(57)【要約】 【課題】低コストの流量測定装置を提供するとともに、流量の測定精度の低下を防止すること。【解決手段】気流筒１０の内壁に界面活性剤や親水性の液剤の塗布等により防曇性被膜を形成する。そして、気流筒１０の壁面を通してインジケータの光学像をディテクタ部５０によって撮像する。ディテクタ部５０は、撮像したインジケータの光学像を光電変換して生成した電気信号を流量換算部に出力する。流量換算部は、ディテクタ部５０から出力された電気信号に基づいて、インジケータの変移量を検出する。そして、その変移量に対応する気流量情報を流量換算テーブルから読み取って、その気流量情報を呼吸流量として決定する。【選択図】図２
2006343186.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定対象の流体を流す管体と、
前記管体内部に配置され、前記流体の流量に応じた物理的変化を生ずる可動部材と、
前記可動部材の物理的変化の度合いを前記管体の外部から検出する検出手段と、
前記検出手段により検出された物理的変化の度合いを流量に換算する換算手段と、を備え、前記管体に防曇処理が施されていることを特徴とする流量測定装置。
【請求項２】
前記管体は、当該管体の壁面に防曇性被膜が形成されることを特徴とする請求項１に記載の流量測定装置。
【請求項３】
前記防曇性被膜は、界面活性剤により形成された被膜であることを特徴とする請求項２に記載の流量測定装置。
【請求項４】
前記防曇性被膜は、親水性の被膜であることを特徴とする請求項２に記載の流量測定装置。
【請求項５】
前記防曇性被膜は、界面活性剤と親水性の液剤との混合液により形成された被膜であることを特徴とする請求項２に記載の流量測定装置。
【請求項６】
前記防曇性被膜は、親水性高分子の液剤により形成された被膜であることを特徴とする請求項２に記載の流量測定装置。
【請求項７】
前記防曇性被膜は、光触媒の被膜であることを特徴とする請求項２に記載の流量測定装置。
【請求項８】
前記防曇性被膜は、吸水性又は吸湿性のポリマーの被膜であることを特徴とする請求項２に記載の流量測定装置。
【請求項９】
前記防曇性被膜は、疎水性の被膜であることを特徴とする請求項２に記載の流量測定装置。
【請求項１０】
前記管体は、防曇剤を含有した材料により形成されたことを特徴とする請求項１〜９の何れか一項に記載の流量測定装置。
【請求項１１】
前記防曇剤は、界面活性剤であることを特徴とする請求項１０に記載の流量測定装置。
【請求項１２】
前記管体は熱伝導性を有し、
前記管体の壁面を加熱する加熱手段を更に備えることを特徴とする請求項１〜１１の何れか一項に記載の流量測定装置。
【請求項１３】
前記管体の壁面は、断熱層を有することを特徴とする請求項１〜１２の何れか一項に記載の流量測定装置。
【請求項１４】
前記管体を、前記検出手段と着脱可能且つ一体的に構成することを特徴とする請求項１〜１３の何れか一項に記載の流量測定装置。  
【請求項１５】
前記測定対象の流体は、被験者の呼気又は吸気であることを特徴とする請求項１〜１４の何れか一項に記載の流量測定装置。
【請求項１６】
測定対象の流体を流す管体の壁面に防曇性被膜を形成する被膜形成工程と、
前記被膜形成工程において形成された管体内に測定対象の流体の流量に応じた物理的変化を生ずる可動部材を配置する部材配置工程と、
を含むことを特徴とする流量測定装置用の管体製造方法。
【請求項１７】
前記被膜形成工程は、
前記管体の壁面に防曇剤を塗布する塗布工程と、
前記塗布工程において塗布された防曇剤を乾燥させる乾燥工程と、
を含むことを特徴とする請求項１６に記載の流量測定装置用の管体製造方法。
【請求項１８】
微細な凹凸を前記管体の壁面上に形成する凹凸形成工程を更に含み、
前記被膜形成工程は、
前記凹凸形成工程において形成された壁面上の凹部に、前記防曇剤を充填させて塗布する充填工程を含むことを特徴とする請求項１７に記載の流量測定装置用の管体製造方法。
【請求項１９】
前記被膜形成工程は、
前記管体の壁面に防曇剤を蒸着する蒸着工程と、
前記蒸着工程において蒸着された防曇剤を乾燥させる乾燥工程と、
を含むことを特徴とする請求項１６に記載の流量測定装置用の管体製造方法。
【請求項２０】
前記被膜形成工程は、
予め加工された防曇性被膜を前記管体の壁面に貼り付ける貼付工程を含むことを特徴とする請求項１６に記載の流量測定装置用の管体製造方法。
【請求項２１】
防曇剤を含有した材料によって測定対象の流体を流す管体を形成する管体形成工程と、
前記管体形成工程において形成された管体内に測定対象の流体の流量に応じた物理的変化を生ずる可動部材を配置する部材配置工程と、
を含むことを特徴とする流量測定装置用の管体製造方法。
【請求項２２】
測定対象の流体を流す管体の壁面に断熱層を形成する断熱層形成工程と、
前記断熱層形成工程において断熱層が形成された管体内に測定対象の流体の流量に応じた物理的変化を生ずる可動部材を配置する部材配置工程と、
を含むことを特徴とする流量測定装置用の管体製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、測定対象の流体の流量を測定する流量測定装置と、当該流量測定装置用の管体製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
呼吸器疾患の検査には、ＣＴ（Computed Tomography）、Ｘ線撮影等を含む画像診断や
血液検査と並んで、肺機能検査が重要な位置を占める。肺機能検査は、肺気腫、気管支喘息、気管支拡張症等、慢性の呼吸器疾患の場合には必ずといっていいほど行われる検査である。
【０００３】
近年、ＣＯＰＤ（Chronic Obstructive Pulmonary Disease：慢性閉塞性肺疾患）が非常に注目されており、潜在患者数は数百万人とも言われているが、この疾患の検査でも肺機能検査は非常に重要である。その他、トレーニングジム等のメディカル・チェックにおいても、肺活量、１回換気量、１秒率、残気量等の測定が行われている。これらの検査に用いられるのが流量測定装置であり、特に呼吸気の流量を測定するものをスパイロメータ（呼吸流量測定装置）という。
【０００４】
流量測定装置の測定方式は、非分散赤外線分析法（ＮＤＩＲ法）により二酸化炭素濃度を測定する方式、熱線を用いる方式等がある。また、流量測定装置の一例としては、気体が流通する通路中の層流抵抗体の前後の差圧を検出する差圧センサを用いた気体計測用流量計（例えば、特許文献１参照）や、ケーシングの流路途中に呼吸気により回転する回転体を設け、その回転に応じて回転体に遮断される発光器からの光を受光器により受光してその受光量から回転体の回転速度や回転方向を検出する回転センサを用いた呼吸流量計測装置が知られている（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開平７−８３７１３号公報
【特許文献２】特開２０００−２９８０４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一般に、生体から発せられる呼気には生体内に存在するウイルス等の菌や微生物が含まれることが多く、空気感染性の疾患を保有する人がスパイロメータを用いた場合、呼気が流れる流路には感染源となる菌が存在するおそれがある。このため、一度使用して呼気が通過した流路を形成する部材は、消毒を行うことが望ましい。しかし、測定の都度、消毒を行うことは非常に煩雑であるばかりでなく、消毒薬の消費及び廃棄に伴う経費が必要となる。
【０００６】
一方、測定の都度、使用した部材を廃棄して新しい部材で測定する、ディスポーザブルを実現することで、消毒の手間を省けるが、これを実現するには、測定装置を安価に構成する必要がある。しかし、特許文献１及び２のように、差圧センサや回転センサの各種センサを呼気の経路に設けた場合、このセンサを毎回廃棄するにはコストが高くついてしまう。そこで、特許文献２の呼吸流量計測装置の流路を透明な材料で形成し、発光器及び受光器の回転センサを流路の外部に配置することで、回転センサが呼吸気に接触しなくなる。
【０００７】
ところが、測定時の外気温と、呼気の温度との差が大きくなると、呼気中の水蒸気量が外気温の飽和水蒸気量を超えてしまい、呼気に含まれる水蒸気の余剰分が水滴となって流路の内壁に付着してしまう。この水蒸気の付着によって流路の内壁には曇りが生じ、受光部が受光する光は、その曇りによって不明瞭となりぼけてしまう。このため、回転センサの誤検出、気流量の算出時間の増加等を引き起こしてしまい、気流量の測定精度を低下させてしまった。また、水滴によって流滴が現れると、その流滴によって受光部が受光する光は、その流滴の影響を受けてしまう。また、特許文献２の呼吸流量計測装置は、呼吸気を渦流にする偏向部材や、回転軸を中心に回転する回転体等を流路中に設けるため、その装置構成が複雑になってしまった。
【０００８】
本発明は、上述した問題点に鑑みてなされたものであって、低コストの流量測定装置を提供するとともに、流量の測定精度の低下を防止することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
以上の課題を解決するために、請求項１の流量測定装置は、
測定対象の流体を流す管体と、
前記管体内部に配置され、前記流体の流量に応じた物理的変化を生ずる可動部材と、
前記可動部材の物理的変化の度合いを前記管体の外部から検出する検出手段と、
前記検出手段により検出された物理的変化の度合いを流量に換算する換算手段と、を備え、前記管体に防曇処理が施されていることを特徴としている。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明であって、前記管体は、当該管体の壁面に防曇性被膜が形成されることを特徴としている。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明であって、前記防曇性被膜は、界面活性剤により形成された被膜であることを特徴としている。
【００１２】
請求項４に記載の発明は、請求項２に記載の発明であって、前記防曇性被膜は、親水性の被膜であることを特徴としている。
【００１３】
請求項５に記載の発明は、請求項２に記載の発明であって、前記防曇性被膜は、界面活性剤と親水性の液剤との混合液により形成された被膜であることを特徴としている。
【００１４】
請求項６に記載の発明は、請求項２に記載の発明であって、前記防曇性被膜は、親水性高分子の液剤により形成された被膜であることを特徴としている。
【００１５】
請求項７に記載の発明は、請求項２に記載の発明であって、  前記防曇性被膜は、光触媒の被膜であることを特徴としている。
【００１６】
請求項８に記載の発明は、請求項２に記載の発明であって、前記防曇性被膜は、吸水性又は吸湿性のポリマーの被膜であることを特徴としている。
【００１７】
請求項９に記載の発明は、請求項２に記載の発明であって、前記防曇性被膜は、疎水性の被膜であることを特徴としている。
【００１８】
請求項１０に記載の発明は、請求項１〜９の何れか一項に記載の発明であって、前記管体は、防曇剤を含有した材料により形成されたことを特徴としている。
【００１９】
請求項１１に記載の発明は、請求項１０に記載の発明であって、前記防曇剤は、界面活性剤であることを特徴としている。
【００２０】
請求項１２に記載の発明は、請求項１〜１１の何れか一項に記載の発明であって、前記管体は熱伝導性を有し、前記管体の壁面を加熱する加熱手段を更に備えることを特徴としている。
【００２１】
請求項１３に記載の発明は、請求項１〜１２の何れか一項に記載の発明であって、前記管体の壁面は、断熱層を有することを特徴としている。
【００２２】
請求項１４に記載の発明は、請求項１〜１３の何れか一項に記載の発明において、前記管体を、前記検出手段と着脱可能且つ一体的に構成することを特徴としている。  
【００２３】
請求項１５に記載の発明は、請求項１〜１４の何れか一項に記載の発明であって、前記測定対象の流体は、被験者の呼気又は吸気であることを特徴としている。
【００２４】
請求項１６に記載の流量測定装置用の管体製造方法は、
測定対象の流体を流す管体の壁面に防曇性被膜を形成する被膜形成工程と、
前記被膜形成工程において形成された管体内に測定対象の流体の流量に応じた物理的変化を生ずる可動部材を配置する部材配置工程と、を含むことを特徴としている。
【００２５】
請求項１７に記載の発明は、請求項１６に記載の発明であって、前記被膜形成工程は、
前記管体の壁面に防曇剤を塗布する塗布工程と、前記塗布工程において塗布された防曇剤を乾燥させる乾燥工程と、を含むことを特徴としている。
【００２６】
請求項１８に記載の発明は、請求項１７に記載の発明であって、微細な凹凸を前記管体の壁面上に形成する凹凸形成工程を更に含み、前記被膜形成工程は、前記凹凸形成工程において形成された壁面上の凹部に、前記防曇剤を充填させて塗布する充填工程を含むことを特徴としている。
【００２７】
請求項１９に記載の発明は、請求項１６に記載の発明であって、前記被膜形成工程は、前記管体の壁面に防曇剤を蒸着する蒸着工程と、前記蒸着工程において蒸着された防曇剤を乾燥させる乾燥工程と、を含むことを特徴としている。
【００２８】
請求項２０に記載の発明は、請求項１６に記載の発明であって、前記被膜形成工程は、予め加工された防曇性被膜を前記管体の壁面に貼り付ける貼付工程を含むことを特徴としている。
【００２９】
請求項２１に記載の流量測定装置用の管体製造方法は、
防曇剤を含有する材料によって測定対象の流体を流す管体を形成する管体形成工程と、
前記管体形成工程において形成された管体内に測定対象の流体の流量に応じた物理的変化を生ずる可動部材を配置する部材配置工程と、
を含むことを特徴としている。
【００３０】
請求項２２に記載の流量測定装置用の管体製造方法は、
測定対象の流体を流す管体の壁面に断熱層を形成する断熱層形成工程と、
前記断熱層形成工程において断熱層が形成された管体内に測定対象の流体の流量に応じた物理的変化を生ずる可動部材を配置する部材配置工程と、
を含むことを特徴としている。
【発明の効果】
【００３１】
請求項１に記載の発明によれば、管体内の可動部材の物理的変化の度合いを管体の外部から検出し、その物理的変化の度合いを管体内を流れる流体の流量に換算する。このように、可動部材の物理的変化の度合いを管体の外部から検出するため、当該物理的変化の度合いを非接触で検出することができる。これにより、測定対象の流体に直接接触するセンサを設ける必要がなく、低コストの流量測定装置を提供することができる。
【００３２】
また、管体に防曇処理を施すことにより、管体を流れる流体と外気との温度差によって管体に水滴が付着して曇りが生ずることを防止できる。このため、検出手段は可動部材の正確な物理的変化の度合いを検出することができる。従って、安定した流量の換算を行うことができ、流量の測定精度の低下を防止することができる。
【００３３】
請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明と同様の効果が得られるのは無論のこと、管体の壁面に防曇性被膜が形成される。特に請求項３〜７に記載の発明によれば、界面活性剤による被膜、親水性の被膜、界面活性剤と親水性の液剤との混合液による被膜、親水性高分子の液剤による被膜及び光触媒の被膜が防曇性被膜として形成される。これにより、防曇性被膜に付着した水滴は水膜になり、流滴が生じにくくなるため、管体の透過性を保持することができる。従って、検出手段は可動部材の正確な物理的変化の度合いを検出することができ、安定した流量の換算を行うことができ、流量の測定精度の低下を防止することができる。
【００３４】
また、請求項８に記載の発明によれば、吸水性又は吸湿性のポリマーの被膜が防曇性被膜として形成され、その吸水性ポリマー又は吸湿性ポリマーに付着した水滴は吸収されるため、管体の透過性を保持することができ、曇りが生じにくくなる。
【００３５】
また、請求項９に記載の発明によれば、疎水性の被膜が防曇性被膜として形成され、その被膜に水滴が付着せずに流れるため、管体の透過性を保持することができ、曇りが生じにくくなる。
【００３６】
請求項１０に記載の発明によれば、請求項１〜９の何れか一項の発明と同様の効果が得られるのは無論のこと、防曇剤を含有した材料により管体を形成するため、管体に水滴が付着することを防止し、その防曇性を高めることができる。特に請求項１１に記載の発明によれば、防曇剤として界面活性剤が含有されるため、管体の壁面に付着した水滴がその親水性により水膜となり、管体の透過性を保持することができる。従って、検出手段は可動部材の正確な物理的変化の度合いを検出することができ、安定した流量の換算を行うことができ、流量の測定精度の低下を防止することができる。
【００３７】
請求項１２に記載の発明によれば、請求項１〜１１の何れか一項に記載の発明と同様の効果が得られるのは無論のこと、熱伝導性を有する管体を加熱するため、管体内の温度が上昇する。これにより、管体内を流れる流体が管体外部の外気によって冷やされてしまうことが低減され、管体に曇りが生じにくくなる。
【００３８】
請求項１３に記載の発明によれば、請求項１〜１２の何れか一項に記載の発明と同様の効果が得られるのは無論のこと、断熱層を管体の壁面が有するため、管体内部と、管体外部との間を断熱することができる。これにより、管体内を流れる流体と、管体外部の外気とが互いの温度差の影響を受けにくくなるため、管体に曇りが生じにくくなる。
【００３９】
請求項１４に記載の発明によれば、請求項１〜１３の何れか一項の発明と同様の効果が得られるのは無論のこと、管体が検出手段と着脱可能且つ一体的に構成されるため、流体が流れた管体のみの消毒や破棄が可能となり、流量測定装置の低コスト化が図れる。
【００４０】
請求項１５に記載の発明によれば、請求項１〜１４の何れか一項に記載の発明と同様の効果が得られるのは無論のこと、被験者の呼気又は吸気を測定対象とする流量測定装置が実現される。
【００４１】
請求項１６に記載の発明によれば、防曇性被膜を形成し、その内部に物理的変化を生ずる可動部材が配置された流量測定装置用の管体が製造される。これにより、管体内を流れる流体と、外気との温度差により管体に曇りが生ずることを防止することができる。
【００４２】
請求項１７に記載の発明によれば、請求項１６に記載の発明と同様の効果が得られるのは無論のこと、防曇材を塗布し、その防曇材を乾燥させることで、防曇性被膜が形成される。
【００４３】
請求項１８に記載の発明によれば、請求項１７に記載の発明と同様の効果が得られるのは無論のこと、管体の壁面に微細な凹凸を形成し、その凹部に防曇材を充填させて塗布する。このため、塗布した防曇材を水膜等によって流れ難くすることができ、防曇効果の持続性を維持できる。
【００４４】
請求項１９に記載の発明によれば、請求項１６に記載の発明と同様の効果が得られるのは無論のこと、防曇材を蒸着し、その防曇材を乾燥させることで、防曇性被膜が形成される。
【００４５】
請求項２０に記載の発明によれば、請求項１６に記載の発明と同様の効果が得られるのは無論のこと、予め加工された防曇性被膜を管体の壁面に貼り付けるため、管体の所望の部分に防曇処理を施すことができる。
【００４６】
請求項２１に記載の発明によれば、防曇材を含有した材料によって管体を形成するため、管体に水滴が付着して曇りが生じることを防止でき、また防曇効果の持続性を維持できる。
【００４７】
請求項２２に記載の発明によれば、断熱層を管体の壁面に形成するため、管体内部と、管体外部との間を断熱することができる。これにより、管体内を流れる流体が管体外部の外気によって冷やされてしまうことが低減され、管体に曇りが生じにくくなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４８】
〔実施形態〕
以下、本発明の流量測定装置をスパイロメータ１００に適用した場合の実施形態について図１〜図７を用いて詳細に説明する。
【００４９】
図１は、スパイロメータ１００の概要を説明するための図である。図１に示すように、スパイロメータ１００は、測定ユニット９０と、流量換算部７０とを備えて構成される。測定ユニット９０は、筒状の透明な樹脂で構成され、呼吸気が流れる流路となる気流筒１０、ホルダ部３０及びディテクタ部５０を有して構成される。ディテクタ部５０に対向するホルダ部３０の側面には開口窓３５が設けられる。
【００５０】
ディテクタ部５０は、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）エリアセンサ、ＣＣＤラインセンサ、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）エリアセンサ、ＣＭＯＳラインセンサ等により構成される。ディテクタ部５０は、ホルダ部３０の開口窓３５を介して、気流筒１０の壁面を透過したインジケータ２０の光学像を走査、露光して、当該光学像を電気信号に変換（光電変換）する機能部である。ディテクタ部５０は、その光電変換した電気信号をケーブルＣＢを介して流量換算部７０に出力可能に構成さる。
【００５１】
尚、ディテクタ部５０と流量換算部７０とは、例えば、有線ＬＡＮ、無線ＬＡＮ及びＷＡＮ等のネットワークを介して接続可能であってもよいし、光ファイバーによって光学的な通信接続を行うこととしてもよい。
【００５２】
図２（ａ）は、気流筒１０を軸方向に切断した測定ユニット９０の縦断面図、図２（ｂ）は、気流筒１０の径方向に切断した測定ユニット９０の縦断面図である。図２（ａ）に示すように、気流筒１０及びホルダ部３０それぞれに設けられた留め具１７及び３２により、互いに着脱可能に構成されている。
【００５３】
被験者は、測定の際に、ホルダ部３０を把持し気流筒１０の片側を口に当てて呼吸を行う。このとき、インジケータ２０が、被験者の呼気又は吸気に応答して変形する。スパイロメータ１００は、その変形の度合いをディテクタ部５０により撮像された光学像に基づいて検出して、その変形の度合いを呼吸流量に換算する。そして、その呼吸流量から呼吸気量を算出して流量換算部７０の表示部７２０に表示させる。
【００５４】
可動部材であるインジケータ２０は、図２に示すように、気流筒１０の内部に呼吸気の流れの一部を遮断する方向に配置され、その一端が気流筒１０の内壁に接合固定されている。インジケータ２０は、可撓性を有する樹脂等の薄板上の弾性体（例えば、板バネ）により構成され、呼吸気の流量に応じて図２（ａ）のようにｂ又はｄの方向に変形する。この変形の度合い（例えば、インジケータ２０の下端２０２の変移量）はインジケータ２０の弾性力、変形による流路の開口度、気流の流れの変化等により決められる。弾性力はインジケータ２０の厚みや形状、素材材質等により決まる。
【００５５】
例えば、被験者が気流筒１０に呼気を吹き込むことにより、図２（ａ）の矢印ａの方向に気流が生じる。この気流により、インジケータ２０が矢印ｂ方向に変形する（撓む）。また、被験者が気流筒１０から吸気を吸い込むことにより、図２（ａ）の矢印ｃの方向に気流が生じる。この気流により、インジケータ２０が矢印ｄの方向に変形する（撓む）。スパイロメータ１００は、インジケータ２０の変形（物理的変化）の度合いをディテクタ部５０において撮像された光学像に基づいて検出することにより、呼吸流量の測定を行う。
【００５６】
尚、本発明において物理的変化とは、物体の形状の変形だけでなく、物体の移動又は回転等の変移も含むこととする。例えば、図７に示すように薄板状のインジケータ２１をスプリング１３及び１５によって連結して構成し、呼吸気に応じたインジケータ２１の矢印ｅ及びｆの方向への移動量をディテクタ部５０により撮像された光学像に基づいて検出することとしてもよい。
【００５７】
図７のインジケータ２１は、スプリング１３及び１５によって気流筒１０内での位置が決められる。スプリング１３及び１５それぞれの一端は、例えば、気流筒１０の内壁に固定される。このインジケータ２１は、図２のインジケータ２０と同様に、呼気又は吸気に応じて矢印ｅ又はｆの方向に移動可能となっている。従って、スパイロメータ１００は、気流筒１０の軸方向におけるこのインジケータ２１の移動（物理的変化）の度合いを検出することにより、呼吸流量の測定を行うこととなる。
【００５８】
ディテクタ部５０は、呼吸気に応じて撓むインジケータ２０の光学像を気流筒１０を通して読み取って電気信号（電圧）に変換し、流量換算部７０のデータ入力部７３０に出力する。
【００５９】
また、図２に示すように、気流筒１０は、その内壁に透明な防曇性被膜１２が形成されて構成される。この防曇性被膜１２を形成する方法としては次のようなものがある。
【００６０】
（１）ポリグリセリン脂肪酸エステル、ジグリセリン脂肪酸エステル、アルキルエーテル硫酸エステルナトリウム及びショ糖脂肪酸エステル等の界面活性剤を含む透明な液剤を気流筒１０の内壁に塗布又は蒸着し、その液剤を熱処理して乾燥・硬化させることで塗膜を形成する方法。
【００６１】
（２）親水性無機フィラーやポリエチレングリコール、コロイダルシリカ、酸化チタン、ポリカルボン酸化樹脂等の親水性化合物を含む透明な液剤を気流筒１０の内壁に塗布又は蒸着し、その液剤を熱処理して乾燥・硬化させる、又は親水性ポリマーで気流筒１０の内壁をコーディングすることで親水性の被膜を形成する方法。
【００６２】
（３）界面活性剤と親水性の液剤とを混合し、その混合液を気流筒１０の内壁に塗布又は蒸着し、その液剤を熱処理して乾燥・硬化させることで塗膜を形成する方法。
【００６３】
（４）ポリアクリル酸アミドやポリアクリル酸、親水性重合体セグメントと疎水性重合体セグメントからなる共重合体を主成分とする親水性高分子の液剤を気流筒１０の内壁に塗布又は蒸着し、その液剤を熱処理して乾燥・硬化させることで塗膜を形成する方法。
【００６４】
（５）酸化チタン等の光触媒を気流筒１０の内壁にコーディング（蒸着）して透明な被膜を形成する方法。
【００６５】
尚、液剤を塗布する方法としては、スプレーコーディング、フローコーディング、スピンコーディング、ディップコーディング、ロールコーディング等が適用可能である。また、液剤の熱処理の代わりに紫外線又は電子線の電離放射線を照射することとしてもよい。
蒸着でもよい。
【００６６】
また、液剤の硬化は、例えば、８０℃以上の温度での熱処理で行う。通常、防曇剤の塗布又は蒸着によって形成された防曇性被膜１２は、−２０〜６０℃の環境下で、外観、防曇性、強度及び密着性が極めて長期に維持される。このため、通常の室温（例えば、２０℃〜４０℃）下でスパイロメータ１００が使用された場合には、気流筒１０の防曇性が損なわれにくくなる。
【００６７】
（１）〜（５）のようにして形成した防曇性被膜１２によって、測定時の外気温と呼気の温度との温度差により気流筒１０の内壁に付着した水滴は水膜になる。このため、気流筒１０の壁面の透過性が保持され、被験者が気流筒１０に呼気を吹き込んでもその内壁に曇りが生じにくくなる。これにより、ディテクタ部５０は、明瞭な光学像を読み取ることができるようになる。
【００６８】
ディテクタ部５０は、この読み取った光学像を光電変換して、流量換算部７０のデータ入力部７３０に出力する。
【００６９】
図３に、気流筒１０を軸方向に切断した測定ユニット９０の横断面図と、ディテクタ部５０が出力する電気信号のグラフＧとを示す。尚、グラフＧのｘ軸は気流筒１０軸方向の座標、ｙ軸はディテクタ部５０が変換する電気信号の信号値（電圧値）を表す。
【００７０】
図３に示すように、ディテクタ部５０が変換した電気信号の信号値は、インジケータ２０の厚さに相当する範囲Ｒ１が低い値をとる。このように、ディテクタ部５０が撮像したインジケータ２０の光学像は、当該インジケータ２０の識別が可能な電気信号に変換される。そして、スパイロメータ１００は、ディテクタ部５０が出力する電気信号からインジケータ２０のｘ軸方向の座標を読み取る。
【００７１】
例えば、上述した呼吸気の流れにより、インジケータ２０が変形して矢印ｂの方向に変形すると、範囲Ｒ１がその変形に伴ってｘ軸の＋方向に移動する。また、インジケータ２０が矢印ｄの方向に変形すると、範囲Ｒ１がその変形に伴って−方向に移動する。流量換算部７０は、呼吸気が流れていないときの初期状態のインジケータ２０の座標と、範囲Ｒ１の座標との差分からインジケータ２０がどの程度変形したかを表す変移量（単位：ｍｍ）を算出する。
【００７２】
上述したよに気流筒１０に形成された防曇性被膜１２は、その表面に水滴が付着することを防止できるため、流量換算部７０は、ディテクタ部５０が出力する電気信号によって正確なインジケータ２０の変移量を算出することができる。
【００７３】
図４は、流量換算部７０の機能構成の一例を示すブロック図である。図４によれば、流量換算部７０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）７００、操作部７１０、表示部７２０、データ入力部７３０、ＲＯＭ（Read Only Memory）７４０、ＲＡＭ（Random Access Memory）７５０及び記憶部７６０を備えて構成される。尚、流量換算部７０は、一般的なパーソナルコンピュータやＰＤＡ（Personal Digital Assistant）、携帯電話機等の各種電子機器で構成することとしてもよく、また、測定ユニット９０と一体的に形成することとしてもよい。
【００７４】
ＣＰＵ７００は、流量換算部７０を構成する各機能部へ対する指示やデータの入出力を行う機能部である。より具体的に、ＣＰＵ７００は、操作部７１０から入力される操作信号に応じてＲＯＭ７４０及び記憶部７６０に格納されたプログラムを読み出し、当該プログラムに従って処理を実行する。そして、処理結果を表示出力するための表示データを表示部７２０に出力し、当該表示データに従った画面を表示部７２０に表示させる。
【００７５】
操作部７１０は、数字や仮名、アルファベット等の文字入力や機能選択等に必要なキー群と、マウス等のポインティングデバイスを備えて構成され、押下されたキーの押下信号や、ポインティングデバイスの位置情報等をＣＰＵ７００に出力する。表示部７２０は、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）やＣＲＴ（Cathode Ray Tube）等の表示パネルを備えて構成され、ＣＰＵ７００から入力される表示データに基づいた各種画面を当該表示パネルに表示させる。
【００７６】
データ入力部７３０は、Ｄ／Ａ変換器を備えて構成され、測定ユニット９０のディテクタ部５０から入力された電気信号をＤ／Ａ変換してＣＰＵ７００に出力する。ＲＯＭ７４０、不揮発性の半導体メモリで構成され、各種初期設定、ハードウェアの検査、又は必要なプログラムのロード等を行うための初期プログラムを格納している。ＲＡＭ７５０は、書き換え可能な半導体素子で構成され、ＣＰＵ７００が実行する各種プログラムやこれらのプログラムの実行に係るデータ等を一時的に保持する。
【００７７】
記憶部７６０は、磁気的、光学的な記憶媒体にデータの読み書きを行う機能部であり、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）等により構成される。本実施形態における記憶部７６０は、図５に示す流量換算テーブル７７０を記憶する。
【００７８】
流量換算テーブル７７０は、図５に示すデータ構成の一例のように、インジケータ２０の変移量（ｍｍ）と、気流量情報（Ｌ／ｓ）とを対応付けて記憶するデータテーブルである。ＣＰＵ７００は、この流量換算テーブル７７０を用いて次のようにして呼吸流量の測定を行う。
【００７９】
先ずＣＰＵ７００は、データ入力部７３０を介して入力されるディテクタ部５０の電気信号から信号値の低い範囲Ｒ１を検出する。そして、予め定められたインジケータ２０の初期状態の座標と、範囲Ｒ１の座標とを比較して、インジケータ２０の変移量を算出する。次いで、算出したインジケータ２０の変移量に対応する気流量情報を流量換算テーブル７７０から読み出し、この気流量情報を呼吸流量として決定する。
【００８０】
例えば、インジケータ２０の変移量を０．３ｍｍとして算出した場合、その変移量に対応する気流量情報「０．６」を流量換算テーブル７７０から読み出して、呼吸流量として決定する。このようにして、インジケータ２０の変移量を呼吸流量に換算する。ＣＰＵ７００は、この換算した呼吸流量や、呼吸流量の推移を積分して計算した呼吸気量を表示部７２０に表示させる。
【００８１】
以上、本実施形態によれば、気流筒１０の内壁に防曇性被膜１２を形成し、ディテクタ部５０は、気流筒１０の壁面を通してその内部に配置されたインジケータ２０を撮像する。この防曇性被膜１２によって、気流筒１０の内壁に水滴が付着して曇りが生じてしまうことを防止できる。このため、気流筒１０の外側の外気によって、気流筒１０内の呼気が冷やされたとしても、呼気に含まれる水蒸気によって気流筒１０の内壁に曇りが生ずることを防止することができる。このため、ディテクタ部５０は、明瞭なインジケータ２０の光学像を撮像することができ、流量換算部７０の呼吸流量の換算における精度が保持される。
【００８２】
また、インジケータ２０の光学像をディテクタ部５０により撮像して、その光学像に基づいて呼吸流量を換算するため、ディテクタ部５０は、気流筒１０内を通る呼吸気に接触しない。従って、呼吸流量の測定の都度、ディテクタ部５０を消毒したり破棄しなくてもよく、スパイロメータ１００の低コスト化を図ることができる。また、気流筒１０のみを着脱して消毒又は交換することで、毒性や感染性のある呼吸気が流れた場合の安全性を確保することができる。また、呼吸気の流量に応答して撓むインジケータ２０の一端を気流筒１０内に接合固定するといった簡単な構成で呼吸流量の測定が可能であるため、装置構成の単純化することができる。
【００８３】
〔変形例〕
尚、本実施形態において、（１）〜（５）の方法で、防曇性被膜１２を形成することとして説明したが、その形成方法は、上述したものに限らず、適宜公知技術を採用可能である。例えば、次の（６）及び（７）の方法で形成することとしてもよい。
【００８４】
（６）ポリビニルアルコール等の水溶性高分子による吸水性のポリマー、界面活性剤とポリエーテル変性シリコーンとを含有した液体の組成物による吸湿性のポリマー等を気流筒１０の内壁に蒸着し、乾燥させることで被膜を形成する方法。
（７）シリコーンのような疎水性の化合物を気流筒１０の内壁に蒸着し、乾燥させることで被膜を形成する方法。
【００８５】
この（６）の形成方法によって形成された防曇性被膜１２は、呼吸気に含まれる水蒸気を吸収する。また、吸水性ポリマー及び吸湿性ポリマーの親水性によって水滴が付着しなくなる。また、（７）の形成方法によって形成された防曇性被膜１２は、水滴をはじくため、その水滴が付着しにくくなる。このように、（６）及び（７）の方法で形成した防曇性被膜１２によって、気流筒１０に曇りが生ずることを防止できる。
【００８６】
また、防曇性被膜１２を塗布又は蒸着によって形成することとしたが、予め形成されたポリエステルフィルム等の防曇性フィルムを気流筒１０に透明な接着剤等で貼り付けることとしてもよい。これにより、例えば、図１の開口窓３５に相当する部分に防曇性フィルムを貼り付けるといったように、必要な部分にのみ防曇処理を施すことができるため、気流筒１０の生産コストを低減させることができる。
【００８７】
また、防曇性被膜１２を気流筒１０の内壁に形成することとしたが、外壁に形成することとしてもよい。これにより、気流筒１０の外壁に水滴が付着して曇りが生じてしまうことを防止できる。また、（１）〜（６）で形成した防曇性被膜１２の親水性によって、防曇性被膜１２に汚れが付着することも防止できる。
【００８８】
また、気流筒１０に施す防曇処理は、防曇性被膜１２の形成のみに限られず、適宜変更可能であり、次のようにしてもよい。先ず、界面活性材等の防曇剤を予め樹脂等に練り込んで、その樹脂によって気流筒１０を形成することとしてもよい。この場合、気流筒１０の壁面に水滴が付着して曇りが生ずることを防止でき、また、壁面に形成した防曇性被膜１２が剥がれてしまうような劣化を無くすことができる。尚、この防曇剤を含有した気流筒１０に更に防曇性被膜１２を形成することで、防曇効果を高めることとしてもよい。
【００８９】
また、気流筒１０の壁面に予め微細な凹凸を形成し、その壁面の凹部に界面活性剤や親水性の液剤等の防曇剤を充填するように塗布することとしてもよい。これにより、気流筒１０の壁面上に生ずる水膜によって防曇剤が流れてしまうことを防止でき、防曇効果の持続性を保つことができる。
【００９０】
また、図６に示すように気流筒１０ａの壁面を二重構造に形成し、その断熱層１４に乾燥空気やアルゴンガス等の熱伝導率の低いガスを充填することとしてもよい。これにより、気流筒１０ａの内壁面１６と外壁面１８との間を断熱して、呼気に含まれる水蒸気が冷やされて液化することを防止できる。尚、断熱層１４内は真空にすることで、より高い断熱性を実現することができる。また、気流筒１０ａの壁面を、高性能Ｌｏｗ−Ｅ（Low Emissivity Glass）ガラス等の放射率の低い材料で構成することとしても、気流筒１０ａの断熱性を向上させることができる。また、二重構造を施した気流筒１０ａの壁面の防曇性被膜１２を更に形成することとしてもよい。
【００９１】
また、気流筒１０を熱伝導率の高い材質で形成し、その気流筒１０のヒータで加熱することで、防曇処理を施すこととしてもよい。例えば、気流筒１０の内側を熱伝導率の高いガラス、外側をプラスチックで構成し、光学的又は電気的なヒータ（熱源）でそのガラスを加熱する。この場合、内側のガラスにヒータの熱が伝導し、気流筒１０内の温度が上昇する。これにより、気流筒１０を流れる呼気が外気によって冷やされてしまうことを防止でき、呼気に含まれる水蒸気が液化しにくくなる。
【００９２】
また、ディテクタ５０がインジケータ２０の光学像を撮像することによって、その変移量を検出することとしたが、例えば、赤外線や紫外線の照射、超音波の照射により検出することとしてもよい。例えば、赤外線照射部と、赤外線受光部とを気流筒１０の開口窓３５に対向するように設け、赤外線照射部が照射してインジケータ２０及び気流筒１０からの反射光を赤外線受光部によって受光する。赤外線受光部は、その反射光を光電変換して流量換算部７０に出力する。流量換算部７０は、赤外線受光部から出力された電気信号に基づいて、本実施形態と同様にインジケータ２０の変移量を算出する。赤外線には、水に吸収されるという特性があるが、気流筒１０の防曇処理によって水滴が付着しなくなるため、赤外線が吸収されてしまうことを防止できる。このため、赤外線を用いた場合にも、正確にインジケータ２０の変移量を検出することができる。
【００９３】
また、本発明の流量測定装置を、測定対象の流体を呼吸気とした場合のスパイロメータ１００に適用して説明したが、その適用例はこれに限らず、ガスや水等の流体を測定対象として流量を測定する各種メータ等に適用することととしてもよい。例えば、ガスの流量を測定する流量測定装置の場合に、ガスが気流筒１０内を流れると、そのガスの温度と、外気温との差により気流筒１０の壁面に曇りが生ずる可能性があるが、上述したように内壁及び外壁に上述した防曇処理を施すことによって、その防曇性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００９４】
【図１】本実施形態におけるスパイロメータの概要を説明するための図。
【図２】（ａ）は気流筒の軸方向の縦断面図、（ｂ）は気流筒の径方向の断面図の一例。
【図３】気流筒の軸方向の横断面図の一例と、ディテクタ部が出力する電気信号の一例とを示す図。
【図４】スパイロメータの機能構成の一例を示すブロック図。
【図５】流量換算テーブルのデータ構成の一例を示す図。
【図６】変形例における気流筒の斜視図の一例。
【図７】変形例における気流筒の軸方向の縦断面図の一例。
【符号の説明】
【００９５】
１００    スパイロメータ
１０      気流筒
１２      防曇性被膜
２０      インジケータ
３０      ホルダ部
５０      ディテクタ部
７０      流量換算部
７００    ＣＰＵ
７１０    操作部
７２０    表示部
７３０    データ入力部
７４０    ＲＯＭ
７５０    ＲＡＭ
７６０    記憶部
７７０    流量換算テーブル
【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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