(57)【要約】      （修正有）【課題】寿命及び測定の精度を向上させながら，寸法の小型化が可能な圧力センサを製造する手段を提供する。【解決手段】膜２及び前記膜２の周囲に周囲支持体を形成する周壁３とを備え，前記膜２及び前記周壁３は１つの単一部品から形成され、前記膜２及び前記周壁３は共に，前記流体と接触することが意図される実質的に平滑な前面４を形成し、膜２の裏面に前記前面４と対向して配置される少なくとも１つのひずみゲージとを備える。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
膜（２）と前記膜の周囲に周囲支持体を形成する周壁（３）とを備え，
−  前記膜及び前記周壁は１つの単一部品から成り；
−  前記膜及び前記周壁は共に，前記流体と接触することが意図されている実質的に平滑な前面（４）を形成することを特徴とする流体中の圧力を測定するセンサの本体（１）。
【請求項２】
前記周壁（３）がリング状であり，前記膜（２）の後方で，特に少なくとも１つのひずみゲージ（２０）のための区画室（１６）を画定することを特徴とする請求項１記載のセンサの本体（１）。
【請求項３】
機械加工による１つの単一部品から成ることを特徴とする請求項１又は２記載のセンサの本体。
【請求項４】
３Ｄ印刷による１つの単一部品から成ることを特徴とする請求項１又は２記載のセンサの本体。
【請求項５】
前記膜（２）の厚さ（Ｅ２）が０．０１mm〜１mmであり，直径（Ｄ２）が１mm〜５mmであることを特徴とする請求項１〜４いずれか１項記載のセンサの本体。
【請求項６】
請求項１〜５いずれか１項記載の本体（１）と，前記膜（２）の裏面に前記前面（４）と対向して配置される少なくとも１つのひずみゲージ（２０）とを備えたことを特徴とする,流体中の圧力を測定するためのセンサ。
【請求項７】
請求項１〜５いずれか１項記載の本体（１）の前記前面（４）により軸方向に閉じられた円筒状のポンプ室（２２）を軸（Ｘ２２）の周囲に備えたことを特徴とする，流体をくみ上げるための装置，特に精密ポンプ。
【請求項８】
生体内に埋め込まれるように設けた請求項６記載のセンサと，好ましくは無線周波数タイプの測定値無線読取手段とを備えたことを特徴とする，生体，特にヒトの圧力を測定するための装置。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は，圧力センサ，特に膜センサ，特に小型の膜センサの分野に関する。
【０００２】
このような膜から成るセンサは，一般的なリング状のケースに溶接や結合されることにより具現化されていることが周知である。このようなセンサを用いて液体中の圧力を測定すると，ケースと膜との接合部に気泡が固着する。センサが小さく，測定される圧力レベルが低いため，上記気泡の固着により，測定の精度が損なわれる可能性がある。
【０００３】
また，従来技術で膜を溶着又は結合した場合には，膜が変形すると「オイル缶効果」と呼ばれる現象が生じる。実際，正圧から負圧に移行する時又はその逆の時には，膜は非直線的に変形する。
【０００４】
さらに，センサを製造するために使用される様々な材料，特に溶接部又は接着剤は，圧力を測定される流体と常に化学的及び／又は生物学的に適合するとは限らない。したがって，特に，膜とケースとの間の接合部に，センサの寿命及び／又は流体の保存性を損なわせる腐食が生じ得る。
【０００５】
本発明は，寿命及び測定の精度を向上させながら，寸法の小型化が可能なセンサを製造する手段を提供することを目的とする。
【０００６】
この目的を達成するために，本発明は，膜と,前記膜の周囲に周囲支持体を形成する周壁とを備えた，流体中の圧力を測定するセンサの本体を構成し，
−  前記膜及び前記周壁は１つの単一部品から成り；
−  前記膜及び前記周壁は共に，前記流体と接触することが意図されている実質的に平滑な前面を形成することを特徴とする。
【０００７】
好ましくは，前記壁がリング状であり，前記膜の後方で，特に少なくとも１つのひずみゲージのための区画室を画定する。
【０００８】
本発明は,さらに，本発明の本体と，前記膜の裏面に前記前面と対向して配置される少なくとも１つのひずみゲージとを備えたことを特徴とする，流体中の圧力を測定するためのセンサを提供する。
【０００９】
本発明は,さらに，本発明の本体の前記前面により軸方向に閉じられた円筒状のポンプ室を軸の周囲に備えたことを特徴とする，流体をくみ上げるための装置，特に精密ポンプを提供する。
【００１０】
本発明は,さらに，生体内に埋め込まれるように設けた本発明のセンサと，好ましくは，特に頭文字のＲＦＩＤで知られている無線周波数タイプの測定値無線読取手段とを備えたことを特徴とする，生体，特にヒトの圧力を測定するための装置を提供する。
【００１１】
添付図面を参照して，本発明のいくつかの実施形態を，非包括的な例として以下に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明のセンサの本体の斜視図；
【図２】図１の本体内部の軸方向の図；
【図３】図２中, III-III線矢視における本体の縦断面図；
【図４】ポンプ室の端部で使用位置にある本体の縦断面図。
【００１３】
これらの図面は，圧力センサの本体１を示す。本体１は，軸Ｘ１を中心とした略円形状を有し，１つの単一部品から形成され，
−  センサのための膜２として作用する前方壁２と
−  リング状の壁３とを備える。
【００１４】
薄い厚みＥ２を有する前方壁は，円形軸を有するディスク形状Ｘ１を有し，その膜は直径Ｄ２を有する。リング状の壁は，膜２の支持体として作用する周壁を構成する。膜２及びリング状の壁３は共に実質的に平滑な前面４を形成する。この前面４は軸Ｘ１から放射状に延長し，前方直径Ｄ４を有するディスク状である。
【００１５】
リング状の壁３は，
−  直径Ｄ２を有する第１の円筒状の内面６と；
−  Ｄ２より大きな直径Ｄ７を有する第２の円筒状の内面７と；
−  内面６と内面７との間に放射状に延長し，それらと共に内部ショルダーを形成するリング状の内面８と；
−  直径Ｄ４を有する第１の円筒状の外面１１と；
−  Ｄ４より大きく且つ本体の最大直径を形成する直径Ｄ１２を有する第２の円筒状の外面１２と；
−  ２つの外面１１，１２との間に放射状に延長し，それらと共に外部ショルダーを形成するリング状の外面１３と；
−  第２の内面７と第２の外面１２との間に放射状に延長するリング状の裏面１４とを有する。
【００１６】
内面６，７は共に区画室１６を画定する。図示の例では，リング状の壁３には，放射状に延長する孔１７が穿孔されており，この孔は，一方では第１の内面７を貫通し，他方では第２の外面１２を貫通する。
【００１７】
区画室１６は，特に図２に示すひずみゲージ２０を格納するために設けられる。孔１７は，図示されていない手段を用いてゲージ２０を接続するワイヤを通過させて，前記ゲージによって検出された膜の変形を処理できるようにする。図示の例では，センサは，膜２の背後に互いに垂直に固定された４つのゲージ２０を備える。
【００１８】
図４に示すように，ポンプ室２２内の圧力を測定するために，本発明によるセンサを使用することができる。
【００１９】
図示の例では，ポンプ室は軸Ｘ２２を中心とする円筒形である。ポンプ室の直径Ｄ２２は，本体１の前方直径Ｄ４とほぼ等しい。本体１は，ポンプ室２２の軸方向端部に入り，それにより，本体の軸Ｘ１とポンプ室の軸Ｘ２２とが略一致し，したがって，前面４は，図示されていないピストンと対向して，ポンプ室２２の基部を構成する。オリフィスは，くみ上げられる流体の流入及び／又は排出のために，ポンプ室の壁２４内に横方向に形成される。このオリフィスは，前面４，すなわちポンプ室の基部４と同一平面になるように配置される。ポンプ室２２の壁２４の第１のショルダー２５に対して軸方向に当接するように，本体１のリング状の外面１３が設けられており，ポンプ室における前壁４の軸方向の位置決めを確実にする。さらに，円環状の防水シール２６は，リング状の外面１３と壁２４の第２のショルダー２７との間で圧縮されて組み立てられる。
【００２０】
リング状の外面１３に対して水密性を達成することの利点は，膜とひずみゲージに対する締め付けによる圧迫の影響を低減させることである。それは，このセンサの形状に大きな影響を与える。市販のセンサの大半は，膜の隣の前面４で水密性を達成し,それにより膜が変形し,測定が妨げられる。前面４で水密性を達成しない他の利点は，この表面が平坦なままであり，気体又は粒子を捕捉することなく，膜に対して接線方向に液体を循環させることができることである。
【００２１】
膜２は高い張力Ｄ２／Ｅ２を有する。その厚さＥ２は，前面４におけるリング状の壁３の厚さＥ３＝（Ｄ４−Ｄ２）／２より薄く，それによりリング状の壁は膜と比較して硬い。図示の例では，センサの寸法は実質的に以下のとおりである。
Ｅ１＝３．６mm
Ｅ２＝０．０６mm
Ｅ３＝１．２５mm
Ｄ２＝３．５mm
Ｄ４＝６mm
Ｄ１２＝８mm
【００２２】
好ましくは，本発明によるセンサでは，以下のものが選択される。
０．０１mm＜Ｅ２＜１mm
及び
１mm＜Ｄ２＜５mm
【００２３】
好ましくは，センサの本体は，ステンレス鋼又はチタン又はステンレス鋼の派生物（derive）から成り，機械加工や３Ｄ印刷で製造することができる。
【００２４】
もちろん，本発明は，前述の好適な実施形態に限定されるものではなく，以下の特許請求の範囲によって規定される。
【００２５】
実際に，開示された情報を参照して，前記実施形態に様々な変更を加えることが可能であることは，当業者には自明である。
【００２６】
したがって，センサは４つのゲージの代わりに，様々な数のゲージを設けることができ，それらは様々な位置に配置することができる。
【００２７】
本発明によるセンサは，精密ポンプに嵌合するように適合されている。前記センサは別の装置にも嵌合することができる。
【００２８】
本発明による１つのセンサは，特に以下の点で有利である：
−  膜が変形し，内部に位置するひずみゲージが膜の動きの変化を測定することができる；
−  本体は溶接又は結合されていない１つの単一部品から成り，そのため，本体を構成する材料は，該材料の弾性領域で膜の変形が起こるにつれて，性能が最適化され，センサの寿命が延びる；
−  溶接部と接着剤が無いことで，小型化が可能になる；
−  溶接部と接着剤が無いことで，気泡の発生のリスクを除外することができ，最適な化学的及び生物学的適合性を達成することができる；
−  面一の膜，つまり，リング状の壁面を有する単一且つ同一の前面を形成することで気泡を含まないため，液体に最適となり，圧力の測定の精度が向上し，そのようなセンサを備えた装置の性能が最適化される；
−  センサの本体を全体的に構成する材料の弾性抵抗を利用して，全圧力範囲及び超過圧力を増加させる；
−  振動や騒音に反応せず，圧力の変化のみで，本体のリング状の壁の厚さと膜の厚さとの比率(rapport)を大幅に上昇させる；
−  本センサは，その寸法特性と生物学的適合性により，信頼性が高く寿命が長いため，人体に無線で埋め込むことができる；
−  さらに，使用されるゲージは，電流の消費量が低いため，埋め込み可能な成品を得ることができる。本センサはゲージが必要とする活性化エネルギーが低いため，パッシブ（バッテリなし）でもよい；
−  本センサは，ゲージ率が２００に相当する小型の半導体ゲージを使用し，ゲージ率が３である金属ゲージよりもはるかにゲージ率が高く，僅かな変形を測定することが可能である；
−  本発明による機械加工された膜では，変形の直線性が維持されるので「オイル缶」効果が修正される。この修正によって，最低圧力が測定され，直線状を維持したまま変形することによって，負の圧力／正の圧力の変化の測定が可能になる。
【００２９】
本発明によるセンサの他の利点は，ひずみゲージを（電気的に絶縁されている）膜に直接適用することができ、膜に変形がある場合には、この変形がゲージに直接伝達され，正確な測定が可能になり，僅かな変形を測定することが可能になることである。逆に，市販のセンサは，膜の変形を感知要素に伝達するために粘性の液体又は油を含むことが多く，それが測定の感度及び精度の低減をもたらす。さらに，使用される液体に気泡が存在する可能性があり，それは圧力の伝達において衝撃吸収をもたらし，室温及び一般的な圧力に対する感度をもたらす。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【外国語明細書】
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