(57)【要約】流体吸入口を有するハウジングと、ハウジング内に配置されるフローセンサと、酸素センサと、酸素センサ及びフローセンサから得られたデータを用いて、呼吸による酸素消費量を計算する手段とを備える、呼吸による酸素消費量計算用のポータブル式装置。本発明は、また、呼吸による酸素消費量の計算方法にも関する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体吸入口を有するハウジングと、ハウジング内に配置されたフローセンサと、酸素センサと、酸素センサ及びフローセンサから得られたデータを使用して、呼吸による酸素消費量を計算する手段とを備える、呼吸による酸素消費量計算用のポータブル式装置。
【請求項２】
前記装置が間接熱量計である請求項１に記載のポータブル式装置。
【請求項３】
前記フローセンサが、大気圧により動作可能な可動部材と、同可動部材に対応する動作センサとを備える請求項１又は請求項２に記載のポータブル式装置。
【請求項４】
前記可動部材が回転部材である請求項３に記載のポータブル式装置。
【請求項５】
前記回転部材がロータ又は外輪である請求項４に記載のポータブル式装置。
【請求項６】
前記可動部材がプランジャであり、同プランジャが摺動可能にハウジング内に配置される請求項３に記載のポータブル式装置。
【請求項７】
使用時において、前記可動部材のハウジング内における動作が、流体が流体吸入口からハウジング内に進入することにより行われる請求項３乃至請求項５のいずれか一項に記載のポータブル式装置。
【請求項８】
前記流体が呼気である請求項７に記載のポータブル式装置。
【請求項９】
前記酸素センサがハウジングに配置される請求項１乃至請求項８のいずれか一項に記載のポータブル式装置。
【請求項１０】
前記酸素センサが可動部材の端部に配置される請求項３乃至請求項９のいずれか一項に記載のポータブル式装置。
【請求項１１】
前記酸素センサが可動部材から離間して配置される請求項３乃至請求項９のいずれか一項に記載のポータブル式装置。
【請求項１２】
前記動作センサが、装置使用時の可動部材の動作スピードを測定するように配置された請求項３乃至請求項１１のいずれか一項に記載のポータブル式装置。
【請求項１３】
前記動作センサが１個以上のセンサスイッチを備える請求項３乃至請求項１２のいずれか一項に記載のポータブル式装置。
【請求項１４】
第１のスイッチが可動部材に配置され、第２のスイッチがハウジングに配置される請求項１３に記載のポータブル式装置。
【請求項１５】
使用時において、前記可動部材が開始点位置及び終点位置間を移動する請求項３乃至請求項１４のいずれか一項に記載のポータブル式装置。
【請求項１６】
前記装置が流体排出口を備える請求項１乃至請求項１５のいずれか一項に記載のポータブル式装置。
【請求項１７】
前記可動部材がプランジャであり、同プランジャがハウジング内において摺動可能に配置され、同プランジャの終点位置近傍に前記流体排出口が配置される請求項１６に記載のポータブル式装置。
【請求項１８】
前記装置が回収室を備える請求項１乃至請求項１７のいずれか一項に記載のポータブル式装置。
【請求項１９】
前記回収室が流体排出口に連通する請求項１８に記載のポータブル式装置。
【請求項２０】
前記酸素センサが回収室に配置された請求項１８又は請求項１９に記載のポータブル式装置。
【請求項２１】
前記流体吸入口がハウジングの端部に設けられる請求項１乃至請求項２０のいずれか一項に記載のポータブル式装置。
【請求項２２】
前記装置が流体吸入口に対応するマウスピースを備える請求項１乃至請求項２１のいずれか一項に記載のポータブル式装置。
【請求項２３】
前記装置がハウジングに開口部を備える請求項１乃至請求項２２のいずれか一項に記載のポータブル式装置。
【請求項２４】
使用時において、前記開口部により、装置を使用する被検体が、装置を介して外部の流体を吸入することが可能となる請求項２３に記載のポータブル式装置。
【請求項２５】
前記可動部材がプランジャであり、同プランジャがハウジング内において摺動可能に配置され、同プランジャが開始点位置にあるときに、前記開口部が流体吸入口とプランジャ端部の間に配置される請求項２３又は請求項２４に記載のポータブル式装置。
【請求項２６】
前記装置が開口部を密封するための逆止弁を備える請求項２３乃至請求項２５のいずれか一項に記載のポータブル式装置。
【請求項２７】
呼吸による酸素消費量を計算する前記手段が、コンピュータ又はその他の電子デバイスからなる請求項１乃至請求項２６のいずれか一項に記載のポータブル式装置。
【請求項２８】
（ａ）呼気をハウジング内に進入させる工程と、
（ｂ）酸素センサを用いて呼気中の酸素の比率を測定する工程と、
（ｃ）ハウジング内に配置されるフローセンサを用いて、息が排出されるのにかかる時間を測定する工程と、
（ｄ）上記工程（ｂ）及び工程（ｃ）で得られたデータを用いて、酸素消費量を計算する工程と
からなる呼吸による酸素消費量の計算方法。
【請求項２９】
前記フローセンサが、動作センサに対応する可動部材を備え、工程（ａ）が、呼気をハウジング内に流入させて、可動部材を動作させることを含む請求項２８に記載の方法。
【請求項３０】
工程（ａ）が、確認された量の呼気をハウジング内に進入させることを含む請求項２８又は請求項２９に記載の方法。
【請求項３１】
下記式（１）を用いて行われる酸素消費量の計算方法において、
（数１）
ＶＯ２＝Ｋ×（ＦｉＯ２−ＦｅＯ２）×Ｖ×（３０／ｔ）×Ｃ  ・・・（１）
ＶＯ２は被検体の呼吸による酸素消費量であることと、
ＦｉＯ２は吸入される酸素の比率であることと、
ＦｅＯ２は排出される酸素の比率であることと、
Ｖは測定が行われた際に排出された呼気量であることと、
ｔは確認された呼吸量が排出されるのにかかった時間であることと、
Ｃは酸素の発熱量の定数（約５ｋｃａｌ）であることと、
Ｋは較正を可能にする定数であることと
からなる請求項２８乃至請求項３０のいずれか一項に記載の酸素消費量の計算方法。
【請求項３２】
前記方法が間接熱量測定法を用いる請求項２８乃至請求項３１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３３】
前記方法が、請求項１乃至請求項２７のいずれか一項に記載のポータブル式装置により実施される請求項２８乃至請求項３２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３４】
前記可動部材のハウジング内における動作が、呼気がハウジング内に進入することにより行われる請求項２９乃至請求項３３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３５】
前記可動部材が、ハウジング内において、所定の距離を移動するように配置される請求項２９乃至請求項３４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３６】
工程（ａ）〜（ｄ）が１回以上繰り返され、酸素消費量の平均計算値を得る請求項２８乃至請求項３５のいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（発明の分野）
本発明は、呼吸による酸素消費量の計算方法及びその装置に関するものである。詳しくは、間接熱量計及び同熱量計を用いる方法に関するが、これに限定されるものではない。
【背景技術】
【０００２】
（発明の背景）
熱量測定技術は、人間及び動物の代謝エネルギーを調べる際に使用される。例えば、熱量測定は、代謝疾患の診断や被検体の栄養所要量の計算に使用される。熱量測定は、直接的には、被検体の熱損失量を測定して行うことができる。あるいは、代謝による化学的副生成物を測定することにより、間接的に行ってもよい。
【０００３】
栄養学者及びスポーツ科学者が被検体の健康状態を判断する際には、休息時及び身体運動中又は身体運動後における、酸素消費量を測定するのが有益である。
間接熱量測定法としては、被検体から排出される二酸化炭素量を測定する方法がよく用いられており、排出される二酸化炭素量を用いて、被検体の酸素消費量を計算することができる。
【０００４】
米国特許明細書第５，１７８，１５５号には、呼気ガスから、またいくつかの実施例においては吸入ガスからも、二酸化炭素を除去するための二酸化炭素吸収装置を備えた間接熱量計が開示されている。酸素消費量は、二酸化炭素吸収装置により呼気ガスから除去される二酸化炭素量を用いて計算することができる。米国特許明細書第５，１７８，１５５号に開示される熱量計は、２個の流量計も備えている。第１の流量計は、二酸化炭素を除去した後の吸入ガス流及び呼気ガス流の監視を行い、第２の流量計は、二酸化炭素を除去する前の呼気ガス流の監視を行う。
【０００５】
国際特許出願第ＰＣＴ／ＵＳ９９／１７５５３号は、間接熱量測定を行うために、吸入ガス及び呼気ガスの質量流量及び体積流量を測定して、二酸化炭素生成量とともに酸素消費量を測定する、呼吸ガスの分析方法及び装置を開示している。流量測定は、公知の超音波伝播時間差方式を用いて行われる。当該方式においては、ガス濃度は、音響インピーダンスや音速、温度を用いて測定することができる。分析方法には、吸入ガス及び呼気ガス中の酸素含有量の計算も含まれる。国際特許出願第ＰＣＴ／ＵＳ９９／１７５５３号には、呼気ガス流のみについて測定を行う実施例も開示されている。この場合には、吸入ガスの酸素含有量に注意を払う必要がある。
【０００６】
国際特許出願第ＰＣＴ／ＵＳ９８／０５２９７号には、二酸化炭素の体積をそれぞれ差し引いた吸入ガス及び呼気ガス間の体積差を計算するために、流量計及びカプノメーターを備えた熱量計が開示されている。カプノメーターは、排出された二酸化炭素濃度を測定する。その後、呼気ガス中の二酸化炭素体積を呼気ガスの総体積から差し引いて、二酸化炭素を除いた呼気ガス体積の値を求める。また、吸入ガス及び呼気ガスの流量を測定するために、双方向流量計も使用される。
【０００７】
国際特許出願第ＰＣＴ／ＵＳ９１／０４５８７号は、吸入ガスの温度及び水蒸気を、呼気ガスの温度及び水蒸気に対して比較可能に調整し、吸入ガスの体積を測定する手段を備えた熱量計を開示している。二酸化炭素は、二酸化炭素吸収装置により呼気ガスから除去され、その体積が測定される。吸入ガス及び呼気ガス量を測定するために、単方向流量計を使用してもよい。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述した間接熱量計はすべて、製造方法及び使用方法が複雑である。本発明の好ましい実施例の目的は、呼吸による酸素消費量の計算を行うために選択できる方法及び装置を提供するものであり、選択可能な間接熱量計及びその使用方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
（発明の要約）
本発明は、流体吸入口を有するハウジングと、ハウジング内に配置されたフローセンサと、酸素センサと、酸素センサ及びフローセンサから得られたデータを用いて呼吸による酸素消費量の計算を行う手段とを備える、呼吸による酸素消費量計算用のポータブル式装置を提供するものである。
【００１０】
「ポータブル式装置」とは、個人により持ち運び可能、かつ使用可能であり、使用時において手動式となるような、携帯可能な装置を意味する。
同装置は、適宜に、間接熱量計の形態をとってもよい。
ハウジングは、ほぼ管状をなす形態を適宜に有する。管状をなすハウジングは、任意の適切な断面の形状を有することができる。
【００１１】
好ましくは、フローセンサは、空気圧により移動可能な可動部材と、同可動部材に対応する動作センサとを備える。
可動部材のハウジング内における動作は、流体が流体吸入口を介してハウジング内に流れ込むことにより、適切にもたらされる。流体は気体であってもよく、同気体は、呼気であってもよい。
【００１２】
可動部材は、ロータ、外輪等の回転部材であってもよい。
あるいは、可動部材は、ハウジングにおいて摺動可能に配置されるプランジャであってもよい。
プランジャは、管状をなすハウジングの長さ方向に摺動可能となるように配置してもよい。
【００１３】
また、プランジャ外周とハウジング内面の間が、流体でほぼ満たされるようにしてもよい。プランジャの断面の形状は、管状をなすハウジングの内部の断面の形状に対応させてもよい。
【００１４】
酸素センサは、適切にハウジングに配置され、好ましくは、ハウジング内に配置される。
酸素センサは、任意の適切な酸素センサを選択し得る。適切な酸素センサの例としては、イングランドのポーツマス(Portsmouth, England) に所在するシティテクノロジー社(City Technology Limited) 製のＭＯＸ−１（登録商標）センサがある。
【００１５】
可動部材がプランジャで構成される場合には、酸素センサは、適宜に、プランジャの一端部に対して連結してもよい。好ましくは、酸素センサは、流体吸入口に最も近いプランジャの端部に連結される。
【００１６】
酸素センサは、直接的又は間接的に、可動部材の表面に対して連結することができる。あるいは、酸素センサは可動部材に埋設してもよい。
また、酸素センサは、可動部材から離間して配置してもよい。
動作センサは、本発明の装置使用時において、可動部材の動作スピードを測定するように、適切に配置される。
【００１７】
動作センサには、任意の適切な動作センサを使用することができる。例えば、動作センサは１個以上のセンサスイッチを備えてもよい。適切なセンサスイッチとしては、イングランドのコービー(Corby, England)に所在するアールエスコンポーネンツ社(RS Components Limited) 製の溝付きオプトスイッチ、型番３０４−５６０があげられる。
【００１８】
動作センサは、適宜、直接的又は間接的に、可動部材に対して連結される。好ましくは、動作センサは、可動部材に埋設される。
動作センサは、可動部材に配置される第１のスイッチ及びハウジングに配置される第２のスイッチを備えてもよい。
【００１９】
可動部材がロータ又は外輪の場合には、第１のスイッチを複数個、離間して配置されるモータの羽根に設け、第２のスイッチをハウジングに設けてもよい。
呼吸による酸素消費量の計算装置は、使用時において、可動部材がハウジング内を所定の距離だけ移動するように、適切に配置される。可動部材は、開始点位置及び終点位置の間を、適宜に移動する。
【００２０】
呼吸による酸素消費量の計算装置は、さらに、流体排出口を備えてもよい。可動部材がプランジャである場合は、流体排出口は、適宜に、プランジャの終点位置近傍に配置される。流体排出口は、プランジャが終点位置に到達してハウジング内での移動を停止すると、余剰呼気が流体排出口を介してハウジングから排出されるように配置してもよい。
【００２１】
本発明の装置は、さらに、回収室を備えてもよい。回収室は、直接的又は間接的に、流体排出口に連通されるようにしてもよい。回収室は、任意の適切な装置、例えば袋体や箱体を備えてもよい。酸素センサは、適宜、回収室内に配置される。回収室は、適宜、装置のハウジングの一部を構成し、従って、回収室はハウジングの不可欠な要素となる。
【００２２】
動作センサが、可動部材に配置される第１のスイッチ及びハウジングに配置される第２のスイッチを備える場合には、第２のスイッチは、流体排出口近傍において、適切に配置される。第２のスイッチは、流体排出口の流体吸入口に対する下流側において、適切に配置される。可動部材がプランジャである場合には、第２のスイッチは、プランジャの終点位置において、適切に配置される。
【００２３】
可動部材がプランジャである場合には、本発明の装置は、プランジャを開始点位置に戻す手段を備えてもよい。また、呼吸による酸素消費量の計算終了後に、プランジャを開始点位置に戻す手段を、適宜備えるようにしてもよい。プランジャを開始点位置に戻す手段としては、ばね等の、任意の適切な手段を用いることができる。
【００２４】
流体吸入口は、装置を使用する被検体の呼気が装置内に進入できるように、適切に配置される。流体吸入口は、ハウジングの端部に設けられる。
本発明の装置は、流体吸入口に対応するマウスピースを適宜備えるようにしてもよい。流体吸入口は、マウスピースにあってもよく、マウスピースと離間して配置してもよい。マウスピースが流体吸入口から離間して配置される場合には、マウスピースは、適宜、流体吸入口に直接連結される。
【００２５】
本発明の装置は、ハウジングに開口部を備えてもよい。この開口部により、装置を使用する被検体は、装置を介して外部の流体を吸入する。開口部は、逆止弁により密封されるようにしてもよい。同逆止弁は、開口部からの流体の吸入を可能とし、かつ開口部からの流体の流出を防止する。被検体が開口部を介して流体を吸入する場合には、適宜、可動部材の移動はほぼ停止する。可動部材がプランジャである場合には、開口部は、流体吸入口とプランジャが開始点位置にあるときのプランジャ端部との間に、適切に配置される。
【００２６】
本発明の装置は、呼吸による酸素消費量の計算を行うための任意の適切な手段を備えてもよい。例えば、呼吸による酸素消費量を計算するためのコンピュータやその他の電子デバイスを備えることができる。呼吸による酸素消費量の計算手段は、装置のハウジング上に取り付けられてもよく、離脱可能にハウジングに連結されてもよい。
【００２７】
本発明はさらに、
（ａ）呼気をハウジング内に進入させる工程と、
（ｂ）酸素センサにより呼気中の酸素の比率を測定する工程と、
（ｃ）ハウジング内に配置されたフローセンサにより、息を排出するのにかかった時間を測定する工程と、
（ｄ）工程ｂ及び工程ｃによって得られたデータを使用して、酸素消費量を計算する工程とからなる、呼吸による酸素消費量の計算方法を提供する。
【００２８】
工程（ａ）は、確認された量の呼気がハウジング内に進入する段階を含んでもよい。
フローセンサは、適宜、動作センサに対応する可動部材を備え、工程（ａ）は、呼気がハウジング内に進入して、可動部材を動作させる段階を含む。
呼吸による酸素消費量の計算方法は、適宜、間接熱量測定法を用いる。
本発明の計算方法は、本発明のポータブル式装置を用いて行うことができる。
本発明の装置が可動部材を備える場合には、呼気量は、可動部材の移動範囲を測定して、適切に計算される。
【００２９】
可動部材がプランジャである場合には、呼気量は、プランジャの移動距離を測定して、適切に計算される。
ハウジング内における可動部材の移動範囲は、所定の距離内に制限してもよい。
あるいは、可動部材の移動を所定の距離内に制限せずに、可動部材が制限された移動範囲を移動する間のみ、測定が行われるように、動作センサ及び酸素センサを配置してもよい。
【００３０】
どちらの場合においても、測定は、酸素センサ及び動作センサを使用して、確認された呼吸量が排出される間のみ行われる。
本方法を１回以上繰り返して行い、計算された酸素消費量の平均値を得るようにしてもよい。本方法を繰り返して行う場合には、測定結果は適切に総和され、平均値が得られる。
【００３１】
本発明の装置及び方法は、以下の式を用いて、１呼気あたりの呼吸による酸素消費量を計算することができる。
【００３２】
（数１）
ＶＯ２＝Ｋ×（ＦｉＯ２−ＦｅＯ２）×Ｖ×（３０／ｔ）×Ｃ  ・・・（１）
式（１）中において、ＶＯ２は被検体の呼吸による酸素消費量を、ＦｉＯ２は吸入される酸素の比率を、ＦｅＯ２は排出される酸素の比率を、Ｖは測定が行われた際に排出された呼気量を、ｔは確認された呼吸量が排出されるのにかかった時間を、Ｃは酸素の発熱量の定数（約５ｋｃａｌ）を示す。なお、Ｋは較正を可能にする定数である。
【００３３】
吸入される酸素の比率は、被検体の吸入ガスから計算することができる。例えば、被検体が大気を吸入した場合には、吸入される酸素の比率は、標準値の２０．９４％か、任意の公知の技術を使用して測定される大気中における実際の酸素の比率とすることができる。
【００３４】
排出される酸素の比率は、酸素センサを用いて測定される。
呼気量は、任意の適切な方法により測定される。本発明の装置が可動部材を備える場合には、可動部材は、適宜、ハウジング内において既知の範囲を移動し、この距離を使用して、測定時の呼気量を測定する。酸素センサが可動部材の表面に連結されている場合には、体積の計算を行う際に、酸素センサにより減じられる体積を考慮しなければならない。
【００３５】
使用時において、可動部材は、ハウジング内における開始点位置に、適切に配置される。同開始点位置には、動作センサの第１のスイッチが、同センサの第２のスイッチと離間するように配置される。呼気がハウジング内に進入すると、可動部材は、適宜、第２のスイッチの方向へ移動する。好ましくは、動作センサは、第１のセンサがその開始点位置から第２のセンサの位置に到達するまでの移動中に、測定を行う。このように、動作センサは、息が排出される間のみ、測定を行う。
【００３６】
息が排出される間、酸素センサは、呼気中の分子酸素の比率を測定する。
その後、酸素センサ及びフローセンサから得られたデータを使用して、式（１）を利用し、１呼吸あたりの被検体の酸素消費量を計算することができる。
本発明の装置が、酸素消費量の計算を行うための電子手段を備える場合には、酸素センサ及びフローセンサは、電子計算手段に対して、適宜、得られたデータを電気信号により直接送信する。
【００３７】
本発明の方法及び装置は、被検体、例えば人間又は動物の酸素消費量に関する情報を提供するのに、有利に使用することができる。
本発明の装置及び方法は、使用が容易である。さらには、本発明の装置は、製造が容易である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３８】
（好ましい実施例の説明）
図１及び図２は、呼吸による酸素消費量を計算するためのポータブル式装置２の一部を示す。装置２は、ハウジング４と、プランジャ６と、酸素センサ８と、第１のスイッチ１０及び第２のスイッチ１２を有する動作センサとを備える。装置２は、さらに、電子計算手段１４を備える。
【００３９】
プランジャ６は、ハウジング４内において摺動可能に配置され、ハウジング４の内部及びプランジャ６は互いに対応する断面形状を有する。プランジャ６の外周及びハウジング４の内部の相対的な大きさは、プランジャ６の外周とハウジング４の内部との間が流体でほぼ満たされるような大きさとなっている。
【００４０】
ハウジング４は、流体吸入口１６及び流体排出口１８を備える。
酸素センサ８は、プランジャ６の端部２０に埋設される。同酸素センサは、電子計算手段１４に対して、配線２２によって電気的に接続される。
動作センサの第１のスイッチ１０は、プランジャ６の側面に埋設される。動作センサの第２のスイッチ１２は、ハウジング４の内壁に埋設される。配線２４は、第１のスイッチ１０を電子計算手段１４に接続し、配線２６は、第２のスイッチ１２を電子計算手段１４に接続する。
【００４１】
装置２の使用時においては、プランジャ６は、図１に示すように、ハウジング４内における開始点位置に配置される。呼気は、ハウジング４の流体吸入口１６に案内される。流体吸入口１６を備えるハウジング４の端部を、装置２のマウスピースとして機能させてもよい。あるいは、離間して配置されるマウスピース（図示しない）を、直接的又は間接的に、ハウジング４に対して連結してもよい。
【００４２】
呼気により、プランジャ６は流体吸入口１６から離間するように移動する。プランジャ６は、プランジャ６の端部２０が流体排出口１８を通過して図２に示す終点位置に到達するまで、この方向への移動を継続する。その後、余剰呼気が流体排出口１８から排出されて、プランジャ６の移動が停止される。
【００４３】
プランジャ６が開始点位置から終点位置まで移動する間に、酸素センサ８は、呼気中の酸素の比率を測定する。酸素センサ８は、測定された情報を、電気信号の形で、配線２２を介して電子計算手段１４に出力する。
【００４４】
プランジャ６が開始点位置から終点位置に移動する間、動作センサのスイッチ１０，１２は、この設定距離を移動するのにかかった時間を測定する。この時間は、確認された呼吸量を排出するのにかかった時間である。スイッチ１０，１２は、配線２４，２６を用いて、測定結果を電子計算手段１４に出力する。
【００４５】
電子計算手段１４は、上記式（１）に従って、被検体の酸素消費量を計算するようにプログラムされている。この計算を行うためには、操作者が、吸入ガス中における酸素の比率の詳細を入力する必要がある。この比率は、大気中における酸素含有率の標準値であってもよい。この場合には、この情報をあらかじめ電子計算手段１４にプログラムしておいてもよい。吸入される大気における酸素の比率を測定する場合には、計算が行われる前に、電子計算手段１４に測定値を入力する必要がある。
【００４６】
上述した方法及び計算を１回以上繰り返し、その結果を総和して酸素消費量の平均値を算出してもよい。
ポータブル式装置２の大きさ及び構成は、個人が携帯可能であり、かつ、必要な場合には電子計算手段に接続できるような、大きさ及び構成となっている。
【００４７】
図３及び図４は、別例における、呼吸による酸素消費量計算用のポータブル式装置５０の一部を示す。装置５０は、ハウジング５２及びプランジャ５４を備える。
ハウジング５２は開口部５６を備え、外気の進入を可能にする。開口部５６は逆止弁５８で密封されており、逆止弁５８は、開口部５６からの大気の進入を可能にし、開口部５６からの大気の流出を防止する。
【００４８】
ハウジング５２はさらに、流体吸入口６０を備える。流体吸入口６０は、吸入される外気が、開口部５６から装置を使用する被検体（図示しない）へ進入することを可能にする。流体吸入口６０は、呼気がハウジング５２内へ進入することも可能にする。
【００４９】
ハウジング５２はガス排出口６２も備えており、これにより、呼気をハウジング５２外へ排出可能となる。ガス排出口６２は、可撓性を有するチューブ６６により、ガス回収ボックス６４に連結される。
【００５０】
装置５０はさらに、回収ボックス６４内に配置される酸素センサ６８と、第１及び第２のスイッチ７０，７２を有する動作センサとを備える。第１のスイッチ７０は、プランジャ５４に埋設される。第２のスイッチ７２は、ハウジング５２の壁の、ガス排出口６２の下流側に埋設される。
【００５１】
酸素センサ６８及びスイッチ７０，７２は、配線７４により、計算手段（図示しない）に接続される。
装置５０の使用時においては、プランジャ５４は、図３に示すように、ハウジング５２内における開始点位置に配置される。
【００５２】
被検体は、開口部５６及び流体吸入口６０を介して、外気を吸入する。その後、被検体は、流体吸入口６０を介して、呼気をハウジング５２内に排出する。
呼気により、プランジャ５４は流体吸入口６０から離間するように移動する。プランジャ５４は、プランジャ５４の端部７６がガス排出口６２を通過して、図４に示す終点位置に到達するまで、この方向への移動を継続する。その後、余剰呼気が排出口６２から回収ボックス６４に進入し、プランジャ５４の移動が停止される。
【００５３】
プランジャ５４が開始点位置から終点位置に移動する間、スイッチ７０，７２は、この設定距離を移動するのにかかった時間を測定する。測定結果は、配線７４を介して、計算手段（図示しない）に送られる。
【００５４】
酸素センサ６８は、回収ボックス６４内の呼気中の酸素含有量を測定し、測定結果を、配線７４を介して、計算手段（図示しない）へ出力する。
計算手段は、酸素消費量を上記式（１）に従って計算する。この計算は、図１及び図２に関して説明されたのと同じ方法で行われる。
【００５５】
以下、図５に基づき説明する。図５は、呼吸による酸素消費量を計算するポータブル式装置（２）の一部を示す。装置（２）は、ハウジング（７７）と、ロータハブ（８２）及び同ハブから延びる８枚のロータ羽根（８４）からなるロータ（８０）と、酸素センサ（７８）と、ハウジング（７７）内に配置される第１のスイッチ（８６）を有する動作センサとを備える。装置（２）はさらに、電子計算手段（１４）を備える。ロータ（８０）は、ロータハブがハウジング（７７）の長手方向に対して水平方向及び垂直方向に延びるように、配設される。ロータ（８０）は、ロータがハウジング内で回転する際に、ロータ羽根（８４）が第１のスイッチ（８６）と連動して動作するように配置される。従って、８枚のロータ羽根（８４）のそれぞれが、ロータ（８０）が回転するにつれて、第１のスイッチ（８６）と連動して次々に動作する。
【００５６】
ハウジング（７７）は、流体吸入口（８２）及び２個の流体排出口、即ち排出口（８４）を備える。流体吸入口はハウジング（７７）の一端部に配置され、排出口（８４）はハウジングの他端部に配置される。酸素センサ（７８）は、流体吸入口（８２）の下流側に位置し、排出口（８４）が配置されるハウジング（７７）の端部に埋設される。酸素センサ（７８）は、配線（７９）を介して、電子計算手段（１４）に対して電気的に接続される。
【００５７】
第１のスイッチ（８６）は、ロータが回転するに従って、ロータ羽根（８４）が第１のスイッチ（８６）を通り超えることで、第１のスイッチ（８６）と連動して動作するように、ハウジング（７７）のロータ（８０）近傍に配置される。配線（８８）は、第１のスイッチ（８６）と電子計算手段（１４）とを接続する。
【００５８】
以下、図５の装置（２）の使用について説明する。呼気はハウジング（７７）の流体吸入口（８２）に案内される。流体吸入口（８２）を備えるハウジング（７７）の端部は、装置（２）のマウスピースとして機能させてもよい。あるいは、離間して配置されたマウスピース（図示しない）を、直接的又は間接的に、ハウジング（７７）に対して連結してもよい。呼気により、ロータ（８０）はロータハブ（８２）の周囲で回転される。これにより、８枚のロータ羽根（８４）がロータハブ（８２）の周囲で回転されることになる。ロータ（８０）の回転中に、酸素センサ（７８）は、ロータ羽根（８４）を通過して酸素センサ（７８）に流れ込む呼気中の酸素の比率を測定する。酸素センサ（７８）は、配線（７９）を介し、測定された情報を電気信号にて電子計算手段（１４）に送信する。
【００５９】
ロータ（８０）の動作中において、第１のスイッチ（８６）は、近接する各ロータ羽根（８４）が動作センサの第１のスイッチ（８６）を通り越えるのにかかった時間を測定する。また、第１のスイッチ（８６）は、呼気が排出される間に第１のスイッチ（８６）を通り越えるロータ羽根（８４）の総枚数の情報を記録する。近接する各ロータ羽根（８４）が第１のスイッチ（８６）を通り越えるのにかかった時間及び第１のスイッチ（８６）を通り越えたロータ羽根（８４）の総枚数により、確認された呼吸量を排出するのにかかった時間の測定値が算出される。第１のスイッチ（８６）は、配線（８８）を介し、測定結果を電子計算手段（１４）に送信する。
【００６０】
電子計算手段（１４）は、被検体の酸素消費量を、上記式（１）に従って計算するようにプログラムされる。この計算は、図１及び図２に関して説明されたのと同じ方法で行われる。
【００６１】
本発明に関して本明細書と同時又は以前に提出された書類のすべてに注意が払われるべきであり、これらの書類は、本明細書とともに公衆に公開される。
本明細書（請求項、要約書、図面を含む）に開示された特徴及び／又は開示された方法もしくは過程の工程はすべて、これらの特徴及び／又は工程が互いに対して排他的でない場合には、任意に組み合わせることができる。
【００６２】
本明細書（請求項、要約書、図面を含む）に開示される各特徴は、明確にそうでないと記載されている場合を除き、同一の、又は均等の、又は類似する目的のために使用される代替可能な特徴に、置き換えることができる。従って、明確にそうでないと記載されていない限りにおいては、開示される各特徴は、均等の、又は類似する特徴の一例であるものとする。
【００６３】
本発明は、前述の実施例の詳細に限定されるものではない。本発明は、本明細書（請求項、要約書、図面を含む）に開示される任意の新規な特徴、又は開示される特徴の任意の新規な組み合わせ、開示される方法もしくは過程の任意の新規な工程、又は開示される方法もしくは過程の工程の、任意の新規な組み合わせに範囲が及ぶものとする。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】開始点位置における本発明のポータブル式装置の一部破断側断面図。
【図２】終点位置における図１の装置の一部破断側断面図。
【図３】別例の開始点位置における本発明の装置の一部破断側断面図。
【図４】終点位置における図３の装置の一部破断側断面図。
【図５】第２の実施例における本発明のポータブル式装置の一部破断側断面図。
【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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