JP5404982B2 - 肺機能を測定する装置および方法 - Google Patents

Description

（発明の分野）
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。

（発明の背景）
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。

機械的ピーク・フロー・メータは、一般に、プレート状スプリングに取り付けられたピーク・フロー・ポインタを有するスプリングで負荷を加えられた装置であり、ピーク・フロー・ポインタは、ピーク・流量を示すために、患者の吐き出した空気によって変位されるか、または側方に滑動される。そのような装置は安価であるが、その装置は、ピーク呼吸流量（Ｐｅａｋ Ｅｘｐｉｒａｔｏｒｙ Ｆｌｏｗ Ｒａｔｅ、ＰＥＦＫ）値だけを提供し、１秒間における強制呼吸体積（ＦＥＶ_１）（１秒間の間隔にわたって患者によって吐き出された空気の全体積）または６秒間における強制呼吸体積（ＦＥＶ_６）（６秒間の間隔にわたって患者によって吐き出された空気の全体積）などの他の望ましい重要なパラメータを測定することができない。そのような装置の精度は、多くの場合悪く、一般的には時間が経つにつれて低下する。機械的装置は、また、電子的メモリに測定値を書き込むことによって、ピーク・フロー測定値を追跡することはできない。測定値は、日誌に手で記録されなければならない。

電子的装置は、一般に、固定されたまたは可変のオリフィスと、オリフィスの片側または両側に配置された圧力変換器とを有する。固定されたオリフィスは、空気流量とは無関係な固定された断面積を有する、低減された径の経路（任意の形状を有することができる）である。可変のオリフィスは、空気流量によって変わる断面積（すなわち、流量が増加すると、断面積が増加する）を有する、低減された径の経路（任意の形状を有することができる）である。どちらの場合においても、オリフィスは、一般に、オリフィスを通る空気流に応答して、背圧をオリフィスの前方に形成する。背圧を測定し、かつオリフィスの下流側の圧力（一般には環境圧力である）を測定することによって、オリフィスを横切る圧力差を得ることができる。圧力差は、ピーク・フローだけでなく、ＦＥＶ_１およびＦＥＶ_６（圧力差が、時間の関数として測定されるとき）も決定されることを可能にする。高価な圧力変換器および関連電子装置を使用するため、電子装置は、一般に、個々の患者が自己監視用に使用するには価格が高すぎる。結果として、患者は、ＦＥＶ_１またはＦＥＶ_６などの重要な肺機能パラメータを監視することができない。

（発明の概要）
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、ＦＥＶ_１、ＦＥＶ_６、強制肺活量（ＦＶＣ）、および中間呼吸流量（ＦＥＦ２５−７５）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。

一実施形態では、以下を含む装置が提供される。

（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。
（ｂ）入口と出口との間で導管に可動に配置された、プレート（またはオリフィス、クロージャ、または検知）部材（またはベーン）。このプレート部材は、吐き出された空気が導管を通過するのに応答して、少なくとも部分的に導管を遮断し移動する。
（ｃ）時間における多数の時点で、（i ）プレート部材の位置、（ii）プレート部材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。

ある構成において、装置は、（背圧が無くとも）プレートに接触する空気の質量によってプレートに加えられる力を測定する。力は、空気流の流量または運動エネルギーに正比例する。

他の構成において、出口は周囲（大気）圧力であり、したがって、プレート部材の両側の圧力差を決定することができる。したがって、変位測定装置の使用は、高価な圧力変換器および関連電子装置の必要性を無くす。装置は、Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｔｈｏｒａｃｉｃ 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２．５ｃｍＨ_２Ｏ／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１．５ｃｍＨ_２Ｏ／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。

ＦＥＶ_１またはＦＥＶ_６などの時間依存パラメータの決定を可能にするために、装置は、さらに、複数の測定信号を受信する処理ユニットと、時間における複数の時点で、プレート部材の位置、またはプレート部材に加えられた圧力ないし力を記録する、処理ユニットと通信する電子的メモリとを含むことができる。これは、異なる時間の点での流量を決定することを可能にし、したがって、選択された時間間隔にわたる体積フローを決定することを可能にする。電子的メモリの内容は、ビジュアル・ディスプレイを介してユーザによって読み取られることができ、かつ／または患者に関する電子的な日誌を生成するために、かつ／または医師へモデムによって情報を転送するために、コンピュータにアップロードされることができる。医師は、装置へのポートまたは装置のキーを介して相互接続されたコンピュータ（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。

測定装置は、ひずみゲージ（例えば、シングル、ハーフ、またはフル抵抗器ブリッジひずみゲージ）、放射エネルギー検出器と通信する放射エネルギー源（例えば、光または音声エネルギー源）などの、時間の関数として、プレート部材に加えられた圧力または力、および／またはプレート部材の位置を監視するのに適した任意の装置であることができる。ある構成において、装置はプレートの変形を測定する、圧電抵抗、薄膜、半導体などの任意のタイプのひずみゲージである。特に好ましいひずみゲージは、能動回路および非能動回路を有する。ハーフまたはフル抵抗器ブリッジとしてひずみゲージを構成することによって、プレート部材などの熱膨張または収縮の結果としてのノイズを無くすことができる。ひずみゲージは、一般に、吐き出された空気流の方向に対して、プレート部材の上流側表面（前方）または下流側表面（後方）に配置される。

他の実施形態において、吐き出された空気流を決定する方法が提供される。方法は、以下のステップを含む。

（ａ）導管の入口に空気を吐き出すステップ。
（ｂ）入口の下流側導管に可動に配置された検知部材を移動し、検知部材は、吐き出された空気が導管を通過するのに応答して、少なくとも部分的に導管を遮断しかつ移動するステップ。
（ｃ）複数の時間の点で検知部材の位置を測定し、複数の位置信号を生成するステップ。複数の位置信号は、所望の空気流パラメータを決定するために処理されることができる。

他の実施形態では、プレート部材の慣性作用を補償する、呼吸空気流を測定する携帯装置が提供される。装置は、検知部材の移動に抵抗する自己振動減衰装置（減衰手段）を含む。ある構成において、減衰装置は、検知部材の後方に配置され、かつ検知部材に可動に（例えば、摩擦的に）係合する。自己振動減衰装置は、検知部材に接触する吐き出された空気に応答して、検知部材の振動の振幅を減衰する。自己振動減衰装置は、また、共振周波数が、空気流によってシステムに課せられる任意の振動の周波数を超えるように、検知部材の共振周波数を増大することができる。ある構成では、自己振動減衰装置は、検知部材の下流側に配置される。他の構成では、自己振動減衰装置は、１０ｇｍ以下、または空気流によって検知部材に加えられる圧力の約１０％以下の圧力を、検知部材に加える。

さらに他の実施形態では、以下を含む呼吸空気流測定装置が提供される。

（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。
（ｂ）入口と出口との間で導管に可動に配置されたプレート部材。このプレート部材は、吐き出された空気が導管を通過するのに応答して、少なくとも部分的に導管を遮断し移動する。
（ｃ）吐き出された空気によってプレート部材に対して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。測定装置は、プレート部材に配置され（例えば、プレート部材に接着され、取り付けられ、またはエッチングされるなど）、そうでなければプレート部材に係合する。特に好ましい構成では、測定装置はひずみゲージである。

さらなる実施形態では、上述した理由のために、プレート部材の共振周波数を増大する携帯装置が提供される。装置は、プレート部材の質量をあまり増大することなく、プレート部材に剛性を与えるために、１つまたは複数の補強部材を含む（組み込む）または係合する。補強部材は、プレート部材の周辺縁部、および／またはプレート部材の中心領域などプレート部材の任意の場所に配置され得る。プレート部材の剛性を増大することによって、補強部材は、また、空気流に応答する部材のフラッターすなわち揺れを禁止するまたは最小化する。

他の実施形態では、空気流測定に対する重力の作用を実質的に排除する、呼吸空気流を測定するための携帯装置が提供される。携帯装置は、以下を含む。

（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。
（ｂ）空気流パラメータを測定する検知部材（例えば、圧力変換器、可動プレート）。入口を通る空気流の方向は、検知部材で空気流の方向を横切る。ある構成において、入口を通る空気流の方向は、検知部材で空気流の方向に対して実質的に垂直である。この設計において、患者が導管に吐き出すときの装置の配置は、空気流測定に実質的に影響を与えない。ある構成では、検知部材移動の軸は、装置を使用する呼吸テストの間、患者の可能な移動軸に対して実質的に垂直、すなわち直角である。

さらなる実施形態において、装置は、入口導管、検知部材、および出口導管を含む、脱離可能または取り外し可能なヘッド・アセンブリを含む。ヘッド・アセンブリは、洗浄のために取り外すことができる。このように、装置は、バクテリア・フィルタを必要としない。

上述の実施形態および構成は、完全でもなければ網羅的でもない。理解されるように、上述したまたは以下の詳細に記載する１つまたは複数の特徴を、単独でまたは組み合わせて使用して、本発明の他の実施形態が想定可能である。

（詳細な説明）
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。

図４および図９〜１２を参照すると、本体アセンブリ１０４は、一般に、全て本体ハウジング内に収められる、信号処理回路、プロセッサ、およびディスプレイを有する。本体ハウジングは、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。

図３，５，８〜１０，および１６を参照すると、ヘッド・アセンブリ１０８は、一般に、回転可能な（または調節可能な）入口導管１２４、出口導管１２８、オリフィス１３６に隣接するプレート部材１３２、およびプレート部材１３２に係合する自己振動減衰装置１４０とを備え、これら全ては、一般に、本体ハウジングと同じ材料から形成されるヘッド・ハウジング１４４によって収められる。

図１４，１５を参照すると、オリフィス１３６から離れるようにプレート部材１３２を変位させるために、吐き出された空気１４８が入口導管１２４およびオリフィス１３６を通過するように、プレート部材１３２が、ヘッド・ハウジング１４４と可動にまたは回転可能に係合される。プレート部材１３２が、オリフィス１３６から離れて変位されるとき、吐き出された空気１４８は、出口導管またはフロー・チャンバ１２８内を通過し、かつ出口または排気管１５２を通って外部環境へ通過する。プレート部材のベント縁部とヘッド・ハウジングの隣接内面との間の間隔は、一般に小さい（例えば、測定精度を向上させるために、約０．５ｍｍ以下）。

プレート部材１３２が、開始位置１５６ａから新たな位置１５６ｂへ変位されたとき（図１４，１５）、プレート部材１３２上に配置されているかまたはプレート部材１３２にエッチングされたひずみゲージ１６０は、電気信号を生成する。電気信号は、入口導管１２４を通って流れる空気１４８によって、プレート部材１３２に加えられる力を決定するために、知られている技術によって処理される。理解されるように、電気信号は、プレート部材１３２の変形に応答してひずみゲージにおける抵抗器の長さが変化するのにつれて変化する。ひずみゲージ１６０がプレート部材１３２の前面１６４上に配置されるなら、プレート部材１３２が配置されたとき、抵抗器長さは増加する。ひずみゲージ１６０がプレート部材１３２の後面１６８上に配置されるなら、プレート部材１３２が配置されたとき、抵抗器長さは減少する。以下に議論するように、電気信号は、時間の関数として、空気流によってプレート部材に加えられた圧力または力を直接決定するために使用されることができ、ＦＥＶ_１またはＦＥＶ_６を提供するために、適切な時間間隔にわたって結果としての波形が積分される。

図１８Ａ，１８Ｂは、特に多くの適用例に有用であるひずみゲージ１６０の構成を示す。ひずみゲージ１６０は、抵抗器Ｒ_１およびＲ_２を有するフル抵抗器ブリッジ設計である。抵抗器Ｒ_１は、熱作用による電気信号におけるバックグラウンド変化すなわちノイズ（信号「Ｔ」）を無くすことを可能にするために、抵抗器Ｒ_２に対して直角に向けられる。言い換えれば、プレート部材３２１の熱膨張および収縮による各抵抗器の長さにおける変化が、互いに排除されるように（プレート部材１３２が、全ての方向に拡張または収縮されるため）、抵抗器Ｒ_１およびＲ_２は、電気的に並列に接続される。プレート部材１３２が、入口導管１２４を通る空気流によって変位されるとき、抵抗器Ｒ_２の長さは、実質的に一定のままであるが、抵抗器Ｒ_１の長さは測定信号「ＭＳ」を生成するように変化する。

ひずみゲージ１６０は、公知の技術によって、（一般に金属で構成される）プレート部材１３２に接着されるか、別の方法で取り付けられるか、あるいはプレート部材１３２にエッチングされ得る。一般に、ひずみゲージは、価格の理由で、別々に製造され、後でプレート部材１３２に取り付けられる。

図８を参照すると、プレート部材１３２の上流側または前面１６４と、オリフィス出口１７２の平面（プレート部材が、その開始位置１５６ａ（図１４）にあるとき）（すなわち、入口導管１２４を通って流れる空気が無いとき）との間の距離Δｘは、入口導管１２４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。

プレート部材１３２は、主要な供給業者によって販売されているあらゆる３ＸＸステンレス鋼合金１５−５、１５−７、１７−４、および１７−７などの金属であることがより好ましい、任意の好ましくは軽量で、非腐食性で、強度が高く、実質的に剛性のまたは剛性の材料で構成されることができる。

空気流１４８によってプレート部材１３２の変位に対する重力の影響を低減するために、かつプレート部材の振動の大きさ（周波数および振幅）を低減するために、プレート部材１３２の質量を低減することが重要である。プレート部材１３２があまりにも薄い場合には、プレート部材１３２のフラッターすなわち揺れは、測定の精度に悪影響を与えることがある。好ましくは、プレート部材１３２は、約０．０５ｍｍ〜約０．５ｍｍの範囲、より好ましくは約０．０５ｍｍ〜約０．２５ｍｍの範囲の厚み「Ｔ」（図１４）を有する。一般的には、プレート部材１３２の重量は、約０．６グラム以下であり、より一般的には約０．３グラム〜約２グラムの範囲である。

空気流１４８によってプレート部材１３２へ加えられるエネルギーを吸収するために（かつ、それによってプレート部材１３２の振動強度を低減するために）、自己振動減衰装置１４０は、プレート部材１３２の変位に抵抗する（一般的には摩擦的に）。理解されるように、振動は、特にピークにおける測定精度の喪失を生じさせる恐れがあり、この測定精度の喪失は、所望の呼吸パラメータの計算の不正確さにつながる。

図８を参照すると、自己振動減衰装置１４０に関する多くの設計パラメータが示されている。一般に、接触角θは、約０°〜約７５°の範囲、かつより一般には約１５°〜約６５°の範囲である。減衰装置１４０とプレート部材１３２との間の接触点「ＣＰ」の高さＨＣＰは、一般に、同じデータム面上のプレート部材１３２の高さＨＰＭの約２５％〜約９５％の範囲である。接触点からデータム面への減衰装置１４０の長さ「ＬＳＯＤ」は、一般に、プレート部材１３２の高さＨＰＭの約１０％〜約１５０％の範囲である。理解されるように、データム面は、プレート部材１３２および減衰装置１４０に関する回転軸を含む平面である。プレート部材１３２および減衰装置１４０は、回転自由度を許容にするために、共通孔１７６を通過する。減衰装置１４０は、一般に、約０．０５ｍｍ〜約１ｍｍの範囲の厚み「Ｔ０」（図１５）を有し、上述のステンレス鋼合金などの金属で製造される。一般に、自己振動減衰装置１４０は、約１０グラム以下、より好ましくは約２．５グラム〜約８グラムの範囲のプレート部材１３２に対する圧力を加え、空気流１４８によってプレート部材１３２の前面１６４へ加えられる圧力の約１０％以下、より好ましくは約１％〜約７．５％以下の圧力を加える。

好ましくは、プレート部材１３２の自然または自己共振周波数が、空気流１４８によってプレート部材１３２に課される振動の周波数より高くなるように、プレート部材１３２は構成される。一般に、空気流１４８が、プレート部材１３２に対して２５Ｈｚの最大周波数を課すことの仮定に基づき、少なくとも約７０Ｈｚ、より一般的には少なくとも約７５Ｈｚであるプレート部材１３２の固有周波数を提供するために、プレート部材１３２は構成される。このように、プレート部材１３２の振動によって引き起こされる測定の不正確性は、許容可能なレベルに維持される。

そのような高い固有周波数を提供し、かつプレート部材１３２のフラッターをかなり低減するために、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。

図８は、プレート部材１３２および自己振動減衰装置１４０を支持する様々な相互接続された構成要素を示す。構成要素は、内側および外側部品１８４ａ，ｂ（好ましくは、プラスチックなどの軽量材料である）と、内側構成要素１８８ａ，ｂ（好ましくは、例えばステンレス鋼の金属などの高い強度材料である）とを含む。ネジ１９２およびワッシャまたはナット１９６などの固定装置が、様々な構成要素を一緒に固定するために使用される。シリコン封止剤などの封止剤２００ａ，ｂは、水分がヘッド・アセンブリ１０８の内部に侵入することと、およびヘッド・アセンブリ１０８の中に収容された電子構成要素を損傷することを防ぐように配置される。ヘッド・アセンブリ１０８内のヘッド・ハウジングの様々な部品は、水分からの保護を提供するために、適切な技術によってともに取り付けられる。特に適切な技術は、超音波溶接である。

空気流測定に対する重力の作用を実質的に排除するために、入口導管１２４は、プレート部材１３２の上流側に空気流１４８の方向に変化を提供する。図１３を参照すると、入口２０６を通る空気流の入力方向２０４は、オリフィス１３６の出口で、空気流１４８の方向２０８に対して横方向である（一般には直交する）。図１に見られるように、患者が入口内に呼気を吐き出すときのメータ１００の配置は、空気流測定に対して実質的に影響しない。他の方法を述べると、プレート移動（図１５）の方向２２０は、呼吸テストの間の、ユーザの可能な移動方向２２４（図１）に対して実質的に垂直すなわち直交する。図１３に示されるように、入口２０６での空気流の方向２０４を、オリフィス１３６での空気流の方向２０８に対して実質的に直交させて、かつ空気流の方向２０８を、プレート部材１３２の前面１５６ａに対して実質的に垂直にすることによって、この結果が達成される。

ユーザの便宜のために、入口導管１２４は、取り扱いの容易さのための展開されていない位置（図２）と、展開位置（図７）との間で自由に回転され得る。
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。

マイクロプロセッサ２６６は、一般に、様々な構成要素に接続される。例として、１実施形態において、マイクロプロセッサ２６６は、空気流量および／または体積が所定レベル未満であるなどのときに、警戒信号を提供するために、ブザーなどの音響装置２７４に接続される。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。

共通印刷回路２７４ボードは、一般に、アナログ・デジタル変換器２６２、マイクロプロセッサ２６６、メモリ２７０、ディスプレイ駆動装置２７９、およびシステム・クロック２６７を含む。ＰＣＢは、本体アセンブリ１０４に配置される。

３ボルトの電源容量を有する２０３２リチウム電池などの、一般に小型のバッテリである電源３００は、様々な電子構成要素に給電する。
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。

図１７Ａにディスプレイ・モジュール２７８が示される。各セグメント・インジケータ３０１ａ〜３０１ｄは、ゾーン・インジケータ３０２ａ（レッド・ゾーン），３０２ｂ（オレンジ・ゾーン），３０２ｃ（イエロー・ゾーン），３０２ｄ（グリーン・ゾーン）に対応する。セグメント・インジケータ３０１ａ〜３０１ｄは、ＰＥＦ読み取りが対応する色付けられたゾーンを表示するように作動される。アラーム・セグメント３０３は、それぞれ個々のアラーム設定に対応する３つのサブセグメント３０５ａ〜３０５ｃを含む。アラームがトリガされたとき、対応するサブセグメント３０５ａ〜３０５ｃおよび中央部３０９が、感嘆符セグメント３０６とともに照明される。ブロー・セグメント３０７は、ブロー（息を吹く）・テストが開始されるべきときに照明される。ＰＥＦセグメント３０８は、ブロー・テストの結果を表示するために作動される。参照セグメント３０９は、ブロー・テストに関して測定されたＰＥＦに対応する参照ＰＥＦのパーセントを表示するために照明される。質問セグメント３１０は、マイクロプロセッサが日誌質問によってスクロールするとき、徴候スコア・モードの間に作動される。質問セグメント３１１ａ〜３１１ｆは、薬物治療頻度（吸入器セグメント３１１ａ）、咳をする重症度（咳セグメント３１１ｂ）、ゼイゼイする重症度（ゼイゼイするセグメント３１１ｃ）、胸を締め付けるレーティング（胸クランプ・セグメント３１１ｄ）、夜間に目覚めることの有無（真／偽）（あくびをするセグメント３１１ｅ）、および追加の質問（医療バッグ・セグメント３１１ｆ）に対応する。下側のディスプレイ３１２は、時間、ＦＥＶ_１、ＦＥＶ_６、およびＦＥＶ_１：ＦＥＶ_６の比を表示するために使用される。Ｍセグメント３１３は、フル・メモリ２７０を示すために照明される。転送セグメント３１４は、情報のアップロードまたはダウンロード時に照明される。チェック・セグメント３１５は、転送の完了が成功したときに照明される。下側感嘆符セグメント３１６は、転送の完了が不成功のときに照明される。最後に、ロー・バッテリ・セグメント３１７は、電源レベルが所定のレベルより下に低下したときに照明される。

図１７Ａ〜１７Ｋを参照して、装置の動作を説明する。図１７Ｂを参照すると、装置は、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。

オペレータ・キーが押圧される場合（決定ダイヤモンド４１４を参照）、マイクロプロセッサは、図１７Ｃに示されるオペレーション・キー・モードまたはサブルーチンに入る。図１７Ｃを参照すると、マイクロプロセッサは、オペレータ・キー１９４が押され、かつ３秒より長く下方に保持されたかどうかを決定ダイヤモンド４１５において決定する。肯定の場合、マイクロプロセッサは、図１７Ｄにおける決定ダイヤモンド３１９へ進む。

図１７Ｄでは、装置は、ユーザが日誌を作りかつ／または修正することができる、徴候スコア・モードまたはサブルーチンにある。図１７Ｄを参照すると、マイクロプロセッサは、徴候スコアが、１０秒内でキーストロークを待機することによってエンターされるべきかどうかを決定する。肯定の場合、マイクロプロセッサは、決定ダイヤモンド３２１へ進む。システム・スコアが、ゼロであれば（質問がディスエーブルであることを意味する）、マイクロプロセッサは決定ダイヤモンド３２２へ進む。決定ダイヤモンド３２２において、マイクロプロセッサは、質問番号が１６（日誌質問の最大数）より多いかどうかを決定する。肯定の場合、マイクロプロセッサは、ボックス３２３において、エンターされたシステム・スコアをセーブする。否定の場合、マイクロプロセッサは、ボックス３２４において、次の質問へインクリメントし、決定ダイヤモンド３２１へ戻る。決定ダイヤモンド３２１における最大値は、ゼロを超えるなら、マイクロプロセッサは、オペレータ・キー２９４ａが、２秒を越えてユーザによって下方に保持されたかどうかを、決定ダイヤモンド３２５で決定する。肯定の場合、マイクロプロセッサは、ボックス３２３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３２６へ進み、決定ダイヤモンド３２６で、マイクロプロセッサは、オペレータ・キー２９４ａが、決定ダイヤモンド３２５の２秒間隔の後で再び押し下げられたかどうかを決定する（すなわち、ユーザが、徴候スコアをインクリメントする）。肯定の場合、マイクロプロセッサは、ボックス３２２へ進む。否定の場合、決定ダイヤモンド３２８へ進み、決定ダイヤモンド３２８で、オペレータ・キーが、ボタンまたはキーの最後の押圧の２秒内に押圧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、ボックス３２９で徴候スコアをセーブし、決定ダイヤモンド３３０へ進み、決定ダイヤモンド３３０で、徴候スコアが、同じ質問に関する前の徴候スコアの５分内にエンターされたかどうかを、マイクロプロセッサが決定する。否定の場合、マイクロプロセッサは決定ダイヤモンド３２２へ戻る。肯定の場合、マイクロプロセッサは、ボックス３３１で古い徴候スコアを置き換え、それから、決定ダイヤモンド３２２へ進む。再び決定ダイヤモンド３２８へ戻り、オペレータ・キー２９４ａが、前のキーの押圧の２秒内に押圧されたなら、マイクロプロセッサは、決定ダイヤモンド３３２へ進む。決定ダイヤモンド３２２において、マイクロプロセッサは、エンターされた徴候スコアが、最大徴候スコアを越えるかどうかを決定する。肯定の場合、マイクロプロセッサは、ボックス３３３において、エンターされた徴候スコアをゼロに設定し、質問数に隣接して（コロンの左側に）セグメント３１２における新しいスコアを（コロンの右側に）表示し、決定ダイヤモンド３２８へ戻る。否定の場合、マイクロプロセッサは、ボックス３３６において、新たなカウントまたは徴候スコアをインクリメントし、セグメント３１２における新たなスコアおよびセグメント３１０における質問数を表示し、決定ダイヤモンド３２８へ戻る。

図１７Ｃに戻り、オペレータ・キー１９４ａが、３秒より短く下方に保持されたなら、マイクロプロセッサは、決定ダイヤモンド４２５へ進む。マイクロプロセッサが図１７Ｃのループにある間に、オペレータ・キー１９４ａが再び押圧されたなら、マイクロプロセッサは、決定ダイヤモンド４２５へ戻る。代わりに、キーの押圧の間に１０秒間が経過されたなら、マイクロプロセッサは、スタンバイ・モード３０１へ戻る。

決定ダイヤモンド４２５において、マイクロプロセッサは、センサがうまく無効にされたかどうかを決定する。この動作において、マイクロプロセッサは、ブザーを鳴らし、スイッチ３０４ａ，ｂを作動し、動作する増幅器に対する直流電源を安定化することを可能にするために、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ＦＥＶ_１およびＦＥＶ_６、後方外挿体積（ＢＥＶ）、および最終的に訂正されたＰＥＦ８０、ＦＥＶ_１、およびＦＥＶ_６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。

決定ダイヤモンド４３１において、マイクロプロセッサは、テストの間に咳が発生したかどうかを決定する。これは、ＰＥＦから第１秒への隣接するサンプル間（第１の１００サンプル）で、フローにおける変化を解析することによって決定される。変化が、所定のレベル（一般に、前のサンプルのフローの約５０％より大きい）を越えるなら、咳が発生したと仮定される。否定の場合、マイクロプロセッサは、決定ダイヤモンド４３２において、ＦＥＶ_１に関する時間間隔が、１秒より短い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４３３において、後方外挿誤差が存在するかどうかを決定する。そのような誤差は、後方外挿（ＢＥ）誤差が、０．１５リットル以上であるときに存在するものとみなす。否定の場合、マイクロプロセッサは、決定ダイヤモンド４３４において、ＰＥＦが、参照ＰＥＦの３０％より小さく、または参照ＰＥＦの１５０％より大きいかどうかを決定する。決定ダイヤモンド４３２、４３３、および４３４に関する任意の質問が真であれば、マイクロプロセッサは、ボックス４３５において、エラーを示すためにセグメント３０６を作動する。ボックス４３５の実行の後、または決定ダイヤモンド４３４における質問が無効である場合には、マイクロプロセッサは、決定ダイヤモンド４３６へ進み、前のテストが５分以内に行われたかどうかを決定する。肯定の場合、ボックス４３７において、エラーが特定されないならパラメータはメモリ２７０において新たなテスト結果と置き換えられる。否定の場合、新たなテスト結果が、ボックス４３８において、メモリ２７０へセーブされる。

結果は、ボックス４３９において、テスト後にユーザのために表示される。理解されるように、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、ＦＥＶ_１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、ＦＥＶ_１値がＦＥＶ_６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、ＦＥＶ_６値をＦＥＶ_１／ＦＥＶ_６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。

図１７Ｇは、セグメント３０１ａ〜３０１ｄにおける適切なゾーン・インジケータを表示するために使用されるプロセスを示す。決定ダイヤモンド４４０において、マイクロプロセッサは、絶対フラグが設定されているかどうかを決定する。肯定の場合、マイクロプロセッサは、ボックス４４１において、測定されたＰＥＦをゾーンにロードされた値に対して直接比較する。理解されるように、参照値は、絶対値だけでなく、最良ＰＥＦのパーセントまたは所定の標準ＰＥＦのパーセントであることができる。絶対フラグが設定されていないなら、マイクロプロセッサは、ボックス４４２における絶対値よりむしろパーセント値をロードする。ボックス４４３において、マイクロプロセッサは、（ａ）測定されたＰＥＦを参照ゾーン値と、または（ｂ）ベースラインＰＥＦ値に対するＰＥＦの比を各ゾーンに関するパーセンテージと比較する。マイクロプロセッサは、それから、訂正ゾーン・インジケータを作動する、決定ダイヤモンド４４４ａ〜４４４ｈおよびアクション・ボックス４４５ａ〜４４５ｄの動作に従う。関連アクション・ボックス４４５ａ〜４４５ｄが完了した後、マイクロプロセッサは、上述したディスプレイ・シーケンスを完了し、最終的にスタンバイ・モード３０１へ戻る。

図１７Ｂを参照すると、マイクロプロセッサは、次に、決定ダイヤモンド４４６において、設定キー１９４ｃが、３秒より長い時間押圧されたどうかを決定する。肯定の場合、マイクロプロセッサは、図１７Ｈに示されるマニュアル設定モードまたはサブルーチンへ進む。図１７Ｈにおいて、マイクロプロセッサは、決定ダイヤモンド３３７において、ユーザがスクロール・キー２９４ｂを押圧したどうかを決定する。肯定の場合、マイクロプロセッサは、ボックス３４１において、選択されたシーケンス値をインクリメントする（例えば、次に時間をインクリメントする）。スクロール・キー２９４ｂが下方に保持され、その後、スクロール・キーが断続的に押圧されたなら、ディスプレイはより速くスクロールする。マイクロプロセッサは、決定ダイヤモンド３３８において、スクロール・キー２９４ｂが開放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、ダイヤモンド３３８にループ・バックする。肯定の場合、マイクロプロセッサは、決定ダイヤモンド３３９において、５秒間押圧されたかどうか決定する。肯定の場合、現在のシーケンスからの結果が、ボックス３４０においてセーブされ、マイクロプロセッサはボックス３４１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３４２において、設定キー２９４ｃ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、ボックス３４３ａにおいて、現在のシーケンスからの結果をセーブし、ボックス３４３ｂにおいて、次のシーケンス番号をインクリメントする。否定の場合、マイクロプロセッサは、決定ダイヤモンド３３７へ戻る。このサブルーチンを使用して、クロック時間および分、第１、第２、および第３のアラーム時間および分、ならびに参照ＰＥＦが、ユーザによって設定される。

図１７Ｂを参照すると、ユーザは、メモリ２７０の内容を通してスクロールするために、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。

決定ダイヤモンド４１６において、設定キー９４ｃが３秒より短い時間押圧されたかどうかが決定される。肯定の場合、マイクロプロセッサは、決定ダイヤモンド４１７へ進み、マイクロプロセッサは、装置が、他のコンピュータ（図示せず）からまたは他のコンピュータへ、情報のダウンロードまたはアップロードに関してクレードル（図示せず）にあるかどうかを決定する。装置が、クレードルにないなら、マイクロプロセッサは、ボックス３０２において、エラーを知らせるためにセグメント３１６を作動させ、スタンバイ・モード３０１へ戻る。

装置がクレードルにあるなら、マイクロプロセッサは、図１７Ｅにおけるデータ転送サブルーチンに進む。図１７Ｅにおいて、マイクロプロセッサは、ボックス４１８において、ＩＲ増幅器を作動させ、訂正パルスに関して決定ダイヤモンド４１９でチェックする。訂正パルスが検出されないなら、マイクロプロセッサは、ボックス４２０において、ＩＲ増幅器を非作動にして、スタンバイ・モード３０１へ戻る。訂正パルスが検出されるなら、情報転送が、ボックス４２１において開始され、転送セグメント３１４がボックス４２２において作動される。決定ダイヤモンド４２３において、マイクロプロセッサは、転送が完了したどうかを決定する。否定の場合、マイクロプロセッサは、決定ダイヤモンド４２３へループ・バックする。肯定の場合、マイクロプロセッサは、決定ダイヤモンド４２４へ進み、マイクロプロセッサは、チェックサムまたは他の方法を用いて、転送が良好かどうかを決定する。転送が良好なら、チェックマーク・セグメント３１５が作動され、マイクロプロセッサは、スタンバイ・モード３０１へ戻る。転送が良好でないなら、セグメント３０８および３０６が、ＥＲＲ！を表示するために作動される。その後、マイクロプロセッサは、スタンバイ・モード３０１へ戻る。

設定キーが、３秒より短い時間押圧されなかったなら、マイクロプロセッサは、図１７Ｂの決定ダイヤモンド４７０へ進み、アラームをトリガすべきであるかどうかを決定する。図１７Ｋを参照すると、３つのアラームの１つがボックス４７１において作動されるとき、マイクロプロセッサは、ボックス４７２において、トリガされたアラームに対応するアラーム・セグメント３０５ａ〜３０５ｃ、および中心部３９０の点滅を作動する。ボックス４７３において、マイクロプロセッサは、ブザー２７４から音響トーンを作動する。決定ダイヤモンド４７４において、マイクロプロセッサは、ユーザがオペレータ・キー１９４ａを押圧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４７５において、２０秒間が経過し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４７４にループ・バックする。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。

最後に、マイクロプロセッサは、決定ダイヤモンド４６０において、バッテリが低下したかどうか（例えば、電源レベルが２．７ボルト以下である）を決定する。肯定の場合、低下したバッテリ・セグメント３１７がボックス４７６において作動される。否定の場合、マイクロプロセッサは、スタンバイ・モード３０１へ戻る。

図１７Ｊを参照すると、バッテリが置き換えられたときに、マイクロプロセッサによって使用される方法が示される。バッテリを設置または置き換えるときに、マイクロプロセッサは、ボックス３４４において、ブザーを鳴らし、２秒の間スイッチ３０４ａ，ｂをオンにする。その後、マイクロプロセッサは、決定ダイヤモンド３４５において、センサが無効であるかどうかを決定する。マイクロプロセッサが、１６データ・ポイントに関して２つのアナログ・デジタル・カウント内に有効信号を検出したとき、センサは無効にされる。アナログ・デジタル出力を読み取る前に、マイクロプロセッサは、一般に、増幅器２５０に対する電力供給が安定化されることを可能にするために、所定の期間待機する。センサの無効化が、うまくできないなら（例えば、センサが取り付けられず、センサの読み取りが許容でき、かつ読み取りが安定している）、マイクロプロセッサは、ボックス３４６へ進み、ＥＲＲ！を表示し、かつ決定ダイヤモンド３４５へ戻るために、セグメント３０８，３０６を作動する。センサが無効化されたなら、マイクロプロセッサは、決定ダイヤモンド３４７へ進み、マイクロプロセッサは、バッテリが低下したどうかを決定する。肯定の場合、ボックス３４８において、セグメント３０８（ＥＲＲを示すために）および３１７は、５秒間作動され、マイクロプロセッサは、決定ダイヤモンド３４９へ進む。セグメント３１７は、電源がリセットされるまで作動されたままである。決定ダイヤモンド３４９において、マイクロプロセッサは、メモリが満たされているかどうかを決定する。肯定の場合、Ｍセグメント３１３は、ボックス３５０において作動される。どちらかのイベントにおいて、マイクロプロセッサは、スタンバイ・モードであるボックス３０１へ進む。

本発明の前述の説明は、例示および説明の目的で示されている。さらに、説明は、本明細書に開示されている形態に本発明を限定するためのものではない。したがって、上述の教示、および関連技術の技術または知識による変形例または修正例は、本発明の範囲内である。

例示として、プレート部材は、任意の数の複数の形状を有することができる。図１９において、プレート部材４００は、一方の端部に直線状または平坦なセクション４０４と、他方の端部に方向４１２へ移動する曲線状セクション４０８とを備える。図２０は、方向５０４へ移動する曲線状プレート部材５００を示す。図２１は、曲げられたセクション６０４と、平坦なセクション６０８とを有するプレート部材６００が示される。これらのセクションは両方とも、空気流６１４に応答して方向６１２に変位される。曲げられたセクション６０４は、空気流によって点線によって示されるようにさらに弾性的に変形される。このプレート部材構成は、図２１に示される角度とは異なる角度でプレート部材６００に接触する、空気流６１６と相互作用する図２２に示される。

プレート部材は、回転状移動だけでなく直線状移動もできる。図２７は、プレート部材７００が方向７０４に直線状に移動する構成を示す。プレート部材７００は、ばね部材７０８と係合し、ばね部材は、次にひずみゲージ７１２と係合する。プレート部材７００が、方向７０４に空気流７１６によって変位されるとき、ばね部材７０８は、増大された力がひずみゲージに加えられるようにし、それによって、ゲージによる電気信号出力を変える。プレート部材７００がひずみゲージ７１２に向かって移動するとき、空気７１６が、導管７２４から逃れるために利用できる出口の増大する面積を有するように、出口７２０が、導管７２４の壁に沿って配置される。他の技術が、時間の関数としてプレート部材の位置を監視するために利用できる。このように、プレート部材に対する空気流、または流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。

自己振動減衰装置は、他のシステムの変形であることができる。図２８は、プレート部材１１００を通過する複数の孔１１０４を含むプレート部材１１００を示す。プレート部材１１００が、プレート部材の前面に接触し吐き出された空気に応答して移動するとき、空気は、孔１１０４を通ってプレート部材の背後の領域（図２８のページの背後）から、プレート部材１１００の前方の領域（図２８のページの前方）へ流れる。このように、プレート部材１１００の振動の振幅は、減衰される。孔は、一般に、約０．０１ｍｍ〜約５ｍｍの範囲の径を有する。図２９，３０は、電磁界１２０４を使用するプレート部材１２００の振動の振幅を減衰する方法を示す。強力な磁石１２０８は、プレート部材１２００（金属である）に近接して配置される。電磁界１２０４は、プレート部材１２００の側方部材１２１２ａ，ｂにおける渦電流を誘導する。理解されるように、渦電流は、プレート部材１２００の移動方向１２１６に垂直な平面にある。磁界は、磁界を通る渦電流の移動を制限する。

補強部材は様々な構成であってよい。図３１，３２は、補強部材がそれ自体プレートに形成されることができることを示す。部材１３００ａ，ｂは、プレート部材１３０４の平面のとい状くぼみである。これらのくぼみは、プレート部材１３０４に強度および剛性を与える。理解されるように、補強部材は、複数のプレート表面における不均一な他の形状または深さであることができる。

本明細書で上述した実施形態は、本発明を実施するために知られている最良の形態を説明し、かつ当業者が、そのようなまたは他の実施形態で、および本発明の特定の適用または使用によって必要とされる様々な修正を伴って、本発明を利用することができることをさらに意図したものである。請求の範囲は、従来技術によって許容される程度の代替実施形態を含むものと解釈されるものとする。

本発明の１実施形態による、ユーザが操作するピーク・フロー・メータの斜視図である。 入口が展開されていない位置にあるフロー・メータの斜視図である。 フロー・メータの本体から分離または脱離されたヘッド・アセンブリの斜視図である。 ヘッド・アセンブリが脱離されたフロー・メータの本体の斜視図である。 脱離されたヘッド・アセンブリの底面図である。 入口が展開されていない位置にあるフロー・メータの側面図である。 入口が展開位置にある脱離されたヘッド・アセンブリの側面図である。 図２の線８−８に沿った断面図である。 フロー・メータ内部を表すためにハウジング部分が取り外された、フロー・メータを示す端面図である。 フロー・メータ内部を表すためにハウジング部分が取り外された、フロー・メータの内部を示す側面図である。 フロー・メータ内部を表すためにハウジング部分が取り外された、フロー・メータを示す端面図（図９の端面図の反対側）である。 フロー・メータ内部を表すためにハウジング部分が取り外された、フロー・メータを示す側面図（図１０の側面図の反対側）である。 図３の線１３−１３に沿った断面図である。 様々な位置にある入口およびプレート部材の概略図である。 図１４の概略図の上面図である。 ピーク・フロー・メータの電気的なフロー概略図である。 セグメント化されたディプレイの平面図である。 メータを操作するソフトウェアのフローチャートである。 メータを操作するソフトウェアのフローチャートである。 メータを操作するソフトウェアのフローチャートである。 メータを操作するソフトウェアのフローチャートである。 メータを操作するソフトウェアのフローチャートである。 メータを操作するソフトウェアのフローチャートである。 メータを操作するソフトウェアのフローチャートである。 メータを操作するソフトウェアのフローチャートである。 メータを操作するソフトウェアのフローチャートである。 メータを操作するソフトウェアのフローチャートである。 測定装置のための抵抗器ブリッジの構成である。 装置の電気的な流れの概略である。 異なるプレート部材構成を示す。 異なるプレート部材構成を示す。 異なるプレート部材構成を示す。 異なるプレート部材構成を示す。 プレート部材の位置を決定するための代替構成を示す。 プレート部材の位置を決定するための別の代替構成を示す。 プレート部材の前面図である、別の代替構成によるプレート部材およびプレート部材配置システムを示す。 システム構成要素の平面図である、他の代替構成によるプレート部材およびプレート部材配置システムを示す。 プレート部材の位置、および／または空気流によってプレート部材に加えられた力を決定するための他のシステム構成を示す。 本発明の別の実施形態による、プレート部材および自己振動減衰装置を示す。 システム構成要素の平面図である、プレート部材および自己振動減衰装置のさらに別の実施形態を示す。 プレート部材の側面図である、プレート部材および自己振動減衰装置のさらに別の実施形態を示す。 別の実施形態によるプレート部材の平面図である。 図３１のプレート部材の前面図である。

Claims (13)

1. 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）前記入口と少なくとも前記出口の一部との間で前記導管に対して移動可能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移動し、且つ前記導管を通って流れる空気が無いとき少なくとも部分的に前記導管の前記少なくとも一部を遮断する検知部材と、
   （ｃ）前記検知部材に、前記検知部材の接触点で係合する自己振動減衰装置であって、前記接触点は、前記検知部材が動くことによって、前記検知部材の表面に沿って移動し、前記吐き出された空気が前記検知部材に接触するのに応答して前記検知部材の振動の振幅を減衰する自己振動減衰装置と
   を備えた装置。
   
2. 前記自己振動減衰装置が前記検知部材の移動に対して摩擦的に抵抗する、
   請求項１に記載の装置。
   
3. 前記検知部材は、前記検知部材に強度を与えるための、１または複数の補強部材を含むかまたは前記補強部材に係合する、
   請求項１に記載の装置。
   
4. 検知部材はプレートの形をしており、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、前記導管は、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１に記載の装置。
   
5. 前記自己振動減衰装置および前記検知部材はそれぞれ、プレートの形をしており、
   前記検知部材および前記自己振動減衰装置は、回転自由度を許容にするために、共通孔
   を通過し、
   前記自己振動減衰装置は、前記自己振動減衰装置の下方端部で支持され、
   前記検知部材は、前記検知部材の下方端部で支持され、
   前記自己振動減衰装置の第１端から、前記自己振動減衰装置の上方端部までの長さを、第１長さとし、
   前記共通孔の表面から前記検知部材の上方端部までの長さを、第２長さとすると、
   前記第１長さは、前記第２長さの１０％〜１５０％の範囲である、
   請求項１に記載の装置。
   
6. 時間の関数として、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うち少なくとも１つを測定する測定装置を備え、前記測定装置が、放射エネルギー検出器と通信する放射エネルギー放出器とひずみゲージとのうちの少なくとも１つである、
   請求項１に記載の装置。
   
7. 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対して移動可能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前記吐き出された空気によって移動し、前記導管を通過して流れる空気が無いとき少なくとも部分的に前記導管を遮断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、自己振動減衰装置が前記検知部材の移動に対して抵抗するステップであって、前記自己振動減衰装置が前記検知部材に係合している箇所を、接触点とすると、前記接触点は、前記検知部材の動くことによって、前記検知部材の表面に沿って移動することと、
   （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、から成る方法。
   
8. 呼吸空気流を測定するシステムであって、
   （ａ）吐き出された空気を受ける入口を有する導管と、
   （ｂ）前記入口の下流側の前記導管に対して移動可能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移動し、且つ前記導管を通って流れる空気が無いとき少なくとも部分的に前記導管を遮断するプレート部材と、
   （ｃ）前記プレート部材に、前記プレート部材の接触点で係合する自己振動減衰装置であって、前記吐き出された空気が前記プレート部材に接触するのに応答して前記プレート部材の振動の振幅を減衰させるために、前記プレート部材の移動に対して抵抗し、前記接触点は、前記プレート部材が動くことによって、前記プレート部材の表面に沿って移動する自己振動減衰装置と、
   （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つを測定する測定手段と
   を備えたシステム。
   
9. 前記自己振動減衰装置は、前記プレート部材の移動に対して摩擦的に抵抗する、
   請求項８に記載のシステム。
   
10. 前記プレート部材は、前記プレート部材に強度を与えるための、１または複数の補強部材を含むかまたは前記補強部材に係合する、
    請求項８に記載のシステム。
    
11. 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、前記導管は、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８に記載のシステム。
    
12. 前記自己振動減衰装置は、プレートの形をしており、
    前記プレート部材および前記自己振動減衰装置は、回転自由度を許容にするために、共通孔を通過し、
    前記自己振動減衰装置は、前記自己振動減衰装置の第１端で支持され、
    前記プレート部材は、前記プレート部材の第１端で支持され、
    前記自己振動減衰装置の第１端から、前記自己振動減衰装置の第１端とは反対側の第２端までの長さを、第１長さとし、
    前記共通孔の表面から前記プレート部材の第１端とは反対側の第２端までの長さを、第２長さとすると、
    前記第１長さは、前記第２長さの１０％〜１５０％の範囲である、
    請求項１０に記載のシステム。
    
13. 前記測定手段は、ひずみゲージと、放射エネルギー検出器と通信する放射エネルギー放出器とのうちの少なくとも１つである、
    請求項８に記載のシステム。

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