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JP3526965B2 - 媒体の圧力を測定するための装置及び該装置を使用して圧力測定を行なう方法 - Google Patents

媒体の圧力を測定するための装置及び該装置を使用して圧力測定を行なう方法

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JP3526965B2
JP3526965B2 JP13210895A JP13210895A JP3526965B2 JP 3526965 B2 JP3526965 B2 JP 3526965B2 JP 13210895 A JP13210895 A JP 13210895A JP 13210895 A JP13210895 A JP 13210895A JP 3526965 B2 JP3526965 B2 JP 3526965B2
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pressure
pressure transmitting
transmitting part
medium
opening
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JP13210895A
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ヴァムジードラー ラルフ
ヴォイケ ラルフ
ピーパー ヴァルター
クリストマン−ブラウン ホルスト
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フレセニウス アクチエンゲゼルシャフト
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Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=6519817&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=JP3526965(B2) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by フレセニウス アクチエンゲゼルシャフト filed Critical フレセニウス アクチエンゲゼルシャフト
Publication of JPH07333093A publication Critical patent/JPH07333093A/ja
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    • A61M1/3621—Extra-corporeal blood circuits
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、第１圧力伝達部分に接
触している圧力センサと、圧力を測定しようとする媒体
に触れている第２圧力伝達部分とから成っている、媒体
の圧力を測定するための装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】この種の装置は、透析技術に用いられて
いるように、例へば医療技術において体外循環の血液回
路における圧力を決定するため、種々の形式の媒体の圧
力を測定するのに使用されている。
【０００３】例へば体外循環血液回路内の血液の、循環
路内の媒体の圧力を測定する装置にあっては、該装置が
測定のために媒体の本来の回路からの分岐を必要として
いる場合は不利である。それは、それによって回路の簡
単で見易い直線的な案内が失われてしまい、複数なため
誤操作の可能性が増大しかつ装置の増圧時間が長くかか
るからである。更に分岐を設ける場合には装置の大きな
充填容積が必要である。しかし消極的な安全性の観点か
ら、可能な限り小量の体外循環の血液容積が望まれてい
る。更に、血液回路の分岐内で作業を行い、該分岐に所
定の血液量が保持され、しかも比較的長時間デッドスペ
ース内に留めおかれるような圧力測定方法はこれを採用
することはできない。それは、このような滞留時間の増
加によって、血液の凝固傾向が増大し、かつヘパリン
（Ｈｅｐａｒｉｎ）のような凝集抑制剤の計画的な大量
投与が必要になるからである。
【０００４】これらの欠点は不侵入的装置の場合には除
去される。圧力測定が導管の代りにホースにおいて直接
行われる場合には、充填容積が極く僅か増大するだけで
導管のデッドスペースが省かれている、ホース系の案内
装置を良好に見渡すことができる。
【０００５】例へば血液ホースのようなホースは、弾性
的な特性と共に粘性的な乃至は粘弾性的な特性を有して
いる。弾性的な負荷の後に初期状態が再び達成されるよ
うなことは、粘性的な変化がある場合には存在しない。
ホースにおける絶対圧力測定は、特にホース材料がこの
粘性特性を有しているため困難である。材料の粘性の影
響を最小にする可能性は、圧力測定位置の領域において
厚肉ホースの代りに薄いダイヤフラムを使用することで
ある。しかしその場合は、ダイヤフラムの運動を圧力セ
ンサに伝達するという問題が発生する。別の難しさは、
一般に極めて高い負圧の場合でも検出可能でなければな
らないという事実である。
【０００６】ヨーロッパ特許第 ０ ３５５ ３７３号
明細書によれば流体−圧力−変換器が公知であり、この
場合には測定装置が、クッション状の部体内を流れる流
体の圧力に応じて夫々膨脹又は収縮する、クッション状
部体の膨脹又は収縮を検出している。クッション状部体
の湾曲した表面における測定は、該部体に固定された鉄
プレートの援けを借り、測定装置の先端部に解離可能に
固定された磁石を介して行われている。この装置はコス
ト高である。それは、鉄プレートが媒体によって貫流さ
れる部分に結合されており、従って例へば体外循環の血
液循環路のような使い捨て装置の場合、一回限りの利用
では余りにも経費高につくからである。更にこの種の装
置の感度は、装置に内圧す慣性のために比較的低い。
【０００７】ヨーロッパ特許第 ０ ３３０ ８９１号
明細書には圧力を伝達するための装置が開示されてお
り、この場合は外方ケーシングがダイヤフラムによって
分離された２つの室に分割されており、その内の一方の
室がその圧力を決定されるべき媒体によって貫流されて
おり、他方の室が補助媒体によって貫流されている。そ
の際ダイヤフラムが媒体の圧力変動を補助媒体に伝達
し、該補助媒体において本来の圧力測定が公知の不侵入
形式で行われる。この場合も間接的な処置のためにかつ
慣性に制約されているために、それ程敏感でなく、比較
的緩慢に作動する装置になっている。
【０００８】国際特許第 ９３／２２６４１号明細書に
開示されているような圧力測定装置の場合も、圧力変化
がダイヤフラムを用いて圧力センサに、流体を介して伝
達されるので、上述の欠点が発生している。更にこの装
置は前述の形式と同じ様に比較的複雑で製作技術的にコ
スト高であり、従って両装置はこれを、特に使い捨て系
に使用するということはとても考えられない。
【０００９】ヨーロッパ特許第 ０ ２２０ ７０９号
明細書によれば、ケーシングに不動に結合されて測定さ
れるべき媒体に対してシールされているプレートダイヤ
フラムを備えた圧力受容容器が公知であり、該プレート
ダイヤフラムは測定されるべき圧力を伝達するために測
定部材に結合されている。その際ダイヤフラムのリング
状の領域は原始状態で湾曲しているか又は円錐形に形成
されている。このダイヤフラムの構成は、それ自体で製
作経費が高くつきかつセンサダイヤフラムとホースダイ
ヤフラムとの間の接触を悪化させている。
【００１０】ヨーロッパ特許第 ０ １３０ ４４１号
明細書には伝達液体なしで可能な圧力伝達装置が開示さ
れている。この場合は中空室が両圧力伝達部分の間で真
空ポンプによって吸引され、それによって圧力伝達部分
が接触させられる。更にこの装置は、故障し易く極めて
コスト高であり、従って高価である。更にこの装置はホ
ースを介して連結されているため、流体が測定装置を貫
流しなければならず、従って不侵入装置の上述の欠点を
有している。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、媒体
の圧力を測定するための冒頭で述べた形式の装置を改良
して、該装置を用いて不侵入測定の枠内において簡単な
形式で、正圧と負圧の両者を可能な限り精確かつ迅速に
検出することができるようにすることにある。この装置
は、製作及び取扱いが容易でありかつ使い捨て系に対し
ても適合可能であることを狙っている。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明では、第１圧力伝
達部分がその縁部領域において垂線方向の並進運動の力
作用によって第２圧力伝達部分に対し押圧され、第１及
び第２圧力伝達部分の間の空間が外方に対してシールさ
れかつ可能な限り小さくなるように構成されていて、こ
れによって第２圧力伝達部分に作用する媒体の圧力に対
して第１及び第２圧力伝達部分を同期して運動させ、そ
の結果、圧力センサによる媒体の圧力の直接的な測定を
可能にするようになっていることによって、上記課題を
解決することができた。
【００１３】
【発明の効果】この種の装置を用いて簡単な形式で両圧
力伝達部分間の接触が形成され、該接触によって正圧及
び負圧の、慣性の少ない不侵入測定を実現することがで
きる。
【００１４】本発明の別の構成によれば、第１圧力伝達
部分がその縁部領域において第２圧力伝達部分に対し押
圧され、第１及び第２圧力伝達部分の間の空間が外方に
対してシールされかつ両圧力伝達部分が空気又は液体の
封入なしで直接的に互いに重ねられて位置している。
【００１５】両圧力伝達部分間には真空が存在してい
て、実用上慣性の少ない圧力伝達が実現されている。
【００１６】本発明の構成によれば、第２圧力伝達部分
が開口を有する緊締装置に固定されており、該開口を介
して第２圧力伝達部分が媒体に接触させられているとい
う特徴を有している。
【００１７】これによって使い捨て系にあっては、装置
の使い捨て構成部分を取り換える場合には第２圧力伝達
部分つまりダイヤフラム、並びに緊締装置だけを取り換
えるだけで宜い。この部分はコスト的に有利に製造可能
であり、かつリサイクル用に供給可能である。
【００１８】また第１圧力伝達部分を受容しかつ押圧す
るための案内部が設けられている場合は有利である。
【００１９】センサに接続されている第１圧力伝達部分
を挿入することによって、装置を運転可能にすることが
できる。
【００２０】本発明装置の変化態様によれば、第２圧力
伝達部分が緊締装置内で緊締装置の開口の上に保持され
ている。
【００２１】また圧力センサがばね作用を有する部材を
用いて第１圧力伝達部分に押圧されているように構成さ
れている。
【００２２】本発明によれば同じ様に、第２圧力伝達部
分が緊締リングを用い緊締装置の開口に亘って保持され
ている。
【００２３】更に第２圧力伝達部分が緊締装置の開口の
上に開口の周りにある隆起部によって緊締されている。
【００２４】その際隆起部がＯリングによって形成され
ていても宜い。
【００２５】本発明の枠内で第１圧力伝達部分が圧力セ
ンサの下方領域を成するように構成されている。
【００２６】また第２圧力伝達部分、緊締装置及び場合
によっては隆起部が、２つのホース接続部を備えた圧力
測定室に配置されている場合は有利である。
【００２７】その際圧力測定室が円筒状の形状を有して
いると機能的である。
【００２８】更に第２圧力伝達部分に向い合って位置す
る圧力測定室の領域内に、容積を減少させる隆起部が設
けられている場合は有利である。
【００２９】容積を減少させる隆起部が円錐台形に形成
されていると有利である。
【００３０】また本発明によれば、例へば血液ホース装
置において、特に透析機の血液ホース装置において一般
に不侵入圧力測定を行うために、本発明の装置を使用す
ることが可能である。
【００３１】
【実施例】次に本発明の装置の実施例を、図面に基いて
詳しく説明する。
【００３２】一般に本発明の装置は圧力測定室８に配置
されており、該圧力測定室８はホースのための２つの接
続部９を有し、該ホース内を測定されるべき媒体が（矢
印方向に）循環している。
【００３３】本装置は、一般にダイヤフラムであってホ
ースダイヤフラムとして特徴づけられている第２圧力伝
達部分２から成っている。このダイヤフラムの製造のた
めには、該ダイヤフラムが輸送されるべき媒体に対して
耐性であって、つまり本例の場合には血液耐性であっ
て、夫々の圧力領域における弾性と圧力強度とが充分で
あり、かつ永久変形を調節する必要がなくて所要のシー
ル性が付与されている限りは、種々の材料を使用するこ
とができる。このような材料には、例へばポリウレタン
積層のラテックス、ＳＩ，ＰＵ，ポリオレフィン、ＰＥ
ＴＢ及びＰＶＣが該当する。一般に第２圧力伝達部分は
丸い形状を有しているが、別の輪郭を有していても差支
えない。
【００３４】第２圧力伝達部分２は緊締装置３内の開口
４に亘り、例へば図１に図示されているような緊締リン
グ６を用いて平滑に張設されうるよになっている。その
際第２圧力伝達部分２及び緊締リング６は、媒体と緊締
装置３の上面との間をシールするように機能している。
しかし夫々の材料が許容するならば、第２圧力伝達部分
２を緊締装置３上に接着する可能性も存在している。
【００３５】第２圧力伝達部分２は緊締装置３の上方縁
部上で平滑にかつ開口４に亘って位置しているか、又は
図１に図示されているように、開口４の周辺に延びてい
る隆起部５によって張設されていても宜い。この隆起部
５は簡単な形式でリング溝内に位置するＯリングによっ
て形成可能である。隆起部５の弾性と薄いホースダイヤ
フラム２とのために、第２圧力伝達部分２の持ち上げら
れた領域に平らな表面が形成される。隆起部が設けられ
ていない場合には、緊締装置３内の開口４の上方縁部を
面取りして、第２圧力伝達部分２の運動の際該部分２の
損傷を阻止することができるようにしておく。
【００３６】開口４を介してひいては媒体の圧力変動に
よって影響を受けるホースダイヤフラム２の領域上及び
場合によっては該ダイヤフラム２の上方を延びて緊締装
置３の上方に位置している領域上で、一般に同じ様にダ
イヤフラムである第１圧力伝達部分１が少くとも第２圧
力伝達部分２の縁部領域に押し付けられていて、両圧力
伝達部分１，２が密接に上下に位置しかつ圧力伝達部分
１，２間に閉ぢ込められた空間が可能な限り小さくなる
ように、つまり零に近付くようになっている。両圧力伝
達部分１，２間の空気ギャップが零に等しいのが理想的
である。両圧力伝達部分１，２間の領域は大気に接続さ
れていなくて場合によってその位置が真空に晒されてい
るため、両圧力伝達部分１，２が上下に付着していて、
圧力伝達部分１，２のフレキシブルな中央部がシールさ
れかつ該部分１，２が媒体の圧力変動に同期して運動で
きるようになっており、そのため正圧も負圧も、第２圧
力伝達部分２から第１圧力伝達部分１に伝達されるよう
になっている。両圧力伝達部分１，２間の圧力変動の伝
達が液体を間挿することなしに行われるため、本発明の
装置の慣性が小さくて測定の感度及び精度は高い。
【００３７】このため両圧力伝達部分１，２は、その輪
郭が上下に適合していなければならない。第１圧力伝達
部分１は、同じ様に例へば特殊鋼ダイヤフタム又はセラ
ミックスから成る種々の材料から成っており、媒体の圧
力変化を受容する圧力センサ７に直接又は間接的に移行
している。この圧力センサ７は、例へば案内部１０内に
位置していて、隆起部５の領域内において又は緊締装置
３の開口４の周辺の平らな縁部領域内において、第１圧
力伝達部分１を介し第２圧力伝達部分２を押圧してお
り、その際隆起部５又は開口４の周辺の縁部領域は対応
支承体として役立っている。特に対応支承体の領域内で
は、両圧力伝達部分１，２の直接的な接触を保証しうる
ように、押付け作用が充分に強力でなければならない。
【００３８】図１に図示されているように、圧力センサ
７の案内部１０が同時に緊締リング６の緊締のために役
立っている場合は有利である。
【００３９】第２圧力伝達部分２は可能な限り平らに配
置されていなければならない。しかし平らな（円形）面
を側方で円筒形の管（測定されるべき媒体を有するホー
ス）に取り付ける場合には、原則的に移行部又はデッド
スペースが発生する。しかしこれらは、第２圧力伝達部
分２の寸法がホースの直径より著しく大きくない場合に
は、これを小さく保持することができる。
【００４０】図２には、ホース接続部９を備えた圧力測
定室８の簡単な形状が、この例では円筒形の形状が図示
されている。ホースダイヤフラム２及びセンサダイヤフ
ラム１は、有利には圧力測定室８の上方縁部に重なり合
って押圧されている。この圧力測定室８は比較的大きな
容積と、ホースよりも明らかに大きな横断面とを有して
おり、そのため流れ速度は比較的小さい。血液のような
液体の場合には貫流時間が長くなると変化が、この場合
は凝固が発生するおそれがあるので、デッドスペースは
不都合である。
【００４１】図３には圧力測定室８の容積を減小させる
形式が示されている。このため圧力測定室８内の容積減
少隆起部１１が設けられており、該隆起部１１は有利に
は、ダイヤフラム２に向い合って位置する圧力測定室８
の側に設けられている。ここに図示されているように圧
力測定室８が円筒形である場合には、容積減少隆起部１
１として円錐乃至図３に示されているような円錐台又は
半球を使用することができる。しかし圧力測定室８の夫
々の形状に応じて容積減少隆起部１１の形状は変更可能
である。
【００４２】図４には、体外循環回路において圧力測定
を行うための本発明の装置が図示されている。この種の
構成部分は２つのグループに分割されている。第１グル
ープは体外循環回路内に位置していてケーシングから成
っており、該ケーシングはこの例ではカバーと、２つの
ホース接続部９を備えたケーシング本体とから成ってお
り、該ホース接続部９上の端面側には軽く緊締された、
例へばシリコーンダイヤフラムであるダイヤフラム２が
位置している。この第１グループはディスポーザブル１
３として特徴づけられている。
【００４３】第２グループは、装置の側に位置していて
ケーシング１２から成っており、該ケーシング１２内で
圧力センサ７が受容部内に配置されている。この受容部
の上方で圧力センサ７は、ばね負荷された部材１４、例
へばコイルばねの助けを得てダイヤフラム１を介してデ
ィスポーザブル１３のダイヤフラム２に連結され、乃至
は駆動部１５を介して（例へば電気式又は空気式に）連
結されており、かつ場合によっては、ここに示されてい
るように、スピンドル１６を介して再び解離できるよう
になっている。
【００４４】連結の際圧力センサ７は、端面側でそのダ
イヤフラム１の外方領域によって、対応支承体が位置し
ているダイヤフラム２の縁部に押圧されている。ディス
ポーザル１３は、ダイヤフラム１及び２の間の空間が外
部に向ってシールされていて、この空間が可能な限り小
さく、理想的には零であるように設計されている。この
手段によって、たとえ高い負圧の場合でも完全なシール
が、ひいては高い測定精度が得られるように保証されて
いる。
【００４５】図示の装置には、ディスポーザル１３を受
容するための押込み装入装置１７が設けられている。こ
の押込み装入装置１７は３つの位置に位置することがで
きる。ディスポーザル１３を受容するため該装入装置１
７を完全に外に引き出す。運転のためには押込み装入装
置１７をディスポーザル１３と共に圧力センサ７にまで
押し込みかつダイヤフラム１及び２を相互に連結する。
圧力測定ユニットが運転されていない場合には押込み装
入装置１７を完全に押し込むことができる。その際押込
み装入装置１７は装置のフロントプレートと同一平面で
閉ぢており、このことは装置の清浄のために有利であ
る。
【００４６】最後に図５は、中間挿入されたダイヤフラ
ム２があっても、圧力センサ７の出力電圧が媒体圧力の
広い範囲に亘って直線状に延びていることを示してい
る。負の圧力領域においても極めて精確であるこの測定
結果は、相互に連結された両ダイヤフラムが良好に接着
されていることを示している。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の装置の概略の断面図である。
【図２】圧力測定室の側面図と平面図である。
【図３】圧力測定室の側面図と平面図である。
【図４】本発明の装置の実施例の断面図である。
【図５】本発明の装置によって調査された、媒体内の圧
力と出力電圧との関係図である。
【符号の説明】
１，２ 圧力伝達部分 ３ 緊締装置 ４ 開口 ５ 隆起部 ６ 緊締リング ７ 圧力センサ ８ 圧力測定室 ９ ホース接続部 １０ 案内部 １１ 隆起部 １２ ケーシング １３ ディスポーザブル １４ 部材 １５ 駆動部 １６ スピンドル １７ 押込み装入装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ヴァルター ピーパー ドイツ連邦共和国 フロアシュタット １ キルヒヴェーク アレー ４ (72)発明者 ホルスト クリストマン−ブラウン ドイツ連邦共和国 ケルクハイム ロベ ルト−コッホ−シュトラーセ 98 (56)参考文献 実開 昭55−32500（ＪＰ，Ｕ) 実開 平２−2642（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01L 7/00 - 19/00

Claims (19)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 媒体の圧力を測定するための装置におい
    て、第１圧力伝達部分と、第１圧力伝達部分に接触して
    いる圧力センサと、圧力を測定しようとする媒体に触れ
    ている第２圧力伝達部分とから成っており、第１圧力伝
    達部分（１）がその縁部領域において垂線方向の並進運
    動の力作用によって第２圧力伝達部分（２）に対し押圧
    され、第１及び第２圧力伝達部分（１，２）の間の空間
    が外方に対してシールされかつ可能な限り小さくなるよ
    うに構成されていて、これによって第２圧力伝達部分
    （２）に作用する媒体の圧力に対して第１及び第２圧力
    伝達部分（１，２）を同期して運動させ、その結果、圧
    力センサによる媒体の圧力の直接的な測定を可能にする
    ようになっていることを特徴とする、媒体の圧力を測定
    するための装置。
  2. 【請求項２】 第１圧力伝達部分（１）がその縁部領域
    において第２圧力伝達部分（２）に対し押圧され、第１
    及び第２圧力伝達部分（１，２）の間の空間が外方に対
    してシールされかつ両圧力伝達部分（１，２）が空気又
    は液体の封入なしで直接的に互いに重ねられて位置して
    いることを特徴とする、請求項１記載の装置。
  3. 【請求項３】 第２圧力伝達部分（２）が開口（４）を
    有する緊締装置（３）に固定されており、該開口（４）
    を介して第２圧力伝達部分（２）が媒体に接触させられ
    ていることを特徴とする、請求項１又は２記載の装置。
  4. 【請求項４】 第１圧力伝達部分（１）を受容しかつ押
    圧するための案内部（１０）が設けられていることを特
    徴とする、請求項１から３までのいづれか１項記載の装
    置。
  5. 【請求項５】 圧力センサ（７）がばね作用を有する部
    材（１４）を用いて第１圧力伝達部分（１）に押圧され
    ていることを特徴とする、請求項４記載の装置。
  6. 【請求項６】 第２圧力伝達部分(２)が緊締装置（３）
    内で緊締装置（３）の開口（４）の上に保持されている
    ことを特徴とする、請求項３記載の装置。
  7. 【請求項７】 第２圧力伝達部分（２）が緊締リング
    （６）を用い緊締装置（３）の開口（４）に亘って保持
    されていることを特徴とする、請求項６記載の装置。
  8. 【請求項８】 第２圧力伝達部分（２）が緊締装置
    （３）の開口（４）の上に開口（４）の周りにある隆起
    部（５）によって緊締されていることを特徴とする、請
    求項６又は７記載の装置。
  9. 【請求項９】 隆起部（５）がＯリングによって形成さ
    れていることを特徴とする、請求項８記載の装置。
  10. 【請求項１０】 第１圧力伝達部分(１)が圧力センサ
    （７）の下方領域を成していることを特徴とする、請求
    項１から９までのいづれか１項記載の装置。
  11. 【請求項１１】 第２圧力伝達部分（２）、緊締装置
    （３）及び場合によっては隆起部（５）が、２つのホー
    ス接続部（９）を備えた圧力測定室（８）に配置されて
    いることを特徴とする、請求項１から１０までのいづれ
    か１項記載の装置。
  12. 【請求項１２】 圧力測定室（８）が円筒状の形状を有
    していることを特徴とする、請求項１１記載の装置。
  13. 【請求項１３】 第２圧力伝達部分（２）に向い合って
    位置する圧力測定室（８）の領域内に、容積を減少させ
    る隆起部（１１）が設けられていることを特徴とする、
    請求項１２記載の装置。
  14. 【請求項１４】 容積を減少させる隆起部（１１）が円
    錐台形に形成されていることを特徴とする、請求項１３
    記載の装置。
  15. 【請求項１５】 両圧力伝達部分（１，２）がダイヤフ
    ラムであることを特徴とする、請求項１から１４までの
    いづれか１項記載の装置。
  16. 【請求項１６】 圧力伝達部分（２）がシリコンダイヤ
    フラムであることを特徴とする、請求項１５記載の装
    置。
  17. 【請求項１７】 不侵入圧力測定を行うことを特徴とす
    る、請求項１から１６までのいづれか１項記載の装置を
    使用して圧力測定を行う方法。
  18. 【請求項１８】 血液ホース装置において不侵入圧力測
    定を行うことを特徴とする、請求項１７記載の方法。
  19. 【請求項１９】 透析機の血液ホース装置において不侵
    入圧力測定を行うことを特徴とする、請求項１７又は１
    ８記載の方法。
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