(57)【要約】体積変動記録チャンバー中の容積測定を較正するための方法および装置が記載される。本発明は、身体組成（２２）を決定するための体積変動記録測定システム（３０）中の体積変動記録測定チャンバーに連結された既知容積（３６）の較正容積チャンバーの使用を含み、ここで、コンピューターシステム（３０）が、試験被検体の容積（３６）測定を行う前に、制御された較正容積を、体積変動記録チャンバーに連結する電気的に制御されるバルブ（４０）の開放前後のチャンバー容積を測定すること、およびこの測定されたチャンバー容積を既知の参照（３６）容積に基づいて比較することによって、この測定システムを較正する。
2005514136.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
体積変動記録測定システムを較正するための方法であって、以下の工程：
（ａ）体積変動記録測定チャンバー、および該チャンバーに開口部によって連結される既知の較正容積を組み合わせた容積を測定し、ベースライン容積測定値を得る工程；
（ｂ）該既知の容積を、該チャンバーから、該開口部に連結された電気的に制御されるバルブで封鎖する工程；
（ｃ）参照容積から封鎖された該測定チャンバーの容積を測定し、比較容積測定値を得る工程；
（ｄ）該既知の較正容積、および該ベースライン容積測定値と該比較容積測定値の比較に基き、該体積変動記録測定システムを較正する工程、を包含する、方法。
【請求項２】
前記較正容積が、既知の容積をもつ較正容積チャンバーである、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記参照容積を封鎖する工程が：
前記電気的に制御されるバルブに連結された作動アセンブリに電気信号を送ることをさらに包含し、ここで、該作動アセンブリが、該アセンブリと該バルブとの間に連結されたシャフトを移動し、前記開口部に対して該バルブを閉鎖する、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記作動アセンブリが：
カム；
該カムと前記シャフトとの間に連結されたフォロワーをさらに備え、
ここで、該カムの回転が該シャフトを移動させ、そしてここで、該シャフトの移動が、前記バルブを開放または閉鎖のいずれかを行う、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記作動アセンブリが：
ブランジャーを含むソレノイドをさらに備え、
ここで、該プランジャーが該シャフトに連結され、そしてここで、該プランジャーの移動が、前記バルブを開放または閉鎖のいずれかを行う、請求項３に記載の方法。
【請求項６】
前記作動アセンブリが：
前記シャフトに連結された通気システムをさらに備え、
ここで、該通気システムの起動が、前記バルブを開放または閉鎖のいずれかを行う、請求項２に記載の方法。
【請求項７】
前記シャフトが回動ジョイントにより前記バルブに連結される、請求項３に記載の方法。
【請求項８】
前記工程（ａ）〜（ｄ）が、前記測定システムを用いて体積変動記録測定を行う医療技術者の介入なしに行われる、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記工程（ａ）〜（ｄ）が、前記医療技術者に意識させないで行われる、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
請求項１に記載の方法であって：
前記体積変動記録測定チャンバー、および該チャンバーに開口部によって連結される既知の較正容積を組み合わせた容積を測定し、ベースライン容積測定値を得る工程の前に試験被検体の体積変動記録測定を実施する工程をさらに包含し、そしてここで、前記既知の較正容積、および該ベースライン容積測定値と該比較容積測定値の比較に基き、該体積変動記録測定システムを較正する工程が：
該測定システムの較正に基づき、試験被検体の体積変動記録測定の結果を調節することを包含する、方法。
【請求項１１】
前記システムの較正後、試験被検体の体積変動記録測定を実施することをさらに包含する、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
体積変動記録測定システムを較正するための方法であって、以下の工程：
（ａ）体積変動記録測定チャンバーの容積を測定し、ベースライン容積測定値を得る工程であって、ここで、該測定チャンバーを既知の較正容積に連結する開口部が、電気的に制御されるバルブで封鎖されている、工程；
（ｂ）該測定チャンバーを既知の容積に連結する開口部を、該電気的に制御されたバルブで脱封鎖する工程；
（ｃ）該測定チャンバーと該チャンバーに該開口部によって連結された既知の較正容積との組み合わせた容積を測定し、比較容積測定値を得る工程；
（ｄ）該既知の較正容積、および該ベースライン容積測定値と該比較容積測定値の比較に基き、該体積変動記録測定システムを較正する工程、を包含する、方法。
【請求項１３】
請求項１２に記載の方法であって：
前記体積変動測定チャンバー、および該チャンバーに連結された既知の較正容積を組み合わせた容積を測定し、比較容積測定値を得る工程の前に試験被検体の体積変動記録測定を実施する工程をさらに包含し、ここで、前記既知の較正容積、および該ベースライン容積測定値と該比較容積測定値の比較に基き、該体積変動記録測定システムを較正する工程が：
該測定システムの較正に基づき、試験被検体の体積変動記録測定の結果を調節することを包含する、方法。
【請求項１４】
前記システムの較正後、試験被検体の体積変動記録測定を実施することをさらに包含する、請求項１２に記載の方法。
【請求項１５】
前記較正容積が、既知の容積をもつ較正容積チャンバーである、請求項１２に記載の方法。
【請求項１６】
前記測定チャンバーを既知の容積に連結する開口部を脱封鎖する工程が：
前記電気的に制御されるバルブに連結された作動アセンブリに電気信号を送ることをさらに包含し、ここで、該作動アセンブリが、該アセンブリと該バルブとの間に連結されたシャフトを移動し、該バルブを開放する、請求項１２に記載の方法。
【請求項１７】
前記作動アセンブリが：
カム；
該カムと前記シャフトとの間に連結されたフォロワーをさらに備え、
ここで、該カムの回転が該シャフトを移動させ、そしてここで、該シャフトの移動が、前記バルブを開放または閉鎖のいずれかを行う、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記作動アセンブリが：
ブランジャーを含むソレノイドをさらに備え、
ここで、該プランジャーが該シャフトに連結され、そしてここで、該プランジャーの移動が、前記バルブを開放または閉鎖のいずれかを行う、請求項１６に記載の方法。
【請求項１９】
前記作動アセンブリが：
前記シャフトに連結された通気システムをさらに備え、
ここで、該通気システムの起動が、前記バルブを開放または閉鎖のいずれかを行う、請求項１６に記載の方法。
【請求項２０】
前記シャフトが回動ジョイントにより前記バルブに連結される、請求項１４に記載の方法。
【請求項２１】
前記工程（ａ）〜（ｄ）が、前記測定システムを用いて体積変動記録測定を行う医療技術者の介入なしに行われる、請求項１２に記載の方法。
【請求項２２】
前記工程（ａ）〜（ｄ）が、前記医療技術者に意識させないで行われる、請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
体積変動記録測定システムを較正するための較正システムであって：
コンピューター；
既知容積の較正容積チャンバーであって、体積変動記録測定チャンバーに該較正容積チャンバーを連結する開口部を含む、チャンバー；該開口部を封鎖および脱封鎖するための、該コンピューターからの信号に応答する電気的に制御されるバルブ；を備え、ここで、該コンピューターが、試験被検体の体積変動記録測定を実施する前に、較正シークエンスを初期化する、システム。
【請求項２４】
前記容積チャンバーが固定容積を有する、請求項２３に記載の較正システム。
【請求項２５】
前記電気的に制御されるバルブが：
バルブ作動アンセブリ；および
該バルブ作動アンセブリに連結されたバルブをさらに備える、請求項２３に記載の較正システム。
【請求項２６】
前記バルブが、シャフトによって前記バルブ作動アセンブリに連結される、請求項２３に記載の較正システム。
【請求項２７】
前記バルブが、回動ジョイントによって前記シャフトに連結される、請求項２６に記載の較正システム。
【請求項２８】
前記バルブが、該バルブの周縁の周りにシールをさらに含む、請求項２３に記載の較正システム。
【請求項２９】
前記バルブ作動アセンブリが：
カム；
該カムに連結されたフォロワーをさらに備え、
ここで、該カムの回転が、該バルブを開放または閉鎖する、請求項２５に記載の較正システム。
【請求項３０】
請求項２９に記載のシステムであって：
前記フォロワーと前記バルブとの間に連結されたシャフトをさらに備え、そしてここで、該カムの回転が、該シャフトを移動させ、該バルブを開放および閉鎖する、システム。
【請求項３１】
請求項３０に記載のシステムであって：
前記フォロワーに力を付与し、該フォロワーと前記シャフトとの間の接触を確実にするために、該シャフトの周りに取り付けられた伸長スプリングをさらに備える、システム。
【請求項３２】
前記カムから離れる前記シャフトの運動が、前記バルブを開放する、請求項２０に記載の較正システム。
【請求項３３】
前記カムに向かう前記シャフトの運動が、前記バルブを開放する、請求項３０に記載の較正システム。
【請求項３４】
前記カムが、モーターにより回転される、請求項２９に記載の較正システム。
【請求項３５】
前記モーターが、前記コンピューターからの信号に応答する、請求項３４に記載の較正システム。
【請求項３６】
前記バルブ作動アセンブリが：
プランジャーを含むソレノイドをさらに備え、
ここで、該プランジャーが該バルブに連結され、そしてここで、該プランジャーの移動が、前記バルブを開放または閉鎖させる、請求項２５に記載の較正システム。
【請求項３７】
前記プランジャーが、前記コンピューターからの信号に応答して伸長または退避する、請求項３６に記載の較正システム。
【請求項３８】
請求項３６に記載の較正システムであって：
前記ソレノイドプランジャーと前記バルブとの間に連結されるシャフトをさらに備え、そしてここで、該シャフトが該プランジャーの伸長または退避に応答して移動する、システム。
【請求項３９】
前記シャフトの移動が、前記バルブを開放または閉鎖する、請求項３８に記載の較正システム。
【請求項４０】
前記プランジャーの伸長が、前記バルブを開放する、請求項３９に記載の較正システム。
【請求項４１】
前記プランジャーの伸長が、前記シャフトを閉鎖する、請求項４０に記載の較正システム。
【請求項４２】
前記バルブ作動アセンブリが：
通気デバイスをさらに備え、ここで、該通気デバイスの起動が、前記バルブを開放または閉鎖する、請求項４２に記載の較正システム。
【請求項４３】
前記通気デバイスがシャフトに連結され、そしてここで、該通気デバイスの作用が、該シャフトにおける移動を生成し、前記バルブを開放または閉鎖する、請求項２５に記載の較正システム。
【請求項４４】
前記作動アセンブリが：
回転モーター；
該回転モーターに連結されたボールスクリューを備え、
ここで、該モーターの作動が、前記バルブを開放または閉鎖する、請求項２５に記載の較正システム。
【請求項４５】
請求項４４に記載の較正システムであって：
前記ボールスクリューと前記バルブとの間に接続されるシャフトをさらに備え、ここで、前記モーターの作動が、該シャフトにおける移動を生成し、該バルブを開放または閉鎖する、システム。
【請求項４６】
前記較正容積チャンバーが、前記体積変動記録測定チャンバー内に収容される、請求項２４に記載の較正システム。
【請求項４７】
前記較正容積チャンバーが、前記体積変動記録測定チャンバーの外側に取り付けられる、請求項２４に記載の較正システム。
【請求項４８】
請求項２４に記載の較正システムであって：
前記較正容積チャンバーと前記体積変動記録測定チャンバーとの間に接続されるマニホールドをさらに備える、システム。
【請求項４９】
前記較正シークエンスが、医療技術者による介入なしに実施される、請求項２３に記載の較正システム。
【請求項５０】
身体組成測定を実施するための体積変動記録測定システムであって：
体積変動記録測定チャンバー；
試験被検体の容積を測定するための測定コンポーネント；
開口部によって該測定チャンバーに連結される較正容積チャンバー；
該開口部を封鎖および脱封鎖するための電気的に制御されるバルブ；
該測定システムを操作するためのコンピューター；を備え、
ここで、該コンピューターが、医療技術者の介入なしに、該較正容積および該バルブを用いて、較正シークエンスを開始および稼動する、システム。
【請求項５１】
前記較正容積チャンバーが、前記体積変動記録測定チャンバー内に収容される、請求項５０に記載の測定システム。
【請求項５２】
前記較正容積チャンバーが、前記体積変動記録測定チャンバーの外側に取り付けられる、請求項５０に記載の測定システム。
【請求項５３】
請求項５０に記載の測定システムであって：
前記コンピューターからの信号に応答して前記バルブを開放および閉鎖するためのバルブ作動アセンブリをさらに備える、システム。
【請求項５４】
請求項５３に記載の測定システムであって、前記バルブ作動アセンブリが：
カム；
該カムと前記バルブとの間に連結されるフォロワーをさらに備え、ここで、該カムの回転が、該バルブを開放または閉鎖する、システム。
【請求項５５】
請求項５４に記載の測定システムであって：
前記フォロワーと前記バルブとの間に連結されたシャフトをさらに備え、ここで、該シャフトが、前記カムの回転に応答して移動し、そしてここで該シャフトの移動が、該バルブを開放および閉鎖する、システム。
【請求項５６】
請求項５３に記載の測定システムであって：
ここで前記バルブ作動アセンブリが、プランジャーを含むソレノイドをさらに備え、ここで該プランジャーが前記バルブに連結され、そしてここで、該プランジャーの移動が、該バルブを開放または閉鎖する、システム。
【請求項５７】
前記プランジャーが、前記コンピューターからの信号に応答して伸長または退避する、請求項５６に記載の較正システム。
【請求項５８】
請求項５６に記載の較正システムであって：
前記ソレノイドプランジャーと前記バルブとの間に連結されるシャフトをさらに備え、そしてここで、該シャフトが、該プランジャーの伸長または退避に応答して移動する、システム。
【請求項５９】
前記シャフトの移動が、前記バルブを開放または閉鎖する、請求項５８に記載の較正システム。
【請求項６０】
請求項５３に記載の較正システムであって、前記バルブ作動アセンブリが：通気デバイスをさらに備え、ここで、該通気デバイスの作動が前記バルブを開放または閉鎖する、システム。
【請求項６１】
請求項５３に記載の較正システムであって、前記バルブ作動アセンブリが：
回転モーター；
該回転モーターに連結されるボールスクリュー；を備え、
ここで、該モーターの作動が、前記バルブを開放または閉鎖する、システム。
【請求項６２】
請求項６１に記載の較正システムであって：
前記ボールスクリューと前記バルブとの間に連結されるシャフトをさらに備え、ここで前記モーターの作動が、該シャフトにおける移動を生成し、該バルブを開放または閉鎖する、システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（発明の技術分野）
本発明は、一般に、囲われたチャンバー内の容積の繰り返し可能な測定を提供するための装置および方法に関する。より詳細には、本発明は、体積変動記録測定システム中の容積測定を校正するための方法および装置を提供する。
【背景技術】
【０００２】
（発明の背景）
脂肪および脂肪のない質量の測定を含む身体組成の評価は、医者に、身体状態に関する重要な情報を提供する。過剰の身体脂肪は、循環器病、糖尿病、高血圧症、高脂血症、腎臓疾患、および筋骨格障害のような、種々の疾患プロセスと関連している。低レベルの脂肪のない質量は、高齢者、幼児、および筋肉消耗病を患う者のような特定のリスクにある集団の健康にきわどく有害であることが見出されている。
【０００３】
身体組成の評価はまた、運動競技遂行を評価および改善する文脈において有用であることが見出されている。一般に、運動選手は、最適の運動競技遂行を達成するために体重比（ｗｅｉｇｈｔ  ｒａｔｉｏ）に対して強い体力を必要とする。身体脂肪は、体力における釣り合った増加なくして体重を付加するので、低い身体脂肪％は、多くの運動競技分野内で強調されている。しかし、少なすぎる身体脂肪は、健康および運動競技遂行の両方の低下を生じ得る。従って、身体組成の正確な測定は，運動競技遂行の分析で極度に有用であることが見出されている。
【０００４】
現在、種々の方法が、身体組成の評価において用いられている。１つの一般的な方法は、代表的には、身体上の特定の点で皮膚を圧縮するノギスを用いて実行される皮膚層測定である。非侵襲性であるが、この方法は、脂肪パターンにおける変動、集団特異的予測式の誤適用、皮膚を圧縮するための不適切な部位識別、下手な層把握、およびこの試験を適切に施行するために重要な技術者訓練の必要性のため、乏しい正確さに苦しんでいる。
【０００５】
採用される別の方法は、生体電気インピーダンス分析（「ＢＩＡ」）である。生体電気インピーダンス測定は、身体が、電気を伝導し得る細胞内および細胞外流体を含むという事実に依存する。身体を通じて高周波数電流を通過することにより、ＢＩＡは、通過電流における身体の測定されたインピーダンス、およびヒト組織に対する既知のインピーダンス値に基づいて身体組成を決定する。しかし、この方法の正確さは、被検体の水和の状態、ならびに被検体および周辺環境両方の温度の変動により多いに影響される。
【０００６】
正確な身体質量測定が必要とされるとき、現在最も一般的に用いられている方法は、静水秤量である。この方法は、アルキメデスの原理の適用に基づき、そして陸の上の被検体の秤量、水中の被検体の繰り返し秤量、およびガス希釈技法を用いる被検体の肺に存在する空気の評価を必要とする。しかし、ハイドロデンシトメトリーは、時間を浪費し、代表的には、被検体にとっては不愉快な、被検体の肺からの空気の繰り返される完全呼息のような重要な患者参加を必要とし、かなりの技術者訓練を必要とし、そして履行のために必要な施設に起因して、臨床実践には不適切である。さらに、肥満者、高齢者、幼児または心臓病患者のような、身体質量測定から特に利益を受け得る集団へのその適用は、上記の事によって防がれる。
【０００７】
身体測定を実施することで特定の見込みを提供する１つの技法は、体積変動記録（ｐｌｅｔｈｙｓｍｏｇｒａｐｈｙ）の使用である。体積変動記録方法は、空の測定チャンバーの容積と、測定されるべき被検体が内側にあるこのチャンバーの容積との間の容積における差異へのポイルの法則の適用を通じて身体組成を決定する。この技法の例は、Ｇｕｎｄｌａｃｈに発行された米国特許第４，３６９，６５２号、Ａｂｌｅｒに発行された米国特許第５，４５０，７５０号、Ｂｒａｃｈｅｔに発行された米国特許第４，１８４，３７１号、およびＤｅｍｐｓｔｅｒに発行された米国特許第５，１０５，８２５号に開示されている。この手順は、ハイドロデンシトメトリーとは対照的に、被検体における苦悶または不快感を一般に引き起こさず、そしてこの技法の容易さおよび非侵襲性に起因して、ハイドロデンシトメトリーが実施不能である集団に容易に適用され得る。
【０００８】
しかし、このような体積変動記録システムは、有効な身体組成結果を生じるために非常に正確な容積測定を必要とする。特に、身体組成分析のための容積測定を生成するために用いられる測定チャンバー装置の較正が、算出された身体組成における大きな差異を生じる測定容積における非常に小さな差異のため、正確さを達成するために必要である。体積変動記録システムのための較正の分野でいくつかの努力がなされているが、これらの方法は、代表的には、較正の手動起動および履行を必要とすることにより、体積変動記録測定を実施する医療技術者にとって、複雑、不正確、および／または不便である。
【０００９】
例えば、Ｄｅｍｐｓｔｅｒ、米国特許第５，１０８，８２５号は、体積変動記録参照チャンバー内に手動で配置される較正容積構造の使用を開示する。しかし、この手順は、遅く、厄介であり、そしてこのシステムを較正するために医療技術者による積極的な参加を必要とする。
【００１０】
Ｇａｎｓｈｏｒｎ、米国特許第５，６２６，００５号は、被検体の胸甲−肺システムの容積を測定するための体積変動記録チャンバーの較正方法を開示している。Ｇａｎｓｈｏｒｎにより開示されるこの方法は、試験被検体の呼吸を刺激する圧力ゆらぎ（ｆｌｕｃｔｕａｔｉｏｎｓ）を生成する高調波によって（ｈａｒｍｏｎｉｃａｌｌｙ）振動するピストンポンプの使用を含み、そしてこれらの圧力ゆらぎに依存して、刺激された呼吸に基づくチャンバー圧力ゲージを較正する。しかし、この方法は、不必要に複雑であり、そして一般に、身体組成の測定で用いられる体積変動記録チャンバーの較正に適用可能ではない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
従って、測定システムの正確な較正を提供する全身体積変動記録測定チャンバーのためのコンピューター支援較正システムを提供することがさらに所望され得る。
【００１２】
較正を実施する医療技術者の積極的な手動参加を必要としない全身体積変動記録測定チャンバーのためのコンピューター支援較正システムを提供することがさらに所望され得る。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
（発明の要旨）
測定システムの正確な較正を提供する全身体積変動記録測定チャンバーのためのコンピューター支援較正システムを提供することが本発明の目的である。
【００１４】
較正を実施する医療技術者の積極的な手動参加を必要としない全身体積変動記録測定チャンバーのためのコンピューター支援較正システムを提供することが本発明の別の目的である。
【００１５】
本発明のこれらおよび他の目的は、較正容積チャンバーを用いる体積変動記録測定システムの較正のためのコンピューターで支援される方法および装置を提供することにより達成される。
【００１６】
本発明は、一般に、体積変動記録測定システム中の体積変動記録測定チャンバーに連結される既知の固定容積の較正容積チャンバーからなり、ここで、コンピューターシステムが用いられ、この制御された較正容積を、体積変動記録チャンバーに連結する電気的に制御されるバルブを開放する前後（または、その代わりに閉鎖する前後）でこのチャンバー容積を測定すること、および既知の参照容積に基づいて測定されたチャンバー容積を比較することにより、試験被検体の容積測定を実施する前にこの測定システムを較正する。
【００１７】
本発明の１つの実施形態では、上記コンピューターシステムからの信号に応答して上記バルブを開放または閉鎖する作動アセンブリは、ボールジョイントにより上記バルブに取り付けられているシャフトに連結されるカムおよびモーターアセンブリである。
【００１８】
本発明の第２の実施形態では、上記コンピューターシステムからの信号に応答して上記バルブを開放および閉鎖するための作動アセンブリは、ボールジョイントにより上記バルブに取り付けられているシャフトに接続されたソレノイドである。
【００１９】
本発明の先行する目的およびその他の目的は、以下の詳細な説明を考慮するに際し、添付の図面を組み合わせて明瞭であり、そこでは、同様の参照文字は、全体に渡って同様の部分を示す。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
（発明の詳細な説明）
ここで図１を参照して、本発明の実施形態が作動する、成人サイズの体積変動記録チャンバーの具象的な図が記載されている。
【００２１】
体積変動記録測定システム２０は、測定チャンバー２２、チャンバードア２４、体積変動記録測定コンポーネント２６、およびコンピューター３０を備える。体積変動記録測定コンポーネント２６の操作は、コンピューター３０によって制御され、このコンピューターは、体積変動記録測定を実施する医療技術者により操作される。（本明細書で用いられるとき、用語「医療技術者」は、試験被検体の体積変動記録測定を実施する任意の個人をいう）。
【００２２】
測定コンポーネント２６は、振動ダイアフラムまたはスピーカー、圧力トランスデューサー、それらの個々の制御システム、および体積変動記録測定を実施するために必要なその他のコンポーネントのようなデバイスを含み得る。このような体積変動記録測定コンポーネントに関するさらなる情報、およびこれらを用いて容積および身体組成測定を駆動するために用いられる技法は、Ｌｉｆｅ  Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓに譲渡されたＤｅｍｐｓｔｅｒ、米国特許第５，１０５，８２５号に詳細に記載されている（その明細書は、その全体が参考として本明細書に援用される）。体積変動記録測定を実施することで用いられるアルゴリズムは、同様に、当業者に周知であり、そしてそれ故、本明細書には記載していない。
【００２３】
測定チャンバー２２内に収容されて較正容積チャンバー３６があり、開口部３８、この開口部を封鎖および脱封鎖するためのバルブ４０、およびコンピューター３０からの命令に応答してこのバルブを開放および閉鎖するためのバルブ作動アセンブリ４２を含む。
【００２４】
医療技術者が測定シークエンスを開始するとき、コンピューター３０を用いて、試験被検体の身体組成を測定する前に体積変動記録測定システム２０を較正する。体積変動記録測定システムの較正を実施するためのコンピューター３０の実際のプログラミングは、基礎的計算を実施するために適切な従来のプログラミング技法に従って、そして本発明の測定コンポーネントおよび作動アセンブリに制御信号を供給することにより行われる。これらの技法は、当業者に周知であり、そしてそれ故、本明細書には記載されていない。
【００２５】
体積変動記録システムの較正は、技術者の介入なしに実施され得るが、そうである必要はない。好ましい実施形態では、体積変動記録測定システムの較正は、技術者が体積変動記録測定シークエンスを開始する際に較正が自動的に行われるように、医療技術者に意識させないで実施される。
【００２６】
図２中のフローチャート４３によって示されるように、本発明の第１の実施形態では、コンピューター３０は、体積変動記録システム２０に、バルブ４０が開放位置（すなわち、較正参照容積３６が、測定チャンバー２２に開放されている）にあるとき、測定チャンバー２２の容積を最初測定するにように指令する。
【００２７】
詳細には、ステップ４３Ａで、コンピューター３０は、最初、測定コンポーネントを起動する。ステップ４３Ｂでは、コンピューター３０は、バルブが適正な（開放）状態にあるか否かを決定する。そうでない場合、コンピューター３０は、作動アセンブリ４２に信号を送り、バルブ４０を開放する。ステップ４３Ｃでは、コンピューター３０は、測定コンポーネント２６に指令して測定チャンバーと較正容積チャンバーの合わせた容積を測定する。ステップ４３Ｄでは、コンピューター３０は、４３Ｃにおける測定から生成された値を記憶する。ステップ４３Ｅでは、コンピューター３０は、電気信号をバルブ作動アセンブリ４２に送ってバルブ４０を閉鎖し、それによって正味のチャンバー容積を減少する。ステップ４３Ｆでは、コンピューター３０は、測定コンポーネント２６に指令して、測定チャンバー２２の容積を測定する。ステップ４３Ｇでは、コンピューター３０は、ステップ４３Ｆの測定により生成された値を記憶する。ステップ４３Ｈでは、測定された容積が、次に、較正容積チャンバー３６の既知の容積に基づいて比較される。上記の比較に基づき、コンピューター３０は、測定システム２０の較正を仕上げ、そして技術者に試験被検体の測定が開始され得ることを示す。
【００２８】
本発明の較正プロセスに基づいて体積変動記録測定システムを較正するために用いられるアルゴリズムは、当業者に周知であり、そしてそれ故、本明細書中には記載されていない。
【００２９】
図３のフローチャートに示される、本発明の代替の実施形態では、コンピューター３０は、体積変動記録システム２０に、バルブ４０が閉鎖位置にあるとき、測定チャンバー２２の容積を最初に測定するよう指令し得る。
【００３０】
詳細には、ステップ４５Ａにおいて、コンピューター３０は、最初、測定コンポーネントを起動する。ステップ４５Ｂでは、コンピューター３０は、バルブが適正な（閉鎖）状態にあるか否かを決定する。そうでない場合、コンピューター３０は、作動アセンブリ４２に信号を送り、バルブ４０を閉鎖する。ステップ４５Ｃでは、コンピューター３０は、測定コンポーネント２６に指令して、測定チャンバー２２の容積を測定する。ステップ４５Ｄでは、コンピューター３０は、４５Ｃでの測定から生成した値を記憶する。ステップ４５Ｅでは、コンピューター３０は、電気信号をバルブ作動アセンブリ４２に送ってバルブ４０を開放し、それによって正味のチャンバー容積を増加する。ステップ４５Ｆでは、コピューター３０は、測定コンポーネント２６に指令して、測定チャンバーと較正容積チャンバーの合わせた容積を測定する。ステップ４５Ｇでは、コンピューター３０は、ステップ４５Ｆで生成した値を記憶する。ステップ４５Ｈでは、測定された容積は、次に、較正容積チャンバー３６の既知の容積を基に比較される。上記の比較に基づき、コンピューター３０は、測定システム２０の較正を仕上げ、そして技術者に試験被検体の測定が開始され得ることを示す。この較正プロセスは、正味の効果で、ネガティブ容積測定であるものに基づく較正を生じる。
【００３１】
当業者は、それらが単一の測定に限定されないことを認識し得る。むしろ、バルブ４０を開放および閉鎖するチャンバー容積の複数測定が、本発明に従って用いられ得、このシステムは、測定により生成される複数のデータ点を基に較正される。
【００３２】
さらに、当業者は、本明細書に開示の較正方法が、体積変動記録測定が測定されるべき被検体に関して実施された後、行われ得ることを認識し得る。なぜなら、本明細書に開示の較正方法は、測定値に対する数値計算により実施されるからである。従って、このような実施形態では、医療技術者が、測定シークエンスを開始したとき、測定値が、最初、測定チャンバー２２中の試験被検体からとられる。試験被検体のこの体積変動記録測定を実施することで生成されたデータはコンピューター３０上に記憶され、その後、上記に記載の較正方法が実施される。最後に、この較正の結果が、試験被検体からとられた測定値に適用され、被検体の正確な容量測定に到達する。
【００３３】
図４を参照して、本発明の較正容積チャンバーおよびバルブ作動アセンブリの第１の実施形態の断面が記載されている。較正容積チャンバー３６は、既知の安定な内側容積をもつほぼ円筒型のチャンバーである。参照容積チャンバー３６について任意の形状が用いられ得るが、参照容積チャンバー３６の内側容積は、測定システムのより正確な較正を提供するために、体積変動記録測定システム２０により測定されることが予期される容積に匹敵することが好ましい。
【００３４】
較正チャンバー３６の１つの端部で、較正チャンバー３６と体積変動記録チャンバー２２との間に空気を通過させる、開口部３８がある。
【００３５】
開口部３８の周縁の周りに取り付けられて、バルブマウントカラー４２がある。バルブ４０は、バルブマウントカラー４４内に収容されている。バルブ４０は、バルブ作動アセンブリ４２に連結され、これは、コンピューター３０からの信号に応答してバルブ４０を開放および閉鎖する。この開口部３８から遠位方向にあるバルブマウントカラー４４の端部にバルブ開口部４６がある。バルブ４０が閉鎖位置にあるとき、バルブ４０は、参照容積チャンバー３６を体積変動記録チャンバー２２から完全に封鎖する、バルブ開口部４６の周りのシールを創製する。
【００３６】
ここで、本発明のバルブおよびバルブ作動アセンブリの詳細な断面図である図５Ａを参照して、ここで、開放位置にあるバルブ４０が記載されている。
【００３７】
この実施形態では、バルブ作動アセンブリ４２は、カム５０、カムフォロワー５２、カムシャフト５４、スタンピング５６（これはさらに、フォロワースタンピング６２およびスプリングスタンピング６４から構成される）、カムスプリング５８、バルブボールジョイント６０、およびバルブアセンブリ取り付けプレート６６を含む。
【００３８】
バルブ４０は、ボールジョイント６０によってカムシャフト５２の近位端に連結されている。カムシャフト５２は、バルブ４０から遠位方向にあるカムシャフト５２の端部でスタンピング５６にさらに連結される。
【００３９】
カムシャフト５４の周りに取り付けられてカムスプリング５８があり、これは、１つの端部で、スプリングスタンピング６４に連結されており、そして対向する端部でバルブアセンブリ取り付けプレート６６に連結されている。カムスプリング５８は、スタンピング５６に対して伸長力を生成する。
【００４０】
フォロワー５２は、ローラースタンピング６４に連結される。カムスプリング５８により生成される力は、フォロワー５２に対し、スプリングスタンピング６２へのそのカップリングによって押す。この力は、フォロワー５２がカム５０と安定した接触を維持することを確実にする。
【００４１】
バルブ４０を開放するために、カムモーター６８は、カム５０を、幅のある位置に回転し、これは、フォロワー５２上に力を奏し、それによって、スタンピング５６上に押し、そしてスプリング５８を圧縮する。スタンピング５６に付与されるこの力は、カムシャフト５４を、開口部３８に向かう方向に移動させ、それによってバルブ４０を開放する。
【００４２】
ここで、本発明のバルブおよびバルブ作動アセンブリの詳細な断面図である図５Ｂを参照して、閉鎖位置にあるバルブ４０が記載されている。
【００４３】
バルブ４０を閉鎖するために、カムモーターは、カム５０を退避位置に回転し、これは、カムスプリング５８をスタンピング５６上に押し、そしてカムシャフト５４を、バルブ４０のエッジがバルブマウントハウジング４４と接触するまで移動させ、それによって、体積変動記録チャンバー２２から参照チャンバー３６を封鎖する。
【００４４】
好ましい実施形態では、シール７０が、バルブ４０の周縁の周りに、バルブ４０が閉鎖位置にあるとき、シール７０がバルブマウントハウジング４０に対してバルブ４０により圧縮されるように取り付けられ、気密シールを創製する。さらに、ボールジョイント６０は、バルブ４０をカムシャフト５４に関して回転させるので、バルブ４０は、バルブマウント４０に対して反復可能気密シールを形成する。
【００４５】
ここで図６を参照して、本発明の実施形態が作動する、幼児サイズの体積変動記録システムの具象的な図が記載されている。
【００４６】
体積変動記録システム８０は、体積変動記録測定チャンバー８２、チャンバードアアセンブリ８４、体積変動記録測定コンポーネント８６、マニホールド８８およびコンピューター９０を備える。較正容積チャンバー９４は、マニホールド８８（これはまた、測定コンポーネント８６を測定チャンバー８２に連結する）によって測定チャンバー８２に連結される。較正チャンバー開口部９６は、空気を、較正容積チャンバー９４から、マニホールド８８を通じ、そして測定チャンバー８２中に通過させる。
【００４７】
バルブ作動アセンブリ１００はバルブ１０１に連結され、そしてコンピューター９０からの命令に応答して開口部９６を封鎖および脱封鎖する。
【００４８】
先の実施形態と組み合わせて開示されるように、医療技術者が試験被検体に対して身体組成測定シークエンスを開始するとき、コンピューター９０は、較正を実施するために技術者介入の必要性なくして、試験被検体の身体組成を測定する前に、体積変動記録測定システム８０を較正する。
【００４９】
詳細には、図２に示したフローチャートと組み合せて上記で記載されるように、コンピューター９０は、体積変動記録システム８０に、最初、バルブ１０１が開放位置にあるとき、測定チャンバー８２の容積を測定するように命令する。次に、コンピューター９０は、電気信号をバルブ作動アセンブリ１００に送り、バルブ１０１を閉鎖し、それによって正味の測定チャンバー容積を減少する。次に、測定された容積が、較正容積チャンバー９４の既知の容積を基に理論容積と比較される。この比較に基づき、コンピューター９０は、測定システム８０の較正を仕上げ、そして技術者に試験被検体の測定が開始され得ることを示す。
【００５０】
同様に、上記に記載される較正システムは、図３のフローチャート中に示されるプロセスを用いて、測定システム８０を較正し得る。
【００５１】
ここで、図７を参照して、本発明の較正容積およびバルブ作動アセンブリの第２の実施形態の詳細な断面図が記載されている。図４に関して上記で記載されるように、測定チャンバー８２は、マニホールド８８により較正容積チャンバー９４に連結されており、そして較正容積チャンバー開口部９６が、空気を、較正容積チャンバー９４から、マニホールド８８を通じ、そして測定チャンバー８２中に通過させる。
【００５２】
バルブ作動アセンブリ１００は、セレノイド１０２、セレノイドマウント１０４、内側マニホールド１０６、シャフト１１０、およびバルブ１０１に連結されたボールジョイント１１２からなる。バルブ作動アセンブリ１００は、内側マニホールド１０６内に収容され、これは、マニホールド８８を横切って、バルブ１０１が較正容積チャンバー開口部９６を開放および閉鎖し得るように取り付けられる。
【００５３】
セレノイド１０２は、セレノイドマウント１０４によって内側マニホールド１０６に連結される。セレノイド１０２は、シャフト１１０に連結されるプランジャー１１６を、シャフト１１０の運動がプランジャー１１６の運動を辿るように含む。シャフト１１０は、セレノイド１０２の遠位方向にあるシャフト１１０の端部においてボールジョイント１１２によりバルブ１０１にさらに連結されている。バルブ１０１は、従って、シャフト１１０の運動に応答して、較正容積開口部９６を開放および閉鎖する。
【００５４】
特に、プランジャー１１６が伸長するとき、それは力をシャフト１１０上に奏し、それを、ソレノイドプランジャー１１６により奏される力の方向に移動させることを引き起こす。シャフト１１０は、それによって、バルブ１０１を較正チャンバー開口部９６に対して押し、較正容積チャンバー９４を測定チャンバー８２から封鎖する。さらに、ボールジョイント１１２は、バルブ１０１をシャフト１１０に関して回転させるので、バルブ１０１は、較正容積チャンバー９４に対して反復可能な気密シールを形成する。あるいは、ユニバーサルジョイントのような任意のその他のタイプの回動ジョイントが、ボールジョイント１１２の代わりに用いられ得る。
【００５５】
同様に、プランジャー１１６が退避されるとき、それは、シャフト１１０を較正チャンバー開口部９６の表面から離して引き、それによってバルブ１０１を開放し、そして空気を、較正容積チャンバー９４から測定チャンバー８２に通過させる。
【００５６】
当業者は、バルブアクチュエーターアセンブリについての上記に開示された実施形態が、幼児サイズおよび成人サイズの測定チャンバー間で交換可能に用いられる得ることを認識し得る。
【００５７】
当業者はまた、本発明に従って、バルブ４０および１０１を制御する代替の方法が用いられ得ることを認識する。例えば、上記バルブを開放および閉鎖するためにコンピューターからの信号に応答する通気システムの使用もまた、本発明によって企図される。あるいは、ボールスクリューに連結される回転モーターであって、上記バルブを開放および閉鎖するためにコンピューターからの信号に応答するモーターもまた、本発明によって企図される。
【００５８】
さらに、本発明の好ましい例示の実施形態が上記に記載されているが、本発明から逸脱することなく種々の変更および改変がそれらの中でなされ得ることは当業者に明らかである。添付の請求項は、本発明の真実の思想および範囲内に入るすべてのこのような変更および改変を包含することが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】図１は、本発明の実施形態が作動する、成人サイズの体積変動記録チャンバーおよび制御システムの具象的な図である。
【図２】図２は、本発明の１つの実施形態の較正シークエンスを記載するフローチャートである。
【図３】図３は、本発明の第２の実施形態の較正シークエンスを記載するフローチャートである。
【図４】図４は、本発明の較正容積チャンバーおよびバルブ作動アセンブリの１つの実施形態の断面図である。
【図５Ａ】図５Ａは、本発明のバルブおよびバルブ作動アセンブリの１つの実施形態の詳細な断面図であり、バルブは開放位置にある。
【図５Ｂ】図５Ｂは、本発明のバルブおよびバルブ作動アセンブリの１つの実施形態の詳細な断面図であり、バルブは閉鎖位置にある。
【図６】図６は、本発明の実施形態が作動する、幼児サイズの体積変動記録チャンバーおよび制御システムの具象的な図である。
【図７】図７は、本発明の較正容積およびバルブ作動アセンブリの第２の実施形態の断面図である。
【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５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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