KR101096296B1 - 체외 순환 회로의 압력 센서 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 액체실(6), 압력 측정 수단(7), 액체 유로(8)를 포함하는 체외 순환 회로의 압력 센서(1)로서, 상기 액체실(6)은 체외 순환 회로 내 압력에 의해 변형되지 않는 기준면(10)과, 이 기준면(10)에 대하여 이격 배치되고 체외 순환 회로 내 압력에 의해 적어도 일부가 변형되는 변형면(20)과, 이 변형면(20)과 상기 기준면(10)을 연결하여 내부에 폐쇄된 액밀한 공간을 형성하고 체외 순환 회로 내 압력에 의해 변형되지 않는 제1 접속면(11)과, 이 제1 접속면(11)의 측면에 마련된 액체 유입구(40)와, 제1 접속면(11)의 측면 내주를 따라 도입된 액체의 흐름 방향으로 액체 유입구(40)로부터 1/2 둘레 이상 1 주 미만 떨어진 위치에 배치된 액체 유출구(41)를 구비하는 것이고, 압력 측정 수단(7)은 상기 변형면(20)의 변형량을 측정하는 수단으로서, 상기 액체실(6)의 외부에 배치되는 것이며, 상기 액체 유로(8)는 상기 액체실(6) 내에 도입되는 액체가 상기 제1 접속면(11)의 측면 내주를 따라 유입되도록, 상기 액체 유입구(40)에 액밀하게 접속되어 있는 것인 체외 순환 회로의 압력 센서(1)를 제공한다.

Description

체외 순환 회로의 압력 센서{PRESSURE SENSOR FOR EXTRACORPOREAL CIRCULATING CIRCUIT}
본 발명은, 액체, 특히 체액 또는 약액을 유통시키는 체외 순환 회로 내의 압력을 측정하는 압력 센서에 관한 것이다.
환자의 체내로부터 혈액을 취출하고, 혈액 처리 장치를 이용하여 혈액의 체외 처리를 행하며, 처리된 혈액을 체내에 되돌려 보내는 체외 순환 요법에서는, 통상 체외 순환 회로 내의 압력을 측정하기 위한 압력 센서가 배치된다. 체외 순환 회로 내의 압력을 측정하는 수단의 일례로서, 특허문헌 1에는, 체외 순환 요법으로 다용되고 있는 점적(drip) 챔버를 이용한 압력 측정 방법이 기재되어 있다.
도 33은 점적 챔버를 이용한 압력 측정 방법의 구성의 일례를 도시하는 개략적인 구성도이다. 도 33에 도시하는 바와 같이, 점적 챔버(2)는 액체 유로(8)의 도중에 배치되고, 점적 챔버(2)의 상부로부터 분기된 분기 튜브(500)와, 분기 튜브(500)의 말단에 배치된 액체실 내 압력 측정 수단(61)으로 구성되어 있다. 도 33에 도시하는 바와 같은 점적 챔버 형식의 압력 측정 방법에서는, 점적 챔버(2) 내에 어느 정도의 양의, 예컨대 체적의 절반 정도의 체액 또는 약액을 저류하고, 나머지 반은 공기층으로 하여 체외 순환 요법을 시행한다. 공기를 매개로 함으로 써, 공기실 내 압력 측정 수단이 체액 또는 약액과 직접 접촉하지 않고, 액체 유로(8) 내의 압력을 측정하고 있다.
그러나, 점적 챔버(2)는 그 내경의 크기로 인해, 체액 또는 약액과 공기와의 접촉 면적이 크고, 더 나아가서는 저류하는 체액 또는 약액의 양이 많다. 이 때문에 저류되어 있는 액체 전체가 새롭게 도입되는 액체로 치환될 때까지 시간이 걸리고, 체액 또는 약액의 체류나 응고를 유발할 가능성이 있었다.
이러한 문제점을 해소하는 압력 센서의 일례로서, 특허문헌 2에는, 체액 또는 약액과 공기와의 접촉을 회피하는 압력의 측정 방법으로서, 변형면(체외 순환 회로 내 압력에 의해 변형되는 변형부)을 통해 액체 유로 내의 압력을 측정하는 압력 측정 방법이 기재되어 있다.
도 34는, 변형면을 통해 체외 순환 회로 내의 압력을 측정하는 압력 측정 방법의 구성의 일례를 도시하는 개략적인 구성도이다. 도 34에 도시하는 바와 같이, 종래의 압력 센서(3)는 액체 유로(8)의 도중에 배치되고, 액체실(6)에 설치되어 액체실 내의 압력에 의해 적어도 일부가 변형되는 변형면(20)의 변형량을 직접 또는 간접적으로 검지함으로써 액체실(6) 내의 압력을 측정한다. 또한, 도 34에 있어서, 도 33의 각 구성 부재와 동일한 기능을 발휘하는 구성 부재에는 동일한 부호를 붙이고 있다.
도 34에 도시하는 압력 측정 방법의 구성에 있어서, 종래의 압력 센서(3)에서는, 액체 유입구(40)와 액체 유출구(41)가 실질적으로 거의 일직선상에 배치되어 있다. 도입되는 액체가 액체 유입구(40)로부터 액체실(6)에 유입되는 과정에서의 유로의 빠른 확대에 의해, 액체 유입구(40)에서 대류가 일어나고 흐름에 정체가 발생하기 때문에, 체액이나 약액이 일정한 장소에 체류함으로써 체액의 응고를 야기할 가능성이 있었다.
유량이 낮은 경우에는, 액체실(6) 내에서 흐름에 혼란이 생기지 않는다. 그 경우, 도입된 액체는 실시적으로 거의 일직선상에 배치된 액체 유출구(41)로 진행하기 때문에, 액체실(6) 내에서의 액체의 치환이 촉진되지 않고, 더 나아가서는 체액의 응고를 야기할 가능성이 있다. 추가로, 도 34에 도시하는 바와 같은 종래의 압력 센서(3)는, 압력이 크게 변동하고, 특히 음압의 경우, 변형면(20)이 액체실(6) 벽면에 밀착되며, 더 나아가서는 액체 유출구 또는 액체 유입구를 막아 버리는 경우가 있다. 그 결과, 체액이 유통되지 않게 되고, 최종적으로는 체액의 응고를 야기할 가능성이 있었다.
또한, 변형면(20)의 형상이 파상이기 때문에, 변형면(20)의 설치 방향에 대한 공기실(9)의 수직 방향의 깊이는, 파상 형상의 요철의 폭을 고려하여, 어느 정도 여유를 갖는 깊이(적어도 파상 형상의 크기 이상)로 해야 한다. 이 때문에, 공기실(9)의 용적을 작게 할 수 없다. 따라서, 음압 측정시에는 변형면(20)이 액체실(6) 방향을 향해 변형되는 양이 커지고, 더 나아가서는 액체실(6)의 용적의 증가를 피할 수 없으며, 전술한 정체가 발생하기 쉬워진다.
또한, 도 34에 도시하는 바와 같은 종래의 압력 센서(3)에서의 변형면(20)은, 그 연질성으로 인해 파손의 우려가 있다. 만일 변형면이 파손되면, 도 33에 도시하는 바와 같은 점적 챔버와 전혀 차이가 없는 압력 측정 방법이 되고, 전술한 공기와 체액 또는 약액과의 접촉에 기인하는 응고의 문제를 막을 수 없다.
또한, 도 34에 도시하는 바와 같은 종래의 압력 센서(3)에서는, 변형면(20)이 변형되어 공기실(9)의 압력이 액체실(6) 내의 압력과 상관하여 변화된다. 이 때문에, 공기를 통해 측정한 경우와 변형면을 통해 측정한 경우에서, 압력 특성이 상이하고, 압력을 올바르게 측정할 수 없다고 하는 문제가 있었다.
더 나아가서는 도 34에 도시하는 바와 같은 종래의 압력 센서(3)는, 일회용의 처분 가능한 제품이고, 사용시마다, 압력 센서를 압력 측정 수단에 접속해야 한다. 따라서, 이 접속이 불완전한 경우, 압력 센서와 압력 측정 수단 사이에서 누설이 생기고, 압력을 올바르게 측정하는 것이 불가능해진다. 더 나아가서는 누설이 생김으로써, 공기실 측의 용적이 무한이 되고, 액체 유로(8) 내의 압력이 음압이 된 경우, 변형면(20)이 액체실 측을 향해 크게 변형된다. 그 결과, 액체 유입구(40) 또는 액체 유출구(41)를 막아, 체액 또는 약액이 유통되지 않게 되고, 체액의 응고를 유발할 가능성이 있었다.
특허문헌 3에는, 액체실(6) 측의 압력과 연동하여, 공기실(9) 측의 공기의 양을 자동으로 변화시키는 것에 의해 변형면(20)의 위치를 조정함으로써, 압력을 안정적으로 측정하는 압력 센서가 기재되어 있다.
도 35에 이 액압 측정 장치의 구성의 일례를 도시하는 개략적인 구성도를 도시한다. 도 35에 도시하는 바와 같이, 종래의 압력 센서(3)는 도 34에 도시한 압력 센서에 공기실(9) 내의 공기의 양을 조정하는 연통부(51)와, 연통부(51) 상에 배치된 펌프(400), 밸브(401), 공기실 내 압력 측정 수단(60), 제2 압력 측정 수 단(62)을 추가하여 구성된다. 또한, 도 35에서, 도 34의 각 구성 부재와 동일한 기능을 발휘하는 구성 부재에는 동일한 부호를 붙이고 있다.
그러나, 도 35에 도시하는 액압 측정 장치는, 압력을 측정하는 압력 센서 외에, 펌프, 밸브, 다른 압력 측정 수단이라고 하는 여러 가지 장치를 부착해야 하고, 장치의 복잡화, 더 나아가서는 장치의 비용 상승을 피할 수 없다. 또한, 안정된 압력 측정을 행하기 위해서는, 공기실 내의 공기의 양을 엄밀하게 관리해야 하고, 그 제어에는 많은 정밀도가 요구된다고 하는 문제점이 있었다.
[특허문헌 1] 일본 특허 공개 제2002-282355호 공보
[특허문헌 2] 일본 특허 공개 평성 제09-024026호 공보
[특허문헌 3] 일본 특허 공개 평성 제08-117332호 공보
상기한 종래 기술의 문제점을 감안하여, 본 발명은 공기와 접촉하지 않고 체외 순환 회로 내의 압력을 측정하는 압력 센서에 있어서, 흐름의 요인으로 인한 체액 또는 약액의 체류를 잘 일으키지 않고, 체액의 응고를 야기하지 않는 구조의 압력 센서를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은, 액체가 공기와 접촉하지 않고 체외 순환 회로 내의 액체의 압력을 측정하는 압력 센서에 있어서, 압력이 변동되어도 지속적으로 압력을 측정할 수 있으며, 공기실 및 액체실을 크게 할 필요가 없고, 1종류의 압력 센서로, 공기실 측의 공기의 양을 조정하지 않고서, 적은 측정 오차로 압력을 검출하는 것이 가능한 압력 센서를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은, 변형면의 파손을 검출하는 수단을 갖고, 공기와 접촉하지 않고서 체외 순환 회로 내의 압력을 측정할 수 있는 압력 센서를 제공하는 것을 목적으로 한다.
더 나아가서는, 본 발명은, 압력 센서의 케이싱의 피장착면에의 장착을 검지하는 수단을 갖고, 공기와 접촉하지 않고서 체외 순환 회로 내의 압력을 측정할 수 있는 압력 센서를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명에 따른 압력 센서는 이하의 구성을 포함한다.
(a) 액체실, 압력 측정 수단, 및 액체 유로를 포함하는 체외 순환 회로의 압력 센서로서, 상기 액체실은 체외 순환 회로 내 압력에 의해 변형되지 않는 기준면과, 이 기준면에 대하여 이격 배치되고 체외 순환 회로 내 압력에 의해 적어도 일부가 변형되는 변형면과, 이 변형면과 상기 기준면을 연결하여 내부에 폐쇄된 액밀한 공간을 형성하고 체외 순환 회로 내 압력에 의해 변형되지 않는 제1 접속면과, 이 제1 접속면의 측면에 마련된 액체 유입구와, 제1 접속면의 측면 내주를 따라 도입된 액체의 흐름 방향으로 액체 유입구로부터 1/2 둘레 이상 1 둘레 미만 떨어진 위치에 배치된 액체 유출구를 포함하는 것이고, 상기 압력 측정 수단은 상기 변형면의 변형량을 측정하는 수단으로서, 상기 액체실 외부에 배치되는 것이며, 상기 액체 유로는 상기 액체실 내에 도입되는 액체가 상기 제1 접속면의 측면 내주를 따라 유입되도록, 상기 액체 유입구에 액밀하게 접속되어 있는 것인 체외 순환 회로의 압력 센서.
(b) 상기 제1 접속면의 근방에 액체의 흐름을 방해하기 위한 방해판이 설치되어 있는, (a)에 기재한 체외 순환 회로의 압력 센서.
(c) 상기 체외 순환 회로의 압력 센서는 공기실을 더 포함하고, 이 공기실은 상기 변형면이 상기 기준면과 대향면의 중간에 위치하도록 변형면에 대하여 이격 배치되고 압력에 의해 변형되지 않는 대향면과, 이 대향면과 변형면을 연결하여 내부에 폐쇄된 기밀한 공간을 형성하고 압력에 의해 변형되지 않는 제2 접속면과, 이 제2 접속면의 측면 또는 상기 대향면에 마련된 공기 출입구를 포함하고 있으며, 상기 압력 측정 수단이 상기 공기실의 공기 출입구에 연통부를 통해 접속된 공기실 내 압력 측정 수단인 것인 (a) 또는 (b)에 기재한 체외 순환 회로의 압력 센서.
(d) 상기 공기실의 초기 상태에서의 용적을 VA, 상기 공기실의 초기 상태에서의 압력을 PA(단, -200 ㎜Hg≤PA≤200 ㎜Hg)로 하고, 상기 액체실의 초기 상태에서의 용적을 VL, 상기 연통부의 용적을 VT, 상기 압력 센서의 최소 압력 측정 가능값을 PMIN(단, -600 ㎜Hg≤PMIN≤-200 ㎜Hg), 최대 압력 측정 가능값을 PMAX(단, 200 ㎜Hg≤PMAX≤600 ㎜Hg), 대기압을 PO로 할 때,
상기 VA, VL, VT는, 식(1) 및 식(2)를 모두 만족시키도록 설정되어 있고,
{(PMAX+PO)÷(PA+PO)-1}×VT≤VA…(1)
{(PA+PO)÷(PMIN+PO)-1}×(VA+VT)≤VL≤10 mL…(2)
또한, 상기 변형면은, 상기 액체실 및 상기 공기실의 압력이 PO의 상태에서 평판형으로 되어 있는 것인 (c)에 기재한 체외 순환 회로의 압력 센서(단, PA, PMIN, PMAX는 게이지압으로 표기하고, PO는 절대 압력으로 표기하는 것으로 한다).
(e) 상기 변형면은, 그 둘레 가장자리부에서 상기 공기실과 상기 액체실의, 2개의 용기 사이에 끼워져 기계적으로 시일되어 있고, 상기 변형면이 상기 2개의 용기에 끼워져 상기 용기와 접촉되어 있는 시일 부분의 폭을 L(단, 0.3 ㎜≤L≤10 ㎜), 상기 변형면의 포아송비를 ν, 상기 변형면의 두께를 h(단, 0.2 ㎜≤h≤3.0 ㎜), 상기 기계적 시일에 의한 상기 변형면의 압축량을 t(단, 0.05≤t/h≤0.50)로 할 때, 상기 변형면이 -ν×L×(t÷h)/2≤λ를 만족시키도록 인장 변위 λ가 가해진 상태에서 기계적으로 시일됨으로써, 상기 액체실 및 상기 공기실의 압력이 대기압인 상태에서 평판형으로 되어 있는 것인 (d)에 기재한 체외 순환 회로의 압력 센서.
(f) 상기 변형면은, 시일 부분이 되는 상기 변형면의 둘레 가장자리에 상기 변형면보다 두꺼운 링부를 설치하고 있고, 상기 링부가 상기 2개의 용기에 끼워져 상기 용기와 접촉되어 있는 시일 부분의 폭을 La(단, 0.3 ㎜≤La≤10 ㎜), 상기 링부의 포아송비를 νa, 상기 링부의 두께를 ha(단, 1.0 ㎜≤ha≤5.0 ㎜), 상기 기계적 시일에 의한 상기 링부의 압축량을 ta(단, 0.05≤ta/ha≤0.50)로 할 때, 상기 변형면이 -νa×La×(ta÷ha)/2≤λ를 만족시키도록 인장 변위 λ가 가해진 상태에서 기계적으로 시일됨으로써, 상기 액체실 및 상기 공기실의 압력이 대기압인 상태에서 평판형으로 되어 있는 것인 (d)에 기재한 체외 순환 회로의 압력 센서.
(g) 상기 링부의 단면 형상이 원형인 것인 (f)에 기재한 압력 센서.
(h) 상기 공기실 및/또는 상기 액체실의 시일 부분에 상기 링부를 넣는 홈을 마련하고, 이 홈의 내측면이 상기 변형면에 대하여 예각을 형성하도록 경사져 있는 것인 (f) 또는 (g)에 기재한 체외 순환 회로의 압력 센서.
(i) 상기 체외 순환 회로의 압력 센서는, 상기 공기실을 대기압화하는 공기실 대기압화 수단과, 상기 액체실을 대기압화하는 액체실 대기압화 수단과, 상기 액체실 내의 압력을 조정하기 위한 액체실 내 압력 조정 수단과, 상기 액체실 내의 압력을 측정하기 위한 액체실 내 압력 측정 수단과, 상기 액체실 내의 압력을 변화시키고, 이 액체실 내의 압력에 대응한 공기실 내의 압력을 측정하여 비교함으로써 상기 변형면의 파손을 검출하는 파손 검출 수단을 더 포함하는 것인 (d) 내지 (h) 중 어느 하나에 기재한 체외 순환 회로의 압력 센서.
(j) 상기 파손 검출 수단은, 상기 공기실 대기압화 수단과 액체실 대기압화 수단에 의해 공기실과 액체실의 압력을 대기압화한 후, 상기 액체실 내 압력 조정 수단에 의해 액체실 내의 압력을 상승시키고, 변형면이 공기실 벽면에 밀착되었을 때의 액체실 내의 압력을 P1로 하며, 상기 액체실 내 압력 조정 수단에 의해 액체실 내의 압력을 P2(>P1)까지 더 상승시키고, 공기실 내의 압력이 P1보다 커졌을 때, 상기 변형면이 파손되었다고 판단하는 수단인 것인 (i)에 기재한 체외 순환 회로의 압력 센서.
(k) 상기 파손 검출 수단은, 상기 공기실 대기압화 수단과 액체실 대기압화 수단에 의해 공기실과 액체실의 압력을 대기압화한 후, 상기 액체실 내 압력 조정 수단에 의해 액체실 내의 압력을 감소시키고, 변형면이 액체실 벽면에 밀착되었을 때의 액체실 내의 압력을 P3으로 하며, 상기 액체실 내 압력 조정 수단에 의해 액체실 내의 압력을 P4(<P3)까지 더 감소시키고, 공기실 내의 압력이 P3보다 작아졌을 때, 상기 변형면이 파손되었다고 판단하는 수단인 것인 (i)에 기재한 체외 순환 회로의 압력 센서.
(l) 상기 파손 검출 수단은 상기 액체실 내의 압력에 대응하는 공기실 내의 압력의 변화 특성을 미리 기억해 두고, 상기 공기실 대기압화 수단과 액체실 대기압화 수단에 의해 공기실과 액체실의 압력을 대기압화한 후, 상기 액체실 내 압력 조정 수단에 의해 액체실 내의 압력을 상승 또는 감소시켰을 때, 상기 액체실 내 압력 측정 수단으로 측정한 액체실 내의 압력의 변화에 대응하는 공기실 내의 압력 변화가, 미리 기억해 둔 공기실 내의 압력의 변화 특성과 상이할 때에, 상기 변형면이 파손되었다고 판단하는 수단인 것인 (i)에 기재한 체외 순환 회로의 압력 센서.
(m) 상기 공기실과 상기 액체실은 동일한 케이싱에 수납되고, 상기 체외 순환 회로의 압력 센서는 이 케이싱이 장착되는 피장착면과, 이 케이싱이 피장착면에 장착된 것을 검지하는 장착 검지 수단을 더 포함하며, 이 피장착면에는 공기실의 공기 출입구와 접속 가능한 상기 연통부가 개구되어 있고, 상기 장착 검지 수단이 케이싱의 장착을 검지하고 있을 때에, 상기 공기 출입구와 상기 연통부가 기밀하게 접속되도록 구성되어 있는 것인 (d) 내지 (l) 중 어느 하나에 기재한 체외 순환 회로의 압력 센서.
(n) 상기 장착 검지 수단은 상기 케이싱에 포함되어 있는 것인 (m)에 기재한 체외 순환 회로의 압력 센서.
(o) 상기 장착 검지 수단은 상기 피장착면에 포함되어 있는 것인 (m)에 기재한 체외 순환 회로의 압력 센서.
(p) 상기 피장착면의 연통부의 개구부 주위에 상기 케이싱을 향해 힘을 가하는 완충부가 마련되어 있고, 이 완충부는 상기 공기 출입구와 연통부의 접속 방향으로 이동 가능한 것인 (m) 또는 (o)에 기재한 체외 순환 회로의 압력 센서.
(q) 상기 장착 검지 수단은, 상기 케이싱이 피장착면에 장착되었을 때의 상기 케이싱과 피장착면과의 접촉을 검지하는 수단인 것인 (m) 내지 (p) 중 어느 하나에 기재한 체외 순환 회로의 압력 센서.
(r) 상기 장착 검지 수단은, 상기 케이싱이 피장착면을 따라 회전하여 소정의 위치에 장착된 것을 검지하는 수단인 것인 (m) 내지 (p) 중 어느 하나에 기재한 체외 순환 회로의 압력 센서.
(s) 상기 체외 순환 회로의 압력 센서는 상기 케이싱 주위에 회전체를 포함하고, 상기 장착 검지 수단은, 이 회전체가 피장착면을 따라서 회전하여 소정의 위치에 장착된 것을 검지하는 수단인 것인 (m) 내지 (p) 중 어느 하나에 기재한 체외 순환 회로의 압력 센서.
도 1은 본 발명의 압력 센서의 실시형태를 도시하는 정면도(A)와 측면도(B) 의 모식도이다.
도 2는 본 발명의 압력 센서의 다른 실시형태를 도시하는 정면도(A)와 측면도(B)의 모식도이다.
도 3은 본 발명의 압력 센서의 또 다른 실시형태를 도시하는 정면도(A)와 측면도(B)의 모식도이다.
도 4는 본 발명의 압력 센서의 또 다른 실시형태를 도시하는 정면도(A)와 측면도(B)의 모식도이다.
도 5는 본 발명의 압력 센서의 또 다른 실시형태를 도시하는 모식도이다.
도 6은 본 발명의 압력 센서의 또 다른 실시형태를 도시하는 모식도이다.
도 7은 본 발명의 압력 센서의 또 다른 실시형태를 도시하는 모식도이다.
도 8은 본 발명의 압력 센서의 또 다른 실시형태를 도시하는 모식도이다.
도 9는 본 발명의 압력 센서의 또 다른 실시형태를 도시하는 모식도이다.
도 10은 본 발명의 압력 센서의 또 다른 실시형태를 도시하는 모식도이다.
도 11은 본 발명의 압력 센서의 또 다른 실시형태를 도시하는 모식도이다.
도 12는 본 발명의 압력 센서의 또 다른 실시형태를 도시하는 모식도이다.
도 13은 본 발명의 압력 센서의 또 다른 실시형태를 도시하는 모식도이다.
도 14는 본 발명의 압력 센서의 또 다른 실시형태를 도시하는 정면도(A)와 측면도(B)의 모식도이다.
도 15는 본 발명의 압력 센서의 또 다른 실시형태를 도시하는 정면도(A)와 측면도(B)의 모식도이다.
도 16은 본 발명의 압력 센서의 또 다른 실시형태를 도시하는 모식도이다.
도 17은 본 발명의 압력 센서의 또 다른 실시형태를 도시하는 모식도이다.
도 18은 본 발명의 압력 센서의 또 다른 실시형태를 도시하는 모식도이다.
도 19는 본 발명의 압력 센서의 또 다른 실시형태를 도시하는 모식도이다.
도 20은 본 발명의 압력 센서의 또 다른 실시형태를 도시하는 모식도이다.
도 21은 본 발명의 압력 센서의 또 다른 실시형태를 도시하는 모식도이다.
도 22는 본 발명의 압력 센서의 또 다른 실시형태를 도시하는 모식도이다.
도 23은 본 발명의 압력 센서의 또 다른 실시형태를 도시하는 모식도이다.
도 24는 본 발명의 압력 센서의 또 다른 실시형태를 도시하는 모식도이다.
도 25는 본 발명의 압력 센서의 다른 실시형태를 도시하는 정면도(A)와 측면도(B)의 모식도이다.
도 26은 본 발명의 압력 센서의 다른 실시형태를 도시하는 정면도(A)와 측면도(B)의 모식도이다.
도 27은 본 발명의 압력 센서의 다른 실시형태를 도시하는 정면도(A)와 측면도(B)의 모식도이다.
도 28은 본 발명의 압력 센서의 다른 실시형태를 도시하는 정면도(A)와 측면도(B)의 모식도이다.
도 29는 본 발명의 압력 센서의 다른 실시형태를 도시하는 정면도(A)와 측면도(B)의 모식도이다.
도 30은 본 발명의 압력 센서의 다른 실시형태를 도시하는 정면도(A)와 측면 도(B)의 모식도이다.
도 31은 본 발명의 압력 센서의 다른 실시형태를 도시하는 정면도(A)와 측면도(B)의 모식도이다.
도 32는 본 발명의 압력 센서의 다른 실시형태를 도시하는 정면도(A)와 측면도(B)의 모식도이다.
도 33은 종래의 압력 센서를 도시하는 모식도이다.
도 34는 종래의 압력 센서를 도시하는 모식도이다.
도 35는 종래의 압력 센서를 도시하는 모식도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1 : 압력 센서
2 : 점적 챔버
3 : 종래의 압력 센서
4 : 케이싱
5 : 변형면의 파손을 검출하는 파손 검출 수단
6 : 액체실
7 : 압력 측정 수단
8 : 액체 유로
9 : 공기실
10 : 기준면
11 : 제1 접속면
12 : 액체 유로(8)의 내표면의 접선면
20 : 변형면
30 : 대항면
31 : 제2 접속면
40 : 액체 유입구
41 : 액체 유출구
45 : 로드셀
46 : 변형 게이지
50 : 공기 출입구
51 : 연통부
52 : 연통부의 분기 라인
53 : 연통부 접속구
54 : 가이드 튜브
55 : 연통부의 접속 수단
60 : 공기실 내 압력 측정 수단
61 : 액체실 내 압력 측정 수단
62 : 제2 압력 측정 수단
65 : 액체실의 상부 영역
66 : 방해판
70 : 액체실 내 압력 조정 수단
80 : 액체실 대기압화 수단
81 : 공기실 대기압화 수단
90 : 액체실 내 압력 측정 수단(61)을 이용하여 측정한 압력 특성
91 : 공기실 내 압력 측정 수단(60)을 이용하여 측정한 압력 특성
100 : 시일 부분
101 : 시일 부분
110 : 압축 방향
130 : 링부
111 : 인장을 부여하는 방향
120 : 기계적 시일을 행하는 부분의 표면 형상
210 : 장착 검지 수단
220 : 고정 기구
240 : 회전체
250 : 완충부
260 : 이동 가이드
300 : 피장착면
400 : 펌프
401 : 밸브
500 : 분기 튜브
이하, 도면을 참조하면서, 본 발명에 따른 체외 순환 회로의 압력 센서의 실시형태를 설명하지만, 본 발명은 이들 형태에만 한정되는 것이 아니다. 도 1은 본 실시형태의 압력 센서의 모식도이다.
도 1에서, 압력 센서(1)는 액체 유로(8) 상에 배치되고, 액체 유로 내 압력에 의해 변형되지 않는 기준면(10)과, 이 기준면(10)에 대하여 이격 배치되고 액체 유로 내 압력에 의해 적어도 일부가 변형되는 변형면(20)과, 이 변형면(20)과 상기 기준면(10)을 연결하여 내부에 폐쇄된 액밀한 공간을 형성하고 액체 유로 내 압력에 의해 변형되지 않는 제1 접속면(11)과, 제1 접속면(11)의 측면에 마련된 액체 유입구(40), 그리고 제1 접속면(11)의 측면 내주를 따라 도입된 액체의 흐름 방향으로 액체 유입구(40)로부터 1/2 둘레 이상 1 둘레 미만 떨어진 위치에 배치된 액체 유출구(41)를 구비한 액체실(6); 상기 변형면(20)의 변형량을 측정함으로써 이 액체실(6) 내의 압력을 측정하는 수단으로서, 이 수단이 로드셀(45) 또는 변형 게이지(46) 중 어느 하나인 것인 상기 액체실(6) 외부에 배치된 압력 측정 수단(7); 및 상기 액체실(6) 내에 도입되는 액체가 상기 제1 접속면(11)의 측면 내주를 따라 유입되도록 배치되고 상기 액체 유입구(40)에 액밀하게 접속된 액체 유로(8)로 구성된다.
도 2에서, 압력 센서(1)는, 변형면(20)이 상기 기준면(10)과 대향면(30) 중간에 위치하도록 상기 변형면(20)에 대하여 이격 배치되고 압력에 의해 변형되지 않는 대향면(30); 대향면(30)과 상기 변형면(20)을 연결하여 내부에 폐쇄된 기밀한 공간을 형성하고 압력에 의해 변형되지 않는 제2 접속면(31); 제2 접속면(31)의 측 면 또는 상기 대향면(30)에 마련된 공기 출입구(50)를 구비한 공기실(9)을 더 포함한다. 변형면(20)의 변형부와 액체 유로(8) 내의 압력이 변화함으로써, 변형면(20)과의 사이를 기밀한 공간으로 형성하는 공기실(9) 내의 압력이 변화한다. 더 나아가, 압력 센서(1)는, 그 압력 변화를 연통부(51)를 통해 공기실 내 압력 측정 수단(60)을 이용하여 측정함으로써, 액체 유로(8) 내의 압력을 간접적으로 측정하는 압력 측정 수단(7); 상기 액체실(6) 내에 도입되는 액체가 상기 제1 접속면(11)의 측면 내주를 따라 유입되도록 배치되고 상기 액체 유입구(40)에 액밀하게 접속된 액체 유로(8)를 포함하여 구성된다.
(형상)
도 1에서, 기준면(10)은 원형을 이루고 있지만, 도 3에 도시하는 바와 같은 팔각형 등의 다각형이어도 특별히 문제되지 않는다. 또한, 도 4에 도시하는 바와 같이, 기준면(10)과 변형면(20)이 상이한 형상·크기여도 특별히 문제되지 않는다. 또한 도 1에서 기준면(10)은 평판형이지만, 기준면(10)의 표면 형상에 요철을 붙이면, 후술하는 바와 같이 액체의 치환에 효과가 더 나타나는 경우도 있고, 그 표면 형상은 특별히 한정되는 것이 아니다. 그러나, 보다 원활한 액체의 흐름을 형성하기 위해서는, 도 1에 도시한 바와 같이 기준면(10)은 원형이고 평판형이며, 변형면(20)은 원형상이고, 기준면(10) 및 변형면(20)이 동일한 크기의 형상인 것이 바람직하다.
또한, 도 1에서, 제1 접속면(11)은 단면으로 봤을 때 직선형이지만, 도 5에 도시하는 바와 같이, 기준면(10)과 제1 접속면(11)의 접점이나, 변형면(20)과 제1 접속면(11)의 접점이 90˚가 아니고, 45˚ 정도의 경사면을 통해 연결되는 형상이어도 좋다. 또한, 도 6에 도시하는 바와 같이, 기준면(10)과 제1 접속면(11)의 접점이나, 변형면(20)과 제1 접속면(11)의 접점이 둥근 모양으로 연결된 형상이어도 좋다. 또한, 도 7에 도시하는 바와 같이, 기준면(10)이나 변형면(20)이, 전체가 둥근 모양을 나타내고 있는 형상 등이어도 좋다.
도 2∼도 7 중 어느 하나에도 특별히 문제는 없지만, 보다 원활한 액체의 흐름을 형성하기 위해서는, 도 6이나 도 7에 도시하는 바와 같이, 기준면과 접속면의 접점이 어느 정도 둥근 모양으로 연결되는 형상인 것이 바람직하다.
또한, 도 1에서, 변형면(20)의 형상은 평판 형상을 이루고 있지만, 도 8에 도시하는 바와 같이, 단면에서 봤을 때 삼각 파형상이나, 또는 사인파와 같은 형상을 하고 있어도 문제되지 않지만, 후술하는 이유에 의해 평판형인 것이 가장 바람직하다. 또한, 도 1, 도 7에서는 변형면(20) 전체를 변형되는 부분인 변형부로 하고 있다. 그러나, 변형면(20)에서 차지하는 변형되는 부분(변형부)의 면적이나 형상은, 압력을 올바르게 측정할 수 있는 것이면 어떠한 비율의 면적 또는 형상이어도 좋고, 특별히 한정되는 것이 아니다.
또한, 도 1에서, 액체 유로(8)는, 기준면(10)에 대하여 평행하지만, 도 9에 도시하는 바와 같이, 약간 기울어져 있어도 상기 발명의 효과를 저하시키는 것이 아니다. 그러나, 보다 원활한 액체의 흐름을 형성하기 위해서는, 액체 유로(8)가 기준면(10)에 대하여 0∼30도의 각도를 형성하는 것이 바람직하고, 0∼15도의 각도를 형성하는 것이 더 바람직하며, 평행인 것이 가장 바람직하다.
또한, 도 1에서, 액체 유로(8)의 내표면의 접선면(12)은 제1 접속면(11)의 내표면에 접하고 있고, 액체 유입구(40)에 접속된 액체 유로(8)는, 완전히 제1 접속면(11)의 측면을 따르도록 설치되어 있지만, 도 10에 도시하는 바와 같이, 액체 유로(8)의 내표면의 접선면(12)이 약간 중심을 향해 어긋나 있어도, 상기 발명의 효과를 저하시키는 것이 아니다. 그러나, 보다 원활한 액체의 흐름을 형성하기 위해서는, 액체 유로(8)의 내표면의 접선면(12)이 제1 접속면(11)의 내표면으로부터 법선 방향 내측을 향해 0 ㎜∼3 ㎜ 이내, 더 바람직하게는 0 ㎜∼2 ㎜ 이내, 가장 바람직하게는 0 ㎜∼1 ㎜의 위치에 설치되어 있는 것이 바람직하다.
도 1에서, 액체 유출구(41)는 원형 형상의 가장 높은 위치에 설치되어 있지만, 도 11에 도시하는 바와 같은 위치로 할 수도 있다. 이때, 액체 유입구(40)가 중력에 대하여 평행이 되도록 압력 센서(1)를 설치한 경우, 액체를 유통시켰을 때에는, 액체실(6)의 상부 영역(65)에 공기가 남고, 압력 센서(1) 내에서 체액 또는 약액이 공기에 접촉하며, 더 나아가서는 응고를 야기할 가능성이 있다. 그러나 치료중에 압력 센서(1)의 방향을 바꾸는 것 등을 행하면 압력 센서(1) 내에 존재하는 공기를 배출하는 것이 가능하기 때문에, 액체 유출구(41)의 위치는 상기 발명의 효과를 저하시키는 것이 아니고, 특별히 그 위치는 한정되는 것이 아니다.
또한, 도 1에서는, 액체 유출구(41)가, 액체 유입구(40)로부터 제1 접속면(11)의 측면 내주를 따라 액체실(6) 내에 도입된 액체의 흐름 방향으로, 액체 유입구(40)로부터 3/4 둘레 떨어진 위치에 배치되고, 액체의 유출 방향이 액체의 유입 방향에 대하여 180도의 각도를 이루도록 액체 유출구(41)가 접속되어 있다. 그 러나, 도 12에 도시하는 바와 같이, 액체 유출구(41)가 액체 유입구(40)로부터 제1 접속면(11)의 내주면을 따라 액체실(6) 내에 도입된 액체의 흐름 방향으로, 액체 유입구(40)로부터 1/2 둘레 떨어진 위치에 배치되고, 액체의 유출 방향이 액체의 유입 방향에 대하여 90도의 각도를 이루도록 액체 유출구(41)가 접속되어 있어도 상기 발명의 효과를 저하시키는 것이 아니다.
액체 유출구(41)가, 액체 유입구(40)로부터 제1 접속면(11)의 내주면을 따라 액체실(6) 내에 도입된 액체의 흐름 방향으로, 액체 유입구(40)로부터 1/2 둘레 이상 1 둘레 미만 떨어진 위치에 배치되어 있는 것이 특히 바람직하다. 또한, 액체의 유출 방향의 유입 방향에 대한 각도는, 액체실(6) 내에서의 흐름을 특별히 바꾸는 것이 아니기 때문에, 사용 조건에 맞춰 적절하게 설정하면 좋고, 그 방향은 특별히 한정되는 것이 아니다.
추가로, 도 1에서는, 단면 방향에서 본 액체 유입구(40) 및 액체 유출구(41)는 기준면(10)과 변형면(20) 사이의 거리의, 중앙 위치로 되어 있다. 그러나 도 13에 도시하는 바와 같이, 액체 유입구(40) 및 액체 유출구(41)는 기준면(10) 측이나 변형면(20) 측으로 치우쳐 있어도 상기 발명의 효과를 저하시키는 것이 아니고, 그 배치는 한정되는 것이 아니다. 그러나, 보다 원활한 액체의 흐름을 형성하기 위해서는, 액체 유입구(40)가 기준면(10)과 변형면(20)과의 중심으로부터 0 ㎜∼3 ㎜의 범위 내, 더 바람직하게는 0 ㎜∼2 ㎜의 범위 내, 가장 바람직하게는 0 ㎜∼1 ㎜의 범위 내에 배치되어 있는 것이 바람직하다. 또한, 액체 유출구(41)의 유출 방향은 액체실(6) 내의 흐름에 영향을 주는 것이 아니기 때문에, 상기 발명의 효과 를 저하시키는 것이 아니고, 그 방향은 특별히 한정되는 것이 아니다.
또한, 도 1에서, 액체 유입구(40)와 액체 유출구(41)는 기준면(10)에 대하여 평행한 동일면 상에 배치되어 있다. 그러나, 액체 유입구(40)와 액체 유출구(41)는, 도 13에 도시하는 바와 같이, 기준면(10)에 대하여 평행한 동일면 상에 배치되어 있지 않아도, 상기 발명의 효과를 저하시키는 것이 아니고, 그 배치는 한정되는 것이 아니다. 즉, 액체 유입구(40)와 액체 유출구(41)는 기준면(10)으로부터의 거리가 상이한 위치에 배치되어 있어도 좋다.
또한, 도 2에서, 공기 출입구(50)는 공기실(9)에서, 변형면(20)으로부터 가장 먼 위치에 배치되어 있지만, 어떠한 위치에 배치되어 있어도 압력 측정에 영향을 주는 것이 아니고, 특별히 한정되는 것이 아니다.
(재질)
액체실(6), 공기실(9)의 재질은, 경질·연질인가는 특별히 문제되지 않는다. 그러나, 액체 온도나 기온, 액체실(6), 공기실(9)을 변형시키는 외적인 힘 등의 환경 요인에 의해, 액체실(6), 공기실(9)의 형상에 변화가 생기면, 액체 유로(8) 내의 압력을 올바르게 측정하는 것이 어려워진다. 이 때문에, 액체실(6), 공기실(9)의 재질은 경질인 것이 바람직하다. 더 나아가서는 환자의 체액에 직접 또는 간접적으로 접촉되기 때문에, 생체 적합성을 갖고 있는 재질이 바람직하다. 예컨대, 염화비닐, 폴리카보네이트, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리우레탄 등을 들 수 있고, 어느 것이라도 적합하게 이용할 수 있다. 또한, 그 제조 방법은 특별히 한정하는 것이 아니지만, 사출 성형, 블로우 성형, 절삭 가공에 의한 성형 등을 예시할 수 있다.
압력에 의해 적어도 일부가 변형되는 변형면(20)의 변형되는 부분(변형부)의 재질은 경질이면 압력에 의한 변동량이 작아지고, 액체 유로(8) 내의 압력을 정확히 측정하는 것이 어려워지기 때문에, 압력에 대하여 유연하게 변형되는 연질의 재질인 것이 바람직하다. 더 나아가서는 환자의 체액에 직접 또는 간접적으로 접촉되기 때문에, 생체 적합성을 갖고 있는 재질이 바람직하다. 예컨대, 폴리염화비닐, 실리콘계 수지, 스티렌계 열가소성 엘라스토머, 스티렌계 열가소성 엘라스토머 컴파운드 등을 예시할 수 있고, 어느 것이라도 적합하게 이용할 수 있다. 그 이외의 부분(변형되지 않는 부분)의 재질에 관해서는, 전술한 액체실(6), 공기실(9)과 동등한 재질이면 특별히 문제되지 않는다.
액체 유로(8)의 재질은 합성수지, 금속 및 유리 등 어느 것이라도 상관없지만, 제조 비용, 가공성 및 조작성의 관점에서 합성수지, 특히 열가소성수지가 바람직하다. 열가소성수지로서는, 폴리올레핀계 수지, 폴리아미드계 수지, 폴리에스테르계 수지, 폴리우레탄계 수지, 불소계 수지, 실리콘계 수지 등과, 더 나아가서는 ABS(아크릴로니트릴, 부타디엔, 스티렌 공중합체) 수지, 폴리염화비닐, 폴리카보네이트, 폴리스티렌, 폴리아크릴레이트, 폴리아세탈 등을 예시할 수 있고, 어느 것이라도 적합하게 이용할 수 있다. 그 중에서도 연질 소재는 절곡이나 파손 등에 강하고, 조작시의 유연성이 우수하기 때문에 바람직하다. 조립성의 이유로 연질 염화비닐이 특히 바람직하다. 연통부(51)는 공기실(9)과, 공기실 내 압력 측정 수단(60)까지를 연통하는 것이면 어느 것이라도 좋고, 합성수지, 금속 및 유리 등 어 느 것이라도 상관없다. 제조 비용, 가공성 및 조작성의 관점에서 합성수지, 특히 열가소성수지가 바람직하다. 열가소성수지로서는, 폴리올레핀계 수지, 폴리아미드계 수지, 폴리에스테르계 수지, 폴리우레탄계 수지, 불소계 수지, 실리콘계 수지 등과, 더 나아가서는 ABS(아크릴로니트릴, 부타디엔, 스티렌 공중합체)수지, 폴리염화비닐, 폴리카보네이트, 폴리스티렌, 폴리아크릴레이트, 폴리아세탈 등을 예시할 수 있고, 어느 것이라도 적합하게 이용할 수 있다. 그 중에서도 연질 소재는 절곡이나 파손 등에 강하고, 조작시의 유연성이 우수하기 때문에 바람직하다. 조립성의 이유로 연질 염화비닐이 특히 바람직하다.
(접합 방법)
액체실(6), 공기실(9), 액체 유로(8)의 각각의 접합 방법은 특별히 한정되지는 않지만, 일반적으로 합성수지의 접합으로는 열용융 접합이나 접착을 들 수 있다. 예컨대 열용융 접합에서는, 고주파 용접, 유도 가열 용접, 초음파 용접, 마찰 용접, 스핀 용접, 열판 용접, 열선 용접 등을 들 수 있다. 접착제의 종류로서는, 시아노아크릴레이트계, 에폭시계, 폴리우레탄계, 합성고무계, 자외선 경화형, 변성 아크릴수지계, 핫멜트 타입 등을 들 수 있다.
또한, 변형면(20)에서, 변형되는 부분(변형부)과, 그 이외의 부분(변형되지 않는 부분)과의 접합 방법은 특별히 한정하지 않는다. 일반적으로 경질인 소재와 연질인 소재의 접합으로는, 연질인 소재에 경질인 소재를 압입함으로써 시일하는 기계적 시일이나, 앞서 예시한 바와 같은 열용융 접합이나 접착 등을 들 수 있다.
이러한 압력 센서(1)는 성형, 접합 후 그대로의 상태로 사용하여도 좋지만, 특히 체외 순환 요법의 의료 용도에서는 멸균하여 이용한다. 멸균 방법은 통상의 의료용 기구의 멸균 방법에 준하면 좋고, 약액, 가스, 방사선, 고압 증기, 가열 등에 의해 멸균하면 좋다.
(크기)
압력 센서(1)의 기준면(10), 변형면(20), 제1 접속면(11)의 크기는, 너무 크면 액체실(6)의 용적이 커지고, 충전 용적(priming volume)이 증대된다. 한편 너무 작으면, 체외 순환 회로 내의 압력이 음압이 되어 변형면(20)이 기준면(10) 측으로 불룩해짐으로써, 변형면(20)이 액체 유입구(40)나 액체 유출구(41)를 막아, 액체가 유통되지 않게 된다고 하는 문제가 생긴다. 이 때문에, 기준면(10)의 크기는 직경 15 ㎜∼40 ㎜ 정도가 바람직하고, 더 바람직하게는 20 ㎜∼30 ㎜ 정도인 것이 바람직하며, 접선면(12)의 높이는 5 ㎜∼20 ㎜가 바람직하고, 더 바람직하게는 5 ㎜∼10 ㎜인 것이 바람직하다. 후술하는 설계 방법에서, 그 형상을 기록한다.
액체 유로(8)의 내경은, 각 체외 순환 요법에 따라 선택되면 좋고 특별히 한정되는 것이 아니다. 예컨대, 체외 순환 요법 중 하나인 혈액 정화 요법에서는, 일반적으로 2 ㎜∼5 ㎜ 정도의 내경의 메인 튜브가 선택된다. 액체 유로(8)의 단면 형상은 원형 단면이 아니어도 좋고, 타원형이나 사각형, 육각형을 포함하는 비원형 단면이어도 문제되지 않는다.
(액체)
압력 센서(1)에 유통시키는 액체는, 체액 또는 약액이면 어느 것이라도 좋 고, 특별히 한정되는 것이 아니다. 체액의 예로서, 혈액, 혈장, 림프액, 조직액, 점액, 호르몬, 사이토카인, 소변 등을 들 수 있다. 약액의 예로서는, 생리 식염액, 항응고제, 신선 동결 혈장, 투석액, 알부민 용액, 여과형 인공 신장용 보액(補液) 등을 들 수 있다.
다음에 본 발명에 따른 압력 센서의 다른 실시형태에 대해서 도면을 이용하여 설명한다. 도 14는 압력 센서(1)의 모식도이다. 전술한 실시형태와 동일한 부분 및 같은 기능을 갖는 부분에 대해서는, 동일한 부호를 이용하고 설명을 생략한다. 본 실시형태의 압력 센서(1)는, 전술한 실시형태의 압력 센서(1)에 있어서 액체 유입구(40)와 액체 유출구(41) 사이의 접속면 근방에 방해판(66)을 1개 설치한 것이다. 방해판(66)은 유체의 흐름을 방해하기 위한 것이다. 액체실(6) 내에 도입되는 유체가 제1 접속면(11)의 측면 내주를 따라 기준면(10)에 실질적으로 평행하게 유입되도록 방해판을 배치하는 것에 의해, 액체실(6) 내를 순환하는 흐름을 형성함으로써, 체액 또는 약액의 체류를 막고 있다.
본 실시형태에서는, 액체 유입구(40)와 액체 유출구(41) 사이의 접속면 근방에 유체의 흐름을 방해하기 위한 방해판(66)을 설치함으로써, 더 효율적인 케이싱 내의 액체의 치환을 촉진하는 것이 가능해진다. 즉, 액체실(6) 내를 순환하는 흐름에 추가로, 그 중심을 향하는 흐름을 더 만들어 냄으로써, 액체실(6) 내의 혼란을 강하게 하고, 더 나아가서는 액체실(6) 내의 체액 또는 약액을 조기에 치환하는 것이 가능해진다.
방해판(66)의 설치 위치는, 특별히 한정하는 것이 아니지만, 가장 유속이 빠 른, 제1 접속면(11)에 접하는 위치에 배치되는 것이 바람직하다. 또한, 도 14에서, 방해판(66)의 설치 위치는 액체 유입구(40)와 액체 유출구(41)의 거리가 긴 쪽의 사이에서, 액체 유출구(41)에 인접하는 위치로 되어 있다. 그러나, 도 15에 도시하는 바와 같이, 방해판(66)은 액체 유출구(41)에 대향하는 제1 접속면(11)에 설치되어 있어도 상기 발명의 효과를 저하시키는 것이 아니고, 그 설치 위치가 특별히 한정되는 것이 아니다.
방해판(66)의 크기는 너무 크면 변형면(20)이 변형되었을 때에 방해판(66)에 간섭을 받고, 너무 작으면 방해판의 효과를 발휘할 수 없다. 따라서 방해판(66)의 직경 방향의 폭은, 기준면(10)의 직경에 대하여 5%∼15% 정도의 폭이 바람직하고, 10%∼15% 정도의 폭이 더 바람직하며, 또한 제1 접속면(11)의 측면 높이에 대하여 30%∼80% 정도의 높이가 바람직하고, 50%∼70% 정도의 높이가 더 바람직하지만, 특별히 한정되는 것이 아니다.
방해판(66)의 형상은, 기준면(10)에서 본 경우, 도 14에 도시하는 바와 같은 삼각형 등의 다각형이나, 그 모서리에 어느 정도 라운딩 처리를 한 것 등을 들 수 있다. 상기 효과를 발휘할 수 있는 것이면 어느 것이라도 문제되지 않고, 특별히 한정되는 것이 아니다. 도 14에서, 방해판(66)의 설치 개수는 하나이지만, 2개 이상 설치하면, 상기 발명의 효과를 보다 향상시킬 수 있다. 이때, 설치 개수나, 각 방해판(66)의 간격은 사용 유량에 따라 적절하게 설정하면 좋고, 특별히 한정되는 것이 아니다. 그러나, 간격이 너무 가까우면, 방해판(66)을 복수 설치하는 의미가 없어진다. 또한, 방해판(66)의 하류측에서, 흐름에 정체가 발생할 가능성이 있기 때문에, 설치 개수를 너무 많게 하는 것도 바람직하지 않다. 따라서, 방해판을 복수 설치하는 경우는, 많아도 4 지점 정도가 바람직하다. 또한, 각 방해판(66)의 간격은 제1 접속면(11)의 둘레 길이에 대하여 15%∼25% 이상 떨어져 있는 것이 바람직하고, 20%∼25% 이상 떨어져 있는 것이 더 바람직하다.
[설계 방법]
다음에, 도 2를 이용하여, 압력 측정 수단(7)이 공기실 내 압력 측정 수단(60)인 경우의, 용기의 최적 설계 방법을 설명한다.
도 2에 도시하는 바와 같이, 압력 센서(1)는, 공기 출입구(50)를 갖는 공기실(9), 액체 유입구(40)와 액체 유출구(41)를 갖는 액체실(6), 공기실(9)과 액체실(6)에 끼워져 공기실(9)과 액체실(6)을 구획하고 공기실 안과 액체실 안의 압력차에 따라서 변형하는 변형면(20), 및 공기실(9)의 공기 출입구(50)에 연통부(51)를 통해 접속되며 액체실 내의 압력을 변형면(20)을 통해 공기실 측에서 측정하는 공기실 내 압력 측정 수단(60)으로 구성된다.
공기실(9)에 있어서, 변형면(20)은 액체실 안이 양압일 때에 공기실 측을 향해 변형한다. 이 때문에 공기실(9)의 용적은, 상정하는 최대 압력에서 변형면(20)이 변형될 수 있는 만큼의 용적을 확보해야 한다.
공기실(9)의 초기 상태에서의 용적을 VA, 공기실(9)의 초기 상태에서의 압력을 PA, 연통부(51)의 용적을 VT, 압력 센서의 최대 압력 측정 가능값을 PMAX, 대기압을 PO로 할 때, 하기 식(1a)를 만족시키고 있으면, 최대 압력 하에서도 압력을 측정 할 수 있다. 여기서, 초기 상태란 압력 측정 시작시를 의미하고, PA, PMAX는 게이지압으로 표기하며, PO는 절대 압력으로 표기하는 것으로 한다. 게이지압이란 대기압을 기준으로 측정한 압력이고, 절대 압력이란 진공을 기준으로 측정한 압력이다.
(PA+PO)×(VA+VT)≥(PMAX+PO)×VT…(1a)에 의해, 식 (1a)로부터,
{(PMAX+PO)÷(PA+PO)-1}×VT≤VA…(1)이 구해지고, 공기실(9)의 용적을 결정한다.
다음에, 액체실(6)에서, 변형면(20)은 액체실 안이 음압일 때에 액체실 측을 향해 변형한다. 이 때문에 액체실(6)의 용적은, 상정하는 최소 압력에서, 동일하게 변형면을 변형할 수 있는 만큼의 용적을 확보해야 한다.
액체실(6)의 초기 상태에서의 용적을 VL, 압력 센서의 최소 압력 측정 가능값을 PMIN으로 할 때, 하기 식(2a)를 만족시키고 있으면, 최소 압력 하에서도 압력을 측정할 수 있다.
(PMIN+PO)×(VA+VT+VL)≥(PA+PO)×(VA+VT)…(2a)에 의해, 식(2a)로부터,
VL≥{(PA+PO)÷(PMIN+PO)-1}×(VA+VT)…(2b)가 구해지고, 액체실(6)의 용적이 결정된다. 단, PMIN은 게이지압으로 표기하는 것으로 한다.
그러나, 액체실(6)의 용적은 크게 하면, 음압의 측정에 유리하지만, 충전 용적이 증가된다. 이 때문에 액체실의 용적은 1 ml∼10 ml인 것이 바람직하고, 2 ml ∼5 ml인 것이 더 바람직하다. 이에 따라, 공기실(9)의 용적은 0.2 ml∼1.0 ml인 것이 바람직하고, 0.3 ml∼0.8 ml인 것이 더 바람직하다. 따라서, 식(2b)는 또한 식(2)에서 나타내는 식을 만족시켜야 한다.
{(PA+PO)÷(PMIN+PO)-1}×(VA+VT)≤VL≤10 mL…(2)
여기서, 공기실(9)의 용적은 공기 출입구(50)를 포함하지 않는다. 연통부(51)의 용적은 공기 출입구(50)의 용적과, 공기실 내 압력 측정 수단(60)에 내재하는 용적을 포함한다. 액체실(20)의 용적은 액체 유입구(40)의 용적과, 액체 유출구(41)의 용적을 포함하지 않는다.
여기서, 일반적으로 전술한 혈액 정화 요법(체외 순환 요법)에서는, 초기 상태에서의 공기실(9)의 압력 PA는 대기압 PO인 경우가 많다. 그러나, 양압측에 압력을 미리 부여함으로써, 양압의 측정에 유리한 조건을 만들어 내는 것도 가능하다. 또한 그 반대로, 공기실 측의 초기 상태에서의 압력 PA를 음압으로 함으로써, 음압의 측정에 유리한 조건을 만들어 내는 것도 가능하다.
한편, PMIN, PMAX의 압력 측정 가능 범위는 혈액 정화에서 통상 사용할 수 있는 범위까지 측정할 수 있으면 문제되지 않는다. 이 때문에, PMIN , PMAX 및 PA는 각각 하기의 범위를 만족시키는 것이면 특별히 문제되지 않는다.
-600 ㎜Hg≤PMIN≤-200 ㎜Hg
200 ㎜Hg≤PMAX≤600 ㎜Hg
-200 ㎜Hg≤PA≤200 ㎜Hg
연통부(51)의 용적 VT는 너무 크면, 그에 따라 식(1), 식(2)로부터, 공기실(9), 액체실(6)의 용적이 증가하고, 더 나아가서는 충전 용적이 증가하다. 한편 너무 작으면, 공기 출입구(50)로부터 공기실 내 압력 측정 수단(60)까지의 거리가 짧아져, 취급성을 희생시키게 된다. 이 때문에, 연통부(51)의 용적은 1 ml 이하가 바람직하고, 0.5 ml 이하인 것이 더 바람직하며, 0.2 ml 이하인 것이 가장 바람직하다. 여기서, 공기 출입구(50)도 포함한 연통부(51)의 용적이 0 ml인 경우가 이상적이기는 하지만, 공기실 내 압력 측정 수단(60) 내에도 소량의 용적이 존재하기 때문에 0 ml가 될 수는 없다. 따라서, 식(1)이 성립하지 않는 경우는 없다.
변형면(20)의 2개의 용기에 끼워져 있는 시일 부분(100, 101)은, 상이한 길이라도 문제되지 않는다. 그러나, 성형·조립성의 이유로 변형면의 중심을 중심으로 하여 점대칭인 것이 바람직하다.
변형면(20)은, 공기실(9) 및 액체실(6) 내의 압력이 대기압 PO인 상태에서, 평판형을 이루고, 공기실(9) 및 액체실(6)을 구획하고 있다. 변형면(20)은 공기실(9) 및 액체실(6)을 구획하며, 각 용기의 기밀성을 얻기 위한 수단은 어느 것이라도 좋고, 특별히 한정되는 것이 아니다. 상기한 바와 같은 열용융 접합이나 접착, 또는 기계적 시일을 들 수 있다. 여기서 기계적 시일이란 고무 등을 끼워 넣음으로써 기밀성을 얻는 것을 의미한다.
열용융 접합이나 접착, 또는 기계적 시일을 행하는 경우, 보다 효율적으로 공기실(9) 및 액체실(6)과 변형면(20)을 접촉시키기 위해서는, 정도의 차가 있어도, 변형면(20)을 끼워 넣음으로써 압축(기계적 시일)한다. 그러나, 도 16에 도시하는 바와 같이, 단순히 화살표(110) 방향으로 기계적 시일을 행한 경우, 변형면이 평면상으로부터 변형을 일으키고, 액체실 및 공기실의 용적이 변화된다. 이 경우, 액체실 및 공기실의 압력이 대기압 PO인 상태에서, 변형면(20)은 평판형을 유지하기가 어렵다.
그래서, 도 17에 도시하는 바와 같이, 변형면(20)을 화살표(111) 방향으로 인장한 상태에서, 공기실측 용기와 액체실측 용기로 화살표(110)로 나타내는 방향으로 압축하여 기계적으로 시일함으로써 상기 문제점을 해결할 수 있다.
즉, 변형면(20)의 두께를 h, 압축량을 t, 포아송비(어느 물체에 인장 또는 압축에 의해 세로 변형이 발생했을 때에, 동시에 발생하는 가로 변형과의 차)를 ν, 변형면(20)이 2개의 용기에 끼워져 용기와 변형면(20)이 접촉되어 있는 시일 부분(100, 101)의 길이를 맞춘 길이를 L로 할 때, 화살표(110)의 방향으로의 압축에 대하여, 변형면(20)은 압축 방향에 대하여 수직 방향으로 식(3a)에서 나타내는 식의 양만큼 팽창하는 것이 알려져 있다.
-ν×L×(t÷ h)…(3a)
좌우 균등하게 팽창이 발생한다고 가정하면, 식(3a)에 나타낸 팽창량의 절반이, 변형면(20)의 중심을 향하는 방향으로 팽창한다. 이 때문에, 식(3a)으로 나타낸 식 중 적어도 절반의 양을 도 17에 도시하는 화살표(111) 방향으로 인장한 상태 에서 기계적 시일을 행함으로써, 변형면(20)이 변형면(20)의 중심을 향하는 방향으로 팽창하여도, 변형면(20)의 초기 위치가 변동하지 않고, 시일하는 것이 가능해진다. 따라서, 인장을 가하는 양 λ는 식(3)을 만족시키고 있으면 된다.
-ν×L×(t÷h)/2≤λ…(3)
도 17에서, 변형면(20)과 2개의 용기에 끼워지는 부분(시일 부분 100, 101)은 평행을 이루도록 구성되어 있다. 도 18에 도시하는 바와 같이 시일 부분(100, 101)이 변형면(20)에 대하여 소정의 각도로 기울기를 갖는 구조, 도 19에 도시하는 바와 같이 2개의 용기에 끼워지는 부분 중 적어도 한쪽 면에 직사각형, 삼각형, 파상 등의 요철(120)이 마련된 구조 등이어도 특별히 문제되지 않는다. 제조 비용·조립성의 관점에서, 변형면(20)과 2개의 용기에 끼워지는 부분은 평행을 이루고, 그 표면은 평판형인 것이 바람직하다.
변형면(20)을 평판형으로 하는 것으로 인해, 가하는 인장이 식(3)을 만족시키면, 변형면은 공기실(9)의 용적을 변화시키지 않는다. 추가로 변형면(20)은, 일반적으로 인장을 가한 경우, 항복점까지는 과중과 신장이 비례 관계에 있기 때문에, 압력 측정에 아무런 영향을 주지 않는다. 여기서 항복점이란, 힘을 증가시키지 않아도 변형이 일어나, 이 점을 초과하면 재료는 변형된 채 원래의 형태로 되돌아가지 않는 점을 의미한다.
또한, 인장을 가하는 양은 엄밀하게는 항복점에 도달할 때까지의 값이므로, 변형면이 변형되는 양을 뺀 값까지 인장을 부여하는 것이 가능하다. 그러나, 인장을 너무 가하면, 압력 센서의 제조가 어려워진다. 이 때문에, 변형면에 인장을 부 여하는 양은, 식(3)의 최소값의 1배∼5배 이내가 바람직하고, 더 바람직하게는 1배∼3배 이내이다.
변형면의 형상을 평판형으로 함으로써, 변형면 표면에서의 유체의 체류나, 2차 흐름의 문제가 생기지 않기 때문에, 체액 또는 약액의 응고의 문제를 해소할 수 있다. 또한, 도 2에서, 공기실(9)의 단면 형상은 사각형이지만, 돔형상이나, 다각형 형상이어도 특별히 문제되지 않는다. 변형면의 변형에 가장 추종하기 쉬운, 돔 형상인 것이 바람직하다.
변형면(20)은, 그 둘레 가장자리부에 있어서 공기실측 용기와 액체실측 용기 사이에 끼워져 기계적으로 시일된다. 그 시일되는 부분 및 격막의 형상은, 원형, 타원형, 사각형, 다각형 등, 어떠한 형상이라도 특별히 문제되지 않는다. 성형·조립성의 이유로 시일되는 부분 및 변형면의 형상은 원형인 것이 특히 바람직하다.
변형면(20)의 시일된 부분보다 내측에서, 그 시일되어 있지 않은 부분의 내경이 작으면, 압력차를 보정하는 양이 커진다. 즉, 내경이 작은 경우에는, 내경이 큰 경우와 동일한 용적을 변화시키기 위해, 변형면(20)의 변형량은 내경이 큰 경우보다 커진다. 변형면(20)의 변형량이 커지는 것에 수반하여, 변형면(20)을 변형시키기 위해 요구되는 힘이 커지고, 이 힘과 변형면(20)의 변형량의 비례 관계가 무너지며, 더 나아가서는 액체실 내의 압력과 공기실 내의 압력차가 커져 보정하는 양이 커진다.
변형면(20)의 시일된 부분보다 내측에서, 그 시일되어 있지 않은 부분의 내경이 크면, 액체 유입구의 내경과 변형면의 내경의 차가 커지고, 액체실 내에서의 체액 또는 약액의 체류를 야기하기 쉬워진다. 이 때문에, 시일되는 부분보다 내측의 내경은 10 ㎜∼50 ㎜인 것이 바람직하고, 더 바람직하게는 20 ㎜∼30 ㎜이다.
변형면(20)의 두께는, 너무 얇으면 간단히 파손되어 누설이 생기고, 너무 두꺼우면 액체실의 압력의 변화에 의한 변형이 잘 생기지 않게 된다. 이 때문에, 두께는 0.2 ㎜∼3.0 ㎜인 것이 바람직하고, 0.3 ㎜∼0.7 ㎜인 것이 더 바람직하다.
압축량(t)은, 일반적으로 기계적 시일을 행하는 경우, 변형면의 두께(h)에 대한 비율(t/h)이 50% 이하 정도인 압축을 행하고, 더 바람직하게는 5%∼50% 정도의 압축을 행하지만, 누설이 없도록 적절 압축량을 정하면 문제되지 않는다.
시일 부분(100, 101)의 폭 L은 너무 작으면 시일 능력을 발휘할 수 없고, 너무 크면 압력 센서가 대형화된다. 이 때문에 폭 L은 0.3 ㎜∼10 ㎜인 것이 바람직하고, 0.3 ㎜∼5 ㎜인 것이 더 바람직하다. 제3 실시형태에서 후술하는 링부와 같은 형상을 갖는 경우, 시일 부분(100, 101)의 폭 L을 작게 하는 것이 가능하고, 장치의 소형화에 유효하다.
다음에 본 발명에 따른 압력 센서의 다른 실시형태에 대해서 도면을 이용하여 설명한다. 도 20은 본 실시형태의 압력 센서의 변형면의 모식도이다. 도 20의 (a)는 변형면의 측면도이다. 도 20의 (b)는 변형면의 평면도이다. 상기 제1 실시형태와 설명이 중복되는 부분에 대해서는, 동일한 부호를 붙이고 설명을 생략한다.
상기 실시형태에서는 평판형의 변형면(20)을 시일하고 있기 때문에, 예컨대 변형면(20)의 두께가 0.5 ㎜인 경우, 그 20%를 압축한다고 가정하면, 0.1 ㎜를 압축하는 것이다. 그러나, 변형면(20)의 두께가 0.5 ㎜로 얇은 데다가, 0.1 ㎜로 압 축한다는 것은, 제조시에 필연적으로 높은 정밀도가 요구되고, 비용 상승으로 이어진다.
본 실시형태에서는 변형면(20)(도 20의 옅게 칠해 놓은 부분)의 둘레 가장자리를 따라 링부(130)를 설치하고 있다. 링부(130)는 변형면(20)보다 두께가 두껍다. 이것에 의해 기계적 시일을 행할 때에, 제조 정밀도의 허용 오차 범위를 넓힐 수 있다. 즉, 임시로 링부(130)의 두께를 2 ㎜로 하고, 그 20%를 압축한다고 가정하면, 0.4 ㎜를 압축하게 된다. 이 때문에, 제조 오차로 0.3 ㎜의 압축이 이루어진 경우라도, 15%의 압축은 확보할 수 있기 때문에, 일반적인 시일로서의 성능을 유지하는 것이 가능해진다.
링부(130)의 두께는, 특별히 한정되는 것이 아니다. 그러나, 너무 두꺼우면 센서의 대형화로 이어지고, 너무 작으면 허용 제조 오차가 좁아진다. 이 때문에, 1 ㎜∼5 ㎜인 것이 바람직하고, 1 ㎜∼3 ㎜인 것이 더 바람직하다.
또한, 도 20에 있어서, 링부(130)의 단면 형상은 사각형을 하고 있다. 일반적으로 알려져 있는 시일재의 단면 형상으로서는, 원형, 타원형, 삼각형, X링 등을 들 수 있고, 어느 것이라도 적합하게 이용될 수 있다. 제조 비용·조립성의 관점에서, 원형인 것이 가장 바람직하다. 도 20에서, 변형면(20)은 링부(130)의 단면 중앙에 결합되어 있다. 그 결합 위치는 링부 단면의 상단/하단이나 그 사이이어도 특별히 문제되지 않고, 특별히 한정되는 것이 아니다.
변형면(20)에 링부(130)를 설치하고, 공기실측 용기 및 액체실측 용기의 시일 부분을 더 고안함으로써, 용이하게 변형면(20)에 인장 변위 λ을 가하는 것이 가능한 구조가 된다. 예컨대 도 21에 도시하는 바와 같이, 공기실(9) 및/또는 액체실(6)의 시일 부분(100, 101)에 홈을 마련하고, 홈에 링부(130)를 넣는다. 이 홈의 깊이와, 변형면(20) 및 링부(130)의 높이에 오프셋을 줌으로써, 기계적 시일을 행할 때에, 자동적으로 인장 변위 λ가 가해진다. 또한, 도 21의 링부(130)를 넣는 홈의 내측면은 변형면(20)에 대하여 예각을 형성하도록 경사져 있고, 기계적 시일을 행할 때에 링부가 넓어지도록 구성되어 있다. 또한, 이러한 구조 외에 여러 가지 예를 제시할 수 있고, 이 수단은 특별히 한정되는 것이 아니다.
(변형면의 파손의 검출)
도 22는 본 실시형태에 따른 다른 압력 센서의 모식도이다. 도 22에 도시하는 바와 같이, 압력 센서(1)는 공기 출입구(50)를 갖는 공기실(9), 액체 유입구(40)와 액체 유출구(41)를 갖는 액체실(6), 공기실(9)과 액체실(6)에 끼워져 공기실(9)과 액체실(6)을 구획하고 공기실(9) 안과 액체실(6) 안의 압력차에 따라서 변형하는 변형면(20)으로 구성되는 액체 유로(8) 도중에 배치된 케이싱(4); 공기 출입구(50)에 연통부(51)를 통해 접속되고, 액체실(6) 내의 압력을 변형면(20)을 통해 공기실(9) 측에서 측정하는 공기실 내 압력 측정 수단(60); 연통부(51)로부터 분기된 분기 라인(52); 분기 라인(52) 상에 배치되고, 공기실(9), 연통부(51) 및 분기 라인(52)의 압력을 대기압화하는 공기실 대기압화 수단(81); 액체 유로(8)의 도중에 배치된 액체실(6) 내의 압력을 측정하기 위한 액체실 내 압력 측정 수단(61); 액체실(6) 내의 압력을 상승 또는 하강시켜 조정하기 위한 액체실 내 압력 조정 수단(70); 액체실(6) 내의 압력을 대기압화하는 액체실 대기압화 수단(80); 및 액체실 내의 압력을 변화시키고, 공기실 내 압력 측정 수단(60)과 액체실 내 압력 측정 수단(61)에 의해 이 액체실 내의 압력에 대응한 공기실 내의 압력을 측정하여 비교함으로써, 변형면의 파손을 검출하는 파손 검출 수단(5)으로 구성된다.
케이싱(4)은 액체 유로(8) 도중에 배치되고, 액체 유로(8) 내의 압력을 측정한다. 케이싱(4)은 액체실(6)의 압력 변화에 의해 변형면(20)이 변형되어 공기실(9)의 압력이 액체실 내 압력과 상관하여 변화되기 때문에, 공기실(9) 내의 압력을 측정하고, 이 값을 변환함으로써 액체실(6) 내의 압력을 측정하고 있다.
여기서, 공기실 대기압화 수단(81) 및 액체실 대기압화 수단(80)을 폐색하고, 액체 유로(8) 내의 압력을, 액체실 내 압력 조정 수단(70)을 이용하여 서서히 증가해가면, 어느 순간에 변형면(20)이 공기실(9) 벽면에 접촉하고, 그 이상 변형하지 않게 된다. 즉, 그 이상의 압력을 측정하는 것이 불가능해진다. 이 때의 압력을 P1로 하면, 압력을 더 증가시켜, P1보다 큰 압력 P2에 도달한 경우, 액체실 내 압력 측정 수단(61)은 P2의 압력을 나타내지만, 공기실 내 압력 측정 수단(60)은 P1의 압력을 나타낸 상태 그대로이다. 그러나, 케이싱(4)의 변형면(20)이 파손되어 있는 경우, 공기실 내 압력 측정 수단(60)과 액체 유로(8)가 연통하기 때문에, 압력이 P2에 도달한 경우, 공기실 내 압력 측정 수단(60)의 측정값이 P2가 되므로, 변형면이 파손되어 있다고 판단할 수 있다.
즉, 파손 검출 수단(5)은, 공기실 대기압화 수단(81)과 액체실 대기압화 수단(80)에 의해 공기실(9)과 액체실(6)의 압력을 대기압화한 후, 액체실 내 압력 조정 수단(70)에 의해 액체실(6) 내의 압력을 상승시켜, 변형면(20)이 공기실(9) 벽 면에 밀착되었을 때의 액체실(6) 내의 압력을 P1이 되게 하며, 액체실 내 압력 조정 수단(70)에 의해 액체실(6) 내의 압력을 P2(>P1)까지 더 상승시키고, 공기실(9) 내의 압력이 P1보다 커졌을 때, 변형면(20)이 파손되었다고 판단하는 것이다.
또한 반대로, 공기실 대기압화 수단(81) 및 액체실 대기압화 수단(80)을 폐색하고, 액체실 내 압력 조정 수단(70)을 이용하여 액체 유로(8) 내의 압력을 서서히 감소해 가면, 어느 순간에 변형면(20)이 액체실(6) 벽면에 접촉하며, 그 이상 변형하지 않게 된다. 즉, 그 이하의 압력을 측정하는 것이 불가능해진다. 이 때의 압력을 P3이라고 하면, 압력을 더 감소시키고, P3보다 작은 압력 P4에 도달한 경우, 액체실 내 압력 측정 수단(61)은 P4의 압력을 나타내지만, 공기실 내 압력 측정 수단(60)은 P3의 압력을 나타낸 상태 그대로이다. 그러나, 케이싱(4)의 변형면(20)이 파손되어 있는 경우, 공기실 내 압력 측정 수단(60)과 액체 유로(8)가 연통되기 때문에, 압력이 P4에 도달한 경우, 공기실 내 압력 측정 수단(60)의 측정값이 P4가 되므로, 변형면이 파손되어 있다고 판단할 수 있다.
즉, 파손 검출 수단(5)은 공기실 대기압화 수단(81)과 액체실 대기압화 수단(80)에 의해 공기실(9)과 액체실(6)의 압력을 대기압화한 후, 액체실 내 압력 조정 수단(70)에 의해 액체실(6) 내의 압력을 감소시키고, 변형면(20)이 액체실(6) 벽면에 밀착되었을 때의 이 액체실(6) 내의 압력을 P3이 되게 하며, 액체실 내 압력 조정 수단(70)에 의해 액체실(6) 내의 압력을 P4(<P3)까지 감소시키고, 공기실(9) 내의 압력이 P3보다 작아졌을 때, 변형면(20)이 파손되었다고 판단하는 것이다.
여기서, 액체실 내 압력 조정 수단(70)을 이용하여 압력의 증가 또는 감소를 시작할 때에, 액체실(6) 및 공기실(9) 내부 체적이 안정되어 있지 않으면, 즉 초기 압력이 안정되어 있지 않으면, 상기한 P1 및 P3의 압력이 계측할 때마다 변화되어, 올바르게 측정하는 것이 불가능해진다. 따라서, 변형면의 파손을 검출하는 최초의 단계에서, 액체실(6) 및 공기실(9)의 초기 압력을, 검출할 때마다 동일하게 해야 한다. 그래서, 초기 압력을 설정하는 데 있어서, 가장 간단하게 설정할 수 있는 대기압으로 설정하기 때문에, 액체실 내 압력 조정 수단(70)을 이용하여 압력의 증가 또는 감소를 시작하기 전에, 공기실 대기압화 수단(81) 및 액체실 대기압화 수단(80)을 개방함으로써, 액체실(6) 및 공기실(9) 내의 압력을 대기압화하는 것이 가능해진다.
따라서, 변형면(20)의 파손은,
1. 액체실 대기압화 수단(80) 및 공기실 대기압화 수단(81)을 개방하고, 액체실(6) 내의 압력, 공기실(9) 내의 압력을 각각 대기압으로 한다
2. 액체실 대기압화 수단(80) 및 공기실 대기압화 수단(81)을 폐색한다
3. 액체실 내 압력 조정 수단(70)을 이용하여 액체 유로(8) 내의 압력을 P2까지 상승, 또는 P4까지 하강시킨다
4. 공기실 내 압력 측정 수단(60)의 압력이 각각 P1 이상 또는 P3 이하로 되어 있지 않은가를 확인한다
고 하는 수순을 행함으로써 검출할 수 있다.
압력 P1 및 P3은 공기실(9), 액체실(6), 변형면(20)의 형상이나 재질에 의해 변화되지만, 상기 방법에 의해 측정할 수 있다.
변형면(20)의 파손을 판단하는 압력 P2, P4의 크기는 특별히 한정되는 것이 아니지만, 압력이 너무 크거나 너무 작으면, 액체 유로(8)에 가해지는 부하가 커진다. 이 때문에, P2의 압력은 바람직하게는 P1+10 ㎜Hg∼P1+300 ㎜Hg의 범위이고, 더 바람직하게는 P1+10 ㎜Hg∼P1+200 ㎜Hg의 범위이며, 가장 바람직하게는 P1+10 ㎜Hg∼P1+100 ㎜Hg의 범위이다. 또한, P4의 압력은 바람직하게는 P3-10 ㎜Hg∼P3-300 ㎜Hg의 범위이고, 더 바람직하게는 P3-10 ㎜Hg∼P3-200 ㎜Hg의 범위이며, 가장 바람직하게는 P3-10 ㎜Hg∼P3-100 ㎜Hg의 범위이다.
액체실 내 압력 조정 수단(70)은 기체를 급송할 수 있는 펌프이면 좋다. 단 펌프가 정지한 경우에 액의 유통을 정지하는 기능을 갖는, 튜브를 훑어내어 액체를 급송하는 튜브 펌프이면 더 좋다. 회전식 튜브 펌프는 액체 공급로를 형성하는 탄성의 튜브와 외주부에 복수의 롤러가 부착된 회전체를 구비하고 있고, 이 회전체가 회전됨으로써, 복수의 롤러가 튜브를 훑어내면서 액체 급송 동작을 하는 구조로 되어 있다. 튜브는 원호형으로 규제되어 있고, 그 원호의 중심이 회전체의 중심이 되며, 복수의 롤러는 공전하면서 자전함으로써 튜브를 훑어내어 액체를 급송한다.
액체실 대기압화 수단(80) 및 공기실 대기압화 수단(81)은, 예컨대 겸자, 수동 클램프, 전동 밸브 등을 들 수 있다. 전동 밸브는 로터리 솔레노이드 방식, 푸시·풀 방식 등을 들 수 있지만, 액체 유로(8) 또는 연통부(51)의 분기 라인(52)을 폐색하고 개방할 수 있는 것이면 어느 것이라도 좋고, 특별히 한정되는 것이 아니다. 또한 공기실 대기압화 수단(81)은, 상기한 바와 같은 연통부(51)의 분기 라 인(52)과 공기실 대기압화 수단(81)을 포함하는 형태가 아니라, 도 23에 도시하는 바와 같은 구조여도 좋다. 즉, 케이싱(4)은 연통부(51)에서 떼어낼 수 있는 구조이고, 연통부(51)의 접속 수단(55)을 이용하여 케이싱(4)을 연통부(51)에서 탈착함으로써, 공기실(9)의 대기화와 폐색을 동시에 행할 수 있는 형상을 들 수 있다.
연통부(51)의 접속 수단(55)은 루어 커넥터에 의한 방식, 커플러에 의한 방식, 슬리브형 관의 삽입 등을 들 수 있다. 케이싱(4)과 연통부(51)를 기밀하게 접속할 수 있는 것이면 어느 것이라도 좋고, 특별히 한정되는 것이 아니다. 또한, 도 23에서는 케이싱(4)에 연통부(51)가 부수하는 형상으로 되어있다. 그러나, 연통부(51)의 접속 수단(55)이 케이싱(4)에 직접 접속되는 형상에서도 상기 발명의 효과가 저하되는 것이 아니고, 특별히 한정되는 것이 아니다.
도 24를 이용하여, 전술한 것과는 상이한 수단에 의한 변형면의 파손 검출 수단을 설명한다.
도 23에 도시하는 바와 같이, 액체 유로(8) 내의 압력을, 액체실 내 압력 측정 수단(61)과 공기실 내 압력 측정 수단(60)으로 측정한 경우, 압력 센서로서 이상적인 것은, 각 압력 측정 수단 60과 61의 압력이 동일해지는 것이다. 그러나, 실제로는 액체실 내 압력 측정 수단(61)에 의해 측정되는 압력은, 액체 유로(8) 내의 압력이 증가 또는 감소함에 따라서 변형면(20)에 신장이 발생하고, 그 신장에 사용되는 힘만큼 적은 양의 압력이 측정된다.
따라서, 도 24에 도시하는 바와 같이, 액체실 내 압력 측정 수단(61)에 의해 측정되는 액체 유로(8) 내 압력은, 압력 특성(90)에 도시하는 바와 같이, 선형인 직선이 되지만, 동일한 압력을 공기실 내 압력 측정 수단(60)을 이용하여 측정한 경우, 압력 특성(91)에 도시하는 바와 같이, 압력 특성(90)보다 적은 양의 압력이 측정된다. 그래서, 공기실 내 압력 측정 수단(60)에 의해 측정된 압력이, 액체실 내 압력 측정 수단(61)에 의해 측정된 압력과 동일한 경우, 변형면(20)이 파손되어 있다고 판단할 수 있다.
따라서, 변형면의 파손은,
1. 액체실 대기압화 수단(80) 및 공기실 대기압화 수단(81)을 개방하고, 액체실(6) 내의 압력, 공기실(9) 내의 압력을 각각 대기압화 한다
2. 액체실 대기압화 수단(80) 및 공기실 대기압화 수단(81)을 폐색한다
3. 액체실 내 압력 조정 수단(70)을 이용하여 액체 유로(8) 내의 압력을 P1까지 상승시키거나 또는 P3까지 하강시키는 그 과정에서, 공기실 내 압력 측정 수단(60)에 의해 측정되는 압력이, 미리 기억해 둔 특성과 동일한지 여부를 판단한다
고 하는 수순을 행함으로써 검출할 수 있다.
공기실 내 압력 측정 수단(60)을 이용하여 측정한 압력 특성(90)은 액체실(6), 변형면(20)의 형상이나 재질에 의해 변화되지만, 상기 방법에 의해 측정하는 것이 가능하다.
즉, 파손 검출 수단(5)은 액체실(6) 내의 압력에 대응하는 공기실(9) 내의 압력의 변화 특성을 미리 기억해 두고, 공기실 대기압화 수단(81)과 액체실 대기압화 수단(80)에 의해 공기실(9)과 액체실(6)의 압력을 대기압화한 후, 액체실 내 압력 조정 수단(70)에 의해 액체실(6) 내의 압력을 상승 또는 감소시켰을 때, 액체실 내 압력 측정 수단(61)으로 측정한 액체실(6) 내의 압력의 변화에 대응하는 공기실(9) 내의 압력의 변화가, 미리 기억해 둔 공기실(9) 내의 압력의 변화 특성과 상이할 때, 변형면(20)이 파손되었다고 판단하는 것이다.
(장착 검지)
이하, 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 압력 센서 및 이 압력 센서의 접속 방법의 실시형태를 설명하지만, 본 발명은 이들 형태에만 한정되는 것이 아니다.
도 25는 본 실시형태에 따른 압력 센서의 모식도이다. 압력 센서(1)는 공기 출입구(50)를 갖는 공기실(9), 액체 유입구(40)와 액체 유출구(41)를 갖는 액체실(6), 및 공기실(9)과 액체실(6)에 끼워져 공기실(9)과 액체실(6)을 구획하고 공기실(9) 안과 액체실(6) 안의 압력차에 따라서 변형하는 변형면(20)으로 구성되는 액체 유로(8) 도중에 배치된 케이싱(4); 피장착면(300)에 개구되어 있는 연통부(51)를 통해 공기 출입구(50)에 접속되고, 액체실(6) 내의 압력을 변형면(20)을 통해 공기실 측에서 측정하는 공기실 내 압력 측정 수단(60); 케이싱(4)이 장착되는 피장착면(300); 및 케이싱(4)과 피장착면(300)의 밀착을 판단하는 장착 검지 수단(210)으로 구성되다.
압력 센서(1)는 액체 유로(8)의 도중에 배치되고, 액체 유로(8) 내의 압력을 측정한다. 액체실(6)의 압력의 변화에 따라 변형면(20)이 변형되어 공기실(9)의 압력이 액체실 내 압력과 상관하여 변화되기 때문에, 압력 센서(1)는 공기실(9) 내의 압력을 측정하고, 이 값을 변환함으로써 액체실(6) 내의 압력을 측정하고 있다. 여기서, 연통부(51)를 통해 케이싱(4)의 공기 출입구(50)와 공기실 내 압력 측정 수단(60)이 연통한다. 여기서 압력 센서(1)는, 케이싱(4)이 장착 검지 수단(210)에 접촉되었을 때에, 연통부(51)와 공기 출입구(50)가 기밀하게 접속되도록 구성되어 있다.
공기 출입구(50)와 연통부(51)의 접속 방법은 루어 커넥터에 의한 방식, 커플러에 의한 방식, 슬리브형 관의 삽입 등을 들 수 있다. 공기 출입구(50)와 연통부(51)를 기밀하게 접속할 수 있는 것이면 어느 것이라도 좋고, 특별히 한정되는 것이 아니다.
또한, 도 25에서 장착 검지 수단(210)은 피장착면(300)에 설치되어 있지만, 케이싱(4)에 설치되어 있어도, 상기 효과는 손상되지 않는다. 그러나, 통상 케이싱(4)은 전술한 바와 같이 일회용 제품이기 때문에, 장착 검지 수단과 같은 고가의 부품을 케이싱측에 설치하는 것은 비용면에서 불리하다. 따라서, 장착 검지 수단(210)은, 피장착면(300)에 설치되어 있는 것이 바람직하다. 장착 검지 수단(210)은 케이싱(4)과 피장착면(300)의 접합을 검지할 수 있는 것이면 어느 것이라도 좋다. 예컨대, 마이크로 스위치나 홀소자 등을 들 수 있지만, 특별히 한정되는 것이 아니다. 또한 도 25에서, 장착 검지 수단(210)은 피장착면(300)의 표면에 배치되고, 케이싱(4)의 공기실(9) 표면과 접촉하는 것으로 기재되어 있다. 그러나, 어느 위치에 배치되어 있어도 상기 효과를 손상하는 것이 아니면 문제되지 않고, 특별히 한정되는 것이 아니다.
도 25에서, 케이싱(4)은 피장착면(300)에 대하여 90˚의 각도를 이루고 장착되어 있다. 예컨대 도 26에 도시하는 바와 같이, 70˚의 각도에서도 문제없다. 바람직하게는 70˚∼90˚의 각도로 장착되고, 더 바람직하게는 80˚∼90˚의 각도로 장착되며, 가장 바람직하게는 장착성·케이싱(4)과 피장착면(300)의 가공성으로 인해 90˚의 각도로 장착된다. 도 25에서, 케이싱(4)의 장착면과 피장착면(300)의 접합면은 모두 평면이며, 공기 출입구(50)와 연통부(51)를 기밀하게 접속할 수 있는 형상이면 문제되지 않고, 예컨대 파상이나 사인파상 등을 들 수 있는데, 어느 것이라도 상기 발명의 효과를 저하시키는 것이 아니며, 특별히 한정되는 것이 아니다.
압력 센서(1)에 있어서, 케이싱(4)과 피장착면(300)과의 접합부는, 도 25에서는 공기 출입구(50)와 연통부(51)뿐이다. 도 27에 도시하는 바와 같이, 케이싱(4)의 고정 기구(220)가 배치되어 있는 것이 더 바람직하다. 고정 기구(220)가 케이싱(4)을 고정함으로써, 치료중에 케이싱(4)이 피장착면(300)으로부터 탈락되지 않고 압력을 측정하는 것이 가능해진다. 도 27에서, 고정 기구(220)는 피장착면(300)에 설치되어 있다. 이 고정 기구가 케이싱(4) 측에 설치되어 있어도 상기 효과를 저하시키는 것이 아니고, 특별히 한정되는 것이 아니다. 또한 고정 기구(220)는 케이싱(4)을 피장착면(300)으로부터 탈락하는 것을 막을 수 있는 것이면 어느 것이라도 좋고, 특히 그 형상이 한정되는 것이 아니다.
도 25에서, 케이싱(4)과 공기실 내 압력 측정 수단(60)은 공기 출입구(50)로부터 직접, 연통부(51)에 접속된다. 도 28에 도시하는 바와 같이, 공기 출입구(50)에 가이드 튜브(54)가 배치되고, 그 선단에 연통부 접속구(53)를 배치하며, 그 부분과 연통부(51)가 접속되는 형상이어도 문제되지 않는다. 이 경우, 연통부 접속구(53)와 피장착면(300)의 접속이 장착 검지 수단(210)에 의해 검지되면 문제없다. 또한 도 28에는 기재되어 있지 않지만, 도 27에 도시한 바와 같은 고정 기구를 이용하여 연통부 접속구(53)를 고정하는 것이 바람직하다. 또한 연통부 접속구(53)의 형상은, 도 25의 설명에서 전술한 공기 출입구(50)와 동등한 형상이면 문제되지 않는다. 추가적으로, 장착 검지 수단(210)은 연통부 접속구(53)에 설치되어 있어도 상기 효과를 저하시키는 것이 아니다.
도 27에서, 케이싱(4)은, 피장착면에 대하여 수직 방향으로 장착하는 것에 의해, 고정 기구(220)에 장착된다. 도 29에 도시하는 바와 같이, 열쇠형의 고정 기구(220)에 케이싱(4)을 삽입하고, 피장착면(300)을 따라서 회전시킴으로써 고정하는 수단을 이용하여도 상기 효과를 저하시키는 것이 아니며, 특별히 한정되는 것이 아니다.
또한 도 30에 도시하는 바와 같이, 케이싱(4)이 회전을 마친 장소에 장착 검지 수단(210)을 배치하여도 상기 효과를 저하시키는 것이 아니며, 특별히 한정되는 것이 아니다. 여기서, 케이싱(4)은 액체 유로(8) 도중에 배치되어 있기 때문에, 케이싱(4)을 회전시키는 것은 액체 유로(8) 전체를 회전하는 것을 필요로 하고, 큰 노동력을 요하다. 그래서 도 31에 도시하는 바와 같이, 케이싱(4) 주위에 회전체(240)를 배치함으로써, 케이싱(4)을 회전하지 않고서, 도 29, 도 30에 도시한 바와 같이 부착하는 방법이 가능해진다.
도 25∼도 31에 도시한 바와 같은 장착 방법의 경우, 공기 출입구(50) 또는 연통부 접속구(53)와 연통부(51)의 접속에 여유가 없어, 제조 오차를 매우 작은 것 으로 해야 한다. 그래서 도 32에 도시하는 바와 같이, 연통부(51)의 선단에 완충부(250)를 설치함으로써, 접속부의 크기에 여유를 갖게 하는 것이 가능해진다.
완충부(250)는 케이싱(4)의 접속 방향으로 움직이고, 케이싱(4)을 향해 힘이 가해지는 것이면 어느 것이라도 좋다. 예컨대 스프링에 의한 반력을 이용한 것을 들 수 있지만, 특별히 한정되는 것이 아니다. 또한 완충부(250)의 동작 방향을 케이싱(4)의 접속 방향으로 한정하기 때문에, 이동 가이드(260)를 설치하는 것이 더 바람직하다.
여기서, 고정기구(220), 회전체(240)의 재질은 합성수지, 금속 및 유리 등 어느 것이라도 상관없지만, 조작성의 관점에서 경질인 것이 바람직하다. 또한 제조비용, 가공성 및 조작성의 관점에서 합성수지, 특히 열가소성수지가 바람직하다. 열가소성수지로서는 폴리올레핀계 수지, 폴리아미드계 수지, 폴리에스테르계 수지, 폴리우레탄계 수지, 불소계 수지, 실리콘계 수지 등과, 더 나아가서는 ABS(아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌 공중합체)수지, 폴리염화비닐, 폴리카보네이트, 폴리스티렌, 폴리아크릴레이트, 폴리아세탈 등을 예시할 수 있으며, 어느 것이라도 적합하게 이용할 수 있다.
실시예
이하 실시예에 의해 본 발명의 효과를 확인한 것으로 설명한다. 도 1(제1 실시형태) 및 도 34(비교예 1)에 도시하는 구성의 압력 센서를 이용하여, 하기의 방법으로 액체의 치환 효율을 비교 테스트하였다.
(1) 액체 유로(8) 및 압력 센서(1)에 유통시키는 제1 액체를 주홍색으로 착 색한 수돗물로 하고 액체 급송 펌프를 이용하여, 50 ml/분의 유량으로 액체를 급송하며, 액체 유로(8) 및 압력 센서(1)를 충전하였다.
(2) 다음에 액체 유로(8) 및 압력 센서(1)에 유통시키는 제2 액체를 투명한 수도물로 하고, 액체 급송 펌프를 이용하여 같은 유량 50 ml/분으로 액체를 급송하였다.
(3) 제2 액체의 액체 급송 시작 시점으로부터 압력 센서(1)의 케이싱 내 전체가 투명하게 될 때까지, 즉 케이싱 안이 투명한 수도물에 의해 치환될 때까지의 시간을 측정하였다.
(제1 실시형태)
액체 유로(8)로서는 압력 센서(1)의 입구측 및 출구측에 각각 내경 3.3 ㎜의 연질 염화비닐 튜브를 접속하고, 액체 급송 펌프로는 입구측 회로 상에 연동 펌프를 설치하였다. 기준면(10) 및 변형면(20)의 직경이 20 ㎜, 제1 접속면의 높이가 10 ㎜인 도 1의 액체 유로(8), 압력 센서(1)를 이용해 테스트하였다. 기준면(10), 변형면(20), 접속면(11)의 재질은 각각 폴리카보네이트로 하였다. 치환 효율을 측정하는 것을 목적으로 하여, 압력 측정은 행하지 않기 때문에, 변형면(20)의 구성은 모두 폴리카보네이트로 하며, 변형되는 부분(변형부)은 마련하지 않았다. 테스트 결과, 케이싱 내가 투명인 수도물로 치환되기까지의 시간은 120초이었다.
(비교예 1)
한편, 비교예 1로서, 같은 치수로, 액체 유입구(40)와 액체 유출구(41)가 실질적으로 직선형으로 배치되어 있는 도 34의 압력 센서를 이용하여, 제1 실시형태와 같은 테스트를 행한 결과, 케이싱 안이 투명한 수도물로 치환되기까지의 시간은 450초이었다.
(비교 결과)
이상으로부터, 접선면(12)에 마련된 액체 유입구(40) 및 액체 유출구(41)를 구비한 케이싱 내에 도입되는 유체가 접선면(12)의 내주면을 따라 유입되도록 배치함으로써, 케이싱 내에서의 체액 또는 약액의 체류 방지에 현저한 효과가 있는 것으로 나타났다.
본 발명의 압력 센서는, 체액의 응고를 일으키는 위험성이 적다. 따라서, 환자의 체내로부터 혈액을 취출하고, 혈액 처리 장치를 이용하여 혈액의 체외 처리를 행하며, 처리된 혈액을 체내에 되돌려 보내는 체외 순환 요법에 있어서, 안전하게 체외 순환 회로 내의 압력을 측정할 수 있다. 이 때문에, 본 발명의 압력 센서는 체외 순환 치료에 유용하게 이용될 수 있다. 또한 본 발명의 압력 센서는, 액체가 공기와 접촉하지 않는 상태로, 액체 압력의 측정 오차가 적은 검출이 가능하다. 이 때문에 환자의 체내로부터 혈액을 취출하고, 혈액 처리 장치를 이용하여 혈액의 체외 처리를 행하며, 처리된 혈액을 체내에 되돌려 보내는 체외 순환 요법에서, 안전하게 체외 순환 회로 내의 압력을 측정할 수 있다. 이 때문에, 본 발명의 압력 센서는 체외 순환 치료에 유용하게 이용할 수 있다.
또한 본 발명의 압력 센서는, 압력 센서의 가요성 격막의 파손을 미리 검출하는 것이 가능하여, 압력 센서로서의 안전성을 확보할 수 있다. 이 때문에, 환자 의 체내로부터 혈액을 취출하고, 혈액 처리 장치를 이용하여 혈액의 체외 처리를 행하며, 처리된 혈액을 체내에 되돌려 보내는 체외 순환 요법에 있어서, 안전하게 체외 순환 회로 내의 압력을 측정할 수 있다. 이 때문에, 본 발명의 압력 센서는 체외 순환 치료에 유용하게 이용될 수 있다. 더 나아가서는 본 발명의 압력 센서는 압력 센서의 케이싱과 피장착면의 접속을 확실하게 검출할 수 있다. 이 때문에, 환자의 체내로부터 혈액을 취출하고, 혈액 처리 장치를 이용하여 혈액의 체외 처리를 행하며, 처리된 혈액을 체내에 되돌려 보내는 체외 순환 요법에 있어서, 안전하게 체외 순환 회로 내의 압력을 측정할 수 있다. 이 때문에, 본 발명의 압력 센서는 체외 순환 치료에 유용하게 이용될 수 있다.

Claims (19)

  1. 액체실, 압력 측정 수단 및 액체 유로를 포함하는 체외 순환 회로의 압력 센서로서,
    상기 액체실은, 체외 순환 회로 내 압력에 의해 변형되지 않는 기준면과, 이 기준면에 대하여 이격 배치되고 체외 순환 회로 내 압력에 의해 적어도 일부가 변형되는 변형면과, 이 변형면과 상기 기준면을 연결하여 내부에 폐쇄된 액밀한 공간을 형성하고 체외 순환 회로 내 압력에 의해 변형되지 않는 제1 접속면과, 이 제1 접속면의 측면에 마련된 액체 유입구와, 제1 접속면의 측면 내주를 따라 도입된 액체의 흐름 방향으로 상기 액체 유입구로부터 1/2 둘레 이상 1 둘레 미만 떨어진 위치에 배치된 액체 유출구를 포함하고,
    상기 압력 측정 수단은 상기 변형면의 변형량을 측정하는 수단으로서, 상기 액체실의 외부에 배치되며,
    상기 액체 유로는, 상기 액체실 내에 도입되는 액체가 상기 제1 접속면의 측면 내주를 따라 유입되도록, 상기 액체 유로의 내표면의 접선면이 상기 제1 접속면의 상기 측면 내주의 내표면에 접하거나 또는 근접하여 상기 액체 유입구에 액밀하게 접속되어 있는 것인 체외 순환 회로의 압력 센서.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1 접속면의 근방에 액체의 흐름을 방해하기 위한 방해판이 설치되어 있는 것인 체외 순환 회로의 압력 센서.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 체외 순환 회로의 압력 센서는 공기실을 더 포함하고,
    상기 공기실은, 상기 변형면이 상기 기준면과 대향면의 중간에 위치하도록 변형면에 대하여 이격 배치되고 압력에 의해 변형되지 않는 대향면과, 이 대향면과 변형면을 연결하여 내부에 폐쇄된 기밀한 공간을 형성하고 압력에 의해 변형되지 않는 제2 접속면과, 이 제2 접속면의 측면 또는 상기 대향면에 마련된 공기 출입구를 포함하고 있으며,
    상기 압력 측정 수단은 상기 공기실의 공기 출입구에 연통부를 통해 접속된 공기실 내 압력 측정 수단인 것인 체외 순환 회로의 압력 센서.
  4. 제3항에 있어서, 상기 공기실의 초기 상태에서의 용적을 VA, 상기 공기실의 초기 상태에서의 압력을 PA(단, -200 ㎜Hg≤PA≤200 ㎜Hg)로 하고, 상기 액체실의 초기 상태에서의 용적을 VL, 상기 연통부의 용적을 VT, 상기 압력 센서의 최소 압력 측정 가능값을 PMIN(단, -600 ㎜Hg≤P≤-200 ㎜Hg), 최대 압력 측정 가능값을 PMAX(단, 200 ㎜Hg≤PMAX≤600 ㎜Hg), 대기압을 PO로 할 때,
    상기 VA, VL, VT는 식(1) 및 식(2)를 모두 만족시키도록 설정되어 있으며,
    {(PMAX+P)÷(PA+PO)-1}×VT≤VA…(1)
    {(PA+PO)÷(PMIN+PO)-1}×(VA+VT)≤VL≤10 mL…(2)
    (단, PA, PMIN, PMAX는 게이지압으로 표기하고, PO는 절대 압력으로 표기하는 것으로 함)
    상기 변형면은, 상기 액체실 및 상기 공기실의 압력이 PO인 상태에서 평판형으로 되어 있는 것인 체외 순환 회로의 압력 센서.
  5. 제4항에 있어서, 상기 변형면은, 그 둘레 가장자리부에서 상기 공기실과 상기 액체실의, 2개의 용기 사이에 끼워져 기계적으로 시일되어 있고,
    상기 변형면이 상기 2개의 용기에 끼워져 상기 용기와 접촉되어 있는 시일 부분의 폭을 L(단, 0.3 ㎜≤L≤10 ㎜), 상기 변형면의 포아송비를 ν, 상기 변형면의 두께를 h(단, 0.2 ㎜≤h≤3.0 ㎜), 상기 기계적 시일에 의한 상기 변형면의 압축량을 t(단, 0.05≤t/h≤0.50)로 할 때,
    상기 변형면이 -ν×L×(t÷h)/2≤λ를 만족시키도록 인장 변위 λ가 가해진 상태에서 기계적으로 시일됨으로써, 상기 액체실 및 상기 공기실의 압력이 대기압의 상태에서 평판형으로 되어 있는 것인 체외 순환 회로의 압력 센서.
  6. 제4항에 있어서, 상기 변형면은, 그 둘레 가장자리부에서 상기 공기실과 상기 액체실의, 2개의 용기 사이에 끼워져 기계적으로 시일되어 있고,
    상기 변형면은 시일 부분이 되는 상기 변형면의 둘레 가장자리부에 상기 변형면보다 두꺼운 링부가 마련되어 있고,
    상기 링부가 상기 2개의 용기에 끼워져 상기 용기와 접촉되어 있는 시일 부분의 폭을 La(단, 0.3 ㎜≤La≤10 ㎜), 상기 링부의 포아송비를 νa, 상기 링부의 두께를 ha(단, 1.0 ㎜≤ha≤5.0 ㎜), 상기 기계적 시일에 의한 상기 링부의 압축량을 ta(단, 0.05≤ta/ha≤0.50)로 할 때,
    상기 변형면이 -νa×La×(ta÷ha)/2≤λ를 만족시키도록 인장 변위 λ가 가해진 상태에서 기계적으로 시일됨으로써, 상기 액체실 및 상기 공기실의 압력이 대기압의 상태에서 평판형으로 되어 있는 것인 체외 순환 회로의 압력 센서.
  7. 제6항에 있어서, 상기 링부의 단면 형상이 원형인 것인 체외 순환 회로의 압력 센서.
  8. 제6항에 있어서, 상기 공기실과 상기 액체실 중 어느 하나 또는 양자 모두의 시일 부분에 상기 링부를 넣는 홈을 마련하고, 이 홈의 내측면이 상기 변형면에 대하여 예각을 형성하도록 경사져 있는 것인 체외 순환 회로의 압력 센서.
  9. 제4항에 있어서, 상기 체외 순환 회로의 압력 센서는,
    상기 공기실을 대기압화하는 공기실 대기압화 수단과,
    상기 액체실을 대기압화하는 액체실 대기압화 수단과,
    상기 액체실 내의 압력을 조정하기 위한 액체실 내 압력 조정 수단과,
    상기 액체실 내의 압력을 측정하기 위한 액체실 내 압력 측정 수단과,
    상기 액체실 내의 압력을 변화시키고, 상기 액체실 내의 압력에 대응한 공기실 내의 압력을 측정하여 비교함으로써 상기 변형면의 파손을 검출하는 파손 검출 수단을 더 포함하는 것인 체외 순환 회로의 압력 센서.
  10. 제9항에 있어서, 상기 파손 검출 수단은,
    상기 공기실 대기압화 수단과 액체실 대기압화 수단에 의해 공기실과 액체실의 압력을 대기압화한 후, 상기 액체실 내 압력 조정 수단에 의해 액체실 내의 압력을 상승시키고, 변형면이 공기실 벽면에 밀착되었을 때의 액체실 내의 압력을 P1로 하며,
    상기 액체실 내 압력 조정 수단에 의해 액체실 내의 압력을 P2(>P1)까지 더 상승시키고, 공기실 내의 압력이 P1보다 커졌을 때, 상기 변형면이 파손되었다고 판단하는 수단인 것인 체외 순환 회로의 압력 센서.
  11. 제9항에 있어서, 상기 파손 검출 수단은,
    상기 공기실 대기압화 수단과 액체실 대기압화 수단에 의해 공기실과 액체실의 압력을 대기압화한 후, 상기 액체실 내 압력 조정 수단에 의해 액체실 내의 압력을 감소시키고, 변형면이 액체실 벽면에 밀착되었을 때의 액체실 내의 압력을 P3으로 하며,
    상기 액체실 내 압력 조정 수단에 의해 액체실 내의 압력을 P4(<P3)까지 더 감소시키고, 공기실 내의 압력이 P3보다 작아졌을 때, 상기 변형면이 파손되었다고 판단하는 수단인 것인 체외 순환 회로의 압력 센서.
  12. 제9항에 있어서, 상기 파손 검출 수단은,
    상기 액체실 내의 압력에 대응하는 공기실 내의 압력의 변화 특성을 미리 기억해 두고,
    상기 공기실 대기압화 수단과 액체실 대기압화 수단에 의해 공기실과 액체실의 압력을 대기압화한 후, 상기 액체실 내 압력 조정 수단에 의해 액체실 내의 압력을 상승 또는 감소시켰을 때, 상기 액체실 내 압력 측정 수단으로 측정한 액체실 내의 압력의 변화에 대응하는 공기실 내의 압력의 변화가, 미리 기억해 둔 공기실 내의 압력의 변화 특성과 상이할 때에, 상기 변형면이 파손되었다고 판단하는 수단인 것인 체외 순환 회로의 압력 센서.
  13. 제4항에 있어서,
    상기 공기실과 상기 액체실은 동일한 케이싱에 수납되고,
    상기 체외 순환 회로의 압력 센서는, 상기 케이싱이 장착되는 피장착면과, 상기 케이싱이 피장착면에 장착된 것을 검지하는 장착 검지 수단을 더 포함하며,
    상기 피장착면에는, 공기실의 공기 출입구와 접속 가능한 상기 연통부가 개구되어 있고,
    상기 장착 검지 수단이 케이싱의 장착을 검지하고 있을 때에, 상기 공기 출입구와 상기 연통부가 기밀하게 접속되도록 구성되어 있는 것인 체외 순환 회로의 압력 센서.
  14. 제13항에 있어서, 상기 장착 검지 수단이 상기 케이싱에 포함되어 있는 것인 체외 순환 회로의 압력 센서.
  15. 제13항에 있어서, 상기 장착 검지 수단이 상기 피장착면에 포함되어 있는 것인 체외 순환 회로의 압력 센서.
  16. 제13항에 있어서, 상기 피장착면의 연통부의 개구부 주위에 상기 케이싱을 향해 힘을 가하는 완충부가 마련되어 있고, 이 완충부는 상기 공기 출입구와 연통부의 접속 방향으로 이동 가능한 것인 체외 순환 회로의 압력 센서.
  17. 제13항에 있어서, 상기 장착 검지 수단이, 상기 케이싱이 피장착면에 장착되었을 때의 상기 케이싱과 피장착면과의 접촉을 검지하는 수단인 것인 체외 순환 회로의 압력 센서.
  18. 제13항에 있어서, 상기 장착 검지 수단은, 상기 케이싱이 피장착면을 따라 회전하여 소정의 위치에 장착된 것을 검지하는 수단인 것인 체외 순환 회로의 압력 센서.
  19. 제13항에 있어서, 상기 체외 순환 회로의 압력 센서는 상기 케이싱 주위에 회전체를 포함하고, 상기 장착 검지 수단은, 상기 회전체가 피장착면을 따라서 회전하여 소정의 위치에 장착된 것을 검지하는 수단인 것인 체외 순환 회로의 압력 센서.
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