JP5886060B2 - 呼吸流量計測装置及び較正装置 - Google Patents
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Description
呼吸流量を計測するフローセンサ(50)と、
ファンを回転させて前記フローセンサに被測気体(較正用空気流)を供給すると共に、当該ファンの回転数を示す回転数信号(パルス列)を出力するファンモータ(201)と、
前記ファンの回転数に対応づけて各回転数に応じた基準流量を記憶しておく記憶手段(カウント値と較正後フローとの関係式である式2−1及び式2−2を記憶するEEPROM13)と、
前記ファンモータから出力された回転数信号(パルス列のカウント値)及び前記フローセンサによって計測された被測気体の流量(計測フロー)を受信し、当該受信した回転数信号が示す回転数に対応づけて前記記憶手段に記憶されている基準流量(カウント値から式2−1及び式2−2により計算される基準フロー)を特定し、特定した基準流量と受信した前記被測気体の流量との関係を示す較正式(較正係数)を設定する較正式設定手段(CPU14)と、
前記較正式設定手段により設定された較正式に基づいて、前記フローセンサによって計測された呼吸流量に対して較正を行う較正手段(CPU14)と、
を有することを特徴とする。
呼吸流量を計測するフローセンサ(50)と、
ファンを回転させて前記フローセンサに被測気体(較正用空気流)を供給すると共に、当該ファンの回転数を示す回転数信号(パルス列)を出力するファンモータ(201)と、
前記ファンの回転数に対応づけて各回転数に応じた基準流量を記憶しておく記憶手段(カウント値と較正後フローとの関係式である式2−1及び式2−2を記憶するEEPROM13)と、
前記ファンモータから出力された回転数信号(パルス列のカウント値)及び前記フローセンサによって計測された被測気体の流量(計測フロー)を受信し、当該受信した回転数信号が示す回転数に対応づけて前記記憶手段に記憶されている基準流量(カウント値から式2−1及び式2−2により計算される基準フロー)を特定し、特定した基準流量と受信した前記被測気体の流量との関係を示す較正式(較正係数)を設定する較正式設定手段(CPU14)と、
前記較正式設定手段により設定された較正式に基づいて、前記フローセンサによって計測された呼吸流量を積分して得られる呼吸容量に対して較正を行う較正手段(CPU14)と、
を有することを特徴とする。
本発明1又は2の呼吸流量計測装置(1)であって、
前記ファンモータ(201)は設定された指令電圧に基づいて(指令電圧に応じたPWM方式のパルス電圧により)ファンを回転させ、
前記指令電圧を任意に設定可能な指令電圧設定手段(ロータリスイッチ207)をさらに有することを特徴とする。
本発明1又は2の呼吸流量計測装置(1)であって、
前記ファンモータ(201)は設定された指令電圧に基づいて(指令電圧に応じたPWM方式のパルス電圧により)ファンを回転させ、
前記ファンの回転数に対応づけて前記記憶手段に記憶されている基準流量(供給中フロー)を特定し、特定した基準流量が、ターゲットとする流量と異なる場合に、指令電圧を調整することによって、供給されている被測気体の流量をターゲットとする流量に近づける制御を行う指令電圧調整手段(供給中フローがターゲットフローよりも小さい場合に、パルス電圧のパルス幅を増大させるように指令電圧を調整するための指令電圧調整コマンドを制御部205に送信するCPU14)をさらに有することを特徴とする。
呼吸流量計測装置(スパイロメータ100’)によって計測された呼吸流量(計測フロー)を取得する計測値取得手段(制御回路205’)と、
ファンを回転させて前記呼吸流量計測装置に被測気体(較正用空気流)を供給すると共に、当該ファンの回転数を示す回転数信号を出力するファンモータ(201)と、
前記ファンの回転数に対応づけて各回転数に応じた基準流量を記憶しておく記憶手段(カウント値と較正後フローとの関係式である式2−1及び式2−2を記憶する制御回路205’のEEPROM)と、
前記ファンモータから出力された回転数信号(パルス列)を受信すると共に前記計測値取得手段によって前記被測気体の流量を取得し、当該受信した回転数信号が示す回転数(パルス列のカウント値)に対応づけて前記記憶手段に記憶されている基準流量(カウント値から式2−1及び式2−2により計算される基準フロー)を特定し、特定した基準流量と取得した前記被測気体の流量(計測フロー)との関係を示す較正式(較正係数)を設定する較正式設定手段(制御回路205’)と、
前記較正式設定手段により設定された較正式に基づいて、前記計測値取得手段によって取得した呼吸流量に対して較正を行う較正手段(制御回路205’)と、
を有することを特徴とする。
呼吸流量計測装置(スパイロメータ100’)によって計測された呼吸流量(計測フロー)を取得する計測値取得手段(制御回路205’)と、
ファンを回転させて前記呼吸流量計測装置に被測気体を供給すると共に、当該ファンの回転数を示す回転数信号を出力するファンモータ(201)と、
前記ファンの回転数に対応づけて各回転数に応じた基準流量を記憶しておく記憶手段(カウント値と較正後フローとの関係式である式2−1及び式2−2を記憶する制御回路205’のEEPROM)と、
前記ファンモータから出力された回転数信号(パルス列)を受信すると共に前記計測値取得手段によって前記被測気体の流量を取得し、当該受信した回転数信号が示す回転数(パルス列のカウント値)に対応づけて前記記憶手段に記憶されている基準流量(カウント値から式2−1及び式2−2により計算される基準フロー)を特定し、特定した基準流量と取得した前記被測気体の流量(計測フロー)との関係を示す較正式(較正係数)を設定する較正式設定手段(制御回路205’)と、
前記較正式設定手段により設定された較正式に基づいて、前記計測値取得手段によって取得した呼吸流量を積分して得られる呼吸容量に対して較正を行う較正手段(制御回路205’)と、
を有することを特徴とする。
本発明5又は6の較正装置(200’)であって、
前記ファンモータ(201)は設定された指令電圧に基づいて(指令電圧に応じたPWM方式のパルス電圧により)ファンを回転させ、
前記指令電圧を任意に設定可能な指令電圧設定手段(ロータリスイッチ207)をさらに有することを特徴とする。
本発明5又は6の較正装置(200’)であって、
前記ファンモータ(201)は設定された指令電圧に基づいて(指令電圧に応じたPWM方式のパルス電圧により)ファンを回転させ、
前記ファンの回転数に対応づけて前記記憶手段に記憶されている基準流量(供給中フロー)を特定し、特定した基準流量が、ターゲットとする流量と異なる場合に、指令電圧を調整することによって、供給されている被測気体の流量をターゲットとする流量に近づける制御を行う指令電圧調整手段(供給中フローがターゲットフローよりも小さい場合に、パルス電圧のパルス幅を増大させるように指令電圧を調整する制御部205’)をさらに有することを特徴とする。
図1には、第1実施形態に係る呼吸流量計測装置1の外観を示す。図1及び図2に示すように、呼吸流量計測装置1は、本体部10及びフローセンサ50からなるスパイロメータ100と、較正用空気流供給装置200によって構成される。スパイロメータ100の詳細に関しては特許文献1に開示されているが、その概要を以下に説明する。
スパイロメータ100は、本体部10及びフローセンサ50等からなる。本体部10は、操作キー17、ディスプレイ18、スピーカ20、プリンタ21、圧力センサ11、A/D変換器12、CPU14、EEPROM13、RAM15、及びRS232Cコネクタ16等を備えている。本体部10及びフローセンサ50は差圧チューブ30によって接続されている。
較正用空気流供給装置200は、PWM制御によってファンを回転させることで較正用空気流を生じるファンモータ201と、制御回路205から出力されるPWM方式のパルス電圧に基づいてファンモータ201を駆動するドライバ回路202と、CPU,RAM,及びEEPROMを有すると共に指令電圧に応じたパルス幅のパルス電圧を出力するPWM回路を備える制御回路205と、本体部10のRS232Cコネクタ16に接続され、制御回路205と本体部10のCPU14とを通信可能に接続するRS232Cコネクタ206と、回転量に応じて較正用空気流のフローを選択可能なロータリスイッチ207からなる。
ここで、図4中に示される#30,#37,#46は、いずれも当該スクリーン55の差圧の大きさを示すスクリーンIDである。スクリーンIDは#50を基準として、1%差圧が増加する毎に1ずつ減少する。例えば前述した3L較正用ポンプの容量を計測したときに、較正前の値が3.00Lと計測されるスクリーン55であればスクリーンIDは#50となり、較正前の値が3.60Lと計測されるスクリーン55であればスクリーンIDは#30となり、較正前の値が3.39Lと計測されるスクリーン55であればスクリーンIDは#37となり、較正前の値が3.12Lと計測されるスクリーン55であればスクリーンIDは#46となる。本実施形態において、スクリーンIDを決定する際の3L較正用ポンプの操作や容量計測は厳正に行われている。
y=1.8581x−0.4689 …(式1)
本実施形態では、この式1が、指令電圧と回転数(カウント値÷12×60)との関係式としてEEPROM13に記憶されている。
y=0.7262x−0.3077 …(式2−1)
本実施形態では、この式2−1が、回転数(カウント値÷12×60)とフローとの関係式としてEEPROM13に記憶されている。この関係式2−1は、呼気較正時に適用される。
y=−0.7086x+0.3300 …(式2−2)
本実施形態では、この近似直線が、回転数(カウント値÷12×60)とフローとの関係式としてEEPROM13に記憶されている。この関係式2−2は、吸気較正時に適用される。
(較正係数の決定)
次に呼吸流量計測装置1の作用について図6〜図10に基づいて説明する。図6は、呼吸流量計測装置1を較正するスパイロメータ100と、較正用空気流供給装置200によって実行される較正プロセスを示している。前述したように、スパイロメータ100のEEPROM13には、ファンモータ201に関する基準データとして、予めファンの回転数[rpm]とフロー[L/s]の関係式を記憶させておく(S00)。具体的には、前述した式(2−1)及び式(2−2)を記憶させておく。なお、本実施形態では、指令電圧[V]と回転数[rpm]との関係式である式(1)もEEPROM13に記憶されているが、この式(1)に関してはEEPROM13に記憶させないようにしても良い。そして、CPU14は所定の操作が行われたことによってスパイロメータ100のEEPROM13に記憶されている較正プログラムを起動させ(S01)、ディスプレイ18には「呼気較正を開始」の表示を行う(S02)。
所定の操作によって、CPU14はスパイロメータ100のEEPROM13に記憶されている計測プログラムを起動させ、被験者の呼吸流量を計測可能な状態とする。なお、本例では、容量が既知である3L較正用ポンプをフローセンサ50の接続口52に接続し、3Lの容量の擬似的な呼気及び吸気を供給して、計測した容量の較正後の値が3L±3%に入るか否かを判定する実験を行った。その結果を図9及び図10に示す。図9は較正用空気流のフローを約2L/s(ロータリスイッチ207を段階2)として較正係数を設定し、その較正係数を適用したときの実験結果であり、図10は較正用空気流のフローを約3L/s(ロータリスイッチ207を段階3)として較正係数を設定し、その較正係数を適用したときの実験結果である。
図11には、第2実施形態に係る較正装置200’の機能ブロック図を示す。以下、第2実施形態に係る較正装置200’に関しては、第1実施形態に係る較正用空気流供給装置200と異なる部分のみ説明する。第1実施形態においては、スパイロメータ100のCPU14が較正プログラムを実行している例を説明したが、本第2実施形態におけるスパイロメータ100’では較正プログラムが実行されず、較正装置200’の制御回路205’によって実行される。第2実施形態において、制御回路205’のEEPROMには、較正プログラムが記憶されている。また、制御回路205’のEEPROMには、第1実施形態で示した指令電圧とカウント値との関係式である式1と、カウント値と較正後フローとの関係式である式2−1及び式2−2が記憶されている。
本発明に係る呼吸流量計測装置は上記第1実施形態に示した呼吸流量計測装置1の形態に限定されない。また、本発明に係る較正装置は上記第2実施形態に示した較正装置の形態に限定されない。例えば以下に示す形態としても良い。
上記第1実施形態及び第2実施形態では、ファンモータ201により供給される較正用空気流の流量をロータリスイッチ207の操作によって設定する例について説明したが、予め較正プログラムにターゲットとする較正用空気流のフロー(ターゲットフローと称する。例えば2L/s)に相当する指令電圧を記憶させておき、較正プログラムが実行されたときに、指令電圧に応じたパルス電圧をドライバ回路202に出力するようにしても良い。
上記の第1実施形態及び第2実施形態では、基準データとして、ファンの回転数[rpm]とフロー[L/s]の関係式である式2−1及び式2−2を記憶手段(スパイロメータ100のEEPROM13,制御回路205’のEEPROM)に記憶しておき、CPU14や制御回路205’が、上記関係式によってカウント値から較正後フローを算出し、算出した値を基準フローとする例について説明した。これに限らず、各回転数と各回転数に対応する基準フローを予めテーブルに記憶しておき、そのテーブルを参照することによって、受信した回転数信号が示す回転数に対応する基準フローを特定するようにしても良い。ここで記憶する基準フローは、上記関係式により予め算出しておいた値であっても良く、基準となるスクリーン55(例えば従来の3L較正用ポンプを用いた較正において計測された容量が3L±0.5%以内となるようなスクリーン)をフローセンサ50の流管53にセットした状態で、ファンの回転数を変化させて各々の回転数について実測した計測フローであっても良い。
上記の第1実施形態及び第2実施形態では、呼気較正と吸気較正とを切り替えるときに、フローセンサ50の吹出口220及び吸込口210への脱着を手動で行うようにしていたが、図13に示すようにロータリー型4方弁300を使用することによって、呼気経路と吸気経路の切り替えをフローセンサ50の脱着無しに行うことが可能となる。このロータリー型4方弁300は、ファンモータの吹出口220に接続される第1流路301と、フローセンサ50内の流管53に接続される第2流路302と、外気に通ずる第3流路303と、ファンモータの吸込口210に接続される第4流路304を有している。
上記第1実施形態では、スパイロメータ100と較正用空気流供給装置200によって較正される呼吸流量計測値1について説明したが、較正用空気流供給装置200の機能をスパイロメータ100自体が備えるようにしても良い。本体10の筐体内にファンモータ201及びドライバ回路202を設置すると共に、ファンモータ201の吹出口220と吸込口210を筐体に設けるようにすると良い。また、操作キー17等の操作によって、CPU14からPWM回路を介してドライバ回路202に対し、所定の指令電圧に応じたパルス電圧を出力するようにすると良い。このように、較正用空気流供給装置200の機能をスパイロメータに包含させて、一体化するようにしても良い。
13…EEPROM
14…CPU
18…ディスプレイ
50…フローセンサ
100…スパイロメータ
200…較正用空気流供給装置
205…制御回路
Claims (8)
- 呼吸流量を計測するフローセンサと、
ファンを回転させて前記フローセンサに被測気体を供給すると共に、当該ファンの回転数を示す回転数信号を出力するファンモータと、
前記ファンの回転数に対応づけて各回転数に応じた基準流量を記憶しておく記憶手段と、
前記ファンモータから出力された回転数信号及び前記フローセンサによって計測された被測気体の流量を受信し、当該受信した回転数信号が示す回転数に対応づけて前記記憶手段に記憶されている基準流量を特定し、特定した基準流量と受信した前記被測気体の流量との関係を示す較正式を設定する較正式設定手段と、
前記較正式設定手段により設定された較正式に基づいて、前記フローセンサによって計測された呼吸流量に対して較正を行う較正手段と、
を有することを特徴とする呼吸流量計測装置。 - 呼吸流量を計測するフローセンサと、
ファンを回転させて前記フローセンサに被測気体を供給すると共に、当該ファンの回転数を示す回転数信号を出力するファンモータと、
前記ファンの回転数に対応づけて各回転数に応じた基準流量を記憶しておく記憶手段と、
前記ファンモータから出力された回転数信号及び前記フローセンサによって計測された被測気体の流量を受信し、当該受信した回転数信号が示す回転数に対応づけて前記記憶手段に記憶されている基準流量を特定し、特定した基準流量と受信した前記被測気体の流量との関係を示す較正式を設定する較正式設定手段と、
前記較正式設定手段により設定された較正式に基づいて、前記フローセンサによって計測された呼吸流量を積分して得られる呼吸容量に対して較正を行う較正手段と、
を有することを特徴とする呼吸流量計測装置。 - 請求項1又は2に記載した呼吸流量計測装置であって、
前記ファンモータは設定された指令電圧に基づいてファンを回転させ、
前記指令電圧を任意に設定可能な指令電圧設定手段をさらに有することを特徴とする呼吸流量計測装置。 - 請求項1又は2に記載した呼吸流量計測装置であって、
前記ファンモータは設定された指令電圧に基づいてファンを回転させ、
前記ファンの回転数に対応づけて前記記憶手段に記憶されている基準流量を特定し、特定した基準流量が、ターゲットとする流量と異なる場合に、指令電圧を調整することによって、供給されている被測気体の流量をターゲットとする流量に近づける制御を行う指令電圧調整手段をさらに有することを特徴とする呼吸流量計測装置。 - 呼吸流量計測装置によって計測された呼吸流量を取得する計測値取得手段と、
ファンを回転させて前記呼吸流量計測装置に被測気体を供給すると共に、当該ファンの回転数を示す回転数信号を出力するファンモータと、
前記ファンの回転数に対応づけて各回転数に応じた基準流量を記憶しておく記憶手段と、
前記ファンモータから出力された回転数信号を受信すると共に前記計測値取得手段によって前記被測気体の流量を取得し、当該受信した回転数信号が示す回転数に対応づけて前記記憶手段に記憶されている基準流量を特定し、特定した基準流量と取得した前記被測気体の流量との関係を示す較正式を設定する較正式設定手段と、
前記較正式設定手段により設定された較正式に基づいて、前記計測値取得手段によって取得した呼吸流量に対して較正を行う較正手段と、
を有することを特徴とする較正装置。 - 呼吸流量計測装置によって計測された呼吸流量を取得する計測値取得手段と、
ファンを回転させて前記呼吸流量計測装置に被測気体を供給すると共に、当該ファンの回転数を示す回転数信号を出力するファンモータと、
前記ファンの回転数に対応づけて各回転数に応じた基準流量を記憶しておく記憶手段と、
前記ファンモータから出力された回転数信号を受信すると共に前記計測値取得手段によって前記被測気体の流量を取得し、当該受信した回転数信号が示す回転数に対応づけて前記記憶手段に記憶されている基準流量を特定し、特定した基準流量と取得した前記被測気体の流量との関係を示す較正式を設定する較正式設定手段と、
前記較正式設定手段により設定された較正式に基づいて、前記計測値取得手段によって取得した呼吸流量を積分して得られる呼吸容量に対して較正を行う較正手段と、
を有することを特徴とする較正装置。 - 請求項5又は6に記載した較正装置であって、
前記ファンモータは設定された指令電圧に基づいてファンを回転させ、
前記指令電圧を任意に設定可能な指令電圧設定手段をさらに有することを特徴とする較正装置。 - 請求項5又は6に記載した較正装置であって、
前記ファンモータは設定された指令電圧に基づいてファンを回転させ、
前記ファンの回転数に対応づけて前記記憶手段に記憶されている基準流量を特定し、特定した基準流量が、ターゲットとする流量と異なる場合に、指令電圧を調整することによって、供給されている被測気体の流量をターゲットとする流量に近づける制御を行う指令電圧調整手段をさらに有することを特徴とする較正装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2012015963A JP5886060B2 (ja) | 2012-01-27 | 2012-01-27 | 呼吸流量計測装置及び較正装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012015963A JP5886060B2 (ja) | 2012-01-27 | 2012-01-27 | 呼吸流量計測装置及び較正装置 |
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Publication Number | Publication Date |
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JP2013153886A JP2013153886A (ja) | 2013-08-15 |
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Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP2012015963A Active JP5886060B2 (ja) | 2012-01-27 | 2012-01-27 | 呼吸流量計測装置及び較正装置 |
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2012
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