JPH02179433A

JPH02179433A - 圧力測定装置

Info

Publication number: JPH02179433A
Application number: JP33530488A
Authority: JP
Inventors: Taizo Uchiyama; 泰三内山; Hirokore Keino; 慶野　博是
Original assignee: Terumo Corp
Current assignee: Terumo Corp
Priority date: 1988-12-28
Filing date: 1988-12-28
Publication date: 1990-07-12
Anticipated expiration: 2010-04-10
Also published as: JPH0731092B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は、血漿分離装置、人工透析器、人工肺、血液浄
化装置などの体外循環血液回路中の圧力検出に用いられ
る圧力測定装置に関する。

具体的には、体外循環血液回路に使用されている軟質の
血液回路チューブより間接的にチューブ内部の圧力を検
出する圧力測定装置に関する。

［従来の技術］従来、血漿分離装置、人工透析器、人工肺、血液浄化装
置などの体外循環血液回路中の圧力を検出する場合は、
第１２図に示すように、血液回路３１中の点滴筒に血液
３２を溜め、点滴筒３０内の圧力を点滴筒に取り付けた
圧力チューブ３３より圧カドランスデューサー３５に導
き検出している。なお、圧力チューブ３３には、血液の
液面が上昇したときに、圧カドランスデューサーに血液
が到達しないように、血液を通さないフィルター３４が
取り付けられている。

［発明が解決しようとする問題点］しかしながら、上記のような圧力測定装置には、下記の
ような問題があった。

（１）点滴筒３０を使用するために、点滴筒３０部分の
血液充填量が増加し、いわゆるプライミングボリューム
が増加する。

（２）圧力検出用の圧力チューブ３３に血液を透過しな
いＧＬフィルター３４を取り付け、さらに、この上に圧
カドランスデューサー３５を接続しなければならず、操
作上の煩わしさがある。

さらに、圧力検出箇所は、複数箇所あるのが通常であり
、特に血漿分離装置用の血液回路では、数箇所もあり、
上記のプライミングボリュームの増加および操作上の煩
わしさがより大きな問題となっていた。

そこで、本発明の目的は、このような従来の圧力測定装
置の問題点を解決し、本来必要な血液回路のプライミン
グボリュームを増加させることなく、また、取り付は操
作も容易であり、さらに、血液回路に使用されるチュー
ブのバラツキによる圧力測定誤差を改善した圧力測定装
置を提供ものである。

［問題点を解決するための手段］上記目的を達成するものは、チューブ内圧を測定する圧
力測定装置において、測定対象のチューブを押圧しなが
ら圧力を検知する圧力検知部と、該圧力検知部により押
圧されるチューブ位置の、チューブの軸方向に見て前後
部分を前記圧力検知部の押圧と同等または若干少なく押
圧するチューブ押圧部とを有する圧力測定装置である。

さらに、前記圧力検知部によるチューブの押圧は、チュ
ーブの外径が押圧する前の８２〜９０％となるように押
圧するものであり、さらに、前記チューブ押圧部による
押圧は、チューブの外径が押圧する前の９０〜９５％と
なるように押圧するものであることが好ましい。さらに
、前記チューブ押圧部によるチューブの押圧は、圧力検
知部によるチューブの押圧の０．８５〜０．９６倍であ
ることが好ましい。

そこで、本発明の圧力測定装置を図面に示した実施例を
参照して具体的に説明する。

本発明の圧力測定装置ｌは、チューブ内圧を測定する圧
力測定装置において、測定対象のチューブ８を押圧しな
がら圧力を検知する圧力検知部４と、圧力検知部４によ
り押圧されるチューブ位置の、チューブの軸方向に見て
前後部分を圧力検知部４の押圧と同等または若干少なく
押圧するチューブ押圧部５とを有している。

そこで、本発明の圧力測定装置を第１図ないし第５図に
示した実施例を用いて説明する。

第１図は、本発明の圧力測定装置の一実施例の基本構成
を示す概略図であり、第２図は、第１図に示した実施例
の圧力測定装置の圧力検出部の正面図であり、第３図な
いし第５図は、第２図の示した圧力検出部の断面図であ
る。

この実施例の圧力測定装置１は、第２図に示すように、
圧力検出部２と圧力検出部２より出力される電気信号に
基づいて圧力測定値を表示する圧力測定値表示部３とか
ら構成されている。

そして、圧力検出部２では、第２図に示すように、測定
対象のチューブ８を押圧する圧力検知部４と、その前後
の位置のチューブ８を押圧するチューブ押圧部５とを有
しており、チューブ押圧部５はハウジング内に収納され
ており、圧力検知部４はハウジングの一端よりその内部
に挿入されている。そして、ハウジングには蓋体７が設
けられており、この蓋体７と、上記の圧力検知部４、チ
ューブ押圧部５との間により、測定対象のチューブ８が
押圧され、押圧された部分のチューブの断面積が減少し
ている。

圧力検出部２の構造を第２図ないし第５図を用いて説明
する。第２図は、測定対象のチューブ８に取り付けた状
態の圧力検出部２を蓋体７側からみた正面図であり、第
３図は、第２図のＩＩ線断面図である。また、第４図は
、第２図の■−■線断面図である。第５図は、測定対象
のチューブに取り付ける前の圧力検出部２の断面図であ
る。

第２図に示すように、蓋体７は正方形平面をしており、
この蓋体７は、第５図に示すように、ハウジング６に、
部材１０により、開閉自在に取り付けられている。また
、蓋体７は、止め具１２により、ハウジング６に開閉自
在に固定されている。そして、第５図に示すように、止
め具１２ａ、１２ｂの係合を解除することにより、蓋体
７はハウジング６に対し開いた状態となる。また、ハウ
ジング６も、蓋体７と同様に、断面が略正方形をしてい
る。そして、第２図、第４図および第５図に示すように
、ノ１ウジング６は、向かい合う位置に２つのチューブ
挿通部６ａ、６ａを有している。この挿通部６ａ、６ａ
は、チューブ８が圧力検知部４のほぼ中央にくるように
位置決めをする。圧力検知部４は、／％ウジング６の底
部中央より、ノ１ウジング６の内部に突出するよう挿入
され、固定されている。そして、この圧力検知部４を囲
繞するように、チューブ押圧部５がハウジング６内に設
けられている。

このチューブ押圧部５ば、ハウジング６と一体に形成し
てもよい。そして、チューブ押圧部５の先端は、圧力検
知部４の先端の位置とほぼ同じか、第３図に示すように
若干圧力検知部４が突出するように形成することが好ま
しい。圧力検知部４と蓋体７との距離（蓋体７が閉塞し
たときの距離）は、測定対象のチューブ８の外径より小
さく設定されている。同様に、チューブ押圧部５と蓋体
７との距離も、チューブ８の外径より小さく設定されて
いる。このため、第３図および第４図に示すように、測
定対象のチューブ８は圧力検知部４部分で押圧され、さ
らに、その前後部分（チューブの軸方向に見た前後部分
）がチューブ押圧部５により押圧され、内部の横断面積
が減少している。このようにすることにより、チューブ
による測定値のバラツキを減少することができる。より
好ましくは、第２図に示すように、チューブ８の押圧が
、圧力検知部４での押圧が強く、チューブ押圧部５での
押圧の方が若干弱くすることであり、このようにするこ
とにより、チューブによる測定値のバラツキをより減少
することができる。そして、圧力検知部４によるチュー
ブ８の押圧は、チューブ８の外径が押圧する前の８２〜
９０％となるように押圧するものであり、チューブ押圧
部５による押圧は、チューブ８の外径が押圧する前の９
０〜９５％となるように押圧するものであることが好ま
しい。より好ましくは、上記の範囲内であってかつ、チ
ューブ押圧部５による押圧が圧力検知部４の押圧の０，
８５〜０．９６％であることである。

そして、圧力検知部４としては、圧力センサおよびロー
ドセルなどが好適に使用できる。ロードセルは、荷重ま
たは力を直接電気信号に変換する素子であり、ストレン
ゲージ盟、磁歪型、差動変圧器型、静電容量型、音叉型
、体抵抗変化型などがあり、特に好ましくはストレンゲ
ージ型である。また、ストレンゲージ型には、ビーム型
、圧縮型、引張型があり、好ましくはビーム型である。

また、圧力センサとしては、拡散型半導体圧力センサが
好ましい。拡散型半導体センサは、圧力を受けると太き
（抵抗が変化する半導体のピエゾ抵抗効果を利用するも
のであり、シリコン単結晶上に不純物が４箇所熱拡散さ
れている。

これが圧力を受けると抵抗変化する歪抵抗の働きをし、
この４本の歪抵抗は、ホイートストンブリッジ回路とし
て接続されており、４本の抵抗の増減により測定圧力に
応じた電気信号を出力する。さらに、拡散型半導体圧力
センサのうち、ステンレス式圧力センサまたはダイヤフ
ラム式圧力センサと呼ばれるものがより好適に使用でき
る。

このダイアフラム式圧力センサは、第７図に示すように
、内部に拡散型半導体圧力センサチップ１１があり、こ
のセンサチップ１１の上部をシリコンオイル１２等の流
体で充填して、ステンレスのダイアフラム１３で密閉し
た構造を有している。

そして、ダイヤフラム１３に加わる圧力は、シリコンオ
イル１２を介してセンサチップ１３に伝達されるように
構成されている。

［作用］次に、本発明の圧力測定装置１の作用を、第１図ないし
第５図に示した実施例を用いて説明する。

まず、測定対象のチューブ８の内圧がゼロの状態の時に
、圧力検出部２のハウジング６に形成されているチュー
ブ挿通部６ａ、６ａにチューブ８をセットする。このと
き、チューブ８は、圧力検知部４の中央に位置する。そ
して、蓋体７を閉じ、止め具１２ａ、１２ｂを係合させ
、蓋体７を閉塞状態に固定する。圧力検知部４は、蓋体
７を閉じたときに、わずかに力を受けるため、圧力検知
部４は、わずかのオフセット電圧を発生する。そして、
チューブ８内に正の圧力が加わると、圧力センサの出力
はオフセット電圧から（＋）の電圧が、負の圧力が加わ
ると、オフセット電圧から（−）の電圧が発生する。あ
る圧力Ｐの時の電圧からオフセット電圧を差し引けば、
この圧力に対する出力電圧が得られる。

出力電圧−（測定電圧＞ｐ−＜オフセット電圧）そして
、この出力電圧に基づいて、圧力測定値表示部３に測定
圧力が表示される。

［実施例］次に、本発明の圧力測定装置の実施例について説明する
。

（実施例）圧力検出部として、ハウジングは、第２図ないし第５図
に示すような形状のものとし、横が１０ｚＲ，縦７０１
！肩、厚さ５０■、深さ２３ｔｐｍのものを用いた。

そして、底部中央より圧力検知部が突出するように固定
した。固定は、圧力センサーの後端部の環状突起を、固
定用ブランケットを用いて、ハウジングの底面に固定す
ることにより行った。

圧力検知部としては、第７図に示すような構造を有する
ダイヤフラム式圧力センサ（コパル電子株式会社製Ｐ−
８１００１０２Ｇ）を用いた。圧力センサの先端部の外
径は約１８ｘｘであった。また、ハウジングには、圧力
センサを取り囲むようにチューブ押圧部を設けた。ハウ
ジングと蓋体は、蝶番部材およびこの蝶番部材と向かい
合う位置に、先端に蓋体の固定用爪を有し、中間部が軸
固定用ブランケットにより回動自在に固定され、後端部
に圧縮スプリングを取り付けた固定部材により開閉自在
に固定した。この固定部材は、固定用爪より若干後端側
に突起が設けられており、この突起を押すことにより、
固定部材が回動し、固定用爪と蓋体との係合が解除され
るようになっている。また、圧力測定値表示器としては
、圧力センサーの出力を増幅する直流増幅器と、この増
幅器の出力電圧を読み取るデジタルボルトメタ−により
構成したものを用いた。

また、圧力センサと蓋体との距離Ａおよびチューブ押圧
部と蓋体との距離Ｂは、下記第１表および第２表に示す
組み合わせのものを作成した。

第１表かっこ内は、チューブの外径を６■としたときの、外径
との比を百分率で表したものである。

Ａ／Ｂは、圧力センサによる押圧を１としたときのチュ
ーブ押圧部による押圧度を示している。

第２表かっこ内は、チューブの外径を５．ｌｉ＋ｘとしたとき
の、外径との比を百分率で表したものである。

（比較例）第６図に示すように、ハウジング内に設けられたチュー
ブ押圧部がチューブを押圧しないようにした以外は、実
施例と同様のものとした。

また、圧力センサと蓋体との距離Ａが、下記第３表に示
すものを作成した。

第３表［実験］（実験ｌ）実施例１ないし４および比較例１ないし６の圧力測定装
置を用いて圧力測定実験を行った。

測定対象のチューブとしては、外径６．　Ｏｍｙ、内径
５．０ｘｘ　（肉厚０．５ｍｍ）のものを使用して、異
なるチューブ３本について行い、さらに、１本の゛チュ
ーブについては、装着のバラツキを見るために各３回の
測定を行った。そして、′測定値よりチューブの相違に
よる圧力測定誤差を算出した。誤差圧力△Ｐは以下のよ
うにして求めた。

圧力３００ｘｚ■ｇのときの圧力センサの出力電圧を■
３００として、圧力Ｐにおける出力電圧をＶ　ｏｕｔと
すると、この圧力における圧力センサの読みＰ　ｏｕｔ
は、Ｐ　ｏｕＬ＝　Ｖ　ｏｕｔ／　Ｖ　３００ｘ　３００　
（ｘｘＨｇ）であり、誤差△Ｐは ΔＰ　＝　Ｐ　ｏｕｔ　−Ｐ　（ｉｔｉＨｇ）となる。

比較例１ないし４の圧力測定装置による圧力測定誤差は
一第８図に示す通りであった。

第８図に示すように、距離Ａが５．３３１３１のときに
誤差△Ｐは最小となっている。しかし、チューブ装着に
よる誤差はあまり大きくないが、異なるチューブ間での
誤差が大きかった。

本発明の圧力測定装置の実施例１ないし４による圧力測
定誤差は第９図に示す通りであった。

第９図に示されるように、第８図に示されたものに比べ
て異なるチューブ間での誤差が少なく、距離Ａが５．３
ｍｍのときが最小であった。また、圧力センサによる押
圧とチューブ押圧部による押圧とが同じときは、チュー
ブの内圧がダイアフラムに伝わりにくいため、出力電圧
／圧力の係数が小さく、この点より、圧力センサによる
押圧の方が若干強いことが好ましいことがわかった。

なお、この実験では、チューブとして、上述のように肉
厚が０，５■のものを使用し、陽圧検出を主体とした。

圧力としては＋３００〜−１００ｘｘＨｇ程度まで検出
できた。また、チューブの肉厚が薄いほど、出力電圧／
圧力の係数が太きくなるが、チューブ製作上の限界と、
チューブの強度、耐圧の問題が生ずる。したがって、陽
圧検出を主体とした場合には、測定対象のチューブの肉
厚は０．４〜０．６１が望ましい。また、陽圧（３００
ｍ１ｇ程度）を検出するためには、チューブ肉厚を０．
７〜０．９ｘ＊とすることにより達成される。

（実験２）上記の実施例５ないし１０および比較例４ないし７の圧
力測定装置を用いて、測定対象のチューブとして、外径
５．１■、内径３．５ｙｔｘ　（肉厚０．８Ｒ１）のも
のを使用して、実験１と同様に、異なる３本のチューブ
について、圧力測定を行い、圧力測定誤差を算出した。

比較例の圧力測定装置による圧力誤差は、第１０図に示
すとおりであった。また、本発明の圧力測定装置の実施
例による圧力誤差は、第１１図に示すとおりであった。

チューブの肉厚を増したことで、出力電圧／圧力の係数
は小さくなっているが、−３００ｘｘＨｇ〜十３００ｘ
ｘＨｇの範囲が測定可能であった。なお、圧力センサと
蓋体との距ｌ１ｌＩＡが４．３Ｈのときが圧力誤差が最
も少ないことがわかった。また、圧力センサと蓋体との
距離Ａと、チューブ押圧部と蓋体との距離Ｂの組み合わ
せが、Ａ　＝　４．３１１１３Ｉ、Ｂ＝４．７ｘｉ（実
施例６）のときが圧力誤差が最も少なく、比較例７（距
離Ａが４．３ｍｍ）より圧力誤差が少ないことがわかっ
た。しかし、チューブ肉厚を厚（すると、カバーを閉じ
た後のセンサの出力電圧（圧力測定のゼロ点）のドリフ
トが４倍程太き（なることもわかった。

実験１および２より、圧力センサによるチューブの押圧
をチューブの外径の７８〜９２％、好ましくは８２〜９
０％に押圧し、この圧力センサと接する前後の部分のチ
ューブをチューブ外径の８８〜９６％、好ましくは９０
〜９６％に押圧するチューブ押圧部を設けることにより
、回路チューブのバラツキによる圧力測定誤差を改善す
ることができることがわかった。

また、チューブ押圧部による押圧は、圧力センサによる
押圧の０．８５〜０，９６であること、より好ましくは
０．８９〜０．９６であることがわかった。

［発明の効果］本発明の圧力測定装置は、チューブ内圧を測定する圧力
測定装置において、測定対象のチューブを押圧しながら
圧力を検知圧力検知部と、該圧力検知部により押圧され
るチューブ位置の、チューブの軸方向に見て前後部分を
前記圧力検知部の押圧と同等または若干少なく押圧する
チューブ押圧部とを有するものであるので、測定対象と
なる回路中に点滴筒などの圧力測定のための液体チャン
バーを設ける必要がないので、回路のプライミングボリ
ュームを増加させることがない。また、回路の外側より
取り付ければよいので、取り付は操作も容易である。さ
らに、チューブ押圧部を有することにより、測定対象と
なる回路に使用されるチューブのバラツキによる圧力測
定誤差が少ない。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の圧力測定装置の一実施例の基本構成
を示す概略図、第２図は、測定対象のチューブに本発明
の圧力測定装置の圧力検出部を取り付けた状態の正面図
、第３図は、第２図の１−１線断面図、第４図は、第２
図の■−■線断面図、第５図は、測定対象のチューブに
取り付ける前の本発明の圧力測定装置の圧力検出部の断
面図、第６図は、比較例の圧力測定装置の圧力検出部の
断面図、第７図は、本発明の圧力測定装置に使用される
圧力センサの一例を示す部分破断断面図、第８図および
第１０図は、比較例の圧力測定装置を用いた圧力測定実
験による圧力測定誤差を示す図、第９図および第１１図
は、本発明の実施例の圧力測定装置を用いた圧力測定実
験による圧力測定誤差を示す図、第１２図は、従来の圧
力測定装置を示す図である。第１図１・・・圧力測定装置　　２・・・圧力検出部３・・・
圧力測定値表示部４・・・圧力検知部　　　５・・・チューブ押圧部６・
・・ハウジング　　　６ａ・・・チューブ挿通部７・・
・蓋体　　　　　　８・・・チューブ第６図第７図第４図第５図図（矢施例１）第９図１１図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）チューブ内圧を測定する圧力測定装置において、
測定対象のチューブを押圧しながら圧力を検知する圧力
検知部と、該圧力検知部により押圧されるチューブ位置
の、チューブの軸方向に見て前後部分を前記圧力検知部
の押圧と同等または若干少なく押圧するチューブ押圧部
とを有することを特徴とする圧力測定装置。
（２）前記圧力検知部によるチューブの押圧は、チュー
ブの外径が押圧する前の８２〜９０％となるように押圧
するものであり、さらに、前記チューブ押圧部による押
圧は、チューブの外径が押圧する前の９０〜９５％とな
るように押圧するものである請求項１に記載の圧力測定
装置。
（３）前記チューブ押圧部によるチューブの押圧は、圧
力検知部によるチューブの押圧の０．８５〜０．９６倍
である請求項１または２に記載の圧力測定装置。