JP3216270U - 超音波振動子及びそれを用いる気泡センサ - Google Patents

Abstract

【課題】製造容易で、輸液ポンプの気泡センサに用いた場合に輸液ライン中の気泡を正確に検出することができる超音波振動子及びそれを用いる気泡センサを提供する。【解決手段】超音波振動子１１は、透明な材料からなるケースと、ケースの裏面に位置する接着剤層と、接着剤層上に位置する圧電素子１４とを備える。気泡センサは、輸液ライン（合成樹脂製チューブ４）の両側に配置された１対の超音波振動子１１と、一方の超音波振動子を駆動する超音波発振器６と、他方の超音波振動子で受信した超音波の強度を検出する超音波検出器７とを備える。【選択図】図３

Description

本考案は、輸液ポンプの輸液ライン等において、輸液ライン内の気泡を検出する気泡センサ等に用いられる超音波振動子及びそれを用いる気泡センサに関する。

医療分野において、輸液ラインにより血液成分や薬液等の輸液剤を人体内（患者の体内）に送る場合、一定量を正確に送るために蠕動式（ペリスタルティックフィンガー方式）等の輸液ポンプが用いられている。

前記輸液ライン中に空気の気泡が混入すると、気泡により前記輸液剤の流れが妨げられたり、該空気が血管内に入って空気塞栓を引き起こしたりする危険がある。そこで、前記輸液ライン中の気泡を検出する気泡センサを備える輸液ポンプが知られている（例えば特許文献１参照）。

前記気泡センサとしては、一般に超音波センサが用いられている。超音波は液体又は固体を媒体として伝播するときには減衰率が小さいが、空気等の気体を媒体として伝播するときには減衰率が大きくなる。

そこで、前記超音波センサは、輸液ラインを挟むように配置された１対の超音波振動子からなり、一方の超音波振動子から発振された超音波を他方の超音波振動子で受信し、検出器で受信した超音波の強度を検出する構成となっており、受信される超音波の減衰率の相違を利用して、輸液ライン中に気泡が混入したことを検知する気泡センサとして機能することができる。

前記超音波振動子は、通常、不透明な硬質プラスチック等からなるケースの裏面に接着剤層を介して接着された圧電素子を備えている。

特開２０１６−２２０９５７号公報

しかしながら、前記従来の超音波振動子では、圧電素子をケース裏面に固定している接着剤層に気泡が混入していると、該気泡により超音波が減衰されるため、輸液ポンプの気泡センサに用いた場合に輸液ライン中の気泡を正確に検出することができないことがあるという不都合がある。

本考案は、かかる不都合を解消して、製造容易で、輸液ポンプの気泡センサに用いた場合に輸液ライン中の気泡を正確に検出することができる超音波振動子及びそれを用いる気泡センサを提供することを目的とする。

かかる目的を達成するために、本考案の超音波振動子は、透明な材料からなるケースと、該ケースの裏面に位置する接着剤層と、該接着剤層上に位置する圧電素子とを備えることを特徴とする。

本考案の超音波振動子において、前記圧電素子は、前記接着剤層を介して前記透明な硬質樹脂又は透明ガラスからなるケースの裏面に接着されている。前記接着剤層を形成する接着剤は、前記ケースの裏面に塗布される際に気泡を巻き込み、該気泡を含んだ状態のまま固化することが懸念される。しかし、本考案の超音波振動子では、前記ケースが透明な硬質樹脂又は透明ガラスといった透明な材料からなるので、前記接着剤が気泡を含む場合には該ケースの外部から目視により該気泡を検知することができ、該気泡を除去する処置を行うことができる。

従って、本考案の超音波振動子によれば、容易に気泡を含まない接着剤層を形成することができ、この結果、輸液ポンプの気泡センサに用いた場合に輸液ライン中の気泡を正確に検出することができる。

また、本考案の超音波振動子は、例えば、前記ケースが有底筒状体であり、前記接着剤層は該有底筒状体の底面の裏面に位置するようにすることができる。

また、本考案の超音波振動子において、前記接着剤層は光硬化性接着剤からなることが好ましい。本考案の超音波振動子は、前記ケースが透明な硬質樹脂又は透明ガラスといった透明な材料からなるので、該ケースの裏面に塗布された光硬化性接着剤に該ケースの外部から光線を照射することにより該光硬化性接着剤を硬化させることができ、容易に製造することができる。

本考案の超音波振動子において、前記光硬化性接着剤としては、紫外線硬化性接着剤又は可視光硬化性接着剤を用いることができる。

また、本考案の超音波振動子は、輸液ラインの両側に配置された１対の超音波振動子と、一方の超音波振動子を駆動する超音波発振器と、他方の振動子で受信した超音波の強度を検出する超音波検出器とを備える気泡センサに用いることができる。

本考案の気泡センサの使用例を示す概観図。 本考案の超音波振動子の一構成例を示す模式的断面図。 本考案の気泡センサの一構成例を示す模式的断面図。

次に、添付の図面を参照しながら本考案の実施の形態についてさらに詳しく説明する。
図１に示すように、本考案の気泡センサ１は、例えば、血液成分や薬液等の輸液剤を人体内に送る輸液ライン２に用いられる。輸液ライン２は、輸液剤を収容する輸液剤容器３と、輸液剤容器３の下端部に接続された可撓性の合成樹脂製チューブ４と、合成樹脂製チューブ４の途中に設けられた輸液ポンプ５とを備え、合成樹脂製チューブ４は人体Ｂに穿刺される留置針（図示せず）に接続されている。輸液ポンプ５としては、例えば、ペリスタルティックフィンガー方式のものを用いることができる。

輸液ポンプ５は、本体５ａと蓋体５ｂとからなり、本体５ａと蓋体５ｂとの間に合成樹脂製チューブ４が配置される。気泡センサ１は、合成樹脂製チューブ４の両側に配置された１対の超音波振動子１１を備え、一方の超音波振動子１１は輸液ポンプ５の本体５ａに配置され、他方の超音波振動子１１は輸液ポンプ５の蓋体５ｂに配置されている。

本実施形態の超音波振動子１１は、図２に示すように、浅い有底筒状のケース１２と、ケース１２の底面の裏面に位置する接着剤層１３と、接着剤層１３上に位置する圧電素子１４とを備える。

ケース１２は、透明な硬質樹脂又は透明なガラス等の透明な材料により構成されている。前記透明な材料は無色透明であってもよいが、外部から裏面を透視できるものであれば着色されていてもよい。

接着剤層１３は、圧電素子１４をケース１２の裏面に接着できるものであればよく、例えば、２液混合型エポキシ樹脂系接着剤等により形成することができる。前記２液混合型エポキシ樹脂系接着剤は、ケース１２の裏面に塗布する際に主剤と硬化剤とを混合することにより調製される。前記２液混合型エポキシ樹脂系接着剤は、主剤と硬化剤とを混合する際に巻き込まれた空気が気泡を形成し、そのまま硬化すると、気泡を含む接着剤層１３が形成されることがある。

接着剤層１３に気泡が含まれていると、気泡により超音波が減衰されるため、超音波振動子１１を気泡センサ１に用いた場合に合成樹脂製チューブ４中の気泡を正確に検出することができないことがある。しかし、本実施形態の超音波振動子１１では、ケース１２が透明な材料からなるので、前記２液混合型エポキシ樹脂系接着剤に気泡が含まれている場合には、外部からの目視により該気泡を検知することができる。従って、本実施形態の超音波振動子１１では、前記２液混合型エポキシ樹脂系接着剤が硬化する前に前記気泡を除去して、気泡を含まない接着剤層１３を形成することができる。

また、接着剤層１３は、前記２液型エポキシ樹脂系接着剤に代えて、紫外線硬化性接着剤、可視光硬化性接着剤等の光硬化性接着剤により形成するようにしてもよい。本実施形態の超音波振動子１は、ケース１２が前記透明な材料からなるので、ケース１２の裏面に塗布された前記光硬化性接着剤にケース１２の外部から紫外線、可視光等の光線を照射して硬化させることができる。

次に、図３を参照して、本実施形態の気泡センサ１の構成について説明する。

気泡センサ１は、輸液ライン２（合成樹脂製チューブ４）の両側に配置された１対の超音波振動子１１を備え、一方の超音波振動子１１の圧電素子１４が超音波発振器６に電気的に接続され、他方の超音波振動子１１の圧電素子１４が超音波検出器７に電気的に接続されている。

気泡センサ１では、超音波発振器６により駆動される一方の超音波振動子１１から発振された超音波が合成樹脂製チューブ４を透過して他方の超音波振動子１１で受信され、超音波検出器７でその強度が検出される。このとき、合成樹脂製チューブ４中の輸液剤に気泡が含まれていない場合は、超音波は液体又は固体を媒体として伝播するときには減衰率が小さいので、超音波検出器７で検出される超音波の強度が相対的に大きくなる。しかし、合成樹脂製チューブ４中の輸液剤に気泡が含まれている場合は、超音波は空気等の気体を媒体として伝播するときには減衰率が大きくなるので、超音波検出器７で検出される超音波の強度が相対的に小さくなる。従って、気泡センサ１では、超音波検出器７で検出される超音波の強度の相違から、合成樹脂製チューブ４中に気泡が混入したか否かを検知することができる。

ここで、気泡センサ１に用いる超音波振動子１１の接着剤層１３に気泡が含まれている場合には、超音波は接着剤層１３中の気泡によっても減衰されるので、該減衰がノイズとなって、合成樹脂製チューブ４中に気泡が混入したか否かを正確に検知することが難しくなることがある。しかし、本実施形態の超音波振動子１１によれば、上述のように気泡を含まない接着剤層１３を形成することができるので、気泡センサ１に用いたときに合成樹脂製チューブ４中の気泡を正確に検出することができる。

本実施形態では、超音波振動子１１を気泡センサ１に用いる場合について説明しているが、超音波振動子１１は、一方の超音波振動子１１から発振された超音波を他方の超音波振動子１１で受信することにより、超音波振動子１１，１１間の対象物を検知する超音波センサ等の他の用途に用いることもできる。

また、本実施形態では、発振側の圧電素子１４と受信側の圧電素子１４とをそれぞれのケース１２に収容して、超音波振動子１１，１１を別体に構成しているが、１つのケースの中に発振側の圧電素子１４と受信側の圧電素子１４とを配置して超音波振動子１１，１１を一体的に構成してもよい。超音波振動子１１，１１を一体的に構成する場合、ケースは超音波振動子１１，１１間に合成樹脂製チューブ４等の検出対象物を介在させる空間を備えている。

１…気泡センサ、 ２…輸液ライン、 ４…合成樹脂製チューブ、 ５…輸液ライン、 ６…超音波発振器、 ７…超音波検出器、 １１…超音波振動子、 １２…ケース、 １３…接着剤層、 １４…圧電素子。

Claims (5)

1. 透明な硬質樹脂又は透明ガラスからなるケースと、該ケースの裏面に位置する接着剤層と、該接着剤層上に位置する圧電素子とを備えることを特徴とする超音波振動子。
2. 請求項１記載の超音波振動子において、前記ケースは有底筒状体であり、前記接着剤層は該有底筒状体の底面の裏面に位置することを特徴とする超音波振動子。
3. 請求項１又は請求項２の超音波振動子において、前記接着剤層は光硬化性接着剤からなることを特徴とする超音波振動子。
4. 請求項３記載の超音波振動子において、前記光硬化性接着剤は紫外線硬化性接着剤又は可視光硬化性接着剤であることを特徴とする超音波振動子。
5. 輸液ラインの両側に配置された１対の超音波振動子と、
   一方の超音波振動子を駆動する超音波発振器と、
   他方の振動子で受信した超音波の強度を検出する超音波検出器とを備える気泡センサにおいて、
   該超音波振動子は、透明な硬質樹脂又は透明ガラスからなるケースと、該ケースの裏面に位置する接着剤層と、該接着剤層上に位置する圧電素子とを備えることを特徴とする気泡センサ。