CN100577100C - 噪音降低的体积描记器 - Google Patents
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Abstract
通过增加一歧管为体积描记器测试腔和参考腔提供一共同外部空气源，提高了体积描记器中空气体积变化测量的精确度。优选体积描记器包括被一共同分隔壁分开的测试腔和参考腔、与所述腔连通的多个呼吸速度计，和一具有一与所述测试腔连通的第一进口和一与所述参考腔连通的第二进口的差压转换器。所述歧管包括一外部进气口和一在两个呼吸速度计与所述进气口之间延伸的通道。所述通道可为独立管道或导管的形式，或可为一覆盖所述呼吸速度计的共同外壳的形式。优选地，所述外部进气口到所述两个呼吸速度计的距离大约相同。
Description
技术领域
本发明涉及用于(诸如在小动物的非侵入性肺部测试中)测量空气体积变化的体积描记器，且尤其涉及其中转换器噪音大体降低从而提高测试数据的精确度的体积描记器。
背景技术
体积描记器用于研究收集与测试腔内气压变化相关的数据。所述数据的实例为来自小动物(诸如老鼠)的肺部数据。大多数体积描记器包含一密封测试对象的测试腔、一参考腔和一(例如)经由从每个腔中的端口(port)延伸到转换器的管状物而连接到所述两个腔的差压转换器。两个腔通过受限的气流开口或呼吸速度计(pneumotach)与周围空气(即正进行测试的房间内的空气)相连通。
随着测试腔内的空气体积发生变化，转换器记录压力变化，其通常以数字形式或曲线显示记录数据。由于通过呼吸速度计进入所述测试腔的空气的压力变化，所以测试腔内的气压也改变。因为所述转换器还测量噪音，所以这种被称为背景噪音或简单噪音的并非来自腔内的气压变化会不利地影响记录数据的精确度。
体积描记器通常用于测量完全或大体上密封于测试腔内的小动物(诸如老鼠)的肺部活动。当被测老鼠吸气或呼气，空气体积的变化导致由转换器记录的压力的变化，其通常以数字形式或曲线显示所记录的数据。
参考腔的用途在于部分地降低噪音影响。一第二管道从参考腔出口延伸到转换器。所述转换器同时测量所述两个腔内的气压变化，并将参考腔的测量值从动物腔测量值中减去。结果，净压力变化基本上归因于被测动物的呼吸模式。优选地，测试与参考腔呼吸速度计彼此靠近，以最小化外部空气模式的变化。
共同转让给Lomask的美国专利第5,379,777号中展示并描述用于测量小动物肺部反应的一代表性体积描记器类型，整个专利的揭示内容以引用的方式并入本文中。
虽然参考腔部分地解决了转换器测量的体积描记器中的噪音问题，但是由于气压差异而引起的变化仍然存在。因此，可不利地影响测试结果的一定程度的噪音仍然发生，尤其是在敏感测量中。因此，仍然需要一种装置和方法，以用于减轻用于动物肺部测量以及测试腔内其它空气体积变化测试的体积描记器中周围空气变化的影响。
发明内容
本发明针对于一用于测量一测试腔内的压力变化、同时最小化周围空气变化所产生的噪音影响的改进的体积描记器和方法。通常，改进的体积描记器包含一密封测试对象(例如，小动物)的测试腔、一参考腔、一转换器和一为所述两个腔提供空气的空气歧管。
所述测试腔包括一外壳以密封测试对象。优选地，所述外壳由一圆筒侧壁、一顶壁和一底壁形成。在所述外壳壁中安置一气流开口以允许空气由于压力变化而从测试腔流出或流入测试腔。所述气流开口可为一呼吸速度计或呼吸速度描记器，其基本上为一可包括一覆盖所述开口以产生压降的筛网的受限气流开口。
所述测试腔还可包括一连接到一真空源的偏置空气出口(bias-airoutlet)，以通过测试腔吸入空气来降低腔内的热量和湿度并防止被测动物再呼吸空气。如果要将一测试气体或气溶胶引入所述腔中，那么所述测试腔还可包括一气溶胶进口或在所述测试腔内具有可连接到气体或气溶胶源的一进口和一出口的歧管。当体积描记器用于测试小动物时，测试腔还可包括一间隔于底壁上方的有孔底板，用于使动物与粪便和尿分离开。
所述参考腔在外壳壁中包括一可为一呼吸速度计的气流开口，以允许空气由于压力变化而从参考腔流出或流入参考腔。所述参考腔优选邻近测试腔以最小化所述两个腔的气流开口之间外部空气条件的变化。举例而言，所述两个腔可由一共同壁分离。
两个腔还包括用于将一差压转换器连接到两个腔的出口或端口(port)。举例而言，通过延伸穿过壁并进入所述两腔的端口，一个块可附接到体积描记器的外部壁。接着，管道可从所述端口延伸到转换器。所述转换器又通常通过一放大器连接到一记录器以记录气压变化，从而指示空气体积变化。同时对参考腔内空气变化的测量允许从所测量的值中部分地减去外部气压变化。结果，所记录的测量主要反映测试腔内测试对象所产生的实际压力变化。
根据本发明，通过为体积描记器增加一歧管来进一步降低影响测试腔内压力变化的精确读数的噪音。如本文所用，术语“歧管”用于定义一经适合于与气流开口连通进入测试腔和参考腔的空气通道或导管，以及一从歧管外部通向所述通道内的外部气流开口。所述通道可为密封进口的外壳的形式、分别连接到腔开口和共同外部开口的管道的形式或可为在一固体材料块内钻孔以连接到腔气流开口和外部气流开口的导管的形式。优选地，从外部气流开口到测试和参考腔气流开口的距离大约为相等的距离，以致进入外部气流开口的空气将行进大约相等的距离以到达测试腔和参考腔的气流开口。
已发现，增加这个歧管进一步最小化了外部空气变化的影响，因为空气从共同开口进入两个腔。因此，与其中外部空气通过独立开口直接进入所述腔的现有技术器件相反，所述两个腔将在大约相同的时间同等地经历了进入歧管开口的空气的任何变化，尤其是如果外部开口离各个腔开口大约是等距离的情况下。结果，将参考腔压力从测试腔压力减去，为可归因于测试对象的测试腔内压力变化提供了一无噪音测量。
可在制造体积描记器同时或随后作为一后市场附件(aftermarketaccessory)安装的特殊构造的歧管将根据特定体积描记器的配置尤其是腔开口或呼吸速度计的位置而变化。确切构造还取决于共同外壳或独立管道或导管是否优选用于特定应用。然而，无论如何，通过添加本文所述歧管，转换器压力读数的精确度已得到显着提高，特别是高灵敏测量中。
附图说明
图1是本发明的优选实施例的透视图。
图2是图1的实施例的截面侧视图。
图3是通过放大器附接到记录器的体积描记器转换器的示意说明图。
图4是本发明的另一实施例的透视图。
图5是图5的实施例的截面侧视图。
图6是本发明的又一实施例的顶视图。
图7是图6中所示的歧管的侧视图。
图8是一说明减震效应的经调谐呼吸速度计的曲线图。
具体实施方式
在以下描述中，诸如水平的、直立的、垂直的、上面的、下面的、在......之下等术语，仅用于清楚说明本发明的目的，且不应理解为限制性词语。附图是用于说明本发明且并非按比例绘制。
图1和图2说明包含体积描记器(整体为10)的本发明的优选实施例，其中该体积描记器10包括一测试腔12和一参考腔14。腔12和14共用一共同分隔壁18分成两个腔的共同圆筒壁16。顶壁20覆盖参考腔14。将共同壁16的下端装配于被搁置在脚架基座(footed base)24上的圆筒基座壁22中。包围在壁16外部的O型环26在壁16与基座壁22之间提供一密封。
安装在顶壁20上的测试腔呼吸速度计30包括一与终止于测试腔12内的管道34连通的气流进口32。于进口32与管道34之间安置一筛网36以给从测试腔12流出或流到测试腔12内的空气提供压降。类似地，也安装在顶壁20上的参考腔呼吸速度计38包括一向参考腔14内开放的气流开口40，用筛网42覆盖开口40。
转换块44安装在圆筒壁16的外表面上，且横跨分隔壁18。一第一端口46延伸穿过块44以与测试腔12连通，而一第二端口48延伸穿过块44以与参考腔14连通。如图3中示意性地所示，管道50和52分别将端口46和48连接到差压转换器54以测量压力变化。所述转换器54通过放大器56连接到记录器58。
体积描记器10还包括一将气体或气溶胶引入测试腔12的气溶胶歧管60、采水瓶端口62和偏置排气端口64。
为了进一步最小化测量噪音，体积描记器10还包括一歧管(整体为70)，所述歧管70具有一适合于分别通过管道72和74与通向呼吸速度计30和38内的气流开口连通的分流空气通道。歧管70还包括一外部气流开口78，使外部气流通过开口78被吸入，且接着在管道72与74之间分开以进入腔12和14。结果，进入开口78中的空气的任何波动都将同等传递到两个腔内，从而可减去所产生的噪音。如图所示，管道72和74具有大体上相同的长度，以使任何波动都大约同时进入所述腔。吸盘80将管道72和74的远端分别紧固到呼吸速度计30和38。
图4和图5说明体积描记器(整体为100)，其中测试腔102和参考腔104为水平定向。如同先前所描述的体积描记器一样，腔102和104共用一共同圆筒外壁106和一共同分隔壁108。一气溶胶歧管110通过端壁112与测试腔102连通。
转换器块130安装在圆筒壁106的外表面上，且横跨分隔壁108。一第一端口132延伸穿过块130以与测试腔102连通，而一第二端口134延伸穿过块130以与参考腔104连通。
安装在壁106顶上的测试腔呼吸速度计140包括一通过筛网144与测试腔102连通的气流开口142。邻近于呼吸速度计140而安装在壁106顶上的参考腔呼吸速度计146包括一通过筛网150与参考腔104连通的气流开口148。
用一包括一与两个呼吸速度计的开口连通的内部空气通道的共同歧管外壳152来覆盖呼吸速度计140和146。外壳152包括一外部气流开口154。通过开口154将外部空气吸入外壳152的通道中，并使其从所述通道进入呼吸速度计140和146的开口中。结果，任何波动都同等传递到两腔。另外，所述通路倾向于产生一帮助最小化湍流的非湍流区。
图6和图7说明一第三实施例，其中歧管(整体为160)由塑料或其它材料的实心块形成，并钻孔出呼吸速度计凹口162和164、以及一与插入凹口162和164中的呼吸速度计的开口连通的第一通道166、以及一第二通道168，所述第二通道168的内端在凹口162与164之间等距处与通道166连通且其外端形成一外部气流开口170。
图8通过比较来自未减震的呼吸速度计(A)与减震的呼吸速度计(B)，按转换器电压/时间比例以曲线图说明本发明的减震效应。
在阅读了上文描述之后，所属领域的技术人员将可做出一些修改和改进。举例而言，测试腔和参考腔可相对于彼此而不同地定位且不需要由一共同壁来分隔开。所述器件还可包括与体积描记器共用的其它组件。应了解，出于简明和可读性的目的，本文中已删除所有这些修改和改进，但是这些修改和改进都应属于在上文的权利要求书的范畴内。
Claims (10)
1.一种用于将来自小动物的噪音降低的肺部数据传输到一差压转换器的体积描记器，其包含：
a)一用于密封一小动物的测试腔，其具有一具有一第一气流开口的第一呼吸速度计和一第一转换器端口；
b)一参考腔，其具有一具有一第二气流开口的第二呼吸速度计和一第二转换器端口，所述第一和第二转换器端口适合于与所述差压转换器连通；和
c)一与所述第一和第二气流开口连通的歧管，所述歧管具有一外部气流开口和一将所述外部气流开口连接到所述第一和第二气流开口的通道，借此进入两个呼吸速度计的空气通过所述外部气流开口进入，从而降低了所述传输数据中的噪音。
2.根据权利要求1所述的体积描记器，其中所述歧管包括一覆盖所述第一和第二气流开口的外壳，所述外壳包括一外部气流开口和一在所述外部气流开口与所述第一和第二气流开口之间的通道。
3.根据权利要求1所述的体积描记器，其中所述歧管包括一与所述第一气流开口连通的第一通道、一与所述第二气流开口连通的第二通道，所述第一和第二通道与一共同外部气流开口连通。
4.根据权利要求3所述的体积描记器，其中所述第一通道和所述第二通道具有大体上相同的长度。
5.根据权利要求1所述的体积描记器，其进一步包括一与所述测试腔连通的第一转换器出口和一与所述参考腔连通的第二转换器出口。
6.根据权利要求1所述的体积描记器，其进一步包括一分离所述测试腔和所述参考腔的共同壁。
7.根据权利要求1所述的体积描记器，其中所述测试腔为圆筒形。
8.根据权利要求1所述的体积描记器，其进一步包括一与所述测试腔连通的气溶胶歧管。
9.根据权利要求1所述的体积描记器，其中所述参考腔为圆筒形。
10.根据权利要求1所述的体积描记器，其进一步包括连接至所述参考腔的顶壁。
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