JP2003322578A - 圧力センサ - Google Patents
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- A61M5/168—Means for controlling media flow to the body or for metering media to the body, e.g. drip meters, counters ; Monitoring media flow to the body
- A61M5/16831—Monitoring, detecting, signalling or eliminating infusion flow anomalies
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- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
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Abstract
期間に大きくは依存しない圧力センサを提供する。 【解決手段】 圧力センサは、平坦な支持表面12、1
3を有する2つの支持体10、11を備え、この間では
ホース14が平たくなっている。ホース14の内部圧力
を測定するために、支持体12、ギャップ16に対して
着脱可能なウェブ17が配置されている。ウェブ17
は、平たくなったホース14の平坦な表面を押圧し、力
センサ19上に支持されている。かくして、ホース14
を圧縮することにより生成される変形力が圧力測定から
除外される。
Description
ホースと、このホースの断面を変形させる2つの支持体
と、ホースの内部圧力に反応する力センサとを備えた圧
力センサに関するものである。
患者に液体を供給し、患者から液体を取り出し、又は装
置間もしくは機械間で液体を輸送するためにホースが用
いられる。そうする上においては、例えばホースがねじ
れたときに生じるようなホースの閉塞を検出することが
必要である。さらに、ホースの内部圧力を制限すること
が、しばしば必要とされる。
が圧縮されるようになっている圧力センサが開示されて
いる。一方の支持体は静止した取り付け部を形成し、も
う一方の支持体は移動可能であり、力センサによって支
持されている。この力センサは、ホースに作用する力を
検出する。この力は、ホースの復元力及びホースの内部
圧力によって弱められる(counteracted)。この内部圧
力を十分な精度で測定するためには、使用されるホース
及びその復元能力が既知でなければならない。ホースの
材料特性を検出するために、時間のかかる比較測定が実
施される。しかしながら、原則として、ホースの材料特
性は温度に依存する。このため、異なる操作温度で、異
なる比較測定が実施されなければならない。ホースのボ
ーダーゾーン(border zone)でとくに高くなる、ホー
スの変形に必要とされる変形力は、圧力信号をファクタ
ー10(factor 10)まで高める(superimpose)。した
がって、両方の力の組み合わせ測定は、非常に不正確な
ものとなる。さらに、変形力は、ホースの使用期間中、
時間的に一定ではない。
れる前に、まずホースの特性の測定が行われる、同様の
圧力センサが開示されている。ここでは、ホースの復元
力は、ホースの内部圧力によって生成された力によって
も高められる(superimpose)。
細書
細書
決しようとする課題は、測定信号が、使用されるホース
及びその使用期間に大きくは依存ないし関連しない圧力
センサを提供することである。
記載された特徴を備えた本発明により達成される。した
がって、少なくとも1つの支持体は、この支持体に対し
て相対的に移動可能であり、一方の端部でホースを押圧
し他方の端部で力センサを押圧する力伝達手段を備えて
いる。
ら、可能な限り離れているべきであり、とくにその幅
は、最高でも、支持体によって変形させられたホースの
ルーメン(lumen)ないし幅(width)の25%、とくに
は15%である。
(deformation force)が支持体によって受け取られ、
力センサから実質的に除去される(kept away)といっ
た作用ないし効果が得られる。力センサは、支持体から
切り離されている(decoupled)。すなわち、力センサ
は支持体に負荷をかけることにより生成される力に反応
しない。とくに、支持体は、平たくなった(flattene
d)ホースの2つの曲がり部において支持を行う(provi
de)。力伝達手段は、平たくなったホースの中央部から
力センサに力を伝達する。ここで、ホースの内部圧力に
よって惹起される中央部の変形ないし歪みのみが効力な
いし効果を有する。
(excursion)のセンサであるのが好ましく、最大の偏
位は1mm未満である。これにより、ホースの内部圧力
によって惹起されるさらなる変形が小さくなり、測定結
果に対するホースの材料の影響が制限される(limite
d)。
手方向(縦方向)に分布するように配置されたいくつか
の力センサが設けられてもよい。
向)に伸びるウェブ(web)からなるのが好ましい。こ
のウェブは、固体ウェブ(solid web)であってもよ
く、また非圧縮性のゲルで構成されていてもよい。重要
なことは、ウェブが支持体に対して相対的に移動可能な
ことであり、かつ、支持体を通ってウェブが伸び、その
中央部で平たくなったホースと係合し、これによりホー
スを圧縮することにより生成される力から大きく解放さ
れる(freed)ことである。
しい。しかし、それはまた、1つの支持体内にトラフな
いし容器(trough)を設ける(provide)ことであって
もよく、また、あるレベル又は軽く凹状となった支持表
面を備えた他の支持体を設けることであってもよい。
で、ホースの中央部は膜(membrane)などの力伝達手段
の上に位置する(rest)。ホース内に圧力が生成されれ
ば、ギャップの断面積に比例する圧力がウェブを経由し
て力センサに伝達される。ウェブの断面積Aと力Fとに
基づいて、ホース内の圧力Pは、 P=F×A で計算することができる。力信号はマイクロプロセッサ
内で評価(evaluate)される。
本発明の実施の形態を詳細に説明する。図1に示すよう
に、圧力センサは、それぞれ平坦な支持表面12、13
を有する2つの平板状の支持体10、11を備えてい
る。平行な支持表面12、13の間で、ホース14は平
たくなっている。このため、支持体10、11の一方
は、他方の支持体に対して移動可能となっている。
する可撓性材料からなる。非圧縮状態においては、ホー
ス14の断面は円形である。ホースが平たくなった状態
においては、ホース14の断面は、図1に示すような細
長い形状となる。ホース14のルーメン15(lumen)
内には、例えば患者に供給される輸液溶液などの液体が
入っている。
れた長手方向に伸びるギャップ16が、支持体10を通
って伸びている。ホース14は、側壁(図示せず)によ
って、支持体10、11間に形成(画成)された位置に
保持されている。ギャップ16は、支持体10の厚さ方
向に伸びている。ギャップ16内には、ウェブ17の形
態の力伝達手段が配置されている。ウェブ17は、支持
体10を横切る方向に取り外し可能となっており、ホー
ス14の長手方向に伸びている。ウェブ17の一方の端
部には、力センサ19を押圧する足18(foot)が設け
られている。力センサ19は、固定手段(図示せず)に
より支持体10に堅固に取り付けられている。力センサ
19は、例えば、ブリッジ回路を形成するように接続さ
れ、力センサ19に作用する力Fに比例する電気信号を
生成する伸び測定ストリップ(expansion measuring st
rips)を備えている。
力センサ19が配置されてもよく、この場合、足18に
対応するさらなる足が設けられる。
gid plate)からなる固体(solid body)である。ウェ
ブ17の上端部20は、支持体10、11間で平たくな
ったホース14の中央部において、ホース14の周縁を
直接押圧し、ここではホース14の壁部は直線的に(li
nearly)伸びている。
10に長手方向に伸びるギャップ16が設けられ、ホー
ス14と背向する支持体10の側部(side)に、ギャッ
プ16を覆う力センサ19が取り付けられている。ギャ
ップ16には、非圧縮性ゲル22からなる力伝達手段が
充填されている。一方の端部で、このゲル22は平たく
なったホース14の壁部のまっすぐな部分(straight p
ortion)を押圧し、もう一方の端部で、それは力センサ
19の感圧表面(pressure-sensitive surface)を押圧
する。ゲル22は、上面及び下面でギャップ16を覆っ
ている変形可能な膜によって閉じ込められている。ゲル
22は、内部圧力に依存するホース14の壁部の変形を
力センサ19に伝達する力伝達手段を形成している。
が変化するときに、力信号を生成するために、ギャップ
16におけるホース14の変形だけが評価される。力セ
ンサ19は、ホース14の内部圧力に比例する電気信号
を高精度で生成する。
(bar)の圧力は100,000N/m5(m2)の力に
対応する。つまり、ギャップの表面積が10mm×2m
mであれば、これは2N/バールとなる。この場合、比
例係数(proportionality factor)は0.5となる。
力センサの模式的な斜視断面図である。
同様の形態の図である。
支持表面、14 ホース、16 ギャップ、17 ウェ
ブ、18 足、19 力センサ、20 上端部、22
ゲル。
Claims (7)
- 【請求項1】 流体を通すホースと、上記ホースの断面
を変形させる2つの支持体と、上記ホースの内部圧力に
反応する力センサとを備えている圧力センサにおいて、 上記支持体の少なくとも1つが、上記支持体によって変
形させられたホースのルーメンの25%未満の範囲にわ
たって伸びる力伝達手段を備えていて、 上記力伝達手段が、上記支持体に対して相対的に移動可
能であり、かつ、一方の端部でホースを押圧し、もう一
方の端部で力センサを押圧するようになっていることを
特徴とする圧力センサ。 - 【請求項2】 上記力伝達手段が、支持体を通って伸び
ているギャップ内に配置されていることを特徴とする請
求項1に記載の圧力センサ。 - 【請求項3】 上記ギャップが、ホースの断面の中央部
においてホースの長手方向に伸びていることを特徴とす
る請求項2に記載の圧力センサ。 - 【請求項4】 上記力センサが、力伝達手段を含む支持
体に取り付けられていることを特徴とする請求項1に記
載の圧力センサ。 - 【請求項5】 上記力伝達手段が、細長いウェブからな
ることを特徴とする請求項1に記載の圧力センサ。 - 【請求項6】 上記ウェブが、固体ウェブであることを
特徴とする請求項5に記載の圧力センサ。 - 【請求項7】 上記力伝達手段が、非圧縮性ゲルからな
ることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1つに記載
の圧力センサ。
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