特許 6870912 温度センサ装置及び液体循環装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6870912

(24)【登録日】2021年4月19日

(45)【発行日】2021年5月12日

(54)【発明の名称】温度センサ装置及び液体循環装置

(51)【国際特許分類】

   G01K 13/02 20210101AFI20210426BHJP

   G01K 1/143 20210101ALI20210426BHJP

   G01K 7/22 20060101ALI20210426BHJP

   A61M 1/16 20060101ALI20210426BHJP

【ＦＩ】

   G01K13/02

   G01K1/143

   G01K7/22 A

   A61M1/16 171

【請求項の数】11

【全頁数】18

(21)【出願番号】特願2016-45453(P2016-45453)

(22)【出願日】2016年3月9日

(65)【公開番号】特開2017-161332(P2017-161332A)

(43)【公開日】2017年9月14日

【審査請求日】2019年1月25日

(73)【特許権者】

【識別番号】390024729

【氏名又は名称】ＳＥＭＩＴＥＣ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100101834

【弁理士】

【氏名又は名称】和泉 順一

(72)【発明者】

【氏名】小倉 光敏

(72)【発明者】

【氏名】稲村 修司

【審査官】 平野 真樹

(56)【参考文献】

【文献】 実開昭６０−１０２００３（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開２０００−２４１２５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−２３２６２０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０３−１８３９１９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−２６７５３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−２２８５３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１２／０９３５７２（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第２００２／０１３０７８０（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第２０１２／０２９４７３４（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｋ １／００−１９／００

Ａ６１Ｍ １／１６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

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温度センサ装置。

【請求項2】

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請求項１に記載の温度センサ装置。

【請求項3】

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請求項１に記載の温度センサ装置。

【請求項4】

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。

【請求項5】

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。

【請求項6】

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。

【請求項7】

前記温度センサにおける導出された配線は、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。

【請求項8】

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。

【請求項9】

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。

【請求項10】

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。

【請求項11】

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液体循環装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

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。

【背景技術】

【0002】

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。

【0003】

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。

【0004】

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）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特公昭６３−１６１４４号公報

【特許文献2】特許第５４７５５７３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

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。

【0007】

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。

【0008】

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。

【課題を解決するための手段】

【0009】

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。

【0010】

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。

【0011】

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。

【0012】

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。

【0013】

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。

【0014】

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。

【0015】

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。

【0016】

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。

【0017】

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。

【0018】

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。

【0019】

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。

【0020】

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。

【0021】

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。

【0022】

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。

【発明の効果】

【0023】

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。

【図面の簡単な説明】

【0024】

【図1】本発明の第１の実施形態に係る液体循環装置を示す模式的な構成図である。

【図2】同温度センサ装置を示す斜視図である。

【図3】同じく、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。

【図4】同じく、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である。

【図5】同じく、連結管本体に温度センサを配設する前の状態を示す横断面図である。

【図6】同じく、温度センサ装置を示す横断面図である。

【図7】本発明の第２の実施形態に係る温度センサ装置を示す平面図である。

【図8】同温度センサ装置を示す正面図及び側面図である。

【図9】同じく、温度センサ装置を分解して示す平面図である。

【図10】同じく、温度センサ装置を分解して示す正面図である。

【図11】同じく、温度センサ装置を示す縦断面図である。

【図12】同じく、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。

【図13】本発明の第３の実施形態（実施例１）に係る温度センサ装置を示す斜視図である。

【図14】同温度センサ装置を示す縦断面図である。

【図15】同じく、温度センサ装置を示す横断面図である。

【図16】本発明の第３の実施形態（実施例２）に係る温度センサ装置を示す縦断面図である。

【図17】同温度センサ装置を示す横断面図である。

【図18】本発明の第３の実施形態（実施例３）に係る温度センサ装置を示す縦断面図である。

【図19】本発明の第３の実施形態（実施例４）に係る温度センサ装置を示す横断面図である。

【図20】本発明の第３の実施形態（実施例５）に係る温度センサ装置を示す横断面図である。

【図21】本発明の第３の実施形態（実施例６）に係る温度センサ装置を示す横断面図である。

【図22】同温度センサ装置を示す横断面図である。

【図23】本発明の第４の実施形態に係る温度センサ装置を示す斜視図である。

【図24】同温度センサ装置における断熱カバーを示す斜視図である。

【図25】同じく、温度センサ装置における温度センサを示す斜視図である。

【図26】測温性能を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0025】

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。

【0026】

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。

【0027】

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。

【0028】

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。

【0029】

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。

【0030】

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。

【0031】

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。

【0032】

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。

【0033】

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。

【0034】

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。

【0035】

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。

【0036】

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。

【0037】

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。

【0038】

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。

【0039】

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。

【0040】

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。

【0041】

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。

【0042】

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。

【0043】

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。

【0044】

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。

【0045】

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。

【0046】

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。

【0047】

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。

【0048】

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。

【0049】

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。

【0050】

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。

【0051】

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。

【0052】

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。

【0053】

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。

【0054】

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。

【0055】

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。

【0056】

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。

【0057】

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。

【0058】

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。

【0059】

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。

【0060】

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）

【0061】

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。

【0062】

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

【0063】

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。

【0064】

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。

【0065】

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。

【0066】

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。

【0067】

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）

【0068】

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。

【0069】

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）

【0070】

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）

【0071】

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。

【0072】

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。

【0073】

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）

【0074】

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。

【0075】

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。

【0076】

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。

【0077】

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。

【0078】

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。

【0079】

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。

【0080】

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。

【0081】

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。

【0082】

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。

【0083】

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。

【0084】

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。

【0085】

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。

【0086】

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。

【0087】

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。

【0088】

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。

【0089】

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。

【0090】

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。

【0091】

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。

【0092】

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。

【0093】

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。

【0094】

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。

【0095】

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。

【0096】

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。

【符号の説明】

【0097】

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

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】

【図24】

【図25】

【図26】