JP4936392B2 - Mass flow meter - Google Patents
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Description
この発明は例えば心肺補助循環路において血液流量を測定する場合等において、簡易に質量流量を測定することができる質量流量計に関する。 The present invention relates to a mass flow meter capable of easily measuring a mass flow rate, for example, when measuring a blood flow rate in a cardiopulmonary assist circuit.
従来より各種流体の流量を測定するため、種々の技術が開発され、また提案されている。この種の技術において、比較的簡単な装置で流量を計測する手法として、曲がり管を流れる流体の各種作用を測定することにより流量を測定する手法が提案されている。例えば特開平9−79881号公報には、曲がり管の内側と外側にそれぞれ濃度測定部を設け、両濃度測定部で測定した濃度により曲がりパイプの内側及び外側における流体の濃度差を測定し、体積流量を測定する手法が提案されている。 Conventionally, various techniques have been developed and proposed for measuring the flow rates of various fluids. In this type of technology, as a method for measuring the flow rate with a relatively simple device, a method for measuring the flow rate by measuring various actions of the fluid flowing through the bent pipe has been proposed. For example, in Japanese Patent Laid-Open No. 9-79881, concentration measuring units are provided on the inside and outside of a bent pipe, respectively, and the concentration difference of the fluid on the inside and outside of the bent pipe is measured based on the concentrations measured by both concentration measuring units. A method for measuring the flow rate has been proposed.
また、特開平4−276519号公報には、管路において水平面内にU字管を接続し、U字管と管路との接続部に曲げモーメント測定用歪ゲージと、軸力測定用歪ゲージとを設け、U字管に作用する鉛直下向きの流体重量を継ぎ手に作用する曲げ歪として、また水平面内に作用する流体の慣性力を軸歪として測定することによって、流体の質量流量を測定する手法が提案されている。なお、曲管で連結した平行な管路に作用するコリオリ力を検出することによって質量流量を計測する技術はコリオリ力流量計として広く用いられている。
流体の流量を測定する前記従来の技術において、特開平9−79881号公報に開示されている技術においては、濃度変化が生じにくい流体では計測が困難であり、例えば血液流の流量測定には不向きである。また、特開平4−276519号公報に開示されている技術においては、静圧補償手段がないため、流路抵抗が変化した場合の流量を計測することが困難である、という欠点がある。またコリオリ流量計はU字管を振動させる装置が必要となり、大型の装置となる問題がある。 In the conventional technique for measuring the flow rate of fluid, the technique disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-79881 is difficult to measure with a fluid in which a change in concentration is difficult to occur. For example, it is not suitable for measuring the flow rate of blood flow. It is. Further, the technique disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 4-276519 has a drawback that it is difficult to measure the flow rate when the flow path resistance is changed because there is no static pressure compensation means. Further, the Coriolis flow meter requires a device that vibrates the U-shaped tube, and there is a problem that it becomes a large device.
それに対して本願発明者等により、前記特許文献3として示すような特開2007−218775号公報に開示している質量流量計を提案している。この技術においては、曲がり管における管路内の流体の遠心力ないし向心力が作用する部分にストレインゲージを貼付し、その信号をブリッジ回路に導いて質量流量を計測するものであり、更に静圧及び温度補償用のストレインゲージを用い、その信号もブリッジ回路に導いて容易に静圧補償及び温度補償を行い、正確な流量の測定を可能としている。
On the other hand, the inventors of the present application have proposed a mass flow meter disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-218775 as shown in
先に本発明者等が提案した前記のような質量流量計においては、上記のような構成を採用することにより、グラムオーダーで計量できる超軽量な質量流量計とすることができるものであるが、先に提案した曲がり管を用いた質量流量計では、曲がり管が弾性を有する場合にはその管に貼付するストレインゲージからは、曲がり管に作用する流体流量に基づく力を正確に測定することができないので、この部分の管を硬質の管とし、且つこの硬質の管を用いて管に作用する流体の遠心力による力を正確に検出するために、薄肉部を形成してストレインゲージを貼付する必要があった。 In the mass flowmeter as previously proposed by the present inventors, it is possible to obtain an ultralight mass flowmeter that can be measured in the gram order by adopting the configuration as described above. In the mass flow meter using the bent pipe proposed earlier, when the bent pipe has elasticity, the force based on the fluid flow rate acting on the bent pipe should be accurately measured from the strain gauge attached to the pipe. In order to accurately detect the force due to the centrifugal force of the fluid acting on the pipe using this hard pipe, a thin-walled part is formed and a strain gauge is affixed. There was a need to do.
また、例えば血液流量の測定に際して、通常用いられている弾性管に対して硬質管を接続する必要があり、両管の確実な接続構造、及び硬質管が血液と接触して血液に不適切な反応を起こさせない材質の管を選択しなければならず、全体として高価なものとならざるを得ない、という問題もあることがわかった。 In addition, for example, when measuring blood flow rate, it is necessary to connect a hard tube to a commonly used elastic tube, and a reliable connection structure of both tubes, and the hard tube is inadequate for blood due to contact with blood. It has been found that there is a problem that the tube made of a material that does not cause a reaction must be selected, and the entire tube must be expensive.
したがって本発明は、弾性管の中を流れる各種の流体の流量を、簡単な手法により、小型で軽量、且つ安価な装置によって確実に質量流量を測定することができる質量流量計を提供することを主たる目的とする。 Therefore, the present invention provides a mass flow meter that can measure the mass flow rate of various fluids flowing through an elastic tube by a simple method with a small, lightweight and inexpensive device. Main purpose.
本発明に係る質量流量計は上記課題を解決するため、硬質曲がり管プローブ内に装着した弾性管に貼りつけた遠心力検出用のストレインゲージと静圧・温度補償用のストレインゲージから導いたブリッジ回路の出力により流量を測定する。それにより流体が流れる弾性管とセンサプローブが別体となるため製作が容易となり、既存の弾性管に外部から取り付けることも可能となる。さらに、弾性管を利用することで、金属管に流すことが困難な流体の流量の計測も可能になるほか、硬質管に比べ遠心力による歪量を大きく検出することができる。また、硬質曲がり管プローブには、弾性管の歪量を大きくするため、歪検出部には貫通穴を開け、局所的な歪を捉えるため、弾性管を穴に押し付けるようにする。 In order to solve the above problems, the mass flow meter according to the present invention has a bridge derived from a strain gauge for detecting centrifugal force and a strain gauge for static pressure / temperature compensation attached to an elastic tube mounted in a hard bent tube probe. The flow rate is measured by the output of the circuit. As a result, the elastic tube through which the fluid flows and the sensor probe are separated from each other, so that the manufacture becomes easy, and it is possible to attach to the existing elastic tube from the outside. Furthermore, by using an elastic tube, it becomes possible to measure the flow rate of a fluid that is difficult to flow through a metal tube, and it is possible to detect a greater amount of distortion due to centrifugal force than a hard tube. In addition, in order to increase the strain amount of the elastic tube in the rigid bent tube probe, a through hole is formed in the strain detection unit, and the elastic tube is pressed against the hole in order to catch local strain.
上記のような本発明について、より具体的には次のような質量流量計とする。即ち、本発明にかかる室料流量計は、内部に流体が流通する弾性管と、前記弾性管を収納し、且つ弾性管の収納状態で所定形状を維持可能とする硬質曲がり管プローブと、前記硬質曲がり管プローブの曲がり部の外周部分に形成した貫通穴が開口する部分における弾性管外周面に貼付した曲管外側ストレインゲージと、前記硬質曲がり管プローブの直管部分に形成した貫通穴が開口する部分の弾性管外周面に貼付した直管ストレインゲージとを備え、前記曲管外側ストレインゲージの信号と、前記直管ストレインゲージの信号をブリッジ回路に導き、質量流量を計測することを特徴とする。 More specifically, the present invention as described above is the following mass flow meter. That is, the room charge flow meter according to the present invention includes an elastic tube through which a fluid flows, a rigid bent tube probe that houses the elastic tube and can maintain a predetermined shape in the housed state of the elastic tube, A curved pipe outer strain gauge affixed to the outer peripheral surface of the elastic tube at a portion where the through hole formed in the outer peripheral portion of the bent portion of the hard bent tube probe opens, and a through hole formed in the straight tube portion of the hard bent tube probe And a straight pipe strain gauge affixed to the outer peripheral surface of the elastic pipe of the portion to be bent, and the mass flow rate is measured by guiding the signal of the curved pipe outer strain gauge and the signal of the straight pipe strain gauge to a bridge circuit. To do.
また、本発明にかかる他の質量流量計は、内部に流体が流通する弾性管と、前記弾性管を収納し、且つ弾性管の収納状態で所定形状を維持可能とする硬質曲がり管プローブと、前記硬質曲がり管プローブの曲がり部の外周部分に形成した貫通穴が開口する部分における弾性管外周面に貼付した曲管外側ストレインゲージと、前記硬質曲がり管プローブの曲がり部の内周部分に形成した貫通穴が開口する部分における弾性管外周面に貼付した曲管内側ストレインゲージとを備え、前記曲管外側ストレインゲージの信号と、前記曲管内側ストレインゲージの信号をブリッジ回路に導き、質量流量を計測することを特徴とする。 In addition, another mass flow meter according to the present invention includes an elastic tube through which a fluid flows, a rigid bent tube probe that stores the elastic tube and can maintain a predetermined shape in the storage state of the elastic tube, A curved tube outer strain gauge affixed to the outer peripheral surface of the elastic tube in a portion where a through hole formed in the outer peripheral portion of the bent portion of the hard bent tube probe is formed, and an inner peripheral portion of the bent portion of the hard bent tube probe A curved pipe inner strain gauge affixed to the outer peripheral surface of the elastic pipe at the portion where the through hole is opened, and the signal of the bent pipe outer strain gauge and the signal of the bent pipe inner strain gauge are guided to a bridge circuit to reduce the mass flow rate. It is characterized by measuring.
また、本発明にかかる他の質量流量計は、前記質量流量計において、前記硬質曲がり管プローブを2分割可能とし、前記弾性管の外側から被せることにより一体化して弾性管に装着可能としたことを特徴とする。 Further, according to another mass flow meter of the present invention, in the mass flow meter, the hard bent tube probe can be divided into two parts, and can be integrally attached to the elastic tube by covering from the outside of the elastic tube. It is characterized by.
また、本発明にかかる他の質量流量計は、前記質量流量計において、前記弾性管及び硬質曲がり管プローブを透明材料により形成したことを特徴とする。 Another mass flow meter according to the present invention is characterized in that, in the mass flow meter, the elastic tube and the rigid bent tube probe are formed of a transparent material.
また、本発明にかかる他の質量流量計は、前記質量流量計において、前記ストレインゲージを貼付する弾性管外周部分は、硬質曲がり管プローブの前記貫通穴の開口によって形成されることを特徴とする。 Another mass flow meter according to the present invention is characterized in that, in the mass flow meter, the outer peripheral portion of the elastic tube to which the strain gauge is attached is formed by the opening of the through hole of the rigid bent tube probe. .
また、本発明にかかる他の質量流量計は、前記質量流量計において、前記硬質曲がり管プローブの両端により前記弾性管を拘束して弾性管の所定の曲がり形状を維持し、前記両端以外の部分には弾性管外周面と硬質曲がり管内周面との間に隙間を形成したことを特徴とする。 Further, according to another mass flow meter of the present invention, in the mass flow meter, the elastic tube is constrained by both ends of the hard bent tube probe to maintain a predetermined bent shape of the elastic tube. Is characterized in that a gap is formed between the outer peripheral surface of the elastic tube and the inner peripheral surface of the hard bent tube.
また、本発明にかかる他の質量流量計は、前記質量流量計において、前記硬質曲がり管プローブを高剛性とし、外力の影響を低減させることを特徴とする。 Another mass flow meter according to the present invention is characterized in that, in the mass flow meter, the rigid bent tube probe is made to be highly rigid and the influence of external force is reduced.
本発明は上記のように構成したので、下記のような種々の効果を奏する。
1.弾性を持つ直管を単に硬質曲がり管プローブで曲げ固定するのみで、曲がり部に生じる遠心力を利用した質量流量計として使用することが可能となり、簡単な手法により、小型で軽量、且つ安価な装置によって確実に質量流量を測定することができる。
2.各種流体を流している既存の弾性管をそのまま用いて、外部より硬質曲がり管プローブを装着することが可能であり、取り付けが容易な質量流量計とすることができる。
3.弾性管を使用しているため、前記特許文献3に提案している質量流量計よりも、質量流量による管路の変化量を大きくすることができ、より正確な質量流量を計測可能となる。
4.耐薬性を持つ高分子材料を用いた弾性管を使用することができるので、血液或いは特殊な薬品等の、通常の金属管には流すことのできない流体の質量流量計測が可能となる。
5.透明な弾性管、更には透明な硬質曲がり管プローブを使用することにより、内部の流体の流れを観察しながら質量流量の計測が可能となる。
6.前記特許文献3で提案したような質量流量計と異なり、金属の曲げ加工や薄肉加工の必要が無いため、加工が容易になる。
7.前記特許文献3で提案したような質量流量計と異なり、質量流量計に加わる外力の影響を低減させることが可能となる。
Since the present invention is configured as described above, the following various effects can be obtained.
1. By simply bending and fixing an elastic straight tube with a hard bent tube probe, it can be used as a mass flow meter using centrifugal force generated in the bent part, and it is small, lightweight and inexpensive by a simple method. The apparatus can reliably measure the mass flow rate.
2. It is possible to attach a rigid bent tube probe from the outside using an existing elastic tube flowing various fluids as it is, and it is possible to provide a mass flow meter that can be easily attached.
3. Since an elastic tube is used, the amount of change in the pipe line due to the mass flow rate can be increased and the mass flow rate can be measured more accurately than the mass flow meter proposed in
4). Since an elastic tube using a polymer material having chemical resistance can be used, it is possible to measure a mass flow rate of a fluid that cannot flow through a normal metal tube, such as blood or special chemicals.
5. By using a transparent elastic tube or a transparent rigid bent tube probe, the mass flow rate can be measured while observing the flow of the fluid inside.
6). Unlike the mass flow meter proposed in
7). Unlike the mass flow meter proposed in
本発明にかかる質量流量計は、弾性管の中を流れる各種の流体の流量を、簡単な手法により、小型で軽量、且つ安価な装置によって確実に質量流量を測定することができるようにするという課題を、内部に流体が流通する弾性管と、前記弾性管を収納し、且つ弾性管の収納状態で所定形状を維持可能とする硬質曲がり管プローブと、前記硬質曲がり管プローブの曲がり部の外周部分に形成した貫通穴が開口する部分における弾性管外周面に貼付した曲管外側ストレインゲージと、前記硬質曲がり管プローブの直管部分に形成した貫通穴が開口する部分における弾性管外周面に貼付した直管ストレインゲージ、または、前記硬質曲がり管プローブの曲がり部の内周部分に形成した貫通穴が開口する部分における弾性管外周面に貼付した曲管内側ストレインゲージとを備え、これらのストレインゲージの信号をブリッジ回路に導き、質量流量を計測することにより解決した。 The mass flow meter according to the present invention enables the mass flow rate of various fluids flowing through the elastic tube to be reliably measured by a small, light and inexpensive device by a simple method. A problem is that an elastic tube in which a fluid flows, a rigid bent tube probe that accommodates the elastic tube and can maintain a predetermined shape in the accommodated state of the elastic tube, and an outer periphery of a bent portion of the rigid bent tube probe A curved tube outer strain gauge affixed to the outer peripheral surface of the elastic tube at the portion where the through hole formed in the portion opens, and an elastic tube outer surface at the portion where the through hole formed in the straight tube portion of the rigid bent tube probe opens Straight pipe strain gauge or curved pipe affixed to the outer peripheral surface of the elastic pipe at the part where the through hole formed in the inner peripheral part of the bent part of the hard bent pipe probe opens And a train gauge guides the signals of the strain gages to the bridge circuit was solved by measuring the mass flow rate.
本発明の実施例を図面に沿って説明する。図1及び図2には本発明の第1実施例を示し、内部に例えば流入口1から流出口2に向けて流体が流通する弾性管3を、屈曲部4で屈曲させた例を示している。なお、弾性管3としては、この質量流量計を血液の循環量を検出するために用いる際には、血液の凝固性がないことが保証されている例えばシリコンチューブやタイゴンチューブ等の高分子材料が用いられるが、そのほか耐薬性の樹脂等の各種用途に応じて任意の弾性材料からなる管を用いることができる。
Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. 1 and 2 show a first embodiment of the present invention, and shows an example in which an
特に本発明においては、管内を流れる流体の圧力により管が容易に変形して屈曲形状が変化することにより、後述するように管壁に貼付するストレインゲージで正確に曲管部分を流れる遠心力の変化を検出することができないことを考慮している技術であるので、所定の屈曲状態を維持することができるか否かの弾性の程度は、管内の流体圧力、管の材質、厚さ等により、各用途及び環境によって異なる。 In particular, in the present invention, the tube is easily deformed by the pressure of the fluid flowing in the tube and the bent shape is changed, so that the centrifugal force flowing accurately through the curved tube portion with a strain gauge attached to the tube wall as will be described later. Since it is a technology that takes into account that changes cannot be detected, the degree of elasticity of whether or not a predetermined bending state can be maintained depends on the fluid pressure in the tube, the material of the tube, the thickness, etc. It depends on each application and environment.
図示実施例においては、屈曲部4において弾性管3に所定の屈曲形状を維持させるため、図示するような硬質曲がり管プローブ5を用い、弾性管3の外側を覆っている。この硬質曲がり管プローブ5は弾性管3の変形を確実に防止することができる程度の剛性を有するものであり、前記弾性管と同様に管内の流体圧と管の弾性の関係のほか、弾性管の屈曲のし易さ等により異なるものであるが、金属、あるいは硬質樹脂等により任意の厚さ、屈曲度、外周形状に製作することができる。その際には、弾性管の屈曲形状を所定の形状に維持することができるならば、弾性管に対する支持構造も任意に設計することができる。
In the illustrated embodiment, a hard
硬質曲がり管プローブ5は図示実施例においては上下に半割とし、その接合部6において両者は密着できるようにする。それにより、例えば血液を流している弾性管3の一部を、下側曲がり管プローブ7の上側に開口している半円形の溝内に屈曲させて嵌入し、上側曲がり管プローブ8の下側に開口している半円形の溝を弾性管3の上側に被せることにより、容易に硬質曲がり管プローブ5を取り付けることができる。このとき、特に硬質曲がり管プローブ5の両端部において弾性管3を強く押さえ、弾性管内を流れる流体により弾性管全体が硬質曲がり管プローブ内に引きずり込まれることを防止するようにしても良い。
In the illustrated embodiment, the rigid
なお、図示実施例では硬質曲がり管プローブ5を半割にして着脱自在にした例を示したが、分割可能とせずに、弾性管より幾分大きな内径の貫通穴を形成し、予め弾性管をその貫通穴に通した状態としておいても良い。但し、弾性管に後述するようなストレインゲージを貼付するため、予め弾性管にストレインゲージを貼付することが好ましく、そのためには前記のように硬質曲がり管プローブ5を半割とする方が好ましい。また、この硬質曲がり管プローブ5を透明材料で形成し、更に弾性管3も透明材料とすることにより、質量流量計部分を流れる流体の様子を観察しながら流量計測を行うことができるようになる。
In the illustrated embodiment, an example is shown in which the rigid
硬質曲がり管プローブ5の略屈曲中心部には、屈曲部4の外側に円形の貫通穴9を設け、それにより貫通穴9の内部において、弾性管3は円形の開放面10が形成される。また、直管部分12の外側に、前記貫通穴9と同様の貫通穴13を設け、それによりこの貫通穴13の内部において弾性管3には円形の開放面14が形成される。
A circular through
弾性管3における貫通穴9による開放面10には曲管外側ストレインゲージ15を接着剤等により貼付し、同様に貫通穴13による開放面14には直管ストレインゲージ16を貼付する。各ストレインゲージの信号はブリッジ回路17に導き、その出力をアンプ回路18で増幅し、流量出力装置19から外部に質量流量として出力する。
A curved tube
これらのストレインゲージのうち曲管外側ストレインゲージ15は、曲がり管部分11の外側に貼付しているので、弾性管3内を流れる流体の流量に応じた遠心力がこの部分に作用し、その遠心力を検出することにより質量流量を測定する。なお、上記のような遠心力が生じると同時に向心力が生じるものであるが、ここでは遠心力の作用のみについて述べる。一方、直管ストレインゲージ16は弾性管の直管部分に設けているので、流体の遠心力が作用しない、流体の静圧を測定することによる静圧補償、及び温度補償を行う。各ストレインゲージ15、16が貼付される弾性管3の開放面10、14の大きさは、ストレインゲージが貼付できる大きさで、且つ開放面部分において内部の流体の圧力により弾性管3が局所的に膨出し、部分的に大きな歪みを検出できる程度に設定する。
Among these strain gauges, the bent tube
各ストレインゲージの信号を処理する回路構成は、先に本件発明者等が提案している前記特許文献3に詳細に記載しているところであるが、本発明においては例えば図3に示すような回路構成により実施することができる。即ち図3に示す例においては、曲管外側ストレインゲージ15の検出信号としての抵抗値をブリッジ回路17のA部分に入力し、また直管ストレインゲージ16の検出信号としての抵抗値をブリッジ回路17の前記A部分に隣接するC部分に入力し、他は固定抵抗とする。
The circuit configuration for processing the signal of each strain gauge is described in detail in the
それにより、曲がり管部分における曲管外側ストレインゲージ15による、流体の流量に応じた遠心力の信号をブリッジ回路17のA部分に入力し、遠心力が作用しない直管部分における直管ストレインゲージ16の信号をB部分に入力して、前記曲管外側ストレインゲージ15で検出している静圧及び温度の値を補償できるようにしている。なお、このブリッジ回路においても、先に提案している前記特許文献3に記載したような合計4個のストレインゲージを用い、その信号をブリッジ回路に入力する手法を採用することもできる。
Accordingly, a centrifugal force signal corresponding to the flow rate of the fluid by the curved pipe
このブリッジ回路17の信号は従来のブリッジ回路と同様にプリアンプ18で信号増幅し、流量出力装置19においてブリッジ回路の電圧バランス信号を処理して流量の演算を行う。これらの処理により、流体の遠心力と静圧の合計圧力を検出しているストレインゲージAの信号に対して、流体の静圧と温度に関連した圧力を検出しているストレインゲージCの信号により、ストレインゲージAの検出値の補償を行う処理を行うことができる。この測定装置においては、特にブリッジ回路に対する電源20により流量信号を得ることができ、僅かの電流により正確な測定を行うことができる。
The signal of the
以上は1個のブリッジ回路を用いて質量流量計を構成するものであるが、軽量であれば遠心力検出用ストレインゲージと補償用ストレインゲージの検出信号を別個のブリッジ回路に導き、遠心力検出用ストレインゲージの出力と補償用ストレインゲージの出力を比較演算する比較演算回路を付加して構成することも可能である。 The above is a mass flow meter that uses a single bridge circuit, but if it is lightweight, the detection signals of the centrifugal force detection strain gauge and the compensation strain gauge are guided to separate bridge circuits to detect the centrifugal force. It is also possible to add a comparison operation circuit for comparing and calculating the output of the strain gauge for output and the output of the compensation strain gauge.
本発明の第2実施例を図4に示している。なお、図4において前記第1実施例の図2と同様の部分には同じ符号を付している。図4に示す例においては、前記の例と同様に弾性管3を所定の屈曲形状を備えた硬質曲がり管プローブ5内に収納し、屈曲部4の外周部に貫通穴9を形成し、それにより生じる弾性管3周面の開放表面10に曲管外側ストレインゲージ15を貼付している。
A second embodiment of the present invention is shown in FIG. In FIG. 4, the same parts as those in FIG. 2 of the first embodiment are denoted by the same reference numerals. In the example shown in FIG. 4, the
特に図4に示す実施例においては、前記曲管外側ストレインゲージ15が貼付される貫通穴9に対向する、硬質曲がり管プローブ5における屈曲部4の内側部分に貫通穴21を形成しており、この貫通穴21によって生じる弾性管3周面の開放表面22に曲管内側ストレインゲージ23を貼付している。
In particular, in the embodiment shown in FIG. 4, a through
曲管外側ストレインゲージ15は前記実施例1と同様に、弾性管3内を流れる流体が曲管部分で生じる遠心力を、開放表面10部分で生じる弾性管の歪みとして検出し、流量に関連する信号を得る。それに対して曲管内側ストレインゲージ23は前記曲管部分の遠心力に応じた圧力低下を生じるので、これを曲管内側ストレインゲージ23で検出することにより、曲管外側ストレインゲージ15の遠心力信号との差圧を検出することができ、それにより、遠心力の作用をより明瞭に検出することが可能となる。
Similar to the first embodiment, the bent tube
曲管外側ストレインゲージ15と曲管内側ストレインゲージ23の信号は、実施例1と同様にブリッジ回路17に導き、その出力信号をアンプ回路18で増幅して流量出力装置19から外部に出力する。ブリッジ回路17においては前記実施例と同様に入力し、両信号の差圧検出、及び温度補償を行うことができる。
The signals of the curved pipe
前記実施例においては、弾性管を所定形状に維持する硬質曲がり管プローブを、弾性管の曲がり部分及びその近傍の直管部分を含めてその外周面と硬質曲がり管内周面と密着させ、ストレインゲージを貼付する弾性管外周の開放面は、硬質曲がり管プローブの前記貫通穴によって形成した例を示したが、そのほか、例えば図5に示すような硬質曲がり管5を用いても本発明を実施することができる。なお、同図において前記実施例と同様の部分には同じ符号を付し、その説明は省略する。
In the above-described embodiment, the strain gauge is a hard bend tube probe that keeps the elastic tube in a predetermined shape, in close contact with the outer peripheral surface including the bent portion of the elastic tube and the straight pipe portion in the vicinity thereof, and the inner peripheral surface of the hard bent tube. The open surface of the outer periphery of the elastic tube to which the adhesive is attached is shown as an example formed by the through hole of the hard bent tube probe. However, for example, the present invention is carried out using a hard
図5に示す硬質曲がり管プローブ5においては、第1の端部25において弾性管3を拘束し、同様に他の端部である第2の端部26においても弾性管3を拘束することにより、前記実施例と同様に弾性管3を所定の曲がり形状に維持し、硬質曲がり管の前記両端部以外の部分には弾性管3の外周面と硬質曲がり管5の内周面との間に隙間27を形成している。この硬質曲がり管5においても前記実施例と同様に、曲がり管部分11に貫通穴9を設け、この部分から弾性管外周面にストレインゲージ9を貼付する。また、直管部分12にも貫通穴13を設けて、この部分から弾性管外周面にストレインゲージ16を貼付する。
In the rigid
なお、図示実施例においては前記図1の例と同様に直管部分にストレインゲージを貼付した例を示したが、それ以外に図4の例のように、曲がり管部分の内側にストレインゲージを貼付しても、同様に実施することができる。 In the illustrated embodiment, an example in which a strain gauge is affixed to the straight pipe portion as in the example of FIG. 1 is shown, but in addition to that, a strain gauge is provided inside the bent pipe portion as in the example of FIG. Even if affixed, it can be carried out in the same manner.
このような硬質曲がり管を用いても、本発明者等が先に提案した前記特許文献3に開示した質量流量計のように硬質の曲がり管を用いる必要がなくなり、また例えば人工心臓のポンプの血液吐出流量を測定するときのように、所定性状の材質からなる弾性管を用いているときに、その弾性管をそのまま用いて質量流量を測定することができるようになることは前記実施例と同様である。
Even if such a hard bent tube is used, it is not necessary to use a hard bent tube as in the mass flow meter disclosed in
前記のような本発明による質量流量計の原理に基づいて、簡易な装置を作成して実験した結果を図6に示す。図中三角マークは本発明による質量流量計の実測結果であり、四角マークは同実験流路中に直列に設けた市販の精密質量流量計で計測した結果を示す。同図に示すように、一部にばらつきは生じているものの、例えば人工心臓ポンプの流量測定等の分野では、前記のような本発明の特徴を生かして十分に使用可能な質量流量計をうることができ、また計測機器、信号処理ソフトウエア等の更なる研究開発によって、より精密な質量流量測定を行うことができる可能性を見いだすことができた。 Based on the principle of the mass flowmeter according to the present invention as described above, the result of experimenting by creating a simple device is shown in FIG. In the figure, the triangle mark indicates the actual measurement result of the mass flow meter according to the present invention, and the square mark indicates the result measured with a commercially available precision mass flow meter provided in series in the experimental flow channel. As shown in the figure, although there are some variations, for example, in the field of flow measurement of an artificial heart pump, a mass flow meter that can be fully used is obtained by taking advantage of the features of the present invention as described above. In addition, further research and development of measuring instruments, signal processing software, etc. have found the possibility of more accurate mass flow measurement.
上記のような本発明は種々の分野の質量流量計として用いることができるものであるが、特に、短期間の心肺補助循環回路(PCPSやECMO)における流量計測、更には、耐薬性を持つ弾性管が必要な医薬品開発の流量計測に有効に利用することができる。 The present invention as described above can be used as a mass flow meter in various fields. In particular, the flow measurement in a short-term cardiopulmonary circulatory circuit (PCPS or ECMO), and further, elasticity with chemical resistance. It can be effectively used for flow measurement in drug development that requires a tube.
1 流入口
2 流出口
3 弾性管
4 屈曲部
5 硬質曲がり管プローブ
6 接合部
7 下側曲がり管プローブ
8 上側曲がり管プローブ
9 貫通穴
10 開放面
11 曲がり管部分
12 直管部分
13 貫通穴
14 開放面
15 曲管外側ストレインゲージ
16 直管ストレインゲージ
17 ブリッジ回路
18 アンプ回路
19 流量出力装置
20 電源
21 貫通穴
22 開放面
23 曲管内側ストレインゲージ
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記弾性管を収納し、且つ弾性管の収納状態で所定形状を維持可能とする硬質曲がり管プローブと、
前記硬質曲がり管プローブの曲がり部の外周部分に形成した貫通穴が開口する部分における弾性管外周面に貼付した曲管外側ストレインゲージと、
前記硬質曲がり管プローブの直管部分に形成した貫通穴が開口する部分における弾性管外周面に貼付した直管ストレインゲージとを備え、
前記曲管外側ストレインゲージの信号と、前記直管ストレインゲージの信号をブリッジ回路に導き、質量流量を計測することを特徴とする質量流量計。 An elastic tube through which fluid flows;
A rigid bent tube probe that houses the elastic tube and is capable of maintaining a predetermined shape in the housed state of the elastic tube;
A curved tube outer strain gauge affixed to the outer peripheral surface of the elastic tube in a portion where a through hole formed in the outer peripheral portion of the bent portion of the rigid bent tube probe is opened;
A straight tube strain gauge affixed to the outer peripheral surface of the elastic tube in a portion where a through hole formed in the straight tube portion of the rigid bent tube probe is opened;
A mass flow meter for measuring a mass flow rate by guiding a signal of the curved pipe outer strain gauge and a signal of the straight pipe strain gauge to a bridge circuit.
前記弾性管を収納し、且つ弾性管の収納状態で所定形状を維持可能とする硬質曲がり管プローブと、
前記硬質曲がり管プローブの曲がり部の外周部分に形成した貫通穴が開口する部分における弾性管外周面に貼付した曲管外側ストレインゲージと、
前記硬質曲がり管プローブの曲がり部の内周部分に形成した貫通穴が開口する部分における弾性管外周面に貼付した曲管内側ストレインゲージとを備え、
前記曲管外側ストレインゲージの信号と、前記曲管内側ストレインゲージの信号をブリッジ回路に導き、質量流量を計測することを特徴とする質量流量計。 An elastic tube through which fluid flows;
A rigid bent tube probe that houses the elastic tube and is capable of maintaining a predetermined shape in the housed state of the elastic tube;
A curved tube outer strain gauge affixed to the outer peripheral surface of the elastic tube in a portion where a through hole formed in the outer peripheral portion of the bent portion of the rigid bent tube probe is opened;
A curved tube inner strain gauge affixed to the outer peripheral surface of the elastic tube in a portion where a through hole formed in the inner peripheral portion of the bent portion of the hard bent tube probe is opened;
A mass flow meter for measuring a mass flow rate by guiding a signal of the bent tube outer strain gauge and a signal of the bent tube inner strain gauge to a bridge circuit.
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