JPS6290532A - 気泡検出用超音波センサ - Google Patents

気泡検出用超音波センサ

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JPS6290532A
JPS6290532A JP61202632A JP20263286A JPS6290532A JP S6290532 A JPS6290532 A JP S6290532A JP 61202632 A JP61202632 A JP 61202632A JP 20263286 A JP20263286 A JP 20263286A JP S6290532 A JPS6290532 A JP S6290532A
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housing
sensor according
diaphragms
tube
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JP61202632A
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トーマス・シェラー
ヴェルナー・ハインツェ
ヨハン・シュライアー
ローマン・ヴィソツキー
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SHIYUTOTSUKERUTO INSUTORUMENTE
SHIYUTOTSUKERUTO INSUTORUMENTE GmbH
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 （１）　産業上の利用分野 本発明は管内を流動する液体中の気泡を検出するための
非侵入型の超音波センサに関する。
（２）　従来技術とその問題点 管内を流動する液体の中の気泡を検出するための非侵入
型の超音波センサは、互いに組み合わせることが可能で
間に管を設けることができる２つのハウジング半部と、
互いに向かい合わせになされて上記それぞれのハウジン
グ半部に設けられ一方はトランスミッタとして作用し他
方はレシーバとして作用する２つの超音波トランスジュ
ーサと、ウジング半部の間に設けられた液体を搬送する
管に対して音響的に連結されたトランスミッションリン
クと、から構成されている。
そのような超音波センサは、管あるいはパイプの中を流
動する液体中の気泡の存在を検査する際において、液体
に回答影響をあたえることなくその検査を行わなければ
ならない場合に用いられる。
例えば血液の体外循環においては、患者にとって危険な
気泡が血流の中に侵入しないように細心の注意をもって
連続的に監視されなければならない。
気泡を検知するために、内部を液体が流動する可撓性の
あるいは他の管が２つの超音波トランスジューサの間に
設けられる。もし管が液体により完全に充満されていれ
ば、一方の超音波トランスジューサから発せられた音波
は回答障害を受けることなくレシーバとして作用する対
向して設けられた他方のトランスジューサに伝達される
。しかしながら、もし気泡が音波場に介在する場合には
これにより音波がＭｍを受け、レシーバにおける信号綿
布Ｊ、で↓ジノ赤顔し卆フ このような原理により作動する超音波センサは種々の形
態において知られている。例えば公開ヨーロッパ特許出
願第５３．４５３号は、共通の一体型ハウジングの中に
互いに対向して設けられた２つの超音波トランスジュー
サを備えた超音波センサを開示している。これらのトラ
ンスジューサのそれぞれの前方には弾性体のトランスミ
ッションリンクが設けられており、これらトランスミッ
ションリンクの間には液体を搬送する管な挟持すること
ができる。２つのハウジング半部を備えこれらのいずれ
からでも管を付与することができる形式の装置が知られ
ており、この場合には弾性材料製のトランスミッション
リンクが音響伝達のために同様に備えられている（例え
ば米国特許３゜６６３．８４２号明ｍ害）。これらの超
音波センサは単一の所定直径を有する管にその使用が限
定されるという点、あるいは多かれ少なかれ弾性を有す
る把持手段が液体を搬送する管をその測定点において圧
縮するという点に於いて欠点を有していた。管の断面に
おける変形は、その変形がいかに部分的なものであろう
と、直ちに流速の増加を引き起こし液体に乱流を生じせ
しめる危険性を有している。結局、監視すべき流体の望
ましくない流れの変化とともに測定誤差を生じてしまう
。例えば液体が血液である場合には、血球が破壊される
恐れがある。更に、管とトランスミッションリンクとの
間の接触が不十分であるために、超音波トランスジュー
サと液体を搬送する管との間の音響的連結は満足すべき
ものではない。この欠点は、いわゆる超音波連結ゼリー
の使用により、単に部分的に解消される。
（３）　発明の目的 したがって本発明の一目的は、上述のごとき形式の超音
波センサにおける問題点を解決し、管の重大な変形を伴
うことなく種々の異なる直径を有する管に適用すること
ができ、特に、良好な音響的連結を保証する超音波セン
サを提供することである。
（４）　発明の構成および効果 本発明の超音波センサは管内を流動する液体の中の気泡
を管の外側から検知する形式の超音波センサであって、
間に管を設けた状態で互いに組み合わせることのできる
２つのハウジング半部と、それぞれ上記ハウジング半部
の中に設けられていて一方がトランスミッタとして作用
し他方がレシーバとして作用する互いに対向°する２つ
の超音波トランスジューサと、これら１−ランスジュー
サの前方にそれぞれ設けられて液体を搬送する管に対し
て音響的に連結されているトランスミッションリンクと
を備えており、これらトランスミッションリンクの各々
は可撓性のＰｉで閉止されかつ高音波伝達性の流体で充
満された隔室を備えている。
本発明の超音波センサを管に用いた場合には、上記隔室
の中で押圧された流体が上記管の両側に対し風船の状態
で上記隔膜を押し付ける。このようにして、管に対する
確実かつ大きな接触領域が提供されるのである。上記隔
室の中に包囲された良好な音波伝導体である上記液体に
よって問題となる超音波トランスジューサの最適な音響
的な連使用する必要がなくなる。可撓性の隔膜はそれ自
身が柔らかなりッションの状態で管を包むので測定に影
響を及ぼすほどには管が変形することはなく、したがっ
て液体流中における乱流の発生を防止することができる
。
本発明の好ましい実施例において、ハウジング半部の壁
はその断面においてほぼＵ字形状をなしており、上記隔
室はハウジング半部の側壁により部分的に画定されてお
り、また上記それぞれの隔膜はこれら側壁の間に張設さ
れており、更に上記超音波トランスジューサは上記ハウ
ジング半部の基部側に設けられている。このように構成
された超音波センサにおいては、Ｉ・ランスミッション
リンクとして作用する音波伝導液体で充満された上記隔
室が上記ハウジング半部の中に一体（ヒされる。
ハウジング半部のＵ字形状の横断面が必然的に側溝形状
の空所を画定し、その開放部のみを側壁の間に張設され
る隔膜により閉止すればよいことになる。この好ましい
実施例による超音波センサはできる。また２つのハウジ
ング半部の間に設けられかつ上記可撓性の隔膜の上に定
置される管は、Ｕ字形状のフランジを呈する盛り上がっ
た側方面によって側部で支持され、したがって総ての方
向において支持されることになる。
他の好ましい実施例において、隔膜はハウジング半部の
側壁に沿ってドラム形状、特に弧状になされる。このよ
うにすると隣接する管全体にわたって均一な接触圧力の
分散が行われ異なった径の管に使用することができる。
隔膜の弧状形状はその頂点付近においては平坦にするこ
とができ、例えば隔室内の流体圧を減少することによっ
て挿入された管との間の接触面積を広げることができる
。
隔膜の側縁をハウジング半部の側壁に埋め込むことによ
って流体で充満された隔室の良好なシールを達成するこ
とができる。
本発明の最も効果的な実施例である超音波センサにおい
ては、ハウジング半部の側壁はこれらハウジング半部の
中に一体的に形成されかつ凹所およびこの凹所と合致す
るような形状になされた取り付け側部を有する部分を備
えており、また隔室はこのように形成された部分と側部
との間に固定されている。側壁の２部片構造は極めて簡
単でかつ流体密な可撓性の隔膜の取り付けを可能にする
。
隔膜は取り付け側部が円の一部をなす形状である場合に
は円周の一部である望ましい円弧形状になされ、隔膜の
側縁はこれら側部および側壁の合致する円形状凹所を有
する固定部の間に挿入される。
管の挿入時に変位する隔膜の中に保有される流体を収容
するなめにハウジング半部の隔膜の周囲に溝を形成する
ことができる。このようにして形成された間隙は流体ク
ッションを側方に移動することを許容し、したがって異
なった直径の管に対する極めて良好な適合性を提供する
。側壁におけるこのような溝はその断面において矩形状
になされるのが好ましく、またハウジング半部の基部に
設けられる溝は隔膜の曲率に適合するようになされてそ
の断面において三角形状を呈するようになされる。高度
の柔軟性を得るために、隔膜はゴム状の弾性を有する合
成材料から形成するのが好ましい。
本発明の他の特に好ましい実施例において、両方のハウ
ジング半部の上記隔膜の上方に特殊なガイド部片が設け
られ、このガイド部片はハウジング半部の側壁から内方
に突出している。もしこれらのガイド部片が挿入された
管に到達するに十分なだけ側方に延びている場合には、
ガイド部片は管をハウジングの上方半部および下方半部
に備えられた超音波Ｉ・ランスジューサに対して常に正
確に位置付けする。例えば管の変形に起因する管の側方
へのたわみはこの側方における安定性により効果的に防
止される。したがって、たとえ管が不用意に挿入された
りあるいは管の直径が大きすぎたりした場合でも、管の
液体搬送断面は総て超音波の場の中にあり、これにより
正確な気泡検知が保証される。幾分大きな直径を有する
管は側方に逃れることができないため管の横断面は最悪
の場合でも垂直方向に長い楕円形状となり、ガイド部片
は更にこれがない場合に起こりうる管壁の収縮いても、
相対向する隔膜を直接的に接触さぜしたがって音響的な
ショートサーキットをもたらす。
使用する管の直径を正確に遭定したりあるいは管を両ハ
ウジング半部の間に慎重に定置したりしなくとも、上述
のガイド部片を備えた超音波センサは信顆性をもってか
つ支障なく作動することができる。ガイド部片をその長
さ方向において伝か、に曲げると、管の全長にわたって
この管の外壁と可撓性の隔膜との間の接触がより良好に
なる。
本発明の更に好ましい実施例においては、両方のハウジ
ング半部は関節状のちょうつがいでヒンジ止めされる。
このようにすると気泡の存在を監視されるべき液体を搬
送する管を超音波センサに挿入しやすくなる。ちょうつ
がいが設けられる側部とは反対側のハウジングの側部に
止め金を設けることができ、これによって管を内部に収
容した後に超音波センサをロックすることができる。
（５）　実施例 次に図面を参照しながら本発明の好ましい実施例につき
説明する− 第１図に示す超音波センサはほぼ同様の２つのハウジン
グ半部１０を備えている。各々のハウジング半部の基部
には超音波トランスジューサ２０が設けられている。こ
れらのトランスジューサはピエゾセラミック材料から形
成され、各々のトランスジューサの頂部および底部には
電気接続子２１．２２が設けられている。各々のハウジ
ング半部１０の両側部１２．１３の間にはゴム状の弾性
を有する合成材料製の隔膜３０が張設されている。ハウ
ジング半部１０は断面がＵ字形状になされている。側壁
１２．１３は基部１１に設けられるトランスジューサ２
０とともに隔室４０を形成し、この隔室は可撓性の隔膜
３０により閉止される。隔室４０の内部は高い音波伝導
性を有する流体５０によって完全に充満されている。ち
ょうつがい６ｏが両方のハウジング半部１０を連結して
いる。ちょうつがいの反対側には止め金７０が取り付け
られている。
第２図は第１図の超音波センサの中に設けられた管８０
を示しており、この管を通って気泡の存在を監視すべき
液体が流れる。管８０によって押し退けられた流体５０
は隔膜３０を風船状にしてそれらの側部３３を押し付け
る。隔膜３０はこのようにして管の円周のほぼ半分にわ
たって間に同等介在させずに管８０と接触する。隔室４
０は２つの超音波トランスジューサ２０の前方において
トランスミッションリンクを構成する。トランスミッタ
として作用する一方のトランスジューサ２０から発せら
れた音波は、良好な音波伝導体である流体５０により同
等障害をうけることなく管８０に伝達される。管８０の
中を通る液体の中に気泡が存在していれば、レシーバと
して作用する反対側の超音波トランスジューサ２０によ
り受領される音波の強度を敏感に減少させる。隔膜３０
により包囲された流体５０と関８０との間の大きな接触
面積が両方の超音波トランス゛ジューサ２０間の極めて
良好な音響的な連結を確実にする。
第３図に示すハウジング半部１０においては、隔ｒｔＡ
３０は側壁１２．１３に沿って円周状の弧を呈するよう
に弧状になされている。各々の側壁１２．１３は円弧状
の凹所を有する固定的に形成された部分１４を有してお
り、この凹所にはこれと合致する円形状の形状を有する
側方部分１５が挿入される。
第３図乃至第５図に示すように、隔［３０の側縁部３１
．３２は部分１４と側方部分１５との間に固定されてい
る。矩形状の横断面を有する清１６が側壁１２．１３の
内側に形成されている。
ハウジング半部の基部１１には三角形状の横断面を有す
る７Ｒ１７が設けられている。これらの溝１６．１７に
よってもたらされる空隙は隔膜３０により保有されかつ
管の挿入時に変位される（第２図と第５図を比較して参
照されたい）流木５０を収容する役割を果たす。側壁１
２．１３は管８０の長手方向の案内として同時に作用す
る。特殊なガイド部片１８が両方のハウジング半部１０
に設けられており、これらガイド部片は隔膜３０の上方
において側壁１２．１３から内方に突出している。ガイ
ド部片Ｉ８は管８０の挿入部の全長にわは左右方向には
移動せず、せいぜい上下方向に移動するのみである。ガ
イド部片１８はその長手方向において僅かに凸面状に湾
曲している（第３図参照）。
【図面の簡単な説明】
第１図はちょうつがいにより連結されＵ字形状の凹面を
有する２つのハウジング半部を備えた本発明の気泡検出
用超音波センサの垂直方向の断面図、 第２図はハウジング半部の間に管を挿入した伏皿の本発
明の気泡検出用超音波センサを示す第１図と同様の断面
図、 第３図はＵ字形状の断面を有し追加の講およびガイド部
片を備えた本発明の気泡検出用超音波センサの一方のハ
ウジング半部を、半円弧形状の隔膜および挿入すべき管
の一部とともに示す斜視図、第４図は第３図のＡ−Ａ線
に沿う断面図、第５図は管を挿入した伏皿のハウジング
半部の一方を示す第３図の線Ｂ−Ｂに沿った断面図であ
７、 １０：　ハウジング半部 ２０・　トランスジューサ ３０：　隔膜 ４０：　隔室 ８０：管 Ｆｉｇ、４

Claims (17)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）管内を流動する液体の中の気泡を管の外側から検
    知する形式の超音波センサであって、管を収容した状態
    で互いに組み合わせることのできる２つのハウジング部
    分と、それぞれ上記ハウジング部分の中に設けられてい
    て一方がトランスミッタとして作用し他方がレシーバと
    して作用する互いに対向する２つの超音波トランスジュ
    ーサと、これらトランスジューサの前方にそれぞれ設け
    られて液体を搬送する管に対して音響的に連結されるト
    ランスミッションリンクとを備えており、これらトラン
    スミッションリンクの各々は可撓性の隔膜で閉止されか
    つ高音波伝達性の流体で充満された隔室を備えているこ
    とを特徴とする気泡検出用超音波センサ。
  2. （２）前記ハウジング部分の壁はその断面においてほぼ
    Ｕ字形状をなしており、前記流体で充満された隔室は前
    記ハウジング部分の側壁により境界づけられており、そ
    れぞれの前記隔膜は前記側壁の間に張設されており、更
    に前記超音波トランスジューサは前記ハウジング部分の
    基部に設けられていることを特徴とする特許請求の範囲
    第１項記載の超音波センサ。
  3. （３）各々の前記隔膜は前記側壁に沿って弧状になされ
    ていることを特徴とする特許請求の範囲第２項記載の超
    音波センサ。
  4. （４）各々の前記隔膜の弧状形状が円弧に沿うようにな
    されていることを特徴とする特許請求の範囲第３項記載
    の超音波センサ。
  5. （５）各々の前記隔膜の弧状形状が弧の頂点近傍で平坦
    になされていることを特徴とする特許請求の範囲第３項
    記載の超音波センサ。
  6. （６）前記それぞれの隔膜の側縁部がそれぞれのハウジ
    ング部分の側壁に埋め込まれていることを特徴とする特
    許請求の範囲第２項記載の超音波センサ。
  7. （７）各々のハウジング部分の側壁がこの側壁と一体に
    形成されかつ凹所とこの凹所に合致する形状になされた
    取り付け側部を有する壁部分を備えており、またそれぞ
    れの隔膜はその側縁部を前記壁部分と前記取り付け側壁
    部分との間に固定されていることを特徴とする特許請求
    の範囲第６項記載の超音波センサ。
  8. （８）前記各々の隔膜の弧状形状が円弧に従い、また前
    記取り付け側壁が円の一部をなす形状になされているこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第７項記載の超音波セン
    サ。
  9. （９）各々の前記ハウジング部分の前記隔膜の周囲には
    溝が形成されており、この溝がセンサに管を挿入したと
    きに変位する隔膜によって保有される音波伝達性の流体
    を収容するようになされていることを特徴とする特許請
    求の範囲第２項記載の超音波センサ。
  10. （１０）各々の前記ハウジング部分の側壁には断面が矩
    形状の溝が形成されていることを特徴とする特許請求の
    範囲第９項記載の超音波センサ。
  11. （１１）各々の前記隔膜は前記側壁に沿って弧状になさ
    れており、また断面において三角形状の溝が各々の前記
    ハウジングの基部に設けられていること特徴とする特許
    請求の範囲第９項記載の超音波センサ。
  12. （１２）各々の前記ハウジング部分の前記隔膜の上方に
    は一対のガイド部片が設けられており、これらガイド部
    片はハウジング部分の相対向する側壁から内方に伸長し
    ていることを特徴とする特許請求の範囲第２項記載の超
    音波センサ。
  13. （１３）前記ガイド部片が前記挿入された管に到達する
    に十分なだけ側方に伸長していることを特徴とする特許
    請求の範囲第１２項記載の超音波センサ。
  14. （１４）前記ガイド部片がその長手方向に沿って凸面状
    に曲がっていることを特徴とする特許請求の範囲第１３
    項記載の超音波センサ。
  15. （１５）各々の前記隔膜がゴム状の弾性を有する合成材
    料から形成されることを特徴とする特許請求の範囲第１
    項記載の超音波センサ。
  16. （１６）前記２つのハウジング部分が関節状のちょうつ
    がいで互いにヒンジ止めされていることを特徴とする特
    許請求の範囲第２項記載の超音波センサ。
  17. （１７）前記ちょうつがいが設けられる側部とは反対側
    のハウジング部分の側部に止め金が設けられていること
    を特徴とする特許請求の範囲第１６項記載の超音波セン
    サ。
JP61202632A 1985-08-28 1986-08-28 気泡検出用超音波センサ Pending JPS6290532A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE3530747.1 1985-08-28
DE19853530747 DE3530747A1 (de) 1985-08-28 1985-08-28 Ultraschallsensor

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