スパイロメータの動作原理

スピロメーターは、肺の容量と肺の容積を測定する生体医療機器です。スピロメーターの構造は非常に単純で、主にガスを収集する容器から成っています。スピロメーターの基本的な動作原理を理解するためには、スピロメーターの基本的な構造を見なければなりません。水封式は人気のあるタイプのスピロメーターの一つです。理解のために水封式スピロメーターの構造と動作について議論しましょう。

水封式スピロメーター

これは、6〜8リットルの容量を持つ直立した水満たしのシリンダーで構成されています。シリンダー内には逆さに取り付けられた重り付きのベルジャーが付いています。呼吸管の配列は、水満たしの容器の底からベルジャー内の水面よりも上に伸びています。

人が呼吸管を通じてベルジャーに息をすると、その中に閉じ込められた空気の量が変わります。変化する空気量はベルジャーの垂直運動に変換され、それに応じて吊るされた重りの位置も変わります。これは、ベルジャーに取り付けられたひものもう一方の端がプーリーを通じて重りに接続されているためです。患者はマウスピースを通じてチューブに息を吹き込みます。吸気と呼気の各サイクルで、ジャーは上下に動きます。ジャー内の空気の吸入または排出量によって決まります。

ひもに取り付けられた重りは、ベルジャーの動きに応じて上下に動きます。重りにはペンが取り付けられており、回転ドラムに取り付けられた紙にグラフを描きます。生成されるグラフはキモグラフと呼ばれます。

重りの垂直運動は、電気信号に変換して計器画面に表示することができます。その場合、線形のポテンショメータが重りに取り付けられ、重りの動きに対応する電気信号を生成します。結果として得られるグラフはキモグラフです。スピロメーターは機械的なインテグレータと考えられています。入力は空気の流れで、出力は容積の変位です。

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