JP2011112499A - 超音波式流量センサ - Google Patents
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Abstract
【課題】圧電素子の電極を回路装置にワンタッチで取り付ける。
【解決手段】取付ベース４、５の端面４ａ、５ａは管体１の軸線に対して傾斜し、矩形状の圧電素子２、３は端面４ａ、５ａに接着剤により固定されている。圧電素子２、３の表裏面に設けられた正負電極６、７は、圧電素子２、３との一部と共に取付ベース４、５の側方に突出するようにされている。
管体１を回路ボックスに取り付けるに際しては、圧電素子２、３の正負電極６、７を接点部材の挟着片の間に挿し込むことにより、正負電極６、７は回路ボックス内の電気回路部と接続される。
【選択図】図３
【解決手段】取付ベース４、５の端面４ａ、５ａは管体１の軸線に対して傾斜し、矩形状の圧電素子２、３は端面４ａ、５ａに接着剤により固定されている。圧電素子２、３の表裏面に設けられた正負電極６、７は、圧電素子２、３との一部と共に取付ベース４、５の側方に突出するようにされている。
管体１を回路ボックスに取り付けるに際しては、圧電素子２、３の正負電極６、７を接点部材の挟着片の間に挿し込むことにより、正負電極６、７は回路ボックス内の電気回路部と接続される。
【選択図】図３
Description
本発明は、例えば心臓手術時に用いる人工心臓ポンプを流れる血流測定に使用する超音波式流量センサに関するものである。
特許文献１のように、手術等において補助人工心臓を使用する際には、血流量を計測してモニタすることがある。
また、従来の超音波式流量計においては、超音波送受信器となる圧電素子に対する信号の送受信は、圧電素子に半田付けしたリード線により行っているが、このリード線の半田付けは手間を要し、またリード線の処理が煩わしい。
心臓手術の場合に感染症の問題から、流量センサの使用は１回だけとなり、使用後は人工心臓ポンプと共に廃棄することになるので、繰り返して使用する回路装置に対し、簡便に交換取付を可能とすると共に、コストを低減する必要がある。また、確実な接続状態が得られることも要求される。
本発明の目的は、上述の課題を解消し、リード線を使用せずに、簡便にかつ確実に回路装置との接続が可能な低コストの超音波式流量センサを提供することにある。
上記目的を達成するための本発明に係る超音波式流量センサは、管体の側部に一対の超音波送受信器を配置し、これらの超音波送受信器から前記管体の内部に超音波ビームをそれぞれ送信、受信し、到達時間差から前記管体内を流れる流体の流速を測定する超音波式流量センサにおいて、所定位置に配置した前記超音波送受信器に電極を設け、該電極を回路装置に設けた接点部材に取り付け可能とし、前記接点部材を介して前記回路装置の電気回路部に接続したことを特徴とする。
本発明に係る超音波式流量センサによれば、超音波送受信器の電極を回路装置にワンタッチで接続できる。
本発明を図示の実施例に基づいて詳細に説明する。
図１は実施例の断面図、図２は平面図である。所定長の透明合成樹脂製の円から成る管体１に対して、２個所の所定位置に、超音波送受信器として超音波ビームを送信、受信する圧電素子２、３が取り付けられ、圧電素子２、３は管体１と一体に射出成型された合成樹脂製の取付ベース４、５の端面４ａ、５ａに取付可能とされている。
図３に示すように取付ベース４、５は管体１の軸線方向の断面は略三角形状とされ、その端面４ａ、５ａは例えば軸線に対して約４５度に傾斜し、矩形状の圧電素子２、３は端面４ａ、５ａに接着剤により固定されている。このように端面４ａ、５ａに圧電素子２、３を取り付けた場合に、圧電素子２、３から発した超音波ビームＢは流体が流れる管体１内に入射し、更に管体１内で反射して、相手側の圧電素子２、３に達するような位置関係とされている。
図４に示すように圧電素子２、３の表裏面に設けられた正負電極６、７は、圧電素子２、３との一部と共に、取付ベース４、５の側方に突出するようにされている。
また、管体１にはピン孔を有する例えば３個の取付片８が同様に一体成型によって付設され、これらの取付片８により管体１は、図５に示す回路ボックス９の基板１０に固定される。基板１０には２つの開口部１１、１２が設けられ、これらの開口部１１、１２は取付ベース４、５の圧電素子２、３の位置に対応する個所に設けられている。更に基板１０には、管体１を回路ボックス９に固定するための取付片８のピン孔に対応する３個の取付孔１３が設けられている。
一方、回路ボックス９の基板１０の内面には、プリント配線による回路パターンが布設されており、２枚の板体状のリン青銅等から成るばね性の接点部材１４、１５がそれぞれ開口部１１、１２から外側に突き出され、図示しない手段により固定されている。接点部材１４、１５の回路ボックス９内の部分は、基板１０の回路パターンと半田付けにより接続されている。
図６に示すように、開口部１１、１２からそれぞれ外側に対向して突出された接点部材１４、１５の一対の挟着片１４ａ、１５ａは、それぞれ先端が外側に曲設され、板体状の圧電素子２、３の正負電極６、７を受け入れ易くされている。接点部材１４、１５は圧電素子２、３の両側から正負電極６、７を挟み込むことにより、正負電極６、７を回路パターンを介して回路ボックス９内の図示しない電気回路部に接続している。
なお、圧電素子２、３は使用中に超音波振動し、その振動は正負電極６、７に伝達される。従って、正負電極６、７は脆弱な構造であると、摩耗等により接触不良が発生するので、摩耗等に耐える構造とすることが好ましい。
圧電素子２、３を固定した管体１は人工心臓ポンプに組み込まれ、人工心臓ポンプと共に使い捨てとされる。一方、回路ボックス９は接点部材１４、１５を含めて繰り返して使用される。
管体１を回路ボックス９に取り付けるに際しては、圧電素子２、３の正負電極６、７を接点部材１４、１５の挟着片１４ａ、１５ａの間に挿し込む。これにより、圧電素子２、３の正負電極６、７は基板１０の回路パターンを介して回路ボックス９内の電気回路部と接続される。
更に、管体１を回路ボックス９に確実に固定するために、取付片８のピン孔にねじ等を挿し込み、基板１０の取付孔１３にねじ込み、この固定により正負電極６、７の接続状態は更に安全に維持される。
この状態において、人工心臓ポンプにより血液を超音波式流量センサに流し、圧電素子２、３を用いて管体１内に超音波ビームＢを発信し、また受信することを相互に行うことにより血液の流量を測定する。なお、管体１は透明体のため、血液の流れを確認することができる。
上流側の圧電素子２を発した超音波ビームＢは、取付ベース４の内部を経て管体１内に進入し、管体１内で反射され、取付ベース５の内部を経て下流側の圧電素子３に達する。また、圧電素子３を発した超音波ビームＢは取付ベース５を経て管体１内に進入し、管体１内で反射され、取付ベース４を経て圧電素子２に達する。
圧電素子２から圧電素子３に向う超音波ビームＢは図１の矢印方向に流れる血流により増速され、圧電素子３から圧電素子２に向う超音波ビームＢは血流の方向に逆うので減速される。これらの２方向の超音波ビームＢの到達時間差を求めることにより、管体１内の血流速が算出され、更に管体１の断面積を乗ずることにより血液量が求められる。
使用終了後は超音波式流量センサは人工心臓ポンプと共に、廃棄されることになるが、管体１は取付片８のねじを外して固定を解消し、圧電素子２、３を接点部材１４、１５から引き抜く。これにより、基板１０、接点部材１４、１５は、再び次の超音波式流量センサを取り付けて使用することができる。
図７は実施例２の構成図を示し、取付ベース４、５にはそれぞれ圧電素子２、３を挿し込んで固定するための挿入孔４ｂ、５ｂが設けられている。この挿入孔４ｂ、５ｂは行き止まりの袋孔とされ、圧電素子２、３を挿し込むことにより、圧電素子２、３は超音波ビームＢを正しく送受信できるような所定の位置関係に配置される。そして、圧電素子２、３の正負電極６、７は実施例１と同様に、挿入孔４ｂ、５ｂの外方に突出されている。
圧電素子２、３の超音波ビームＢの送受信側にはグリス等のゲルを塗布して取付ベース４、５の挿入孔４ｂ、５ｂの壁部に密着可能とすると共に、圧電素子２、３の裏側にはスポンジ等の弾性部材を挿入して、圧電素子２、３の取付ベース４、５への密着を助長している。
また、圧電素子２、３の回路ボックス９の接点部材１４、１５への取り付け、管体１の回路ボックス９への固定は実施例１と同様である。
実施例１、２においては、取付ベース４、５は管体１と一体に射出成型したが、取付ベース４、５を別個に成型し、管体１に接着剤により接着するようにしてもよい。また、圧電素子２、３の正負電極６、７は両面に１個ずつ設けたが、圧電素子２、３の片面に分離して設けることもでき、その場合には接点部材１４、１５の接点機構は他の構成となる。
１ 管体
２、３ 圧電素子
４、５ 取付ベース
４ａ、５ａ 端面
４ｂ、５ｂ 挿入孔
６、７ 正負電極
８ 取付片
９ 回路ボックス
１０ 基板
１１、１２ 開口部
１４、１５ 接点部材
２、３ 圧電素子
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１１、１２ 開口部
１４、１５ 接点部材
Claims (5)
- 管体の側部に一対の超音波送受信器を配置し、これらの超音波送受信器から前記管体の内部に超音波ビームをそれぞれ送信、受信し、到達時間差から前記管体内を流れる流体の流速を測定する超音波式流量センサにおいて、所定位置に配置した前記超音波送受信器に電極を設け、該電極を回路装置に設けた接点部材に取り付け可能とし、前記接点部材を介して前記回路装置の電気回路部に接続したことを特徴とする超音波式流量センサ。
- 前記超音波送受信器の前記接点部材の取り付けと共に、前記管体を前記回路装置に固定することを特徴とする請求項１に記載の超音波式流量センサ。
- 前記接点部材はばね性を有する一対の挟着片により前記電極を挟着することを特徴とする請求項１又は２に記載の超音波式流量センサ。
- 前記超音波送受信器は圧電素子としたことを特徴とする請求項１〜３の何れか１つの請求項に記載の超音波式流量センサ。
- 前記超音波送受信器は前記管体と一体に射出成型により形成した取付ベースに配置したことを特徴とする請求項１に記載の超音波式流量センサ。
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2009
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