WO2018150738A1 - 呼気測定装置 - Google Patents

Abstract

呼気測定装置（１）の流量検出器（１２）は、第１端側に呼気が流入する流入口（２１）、第２端側に呼気が流出する流出口（２２）が設けられたパイプ体（２０）と、パイプ体（２０）に接続された差圧センサ（２３）と、を有している。パイプ体（２０）は、パイプ体（２０）の内部を呼気の流入空間（３２）と呼気の流出空間（３３）とに分割する分割パッキン（２８）と、流入空間（３２）側に設けられており差圧センサ（２３）を流入空間（３２）に接続する接続孔（３５）と、流出空間（３３）側に設けられており差圧センサ（２３）を流出空間（３３）に接続する接続孔（３６）と、分割パッキン（２８）を貫通して流入空間（３２）と流出空間（３３）とを連通させる細長形状の通気管（２９）と、を有している。

Description

呼気測定装置

　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される呼気測定装置に関するものである。

　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た呼気を一時的に溜め込むチャンバと、チャンバ内の呼気を測定部に供給するポンプと、ポンプの動作制御を行う制御部と、ポンプが供給する呼気の流量を検出する流量検出器と、を備えていた。

　すなわち、呼気内に含まれるアンモニア等を測定する場合には、一旦、呼気がチャンバ内に溜められた後、このチャンバ内の呼気がポンプによって吸い出されて測定部に供給される。

　この呼気の測定を行うためには、呼気が所定の流量（単位時間あたりに流れる呼気の量）で測定部に供給される必要がある。このため、ポンプが供給する呼気の流量を流量検出器が検出し、この検出値に基づいてポンプを制御することにより、呼気が所定の流量で測定部に供給される（例えば、特許文献１参照）。

特表２０１０－５０９５８６号公報

　上記従来例における課題は、呼気の測定精度が低くなるということであった。
　すなわち、ポンプが供給する呼気の流量を検出する流量検出器は、呼気の上流側と下流側とで呼気の圧力を計測し、その圧力差を用いて呼気の流量を検出する。

　しかしながら、通常、このような呼気の圧力差は小さいため、呼気の圧力差を十分な精度で計測するのが難しく、結果として、圧力差を用いて検出される呼気の流量の検出精度が低くなっていた。

　このように、呼気の流量の検出精度が低いと、ポンプを適切に制御できないので、呼気を所定の流量で測定部に供給することができず、呼気の測定精度が低下していた。
　そこで、本発明は、呼気の測定精度を高めることを目的とする。

　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、呼気の測定を行う測定部と、測定装置本体に吹き込まれた呼気を一時的に溜め込むチャンバと、チャンバ内の呼気を測定部に供給するポンプと、ポンプの動作制御を行う制御部と、ポンプによって測定部に供給される呼気の流量を検出する流量検出器と、を備えている。

　流量検出器は、第１端側に呼気が流入する流入口、第１端とは反対の第２端側に呼気が流出する流出口が設けられたパイプ体と、パイプ体に接続された差圧センサと、を有している。
　パイプ体は、パイプ体の内部を呼気の流入側の第１空間と呼気の流出側の第２空間とに分割する分割部と、第１空間側に設けられており差圧センサを第１空間に接続する第１の接続孔と、第２空間側に設けられており差圧センサを第２空間に接続する第２の接続孔と、分割部を貫通して第１空間と第２空間とを連通させる細長形状の通気管と、を有している。

（発明の効果）
　本発明に係る呼気測定装置によれば、流量検出器のパイプ体は、内部を呼気の流入側の第１空間と呼気の流出側の第２空間とに分割している分割部と、分割部を貫通して第１空間と第２空間とを連通させる細長形状の通気管と、を有しているため、呼気は、パイプ体の内部において細くて長い通気管を通る。

　これにより、第１空間側と第２空間側とで呼気の圧力差が大きくなって、十分な精度で計測されるため、圧力差を用いて検出される呼気の流量の検出精度を高めることができる。

　この結果、呼気の流量を調整するポンプが適切に制御され、所定の流量で呼気を測定部に供給することで、呼気の測定精度を高めることができる。

本発明の実施の形態１に係る呼気測定装置の構成を示す斜視図。 図１の呼気測定装置の制御ブロック図。 図１の呼気測定装置の流量検出器の分解斜視図。 図１の呼気測定装置の流量検出器の上面図。 図１の呼気測定装置の流量検出器の側面図。 図４のＡ－Ａ線矢視断面図。 図５のＢ－Ｂ線矢視断面図。 図１の呼気測定装置の要部の構成を示す断面図。

　以下、適宜図面を参照しながら、実施の形態を詳細に説明する。但し、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。

　これは、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。
　なお、発明者は、当業者が本開示を十分に理解するために添付図面及び以下の説明を提供するのであって、これらによって特許請求の範囲に記載の主題を限定することを意図するものではない。
　以下に、本発明の一実施形態を、図面を用いて説明する。

（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。
　本実施形態の呼気測定装置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。呼気測定装置１では、呼気の吸い込みと吹き込みを行うハンドル部２が、チューブ３を介して測定装置本体４に接続されている。

　ハンドル部２は、ハンドル部本体５と、ハンドル部本体５の上方に装着されるマウスピース６と、を有している。
　そして、使用者がマウスピース６の呼気口７に口をつけて呼気の吸い込みを行うと、給気口（図示せず）から大気がハンドル部本体５内に取り込まれる。取り込まれた大気は、フィルタ部（図示せず）に含まれる一酸化窒素除去剤によって一酸化窒素が除去される。

　ここから、使用者が呼気を呼気口７に吹き込むと、吹き込まれた呼気は、チューブ３を通過して、図１の測定装置本体４内へと流れ込む。呼気には、使用者の気道で発生した一酸化窒素が含まれる。

　図２は、測定装置本体４の制御ブロック図である。
　測定装置本体４内には、図２に示すように、吹き込まれる呼気の圧力を測定する圧力センサ８と、圧力センサ８の値を用いて呼気を所定の流量（単位時間あたりに流れる呼気の量で、例えば、５０ｍｌ／秒）に調整する流量調整器９と、流量調整器９で流量調整された呼気を一時的に溜め込むチャンバ１０と、が設けられている。

　チャンバ１０内の呼気は、入力ガス切替器１１および流量検出器１２を介して、ポンプ１３から測定部１４に送られる。測定部１４は、呼気の測定を行う。
　なお、圧力センサ８、流量調整器９、入力ガス切替器１１、流量検出器１２、ポンプ１３、および測定部１４は、図２に示すように、制御部１５に電気的に接続されている。さらに、制御部１５には、表示部１６、電源スイッチ１７、メモリ１８が電気的に接続されている。制御部１５は、接続された各部の制御を行うと共に、ポンプ１３の動作制御を行う。

　呼気内に含まれる一酸化窒素を測定する際には、一旦、呼気がチャンバ１０内に溜められた後、チャンバ１０内の呼気がポンプ１３によって吸い出されて測定部１４に供給される。つまり、ポンプ１３が動作すると、呼気の圧力は、チャンバ１０側よりもポンプ１３側の方が小さくなるので、呼気は、図２に示すように、チャンバ１０から測定部１４に向けて流れる。

　ここで、呼気の測定を行うためには、呼気が所定の流量で測定部１４に供給される必要がある。
　このため、ポンプ１３によって供給される呼気の流量を流量検出器１２が検出し、この検出値に基づいてポンプ１３を制御することにより、呼気は所定の流量で測定部１４に供給される。

　この所定の流量は、予め設定された所定の流量値として、メモリ１８に格納されている。また、制御部１５が使用する各種の制御プログラムも、メモリ１８に格納されている。
　また、入力ガス切替器１１には、ゼロガス生成器１９が接続されている。呼気の測定において、入力ガス切替器１１は、チャンバ１０と流量検出器１２との接続を、ゼロガス生成器１９と流量検出器１２との接続に切り替える。

　以下に、基本的な呼気の測定動作を説明する。
　なお、ここでは、使用者によって吹き込まれた呼気がチャンバ１０内に溜め込まれている状態から説明する。

　呼気の測定においては、まず、チャンバ１０内の呼気を測定して実測値を求める。
　具体的には、制御部１５が、呼気が所定の流量（例えば、２ｍｌ／秒）になるようにポンプ１３を制御しながら、チャンバ１０内の呼気を、入力ガス切替器１１および流量検出器１２を介して、測定部１４に供給する。

　この時、制御部１５は、流量検出器１２によって検出された呼気の流量の検出値に基づいてポンプ１３を制御することにより、呼気が所定の流量で測定部１４に供給される。
　測定部１４は、呼気中に含まれる一酸化窒素の濃度を測定する。この測定により、呼気の実測値が得られる。

　次に、測定環境の大気を測定して基準値を求める。
　具体的には、制御部１５が、ポンプ１３および入力ガス切替器１１を制御して、測定環境の大気を、ゼロガス生成器１９、入力ガス切替器１１を介して取り込み、測定部１４に供給する。

　この時、測定環境の大気は、ゼロガス生成器１９を通過することにより、一酸化窒素が除去される。測定部１４は、一酸化窒素が除去された測定環境の大気を測定する。この測定により基準値が得られる。

　その後、制御部１５が、基準値と呼気の実測値とを比較して、呼気に含まれる一酸化窒素の量（呼気中の一酸化窒素の濃度）を算出し、その値を表示部１６に表示させる。
　本実施形態では、図２の流量検出器１２が検出する呼気の流量の検出精度を高めることで、検出された呼気の流量に基づいてポンプ１３が適切に制御され、呼気が所定の流量で測定部１４に供給される。その結果として、呼気中に含まれる一酸化窒素の濃度の測定精度を高めることができる。

　ここで、図２の流量検出器１２の構成について、図３～図８を用いて、詳細に説明する。
　図３は、流量検出器１２の分解斜視図である。図４は、流量検出器１２の上面図である。図５は、流量検出器１２の側面図である。図６は、図４のＡ－Ａ線矢視断面図である。図７は、図５のＢ－Ｂ線矢視断面図である。図８は、流量検出器１２の要部の断面図である。

　流量検出器１２は、図３に示すように、樹脂で形成された細長い円筒形状のパイプ体２０を備えている。
　パイプ体２０は、第１端側に、チャンバ１０（図２参照）からの呼気が流入する流入口２１を有している。また、パイプ体２０は、第１端とは反対の第２端側に、パイプ体２０内を通過した呼気が流出する流出口２２を有している。

　パイプ体２０には、２個のＯリング２４を介して、差圧センサ２３が接続されている。差圧センサ２３は、呼気の流入側と流出側の２カ所で圧力を計測することで、その圧力差を求める。

　つまり、本実施形態の呼気測定装置１では、パイプ体２０内を流れる呼気に対して、差圧センサ２３が計測した２カ所の圧力の差から呼気の流量を検出する。
　なお、差圧センサ２３は、一般的な差圧センサが使用されている。差圧センサ２３は、他の電子部品２５と共に基板２６に設けられている。

　また、パイプ体２０には、流入口２１および流出口２２の近くに、２個のボス２７が設けられている。
　さらに、詳細は後述するが、パイプ体２０には、円柱状の分割パッキン２８（分割部の一例）の中心に一本の通気管２９が圧入された状態で、パイプ体２０内に挿入されている。

　そして、流量検出器１２のボス２７を２個のネジ３０によって板金３１にネジ止めすると、図４および図５に示すように、流量検出器１２が組み立てられる。流量検出器１２は、呼気測定装置１内部に配置される。

　パイプ体２０の内部について、図７を用いて説明する。
　パイプ体２０には、図７に示すように、パイプ体２０の内部空間を、流入口２１側の流入空間（第１空間）３２と、流出口２２側の流出空間（第２空間）３３とに分割する分割パッキン２８が設けられている。

　分割パッキン２８は、ゴム（弾性体の一例）製の部材であって、略円筒状のパイプ体２０の内側に圧入されている。そして、分割パッキン２８の流出口２２側の端部に形成された凹部が、パイプ体２０の内周面（内面）から径方向内側に向かって突出した円環状のリブ３４と嵌合している。

　これにより、分割パッキン２８が、パイプ体２０の内部において移動することを規制することができる。
　また、分割パッキン２８には、分割パッキン２８の中央部を貫通した金属製の細長い円筒形状の通気管２９が一本設けられている。

　通気管２９は、真っ直ぐな円筒状の部材であって、円柱状の分割パッキン２８の軸方向に沿って圧入されている。
　このため、パイプ体２０の内部空間は、分割パッキン２８によって２分割され、かつ分割された流入空間３２と流出空間３３とは、通気管２９を介して、連通している。よって、パイプ体２０の流入口２１から流入空間３２に流れ込んだ呼気は、細長い通気管２９内を通って流出空間３３に到達し、流出口２２から流出する。

　パイプ体２０における分割パッキン２８よりも流入空間３２の側には、接続孔３５が設けられている。そして、接続孔３５を介して、差圧センサ２３が流入空間３２に接続されている。

　一方、パイプ体２０における分割パッキン２８よりも流出空間３３側には、接続孔３６が設けられている。そして、接続孔３６を介して、差圧センサ２３が流出空間３３に接続されている。

　差圧センサ２３は、流入空間３２と流出空間３３とにおけるそれぞれの呼気の圧力を計測し、その圧力差を算出する。
　図８は、パイプ体２０の断面図であって、パイプ体２０の内部における呼気の流れを示している。

　本実施形態の呼気測定装置１では、図８に示すように、流量検出器１２を構成するパイプ体２０の内部には、上述したように、パイプ体２０の内部空間を流入空間３２と流出空間３３とに分割する分割パッキン２８（分割部の一例）が設けられている。そして、分割パッキン２８を貫通する細長形状の一本の通気管２９が、設けられている。

　また、通気管２９は、第１端部２９ａが、分割パッキン２８から流入空間３２内に突出している。同様に、通気管２９は、第１端部２９ａとは反対側の第２端部２９ｂが、分割パッキン２８から流出空間３３内に突出している。

　つまり、流入空間３２に流入した呼気は、流入空間３２と流出空間３３とを連通させる一本の細くて長い通気管２９内へ導かれ、通気管２９を通って、流出空間３３へと流れ出る。

　このため、パイプ体２０の内部では、流入空間３２から流出空間３３に流れる呼気は、細くて長い通気管２９を介して移動するため、流入空間３２側と流出空間３３側とにおける圧力差が大きくなる。

　具体的には、呼気が流入する流入空間３２側の圧力は、細長い通気管２９を介して呼気が流出する流出空間３３側の圧力よりも高くなる。よって、流入空間３２側と流出空間３３側とにおける圧力差は、従来よりも大きくなる。

　したがって、差圧センサ２３によって、大きくなった圧力差が十分な精度で計測されるため、この圧力差を用いて検出される呼気の流量の検出精度を高めることができる。
　この結果、呼気の流量の検出精度が高まることで、制御部１５によってポンプ１３が適切に制御されるため、呼気が高精度で管理された所定の流量で測定部１４に供給される。よって、呼気の測定精度を高めることができる。

　なお、流出空間３３においては、図８のエリアＤに示すように、通気管２９の出口（通気管２９の流出空間３３側の端部）から流れ出した呼気は、パイプ体２０と通気管２９の内径の差によって、通気管２９の流出側の第２端部２９ｂから離れるにしたがって、少しずつ流路が拡がっていく。

　このように、呼気の流路が変わると、そこに、乱流（呼気の速度や圧力などが不規則に変動する流れ）が発生しやすくなる。そして、通気管２９の出口付近に乱流が発生すると、この乱流による圧力の変動に影響されて、呼気の圧力差の計測精度が低下することが懸念される。

　そこで、本実施形態においては、上述のように、呼気を細長い通気管２９に通している。このため、通気管２９に入った呼気は、細長い通気管２９によって流れる方向が整えられて、通気管２９の長手方向への直進性が高まる。すると、通気管２９の出口（第２端部２９ｂ）から出た呼気は、所定距離を直進するので、通気管２９の出口付近における呼気の流路の変化が抑制される。

　これにより、通気管２９の出口付近（流出空間３３のエリアＤ）における乱流の発生を抑制することができる。
　そして、パイプ体２０の出口（第２端部２９ｂ）付近の乱流を抑制した状態で、乱流が発生し易い位置から離れた位置（つまり、通気管２９の出口側の第２端部２９ｂから離れた位置）で呼気の圧力差を計測する。

　具体的には、流出空間３３では、通気管２９は、分割パッキン２８から流出空間３３内に突出して設けられると共に、パイプ体２０の内周面から離して設けられている。つまり、流出空間３３には、通気管２９の外周面とパイプ体２０の内周面との間に、円筒状の隙間３７が形成されている。

　隙間３７は、乱流が発生し易い通気管２９の出口側の第２端部２９ｂから離れた位置に形成されている。
　そして、流出空間３３内の圧力を測定する差圧センサ２３は、隙間３７に対応する位置に設けられた接続孔３６を介して、流出空間３３と連通している。

　また、接続孔３６は、パイプ体２０における通気管２９の出口側の第２端部２９ｂよりも分割パッキン２８に近い位置に設けられている。換言すれば、接続孔３６は、パイプ体２０における通気管２９の中央寄りの位置に設けられている。

　このため、流出空間３３においては、通気管２９の出口付近の乱流を抑制した状態、かつ、乱流が発生し易い通気管２９の出口側の第２端部２９ｂから離れた位置で、呼気の圧力が計測される。したがって、流出空間３３において、乱流の影響をほとんど受けることなく、呼気の圧力を適切に計測することができる。よって、流出空間３３側と流入空間３２側とにおける圧力差を用いて検出される呼気の流量の検出精度を高めることができる。

　この結果、呼気の流量の検出精度が高まることで、制御部１５によってポンプ１３が適切に制御され、呼気が高精度に管理された所定の流量で測定部１４に供給されるため、呼気の測定精度を高めることができる。

　なお、流入空間３２における通気管２９の入口（通気管２９の流入空間３２側の第１端部２９ａ）付近では、図８のエリアＥに示すように、呼気は、細い通気管２９へと流れ込む。

　流入空間３２においても、通気管２９は、分割パッキン２８から流入空間３２内に突出して設けられると共に、パイプ体２０の内周面から離して設けられている。つまり、流入空間３２には、通気管２９の外周面とパイプ体２０の内周面の間に円筒状の隙間３８が形成される。

　隙間３８は、通気管２９の入口側の第１端部２９ａから離れた位置に形成されている。
　そして、流入空間３２内の圧力を測定する差圧センサ２３は、隙間３８に対応する位置に設けられた接続孔３５を介して、流入空間３２と連通している。

　また、接続孔３５は、パイプ体２０における通気管２９の入り口側の第１端部２９ａよりも分割パッキン２８に近い位置に設けられている。換言すれば、接続孔３６は、パイプ体２０における通気管２９の中央寄りの位置に設けられている。

　このため、仮に、通気管２９の入口（第１端部２９ａ）付近において乱流が発生した場合でも、乱流から離れた位置で呼気の圧力が計測される。したがって、流入空間３２において、乱流の影響をほとんど受けることなく、呼気の圧力を適切に計測することができる。よって、流入空間３２側と流出空間３３側とにおける圧力差を用いて検出される呼気の流量の検出精度を高めることができる。

　この結果、呼気の流量の検出精度が高まることで、制御部１５によってポンプ１３が適切に制御され、呼気が高精度に管理された所定の流量で測定部１４に供給されるため、呼気の測定精度を従来よりも向上させることができる。

　なお、上述のように、流入空間３２および流出空間３３において、通気管２９は、パイプ体２０の内周面から離して設けられており、通気管２９の外周面とパイプ体２０の内周面との間には、略円筒状の隙間３７，３８が形成されている。

　隙間３７，３８では、通気管２９内での呼気の流れ、および通気管２９の出入り口（図８のエリアＤおよびエリアＥ）付近における呼気の流れ、およびパイプ体２０の流入口２１および流出口２２における呼気の流れ、と比べて、呼気の流れが少ない（呼気の流れがほとんど無い）。

　そして、差圧センサ２３は、接続孔３５を介して流入空間３２の隙間３８に接続され、接続孔３６を介して流出空間３３の隙間３７に接続されている。
　このため、呼気の流れのムラ（乱流等）による影響がほとんど無い状態で、流入口２１と流出口２２との間における呼気の圧力差が計測されるため、呼気の流量の検出精度をさらに高めることができる。

　また、本実施形態においては、図８に示すように、流出空間３３では、差圧センサ２３が接続された接続孔３６が、通気管２９の出口側の第２端部２９ｂよりも分割パッキン２８に近い位置に設けられている。

　つまり、上述のように、呼気を長い通気管に通して、通気管２９の出口付近に発生する乱流を抑制しているが、乱流の影響を更に小さくするために、接続孔３６は、通気管２９の出口側の第２端部２９ｂから離して分割パッキン２８に近い位置に設けられている。

　したがって、乱流の影響を受けにくい位置で、流出空間３３側の呼気の圧力が計測されるため、流入空間３２と流出空間３３とにおける圧力差を高精度に計測することができる。この結果、流入空間３２と流出空間３３とにおける圧力差に基づいて検出される呼気の流量の検出精度を高めることができる。

　さらに、本実施形態においては、図８に示すように、通気管２９は、その長手方向において、分割パッキン２８からの突出長さ（分割パッキン２８から通気管２９の第１端部２９ａ、第２端部２９ｂまでの距離）が、分割パッキン２８の長さ（厚み）よりも大きくなるように配置されている。

　特に、流出空間３３では、通気管２９は、その長手方向において、分割パッキン２８からの突出長さが、分割パッキン２８の長さ（厚み）よりも大きくなるように形成されている。つまり、流出空間３３の通気管２９を、分割パッキン２８から大きく突き出た状態としている。

　このため、通気管２９の出口付近における乱流が発生し易い位置から大きく離れた位置（つまり、乱流の影響を受けにくい位置）に、差圧センサ２３が接続される接続孔３６を設けることができる。

　すると、差圧センサ２３は、通気管２９の出口付近において発生し易い乱流の影響を受けにくい位置で、流出空間３３側の呼気の圧力を測定できる。
　したがって、乱流の影響を受けにくい位置で計測された呼気の圧力を用いて、呼気の圧力差が計測されるため、呼気の流量の検出精度をさらに高めることができる。

　なお、通気管２９は、流出空間３３側にのみ突出させる構成にしてもよい。この構成においても、通気管２９の出口付近の乱流が発生し易い位置から離れた位置に接続孔３６を設けることで、乱流の影響を受けることなく呼気の圧力を計測することができる。

　さらに、本実施形態においては、パイプ体２０および通気管２９は、略円筒状に形成されており、パイプ体２０の中心軸と通気管２９の中心軸とが一致する（重なる）ように配置されている。つまり、パイプ体２０と通気管２９とは、いわゆる同心円状に配置された２重筒を形成している。

　このため、パイプ体２０内の呼気の流れを、パイプ体２０および通気管２９の中心軸を中心とした軸対称に形成することができる。
　特に、流出空間３３では、通気管２９から出てきた呼気の流れが軸対称に形成されるため、流出空間３３において、呼気の流れが整えられて、通気管２９の第２端部２９ｂ付近における乱流の発生を抑制することができる。

　したがって、乱流の影響を小さくした状態で、流入空間３２および流出空間３３における呼気の圧力差が高精度に計測されるため、呼気の流量の検出精度を高めることができる。

　さらに、本実施形態においては、図８に示すように、通気管２９の内径は、パイプ体２０の内径の半分よりも小さい。
　つまり、通気管２９の軸に垂直な方向の断面積は、パイプ体の断面積に比べて十分に小さく形成されている。

　このため、流入空間３２から流出空間３３に流れる呼気は、細い通気管２９に通されるので、流入空間３２の呼気と流出空間３３の呼気との圧力差が大きくなる。
　したがって、大きくなった圧力差が十分な精度で計測されるため、呼気の流量の検出精度を高めることができる。

　さらに、本実施形態においては、通気管２９の内周面は、パイプ体２０の内周面よりも表面粗さが小さい。
　具体的には、通気管２９は、金属（例えば、ステンレス等）で形成されており、パイプ体２０は、樹脂（例えば、ＡＢＳ樹脂等）で形成されている。

　これにより、金属製の通気管２９の内周面は、樹脂製のパイプ体２０の内周面よりも表面粗さが小さい。よって、通気管２９の内周面は、パイプ体２０の内周面よりも表面の凹凸が小さくなり、呼気は表面の凹凸が小さい通気管２９を通過しやすい。

　このため、呼気の流れが通気管２９内で乱れることを抑制することができ、通気管２９の出口側の第２端部２９ｂ付近（流出空間３３のエリアＤ）における乱流の発生を抑制することができる。

　したがって、乱流の影響を小さくした状態で、流入空間３２側と流出空間３３側とにおける呼気の圧力差が計測されるため、この圧力差を用いて検出される呼気の流量の検出精度をさらに高めることができる。

　さらに、本実施形態においては、流出空間３３において、差圧センサ２３が接続された接続孔３６は、通気管２９の第２端部２９ｂよりも通気管２９の中央に近い位置（分割パッキン２８側）に設けられている。

　つまり、本実施形態では、上述のように、呼気を長い通気管２９に通すことで、呼気の直進性を高め、通気管２９の出口付近に発生する乱流を抑制しているが、乱流の影響を更に低減するために、接続孔３６は、通気管２９の出口側の第２端部２９ｂから離して通気管２９の中央に近い位置に設けられている。

　したがって、乱流が発生しやすい位置から離れた位置で、流出空間３３側の呼気の圧力が計測されるため、呼気の流量の検出精度をさらに高めることができる。
　さらに、本実施形態においては、通気管２９は、一本の円筒で形成されている。

　すなわち、通気管２９を、多数の細長い管を束ねて形成した場合、それぞれの管の内周面にはわずかな工作誤差が発生する。通気管２９の前後では、複数の管の工作誤差が合算され大きくなるので呼気の圧力が変動しやすい。これにより、呼気の流量の検出精度が低くなってしまうおそれがある。

　本実施形の呼気測定装置１では、通気管２９が一本の円筒で形成されているため、工作誤差が合算されることがない。
　したがって、呼気の圧力差が適切に計測されるため、この圧力差を用いる呼気の流量の検出精度をさらに高めることができる。

　なお、本実施形態においては、上述のように、通気管２９の入口側の接続孔３５および通気管２９の出口側の接続孔３６の両方が、通気管２９の外周面とパイプ体２０の内周面との間に形成される隙間３７，３８に対応する位置にそれぞれ設けられている。

　しかしながら、通気管２９の入口付近に発生する乱流が通気管２９の出口付近の乱流に対して小さい場合には、出口側の接続孔３６だけが、通気管２９とパイプ体２０の隙間３７に対応する位置に設けられていればよい。

　すなわち、例えば、流入空間３２の通気管２９の入口に到達する呼気の流れが層流（呼気の速度や圧力などが不規則に変動しない流れ）の場合には、通気管２９の入口（第１端部２９ａ）付近に発生する乱流は、出口（第２端部２９ｂ）付近に発生する乱流に対して無視できるほどに小さくなる。

　この場合には、出口（第２端部２９ｂ）側の接続孔３６だけが、通気管２９の外周面とパイプ体２０の内周面との間に形成される隙間３７に対応する位置に設けられていてもよい。

　以上のように、本実施形態の呼気測定装置１は、呼気が吹き込まれる測定装置本体４と、呼気の測定を行う測定部１４と、測定装置本体４に吹き込まれた呼気を一時的に溜め込むチャンバ１０と、チャンバ１０内の呼気を測定部１４に供給するポンプ１３と、ポンプ１３の動作制御を行う制御部１５と、ポンプ１３によって測定部１４に供給される呼気の流量を検出する流量検出器１２と、を備えている。

　流量検出器１２は、第１端側に呼気が流入する流入口２１、第２端側に呼気が流出する流出口２２がそれぞれ設けられたパイプ体２０と、パイプ体２０に接続された差圧センサ２３と、を有している。

　パイプ体２０は、パイプ体２０の内部を呼気の流入空間３２と流出空間３３とに分割する分割パッキン２８（分割部の一例）と、流入空間３２側に設けられており差圧センサ２３を流入空間３２に接続する接続孔３５と、流出空間３３側に設けられており差圧センサ２３を流出空間３３に接続する接続孔３６と、分割パッキン２８を貫通し流入空間３２と流出空間３３とを連通させる細長形状の通気管２９と、を有している。

　以上のように、本実施形態の呼気測定装置１では、流量検出器１２のパイプ体２０は、内部を呼気の流入空間３２と流出空間３３とに分割する分割パッキン２８と、分割パッキン２８を貫通し流入空間３２と流出空間３３とを連通させる細長形状の通気管２９と、を有している。

　このため、パイプ体２０の内部で、呼気は細くて長い通気管２９を通過して、流出空間３３側へ移動するため、流入空間３２側と流出空間３３側とで、呼気の圧力差が大きくなる。

　したがって、従来よりも大きくなった圧力差が十分な精度で計測されるため、この圧力差を用いて検出される呼気の流量の検出精度を高めることができる。
　この結果、精度よく検出された圧力差に基づいて高精度に管理された呼気の流量になるようにポンプ１３が適切に制御されるため、呼気中に含まれる一酸化窒素の濃度の測定精度を高めることができる。

　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。

　１　　　呼気測定装置
　２　　　ハンドル部
　３　　　チューブ
　４　　　測定装置本体
　５　　　ハンドル部本体
　６　　　マウスピース
　７　　　呼気口
　８　　　圧力センサ
　９　　　流量調整器
１０　　　チャンバ
１１　　　入力ガス切替器
１２　　　流量検出器
１３　　　ポンプ
１４　　　測定部
１５　　　制御部
１６　　　表示部
１７　　　電源スイッチ
１８　　　メモリ
１９　　　ゼロガス生成器
２０　　　パイプ体
２１　　　流入口
２２　　　流出口
２３　　　差圧センサ
２４　　　Ｏリング
２５　　　電子部品
２６　　　基板
２７　　　ボス
２８　　　分割パッキン（分割部）
２９　　　通気管
２９ａ　　第１端部
２９ｂ　　第２端部
３０　　　ネジ
３１　　　板金
３２　　　流入空間（第１空間）
３３　　　流出空間（第２空間）
３４　　　リブ
３５　　　接続孔
３６　　　接続孔
３７　　　隙間
３８　　　隙間

Claims (10)

1. 　呼気が吹き込まれる測定装置本体と、
   　前記呼気の測定を行う測定部と、
   　前記測定装置本体に吹き込まれた前記呼気を一時的に溜め込むチャンバと、
   　前記チャンバ内の前記呼気を前記測定部に供給するポンプと、
   　前記ポンプの動作制御を行う制御部と、
   　前記ポンプによって前記測定部に供給される前記呼気の流量を検出する流量検出器と、
   を備え、
   　前記流量検出器は、
   　第１端側に前記呼気が流入する流入口、前記第１端とは反対の第２端側に前記呼気が流出する流出口が設けられたパイプ体と、
   　前記パイプ体に接続された差圧センサと、
   を有し、
   　前記パイプ体は、
   　前記パイプ体の内部を前記呼気の流入側の第１空間と流出側の第２空間とに分割する分割部と、
   　前記第１空間側に設けられており、前記差圧センサを前記第１空間に接続する第１の接続孔と、
   　前記第２空間側に設けられており、前記差圧センサを前記第２空間に接続する第２の接続孔と、
   　前記分割部を貫通して前記第１空間と前記第２空間とを連通させる細長形状の通気管と、
   を有する、
   呼気測定装置。
2. 　前記第２空間では、
   　前記通気管は、前記分割部から突出した状態で、前記パイプ体の内面から離して設けられており、
   　前記第２の接続孔は、前記通気管の外面と前記パイプ体の内面との間に形成される隙間に対応する位置に設けられている、
   請求項１に記載の呼気測定装置。
3. 　前記第１空間では、
   　前記通気管は、前記分割部から突出した状態で、前記パイプ体の内面から離して設けられており、
   　前記第１の接続孔は、前記通気管の外面と前記パイプ体の内面との間に形成される隙間に対応する位置に設けられている、
   請求項２に記載の呼気測定装置。
4. 　前記第２空間では、
   　前記第２の接続孔は、前記通気管の長手方向における端部よりも前記分割部に近い位置に設けられている、
   請求項２または３に記載の呼気測定装置。
5. 　前記第２空間では、
   　前記通気管は、その長手方向において、前記分割部からの突出長さが、前記分割部の長さよりも大きくなるように形成されている、
   請求項１から４のいずれか１つに記載の呼気測定装置。
6. 　前記パイプ体は、略円筒状に形成され、
   　前記通気管は、略円筒状に形成され、
   　前記パイプ体の中心軸と前記通気管の中心軸とは、重なるように配置されている、
   請求項１から５のいずれか１つに記載の呼気測定装置。
7. 　前記通気管の内径は、前記パイプ体の内径の半分よりも小さい、
   請求項６に記載の呼気測定装置。
8. 　前記通気管の内面は、前記パイプ体の内面よりも、表面粗さが小さい、
   請求項１から７のいずれか１つに記載の呼気測定装置。
9. 　前記第２空間では、
   　前記第２の接続孔は、長手方向における前記通気管の端部よりも前記通気管の中央に近い位置に設けられている、
   請求項１から８のいずれか１つに記載の呼気測定装置。
10. 　前記通気管は、１本の円筒で形成されている、
    請求項１から９のいずれか１つに記載の呼気測定装置。

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