"酸素を含む2種類の混合気体が流れる系に組み込まれる超音波流量計を用いた酸素濃度計に於いて、a超音波流量計の測定管流路の上流側と下流側に対向させて配置された一対の超音波送受波器SU,SDと、b前記測定管流路中の温度および湿度を測定するための温度センサSTおよび湿度センサSHと、c上流側超音波送受波器SUから超音波を前記測定管流路に放射してから該超音波が下流側超音波送受波器SDに到達するまでの超音波伝搬時間tDと、前記下流側超音波送受波器SDから超音波を前記測定管流路に放射してから前記超音波が前記上流側超音波送受波器SUに到達するまでの超音波伝搬時間tUとを測定する伝搬時間測定手段と、d測定された伝搬時間tU、tDの和tR=tUtDに対して、これを特定の温度および湿度での値tCに変換する温度湿度補正手段と、e前記dで温度湿度補正された伝搬時間tCから気体以外を伝搬する時間Δtを減じて、気体中だけを伝搬する時間tGを算出する気体伝搬時間測定手段と、f前記eで算出された伝搬時間tG等を用いて前記測定管流路を流れる混合気体の音速Cを算出する音速演算手段と、g被測定気体である2種類の気体の諸元名称、分子量、構成原子数等を予め入力する諸元入力手段と、h算出された混合気体の音速Cから、混合気体中の2種類の気体のガス濃度混合比率を演算するガス濃度演算手段と、から構成されることで、2種類の混合気体中の各気体のガス濃度を測定できることを特徴とする超音波流量計を用いた酸素濃度計。前記温度センサSTあるいは湿度センサSHの替わりに、温度あるいは湿度の値として、既設の他の装置での測定値を自動的にあるいは手動的に入力する手段で代替することを特徴とする請求項1に記載の超音波流量計を用いた酸素濃度計。気体以外の伝搬時間Δtとして、同時並行に他の手段で別途計測した値を、自動的にあるいは手動的に入力する手段を備えることを特徴とする請求項1または2に記載の超音波流量計を用いた酸素濃度計。被測定気体が3種類以上の気体が混合された気体である場合に、その中の2種類の気体についてはその混合比が未知であり、その他の気体について名称、分子量、構成原子数および混合比率が既知または別途計測値が入手できるときに、それらを予め入力する手段を備え、温度湿度補正手段や未知の2種類の気体のガス濃度混合比率を算出する手段に情報を提供し、これら2種類の気体のガス濃度混合比率求めることを特徴とする請求項1~3の何れか1に記載の超音波流量計を用いた酸素濃度計。前記温度センサST及び前記湿度センサSHを超音波流量計の管壁内部に埋め込んだことを特徴とする請求項1~4の何れか1に記載の超音波流量計を用いた酸素濃度計。前記気体以外の伝搬時間Δtを、測定された超音波往復伝搬時間tRを予め定めた特定の温度湿度での値に補正した値tCから、この特定の温度湿度での理論的な伝搬時間tTを差し引くこと、すなわちΔt=tC-tTで求めることを特徴とする請求項3~5の何れか1に記載の超音波流量計を用いた酸素濃度計。ガス濃度を測定できるとされている超音波流量計はすでに存在するが、まだ余り普及しているとは言えない。解析によるとガス濃度を気体の音速から求める場合、0.05程度以下の精度が必要であることが分かる。音速の値を如何に精度良く求めることができるのかが課題だったと考えられる。一方、超音波酸素濃度計でありながら流量も測定できるとする装置がある。これは、酸素濃度測定のための引き込み管を備える場合が多く、本管での測定は行われていない。また、酸素濃度を正確に求めるために、流量は微小流量しか測定できないし、応答性も数秒~1分と非常に遅い。ここでも、音速の値を如何に精度良く求めるかが課題である。気体の音速の値は、気体の分子量以外に温度や湿度にも依存する。人工呼吸器で患者に供給する混合気体は十分な湿度を与えるために加湿される場合が多い。したがって、気体の音速を精度良く求めるためには、温度や湿度も正確な値を知り、それらを用いて温度補正や湿度補正を行うことが必要になる。特に、気体の音速の値から気体の分子量を求める数式1は、乾燥気体に対してのものであり、湿度については別途考慮されなければならない。湿度補正は必須となるが、超音波流量計で湿度補正を実施した例は非常に少ない特許文献1。しかし、特許文献1に開示された発明では、湿度補正について考慮されているものの、超音波伝搬時間の精度に問題が存在した。また、温度がわずかに変化しても気体の音速は変化するので、その値からガス濃度を求めようとする場合は、温度も高精度な値を求め、その値で温度補正をする必要がある。超音波流量計の測定管内の温度の値を知ることが最善であるが、測定管の内部にはセンサ等の介在物を突出させたくない。しかし、これは患者の呼吸抵抗の基となる圧力損失を増大させるので、超音波流量計の最大の特徴を損なってしまう。したがって、管内壁面に沿った形で温度や湿度のセンサも取り付けたいところである。さらに、超音波伝搬時間も精度良く求められる必要があるが、産業用の気体用超音波流量計の口径は一般的には50mm以上と大きなものが多く、これまでセンサの微細な構造を問題にする必要がなかった。しかし、人工呼吸器用の超音波流量計の口径は20mm以下と小さなものが多く、センサの微細構造まで考慮する必要がある。超音波センサの振動子表面から放射される超音波は、気体中を通過するだけではなく振動子の前面に設置されている前面層などの固体部分をも通過する。通常測定される超音波伝搬時間は、この気体以外の伝搬時間も含むことになり、極わずかといえども、この伝搬時間で気体の音速を求めると誤差を生ずることになる。従来の気体用超音波流量計においては、この部分の伝搬時間による誤差は無視できるほどに小さいものだったが、気体の濃度を求める場合は、もはや無視できる量とはいえない。したがって、全伝搬時間から削除し、気体中だけを通過する伝搬時間を用いて音速を求めなければならない。本発明は上記実情に鑑み提案されたもので、本管で流量を測定する超音波送受波器を用いて、流量とともに酸素濃度も精度良く測定できる超音波流量計を用いた酸素濃度計を提供することを目的とする。前記目的を達成するために、本発明は酸素を含む2種類の混合気体が流れる系に組み込まれる超音波流量計を用いた酸素濃度計に於いて、a超音波流量計の測定管流路の上流側と下流側に対向させて配置された一対の超音波送受波器SU,SDと、b前記測定管流路中の温度および湿度を測定するための温度センサSTおよび湿度センサSHと、c上流側超音波送受波器SUから超音波を前記測定管流路に放射してから該超音波が下流側超音波送受波器SDに到達するまでの超音波伝搬時間tDと、前記下流側超音波送受波器SDから超音波を前記測定管流路に放射してから前記超音波が前記上流側超音波送受波器SUに到達するまでの超音波伝搬時間tUとを測定する伝搬時間測定手段と、d測定された伝搬時間tU、tDの和tR=tUtDに対して、これを特定の温度および湿度での値tCに変換する温度湿度補正手段と、e前記dで温度湿度補正された伝搬時間tCから気体以外を伝搬する時間Δtを減じて、気体中だけを伝搬する時間tGを算出する気体伝搬時間測定手段と、f前記eで算出された伝搬時間tG等を用いて前記測定管流路を流れる混合気体の音速Cを算出する音速演算手段と、g被測定気体である2種類の気体の諸元名称、分子量、構成原子数等を予め入力する諸元入力手段と、h算出された混合気体の音速Cから、混合気体中の2種類の気体のガス濃度混合比率を演算するガス濃度演算手段とから構成されることで、2種類の混気体中の各気体のガス濃度を、湿度を含む場合においても、測定できることを特徴としている。また、本発明において、前記温度センサSTあるいは湿度センサSHの替わりに、温度あるいは湿度の値として、既設の他の装置での測定値を自動的にあるいは手動的に入力する手段で代替することを特徴とする。また、本発明において、前記気体以外の伝搬時間Δtとして、同時並行に他の手段で別途計測した値を、自動的にあるいは手動的に入力する手段を備えることを特徴とするものである。また、本発明において、前記被測定気体が3種類以上の気体が混合された気体である場合に、その中の2種類の気体についてはその混合比が未知であり、その他の気体について名称、分子量、構成原子数および混合比率が既知または別途計測値が入手できるときに、それらを予め入力する手段を備え、温度湿度補正手段や未知の2種類の気体のガス濃度混合比率を算出する手段に情報を提供し、これら2種類の気体のガス濃度混合比率求めることを特徴とするものである。また、本発明において、前記温度センサST及び前記湿度センサSHを超音波流量計の管壁内部に埋め込んだことを特徴とする。また、本発明において、前記気体以外の伝搬時間Δtを、測定された超音波往復伝搬時間tRを予め定めた特定の温度湿度での値に補正した値tCから、この特定の温度湿度での理論的な伝搬時間tTを差し引くこと、すなわちΔt=tC-tTで求めることを特徴とするものである。この発明は前記した構成からなるので、以下に説明するような効果を奏することができる。本発明では、酸素を含む2種類の混合気体が流れる系に組み込まれる超音波流量計を用いた酸素濃度計に於いて、a超音波流量計の測定管流路の上流側と下流側に対向させて配置された一対の超音波送受波器SU,SDと、b前記測定管流路中の温度および湿度を測定するための温度センサSTおよび湿度センサSHと、c上流側超音波送受波器SUから超音波を前記測定管流路に放射してから該超音波が下流側超音波送受波器SDに到達するまでの超音波伝搬時間tDと、前記下流側超音波送受波器SDから超音波を前記測定管流路に放射してから前記超音波が前記上流側超音波送受波器SUに到達するまでの超音波伝搬時間tUとを測定する伝搬時間測定手段と、d測定された伝搬時間tU、tDの和tR=tUtDに対して、これを特定の温度および湿度での値tCに変換する温度湿度補正手段と、e前記dで温度湿度補正された伝搬時間tCから気体以外を伝搬する時間Δtを減じて、気体中だけを伝搬する時間tGを算出する気体伝搬時間測定手段と、f前記eで算出された伝搬時間tG等を用いて前記測定管流路を流れる混合気体の音速Cを算出する音速演算手段と、g被測定気体である2種類の気体の諸元名称、分子量、構成原子数等を予め入力する諸元入力手段と、h算出された混合気体の音速Cから、混合気体中の2種類の気体のガス濃度混合比率を演算するガス濃度演算手段とから構成されることで、2種類の混気体中の各気体のガス濃度を、湿度を含む場合においても、測定できるので、正確な超音波伝搬時間を算出でき、この値を用いて気体の音速を高精度に求め、混合気体の混合比率を精度良く求めることができる。また、超音波伝搬時間の温度湿度補正した値から、気体以外の伝搬時間を差し引いた値で音速を求めるので、気体の音速が高精度に求められ、混合気体の混合比率を精度良く求めることができる。また、本発明において、前記温度センサSTあるいは湿度センサSHの替わりに、温度あるいは湿度の値として、既設の他の装置での測定値を自動的にあるいは手動的に入力する手段で代替するので、温度センサ等の設置コストを低減することができる。また、本発明において、前記気体以外の伝搬時間Δtとして、同時並行に他の手段で別途計測した値を、自動的にあるいは手動的に入力する手段を備えるので、気体の音速をさらに高精度に求められ、混合気体の混合比率を精度良く求めることができる。また、本発明において、前記被測定気体が3種類以上の気体が混合された気体である場合に、その中の2種類の気体についてはその混合比が未知であり、その他の気体について名称、分子量、構成原子数および混合比率が既知または別途計測値が入手できるときに、それらを予め入力する手段を備え、温度湿度補正手段や未知の2種類の気体のガス濃度混合比率を算出する手段に情報を提供し、これら2種類の気体のガス濃度混合比率求めるので、2種類の気体についてはその混合比が未知であり、その他の気体について名称、分子量、構成原子数および混合比が既知または別途計測値が入手できるときに、それらを予め入力することにより、未知の2種類の気体の混合比を求めることができる。また、本発明において、前記温度センサST及び前記湿度センサSHを超音波流量計の管壁内部に埋め込んだので、管内の温度を精度良く測定できる。しかも、管壁に埋め込む方式にしたので、圧力損失を発生させることもない。これによって、高精度の温度補正が可能となり、音気体の音速を高精度に求めることで、混合気体の混合比率を精度良く求めることができる。また、管内の湿度も精度良く測定できる。これによって、加湿された混合気体においても、高精度の湿度補正が可能となり、気体の音速を高精度に求めることで、混合気体の混合比率を精度良く求めることができる。また、本発明において、前記気体以外の伝搬時間Δtを、測定された超音波往復伝搬時間tRを予め定めた特定の温度湿度での値に補正した値tCから、この特定の温度湿度での理論的な伝搬時間tTを差し引くこと、すなわちΔt=tC-tTで求めるので、時々刻々に測定される超音波伝搬時間を温度湿度補正した値から、気体以外の伝搬時間を減ずることが可能となり、気体の音速がさらに高精度に求められ、混合気体の混合比率を精度良く求めることができる。本発明の超音波流量計を用いた酸素濃度計は、超音波流量計で、流量計の管内を流れる気体の音速を精度良く求め、その値から混合気体の混合比率ガス濃度を求めることとした。そのために、流量計の管内の温度と湿度を正確に求め、その値を使って、温度補正と湿度補正を行うとともに、測定された超音波伝搬時間から気体以外を伝搬する時間Δtを差し引いて、この値から音速を算出することとした。以下、一実施の形態を示す図面に基づいて本発明を詳細に説明する。図1は本発明に係る超音波流量計を用いた酸素濃度計における測定管部の一例を示す要部断面図である。ここで、測定管流路1は直径Dの直管になっており、その上流部1aと下流部1bに流路を挟んで対向した位置に一対の超音波送受波器SU2、超音波送受波器SD3が配置されている。超音波送受波器2、3の間隔はLで、超音波送受波器2、3を取り付けている測定管4と測定管流路1は角度θをなして交差している。測定管4近傍の測定管流路の内壁に温度センサST5と湿度センサSH6が埋め込まれている。つまり、本発明の超音波流量計を用いた酸素濃度計は、酸素を含む2種類の混合気体が流れる系に組み込まれる超音波流量計を用いた酸素濃度計に於いて、a超音波流量計の測定管流路1の上流側1aと下流側1bに対向させて配置された一対の超音波送受波器SU2,SD3と、b前記測定管流路中の温度および湿度を測定するための温度センサST5および湿度センサSH6と、c上流側超音波送受波器SU2から超音波を前記測定管流路1に放射してから該超音波が下流側超音波送受波器SD3に到達するまでの超音波伝搬時間tDと、前記下流側超音波送受波器SD2から超音波を前記測定管流路1に放射してから前記超音波が前記上流側超音波送受波器SU3に到達するまでの超音波伝搬時間tUとを測定する伝搬時間測定手段7と、d測定された伝搬時間tU、tDの和tR=tUtDに対して、これを特定の温度および湿度での値tCに変換する温度湿度補正手段8と、e前記dで温度湿度補正された伝搬時間tCから気体以外を伝搬する時間Δtを減じて、気体中だけを伝搬する時間tGを算出する気体伝搬時間測定手段9と、f前記eで算出された伝搬時間tG等を用いて前記測定管流路を流れる混合気体の音速Cを算出する音速演算手段10と、g被測定気体である2種類の気体の諸元名称、分子量、構成原子数等を予め入力する諸元入力手段11と、h算出された混合気体の音速Cから、混合気体中の2種類の気体のガス濃度混合比率を演算するガス濃度演算手段12とから構成されている。測定管流路1の材質は、金属、プラスチックスなど用途によって適切なものを使用することができる。超音波送受波器SU、SDは、圧電材料からなる振動板13をケース14の前面の壁に固着した構造になっている。振動板14の前面14aは単純に保護板としての機能の他に、振動子と負荷気体の音響インピーダンスの違いが大きいので、それを補うための音響整合層の機能を持たせることもある。したがって、振動体の設計思想により材質がプラスチックス、金属、セラミック等、多様なものが選択されている。超音波送受波器2、3のリード線15は背面から取られており、流量測定装置に接続される。図2は本発明の超音波流量計を用いた酸素濃度計の動作説明用のブロック図であり、制御部16から各種指令信号を出力して装置の各部が動作する。まず、主な信号の流れを、図2と図3主な信号の流れ例えば、制御部16がi番目の駆動用トリガ信号iDを発信して送信回路TD17を動作させ超音波送受波器SU2に駆動電圧入力が加わり測定管流路1に超音波が放射される。この超音波は超音波送受波器SD3で受信され電気信号に変換されて受信回路RD18に入力される。受信回路RD18の出力は切換器19と比較器20を経由して受信パルス信号となり伝播時間測定手段7の測時ゲート発生器に入力される。測時ゲート発生器では制御部16から出力された送信回路TD17の駆動用トリガ信号と比較器20から出力された受信パルス信号を用いて超音波が送波されてから受波されるまでのi番目の超音波伝播時間tDiに相当する長さを有するゲートパルスを生成し計数器に送る。計数器は、超音波伝播時間tDiをデジタル数値に変換し、温度湿度補正手段8の演算器に入力する。次に、先の制御部16の駆動用トリガ信号から一定周期T遅れて、制御部16が再びi番目駆動用トリガ信号iUを発信して送信回路TU21を動作させ超音波送受波器SD3に駆動電圧入力が加わり測定管流路1に超音波が放射される。この超音波は、超音波送受波器SU2に受信され電気信号に変換されて受信回路RU22に入力される。受信回路SUの出力は切換器19と比較器20を経由して受信パルス信号となり伝播時間測定手段7の測時ゲート発生器に入力される。測時ゲート発生器では制御部16から出力された送信回路TU21の駆動用トリガ信号と比較器20から出力された受信パルス信号を用いて超音波が送波されてから受波されるまでの超音波伝播時間tUiに相当する長さを有するゲートパルスを生成し、同じく伝播時間測定手段7に内在する計数器に送る。計数器は、超音波伝播時間tUをデジタル数値に変換し、温度湿度補正手段8の演算器に入力する。本装置では、上で述べたように超音波伝播時間tUとtDの測定を、一定周期Tごとに交互に繰り返しながら行い、tR=tUitDiもしくはtR=tUitDi1を求め、温度湿度補正手段8である演算器にこれらの値を入力する。演算器では常に新しいtRの値を用いて、次式の計算を行ってその時々の超音波往復伝搬時間tRを温度湿度補正する。ここで、tCは温度湿度補正された伝搬時間であり、td30は相対湿度0、温度30°Cの気体中での伝搬時間であることを表している。そして、r、θは、それぞれtU、tDを測定した時の相対湿度r、温度θ°Cを表している。PSθとHθは、それぞれ温度θ°Cでの飽和水蒸気圧と大気圧を表している。すなわち、数5式により計算することで、任意の温度湿度で測定された超音波伝搬時間tR=tUtDを、相対湿度0、温度30°Cでの値に変換したことになる。ただし、このときの温度と相対湿度の値は、測定管4図1参照に埋め込まれた温度センサST5と湿度センサSH6の出力から読み取った値を温度湿度補正手段8図2参照でデジタル数値に変換したものを用いて、上で述べた補正計算を行っている。また、温度と相対湿度の値は、測定管4に埋め込まれた温度センサST5と湿度センサSH6で測定された値を用いるのが最良であるが、超音波流量計が使用されている環境の温度または湿度がしっかり管理されているか、もしくは、殆ど同等の精度で、測定管4の近くで測定されている場合は、それらの値を用いて、温度湿度補正を行うことも可能である。このような数値は、温度湿度入力手段23図2参照に手動または自動で入力することにより、温度湿度入力手段23から、これらの数値をデジタル数値に変換したものが温度湿度補正手段8に送付され、温度湿度補正計算に利用される。温度湿度補正された超音波往復伝搬時間tCの値は、気体中だけを伝搬する時間の算出手段、気体中伝搬時間算出手段24図2参照に送付される。温度湿度補正された伝搬時間tCは、気体以外の伝搬時間Δtを含んでいる。一般に超音波送受波器図1参照は、圧電振動子振動板13と気体の間にケース前面14a保護板あるいは音響整合層のようなものが介在している。この前面14a部分を超音波が通過している時間が、気体以外の伝搬時間Δtを構成する代表的な要素である。気体の音速Cを求める場合は、伝搬時間tCからこれを減じたもので求める。すなわち、次式によって、気体中だけを伝搬する時間tGを求める。気体以外の伝搬時間Δtは超音波送受波器2、3によって異なることが一般的である。したがって、予め出荷時に求めておいて、演算器には定数として入力しておくなどの方法が取られる。気体以外の伝搬時間Δtは、工場で予め定められた温度と相対湿度の条件での超音波往復伝搬時間、例えばtd30を求めておき、これから同じ条件での理論的伝搬時間tTを差し引くことで求められる。すなわち次式によって算出される。この値は、基本的に一度求めておけば、以後同じ値を計算に使用できる。ただし、気体以外の伝搬時間Δtが温度や湿度等外部環境の影響を受けやすい場合は、これを測定して適宜に適切な値を使用する必要がある。そのために、装置には気体以外の伝搬時間Δtを外部から手動または自動で入力できる気体以外の伝搬時間Δtの入力手段25図2参照を備えることもできる。この気体中だけを伝搬する時間tGの値が次の音速Cの音速演算手段10図2参照に送付される。気体の音速Cは次の式によって算出される。ここで、Lは超音波送受波器SU2とSD3の間の直線距離であり、通常圧電振動子振動板13と気体の間に介在する保護板の前面14aどうしの間の距離となる。この値は設計値によって分かっており、定数として演算器に予め入力される。上で求められた気体の音速Cの値は、次のガス濃度演算手段12に送付される。ガス濃度演算手段12においては、まず、次の式で気体の分子量Mが計算される。ここで、γは気体の比熱比である。気体が窒素と酸素の混合気体である場合は、γ=1.4となる。Rは気体定数であり、R=8314である。Tは気体の温度であるが、この場合は絶対温度°Kを用いる。ただし、気体が二酸化炭素3分子気体やヘリウムガス単分子気体を含む場合は、その混合比率によって比熱比γの値が1.4ではなく適切な値を用いることになる。それらの情報を、各気体の諸元名称、分子量、構成原子数等として予め入力しておき、9式の計算で用いることとなる。これが、気体の諸元の入力手段として備えられる。次に、求めた混合気体の分子量Mから気体のガス濃度混合比率を、下式を用いて算出する。今、2種類の気体A,Bの分子量をそれぞれMA、MBとし、ガス濃度をαA、αBとすると、これらについては、次の式が成立する。ここで、求めたいガス濃度が気体Aのものだとすると、ガス濃度αAは次の式で求められる。したがって、混合気体が窒素と酸素で構成されていて、今、酸素のガス濃度αを求めたい場合は、MA=32、MB=28なので次式で計算できる。ガス濃度をデータとして出力する場合は、データ出力手段により出力される。データの形式はデジタルの数値データやアナログの電圧または電流などのデータが目的によって適宜選択されることになる。なお、先に述べた超音波伝搬時間の測定値tU、tDやそれらの和tRは、毎回の測定の値をその都度用いて、温度湿度補正した伝搬時間tCや気体の音速Cを求めることとして説明しているが、もちろん各々の複数個のデータの平均値を使用するなどは、通常考えられる方式である。さらに、温度湿度補正をtU、tDの和であるtRに対して行うとして説明してきたが、tU、tDの各々の値に対して温度湿度補正を行うことを先にして、しかる後に温度湿度補正されたtU、tDの和としてtRを求めても効果は同じである。また、気体以外の伝搬時間Δtを温度湿度補正された超音波往復伝搬時間tCから差し引いて気体中の伝搬時間tGを求めると説明してきたが、温度湿度補正を実施する前に先行して、超音波往復伝搬時間tRから差し引き、その値に対して温度湿度補正を行って、気体中の伝搬時間tGを求めたとしても殆ど同等の効果を有する。気体以外の伝搬時間Δtについてここで、気体以外の伝搬時間Δtについて補足説明をする。上で述べた説明では、Δtは正の値をとるかのように述べたが、実際には、それは超音波送受波器の構造に依存し、負の値をとることもある。図4に典型的な2種類の超音波送受波器の構造とそれらの設置例を示して、このことを詳しく説明する。まず、超音波送受波器が図4aに示す構造の場合について述べる。超音波送受波器は対向して一対が設置される。高精度の測定が要求される場合、超音波伝搬距離Lは測定管に精度よく準備した段差間の距離Lで定義されることが一般的である。前面層の厚さl1は、実際は二つの送受波器で微妙に異なるが、ここでの説明では等しいものとしても差し支えない。気体中の音速をC、気体以外すなわち前面層を通過する音速をC’とすると超音波往復伝搬時間tは次の式で表される。ここで、理論的な気体中の伝搬時間tTは上式の第一項で表される。したがって、気体以外の伝搬時間Δtは次式で表され、正の値で求められる。ここで、Lは製作過程で精度良く管理されている値であるが、l1とC’はやや不確かな値である。特に、前面層がプラスチックスなど材料個々のバラツキが大きい材料の場合は、C’は不確かさが大きくなる。したがって、Δtは伝搬時間の中の不確かな部分を一括して扱っている数値である。しかし、超音波送受波器が図4bに示す構造の場合には様子が異なる。それについて述べる。ここでも超音波送受波器間の距離はLである。前面層の厚さはl1l2であり、そのうちl2の部分は、測定管の基準である段差より内側に飛び出している。したがって、超音波往復伝搬時間tは次の式で表される。ここでも、l1、l2、C’はやや不確かな値であり、Lだけが精度良く管理されている値である。そこで、ここでも、理論的な気体中の伝搬時間tTは上式の第一項で表すことになる。そして、気体以外の伝搬時間Δtは次式で表され、伝搬時間の中の不確かな部分を一括して扱っている数値である。気体が空気の場合、気体中の音速はおよそC=350m/sであり、前面層の音速は、C’=3000m/s程度である。前面層の典型的な厚さは、l1=2mm、l2=1mmである。これらの数値を代入して計算するとΔt=-7.4μsと負の値になる。これは、気体中の音速Cと前面層の音速C’が10倍近くも差があることによっている。3種類以上の気体の混合気体ここでは、被測定気体が3種類以上の気体が混合された気体である場合に、2種類の気体についてはその混合比が未知であり、その他の気体について名称、分子量、構成原子数および混合比が既知または別途計測値が入手できるときに、それらを予め入力する場合は、未知の2種類の気体の混合比を求めることができることについて述べる。ここでは一つの例を用いて説明する。例として、比較的単純な場合の呼気について述べる。今、吸気で患者が吸い込んだ気体が酸素と窒素の混合気体であり、それらの濃度と分子量は、それぞれαA、αB、MA、MBとして知られているとすると吸気の分子量Mと音速Cは、上で述べたように次の式で表される。ただし、γは比熱比、Rは気体定数、Tは絶対温度である。比較的単純な場合の呼気については、酸素の一部が二酸化炭素となると考えることができる。すると、窒素の濃度は変らずに酸素の濃度がα’Aに変り、二酸化炭素の濃度がα’C、そして窒素の濃度はα’B=αBとなる。すなわち、呼気は3種類の気体の混合気体であり、窒素の濃度は分かっているが、残りの2種類の気体である酸素と二酸化炭素の濃度が未知の例である。酸素、二酸化炭素、および窒素の分子量は、MA、MC、MBとすると、呼気の分子量と音速は次式で表される。ここで、比熱比がγ’に変化することに注意を要する。窒素や酸素のように2原子分子の比熱比は14、二酸化炭素のような3原子分子の比熱比は1333となる。このような2原子分子と3原子分子が混合した気体の比熱比は、それらの濃度分の寄与となり次の式で表される。したがって、17~21式は次のように展開される。ここで、次のようにおいて式を整理する。最終的に、呼気の酸素濃度は、呼気の音速Cと温度T、気体定数Rで定まるkの値と各気体の分子量と、吸気中の酸素濃度を用いて次式で求められる。上で述べた手順は、4種類以上の混合気体であっても、ヘリウムのような1原子分子の気体が混合されていても、未知の気体が2種類に限定されているとすると、ほとんど同じものになる。埋め込み型温度センサ、湿度センサここでは、温度センサと湿度センサを流量計の測定管内部に設置し、管壁に埋め込む方式にしたことについて、図5を用いて補足説明する。図5は、超音波流量計の測定管の上部の管壁断面だけを示している。図1の上部だけに相当するものである。中央に超音波送受波器とそれが設置される枝管部が示されている。この図では、その右側に温度センサ5が配置されている。温度センサ5は、サーミスタで構成されている。設置方式の特徴は、管壁の一部にほぼ完全に埋め込まれており、サーミスタは管壁の薄いプラスチックス壁1cを介して測定管内の温度を測定している。管内に飛び出す部分がないことが特徴である。この図では、湿度センサ6は、超音波送受波器の左側に設置されている。くし型電極で、電極間の静電容量を測定することで水蒸気量を算定する方式である。こちらは、水蒸気に対する感度を鋭敏にするため、センサ前面が管内の気体に対して露出させているが、前面は、ほぼ管壁面と同一面になっており、管内への飛び出し部分はなく、さらに測定管流路1に対して窪みをなさない構造としている。記号の説明t:超音波伝搬時間を一般的に示すときに用いている。tU:下流側超音波送受波器SDから超音波を流路に放射してから該超音波が上流側超音波送受波器SUに到達するまでの超音波伝搬時間であり、本文中では実測値を示している場合が多い。tD:上流側超音波送受波器SUから超音波を流路に放射してから該超音波が下流側超音波送受波器SDに到達するまでの超音波伝搬時間であり、本文中では実測値を示している場合が多い。tR:測定された伝搬時間tU、tDの和であり、超音波往復伝搬時間である。tR=tUtDtC:tRを特定の温度および湿度での値に補正された値である。Δt:気体以外を伝搬する時間であり、温度湿度補正されたものになる。すなわちtCから、その特定の温度湿度での理論的な伝搬時間tTを差し引き、Δt=tC-tTで求める例えば、工場で出荷時にΔtを求める場合、予め濃度が調整された混合気体に対して、工場で予め定められた温度と相対湿度の条件での超音波往復伝搬時間tRから、5式でtC=td30を求めておく。tT:、理論的伝搬時間であり、乾燥気体で温度T°K、分子量Mの場合は、次の式で求められる。tG:気体中だけを伝搬する時間であり、tG=tC-Δtとなる。"