JP2012228530A - 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】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164を提供する導管124とを含む。
【選択図】図8
Description
(a)吐き出された空気のための入口(またはマウスピース)と、吐き出された空気のための出口(またはフロー・チャンバ)とを有する導管。
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。
れたコンピュータ(PC)を用いて、ゴールまたは目標を設定するように装置をプログラムすることができる。ある構成において、メモリはタンパ・プルーフであり、したがって、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。
(a)導管の入口に空気を吐き出すステップ。
(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。
(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。
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。
減するために、プレート部材132は、1つまたは複数の補強部材180a,b(図14)を有することができる。補強部材は、任意の形状でかつプレート部材132上に任意に配置されることができ、プレート部材132と一体化されても一体化されなくてもよく、プレート部材132に何らかの方法で取り付けられることができる。補強部材180a,bの幅「W」(図15)は、一般に、約0.1mm〜約1.0mmの範囲であり、一般に、プレート部材132の一体化された部分として形成される。
メータの電子装置を、次に図4〜5,8〜12,および16を参照しながら論じる。測定装置160からの信号は、増幅器(一般に約100の利得を有する)(ある場合にはフィルタ)250によって受信され、増幅され(ある場合にはノイズを取り除くためにフィルタリングされ)、かつヘッド・アセンブリ108からアナログ・デジタル変換器262へ、3つの接点254a〜254cおよび158a〜158cを介して送信される。信号は、変換器262によってアナログからデジタルへ変換され、マイクロプロセッサ266によって図17を参照して以下に記載されるように処理される。マイクロプロセッサ266は、電気的に消去可能なプログラム可能な読み取り専用メモリ、すなわちEEPROMなどの不揮発性メモリ270をアクセスする。メモリは、較正および動作情報を含む様々な情報を格納することができる。この情報は、製造時にチップにプログラムされることができる。
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。
スイッチ304a,bは、様々な構成要素を作動させかつ非作動させる。スイッチ304a,bは、以下に説明されるようにマイクロプロセッサ266によって起動される。
にするために、アナログ・デジタル入力の読み取りなしに特定の期間を遅延させ、かつ有効なセンサ信号をチェックする。有効な信号は、一般に、60mVから140mVの範囲におけるアナログ・デジタル・カウントである。有効な信号が検出されないなら、マイクロプロセッサは、5秒が経過したかどうかを決定する決定ダイヤモンド426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425へループ・バックする。5秒が経過したなら、マイクロプロセッサは、「!」を表示するためにセグメント306を作動し、スタンバイ・モード301へ戻る。決定ダイヤモンド425へ戻り、センサが、うまく無効にされたなら、マイクロプロセッサは、アナログ・デジタル変換器262から最後の16カウントを平均化して、絶対ゼロのベースラインとしてこれらを格納する。マイクロプロセッサは、ボックス426において、セグメント307を作動し、セグメント308,309,312をゼロにし、テスト開始に関する音響パターン・トーンを提供する。決定ダイヤモンド427において、10秒より長い時間が経過したなら、マイクロプロセッサは、スタンバイ・モード301へ戻る。10秒より短い時間が経過したなら、マイクロプロセッサは、決定ダイヤモンド428において、呼吸作用が検出されたかどうかを決定する。否定の場合、マイクロプロセッサは、決定ダイヤモンド427へループ・バックする。肯定の場合、マイクロプロセッサは、ボックス429(図17F)へ進み、データを収集する。フロー信号が、少なくとも30カウントによって絶対ゼロ・ベースラインを超えるとき、セグメント307は、非作動にされ、時間が、「TIME ZERO」としてマークされる。データは、「TIME ZERO」データ・ポイントで開始してメモリ270に収集される。ボックス430において、データは、後方外挿時点、80ミリ秒ピーク・フローまたはPEF80、訂正されていないFEV1およびFEV6、後方外挿体積(BEV)、および最終的に訂正されたPEF80、FEV1、およびFEV6を計算することによって処理される。訂正は、当業者には明らかなように、1つまたは複数の呼吸、環境、または他のパラメータを訂正するために、知られている数学的な訂正技術および実験的データを使用して実行されることができる。
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。
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。
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 (48)
- 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
を有し、
前記測定するステップは、
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
を有し、
前記測定するステップは、
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
を有し、
前記検知部材は、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
を有し、
前記検知部材は、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
を備える、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プレート部材の下流側表面に配置される、
請求項5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、且つ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記載の装置。 - 前記装置はさらに、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備える、
請求項5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
を有する、方法。 - 前記測定するステップは、
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
を有する、
請求項10記載の方法。 - 前記測定するステップは、
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
を有する、
請求項10記載の方法。 - 前記プレート部材は、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記載の方法。 - 前記方法はさらに、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含む、
請求項12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、を備えた装置。 - 前記検知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方向に対して実質的に平行である、
請求項15に記載の装置。 - 前記検知部材の移動平面が、前記入口で空気流の前記方向を横切る、
請求項15に記載の装置。 - 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、
請求項15に記載の装置。 - 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含む、
請求項15に記載の装置。 - 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、
請求項18に記載の装置。 - 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前記入口で第1のフロー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のフローの方向を有し、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のフローの方向が、前記第2のフローの方向を横切るステップと、から成る方法。 - 前記第1のフローの方向が、前記第2のフローの方向に対して実質的に垂直である、
請求項21に記載の方法。 - 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
請求項21に記載の方法。 - 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、
請求項21に記載の方法。 - 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24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21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)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のフローの方向と、前記オリフィスで第2のフローの方向とを有し、前記第1のフローの方向が、前記第2のフローの方向を横切る、
請求項27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28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の方向を横切る、
請求項28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27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27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31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検知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34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34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34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36に記載の装置。 - 前記入口で、フローの方向が、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、フローの方向が、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フローの方向を再び方向付ける、
請求項34に記載の装置。 - 前記検知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34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。 - 前記受信するステップが、
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41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のビームを符号化するバー・コードを含む、
請求項42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42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42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42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42に記載のシステム。 - 前記入口で、フローの方向が、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、フローの方向が、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フローの方向を再び方向付ける、
請求項42に記載のシステム。
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