(57)【要約】使い捨て差圧呼吸タコメーター（１０）は吸入口（１４）を有する入口チャンバー（２４）、排出口（１８）を有する出口チャンバー（２６）、及び、入口チャンバーと出口チャンバーの間に配置された抵抗性部材（２０）を含む。空気の流量の値を得るために、抵抗性部材を通過する空気の流れによって生成される圧力勾配が測定される。本発明の１つの側面に従うと、入口チャンバー内の圧力を測定するための圧力ポート（３０）は出口チャンバー内に配置される。本発明のさらなる側面に従うと、抵抗性部材は細菌フィルター材料から成る。さらに、呼吸タコメーターの、少なくとも１つの圧力ポートは細菌フィルター材料で覆われてもよい。
2004520896.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入口及び出口を有する筐体；
前記筐体を入口チャンバーと出口チャンバーとに分割し、前記入口チャンバーと前記出口チャンバーの間に空気が流れたときに前記入口チャンバーと前記出口チャンバーの間に圧力差を生成するために前記入口と前記出口の間に配置された抵抗性部材；及び、
前記入口チャンバー内の圧力を感知するために、前記出口チャンバーから分離された状態で、前記入口チャンバーと気体の伝達が可能な状態で前記出口チャンバー内に配置された圧力ポート、
から成る差圧呼吸タコメーター。
【請求項２】
前記入口チャンバーと前記出口チャンバーの間に拡張するサンプリングチャネルであって、少なくとも１つの開口を介して前記入口チャンバーと気体の伝達が可能な状態で前記入口チャンバーに配置された第１チャネル部分、及び、前記圧力ポートと気体の伝達が可能な状態で前記出口チャンバーに配置された第２チャネル部分を有するサンプリングチャネルをさらに備え、前記抵抗性部材の一部が前記第１チャネル部分と前記第２チャネル部分との間に配置されている、請求項１に記載の呼吸タコメーター。
【請求項３】
前記少なくとも１つの開口が少なくとも１つのスロットから成る、請求項２に記載の呼吸タコメーター。
【請求項４】
前記抵抗性部材が細菌フィルター材料から成る、請求項１に記載の呼吸タコメーター。
【請求項５】
前記出口チャンバー内の圧力を感知するための、第２の圧力ポートをさらに備える、請求項１に記載の呼吸タコメーター。
【請求項６】
前記第２圧力ポートが前記出口チャンバーに配置されている、請求項５に記載の呼吸タコメーター。
【請求項７】
前記第２圧力ポートが前記入口チャンバーに配置されている、請求項５に記載の呼吸タコメーター。
【請求項８】
前記圧力ポートが細菌フィルター材料によって覆われている、請求項１に記載の呼吸タコメーター。
【請求項９】
呼吸の流量を感知するための方法であって：
入口、出口、及び、前記筐体を入口チャンバーと出口チャンバーとに分割するために前記入口と前記出口の間に配置された抵抗性部材を備える筐体に空気を流すこと；
前記出口チャンバーに配置された圧力ポートを介して前記入口チャンバー内の圧力をサンプリングすること、
のステップから成る方法。
【請求項１０】
前記出口チャンバーに配置された第２の圧力ポートを介して前記出口チャンバー内の圧力をサンプリングするステップをさらに含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記筐体が開口を介して前記入口チャンバーと気体の伝達が可能な状態で前記入口チャンバーに配置された第１チャネル部分、及び、前記圧力ポートと気体の伝達が可能な状態で前記出口チャンバーに配置された第２チャネル部分を有するサンプリングチャネルをさらに備える、請求項９に記載の方法。
【請求項１２】
前記抵抗性部材が細菌フィルター材料から成る、請求項９に記載の方法。
【請求項１３】
前記圧力ポートが細菌フィルター材料で覆われている、請求項９に記載の方法。
【請求項１４】
入口及び出口を有する筐体；
前記筐体を入口チャンバーと出口チャンバーとに分割し、前記入口チャンバーと前記出口チャンバーの間に空気が流れたときに前記入口チャンバーと前記出口チャンバーの間に圧力差を生成するために前記入口と前記出口の間に配置された抵抗性部材；
前記出口チャンバー内の圧力を感知するための圧力ポート；及び、
前記圧力ポートを覆う細菌フィルター部材、
から成る差圧呼吸タコメーター。
【請求項１５】
前記圧力ポートが前記出口チャンバーから分離された状態で、前記入口チャンバーと気体の伝達が可能な状態で前記出口チャンバー内に配置されている、請求項１４に記載の差圧呼吸タコメーター。
【請求項１６】
前記出口チャンバー内の圧力を感知するための第２の圧力ポートをさらに備え、前記細菌フィルター部材が前記第２圧力ポートを覆っている、請求項１４に記載の差圧呼吸タコメーター。
【請求項１７】
前記第２圧力ポートが前記入口チャンバーから分離された状態で、前記出口チャンバーと気体の伝達が可能な状態で前記入口チャンバー内に配置されている、請求項１６に記載の差圧呼吸タコメーター。
【請求項１８】
入口及び出口を有する筐体；
前記筐体を入口チャンバーと出口チャンバーとに分割し、前記入口チャンバーと前記出口チャンバーの間に空気が流れたときに前記入口チャンバーと前記出口チャンバーの間に圧力差を生成するために前記入口と前記出口の間に配置された細菌フィルター部材；及び、
前記入口チャンバー内の圧力を感知するための圧力ポート、
から成る差圧呼吸タコメーター。
【請求項１９】
前記圧力ポートが前記出口チャンバーから分離された状態で、前記入口チャンバーと気体の伝達が可能な状態で前記出口チャンバー内に配置されている、請求項１８に記載の差圧呼吸タコメーター。
【請求項２０】
前記出口チャンバー内の圧力を感知するための第２の圧力ポートをさらに備える、請求項１８に記載の差圧呼吸タコメーター。
【請求項２１】
前記圧力ポート及び前記第２圧力ポートの少なくとも１つを覆っている細菌フィルター部材をさらに備える、請求項２０に記載の差圧呼吸タコメーター。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
吸入及び呼息の流量または流速を測定するために、呼吸タコメーター（pneumotachometer）または流速計（flow sensor）の使用が知られている。肺活量計（spirometer）は肺に入る、または、肺から出る空気の容量を測定し、特定の肺機能の評価を行うために、呼吸タコメーターからの流量信号（または、流速信号）を使用する医療装置である。
【０００２】
呼吸タコメーターの１つの種類は差圧呼吸タコメーター（differential pressure pneumotachometer）である。差圧呼吸タコメーターは空気の流れの経路中に空気の流量または流速に比例する圧力降下を生じさせる、気流に対して抵抗を持つ部材（以降、抵抗性部材と呼ぶ）を配置することによって流量または流速を測定する。圧力変換器は抵抗性部材の両側の圧力差を空気の流量または流速を示す電気信号（以降、流量信号と呼ぶ）に変換する。流量信号は積分することにより、呼吸容量または「流量容量（flow volume）」の指標を与えることができる。
【０００３】
呼吸の流量及び呼吸容量の測定は多様な医療上の診断または試験のために使用されている。例えば、患者の自律神経系の評価をするために利用される心拍数の変動量の分析は呼吸の流量の測定を利用する。心拍数変動分析の場合、患者の自律神経系は多様な呼吸の動作（または、操作）または試験によって働かされる（または、行使される）。バルサルバ試験（Valsalva test）及びメトロノミック深呼吸試験（metronomic deep breathing test）はそのような試験の例である。
【０００４】
バルサルバ試験は、患者が４０mmHg等の予め決められた圧力で、１５秒等の予め決められた期間、強制的に吐き出すことを必要とし、その間の心拍数が測定される。その後、患者は特定の期間休息する。バルサルバ試験の結果は呼吸動作後の休息期間中の（患者のＥＣＧ（心電図）信号中の最も長いＲ−Ｒ間隔によって示される）心拍数の最小値に対する、呼吸動作中の（患者のＥＣＧ信号中の最も短いＲ−Ｒ間隔によって示される）心拍数の最大値の比である。
【０００５】
一方、（Ｅ／Ｉ試験とも呼ばれる）メトロノミック深呼吸試験に従うと、患者は健康な人の予想可能な心拍数変動を生成することが示されている、毎分６サイクルの周期で深呼吸することを指示される。メトロノミック深呼吸試験の結果はＥＣＧ信号中の心拍数のトラフ（または、谷間）の平均値に対する心拍数のピークの平均値の比である。これらの呼吸動作中（または、呼吸操作中）の、患者の呼吸の流量の測定は、患者の所望の呼吸動作への追従を監視し、それによって、正確な試験を実施するために使用される。
【０００６】
この分野で、多様な差圧呼吸タコメーターが知られている。１つの例はAdvanced Biosensor（Columbia, South Carolina）から入手可能な使い捨て呼吸タコメーターである。この装置は患者が呼吸をする入口（または、吸入口）、患者の呼息または吸入に応じて装置内の空気を吐き出すか、または、装置内に空気を取り入れるための出口（または、排出口）、及び、装置を入口チャンバー（または、入口空間）と出口チャンバー（または，出口空間）とに分割するために、入口と出口の間に配置された薄膜を備える。薄膜は、薄膜の一方の側から他方の側に圧力降下を生じさせるのに十分な程度に空気の流れを制限する、ナイロンメッシュ等の、ファイバーメッシュ（または、繊維性のメッシュ）から成る。
【０００７】
入口チャンバーには入口チャンバーの圧力を検出するための第１ポートが配置され、出口チャンバーには出口チャンバーの圧力を検出するための第２ポートが配置される。各圧力ポートは各々のチューブまたは管を介して、差圧変換器（differential pressure transducer）の入力に接続することができるように構成されている。バルサルバ試験等を含む、試験の用途によっては、空気の流れをさらに制限することによって、予め決められた気圧を達成することを可能にするために、出口にプラグ（または、栓）が配置される。これらの呼吸タコメーターは通常、使い捨てであるが、呼吸タコメーターと圧力変換器との間に接続されているチューブまたは管、及び、バルサルバ試験用のプラグは通常、再利用される。
【０００８】
このような呼吸タコメーターの１つの問題点は汚染の可能性である。患者は呼吸タコメーターの中に呼吸するので、圧力感知用ポートを介して感染病原体が再利用可能なチューブまたは管に入り込んだり、再利用可能なバルサルバプラグ（または、バルサルバ試験用プラグ）を汚染したりする可能性があり、結果的に、患者間の汚染または感染を引き起こす可能性がある。さらに、チューブ内に入り込んだ水蒸気や凝縮物は圧力変換器や他の電子機器の性能を劣化させる可能性がある。
【０００９】
このような汚染を防ぐために、AM System, Inc.（Carlsborg, Washington）のVIRO III使い捨てフィルター等の、使い捨て細菌フィルターが呼吸タコメーターと共に使用される場合がある。使い捨てフィルター装置は細菌やウイルスに対するバリアー（または、防壁）として作用する細菌フィルター材料を含む。しかしながら、細菌フィルターの使用は呼吸タコメーターに付加的なコストを生じさせるとともに、装置の使用方法を複雑にする。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
したがって、本発明の課題は付加的なコストを生じさせず、かつ、付加的な操作を必要とせずに、汚染の可能性を減少させることが可能にした呼吸タコメーターを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に従うと、呼吸タコメーターは入口（または、吸入口）、出口（または、排出口）、装置を入口チャンバー（または、入口空間）と出口チャンバー（または、出口空間）とに分割するために、入口と出口の間に配置された（気流に対して）抵抗性の部材、及び、入口チャンバー内の定常圧力（static pressure）を感知するために出口チャンバー内に配置された圧力ポート（または、圧力測定用ポート）を含む。入口チャンバーの圧力をサンプリングするための圧力ポートは出口チャンバーに配置されており、抵抗性部材によって入口チャンバーから分離されているので、本発明の抵抗性部材は圧力ポート及び、圧力ポートに接続される再利用可能なチューブまたは管を感染病原体から分離する。
【００１２】
この構成により、入口を介して装置内に導入された病原体が圧力ポートに接続されている装置を汚染する可能性が大幅に減少される。１つの実施例において、圧力サンプリングチャネル（または、圧力サンプリング経路）は、少なくとも１つの開口を介して入口チャンバーと気体の伝達が可能な状態で入口チャンバーに配置された第１チャネル部分、及び、第１チャネル部分及び圧力ポートと気体の伝達が可能な状態で出口チャンバーに配置された第２チャネル部分を備える。圧力サンプリングチャネルの第１チャネル部分及び第２チャネル部分は抵抗性部材の一部によって分割されている。圧力サンプリングチャネル内には空気の流れがほとんど存在しないので、この領域に配置された抵抗性部材の部分の両端にはほとんど圧力勾配が存在しない。結果として、圧力ポートを介してサンプリングされた圧力は入口チャンバー内の定常圧力の正確な指標を与える。
【００１３】
１つの実施例において、サンプリングチャネルの入口部分の開口はスロット（または、細長い穴）の形式で備えられる。この構成により、射出成形による呼吸タコメーターの製造が比較的容易になる。
【００１４】
本発明のさらなる側面に従うと、入口、出口、装置を入口チャンバーと出口チャンバーとに分割するために、入口と出口の間に配置された抵抗性の部材を備えた呼吸タコメーターは、細菌フィルター用材料から成る抵抗性部材を含む。細菌フィルター材料は静電的に帯電した、疎水性繊維のウェブ（または、織物）（electrostatically charged hydrophobic fiber）から成る。抵抗性部材に対する細菌フィルター材料の使用は患者の口と出口チャンバーとの間の分離状態を増強させる。細菌フィルター材料はまた、患者の口とバルサルバ試験の動作中出口を覆うバルサルバプラグとの間のバリアー（または、防壁）として作用する。
【００１５】
本発明のさらなる側面に従うと、呼吸タコメーターの１つまたは複数の圧力ポートは細菌フィルター材料によって覆われる。この構成は覆われた圧力ポートに接続された装置の汚染の防止効果をさらに増強させる。
【００１６】
出口チャンバー内の圧力は第２の圧力ポートによって感知（または、検出）されてもよいし、大気の圧力と等しいとみなされてもよい。１つの実施例において、第２圧力ポートは出口チャンバーの壁に配置され、細菌フィルターによって覆われてもよいし、覆われなくてもよい。代替的な実施例において、第２圧力ポートは入口チャンバーの壁に配置され、入口チャンバーから分離された状態で、圧力サンプリングチャネルまたはチューブ（または、管）を介して出口チャンバーと気体の伝達が可能な状態にされてもよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明及び本発明の上述の特徴は以下の詳細な説明及び図面から、より明らかになるだろう。図１を参照すると、呼吸タコメーター１０は患者が呼吸するための入口（または、吸入口）１４及び、患者の呼息または吸入に応じて呼吸タコメーター内の空気を吐き出すか、または、呼吸タコメーター内に空気を取り入れるための出口（または、排出口）１８を備える筐体１２を含む。抵抗性部材２０は筐体１２を入口チャンバー（または、入口空間）２４と出口チャンバー（または、出口空間）２６とに分割し、入口チャンバーと出口チャンバーとの間で空気が流れるときに、両チャンバー間に圧力差を生じさせる。
【００１８】
本発明の１つの側面に従うと、入口チャンバー２４内の定常圧力を感知するための圧力ポート（または、圧力測定用ポート）３０は、図示されているように、出口チャンバー２６に配置されている。この構成により、抵抗性部材２０は入口チャンバーと出口チャンバーとの間に圧力差を生じさせることに加え、圧力ポート３０を患者の口から取り込まれる病原体から分離する（または、防御する）目的で利用される。これは抵抗性部材２０が入口チャンバー２４と圧力ポート３０との間に配置されていることによって達成される。
【００１９】
使用中、呼吸タコメーター１０は、図１２に例として図示されている心拍数変動監視装置等の、多様な医療試験で使用される、患者の呼吸の態様を測定するために電子機器２７５（図１２参照）に接続することができるように構成されている。詳細に述べると、圧力ポート３０はチューブまたは管２７４を介して圧力変換器２７６（図１２参照）に接続されるように構成される。この目的のために、ポート３０にはチューブ２７４のルーアーロック（Luer lock）に接続するためのルーアーロック取付具３３が備えられている。もちろん、他の代替的なチューブ取付具が使用されてもよいことは、当業者に明白であるだろう。
【００２０】
抵抗性部材２０の両側の圧力勾配（すなわち、入口チャンバーと出口チャンバーの間の差圧）は空気の流量または流速に比例する。図１の実施例において、出口チャンバー２６の圧力は大気圧に等しいとみなされる。もちろん、図８−１１の代替的な呼吸タコメーターに示されているように、出口チャンバーの圧力を感知するために第２の圧力ポートが備えられてもよいことは理解されなければならない。変換器２７６（図１２参照）は入口チャンバーの圧力と大気圧との間の差、すなわち、流量または流速の指標に比例する出力信号を与える。また、圧力変換器２７６の出力信号は患者の呼吸の容量の指標を与えるために積分されてもよい。
【００２１】
一般に、呼吸タコメーター１０は使い捨てであるが、呼吸タコメーターと検出用電子機器との間に接続されているチューブ２７４（図１２参照）は再利用される。したがって、患者間で病気が伝染することを防ぐために、チューブの汚染を防ぐことが非常に重要である。
【００２２】
本発明のさらなる側面に従うと、抵抗性部材２０は静電的に帯電した、疎水性（すなわち、非水分吸収性）の繊維のウェブ（または、織物）（electrostatically charged hydrophobic web）から成る細菌フィルター材料によって構成されてもよい。本発明に従うと、抵抗性部材は入口１４と圧力ポート３０の間、及び、入口１４とバルサルバプラグ８０の間に配置されるので（図６参照）、抵抗性部材としての細菌フィルター材料の使用は、従来の薄膜に比べ、本発明によって達成される病原体の分離性を増強させる。
【００２３】
抵抗性部材２０に対して、多様な細菌フィルター材料を使用することができるだろう。細菌フィルター材料の１つの例は3M Filtration Products（St.Paul, MN）によって販売されているFiltrete Air Filter Media, GS-85である。しかしながら、多様な用途に対する材料の選択が多様な性能基準によって異なることは理解されなければならない。例えば、いくつかの用途において、高いレベルの病原体防止能力が要求される場合、材料はそれの密度に基づいて選択されるだろう。また、他の用途においては、容認できる背圧（すなわち、流れに対する抵抗）に基づいて材料が選択されてもよい。American Thoracic Societyが推奨する、屈従的肺活量計（compliant spirometer）に対する背圧の最大値は２.８cmH2Oまたは２.０６０mmHgである。
【００２４】
背圧（backpressure）が材料の密度及び断面積に関係することは、当業者にとって明白であるだろう。詳細に述べると、密度が増大すると背圧は増大し、断面積が増大すると背圧は減少する。すなわち、例えば、背圧は密度と断面積の両方を増大させることによって一定に保つことができる。また、抵抗性部材の断面積は呼吸タコメーターの抵抗性部材が配置される部分の寸法を増大することによって増大されてもよいし、抵抗性部材にプリーツまたはひだを備えることによって増大されてもよい。図示された実施例において、２.０６０mmHgの背圧の限界は、８５g/m2程度の密度及び８.５８cm2（１.３３in2）程度の断面積を持った、上述の3M Filtration Productsの材料を抵抗性部材として使用することによって達成される。
【００２５】
抵抗性部材２０に対する細菌フィルター材料の使用は呼吸タコメーターを通る流れに対する抵抗をいくらか増大させるが、増大した抵抗は空気の流量または流速と差圧の間の比例関係にほとんど影響を与えない。例えば、Filtrete GS-85から成る抵抗性部材を備えた呼吸タコメーター１０は、典型的な空気の流量が毎秒３リットル未満程度であるバルサルバ試験やメトロノミック深呼吸試験に対して使用するのに非常に適している。実際、空気の流れに対する高めの抵抗は、呼吸の流量が比較的小さい場合に、信号雑音比（Ｓ／Ｎ比）を増大させるという長所を持つ。もちろん、呼吸タコメーター１０が高い流量を必要とする試験にも適していることは理解されなければならない。
【００２６】
図２を参照すると、呼吸タコメーター１０はサンプリングチャネル（または、サンプリング導管）４０を含む。入口チャンバー２４の定常圧力はサンプリングチャネル４０を介して出口チャンバー２６内に配置された圧力ポート３０で感知される。サンプリングチャネル４０は、少なくとも１つの開口４８を介して入口チャンバー２４と気体の伝達が可能な状態で入口チャンバー２４に配置された第１チャネル部分４２、及び、第１チャネル部分４２及び圧力ポート３０と気体の伝達が可能な状態であるが、出口チャンバーから（気体に対して）分離されている、出口チャンバー２６に配置された第２チャネル部分４４を有する。
【００２７】
図示されている呼吸タコメーター１０は２つの筐体部分、すなわち、入口部分３２及び出口部分３６から構成されている。各筐体部分３２、３６はそれぞれ、後で図５Ａ及び５Ｂと共に説明されるように、組立てを容易にするための形状を有するフランジ（または、突縁）３４、３８を備える。図示された実施例において、２つの筐体部分３２、３６は耐衝撃性ポリスチレンから成り、振動溶接（vibration welding）または超音波溶接によって接合される。しかしながら、接着、機械的なクランプリング、ネジ付け、スナップ留め等の他の製造技術が使用されてもよいことは、当業者にとって明白であるだろう。
【００２８】
組立て中、第１のサンプリングチャネル部分４２及び第２のサンプリングチャネル部分４４は２つの部分の間に気密性の封止が形成されるように、軸方向に整列させられる。（圧力ポート３０と圧力変換器２７６の間に接続された（図１２参照））圧力感知チューブ２７４は圧力変換器に封止されるので、抵抗性部材の、第１及び第２のサンプリングチャネル部分４２、４４を分離している部分を通過する空気の流れは実質的に存在しない。それゆえ、抵抗性部材の、両チャネル部分４２、４４の間に配置された部分の両側にはほとんど圧力降下が存在しない。したがって、圧力ポート３０を介して検出された圧力は入口チャンバーの圧力の正確な指標を与える。
【００２９】
図３を参照すると、呼吸タコメーター１０の入口筐体部分３２が示されている。第１サンプリングチャネル部分４２の開口４８は第１チャネル部分の、第２チャネル部分４４に隣接した端で終端する複数のスロット（または、細長い穴）の形式で構成されている。この構成は入口筐体部分３２を形成するために使用される射出成形処理を容易にする。開口４８のスロットの寸法及び数に制限はないが、それらは唾液や凝縮物等によって穴が塞がれてしまわない程度に大きいことが望ましい。ここで、開口４８が多様な形状または構成で備えられてもよいことは、当業者にとって明白であるだろう。１つの代替案として、開口は図４の代替的な筐体部分３２'に示されているような、１つまたは複数の円形の穴４８'であってもよい。
【００３０】
図５を参照すると、呼吸タコメーター１０の横方向の断面図が示されている。呼吸タコメーター１０は入口筐体部分３２と出口筐体部分３６を、それら筐体部分の接合点に配置された抵抗性部材２０と共に接合することによって形成される入口チャンバー２４及び出口チャンバー２６を含む。図にはまた、入口チャンバー２４内に、開口４８を介して入口チャンバーと気体の伝達が可能な状態で配置された第１チャネル部分４２、及び、出口チャンバー２６内に気密状態で配置され、抵抗性部材２０の部分２１を介して第１チャネル部分４２と気体の伝達が可能であり、さらに圧力ポート３０と気体の伝達が可能な状態の第２チャネル部分４４から構成されているサンプリングチャネル４０が示されている。
【００３１】
上述したように、入口筐体部分３２は出口筐体部分３６のフランジ３８と噛み合う（または、結合する）ように構成されたフランジ３４を有する。図５Ａ及び５Ｂを参照すると、フランジ３８はフランジ３４の相補的な溝と噛み合う（または、結合する）ような寸法及び形状に構成された、フランジの円周に沿って拡張しているリップ６０を有する。詳細に述べると、溝６２は、振動溶接（または、超音波溶接）の実施の前に、２つの筐体部分３２及び３６が結合されたときに、振動溶接処理の結果としてフランジ３８の一部によって充填される空洞領域６４が形成されるように、リップ６０より僅かに大きめに形成される。すなわち、図５Ａ及び５Ｂの断面図は、溶接が実施される前の、結合された２つの筐体部分を表している。
【００３２】
フランジ３４にはまた、フランジの円周に沿って拡張し、フィルター部材２０を２つの筐体部分３２、３６の間の適所に確実に固定するために、組立て時にフィルター部材と結合する（または、フィルター部材を固定する）バーブ（または、矢尻状の突起部）６８を備えている。組立て中、バーブ６８はフランジ３８の移動止め７０と整列する。筐体部分３２、３６が、バーブ６８の外側に拡張するフィルター材料２０と共に結合されるとき、フィルター材料は、図示されているように、バーブによって移動止め７０の中に押し込まれる。
【００３３】
フランジ３４、３８には、フランジ３４のタブ（または、でっぱり）を受容するように構成されたフランジ３８の移動止め４６（図２参照）等の、キー構造（または、固定用構造）が備えられている。キー構造は筐体部分３２、３６の放射方向（または、回転方向）の整列を確実にする。筐体部分３２、３６を、筐体部分の接合部全体に拡張するフィルター２０と共に接合するために、フランジ３４、３８及びそれらの付随物に対して他の構成及び構造が利用されてもよいことは、当業者にとって明白であるだろう。
【００３４】
図６を参照すると、示されている呼吸タコメーター１０と共に使用するために適したバルサルバプラグ（または、バルサルバ試験用プラグ）８０の斜視図が示されている。プラグ（または、栓）８０は出口１８に配置するように構成された端キャップ８２、チューブ２７４（図１２参照）が拡張するための開口９２、及び、チューブをフック（図示せず）に掛けるための開口９４を含む。端キャップ８２は出口１８内に挿入するための寸法及び形状に構成された、隆起部分９０を有する。端キャップ８２は付加的に、比較的小さな開口８４及びタブ（または、でっぱり）８８を有する。タブ８８は使用後に、端キャップ８２を出口１８から取り外すときに使用する。図示された実施例において、バルサルバプラグ８０は射出成形可能なエラストマーから成る。
【００３５】
図７に示されている端キャップ８２の側面断面図を参照すると、端キャップには、隆起部分９０の出口１８への配置を容易にするために、指用の移動止め９６が備えられている。詳細に述べると、指用移動止め９６を押すことにより、端キャップ８２は指の周辺でつぶれるので、隆起部分９０は容易に出口１８内に配置される。
【００３６】
この構成により、呼吸タコメーター１０を通る空気の流れが制限され、患者が４０mmHg等の、所望の呼息圧力を達成することを可能にする。開口８４は患者が口の中の空気だけを利用して所望の定常圧力を維持することを防止するために備えられている（すなわち、開口８４は空気の漏れを生じさせ、患者に所望の呼息圧力を維持するために声門が開いた状態で呼息を続けさせる）。開口８４の適当な寸法は１mm程度である。
【００３７】
図８を参照すると、代替的な呼吸タコメーター１００が示されている。呼吸タコメーター１００は患者が呼吸するための入口１１４及び、患者の呼息または吸入に応じて呼吸タコメーター内の空気を吐き出すか、または、呼吸タコメーター内に空気を取り入れるための出口１１８を備える筐体１１２を含む。抵抗性部材１２０は筐体１１２を入口チャンバー１２４と出口チャンバー１２６とに分割し、入口チャンバーと出口チャンバーとの間に圧力差を生じさせる。入口チャンバー１２４内の定常圧力を感知するための圧力ポート１３０は、図示されているように、出口チャンバー１２６に配置されている。この構成により、抵抗性部材１２０は入口チャンバーと出口チャンバーとの間に圧力差を生じさせることに加え、圧力ポート１３０を病原体から分離する目的で利用される。
【００３８】
呼吸タコメーター１００は出口チャンバー内の定常圧力を感知するための第２圧力ポート１５０を備えている点で呼吸タコメーター１０（図１−３参照）と異なる。使用中、抵抗性部材１２０の両側の圧力勾配の測定のために、圧力ポート１３０及び圧力ポート１５０は各々のチューブまたは管２７４を介して、差圧圧力変換器２７６（図１２参照）の第１入力及び第２入力にそれぞれ接続されるように構成されている。この目的のために、圧力ポート１３０及び１５０には各々のチューブのルーアーロック（Luer lock）に接続するためのルーアーロック取付具１３４、１３８が備えられている。出口チャンバー内の圧力は空気の流れの速度によって大気圧と僅かに異なる可能性があるので、この構成により出口チャンバー１２６内の定常圧力を実際に感知することは、測定される空気の流量信号の精度を、僅かではあるが、高めることができるだろう。
【００３９】
図９を参照すると、代替的な呼吸タコメーター１７０の簡略化された断面図が示されている。呼吸タコメーター１７０は入口１７２、出口１７４、呼吸タコメーターを入口チャンバー１８０と出口チャンバー１８２とに分割する、入口と出口の間に配置された抵抗性部材１７６を含む。呼吸タコメーター１７０はまた、入口チャンバー１８０の圧力を感知するために入口チャンバーに配置された第１圧力ポート１６６、及び、出口チャンバー１８２の圧力を感知するために出口チャンバーに配置された第２圧力ポート１６８を備える。チューブ１７８は圧力ポート１６６、１６８を肺活量計測用電子機器に接続する。
【００４０】
細菌フィルター材料から構成されるフィルター１６０、１６２は、示されているように、入口チャンバーポート１６６及び出口チャンバーポート１６８を覆っている。この構成により、フィルター１６０、１６２はフィルターが存在しない場合に圧力ポート１６６、１６８に入り込み、圧力ポートに接続された再利用可能なチューブ１７８及び電子機器に悪影響を与える可能性がある病原菌及び水分に対するバリアー（または、防壁）を与える。図示された実施例において、抵抗性部材１７６は細菌フィルター材料から成る。フィルター１６０、１６２は抵抗性部材１７６から分離されていてもよいし、あるいは、（抵抗性部材１７６とフィルター１６０、１６２とを接続している点線によって図示されているように、）抵抗性部材１７６の拡張部分によって構成されていてもよい。
【００４１】
図９の実施例に対し、圧力ポート１６６、１６８を覆っているフィルター１６０、１６２の特徴を残しながら、多様な変更や改良を行うことができることは、当業者にとって明白であるだろう。１つの例として、抵抗性部材１７６は細菌フィルター材料ではなく、通常の薄膜で構成されてもよい。このような構成にしても、フィルター１６０、１６２は汚染を減少させるように作用するので、本発明の呼吸タコメーターに対する汚染の可能性は従来の呼吸タコメーターに比べて十分に小さい。もう１つの代替案として、呼吸タコメーター１７０は、入口チャンバーの圧力だけが圧力ポート１５０を介して感知されるように改良され、出口チャンバーの圧力は大気圧であるとみなされてもよい。
【００４２】
図１０を参照すると、もう１つの代替的な呼吸タコメーター２００が示されている。呼吸タコメーター２００は入口２０２、出口２０４、及び、呼吸タコメーターを入口チャンバー２１２と出口チャンバー２１４とに分割するために、入口と出口の間に配置された抵抗性部材２１８を含む。図１０の実施例において、抵抗性部材２１８は薄膜から構成されている。呼吸タコメーター２００はまた、図示されているように、薄膜の両側に配置されたフィルター２２０及び２２２を備えている。入口チャンバーの圧力を感知するための第１圧力ポート２２４はフィルター層２２０と薄膜２１８の間に配置されており、出口チャンバーの圧力を感知するための第２圧力ポート２２８はフィルター層２２２と薄膜２１８の間に配置されている。この構成により、細菌フィルター２２０、２２２は患者の口を圧力ポート２２４、２２８から分離し、薄膜２１８は入口チャンバー２１２と出口チャンバー２１４の間に圧力勾配を生成する。
【００４３】
図１１を参照すると、もう１つの呼吸タコメーター２４０が示されている。呼吸タコメーター２４０は入口２４４、出口２４６、及び、呼吸タコメーターを入口チャンバー２５０と出口チャンバー２５２とに分割するために配置された、細菌フィルター材料から成る抵抗性部材２４８を含む。この実施例において、第１圧力ポート２５８は出口チャンバーから（気体に対して）分離された状態で、かつ、チューブ２６２を介して入口チャンバーと気体の伝達が可能な状態で出口チャンバー内に配置されており、第１圧力ポート２５６は入口チャンバーから（気体に対して）分離された状態で、かつ、チューブ２６０を介して出口チャンバーと気体の伝達が可能な状態で入口チャンバー内に配置されている。
【００４４】
使用中、入口チャンバー２５０内の圧力は第１圧力ポート２５８を介して感知され、出口チャンバー２５２内の圧力は第２圧力ポート２５６を介して感知される。この構成により、第１圧力ポート２５８は細菌フィルター２４８によって患者の口から分離されており、圧力ポートは両方とも抵抗性部材の細菌フィルター材料によって覆われている。さらに、この構成において、細菌フィルター材料の増大した抵抗によって生ずる流量信号への影響は両方の圧力感知ポートに等しく加わるので、結果として生ずる差異的な流量信号への影響は相殺される。
【００４５】
図１２を参照すると、本発明の呼吸タコメーター（例えば、図１の呼吸タコメーター１０）を利用した心拍数監視装置２７０の形式の、例としての医療試験システムが示されている。心拍数監視装置２７０はプロセッサー２８０、ユーザーインターフェース２８４、メモリー２８６、及び、デジタルＩ／Ｏボード２８８に応答するディスプレイ２９０を含む。監視装置２７０は患者の生理的信号を測定するために多様なインターフェース装置を利用する。例えば、呼吸タコメーター１０はプロセッサー２８０に患者の呼吸の流量または流速を示す信号を与えるために、１つまたは複数のチューブ２７４を介して肺活量計測用電子機器に接続されるように構成されている。付加的に、ＥＣＧ（心電図）電極や（血圧測定用の）加圧帯及び、それらに関連する処理用電子機器等の、患者用インターフェース装置２９４が備えられてもよい。
【００４６】
肺活量計測用電子機器２７５は圧力変換器２７６及びインターフェース用電子機器２７８を含む。図示された実施例において、圧力変換器２７６はバルサルバ試験との関連で使用するための、患者の呼息中の圧力を測定するための第１圧力変換器２７６ａ、及び、メトロノミック深呼吸試験との関連で使用するための、患者の吸入及び呼息の測定のための第２圧力変換器２７６ｂを含む。詳細に述べると、メトロノミック深呼吸試験が実施される場合、患者の呼吸の流量に比例する、呼吸中の圧力を示す圧力変換器の出力信号を得るために、圧力変換器２７６ｂがチューブ２７４を介して呼吸タコメーター１０に接続され、呼吸タコメーター１０内の抵抗性部材２０の両側の圧力差が測定される。
【００４７】
一方、バルサルバ試験が実施される場合、圧力変換器２７６ａが呼吸タコメーター１０に接続され、呼吸タコメーターの出口１８はバルサルバプラグ８０（図６及び７参照）によってカバーされる。圧力変換器２７６の出力信号はインターフェース用電子機器２７８に接続される。インターフェース用電子機器は増幅器及びアナログ・デジタル（Ａ／Ｄ）変換器を含んでもよい。図示された心拍数監視装置において、２つの異なった圧力変換器が使用されているが、単一の圧力変換器が使用されてもよいことは、当業者にとって明白であるだろう。
【００４８】
プロセッサー２８０はＥＣＧ信号や、選択的な血圧信号等の、測定された生理学的データへの応答で、患者の心拍数の変動の分析を行うためのプログラム命令を実行する。図示された実施例において、プロセッサーは患者のＥＣＧ信号に対して、米国特許No.5,984,954「Methods and Apparatus for R Wave Detection」に開示されているようなＲ波検出処理を実施する。付加的に、プロセッサー２８０は所望の呼吸動作（または、呼吸操作）の適切な実施を確実にするために流量信号を監視してもよい。呼吸の流量信号はまた、米国特許No.6,106,481「Method And Apparatus For Enhancing Patient Compliance During Inspiration Measurements」に説明されているように、患者が所望の呼吸動作に追従することを助けるために、患者にフィードバックを与えるために使用されてもよい。
【００４９】
プロセッサー２８０は典型的なパソコン、ワークステーション、または他のマイクロプロセッサー駆動式装置等の、多様な形態をとることができるだろう。１つの例として、プロセッサー２７０はマイクロソフトウィンドウズグラフィカルユーザーインターフェースを起動しているＩＢＭ互換パソコンのＩＮＴＥＬ互換マイクロプロセッサーである。メモリー２８６は一時的なデータ格納装置としてのＲＡＭ、及び、ハードディスク等の恒久的なデータ格納装置へのリード／ライトアクセスが可能な装置を含む。ユーザーインターフェース２８４はキーボード、タッチスクリーン、及び（または）マウス等の、多様な装置によって構成することができるだろう。図示された実施例において、ユーザーインターフェース２８４はフラットパネルＬＣＤディスプレイ２９０に組み込まれたタッチスクリーンを含む。ここで説明された構成要素が多様なハードウェア及びソフトウェアによって実施可能であることは、当業者にとって明白であるだろう。
【００５０】
ここまで本発明の好まれる実施例が説明されてきたが、本発明を取り入れた他の多様な実施例が実施されてもよいことは、当業者にとって明白であるだろう。例えば、説明された呼吸タコメーターの入口及び（または）出口が、肺活量測定や他の用途のための、ＩＳＯ５３５６−１フィッティング（または、取付具）等の、医療上の装置で使用されている標準的な先細のフィッティング（または、取付具）に適合するように構成することができることは、当業者にとって明白であるだろう。
【００５１】
また、（出口チャンバーに配置された圧力ポートを介して入口チャンバーの圧力を感知すること、抵抗性部材としての細菌フィルター材料の使用、及び、少なくとも１つの圧力ポートを細菌フィルター材料でカバーすること等の、）本発明の多様な特徴が単一の呼吸タコメーターに全て取り込まれてもよいことや、または、個々の特徴が１つずつ取り込まれてもよいことは、当業者にとって明白であるだろう。
【００５２】
したがって、本発明の実施例が開示された実施例に限定されるものではなく、付随する請求の範囲によって規定されることは理解されなければならない。また、本出願中で引用された全ての刊行物及び引用例は、その全体が参照として本発明に組み込まれる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明に従った呼吸タコメーターの斜視図である。
【図２】図１の呼吸タコメーターの分解斜視図である。
【図３】図１の呼吸タコメーターの入口部分の斜視図である。
【図４】図１の呼吸タコメーターの代替的な入口部分の斜視図である。
【図５】図１の５−５で切り取ったときの、図１の呼吸タコメーターの断面図である。
【図５Ａ】図５の線５Ａ−５Ａで切り取ったときの、呼吸タコメーターの部分的な分解図である。
【図５Ｂ】図５の線５Ｂ−５Ｂで切り取ったときの、呼吸タコメーターの部分的な分解図である。
【図６】図１の呼吸タコメーターを通る空気の流れを制限するために構成されたプラグの斜視図である。
【図７】図６の線７−７で切り取ったときの、図６のプラグの部分的な断面図である。
【図８】出口チャンバーに圧力を感知するための、第２の圧力ポートを備えた、代替的な呼吸タコメーターを図示している。
【図９】入口チャンバー圧力ポート及び出口チャンバー圧力ポートが細菌フィルター材料によって覆われている、代替的な呼吸タコメーターを図示している。
【図１０】抵抗性部材が細菌フィルター層及び薄膜を含む、呼吸タコメーターを図示している。
【図１１】入口チャンバー圧力ポートが出口チャンバーに配置されており、出口チャンバー圧力ポートが入口チャンバーに配置されており、両方の圧力ポートが細菌フィルター材料によって覆われている、呼吸タコメーターを図示している。
【図１２】本発明の呼吸タコメーターを利用している肺活量計を含む、医療試験システムのブロック図である。
【符号の説明】
【００５４】
１０    差圧呼吸タコメーター
１２    筐体
１４    入口（吸入口）
１８    出口（排出口）
２０    フィルター部材
２４    入口チャンバー
２６    出口チャンバー
３０    圧力ポート
３２    入口部分
３４    フランジ
３６    出口部分
３８    フランジ
４０    サンプリングチャネル（サンプリング経路）
４２    第１チャネル部分
４４    第２チャネル部分
４８    開口
６０    リップ
６２    溝
６４    空洞領域
６８    バーブ
８０    バルサルバプラグ
８２    端キャップ
８４    開口
８８    タブ
９０    隆起部分
１００  差圧呼吸タコメーター
１１２  筐体
１２０  抵抗性部材
１２４  入口チャンバー
１２６  出口チャンバー
１３０  第１圧力ポート
１５０  第２圧力ポート
１６０，１６２  フィルター
１６６  第１圧力ポート
１６８  第２圧力ポート
１７０  差圧呼吸タコメーター
１７２  入口
１７４  出口
１７６  抵抗性部材
１７８  チューブ
１８０  入口チャンバー
１８２  出口チャンバー
２００  差圧呼吸タコメーター
２０２  入口
２０４  出口
２１２  入口チャンバー
２１４  出口チャンバー
２１８  抵抗性部材（薄膜）
２２０，２２２  フィルター層
２２４，２２８  圧力ポート
２４０  差圧呼吸タコメーター
２４４  入口
２４６  出口
２４８  抵抗性部材（細菌フィルター材料）
２５０  入口チャンバー
２５２  出口チャンバー
２５６，２５８  圧力ポート
２６０，２６２  チューブ
２７０  心拍数監視装置
２７４  チューブ
２７５  肺活量計測用電子機器
２７６  圧力変換器
２７８  インターフェース用電子機器
２８０  プロセッサー
２８４  ユーザーインターフェース
２８６  メモリー
２８８  デジタルＩ／Ｏボード
２９０  ディスプレイ
２９４  患者用インターフェース装置
【図１２】
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【国際公開パンフレット】
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【手続補正書】
【提出日】平成15年7月15日(2003.7.15)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入口及び出口を有する筐体；
前記筐体を入口チャンバーと出口チャンバーとに分割し、前記入口チャンバーと前記出口チャンバーの間に空気が流れたときに前記入口チャンバーと前記出口チャンバーの間に圧力差を生成するために前記入口と前記出口の間に配置された抵抗性部材；及び、
前記入口チャンバー内の圧力を感知するために、前記出口チャンバーから分離された状態で、前記入口チャンバーと気体の伝達が可能な状態で前記出口チャンバー内に配置された圧力ポート、
から成る差圧呼吸タコメーター。
【請求項２】
前記入口チャンバーと前記出口チャンバーの間に拡張するサンプリングチャネルであって、少なくとも１つの開口を介して前記入口チャンバーと気体の伝達が可能な状態で前記入口チャンバーに配置された第１チャネル部分、及び、前記圧力ポートと気体の伝達が可能な状態で前記出口チャンバーに配置された第２チャネル部分を有するサンプリングチャネルをさらに備え、前記抵抗性部材の一部が前記第１チャネル部分と前記第２チャネル部分との間に配置されている、請求項１に記載の呼吸タコメーター。
【請求項３】
前記少なくとも１つの開口が少なくとも１つのスロットから成る、請求項２に記載の呼吸タコメーター。
【請求項４】
前記抵抗性部材が細菌フィルター材料から成る、請求項１に記載の呼吸タコメーター。
【請求項５】
前記出口チャンバー内の圧力を感知するための、第２の圧力ポートをさらに備える、請求項１に記載の呼吸タコメーター。
【請求項６】
前記第２圧力ポートが前記出口チャンバーに配置されている、請求項５に記載の呼吸タコメーター。
【請求項７】
前記第２圧力ポートが前記入口チャンバーに配置されている、請求項５に記載の呼吸タコメーター。
【請求項８】
前記圧力ポートが細菌フィルター材料によって覆われている、請求項１に記載の呼吸タコメーター。
【請求項９】
呼吸の流量を感知するための方法であって：
入口、出口、及び、前記筐体を入口チャンバーと出口チャンバーとに分割するために前記入口と前記出口の間に配置された抵抗性部材を備える筐体に空気を流すこと；
前記出口チャンバーに配置された圧力ポートを介して前記入口チャンバー内の圧力をサンプリングすること、
のステップから成る方法。
【請求項１０】
前記出口チャンバーに配置された第２の圧力ポートを介して前記出口チャンバー内の圧力をサンプリングするステップをさらに含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記筐体が開口を介して前記入口チャンバーと気体の伝達が可能な状態で前記入口チャンバーに配置された第１チャネル部分、及び、前記圧力ポートと気体の伝達が可能な状態で前記出口チャンバーに配置された第２チャネル部分を有するサンプリングチャネルをさらに備える、請求項９に記載の方法。
【請求項１２】
前記抵抗性部材が細菌フィルター材料から成る、請求項９に記載の方法。
【請求項１３】
前記圧力ポートが細菌フィルター材料で覆われている、請求項９に記載の方法。
【請求項１４】
入口及び出口を有する筐体；
前記筐体を入口チャンバーと出口チャンバーとに分割し、前記入口チャンバーと前記出口チャンバーの間に空気が流れたときに前記入口チャンバーと前記出口チャンバーの間に圧力差を生成するために前記入口と前記出口の間に配置された抵抗性部材；
前記出口チャンバー内の圧力を感知するための圧力ポート；及び、
前記圧力ポートを覆う細菌フィルター部材、
から成る差圧呼吸タコメーター。
【請求項１５】
前記圧力ポートが前記出口チャンバーから分離された状態で、前記入口チャンバーと気体の伝達が可能な状態で前記出口チャンバー内に配置されている、請求項１４に記載の差圧呼吸タコメーター。
【請求項１６】
前記出口チャンバー内の圧力を感知するための第２の圧力ポートをさらに備え、前記細菌フィルター部材が前記第２圧力ポートを覆っている、請求項１４に記載の差圧呼吸タコメーター。
【請求項１７】
前記第２圧力ポートが前記入口チャンバーから分離された状態で、前記出口チャンバーと気体の伝達が可能な状態で前記入口チャンバー内に配置されている、請求項１６に記載の差圧呼吸タコメーター。
【請求項１８】
入口及び出口を有する筐体；
前記筐体を入口チャンバーと出口チャンバーとに分割し、前記入口チャンバーと前記出口チャンバーの間に空気が流れたときに前記入口チャンバーと前記出口チャンバーの間に圧力差を生成するために前記入口と前記出口の間に配置された細菌フィルター部材；及び、
前記入口チャンバー内の圧力を感知するために、前記出口チャンバーから分離された状態で、前記入口チャンバーと気体の伝達が可能な状態で前記出口チャンバー内に配置された圧力ポート、
から成る差圧呼吸タコメーター。
【請求項１９】
前記出口チャンバー内の圧力を感知するための第２の圧力ポートをさらに備える、請求項１８に記載の差圧呼吸タコメーター。
【請求項２０】
前記圧力ポート及び前記第２圧力ポートの少なくとも１つを覆っている細菌フィルター部材をさらに備える、請求項１９に記載の差圧呼吸タコメーター。
【国際調査報告】
2004520896.tif 000036