京セラは、レーザードップラー方式により非接触で流量を計測する「光学式流量計測用モジュール」を開発した(図1)。1mL/minから1L/min程度までの測定が可能。大きさは40×8mmと小型のため、従来の流量計では設置できなかった小さな機器や、チューブ配管が密集した場所にも使える。2020年10月からサンプル出荷する。

図1:「光学式流量計測用モジュール」
(出所:京セラ)
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 レーザードップラー方式では、チューブを流れる液体にレーザーを照射し、その光が液体内を移動する粒子に当たって生じる反射波の周波数変化(ドップラー効果)から液体の流量を測る(図2)。反射光の周波数は移動する粒子の速度に応じて変わるため、反射光を受光素子で電気信号に変換して演算処理することで流量を計測する、という仕組みだ。

図2:レーザードップラー方式の概要
(出所:京セラ)
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 光学式のため、粘度の高い流体も測れる。センサーがチューブや液体に直接触れないため汚染リスクが低く、医療機器における流量管理にも適用できる。細いチューブやマイクロTAS(Total Analysis Systems)など、従来は非接触測定が難しかった微細流路における流量測定への応用も可能だとする。

 搭載する光学式センサーデバイスの大きさは3.2×1.6×0.9mmで、質量は約0.02g(図3)。セラミックスパッケージの加工技術を応用するとともに、光学シミュレーションで設計を工夫して小型化した。レンズなどの光学部品を減らしたシンプルな構造のため、高度な光学設計のノウハウがなくても装置に組み込めるという。

図3:光学式流量計測用モジュールに搭載するセンサーデバイス
(出所:京セラ)
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