(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧力が付与されるセンサ面を備えるセンサ部材と、
一方の端部側から前記センサ面を露出させつつ、前記センサ部材の周面の少なくとも一部を覆う第１カバー部材と、
前記センサ部材及び前記第１カバー部材を備える圧力センサを着脱可能に支持する支持部材と、
前記圧力センサのセンサ面を覆う第２カバー部材と、
を備え、
前記第１カバー部材と前記センサ部材の周面との間には所定のクリアランスが設けられ、
前記第１カバー部材は、平板状の基部と円筒状の保護部とから構成され、前記平板状の基部には前記支持部材のボスにそれぞれ通される円形形状の貫通孔と長孔形状の貫通孔とを有する、
ことを特徴とする圧力センサを備えた装置。
【請求項２】
前記クリアランスの大きさは、前記センサ部材に側圧が印加された場合において、前記センサ部材に固定されたひずみゲージが破損するより前に、前記センサ部材の外周面と前記第１カバー部材の内周面とが接触することによって、前記ひずみゲージの破損を抑制できる大きさに設計される、
請求項１に記載の圧力センサを備えた装置。
【請求項３】
前記センサ面の周縁から前記第１カバー部材へ向かう面は、前記センサ面に略平行な面に対して鋭角をなすことを特徴とする請求項１又は２に記載の圧力センサを備えた装置。
【請求項４】
前記センサ部材は圧力が付与されるセンサ面を一方の端部側に備え、
前記センサ部材を他方の端部側で固定支持する固定部と、
前記固定部の周部に形成されたフランジ部と、
前記フランジ部を挟んで前記センサ面の反対側に設けられた起歪体押さえと、
を備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の圧力センサを備えた装置。
【請求項５】
前記フランジ部は、円板状であることを特徴とする請求項４に記載の圧力センサを備えた装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧力センサを備えた装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
医療分野で使用されるポンプ装置において薬液や透析液等の輸液を送液する輸液チューブは、送液動作中に閉塞することがないように管理されなければならない。このため、ポンプ装置の中には、圧力センサを利用して輸液チューブの閉塞を検知するものがある。このような圧力センサを備えるポンプ装置では、輸液チューブの閉塞を常に精度高く検知可能にするために、ポンプ装置から圧力センサを取り外し、圧力センサを清掃するメンテナンス作業を行う必要がある。このような背景から、装置に着脱可能な圧力センサの構造が提案されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−３１５７９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の圧力センサの構造では、圧力センサがより小型になった場合、圧力センサを着脱する際、作業者が圧力センサの基部を指で摘まむ等することによって圧力センサの基部に側方から圧力（側圧）が印加され、圧力センサの基部が破損される可能性がある。このような課題は、圧力センサの取付間口の大きさが圧力センサの大きさよりも小さい場合、より顕著に発生する可能性がある。このため、圧力センサがより小型になった場合であっても、基部に側圧が印加されることによって基部が破損することを抑制可能な圧力センサが求められていた。
【０００５】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、圧力センサの基部に側圧が印加されることによって圧力センサの基部が破損することを抑制可能な圧力センサを備えた装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る圧力センサを備えた装置は、圧力が付与されるセンサ面を備えるセンサ部材と、一方の端部側から前記センサ面を露出させつつ、前記センサ部材の周面の少なくとも一部を覆う第１カバー部材と、前記圧力センサを着脱可能に支持する支持部材と、前記圧力センサのセンサ面を覆う第２カバー部材と、を備え、前記第１カバー部材と前記センサ部材の周面との間には所定のクリアランスが設けられ、前記第１カバー部材は、平板状の基部と円筒状の保護部とから構成され、前記平板状の基部には前記支持部材のボスにそれぞれ通される円形形状の貫通孔と長孔形状の貫通孔とを有する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係る圧力センサを備えた装置によれば、圧力センサの基部に側圧が印加されることによって圧力センサの基部が破損することを抑制可できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、本発明の第１及び第２の実施形態である圧力センサが適用されるポンプ装置の構成を示す斜視図である。
【図２】図２は、本発明の第１の実施形態である圧力センサの構成を示す分解斜視図である。
【図３】図３は、本発明の第１の実施形態である圧力センサの構成を示す平面図及び側面図である。
【図４】図４は、本発明の第２の実施形態である圧力センサの構成を示す斜視図である。
【図５】図５は、本発明の第２の実施形態である圧力センサの第１変形例の構成を示す斜視図である。
【図６】図６は、本発明の第２の実施形態である圧力センサの第２変形例の構成を示す斜視図である。
【図７】図７は、本発明の第１及び第２の実施形態である圧力センサの取付構造を示す分解斜視図である。
【図８】図８は、本発明の第１及び第２の実施形態である圧力センサの応用例の構成を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を参照して、本発明の第１及び第２の実施形態である圧力センサの構成について説明する。なお、以下の説明において、「上」、「下」、「左」、「右」等の用語は、各図面内における方向を示すために用いられているだけであって、本発明に係る圧力センサの構成や位置に制限を加えるものではない。
【００１６】
〔ポンプ装置の構成〕
初めに、図１を参照して、本発明の第１及び第２の実施形態である圧力センサが適用されるポンプ装置の構成について説明する。但し、本発明に係る圧力センサの適用分野は図１に示すポンプ装置に限定されることはない。
【００１７】
図１は、本発明の第１及び第２の実施形態である圧力センサが適用されるポンプ装置の構成を示す斜視図である。図１に示すように、本発明の第１及び第２の実施形態である圧力センサが適用されるポンプ装置１は、薬液や透析液等の輸液を送液する装置であり、上面にハンドル２ａを有する筐体２を備えている。筐体２内には、ポンプ機構Ｐやポンプ装置１の動作を制御する制御装置等が収納されている。
【００１８】
筐体２の正面における左半分部分には、操作盤面２ｂが形成され、筐体２の正面における右半分部分の背面側に後退した位置には、ポンプ機構配置面２ｃが形成されている。
【００１９】
操作盤面２ｂには、電源スイッチ、送液開始スイッチ、送液停止スイッチ、強制停止スイッチ、警告音・警告メッセージ停止スイッチ等、ポンプ装置１を操作するための複数のスイッチが配設されている。
【００２０】
ポンプ機構配置面２ｃには、ポンプ機構Ｐや本発明の第１及び第２の実施形態である圧力センサ３が配設されている。圧力センサ３は、ポンプ機構Ｐの真下の位置であって、弾性体４の裏面側に配設されている。弾性体４は、平坦なシート状又はフィルム状の弾性体によって構成されている。
【００２１】
ポンプ機構配置面２ｃの上下方向複数箇所（図１に示す例では３箇所）には、チューブガイド２ｄが設けられている。チューブガイド２ｄは、ポンプ機構Ｐ及び圧力センサ３のセンサ面３ａを通って上下方向にわたされる輸液チューブＴを定位置にガイドして保持する。なお、センサ面３ａは平坦でなくても良い。
【００２２】
筐体２には、ポンプ機構配置面２ｃを覆う扉２ｅが取り付けられている。扉２ｅは、ヒンジ２ｆによって開閉自在な状態で筐体２に取り付けられている。扉２ｅの裏面には、チューブ押さえ板２ｇが取り付けられている。チューブ押さえ板２ｇは、扉２ｅが閉じられた時にポンプ機構Ｐに輸液チューブＴを密着させて送液動作を正常に行わせる押さえ部材である。
【００２３】
扉２ｅの裏面には、チューブ押さえ２ｈが取り付けられている。チューブ押さえ２ｈは、図示しないチューブ押さえ本体及びコイルスプリングを備えている。チューブ押さえ２ｈは、扉２ｅが閉じられた時に輸液チューブＴ、弾性体４、及び圧力センサ３のセンサ面３ａを次のように密着させる。
【００２４】
すなわち、コイルスプリングによってチューブ押さえ本体を扉２ｅ側から圧力センサ３側へと付勢し、所定の押圧力で輸液チューブＴを弾性体４に、また弾性体４を圧力センサ３のセンサ面３ａに密着させる。この密着によって輸液チューブＴの内圧の変化に伴う外径変形、つまり輸液チューブＴの閉塞が圧力センサ３によって検知できる。
【００２５】
〔圧力センサの構成〕
次に、図２〜図６を参照して、本発明の第１及び第２の実施形態である圧力センサの構成について説明する。
【００２６】
〔第１の実施形態〕
初めに、図２，図３を参照して、本発明の第１の実施形態である圧力センサの構成について説明する。図２は、本発明の第１の実施形態である圧力センサ３の構成を示す分解斜視図である。図３（ａ），（ｂ）は、本発明の第１の実施形態である圧力センサ３の構成を示す平面図及び側面図である。
【００２７】
図２に示すように、本発明の第１の実施形態である圧力センサ３は、カバー部材３２、押圧部材３３、起歪体３４、起歪体押さえ３５、及び支持部材３６を備えている。
【００２８】
カバー部材３２は、着脱可能に構成されても良く、中心位置に図示しない貫通孔を有する平板状の基部３２ａと、基部３２ａの貫通孔を囲う形で基部３２ａに立設された円筒状の保護部３２ｂと、を備えている。図３（ａ），（ｂ）に示すように、保護部３２ｂは、押圧部材３３のセンサ面３ａを上端面３２ｂ１から露出させた状態で押圧部材３３の周面を覆うことによって、横方向からの力（側圧）Ａに対して押圧部材３３を保護する。カバー部材３２は、本発明に係る第１カバー部材として機能する。
【００２９】
なお、本実施形態では、露出しているセンサ面３ａの外周部３ａ１には面取り加工が施されており、以てセンサ面３ａの周縁からカバー部材３２へ向かう面は、センサ面３ａに略平行な面に対して鋭角をなす。これにより、センサ面３ａに側圧が印加されないようにしている。また、押圧部材３３の外周面と保護部３２ｂの内周面との間にはクリアランスが設けられている。クリアランスの大きさは、押圧部材３３に側圧が印加された場合において、押圧部材３３に固定された起歪体３４（より詳細には、ひずみゲージ３４ｂ）が破損するより前に、押圧部材３３の外周面と保護部３２ｂの内周面とが接触することによって、起歪体３４の破損を抑制できる大きさに設計されている。
【００３０】
図２に戻る。押圧部材３３は、円柱状の固定部３３ｂと、固定部３３ｂに固定支持された有底円筒状のセンサ部材３３ｄと、を備えている。押圧部材３３は、固定部３３ｂを起歪体３４の中心部に形成された貫通孔３４ａに挿通することによって、起歪体３４に取り付けられている。なお、押圧部材３３と起歪体３４とをカシメやネジ等で固定してもよい。
【００３１】
センサ部材３３ｄの底面であるセンサ面３ａには荷重が印加される。センサ面３ａに荷重が印加されている場合、センサ部材３３ｄは、圧力センサ３の内部方向へ移動し、センサ面３ａに荷重が印加されていない場合には、センサ部材３３ｄは、起歪体３４の弾性力によって元の位置に復帰する。
【００３２】
起歪体３４は、ステンレス鋼板等の金属材料によって形成されている。起歪体３４の中心部には押圧部材３３の固定部３３ｂが挿通される貫通孔３４ａが形成されている。貫通孔３４ａの周部には、ひずみゲージ３４ｂが実装されている。ひずみゲージ３４ｂは、押圧部材３３に印加された荷重が起歪体３４に伝達されることによって起歪体３４が変形した際の、起歪体３４の変形量に相当する電気信号を出力する。
【００３３】
起歪体押さえ３５は、ステンレス鋼板等の金属材料によって形成されている。起歪体押さえ３５には押圧部材３３が挿通される開口部３５ａが形成されている。
【００３４】
支持部材３６は、カバー部材３２、押圧部材３３、起歪体３４、及び起歪体押さえ３５を固定支持する部材である。支持部材３６の中央部にはストッパー部３６ａが形成されている。ストッパー部３６ａと押圧部材３３との間には通常状態でクリアランスがあり、押圧部材３３が押圧されると、押圧部材３３の固定部３３ｂがストッパー部３６ａに接触する。これにより、起歪体３４、ひいてはひずみゲージ３４ｂの破損（例えば起歪体３４やひずみゲージ３４ｂが撓み過ぎること）を防止することができる。
【００３５】
支持部材３６の上面には、基板３６ｂが設けられている。基板３６ｂには、オペアンプ、抵抗素子、及びコンデンサー等の回路素子が実装されている。基板３６ｂは、起歪体３４に実装されているひずみゲージ３４ｂと電気的に接続され、起歪体３４から出力された電気信号を図１に示すポンプ装置１の制御装置に出力する。
【００３６】
このような構成を有する圧力センサ３を組み立てる際には、初めに、支持部材３６の上面に突設されたボス３６ｃ１，３６ｃ２を起歪体３４に形成された貫通孔３４ｃ１，３４ｃ２に挿通する。次に、支持部材３６のボス３６ｃ１，３６ｃ２を起歪体押さえ３５に形成された貫通孔３５ｂ１，３５ｂ２に挿通する。次に、カバー部材３２の内部空間Ｓ内及び起歪体押さえ３５の開口部３５ａに押圧部材３３を挿通し、押圧部材３３の固定部３３ｂを起歪体３４の貫通孔３４ａに挿通する。次に、支持部材３６のボス３６ｃ１，３６ｃ２をカバー部材３２に形成された貫通孔３２ｃ１，３２ｃ２に挿通する。そして最後に、カバー部材３２の貫通孔３２ｄ、起歪体押さえ３５の貫通孔３５ｃ、及び起歪体３４の貫通孔３４ｄにネジ３７を挿通し、支持部材３６のねじ穴３６ｄにネジ３７を螺合させる。
【００３７】
なお、起歪体３４の貫通孔３４ｃ１、起歪体押さえ３５の貫通孔３５ｂ１、及びカバー部材３２の貫通孔３２ｃ１は円形形状であるのに対して、起歪体３４の貫通孔３４ｃ２、起歪体押さえ３５の貫通孔３５ｂ２、及びカバー部材３２の貫通孔３２ｃ２は長孔形状となっている。これにより、円形形状である貫通孔により位置決めがされ、長孔形状である貫通孔によって寸法誤差を吸収することができる。
【００３８】
以上の説明から明らかなように、本発明の第１の実施形態である圧力センサ３は、圧力が付与されるセンサ面３ａを備えるセンサ部材３３ｄと、センサ部材３３ｄを支持する支持部材３６と、一方の端部側からセンサ面３ａを露出させつつ、センサ部材３３ｄの周面を覆うカバー部材３２と、を備える。このような構成によれば、横方向からの力（側圧）Ａに対してセンサ部材３３ｄを保護できるので、センサ部材３３ｄに側圧が印加されることによってセンサ部材３３ｄが破損することを抑制できる。
【００３９】
〔第２の実施形態〕
次に、図４〜図６を参照して、本発明の第２の実施形態である圧力センサの構成について説明する。図４は、本発明の第２の実施形態である圧力センサ３の構成を示す斜視図である。図５は、本発明の第２の実施形態である圧力センサの第１変形例の構成を示す斜視図である。図６は、本発明の第２の実施形態である圧力センサの第２変形例の構成を示す斜視図である。
【００４０】
図４に示すように、本発明の第２の実施形態である圧力センサ３は、第１の実施形態における圧力センサ３におけるカバー部材３２を備えない構成となっている。また、本実施形態では、押圧部材３３は円板状のフランジ部３３ａを備え、側圧が印加された際にフランジ部３３ａが起歪体押さえ３５に接触することによって側圧方向のストッパーとして機能する。そして、本発明の第２の実施形態である圧力センサ３では、圧力センサ３を着脱するための治具５が挿通される貫通孔を備える治具取付部３６ｆが支持部材３６に立設されている。本実施形態における圧力センサ３をポンプ装置１から取り外す際には、治具取付部３６ｆに治具５を取り付け、治具５を介して圧力センサ３を引っ張り出す。このような構成によれば、圧力センサ３を取り外す際、圧力センサ３の支持部材３６にのみ荷重が印加され、押圧部材３３等には荷重が印加されないので、第１の実施形態と同様、圧力センサ３の基部を破損させることなく、圧力センサ３をポンプ装置１に容易に着脱できる。なお、カバー部材３２を着脱可能に構成した場合には、カバー部材３２を装着し、カバー部材３２を直接持って圧力センサ３を取り外すことによって、圧力センサ３をその基部を破損させることなく着脱することもできる。
【００４１】
なお、図５に示すように、第１変形例として、支持部材３６に治具取付孔３６ｇを形成し、治具取付孔３６ｇに治具５を挿入することによって圧力センサ３に治具５を取り付けてもよい。また、図６に示すように、第２変形例として、支持部材３６に握持部３６ｈを立設し、本実施形態における圧力センサ３をポンプ装置１から取り外す際には、握持部３６ｈを摘まんで圧力センサ３を引っ張り出してもよい。いずれの変形例においても、圧力センサ３を取り外す際、圧力センサ３の支持部材３６にのみ荷重が印加され、押圧部材３３等には荷重が印加されないので、第１の実施形態と同様、圧力センサ３の基部を破損させることなく、圧力センサ３をポンプ装置１に容易に着脱できる。
【００４２】
〔取付構造〕
最後に、図７を参照して、上記第１及び第２の実施形態である圧力センサ３が取り付けられるポンプ装置１側の構成について説明する。図７は、本発明の第１及び第２の実施形態である圧力センサ３の取付構造を示す分解斜視図である。なお、図７には、圧力センサ３として、本発明の第１の実施形態である圧力センサが図示されているが、この取付構造は本発明の第１の実施形態である圧力センサにも適用できることは勿論である。
【００４３】
図７に示すように、圧力センサ３が取り付けられるポンプ装置１側には、ホールド板６と板ばね７が設けられている。
【００４４】
ホールド板６は、平板状の金属部材によって形成されている。ホールド板６は、圧力センサ３の位置決めをするためのボス６ａ１，６ａ２と、板ばね７の位置決めをするためのボス６ｂ１，６ｂ２と、ホールド板６をポンプ装置１に固定するための貫通孔６ｃ１，６ｃ２と、板ばね７と係合するための突起部６ｄ１，６ｄ２と、を備えている。
【００４５】
板ばね７は、金属部材によって形成されている。板ばね７は、平板状の基部７ａと、基部７ａの対向する両側面に立設されたばね部７ｂ１，７ｂ２と、を備えている。基部７ａには、位置決め孔７ｃ１，７ｃ２が形成され、基部７ａとばね部７ｂ１，７ｂ２との境界部分には、ホールド板６の突起部６ｄ１，６ｄ２が係合される開口部７ｄ１，７ｄ２が形成されている。
【００４６】
この取付構造によってポンプ装置１に圧力センサ３を取り付ける際には、初めに、ポンプ装置１の背面側からホールド板６を配置し、貫通孔６ｃ１，６ｃ２にねじを挿通してポンプ装置１側のねじ穴に螺合させることによって、ホールド板６をポンプ装置１に固定する。次に、ホールド板６のボス６ｂ１，６ｂ２に板ばね７の位置決め孔７ｃ１，７ｃ２を嵌合させ、ホールド板６の突起部６ｄ１，６ｄ２と板ばね７の開口部７ｄ１，７ｄ２とを係合させることによって、ホールド板６に板ばね７を固定する。そして最後に、ポンプ装置１の正面側から圧力センサ３を配置位置に配置し、ポンプ装置１のコネクタと圧力センサ３とを接続した後、板ばね７ｂ１，７ｂ２を圧力センサ３の支持部材３６に形成された係合部３６ｉに係合させる。これにより、ポンプ装置１に圧力センサ３を取り付けることができる。一方、メンテナンス作業のためにポンプ装置１から圧力センサ３を取り外す際には、カバー部材３２の保護部３２ｂを持ち、板ばね７ｂ１，７ｂ２の付勢力より大きな力で圧力センサ３を引っ張り出すことによって、ポンプ装置１から圧力センサ３を取り外すことができる。このような取付構造によれば、ポンプ装置１に対して圧力センサ３を精度高く取り付け、輸液チューブＴの閉塞を安定的に検知することができる。なお、本実施形態では、板ばね７を利用してポンプ装置１に着脱可能に圧力センサ３を支持することとしたが、板ばね７以外の支持部材を用いてポンプ装置１に着脱可能に圧力センサ３を支持するようにしてもよい。
【００４７】
以上、本発明者らによってなされた発明を適用した実施の形態について説明したが、本実施形態による本発明の開示の一部をなす記述及び図面により本発明は限定されることはない。例えば、上記第１及び第２の実施形態において、図８に示すようにセンサ面３ａを覆うパッキン８を設けてもよい。このような構成によれば、ポンプ装置１に付着した輸液等の汚れが圧力センサ３の内部に入ることを抑制できる。パッキン８は、本発明に係る第２カバー部材として機能する。なお、本実施形態では、パッキン８を利用してセンサ面３ａを覆うこととしたが、パッキン８以外のカバー部材を用いてセンサ面３ａを覆うようにしてもよい。このように、本実施形態に基づいて当業者等によりなされる他の実施の形態、実施例、及び運用技術等は全て本発明の範疇に含まれる。
【符号の説明】
【００４８】
１  ポンプ装置
３  圧力センサ
３ａ  センサ面
５  治具
６  ホールド板
７  板ばね
３２  カバー部材
３３  押圧部材
３３ａ  フランジ部
３３ｄ  センサ部材
３４  起歪体
３５  起歪体押さえ
３６  支持部材
３６ｆ  治具取付部
３６ｇ  治具取付孔
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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