CN1228015A - 用于肺活量计的阻力元件和校准的空气管 - Google Patents

Abstract

本发明的空气管、最好是校准的空气管包括一个阻力元件，该元件位于管形部分的空腔中。该阻力元件的尺寸适合于提供一条线性的阻力－压力特性曲线并且当在空腔中的气流穿过该元件时适合于引起一个压力差。该优选的校准的空气管具有一条压力特性曲线，该空气管可以在肺活量计中使用并且包括一个管形件。校准信息与该空气管相联系并且可以使该空气管的压力特性曲线与一个模型空气管的模型压力特性曲线相联系，该模型空气管具有与该空气管基本上相同的尺寸和形状。

Description

用于肺活量计的阻力元件和校准的空气管

发明背景

本发明涉及供肺活量计使用的阻力元件和空气管，以及涉及使用这种阻力元件和空气管的肺活量计。更详细地说，本发明涉及可任意处理并且最好是至少可部分地生物降解的阻力元件和空气管，涉及使用这种阻力元件和空气管的肺活量计(最好是压差式肺活量计)，以及涉及在该可任意处理的空气管与肺活量计一起使用时用来保证高精度的校准技术。

肺活量计是用来测量用户或患者(例如人)的呼气和吸气的气体体积和流量的装置。两种普通类型的肺活量计分别测量体积和流量。对流量型肺活量计来说，用来测量流量的实际通路是一个气动测速仪，Fleisch就是气动测速仪的一种类型。这些测量对于肺活量计用户的生理研究和肺功能的诊断分析是很重要的。例如，用来治疗肺病或气喘病患者的各种药物的作用可以通过测定药物服用前和服用后呼出气体的体积和流量来进行分析。被称作气动测速仪(例如Fleisch Pneumotach)的几种装置可以市场上买到。这些装置需要层状的气流通过一个阻力元件。其他的肺活量计使用了更加复杂的电子设备就不需要层流了。

测量通过一个能产生或引起压力差的元件的呼出气体的压力差或压力降是压差式肺活量计的基本原理。在这种压差式肺活量计中，空气管(气动测速仪)的精确构形和定位(例如相对于肺活量计的压力传感装置和电子设备的定位)是很重要的，以便使该测量能够可靠地和可复现地进行。这种精确构形的气动测速仪不是可以随便处理的，它是用金属或耐用的塑料制成的长寿命和有效的装置，在多次使用以后也不会发生结构的降解。该装置例如可以从Waterson等人的美国专利5137026中了解到，该专利的内容作为一个整体通过引用结合在本文中。

由于大多数肺活量计涉及使呼出气体直接从用户的呼吸系统进入测量仪器中，使用这种装置的严重的问题在于，如果两个病人使用同一个肺活量计的话，污染将从一个病人传给另一个病人。为了克服这个污染问题，已经提出了各种各样的方法。一种特别流行的方法是使用一个可处理的套口和/或细菌过滤器放在通向肺活量计的入口上面。使用该肺活量的病人只与该套口和/或细菌过滤器相接触，从而至少在理论上可以避免污染该装置的剩余部分。这种方法的缺点包括这种套口/过滤器的价格比较贵并且这种装置的效率较低。

克服该污染问题的另一个方法是在病人两次使用之间对与用户相接触和/或呼出气体的肺活量计的部分进行消毒。这个方法的缺点包括需要在消毒设备和能源上花费追加资金，需要监测消毒设备的运行和效能，以及需要购买耐用和昂贵的肺活量计以便经受消毒步骤。

已经提出的第三个方法是使用可处理的肺活量计元件。这种元件例如可以从Norlien等人的美国专利5038773；Acorn等人的美国专利5305762；Karpowicz的美国专利Des.272184；Boehringer等人的美国专利4807641；以及Bieganski等人的美国专利4905709中了解到。该上述可处理的肺活量计元件通常用耐用的塑料或医用金属制造，因而即使它们是可处理的，生产这种元件的费用也是相当高的。此外，这种可处理的元件例如由于它们是使用耐用和长寿命材料制成的，而比较地难以处理。

但是迄今为止，用一种低成本和/或可生物降解的材料制造比较便宜的肺活量计元件由于例如涉及质量控制问题而一直受到禁止。一般工业设计说明书要求高质量的肺活量计元件，这些元件的质量可能由于它们被制成可生物降解而降低，例如这些元件在肺活量计内的位置就可能造成问题。例如，在每个空气管内的阻力元件的位置可能影响整个肺活量计的性能。阻力元件通常应相对于空气管的内壁布置成法向或垂直构形，此外，还应当精确地位于离开空气管的两个对置端的预定位置处。现在技术的阻力元件通常不能显示线性的阻力-流量特性曲线。更详细地说，构形成在大流量下具有良好阻力的阻力元件通常不能在小流量下适当地运行，另一方面，构形成在小流量下运行良好的阻力元件在大流量下不能提供理想的阻力。因此，作为现有技术的现有耐用塑料或不可生物降解的元件的替换物，制造一种比较便宜的肺活量计的任何可能性看来将会由于涉及制造和性能问题而受到破坏。这些制造问题包括可能是在一条装配线上生产出来的各种可处理的可生物降解的肺活量计元件之间的不一致性，此外还包括随后由于这些不一致性而引起的在肺活量元件之间性能变化。

当这些元件被装配在一起或者放入肺活量计中后，它们之间的不一致将可能增加。例如，空气管的一个通孔可能不是精确地制成的，并且随后发生的该通孔在肺活量计中的位置由于围绕压力孔周围的气体泄漏而导致反常的低压读数。作为另一个例子，阻力元件在空气管内的位置在各装配件之间不可能是精确的，因此，精度问题也是在现有不可生物降解的耐用塑料或金属元件中的普遍问题。所以，提供一种能保证在来自装配线的各种肺活量计元件之间的高工作质量和一致性并且与该肺活量计元件是金属、塑料或是否可生物分解无关的装置将是很有利的。

肺活量计的一个典型的阻力元件包括一个具有一个大孔通过其中心的圆盘形件。现有技术的其他的阻力元件可以包括网孔材料制成的圆盘形件。另外的现有技术装置包括在该圆盘形件的中心部形成的一个菱形窗。该菱形窗被固定在圆盘形件的一部分上并且适合于根据气体流量而打开和关闭到各种大小或程度。

由网状物制成的现有技术的阻力元件由于来自病人呼叫中的水份和痰导致网孔堵塞的缘故，一般会变成不起作用或不精确。包括一个菱形窗的现有技术阻力元件在小气流流量下在一定程度上有效，但是在大和小流量两种情况下不可能提供完全有效的阻力-压力特性曲线。

因此，提供能够具有线性的特性曲线并且能够被经济、方便和有效地生产和使用的肺活量计和肺活量计元件将是很有利的。

发明简介

新的供肺活量计中使用的阻力元件和空气管(最好是校准的管)以及包括这种阻力元件和空气管的肺活量计已经发现。本发明的阻力元件和空气管是一次性使用的，因此在一个病人使用以后就把它们从肺活量计中取出并消除掉。该阻力元件和空气管几乎完全可以生物降解，它们可以经济地制造并且可以产生稳定的高性能特性曲线。

本文中所使用的术语“可生物降解的”是指该元件或材料例如只要处于常用的掩埋条件下，一般不超过5年，顺利则不超过3年，最顺利情况下不超过1年就可以通过自然的生物过程例如微生物作用分解成更可为环境所接受的成分例如二氧化碳、水和甲烷等。

使该阻力元件和空气管成为可生物降解的元件具有显著的优点。首先，当该阻力元件和空气管被清除时，这种废弃物对环境造成的负担相对于例如那些用常规的塑料或金属制成的不可生物降解的空气管来说是减少了。此外，由于该阻力元件和空气管是可生物分解的，它们可以用便宜和更丰富(容易买到)的材料来制造。因此，本发明的阻力元件和空气管是比较便宜的，并且便于进行流水作业生产。随后的空气管的校准考虑了空气管在尺寸、形状和性能方面的任何差别。

由于本发明的阻力元件和空气管可以经济地制造，所以完成用一个新空气管来代替旧空气管的工作将不会产生显著的经济影响。此外，本发明的阻力元件和空气管在肺活量计中的替换十分方便。这些优点促进了操作者的顺从性在于，肺活量计操作者(例如小心的供应者或操作肺活量计的病人)在每个病人或每次治疗后非常可能更换本发明的阻力元件和空气管，因而减少了污染和传播疾病(例如结核病和其他呼吸系统紊乱、爱滋病及其他系统的老化等)的危险。

使用本发明空气管(最好是校准的空气管)的肺活量计可以在减少污染的情况下提供成本低、可靠并且可以再现(从一个空气管到另一个空气管)用户肺功能的测量值。简单地说，本发明的一次性使用的可生物降解的阻力元件和空气管(最好是校准的空气管)是便宜的和容易达到合格的精度要求(对可再现性能)的，它在使用时是有效的和可靠的，并且它能够以一种环境所接受或安全的方式方便地和有效地进行处理从而减少了由肺活量计的使用所造成的污染。

本发明的一个主要方面涉及可供肺活量计中使用的空气管。本发明的空气管包括一个管形部分，该管形部分限定了一个敞开的入口，一个最好是对置的敞开的出口以及一个在其间的空腔。管形部分的尺寸适合于可拆卸地连接在肺活量计的外套上。空气管是一次性使用的，即它可以从肺活量计上取下或分离并且被清除掉而无需清除外套。最好大体上全部管形部分都是可生物降解的。敞开的入口的尺寸适合于容纳在肺活量计的用户的口中。因此，敞开的入口和靠近该敞开的入口的管形部分的区域就用来作为肺活量计的一个套口，因此使用肺活量计的用户或病人就可以直接通过敞开的入口使呼气进入空气管中。在使用本发明的空气管时，不需要单独的和/或特殊形状的(比较昂贵的)套口/过滤器。

本发明的空气管包括一个位于管形部分的空腔内的阻力元件。该阻力元件的尺寸应能当空腔中的气体通过该元件时造成一个压力差或压力降并且适合于提供一条线性的流量-压力特性曲线。该特性曲线随后用软设备进行线性化。阻力元件包括一个具有第一平面和第二平面的平面部分以及一个把该第一平面与第二平面相连接的参数。在平面部分的中心形成一个孔，用来把第一平面与第二平面相连接。多个狭槽在平面部分内沿径向从该孔伸出，由此在平面部分内形成了多个铰链窗。每个狭槽包括一个中心端和一个远端。阻力元件还包括多个铰链槽。每个铰链槽与一个狭槽的远端相连接，并且基本上垂直于该狭槽的轴线延伸。铰链槽的总数与狭槽的总数相等。

根据本发明的一个方面，铰链槽和狭槽形成箭头形状的铰链窗。每个铰链窗包括一个点，该点指向平面构件的中心，以及一个颈口，该颈口控制该窗的柔度。较大的颈口减小铰链窗的柔度，而较小的颈口增加铰链窗的柔度。阻力元件在每秒零升至每秒15升的流量范围内具有一条近似线性的压力响应。

根据本发明的另一个方面，空气管由一个第一管、一个第二管和一个套管构成。该第一管具有一个近端、一个远端和一个第一直径。同样，该第二管具有一个近端、一个远端和一个与第一直径近似相等的第二直径。阻力元件与第一管的近端和第二管的远端相接触并且具有一个与第一直径近似相等的第三直径。套管与第一管的近端和第二管的远端相接触。套管有一个与第一直径近似相等的内径，并且还有一个大于第一直径的外径。在第二管中形成一个通孔。该通孔直接通向由管组件限定的空腔中并且同阻力元件隔开一个距离。该通孔在管组件的空腔与肺活量计的压力传感组件之间提供了连通。肺活量计的压力传感组件把空腔中的压力与大气压力相比较。

本发明的空气管的管形部分和阻力元件优先包括可生物降解材料，最好是99％可生物降解的材料。优选的可生物降解的结构材料包括纸板、纸、可生物分解的聚合物材料等以及它们的混合物。在一个特别有用的实施例中，管形部分是用纸板或纸或其混合物制成，最好通过类似于那些常规地用来生产其上缠绕有盥洗室纸的纸管的方法来制造。这种生产方法通常包括先在一个芯棒或类似工具上制成纸板或纸管，然后把该所得的管切割成所要求的长度。在管形部分是用可生物降解的聚合物材料制成的情况下，这种管子可以通过常规的聚合物模压工艺制成。

阻力元件设置在管形部分的相关位置，使得在给定的通过阻力元件的任何气体流量下的压力差从一个空气管到另一个空气管都是相同的。阻力元件最好位于管形部分的纵向轴线的横断方向。阻力元件可以通过把阻力元件粘接(例如使用可生物降解的粘合剂)在管形部分的内壁上或者通过把管形部分的两个独立管段与在它们之间的阻力元件连接在一起而被设置在管形部分上。用来把阻力元件设置在管形部分上的其他方法或技术也可以使用。最好，为在相同的肺活量计中使用而设计的本发明的空气管的阻力元件的结构和形状基本上相同，从而不需要对肺活量计作校准或其他调整，因为一个空气管可以用另一个空气管替换。

在一个最佳实施例中，本发明的空气管还包括一个定位装置或辅助装置，该装置适合于与肺活量计的外套相配合以便把空气管相对于肺活量计的外套正确地定位。任何适当的定位装置都可以使用以便使空气管相对于肺活量计的外套正确地取向，例如使空气管的通孔正确地与肺活量计的压力传感装置相对中。

在一个特定的实施例中，该定位装置包括一个凹口，该凹口的尺寸和形状适合于与肺活量计的外套上的一个凸起相配合。在另一个特定的实施例中，该定位装置包括一个在管形部分中的定位孔，该孔的尺寸和形状适合于与肺活量计的外套中的一个定位凸起相配合。这是一个特别有用的实施例，因为该定位孔能够容易地放在空气管的管形部分中。此外，由于肺活量计的外套通常是一个模压的聚合物元件，定位凸起可以方便地在肺活量计外套中。

本发明的空气管可以紧密地配合在由肺活量计的外套管限定的一个敞开的空腔中，使得管形部分的通孔正确地与肺活量计的压力传感装置相对中。为了保证该正确的对中，外套的凸起可以这样地放置在管形部分的凹口中，使得管形部分的通孔正确地与肺活量计的压力传感装置正确地对中。

压力传感装置的一个吸杯形接触面围绕通孔紧密地配合。在空气管与肺活量计的外套管之间的配合的紧密程度保证了空气管可以和肺活量计一起使用并且不会破坏通孔/压力传感器装置的对中。使用后，空气管可以比较容易地从肺活量计外套管中取出并且用一个新的空气管替换。

本发明的空气管可以设计和结构成能与一个改装的现有肺活量计或者专门为了与该空气管而建造的肺活量计一起使用。使管形部分的长度大于肺活量计的外套长度是特别有用的，这样可以使得在使用时管形部分伸出到肺活量计的元件的至少一个管形部分可拆卸地连接在其上的端部的外面。该特征对于防止由肺活量计的用户引起的肺活量计外套的过度污染是非常有吸引力的。因此，由病人呼出的气体就流过管形部分并且不会与肺活量计的外套发生严重的或紧密的接触。

在本发明的另一个主要方面提供了新的肺活量计。本发明的肺活量计包括一个外套，一个在本文中说明过的空气管，一个压力传感装置，该装置放在与空气管的通孔相对的位置以便感受该通孔处的压力，以及一个电子装置，该装置与压力传感装置相连接，以便发出信号(最好是电信号)并显示在通孔处感受到的压力与大气压力之间的压差。电子装置可以设置在外套中或者可以放在远离外套的位置上。例如，该外套可以是一个手持式组件，该件例如可以通过电线、电缆或者射频(RF)通路与一个包括本发明的电子装置的基本部分的电子数据处理装置相连接。另一个办法是，该电子装置可以完全设置在肺活量计的外套内，从而形成一个完全自主式的装置。

虽然对本发明的许多特征已经分别作了说明，但是多过一个或者所有这些特征都可以在各种组合中使用，只要这些特征互相协调并且所有这些组合都在本发明的范围内即可。本发明的上述和其他的特征和优点将显示在下面的详细说明和权利要求书中，特别是在结合附图(图中相同的部件具有相同的标号)考虑的情况下。

附图简介

图1是本发明的肺活量计的侧视图，图中示出了离开手持式装置设置的一部分电子部件；

图1A是示于图1的肺活量计的前侧视图；

图2是本发明的空气管的分解图；

图3是本发明空气管的横断面图；

图4是本发明的阻力元件的顶视平面图；

图5是在图1中的肺活量计中使用的空气管的部分切去的前顶视图(用透视图表示)；

图6是本发明的肺活量计的示意图；

图6A是大体上沿图6的6A-6A线截取的横断面图；

图7是大体上沿图1的7-7线截取的横断面图；

图8是本发明的肺活量计的一个可供选择的实施例的侧视图；

图9是图8中的肺活量计的后侧视图；

图10是示出该目前最佳实施例的肺活量计的条形码读出组件的透视图；

图11是示出图10的条形码读出组件的专用仪器的一个电路图；

图12是用于从本发明的最佳实施例的条形码标号接受光的光敏二极管线性阵列的示意图；

图13是用来把光聚焦在本发明的最佳实施例光敏二极管线性阵列的自聚焦透镜阵列的透视图；以及

图14和图15是本发明的最佳实施例的肺活量计的透视图。

附图详述

参看图1和1A，总的以标号10表示的本发明的肺活量计包括一个一次使用的可生物降解的空气管12，一个外套14和电子控制装置16。肺活量计10是通常称为压差式肺活量计的这种仪器，总的来说，它以类似于在上述Waterson等人的美国专利5137026中所公开的肺活量计的工作方式来进行工作。

下面参看图2和3来对空气管12进行说明。空气管12包括第一管段18、第二管段20和箍管21。阻力元件22装配在第一管段18与第二管段20之间。空气管12和阻力元件22最好都是近似99％的可生物降解的材料。管段18、20和21都是用可生物降解的卡片纸或厚纸制成，例如用盥洗室薄纸或同类产品以与硬纸管的常规制作相类似的方法制成。管段18、20和21最好都有光泽的涂层。阻力元件22最好包括具有良好记忆特性的可生物降解的材料。如本实施例所体现的，阻力元件22包括一种Nomex(聚芳酰胺)材料。或者，阻力元件22的材料可以包括任何一种对湿气具有一定抵抗力的尼龙或其他材料。如本实施例所体现的，阻力元件22的厚度约为0.03英寸，但是根据设计参数也可以使用其他厚度。

首先把阻力元件22固定在第一管段18或第二管段20上，然后把另一个管段18或20固定在阻力元件22上。最好使用一种可生物降解的粘合剂。如目前所使用的，第一管段18的外径与第二管段20的外径相等，以及阻力元件22的外径与第一管段18的外径相等。

箍管21的内径与第一管段18的外径近似相等，箍管21适合于装配在第一管段18和第二管段20上。虽然为了把阻力元件22固定在第一管段与第二管段之间最好使用粘合剂，但是箍管21在第一管段18和第二管段20上的紧密的摩擦配合也足以单独地把阻力元件22固定在第一管段18与第二管段20之间。

当箍管21被正确地固定在第一管段18和第二管段20上面时，箍管21的末端23与第一管段18的末端25齐平。此外，一个凹口27最好与第二管段的孔24对准中心，该凹口最好在箍管21的末端处由一个冲出的半圆构成。第二管段20的孔24最好由在第二管段20上冲出的一个孔构成。凹口27和/或孔24可以在三件18、20和21装配前或装配后在箍管21和/或第二管段20上制出。在三件18、20和21装配后，孔24就直接通向空气管12的中空的空间(图3)。

图3示出了处于装配状态下的空气管12。尽管空气管12的三件结构目前就较可取的，然而例如该三件18、20和21仍然可以由一个单管所代替，和/或阻力元件22可以固定在一个插入在单管内部的环(未示出)内。

图4示出了本发明的最佳实施例的阻力元件22的顶视平面图。阻力元件22包括一个中心孔32和多个沿径向从中心孔32伸出的狭槽34。每对相邻的狭槽34形成一个铰链窗36，它如本发明实施例所体现的构成一个箭头形状。每个箭头形的铰链窗36包括一个其位置靠近中心孔32的点和一个其位置远离中心孔32的颈口38。如本发明实施例所体现的，阻力元件22包括八个铰链窗36，但是数目更多或更少的铰链窗36根据设计参数的不同也可以使用。每个颈口38的宽度控制着相应的铰链窗36的柔性。较大的颈口38为相应的铰链窗36提供较小的柔性，而较小的颈口38则为相应的铰链窗36提供较大的柔性。

把气吹入空气管12的一端的病人可以产生通过阻力元件22的气流，通常该气流可以包括的气体流量在每秒零至十六升之间。由阻力元件22所提供的阻力理论上应当在这些不同气体流量之间呈近似的线性关系。现有技术的阻力元件，例如由一个其中具有单个孔的圆盘所构成的，不具有压力对流量的线性关系。在近似每秒12升的流量下具有小于每秒每升1.5厘米水的良好阻力的现有技术的圆盘形阻力元件例如在更低的流量下将不再具有良好的阻力。更准确地说，这种常规的圆盘形阻力元件在小流量下将具有很小的阻力，这是不可接受的。

本发明的阻力元件22使用了具有颈口38的独特的铰链窗36，该铰链窗可以被巧妙设计成能满足阻力元件22在各种流量下的阻力要求。本发明的阻力元件22在近似每秒12升的流量下可适合于提供小于每秒每升1.5厘米水的理想阻力，但是与常规的圆盘形阻力元件相比较，本发明的阻力元件22在小流量下仍能提供良好的阻力。一般说来，在流量处于每秒零至16升之间的范围内，阻力元件22都能提供十分良好的近似线性的流量-阻力特性曲线。在大流量下，铰链窗36大大地打开从而提供了不太大的良好阻力。在小流量下，铰链窗36打开的很小，从而提供了不太小的良好阻力。

根据本发明的最佳实施例，在两个狭槽34之间的角度近似为45度，每个狭槽34具有的宽度约为0.02英寸。用来控制颈口38宽度的垂直铰链部分37的宽度约为0.04英寸。阻力元件22的直径最好为1.09英寸加减0.005英寸，它在一条平分一个铰链窗36的线39与另一条穿过狭槽34的线41之间的宽度约为0.625英寸加减0.005英寸。

本发明的阻力元件22的一个重要特征是对小流量提供阻力，因为通常不健康的病人是不可能产生大流量的。所述阻力元件也能在大流量下起着良好的作用。因此阻力元件22可以在各种流量下提供良好的阻力而与该病人是处于呼气或吸气状态无关。

参看图5，空气管12包括一个敞开的入口46和一个敞开的出口48。围绕敞开的入口46的面积的尺寸大小应适合于放入病人口中。使用肺活量计10(图1)的病人通过把区域46放入口中并且把气呼入空气管12的空腔30中而使用了该管口区域。

返回到图1，当需要使用空气管12时，应解开它的包装并且将它与外套14相连接。具体地说，使空气管12与外套管51相连接。外套管51包括一个适合于装在空气管12的凹口27(图2)中的舌片52。在把空气管12放入外套管51内以前，先将凹口27与孔24(图2)对中，如本实施例所体现的，该凹口在插入外套管51中以前通过用户手动地对中。当凹口27与孔24对中以后，孔24将与压敏杆76相对中，如图6中所示。更详细地说，压敏杆76的接头最好具有吸杯77的形状，该接头围绕孔24装配以便形成一个气密配合。吸杯形的接头77最好由硅橡胶或乙烯树脂构成并且适合于围绕孔24周围形成一个良好的配合，由此减少了在此接触面处的任何泄漏。因此，病人的呼吸将不会导入压敏杆76中，从而避免了对压敏杆76的污染。

在空气管12的凹口被放在外套管51内特别是放在对中舌片52上后，套管21的末端23应当与外套管51的末端齐平。此时，肺活量计10就做好了使用的准备，应注意空气管12的长度大于外套管51的长度，因而当空气管被正确地连接在外套管上时，空气管将伸出到外套管的一端的外面。这种比较长的空气管12减少了来自肺活量计用户呼出的空气与外套管的有效接触并且使其受到污染的危险。

图6示出了总的用标号10表示的肺活量计的一般工作原理。下面是在空气管12被相对于压敏杆76正确地设置并定位以后，该肺活量计10的工作原理的一般说明。在提供了一般工作的概述以后，将对本发明的校准方法和设备作更详细的说明。这种一般说明适用于本发明的任何肺活量计，例如肺活量计10。通孔24(图2)与压敏杆76相连通。作为对污染的另一种保护装置，压敏杆76可以装有一个过滤器，但它不是必需的。压敏杆76与一个压差式或“量测”式压力传感器80相连通，该传感器例如可以是由Motorola公司出售的商标为MPX 2020D的产品。压力传感器80在一对输出导线82和84上产生电气信号，该信号大小与在压敏杆76与一个被检测的大气压力之间的压力差成正比例。该信号通过一个差动放大器级86放大，然后被送入模拟-数字转换器88中，该转换器把放大器的输出信号转换成数字信号。

来自转换器88的输出信号被送入微处理机90中，该微处理机是电子控制装置16的一部分。微处理机90使用由在空气管12上的编码信息所提供的校准数据并与储存在只读存储器(ROM)92中的算法相结合，对来自转换器88的信号进行若干计算并且在显示器94上显示出校准的最后结果，例如体积和流量等，显示器可以采用例如一个常规的监视器或液晶显示组件等。微处理90可以由电源91供电，该电源例如是电池或者是可以与常规的电力线线间电压相耦合或相连接的连接器。起动开关96可以通过微处理机90使肺活量计开始工作。每次测量时的结果可以被储存在随机存取存储器(RAM)98中以便将来引用。还可以设置一个输入输出口(I/O)100，以用来改变微处理机90的程序设计。此外，对微处理机90可以这样来进行程序设计，使得它在受到指令时可以把储存在RAM98中的结果通过输入输出口100(I/O)输入一台打印机或计算机中。Waterson等人的美国专利5137026中提供了有关一台常规的肺活量计的工作的更详细情况。当病人使用肺活量计10结束了一次治疗或诊断实践后，应把可生物降解的空气管12从外套管上取下并且以一种可保护环境安全的方式把它清除掉。

如图1和1A中所示，外套14应构形成能被握住在用户的一只手中。例如，外套14的把手102应构形成便于手的握紧。此外，设置了指形凹槽104以便使用手握该装置更加方便。

在图1和1A中示出的该实施例包括设置在手握外套14内部的电子控制装置16。通过电缆106可以使电子控制装置与外部计算机或打印机连通，该电缆可以使用在外套14上的插座105与转换器相连接，该插座例如可以是一种常规的RJ-11快速连接插座。如目前所优先采用的，还可以通过一个附加的红外线相关数据(IRDA)传送装置使电子控制装置与外部计算机或打印机连通，该传送装置是一台常规设备并且可以在外套14与外部计算机或打印机之间工作。在外套14中的电子控制装置最好由电池组(例如常规的可再充电的镍-镉电池)供电。如果使用电池组供电，外套14应包括一个通过它可以对电池组进行充电的孔。

在图1和1A所示的实施例中，微处理机90可以是一台专用的微处理机，该机包括一个专门构造成适合于控制肺活量计的工作的半透明的重叠键垫。或者，微处理机90可以是一个包括原尺寸键盘、视频监视器、硬盘驱动器和打印机的通用的个人计算机一个部件。这种专用的微处理机是特别有利的，因为它比较简单、成本低并且使用方便。此外，如图1A中所示，外套14的把手102包括一个锥形部分107，它有助于把外套放置并且保持在例如两次使用之间的一个平面上。

在图1和1A中示出的实施例作为一个全新的肺活量计是有用的，或者可以使用空气管12和外套12来更新一台现有的肺活量计。例如，一台现有的肺活量计包括一个手持组件，该手持组件包括一个永久的呼吸管、压敏杆、一个压力传感器、一个放大器和一个模拟-数字转换器，该肺活量计与一个以基本上与电子控制设备16相类似的方式起作用的专用控制装置相连接。只要简单地用外套14和连接在外套上或设置在该外套内的部件来取代现有的手持组件，一台更新的肺活量计就产生了，该肺活量计具有本发明的许多优点。图7示出了从图1的7-7线截取的图1的肺活量计10的横断面图。

图8和9中示出了肺活量计的另一个实施例。该肺活量计总的用标号210表示，除了此处特意说明的内容以外，它以一种类似于肺活量计10的方式进行构造。与肺活量10的部件相对应的肺活量计210的部件具有的标号是相对应件的标号加上200。

肺活量计210与肺活量计10之间的主要差别涉及空气管212的形状和外套管251的形状。除了在靠近敞开的出口248区域中设置有两个定位孔107和108以外，空气管212的结构基本上与空气管12相类似。

外套管251被构造成作为一个空气管212的托架而不是像外套管51那样包围在空气管212的外面。此外，外套管251包括两个向上延伸的凸起109和110，该凸起设置在当空气管212与外套管251相连接时分别可由定位孔107和108容纳的位置。随着凸起109和110与定位孔107和108相配合或由其容纳，孔224(未示出)就与压敏杆276(未示出)正确地对中。

如图8和图9中所示，微处理机90的半透明的重叠键垫112设置在外套214的把手302上。此外，该实施例最好包括更大的ROM，并且显示器94放置在半透明重叠键垫112下方的外套214上。在肺活量计210内，电源91是一个电池组，例如常规的可再充电的镍-镉电池，并且放置在外套214内。外套214上的孔114适用于在电池组91与一个常规的电池充电器之间提供连通，以便当需要时对电池组充电。外套214也带有输入/输出(I/O)口100当需要把信息从电子电路111输入另一个装置时，该输入/输出口可以在微处理机90与计算机或打印机之间提供方便的传输。与图1的实施例一样，一个IRDA光学孔也配合在把手302上。肺活量计210是一个可以由单个病人操作的自主式装置。

为了操作肺活量计210，应把空气管212连接在外套管251上，使得凸起109和110与定位孔107和108分别相配合。然后病人就可以起动在半透明重叠键垫112上的一个开关并且使用肺活量计210来作所需要的任何治疗和/或诊断步骤。当需要把空气管212从外套管251上取下来时，只要把可生物降解的空气管212从外套管251上简单地抽出并且可以以一种环境保护所许可的方式废弃掉即可。

请再参看图6，字符识别装置304设置在肺活量计10的外套14内。字符识别装置304最好包括一个用来识别带状条形码的装置。字符识别装置304被设置在外套14内以便在空气管12放入外套14内后与空气管12上的字符顺序306(最好是带状条形码)相对准。根据本发明，与空气管12有关的信息被编码在字符顺序306内。该编码信息由字符识别装置304读出，并且通过传输线308传送到转换器88，然后再传送到微处理机90中。转换器88最好包括8个输入通道。在8个输入通道中，两个通道用来接受压力传感器80的信号，一个通道用来接受流动管的压力以及一个通道用于鼻压测量(鼻空气压力)。如本实施例所示，字符识别装置304设置在肺活量计10的外套14内以便自动地读出字符顺序306，但是也可以手动进行该项从字符顺序306读出信息的工作。例如可以把人类可读出的字符设置在紧跟在字符顺序306的后面。此外，从字符顺序306读出信息可以根据设计时的选择把它放在每次用肺活量计10进行阅读之前，之中或之后完成。

字符识别装置304最好是一种适用于阅读条形码字符顺序306的光学的字符识别装置，但是也可以选择其他的信息传输技术来进行。例如可以使用磁字符识别、光学的字母数字字符识别、光学的符号识别等技术，只要能把与空气管12有关的校准信息传输到微处理机90中就行。最好是，字符识别装置304包括一个用来识别条形码的线性阵列。

图6A示出了沿图6的6A-6A线截取的横断面图。如本实施例所示，光源310沿着箭头A1的方向把光投射到配置在空气管12的表面的字符顺序306上。如本实施例所示，字符顺序306包括一个条形码标记，或者另一个办法是，把条形码直接印在空气管12上。来自光源310的光沿着箭头A2的方向从字符顺序306反射并且进入自聚焦透镜阵列313中。从自聚焦透镜阵列313发出的光随后被聚焦到光电二极管的线性阵列315。该光电二极管的线性阵列产生一个电气输出信号，该信号随后由转换器88判读，然后由微处理机90(图6)识别包含在字符顺序306中的校准信息。根据本最佳实施例，在光源310和自聚焦透镜阵列313以及光电二极管的线性阵列315之间设置有一个楔形黑色塑料支架318。该楔形黑色塑料支架318适用于把该三个部件310、313和315固定在其上，以便于在肺活量计10的外套14内的正确对中。

图10中示出了本最佳实施例的字符识别装置304的透视图。从光源310射出的光被聚焦在配置在空气管12上的字符顺序306上。反射光由自聚焦透镜阵列313所接受，如本实施例所示，该阵列被配置成同光源310形成一个近似45°的角度321。光源310和自聚焦透镜阵列313都具有一段长度，它们大体上平行于穿过该字符顺序306的扫描中心线323。

光电二极管的线性阵列315配置成大体上与自聚焦透镜阵列313相平行，并且适用于从该自聚焦透镜阵列313接受聚焦光。外部光线挡板325配置在一部分自聚焦透镜阵列313的上面，另一个外部光线挡板327配置在光电二极管的线性阵列315的上面。

图13示出了本最佳实施例的适合于容纳自聚焦透镜阵列313的夹接式光线挡板325。光线挡板325最好由黑色塑料构成，它可以摩擦地配合在自聚焦透镜阵列313的周围和/或使用粘合剂固定在该阵列上。另一个办法是，根据设计时的选择也可以使用花费较少的光线挡板技术。参看图6A，如上所述，光源310和自聚焦透镜阵列313以及最好是还有光电二极管线性阵列315都配置在楔形黑色塑料支架318上。该楔形黑色塑料支架318在光源310和自聚焦透镜阵列313以及光电二极管线性阵列315之间提供了正确的角度。楔形黑色塑料支架318还有助于在光源310、自聚焦透镜阵列313和光电二极管315互相之间以及与空气管12之间保持正确的距离。该楔形黑色塑料支架最好由黑色构成，以便抑制光线的反射。自聚焦透镜阵列313的总共轭焦距333，从光电二极管管线性阵列315的一个感光内表面到字符顺序306的目标表面来测量，约为9.4毫米。如本实施例所示，自聚焦透镜阵列313包括一个由日本Nippon Sheet Glass有限公司制造的Selfoc透镜阵列。自聚焦透镜阵列313设置在光电二极管线性阵列315与字符顺序306之间的中间位置，从而使光电二极管线性阵列315和字符顺序306都处于自聚焦透镜阵列313的焦点位置。如本实施例所示，自聚焦透镜阵列313的位置与字符顺序306的距离为2.5毫米，与光电二极管线性阵列315的距离也为2.5毫米。

当字符顺序306由光源310照射时，沿着字符顺序的中心线323该字符顺序306的约1毫米宽这部分图象信号通过自聚焦透镜阵列313传输到光电二极管线性阵列315中。如本实施例所示，有聚焦透镜阵列313的长度约为18至20毫米，并且包括单排透镜336。自聚焦透镜阵列313的长度最好略大于光电二极管线性阵列315的长度(该长度约为16毫米)，以保证整个光电二极管线性阵列315都能接受图象信号，为允许自聚焦透镜阵列的加减-毫米的对准误差和/或端部透镜的损坏创造条件。自聚焦透镜阵列313的典型的单独透镜336的两个焦点(它们未按比例示出)的标号339和340示出。

光电二极管线性阵列315最好包括一个由美国Texas Instruments公司生产的型号为TSL 215的智能光学传感器，并且在128×1的线性阵列中包括一个128充电模式象素的阵列。由于使用方便以及其他原因，光电二极管线性阵列315比电荷耦合器件(CCD)更可取。光电二极管线性阵列315包括整体的时钟发生器、模拟输出缓冲器、采样以及CCD电路也需要的自保电路。焦点340例如可以在光电二极管线性阵列315的顶面之下约一毫米处聚焦。

如本实施例所示，除了外部光线挡板327以外，一个透明的塑料封装344设置在感光表面346的上面，如图12中所示。扫描中心线323被投射到感光表面346上用线348表示。如本实施例所体现的，焦点340(图10)在该透明的塑料封装344的顶面之下约一毫米处并且被投射到该阵列的感光表面346上。

当光源310由微处理机90(图6)启动后，光线就投射到光电二极管线性阵列315的感光表面346上。如图11中所示，微处理机90使用“发光-接通”信号线350来启动光源310，该信号线与微处理机90的一个平行的孔销352相连接。如本实施例所体现的，光源310包括一个约45毫堪德拉(流明/球面度)的4元件发光二极管阵列，其波长约为635毫微米并且近似为一个朗伯光源。根据本发明，光源310受到在中间的两个电灯20毫安电流和端部电灯25毫安电流的偏压，从而沿着字符顺序306提供了均匀的光照。光源310提供了约每平方厘米23毫瓦的照度，它被设置在离开目标条形码(用标号354表示)约7毫米处。在光源310与自聚焦透镜阵列313之间的光线挡板325抑制散射光。本发明使用635毫微米波长以便与约750毫微米波长的光电二极管线性阵列315的传感器峰值负荷大致上匹配。在光电二极管线性阵列315中获得的感光度约为在750毫微米波长处的100％的最大线性阵列感光度的80％。光源310的长度约为16毫米。如本实施例所体现的，在阅读条形码期间光源只通过微处理机90来启动，因为很明显，光源310的启动是要消耗电力的。光源310和光电二极管线性阵列315最好包括安装在软性印刷电路板上的集成电路，并且彼此之间相对形成一个45°的两面角321。

参看图11，光电二极管线性阵列315的图象组合时间从由微处理机90使传输线360上的一个短脉冲进入光电二极管线性阵列315的串行输入引线362中而开始。大约1至10毫秒后，传输线360上的第二个串行输入脉冲输入光电二极管线性阵列315中。在第二个串行输入脉冲输入以后，通过使用129个或更多个时钟脉冲，计算时钟引线366在10千周和100千周之间的时间，可在视频输出引线上读出图象信号。合成信号被设置在视频输出传输线368上。在上述计时操作期间，包括一个模拟电压的串行视频输出由模拟-数字(A/D)转换器370来读出，该转换器最好包括12位精度和零至5伏的输入范围。模拟-数字转换器370输出在数据总线373中的数字数据，该数据反映每个视频脉冲的振幅，因而也就反映了光电二极管线性阵列315的每个传感器象素的暗度。随后在数据总线373中的数字数据就由微处理机90读出。模拟-数字转换器370由微处理机90进行控制并且具有约10微秒的转换时间。因此，光电二极管线性阵列315的计时最高可达10微秒(100千周)。

光电二极管线性阵列315由一个3端电压调节器375供电，以便使电源噪音和视频阵列噪音保持最小。虽然Texas Instruments公司的产品TSL 215是本实施例所优选采用的，但是可以使用该公司的新产品TSL1402来代替它。该新型号在16毫米的同样长度上包括的象素达两倍之多。该新型号具有高一倍的分辨率并且可用于更多的数位和更高的可靠性。该新型号是引线相容的，因而时钟周期的数目可以简单地从129改变到257个，并且对于光饱和也较少敏感。TSL 1402还不需要40毫秒的初始象素装载周期，并且可以提供两倍的速度和精度。

字符顺序306最好包括一种条形码，该条形码具有5 ITF顺序中的隔行的(Interleaved)2并且可以提供校准数据的3个十进制数字加上一个检验和位，或者另一个办法是，该顺序可以包括一个标准二进制代码，该标准的二进制条形码是本实施例优选的并且被构形成能提供五又二分之一数位加上一个约六位的二进制检验和。该二进制代码将是具有恒定宽度的条形和间隔的NRZ(不归零制)再加一个起始符号。该构形能保证该代码的总宽度是恒定的并且在每端允许有1毫米作为代码定位误差。在该长形码中的黑和白色的最小条形宽度应选择为在光电二极管线性阵列315中至少占2至3个象素的宽度。由于该光电二极管线性阵列在光电二极管之间具有0.125毫米的间隔，最小的条形宽度约为该宽度的两倍。该构形能保证在光电二极管线性阵列315的视频输出368中的至少一个象素位置将处于最低或最高位置，因为在阵列315中的一个象素是全黑或全白的并且不可能位于一个黑条与一个白色区之间的中间位置。与光电二极管线性阵列315的视频输出368中的其他电压有关的该最高或最低电压通过软件译码可以确定地显示条形位置。

由于光源310最好具有恒定的强度，因而在组件之间以及全部时间范围内的光源强度的变化可通过本发明进行补偿。为了这个原因，同时也为了补偿传感器效率，应对光电二极管线性阵列的光学积分作出调整。从光电二极管线性阵列读出的图象视频的电平可以通过增加在传输线360的串行输入脉冲之间的时间(即光学积分的间隔时间)而提高。在每个条形码被读出后，如果条形码振幅数据太低，可以把积分时间调长直到该振幅足以检测出白色与黑色的区别为止。来自每个读出操作的全部串行视频数据流的总幅度形成一条非线性曲线，因为光强是随光源变化的。根据本发明，在软设备中，一个分组微分平均值或其他的显示器指示出沿着整个视频数据长度上的大约的白色对黑色的界限。该平均值将用来通过软件比较从黑色数据检测出白色、高频噪音通过软件被滤出，合成数据流包括条形码的一个图象。如本实施例所体现的，该合成数据流通过NRZ二进制方式或5取2交替存取的方法(取决于所使用的代码)进行译码。这种NRZ格式在数据位数不变的情况将改变条形码的颜色，而在数据位改变时则不改变条形码的颜色。该合成数据流在通过NRZ二进制方法或综合的5取2方法进行译码以后将包括原来的二进制或十进制数(它是最初编码在空气管12上的)。然后可使用该数来校准肺活量流量传感器。

光电管二极管线性阵列315在每个条形码读出前必须先通过40毫秒操作周期进行预处理，从而可以正确地使得128个象素中的每个象素从白变黑或者从黑变白。在该预处理期间，光源继续接通而来自条形码的数据则忽略不计。接着，进行对条形码的扫描直到通过埋置在条形码中的检验和判定获得正确的数据为止。因此，全部读出操作约为40毫秒加上每个条形码扫描5毫秒，即约为100毫秒。每个条形码扫描需要128倍10微秒的最小时间，或者128倍100微秒的最大时间。如上所述，该时间由所需要的积分时间决定。

在所有条形码扫描期间，光源310继续接通，最高可达100毫秒，并且在各个5毫秒扫描之间也不关闭，因为象素在整个积分时间内都必须照明。一个埋置的微处理机16位记时器被程序设计成能得出10至100毫秒的重复的时间周期，并使每个周期产生一个中断。记时器的中断起动了一个例行程序，如果需要该程序可以输出积分开始脉冲，然后输出129个时钟脉冲，由记时器计时。在每个时钟脉冲内，模拟-数字转换器370通过数据总线373由微处理机90进行读出并且被储存以供后面的分析。在129个时钟脉冲输出完成以后，记时器被关闭，同时由微处理机90分析数据，以便对每个象素使用连续的过滤和平均，发现移动的白-黑界限电平。然后，在转换成条形码以前，数据在软设备中过滤并且与移动的界限电平相比较，在本发明的最佳实施例中，采用了8个条形码扫描并且在同一时间储存，该时间需要8倍的12.5毫秒或者100毫秒的最长时间，从而使40毫秒的初始象素装载时间不需要再重复。

关于自聚焦透镜阵列313，它需要调整到在加减0.3毫米范围内精确地聚焦在字符顺序306上，除非该要求已在制造过程中得到保证。焦距需要在较差的照明环境下进行调整，同时诊断程序在微处理机90上启动，该程序连续地扫描字符顺序306并且输出阅读字符顺序306所产生的阅读误差的百分比。最好对焦距进行调整直到该误差达到最小为止。在该过程中最好使用最坏的条件或随机条形码实例。

根据一种校准一个目标空气管12并且把校准信息以字符顺序306的形式放置在空气管12上的方法，对取自生产线的大量空气管12的原始抽样进行了试验。如本实施例所体现的，试验步骤包括使每个流动管12沿着呼气的方向接受每秒7.5升的气流的通过。一个传感器杆(与图6中标号76所示的传感器杆相类似)放在空气管12的通孔24(图2)的上面，并且该传感杆与一个高精度的压力传感器相连接。在该空气管中可能需要一个机械的共振滤器。先将每个空气管由于每秒7.5升的气流沿着吐气方向的流动所产生的测量压力记录下来，接着以相同流量的气流沿着吸气方向通过每个空气管12可以获得类似的测量压力。

本发明认识到，虽然在每个空气管之间存在着制造差别，但是每个空气管12的压力输出-气流输入曲线却是非常类似的。特别是，每个流动管12的压力输出-气流输入曲线可以通过一个具有固定系数的三阶多项式来作为其数学模型。每个空气管12的多项式只通过一个增益系数而变化。因此，根据本发明的最佳实施例，可以对任何一个目标空气管的响应曲线进行校准以便重现一个理想的或模型的响应曲线，而这只需要用一个常数乘上该目标空气管的响应曲线即可。

由于每个空气管12的压力输出-气流输入曲线只通过一个常数就可以变化，对于任何一个给定的在每秒零至十六升之间变化的气流流量来说，可以对目标空气管12的测量压力进行补偿而达到一个理想的压力输出。虽然本发明是以一个特定的实施例来说明的，其中对于每个目标空气管的校准可以通过仅仅产生用于每个气流方向(吸气和呼气)的一个校准常数来完成，但是本发明并不受该典型实施例的限制。

根据本发明的最佳实施例，在获得了对一个目标空气管12沿吸气方向和沿呼气方向的气流的压力测量结果以后，把该两个测量值与两个相应的模型的压力测量值相比较。该模型的压力测量值可以通过对来自生产线的大量流动管12的原始抽样的平均压力测量值获得。根据目标空气管12的管压力测量值和模型的管压力测量值就可以确定一个增益系数。例如，如果吸气方向的模型压力测量值略高于吸气方向的目标管压力测量值，就可以产生一个校正系数，以便把目标管12的压力测量值提高到该模型的压力测量值。该校正系数在本最佳实施例中包括一个常数。仅仅作为另一个例子，可以使用具有许多个目标空气管12的测量值和相应的校正系数的查表法。如本实施例所体现的，这样一种查表可以包括大量的符合所要求精度的目标管压力测量值和相应的校正系数。该校正系数，如本实施所体现的，可以把每个目标管校准到所要求的精度等级。更进一步，根据本发明的最佳实施例，一个二进制数用来表示任何一个空气管12的两个校正系数。由于目标空气管12是在吸气和呼气两个方向上进行试验求出测量压力值的，因此将产生与该目标空气管12的两个测量压力值相应的两个不同的校正系数。该单个二进制数本发明最好是以压缩格式来表示两个校正系数，并且还可以通过查表获得。

图14和15示出了本发明的最佳实施例的肺活量计结构的透视图。空气管212基本上由外套所覆盖，显示器94和半透明的重叠键垫112的尺寸比上述实施例中的更大。

虽然本发明已经参照各种具体例子和实施例进行了说明，但应当指出，本发明并不受这些实施例的限制，只要在下面的权利要求书的范围内，可以对本发明进行各种各样的实施。

Claims (37)

1.一种适用于固定一个空气管的肺活量计，该肺活量计包括：

一个适用于可拆卸地固定一个空气管的框架，该空气管具有压力响应和与该空气管的压力响应有关的校准信息；

一个压力传感装置，该装置适合于感受固定在该框架上的该空气管中的压力并且可提供至少一部分以该空气管中的压力为基础的压力数据；

一个适用于阅读该校准信息的字符识别装置；以及

适合于处理由该字符识别装置读出的校准信息的电路，该电路适合于利用该读出的校准信息把固定在该框架上的该空气管的压力响应校正成一个模型空气管的压力响应，该模型空气管具有与固定在该框架上的该空气管基本上相同的尺寸和形状。

2.根据权利要求1所述的肺活量计，其中该字符识别装置包括一个条形码阅读器。

3.一种具有压力响应并且适合于在肺活量计中使用的空气管，该空气管包括：

一个管形件；以及

使该空气管的压力响应与一个模型空气管的模型压力响应相联系的校准信息，该模型空气管具有与该空气管基本上相同的尺寸和形状。

4.根据权利要求3所述的空气管，其中该校准信息包括一种条形码格式。

5.根据权利要求3所述的空气管，其中该空气管是一次性使用的，以及该校准信息配置在该管形件上。

6.根据权利要求3所述的空气管，其中该校准信息适用于促进该空气管的一个校正的压力响应的产生，该校正的压力响应考虑到该模型空气管的该模型压力响应。

7.根据权利要求3所述的空气管，其中该校准信息是可由机器阅读的。

8.一种肺活量计，包括：

一个适用于可拆卸地固定一个空气管的框架，该空气管具有一个压力孔和校准信息；

一个压力传感装置，该装置适合于感受固定在该框架上的该空气管的该压力孔中的压力并且可提供至少一部分以该压力孔中的压力为基础的压力数据；以及

适合于使用该空气管的校准信息的电路，该电路可以把该压力数据调整到由该压力传感装置感受一个模型空气管的压力所产生的压力数据，该模型空气管具有与固定在该框架上的该空气管基本上相同的尺寸和形状。

9.一种具有压力响应可供肺活量计使用的空气管，该空气管包括：

一个限定一个空腔的管形件；以及

调整信息，该调整信息适合于促进使该空气管的压力响应至少一部分以模型空气管的模型压力响应为基础的调整，该模型空气管具有与该空气管基本上相同的尺寸和形状。

10.根据权利要求9所述的空气管，其中该空气管是一次性使用的，以及该校准信息配置在该管形件上。

11.根据权利要求9所述的空气管，其中该校准信息在提供该空气管的一个校正的压力响应方面是有效的，该校正的压力响应考虑到该模型空气管的该模型压力响应。

12.一种可供肺活量计中使用的阻力元件，包括：

一个构件，该构件具有一个基本上平的第一平面和一个基本上平的对置的第二平面；

多个在该构件上的通槽，每个通槽具有一段长度并且具有一个内端和一个对置的外端；以及

多个铰链槽，每个铰链槽位于一个该通槽的该外端并且穿过该外端延伸出去，以及每个铰链槽具有一段相对于该通槽的长度沿着基本上不同的方向取向的长度，该多个通槽和该多个铰链槽一起构成在该构件内的多个铰链窗。

13.根据权利要求12所述的可供肺活量计中使用的阻力元件，其中该多个通槽和该多个铰链槽在该构件中至少形成4个铰链窗。

14.根据权利要求12所述的可供肺活量计中使用的阻力元件，其中铰链槽的数目与槽的数目相等。

15.根据权利要求12所述的可供肺活量计中使用的阻力元件，其中每个铰链窗具有箭头形，该箭头形具有一点和一个位于两个铰链槽之间基本对置的颈口，该颈口在该两个铰链槽之间的尺寸比该铰链窗的一个类似尺寸小离开该两个铰链槽的一段距离。

16.根据权利要求6所述的可供肺活量计中使用的阻力元件，其中每个铰链窗是柔性的，以及每个颈口的尺寸控制着相应的铰链窗的柔性。

17.根据权利要求15所述的可供肺活量计中使用的阻力元件，其中该阻力元件在约一个大气压力条件下在气流流量处于约每秒15升的范围内具有近似线性的压力特性曲线。

18.一种可供肺活量中使用的三件式管组件，该组件包括：

一个具有一个近端和一个远端的第一管，该第一管具有一个第一外径；

一个具有一个近端和一个远端的第二管，该第二管具有一个近似等于该第一外径的第二外径；

一个设置在该第一管的近端和第二管的远端附近的阻力元件；以及

一个具有一个第三外径的套管，该第三外径大于该第一和第二外径，该套管与该第一和第二管相连接并且位于该第一管的近端和该第二管的远端的上面。

19.根据权利要求18所述的可供肺活量计中使用的三件式管组件，该组件还包括一个在该第二管中形成的孔。

20.根据权利要求19所述的可供肺活量计中使用的三件式管组件，该组件还包括一个在该套管中形成的凹口。

21.根据权利要求20所述的可供肺活量计中使用的三件式管组件，其中该孔适合于容纳该肺活量计的一个压敏杆，以及

其中该凹口适合于容纳该肺活量计的一个对中的舌片。

22.根据权利要求20所述的可供肺活量计中使用的三件式管组件，其中该凹口与该孔相对中。

23.一种可供肺活量计中使用的阻力元件，包括：

一个圆盘形的弹性薄膜；

多个在该薄膜中的通槽，该通槽至少在薄膜中部分地形成多个以定距离间隔的铰链窗；以及

该阻力元件在约一个大气压力条件下在气体流量处于约每秒15升的范围内具有近似线性的压力特性曲线。

24.根据权利要求23所述的可供肺活量计中使用的阻力元件，其中该多个通槽提供了第一预定阻力，以降低通过该阻力元件的气体流量，以及该多个以定距离间隔的铰链窗提供了第二预定阻力，以提高通过该阻力元件的气体流量。

25.根据权利要求23所述的可供肺活量计中使用的阻力元件，其中该阻力元件在约一个大气压力条件下在气体流量处于每秒12升时可以提供一个小于每秒每升约1.5厘米水的阻力。

26.根据权利要求23所述的可供肺活量计中使用的阻力元件，其中由该阻力元件在约一个大气压力条件下在气体流量处于每秒3升时所提供的阻力显著地大于只包括一个圆盘和一个大孔的同样尺寸的阻力元件所提供的阻力。

27.根据权利要求23所述的可供肺活量计中使用的阻力元件，其中该多个以定距离间隔的铰链窗适合于在小流量下稍微地打开，而在大流量下打开到一个相当大的程度。

28.根据权利要求23所述的可供肺活量计中使用的阻力元件，其中该多个通槽至少部分地在该构件中形成至少4个以定距离间隔的铰链窗。

29.一种用于校准在肺活量计中使用的空气管的方法，该方法包括下列步骤：

(a)在该空气管中施加一个预定的气体流量；

(b)在该预定的气体流量下测量该空气管的目标压力；以及

(c)确定以该测量的目标压力和作为一个基准压力使用的模型压

   力为基础的该空气管的目标增益。

30.根据权利要求29所述的校准空气管的方法，其中该方法还包括下列步骤：

(d)把该空气管放在肺活量计中；

(e)阅读该空气管的该增益；

(f)使用该空气管产生一个病人的压力测量值；以及

(g)把该增益施加到该病人的压力测量值上，由此产生一个关联

   的病人压力测量值。

31.根据权利要求30所述的方法，其中该方法还包括：

把该预定的气体流量施加到多个校准空气管中；

在该预定的气体流量条件下测量每个校准空气管的校准压力；以及

确定以该测量的校准压力为基础的该模型压力。

32.根据权利要求30所述的校正目标空气管的方法，其中该方法还包括把该目标增益放在该空气管上。

33.一种用于校准在肺活量计中使用的空气管的方法，该方法包括下列步骤：

(a)沿着吸气方向把预定的吸气气体流量施加到多个校准空气管

   中；

(b)在预定的吸气空气流量条件下，对每个校准空气管测量一个吸

   气校准压力；

(c)平均来自各校准空气管的吸气校准压力，由此产生一个吸气的

   模型压力；

(d)沿着呼气方向把预定的呼气气体流量施加到多个校准气管中；

(e)在预定的呼气气体流量条件下，对每个校准空气管测量一个呼

   气校准压力；

(f)平均来自所有校准空气管的呼气校准压力，由此产生一个呼气

   的模型压力；

(g)在预定的吸气气体流量条件下，测量该目标空气管的吸气的目

   标压力；

(h)对该目标空气管确定一个以测量的吸气的目标压力和吸气的模

   型压力为基础的吸气的目标增益；

(i)在预定的呼气气体流量条件下，测量该目标空气管的呼气的目

   标压力；

(j)对该目标空气管确定一个以测量的呼气的目标压力和呼气的模

   型压力为基础的呼气的目标增益；以及

(k)把该吸气的目标增益和该呼气的目标增益放置在该目标空气管

   上。

34.根据权利要求33所述的用于校准目标空气管的方法，其中该吸气的目标增益和该呼气的目标增益以一个代码的形式放置在该目标空气管上，该代码以压缩格式表示该呼气的目标增益和该吸气的目标增益。

35.一种用于校准在肺活量计中使用的目标空气管的方法，该方法包括下列步骤：

提供一个基准压力-流量曲线，该基准压力-流量曲线与在各种空气流量下的模型空气管的压力特性曲线相对应；

在预定的气体流量下测量该目标空气管的压力输出，由此可建立一条测量压力-流量曲线；

把该基准压力-流量曲线与测量压力-流量曲线相比较，以及

产生一个校正值，当把该校正值施加到该测量压力-流量曲线上时将产生该基准压力一流量曲线。

36.根据权利要求35所述的用于校准对象空气管的方法，其中该方法还包括下列步骤：

把该目标空气管放入肺活量计中；

存入该校正值；

随着病人把呼吸进入该空气管中而产生一条实际压力-流量曲线；

把该校正值施加到该实际压力-流量曲线上，以产生一条压力-流量曲线，该曲线在用模型空气管代替目标空气管以产生实际压力-流量曲线时可产生，把校正值施加到该实际压力一流量曲线上有助于获得一条比模型空气管更精确的目标空气管的特性曲线。

37.一种用于制造校准空气管的设备，包括：

一个适合于放在空气管的一个孔上面的压力孔；

一个气流发生器，该发生器具有一个预定的流量，用来引导气流通过该空气管；

一个与该压力孔相连接的压力传感器，该传感器适合于测量随着该气流的通过而在该空气管内产生的压力；

一个比较仪装置，该装置适合于提供一个以该测量压力和一个基准压力为基础的该空气管的增益；以及

一个施加装置，该装置适合把该增益施加到该空气管上。

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