CN102946921B - 用于压力穹的膜 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于适合于与压力传感器（22）协作的压力穹（10）的膜（12）。膜包括适合于闭合压力穹（10）的一侧以便限定在压力穹的内部和外部之间的间隔的有弹性的圆形壁（120）和适合于接合到压力穹的主体（16）上的圆形凸缘（124）。膜其特征在于，当分别作用在内表面（121）和外表面（122）上的压力之间没有压差时，有弹性的圆形壁具有向外凸面的形式。本发明还涉及包括膜的压力穹。

Description

用于压力穹的膜

技术领域

本发明涉及用于测量管道内部尤其是体外回路中压力的室。

背景技术

在需要体外循环的治疗处理期间，像例如在血液透析的情况下，必须监测回路内部的压力。为此，用来治疗处理的机器通常包括合适设计的传感器。显然必需防止回路中所含的流体污染打算重复使用的这些传感器。另一方面，体外循环在一次性使用的回路中实施。

为此，众所周知提供具有至少一个压力室的回路，该压力室通常叫做“压力穹”（pressuredome），适合于在回路和压力传感器之间形成接口。压力穹通常包括带有分别连接到回路上的入口和出口的外壳。最后弹性体膜闭合室的一侧并如此形成以便能与压力传感器产生接触。弹性体膜十分有弹性，因此它能把回路内部存在的压力和相关的变化传送给传感器。这种类型的压力穹在图1中示意示出并在美国专利US7603907中详细说明。

这些压力穹尽管广泛使用，然而不是无缺陷的。

第一个缺陷是实际上空气可以渗入膜和传感器之间。这种现象例如当传感器接合到压力穹上时可能发生。在传感器的定位期间，实际上有可能残存空气仍然被截留在应保持直接接触的两个表面之间。在这种情况下，传感器不再能充分地测量室的压力，也不提供与其变化有关的可靠响应。

这个问题进一步加重了回路内部会具有负压亦即压力低于大气压。在这种通常是在沿着回路设置的泵的上游发生的情况下，膜采取凹面形式，亦即“吸”向压力穹的内部并使测量的精度变差。

另外有膜由其制造的弹性体的老化的问题。这种老化导致损失膜的平整度。很显然，失去了它的弹性及其平整度的膜可能很容易导致在压力传感器和膜本身之间形成残存空气。在这方面应该记住，压力穹及其相关的膜从其生产的时间到实际使用一般打算有若干年的搁置寿命。该搁置寿命从后勤的观点来看十分合理，但冒着损失其设计特性的危险。

而众所周知类型的压力穹的另一个问题与目前用来制造它的技术有关。室的主体按本身众所周知的方式通过模塑足够坚硬且适合于与生理液接触的聚合物制成。而弹性体膜用双组份注塑法制成，上述双组份注塑法用来生产除了实际弹性体膜之外还有用例如用于主体这样的刚性聚合物制成的固定环。因此弹性体膜和有关的环形成由两种不同材料制成的单一部件。然后将它们例如通过螺钉/内螺纹、卡扣接合、干涉或类似连接接合到主体上。

包括双组份注塑作业的众所周知类型的压力穹的制造因此要求使用具有活动部件的模具，上述活动部件模具的制造和使用有点复杂。此外这些活动部件模具需要比普通模具大得多的初始费用。

发明内容

因此本发明的目的是至少部分地克服与现有技术有关的上述缺点。

尤其是，本发明的一个任务是提供用于压力穹的膜，该膜能使空气进入与压力传感器的接头中的可能性减至最小。

本发明的另一个任务是提供压力穹，该压力穹可以用简单而可靠的技术制成，而仍然保证与众所周知类型压力穹有关的高级质量。

上述目的和任务通过权利要求1的膜和权利要求7的压力穹实现。

本发明的特征特点和另一些优点从下面参照附图纯粹作为非限制性例子提供的许多实施例的说明变得很清楚。

附图说明

-图1示意示出现有技术的压力穹的侧剖图；

-图2示意示出本发明的压力穹的侧剖图；

-图3a示意示出本发明的膜的侧剖图；

-图3b示意示出本发明的另一种膜的侧剖图；

-图4示意示出本发明的膜和压力穹之间接头的侧剖图的细节；

-图5示意示出在装配本发明的压力穹期间的三个连贯阶段；

-图6示出与多次使用的保护元件结合的本发明的压力穹；

-图7示意示出本发明的另一种压力穹的侧剖图。

具体实施方式

参见附图，标号10作为整体表示包括膜12的压力穹。

本发明的膜12包括：

-适合于闭合压力穹10的一侧以便限定压力穹的内部和外部之间的间隔的有弹性的圆形壁120；

-适合于接合到压力穹10的主体16上的圆形凸缘124；

因而当分别作用在内表面121和外表面122上的压力之间没有压差时，有弹性的圆形壁120具有向外凸面的形式。

下文“内”这里理解为压力穹10在使用期间被生理液占据的部分。因此，对膜12来说，内表面121是在使用期间被生理液润湿的那个表面。

因此膜12不是平的，而是以双曲率为特征。换句话说，有弹性的圆形壁120采取帽例如形成球体或其它旋转的实体的一部分帽的形式。按照这种几何形式，可以为有弹性的圆形壁120专门限定一最大标高f。在这方面，见图3的示意图。该最大标高f是帽的最外面点和包含帽本身的外基底圆周的平面π之间的距离。

按照本发明的某些实施例，由有弹性的圆形壁120所限定的帽具有最大标高是在帽的基底圆周的直径的1%和2%之间。

按照图3所示的本发明的实施例，由有弹性的圆形壁120所限定的帽具有最大标高f等于帽的基底圆周的直径d的约1.7%。尤其是，在该实施例中，直径d等于17.7mm和最大标高f等于0.3mm。

如上所述，倘若分别作用在内表面121和外表面122上的压力之间没有压差，则有弹性的圆形壁120具有向外凸面的形式。按照图3a的实施例，内表面121和外表面122具有向外凸面的形式。在这个实施例中，圆形壁120具有几乎均匀的厚度。按照图3b的实施例，尽管外表面122具有向外凸面的形式，但内表面121基本上是平的。在这个实施例中，圆形壁120的厚度沿着径向方向稍有变化，亦即在壁120的中心（亦即最外面的点）具有最大值而向着其周边逐渐减小。

如图3中所示的膜12优选地制成一个构件。换句话说，凸缘124优选地与壁120整体并作为一个构件形成。甚至更优选地，凸缘124和壁120通过注塑一种材料制成。例如，本发明的膜12可以用适合于与生理液接触的热塑性弹性体或其它弹性体按本身众所周知的方式制成。

圆形凸缘124具有比壁120明显要厚的横断面。尤其参见图3，能注意圆形凸缘124的厚度（以基本上垂直于平面π的方向测量）如何是壁120的厚度的（用相同方式测得）的约3倍。对于使用同样的材料来说，这导致凸缘124比膜12的其余部分，尤其是比壁120具有更大的刚性。

为了能有效而稳定地把膜12固定到压力穹10的主体16上，凸缘124的相对刚性是必要的。膜12和主体16之间的接合在下面更详细说明。

如在图1中能清楚看出的，现有技术膜12的有弹性的圆形壁120优选地是平的。这样，压力传感器22也是平的端表面220可以理想地搁在有弹性的圆形壁120上，而不截留任何残存气体。然而，应该注意，如上引言中所述，实际上理想的工作条件不太可能存在。这意味着，实际上膜常常不是那样平并因此空气可以很容易仍然截留在压力传感器22和膜12之间。

本发明的膜12的向外凸面形式消除了这种危险。实际上，膜12和端表面220之间的接触逐渐地发生，从中心（亦即壁120的最外面的点）开始并逐渐地向周边延伸。这样，将空气逐渐地向外部排出。此外，膜12的凸面形式具有下述效果，亦即即使以后由于弹性体的老化而松驰或者工作条件影响膜12，壁120也能仍然执行它的功能。这种松驰将导致最坏的情况是最大标高f减小，但未必会使标高f整个消除和/或使壁120的曲率颠倒以致使它变成凹面。

膜12的功能如上还参照现有技术所述是把流体的压力和相关变化传送到传感器22。从这个观点来看，膜因此能执行它的功能越有效，则它改变压力的进展就越少和它传送压力越准确。由于这个原因，总是把理想的膜看成是具有优选地平的延伸在其平面的外部不产生反作用力的膜。而本发明的膜是凸面，似乎与该理想型式显著地不同。而申请人注意到，令人惊奇地，本发明的凸面膜如何也能准确地传递压力进展。由申请人在这方面所进行的特殊试验业已证明，从传送压力的观点来看，本发明的凸面膜的性能如何绝对地与众所周知类型平膜的性能相似。然而，另一方面，从排除空气和对弹性体老化的反应的观点来看，本发明的凸面膜引入显著的改善。

本发明还涉及用于与压力传感器22协作、包括本发明的膜12的压力穹10。本发明的压力穹10按本身众所周知的方式包括主体16。主体16限定可供液压连接到管道例如体外回路的管道上的入口160和出口161。

按照某些实施例，主体16还限定用于稳定地安置膜12的底座162；该底座162尤其是如此形成以便容纳膜12的凸缘124。

主体16优选地按本身众所周知的方式通过注塑足够坚硬且适合于与生理液接触的聚合物来生产。适合于这种类型使用的聚合物可以是例如：聚碳酸酯（PC）、聚丙烯（PP）、聚乙烯（PE）、聚苯乙烯（PS）、聚氯乙烯（PVC）、聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）、聚对苯二甲酸丁二醇酯（PBT）、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物（ABS）、和共聚多酯。

按照图2和4所示的实施例，底座162由边缘164和内壁165限定。边缘164使膜12能固定在底座162内部。按照这些实施例，主体16优选地生产带有形成为圆筒形壁（具体地见图5a）的边缘164。在装配主体16和膜12时，为了形成完整的压力穹10，将膜12的凸缘124装入对应底座162的内部（具体地见图5b）。然后将边缘164折叠以便紧压住膜12的凸缘124并因此将它保持在对应的底座162内部（具体地见图5c和图4）。该通过边缘164的变形实现的用于固定膜12的系统称之为卷边（beading）。边缘164的变形可以按本身众所周知的方式对聚合物加工通过施加热、超声波或旋转摩擦实现。卷边如此实施，以便明显地除了形成入口160和出口161的开口之外，将压力穹作为整体密封。换句话说，膜12和主体16之间的接合必须防止用来占据压力穹10的生理液进入底座162和膜12之间并因此向外逸出。

按照某些实施例，例如图4中所示，在卷边作业之后，边缘164经与上述边缘164一起限定底座162的内壁165低。参见图4，在卷边作业之后边缘164和内壁165之间的高度差用h表示。按照某些实施例，高度h可以是在0.01和0.3mm之间的范围内。按照图4所示的实施例，高度差h等于约0.15mm。

内壁165和边缘164之间的高度差h保证压力传感器22的端壁220和压力穹10的膜12之间更多的功能接触。当端壁220和膜12之间发生接触时，它是限定用来将压力从压力穹10传送到传感器22的区域的外形的壁165的反应。由内壁165所限定的外形只包括用于传送压力的有效表面。该结构因此保证压力用最佳方式传送。

按照某些实施例，主体16包括第二外边缘166。在图4中该边缘形成为圆筒形壁，而在图2中示出边缘用类似于上述边缘164的方式向内折叠。不像边缘164，第二边缘166不打算与压力穹10的其它部件协作。然而，在压力穹10与压力传感器22协作期间，第二边缘166的卷边也许是有利的。第二边缘166当如图2所示折叠时，可以实际上在传感器22和膜12接合在一起时帮助把传感器22定中心在膜12上。

图6示出与多次使用保护性元件24结合的本发明压力穹10。该元件设计成在压力穹10的寿命从装配时间至它最终在体外循环中使用所有阶段期间保护膜12。多次使用的保护性元件24设计成尤其是在打算容纳压力传感器22的位置中与压力穹10结合。这样，多次使用的保护元件24能防止由后勤作业如装卸、包装、运输、贮存等期间可能发生的碰撞或接触所产生的损坏膜。

必需保护膜由下述事实产生，即本发明的压力穹必须在生产厂中装配成它的最终形式并远离它的最终使用的地点。实际上，由于卷边作业，装配需要使用特殊机械。另一方面，现有技术的压力穹的装配即使在最终使用时也可以通过将主体16和相关的膜12接合在一起手动实施。因此现有技术的膜12可以在它最终使用之前小心地分开贮存，因此避免了任何损坏。把保护性元件24限定为多次使用，这是由于因为它不打算与生理液接触，而可以重复使用若干次。

按照另一些实施例，例如图7中所示，膜12按照本发明如上所述是凸面，但是用如关于现有技术所述用刚性环14固定到主体16上。

按照这些实施例，膜12能实现上述与凸面形式有关的所有优点。然而，将膜12固定到压力穹10的主体16上不是通过卷边而是通过适合于限定与主体16接合的刚性环14实现。图7示出环14和主体16之间的卡扣接合连接，但它也可以是螺钉/内螺纹、干涉、或类似的连接。

在这些实施例情况下，能把凸面膜的优点与能在最终使用时装配压力穹的优点相结合。换句话说，在图7的实施例中，膜12可以小心地分开贮存并因此不需要预先装配保护性元件24。

按照某些实施例，膜12和环14分开制造，而每一个都能例如通过模塑合适的材料制成。通常环14可以用上面有关主体16所列举的聚合物的其中一种聚合物制成。而膜12可以有利地用热塑性弹性体或其它适合于与生理液接触的弹性体制成。

按照另一些实施例，膜12和环14代之以用双组分注塑法制成。因此得到用两种不同材料制成的单个部件，如有关现有技术已经说明的。

鉴于上述说明，对于该领域的技术人员来说，很清楚本发明的膜12和压力穹10如何能至少部分地克服现有技术方面所提到的缺点。尤其是，本发明的凸面膜12能把空气进入与压力传感器22的接合中的可能性减至最小。

此外，在不需要双组份注塑法的实施例中，本发明的压力穹10可以用简单而可靠的技术制成，而仍然保证与众所周知类型的压力穹有关的高级质量。

在上述膜和压力穹实施例方面，该领域的技术人员为了满足特殊的要求，在不因此而脱离所附权利要求书的范围的情况下，可以对一些元件进行修改和/或用等效元件代替上述元件。

Claims (15)

1.用于压力穹（10）的膜（12），包括：

-适合于闭合上述压力穹（10）的一侧以便限定压力穹的内部和外部之间的间隔的有弹性的圆形壁（120）；

-适合于接合到压力穹（10）的主体（16）上的圆形凸缘（124）；

其特征在于，当分别作用在内表面（121）和外表面（122）上的压力之间没有压差时，有弹性的圆形壁（120）具有向外凸面的形式。

2.按照权利要求1所述的膜（12），其中当分别作用在内表面（121）和外表面（122）上的压力没有压差时，有弹性的圆形壁（120）采取帽的形式。

3.按照权利要求2所述的膜（12），其中有弹性的圆形壁（120）具有最大标高f等于帽的最外面的点与包含帽的外基底周边的平面π之间的距离，上述标高f是在帽的基底周边的直径d的1%和2%之间。

4.按照上述权利要求其中之一所述的膜（12），其中膜（12）制成一个构件，亦即其中凸缘（124）与壁（120）整体成形并作为一个构件。

5.按照上述权利要求1-3其中之一所述的膜（12），其中膜（12）用热塑性弹性体制成。

6.按照上述权利要求1-3其中之一所述的膜（12），还包括适合于限定与压力穹（10）的主体（16）接合的刚性环（14）。

7.用于与压力传感器（22）协作的压力穹（10），包括限定适合于允许液压连接到管道上的入口（160）和出口（161）的主体（16），而压力穹还包括上述权利要求其中之一所述的膜（12）。

8.按照权利要求7所述的压力穹（10），其中主体（16）限定用于稳定地安置膜（12）的底座（162）。

9.按照权利要求7或8所述的压力穹（10），其中主体（16）通过注塑足够坚硬且适合于与生理流体接触的聚合物生产，上述聚合物从下述一组聚合物中选定，该组聚合物包括：聚碳酸酯（PC）、聚丙烯（PP）、聚乙烯（PE）、聚苯乙烯（PS）、聚氯乙烯（PVC）、聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）、聚对苯二甲酸丁二醇酯（PBT）、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物（ABS）、和共聚多酯。

10.按照权利要求8所述的压力穹（10），包括权利要求1-5其中之一所述的膜（12），其中底座（162）由边缘（164）和内壁（165）限定，及其中边缘（164）允许通过卷边将膜（12）固定在底座（162）内部。

11.按照上述权利要求10所述的压力穹（10），其中卷边作业如此实施以便把压力穹（10）作为整体密封。

12.按照权利要求10所述的压力穹（10），其中在卷边作业之后边缘（164）比内壁（165）低。

13.按照权利要求10所述的压力穹（10），其中主体（16）包括通过卷边向内部折叠的第二外边缘（166）。

14.按照权利要求7或8所述的压力穹（10），还包括适合在用来容纳压力传感器（22）并设计成保护膜（12）的位置中与压力穹（10）结合的保护性元件（24）。

15.按照权利要求7或8所述的压力穹（10），包括权利要求6所述的膜（12），其中把膜（12）固定到压力穹（10）的主体（16）上通过刚性环（14）实施。