JPH09330132A

JPH09330132A - バルブ付半導体圧力センサモジュール及びそれを用いた圧力制御装置並びにその圧力制御装置を用いた標準圧力発生装置並びに血圧計

Info

Publication number: JPH09330132A
Application number: JP17166596A
Authority: JP
Inventors: Tomoyuki Koike; 智之小池
Original assignee: Omron Corp; Omron Tateisi Electronics Co
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 1996-06-12
Filing date: 1996-06-12
Publication date: 1997-12-22

Abstract

(57)【要約】【課題】小型で、組立が容易で、信頼性が高いバルブ
付半導体圧力センサモジュールを提供すること【解決手段】基板１０上面に、半導体圧力センサ１１
と、半導体バルブ１２を実装し、両者を覆うようにし
て、基板上面にケース１３を装着する。ケース内には、
導圧管１３ａを介して測定ガスが供給可能となり、ケー
ス内部が圧力室２０を構成する。半導体バルブは、加圧
液１８を加熱させ熱膨張させることによりダイアフラム
１５ａを湾曲させ、弁体１５ｂが貫通孔１７ａを開閉す
ることにより、バルブが開閉制御され、圧力室内のガス
をリーク可能とする。圧力室内に半導体バルブが設置さ
れたため、それらを覆うケースは１つでよく、また、両
者１１，１２を接続する配管も不要となるので、小型化
が図れる。配管がないので、接続部分での漏れもなく、
信頼性が向上する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、バルブ付半導体圧力セ
ンサモジュール及びそれを用いた圧力制御装置並びにそ
の圧力制御装置を用いた標準圧力発生装置並びに血圧計
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の圧力制御装置の一例を示すと、図
１に示すものがある。同図に示すように、半導体圧力セ
ンサ１と圧力バルブ（電磁バルブ）２を、Ｔ字型のシリ
コンチューブ３の２つの端部に接続し、さらに、Ｔ字型
の残りの端部に加圧ポンプを接続した構造がある。そし
て、図示省略の制御装置により半導体圧力センサ１の検
出信号に応じて圧力バルブ２のバルブが開閉制御される
ようになっている。

【０００３】すなわち、加圧ポンプを動作させ、その加
圧ポンプにより加圧された流体の一部がシリコンチュー
ブ３内に流入され、この時、半導体圧力センサ１にてシ
リコンチューブ３内の圧力を測定し、流体の圧力を検出
する。そして、その検出圧力が所定の値よりも大きい場
合には、圧力バルブ２のバルブを開いて圧力を低下さ
せ、逆に検出圧力が所定の値よりも小さい場合には、圧
力バルブ２のバルブを閉じ、圧力を上昇させることによ
り、一定の圧力に維持することができるようになってい
る。

【０００４】さらに、比較基準となる目標圧力を徐々に
変化させていくと、それに追従して流体の圧力も変化す
る。従って、例えば血圧計などのカフに供給する空気の
圧力を一旦所定の値まで上昇させた後、徐々に減圧して
いくような場合に、その圧力の制御を上記装置を用いて
行うことができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来の装置では、以下に示す種々の問題があった。す
なわち、圧力バルブ２が、電磁石によりバルブを開閉制
御するものであったため、その小型化に限界があった。
さらに、Ｔ字型のシリコンチューブ３を用いて半導体圧
力センサ１と圧力バルブ２とを後付で連結しているた
め、その組立工程が煩雑となる。しかも、連結部分が多
いため、その連結部分での漏れを発生するおそれもあ
る。その結果、製造後に、係る漏れなどがないかの検
査、試験を精度良く行う必要があり、係る検査に要する
処理も煩雑となる。

【０００６】そして本発明者は、圧力バルブを従来から
用いられる電磁バルブに替えて、実施の形態で説明する
半導体バルブ（図２（Ｂ）等参照）を用いることにより
小型化を図ることを考えた。すると確かに圧力バルブの
寸法形状の縮小化にともない、装置全体ではある程度の
小型化を図ることはできる。しかし、センサとバルブと
をチューブで配管接続する工程等は必要であり、連結部
分での漏れなどの上記した小型化以外の各種の問題は依
然として残る。

【０００７】さらに、圧力センサ１は、図示するように
センサ１を所定のパッケージＰ内に実装することにより
モジュール化された状態で取り扱われる。同様に半導体
バルブも、やはりバルブを何らかのパッケージ内に収納
することにより構成される。そして、モジュール化を図
ることを考えると、基板上にパッケージに収納された圧
力センサと別のパッケージに収納された圧力バルブを実
装し、さらにそれらを覆うようにして別のケース内に収
納することになる。従って、係るケースの高さ（厚さ）
は、圧力センサ１を収納したパッケージＰやセンサとバ
ルブを接続する配管（チューブ）の占有容積よりもさら
に大きくなるため、やはり小型化に限界が生じる。

【０００８】本発明は、上記した背景に鑑みてなされた
もので、その目的とするところは、上記した問題点を解
決し、小型で、組立が容易で、信頼性が高くかつコスト
安となるバルブ付半導体圧力センサモジュール及びそれ
を用いた圧力制御装置並びにその圧力制御装置を用いた
標準圧力発生装置並びに血圧計を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ため、本発明に係るバルブ付半導体圧力センサモジュー
ルでは、半導体圧力センサを収納した圧力室内に、半導
体バルブも収納し、前記半導体バルブを介して前記圧力
室内の流体を、外部に放出可能とした（請求項１）。

【００１０】そして好ましくは、前記半導体圧力センサ
と前記半導体バルブとを同一基板上に実装することであ
る（請求項２）。さらに、前記基板を除く前記圧力室を
構成する壁面に、前記圧力室内に測定対象の流体を供給
可能となる導圧管を一体に形成すると良い（請求項
３）。また、請求項２に記載のバルブ付半導体圧力セン
サモジュールを用い、前記基板上に、前記半導体圧力セ
ンサの出力に基づいて前記半導体バルブを制御する制御
回路を実装するようにしても良い（請求項４）。

【００１１】また、本発明に係る標準圧力発生装置で
は、所定の圧力の流体を出力する流体発生手段と、その
流体発生手段から出力される流体の全部または一部を取
得可能とした請求項１〜３のいずれか１項に記載のバル
ブ付半導体圧力センサモジュールと、前記半導体圧力セ
ンサの出力に基づいて前記半導体バルブを制御する制御
回路とを備えて構成した（請求項５）。

【００１２】また、本発明に係る血圧計では、カフと、
そのカフに所定圧力のガスを供給する手段と、前記カフ
に供給されるガスの全部または一部を取得可能とした請
求項１〜３のいずれか１項に記載のバルブ付半導体圧力
センサモジュールと、前記半導体圧力センサの出力に基
づいて前記半導体バルブを制御する制御回路と、前記カ
フに供給したガスの圧力に基づいて少なくとも血圧を測
定する血圧測定手段とを備え、前記カフに供給するガス
の圧力をバルブ付半導体圧力センサモジュールで制御可
能とした（請求項６）。そして好ましくは、請求項６に
記載のカフ以外の構成部品が、前記カフに一体的に取り
付けられるように構成することである（請求項７）。

【００１３】本発明では、半導体圧力センサと半導体バ
ルブとを同一の圧力室内に収納したため、個別のパッケ
ージが不要となり、小型（薄型）なものとなる。そし
て、この圧力室は、同時に半導体圧力センサから半導体
バルブへの流体の供給経路を構成するため、従来のよう
に、別途用意したチューブを用いる配管作業が不要とな
り、組立工程が簡略化する。また、連結部分の減少に伴
い、連結部分での漏れの発生の可能性は、可及的に抑制
される。

【００１４】

【発明の実施の形態】図２は、本発明に係るバルブ付き
圧力センサモジュールの第１の実施の形態を示してい
る。同図に示すように、基板１０の上面に、半導体圧力
センサ１１と、半導体バルブ１２を実装し、両者を覆う
ようにして、基板１０の上面にケース１３を装着した構
成を採っている。

【００１５】各部について詳述すると、基板１０は、セ
ラミック或いは通常のプリント基板に用いられるエポキ
シ基板などを用いて構成することができ、半導体圧力セ
ンサ１１と半導体バルブ１２の実装位置に、それぞれ貫
通孔１０ａ，１０ｂを設けている。そして、半導体圧力
センサ１１側の貫通孔１０ａは、センサに対し基準圧力
となる大気圧を導入するためのものである。また、半導
体バルブ１２側の貫通孔１０ｂは、ケース１３内に導入
された流体（圧力測定対象のガス）を外部に放出するた
めの逃がし孔（排気孔）として機能する。

【００１６】半導体圧力センサ１１は、本例ではピエゾ
抵抗式の圧力センサを用い、薄肉のダイアフラム１１ａ
が感圧部となり、その上面側が受圧面となる。つまり、
ダイアフラム１１ａと基板１０の上面との間にできる空
間１１ｂには、貫通孔１０ａを介して大気圧開放されて
いるので、その大気圧と、ダイアフラム１１ａの上面に
加わる圧力との差に応じた検出信号が出力される。この
出力は、ボンディングワイヤ１４を介して外部に取り出
し可能となっている。

【００１７】半導体バルブ１２は、同図（Ｂ）に拡大し
て示すように、ダイアフラム１５ａつきのシリコン基板
１５の上側に第１の固定基板１６を接合し、シリコン基
板１５の下側に第２の固定基板１７を接合し一体化して
いる。なお、第１，第２の固定基板１６，１７は、圧力
センサと同様にガラス基板で構成しても良いが、それに
限ることはなくシリコンなどの半導体で形成しても良
い。

【００１８】さらにダイアフラム１５ａの下面中央に
は、凸部が形成され弁体１５ｂとなっている。また、シ
リコン基板１５のダイアフラム１５ａの上部と、第１の
固定基板１６とで形成される空間内には、ダイアフラム
１５ａに対して圧力を加え、そのダイアフラム１５ａを
下側に向けて湾曲可能とする加圧液１８が充填されてい
る。この加圧液１８は、熱膨張係数の大きい液体（ゲル
状でも良い）で、加熱されると熱膨張し、周囲の内壁面
に所定の圧力を加える。すると、撓みやすいダイアフラ
ム１５ａがその圧力により変形するようになっている。
そして、前記加圧液１８に対する加熱は、例えばリード
線１９を介して図示省略のヒーター（熱伝導性の良好な
薄膜などで形成することができる）に通電することによ
りヒーターを加熱し、その時の熱を利用することができ
る。

【００１９】また、ダイアフラム１５ａの下面と第２の
固定基板１７との間にも所定の空間Ｓが形成されてい
る。そして、シリコン基板１５の下面の第２の固定基板
１７との接合面の一部に、凹溝１５ｃを形成し、接合し
た際にその凹溝１５ｃを介して前記空間Ｓを外部と連通
するようにしている。

【００２０】さらに、第２の固定基板１７には、その中
央部に上下に貫通する貫通孔１７ａが形成さている。そ
して、半導体バルブ１２を基板１０に実装した際には、
上記貫通孔１７ａが、基板１０に形成した貫通孔１０ｂ
と連通するようになっている。

【００２１】これにより、平常時（加熱していないと
き）は、同図（Ｂ）に示すように、弁体１５ｂが第２の
固定基板１７から離反しているので、ケース１３内に供
給された流体は、同図（Ａ）中矢印で示すように、凹溝
１５ｃ，空間Ｓ，貫通孔１７ａを介して外部に流出可能
となる。そして、加圧液１８が熱膨張すると、ダイアフ
ラム１５ａが下側に膨らみ、それにともない弁体１５ｂ
も下降し、弁体１５ｂが第２の固定基板１７の上面に接
触し、貫通孔１７ａを閉塞する。これにより、上記流体
の通路が遮断され、ケース１３内部は密閉空間となり、
ケース１３内に供給された流体外部に流出されない。さ
らに、弁体１５ｂの位置を途中で止ることにより、第２
の固定基板１７との距離を調整すると、バルブの開度が
調整でき、単位時間当たりの流出量を調整できる。

【００２２】ケース１３は、基板１０との接合面では気
密に接合され、その天面所定位置に圧力導入用の導圧管
１３ａが形成されている。この導圧管１３ａを介してケ
ース１３内に測定対象の流体を供給し、その流体の圧力
を半導体圧力センサ１２で検出するようになっている。
つまり、ケース１３の内部空間が、半導体圧力センサ１
２における圧力室２０を構成することになる。そして、
この圧力室２０内に、半導体バルブ１２が、半導体圧力
センサ１１とともに実装されることになる。なお、ケー
ス１３は、金属加工或いはプラスチックの射出形成など
により、一体的に形成することができる。

【００２３】次に、上記した装置の作用について説明す
る。圧力測定対象の流体（ガス等）を導圧管１３ａを介
してケース１３内に導入する。この時、半導体バルブ１
２を閉じておく（加圧液１８を熱膨張させる）と、ケー
ス１３内は密閉空間となるので、そのケース１３内の圧
力は、測定対象の流体の圧力と等価になる。

【００２４】従って、半導体圧力センサ１１からは、そ
の圧力に応じた検出信号が外部に出力される。そして、
従来と同様に、図示省略する外部の制御装置により、そ
の検出した現在の圧力に応じて半導体バルブ１２が開閉
制御される。

【００２５】この時、半導体圧力センサ１１と半導体バ
ルブ１２を同一のケース内に収納したため、個別のパッ
ケージが不要となり、小型（薄型）なものとなる。そし
て、本例では、ケース１３が、半導体圧力センサ１１に
対する圧力室２０を構成するとともに、圧力センサと半
導体バルブ間及び測定対象の流体を半導体バルブに供給
する機能（図１に示す従来のシリコンチューブに相当す
る機能）を有し、半導体圧力センサ１１と半導体バルブ
１２等を連結する配管が不要となり、組立工程が簡略化
する。また、ケース１３と基板１０との接合の気密性を
確保すれば、従来のような連結部分での漏れは生じな
い。そして、従来のチューブとの連結部分での気密性を
保持する処理に比べると、ケース１３と基板１０とを気
密に接合する方が容易で、信頼性も向上する。

【００２６】なお、上記した実施の形態では、半導体圧
力センサとしてピエゾ型のものを用いた例を説明した
が、本発明は、これに限ることはなく、例えば静電容量
型の圧力センサを用いてももちろん良い。そして、係る
場合に、圧力センサ１１′は、図３に示すように圧力が
高くなった場合に静電容量ギャップが広がる（ダイアフ
ラム１１ａがガラス基板２１から離れる）タイプのもの
でもよく、逆に図４に示すように、圧力が高くなった場
合に静電容量ギャップが狭くなる（ダイアフラム１１ａ
がガラス基板２１側に近づく）タイプの圧力センサ１
１′でもよく、任意の構成を採ることができる。なお、
この半導体圧力センサ１１′以外の構成は、いずれも上
記した図２に示す実施の形態と同様であるので、その詳
細な説明を省略する。

【００２７】また、使用する半導体バルブも、上記した
ものに限ることはない。一例をあげると、例えば、ダイ
アフラムの一部（周辺部分が好ましい）に熱膨張率の異
なる部材（金属）を成膜して加圧膜とし、その加圧膜に
電流を通電して発熱させる。すると、加圧膜とダイアフ
ラムとの間の熱膨張係数の相違から、バイメタルのよう
に機能し、ダイアフラムが所定方向に湾曲する。これを
利用してバルブの開閉制御を行うようにしても良い。ま
た、この構造の場合には、湾曲方向を任意に設定できる
ので、上記した実施の形態とは逆に、通電しない定常状
態で、バルブを閉塞するようにしても良い。

【００２８】図５は、本発明に係るセンサモジュールの
第２の実施の形態を示しており、上記した実施の形態並
びに変形例のものに比べ、センサ１１等を収容する圧力
室２０を構成するケースの構造を変えている。すなわ
ち、第１の実施の形態では、導圧管１３ａにシリコンチ
ューブ（フレキシブルチューブ）の一端を接続し、その
チューブの他端を加圧ポンプなどに接続する。そこで、
本実施の形態では、係るチューブとケースとを一体化し
た。これにより、当該チューブと導圧管との接続処理も
不要となり、より組み立て工程が簡略化する。

【００２９】そして、具体的には、シリコンチューブ２
２ａと、その先端を適当な形状に拡張形成したケース部
２２ｂとにより一体型ケース２２が形成されるようにな
っている。このケース部２２ｂの開口面の形状は、基板
１０の外形状よりも一回り小さくするとともに、そのケ
ース部２２ａの開口側内周面に凹溝２２ｃを形成し、そ
の凹溝２２ｃに基板１０を嵌め込むことにより一体化し
ている。この時、ケース部２２ｂの肉厚を厚くすること
により強度を発揮させ、ケース部２２ｂが容易に潰れた
りしないようにしている。

【００３０】なお、チューブ２２ａの他端（ケース部２
２ｂの反対側）は、図示するように１本のままでも良い
が、Ｔ（Ｙ）字型などの二股或いはそれ以上に分岐して
いても良く、種々の変更実施が可能となる。また、図示
の例では、基板１０の上には、圧力上昇に伴い静電容量
ギャップが広がるタイプの静電容量型の圧力センサ１
１′を実装した例を示したが、図示省略するが、図４に
示した静電容量ギャップが狭くなるタイプの静電容量型
圧力センサや、図２に示したピエゾ型の圧力センサを適
用してももちろん良い（以下の実施の形態でも同様）。
なおその他の構成並びに作用効果は、上記した各実施の
形態及び変形例と同様であるので、その詳細な説明を省
略する。

【００３１】図６は、本発明に係るセンサモジュールの
第３の実施の形態を示している。本実施の形態では、上
部開口した容器本体２８と、その容器本体２８に被せ、
その容器本体２８の開口部を閉塞する蓋体２９を備えた
筐体内に、半導体圧力センサ１１′，半導体バルブ１２
を実装する。つまり、圧力室２０を構成する部材が異な
る。

【００３２】具体的には、容器本体２８の底面所定位置
に、排気管２８ａを形成し、その排気管２８ａを介して
容器本体２８内部と外部とを連通可能としている。ま
た、蓋体２９の天面所定位置に、導圧管２９ａを形成
し、その導圧管２９ａを介して蓋体２９内部と外部とを
連通可能としている。そして、実際の使用状態では、導
圧管２８ａには、所定のチューブが装着され、そのチュ
ーブ，導圧管２９ａを介して測定対象の流体が筐体内に
導入されるようになる。さらに、蓋体２９を容器本体２
８に装着することにより、その接合面は密閉され、蓋体
２９と容器本体２８で形成される空間が圧力室２０を構
成することになる。

【００３３】そして、係る構成の筐体を用いて本センサ
モジュールを製造するには、まず、容器本体２８の底面
所定位置に半導体圧力センサ１１′と半導体バルブ１２
を固定する。この時、半導体バルブ１２の取付位置に
は、バルブ１２の排気用の貫通孔が、排気管２９ａに対
向し連通するような位置としている。この状態で、容器
本体２８に蓋体２９を被せ、密閉することにより行う。

【００３４】係る構成にすると、例えば導圧管２９ａを
介して所定の圧力の流体を筐体内に導入し、その筐体内
の圧力室２０の圧力を半導体圧力センサ１１′で検出
し、その検出圧力が目標と一致するように半導体バルブ
１２の開度を調整すると、排気管２８ａからは、目標圧
力と一致する圧力の流体が出力される（この原理・構成
自体は上記した各実施の形態でも同様である）。そし
て、本例では、排気管２８ａに所定のチューブを連結す
ることにより、任意の位置に設置されたそのチューブの
他端からは所望の圧力の流体を放出することができるよ
うになる。

【００３５】なお、本例では、容器本体２８の底面のう
ち、半導体圧力センサ１１′に対向する位置には貫通孔
を形成せず、半導体圧力センサ１１′のダイアフラム１
１′ａの下面側に大気圧が加わらないようにし、ダイア
フラム１１′ａの上面にかかる絶対圧力を測定する構成
としている。但し、上記した各実施の形態と同様に貫通
孔を設け、大気圧をダイアフラム１１′ａの下面に加わ
るようにしてももちろん良い。

【００３６】なお、本例における容器本体２８は、上記
した各実施の形態の基板１０の貫通孔１０ｂに所定の連
結用パイプを接続したものを一体的に形成したものと等
価である。よって、各実施の形態の基板１０の下面（貫
通孔１０ｂが形成された位置）に、係るパイプを固着し
ても同様の機能を発揮することができる。

【００３７】図７は、本発明に係る圧力制御装置の実施
の形態の一例を示している。同図に示すように、本例で
は、上記した各実施の形態に比べ、基板１０′の形状を
大きくする。すなわち、基板１０′上に実装する半導体
圧力センサ１１′及び半導体バルブ１２の実装スペース
よりも大きい形状としている。

【００３８】そして、基板１０′上には、半導体圧力セ
ンサ１１′及び半導体バルブ１２に加えてセンサ出力信
号に基づいて圧力を求めるセンサ回路や、その求めた圧
力に基づいて半導体バルブ１２の開閉を制御する制御回
路等を構成するための電子部品２５を実装している。こ
れら、所定の回路を構成するための電子部品２５相互間
の接続や、センサ１１′及びバルブ１２との接続は、基
板１０′上に形成したプリント配線により行っている。
さらに、ケース１３は、上記した各実施の形態と同様
に、半導体圧力センサ１１′及び半導体バルブ１２を覆
うように基板１０′上面に接合している。これにより、
電気的な接続が容易に行えるとともに、接続のための無
駄な空間を節約でき、より小型化が図れる。また、１枚
のボード（基板１０′）に設置されるので、その後の取
り扱いも容易となる。なおその他の構成並びに作用効果
は、上記した各実施の形態及び変形例と同様であるの
で、その詳細な説明を省略する。

【００３９】そして、本発明の圧力制御装置では、上記
した実施の形態を基本とし、図８に示すように、基板１
０′に装着するケース１３′として、半導体圧力センサ
１１′，半導体バルブ１２に加え、各種回路を構成する
電子部品２５も同時に覆うようにしても良い。これによ
り、電子部品２５及びそれらを結ぶ配線もケース１３′
により保護されるので、使用時に電子部品２５などにふ
れて損傷するおそれもなく、信頼性が向上する。

【００４０】また、ケース１３′と基板１０′の接続
は、例えば接着剤などにより行うことができるほか、図
９に示すように、ケース１３′の下端にフランジ部１
３′ｂを設け、そのフランジ部１３′ｂの部分にて、ね
じ２６によりを用いて接合するようにしてもよい。そし
て、この時気密性を確保するためには、フランジ部１
３′ｂと基板１０′の間に、所定のパッキン２７を介在
させることである。

【００４１】さらに、このように電子部品２５もケース
で覆うタイプのものに対しても、図５に示した第２の実
施の形態の特徴である一体型ケースを適用できる。すな
わち、図１０に示すように、チューブ２２′ａと、ケー
ス部２２′ｂとを一体化した一体型ケース２２′を基板
１０′に嵌め込むようにする。

【００４２】そして、図８〜図１０に示すものは、いず
れも導圧管１３′ａ或いはチューブ２２′ａを介してケ
ース内に測定対象の流体が導入され、そこにおいて半導
体圧力センサ１１′で圧力が測定され、その測定結果に
応じて半導体バルブ１２が開閉されるようになってい
る。なお、その他の構成並びに作用効果は、上記した各
実施の形態及び変形例と同様であるので、その詳細な説
明を省略する。また、図示省略するが、第３の実施の形
態のような筐体（下側に排気管を設けたもの）のタイプ
についても、筐体内に電子部品等を収納するようにして
ももちろん良い。

【００４３】図１１は、本発明に係る標準圧力発生装置
の実施の形態の一例を示している。本例では、加圧ポン
プ３０と、半導体バルブ圧力センサモジュール３１とを
Ｔ字型のフレキシブルチューブ３２で連結する。加圧ポ
ンプ３０は、加圧ポンプ制御回路３３により、一定の圧
力のガスを出力するように制御される。これにより、セ
ンサモジュール３１及びフレキシブルチューブ３２の先
端３２ａには、所定の圧力のガスが供給されることにな
る。

【００４４】センサモジュール３１は、本例では上記し
た第１，第３の実施の形態及びその変形例等の制御回路
が基板に実装されていないタイプのものを用いている。
従って、センサモジュール３１の外部に制御装置３５を
接続している。

【００４５】この制御装置３５は、半導体圧力センサ１
１，１１′からの検出信号に基づいて圧力を求めるセン
サ回路３５ａと、その前記回路３５ａで求めた圧力を設
定した目標圧力と比較する設定比較回路３５ｂと、その
設定比較回路３５ｂの比較結果に応じて、圧力室内の圧
力を目標圧力になるように半導体バルブ１２を開閉制御
する半導体バルブ制御回路３５ｃとを備えている。

【００４６】係る構成にすると、加圧ポンプ３０からは
所定の圧力のガスが出力され、そのガスがノズル３７を
介して外部に出力可能となる。この時、センサモジュー
ル３１により、圧力室内のガス圧が目標圧力になるよう
に加圧ポンプ３０より供給されたガスの一部をセンサモ
ジュール外に排気する。そして、圧力室とフレキシブル
チューブ３２内の圧力は等しくなるので、結果としてノ
ズル３７からは所望の目標圧力と等しい標準圧力のガス
が出力される。なお、設定・比較回路３５ｂを操作する
ことにより、目標圧力を変更可能となり、これにより、
任意の圧力（加圧ポンプから出力される圧力以下）のガ
スを出力可能となる。

【００４７】そして、上記各部品３０〜３３，３５を筐
体３６内に実装し、さらにフレキシブルチューブ３２の
先端３２ａを筐体３６の側面に取り付けたノズル３７に
連結する。なお、加圧ポンプ３０と加圧ポンプ制御回路
３３により標準圧力発生器３８を構成することになる。
また、半導体バルブ付き圧力センサモジュール３１と制
御装置３５を組み合わせることにより、圧力制御装置が
構成される。従って、別部品で構成したセンサモジュー
ル３１と制御装置３５に替えて、図７〜図１０等に示し
た同一基板上にセンサ，バルブと各種電子部品等を実装
して形成された本発明の圧力制御装置を適用してももち
ろん良い。

【００４８】図１２は、本発明に係る標準圧力測定装置
の別の実施の形態を示している。本例では、使用する半
導体バルブ付き圧力センサモジュール３１′として、上
記した第３の実施の形態のものを用いた例である。そし
て、標準圧力発生器３８′と、圧力制御装置４２（セン
サモジュール３１′＋制御装置３５）とを別部材で構成
している。すなわち、標準圧力発生器３８′の出力と、
センサモジュール３１′の導圧管２９ａとを１本の接続
チューブ４１で接続する。さらに、センサモジュール３
１′の排気管２８ａに、別のチューブ４４を接続するこ
とにより構成される。

【００４９】そして、各部について詳述すると、標準圧
力発生器３８′は、上記した図１１に示した加圧ポンプ
３０と加圧ポンプ制御回路３３とを備えて構成されるも
のと同様のもので、所定の圧力のガスが出力されるよう
になっている。また、圧力制御装置４２は、センサモジ
ュール３１′に制御装置３５を接続し、圧力室内の圧力
が設定比較回路３５ｂで設定された目標圧力になるよう
に制御される。

【００５０】そして、本例では、標準圧力発生器３８′
から出力されるガスが、そのまますべてセンサモジュー
ル３１′内の圧力室に供給され、その供給されたガス
が、そのまますべてチューブ４４を介して排出されるよ
うになる。従って、圧力室内のガス圧とチューブ４４を
介して排出される圧力が等しくなるので、上記のように
制御装置３５を作動させ、圧力室内の圧力を目標圧力に
なるように制御することにより、チューブ４４からは、
その目標圧力に減圧されたガスが出力されることにな
る。なお、本例でも、制御装置と、センサ及びバルブを
同一基板上に実装した構成を採ることももちろんでき
る。

【００５１】図１３は、本発明に係る圧力計の好適な実
施の形態の一例を示している。同図に示すように、加圧
ポンプ５０と、半導体バルブ付き圧力センサモジュール
５１と、カフ５２をＴ字型のフレキシブルチューブ５３
で連結する。そして、加圧ポンプ５０及びセンサモジュ
ール５１は、制御回路・血圧測定回路５４に接続され、
その動作が制御されるようになっている。そして、この
制御回路・血圧測定回路５４内には、加圧ポンプの動作
制御や、センサモジュール５１に対する制御回路（図１
１，図１２に示す制御回路３５に対応するもの）が実装
され、さらに血圧測定に必要な回路が組み込まれてい
る。そして、測定した血圧に関するデータ等が表示パネ
ル５４ａに表示されるようになっている。

【００５２】つまり、センサモジュール５１により、カ
フ５２に供給される圧力が精度よく制御することができ
るてので、高精度な測定ができる。すなわち、一般にこ
の種の電子血圧計は、上腕或いは人差し指に巻いたカフ
５２に、空気を送り込み、上腕或いは人差し指を締め付
けて血管を圧迫することにより、心拍脈波の発生する最
大圧力と最小圧力を得て測定する。その際、圧力の値を
正確に制御する必要があり、また、例えば一度加圧した
後圧力を減少しながら上記心拍脈波を検出する方式の場
合、微小リークによる圧力減少制御を行うことが、心拍
脈波の有無の境界となる圧力を正確に検出する上で不可
避となり、本例では、精度抑圧力の制御が行えるので、
結果として、従来よりも高精度な圧力測定ができるよう
になった。

【００５３】さらに、上記した各実施の形態で説明した
ように、センサモジュール５１が非常に小型にできるの
で、血圧計全体を小型化（従来のものに比べ、約１／５
程度）することができる。その結果、例えば図１４に示
すように、カフ５２に制御回路・血圧測定回路５４及び
加圧ポンプ５１，センサモジュール５１を実装し、一体
化することが可能となる。つまり、腕時計のようにカフ
５２を巻き付けた状態で、血圧の測定（図示の例では手
首の動脈からの信号により血圧を求める）が可能とな
り、携帯性が向上する。従って、通常の静的状態での血
圧測定はもちろんのこと、動的状態（運動中等）での血
圧測定も簡単に行える。

【００５４】なお、従来のカフと測定系とが別部材で構
成された血圧計に対しても本発明が適用できるのはもち
ろんである。

【００５５】

【発明の効果】以上のように、本発明に係るバルブ付半
導体圧力センサモジュール及びそれを用いた圧力制御装
置並びにその圧力制御装置を用いた標準圧力発生装置並
びに血圧計では、同一の圧力室内に半導体圧力センサと
半導体バルブとを収納したため、個別にパッケージ化す
るものに比べて、さらに小型なものとなる。この個別パ
ッケージの不要並びに圧力室がセンサとバルブとを連結
する経路を構成するため、後工程での接続作業が不要と
なり組立が容易で、信頼性が高くなる。そして、部品点
数の削減並びに組み立て作業の容易性から、かつコスト
安となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来例を示す図である。

【図２】本発明に係るセンサモジュールの第１の実施の
形態を示す図である。

【図３】その変形例を示す図である。

【図４】その変形例を示す図である。

【図５】本発明に係るセンサモジュールの第２の実施の
形態を示す図である。

【図６】本発明に係るセンサモジュールの第３の実施の
形態を示す図である。

【図７】本発明に係る圧力制御装置の好適な一実施の形
態を示す図である。

【図８】本発明に係る圧力制御装置の好適な他の実施の
形態を示す図である。

【図９】本発明に係る圧力制御装置の好適な他の実施の
形態を示す図である。

【図１０】本発明に係る圧力制御装置の好適な他の実施
の形態を示す図である。

【図１１】本発明に係る標準圧力発生装置の好適な一実
施の形態を示す図である。

【図１２】本発明に係る標準圧力発生装置の好適な他の
実施の形態を示す図である。

【図１３】本発明に係る血圧計の好適な一実施の形態を
示す図である。

【図１４】本発明に係る血圧計の好適な他の実施の形態
を示す図である。

【符号の説明】

１０，１０′ 基板１１，１１′ 半導体圧力センサ１２半導体バルブ１３，１３′ ケース１３ａ，１３′ａ，２９ａ導圧管２０圧力室２２一体型ケース２２ａチューブ（導圧管）２９蓋体２９ａ導圧管３１，３１′ バルブ付き圧力センサモジュール３５制御装置３８，３８′ 標準圧力発生器４２圧力制御装置５０加圧ポンプ５１バルブ付き圧力センサモジュール５２カフ５４制御回路血圧測定回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｆ１６Ｋ 37/00 Ｇ０１Ｌ 7/08 Ｇ０１Ｌ 7/08 9/08 9/08 Ｈ０１Ｌ 23/00 Ｈ０１Ｌ 23/00 Ａ６１Ｂ 5/02

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】半導体圧力センサを収納した圧力室内
に、半導体バルブも収納し、前記半導体バルブを介して前記圧力室内の流体を、外部
に放出可能としたことを特徴とするバルブ付半導体圧力
センサモジュール。
【請求項２】前記半導体圧力センサと前記半導体バル
ブとを同一基板上に実装したことを特徴とする請求項１
に記載のバルブ付半導体圧力センサモジュール。
【請求項３】前記基板を除く前記圧力室を構成する壁
面に、前記圧力室内に測定対象の流体を供給可能となる
導圧管を一体に形成したことを特徴とする請求項２に記
載のバルブ付半導体圧力センサモジュール。
【請求項４】請求項２に記載のバルブ付半導体圧力セ
ンサモジュールを用い、前記基板上に、前記半導体圧力センサの出力に基づいて
前記半導体バルブを制御する制御回路を実装したことを
特徴とする圧力制御装置。
【請求項５】所定の圧力の流体を出力する流体発生手
段と、その流体発生手段から出力される流体の全部または一部
を取得可能とした請求項１〜３のいずれか１項に記載の
バルブ付半導体圧力センサモジュールと、前記半導体圧力センサの出力に基づいて前記半導体バル
ブを制御する制御回路を備えたことを特徴とする標準圧
力発生装置。
【請求項６】カフと、そのカフに所定圧力のガスを供給する手段と、前記カフに供給されるガスの全部または一部を取得可能
とした請求項１〜３のいずれか１項に記載のバルブ付半
導体圧力センサモジュールと、前記半導体圧力センサの出力に基づいて前記半導体バル
ブを制御する制御回路と、前記カフに供給したガスの圧力に基づいて少なくとも血
圧を測定する血圧測定手段とを備え、前記カフに供給するガスの圧力をバルブ付半導体圧力セ
ンサモジュールで制御可能としたことを特徴とする血圧
計。
【請求項７】請求項６に記載のカフ以外の構成部品
が、前記カフに一体的に取り付けられたことを特徴とす
る血圧計。