專利名稱：噪音降低的體積描記器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于(諸如在小動物的非侵入性肺部測試中)測量空氣體積變化的體積描記器，且尤其涉及其中轉(zhuǎn)換器噪音大體降低從而提高測試數(shù)據(jù)的精確度的體積描記器。
背景技術(shù)：
體積描記器用于研究收集與測試腔內(nèi)氣壓變化相關(guān)的數(shù)據(jù)。所述數(shù)據(jù)的實(shí)例為來自小動物(諸如老鼠)的肺部數(shù)據(jù)。大多數(shù)體積描記器包含一密封測試對象的測試腔、一參考腔和一(例如)經(jīng)由從每個腔中的端口(port)延伸到轉(zhuǎn)換器的管狀物而連接到所述兩個腔的差壓轉(zhuǎn)換器。兩個腔通過受限的氣流開口或呼吸速度計(pneumotach)與周圍空氣(即正進(jìn)行測試的房間內(nèi)的空氣)相連通。
隨著測試腔內(nèi)的空氣體積發(fā)生變化，轉(zhuǎn)換器記錄壓力變化，其通常以數(shù)字形式或曲線顯示記錄數(shù)據(jù)。由于通過呼吸速度計進(jìn)入所述測試腔的空氣的壓力變化，所以測試腔內(nèi)的氣壓也改變。因?yàn)樗鲛D(zhuǎn)換器還測量噪音，所以這種被稱為背景噪音或簡單噪音的并非來自腔內(nèi)的氣壓變化會不利地影響記錄數(shù)據(jù)的精確度。
體積描記器通常用于測量完全或大體上密封于測試腔內(nèi)的小動物(諸如老鼠)的肺部活動。當(dāng)被測老鼠吸氣或呼氣，空氣體積的變化導(dǎo)致由轉(zhuǎn)換器記錄的壓力的變化，其通常以數(shù)字形式或曲線顯示所記錄的數(shù)據(jù)。
參考腔的用途在于部分地降低噪音影響。一第二管道從參考腔出口延伸到轉(zhuǎn)換器。所述轉(zhuǎn)換器同時測量所述兩個腔內(nèi)的氣壓變化，并將參考腔的測量值從動物腔測量值中減去。結(jié)果，凈壓力變化基本上歸因于被測動物的呼吸模式。優(yōu)選地，測試與參考腔呼吸速度計彼此靠近，以最小化外部空氣模式的變化。
共同轉(zhuǎn)讓給Lomask的美國專利第5,379,777號中展示并描述用于測量小動物肺部反應(yīng)的一代表性體積描記器類型，整個專利的揭示內(nèi)容以引用的方式并入本文中。
雖然參考腔部分地解決了轉(zhuǎn)換器測量的體積描記器中的噪音問題，但是由于氣壓差異而引起的變化仍然存在。因此，可不利地影響測試結(jié)果的一定程度的噪音仍然發(fā)生，尤其是在敏感測量中。因此，仍然需要一種裝置和方法，以用于減輕用于動物肺部測量以及測試腔內(nèi)其它空氣體積變化測試的體積描記器中周圍空氣變化的影響。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對于一用于測量一測試腔內(nèi)的壓力變化、同時最小化周圍空氣變化所產(chǎn)生的噪音影響的改進(jìn)的體積描記器和方法。通常，改進(jìn)的體積描記器包含一密封測試對象(例如，小動物)的測試腔、一參考腔、一轉(zhuǎn)換器和一為所述兩個腔提供空氣的空氣歧管。
所述測試腔包括一外殼以密封測試對象。優(yōu)選地，所述外殼由一圓筒側(cè)壁、一頂壁和一底壁形成。在所述外殼壁中安置一氣流開口以允許空氣由于壓力變化而從測試腔流出或流入測試腔。所述氣流開口可為一呼吸速度計或呼吸速度描記器，其基本上為一可包括一覆蓋所述開口以產(chǎn)生壓降的篩網(wǎng)的受限氣流開口。
所述測試腔還可包括一連接到一真空源的偏置空氣出口(bias-airoutlet)，以通過測試腔吸入空氣來降低腔內(nèi)的熱量和濕度并防止被測動物再呼吸空氣。如果要將一測試氣體或氣溶膠引入所述腔中，那么所述測試腔還可包括一氣溶膠進(jìn)口或在所述測試腔內(nèi)具有可連接到氣體或氣溶膠源的一進(jìn)口和一出口的歧管。當(dāng)體積描記器用于測試小動物時，測試腔還可包括一間隔于底壁上方的有孔底板，用于使動物與糞便和尿分離開。
所述參考腔在外殼壁中包括一可為一呼吸速度計的氣流開口，以允許空氣由于壓力變化而從參考腔流出或流入?yún)⒖记?。所述參考腔?yōu)選鄰近測試腔以最小化所述兩個腔的氣流開口之間外部空氣條件的變化。舉例而言，所述兩個腔可由一共同壁分離。
兩個腔還包括用于將一差壓轉(zhuǎn)換器連接到兩個腔的出口或端口(port)。舉例而言，通過延伸穿過壁并進(jìn)入所述兩腔的端口，一個塊可附接到體積描記器的外部壁。接著，管道可從所述端口延伸到轉(zhuǎn)換器。所述轉(zhuǎn)換器又通常通過一放大器連接到一記錄器以記錄氣壓變化，從而指示空氣體積變化。同時對參考腔內(nèi)空氣變化的測量允許從所測量的值中部分地減去外部氣壓變化。結(jié)果，所記錄的測量主要反映測試腔內(nèi)測試對象所產(chǎn)生的實(shí)際壓力變化。
根據(jù)本發(fā)明，通過為體積描記器增加一歧管來進(jìn)一步降低影響測試腔內(nèi)壓力變化的精確讀數(shù)的噪音。如本文所用，術(shù)語“歧管”用于定義一經(jīng)適合于與氣流開口連通進(jìn)入測試腔和參考腔的空氣通道或?qū)Ч?，以及一從歧管外部通向所述通道?nèi)的外部氣流開口。所述通道可為密封進(jìn)口的外殼的形式、分別連接到腔開口和共同外部開口的管道的形式或可為在一固體材料塊內(nèi)鉆孔以連接到腔氣流開口和外部氣流開口的導(dǎo)管的形式。優(yōu)選地，從外部氣流開口到測試和參考腔氣流開口的距離大約為相等的距離，以致進(jìn)入外部氣流開口的空氣將行進(jìn)大約相等的距離以到達(dá)測試腔和參考腔的氣流開口。
已發(fā)現(xiàn)，增加這個歧管進(jìn)一步最小化了外部空氣變化的影響，因?yàn)榭諝鈴墓餐_口進(jìn)入兩個腔。因此，與其中外部空氣通過獨(dú)立開口直接進(jìn)入所述腔的現(xiàn)有技術(shù)器件相反，所述兩個腔將在大約相同的時間同等地經(jīng)歷了進(jìn)入歧管開口的空氣的任何變化，尤其是如果外部開口離各個腔開口大約是等距離的情況下。結(jié)果，將參考腔壓力從測試腔壓力減去，為可歸因于測試對象的測試腔內(nèi)壓力變化提供了一無噪音測量。
可在制造體積描記器同時或隨后作為一后市場附件(aftermarketaccessory)安裝的特殊構(gòu)造的歧管將根據(jù)特定體積描記器的配置尤其是腔開口或呼吸速度計的位置而變化。確切構(gòu)造還取決于共同外殼或獨(dú)立管道或?qū)Ч苁欠駜?yōu)選用于特定應(yīng)用。然而，無論如何，通過添加本文所述歧管，轉(zhuǎn)換器壓力讀數(shù)的精確度已得到顯著提高，特別是高靈敏測量中。


圖1是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的透視圖。
圖2是圖1的實(shí)施例的截面?zhèn)纫晥D。
圖3是通過放大器附接到記錄器的體積描記器轉(zhuǎn)換器的示意說明圖。
圖4是本發(fā)明的另一實(shí)施例的透視圖。
圖5是圖5的實(shí)施例的截面?zhèn)纫晥D。
圖6是本發(fā)明的又一實(shí)施例的頂視圖。
圖7是圖6中所示的歧管的側(cè)視圖。
圖8是一說明減震效應(yīng)的經(jīng)調(diào)諧呼吸速度計的曲線圖。
具體實(shí)施例方式
在以下描述中，諸如水平的、直立的、垂直的、上面的、下面的、在……之下等術(shù)語，僅用于清楚說明本發(fā)明的目的，且不應(yīng)理解為限制性詞語。附圖是用于說明本發(fā)明且并非按比例繪制。
圖1和圖2說明包含體積描記器(整體為10)的本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，其中該體積描記器10包括一測試腔12和一參考腔14。腔12和14共用一共同分隔壁18分成兩個腔的共同圓筒壁16。頂壁20覆蓋參考腔14。將共同壁16的下端裝配于被擱置在腳架基座(footed base)24上的圓筒基座壁22中。包圍在壁16外部的O型環(huán)26在壁16與基座壁22之間提供一密封。
安裝在頂壁20上的測試腔呼吸速度計30包括一與終止于測試腔12內(nèi)的管道34連通的氣流進(jìn)口32。于進(jìn)口32與管道34之間安置一篩網(wǎng)36以給從測試腔12流出或流到測試腔12內(nèi)的空氣提供壓降。類似地，也安裝在頂壁20上的參考腔呼吸速度計38包括一向參考腔14內(nèi)開放的氣流開口40，用篩網(wǎng)42覆蓋開口40。
轉(zhuǎn)換塊44安裝在圓筒壁16的外表面上，且橫跨分隔壁18。一第一端口46延伸穿過塊44以與測試腔12連通，而一第二端口48延伸穿過塊44以與參考腔14連通。如圖3中示意性地所示，管道50和52分別將端口46和48連接到差壓轉(zhuǎn)換器54以測量壓力變化。所述轉(zhuǎn)換器54通過放大器56連接到記錄器58。
體積描記器10還包括一將氣體或氣溶膠引入測試腔12的氣溶膠歧管60、采水瓶端口62和偏置排氣端口64。
為了進(jìn)一步最小化測量噪音，體積描記器10還包括一歧管(整體為70)，所述歧管70具有一適合于分別通過管道72和74與通向呼吸速度計30和38內(nèi)的氣流開口連通的分流空氣通道。歧管70還包括一外部氣流開口78，使外部氣流通過開口78被吸入，且接著在管道72與74之間分開以進(jìn)入腔12和14。結(jié)果，進(jìn)入開口78中的空氣的任何波動都將同等傳遞到兩個腔內(nèi)，從而可減去所產(chǎn)生的噪音。如圖所示，管道72和74具有大體上相同的長度，以使任何波動都大約同時進(jìn)入所述腔。吸盤80將管道72和74的遠(yuǎn)端分別緊固到呼吸速度計30和38。
圖4和圖5說明體積描記器(整體為100)，其中測試腔102和參考腔104為水平定向。如同先前所描述的體積描記器一樣，腔102和104共用一共同圓筒外壁106和一共同分隔壁108。一氣溶膠歧管110通過端壁112與測試腔102連通。
轉(zhuǎn)換器塊130安裝在圓筒壁106的外表面上，且橫跨分隔壁108。一第一端口132延伸穿過塊130以與測試腔102連通，而一第二端口134延伸穿過塊130以與參考腔104連通。
安裝在壁106頂上的測試腔呼吸速度計140包括一通過篩網(wǎng)144與測試腔102連通的氣流開口142。鄰近于呼吸速度計140而安裝在壁106頂上的參考腔呼吸速度計146包括一通過篩網(wǎng)150與參考腔104連通的氣流開口148。
用一包括一與兩個呼吸速度計的開口連通的內(nèi)部空氣通道的共同歧管外殼152來覆蓋呼吸速度計140和146。外殼152包括一外部氣流開口154。通過開口154將外部空氣吸入外殼152的通道中，并使其從所述通道進(jìn)入呼吸速度計140和146的開口中。結(jié)果，任何波動都同等傳遞到兩腔。另外，所述通路傾向于產(chǎn)生一幫助最小化湍流的非湍流區(qū)。
圖6和圖7說明一第三實(shí)施例，其中歧管(整體為160)由塑料或其它材料的實(shí)心塊形成，并鉆孔出呼吸速度計凹口162和164、以及一與插入凹口162和164中的呼吸速度計的開口連通的第一通道166、以及一第二通道168，所述第二通道168的內(nèi)端在凹口162與164之間等距處與通道166連通且其外端形成一外部氣流開口170。
圖8通過比較來自未減震的呼吸速度計(A)與減震的呼吸速度計(B)，按轉(zhuǎn)換器電壓/時間比例以曲線圖說明本發(fā)明的減震效應(yīng)。
在閱讀了上文描述之后，所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將可做出一些修改和改進(jìn)。舉例而言，測試腔和參考腔可相對于彼此而不同地定位且不需要由一共同壁來分隔開。所述器件還可包括與體積描記器共用的其它組件。應(yīng)了解，出于簡明和可讀性的目的，本文中已刪除所有這些修改和改進(jìn)，但是這些修改和改進(jìn)都應(yīng)屬于在上文的權(quán)利要求書的范疇內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種體積描記器，其包含a)一具有一第一氣流開口的測試腔；b)一具有一第二氣流開口的參考腔；和c)一與所述第一和第二氣流開口連通的歧管，所述歧管具有一外部氣流開口和一將所述外部氣流開口連接到所述第一和第二氣流開口的通道。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的體積描記器，其中所述歧管包括一覆蓋所述第一和第二氣流開口的外殼，所述外殼包括一外部氣流開口和一在所述外部氣流開口與所述第一和第二氣流開口之間的通道。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的體積描記器，其中所述歧管包括一與所述第一氣流開口連通的第一通道、一與所述第二氣流開口連通的第二通道，所述第一和第二通道與一共同外部氣流開口連通。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的體積描記器，其中所述通道具有大體上相同的長度。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的體積描記器，其進(jìn)一步包括一與所述測試腔連通的第一轉(zhuǎn)換器出口和一與所述參考腔連通的第二轉(zhuǎn)換器出口。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的體積描記器，其進(jìn)一步包括一分離所述測試腔和所述參考腔的公用壁。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的體積描記器，其中所述測試腔為圓筒形。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的體積描記器，其進(jìn)一步包括一與所述測試腔連通的氣溶膠歧管。
9.一種體積描記器，其包含a)一圓筒外壁；b)一將所述圓筒壁分成一測試腔和一參考腔的共同分隔壁；c)一具有一與所述測試腔連通的氣流開口的第一呼吸速度計；d)一具有一與所述參考腔連通的氣流開口的第二呼吸速度計；和e)一與所述第一和第二呼吸速度計的所述氣流開口連通的歧管，所述歧管具有一外部氣流開口和一將所述外部氣流開口連接到所述呼吸速度計的所述開口的通道。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的體積描記器，其中所述歧管包括一覆蓋所述呼吸速度計的外殼，所述外殼包括一外部氣流開口和一在所述外部氣流開口與所述呼吸速度計的所述開口之間的通道。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的體積描記器，其中所述歧管包括一與所述第一呼吸速度計的所述開口連通的第一通道、一與所述第二呼吸速度計的所述開口連通的第二通道，所述第一和第二通道與一共同外部氣流開口連通。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的體積描記器，其中所述管道具有大體上相同的長度。
13.根據(jù)權(quán)利要求9所述的體積描記器，其進(jìn)一步包括一與所述測試腔連通的第一轉(zhuǎn)換器出口和一與所述參考腔連通的第二轉(zhuǎn)換器出口。
14.一種體積描記器，其包含a)一垂直圓筒外壁；b)一將所述圓筒壁分成一測試腔和一參考腔的共同分隔壁；c)一覆蓋所述圓筒外壁的頂壁；d)一安裝在所述頂壁上與所述測試腔連接的第一呼吸速度計；e)一安裝在所述頂壁上與所述參考腔連接的第二呼吸速度計；和f)一歧管，其具有一外部進(jìn)氣口、一將所述外部進(jìn)氣口連接到所述第一呼吸速度計的第一通道和一將所述外部出氣口連接到所述第二呼吸速度計的第二通道。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的體積描記器，其中所述管道具有大體上相同的長度。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的體積描記器，其進(jìn)一步包括一與所述測試腔連通的第一轉(zhuǎn)換器出口和一與所述參考腔連通的第二轉(zhuǎn)換器出口。
17.一種體積描記器，其包含a)一水平圓筒外壁；b)一將所述圓筒壁分成一測試腔和一參考腔的共同分隔壁；c)一安裝在所述圓筒壁上與所述測試腔連通的第一呼吸速度計；d)一安裝在所述圓筒壁上與所述參考腔連通的第二呼吸速度計；和e)一覆蓋所述第一和第二呼吸速度計的外殼，所述外殼具有一外部進(jìn)氣口和一將所述外部進(jìn)氣口連接到所述第一和第二呼吸速度計的通道。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的體積描記器，其進(jìn)一步包括一與所述測試腔連通的第一轉(zhuǎn)換器出口和一與所述參考腔連通的第二轉(zhuǎn)換器出口。
全文摘要
通過增加一歧管為體積描記器測試腔和參考腔提供一共同外部空氣源，提高了體積描記器中空氣體積變化測量的精確度。優(yōu)選體積描記器包括被一共同分隔壁分開的測試腔和參考腔、與所述腔連通的多個呼吸速度計，和一具有一與所述測試腔連通的第一進(jìn)口和一與所述參考腔連通的第二進(jìn)口的差壓轉(zhuǎn)換器。所述歧管包括一外部進(jìn)氣口和一在兩個呼吸速度計與所述進(jìn)氣口之間延伸的通道。所述通道可為獨(dú)立管道或?qū)Ч艿男问?，或可為一覆蓋所述呼吸速度計的共同外殼的形式。優(yōu)選地，所述外部進(jìn)氣口到所述兩個呼吸速度計的距離大約相同。
文檔編號A61B5/08GK101043846SQ200480015899
公開日2007年9月26日 申請日期2004年5月26日 優(yōu)先權(quán)日2003年6月12日
發(fā)明者約瑟夫·洛馬斯克 申請人:布克斯科電子有限公司