JP7244947B2 - 呼吸機能検査用フローセンサ - Google Patents
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Description
(式1):1/2ρVe12+P1=1/2ρVe22+P2
(式2):ρ・Ve1・S1=ρ・Ve2・S2
(式3):Ve1=Ve2・(S2/S1)=m・Ve2、但しm≡S2/S1。
(式4):Ve2=√[2/{ρ(1-m2)}・(P1-P2)]
(式5):Q=S2・Ve2=S2・C・√ΔP、但しC≡√[2/{ρ(1-m2)}]。
(式6):Q=K・S2・C・√ΔP、但しC≡√[2/{ρ(1-m2)}]。
(式7):ΔP=K’・V2、但しK’は較正係数。
結局、式7を式6に代入することにより、流量Qは差圧センサの出力電圧V2から下記式8に示す通り一意的に求められる。
(式8):Q=K・S2・C・√ΔP=K・S2・C・√(K’・V2)
第1フランジ部12の端面は、環状端面12eを成している。環状端面12eはフィルタ3の外周部を支持している。その環状端面12eに連結した第1クランプ板12aが第1フランジ部12に直交して90°の間隔で4個形成されている。第1クランプ板12aはフィルタ3の径方向外側を支持している。
この計測器本体50は、第1圧力検出ポート5aで検知された圧力を差圧センサ51に伝搬する第1圧力伝搬チューブ51aと、第2圧力検出ポート5bで検知された圧力を差圧センサ51に伝搬する第2圧力伝搬チューブ51bと、抵抗体4の前後における差圧ΔPを対応する電気信号に変換する差圧センサ51と、差圧センサ51が出力する電気信号(アナログ信号)を所定のディジタル信号に変換するA/D変換器52と、変換されたディジタル信号を基に第2流路2を流れた呼吸ガスの流量Qを算出するCPU53と、A/D変換器52が出力する差圧センサ51の出力信号に係るディジタル信号を一時的に保存するRAM54、CPU53が演算する流量Qと差圧センサ51の出力電圧V2との較正式(関係式)又は計測結果を保存するROM55と、オペレータからのプログラムの実行要求またはプログラムの実行結果を表示する液晶ディスプレイ56と、CPU53からのディジタル信号を対応するアナログ電圧を生成するD/A変換器57と、計測器本体50の操作ガイダンスを音声にて出力するスピーカー58とを具備して構成される。以下、各構成について更に説明する。
(式9):V2=C1/(C1+C2)×E
なお、C1は第1固定電極FE1とシリコン可動電極MEとの間の静電容量(以下「第1静電容量」という。)を意味しているものとする。また、C2は第2固定電極FE2とシリコン可動電極MEとの間の静電容量(以下「第2静電容量」という。)を意味しているものとする。
(式10):C1=C2=εS/d
なお、ε、S、dはそれぞれ誘電率、極板面積、極板間隔である。
(式11):C1=εS/(d+x)
(式12):C2=εS/(d-x)
(式13):V2=C1/(C1+C2)×E=(d-x)/2d×E
図8は、第2実施形態に係る呼吸機能検査用フローセンサ200を示す説明図である。この呼吸機能検査用フローセンサ200は、上記呼吸機能検査用フローセンサ100から第1圧力検出ポート5a及び第2圧力検出ポート5bをなくしたものに相当する。従って、それ以外の構成については上記呼吸機能検査用フローセンサ100と同じである。
図9及び図10は、第3実施形態に係る呼吸機能検査用フローセンサ300を示す説明図である。なお、図10は図9のA矢視図である。この呼吸機能検査用フローセンサ300は、上記呼吸機能検査用フローセンサ100又は呼吸機能検査用フローセンサ200に対し、呼吸ガスの流れを層流にする整流板23が第2直管部22の内周面に形成されている。従って、それ以外の構成については上記呼吸機能検査用フローセンサ100又は呼吸機能検査用フローセンサ200と同じである。
図11は、第4実施形態に係る呼吸機能検査用フローセンサ400及び計測器本体50’を示す説明図である。この呼吸機能検査用フローセンサ400は、流量と差圧との間の較正係数がバーコードフィルム6上に記載され、そのバーコードフィルム6が、例えば第1流路1の表面上に貼られている。この計測器本体50’は、バーコードフィルム6に含まれる情報を読み取るバーコードリーダ59を備えている。なお、ここで言う「流量と差圧との間の較正係数」とは、上記フローセンサ400単体についての「流量と差圧との間の較正係数」(以下、「センサ単体の較正係数」という。)を意味している。例えば、上記式6中の補正係数Kに相当するものである。
2 第2流路
3 フィルタ
4 抵抗体
5a 第1圧力検出ポート(圧力検出部)
5a’ 第1圧力検出穴(圧力検出部)
5b 第2圧力検出ポート(圧力検出部)
5b’ 第2圧力検出穴(圧力検出部)
6 バーコードフィルム
11 第1直管部
11a 第1R部
11b 第1縮径部
11c テーパー部
12 第1フランジ部
12a 第1クランプ板
12b 凹部
12c ガス溜め部
21 第2フランジ部
21a 第2クランプ板
22 第2直管部
22a 第2R部
22b 第2縮径部
23 整流板
50 計測器本体
51 差圧センサ
52 A/D変換器
53 CPU
54 RAM
55 ROM
56 タッチパネル式ディスプレイ
57 D/A変換器
58 スピーカー
59 バーコードリーダ
100,200,300 呼吸機能検査用フローセンサ
Claims (12)
- 被検者の呼吸ガスが流れる流路(2)の途中に設けられ呼吸ガスの抵抗となる抵抗体(4)と、
前記抵抗体(4)の前後に配置された圧力検出部(5a、5a’、5b、5b’)とを備え、前記抵抗体(4)の前後における差圧を検出する呼吸機能検査用フローセンサであって、
被検者の唾液または雑菌を濾過するフィルタ(3)は、被検者から見た場合、前記圧力検出部(5a、5a’、5b、5b’)の前段に設けられている
ことを特徴とする呼吸機能検査用フローセンサ。 - 請求項1に記載の呼吸機能検査用フローセンサにおいて、
前記フィルタ(3)は被検者の呼吸ガスに含まれる唾液を、圧力を検知する前記抵抗体(4)に到達させない
ことを特徴とする呼吸機能検査用フローセンサ。 - 請求項1又は2に記載の呼吸機能検査用フローセンサにおいて、
前記流路は第1流路(1)と第2流路(2)から構成され、
前記第1流路(1)と前記第2流路(2)との接合部(12、21)はフランジ状に成形されている
ことを特徴とする呼吸機能検査用フローセンサ。 - 請求項3に記載の呼吸機能検査用フローセンサにおいて、
前記圧力検出部(5a、5a’、5b、5b’)は、前記接合部(12、21)内側の最も低い位置より高い位置に設けられている
ことを特徴とする呼吸機能検査用フローセンサ。 - 請求項1から4の何れか1項に記載の呼吸機能検査用フローセンサにおいて、
前記接合部(12、21)は、前記フィルタ(3)を両側から挟み込むクランプ板(12a、21a)を備える
ことを特徴とする呼吸機能検査用フローセンサ。 - 請求項5に記載の呼吸機能検査用フローセンサにおいて、
前記クランプ板(12a、21a)は、三角形状を成し前記接合部(12、21)の内周面に直交して径方向に沿って設けられている
ことを特徴とする呼吸機能検査用フローセンサ。 - 請求項5又は6項に記載の呼吸機能検査用フローセンサにおいて、
隣り合う2つの前記クランプ板(12a、21a)の間には被検者の呼吸ガスを一時的に溜めるガス溜め部(12c、21c)が形成される
ことを特徴とする呼吸機能検査用フローセンサ。 - 請求項5から7の何れか1項に記載の呼吸機能検査用フローセンサにおいて、
前記接合部(12、21)は、前記クランプ板(12a、21a)を位置決めする位置決め手段(12b、21b)を備える
ことを特徴とする呼吸機能検査用フローセンサ。 - 請求項1から8の何れか1項に記載の呼吸機能検査用フローセンサにおいて、
前記流路(2)の内周面のうちで、被検者から見た場合の前記抵抗体(4)の後段に呼吸ガスの流れを安定させる整流板(23)が設けられている
ことを特徴とする呼吸機能検査用フローセンサ。 - 請求項1から9の何れか1項に記載の呼吸機能検査用フローセンサにおいて、
前記フローセンサは一人の被検者の呼吸機能検査のために使用される
ことを特徴とする呼吸機能検査用フローセンサ。 - 請求項1から10の何れか1項に記載の呼吸機能検査用フローセンサにおいて、
基準流量を流した時の前記抵抗体(4)の前後に発生する圧力差についての較正係数は、読み取り機(59)が読み取り可能なコードと数値によってフィルム(6)上に記載され、
前記フィルム(6)は前記第1流路(1)又は前記第2流路(2)の表面に貼られていること
ことを特徴とする呼吸機能検査用フローセンサ。 - 請求項11に記載の呼吸機能検査用フローセンサにおいて、
前記フィルム(6)上に前記フローセンサに係る製品ロット番号が、前記読み取り機(59)が読み取り可能なコード又は文字・数字によって記載されている
ことを特徴とする呼吸機能検査用フローセンサ。
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