(57)【要約】  構造体又は要素３０の構造的完全性を監視するための差動比較型圧力監視システム１０は、圧力源１２と、圧力源１２に並列接続された第１の流体回路１４及び基準流体回路１６と、監視デバイス１８とを備える。第１の流体回路１４及び基準流体回路１６は、実質的に整合した特性を有するように形成される。これらの特性には、各々の回路の容量、回路を通る流体の流量、それらの温度特性及び拡散特性が含まれる。第１の回路１４は、システム１０によって監視される構造体又は要素３０上の面２８にシールされるセンサ要素２０を備える。基準回路１６は、構造体又は要素３０の面２８から流体的に分離される。監視デバイス１８は、第１の回路１４及び基準回路１６に接続され、回路１４及び１６に共通の流体特性の同時測定を行い、同時測定された共通の特性の回路１４と１６の間の差異に基いて、構造体又は要素の完全性を示す信号を発生させる。
2011504233.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
要素又は構造体の構造的完全性を監視するための差動比較型圧力監視システムにおいて、
圧力源と、
前記圧力源に並列に接続された、実質的に整合した特性を有する第１の流体回路及び基準流体回路であって、前記第１の流体回路が、前記構造体又は要素上又は前記構造体又は要素内の面にシールされたセンサ要素を備え、前記センサ要素が、前記構造体又は要素の前記面と共に第１のキャビティを形成し、前記基準流体回路が、前記構造体又は要素の前記面から離隔されている、第１の流体回路及び基準流体回路と、
前記第１の流体回路及び前記基準流体回路に接続され、前記第１の流体回路及び前記基準流体回路に共通の流体特性の同時測定を行い、前記同時に測定された共通の流体特性の前記第１の流体回路と前記基準流体回路との間の差異に基づいて、前記構造体又は要素の前記完全性を示す信号を発生させる監視デバイスと
を備える差動比較型圧力監視システム。
【請求項２】
前記基準流体回路が、前記第１のキャビティに実質的に整合した特性を有する基準キャビティを有する請求項１に記載された差動比較型圧力監視システム。
【請求項３】
前記第１のキャビティ及び前記基準キャビティが、実質的に同じ場所に配置される請求項２に記載された差動比較型圧力監視システム。
【請求項４】
前記第１のキャビティ及び前記基準キャビティが、前記センサ要素に形成される請求項２又は請求項３に記載された差動比較型圧力監視システム。
【請求項５】
前記センサ要素が、前記構造体又は要素の表面にシールされる第１の面及び反対側の第２の面を有し、第１の溝又は流路が前記第１の面に形成され、前記第１の面が前記構造体又は要素にシールされると、前記第１の溝又は流路が前記第１のキャビティを形成するようになっており、前記基準キャビティが、前記センサ要素の前記第１の面及び前記第２の面の内部に設けられている請求項４に記載された差動比較型圧力監視システム。
【請求項６】
前記センサ要素が、
前記第１の面を含む、前記第１の溝又は流路が形成された第１の層と、
前記第１の面の反対側の面で第１の層をシールする第２の層と
を有する積層構造体として形成され、前記第２の層が反対側の前記第２の面を含み、前記基準キャビティが前記第１の層と前記第２の層の間に形成されている請求項５に記載された差動比較型圧力監視システム。
【請求項７】
前記基準キャビティが、基準センサ要素に形成される請求項２又は請求項３に記載された差動比較型圧力監視システム。
【請求項８】
前記第１の流体回路が、前記圧力源と前記センサ要素との間に直列に接続された大きな流体流れインピーダンスを有する請求項１から請求項７までのいずれか一項に記載された差動比較型圧力監視システム。
【請求項９】
前記基準回路が、前記圧力源と前記基準キャビティとの間に直列に接続された大きな流体流れ基準インピーダンスを有する請求項１から請求項８までのいずれか一項に記載された差動比較型圧力監視システム。
【請求項１０】
前記第１の大きな流体流れインピーダンス及び前記大きな流体流れ基準インピーダンスが、流体流れと実質的に同じインピーダンスを有するように形成される請求項９に記載された差動比較型圧力監視システム。
【請求項１１】
前記差動比較型圧力監視システムが第２の流体回路をさらに備え、該第２の流体回路は、前記第１の圧力源の第１の圧力とは異なる第２の圧力を有する第２の圧力源と流体連通する請求項１から請求項１０までのいずれか一項に記載された差動比較型圧力監視システム。
【請求項１２】
前記第２の回路が、前記センサ要素に形成された第２の溝又は流路を備え、前記センサ要素が前記構造体又は要素の前記面にシールされると、前記第２の溝又は流路が、前記第１のキャビティに隣接するが、前記第１のキャビティからシールされた第２のキャビティを形成するようになっている請求項１１に記載された差動比較型圧力監視システム。
【請求項１３】
前記１のキャビティ及び前記第２のキャビティが、整合した流体特性を有する請求項１２に記載された差動比較型圧力監視システム。
【請求項１４】
前記第１の流体回路及び前記第２の流体回路が、整合した流体特性を有する請求項１１から請求項１３までのいずれか一項に記載された差動比較型圧力監視システム。
【請求項１５】
前記差動比較型圧力監視システムが第１のバイパス弁を備え、該第１のバイパス弁が、前記第１の流体流れインピーダンスを越えて分路され、前記第１の大きな流体流れインピーダンスを越えて流体の短絡回路を形成する閉鎖状態を有する請求項８から請求項１４までのいずれか一項に記載された差動比較型圧力監視システム。
【請求項１６】
前記差動比較型圧力監視システムが第１の基準バイパス弁を備え、該基準第１のバイパス弁が、前記大きな流体流れ基準インピーダンスを越えて分路され、前記大きな流体流れ基準のインピーンスを超えて流体の短絡回路を形成する閉鎖状態を有する請求項９から請求項１５までのいずれか一項に記載された差動比較型圧力監視システム。
【請求項１７】
前記第１の流体回路の前記圧力源から遠い端部を選択的に開放及び密閉するための第１の導通弁を備える請求項１から請求項１６までのいずれか一項に記載された差動比較型圧力監視システム。
【請求項１８】
前記第２の流体回路の前記圧力源から遠い端部を選択的に開放及び密閉するための基準導通弁を備える請求項１から請求項１７までのいずれか一項に記載された差動比較型圧力監視システム。
【請求項１９】
前記差動比較型圧力監視システムが切り替え弁をさらに備え、該切り替え弁が、一端では前記圧力源に流体連通し、反対側の端部では前記第１の流体回路又は前記第２の流体回路に選択的に接続することができるようになっている請求項１１から請求項１８までのいずれか一項に記載された差動比較型圧力監視システム。
【請求項２０】
前記差動比較型圧力監視システムが、
前記圧力源、並びに前記第１の流体回路及び前記基準流体回路の第１の部分を含む測定機器と、
前記センサ要素、並びに前記第１の流体回路及び前記基準流体回路の第２の部分を含むセンサ・ユニットと
を備え、前記機器及び前記センサ・ユニットが、互いに選択的に接続及び分離することができるようになっている請求項１から請求項１９までのいずれか一項に記載された差動比較型圧力監視システム。
【請求項２１】
前記差動比較型圧力監視システムが複数撚りの空気ケーブルをさらに備え、該空気ケーブルが、前記第１の流体回路及び前記基準流体回路の第３の部分を含み、前記ケーブルが、両端で前記機器及び前記センサ・ユニットに接続することができるようになっている請求項２０に記載された差動比較型圧力監視システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、要素又は構造体の完全性を監視するための差動比較型圧力監視システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
本出願人は、例えば要素または構造体のクラック又は他の欠陥の伝播を検出及び／又は監視するために用いることができる、構造的な完全性の監視及び構造的な健全性の監視のための多数のシステム、デバイス及び方法を開発してきた。そうしたシステム、デバイス及び方法の実例が、米国特許第５７７０７９４号（特許文献１）、第６５３９７７６号（特許文献２）、第６５９１６６１号（特許文献３）、第６７１５３６５号（特許文献４）及び第６７２０８８２号（特許文献５）を含む様々な特許の主題になっている。
【０００３】
全般的に、先に参照した特許に記載される発明は、圧力、真空レベル、又はキャビティ並びに、他の場合には分離される環境との間に流体流路を形成する程度まで伝播するクラックによって生じる、キャビティ内外への流体流れの変化を利用するものである。
【０００４】
本発明は、上記の技術分野における出願人のさらなる開発によるものである。
【０００５】
本明細書で従来技術の刊行物を参照する場合、そうした参照は、その刊行物が、オーストラリア又は他の任意の国の当技術分野において共通の一般的な知識の一部をなすことを認めるものではないことを理解されたい。
【０００６】
本願の特許請求の範囲及び発明の説明では、文脈において明確な言葉又は必要な暗示によって別段に要求する場合を除き、「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」という単語、又は「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」若しくは「備えている（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」などの変化形は包括的な意味に、すなわち、本発明の様々な実施例において、述べられる特徴の存在を明示するために用いられ、他の特徴の存在又は追加を排除するものではない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】米国特許第５７７０７９４号明細書
【特許文献２】米国特許第６５３９７７６号明細書
【特許文献３】米国特許第６５９１６６１号明細書
【特許文献４】米国特許第６７１５３６５号明細書
【特許文献５】米国特許第６７２０８８２号明細書
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様によれば、要素又は構造体の構造的な完全性を監視するための差動比較型圧力監視システムにおいて、
圧力源と、
圧力源に並列に接続され、実質的に整合した特性を有する第１の流体回路及び基準流体回路であって、第１の回路が構造体又は要素上又はその中の面にシール（密封）されたセンサ要素を備え、センサ要素が構造体又は要素の面と共に第１のキャビティ（空洞部）を形成し、基準回路が構造体又は要素の面から分離されている、第１の流体回路及び基準流体回路と、
第１の回路及び基準回路に接続され、第１の回路及び基準回路に共通の流体特性の同時測定を行い、同時に測定された共通の流体特性の第１の回路と基準回路の間の差異に基づいて、構造体又は要素の完全性を示す信号を発生させる監視デバイスと
を備える差動比較型圧力監視システムを提供する。
【０００９】
基準回路は、第１のキャビティに実質的に整合した特性を有する基準キャビティを備えることができる。
【００１０】
第１のキャビティ及び基準キャビティは、実質的に同じ場所に配置することができる。
【００１１】
一実施例では、第１のキャビティ及び基準キャビティは、センサ要素に形成される。この実施例では、センサ要素は、構造体又は要素の面にシールされる第１の面及び反対側の第２の面を含み、第１の面に第１の溝又は流路が形成され、第１の面が構造体又は要素にシールされると、第１の溝又は流路が第１のキャビティを形成し、基準キャビティは、センサ要素の第１の面及び第２の面の内部に設けられる。
【００１２】
センサ要素は、
第１の面を含む、内部に第１の溝又は流路が形成された第１の層と、
第１の面の反対側の面で第１の層をシールする第２の層と
を有する積層構造体として形成することが可能であり、第２の層は反対側の第２の面を含み、基準キャビティは第１の層と第２の層の間に形成される。
【００１３】
他の実施例では、基準キャビティは、センサ要素とは別の基準センサ要素に形成される。
【００１４】
第１の流体回路は、圧力源と第１のキャビティとの間に直列に接続された第１の大きな流体流れインピーダンスを有することができる。基準回路は、圧力源と基準キャビティとの間に直列に接続された大きな流体流れ基準インピーダンスを有する。第１の大きな流体流れインピーダンス及び大きな流体流れ基準インピーダンスは、流体流れと実質的に同じインピーダンスを有するように形成できる。
【００１５】
第１の流体回路及び基準流体回路は、実質的に互いに隣接して延びるように構成できる。
【００１６】
システムはさらに、第１の圧力源の第１の圧力とは異なる第２の圧力を有する、第２の圧力源と流体連通する第２の流体回路を備えることができる。一実施例では、第１の圧力は第２の圧力に対して負である。
【００１７】
第２の回路は、センサ要素内に形成された第２の溝又は流路を備えることができ、センサ要素が構造体又は要素の面にシールされると、第２の溝又は流路は、第１のキャビティに隣接するが、それからシールされた第２のキャビティを形成する。
【００１８】
第１のキャビティ及び第２のキャビティは、整合した流体特性を有するように配置できる。さらに第１の流体回路及び第２の流体回路は、整合した流体特性を有することができる。それに応じて、第２の流体回路は、基準回路の流体特性と実質的に整合した流体特性を有する。
【００１９】
システムはさらに、第１の流体流れインピーダンスを越えて分路され、第１の大きな流体流れインピーダンスを越えて流体の短絡回路を形成する閉鎖状態を有する、第１のバイパス弁を備えることができる。
【００２０】
システムはさらに、大きな流体流れ基準インピーダンスを越えて分路され、大きな流体流れ基準インピーダンスを越えて流体の短絡回路を形成する閉鎖状態を有する、基準バイパス弁を備える。
【００２１】
システムは、第１の流体回路の圧力源から遠い端部を選択的に開放及び密閉するための第１の導通弁を備えることができる。
【００２２】
システムは、基準流体回路の圧力源から遠い端部を選択的に開放及び密閉するための基準導通弁を備えることができる。
【００２３】
システムさらに、一端では圧力源に流体連通し、反対側の端部では第１の流体回路又は第２の流体回路に選択的に接続できる切り替え弁を備えることができる。
【００２４】
システムは、
圧力源並びに第１の流体回路及び基準流体回路の第１の部分を含む測定機器と、
センサ要素並びに第１の流体回路及び基準流体回路の第２の部分を含むセンサ・ユニットと
を備えることができ、機器及びセンサ・ユニットは、互いに選択的に結合及び分離することが可能である。
【００２５】
システムは、第１の流体回路及び基準流体回路の第３の部分を含む複数撚りの空気ケーブルを備えることができ、ケーブルは、両端で機器及びセンサ・ユニットに接続できる。
【００２６】
次に本発明の実施例を、添付図面を参照しながら例示のみの目的で説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明による差動比較型圧力監視システムの一実施例の回路図。
【図２】図１に示すシステムの概略図。
【図３】システムの一実施例に組み込まれた一体型センサの概略図。
【図３】システムの一実施例に組み込まれたセンサ要素の底面図。
【図４ａ】図３に示すセンサ要素の縦断面図。
【図４ｂ】図３に示すセンサ要素の横断面図。
【図５】構造体の面に適用された図３〜４ｂに示すセンサの上面図。
【図６ａ】システムの一実施例に組み込まれた第２の要素の等角図。
【図６ｂ】図６ａに示す第２の要素の横断面図。
【図６ｃ】図６ａに示す第２の要素の縦断面図。
【図７】システムの第２の実施例に組み込まれた一体型要素の底面図。
【図８】図８に示す一体型要素の縦断面図。
【実施例】
【００２８】
添付図面、特に図１〜図５を参照すると、構造体又は要素３０の構造的な完全性を監視するための差動比較型圧力監視システム１０の一実施例は、圧力源１２、第１の流体回路１４、基準流体回路１６及び監視デバイス１８を備えている。第１の流体回路１４及び基準流体回路１６は、実質的に整合した特性を有するように形成される。これらの特性には、それぞれの回路の容量、回路を通る流体の流量、それらの温度特性及び拡散特性が含まれる。回路１４及び１６は圧力源１２に並列に接続され、その結果、回路１４及び１６のそれぞれが完全であり、どちらの回路にも破れ目がないと考えられる場合、回路内の流体は実質的に同じ圧力になる。
【００２９】
圧力源は、周囲圧力に対して正又は負の圧力源とすることができる。
【００３０】
第１の回路１４は、（図３にも詳しく示す）センサ要素２０を備えている。センサ要素２０は、システム１０によって監視される構造体又は要素３０の面２８にシールされる。以下にさらに詳しく説明するように、センサ要素２０は、構造体又は要素の面にシールされると、第１のキャビティ３２を形成する。しかし、基準回路１６は、構造体又は要素３０の面２８から流体的に分離される。監視デバイス１８は、第１の回路１４及び基準回路１６に接続され、回路１４及び１６に共通の流体特性の同時測定を行い、同時に測定された共通の特性の回路１４と１６の間の差異に基づいて、構造体又は要素の完全性を示す信号を発生させる。共通の流体特性の実例は、回路１４及び１６、又は回路１４及び１６の整合した要素を通る流体の流量、又はそれらの内部の流体の圧力とすることができる。
【００３１】
きわめて単純な形のセンサ２０を、図３、図４ａ、図４ｂ及び図５に示す。この実施例では、センサ２０は実質的に不浸透性の材料でできた薄いストリップ２２を備え、ストリップ２２は、その底面２６に形成された長手方向の第１の溝又は流路２４を備えている。溝２４は、ストリップ２２の周縁部の内側で終端し、ストリップ２２の厚さを貫通して延びていない。ストリップ２２が構造体３０の面２８上にシールされると、溝２４と面２８の下にある部分とによって第１のキャビティ３２が形成される。
【００３２】
第１の回路１４は、センサ２０と接続する管路１４ｃ及び１４ｄを備え、センサ２８を構造体３０の面２８に付着させると、流路２４、したがって第１のキャビティ３２の両端と流体連通する。回路１４を圧力源１２に流体接続することによって第１のキャビティ３２が周囲の圧力と異なる圧力になると仮定すると、面２８に第１のキャビティ３２と周囲環境との間に及ぶ長さのクラック３６が発生した場合、第１のキャビティ３２内の圧力条件、及び回路１４を通る（すなわち、その中又は外への）空気の流れが変化するはずである。監視システム１８は、そうした圧力又は流体流れの変化を検出するように構成される。監視システム１８のさらに具体的な詳細については、明細書の中で後述する。空気が回路１４に流入するか、回路１４から流出するかは、単に圧力源１２が周囲圧力に対して正圧か負圧かによって決まる。
【００３３】
基準回路１６は、第１の回路１４と実質的に整合した流体特性（例えば体積及び流体流量）を有するように形成される。しかし、基準回路１６は、構造体３０の面２８から分離される。ここでは「分離される」という表現は、回路１６の圧力条件が、第１のキャビティ３２に破れ目を作る可能性がある構造体３０におけるクラック３６の形成又は伝播による影響を受けないことを意味する。したがって、回路１４及び１６の特性が整合しており、またそれらが圧力源１２に並列に接続され、同じ圧力条件を受けると仮定すると、第１のキャビティ３２に破れ目を作るクラック３６がない場合には、回路１４及び１６はどちらも実質的に同じ時系列圧力応答を有するはずである。したがって、回路１４に関する圧力と時間の関係を示すグラフ又は曲線は、回路１６に対するものと実質的に同じになる。それに応じて、監視デバイス１８によって回路１４の時系列圧力応答から回路１６の時系列圧力応答を差し引くことにより、圧力過渡状態などのノイズの影響を著しく低減することが可能になる。
【００３４】
しばしば大気及び環境（例えば管路の直射日光を受ける部分の加熱、又は回路の空調された部屋を通って延びる部分の冷却）の影響によって生じる圧力過渡状態はノイズとして観察される。クラック３６をノイズよりも大きく確実に区別するには、クラック３６を通る比較的大きい流体の流れが必要になる。しかし、図１及び図２に示すシステムの実施例の場合、回路１６及び１４のそれぞれにおけるノイズの過渡状態は実質的に同じであり、したがって、回路１６の時系列圧力応答を回路１４から差し引くことによって、実際にはノイズのコモン・モード除去が行われ、クラック３６に対する検出閾値を実質的に下げることが可能になる。
【００３５】
さらに当業者には理解されるように、回路１４及び１６における脱ガスの過渡状態が実質的に同じであり、したがって、やはりコモン・モード除去を受けるため、測定時間は実質的に短縮される。したがって、システム１０の実施例によって、回路１４及び１６で定常状態圧力が得られる前に、十分に信頼性のある測定を行うことができる。
【００３６】
回路１６の特性は、回路１４の特性にできるだけ近くなるように合わせられる。回路１４は、第１のキャビティ３２を形成するセンサ２０を含み、回路１６には、基準キャビティ４２を形成するために基準センサ要素３８を設けることができる。図１、図５及び図６に示す実施例では、基準キャビティ４２は、センサ要素２０とは別の要素である基準要素３８に形成されるように示してあるが、以下に説明するように、別の実施例では、第１のキャビティ３２と基準キャビティ４２の両方を、同じセンサ要素に形成することができる。
【００３７】
図６ａ、図６ｂ及び図６ｃに示す基準要素３８は、流路４０が要素３８の材料内に完全に取り囲まれていることを除いて、流路２４と同じ体積の流路４０を有するように形成される。この完全に包含された流路４０が、基準キャビティ４２を形成する。それに応じて、要素３８（より詳細には基準キャビティ４２）は、センサ２０上に隣接して、例えばその上に配置されるが、クラック３６の形成及び伝播による影響は受けない。基準回路１６も、流路４０の両端に配置された管路１６ｃ及び１６ｄを備えている。
【００３８】
第１の回路１４は、圧力源１２と第１のキャビティ３２との間に直列に接続された、第１の大きな流体流れインピーダンス４６を備えている。同様に回路１６は、圧力源１２と基準キャビティ４２との間に直列に接続された、大きな基準の流体流れインピーダンス４８を備えている。回路１４及び１６が整合していることに対応して、インピーダンス４６及び４８の特性も整合させる。
【００３９】
バイパス弁５０が大きなインピーダンス４６を越えて分路され、同様にバイパス弁５２が大きなインピーダンス４８を越えて分路される。バイパス弁５０及び５２を閉じると、それらは、そのそれぞれのインピーダンス４６及び４８を越えて流体の短絡回路を形成する。
【００４０】
圧力源は、弁５６を介してタンク又はアキュムレータ５８に接続されたポンプ５４を備えている。一実施例では、ポンプ５４は、タンク５８を周囲圧力よりも低い圧力まで排気するように動作する真空ポンプである。タンク５８は通常、回路１４及び１６の体積よりも実質的に大きい体積又は容量を有している。そしてタンク５８は、弁６０を介して回路１４及び１６に接続される。圧力源は無調整でよい、すなわち一定の大きさに維持する必要はなく、時間と共に変化してもよい。
【００４１】
監視システム１８は、圧力源１２、特にタンク５８の圧力の大きさを示す圧力ゲージ６２を備えている。この圧力は、インピーダンス４６及び４８の隣接する側での圧力と同じになる。監視システム１８は、インピーダンス４６のゲージ６２とは反対側の端部における圧力の大きさを示す圧力ゲージ６４、及びインピーダンス４８の圧力ゲージ６２とは反対側の端部における圧力の大きさを示す圧力ゲージ６６をさらに備えている。
【００４２】
簡単に言えば、ゲージ６２及び６４の圧力読み取り値の変化は、インピーダンス４６を通る流体流れの大きさを示し、読み取り値６２及び６６の間の差異は、インピーダンス４８を通る流体流れの大きさを示す。ゲージ６２、６４及び６６のそれぞれから入力を受け取る測定デバイス６８は、インピーダンス４８を通る流体流れをインピーダンス４６を通る流体流れと比較するように、又はインピーダンス４６を通る流体流れからインピーダンス４８を通る流体流れを差し引くように動作し、それによって、構造体３８の完全性を示す信号を与える。この点に関して、回路１４及び１６の性質が整合しているため、インピーダンス４６及び４８を通る流れの違いは、コモン・モード除去を受けるノイズによるものではなく、第１のキャビティ３２と周囲圧力との間の流体連通をもたらすクラック３６の形成又は伝播によって生じる第１のキャビティ３２の破れ目の結果である可能性が最も高い。
【００４３】
システム１０はさらに、通常は周囲の大気である第２の圧力源と流体連通する第２の流体回路７０を備えている。したがって、その最も単純な形態としては回路７０を大気に通気させるだけであるが、別法として回路７０を、第１の圧力源１２の圧力とは異なる圧力を有する専用の第２の圧力源に結合することができる。回路７０は、第１の流路２４（例えば図３参照）に隣接して延びるが、第１の流路２４からシールされた第２の溝又は流路７２を備えている。流路７２は、センサ要素２０が面２８にシールされると、第２のキャビティ７３を形成する。第２の流路７２はセンサ要素２０内に形成され、流路２４（すなわち第１のキャビティ３２）を横断するクラックを通る大気に対する漏出経路を形成する。第１の流路又はキャビティ２４／３２と第２の大気の流路７２の両方を有するセンサ要素及びパッドの形成は、本出願人が所有又は管理する、米国特許第６７１５３６５号及び国際出願ＰＣＴ／ＡＵ２００７／０００５８４を含む多くの特許に記載されている。
【００４４】
しかしながら、最も好都合には、第１の流路２４、基準キャビティ４２及び第２の流路７２はすべて、単一の共通のセンサ要素２０’に形成することが可能であり、その実例を図７及び図８に示す。センサ２０’は、内部に第１の流路２４及び第２の流路７２が形成される底面２６’を有する。底面２６’が構造体３０の面２８上にシールされると、各流路２４及び７２は、それぞれ第１のキャビティ３２及び第２のキャビティ７３を形成する。基準キャビティ４２は、センサ２０’の内部に形成される。したがって、基準キャビティ４２は、完全にセンサ２０’の底面２６’と上面７４との間に位置する。基準キャビティ４２に要求されることは、（キャビティ３２に破れ目が作られていないとき）第１のキャビティ３２と実質的に同じ流体特性を有することである。
【００４５】
図８に示すように、センサ２０’は、下層７６及び上層７８を含む積層構造体として形成される。下層７６は、センサ２０’の底面２６’を含み、第１の流路２４と第２の流路７２の両方を有するように形成される。第２の層７８はセンサ２０’の上面７４を含み、反対側に面８０を有するように形成される。基準流路４０は面８０内に形成され、面８０を下層７６の面の上部に付着させ、それによって層７６と７８の間に基準キャビティ４２を形成する。センサ２０’を面２８上に付着させると、流路２４及び７２は面２８と共に、第１のキャビティ３２及び第２のキャビティ７３を形成する。これらのキャビティには、面２８におけるクラックの形成によって破れ目が作られる可能性がある。しかし、基準キャビティ４２は、面２８から流体的に分離している。さらに基準キャビティ４２は、第１のキャビティ３２と実質的に同じ流体特性を有するように製造される。これは、対応する流路４０及び２４を、互いにできるだけ物理的に近付けるだけではなく、実質的に同じ形、体積及び浸透性を有するように形成することによって実現できる。
【００４６】
センサ２０’によって例示される積層型センサの構成及び形成方法は、出願人等の国際出願ＰＣＴ／ＡＵ２００７／０００４５８に詳しく記載されており、その内容を参照によって本明細書に援用する。
【００４７】
その内容を参照によって本明細書に援用する、出願人等の国際出願ＰＣＴ／ＡＵ２００７／０００５８４に記載されるように、様々なタイプのコネクタを用いて、様々な流路及びキャビティと、そのそれぞれの回路１４、１６及び７０の残りの部分との間の流体結合を形成することが可能である。
【００４８】
図１及び図２を参照すると、システム１０はさらに、切り替え弁８０、並びに第１の導通弁８２及び基準導通弁８４を備えている。弁８０は、二者択一的に流体回路１４及び７０の一方を圧力源１２に接続し、回路の他方を大気に通気する、２つの位置の間で切り替えることができる。図示した実施例では、回路７０を圧力源１２に接続し、回路１４を大気に通気している弁８０が示されている。しかし、弁８０をそのもう一方の位置に切り替えるとこの構成が逆になり、その結果、回路１４が圧力源１２に結合され、回路７０が大気に通気される。
【００４９】
弁８２は、回路１４の遠位端を閉じ（すなわち密閉し）、回路７０の遠位端を開く（すなわち大気に通気する）一つの位置の間で切り替えることができる。弁８２のもう一方の位置では、この構成を逆にして、回路１４の遠位端を大気に通気し、回路７０の遠位端を閉じる。
【００５０】
弁８４は、（ここでは図１に示すように）回路１６の遠位端を大気に通気する一方の位置と、回路１６の遠位端を閉じるもう一方の位置との間で移動できる。
【００５１】
システム１０の導通試験は、回路１４、１６及び７０のそれぞれについて行うことができる。回路１４の導通試験を行うには、弁８０を回路１４が圧力源１２と流体連通する位置に切り替え、弁５０を開いた状態にし、弁８２を回路１４の遠位端が大気に対して開かれた状態になる位置まで移動させる。回路１４が遮断されていなければ、そのような構成では、インピーダンス４６を通る比較的大きい流体の流量を検出することが予想される。しかし、回路１４、特にセンサ２０が遮断された場合、インピーダンス４６を通る流量は最小又はゼロになることが予想される。回路７０に対する同様の導通試験は、回路７０を圧力源１２に接続するように弁８０を切り替えると同時に、弁８２を回路７０の遠位端が大気に通気される位置に切り替えることによって実施できる。回路１６の導通試験は、弁８４を（実際に図１に示すように）回路１６の遠位端が開かれた状態になる位置まで移動させることによって実施される。
【００５２】
回路１４及び１６をできるだけ短時間で脱ガスするために、システム１０を最初に動作させるとき、弁５０及び５２を閉じてもよい。
【００５３】
システム１０は、測定機器９０、複数撚りの空気ケーブル１００及びセンサ・ユニット１０２の組み合わせを含む。機器９０は、その内容を参照によって本明細書に援用する、出願人等のオーストラリア特許出願第２００６９０６７９７号に記載されるものと実質的に同じ形態で動作する。上記のオーストラリア特許出願に記載される発明とこの機器１０との間の本質的な違いは、回路１６の一部を形成すると考えることができる第２のインピーダンス４８及びバイパス弁５２が設けられること、並びに圧力ゲージ６６が加えられることである。
【００５４】
図２を参照すると、回路１４、１６及び７０はそれぞれ、一部は機器９０の中に含まれ、一部はリード又はケーブル１００の中に含まれ、一部はセンサ・ユニット１０２の中に含まれ、センサ・ユニット１０２は、リード２０’内の第１の流路、基準流路及び第２の流路のそれぞれの両側に延びる短い長さの管路と共に、センサ２０’を備えている。回路１６は、管路１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄ、１６ｅ及び１６ｆを備えている。管路１６ａ及び１６ｆは機器１０の内部に存在する。管路１６ｃ及び１６ｄはセンサ・ユニット１０２の一部を形成し、管路１６ｂ及び１６ｅはリード１００の中に含まれる。同様に回路１４は、機器９０内の管路１４ａ及び１４ｆ、センサ・ユニット２０’内の管路１４ｃ及び１４ｄ、ケーブル１００内の管路１４ｂ及び１４ｅを備え、回路７０は、機器９０内の管路７０ａ及び７０ｆ、センサ・ユニット１０２内の管路７０ｃ及び７０ｄ、並びにリード１００内の管路７０ｂ及び７０ｅを備えている。機器９０内の管路は、雌形のバルクヘッド・コネクタ１０４で終端する。
【００５５】
センサ・ユニット１０２内の管路は、雌形バルクヘッド・コネクタ１０６で終端する。リード１００の中に含まれる管路の両端は、それぞれの雄形バルクヘッド・コネクタ１０８及び１１０で終端する。雄形バルクヘッド・コネクタ１０８及び１１０は、雌形バルクヘッド・コネクタ１０４及び１０６に接続することによって、それぞれの流体回路１４、１６及び７０を形成できる。テーブル１００及びセンサ・ユニット１０２の中には、これらの構成要素の識別が可能になるように、それぞれ識別チップ１１２及び１１４が含まれる。
【００５６】
本発明の実施例について詳しく説明してきたので、本発明の基本的な概念から逸脱することなく、多くの修正及び変更を加えることが可能であることが関連分野の技術者には明らかであろう。例えば、図１及び図２に示す実施例は、第２の回路７０を設けることを示しているが、そうした回路は本発明の最も広範な形態に必要とされるものではない。そうした実例では、流路７２を省くことによって、センサ２０’を図７及び図８に示すものから変更できる。他の変形形態では、センサ２０’を、両端で大気に通気されるだけで管路には接続されない第２の流路７２を有するように形成することが可能である。また第１の回路１４及び第２の回路７０を整合した流体特性を有するように、特に管路１４ａ〜１４ｆ及び流路２４を、それぞれ管路７０ａ〜７０ｆ及び流路７２に整合した流体特性を有するように形成することによって、回路１４及び７０のどちらかを圧力源１２に切り替え（すなわち結合し）、他方を大気に通気することが可能になる。もちろん、回路１４及び７０が整合した流体特性を有する場合には、回路１６及び７０についても同様である。そうしたすべての修正形態及び変形形態は、当業者には明らかになるであろう他の形態と共に、前述の説明からその性質が決定される本発明の範囲内であると考えられる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
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【図５】
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【図６ａ】
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【図６ｂ】
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【図６ｃ】
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【図７】
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【図８】
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【国際調査報告】
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