(57)【要約】種々の大きさ及びタイプのチューブと共に使用することを可能にする汎用の気泡検知器が開示されている。当該検知器は、種々のサイズのチューブとセンサエミッタ及びレシーバとの適正な整合を維持する。当該検知器は、現存の設備上に取り付けることができ又はチューブに沿ったあらゆる位置でチューブを監視するために使用することができ、自立モードで又は既存の設備と組み合わせて動作させることができる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
導管内の空気の存在を検知するための検知器であり、
少なくとも１つのエミッタと少なくとも１つのレシーバとを備えている気泡検知器と、
前記エミッタとレシーバとが相互に近づいたり遠ざかったりするように動かされることを可能にし、それによって、前記エミッタ及びレシーバが種々のサイズの導管に適合するようにさせる調整機構であって、前記エミッタ及びレシーバは、複数の異なる導管のサイズのいずれかに対して、前記エミッタから伝達された信号が前記レシーバによって適正に受け取られるように相互に整合した状態に維持されるように当該調整機構に取り付けられている前記調整機構と、を備えた気泡検知器。  
【請求項２】
請求項１に記載の気泡検知器であり、
前記調整機構が、少なくとも１つのエミッタと少なくとも１つのレシーバとを、種々の導管サイズに対して、当該エミッタとレシーバとが相互に整合状態に維持されるように保持するための枢動可能な取り付け部材を備えていることを特徴とする気泡検知器。
【請求項３】
請求項２に記載の気泡検知器であり、
アームを更に備えており、前記取り付け部材が前記アームに対して枢動可能に取り付けられており、前記アームが相互に枢動可能であり、それによって、前記少なくとも１つのエミッタと少なくとも１つのレシーバとの間の距離を変えることができるようになされていることを特徴とする気泡検知器。
【請求項４】
請求項１に記載の気泡検知器であり、
前記少なくとも１つのエミッタと少なくとも１つのレシーバとが、前記アームの長さに沿って摺動できるように当該アームに摺動可能に取り付けられており、前記アームが相互に枢動可能であり、それによって、前記少なくとも１つのエミッタと少なくとも１つのレシーバとの間の距離を変えることができるようになされていることを特徴とする気泡検知器。
【請求項５】
請求項１に記載の気泡検知器であり、
一の取り付け部材上に列状に配置された複数のエミッタと、第二の取り付け部材上に列状に配置されている複数のレシーバとを更に備えていることを特徴とする気泡検知器。
【請求項６】
請求項５に記載の気泡検知器であり、
種々のエミッタとレシーバとの間での信号の伝達特性に基づいて、前記エミッタの列のうちの少なくとも１つのエミッタと、前記レシーバの列のうちの少なくとも１つのレシーバとを選択するためのコントローラを更に備えていることを特徴とする気泡検知器。
【請求項７】
請求項１に記載の気泡検知器であり、
前記少なくとも１つのエミッタと少なくとも１つのレシーバとの間に導管を保持する構造とされた整合部材を、前記少なくとも１つのエミッタと少なくとも１つのレシーバとのうちの少なくとも一方に隣接した位置に更に備えていることを特徴とする気泡検知器。
【請求項８】
請求項７に記載の気泡検知器であり、
前記整合部材が、前記少なくとも１つのエミッタと少なくとも１つのレシーバとのうちの少なくとも一方に隣接して形成されている切欠きを備えていることを特徴とする気泡検知器。
【請求項９】
請求項１に記載の気泡検知器であり、
前記調整機構が、前記少なくとも１つのエミッタと少なくとも１つのレシーバとを相対的に近づけたり遠ざかったりするように摺動させる摺動部材を備えていることを特徴とする気泡検知器。
【請求項１０】
請求項１に記載の気泡検知器であり、
前記少なくとも１つのエミッタと少なくとも１つのレシーバとが相対的に近づく方向に付勢されていることを特徴とする気泡検知器。
【請求項１１】
請求項１に記載の気泡検知器であり、
前記少なくとも１つのエミッタと少なくとも１つのレシーバとが、相対的に固定された距離に係止することができることを特徴とする気泡検知器。
【請求項１２】
請求項１に記載の気泡検知器であり、
前記少なくとも１つのエミッタと少なくとも１つのレシーバとの間の距離を決定するために、少なくとも１つの回路を更に備えていることを特徴とする気泡検知器。
【請求項１３】
請求項１２に記載の気泡検知器であり、
前記少なくとも１つの回路が可変抵抗器を備えていることを特徴とする気泡検知器。
【請求項１４】
気泡検知器であり、
導管を収容する構造とされているハウジングと、
圧電エミッタと、
圧電レシーバとを備えており、
前記圧電エミッタとレシーバとのうちの少なくとも一方が複数の圧電部材を備えていることを特徴とする気泡検知器。
【請求項１５】
請求項１４に記載の気泡検知器であり、
前記導管がハウジング内に装着されているときに、前記圧電エミッタとレシーバとが、当該導管の両側に位置するように配置されていることを特徴とする気泡検知器。
【請求項１６】
請求項１４に記載の気泡検知器であり、
前記圧電エミッタが複数の圧電部材を備えており、当該検知器は、前記複数の圧電部材が連続的にファイアリングができるような構造とされており、それによって発生された超音波信号を走行させるようになされていることを特徴とする気泡検知器。
【請求項１７】
請求項１４に記載の気泡検知器であり、
前記複数の圧電部材が、前記ハウジング内に装着されている導管にほぼ平行な列で配置されていることを特徴とする気泡検知器。
【請求項１８】
請求項１４に記載の気泡検知器であり、
前記複数の圧電部材が、前記ハウジング内に装着されている導管にほぼ直角な列で配置されていることを特徴とする気泡検知器。
【請求項１９】
請求項１８に記載の気泡検知器であり、
前記圧電部材の列が、前記ハウジング内に装着されている導管の曲率にある程度適合するように湾曲せしめられていることを特徴とする気泡検知器。
【請求項２０】
気泡検知器であり、
導管を収容する構造とされたハウジングと、
圧電エミッタと、
圧電レシーバとを備えており、
前記圧電エミッタとレシーバとは、相互に近づくように且つ前記ハウジング内に装着されている導管の両側に配向されるように配置されており、
前記エミッタとレシーバとのうちの少なくとも一方を、前記ハウジング内の定位置に保持し且つそれとの電気的接触を形成する少なくとも１つのバネと、を備えていることを特徴とする気泡検知器。
【請求項２１】
請求項２０に記載の気泡検知器であり、
前記少なくとも１つのバネが、前記エミッタと検知器とのうちの少なくとも一方を、その第一の側部を押圧して当該第一の側部と反対側の第二の側部が導電体に押圧されて当該導電体との電気的接触がなされるようにすることによって保持していることを特徴とする気泡検知器。
【請求項２２】
導管を収容する構造とされたハウジングと、
圧電エミッタと、
圧電レシーバとを備えており、
前記エミッタとレシーバとが、相互に平行であり且つ前記ハウジング内に装着されている導管の両側に配置されるように配置されている平らな部材からなり、
更に、前記エミッタとレシーバとの間で伝達される信号を、当該エミッタ及びレシーバよりも小さなサイズに制限するための受け台を備えていることを特徴とする気泡検知器。
【請求項２３】
請求項２２に記載の気泡検知器であり、
前記受け台が、前記エミッタとレシーバとのうちの一方と接触しているハウジングの突出部を備えていることを特徴とする気泡検知器。
【請求項２４】
請求項２３に記載の気泡検知器であり、
前記突出部に隣接して少なくとも１つの凹状領域を更に備えており、当該少なくとも１つの凹状領域は、エミッタとレシーバとのうちの前記一方と接触しないような構造とされ、それによって、前記エミッタとレシーバとのうちの前記一方からの信号を伝達しないようになされていることを特徴とする気泡検知器。
【請求項２５】
請求項２４に記載の気泡検知器であり、
前記少なくとも１つの凹状領域が、超音波信号を伝達しないマスクによって覆われていることを特徴とする気泡検知器。
【請求項２６】
請求項２５に記載の気泡検知器であり、
前記マスクが含浸材料であることを特徴とする気泡検知器。
【請求項２７】
流体内の不所望な物質を検知するための検知器であり、
エミッタと、
当該エミッタからある距離だけ隔置されているレシーバと、
前記エミッタとレシーバとの間の距離を変える手段と、を備えている検知器。
【請求項２８】
流体搬送チューブ内を流体が移動するようにさせるポンプと、
流体搬送チューブと、
前記流体搬送チューブ内の気泡の存在を検知するための検知器であって、前記ポンプから遠隔されて配置された前記検知器と、
当該検知器によって気泡が検知されたときに、前記ポンプに信号を送るための通信手段と、を備えている装置。
【請求項２９】
流体搬送チューブと、
前記チューブ上に取り付けられた気泡検知器と、
前記チューブ上に取り付けられた弁と、
前記検知器から前記弁へ信号を送る構造とされた通信リンクと、を備えており、
前記弁は、前記検知器内を通過しつつある気泡を検知したときに前記チューブ内の流れを閉止させ且つ停止させる構造とされている装置。
【請求項３０】
汎用気泡検知器を形成するための方法であり、
一つの超音波エミッタを選択するステップと、
一つの超音波レシーバを選択するステップと、
前記エミッタと前記レシーバとの間の距離を変えるために、前記エミッタとレシーバとを、前記超音波エミッタと超音波レシーバとが相対的に動くように、第一の取り付け部材と当該第一の取り付け部材に対して可動に取り付けられた第二の取り付け部材とを備えた基部に取り付けるステップと、を含む方法。
【請求項３１】
請求項３０に記載の方法であり、
前記超音波エミッタ及び超音波レシーバが相対的に所望の距離だけ離隔された位置に配置されるように前記取り付け部材を移動させるステップと、前記超音波エミッタ及び超音波レシーバが最早相対的に移動しないように前記取り付け部材を選択的に定位置に固定するステップとを含むことを特徴とする方法。
【請求項３２】
請求項３０に記載の方法であり、
前記超音波エミッタ及び超音波レシーバが相対的に所望の距離だけ離隔された位置に配置されるように前記取り付け部材を移動させるステップと、前記超音波エミッタ及び超音波レシーバが最早相対的に移動しないように前記取り付け部材を永久的に定位置に固定するステップとを含むことを特徴とする方法。
【請求項３３】
請求項３２に記載の方法であり、
接着剤、溶剤及び熱からなる群のうちの少なくとも１つを使用して前記第一の取り付け部材を定位置に固定するステップを含んでいることを特徴とする方法。
【請求項３４】
請求項３０に記載の方法であり、
前記基部に対する前記超音波エミッタと前記超音波レシーバとのうちの少なくとも１つの高さを調整するステップを更に含んでいることを特徴とする方法。
【請求項３５】
請求項３０に記載の方法であり、
前記第一及び第二の取り付け部材がそれらの間に溝を形成しており、前記超音波エミッタと前記超音波レシーバとの間の距離に比例して前記溝の深さを調整するステップを含んでいることを特徴とする方法。
【請求項３６】
請求項３０に記載の方法であり、
前記第一及び第二の取り付け部材がアームであり、前記エミッタとレシーバとを相対的に対向している状態に維持するために、前記エミッタと前記レシーバとを前記アームに対して枢動させるステップを含んでいることを特徴とする方法。
【請求項３７】
請求項３０に記載の方法であり、
前記超音波エミッタと前記超音波レシーバとの間の距離を自動的に測定するステップと、当該測定した距離に基づいて前記エミッタとレシーバとの作動状態を自動的に調整するステップとを含んでいることを特徴とする方法。
【請求項３８】
請求項３７に記載の方法であり、
可変抵抗器を使用して前記超音波エミッタと前記超音波レシーバとの間の距離を自動的に測定するステップを含んでいることを特徴とする方法。
【請求項３９】
請求項３７に記載の方法であり、
前記エミッタとレシーバとの間の距離の変化を使用して前記エミッタとレシーバとの間に延びている導管内の圧力変化を判定するステップを含んでいることを特徴とする方法。
【請求項４０】
請求項３０に記載の方法であり、
前記第一の取り付け部材を前記第二の取り付け部材に向かって付勢するステップを更に含んでいることを特徴とする方法。
【請求項４１】
請求項３０に記載の方法であり、
前記エミッタとレシーバとのうちの少なくとも一方が複数の圧電部材を備えており、当該方法が、前記複数の圧電部材による伝達を選択的に送信するか受信するステップを更に含んでいることを特徴とする方法。
【請求項４２】
流体の流れ内の不所望な流体を検知する方法であり、
導管を介して超音波信号を伝達するための送信器を設けるステップと、
前記導管を介して超音波信号を受信するためのレシーバを設けるステップと、
前記送信器とレシーバとが相対的に平行であり且つ部分的にのみ重なるように前記送信器及びレシーバを配置するステップと、
前記受け取った信号を処理して前記不所望な流体の存在を検知するステップと、を含んでいることを特徴とする方法。
【請求項４３】
請求項４２に記載の方法であり、
前記流体の流れが液体の流れであり、前記不所望な流体が気体であることを特徴とする方法。
【請求項４４】
請求項４２に記載の方法であり、
前記流体の流れが気体の流れであり、前記不所望な流体が液体であることを特徴とする方法。
【請求項４５】
導管内の記法を検知する方法であり、
圧電送信器と圧電レシーバとを選択するステップであり、当該圧電送信器と圧電レシーバとのうちの少なくとも一方が複数の圧電部材を備えており、他方が単一の圧電部材を含んでいるステップと、
液体を含んでいる導管を介して前記送信器から前記レシーバへ信号を送信し、前記液体内に気泡が存在するか否かを示す複数の信号を発生させるステップと、を含んでいることを特徴とする方法。
【請求項４６】
請求項４５に記載の方法であり、
前記レシーバが複数のレシーバ部材を備えており、当該方法が、前記複数のレシーバ部材を湾曲した列状に配置するステップと、前記レシーバ部材によって受け取られた超音波信号を示す信号を発生するステップとを含んでいることを特徴とする方法。
【請求項４７】
請求項４５に記載の方法であり、
前記複数の部材が前記導管に沿った直線列状に配置されており、当該方法が、前記気泡が前記導管内を移動する速度を判定するステップを含んでいることを特徴とする方法。
【請求項４８】
第一の流体が充填された導管内の異物を検知する方法であり、
超音波送信器と超音波レシーバとを選択するステップと、
前記超音波送信器を導管に沿って配置するステップと、
前記レシーバを前記送信器と反対側に配置するステップと、
前記送信器と前記レシーバとの間で前記導管に沿って複数の気泡検知領域を形成するステップと、を含んでいることを特徴とする方法。
【請求項４９】
請求項４８に記載の方法であり、
前記複数の気泡検知領域が、前記送信器から前記導管内への超音波信号の送信を選択的に遮断するステップと、前記レシーバが前記導管から超音波信号を受信するのを選択的に遮断するステップとからなる群のうちの少なくとも１つによって形成されることを特徴とする方法。
【請求項５０】
請求項４８に記載の方法であり、
超音波信号を前記送信器から前記導管へ選択的に前記少なくとも１つの送信器と前記導管との間に複数の受け台を形成することを特徴とする方法。
【請求項５１】
請求項４８に記載の方法であり、
前記複数の受け台同士の間にマスク合成物を配置して超音波信号を遮断するステップを含んでいることを特徴とする方法。
【請求項５２】
請求項４８に記載の方法であり、
超音波信号を前記導管から前記少なくとも１つのレシーバへ選択的に送信するために、前記レシーバと前記導管との間に複数の受け台を形成するステップを含んでいることを特徴とする方法。
【請求項５３】
導管内の気泡検知を改良する方法であり、
対向する側部を備えている導管を選択するステップと、
前記導管の一方の側部に超音波送信器を配置するステップと、
前記送信器と反対側の導管の側部に超音波レシーバを配置するステップと、
前記送信器と前記レシーバとの間での送信領域を制限して前記導管内の気泡検知領域を制限するステップと、を含んでいることを特徴とする方法。
【請求項５４】
請求項５３に記載の方法であり、
前記送信器と前記レシーバとのうちの少なくとも１つをマスクして、前記少なくとも１つの送信器と少なくとも１つのレシーバとの間で前記導管内に複数の気泡検知領域を形成するステップを含んでいることを特徴とする方法。
【請求項５５】
センサを形成する方法であり、
第一の電気的接触点と第二の電気的接触点とを備えているハウジングを選択するステップであり、前記第二の接触点がバネを形成しているステップと、
前記バネが前記超音波部材を前記第一の電気的接触点に対して押圧するように、前記接触点間に超音波センサ部材を配置するステップと、を含んでいることを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は気泡検知器に関する。より特別には、本発明は、種々のチューブサイズに使用でき且つ種々の用途において使用することができる汎用の気泡検知器に関する。
【背景技術】
【０００２】
気泡検知器は、特に、液体を搬送するチューブ内の気泡の存在を検知することが望ましい状況において使用される。医療及び健康管理産業のような多くの用途においては、種々の流体を人に給送するためにチューブが使用され、気泡を、偶然に患者の体内へと給送される前に検知することが重要である場合が多い。産業的には、これらの検知器は、適正な体積の流れ又は反応を確保するために、液体が過剰な量の空気を含んでいないことを確保するために使用することができる。
【０００３】
現在のところ、気泡検知器を備えた蠕動ポンプのような設備が入手可能である。しかしながら、これらの検知器は、当該ポンプにおける気泡を監視し且つ嵌合部、結合部又はその他の設備によって導入されるかも知れないポンプ下流の気泡の存在を点検することができない。全ての起こり得る発生源からの空気の導入を監視するためには、当該設備の下流で且つ患者に出来る限り近い位置で気泡を監視することが望ましい場合が多い。従って、例えば患者の近く又はあらゆる所望位置で給送チューブに取り付けることによって、患者への溶液の注入箇所の極めて近くで気泡の存在を監視することができる気泡検知器の必要性がある。
【０００４】
更に、気泡検知器を備えた装置はまだそれほど多く入手できない。気泡検知器を備えるように設備を交換するか又は再設計することは著しく高価である場合が多い。従って、設備を交換するか又は気泡検知器を設計し且つ製造する費用は、費用が高くなければ検知器を備えることが望ましい状況での気泡検知器の使用の妨げとなるかも知れない。従って、当該装置の交換又は大規模な改造を必要とすることなく現存の装置に取り付けるか又は当該装置と組み合わせて使用することができる気泡検知器の必要性がある。
【０００５】
限られた量が製造されるか装置のためのものであるか又は稀に行われる企画又は処置のためのものであるか否かに拘わらず、少数の気泡検知器が望ましい多くの状況も存在する。検知器は、典型的には、特別な用途のために注文製造されるので、このような状況においては、気泡検知器の使用が現在の気泡検知器技術によって妨げられている。型及び工具を設計し、創作し、限られた品質のみが望まれる気泡検知器を製造することは、典型的には高価すぎることが理解されるべきである。従って、種々の状況で使用することができ、種々の異なる大きさのチューブ等を収容することができる気泡検知器の必要性がある。
【０００６】
多くの入手可能な気泡検知器は、チューブ及び流体を通して信号を通過させ且つ当該信号を受け取ることによって機能する。受け取られた信号は、点検されて気泡が存在するか否かが判定される。これらの検知器は、良好な信号の送信及び受信を達成するために特別なタイプ及び大きさによって機能するように設計されている。種々の直径及びタイプのチューブが使用される場合には、信号経路が妨害されることが多く、又は信号がチューブ内を適正に通過しないことは理解できる。従って、汎用の気泡検知器は、種々のチューブ直径及びタイプによる適正な信号の送信及び受信（信号カップリング）が確保されるべきである。良好ではない信号カップリングの場合には、典型的には、装置の誤差及び信頼性の低い動作をもたらす。
【０００７】
従って、装置の一部品内又は患者の極めて近くのような種々の位置への取り付けを可能にすることによって、多くの種々の状況において使用することができる汎用の気泡検知器の必要性がある。このような汎用の気泡検知器は、チューブを介する良好な信号伝達を維持しつつ、種々の異なるチューブの直径に適合すべきである。このような気泡検知器は、自立型の制御回路及びアラームを備えているべきであり若しくは給送ポンプのような関連する設備に接続することができ且つ通信することができ又はこれらの両方を具備しているべきである。
【特許文献１】無し
【非特許文献１】無し
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、改良用された汎用の気泡検知器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】
【０００９】
本発明の一つの特徴に従って、当該気泡検知器には、種々の異なる大きさのチューブによって適正な向きに設計されているセンサーが設けられている。良好な信号カップリングを提供するためには、種々の異なるチューブのサイズに対する適正なセンサーの整合を維持することが望ましい。これらのセンサーは、チューブに対する適正な整合を維持するために、それらの取り付け取り付け部材に枢動可能に又は調整可能に取り付けることができる。センサー取り付け取り付け部材は、チューブをセンサーの隣に適正に配置するための突出部又は凹部を含んでいても良い。別の方法として、気泡を検知するために使用される最適な信号を提供する多数のセンサーを設けても良い。
【００１０】
本発明の別の特徴に従って、種々の異なる位置に当該汎用の気泡検知器を取り付けて、当該気泡検知器の取り付け及び使用の自由度を許容させても良い。当該気泡検知器は、設備のポンプ又はその他の部品に取り付けても良い。別の方法として、当該気泡検知器は、自立型のユニットとして使用しても良い。当該気泡検知器は、種々のチューブのサイズ及び形式を受け入れて検知器を所望ならば患者に隣接したチューブに取り付けることができる。
【００１１】
本発明の別の特徴によれば、当該気泡検知器は、現存の設備と組み合わせて機能しても良いし又は自立型ユニットとして機能しても良い。当該検知器は、現存の設備例えば注入ポンプとの通信のためのワイヤ又はその他の通信手段を含んでいても良い。当該気泡検知器はまた、検知器の動作を制御するための回路を備えていても良く且つ気泡の存在を指示するために可聴アラーム又は光のような警告手段を制御しても良い。当該検知器はそれ自体は自立型ユニットとして機能することができる。
【００１２】
本発明のこれらの及びその他の特徴は、図示され且つ以下の図面及び関連する説明に記載されている汎用の気泡検知器によって実現される。ここに示されている実施形態は、本発明の例示であり且つ特許請求の範囲を限定することを意図してはいないことは理解できるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１Ａ】図１Ａは、本発明の気泡検知器の制御回路の概略構成図である。
【図１Ｂ】図１Ｂは、患者の体内へ流体を注入する場合における本発明の気泡検知器の使用方法を示している図である。
【図１Ｃ】図１Ｃは、本発明による気泡検知器の別の使用方法を示している図である。
【図１Ｄ】図１Ｄは、図１Ｃの装置のより詳細な概略構成図である。
【図２Ａ】図２Ａは、本発明の気泡検知器の端面図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは、本発明の気泡検知器の端面図である。
【図２Ｃ】図２Ｃは、本発明の気泡検知器の端面図である。
【図２Ｄ】図２Ｄは、本発明の気泡検知器の端面図である。
【図３】図３は、本発明の気泡検知器の端面図である。
【図４】図４は、本発明の気泡検知器の端面図である。
【図５】図５は、本発明の気泡検知器の端面図である。
【図６】図６は、本発明のセンサー取り付け取り付け部材の頂面図である。
【図７】図７は、本発明の気泡検知器の端面図である。
【図８】図８は、本発明の別の気泡検知器の端面図である。
【図９】図９は、本発明の検知器のためのセンサー構造の斜視図である。
【図１０】図１０は、流体搬送チューブが内部に設けられた本発明の検知器のためのセンサー構造の頂面図である。
【図１１】図１１は、センサーが流体搬送チューブの周囲に設けられている本発明の検知器のセンサー構造の端面図である。
【図１２】図１２は、センサーが流体搬送チューブの周囲に設けられている本発明の検知器のセンサー構造の端面図である。
【図１３】図１３は、センサーが流体搬送チューブの周囲に設けられている本発明の検知器のセンサー構造の端面図である。
【図１４】図１４は、本発明の検知器のための超音波センサーの電気接続部の部分図である。
【図１５】図１５は、内部に流体搬送チューブを備えた本発明の検知器の端面図である。
【図１６】図１６は、本発明の検知器の使用方法を示している概略図である。
【図１７】図１７は、本発明の検知器のためのセンサー構造及び内部に流体搬送チューブが設けられた本発明の検知器の使用方法を示している頂面図である。
【図１８】図１８は、内部に流体搬送チューブが設けられた本発明の検知器のためのセンサー構造の頂面図である。
【図１９】図１９は、内部に流体搬送チューブが設けられた本発明の検知器のためのセンサー構造の端面図である。
【図２０】図２０は、内部に流体搬送チューブが設けられた本発明の検知器のためのセンサー構造の頂面図である。
【図２１】図２１は、内部に流体搬送チューブが設けられた本発明の検知器のためのセンサー構造の頂面図である。
【図２２】図２２は、内部に流体搬送チューブが設けられた本発明の検知器のためのセンサー構造の部分端面図である。
【図２３】図２３は、本発明の検知器の斜視図である。
【図２４】図２４は、図２３の検知器の破断斜視図である。
【図２５】図２５は、本発明の検知器の斜視図である。
【図２６】図２６は、図２５の検知器の後方斜視図である。
【図２７】図２７は、図２５の検知器の破断斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図面は例示的で且つ特許請求の範囲によって規定されている本発明の範囲を限定するものではないことは理解されるであろう。図示されている実施形態は、本発明の種々の特徴及び目的を達成するものであり、実施形態は本発明の目的の全ての特徴を達成することは要求されていない。本発明の各部材及び特徴は、単一の図面によっては明確に示すことができないことは理解されるであろう。従って、本発明の種々の細部をより明確に別個に示すために多くの図面が提供されている。図面の種々の特徴は、本発明の原理に従って他の図面に示された特徴と組み合わせることができる。
【００１５】
以下、当業者が本発明を実施できるようにするために、本発明及び添付図面を付与されている参照符号を参考にして説明する。当該図面及び説明は、本発明の種々の特徴の例示であり、特許請求の範囲を狭くすることは意図していない。
【００１６】
本発明は、包囲された導管、調整可能な洗濯ばさみ型のハウジング、調整可能な溝型のハウジング及び固定溝型のハウジングのような種々のタイプの気泡検知器ハウジングを開示している。更に、本発明は、検知のための限界である気泡の大きさの調整、チューブ内のより良い検知範囲、流れの検知等のような利点を提供する圧電センサーの種々の配置を開示している。説明されている種々のセンサー構造、結合部材、ビーム制御方法等は、開示されている検知器ハウジングの一部分として見られるべきものであることが理解されるであろう。簡略化のために、あらゆる可能なハウジング構造を備えた全ての可能なセンサー構造等は示されていない。同様に、図示されていない検知器構造の多くを備えている他のタイプのセンサーを使用することができる。
【００１７】
図面を説明するときに、同様の構造を説明するために同様の符号が使用されている。例えば、符号１０は、例えば本発明による気泡検知器を使用する方法を示す際に一般的に気泡検知器を説明するために使用されており、符号１０Ａ、１０Ｂ等は、異なる構造を有している気泡検知器の異なる構造を示すために使用されている。種々の気泡検知器の殆ど又は全てが、ここに説明されている種々の用途又は方法において使用することができ、気泡検知器の各々は、簡略化のために、１つだけ又は２〜３個の気泡検知器と組み合わせて示されている特徴を有していても良いことが理解されるであろう。
【００１８】
図１Ａを参照すると、本発明の気泡検知器のための制御回路の概略図が示されている。気泡検知器１０は、チューブ内の気泡を検知するためにセンサーを備えている。当該センサーは、光センサのような種々のセンサーであっても良いが、現在のところ好ましい技術に従って、典型的にはチューブのような導管内の気泡を検知するために超音波を使用している圧電センサーとされている。気泡検知器のために光及び超音波センサーを使用することは当該技術において良く知られており、従って、ここでは詳細に説明しない。圧電センサーは、圧電エミッタ１４及び圧電レシーバ１８である場合が多い。センサー部材１４，１８を含む気泡検知器１０の動作を制御するために、典型的にはコントローラ２２が使用される。コントローラ２２は、エミッタ１４によって検知信号が送信されるのを開始させると共に空気が存在するか否かを判定するためにレシーバ１８によって受信した信号を分析する。チューブ内の空気の存在は、レシーバ１８によって受信された信号の少なくとも一部分を妨害する。コントローラ２２は、レシーバから受信した信号を増幅すると共に回路のノイズを減らすために、プリアンプを備えていても良い。
【００１９】
当該装置の精度を上げるために、センサー１４，１８の最適な作動パラメータを決定するためにコントローラ２２が使用されても良い。従って、検知器１０を初期化するときに、コントローラ２２は、エミッタ１４によって発生されるべき周波数（高周波数から低周波数へ又は低周波数から高周波数へ変化せしめられる周波数）の掃引を形成することができる。適正な信号の検知及び分析を確保するための周波数掃引の使用は、ユタ州ソルトレイクシティにあるＺＥＶＥＸ，Ｉｎｃによって販売されている超音波センサーによって多年に亘って行われて来た。次いで、コントローラ２２は、どの周波数がレシーバ１８によって最も良好に受信されたかを判定することができる。異なるチューブ及び流体組成又はチューブの配置が種々の周波数によって最も良好に監視できるかがわかる。従って、検知器１０は、特別な用途に対して最良の周波数を選択し且つこの選択された周波数において機能することができる。
【００２０】
検知器１０は、当該検知器に電力を提供するためのバッテリ２６と、当該検知器の作動状態を示し且つ気泡の存在を指示する人間が知覚可能なアラーム３０を備えていても良い。人間が知覚可能なアラーム３０は、気泡が検知された場合に可聴アラームを提供し且つ検知器の正しい機能を指示する指示器音を提供するために、スピーカー又はブザーを備えていても良い。人間が知覚可能なアラーム３０はまた、正しい動作、不正確な動作若しくは故障又は気泡の検知を指示するために使用することができる１以上の光を有していても良い。
【００２１】
気泡検知器１０は、他の設備と通信するための通信装置を備えていても良い。検知器１０は、ＩＲ、ブルートゥース（Bluetooth）若しくはその他の無線通信モジュール等のような通信エミッタ／レシーバ３４又は通信ケーブル３８を受け入れるためのポート３６を備えていても良い。同様に、当該検知器１０は、蠕動ポンプ、ＩＶポンプ又は気泡に関係するその他の装置に検知器が接続されるようにする接続ケーブルを備えていても良い。ポンプ又はその他の設備は、センサー１４，１８からの信号を受け取り且つ処理し、気泡が検知された場合には警告を発し、気泡が検知された場合等には停止することができる。このようにして、検知器１０は、上記の応答を達成するために、設備の協働部品に信号を伝えることができる。別の方法として、設備の協働部品は、検知器１０を制御し、バイパスさせ又はコントローラ２２が検知器内に存在する場合には当該コントローラ２２と協働することができる。
【００２２】
従って、気泡検知器１０は、種々のモードで使用することができる。検知器１０は、検知器が自己制御され且つ気泡が検知された場合には信号又はアームが形成される自立型モードで使用することができる。このようなものは、検知器が医療処置中のような管理によって使用される一般的な作動モードであっても良い。しかしながら、気泡検知器は、医療技術以外の広範囲の用途を有している。
【００２３】
制御回路及び通信装置の可能性の上記の説明は、以下に説明する種々の検知器設計に対して一般的であり、残りの図面に示されている検知器の一部分と考えられるべきである。残りの図面に示されている検知器を説明する際に、本発明は、種々の大きさ及びタイプのチューブに適合できる気泡検知器を、現存の検知器が典型的には単一の大きさ及びタイプのチューブに対して設計して提供している点において有利であることが理解されるであろう。
【００２４】
種々の大きさ及びタイプのチューブに適合させるためには、検知器が正確な気泡の検知を提供するための良好な信号カップリングを提供することが重要である。圧電センサーとの良好な信号カップリングを達成するためには、エミッタ及びレシーバは、チューブの両側に配置し且つ互いに対向するように向けられるべきである。良好な信号カップリングは、気泡のより良好な検知及び誤差の低減を可能にする。以下に説明する検知器はまた、これらが、現存の検知器が典型的にはポンプのような設備の一部品の一部であるチューブに沿った所望の位置に配置されたときにも有利である。従って、検知器はまた、設備の一部品に取り付けるために、取り付けフランジが設けられても良く、典型的には、チューブへの直接的な取り付けを可能にするように設計されている。
【００２５】
図１Ｂは、本発明の有利な使用方法の幾つかを示している。患者４０は、血液、医薬、ＩＶ等のような液体４４を注入されている。腸内投与等のために同様の装置を使用しても良い。同様に、当該装置は、研究所等における流体の監視のような非医療用途において使用しても良い。
【００２６】
患者に所望の速度で流体を供給するためにポンプ８２が使用されている。図示されているポンプ８２は、当該ポンプ内に含まれているチューブ内の気泡を監視することができる。しかしながら、ポンプ８２は、当該ポンプの下流又は上流でチューブ８内の気泡を監視していない。付加的な流体の供給装置への接続又は注射器を介する手動による注入のために、注入ポート８４が設けられることが多い。本発明による気泡検知器１０は、患者４０の体内への注入（注入ポート８４に導入されても良い）の直前の気泡を監視するために又は流体貯蔵器４４からの気泡を監視するため（又は流体が全て使用され且つ空気が導入される状況を検知するため）に監視することができる。気泡検知器１０は、チューブ、点滴チャンバ、注射器等を監視するために使用しても良い。気泡検知器１０は、当該気泡検知器が自動的にポンプを停止させ又は別の所望の動作を起動させるように、図示されているようにポンプ８２に接続しても良い。
【００２７】
従って、本発明の気泡検知器は、多くの位置で気泡を監視するために使用することができることが理解される。当該検知器は、チューブ内を流れている流体内に存在する気泡を監視するために使用しても良い。当該検知器はまた、漏れ又は嵌合部若しくはコネクタに導入される空気を監視することもでき、又は装置へ流体を供給するために使用される注射器又は点滴チャンバを監視することもできる。
【００２８】
図１Ｃを参照すると、本発明の気泡検知器の別の使用方法を示している図である。本発明の気泡検知器の別の使用方法を示している図が示されている。気泡検知器１０は、溶液を患者４０の体内へ注入するための自立型の安全装置として使用しても良い。気泡検知器１０は、典型的には、電気ケーブル１６を介して弁１２に作動可能に接続されている。検知器１０は、典型的には、これらの嵌合部を介して導入される気泡を検知するために、全てのマニホルド、注入ポート等の下流に配置される。図１Ｂに示されているように、気泡検知器１０は、気泡が検知されたときに、ポンプの動作を遮断するか又はポンプの動作を変更するためにポンプに接続しても良い。幾つかの状況においては、圧送装置は、気泡が注入液に沿って患者４０の体内へ注入されるのを防止するのに十分な迅速さで停止させることができる。このことにより、速い速度又は小さなチューブの穴が使用されて流体又は気泡が下流の検知器１０を通過し且つ患者４０の体内に入る時間が短かくなる。同様に、類似した構成が、気泡が望ましくない環境内の気泡を検知するために使用することができる。例えば、正しい液体の体積を混合する製造設備は、混合率を歪める過剰な量の空気か又は所望の反応と干渉するかも知れない空気の存在と関連付けられても良い。液体の流れの中の気泡の検知のための多くの工業的な用途が存在する。
【００２９】
図１Ｃは、気泡検知器１０が弁１２に接続され且つ注入チューブのような流体搬送チューブ８内の流れを遮断するために直接弁を作動させる状況を処理している装置を示している。気泡検知器１０は、典型的には、検知器内を流れる気泡によって発生される信号を処理するために十分な量の搭載回路を含んでおり、気泡の大きさ、気泡の累積量等を判定して、弁１２へ信号を送って弁を閉じさせる。弁１２は、典型的には、チューブ８を閉止させるように弁を作動させることができるバネ、ソレノイド等を含んでいる。
【００３０】
図１Ｄは、図１Ｃの検知器１０及び弁１２を更に詳細に示している。使用されている気泡検知器１０は、典型的には、センサ部材１４，１８に接続されており且つセンサ信号出力の所望の処理を行うことができるプロセッサ２２２を備えていても良い。プロセッサ２２２は、信号出力を分析し且つチューブ８内の気泡が検知器１０内を通過したときに、気泡の大きさ、気泡の全体量等を判定することができる。プロセッサ２２２は、例えば、気泡体積の全体量を超過するか又は大きさの限度より大きな気泡を検知するという所定の現象が発生したときに弁１２を閉じる構造とされている。このような現象が発生すると、プロセッサ２２２は、信号を発生し且つ当該信号を電気ケーブル１６を介して弁１２に送る。検知器１０は、典型的には、センサ部材１４，１８及びプロセッサ２２２に電力を供給することができ且つ弁１２を作動させるために必要な電力をも提供する電源２２６を備えているであろう。電源２２６は、検知器１０の内側にあっても良いし又は外側にあっても良い。検知器１０はまた、装置内の流体の流れに対して応答できるポンプに接続するための電気ケーブル２３０をも備えていて、弁１２がチューブ８内に過剰な圧力が生じるのを防止するために弁１２が閉止されたときに前記ポンプを停止させるための信号をプロセッサ２２２が送ることができるようにしても良い。
【００３１】
弁１２はまた、ピンチ型の弁であっても良い。このような弁は、ハウジング２３４とプランジャ２３８とを備えている。プランジャ２３８がハウジング２３４内の第一の位置にあるときに、プランジャ及びハウジング内の穴（チューブ８がその中を通っている）は、当該チューブを通る流れを許容するように整合されている。プランジャ２３８をハウジング２３４に対して第二の位置まで下方へ動かすことによって、ハウジングとプランジャとの穴を不整合状態とし且つチューブ内の流れを阻止するために、ハウジングとプランジャとの間でチューブ８を挟む。（プランジャは穴を備えていなくても良く且つチューブの一方の側部にのみ配置されていても良い。）プランジャを、チューブ内を通る流れが許容されない第二の閉止位置へ付勢するために、バネ２４２等を使用しても良い。プランジャ２３８を、ソレノイド２５０又はその他の適切な手段がトリガーピンをプランジャ２３８との整合状態から引っ張り出してバネ２４２がプランジャを動かしてチューブ８を閉止させるまで（図示されている）第一の位置に保持するために、トリガーピン２４６を使用しても良い。人がプランジャ２３８をバネ２４２の力に抗して押すことによって弁１２を押して開かせるために、プッシュボタン２５４又はその他の手段を設けても良い。
【００３２】
弁１２は、例えば、チューブ８を閉じるために比較的大きなソレノイドをプランジャ上に直接押圧させる等の他の方法によって同様に作動させても良い。図示されている構造は、ソレノイド２５０が、プランジャに押し付け且つチューブ８を閉じるのに必要な力よりもトリガーピン２４６を引っ張るのにより小さい力を必要として、弁１２を作動させるのに必要な力を減じることができるので有利である。更に、図示されている構造は、弁１２の初期の閉止の後に当該弁を閉止状態に維持するために、検知器１０からの連続する入力を必要としない。
【００３３】
検知器１０及び弁１２には、必要なチューブ８及び患者（又は流体の流れの何らかの他の端部位置）に取り付けるためのコネクタが設けられても良い。従って、一つのアセンブリユニット内に、検知器１０、弁１２及びチューブ８を備えている装置が設けられていても良い。検知器１０又はチューブ８は、患者及び流体注入装置に接続するためのルアー嵌合部のような嵌合部を備えていても良い。従って、検知器１０は、患者４０に接続するために、上流の注入チューブすなわち検知器の外側から延び且つルアー係止接続部等において終端しているチューブ８に接続するために入口側にルアー嵌合部を備えていても良く、検知器１０はまた、ポンプ又は注入装置に接続するためのワイヤを含んでいても良い。気泡が検知器を通過するときと当該気泡が弁を通過するときとの間に若干の時間遅れを提供するために、検知器１０と弁１２との間に、例えば２〜３フィート（０．６１〜０．９１メートル）のようなチューブ８の程良い長さを有することが望ましいことが理解されるであろう。このような時間の遅れによって、気泡が弁に到達する前に弁を閉止させることができるであろう。気泡が弁１２に到達した後であるが患者４０の体内に入る前に、流体の流れを停止させることが等しく効果的であるかも知れない。
【００３４】
図２Ａを参照すると、本発明の気泡検知器１０Ａの端面図が示されている。気泡検知器１０Ａは、センサ取り付け部材４６に取り付けられている圧電又は超音波エミッタ１４及びレシーバ１８を含んでいる。センサ取り付け部材４６は、枢軸５０を介してアーム５４に取り付けられている。アーム５４は、枢軸５８によって相互に取り付けられており且つ洗濯ばさみの作動方法と似た方法で取り付け部材４６間の距離を長くするように検知器の開放を補助するために、伸長部６２を備えていても良い。バネ６６又はその他の付勢部材は、典型的には、取り付け部材４６を相互により近接するように動かすことによって、検知器１０Ａを近接位置へと付勢するために使用される。バネ６６は、枢軸５８の両側に又は当該枢軸と一体に形成しても良い。
【００３５】
取り付け部材４６は、当該取り付け部材を枢動させるように枢軸５０によって取り付けられており、それによって、異なる直径のチューブがそれらの間に配置されたときに直接整合状態に配置される。取り付け部材４６が枢動しなかった場合には、当該取り付け部材は、検知器が（枢軸５８を介して）開かれるか閉じられたときに相対的な整合状態から移動する。取り付け部材４６はまた、装置が開かれるか閉じられて当該取り付け部材を整合させるときに、取り付け部が取り付け部材４６を機械的に枢動させるようにロッド、レバー、ギヤ等を介して相互に又は枢軸５８に取り付けられても良い。
【００３６】
取り付け部材４６は、内部に形成された切欠き部７０のような中心決め部材を備えていても良く、これは、センサ１４，１８の上方で、チューブ、注射器、点滴チャンバ等のような監視導管７４を中心決めする補助となる。その後に、当該導管は、一般的な使用方法のように単にチューブと称されることが多い。これらの切欠き部７０は、検知器１０Ａの精度又は信頼性を高めるために使用することができる。センサ１４，１８は、チューブ７４と接触している面のために種々の形状で形成することができる。当該接触面は、チューブ７４がセンサと若干合致して信号の特性を高めることができるように、典型的には、平らであるか又は若干凸状であっても良い。従って、付勢バネ６６は、チューブをセンサに幾分合致させるために、チューブ７４上に十分な圧力をかけることができるように選択される。
【００３７】
枢軸５８は、ポテンショメータ７８又はその他の検知手段のような検知器１０Ａがどの程度まで開いているかを検知する装置を備えていても良い。ポテンショメータの抵抗は、コントローラ２２（図１）によって容易に測定することができる。このような情報は、最適な作動状態を判定するために使用することができる。更に、ポテンショメータ７８は、チューブ７４が適正に装着されていたかを判定するために、検知器１０Ａの使用中に監視される。チューブが検知器１０Ａから突然に外された場合には、当該検知器は閉じ、ポテンショメータの抵抗が変わる。ポテンショメータ７８又はその他の検知手段はまた、チューブ内の圧力変化を検知するために使用することもできる。チューブ内の圧力変化は、チューブを幾分拡張させ、これは、気泡検知器の隔たりを生じさせ且つポテンショメータ７８のような位置検知装置の測定値を変化させるであろう。ホールセンサ、光センサ、歪みセンサ等のような他のセンサを、ポテンショメータ７８の位置において使用することができる。
【００３８】
ここに記載されている種々の気泡検知器の全てに対して、コントローラ２２等は、図１に詳説されているように、検知器上に支持されていても良く、又はモジュール７６内に検知器から遠隔されたモジュール７６内にあり且つ通信ケーブル８０を介してセンサ１４，１８と通信状態に配置されて、検知器１０を使用する際のより大きな自由度を可能にすることができる。更に、コントローラ及びそれに関連する回路をポンプ又はその他の装置内に収容することができ、気泡検知器１０はケーブルを備えており、当該ケーブルは、装置に接続されて検知器が当該装置の下流又は上流のような装置から遠隔した位置に配置することを可能にする。
【００３９】
図２Ｂは、図２Ａに示されているものと似た別の洗濯ばさみ型の気泡検知器１０Ｂの側面図である。上記したものと類似しており且つ類似した機能を有している部品又は構造には、対応した符号が付されている。センサ１４，１８は、アーム５４に摺動可能に取り付けられている取り付け部材４６に取り付けられている。取り付け部材４６は、センサ１４，１８間に比較的短い距離又は比較的長い距離をおくようにアーム５４に沿って内方或いは外方へ摺動せしめられ、これによって、取り付け部材間に同じ角度関係を維持している。
【００４０】
従って、検知器１０Ｂは、センサ間に導管を保持し且つアームが相対的に選択された角度に配置されているときにセンサ１４，１８間の適正な整合を維持するように設計することができる。例えば、センサ１４，１８及び取り付け部材４６は、２０°の角度でアーム５４上に配置して、相互に整合させ且つアーム５４が相対的に４０°の角度で配置されているときには図示された向きに整合されるようにすることができる。取り付け部材４６をアーム５４に沿って摺動させることによって、センサ１４，１８間の距離が増減され且つ所望のセンサの整合が維持されつつ種々の大きさの導管が収容されるであろう。
【００４１】
図２Ｃを参照すると、本発明の別の洗濯ばさみ型の検知器１０Ｃの側面図が示されている。検知器１０Ｃは、取り付け部材４６に取り付けられたセンサアレイ１４ａ〜１４ｃ，１８ａ〜１８ｃを備えている。取り付け部材４６は、枢軸５０によってアーム５４に枢動可能に取り付けることができる。多くのセンサ１４ａ〜１４ｃ，１８ａ〜１８ｃを使用することによって、良好な信号カップリング及び受信を得る補助とすることができる。
【００４２】
チューブの外側の液体等を介するような、チューブの外周ではなく、チューブの流体又は空気充填部分を介してのみ超音波エネルギを送ることが望ましい。これは、送信器から導管の内側の所望の検知領域のあたりのレシーバまでのエネルギの伝達を避け且つ高い信号対ノイズ比を維持する助けとなる。導管の内腔を回避しながら超音波信号を伝送することができる結合経路は、気泡検知器ハウジング、ＡＢＤが取り付けられる回避装置、チューブ壁等を備えている。より重要なことには、濃縮又はセンサ若しくは導管上への漏洩は、エネルギを送信器から導管の内腔を介してではなく導管の周囲のレシーバへエネルギを導くことができ、これによって、空気が存在するときに流体が検知されるようにさせることができる。センサ１４ａ〜１４ｃのアレイを使用することによって、検知器１０Ｃは、どのセンサが最適な信号経路を提供し且つ気泡を最良に検知するかを判定することができる。別の方法として、ポテンショメータ７８によって指示される導管のサイズを、使用されている最適のセンサ部材を判定するために使用することができる。
【００４３】
図２Ｄは、図２Ａのものと似た洗濯ばさみ型の検知器１０Ｄの側面図であり、対応した符号が付されている。検知器１０Ｄは、圧電エミッタ１４及びレシーバ１８の上方に配置されている軟らかい結合部材を備えている。結合部材２０は、堅牢な面に合致し且つウレタンのような超音波周波数を伝送する柔軟な材料によって作られている。典型的には、堅牢なチューブ又は導管を備えた柔軟な結合部材２０と、良好な音響結合を達成する柔軟なチューブを備えている堅牢なセンサ面とを使用することが望ましい。結合部材２０は、超音波信号を、堅牢なチューブ、点滴チャンバ、注射器、金属チューブ等内へ送る補助となる。ここに示されている実施形態のほとんど又は全てが、このような柔軟な結合部材を組み入れることができるが、このような部材は、明確化のためにどの場合にも示されていない。
【００４４】
図３を参照すると、本発明の別の装置１０Ｅの端面図が示されている。検知器１０Ｅは、（検知器の基部から上方へ延びているアーム又はフランジのような）取り付け部材８６に取り付けられている複数の圧電エミッタ１４ａ〜１４ｄを備えている。取り付け部材８６は基部９０に結合されている。第二の取り付け部材９４は、基部９０に摺動可能に取り付けられており且つ複数の圧電レシーバ１８ａ〜１８ｄが取り付けられている。第二の取り付け部材９４は、種々の大きさのチューブを収容するために前後に摺動させることができる。第二の取り付け部材９４は、バネ９８又はその他の付勢部材によって閉じるように付勢することができ、又は、例えば係止部材１００を使用することによって、ユーザーが定位置に係止させることができる。係止部材１００は、第二の取り付け部材９４を定位置に保持する可動のカム又はレバーとすることができる。更に、必要な場合には取り付け部材の高さを調整するために、摺動可能な取り付け１０４を取り付け部材８６，９４と基部９０との間に形成しても良い。
【００４５】
基部９０は、当該基部９０に沿った第二の取り付け部材９４の位置を検知するために使用される線形抵抗１０２を備えていても良い。線形抵抗１０２は、取り付け部材８６に隣接した第一の接触点と第二の取り付け部材９４の基部に取り付けられた第二の接触点とを備えた抵抗ストリップとして、第二の取り付け部材９４の動きによって第二の接触点が移動せしめられ且つ抵抗器の端部間の抵抗を変える。
【００４６】
設定の際に、コントローラ２２は、エミッタ１４とレシーバ１８との対のうちのどの対が最良の信号を提供するかを判定するために、エミッタ／レシーバ（１４ａ，１８ａのような）の各対を作動させることができる。コントローラはまた、エミッタとレシーバ１８とを選択する助けとするために可変の抵抗器１０２からの情報を使用することもでき、又は、単独に可変抵抗器に基づいた選択を形成することができる。更に、可変抵抗器１０２は、チューブがセンサ１０Ｅから取り外されたか否かを判定するために、上記したように使用することができる。可変抵抗器１０２に対する代替例として、検知器１０Ｅの位置を判定するために可変のキャパシタ、光センサ等を使用しても良い。更に、図示されているこの検知器或いはその他の検知器１０内におけるチューブの存在を判定するために使用しても良い。検知器１０Ｅはまた、チューブが検知器から滑り出るか又は異なるセンサ対１４，１８に隣接する位置へと滑り込むのを防止するために、アーム、ラッチ又はその他の構造１０６をも備えていることが望ましいかも知れない。
【００４７】
図４を参照すると、別の検知器１０Ｆの端面図が示されている。検知器１０Ｆは、図１のものと似ており、第一の取り付け部材１１０、基部１１４、可変抵抗器１１８及び基部１１４に沿って摺動可能な第二の取り付け部材１２２を備えており且つセンサ１４，１８の相対的な高さを調整できるようにする（スライド等のような）高さ調整機構１０４を備えていても良い。取り付け部材１１０，１２２は、圧電エミッタ１４とレシーバ１８とを備えており且つ図２のものに似た切欠き１２６のようなチューブ整合部材を備えている。切欠き１２６は、チューブをセンサ１４，１８と整合させている。第二の取り付け部材１２２を第一の取り付け部材１１０に対して付勢し且つチューブを定位置に保持するためにバネ１３０を使用しても良い。上記したように、バネ１３０は、信号の伝達を改良するようにチューブをセンサ１４，１８に幾分合致させるために、十分な力を提供することができる。可変抵抗器１１８は、図２及び３のものと似た方法で機能する。
【００４８】
図５を参照すると、別の検知器１０Ｇの端面図が示されている。検知器１０Ｇは、図３及び４のものと類似している。第一の取り付け部材１３８及び第二の取り付け部材１４２は、両方とも、基部１４６に摺動可能に取り付けられており、基部１４６は、上記したように機能する可変抵抗器１５０を備えていても良い。基部１４６は、センサ１４，１８が基部１４６の底部トラフ（全体が符号１５４で示されている）に対する高さを変えることができるように、角度が付けられている（すなわち、Ｖ字形状とされるか又はＵ字形状とされている）。センサ１４，１８が種々のチューブサイズにより良く適合するように相互に離れる方向に動かされるときに、高さの変更によってセンサ１４，１８が持ち上げられる。基部１４６が曲げられる角度は、より大きなチューブ又はより小さいチューブが、適正に装着されたときに基部１４６に対して当接するように選択される。取り付け部材１３８，１４２は更に又は代替的に、チューブを固定し且つ整合させるために切欠き１５８を備えていても良い。
【００４９】
図６を参照すると、図５の検知器１０Ｇの頂面図が示されており、これは、図２，４及び５の整合機構を更に明確に示している。取り付け部材１６６，１７０は、センサ１４，１８がこれらに取り付けられた状態で示されている。切欠き１７４のような整合機構が、取り付け部材１６６，１７０からの伸長部として形成されても良く、これは、図２，４及び５に示されているように、内部にＶ字形状の（又はその他の形状の）切欠きが設けられている。切欠き１７４は、センサに対するチューブの構造と干渉しないように又は相互に干渉しないように、又は閉じられたときに相互に重なってチューブを切欠き部内に捕捉されてチューブの取り外しを阻止しないように、センサ１４，１８から幾分離れて配置することができる。切欠き部１７４のような整合機構は、所望ならば、取り付け部材１６６，１７０の一方のみの上に配置しても良いことは理解されるであろう。
【００５０】
図７を参照すると、別の検知器１０Ｈの端面図が示されている。検知器１０Ｈは、センサ１４，１８が取り付けられた第一の取り付け部材１８２と第二の取り付け部材１８６とを備えている。第一の取り付け部材１８２は基部１９０に取り付けられており、第二の取り付け部材１８６は、例えばレール上又は溝内に取り付けられることによって、当該基部に対して摺動可能に取り付けられている。取り付け部材１８２，１８６の一方又は両方が傾斜部１９４を備えており、導管がセンサ１４，１８の間に載置される面の高さを有効に高くするために、図示されているように、第二の傾斜部又は取り付け部は第一の傾斜部を越える位置まで摺動可能である。傾斜部１９４には、取り付け部材１８２，１８６が特定の導管に対して相互に適当な距離のところに配置されているときに、センサ１４，１８上の中心に種々のサイズの導管を保持するための角度又は湾曲面が形成されている。検知器１０Ｈは、既に説明したように、可変抵抗器、保持アーム、係止レバー、多数のセンサ等のような他の構造を備えることができる。簡素化及び明確化のために、各検知器の実施形態に対して全ての構造が説明されているわけではないことは理解されるべきである。各実施形態は、これらの特徴又は構造を、当該特徴が実施形態において特別に説明されているものと矛盾しない程度に備えていても良い。
【００５１】
検知器１０Ｈは、種々の方法で定位置に係止することができる。取り付け部材１８６が基部１９０に対してある位置に係止され且つ調整できるように、レバー又は係止カムを設けることができる。更に、取り付け部材１８６は、製造中の最終段階として又は使用中に、基部に対して永久的に固定されても良い。取り付け部材１８６は、例えば、接着剤を使用して定位置に固定し、取り付け部材を基部に融着するために材料（典型的にはプラスチック）を溶融させ、取り付け部材を基部に溶着するための溶剤を使用すること等の種々の方法によって基部１９０に恒久的に取り付けることができる。検知器１０Ｈは、このように、摺動取り付け部材１８６によって製造でき、次いで、取り付け部材１８６の位置を特別なチューブ又は導管に適合するように固定することによって特別な用途に対して容易に専用化することができるので、特別な用途のために製造されるセンサとして有利である。センサ１４，１８間の距離を固定するためのこれらの技術は、ここに説明する検知器の実施形態のいずれにおいても使用することができることは理解できる。
【００５２】
図８を参照すると、本発明の別の検知器の端面図で示されている。検知器１０Ｉは、基部２０２に固定されているセンサ１４を備えている第一の取り付け部材１９８と、前記基部に対して摺動可能であるセンサ１８を備えている第二の取り付け部材２０６とを備えている。バネ２１０又はその他の付勢構造（弾性材料等）が、取り付け部材１９８，２０６を相対的に付勢するために使用されている。取り付け部材１９８，２０６は、角度付きの面として形成されていても良いセンサ１４，１８の両側に配置された整合構造２１４によって形成されている。整合構造２１４は、基本的には、センサ１４，１８間に導管を配置する補助となる切欠き部を形成している。注射器のような堅牢な導管、液体を研究所内の製造設備内に液体を担持するための堅牢な導管の点滴チャンバとの結合を改良するために、シリコーンのような柔軟な材料２１８をセンサ１４，１８の上に配置しても良い。上記の検知器の実施形態のいずれもがセンサに取り付けられた柔軟材料を備えていても良いことは理解できる。別の方法として、堅牢な導管との信号カップリングを補助するために、柔軟なインサートが設けられても良い。
【００５３】
図９を参照すると、別の気泡検知器１０Ｊの斜視図が示されている。検知器１０Ｊは、エミッタ１４とレシーバ１８とを備えている圧電センサを備えている。エミッタ１４とレシーバ１８とは、当該エミッタ１４とレシーバ１８とがチューブの両側に配置されるように、内部にチューブを収容する溝２６２の両側面を規定している取り付け部材上に配置されている。エミッタ１４とレシーバ１８とは、当該エミッタ及びレシーバが相互に部分的にのみ重なるように検知器１０Ｊ内に配置されていた。このような検知器１０Ｊを形成する際に、カテーテル１４とレシーバ１８とは、溝に沿って動かして重なりを変化させ、次いで接合されるか、さもなければ溝２６２に沿った定位置に固定される。
【００５４】
重なり２６６を減じることによって、検知器が比較的小さな気泡を検知すると共に比較的大きな気泡をも検知することができるようにさせるが、信号の比較的大きな増幅を必要とし、これは、（大まかには、重なり領域に比例している）信号の強度を弱くし且つ比較的大きなノイズをもたらすかも知れない。重なり２６６を大きくすることによって、検知器が比較的小さな気泡を検知する能力を減じ、（検知のための気泡の大きさの限界を大きくするが）、センサからの信号強度は増大せしめられるであろう。エミッタ１４及びレシーバ１８は、溝２６２の面上に配置される必要はなく、溝の裏面から検知器に付着せしめられるか又は良好な音響カップリングが達成され且つ使用される材料が超音波周波数を伝えることができる限り、その中に形成されたポケット内に配置されても良いことは理解できる。図９に示されているエミッタ１４とレシーバ１８との間の変化される重なり２６６は、ここに示されている検知器の全てではないにしても殆どによって使用することができることは理解されるであろう。従って、変化される重なりは、これらの検知器の一部分と考えられるべきである。
【００５５】
図１０を参照すると、気泡検知器１０Ｋの別の構造の頂面図が示されている。気泡検知器１０Ｋは、溝２７０の両側に取り付けられたエミッタ１４及びレシーバ１８を備えている。堅牢なチューブ２７４との良好な音響カップリングを達成するために、柔軟な結合スリーブ２７８が当該堅牢なチューブ上に形成され又は取り付けられている。検知器１０が堅牢なチューブ又は対象物に対する良好なカップリングを達成するためにエミッタ／レシーバの表面を覆うように配置されている柔軟な面を有することができる方法を上記した。ある種の状況においては、堅牢なチューブがポンプカセット等の一部であるような堅牢なチューブ上に柔軟なカップリングを形成することは有利である。当該柔軟なスリーブ２７８は、カセットが交換されるときに交換され、スリーブ上の摩耗及び断裂の作用が最少にされるであろう。良好な音響カップリングを達成するためには、チューブと検知器表面とのうちの一方のみが柔軟であり、他方は堅牢であることが典型的には望ましい。柔軟なスリーブ２７８は、ここに示されている種々の検知器設計のいずれかと共に使用することができ、これらの設計の一部と考えられるべきであることは理解できるであろう。これらのスリーブ２７８は、ウレタン、熱可塑性エラストマ、シリコン等の材料によって作ることができる。
【００５６】
図１１を参照すると、本発明の気泡検知器のためセンサが示されている。小さなチューブよりも大きいチューブ内の気泡を検知することの方が難しい場合が多いことは理解されるべきであろう。センサ部材がどの程度大きくても良いか及び気泡の検知において適度に良好に行われているかについて実際的な制限が存在する場合が多い。多くの医療用チューブは、直径が約３〜４ミリメートルであり、一般的に使用されるセンサ部材はおよそ幅３ミリメートルで長さが５ミリメートルであっても良い。８ミリメートル又は１０ミリメートルのうちの一方であるような比較的大きなチューブにおいては、他の用途において使用されるかも知れないように、エミッタとレシーバとの間を通過する超音波は、チューブの全断面をカバーしないかも知れず、気泡はセンサによって覆われた領域の近くを流れることができる。
【００５７】
比較的大きなチューブ２８２の端面図が示されている。センサ部材は、単一の比較的大きなエミッタ１４と、チューブの形状により良く適合するように凹形状に配列されている多数レシーバ１８ａ〜１８ｃとして配列されている。レシーバの列１８ａ〜１８ｃは、チューブ２８２の穴を介する比較的良好な有功範囲を提供している。レシーバの列を使用することによって、比較的小さな気泡をより強く指示できるという付加的な利点が提供され得る。比較的小さな気泡は、比較的大きなレシーバが受け取る信号のほんの小さな部分のみを遮断するかも知れないが、ここに示されている比較的小さなレシーバ１８ａ〜１８ｃのうちの一つが受け取る信号においては、遙かに大きい部分が遮断されるであろう。当該装置はまた、列状のエミッタと単一のレシーバとによって作動させることもできるが、この場合には、多数の比較的小さなレシーバを有する場合の利点のうちの幾つかが失われるかも知れない。図１１に示されているセンサ列を使用している検知器は、可撓性の注入ライン又はその他の流体搬送チューブに結合されている堅牢な導管を備えたアダプタとして形成しても良いし又は洗濯ばさみのような調整可能な溝又は固定溝型のハウジングとして形成しても良い。比較的大きなチューブ２８２は、典型的には、図示されているセンサ構造を備えている固定溝内に配置するのに十分な可撓性を有するであろう。しかしながら、可動の溝を使用することもできる。
【００５８】
図１２を参照すると、比較的大きなチューブ内に改良されたセンサ有功範囲を提供するための別のセンサ構造が示されている。チューブ２８は、エミッタの列１４ａ〜１４ｄとレシーバ１８（又はレシーバの列）との間に配置されている。エミッタ１４ａ〜１４ｄは、当該エミッタの列を横切る方向に連続的に超音波周波数のパルスを射出させるために、すなわち、エミッタの列の一方の側からエミッタの列の他方の側へと迅速且つ連続的に射出させるために使用することができる。これによって、最終的なビームがチューブ２８６の穴の一方の側部に向けて射出せしめられる。図示されているように、（矢印２９０によって示されているように）、底部から頂部に向かって連続的にエミッタを起動させることによって、結果的に得られる超音波ビーム２９４はチューブの頂部に向けられるであろう。エミッタ１４ａ〜１４ｄは、次いで、超音波ビームをチューブ２８６の底部へと狙いを定めるために、頂部から底部に向かって起動させることができる。従って、検知器は、エミッタ１４ａ〜１４ｄとレシーバ１８との間に直接ではなく、チューブ２８６の領域内の気泡をより十分に検知するために使用することができる。検知器の電子部品は、受け取った信号を評価して、気泡によって生じる信号の変化を検知するであろう。
【００５９】
図１３を参照すると、気泡検知器のための別のセンサ構造が示されている。検知器は、エミッタ１４ａ及びレシーバ１８ａを備えている第一のセンサの対と、エミッタ１４ｂ及びレシーバ１８ｂを備えている第二のセンサの対とを備えていても良い。第一のセンサ対と第二のセンサ対とは、相対的にほぼ直角にチューブ２９８の周囲に配置されている。２つのセンサ対の使用によって、（チューブの中心から離れた）チューブの側部に沿って配置されたより十分な気泡の検知が提供され得る。
【００６０】
センサの対は、チューブ２９８に沿った同じ位置に配置しても良く、又は１つのセンサを他のセンサの下流に配置しても良い。センサをチューブに沿った同じ位置に配置することによって、より簡単な検知器ハウジング（これは、典型的には、センサ列内にチューブ２９８を包囲するための二枚貝型のドア、又は同じことを行うための洗濯ばさみ型のハウジングを備えている）。ハウジングは、洗濯ばさみの一方の側部上又はハウジングの基部上に両方のエミッタ１４ａ，１４ｂを備えていても良く且つ洗濯ばさみの他方の側部又はハウジングドア上の両方のレシーバ１８ａ，１８ｂを備えていても良い。一方のセンサを他方のセンサの幾分下方に配置することによって、一方のセンサ及び他方のセンサによって、気泡の検知間の遅れ時間に基づいた流れ方向及び速度の情報を検知器が提供することを可能にすることができる。しかしながら、このことは、気泡が気泡検知器によって検知されない恐れを幾分増大させるかも知れない。
【００６１】
図１４を参照すると、センサ部材との電気的接触を形成する方法が示されている。（本明細書に記載されているエミッタ１４及びレシーバ１８に対して使用されている）超音波センサ部材３０２は、典型的には、銀又は金の薄い層３０６がその面上に蒸着されている薄いセラミックチップである。センサ部材３０２に対する電気的接触は、典型的には、（導電層３０６に半田付けされた）部材の両側に半田付けされた２つの小さなワイヤによってなされる。衝撃、振動等に抗する超音波気泡検知器を作るためには、センサ部材３０２との電気的接触は、ハウジング３１４とバネ３１８とに取り付けられた電気接点３１０によって構成することができる。バネ３１８は、センサ部材３０２を電気接点３１０に押圧して、当該バネと電気接点とがセンサ部材の２つの側部上に２つの必要な電気的接触を形成するようにしている。センサ部材３０２との電気的接触を形成するこのような方法は、気泡検知器設計のいずれかにおいて使用することができる。
【００６２】
図１５を参照すると、空気ライン内の流体汚染を検知するために使用することができる本発明の気泡検知器が示されている。気泡検知器１０Ｌは、ここに示されているハウジング及びセンサの設計のうちのいずれかを使用しても良い。空気搬送チューブ３２２が、エミッタ１４とレシーバ１８との間に配置されている。空気搬送ライン３２２は堅牢なチューブであることが多いので、柔軟なスリーブ３２６を当該チューブの周りに配置しても良く、又は当該センサは、検知器の溝の側壁を覆う柔軟な面を備えていても良い。
【００６３】
図１６は、図１５のセンサの側面図を示している。工業用空気、ガス又は真空ラインは、比較的大きなメインの分配ラインと、機械の個々の部品又は機械の一部分へと枝分かれしている比較的小さいラインとを備えている。液体の液滴は、これらの比較的小さいライン内へと搬送され且つ機械の動作と干渉するかも知れない。検知器１０Ｌは、当該比較的小さいチューブ３２２内の液体の存在を検知するために使用しても良い。チューブ３２２内へ入った液体の液滴３３０は、検知器１０Ｌを越えて搬送されるであろう。当該検知器は、エミッタ１４からレシーバ１８まで通過する超音波信号の伝達の変化（典型的には、チューブ内の空気が超音波信号を著しく伝達しないときの伝達の増加）を検知するであろう。検知器１０Ｌ又は当該検知器が接続されている設備は、液体の液滴が当該検知器を通過したとき及び適切な応答が何であるかを判定し、次いで、応答を開始させるようにプログラムされるであろう。
【００６４】
本発明によれば、気泡検知器は、異物が大量の流体と大きく異なる超音波信号を伝達する能力を有している限り、あらゆる液体内の異物の存在を検知するために使用することができる。従って、流体は気体又は液体であっても良く、当該異物は、気体、液体及び大量の流体内に見出される（沈殿物物質又は凝固した物質のような）固体であっても良い。大量の流体内を通る超音波信号の伝達を十分に向上させ又は妨害する異物は、検知器からの出力信号の測定可能な差異を生じさせるであろう。検知器回路及びプログラム又は検知器が接続されている機械の検知器回路及びプログラムは、重要な異物を認識し且つこれを報告し且つ／又は所定の作用を行う構造とすることができる。
【００６５】
図１７は、別のセンサ構造を有している検知器１０Ｍの頂面図を示している。検知器１０Ｍは、エミッタ１４と複数の比較的小さなレシーバ１８ａ〜１８ｄとを備えている。チューブ３３４は、検知器１０Ｍ内で、典型的には検知器内に形成された溝内で、エミッタ１４とレシーバ１８ａ〜１８ｄとの間に配置されている。レシーバ１８ａ〜１８ｄの各々は、検知器に別個の検知信号を提供するために、検知器回路に個々に接続しても良い。図示されているセンサ構造は、検知器１０Ｍが比較的小さな気泡の比較的正確な検知を提供するのを可能にし且つ検知器が当該検知器内を流れる流体の流れについての情報を提供することを可能にするので有利である。
【００６６】
検知器１０Ｍは、単一の比較的大きなレシーバを備えている検知器よりも、比較的小さな気泡をより正確に検知することができる。なぜならば、同じ気泡によって、個々の比較的小さなレシーバ１８への信号のより大きな割合が遮断されるからである。４つの比較的小さなレシーバ１８ａ〜１８ｄが同じ合計面積を有する単一の比較的大きなレシーバの代わりに使用されている場合には、比較的小さなレシーバチップに到達するのを阻止される超音波信号の割合は、比較的大きな単一のレシーバチップに対して遮断される信号の割合より約４倍多い。例えば、１００単位の断面積の単一の比較的大きなレシーバチップが使用されており、比較的小さな気泡がレシーバチップの面積の５単位に超音波信号が到達するのを遮断する場合には、当該気泡は信号の５％を遮断した。当該単一のレシーバチップが、各々が２５単位の断面積を有している４つの比較的小さなレシーバチップに置き換えられている場合には、レシーバの全面積は依然として１００単位に等しい。チューブ内を通過する同じ気泡は、レシーバ１８ａ〜１８ｄの各々を通過するときに５単位の面積を遮断するであろう。しかしながら、この５単位の面積は、小さいレシーバ１８ａ〜１８ｄの面積の２０％である。同じ気泡が、信号が各レシーバ１８ａ〜１８ｄを通過するときに各信号の２０パーセントを遮断する。従って、検知器１０Ｍは、レシーバ１８ａ〜１８ｄによって形成される信号の変化が比較的大きいので、比較的小さな気泡をより良く検知することができる。
【００６７】
検知器１０Ｍはまた、流体の流れについての付加的な情報を提供することもできる。検知器１０Ｍ内を矢印３４２の方向に流れる気泡３３８は、レシーバ１８ａ〜１８ｄを連続的に通過するであろう。チューブ３３４内を流れる流れの直線速度は、レシーバ１８ａ〜１８ｄの幅を各レシーバによって発生される信号間の時間差で割ることによって測定することができる。典型的には、各レシーバの信号の時間差はほぼ同じであり、レシーバ１８ａが信号を発生し、レシーバ１８ｂは短い時間後に信号を発生し、レシーバ１８ｃは更に短い時間後に別の信号を発生し、レシーバ１８ｄは更に短い時間後に別の信号を発生するであろう。信号間の時間差は平均化されて平均速度が判定され、又は、気泡がチューブ３３４の表面に沿って動きつつある場合で且つ幾分遅くなりつつある場合に、流体よりも遅い速度で気泡が移動するときには、最も短い時間差を使用しても良い。
【００６８】
ひとたび直線流速が判定されると、当該直線流速にチューブ３３４の断面積を掛けることによって、流量を判定することができる。検知器１０Ｍはまた、レシーバが一つの特別な気泡に対応する大まかには等価な信号をどの程度発生するかを判定することによって、流れの方向についての情報を提供することもできる。レシーバ１８ａから始まってレシーバ１８ｄ内まで続く発生される一連の信号は、矢印３４２によって示されるように左から右へ向かう流れを示す。レシーバ１８ｄ内から始まり且つレシーバ１８ａ内まで続く一連の信号は、流体の流れが右から左へ向かっていることを示す。
【００６９】
多数のレシーバ１８ａ〜１８ｄを使用することによって、付加的な利点が提供される。検知器１０Ｍは、一つのレシーバによって発生され且つ残りのレシーバによっては発生されない異常な信号は、レシーバの故障か又は検知器の適正な動作を妨害する水分のようなレシーバに関する別の問題を示しているかも知れないので、当該異常な信号を無視するようにプログラムすることができる。検知器１０Ｍは、気泡が検知されたことを評価するために、少なくとも２つのレシーバ１８ａ〜１８ｄが気泡を検知することを必要とするようにプログラムしても良い。更に、多数のレシーバ１８ａ〜１８ｄを使用することによって、比較的速い流速又は比較的小さな気泡が検知される際の信頼性が高められる。
【００７０】
図１８は、本発明の検知器のための別のセンサの頂面図を示している。チューブ３４６は、検知器１０Ｎの溝内に配置されている。検知器ハウジング３５０は、エミッタ１４とレシーバ１８とを収容するために形成された穴３５４を備えている。穴３５４は、典型的には、当該穴が典型的には検知器１０Ｎが使用されているときに露出されないようにハウジング３５０の底部から形成されている。エミッタ１４とレシーバ１８とは、穴３５４内に配置されており且つ超音波信号を伝えることができる接着剤によって定位置に接着されている。穴３５４には、多数の突出せしめられた受け台３５８が形成されており、当該多数の受け台は、超音波伝達領域、すなわち、超音波信号を伝達する構造を形成している。超音波信号は、空気中では良好に伝達されないが、他の材料内ではノイズがほとんどなく伝達される得ることは理解されるであろう。受け台という用語は、如何なる特定の形状をも規定しておらず、むしろ、エミッタ及び／又はレシーバを導管に接続する突出した構造を規定することを意図している。受け台３５８は、エミッタ１４又はレシーバ１８と接触し且つそれらの間に超音波信号を伝達する補助となる。
【００７１】
符号３６２によって示されている受け台に隣接している領域（明確化のために２〜３個にのみ符号が付されている）は、エミッタ１４とレシーバ１８とを接触させないように凹まされている。これらの領域の各々は、ハウジング３５０とエミッタ１４又は検知器１８との間に、その中を通過する超音波信号を遮断する空隙を形成している。従って、受け台３５８の使用によって、エミッタ１４又は検知器１８よりも小さい多数の気泡検知領域３６６が形成される。エミッタ１４及びレシーバ１８をハウジング３５０に接着するために使用される接着剤が凹んだ領域３６２内に充填され、受け台３５８の大きさを効率良く変えることができることがわかる。このようにして、超音波信号を遮断する材料３７０を、凹部３６２に充填し又は覆うように配置することができる。材料３７０は、空気含有ラテックスのような十分な空気成分を含む材料とすることができる。材料３７０は、注射器によって充填することができ且つエミッタ１４及びレシーバ１８の設置前に乾燥させることができる。受け台３５８によって形成された比較的小さい気泡検知領域３６６は、比較的小さい気泡の検知に比較的好適であり且つ余剰な気泡の検知を提供する。更に、流速（方向ではない）は、気泡検知器３６６内を通過する気泡によって発生された信号と受け台３５８間の中心間距離との間の時間差によって判定することができる。
【００７２】
図１９は、図１８の検知器１０Ｎの部分破断図を示している。信号がチューブ３４６の全断面積に亘って通過するようにさせるために、穴３５４がエミッタ１４及びレシーバ１８を如何に十分な程度まで上方へ伸長させているかがわかる。受け台３５８はまた、典型的には、エミッタ１４及びレシーバ１８の面を横切って上方へ伸長するであろう。
【００７３】
図２０は、図１８及び１９と類似しているが、エミッタ１４ではなくレシーバ１８に隣接して（又は代替的に、レシーバ１８ではなくエミッタ１４に隣接して）受け台３５８を使用している検知器１０Ｐを示している。ハウジング３５０には、典型的には、同様に上記の凹んだ領域３６２、超音波マスキング３７０等が形成されている。ハウジング３５０の一方の側部にのみ受け台の使用することによって、図１８に示された検知器１０Ｎに類似している機能を提供することができるが、ハウジングの一方の側部においてのみ受け台を使用することによって製造を比較的容易にすることができる。
【００７４】
図２１は、本発明の別の検知器１０Ｑを示している。検知器１０Ｑは、チューブ３８２を収容するための溝３７８を形成しているハウジング３７４を備えている。ハウジング３７４は、エミッタ１４とレシーバ１８とを収容する穴３８６を備えている。当該穴には、凹状の領域３９０と、超音波周波数の伝達を遮断する超音波マスキング材料３９４と、超音波周波数を伝達させる受け台３９８とが形成されていても良い。上記したように、受け台３９８は、穴３８６の側部に設けられ且つエミッタ１４又はレシーバ１８と接触し且つ超音波周波数を伝達させる突出した平坦な領域であり、一方、空隙又は泡状のマスク材料は、超音波周波数を遮断する。エミッタ１４及びレシーバ１８は、典型的は、超音波周波数を伝達させるある種の接着剤によって受け台３９８に接着されている。以前に説明したように、検知器１０Ｑは、堅牢なチューブとの超音波結合を改良するために受け台内に設けられた柔軟な面４０２を備えていても良く、また、柔軟なチューブに対しては当該柔軟な面は省略しても良い。柔軟な面４０２は、熱可塑性エラストマ、ポリウレタン等によって形成することができる。
【００７５】
受け台３９８（及び以前に説明したもの）は、幾つかの利点を提供する。上記したように、多数の受け台は余剰な検知を提供することができ、又は付加的な流れ情報を提供することができる。検知器内に単一の受け台を使用することによって、標準的なサイズのエミッタ１４及びレシーバ１８を使用しながら、検知器の専用化を可能にすることができる。多くの状況においては、比較的小さな気泡を検知することが望ましい。この点は、比較的小さな気泡が比較的大きく且つ比較的容易に検知可能な検知器信号の変化を発生させるように、エミッタ１４及び／又はレシーバ１８の有効検知領域を制限することによって有利に達成される。これはまた、比較的小さなセンサ部材（エミッタ１４及びレシーバ１８）を使用することによって達成することができる。当該センサ部材は、典型的には、チューブの穴を横切って上方に伸長すべき長さと同じ全長であるが、受け台３９８によって形成されているもののような狭い検知窓を提供するように比較的狭いであろう。
【００７６】
しかしながら、このような専用化されたセンサ部材を使用することは不利である。比較的小さな部材は、取り扱い、リード線の取り付け、設置等が比較的難しいかも知れない。更に、種々の気泡検知器の各々が、異なる専用化されたセンサ部材を必要とし、種々のセンサ部材を在庫することは比較的難しく且つ費用がかかるものであるかも知れない。従って、上記した受け台３９８を使用することは、標準的なサイズのセンサ部材を多くの異なるチューブサイズに適合させることができ且つ検知される気泡サイズの下限を変えるようにすることができるので有利である。更に、センサハウジング３７４は、種々の用途に対して容易に専用化できる標準的な部品とすることができる。穴３８６は、凹部３９０又は受け台３９８を形成することなくハウジング３７４内に成形することができ、又は、穴の側部に後方へ切り込みを入れて標準的なハウジングから専用化された検知器を形成することができる。図示されている構造はまた、エミッタ１４とレシーバ１８との間の伝達経路が受け台３９８によって決定され且つ製造時に厳密に制御することができ且つエミッタ及びレシーバは受け台よりも大きいのでこれらの正確な配置に依存しないので有利である。
【００７７】
図２２は、ここに示されているセンサ構造のいずれかと共に使用することができる図１８〜２１に示されているもののような検知器ハウジングの部分断面図を示している。ハウジング４０６は、チューブ４１４を収容するために溝４１０を形成している。ハウジング４０６の底部には、センサ部材４２２（エミッタ１４又はレシーバ１８）を収容するための穴４１８が形成されている。穴４１８は、既に示したものに類似している受け台４２６が形成されている。受け台４２６は、典型的には、チューブ４１４の断面をカバーするために、穴４１８に沿って垂直方向に延びているであろう。受け台という用語は、当該構造が超音波信号を伝達するために使用されるときに、受け台形状（又は他の形状の）構造４２６として使用される。空隙は信号を遮断し、固体材料は信号を伝達することが理解される。受け台４２６は、カメラ架台に似た機能を果たして超音波信号が当該受け台によって規定された領域内を通過するようにさせる。
【００７８】
本発明によれば、超音波信号のための伝達経路は、点線４３４，４３８によって示されているように、実質的にチューブ４１４の穴４３０内のみを通過するように制限しても良い。ハウジング４０６内の穴４１８の深さは、センサ部材４２２の上方端縁をチューブの穴４３０の上方端縁とほぼ同じ高さに配置して、超音波信号の経路の上方端縁が点線４３４によって規定されるように制御することができる。穴４４２の上方の超音波信号がチューブ４１４内を通過するようにセンサ部材４２２の下方部分からの超音波信号を遮断するために、ハウジング４０６内に穴４４２を形成しても良い。このようにして、超音波信号は、チューブの穴内のみを通路するように制限することができる。必要ならば、超音波信号を伝達する材料によって充填することによって、穴４４２の深さを信号のための所望の境界部を提供する高さまで調整することができる。使用時には、チューブ４１４は、典型的には溝４１０の側部に対して押圧されて、チューブと超音波信号伝達領域内の溝との間に空隙が存在しないようにされることが理解されるであろう。
【００７９】
信号伝達の代替経路を阻止するために、超音波信号をチューブ４１４の穴４３０内の通過に制限することが有利である。超音波信号は、伝達を遮断されない場合には、ハウジング４０６の基部４４６内を伝達されることがわかる。超音波信号は、液体がセンサ部材４２２間のチューブの面上に存在している場合、及びセンサ部材４２２がチューブ４１４又はチューブの穴４３０の上方を伸長している場合には、チューブ４１４の上方を通過するかも知れないことも判定された。超音波信号は、ほぼ真っ直ぐな線内を伝達され且つ大きく広がらない。従って、センサ部材４２２の頂面の穴４３０の頂面に対する位置を制御すること及びセンサ部材の底部の伝達領域を穴４４２によって制限することは、それ自体が超音波信号がチューブ４１４の穴４３０内のみを通過するようにさせる有効な方法である。
【００８０】
上記の検知器構造は、散らばった超音波信号を阻止し且つ凝縮又は漏洩のような液体がセンサの有効性を除去するのを阻止する有効な方法を提供する。当該気泡検知器は、これらの信号のうちの幾らかを遮断する気泡による（エミッタ１４から伝達され）レシーバ１８が受け取る信号の強度の変化を検知することによって機能することがわかる。液体の汚染によって超音波信号がハウジング４０６の基部４４６内又はチューブの上方を通過することができる場合には、レシーバ１８はエミッタ１４から付加的な信号を受け取り、信号に対する作用が少なくされることにより又は受け取った信号が最早所定の限界を超えないようになることによって、気泡は検知不能になるかも知れない。穴４４２は、センサ部材４２２の頂部上及び底部上の両方で使用することができること、及びセンサ部材４２２の位置がセンサ部材の頂部上又は底部上で制御できることがわかる。種々のサイズのチューブ４１４に適合させるために、穴４１８及び穴４４２の深さと共に溝４１０の深さ及び位置の全てを変更することができる。
【００８１】
図２３を参照すると、本発明による検知器１０Ｒの斜視図が示されている。検知器１０Ｒは、線形に調整可能なタイプのハウジング４５０を備えている。ハウジング４５０は、固定アーム４５４及び線形に摺動可能なアーム４５８を備えており且つこれらのアーム間に溝４６２を形成している。チューブ４６６は溝４６２内に保持されている。溝４６２は、チューブ４６６を溝４６２内に適正に整合された状態に維持するために、Ｖ字形状又はＵ字形状の切欠き４７０等を備えていても良い。摺動可能なアーム４５８を固定アーム４５４に向かって付勢して溝４６２を狭め且つチューブ４６６の周囲の溝を適正に閉じてチューブを当該溝の壁に当接させてしっかりと保持するために、バネ４７４を使用しても良い。摺動可能なアーム４５８は、ハウジング４５０を越えて突出しており且つユーザーがバネ４７４の付勢力に対して溝４６２を開いてチューブ４６６を当該溝内に装着することができるようにするボタン４７８を備えていても良いし或いは当該ボタンに取り付けられていても良い。当該図においては、検知器１０Ｒには、当該検知器が、ポンプ、コントローラ、緊急閉止弁等のような外部装置に接続されるようにするために、電気コネクタ４８２及びコード４８６が設けられる方法も見ることができる。
【００８２】
図２４は、検知器１０Ｒの破断図を示している。検知器１０Ｒは、チューブの穴の中心を通って断面されている。当該図においては、柔軟なチューブ又は堅牢なチューブと係合するための柔軟な面と係合するためのドーム形状又は突出面のようなチューブ係合面４９４を備える方法を見ることができる。１以上のエミッタ１４及びレシーバ１８が備えられており、これらは、既に示した種々の異なる構造に従って配置することができる。検知器１０Ｒは、典型的には、エミッタ１４及びレシーバ１８を内部において制御できるようにし且つエミッタ及びレシーバからの信号を処理することができるようにするために、既に説明した内部回路４９０を備えていても良い。検知器１０Ｒは、それ自体、検知器を制御し且つ信号を処理する必要な回路又はプログラムを備えていない他の装置に接続することができるので、汎用的に使用することができる。検知器１０Ｒは、気泡の存在、気泡の大きさ、停止信号等を示す信号のような所望の処理された信号を単に装置に提供しても良い。
【００８３】
図２５は、洗濯ばさみ型の検知器１０Ｓの斜視図を示している。検知器１０Ｓは、共に枢軸５０６において取り付けられている第一のアーム４９８及び第二のアーム５０２を備えている。アーム４９８，５０２には、枢軸５１４によって２つのセンサ取り付け部材５１０が取り付けられている。チューブ５１８は、センサ取り付け部材５１０同士の間に保持されている。センサ取り付け部材５１０は、チューブ５１８を適正に配置し且つ当該チューブを検知器１０Ｓ内に固定するために、Ｖ字形状又はＵ字形状の切欠き５２２を備えていても良い。
【００８４】
図２６は、検知器１０Ｓの後方斜視図を示しており、センサ取り付け部材５１０をチューブ５１８に対して保持することによって検知器を閉止状態に付勢するために１以上のバネ５２６が使用される方法を示している。枢軸５１４は、種々の異なるサイズのチューブ５１８を通る良好な信号伝達を提供して検知器１０Ｓが異なるサイズのチューブと共に汎用的に使用できるようにするために、センサ取り付け部材５１０が相対的に適正に整合されるのを可能にする。図２６には、電力、データ信号等を検知器へと或いは検知器から伝達するための通信ケーブル５３４もまた示されている。
【００８５】
図２７は、検知器１０Ｓの断面図を示しており、信号がチューブ５１８内を伝達されるようにするためにエミッタ１４及びレシーバ１８がセンサ取り付け部材５１０内に配置される方法を示している。エミッタ１４及び検知器１８は、既に示した種々のエミッタ／検知器構造のいずれかによって構成することができる。検知器１０Ｓは、典型的には、検知器１０Ｓを作動させるための電子部品５３０を備えており且つ検知器が種々の異なるタイプの設備、弁等と共に汎用的に使用することができるようにするために、以上に説明したように信号を処理することができる。従って、当該検知器は、このことを補助するために、電気／通信コード５３４及びコネクタ（図示せず）を備えているであろう。
【産業上の利用可能性】
【００８６】
上記の開示においては、明確化のために、本発明の気泡検知器の種々の特徴が別個に開示されている。従って、検知器の各部分を示す際には、明確化のために、種々のタイプのハウジング、センサ構造、超音波信号受け台及び制限穴等が、全て別個に開示されている。これら種々の別個の構造は、種々のタイプのハウジングを種々のタイプのセンサ構造と組み合わせること及び受け台及び超音波ビーム制限穴を種々の異なるセンサ構造及びハウジングのタイプと共に使用すること等によって、種々の別個の構造を相互に組み合わせることができることがわかるであろう。従って、これらの種々のセンサ構造、受け台、ビーム制限穴等は、各ハウジング形式の可能性のある部分として教示されていると考えられるべきである。
【００８７】
このように、本発明による改良された汎用の気泡検知器を開示したが、特許請求の範囲の範囲から逸脱することなく、本発明に多くの変更を施すことができることは理解されるであろう。
【符号の説明】
【００８８】
１０、１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄ、１０Ｅ、
１０Ｆ、１０Ｇ、１０Ｈ、１０Ｉ、１０Ｊ、１０Ｋ、
１０Ｌ、１０Ｍ、１０Ｎ、１０Ｐ、１０Ｑ、１０Ｒ、１０Ｓ    検知器
１２  弁、
１４，１８  センサ部材、
１４ａ〜１４ｃ，１８ａ〜１８ｃ    センサアレイ、
１６  電気ケーブル、
１８  圧電レシーバ、
２０  結合部材、
２２  コントローラ、
２６  バッテリ、
３０  アラーム、
３４  通信エミッタ／レシーバ、
３６  ポート、
３８  通信ケーブル、
４４  液体、
４６  センサ取り付け部材、
５０  枢軸、
５４  アーム、
５８  枢軸、
６２  伸長部、
６６  バネ、
７０  切欠き部、
７４  チューブ、
７６  モジュール、
７８  ポテンショメータ、
８０  通信ケーブル、
８２  ポンプ、
８４  注入ポート、
８６  取り付け部材、
９０  基部、
９４  第二の取り付け部材、
９８  バネ、
１００  係止部材、
１０２  線形抵抗、
１０４  取り付け、
１１０  第一の取り付け部材、
１１４  基部、
１１８  可変抵抗器、
１２２  第二の取り付け部材、
１３０  バネ、
１３８  第一の取り付け部材、
１４２  第二の取り付け部材、
１４６  基部、
１５０  可変抵抗器、
１５４  底部トラフ、
１５８  切欠き、
１６６，１７０  取り付け部材、
１７４  切欠き、
１８２  第一の取り付け部材、
１８６  第二の取り付け部材、
１９０  基部、
１９４  傾斜部、
１９８  第一の取り付け部材、
２０２  基部、
２０６  第二の取り付け部材、
２１０  バネ、
２１４  整合構造、
２２２  プロセッサ、
２２６  電源、
２３０  電気ケーブル、
２３４  ハウジング、
２３８  プランジャ、
２４２  バネ、
２４６  トリガーピン、
２５０  ソレノイド、
２５４  プッシュボタン、
２６２  溝、
２６６  重なり、
２７０  溝、
２７４  チューブ、
２７８  結合スリーブ、
２８２  チューブ、
２８６  チューブ、
２９８  チューブ、
３０２  超音波センサ部材、
３１０  電気的接触、
３１４  ハウジング、
３１８  バネ、
３２２  空気搬送チューブ、
３２６  スリーブ、
３３４  チューブ、
３４６  チューブ、
３５０  検知器ハウジング、
３５４  穴、
３５８  受け台、
３６２  凹んだ領域、
３６６  気泡検知器、
３７０  超音波マスキング、
３７４  ハウジング、
３７８  溝、
３８２  チューブ、
３８６  穴、
３９０  凹状の領域、
３９４  超音波マスキング材料、
３９８  受け台、
４０２  柔軟な面、
４０６  ハウジング、
４１４  チューブ、
４１０  溝、
４１８  穴、
４２２  センサ部材、
４２６  受け台、
４３０  穴、
４４２  穴、
４４６  基部、
４５０  ハウジング、
４５４  固定アーム、
４５８  アーム、
４６２  溝、
４６６  チューブ、
４７４  バネ、
４８２  電気コネクタ、
４８６  コード、
４９０  内部回路、
４９８  第一のアーム、
４９８，５０２  アーム、
５０６  枢軸、
５１０  センサ取り付け部材、
５１４  枢軸、
５１８  チューブ、
５２２  切欠き、
５２６  バネ、
５３０  電子部品、
５３４  電気／通信コード
【図１Ａ】
2010508518.tif 000003
【図１Ｂ】
2010508518.tif 000004
【図１Ｃ】
2010508518.tif 000005
【図１Ｄ】
2010508518.tif 000006
【図２Ａ】
2010508518.tif 000007
【図２Ｂ】
2010508518.tif 000008
【図２Ｃ】
2010508518.tif 000009
【図２Ｄ】
2010508518.tif 000010
【図３】
2010508518.tif 000011
【図４】
2010508518.tif 000012
【図５】
2010508518.tif 000013
【図６】
2010508518.tif 000014
【図７】
2010508518.tif 000015
【図８】
2010508518.tif 000016
【図９】
2010508518.tif 000017
【図１０】
2010508518.tif 000018
【図１１】
2010508518.tif 000019
【図１２】
2010508518.tif 000020
【図１３】
2010508518.tif 000021
【図１４】
2010508518.tif 000022
【図１５】
2010508518.tif 000023
【図１６】
2010508518.tif 000024
【図１７】
2010508518.tif 000025
【図１８】
2010508518.tif 000026
【図１９】
2010508518.tif 000027
【図２０】
2010508518.tif 000028
【図２１】
2010508518.tif 000029
【図２２】
2010508518.tif 000030
【図２３】
2010508518.tif 000031
【図２４】
2010508518.tif 000032
【図２５】
2010508518.tif 000033
【図２６】
2010508518.tif 000034
【図２７】
2010508518.tif 000035
【国際調査報告】
2010508518.tif 000036