CN111033203B - 压力测定装置和压力测定方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供压力测定装置和压力测定方法。本发明的压力测定装置(1)利用张力测量法对测定对象物的内压进行测定，该测定对象物包括被流体充满的内部空间和具有弯曲面的表层。该压力测定装置(1)的特征在于，包括：具备隔膜(111A)的压力传感器(111)；按压单元(12)，将所述压力传感器按压于所述测定对象物；以及控制单元，进行各种运算并控制装置的工作，所述控制单元获取所述压力传感器与所述测定对象物的接触面处的所述隔膜的法线方向的位移值(y)，并且基于该获取的位移值来排除作用于所述测定对象物的张力(T)的影响。

Description

压力测定装置和压力测定方法
技术领域
本发明涉及一种对内部被流体充满的物体的压力进行测定的技术。
背景技术
以往，作为对具有被流体充满的内部空间的测定对象物的内部压力进行测定的方法，已知张力测量法，利用了该原理的血压测定(即血管的内压测定)方法是公知技术。具体地说，将压力传感器按压于体表附近的血管，使在自然状态下为弯曲面的血管壁产生平坦部，由此通过减少作用于血管壁的张力影响，从而使血管的内压与外压平衡，非侵入性地测定血压(例如参照专利文献1)。
为了利用这种张力测量法对测定对象物的内压进行测定，并不是仅仅将压力传感器按压于测定对象物即可，还需要以在与压力传感器的按压方向垂直的方向上产生平坦面的方式使压力传感器贴紧。如果不以上述方式操作，则不能减少作用于测定对象物的张力影响，不能测定准确的压力值。
并且，可以说以产生适合于压力测定的平坦面的方式将压力传感器按压于测定对象物并维持该状态并不容易，由于压力传感器的按压方向与测定对象的平坦面所呈的角度的偏差，在很多情况下不能准确地测定压力值。
对此，提出了一种技术，测定装置使用xyz三轴传感器，不仅检测按压方向(z轴)的压力，还检测与按压方向正交的方向(x轴、y轴)的压力，对起因于这种偏差的误差进行修正，准确地对测定对象的压力值进行测定(专利文献2)。但是，在使用这种三轴传感器的方法中存在装置成本变高的问题。
另一方面，在使用一个隔膜上配置有应变仪这样的一般的压力传感器的情况下，即使在以产生适当的平坦面的方式按压了压力传感器时，微观上隔膜也产生由测定对象物的弯曲面引起的位移。在产生了这样的由测定对象物的弯曲面引起的位移(以下也称为变形)的部分处，不能排除测定对象物的张力影响，其结果存在不能准确地对测定对象物的内压进行测量的问题。
专利文献1：日本专利公开公报特开平6-14892号
专利文献2：日本专利公开公报特开2011-239840号
发明内容
鉴于上述状况，本发明的目的在于提供一种技术，在使用具备隔膜的压力传感器并利用张力测量法进行压力测定的情况下，排除测定对象的张力影响，测定准确的压力值。
为了解决上述课题，本发明的压力测定装置利用张力测量法对测定对象物的内压进行测定，所述测定对象物包括被流体充满的内部空间和具有弯曲面的表层，所述压力测定装置的特征在于，包括：具备隔膜和压敏元件的压力传感器；按压单元，将所述压力传感器按压于所述测定对象物；以及控制单元，进行各种运算并控制装置的工作，以在所述测定对象物的表层产生平坦部的方式将所述压力传感器按压于所述测定对象物的状态下，在所述隔膜产生位移的情况下，所述控制单元获取所述压力传感器与所述测定对象物的接触面处的所述隔膜的法线方向的位移值，并且基于获取的所述位移值来排除作用于所述测定对象物的张力影响。
按照这种装置，利用具备隔膜的压力测定装置来测量在由弯曲面包围的中空部具有流体的物体的内压时，能够排除在装置的原理上不能避免的隔膜的变形部分所产生的张力影响，对测定对象物的准确的内压进行测定。另外，所述隔膜的法线方向的位移值可以基于所述压力传感器的输出来算出，也可以使用与所述压力传感器不同的测量单元来测量。
此外，优选的是，所述压力测定装置包括隔膜的弹性各自不同的多个所述压力传感器，所述控制单元获取多个所述压力传感器中的所述隔膜的法线方向的位移值，并且使用获取的多个所述位移值和获取各所述位移值时的压力传感器的输出值，算出排除了作用于所述测定对象物的张力影响的内压测定值。
按照这种结构，使用对应于隔膜的弹性不同而得到的多个位移值和获取各位移值时的对应的各压力传感器的输出值，能够建立将张力影响和测定对象的内压作为未知数的联立方程式，由此能够消除(排除)张力影响，通过计算求出测定对象物的内压。
此外，优选的是，所述按压单元以不同的按压力多次将所述压力传感器按压于所述测定对象物，所述控制单元分别针对所述不同的按压力的多次按压获取所述隔膜的法线方向的位移值，并且使用获取的多个所述位移值和获取各所述位移值时的压力传感器的输出值，算出排除了作用于所述测定对象物的张力影响的内压测定值。
由此，可以不增加压力传感器的数量，与上述同样通过计算求出测定对象物的内压，因此能够提供一种成本更优异的装置。
此外，优选的是，所述压力传感器还包括具备所述隔膜的面成为壁的一部分的密闭空间，所述压力测定装置包括：传感器内压获取单元，获取所述密闭空间内的压力；以及传感器内压调整单元，对所述密闭空间内进行加压和减压，在所述压力传感器被按压于所述测定对象物的状态下，所述控制单元以使所述隔膜的法线方向的位移值为0的方式调整所述密闭空间内的压力，并且通过将所述位移值为0的状态的所述密闭空间内的压力值作为所述测定对象物的内压值，来排除作用于所述测定对象物的张力影响。
在测定对象物被压力传感器按压而产生了平坦面的状态下，如上所述，如果隔膜的法线方向的位移值为0，则在该隔膜的抵接部位处没有张力影响。即，隔膜的法线方向的位移值为0的所述密闭空间内压力与测定对象物的内压在不受张力影响的状态下平衡，因此通过将该密闭空间内的压力值作为测定对象物的内压值，能够排除张力影响对测定对象物的准确的内压进行测定。
此外，优选的是，所述传感器内压调整单元以不同的压力多次加压，所述控制单元分别针对所述不同的压力的多次加压获取所述隔膜的法线方向的位移值，并且使用获取的多个所述位移值和获取各所述位移值时的所述密闭空间内的压力值，算出排除了作用于所述测定对象物的张力影响的内压测定值。
由此，由于不需要使隔膜完全平坦化，所以不需要进行复杂且精密的压力控制，能够提供成本更优异的装置。
此外，本发明的压力测定方法使用具备隔膜和压敏元件的压力传感器并利用张力测量法对测定对象物的内压进行测定，所述测定对象物包括被流体充满的内部空间和具有弯曲面的表层，所述压力测定方法的特征在于，包括：变形获取步骤，以在所述测定对象物的表层产生平坦部的方式将所述压力传感器按压于所述测定对象物的状态下，在所述隔膜产生位移的情况下，所述变形获取步骤获取所述压力传感器被按压于所述测定对象物的接触面处的所述隔膜的法线方向的位移值；以及张力成分排除步骤，基于在所述变形获取步骤中获取的所述隔膜的法线方向的位移值，排除作用于所述测定对象物的张力影响。
按照这种方法，使用具备隔膜的压力传感器来测量在由弯曲面包围的中空部具有流体的物体的内压时，能够排除在隔膜的变形部分产生的张力影响，对测定对象物的准确的内压进行测定。
此外，优选的是，在所述变形获取步骤中，获取所述隔膜的法线方向的多个位移值，在所述张力成分排除步骤中，使用在所述变形获取步骤中获取的多个值和获取各值时的压力传感器的输出值，算出排除了作用于所述测定对象物的张力影响的内压测定值。
按照这种方法，使用关于得到的隔膜的位移的多个值和获取各位移值时的对应的各压力传感器的输出值，能够建立将张力影响和测定对象的内压作为未知数的联立方程式，由此能够消除(排除)张力影响，通过计算求出测定对象物的内压。
此外，优选的是，在所述变形获取步骤中，利用隔膜的弹性不同的多个压力传感器来获取所述测定对象物的多个部位的所述位移值。
此外，优选的是，在所述变形获取步骤中，通过将压力传感器以不同的按压力多次按压于测定对象物，来多次获取与所述不同的按压力对应的所述隔膜的法线方向的位移值。
此外，优选的是，所述压力传感器在内部还包括具备所述隔膜的面成为壁的一部分的密闭空间，在所述张力成分排除步骤中，在所述压力传感器被按压于所述测定对象物的状态下，以使所述隔膜的法线方向的位移值为0的方式对所述密闭空间内进行加压，并且通过将加压后的所述密闭空间内的压力值作为所述测定对象物的内压值，来排除作用于所述测定对象物的张力影响。
此外，优选的是，所述压力传感器在内部还包括具备所述隔膜的面成为壁的一部分的密闭空间，在所述变形获取步骤中，在所述压力传感器被按压于所述测定对象物的状态下，以不同的压力多次对所述密闭空间进行控制，多次获取与所述不同的压力对应的所述隔膜的法线方向的位移值。
按照本发明，能够提供一种技术，在使用具备隔膜的压力传感器并利用张力测量法进行压力测定的情况下，排除测定对象的张力影响来测定准确的压力值。
附图说明
图1是表示实施例1的压力测定装置的整体结构的框图。
图2是表示实施例1的压力测定装置的测量部安装于测定对象物的状态的示意图。
图3是示意性表示实施例1的压力测定装置的测量部的结构和测量时的状态的截面图。
图4是表示实施例1的压力测定装置的传感器部的与测定对象物接触侧的面的图。
图5是表示实施例1的压力测定装置的控制部的功能构成的概要的框图。
图6是表示实施例1的压力测定装置进行的处理流程的一例的流程图。
图7是说明将压力测定装置按压于测定对象物时的抵接部位的状态的简要截面图。
图8的(A)是表示将实施例1的压力测定装置的测量部按压于测定对象物时的第一压力传感器和测定对象物的状态的简要截面图，图8的(B)是表示将实施例1的压力测定装置的测量部按压于测定对象物时的第二压力传感器和测定对象物的状态的简要截面图。
图9是表示实施例1的变形例的压力测定装置的功能构成的框图。
图10是表示实施例1的变形例的压力测定装置的内压测定处理流程的流程图。
图11是表示实施例2的压力测定装置的传感器部的结构的简要截面图。
图12是表示实施例2的压力测定装置的内压测定处理流程的流程图。
图13是表示实施例2的变形例的压力测定装置的功能构成的框图。
图14是表示实施例2的变形例的压力测定装置的内压测定处理流程的流程图。
具体实施方式
下面参照附图，并基于实施例对本发明的实施方式例示性地进行详细说明。但是，实施例中记载的结构部件的尺寸、材质、形状及其相对配置等只要没有特别记载，则并不意图将本发明的范围仅限于此。
<实施例1>
首先，按照图1～图8，对本发明的实施例1进行说明。本实施例的压力测定装置是如下的装置：能够利用张力测量法对在由弯曲面包围的内部空间具有流体的物体的内压进行测定。在此，张力测量法(tonometry)是指如下的方法：以适当的压力按压测定对象物的表层而产生平坦的部位，由此抑制作用于测定对象物表面的张力的影响，使该平坦部分处的测定对象物的内压与外压平衡，对测定对象物的内压进行测量。
(压力测定装置的结构)
图1是表示本实施例的压力测定装置1的整体结构的框图。压力测定装置1大致具有测量部10、控制部20、输入部30、存储部40和输出部50。另外，压力测定装置1可以是在测定时将测定对象物承载于固定台来使用的固定式装置，也可以是佩戴于测定对象物来使用的可移动式装置。
测量部10利用传感器部11对测定对象物的内压进行测量。图2是表示测量部10安装于测定对象物(例如送水软管)的状态的示意图，图3是示意性表示测量部10的结构和测量时的状态的截面图。如图2、图3所示，测量部10包括传感器部11和用于将传感器部11按压于测定对象物的按压机构12，传感器部11配置成与测定对象物的表层接触。
图4是表示传感器部11的与测定对象物接触侧的面的图。如图4所示，在传感器部11排列配置有第一压力传感器111和第二压力传感器112，测量部10以传感器的排列方向A与测定对象物的长边方向一致的方式安装于测定对象物。
第一压力传感器和第二压力传感器分别包括圆形的隔膜和形成在该隔膜上方的压敏元件，对该压敏元件借助受到压力的隔膜而变形所产生的电阻变化进行检测。即，在隔膜产生了位移(变形)的情况下，能够测量该位移。
第一压力传感器111的隔膜(以下称为第一隔膜)111A与第二压力传感器的隔膜(以下称为第二隔膜)112A的厚度不同，第一隔膜111A比第二隔膜112A薄。即，第一隔膜111A与第二隔膜112A相比弹性模量小，在以相同的按压力按压于测定对象物的情况下，第一隔膜111A更大幅度地位移。另外，在本实施例中构成为各隔膜的厚度不同，但是只要构成为每个隔膜的弹性模量不同即可，例如也可以通过改变隔膜的材质等而使每个隔膜的弹性模量不同。
按压机构12例如由空气袋和调整该空气袋的内压的泵构成。如果控制部20控制泵而使空气袋的内压升高，则利用空气袋的膨胀将各压力传感器按压于测定对象物表面。另外，按压机构12并不限定于使用空气袋，只要能够调整按压力即可。
控制部20进行压力测定装置1的各部分的控制、测定的数据的记录及分析、以及数据的输入输出等各种处理。控制部20包括处理器、ROM(Read Only Memory：只读存储器)和RAM(Random Access Memory：随机存取存储器)等。通过由处理器读入存储于ROM或存储部40的程序并执行来实现后述的控制部20的功能。RAM作为控制部20进行各种处理时的工作存储器发挥功能。
输入部30向用户提供操作界面。例如可以使用操作按钮、开关和触摸面板等。
存储部40是能够进行数据的存储和读出的存储介质，存储由控制部20执行的程序、从测量部10得到的测量数据以及通过对测量数据进行处理而得到的各种数据等。存储部40例如使用闪存器。存储部40可以是存储卡等可移动式的存储部，也可以内置于压力测定装置1。
输出部50向用户提供进行信息输出的界面。例如可以使用液晶显示器、扬声器等。除此以外，还可以使用液晶显示器以外的显示装置、扬声器以外的声音输出装置、以及与其他设备之间进行数据通信的通信装置等，通信装置中的数据通信方式可以是有线方式，也可以是无线方式。此外，也可以组合使用上述示例。
(控制部的功能)
图5是表示控制部20的功能构成的概要的框图。如图5所示，控制部20具有第一传感器输出值保持部21、第二传感器输出值保持部22、第一隔膜位移值获取部23、第二隔膜位移值获取部24和内压算出部25作为基本功能。在本实施例中，控制部20通过执行必要的程序而发挥上述各部分的功能。
第一传感器输出值保持部21具有保持从第一压力传感器111的压敏元件以电信号输出的压力值的功能，第二传感器输出值保持部22具有保持从第二压力传感器112的压敏元件以电信号输出的压力值的功能。
第一隔膜位移值获取部23具有获取传感器部11被按压于测定对象物而产生的第一隔膜111A的位移值的功能，第二隔膜位移值获取部24同样地具有获取第二隔膜112A的位移值的功能。另外，在本实施例中，如后所述，基于第一压力传感器111和第二压力传感器112各自的输出值来算出各隔膜的位移值。
如后所述，内压算出部25具有如下功能：基于从第一传感器输出值保持部21、第二传感器输出值保持部22、第一隔膜位移值获取部23和第二隔膜位移值获取部24得到的值，利用预定的计算式排除测定对象物的张力影响来算出内压。
(用于内压测定的处理)
接着，说明在本实施例的压力测定装置1中，对测定对象物的内压进行测定的处理。图6是表示本实施例的压力测定装置1进行的处理流程的一例的流程图。如图6所示，控制部20首先控制测量部10的按压机构12，以在测定对象物的表层产生平坦部的方式将传感器部11按压于测定对象物，并且将该按压力维持为适当的状态(步骤S101)。接着，得到分别来自传感器部11的第一压力传感器111和第二压力传感器112的输出值、以及第一隔膜111A和第二隔膜112A各自的位移值(步骤S102)。接着，使用在步骤S102中得到的值和预定的算式，通过算出排除了张力影响的值来测定内压(步骤S103)。另外，预定的算式预先存储在ROM或存储部40内。并且，将算出的值输出到输出部50(例如液晶显示器)(步骤S104)。
(关于预定的算式)
如上所述，控制部20进行基于预定的算式算出测定对象物的内压的处理，以下对该预定的算式进行说明。图7是将具备直径a的圆形隔膜的压力传感器按压于内压Pi的测定对象物的状态的简要截面图。图中的Po表示作用于测定对象物的外压，y表示隔膜的法线方向的位移，T表示作用于测定对象物表层的张力，r表示隔膜的圆弧状的位移的半径。如图7所示，被按压于测定对象物的隔膜不完全平坦而是以变形为圆弧状的方式位移，内压Pi加上由测定对象物的张力产生的影响T/r所得的力与外压Po平衡。即，外压Po不能准确地表示内压Pi，以下的关系式(1)成立。
[算式1]
Figure GDA0003048446890000101
其中，根据y和a求出r的算式为以下的式(2)。
[算式2]
Figure GDA0003048446890000102
因此，根据式(1)和式(2)，测定对象物的内压Pi能够由以下的式(3)求出。
[算式3]
Figure GDA0003048446890000103
并且，由于Po和y具有以下的式(4)的关系，所以隔膜的法线方向的位移y能够由外压Po的值、隔膜的泊松比v、隔膜的杨氏模量(弹性模量)E、隔膜的厚度t、隔膜的直径a这样的各常数而得到。在本实施例中，如此根据上述各常数和传感器的输出值(即Po)获取隔膜的位移。另外，由于v、E、t、a这样的各常数针对搭载于传感器的每个隔膜而确定，所以可以预先登记于存储部等。
[算式4]
Figure GDA0003048446890000104
如上所述，在测定对象物的张力明确的情况下，利用上述式(3)，能够准确地求出内压Pi，但是在张力T的值并非常数的情况下，不能准确地求出内压Pi。另外，如果能够使隔膜的圆弧形状的位移完全平坦化，则能够使r无限大而使T/r的值为0，作为Pi＝Po，能够排除张力影响而准确地求出内压Pi，但是在使用了隔膜的传感器的结构下，不能成为上述方式。
因此，通过使用隔膜的弹性不同的其他传感器，从同一测定对象物得到两种值，从而排除T的影响来算出测定对象物的内压Pi。图8是表示将测量部10按压于测定对象物时的各传感器和测定对象物的状态的简要截面图，图8的(A)表示第一压力传感器111和测定对象物的状态，图8的(B)表示第二压力传感器112和测定对象物的状态。如上所述，第一隔膜111A和第二隔膜112A的厚度不同，如图8所示，各隔膜的法线方向的位移的大小不同。在图8中，t1表示第一隔膜111A的厚度，t2表示第二隔膜112A的厚度，y1表示第一隔膜111A的位移，y2表示第二隔膜112A的位移。
在此，当处于图8所示的状态时，得到以下的式(5)和式(6)。
[算式5]
Figure GDA0003048446890000111
[算式6]
Figure GDA0003048446890000112
并且，能够根据上述式(5)和式(6)得到排除张力T的影响而求出内压Pi的以下的式(7)。
[算式7]
Figure GDA0003048446890000113
即，控制部20使用预先保持的式(7)、第一压力传感器111和第二压力传感器112各自的输出(即Po1、Po2)的值、以及第一隔膜111A和第二隔膜112A各自的位移(即y1、y2)的值，算出测定对象物的内压Pi。
通过形成为上述的压力测定装置1的结构，在使用具备隔膜的压力传感器并利用张力测量法进行压力测定的情况下，能够排除测定对象物的张力影响，测定准确的压力值。
(实施例1的变形例1)
另外，在上述实施例1的压力测定装置1中，构成为传感器部11包括隔膜的弹性各自不同的两个传感器，但是也可以构成为包括一个传感器。在这种情况下，功能构成和用于内压测定的处理流程如下所述。
图9是表示变形例的压力测定装置1的功能构成的框图，图10是表示变形例的压力测定装置1的内压测定处理流程的流程图。如图9所示，本变形例的压力测定装置1的控制部20具有第一按压时传感器信息保持部201、第二按压时传感器信息保持部202和内压算出部203作为基本功能。另外，除了传感器部11的传感器数量和控制部20的功能以外的其他的装置整体结构与上述实施例1基本相同。
并且，如图10所示，本变形例的控制部20首先控制测量部10的按压机构12，将传感器部11以第一按压力按压于测定对象物并维持该状态(步骤S201)。并且，获取传感器部11的输出值和隔膜的位移值(步骤S202)，并将它们保持于第一按压时传感器信息保持部201(步骤S203)。
接着，再次控制测量部10的按压机构12，将传感器部11以第二按压力按压于测定对象物并维持该状态(步骤S204)。并且，获取传感器部11的输出值和隔膜的位移值(步骤S205)，并将它们保持于第二按压时传感器信息保持部202(步骤S206)。
这样，即使使用单一的压力传感器，也能够通过依次改变将该传感器按压于测定对象物的按压力，从而针对同一测定对象物得到的传感器的输出(即Po)和隔膜的位移(即y)值为多个。另外，在此只要能够得到不同的传感器的输出值和与其对应的隔膜的位移值即可，例如，在步骤S201和步骤S204中，也可以不将第一按压力和第二按压力预先设定为数值，而是以得到第一位移值和第二位移值的方式控制按压机构。
并且，使用保持于第一按压时传感器信息保持部201和第二按压时传感器信息保持部202的值、以及上述算式(7)，通过算出排除了张力影响的值来测定内压(步骤S207)。并且，将算出的值输出到输出部50(步骤S208)。
如上所述，通过使压力测定装置1成为本变形例的结构，能够使搭载于装置的传感器的数量为一个，能够有助于装置的小型化和低成本化。
(实施例1的变形例2)
此外，压力测定装置1可以构成为包括张力算出部作为控制部20的功能，以便能够对测定对象物的张力进行测定。张力算出部具有利用预定的计算式算出测定对象物的张力的功能。
例如，能够基于多个传感器输出值和多个隔膜的位移值，利用从上述式(5)和式(6)得到的以下的式(8)而求出测定对象物的张力T。
[算式8]
Figure GDA0003048446890000131
此外，暂且求出某个时点的内压Pi1，则也能够基于该内压Pi1的值，利用从上述式(5)得到的以下的式(9)来求出T。
[算式9]
Figure GDA0003048446890000132
如果利用上述式(8)或式(9)暂且得到测定对象物的张力T的值，则能够通过将该值代入上述式(3)而准确地对测定对象物的内压进行测定。即，如果得到一个传感器输出值和一个隔膜的位移值，则能够基于这些值准确地测定内压，因此即使在如上述变形例1那样，所包括的传感器为一个的情况下，也能够连续地对测定对象物的内压进行测定。
<实施例2>
接着，对本发明的其他实施例进行说明。本实施例与上述实施例1相比，除了传感器部11的结构不同以外，排除了测定对象物的张力影响的内压的求出方法也不同，但是由于装置整体具有很多共同的结构，所以这些结构被赋予相同的附图标记并省略详细说明。
图11是表示本实施例的压力测定装置的测量部10的结构的简要截面图。传感器部11包括圆形的隔膜113和形成在该隔膜113上方的压敏元件，此外，包括隔膜113成为壁的一部分的内部密闭空间(以下称为腔室)114。并且，还包括测定腔室114内的压力的腔室内压传感器116和对腔室114内进行加减压来调整内压的腔室内压调整泵(以下称为泵)117。另外，本实施例中的腔室内压传感器116相当于传感器内压测量单元，泵117相当于传感器内压调整单元。
接着，对本实施例中的用于内压测定的处理流程进行说明。图12是表示本实施例的压力测定装置的内压测定处理流程的流程图。如图12所示，本实施例的压力测定装置的控制部20首先控制测量部10的按压机构12，以在测定对象物的表层产生平坦部的方式将传感器部11按压于测定对象物并维持该状态(步骤S301)。接着，在该状态下，测量隔膜113的法线方向的位移值(步骤S302)，控制泵117使该值为0(步骤S303)。并且，得到该状态下的腔室内压传感器116的输出值(步骤S304)，并将其输出到输出部50(步骤S305)。
如上所述，在隔膜113被按压于测定对象物的状态下，隔膜113以圆弧状产生变形而相对于测定对象物产生法线方向的位移。在此，如果通过提高腔室114的内压而推回隔膜113从而成为完全平坦的状态(即，使隔膜的法线方向的位移值为0)，则测定对象物的内压与腔室114内的压力不受张力影响而完全平衡。
如上所述，通过将腔室内压传感器116的输出值作为测定对象物的内压，从而能够排除测定对象物的张力影响来测定准确的内压值。
(实施例2的变形例1)
另外，上述实施例2是如下方法：通过提高腔室114的内压而推回隔膜113从而成为完全平坦的状态，由此排除测定对象物的张力影响来测定准确的内压值，但是也能够不使隔膜113成为完全平坦的状态来排除测定对象物的张力影响。在这种情况下，功能构成和用于内压测定的处理流程如下所示。
图13是表示实施例2的变形例的压力测定装置1的功能构成的框图，图14是表示本变形例的压力测定装置1的内压测定处理流程的流程图。如图13所示，本变形例的压力测定装置1的控制部20具有第一加压时传感器信息保持部401、第二加压时传感器信息保持部402和内压算出部403作为基本功能。另外，装置整体结构与上述实施例2基本相同。
如图14所示，本实施例的控制部20首先控制测量部10的按压机构12，将传感器部11按压于测定对象物(步骤S401)，接着，在该状态下，控制泵117向腔室内施加第一压力并维持该状态(步骤S402)。并且，获取传感器部11的输出值和隔膜113的位移值(步骤S403)，并将它们保持于第一加压时传感器信息保持部401(步骤S404)。
接着，控制泵117向腔室114内施加第二压力并维持该状态(步骤S405)。并且，获取传感器部11的输出值和隔膜113的位移值(步骤S406)，并将它们保持于第二加压时传感器信息保持部402(步骤S407)。
这样，即使隔膜113没有完全平坦化，也能够通过依次改变向腔室114内施加的压力，从而针对同一测定对象物得到的腔室内压和隔膜的位移值为多个。另外，在此只要能够得到不同的腔室内压和与其对应的隔膜的位移值即可，例如，在步骤S402和步骤S405中，也可以不将第一压力和第二压力预先设定为数值，而是以得到第一位移值和第二位移值的方式控制泵117。
并且，使用保持于第一加压时传感器信息保持部401和第二加压时传感器信息保持部402的值、以及以下的算式(10)，通过算出排除了张力影响的值来测定内压(步骤S408)。此外，将算出的值输出到输出部50(步骤S409)。
[算式10]
Figure GDA0003048446890000161
另外，上述算式(10)的Pc1表示第一加压时的腔室内压，Pc2表示第二加压时的腔室内压，y1表示第一加压时的隔膜的位移，y2表示第二加压时的隔膜113的位移。
通过利用上述方法测定内压，从而能够不使隔膜113完全平坦化来测定对象的内压，所以不需要用于使隔膜113成为完全的平坦状态的复杂且精密的压力控制，能够抑制装置的成本。
(实施例2的变形例2)
此外，装置的功能构成也可以构成为包括张力算出部作为控制部20的功能。张力算出部具有利用预定的计算式算出测定对象物的张力的功能。在实施例2中，可以利用上述式(9)和暂且得到的内压值求出张力T。
在此，在内压测定后，如果在传感器部11被按压于测定对象物的状态下使腔室114向大气开放，则能够持续得到传感器输出值(Po)和隔膜113的位移值(y)。并且，由于直径a是恒定值，所以通过将它们和上述得到的张力T的值代入上述式(3)，从而能够准确地对测定对象物的内压进行测定。此外，由于也能够基于持续得到的Po和y来连续地测定内压，因此能够连续地对测定对象物的内压进行测定。
<其他>
上述各实施例仅仅是例示性说明本发明的实施例，本发明并不限定于上述具体方式。本发明能够在其技术构思的范围内进行各种变更和组合。例如，传感器部11的传感器也可以在图4中的B方向上在阵列上设置多个。由此，例如在测定对象物是桡骨动脉的情况下，即使在测定对象物本身不能佩戴压力测定装置1的情况下，也能够使用示出最良好的测量结果的传感器的值，稳定地进行测定。
此外，压力传感器也可以由MEMS(Micro Electro Mechanical Systems：微机电系统)形成，在这种情况下，也可以与控制部20的一部分或全部一体形成。此外，多个压力传感器也可以形成在一个芯片上。如果采用这种结构，则能够使装置整体小型化，装置也能够应用于小的测定对象物。
此外，也可以由压敏薄膜形成压力传感器。由此，能够提高相对于测定对象物的贴紧性，能够提高测定的精度。此外，如果测定对象物是生物的器官，则能够提高装置的佩戴性并减轻不适感。
此外，在上述实施例中，构成为测定结果输出到输出部，但是也可以与此配合，将测定值存储并累积于存储部。此外，并不是一定需要输出部，也可以构成为仅仅将测定值记录于存储部。
本发明的应用范围广，测定对象物不限于上述实施例所例示的送水软管。例如，也可以应用于包括血管等生物器官、气垫、水床等的各种弹性物等。
附图标记说明
1···压力测定装置
10···测量部
11···传感器部
12···按压机构
20···控制部
30···输入部
40···存储部
50···输出部
Po···外压
Pi···内压
T···测定对象物表层的张力
a···隔膜的直径
y···隔膜相对于测定对象物在法线方向的位移
r···圆弧的半径。

Claims (11)

1.一种压力测定装置，利用张力测量法对测定对象物的内压进行测定，所述测定对象物包括被流体充满的内部空间和具有能够弹性变形的弯曲面的表层，
所述压力测定装置的特征在于，包括：
具备隔膜和压敏元件的压力传感器；
按压单元，将所述压力传感器按压于所述测定对象物；以及
控制单元，进行各种运算并控制装置的工作，
以在所述测定对象物的表层产生平坦部的方式将所述压力传感器按压于所述测定对象物的状态下，在所述隔膜产生位移的情况下，所述控制单元获取所述压力传感器与所述测定对象物的接触面处的所述隔膜的法线方向的位移值，并且基于获取的所述位移值来排除作用于所述测定对象物的张力影响。
2.根据权利要求1所述的压力测定装置，其特征在于，
包括隔膜的弹性各自不同的多个所述压力传感器，
所述控制单元获取多个所述压力传感器中的所述隔膜的法线方向的位移值，并且使用获取的多个所述位移值和获取各所述位移值时的压力传感器的输出值，算出排除了作用于所述测定对象物的张力影响的内压测定值。
3.根据权利要求1所述的压力测定装置，其特征在于，
所述按压单元以不同的按压力多次将所述压力传感器按压于所述测定对象物，
所述控制单元分别针对所述不同的按压力的多次按压获取所述隔膜的法线方向的位移值，并且使用获取的多个所述位移值和获取各所述位移值时的压力传感器的输出值，算出排除了作用于所述测定对象物的张力影响的内压测定值。
4.根据权利要求1所述的压力测定装置，其特征在于，
所述压力传感器还包括具备所述隔膜的面成为壁的一部分的密闭空间，
所述压力测定装置包括：
传感器内压获取单元，获取所述密闭空间内的压力；以及
传感器内压调整单元，对所述密闭空间内进行加压和减压，
在所述压力传感器被按压于所述测定对象物的状态下，所述控制单元以使所述隔膜的法线方向的位移值为0的方式调整所述密闭空间内的压力，并且通过将所述位移值为0的状态的所述密闭空间内的压力值作为所述测定对象物的内压值，来排除作用于所述测定对象物的张力影响。
5.根据权利要求1所述的压力测定装置，其特征在于，
所述压力传感器还包括具备所述隔膜的面成为壁的一部分的密闭空间，
所述压力测定装置包括：
传感器内压获取单元，获取所述密闭空间内的压力；以及
传感器内压调整单元，对所述密闭空间内进行加压和减压，
在所述压力传感器被按压于所述测定对象物的状态下，所述传感器内压调整单元以不同的压力多次施加内压，所述控制单元分别针对所述不同的压力的多次施加压力获取所述隔膜的法线方向的位移值，并且使用获取的多个所述位移值和获取各所述位移值时的所述密闭空间内的压力值，算出排除了作用于所述测定对象物的张力影响的内压测定值。
6.一种压力测定方法，使用具备隔膜和压敏元件的压力传感器并利用张力测量法对测定对象物的内压进行测定，所述测定对象物包括被流体充满的内部空间和具有能够弹性变形的弯曲面的表层，
所述压力测定方法的特征在于，包括：
变形获取步骤，以在所述测定对象物的表层产生平坦部的方式将所述压力传感器按压于所述测定对象物的状态下，在所述隔膜产生位移的情况下，所述变形获取步骤获取所述压力传感器被按压于所述测定对象物的接触面处的所述隔膜的法线方向的位移值；以及
张力成分排除步骤，基于在所述变形获取步骤中获取的所述隔膜的法线方向的位移值，排除作用于所述测定对象物的张力影响。
7.根据权利要求6所述的压力测定方法，其特征在于，
在所述变形获取步骤中，获取所述隔膜的法线方向的多个位移值，
在所述张力成分排除步骤中，使用在所述变形获取步骤中获取的多个值和获取各值时的压力传感器的输出值，算出排除了作用于所述测定对象物的张力影响的内压测定值。
8.根据权利要求6所述的压力测定方法，其特征在于，在所述变形获取步骤中，利用隔膜的弹性不同的多个压力传感器来获取所述位移值。
9.根据权利要求6所述的压力测定方法，其特征在于，在所述变形获取步骤中，通过将压力传感器以不同的按压力多次按压于测定对象物，来多次获取与所述不同的按压力对应的所述隔膜的法线方向的位移值。
10.根据权利要求6所述的压力测定方法，其特征在于，
所述压力传感器在内部还包括具备所述隔膜的面成为壁的一部分的密闭空间，
在所述张力成分排除步骤中，在所述压力传感器被按压于所述测定对象物的状态下，以使所述隔膜的法线方向的位移值为0的方式对所述密闭空间内进行加压，并且通过将加压后的所述密闭空间内的压力值作为所述测定对象物的内压值，来排除作用于所述测定对象物的张力影响。
11.根据权利要求6所述的压力测定方法，其特征在于，
所述压力传感器在内部还包括具备所述隔膜的面成为壁的一部分的密闭空间，
在所述变形获取步骤中，在所述压力传感器被按压于所述测定对象物的状态下，以不同的压力多次对所述密闭空间内进行加压，多次获取与不同的内部压力对应的所述隔膜的法线方向的位移值。
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