WO2007110946A1 - 圧力検知装置 - Google Patents

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WO2007110946A1
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pressure detection
magnetic
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Inventor
Mitsuru Kaneko
Aki Kitani
Original Assignee
Jms Co., Ltd.
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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L9/00—Measuring 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
    • G01L9/0041—Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms
    • G01L9/007—Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms using variations in inductance

Definitions

  • the present invention relates to a pressure detection device that measures the pressure of a liquid flowing in a pipe without providing an air layer or a branch pipe.
  • a detection device has been proposed.
  • a large number of procedures are required, increasing the number of circuits and devices.
  • the space for placing the device and the space for operating the placed device are limited. Therefore, it is required that a device used for cardiac surgery, lifesaving emergency, etc., which has a particularly large response in an emergency, can be easily handled.
  • a diaphragm type (diaphragm type) pressure sensor has been disclosed as an apparatus for easily measuring the pressure of a fluid such as blood in an extracorporeal circuit.
  • a pressure detection device used in an extracorporeal blood treatment device, a pressure sensor that is pressed against a diaphragm by receiving fluid pressure from a diaphragm (diaphragm) installed on the pipe surface in parallel with the fluid flow direction.
  • a pressure detection device that detects vertical movement as a force by a strain gauge and converts it into a pressure receiving surface product force pressure value (see, for example, Patent Document 1).
  • This pressure detection device is configured to be connected to a dedicated device as a cassette body.
  • a pressure detection station used in a pheresis system, the vertical pressure of a pusher pressed against the diaphragm by receiving the pressure of the fluid by a diaphragm installed on the pipe surface in parallel with the fluid flow direction.
  • a pressure detection station that detects a movement in a direction as a force by a strain gauge and converts the pressure receiving area into a pressure value is disclosed (for example, see Patent Document 2).
  • This pressure detection station is configured to be connected to a dedicated device.
  • liquid pressure detection mechanism including a pipe body that expands and contracts, a detection unit that detects the amount of expansion and contraction, and a coupling unit that removably couples both is disclosed (for example, a patent). Reference 3).
  • a magnetic (force) coupling method has been devised as a technique for making the coupling and detachment easy by making the diaphragm and the sensor detachable.
  • a technique for coupling a diaphragm and a sensor by a magnetic force is disclosed as an example of a coupling method.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Laid-Open No. 2002-257656
  • Patent Document 2 Japanese Translation of Special Publication 2002-513321
  • Patent Document 3 Japanese Patent Publication No. 8-33332
  • the diaphragm and the means (sensor) for detecting the amount of displacement must be strongly coupled and maintained in the coupled state. is there.
  • a permanent magnet As a plate-like member embedded in the diaphragm.
  • the plate-like member is also exposed to a high temperature when forming the diaphragm.
  • the magnetic force may be lost or reduced.
  • permanent magnets are expensive, there is a new problem that the cost of the apparatus becomes high.
  • the present invention is capable of measuring a wide range of pressures that are easy to put on and take off, It is another object of the present invention to provide a pressure detection device that can be manufactured at a low cost while realizing miniaturization.
  • a pressure detection device of the present invention includes a diaphragm provided on a side surface of a tubular body that is a fluid transfer path, and a pressure detection unit that detects pressure from the diaphragm.
  • the pressure detection unit includes a magnet that receives a load generated by pressing the diaphragm, and a magnetic covering member that covers the magnet, and the diaphragm includes a magnetic plate.
  • the plate-like member has a protrusion that protrudes from the diaphragm and contacts the magnet, and the covering member has an opening that allows the protrusion and the magnet to be coupled to each other.
  • a magnetic (force) coupling system that is easy to attach and detach can be used, and the magnetic field lines of the magnet can be effectively used to strongly bond the diaphragm and the sensor. It is possible to measure a wide range of pressures up to positive pressure. In addition, according to this configuration, it is possible to realize a small pressure detection device that is excellent in reliability and pressure detection accuracy in terms of strength required for a large magnet. Furthermore, since it is not necessary to use an expensive permanent magnet, it is possible to realize a pressure detection device that can be manufactured at a low cost while realizing a reduction in the size of the device. In addition, according to this configuration, the relative position when the opening force diaphragm provided on the magnet covering member and the pusher are coupled is regulated, so that the pressure detection accuracy of the sensor without increasing the cost is increased. It is also possible.
  • the diaphragm and the pressure detector can be reversibly attached and detached. Therefore, it is possible to attach and detach a detection unit, which is used repeatedly, with a single touch to a diaphragm part that is disposable together with the blood circuit.
  • the pressure detection device of the present invention further includes a pair of wall portions that guide the magnet and the covering member perpendicularly to the diaphragm, and the interval between the pair of wall portions is a movable part of the diaphragm. It is preferable that it is narrower than both ends. That is, the pressure detection device of the present invention includes a diaphragm provided on a side surface of a tubular body that is a fluid transfer path, and a pressure detection that detects a pressure from the diaphragm.
  • the pressure detection unit includes a magnet that receives a load generated by pressing the diaphragm, and a magnetic plate-like member is embedded in the diaphragm.
  • the pressure detection device further includes a pair of wall portions that guide the magnet vertically to the diaphragm, and the distance between the pair of wall portions is narrower than both ends of the movable portion of the diaphragm.
  • the pair of wall portions that guide the sensor portion vertically to the diaphragm act as a stagger that restricts the displacement of the diaphragm, so that the diaphragm can be abruptly attached to the diaphragm without the pressure detection portion being attached.
  • the diaphragm can be prevented from damaging due to expansion or the like.
  • the plate-like member is provided with a plurality of holes on a circle inside the outer periphery of the plate-like member and centered on the outer periphery of the plate-like member, and the diaphragm and the plate
  • the shape member is preferably integrated by providing a member for joining the diaphragm and the plate member in the hole.
  • the present invention can be realized not only as such a pressure detection device but also as a pressure detection method. That is, the pressure detection method of the present invention is a pressure detection method for detecting pressure from a diaphragm provided on a side surface of a tubular body that is a fluid transfer path, and a load generated by pressing the diaphragm is applied to a magnet.
  • the magnet is covered with a magnetic covering member, and a magnetic plate member is embedded in the diaphragm, and the plate member projects from the diaphragm.
  • the covering member has an opening that allows the projection and the magnet to be coupled to each other. In the detecting step, the projection and the magnet are coupled to each other.
  • the pressure detection method of the present invention is a pressure detection method for detecting a pressure from a diaphragm provided on a side surface of a tubular body that is a fluid transfer path, and uses a magnet to apply a load generated by the pressure of the diaphragm.
  • a magnetic plate member is embedded in the diaphragm, and the movement of the magnet is restricted by a pair of wall portions that are vertically guided to the diaphragm.
  • the interval between the walls is narrower than both ends of the movable part of the diaphragm.
  • the pressure from the diaphragm is detected by restricting the movement and coupling the diaphragm and the magnet.
  • the magnetic (force) coupling method is used!
  • the magnetic field lines of the magnet are effectively used, and the diaphragm and the sensor are strongly coupled.
  • a wide range of pressures can be measured.
  • the diaphragm can be prevented from being damaged, and the pressure can be detected with high accuracy.
  • FIG. 1 is a perspective view showing an appearance of a pressure detection device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of a pressure detection device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3A is a cross-sectional view of diaphragm 8.
  • FIG. 3 (B) is a top view of the diaphragm 8.
  • FIG. 4 is an external view of the plate-like portion 9a of the magnetic substance 9 in the diaphragm.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of the main part when the sensor part A is attached to the disposable side B.
  • FIG. 6 is a view for explaining the effect of attaching a magnetic cap.
  • FIG. 7 is a diagram showing the effect of the thickness of the magnetic substance in the diaphragm on the magnetic coupling strength.
  • FIG. 1 is a perspective view showing the appearance of the pressure detection device of the present embodiment
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of the pressure detection device of the present embodiment.
  • the pressure detection device of the present embodiment includes a sensor unit A and a disposable side B, and the sensor unit A is inserted into the disposable side B in the direction of the arrow shown in FIG.
  • the sensor unit A is a sensor mechanism that detects pressure, and includes a load cell 1, a sensor housing 2, a pusher 3, a spring 4, a magnetic cap 11, and a magnet 12.
  • Disposer B is a mechanism on the blood circuit side where the pressure of flowing blood is detected.
  • the load cell 1 is a pressure detector that converts a load transmitted through the presser 3 into an electrical signal using a strain gauge.
  • the sensor housing 2 is a member having a hollow portion, and a load cell 1, a pusher 3, and a spring 4 are provided in the hollow portion.
  • the pusher 3 has one end connected to the load cell 1 and the other end connected to the magnetic cap 11, and slides in the sensor casing 2 in the vertical direction in FIG. Load of A member that transmits to cell 1.
  • the spring 4 is an elastic member such as a spring for sliding the presser 3 so as to apply a load to the load cell 1.
  • the magnetic cap 11 is made of a magnetic material and is a member that covers the magnet 12.
  • One surface of the magnetic cap 11 is connected to the other end of the pusher 3, and the other surface has an opening for coupling the magnet 12 and the in-diaphragm magnetic body 9 inside the diaphragm 8. Is provided.
  • the magnet 12 is coupled to the in-diaphragm magnetic body 9 and receives a load from the diaphragm 8.
  • the magnet 12 may be an electromagnet or the like.
  • the disposable side upper housing 5 is a member for attaching the sensor unit A to the disposable side B.
  • Magnetic cap 11 so that magnetic cap 11 contacts perpendicularly to diaphragm 8
  • the disposal-side lower housing 6 is a member that constitutes a tubular body that is the fluid flow path 7, and an opening is provided in a part of the side surface of the tubular body on the disposal-side upper housing 5 side.
  • a diaphragm 8 is provided at the opening.
  • Diaphragm 8 is a plate-like member that applies a load to magnet 12 by sealing the opening of lower housing 6 of the disposable side and displacing with the fluctuation of the pressure of the fluid passing through fluid flow path 7. It is.
  • the diaphragm 8 may apply a load to the magnet 12 by pressing without being displaced.
  • Diaphragm 8 is made of synthetic rubber such as silicon or isoprene rubber. As shown in the top view of FIG. 3B, the diaphragm 8 is composed of a central portion 8a and an outer peripheral portion 8b. The central portion 8a is harder than the outer peripheral portion 8b. Inside the diaphragm 8, a magnetic substance 9 in the diaphragm is embedded.
  • the in-diaphragm magnetic body 9 is made of a magnetic body and is a plate-like member embedded in the diaphragm 8, and a part of the in-diaphragm magnetic body 9 protrudes perpendicularly to the side where the sensor unit A is joined.
  • the plate-like portion 9a of the magnetic substance 9 in the diaphragm has a disk shape, and is equidistantly arranged on a concentric circle 9c having the same center as the outer circle 9b inside the outer circle 9b as shown in FIG. Eight holes 9d are provided.
  • the plate-like portion 9a of the magnetic substance 9 in the diaphragm is covered with a synthetic rubber material such as liquid silicon or isoprene rubber, and the synthetic rubber material is cured, so that the diaphragm is cured.
  • the plate 8 and the plate-like portion 9a of the magnetic substance 9 in the diaphragm are integrated together. At that time, the diaphragm 8 and the magnetic material 9 in the diaphragm are firmly integrated with each other by the synthetic rubber material disposed above and below the plate-like portion 9a and the synthetic rubber material accommodated in the eight holes 9d. To do.
  • the ring 10 is a ring-shaped member that is sandwiched between the disposable-side upper housing 5 and the disposable-side lower housing 6 and presses and fixes the diaphragm 8 to the disposable-side lower housing 6.
  • the end of the ring-side magnetic substance 9 in the ring 10 on the protrusion side is inclined with respect to the wall 5b of the upper housing 5 on the disposable side, and the diaphragm 8 swings in parallel with the fluid flow path 7 at the lower end. It is formed in a tapered shape extending to both ends of the part. In this way, by extending the end portion of the ring 10 to both ends of the portion where the diaphragm 8 swings in parallel with the fluid flow path 7 (movable portion), the movement of the diaphragm 8 in the horizontal direction is restricted.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of the main part when the sensor part A is attached to the disposable side B.
  • the sensor part A is inserted into the disposable side B in the direction of the arrow shown in FIG.
  • the engaging portion 2a provided on the sensor housing 2 of the sensor portion A and the engaging portion 5a provided on the disposable upper housing 5 on the disposable side B are engaged, and the sensor portion A And Disposal side B are engaged.
  • the disposable side B can be easily attached to the sensor unit A.
  • a guide 13 that is an opening for coupling the projection of the magnetic body 9 in the diaphragm and the magnet 12. Is provided.
  • the diameter of the guide 13 is set according to the diameter of the projection so that the projection of the magnetic substance 9 in the diaphragm can be fitted.
  • the wall portion 5b of the disposable-side upper housing 5 is paired with the magnetic cap 11 as a diamond.
  • the distance between both wall portions 5b is set in accordance with the shape and size of the magnetic cap 11 that guides the magnetic cap 11 so as to be in perpendicular contact with the fram 8.
  • the distance between both wall portions 5b is the distance between the ends of the portion where the diaphragm 8 swings in the direction perpendicular to the fluid flow path 7 (the movable portion) (in FIG. 5, the location where the magnetic substance 9 in the diaphragm is embedded). It is set to be narrower than both ends.
  • the magnetic cap 11 covers the periphery of the magnet 12, and only the portion of the magnetic cap 11 where the magnet 12 and the protruding portion of the in-diaphragm magnetic body 9 are in contact is opened.
  • the magnetic lines of force of the magnet 12 are concentrated on the cross section of the guide 13.
  • the coupling force between the magnet 12 and the in-diaphragm magnetic body 9 can be improved.
  • the magnetic force lines of the magnet 12 are effectively used, and a strong coupling force is exerted in a limited contact area between the magnet 12 and the magnetic body 9 in the diaphragm.
  • the magnetic cap 11 by providing the magnetic cap 11 with the guide 13, it is possible to regulate the relative position between the magnet 12 and the magnetic substance 9 in the diaphragm when coupled. In other words, with such a configuration, it is possible to suppress the displacement of the relative position between the magnet 12 and the diaphragm 8 and maintain the pressure detection accuracy of the sensor unit A at a high level. It is possible to reduce the size of the device at a lower cost than manufacturing a specially shaped magnet that does not cause a decrease in detection accuracy.
  • both wall portions 5b in the upper housing 5 on the disposable side is made narrower than the distance between both ends of the location where the diaphragm 8 is displaced.
  • both the wall portions 5b act as a stagger, so that an unexpected displacement of the diaphragm 8 is prevented. It can also be regulated to increase pressure detection accuracy.
  • a pressure range that can be measured in particular, a negative pressure range, can be arbitrarily set.
  • FIG. 6 is a graph showing the difference in the coupling force between the magnet 12 and the in-diaphragm magnetic body 9 when the magnetic cap 11 is attached and when the magnetic cap 11 is not attached.
  • the magnet 12 and the in-diaphragm magnetic body 9 have approximately double the coupling force compared to when the magnetic cap 11 is not installed. Demonstrate.
  • the thickness of the magnetic cap 11 is 0.8 mm
  • the thickness of the magnet 12 is 5 mm
  • the thickness of the protrusion of the magnetic body 9 in the diaphragm is 2.5 mm.
  • the relationship between the presence or absence of the magnetic cap 11 and the binding force is shown.
  • the value shown here is only an example, and the difference in the effect due to the presence or absence of the magnetic cap 11 occurs in the same manner even if the thickness of each changes.
  • the thickness of the protrusion of the in-diaphragm magnetic body 9 also affects the coupling force between the magnet 12 and the in-diaphragm magnetic body 9.
  • FIG. 7 is a diagram showing the effect of the thickness of the protrusion of the in-diaphragm magnetic body 9 on the magnetic coupling strength.
  • FIG. 7 shows the relationship between the thickness of the protrusion of the magnetic body 9 in the diaphragm and the binding force when the thickness of the magnet 12 is 5 mm.
  • the thickness of the protrusions of the in-diaphragm magnetic body 9 increases to about 2 mm, and when the force that increases the coupling force between the two exceeds 2 mm, the thickness can be increased.
  • the binding force remains substantially constant. For this reason, when the thickness of the magnet 12 is 5 mm, it is preferable that the protrusion of the in-diaphragm magnetic body 9 has a thickness of 2 mm or more.
  • the thickness of the protrusions of the in-diaphragm magnetic body 9 may be arbitrarily set according to the desired binding force or detachment force.
  • the diameter of the protrusion of the in-diaphragm magnetic body 9 also affects the coupling force between the magnet 12 and the in-diaphragm magnetic body 9.
  • the diameter of the protrusion may be arbitrarily set according to the desired binding force and pressure detection accuracy.
  • the pressure detection device has a simple configuration in which the magnet 12 is covered with the magnetic body cap 11, and the diaphragm 8 and the sensor unit A are effectively used by using the magnetic lines of force of the magnet 12. And can be combined strongly. Thereby, the pressure detection device of the present embodiment can measure a wide range of pressures from negative pressure to positive pressure. In addition to the ease of loading and unloading, which is an advantage of the magnetic (force) coupling method, it is possible to reduce the size of the device at low cost while maintaining strength reliability and pressure detection accuracy.
  • the magnetic cap 11 is provided with a shape that regulates the relative position of the magnet 12 and the diaphragm 8, thereby preventing damage to the diaphragm 8 and maintaining the pressure detection accuracy of the sensor without increasing the cost. Is also possible.
  • the pusher 3 and the magnetic cap 11 are separated from each other.
  • the load is applied to the load cell 1 from the diaphragm 8.
  • the load cell 1 may be configured to support the load on the diaphragm 8.
  • the pusher 3 and spring 4 also act in the opposite direction.
  • the pressure detection device of the present invention is applicable to a device for measuring the pressure of a fluid flowing in a blood circuit, and is suitable for measuring the fluid pressure of a blood circuit used for dialysis and the like. .

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Abstract

　本発明は、装脱着が容易で広範な圧力を測定することができ、かつ、小型化を実現しつつ安価なコストで製造可能な圧力検知装置を提供する。 　センサ部（Ａ）は、ダイアフラム（８）の押圧によって生じる荷重を受ける磁石（１２）と、磁石（１２）を被覆する磁性体キャップ（１１）とを有し、ダイアフラム（８）には、ダイアフラム内磁性体（９）が埋設されており、ダイアフラム内磁性体（９）は、ダイアフラム（８）から突出して磁石（１２）と接する突起部を有し、磁性体キャップ（１１）は、ダイアフラム内磁性体（９）の突起部と磁石（１２）とを結合可能にする開口部を有する。

Description

圧力検知装置
技術分野
[0001] 本発明は、管内を流動する液体の圧力を、空気層や分岐管を設けずに測定する圧 カ検知装置に関する。
背景技術
[0002] 従来、透析や、ァフェレ一シス、 CRRT(Continuous Renal Replacement Therapy)等 に用いられる血液回路にぉ 、て、回路内を流動する流体の圧力をチャンバや分岐管 を設けずに測定する圧力検知装置が提案されている。心臓手術や救命救急等にお いて血液を体外循環させる場合、数多くの処置が必要となるため、回路数や装置数 が多くなる。し力しながら、装置を配置するスペース、及び配置した装置を操作するス ペースは限られている。従って、特に緊急時での対応が多くなる心臓手術や救命救 急等に用いられる装置は、容易に取り扱うことができることが要求される。このような観 点から、体外循環回路内の血液等の流体の圧力を容易に測定する装置として、隔膜 式 (ダイァフラム式)圧力センサが開示されて!、る。
[0003] 例えば、体外血液治療装置に用いられる圧力検知装置として、流体の流れ方向と 並行に管路表面に設置された隔膜 (ダイァフラム）により流体の圧力を受けて、隔膜 に押し付けた押子の鉛直方向の動きを歪みゲージによって力として検知し、受圧面 積力 圧力値に換算する圧力検知装置が開示されている (例えば、特許文献 1参照 )。この圧力検知装置は、カセット体として専用装置に接続される構成となっている。
[0004] また、ァフェレ一シスシステムに用いられる圧力検知ステーションとして、流体の流 れ方向と並行に管路表面に設置された隔膜により流体の圧力を受けて、隔膜に押し 付けた押子の鉛直方向の動きを歪みゲージによって力として検知し、受圧面積から 圧力値に換算する圧力検知ステーションが開示されている (例えば、特許文献 2参照 )。この圧力検知ステーションは、専用装置に接続される構成となっている。
[0005] 更に、拡縮変化する管体と、拡縮変化量を検出する検出手段と、両者を着脱自在 に連結する結合手段とを備える液体圧力検出機構も開示されている (例えば、特許 文献 3参照)。
[0006] このような従来の隔膜式圧力センサでは、隔膜とセンサとを着脱自在にして、結合 及び離脱を容易に行なわせる手法として磁気 (力）結合方式が案出されており、例え ば、上記の特許文献 2や特許文献 3では、結合方法の一例として磁力により隔膜とセ ンサとを結合させる手法が開示されて 、る。
特許文献 1：特開 2002— 257656号公報
特許文献 2 :特表 2002— 513321号公報
特許文献 3：特公平 8— 33332号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0007] ところで、負圧力 正圧までの広範な圧力を測定するためには、隔膜と、その変位 量を検出する手段 (センサ）とが、強力に結合し、その結合状態を維持する必要があ る。
[0008] し力しながら、従来の圧力検知装置等の構成では、磁気 (力）結合方式によって隔 膜とセンサとを強力に結合させようとすれば、大きな磁石が必要となり、装置の小型 化を実現することができない。また、従来の圧力検知装置等の構成では、装置を小 型化した上で隔膜とセンサとを強力に結合させるためには、板状の磁石を薄くして面 積を大きくしなければならない。その場合、磁石は、ひび割れ等を起こす可能性が生 じ、強度面での信頼性が乏しくなる。
[0009] 装置の小型化を実現するために、隔膜に埋設される板状部材として永久磁石を用 いることも考えられるが、隔膜に埋設するため、隔膜成形時に板状部材も高温にさら すことになるが、それによつて磁力が消失、または低下する可能性がある。また、永久 磁石は高価であるため、装置がコスト高になるという問題が新たに生じる。
[0010] また、隔膜と押子とが結合する際の相対位置を規制することは、圧力検知精度を維 持する上で重要であるが、磁石の形状を工夫して隔膜と押子との相対位置を規制し ようとすれば、特殊な形状の磁石を製作しなければならないため、製造コストが増大 するという問題も生じる。
[0011] 本発明は、上記課題を考慮し、装脱着が容易で広範な圧力を測定することができ、 かつ、小型化を実現しつつ安価なコストで製造可能な圧力検知装置を提供すること を目的とする。
[0012] また、本発明は、圧力を精度よく測定することができ、かつ、小型化を実現しつつ安 価なコストで製造可能な圧力検知装置を提供することを目的とする。
課題を解決するための手段
[0013] 上記目的を達成するために、本発明の圧力検知装置は、流体の移送路である管体 の側面に設けられた隔膜と、前記隔膜からの圧力を検知する圧力検知部とを備える 圧力検知装置であって、前記圧力検知部は、前記隔膜の押圧によって生じる荷重を 受ける磁石と、前記磁石を被覆する磁性体の被覆部材とを有し、前記隔膜には、磁 性体の板状部材が埋設されており、前記板状部材は、前記隔膜から突出して前記磁 石と接する突起部を有し、前記被覆部材は、前記突起部と前記磁石とを結合可能に する開口部を有する。
[0014] このような構成によって、装脱着が容易な磁気 (力）結合方式を採用しつつ、磁石の 磁力線を有効に利用し、隔膜とセンサとを強力に結合させることができるので、負圧 力も正圧までの広範な圧力を測定することが可能となる。また、この構成によれば、大 きな磁石は必要なぐ強度面での信頼性及び圧力検知精度に優れた小型の圧力検 知装置を実現することができる。更に、高価な永久磁石を用いる必要もないので、装 置の小型化を実現しつつ、安価なコストで製造可能な圧力検知装置を実現すること ができる。加えて、この構成によれば、磁石の被覆部材に設けられた開口部力 隔膜 と押子とが結合する際の相対位置を規制するので、コスト高を招くことなぐセンサの 圧力検知精度を高めることも可能である。
[0015] 前記磁石と前記突起部とが磁気的に結合するので、前記隔膜と前記圧力検知部と は可逆的に着脱可能である。そのため、血液回路と共に使い捨てされる隔膜部に、 繰り返し使用される検知部をワンタッチで装着し、また離脱できる。
[0016] また、本発明の圧力検知装置は、更に、前記磁石及び前記被覆部材を前記隔膜 へ垂直に誘導する一対の壁部を備え、前記一対の壁部の間隔は、前記隔膜の可動 部分の両端よりも狭いことが好ましい。即ち、本発明の圧力検知装置は、流体の移送 路である管体の側面に設けられた隔膜と、前記隔膜からの圧力を検知する圧力検知 部とを備える圧力検知装置であって、前記圧力検知部は、前記隔膜の押圧によって 生じる荷重を受ける磁石を有し、前記隔膜には、磁性体の板状部材が埋設されてお り、前記圧力検知装置は、更に、前記磁石を前記隔膜へ垂直に誘導する一対の壁 部を備え、前記一対の壁部の間隔は、前記隔膜の可動部分の両端よりも狭い。
[0017] この構成によって、センサ部をダイァフラムへ垂直に誘導する一対の壁部がダイァ フラムの変位を規制するストツバとして作用するので、圧力検知部が装着されていな い状態で、ダイァフラムに急激に大きな正圧が力かった場合、ダイァフラムが膨張す る等して損傷するのを防止できる。
[0018] また、一対の壁部によって前記磁石の移動が規制されるので、精度よく圧力を検出 することができる。
[0019] 前記板状部材には、前記板状部材の外周より内側の、前記板状部材の外周の中 心を中心とする円上に複数の孔が設けられており、前記隔膜と前記板状部材とは、 前記隔膜と前記板状部材とを結合させる部材が前記孔に設けられることにより、一体 化していることが好ましい。
[0020] なお、本発明は、このような圧力検知装置として実現することができるだけでなぐ 圧力検知方法として実現することもできる。すなわち、本発明の圧力検知方法は、流 体の移送路である管体の側面に設けられた隔膜からの圧力を検知する圧力検知方 法であって、前記隔膜の押圧によって生じる荷重を、磁石を用いて検知する検知ス テツプを含み、前記磁石は磁性体の被覆部材により被覆されており、前記隔膜には 磁性体の板状部材が埋設されており、前記板状部材は前記隔膜から突出して前記 磁石と接する突起部を有し、前記被覆部材は前記突起部と前記磁石とを結合可能 にする開口部を有し、前記検知ステップでは、前記突起部と前記磁石とを結合するこ とにより、前記隔膜からの圧力を検知する。また、本発明の圧力検知方法は、流体の 移送路である管体の側面に設けられた隔膜からの圧力を検知する圧力検知方法で あって、前記隔膜の押圧によって生じる荷重を、磁石を用いて検知する検知ステップ を含み、前記隔膜には磁性体の板状部材が埋設されており、前記磁石の移動は前 記隔膜へ垂直に誘導する一対の壁部によって規制されており、前記一対の壁部の 間隔は前記隔膜の可動部分の両端よりも狭ぐ前記検知ステップでは、前記磁石の 移動を規制して、前記隔膜と前記磁石とを結合することにより、前記隔膜からの圧力 を検知する。
発明の効果
[0021] 本発明の圧力検知装置によれば、磁気 (力）結合方式にお!、て磁石の磁力線を有 効に利用し、隔膜とセンサとを強力に結合させるので、装脱着が容易で、広範な圧力 を測定することが可能となる。また、小型化を実現しつつも、正確な圧力検知のできる 装置を安価に製造することが可能となる。また、隔膜の損傷を防止でき、精度良く圧 力を検出できる。
[0022] 以上のことから、透析等の体外血液治療の重要性が増して 、る今日における本発 明の実用的価値は極めて高いと考えられる。
図面の簡単な説明
[0023] [図 1]図 1は、本発明の実施の形態の圧力検知装置の外観を示す斜視図である。
[図 2]図 2は、本発明の実施の形態の圧力検知装置の断面図である。
[図 3]図 3 (A)はダイアフラム 8の断面図である。図 3 (B)はダイアフラム 8の上面図で ある。
[図 4]図 4は、ダイアフラム内磁性体 9の板状部 9aの外観図である。
[図 5]図 5は、センサ部 Aをディスポ側 Bに取り付ける際の要部断面図である。
[図 6]図 6は、磁性体キャップの装着による効果を説明するための図である。
[図 7]図 7は、ダイアフラム内磁性体の厚みが磁力結合強度に与える効果を示す図で ある。
符号の説明
[0024] A センサ部
B ディスポ側
1 ロードセノレ
2 センサ筐体
2a、 5a 係合部
3 押子
4 スプリング 5 ディスポ側上部筐体
5b 壁部
6 ディスポ側下部筐体
7 流体流路
8 ダイァフラム
9 ダイァフラム内磁性体
10 リング
11 磁性体キャップ
12 磁石
13 ガイド、
発明を実施するための最良の形態
[0025] 以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照して説明する。
[0026] まず、図 1及び図 2を用いて本実施の形態の圧力検知装置の全体構成について説 明する。
[0027] 図 1は本実施の形態の圧力検知装置の外観を示す斜視図であり、図 2は本実施の 形態の圧力検知装置の断面図である。
[0028] 本実施の形態の圧力検知装置はセンサ部 Aとディスポ側 Bとを備え、センサ部 Aは 図 1に示す矢印方向へディスポ側 Bに挿嵌される。センサ部 Aは、圧力を検知するセ ンサ機構であり、ロードセル 1と、センサ筐体 2と、押子 3と、スプリング 4と、磁性体キヤ ップ 11と、磁石 12とで構成される。ディスポ側 Bは、流動する血液の圧力が検知され る血液回路側の機構であり、ディスポ側上部筐体 5と、ディスポ側下部筐体 6と、ダイ ァフラム 8と、ダイァフラム内磁性体 9と、リング 10とで構成される。
[0029] ロードセル 1は、押子 3を介して伝達される荷重を、歪ゲージを用いて電気信号に 変換する圧力検出器である。
[0030] センサ筐体 2は、中空部を有する部材であり、この中空部内に、ロードセル 1と、押 子 3と、スプリング 4とが設けられている。
[0031] 押子 3は、一端がロードセル 1と接続され、他端が磁性体キャップ 11と接続され、セ ンサ筐体 2の内部を図 1の上下方向に摺動し、磁性体キャップ 11からの荷重をロード セル 1に伝達する部材である。
[0032] スプリング 4は、押子 3を、ロードセル 1へ荷重を負荷するように摺動させるためのバ ネ等の弾性部材である。
[0033] 磁性体キャップ 11は、磁性体で構成されており、磁石 12を被覆する部材である。こ の磁性体キャップ 11の一方の面は押子 3の他端と接続されており、他方の面には、 磁石 12とダイァフラム 8内部のダイァフラム内磁性体 9とを結合させるための開口部 が設けられている。
[0034] 磁石 12は、ダイアフラム内磁性体 9と結合して、ダイアフラム 8からの荷重を受ける。
磁石 12は、電磁石等であってもよい。
[0035] ディスポ側上部筐体 5は、センサ部 Aをディスポ側 Bに取り付けるための部材であり
、磁性体キャップ 11がダイァフラム 8に対して垂直に接触するように、磁性体キャップ
11を誘導する構成になって 、る。
[0036] ディスポ側下部筐体 6は、流体流路 7である管体を構成する部材であり、管体のディ スポ側上部筐体 5側の側面の一部に開口部が設けられており、その開口部にダイァ フラム 8を備える。
[0037] ダイアフラム 8は、ディスポ側下部筐体 6の上記開口部を密閉し、流体流路 7を通過 する流体の圧力の変動に伴って変位することによって、磁石 12に荷重をかける板状 部材である。ダイアフラム 8は、変位することなぐ押圧により磁石 12に荷重をかける 場合もある。ダイァフラム 8は、シリコンやイソプレンゴム等の合成ゴムで構成されてい る。ダイアフラム 8は、図 3 (B)の上面図に示すように、中央部 8aと外周部 8bとで構成 されている。中央部 8aは外周部 8bに比べて硬質である。ダイアフラム 8の内部には、 ダイアフラム内磁性体 9が埋設されている。
[0038] ダイァフラム内磁性体 9は、磁性体で構成されており、ダイァフラム 8に埋設される 板状の部材であり、その一部はセンサ部 Aと接合する側に垂直に突出している。ダイ ァフラム内磁性体 9の板状部 9aは、円盤状であって、図 4に示すように、外円 9bより 内側の、外円 9bと同じ中心を持つ同心円 9cの上に、等間隔で 8個の孔 9dが設けら れている。そのようなダイアフラム内磁性体 9の板状部 9aを、液状のシリコンやイソプ レンゴム等の合成ゴム材で覆ってその合成ゴム材を硬化させることにより、ダイアフラ ム 8とダイアフラム内磁性体 9の板状部 9aとは一体ィ匕する。その際、板状部 9aの上下 に配置される合成ゴム材と、上記 8個の孔 9dに収められた合成ゴム材とにより、ダイァ フラム 8とダイァフラム内磁性体 9とは強固に一体ィ匕する。
[0039] リング 10は、ディスポ側上部筐体 5とディスポ側下部筐体 6とによって挟持され、ダイ ァフラム 8をディスポ側下部筐体 6に押し付けて固定するリング状の部材である。リン グ 10におけるダイアフラム内磁性体 9の突起部側の端部は、ディスポ側上部筐体 5の 壁部 5bに対して傾斜し、下端が、ダイアフラム 8が流体流路 7と平行に揺動する部分 の両端まで延びるテーパー状に形成されている。このように、リング 10の端部をダイ ァフラム 8が流体流路 7と平行に揺動する部分 (可動部分)の両端まで延ばすことによ つて、ダイアフラム 8の水平方向への動きを規制する。
[0040] そのような (形状)寸法を取ることによって、圧力検知部の装着されて 、な 、血液回 路内腔に、何らかの原因で大きな正圧が力かった場合でも、隔膜の外方への飛出（ 突出)やそれによる破損を防止できる。なお、本発明の圧力検知装置、機構、方法で は、圧力を検出する必要の無い時は、図 1の Aに示す圧力検知部を取り外しておき、 圧力検出する際にのみ、図 2に示すように圧力検知部を装着しても良い。このような 場合、圧力検知部と、隔膜 (埋設した磁性体 9の突起部）とがワンタッチで装着できる ので便利である。
[0041] 次に、図 5を用いて本実施の形態の圧力検知装置の特徴部分について説明する。
[0042] 図 5は、センサ部 Aをディスポ側 Bに取り付ける際の要部断面図である。
[0043] 上述したように、センサ部 Aは図 5に示す矢印方向へディスポ側 Bに挿嵌される。こ のとき、センサ部 Aのセンサ筐体 2に設けられた係合部 2aと、ディスポ側 Bのディスポ 側上部筐体 5に設けられた係合部 5aとが係合して、センサ部 Aとディスポ側 Bとを係 止する。この構成により、センサ部 Aにディスポ側 Bを容易に装着することができる。
[0044] ここで、磁石 12を被覆する磁性体キャップ 11のダイアフラム 8と接触する面には、ダ ィァフラム内磁性体 9の突起部と磁石 12とを結合させるための開口部であるガイド 13 が設けられている。ガイド 13の直径は、ダイアフラム内磁性体 9の突起部が嵌合可能 となるよう、突起部の直径に合わせて設定される。
[0045] また、ディスポ側上部筐体 5の壁部 5bは、一対となって磁性体キャップ 11がダイァ フラム 8に対して垂直に接触するように磁性体キャップ 11を誘導すベぐ磁性体キヤ ップ 11の形状及び寸法に合わせて、両壁部 5bの間隔が設定される。更に、両壁部 5 bの間隔は、ダイアフラム 8が流体流路 7に対して垂直方向に揺動する部分 (可動部 分)の両端（図 5ではダイアフラム内磁性体 9が埋設されている箇所の両端)よりも狭く 設定される。
[0046] このように、磁性体キャップ 11で磁石 12の周囲を被覆し、かつ、磁性体キャップ 11 のうち、磁石 12とダイアフラム内磁性体 9の突起部とが接触する部分のみを開口して ガイド 13を設ける構成によって、磁石 12の磁力線がガイド 13の断面に集中する。こ れにより、磁石 12とダイアフラム内磁性体 9との結合力を向上させることができる。す なわち、このような構成とすることで、磁石 12の磁力線を有効に利用し、磁石 12とダ ィァフラム内磁性体 9との間で限られた接触面積において強力な結合力を発揮させ ることができるので、負圧力も正圧までの広範な圧力を測定することが可能となる。ま た、上記の構成では、強力な結合力を得るために、大きな形状の磁石 12を用いる必 要がないので、強度面での信頼性や圧力検知精度の低下を招くことなぐ装置の小 型化を実現することができる。更に、磁性体キャップ 11が磁石 12の周囲を被覆する 簡易な構成であるため、永久磁石等の高価な部材を用いずに、安価に装置の小型 化を図ることも可能である。
[0047] また、磁性体キャップ 11にガイド 13を設けることによって、磁石 12とダイァフラム内 磁性体 9との結合時における両者の相対位置を規制することができる。すなわち、こ のような構成とすることで、磁石 12とダイアフラム 8との相対位置のずれを抑制し、セ ンサ部 Aの圧力検知精度を高 、状態で維持することが可能となるので、圧力検知精 度の低下を招くことなぐ特殊形状の磁石を製作するよりも安価に装置の小型化を実 現することができる。
[0048] 更に、ディスポ側上部筐体 5における両壁部 5bの間隔を、ダイアフラム 8が変位す る箇所の両端の間隔よりも狭くする。これにより、ダイアフラム 8が変位する（具体的に は、ディスポ側下部筐体 6に沿って揺動する）際に、両壁部 5bがストツバとして作用す るので、ダイアフラム 8の想定外の変位を規制し、圧力検知精度をより高めることもで きる。 [0049] なお、磁性体キャップ 11の材質及び形状を適切に選択することにより、測定するこ とができる圧力範囲、特に負圧の範囲を任意に設定することができる。
[0050] ここで、磁性体キャップ 11の装着による効果について図 6を用いて説明する。
[0051] 図 6に、磁性体キャップ 11の装着時と、磁性体キャップ 11の未装着時とで、磁石 12 とダイアフラム内磁性体 9との結合力に生じる差異をグラフ化して示す。
[0052] 図 6に示すように、磁性体キャップ 11の装着時では、磁性体キャップ 11の未装着時 と比較して、磁石 12とダイアフラム内磁性体 9とは、略 2倍の結合力を発揮する。すな わち、磁性体キャップ 11によって磁石 12の磁力線をガイド 13の断面に集中させるこ とで、両者の結合力は、飛躍的に増加する。なお、ここに示したグラフは、磁性体キヤ ップ 11の厚みを 0. 8mmとし、磁石 12の厚みを 5mmとし、ダイアフラム内磁性体 9の 突起部の厚みを 2. 5mmとした場合における、磁性体キャップ 11の有無と結合力と の関係を示している。但し、ここに示した値は一例に過ぎず、それぞれの厚みが変わ つても磁性体キャップ 11の有無による効果の差は同様に生じる。
[0053] また、ダイアフラム内磁性体 9の突起部の厚みも、磁石 12とダイアフラム内磁性体 9 との結合力に影響を与える。
[0054] 図 7は、ダイアフラム内磁性体 9の突起部の厚みが磁力結合強度に与える効果を示 す図である。図 7は、磁石 12の厚みを 5mmとした場合における、ダイアフラム内磁性 体 9の突起部の厚みと結合力との関係を示している。
[0055] 図 7に示すように、ダイアフラム内磁性体 9の突起部の厚みは、 2mm程度まで増す ごとに、両者の結合力を増加させる力 2mmを超えると、厚みを増加させても得られ る結合力は、略一定に留まる。このことから、磁石 12の厚みを 5mmとした場合、ダイ ァフラム内磁性体 9の突起部は、 2mm以上の厚みを有することが好ましい。
[0056] なお、所望の結合力や脱離力に応じて、ダイアフラム内磁性体 9の突起部の厚みを 任意に設定してもよい。
[0057] 更に、ダイアフラム内磁性体 9の突起部の直径も、磁石 12とダイアフラム内磁性体 9 との結合力に影響を与える。突起部の直径を大きくすることによって、すなわち、磁石 12とダイアフラム内磁性体 9との接触面積を大きくすることによって、両者の結合力は 増加する。他方、接触面積が大きくなると、磁石 12の感受性が下がるため、圧力検 知精度は低下する。従って、ダイアフラム内磁性体 9の突起部の直径は、所望の結 合力及び圧力検知精度に応じて任意に設定すればよい。
[0058] このように、本実施の形態の圧力検知装置は、磁性体キャップ 11によって磁石 12 を被覆する簡易な構成で、磁石 12の磁力線を有効に利用して、ダイアフラム 8とセン サ部 Aとを強力に結合させることができる。これにより、本実施の形態の圧力検知装 置は、負圧力も正圧までの広範な圧力を測定することができる。また、磁気 (力）結合 方式の利点である装脱着の容易さに加えて、強度面での信頼性や圧力検知精度を 保ちつつ、安価に装置の小型化を図ることもできる。更に、磁性体キャップ 11に、磁 石 12とダイアフラム 8との相対位置を規制する形状を設けるので、ダイアフラム 8の損 傷を防止し、コスト高を招くことなぐセンサの圧力検知精度を維持することも可能で ある。
[0059] 以上、本発明の圧力検知装置の実施の形態を説明したが、本発明は、上記実施の 形態に限定されるものではなぐ本発明の範囲を逸脱することなく種々の変形又は修 正が可能であることは 、うまでもな！/、。
[0060] 例えば、上記実施の形態では、押子 3と磁性体キャップ 11とを分離した構成として いるが、一体ィ匕した構成であっても構わない。
[0061] また、上記実施の形態では、ダイアフラム 8からロードセル 1に荷重をカ卩える構成とし ているが、ロードセル 1がダイアフラム 8に荷重をカ卩える構成であってもよい。このとき
、押子 3やスプリング 4も逆方向に作用する。
産業上の利用可能性
[0062] 本発明の圧力検知装置は、血液回路内を流動する流体の圧力を測定する装置に 適用可能であり、透析ゃァフェレ一シス等に用いられる血液回路の流体圧力の測定 に好適である。

Claims

請求の範囲
[1] 流体の移送路である管体の側面に設けられた隔膜と、前記隔膜からの圧力を検知 する圧力検知部とを備える圧力検知装置であって、
前記圧力検知部は、
前記隔膜の押圧によって生じる荷重を受ける磁石と、
前記磁石を被覆する磁性体の被覆部材とを有し、
前記隔膜には、磁性体の板状部材が埋設されており、
前記板状部材は、前記隔膜から突出して前記磁石と接する突起部を有し、 前記被覆部材は、前記突起部と前記磁石とを結合可能にする開口部を有する 圧力検知装置。
[2] 前記磁石と前記突起部とが磁気的に結合することにより、前記隔膜と前記圧力検知 部とが可逆的に着脱可能である
請求項 1記載の圧力検知装置。
[3] 更に、
前記磁石及び前記被覆部材を前記隔膜へ垂直に誘導する一対の壁部を備え、 前記一対の壁部の間隔は、前記隔膜の可動部分の両端よりも狭い
請求項 1記載の圧力検知装置。
[4] 流体の移送路である管体の側面に設けられた隔膜と、前記隔膜からの圧力を検知 する圧力検知部とを備える圧力検知装置であって、
前記圧力検知部は、
前記隔膜の押圧によって生じる荷重を受ける磁石を有し、
前記隔膜には、磁性体の板状部材が埋設されており、
前記圧力検知装置は、更に、前記磁石を前記隔膜へ垂直に誘導する一対の壁部 を備え、
前記一対の壁部の間隔は、前記隔膜の可動部分の両端よりも狭い
圧力検知装置。
[5] 前記板状部材には、前記板状部材の外周より内側の、前記板状部材の外周の中 心を中心とする円上に複数の孔が設けられており、 前記隔膜と前記板状部材とは、前記隔膜と前記板状部材とを結合させる部材が前 記孔に設けられることにより、一体ィ匕している
請求項 4記載の圧力検知装置。
[6] 隔膜からの圧力を検知する圧力検知機構であって、
前記隔膜の押圧によって生じる荷重を受ける磁石と、
前記磁石を被覆する磁性体の被覆部材とを備え、
前記隔膜には磁性体の板状部材が埋設されており、前記板状部材は前記隔膜カゝ ら突出して前記磁石と接する突起部を有し、
前記被覆部材は、前記突起部と前記磁石とを結合可能にする開口部を有する 圧力検知機構。
[7] 磁性体の板状部材が埋設されて！ヽる隔膜からの圧力を検知する圧力検知機構で あって、
前記隔膜の押圧によって生じる荷重を受ける磁石と、
前記磁石を前記隔膜へ垂直に誘導する一対の壁部とを備え、
前記一対の壁部の間隔は、前記隔膜の可動部分の両端よりも狭い
圧力検知機構。
[8] 流体の移送路である管体の側面に設けられた隔膜からの圧力を検知する圧力検 知方法であって、
前記隔膜の押圧によって生じる荷重を、磁石を用いて検知する検知ステップを含み 前記磁石は磁性体の被覆部材により被覆されており、
前記隔膜には磁性体の板状部材が埋設されており、前記板状部材は前記隔膜カゝ ら突出して前記磁石と接する突起部を有し、
前記被覆部材は前記突起部と前記磁石とを結合可能にする開口部を有し、 前記検知ステップでは、前記突起部と前記磁石とを結合することにより、前記隔膜 からの圧力を検知する
圧力検知方法。
[9] 流体の移送路である管体の側面に設けられた隔膜からの圧力を検知する圧力検 知方法であって、
前記隔膜の押圧によって生じる荷重を、磁石を用いて検知する検知ステップを含み 前記隔膜には磁性体の板状部材が埋設されており、
前記磁石の移動は前記隔膜へ垂直に誘導する一対の壁部によって規制されてお り、前記一対の壁部の間隔は前記隔膜の可動部分の両端よりも狭ぐ
前記検知ステップでは、前記磁石の移動を規制して、前記隔膜と前記磁石とを結 合することにより、前記隔膜からの圧力を検知する
圧力検知方法。
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