JPH0769202B2

JPH0769202B2 - 超音波流体計測計

Info

Publication number: JPH0769202B2
Application number: JP62053145A
Authority: JP
Inventors: 邦雄堀内; 新一仁田
Original assignee: Terumo Corp
Current assignee: Terumo Corp
Priority date: 1987-03-10
Filing date: 1987-03-10
Publication date: 1995-07-26
Anticipated expiration: 2010-07-26
Also published as: JPS63221221A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］この発明は、超音波を利用して管内の流速を測定し、こ
の測定値をモニタまたは制御する超音波流体計測計に関
するものである。

［従来の技術］従来より、管内を流れる被計測流体の流速や流量を超音
波を利用して測定する場合において、超音波流量計等の
プローブを管の外壁に固定して使用するようにしてい
る。また、近年において、開心術やその他の手術の際
に、体外において補助的に、または一時的に心臓または
心肺機能を代行するための人工心肺、補助心臓、または
人工心臓装置の開発が進められている。そして、係る人
工心肺、補助心臓、または人工心臓装置は、実際の治療
に際して、患者に対しての臨床応用においても効果を上
げている。

このような臨床応用において、特に血液流量の測定は、
重要なモニタリング要素であり、超音波流量計は、血液
に直接接触することなく流量の測定を可能にする点で、
有効であるとされている。

一方、特開昭60−181616号公報になる「流量測定管」に
よれば、内管の外周面において薄膜部を測定管の対角線
上に沿う位置に形成しておき、これら薄膜部を介して超
音波振動子による流量検出を、滅菌状態かつ、安定状態
で行えるようにしたものが提案されている。

［発明が解決しようとする課題］上述した前者の超音波流量計を用いる際においては、流
速測定用プローブを管の外壁に接着剤を介して接着した
り、バンドや特殊なホルダを介して管の外壁に固着しな
ければならず、その被装着位置を間違えると回復操作が
大変に面倒なものである。また、管の厚さが厚いと、超
音波がこの管壁の吸収されて減衰してしまい、測定精度
が悪化する虞が有る。特に、この超音波の減衰による測
定精度の悪化を防止するためには、超音波出力を増大さ
せなければならず、このことはコストの上昇を伴なうも
のであり、好ましくない。

また、上記特開昭60−181616号公報になる「流量測定
管」によれば、内管の外周面に対して挿通状態で保持さ
れる測定管に超音波振動子が設けられている構成であ
り、管体からは超音波振動子を設けたプローブを簡単に
着脱できず、常に一体的にした状態で使用せざるを得な
いものであった。

したがって、この発明は、上述した問題点に鑑みてなさ
れたもので、この発明の目的は、管体に着脱自在に設け
られる測定用プローブを用いる場合において、管体に対
して着脱自在に設けられる管測定用プローブの装着位置
を明確に明示できるとともに、流速の測定精度をより向
上させることのできる超音波流体計測計を提供すること
である。

［問題点を解決するための手段］上述した問題点を解決し、目的を達成するため、この発
明に係わる超音波流体計測計は、内部を被計測流体が流
れる管体と、管体に対して着脱自在に装着される流速測
定用プローブとからなる超音波流体計測計であって、管
体は、管体の外周面において流速測定用プローブが位置
決めされる凹所が形成され、かつ、流速測定用プローブ
は、凹部に対して少なくとも一部が潜入される超音波検
出手段と、管体に対して流速測定用プローブを把持する
ために横断面形状が略Ｃ字状に形成される弾性体からな
る把持部と、を具備することを特徴としている。

この発明に係わる超音波流体計測計の第１の実施態様に
よれば、前記凹所が設けられた管体の部分の厚さは、管
体の他の部分の厚さより充分に減じられる事を特徴とし
ている。

この発明に係わる超音波流体計測計の第２の実施態様に
よれば、前記凹所が設けられた管体の部分の厚さは、0.
3乃至0.7mmに設定されている事を特徴としている。

この発明に係わる超音波流体計測計の第３の実施態様に
よれば、前記凹所の底面は、曲面から構成され、凹所が
設けられた管体の部分の厚さは、所定の値に一定に保た
れている事を特徴としている。

この発明に係わる超音波流体計測計の第４の実施態様に
よれば、前記凹所の底面は、平面から構成され、凹所が
設けられた管体の部分の中央部位の厚さが最も少なくな
る事を特徴としている。

［作用］以上のように構成される超音波流体計測計においては、
プローブの管の外壁への装着に際して、これに形成され
た凹所を目標とすればよく、被装着位置を操作者が間違
える虞は無くなる。また、この凹所を設けることによ
り、この凹所が設けられた管体の部分の厚さは、減じら
れることになる。従つて、この厚さが減じられた部分を
介しての超音波は、ここで減衰されることが少なくな
り、測定精度が向上することになる。

［実施例］以下に、この発明に係わる超音波流体計測計を、超音波
流量計において用いられる管に適用した場合の一実施例
の構成を、添付図面を参照して、詳細に説明する。

第１図に示すように、超音波流量計10は、被計測流体と
しての血液が流れる管12の外壁に、装着状態が保持され
た状態で、着脱自在に取り付けられ、管12内を流れる血
液の流速を超音波を介して検出するプローブ14と、この
プローブ14とケーブル16を介して電気的に接続され、プ
ローブ14により検出された流速に基づいて管12内を流れ
る血液の流量を演算する演算装置18とを備えている。

この一実施例においては、プローブ14は、補助心臓用の
血液回路において、血液流速を測定するために用いられ
るもので、補助心臓用のポンプ20に患者からの血液を送
る脱血用カニユーラが、前述した被計測流体としての血
液が流れる管12として採用されている。尚、この補助心
臓用のポンプ20には、ここで付勢された血液を患者に戻
すための送血カニユーラ22が取り付けられている。

上述したプローブ14は、第2A図及び第2B図に、夫々異な
つた断面により示すように、被計測流体としての血液が
流れる管12の外壁に着脱自在に取り付けられるプローブ
本体24を備えている。このプローブ本体24内には、この
プローブ本体24の基台24a内に固着され、管12内を流れ
る血液に向けて超音波を出力する超音波発信器26aと、
流れている血液において反射した超音波を受けて、流速
に関するデータを検出する超音波受信器26bとを、互い
の軸を交差させた状態で備えている。前述したケーブル
16の一端は、これら超音波発信器26aと超音波受信器26b
とに夫々接続されている。

これら超音波発信器26a及び超音波受信器26bにより流速
に関するデータを検出する検出機構26が構成されてい
る。尚、この検出機構26は、基台24a内において、アク
リル樹脂により形成された取付け台24b上に配設されて
いる。

また、第2B図から明らかなように、基台24aの管12の外
壁に対向する部分は、取り付けられる管12の部分に向か
つて平面矩形状に突出するように形成されている。そし
て、この基台24aの突出部分の表面には、取付け台24bが
これに検出機構26を取り付けられた状態で収納される凹
所24cが形成されている。

また、第2A図から明らかなように、プローブ本体24は、
基台24aと一体に形成された状態で、管12の外壁を両側
から挟むように把持して、前記基台24aの管12からの脱
落を阻止するための、互いに間隔をおいて配設された一
対の把持片24dを備えている。これら把持片24dを含むプ
ローブ本体24は、弾性体としてのウレタンゴムから形成
されている。

尚、これら一対の把持片24dの先端部における間隔は、
管12の直径よりも小さく設定され、中間部における間隔
は、管12の直径に略同一に設定されている。このように
して、プローブ14が装着された状態において、この装着
状態が保持されるようになされると共に、装着時におい
ては、これら一対の把持片24dが弾性体から形成されて
いるので、これらの先端部は開かれて、良好に管12の外
壁に把持されるように構成されている。

ここで、この一実施例においては、基台24a及び一対の
把持片24dの内面は、連続するように設定されると共
に、管12の外壁に対応した形状に形成されている。即
ち、プローブ本体24は、全体として、略Ｃ字状に形成さ
れている。このようにして、プローブ14が管12の外壁に
装着された状態で、第2A図に示すように、基台24a及び
一対の把持片24dとの内面は、管12の外周面に密着さ
れ、互いの摩擦係合により、装着状態が確実に保持され
るようになされている。

一方、このようなプローブ14が装着される管12としての
脱血カニユーラは、軟質の塩化ビニル系樹脂から形成さ
れ、管12の被装着部分には、第１図及び第３図に示すよ
うに、プローブ14の突出部分が嵌合される凹所12aが形
成されている。この被装着部分は、管12において、ポン
プ20に近接する側に設定されている。この凹所12aは、
プローブ14の被装着位置を明示する機能と共に、凹所12
aを形成した分だけ管12の肉厚が減じられ、最小の厚さ
ｔを有するようになされることになり、超音波発信器26
aより発信された超音波の減衰を少なくする機能を発揮
することになる。

ここで、この最小の厚さｔは、凹所12aを形成する精度
と、超音波の減衰率との観点から設定されるものであ
り、この一実施例においては、0.5±0.2mm、即ち、この
厚さｔは、最大0.7mm、最小0.3mmの範囲内に設定されて
いる。

尚、この厚さｔは、第３図に示すように、全ての部分で
一定になされている。換言すれば、凹所12aの底面は、
管12の内周面に沿つた曲面から構成され、また、プロー
ブ本体24の基台24aに形成された突出部の下面も、この
管12の内周面に沿つた曲面から構成されている。

以上のように構成される超音波流量計10において、流速
計測用のプローブ14を用いる動作について説明する。

開心術において、補助心臓が用いられている場合に、こ
の補助心臓用のポンプ20の駆動状態を制御するために、
脱血した血液の流量が、この超音波流量計10により測定
される。この測定に際して、先ず、管12の凹所12aの底
面には、これとプローブ本体14との間に空気や気泡が入
り込み、超音波の減衰が大きくなることを防止するた
め、予じめゼリー状の液体が塗布される。このゼリーの
塗布後、流速測定用のプローブ14が、被計測流体として
の血液が流れる管、即ち、脱血カニユーラ12の、被装着
部分に嵌め込まれる。ここで、この被装着位置の管12の
部分には、凹所12aが形成されているので、操作者は、
この被装着位置を間違えることなく、確実に、且つ、容
易に認識できることになる。また、装着動作は、単に、
断面Ｃ字状に形成されたプローブ本体24の、互いに離間
された一対の把持片24dの先端部間を、管12に押し付け
ることで済む。即ち、一対の把持片24dは、弾性体から
形成されているので、これらの先端部間の距離が、管12
の直径より小さく設定されているものの、押し付け動作
に伴なつて、これら把持片24dは外方に開くこととな
る。その後、先端部が管12の直径部分を通過することに
より、把持片24dの弾性復帰力により再び閉じて、第2A
図に示す状態となる。このようにして、プローブ14は確
実に管12の外壁に把持され、この把持状態は良好に保持
されることになる。

この後、演算装置18の作動を開始することにより、検出
機構26の超音波発信器26aから超音波が、例えば、5MHz
の連続波として発信される。このように発信された超音
波は、管12内を流れている血液により反射され、この反
射された超音波は、ドツプラ効果により異なる周波数を
備えた状態で、超音波受信器26bで受信される。

この超音波受信器26bにおいて受信された所の流速に関
するデータは、ケーブル16を介して演算装置18に送ら
れ、この演算装置18において、情報処理がなされ、管12
内を流れる血液の流量が算出される。

このようにして、血液の流量が測定されて、開心術が終
了した後、プローブ14は管12から取り外され、一連の測
定動作は完了する。この後、管12に形成された凹所12a
は、この部分の厚さｔが、極めて薄く設定されているの
で、これを保護するために、ダミープローブ28が、第４
図に示すように管12の被装着部分に装着される。以上詳
述したように、この一実施例によれば、流速測定用のプ
ローブ14を、弾性体から断面略Ｃ字状に形成したので、
このプローブ14の装着状態は、良好に保持されると共
に、このプローブ14の装着動作は極めて簡略化され、ま
た、操作時間も短縮化されることになる。このようにし
て、緊急に流量の測定が必要になつた場合においても、
このプローブ14を用いることにより、確実に対処できる
ようになる。

また、この一実施例によれば、このプローブ14が装着さ
れる管12の被装着部分に、凹所12aが形成されているの
で、プローブ14の被装着位置を操作者が間違えることが
なくなる。また、管12に凹所12aを形成することによ
り、この被装着部分の管12の厚さは、極めて薄く設定さ
れ、従つて、測定に利用される超音波の減衰が良好に押
えられ、測定精度が向上することになる。

更に、一般にカニユーラはテーパが付けられているの
で、プローブ14の内径に応じたカニユーラの部分にこの
プローブ14を装着しないと、緩みによりプローブ14が脱
落したり、測定精度が劣化する虞があるが、この一実施
例によれば、被装着位置が凹所12aにより明示されるこ
とになるので、このような虞は完全に解消されることに
なる。

この発明は、上述した一実施例の構成に限定されること
なく、この発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形可能
であることは言うまでもない。

例えば、上述した一実施例においては、管12に形成され
る凹所12aを、第３図に示すように、この凹所12aが設け
られた管12の部分の厚さが一定となるように説明した
が、このような構成に限定されることなく、第５図に一
変形例として示すように、凹所12bの底面を平面から構
成し、この凹所12bを設けることにより設定される管12
の最小厚さを、前述したような厚さｔに規定するように
しても良い。このように凹所12bを設定することによ
り、この凹所12bの形成動作が簡略化される効果が達成
される。

また、上述した一実施例においては、凹所12aが形成さ
れる管12を、脱血カニユーラから構成されるように説明
したが、このような構成に限定されることなく、第６図
に他の変形例として示すように、送血カニユーラ22に凹
所22aを形成するようにしても良い。要は、この凹所
は、被測定流体が流れる部分であれば、どこにでも設定
されるものである。

［発明の効果］以上説明したように、この発明に係わる超音波流体計測
計によれば、管体に着脱自在に設けられる測定用プロー
ブを用いる場合において、測定用プローブの取り付け位
置を明確に明示でき確実に固定できるとともに、かつ流
速の測定精度をより向上できる超音波流体計測計を提供
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係わる超音波流体計測計の一実施例
が適用される流速測定用プローブ及びこれが用いられる
超音波流量計の構成を概略的に示す斜視図；第2A図及び第2B図は、プローブの管への装着状態を夫々
異なつた切断面で切断して示す断面図；第３図は凹所の形状を示す管の断面図；第４図はダミープローブの装着状態を示す斜視図；第５図は凹所の一変形例を示す断面図；そして、第６図は凹所の設定位置の他の変形例を示す正面図であ
る。図中、10……超音波流量計、12……管（脱血カニユー
ラ）、12a……凹所、14……流速測定用プローブ、16…
…ケーブル、18……演算装置、20……ポンプ、22……送
血カニユーラ、22a……凹所、24……プローブ本体、24a
……基台、24b……取付け台、24c……凹所、24d……把
持片、26……検出機構、26a……超音波発信器、26b……
超音波受信器、28……ダミープローブである。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内部を被計測流体が流れる管体と、該管体
に対して着脱自在に装着される流速測定用プローブとか
らなる超音波流体計測計であって、前記管体は、該管体の外周面において前記流速測定用プ
ローブが位置決め固定される凹所が形成され、かつ、前記流速測定用プローブは、前記凹部に対して少
なくとも一部が潜入される超音波検出手段と、前記管体
に対して前記流速測定用プローブを把持するために横断
面形状が略Ｃ字状に形成される弾性体からなる把持部
と、を具備することを特徴とする超音波流体計測計。
【請求項２】前記凹所が設けられた管体の部分の厚さ
は、管体の他の部分の厚さより充分に減じられている事
を特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の超音波流体
計測計。
【請求項３】前記凹所が設けられた管体の部分の厚さ
は、0.3乃至0.7mmに設定されている事を特徴とする特許
請求の範囲第２項に記載の超音波流体計測計。
【請求項４】前記凹所の底面は、曲面から構成され、凹
所が設けられた管体の部分の厚さは、所定の値に一定に
保たれている事を特徴とする特許請求の範囲第２項に記
載の超音波流体計測計。
【請求項５】前記凹所の底面は、平面から構成されてな
り、該凹所が設けられた管体の部分の厚さは中心部分に
おいて最も小さくなるように横断面形状が略Ｄ字状に形
成されている事を特徴とする特許請求の範囲第２項若し
くは第３項に記載の超音波流体計測計。