JP6870912B2 - Temperature sensor device and liquid circulation device - Google Patents
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Description
本発明は、液体の温度を検知する温度センサ装置及びこの温度センサ装置を備えた液体循環装置に関する。 The present invention relates to a temperature sensor device for detecting the temperature of a liquid and a liquid circulation device including the temperature sensor device.
医療分野において、人工透析装置や人工心肺装置が患者の治療のために用いられている。患者の血液を一旦体外に取り出し、再び体内に戻して循環させる処置がとられる。具体的には、人工透析装置では、取り出した血液を浄化し、この浄化された血液に対して透析液を補充しながら体内に戻すという治療が行われる。 In the medical field, artificial dialysis machines and artificial heart-lung machines are used for treating patients. The patient's blood is taken out of the body and then returned to the body for circulation. Specifically, in the artificial dialysis machine, treatment is performed in which the taken out blood is purified, and the purified blood is replenished with dialysate and returned to the body.
この場合、体外に取り出した血液や透析液は、非生理的な状態におかれるため、例えば、血液や透析液の温度が低くなり、これを患者の体内に戻すと患者にダメージを与えてしまうこととなる。 In this case, the blood or dialysate taken out of the body is placed in a non-physiological state, so that, for example, the temperature of the blood or dialysate becomes low, and if it is returned to the patient's body, it will damage the patient. It will be.
したがって、体外に取り出した血液や透析液を一定の温度にコントロールして体内に循環させる必要がある。このため、血液や透析液の循環回路に温度センサを設け、血液や透析液の温度を検知して一定の温度にコントロールすることが行われている（特許文献１及び特許文献２参照）。 Therefore, it is necessary to control the blood and dialysate taken out of the body to a constant temperature and circulate them in the body. Therefore, a temperature sensor is provided in the circulation circuit of blood or dialysate to detect the temperature of blood or dialysate and control the temperature to a constant level (see Patent Document 1 and Patent Document 2).
しかしながら、上記血液や透析液の循環回路に温度センサを設けたものにおいては、血液や透析液に直接接触するように、棒状の温度センサの収容部（有底管）を循環回路中に突出して配設する構成である。したがって、温度センサの収容部が循環回路を流れる液体の障害物となり、流れる圧力の損失や血栓が堆積してしまうという問題が生じる。 However, in the case where the temperature sensor is provided in the blood or dialysate circulation circuit, the rod-shaped temperature sensor accommodating portion (bottomed tube) protrudes into the circulation circuit so as to come into direct contact with the blood or dialysate. It is a configuration to be arranged. Therefore, the accommodating portion of the temperature sensor becomes an obstacle to the liquid flowing through the circulation circuit, which causes a problem that the flowing pressure is lost and blood clots are accumulated.
特に、堆積した血栓が脱落し流出してしまうことにより、その血栓が体内に流入し、心臓を通過して肺に侵入して、肺塞栓症を発症したり、また、温度センサの収容部と循環回路との微小な隙間から空気が混入することにより、空気塞栓症等の重篤な障害が発症したりする虞がある。 In particular, when the accumulated thrombus falls off and flows out, the thrombus flows into the body, passes through the heart and invades the lungs, causing pulmonary embolism, and also as a temperature sensor accommodating part. If air is mixed in through a minute gap with the circulation circuit, serious disorders such as air embolism may occur.
本発明は、液体流通路に突出する障害物を有することなく、安全性が高いとともに熱応答性及び精度が向上できる温度センサ装置及びこの温度センサ装置を備えた液体循環装置を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a temperature sensor device capable of improving safety, thermal responsiveness and accuracy without having an obstacle protruding from the liquid flow path, and a liquid circulation device provided with the temperature sensor device. And.
請求項１に記載の温度センサ装置は、一端から他端に略円形状に貫通するとともに、一体的に連続していて外部と遮断されている液体流通路を有する本体及びこの本体の外壁において前記液体流通路の液体の流通方向に直交する方向に薄肉に形成された薄肉部を有する連結管と、前記連結管の薄肉部に配設された温度センサと、前記温度センサを覆うように前記本体に取り付けられ、前記温度センサとの間に空間部を形成する断熱カバーと、を具備することを特徴とする。 The temperature sensor device according to claim 1 has a main body having a liquid flow passage that penetrates from one end to the other end in a substantially circular shape and is integrally continuous and shielded from the outside, and the outer wall of the main body. A connecting pipe having a thin-walled portion formed in a direction orthogonal to the liquid flow direction of the liquid flow passage, a temperature sensor arranged in the thin-walled portion of the connecting pipe, and the main body so as to cover the temperature sensor. It is characterized in that it is provided with a heat insulating cover which is attached to the temperature sensor and forms a space between the temperature sensor and the temperature sensor.
温度センサには、例えば、感温抵抗素子として薄膜感温抵抗素子の薄膜サーミスタや薄膜白金抵抗素子が好適に用いられるが、温度センサの形式が格別限定されるものではない。 As the temperature sensor, for example, a thin film thermistor of a thin film temperature sensitive element or a thin film platinum resistance element is preferably used as the temperature sensor, but the type of the temperature sensor is not particularly limited.
請求項２に記載の温度センサ装置は、請求項１に記載の温度センサ装置において、前記連結管を構成する本体は、樹脂材料によって形成されていることを特徴とする。
The temperature sensor device according to
請求項３に記載の温度センサ装置は、請求項１に記載の温度センサ装置は、前記連結管を構成する本体は、樹脂材料と金属材料との複合材料から形成されていることを特徴とする。
The temperature sensor device according to
請求項４に記載の温度センサ装置は、請求項１乃至請求項３のいずれか一に記載の温度センサ装置において、前記温度センサには、薄膜感温抵抗素子が用いられていることを特徴とする。
The temperature sensor device according to
請求項５に記載の温度センサ装置は、請求項１乃至請求項３のいずれか一に記載の温度センサ装置において、前記温度センサは、フレキシブル配線基板に薄膜感温抵抗素子が実装されたものであることを特徴とする。
The temperature sensor device according to
請求項６に記載の温度センサ装置は、請求項１乃至請求項５のいずれか一に記載の温度センサ装置において、前記温度センサにおける感温抵抗素子は、複数個設けられていることを特徴とする。 The temperature sensor device according to claim 6 is the temperature sensor device according to any one of claims 1 to 5, wherein a plurality of temperature-sensitive resistance elements in the temperature sensor are provided. To do.
請求項７に記載の温度センサ装置は、請求項１乃至請求項６のいずれか一に記載の温度センサ装置において、前記温度センサにおける導出される配線は、前記連結管の本体の外壁に沿って配設されていることを特徴とする。 The temperature sensor device according to claim 7 is the temperature sensor device according to any one of claims 1 to 6, wherein the wiring derived from the temperature sensor is along the outer wall of the main body of the connecting pipe. It is characterized in that it is arranged.
温度センサにおける導出された配線は、リード線と指称されるものに限らず、信号線、外部引出し端子等と指称されるものであってもよく、限定的に解されるものではない。また、基板に形成された配線パターンを含むものである。 The derived wiring in the temperature sensor is not limited to the one designated as a lead wire, but may be designated as a signal line, an external lead-out terminal, or the like, and is not limitedly understood. It also includes a wiring pattern formed on the substrate.
請求項８に記載の温度センサ装置は、請求項１乃至請求項７のいずれか一に記載の温度センサ装置において、前記断熱カバーの外面側には、赤外線反射材料で構成された反射層が形成されていることを特徴とする。 The temperature sensor device according to claim 8 is the temperature sensor device according to any one of claims 1 to 7, wherein a reflective layer made of an infrared reflective material is formed on the outer surface side of the heat insulating cover. It is characterized by being done.
請求項９に記載の温度センサ装置は、請求項１乃至請求項８のいずれか一に記載の温度センサ装置において、前記温度センサ及び断熱カバーは、前記連結管の本体と分離可能に構成されていることを特徴とする。 The temperature sensor device according to claim 9 is the temperature sensor device according to any one of claims 1 to 8, wherein the temperature sensor and the heat insulating cover are configured to be separable from the main body of the connecting pipe. It is characterized by being.
請求項１０に記載の温度センサ装置は、請求項１乃至請求項９のいずれか一に記載の温度センサ装置において、前記連結管の本体は、生体適合性を有する材料で形成されていることを特徴とする。
The temperature sensor device according to
請求項１１に記載の液体循環装置は、液体循環回路と、この液体循環回路に配設された請求項１乃至請求項１０のいずれか一に記載の温度センサ装置と、を具備することを特徴とする。
The liquid circulation device according to
液体循環装置としては、人工透析装置や人工心肺装置等の医療機器の分野に好適に用いることができる。また、例えば、熱交換器及び給湯器等の液体循環装置にも適用することができ、適用される装置が格別限定されるものではない。
さらに、液体循環回路に配設される温度センサ装置は、その配設位置や配設個数等が特に制限されるものではない。
As the liquid circulation device, it can be suitably used in the field of medical devices such as an artificial dialysis device and an artificial heart-lung machine. Further, for example, it can be applied to a liquid circulation device such as a heat exchanger and a water heater, and the applicable device is not particularly limited.
Further, the temperature sensor device arranged in the liquid circulation circuit is not particularly limited in its arrangement position, arrangement number, and the like.
本発明の実施形態によれば、安全性が高いとともに熱応答性及び精度が向上できる温度センサ装置及びこの温度センサ装置を備えた液体循環装置を提供することが可能となる。 According to the embodiment of the present invention, it is possible to provide a temperature sensor device having high safety and improving thermal responsiveness and accuracy, and a liquid circulation device provided with the temperature sensor device.
以下、本発明の第１の実施形態に係る温度センサ装置及び液体循環装置について図１乃至図６を参照して説明する。図１は、液体循環装置を示す模式的な構成図であり、図２は、温度センサ装置を示す斜視図、図３は、温度センサ装置を異なる方向から見て示す平面図である。また、図４は、温度センサ装置において保護カバーを取り外して示す斜視図（固定剤は省略）、図５は、本体（連結管）に温度センサを配設する前の状態を示す横断面図、図６は、温度センサ装置を示す横断面図である。 Hereinafter, the temperature sensor device and the liquid circulation device according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 6. FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a liquid circulation device, FIG. 2 is a perspective view showing the temperature sensor device, and FIG. 3 is a plan view showing the temperature sensor device from different directions. Further, FIG. 4 is a perspective view (fixing agent omitted) showing the temperature sensor device with the protective cover removed, and FIG. 5 is a cross-sectional view showing a state before the temperature sensor is arranged on the main body (connecting pipe). FIG. 6 is a cross-sectional view showing the temperature sensor device.
図１において、液体循環装置として人工透析装置１０が示されている。人工透析装置１０は、患者の血液を一旦体外に取り出し、血液中の老廃物を透析液に移行し、取り出した血液を浄化し、再び体内に戻して循環させるように動作する。したがって、液体循環回路、すなわち、血液を循環させるための血液循環回路及び透析液を循環させるための透析液循環回路が構成されている。
In FIG. 1, an
患者から取り出された血液は、血液ポンプ１１により動脈圧モニター１２を経由して透析膜を有するダイアライザー１３に送られる。ダイアライザー１３を通過して浄化された血液は、静脈圧モニター１４を介して再び患者の体内に戻される。
The blood taken out from the patient is sent by the
また、ダイアライザー１３には、透析監視器１７が接続されており、この透析監視器１７には透析液供給装置１６が接続されている。透析液は、透析液供給装置１６から透析監視器１７を経由してダイアライザー１３に送られ、血液中の老廃物とともに廃液バッグ１８に排出される。このように透析用監視装置１５は、透析監視器１７やダイアライザー１３から構成されている。
Further, a
ここで、人工透析装置１０における血液循環回路及び透析液循環回路には、後述する温度センサ装置１が配設されている。具体的には、血液循環回路においては、ダイアライザー１３の前段の動脈側及び後段の静脈側、透析液循環回路においては、透析用監視装置１５の後段に配設されている。
Here, the temperature sensor device 1 described later is arranged in the blood circulation circuit and the dialysate circulation circuit in the
温度センサ装置１は、血液及び透析液の温度を検知して、図示しないヒータにより、これら血液及び透析液の温度を生理的に適切な温度に制御するための機能を有している。なお、温度センサ装置１が配設される位置や配設個数等は、特に制限されるものではない。 The temperature sensor device 1 has a function of detecting the temperature of blood and dialysate and controlling the temperature of these blood and dialysate to a physiologically appropriate temperature by a heater (not shown). The position where the temperature sensor device 1 is arranged, the number of arrangements, and the like are not particularly limited.
図２乃至図６に示すように、温度センサ装置１は、連結管２に温度センサ４を取り付けたものである。連結管２は、前述の血液循環回路及び透析液循環回路を形成する流通路に配設されて、循環回路を繋ぐ継ぎ手として機能している。例えば、連結管２には、循環回路を形成する生体適合性のポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）製のチューブＴｂが接続される。
As shown in FIGS. 2 to 6, the temperature sensor device 1 has a
温度センサ装置１は、連結管２を構成する連結管本体３と、温度センサ４と、断熱カバー５とを備えている。連結管本体３は、ポリプロピレン（ＰＰ）等の樹脂材料から作られていて、概略的には一端から他端に略円形状に貫通する液体流通路３１を有して管状に形成されている。この本体３の略中央部の外壁には凹部が形成されており、薄肉の薄肉部３２として構成されている。
The temperature sensor device 1 includes a connecting pipe
具体的には、図５及び図６に代表して示すように、薄肉部３２は、平坦状に形成されており、液体流通路３１に対して薄肉である。つまり、液体流通路３１の液体の流通方向に直交する方向（半径方向）に薄肉に形成されている。一方、前記薄肉部３２と対向する外壁も平坦状をなしていて、同様に薄肉の薄肉部３３が形成されている。
Specifically, as represented by FIGS. 5 and 6, the thin-
また、本体３の両端部側には、循環回路を形成するチューブＴｂが接続される接続部３４が形成されている。この接続部３４は、中央部から両端側へ向かって先細りのテーパ状に形成されていて、その外壁には複数個の環状突起３５が設けられている。環状突起３５は、チューブＴｂが緊密に接続される機能をなすものである。
Further, connecting
温度センサ４は、感温抵抗素子のサーミスタであり、マンガン（Ｍｎ）、ニッケル（Ｎｉ）、コバルト（Ｃｏ）、鉄（Ｆｅ）、イットリウム（Ｙ）、クロム（Ｃｒ）、銅（Ｃｕ）、亜鉛（Ｚｎ）等の遷移金属元素の中から選ばれる２種あるいはそれ以上の元素から構成され、複合金属酸化物を主成分として含む酸化物のサーミスタ組成物で構成される。
The
この温度センサ４は、エポキシ樹脂等によってコーティングされて保護されている。前記サーミスタ組成物には電極が形成されており、この電極からは配線としてのリード線４１が導出されている。さらに、このリード線４１は、はんだ付けされて配線としての外部リード線４２と接合部４３を形成して接続されている。
The
このような温度センサ４は、前記平坦状の薄肉部３２に配置され、エポキシ樹脂等の固定剤４４によって固定される。また、リード線４１と外部リード線４２との接合部４３は、薄肉部３３に配置されて、同様にエポキシ樹脂等の固定剤４４によって固定される。
Such a
上記構成において、配線である少なくともリード線４１は、本体３の外壁に沿って配設されている。つまり、本体３の外周に沿って巻き付けて卷回するように配設されている。具体的には、リード線４１は本体３の外周の１／３以上に沿って巻き付けられていることが好ましく、１／２（半周）以上に沿って巻き付けられていればより好ましい。
In the above configuration, at least the
断熱カバー５は、例えば、ポリプロピレン等の熱伝導性が悪く断熱性を有する樹脂材料から作られていて、温度センサ４、及びリード線４１と外部リード線４２との接合部４３を覆うように本体３の外周壁に沿って取り付けられている。この断熱カバー５は、温度センサ４及び接合部４３を保護するとともに、温度センサ４との間に空間部５１を形成して、温度センサ４が外部の温度の影響を受けるのを抑制する機能を有している。また、断熱カバー５の外周の一部には開口部５２が形成されており、この開口部５２からは外部リード線４２が導出されるようになっている。なお、空間部５１は、その大きさや形態が特段限定されるものではない。断熱性を高めるものであればよい。また、空間部５１は必要に応じて空気よりも熱伝導の悪い断熱材料で構成してもよい。
The
以上のように本実施形態によれば、温度センサ装置１の連結管本体３に形成された液体流通路３１には、突出する障害物がないので、安全性が高い効果を有する。また、温度センサ４は、薄肉部３２に配設されているので、液体流通路３１を流れる液体の温度を短時間に検知することができ、熱応答性の向上が期待できる。
As described above, according to the present embodiment, the
さらに、温度センサ４は、断熱カバー５によって覆われているので、外部の温度の影響を受けるのを抑制することができ、温度検知の精度を向上することができる。また、配線、すなわち、リード線４１が本体３の外壁に沿って配設されているので、温度センサ４によって検知された熱がリード線４１から放熱されるのを抑制することができ、正確な温度検知が可能となる。
Further, since the
さらにまた、液体流通路３１は、一体的に連続していて、外部と遮断されているので、液体が外部に漏れるのを防止することができる。仮に、従来のように、棒状の温度センサが液体流通路に突出する構成の場合には、この温度センサと液体流通路との間に隙間が生じる可能性があり、液体が外部に漏れる虞がある。
Furthermore, since the
なお、本実施形態の温度センサ装置は、人工透析装置や人工心肺装置等の医療機器の分野に好適に用いることができる。加えて、熱交換器及び給湯器等の液体循環装置に適用することも可能である。 The temperature sensor device of the present embodiment can be suitably used in the field of medical devices such as an artificial dialysis device and an artificial heart-lung machine. In addition, it can be applied to liquid circulation devices such as heat exchangers and water heaters.
次に、本発明の第２の実施形態に係る温度センサ装置について図７乃至図１２を参照して説明する。図７は、温度センサ装置を示す平面図であり、図８は、温度センサ装置を示す正面図及び側面図である。図９は、温度センサ装置を分解して示す平面図であり、図１０は、温度センサ装置を分解して示す正面図であり、図１１は、温度センサ装置を示す縦断面図である。また、図１２は、環境温度の変化に対する温度センサ装置の検知温度のずれを示すグラフである。なお、第１の実施形態と同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明は省略する。 Next, the temperature sensor device according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 7 to 12. FIG. 7 is a plan view showing the temperature sensor device, and FIG. 8 is a front view and a side view showing the temperature sensor device. 9 is a plan view showing the temperature sensor device in an exploded manner, FIG. 10 is a front view showing the temperature sensor device in an exploded manner, and FIG. 11 is a vertical sectional view showing the temperature sensor device. Further, FIG. 12 is a graph showing the deviation of the detected temperature of the temperature sensor device with respect to the change of the environmental temperature. The same or corresponding parts as those in the first embodiment are designated by the same reference numerals, and redundant description will be omitted.
本実施形態は、連結管本体３が複合材料、つまり、樹脂材料と金属材料との２つ材料から形成されており、また、温度センサ４は、実装基板にサーミスタ素子が実装されて構成されている。
In the present embodiment, the connecting tube
温度センサ装置１は、連結管本体３と、温度センサ４と、断熱カバー５とを備えている。連結管本体３は、樹脂管部３ａと金属管部３ｂとが一体化されて構成されている。具体的には、樹脂管部３ａの内面側に金属管部３ｂが、例えば、インサート成形により配設されている。樹脂管部３ａは、生体適合性のポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）樹脂等から作られていて、樹脂管部３ａの一端側の上面には略長方形状の切欠き部３ｃが形成されている。
The temperature sensor device 1 includes a connecting pipe
金属管部３ｂは、例えば、生体適合性のチタン、チタン合金及びステンレス鋼であるＳＵＳ３１６Ｌ（日本工業規格）等の熱伝導性が良好な金属材料からパイプ状に作られている。また、金属管部３ｂの上面は、温度センサ４を配置するために平坦状に形成された薄肉部３２が形成されている。
The
また、これらの材料に、歯科金属である金、プラチナ、パラジウム、銀、銅等の貴金属をめっきして洗浄液に対する耐酸性を向上させてもよい。特にめっき材料に銀、プラチナ金、銅等を用いると雑菌の繁殖を抑える滅菌効果も期待できる。
なお、金属が使用できない場合は、生体適合性の樹脂をコーティングしてもよい。
Further, these materials may be plated with precious metals such as gold, platinum, palladium, silver and copper, which are dental metals, to improve the acid resistance to the cleaning liquid. In particular, if silver, platinum gold, copper, etc. are used as the plating material, a sterilization effect that suppresses the growth of germs can be expected.
If a metal cannot be used, a biocompatible resin may be coated.
主として図９及び図１０に示すように、温度センサ４は、薄膜感温抵抗素子である薄膜サーミスタ４ａが実装基板４ｂの一面側に複数個、具体的には２個実装されて構成されている。これは、一方の薄膜感温抵抗素子が故障した場合に、他方の薄膜感温抵抗素子をバックアップとして動作させて、温度検出を確実に実行できるようにし、安全性を確保するためである。
As mainly shown in FIGS. 9 and 10, the
薄膜サーミスタ４ａは、素子基板上に薄膜素子層が形成されて構成されており、素子基板は、略長方形状をなしていて、絶縁性のアルミナ、窒化アルミニウム、ジルコニア等のセラミックス材料を用いて形成されている。この基板の一面上には、絶縁性薄膜がスパッタリング法によって成膜して形成されている。
The
薄膜素子層は、サーミスタ組成物であり、負の温度係数を有する酸化物半導体から構成されている。薄膜素子層は、前記素子基板上に、スパッタリング法によって成膜して形成されている。薄膜素子層は、例えば、マンガン（Ｍｎ）、ニッケル（Ｎｉ）、コバルト（Ｃｏ）、鉄（Ｆｅ）等の遷移金属元素の中から選ばれる２種又はそれ以上の元素から構成されている。また、素子基板の両端部には、薄膜素子層と電気的に接続された電極部が形成されている。 The thin film device layer is a thermistor composition and is composed of an oxide semiconductor having a negative temperature coefficient. The thin film element layer is formed by forming a film on the element substrate by a sputtering method. The thin film element layer is composed of two or more elements selected from transition metal elements such as manganese (Mn), nickel (Ni), cobalt (Co), and iron (Fe). Further, electrode portions electrically connected to the thin film element layer are formed at both ends of the element substrate.
実装基板４ｂは、略長方形状に形成された可撓性を有するフレキシブル配線基板（ＦＰＣ）である。実装基板４ｂには、ポリイミド、ポリエチレン、ポリアミド、ポリエステル、シリコーン樹脂、フッ素系樹脂等の樹脂材料を用いることができる。
The mounting
実装基板４ｂには、所定の配線パターンが形成されており、この配線パターンには、薄膜サーミスタ４ａの電極部及びリード線４２がはんだ付け等によって接続されている。このリード線４２は、薄膜サーミスタ４ａが実装される一面側（図示上、裏面側）とは反対側の他面側（図示上、表面側）に接続されるようになっている。
なお、前記薄膜感温抵抗素子は、薄膜サーミスタに限らず、薄膜白金抵抗素子で構成されていてもよい。
A predetermined wiring pattern is formed on the mounting
The thin film temperature-sensitive resistance element is not limited to the thin film thermistor, and may be composed of a thin film platinum resistance element.
断熱カバー５は、断熱性を有する樹脂材料から箱状に作られていて、温度センサ４及びリード線４２の接合部４３を覆うように本体３の外壁に取り付けられている。この断熱カバー５は、温度センサ４及び接合部４３を保護するとともに、温度センサ４との間に空間部５１を形成して、温度センサ４が外部の温度の影響を受けるのを抑制する機能を有している。また、断熱カバー５からリード線４２が導出されるようになっている。
The
このような温度センサ装置１は、図９及び図１０に示すように組み立てられる。樹脂管部３ａと金属管部３ｂとから構成された連結管本体３において、樹脂管部３ａからは金属管部３ｂの上面の温度センサ４が配置される薄肉部３２のみが露出する。まず、温度センサ４における薄膜サーミスタ４ａが実装された実装基板４ｂの面を、金属管部３ｂの薄肉部３２に配置して密着固定する。その後、リード線４２をはんだ付け等によって接続し、温度センサ４を覆うように断熱カバー５を本体３に固定する。
Such a temperature sensor device 1 is assembled as shown in FIGS. 9 and 10. In the connecting pipe
以上のような構成の温度センサ装置１において、薄肉部３２は、本体３である樹脂管部３ａと金属管部３ｂとの肉厚寸法Ｔより薄い、肉厚寸法ｔとなって本体３の外壁に凹部をなして形成される。また、本体３の液体流通路３１は、樹脂管部３ａと金属管部３ｂの内径が同径で一体的に連続するように形成される。
In the temperature sensor device 1 having the above configuration, the thin-
次に、図１２を参照して、環境温度の変化に対する温度センサ装置１の検知温度のずれを測定した結果について説明する。図１２において、横軸は外部の環境温度（℃）を示し、縦軸は温度（℃）のずれを示している。 Next, with reference to FIG. 12, the result of measuring the deviation of the detected temperature of the temperature sensor device 1 with respect to the change of the environmental temperature will be described. In FIG. 12, the horizontal axis represents the external environmental temperature (° C.), and the vertical axis represents the temperature (° C.) deviation.
この場合、図に示すように液体の温度と薄膜サーミスタ４ａの検知温度とのずれは周囲温度が変化しても約０．５℃であり、ずれは小さいことが確認できる。したがって、環境温度が変化した場合にも、液体の温度を精度高く検知できる温度センサ装置１を実現できる。この場合の生体適合性のポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）製のチューブＴｂの外側の表面温度は、周囲温度２０℃のときに約５℃の温度ずれが生じていた。
In this case, as shown in the figure, the deviation between the liquid temperature and the detection temperature of the
以上のように本実施形態によれば、第１の実施形態と同様な効果に加え、連結管本体３に金属管部３ｂを備え、また、温度センサ４として薄膜感温抵抗素子である薄膜サーミスタ４ａを用いているので、一層の熱応答性の向上が期待できる。
さらに、薄膜感温抵抗素子である薄膜サーミスタ４ａが複数個設けられているので、安全性を高めることが可能となる。
As described above, according to the present embodiment, in addition to the same effect as that of the first embodiment, the connecting tube
Further, since a plurality of
次に、本発明の第３の実施形態に係る温度センサ装置について図１３乃至図２２を参照して説明する。図１３乃至図１５は実施例１の温度センサ装置を示し、図１３は斜視図、図１４は縦断面図、図１５は横断面図である。図１６及び図１７は実施例２の温度センサ装置を示し、図１６は縦断面図、図１７は横断面図である。図１８は実施例３の温度センサ装置を示す縦断面図、図１９は実施例４の温度センサ装置を示す横断面図、図２０は実施例５の温度センサ装置を示す横断面図、図２１及び図２２は実施例６の温度センサ装置を示す横断面図である。なお、前述の第１の実施形態及び第２の実施形態と同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明は省略する。また、各図では、説明上、模式的に示し、また、各部材を認識可能な大きさとするために、各部材の縮尺を適宜変更している場合がある。
（実施例１）
Next, the temperature sensor device according to the third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 13 to 22. 13 to 15 show the temperature sensor device of the first embodiment, FIG. 13 is a perspective view, FIG. 14 is a vertical sectional view, and FIG. 15 is a horizontal sectional view. 16 and 17 show the temperature sensor device of the second embodiment, FIG. 16 is a vertical sectional view, and FIG. 17 is a horizontal sectional view. 18 is a vertical cross-sectional view showing the temperature sensor device of the third embodiment, FIG. 19 is a cross-sectional view showing the temperature sensor device of the fourth embodiment, and FIG. 20 is a cross-sectional view showing the temperature sensor device of the fifth embodiment, FIG. 21. And FIG. 22 is a cross-sectional view showing the temperature sensor device of the sixth embodiment. The same or corresponding parts as those in the first embodiment and the second embodiment described above are designated by the same reference numerals, and redundant description will be omitted. Further, in each figure, it is shown schematically for the sake of explanation, and the scale of each member may be appropriately changed in order to make each member a recognizable size.
(Example 1)
図１３乃至図１５に示すように、本実施例の温度センサ装置１は、第２の実施形態と同様に、連結管本体３は、樹脂管部３ａと金属管部３ｂとから構成されている。つまり、樹脂材料と金属材料との複合材料から構成されている。しかしながら、パイプ状の金属管部３ｂが一体的な樹脂管部３ａに挿入されている形態をなしている。
As shown in FIGS. 13 to 15, in the temperature sensor device 1 of this embodiment, the connecting pipe
温度センサ装置１は、連結管本体３と、温度センサ４と、断熱カバー５とを備えている。 樹脂管部３ａは、ポリプロピレン等の樹脂材料から管状に作られていて、一端から他端に略円形状に貫通する貫通孔が形成され、この貫通孔に金属管部３ｂが緊密に挿入状態で配設さている。また、樹脂管部３ａの両端部側には接続部３４が形成されている
The temperature sensor device 1 includes a connecting pipe
一方、金属管部３ｂは、例えば、ステンレス鋼であるＳＵＳ３１６Ｌ（日本工業規格）等の熱伝導性が良好な金属材料からパイプ状に作られている。この金属管部３ｂは、長手方向の長さ寸法が樹脂管部３ａの長さ寸法より長く、金属管部３ｂの両端部が樹脂管部３ａの両端部から延出するように構成されている。なお、樹脂管部３ａに金属管部３ｂを挿入状態で配設するには、インサート成形や圧入成形等により行うことができる。但し、成形方法は種々選定することができ格別限定されるものではない。
On the other hand, the
また、図１４に示すように金属管部３ｂには、温度センサ４を配置するための薄肉部３２が形成されている。この薄肉部３２は、樹脂管部３ａの略中央部における外壁がない切欠かれた部分に形成される。つまり、薄肉部３２は、樹脂管部３ａから金属管部３ｂが露出した部分に形成されるようになり、本体３である樹脂管部３ａと金属管部３ｂとの肉厚寸法Ｔより薄い、金属管部３ｂの肉厚寸法ｔとなって本体３の外壁に凹部をなして形成される。また、本体３の液体流通路３１は、金属管部３ｂの内径によって連続するように形成される。
Further, as shown in FIG. 14, a thin-
温度センサ４は、第１の実施形態と同様に、感温抵抗素子のサーミスタであり、エポキシ樹脂等によってコーティングされて保護されている。この温度センサ４は、金属管部３ｂが露出している薄肉部３２に配置され、エポキシ樹脂等の固定剤４４によって固定される。また、温度センサ４からは、配線としてのリード線４１が導出されており、このリード線４１は、外部端子部４５に接続されている。
Similar to the first embodiment, the
断熱カバー５は、ポリプロピレン等の断熱性を有する樹脂材料から作られていて、温度センサ４を覆うように本体３の外周壁に沿って取り付けられている。この断熱カバー５は、温度センサ４を保護するとともに、温度センサ４との間に空間部５１を形成して、温度センサ４が外部の温度の影響を受けるのを抑制する機能を有している。また、断熱カバー５の外周の一部には開口部５２が形成されており、この開口部５２からはリード線４１が導出されるようになっている。
The
以上のように本実施例によれば、第１の実施形態と同様な効果に加え、連結管本体３に金属管部３ｂを備えているので、熱応答性の向上を図ることができる。また、液体流通路３１は、金属管部３ｂの内径によって継ぎ目を有することなく連続して形成されているので、液体の流れを円滑化することが可能となる。
（実施例２）
As described above, according to the present embodiment, in addition to the same effect as that of the first embodiment, since the connecting pipe
(Example 2)
図１６及び図１７に示すように本実施例は、実施例１と基本的な構成は同じである。実施例１とは、温度センサ４の構成が異なっている。本実施例の温度センサ４は、第２の実施形態と同様に、薄膜感温抵抗素子である薄膜サーミスタ４ａが実装基板４ｂの一面側に実装されている。
As shown in FIGS. 16 and 17, the basic configuration of this embodiment is the same as that of the first embodiment. The configuration of the
実装基板４ｂは、可撓性を有するフレキシブル配線基板（ＦＰＣ）である。実装基板４ｂには、所定の配線パターン４ｃが形成されており、この配線パターン４ｃには、薄膜サーミスタ４ａの電極部及びリード線４２がはんだ付け等によって接続されている。
また、断熱カバー５の外周の一部には開口部５２が形成されており、この開口部５２からは実装基板４ｂ及びリード線４２が導出されるようになっている。
（実施例３）
The mounting
Further, an
(Example 3)
図１８に示すように本実施例は、実施例２と同様な構成であるが、薄膜感温抵抗素子である薄膜サーミスタ４ａが実装基板４ｂの一面側に複数個、具体的には２個実装されている。したがって、一方の薄膜感温抵抗素子が故障した場合に、他方の薄膜感温抵抗素子をバックアップとして動作させることができる。
（実施例４）
As shown in FIG. 18, this embodiment has the same configuration as that of the second embodiment, but a plurality of
(Example 4)
図１９に示すように本実施例は、温度センサ４から導出された配線を本体３の外壁に沿って配設したものである。具体的には、配線であるリード線４１が本体３の外壁、すなわち、金属管部３ｂの外周に沿って配設されているものである。つまり、リード線４１は、本体３の外周に沿って巻き付けて卷回するように配設されている。
As shown in FIG. 19, in this embodiment, the wiring derived from the
温度センサ４は、第１の実施形態で示したものと同様な構成である。断熱カバー５の外周の一部には開口部５２が形成されており、この開口部５２の一端からは支持片５３が延出されていて、支持片５３上にリード線４１と外部リード線４２との接合部４３がエポキシ樹脂等の固定剤４４によって固定されている。
The
したがって、リード線４１が本体３の外壁に沿って配設されているので、温度センサ４によって検知された熱がリード線４１から放熱されるのを抑制することができ、正確な温度検知が可能となる。
（実施例５）
Therefore, since the
(Example 5)
図２０に示すように本実施例は、実施例４と同様に、温度センサ４から導出された配線を本体３の外壁に沿って配設したものであるが、温度センサ４のタイプが異なっている。
As shown in FIG. 20, in the present embodiment, the wiring derived from the
本実施例の温度センサ４は、薄膜感温抵抗素子である薄膜サーミスタ４ａがフレキシブル配線基板（ＦＰＣ）の実装基板４ｂの一面側に複数個、具体的には、２個実装されている。また、実装基板４ｂには、配線としての配線パターン４ｃが形成されており、この配線パターン４ｃには、薄膜サーミスタ４ａの電極部及びリード線４２がはんだ付け等によって接続されている。
In the
したがって、フレキシブル配線基板（ＦＰＣ）の実装基板４ｂが本体３の外壁、すなわち、金属管部３ｂの外周に沿って配設されているものである。換言すれば、配線としての配線パターン４ｃが本体３の外壁に沿って巻き付けられて卷回するように配設されている。具体的には、配線パターン４ｃは本体３の外周の１／３以上に沿って巻き付けられていることが好ましく、１／２（半周）以上に沿って巻き付けられていればより好ましい。
Therefore, the mounting
以上のように本実施例によれば、温度センサ４によって検知された熱が実装基板４ｂや配線パターンから放熱されるのを抑制することができ、正確な温度検知が可能な温度センサ装置１を提供することができる。
（実施例６）
図２１及び図２２に示すように本実施例は、断熱カバー５の外面側に赤外線反射材料で構成された反射層５４を形成したものである。
図２１に示す温度センサ装置１は、実施例５で説明したものと基本的には同じ構成であり、加えて、反射層５４を形成したものである。
As described above, according to the present embodiment, the temperature sensor device 1 capable of suppressing heat radiated from the mounting
(Example 6)
As shown in FIGS. 21 and 22, in this embodiment, a
The temperature sensor device 1 shown in FIG. 21 has basically the same configuration as that described in the fifth embodiment, and in addition, has a
図２２に示す温度センサ装置１は、温度センサ４をフェースダウンの形式で、実装基板４ｂの実装面側を本体３の外壁に接触させて、外壁に沿って配設したものである。
なお、反射層５４は、断熱カバー５に赤外線反射材料のめっきを施したり、アルミニウム製のテープを貼着してしたりする等により形成することができる。
このような構成によれば、外部からの赤外線による熱的影響を抑制することができ、温度センサ４の温度検知の精度を向上することができる。
In the temperature sensor device 1 shown in FIG. 22, the
The
According to such a configuration, it is possible to suppress the thermal influence of infrared rays from the outside, and it is possible to improve the accuracy of temperature detection of the
次に、本発明の第４の実施形態に係る温度センサ装置について図２３乃至図２５を参照して説明する。図２３は温度センサ装置を示す斜視図であり、図２４は断熱カバーを示す斜視図であり、図２５は温度センサを示す斜視図である。なお、上記各実施形態と同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明は省略する。 Next, the temperature sensor device according to the fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 23 to 25. FIG. 23 is a perspective view showing a temperature sensor device, FIG. 24 is a perspective view showing a heat insulating cover, and FIG. 25 is a perspective view showing a temperature sensor. The same or corresponding parts as those in the above embodiments are designated by the same reference numerals, and redundant description will be omitted.
本実施形態の温度センサ装置１は、断熱カバー５に温度センサ４が取り付けられていて、この断熱カバー５が連結管本体３に着脱可能となっている。つまり、温度センサ４を含めた断熱カバー５が本体３と分離可能に構成されているものである。
In the temperature sensor device 1 of the present embodiment, the
温度センサ装置１は、連結管本体３と、温度センサ４と、断熱カバー５とを備えている。連結管本体３は、第１の実施形態で説明したものと同様な構成であり（図２乃至図６及びその説明を併せて参照）、本体３は、ポリプロピレン等の樹脂材料から作られていて、液体流通路３１を有して管状に形成されている。また、この本体３の外壁には薄肉部３２が形成されている。
温度センサ４は、図２５に示すように、薄膜感温抵抗素子である薄膜サーミスタ４ａが実装基板４ｂの一面側に実装されて構成されている。
既述のように薄膜サーミスタ４ａの薄膜素子層は、サーミスタ組成物であり、負の温度係数を有する酸化物半導体から構成されている。
The temperature sensor device 1 includes a connecting pipe
As shown in FIG. 25, the
As described above, the thin film element layer of the
実装基板４ｂは、略細長の長方形状に形成された可撓性を有するフレキシブル配線基板（ＦＰＣ）である。実装基板４ｂには、一端から他端に亘って配線としての配線パターン４ｃが形成されている。この配線パターン４ｃには、薄膜サーミスタ４ａの電極部及びリード線４２がはんだ付け等によって接続されている。このような実装基板４ｂは、断熱カバー５の内面に沿って弧状に湾曲されて配置される。
The mounting
断熱カバー５は、第１の実施形態で説明したものと略同様な構成である。図２４に示すように、断熱カバー５は、ポリプロピレン等の断熱性を有する樹脂材料から作られており、本体３の外周壁に沿って取り付けられる。この断熱カバー５には、実装基板４ｂ及び、配線パターン４ｃと外部リード線４２との接合部４３を狭持して保持する保持部５５が形成されている。
The
また、断熱カバー５の外周上の一端部にはフック機構５６が形成されていて、このフック機構５６を操作することにより、矢印で示すように断熱カバー５を閉じて本体３の外周壁に取り付けるロック状態及び断熱カバー５を開いて本体３の外周壁から取り外す解除状態とすることができる。
Further, a
断熱カバー５の内周側には、フレキシブル配線基板で構成された温度センサ４が略弧状に湾曲されて配置され、接合部４３が保持部５５に狭持されて保持される。この場合、少なくとも断熱カバー５の内周面と温度センサ４との間には、空間部が形成されるように構成するのが好ましい。
On the inner peripheral side of the
このように構成された断熱カバー５を連結管本体３に取付ける場合には、断熱カバー５を開いた状態で、本体３の外周壁に配置し、フック機構５６を操作して断熱カバー５を閉じてロック状態とし、強固に取り付ける。
When the
断熱カバー５が連結管本体３に取付けられた状態においては、温度センサ４は薄肉部３２に配置され、フレキシブル配線基板（ＦＰＣ）の実装基板４ｂが本体３の外壁に沿って配設され、換言すれば、配線としての配線パターン４ｃが本体３の外壁に沿って巻き付けられて卷回するように配設される。
In the state where the
以上のように本実施形態によれば、第１に実施形態の効果に加え、連結管本体３から、温度センサ４を含めた断熱カバー５が分離できるので、温度センサ４の再利用が可能となり経済的に有利となる。
As described above, according to the present embodiment, firstly, in addition to the effect of the embodiment, the
次に、上記実施形態の測温性能を確認した結果について図２６を参照して説明する。測温性能は、液体循環回路を流れる液体の温度に対する温度センサ装置の検知温度のずれで示している。測温対象試料は、３試料であり、（１）第１の実施形態の温度センサ装置、（２）第２の実施形態の温度センサ装置及び（３）比較例の温度センサ装置である。比較例の温度センサ装置は、既述の特許文献１に示された従来のものであり、金属製有底管に棒状の感温部を配設した構成である。 Next, the result of confirming the temperature measurement performance of the above embodiment will be described with reference to FIG. The temperature measurement performance is indicated by the deviation of the detected temperature of the temperature sensor device with respect to the temperature of the liquid flowing through the liquid circulation circuit. The temperature measurement target samples are three samples, which are (1) the temperature sensor device of the first embodiment, (2) the temperature sensor device of the second embodiment, and (3) the temperature sensor device of the comparative example. The temperature sensor device of the comparative example is the conventional one shown in Patent Document 1 described above, and has a configuration in which a rod-shaped temperature sensing portion is arranged on a metal bottomed tube.
図２６において、横軸は時間［秒］を示し、縦軸は温度［℃］を示している。雰囲気温度が２０℃、液体の温度が３７℃の条件下で、液体の循環を開始して安定状態になってから１００秒間の温度のずれを測定した。 In FIG. 26, the horizontal axis represents time [seconds] and the vertical axis represents temperature [° C.]. Under the conditions of an ambient temperature of 20 ° C. and a liquid temperature of 37 ° C., the temperature deviation was measured for 100 seconds after the liquid started to circulate and became stable.
その結果、液体の温度に対し、（１）第１の実施形態の温度センサ装置では２．１℃、（２）第２の実施形態の温度センサ装置では０．５℃、（３）比較例の温度センサ装置では３．９℃の温度のずれが生じることが認められた。 As a result, with respect to the temperature of the liquid, (1) the temperature sensor device of the first embodiment has a temperature of 2.1 ° C., (2) the temperature sensor device of the second embodiment has a temperature of 0.5 ° C., and (3) a comparative example. It was found that the temperature sensor device of No. 1 caused a temperature deviation of 3.9 ° C.
すなわち、（１）第１の実施形態の温度センサ装置及び（２）第２の実施形態の温度センサ装置の双方ともに、（３）比較例の温度センサ装置より測温性能が優れており、精度の高い測温の実現が可能となることが確認できた。 That is, both (1) the temperature sensor device of the first embodiment and (2) the temperature sensor device of the second embodiment are superior in temperature measurement performance and accuracy to (3) the temperature sensor device of the comparative example. It was confirmed that it is possible to realize high temperature measurement.
また、測定結果から、同様に（１）第１の実施形態の温度センサ装置及び（２）第２の実施形態の温度センサ装置は、（３）比較例の温度センサ装置より応答性に優れていることが確認できた。因みに、応答性を示す熱時定数は、（１）第１の実施形態の温度センサ装置が２３［sec］、（２）第２の実施形態の温度センサ装置が４［sec］、（３）比較例の温度センサ装置が３４［sec］であった。 Further, from the measurement results, similarly, (1) the temperature sensor device of the first embodiment and (2) the temperature sensor device of the second embodiment are superior in responsiveness to (3) the temperature sensor device of the comparative example. I was able to confirm that it was there. Incidentally, the thermal time constants showing responsiveness are (1) 23 [sec] for the temperature sensor device of the first embodiment, (2) 4 [sec] for the temperature sensor device of the second embodiment, and (3). The temperature sensor device of the comparative example was 34 [sec].
なお、上記各実施形態において、連結管２を構成する連結管本体３は、この種医療機器に用いられる場合には、安全性を高めるため生体適合性を考慮した材料で構成される。生体適合性を有する樹脂材料としては、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）及びセグメント化ポリウレタン（ＳＰＵ）等、金属材料としては、ステンレス鋼（ＳＵＳ３１６Ｌ）、コバルトクロム合金（Ｃｏ−Ｃｒ合金）、チタン（Ｔｉ）、チタンニッケル合金（Ｔｉ−Ｎｉ合金）等を好適に用いることができる。
In each of the above embodiments, the connecting tube
以上説明してきた各実施形態における温度センサ装置は、液体循環装置として人工透析装置や人工心肺装置等の医療機器の分野に好適に用いることができる。また、熱交換器及び給湯器等の液体循環装置にも適用することができ、適用される装置が格別限定されるものではない。 The temperature sensor device in each of the embodiments described above can be suitably used as a liquid circulation device in the field of medical equipment such as an artificial dialysis machine and an artificial heart-lung machine. Further, it can be applied to a liquid circulation device such as a heat exchanger and a water heater, and the applicable device is not particularly limited.
なお、本発明は、上記各実施形態の構成に限定されることなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。また、上記実施形態は、一例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。 The present invention is not limited to the configuration of each of the above embodiments, and various modifications can be made without departing from the gist of the invention. Further, the above embodiment is presented as an example, and is not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in a variety of other embodiments and can be omitted, replaced, or modified in various ways. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are also included in the scope of the invention described in the claims and the equivalent scope thereof.
１・・・・温度センサ装置
２・・・・連結管
３・・・・連結体本体
３ａ・・・樹脂管部
３ｂ・・・金属管部
４・・・・温度センサ
４ａ・・・薄膜サーミスタ
４ｂ・・・実装基板
４ｃ・・・配線パターン
５・・・・断熱カバー
１０・・・人工透析装置
１３・・・ダイアライザー
１５・・・透析用監視装置
１６・・・透析液供給位置
１７・・・透析監視器
１８・・・廃液バッグ
３１・・・液体流通路
３２・・・薄肉部
３４・・・接続部
３５・・・環状突起
４１・・・リード線
４２・・・外部リード線
４３・・・接合部
４４・・・固定剤
５１・・・空間部
５２・・・開口部
５４・・・反射層
５５・・・保持部
５６・・・フック機構
1 ...
Claims (11)
前記連結管の薄肉部に配設された温度センサと、
前記温度センサを覆うように前記本体に取り付けられ、前記温度センサとの間に空間部を形成する断熱カバーと、
を具備することを特徴とする温度センサ装置。 A main body having a liquid flow passage that penetrates from one end to the other end in a substantially circular shape and is integrally continuous and shielded from the outside, and an outer wall of the main body that is orthogonal to the liquid flow direction of the liquid flow passage. A connecting pipe having a thin-walled portion formed thin in the direction,
The temperature sensor arranged in the thin part of the connecting pipe and
A heat insulating cover attached to the main body so as to cover the temperature sensor and forming a space between the temperature sensor and the heat insulating cover.
A temperature sensor device comprising.
この液体循環回路に配設された請求項１乃至請求項１０のいずれか一に記載の温度センサ装置と、
を具備することを特徴とする液体循環装置。 Liquid circulation circuit and
The temperature sensor device according to any one of claims 1 to 10 provided in this liquid circulation circuit.
A liquid circulation device comprising.
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