JP2022131549A - Flow path built-in ultrasonic vibrator - Google Patents
Flow path built-in ultrasonic vibrator Download PDFInfo
- Publication number
- JP2022131549A JP2022131549A JP2021030550A JP2021030550A JP2022131549A JP 2022131549 A JP2022131549 A JP 2022131549A JP 2021030550 A JP2021030550 A JP 2021030550A JP 2021030550 A JP2021030550 A JP 2021030550A JP 2022131549 A JP2022131549 A JP 2022131549A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- ultrasonic transducer
- vibrating body
- ultrasonic
- channel
- flow path
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims abstract description 73
- 210000004369 blood Anatomy 0.000 claims abstract description 51
- 239000008280 blood Substances 0.000 claims abstract description 51
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 22
- 239000002699 waste material Substances 0.000 claims description 8
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 230000007423 decrease Effects 0.000 claims description 6
- 230000017531 blood circulation Effects 0.000 claims description 4
- 229910001369 Brass Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910001069 Ti alloy Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000010951 brass Substances 0.000 claims description 3
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 claims description 3
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 2
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 claims description 2
- 238000004868 gas analysis Methods 0.000 abstract 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 14
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 12
- 239000000306 component Substances 0.000 description 7
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 7
- 102000001554 Hemoglobins Human genes 0.000 description 5
- 108010054147 Hemoglobins Proteins 0.000 description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 description 5
- 206010018910 Haemolysis Diseases 0.000 description 3
- 239000012503 blood component Substances 0.000 description 3
- 230000008588 hemolysis Effects 0.000 description 3
- 210000000601 blood cell Anatomy 0.000 description 2
- 210000003743 erythrocyte Anatomy 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 230000002194 synthesizing effect Effects 0.000 description 2
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 description 2
- HGUFODBRKLSHSI-UHFFFAOYSA-N 2,3,7,8-tetrachloro-dibenzo-p-dioxin Chemical compound O1C2=CC(Cl)=C(Cl)C=C2OC2=C1C=C(Cl)C(Cl)=C2 HGUFODBRKLSHSI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000249 desinfective effect Effects 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 1
- 230000001804 emulsifying effect Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 230000001902 propagating effect Effects 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 230000001954 sterilising effect Effects 0.000 description 1
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
本発明は、超音波を集束させることによって強力な超音波を発生させる超音波振動子に関し、特に対象物を通す流路を内蔵した超音波振動子に関する。 The present invention relates to an ultrasonic transducer that generates powerful ultrasonic waves by focusing ultrasonic waves, and more particularly to an ultrasonic transducer that incorporates a channel through which an object passes.
従来から、超音波は、製造業、土木、農林水産、食品、薬品及び医療等の様々な分野で利用されており、超音波振動子としては、ランジュバン型振動子が多く利用されている。
ランジュバン振動子は、特許文献1に示すように、二つの金属ブロックの間に、円環形の圧電素子及び電極を挟み、二つの金属ブロックを貫通ボルトで締付け固定して成り、前記電極を介して圧電素子に交流電圧を印加することにより微小振動を励振し、振動子の長手方向の共振振動を利用して大振幅化して超音波を発生させる。このランジュバン振動子は、堅牢で高出力な振動子として多くの分野で利用されているが、ランジュバン振動子は、金属ブロックの長さ、材料種及び形態に依存して画一的な周波数領域の出力しか得られず、また、小型化もできないという問題があり、このため用途及び機能拡張にも制限がある。
Conventionally, ultrasonic waves have been used in various fields such as manufacturing, civil engineering, agriculture, forestry and fisheries, food, medicine, and medical care.
As shown in
上記した問題を解決するために、発明者等は、上部に第一回転放物面を有する円筒状の振動体の底面に縦振動モードを有する円環状の圧電素子を配置し、前記振動体の底面中心部分に下方に突出する第二回転放物面を形成する半球状凸部を形成すると共に、振動体の中心軸線に沿って前記凸部と反対方向に延出する細棒導波路を設け、圧電素子からの超音波振動を前記第一回転放物面及び第二回転放物面において二段階反射させ、第二回転放物面において超音波振動を平面波に変換して前記細棒導波路に集束させ、細棒導波路の先端から強力超音波を出力する強力超音波振動子を開発した(特許文献2参照)。この強力超音波振動子によれば、装置を小型化することができ、細棒の先端から強力な超音波を出力することが可能になる。
発明者等は、上記強力超音波振動子を開発後、さらに鋭意研究を続け、振動体から外部に強力超音波を出力するのではなく、振動体内部で対象物に対して強力超音波を当てることができる流路内蔵型超音波振動子を発明するに至った。
さらに、発明者等は、該流路内蔵型超音波振動子を血液中の血球粉砕に適用することに着目し、流路内蔵型超音波振動子を備えた血液ガス分析装置を発明した。
本発明は、振動体内部に流路を内蔵した超音波振動子及び該流路内蔵型超音波振動子を備えた血液ガス分析装置を提供することを目的としている。
In order to solve the above-described problems, the inventors have arranged an annular piezoelectric element having a longitudinal vibration mode on the bottom surface of a cylindrical vibrating body having a first paraboloid of revolution on the top, and A hemispherical protrusion forming a second paraboloid of revolution protruding downward is formed in the central portion of the bottom surface, and a thin rod waveguide is provided along the central axis of the vibrating body and extending in the direction opposite to the protrusion. , the ultrasonic vibration from the piezoelectric element is reflected in two steps on the first paraboloid of revolution and the second paraboloid of revolution, and the second paraboloid of revolution converts the ultrasonic vibration into a plane wave to form the thin rod waveguide We have developed a powerful ultrasonic transducer that focuses on a thin rod waveguide and outputs a powerful ultrasonic wave from the tip of the thin rod waveguide (see Patent Document 2). According to this high-intensity ultrasonic transducer, it is possible to miniaturize the device and output a high-intensity ultrasonic wave from the tip of the thin rod.
After developing the above-mentioned powerful ultrasonic transducer, the inventors continued to devote themselves to further research, and instead of outputting strong ultrasonic waves from the vibrating body to the outside, they applied strong ultrasonic waves to the object inside the vibrating body. The present inventors have invented a channel-embedded ultrasonic transducer capable of achieving this.
Furthermore, the inventors paid attention to the application of the ultrasonic vibrator with a built-in channel to crushing blood cells in blood, and invented a blood gas analyzer equipped with an ultrasonic vibrator with a built-in channel.
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide an ultrasonic vibrator having a flow path inside a vibrating body and a blood gas analyzer equipped with the flow path built-in ultrasonic vibrator.
上記した目的を達成するために、本発明に係る流路内蔵型超音波振動子は、平坦な円形底面と、前記円形底面の上方に位置し、上方に向けて縮径する反射面とを有する振動体及び前記振動体の底面に接触し、両面に電極が設けられた厚み縦振動モードを有する円環板状の圧電素子を備え、前記振動体の中心に中心軸線に沿って振動体を上下方向に貫通する処理流路を設け、前記圧電素子に所定の周波数の交流電圧を加えることによって超音波を励振し、前記超音波が前記反射面で反射して前記処理流路へ向かうように構成されていることを特徴とする。
前記反射面は回転放物面であり得、その形状は、それによって反射される超音波のフォーカスポイントが前記流路の壁面、前記処理流路を超えた位置、又は前記処理流路内に位置するような形状であり得る。
また、前記反射面が円錐面で構成してもよく、この場合、それによって反射される超音波は、処理流路に沿って複数のポイントで集束し得る。
さらに、前記振動体は、アルミ合金、チタン合金、真鍮又はステンレスから形成され得る。
さらにまた、前記振動体に、その中心上部及び下部において中心軸線に沿って相互に離間して対向する上部連結具取付孔及び下部連結具取付孔、並びに前記上部連結具取付孔及び下部連結具取付孔間に中心軸線に沿って形成された貫通孔を形成し、前記貫通孔が前記処理流路として機能するように構成され得る。
この場合、該超音波振動子は、さらに、前記上部連結具取付孔及び下部連結具取付孔に取り付け可能な上部連結具及び下部連結具を有し得、各連結具に、その中心軸線に沿って貫通孔を形成し、前記上部連結具及び下部連結具を前記上部連結具取付孔及び下部連結具取付孔に取り付けた時に、連結具の貫通孔と、振動体の貫通孔とが連通して一本の流路を形成するように構成することもできる。さらに、この場合、前記上部連結具及び下部連結具の一端には、例えば、血液等の処理対象物の供給回路を構成するチューブ又はパイプを接続可能な接続部が形成され得る。
前記振動体は、その底部に径方向外方に延びる環状フランジを有し得る。
また、本発明に係る流路内蔵型超音波振動子は、平坦な円形底面と、前記円形底面の上方に位置し、上方に向けて縮径する反射面とを有する振動体及び前記振動体の底面に接触し、両面に電極が設けられた厚み縦振動モードを有する円環板状の圧電素子を備え、前記振動体の中心に中心軸線に沿って振動体を上下方向に貫通する処理流路を設けた二つの流路内蔵型超音波振動子片を、圧電素子が向き合い、かつ、処理流路が連通するよう上下に重ねて配置し、前記各圧電素子に所定の周波数の交流電圧を加えることによって超音波を励振し、前記超音波が各反射面で反射して前記処理流路へ向かうように構成されていることを特徴とする。
また、本発明に係る流路内蔵型超音波振動子を備えた血液ガス分析装置は、血液を採取したシリンジを装着可能なシリンジ装着部と、前記シリンジ装着部に装着されたシリンジの内部に侵入して、シリンジの内部の血液を吸引する吸引ノズルと、前記吸引ノズルに接続された吸引ポンプと、前記吸引ノズルで吸引した血液の成分を分析するためのセンサと、前記吸引ノズルから前記センサを介して廃液部へ繋がる血液流路と、少なくとも前記吸引ポンプの動作を制御する制御装置とを備えた血液ガス分析装置において、上記流路内蔵型超音波振動子を、その流路が前記血液流路と連通するよう設けたことを特徴とする。
In order to achieve the above object, a channel-embedded ultrasonic transducer according to the present invention has a flat circular bottom surface and a reflecting surface located above the circular bottom surface and having a diameter that decreases upward. Equipped with an annular plate-shaped piezoelectric element having a thickness longitudinal vibration mode, which is in contact with the vibrating body and the bottom surface of the vibrating body and provided with electrodes on both sides, and moves the vibrating body up and down along the central axis line at the center of the vibrating body. A processing channel penetrating in a direction is provided, and an AC voltage of a predetermined frequency is applied to the piezoelectric element to excite an ultrasonic wave, and the ultrasonic wave is reflected by the reflecting surface and directed toward the processing channel. It is characterized by being
The reflective surface may be a paraboloid of revolution, the shape of which is such that the focal point of the ultrasonic waves reflected by it is positioned beyond the wall of the channel, beyond the process channel, or within the process channel. It can be shaped so as to
The reflective surface may also comprise a conical surface, in which case the ultrasonic waves reflected thereby may be focused at multiple points along the process flow path.
Further, the vibrating body can be made of aluminum alloy, titanium alloy, brass or stainless steel.
Further, the vibrating body is provided with upper and lower connecting fitting mounting holes spaced apart from each other along the central axis, and an upper connecting fitting mounting hole and a lower connecting fitting mounting hole. A through hole formed along the central axis may be formed between the holes, and the through hole may be configured to function as the processing channel.
In this case, the ultrasonic transducer can further have an upper connector and a lower connector that can be attached to the upper connector attachment hole and the lower connector attachment hole, and each connector has a to form a through-hole, and when the upper and lower joints are attached to the upper and lower joint-mounting holes, the through-hole of the joint and the through-hole of the vibrating body communicate with each other. It can also be configured to form a single flow path. Furthermore, in this case, one end of each of the upper connector and the lower connector may be formed with a connecting portion to which a tube or pipe constituting a supply circuit for an object to be processed such as blood can be connected.
The vibrating body may have a radially outwardly extending annular flange at its bottom.
Further, a channel-embedded ultrasonic transducer according to the present invention is a vibrating body having a flat circular bottom surface and a reflecting surface positioned above the circular bottom surface and having a diameter that decreases upward, and the vibrating body A processing flow path that is in contact with the bottom surface, has an annular plate-shaped piezoelectric element having a thickness longitudinal vibration mode, is provided with electrodes on both sides, and vertically penetrates the vibrating body along the central axis at the center of the vibrating body. are placed one above the other in such a way that the piezoelectric elements face each other and the processing channels communicate with each other, and an AC voltage of a predetermined frequency is applied to each of the piezoelectric elements. It is characterized in that the ultrasonic wave is excited by the above-mentioned reflective surface, and the ultrasonic wave is reflected by each reflecting surface and directed toward the processing channel.
In addition, the blood gas analyzer equipped with the flow path built-in ultrasonic transducer according to the present invention includes a syringe mounting portion to which a syringe used for collecting blood can be mounted, and a syringe mounted on the syringe mounting portion. a suction nozzle for sucking blood inside a syringe; a suction pump connected to the suction nozzle; a sensor for analyzing components of the blood sucked by the suction nozzle; and a control device for controlling at least the operation of the suction pump, wherein the flow channel-embedded ultrasonic transducer is connected to the blood flow channel. It is characterized in that it is provided so as to communicate with the road.
本発明に係る流路内蔵型超音波振動子は、平坦な円形底面と、前記円形底面の上方に位置し、上方に向けて縮径する反射面とを有する振動体及び前記振動体の底面に接触し、両面に電極が設けられた厚み縦振動モードを有する円環板状の圧電素子を備え、前記振動体の中心に中心軸線に沿って振動体を上下方向に貫通する処理流路を設け、前記圧電素子に所定の周波数の交流電圧を加えることによって超音波を励振し、前記超音波が前記反射面で反射して前記処理流路へ向かうように構成されているので、反射した超音波が、振動体内部に形成された処理流路又は処理流路近傍に集束し、処理流路において強力超音波を得ることが可能になる。このように本発明に係る流路内蔵型超音波振動子は、反射面における超音波の反射を利用して超音波を集束させて強力超音波を得るので、振動体を小型化することができ、結果として、超音波振動子全体を小型化することが可能になる。
また、本発明に係る流路内蔵型超音波振動子によれば、反射面における超音波の反射を利用して超音波を集束させて強力超音波を得るように構成されているので、ランジュバン振動子のように共振周波数が振動体の長さに依存しないため、圧電素子に印加する交流電圧の周波数を調整することで、幅広い帯域の強力超音波を処理流路において得ることが可能になる。さらにまた、圧電素子に印加する交流電圧の波形を調整したり、波形を合成したりことにより処理流路において得られる強力超音波の波形を調整することも可能になり、これにより、様々な用途に合わせた強力超音波を得ることが可能になる。さらにまた、振動体の内部を通過する処理流路を設け、この振動体の内部の処理流路又は処理流路近傍に超音波が集束するように構成されているので、処理対象物を処理流路に流すことによって超音波振動子の内部で処理対象物に強力超音波を照射することが可能になる。
前記反射面を回転放物面形状にすることによって、処理流路の壁面又は処理流路内にフォーカスポイントを設けることができ、フォーカスポイントにおいて強力超音波を得ることが可能になる。
また、反射面を、そのフォーカスポイントが前記処理流路を超えた位置になる回転放物面形状にすることによって、処理流路の広い範囲で強力超音波を得ることができる。
さらにまた、反射面を円錐面形状とすることによって、反射した超音波が処理流路に沿って複数のポイントで集束するので、処理流路のさらに広い範囲で強力超音波を得ることができる。
また、本発明に係る流路内蔵型超音波振動子は、平坦な円形底面と、前記円形底面の上方に位置し、上方に向けて縮径する反射面とを有する振動体及び前記振動体の底面に接触し、両面に電極が設けられた厚み縦振動モードを有する円環板状の圧電素子を備え、前記振動体の中心に中心軸線に沿って振動体を上下方向に貫通する処理流路を設けた二つの流路内蔵型超音波振動子片を、圧電素子が向き合い、かつ、処理流路が連通するよう上下に重ねて配置し、前記各圧電素子に所定の周波数の交流電圧を加えることによって超音波を励振し、前記超音波が各反射面で反射して前記処理流路へ向かうように構成されているので、処理流路を長くすることができ、強力超音波を得ることができる範囲を広げることが可能になる。
この場合、反射面を円錐面形状とすることによって、長い処理流路に沿って複数のポイントで超音波が集束するので、一つの流路内蔵型超音波振動子片で構成した流路内蔵型超音波振動子の倍の範囲で強力超音波を得ることができる。
また、反射面を回転放射面形状とし、そのフォーカスポイントを一対の流路内蔵型超音波振動子片における処理流路の上下方向中心点とすることによって、一方の振動子片の圧電素子によって励振された超音波が、反射面で反射してフォーカスポイントを通り、さらに、他方の振動子片の反射面によって反射して他方の振動子片の圧電素子に戻すことができるので共振系を構成することが可能になり、より効率的に定電圧で強力超音波を得ることが可能になる。
また、本発明に係る流路内蔵型超音波振動子を備えた血液ガス分析装置は、血液を採取したシリンジを装着可能なシリンジ装着部と、前記シリンジ装着部に装着されたシリンジの内部に侵入して、シリンジの内部の血液を吸引する吸引ノズルと、前記吸引ノズルに接続された吸引ポンプと、前記吸引ノズルで吸引した血液の成分を分析するためのセンサと、前記吸引ノズルから前記センサを介して廃液部へ繋がる血液流路と、少なくとも前記吸引ポンプの動作を制御する制御装置とを備えた血液ガス分析装置において、上記流路内蔵型超音波振動子を、その流路が前記血液流路と連通するように設けているので、事前に血液を溶血することなくシリンジから血液を吸引して分析装置内で血液を溶血することが可能になる。これにより、例えば、ヘモグロビンの測定時には流路内蔵型超音波振動子を用いて血液を溶血してセンサへ送り、他の成分の測定時には流路内蔵型超音波振動子を作動させずに溶血していない血液をセンサへ送ることが可能になる。また、血液ガス分析装置に、二つの流路を設け、一方の流路に流路内蔵型超音波振動子を設けることも可能である。
A channel-embedded ultrasonic transducer according to the present invention includes a vibrating body having a flat circular bottom surface and a reflecting surface positioned above the circular bottom surface and having a diameter that decreases upward, and Equipped with an annular plate-shaped piezoelectric element having a thickness longitudinal vibration mode that is in contact with and provided with electrodes on both sides, and a processing flow path that penetrates the vibrating body vertically along the central axis is provided at the center of the vibrating body. , the ultrasonic wave is excited by applying an AC voltage of a predetermined frequency to the piezoelectric element, and the ultrasonic wave is reflected by the reflecting surface and directed toward the processing channel. is converged on the processing channel formed inside the vibrating body or in the vicinity of the processing channel, and strong ultrasonic waves can be obtained in the processing channel. As described above, the channel-embedded ultrasonic transducer according to the present invention uses the reflection of the ultrasonic waves on the reflecting surface to focus the ultrasonic waves to obtain strong ultrasonic waves, so that the vibrating body can be miniaturized. , as a result, it is possible to miniaturize the entire ultrasonic transducer.
In addition, according to the ultrasonic transducer with a built-in flow path according to the present invention, since it is configured to obtain a strong ultrasonic wave by converging the ultrasonic wave by utilizing the reflection of the ultrasonic wave on the reflecting surface, Langevin vibration can be obtained. Since the resonance frequency does not depend on the length of the vibrating body as in the case of the element, by adjusting the frequency of the AC voltage applied to the piezoelectric element, it is possible to obtain strong ultrasonic waves in a wide band in the processing channel. Furthermore, by adjusting the waveform of the AC voltage applied to the piezoelectric element or synthesizing the waveform, it is possible to adjust the waveform of the powerful ultrasonic wave obtained in the processing flow path, thereby enabling various applications. It is possible to obtain powerful ultrasonic waves suitable for Furthermore, since a processing channel passing through the inside of the vibrating body is provided and the ultrasonic waves are focused on the processing channel inside the vibrating body or in the vicinity of the processing channel, the object to be processed is By flowing it through the path, it becomes possible to irradiate the object to be processed with strong ultrasonic waves inside the ultrasonic transducer.
By forming the reflecting surface into a paraboloid of revolution, a focus point can be provided on the wall surface of the processing channel or inside the processing channel, and it is possible to obtain strong ultrasonic waves at the focus point.
Further, by forming the reflection surface into a paraboloid of revolution whose focal point is at a position beyond the processing channel, strong ultrasonic waves can be obtained in a wide range of the processing channel.
Furthermore, by forming the reflecting surface into a conical shape, the reflected ultrasonic waves are focused at a plurality of points along the processing flow channel, so that strong ultrasonic waves can be obtained in a wider range of the processing flow channel.
Further, a channel-embedded ultrasonic transducer according to the present invention is a vibrating body having a flat circular bottom surface and a reflecting surface positioned above the circular bottom surface and having a diameter that decreases upward, and the vibrating body A processing flow path that is in contact with the bottom surface, has an annular plate-shaped piezoelectric element having a thickness longitudinal vibration mode, is provided with electrodes on both sides, and vertically penetrates the vibrating body along the central axis at the center of the vibrating body. are placed one above the other in such a way that the piezoelectric elements face each other and the processing channels communicate with each other, and an AC voltage of a predetermined frequency is applied to each of the piezoelectric elements. This structure excites ultrasonic waves, and the ultrasonic waves are reflected by each reflecting surface and directed toward the processing channel. Therefore, the processing channel can be lengthened, and strong ultrasonic waves can be obtained. It is possible to expand the possible range.
In this case, by forming the reflecting surface into a conical shape, ultrasonic waves are focused at a plurality of points along a long processing channel. A powerful ultrasonic wave can be obtained in a range twice that of an ultrasonic transducer.
In addition, by making the reflecting surface into a rotating radiation surface shape and by setting the focal point to be the vertical center point of the processing channel in the pair of channel-embedded ultrasonic transducer pieces, the piezoelectric element of one of the transducer pieces excites the The emitted ultrasonic wave is reflected by the reflective surface, passes through the focus point, is reflected by the reflective surface of the other transducer piece, and can be returned to the piezoelectric element of the other transducer piece, thereby forming a resonance system. It becomes possible to obtain powerful ultrasonic waves at a constant voltage more efficiently.
In addition, the blood gas analyzer equipped with the flow path built-in ultrasonic transducer according to the present invention includes a syringe mounting portion to which a syringe used for collecting blood can be mounted, and a syringe mounted on the syringe mounting portion. a suction nozzle for sucking blood inside a syringe; a suction pump connected to the suction nozzle; a sensor for analyzing components of the blood sucked by the suction nozzle; and a control device for controlling at least the operation of the suction pump, wherein the flow channel-embedded ultrasonic transducer is connected to the blood flow channel. Since it is provided in communication with the channel, it is possible to aspirate blood from the syringe and hemolyze the blood in the analyzer without prior hemolysis of the blood. As a result, for example, when measuring hemoglobin, blood is hemolyzed using the ultrasonic transducer with a built-in channel and sent to the sensor, and when measuring other components, hemolysis is performed without operating the ultrasonic transducer with a built-in channel. It becomes possible to send the blood that is not in the blood to the sensor. It is also possible to provide the blood gas analyzer with two flow paths and to provide a flow path built-in ultrasonic transducer in one of the flow paths.
以下、添付図面に示す幾つかの実施例を参照しながら本発明に係る流路内蔵型超音波振動子及び該流路内蔵型超音波振動子を備えた血液ガス分析装置の実施の形態について説明する。
始めに、本発明に係る流路内蔵型超音波振動子(以下、単に「超音波振動子」と称する)の第一実施例について説明する。
図1は、超音波振動子の概略側面図であり、図2は図1に示した超音波振動子の分解中央縦断面図、図3は図1に示す超音波振動子の組立中央縦断面図を各々示している。
図中、符号1は超音波振動子全体を示しており、この超音波振動子1は、振動体2、圧電素子3、上部連結具4及び下部連結具5を備えている。
振動体2は上部が反射面としての回転放物面2aを有する半球状に形成された円柱体から成り、その底面2bに円環板状の圧電素子3が固定されている。
振動体2は、その中心上部及び下部に、上部連結具4及び下部連結具5の取り付け用の相互に離間した、振動体2の中心軸線に沿ってのびる連結具取付孔2c及び2dを備え、前記連結具取付孔2c及び2dの間に、振動体の中心軸線に沿って延びる本発明に係る流路を構成する貫通孔2eが形成されている。
この振動体2は、圧電素子3によって励振される超音波振動の伝搬に有利な材料、例えば、アルミ合金、チタン合金、真鍮又はステンレス等で形成される。尚、振動体2の材料は、アルミ合金等に限定されるものではなく圧電素子3によって励振される超音波振動の伝搬に有利な材料であれば任意の材料でよい。尚、符号2fは振動体2の下部に形成された径方向外方に広がるフランジを示しており、このフランジ2fを介して振動体2は任意の構造体に固定される。
前記圧電素子3は、前記下部連結具取付孔2dの径より大きい内径を有する円環板状の形態であり、その両面に電極(図示せず)が設けられた圧電セラミックスから成り、厚み縦振動モードを有する。
前記圧電素子3は、接着剤等によって振動体2の底面に固定され、不図示の制御装置を介して所定の周波数で交流電圧を印加することによって超音波を励振する。
上部連結具4及び下部連結部5は、各々一端に前記連結具取付孔2c及び2dに取り付け可能に形成された取付部4a及び5aを備え、かつ、他端には処理対象物を流す配管又はチューブを接続可能な接続部4b及び5bが形成されている。また、上部連結具4及び下部連結具5は、その中心軸線に沿って延びる貫通孔4c及び5cが形成されており、上部連結具4及び下部連結具5を振動体2に取り付けた時に、上部連結具4及び下部連結具5の貫通孔4c及び5cと、振動体2に形成された貫通孔2dが連通して一本の流路を形成するように構成されている。
この実施例では、上記したように構成された超音波振動子1における振動体2の回転放物面2aは、圧電素子3によって励振される超音波を、流路を構成する振動体2の貫通孔2eの任意の壁面のフォーカスポイントPに集束する。
上記したように構成された超音波振動子1によれば不図示の制御装置を介して所定の周波数で交流電圧を圧電素子3に印加することによって圧電素子3から回転放物面2aに向けて平行に超音波を励振させ、圧電素子3で励振された超音波を回転放物面2aで反射させてフォーカスポイントPに集束させることにより、フォーカスポイントPにおいて強力超音波が得られ、結果として貫通孔2eによって構成される処理流路内部に強力な音波を生じさせる(図4参照)。尚、図1~図4は、超音波振動子の構成を説明するための概略図であり、回転放物面の形状は、正確に描写されているものではない。
超音波振動子1における振動体2の寸法は直径40mm、高さ10mmであり、その材質はアルミ合金(ジェラルミン)であり、また、圧電素子3の寸法は内径16mm、外径40mm、厚さ1.1mmである。このように構成された超音波振動子1の圧電素子3に交流電圧80Vppを印加することにより、処理流路において周波数1.2MHzの強力超音波が得られることが確認できた。
尚、振動体2及び圧電素子3の寸法は、上記した実施例に限定されることなく、例えば、振動体2の直径は10mm~80mm、高さは10mm~30mmであり得、また、圧電素子l3の内径は5mm~30mm、厚さが0.1mm~5mmであり得る。
また、圧電素子3に印加する電圧は、周波数20kHz~20MHzの交流電圧であり得、これによりフォーカスポイントPで得られる超音波の周波数は10KHz~20MHzであり得る。
Embodiments of a channel-embedded ultrasonic transducer and a blood gas analyzer equipped with the channel-embedded ultrasonic transducer according to the present invention will be described below with reference to several embodiments shown in the accompanying drawings. do.
First, a first embodiment of a channel-embedded ultrasonic transducer (hereinafter simply referred to as "ultrasonic transducer") according to the present invention will be described.
1 is a schematic side view of an ultrasonic transducer, FIG. 2 is an exploded central longitudinal sectional view of the ultrasonic transducer shown in FIG. 1, and FIG. 3 is an assembled central longitudinal sectional view of the ultrasonic transducer shown in FIG. Figures are shown respectively.
In the figure,
The vibrating
The vibrating
The vibrating
The
The
The upper connecting
In this embodiment, the paraboloid of revolution 2a of the vibrating
According to the
The dimensions of the vibrating
Incidentally, the dimensions of the vibrating
Also, the voltage applied to the
上記したように構成された、超音波振動子1によれば、圧電素子3において励振される超音波を、回転放物面2aを用いて集束させることによって処理流路において強力超音波を得るように構成されているので、振動体2を小型化することが可能になり、従って、超音波振動子1全体を小型化することが可能になる。
また、ランジュバン振動子のように共振周波数が振動体の長さに依存しないため、圧電素子3に印加する交流電圧の周波数を調整することで、幅広い帯域の強力超音波をフォーカスポイントPにおいて得ることが可能になる。さらにまた、圧電素子3に印加する交流電圧の波形を調整したり、波形を合成したりことによりフォーカスポイントPにおいて得られる強力超音波の波形を調整することも可能になり、これにより、様々な用途に合わせた強力超音波を得ることが可能になる。
さらにまた、振動体2の内部を通過する処理流路を設け、この振動体2の内部の処理流路にフォーカスポイントPを設けているので、処理対象物を処理流路に流すことによって超音波振動子1の内部で処理対象物に強力超音波を照射することが可能になる。これにより、例えば、血液ガス分析装置のように血液を流す流路に超音波振動子1を介在させることにより、流路に流れる血液中の血球を、超音波を用いて崩壊させる等の用途に用いることができる。尚、本発明に係る超音波振動子1の用途は、血液ガス分析装置に限定されるものではなく、処理対象物を処理流路に流す装置であれば任意の装置に適用可能であり、具体的には、例えば、ダイオキシンの分解や消毒や滅菌をする装置、乳化装置、又はキャビテーションを利用した化学反応装置等に適用され得る。
また、振動体2に上部連結具4及び下部連結部5を接続する構成は本実施例に限定されるものではなく、例えば、振動体2における放射面2a及び底面2bの外方で上部連結具4及び下部連結部5を接続するように構成してもよい。このようにすることで振動体2の内部における流路の距離を長く確保することができるので、フォーカスポイントPの位置の選択範囲が広がり、振動体2の形状の選択肢が広がる。
また、フォーカスポイントPの位置は、本実施例に限定されるものではなく、処理流路において強力な音波を発生させることができる位置であれば任意の位置でよく、また、フォーカスポイントPは必ずしも一点である必要はなく、例えば、反射面を回転放物面ではなく、円錐面形状にすることによって、処理流路に沿って複数のフォーカスポイントPを配置することが可能になる。
According to the
In addition, since the resonance frequency does not depend on the length of the vibrating body as in the Langevin vibrator, by adjusting the frequency of the AC voltage applied to the
Furthermore, since a processing channel passing through the inside of the vibrating
Also, the configuration for connecting the
In addition, the position of the focus point P is not limited to the present embodiment, and may be any position as long as it can generate a strong sound wave in the processing channel. It does not have to be a single point. For example, by making the reflective surface a conical shape instead of a paraboloid of revolution, it is possible to arrange a plurality of focus points P along the processing channel.
図5は、本発明に係る流路内蔵型超音波振動子の第二実施例における超音波の伝搬状態を示す図である。この実施例では、フォーカスポイントPの位置が第一実施例と異なるだけで、他の構成は第一実施例に示す超音波振動子の構成と同一であるので、対応する構成要素に第一実施例と同一の符号を付して重複する説明は省略する。
図面に示すように、この実施例では、フォーカスポイントPは、処理流路を構成する貫通孔2eを超えた位置にある。
このようにフォーカスポイントPが、回転放物面2aで反射した後に、処理流路を超えた位置で集束するように構成することにより、処理流路の広い範囲で強力超音波を得ることができるようになる。
尚、図5の回転放物面は、図1に示す回転放物面と同一の形状で描かれているが、図5は、本発明に係る超音波振動子の構成を示す概略図であり、回転放物面の形状は概略的に描かれているものであり、実際には、第二実施例における回転放物面と、第一実施例における回転放物面とはその形状が異なることはいうまでもない。
FIG. 5 is a diagram showing the propagation state of ultrasonic waves in the second embodiment of the channel-embedded ultrasonic transducer according to the present invention. This embodiment differs from the first embodiment only in the position of the focus point P, and the rest of the configuration is the same as the configuration of the ultrasonic transducer shown in the first embodiment. The same reference numerals as those in the example are used, and overlapping descriptions are omitted.
As shown in the drawing, in this embodiment, the focus point P is located beyond the through hole 2e that constitutes the processing channel.
In this way, after the focus point P is reflected by the paraboloid of revolution 2a, it is configured to be converged at a position beyond the processing flow channel, whereby strong ultrasonic waves can be obtained in a wide range of the processing flow channel. become.
Although the paraboloid of revolution in FIG. 5 is drawn in the same shape as the paraboloid of revolution shown in FIG. 1, FIG. 5 is a schematic diagram showing the configuration of the ultrasonic transducer according to the present invention. , the shape of the paraboloid of revolution is drawn schematically, and in fact the shape of the paraboloid of revolution in the second embodiment differs from that in the first embodiment. Needless to say.
図6は、本発明に係る流路内蔵型超音波振動子の第三実施例における超音波の伝搬状態を示す図である。この実施例では、フォーカスポイントPの位置が第一実施例と異なるだけで、他の構成は第一実施例に示す超音波振動子の構成と同一であるので、対応する構成要素に、第一実施例と同一の符号を付して重複する説明は省略する。
図面に示すように、この実施例では、フォーカスポイントPは、処理流路を構成する貫通孔2eの中心に位置している。
このようにフォーカスポイントPが、回転放物面2aで反射した後に、処理流路の中心で集束するように構成することにより、処理流路内で強力超音波を得ることができるようになる。
尚、図6の回転放物面は、図1及び図5に示す回転放物面と同一の形状で描かれているが、図6は、本発明に係る超音波振動子の構成を示す概略図であり、回転放物面の形状は概略的に描かれているものであり、実際には、第三実施例における回転放物面と、第一実施例及び第二実施例における回転放物面とはその形状が異なることはいうまでもない。
FIG. 6 is a diagram showing the propagation state of ultrasonic waves in the third embodiment of the channel-embedded ultrasonic transducer according to the present invention. This embodiment differs from the first embodiment only in the position of the focus point P, and the rest of the configuration is the same as that of the ultrasonic transducer shown in the first embodiment. The same reference numerals as those in the embodiment are given, and overlapping explanations are omitted.
As shown in the drawing, in this embodiment, the focus point P is positioned at the center of the through-hole 2e that constitutes the processing channel.
In this way, by configuring the focus point P to converge at the center of the processing channel after being reflected by the paraboloid of revolution 2a, it is possible to obtain strong ultrasonic waves in the processing channel.
Although the paraboloid of revolution in FIG. 6 is drawn in the same shape as the paraboloid of revolution shown in FIGS. 1 and 5, FIG. FIG. 10 is a schematic drawing of the shape of the paraboloid of revolution, and in practice the paraboloid of revolution in the third embodiment and the paraboloids of revolution in the first and second embodiments; Needless to say, the shape is different from that of the surface.
上記した実施例では、反射面が回転放物面として構成されているが、反射面の形状は本実施例に限定されることなく、例えば、円錐面の形状であってもよい。
図7は、本発明に係る流路内蔵型超音波振動子の第四実施例における超音波の伝搬状態を示す図である。
この実施例では、振動体が、円錐形であること以外は、第一実施例の構造と同一であるため、第一実施例に対応する構成要素には同一の符号を付して、重複する説明は省略する。
図面に示すように、この実施例に係る超音波振動子の振動体2は円錐形であり、その底面2bに圧電素子3が設けられており、反射面が円錐面2aで構成されている。
上記したように構成された超音波振動子によれば、不図示の制御装置を介して所定の周波数で交流電圧を圧電素子3に印加することによって圧電素子3から円錐面2aに向けて平行に超音波を励振させ、圧電素子3で励振された超音波は円錐面2aで反射して、処理流路を構成する貫通孔2eに向かう。これにより、図7に示すように、超音波は処理流路に沿った複数のポイントで集束し、処理流路の内部に広い範囲で強力な音波を生じさせる。このように構成することにより、超音波振動子の処理流路において強力は音波が生じる範囲を広げることができ、その結果、処理流路における処理可能な範囲を広げることが可能になる。
In the above embodiments, the reflecting surface is configured as a paraboloid of revolution, but the shape of the reflecting surface is not limited to this embodiment, and may be, for example, a conical shape.
FIG. 7 is a diagram showing the propagation state of ultrasonic waves in the fourth embodiment of the channel-embedded ultrasonic transducer according to the present invention.
In this embodiment, the structure is the same as that of the first embodiment, except that the vibrating body is conical. Description is omitted.
As shown in the drawing, the vibrating
According to the ultrasonic transducer configured as described above, an AC voltage is applied to the
次に、図8を参照して、上記したように構成された超音波振動子1と同様の構成を有する一対の超音波振動子片10及び20を、圧電素子13及び23が対面するように上下に二つ配置してなる本発明に係る流路内蔵型超音波振動子の構成について説明していく。
図中、符号10及び20は、超音波振動子片を示している。各超音波振動子片10及び20は、振動体12及び22を有し、振動体12及び22の底面には両面に不図示の電極が設けられた円環状の圧電素子13及び23が固定されている。
各振動体12及び22は、切頭円錐形状であり、各々反射面としての円錐面12a及び22aを有する。
また、各振動体12及び22は、その底面に軸線方向外方に突出し、相互に篏合可能な寸法の円筒状の連結フランジ12b及び22bが形成されている。さらに、各振動体12及び22は、その中心軸線に沿って貫通孔12c及び22cが形成されており、振動体12及び22を結合させた時に貫通孔12c及び22cが連通して処理通路を形成する。
図中、符号12d及び22dは、径方向外方に突出するフランジを示しており、符号14は上部連結具、符号24は下部連結具を各々示している。
上記したように構成された二つの超音波振動子片10及び20は、圧電素子13及び23が対面するように上下に配置して結合され、結合時に連結フランジ12b及び22が篏合して、流路内蔵型超音波振動子を構成する。
上記したように構成された流路内蔵型超音波振動子によれば、不図示の制御装置を介して所定の周波数で交流電圧を各圧電素子13及び23に印加することによって圧電素子13及び23から反射面としての円錐面12a及び22aに向けて平行に超音波を励振させ、圧電素子13及び23で励振された超音波を円錐面12a及び22aで反射させて処理流路を構成する貫通孔12c及び22cに集束させることにより、処理流路において強力超音波が得られる。尚、図8は、超音波振動子の構成を説明するための概略図であり、円錐面の形状は、正確に描写されているものではない。
このように、反射面として円錐面を有する二つの超音波振動子片10及び20を、その貫通孔12c及び22cが連通して一本の処理流路を形成するように上下に重ねて配置することにより、強力超音波が得られる処理流路の範囲を広げることができ、具体的には、強力超音波が得られる処理流路の範囲を図7に示した実施例の範囲の倍にすることが可能になる。
また、このように超音波振動子片を上下に二つに重ねて配置することで、集束過程における音波の広がり(拡散)によって、超音波振動子全体の中心部分において特に効率的に超音波集束ができるようになるので、振動体及び圧電素子の直径を小さくすることも可能になる。
Next, referring to FIG. 8, a pair of
In the figure,
Each of the vibrating
Each of the vibrating
In the figure,
The two
According to the flow path built-in ultrasonic transducer configured as described above, the
In this way, the two
In addition, by arranging the ultrasonic transducer pieces vertically in two, the spread (diffusion) of the sound waves in the focusing process makes it possible to focus the ultrasonic waves particularly efficiently at the central portion of the entire ultrasonic transducer. can be made, it becomes possible to reduce the diameters of the vibrating body and the piezoelectric element.
さらに、図9を参照して、一対の超音波振動子片を有する流路内蔵型超音波振動子の別の実施例を説明していく。
この実施例における各超音波振動子片の構成は、振動体の形状以外は図8に示した実施例と同一の構造を有するので、対応する構成要素には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
この実施例では、超音波振動子片10及び20の振動体12及び22は、各々上部に回転放物面12a及び22aを有する円柱体から成り、前記回転放物面12a及び22aは、各々、そのフォーカスポイントPが超音波振動子全体の中心点、即ち、連結孔12c及び22cを連通してなる処理流路の中心に位置するように形成されている。
上記したように構成された超音波振動子によれば、一方の超音波振動子片10の圧電素子13から出力された超音波が、その超音波振動子片10の回転放物面12aで反射し、フォーカスポイントPを通過した後、他方の超音波振動子片20の回転放物面22aで反射して超音波振動子片20の圧電素子23に戻るので、共振系を構成することができるようになり、より効率的に定電圧でフォーカスポイントPに強力超音波を発生させることが可能になる。
Further, with reference to FIG. 9, another embodiment of the channel-embedded ultrasonic transducer having a pair of ultrasonic transducer pieces will be described.
The configuration of each ultrasonic transducer piece in this embodiment has the same structure as that of the embodiment shown in FIG. Description is omitted.
In this embodiment, the vibrating
According to the ultrasonic transducer configured as described above, the ultrasonic waves output from the
次に、図10及び図11を用いて本発明に係る流路内蔵型超音波振動子を備えた血液ガス分析装置の実施の形態について説明する。
図10は血液ガス分析装置の一実施例の斜視図を、図11は図10に示した血液ガス分析装置の内部機構を示す概略図を各々示している。
図中符号30は血液ガス分析装置全体を示し、符号31は血液ガス分析装置30のケーシングを、符号32は操作パネルとしても機能するモニタを、符号33は分析結果を印字するためのプリンタを示している。
ケーシング31の前面には較正液タンク35、洗浄液タンク36及び廃液タンク37が着脱可能に装着されている。
ケーシング31の上面前方には、シリンジSを装着するためのシリンジ装着部38が設けられている。シリンジ装着部38には、シリンジSの装着の有無を検知するシリンジ検知センサ38aが設けられている(図6参照)。
また、図11に示すように、ケーシング31の内部には、
装着部38に装着されたシリンジSの内部に出し入れすることができるように構成された吸引ノズル40と、
吸引ノズル40を動かすための作動部41と、
吸引ノズル40に接続された吸引回路42と、
吸引回路42を通して吸引ノズル40に吸引力を生じさせるポンプ43と、
吸引回路42におけるポンプ43の上流に配置されたフローセンサ44と、
吸引回路42におけるポンプ43とフローセンサ44との間に配置された流路内蔵型超音波振動子45と、
吸引回路42における流路内蔵型超音波振動子45とポンプ43との間に配置された分析用センサ部46と、
上記各部を制御する制御装置47と
が設けられている。
また、図10及び図11において符号50は、吸引ノズル40がシリンジSに出し入れ可能に動作され得るように吸引ノズル40を収容する吸引ノズル収容部を示している。
図11に示すように、吸引ノズル40は、少なくともシリンジSの内部に侵入可能な直径を有する先端部40aと、先端部40aに繋がり、少なくとも先端部40aより直径が小さい胴体部40bとを有する。
前記吸引ノズル収容部50には、吸引ノズル40の先端部40aによって閉弁可能な第一弁51及び第二弁52が、吸引ノズル40の移動方向に沿って間隔を開けて配置されている。吸引ノズル収容部50における前記二つの弁51及び52の間には、洗浄液導入口53及び廃液口54が設けられており、吸引ノズル40及び吸引回路42を洗浄する時に、吸引ノズル40の先端部40aを第一弁51及び第二弁52を閉弁する位置に移動し、次いで、不図示のポンプ(又はポンプ43)によって前記洗浄液タンク36から前記洗浄液導入口53を介して洗浄液を吸引ノズル収容部50における第一弁51と第二弁52との間の空間に供給し、ポンプ43を介して吸引ノズル40で洗浄液を吸引させ、洗浄液をフローセンサ44、超音波振動子45及び分析用センサ部46に流して廃液タンク37に廃液させる。また、洗浄後に、吸引ノズル40によって吸引されなかった洗浄液は、不図示のポンプ(又はポンプ43)によって前記廃液口54を介して前記廃液タンク37に廃液される。
制御装置47は、シリンジ検知センサ38a及びフローセンサ44からの信号を入力して、これらの信号に基づいて、作動部41及びポンプ43の動作を制御する。
また、制御装置47は、分析用センサ部46からの検知信号に基づいて血液成分分析を行い、その分析結果をモニタ32及びプリンタ33に出力する。分析用センサ部46からの検知信号に基づく血液成分分析処理については、公知の血液成分分析装置と同様の処理であるので、この明細書では詳細な説明は省略する。
さらに、制御装置47は、シリンジ検知センサ38a及びフローセンサ44からの信号に基づいて、流路内蔵型超音波振動子45の動作を制御する。
流路内蔵型超音波振動子45の構成は、図1~図4に基づいて説明した流路内蔵型超音波振動子1の構造と同一であるので、ここでは図1~図4の実施例に対応する構成要素については同じ符号を用いて説明をする。
流路内蔵型超音波振動子45は、その上部連結具4の接続部4b及び下部連結具5の接続部5bに吸引回路42を接続して、吸引回路42を流れる血液が流路内蔵型超音波振動子45の流路を流れるように設けられている。制御装置47は、シリンジ検知センサ38a及びフローセンサ44からの信号に基づいて血液が流路内蔵型超音波振動子45における処理流路を通過する際に、圧電素子3に所定の周波数の交流電圧を印加して超音波を励振し、処理流路内に強力超音波を発生させ、強力超音波により血中の赤血球を破壊して血液を溶血させる。
この実施例では、超音波振動子25における振動体2の寸法は直径40mm、高さ10mmであり、その材質はアルミ合金(ジェラルミン)であり、また、圧電素子3の寸法は内径16mm、外径40mm、厚さ1.1mmである。さらに、制御装置47によって圧電素子3に印加される交流電圧は80Vppであり、処理流路において得られる強力超音波の周波数は1.2MHzであり、この強力超音波により血液中の赤血球が破壊できることを確認した。
上記したように流路内蔵型超音波振動子を備えた血液ガス分析装置によれば、血液ガス分析装置における吸引回路中に流路内蔵型超音波振動子を設けることで、事前に血液を溶血することなくシリンジSから血液を吸引して分析装置内で血液を溶血することが可能になる。これにより必要に応じてヘモグロビンの測定時には流路内蔵型超音波振動子を用いて血液を溶血して分析用センサ部46へ送り、他の成分の測定時には流路内蔵型超音波振動子を作動させずに溶血していない血液を分析用センサ部46へ送ることが可能になる。
尚、上記した実施例では、制御装置47によって流路内蔵型超音波振動子45の圧電素子3へ印加する電圧を変えて、処理流路において得られる強力超音波を変更して、処理流路において超音波における洗浄機能を発揮させることも可能である。
また、上記した実施例では、一本の吸引回路42に流路内蔵型超音波振動子45を介在させているが、この構成は本実施例に限定されることなく、例えば、吸引回路42に、分岐する二つの回路を設け、一方の回路にヘモグロビン測定用センサを設け、他方のセンサにヘモグロビン以外の測定用センサを設け、ヘモグロビン測定用センサが設けられている回路のみに、流路内蔵型超音波振動子45を設けてもよい。
さらにまた、上記した実施例では、血液ガス分析装置に、図1~図4に示した流路内蔵型超音波振動子を設けているが、この構成は本実施例に限定されることなく、図5~図9に示した流路内蔵型超音波振動子を吸引回路に設けることが可能であることは勿論である。
Next, an embodiment of a blood gas analyzer equipped with a channel built-in ultrasonic transducer according to the present invention will be described with reference to FIGS. 10 and 11. FIG.
FIG. 10 shows a perspective view of one embodiment of the blood gas analyzer, and FIG. 11 shows a schematic diagram showing the internal mechanism of the blood gas analyzer shown in FIG.
In the figure,
A
A
Further, as shown in FIG. 11, inside the casing 31,
a
an
a
a
a
a channel-embedded
an
A control device 47 is provided for controlling the above components.
10 and 11,
As shown in FIG. 11, the
A
The controller 47 receives signals from the
The control device 47 also performs blood component analysis based on the detection signal from the
Further, the control device 47 controls the operation of the flow path built-in
Since the configuration of the channel-embedded
In the channel-embedded
In this embodiment, the vibrating
As described above, according to the blood gas analyzer equipped with the channel-embedded ultrasonic transducer, by providing the channel-embedded ultrasonic transducer in the suction circuit of the blood gas analyzer, blood can be hemolyzed in advance. It is possible to aspirate blood from the syringe S and hemolyze the blood in the analysis device without having to do so. As a result, when measuring hemoglobin, blood is hemolyzed using the ultrasonic transducer with a built-in channel and sent to the
In the above-described embodiment, the control device 47 changes the voltage applied to the
Further, in the above-described embodiment, the
Furthermore, in the above-described embodiment, the blood gas analyzer is provided with the flow channel built-in ultrasonic transducer shown in FIGS. Needless to say, it is possible to provide the suction circuit with the channel-embedded ultrasonic transducer shown in FIGS.
1 超音波振動子
2 振動体
2a 回転放物面
2b 底面
2c 上部連結具取付孔
2d 下部連結具取付孔
2e 貫通孔(処理流路)
2f フランジ
2' 振動体(第四実施例)
2a' 円錐面(第四実施例)
3 圧電素子
4 上部連結具
4a 取付部
4b 接続部
4c 貫通孔
5 下部連結具
5a 取付部
5b 接続部
5c 貫通孔
P フォーカスポイント
10 超音波振動子片
12 振動体
12a 円錐面(図8の実施例);回転放物面(図9の実施例)
12b 連結フランジ
12c 貫通孔
12d フランジ
13 圧電素子
14 上部連結具
20 超音波振動子片
22 振動体
22a 円錐面(図8の実施例);回転放物面(図9の実施例)
22b 連結フランジ
22c 貫通孔
22d フランジ
23 圧電素子
24 下部連結具
P フォーカスポイント
30 血液ガス分析装置
31 ケーシング
32 操作パネル
33 プリンタ
35 較正液タンク
36 洗浄液タンク
37 廃液タンク
38 シリンジ装着部
38a シリンジ検知センサ
40 吸引ノズル
40a 先端部
40b 胴体部
41 作動部
42 吸引回路
43 ポンプ
44 フローセンサ
45 流路内蔵型超音波振動子
46 分析用センサ部
47 制御装置
50 吸引ノズル収容部
51 第一弁
52 第二弁
53 洗浄液導入口
54 廃液口
S シリンジ
REFERENCE SIGNS
2f flange 2' vibrator (fourth embodiment)
2a' conical surface (fourth embodiment)
3
10
12b connecting flange 12c through
20
22b connecting flange 22c through
30 Blood gas analyzer 31
Claims (15)
前記振動体の底面に接触し、両面に電極が設けられた厚み縦振動モードを有する円環板状の圧電素子
を備え、
前記振動体の中心に中心軸線に沿って振動体を上下方向に貫通する処理流路を設け、
前記圧電素子に所定の周波数の交流電圧を加えることによって超音波を励振し、前記超音波が前記反射面で反射して前記処理流路へ向かうように構成されている
ことを特徴とする流路内蔵型超音波振動子。 A vibrating body having a flat circular bottom surface and a reflective surface located above the circular bottom surface and having a diameter that decreases upward; and a thickness longitudinal vibration mode in which electrodes are provided on both sides of the vibrating body in contact with the bottom surface of the vibrating body. comprising an annular plate-shaped piezoelectric element having
A processing flow path is provided at the center of the vibrating body along the center axis and vertically penetrates the vibrating body,
An alternating voltage of a predetermined frequency is applied to the piezoelectric element to excite ultrasonic waves, and the ultrasonic waves are reflected by the reflecting surface and directed toward the processing flow path. Built-in ultrasonic transducer.
ことを特徴とする請求項1に記載の超音波振動子。 The ultrasonic transducer according to claim 1, wherein the reflecting surface is a paraboloid of revolution.
ことを特徴とする請求項2に記載の超音波振動子。 3. The ultrasonic transducer according to claim 2, wherein the paraboloid of revolution is formed such that a focal point of ultrasonic waves reflected by the paraboloid is on the wall surface of the processing channel.
ことを特徴とする請求項2に記載の超音波振動子。 3. The ultrasonic transducer according to claim 2, wherein the paraboloid of revolution is formed such that a focus point of ultrasonic waves reflected by the paraboloid is positioned beyond the processing channel.
ことを特徴とする請求項2に記載の超音波振動子。 3. The ultrasonic transducer of claim 2, wherein the paraboloid of revolution is shaped such that the focal point of ultrasonic waves reflected thereby is located within the processing channel.
ことを特徴とする請求項1に記載の超音波振動子。 The ultrasonic transducer according to claim 1, wherein the reflecting surface is a conical surface.
ことを特徴とする請求項1~6の何れか一項に記載の超音波振動子。 The ultrasonic vibrator according to any one of claims 1 to 6, wherein the vibrating body has a diameter of 10 mm to 80 mm and a height of 10 mm to 30 mm.
ことを特徴とする請求項7に記載の超音波振動子。 The ultrasonic transducer according to claim 7, wherein the piezoelectric element has an inner diameter of 5 mm to 30 mm and a thickness of 0.1 mm to 5 mm.
ことを特徴とする請求項1~8の何れか一項に記載の超音波振動子。 The ultrasonic transducer according to any one of claims 1 to 8, wherein the vibrating body is made of aluminum alloy, titanium alloy, brass or stainless steel.
前記貫通孔が前記処理流路として機能する
ことを特徴とする請求項1~9の何れか一項に記載の超音波振動子。 The vibrating body has an upper connecting tool mounting hole and a lower connecting tool mounting hole that are opposed to each other along the center axis at the upper and lower central parts thereof, and between the upper connecting tool mounting hole and the lower connecting tool mounting hole. A through hole formed along the central axis,
The ultrasonic transducer according to any one of claims 1 to 9, characterized in that said through-hole functions as said processing channel.
前記上部連結具及び下部連結具を前記上部連結具取付孔及び下部連結具取付孔に取り付けた時に、連結具の貫通孔と、振動体の貫通孔とが連通して一本の流路を形成する
ことを特徴とする請求項10に記載の超音波振動子。 The ultrasonic transducer further comprises an upper connector and a lower connector that can be attached to the upper connector attachment hole and the lower connector attachment hole, each connector having a through hole along its central axis. death,
When the upper connector and the lower connector are attached to the upper connector mounting hole and the lower connector mounting hole, the through hole of the connector communicates with the through hole of the vibrator to form a single flow path. The ultrasonic transducer according to claim 10, characterized in that:
ことを特徴とする請求項11に記載の超音波振動子。 12. The ultrasonic transducer according to claim 11, wherein each of the upper connector and the lower connector has a connector at one end thereof to which a tube or pipe can be connected.
ことを特徴とする請求項1~12の何れか一項に記載の超音波振動子。 The ultrasonic transducer according to any one of claims 1 to 12, wherein the vibrating body comprises an annular flange extending radially outwardly at its bottom.
前記振動体の底面に接触し、両面に電極が設けられた厚み縦振動モードを有する円環板状の圧電素子
を備え、
前記振動体の中心に中心軸線に沿って振動体を上下方向に貫通する処理流路を設けた二つの流路内蔵型超音波振動子片を、圧電素子が向き合い、かつ、処理流路が連通するよう上下に重ねて配置し、
前記各圧電素子に所定の周波数の交流電圧を加えることによって超音波を励振し、前記超音波が各反射面で反射して前記処理流路へ向かうように構成されている
ことを特徴とする流路内蔵型超音波振動子。 A vibrating body having a flat circular bottom surface and a reflective surface located above the circular bottom surface and having a diameter that decreases upward; and a thickness longitudinal vibration mode in which electrodes are provided on both sides of the vibrating body in contact with the bottom surface of the vibrating body. comprising an annular plate-shaped piezoelectric element having
Piezoelectric elements face each other and the processing channels are in communication with two flow channel-embedded ultrasonic transducer pieces provided with a processing channel vertically penetrating the vibrating body along the central axis at the center of the vibrating body. Place them on top of each other so that
An alternating voltage of a predetermined frequency is applied to each of the piezoelectric elements to excite ultrasonic waves, and the ultrasonic waves are reflected by each reflecting surface and directed toward the processing flow path. Built-in ultrasonic transducer.
前記シリンジ装着部に装着されたシリンジの内部に侵入して、シリンジの内部の血液を吸引する吸引ノズルと、
前記吸引ノズルに接続された吸引ポンプと、
前記吸引ノズルで吸引した血液の成分を分析するためのセンサと
前記吸引ノズルから前記センサを介して廃液部へ繋がる血液流路と
少なくとも前記吸引ポンプの動作を制御する制御装置と
を備えた血液ガス分析装置において、
請求項1~14の何れか一項に記載の流路内蔵型超音波振動子を、その処理流路が前記血液流路と連通するよう設けた
ことを特徴とする血液ガス分析装置。 a syringe mounting part to which a syringe that collects blood can be mounted;
a suction nozzle that penetrates into the syringe attached to the syringe attachment portion and sucks blood inside the syringe;
a suction pump connected to the suction nozzle;
A blood gas comprising: a sensor for analyzing components of the blood sucked by the suction nozzle; a blood flow path leading from the suction nozzle to a waste liquid section via the sensor; and a control device for controlling at least the operation of the suction pump. in the analyzer,
15. A blood gas analyzer, comprising: the channel-embedded ultrasonic transducer according to any one of claims 1 to 14, provided such that its processing channel communicates with said blood channel.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2021030550A JP2022131549A (en) | 2021-02-26 | 2021-02-26 | Flow path built-in ultrasonic vibrator |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2021030550A JP2022131549A (en) | 2021-02-26 | 2021-02-26 | Flow path built-in ultrasonic vibrator |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2022131549A true JP2022131549A (en) | 2022-09-07 |
Family
ID=83152799
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2021030550A Pending JP2022131549A (en) | 2021-02-26 | 2021-02-26 | Flow path built-in ultrasonic vibrator |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2022131549A (en) |
-
2021
- 2021-02-26 JP JP2021030550A patent/JP2022131549A/en active Pending
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6244738B1 (en) | Stirrer having ultrasonic vibrators for mixing a sample solution | |
JP4925819B2 (en) | Method and apparatus for mixing small amounts of liquid in microcavities | |
JP5886908B2 (en) | Acoustic convergence hardware and system and method for implementation | |
US20050031499A1 (en) | Ultrasound device | |
KR20040058272A (en) | Apparatus for focussing untrasonic acoustical energy within a liquid stream | |
CN101140354B (en) | Resonant vibration type supersonic transducer | |
US20030063984A1 (en) | Ultrasonic pump and methods | |
US5384508A (en) | Modular unit for a tubular ultrasonic reactor | |
US6454716B1 (en) | System and method for detection of fetal heartbeat | |
JP3256198B2 (en) | Ultrasonic shower cleaning equipment | |
US20050245824A1 (en) | High-intensity focused-ultrasound hydrophone | |
JP2017510430A (en) | Method and system for acoustic processing of materials | |
JP2012516182A (en) | Acoustic device for ultrasound imaging | |
JP2022131549A (en) | Flow path built-in ultrasonic vibrator | |
US10349835B2 (en) | Optical switching unit, optical probe including the same, and medical imaging apparatus including optical probe | |
KR101927635B1 (en) | Focusing ultrasonic transducer to applying shadow FZP mask and method for controlling the focusing ultrasonic transducer | |
CN113731326B (en) | Large-volume ultrasonic tube reactor | |
JP6488513B2 (en) | Focused sound field generator | |
JP2008086898A (en) | Ultrasonic cleaning device | |
WO2022186288A1 (en) | Ultrasound supply device | |
JP2012005602A (en) | Ultrasonic irradiation device | |
JP7454107B2 (en) | Ultrasonic generator and ultrasonic generation system | |
EP4190440A1 (en) | Intensified multifrequency sonoreactor device | |
JPH02251754A (en) | Focus probe | |
WO2024048596A1 (en) | Ultrasonic wave supply device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20240122 |