(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
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。
【請求項２】
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３】
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４】
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。
【請求項５】
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。
【請求項６】
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７】
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８】
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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フローセンサによって計測される呼吸流量を較正する較正機能を有する呼吸流量計測装置に関する。また、呼吸流量計測装置によって計測された呼吸流量を取得して較正を行う較正装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、特許文献１に示すような被験者の呼吸機能を検査するスパイロメータが提案されている。特許文献１のスパイロメータでは、フローセンサ内の呼吸経路に設けられた抵抗体の前後に生じる差圧に基づいて呼吸流量を計測し、計測された呼吸流量を積分することによって努力性肺活量等の呼吸容量を計測するようにしている。このようなスパイロメータでは、仮に被測気体の流量が同一であるとしてもフローセンサ内の抵抗体が同一でなければ、その前後に生じる差圧も同一とはならないため、抵抗体毎に異なる値が計測されることになってしまう。従って、何らかの方法でフローセンサにより得られた計測値の較正を行わなければならない。
【０００３】
この較正の方法としては、通常、３Ｌの較正用ポンプを使用し、手動でポンプ内の被測気体をフローセンサに供給し、このときスパイロメータによって計測される計測値が３Ｌ±３％以内になるように、係数によるゲイン調整を行うという手法がとられている。例えばフローセンサによって計測された較正前の容量値が３．３Ｌであれば、較正係数として（３．０／３．３）＝０．９０９を設定し、［較正前計測値×較正係数］によって較正後の計測値を得ていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−２２９１０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記較正用ポンプ内の気体をフローセンサに供給するようにする際、手動によってシリンダ内のピストンを押し込むようにしているため、ピストンの移動量が正確でなければ気体供給量の過不足が生じて、基準となる容量自体が３Ｌから乖離してしまうという問題がある。また、そもそも較正用ポンプのフローセンサへの着脱やピストンの操作自体が煩雑であるとして、医療機関では較正自体が行れないまま努力性肺活量等の計測が実行され、不正確な計測が行われているケースも多い。例えば、ＣＯＰＤ（慢性閉塞性肺疾患：Chronic Obstructive Pulmonary Diseases）の病期分類は計測された努力性肺活量によって異なるため、呼吸流量の不正確な計測は誤診をも招きかねないことになる。そして、このような問題はスパイロメータに限らず、呼気流量の計測を行う装置全般にあてはまる。
【０００６】
本発明は、このような背景のもとになされたものであり、その目的は、フローセンサによって計測される呼吸流量の較正を正確且つ容易に実行することが可能な呼吸流量計測装置を提供することにある。また、呼吸流量計測装置によって計測された呼吸流量を取得して正確且つ容易に較正を実行することが可能な較正装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決すべく以下の手段を採った。なお後述する発明を実施するための最良の形態の説明及び図面で使用した符号を参考のために括弧書きで付記するが、本発明の構成要素は該付記したものには限定されない。
【０００８】
本発明１の呼吸流量計測装置（１）は、
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。
【０００９】
本発明２の呼吸流量計測装置（１）は、
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。
【００１０】
本発明３の呼吸流量計測装置は、
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。
【００１１】
本発明４の呼吸流量計測装置は、
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。
【００１２】
本発明５の較正装置（２００’）は、
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。
【００１３】
本発明６の較正装置（２００’）は、
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。
【００１４】
本発明７の較正装置は、
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。
【００１５】
本発明８の較正装置は、
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。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の呼吸流量計測装置によれば、フローセンサによって計測される呼吸流量の較正を正確且つ容易に実行することが可能である。また、本発明の較正装置によれば、呼吸流量計測装置によって計測された呼吸流量を取得して正確且つ容易に較正を実行することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１は第１実施形態に係る呼吸流量計測装置の外観を示す図である。
【図２】図２は第１実施形態に係る呼吸流量計測装置の機能ブロック図である。
【図３】図３はスパイロメータが備えるフローセンサを示す図である。
【図４】図４はファンモータの指令電圧とファンの回転数に応じて出力されるパルス（１回転１２パルス）のカウント値との関係を示す図である。
【図５】図５はファンの回転数に応じて出力されるパルス列（１回転１２パルス）のカウント値と較正後フローとの関係式を示す図である。
【図６】図６は第１実施形態のスパイロメータと較正用空気流供給装置によって実行される較正プロセスを示す説明図である。
【図７】図７は呼気較正を行うときのフローセンサの較正用空気流供給装置への設置方法を示す図である。
【図８】図８は吸気較正を行うときのフローセンサの較正用空気流供給装置への設置方法を示す図である。
【図９】図９は較正用空気流のフローを２Ｌ／ｓとして呼気較正及び吸気較正を実行した後の呼気及び吸気の計測値（較正後の値）を示す図である。
【図１０】図１０は較正用空気流のフローを３Ｌ／ｓとして呼気較正及び吸気較正を実行した後の呼気及び吸気の計測値（較正後の値）を示す図である。
【図１１】図１１は第２実施形態に係る較正装置の機能ブロック図である。
【図１２】図１２は第２実施形態のスパイロメータと較正装置によって実行される較正プロセスを示す説明図である。
【図１３】図１３はロータリー型４方弁により吹出口と吸込口を切り替える例を示す図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明の具体的態様として、以下に示す第１実施形態に係る呼吸流量計測装置及び第２実施形態に係る較正装置を例示するが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではない。
【００１９】
[第１実施形態に係る呼吸流量計測装置１]
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。
【００２０】
［スパイロメータ１００］
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。
【００２１】
フローセンサ５０は、本体部１０に着脱自在に搭載されており、呼吸流量に比例した差圧を発生させるものである。図３に示すようにフローセンサ５０は、図示しないフィルタやマウスピースを接続するための接続口５２を備えている。被検者が接続口５２に接続されたマウスピースを介して呼吸を行うことにより、フローセンサ５０内に差圧が生じ、この差圧が２本のチューブから構成される差圧チューブ３０を介して本体部１０内の圧力センサ１１に伝達される。
【００２２】
操作キー１７は、計測項目の選択や計測期間の設定の際等に使用される。例えば０〜９の１０個の数値キーや、計測項目を選択するための方向キー等からなる。またディスプレイ１８に出力されるデータをプリントアウトする際に操作する印刷キーも含まれる。フローセンサ５０は、図１及び図２に示すように本体外部に設けられており、２本のチューブからなる差圧チューブ３０の一端が接続され、他端が本体部３０の差圧チューブ接続口（図示せず）に接続されている。被検者がこのフローセンサ５０を把持した状態で、接続口５２に接続されたマウスピースを口に含み、呼吸を行うことで呼吸流量の計測が実行され、計測された呼吸流量が積分されることによって努力性肺活量等の呼吸容量が計測される。
【００２３】
圧力センサ１１は、検出される差圧に比例したアナログ信号を出力するものである。本例では、半導体の差圧センサであり、チューブ接続口間の差圧を検出するための差圧検出部と、該差圧検出部により検出される差圧に比例した電圧を出力するための出力端子を備える。Ａ／Ｄ変換器１２は、アナログ電子信号をディジタル信号に変換するためのものである。本例では、半導体のＡ／Ｄコンバータであり、圧力センサ１１の出力端子から出力されるアナログ信号を、後述するＣＰＵ１４において処理可能なディジタル信号に変換して、ディジタル出力端子から出力する。
【００２４】
ＣＰＵ１４は、ＥＥＰＲＯＭ１３に記憶されている計測プログラムや較正プログラムをＲＡＭ１５を作業領域として実行することにより、接続される各構成要素の動作を制御して、あるいは較正用空気流供給装置２００を含む各構成要素からの信号を受信して各種の処理を行うものである。本例では、Ａ／Ｄ変換器１２からの出力であり前記差圧に比例した値を示すディジタル信号に基づいて呼吸流量を算出する処理を行う。この算出は、予め記憶している差圧と呼吸流量との間の関係式に基づいて行う。即ちディジタル信号から差圧を特定し、該特定した差圧を関係式に入力して呼吸流量を算出する。また、本例ではこの呼吸流量の積分を行うことによって呼吸容量が算出される。ここで計測されたデータはＲＡＭ１５に蓄積され、計測が終了するとＲＡＭ１５に蓄積されたデータがＥＥＰＲＯＭ１３に記憶される。
【００２５】
不揮発性のメモリであるＥＥＰＲＯＭ１３は、上記のように計測データを記憶する他、呼吸流量及び呼吸容量等の呼吸機能用の計測プログラムや較正プログラムも記憶している。また、本実施形態においてＥＥＰＲＯＭ１３には、後述するファンモータ２０１に関する基準データとして、指令電圧［Ｖ］、ファンの回転数［ｒｐｍ］、及びフロー［Ｌ／ｓ］の関係式が記憶されている。またＥＥＰＲＯＭ１３には、ガイド用の音声データも記憶されており、この音声データはスピーカ２０によって再生される。ディスプレイ１８はＬＣＤのディスプレイであり、本体部１０の上面に設けられ、ＣＰＵ１４からＬＣＤドライバ回路（図示せず）を介して出力制御が行われることで所定のデータを画面に出力するものである。プリンタ２１は例えばサーマル式のプリンタであって、ＣＰＵ１４からサーマルヘッドのドライバを介して印字制御が行われることで所定のデータを視認可能に紙上に出力するものであり、例えばディスプレイ１８に表示されているデータの印刷を行う。スピーカ２０は音声ガイドによって被検者に呼気や吸気を促すための音声出力手段であり、予めＥＥＰＲＯＭ１３に記憶されている音声データに基づいた音声が出力される。
【００２６】
ＲＳ２３２Ｃコネクタ１６は、スパイロメータ外部の較正用空気流供給装置２００と、ＲＳ２３２Ｃ用のケーブルを介してデータを送受するための端子である。第１実施形態においては、較正用空気流供給装置２００から、ファンモータ２０１の回転数に応じたカウント値［ｋＨｚ］を受信してＣＰＵ１４に出力する。なお、本例では外部ＰＣとのインターフェイスをＲＳ２３２Ｃコネクタとしているが、これに限らず他のインターフェイスであってもよい。
【００２７】
フローセンサ５０について図３を用いて詳述する。フローセンサ５０の筐体となるフローセンサケース５１の側面には、フィルタやマウスピースを接続するための接続口５２が設けられている。フローセンサケース５１の下部にはフローセンサケース５１を把持するためのハンドル５６が設けられている。
【００２８】
このフローセンサケース５１内の流管５３内には呼吸抵抗を生ずる抵抗体としてスクリーン５５が配置されている。このスクリーン５５はメッシュ状物であって、気体の流れを遮るように配置されており、この流管５３内に気体の流れが生じるとスクリーン５５の前後に差圧が発生する。このスクリーン５５の前後の圧力は、該スクリーン５５の前後に配される圧力ポート、及び該圧力ポートの各々と接続される差圧チューブ３０を介して、本体の差圧チューブ接続口（図示せず）に伝達される構成となっている。即ち差圧チューブ３０を構成する２本のチューブのうち一方がスクリーン前方（接続口５２側）の圧力を当該チューブと接続される一方のチューブ接続口に伝達し、他方がスクリーン後方の圧力を当該チューブと接続される他方のチューブ接続口に伝達する。本体部５０側ではこれら２つのチューブ接続口間の差圧を検出することにより、流管５３内を流れる気体の流量、即ち呼吸流量を計測することができる。この呼吸流量は、呼吸流速とも呼ばれる。なお、この方式のフローセンサは、いわゆる差圧式と呼ばれるものであり、広く使用されている。
【００２９】
ここでスクリーン５５はメッシュ状物であり、生産ロット等によってばらつきが生じる。従って、前述したようにスクリーンが異なると、計測される呼吸流量が変化してしまう。これに対して本実施形態では、上記スパイロメータ１００と以下に説明する較正用空気流供給装置２００によって較正を行うことで、スクリーン５５の相違による計測値のばらつきを抑制するようにしている。
【００３０】
［較正用空気流供給装置２００］
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。
【００３１】
ロータリスイッチ２０７は、その回転量（段階０〜４）に応じて、較正用空気流のフローを段階的に変更可能とするものである。段階０では、ファンモータ２０１にパルス電圧が印加されず、ファンが回転しない。段階１では１．２２０Ｖ（約１Ｌ／ｓに相当）、段階２では２．００３Ｖ（約２Ｌ／ｓに相当）、段階３では２．７８２Ｖ（約３Ｌ／ｓに相当）、段階４では３．５５４Ｖ（約４Ｌ／ｓに相当）の指令電圧に応じたパルス電圧がファンモータ２０１に印加される。なお、このロータリスイッチ２０７の周囲には、各回転量（段階０〜４）に対応した箇所に目安となるフロー（０Ｌ／ｓ，１Ｌ／ｓ，２Ｌ／ｓ，３Ｌ／ｓ，４Ｌ／ｓ）が表示されている。従って、オペレータは設定しようとする較正用空気流のフローが表示された位置までロータリスイッチ２０７を回転させることで、所望のフローを供給することができる。ただし、ここに示されたフローは、あくまで操作をする者にとっての目安となる大まかな値であり、ファンモータ２０１によって供給される実際の較正用空気流のフローと一致するとは限らない。
【００３２】
ここでファンモータ２０１からは、ファンの回転数に応じた数のパルス（１回転１２パルス）が出力される。出力されたパルスは、ドライバ回路２０２により中継されて制御回路２０５に入力される。本実施形態における制御回路２０５は、受信したパルス数をカウントするパルスカウンタ機能を有しており、この機能によって１秒間に受信したパルス数をカウント値［Ｈｚ］としてモニタリングする。なお、計測されたパルス数からファンの回転数［ｒｐｍ］も算出可能であり、［カウント値÷１２×６０］によって、ファンの回転数が算出される。なお、ファンの回転数はパルス列として出力されるため、周波数／電圧変換回路によってパルス列をアナログ電圧値に変換し、そのアナログ電圧値をＡ／Ｄ変換器によってディジタル値として制御回路２０５に入力するようにしても良い。このような構成とすることで、制御回路２０５では電圧値からファンの回転数を特定することが可能である。
【００３３】
本実施形態で使用するファンモータ２０１は、較正用空気流、即ち擬似的な呼吸をフローセンサ５０に供給するものである。ここで努力性肺活量等を計測する際の被験者の呼気流量は数Ｌ／ｓから０Ｌ／ｓまで変動する。また、被験者の性別、年齢、病状等によっても呼気流量は大きく相違する。従って較正対象となりうる呼吸流量の範囲は広く、これに伴い擬似的な呼吸流として供給される較正用空気流の範囲も広くなる。
【００３４】
本実施形態ではファンモータ２０１として日本電産コパル電子株式会社製のＴＦ０３７Ｃ−１０００−Ｆを用いている。また、ドライバ回路として日本電産コパル電子株式会社製のＴＦ０３７Ｃ−１０００−Ｄを用いている。このファンモータ２０１を使用した場合、図４に示すように、フローセンサ５０の流管５３内にスクリーン５５を設置した状態で、制御回路２０５の指令電圧を１．２２０Ｖ（段階１：約１Ｌ／ｓに相当）、２．００３Ｖ（段階２：約２Ｌ／ｓに相当）、２．７８２Ｖ（段階３：約３Ｌ／ｓに相当）、３．５５４Ｖ（段階４：約４Ｌ／ｓに相当）まで段階的に変化させたとき、指令電圧に比例したカウント値［ｋＨｚ］、即ちフローが得られている。従って、この範囲では指令電圧と較正用空気流のフローとのリニアリティが確保されている。なお、本実施形態でいう指令電圧とは、制御回路２０５より出力されるＰＷＭ方式のパルス電圧のパルス幅（即ちデューティ比）を決定するための電圧であり、パルス幅は指令電圧に比例した値となる。
【００３５】
ここで図４に示すように、フローセンサ５０の流管５３内に設置するスクリーン５５を異ならせても（＃３０，＃３７，＃４６）、ファンモータ２０１の回転数（カウント値［ｋＨｚ］）は影響を受けない。また、異なる３つのスクリーンについて各々２回の計測を行ったが、１回目（図中の＃３０−１，＃３７−１，＃４６−１）と２回目（図中の＃３０−２，＃３７−２，＃４６−２）で計測フローに変動は無く、再現性の高い計測結果が得られた。従って、このファンモータ２０１は較正用空気流の供給手段として好ましく使用できる。
【００３６】
ファンモータ２０１のファンが回転すると、図１に示すように較正用空気流供給装置２００の上面に設けられた吸込口２１０から空気が吸い込まれ、吸い込まれた空気は前面に設けられた吹出口２２０から流出する。即ち、吹出口２２０からは呼気に相当する空気流が生じて、これが呼気較正を実行するときの較正用空気流となる。そして、吸込口２１０からは吸気に相当する空気流が生じて、これが吸気較正を実行するときの較正用空気流となる。
【００３７】
（関係式）
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。
【００３８】
ここでスクリーン５５の較正係数＝１００／（５０−スクリーンＩＤ＋１００）と設定することで、［較正前の計測値×較正係数］の式によって、較正後の計測値を得ることができる。例えば、スクリーンＩＤが＃３０のスクリーン５５の場合、較正係数＝１００／１２０となり、較正前の計測フローが２．４Ｌ／ｓである場合には、較正後フローとして、２．４×１００／１２０＝２．０Ｌ／ｓが得られる。３Ｌ較正用ポンプを使用した従来の較正では、このようにしてスクリーン５５毎にスクリーンＩＤを設定しておき、オペレータが流管５３内に設置したスクリーン５５のスクリーンＩＤをスパイロメータ１００に入力することで、当該入力されたスクリーンＩＤに基づいて較正係数が算出され、算出された較正係数が計測値に適用されるようになっている。通常は、スクリーンＩＤが＃３０〜＃５０のスクリーン５５が使用される。
【００３９】
図４に示す例では、フローセンサ５０を吹出口２２０に接続させておき、フローセンサ５０の流管５３内に設置するスクリーン５５として、スクリーンＩＤが＃３０，＃３７，＃４６のものを使用し、各々のスクリーン５５についてフローが約１Ｌ／ｓ，約２Ｌ／ｓ，約３Ｌ／ｓ，約４Ｌ／ｓとなるように段階的に指令電圧を変更し（１．２２０Ｖ，２．００３Ｖ，２．７８２Ｖ，３．５５４Ｖ）、各指令電圧のときにファンモータ２０１から出力されるパルスの数をカウントすると共に、各指令電圧のときの較正後フロー［Ｌ／ｓ］をスパイロメータ１００により計測した。なお、較正後フロー［Ｌ／ｓ］は、［較正前の計測値×各スクリーンＩＤに応じた較正係数］の式、即ち従来の較正方法によって得られる値である。
【００４０】
そして、得られたカウント値（２回分の合計２４サンプル）に基づいて、指令電圧［Ｖ］とカウント値［ｋＨｚ］との関係を示す近似直線を最小二乗法によって取得した。本例では、図４に示すように、指令電圧をｘ［Ｖ］、カウント値をｙ［ｋＨｚ］として、式１の近似直線（Ｒ２＝０．９９９９）が得られている。
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。
【００４１】
さらに、得られた較正後フロー（２回分の合計２４サンプル）に基づいて、カウント値［ｋＨｚ］と較正後フロー［Ｌ／ｓ］との関係を示す近似直線を最小二乗法によって取得した。本例では、図５に示すように、カウント値をｘ［ｋＨｚ］、較正後フローをｙ［Ｌ／ｓ］として、式２−１の近似直線（Ｒ２＝０．９９９５）が得られている。
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。
【００４２】
ここで、呼気と吸気ではフローの方向が反転し、呼気流路における呼気抵抗と吸気流路における吸気抵抗が必ずしも一致するとは限らない。そのため、本実施形態では、フローセンサ５０を吸込口２１０に接続させておき、フローセンサ５０の流管５３内に設置するスクリーン５５として、スクリーンＩＤが＃３０，＃３７，＃４６のものを使用し、各々のスクリーン５５についてフローが約１Ｌ／ｓ，約２Ｌ／ｓ，約３Ｌ／ｓ，約４Ｌ／ｓとなるように段階的に指令電圧を変更し（１．２２０Ｖ，２．００３Ｖ，２．７８２Ｖ，３．５５４Ｖ）、各指令電圧のときの較正後フロー［Ｌ／ｓ］をスパイロメータ１００により計測した。
【００４３】
さらに、得られた較正後フロー（２回分の合計２４サンプル）に基づいて、カウント値［ｋＨｚ］と較正後フロー［Ｌ／ｓ］との関係を示す近似直線を最小二乗法によって取得した。本例では、図５に示すように、カウント値をｘ［ｋＨｚ］、較正後フローをｙ［Ｌ／ｓ］として、式２−２の近似直線（Ｒ２＝０．９９９５）が得られている。
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。
【００４４】
［呼吸流量計測装置の作用］
（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）。
【００４５】
Ｓ０２の表示を確認した後、オペレータは、図７に示すように吹出口２２０にフローセンサ５０をセットする操作を行い（Ｓ１０）、吹出口２２０で生じる較正用空気流をフローセンサ５０の流管５３内に導く。次にロータリスイッチ２０７を操作して約１Ｌ／ｓ，約２Ｌ／ｓ，約３Ｌ／ｓ，又は約４Ｌ／ｓのいずれのフローの較正用空気流を生じさせるのかを選択する（Ｓ１１）。制御回路２０５は、ロータリスイッチ２０７によって選択されたフロー（本例では約２Ｌ／ｓとする）を発生させるための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。これにより、ドライバ回路２０２は入力されたパルス電圧に基づいてファンモータ２０１を駆動する。
【００４６】
そして、ファンの回転に伴ってファンモータ２０１からは回転数信号として１回転１２パルスのパルス列が出力される。パルス列は、ドライバ回路２０２により中継されて制御回路２０５に入力され、制御回路２０５では、１秒間に受信したパルス数をカウント値［ｋＨｚ］としてＲＳ２３２Ｃコネクタ２０６を介して接続される本体部１０に送信する（Ｓ１２）。このカウント値［ｋＨｚ］を受信したスパイロメータ１００のＣＰＵ１４は、ＥＥＰＲＯＭ１３から読み出した回転数とフローとの関係式である式（２−１）に基づいて、受信したカウント値［ｋＨｚ］に対応する較正後フロー［Ｌ／ｓ］を計算する（Ｓ１３）。このＳ１３で算出した較正後フローを基準フローと称する。さらに、フローセンサ５０に供給されている較正用空気流のフローを計測する（Ｓ１４）。このＳ１４で得られる計測値は較正前の値であり、これを計測フローと称する。
【００４７】
そして、ＣＰＵ１４は、［較正係数＝基準フロー／計測フロー］の式に基づいて呼気用の較正係数を計算してＥＥＰＲＯＭ１３に保存する（Ｓ１５）。保存終了後は、ディスプレイ１８に「呼気較正終了（２Ｌ／ｓ）」の表示を行う（Ｓ１６）。これに伴ってオペレータは、ロータリスイッチ２０７をＯＦＦ（段階０）とする操作を行う（Ｓ１７）。次いで、ＣＰＵ１４はディスプレイ１８に「吸気較正を開始」の表示を行う（Ｓ１８）。
【００４８】
これに伴い、オペレータは吹出口２２０からフローセンサ５０を取り外して、図８に示すように吸込口２１０にセットする操作を行い（Ｓ２０）、吸込口２１０で生じる較正用空気流をフローセンサ５０の流管５３内に導く。次にロータリスイッチ２０７を操作して、いずれのフローの較正用空気流を生じさせるのかを選択する（Ｓ２１）。制御回路２０５は、ロータリスイッチ２０７によって選択されたフロー（本例では約２Ｌ／ｓとする）を発生させるための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。これにより、ドライバ回路２０２は入力されたパルス電圧に基づいてファンモータ２０１を駆動する。
【００４９】
そして、ファンの回転に伴ってファンモータ２０１からは回転数信号として１回転１２パルスのパルス列が出力される。パルス列は、ドライバ回路２０２により中継されて制御回路２０５に入力され、制御回路２０５では、１秒間に受信したパルス数をカウント値［ｋＨｚ］としてＲＳ２３２Ｃコネクタ２０６を介して接続される本体部１０に送信する（Ｓ２２）。このカウント値［ｋＨｚ］を受信したスパイロメータ１００のＣＰＵ１４は、ＥＥＰＲＯＭ１３から読み出した回転数とフローとの関係式である式（２−２）に基づいて、受信したカウント値［ｋＨｚ］に対応する較正後フロー［Ｌ／ｓ］を計算する（Ｓ２３）。このＳ２３で算出した較正後フローを基準フローと称する。さらに、フローセンサ５０に供給されている較正用空気流のフローを計測する（Ｓ２４）。このＳ２４で得られる計測値は較正前の値であり、これを計測フローと称する。
【００５０】
そして、ＣＰＵ１４は、［較正係数＝基準フロー／計測フロー］の式に基づいて吸気用の較正係数を計算してＥＥＰＲＯＭ１３に保存する（Ｓ２５）。保存終了後は、ディスプレイ１８に「吸気較正終了（２Ｌ／ｓ）」の表示を行う（Ｓ２６）。これに伴ってオペレータは、ロータリスイッチ２０７をＯＦＦ（段階０）とする操作を行う（Ｓ２７）。次いで、ＣＰＵ１４は較正プログラムを終了させる（Ｓ２８）。なお、較正プログラムの終了に伴い、ＣＰＵ１４は呼気較正によって得られた呼気用の較正係数及び吸気較正によって得られた吸気用の較正係数を計測プログラムがアクセス可能な領域に保存しておく。
【００５１】
（較正後の試験）
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。
【００５２】
異なる４つのスクリーン５５（＃４６，＃４１，＃３７，＃２９）各々について、フローセンサ５０の流管５３内に設置した後で上述した呼気較正及び吸気較正を実行して、呼気用の較正係数と吸気用の較正係数を得ており、ここで得られた較正係数を図９及び図１０に示している。ここで、３Ｌの容量の擬似的な呼気を供給したときには、［較正前の計測値×Ｓ１５で算出された呼気用の較正係数］の式によって較正後の計測値を得た。また、３Ｌの容量の擬似的な吸気を供給したときには、［較正前の計測値×Ｓ２５で算出された吸気用の較正係数］の式によって較正後の計測値を得た。
【００５３】
４つのスクリーンを対象として各々５回ずつ計測を行ったが、全ての呼気及び吸気について、較正後の計測値は３Ｌ±３％の範囲に入っていた。これは計測流量を２Ｌ／ｓとしたときも３Ｌ／ｓとしたときも同様であった。このように本実施形態の呼吸流量計測装置１によれば、実測されているファンの回転数から算出される基準フローと、フローセンサ５０により計測されている計測フローから較正係数を設定するようにしているため、正確且つ簡単な方法で較正係数を設定することができる。そして計測された較正前の呼吸流量に、設定した較正係数を乗じた値を較正後の計測値として得ることで、正確な計測値を得ることができる。
【００５４】
なお、本実施形態のように呼吸流量を積分して呼吸容量を算出するようなケースでは、較正後の呼吸流量を積分することで正確な呼吸容量（較正後の呼吸容量）を得ることができるが、較正前の呼吸流量を積分した後に、その積分値に対して較正係数を乗じることによっても正確な呼吸容量（較正後の呼吸容量）を得ることができる。呼吸容量の計測ではいずれの方法を用いるようにしても良い。
【００５５】
[第２実施形態に係る較正装置２００’]
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。
【００５６】
第２実施形態におけるスパイロメータ１００’は、被測気体のフローを計測して、その計測フローを較正装置２００’に送信する。また、第２実施形態に係る較正装置２００’は、ディスプレイ２０８を備えている。較正装置２００’の制御回路２０５’はスパイロメータ１００’によって計測された値を取得して、取得した値に対して較正を行い、較正後の値をディスプレイ２０８に表示する。また、ＤＩＰスイッチ２０９の操作によって、制御回路２０５’のＥＥＰＲＯＭに記憶されている較正プログラムを実行させる。
【００５７】
図１２は、第２実施形態に係る第２実施形態のスパイロメータ１００’と較正装置２００’によって実行される較正プロセスを示す説明図である。制御回路２０５’のＥＥＰＲＯＭ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（Ｓ５０）。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）に関しては記憶させないようにしても良い。そして、制御回路２０５’はＤＩＰスイッチ２０９の操作が行われたことによってＥＥＰＲＯＭに記憶されている較正プログラムを起動させ（Ｓ５１）、ディスプレイ２０８には「呼気較正を開始」の表示を行う（Ｓ５２）。
【００５８】
Ｓ５２の表示を確認した後、オペレータは、図７に示すように吹出口２２０にフローセンサ５０をセットする操作を行い（Ｓ５３）、吹出口２２０で生じる較正用空気流をフローセンサ５０の流管５３内に導く。次にロータリスイッチ２０７を操作して約１Ｌ／ｓ，約２Ｌ／ｓ，約３Ｌ／ｓ，又は約４Ｌ／ｓのいずれのフローの較正用空気流を生じさせるのかを選択する（Ｓ５４）。制御回路２０５’は、ロータリスイッチ２０７によって選択されたフロー（本例では約２Ｌ／ｓとする）を発生させるための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。これにより、ドライバ回路２０２は入力されたパルス電圧に基づいてファンモータ２０１を駆動する。
【００５９】
そして、ファンの回転に伴ってファンモータ２０１からは回転数信号として１回転１２パルスのパルス列が出力される。パルス列は、ドライバ回路２０２により中継されて制御回路２０５’に入力され、制御回路２０５’では、１秒間に受信したパルス数をカウント値［ｋＨｚ］として算出する。制御回路２０５’は、ＥＥＰＲＯＭから読み出した回転数とフローとの関係式である式（２−１）に基づいて、算出したカウント値［ｋＨｚ］に対応する較正後フロー［Ｌ／ｓ］を計算する（Ｓ６２）。このＳ６２で算出した較正後フローを基準フローと称する。さらに、スパイロメータ１００’によって計測された較正用空気流のフローが較正装置２００’に送信されているため（Ｓ６０，Ｓ６１）、これを取得する（Ｓ６３）。このＳ６３で得られるフローは較正前の値であり、これを計測フローと称する。
【００６０】
そして、制御回路２０５’は、［較正係数＝基準フロー／計測フロー］の式に基づいて呼気用の較正係数を計算してＥＥＰＲＯＭに保存する（Ｓ６４）。保存終了後は、ディスプレイ２０８に「呼気較正終了（２Ｌ／ｓ）」の表示を行う（Ｓ６５）。これに伴ってオペレータは、ロータリスイッチ２０７をＯＦＦ（段階０）とする操作を行う（Ｓ６６）。次いで、制御回路２０５’はディスプレイ２０８に「吸気較正を開始」の表示を行う（Ｓ６７）。
【００６１】
これに伴い、オペレータは吹出口２２０からフローセンサ５０を取り外して、図８に示すように吸込口２１０にセットする操作を行い（Ｓ６８）、吸込口２１０で生じる較正用空気流をフローセンサ５０の流管５３内に導く。次にロータリスイッチ２０７を操作して、いずれのフローの較正用空気流を生じさせるのかを選択する（Ｓ６９）。制御回路２０５’は、ロータリスイッチ２０７によって選択されたフロー（本例では約２Ｌ／ｓとする）を発生させるための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。これにより、ドライバ回路２０２は入力されたパルス電圧に基づいてファンモータ２０１を駆動する。
【００６２】
そして、ファンの回転に伴ってファンモータ２０１からは回転数信号として１回転１２パルスのパルス列が出力される。パルス列は、ドライバ回路２０２により中継されて制御回路２０５’に入力され、制御回路２０５’では、１秒間に受信したパルス数をカウント値［ｋＨｚ］として算出する。制御回路２０５’は、ＥＥＰＲＯＭから読み出した回転数とフローとの関係式である式（２−２）に基づいて、算出したカウント値［ｋＨｚ］に対応する較正後フロー［Ｌ／ｓ］を計算する（Ｓ７２）。このＳ７２で算出した較正後フローを基準フローと称する。さらに、スパイロメータ１００’によって計測された較正用空気流のフローが較正装置２００’に送信されているため（Ｓ７０，Ｓ７１）、これを取得する（Ｓ７３）。このＳ７３で得られるフローは較正前の値であり、これを計測フローと称する。
【００６３】
そして、制御回路２０５’は、［較正係数＝基準フロー／計測フロー］の式に基づいて吸気用の較正係数を計算してＥＥＰＲＯＭに保存する（Ｓ７４）。保存終了後は、ディスプレイ２０８に「吸気較正終了（２Ｌ／ｓ）」の表示を行う（Ｓ７５）。これに伴ってオペレータは、ロータリスイッチ２０７をＯＦＦ（段階０）とする操作を行う（Ｓ７６）。次いで、制御回路２０５’は較正プログラムを終了させる（Ｓ７７）。なお、較正プログラムの終了に伴い、制御回路２０５’は呼気較正によって得られた呼気用の較正係数及び吸気較正によって得られた吸気用の較正係数をＲＡＭの所定領域に記憶しておき、スパイロメータ１００’から呼吸に関する計測フローを取得したときに、呼気の計測フロー（正）であれば、これに呼気用の較正係数を乗じた値を較正後の値としてディスプレイ２０８に表示し、吸気の計測フロー（負）であれば、これに吸気用の較正係数を乗じた値を較正後の値としてディスプレイ２０８に表示する。
【００６４】
このように本実施形態の較正装置２００’によれば、実測されているファンの回転数から算出される基準フローと、スパイロメータ１００’により計測されている計測フローから較正係数を設定するようにしているため、正確且つ簡単な方法で較正係数を設定することができる。また、第１実施形態と異なり、スパイロメータ自体が較正機能を有していない場合であっても、スパイロメータ自体に変更を施さずに、較正装置２００’が、スパイロメータから計測フローを取得して較正後の値を得ることが可能である。
【００６５】
［変形例］
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。
【００６６】
［較正用空気流の流量設定方法］
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。
【００６７】
ここで、上記指令電圧は、以下のようにして算出しても良い。まず、式２−１又は式２−２によってターゲットフローに対応するカウント値を算出し、次に式１によって算出したカウント値に対応する指令電圧を算出するようにしても良い。このようにすることでターゲットフローの値に応じた指令電圧が得られる。
【００６８】
また、第１実施形態に係る制御回路２０５は、ターゲットフローに相当する指令電圧（又はターゲットフローに関係なく定めた所定の指令電圧）に応じたパルス電圧をドライバ回路２０２に出力した後、このパルス電圧に基づいてファンモータ２１０から出力されるパルス列をカウントし、カウント値としてスパイロメータ１００のＣＰＵ１４に送信するようにしても良い。ＣＰＵ１４では、ＥＥＰＲＯＭ１３から読み出したカウント値とフローとの関係式である式２−１又は式２−２に基づいて、受信したカウント値に対応するフローを計算する。この計算により得られるフローを供給中フローと称する。さらにＣＰＵ１４は、供給中フローを上記ターゲットフロー（２Ｌ／ｓ）に近づけるように指令電圧を調整するようにすると良い。例えば、供給中フローが１．８Ｌ／ｓであるときには、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指令電圧調整コマンドを較正用空気流供給装置２００の制御部２０５に送信するようにすると良い。このようにすることで、供給中フローをターゲットフローに近づけて、所望のフロー（ここでは２Ｌ／ｓ）に近い較正用空気流を供給して較正を実行することができる。
【００６９】
第２実施形態に係る制御回路２０５’の場合は、ターゲットフローに相当する指令電圧（又はターゲットフローに関係なく定めた所定の指令電圧）に応じたパルス電圧をドライバ回路２０２に出力した後、このパルス電圧に基づいてファンモータ２１０から出力されるパルス列をカウントし、１秒間あたりの出力パルス数であるカウント値を算出するようにしても良い。さらに制御回路２０５’では、ＥＥＰＲＯＭから読み出したカウント値とフローとの関係式である式２−１又は式２−２に基づいて、算出したカウント値に対応するフローを計算する。この計算により得られるフローを供給中フローと称する。さらに制御回路２０５’は、供給中フローを上記ターゲットフロー（２Ｌ／ｓ）に近づけるように指令電圧を調整するようにしても良い。例えば、供給中フローが１．８Ｌ／ｓであるときには、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と良い。このようにすることで、供給中フローをターゲットフローに近づけて、所望のフロー（ここでは２Ｌ／ｓ）に近い較正用空気流を供給して較正を実行することができる。
【００７０】
［基準フローの特定方法］
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。
【００７１】
［呼気経路と吸気経路の切り替え］
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。
【００７２】
図１３（ａ）に示すように呼気較正のときには、第１流路３０１と第２流路３０２とを連通させることで、ファンモータ２０１の吹出口２２０からフローセンサ５０の流管５３に対して正の空気流が供給される経路を設定する一方、第３流路３０３と第４流路３０４とを連通させることで、外気からファンモータ２０１の吸込口２１０に対しても正の空気流が供給される経路を確保する。このようにすることで、外気から吸込口２１０に、吸込口２１０からファンモータ２０１を介して吹出口２２０に、さらに吹出口２２０からフローセンサ５０に対して呼気に相当する正の空気流が供給されることになる。
【００７３】
これに対して、図１３（ｂ）に示すように吸気較正のときには、第２流路３０２と第４流路３０４とを連通させることで、フローセンサ５０の流管５３からファンモータ２０１の吸込口２１０に対して正の空気流が供給される経路を設定する一方、第１流路３０１と第３流路３０３とを連通させることで、ファンモータ２０１の吹出口２２０から外気に対しても正の空気流が供給される経路を確保する。このようにすることで、フローセンサ５０から吸込口２１０に、吸込口２１０からファンモータ２０１を介して吹出口２２０に、さらに吹出口２２０から外気に対して正の空気流が供給される。その結果、フローセンサ５０の流管５３内に吸気に相当する負の空気流が生ずることになる。図１３（ａ）及び図１３（ｂ）に示す両状態の切り替えは、手動で行うようにしても良いが、ロータリソレノイドやステッピングモータ等の回転発生機構によって自動で切り替えるようにしても良い。
【００７４】
［呼吸流量検査装置の他の形態］
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。
【符号の説明】
【００７５】
１…呼吸流量計測装置
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
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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