CN104619364B - 用于确定医疗流体分配设备内的流体压力的压力测量单元 - Google Patents

Abstract

一种用于医疗流体分配设备的流体容器，包括用其壁的内侧部分为医疗流体的容积定界的刚性本体(3)和至少覆盖刚性本体的开口从而创建不透流体的盖子的隔膜(5)，开口对应于测量区域，并且隔膜进一步覆盖刚性本体的壁的外侧部分的一部分。隔膜包括对应于刚性本体的开口的柔性测量部分(11)、固定到刚性本体的附接部分(13)和将柔性测量部分连接到附接部分的第二部分(12)，并且第二部分包括刚性部分(14)和将刚性部分连接到附接部分的可变形部分(15)，该刚性部分的上部部分连接到柔性测量部分，并且刚性部分进一步包括密封表面(18)。流体容器进一步包括位于刚性部分和刚性本体之间的第一间隙(17)，其尺寸设计成当力被施加到密封表面上并使可变形部分变形的情况下接收刚性部分的至少一部分。

Description

用于确定医疗流体分配设备内的流体压力的压力测量单元

技术领域

本发明涉及医疗流体分配设备，例如一次性流体容器，中的流体的压力测量。

背景技术

在医疗领域，给病人注射物质防止了污染病人和因此污染液体的任何危险。流体分配设备和/或流体容器的一次性装置克服了该危险但涉及一些其他困难，特别是当要求进行物理量的估计时。实际上，一次性装置设计成仅仅使用一次并且需要被经济地制造以降低其成本。为了控制和监视的目的，希望测量一次性装置内的流体压力。然而，该装置不能包括一般而言太昂贵的任何传感器。一次性装置要求在设备上舍弃一个或多个压力传感器并且需要找到这些传感器的一种耦合方案，其容许估计物理量但是压力传感器不与流体直接接触。在压力测量的情况下，可以区分两种情况：

·压力高于基准值(超压)；或

·压力低于基准值(低压)。

在超压的情况下，柔性元件(隔膜)可以简单地与压力传感器(力或压力)接触。在低压的情况下，需要在隔膜周围添加不透流体的耦合，该耦合将压力传感器连接到一次性装置。

申请WO2007/085993披露了一种用于医疗设备的流体压力测量单元，其将空气体积捕集在压力传感器的隔膜和一次性装置的隔膜之间。被轻微挤压的密封元件确保系统的流体密封性。

几个问题可能被着重指出：

流体密封性所使用的元件——压力传感器和一次性装置——注重与它们的制造工艺相关的公差。在我们在一次性装置的不同位置处进行几个压力测量的情况下，公差的叠加可能变得重要。因而难以确保所有压力传感器的流体密封性。在申请WO2007/085993中，密封元件的高度小；这意味着在具有一点压缩的情况下实现流体密封性。

预负载当耦合时，被捕集的空气体积轻微压缩并且涉及一次性装置中的隔膜的变形，同时一次性装置中的压力没有改变。如果一次性装置中的隔膜可以被看作无限柔性的，则这将对测量值没有影响。重要的是注意到，能考虑隔膜的设计以便增大其柔性(厚度、直径、波纹)。在申请WO2007/085993中提议的解决方案之一是增加在控制接口被引导的阀。

复杂性为了热稳定性，必要的是，捕集的空气体积是可能的最小。申请WO2007/085993提议的解决方案遭遇了制造困难。实现小得足以避免被捕集的空气体积增大的通道是非常困难的。

一次性装置与医疗测量设备的接口要求简单且可靠的技术解决方案。具体地说，对于测量目的，设计必须确保功能性和可控性。

目前的技术解决方案不能满足所有必需的要求。

因而，需要改善医疗流体分配设备中的流体的压力测量并确保可靠性和组装的可重复性。

发明内容

上面列举的问题利用本发明来解决，在第一方面中，本发明提供了一种用于医疗流体分配设备的流体容器，包括用其壁的内侧部分为医疗流体的容积定界的刚性本体和至少覆盖刚性本体的开口从而创建不透流体的盖子的隔膜，开口对应于测量区域，并且隔膜进一步覆盖刚性本体的壁的外侧部分的一部分。隔膜包括对应于刚性本体的开口的柔性测量部分、固定到刚性本体的附接部分和将柔性测量部分连接到附接部分的第二部分，并且第二部分包括刚性部分和将刚性部分连接到附接部分的可变形部分，该刚性部分的上部部分连接到柔性测量部分，并且刚性部分进一步包括密封表面。流体容器进一步包括位于刚性部分和刚性本体之间的第一间隙，其尺寸设计成当力被施加到密封表面上并使可变形部分变形的情况下接收刚性部分的至少一部分。

在第二方面中，本发明提供了一种用于测量流体容器中的医疗流体的正的或负的流体压力的流体压力测量单元，该单元包括根据前一段所述的流体容器和包括平的测量表面的压力传感器，平的测量表面定位成紧靠刚性部分的密封表面，从而限定不透流体的腔室，该腔室分开隔膜和平的测量表面，并且柔性测量部分适合于将压力从医疗流体传递到压力传感器。

在根据本发明的流体压力测量单元的第一优选实施方式中，刚性部分是L形的，L的上部部分连接到柔性测量部分，L的下部基部部分提供密封表面。

在根据本发明的流体压力测量单元的第二优选实施方式中，可变形部分处于垂直于柔性测量部分的平面中。

在根据本发明的流体压力测量单元的第三优选实施方式中，压力传感器进一步包括围绕平的测量表面的密封凸起，藉此密封凸起定位成紧靠刚性部分的密封表面，从而限定不透流体的腔室(9)，该腔室分开隔膜和平的测量表面。

在根据本发明的流体压力测量单元的第四优选实施方式中，密封凸起具有环形形状并且垂直地延伸。

本发明容许在传感器和一次性装置之间执行可靠的耦合，其

·对于制造和组装的公差的叠加不敏感，并且

·不会压缩被捕集在传感器和一次性装置之间的空气体积。

它显示了下列优点：

-在压力传感器和一次性装置之间耦合时，空气压缩非常小；

-由系统的良好顺应性所保证的流体密封性；

-测量设备(压力传感器)和一次性装置(流体容器)的简单性；

-当力被施加到密封表面上时，柔性测量部分不会变形。

附图说明

下面将通过由下面的图所示的例子以更详细的方式讨论本发明：

图1表示根据本发明的流体容器的示例性实施方式的横截面图，其具有在压力传感器和一次性装置的流体容器之间的耦合。该图以通常的机械规范绘制，根据该机械规范，有阴影线的表面代表处于图的平面中的部分；

图2表示根据本发明的示例性实施方式的耦合的放大图；

图3包含根据本发明的耦合的细节的示意图；

图4包含根据本发明另一个例子的耦合的细节的另一个示意图；

图5表示一次性装置和带有至少一个压力传感器的配对组件的例子。

图6示出了隔膜的一部分和符号“a”至“h”。

图中使用的附图标记

1.流体容器

2.压力传感器

3.刚性本体

4.医疗流体

5.隔膜

6.刚性盖板

7.O形环

8.垂直密封凸起

9.不透流体的腔室

10.平的测量表面

11.柔性测量部分

12.第二部分

13.附接部分

14.刚性部分

15.可变形部分

16.刚性盖板区域中的间隙

17.刚性本体区域中的间隙

18.密封表面

19.一次性装置

在独立权利要求中阐明了发明并写明了其特征，而从属权利要求描述了发明的其他特征。

本申请要求2012年8月2日以Debiotech的名义申请的EP12175498的优先权，通过引用将其全部内容并入本文。

在此使用的所有的科学和技术术语具有本领域中通常使用的含义，除非另有说明。在此提供的定义是为了帮助理解在此频繁使用的某些术语而不是用来限制本发明的范围。

当用在本说明书和所附的权利要求中时，单数形式“一”、“一个”和“该”包含具有复数个所指对象的实施方式，除非文字内容明确地作出另外的说明。

当用在本说明书和所附的权利要求中时，在此涉及的任何方向，如“顶”、“底”、“左”、“右”、“上”、“下”和其他方向或方位在此是为了清楚起见参考附图描述的，不是用来限制实际的设备或系统。在此描述的设备和系统可以在许多方向和方位中使用。

当在此使用时，“有”、“具有”、“包括”、“包含”、“含有”、“由……组成”及类似表达在它们开放的意义上使用，一般意味着“包括，但不限于”。

当用在本说明书和所附的权利要求中时，术语“或”一般在其意义上用来包括“和/或”，除非文字内容明确地作出另外的说明。

在下面的详细描述中，参考形成说明书一部分的附图，并且其中作为例图示出了设备、系统和方法的几个实施方式。应该懂得，其他实施方式是可以预期到的并且可以在不背离本发明的范围或精神的情况下得到其他实施方式，因而，不应在限制的意义上看待下面的详细说明。

具体实施方式

参考图1，下面的描述提供了作为优选实施方式的使压力传感器2与一次性装置的流体容器1耦合的示例性解决方案，流体容器1由隔膜5覆盖。

参考图5，其示出了一次性装置19和带有至少一个压力传感器2的配对组件的示例性实施方式。一次性装置19包括至少一个流体容器1，其对应于至少一个压力传感器2，流体容器1由隔膜5覆盖。

如图1上所示，流体容器1连接到配备有压力传感器2的医疗测量设备(未示出)。

流体容器1包括：

·刚性本体3，其限定了用于医疗流体4的容积，医疗流体4的压力将被测量；

·隔膜5，其用作医疗流体4和压力传感器2之间的柔性密封阻挡件；

·将隔膜5保持在测量区域之外的刚性盖板6。

应该注意，刚性盖板6是流体容器1的可选特征。因此，它可以彻底省略和/或由其他装置替代。

医疗设备(在图中仅仅部分地示出)的平的测量表面10配备有压力传感器2。压力传感器2的外壳靠在O形环7上，O形环7是弹性元件，其容许压力传感器2移动，因而意味着首先在平的测量表面10的平面上(在此，该平面由图1中由坐标系所示的x-y轴确定，藉此y轴垂直于画有附图的纸面)，其次在相对于平的测量表面10所确定的倾斜角上(下面称为θ角)，可以相对于流体容器1的定位调整压力传感器2的定位。

另外，压力传感器2包括垂直的——沿着z轴——环形形状的密封凸起8。垂直密封凸起8可以在器械耦合的过程中被压靠在隔膜5的刚性部分14的表面上。器械耦合在压力传感器2的平的测量表面10和隔膜5之间创建了不透流体的空气腔室9。

如图2中所示，隔膜5包括适合于将压力从流体容器1传递到压力传感器2的柔性测量部分11、为环状物的第二部分12和附接部分13(仅在图1中示出)，附接部分13可以处于平行于柔性测量部分11的平面中。所述柔性测量部分11可以是圆形的并且其直径可以在0至50mm之间，有利地在8至17mm之间。第二部分12包括刚性部分14、密封表面18和可变形部分15，可变形部分15可以可逆地和弹性地变形。密封表面18用来与垂直密封凸起8接触。在一个实施方式中，可变形部分15可以至少部分地与垂直密封凸起8对准并且两者可以具有相同的方向(平行于Z轴)。

隔膜5可以由硅树脂或者其他软材料制成，刚性部分14可以由硅树脂、其他软材料或者不软或较不软的其他材料制成。

在优选实施方式中，隔膜5的刚性部分14可以呈L形式。参考图6，不同部分的尺寸根据符号“a”至“h”来命名。所述符号是示例性的并且可以改变。符号“a”可以被包括在0至5mm之间，有利地在0.5至1mm之间。符号“b”可以被包括在0至5mm之间，有利地在0.5至1mm之间。符号“c”可以被包括在0至10mm之间，有利地在0.5至2mm之间。符号“d”可以被包括在0至5mm之间，有利地在0.1至0.5mm之间。符号“e”可以被包括在0至5mm之间，有利地在0.5至1mm之间。符号“f”可以被包括在0至10mm之间，有利地在0.5至3mm之间。符号“g”可以被包括在0至5mm之间，有利地在0.5至1mm之间。符号“h”可以被包括在0至10mm之间，有利地在0.5至5mm之间。

在刚性部分14呈L形式的情况下，密封凸起8的高度必须至少等于图6中所示的符号“a”。如果所述高度等于“a”，则不透流体的腔室9等于0。在优选实施方式中，不透流体的腔室9尽可能地小，因而密封凸起8的高度必须稍大于“a”。

与隔膜5的更柔性的测量部分11、附接部分13和可变形部分15相比，刚性部分14是刚性的。可以通过改变用于制造刚性部分14的材料的厚度，并确保该厚度相对地大于第二部分12的其他组成部分的厚度和/或大于柔性测量部分11，来实现刚性部分14的刚性。要求刚性部分14的刚性可以维持流体容器1的整个内部容积。因而，当力被施加到密封表面8上时，刚性部分14的刚性和/或设计容许可变形部分15变形而柔性测量部分11不变形。因而，仅仅流体的压力使柔性测量部分11变形。

刚性本体3中的间隙具有符号17并且可以被实现为刚性部分14的下部部分和刚性本体3之间的空间，其容许刚性部分14和柔性测量部分11顺着z轴移动，z轴垂直于先前定义的x-y轴平面(参见图1)。还通过下列特征使刚性部分14和柔性测量部分11顺着z轴的移动成为可能：可变形部分15可沿z轴方向变形。所述间隙17可以在流体容器1之内和/或是流体容器1的容积的一部分。

在一个实施方式中，为了确保在流体容器1和压力传感器2的耦合之后实现正确的定位，另一个间隙存在于刚性盖板6区域中。刚性盖板6区域中的间隙具有符号16并且可以被实现为孔，其容许在耦合过程中引导压力传感器2。

如在此已经在上面提到的，刚性盖板6是可选特征。隔膜5可以通过任何其他装置彻底固定到刚性本体3，藉此这种任何其他装置例如可以应用于附接部分13。

流体容器的一般原理

图3包含隔膜5及其第二部分12的示意图。图3旨在提供一般说明，其容许本领域技术人员在不依靠图1和2中所示的具体优选实施方式的情况下再现本发明。

隔膜5包括柔性测量部分11。在图2中，柔性测量部分11的柔性属性(即容许变形以便将压力从流体容器传递到压力传感器)可以通过以此为目的而选择柔性测量部分11的厚度使其足够薄以保持弹性来实现，而在图3中，柔性由第一弹簧30表示。后者，即第一弹簧30容许柔性测量部分11可相对于刚性部分14移动到第一弹簧的机械性能容许的程度。

隔膜5进一步包括可变形部分15。在图2中，可变形部分15的可变形属性(即容许变形以便相对于流体容器定位平的测量表面10)可以通过以此为目的而选择可变形部分15的厚度使其足够薄以保持弹性来实现，而在图3中，可变形性由第二弹簧31表示。后者，即第二弹簧31容许可变形部分15可相对于刚性部分14移动到第二弹簧的机械性能容许的程度。

应该注意，图3的示意图使得如图1和2中所示的垂直密封凸起8实际上是可选特征变得更清楚，当实现本发明时，该可选特征可以被彻底省略。

图4包含隔膜5及其第二部分12的示意图，其中平的测量表面10包括垂直密封凸起8，其具有与图1和2中相似的功能。尽管图4中的组件可以主要以与图3相似的方式描述，但另外示出了第二部分12包括密封表面18，当平的测量表面10位于流体容器附近时，密封表面18用来与垂直密封凸起8接触。

耦合怎样起作用

流体容器1与医疗设备(图中未示出)的压力传感器2面对面地布置。

流体容器1顺着z轴移位。压力传感器2被刚性盖板区域中的间隙16引导以便确保垂直密封凸起8的表面与第二部分12中的刚性部分14的密封表面18接触。

然后带有垂直密封凸起8的压力传感器2继续朝着密封表面18移动。第二部分12的可变形部分15被挤压并顺着z轴变形。第二部分12的这个可变形部分15施加后移力，该后移力确保了不透流体的密封。第二部分12的刚性部分14不会在由垂直密封凸起8施加的力下丧失其形状而是简单地跟随它。刚性部分和/或柔性测量部分11移向包含在流体容器1中的流体。

组件容许在传感器位置的重要范围中确保压力传感器2和隔膜5之间的耦合的可靠性并且这不会压缩被捕集在不透流体的腔室9中的空气体积。

隔膜5的设计将适合于传感器的几何形状，例如，传感器是否具有凸缘，传感器隔膜是否是平面的、圆形的或具有波纹。

Claims (8)

1.一种用于医疗流体分配设备的流体容器(1)，包括

刚性本体(3)，其用于利用其壁的内侧部分为医疗流体的容积定界，

隔膜(5)，其至少覆盖所述刚性本体的开口从而创建不透流体的盖子，所述开口对应于测量区域，并且所述隔膜进一步覆盖所述刚性本体的壁的外侧部分的一部分；

其特征在于，所述隔膜包括

对应于所述刚性本体的所述开口的柔性测量部分(11)；

固定到所述刚性本体的附接部分(13)；

将所述柔性测量部分连接到所述附接部分的第二部分(12)，并且该第二部分(12)包括

刚性部分(14)，其包括上部部分和下部部分，该上部部分连接到所述柔性测量部分，并且所述刚性部分进一步包括密封表面(18)；和

将所述刚性部分的下部部分连接到所述附接部分的可变形部分(15)，

并且，所述流体容器进一步包括：

位于所述刚性部分的下部部分和所述刚性本体之间的第一间隙(17)，其尺寸设计成当力被施加到所述密封表面上并使所述可变形部分在垂直于隔膜的轴向方向上变形的情况下接收所述刚性部分的至少一部分。

2.一种用于测量流体容器(1)中的医疗流体的正的或负的流体压力的流体压力测量单元，该单元包括：

根据权利要求1所述的流体容器，

压力传感器(2)，其包括：

平的测量表面(10)，

其中

所述平的测量表面定位成紧靠所述刚性部分(14)的所述密封表面(18)，从而限定不透流体的腔室(9)，该腔室分开所述隔膜(5)和所述平的测量表面(10)，并且

所述柔性测量部分(11)适合于将压力从所述医疗流体传递到所述压力传感器(2)。

3.根据权利要求2所述的流体压力测量单元，其中所述刚性部分(14)是L形的，L形的刚性部分(14)的上部部分连接到所述柔性测量部分(11)，所述L形的刚性部分(14)的下部基部部分提供所述密封表面(18)。

4.根据权利要求2和3中任一个所述的流体压力测量单元，其中所述可变形部分(15)处于垂直于所述柔性测量部分(11)的平面中。

5.根据权利要求2和3中任一个所述的流体压力测量单元，其中所述压力传感器进一步包括

围绕所述平的测量表面的密封凸起(8)，

藉此

所述密封凸起定位成紧靠所述刚性部分(14)的所述密封表面(18)，从而限定所述不透流体的腔室(9)，该腔室分开所述隔膜(5)和所述平的测量表面(10)。

6.根据权利要求4所述的流体压力测量单元，其中所述压力传感器进一步包括

围绕所述平的测量表面的密封凸起(8)，

藉此

所述密封凸起定位成紧靠所述刚性部分(14)的所述密封表面(18)，从而限定所述不透流体的腔室(9)，该腔室分开所述隔膜(5)和所述平的测量表面(10)。

7.根据权利要求5所述的流体压力测量单元，其中所述密封凸起(8)具有环形形状并且垂直地延伸。

8.根据权利要求6所述的流体压力测量单元，其中所述密封凸起(8)具有环形形状并且垂直地延伸。