JP2011167540A - 肺機能を測定する装置および方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明のフロー測定装置は、可動なプレート部材(132)の位置を測定するための変位測定装置(160)と、プレート部材(132)の振動を減衰するための自己振動減衰装置(140)と、プレート部材(132)の共振周波数を増大させ、かつフラッターを低減するためのプレート部材(132)に係合するかまたは組み込まれる1つまたは複数の補強部材と、フロー測定に対する重力の作用を排除するためにその長さに沿った異なる点で、空気流に異なる方向(148,164)を提供する導管(124)とを含む。
【選択図】 図8
Description
本発明は、一般にガス・フロー・パラメータを測定する装置および方法、特に、肺機能を診断するための空気流パラメータを測定する装置および方法に関する。
機械的なおよび電子的なピーク・フロー・メータ(流量計)は、ぜんそくなどの呼吸器疾患を有する患者の肺機能を監視するために使用される。機械的ピーク・フロー・メータは、特に肺機能を自己監視するために患者に使用される。そのような適用例において、ピーク・エア・フローなどの肺機能パラメータは、日誌に周期的に記録される。肺機能が特定のレベルを下回るなら、または日誌が肺機能の低下を示すなら、患者は、医療的援助を求める。
本発明の装置および方法は、以上の必要性および他の必要性に対処する。本発明は、一般に、PEFR、FEV1、FEV6、強制肺活量(FVC)、および中間呼吸流量(F
EF25−75)などの(呼吸)空気流パラメータを測定する安価な装置および方法に向けられる。装置は、使用が簡単であることができ、かつ携帯可能および/または可搬であることができる。
に対して吐き出された空気によって加えられる圧力または力、および/または(iii\~)
空気流パラメータ(例えば、フローの体積の割合)のうちの少なくとも1つを測定し、かつ複数の測定信号を生成する測定装置。入口端部からプレート部材を越える空気流が、部材を、停止または開始位置から、部材と導管または通路の一部または壁との間に本当に広いギャップを形成する他の開放位置の連続へ移動させる、例えば回転移動または直線移動させるように、プレート部材は一般に形成される。プレート部材の位置、またはプレート部材に加えられた力から、プレート部材の前方でプレートに加えられた力(例えば、背圧、または空気流によって加えられた圧力または力)を決定することができる。
Society(アメリカ胸部学会)の厳密な最大背圧要件に応じるように構成されることができるだけでなく(背圧が、14リットル/秒の空気流で測定され、約2.5cmH2O/リットル秒未満であり(監視適用に関して)、かつ14リットル/秒の空気流で測定され、約1.5cmH2O/リットル秒未満であり(診断適用に関して))、また変位部材と導管の出口との間に距離を選択することによって、圧力と装置に関する空気流との間の関係が、事前に決定されることができる。(例えば、圧力が流量に対してプロットされたときの曲線形状を、制御することができる。)このように、非常に低い流量が、正確に測定される。
、しばしば、手でログされた結果に関連するエラーを排除する。
図1〜12は、本発明の1実施形態によるピーク・フロー・メータ100を示す。フロー・メータ100は、本体アセンブリ104と、脱離可能なヘッド・アセンブリ108とを含む。図4を参照すると、ヘッド・アセンブリ108は、本体アセンブリ104の前部120に配置された解放ボタン116を押圧することによって作動されるフロント・ラッチ112aによって、本体アセンブリ104から脱離することができる。リア・ラッチ112bは、解放ボタン116によって作動されず、単にヘッド・アセンブリの後部を保持する。
ハウジングは、一般に、プラスチックなどの軽量で剛性な材料から形成される。
4を通る空気流に対する、システム応答の線形性および感度を決定することができる。例えば、Δxがゼロであるなら、空気流148が最初にプレート部材に接触するときに、非常に高い利得(または低い流量での非常に高い感度)を実現する。しかしながら、流量が増加すると、測定の精度は急激に低減する。Δxがより大きくなると、反対の作用が起こる。より線形な応答は、より高いΔxで実現されるが、システムは、低い流量で非常に低い感度を有する。好ましくは、Δxは、約5mm以下であり、より好ましくは約0〜約2.5mmの範囲である。
接続される。マイクロプロセッサ266は、タイミング情報のためにシステム・クロック267に接続される。クロック267は、データおよび情報を保護するために、不揮発性メモリ270にアクセスすることができる。マイクロプロセッサ266は、ディスプレイのどちらかの側に配置された複数の接点282を介して、液晶ディスプレイすなわちLCD、または多数の発光ダイオードすなわちLEDなどのディスプレイ・モジュール278へ接続される。マイクロプロセッサ266は、ディスプレイ・モジュール278のためにディスプレイ装置279に接続される。ある構成において、ディスプレイ279は、セグメント・タイプのディスプレイである。ディスプレイは、レンズ276によって覆われる。マイクロプロセッサは、メモリ270からPCなどの(図示せず)周辺計算装置へ情報をアップロードするために、赤外線通信すなわちIRポート290に接続される。マイクロプロセッサは、複数のキー294a〜294bに接続される。キーは、ディスプレイ・モジュールに組み込まれる。キーとは、以降、オペレータ・キー294a、スクロール・キー294b、および設定または選択キー294cのことを指すものとする。
、通常スタンバイ・モード301にある。スタンバイ・モードにおいて、マイクロプロセッサは、電力を節約しかつユーザからの指示を待つために、スイッチ304a,bを非作動にする。
ように、テスト前には以下の結果が表示される。(a)セグメント308における前のテストのPEF80の結果、(b)セグメント309における参照PEFのパーセント、および(c)参照PEFのパーセントに対応するゾーン・インジケータ301a〜301d。テストが完了した後、これらの変数に関する新たな値が、FEV1に関する値、およびセグメント312におけるFEV1シンボルとともに表示される。3秒後、またはオペレータ・キー194aが押圧されたとき、FEV1値がFEV6値に対して、およびセグメント312におけるFEV1シンボルがFEV6シンボルに対して置き換わることによって、表示が変更される。3秒より長い時間の後、またはオペレータ・キー194aが再び押圧されたとき、FEV6値をFEV1/FEV6値に、およびFEV6シンボルをFEV1/FEV6シンボル312に対して置き換えることによって、表示が変更される。3秒より長い時間の後、これらのステップは説明されたシーケンスで繰り返され、その後、マイクロプロセッサは、スタンバイ・モード301へ進む。
、スクロール・モードまたはサブルーチンに入る。マイクロプロセッサは、決定ダイヤモンド447において、スクロール・キー194bがユーザによって押圧されたことを決定すると、マイクロプロセッサは、図17Iにおける決定ダイヤモンド448へ進む。ユーザが、オペレート・キー294aを押圧しなかったなら、マイクロプロセッサは、最後にキーが押圧された後に10秒が経過したかどうかを決定する。肯定の場合、マイクロプロセッサは、スタンバイ・モード301へ進む。否定の場合、マイクロプロセッサは、決定ダイヤモンド448へループ・バックする。ユーザが、オペレート・キー294aを押圧したなら、マイクロプロセッサは、ボックス449において、1つメモリ位置をデクリメントし、決定ダイヤモンド450において、スクロール・キー194bが押圧されたかどうかを決定する。肯定の場合、マイクロプロセッサは、スタンバイ・モード301へ戻る。否定の場合、マイクロプロセッサは、決定ダイヤモンド451において、10秒間が経過したかどうかを決定する。肯定の場合、マイクロプロセッサは、図17Bのボックス301へ進む。否定の場合、マイクロプロセッサは、決定ダイヤモンド448へ戻る。
量によって加えられる力または圧力は、時間の関数として決定されることができる。例えば、図23は、1つまたは複数の圧電結晶などの超音波送信器800、および同様に1つまたは複数の圧電結晶であることができる超音波受信器804を示す。理解されるように、1つまたは複数の圧電結晶は、送信器すなわち発信器と、受信器すなわち検出器との両方として作用することができる。知られている技術によって変調されることができる超音波ビーム808は、導管816におけるプレート部材812に向かって送信され、かつプレート部材812へ反射され外され、かつ反射されたビーム820は、受信器804によって受信される。反射されたビームの特性、および/または信号送信と受信との間の時間期間は、超音波送信器800および/または受信器(一般に、共通プレート部材表面から等距離にある)からのプレート部材812の距離を決定するために解析されることができる。図24は、光ビーム900が、プレート部材908に向かって光送信器904によって生成されかつ向けられるシステムを示す。反射されたビーム912は、導管920の壁上の光検出器または符号器916によって受信される。超音波ビームの場合には、ビームは変調される。反射されたビーム、および/または反射されたビーム自体の特性を受信する検出器916の部品は、光発信器904または検出器(一般に同じである)からプレート部材908への距離を決定するために使用されることができる。図25,26は、一般に、赤外線ビームである光ビームを使用する他のシステムを示す。バーまたは干渉コード1000が、プレート部材1004上に配置される。コード1000は、光発信器1008からのコードの距離に応じる、独特な検出可能な反射パターンを発生する。導管1014の壁に搭載された検出器1012は、反射されたビーム1016を受信し、反射された光パターンに基づいて、光発信器1008または検出器(一般に同じである)からプレート部材1004への距離を決定することができる。さらに、磁石またはホール効果装置は、引用により本明細書に組み込まれる米国特許第5277195号に記載されるように使用されることができる。
Claims (42)
- 呼吸空気流を測定する方法であって、
(a)導管の入口に空気を吐き出すステップと、
(b)前記入口の下流側で前記導管に可動に配置された検知部材であって、前記吐き出された空気が前記導管を通過するのに応答して、少なくとも部分的に、前記導管を遮断しかつ移動する検知部材を移動するステップと、
(c)前記検知部材の振動の振幅を減衰させるために、自己振動減衰装置によって前記検知部材の移動に対して抵抗するステップと、
(d)前記吐き出された空気によって前記検知部材に加えられた力と前記検知部材の位置との少なくとも1つを測定するステップとからなり、
前記測定するステップが、
時間における複数の時点で前記検知部材の位置を測定し、かつ複数の位置信号を生成することと、
所望の空気流パラメータを決定するために、複数の位置信号を処理することと、を含む方法。 - 呼吸空気流を測定する方法であって、
(a)導管の入口に空気を吐き出すステップと、
(b)前記入口の下流側で前記導管に可動に配置された検知部材であって、前記吐き出された空気が前記導管を通過するのに応答して、少なくとも部分的に、前記導管を遮断しかつ移動する検知部材を移動するステップと、
(c)前記検知部材の振動の振幅を減衰させるために、自己振動減衰装置によって前記検知部材の移動に対して抵抗するステップと、
(d)前記吐き出された空気によって前記検知部材に加えられた力と前記検知部材の位置との少なくとも1つを測定するステップとからなり、
前記測定するステップが、
前記検知部材と放射ビームとを接触させることと、
検出器で反射された放射ビームを受信することと、を含む方法。 - 呼吸空気流を測定する方法であって、
(a)導管の入口に空気を吐き出すステップと、
(b)前記入口の下流側で前記導管に可動に配置された検知部材であって、前記吐き出された空気が前記導管を通過するのに応答して、少なくとも部分的に、前記導管を遮断しかつ移動する検知部材を移動するステップと、
(c)前記検知部材の振動の振幅を減衰させるために、自己振動減衰装置によって前記検知部材の移動に対して抵抗するステップと、
(d)前記吐き出された空気によって前記検知部材に加えられた力と前記検知部材の位置との少なくとも1つを測定するステップとからなり、
前記検知部材が前記反射された放射ビームを符号化するバー・コードを含む方法。 - 呼吸空気流を測定する方法であって、
(a)導管の入口に空気を吐き出すステップと、
(b)前記入口の下流側で前記導管に可動に配置された検知部材であって、前記吐き出された空気が前記導管を通過するのに応答して、少なくとも部分的に、前記導管を遮断しかつ移動する検知部材を移動するステップと、
(c)前記検知部材の振動の振幅を減衰させるために、自己振動減衰装置によって前記検知部材の移動に対して抵抗するステップと、
(d)前記吐き出された空気によって前記検知部材に加えられた力と前記検知部材の位置との少なくとも1つを測定するステップとからなり、
前記検知部材が、前記検知部材の共振周波数を制御するための、1つまたは複数の補強部材を含む方法。 - 呼吸空気流を測定する装置であって、
(a)吐き出された空気のための入口と、吐き出された空気のための出口とを有する導管と、
(b)前記入口と前記出口との間で前記導管に可動に配置されたプレート部材であって、前記吐き出された空気が前記導管を通過するのに応答して、少なくとも部分的に、前記導管を遮断しかつ移動し、選択されたレベルよりも高いレベルに前記プレート部材の共振周波数を維持するために穿孔されたプレート部材と、
(c)前記導管を通る前記空気流を測定する空気流測定装置と、を備えた装置。 - 1つまたは複数の補強部材が、前記プレート部材の1つまたは複数の周辺端部に配置される、請求項5に記載の装置。
- 前記1つまたは複数の補強部材が、吐き出された空気流の方向に対して前記プレート部材の下流側表面に配置される、請求項5に記載の装置。
- 前記入口で、空気流の方向が、前記プレート部材の面に対して実質的に平行であり、前記プレート部材で、空気流の方向が、前記プレート部材の前記面に対して実質的に垂直であるように、前記導管が、前記吐き出された空気の空気流の方向を方向付ける、請求項5に記載の装置。
- 前記プレート部材の振動の振幅を制御する自己振動減衰装置をさらに備える、請求項5に記載の装置。
- 呼吸空気流を測定する方法であって、
(a)導管の入口に空気を吐き出すステップと、
(b)前記入口の下流側で前記導管に可動に配置されたプレート部材であって、前記吐き出された空気が前記導管を通過するのに応答して、少なくとも部分的に、前記導管を遮断しかつ移動し、前記プレート部材を通過する多数の孔を有するプレート部材を移動するステップと、
(c)前記プレート部材の共振周波数を制御するために、前記多数の孔を通して前記プレート部材の第1の側に位置する空気を通過させるステップであって、前記吐き出された空気が、前記プレート部材の前記第1の側の反対側である前記プレート部材の第2の側と接触するステップと、
(d)前記吐き出された空気によって前記プレート部材に加えられた力または圧力と、前記プレート部材の位置との少なくとも1つを測定するステップと、から成る方法。 - 前記測定するステップが、
時間における複数の時点で前記プレート部材の位置を測定し、かつ複数の位置信号を生成することと、
所望の空気流パラメータを決定するために、複数の位置信号を処理することと、を含む請求項10に記載の方法。 - 前記測定するステップが、
前記プレート部材と放射ビームとを接触させることと、
検出器で反射された放射ビームを受信することと、を含む請求項10に記載の方法。 - 前記プレート部材が前記反射された放射ビームを符号化するバー・コードを含む、請求項
12に記載の方法。 - 前記プレート部材の振動の振幅を制御するための自己振動減衰装置をさらに含む、請求項12に記載の方法。
- 呼吸空気流を測定する装置であって、
(a)吐き出された空気のための入口と、吐き出された空気のための出口とを有する導管と、
(b)空気流パラメータを測定する検知部材であって、前記入口を通る空気流の方向が、前記検知部材にて空気流の方向を横切り、前記検知部材が、前記入口と出口との間で前記導管に可動に配置され、前記吐き出された空気が前記導管を通過するのに応答して、少なくとも部分的に、前記導管を遮断しかつ移動する、検知部材と、を備え、
前記検知部材が、前記検知部材の共振周波数を制御するための、1つまたは複数の補強部材を含む、装置。
- 呼吸空気流を測定する装置であって、
(a)吐き出された空気のための入口と、吐き出された空気のための出口とを有する導管と、
(b)空気流パラメータを測定する検知部材であって、前記入口を通る空気流の方向が、前記検知部材にて空気流の方向を横切り、前記検知部材が、前記入口と出口との間で前記導管に可動に配置され、前記吐き出された空気が前記導管を通過するのに応答して、少なくとも部分的に、前記導管を遮断しかつ移動する、検知部材と、を備え、
前記補強部材が、前記検知部材に係合する支持部材と、前記検知部材の複数の孔と、前記検知部材の一部における複数の渦電流とのうちの少なくとも1つを含む、装置。 - 呼吸空気流を測定する方法であって、
(a)吐き出された空気を導管の前記入口に通過させるステップであって、前記吐き出された空気は入口で第1の空気流の方向を有するステップと、
(b)前記入口と出口との間で前記導管に配置された可動な検知部材と前記吐き出された空気とを接触させるステップであって、前記吐き出された空気が、前記検知部材に隣接して第2の空気流の方向を有し、前記検知部材が、前記吐き出された空気が前記導管を通過するのに応答して、少なくとも部分的に、前記導管を遮断しかつ移動するステップと、
(c)前記入口と出口との間で前記導管において前記検知部材が移動するのに応答して生成される信号を使用して、空気流パラメータを測定するステップであって、前記第1の空気流の方向が、前記第2の空気流の方向に対して横方向であるステップと、から成り、前記測定するステップが、
時間における複数の時点で前記検知部材の位置を測定し、かつ複数の位置信号を生成することと、
所望の空気流パラメータを決定するために、複数の位置信号を処理することと、を含む方法。 - 呼吸空気流を測定する方法であって、
(a)吐き出された空気を導管の前記入口に通過させるステップであって、前記吐き出された空気は入口で第1の空気流の方向を有するステップと、
(b)前記入口と出口との間で前記導管に配置された可動な検知部材と前記吐き出された空気とを接触させるステップであって、前記吐き出された空気が、前記検知部材に隣接して第2の空気流の方向を有し、前記検知部材が、前記吐き出された空気が前記導管を通過するのに応答して、少なくとも部分的に、前記導管を遮断しかつ移動するステップと、
(c)前記入口と出口との間で前記導管において前記検知部材が移動するのに応答して
生成される信号を使用して、空気流パラメータを測定するステップであって、前記第1の空気流の方向が、前記第2の空気流の方向に対して横方向であるステップと、から成り、前記測定するステップが、
前記検知部材と放射ビームとを接触させることと、
検出器で反射された放射ビームを受信することと、を含む方法。 - 前記検知部材が前記反射された放射ビームを符号化するバー・コードを含む、請求項18に記載の方法。
- 呼吸空気流を測定する方法であって、
(a)吐き出された空気を導管の前記入口に通過させるステップであって、前記吐き出された空気は入口で第1の空気流の方向を有するステップと、
(b)前記入口と出口との間で前記導管に配置された可動な検知部材と前記吐き出された空気とを接触させるステップであって、前記吐き出された空気が、前記検知部材に隣接して第2の空気流の方向を有し、前記検知部材が、前記吐き出された空気が前記導管を通過するのに応答して、少なくとも部分的に、前記導管を遮断しかつ移動するステップと、
(c)前記入口と出口との間で前記導管において前記検知部材が移動するのに応答して生成される信号を使用して、空気流パラメータを測定するステップであって、前記第1の空気流の方向が、前記第2の空気流の方向に対して横方向であるステップと、から成り、前記検知部材の振動の振幅を制御するための自己振動減衰装置をさらに備える、方法。 - 呼吸空気流を測定する装置であって、
(a)吐き出された空気のための入口と、吐き出された空気のための出口とを有する導管と、
(b)前記入口と前記出口との間で前記導管に可動に配置されたプレート部材であって、前記吐き出された空気が前記導管を通過するのに応答して、少なくとも部分的に、前記導管を遮断しかつ移動するプレート部材と、
(c)前記吐き出された空気によって前記プレート部材に加えられた圧力または力のうちの少なくとも1つを測定し、かつ測定信号を生成する測定装置であって、前記プレート部材上に配置される測定装置と、を備えた装置。 - オリフィスが、前記プレート部材と前記導管の壁との間に配置され、前記吐き出された空気が、前記入口で第1の空気流の方向と、前記オリフィスで第2の空気流の方向とを有し、前記第1の空気流の方向が、前記第2の空気流の方向に対して横方向である、請求項21に記載の装置。
- 前記プレート部材の面によって規定される平面が、前記入口における空気流の前記第1の方向に対して実質的に平行である、請求項22に記載の装置。
- 前記プレート部材の移動平面が、前記入口で空気流の前記第1の方向に対して横方向である、請求項22に記載の装置。
- 前記プレート部材が、前記プレート部材の共振周波数を制御するための、1つまたは複数の補強部材を含む、請求項21に記載の装置。
- 前記プレート部材の振動の振幅を制御するための自己振動減衰装置をさらに備える、請求項21に記載の装置。
- 前記補強部材が、前記プレート部材に係合する支持部材と、前記プレート部材の複数の孔と、前記プレート部材の一部における複数の渦電流とのうちの少なくとも1つを含む、請
求項25に記載の装置。 - 呼吸空気流を測定する装置であって、
(a)吐き出された空気のための入口と、吐き出された空気のための出口とを有する導管と、
(b)前記入口と前記出口との間で前記導管に可動に配置された検知部材であって、前記吐き出された空気が前記導管を通過するのに応答して、少なくとも部分的に、前記導管を遮断しかつ移動する検知部材と、
(c)時間における複数の時点で前記検知部材の位置を測定し、かつ複数の位置信号を生成する測定装置であって、音声検出器と通信する音声発信器を含む測定装置と、
(d)複数の位置信号を受信し、かつ前記複数の位置信号に対応する前記プレート部材の複数の位置を決定するための、前記測定装置と通信する処理ユニットと、を備えた装置。 - (e)時間における多数の時点で複数の位置を記録するための、前記処理ユニットと通信する電子メモリをさらに備えた請求項28に記載の装置。
- 音響エネルギーが超音波エネルギーである、請求項28に記載の装置。
- 前記検知部材が、前記検知部材に剛性を与えるための、1つまたは複数の補強部材を含むかまたは該補強部材に係合する、請求項28に記載の装置。
- 前記1つまたは複数の補強部材は、吐き出された空気流の方向に対して前記検知部材の下流側表面に配置される、請求項28に記載の装置。
- 前記入口で、空気流の方向が、前記検知部材の表面に対して実質的に平行であり、前記検知部材で、空気流の方向が、前記検知部材の前記表面に対して実質的に垂直であるように、前記導管が、前記吐き出された空気の空気流の方向を方向付ける、請求項28に記載の装置。
- 前記プレート部材の移動に抵抗するための自己振動減衰装置をさらに備える、請求項28に記載の装置。
- 呼吸空気流を決定する方法であって、
(a)導管の入口に空気を吐き出すステップと、
(b)前記入口の下流側の前記導管に可動に配置された検知部材であって、前記吐き出された空気が前記導管を通過するのに応答して、少なくとも部分的に、前記導管を遮断しかつ移動する検知部材を移動するステップと、
(c)音響エネルギーを送信するステップと、
(d)前記検知部材により反射された反射音響エネルギーを受信するステップと、
(e)前記検知部材の位置を決定し、かつ位置信号を生成するステップと、
(f)所望の空気流パラメータを決定するために前記位置信号を処理するステップと、を含む方法。 - 前記測定するステップが、
前記検知部材と音響エネルギーとを接触させることと、
検出器で反射された音響エネルギーを受信することと、を含む請求項35に記載の方法。 - 前記検知部材が、前記反射された音響エネルギー・ビームを符号化するバー・コードを含
む、請求項36に記載の方法。 - 前記検知部材が前記検知部材の共振振動数を制御するための1つまたは複数の補強部材を含む、請求項36に記載の方法。
- 前記検知部材の振動の振幅を制御するための自己振動減衰装置をさらに備える、請求項36に記載の方法。
- 前記音響エネルギーは、1つまたは複数の圧電結晶によって放出される、請求項36に記載のシステム。
- 前記音響エネルギーが変調される、請求項36に記載のシステム。
- 前記入口で、空気流の方向が、前記検知部材の表面に対して実質的に平行であり、前記検知部材で、空気流の方向が、前記検知部材の前記表面に対して実質的に垂直であるように、前記導管が、前記吐き出された空気の空気流の方向を方向付ける、請求項36に記載のシステム。
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