JP2022131549A - Flow path built-in ultrasonic vibrator - Google Patents

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剛 森田
Takeshi Morita
暁剛 呉
Xiaogang Wu
浩樹 山崎
Hiroki Yamazaki
康 星島
Yasushi Hoshijima
太郎 針生
Taro Hario
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Abstract

To provide an ultrasonic vibrator having a flow path built in a vibration body, and a blood gas analysis device with the flow path built-in ultrasonic vibrator.SOLUTION: A flow path built-in ultrasonic vibrator includes: a vibration body having a flat circular bottom surface and a reflective surface located above the circular bottom surface and shrinking in diameter upward; and a circular plate-shaped piezoelectric element in contact with the bottom surface of the vibration body, provided with electrodes on its both surfaces, and having a thick vertical vibration mode, in which a processing flow path that penetrates the vibration body in an upper and lower direction along a center axis is provided in the center of the vibration body, ultrasonic waves are excited by applying an AC voltage of a predetermined frequency to the piezoelectric element, and the ultrasonic waves reflect on the reflective surface and head to the processing flow path.SELECTED DRAWING: Figure 4

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 Patent Document 1, a Langevin vibrator is formed by sandwiching an annular piezoelectric element and an electrode between two metal blocks and fastening and fixing the two metal blocks with through bolts. An AC voltage is applied to the piezoelectric element to excite micro-vibration, and the resonance vibration in the longitudinal direction of the vibrator is used to increase the amplitude to generate ultrasonic waves. This Langevin oscillator is used in many fields as a robust and high-output oscillator. There is a problem that only the output can be obtained and the miniaturization cannot be achieved, so there is a limit to the application and extension of functions.

特開2010-29758号公報JP 2010-29758 A Kang CHEN, Takasuke IRIE, Takashi IIJIMA and Takeshi MORITA, "Double-parabolic-reflectors acoustic waveguides for high-power medical ultrasound", Scientific Reports, vol. 9, 18493, 2019Kang CHEN, Takasuke IRIE, Takashi IIJIMA and Takeshi MORITA, "Double-parabolic-reflectors acoustic waveguides for high-power medical ultrasound", Scientific Reports, vol. 9, 18493, 2019

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.

本発明に係る流路内蔵型超音波振動子の一実施例の概略側面図である。1 is a schematic side view of an embodiment of a channel-embedded ultrasonic transducer according to the present invention; FIG. 図1に示した超音波振動子の分解中央縦断面図である。FIG. 2 is an exploded central longitudinal sectional view of the ultrasonic transducer shown in FIG. 1; 図1に示した超音波振動子の組立中央縦断面図である。FIG. 2 is an assembled central longitudinal sectional view of the ultrasonic transducer shown in FIG. 1; 図1に示した超音波振動子における超音波の伝搬状態を示す図である。2 is a diagram showing a propagation state of ultrasonic waves in the ultrasonic transducer shown in FIG. 1; FIG. 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。FIG. 10 is a diagram showing a propagation state of ultrasonic waves in the second embodiment of the channel-embedded ultrasonic transducer according to the present invention; 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。FIG. 10 is a diagram showing a propagation state of ultrasonic waves in the third embodiment of the channel-embedded ultrasonic transducer according to the present invention; 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。FIG. 10 is a diagram showing a propagation state of ultrasonic waves in the fourth embodiment of the channel-embedded ultrasonic transducer according to the present invention; 本発明に係る一対の超音波振動子片を備えた流路内蔵型超音波振動子の一実施例における超音波の伝搬状態を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a propagation state of ultrasonic waves in an embodiment of a channel-embedded ultrasonic transducer provided with a pair of ultrasonic transducer pieces according to the present invention; 本発明に係る一対の超音波振動子片を備えた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。FIG. 10 is a diagram showing a propagation state of ultrasonic waves in the second embodiment of the channel-embedded ultrasonic transducer provided with a pair of ultrasonic transducer pieces according to the present invention; 本発明に係る路内蔵型超音波振動子を備えた血液ガス分析装置の概略外観図である。1 is a schematic external view of a blood gas analyzer equipped with a channel-incorporated ultrasonic transducer according to the present invention; FIG. 図10に示す血液ガス分析装置の内部機構の概略図である。FIG. 11 is a schematic diagram of the internal mechanism of the blood gas analyzer shown in FIG. 10;

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, reference numeral 1 indicates the entire ultrasonic transducer, and this ultrasonic transducer 1 comprises a vibrating body 2, a piezoelectric element 3, an upper connector 4 and a lower connector 5. As shown in FIG.
The vibrating body 2 consists of a hemispherical cylindrical body having a paraboloid of revolution 2a as a reflecting surface at its upper portion, and an annular plate-shaped piezoelectric element 3 is fixed to its bottom surface 2b.
The vibrating body 2 is provided with connecting tool mounting holes 2c and 2d extending along the central axis of the vibrating body 2 and spaced apart from each other for mounting the upper connecting tool 4 and the lower connecting tool 5 in the upper and lower central parts of the vibrating body 2, A through hole 2e is formed between the connector mounting holes 2c and 2d and forms a flow path according to the present invention extending along the central axis of the vibrator.
The vibrating body 2 is made of a material that is advantageous for the propagation of ultrasonic vibrations excited by the piezoelectric element 3, such as an aluminum alloy, a titanium alloy, brass, or stainless steel. The material of the vibrating body 2 is not limited to an aluminum alloy or the like, and any material may be used as long as it is advantageous in propagating the ultrasonic vibrations excited by the piezoelectric element 3 . Reference numeral 2f indicates a radially outwardly extending flange formed at the bottom of the vibrating body 2, and the vibrating body 2 is fixed to an arbitrary structure via this flange 2f.
The piezoelectric element 3 is in the form of an annular plate having an inner diameter larger than the diameter of the lower connector mounting hole 2d, and is made of piezoelectric ceramics provided with electrodes (not shown) on both sides thereof. have a mode.
The piezoelectric element 3 is fixed to the bottom surface of the vibrating body 2 with an adhesive or the like, and excites ultrasonic waves by applying an AC voltage at a predetermined frequency via a control device (not shown).
The upper connecting part 4 and the lower connecting part 5 are provided at one end with mounting parts 4a and 5a which are formed to be mountable to the connecting part mounting holes 2c and 2d, respectively, and have at the other end a pipe or pipe for flowing the object to be processed. Connecting portions 4b and 5b to which tubes can be connected are formed. Further, the upper connecting tool 4 and the lower connecting tool 5 are formed with through-holes 4c and 5c extending along their central axes. The through holes 4c and 5c of the connector 4 and the lower connector 5 and the through hole 2d formed in the vibrating body 2 communicate with each other to form one flow path.
In this embodiment, the paraboloid of revolution 2a of the vibrating body 2 in the ultrasonic vibrator 1 configured as described above transmits ultrasonic waves excited by the piezoelectric element 3 through the vibrating body 2 forming the flow path. It converges on a focus point P on an arbitrary wall surface of the hole 2e.
According to the ultrasonic transducer 1 configured as described above, an AC voltage is applied to the piezoelectric element 3 at a predetermined frequency via a control device (not shown), thereby causing the piezoelectric element 3 to move toward the paraboloid of revolution 2a. Ultrasonic waves are excited in parallel, and the ultrasonic waves excited by the piezoelectric element 3 are reflected by the paraboloid of revolution 2a and focused on the focus point P, whereby a strong ultrasonic wave is obtained at the focus point P. As a result, it penetrates A strong sound wave is generated inside the processing channel formed by the holes 2e (see FIG. 4). 1 to 4 are schematic diagrams for explaining the configuration of the ultrasonic transducer, and do not accurately depict the shape of the paraboloid of revolution.
The dimensions of the vibrating body 2 in the ultrasonic transducer 1 are 40 mm in diameter and 10 mm in height, and its material is an aluminum alloy (deralumin). .1 mm. It was confirmed that by applying an AC voltage of 80 Vpp to the piezoelectric element 3 of the ultrasonic transducer 1 constructed in this manner, a powerful ultrasonic wave with a frequency of 1.2 MHz was obtained in the processing channel.
Incidentally, the dimensions of the vibrating body 2 and the piezoelectric element 3 are not limited to the above-described embodiment. The inner diameter of l3 can be 5 mm to 30 mm and the thickness can be 0.1 mm to 5 mm.
Also, the voltage applied to the piezoelectric element 3 can be an AC voltage with a frequency of 20 kHz to 20 MHz, and the frequency of the ultrasonic waves obtained at the focus point P can be 10 kHz to 20 MHz.

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 ultrasonic transducer 1 configured as described above, the ultrasonic waves excited in the piezoelectric element 3 are focused using the paraboloid of revolution 2a to obtain strong ultrasonic waves in the processing channel. , it is possible to reduce the size of the vibrating body 2, and thus to reduce the size of the ultrasonic transducer 1 as a whole.
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 piezoelectric element 3, a wide band of powerful ultrasonic waves can be obtained at the focus point P. becomes possible. Furthermore, by adjusting the waveform of the AC voltage applied to the piezoelectric element 3 or by synthesizing the waveform, it is possible to adjust the waveform of the powerful ultrasonic wave obtained at the focus point P. It is possible to obtain powerful ultrasonic waves suitable for the application.
Furthermore, since a processing channel passing through the inside of the vibrating body 2 is provided, and the focus point P is provided in the processing channel inside the vibrating body 2, the ultrasonic wave can be generated by flowing the object to be processed through the processing channel. It becomes possible to irradiate the object to be processed with strong ultrasonic waves inside the transducer 1 . As a result, for example, by interposing the ultrasonic transducer 1 in a blood flow path such as a blood gas analyzer, blood cells in the blood flowing in the flow path can be broken down using ultrasonic waves. can be used. The application of the ultrasonic transducer 1 according to the present invention is not limited to a blood gas analyzer, but can be applied to any device as long as it is a device that allows an object to be processed to flow through a processing channel. Specifically, for example, it can be applied to a device for decomposing, disinfecting, or sterilizing dioxin, an emulsifying device, or a chemical reaction device using cavitation.
Also, the configuration for connecting the upper connector 4 and the lower connector 5 to the vibrating body 2 is not limited to this embodiment. 4 and the lower connecting portion 5 may be configured to be connected. By doing so, it is possible to ensure a long flow path distance inside the vibrating body 2 , so that the range of options for the position of the focus point P is widened, and the options for the shape of the vibrating body 2 are widened.
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 body 2 of the ultrasonic vibrator according to this embodiment has a conical shape, the bottom surface 2b of which is provided with a piezoelectric element 3, and the reflecting surface is a conical surface 2a.
According to the ultrasonic transducer configured as described above, an AC voltage is applied to the piezoelectric element 3 at a predetermined frequency via a control device (not shown), thereby causing the piezoelectric element 3 to extend parallel to the conical surface 2a. An ultrasonic wave is excited, and the ultrasonic wave excited by the piezoelectric element 3 is reflected by the conical surface 2a and travels toward the through hole 2e forming the processing channel. Thereby, as shown in FIG. 7, the ultrasonic waves are focused at a plurality of points along the processing channel, producing strong sound waves over a wide area inside the processing channel. By configuring in this way, it is possible to widen the range in which strong sound waves are generated in the processing channel of the ultrasonic transducer, and as a result, it is possible to widen the range that can be processed in the processing channel.

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 ultrasonic transducer pieces 10 and 20 having the same configuration as the ultrasonic transducer 1 configured as described above are arranged so that the piezoelectric elements 13 and 23 face each other. The configuration of the flow path built-in ultrasonic transducer according to the present invention, which is arranged two vertically, will be described.
In the figure, reference numerals 10 and 20 denote ultrasonic transducer pieces. Each of the ultrasonic transducer pieces 10 and 20 has vibrating bodies 12 and 22, and annular piezoelectric elements 13 and 23 having electrodes (not shown) provided on both sides are fixed to the bottom surfaces of the vibrating bodies 12 and 22. ing.
Each of the vibrating bodies 12 and 22 has a truncated cone shape and has conical surfaces 12a and 22a as reflecting surfaces, respectively.
Each of the vibrating bodies 12 and 22 is formed with cylindrical connecting flanges 12b and 22b which protrude outward in the axial direction from the bottom surface thereof and are dimensioned so that they can be fitted to each other. Furthermore, through holes 12c and 22c are formed along the center axis of each of the vibrating bodies 12 and 22, and when the vibrating bodies 12 and 22 are coupled, the through holes 12c and 22c are communicated to form a processing passage. do.
In the figure, reference numerals 12d and 22d denote flanges projecting radially outward, reference numeral 14 denotes an upper connector, and reference numeral 24 denotes a lower connector.
The two ultrasonic transducer pieces 10 and 20 configured as described above are arranged vertically so that the piezoelectric elements 13 and 23 face each other and are joined together. This constitutes a flow path built-in ultrasonic transducer.
According to the flow path built-in ultrasonic transducer configured as described above, the piezoelectric elements 13 and 23 are controlled by applying an AC voltage at a predetermined frequency to the piezoelectric elements 13 and 23 via a control device (not shown). Through holes that excite ultrasonic waves in parallel toward the conical surfaces 12a and 22a as reflection surfaces from the By focusing at 12c and 22c, high intensity ultrasound is obtained in the process channel. Note that FIG. 8 is a schematic diagram for explaining the configuration of the ultrasonic transducer, and the shape of the conical surface is not depicted accurately.
In this way, the two ultrasonic transducer pieces 10 and 20 having conical surfaces as reflecting surfaces are arranged one above the other so that the through holes 12c and 22c communicate with each other to form one processing flow path. As a result, the range of processing channels from which strong ultrasonic waves can be obtained can be expanded. Specifically, the range of processing channels from which strong ultrasonic waves can be obtained is doubled from the range of the embodiment shown in FIG. becomes possible.
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 bodies 12 and 22 of the ultrasonic vibrating pieces 10 and 20 are each composed of a cylindrical body having paraboloids of revolution 12a and 22a on the top thereof, and the paraboloids of revolution 12a and 22a are respectively: The focal point P is formed so as to be positioned at the center point of the entire ultrasonic transducer, that is, at the center of the processing channel formed by connecting the connecting holes 12c and 22c.
According to the ultrasonic transducer configured as described above, the ultrasonic waves output from the piezoelectric element 13 of one ultrasonic transducer piece 10 are reflected by the paraboloid of revolution 12a of the ultrasonic transducer piece 10. After passing through the focus point P, the light is reflected by the paraboloid of revolution 22a of the other ultrasonic transducer piece 20 and returns to the piezoelectric element 23 of the ultrasonic transducer piece 20, thereby forming a resonance system. As a result, it is possible to more efficiently generate strong ultrasonic waves at the focus point P at a constant voltage.

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, reference numeral 30 indicates the entire blood gas analyzer, reference numeral 31 indicates a casing of the blood gas analyzer 30, reference numeral 32 indicates a monitor that also functions as an operation panel, and reference numeral 33 indicates a printer for printing analysis results. ing.
A calibration liquid tank 35 , a cleaning liquid tank 36 and a waste liquid tank 37 are detachably mounted on the front surface of the casing 31 .
A syringe mounting portion 38 for mounting the syringe S is provided in front of the upper surface of the casing 31 . The syringe mounting portion 38 is provided with a syringe detection sensor 38a for detecting whether or not the syringe S is mounted (see FIG. 6).
Further, as shown in FIG. 11, inside the casing 31,
a suction nozzle 40 configured to be able to be taken in and out of the syringe S attached to the attachment portion 38;
an actuation part 41 for moving the suction nozzle 40;
a suction circuit 42 connected to the suction nozzle 40;
a pump 43 for generating a suction force on the suction nozzle 40 through a suction circuit 42;
a flow sensor 44 located upstream of the pump 43 in the suction circuit 42;
a channel-embedded ultrasonic transducer 45 disposed between the pump 43 and the flow sensor 44 in the suction circuit 42;
an analysis sensor unit 46 disposed between the flow path built-in ultrasonic transducer 45 and the pump 43 in the suction circuit 42;
A control device 47 is provided for controlling the above components.
10 and 11, reference numeral 50 denotes a suction nozzle accommodating portion that accommodates the suction nozzle 40 so that the suction nozzle 40 can be moved into and out of the syringe S. As shown in FIG.
As shown in FIG. 11, the suction nozzle 40 has a tip portion 40a having a diameter that allows at least to enter the syringe S, and a body portion 40b connected to the tip portion 40a and having a diameter smaller than that of the tip portion 40a.
A first valve 51 and a second valve 52 that can be closed by the tip portion 40 a of the suction nozzle 40 are arranged in the suction nozzle accommodating portion 50 at intervals along the movement direction of the suction nozzle 40 . Between the two valves 51 and 52 in the suction nozzle accommodating portion 50, a cleaning liquid introduction port 53 and a waste liquid port 54 are provided. 40a is moved to a position where the first valve 51 and the second valve 52 are closed, and then the cleaning liquid is sucked from the cleaning liquid tank 36 through the cleaning liquid introduction port 53 by a pump (or pump 43) not shown. The cleaning liquid is supplied to the space between the first valve 51 and the second valve 52 in the unit 50, the cleaning liquid is sucked by the suction nozzle 40 via the pump 43, and the cleaning liquid is supplied to the flow sensor 44, the ultrasonic transducer 45 and the analysis sensor. The liquid is drained to the portion 46 and discharged to the waste liquid tank 37 . Further, after cleaning, the cleaning liquid that has not been sucked by the suction nozzle 40 is discharged to the waste liquid tank 37 through the waste liquid port 54 by a pump (or pump 43) not shown.
The controller 47 receives signals from the syringe detection sensor 38a and the flow sensor 44, and controls the operation of the operating section 41 and the pump 43 based on these signals.
The control device 47 also performs blood component analysis based on the detection signal from the analysis sensor section 46 and outputs the analysis results to the monitor 32 and the printer 33 . The blood component analysis processing based on the detection signal from the analysis sensor section 46 is the same processing as in a known blood component analysis device, so detailed description will be omitted in this specification.
Further, the control device 47 controls the operation of the flow path built-in ultrasonic transducer 45 based on the signals from the syringe detection sensor 38 a and the flow sensor 44 .
Since the configuration of the channel-embedded ultrasonic transducer 45 is the same as the structure of the channel-embedded ultrasonic transducer 1 described with reference to FIGS. 1 to 4, the embodiment shown in FIGS. The same reference numerals are used for the components corresponding to .
In the channel-embedded ultrasonic transducer 45, the suction circuit 42 is connected to the connecting portion 4b of the upper connector 4 and the connecting portion 5b of the lower connector 5, and the blood flowing through the suction circuit 42 passes through the channel-embedded ultrasonic transducer. It is provided so as to flow through the flow path of the sound wave oscillator 45 . Based on the signals from the syringe detection sensor 38a and the flow sensor 44, the controller 47 applies an AC voltage of a predetermined frequency to the piezoelectric element 3 when the blood passes through the processing channel in the channel-embedded ultrasonic transducer 45. is applied to excite ultrasonic waves, strong ultrasonic waves are generated in the processing channel, and the strong ultrasonic waves destroy red blood cells in the blood to hemolyze the blood.
In this embodiment, the vibrating body 2 in the ultrasonic vibrator 25 has dimensions of 40 mm in diameter and 10 mm in height, and its material is aluminum alloy (deralumin). 40 mm and 1.1 mm thick. Furthermore, the AC voltage applied to the piezoelectric element 3 by the control device 47 is 80 Vpp, the frequency of the powerful ultrasonic waves obtained in the processing channel is 1.2 MHz, and red blood cells in the blood can be destroyed by these powerful ultrasonic waves. It was confirmed.
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 analysis sensor unit 46, and when measuring other components, the ultrasonic transducer with a built-in channel is activated. Without hemolysis, it becomes possible to send unhemolyzed blood to the analysis sensor section 46 .
In the above-described embodiment, the control device 47 changes the voltage applied to the piezoelectric element 3 of the channel-embedded ultrasonic transducer 45 to change the strong ultrasonic wave obtained in the processing channel, thereby changing the processing channel. It is also possible to exhibit the cleaning function in ultrasonic waves.
Further, in the above-described embodiment, the single suction circuit 42 is interposed with the ultrasonic vibrator 45 with a built-in flow path. , two branched circuits are provided, one circuit is provided with a sensor for measuring hemoglobin, the other sensor is provided with a sensor for measurement other than hemoglobin, and only the circuit provided with the sensor for measuring hemoglobin has a built-in flow path. An ultrasonic transducer 45 may be provided.
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 LIST 1 ultrasonic vibrator 2 vibrating body 2a paraboloid of revolution 2b bottom surface 2c upper connector mounting hole 2d lower connector mounting hole 2e through hole (processing channel)
2f flange 2' vibrator (fourth embodiment)
2a' conical surface (fourth embodiment)
3 piezoelectric element 4 upper connector 4a mounting portion 4b connecting portion 4c through hole 5 lower connecting component 5a mounting portion 5b connecting portion 5c through hole P focus point

10 Ultrasonic transducer piece 12 Vibrating body 12a Conical surface (embodiment of FIG. 8); Paraboloid of revolution (embodiment of FIG. 9)
12b connecting flange 12c through hole 12d flange 13 piezoelectric element 14 upper connecting tool

20 Ultrasonic transducer piece 22 Vibrating body 22a Conical surface (embodiment of FIG. 8); Paraboloid of revolution (embodiment of FIG. 9)
22b connecting flange 22c through hole 22d flange 23 piezoelectric element 24 lower connecting tool P focus point

30 Blood gas analyzer 31 Casing 32 Operation panel 33 Printer 35 Calibration liquid tank 36 Washing liquid tank 37 Waste liquid tank 38 Syringe mounting part 38a Syringe detection sensor 40 Suction nozzle 40a Tip part 40b Body part 41 Actuating part 42 Suction circuit 43 Pump 44 Flow sensor 45 Flow path built-in ultrasonic oscillator 46 Analysis sensor unit 47 Control device 50 Suction nozzle housing unit 51 First valve 52 Second valve 53 Cleaning liquid introduction port 54 Waste liquid port S Syringe

Claims (15)

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.
前記反射面が回転放物面である
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.
前記回転放物面が、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処理流路の壁面になるよう形成されている
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.
前記回転放物面が、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処理流路を超えた位置になるよう形成されている
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.
前記回転放物面が、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処理流路内に位置するよう形成されている
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.
前記反射面が円錐面である
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.
前記振動体の直径が、10mm~80mmであり、高さが10mm~30mmである
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.
前記圧電素子の内径が5mm~30mmであり、厚さが0.1mm~5mmである
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.
前記振動体が、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ている
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.
前記振動体が、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備え、
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.
該超音波振動子が、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備え、各連結具が、その中心軸線に沿って貫通孔を有し、
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
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:
前記上部連結具及び下部連結具が、各々一端にチューブ又はパイプを接続可能な接続部を備えている
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.
前記振動体が、その底部に径方向外方に延びる環状フランジを備えている
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.
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.
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、
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.
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