(57)【要約】  肺活量計装置が、第１の端部、主内部、及び第２の端部を有する主要な呼吸管と、第１及び第２の各位置で前記主要な呼吸管を横断し複数の小さな開口をそれぞれ有する複数の小さな管とを具えており、第１の位置は第２の位置よりも第１の端部に近く、小さな内部管のそれぞれは、前記第２の端部に面する位置でそれぞれの横断管に形成された少なくとも１の開口のみを介して主要な内部と液通し、横断管は第１及び第２の外側断面を有し、主要管は第１及び第２の内側断面を有し、前記第１の外側断面は前記第１の内側断面よりも小さく、前記第２の外側断面は前記第２の内側断面よりも小さく、前記第２の外側断面は前記第１の外側断面よりも小さく、差圧センサが圧力低下を検出する。【選択図】図５Ｂ
2013501570.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
肺活量計装置であって、
主容積を規定し、第１の端部に吸気及び排気マウスピースを有し、第２の端部に吸気口／排気口を有する主要管と、
第１及び第２の内部管であって、前記主要管の中でそれぞれ第１及び第２の内部容積を規定し、前記第１の内部管が、前記第２の内部管よりも前記マウスピースに近く、前記第２の内部容積の近くの前記主容積の断面が、前記第１の内部容積の近くの前記主容積の断面よりも小さく、前記第１及び第２の内部容積が、少なくとも１の第１の内部管の開口及び少なくとも１の第２の内部管の開口をそれぞれ介して前記主容積と液通しており、前記主容積と前記第２の内部容積との間の液通が、少なくとも１の前記第２の内部管の開口のみを介して与えられ、前記少なくとも１の第２の内部管の開口が、前記マウスピースから吐き出される空気の経路に沿って位置しておらず、前記少なくとも１の第２の内部管の開口が、前記第２の内部容積から前記主要管の前記吸気口／排気口に向かって移動する空気に対向する第１及び第２の内部管と、
２つの前記内部容積間の空気圧差を測定するよう動作する圧力センサと、
を具えることを特徴とする肺活量計装置。
【請求項２】
前記第１及び第２の内部容積間の距離が、前記第１の内部管の開口が前記第２の内部容積の近くの小さい断面の近くに発生する前記主容積の中の高圧領域の中に配置されるように、比較的短いことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記主要管が、ある直径を有する細長部材を具えており、
前記第１及び第２の内部容積が、前記細長部材の第１及び第２の端部からそれぞれ距離ｄだけ離れて配置されており、
前記距離ｄが、概して前記直径の少なくとも３倍に等しいことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記第１の内部管の開口が、前記マウスピースから吐き出される空気の経路に沿って配置されていないことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記容器のそれぞれが、チューブを具えることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記第１及び第２の内部管が、第１及び第２の外側断面をそれぞれ有しており、
前記主要管が、前記第１及び第２の内部管に隣接する第１及び第２の内側断面をそれぞれ有しており、
前記第１の外側断面が、前記第１の内側断面よりも小さく、前記第２の外側断面が、前記第２の内側断面よりも小さく、前記第２の外側断面が、前記第１の外側断面よりも小さいことで、呼吸中に、前記第１及び第２の内部管の間の圧力低下を引き起こすことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項７】
少なくとも１のチューブが、円形断面であることを特徴とする請求項５に記載の装置。
【請求項８】
前記内部管が、互いに平行なチューブを具えることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項９】
前記内部管が、前記主要管に対して直交するチューブを具えることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
前記少なくとも１の開口が、複数の開口を具えることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項１１】
前記複数の開口が、３つの開口を具えることを特徴とする請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
前記複数の開口が、等間隔に並んでいることを特徴とする請求項１０に記載の装置。
【請求項１３】
前記第２の断面が、長い方の第１の寸法及び短い方の第２の寸法を有する矩形断面であり、
前記少なくとも１の開口が、前記長い方の第１の寸法に沿って配置された複数の開口を具えることを特徴とする請求項６に記載の装置。
【請求項１４】
さらに、前記センサがフィードバックを与えるための呼吸訓練ソフトウェアを具えることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項１５】
前記内部管が、前記主要管の断面を２つに分割することを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項１６】
前記内部管のそれぞれが、差圧センサに連通する第１の開口端及び第２の密閉端を有することを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項１７】
肺活量測定方法であって、
主容積を規定し、第１の端部に吸気及び排気マウスピースを有し、第２の端部に吸気口／排気口を有する主要管を用意するステップと、
前記主容積の中でそれぞれ第１及び第２の内部容積を規定する第１及び第２の内部管を用意するステップと、
を具えており、
前記第１の内部管が、前記第２の内部管よりも前記マウスピースの近くにあり、
前記第２の内部容積の近くの前記主容積の断面が、前記第１の内部容積の近くの前記主容積の断面よりも小さく、
前記第１及び第２の内部容積が、少なくとも１の第１の内部管の開口及び少なくとも１の第２の内部管の開口をそれぞれ介して前記主容積と液通しており、
前記主容積と前記第２の内部容積との間の液通が、前記少なくとも１の第２の内部管の開口のみを介して与えられ、
前記少なくとも１の第２の内部管の開口が、前記マウスピースから吐き出される空気の経路に沿って位置しておらず、前記少なくとも１の第２の内部管の開口が、前記第２の内部容積から前記主要管の前記吸気口／排気口に向かって移動する空気に対向し、
さらに、圧力センサを使用して２つの前記内部容積間の空気圧差を測定するステップを具えることを特徴とする方法。
【請求項１８】
さらに、呼吸訓練のためのフィードバックとして前記空気圧差を使用するステップを具えることを特徴とする請求項１７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
２００９年８月１３日に出願され「ＩＭＰＲＯＶＥＤ  ＳＰＩＲＯＭＥＴＥＲ  ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ  ＡＮＤ  ＭＥＴＨＯＤＳ  ＵＳＥＦＵＬ  ＩＮ  ＣＯＮＪＵＮＣＴＩＯＮ  ＴＨＥＲＥＷＩＴＨ」と題される同時係属の米国仮特許出願第６１／２３３，６８１号の優先権を主張する。
【０００２】
本発明は、一般に肺活量計に関し、特にベンチュリー効果を利用する肺活量計に関する。
【背景技術】
【０００３】
ベンチュリー効果は、流体が管の狭窄部分を通って流れる時の液圧の減少である。酸素の医学的管理にベンチュリーマスクを使用する。「ベンチュリー」とも称されるベンチュリー管は、装置の異なる部分での圧力変化を測定することによって、流体の速さを測定するよう使用される。流体がベンチュリ管を通って流れる時に、管の両端の圧力は異なり、流体を管の「低圧」部に向ける。動作量を流れる流体の速さに合わせて較正し得る。
【０００４】
ウィキペディアによれば、「（呼吸の測定を意味する）肺活量測定は、肺機能検査（ＰＦＴ）に最も一般的であり、肺機能、特に呼吸し得る空気の総量（容積）及び／又は速さ（流れ）を測定する。」「大部分の肺活量計は、呼吸運動曲線と称される以下のグラフを表示する。
・Ｙ軸に沿って容積（リットル）を示しＸ軸に沿って時間（秒）を示す容積対時間の曲線。
・Ｙ軸の空気流の速さをＸ軸に呼吸総量をグラフで示すフローボリューム曲線。」「一般に、患者は出来る限り大きく深呼吸をするよう要請され、その後で出来る限り強く、出来る限り長い時間センサに吐き出す。時として、特に上気道閉塞の可能性を評価する時に、そのまま急速吸入（吸息）が続く。時として、この試験は、センサ内外での安静呼吸の期間（１回換気量）に先立ち、又は急速な吸気（強制的な吸気部分）が強制的な呼気の後に来る。」と記載されている。
【０００５】
ウィキペディアは、以下の結果が肺活量試験で多くの場合生じると説明している。
2013501570.tif 000003
2013501570.tif 000004
【０００６】
肺活量測定は患者の協力を要し、再現性を保証するために通常少なくとも３回繰り返される。ある肺活量の結果は過小評価される可能性があるが、決して過大評価されることはない。
【０００７】
本発明の特定の実施例に関する従来の技術が、特に以下の公開公報に記載されている：Ｍｉｌｌｅｒの米国特許第７２８２０３２号、Ｗｉｌｌｉａｍｓらの米国特許第７０９４２０８号、及びＢｒａｗｎｅｒらの米国特許第７０６３６６９号。
【０００８】
本明細書で言及する総ての公報及び特許文献、及びここで直接的又は間接的に引用される公報及び特許文献の開示は、参照することによりここで引用されている。
【発明の概要】
【０００９】
肺活量計は、個人が手遅れに達し、最小限の呼吸を維持するために酸素供給及び機器を必要とする１０乃至１２年前にＣＯＰＤ疾患を検出し且つこれを警告し得る唯一の装置である。
【００１０】
本発明の特定の実施例は、呼吸訓練ソフトウェアとともに使用される改良型肺活量計装置を提供することを目指す。ここで図示且つ説明されている装置は、診療所、病院又は家庭といった様々な環境で使用できる。一般に、ここで図示且つ説明されている装置は、１つの装置を用いて呼吸をし易くする。
【００１１】
本装置は、垂直管に向かって吸気を案内する主要な吹き出し管を有しており、垂直管はこのような２つの管の直列タイプの構成に設けられている。垂直管は、吹き込み吸気側とは反対側に設けられた多数の穴を有しており、差圧センサに結合される。主要な管は、断面が一般に第２の垂直管の位置で減少する内面を有する。このため、吹き込み空気の速さ及び力が増加する。出て行く空気が、逆流で外に向かう空気を吸引することによって低圧を形成するが、これら総てはベンチュリの法則に従う。各垂直管の内側の圧力を差圧センサによって測定でき、拡大且つ適切に構成して、吹き込むユーザの空気量（例えば、リットル）及び吹き込み力（例えば、リットル／秒）の出力を与え得る。
【００１２】
主要管の長さとともに断面寸法の減少が、空気経路の狭窄による（第１の垂直管で測定し得る）初期の流入圧力よりも静圧の拡大を発生させるように与えられる。
【００１３】
一般に、空気が吐き出される主要管の同じ側に吸引且つ吸入される。このため、本発明の少なくとも一実施例によれば、主容積を規定し、第１の端部に吸気及び排気マウスピースを有し、第２の端部に吸気口／排気口を有する主要管を具えており；第１及び第２の内部管が、主容積の中でそれぞれ第１及び第２の内部容積を規定し、第１の内部管が、第２の内部管よりもマウスピースに近接しており、第２の内部容積の近くの主容積の断面が、第１の内部容積の近くの主容積の断面よりも小さく、第１及び第２の内部容積が、少なくとも１の第１の内部管の開口及び少なくとも１の第２の内部管の開口をそれぞれ介して主容積と液通しており、主容積と第２の内部容積との間の液通が、少なくとも１の第２の内部管の開口のみを介して与えられ、少なくとも１の第２の内部管の開口が、マウスピースから吐き出される経路に沿って位置しておらず、少なくとも１の第２の内部管の開口が、第２の内部容積から主要管の吸気口／排気口に向かって移動する空気に面しており；圧力センサが、２つの内部容積間の空気圧差を測定するよう動作することを特徴とする肺活量計が提供される。
【００１４】
さらに、本発明の少なくとも１の実施例によれば、第１及び第２の内部容積間の距離が、第１の内部管の開口が第２の内部容積の近くの小さい断面の近くに発生する主容積の中の高圧領域の中に配置されるように、比較的短い。
【００１５】
さらに、本発明の少なくとも１の実施例によれば、主要管が、ある直径を有する細長部材を具えており、第１及び第２の内部容積が、細長部材の第１及び第２の端部からそれぞれ距離ｄだけ離れて配置されており、距離ｄが、概して直径の少なくとも３倍に等しい。
【００１６】
さらに、本発明の少なくとも１の実施例によれば、第１の内部管の開口が、マウスピースから吐き出される空気の経路に沿って配置されていない。
【００１７】
さらに、本発明の少なくとも１の実施例によれば、容器のそれぞれが、チューブを具える。
【００１８】
さらに、本発明の少なくとも１の実施例によれば、第１及び第２の内部管が、第１及び第２の外側断面をそれぞれ有しており、主要管が、第１及び第２の内部管に隣接する第１及び第２の内側断面をそれぞれ有しており、第１の外側断面が、第１の内側断面よりも小さく、第２の外側断面が、第２の内側断面よりも小さく、第２の外側断面が、第１の外側断面よりも小さいことで、呼吸中に、第１及び第２の内部管の間の圧力低下を引き起こす。
【００１９】
さらに、本発明の少なくとも１の実施例によれば、少なくとも１のチューブが、円形断面である。
【００２０】
さらに、本発明の少なくとも１の実施例によれば、内部管が、互いに平行なチューブを具える。
【００２１】
さらに、本発明の少なくとも１の実施例によれば、内部管が、主要管に対して直交するチューブを具える。
【００２２】
さらに、本発明の少なくとも１の実施例によれば、少なくとも１の開口が、複数の開口を具える。
【００２３】
さらに、本発明の少なくとも１の実施例によれば、複数の開口が、３つの開口を具える。
【００２４】
さらに、本発明の少なくとも１の実施例によれば、複数の開口が、等間隔に並んでいる。
【００２５】
さらに、本発明の少なくとも１の実施例によれば、第２の断面が、長い方の第１の寸法及び短い方の第２の寸法を有する矩形断面であり、少なくとも１の開口が、長い方の第１の寸法に沿って配置された複数の開口を具える。
【００２６】
さらに、本発明の少なくとも１の実施例によれば、さらに本装置が、センサがフィードバックを与えるための呼吸訓練ソフトウェアを具える。
【００２７】
さらに、本発明の少なくとも１の実施例によれば、内部管が、主要管の断面を２つに分割する。
【００２８】
さらに、本発明の少なくとも１の実施例によれば、内部管のそれぞれが、差圧センサに連通する第１の開口端及び第２の密閉端を有する。
【００２９】
また、本発明の少なくとも１の実施例によれば、主容積を規定し、第１の端部に吸気及び排気マウスピースを有し、第２の端部に吸気口／排気口を有する主要管を用意するステップと；主容積の中でそれぞれ第１及び第２の内部容積を規定する第１及び第２の内部管を用意するステップと；を具える肺活量測定方法が提供され、第１の内部管が、第２の内部管よりもマウスピースの近くにあり、第２の内部容積の近くの主容積の断面が、第１の内部容積の近くの主容積の断面よりも小さく、第１及び第２の内部容積が、少なくとも１の第１の内部管の開口及び少なくとも１の第２の内部管の開口をそれぞれ介して主容積と液通しており、主容積と第２の内部容積との間の液通が、少なくとも１の第２の内部管の開口のみを介して与えられ、少なくとも１の第２の内部管の開口が、マウスピースから吐き出される空気の経路に沿って位置しておらず、少なくとも１の第２の内部管の開口が、第２の内部容積から主要管の前記吸気口／排気口に向かって移動する空気に対向しており；さらに、この方法は、圧力センサを使用して２つの内部容積間の空気圧差を測定するステップを具える。
【００３０】
さらに、本発明の少なくとも１の実施例によれば、この方法は、呼吸訓練のためのフィードバックとして空気圧差を使用するステップを具える。
【００３１】
本発明の特定の実施例によれば、第１の端部に吸気及び排気マウスピースを有し、第２の端部に吸気口／排気口を有する肺活量計装置が提供される。第１及び第２の内部容積が、肺活量計の主容積の中に規定され、少なくとも１の第１の内部容積開口及び少なくとも１の第２の内部容積開口をそれぞれ介して、それと液通し、第１の内部容積は第２の内部容積よりもマウスピースに近い。主容積と第２の内部容積との間の液通が、マウスピースから吐き出される空気の経路に沿って位置しない少なくとも１の第２の内部容積の開口のみを介して与えられ、少なくとも１の第２の内部容積の開口が、第２の内部容積の近くから主容積の吸気口／排気口に向かって移動する空気に対向する。第２の内部容積の近くの主容積の断面は、第１の内部容積の近くの主容積の断面よりも小さい。空気圧差が、２つの内部容積間に発生し、２つの検出端が２つの内部容積にそれぞれ連通する従来の差圧センサによって一般に測定される。特に、空気が対象者によってマウスピースを通して肺活量計の中に吐き出される時に、吸気口／排気口を出て、第１の内部容積の空気圧が第２の内部容積の空気圧を超える。空気が対象者によって肺活量計からマウスピースを通して外に向けて吸い込まれる時に、吸気口／排気口から肺活量計の主容積の中に空気が吸い込まれ、第２の内部容積の空気圧が第１の内部容積の空気圧を超える。
【００３２】
吐き出された空気は、第２の内部容積の近くの断面が小さい部分に近付き、圧力の上昇により高圧領域を発生させる。好適には、第１及び第２の内部容積間の距離が比較的小さく、第１の内部容積の出口が高圧領域の中に位置する。
【００３３】
一般に、主容積が、ある直径を有する細長部材を具えており、第１及び第２の内部容積が、細長部材の両端からそれぞれ相当な距離離れて配置されており、例えば、細長部材を通る空気流が細長部材の軸に対して略平行になることで、差圧の測定値の均一性を促進するために、及び／又は肺活量計の機能的ユニットを触るのを防ぐために、この距離は概して直径の少なくとも３倍に等しい。
【００３４】
一般に、第１の内部容積の開口は、マウスピースから吐き出される空気の経路に沿って位置していない。
【００３５】
また、コンピュータが読み込み可能なプログラムコードを有する一般に有形のコンピュータが使用可能な媒体又はコンピュータが読み込み可能な記憶媒体を具える、コンピュータプログラムが提供され、コンピュータが読み込み可能なプログラムコードは、ここで図示且つ説明される任意の又は総ての方法を実行するよう構成される。当然ながら、ここで図示且つ説明される演算ステップのいくつか又は総てをコンピュータで実施できる。ここで示唆するものにしたがった動作を、所望の目的のために特別に構成されたコンピュータによって、又はコンピュータが可読な記憶媒体に記憶されたコンピュータプログラムによって所望の目的のために特別に構成された汎用コンピュータによって実行し得る。
【００３６】
適切なプロセッサ、ディスプレイ及び入力手段を使用して処理し、例えばコンピュータスクリーン上又は他のコンピュータ出力装置に表示し、ここで図示且つ説明する方法及び装置によって使用された又は生成された情報を記憶し、受理し得る；上記のプロセッサ、ディスプレイ及び入力手段は、本発明のいくつか又は総ての実施例にしたがって、コンピュータプログラムを含むものである。ここで図示且つ説明する発明のいくつか又は総ての機能を、従来のパーソナルコンピュータのプロセッサ、ワークステーション又は他のプログラム可能なデバイス又は処理のために使用される汎用又は特製のコンピュータ又は電子計算デバイス；表示するためのコンピュータディスプレイのスクリーン及び／又はプリンタ及び／又はスピーカ；光ディスク、ＣＤＲＯＭ、光磁気ディスク又は他のディスクといった機械可読なメモリ；記憶するためのＲＡＭ、ＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、磁気又は光又は他のカード、及び受理するためのキーボード又はマウスによって実行し得る。上記の「処理」という用語は、物理的現象、例えば、コンピュータの例えばレジスタ及び／又はメモリの中で発生し存在する電子的現象として表されるデータの任意のタイプの計算又は操作又は変形を含めることを意図するものである。
【００３７】
上記のデバイスは、従来の有線又は無線デジタル通信手段を介して、例えば、有線又は携帯電話ネットワーク又はインターネットといったコンピュータネットワークを介して通信し得る。
【００３８】
本発明の装置は、本発明の特定の実施例によれば、マシンによって実行された時に、ここで図示且つ説明する本願明の装置、方法、態様及び機能のいくつか又は総てを実行する命令のプログラムを収容又はそうでなければ記憶する機械可読なメモリを有する。代替的又は追加的に、本発明の装置は、本発明の特定の実施例によれば、従来のプログラミング言語で書き込まれる上述のプログラムを有しており、任意に、本発明の示唆にしたがって任意に構成又は起動される汎用コンピュータといったこれに限定されないプログラム実行するためのマシンを有する。ここで盛り込まれる示唆のいくつかは、適切な場合にはいつでも物理的対象又は物質を表わす信号で作動し得る。
【００３９】
上記の実施例及び他の実施例は、以下の部分で詳細に説明される。
【００４０】
文及び図面で見られる商標はその所有者が権利を有し、ここでは単に本発明の実施例をどのように実施するのかの一例を説明又は図示するためのものである。
【００４１】
特に言及しない限り、以下の説明から明らかなように、明細書の説明を通して、「処理」、「計算」、「見積もり」、「選択」、「ランク付け」、「等級付け」、「演算」、「判定」、「発生」、「再評価」、「分類」、「生成」、「形成」、「ステレオ画像マッチング」、「登録」、「検出」、「関連付け」、「重ね合わせ」、「取得」等の用語の使用は、操作し及び／又は計算システムのレジスタ及び／又はメモリの中の例えば電子的な物理量として表されるデータを、計算システムのメモリ、レジスタ又は他の情報記憶、送信又は表示装置の中に物理量として同じように表される他のデータに変換する、コンピュータ又は計算システム、又はプロセッサ又はこれと同様な電子的計算装置の活動及び／又は処理に関する。「コンピュータ」という用語は、非限定的な例として、パーソナルコンピュータ、サーバ、計算システム、通信装置、プロセッサ（例えば、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、マイクロコントローラ、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）等）及び他の電子計算装置を含む、データ処理能力を具えたどんな種類の電子デバイスもカバーするよう広く解釈すべきである。
【００４２】
本発明を、特別なプログラミング言語、オペレーティングシステム、ブラウザ、システムのバージョン、個々の製品等に特有な専門用語の観点から、単に明確にするために説明できる。当然ながら、この専門用語は、例として動作の一般的原理を明確且つ簡潔に伝えることを意図し、特定のプログラミング言語、オペレーティングシステム、ブラウザ、システムのバージョン又は個々の製品に本発明の範囲を限定することを意図しないものである。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
本発明の特定の実施例を以下の図面に示す。
【００４４】
【図１】図１Ａは、本発明の第１の実施例にしたがって構成され且つ機能する肺活量計装置の等角図である。図１Ｂ−１Ｃは、図１のマウスピースに関する代替的な構成である。
【図２】図２Ａ−２Ｅは、図１Ａの装置の正面、背面、側面、平面及び底面である。図２Ｆは、所定の位置で図２Ａの垂直管１５０を保持するよう構成された１対のリングを示す。図２Ｇは、本発明の特定の実施例にしたがって提供され、概して垂直軸に沿って、逆方向の圧力をここで図示し且つ説明する圧力センサに案内するよう動作する、複数の開口を具えた内部リングである。
【図３】図３Ａは、本発明の第２の実施例にしたがって構成され且つ機能する肺活量計装置の等角図である。図３Ｂ，３Ｃ−３Ｄは、図３Ａのマウスピースの代替的な構成である。図３Ｅは、図３Ａの肺活量計装置の側面分解図である。図３Ｆは、図３Ａの肺活量計装置の分解斜視図である。図３Ｇは、図３Ａの装置を切り取った斜視図である。
【図４】図４Ａ−４Ｃは、図１Ａの装置の正面、背面及び側面である。図４Ｄは、図４Ａの内部チャンバＢの拡大背面図である。図４Ｅは、狭い開口を形成するよう部分的に閉塞された図４Ｂの内部チャンバＣの拡大図である。
【図５Ａ】図５Ａは、図示且つ上述される肺活量装置を組み込んだ肺活量測定システムであり、総て本発明の特定の実施例に従う。
【図５Ｂ】図５Ｂは、図示且つ上述する肺活量装置と図５Ａの圧力センサとの間の適切な相互関係を示す。
【図５Ｃ】図５Ｃは、図５Ｂの肺活量装置の正面及び背面の断面である。
【図５Ｄ】図５Ｄは、図５Ｂの肺活量装置の正面及び背面の断面である。
【図５Ｅ】図５Ｅは、図５Ｂの肺活量装置の正面及び背面の断面である。
【図６Ａ】図６Ａは、本発明の特定の実施例にしたがって構成され且つ機能する肺活量計装置の限界寸法を判定し肺活量計装置を較正するためのシステムである。
【図６Ｂ】図６Ｂは、本発明の特定の実施例にしたがって構成され且つ機能する肺活量計装置の限界寸法を判定し肺活量計装置を較正するためのシステムである。
【図７】図７は、図６Ｂのシステムによって生成されるデジタル出力対空気速度の一例である。
【図８】図８Ａ−８Ｂは、本発明の特定の実施例にしたがって構成され且つ機能する肺活量計装置によって生成される空気速度対時間グラフの一例である。
【図９】図９Ａ−９Ｂは、本発明の特定の実施例にしたがって構成され且つ機能する肺活量計装置のそれぞれ簡略化した平面図及び側面図である。
【図１０】図１０Ａ−１０Ｂは、本発明の特定の実施例にしたがって構成され且つ機能する肺活量計装置のそれぞれ簡略化した平面図及び側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００４５】
図１Ａ乃至２Ｇは、本発明の第１の実施例にしたがって構成され且つ機能する肺活量計装置を示す。図３Ａ乃至４Ｅは、本発明の第１の実施例にしたがって構成され且つ機能する肺活量計装置を示す。２つの実施例の一般的態様をここで説明することとする。図２Ａ乃至４Ｅの肺活量計装置１００は、患者が吸い込み且つ吐き出す第１の端部１２０、主要な内部１３０、及び第２の端部１４０を有する主要な呼吸管１１０を有する。複数のより小さい横断管１５０が、呼吸管１１０に沿った第１及び第２の位置でそれぞれ主要な呼吸管１１０を横切っており、複数のより小さな内部を有する。第１の位置は、第２の位置よりも第１の端部により近い。管１５０の内部のそれぞれは、第２の端部に面する位置でそれぞれの横断管１５０に形成された少なくとも１の開口１６０（例えば、図示する実施例において主要管に沿って等間隔に並んだ３つの開口１６０又は図４Ｄの４つの開口）のみを介して主要な内部１３０に液通している。横断管１５０は、それぞれ第１及び第２の位置でそれぞれ第１及び第２の外側断面１８０及び１９０を有する。
【００４６】
主要管１１０は、それぞれ第１及び第２の各位置において第１及び第２の内側断面２００及び２１０をそれぞれ有する。図示するように、第１の外側断面１８０は、第１の内側断面２００よりも小さく、第２の外側断面１９０は、第２の内側断面２１０より小さい。第２の外側断面１９０が第１の外側断面１８０よりも小さいことで、呼吸の際に第１及び第２の位置間での圧力低下が生じる。差圧センサ６４０は、呼吸の際の圧力低下を検出する。各横断管１５０は、差圧センサと連通する第１の開放端及び第２の密閉端を有する。
【００４７】
当然ながら、図１Ａ及び３Ａのマウスピース２３０を、特に複数の患者に提供する医療施設での使用を意図する装置において、選択的に取り外し且つ交換できる。
【００４８】
当然ながら、様々な図面に図示された寸法例は、ほぼ無限の可能な実施形態のセットのうちの、１つの可能な実施構成の単なる例示であり、多くのパラメータ間の適切な関係の一例であり；実施例の寸法は限定することを意図するものではない。
【００４９】
図２Ｃ乃至２Ｅにおいて、装置への吸入及び装置からの吐き出しの位置が、人間の顔の近くの適切な矢印で示されている。
【００５０】
図示するように、管１１０及び１５０は円形断面であり、横断管１５０は、主要管１００に平行又はこれに直交する。第２の断面２１０は、長い方の第１の寸法及び短い方の第２の寸法を有する矩形断面であり、開口１６０が長い方の第１の寸法に沿って構成されている。横断管１５０は、主要管１１０の断面を２つに分割する。
【００５１】
図５Ａは、図示且つ上述した肺活量計装置を組み込んだ肺活量測定システムであり、総てが本発明の特定の実施例に係るものである。
【００５２】
図５Ｂは、図示且つ上述した肺活量計装置と図５Ａの圧力センサとの間の適切な相互関係を示す。
【００５３】
図５Ｃ乃至５Ｅは、図５Ｂの肺活量計装置の正面及び背面の断面図である。
【００５４】
図６Ａ乃至６Ｂは、本発明の特定の実施例にしたがって構成且つ機能する肺活量計装置の限界寸法を判定しこれを較正するためのシステムである。
【００５５】
図７は、図６Ｂのシステムによって生成されるデジタル出力対空気速度表の一例である。
【００５６】
図８Ａ乃至８Ｂは、本発明の特定の実施例にしたがって構成且つ機能する肺活量計装置によって生成される空気速度対時間グラフの一例である。
【００５７】
一般に、主要なトンネル及びそのクロス管の寸法が、所望の動作範囲内、すなわち０乃至１２リットル／秒で飽和を防ぐように決定される。限界寸法を決定するための初期の試験を、図６Ａ乃至８Ｂに示すように実行し得る。図示するように、呼吸ブロワ６１０が適切な電源及びｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｒｅｄｌｉｏｎ．ｎｅｔ／Ｐｒｏｄｕｃｔｓ／ＤｉｇｉｔａｌａｎｄＡｎａｌｏｇ／Ａｃｃｅｓｓｏｒｉｅｓ／ＰｏｗｅｒＳｕｐｐｌｉｅｓ．ｈｔｍｌといったサイトを有するＬｉｏｎ  Ｃｏ．によって市販されているＬＥ３０２０モデルといったＤＣ電圧調整器に関連して動作する。電圧調整器は、本発明の特定の実施例にしたがって構成される装置６２０に制御電力を供給するよう使用し得る。人間の能力範囲を表す１秒当たり０乃至１２リットルの範囲で速さが変えることのできる風が供給される。ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｍｅｉｔａｖｔｅｃ．ｃｏｍ／ｐｒｏｄｕｃｔ．ａｓｐｘ？ＰｒｄＴｙｐｅ＝Ｍ４０００ＭＤ＆ＰｒｄＣａｔｅｇｏｒｙ＝ＨＶＡＣ％２０Ａｎａｌｙｚｅｒｓｓといったサイトを有するＭｅｉｔａｖのＭｅｉｔａｖ  Ｍ４０００メーターといった空気速度メーター６３０によって風速を測定できる。
【００５８】
検出された各圧力低下の結果を測定して、ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｇｌｏｂａｌｍｅｄｉａｐｒｏ．ｃｏｍ／ｄｐ／Ａ０１ＬＨ６／Ｐｉｎｔｅｋ−ＤＳ−２０３−Ｄｉｇｉｔａｌ−Ｓｔｏｒａｇｅ−Ｏｓｃｉｌｌｏｓｃｏｐｅといったウェブサイトを有するＰｉｎｔｅｋ  ＤＳ２０３といったオシロスコープ６５０とともに適切な差圧センサ６４０を使用して、飽和がないことを確認できる。結果が飽和を示す場合、位置Ｃ１（図９Ａ乃至１０Ｂ）と呼吸端１２０に最も近い管１５０との間の横断管の開口が、飽和が無くなったと見なされるまで徐々に拡大される。図５Ｃに示す断面寸法は、図示する実施例では、例えば１２ｍｍと２２ｍｍとの間である。
【００５９】
図６Ａ乃至６Ｂは、本発明の装置を較正するために使用するシステムを示しており、その限界寸法が例えば上記のように判定される。図示するように、差圧センサ６４０を出るアナログ信号が、ＵＳＢコネクタ６６５といった適切なコネクタを介して適切にプログラムされたコンピュータに入る１０ビットのデジタル信号を発生させるマイクロチップ６５５に入る。０乃至１２リットル／秒の範囲にわたる様々な風の各入力（リットル／秒）に応答してマイクロチップ６５５によって与えられる、デジタルバイナリ値を記憶する参照表が構成される。このような参照表の一例を図７に示す。
【００６０】
一般に、表の入力の間に繰り返して内挿するのではなく、一般に４レベルの多項式を差し込むことによって表に記憶されたデジタル値の間に位置する出力としてのリットル／秒の値を判定することが容易であるため、（例えば）１０ビットのデジタル入力値に関して出力のリットル／秒値を表す多項式が見付けられる。そして、適切なソフトウェアプログラムが測定値を蓄積し、これらのそれぞれを多項式の中に差し込むことによって、それぞれの対象者に関するリットル／秒対時間のグラフを引き出すよう生成され、これらの２つの例を図８Ａ乃至８Ｂに示す。
【００６１】
ここで示されるのと同様な肺活量計を用いて、例えば、以下の多項式が、リットル／秒の空気速度を計算するために適切であると分かった。
−０．００１８／１００００００００＊Ｈ＾４＋０．０４／１００００００＊Ｈ＾３−０．２９４／１００００＊Ｈ＾２＋０．０１８＊Ｈ＋０．４
ここで、Ｈは、対象者の能力を抽出する１０ビットのデジタル値である。一般に、対象者の性能は、おおよその呼吸時間である約２秒間について、１秒当たり約２５回読み込まれる。
【００６２】
呼吸訓練ソフトウェアを、肺活量計１００がフィードバックを与えるよう提供し得る。このソフトウェアは、年齢、性別及び身長といった個人情報の記憶及び表示の機能のいくつか又は総てを有しており、診断又は呼吸訓練といった動作モードをユーザが選択でき、そして、ユーザによる呼吸の検出がされると動作モードに移動でき、例えばグラフ形式でユーザに関する性能及び能力結果を示すコンピュータ出力を処理及び生成し、保存のためにコンピュータのファイルに出力を記録し、結果を任意にプリントし又はそれらを電子メール又は適切なコンピュータネットワークを介して他の医療関係機関に送る。
【００６３】
ここで、図９Ａ乃至９Ｂを参照することとするが、これらはそれぞれ、対象者が矢印で示すように空気を中に吐き出す本発明の特定の実施例にしたがって構成且つ機能する肺活量計装置の簡略化した平面図及び側断面図である。図示する実施例では、２つの横断管１５０を示しており、それぞれＤ１及びＤ２で示す。
【００６４】
主要管１１０の部分的に閉塞された遠位端１４０での圧力をＰ１で示し、管Ｄ１及びＤ２の中の圧力をそれぞれＰ３及びＰ２で示す；当然ながら、Ｐ３はＰ２よりも小さい。空気速度をＶで示す；当然ながら、Ｖ２はＶ１よりもはるかに大きい。
【００６５】
ここで、図１０Ａ乃至１０Ｂを参照することとするが、これらはそれぞれ、対象者が矢印で示すように空気を吸い込む本発明の特定の実施例にしたがって構成且つ機能する肺活量計装置の簡略化した平面図及び側断面図である。
【００６６】
ここで、図９Ａ乃至９Ｂを参照することとするが、これらはそれぞれ、対象者が矢印で示すように空気を中に吐き出す本発明の特定の実施例にしたがって構成且つ機能する肺活量計装置の簡略化した平面図及び側断面図である。図示する実施例では、２つの横断管１５０を示しており、それぞれＤ１及びＤ２で示す。主要管１１０の部分的に閉塞された遠位端１４０での圧力をＰ１で示し、管Ｄ１及びＤ２の中の圧力をそれぞれＰ３及びＰ２で示す；当然ながら、Ｐ３はＰ２よりも小さい。空気速度をＶで示す；当然ながら、Ｖ２はＶ１よりもはるかに大きい。
【００６７】
ここで、図１０Ａ乃至１０Ｂを参照することとするが、これらはそれぞれ、対象者が矢印で示すように空気を吸い込む本発明の特定の実施例にしたがって構成且つ機能する肺活量計装置の簡略化した平面図及び側断面図である。当然ながら、対象者が図９Ａ乃至９Ｂのように吐き出す場合にＰ２はＰ３よりも大きく、対象者が図１０Ａ乃至１０Ｂのように吸い込む場合にＰ３はＰ２よりも大きい。
【００６８】
当然ながら、プログラム及びデータを含む本発明のソフトウェアコンポーネントは、必要に応じて、ＣＤ−ＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ及びＥＥＰＲＯＭを含むＲＯＭ（読み出し専用メモリ）形式で実施され、又は様々な種類のディスク、様々な種類のカード及びＲＡＭといったこれらに限界されない任意の適切なコンピュータ可読な媒体に保存される。代替的に、ソフトウェアとしてここで説明されるコンポーネントを、従来の技術を用いて、必要に応じて全体的又は部分的にハードウェアで実施可能である。逆に、ハードウェアとしてここで説明されるコンポーネントを、代替的に、従来の技術を用いて、必要に応じて全体的又は部分的にソフトウェアで実施可能である。
【００６９】
本発明の範囲に含まれるのは、特に、任意の適切な順序でここで図示且つ説明する方法のステップのいくつか又は総てを実施するためのコンピュータ可読な命令；任意の適切な順序でここで図示且つ説明する方法のステップのいくつか又は総てを実施するための機械可読な命令を搬送する電磁的信号；ここで図示且つ説明する方法のステップのいくつか又は総てを実施するために、機械が実行する命令のプログラムを明白に実施する機械によって読み取ることができるプログラム記憶装置；ここで実施されるコンピュータ可読なプログラムコード及び／又はここで図示且つ説明する方法のステップのいくつか又は総てを実施するコンピュータ可読なプログラムコードを有するコンピュータが使用可能な媒体を具えるコンピュータプログラム製品；適切な順序で実行された場合にここで図示且つ説明する方法のステップのいくつか又は総てによってもたらされる技術的効果；単独で又は組み合わせて、適切な順序でここで図示且つ説明する方法のステップのいくつか又は総てを実施するようプログラムされる適切な装置又はデバイス又はこれらの組み合わせ；コンピュータ又は他のデバイスが適切な順序でここで図示且つ説明する方法のステップのいくつか又は総てを実行するよう構成されるディスク又はハードドライブといった情報記憶装置又は物理的記録；例えばメモリ又はダウンロードされる前後にインターネットといった情報ネットワークに予め記録されたプログラムであって、適切な順序でここで図示且つ説明する方法のステップのいくつか又は総てを実施するプログラム、及びこれをアップロード又はダウンロードする方法、これを使用するためのサーバ及び／又はクライアントを含むシステム；及び単独で又はソフトウェアと組み合わせて、適切な順序でここで図示且つ説明する方法のステップのいくつか又は総てを実行するハードウェア；である。
【００７０】
別々の実施例という背景において説明される本発明の態様を、１つの実施例に組み合わせることもできる。逆に、１つの実施例又は特定の順序という背景において簡潔のために記載された、方法のステップを含む本発明の態様を、別々に又は適切なサブコンビネーションに又は異なる順序にすることができる。特定の実施例の「例えば」という用語が特定の実施例という意味でここで使用されるが、これに限界されない。図面と組み合わせて示されるデバイス、装置又はシステムは、実際には、特定の実施例において１つのプラットフォームに組み立てられ、又は光ファイバ、イーサネット（登録商標）、無線ＬＡＮ、ＨｏｍｅＰＮＡ、電力線搬送通信、携帯電話、ＰＤＡ、Ｂｌａｃｋｂｅｒｒｙ  ＧＰＲＳ、ＧＰＳを含む人工衛星、又は他のモバイル配信といったこれらに限定されないものに、適切な有線又は無線接続を介して接続される。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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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２Ｅ】
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【図２Ｆ】
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【図２Ｇ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図３Ｄ】
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【図３Ｅ】
2013501570.tif 000019
【図３Ｆ】
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【図３Ｇ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
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2013501570.tif 000026
【図４Ｅ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
2013501570.tif 000029
【図５Ｃ】
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【図５Ｄ】
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【図５Ｅ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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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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【国際調査報告】
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