JPH03149030A - ディスポーザブル血圧トランスデューサ及びその製造方法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は医療用の圧カドランスデューサに関し、特に使
い捨ての臨床用観血式血圧トランスデユーサに関する。

〔従来の技術〕

従来、この種の使い捨ての臨床用観血式血圧トランスデ
ユーサ（以下、ディスポーザブル血圧トランスデユーサ
と称す）は、絶縁基板の第一の面にダイアスラムを有す
る半導体圧力センサが接着され且つその同じ面に温度補
償回路が形成され、またこの絶縁基板の第二面の側には
、ダイアフラムに対向する位置に形成した絶縁基板の穴
に連通する第一の流路およびこの第一の流路に連通ずる
第二の流路を有するハウジングを接着した構造になって
いる。

一方、従来のかかるディスポーザブル血圧トランスデユ
ーサの製造方法は、絶縁基板の第一面に半導体圧力セン
サを接着する工程と、前記絶縁基板の同じ面に温度補償
回路を形成する工程と、ハウジングを前記絶縁基板の第
二面に接着する工程と、前記絶縁基板基板の穴に連通ず
るハウジングの第一の流路にシリコンゲルを充填する工
程と、前記絶縁基板の第一面に形成した温度補償回路の
抵抗を調整する工程とを有している。

上述したディスポーザブル血圧トランスデユーサおよび
かかる製法の一例としては、米国特許４．５７６．１８
１等において周知である。

〔発明が解決しようとする課題〕

上述した従来のディスポーザブル血圧トランスデユーサ
は、半導体圧力センサに接着されている面および温度補
償回路を形成している面が同一面であるため、絶縁基板
の寸法が大きくなるという欠点がある。すなわち、絶縁
基板としては通常圧膜印刷用の９６％アルミナ基板が用
いられるが、半導体圧力センサのダイがマウントされる
面に対して同一面上で平面的に温度補償回路を構成する
抵抗パタンや導体パタンが厚膜印刷法により形成される
ため、絶縁基板の太き今を小さくできないという欠点が
ある。上述したディスポーザブル血圧トランスデユーサ
は、患者の腕に固定して使われることも多く、大きさを
小さくすることが望まれても、十分に対応できないのが
実状である。

また、従来のディスポーザブル血圧トランスデユーサに
おける温度補償回路は、上述したように厚膜印刷法によ
り通常形成され、レーザトリミング法により厚膜印刷抵
抗を調整することにより、ディスポーザブル血圧トラン
スデユーサのオフセット電圧やオフセット電圧温度特性
の調整及び圧力感度の校正が行なわれる。しかしながら
、従来のディスポーザブル血圧トランスデユーサは、半
導体圧力センサのダイが接着されている面および温度補
償回路を形成している面が同一面であるため、厚膜印刷
抵抗をレーザトリミングする際に抵抗体の消化物やガス
状の粉砕物が、半導体圧力センサのダイを汚染しやすく
、歩留りの低下および信頼性の低下の原因になるという
欠点がある。すなわち、半導体圧力センサのダイは通常
チップカバーで覆われているが、ダイのチップカバー側
を大気に開放するため、チップカバーは完全に密閉構造
となっていない、従って、上述した抵抗トリミングの消
化物やガス状の粉砕物の侵入を防ぐことができない、更
に、半導体圧力センサのダイの表面には、通常シリコン
系ゲル状ポツティング材を塗布してダイの表面を保護し
ているが、酸化ル　　テニウムやガラス等の成分からな
る厚膜印刷抵抗材料の粉砕物の混入が避けられず、これ
は半導体圧力センサの半導体特性の劣化の原因となり、
歩留りの低下や信頼性の低下を防ぐことができない。

また、上述した従来のディスポーザブル血圧トランスデ
ユーサの製造方法においては、ハウジングを絶縁基板の
第二面に接着した後、絶縁基板の第一面に形成した温度
補償回路の抵抗パタンをレーザトリミング法により抵抗
調整している。このな−め、レーザトリミングする際に
ハウジングの取付けられた複雑な形状の試料をレーザト
リミング装置の台に固定しなくてはならない、また、レ
ーザトリミングの作業はハウジングのついた複雑な形状
の資料を１個づつ台に取り付は及び取りはすしを行なわ
なければならない、− 従って、従来の製法は作業性が悪く、安価に生産できな
いという欠点を有している。

本発明の目的は、かかる絶縁基板の素子搭載面を有効利
用して小さくし且つトリミング汚染の影響を極力抑えて
半導体圧力センサの信頼性および歩留りを向上させると
ともに、作業性の良い安価なディスポーザブル血圧トラ
ンスデユーサ及びその製造方法を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明のディスポーザブル血圧トランスデユーサは、一
端をカテーテルに結合しうるように形成するとともに液
体を充填して第一の流路を形成する導管と、第一面にダ
イアフラムを有する半導体圧力センサを固着し且つ第二
面に温度補償回路を形成するとともに前記ダイアフラム
に対向する位置に穴を形成した絶縁基板と−前記絶縁基
板の第二面に固着され且つ前記絶縁基板の穴に連通ずる
穴を形成して第二の流路を形成する成型体と、前記導管
に一体的に形成され前記成型体を嵌合するとともに前記
絶縁基板および前記半導体圧力センサを覆うハウジング
とを有し、前記第一の流路および前記第二の流路を連通
させ、前記カテーテルおよび前記導管を介して伝達され
た前記液体への圧力を前記半導体圧力センナに伝達する
ように構成される。

また、本発明のディスポーザブル血圧トランスデユーサ
９製造方法は、成型体を絶縁基板の第二面に接着する工
程と、前記絶縁基板の第二面に形成した温度補償回路の
抵抗を調整する工程と、ハウジングを前記成型体に嵌合
および接着する工程とを含んで構成される。

〔実施例〕

次に、本発明の実施例について図面を参照して説明する
。

第１図は本発明の一実施例を示すディスポーザブル血圧
トランスデユーサの斜視図である。

第１図に示すように、本実施例は、患者の血管に挿入さ
れたカテーテル（図示省略）を導管１に接続し、カテー
テル及び導管１を満たされた生理食塩水等の薬液に血圧
脈動を置換し且つ固定のためのっぽさ部２Ａを有するハ
ウジング２の内部に設置されている半導体圧力センサの
ダイに伝達することにより、血圧脈動を知るものである
。この導管１に接続されたフラッシュ装置３は生理食塩
水等の薬液の流量の調節を行ない、ボタン４を押すこと
により流量を増やすことができる。上述したハウジング
２と一体に形成されるプラスチックの導管１の両端はル
アロック型の接続機構になっており、カテーテルのチュ
ーブや薬液のチューブが容易に接続できるよ−うになっ
ている。ここでは、一方の端にルアロックのメネジ５を
とりつけ、他方の端にルアロックのオネジ６を設けてい
る。また、導管１には三方活栓７が接続されており、薬
液の流路を変えられるようになっている。

尚、電線８はハウジング２の内部に設けた半導体圧力セ
ンサ等との電気的接続をなす配線である。

第２図は第１図に示す血圧トランスデユーサの分解組立
図である。

第２図に示すように、かかる血圧トランスデユーサは、
ハウジング２と一体に形成される導管１の一端にキャピ
ラリ１６およびゴム管１７が取り付けられ、このゴム管
１７等で構成されるフラッシュ装置３がヒンジ１８を介
して取り付けられる。また、このフラッシュ装置３はル
アロック型のオネジ６を有する側板１９により導管ｌの
一端に固定される。更に、導管１の他端は、第１図で説
明したように、ルアロック型のメネジ５および三方活栓
７が取り付けられる。

一方、ハウジング２と一体形成された導管１の下部には
、穴１０を形成したアルミナ基板９の上面に固着された
成型体１３が嵌合される。この成型体１３にも、アルミ
ナ基板９の穴１０に対応する位置に円柱状の穴１４が形
成されている。また、アルミナ基板９は成型体１３をよ
けるための穴を形成したカバー紙１５を介して導管１に
接触する。尚、アルミナ基板９の上面に形成される温度
補償回路については、ここでは省略している。

更に、アルミナ基板９の下面には、半導体圧力センサ１
１が固着され、カバー１２により保護している。

これら半導体圧力センサ１１および成型体１３を固着し
たアルミナ基板９は底板２１を有するセンサ収容部２０
に配置され、このセンサ収容部２０はハウジング２に嵌
合される。

第３図は第１図におけるＡ−Ａ線で切断した血圧トラン
スデユーサの断面図である。

第３図に示すように、ここではかかる血圧トランスデユ
ーサの製造方法について工程順に説明する。

まず、アルミナ基板９の一面に厚膜印刷法により温度補
償回路２３を形成する。次に、この温度補償回路２３を
形成した９６％アルミナ基板９の他の面に半導体圧力セ
ンサ１１のダイを接着し、ボンディングワイヤ２４によ
り電気的接続を行ない、シリコンゲル２５によりボッテ
ィングする。

その上からカバー１２を接着する。次に、円柱状の穴１
４を形成した成型体１３をこの穴１４がアルミナ基板９
の穴１０に連通するように、アルミナ基板９の上面に接
着する。しかる後、この成型体１３の穴１４にシリコン
ゲルを充填する。かかるシリコンゲルは粘度が低いため
、重力により自然にアルミナ基板９の穴１０やその下方
のダイアフラム２２の空間にも充填される。

次に、アルミナ基板９の一面に形成した温度補償回路２
３の抵抗をレーザトリミング法により調整する。かかる
抵抗調整を行なってからカバー紙１５をアルミナ基板９
の上にかぶせる。しかる後、ハウジング２と一体形成し
た導管１に成型体１３を嵌合させ、接着する。すなわち
、ハウジング２の導管ｌの一部が成型体１３を嵌合する
ように、窪んで形成されている。このようにして、導管
１内の第一流路と、成型体１３の穴１４とアルミナ基板
９の穴１０及びその下方のダイアフラム２２の空間とに
より形成される第二の流路とが連通される。すなわち、
第一の流路から第二の流路を通って半導体圧力センサ１
１のダイアフラム２２に近づくにつれて経路が細くなり
、わずかな液体圧の変化をも敏感に伝達させるようにし
ている。

次に、かかる液体の流量を適正にコントロールするため
に用いられるキャピラリ１６と流量を増大調整するため
のフラッシュ装置３の部品であるゴム管１７および第２
図に示すヒンジ１８やボタン４を組立て、接着する。し
かる後、第２図に示す側板１９と三方活栓７を接着する
。さらにリード線２６をアルミナ基板９のパッドに半田
付けし、電１＆８として外部に導出する一方、底板２１
をハウジング２に接着する。

第４図は第２図および第３図に示す半導体圧力センサの
一部を切欠いた斜視図である。

第４図に示すように、かかる半導体圧力センサ１１は、
シリコン基板２７の中央部に点線で示す薄膜のダイアフ
ラム２２を形成し、そのダイアフラム２２の周辺に４つ
の拡散抵抗２８を有している。この拡散抵抗２８はアル
ミ配線３０によりホイートストンブリッジ回路を形成し
、アルミパッド２９にそれぞれ接続される。このダイア
フラム２２に圧力が加わると、ピエゾ抵抗効果によって
拡散抵抗２８の値が増減することを利用し、ホイートス
トンブリッジ回路の出力により圧力を判定することがで
きる。このようにして形成された半導体圧力センサ１１
のグイ（シリコン基板２７）は電３図に示すアルミナ基
板９にシリコン系のゴム弾性状接着剤で接着される。そ
れはシリコン基板２７とアルミナ基板９との熱膨張によ
り応力の影響を避けるためである。この半導体圧力セン
サ１１の裏面側は凹部を形成しており、その凹部および
穴１０を介し、導管１に満たされた薬液の圧力が伝達さ
れるようになっている。但し、前述したようにン薬液が
直接ダイアフラム２２に触れないようにするため、成型
体１３の穴１４にはシリコンのゲル状物質（図示省略）
が充填されている。

また、かかる半導体圧力センサ１１のアルミパッド２９
は第３図に示すボンディングワイヤ２４によりアルミナ
基板９のステッチランドヘボンデイング接続され、電気
的接続がなされる。この半導体圧力センサ１−１の回路
形成面（上）側はボンディングワイヤ２４の保護及び回
路形成面の保護のために、第３図に示すシリコンのゲル
状物質２４でボッティングされる。更に、この半導体圧
力センサ１１は不透明のカバー１２でおおわれ、半導体
圧力センサ１１に対する光の影響を防止している。

第５図は第１図に示す血圧トランスデユーサおよび第４
図に示す半導体圧力センサの回路図である。

第５図に示すように、かかる血圧トランスデユーサ回路
３２は、抵抗素子Ｒ１〜Ｒ４で構成されるセンサ回路３
１に抵抗素子Ｒａ　””−Ｒｏを接続して構成される。

これらの抵抗素子Ｒ＾、ＲＢの抵抗値の大きさを調整す
ることによって圧力感度を調整し、また抵抗素子Ｒｃ　
、Ｒｏの抵抗値の大きさを調整することによってオフセ
ット電圧及びオフセット電圧温度特性の低減を計ってい
る。尚、センサ回路３１を構成する抵抗素子Ｒ１〜Ｒ４
は第４図における拡散抵抗２８のそれぞれを表わしてお
り、このセンサ回路３１に近い端子は第４図におけるア
ルミパッド２９を表わしている。

第６図（ａ）、（ｂ）はそれぞれ第２図あるいは第３図
に示すアルミナ基板の半導体圧力センサ搭載面の厚膜印
刷バタン図および成型体搭載面の厚膜印刷バタン図であ
る。

第６図（ａ）、（ｂ）に示すように、アルミナ基板９に
は、半田パッド３３．スルーホール３４、導体パタン３
５および前述したステッチランド３６等が厚膜印刷法に
より形成されている。

尚、１０は前述した基板穴である。第４図で説明した半
導体圧力センサ１１は、このアルミナ基板９の上面にダ
イアフラム２２と基板穴１０とが対向するように搭載さ
れる。そして、アルミパッド２９からステッチランド３
６にボンディングワイヤ２４が接続される。この電気的
接続は、スルーホール３４を通して反対面の導体バタン
３５等に接続される。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明のディスポーザブル血圧ト
ランスデユーサは、絶縁基板の第一面にダイアフラムを
有する半導体圧力センサが接着され且つ第二面に温度補
償回路を形成する一方、ダイアフラムに対向する部分に
形成した絶縁基板の穴を通して導管内に充填された薬液
の圧力をダイアフラムに伝達する構成とすることにより
、小型化でき、しかも精度の高い測定を実現できるとい
う効果がある。

まず、温度補償回路の形成面と半導体圧力センサの搭載
面を絶縁基板の裏表にして２層構造とすることにより、
絶縁基板の面積を有効に使用することができ、絶縁基板
の面積を低減することができる。従って、ディスポーザ
ブル血圧トランスデユーサ本体の大きさを小型化できる
。具体的には、絶、縁基板の大きさの概略３０％減少さ
せることができる。特に、かかるディスポーザブル血圧
トランスデユーサは患者の腕などに装着される場合もあ
るため、より小型で装着のしやすいディスポーザブル血
圧トランスデユーサを実現できる。

次に、温度補償回路は絶縁基板上に厚膜印刷法で形成さ
れ、レーザトリミングにより抵抗調整されるが、この温
度補償回路は半導体圧力センサが接着されている絶縁基
板の面の反対側に形成されている。従って、レーザトリ
ミングする際に半導体圧力センサはレーザトリミング装
置のステージの下に位置するので、レーザトリミングに
より発生する抵抗体の昇華物やガス状の粉砕物が半導体
圧力センサを汚染することがない、そのためトランスデ
ユーサとしての信頼性の向上および歩留りの向上を計る
ことができる。

更に、温度補償回路の形成面が生理食塩水等の薬液で満
たされた導管に近い側にあるため、温度補償回路を形成
する抵抗体の温度が、薬液の温度に近くなる。従って、
温度補償の機能を正確に果し易く、より精度の高い血圧
測定を実現できる。

また、本発明のディスポーザブル血圧トランスデユーサ
の製造方法は、絶縁基板の第二面に絶縁基板の穴に連通
ずる穴を形成した成型体を接着し、この成型体の穴にシ
リコーンゲルを充填した後温度補償回路の抵抗値を調整
し、しかる後ハウジングを前記成型体に嵌合および接着
することにより、温度補償回路の抵抗値調整の際にハウ
ジングのような大きな構造体をレーザトリミング装置に
固定する必要がなくなる。すなわち、通常のＨ−ＩＣ回
路基板の抵抗調整のように容易にレーザトリミングを行
なうことができ、生産効率の向上を計ることができ、安
価なディスポーザブル血圧トランスデユーサを供給する
ことができるという効果がある。

図面の簡単な説明 第１図は本発明の一実施例を示すディスポーザブル血圧
トランスデユーサの斜視図、第２図は第１図に示す血圧
トランスデユーサの分解組立図、第３図は第１図におけ
るＡ−Ａ線断面図、第４図は第２図および第３図に示す
半導体圧力センサの一部を切欠いた斜視図、第５図は第
１図に示す血圧トランスデユーサおよび第４図に示す半
導体圧力センサの回路図、第６図（ａ）、（ｂ）はそれ
ぞれ第２図あるいは第３図に示すアルミナ基板の半導体
圧力センサ搭載面の厚膜印刷バタン図および成型体搭載
面の厚膜印刷バタン図である。

１・・・導管、２−・・ハウジング、２Ａ−・つばさ部
、３−・・フラッシュ装置、４・・・ボタン、５・・・
ルアロックのメネジ、ロー・・ルアロックのオネジ、７
・・・三方活栓、８−・・電線、９・・・アルミナ基板
、１０・−・穴、１１・・・半導体圧力センサ、１２・
・・カバー、１３・・・成型体、１４−・−基板穴、１
５・・−カバー紙、１６・・￥キャピラリ、１７・・・
ゴム管、１８・・・ヒンジ、１９・・・側板、２０・・
・センサ収容部、２１・−底板、２２−・・ダイアフラ
ム、２３・・・温度補償回路、２４−・・ボンディング
ワイヤ、２５・・・シリコンゲル、２６・・・リード線
、２フー・・シリコン基板、２８・・・拡散抵抗、２９
・・・アルミパッド、３０・・・アルミ配線、３１・・
・センナ回路、３２−・・トランスデユーサ回路、３３
・・・半田パッド、３４−・・スルーホール、３５−・
・導体バタン、３ロー・・ステッチランド、３７・・・
厚膜印刷抵抗。

代理人　弁理士　　内　原　　晋 −Ｎ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　と１（Ｊ 第２図 ｙフレミハ−Ｆ　　　　　　　ｉｔず４１鉾Ｚカセンヅ
クＯｌ ｔｙプ回メロ１　　−−一ド−華 荀夕図 Ｍｔ図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、一端をカテーテルに結合しうるように形成するとと
   もに液体を充填して第一の流路を形成する導管と、第一
   面にダイアフラムを有する半導体圧力センサを固着し且
   つ第二面に温度補償回路を形成するとともに前記ダイア
   フラムに対向する位置に穴を形成した絶縁基板と、前記
   絶縁基板の第二面に固着され且つ前記絶縁基板の穴に連
   通する穴を形成して第二の流路を形成する成型体と、前
   記導管に一体的に形成され前記成型体を嵌合するととも
   に前記絶縁基板および前記半導体圧力センサを覆うハウ
   ジングとを有し、前記第一の流路および前記第二の流路
   を連通させ、前記カテーテルおよび前記導管を介して伝
   達された前記液体への圧力を前記半導体圧力センサに伝
   達することにより、血圧を測定することを特徴とするデ
   ィスポーザブル血圧トランスデューサ。 ２、請求項１記載の絶縁基板に固着された半導体圧力セ
   ンサの一つの面をシリコンゲルでポッテングしたことを
   特徴とするディスポーザブル血圧トランスデューサ。 ３、請求項１記載の絶縁基板に固着された半導体圧力セ
   ンサをカバーで覆うことを特徴とするディスポーザブル
   血圧トランスデューサ。 ４、請求項１記載の絶縁基板がアルミナ基板であること
   を特徴とするディスポーザブル血圧トランスデューサ。 ５、請求項１記載のディスポーザブル血圧トランスデュ
   ーサにおいて、ダイアフラムに対向する位置に形成した
   絶縁基板の穴および前記穴に対向するダイアフラムに至
   る空間並びに成型体の穴により形成される第二の流路に
   シリコンゲルを充填したことを特徴とするディスポーザ
   ブル血圧トランスデューサ。 ６、請求項１記載の絶縁基板の一面に形成される温度補
   償回路を厚膜印刷抵抗により形成したことを特徴とする
   ディスポーザブル血圧トランスデューサ。 ７、成型体を絶縁基板の第二面に接着する工程と、前記
   絶縁基板の第二面に形成した温度補償回路の抵抗を調整
   する工程と、ハウジングを前記成型体に嵌合および接着
   する工程とを含むことを特徴とするディスポーザブル血
   圧トランスデューサの製造方法。 ８、請求項７記載のディスポーザブル血圧トランスデュ
   ーサの製造方法において、成型体を絶縁基板の第二面に
   接着する工程と前記絶縁基板の第二面に形成した温度補
   償回路の抵抗を調整する工程との間に、第二の流路を形
   成する前記成型体の穴および前記絶縁基板の穴にシリコ
   ンゲルを充填する工程とを有することを特徴とするディ
   スポーザブル血圧トランスデューサの製造方法。