JPH03144359A - 超音波センサー - Google Patents
超音波センサーInfo
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- JPH03144359A JPH03144359A JP1281947A JP28194789A JPH03144359A JP H03144359 A JPH03144359 A JP H03144359A JP 1281947 A JP1281947 A JP 1281947A JP 28194789 A JP28194789 A JP 28194789A JP H03144359 A JPH03144359 A JP H03144359A
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は、液状体中に超音波を伝播させ、該超音波の伝
播速度と液状体の温度から液状体の密度、比重、浸透圧
等の諸特性を算出する、超音波測定装置のセンサーに関
するものである。
播速度と液状体の温度から液状体の密度、比重、浸透圧
等の諸特性を算出する、超音波測定装置のセンサーに関
するものである。
（従来の技術）
従来、血液、血漿、血清、尿等の体液について、比重、
滲透圧、血球容積、蛋白質濃度等の諸特性を測定する方
法としては、それぞれ目的によって各種の方法が用いら
れて来たが、測定に時間がかかる、多数の試料、を連続
的に測定するのは難しいなどの欠点がある他、標準液の
調整や温度を一定に保つことを必要とする問題があった
。
滲透圧、血球容積、蛋白質濃度等の諸特性を測定する方
法としては、それぞれ目的によって各種の方法が用いら
れて来たが、測定に時間がかかる、多数の試料、を連続
的に測定するのは難しいなどの欠点がある他、標準液の
調整や温度を一定に保つことを必要とする問題があった
。
これに代る方法として、体液の比重測定については、体
液中での超音波の伝播速度を利用する方法が知られてい
る。超音波の特性として、その伝播速度が体液の成分及
び温度に依存することが知られている。しかし、体液の
比重を測定する時、体液の温度は必ずしも一定ではなく
、従来のような体液中の超音波伝播速度の変化によって
比重を測定する装置（例えば、特開昭５７−１０３０３
４号公報）では温度の影響を受け、また測定時に温度と
溶液中の超音波伝播速度との関係を演算処理することが
できない為、正確な測定は難しいという欠点があった、
また、超音波を用いて標準溶液と被測定溶液との伝播速
度の比較による比重測定方法（特開昭５４−６０９６８
号公報）があるが、標準溶液と被測定溶液との成分が非
常に近いものに限られ、体液中等の多種成分の混合溶液
では、標準溶液との伝播速度の比較によって広範囲な比
重を高精度に測の成分及び温度に依存する原理に基づい
て、体液中の超音波伝播速度及び体液の温度を直接測定
し、その結果をもとに演算して体液の比重、血球容積、
血清総蛋白質濃度、及び滲透圧を測定する方法とその装
置の発明をなし、それぞれ、特開昭６０−２２２７４８
号公報、特開昭６０−２２２７２５号公報、特開昭６０
−２２２７６３号公報、及び特開昭６１−５００６２号
公報に開示した。
液中での超音波の伝播速度を利用する方法が知られてい
る。超音波の特性として、その伝播速度が体液の成分及
び温度に依存することが知られている。しかし、体液の
比重を測定する時、体液の温度は必ずしも一定ではなく
、従来のような体液中の超音波伝播速度の変化によって
比重を測定する装置（例えば、特開昭５７−１０３０３
４号公報）では温度の影響を受け、また測定時に温度と
溶液中の超音波伝播速度との関係を演算処理することが
できない為、正確な測定は難しいという欠点があった、
また、超音波を用いて標準溶液と被測定溶液との伝播速
度の比較による比重測定方法（特開昭５４−６０９６８
号公報）があるが、標準溶液と被測定溶液との成分が非
常に近いものに限られ、体液中等の多種成分の混合溶液
では、標準溶液との伝播速度の比較によって広範囲な比
重を高精度に測の成分及び温度に依存する原理に基づい
て、体液中の超音波伝播速度及び体液の温度を直接測定
し、その結果をもとに演算して体液の比重、血球容積、
血清総蛋白質濃度、及び滲透圧を測定する方法とその装
置の発明をなし、それぞれ、特開昭６０−２２２７４８
号公報、特開昭６０−２２２７２５号公報、特開昭６０
−２２２７６３号公報、及び特開昭６１−５００６２号
公報に開示した。
た。
これらは、シングアラウンド回路を用いて超音波の伝播
時間を求める方式を採用したもので、超音波送受波器を
反射板を対向させ、その近傍に温度センサーを組み込ん
だセンサー部を、測定試料となる体液中に浸漬して測定
を行うものである。
時間を求める方式を採用したもので、超音波送受波器を
反射板を対向させ、その近傍に温度センサーを組み込ん
だセンサー部を、測定試料となる体液中に浸漬して測定
を行うものである。
以下、図面により、本発明者らが先に発明及び考案した
、超音波測定装置のセンサー部について若干詳しく説明
す、る、第１図は超音波センサーの構造を示す断面図で
ある。センサー筐体ＯＤは、素子固定板（ロ）より下側
の下部側面に液状体を流通させるための窓穴０！Ｄを有
すると共に、底部に反射面０を有しており、該反射面Ｑ
２１とセンサー筐体θ０は一体である。センサー筺体０
０の材質としては、耐蝕性、長期寸法安定性に優れてい
る金属あるいはセラミック、複合材料等が適しており、
試料となる液状体との音響インピーダンスの差が大きい
ものが望ましい０例えば、ステンレス合金をセンサー筐
体として用いれば、測定用の試料となる液状体とステン
レ合金との音響インピーダンスの差が大きいために、特
別の反射板を用いなくともセンサー筐体００の底面、即
ち第１図の反射面０２＋自体を反射板として用いること
ができる。
、超音波測定装置のセンサー部について若干詳しく説明
す、る、第１図は超音波センサーの構造を示す断面図で
ある。センサー筐体ＯＤは、素子固定板（ロ）より下側
の下部側面に液状体を流通させるための窓穴０！Ｄを有
すると共に、底部に反射面０を有しており、該反射面Ｑ
２１とセンサー筐体θ０は一体である。センサー筺体０
０の材質としては、耐蝕性、長期寸法安定性に優れてい
る金属あるいはセラミック、複合材料等が適しており、
試料となる液状体との音響インピーダンスの差が大きい
ものが望ましい０例えば、ステンレス合金をセンサー筐
体として用いれば、測定用の試料となる液状体とステン
レ合金との音響インピーダンスの差が大きいために、特
別の反射板を用いなくともセンサー筐体００の底面、即
ち第１図の反射面０２＋自体を反射板として用いること
ができる。
超音波送受波器となる超音波素子０３）は素子固定板０
４に接着剤等で固定され、温度センサーＯ９も素子固定
板０４）に接着剤等で固定されており、リード線０６）
が超音波素子０３）、温度センサー＋１５＋から共にで
ており、ケーブル０７）を経て本体装置へ接続されてい
る。
４に接着剤等で固定され、温度センサーＯ９も素子固定
板０４）に接着剤等で固定されており、リード線０６）
が超音波素子０３）、温度センサー＋１５＋から共にで
ており、ケーブル０７）を経て本体装置へ接続されてい
る。
この超音波センサーを使用する際は、センサー部を液状
体（測定用試料）の入った容器に浸すため、センサー内
部の防水の目的で頂部にキャップ０（Ｄが接着剤等で固
定されている。素子固定板（ロ）の材質としては、音響
インピーダンスの小さい材料、例えばポリサルホン樹脂
、ポリフェニレンサルファイド樹脂等のプラスチックが
適しており、センサー筐体００と素子固定板（ロ）との
音響インピーダンスの比が２倍以上、望ましくは５倍以
上とするのが適切である。音響インピーダンスの差が小
さい場合、素子固定板例の振動がセンサー筐体（１０に
伝播され、その端面で反射された超音波が受信されて誤
動作を起こさせる恐れがある。
体（測定用試料）の入った容器に浸すため、センサー内
部の防水の目的で頂部にキャップ０（Ｄが接着剤等で固
定されている。素子固定板（ロ）の材質としては、音響
インピーダンスの小さい材料、例えばポリサルホン樹脂
、ポリフェニレンサルファイド樹脂等のプラスチックが
適しており、センサー筐体００と素子固定板（ロ）との
音響インピーダンスの比が２倍以上、望ましくは５倍以
上とするのが適切である。音響インピーダンスの差が小
さい場合、素子固定板例の振動がセンサー筐体（１０に
伝播され、その端面で反射された超音波が受信されて誤
動作を起こさせる恐れがある。
そこで、センサー筐体００と素子固定板０４の音響イン
ピーダンスの比を大きくするために、超音波送受信面と
なる素子固定板■の材質としてプラスチックを用い液状
体に直接接触させて使用していたが、プラスチックの接
触角は大きく（ポリサルホンで約８０°）親水性の悪い
状態であった・、つまり、超音波センサ７を乾燥した状
態から液状体へ投入しても、素子固定ｔｌｉ（１４の親
水性が悪いために、素子固定板（２）の超音波送受信面
と液状体の間には非常に微細な気泡（マイクロ気泡）が
付着しており、一定の時間液状体に浸漬していなければ
規定の受信感度が得られず、正確な値が得られないとい
う恐れがあった。
ピーダンスの比を大きくするために、超音波送受信面と
なる素子固定板■の材質としてプラスチックを用い液状
体に直接接触させて使用していたが、プラスチックの接
触角は大きく（ポリサルホンで約８０°）親水性の悪い
状態であった・、つまり、超音波センサ７を乾燥した状
態から液状体へ投入しても、素子固定ｔｌｉ（１４の親
水性が悪いために、素子固定板（２）の超音波送受信面
と液状体の間には非常に微細な気泡（マイクロ気泡）が
付着しており、一定の時間液状体に浸漬していなければ
規定の受信感度が得られず、正確な値が得られないとい
う恐れがあった。
（発明が解決しようとする課題）
本発明は、従来の超音波測定装置におけるセンサーの信
鯨性を向上させ、超音波センサーを試料である液状体へ
投入後、直ちに安定してその特性を測定することを可能
にする超音波センサーを提供しようとするものである。
鯨性を向上させ、超音波センサーを試料である液状体へ
投入後、直ちに安定してその特性を測定することを可能
にする超音波センサーを提供しようとするものである。
（課題を解決するための手段）
本発明は、液状体中に超音波を伝播させ、該超音波の伝
播速度と該液状体の温度より演算して該液状体の特性を
算出する超音波参毒≠ゼ測定装置において、センサー部
の超音波を送信及び／又は受信する面をプラスチックで
構成すると共に、該プラスチックの表垣を親水化処理す
ることにより水との接触角を５０”以下にしたことを特
徴とする超音波測定装置のセンサーである。
播速度と該液状体の温度より演算して該液状体の特性を
算出する超音波参毒≠ゼ測定装置において、センサー部
の超音波を送信及び／又は受信する面をプラスチックで
構成すると共に、該プラスチックの表垣を親水化処理す
ることにより水との接触角を５０”以下にしたことを特
徴とする超音波測定装置のセンサーである。
本発明に係る超音波センサーの基本的な構造は、先に述
べた第１図の超音波センサーと同様で、プラスチック製
の素子固定板（ロ）の少なくとも超音波送受信面Ｏｌを
親水化処理することにより、送受信面００）と水との接
触角を５０′以下としたのが本発明の特徴である。水と
の接触角を５０°以下にし親水化することにより、超音
波センサーを試料液に浸漬した直後でも、送受信面００
と試料液の間に介在するマイクロ気泡の付着を防ぎ、超
音波が試料液中を減衰することなく伝播し、常に安定し
た受信波が得られるようになり、精度の良い計測が可能
になる。尚、接触角の下限については特に制限されるも
のではない。
べた第１図の超音波センサーと同様で、プラスチック製
の素子固定板（ロ）の少なくとも超音波送受信面Ｏｌを
親水化処理することにより、送受信面００）と水との接
触角を５０′以下としたのが本発明の特徴である。水と
の接触角を５０°以下にし親水化することにより、超音
波センサーを試料液に浸漬した直後でも、送受信面００
と試料液の間に介在するマイクロ気泡の付着を防ぎ、超
音波が試料液中を減衰することなく伝播し、常に安定し
た受信波が得られるようになり、精度の良い計測が可能
になる。尚、接触角の下限については特に制限されるも
のではない。
親水化処理の具体的な方法としては、超音波送受信面Ｑ
ｌのプラズマ処理、コロナ処理等の化学処理又は、送受
信面０（Ｉ）に接触角の小さい物質の薄膜をイオンブレ
ーティング、スパッタリング、蒸着等によって形成す、
る物理的処理による方法がある。
ｌのプラズマ処理、コロナ処理等の化学処理又は、送受
信面０（Ｉ）に接触角の小さい物質の薄膜をイオンブレ
ーティング、スパッタリング、蒸着等によって形成す、
る物理的処理による方法がある。
化学処理の内プラズマ処理では０富プラズマ、Ａｒプラ
ズマ、Ｎ、プラズマ等があるが、中でも親水化処理を行
うには０．プラズマが望ましく、例えばポリサルホン樹
脂製素子固定板０４）の送受信面０ωのプラズマ処理前
の水との接触角が約８０°であるのに対して、０．プラ
ズマ処理後の接触角は約３５°で、親水性の良い°送受
信面０（［１を形成している。
ズマ、Ｎ、プラズマ等があるが、中でも親水化処理を行
うには０．プラズマが望ましく、例えばポリサルホン樹
脂製素子固定板０４）の送受信面０ωのプラズマ処理前
の水との接触角が約８０°であるのに対して、０．プラ
ズマ処理後の接触角は約３５°で、親水性の良い°送受
信面０（［１を形成している。
又、物理的処理によって薄膜を形成する方法の中ではイ
オンブレーティングが良い、これは、薄膜を形成させる
母材、即ち素子固定板０４１がプラスチックで作られて
いることから低い温度での処理が必要であり、スパッタ
リングや蒸着で処理を行う場合、形成させる薄膜の種類
によっても異なるが、例えばＴｉＯ□等であれば母材の
温度が３００ ’Ｃ以上にも達し、プラスチックにはあ
まり適さない。
オンブレーティングが良い、これは、薄膜を形成させる
母材、即ち素子固定板０４１がプラスチックで作られて
いることから低い温度での処理が必要であり、スパッタ
リングや蒸着で処理を行う場合、形成させる薄膜の種類
によっても異なるが、例えばＴｉＯ□等であれば母材の
温度が３００ ’Ｃ以上にも達し、プラスチックにはあ
まり適さない。
又、超音波センサーの性質上、形成された薄膜は、半永
久的に超音波送受信面０ωが付いていなければならず、
薄膜の密着製の面からもイオンブレーティングが望まし
く、中でも高周波励起方式イオンブレーティングであれ
ば、密着力が約７ｋｇ／鵬２と優れており好適である。
久的に超音波送受信面０ωが付いていなければならず、
薄膜の密着製の面からもイオンブレーティングが望まし
く、中でも高周波励起方式イオンブレーティングであれ
ば、密着力が約７ｋｇ／鵬２と優れており好適である。
薄膜の材質として望ましいのは、チタン、ニッケルのよ
うな水との接触角が１０°以下の金属や５ｉＯｔ％Ｔｉ
１ｔのようなやはり水との接触角がｌＯ°以下の無機酸
化物が望ましいが、水との接触角、処理温度、密着性の
条件を満足するものであればこの限りではない、薄膜の
厚みとしては、超音波伝播の妨げにならない厚みでなけ
ればならず、数百オングストロームから数百ミクロンで
あり、望ましくは、１〜５０ミクロン程度が良いが、こ
れは形成させる薄膜の材質及び超音波送受信面ＯＩとな
る素子固定板（ロ）の材質にもよって異なってくる。
うな水との接触角が１０°以下の金属や５ｉＯｔ％Ｔｉ
１ｔのようなやはり水との接触角がｌＯ°以下の無機酸
化物が望ましいが、水との接触角、処理温度、密着性の
条件を満足するものであればこの限りではない、薄膜の
厚みとしては、超音波伝播の妨げにならない厚みでなけ
ればならず、数百オングストロームから数百ミクロンで
あり、望ましくは、１〜５０ミクロン程度が良いが、こ
れは形成させる薄膜の材質及び超音波送受信面ＯＩとな
る素子固定板（ロ）の材質にもよって異なってくる。
（発明の効果）
本発明の超音波センサーは、超音波の送受信面となるプ
ラスチック製の素子固定板表面を親水化処理することに
より、試料液に浸漬した直後でも、送受信面に付着して
試料液との間に介在するマイクロ気泡のような物質をな
くすことが出来るので、常に安定した受信波を得ること
が出来、正確で信頼性の優れた測定が可能になる。
ラスチック製の素子固定板表面を親水化処理することに
より、試料液に浸漬した直後でも、送受信面に付着して
試料液との間に介在するマイクロ気泡のような物質をな
くすことが出来るので、常に安定した受信波を得ること
が出来、正確で信頼性の優れた測定が可能になる。
第１図は本発明に係る超音波センサーの実施例で、（Ａ
）は基本的な構造を示す縦断面図、（Ｂ）は（Ａ）図の
Ａ−Ａ’断面図である。
）は基本的な構造を示す縦断面図、（Ｂ）は（Ａ）図の
Ａ−Ａ’断面図である。
Claims (1)
- （１）液状体中に超音波を伝播させ、該超音波の伝播速
度と該液状体の温度より演算して該液状体の特性を算出
する超音波測定装置において、センサー部の超音波を送
信及び／又は受信する面をプラスチックで構成すると共
に、該プラスチックの表面を親水化処理することにより
水との接触角を５０°以下にしたことを特徴とする超音
波測定装置のセンサー。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1281947A JPH03144359A (ja) | 1989-10-31 | 1989-10-31 | 超音波センサー |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1281947A JPH03144359A (ja) | 1989-10-31 | 1989-10-31 | 超音波センサー |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03144359A true JPH03144359A (ja) | 1991-06-19 |
Family
ID=17646131
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1281947A Pending JPH03144359A (ja) | 1989-10-31 | 1989-10-31 | 超音波センサー |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03144359A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005091318A (ja) * | 2003-09-19 | 2005-04-07 | Fuji Kogyo Kk | 超音波濃度計 |
| WO2012153549A1 (ja) * | 2011-05-12 | 2012-11-15 | 株式会社村田製作所 | 圧電センサ装置 |
| JP2014033722A (ja) * | 2012-08-07 | 2014-02-24 | Terumo Corp | 医療用デバイス |
| WO2014153669A1 (en) | 2013-03-28 | 2014-10-02 | Atomic Energy Of Canada Limited | Passive bubble minimization in ultrasonic testing |
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