(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヒータを形成したフレキシブル基材を、媒体が流れる生体内の管状器官に沿うように配置された配管内に実装し、実装されたフレキシブル基材の前記ヒータから発生する熱量が前記媒体に伝達される状態を検出することで、生体内の管状器官内を流れる媒体の流量を測定する流量センサであって、
前記フレキシブル基材上に二つ以上形成されたヒータのそれぞれが、同一条件において同一の加熱性能を有した対称構造をなし、かつ、前記各ヒータに前記生体外部から電力を供給する線状部材が、同一条件において同一の加熱性能を有する対称構造をなすことで、前記配管内のヒータ及び線状部材による熱分布が対称となるように構成し、
前記複数の線状部材は、前記管状器官内から前記生体外部へ、前記管状器官内壁に対し交差するように突出していることを特徴とする生体埋め込み型流量センサ。
【請求項２】
請求項１に記載の生体埋め込み型流量センサにおいて、
前記生体は、一定範囲内で動く作動部位を有し、
該作動部位の作動範囲外に、前記線状部材のうち生体外部へ突出した部分が設けられていることを特徴とする生体埋め込み型流量センサ。
【請求項３】
請求項２に記載の生体埋め込み型流量センサにおいて、
前記生体埋め込み形流量センサが設置される位置が、動物の気管であり、
前記線状部材に接続された電気配線部材が、前記動物の背部から動物の外部に取り出されることを特徴とする生体埋め込み型流量センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生体の管状器官内を流れる気体、液体等の媒体の流量を検出することができる生体埋め込み型流量センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、フレキシブル基材にヒータを形成し、このフレキシブル基材を管内壁形状に沿うように管内壁に実装するような構造の流量センサがある。この流量センサは、厚さ数ミクロンのフィルム上にセンサを作製し、これを流速が最も小さくなる配管の内壁面に実装しているため、センサ設置に伴う流体抵抗の増加を極限まで低減できるという特徴がある（例えば、特許文献１参照）。また、上記流量センサを熱収縮チューブにより小型化する技術もある（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２００７−１２７５３８号公報
【特許文献２】特開２００９−１６８４８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところが、特許文献１および特許文献２で述べられている流量センサは、カテーテル構造に流量センサを組み込む形態になっており、流量センサを生体の管状器官に埋め込んで管状器官内の媒体の流量を計測すること、例えば、動物実験用のラットなどの気道に埋め込むことはできない。また、従来のカテーテル構造の流量センサでは、配管内の流体の流れ方向に沿って、センサへの電気的配線が伸びているために、配管内の流体の流れの向きにより、流量に対するセンサ出力特性（上流側から流れる場合の出力値と、下流側から流れる場合の出力値）が異なってしまい、呼気吸気などの往復流を正確に計測できないという問題がある。【０００４】
以下にその態様を詳細に述べる。特許文献１では、「ヒータへの電極取出しは、ヒータが形成されたフレキシブル基板の一部を、内部に流体が流れる配管の端部にて管外に折り曲げて行われる」と記載されており、また、願書の添付図面の記載によれば、「ヒータに連結する薄膜配線はヒータと同様にフレキシブル基板上に形成され、かつ、配線は配管の一方向から取り出す構造」になっている。【０００５】
このことから、特許文献1では、「ヒータへの電力供給は、先ず管内にて配管の一方向から薄膜配線で取り出され、最終的に配管端部にて管外に折り曲げられて外部に接続する構成である」ので、配管内の流体の流れが上流側から流れる場合と下流側から流れる場合とで、センサ出力特性が異なるという現象が生じている。【０００６】
特許文献２も基本的には、上記特許文献1と同様に、「ヒータへの電力供給をする薄膜配線は配管内部にて管の一方向から取り出される構造」になっているので、同様の現象が生じている。【０００７】
このような「ヒータへ電力を供給する配線が配管内で、かつ、配管の一方向から薄膜配線で取り出す構造になっている場合に、配管内の媒体の往復流を正確に計測できない」の理由を詳細に検討したところ、以下のように考察することができた。【０００８】
すなわち、ヒータへ電力を供給する薄膜配線も電気的抵抗値を有しているために、わずかではあるが薄膜配線部は、発熱体と同様の機能を果たす。従って、上記のようにヒータに対して、薄膜配線を配管内の流体の流れ方向から取り出すと、薄膜配線も発熱体になるため、ヒータ上での熱分布が非対称となり、その結果、配管を流れる流体の方向によりセンサの出力特性が変化する。【０００９】
その結果、一方向の流れに対してのみ流量計測するのであれば何ら問題は生じないが、呼気吸気などの往復流計測に適用すると、流体の流れの方向によりセンサ出力値が異なり、流体の流量を正確に計測できないという課題が生じていたのである。【００１０】
本発明は、上記課題を解決するもので、生体の管状器官に埋め込んで管状器官内の媒体の流量計測を正確に行うことができる生体埋め込み型流量センサ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】
【００１１】
上記目的を達成するためになされた本発明の第１局面の生体埋め込み型流量センサは、ヒータを形成したフレキシブル基材を、媒体が流れる生体内の管状器官に沿うように配置された配管内に実装し、実装されたフレキシブル基材の前記ヒータから発生する熱量が前記媒体に伝達される状態を検出することで、生体内の管状器官内を流れる媒体の流量を測定する流量センサであって、
前記フレキシブル基材上に二つ以上形成されたヒータのそれぞれが、同一条件において同一の加熱性能を有した対称構造をなし、かつ、前記各ヒータに前記生体外部から電力を供給する線状部材が、同一条件において同一の加熱性能を有する対称構造をなすことで、前記配管内のヒータ及び線状部材による熱分布が対称となるように構成し、
前記複数の線状部材は、前記管状器官内から前記生体外部へ、前記管状器官内壁に対し交差するように突出していることを特徴とする。
【００１２】
上記した構成では、流量計測のためのフレキシブル基材上に二つ以上形成されたヒータが同一条件において同一の加熱性能を有した対称構造をなし、かつ、各ヒータに前記生体外部から電力を供給する線状部材が、同一条件において同一の加熱性能を有した対称構造をなすことで、前記配管内のヒータ及び線状部材による熱分布が対称となるように構成されているため、配管内の媒体の流れの向きに寄らずに、配管内を流れる媒体の流量に対するセンサ出力特性を同じにすることができ、その結果、呼気吸気などの往復流を正確に計測できる。また、フレキシブル基材を生体内の管状器官の内壁形状に沿うように生体内の管状器官の内壁に実装した場合、センサ設置に伴う流体抵抗を極限まで低減できる。【００１３】
また、「複数のヒータが、同一条件において同一の加熱性能を有する」とは、例えば、複数のヒータが同じ材料で形成されている場合には、同一の大きさ及び形状をしている場合であり、材料が異なれば同一の大きさや形状でない場合も含まれる。また、「線状部材が同一条件において同一の加熱性能を有する」構造とは、上記ヒ―タの構造と同様の内容を意味する。【００１４】
そして、複数の線状部材は、前記管状器官内から前記生体外部へ交差するように突出しているので、複数の線状部材を介してフレキシブル基板上のヒータに生体外部から電力を供給することできる。それにより、例えば、人間や動物などの生体内の管状器官に埋め込んでも、センサ部分に外部からセンサへの信号のやり取りが可能である。なお、生体内の管状器官としては、媒体として空気が流れる気道以外に、媒体として液体が流れる血管や尿管あるいは固形流動物が流れる腸管などが考えられる。【００１５】
ところで、線状部材に対して外部から電源を供給するには、種々の方法が考えられるが、複数の線状部材に対して外部から有線又は無線で電源を供給するため、線状部材は生体内の管状器官を貫通して前記生体の外部へ突出するように構成されるとよい。【００１６】
このようにすると、外部から電源供給を行うことができるので、電池の容量に制限されず、長時間に亘る生体内の管状器官内の媒体の流量を計測することができる。
なお、「有線で電源を供給する線状部材」とは、例えば、生体に可能な限り悪影響を与えないように被覆された銅線やアルミ線などの電源配線を意味しており、「無線で電源を供給する線状部材」とは、例えば、線状やループ状の空中線（アンテナ）を意味している。【００１７】
また、生体は、手足や口、あるいは尾といった作動部位を有しているため、管状器官内の媒体の流量検出の際、線状部材がそれら作動部位によって破壊される可能性がある。そこで、本発明の第２局面のように、前記生体は、一定範囲内で動く作動部位を有し、
該作動部位の作動範囲外に、前記線状部材のうち生体外部へ突出した部分が設けられているのが望ましい。
【００１８】
更には、線状部材のうち生体外部へ突出した部分が生体の作動部位によって破壊されない位置であるようにすると、管状器官内の媒体の流量計測中に、生体の作動部位によって線状部材が破壊されないので、都合がよい。【００１９】
さらに、本発明の第３局面のように、生体埋め込み形流量センサが設置される位置が、動物の気管であり、前記線状部材に接続された電気配線部材が、前記動物の背部から動物の外部に取り出される。【００２０】
このように生体埋め込み形流量センサが設置される位置が気管である場合、線状部材が前記気管から突き出るように外部に取り出され、前記線状部材に接続された電気配線部材は、前記生体の背部まで引き回された後に、前記背部から動物の外部に取り出されるのが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本実施形態の埋め込み型小型流量センサの使用概念を示す図である。
【図２】本実施形態の具現化した埋め込み型小型流量センサの構造を示す図である。
【図３Ａ−３Ｄ】本実施形態の埋め込み型小型流量センサに用いられているフィルム基板の薄膜配線とワイヤー状電気配線との接続方法を示す図である。
【図４】本実施形態のフィルム状流量センサの写真を示す図である。
【図５Ａ−５Ｆ】本実施形態の埋め込み型小型流量センサを埋め込みが可能な外径数ミリメートル以下に小型化する手法を示す図である。
【図６】本実施形態の埋め込み型小型流量センサの実装の様子を示す図である。
【図７】本実施形態の流量センサの入力電力と検出流量との関係例を示す図である。
【図８Ａ−８Ｃ】比較例として従来タイプの流量センサ（従来センサ）における電気的配線取出し構造の場合における、ヒータ上での温度分布と、流量とセンサ出力との関係を示す図である。
【図９Ａ−９Ｃ】本実施形態の流量センサにおける電気的配線取出し構造の場合における、ヒータ上での温度分布と、流量とセンサ出力との関係を示す図である。
【図１０Ａ−１０Ｂ】本実施形態の埋め込み型小型流量センサを実験動物であるラットに埋め込んだときの実装の様子を示す図である。
【図１１】本実施形態の埋め込み型小型流量センサをラットの気道に埋め込んだ後、流量センサで、直接、ラット活動時の気道での呼気吸気特性を評価したときの結果を示す図である。
【符号の説明】
【００２２】
１…実験用動物、２…気道（管状器官）、３…埋め込み型小型流量センサ、４…ワイヤー状電気配線（電気配線部材）、５…フィルム状フレキシブル電気配線、１０…フィルム状流量センサ、１１…フィルム基板、１２…ヒータ、１３…薄膜配線（線状部材）、１５…異方性導電フィルム、２０…熱絶縁用空洞構造、２１…流路、３０…配管、４０…位置合わせ用冶具、４１…溝、４２…樹脂フィルム、５０…熱収縮チューブ、５１…配線取り出し用スリット。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明を実施するための最良の形態をより詳細に説明する。
本発明を具体化した実施の形態の埋め込み型小型流量センサの使用概念を図１に示す。ラットおよびマウスなどの実験用動物１の気道２に、埋め込み型小型流量センサ３を埋め込み、実験用動物１の活動時における呼気吸気状態を定量的に埋め込み型小型流量センサ３にて計測評価する。
【００２４】
埋め込み型小型流量センサ３と外部との電気的な信号のやり取りは、埋め込み型小型流量センサ３に接続したワイヤー状電気配線４を用い、このワイヤー状電気配線４を実験用動物の皮膚下で、背の部分まで回し、背にて外部に取り出す。
【００２５】
これにより、実験用動物１が活動時における呼気吸気状態を計測評価する際に、動物の手・足や口、あるいは尾等の作動部位でもってワイヤー状電気配線４を引っ掻くのを防止するので、ワイヤー状電気配線４は動物の手等の作動部位でもって破壊されない。
【００２６】
なお、埋め込み型小型流量センサの外径は、適用する実験動物の気道２の大きさに併せて決定するのが望ましい。例えば、マウスの場合、埋め込み型小型流量センサの外径は、１．５ｍｍから１．８ｍｍ程度で、ラットの場合は１．８ｍｍから２．０ｍｍ程度が望ましい。
【００２７】
次に、本発明を具現化した実施の形態の埋め込み型小型流量センサの構造を図２に示す。
埋め込み型小型流量センサ３は、配管内壁に沿うように配置したフィルム状流量センサ１０と熱絶縁用空洞構造２０と流路２１と配管３０とからなる。フィルム状流量センサ１０は、フィルム基板１１上にヒータ１２と、ヒータに電力を供給する薄膜配線１３とからなる。フィルム基板１１は配管３０の内壁に沿うように配置されており、これにより配管３０内にセンサ１０の設置に伴う、配管３０内の流路２１を流れる流体の流れの乱れを極限まで低減している。
【００２８】
また、フィルム基板１１上に形成した二組のヒータ１２と薄膜配線１３は、何れも同一形状であって、同一条件において同一の加熱性能を有した対称構造をなすことで、前記配管３０内のヒータ１２及び薄膜配線１３による熱分布を対称となるように構成している。
【００２９】
更に、薄膜配線１３は、管状器官である気道から生体外部へ突出するように配置されている。具体的には、配管３０内の流路２１を流れる流体の流れに対して、交差（垂直）するように配管３０内から外部に取り出されており、流れの向きが反転した場合でも、二組のヒータ１２と薄膜配線１３とが同一条件で反転した状態になっている。これにより、配管３０内の媒体の流れの向きに寄らずに、流量に対するセンサ出力特性が同じになる。
【００３０】
また、フィルム基板１１に設けた薄膜配線１３の端部には異方性導電フィルム１５を用いてワイヤー状電気配線４が接続されている。これにより、埋め込み型小型流量センサ３を動物の気道に埋め込んだ場合でも、皮膚下においてワイヤー状電気配線４を容易に背の部分に引き回すことができ、かつ、背部から取り出した後も、信頼性の高い配線取出しが可能となる。
【００３１】
なお、ワイヤー状電気配線４には、物理的な張力がかかる可能性を考慮して、適用すべき直径を決定することが望ましい。なお、異方性導電フィルム１５を介してワイヤー状電気配線４（電気配線部材）に接続されている薄膜配線１３が、埋め込み型小型流量センサ３のヒータ１２に電力を供給する線状部材として機能している。
【００３２】
埋め込み型小型流量センサ３にはフィルム基板１１上に形成したヒータ１２の熱絶縁を図るために、ヒータ外周部に熱絶縁用空洞構造２０が形成されている。熱絶縁用空洞構造２０を形成するために、埋め込み型小型流量センサ３の配管３０は樹脂材による二重構造になっている。これにより、ヒータ基板に対する熱絶縁が図られ、一分間に１０〜２０回の呼吸を計測することが可能となる。
【００３３】
また、異方性導電性フィルム１５を用いて薄膜配線１２とワイヤー状電気配線４とを接続している部分は、更に外側に樹脂材による円筒構造が設けられ、この部分から流体が漏れることなく、ワイヤー状電気配線４のみを外部に取り出す構造になっている。
【００３４】
なお、図２には、二組のヒータを用いて、配管内の流量とその向きを検出する場合を示したが、用途に応じて、一つのヒータと、その両外に検出用のセンサを設けるという方法もある。この場合には、測定できる流量範囲が狭くなるが、その反面、少ない流量において高精度に流量計測できるという特徴がある。
【００３５】
また、図２には円筒状の管を用いた場合を示したが、これ以外の形状の管（例えば、楕円および四角形断面）の場合でも、本センサはフィルム基板１１の柔軟性を活かして、管内壁構造に応じて変形させ、内壁に適応させることもできる。従って、管内壁上に設置するセンサ形態も測定したい管の形状に応じて変更することが望ましい。
【００３６】
次に、本実施の形態の埋め込み型小型流量センサに用いられているフィルム基板の薄膜配線とワイヤー状電気配線との接続方法を図３Ａ−３Ｄに示す。
図３Ａにおいて、先ず、位置合わせ用治具４０に設けた溝４１にワイヤー状電気配線４を挿入し、ワイヤー状電気配線４を固定する。なお、最後の接続工程で、異方性導電性フィルム１５が位置合わせ用治具４０に密着するのを防止するために、接続箇所のワイヤー状電気配線４の下側には、樹脂フィルム４２を設けておく。
【００３７】
なお、樹脂フィルム４２については、適用先に応じてその材質を決定することが望ましい。また、接続箇所のワイヤー状電気配線４の一部は、異方性導電性フィルム１５でフィルム基板１１に形成した薄膜配線１３と電気的な接続をするために、絶縁被覆が取り除かれている。
【００３８】
図３Ｂにおいて、接続箇所のワイヤー状電気配線４の上に、異方性導電性フィルム１５を載せる。
図３Ｃにおいて、フィルム基板１１に設けた薄膜配線１３を、薄膜配線１３が異方性導電フィルム側になるようにし、かつ、薄膜配線１３と接続箇所のワイヤー状電気配線４とが電気的に導通するように位置合わせを行う。最後に、接続箇所を熱圧着により密着させ、薄膜配線１３とワイヤー状電気配線４とを、物理的かつ電気的に接続する。なお、フィルム基板１１上へのヒータ１２と薄膜配線１２の作製には、金属薄膜形成技術とホトリソグラフィー技術を用いる。
【００３９】
図３Ｄにおいて、上記方法にて作製したフィルム状流量センサ１０の概観を示す。
本発明のフィルム状流量センサの写真を図４に示す。図４内の上側にはヒータ部分の拡大写真を、そして下側にはフィルム状流量センサ１０の全体の様子を示してある。
【００４０】
図４には、厚さ数ミクロンの樹脂フィルム上に、クロム（５０ナノメートル）、金（２５０ナノメートル）でヒータ１２と薄膜配線１３とを形成した場合を示してある。なお、図４には、二組のヒータを用いて、配管内の流量とその向きを検出する場合を示したが、用途に応じて、一つのヒータと、その両外に検出用のセンサを設けるという方法もある。この場合には、測定できる流量範囲が狭くなるが、その反面、少ない流量において高精度に流量計測できるという特徴がある。
【００４１】
次に、本実施の形態の埋め込み型小型流量センサを埋め込みが可能な外径数ミリメートル以下に小型化する手法を図５Ａ−５Ｆに示す。本実施の形態では、熱収縮性樹脂チューブを用いて、フィルム状流量センサ１０を配管内壁に実装し、かつ、その大きさを数ミリメートル以下になるように設計している。以下にその詳細を述べる。
【００４２】
図５Ａにおいて、先ず、フィルム状流量センサ１０のヒータ１２の両側に熱収縮チューブ５０を挿入する。この場合、熱収縮チューブの大きさは、例えば、内径１．２７ミリメートルと比較的大きく、フィルム状流量センサ１０の両側に熱収縮チューブ５０を挿入できる。
【００４３】
フィルム状流量センサ１０の両側に熱収縮チューブ５０を挿入したときの断面図を図５Ａの右側に示してある。本手法では、挿入時に、フィルム状流量センサ１０が配管内壁に沿う必要がなく、単に、フィルム状流量センサ１０のヒータ１２の両側に熱収縮チューブ５０を挿入すればよく、容易な操作になっている。なお、ヒータ１２の部分には、熱収縮チューブ５０は設けず、結果、この部分が最終的には熱絶縁用の空洞構造２０になる。
【００４４】
また、フィルム状流量センサ１０に設けたワイヤー状電気配線４は熱収縮チューブ５０間から外部へ取り出されるようになっている。なお、熱収縮チューブの大きさ及び材質、流量センサの大きさは、適宜、使用条件に応じて決定されることが望ましい。
【００４５】
図５Ｂにおいて、フィルム状流量センサ１０のヒータ１２の両側に設けた熱収縮チューブ５０に熱を加え、熱収縮チューブ５０を所望の大きさまで収縮させる。このとき、熱収縮チューブ５０の収縮に伴い、フィルム状流量センサ１０の両端部分は自動的に管内壁に沿うように実装される。
【００４６】
図５Ｃにおいて、再度、熱収縮チューブ５０を用意し、これの中に、先ほどの工程で形成した熱収縮型流量センサチューブを挿入する。本チューブには、先ほどのチューブとは異なり、熱収縮チューブ５０の一部に、電気配線を外部に取り出すためのスリット５１が設けられている。
【００４７】
図５Ｄにおいて、再度、熱を加えて外側の熱収縮チューブ５０を縮小させるとともに、内側のチューブに密着させて、熱絶縁用空洞構造２０を形成する。また、チューブの収縮過程において、電気配線用フィルム部分を挟んだ状態でスリット５１を閉じさせる。
【００４８】
図５Ｅにおいて、異方性導電性フィルム１５による薄膜配線１２とワイヤー状電気配線４との接続箇所を物理的に保護することを目的として、再度、この接続箇所部分のみを覆うような熱収縮チューブ５０を用意し、先ほどの工程で形成した熱収縮型流量センサチューブを挿入する。
【００４９】
図５Ｆにおいて、再度、熱を加えて配線接続保護用熱収縮チューブを縮小させるとともに、内側のチューブを密着させて、ワイヤー状電気配線４のみが熱収縮型流量センサチューブからむき出しになった構造にする。
【００５０】
以上のようなプロセスを用いることで、フレキシブル基板１１上に設けた二組のヒータ１２及び薄膜配線１３が、同一形状で、かつ、薄膜配線１３は流路２１を流れる流体の流れに対して、垂直に配管内から外部に取り出されており、流れの向きが反転した場合でも、二組のヒータ１２と薄膜配線１３とが同一条件で反転した状態になる。これにより、流れの向きに寄らず流量に対するセンサ出力特性を同じになり、結果、呼気吸気などの往復流を正確に計測できるようになる。
【００５１】
また、異方性導電フィルム１５による薄膜配線１２とワイヤー状電気配線４との接続箇所は、熱収縮チューブ５０に保護され、かつ、ワイヤー状電気配線４のみが熱収縮型流量センサチューブからむき出しになっており、埋め込み型小型流量センサ３を動物の気道に埋め込んだ場合でも、皮膚下においてワイヤー状電気配線４を容易に背の部分に引き回すことができ、かつ、背部から取り出した後も、機械的負荷に対して信頼性の高い配線取出しが可能となる。
【００５２】
本発明の埋め込み型小型流量センサの実装の様子を図６に示す。上記にて説明したように、ワイヤー状電気配線４のみが熱収縮型流量センサチューブからむき出しになっており、動物の気道に容易に埋め込みができるようになっている。
【００５３】
次に、本実施の形態の流量センサの入力電力と検出流量との関係例を図７に示す。ヒータ素子自体を流量センサとして用いる場合の流量に対するセンサブリッジ回路への入力電力を図７に示した。図７に示したように、流量に応じて入力電力が変化しており、これを校正曲線とすることで、本センサでは未知の流量を算出できる。
【００５４】
ここで、比較例として、従来の形態の流量センサ（従来センサ）における電気的配線取出し構造と、ヒータ周辺の温度分布と、流量とセンサ出力との関係を図８Ａ−８Ｃに示す。図８Ａは、従来センサにおける電気的配線取出し構造を示す図であり、図８Ｂは、ヒータ周辺の温度分布の概念図と測定結果を示した図であり、図８Ｃは、流量とセンサ出力との関係を示した図である。
【００５５】
図８Ａに示したように、従来の形態では、ヒータ１１２へ電力を供給する薄膜配線１１３は配管内部にて管の一方向から取り出された構造になっているので、薄膜配線１１３も発熱体になるために、図８Ｂに示したように、ヒータ上での熱分布が非対称となる。
【００５６】
その結果、図８Ｃに示したように、配管内を流れる流体の向きにより、センサの出力値が異なってしまうという現象が起きていた。これは、ヒータ１１２へ電力を供給する薄膜配線１１３は電気的抵抗値を有しているために、わずかではあるが薄膜配線１１３も発熱体になり、上記のようにヒータ１１２に対して、薄膜配線１１３を配管内の流体の流れ方向から取り出すと、薄膜配線１１３の発熱により、ヒータ１１２上での熱分布が非対称となり、その結果、配管を流れる流体の方向によりセンサの出力特性が変化するからである。
【００５７】
それに対し、本実施形態の流量センサは上記課題を克服した薄膜配線の構造になっている。本実施形態の流量センサにおける電気的配線取出し構造と、ヒータ周辺の温度分布と、流量とセンサ出力との関係を図９Ａ−９Ｃに示す。図９Ａは、本実施形態における電気的配線取出し構造を示す図であり、図９Ｂは、ヒータ周辺の温度分布の概念図と測定結果を示した図であり、図９Ｃは、流量とセンサ出力との関係を示した図である。
【００５８】
図９Ａに示したように、本実施形態では、二組のヒータ１２と薄膜配線１３は、何れも同一形状であって、同一条件において同一の加熱性能を有した対称構造をなすことで、配管内のヒータ１２による熱分布を対称となるように構成し、更に、薄膜配線１３は流路を流れる流体の流れに対して、交差するように配管内から外部に取り出されている。
【００５９】
これにより、図９Ｂに示したように、ヒータ上での熱分布が対称となり、その結果、図９Ｃに示したように、配管内を流れる流体の向きによらずに、流量に対するセンサ出力特性が同じになり、配管内を流れる流体の往復流を正確に計測できる。
【００６０】
次に、本実施の形態の埋め込み型小型流量センサを実験動物であるラットに埋め込んだときの実装の様子を図１０Ａ−１０Ｂに示す。
図１０Ａにおいて、本発明の埋め込み型小型流量センサをラットの気道内に埋め込んだ後の様子を示している。
【００６１】
図１０Ｂにおいて、埋め込み型小型流量センサを気道内に埋め込んだ後に、ワイヤー状電気配線４は皮膚下でラットの頭部背面まで引き回され、その後、ラットの背の部分にて外界に引き出されている様子を示している。
【００６２】
本実施の形態の小型流量センサをラットの気道に埋め込んだ後、流量センサで、直接、ラット活動時の気道での呼気吸気特性を評価したときの結果を図１１に示す。この結果は、本発明の埋め込み型小型流量センサ３で実際にラット活動時での気道での呼気吸気が定量的に評価できることを示している。
【００６３】
上記の図１から図７にて記載した事項は、本流量センサの一例で、その具体的な仕様はいずれも使用目的に応じて変更することが望ましい。また、本センサで対象とする流体は主に気体であり、気体であればどのような種類でも適用できる。なお、血液や尿などの液体や固体流動物の場合にも適用可能である。
【００６４】
このように本実施の形態では、フィルム基板１１上に形成した二組のヒータ１２と薄膜配線１３は、何れも同一形状で、かつ、薄膜配線１３は流路２１を流れる流体の流れに対して、垂直に配管内から外部に取り出されており、流れの向きが反転した場合でも、二組のヒータ１２と薄膜配線１３とが同一条件で反転した状態になっている。これにより、配管内の流体の流れの向きに寄らずに、流体流量に対するセンサ出力特性を同じになった。
【００６５】
また、フィルム基板１１に設けた薄膜配線１３の端部には異方性導電フィルム１５を用いてワイヤー状電気配線４が接続されている。これにより、埋め込み型小型流量センサ３をラット（小動物）の気道に埋め込んだ場合でも、皮膚下においてワイヤー状電気配線４を容易に背の部分に引き回すことができ、かつ、背部から取り出した後も、信頼性の高い配線取出しが可能となった。その結果、ワイヤー状電気配線４は、ラットの背部まで引き回された後に、ラットの背部からラットの外部に取り出されるよう構成されている。
【００６６】
また、フィルム基板１１は配管３０の内壁に沿うように配置されており、これによりセンサ設置に伴う管内での流れの乱れを極限まで低減した。
（その他の実施形態）
上記実施形態では、ラットの外部から、ワイヤー状電気配線により、薄膜配線１３を介してヒータ１２に電力を供給していたが、ワイヤー状電気配線をアンテナとして使用し、薄膜配線１３上にマイクロ波受信機を装着するようにしてもよい。
【００６７】
そして、外部からマイクロ波を供給し、アンテナとしてのワイヤー状電気配線でマイクロ波を受信して、マイクロ波受信機で電力に変換し、薄膜配線１３を介してヒータ１２に電力を供給するのである。この場合、マイクロ波受信機及びアンテナとして使用されるワイヤー状電気配線でもって、生体外部と信号の受け渡しが可能となっており、生体の手・足等の作動部位が接触しにくい構成になっている。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ−３Ｄ】
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【図４】
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【図５Ａ−５Ｆ】
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【図６】
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【図７】
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【図８Ａ−８Ｃ】
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【図９Ａ−９Ｃ】
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【図１０Ａ−１０Ｂ】
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【図１１】
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