JPH0374570B2 - - Google Patents
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- JPH0374570B2 JPH0374570B2 JP1014199A JP1419989A JPH0374570B2 JP H0374570 B2 JPH0374570 B2 JP H0374570B2 JP 1014199 A JP1014199 A JP 1014199A JP 1419989 A JP1419989 A JP 1419989A JP H0374570 B2 JPH0374570 B2 JP H0374570B2
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- Japan
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- sensor
- flow path
- flow
- forming member
- breathing air
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Landscapes
- Details Of Flowmeters (AREA)
- Measuring Volume Flow (AREA)
- Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は医療用に用いられる呼吸気流量計に関
する。
する。
従来、臨床において患者の呼吸気量を測定する
方法としては、抵抗管による方法、熱線風速
計による方法、バリアブルオリフイスを用いる
方法、ボデイプレテイスモグラフ（body
plethysmograph）による方法等の各種方法が知
られている。
方法としては、抵抗管による方法、熱線風速
計による方法、バリアブルオリフイスを用いる
方法、ボデイプレテイスモグラフ（body
plethysmograph）による方法等の各種方法が知
られている。
しかしながら、上述の抵抗管による方法は、管
路途中に抵抗のある管を挿入し、その前後の圧力
差から呼吸気量を測定するもので、全体重量が重
く、患者に取り付けにくい上、高価で、使用の都
度洗浄しなければならず取扱いが面倒であるばか
りか、呼吸速度が早くなると応答しきれないとい
う欠点があつた。熱線風速計を用いる方法は、装
置が大がかりで高価である、１回毎に較正を必要
とする、取扱いが難しい、往復流を計るときは工
夫を要する、熱線が切れたとき、人体に対して危
険であるなどの多くの不都合を有している。これ
に対してバリアブルオリフイスによる方法は、構
造簡易であるという利点を有するものの、精度が
悪いという致命的とも云える欠点を有する。そし
て、ポデイクレスチモグラフイによる方法は、容
積約500程度の箱内に被検者が入り、呼吸によ
つて生じる容積変化または圧力変化から呼吸気量
を測定するものであるため、装置自体が大がかり
で高価である上、温度、気圧等の補正を必要と
し、また患者を移動させねばならないため手軽に
測定できないなどの問題を有していた。
路途中に抵抗のある管を挿入し、その前後の圧力
差から呼吸気量を測定するもので、全体重量が重
く、患者に取り付けにくい上、高価で、使用の都
度洗浄しなければならず取扱いが面倒であるばか
りか、呼吸速度が早くなると応答しきれないとい
う欠点があつた。熱線風速計を用いる方法は、装
置が大がかりで高価である、１回毎に較正を必要
とする、取扱いが難しい、往復流を計るときは工
夫を要する、熱線が切れたとき、人体に対して危
険であるなどの多くの不都合を有している。これ
に対してバリアブルオリフイスによる方法は、構
造簡易であるという利点を有するものの、精度が
悪いという致命的とも云える欠点を有する。そし
て、ポデイクレスチモグラフイによる方法は、容
積約500程度の箱内に被検者が入り、呼吸によ
つて生じる容積変化または圧力変化から呼吸気量
を測定するものであるため、装置自体が大がかり
で高価である上、温度、気圧等の補正を必要と
し、また患者を移動させねばならないため手軽に
測定できないなどの問題を有していた。
したがつて、本発明は上述したような従来方法
による問題点を一掃し、小型軽量で、取り扱い性
に優れ、被検者に負担がかからず、また安価で使
い捨てを可能にし、しかも順流と逆流の変化に高
速に追従できる呼吸気流量計を提供することを目
的とするものである。
による問題点を一掃し、小型軽量で、取り扱い性
に優れ、被検者に負担がかからず、また安価で使
い捨てを可能にし、しかも順流と逆流の変化に高
速に追従できる呼吸気流量計を提供することを目
的とするものである。
本発明は上記目的を達成するために、呼吸気が
流れる流路を形成する流路形成部材と、前記流路
中にそれぞれ設けられ呼吸気の流れを安定させる
絞り部およびこの絞り部の両側にそれぞれ位置す
る整流格子と、前記流路形成部材のセンサ取付部
に設けられ前記流路内を流れる呼吸気の流量を検
出するセンサとを備え、前記センサ取付部は前記
流路形成部材の内部中央の流路壁面とされ、前記
センサはマイクロフローデバイスとされ、全体構
成が双方向測定可能なように左右対称形状とされ
るものである。
流れる流路を形成する流路形成部材と、前記流路
中にそれぞれ設けられ呼吸気の流れを安定させる
絞り部およびこの絞り部の両側にそれぞれ位置す
る整流格子と、前記流路形成部材のセンサ取付部
に設けられ前記流路内を流れる呼吸気の流量を検
出するセンサとを備え、前記センサ取付部は前記
流路形成部材の内部中央の流路壁面とされ、前記
センサはマイクロフローデバイスとされ、全体構
成が双方向測定可能なように左右対称形状とされ
るものである。
本発明において、流路形成部材の流路に呼吸気
が入ると、この呼吸気を整流格子と絞り整流し、
安定な流れとする。センサはマイクロフローデバ
イスが用いられ、流路壁面付近で測定を行なうの
で、中央部より被測定流体の乱れが少ない。セン
サによつて検出された検出信号を処理回路で処理
すると、呼吸気量が測定される。
が入ると、この呼吸気を整流格子と絞り整流し、
安定な流れとする。センサはマイクロフローデバ
イスが用いられ、流路壁面付近で測定を行なうの
で、中央部より被測定流体の乱れが少ない。セン
サによつて検出された検出信号を処理回路で処理
すると、呼吸気量が測定される。
以下、本発明を図面に示す実施例に基づいて詳
細に説明する。
細に説明する。
第１図は本発明に係る呼吸気流量計の一実施例
を示す断面図、第２図は分解斜視図、第３図は要
部断面図、第４図はセンサの斜視図である。第１
図〜第３図において、全体を符号１で示す呼吸気
流量計は、呼吸気２が送り込まれる流路３を形成
する筒状の流路形成部材４を備え、この流路形成
部材４の両端開口部には外周面および内周面がテ
ーパ状をなす継手管５，６がそれぞれ嵌合固定さ
れている。また、流路形成部材４の内部中央は小
径化されることにより呼吸気２の流れを安定させ
る絞り部７を形成しており、さらにこの絞り部７
と前記各継手管５，６との間に同じく呼吸気２の
流れを安定される複数個の整流格子８がそれぞれ
整流格子用止め輪９を介して配設されている。一
方、流路形成部材４の外周面長手方向中央部には
センサ１１を収容するセンサ取付部１０が凹設さ
れており、このセンサ取付部１０の内底面中央に
はセンサ基板用座面１２（第３図）が凹設される
と共に前記通路３とセンサ取付部１０とを連通さ
せるセンサ窓１３が形成されている。基板用座面
１２は通路３の内壁１４と接するように形成され
ている。
を示す断面図、第２図は分解斜視図、第３図は要
部断面図、第４図はセンサの斜視図である。第１
図〜第３図において、全体を符号１で示す呼吸気
流量計は、呼吸気２が送り込まれる流路３を形成
する筒状の流路形成部材４を備え、この流路形成
部材４の両端開口部には外周面および内周面がテ
ーパ状をなす継手管５，６がそれぞれ嵌合固定さ
れている。また、流路形成部材４の内部中央は小
径化されることにより呼吸気２の流れを安定させ
る絞り部７を形成しており、さらにこの絞り部７
と前記各継手管５，６との間に同じく呼吸気２の
流れを安定される複数個の整流格子８がそれぞれ
整流格子用止め輪９を介して配設されている。一
方、流路形成部材４の外周面長手方向中央部には
センサ１１を収容するセンサ取付部１０が凹設さ
れており、このセンサ取付部１０の内底面中央に
はセンサ基板用座面１２（第３図）が凹設される
と共に前記通路３とセンサ取付部１０とを連通さ
せるセンサ窓１３が形成されている。基板用座面
１２は通路３の内壁１４と接するように形成され
ている。
前記センサ１１はマイクロフローデバイスを構
成するもので、第４図に示すように所要の板厚と
大きさに形成されたシリコン基板１６（例：1.7
mm角、0.25mm厚）を備え、このシリコン基板１６
の表面中央部に窒化シリコンの橋１７を有する凹
陥部１８が形成されている。前記橋１７の上には
ヒータ１９、上流温度センサ２０および下流温度
センサ２１が形成され、これら両センサ２０，２
１は前記ヒータ１９を挾んでその両側に形成され
ている。また、シリコン基板１６の表面で橋１７
でない部分には周囲温度を測定する周囲温度セン
サ２２が形成されており、これによりヒータ１９
が周囲温度より一定温度だけ高い温度となるよう
に該ヒータ１９を制御している。
成するもので、第４図に示すように所要の板厚と
大きさに形成されたシリコン基板１６（例：1.7
mm角、0.25mm厚）を備え、このシリコン基板１６
の表面中央部に窒化シリコンの橋１７を有する凹
陥部１８が形成されている。前記橋１７の上には
ヒータ１９、上流温度センサ２０および下流温度
センサ２１が形成され、これら両センサ２０，２
１は前記ヒータ１９を挾んでその両側に形成され
ている。また、シリコン基板１６の表面で橋１７
でない部分には周囲温度を測定する周囲温度セン
サ２２が形成されており、これによりヒータ１９
が周囲温度より一定温度だけ高い温度となるよう
に該ヒータ１９を制御している。
このようなセンサ１１は例えば11×12×0.635
mmの大きさを有するセラミツクス等からなるセン
サ基板１５（第３図）の一方の表面中央に配設さ
れ、該センサ基板１５のセンサ１１側とは反対側
面にはコネクタ用のピン２３が複数個突設されて
おり、このピン２３と前記センサ１１とはセンサ
基板１５に設けたスルーホール（図示せず）によ
つて導通されている。そして、センサ基板１５は
センサ１１をセンサ窓１３より通路３に臨ませて
前記基板用座面１２に配設されることにより、前
記センサ窓１３を密閉しており、さらに該センサ
基板１５を押圧固定しセンサ窓１３をシールする
ため蓋体２４がガスケツト２５を介してセンサ取
付部１０内に配設され、これら両部材２４，２５
を複数個の止めねじ２６（第２図）によつてセン
サ取付部１０の底面、すなわちガスケツト座面２
７（第３図）に押圧固定している。ガスケツト座
面２７から基板用座面１２までの距離はセンサ基
板１５の板厚より小さく、このためセンサ基板１
５はガスケツト座面２７より上方に僅かにとび出
しており、このことによつてシールが可能とな
る。前記蓋体２４とガスケツト２５はその中央部
に前記ピン２３が貫通するに十分な大きさの孔２
９，３０を有し、このピン２３にコード３１（第
１図）の一端に取付けられたコネクタ３２が接続
され、該コード３１の他端は前記センサ１１によ
る信号を処理する処理回路（図示せず）に接続さ
れている。
mmの大きさを有するセラミツクス等からなるセン
サ基板１５（第３図）の一方の表面中央に配設さ
れ、該センサ基板１５のセンサ１１側とは反対側
面にはコネクタ用のピン２３が複数個突設されて
おり、このピン２３と前記センサ１１とはセンサ
基板１５に設けたスルーホール（図示せず）によ
つて導通されている。そして、センサ基板１５は
センサ１１をセンサ窓１３より通路３に臨ませて
前記基板用座面１２に配設されることにより、前
記センサ窓１３を密閉しており、さらに該センサ
基板１５を押圧固定しセンサ窓１３をシールする
ため蓋体２４がガスケツト２５を介してセンサ取
付部１０内に配設され、これら両部材２４，２５
を複数個の止めねじ２６（第２図）によつてセン
サ取付部１０の底面、すなわちガスケツト座面２
７（第３図）に押圧固定している。ガスケツト座
面２７から基板用座面１２までの距離はセンサ基
板１５の板厚より小さく、このためセンサ基板１
５はガスケツト座面２７より上方に僅かにとび出
しており、このことによつてシールが可能とな
る。前記蓋体２４とガスケツト２５はその中央部
に前記ピン２３が貫通するに十分な大きさの孔２
９，３０を有し、このピン２３にコード３１（第
１図）の一端に取付けられたコネクタ３２が接続
され、該コード３１の他端は前記センサ１１によ
る信号を処理する処理回路（図示せず）に接続さ
れている。
このような構成からなる呼吸気流量計１におい
て、呼吸気２が継手管５を通つて流路３内に送り
込まれると、整流格子８によつて整流され、さら
に絞り部７によつて整流されることで安定な流れ
となり、センサ１１に当る。センサ１１に呼吸気
２が当ると、ヒータ１９の両側の温度分布に片寄
りが生じ、これを両脇の上流および下流温度セン
サ２０，２１が検知することで呼吸気２の流れが
あることを知ることができ、これらセンサ２０，
２１の検知信号をコード３１を介して処理回路に
導き、電気的に処理することで呼吸気２の流量が
測定される。
て、呼吸気２が継手管５を通つて流路３内に送り
込まれると、整流格子８によつて整流され、さら
に絞り部７によつて整流されることで安定な流れ
となり、センサ１１に当る。センサ１１に呼吸気
２が当ると、ヒータ１９の両側の温度分布に片寄
りが生じ、これを両脇の上流および下流温度セン
サ２０，２１が検知することで呼吸気２の流れが
あることを知ることができ、これらセンサ２０，
２１の検知信号をコード３１を介して処理回路に
導き、電気的に処理することで呼吸気２の流量が
測定される。
この場合、センサ１１は流路壁面付近で測定を
行うので、中央部より呼吸気２の乱れが少ない。
また、整流格子８によつて呼吸気２の乱れを小さ
くし、流速をフラツトにして絞り部７を通過する
と境界層の発達が妨げられるため検出部（壁面付
近）の流速勾配が大きくなるのでセンサから大き
な出力が得られる。さらに、センサ１１の橋１７
部分はシリコン基板１６から浮いた構造のため熱
容量が小さく、高速応答を可能にし、また２つの
温度センサ２０，２１を用いているので、どちら
側の温度が高いかを知ることで正、逆両方向の流
れを区別することができる。一般的には吐出時を
正方向とし、このとき上流温度センサの温度は下
流温度センサの温度より低くなり、吸込時にはこ
の逆となる。
行うので、中央部より呼吸気２の乱れが少ない。
また、整流格子８によつて呼吸気２の乱れを小さ
くし、流速をフラツトにして絞り部７を通過する
と境界層の発達が妨げられるため検出部（壁面付
近）の流速勾配が大きくなるのでセンサから大き
な出力が得られる。さらに、センサ１１の橋１７
部分はシリコン基板１６から浮いた構造のため熱
容量が小さく、高速応答を可能にし、また２つの
温度センサ２０，２１を用いているので、どちら
側の温度が高いかを知ることで正、逆両方向の流
れを区別することができる。一般的には吐出時を
正方向とし、このとき上流温度センサの温度は下
流温度センサの温度より低くなり、吸込時にはこ
の逆となる。
さらにまた、本発明による呼吸気流量計は全体
構成が左右対称形状をなしているので、双方向測
定を可能にする。
構成が左右対称形状をなしているので、双方向測
定を可能にする。
なお、上記実施例はガスケツト２５と蓋体２４
と止めねじ２６を用いてセンサ窓１３を気密にシ
ールした例を示したが、呼吸気圧が低い場合は、
ガスケツト２５と同形の粘着テープのみを用いて
センサ基板１５を基板用座面１２に固着しても十
分なシールが可能で、またこのときには蓋体２４
および止めねじ２６をも不要となるため、呼吸気
流量計の簡素化と、小径化を可能にする。
と止めねじ２６を用いてセンサ窓１３を気密にシ
ールした例を示したが、呼吸気圧が低い場合は、
ガスケツト２５と同形の粘着テープのみを用いて
センサ基板１５を基板用座面１２に固着しても十
分なシールが可能で、またこのときには蓋体２４
および止めねじ２６をも不要となるため、呼吸気
流量計の簡素化と、小径化を可能にする。
また、測定の安定性の要求が比較的甘い場合に
は、流路３内に配設される整流格子８の枚数を減
らすことができ、これによつて流路３の短縮化を
可能にする。
は、流路３内に配設される整流格子８の枚数を減
らすことができ、これによつて流路３の短縮化を
可能にする。
以上説明したように本発明に係る呼吸気流量計
は、流路内に整流格子と絞り部を設け、流路中央
の壁面にマイクロフローデバイスをセンサとして
配置し、全体構成を双方向測定可能な左右対称形
状に構成したので、流路内を流れる呼吸気を安定
させてセンサに導くことができ、そのため呼吸気
量を高い精度で測定することができる。また、流
路形成部材内に前記絞りを設け、センサと前記整
流格子を配設するだけでよいので、構造が極めて
簡単で、小型軽量であるため、患者の口元に取り
付けても患者に負担となることが少なく、また内
部の部品が壊れて患者の人体内に入る虞れもな
く、医療用としてのみならず、一般に流量計とし
て安心して使用することができ、その上センサと
してマイクロフローデバイスを用いているので、
順流と逆流の変化に高速に追従できる。加えて、
安価に提供し得るため、使い捨てを可能にし、使
用後の消毒、減菌処理等の手間を省くことができ
るなど、その効果は非常に大である。
は、流路内に整流格子と絞り部を設け、流路中央
の壁面にマイクロフローデバイスをセンサとして
配置し、全体構成を双方向測定可能な左右対称形
状に構成したので、流路内を流れる呼吸気を安定
させてセンサに導くことができ、そのため呼吸気
量を高い精度で測定することができる。また、流
路形成部材内に前記絞りを設け、センサと前記整
流格子を配設するだけでよいので、構造が極めて
簡単で、小型軽量であるため、患者の口元に取り
付けても患者に負担となることが少なく、また内
部の部品が壊れて患者の人体内に入る虞れもな
く、医療用としてのみならず、一般に流量計とし
て安心して使用することができ、その上センサと
してマイクロフローデバイスを用いているので、
順流と逆流の変化に高速に追従できる。加えて、
安価に提供し得るため、使い捨てを可能にし、使
用後の消毒、減菌処理等の手間を省くことができ
るなど、その効果は非常に大である。
第１図は本発明に係る呼吸気流量計の一実施例
を示す断面図、第２図は分解斜視図、第３図は要
部断面図、第４図はセンサの斜視図である。 ２……呼吸気、３……流路、４……流路形成部
材、５，６……継手管、７……絞り部、８……整
流格子、１０……センサ取付部、１１……セン
サ、１５……センサ基板、１６……シリコン基
板。
を示す断面図、第２図は分解斜視図、第３図は要
部断面図、第４図はセンサの斜視図である。 ２……呼吸気、３……流路、４……流路形成部
材、５，６……継手管、７……絞り部、８……整
流格子、１０……センサ取付部、１１……セン
サ、１５……センサ基板、１６……シリコン基
板。
Claims (1)
- １ 呼吸気が流れる流路を形成する流路形成部材
と、前記流路中にそれぞれ設けられ呼吸気の流れ
を安定させる絞り部およびこの絞り部の両側にそ
れぞれ位置する整流格子と、前記流路形成部材の
センサ取付部に設けられ前記流路内を流れる呼吸
気の流量を検出するセンサとを備え、前記センサ
取付部は前記流路形成部材の内部中央の流路壁面
とされ、前記センサはマイクロフローデバイスと
され、全体構成が双方向測定可能なように左右対
称形状とされることを特徴とする呼吸気流量計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1014199A JPH02195941A (ja) | 1989-01-25 | 1989-01-25 | 呼吸気流量計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1014199A JPH02195941A (ja) | 1989-01-25 | 1989-01-25 | 呼吸気流量計 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02195941A JPH02195941A (ja) | 1990-08-02 |
| JPH0374570B2 true JPH0374570B2 (ja) | 1991-11-27 |
Family
ID=11854445
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1014199A Granted JPH02195941A (ja) | 1989-01-25 | 1989-01-25 | 呼吸気流量計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02195941A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012198198A (ja) * | 2012-02-15 | 2012-10-18 | Ckd Corp | 熱式流量センサ |
Families Citing this family (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3396963B2 (ja) * | 1994-08-25 | 2003-04-14 | 日産自動車株式会社 | 内燃機関の吸入空気量センサ |
| JPH0989621A (ja) * | 1995-09-21 | 1997-04-04 | Tokyo Gas Co Ltd | フロー検知器 |
| JP3570645B2 (ja) * | 1996-02-15 | 2004-09-29 | 矢崎総業株式会社 | 流速センサモジュール及びその組立方法 |
| JPH1068645A (ja) * | 1996-08-27 | 1998-03-10 | Yazaki Corp | センサ取付板、センサユニット及び流速センサモジュール |
| JP3439942B2 (ja) * | 1997-03-10 | 2003-08-25 | 株式会社山武 | 電子式管楽器 |
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