特許 7084576 流れ測定装置

(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】

(24)【登録日】2022-06-07

(45)【発行日】2022-06-15

(54)【発明の名称】流れ測定装置

(51)【国際特許分類】

   G01F 1/684 20060101AFI20220608BHJP

   G01P 5/12 20060101ALI20220608BHJP

   A61B 5/087 20060101ALI20220608BHJP

   A61B 5/0245 20060101ALI20220608BHJP

【ＦＩ】

G01F1/684 B

G01P5/12 C

A61B5/087

A61B5/0245 100A

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2018088459

(22)【出願日】2018-05-01

(65)【公開番号】P2019194538

(43)【公開日】2019-11-07

【審査請求日】2021-04-19

(73)【特許権者】

【識別番号】504139662

【氏名又は名称】国立大学法人東海国立大学機構

(73)【特許権者】

【識別番号】510108951

【氏名又は名称】公立大学法人広島市立大学

(74)【代理人】

【識別番号】100085361

【弁理士】

【氏名又は名称】池田 治幸

(74)【代理人】

【識別番号】100147669

【弁理士】

【氏名又は名称】池田 光治郎

(72)【発明者】

【氏名】川部 勤

(72)【発明者】

【氏名】松島 充代子

(72)【発明者】

【氏名】式田 光宏

(72)【発明者】

【氏名】長谷川 義大

【審査官】羽飼 知佳

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１８－０６８６６７（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１６／１２５８４２（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１４－１３３０４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１１／０４５９７４（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２００９－１６８４８０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－１２７５３８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｆ １／６８－１／６９９

Ｇ０１Ｐ ５／１０－５／１２

Ａ６１Ｂ ５／０８－５／０９７

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

流体の速度を計測する流れ測定装置であって、
径方向に貫通する貫通穴が局所的に形成された内側円筒体と、
前記内側円筒体の外周面に巻き着けられた担体樹脂フィルムと、
マイクロヒータ素子を有し、前記マイクロヒータ素子が前記貫通穴内に位置するように前記担体樹脂フィルムの表面に形成されたセンサ回路パターンと、
前記内側円筒体の外周面との間に前記担体樹脂フィルムを挟む状態で前記内側円筒体に装着され、前記担体樹脂フィルムのうち前記センサ回路パターンの前記マイクロヒータ素子が位置する部位の裏面に局所的に形成された空洞用貫通穴および端子取出用貫通穴を有する中間円筒体と、
前記中間円筒体に形成された空洞用貫通穴を塞ぐように前記中間円筒体の外側に装着された外側円筒体とを、含み、
前記内側円筒体と前記中間円筒体との間から前記端子取出用貫通穴を通して導出された前記担体樹脂フィルムのセンサ端子部が、前記内側円筒体と前記中間円筒体の内周面との間で挟圧されている
ことを特徴とする流れ測定装置。

【請求項2】

前記担体樹脂フィルムのセンサ端子部には、前記センサ回路パターンの複数の端子パッドが備えられ、前記複数の端子パッドに接続された複数本の導線が前記センサ端子部から前記外側円筒体の長手方向に沿って導出されている
ことを特徴とする請求項１の流れ測定装置。

【請求項3】

前記センサ回路パターンの複数の端子パッドは、異方性導電膜或いは導電性ペーストを介して前記複数本の導線の端部と電気的に接続されている
ことを特徴とする請求項２の流れ測定装置。

【請求項4】

前記担体樹脂フィルムは、ミクロンオーダの厚みを有するパラキシレン系ポリマーから構成され、
前記担体樹脂フィルムの表面に形成されている前記センサ回路パターンの一部である前記マイクロヒータ素子が位置する部位の前記担体樹脂フィルムの裏面には、前記中間円筒体に局所的に形成された前記空洞用貫通穴が位置させられている
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１の流れ測定装置。

【請求項5】

前記センサ回路パターンに設けられたヒータ素子および被測定流体の温度変化を補償するための温度補償抵抗素子を４つの抵抗器の一部として有するホイートストンブリッジ回路を備える定温度駆動回路から成る気体流速計測回路を、含む
ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１の流れ測定装置。

【請求項6】

前記流れ測定装置は、生体の気流を計測するものであり、前記生体の気流に基づいて前記生体の呼吸運動を反映する呼吸信号を出力する気体流算出制御部と、前記気体流算出制御部から出力された呼吸信号からその呼吸信号に重畳する前記生体の心臓の拍動に同期する周波数成分を抽出し、その拍動を表す心拍信号を出力する波形解析制御部とを、含む
ことを特徴とする請求項１から５のいずれか１の流れ測定装置。

【請求項7】

前記内側円筒体内を流通する流体の温度を、色変化を示す感温フィルムを用いて検知する感温フィルム検知部を、含む
ことを特徴とする請求項１から６のいずれか１の流れ測定装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、流れ測定装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

流体の速度、たとえばヒトの末梢気道で呼気や吸気の流速を測定することが望まれている。これに対して、特許文献１および特許文献２に記載された流れ測定装置が提案されている。上記流れ測定装置は、熱線流速計と同様の原理を用いて、検出用抵抗素子の抵抗値を測定することで流体の流れを測定することができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】国際公開第２０１１／０４５９７４号

【文献】国際公開第２０１６／１２５８４２号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上記流れ測定装置は、熱線流速計のセンサ回路のうちのヒータ部分等を、ホトリソグラフィーを応用して可撓性の回路基板フィルム上に薄く且つ微小に形成されたセンサ回路が円筒状ケースの内周面に装着されていて、そのセンサ回路内のヒータ素子および検出用抵抗素子の円筒状ケースの内周面に対応する部位に位置する管状スペーサに局所的に穴が形成されることにより、ヒータ素子および検出用抵抗素子を熱的に絶縁する空洞（キャビティ）が設けられている。これにより、ヒータ素子および検出用抵抗素子に対する周辺の熱的ノイズの伝達およびそれの影響が抑制されることで、流れの測定精度が確保されている。

【0005】

ところで、このように構成された流れ測定装置では、センサ回路パターンが形成された担体樹脂フィルムの一部に形成されたセンサ端子部を外部へ取り出すために、センサ端子部が円筒体ケースに形成された穴を通り且つ円筒状ケースの外周に密着状態で巻き付けられた外側円筒体に形成された切れ目（スリット）を通して外部へ取り出され、測定回路に接続される。しかしながら、円筒状ケースの内外に差圧が存在する場合には、上記の切れ目を通して流体が漏れ出て円筒状ケース内を流通する流体に乱れが発生し、測定精度が低下する可能性があった。

【0006】

また、円筒体ケースの内周面にセンサ回路パターンが形成された担体樹脂フィルムが貼り付けられ、センタ回路パターンの抵抗体が円筒体ケース内を流通する被測定流体と触れるようになっているが、その抵抗体およびそれを支持する担体樹脂フィルムの厚みによって被測定流体に乱れが発生し、小径であるほど測定精度が低下する一因となっていた。

【0007】

本発明は以上の事情を背景として為されたものであり、その目的とするところは、流体の流れを高精度で計測可能な流れ測定装置を提供することにある。

【0008】

本発明者等は、以上の事情を背景として種々検討を重ねるうち、比較小径の内側円筒体の一部に径方向に貫通する貫通穴を設ける一方で、担体樹脂フィルムの上にセンサ回路パターンを形成し、内側円筒体を平坦な板の上を転動させることで、そのセンサ回路パターンのヒータ素子が前記貫通穴内に位置するように、センサ回路パターンが形成されている担体シートを内側円筒体の外周に巻き着けると、ヒータ素子およびそれを支持する担体樹脂フィルムの部位は貫通穴内に収容されるので、内側円筒体内を流通する流体の流れに乱れが生じ難くなることを見いだした。また、担体樹脂フィルム上に形成されたセンサ回路パターンの一部である端子パッドを外部へ取り出すに際しては、ヒータ素子の背面に空洞を形成するための貫通穴が形成されて内側円筒体の外側に密着させられる中間円筒体に端子取出用貫通穴をさらに形成し、センサ回路パターンの一部を内側円筒体と中間円筒体との間で挟持させた領域を経て中間円筒体に形成された端子取出用貫通穴を通して外部へ取り出させるようにすると、気密性が高められて内側円筒体内からの流体の漏れが好適に抑制されることを見いだした。本発明は、これら知見に基づいて為されたものである。

【課題を解決するための手段】

【0009】

かかる目的を達成するための第１発明の要旨とするところは、（ａ）流体の速度を計測する流れ測定装置であって、（ｂ）径方向に貫通する貫通穴が局所的に形成された内側円筒体と、（ｃ）前記内側円筒体の外周面に巻き着けられた担体樹脂フィルムと、（ｄ）マイクロヒータ素子を有し、前記マイクロヒータ素子が前記貫通穴内に位置するように前記担体樹脂フィルムの表面に形成されたセンサ回路パターンと、（ｅ）前記内側円筒体の外周面との間に前記担体樹脂フィルムを挟む状態で前記内側円筒体に装着され、前記担体樹脂フィルムのうち前記センサ回路パターンの前記マイクロヒータ素子が位置する部位の裏面に局所的に形成された空洞用貫通穴および端子取出用貫通穴を有する中間円筒体と、（ｆ）前記中間円筒体に形成された空洞用貫通穴を塞ぐように前記中間円筒体の外側に装着された外側円筒体とを、含み、（ｇ）前記内側円筒体と前記中間円筒体との間から前記端子取出用貫通穴を通して導出された前記担体樹脂フィルムのセンサ端子部が、前記内側円筒体と前記中間円筒体の内周面との間で挟圧されていることにある。

【0010】

第２発明の要旨とするところは、第１発明において、前記担体樹脂フィルムのセンサ端子部には、前記センサ回路パターンの複数の端子パッドが備えられ、前記複数の端子パッドに接続された複数本の導線が前記センサ端子部から前記外側円筒体の長手方向に沿って導出されていることにある。

【0011】

第３発明の要旨とするところは、第２発明において、前記センサ回路パターンの複数の端子パッドは、異方性導電膜或いは導電性ペーストを介して前記導線の端部と電気的に接続されていることにある。

【0012】

第４発明の要旨とするところは、第１発明から第３発明のいずれか１の発明において、前記担体樹脂フィルムは、ミクロンオーダの厚みを有するパラキシレン系ポリマーから構成され、前記担体樹脂フィルムの表面に形成されている前記センサ回路パターンの一部である前記マイクロヒータ素子が位置する部位の前記担体樹脂フィルムの裏面には、前記中間円筒体に局所的に形成された前記空洞用貫通穴が位置させられていることにある。

【0013】

第５発明の要旨とするところは、第１発明から第４発明のいずれか１の発明において、前記センサ回路パターンに設けられたヒータ素子および被測定流体の温度変化を補償するための温度補償抵抗素子を４つの抵抗器の一部として有するホイートストンブリッジ回路を備える定温度駆動回路から成る気体流速計測回路を含むことにある。

【0014】

第６発明の要旨とするところは、第１発明から第５発明のいずれか１の発明において、前記流れ測定装置は、生体の気流を計測するものであり、前記生体の気流に基づいて前記生体の呼吸運動を反映する呼吸信号を出力する気体流算出制御部と、前記気体流算出制御部から出力された呼吸信号からその呼吸信号に重畳する前記生体の心臓の拍動に同期する周波数成分を抽出し、その拍動を表す心拍信号を出力する波形解析制御部とを、含むことにある。

【0015】

第７発明の要旨とするところは、第１発明から第６発明のいずれか１の発明において、前記内側円筒体内を流通する流体の温度を色変化を示す感温フィルムを用いて検知する感温フィルム検知部を、含むことにある。

【発明の効果】

【0016】

第１発明の流れ測定装置によれば、ヒータ素子およびそれを支持する担体樹脂フィルムの部位は内側円筒体に局所的に形成された貫通穴内に収容されるので、内側円筒体内を流通する流体の流れに乱れが生じ難くなる。また、前記内側円筒体と前記中間円筒体との間から前記端子取出用貫通穴を通して導出された前記担体樹脂フィルムのセンサ端子部が、前記内側円筒体と前記中間円筒体の内周面との間で挟圧されていて、内側円筒体内の流体の漏れが好適に防止される。これらにより、内側円筒体内を流れる流体の流れを高精度で計測可能となる。

【0017】

第２発明の流れ測定装置によれば、前記担体樹脂フィルムのセンサ端子部には、前記センサ回路パターンの複数の端子パッドが備えられ、前記複数の端子パッドに接続された複数本の導線が前記センサ端子部から前記外側円筒体の長手方向に沿って導出されている。これにより、センサ回路パターンのセンサ端子部から前記気流センサの長手方向に沿った導線に接続されるので、接続のための容積が小さくされる。

【0018】

第３発明の流れ測定装置によれば、前記センサ回路パターンの複数の端子パッドは、異方性導電膜或いは導電性ペーストを介して前記導線の端部と電気的に接続されている。これにより、前記センサ回路パターンの端子パッドの線幅および線間隔、およびそれに接続する前記導線の線径および線間隔を大幅に小さくすることができることにある。

【0019】

第４発明の流れ測定装置によれば、前記担体樹脂フィルムは、ミクロンオーダの厚みを有するパラキシレン系ポリマーから構成され、前記担体樹脂フィルムの表面に形成されている前記センサ回路パターンの一部である前記マイクロヒータ素子が位置する部位の前記担体樹脂フィルムの裏面には、前記中間円筒体に局所的に形成された前記空洞用貫通穴が位置させられている。このため、前記担体樹脂フィルムの裏面に中間円筒体に形成された前記空洞用貫通穴が位置させられているマイクロヒータ素子はミクロンオーダの厚みを有する担体樹脂フィルムにより担持されていて、マイクロヒータ素子の熱容量が大幅に小さくなるので、流速測定において桁違いの高い応答性が得られる。

【0020】

第５発明の流れ測定装置によれば、前記センサ回路パターンに設けられたヒータ素子および被測定流体の温度変化を補償するための温度補償抵抗素子を４つの抵抗器の一部として有するホイートストンブリッジ回路を備える定温度駆動回路から成る気体流速計測回路を含むことにある。これにより、被測定流体の温度変化に拘わらず、正確な測定が可能となる。

【0021】

第６発明によれば、波形解析制御部により、前記気体流算出制御部から出力された呼吸信号からその呼吸信号に重畳する前記生体の心臓の拍動に同期する周波数成分が抽出され、その拍動を表す心拍信号が出力される。このため、その心拍信号を用いることにより、生体に貼着するＥＣＧ電極を用いることなく、生体の心臓の拍出を表す心拍信号を容易に検出することができる。すなわち、皮膚が弱く、心電計測を目的として上記ＥＣＧ電極を長時間皮膚に貼りつけることが難しい乳幼児であっても、容易に心拍信号を得ることができる。また、実際の心臓の容積変化すなわち心拍出量を反映した心拍信号を得ることができるので、心電誘導波形を用いる従来に比較して、心臓の拍動の有無を高い信頼性で確認でき、救急救命現場での医療処置が速やかに行なわれ得るとともに、心拍数を変化させるだけでなく心拍出量を変化させる循環器系の薬の臨床的な評価が可能となるという効果も得られる。

【0022】

第７発明の流れ測定装置によれば、前記内側円筒体内を流通する流体の温度を色変化を示す感温フィルムを用いて検知する感温フィルム検知部を、含むことから、生体の呼気および吸気の流れの計測に用いる場合には、感温フィルムの色変化によって呼吸現象を確認できるので、流れ測定装置の測定に不具合が発生した場合に、配管系統であるか流れ測定装置であるかの異常判定が容易にできる利点がある。

【図面の簡単な説明】

【0023】

【図1】生体の胸郭を説明する略図である。

【図2】図１の胸郭内に収容されている肺および心臓を示す略図である。

【図3】本発明の一実施例の心拍信号検出装置の構成とそれに含まれる電子制御装置の制御機能の要部とを説明する図である。

【図4】図４の気流センサが、生体の鼻および口を覆うマスクに設けられた例を示す斜視図である。

【図5】図３に用いられている気流センサの機械的構成の要部を説明する斜視図である。

【図6】図５の気流センサの長手方向に直交する面で切断した断面を説明する図である。

【図7】図６の気流センサの中心線を通る面で切断した、図６のＶＩＩ－ＶＩＩ視断面図である。

【図8】図３の気流センサに用いられている担体樹脂フィルムおよびその一面に形成されているセンサ回路パターンを説明する図である。

【図9】図３の気流センサを用いた気体流速計測回路の回路構成を説明する図である。

【図10】図３の電子制御装置内の気体流算出制御部において用いられる校正曲線である、気体流速計測回路の出力電圧と気流センサを通過した気体流量との予め求められた関係を説明する図である。

【図11】図３の気流センサにより生体から検出された、呼吸に由来して発生する気流の変化を示す呼吸信号を示す図である。

【図12】図１１の呼吸信号を周波数解析して得られた心拍信号の周波数スペクトルを示す図である。

【図13】図１１の呼吸信号に含まれる心拍信号を構成する周波数成分から逆フーリエ変換により合成した心拍信号を示す図である。

【図14】図３の電子制御装置の制御作動の要部を示すフローチャートである。

【図15】図３の気流センサの製造工程のうち、担体樹脂フィルム上にセンサ回路パターンを形成する工程を説明する工程図である。

【図16】図３の気流センサの製造工程のうちの内側円筒体の載置工程を説明する図であって、（ａ）は内側円筒体を示す斜視図、（ｂ）は内側円筒体の長手方向に直交する断面図、（ｃ）は（ｂ）のＣ－Ｃ視断面図である。

【図17】図３の気流センサの製造工程のうち、内側円筒体に担体樹脂フィルムを巻き着ける巻付工程を説明する図であって、（ａ）は担体樹脂フィルムが巻き着けられた内側円筒体を示す斜視図、（ｂ）は担体樹脂フィルムが巻き着けられた内側円筒体の長手方向に直交する断面図、（ｃ）は（ｂ）のＣ－Ｃ視断面図である。

【図18】図３の気流センサの製造工程のうち、担体樹脂フィルムが巻き着けられた内側円筒体に中間円筒体を巻き着ける中間円筒体巻着工程を説明する図であって、（ａ）は内側円筒体に担体樹脂フィルムを介して巻着けられた中間円筒体を説明する斜視図、（ｂ）は内側円筒体に担体樹脂フィルムを介して巻着けられた中間円筒体の長手方向に直交する断面図、（ｃ）は（ｂ）のＣ－Ｃ視断面図である。

【図19】図３の気流センサの製造工程のうち、中間円筒体に外側円筒体を巻き付けられる外側円筒体巻着工程を説明する図であって、（ａ）は中間円筒体の外周に取り着けられた外側円筒体を示す斜視図、（ｂ）は中間円筒体の外周に熱収縮により取り着けられた外側円筒体の長手方向に直交する断面図、（ｃ）は（ｂ）のＣ－Ｃ視断面図である。

【図20】従来の気流センサの構成を説明する断面図であって、図６に相当する図である。

【図21】本発明の他の実施例の気流センサを示す斜視図であって、図５に相当する図である。

【発明を実施するための形態】

【0024】

以下、本発明の一実施例の心拍信号検出装置を、図面に基づいて詳細に説明する。

【実施例】

【0025】

（実施例１）
図１および図２に示すように、生体１０において、肋骨１２、胸骨１４、胸椎１６で囲まれた比較的剛性の高い胸郭１８とその胸郭１８の下方開口部を塞ぐ横隔膜２０とにより隔絶された胸腔内には肺２４および心臓２６が収容されており、拍動による心臓２６の容積変化は、呼吸運動による肺２４の容積変化よりも小さいけれども、運動周期が短いため、肺２４の換気波形に明確に重畳されるので、生体１０の気管２８内を通過する気体流速または気体流量である呼吸波形（換気波形）を高精度で検出すれば、それから心拍信号が抽出される点に着目した。以下、詳細に説明する。

【0026】

図３は、本発明の一実施例の心拍信号検出装置３０の構成、および心拍信号検出装置３０に備えられた電子制御装置４０の機能をそれぞれ説明する図である。心拍信号検出装置３０は、生体１０の気管２８内に挿入された気管内挿管チューブ３４に装着された気流センサ３６と、気流センサ３６からの信号に基づいて気流センサ３６を通過する気体流量に対応する計測信号ＳＭを出力する気体流速計測回路３８と、その気体流速計測回路３８から出力された計測信号ＳＭから心臓２６の容積変化を表す心拍信号ＳＨを抽出する電子制御装置４０と、電子制御装置４０による信号処理結果である心拍数、心拍信号ＳＨの波形、呼吸波形、心拍波形の評価等を表示する表示装置７６とを、備えている。

【0027】

気流センサ３６は、図３では気管内挿管チューブ３４の基部に装着されているが、生体１０の気管２８内を通過する気体流量を検出するものであればよいので、気管内挿管チューブ３４の中間部位或いは出口や、その気管内挿管チューブ３４と人工呼吸器４２との間を接続するフレキシブル管や接続アダプタ内に設けられていてもよい。また、図４に示されている生体１０の鼻および口を覆うマスク４４や、そのマスク４４と人工呼吸器４２との間を接続するフレキシブル管や接続アダプタ内に気流センサ３６が設けられていてもよい。図３および図４において、人工呼吸器４２は必要に応じて接続されるものであり、必ずしも設けられていなくてもよい。

【0028】

気流センサ３６は、本発明の流れ測定装置として機能している。図５は、気流センサ３６の機械的構成の一例を示す斜視図であり、図６は気流センサ３６の長手方向に対して直交する断面図であり、図７は、図６のＶＩＩ－ＶＩＩ視断面図である。図５、図６および図７に示すように、気流センサ３６は、気管内挿管チューブ３４と人工呼吸器４２とに接続可能な３層構造の円管体から構成されている。なお、図７には、被測定流体である気流の流通方向ＡＦが矢印にて示されている。

【0029】

また、気流センサ３６は、内側円筒体５０と担体樹脂フィルム５２と中間円筒体５８と外側円筒体６０とを含む。内側円筒体５０は、径方向に貫通する第１貫通穴４８および図示しない第２貫通穴が局所的に形成されている。担体樹脂フィルム５２は、内側円筒体５０の外周面に巻き着けられている。担体樹脂フィルム５２の内周面には、１つのマイクロヒータ素子ＭＨと、２つのマイクロ風向素子ＭＤ１、ＭＤ２および温度補償抵抗素子ＴＨを有し、１つのマイクロヒータ素子ＭＨと、２つのマイクロ風向素子ＭＤ１、ＭＤ２が第１貫通穴４８内に位置するように且つ温度補償抵抗素子ＴＨが第２貫通穴４９内に位置するようにセンサ回路パターンＣＣが形成されている。中間円筒体５８は、内側円筒体５０の外周面との間に担体樹脂フィルム５２を挟む状態で内側円筒体５０に装着され、担体樹脂フィルム５２のうちセンサ回路パターンＣＣの１つのマイクロヒータ素子ＭＨと、２つのマイクロ風向素子ＭＤ１、ＭＤ２が位置する部位および温度補償抵抗素子ＴＨが位置する部位のそれぞれの裏面に局所的に形成された一対の空洞用貫通穴５４および５５と第１端子取出用貫通穴５６とを有している。外側円筒体６０は、第２端子取出用貫通穴５７を有し、中間円筒体５８に形成された一対の空洞用貫通穴５４および５５を塞ぐように中間円筒体５８の外側に装着されている。

【0030】

そして、内側円筒体５０と中間円筒体５８との間から端子取出用貫通穴５６を通して導出された担体樹脂フィルム５２のセンサ端子部６２が、内側円筒体５０の外周面と中間円筒体５８の内周面のうち空洞用貫通穴５４と端子取出用貫通穴５６との間の部分周面との間で挟圧されている。これにより、内側円筒体５０と中間円筒体５８との間が封止された状態で、内側円筒体５０と中間円筒体５８との間から端子取出用貫通穴５６を通して導出されるようになっている。

【0031】

内側円筒体５０と中間円筒体５８との間から端子取出用貫通穴５６を通して導出された担体樹脂フィルム５２のセンサ端子部６２には、エナメル線、リード線、フレキシブル配線およびリボン配線などから成る導線６４の端が、異方性導電膜或いは導電性ペーストを介して電気的に接続されている。その導線６４は、気流センサ３６の長手方向に沿って配設されている。異方性導電膜は、たとえば、金メッキされたニッケル粒子の上に絶縁層を被覆させた微細な金属粒子を熱硬化性樹脂に混合したものを膜状に成形したものであり、圧力が加えられた部分が選択的に導電性となる。

【0032】

気流センサ３６は、たとえば５０ｍｍ程度の長さ、１１．２ｍｍ程度の外径を有している。内側円筒体５０は、たとえば９．７ｍｍ程度の外径および１ｍｍ程度の厚みを有するフッ素樹脂チューブから構成され、中間円筒体５８および外側円筒体６０よりも高い剛性を備えている。中間円筒体５８および外側円筒体６０は、たとえば０．７５ｍｍ程度の厚みを有するたとえばテフロン（登録商標）製の熱収縮チューブから構成されている。

【0033】

担体樹脂フィルム５２は、たとえばポリイミド樹脂やパラキシリレン系樹脂等の樹脂フィルム、好適には、熱応答性を高めるために、たとえば０．６μｍ～１５．０μｍの薄膜状樹脂フィルムから構成される。担体樹脂フィルム５２上のセンサ回路パターンＣＣは、たとえば図８に示すように、担体樹脂フィルム５２上の薄膜からホトリソグラフィーにより形成されている。センサ回路パターンＣＣは、マイクロヒータ素子ＭＨと、２つのマイクロ風向素子ＭＤ１、ＭＤ２および温度補償抵抗素子ＴＨが、担体樹脂フィルム５２のセンサ端子部６２にそれぞれ平行に配設された８本の端子のうちの一対の端子にそれぞれ接続されている。

【0034】

マイクロヒータ素子ＭＨと、２つのマイクロ風向素子ＭＤ１、ＭＤ２および温度補償抵抗素子ＴＨは、抵抗温度係数ＴＣＲが相互に類似するように、同一プロセス且つ同一材料により形成されている。マイクロヒータ素子ＭＨは、風速或いは風量を検出するために用いられ、マイクロ風向素子ＭＤ１およびＭＤ２は順流および逆流の流量を検出し、風向を検出するために用いられる。

【0035】

温度補償抵抗素子ＴＨは気体温度によるセンサ出力の変動を補償するためのものである。温度補償抵抗素子ＴＨの抵抗値は、温度補償抵抗素子ＴＨにより気流温度を高精度に検出することを意図して温度補償抵抗素子ＴＨの自己発熱を抑制するために、マイクロヒータ素子ＭＨの抵抗値に比較して１０倍程度に高く設定されている。センサ端子部６２の先端には、センサ回路パターンＣＣの複数の端子パッド６５が設けられており、それ等複数の端子パッド６５が後述のブリッジ回路６６に接続されている。

【0036】

図９は、気体流速計測回路３８の一部であって、マイクロヒータ素子ＭＨおよび温度補償抵抗素子ＴＨを用いて風速或いは風量を測定する定温度型測定回路を示している。一対のマイクロ風向素子ＭＤ１およびＭＤ２を用いて風向を検出するために用いられる測定回路は省略されている。図９において、気体流速計測回路３８は、４つの抵抗器Ｒ１、Ｒ２、温度補償抵抗素子ＴＨから構成される抵抗器Ｒｃ、およびマイクロヒータ素子ＭＨから構成される抵抗器Ｒｈから構成され、ブリッジ電源電圧Ｖｓが印加されるブリッジ回路６６と、ブリッジ回路６６の出力電圧Ｖｏｕｔを帰還増幅器６８で増幅し、その信号に応じた電流をトランジスタ７０にてブリッジ回路６６にブリッジ電源電圧Ｖｓとして加える。上記ブリッジ電源電圧Ｖｓと上記出力電圧Ｖｏｕｔの差ΔＶが気流速度に対応している。

【0037】

以上のように構成された気体流速計測回路３８において、ブリッジ回路６６ａの平衡状態から急に気体流速が増加すると、マイクロヒータ素子ＭＨの温度が低下してその抵抗値が減少するので、ブリッジ回路６６を当初の平衡状態に戻すように帰還増幅器６８によってブリッジ電源電圧Ｖｓが増加させられ、マイクロヒータ素子ＭＨの温度が上昇させられ、マイクロヒータ素子ＭＨの温度が定温度に維持される。

【0038】

気体流量ＦＲ（ｃｃ／ｍｉｎ）あるいは（Ｌ／ｍｉｎ）は、たとえば図１０に示す予め求められた校正曲線すなわち気体流量ＦＲ（Ｌ／ｍｉｎ）とブリッジ回路の電圧ΔＶの自乗値との関係から、ブリッジ回路６６の電圧ΔＶに基づいて気体流量ＦＲが算出される。なお、上記気体流量ＦＲ（Ｌ／ｍｉｎ）を気流センサ３６内の流通断面積Ｓ（定数）で除算することで、気体流速ＦＳ（ｃｍ／ｓｅｃ）もしくは（ｍ／ｓｅｃ）が得られる。図１０において、黒丸印は気流の前進方向（吸気方向）、白丸印は気流の後進方向（呼気方向）の予め測定された測定点を示している。また、実線はキングの理論モデル式を示す曲線である。この曲線は各測定点を表すものであるので、校正曲線として用いられる。

【0039】

図３に戻って、電子制御装置４０は、予めＲＯＭ或いはＲＡＭに記憶されたプログラムをＣＰＵが実行する形式の所謂マイクロコンピュータから構成されており、その電子制御装置４０は制御機能手段として機能し、その制御機能手段は、以下の気体流算出制御部７０、波形解析制御部７２、および心拍信号評価制御部７４を備え、信号処理結果である心拍数、心拍信号ＳＨの波形、呼吸波形、心拍波形の評価等を表示装置７６の画面に表示させる。

【0040】

気体流算出制御部７０は、図１０に示される、気流センサ３６内を流れる気体流量ＦＲ（Ｌ／ｍｉｎ）とブリッジ回路の電圧ΔＶの自乗値との関係（校正曲線）から、気体流速計測回路３８から出力されるブリッジ回路の電圧ΔＶ（気体流速信号）に基づいて気体流量ＦＲ（Ｌ／ｍｉｎ）を算出し、その気体流量ＦＲの変化波形、すなわち呼吸運動を反映する肺気量を表す呼吸信号ＳＲを出力する。図１１の呼吸信号ＳＲは、呼吸に同期した気体流量ＦＲの周期的変化すなわち生体の肺２４の呼吸波形を基本的に示しているが、心拍に同期した小さな脈動が重畳されている。図１２は、呼吸信号ＳＲを周波数解析することにより得られた周波数毎の信号強度を示すパワースペクトルを示している。

【0041】

波形解析制御部７２は、呼吸信号ＳＲが表わす呼吸波形よりも高い基本周波数を有する心拍波形の周波数的特徴に基づいて、心拍波形が重畳する上記呼吸信号ＳＲから心拍波形を示す心拍信号ＳＨを抽出する。波形解析制御部７２は、たとえば、心臓２６の拍動に同期して呼吸信号ＳＲに重畳する心拍信号ＳＨが表す波形の周波数解析をフーリエ変換により実行して、図１２に示されるようにその心拍信号ＳＨの周波数スペクトルに現れる心拍信号ＳＨの周波数成分である基本周波数ｆ０、第１高調波ｆ１、第２高調波ｆ２、第３高調波ｆ３を予め求め、図１３に示すように、それら周波数成分から逆フーリエ変換を用いて心拍信号ＳＨを合成する。なお、図１２および図１３の波形はラットから得られたものである。

【0042】

また、波形解析制御部７２は、気流センサ３６から出力された呼吸信号ＳＲから、その呼吸信号ＳＲに重畳する生体１０の心臓２６の拍動に同期する周波数成分を除去し、すなわち心拍信号ＳＨを除去し、生体１０の胸郭１８および横隔膜２０由来の肺気量成分を表す換気成分信号ＳＲ０を出力する。波形解析制御部７２は、呼吸信号ＳＲをたとえば心拍信号ＳＨを構成する周波数成分より低い周波数を通過させるローパスフィルタ或いはバンドパスフィルタを通過させることにより、生体１０の胸郭１８および横隔膜２０由来の肺気量成分を表す換気成分信号ＳＲ０を出力する。或いは、波形解析制御部７２は、気流センサ３６から出力された呼吸信号ＳＲの周波数スペクトルからそれを構成する周波数成分を抽出し、その周波数成分から逆フーリエ変換により、心拍信号ＳＨが重畳しない、生体１０の胸郭１８および横隔膜２０由来の肺気量成分を表す換気成分信号ＳＲ０を出力する。

【0043】

心拍信号評価制御部７４は、心拍信号ＳＨの発生周期から生体１０の心拍数ＨＲを算出し、たとえばその心拍数ＨＲが予め設定された基準範囲の上限値或いは下限値から外れた場合に異常判定を行ない、その心拍数ＨＲの異常を表示装置７６の画面から出力させる。また、心拍信号評価制御部７４は、心拍信号ＳＨの振幅値Ａ０を算出し、たとえばその振幅値Ａ０が予め設定された基準範囲の上限値或いは下限値から外れた場合に異常判定を行ない、その振幅値Ａ０の異常を表示装置７６の画面から出力させる。これにより、心拍数を変化させる変時作用を有する循環器系の薬の薬効だけでなく、心拍出量を変化させる変力作用を有する循環器系の薬の薬効を、評価できる。特に、ＥＣＧ（心電図）では不可能であった心拍出量を変化させる変力作用を有する循環器系の薬の薬効を評価できる利点がある。

【0044】

また、心拍信号評価制御部７４は、波形解析制御部７２により解析された心拍信号ＳＨに基づいて心臓２６を構成する２房２室の機能異常、或いは解剖学的異常を評価し、異常状態を示す表示を表示装置７６の画面から出力させる。この心拍信号評価制御部７４は、たとえば、波形解析制御部７２により算出された心拍信号ＳＨが表す心拍波形と予め記憶された複数種類の異常評価パターンとの相関係数Ｃを算出し、その相関係数Ｃが予め設定された判定値を超えた異常評価パターンが示す、心臓２６を構成する２房２室の機能異常、或いは解剖学的異常を決定し、且つその異常の程度を評価する。心拍信号ＳＨが示す心拍波形は、心臓２６を構成する２房２室の容量変化の総和を表すものであるので、容積変化のタイミングが異なるその２房２室のいずれかの機能異常や、解剖学的な異常情報を反映しているからである。また、人工呼吸管理下において、特に、呼気終末期に大気圧以上の圧力をかけることで、肺胞虚脱を防止し肺酸素化を改善しようとする呼気終末陽圧（Ｐｏｓｉｔｉｖｅ ｅｎｄ ｅｘｐｉｒａｔｏｒｙ ｐｒｅｓｓｕｒｅ：ＰＥＥＰ）が採用されている場合には、肺胞の圧力はそれに接する心臓２６の容積の拡張を制限し、血行動態に影響を及ぼすことが考えられるが、このような状態を反映する異常評価パターンと心拍信号ＳＨが表す心拍波形との相関係数に基づいて心臓２６の容積の拡張が制限される異常評価が行なわれる。

【0045】

図１４は、電子制御装置４０の制御作動の要部、すなわち心拍信号検出／評価ルーチンを説明するフローチャートである。気体流算出制御部に対応するステップＳ１（以下、ステップを省略する）では、気体流速計測回路３８のブリッジ回路の電圧ΔＶが、生体１０の少なくとも１呼吸周期以上の期間において読み込まれる。

【0046】

次に、気体流算出制御部７０に対応するＳ２において、たとえば図１０に示される、気流センサ３６内を流れる気体流量ＦＲ（Ｌ／ｍｉｎ）と、気体流速計測回路３８のブリッジ回路の電圧ΔＶの自乗値ΔＶ^２との間の予め記憶された関係から、気流センサ３６を通る実際の気体流速を反映する気体流速計測回路３８のブリッジ回路の電圧ΔＶの自乗値ΔＶ^２に基づいて気体流量ＦＲが算出されるとともに、その気体流量ＦＲの変化波形すなわち呼吸波形を表す呼吸信号ＳＲが算出される。

【0047】

次いで、波形解析制御部７２に対応するＳ３において、呼吸信号ＳＲよりも高い基本周波数を有する心拍波形の周波数的特徴に基づいて、心拍波形が重畳する上記呼吸信号ＳＲから心拍波形を示す心拍信号ＳＨが抽出される。たとえば、心臓２６の拍動に同期して呼吸信号ＳＲに重畳する心拍信号ＳＨが表す波形の周波数解析をフーリエ変換により実行されて、図１２に示されるようにその心拍信号ＳＨの周波数スペクトルに現れる心拍信号ＳＨの周波数成分である基本周波数ｆ０、第１高調波ｆ１、第２高調波ｆ２、第３高調波ｆ３が予め求められ、図１３に示すように、それら周波数成分から逆フーリエ変換を用いて心拍信号ＳＨが合成される。上記呼吸信号ＳＲに重畳する心拍信号ＳＨは、たとえばＥＣＧ波形をトリガとして採取される。

【0048】

また、気流センサ３６から出力された呼吸信号ＳＲから、その呼吸信号ＳＲに重畳する生体１０の心臓２６の拍動に同期する周波数成分が除去され、すなわち心拍信号ＳＨが除去され、生体１０の肺２４による容積変化に対応する気体流量ＦＲの変化のみを示す呼吸波形を表す、心拍信号ＳＨが重畳しない生体１０の胸郭１８および横隔膜２０由来の肺気量成分を表す換気成分信号ＳＲ０が算出される。

【0049】

そして、呼吸信号ＳＲをたとえば心拍信号ＳＨを構成する周波数成分より低い周波数を通過させるローパスフィルタ或いはバンドパスフィルタを通過させることにより、呼吸信号ＳＲから心拍信号ＳＨを除去して、心拍信号ＳＨが重畳しない生体１０の胸郭１８および横隔膜２０由来の肺気量成分を表す換気成分信号ＳＲ０が算出される。或いは、気流センサ３６から出力された呼吸信号ＳＲの周波数スペクトルからそれを構成する周波数成分が抽出され、その周波数成分から逆フーリエ変換により、心拍信号ＳＨが重畳しない生体１０の胸郭１８および横隔膜２０由来の肺気量成分を表す換気成分信号ＳＲ０が算出される。

【0050】

次に、心拍信号評価制御部７４に対応するＳ４では、心拍信号ＳＨの発生周期から生体１０の心拍数ＨＲが算出し、たとえばその心拍数ＨＲが予め設定された基準範囲の上限値或いは下限値から外れた場合に異常判定が行われる。また、心拍信号ＳＨの振幅値Ａが算出され、たとえばその振幅値Ａが予め設定された基準範囲の上限値或いは下限値から外れた場合に心拍出量の異常判定が行なわれる。また、波形解析制御部７２により解析された心拍信号ＳＨに基づいて心臓２６を構成する２房２室の機能異常、或いは解剖学的異常が評価される。たとえば、心拍信号ＳＨが表す心拍波形と予め記憶された複数種類の異常評価パターンとの相関係数Ｃが算出され、その相関係数Ｃが予め設定された判定値を超えた異常評価パターンが示す、心臓２６を構成する２房２室の機能異常、或いは解剖学的異常が決定し、且つその異常の程度が評価される。

【0051】

そして、Ｓ５では、心拍数ＨＲの異常、振幅値Ａ０（心拍出量）の異常、心臓２６を構成する２房２室の機能異常、或いは解剖学的異常が、表示装置７６の画面から出力される。これにより、心拍数を変化させる変時作用を有する循環器系の薬の薬効だけでなく、心拍出量を変化させる変力作用を有する循環器系の薬の薬効を、評価できる。特に、ＥＣＧ（心電図）では不可能であった心拍出量を変化させる変力作用を有する循環器系の薬の薬効を評価できる利点がある。また、人工呼吸管理下において、特に、呼気終末期に大気圧以上の圧力をかけることで、肺胞虚脱を防止し肺酸素化を改善しようとする呼気終末陽圧（Ｐｏｓｉｔｉｖｅ ｅｎｄ ｅｘｐｉｒａｔｏｒｙ ｐｒｅｓｓｕｒｅ：ＰＥＥＰ）が採用されている場合には、肺胞の圧力はそれに接する心臓２６の容積の拡張を制限し、血行動態に影響を及ぼすことが考えられるが、このような状態を反映する異常評価パターンと心拍信号ＳＨが表す心拍波形との相関係数に基づいて心臓２６の容積の拡張が制限される異常評価が行なわれる。

【0052】

図１５は、気流センサ３６の製造工程のうち、担体樹脂フィルム５２上にセンサ回路パターンＣＣを形成する工程を示している。図１５において、レジスト塗着工程Ｐ１では、１２．５μｍ程度の厚みを有するポリイミド樹脂製の担体樹脂フィルム５２の上に、ホトレジストがスピンコートにより塗布される。次いで、露光・現像工程Ｐ２では、センサ回路パターンＣＣと同じパターンのマスクを介して露光した後、センサ回路パターンＣＣと同じパターンと同じパターンの未露光部分が洗浄により予め除去される。次にスパッタ工程Ｐ３において、銅、アルミニウム、金、白金、クロム等の金属、好適には金をスパッタしてレジストが除去された部分を含めて金の薄膜が一面に固着される。そして、レジスト除去工程Ｐ４において、レジストが除去されることで、担体樹脂フィルム５２上のうちの予めレジストが除去されている部分に金の薄膜から成るセンサ回路パターンＣＣが形成される。

【0053】

図１６から図１９は、気流センサ３６の製造工程を説明する図である。図１６は、第１貫通穴４８と第２貫通穴４９が形成された内側円筒体５０を容易する工程を示している。図１６（ａ）は内側円筒体５０を示す斜視図であり、図１６（ｂ）は内側円筒体５０の長手方向に直交する断面図であり、図１６（ｃ）は内側円筒体５０の中心線と第１貫通穴４８とを通る面の断面図、すなわち図１６（ｂ）のＣ－Ｃ視断面図である。

【0054】

図１７は、内側円筒体５０に形成された第１貫通穴４８と第２貫通穴４９との枠内にセンサ回路パターンＣＣのマイクロヒータ素子ＭＨと２つのマイクロ風向素子ＭＤ１、ＭＤ２と温度補償抵抗素子ＴＨとが入るように、好適には予め塑性変形により湾曲させられた担体樹脂フィルム５２をセンサ回路パターンＣＣが形成された表面を内側にして内側円筒体５０の外周面のうちの半周程度に巻き着けてたとえばシリコンオイルにより密着させる巻付工程を示している。なお、センサ回路パターンＣＣは、担体樹脂フィルム５２の外側（外周）に形成されていてもよい。このようにしても若干の感度の低下はあるものの、一応の機能が得られる。

【0055】

図１７（ａ）は担体樹脂フィルム５２が巻き着けられた内側円筒体５０を示す斜視図であり、図１７（ｂ）は担体樹脂フィルム５２が巻き着けられた内側円筒体５０の長手方向に直交する断面図であり、図１７（ｃ）は担体樹脂フィルム５２が巻き着けられた内側円筒体５０の中心線と第１貫通穴４８とを通る面の断面図、すなわち図１７（ｂ）のＣ－Ｃ視断面図である。

【0056】

図１８は、内側円筒体５０に巻き着けられた担体樹脂フィルム５２の内面に形成されたセンサ回路パターンＣＣのマイクロヒータ素子ＭＨと２つのマイクロ風向素子ＭＤ１、ＭＤ２と温度補償抵抗素子ＴＨとが、中間円筒体５８に形成された貫通穴５４と５５との枠内に入るように、中間円筒体５８が熱収縮により内側円筒体５０に巻き着けられる中間円筒体巻着工程を示している。これにより、担体樹脂フィルム５２が中間円筒体５８と内側円筒体５０との間に挟圧される。このとき、内側円筒体５０と中間円筒体５８との間から端子取出用貫通穴５６を通して導出された担体樹脂フィルム５２のセンサ端子部６２が、内側円筒体５０の外周面と中間円筒体５８の内周面のうち空洞用貫通穴５４と端子取出用貫通穴５６との間の部分周面との間で挟圧され、封止されている。

【0057】

図１８（ａ）は内側円筒体５０の外周に担体樹脂フィルム５２を介して熱収縮により取り着けられた中間円筒体５８を示す斜視図であり、図１８（ｂ）は内側円筒体５０の外周に担体樹脂フィルム５２を介して熱収縮により取り着けられた中間円筒体５８の長手方向に直交する断面図であり、図１８（ｃ）は内側円筒体５０の外周に担体樹脂フィルム５２を介して熱収縮により取り着けられた中間円筒体５８の中心線と第１貫通穴４８および空洞用貫通穴５４とを通る面の断面図、すなわち図１８（ｂ）のＣ－Ｃ視断面図である。

【0058】

図１９は、内側円筒体５０の外周に担体樹脂フィルム５２を介して熱収縮により取り着けられた中間円筒体５８の外周に、中間円筒体５８の第１端子導出穴５６から第２端子導出穴５７が周方向に所定距離ずれるように外側円筒体６０が熱収縮により巻着けられる外側円筒体巻着工程を示している。これにより、中間円筒体５８の空洞用貫通穴５４および５５が外側円筒体６０によって閉じられて、空洞用貫通穴５４および５５内に熱絶縁用の密閉された空洞（キャビティ）が形成される。そして、外側円筒体６０の第２端子取出用貫通穴５７から導出されたセンサ端子部６２に、異方性導電膜あるいは導電ペーストまたは導電性接着剤により導線６４が電気的に接続された後、パリレン蒸着装置を用いてパリレンＣで全体が被覆される。

【0059】

図１９の（ａ）は内側円筒体５０の外周に取り着けられた中間円筒体５８の外周に熱収縮により取り着けられた外側円筒体６０を示す斜視図であり、図１９（ｂ）は内側円筒体５０の外周に取り着けられた中間円筒体５８の外周に熱収縮により取り着けられた外側円筒体６０の長手方向に直交する断面図であり、図１９（ｃ）は内側円筒体５０の外周に取り着けられた中間円筒体５８の外周に熱収縮により取り着けられた外側円筒体６０の中心線と第１貫通穴４８および空洞用貫通穴５４とを通る面の断面図、すなわち図１９（ｂ）のＣ－Ｃ視断面図である。

【0060】

図２０は、従来の２層構造の気流センサ１３６を説明する断面図である。気流センサ１３６は、センサ回路１４２のうちのヒータ素子１３８等を、ホトリソグラフィーを応用して可撓性の回路基板フィルム１４０上に微小厚みに形成されたセンサ回路１４２が円筒状ケース１４４の内周面に装着されていて、そのセンサ回路１４２内のヒータ素子１３８等の円筒状ケース１４４の内周面に対応する局所的部位に空洞形成用貫通穴が１４６形成されてヒータ素子１３８等を熱的に絶縁する空洞（キャボティ）が設けられている。これにより、ヒータ素子１３８等に対する周辺の熱的ノイズの伝達およびそれの影響が抑制されることで、流れの測定精度が確保されるようになっている。

【0061】

このように構成された気流センサ１３６では、たとえば図２０に示されるように、センサ回路１４２が形成された担体樹脂フィルム１４０の一部に形成されたセンサ端子部１４８を外部へ取り出すために、円筒体ケース１４４に形成された空洞形成用貫通穴が１４６を通り且つ円筒状ケース１４４の外周に密着状態で巻き付けられた外側円筒体に形成された切れ目（スリット）１５０を通して外部へ取り出され、位置固定の測定回路に接続される。しかしながら、円筒状ケース１４４の内外に差圧が存在する場合には、上記の切れ目１５０を通して流体が漏れ出て円筒状ケース１４４内を流通する流体に乱れが発生し、測定精度が低下する可能性があった。また、円筒体ケース１４４の内周面にセンサ回路１４２が形成された担体樹脂フィルム１４０が貼り付けられ、センタ回路１４２のヒータ素子（抵抗体）１３８等が円筒体ケース１４４内を流通する被測定流体と触れるようになっているが、そのヒータ素子（抵抗体）１３８等およびそれを支持する担体樹脂フィルム１４０の厚みによって被測定流体に乱れが発生し、小径となるほど測定精度が低下する一因となっていた。

【0062】

上述のように、本実施例の気流センサ３６によれば、マイクロヒータ素子ＭＨ、２つのマイクロ風向素子ＭＤ１、ＭＤ２および温度補償抵抗素子ＴＨは内側円筒体５０に局所的に形成された第１貫通穴４８や第２貫通穴４９内に収容されるので、内側円筒体５０内を流通する流体の流れに乱れが生じ難くなる。また、内側円筒体５０と中間円筒体５８との間から第１端子取出用貫通穴５６および第２端子取出用貫通穴５７を通して導出された担体樹脂フィルム５２のセンサ端子部６２は、空洞用貫通穴５４と第１端子取出用貫通穴５６との間の周方向部位において内側円筒体５０と中間円筒体５８の外周面との間で挟圧されていて、内側円筒体５０内の流体の漏れが好適に防止される。これらにより、内側円筒体５０内を流れる流体の流れを高精度で計測可能となる。

【0063】

また、本実施例の気流センサ３６によれば、担体樹脂フィルム５２のセンサ端子部６２には、センサ回路パターンＣＣの端子パッド６５が備えられ、端子パッド６５に接続された複数本の導線６４がセンサ端子部６２から気流センサ３６の長手方向に沿って導出されている。これにより、センサ回路パターンＣＣのセンサ端子部６２から気流センサ３６の長手方向に沿った導線６４が接続されるので、接続のための容積が小さくされる。

【0064】

また、本実施例の気流センサ３６によれば、担体樹脂フィルム５２の端子パッド６５は、異方性導電膜或いは導電性ペーストを介して導線６４の端部と電気的に接続されている。これにより、センサ回路パターンＣＣの端子パッド６５の線幅および線間隔、およびそれに接続する導線６４の線径および線間隔を大幅に小さくすることができることにある。

【0065】

また、本実施例の気流センサ３６によれば、担体樹脂フィルム５２は、ミクロンオーダの厚みを有するパラキシレン系ポリマーから構成され、担体樹脂フィルム５２の表面に形成されているセンサ回路パターンＣＣの一部であるマイクロヒータ素子ＭＨおよび２つのマイクロ風向素子ＭＤ１、ＭＤ２と、温度補償抵抗素子ＴＨとは、中間円筒体５８に局所的に形成された空洞用貫通穴５４および５５内にそれぞれ位置させられている。このため、中間円筒体５８に形成された空洞用貫通穴５４および５５に位置させられているマイクロヒータ素子ＭＨ、２つのマイクロ風向素子ＭＤ１、ＭＤ２および温度補償抵抗素子ＴＨはミクロンオーダの厚みを有する担体樹脂フィルム５２により担持されていて、マイクロヒータ素子の熱容量が大幅に小さくなるので、流速測定において桁違いの高い応答性が得られる。

【0066】

また、本実施例の気流センサ３６によれば、センサ回路パターンＣＣに設けられたマイクロヒータ素子ＭＨおよび被測定流体の温度変化を補償するための温度補償抵抗素子ＴＨを４つの抵抗器の一部として有するホイートストンブリッジ回路６６を備える定温度駆動回路から成る気体流速計測回路３８を含むことにある。これにより、被測定流体の温度変化に拘わらず、正確な測定が可能となる。

【0067】

また、本実施例の電子制御装置４０によれば、波形解析制御部７２により、気体流算出制御部７０から出力された呼吸信号からその呼吸信号に重畳する前記生体の心臓の拍動に同期する周波数成分が抽出され、その拍動を表す心拍信号が出力される。このため、その心拍信号を用いることにより、生体に貼着するＥＣＧ電極を用いることなく、生体の心臓の拍出を表す心拍信号を容易に検出することができる。すなわち、皮膚が弱く、心電計測を目的として上記ＥＣＧ電極を長時間皮膚に貼りつけることが難しい乳幼児であっても、容易に心拍信号を得ることができる。また、実際の心臓の容積変化すなわち心拍出量を反映した心拍信号を得ることができるので、心電誘導波形を用いる従来に比較して、心臓の拍動の有無を高い信頼性で確認でき、救急救命現場での医療処置が速やかに行なわれ得るとともに、心拍数を変化させるだけでなく心拍出量を変化させる循環器系の薬の臨床的な評価が可能となるという効果も得られる。

【0068】

（実施例２）
次に、本発明の他の実施例の気流センサ９０を説明する。なお、以下の説明において実施例１と共通する部分には同一の符号を付して説明を省略する。

【0069】

図２１は、気流センサ９０を示す斜視図である。気流センサ９０は、前述の気流センサ３６に隣接して、内側円筒体５０を流通する流体の温度を、色変化を呈する感温フィルム９８を用いて検知する感温フィルム検知部９２が加えられることにより構成されている。感温フィルム検知部９２は、中間円筒体５８および外側円筒体６０が周方向に帯状に除去されることで内側円筒体５０が露出させられた環状溝９４と、環状溝９４の溝底に対応する部位に位置する内側円筒体５０に形成された複数個の貫通穴９６と、環状溝９４の開口を塞ぐように巻き付けられた帯状の感温フィルム９８と、感温フィルム９８の幅方向の両端部を固定するために外側円筒体６０の環状溝９４の両側部位に巻き付けられた一対の感温フィルム固定帯１００とを備えている。感温フィルム９８と内側円筒体５０との間には、貫通穴９６を通して内側円筒体５０内と連通する空間が形成されている。

【0070】

感温フィルム９８は、数μｍ乃至十μｍ程度の厚みを有する薄膜樹脂フィルム上に液状の示温インクが塗布されることにより構成され、熱容量が低減されている。たとえば、薄膜樹脂フィルムが５μｍ、示温インクの塗布厚みが６．８μｍの場合、応答時間が３７３ｍｓであるので、ヒトの呼吸周期３．３ｓに対して十分な応答特性を備えることが確認されている。

【0071】

示温インクは、生体の呼気温度と吸気温度（室温）との間に色が変化するものが選択されている。たとえば３３℃で色が消色するタイプの示温インクが用いられる。これにより、生体の呼吸に応じて感温フィルム９８の色が周期的に変化することで、エネルギーレスで呼吸状態が簡単に検知されるようになっている。

【0072】

以上、本発明の実施例を説明したが、本発明はその他の態様においても適用される。

【0073】

たとえば、前述の実施例の気流センサ３６は、気管内挿管チューブ３４やマスク４４のフレキシブル管等に接続されて用いられるが、径および長さを小さく構成することにより、カテーテルを用いて生体の気道内に挿入して用いられてもよい。

【0074】

前述の実施例の気流センサ３６は、生体の呼気および吸気の気流を測定するものであったが、被測定流体は液体であってもよい。たとえば、点滴装置の輸液管路等に接続されて輸液の流速を測定するものであってもよいし、生体内に挿入されて、尿路内の流速、血管内の流速、輸液の流速を検出するために用いられてもよい。

【0075】

また、前述の実施例の気流センサ３６は、医療目的で生体の呼気および吸気の気流を測定する医療用であったが、必ずしも医療用でなくてもよく、医療分野とは異なる用途に用いられてもよい。

【0076】

なお、上述したのはあくまでも本発明の一実施例であり、本発明はその主旨を逸脱しない範囲において種々変更が加えられ得るものである。

【符号の説明】

【0077】

１０：生体
１２：肋骨
１４：胸骨
１６：胸椎
１８：胸郭
２０：横隔膜
２４：肺
２６：心臓
２８：気管
３０：心拍信号検出装置
３４：気管内挿チューブ
３６：気流センサ（流れ測定装置）
３８：気体流速計測回路
４０：電子制御装置
４２：人工呼吸器
４４：マスク
４８：第１貫通穴
４９：第２貫通穴
５０：内側円筒体
５２：担体樹脂フィルム
５４：空洞用貫通穴
５５：空洞用貫通穴
５６：第１端子取出用貫通穴（端子取出用貫通穴）
５７：第２端子取出用貫通穴（端子取出用貫通穴）
５８：中間円筒体
６０：外側円筒体
６２：センサ端子部
６４：導線
６５：端子パッド
６６：ブリッジ回路
６８：帰還増幅器
７０：気体流算出制御部
７２：波形解析制御部
７４：心拍信号法科制御部
７６：表示部
９０：気流センサ（流れ測定装置）
９２：感温フィルム検知部
９４：環状溝
９６：貫通穴
９８：感温フィルム
ＭＨ：マイクロヒータ素子
ＭＤ１，ＭＤ２：マイクロ風向素子
ＴＨ：温度補償抵抗素子
ＣＣ：センサ回路パターン

【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】