JP6081454B2 - 流量検出器 - Google Patents

Description

本発明は、医療用の人工透析装置に組み込まれて透析液の流量を検出する流量検出器に関する。

この種の流量検出器が、特許文献１に開示されている。この文献に開示の流量検出器は、流量計測装置に着脱される合成樹脂製のベースを備えている。ベースには、透析液を流すため、一対の流路が形成されている。ベース内には、各流路に流れる透析液の流量を検出するため、検出端子及びアース端子が設けられている。

流量検出器を流量計測装置に装着した状態で、一対の流路のうちの一方が、人工透析装置のダイアライザーに対する透析液の流入経路に接続され、他方の流路が、ダイアライザーからの透析液の戻し経路に接続される。また、各流路は、流量計測装置において、電磁コイルを含む磁気回路の一対の磁極間にそれぞれ配置される。

この状態で、人工透析装置が運転されると、患者から導き出された老廃物を含む血液がダイアライザーに導入されて、濾過される。そして、濾過によって分離された老廃物や水分が透析液中に移された後、透析後の清浄な血液が再び患者に戻される。このとき、各流路に流れる透析液の流速に比例した起電力が発生する。その起電力を各検出端子により検出し、透析液の流速と流路の断面積とに基づいて、各流路に流れる透析液の流量がそれぞれ計測される。そして、各流路に流れる透析液の流量の差によって、血液から分離された老廃物の量が算出される。

この文献に開示の流量検出器によれば、一対の流路が近接して形成されている。このため、一対の流路のうちの一方に流れる流体の温度が高くなるとベースが変形する可能性がある。これにより、一対の流路のうちの他方の流路の断面積が変化し、透析液の流量を計測する際に誤差を生じる虞がある。

特開２０１１−１９１０６９号公報

本発明の目的は、１つの流路に流れる流体の温度が他の流路に影響を及ぼさないようにすることで、各流路の断面積を適切に保つことができ、各流路に流れる流体の流量を正確に計測することのできる流量検出器を提供することにある。

上記の目的を達成するために、本発明の第一の態様によれば、ベースと、ベースに形成された複数の流路と、ベースの上面に固定され流路を構成する溝部を備えた蓋板と、複数の流路に流れる流体の流量を、それぞれの流路の幅方向に対向して配置された検出端子、及びアース端子により検出する検出部とを備えた流量検出器が提供される。複数の流路間には、流路間の熱伝導を遮断するための空間からなる遮断部が設けられている。

この構成によれば、１つの流路に流れる流体の温度が変化する場合がある。このような場合であっても、流路間に設けられた遮断部により、１つの流路から他の流路への熱伝導が遮断される。よって、１つの流路の流体の温度が他の流路に影響を及ぼさない。このため、各流路の断面積を適切に保つことができ、流路に流れる流体の流量を正確に計測することができる。

上記の流量検出器において、ベースに形成され流路を形成する第１の溝と、蓋板において第１の溝と対応する位置に形成され流路を形成する第２の溝とを備え、遮断部は、それぞれの流路を形成する蓋板の間の空間からなることが好ましい。

上記の流量検出器において、遮断部は、ベースに形成された溝からなることが好ましい。
上記の流量検出器において、遮断部は、流路間のベースの表面から裏面にかけて貫通する溝からなることが好ましい。

上記の流量検出器において、検出部は、流路の長手方向の中央部に配置されていることが好ましい。
上記の流量検出器において、流路には、蓋板内側に配設された凸部とベース上面との間にオリフィス状の計測流生成部が形成され、検出部は、計測流生成部に配置されていることが好ましい。

上記の流量検出器において、計測流生成部において、流体が流れる方向の両端部には傾斜部が形成され、傾斜部は、計測流生成部に向かうに従い流路が狭くなるように形成されていることが好ましい。

上記の流量検出器において、検出部は、計測流生成部の幅方向両側の端部に配置される端子を有し、端子は、流体が流れることによって生じる起電力を検出することが好ましい。

上記の流量検出器において、複数の流路は、一対の流路からなり、一対の流路のそれぞれは、遮断部を挟む両側において同一面上に配置されていることが好ましい。

本発明によれば、１つの流路に流れる流体の温度が他の流路に影響を及ぼさないようにすることで、各流路の断面積を適切に保つことができ、各流路に流れる流体の流量を正確に計測することができる。

本発明の第１実施形態に係る流量検出器が組み込まれた医療用人工透析装置を示す概略構成図。 流量検出器の斜視図。 流量検出器の平面図。 図３の４−４線に沿った断面図。 図４の５−５線に沿った断面図。 図３の６−６線に沿った断面図。 流量検出器をベースと蓋板とに分解して示す斜視図。 流量検出器の検出端子及びアース端子を示す斜視図。 流量検出器の蓋板を裏側から見た斜視図。 本発明の第２実施形態に係る流量検出器を示す平面図。 本発明の第３実施形態に係る流量検出器を示す断面図。 本発明の第４実施形態に係る流量検出器を示す斜視図。 図１２の１３−１３線に沿った断面図。 本発明の第５実施形態に係る流量検出器を示す斜視図。 本発明の第６実施形態に係る流量検出器を示す断面図。

（第１実施形態）
以下、本発明の流量検出器を具体化した第１実施形態について図１〜図９に従って説明する。

図１に示すように、人工透析装置２１は、ダイアライザー２２を備えている。ポンプ２３の運転により、患者の体内から導き出された老廃物２４１を含む血液２４が、血液循環経路２５を介してダイアライザー２２に導入される。血液２４がダイアライザー２２により濾過されると、血液中の老廃物２４１が分離されて、流体としての透析液２６に取り込まれる。濾過後の清浄な血液２４は、再び患者の体内に戻される。

人工透析装置２１は、更に、流量計測装置２７を備えている。流量計測装置２７には、電磁コイル２８１及び一対の磁極２８２を含む磁気回路２８と、計測信号を処理するため信号処理回路２９とが設けられている。電磁コイル２８１には、交流電流が供給される。

流量計測装置２７には、透析液２６の流量を計測するため、使い捨てタイプの流量検出器３０が装着されている。流量検出器３０は、流量計測装置２７に対し着脱可能に構成されている。流量検出器３０には、一対の流路３３，３４が設けられている。流路３３，３４は、ダイアライザー２２に対する透析液２６の流入経路３１及び戻し経路３２にそれぞれ接続されている。

流量計測装置２７に流量検出器３０を装着した状態で、両流路３３，３４が、磁気回路２８の両磁極２８２間に配置されている。この状態でポンプ３５が運転されると、透析液２６が供給タンク３６から流入経路３１及び流路３３を介してダイアライザー２２に流入される。そして、ダイアライザー２２で分離された老廃物２４１を含む透析液２６が、戻し経路３２及び流路３４を介してドレインタンク３７に戻される。このとき、流量検出器３０により、各流路３３，３４内に流れる透析液２６の流量がそれぞれ計測される。

図２及び図３に示すように、流量検出器３０は、ポリプロピレン樹脂等の透明な合成樹脂製のベース４１を備えている。ベース４１は、長方形の板状に形成されている。ベース４１の両端面からは、一対の接続パイプ４２，４３がそれぞれ突出されている。各接続パイプ４２，４３は、流入経路３１及び戻し経路３２の途中にそれぞれ接続されている。図４に示すように、ベース４１の両端部には、各接続パイプ４２，４３内の通路４４，４５に連通する凹部４６，４７がそれぞれ形成されている。通路４４，４５は、凹部４６，４７の底面よりわずかに高い位置で、凹部４６，４７にそれぞれ接続されている。凹部４６，４７においてベース４１の中央に近い箇所には、溝部４６１，４７１が形成されている。溝部４６１，４７１は、凹部４６，４７より浅く、かつ通路４４，４５より高い位置に設けられている。

図２及び図６に示すように、ベース４１の上面には、一対の蓋板４８，４９が接着又は溶着されている。蓋板４８，４９は、ポリプロピレン樹脂等の透明な合成樹脂より形成されている。各蓋板４８，４９は、複数の位置決めピン５０により、ベース４１上の所定位置に位置決めされている。図４に示すように、各蓋板４８，４９の裏面には、凹部４６，４７及び溝部４６１，４７１に連通する計測溝部５１，５２がそれぞれ形成されている。各計測溝部５１，５２の長手方向の中央部には、凸部５１１，５２１が形成されている。凸部５１１，５２１の両端部には、傾斜部５１２，５２２が形成されている。

図４及び図５に示すように、ベース４１上に蓋板４８，４９を固定した状態で、接続パイプ４２の通路４４、凹部４６、溝部４６１、及び蓋板４８の計測溝部５１によって、流路３３が構成されている。また、接続パイプ４３の通路４５、凹部４７、溝部４７１及び蓋板４９の計測溝部５２によって、流路３４が構成されている。各蓋板４８，４９の凸部５１１，５２１とベース４１の上面との間には、オリフィス状の計測流生成部３３１，３４１が形成されている。各計測流生成部３３１，３４１は、各流路３３，３４において透析液２６の計測流を生じさせるのに適した通路断面積を有している。

図５，図７及び図８に示すように、ベース４１内には、一対の検出バスバー５３と一対の検出バスバー５４とが埋設されている。各検出バスバー５３の第１の端部には、計測流生成部３３１内に露出する検出部としての検出端子５３１がそれぞれ形成されている。各検出バスバー５４の第１の端部には、計測流生成部３４１内に露出する検出部としての検出端子５４１がそれぞれ形成されている。検出端子５３１，５４１は、計測流生成部３３１，３４１の幅方向の端部において互いに対向して配置されている。図２及び図８に示すように、各検出バスバー５３の第２の端部には、ベース４１の端面に露出する接続端子５３２がそれぞれ形成されている。各検出バスバー５４の第２の端部には、ベース４１の端面に露出する接続端子５４２がそれぞれ形成されている。接続端子５３２，５４２は、流量計測装置２７の信号処理回路２９に接続される。

ベース４１内には、アースバスバー５５と、アースバスバー５６とが埋設されている。各アースバスバー５５，５６の第１の端部には、溝部４６１，４７１内に露出するアース端子５５１，５６１がそれぞれ形成されている。各アースバスバー５５，５６の第２の端部には、ベース４１の端面に露出する接続端子５５２，５６２がそれぞれ形成されている。接続端子５５２，５６２は、信号処理回路２９に接続される。

図３及び図６に示すように、ベース４１における両流路３３，３４間の中央には、遮断部５７が設けられている。遮断部５７は、一対の流路３３，３４のうち一方の流路からベース４１を通して他方の流路に熱が伝導することを遮断する。第１実施形態において、遮断部５７は、両流路３３，３４間において流路３３，３４に沿って延びている。即ち、遮断部５７は、ベース４１の表面から裏面にかけて貫通する貫通溝５８からなる。両流路３３，３４は、貫通溝５８を挟む両側において同一面上に配置されている。検出端子５３１，５４１は、貫通溝５８の長手方向の中央部に配置される。

次に、上記の流量検出器３０を含む人工透析装置の作用について説明する。
図１に示すように、人工透析装置２１の使用状態では、流量検出器３０が流量計測装置２７に装着される。この状態で、流路３３が流入経路３１の途中に接続され、流路３４が戻し経路３２の途中に接続されている。この状態では、図４に示す各流路３３，３４の計測流生成部３３１，３４１が、磁気回路２８の一対の磁極２８２間に配置されている。

この状態で、人工透析装置２１が運転されると、ポンプ２３の作動により、患者から導き出された血液２４が、血液循環経路２５を介してダイアライザー２２に導入される。また、ポンプ３５の作動により、供給タンク３６内の透析液２６が、流入経路３１及び流路３３を介してダイアライザー２２に流入される。このため、血液２４がダイアライザー２２で濾過されると共に、血液２４中の老廃物２４１が分離されて透析液２６中に移される。そして、清浄化された血液２４が、血液循環経路２５を介して再び患者に戻される。また、老廃物２４１を含む透析液２６が、戻し経路３２及び流路３４を介してドレインタンク３７に回収される。

このとき、磁気回路２８には、交流電流によって交番磁界が発生する。その磁束は、各流路３３，３４の計測流生成部３３１，３４１を貫通する。このため、計測流生成部３３１，３４１に流れる透析液２６の流速に対応した起電力が発生する。そして、その起電力が、各検出バスバー５３，５４の検出端子５３１，５４１から、信号処理回路２９に対し、検出信号として出力される。検出信号は、アースバスバー５５，５６からのアース電位に応じて設定されたレベルの出力となる。そして、検出信号から、透析液２６の流速と計測流生成部３３１，３４１の断面積とに基づいて、各流路３３，３４に流れる透析液２６の単位時間当たりの流量がそれぞれ計測される。両流路３３，３４に流れる透析液２６の流量の差によって、血液２４から分離された老廃物２４１の量が算出される。

透析液２６の流量を計測するに際し、流路３３，３４のうちの一方の流路に流れる透析液２６の温度が変化すると、合成樹脂製のベース４１や蓋板４８が膨張又は収縮する可能性がある。このため、流路３４，３３のうちの他方の流路の計測流生成部３３１，３４１の断面積が変化して、流量を計測する際に誤差が生じる虞がある。この点、第１実施形態によれば、ベース４１上において両流路３３，３４間に、熱伝導を実質的に遮断するための遮断部５７として、貫通溝５８が形成されている。このため、流路３３，３４のうちの一方の流路に流れる透析液２６の温度が変化しても、貫通溝５８により、他方の流路に影響を及ぼすことはほとんどない。

従って、第１実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）流路３３，３４間には、流路３３，３４間の熱伝導を遮断するため、遮断部５７が設けられている。このため、流路３３，３４のうちの一方の流路に流れる透析液２６の温度が変化しても、遮断部５７により、一方の流路から他方の流路への熱伝導が遮断される。よって、流路３３，３４のうちの一方の流路に流れる透析液２６の温度が他方の流路に影響を及ぼすことはほとんどない。従って、各流路３３，３４の断面積を適切に保つことができ、流路３３，３４に流れる透析液２６の流量を正確に計測することができる。

（２）遮断部５７は、ベース４１に形成された貫通溝５８からなる。この構成によれば、遮断部５７の構造が簡単であると共に、流路３３，３４間の熱伝導を効果的に遮断することができる。

（３）貫通溝５８は、ベース４１の表面から裏面にかけて貫通している。このため、流路３３，３４間の熱伝導を高いレベルで遮断し、また、高い遮断率を維持することもできる。

（４）計測流生成部３３１，３４１を形成する凸部５１１，５２１の両端部には、傾斜部５１２，５２２が形成されている。この構成によれば、凸部５１１，５２１と凸部５１１，５２１の両側とで流路の断面積が異なる場合であっても、透析液２６の流れが乱れ難い。このため、透析液２６の流量を正確に検出できる。

（５）接続パイプ４２，４３の通路４４，４５と蓋板４８，４９の計測溝部５１，５２との間には、凹部４６，４７と溝部４６１，４７１とが形成されている。この構成によれば、透析液２６が、凹部４６，４７及び溝部４６１，４７１において一時的に貯留される。これにより、透析液２６の流れが乱れ難くなる。このため、透析液２６の流量を正確に検出できる。

（６）検出バスバー５３，５４の検出端子５３１，５４１が、貫通溝５８の長手方向の中央に配置される。この場合、検出端子５３１，５４１は、検出端子が配置される流路とは別の流路から熱の影響を受け難い位置に配置される。これにより、透析液２６の流量を正確に検出できる。

（７）流路３３，３４は、貫通溝５８を挟む両側において同一面上に配置されている。このため、流量検出器３０を扁平でかつコンパクトな形状にすることができる。
（第２実施形態）
次に、本発明の流量検出器３０を具体化した第２実施形態について図１０を参照して説明する。第２実施形態以降の各実施形態及び変更例は、第１実施形態と異なる部分を中心に説明する。

図１０に示すように、遮断部５７としての貫通溝５８が、長手方向に２つに分割されている。
従って、第２実施形態によれば、以下の効果を得ることができる。

（８）一つの貫通溝５８の長さが短くなるため、ベース４１の計測溝部５１，５２間の部分が変形することを抑制できる。よって、ベース４１の補強作用を得ることができる。
（第３実施形態）
次に、本発明の流量検出器３０を具体化した第３実施形態について図１１を参照して説明する。

図１１に示すように、遮断部５７は、ベース４１の上面に形成された凹溝５９からなる。凹溝５９は底壁を有する。凹溝５９は、両流路３３，３４間に設けられると共に、流路３３，３４に沿って延びている。

従って、第３実施形態によれば、以下の効果を得ることができる。
（９）凹溝５９は底壁を有しているため、ベース４１全体の変形を抑止できると共に、ベース４１の補強作用を得ることができる。

（第４実施形態）
次に、本発明の流量検出器３０を具体化した第４実施形態について図１２及び図１３を参照して説明する。

図１２及び図１３に示すように、一対の流路３３，３４が、ベース４１の厚さ方向に間隔を空けてかつ重ね合わさるように形成されている。また、遮断部５７としての貫通溝５８が、流路３３，３４間に設けられている。貫通溝５８は、ベース４１の両端の一方から他方にかけて貫通している。

従って、第４実施形態によれば、以下の効果を得ることができる。
（１０）流路３３，３４が、貫通溝５８を挟む両側において、ベース４１の厚さ方向に重ね合わさるように配置されている。この構成によれば、ベース４１の幅を狭くして、ベース４１の全体をコンパクトにすることができる。また、貫通溝５８に冷媒を流すこともできるため、流量検出器３０の温度管理が容易になる。

（第５実施形態）
次に、本発明の流量検出器３０を具体化した第５実施形態について図１４を参照して説明する。

図１４に示すように、上記各実施形態における一対の蓋板４８，４９に代えて、一枚の蓋板６０が採用されている。蓋板６０の中央部には、蓋板６０の表面から裏面にかけて貫通する遮断部としての貫通溝６１が形成されている。貫通溝６１は、ベース４１の貫通溝５８と対応する位置に形成されている。貫通溝６１は、貫通溝５８とほぼ同じ幅及び長さを有している。

従って、第５実施形態によれば、以下の効果を得ることができる。
（１１）蓋板６０が１枚であるため、部品点数を少なくして、流量検出器の構成を簡素化することができる。

（第６実施形態）
次に、本発明の流量検出器３０を具体化した第６実施形態について図１５を参照して説明する。

図１５に示すように、一対の蓋板４８，４９のうち一方の蓋板が、他方の蓋板とは反対側のベース４１の表面に取り付けられている。このため、一対の流路３３，３４や検出バスバー５３，５４についても、一方の流路や検出バスバーが、他方の流路や検出バスバーとは反対側のベース４１の表面に設けられている。

従って、第６実施形態によれば、以下の効果を得ることができる。
（１２）一対の流路３３，３４の一方の流路が、他方の流路と反対側のベース４１の表面に設けられている。この構成によれば、流路３３，３４間の距離が長くなるため、一対の流路３３，３４のうち一方の流路に流れる流体の温度が他の流路に影響を及ぼすことを更に抑制することができる。

なお、上記各実施形態は、次のように変更してもよい。
・貫通溝５８又は凹溝５９内に、発泡スチロール等の断熱材を充填してもよい。つまり、貫通溝５８又は凹溝５９と断熱材とにより、遮断部５７を構成してもよい。

・複数の小孔を直線的にかつ連続的に形成して、遮断部５７を構成してもよい。
・本発明の流量検出器を、人工透析以外の他の分野に使用してもよい。

２１…人工透析装置、２２…ダイアライザー、２４…血液、２４１…老廃物、２６…流体としての透析液、２７…流量検出器測装置、２８…磁気回路、３０…流量検出器、３３，３４…流路、３３１，３４１…計測流生成部、５１２，５２２…傾斜部、４１…ベース、５３，５４…検出バスバー４３１，５４１…検出部としての検出端子、５７…遮断部、５８、６１…貫通溝、５９…凹溝。

Claims (10)

1. 人工透析装置において透析液の流量を計測する流量検出器において、
   ベースと、
   前記ベース上に形成された複数の流路と、
   前記ベースの上面に固定され前記流路を構成する溝部を備えた蓋板と、
   前記複数の流路に流れる流体の流量を、それぞれの流路の幅方向に対向して配置された検出端子、及びアース端子により検出する検出部とを備え、
   前記複数の流路間には、前記流路間の熱伝導を遮断するための空間からなる遮断部が設けられていることを特徴とする流量検出器。
2. 前記ベースに形成され流路を形成する第１の溝と、前記蓋板において前記第１の溝と対応する位置に形成され流路を形成する第２の溝とを備え、前記遮断部は、それぞれの流路を形成する蓋板の間の空間からなることを特徴とする請求項１に記載の流量検出器。
3. 前記遮断部は、前記ベースに形成された溝からなることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の流量検出器。
4. 前記遮断部は、前記流路間のベースの表面から裏面にかけて貫通する溝からなることを特徴とする請求項３に記載の流量検出器。
5. 前記検出部は、前記流路の長手方向の中央部に配置されていることを特徴とする請求項１〜４のうちいずれか一項に記載の流量検出器。
6. 前記流路には、前記蓋板内側に配設された凸部と前記ベース上面との間にオリフィス状の計測流生成部が形成され、前記検出部は、前記計測流生成部に配置されていることを特徴とする請求項１〜５のうちのいずれか一項に記載の流量検出器。
7. 前記計測流生成部において、流体が流れる方向の両端部には傾斜部が形成され、前記傾斜部は、前記計測流生成部に向かうに従い前記流路が狭くなるように形成されていることを特徴とする請求項６に記載の流量検出器。
8. 前記検出部は、前記計測流生成部の幅方向両側の端部に配置される端子を有し、前記端子は、流体が流れることによって生じる起電力を検出することを特徴とする請求項６又は７に記載の流量検出器。
9. 前記複数の流路は、一対の流路からなり、前記一対の流路のそれぞれは、前記遮断部を挟む両側において同一面上に配置されていることを特徴とする請求項１〜８のうちのいずれか一項に記載の流量検出器。
10. 前記流路は、前記ベースの両端面から突出する接続パイプの通路と、前記ベースの両端部に形成された前記接続パイプの通路に連通する凹部と、前記凹部において前記ベースの中央に近い箇所に形成された溝部とを含み、前記溝部は、前記凹部よりも浅く、前記接続パイプの通路より高い位置に設けられていることを特徴とする請求項１〜９のうちいずれか一項に記載の流量検出器。

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