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バブル センサーは、液体が満たされたチューブ内の気泡の存在を検出するために使用されます。医療技術、プロセス制御、製薬、石油産業など、多くの分野で重要な役割を果たします。最も一般的に使用されるセンサーの種類は、超音波またはコンデンサベースです。
超音波センサー
超音波センサーは、気泡を検出するために 2 つの技術を使用します。1 つは、トランスデューサーから流体を介して音波を送信し、2 番目のトランスデューサーで音波を検出する方法です。2 番目の方法はパルスエコーです。音波は流体に送信され、反射され、送信した同じトランスミッターによって受信されます。これらの方法の両方で、気泡は音の速度、減衰、散乱に影響を与えるため、簡単に検出されます。[1]
静電容量センサー
静電容量センサは製造が容易で小型化が可能なため、多くの産業で利用されており、プリント基板上に効率的に設計できる。[2] コンデンサは2つの平行電極で構成され、静電容量は次のように計算される。
C =εA/d (1)
ここで、εは誘電体媒体の誘電率、Aは電極の断面積、dは電極間の距離です。液体は気体よりも誘電率が高く、液体で満たされたチューブ内に気泡があると静電容量が減少し、出力電圧が上昇します。[3]気泡のサイズは測定された静電容量と反比例します。表1は、研究されている特定の静電容量センサーの特性の例を示しています。[4]
表1 特定の静電容量センサの特性例
体外血液回路での使用
体外血液回路（ECBC）を使用するさまざまな医療処置では、血液中の気泡の検出が患者の安全にとって極めて重要です。[5]心臓や脳に血液を供給する動脈内の気泡は、重傷や死亡を引き起こす可能性があります。ECBCでは、心臓に血液を供給する動脈ポンプに気泡センサーが取り付けられています。検出された気泡のサイズに応じて、ポンプはさまざまな方法で反応します。センサーにより、オペレーターは検出する気泡のサイズのしきい値を設定できます。気泡がしきい値を下回ると、マイクロバブルアクティビティとしてユーザーに表示されます。しきい値以上の気泡が検出されると、音声と視覚によるアラームが生成され、動脈ポンプが停止します。これにより、心肺バイパスが事実上終了します。バイパスを再開する前に、オペレーターは気泡を特定して除去する必要があります。[6]
参考文献
- ^ WN Bostrom、DD Griffin、RL Kleinberg、KK Liang、「遠隔地および過酷な環境における石油流体用超音波バブルポイントセンサー」、計測科学技術、第16巻、pp. 2336-2343、2005年。
- ^ TV Quoc、TP Quoc、TC Duc、「PCB 技術に基づく空気用静電容量センサー」、IEEE SENSORS 2014 Proceedings。IEEE、2014。
- ^ NP Cheremisinof、流体力学百科事典：第1巻 流れ現象と測定、ヒューストン、テキサス州。
- ^ MGA Ahmed、AB Adam、JO Dennis、「気泡モニタリング用コンデンサデバイス」、International Journal of Electrical & Computer IJECS、第9巻、第10号、12-15頁、2009年。
- ^ バスジャルディン、ヌール・チョリス;プリヤナ、ヨガ。クスプリヤント、クスプリヤント（2013年3月）。 「トリプルモジュール冗長方式を使用したフォールトトレラント気泡センサー」。Telkomnika (テレコミュニケーション コンピューティング エレクトロニクスおよび制御)。11 (1): 71–78。土井: 10.12928/telkomnika.v11i1.884。
- ^ P. Kay および CM Munsch、「体外循環技術」、CRC Press、2004 年。