JPS5861728A - 流体通過形圧力トランスジユ−サ− - Google Patents

流体通過形圧力トランスジユ−サ−

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JPS5861728A
JPS5861728A JP15897982A JP15897982A JPS5861728A JP S5861728 A JPS5861728 A JP S5861728A JP 15897982 A JP15897982 A JP 15897982A JP 15897982 A JP15897982 A JP 15897982A JP S5861728 A JPS5861728 A JP S5861728A
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JP
Japan
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diaphragm
transducer
wall
pressure
fluid
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Pending
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JP15897982A
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English (en)
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ブル−ス・イ−・マウント
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Applied Biosystems Inc
Original Assignee
Perkin Elmer Corp
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01LMEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L9/00Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means
    • G01L9/0001Transmitting or indicating the displacement of elastically deformable gauges by electric, electro-mechanical, magnetic or electro-magnetic means
    • G01L9/0002Transmitting or indicating the displacement of elastically deformable gauges by electric, electro-mechanical, magnetic or electro-magnetic means using variations in ohmic resistance

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】 本発明は流体圧力装置、特に多くの医学」二のあるいは
非医学上の用途を有する、新しいおよび改善された圧力
i・ランスジユーザー(変換器)に関するものである。
外利患者、外科的処置からの回ゆ中の患者、および肺を
冒された病気の患者は1般的に、機樟式または電気機棹
式の呼吸装置あるいはレスビレ−ターに、最初には、気
管の中に管を挿入することによって空気路をきれいにし
、次にレスビレ−ターからのエアハウスを気管につなぎ
、最俊にレスビレ−ター装置によって加えられる正の圧
力により患者の肺を膨張させるように、接続される。肺
は1方向の呼吸装置ノ々ルブを通し7て収縮することが
許され1.また前もって決めた期間中は前もって選択し
た空気量が与えられたままとなる。空気移送管の中の圧
力の測定は医師によって(1)肺に加えられている圧力
が過度となることを防ぎ、(2)肺および気管支の条件
、例えば肺の追従性、空気路抵抗および呼吸動作など、
に関する種々の・ぐラメ−ターを計算することを可能と
する、ために用いられている。
空気路の圧力は、1般的には離れて設けられたトランス
ジューサーに圧力変化を伝達する細い空気チューブを通
して、通常の低圧トランスジューサーを患者の空気移送
管に接続することによって測定される。他には、極小の
圧カドランスジューサーが小さなサイドボートを通し2
て直接的に空気移送管装置中に接続されることもある。
通常の桟橋式ベンチレーターによって移送される空気路
圧力は標準的に20 am H20程度であって、最大
フルスケール値は100αH20である。±I Cm 
H2Oの零基準安定度が必要である01般に行なわれて
いる方法の欠点は、次の通りである。
A)一般的な低圧範囲圧カドランスジューサーを用いる
時、 ■ 一般的像範囲圧力トランスジューサーに必要な中間
接続チューブは、装置中の高湿度の暖かい空気から急速
に水を液化して妨害し、トランジェント応答や流れ信号
発生などに不都合を生じる。
2 余分の体積が、余分な管およびトランスジューサー
キャビティによって空気移送装置に加えられる。この空
気は「捕えられた」ものであり、即ち流体の流れに関係
しないものである。
B)小型圧カドランスジューサーを用いる時余分なチュ
ーブなしで直接的に空気移送装置に接続されることので
きる小型トランスジユーザーは、妥当な感度および低圧
範囲で必要とされる零安定度を得ることが難しい。
この技術分野におけるこれまでの欠陥に加えて、空気移
送装置における空気圧変化に比例する電圧は根気のいる
看護制度で1般的に用いられている、アナログおよびデ
イノタル計算ならびにデータ操作装置に入力される圧力
変化の測定トインターフェースされることが必要である
ことは明らかである。
低圧範囲トランスジユーザーとしての工業的用途は、 プロセス制御や応用測定における広範囲圧力測定の1部
として含まれるものである。非妨害性の、容易に清掃可
能な圧力測定装置が必要とされるならば、それが低圧範
囲または高圧範囲のいずれであっても、本発明が特別に
適用できる。本発明はさらに外部的接続チューブの外側
直径と匹敵する外側直径を持つトランスジューサーの利
点をも提供する。
本発明による流体通過形の圧カドランスジューサーは、 流2体を通過させることを許すように位置ぎめされる円
筒形のダイヤフラム、これは流体圧力の変化に応答して
その変化に比例した電気的信号を発生し、またこれは流
体移送チューブと内部的に接続するためのハウジングの
中に1体となるダイヤフラム、を有している。このダイ
ヤフラムは比較的薄く、弾力性のある金属からなり、断
面において楕円形で、楕円の長袖および短軸上に設けら
れた張力感応トランスジユーサーであ()、ブリッジ回
路に結合されたものであるOハウジングはゲージまたは
絶対流体圧力測定のいずれかのために構成されるもので
ある。
添付されている図面は、ハウジング14の中に組み込ま
れた、選択された長さlの、しかも短軸d1と長軸d2
を有する楕円断面の弾力性のある金属性シリンダーまた
を1ダイヤフラム12をMつ圧力]・ランスジューサー
lOを描いている。
ダイヤフラム12の外側表面に、4つのストレンゲージ
01〜G4が取付けられてお番〕、2つのゲージG1と
03とは長軸上に、また2つのグー)G2どG、とは短
軸」二に、即ちダイヤフラムのそれぞれ最大および最小
曲率位置に取付けられている。
これらのストレンゲージは配線(第1図および第3図に
は示されていない)によって、第2図に描かれているブ
リッジ回路16に接続される。このブリッジは1般的な
方法で表わされた、ストレンゲージの抵抗器を含むもの
である。
このブリツノには動作電圧vEが加えられており、その
出力電圧はVoで表わされている。必要ならばブリッジ
の倍率器やゼロオフセット回路などが伺加されるが、示
されてはいない。
ゲージの抵抗は平衡状態では総て等しいが、ダイヤフラ
ム12の内側の圧力がダイヤフラムの外側圧力よりも大
きくなると、ゲージG1と03は圧縮されて抵抗が減小
する。同時に、ゲージG2と04は引張られ、それらの
抵抗は増加する。
ブリッジ回路中にあって、出力電圧Voは平衡状態でO
,OVであり、ダイヤフラム内側の圧力の増加または減
小に比例して増加または減小に向う。
装置の直線性は、2つのゲージが圧縮される時仙の2つ
のゲージが引張られるようにすることで高められるが、
特別の場合には第3図の実施例でも満足できる場合もあ
る。ここでは、2つだけのゲージ01′ト02′が楕円
ダイヤフラム12′上に用いられる。ストレンゲ−)0
1′はダイヤフラムの最−大曲率の点に位置し、他のゲ
ージ02′ はダイヤフラムの最小曲率の点に位置して
いる。第2図のブリツノ回路を構成するために、2つの
抵抗器03′と04′がトランスジユーサーの外部で接
続される。
例えば、4つのストレンゲージを持ち、動作電圧v8が
直流5.Ovである時の標準的出力電圧Voハl OO
C11H2Oのフルスケール圧力1竺対し1゜0 mV
  である。この出力電圧は1般的な集積回路型の増幅
器によって、1般的デ一タ操作装置によって処理される
に十分な電圧にまで増幅されることもある。
特に第4図および第5図に注目すると、・・ウノング1
4がダイヤフラムのための固定したサポートとして、ま
た外部空気の移送チューブ18および20のための相互
接続アダプターとして用いられていることが判る。ハウ
ジングには相互接続チューブ18および20を受けるた
め、2つの両端のカップリングスリーブ24および26
よりも大きな直径の中央部分22が設けられている。見
て判る通り、拡げられた中央部分はチューブ18および
20の外側直径に等しく、またストン/ゲージの幅より
も大きな長さとなって広がっている内側メインキャピテ
イ30を規定する。ダイヤフラムの外壁はキャビティ3
0の内壁を形づくり、実際キャビティ30はフラン、)
32および34で終るダイヤフラムの全長のほとんどの
長さにおいて自由にされる。カップリングスリーブ24
および26にはその外側終端に溝と○リングシール36
および38が設けられて、チューブ18および20に対
してスリーブを適切にシールする。内側に向いたフラン
)32および34はその外側直径において円形であり、
内側に向って広がってダイヤフラム12を支持するよう
に形成される。内側に向って最も広がった7ランノ部分
はダイヤフラムの短軸に接近している。ダイヤフラム1
2は永久的に、気密されてこれら7ランジ32および3
4に取付けられ、これらの間に支持される。7ランク部
はダイヤフラムの長軸なスリーブの内壁と離れて、ダイ
ヤフラムがストレンゲーノ部分を中心として圧力によっ
て拡張することを自由にする。
これまでの説明から、明らかなようにダイヤフラム12
の広い範囲はトランスジユーザー10における内側ライ
ナーとして働き、また滑かな内側表面を持っていること
から清掃が容易であり、汚れないよう保つことができる
最後に、中央部22は電気的コネクター46を経てスト
レンゲージを外部的回路に接続する線44を含むグロメ
ット42を有している。
第4図の実施例において、キャピテイ30が囲む部分(
ダイヤフラムとスリーブの内壁間の空間を含む)は、絶
対的な圧カドランスジューサーを形成するために密封さ
れるが、第6図はトランスジューサーがゲージ圧カニニ
ットとなるよう、このキャビティ30が開口部48を通
して大気に通気していることを描いている。
本発明の実際の実施例では0.750インチ(19,0
5mm)の長袖と0.600インチ(15,24m、m
)の短軸を有する、ki素が1.25〒あるような0.
00 フインチ(0,178mm)厚の2.フインチ(
68,58mm)長のステンレス鋼のダイヤフラムが用
いられた。この実施例では、Vd才3、Ovでありまた
G、からG4はそれぞれ120オームであった。4対1
の長さ対平均直径比が満足できる比の値であり、インコ
ネルがステンレス鋼に代えて用いられること、ダイヤス
ラムの硬さ特性は測定される最大圧力に依存すること(
但しダイヤフラムの動きの割合いは低いままに保たれる
)、楕円形状は最も理懇的な形であ 。
ること、およびここtはストレンゲーノが開示されたが
仙のトランスジューサー、例えば線形可変差動トランス
または容量性トランスジューサー等も用いられること、
は明白である。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の原理を結合した楕円形ダイヤフラムの
単純化された外形図であり、第2図は第1図のダイヤフ
ラムと接続して用いられる回路の単純化された回路図で
あ【)、第3図は本発明の別の実施例としての、第1図
に示したものに類似の外形図であり、第4図は標準的環
境における圧カドランスジューサーのダイヤフラムを描
いた垂直断面図tあり、 第5図は第4図のトランスジューサーの末端部を示す図
であり、 第6図は第4図の圧カドランスジューサーの別の実施例
を描いた図である0 10・・・圧カドランスジューサー、12・・・ダイヤ
フラム、14・・・ハウジング、16・9ブリッジ回路
、18.20・・チューブ、22−中央部分、24.2
6・・・スリーブ、30 キャビティ、32.34  
・7ランジ、36.38・、シール、42 グロメット
、44−線材、46・−コネクター、48・・開口部 (15)

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、 その中に流体の流れを含む管(チューブ)に接続
    されるために用いられるハウジングを有する流体通過膨
    圧カドランスジューサーにおいて、前記流体の流れに応
    答して膨張しまた収縮する壁を有する非円形断面を持つ
    弾力性の円筒形ダイヤフラムと、前記壁の動きに応答し
    て前記動きに応じた電気的信号を発生するためのトラン
    スジューサー装置とを有することを特徴とする圧カドラ
    ンスジューサー。 2 ダイヤフラムが断面において楕円形であるような、
    特許請求の範囲第1項記載のトランスジューサー。 3 前記トランスジューサー装置が、前記楕円ダイヤス
    ラムの長軸および短軸に設けられた少なくとも2つのス
    トレンゲ−、ノを含むような、特許請求の範囲第2項記
    載のトランスジューサー。 4 前記トランスジューサー装置が、前記ダイヤフラム
    の壁の最大および最小の動きの点に接続された少なくと
    も2つのストレンゲージを含むような、特許請求の範囲
    第1項記載のトランスジューサー。 5、 前記ダイヤフラムの壁が圧力の範囲に応じて選択
    されるような、特許請求の範囲第1項記載のトランスジ
    ューサー。 6 前記トランスジューサー装置が前記ダイヤフラムの
    壁に接続された4つのストレンゲージを有し、2つのゲ
    ージは前記ダイヤフラムの短軸上に、また2つのゲージ
    は長軸上に設けられるような、特許請求の範囲第2項記
    載のトランスジューサー。 7、 前記トランスジューサー装置が、動作用電圧源を
    持つ7922〜回路網に接続され、またそれらの抵抗変
    化分が前記ブリッジ回路網からの出力電圧に反映される
    ような、特許請求の範囲第6項記載のトランスジューサ
    ー。 8 前記・・ウジングには、前記管(テコーー−))に
    接続するための1対のスリーブ部が設けられ、前記ダイ
    ヤスラムは前記スリーブ部の末端の間に支持されるよう
    な、特許請求の範囲第1項記載のトランスジユーザー。 9 前記トランスジューサーはストレンゲージであるよ
    うな、特許請求の範囲第1項記載の圧カドランスジュー
    サー。 10  中火の盛」二つだ部分と、そこから外側に拡が
    る2つのスリーブ部分とを持ち、その中を流体が流れる
    チューブに相互接続されるために適用される・・ウノン
    グテユーブと、前記ノ・ウジン7°の中の比較的薄い楕
    円形ダイヤフラムと、前記ダイヤフラムの前記壁に結合
    した前記スリーブの外側末端にあって、グイヤスダイヤ
    フラムの外側壁と前記・・ウジングの内側壁とによって
    形成される中火部キャビティを規定して、前記ダイヤフ
    ラムの前記壁が前記ダイヤフラムを通る流体の流れ圧力
    に応答して膨張しまた縮まることを許す7ランノと、前
    記ダイヤフラムの外側壁にあって、中火の盛」二つだ部
    分の範囲内に設けられ、前記ダイヤフラムの壁の膨張ど
    収縮に応答してそれらの電気的状態を変えるために適用
    されるトランスジューサーと、さらに流体圧力における
    変化の表現として前記トランスジューサー装置の電気的
    状態の変化を測定するだめの装置とを有することを特徴
    とする、感圧トランスジューサー0
JP15897982A 1981-09-14 1982-09-14 流体通過形圧力トランスジユ−サ− Pending JPS5861728A (ja)

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