JPH0634008B2 - 成分流量測定装置 - Google Patents
成分流量測定装置Info
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- JPH0634008B2 JPH0634008B2 JP58226130A JP22613083A JPH0634008B2 JP H0634008 B2 JPH0634008 B2 JP H0634008B2 JP 58226130 A JP58226130 A JP 58226130A JP 22613083 A JP22613083 A JP 22613083A JP H0634008 B2 JPH0634008 B2 JP H0634008B2
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
- G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
- G01F1/66—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by measuring frequency, phase shift or propagation time of electromagnetic or other waves, e.g. using ultrasonic flowmeters
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- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/08—Measuring devices for evaluating the respiratory organs
- A61B5/087—Measuring breath flow
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N2291/00—Indexing codes associated with group G01N29/00
- G01N2291/02—Indexing codes associated with the analysed material
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- G01N2291/02836—Flow rate, liquid level
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- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ［発明の技術分野］ この発明は、呼吸気体等の気体に含まれている特定の成
分の流量（成分流量）を測定する成分流量測定装置に関
する。
分の流量（成分流量）を測定する成分流量測定装置に関
する。
［発明の技術的背景とその問題点］ 流体が単一成分でなく種々の成分で構成されている場
合、特定の成分の流量を測定する要求がしばしば生ず
る。例えば呼吸気体のような、空気または空気に酸素を
人工的に付加した気体を吸入し炭酸ガスを含む気体を呼
出する場合、呼出気体（呼気）の炭酸ガス流量を測定し
て得られたデータは炭酸ガス産生量として呼吸機能の評
価に利用される。
合、特定の成分の流量を測定する要求がしばしば生ず
る。例えば呼吸気体のような、空気または空気に酸素を
人工的に付加した気体を吸入し炭酸ガスを含む気体を呼
出する場合、呼出気体（呼気）の炭酸ガス流量を測定し
て得られたデータは炭酸ガス産生量として呼吸機能の評
価に利用される。
一般に、従来行なわれている炭酸ガス産生量の測定はダ
グラスバッグ法と呼ばれるもので、気密バッグに呼出気
体を収集し、その体積Ｖと炭酸ガス濃度Ｆco２との席を
求め、炭酸ガス産生量を数回の呼吸にわたる平均値とし
て測定する方法である。
グラスバッグ法と呼ばれるもので、気密バッグに呼出気
体を収集し、その体積Ｖと炭酸ガス濃度Ｆco２との席を
求め、炭酸ガス産生量を数回の呼吸にわたる平均値とし
て測定する方法である。
一方、流体の流量測定，成分分析法の進歩により成分流
量についても実時間測定が可能となっており、例えば炭
酸ガス産生量を測定する場合、呼出気体（流体）の流量
の瞬時値ｖ（ｔ）と炭酸ガスについての成分分析結果で
ある濃度の瞬時値ｆco２（ｔ）を同時に測定し、これら
の積を求めて ｖco２（ｔ）＝ｖ（ｔ）・ｆco２（ｔ） の形で炭酸ガス産生量を測定することが行なわれてい
る。
量についても実時間測定が可能となっており、例えば炭
酸ガス産生量を測定する場合、呼出気体（流体）の流量
の瞬時値ｖ（ｔ）と炭酸ガスについての成分分析結果で
ある濃度の瞬時値ｆco２（ｔ）を同時に測定し、これら
の積を求めて ｖco２（ｔ）＝ｖ（ｔ）・ｆco２（ｔ） の形で炭酸ガス産生量を測定することが行なわれてい
る。
ところで、流量測定と濃度測定はいずれも流体を測定管
に通流させながら行なわれるのであるが、従来において
はこれら流量測定用の測定管と濃度測定用の測定管とを
直列に接続して測定を行なっていた。しかしながら、こ
のように２つの測定管を直列に接続することは呼吸気体
に対する測定系の容量、いわゆる死腔量がそれぞれの測
定管における値の和となってかなり大きなものとなる。
このため被検者の呼吸能力の負担が大となり、重症患者
等への適用が難しくなるという問題があった。
に通流させながら行なわれるのであるが、従来において
はこれら流量測定用の測定管と濃度測定用の測定管とを
直列に接続して測定を行なっていた。しかしながら、こ
のように２つの測定管を直列に接続することは呼吸気体
に対する測定系の容量、いわゆる死腔量がそれぞれの測
定管における値の和となってかなり大きなものとなる。
このため被検者の呼吸能力の負担が大となり、重症患者
等への適用が難しくなるという問題があった。
また、このように流量測定および濃度測定用の測定管を
直列に設けることは、測定精度の面でも問題がある。こ
れは２つの測定管の間の距離により両測定のタイミング
に時間ずれが生じるのが原因である。すなわち、流量測
定用測定管から濃度測定用測定管までの距離をＬとし流
体の流速をＶとすれば、流量測定がなされたある流塊が
濃度測定用の測定管に到達するのに要する時間ｔｄ（時
間ずれ）は ｔｄ＝Ｌ／Ｖ となり、流速に応じて変化することになる。この時間ず
れｔｄの影響を除去するため、従来ではこのｔｄの値を
記憶しておき ｖco２（ｔ）＝ｖ（ｔ）・ｆco２（ｔ＋ｔｄ） の形で炭酸ガス生産量を求めていた。しかし、特に呼吸
気体のような圧縮性の流体では１呼吸の間に流速が多様
に変化するとともに、その圧力変化による流速変化も生
じるため時間ずれｔｄの変化が複雑であり、上記式に示
されるような補正を厳密に行なうことは極めて困難であ
った。
直列に設けることは、測定精度の面でも問題がある。こ
れは２つの測定管の間の距離により両測定のタイミング
に時間ずれが生じるのが原因である。すなわち、流量測
定用測定管から濃度測定用測定管までの距離をＬとし流
体の流速をＶとすれば、流量測定がなされたある流塊が
濃度測定用の測定管に到達するのに要する時間ｔｄ（時
間ずれ）は ｔｄ＝Ｌ／Ｖ となり、流速に応じて変化することになる。この時間ず
れｔｄの影響を除去するため、従来ではこのｔｄの値を
記憶しておき ｖco２（ｔ）＝ｖ（ｔ）・ｆco２（ｔ＋ｔｄ） の形で炭酸ガス生産量を求めていた。しかし、特に呼吸
気体のような圧縮性の流体では１呼吸の間に流速が多様
に変化するとともに、その圧力変化による流速変化も生
じるため時間ずれｔｄの変化が複雑であり、上記式に示
されるような補正を厳密に行なうことは極めて困難であ
った。
さらに、上述した従来の成分流量測定装置では、特に流
体が気体である場合、気体が液化して測定管内に液体が
溜まると、その液体が流量や濃度の測定に悪影響を与え
るという問題があった。
体が気体である場合、気体が液化して測定管内に液体が
溜まると、その液体が流量や濃度の測定に悪影響を与え
るという問題があった。
［発明の目的］ この発明の目的は、気体の特定成分の流量測定を、でき
るだけ少ない死腔量で、しかも測定管内での気体の流速
変化の影響を受けることなく高精度に、かつ複雑な補正
処理を必要とせず、さらに気体の液化により生じた液体
の影響を受けることなく行なえるようにした成分流量測
定装置を提供することにある。
るだけ少ない死腔量で、しかも測定管内での気体の流速
変化の影響を受けることなく高精度に、かつ複雑な補正
処理を必要とせず、さらに気体の液化により生じた液体
の影響を受けることなく行なえるようにした成分流量測
定装置を提供することにある。
［発明の構成］ この発明は、流量測定は超音波を用いて行ない、成分濃
度測定は光学的に行なう成分流量測定装置であって、気
体が通流する管体に気体の流れ方向を横切る線上で相対
向させて一対の超音波振動子を取付けるとともに、管体
の一対の超音波振動子間領域の壁面に相対向させて一対
の光透過窓を気密に取付けてなり、これら超音波振動子
および光透過窓は、管体の管軸中心線と一対の超音波振
動子間で送受される超音波のビーム中心線との交点と、
一対の光透過窓を透過する光の光束中心線または光束の
一部とが交わり、さらに前記管軸中心線とビームと中心
線とを通る面と、前記管軸中心線と光束中心線または光
束の一部とを通る面とが一つの水平面上でほぼ一致する
ように配置されている測定管と、前記一対の超音波振動
子を駆動し、これら各超音波振動子によって送信され他
の超音波振動子により互いに受信された超音波信号から
前記気体の流量を測定する流量測定手段と、前記一対の
光透過窓の一方から前記管体内に照射され、前記管体内
の気体を透過して前記一対の光透過窓の他方から外部に
導き出された光のうち、少なくとも前記気体の特定成分
によって吸収される波長の光の光量を検出して前記気体
の前記特定成分の濃度を測定する成分濃度測定手段と、
これら流量測定手段および成分濃度測定手段により測定
された流量と濃度から前記気体の前記特定成分の流量を
算出する手段とを備えたことを特徴とする。
度測定は光学的に行なう成分流量測定装置であって、気
体が通流する管体に気体の流れ方向を横切る線上で相対
向させて一対の超音波振動子を取付けるとともに、管体
の一対の超音波振動子間領域の壁面に相対向させて一対
の光透過窓を気密に取付けてなり、これら超音波振動子
および光透過窓は、管体の管軸中心線と一対の超音波振
動子間で送受される超音波のビーム中心線との交点と、
一対の光透過窓を透過する光の光束中心線または光束の
一部とが交わり、さらに前記管軸中心線とビームと中心
線とを通る面と、前記管軸中心線と光束中心線または光
束の一部とを通る面とが一つの水平面上でほぼ一致する
ように配置されている測定管と、前記一対の超音波振動
子を駆動し、これら各超音波振動子によって送信され他
の超音波振動子により互いに受信された超音波信号から
前記気体の流量を測定する流量測定手段と、前記一対の
光透過窓の一方から前記管体内に照射され、前記管体内
の気体を透過して前記一対の光透過窓の他方から外部に
導き出された光のうち、少なくとも前記気体の特定成分
によって吸収される波長の光の光量を検出して前記気体
の前記特定成分の濃度を測定する成分濃度測定手段と、
これら流量測定手段および成分濃度測定手段により測定
された流量と濃度から前記気体の前記特定成分の流量を
算出する手段とを備えたことを特徴とする。
［発明の効果］ この発明によれば、流量測定と濃度測定とを１つの管体
内で行なうことができるため、それぞれの測定のための
測定管を個別に用意して直列に配置した場合に比べ、測
定すべき気体に対する測定系の容量、つまり死腔量が低
減され、被検者に与える負担を著しく軽減することがで
きる。
内で行なうことができるため、それぞれの測定のための
測定管を個別に用意して直列に配置した場合に比べ、測
定すべき気体に対する測定系の容量、つまり死腔量が低
減され、被検者に与える負担を著しく軽減することがで
きる。
また、流量測定と濃度測定とがほぼ同一位置で行なわれ
るので、これらの測定の時間ずれは零または極めて微少
な時間となる。従って、この時間ずれの影響を除去する
ために従来必要とした複雑な補正が不要となるか、ある
いは補正を行なう場合でもその時間ずれはもともと小さ
いことと、流量測定位置と濃度測定位置との間の距離が
微少で、この間における流速の変化が実質的になく、こ
の時間ずれは常に一定と見なせることから、非常に簡単
な処理で済むという利点がある。この結果、測定管部分
が小形化されることと相まって、測定装置全体の構成を
簡略化することが可能であり、また測定管内での気体の
流速変化の影響による測定誤差がなく、非常に高精度な
成分流量の測定が可能となる。
るので、これらの測定の時間ずれは零または極めて微少
な時間となる。従って、この時間ずれの影響を除去する
ために従来必要とした複雑な補正が不要となるか、ある
いは補正を行なう場合でもその時間ずれはもともと小さ
いことと、流量測定位置と濃度測定位置との間の距離が
微少で、この間における流速の変化が実質的になく、こ
の時間ずれは常に一定と見なせることから、非常に簡単
な処理で済むという利点がある。この結果、測定管部分
が小形化されることと相まって、測定装置全体の構成を
簡略化することが可能であり、また測定管内での気体の
流速変化の影響による測定誤差がなく、非常に高精度な
成分流量の測定が可能となる。
さらに、この発明では管体の管軸中心線と超音波のビー
ム中心線とを通る面と、管軸中心線と光の光束中心線と
を通る面とが一つの水平面上でほぼ一致するように配置
されていることにより、管体内で気体が液化して管体の
底部に液体が溜まっても、超音波振動子の前面や光透過
窓がその液体により塞がれることがないので、超音波の
伝搬や光の透過状態が悪くなることがなく、安定した測
定が可能となる。
ム中心線とを通る面と、管軸中心線と光の光束中心線と
を通る面とが一つの水平面上でほぼ一致するように配置
されていることにより、管体内で気体が液化して管体の
底部に液体が溜まっても、超音波振動子の前面や光透過
窓がその液体により塞がれることがないので、超音波の
伝搬や光の透過状態が悪くなることがなく、安定した測
定が可能となる。
［発明の実施例］ 第１図は、この発明の一実施例の成分流量測定装置の構
成図である。
成図である。
図において、１は流量・濃度同時測定用測定管であり、
被測定気体、例えば呼吸気体が通流する１つの管体２
に、流量測定用の超音波トランスデューサと濃度測定用
の光学センサとを取付けた構成となっている。すなわ
ち、管体２の長さ方向に所定距離隔てた位置に、この管
体２内を通流する流体の流れ方向を斜めに横切る線上で
相対向するように一対の超音波振動子４ａ，４ｂが取付
けられている。なお、超音波振動子４ａ，４ｂは管体２
内に突出して設けられてもよいが、この実施例では流体
の流れに極力影響を与えないように、管体２の内側に凹
所３ａ，３ｂを形成し、ここに超音波振動子４ａ，４ｂ
を配置している。
被測定気体、例えば呼吸気体が通流する１つの管体２
に、流量測定用の超音波トランスデューサと濃度測定用
の光学センサとを取付けた構成となっている。すなわ
ち、管体２の長さ方向に所定距離隔てた位置に、この管
体２内を通流する流体の流れ方向を斜めに横切る線上で
相対向するように一対の超音波振動子４ａ，４ｂが取付
けられている。なお、超音波振動子４ａ，４ｂは管体２
内に突出して設けられてもよいが、この実施例では流体
の流れに極力影響を与えないように、管体２の内側に凹
所３ａ，３ｂを形成し、ここに超音波振動子４ａ，４ｂ
を配置している。
一方、管体２の超音波振動子４ａ，４ｂ間の領域の壁面
に、一対の光透過窓５ａ，５ｂが相対向して気密に取付
けられている。これらの光透過窓５ａ，５ｂは濃度測定
用の光を透過させるためのものである。ここで、この実
施例では管体２の管軸中心線と超音波振動４ａ，４ｂ間
で送受される超音波のビーム中心線との交点Ｐと、光透
過窓５ａ，５ｂを通る光の光束中心線とが交わり、さら
に管軸中心線とビーム中心線とを通る面と、管軸中心線
と光束中心線または光束の一部とを通る面とが一つの水
平面上でほぼ一致するように超音波振動子４ａ，４ｂお
よび光透過窓５ａ，５ｂが配置されている。
に、一対の光透過窓５ａ，５ｂが相対向して気密に取付
けられている。これらの光透過窓５ａ，５ｂは濃度測定
用の光を透過させるためのものである。ここで、この実
施例では管体２の管軸中心線と超音波振動４ａ，４ｂ間
で送受される超音波のビーム中心線との交点Ｐと、光透
過窓５ａ，５ｂを通る光の光束中心線とが交わり、さら
に管軸中心線とビーム中心線とを通る面と、管軸中心線
と光束中心線または光束の一部とを通る面とが一つの水
平面上でほぼ一致するように超音波振動子４ａ，４ｂお
よび光透過窓５ａ，５ｂが配置されている。
このように構成された測定管１に対し、次に説明する要
素が組合わされることによって、成分流量測定装置が構
成される。すなわち、一対の超音波振動子４ａ，４ｂに
は流量測定回路６が接続される。この流量測定回路６は
例えば伝搬時間差法によるものが用いられる。
素が組合わされることによって、成分流量測定装置が構
成される。すなわち、一対の超音波振動子４ａ，４ｂに
は流量測定回路６が接続される。この流量測定回路６は
例えば伝搬時間差法によるものが用いられる。
第２図は伝搬時間差法による流量測定回路の基本構成を
示すもので、超音波振動子４ａ，４ｂを駆動回路２１
ａ，２１ｂにより同時に駆動し、そのとき各超音波振動
子４ａ，４ｂで受信される他の超音波振動子４ｂ，４ａ
からの超音波信号を受信回路２２ａ，２２ｂで電気信号
に変換し波形整形回路２３ａ，２３ｂを通して時間差演
算回路２４に導いて、超音波振動子４ａから超音波振動
子４ｂへの超音波伝搬時間と超音波振動子４ｂから超音
波振動子４ａへの超音波伝搬時間との差を求め、これに
所定の定数を乗じることによって流量信号ｖ（ｔ）を得
るものである。なお、第２図はあくまで原理的な構成を
示すものであって、例えば特開昭５７−７７９１４号公
報，特開昭５７−７７９１５号公報等に記載されたよう
な、より改良された構成をとることも可能である。
示すもので、超音波振動子４ａ，４ｂを駆動回路２１
ａ，２１ｂにより同時に駆動し、そのとき各超音波振動
子４ａ，４ｂで受信される他の超音波振動子４ｂ，４ａ
からの超音波信号を受信回路２２ａ，２２ｂで電気信号
に変換し波形整形回路２３ａ，２３ｂを通して時間差演
算回路２４に導いて、超音波振動子４ａから超音波振動
子４ｂへの超音波伝搬時間と超音波振動子４ｂから超音
波振動子４ａへの超音波伝搬時間との差を求め、これに
所定の定数を乗じることによって流量信号ｖ（ｔ）を得
るものである。なお、第２図はあくまで原理的な構成を
示すものであって、例えば特開昭５７−７７９１４号公
報，特開昭５７−７７９１５号公報等に記載されたよう
な、より改良された構成をとることも可能である。
一方、濃度測定は例えば特開昭５７−２３８４３号公報
に記載された原理に従い、次のようにして行なわれる。
すなわち、一方の光透過窓５ａの外側に電源７により点
灯される光源８が設けられ、この光源８からの光が光透
過窓５ａを通して管体２内に導入される。管体２内に導
入された光は管体２内を通流する気体を透過した後、他
方の光透過窓５ｂを通して外部に導き出される。外部に
導き出された光は、モータ９により一定回転数で駆動さ
れるチョッパ用回転板１０に到達する。この回転板１０
には被測定気体に含まれる特定の成分、例えば炭酸ガス
によって吸収される波長の光のみを通過させる第１のフ
ィルタ１１と、被測定気体に含まれるいかなる成分にも
吸収されない波長の光を通過させる第２のフィルタ１２
とを円周方向の異なる位置に配設したものである。そし
てこれらのフィルタ１１，１２を透過した光は光検出器
１３に導かれ、電気信号に変換された後、成分濃度測定
回路１４に供給される。
に記載された原理に従い、次のようにして行なわれる。
すなわち、一方の光透過窓５ａの外側に電源７により点
灯される光源８が設けられ、この光源８からの光が光透
過窓５ａを通して管体２内に導入される。管体２内に導
入された光は管体２内を通流する気体を透過した後、他
方の光透過窓５ｂを通して外部に導き出される。外部に
導き出された光は、モータ９により一定回転数で駆動さ
れるチョッパ用回転板１０に到達する。この回転板１０
には被測定気体に含まれる特定の成分、例えば炭酸ガス
によって吸収される波長の光のみを通過させる第１のフ
ィルタ１１と、被測定気体に含まれるいかなる成分にも
吸収されない波長の光を通過させる第２のフィルタ１２
とを円周方向の異なる位置に配設したものである。そし
てこれらのフィルタ１１，１２を透過した光は光検出器
１３に導かれ、電気信号に変換された後、成分濃度測定
回路１４に供給される。
濃度測定回路１４は例えば第３図に示すように構成され
る。この構成は特開昭５７−２３８４３号公報に記載さ
れたもので、光検出器１３の出力を増幅器３１で増幅し
た後、前記チッヨッパ用回転板１０の回転に同期して第
１のフィルタ１１を透過した波長の光に起因する成分
と、第２のフィルタ１２を透過した波長の光に起因する
成分とを第１，第２の検波器３２ａ，３２ｂにより同期
検波し、その各検波出力の比（第１の検波器出力／第２
の検波器出力）を割算回路３３で求め、さらにこの比を
対数増幅器３４で対数変換することにより、特定成分、
例えば炭酸ガスについての濃度信号ｆco２（ｔ）を得る
構成となっている。なお、成分濃度測定回路１４の構成
はあくまで一例であって、要するに光学的に特定成分の
濃度を測定するものであれば基本的にどのような構成で
もよい。ここで、流量測定回路６と成分濃度測定回路１
４とは、同期信号１６によってチョッパ用回転板１０の
回転による光のサンプリングと超音波振動子４ａ，４ｂ
からの超音波の放射とが同期して行なわれるように動作
する。すなわち、例えば第１のフィルタ１１を透過した
光の検出と、超音波振動子４ａ，４ｂからの超音波の放
射とが同時に行なわれる。これにより流量の測定と成分
濃度の測定は被測定気体の同一流塊に対して行なわれる
ことになる。
る。この構成は特開昭５７−２３８４３号公報に記載さ
れたもので、光検出器１３の出力を増幅器３１で増幅し
た後、前記チッヨッパ用回転板１０の回転に同期して第
１のフィルタ１１を透過した波長の光に起因する成分
と、第２のフィルタ１２を透過した波長の光に起因する
成分とを第１，第２の検波器３２ａ，３２ｂにより同期
検波し、その各検波出力の比（第１の検波器出力／第２
の検波器出力）を割算回路３３で求め、さらにこの比を
対数増幅器３４で対数変換することにより、特定成分、
例えば炭酸ガスについての濃度信号ｆco２（ｔ）を得る
構成となっている。なお、成分濃度測定回路１４の構成
はあくまで一例であって、要するに光学的に特定成分の
濃度を測定するものであれば基本的にどのような構成で
もよい。ここで、流量測定回路６と成分濃度測定回路１
４とは、同期信号１６によってチョッパ用回転板１０の
回転による光のサンプリングと超音波振動子４ａ，４ｂ
からの超音波の放射とが同期して行なわれるように動作
する。すなわち、例えば第１のフィルタ１１を透過した
光の検出と、超音波振動子４ａ，４ｂからの超音波の放
射とが同時に行なわれる。これにより流量の測定と成分
濃度の測定は被測定気体の同一流塊に対して行なわれる
ことになる。
このようにして流量測定回路６および成分濃度測定回路
１４からそれぞれ得られた流量信号ｖ（ｔ）および成分
濃度信号ｆco２（ｔ）は演算処理回路１５に供給され、
ここで例えば ∫ｖ（ｔ）・ｆco２（ｔ） なる演算が行なわれることにより、特定成分についての
成分流量、例えば炭酸ガス産生量が求められることにな
る。すなわち、上記のようにして得られる流量信号ｖ
（ｔ）および成分濃度信号ｆco２（ｔ）は被測定気体の
同一流塊に対応しており時間ずれがないため、演算処理
回路１５でこれらを直接演算処理できるものである。
１４からそれぞれ得られた流量信号ｖ（ｔ）および成分
濃度信号ｆco２（ｔ）は演算処理回路１５に供給され、
ここで例えば ∫ｖ（ｔ）・ｆco２（ｔ） なる演算が行なわれることにより、特定成分についての
成分流量、例えば炭酸ガス産生量が求められることにな
る。すなわち、上記のようにして得られる流量信号ｖ
（ｔ）および成分濃度信号ｆco２（ｔ）は被測定気体の
同一流塊に対応しており時間ずれがないため、演算処理
回路１５でこれらを直接演算処理できるものである。
以上説明したように、この発明によれば同一の測定管を
用いて流量と特定成分の濃度とを同時に測定できるの
で、これらの測定に直列接続した個別の測定管を用いる
場合に比べて、被測定気体に対する測定系全体の容量を
小さくすることができ、被検者に与える負担が大きく軽
減される。これは特に重症患者の呼吸管理を行なう場合
等において、大きな効果となる。
用いて流量と特定成分の濃度とを同時に測定できるの
で、これらの測定に直列接続した個別の測定管を用いる
場合に比べて、被測定気体に対する測定系全体の容量を
小さくすることができ、被検者に与える負担が大きく軽
減される。これは特に重症患者の呼吸管理を行なう場合
等において、大きな効果となる。
また、同一の測定管において流量と成分濃度の測定が行
なわれることは、これらの測定位置が近接しているとい
うことであり、従って同じ流塊に対するこれら両測定の
時間的なずれが非常に少なくなるため、測定のための信
号処理が簡単となるという利点がある。特に、上記実施
例では流量測定点と成分濃度測定点とが、測定管を構成
する管体の管軸中心線と一対の超音波振動子間で送受さ
れる超音波ビーム中心線との交点で一致していることか
ら、この時間ずれはほぼ完全に零となるので、その補正
のための処理は全く不要となる。これにより、従来に比
べより高精度な成分流量の測定が可能となる。
なわれることは、これらの測定位置が近接しているとい
うことであり、従って同じ流塊に対するこれら両測定の
時間的なずれが非常に少なくなるため、測定のための信
号処理が簡単となるという利点がある。特に、上記実施
例では流量測定点と成分濃度測定点とが、測定管を構成
する管体の管軸中心線と一対の超音波振動子間で送受さ
れる超音波ビーム中心線との交点で一致していることか
ら、この時間ずれはほぼ完全に零となるので、その補正
のための処理は全く不要となる。これにより、従来に比
べより高精度な成分流量の測定が可能となる。
なお、流量測定点と成分濃度測定点とは必ずしも正確に
一致している必要はなく、管体の管軸中心線と超音波振
動子間で送受される超音波のビーム中心線との交点と、
光透過窓を透過する光の光束の一部とが交わる程度であ
っても、ほぼ同様な効果が得られる。
一致している必要はなく、管体の管軸中心線と超音波振
動子間で送受される超音波のビーム中心線との交点と、
光透過窓を透過する光の光束の一部とが交わる程度であ
っても、ほぼ同様な効果が得られる。
さらに、上記実施例では、図に示すように管体２の管軸
中心線と超音波振動子４ａ，４ｂ間で送受される超音波
のビーム中心線とを通る面と、光透過窓５ａ，５ｂを透
過する光の光軸中心線と管体２の管軸中心線とを通る面
とがほぼ一致している、換言すれば超音波振動子４ａ，
４ｂおよび光透過窓５ａ，５ｂが、管体２の管軸中心線
を通る一つの面上に位置している。従って、この面が水
平となるように測定管１を配置することにより、管体２
内を通流する呼吸気体等の気体が液化し、その液体が底
部に溜ることがあっても、超音波振動子４ａ，４ｂが設
けられてい凹所３ａ，３ｂや光透過窓５ａ，５ｂがその
液体により塞がれることはないので、超音波の伝搬や光
の透過状態が悪くなることがなく、安定な測定が可能で
ある。
中心線と超音波振動子４ａ，４ｂ間で送受される超音波
のビーム中心線とを通る面と、光透過窓５ａ，５ｂを透
過する光の光軸中心線と管体２の管軸中心線とを通る面
とがほぼ一致している、換言すれば超音波振動子４ａ，
４ｂおよび光透過窓５ａ，５ｂが、管体２の管軸中心線
を通る一つの面上に位置している。従って、この面が水
平となるように測定管１を配置することにより、管体２
内を通流する呼吸気体等の気体が液化し、その液体が底
部に溜ることがあっても、超音波振動子４ａ，４ｂが設
けられてい凹所３ａ，３ｂや光透過窓５ａ，５ｂがその
液体により塞がれることはないので、超音波の伝搬や光
の透過状態が悪くなることがなく、安定な測定が可能で
ある。
第１図はこの発明の一実施例の成分流量測定装置の構成
図、第２図は同実施例における流量測定回路の具体的構
成例を示す図、第３図は同じく成分濃度測定回路の具体
的構成例を示す図である。 １……測定管、２……管体、３ａ，３ｂ……凹所、４
ａ，４ｂ……超音波振動子、５ａ，５ｂ……光透過窓、
６……流量測定回路、７……電源、８……光源、９……
モータ、１０……チョッパ用回転板、１１，１２……フ
ィルタ、１３……光検出器、１４……成分濃度測定回
路。
図、第２図は同実施例における流量測定回路の具体的構
成例を示す図、第３図は同じく成分濃度測定回路の具体
的構成例を示す図である。 １……測定管、２……管体、３ａ，３ｂ……凹所、４
ａ，４ｂ……超音波振動子、５ａ，５ｂ……光透過窓、
６……流量測定回路、７……電源、８……光源、９……
モータ、１０……チョッパ用回転板、１１，１２……フ
ィルタ、１３……光検出器、１４……成分濃度測定回
路。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 町田 薫 栃木県大田原市下石上1385番の１ 東京芝 浦電気株式会社那須工場内 (72)発明者 倉橋 宗重 東京都新宿区西落合１丁目31番４号 日本 光電工業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭57−119240（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−16339（ＪＰ，Ａ) 実開 昭55−148640（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭58−65526（ＪＰ，Ｕ)
Claims (1)
- 【請求項１】気体が通流する管体に気体の流れ方向を横
切る線上で相対向させて一対の超音波振動子を取付ける
とともに、管体の一対の超音波振動子間領域の壁面に相
対向させて一対の光透過窓を気密に取付けてなり、これ
ら超音波振動子および光透過窓は、管体の管軸中心線と
一対の超音波振動子間で送受される超音波のビーム中心
線との交点と、一対の光透過窓を透過する光の光束中心
線または光束の一部とが交わり、さらに前記管軸中心線
とビーム中心線とを通る面と、前記管軸中心線と光束中
心線または光束の一部とを通る面とが一つの水平面上で
ほぼ一致するように配置されている測定管と、 前記一対の超音波振動子を駆動し、これら各超音波振動
子によって送信され他の超音波振動子により互いに受信
された超音波信号から前記気体の流量を測定する流量測
定手段と、 前記一対の光透過窓の一方から前記管体内に照射され、
前記管体内の気体を透過して前記一対の光透過窓の他方
から外部に導き出された光のうち、少なくとも前記気体
の特定成分によって吸収される波長の光の光量を検出し
て前記気体の前記特定成分の濃度を測定する成分濃度測
定手段と、 これら流量測定手段および成分濃度測定手段により測定
された流量と濃度から前記気体の前記特定成分の流量を
算出する手段と を備えたことを特徴とする成分流量測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58226130A JPH0634008B2 (ja) | 1983-11-30 | 1983-11-30 | 成分流量測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58226130A JPH0634008B2 (ja) | 1983-11-30 | 1983-11-30 | 成分流量測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60117149A JPS60117149A (ja) | 1985-06-24 |
| JPH0634008B2 true JPH0634008B2 (ja) | 1994-05-02 |
Family
ID=16840312
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58226130A Expired - Lifetime JPH0634008B2 (ja) | 1983-11-30 | 1983-11-30 | 成分流量測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0634008B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4222286C1 (de) * | 1992-06-03 | 1994-05-11 | Reutter Georg Dr | Ultraschall-Spirometer |
| DE4318690A1 (de) * | 1993-06-04 | 1995-01-05 | Ndd Medizintechnik Gmbh | Verfahren zur Messung der Molmasse von Gasen oder Gasgemischen und Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens |
| JP6228772B2 (ja) * | 2013-07-25 | 2017-11-08 | 株式会社東京建設コンサルタント | 測定装置 |
| CN116067437A (zh) * | 2023-01-09 | 2023-05-05 | 上海中核维思仪器仪表股份有限公司 | 二氧化碳测量方法、系统及存储介质 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS55148640U (ja) * | 1980-04-23 | 1980-10-25 | ||
| JPS5865526U (ja) * | 1981-10-27 | 1983-05-04 | 株式会社 西原環境衛生研究所 | 単一波長の電磁波を用いた流量，濃度計 |
-
1983
- 1983-11-30 JP JP58226130A patent/JPH0634008B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60117149A (ja) | 1985-06-24 |
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