JP2018201750A - Expired air measuring device - Google Patents

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憲二 沖
Kenji Oki
憲二 沖
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Abstract

To enhance measuring accuracy of expired air.SOLUTION: A flow controller 6 according to the present invention comprises: a body case 19 comprising an inflow port 20 into which expired air flows, and an outflow port 21 from which the expired air flows; a partition wall 24 for partitioning the inside of the body case 19 into an expired air inflow space 22 on the side of the inflow port 20 and an expired outflow space 23 on the side of the outflow port 21; a circular vent port 25 provided in the partition wall 24 to allow passage of the expired air; and a truncated cone-shaped regulating valve 26 slidably arranged in the vent port 25. A side surface of the truncated cone-shaped regulating valve 26 is contracted inward.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本発明は、例えば、喘息検出、肺機能検出などを行う際に使用する呼気測定装置に関するものである。   The present invention relates to an exhalation measuring device used when performing asthma detection, lung function detection, and the like, for example.

従来の呼気測定装置は、呼気が吹き込まれる測定装置本体と、測定装置本体に吹き込まれる呼気が所定の流量に調整される流量調整器と、流量調整器から流出する呼気が一時的に溜め込まれるチャンバと、チャンバ内に溜め込まれた呼気を測定部に供給するポンプと、流量調整器の動作制御を行う制御部と、前記流量調整器の呼気の流入側の接続されている第1の圧力センサと、前記流量調整器の呼気の流出側の接続されている第2の圧力センサと、を備えている。   A conventional exhalation measuring device includes a measuring device main body into which exhaled air is blown, a flow regulator for adjusting exhaled air blown into the measuring device main body to a predetermined flow rate, and a chamber in which exhaled gas flowing out from the flow regulator is temporarily stored. A pump for supplying exhaled gas stored in the chamber to the measuring unit, a control unit for controlling the operation of the flow regulator, and a first pressure sensor connected to the inflow side of the flow regulator And a second pressure sensor connected to the exhalation side of the exhalation flow of the flow regulator.

制御部は2つ圧力センサを用いて流量調整器の流入側の圧力と流出側の圧力を測定する。その圧力差に基づいて流量調整器が呼気を所定の流量に調整し、調整した呼気をチャンバ内に一時的に溜め込むようになっている。   The control unit measures the pressure on the inflow side and the pressure on the outflow side of the flow rate regulator using two pressure sensors. Based on the pressure difference, the flow rate regulator adjusts the exhalation to a predetermined flow rate, and the adjusted exhalation is temporarily stored in the chamber.

その後、チャンバ内の呼気が測定部に送られると、呼気に含まれる一酸化窒素の濃度が検出される(例えば、下記特許文献1)。   Thereafter, when exhaled air in the chamber is sent to the measurement unit, the concentration of nitric oxide contained in the exhaled air is detected (for example, Patent Document 1 below).

特表2005−538819号公報JP 2005-538819 A

上記従来例における課題は、呼気の測定精度を高めることであった。   The problem in the conventional example is to improve the measurement accuracy of exhalation.

すなわち、呼気測定装置では流量調整器を用いて呼気を所定の流量に調整する。この流量調整器は、例えば、呼気が通る通気口内を円錐状の調整弁を移動させることで、通気口と調整弁の隙間の面積(呼気の流路の最小面積で、以後隙間面積とも称する)を変化させ、これにより、呼気を所定の流量に調整する。   That is, the expiration measuring apparatus adjusts expiration to a predetermined flow rate using a flow rate regulator. In this flow regulator, for example, by moving a conical regulating valve in the vent through which exhalation passes, the area of the gap between the vent and the regulating valve (the minimum area of the exhalation flow path, hereinafter also referred to as the gap area) , Thereby adjusting the expiration to a predetermined flow rate.

具体的には、呼気を所定の流量に調整したい場合、流量調整器の流入側と流出側の圧力差を測定する。この圧力差の逆数は、呼気の流量が一定の場合には、隙間面積の2乗に比例することが知られている。また、呼気測定装置は、隙間面積の2乗と調整弁の移動量の関係を、例えば、比例を表す関係式で持っている。   Specifically, when it is desired to adjust the expiration to a predetermined flow rate, the pressure difference between the inflow side and the outflow side of the flow rate regulator is measured. It is known that the reciprocal of this pressure difference is proportional to the square of the gap area when the exhalation flow rate is constant. In addition, the exhalation measuring device has a relation between the square of the gap area and the amount of movement of the regulating valve, for example, as a relational expression representing a proportionality.

このため、圧力差から隙間面積の2乗が求まり、隙間面積の2乗と関係式から調整弁の移動量(調整弁の位置)が求まる。   For this reason, the square of the gap area is obtained from the pressure difference, and the amount of movement of the regulating valve (position of the regulating valve) is obtained from the square of the gap area and the relational expression.

しかしながら、調整弁が円錐形状であるため、隙間面積の2乗と調整弁の移動量は比例しない。このため、比例を表す関係式を用いると、求まる調整弁の移動量に誤差が生じてしまう。したがって、呼気の流量の調整に誤差が生じてしまい、その後の呼気の測定精度の低下を招いていた。   However, since the regulating valve has a conical shape, the square of the gap area is not proportional to the amount of movement of the regulating valve. For this reason, if a relational expression representing proportionality is used, an error occurs in the amount of movement of the regulating valve that is obtained. Therefore, an error occurs in the adjustment of the exhalation flow rate, and the measurement accuracy of the exhalation thereafter is lowered.

そこで、本願発明は、呼気の測定精度を高めることを目的とする。   In view of this, the present invention has an object to increase the measurement accuracy of exhalation.

この目的を達成するために、本発明の呼気測定装置は、呼気が吹き込まれる測定装置本体と、測定装置本体に吹き込まれる呼気が所定の流量に調整される流量調整器と、流量調整器から流出する呼気が一時的に溜め込まれるチャンバと、チャンバ内に溜め込まれた呼気を測定部に供給するポンプと、流量調整器の動作制御を行う制御部と、前記流量調整器の呼気の流入側に接続されている第1の圧力センサと、前記流量調整器の呼気の流出側に接続されている第2の圧力センサと、を備えている。流量調整器は、呼気が流入する流入口、呼気が流出する流出口を有する本体ケースと、本体ケース内を前記流入口側の呼気流入空間と前記流出口側の呼気流出空間に分割する分割壁と、分割壁に設けられており呼気を通過させる円形の通気口と、通気口内に摺動自在に配置された円錐台形状の調整弁と、を有している。円錐台形状の調整弁は、側面が内方側に縮小されている。   In order to achieve this object, an exhalation measuring device of the present invention includes a measuring device main body into which exhaled air is blown, a flow rate regulator that adjusts the exhaled air blown into the measuring device main body to a predetermined flow rate, and an outflow from the flow rate regulator. A chamber in which exhaled breath is temporarily stored, a pump that supplies the exhaled breath stored in the chamber to the measurement unit, a control unit that controls the operation of the flow regulator, and an inflow side of the flow regulator A first pressure sensor, and a second pressure sensor connected to the exhalation flow side of the flow regulator. The flow regulator includes a main body case having an inflow port for exhalation and an outflow port for exhalation, and a dividing wall that divides the main body case into the exhalation inflow space on the inflow port side and the exhalation outflow space on the outflow port side And a circular ventilation hole provided on the dividing wall for allowing exhalation to pass through, and a frustoconical adjustment valve slidably disposed in the ventilation hole. The frustum-shaped regulating valve has a side surface reduced inward.

これにより所期の目的を達成するものである。   This achieves the intended purpose.

本発明の流量調整器は、呼気を通す通気口内に円錐台状の調整弁が配置されているが、この円錐台状の調整弁は、側面が内方側に縮小されている。すなわち、呼気の流路の最小面積の2乗の値と調整弁の移動量が比例するように、調整弁の側面を内方側に縮小させている。   In the flow regulator according to the present invention, a truncated cone-shaped regulating valve is disposed in a vent hole through which exhalation passes. The truncated cone-shaped regulating valve has a side surface reduced inward. That is, the side surface of the regulating valve is reduced inward so that the square value of the minimum area of the exhalation flow path is proportional to the amount of movement of the regulating valve.

このため、呼気を所定の流量に調整したい場合、先ず、流量調整器の流入側と流出側の圧力差を測定し、次に、この圧力差から隙間面積の2乗を求める。   Therefore, when it is desired to adjust the exhalation to a predetermined flow rate, first, the pressure difference between the inflow side and the outflow side of the flow rate regulator is measured, and then the square of the gap area is obtained from this pressure difference.

さらに、隙間面積の2乗と比例を表す関係式から調整弁の移動量を求める。   Further, the amount of movement of the regulating valve is obtained from a relational expression representing the square of the gap area and the proportionality.

この時、調整弁の側面が内方側に縮小されたので、隙間面積の2乗と調整弁の移動量が比例する。したがって、比例を表す関係式を用いると調整弁の移動量が適切に求まるものとなる。   At this time, since the side surface of the regulating valve is reduced inward, the square of the gap area is proportional to the amount of movement of the regulating valve. Therefore, when a relational expression representing proportionality is used, the amount of movement of the regulating valve can be obtained appropriately.

その結果として、呼気の流量を適切に調整することができるものになり、呼気の測定精度を高めることができる。   As a result, the flow rate of exhalation can be adjusted appropriately, and the measurement accuracy of exhalation can be improved.

本発明の実施の形態1における呼気測定装置の斜視図。1 is a perspective view of an exhalation measuring device according to Embodiment 1 of the present invention. 図1の呼気測定装置の制御ブロック図。FIG. 2 is a control block diagram of the breath measurement device of FIG. 1. 図2の流量調整器の断面図。Sectional drawing of the flow regulator of FIG. 図3の要部の斜視図。The perspective view of the principal part of FIG. 図3のA部分の拡大断面図。The expanded sectional view of A part of FIG. 図5のB部分の拡大断面図。The expanded sectional view of the B section of FIG.

以下に、本発明の一実施形態を、図面を用いて説明する。   Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

(実施の形態1)
図1は、喘息検出、肺機能検出などを行う際に使用する呼気測定装置1を示している。
(Embodiment 1)
FIG. 1 shows an exhalation measuring device 1 used when performing asthma detection, lung function detection, and the like.

呼気測定装置1は、例えば、呼気に含まれる一酸化窒素の量(呼気の一酸化窒素の濃度)を測定するもので、呼気の吸い込みと吹き込みを行うハンドル部2が、ハンドルチューブ3を介して測定装置本体4に接続されている。   The exhalation measuring device 1 measures, for example, the amount of nitric oxide (concentration of exhaled nitric oxide) contained in exhaled breath, and a handle portion 2 that sucks and inhales exhaled air via a handle tube 3. It is connected to the measuring device body 4.

ここで、使用者がハンドル部2の呼気口5に口をつけ吸い込みを行うと、大気がハンドル部2内に取り込まれハンドル部2内のフィルター(図示せず)を通過し、このフィルターにより一酸化窒素が除去された大気が使用者の肺に取り込まれる。ここから、使用者が呼気を呼気口5に吹き込むと、吹き込まれた呼気はハンドルチューブ3を通過して、図1の測定装置本体4内へと吹き込まれる。   Here, when the user puts a mouth into the exhalation mouth 5 of the handle part 2 and performs inhalation, the air is taken into the handle part 2 and passes through a filter (not shown) in the handle part 2, and the filter uses the filter. The air from which nitric oxide has been removed is taken into the user's lungs. From here, when the user blows exhalation into the exhalation port 5, the exhaled exhalation passes through the handle tube 3 and is blown into the measuring device main body 4 of FIG. 1.

図2は、測定装置本体4の制御ブロック図である。   FIG. 2 is a control block diagram of the measurement apparatus main body 4.

測定装置本体4内には、吹き込まれた呼気を所定の流量(単位時間あたりに流れる呼気の量)に調整する流量調整器6が設けられている。この流量調整器6は、呼気が流入する流入側と、呼気が流出する流出側を有しており、流入側に圧力センサ7が接続され、流出側に圧力センサ8が接続されている。圧力センサ7は流量調整器6の流入側の呼気の圧力を測定し、圧力センサ8は流量調整器6の流出側の呼気の圧力を測定する。この2つの圧力センサの値を用いて、流量調整器6により呼気の流量が所定の値に調整される。流量調整器6については、後で詳述する。   In the measuring device main body 4, a flow rate regulator 6 is provided for adjusting the exhaled breath to a predetermined flow rate (the amount of exhaled gas flowing per unit time). This flow regulator 6 has an inflow side into which exhalation flows and an outflow side from which exhalation flows out. A pressure sensor 7 is connected to the inflow side and a pressure sensor 8 is connected to the outflow side. The pressure sensor 7 measures the pressure of exhalation on the inflow side of the flow regulator 6, and the pressure sensor 8 measures the pressure of exhalation on the outflow side of the flow regulator 6. Using the values of these two pressure sensors, the flow rate adjuster 6 adjusts the flow rate of exhalation to a predetermined value. The flow regulator 6 will be described in detail later.

流量調整器6で流量が整えられた呼気はチャンバ9に送られ、呼気はチャンバ9内に一時的に溜め込まれる。   The exhaled air whose flow rate has been adjusted by the flow rate regulator 6 is sent to the chamber 9, and the exhaled air is temporarily stored in the chamber 9.

そして、測定時において、チャンバ9内に溜め込まれた呼気は、入力ガス切替器10および流量検出器11を介してポンプ12に引かれ、測定部13に送られる。   At the time of measurement, the exhaled air stored in the chamber 9 is drawn to the pump 12 via the input gas switch 10 and the flow rate detector 11 and sent to the measuring unit 13.

なお、流量調整器6、圧力センサ7、圧力センサ8、入力ガス切替器10、流量検出器11、ポンプ12、測定部13は、制御部14に電気的に接続されている。さらに、制御部14には、表示部15、電源スイッチ16、メモリ17が電気的に接続されている。制御部14は、接続された各部の制御を行う。   The flow rate adjuster 6, the pressure sensor 7, the pressure sensor 8, the input gas switch 10, the flow rate detector 11, the pump 12, and the measurement unit 13 are electrically connected to the control unit 14. Further, a display unit 15, a power switch 16, and a memory 17 are electrically connected to the control unit 14. The control unit 14 controls each connected unit.

制御部14が使用する各種の制御プログラムはメモリ17に格納されている。   Various control programs used by the control unit 14 are stored in the memory 17.

また、入力ガス切替器10には、空気から一酸化窒素を除去するゼロガス生成器18が接続されている。   The input gas switch 10 is connected to a zero gas generator 18 that removes nitrogen monoxide from the air.

以下に、基本的な呼気の測定動作を説明する。   The basic exhalation measurement operation will be described below.

なお、吹き込まれた呼気がチャンバ9内に溜め込まれている状態から説明する。   In addition, it demonstrates from the state in which the exhaled breath which was blown in is stored in the chamber 9. FIG.

呼気の測定においては、先ず、制御部14がポンプ12を用いて、チャンバ9内に溜め込まれた呼気を、入力ガス切替器10および流量検出器11を介して所定の流量で測定部13に供給する。そして、測定部13が呼気の中の一酸化窒素を測定すると、呼気の実測値が求められる。   In the measurement of exhalation, first, the controller 14 uses the pump 12 to supply the exhaled gas stored in the chamber 9 to the measuring unit 13 at a predetermined flow rate via the input gas switch 10 and the flow rate detector 11. To do. And if the measurement part 13 measures nitric oxide in the expiration, the actual value of the expiration will be calculated | required.

次に、制御部14が、入力ガス切替器10をチャンバ9側からゼロガス生成器18側に切り替える。そして、ポンプ12を用いて測定環境の空気をゼロガス生成器18に通過させると、空気から一酸化窒素が除去される。この一酸化窒素が除去された空気は入力ガス切替器10を経由して測定部13に供給される。測定部13が空気を測定すると、基準値が決定される。   Next, the control unit 14 switches the input gas switch 10 from the chamber 9 side to the zero gas generator 18 side. Then, when the air in the measurement environment is passed through the zero gas generator 18 using the pump 12, nitric oxide is removed from the air. The air from which the nitric oxide has been removed is supplied to the measurement unit 13 via the input gas switch 10. When the measurement unit 13 measures air, a reference value is determined.

その後、制御部14が、呼気の実測値と基準値を比較すると、呼気に含まれる一酸化窒素の量が算出され、その値が表示部15に、たとえば「15ppb」と表示される。これは、呼気に対して15/10億の割合で一酸化窒素が検出されたことを表している。   Thereafter, when the control unit 14 compares the measured value of the exhalation with the reference value, the amount of nitric oxide contained in the exhalation is calculated, and the value is displayed on the display unit 15, for example, “15 ppb”. This represents that nitric oxide was detected at a rate of 15.1 billion relative to exhalation.

以上の説明により、基本的な構成と動作が理解された所で、以下に本実施形態における特徴点を説明する。   With the above description, when the basic configuration and operation are understood, the characteristic points of this embodiment will be described below.

本実施形態における最も大きな特徴点は、吹き込まれた呼気を所定の流量(単位時間あたりに流れる呼気の量)に調整する図2の流量調整器6において、呼気の流量の調整精度を高めることにより、その後の呼気の測定精度を高めたことである。   The greatest feature point of the present embodiment is that the flow rate regulator 6 in FIG. 2 that adjusts the exhaled breath to a predetermined flow rate (the amount of exhaled gas flowing per unit time) increases the adjustment accuracy of the flow rate of the exhaled air. Then, the measurement accuracy of exhaled breath was improved.

流量調整器6について、図3〜図6を用いて以下に詳細に説明する。   The flow regulator 6 will be described in detail below with reference to FIGS.

図3は、流量調整器6の断面図であり、流量調整器6の本体ケース19は、呼気が流入側に、呼気が流入する流入口20を備えている。また、呼気が流出する側に、呼気が流出する流出口21を備えている。   FIG. 3 is a cross-sectional view of the flow regulator 6, and the main body case 19 of the flow regulator 6 includes an inlet 20 through which exhaled air flows on the inflow side. Further, an outflow port 21 through which exhaled gas flows out is provided on the side from which exhaled gas flows out.

本体ケース19の内部には、この本体ケース19内を、流入口20側の呼気流入空間22と、流出口21側の呼気流出空間23に分割する分割壁24が設けられている。分割壁24の中央部分には、円形の通気口25が設けられている。   A partition wall 24 that divides the inside of the main body case 19 into an exhalation inflow space 22 on the inflow port 20 side and an exhalation outflow space 23 on the outflow port 21 side is provided inside the main body case 19. A circular vent 25 is provided at the center of the dividing wall 24.

このため、流入口20から呼気流入空間22に流入した呼気は、通気口25を通って呼気流出空間23に進入し、流出口21から流れ出る。   For this reason, exhaled air that has flowed into the exhalation inflow space 22 from the inflow port 20 enters the exhalation outflow space 23 through the vent 25 and flows out from the outflow port 21.

また、呼気が通過する通気口25内には、ほぼ円錐台形状に形成された調整弁26が摺動自在に配置されている。なお、円錐台とは、円を底面とした錐台であって、円錐を底面に平行な平面で切り、小円錐の部分を除いた立体図形である。   An adjustment valve 26 formed in a substantially truncated cone shape is slidably disposed in the vent 25 through which exhalation passes. The truncated cone is a truncated cone having a circle as a bottom surface, and is a three-dimensional figure obtained by cutting the cone along a plane parallel to the bottom surface and excluding a small cone portion.

このため、呼気は、通気口25と調整弁26の隙間を通過する。そして、実際の調整においては、圧力センサ7および圧力センサ8が検出する圧力の圧力差を求め、この圧力差に応じて調整弁26を摺動させることで隙間の面積を変化させ、呼気の流量が一定になるように調整する。これにより、使用者が吹き込む呼気の圧力が変化して流量調整器6の流入側の圧力が変化したとしても、呼気の流量は一定となる。   For this reason, exhaled air passes through the gap between the vent 25 and the regulating valve 26. In actual adjustment, the pressure difference between the pressures detected by the pressure sensor 7 and the pressure sensor 8 is obtained, and the adjustment valve 26 is slid in accordance with the pressure difference to change the area of the gap, so that the flow rate of the exhalation Adjust so that becomes constant. Thereby, even if the pressure of the exhalation which a user blows in changes and the pressure of the inflow side of the flow regulator 6 changes, the flow rate of the exhalation becomes constant.

この調整弁26の動作については、後で詳述する。   The operation of the regulating valve 26 will be described in detail later.

調整弁26の一端側(図3における左側)には、通気口25を閉成する蓋27が設けられている。また、調整弁26の他端側(図3における右側)には、図4に示す円柱状の棒体28が設けられている。さらに、流量調整器6には、棒体28の他端側の端部に対向させて、この棒体28を摺動させる円板状のカム29が設けられている。カム29のカム軸29aには、ギア(図示せず)を介して、ステッピングモータ(図示せず)が連結されている。このステッピングモータは、図2の制御部14に接続されている。   A lid 27 for closing the vent hole 25 is provided on one end side (left side in FIG. 3) of the regulating valve 26. Further, a cylindrical rod body 28 shown in FIG. 4 is provided on the other end side (the right side in FIG. 3) of the regulating valve 26. Further, the flow rate adjuster 6 is provided with a disk-shaped cam 29 that is opposed to the end portion on the other end side of the rod body 28 and slides the rod body 28. A stepping motor (not shown) is connected to the cam shaft 29a of the cam 29 via a gear (not shown). This stepping motor is connected to the control unit 14 in FIG.

そして、制御部14がステッピングモータを駆動すると、カム29に回転力が伝えられる。カム29は、その回転運動を棒体28の直線運動に変換し、棒体28を軸方向に摺動させる。その結果、棒体28の一端側の調整弁26が通気口25内を摺動する。つまり、カム29、ギア、ステッピングモータで、調整弁26の駆動機構を構成している。   Then, when the control unit 14 drives the stepping motor, the rotational force is transmitted to the cam 29. The cam 29 converts the rotational motion into a linear motion of the rod body 28 and slides the rod body 28 in the axial direction. As a result, the regulating valve 26 on one end side of the rod body 28 slides in the vent hole 25. That is, the drive mechanism of the adjusting valve 26 is configured by the cam 29, the gear, and the stepping motor.

なお、棒体28は、バネ30によって、この棒体28に設けられたバネ受け31を介してカム29側(他端側)に付勢されている。   The rod body 28 is biased by the spring 30 to the cam 29 side (the other end side) via a spring receiver 31 provided on the rod body 28.

また、バネ30は、ゴム製の分離膜32によって、呼気流出空間23とは分離されており、呼気流出空間23の呼気は、バネ30側へと侵入することがない。呼気流出空間23の呼気は、流出口21から呼気流出空間23外へと流出する。   The spring 30 is separated from the exhalation outflow space 23 by a rubber separation membrane 32, and exhalation in the exhalation outflow space 23 does not enter the spring 30 side. The exhaled air in the exhaled outflow space 23 flows out of the exhaled outflow space 23 from the outflow port 21.

なお、調整弁26の蓋27の通気口25側には、ゴム製(弾性体の一例)で環状のカバー(蓋体)33が設けられており、このカバー33を通気口25の周囲に設けた環状壁34(図5参照)に当接させることにより、通気口25は、蓋27によって覆われる。この状態では、呼気は、通気口25を通過できなくなる。   An annular cover (lid body) 33 made of rubber (an example of an elastic body) is provided on the vent 27 side of the lid 27 of the regulating valve 26, and this cover 33 is provided around the vent hole 25. The vent hole 25 is covered with the lid 27 by contacting the annular wall 34 (see FIG. 5). In this state, exhaled air cannot pass through the vent hole 25.

以下に、調整弁26の構成と動作について説明する。   Hereinafter, the configuration and operation of the regulating valve 26 will be described.

図5は、図3のA部分(分割壁24部分)を拡大した図である。   FIG. 5 is an enlarged view of portion A (partition wall 24 portion) of FIG.

分割壁24には通気口25が設けられ、通気口25内には、ほぼ円錐台形状に形成された調整弁26が摺動自在に配置されている。   The dividing wall 24 is provided with a vent 25, and an adjusting valve 26 formed in a substantially truncated cone shape is slidably disposed in the vent 25.

調整弁26は、一端側(図5における左側)が円錐台の底面35、他端側(図4における右側)が円錐台の上面36となっている。また、底面35から上面36までの距離が高さL1となっている。   The regulating valve 26 has a bottom surface 35 of the truncated cone on one end side (left side in FIG. 5) and an upper surface 36 of the truncated cone on the other end side (right side in FIG. 4). Further, the distance from the bottom surface 35 to the top surface 36 is the height L1.

調整弁26は、一端側(底面35側)が呼気流入空間22に配置され、他端側(上面36側)が呼気流出空間23に配置されている。つまり、調整弁26は、通気口25内を貫通して配置されており、調整弁26の側面は、通気口25の内周に対向して配置されている。さらに、調整弁26の中心軸は、通気口25の中心を通過させている。   One end side (bottom surface 35 side) of the regulating valve 26 is disposed in the exhalation inflow space 22, and the other end side (upper surface 36 side) is disposed in the exhalation outflow space 23. That is, the regulating valve 26 is disposed so as to penetrate through the vent 25, and the side surface of the regulating valve 26 is disposed so as to face the inner periphery of the vent 25. Further, the central axis of the regulating valve 26 passes through the center of the vent hole 25.

このため、調整弁26は、通気口25の中心を、調整弁26の中心軸に沿って摺動する。   For this reason, the regulating valve 26 slides along the center axis of the regulating valve 26 on the center of the vent hole 25.

図6は、図5のB部分を、呼気流入空間22側から見た図で、通気口25と調整弁26の位置関係を示している。このB部分は、通気口25の深さ方向(図5における左側から右側方向であって、一端側から他端側にかけて)において、通気口25が最も小径となっている部分である。   FIG. 6 is a view of the portion B in FIG. 5 as viewed from the side of the exhalation inflow space 22, and shows the positional relationship between the vent 25 and the regulating valve 26. The portion B is a portion where the vent 25 has the smallest diameter in the depth direction of the vent 25 (from the left side to the right side in FIG. 5 and from one end side to the other end side).

この図6からも理解されるように、呼気は、通気口25と調整弁26によって形成される隙間37を通過する。この隙間37の面積は、通気口25に対する調整弁26の位置によって決まる。   As can be understood from FIG. 6, exhaled air passes through a gap 37 formed by the vent 25 and the regulating valve 26. The area of the gap 37 is determined by the position of the adjustment valve 26 with respect to the vent hole 25.

より具体的には、図5において、調整弁26を一端側(図5における左側)に動かせば、図6の調整弁26の断面積が小さくなり、隙間37は大きくなる。つまり、呼気の流量が増加する。これとは逆に、図5において、調整弁26を他端側(図5における右側)に動かせば、図6の調整弁26の断面積が大きくなり、隙間37は小さくなる。つまり、呼気の流量が減少する。   More specifically, in FIG. 5, if the adjustment valve 26 is moved to one end side (left side in FIG. 5), the cross-sectional area of the adjustment valve 26 in FIG. 6 decreases and the gap 37 increases. That is, the flow rate of exhalation increases. On the contrary, in FIG. 5, if the regulating valve 26 is moved to the other end side (the right side in FIG. 5), the sectional area of the regulating valve 26 in FIG. 6 is increased, and the gap 37 is reduced. That is, the flow rate of expiration decreases.

このように、通気口25内を調整弁26を移動(摺動)させることで、呼気の流路の最小面積(隙間37の面積で、以後隙間面積とも称する)を変化させ、これにより、呼気を所定の流量に調整する。   Thus, by moving (sliding) the regulating valve 26 in the vent 25, the minimum area of the exhalation flow path (the area of the gap 37, hereinafter also referred to as the gap area) is changed. Is adjusted to a predetermined flow rate.

具体的には、呼気を所定の流量に調整したい場合、制御部14は、圧力センサ7を用いて流量調整器6の流入側の圧力を測定し、圧力センサ8を用いて流出側の圧力を測定し、流量調整器6の流入側と流出側の圧力差を求める。   Specifically, when it is desired to adjust the exhalation to a predetermined flow rate, the control unit 14 uses the pressure sensor 7 to measure the pressure on the inflow side of the flow rate regulator 6 and uses the pressure sensor 8 to adjust the pressure on the outflow side. Measure and obtain the pressure difference between the inflow side and the outflow side of the flow rate regulator 6.

この圧力差の逆数は、呼気の流量が一定の場合には、隙間面積の2乗に比例することが知られている。その比例関係を表す関係式Aは、メモリ17に記憶されている。   It is known that the reciprocal of this pressure difference is proportional to the square of the gap area when the exhalation flow rate is constant. A relational expression A representing the proportional relation is stored in the memory 17.

また、隙間面積の2乗の値と、調整弁26の移動量の関係があらかじめ調べられており、その関係を表す関係式Bが、メモリ17に記憶されている。なお、関係式Bは、計算処理の簡易化のため、比例を表す関係式としている。   Further, the relationship between the square value of the gap area and the amount of movement of the regulating valve 26 is examined in advance, and a relational expression B representing the relationship is stored in the memory 17. Note that the relational expression B is a relational expression representing proportionality for the sake of simplification of calculation processing.

このため、制御部14は、圧力差の逆数と、圧力差の逆数と隙間面積の2乗の関係を表す関係式Aと、および隙間面積の2乗と調整弁26の移動量の関係を表す関係式Bと、を用いて、調整弁26の移動量(調整弁26の位置)を求める。   Therefore, the control unit 14 represents the reciprocal of the pressure difference, the relational expression A that represents the relationship between the reciprocal of the pressure difference and the square of the gap area, and the relationship between the square of the gap area and the amount of movement of the adjustment valve 26. Using the relational expression B, the amount of movement of the regulating valve 26 (position of the regulating valve 26) is obtained.

そして、制御部14が、流量調整器6の調整弁26を、求めた位置まで移動させると、呼気の流量が調整される。   And if the control part 14 moves the adjustment valve 26 of the flow regulator 6 to the calculated | required position, the flow volume of expiration will be adjusted.

このようにして、呼気の流量を調整するが、調整弁26が円錐形状であると、隙間面積の2乗と調整弁26の移動量は比例しない。このため、比例を表す関係式Bを使用すると、求まる調整弁26の移動量に誤差が生じてしまう。   In this way, the flow rate of exhalation is adjusted. If the regulating valve 26 has a conical shape, the square of the gap area and the amount of movement of the regulating valve 26 are not proportional. For this reason, if the relational expression B representing proportionality is used, an error occurs in the amount of movement of the regulating valve 26 that is obtained.

そこで本実施形態における流量調整器6では、図5に示すように、調整弁26は、ほぼ円錐台形状をしているが、その側面を内方側に縮小させている。すなわち、流路の最小面積の2乗の値が調整弁26の移動量に比例するように、調整弁26の側面を内方側に縮小させている。   Therefore, in the flow rate regulator 6 according to the present embodiment, as shown in FIG. 5, the regulating valve 26 has a substantially truncated cone shape, but its side surface is reduced inward. That is, the side surface of the regulating valve 26 is reduced inward so that the square value of the minimum area of the flow path is proportional to the movement amount of the regulating valve 26.

なお、図5において、点線38は、調整弁26の軸方向の断面において、底面35の最も外方側と、上面36の最も外方側を直線的に結んだ線となっている。つまり、点線38は、底面35、上面36、高さL1で形成される円錐台の側面を表している。   In FIG. 5, the dotted line 38 is a line that linearly connects the outermost side of the bottom surface 35 and the outermost side of the upper surface 36 in the axial section of the regulating valve 26. That is, the dotted line 38 represents the side surface of the truncated cone formed by the bottom surface 35, the top surface 36, and the height L1.

また、調整弁26の側面は、側面の全周において、底面35から上面36にかけて内方側(中心軸側)に向けて縮小されている。つまり、底面35から上面36にかけての側面は、底面35の最も外方側と、上面36の最も外方側を直線的に結んだ点線38よりも内方側に形成されている。   Further, the side surface of the regulating valve 26 is reduced toward the inner side (center axis side) from the bottom surface 35 to the upper surface 36 on the entire circumference of the side surface. That is, the side surface from the bottom surface 35 to the upper surface 36 is formed on the innermost side of the outermost side of the bottom surface 35 and the dotted line 38 that linearly connects the outermost side of the upper surface 36.

さらに、調整弁26の側面は、底面35と上面36の中間部付近を、底面35付近および上面36付近よりも、内方側に縮小させている。つまり、調整弁26では、円錐台の底面35から上面36にかけての側面は、その中央部がわずかに凹んだ状態で形成されている。   Further, the side surface of the regulating valve 26 is such that the vicinity of the intermediate portion between the bottom surface 35 and the top surface 36 is reduced more inward than the bottom surface 35 and the top surface 36. That is, in the regulating valve 26, the side surface from the bottom surface 35 to the top surface 36 of the truncated cone is formed in a state where the central portion is slightly recessed.

さらにまた、調整弁26の側面は、側面の全周が内方側に縮小されている。つまり、円錐台の側面全体が、内方側に向かって縮小した状態となっている。   Furthermore, the entire side surface of the side surface of the regulating valve 26 is reduced inward. That is, the entire side surface of the truncated cone is reduced toward the inner side.

このため、呼気を所定の流量に調整したい場合、制御部14は、先ず、上述のごとく、圧力センサ7と圧力センサ8用いて流量調整器6の流入側と流出側の圧力差を測定し、次に、この圧力差から隙間面積の2乗を求める。   Therefore, when it is desired to adjust the exhalation to a predetermined flow rate, the control unit 14 first measures the pressure difference between the inflow side and the outflow side of the flow rate regulator 6 using the pressure sensor 7 and the pressure sensor 8 as described above. Next, the square of the gap area is obtained from this pressure difference.

さらに、制御部14は、隙間面積の2乗と、比例を表す関係式Bから調整弁26の移動量を求める。   Furthermore, the control part 14 calculates | requires the moving amount | distance of the regulating valve 26 from the square of a clearance area, and the relational expression B showing a proportionality.

この時、調整弁26の側面が内方側に縮小されたので、隙間面積の2乗と調整弁26の移動量が比例する。したがって、比例を表す関係式Bを用いると調整弁26の移動量が適切に求まるものとなる。   At this time, since the side surface of the regulating valve 26 is reduced inward, the square of the gap area is proportional to the amount of movement of the regulating valve 26. Therefore, when the relational expression B representing proportionality is used, the amount of movement of the regulating valve 26 can be obtained appropriately.

その結果として、呼気の流量を適切に調整することができるものになり、呼気の測定精度を高めることができる。   As a result, the flow rate of exhalation can be adjusted appropriately, and the measurement accuracy of exhalation can be improved.

さらにまた、調整弁26を摺動させるカム29は、図3に示すように、いわゆる板カム(円板カム)形状をしており、制御部14が駆動機構を用いてカム29を回動させると、棒体28は所定の距離を摺動する構成となっている。   Further, as shown in FIG. 3, the cam 29 for sliding the adjustment valve 26 has a so-called plate cam (disc cam) shape, and the control unit 14 rotates the cam 29 using a drive mechanism. The rod body 28 is configured to slide a predetermined distance.

このため、棒体28の一端側の調整弁26を通気口25内で適切に摺動させることができるので、呼気の調整精度を高めることができる。   For this reason, since the regulating valve 26 on one end side of the rod body 28 can be appropriately slid within the vent hole 25, the exhalation adjusting accuracy can be increased.

さらにまた、呼気測定装置1は、図2に示すように、接続孔39(図3)を介して呼気流入空間22に接続される圧力センサ7と、接続孔40(図3)を介して呼気流出空間23に接続される圧力センサ8を有している。そして、2つの圧力センサ7、圧力センサ8の出力にもとづいて制御部14が、カム29の動きを制御している。   Furthermore, as shown in FIG. 2, the breath measurement apparatus 1 has the pressure sensor 7 connected to the breath inflow space 22 through the connection hole 39 (FIG. 3) and the breath through the connection hole 40 (FIG. 3). A pressure sensor 8 connected to the outflow space 23 is included. Based on the outputs of the two pressure sensors 7 and 8, the control unit 14 controls the movement of the cam 29.

より具体的には、圧力センサ7、圧力センサ8の出力が制御部14に送られると、制御部14は2つの圧力センサの圧力差を求め、この圧力差に応じてカム29を動かしている。   More specifically, when the outputs of the pressure sensor 7 and the pressure sensor 8 are sent to the control unit 14, the control unit 14 obtains a pressure difference between the two pressure sensors, and moves the cam 29 in accordance with the pressure difference. .

このため、通気口25に対して調整弁26を通気口25内の適切な位置に移動させることができるので、この調整弁26の移動量と正比例して増減する呼気の流量の調整が容易になり、呼気の調整精度を高めることができる。   For this reason, since the regulating valve 26 can be moved to an appropriate position in the vent 25 with respect to the vent 25, it is easy to adjust the flow rate of the exhaled air that increases or decreases in direct proportion to the moving amount of the regulating valve 26. Thus, exhalation adjustment accuracy can be increased.

本発明は、喘息検出、肺機能検出などを行う際に使用する呼気測定装置に活用されることが期待されるものである。   The present invention is expected to be utilized in an exhalation measuring apparatus used when performing asthma detection, lung function detection, and the like.

1 呼気測定装置
2 ハンドル部
3 ハンドルチューブ
4 測定装置本体
5 呼気口
6 流量調整器
7 圧力センサ
8 圧力センサ
9 チャンバ
10 入力ガス切替器
11 流量検出器
12 ポンプ
13 測定部
14 制御部
15 表示部
16 電源スイッチ
17 メモリ
18 ゼロガス生成器
19 本体ケース
20 流入口
21 流出口
22 呼気流入空間
23 呼気流出空間
24 分割壁
25 通気口
26 調整弁
27 蓋
28 棒体
29 カム
29a カム軸
30 バネ
31 バネ受け
32 分離膜
33 カバー
34 環状壁
35 底面
36 上面
37 隙間
38 点線
39 接続孔
40 接続孔
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Exhalation measuring apparatus 2 Handle part 3 Handle tube 4 Measuring apparatus main body 5 Expiratory port 6 Flow rate regulator 7 Pressure sensor 8 Pressure sensor 9 Chamber 10 Input gas switch 11 Flow detector 12 Pump 13 Measuring part 14 Control part 15 Display part 16 Power switch 17 Memory 18 Zero gas generator 19 Main body case 20 Inlet 21 Outlet 22 Exhalation inflow space 23 Exhalation outflow space 24 Partition wall 25 Vent 26 Adjusting valve 27 Cover 28 Rod 29 Cam 29a Cam shaft 30 Spring 31 Spring receiver 32 Separation membrane 33 Cover 34 Annular wall 35 Bottom surface 36 Top surface 37 Gap 38 Dotted line 39 Connection hole 40 Connection hole

Claims (7)

呼気が吹き込まれる測定装置本体と、
前記測定装置本体に吹き込まれる呼気が所定の流量に調整される流量調整器と、
前記流量調整器から流出する呼気が一時的に溜め込まれるチャンバと、
前記チャンバ内に溜め込まれた呼気を測定部に供給するポンプと、
前記流量調整器の動作制御を行う制御部と、
前記流量調整器の呼気の流入側に接続されている第1の圧力センサと、
前記流量調整器の呼気の流出側に接続されている第2の圧力センサと、
を備え、
前記流量調整器は、
呼気が流入する流入口、呼気が流出する流出口を有する本体ケースと、
前記本体ケース内を、前記流入口側の呼気流入空間と、前記流出口側の呼気流出空間に分割する分割壁と、
前記分割壁に設けられており、呼気を通過させる円形の通気口と、
前記通気口内に摺動自在に配置された円錐台形状の調整弁と、
を有し、
円錐台形状の前記調整弁は、側面が内方側に縮小されている、
呼気測定装置。
A measuring device body into which exhaled breath is blown,
A flow regulator in which the exhaled air blown into the measuring device body is adjusted to a predetermined flow rate;
A chamber in which exhaled air flowing out of the flow regulator is temporarily stored;
A pump for supplying exhaled gas stored in the chamber to the measurement unit;
A control unit for controlling the operation of the flow rate regulator;
A first pressure sensor connected to the exhalation inflow side of the flow regulator;
A second pressure sensor connected to the exhalation flow side of the flow regulator;
With
The flow regulator is
A body case having an inflow port for exhalation and an outflow port for exhalation;
A dividing wall that divides the inside of the main body case into an exhalation inflow space on the inflow side and an exhalation outflow space on the outflow side,
A circular vent provided in the dividing wall for allowing exhalation to pass;
A frustoconical adjustment valve slidably disposed in the vent;
Have
The adjustment valve in the shape of a truncated cone has a side surface reduced to the inward side,
Breath measuring device.
前記調整弁は、側面の全周が内方側に縮小されている、
請求項1に記載の呼気測定装置。
The adjustment valve has the entire circumference of the side surface reduced to the inward side,
The breath measuring apparatus according to claim 1.
前記調整弁の側面は、上面から底面にかけて、内方側に縮小されている、
請求項2に記載の呼気測定装置。
The side surface of the regulating valve is reduced inward from the top surface to the bottom surface.
The breath measurement apparatus according to claim 2.
前記調整弁は、一端側を前記呼気流入空間に配置し、他端側を前記呼気流出空間に配置している、
請求項1から3のいずれか一つに記載の呼気測定装置。
The adjustment valve has one end side arranged in the exhalation inflow space and the other end side arranged in the exhalation outflow space.
The breath measuring device according to any one of claims 1 to 3.
前記調整弁は、一端側に、前記通気口を閉塞する蓋体を設けている、
請求項4に記載の呼気測定装置。
The regulating valve is provided with a lid for closing the vent on one end side.
The breath measuring apparatus according to claim 4.
前記調整弁は、他端側に棒体を有し、
前記流量調整器は、前記棒体の他端側の端部に対向しているカムを有し、
前記カムが前記棒体を摺動させる、
請求項1から5のいずれか一つに記載の呼気測定装置。
The regulating valve has a rod on the other end side,
The flow rate adjuster has a cam facing the end on the other end side of the rod,
The cam slides the rod;
The breath measuring device according to any one of claims 1 to 5.
前記呼気測定装置は、前記流量調整器の前記呼気流入空間に接続される第1の圧力センサと、前記流量調整器の前記呼気流出空間に接続される第2の圧力センサと、
を有し、
前記制御部は、前記第1、第2の圧力センサの出力に基づいて、前記カムの動きを制御する、
請求項6に記載の呼気測定装置。
The exhalation measuring device includes a first pressure sensor connected to the exhalation inflow space of the flow regulator, a second pressure sensor connected to the exhalation outflow space of the flow regulator,
Have
The control unit controls movement of the cam based on outputs of the first and second pressure sensors.
The breath measuring device according to claim 6.
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