(57)【要約】      （修正有）【課題】超音波生成装置と超音波検出装置を利用した肺活量計を提供する。【解決手段】肺活量計は、少なくともマウスピース装置及び気体がマウスピース装置を流過する時に生成される超音波を検測検出可能な超音波検出装置を含み、マウスピース装置は、ケース及び異なる状況においてそれぞれケースの異なる位置に配置可能な超音波生成装置を有し、ケースの一端は開口端である。呼気及び吸気の時に、それぞれ超音波生成装置をケースの異なる位置に配置することで、呼気及び吸気時の気体流動を超音波信号に転換して測量及び分析を行う。【選択図】図３
2018051299.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
肺活量計であって、
前記肺活量計は、通過する気体の気体流動を超音波信号に転換するマウスピース装置、及び
マウスピース装置からの超音波信号を受信する超音波検測装置、を含むことを特徴とする肺活量計。
【請求項２】
マウスピース装置は、ケースと超音波生成装置を有し、超音波生成装置は、気体がケースに囲まれた空間を流過する時に、気体流動に対応する超音波信号を発生する、ことを特徴とする請求項１に記載の肺活量計。
【請求項３】
超音波信号を、気体流動に関連する信号データに転換する処理装置を更に含むことを特徴とする請求項１に記載の肺活量計。
【請求項４】
気体流動に関連する信号データは、少なくとも気体流速-時間曲線図及び気体流量-時間曲線図を含むことを特徴とする請求項３に記載の肺活量計。
【請求項５】
超音波信号を受信する超音波検出裝置を更に含むことを特徴とする請求項１に記載の肺活量計。
【請求項６】
外殻部を更に含み、吹口装置は、外殻部に接続されることを特徴とする請求項１に記載の肺活量計。
【請求項７】
マウスピース装置であって、前記接口裝置は、ケースと、超音波生成装置とを含み、
ケースの少なくとも一端は、開口端であり、且つケースの側壁には、少なくとも１つの通気口を有することを特徴とする接口裝置。
【請求項８】
超音波生成装置は、サイレント笛とガルトン笛とから選択されることを特徴とする請求項７に記載のマウスピース装置。
【請求項９】
前記超音波生成装置は、笛殼を有し、前記笛殼は、更に、開口端、内部空間、切口端及びスポイラーを有し、
前記開口端は、前記笛殼の一端であり、
前記内部空間は、前記笛殼の両端の間に位置され、
前記切口端は、前記内部空間の前記笛殼の側壁に設けられ、
前記スポイラーは、前記開口端と前記切口端との間の内部空間中に位置されることを特徴とする請求項７に記載のマウスピース装置。
【請求項１０】
前記超音波生成装置は、ケースの前記開口端に位置され、気体が前記開口端から順次に前記スポイラーと前記切口端を流過し、前記ケースの前記通気口から離れることを特徴とする請求項９に記載のマウスピース装置。
【請求項１１】
前記超音波生成装置は、ケースの側壁の前記通気口に位置され、且つ前記超音波生成装置の前記開口端と前記切口端は、それぞれ前記ケースに囲まれた空間の外部と内部に位置され、気体が前記超音波生成装置の前記開口端から導入され、前記内部空間の前記スポイラーと前記切口端を順次に流過し、その後、前記ケースの前記開口端を経由して離れることを特徴とする請求項９に記載のマウスピース装置。
【請求項１２】
呼吸機能検測方法であって、
気体流動を超音波信号に転換可能な肺活量計を提供し、
一定の時間に続いて、肺量計で使用者の呼気(吐気)及び/又は吸気の気体を受け取り、気体流動を超音波信号に転換し、
超音波信号を受信且つ分析し、対応する呼吸機能パラメータ値を獲得すること、を特徴とする呼吸機能検測方法。
【請求項１３】
超音波信号を、気体流速-時間曲線図に転換すること、を特徴とする請求項１２に記載の呼吸機能検測方法。
【請求項１４】
超音波信号を、気体流量-時間曲線図に転換すること、を特徴とする請求項１２に記載の呼吸機能検測方法。
【請求項１５】
呼吸機能を検測する時に、少なくとも、気体流速のピーク値、及び、気体流速が閾値より高い時間のいずれかを測量することを、特徴とする請求項１２に記載の呼吸機能検測方法。
【請求項１６】
吸気機能を検測する時に、少なくとも、
特定時間において累積される気流流量、及び、
気体流速が閾値より高い期間に累積される気体流量のいずれかを測量することを特徴とする請求項１２に記載の呼吸機能検測方法。
【請求項１７】
呼気(吐気)機能を検測する時に、超音波生成装置を、マウスピース装置のケースの開放端に配置することで、気体が、前記超音波生成裝置の開口端から前記超音波生成裝置の切口端を流過し、前記ケースの開口から離れることを特徴とする、請求項１２に記載の呼吸機能検測方法。
【請求項１８】
吸気機能を検測する時に、超音波生成裝置を、マウスピース装置のケースの側壁の通気口に配置し、前記超音波生成裝置の開口端と切口端とを、それぞれケースに囲まれた空間の外部と内部に配置することで、気体が、ケースの開放端から順次に超音波生成裝置の吹口端と切口端とを流過して離れることを特徴とする、請求項１２に記載の呼吸機能検測方法。
【請求項１９】
吸口裝置であって、前記吸口裝置は、ケース及び少なくとも１つの超音波生成装置を含み、
前記ケースの一端は吸気口であり、他の一端はケースの底部であり、前記ケースの底部は、さらに少なくとも１つの通路を含み、前記通路は、少なくとも１つの通路口及び少なくとも１つの通気口を有し、前記通路口がケースの外部に連通し、且つ前記通気口が前記吸気口に連通して前記ケース内の気流空間を形成することで、前記吸口裝置が気流吸引力を介して前記気流空間から前記吸気口気体を導出し、
前記超音波生成裝置は、通路中に収容され、前記超音波生成裝置は、更に、気流入口及び気流出口を含み、前記気流出口と前記通気口とが連通して前記超音波生成裝置の内部から気体を前記ケース内の前記気流空間中に導入することで、前記超音波生成裝置が、前記気流吸引力の作用を介して前記気流入口から前記吸口裝置の外部気体を導入することを特徴とする吸口裝置。
【請求項２０】
前記ケースの底部は、更に、少なくとも１つの溝を含み、前記溝は、前記ケースの底部に位置されて前記吸気口を向けることで、各前記通路を分離し、各前記通路が独立になって連通しないことを特徴とする請求項１９に記載の吸口裝置。
【請求項２１】
前記ケースの底部は、更に、少なくとも１つの気孔を含み、前記気孔は、前記吸口裝置の外部に連通して余分な気流を導入することで、気流流通抗力を低下させることを特徴とする請求項１９に記載の吸口裝置。
【請求項２２】
前記超音波生成裝置は、更に、スポイラーを含み、前記スポイラーは、前記超音波生成裝置の内に位置され、且つ前記気流入口と前記気流出口との間に位置されることで、前記超音波生成裝置の内部空間に狭窄な通路が形成されることを特徴とする請求項１９に記載の吸口裝置。
【請求項２３】
前記気流出口は、前記超音波生成裝置の中間部位に位置されることを特徴とする請求項１９に記載の吸口裝置。
【請求項２４】
前記気流入口から前記超音波生成裝置内に導入される気流経路と、前記気流出口から超音波生成裝置の外に導出される気流経路とは、お互いに直交する、ことを特徴とする請求項１９に記載の吸口裝置。
【請求項２５】
前記吸気口の気体の導出方向と、前記超音波生成裝置の前記気流入口の気流導入の方向とは、お互いに直交する、ことを特徴とする請求項１９に記載の吸口裝置。
【請求項２６】
吹口装置であって、前記吹口装置は、ケース、少なくとも１つの通気口及び少なくとも１つの超音波生成裝置を含み、
前記ケースの一端は、外部気体をケース内部に導入するための入口端であり、他の一端は、出口端であり、前記出口端は、固定部材を有し、且つ前記固定部材は、少なくとも１つの固定通路を含み、
前記通気口は、前記ケースの側壁に位置され、且つ前記通気口は、前記ケース外部と前記固定通路とを連通し、
前記超音波生成裝置は、前記固定通路中に収容され、前記超音波生成裝置は、更に気流入口と気流出口とを含み、前記気流出口と前記通気口とが連通して前記超音波生成裝置の内部から気体を前記ケース外部に導引することで、前記吹口装置が気流推力の作用により、前記入口端から気体を前記ケース内部に導入し、前記ケース内部の気体が前記超音波生成裝置の前記気流入口から導入され、前記気流出口から超音波気流を導出することを特徴とする吹口装置。
【請求項２７】
前記超音波生成裝置は、更に、スポイラーを含み、前記スポイラーは、前記超音波生成裝置の内に位置され、且つ前記気流入口と前記気流出口との間に位置されることで、前記超音波生成裝置の内部空間に狭窄な通路が形成されることを特徴とする請求項２６に記載の吹口装置。
【請求項２８】
前記気流出口は、前記超音波生成裝置の中間部位に位置されることを特徴とする請求項２６に記載の吹口装置。
【請求項２９】
前記固定通路は、更に、固定通路定位部を含み、且つ前記超音波生成裝置は、更に、限位部材を含み、前記限位部材と前記固定通路定位部とにより、前記超音波生成裝置が正確且つ簡単に構成されて前記固定通路中に収容され、前記気流出口が正確に前記通気口に連通されることを特徴とする請求項２６に記載の吹口装置。
【請求項３０】
前記気流入口から前記超音波生成裝置内に導入される気流経路と、前記気流出口から前記超音波生成裝置外に導出される気流経路は、お互いに直交することを特徴とする請求項２６に記載の吹口装置。
【請求項３１】
前記入口端の気体導入の方向は、前記超音波生成裝置の前記気流入口の気流導入の方向に平行し、且つ前記入口端の気体導入の方向は、前記通気口の気体導出の方向に直交することを特徴とする請求項２６に記載の吹口装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、肺活量計(spirometer)、マウスピース装置(mouthpiece tube)及びそれに対応する検測方法に関し、特に呼気と吸気をする時の気体流動が、超音波信号に転換することで、検出と分析を行う肺活量計、マウスピース装置及びその検測方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、市場でよく見られる肺活量計は、主にプラスチックインピーダンス圧力式及びタービン式である。前者は、呼吸する際に、肺活量計に吹き込まれた気体が産生した風圧による肺活量計の末端または側辺の薄片式センサーの薄片の振動により、対応する呼気/吸気信号を生成し、後者は、呼吸する際に、肺活量計に吹き込まれた気体が産生した風圧が、肺活量計内部のファンブレードまたはタービンを連動し、生成された電流を測定するか赤外線を用いてファンブレード/タービンの回転を測定することで、対応する呼気/吸気信号を生成する。しかし、従来の肺活量計は、いずれも改善する必要があり、例えば薄片、ファンブレード及びタービンの運動慣性により、気体の流動が停止した時にも、一定の時間に運動をし続け、即時に呼気/吸気信号の生成を停止することができず、薄片、ファンブレード及びタービンの重量と摩擦等は、気体の流量が低い時または気体流速の変化量が小さい時に、対応する呼気/吸気信号を正確に生成することが出来ず、薄片、ファンブレード及びタービンの生産過程での誤差及び作動過程での耗損は、測量品質の偏差と劣化をもたらし、且つ測量結果を較正し難くなる。そのため、新しい肺活量計を開発する必要があった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明は、超音波を用いて呼気信号及び/又は吸気信号を生成し、即ち従来の肺活量計において使用された薄片、ファンブレード及びタービン等の代わりに超音波生成装置と超音波検出装置を利用する。呼気及び/又は吸気時の気体が、マウスピース装置に配置された超音波生成装置（サイレント笛(silent whistle)とガルトン笛（Galton's whistle）のよう）を通過することで、対応する超音波信号を生成することができ、その後、超音波信号を分析処理することで、呼気及び/又は吸気の気体流量と気体流速等を知ることができる。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明において提案されるマウスピース装置は、ケースと、超音波生成装置とを有する。ケースは、開口端と、ケース側壁に位置される通気口とを有し、超音波生成装置は、ケースにおいて異なる位置に配置されることができる。例えば，超音波生成装置は、ケースの開放端に配置され、気体が超音波生成装置の気流入口から、超音波生成装置の気流出口を流過し、ケースの通気口から離れる。例えば、超音波生成装置は、ケースの側壁の開口に配置され、超音波生成装置の気流入口と気流出口が、それぞれケースに囲まれた空間の内部と外部に配置され、気体が順次に超音波生成装置の気流入口と気流出口を流過し、ケースの開放端から離れる。従って、呼気と吸気過程の気体流動が、それぞれ対応する超音波信号を生成する。
【０００５】
本発明において提案される肺活量計は、通過する気体(例えば呼気及び/又は吸気過程の気体)の流動を超音波信号に転換するマウスピース装置と、超音波信号を受信する超音波検出装置（例えばマイクロホン）とを有する。肺活量計は、超音波信号を気体流動に関連する信号データ(例えば気体流速-時間曲線曲線図又は気体流量-時間曲線図)に転換する処理装置を更に有することができ、超音波信号を肺活量計の外部の携帯電話又はパソコン等に伝送する通信装置（例えばワイヤレスネットワーク部品又はブルートゥース部品）を更に有することで、超音波信号の分析を行うことができる。また、肺活量計は、外殻部を更に有することができ、吹口装置は、外殻部に配置されるジョイントリング(joint ring)又は他の部品により外殻部に接続され、且つ超音波検出装置、処理装置及び通信装置は、いずれも外殻部の内部に配置されるか吹口装置に統合することができる。
【０００６】
本発明において提案される検測方法は、前記肺活量計と前記マウスピース装置を応用する方法である。先ず、呼気及び/又は吸気過程の気体流動を超音波信号に転換する肺活量計を使用して、呼吸機能が呼気及び/又は吸気を検測する時の気体流動を、超音波信号に転換する。その後、超音波信号を分析して、呼気及び/又は吸気の気体流速-時間曲線図又は他の情報を獲得し、対応する呼吸機能のパラメータ値を生成する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明は、従来よく見られるプラスチックインピーダンス圧力式の肺活量計及びタービン式肺活量計に比較すると、少なくとも以下の優れる点を有する。先ず、サイレント笛とガルトン笛は、いずれも現有の商業化された製品であり、且つ超音波検出装置も従来技術であるため、コストが低くしやすい。次に、超音波生成装置は、気体流動時（又は気体流動が閾値より大きい時）には超音波を生成し、気体が流動しない時（或いは気体流動が閾値より小さい時）には超音波の生成を停止するため、現有の製品より敏感であるため、気体の流動が無いのに運動慣性により一定時間呼気/吸気信号を生成し続けるという問題が発生しない。また、サイレント笛とガルトン笛等の超音波生成装置は、気体が大抵密閉な空間を流過する時に気体振動により超音波を生成するため、使用過程において耗損されなく、又は気体流動が弱い時に振動されにくいため、測定結果が歪曲されることなく、特に、この大抵密閉な空間のサイズ輪郭を、生成される超音波信号を較正するように、調整することができる。また、従来技術により製作されたサイレント笛、ガルトン笛、マイクロホン及び、回路等は、極めて高い品質と極めて低い損耗を達成することができるが、薄片、ファンブレード及びタービンの生産は、高品質と維持しにくく、作動過程において損耗されやすい。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１Ａ】本発明の肺活量計の実施例を示す図である。
【図１Ｂ】本発明の実施例の肺活量計を示す図である。
【図１Ｃ】本発明の実施例の肺活量計を示す図である。
【図１Ｄ】本発明の実施例の肺活量計を示す図である。
【図２Ａ】本発明の実施例のマウスピース装置を示す図である。
【図２Ｂ】本発明の実施例のマウスピース装置を示す図である。
【図２Ｃ】本発明の実施例のマウスピース装置を示す図である。
【図２Ｄ】本発明の実施例のマウスピース装置を示す図である。
【図３】本発明の実施例の方法を示すフローチャートである。
【図４Ａ】本発明の実施例の気体流動情報を示す図である。
【図４Ｂ】本発明の実施例の気体流動情報を示す図である。
【図５Ａ】本発明の一実施例の吸口装置の構造を示す図である。
【図５Ｂ】本発明の一実施例の吸口装置の構造を示す図である。
【図５Ｃ】本発明の一実施例の吸口装置の構造を示す図である。
【図６Ａ】本発明の一実施例の吹口装置の構造を示す図である。
【図６Ｂ】本発明の一実施例の吹口装置の構造を示す図である。
【図６Ｃ】本発明の一実施例の吹口装置の構造を示す図である。
【図６Ｄ】本発明の一実施例の吹口装置の構造を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明の詳細を以下のような実施例より説明するが、これらの実施例は、本発明の範囲を限定するためのものではなく、他の応用にも適用することができる。一部の内容を図示により開示するが、ここに開示する内容は、特徴を明確に限定する限り、開示される内容と異なるものもあるということは、当業者に理解されるべきである。
【００１０】
本発明は、呼気及び/又は吸気する時の気体を、超音波生成装置に通して流過させることで、吸気及び/又は吸気する時の気体流動に関連する超音波信号を生成し、その後超音波信号を分析処理し、測量され続ける超音波信号を呼気/吸気する時の気体の流速-時間曲線図を転換することにより、呼気及び/又は吸気の状態を把握することができる。即ち、業界おいて周知の肺活量計（例えばプラスチックインピーダンス圧力式肺活量計及びタービン式肺活量計）の代わりに超音波生成装置と超音波検出装置を、気体流動を測量するハードウェアとして使用する。ここで、超音波生成装置と超音波検出装置は、いずれも従来技術を利用して実現することができる。例えば、業界において周知のサイレント笛とガルトン笛は、流過する気体を超音波信号に転換し、且つ生成される超音波信号の強度は、流過する気体の流速に関連する。例えば、超音波検出装置は、業界において周知されている全指向性マイクロホン、双指向マイクロホン、カーディオイドマイクロホン、超新型指向性マイクロホン及びショットガンマイクロホン等のような様々な技術を利用して実現することができる。
【００１１】
本発明は、現在よく見られる肺活量計に比較してより敏感な気体流速-時間曲線図を獲得することができるので、より精確且つ安定に呼気及び/又は吸気の状態を測量することができ、これは超音波生成装置が、気体流過する時にのみ超音波を生成するためであると考えられる。気体流速-時間曲線図を得た後、周知技術により、ピーク吸気流量、第一秒の吸気量及び用力肺活量等の数値のような必要とする呼吸機能パラメータ数値を獲得することができる。
【００１２】
本発明の一実施例は肺活量計に関するものであり、特に、気体流動を超音波信号に転換するマウスピース装置を使用した肺活量計である。図１Aに示すように、肺活量計100は、呼気及び/又は吸気の過程での気体流動を超音波信号に転換することができるマウスピース装置及びマウスピース装置110からの超音波信号を受信することができる超音波検出装置120（例えば、マイクロホン）有する。ある実施例おいて、超音波検出装置120をマウスピース装置110に統合することができ、即ちマウスピース装置110は、流過する気体を超音波信号に転換してもよく、超音波信号を検出してもよい。ある実施例において、第１Bに示すように、肺活量計100は、外殻部130を有し、マウスピース装置110は、外殻部130に配置されるジョイントリング(joint ring)又は他の部品により外殻部130に接続され、且つ超音波検出装置120は、外殼部130により囲まれた内部空間に位置される。ここでマウスピース装置110は、外殼部130から外してもよく、外殼部130に固定されてもよく、即ちマウスピース装置110は、交換可能な部材であり、使用者によって自分の口に適合なマウスピース装置110を使用することができる。
【００１３】
ある実施例において、肺活量計100は、超音波信号を、気体流動に関連する信号データに転換可能な処理装置140を有し、図１Cに示すように、処理装置140は、外殼部130に囲まれた内部空間に配置されてもよい。ある実施例において、図１Ｄ図に示すように、肺活量計100は、超音波信号を外部装置(例えば携帯電話又はパソコン等)199に伝送して超音波信号の分析を行う通信装置150（例えばワイヤレスネットワーク部品又はブルートゥース部品）を有する。言い換えると、肺活量計100は、呼気過程及び/又は吸気過程での気体を受け取ることから、超音波信号を分析することまで処理可能な製品でもよく、呼気及び/又は吸気過程での気体を受け取って、対応する超音波信号を獲得し、超音波信号の分析処理を携帯電話又はパソコン等によって処理させる製品でもよい。
【００１４】
マウスピース装置110のサイズと形状等、特にそれと肺活量計100の外殼部130が接触するサイズと形状等は、業界内で周知されている肺活量計に使用されるマウスピース装置のサイズと形状であってよく、必要に応じて設計されたものでもよい。また、本発明において提案される肺活量計100は、流過する気体の流動状態を超音波に転換するマウスピース装置110を使用するため、他の実施例において、超音波検出装置120、処理装置140及び通信装置150は、いずれも外殼部130に囲まれた内部空間に配置されてもよく、マウスピース装置110に統合されてもよく、即ち、外殼部130を完全に使用しない。本発明では、この部分の変化を限定せず、全ての可能な変化例も図示していない。
【００１５】
本発明の他の実施例は、マウスピース装置200であり、特に気体流動を超音波信号に転換可能なマウスピース装置200に関する。第２Ａ図に示すように、本発明において提案されるマウスピース装置200の基本構造は、ケース210及び超音波生成装置220を含み、呼気及び/又は吸気する時の気体がケース210に配置される超音波生成装置220を流過する際、例えば使用者の口がマウスピース装置200に接触するか或いは近接して吸気または呼気する際に、気体流動状態（例えば気体流速）に対応する超音波信号が生成される。超音波検出装置120が肺活量計100の外殼部130の内部に配置される時に、マウスピース装置200のケース210は、ジョイントリング等により外殼部130に接続され、ケース210は、超音波生成装置220と超音波検出装置120との距離を固定することができる。他の実施例において、ケース210のサイズと輪郭等、特にケース210及び外殼部130に接続するサイズ及び輪郭は、周知の肺活量計に使用されるマウスピース装置のサイズ及び輪郭と同じくしてもよく、周知の肺活量計に使用されるマウスピース装置のサイズ及び輪郭と異なってもよい。
【００１６】
ある実施例において、超音波生成装置220は、周知のサイレント笛又はガルトン笛であり、このようにするメリットは、コストが低く又は技術が簡単で、新しい装置を開発する必要がないことである。従来のサイレント笛と従来のガルトン笛の構造は基本的に、第２Ｂ図に示したように、笛殼291の一端は開口端292であり、且つ笛殼291の他の一端は密閉又は開放され、笛殼291の両端の間は内部空間294であり、且つここで内部空間294の笛殼291の側壁に切口端293を有し、開口端292と切口端293との間の内部空間294にスポイラー295が設けられる。気体は、開口端292から内部空間294を経って切口端293まで流過する過程において、気体は、スポイラー295により気流が動き揺れて超音波を生成し、且つ生成される超音波の強度は、基本的に気体流速に関連し、生成される超音波の周波数は、基本的に内部空間294の輪郭及びサイズに関連する。
【００１７】
周知のサイレント笛又はガルトン笛を超音波生成装置220として使用する時に、ケース210の一端は密閉され(通風しない)、他の一端は開放され（通風可能）且つケース210側壁の開口230を有し、超音波生成装置220は、吸気状態又は吸気状態をそれぞれ検出するために、ケース210の異なる位置に配置される。例えば、図２Ｃに示すように、呼気（吐気）状態を検出する場合、超音波生成裝置220は、ケース210の開放端に配置されることで、気体が超音波生成装置220の開口端292から順次に超音波生成装置220の内部空間294のスポイラー295及び切口端293を流過し、ケース210の通気口230から離れる。例えば、図第２Ｄに示すように、吸気状態を検出する場合、超音波生成装置220は、ケース210側壁の通気口230に配置され、超音波生成装置裝置220の開口端292及び切口端293が、それぞれケース210に囲まれた空間の外部及び内部に配置されることで、気体が超音波装置220の開口端292から導入され、超音波生成装置220の内部空間294のスポイラー295及び切口端293を順次に流過し、その後、ケース210の開放端から離れる。従って、呼気及び吸気過程の気体は、それぞれ超音波生成装置220を流過して対応する超音波信号を生成する。
【００１８】
本発明のある実施例は、呼吸機能の検測方法に関する。これらの実施例は、前述の肺活量計とマウスピース装置に適用され、且つ基本的な流れは、図３に示すとおりである。先ず、図３のステップブロック31に示すように、気体流動を超音波信号に転換可能な肺活量計を準備する。次に、ステップブロック32に示すように、肺活量計を用いて使用者の呼気及び/又は吸気の気体を一定時間に続いて受け、気体流動を超音波信号に転換する。その後、ステップブロック33に示すように、超音波信号を受信及び分析して、対応する呼吸機能パラメータ値を獲得する。
【００１９】
例えば、図４Aに定性的な例を示すように、この期間内に続いて生成される超音波信号を、呼気又は吸気過程での気体の流速-時間曲線図に転換することができる。そのため、吸気を測量する過程において、流速の極大値或いは流速が閾値を超えるか超えないかによって、吸気部分の呼吸機能を判断することができ、又は、吸気を測量する過程において、一定時間中の流速変化により、図４B図に示す定性的な気体総量-時間曲線図(流速-時間曲線図に対する積分処理と同じ)を獲得し、これにより吸気部分の呼吸機能を判断することができる。更に、気体流動のピーク値及び/又は気体流速が閾値より高い時間を測量することで、吐気機能を検出し、一定時間に累積された気体流量及び/又は気体流速が閾値より高い期間に累積された気体流量を測量することで、吸気機能を検出することができる。
【００２０】
なお、本発明において使用される超音波生成装置(例えばサイレント笛とガルトン笛)、超音波検出装置(例えばマイクロホン)及び処理装置(集積回路又はアプリケーションソフトウェアを用いることができる)は、いずれも高品質、安定性及び低耗損を達成し易いが、周知の肺活量計に使用される薄片、ファンブレード及びタービン等は、耗損され易く、生産品質を維持しにくく、気体の流動が停止した後に、運動慣性により超音波信号を生成し続け易いため、吸気を検出する場合、又は吸気を検出する場合を問わず、本発明の超音波により得られる流速-時間曲線図及び気体総量-時間曲線図の波形は、鋸歯状を呈し、気体流動の測量が比較的に敏感である。特に、人間の吸気は、肺が満杯になる前に徐々に減速するが、肺が空になる前に不安定なガス流量により呼気が安定的でないため、周知の肺活量計に使用されるタービン、ファンブレード及びプラスチックシート等では、吸気を測量する時に、吸気気体の流速の起伏変化により正確な測量が難しいが、本発明に使用される超音波測量では、気体流動があるだけで超音波を生成し且つ気体流動がなければ超音波を生成しないことから、本発明を使用する時のメリットは顕著である。
【００２１】
本発明において提案される肺活量計及びマウスピース装置は、従来のスマートフォンと更に統合することができる。スマートフォンを肺活量計の処理装置として使用する以外、本発明の図示しない実施例では、マウスピース装置(超音波生成装置を含む)及び超音波検出装置をスマートフォンに統合し、マウスピース装置(超音波生成装置を含む)及び超音波検出装置を、ユニバーサル・シリアル・バス(Universal Serial Bus、USB)等を介してスマートフォンに接続可能な外部部品(例えば、ヘッドホンジャックを介してスマートフォンに接続されるヘッドホン)に統合することができる。もちろん、この場合、異なるマイクロホンの異なる感度及びマイクロホンと高音波生成装置の距離により使用するアルゴリズム、少なくともアルゴリズムにおいて使用されるパラメータのパラメータ値を調整する。
【００２２】
本発明の超音波生成装置が、サイレント笛又はガルトン笛又は生成される超音波の周波数を調整可能な他のハードウェアである場合、本発明は、サイレント笛/ガルトン笛が生成する超音波の周波数(即ちスポイラー295の位置は固定されている)を固定することができ、サイレント笛/ガルトン笛が生成する超音波の周波数を調整可能にする(即ちスポイラー295の位置は変更可能である)。生成される超音波の周波数を固定するメリットは、気体流速及び気体流量の測量及び計算が比較的に簡単であり、使用されるアルゴリズムにおいて調整する必要なパラメータが少ない。
【００２３】
本発明の実施例によれば、図５A〜図５C図に示すように、本発明は吸口装置500を提供し、前記吸口装置500は、ケース510と少なくとも超音波生成装置520とを含む。ケース510は、円筒状であってよく、且つケース510の一端は吸気口511であり、他の一端は、ケースの底部512であり、ケースの底部は、更に、少なくとも１つの超音波生成装置520を収容するための少なくとも１つの通路530と少なくとも１つの通気口514とを含み、通路530は、円筒状であってよく、ケース510外部と連通するための少なくとも１つの通路口531を有する。通気口514は、吸気口511と連通してケース510内の気流空間を形成し、ケース底部512は、更に、少なくとも１つの溝513と少なくとも１つの気孔515を含み、且つ溝513は、ケース底部512に位置されて吸気口511を向けることで、各通路530を分離し、且つ各通路530お互いに独立して連通しない。前記気孔515により吸口装置500の外部と連通してエキストラな気流を導入して、気流流通抗力が低下され、気孔515は、溝513又は通路530以外の他の位置に設けられてもよい。また、超音波生成装置520は、管状であってよく、超音波生成装置520は、更に、気流入口521、超音波生成装置底部522、気流出口523、スポイラー525を含み、気流入口521は、超音波生成装置520の一端に位置されて気流を導入し、超音波生成装置520の他の一端は、超音波生成装置底部522であり、気流出口523は、超音波生成装置520の中間部位に位置され、スポイラー525は、超音波生成装置520内に位置され、気流入口521と気流出口523との間に位置され、スポイラー525は、ブロックシートであってよく、それにより超音波生成装置520の内部空間に狭窄な通路を形成して気流動き揺れを発生し、気流出口523の気体が特別な波動を生成する。超音波生成装置520は、通路530内に収容され、且つ気流出口523と通気口514とは連通して超音波生成装置520内部から気体をケース510内の気流空間中に導入し、気流入口521より超音波生成装置520内へ導入される気流経路と、気流出口523より超音波生成装置520外への気流経路は、お互いに直交する。
【００２４】
本実施例によれば、図５A〜図５C図に示すように、本発明の吸口装置500の作用は、先ず、気流吸引力を提供することで、吸口装置50のケース510内部の気流空間から吸気口511に向けて気体を導出することである。気流吸引力が作動し始めた後、吸口装置500の外部気体が少なくとも超音波生成装置520の気流入口521から気流導入し、順次にスポイラー525、気流出口523を経由して超音波気流を導出し、通気口514からケース510内の気流空間に導入する。この時、超音波検出装置を介して吸気過程での流速極大値を測量且つ計算するか、又は流速が閾値を超えるか超えないかを判断することで、呼吸機能を識別する。また、吸気口511の気体の導出方向は、少なくとも超音波生成装置520の気流入口521の気流導入方向とお互いに直交する。一方、超音波気流の導流ルートは直交により方向を転換するため、非常に大きい流通抗力が生成されるので、気孔515を設けることで、気流吸引力が作用し始めた時に気流流通抗力を大幅に減少させる。
【００２５】
本発明の他の実施例によれば、図６A〜図６C図に示すように、本発明は吹口装置600を提供し、前記吹口装置600は、ケース610と少なくとも１つの超音波生成装置620を含む。ケース610は、円筒状であってよく、且つケース610の一端は、外部気体をケース610内部に導入するための入口端611であり、他の一端は、出口端612であり、出口端612の中間は固定部材630であり、少なくとも１つの通気口614がケース610の側壁に設けられ、固定部材630は、更に、少なくとも１つの固定通路631を含み、固定通路631は、更に、１つの固定通路限位部633を含み、且つ通気口614によりケース610外部と固定通道631とが連通される。超音波生成装置620は、管状であってよく、超音波生成装置620は、更に、気流入口621、超音波生成装置底部622、気流出口623、スポイラー625、限位部材626を含む。気流入口621は、超音波生成装置620の一端に設けられて気体を導入し、超音波生成装置620の他の一端は、超音波生成装置の底部622であり、気流出口623は、超音波生成装置620の中間部位に位置され、スポイラー625は、超音波生成装置620内に位置され、気流入口621と気流出口623との間に位置され、スポイラー625は、ブロックシートであってよく、それにより狭窄口を形成し、限位部材626と固定通路限位部633とにより、超音波生成装置620が正確且つ簡単に構成されて固定通路631中に配置されるとともに、気体が超音波生成装置620の内部から導出されてケース610内の気流空間から離れるように、気流出口623が正確に通気口614と連通される。気流入口621より超音波生成装置620内への気流経路と、気流出口623より超音波生成装置620外への気流経路とはお互いに直交する。
【００２６】
本実施例によれば、図６A〜図６C図に示すように、本発明の吹口装置600の作用は、先ず、気流推力を提供することで、気体を入口端611から吹口装置600のケース610内部に導入する。気流推力が作用し始めた後、吹口装置600に入った気体は、少なくとも一つの超音波生成装置620の気流入口621から導入され、順次にスポイラー625、気流出口623を経由して超音波気流を導出し、通気口614からケース610外部に導出される。この時、超音波検出装置を介して呼気過程での流速ピーク値を測量且つ計算するか、または、流速が閾値を超える時間を判断することで、呼吸機能を識別する。また、入口端611の気体の導入方向は、超音波生成装置620の気流入口の621気流導入方向に平行し、且つ入口端611の気体導入方向は、通気口614気体導出方向に直交する。
【００２７】
上述の実施形態で説明した内容によれば、本考案に係る変更及び修正の余地があることは明白である。上述の詳細な説明に加えて、本考案は他の実施形態で実施されてもよい。なお、上述の実施形態は好ましい例として挙げられたが、本考案の請求の範囲を限定することではない。本発明の請求の範囲の趣旨から逸脱しない範囲内の変更又は修正は、本発明の請求の範囲内に含まれるべきである。
【符号の説明】
【００２８】
100  肺活量計
110、200  マウスピース装置
120  超音波検出装置
130  外殼
140  処理装置
150  通信装置
199  携帯電話(又はパソコン等)
210、510、610  ケース
220、520、620  超音波生成装置
230  通気口
291  笛殼
292  開口端
293  切口端
294  内部空間
295  スポイラー
31、32、33 ステップブロック
500 吸口装置
511 吸気口
512 ケース底部
513 溝
514、614 通気口
515 気孔
521、621 気流入口
522、622 超音波生成装置底部
523、623 気流出口
525、625  スポイラー
530 通路
531 通路口
600 吹口装置
611 入口端
612 出口端
614 出気口
630 固定部材
631 固定通路
633 固定通路限位部
626 限位部材
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図１Ｄ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図２Ｄ】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図６Ｄ】
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【外国語明細書】
2018051299000001.pdf