JP2003057261A - 気体又は混合気の流速及び／又はモル質量測定装置 - Google Patents
気体又は混合気の流速及び／又はモル質量測定装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】超音波伝播時間測定により医療機器内の気体又
は混合気の流速及び／又はモル質量を測定する測定装置
において、交換可能な測定管を完全滅菌可能にしなが
ら、モル質量の超音波測定時に、測定用通路内の気体の
モル質量のみを測定可能にする。 【解決手段】測定装置は、測定管１００と、この測定管
１００に取り外し可能に接続され、それぞれ不透気性の
膜２ａ，２ｂを介して測定管１００の内部空間と分離可
能な２個の超音波変換器２００，２００を備えている。
膜２ａ，２ｂは、気体を透過させない管状の接続構造を
形成するよう測定管１００内に配設されている。超音波
変換器２００，２００は、それぞれ対応する膜２ａ，２
ｂと面一に接触している。
は混合気の流速及び／又はモル質量を測定する測定装置
において、交換可能な測定管を完全滅菌可能にしなが
ら、モル質量の超音波測定時に、測定用通路内の気体の
モル質量のみを測定可能にする。 【解決手段】測定装置は、測定管１００と、この測定管
１００に取り外し可能に接続され、それぞれ不透気性の
膜２ａ，２ｂを介して測定管１００の内部空間と分離可
能な２個の超音波変換器２００，２００を備えている。
膜２ａ，２ｂは、気体を透過させない管状の接続構造を
形成するよう測定管１００内に配設されている。超音波
変換器２００，２００は、それぞれ対応する膜２ａ，２
ｂと面一に接触している。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、医療機器内の気体
又は混合気の流速及び／又はモル質量を超音波伝播時間
測定によって測定する測定装置に関する技術分野に属す
る。
又は混合気の流速及び／又はモル質量を超音波伝播時間
測定によって測定する測定装置に関する技術分野に属す
る。
【０００２】
【従来の技術】従来より、ドイツ特許公報ＤＥ４２２２
２８６Ｃ１により、いわゆる超音波スパイロメータは既
に公知であり、この公報では、交差感染を避けるため、
測定管に挿入可能で交換し易く、非常に滅菌性の高い呼
吸気用管が提案されている。この呼吸気用管は、測定用
通路への移行部分に、超音波を透過させるが微生物や汚
染物を略透過させない挿入体を挿入させるように測定用
の窓を備えている。この解決策では、送信セル対と受信
セル対とをそれぞれ形成する２個の超音波変換器が測定
用通路の測定管軸に対して斜めに配置されている。この
ようにして、測定管の側壁の外側に室が形成され、これ
らの室内にそれぞれ超音波変換器が収容されている。
２８６Ｃ１により、いわゆる超音波スパイロメータは既
に公知であり、この公報では、交差感染を避けるため、
測定管に挿入可能で交換し易く、非常に滅菌性の高い呼
吸気用管が提案されている。この呼吸気用管は、測定用
通路への移行部分に、超音波を透過させるが微生物や汚
染物を略透過させない挿入体を挿入させるように測定用
の窓を備えている。この解決策では、送信セル対と受信
セル対とをそれぞれ形成する２個の超音波変換器が測定
用通路の測定管軸に対して斜めに配置されている。この
ようにして、測定管の側壁の外側に室が形成され、これ
らの室内にそれぞれ超音波変換器が収容されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
の室は測定管の壁の外側に設けられるため、モル質量の
測定時に、測定用通路内の気体が測定されるだけでな
く、室内の気体や混合気も測定されてしまう。
の室は測定管の壁の外側に設けられるため、モル質量の
測定時に、測定用通路内の気体が測定されるだけでな
く、室内の気体や混合気も測定されてしまう。
【０００４】したがって、本発明の目的は、超音波伝播
時間測定により医療機器内の気体又は混合気の流速及び
／又はモル質量を測定するこの種の装置において、交換
可能な測定管を完全滅菌可能にしながら、モル質量の超
音波測定時に、測定用通路内の気体のモル質量のみを測
定可能にすることである。
時間測定により医療機器内の気体又は混合気の流速及び
／又はモル質量を測定するこの種の装置において、交換
可能な測定管を完全滅菌可能にしながら、モル質量の超
音波測定時に、測定用通路内の気体のモル質量のみを測
定可能にすることである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記の目的は、請求項１
の発明の特徴の組合せによって達成することができる。
この解決策によれば、測定装置は、測定管と、この測定
管に取外し可能に接続され、それぞれ不透気性の膜を介
して測定管の内部空間と分離可能な２個の超音波変換器
とを備え、上記膜は、気体を透過させない管状の接続構
造を形成するよう測定管内に配設されており、超音波変
換器は、それぞれ対応する膜と面一に接触している。
の発明の特徴の組合せによって達成することができる。
この解決策によれば、測定装置は、測定管と、この測定
管に取外し可能に接続され、それぞれ不透気性の膜を介
して測定管の内部空間と分離可能な２個の超音波変換器
とを備え、上記膜は、気体を透過させない管状の接続構
造を形成するよう測定管内に配設されており、超音波変
換器は、それぞれ対応する膜と面一に接触している。
【０００６】この解決策の主要な用途は、対応する装置
を普通に呼吸をしている患者又は人工呼吸器を付けた患
者の呼吸気の流速と成分とを測定することである。この
用途の場合、本発明に係る装置は、呼吸気の流れ又は呼
吸回路内に配置させることができる。肺機能の診断にと
って重要な様々なパラメータは、計測されたパラメータ
（流速、モル質量、圧力）に基づいて求めることができ
る。その例としては、１回換気量、機能的残気量があ
り、これらは、洗い出し又は洗い入れ法と流速及びモル
質量の解析、さらに圧力、流速、モル質量又は換気量の
間の関係を表す線図によって求めることができる。
を普通に呼吸をしている患者又は人工呼吸器を付けた患
者の呼吸気の流速と成分とを測定することである。この
用途の場合、本発明に係る装置は、呼吸気の流れ又は呼
吸回路内に配置させることができる。肺機能の診断にと
って重要な様々なパラメータは、計測されたパラメータ
（流速、モル質量、圧力）に基づいて求めることができ
る。その例としては、１回換気量、機能的残気量があ
り、これらは、洗い出し又は洗い入れ法と流速及びモル
質量の解析、さらに圧力、流速、モル質量又は換気量の
間の関係を表す線図によって求めることができる。
【０００７】本発明の好ましい実施形態は、請求項１の
従属項に基づいている。すなわち、上記膜は、超音波測
定用の通路が測定管の対称軸と平行になるように配設さ
れてもよい。
従属項に基づいている。すなわち、上記膜は、超音波測
定用の通路が測定管の対称軸と平行になるように配設さ
れてもよい。
【０００８】本発明の有利な態様では、気体供給用の連
結管が測定管の側面に、すなわち測定管の軸心に対して
垂直に接続されていてもよい。
結管が測定管の側面に、すなわち測定管の軸心に対して
垂直に接続されていてもよい。
【０００９】また、上記膜を介して測定管に接続され、
超音波パルスの伝播時間から流速及び／又はモル質量を
算出する電子手段をさらに備えていることが好ましい。
超音波パルスの伝播時間から流速及び／又はモル質量を
算出する電子手段をさらに備えていることが好ましい。
【００１０】さらに、装置内の気体の温度及び／又は装
置のハウジングの温度を測定する１個以上のセンサをさ
らに備えていてもよい。
置のハウジングの温度を測定する１個以上のセンサをさ
らに備えていてもよい。
【００１１】その場合、流速は公知の以下の式に従って
算出されることが好ましい。
算出されることが好ましい。
【００１２】
【数３】
【００１３】但し、Ｆは流速、ｔ１，ｔ２は超音波伝播
時間測定により測定された超音波パルスの伝播時間、ｋ
は次元調整された定数である。
時間測定により測定された超音波パルスの伝播時間、ｋ
は次元調整された定数である。
【００１４】また、上記気体又は混合気のモル質量は、
公知の次の式に従って算出されることが好ましい。
公知の次の式に従って算出されることが好ましい。
【００１５】
【数４】
【００１６】但し、Ｍはモル質量、Ｔは推定及び／又は
数学的モデル、及び／又は、装置内の１個以上のセンサ
による測定値により求められた気体温度、ｋは次元調整
された定数、ｔ１，ｔ２は電子回路により測定された超
音波パルスの伝播時間である。
数学的モデル、及び／又は、装置内の１個以上のセンサ
による測定値により求められた気体温度、ｋは次元調整
された定数、ｔ１，ｔ２は電子回路により測定された超
音波パルスの伝播時間である。
【００１７】上記超音波変換器は、測定管に対して一緒
に又は別々に接続させることが可能であり、さらには機
械的張力印加装置により膜に対して個別に又は１対の構
成で押圧されるように構成されていることが好ましい。
したがって、測定管は、超音波変換器から分離可能であ
り、洗浄目的、殺菌目的、又は使い捨て用の場合は使い
捨て目的のために全体を容易に交換することができる。
に又は別々に接続させることが可能であり、さらには機
械的張力印加装置により膜に対して個別に又は１対の構
成で押圧されるように構成されていることが好ましい。
したがって、測定管は、超音波変換器から分離可能であ
り、洗浄目的、殺菌目的、又は使い捨て用の場合は使い
捨て目的のために全体を容易に交換することができる。
【００１８】また、上記膜は、プラスチック又は金属か
ら形成することができる。
ら形成することができる。
【００１９】さらに、上記超音波変換器は、圧電セラミ
ック製であることが好ましく、その場合、インピーダン
ス整合層をさらに備えていてもよい。
ック製であることが好ましく、その場合、インピーダン
ス整合層をさらに備えていてもよい。
【００２０】また、上記インピーダンス整合層と膜との
間に、音波を伝播するゲル状のつなぎ物質、いわゆる
「超音波伝播ゲル」が介設されていてもよい。
間に、音波を伝播するゲル状のつなぎ物質、いわゆる
「超音波伝播ゲル」が介設されていてもよい。
【００２１】上記膜の音波伝播特性は、受信した信号の
振幅を測定することによって監視及び／又は制御しても
よい。
振幅を測定することによって監視及び／又は制御しても
よい。
【００２２】上記測定管内の気圧を適切な圧力センサで
測定し、さらに別のパラメータを算出してもよい。この
圧力監視は、装置を集中治療に使用する場合に特に望ま
しい。
測定し、さらに別のパラメータを算出してもよい。この
圧力監視は、装置を集中治療に使用する場合に特に望ま
しい。
【００２３】上記超音波変換器又はそのインピーダンス
整合層は、湾曲状の表面を有していると特に有利であ
る。この湾曲状の表面により、一方が超音波変換器であ
り、他方が膜である両者間の接続関係を大幅に向上させ
ることができる。この場合、超音波変換器が接続される
と、超音波変換器の表面と膜との間の空気が端縁に向か
って外側に移動し、超音波変換器の中心部に集中しない
ので、空気の混入を特に防止することができる。
整合層は、湾曲状の表面を有していると特に有利であ
る。この湾曲状の表面により、一方が超音波変換器であ
り、他方が膜である両者間の接続関係を大幅に向上させ
ることができる。この場合、超音波変換器が接続される
と、超音波変換器の表面と膜との間の空気が端縁に向か
って外側に移動し、超音波変換器の中心部に集中しない
ので、空気の混入を特に防止することができる。
【００２４】本発明の別の態様では、上記膜は、測定管
の本体に直接嵌め込まれるのではなく、減衰リングから
なる張渡し部材を介して嵌め込まれている。この減衰リ
ングからなる張渡し部材は、構造に起因する信号、すな
わち、空気では伝達されないが本体を介して両変換器間
に伝達される超音波信号を抑制する働きをする。
の本体に直接嵌め込まれるのではなく、減衰リングから
なる張渡し部材を介して嵌め込まれている。この減衰リ
ングからなる張渡し部材は、構造に起因する信号、すな
わち、空気では伝達されないが本体を介して両変換器間
に伝達される超音波信号を抑制する働きをする。
【００２５】
【発明の実施の形態】本発明の細部と長所を、図面で示
す実施形態に基づいてさらに詳細に説明する。図１
（ａ）〜図１（ｃ）に、個別に取付け可能な超音波変換
器を有する測定装置の実施形態を示す。測定管１００
は、プラスチック又は金属からなる膜２ａ，２ｂが組み
込まれた本体１からなる。これらの膜２ａ，２ｂは不透
気性に形成されている。それにより、この呼吸用の管
は、超音波変換器２００，２００が取り付けられていな
い状態でも、気体を透過させないように連結管８ａ，８
ｂを介して呼吸回路に接続されている。
す実施形態に基づいてさらに詳細に説明する。図１
（ａ）〜図１（ｃ）に、個別に取付け可能な超音波変換
器を有する測定装置の実施形態を示す。測定管１００
は、プラスチック又は金属からなる膜２ａ，２ｂが組み
込まれた本体１からなる。これらの膜２ａ，２ｂは不透
気性に形成されている。それにより、この呼吸用の管
は、超音波変換器２００，２００が取り付けられていな
い状態でも、気体を透過させないように連結管８ａ，８
ｂを介して呼吸回路に接続されている。
【００２６】各連結管８ａ，８ｂは、測定管１００が略
Ｕ字形になるように測定管１００の対称軸に対して垂直
に設けられている。本実施形態では、空気Ｓａ又はＳｂ
は、一方の連結管、例えば連結管８ａを介して測定装置
に流入し、測定用通路９に導入された後、もう一方の連
結管８ｂを介して再度測定装置から流出する。
Ｕ字形になるように測定管１００の対称軸に対して垂直
に設けられている。本実施形態では、空気Ｓａ又はＳｂ
は、一方の連結管、例えば連結管８ａを介して測定装置
に流入し、測定用通路９に導入された後、もう一方の連
結管８ｂを介して再度測定装置から流出する。
【００２７】測定管１００の本体１と膜２ａ，２ｂとは
機械部品のみを有しており、従って、問題なく洗浄又は
殺菌することができる。或いは、測定管１００は使い捨
て部品として製造し、使い捨て用に使用してもよい。こ
のことは、患者毎に新しい測定管１００を使用すること
を意味する。
機械部品のみを有しており、従って、問題なく洗浄又は
殺菌することができる。或いは、測定管１００は使い捨
て部品として製造し、使い捨て用に使用してもよい。こ
のことは、患者毎に新しい測定管１００を使用すること
を意味する。
【００２８】本体１には、測定用通路９内の気体の流速
及び／又はモル質量を求める２個の超音波変換器２０
０，２００が配設されている。この各超音波変換器２０
０は、インピーダンス整合層３ａ，３ｂと、超音波を発
生させる圧電セラミック材料４ａ，４ｂと、一定の環境
下では多段になる減衰層５ａ，５ｂと、保持部６ａ，６
ｂと、接続用ワイヤ７ａ，７ｂとで構成されている。超
音波変換器２００，２００が配設されたとき、インピー
ダンス整合層３ａ，３ｂはそれぞれ膜２ａ，２ｂと直接
面一に接触する状態になる。
及び／又はモル質量を求める２個の超音波変換器２０
０，２００が配設されている。この各超音波変換器２０
０は、インピーダンス整合層３ａ，３ｂと、超音波を発
生させる圧電セラミック材料４ａ，４ｂと、一定の環境
下では多段になる減衰層５ａ，５ｂと、保持部６ａ，６
ｂと、接続用ワイヤ７ａ，７ｂとで構成されている。超
音波変換器２００，２００が配設されたとき、インピー
ダンス整合層３ａ，３ｂはそれぞれ膜２ａ，２ｂと直接
面一に接触する状態になる。
【００２９】音波伝播時間を求めるため、２つの変換器
２００，２００のうちの一方がパルス波形によって励起
される。圧電材料４ａによって生成された音波は、イン
ピーダンス整合層３ａ及び膜２ａを介して測定用通路９
に伝送され、この測定用通路９を通過した後、反対側に
位置する超音波変換器２００に受け取られる。超音波の
伝播時間ｔ１は、図面では詳細に示さないが、下流側の
電子装置によって測定される。ａ側変換器からｂ側変換
器への音波の伝播から少し後に、伝播方向が変えられ、
ｂ側変換器からａ側変換器への音波伝播時間ｔ２を測定
することができる。それにより、２つの音波伝播時間ｔ
１，ｔ２から公知の方法によって流速を求めることがで
きる。
２００，２００のうちの一方がパルス波形によって励起
される。圧電材料４ａによって生成された音波は、イン
ピーダンス整合層３ａ及び膜２ａを介して測定用通路９
に伝送され、この測定用通路９を通過した後、反対側に
位置する超音波変換器２００に受け取られる。超音波の
伝播時間ｔ１は、図面では詳細に示さないが、下流側の
電子装置によって測定される。ａ側変換器からｂ側変換
器への音波の伝播から少し後に、伝播方向が変えられ、
ｂ側変換器からａ側変換器への音波伝播時間ｔ２を測定
することができる。それにより、２つの音波伝播時間ｔ
１，ｔ２から公知の方法によって流速を求めることがで
きる。
【００３０】両音波伝播時間ｔ１，ｔ２の測定に加え
て、測定用通路９の呼吸気の温度を求めれば、その主成
分のモル質量も算出することができる。温度を求めるの
は、計測、推定、適切な数学モデル、又はそれらの方法
の組合せによって行うことができる。この目的のため、
本体１内に１個以上の温度センサ１０を収容することが
できる。
て、測定用通路９の呼吸気の温度を求めれば、その主成
分のモル質量も算出することができる。温度を求めるの
は、計測、推定、適切な数学モデル、又はそれらの方法
の組合せによって行うことができる。この目的のため、
本体１内に１個以上の温度センサ１０を収容することが
できる。
【００３１】図１（ｂ）に示すように、超音波変換器２
００，２００は、それぞれ矢印方向に引き出すことによ
り本体１から分離させることが可能である。気体又は混
合気の流れの方向を図１（ｂ）及び図１（ｃ）に矢印で
示す。
００，２００は、それぞれ矢印方向に引き出すことによ
り本体１から分離させることが可能である。気体又は混
合気の流れの方向を図１（ｂ）及び図１（ｃ）に矢印で
示す。
【００３２】一緒に交換可能な２個の超音波変換器２０
０，２００を有する本発明に係る装置の別の実施形態を
図２（ａ）及び図２（ｂ）に示す。２個の超音波変換器
２００，２００は、本実施形態では膜２ａ，２ｂに直接
面一に押し付けられている。膜２ａ，２ｂは、例えば溶
接により、測定管１００の本体１に固定されている。気
流は、図１（ｂ）の装置とは異なる方法で測定用通路に
導入される。
０，２００を有する本発明に係る装置の別の実施形態を
図２（ａ）及び図２（ｂ）に示す。２個の超音波変換器
２００，２００は、本実施形態では膜２ａ，２ｂに直接
面一に押し付けられている。膜２ａ，２ｂは、例えば溶
接により、測定管１００の本体１に固定されている。気
流は、図１（ｂ）の装置とは異なる方法で測定用通路に
導入される。
【００３３】本発明に係る測定装置は様々な変形が可能
である。例えば、図１（ａ）〜図１（ｃ）に示す実施形
態についても、一緒に交換可能な超音波変換器を有する
ように構成することができる。この場合、変換器は、図
２（ｂ）の展開図に示すようなトング状装置で圧締され
る。このトング状装置は、本体１から超音波変換器２０
０，２００を矢印方向に引き出し、矢印方向とは逆方向
に再び本体１に接続させることができる。
である。例えば、図１（ａ）〜図１（ｃ）に示す実施形
態についても、一緒に交換可能な超音波変換器を有する
ように構成することができる。この場合、変換器は、図
２（ｂ）の展開図に示すようなトング状装置で圧締され
る。このトング状装置は、本体１から超音波変換器２０
０，２００を矢印方向に引き出し、矢印方向とは逆方向
に再び本体１に接続させることができる。
【００３４】超音波変換器２００又はそこにそれぞれ設
けられたインピーダンス整合層３ａ，３ｂの表面は、こ
こでは詳細には示さないが、その表面と不透気性膜２
ａ，２ｂとがしっくりかつ緊密に嵌合するように湾曲状
に形成されている。これにより、超音波変換器２００と
不透気性膜２ａ，２ｂとの接続関係を向上させることが
できる。
けられたインピーダンス整合層３ａ，３ｂの表面は、こ
こでは詳細には示さないが、その表面と不透気性膜２
ａ，２ｂとがしっくりかつ緊密に嵌合するように湾曲状
に形成されている。これにより、超音波変換器２００と
不透気性膜２ａ，２ｂとの接続関係を向上させることが
できる。
【００３５】図３に示す断面図は、不透気性膜２ａが揺
動可能に張り渡されている様子を詳細に示している。こ
の不透気性膜２ａは、保持体１１を介して減衰リング１
２に接続されており、減衰リング１２は、測定管１００
の本体１に係止されている。図３から判るように、超音
波変換器３ａは膜２ａの表面と接触している。膜２ａを
揺動可能に張り渡しできるようにするため、減衰リング
１２は、可撓性材料から形成されているとともに、その
形状によって弾性特性を持たせるようにしている。この
ように膜２ａを揺動可能に張り渡すことによって、超音
波信号が一方の変換器から測定管の本体を介してもう一
方の変換器に伝達されるのを防止することができる。し
たがって、測定の障害となる、構造に起因する信号をな
くすことができる。
動可能に張り渡されている様子を詳細に示している。こ
の不透気性膜２ａは、保持体１１を介して減衰リング１
２に接続されており、減衰リング１２は、測定管１００
の本体１に係止されている。図３から判るように、超音
波変換器３ａは膜２ａの表面と接触している。膜２ａを
揺動可能に張り渡しできるようにするため、減衰リング
１２は、可撓性材料から形成されているとともに、その
形状によって弾性特性を持たせるようにしている。この
ように膜２ａを揺動可能に張り渡すことによって、超音
波信号が一方の変換器から測定管の本体を介してもう一
方の変換器に伝達されるのを防止することができる。し
たがって、測定の障害となる、構造に起因する信号をな
くすことができる。
【００３６】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によると、
超音波伝播時間測定により医療機器内の気体又は混合気
の流速及び／又はモル質量を測定する測定装置におい
て、測定管と、この測定管に取外し可能に接続され、そ
れぞれ不透気性の膜を介して測定管の内部空間と分離可
能な２個の超音波変換器とを設け、上記膜を、気体を透
過させない管状の接続構造を形成するよう測定管内に配
設し、超音波変換器を、それぞれ対応する膜と面一に接
触させたので、交換可能な測定管を完全滅菌可能にしな
がら、モル質量の超音波測定時に、測定用通路内の気体
のモル質量のみを測定することができる。
超音波伝播時間測定により医療機器内の気体又は混合気
の流速及び／又はモル質量を測定する測定装置におい
て、測定管と、この測定管に取外し可能に接続され、そ
れぞれ不透気性の膜を介して測定管の内部空間と分離可
能な２個の超音波変換器とを設け、上記膜を、気体を透
過させない管状の接続構造を形成するよう測定管内に配
設し、超音波変換器を、それぞれ対応する膜と面一に接
触させたので、交換可能な測定管を完全滅菌可能にしな
がら、モル質量の超音波測定時に、測定用通路内の気体
のモル質量のみを測定することができる。
【図１】（ａ）は本発明に係る測定装置の一実施形態を
示す断面図、（ｂ）は超音波変換器が測定管から分離さ
れ、気流が導入されている状態を示す同実施形態の断面
図、（ｃ）は（ｂ）のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
示す断面図、（ｂ）は超音波変換器が測定管から分離さ
れ、気流が導入されている状態を示す同実施形態の断面
図、（ｃ）は（ｂ）のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【図２】（ａ）は本発明に係る測定装置の別の実施形態
を示す断面図、（ｂ）は超音波変換器が測定管から分離
され、気体が矢印方向に流れている状態を示す同実施形
態の断面図である。
を示す断面図、（ｂ）は超音波変換器が測定管から分離
され、気体が矢印方向に流れている状態を示す同実施形
態の断面図である。
【図３】本発明に係る測定装置のさらに別の実施形態の
細部を示す断面図である。
細部を示す断面図である。
１ 本体
２ａ，２ｂ 膜
３ａ，３ｂ インピーダンス整合層
４ａ，４ｂ 圧電セラミック材料
５ａ，５ｂ 減衰層
６ａ，６ｂ 保持部
７ａ，７ｂ 接続用ワイヤ
８ａ，８ｂ 連結管
９ 測定用通路
１０ 温度センサ
１１ 保持体
１２ 減衰リング
１００ 測定管
２００ 超音波変換器
Ｓａ，Ｓｂ 空気
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 エーリヒ クラインハップル
スイス国 ヴェーデンスヴィル シーハー
−8820 フォルストベルクシュトラーセ
25
Ｆターム(参考） 2F030 CA03 CC20 CE11
2F035 AA06 DA07 DA22
Claims (16)
- 【請求項１】 超音波伝播時間測定により医療機器内の
気体又は混合気の流速及び／又はモル質量を測定する測
定装置において、 測定管と、 上記測定管に取外し可能に接続され、それぞれ不透気性
の膜を介して測定管の内部空間と分離可能な２個の超音
波変換器とを備え、 上記膜は、気体を透過させない管状の接続構造を形成す
るよう上記測定管内に配設されており、 上記超音波変換器は、それぞれ対応する膜と面一に接触
していることを特徴とする測定装置。 - 【請求項２】 請求項１の測定装置において、 上記膜は、超音波測定用の通路が上記測定管の対称軸と
平行になるように配設されていることを特徴とすること
を特徴とする測定装置。 - 【請求項３】 請求項１又は２の測定装置において、 気体供給用の連結管が上記測定管の軸心に対して垂直に
取り付けられていることを特徴とする測定装置。 - 【請求項４】 請求項１〜３のいずれか１つの測定装置
において、 上記膜を介して上記測定管に接続され、超音波パルスの
音波伝播時間から流速及び／又はモル質量を算出する電
子手段をさらに備えていることを特徴とすることを特徴
とする測定装置。 - 【請求項５】 請求項１〜４のいずれか１つの測定装置
において、 装置内の気体の温度及び／又は装置のハウジングの温度
を測定する１個以上のセンサをさらに備えていることを
特徴とする測定装置。 - 【請求項６】 請求項５の測定装置において、 Ｆを流速、ｔ１，ｔ２を超音波伝播時間測定により測定
された超音波パルスの伝播時間、ｋを次元調整された定
数とするとき、式 【数１】 に従って流速を算出するようにしたことを特徴とする測
定装置。 - 【請求項７】 請求項５の測定装置において、 Ｍをモル質量、Ｔを推定及び／又は数学的モデル、及び
／又は、上記１個以上のセンサによる測定値により求め
られた気体温度、ｋを次元調整された定数、ｔ１，ｔ２
を電子回路により測定された超音波パルスの伝播時間と
するとき、式 【数２】 に従って気体又は混合気のモル質量を算出するようにし
たことを特徴とする測定装置。 - 【請求項８】 請求項１〜７のいずれか１つの測定装置
において、 上記両超音波変換器は、上記測定管に対して一緒に又は
別々に接続されていることを特徴とする測定装置。 - 【請求項９】 請求項８の測定装置において、 上記両超音波変換器は、機械的張力印加装置により上記
膜に対して個別に又は１対の構成で押圧されるように構
成されていることを特徴とする測定装置。 - 【請求項１０】 請求項１〜９のいずれか１つの測定装
置において、 上記膜はプラスチック又は金属から形成されていること
を特徴とする測定装置。 - 【請求項１１】 請求項１〜１０のいずれか１つの測定
装置において、 上記超音波変換器は、インピーダンス整合層を有してい
ることを特徴とする測定装置。 - 【請求項１２】 請求項１１の測定装置において、 上記超音波変換器のインピーダンス整合層と上記膜との
間に、音波を伝播するゲル状のつなぎ物質が介設されて
いることを特徴とする測定装置。 - 【請求項１３】 請求項１〜１２のいずれか１つの測定
装置において、 上記膜の音波伝播特性が、受信した信号の振幅を測定す
ることによって制御可能になっていることを特徴とする
測定装置。 - 【請求項１４】 請求項１〜１３のいずれか１つの測定
装置において、 上記測定管内の気圧を測定する少なくとも１つの圧力セ
ンサが設けられていることを特徴とする測定装置。 - 【請求項１５】 請求項１〜１４のいずれか１つの測定
装置において、 上記超音波変換器又はそのインピーダンス整合層が湾曲
状の表面を有していることを特徴とする測定装置。 - 【請求項１６】 請求項１〜１５のいずれか１つの測定
装置において、 上記膜は、上記測定管の本体に減衰リングを介して揺動
可能に張り渡されていることを特徴とする測定装置。
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| DE10134746 | 2001-07-17 | ||
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