JP3577059B2 - 呼吸機能からみた総合的健康管理装置のための気相系呼吸機能検査システム - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、公衆衛生の分野に属し、特に呼吸機能からみた総合的健康管理装置のための気相系呼吸機能検査システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
高齢者人口が２１世紀にはさらに増加し、人口の２５％を越すと推定され、高齢者の疾病もさらに増加し、寝たきり老人が１００万を越すと予想されるため、高齢者に対する保健、医療、福祉の対策が迫られている。したがって、２１世紀における高齢者の健康の維持増進を考えるとき、２０世紀末から２１世紀初頭にかけては、特に中高年者を主体として、ガス交換・酸素消費を含めた呼吸機能（換気、ガス交換、ガス輸送、代謝）からみた健康の維持増進を図る必要がある。
【０００３】
従来、呼吸器の分野で進められてきた呼吸機能からみた健康管理として塵肺における対策（職業病対策）があるが、これは呼吸機能障害の進展予防を主体とするものであり、健康の維持増進を主体とするものではない。
【０００４】
現在、換気能力、ガス交換機能、呼気ガスを単独で測定する検査機器は、臨床領域では普及している。また、健康・体力づくりのための体力測定システムも開発されている。
【０００５】
本発明者は、換気能力の指標であるＦＥＶ_１％（１秒率とも呼ぶ）とＲ_ＡＴ（係数勾配指数とも呼ぶ）とを２次元座標に表示し、その表示位置から気道過敏性と気道閉塞性を総合的に、同時に、正確に評価する方法および装置を完成した。特開平７−２２２７３２に、その方法および装置が開示されている。
【０００６】
さらに、本発明者は、ＦＥＶ_１％とＲ_ＡＴとを２次元座標表示し、その２次元座標上に予め設定した健康管理ゾーンと、座標表示のマッチングから気道閉塞にかかわるライフスタイル管理のための換気能力を評価する方法を見いだした（特願平６−３１７２７２）。
【０００７】
本発明者は、別途、最大呼気流量気量曲線の下行脚を定量的に表し、ガス交換機能を指標であるＣＯ肺拡散能力と関連づけて３次元表示し、評価できるような換気、ガス交換機能の総合的方法およびそのための立体的表示装置を完成した。特開平６−２０５７６１にその方法および装置が開示されている。
【０００８】
さらに、本発明者は、ＦＥＶ_１％とＲ_ＡＴを求め、呼気データを得る検査体系と実質的に同一の検査体系データからガス交換機能の指標であるＰ′_ＣＯ，Ｐ′_{ＣＯ（２２）}，Ｄ′_ＬＣＯ，Ｄ′_{ＬＣＯ（２２）}，Ｄ′_ＬＣＯ／Ｖ′_Ａ，Ｄ′_ＬＣＯ／Ｖ′_{Ａ（２２）}およびＳＰＯ_２を求め、または演算して、これらの指標を３次元座標に立体表示し、ライフスタイル管理のための換気、ガス交換機能を総合的評価する方法および装置を完成した。特願平６−３１７２７３にその方法および装置が開示されている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
このように換気能力、ガス交換機能等の呼吸機能を評価してライフスタイル管理に役立てる手法は確立されつつある。しかしながら、換気機能、ガス交換機能に加えて、代謝機能をも評価し、総合的に健康管理を行うシステムおよび方法は未だ知られていない。
【００１０】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、呼吸機能（特に代謝機能を含めて）からみたライフスタイル管理を主体とする総合的健康管理を行う装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、（ａ）被験者の換気機能指標および／またはガス交換機能指標を測定、演算、解析、表示する演算処理部を備える第１検査手段と、
（ｂ）前記演算処理部に接続されていてもよく、被験者の代謝機能指標を測定、演算、表示する第２検査手段と、
（ｃ）被験者のガス輸送機能指標を測定、演算する第３検査手段とを含み、
（ｄ）第２検査手段は、
（ｄ１）被験者の１日の生活様式に対応する運動モードを設定する手段と、
（ｄ２）運動モード設定手段によって設定された運動モードを運動負荷量に換算する運動負荷量換算手段と、
（ｄ３）被験者が乗る運動手段であって、運動負荷量換算手段の出力に応答し、被験者に前記運動負荷量をかけながら所定時間運動させる運動負荷手段を備える運動手段と、
（ｄ４）被験者の口から呼気を採取する呼気採取手段と、
（ｄ５）呼気採取手段からの呼気中の酸素濃度を検出する酸素濃度検出手段と、
（ｄ６）酸素濃度検出手段の出力に応答し、検出した酸素濃度に基づいて被験者の代謝機能の指標Ｖ'₀₂（酸素摂取量）を演算するＶ'_O2演算手段と、
（ｄ７）前記Ｖ'_O2演算手段の出力に応答し、前記指標Ｖ'_O2から前記所定時間に被験者の消費した運動エネルギー（Ｅ₁）を求める運動エネルギー演算手段と、
（ｄ８）運動エネルギー演算手段の出力に応答し、消費した運動エネルギー（Ｅ₁）を被験者の１日消費推定エネルギー（Ｅ₂）に換算する１日消費推定エネルギー換算手段と、
（ｄ９）１日消費推定エネルギー換算手段の出力に応答し、１日消費推定エネルギー（Ｅ₂）を評価し、酸素消費量改善のための運動処方および栄養所要量変更についての処方を表示出力する出力手段とを含むことを特徴とする呼吸機能からみた総合的健康管理装置のための気相系呼吸機能検査システムである。
【００１４】
本発明に従う呼吸機能からみた総合的健康管理のための気相系呼吸機能検査システムを図２〜図５を参照してさらに詳しく説明する。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１は、呼吸機能における換気機能、代謝機能等各機能の相関関係を示す図である。図２は、本発明の気相系呼吸機能検査システムの概略構成を示すブロックダイヤグラムである。図中、１は被験者の換気機能指標およびガス交換機能指標を測定、演算、解析、表示できる第１検査手段を、２は被験者の代謝機能指標を測定、演算、解析、表示できる第２検査手段を、３は被験者のガス輸送機能指標を測定、演算、表示できる第３検査手段を、４は運動負荷手段を、５は運動時血圧を測定する血圧測定手段を、６は筋力の測定手段を表す。７は換気機能指標を測定、演算、解析、表示できる第４検査手段を表す。図２のブロックダイヤグラムは各手段の接続状態の一例を示すが、他の接続モードも可能である。
【００１６】
この例では、被験者から得られた測定データの演算、解析が必要な各手段は、それ自身データを処理する演算処理部を備えていてもよいが、各手段からデータを第１検出手段１の演算処理部１ａに転送し、そこで演算処理できる構成となっている。データの表示についても同様に、各手段が表示する表示部を各々備えていてもよいが、データならびにそれから演算された様々な呼吸機能指標を一括して、演算処理部１ａが処理後、表示部（あるいは印刷）する構成としてもよい。
【００１７】
第１検査手段１が、換気機能手段を測定、演算、解析、表示できるので、同様の機能を有する第４検出手段７は、本発明の気相系呼吸機能検査システムに必須ではないが、後述するように、第１検査手段１と補足的に第４検査手段７を用いることが好ましい。
【００１８】
第１検査手段１に対応する検査、測定装置は、エアロメータＳ／９（商品名）としてミナト医科学株式会社より、第２検査手段２に対応する検査、測定装置はエアロメータＡＥ−２８０（商品名）としてミナト医科学株式会社より、第３検査手段３に対応する検査、測定装置はパルスオキシメータ（商品名）として日本光学株式会社より、血圧測定手段５に対応する血圧計はＥＢＰ−３００としてミナト医科学株式会社より市販されている。筋力測定手段５の一例である握力計はディジタル握力背筋測定器および握力用アタッチメントとして竹井機器工業株式会社より市販されている。運動負荷手段４の一例である自転車エルゴメータは、エルゴメーター２３２Ｃ_ＸＬとしてコンビ株式会社より市販されている。
【００１９】
第４検査手段７の詳細な構成は、前記特願平６−３１７２７３に記載されている。後述の実施例、特に図１５を参照。すなわち、第４検査手段７は、スパイロメータ、メモリ、各種演算部等から成り、スパイロメータで測定した被験者の呼気データをＦＶ曲線に描き出す。このＦＶ曲線の下行脚、および呼気データに基づいて演算部が、換気機能指標のうち、たとえばＦＥＶ_１％、Ｒ_ＡＴを演算し、必要ならばこれらを第４検査手段７にグラフ表示する。
【００２０】
第１検査手段１の詳細な構成も、特願平６−３１７２７３に記載されている。後述の実施例、特に、図１９、２０を参照。すなわち、第１検査手段１は、スパイロメータ、メモリ、ガスミキシングバック、各種演算部等から成り、第４検査手段７と同様にＦＥＶ_１％、Ｒ_ＡＴが演算できるとともに、ガス交換機能指標のうち、たとえば、Ｐ′_ＣＯ、Ｄ′_ＬＣＯ，Ｄ′_ＬＣＯ／Ｖ′_Ａ、Ｄ′_ＬＣＯ／Ｖ_Ａ、Ｐ′_{ＣＯ（２２）}をガス分析から求めることができる。これらのいずれの指標も第１検査手段１上に表示することができる。
【００２１】
第１検査手段１、第４検査手段７を用いて、換気機能指標、ガス交換機能指標を測定、演算する方法も特願平６−３１７２７３に詳細に解説されている。後述の実施例を参照。
【００２２】
本発明に従えば、さらに、第３検査手段３を用いてＶ′_Ｏ２（酸素摂取量）、Ｖ′_ＣＯ２（炭酸ガス排出量）の測定を行うことができる。
【００２３】
図３に、ｂｒｅａｔｈ−ｂｙ−ｂｒｅａｔｈ法によるＶ′_Ｏ２，Ｖ′_ＣＯ２測定装置の一例の全体の系統図（ブロックダイヤグラム）を示す。このようなＶ′_Ｏ２，Ｖ′_ＣＯ２測定装置２０は、本発明の気相系呼吸機能検査システムの主要部分を構成する。
【００２４】
被験者１０は、まず運動手段であるトレッドミル１１上に乗り、口にマウスピース１２（またはマスク）を加えながら前方進行運動（歩く、または走る）を行う。トレッドミル１１には、運動負荷装置１３が設けられており、被験者１０が選択する運動負荷レベル（運動モード）に基づいて適当な運動負荷を被験者１０に供給する。通常、運動モードは被験者１０がその上を歩行または走るベルト（図示せず）の回転速度または傾斜角度に反映され、被験者１０に負荷される。運動中の被験者１０の呼気は、サンプリングチューブ１４を経てフローセンサ１５と赤外線式ＣＯ_２センサ１６に分配される。赤外線式ＣＯ_２センサ１６において、赤外線吸収法により呼気中の炭酸ガス分子波長域の光が検出され、電気的に増幅されて、炭酸ガス濃度が検出される。赤外線式ＣＯ_２センサ１６を通過した呼気は、続いてジルコニア式Ｏ_２センサ１７に導かれ、そこでジルコニアセンサにより酸素濃度が検出される。前記センサ１５，１６で実測された酸素濃度、炭酸ガス濃度データは、一旦マイクロコンピュータ１８に送られる。一方、呼気の一部は赤外線式ＣＯ_２センサ１６と並列に接続されたフローセンサ１５を通過し、そこで呼気の流量が測定され、流量データもマイクロコンピュータ１８に送られる。
【００２５】
マイクロコンピュータ１８は、呼気の流量に対するセンサ１６，１７の時間遅れを補正し、Ｖ′_Ｏ２およびＶ′_ＣＯ２を演算する。Ｖ′_Ｏ２，Ｖ′_ＣＯ２値は、ディスプレイ１９に表示されるか、アナログ信号出力、プリンタ出力、シリアルデータ出力等の他の出力手段で出力される。前記と同様な過程を経てＶ′_Ｅ（換気量）も算出される。これらの測定値からガス交換比Ｒも求めることができる。
【００２６】
さらに、呼気ガス分析によってＡＴ（嫌気性代謝閾値）も決定できる。ＡＴは「有酸素性エネルギ産生に無酸素性エネルギ産生機構が加わった時点の運動時Ｖ′_Ｏ２のレベル」として定義され、筋肉中や動脈血中における乳酸濃度や、乳酸／ピルビン酸比の増加を反映する。ＡＴは、Ｖ′_Ｅ対Ｖ′_Ｏ２およびＶ′_ＣＯ２対Ｖ′_Ｏ２のプロットにより決定できる。ＡＴは特に心不全の重症度、リハビリテーションや運動療法の運動処方、効果判定などに有用な指標でもある。
【００２７】
本発明に従って、被験者の呼吸機能（換気、ガス交換、ガス輸送および代謝機能さらに筋力を含めて）を総合的に評価するには、３次元直交座標系を利用して、呼吸機能に関する３次元空間を形成して、これを複数に分割して、被験者の呼吸機能指標を３次元座標表示（プロット）し、被験者の属する分割空間の特性と座標表示の結果に基づいて実施する。
【００２８】
この呼吸機能による総合的評価に先立ち、被験者の一群から健康調査表の提出を求めるとともに換気機能を検査する。このためには、第４検査手段７を用いてＦＶ測定後、ＦＶ波形の解析を行い、換気機能指標、たとえばＦＥＶ_１％、Ｒ_ＡＴを求める。この目的のために、第４検査手段７の代わりに第１検査手段１を用いて、換気機能指標を求めることもできる。
【００２９】
ここで、このようなＦＥＶ_１％、Ｒ_ＡＴ等の換気機能指標、加えて筋力の評価を併せて、「１次呼吸機能の評価」と呼ぶ。換気機能指標を用いた２次元的健康管理の方法については、特願平６−３１７２７２に詳述されているが、以下に簡単に述べる。詳細については後述の実施例を参照。
【００３０】
ＦＶ波形の解析の結果、得られたＲ_ＡＴ、ＦＥＶ_１％を各々Ｘ軸、Ｙ軸にプロット（２次元表示）する。ＦＥＶ_１％としてＦＥＶ（ｇ）（努力肺治量１秒率）を採用し、Ｙ軸にプロットした一例が図４に示される。この２次元表示と同一の平面上に、表１に示す健康状態区分（ゾーン）をＹ軸に沿って表示する。
【００３１】
【表１】

【００３２】
ここで言うライフスタイルとは、たとえば栄養（食習慣、食事量、緑黄種）、肥満、飲酒、運動、筋力、喫煙、職業、ストレス等が挙げられる。
【００３３】
健康状態ゾーン表示は、前記の２次元表示の上に重ねて表示してもよいし、また予めゾーン表示を行い、その上に前記の２次元表示を重ねてもよい。
【００３４】
たとえば被験者の２次元表示データがゾーンＡにあれば、その被験者は健康であると判定されるので、ガス交換機能、ガス輸送機能、および／または代謝機能を必ずしも検査する必要はない。しかし、念のため、これらの機能をさらに検査してもよい。
【００３５】
被験者の２次元表示データがゾーンＢ以下、すなわちＢ，Ｃ，Ｄ１−３にあれば、表１に示すように被験者の健康管理を徹底する必要があり、ガス交換機能（２次呼吸機能とも呼ぶ）、さらにガス輸送機能、代謝機能（併せて３次呼吸機能とも呼ぶ）の検査、評価を行う。２次呼吸機能および／または３次呼吸機能の評価には、前述の３次元的表示を利用する。
【００３６】
これにはまず、３次元直交座標のＸ，Ｙ，Ｚ軸を図５に示すように定義する。すなわち、Ｘ軸正方向（Ｘ１）に第１換気機能指標を、Ｘ軸負方向（Ｘ２）にガス輸送機能指標を、Ｙ軸正方向（Ｙ１）に第２換気機能指標を、Ｙ軸負方向（Ｙ２）に代謝機能指標を、Ｚ軸正方向（Ｚ１）にガス交換指標を、Ｚ軸負方向（Ｚ２）に筋力を座標表示する。このように座標表示された３次元空間を座標軸に従って、下記表２のように８分割する。
【００３７】
【表２】

【００３８】
分割された空間１〜８は各々、表２のように特徴づけられる。さらに、より具体的に第１換気機能指標としてＲ_ＡＴを、第２換気機能指標としてＦＥＶ_１％を、ガス交換指標としてＰ′_{ＣＯ（２２）}（一酸化炭素分圧較差、酸素消費量要求度）またはＤ′_ＬＣＯ／Ｖ′_{Ａ（２２）}（一酸化炭素拡散能力）をガス輸送指標としてＳＰＯ_２を、代謝指標としてＶ_Ｏ２を、筋力として握力を取ると前記座標軸は、表３のように表される。
【００３９】
【表３】

【００４０】
なお、図４のような２次元表示を表３の座標軸系に従って、図５に移すには、Ｘ_１軸上のＲ_ＡＴは−１．０（原点）〜１．０としてプロットする必要がある。
【００４１】
３次元座標表示の一例として、被験者の２次元表示データがゾーンＡにあれば、続いて、被験者の筋力（握力）を筋力測定手段６によって測定する。得られた値をＺ２軸にプロットすると、前記ＦＥＶ_１％、Ｒ_ＡＴのプロットと併せてこの被験者は第２空間に位置することがわかる。
【００４２】
被験者の２次元表示データがゾーンＢにあれば、その被験者はライフスタイル管理が必要であると判定される。そこで、被験者のガス交換機能を第１検査手段１で検査する。このとき、再度換気機能（ＦＥＶ_１％、Ｒ_ＡＴ）を第１検査手段１で検査、評価してもよい。得られたガス交換機能指標、たとえばＰ′_{ＣＯ（２２）}またはＤ′_ＬＣＯ／Ｖ′_{Ａ（２２）}をＺ１軸にプロットする。なお、Ｐ′_{ＣＯ（２２）}、Ｄ′_ＬＣＯ／Ｖ′_{Ａ（２２）}はそれぞれ標準体重規準化した数値である。したがって、この被験者は前記ＦＥＶ_１％、Ｒ_ＡＴのプロットと合わせて第１空間内で比較、評価が可能となる。さらに筋力（握力）の測定を経て、第２空間内での評価も行う。具体的には、各座標位置により、医師と被験者は、肺の換気機能およびガス交換機能を把握して総合的に評価することが可能となる。すなわち評価結果を素因、病態、環境要因、生活習慣（第１空間）といった人間生態学的観点と関連づけた把握、評価をして保健指導することができる。換気機能のみならずガス交換機能（特に酸素消費を反映する指標）をも採用することにより、酸素消費を基本とする生活習慣を関連づけて評価することが可能ともなる。たとえばＰ′_{ＣＯ（２２）}は肥満度、飲酒習慣、運動習慣といった酸素消費を前提とするライフスタイルとの相関が認められる。すなわちライフスタイルの変化に対応してＰ′_{ＣＯ（２２）}値が変化する。そこで医師は被験者のＰ′_{ＣＯ（２２）}値の変化から、ライフスタイルの改善に対応した有効な指導を行いうる。
【００４３】
このように医師にとっては、被験者のための適確な診断および保健指導を行うことができ、たとえば被験者がたばこを止めるべきであるとか、仮にたばこを吸っていても、野菜を多く摂取しているとき、換気機能あるいはガス交換機能は低下しないので、そのような患者の個別的な保健指導を細かく行うことができるようになる。
【００４４】
また被験者にとっては、医学的知識がなくても、被験者自身の換気機能およびガス交換機能の把握と理解ができ、主体的、積極的なライフスタイル改善の一助にすることができる。
【００４５】
被験者の２次元表示データがゾーンＣにあれば、その被験者はスクーニングが必要であると判定される。さらに、２次元表示データがＤ１−３にあれば、その被験者は疾病管理が必要であると判定される。これらの場合、ゾーンＢの場合と同様に、被験者のガス交換機能を第１検査手段１で検査する。ここで、再度換気機能（ＦＥＶ_１％、Ｒ_ＡＴ）を第１検査手段１で検査、評価してもよい。得られたガス交換機能指標Ｐ′_{ＣＯ（２２）}またはＤ′_ＬＣＯ／Ｖ′_{Ａ（２２）}をＺ１軸にプロットとし、第１空間内で被験者の位置を評価する。さらに、第３検査手段３で被験者のガス輸送機能（ＳＰＯ_２）を測定し、Ｘ２軸にプロットする。そうすると、Ｘ２軸（ＳＰＯ_２）、Ｙ１軸（ＦＥＶ_１％）、Ｚ１軸（Ｐ′_{ＣＯ（２２）}）で囲まれる第５空間で、その特性（表２）から被験者の評価ができ、適切な指導（治療）も行える。別途、被験者を運動負荷手段４上で運動負荷をかけて運動させ、第２検査手段３を用いて代謝機能を指標、たとえばＶ′_Ｏ２を測定し、Ｙ２軸にプロットする。そうすると、Ｘ２軸（ＳＰＯ_２）、Ｙ２軸（Ｖ′_Ｏ２）、Ｚ１軸（Ｐ′_{ＣＯ（２２）}）、で囲まれる第７空間で、その特性（表２）から被験者の評価ができ、適切な指導（治療）が行える。同様に、Ｘ１軸（Ｒ_ＡＴ）、Ｙ２軸（Ｖ′_Ｏ２）、Ｚ１軸（Ｐ′_{ＣＯ（２２）}）で囲まれた第３空間で、その特性から被験者の評価を行うことも可能である。さらに、筋力（握力）の測定を経て、第２空間、第４空間、第６空間、第８空間内での評価を行いうる。
【００４６】
被験者から得られる各機能指標に時間依存性があるとき、すなわち運動時の指標を経時的に検査、測定すると、得られる３次元座標表示も点ではなく３次元関数となる。
【００４７】
以上のように健康管理ゾーンとＲ_ＡＴ、ＦＥＶ_１％の２次元表示とのマッチングから段階的に換気、ガス交換機能、さらにはガス輸送機能、代謝機能を評価して、総合的健康管理を行う方法を詳説してきたが、この方法において機能指標の測定、検査の順序を変更することも可能である。また、被験者の１次呼吸機能の２次元表示がゾーンＡまたはＢにある場合、３次呼吸機能（筋力以外）の検査を行わなかったが、後者の機能を検査し、３次元座標表示を実施し、評価することも可能であり、これら可能なすべての変更、修正を含む方法も本発明の呼吸機能からみた総合的健康管理の方法の技術的範囲に包含される。
【００４８】
本発明の一部には、特定の代謝機能からみた健康管理の方法も含まれる_。本発明によれば、前述の代謝機能指標以外に１日消費推定エネルギーを算出して代謝機能指標のうち最も重要な指標として使用する。
【００４９】
本発明以前にも、１日消費推定エネルギーの算出の試みは行われてきた。しかしながら、これは主に１日消費推定エネルギーから１日所要の栄養量を逆算し、それを満たすために摂取する食物を決定する、いわゆる栄養指導に関してであった。
【００５０】
このような従来技術によれば、１日消費推定エネルギ（Ｅ_３）は次式（１）で表される。「図説、運動の仕組みと応用」中野昭一編、医歯薬出版（株）、２３６頁（１９９３年）参照_。
Ｅ＝Ｂ（１．２５Ｒ＋０．９５Ｓ）＋ＢΣ（ＲＭＲ）Ｔ …（１）
ただし、Ｅ：１日消費推定エネルギー（ｋｃａｌ）
Ｂ：基礎代謝量（ｋｃａｌ／時間）
Ｓ：睡眠時間
Ｒ：２４次間−睡眠時間
Ｔ：それぞれの生活作業時間
ＲＭＲ：エネルギー代謝量
【００５１】
さらに式（１）中の基礎代謝量Ｂは、式（２）から求められる_。
Ｂ＝ｂ×ａ（ｋｃａｌ／時間） …（２）
ただし、ａ：身長、体重によって概算される
ｂ：性、年齢別基礎代謝基準値
【００５２】
したがって、式（１）および式（２）中の既知パラメータ値（たとえば、いろいろな運動のエネルギー代謝率）を用いて被験者の特定の１日消費推定エネルギー（Ｅ_３）が計算できる。前掲の総説によれば、被験者が３０歳の男性（身長１６８ｃｍ、体重６２ｋｇ、基礎代謝６３．１ｋｃａｌ／時間）で下記表１のような生活様式で１日を過ごすとすれば、１日消費推定エネルギ（Ｅ_３）は、Ｅ＝６３．１ｋｃａｌ／時間（１．２５×１７時間＋０．９５×７時間）＋６３．１ｋｃａｌ／時間（０．３×１１時間＋２．４×１時間＋１．０×１．５時間＋１．８×０．５時間＋０．２×３時間）＝２３０９．５ｋｃａｌとなる。
【００５３】
【表４】

【００５４】
このようにして、１日消費推定エネルギー（Ｅ_３）を計算することの問題点は、計算式中（たとえば式（１）および式（２））のパラメータに概算値がほとんど用いられているということである。また、被験者を身長、体重から仮想、平均的な人間として仮定しているため、代謝機能の低下している疾病者または代謝機能異常者（肥満症、糖尿病患者等）については、被験者の代謝機能の個体差等が考慮に入れられていない。
【００５５】
しかしながら、これと対照的に、本発明の気相系呼吸機能検査システムを用いると、被験者の代謝機能を確実に反映した被験者個人に特有の１日消費エネルギー（Ｅ_２）をかなりの正確度で測定、算出することができる。被験者をトレッドミルまたは自転車エルゴメータ等の運動手段上で運動させると、被験者のＶ′_Ｏ２が実測できることは前述のとおりである。このＶ′_Ｏ２値の（ｌ／ｍ）単位は、運動消費カロリーとして４．８〜５．０ｋｃａｌ／ｍに対応する。したがって、運動手段上で運動を行った被験者の単位時間あたりの運動消費エネルギー（Ｅ_１）が実測Ｖ′_Ｏ２値から計算できる。
【００５６】
そこで、本発明の気相系呼吸機能検査システムを使用して、１日消費推定エネルギー（Ｅ_２）を求めるには、被験者の１日の生活様式に基づく適当な段階数（たとえば４〜６段階）の運動モードを設定し、各モードについてそれぞれに対して適切な運動負荷量を決定する。一例として、前述の表１に得られたように１日の生活様式を各項目に区分し、各々に対応する運動モードを設定してもよい。次いで、このようにして区分化した１日の生活様式に基づいて、各モードの所要時間を割出す。この作業も表１のように区分化された生活様式に対応する時間として算出できる。ここで全てのモードの合計時間を１５分〜３０分程度の範囲の時間に設定する。このようにして求めた各運動モード、各モードの所要時間、各モードに対して設定される運動負荷量を本発明の気相系呼吸機能検査システム、特に運動手段１１および運動負荷装置１３にプログラムする。被験者１０が運動手段１１上で、このプログラムに従い、運動負荷をかけられたまま運動を所定時間行うと、本発明の気相系呼吸機能検査システムは、前述の原理に基づいて被験者１０の呼気中の酸素濃度を分析し、運動消費エネルギー（Ｅ_１）を演算し、これをディスプレイ１９に表示する。すなわち、被験者１０のプログラムされた１サイクル（所定時間）の運動が終了すると、被験者が所定時間に消費した運動消費エネルギー（Ｅ_１）が演算、累積され、前記検査システムに表示されるわけである。
【００５７】
このようにして表示された運動消費エネルギー（Ｅ_１）は、被験者の１日の生活様式を短く設定された所定時間（たとえば、２０分間）に凝縮したものであり、その運動消費エネルギー（Ｅ_１）値を２４時間として較正すると、被験者の１日消費推定エネルギー（Ｅ_２）が算出できる。要するに、本発明に従えば、気相系呼吸機能検査システムを用いて、被験者１０に運動負荷にかけることにより、被験者の１日の生活様式をシュミレート（模擬試験）することになる。このようにして求められた１日消費推定エネルギー（Ｅ_２）は、前記の従来技術で求められた１日消費推定エネルギー（Ｅ_３）に比較して、被験者の実測代謝機能値に基づいて消費エネルギーが算出されているため、格段と信頼性が向上されており、代謝機能の著しく低下している被験者の個体差が１日消費推定エネルギーに充分反映されている。
【００５８】
本発明において、得られた被験者の１日消費推定エネルギー（Ｅ_２）は、被験者のライフスタイルの管理および健康管理等の保健指導を行う上で重要な指標となる。
【００５９】
したがって１日消費推定エネルギー（Ｅ_２）に基づいて栄養、肥満、運動について、たとえば、被験者にとって適切な栄養所要量を助言できるし、また被験者の栄養摂取量が１日消費推定エネルギー（Ｅ_２）量よりも過多であれば、そのような被験者に対して適切な運動処方を施すこともできる。
【００６０】
換気機能指標およびガス交換機能指標を生活習慣と結びつけて健康管理を行う具体的手法について既に解説したが、ガス輸送機能指標、代謝機能指標を含めて総合的に健康管理を行うには、下記の表５にあるように各呼吸機能指標と生活習慣を関連づけて評価すればよい。
【００６１】
【表５】

【００６２】
本発明に従う気相系呼吸機能検査システムを用いる被験者の呼吸機能の検査は、たとえば検診方式、ドック方式、精検方式、個別検査方式等で実施し得る。これらの検査方式のうち、どれが被験者にとって適切かは、換気機能指標、ガス交換機能指標を予備的に評価して、医師は被験者に対してそれぞれ適切な検査方式を助言することもできる。
【００６３】
本発明の呼吸機能からみた健康管理の方法は、被験者（一個人）の管理のみならず、一群の被験者（集団）の管理にも適用可能であり、その場合、検出・測定データを常法に従って統計処理（重回帰分析、判別分析）すればよい。
【００６４】
【実施例】
以下実施例でもって本発明に従う、呼吸機能の２次元座標表示、および３次元座標表示の一部についてより具体的に説明する。
【００６５】
１．ＦＶ波形の合成
図６は、被験者の呼気のＦＶ曲線を求めるためのスパイロメータなどの電気的構成を示すブロック図である。肺機能が検査されるべき被験者は、たとえば立位で、できるだけ多く吸気し、鼻をおさえ口に管１２１をくわえて、できるだけ早く呼気を流量計１２２に供給する。マイクロコンピュータなどによって実現される処理回路１２３は、流量計１２２の出力に応答し、その流量と気量とを時間の経過に伴って演算して記憶し、その結果を陰極線管または液晶表示素子などを用いた目視表示手段１２５に表示するとともに必要があれば記録紙１２７に記録する。
【００６６】
一方、処理回路１２３は、流量計１２２から送られるデータの代わりに、予め記録紙１２７に描かれた流量気量曲線を、デジタイザなどの読取装置１２８で読取り数値化されたデータを取込むことも可能である。流量は、たとえば気量１０ｍｌ毎に、それに要する時間が計測され、流量の計算が行われる。
【００６７】
図７は、図６に示される処理回路１２３の動作を説明するためのフローチャートである。ステップｍ１からステップｍ２に移り、流量計１２２によって測定された流量の時間経過を測定し、次のステップｍ３において気量と流量とを対応付けてメモリ１２４にストアする。ステップｍ４で流量、気量をグラフ化し、ステップｍ５でこれらを記録紙１２７上に記録する。ステップｍ６で前記一連の操作を終了する。
【００６８】
図８は、上記のようにして求められたＦＶ曲線の模式的な例であり、流量Ｆ（ｌ／秒）を縦軸に、気量Ｖ（ｌ）を横軸にとる。流量は、初期の短時間に急速に増大し、流量最大値ＰＥＦＲに達し、その後は比較的緩やかに最大呼気位の残気量点Ｂ（ＲＶ）まで低下する。この流量最大値ＰＥＦＲから点Ｂまでの範囲が下行脚と呼ばれ、被験者の気道の状態によって曲線１０１〜曲線１０４のように変化する。たとえば、曲線１０４を描く被験者は、鼻アレルギー患者であることが多い。
【００６９】
本発明に係るＦＶ波形解析のためのＦＶ波形の合成方法について、図９の別な模式的ＦＶ曲線を用いて詳しく説明する。
【００７０】
曲線１０１は、図８と同様、最大吸気から最大呼出するときのＦＶ曲線（ここでＦＶとも略す）を表す。曲線１０５は安静吸気（通常の状態）から最大呼出するときのＦＶ曲線（ここでＧＶとも略す）を表す。曲線１０１と曲線１０５の交差点１０６，１０７間では、流量はＧＶ＞ＦＶであり、交差点１０６，１０７において、ＦＶとＧＶが流量において、ほぼ等しい。曲線１０１上の点１０８は、呼気が中断され、流量が急速に低下する点を示す。被験者が息切れを起こしたり、咳込むときなどに該当する。終点１０９は最大呼気位の残気量を表し、点１１０は安静呼気位の残気量を表すＧＶの終点で、横軸上ＦＶの終点１０９より後方にある。
【００７１】
したがって、何らかの理由でＦＶが図９に示すように中断され、滑らかな曲線を描かないとき、ＧＶがあれば、被験者に再度の呼気を強いることなく、ＦＶ波形を合成できる。すなわち、曲線１０１のＰＥＦＲ位１１１より点１０７までの間はＦＶをトレースし、点１０７から点１０８の間はＦＶ，ＧＶのいずれかをトレースし、そして点１０８から点１１０の間はＧＶをトレースする。
【００７２】
これら一連の作業は、図９のようなチャート上、ＦＶおよびＧＶを各々表示し、マニアルでトレースし、理想的な合成ＦＶ曲線を描き出すこともできるが、個別に測定したＦＶおよびＧＶのためのデータをメモリ１２４に記憶し、それらを処理回路１２３で再度演算した後、合成したＦＶ曲線を画面または記録紙等の目視表示手段１２５に表示することが都合がよい。また既に記録紙に描かれた一方の曲線を読取装置１２８で読取り、メモリ１２４にある他方の曲線のデータと合成し、同様に合成ＦＶ曲線を得ることも考えられる。
【００７３】
本発明に従うＦＶ波形合成方法の利点は、安静呼吸からのＧＶ曲線が得られておれば、最大呼吸からＦＶ曲線を得るための流量、気量、測定中、測定が中断失敗しても、合成ＦＶ曲線が描けるところにある。ＦＶ曲線を得るために、測定をわざわざ繰返すことなく、ＦＶより被験者が容易に得られるＧＶからＦＶ曲線が合成できる。したがって、最大呼出測定の回数を少なくすることができ、老人、病人の負担を軽減する。また必ずしも呼出を、最後まで行う必要がなく、測定時間の短縮も望める。
【００７４】
実測したＦＶ，ＧＶ曲線の一例を図１０に示す。図中、ＸはＦＶの急速減衰領域でのＧＶとの交差点で、図９の点１０８に対応する。ＹはＧＶの終点、最大呼気位を表し、図９の点１１０に対応する。この例では、図９の場合と全く同様にＦＶに、ＸにおいてＧＶを繋げば、合成ＦＶ曲線を得ることができる。
【００７５】
さらに、合成したＦＶ曲線を基にしてｄＶ（気量）／ｄＦ（流量）指標を演算、プロットすると、たとえば図１１に示すように、ｄＶ／ｄＦ分布曲線１１２を得る。図１１は、ｄＶ／ｄＦ曲線１１２、実測ＦＶ曲線１０１、近似した２次曲線１１３（後述）を表す。図１０，１１に表示されている曲線例は、それぞれ表６、表７に示す実測データに由来する。
【００７６】
【表６】

【００７７】
【表７】

【００７８】
前記のように、ＦＶ波形の合成、さらに解析を行い、各種パラメータ（たとえばｄＶ／ｄＦ）を算出し、肺機能を評価、機能不全の要因の同定を通して、究極的には、ライフスタイルを含めた健康管理が可能となる。以下に２，３の実施の形態を挙げてこの概念に基づく本発明の実施について説明する。
【００７９】
２．ＦＶ波形の２次曲線への近似
図８において、ＦＶ曲線の下行脚を示す曲線１０１〜１０４は次式（３）を用いて２次曲線に近似することができる_。
ｙ ＝ ａ０ ＋ ａ１・Ｘ ＋ ａ２・ｘ^２ …（３）
【００８０】
式（３）において、ｙは流量であり、ｘは相対気量Ｒであり、ａ０は定数である。式中の定数項ａ０、１次項の係数ａ１，２次項の係数ａ２をそれぞれ計算し、ａ１を縦軸、ａ２を横軸としてプロットすれば、図１２のようになる。図中、ライン１１４，１１５は下記のデータ（表８）に基づくものである。ライン１１６は気管支喘息発作時の直線を示す。
【００８１】
【表８】

【００８２】
ａ１，ａ２を求める演算を図１３に従い、以下に略述する。図１３は図６に示される処理回路１２３を係数決定に応用する場合の動作を説明するためのフローチャートである。ステップｎ１からステップｎ２に移り、流量計１２２によって測定された流量の時間経過を測定し、次のステップｎ３において気量と流量とを対応付けてメモリ１２４にストアする。処理回路１２３はメモリ１２４にストアされている流量気量曲線の下行脚のピーク位置を検出し、そのときの最大流量ＰＥＦＲおよびそのときの気量Ｖ１（図８参照）を求める。ステップｎ５では、流量気量曲線の気量に関して、相対気量または絶対気量のいずれかの選択をする。相対気量Ｒは、式（４）で示される_。
Ｒ ＝ ＶＣＸ／ＶＣ１ …（４）
【００８３】
ここでＶＣ１は、図８において下行脚のピーク時の気量Ｖ１から最大呼気位（ＲＶ位）までの気量であり、
ＶＣ１ ＝ ＶＣ−Ｖ１ …（５）
ＶＣＸは、それらの点Ａ（ＰＥＦＲ位），Ｂ（ＲＶ位）間におけるＲＶ位からさかのぼる気量を示す。したがって前述の相対気量は、下行脚のピーク時の気量ＶＣ１を１．０とし、ＲＶ位を零としたときの気量の度合いを表している。このような相対気量を採用することによって、多数の被験者相互間の下行脚の評価を相対的に行うことができる。絶対気量というのは、各被験者固有の気量であって、絶対気量に基づく演算をすることによって、各被験者毎の評価を行うことができる。
【００８４】
このようにして相対気量Ｒと、それに対応する流量との組合わせを求めた後、ステップｎ６において、求められた相対気量と流量とから、式（３）の２次式のあてはめを行う。
【００８５】
ステップｎ７では、下行脚にあてはめられた２次式の１次項の係数ａ１と２次項の係数ａ２とを演算した結果の値を採用して、次のステップｎ８では、図１２に示される表示面上の座標位置＋（ａ２，ａ１）を表示する。こうしてステップｎ９では一連の動作を終了する。なお、ステップｎ５で絶対気量が選択されたときには、式（３）のｘは、絶対気量となる。
【００８６】
このようにして求めた被験者の２次式曲線を実測のＦＶ曲線と図１１中で対比してある。図中、ライン１１３が計算された２次式曲線を示し、曲線１０１が実測曲線である。
【００８７】
なお、１０次式まで高次の回帰式を求めて下行脚にあてはめることが可能であるが、２次回帰式であてはめても、たとえば６次回帰式であてはめても、近似度にほとんど差がないので、実務上、簡便な２次式で近似することが好ましい。
【００８８】
３．Ｒ _ＡＴ の算出
次に、係数勾配指数（Ｒ_ＡＴ）を算出する。前記のように式（３）の１次項係数ａ１と２次項係数ａ２を計算し、２次元座標軸にａ１を縦軸、ａ２を横軸として表せば図１４のようになる。原点Ｏ点Ｐ（ａ２，ａ１）を結ぶ直線ＯＰが横軸（ａ２軸）となす角をθとすれば
θ ＝ ｔａｎ^−１（ａ１／ａ２） …（６）
となる。θを度で表し、ａ１とａ２の正負によって異なる次の式で表されたものを係数勾配指数（Ｒ_ＡＴ）とする。
Ｒ_ＡＴ＝θ°／１８０° （ａ１＞０，ａ２＞０：第Ｉ象限）…（７）
Ｒ_ＡＴ＝１＋（θ°／１８０°） （ａ１＞０，ａ２＜０：第ＩＩ象限）…（８）
Ｒ_ＡＴ＝−（１−θ°／１８０°） （ａ１＜０，ａ２＜０：第ＩＩＩ象限）…（９）
Ｒ_ＡＴ＝θ°／１８０° （ａ１＜０，ａ２＞０：第ＩＶ象限）…（１０）
【００８９】
１秒率ＦＥＶ_１．０％（ＦＥＶとも略する）は、できるだけ多くを呼気し、これをできるだけ速やかに呼気として排出したときの最初の１秒間の呼気量と全呼気量（努力肺活量）との比（百分率）で表示されるので、図６で説明したスパイロメータによって求めることができる。パイロメーターからのデータに基づいて、ＦＥＶ，Ｒ_ＡＴを求める演算を図１５に従い、以下に略述する。
【００９０】
図１５は、図６に示されるＦＥＶ，Ｒ_ＡＴに関する処理回路１２３の動作を説明するためのフローチャートである。ステップｐ１でスタートすると、処理回路１２３内の時計がスタートし、同時に流量計１２２から呼気１０ｍｌ毎に信号が送られてくる。ステップｐ２で気量と時間とから１０ｍｌ毎の流量を計算し、ステップｐ３で気量と流量とをメモリ１２４に記憶する。ステップｐ４で１秒経過したかどうかを判断し、１秒が経過しておれば、ステップｐ５でその時までの気量を１秒量として計算し、ステップｐ６でメモリ１２４に記憶する。ステップｐ９で流量が０になったかどうかを判断し、流量が０になっておれば気量が最大呼気位の残量となったと判断し、ステップｐ１０で全呼気量（努力肺活量）を計算し、ステップｐ１１でメモリ１２４に記憶する。ステップｐ９で流量が０にならなければ流量が０になるまでステップｐ７とステップｐ８とを繰返す。ステップｐ１２でメモリ１２４に記憶されている流量と気量とからＦＶ曲線を求め、ステップｐ１３でこれを記録紙１２７上に記録する。ステップｐ１４でＦＶ曲線を２次曲線で近似させ、第１次項と第２次項との係数を求め、さらにＲ_ＡＴを求め、ステップｐ１５でこれをメモリ２４に記憶する。ステップｐ１６で記憶されている１秒量と努力肺活量とからＦＥＶを求める。ステップｐ１７でこのＦＥＶとＲ_ＡＴとをグラフ化し、ステップｐ１８でこれを記録紙１２７上に記録する。ステップｐ１９で一連の操作を終了する。なお、目視表示手段１２５には、画面を２分して、一方にＦＶ曲線が、他方にはＦＥＶとＲ_ＡＴとの関係を示すグラフが表示され、切換スイッチにより、いずれか一方を拡大表示もできる。
【００９１】
４．ＦＥＶとＲ _ＡＴ との相関関係
こうして求められたＦＥＶとＲ_ＡＴとを縦軸、横軸として表示したものが、図１６である。この図では、ＦＥＶとして努力肺活量の代わりに予測肺活量ＶＣ_Ｐを用いてあるので、ＦＥＶ（ＶＣ_Ｐ）として表す。ここで予測肺活量とは実測肺活量とは異なり、被験者の年令、身長から予測した肺活量である。図１６中、ライン１１７は非喫煙者で健康な被験者のものを示し、ライン１１８，１１９は非喫煙者で気導閉塞を起こしやすい被験者のものを示す。特に、ライン１１８は、上気道を主体に閉塞を起こしやすいタイプのものである。一般に、各ラインは左下がりで左下に行くに従って、気道閉塞性の病変が悪化する傾向を示す。さらに、曲線ＳＡは健康人（すなわち、気道変化を起こしにくい人）が喫煙をした場合に該当し、曲線ＳＢは、気道閉塞を起こしやすい人が喫煙をした場合に該当する。
【００９２】
第２象眼下方（図１６左下）の領域は病変が進行しており、入院して治療が必要な状態である。
【００９３】
図１６に表されるＲ_ＡＴとＦＥＶ（ＶＣ_ｐ）の関係をプロットするのに使用したデータの一例を表９に示す。
【００９４】
【表９】

【００９５】
縦軸としてＦＥＶ（ＶＣ_ｐ）の代わりにＦＥＶ（ｇ）（努力肺活量）を採用し、またはＦＥＶ（ｔ）（吸気肺活量）を採用すると、両者ともに図１７のようになる。図中、ライン１３０，１３１および１３２は図１６においてライン１１７，１１８，１１９にそれぞれ対応する。したがってライン１２０は非喫煙者で健康な被験者のものを表す。図１７に表されるＲ_ＡＴとＦＥＶ（ｇ）またはＦＥＶ（ｔ）との関係をプロットするのに使用したデータの例を表１０に示す。
【００９６】
【表１０】

【００９７】
図１５において、１秒量としてＦＥＶ（ｇ），ＦＥＶ（ｔ），ＦＥＶ（ＶＣｐ）とすべて計算し、ステップｌ６でメモリに記憶しておけば、随意に各々のＦＥＶ，Ｒ_ＡＴグラフを得られる。これはたとえばファンクションキーを押すことにより、ＦＥＶ（ｇ）→ＦＥＶ（ｔ）→ＦＥＶ（ＶＣｐ）とサイクルするように設定できる。したがって、所望の１秒率（ＦＥＶ）とＲ_ＡＴの関係がグラフ表示でき、詳細な評価、解析が可能である。
【００９８】
５．換気機能の評価
本発明に従うライフスタイル管理のためのＦＥＶ，Ｒ_ＡＴの相関関係の利用について、さらに説明する。
【００９９】
前述のように、本発明の構成に従って、ＦＥＶ（たとえばＦＥＶ（ｇ））とＲ_ＡＴとの関係を再度グラフ表示する。図４参照。これ自身は、前述のように気導閉塞性、気道過敏性の評価に有用であり、被験者の病変管理を可能にする。
【０１００】
さらに、ＦＥＶおよびＲ_ＡＴを基準にして、ゾーン化する。ライン２０の右上方領域とＲ_ＡＴ≧０．２以上から成るゾーンをゾーンＡと定義する。このゾーンにある被験者は健康状態にある。ＦＥＶ８０以上、Ｒ_ＡＴ≧０のゾーンの内ゾーンＡを除外した部分をゾーンＢと定義する。このゾーンにある被験者は、ライフスタイルの変更をした方がよい。ＦＥＶ７０以上８０以下、かつＲ_ＡＴ≧０のゾーンとＦＥＶ７０以上、Ｒ_ＡＴ≦０のゾーンを併せ部分をゾーンＣと定義する。このゾーンにある被験者は、疾病のスクリーニングが必要である。ＦＥＶ５５以上７０以下のゾーンをゾーンＤ_１と定義する。このゾーンにある被験者は疾病の管理を要する。ＦＥＶ４０以上５５以下のゾーン，ＦＥＶ４０以下のゾーンを夫々をゾーンＤ_２，Ｄ_３と定義する。このゾーンにある被験者は入院、通院を要するし、救急処置が必要な場合もある。このようにライフスタイル管理を含めた換気能力評価ができる。
【０１０１】
６．換気機能・ガス交換機能の総合的評価
次いで、本発明に従うライフスタイル管理による健康管理のための換気機能、ガス交換機能（能力とも呼ぶ）の総合評価について説明する。
【０１０２】
前記の換気機能の評価はＲ_ＡＴとＦＥＶ（換気機能）との関係からライフスタイル管理を目指したものであるが、それにガス交換機能（Ｐ′_ｃｏ，Ｄ′_ＬＣＯ，Ｄ′_ＬＣＯ／Ｖ′_Ａ，Ｐ′_{ｃｏ（２２）}，Ｄ′_{Ｌｃｏ（２２）}，Ｄ′_ＬＣＯ／Ｖ′_{Ａ（２２）}，ＳＰＯ_２）をパラメータとして加え３次元的に評価すると、呼吸機能検査指標と健康管理がより論理的に関連づけられる。
【０１０３】
図１８は、肺のガス交換機能の指標としてのＣＯ肺拡散能力Ｄ′_ＬＣＯまたはＤ_ＬＣＯと、そのときの肺胞気量Ｖ_ＡまたはＨｅの稀釈からＶ_Ａ′とを求めて、値Ｄ′_ＬＣＯ／Ｖ_Ａ′またはＤ_ＬＣＯ／Ｖ_Ａを演算して求めるための手法を説明するための図である。
【０１０４】
ＣＯ肺拡散能力Ｄ′_ＬＣＯまたはＤ_ＬＣＯの測定方法は、１回呼吸（ｓｉｎｇｌｅ ｂｒｅａｔｈ）法が採用され、これは、息こらえ（ｂｒｅａｔｈ ｈｏｌｄｉｎｇ）法ともいわれている。被験者は、最大呼気位ＲＶから最大吸気位ＴＬＣまで一挙に混合ガスを吸入し、この位置で吸気の始めから正確に１０秒間の呼吸停止をさせる。その後、急速に最大呼出させ、最初の７５０ｍＬを捨てて、残りの呼気ガスをサンプルバッグ３９（次の図１９参照）に集めてガス分析を行う。前記混合ガスは、０．３％ＣＯ、１０％Ｈｅ、２０％Ｏ_２および７０％Ｎ_２の４者混合ガスである。
【０１０５】
ＣＯは肺でとられるのでＦ_ＡＣＯは時間とともに減少するが、Ｈｅは肺でとられないので時間によって変わらない。呼出Ｈｅ濃度をＦ_ＡＨｅとすると、ｔ＝０におけるＦ_ＡＣＯ（０）は
Ｆ_ＡＣＯ（０）＝Ｆ_ＩＣＯ・Ｆ_ＡＨｅ／Ｆ_ＩＨｅ …（１１）
として求められる。定義より
Ｄ_ＬＣＯ＝Ｖ″_ＣＯ／Ｐ_ＡＣＯ …（１２）
である。Ｖ″_ＣＯはＶ_ＣＯの１階微分である。この式に
Ｖ″_ＣＯ＝−ｄＶ_ＣＯ（ｔ）／ｄｔ Ｐ_ＡＣＯ＝Ｐ_ＡＣＯ（ｔ） …（１３）
を代入すると
ｄＶ_ＣＯ（ｔ）／ｄｔ＝−Ｄ_ＬＣＯ・Ｐ_ＡＣＯ（ｔ） …（１４）
となる。ここで、
Ｖ_ＣＯ（ｔ）＝Ｆ_ＡＣＯ（ｔ）・Ｖ_Ａ（ｔ） …（１５）
であるから、
ｄＶ_ＣＯ（ｔ）／ｄｔ＝Ｆ_ＡＣＯ（ｔ）・ｄＶ_Ａ（ｔ）／ｄｔ ＋Ｖ_Ａ（ｔ）・ｄＦ_ＡＣＯ（ｔ）／ｄｔ …（１６）
であり、
Ｖ_Ａ（ｔ）＝一定 …（１７）
なら、
ｄＶ_Ａ（ｔ）／ｄｔ＝０ …（１８）
であるから
ｄＶ_ＣＯ（ｔ）／ｄｔ＝Ｖ_Ａ・ｄＦ_ＡＣＯ（ｔ）／ｄｔ …（１９）
また
Ｐ_ＡＣＯ（ｔ）＝（Ｐ_Ｂ−４７）Ｆ_ＡＣＯ（ｔ） …（２０）
この２つを上式に代入すると
【０１０６】
【数１】

【０１０７】
これがＫｒｏｇｈの式である。ｔを秒にすると、
【０１０８】
【数２】

【０１０９】
ＦＡＣＯ（０）に上式（１０）を代入すると、
【０１１０】
【数３】

【０１１１】
Ｖ_Ａの単位はｍｌＳＴＰＤで、ｔ＝１０秒として、Ｄ_ＬＣＯ（ｍｌ・ｍｉｎ^−１・ｔｏｒｒ^−１）を計算で求めることができる。
【０１１２】
Ｄ_ＬＣＯは式（２３）で計算されるが、Ｖ_Ａの求め方に２通りある。第１の求め方は、Ｄ_ＬＣＯ測定時の吸入気量（Ｖ_Ｉ）に予め測定しておいた残気量（ＲＶ）を加えて、肺胞気量（Ｖ_Ａ）を求める。通常ＲＶ位からＴＬＣ位までの吸入なのでＶ_Ｉは吸気肺活量に、Ｖ_Ａは全肺気量（ＴＬＣ）にほぼ等しい値となる。第２の求め方は、Ｄ_ＬＣＯの測定時のＨｅの稀釈から次式でＶ_Ａを測定する方法がある。この場合には通常のＶ_Ａと区別するために、Ｖ_Ａ′で表すのが一般的である。
【０１１３】
Ｆ_ＩＨｅ（Ｖ_Ｉ−Ｖ_Ｄ）＝Ｆ_ＡＨｅ・Ｖ_Ａ′ …（２４）
の関係が成立する。これより、
Ｖ_Ａ′＝Ｆ_ＩＨｅ（Ｖ_Ｉ−Ｖ_Ｄ）／Ｆ_ＡＨｅ …（２５）
となる。この場合Ｖ_Ｉに比べるとＶ_Ｄはきわめて小さいので、
Ｖ_Ｉ−Ｖ_Ｄ≒Ｖ_Ｉ …（２６）
とすることができる_。
Ｖ_Ａ′＝Ｖ_Ｉ・Ｆ_ＩＨｅ／Ｆ_ＡＨｅ …（２７）
でＶ_Ａ′を求める。Ｖ′を式（２３）のＶ_Ａに代入した場合Ｄ′_ＬＣＯとして、通常のＤ_ＬＣＯと区別する。
【０１１４】
一酸化炭素較差ＣＯ分圧Ｐ′_ＣＯおよびＰ′_{ｃｏ（２２）}が次式（２８），（２９）で示される。
【０１１５】
【数４】

【０１１６】
Ｐ′_{ＣＯ（２２）}＝（Ｐ′_ｃｏ／ＢＭＩ）×２２ …（２９）
前式中、ＢＭＩはＢｏｄｙ Ｍａｓｓ Ｉｎｄｅｘの略で肥満度を表し、体重（ｋｇ）／身長（ｍ）^２で算出される指標である_。したがってＰ′ｃｏ_（２２）は標準体重基準化Ｐ′ｃｏとも呼ばれる。
【０１１７】
同様にＤ′_ＬＣＯ，Ｄ′_ＬＣＯ／Ｖ_Ａも次式（３０），（３１）に従い、標準体重基準化することができる_。
Ｄ′_{ＬＣＯ（２２）}＝（Ｄ′_ＬＣＯ／ＢＭＩ）×２２ …（３０）
Ｄ′_ＬＣＯ／Ｖ′_{Ａ（２２）}＝（Ｄ′_ＬＣＯ／Ｖ′_Ａ／ＢＭＩ）×２２ …（３１）
Ｄ′_{ＬＣＯ（２２）}，Ｄ′_ＬＣＯ／Ｖ′_{Ａ（２２）}は夫々標準体重基準化Ｄ′_{ＬＣＯ（２２）}，Ｄ′_ＬＣＯ／Ｖ′_{Ａ（２２）}とも呼ばれる。
【０１１８】
式（２８）、肺胞におけるガス交換状態の推移を表し、単位時間当りの一酸化炭素の分圧差で、単位はｍＴｏｒｒ／ｓｅｃである。式（２８）の第１項（０．３０／Ｆ_ＩＣＯ）は、吸気ガス中の一酸化炭素濃度を０．３０（％）に補正する項である。第２項（Ｐ_Ｂ−４７）は、肺中における全乾ガスの圧力である。第３項の前半｛Ｆ_ＩＣＯ×Ｆ_ＡＨｅ／Ｆ_ＩＨｅ｝は、初期（ｔ＝０）における肺中の一酸化炭素の濃度であり、Ｆ_ＡＣＯは、終期における肺中の一酸化炭素の濃度である。これらに（Ｐ_Ｂ−４７）を掛けたものが肺中の初期と終期との一酸化炭素の分圧である。第４項の分子１０は、圧力をＴｏｒｒからｍＴｏｒｒ（ミリトール）にするために１０００倍し、ガス濃度が％表示であるので１００で割ったもの、すなわち１０００／１００＝１０である。
【０１１９】
前述のように、式（２９）は標準体重に基準化した単位時間当たりの一酸化炭素の分圧差で単位はｍＴｏｒｒ／ｓｅｃである。
【０１２０】
式（２９）の第１項は単位ＢＭＩ当たりのＰ′ｃｏで身長（ｍ）と体重（ｋｇ）で補正して、他と比較できる利点を有する。
【０１２１】
図１９は、本発明の一部を構成する換気機能、ガス交換機能の測定装置の全体の系統図である。被験者の換気機能およびガス交換機能の同時的な、したがって同一検査体系での測定を行うために、被験者は口に管１２１をくわえる。混合ガス源１４０からは第１切換え弁１４１に前記混合ガスを供給する。第１切換え弁１４１には呼気の流量を計測する流量計１２２が接続され、その流量計１２２の出力は処理回路１２３に与えられ、流量と気量とが時間経過に伴ってサンプリングされて読取られる。流量計１２２からの呼気は、管路１４２から第２切換え弁１４３に導かれ、この第２切換え弁１４３は、管路４２からの呼気を管路１４４から大気放散し、または管路１４５を経て可撓性のあるサンプリングバッグ１３９に導く。バッグ１３９内の呼気のＣＯ濃度は、ＣＯ濃度検出手段１４６によって検出され、またＨｅの濃度はＨｅ濃度検出手段１４７によって検出され、それらの各濃度検出手段１４６，１４７の出力は処理回路１２３に与えられる。
【０１２２】
図２０は、図１９に示される処理回路１２３の動作を説明するためのフローチャートである。ステップｏ１からステップｏ２に移り、第１切換え弁１４１を第１位置１４１ａから第２位置１４１ｂに切換え、被験者は管１２１を口にくわえた状態で混合ガス源１４０からの混合ガスを最大呼気位ＲＶから最大吸気位ＴＬＣまで一挙に吸入し、この位置で吸気の始めから正確に１０秒間の呼吸停止をさせる。次に、ステップｏ３において第１切換え弁１４１を第１位置１４１ａに切換え、このとき第２切換え弁１４３は第１位置１４３ａとしておき、急速に最大呼出させる。このときステップｏ４では、流量計１２２による呼気の流量の時間経過を測定し、メモリ１２４にストアする。ステップｏ５において呼気の最初から７５０ｍＬを測定し、その７５０ｍＬ分の呼気は、第２切換え弁１４３の第１位置１４３ａから管路１４４を経て大気放散される。次のステップｏ６では、第２切換え弁１４３を第２位置１４３ｂに切換え、ステップｏ７では、残りの呼気ガスをバッグ１３９に管路１４５を経て１０００ｍＬを貯留し、そのときにおいてもまたステップｏ８では、流量計１２２の計測値を時間経過に伴って測定してメモリ１２４にストアしておく。ステップｏ９では、ステップｏ７において１０００ｍＬの計測後に、第１位置１４３ａに切換えて、残りの呼気を大気放散させ、このときにおいてもまた流量計１２２の計測値は処理回路１２３からメモリ１２４にストアされる。こうして気量と流量とが対応づけてメモリ１２４にストアされることになる。
【０１２３】
処理回路１２３には陰極線管または液晶表示素子などを用いた目視表示手段１２５が備えられ、その表示面１２６には、前述の表示図面などを表示することができる。また記録紙１２７に、既に測定してある流量気量曲線が描かれているときには、その記録紙１２７を、光学的に読取る読取手段１２８に供給してその記録紙１２７に記録されている流量気量曲線を読取り、メモリ１２４にストアすることもまた可能である。
【０１２４】
処理回路１２３は、ステップｏ１０でメモリ１２４にストアされている流量気量曲線の下行脚のピーク位置を検出し、そのときの最大流量ＰＥＦＲおよびそのときの気量Ｖ１を求める。ステップｏ１１では、流量気量曲線の気量に関して、相対気量または絶対気量のいずれかの選択をする。
【０１２５】
このようにして相対気量Ｒと、それに対応する流量との組合わせを求めた後、ステップｏ１２において、求められた相対気量と流量とから、２次式のあてはめを行う。
【０１２６】
ステップｏ１３では、下行脚にあてはめられた２次式の１次項の係数ａ１と２次項の係数ａ２とを演算した結果の値を採用して、係数勾配指数Ｒ_ＡＴを求める。次のステップｏ１４に従って、１秒率ＦＥＶを計算する。ステップｏ１１で絶対気量が選択されたときには、２次式変数ｘは、絶対気量となる。
【０１２７】
ステップｏ１５では、Ｄ_ＬＣＯ，Ｄ_ＬＣＯ／Ｖ_Ａ，Ｄ′_ＬＣＯ／Ｖ′_Ａ，Ｐ′_{ＣＯ（２２）}，Ｄ′_ＬＣＯ／Ｖ′_{Ａ（２２）}等パラメータの演算を行い、ステップｏ１６では、図２１に示されるような３次元表示を行う。このようにして、図２０のステップを用いて時系列的な換気機能とガス交換機能とを測定することによって、図２１に示されるように、３次元の表示を行うことができる。このような図２１に示される３次元表示は、表示手段１２５によって達成される。
【０１２８】
ＦＥＶ−Ｒ_ＡＴの表示と同様にＤ_ＬＣＯ，Ｄ_ＬＣＯ／Ｖ_Ａ，Ｄ′_ＬＣＯ／Ｖ′_Ａ，Ｐ′_{ＣＯ（２２）}，Ｄ′_ＬＣＯ／Ｖ′_{Ａ（２２）}をステップｏ１５でメモリに記憶しておけば、随意にそれぞれをＺ軸とする３次元表示グラフが得られる。これは、たとえばファンクションキーを押すことにより、Ｄ_ＬＣＯ→Ｄ_ＬＣＯ／ＶＡ→Ｄ′_ＬＣＯ／Ｖ′Ａ→Ｐ′_{ＣＯ（２２）}→Ｄ′_ＬＣＯ／Ｖ′_{Ａ（２２）}とサイクルするように設定する。
【０１２９】
本発明の好ましい実施の形態によれば、図２０のステップｏ１６で各種パラメータを３次元表示する前にＦＥＶとＲ_ＡＴをまず２次元表示して、前記のように被験者の属するゾーンを同定する。ゾーンにより、３次元表示の際のＺ軸パラメータとして Ｄ_ＬＣＯ，Ｄ_ＬＣＯ／Ｖ_Ａ，Ｄ′_ＬＣＯ／Ｖ′_Ａ，Ｐ′_{ＣＯ（２２）}，およびＤ′_ＬＣＯ／Ｖ′_{Ａ（２２）}の群の中から最も最適なガス交換機能指標を選び、ステップｏ１６で３次元表示を実施する。
【０１３０】
したがって、ステップｏ１５で２次元表示の結果から特定のパラメータのみを演算するような構成とすることができるし、またすべてのパラメータを計算後、メモリ１２４にストアし、所望のＺ軸パラメータのみを取出し、３次元表示を完成するような構成とすることができる。いずれにしろ被験者の所属する健康グループにより、所望のＺ軸パラメータ（ガス交換機能指標）を選択できる。
【０１３１】
以上、本発明の方法を実施例を用いて説明したが、本発明の範囲は開示した具体例に限定されない。
【０１３２】
本発明は、次の実施の形態が可能である_。本発明によれば、被験者の換気機能指標および／またはガス交換機能指標を測定、演算、解析、表示する演算処理部を備える第１検査手段と、前記演算処理部に接続されていてもよく、被験者の代謝機能指標を測定、演算、表示する第２検査手段と、第２検査手段に接続され、被験者がその上で運動する運動負荷手段と、被験者のガス輸送機能指標を測定、演算する第３検査手段とを含むことを特徴とする呼吸機能からみた総合的健康管理のための気相系呼吸機能検査システムが提供される。
【０１３３】
前記気相系呼吸機能検査システムは、下記の各手段のうち１つ以上をさらに含むことができる。
【０１３４】
（１）被験者の換気機能指標を測定、演算、解析、表示する第４検査手段；
（２）被験者の筋力を測定する筋力測定手段；
（３）被験者の運動時の血圧を測定する血圧測定手段。
【０１３５】
好ましくは、被験者の筋力が握力であることを特徴とする。ここで好ましくは、換気機能指標がＦＥＶ_１％またはＲ_ＡＴであり、ガス交換指標がＤ_ＬＣＯ，Ｄ_ＬＣＯ／Ｖ_Ａ，Ｄ′_ＬＣＯ／Ｖ′_Ａ，Ｐ′_{ＣＯ（２２）}，およびＤ′_ＬＣＯ／Ｖ′_{Ａ（２２）}から成る群より選ばれる１種以上であり、代謝機能指標がＶ′_Ｏ２，Ｖ′_ＣＯ２，ＡＴおよびＲから成る群より選ばれる１種以上であり、そしてガス輸送機能がＳＰＯ_２である。
【０１３６】
さらに好ましくは、ガス交換指標が、Ｐ′_{ＣＯ（２２）}またはＤ′_ＬＣＯ／Ｖ′_{Ａ（２２）}である。
【０１３７】
好ましくは、前記気相系呼吸機能検査システムにおいて、運動負荷手段がトレッドミル負荷装置またはエルゴメータ負荷装置である。
【０１３８】
また本発明によれば、（ａ）３次元直交座標系のＸ軸正方向を第１換気機能指標とし、Ｘ軸負方向をガス輸送機能指標とし、Ｙ軸正方向を第２換気機能指標とし、Ｙ軸負方向を代謝機能指標とし、Ｚ軸正方向をガス交換指標とし、Ｚ軸負方向を筋力として呼吸機能の関わる３次元空間を形成すること、（ｂ）前記３次元空間を８分割し、Ｘ軸正、Ｙ軸正、Ｚ軸正方向で囲まれる分割空間を第１空間とし、Ｘ軸正、Ｙ軸正、Ｚ軸負方向で囲まれる分割空間を第２空間とし、Ｘ軸正、Ｙ軸負、Ｚ軸正方向で囲まれる分割空間を第３空間とし、Ｘ軸正、Ｙ軸負、Ｚ軸負方向で囲まれる分割空間を第４空間とし、Ｘ軸負、Ｙ軸正、Ｚ軸正方向で囲まれる分割空間を第５空間とし、Ｘ軸負、Ｙ軸正、Ｚ軸負方向で囲まれる分割空間を第６空間とし、Ｘ軸負、Ｙ軸負、Ｚ軸正方向で囲まれる分割空間を第７空間とし、そしてＸ軸正、Ｙ軸負、Ｚ軸負方向で囲まれる分割空間を第８空間とすること、（ｃ）被験者の呼気データから、第１換気機能指標、第２換気機能指標、ガス交換指標、ガス輸送機能指標、代謝機能指標を各々求め、さらに被験者の筋力を測定して前記指標および筋力値を前記３次元直交座標系に３次元座標表示し、被験者の属する空間を同定すること、そして（ｄ）３次元座標表示された結果および前記被験者の属する空間の特性から被験者が呼吸機能を総合的に評価する以上の（ａ）〜（ｄ）のステップから成ることを特徴とする呼吸機能からみた総合的健康管理の方法が提供される。
【０１３９】
ここで好ましくは、第１換気機能指標がＲ_ＡＴ、第２換気機能指標がＦＥＶ_１％、ガス交換機能指標がＤ_ＬＣＯ，Ｄ_ＬＣＯ／Ｖ_Ａ，Ｄ′_ＬＣＯ／Ｖ′_Ａ，Ｐ′_{ＣＯ（２２）}およびＤ′_ＬＣＯ／Ｖ′_{Ａ（２２）}から成る群より選ばれ、代謝機能指標がＶ′_Ｏ２，Ｖ′_ＣＯ２，ＡＴおよびＲから成る群より選ばれ、ガス輸送機能指標がＳＰＯ_２である。
【０１４０】
さらに好ましくは、ガス交換機能指標がＰ′_{ＣＯ（２２）}またはＤ′_ＬＣＯ／Ｖ′_{Ａ（２２）}であり、代謝機能指標がＶ′_Ｏ２である。好ましくは、被験者の筋力が握力である。
【０１４１】
本発明に従えば、前記の呼吸機能からみた総合的健康管理の方法において、前記（ｃ）ステップの代わりに、（Ｃ′１）被験者の呼気データからＲ_ＡＴ，ＦＥＶ_１％を求めさらに、被験者の筋力を測定し、前記指標をＸ軸−Ｙ軸平面に２次元表示し、そして（Ｃ′２）前記２次元座標面上に予め設定した（Ａ）健康、（Ｂ）ライフスタイル管理、（Ｃ）スクリーニングおよび（Ｄ１−３）疾病管理の各ゾーンから成る健康管理ゾーンとステップ（Ｃ′１）で得られる２次元座標表示のマッチングを行い、その結果が（Ａ）ゾーンであるとき、前記指標および筋力値を第２空間に３次元座標表示すること、以上の（Ｃ′１）および（Ｃ′２）から成るステップを実行することができる。
【０１４２】
本発明に従えば、前記の呼吸機能からみた総合的健康管理の方法において、前記（ｃ）ステップの代わりに、（Ｃ″１）被験者の呼気データからＲ_ＡＴ，ＦＥＶ_１％を求めさらに、被験者の筋力を測定し、前記指標をＸ軸−Ｙ軸平面に２次元表示し、そして（Ｃ″２）前記２次元座標面上に予め設定した（Ａ）健康、（Ｂ）ライフスタイル管理、（Ｃ）スクリ−ニングおよび（Ｄ１−３）疾病管理の各ゾーンから成る健康管理ゾーンとステップ（Ｃ′′′１）の２次元座標表示のマッチングを行い、その結果が（Ｂ）ゾーンであるとき、さらに被験者の呼気データからＰ′_{ＣＯ（２２）}および／またはＤ′_ＬＣＯ／Ｖ′_{Ａ（２２）}を求め、いずれか一方の指標を前記指標と合わせて第１空間に３次元座標表示すること、以上の（Ｃ″１）および（Ｃ″２）から成るステップを実行することができる。
【０１４３】
前記（Ｃ″２）ステップで、さらに筋力値を第２空間に３次元座標表示することができる。
【０１４４】
本発明に従えば、前記の呼吸機能からみた総合的健康管理の方法において、前記（Ｃ）ステップの代わりに、（Ｃ′′′１）被験者の呼気データからＲ_ＡＴ，ＦＥＶ_１％を求めさらに、被験者の筋力を測定し、前記指標をＸ軸−Ｙ軸平面に２次元表示し、そして（Ｃ′′′２）前記２次元座標面上に予め設定した（Ａ）健康、（Ｂ）ライフスタイル管理、（Ｃ）スクリ−ニングおよび（Ｄ１−３）疾病管理の各ゾーンから成る健康管理ゾーンとステップ（Ｃ′′′１）の２次元座標表示のマッチングを行い、その結果が（Ｃ）または（Ｄ１−３）ゾーンであるとき、さらに被験者の呼気データからＰ′_{ＣＯ（２２）}および／またはＤ′_ＬＣＯ／Ｖ′_{Ａ（２２）}、ならびにＶ′_Ｏ２および／またはＡＴ、加えてＳＰＯ_２を求め、各々の指標を（ｂ）ステップで形成した対応する空間に３次元座標表示すること、以上の（Ｃ′′′１）および（Ｃ′′′２）から成るステップを実行することができる。
【０１４５】
前記（Ｃ′′′２）ステップでさらに筋力値を第２空間、第４空間、第６空間、第８空間の１つ以上の空間に３次元座標表示することもできる。
【０１４６】
また本発明は、次の実施の形態が可能である。
（１）代謝機能からみた健康管理の方法であって、（ａ）被験者の１日の生活様式に対応する運動モードを設定し、（ｂ）設定された運動モードを運動負荷量に換算し、（ｃ）被験者を運動負荷手段を備える運動手段の上で、前記運動負荷量をかけながら所定時間運動させるとともに、被験者の口から呼気を採取し、（ｄ）呼気中の酸素濃度を検出し、検出した酸素濃度に基づいてＶ′_Ｏ２を演算し、（ｅ）Ｖ′_Ｏ２から前記所定時間に被験者の消費した運動エネルギー（Ｅ_１）を求め、（ｆ）消費した運動エネルギー（Ｅ_１）を被験者の１日消費推定エネルギー（Ｅ_２）に換算し、そして（ｇ）１日消費推定エネルギー（Ｅ_２）を評価し、酸素消費量改善のための運動処方および栄養所要量変更についての処方を被験者に与え被験者の健康管理を行うことを特徴とする代謝機能からみた健康管理の方法。
【０１４７】
（２）（ａ）３次元直交座標系のＸ軸正方向を第１換気機能指標とし、Ｘ軸負方向をガス輸送機能指標とし、Ｙ軸正方向を第２換気機能指標とし、Ｙ軸負方向を代謝機能指標Ｖ′_Ｏ２とし、Ｚ軸正方向をガス交換指標とし、Ｚ軸負方向を筋力として呼吸機能の関わる３次元空間を形成すること、（ｂ）前記３次元空間を８分割し、Ｘ軸正、Ｙ軸正、Ｚ軸正方向で囲まれる分割空間を第１空間とし、Ｘ軸正、Ｙ軸正、Ｚ軸負方向で囲まれる分割空間を第２空間とし、Ｘ軸正、Ｙ軸負、Ｚ軸正方向で囲まれる分割空間を第３空間とし、Ｘ軸正、Ｙ軸負、Ｚ軸負方向で囲まれる分割空間を第４空間とし、Ｘ軸負、Ｙ軸正、Ｚ軸正方向で囲まれる分割空間を第５空間とし、Ｘ軸負、Ｙ軸正、Ｚ軸負方向で囲まれる分割空間を第６空間とし、Ｘ軸負、Ｙ軸負、Ｚ軸正方向で囲まれる分割空間を第７空間とし、そしてＸ軸正、Ｙ軸負、Ｚ軸負方向で囲まれる分割空間を第８空間とすること、（ｃ）総合的健康管理のための気相系呼吸機能検査システムを準備し、この気相系呼吸機能検査システムは、被験者の第１換気機能指標およびガス交換機能指標を測定、演算、解析、表示する演算処理部を備える第１検査手段と、前記演算処理部に接続されていてもよく、被験者の代謝機能指標Ｖ′_Ｏ２を測定、演算、表示する第２検査手段と、第２検査手段に接続され、被験者がその上で運動する運動負荷手段と、被験者のガス輸送機能指標を測定、演算する第３検査手段と、被験者の第２換気機能指標を測定、演算、解析、表示する第４検査手段と、被験者の筋力を測定する筋力測定手段とを含み、（ｄ）被験者の呼気データから、第１検査手段による第１換気機能指標、第４検査手段による第２換気機能指標、第１検査手段によるガス交換指標、第３検査手段によるガス輸送機能指標、第２検査手段による代謝機能指標Ｖ′_Ｏ２を各々求め、さらに被験者の筋力を筋力測定手段によって測定して前記指標および筋力値を前記３次元直交座標系に３次元座標表示し、被験者の属する空間を同定すること、そして（ｅ）３次元座標表示された結果および前記被験者の属する空間の特性から被験者の呼吸機能を総合的に評価するとともに、（ｆ）被験者の１日の生活様式に対応する運動モードを設定し、（ｇ）設定された運動モードを運動負荷量に換算し、（ｈ）被験者を運動負荷手段を備える運動手段の上で、前記運動負荷量をかけながら所定時間運動させるとともに、被験者の口から呼気を採取し、（ｉ）第２検査手段によって呼気中の酸素濃度を検出し、検出した酸素濃度に基づいてＶ′_Ｏ２を演算し、（ｊ）Ｖ′_Ｏ２から前記所定時間に被験者の消費した運動エネルギー（Ｅ_１）を求め、（ｋ）消費した運動エネルギー（Ｅ_１）を被験者の１日消費推定エネルギー（Ｅ_２）に換算し、そして（ｌ）１日消費推定エネルギー（Ｅ_２）を評価し、酸素消費量改善のための運動処方および栄養所要量変更についての処方を被験者に与え被験者の健康管理を行うこと特徴とする健康管理の方法。
【０１４８】
本明細書中用いる「呼吸機能」とは大別して、「換気機能」、「ガス交換機能」、「ガス輸送機能」、「代謝機能」に分類される。「換気機能」の指標としては、ＦＶ（最大流量気流量曲線）解析およびＶＴ（最大努力性呼出曲線）解析を通して得られる％ＶＣ，ＦＥＶ_１％（１秒率），Ｒ_ＡＴ（係数勾配指数），ｄＶ／ｄＦ等が挙げられる。
【０１４９】
「ガス交換機能」の指標としては、Ｄ_ＬＣＯ，Ｄ_ＬＣＯ／Ｖ_Ａ，Ｄ′_ＬＣＯ／Ｖ′_Ａ，Ｐ′_{ＣＯ（２２）}，Ｄ′_ＬＣＯ／Ｖ′_{Ａ（２２）}等が挙げられる。「ガス輸送機能」の指標としては、ＳＰＯ_２が挙げられる。「代謝機能」の指標としては、Ｖ′_Ｏ２，Ｖ′_ＣＯ２，Ｒ（ガス交換比、Ｖ′_ＣＯ２／Ｖ′_Ｏ２），ＡＴ、さらに運動消費エネルギー（Ｅ_１）および１日消費推定エネルギー（Ｅ_２）等が挙げられる。
【０１５０】
「呼吸機能」における前記の各機能の相関関係は、図１に示されるとおりである。
【０１５１】
さらに、具体的に「換気機能」は、素因変化（気道過敏性）、形態的変化（気道および肺胞）、過膨張、末梢気道閉塞等の健康管理上の問題点に関連がある。
【０１５２】
「ガス交換機能」は、総合ガス交換能力を表し、末梢組織における酸素消費要求度と関連がある。「ガス輸送機能」は、末梢組織へのＯ_２の輸送性と関連がある。「代謝機能」は酸素消費量、運動（活動）消費エネルギーと関連がある。
【０１５３】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、被験者の呼気データに基づき、呼吸機能の空間概念化を図り、各呼吸機能指標（換気機能指標、ガス交換機能指標、ガス輸送機能指標、代謝機能指標）と生活習慣を関連づけて各機能を総合的に評価し、呼吸機能からみた健康管理ができる。
【０１５４】
さらに本発明によれば、被験者の呼気データに基づき、代謝機能指標を求めるとともに運動消費エネルギー（Ｅ_１）を算出し、１日消費推定エネルギー（Ｅ_２）を得るようにしたので、このようにして求められた１日消費推定エネルギー（Ｅ_２）は従来技術の概算的な１日消費推定エネルギー（Ｅ_３）と異なって、被験者の代謝機能を正確に反映し、したがってこの値を用いて被験者の栄養、肥満、運動等を含めた健康指導およびライフスタイル管理のための指導を的確に行うことが可能となる。
【０１５５】
さらに特定的には、中高年の酸素消費能力の改善を図り、代謝機能を含めた呼吸器の健康管理ができ、さらにライフスタイル管理もできる。
【０１５６】
加えて、アレルギー素因に基づく形態変化、酸素消費供給能について若年者の初期値を把握し、健康危険度の評価が可能となる。
【０１５７】
さらに本発明は、地域医師会、地域産業保健センター、市町村保健センターを母体とする集団（地域、職域、医療集団）の健康管理活動（健康教育、健康管理、プライマリケア、集団管理）の促進に寄与する。その結果、代謝を含めた呼吸器の健康管理により、中高年者ないしは高齢者に対して疾病予防とともに健康の維持増進に大きく貢献ができ、ひいては国民医療費の削減も期待できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】呼吸機能における換気機能、代謝機能等各機能の相関関係を表す図である。
【図２】本発明の気相系呼吸機能検査システムの主要部のブロックダイヤグラムである。
【図３】Ｖ′_Ｏ２，Ｖ′_ＣＯ２測定装置の一例のブロックダイヤグラムである。
【図４】ＦＥＶ_１％（ｇ）とＲ_ＡＴの相関関係図をゾーン化して表示した図である。
【図５】呼吸機能と生活習慣との関係を空間概念化した模式図である。
【図６】ＦＶ曲線を得るための装置の電気的な構成を示すブロック図である。
【図７】図６に示す処理回路１２３を作動させＦＶ曲線を表示するときのフローチャートである。
【図８】被験者の呼気のＦＶ曲線を模式的に示す図である。
【図９】本発明に従い、ＦＶ曲線を合成する模式図である。
【図１０】ＦＶ，ＧＶ両曲線の一例を示す図である。
【図１１】本発明に従いＦＶ波形の解析、合成を行った一例を表示した図である。
【図１２】本発明に従う２次回帰式の係数相関図（ａ１，ａ２）を示す図である。
【図１３】本発明に従って、処理回路１２３を作動させａ１，ａ２を演算、表示するときのフローチャートである。
【図１４】本発明に従う２次曲線の１次項の係数ａ１と２次項の係数ａ２と係数勾配指数Ｒ_ＡＴの関係を表す図である。
【図１５】本発明に従って、処理回路１２３を作動させａ１，ａ２，Ｒ_ＡＴを演算、表示するときのフローチャートである。
【図１６】本発明に従って、ＦＥＶ（ＶＣｐ）とＲ_ＡＴＴの関係を示す一例を表示した図である。
【図１７】本発明に従ってＦＥＶ（ｇ）またはＦＥＶ（ｔ）とＲ_ＡＴの関係を表す一例を表示した図である。
【図１８】本発明に従って、１回呼吸法を説明するための模式図である。
【図１９】本発明に従う呼吸機能、ガス交換機能測定装置の全体の構成を示す系統図である。
【図２０】本発明に従って、処理回路１２３を作動させ、Ｒ_ＡＴ，ＦＥＶ，Ｄ_ＬＣＯ，Ｄ_ＬＣＯ／Ｖ_Ａ，Ｄ′_ＬＣＯ／Ｖ′_Ａ，Ｐ′_{ＣＯ（２２）}，Ｄ′_ＬＣＯ／Ｖ′_{Ａ（２２）}を演算、さらに３次元表示するときのフローチャートである。
【図２１】本発明に従って、換気機能指標とガス交換機能指標を３次元表示した図である。
【符号の説明】
１１ 運動手段
１２ マウスピース
１３ 運動負荷器
１４ サンプリングチューブ
１５ フローセンサ
１６ 赤外線式ＣＯ_２センサ
１７ ジルコニア式Ｏ_２センサ
１８ マイクロコンピュータ
１９ ディスプレイ
２０ 被験者
２１ Ｖ′_Ｏ２，Ｖ′_ＣＯ２測定装置
１２１ 管
１２２ 流量系統
１２３ 処理回路
１２４ メモリ
１２５ 表示手段
１２６ 表示面
１２７ 記録紙
１２８ 読取装置
１４０ 混合ガス源
１４１ 第１切換手段
１４３ 第２切換手段
１４６ ＣＯ濃度検出手段
１４７ Ｈｅ濃度検出手段

Claims (1)

1. （ａ）被験者の換気機能指標および／またはガス交換機能指標を測定、演算、解析、表示する演算処理部を備える第１検査手段と、
   （ｂ）前記演算処理部に接続されていてもよく、被験者の代謝機能指標を測定、演算、表示する第２検査手段と、
   （ｃ）被験者のガス輸送機能指標を測定、演算する第３検査手段とを含み、
   （ｄ）第２検査手段は、
   （ｄ１）被験者の１日の生活様式に対応する運動モードを設定する手段と、
   （ｄ２）運動モード設定手段によって設定された運動モードを運動負荷量に換算する運動負荷量換算手段と、
   （ｄ３）被験者が乗る運動手段であって、運動負荷量換算手段の出力に応答し、被験者に前記運動負荷量をかけながら所定時間運動させる運動負荷手段を備える運動手段と、
   （ｄ４）被験者の口から呼気を採取する呼気採取手段と、
   （ｄ５）呼気採取手段からの呼気中の酸素濃度を検出する酸素濃度検出手段と、
   （ｄ６）酸素濃度検出手段の出力に応答し、検出した酸素濃度に基づいて被験者の代謝機能の指標Ｖ'₀₂（酸素摂取量）を演算するＶ'_O2演算手段と、
   （ｄ７）前記Ｖ'_O2演算手段の出力に応答し、前記指標Ｖ'_O2から前記所定時間に被験者の消費した運動エネルギー（Ｅ₁）を求める運動エネルギー演算手段と、
   （ｄ８）運動エネルギー演算手段の出力に応答し、消費した運動エネルギー（Ｅ₁）を被験者の１日消費推定エネルギー（Ｅ₂）に換算する１日消費推定エネルギー換算手段と、
   （ｄ９）１日消費推定エネルギー換算手段の出力に応答し、１日消費推定エネルギー（Ｅ₂）を評価し、酸素消費量改善のための運動処方および栄養所要量変更についての処方を表示出力する出力手段とを含むことを特徴とする呼吸機能からみた総合的健康管理装置のための気相系呼吸機能検査システム。

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