CN113038981B - 流体压力传感器保护 - Google Patents

Abstract

公开了通过在高压期间使压力传感器的隔膜的两侧上的压力相等以在高压流体流动应用中保护低压血压传感器的实施例。传感器保护装置可以包括压力传感器组件、壳体和柱塞组件。在低压期间，主流动路径中的流体可以流过壳体，从而将其压力传递到隔膜的第一侧；柱塞组件可以防止流体流入壳体中的次流动路径，从而将大气压力传递到隔膜的第二侧。在高压期间，流体仍可以流过主流动路径，并且柱塞组件此时可以允许流体流入次流动路径，从而将压力从同一流体传递到隔膜的第二侧，以使隔膜两侧的压力相等。柱塞组件可以在低压和高压配置之间自动地切换。

Description

流体压力传感器保护

相关申请的交叉引用

本申请要求于2018年10月31日提交的、申请号为62/753,472的美国临时申请的权益，该美国临时申请的内容通过引用并入本文。

技术领域

本公开总体上涉及医疗技术领域，并且更特别地，涉及用于保护高压流体流动应用中的低压压力传感器的装置、系统和方法。

背景技术

被设计为在低压下工作的常规压力传感器在高压应用中可能会发生故障。例如，一些低压压力传感器可以执行高达5.8psi的压力测量，并且具有约125psi的过压额定值。这些压力传感器在超出过压额定值的压力下将会发生故障并破裂。在包括例如血管造影剂注射程序的各种应用中，流体管线中会产生这种高压。

暴露于高压血管造影剂注射的压力下的低压压力传感器可能会发生故障。血管造影程序期间需要精确的压力测量(例如用于测量血压)，并且通常使用测量流体管线中的压力的压力传感器来执行该精确压力测量。血管造影剂注射程序可以利用许多组件在高压下通过流体管线将诸如造影剂的流体经静脉输入患者体内。例如，造影剂动力注射系统可以包括联接到增压单元的造影剂源，造影剂从造影剂源通过流体注射管线来注射，以在一些医疗程序期间便于成像。造影剂通常在高压下进行注射，在一些情况下在高达1200psi的高压下进行注射。常规的低压压力传感器如果暴露于这些压力下则会发生故障。

在诸如血管造影剂注射程序的应用中使用常规的低压传感器存在若干挑战。低压压力传感器的隔膜在血管造影剂注射压力下将会破裂并变得无法使用。另一方面，被设计为承受血管造影剂注射压力的高压压力传感器的隔膜通常不够敏感，使得无法在血管造影剂注射程序期间进行精确的血压测量。先前的解决方案需要与流体注射管线分开的附加组件，以在这些程序中测量血压。

发明内容

本文件中所公开的实施例通过使压力传感器的隔膜两侧上的压力相等从而防止隔膜破裂，以在高压应用期间保护常规的低压血压传感器。传感器保护装置可以根据压力和流体流动而在配置之间进行切换，以影响隔膜两侧的压力差。该装置的许多实例可以在操作员很少干预或不直接干预的情况下自行完成。

在低压期间，装置可以在隔膜两侧产生压力差以测量压力。传感器隔膜的第一侧可以暴露于来自主流动路径中的流体的压力。传感器保护装置然后可以确保传感器隔膜的第二相对侧暴露于大气压力，从而在传感器隔膜两侧产生压力差。该压力差可以用于建立流体压力。

在高压操作期间，装置可以在隔膜两侧产生平衡。传感器隔膜的第一侧可以保持暴露于来自主流动路径中的流体的压力。然而，主流动路径中的压力增加可以使传感器保护装置中的阀打开，以允许流体从主流动路径进入次进流动路径。传感器保护装置可以确保传感器隔膜的第二侧暴露于来自次流动路径中的流体的压力(而不是大气压力)。在这种情况下，来自主流动路径中的流体的压力可以等于来自次流动路径中的流体的压力，因此，传感器隔膜两侧不会发生压力差。

传感器保护装置可以从高压配置切换到低压配置。传感器隔膜的第一侧可以保持暴露于来自主流动路径中的流体的压力。主流动路径中的压力减小可以允许传感器保护装置中的阀关闭，从而防止来自主流动路径的流体进入次流动路径。传感器保护装置可以确保传感器隔膜的第二侧再次暴露于大气压力。

一些示例包括传感器保护装置。传感器保护该装置可以包括压力传感器组件、传感器保护壳体和柱塞组件。压力传感器组件可以包括具有第一侧和第二侧的隔膜以及容纳隔膜的压力传感器壳体。压力传感器壳体可以包括被配置为使流体能够压靠隔膜的第一侧的第一传感器端口，以及被配置为使流体能够压靠隔膜的第二侧的第二传感器端口。传感器保护壳体可以包括入口、出口、容纳压力传感器组件的传感器室、从入口到出口的主流动路径、以及次流动路径。在许多实施例中，传感器室包括与第一传感器端口对准的第一室端口以及与第二传感器端口对准的第二室端口。主流动路径可以使流体能够流过第一室端口和第一传感器端口。次流动路径可以使流体能够流过第二室端口和第二传感器端口。柱塞组件通常位于次流动路径中。在许多实施例中，柱塞组件包括柱塞和轴向偏置构件。轴向偏置构件可以被配置为调节柱塞的位置。例如，轴向偏置构件可以被配置为，当传感器保护壳体内的流体的压力低于预定值时使柱塞位于柱塞关闭位置。轴向偏置构件还可以被配置为，当传感器保护壳体内的流体的压力高于预定值时使柱塞位于柱塞打开位置。当处于柱塞关闭位置时，柱塞可以防止流体流过第二室端口和第二传感器端口。当处于柱塞打开位置时，柱塞可以允许流体流过第二室端口和第二传感器端口。

一些示例包括保护压力传感器的方法。该方法的一个步骤可以涉及提供传感器保护壳体，该传感器保护壳体包括入口、出口、包括第一室端口和第二室端口的传感器室、从入口到出口的主流动路径、以及次流动路径。该方法的一个步骤可以包括提供位于传感器保护壳体的次流动路径中的柱塞组件。柱塞组件可以包括柱塞和轴向偏置构件。该方法的一个步骤可以包括将压力传感器组件插入传感器保护壳体的传感器室。压力传感器组件可以包括具有第一侧和第二侧的隔膜以及压力传感器壳体。在一些情况下，压力传感器壳体容纳隔膜。在一些情况下，压力传感器壳体包括被配置为使流体能够压靠隔膜的第一侧的第一传感器端口，以及被配置为使流体能够压靠隔膜的第二侧的第二传感器端口。将压力传感器组件插入传感器室可以包括将第一传感器端口与第一室端口对准并将第二传感器端口与第二室端口对准。该方法的一个步骤可以包括在流体压力下使流体通过入口流入传感器保护壳体。流体可以沿主流动路径流动并流出出口，并且流过第一室端口和第一传感器端口。如果流体压力高于预定值，则流体可以沿着次流动路径流过第二室端口和第二传感器端口。如果流体压力低于预定值，则柱塞可以防止流体沿着次流动路径流过第二室端口和第二传感器端口。

一些示例包括传感器保护装置。传感器保护装置可以包括传感器保护壳体和柱塞组件。传感器保护壳体可以包括入口、出口、传感器室、从入口到出口的主流动路径、以及次流动路径。传感器室可以包括第一室端口和第二室端口。在许多情况下，传感器室可以被配置为容纳压力传感器组件。压力传感器组件可以包括具有第一侧和第二侧的隔膜。压力传感器组件可以包括容纳隔膜的压力传感器壳体。压力传感器壳体可以包括被配置为使流体能够压靠隔膜的第一侧的第一传感器端口，以及被配置为使流体能够压靠隔膜的第二侧的第二传感器端口。第一室端口可以被配置为与第一传感器端口对准。第二室端口可以被配置为与第二传感器端口对准。主流动路径可以使流体能够流过第一室端口和第一传感器端口。次流动路径可以使流体能够流过第二室端口和第二传感器端口。柱塞组件可以位于次流动路径中。在许多示例中，柱塞组件包括柱塞和轴向偏置构件。轴向偏置构件可以被配置为，当传感器保护壳体内的流体的压力低于预定值时使柱塞位于柱塞关闭位置。轴向偏置构件可以被配置为，当传感器保护壳体内的流体的压力高于预定值时使柱塞位于柱塞打开位置。当处于柱塞关闭位置时，柱塞可以防止流体流过第二室端口和第二传感器端口。当处于柱塞打开位置时，柱塞可以允许流体流过第二室端口和第二传感器端口。

各个示例可以具有以下特征中的一个或多个。传感器保护壳体可以由第一互补部分和第二互补部分构成。将压力传感器组件插入传感器保护壳体的传感器室可以包括通过一个或多个配合区段将第一互补部分和第二互补部分配合在一起。在一些示例中，第一互补部分包括入口和次流动路径。在一些示例中，第二互补部分包括出口。传感器室和主流动路径可以形成在一个或多个配合区段之间。在一些示例中，当流体压力高于预定值时，压靠隔膜的第一侧的流体和压靠隔膜的第二侧的流体处于相等的压力下。在一些示例中，当流体压力低于预定值时，隔膜的第二侧暴露于大气压力。在一些示例中，预定值是60psi与1000psi之间(例如，500psi与700psi之间)的值。压力传感器壳体可以包括位于第一传感器端口上方的第一转移介质容器以及位于第二传感器端口上方的第二转移介质容器。第一转移介质容器可以填充有第一转移介质，以将压力从传感器保护壳体内的流体传递到隔膜的第一侧。第二转移介质容器可以填充有第二转移介质，以将压力从传感器保护壳体内的流体传递到隔膜的第二侧。在一些示例中，第一转移介质和第二转移介质各自包括氟硅酮凝胶。在一些示例中，柱塞包括模制的弹性体、硫化橡胶产品或硫化合成橡胶。在许多这样的示例中，柱塞密封次流动路径，以防止流体流过柱塞。轴向偏置构件可以包括压缩弹簧。

使用本文所公开的传感器保护装置可以提供多个优点。这种装置可以自行地或在操作员很少干预或不直接干预的情况下在低压和高压配置之间切换。进一步地，传感器保护装置可以位于与注射流体管线呈直线的位置，从而无需单独的组件。进一步地，可以在除高压造影剂注射之外的部分血管造影程序期间获得准确的血压测量值。

附图和以下具体实施例中阐述了一个或多个示例的细节。通过具体实施例和附图，其它特征、目的和优点将显而易见。

附图说明

以下附图示出了本发明的特定实施例，因此不限制本发明的范围。附图旨在与以下描述中的解释结合使用。在下文中将结合附图描述本发明的实施例，附图中相同的标记表示相同的元件。

图1是造影剂注射器的示例性实施例的立体图，该造影剂注射器可以包括传感器保护装置。

图2是常规压力传感器的侧立面图。

图3是示例性压力传感器保护装置的侧立面剖视图，其中柱塞处于柱塞关闭位置。

图4是第一互补壳体部分和第二互补壳体部分的侧立面分解图。

图5是与第一互补壳体部分和第二互补壳体部分组装在一起的示例性压力传感器保护装置的侧立面图。

图6是示例性压力传感器保护装置的侧立面剖视图，其中柱塞处于柱塞打开位置。

图7是示例性压力传感器保护装置中的流体流动路径的侧立面剖视图，其中柱塞处于柱塞关闭位置并且箭头指示流体流动路径。

图8是示例性压力传感器保护装置中的流体流动路径的侧立面剖视图，其中柱塞处于柱塞打开位置并且箭头指示流体流动路径。

具体实施方式

以下详细描述本质上是示例性的，并且提供了一些实用的图示和示例。本领域技术人员将认识到，许多描述的示例具有各种合适的替代方案。除了附图之外，本文还使用如下提供的描述公开了多种示例性传感器保护系统、装置和技术。本文公开的系统、装置和技术中的每一个可以独立地使用，或者与本文公开的其它系统、装置和技术中的一个或多个(例如，全部)结合使用。

图1是流体注射系统100的立体图。图1示出了流体注射系统100，流体注射系统100包括第一流体源132以及安装在套筒108中的流体增压单元130，套筒108从流体注射系统100的注射器头104延伸。第一流体源132被示为挂在固定器110上，并且经由输入管线308联接到流体增压单元130以将流体(例如，造影剂)供应到流体增压单元130。流体增压单元130被示出为包括容器301，具有在其中延伸的柱塞轴420；以及柱塞320，安装在容器301中并联接到柱塞轴420。

根据所示出的实施例，柱塞轴420联接到注射器头104中包含的马达组件，该马达组件使柱塞轴420致动以在容器301内沿往复方向驱动柱塞320。注射器头104可以包括可编程控制器阵列来驱动马达组件。在一些实施例中，可编程控制器阵列包括数字计算机，该数字计算机可以例如经由流体注射系统100的控制面板102进行编程。当在抽吸过程中致动柱塞轴420以使柱塞320向注射器头104移动靠近时，来自第一流体源132的流体经由输入管线308吸入容器301。当柱塞轴420在压缩过程中使柱塞320向远端移动时，流体通过输出管线304从容器301排出。图1进一步示出了联接到管线122的输出管线304，管线122安装在流体注射系统100的模块112上；管线122可以经由连接器120连接到患者管线125，使得从容器301排出的流体注射到患者体内，从而例如利于成像。

进一步参照图1，流体注射系统100包括第二流体源138，第二流体源138挂在钩子137上，并且蠕动泵106通过管线128从第二流体源138抽出流体，该流体例如为诸如盐水的稀释剂。蠕动泵106被示为安装在注射器头104上。流体注射系统100进一步包括歧管传感器114和歧管阀124，以控制流体从管线128流入管线122，或者经由输出管线304从流体增压单元130流入管线122。歧管阀124可以包括弹簧偏置滑阀，或者另一类型的阀，例如止回阀。歧管传感器114可以检测歧管阀124的位置，并且将该位置报告给注射器头104。

压力转导器126被示出为联接到管线128。当管线122连接到在患者体内延伸的患者管线125时，压力转导器126能够用作患者的血流动力学监测器。压力转导器126将所检测的压力转换为电信号，该电信号可以由流体注射系统100或另一监测装置监测或以其它方式使用。

与压力转导器126类似，在许多实施例中，流体注射系统100可以包括压力传感器组件150，压力传感器组件150联接到管线122以测量管线122中的压力。在一些情况下，压力传感器组件150可以例如在血管造影注射程序期间从患者管线125测量管线122中的血压。在许多情况下，压力传感器组件150可以包括如本文其它地方所公开的传感器保护装置。压力传感器组件150可以将所检测的压力转换为电信号，该电信号可以由流体注射系统100或另一监测装置监测或以其它方式使用。

气泡检测器116被示出为联接到管线122。气泡检测器116能够在管线122内检测到可测量或其它显著的空气量时产生警报信号。另外，当气泡检测器116检测到管线中的空气时，流体注射系统100可以自动地暂停或终止流体注射程序。

流体注射系统100的操作员，诸如临床医生，可以使用流体注射系统100的控制面板102来设置用于给定注射程序的各种参数和/或协议。操作员可以例如经由触摸屏面板与控制面板102进行交互，以输入流速、最大注射量、最大注射压力、上升时间或其它参数的注射参数。控制面板102可以进一步向操作员显示流体注射系统100的操作参数和/或警告或警报消息，例如，指示气泡检测器116已经检测到空气。

图1还示出了经由连接器134联接到控制面板102的手动控制器136，手动控制器136可以连接到控制面板102或与控制面板102断开。操作员可以操纵手动控制器136以控制来自流体注射系统100的流体注射。例如，操作员可以使用手动控制器136作为可变速率控制装置，以可变地控制来自流体注射系统100的流体流动(例如，流体从流体增压单元130流出)的速率。手动控制器136可以包括电气装置或气动装置。

因为流体注射系统100可能在多个患者程序中进行多次注射，所以注射流体可能需要定期更换。注射器头104可以例如基于监视来自容器301的注射量并与初始输入量比较，自动地使来自第一流体源132的流体对容器301进行补充。在一些情况下，在检测到容器301内的流体量已经被耗尽至临界量时，流体注射系统100的操作员可能需要手动启动流体补充程序。应当注意，注射器头104可以基于除了注射量之外的操作状态信息自动启动对容器301的补充。例如，如果注射器头104确定流体注射系统100目前正在从蠕动泵106而不是从容器301输送流体，并且容器301没有填充满，则注射器头104可以使马达组件致动柱塞轴420，以便通过输入管线308将额外的流体吸入容器301。

图2中的可以用作流体注射系统中的压力传感器组件的常规压力传感器组件201可以包括允许其测量压力的多个组件。例如，常规压力传感器组件201可以包括隔膜210、第一转移介质容器220和大气压测量端口230。隔膜210可以包括硅或其它合适的材料。在许多情况下，隔膜210可以位于第一转移介质容器220和大气压测量端口230之间。隔膜210的这种位置可以便于进行压力测量。

常规压力传感器组件201的组件可以通过将压力传递到隔膜210以在隔膜210两侧产生压力差，从而执行压力测量。第一转移介质容器220可以包括端口225，以与待测量的流体接触。第一转移介质容器220可以填充有转移介质227，以将压力从待测量的流体传递到隔膜210的第一侧212。转移介质容器220可以包括热塑性塑料(例如，PC、PVC等)。转移介质227可以包括低硬度(例如，约10amp)的氟硅酮凝胶。大气压测量端口230可以使隔膜210的第二侧214暴露于大气压力，并因此在隔膜210两侧产生压力差。

如图2所示的低压常规压力传感器组件201可以在低压下测量血压；但如果将其用于高压应用，则可能会发生故障。在许多实施例中，低压常规压力传感器组件201可以是基于微机电系统(MEMS)的压力传感器。由于MEMS压力传感器具有紧凑的外形尺寸、通用性和准确性，因此优选的是，使用基于MEMS的压力传感器作为常规压力传感器组件201来测量压力或与压力成比例的度量。这种传感器可以采用多种形式；但常见的形式是采用可偏转的硅隔膜210，其额定在与电容式或压阻式信号转导耦合的一定压力范围内。待测量的介质的运动被传递到隔膜210，从而在隔膜210中产生可测量的偏转，或者在零压力差或无流动的情况下不产生可测量的偏转。当隔膜210移动时，基于MEMS的常规压力传感器组件201产生根据施加在隔膜210上的偏转变化的信号(例如，电信号)。然而，如果与偏转成比例的压力超过压力额定值和预定故障阈值(例如，过压额定值)，则隔膜210将会破裂并变得无法使用。

如图3至图8所示的、设置为在注射程序期间测量流体流动压力的压力传感器保护装置300可以承受高压和低压。在许多情况下，传感器保护装置300可以位于注射器和患者之间。例如，传感器保护装置300可以被放置在泵送管线中，该泵送管线可以接收高压注射流体、低压血液或两者。因此，将传感器保护装置300设置在泵送管线中可以使压力传感器组件341能够在未注射造影剂时测量血压，并且在注射期间暴露于高压造影剂中而不会被损坏。

图3所示的示例性传感器保护装置300可以在高压流体流动应用中保护常规的低压血压传感器。传感器保护装置300可以包括压力传感器组件341、传感器保护壳体302和柱塞组件381。在低压期间，传感器保护装置300可以允许压力传感器组件341的组件两侧的压力差来测量压力。相反，在高压流体流动期间，传感器保护装置300可以例如通过将压力传感器组件341置于平衡状态，而不允许压力传感器组件341的组件两侧的压力差。因此，传感器保护装置300可以允许使用常规的血压测量技术和装置，同时限制在高压流体流动应用期间压力传感器组件341发生故障的风险。

压力传感器组件341可以类似于具有压力传感器壳体的常规压力传感器，该压力传感器壳体包括第一转移介质容器323并且还可以包括第二转移介质容器325。第二转移介质容器325可以位于第二传感器端口(例如，大气压测量端口)330的上方。转移介质227可以填充第二转移介质容器325，并且将压力从流体传递到隔膜310的第二侧314。压力传感器组件341可以包括陶瓷基板。流体转移介质227可以包括低硬度(例如，约10amp)的氟硅酮凝胶。可以通过传感器保护壳体302将待测量的流体引入压力传感器组件341。

传感器保护装置300可以包括传感器保护壳体302，传感器保护壳体302可以将流体引导至压力传感器组件341。传感器保护壳体302可以包括入口303、出口311、传感器室305、主流动路径306和次流动路径307。入口303可以在传感器保护壳体302的近端393。出口311可以在传感器保护壳体302的远端397。在许多实施例中，传感器保护壳体302可以包括模制或机械加工的热塑性塑料(例如，聚碳酸酯、PVC、PSU等)。

如图4所示，在一些实施例中，传感器保护壳体302可以由互补部分400组成。在许多实施例中，图4所示的传感器保护壳体302的互补部分400可以包括传感器保护壳体302的组件中的一个或多个组件或者部分。例如，第一互补部分401可以包括入口303和次流动路径307。第二互补部分402可以包括出口311。在一些情况下，传感器保护壳体302的一个或多个组件(例如，传感器室305和主流动路径306)可以形成在互补部分400中的配合区段(例如，一个或多个配合区段)之间。

图5所示的传感器室305可以包含压力传感器组件341，并且暴露于来自传感器保护壳体302的其它组件的流体。传感器室305可以在第一侧510上具有第一室端口512，第一室端口512与第一转移介质容器323中的第一传感器端口525对准。在这种情况下，第一侧510上的第一室端口512可以使隔膜310的第一侧312暴露于来自主流动路径306中的流体(例如，高压流体和低压流体两者)的压力。第二侧516上的第二室端口518可以与第二转移介质容器325中的第二传感器端口330对准。在这种情况下，第二侧516上的第二室端口518可以使隔膜310的第二侧314暴露于大气压力或来自高压流体的压力。

高压流体和低压流体都可以通过主流动路径306进入和离开传感器保护壳体302。主流动路径306可以从传感器保护壳体302中的入口303接收流体。主流动路径306可以通过主流动路径306中的第一室端口512将流体供给到传感器室305的第一侧510。主流动路径306可以通过传感器保护壳体302中的出口311排出流体。

高压流体可以在不离开传感器保护壳体302的情况下进入次流动路径307，而低压流体不能。次流动路径307可以与主流动路径306形成接头530。次流动路径307可以通过次流动路径307中的第二室端口518将高压流体供给到传感器室305的第二侧516。

图6所示的柱塞组件381可以暴露于传感器保护壳体302中的高压流体流。传感器保护装置300中的柱塞组件381可以包括轴向偏置构件602、芯606和柱塞607。在许多情况下，柱塞组件381的组件可以连接在一起。柱塞组件381可以包含在传感器保护壳体302内并暴露于流体流。

柱塞组件381可以与来自入口303的流体流相对地位于传感器保护壳体302内。柱塞组件381可以位于传感器保护壳体302的次流动路径307中。柱塞607可以位于柱塞座620和柱塞止动件630之间的次流动路径307中。柱塞座620可以位于次流动路径307接近接头530的近端691。柱塞止动件630可以位于次流动路径307的远端693。在一些实施例中，柱塞组件381可以完全延伸(例如，在零压缩的情况下)，并且在次流动路径307内自由移动。

柱塞组件381可以沿着次流动路径307在传感器保护壳体302内移动。轴向偏置构件602可以在柱塞止动件630附近具有第一端603。在许多情况下，轴向偏置构件602可以是压缩弹簧(例如，盘簧)，并且包括金属(例如，不锈钢)。芯606可以例如在轴向偏置构件602的第二端604连接到轴向偏置构件602，轴向偏置构件602的第二端604与轴向偏置构件602的第一端603相对。柱塞组件381在次流动路径307内的运动可以在远侧方向上通过柱塞止动件630限制，并且在传感器保护壳体302的近侧方向上通过柱塞座620限制。因此，柱塞组件381可以在柱塞止动件630与柱塞座620之间的次流动路径307内移动。

根据流体流量或流体的压力，柱塞组件381的运动可以允许流体进入压力传感器组件341的传感器室305中的第二室端口518，而不离开传感器保护壳体302。示例性的柱塞607可以设置在芯606的顶部。柱塞607可以在次流动路径307内紧密地配合。柱塞607的前端608在低压下可以位于柱塞座620中，并且在高压期间离开传感器室305中的第二室端口518。柱塞607的尾端609可以在轴向偏置构件602附近。柱塞607可以包括模制的弹性体或硫化橡胶产品(例如，TPV、TPU、TPE、硅酮等)或硫化合成橡胶(例如，异戊二烯、EPDM等)。

如图7和图8所示，柱塞607可以被配置为在柱塞关闭位置和柱塞打开位置之间移动。例如，在低压期间，柱塞607可以处于如图7所示的柱塞关闭位置。因此，流体通过传感器保护壳体302中的入口303流入传感器保护壳体302，通过主流动路径306，通过第一室端口512流入传感器室305的第一侧510，并且通过传感器保护壳体302中的出口311流出传感器保护壳体302。在这个位置，柱塞607防止流体流入次流动路径307，使得流体不能进入传感器室305的第二侧516。在这个位置，柱塞607可以密封次流动路径307，以防止流体流过柱塞607。相反，传感器室305的第二侧516可以暴露于大气压力，从而在隔膜310两侧产生压力差。在一些这样的情况下，为了建立压力测量，压力传感器组件341可以测量传感器室305的第一侧510上的流体压力与传感器室305的第二侧516上的大气压力之间的压力差。

在许多实施例中，当流体流从低压切换为高压时，柱塞607可以从图7的柱塞关闭位置移动到图8的柱塞打开位置。当压力上升到预定值以上时，柱塞607被推入柱塞打开位置，从而压缩轴向偏置构件602。在这种情况下，流体可以通过传感器保护壳体302中的入口303流入传感器保护壳体302，通过主流动路径306，通过第一室端口512流入传感器室305的第一侧510，并且通过传感器保护壳体302中的出口311流出传感器保护壳体302。在这种情况下，流体也可以通过次流动路径307，通过第二室端口518流入传感器室305的第二侧516。因此，传感器室305的第一侧510和第二侧516可以暴露于来自高压流体的相同压力，从而保护隔膜310。

许多实施例可以在操作员很少干预或不直接干预的情况下使柱塞607自行切换回低压配置。当压力降回预定值以下时，轴向偏置构件602将柱塞607推回柱塞关闭位置。流体可以流过主流动路径306，并且压力传感器组件341可以测量隔膜310两侧的流体压力与大气压力之间的差。

可以基于诸如压力传感器组件的故障阈值和所期望的系统响应时间的各种因素来选择轴向偏置构件602使柱塞607运动的预定值。可以将预定值选择为低于压力传感器组件的故障阈值。例如，如果压力传感器组件的故障阈值是100-200psi，则可以选择预定值60psi。对于具有更高故障阈值(例如，1200psi)的压力传感器组件，可以选择更高的预定值(例如，1000psi)。在许多实施例中，预定值可以在500psi和700psi之间(例如，600psi)。可以通过轴向偏置构件602的选择，以及在一些情况下通过柱塞607和次流动路径307之间的摩擦程度来实施所选择的预定值。如上所述，所期望的系统响应时间可以作为选择预定值的因素。选择低于压力传感器组件的故障阈值但相对接近该故障阈值的预定值可以确保，当高压注射完成时柱塞607完全移回柱塞关闭位置，并且可以允许压力传感器组件在高压注射完成之后立即开始检测压力。

尽管已经主要结合注射讨论了操作，但是本领域技术人员将理解，传感器保护装置300可以用于多种不同的应用。例如，传感器保护装置300可以用于保护具有除血液之外的工作流体的低压传感器。例如，一些这样的流体可以包括盐水。

还公开了一种用于在高压应用中保护低压传感器的示例性方法。该方法可以包括提供传感器保护装置。传感器保护装置可以类似于本文其它地方公开的传感器保护装置。在一些实施例中，高压应用是如本文其它地方所公开的注射系统。该方法可以包括通过流体管线从高压系统向传感器保护装置供应流体。如果流体管线中的流体处于高压，则次流动路径中的阀打开，以允许流体从主流动路径进入次流动路径，从而将压力传感器组件置于平衡状态。如果流体管线中的流体处于低压，则次流动路径中的阀关闭，并且可以测量主流体管线中的流体相对于大气压力的压力。

已经参考一些公开的实施例描述了各种示例。提出实施例是出于说明而非限制的目的。本领域技术人员将理解，在不脱离本发明的范围的情况下，可以进行各种改变、调整和修改。

Claims (21)

1.一种传感器保护装置，包括：

(a)压力传感器组件，所述压力传感器组件包括(i)具有第一侧和第二侧的隔膜，以及(ii)容纳所述隔膜并包括第一传感器端口和第二传感器端口的压力传感器壳体，所述第一传感器端口被配置为允许流体压靠所述隔膜的第一侧，所述第二传感器端口被配置为允许流体压靠所述隔膜的第二侧；

(b)传感器保护壳体，所述传感器保护壳体包括(i)入口，(ii)出口，(iii)传感器室，容纳所述压力传感器组件并且包括与所述第一传感器端口对准的第一室端口和与所述第二传感器端口对准的第二室端口，(iv)从所述入口到所述出口的主流动路径，允许流体流过所述第一室端口和所述第一传感器端口，以及(v)次流动路径，允许流体流过所述第二室端口和所述第二传感器端口；以及

(c)柱塞组件，所述柱塞组件位于所述次流动路径中并包括(i)柱塞和(ii)轴向偏置构件，所述轴向偏置构件被配置为：当所述传感器保护壳体内的流体的压力低于预定值时使所述柱塞位于柱塞关闭位置，并且当所述传感器保护壳体内的流体的压力高于所述预定值时使所述柱塞位于柱塞打开位置，当处于所述柱塞关闭位置时，所述柱塞防止流体流过所述第二室端口和所述第二传感器端口，并且当处于所述柱塞打开位置时，所述柱塞允许流体流过所述第二室端口和所述第二传感器端口。

2.根据权利要求1所述的传感器保护装置，其中当所述柱塞处于所述柱塞打开位置时，压靠所述隔膜的第一侧的流体和压靠所述隔膜的第二侧的流体处于相等的压力下。

3.根据权利要求1所述的传感器保护装置，其中当所述柱塞处于所述柱塞关闭位置时，所述隔膜的第二侧暴露于大气压力。

4.根据权利要求1所述的传感器保护装置，其中所述预定值是60psi至1000psi之间的值。

5.根据权利要求1所述的传感器保护装置，其中所述压力传感器壳体包括：

位于所述第一传感器端口上方的第一转移介质容器，所述第一转移介质容器填充有第一转移介质，以将压力从所述传感器保护壳体内的流体传递到所述隔膜的第一侧；以及

位于所述第二传感器端口上方的第二转移介质容器，所述第二转移介质容器填充有第二转移介质，以将压力从所述传感器保护壳体内的流体传递到所述隔膜的第二侧。

6.根据权利要求5所述的传感器保护装置，其中所述第一转移介质和所述第二转移介质各自包括氟硅酮凝胶。

7.根据权利要求1所述的传感器保护装置，其中所述柱塞包括模制的弹性体，并且所述柱塞密封所述次流动路径以防止流体流过所述柱塞。

8.根据权利要求7所述的传感器保护装置，其中所述弹性体包括硫化橡胶产品。

9.根据权利要求8所述的传感器保护装置，其中所述硫化橡胶产品包括硫化合成橡胶。

10.根据权利要求1所述的传感器保护装置，其中所述轴向偏置构件包括压缩弹簧。

11.一种保护压力传感器的方法，包括:

(a)提供传感器保护壳体，所述传感器保护壳体包括(i)入口、(ii)出口、(iii)包括第一室端口和第二室端口的传感器室、(iv)从所述入口到所述出口的主流动路径以及(v)次流动路径；

(b)提供位于所述传感器保护壳体的次流动路径中的柱塞组件，所述柱塞组件包括(i)柱塞和(ii)轴向偏置构件；

(c)将压力传感器组件插入所述传感器保护壳体的传感器室，所述压力传感器组件包括(i)具有第一侧和第二侧的隔膜，以及(ii)容纳所述隔膜并包括第一传感器端口和第二传感器端口的压力传感器壳体，所述第一传感器端口被配置为允许流体压靠所述隔膜的第一侧，所述第二传感器端口被配置为允许流体压靠所述隔膜的第二侧，其中将所述压力传感器组件插入所述传感器室包括将所述第一传感器端口与所述第一室端口对准，并且将所述第二传感器端口与所述第二室端口对准；

(d)在流体压力下使流体通过所述入口流入所述传感器保护壳体，其中(i)流体沿所述主流动路径流动并流出所述出口，并且流过所述第一室端口和所述第一传感器端口，(ii)如果流体压力高于预定值，则流体沿着所述次流动路径流过所述第二室端口和所述第二传感器端口，并且(iii)如果所述流体压力低于所述预定值，则所述柱塞防止流体沿着所述次流动路径流过所述第二室端口和所述第二传感器端口。

12.根据权利要求11所述的方法，其中所述传感器保护壳体由第一互补部分和第二互补部分构成，并且，将所述压力传感器组件插入所述传感器保护壳体的传感器室中包括通过一个或多个配合区段将所述第一互补部分和所述第二互补部分配合在一起。

13.根据权利要求12所述的方法，其中所述第一互补部分包括所述入口和所述次流动路径，所述第二互补部分包括所述出口，并且，所述传感器室和所述主流动路径形成在所述一个或多个配合区段之间。

14.根据权利要求11所述的方法，其中当所述流体压力高于所述预定值时，压靠所述隔膜的第一侧的流体和压靠所述隔膜的第二侧的流体处于相等的压力下。

15.根据权利要求11所述的方法，其中当所述流体压力低于所述预定值时，所述隔膜的第二侧暴露于大气压力。

16.根据权利要求11所述的方法，其中所述预定值是60psi至1000psi之间的值。

17.根据权利要求11所述的方法，其中所述压力传感器壳体包括：

位于所述第一传感器端口上方的第一转移介质容器，所述第一转移介质容器填充有第一转移介质，以将压力从所述传感器保护壳体内的流体传递到所述隔膜的第一侧；以及

位于所述第二传感器端口上方的第二转移介质容器，所述第二转移介质容器填充有第二转移介质，以将压力从所述传感器保护壳体内的流体传递到所述隔膜的第二侧。

18.根据权利要求17所述的方法，其中所述第一转移介质和所述第二转移介质各自包括氟硅酮凝胶。

19.根据权利要求11所述的方法，其中所述轴向偏置构件包括压缩弹簧。

20.一种传感器保护装置，包括：

(a)传感器保护壳体，所述传感器保护壳体包括(i)入口，(ii)出口，(iii)传感器室，所述传感器室包括第一室端口和第二室端口并且被配置为容纳压力传感器组件，所述压力传感器组件包括具有第一侧和第二侧的隔膜以及压力传感器壳体，所述压力传感器壳体容纳所述隔膜并包括第一传感器端口和第二传感器端口，所述第一传感器端口被配置为允许流体压靠所述隔膜的第一侧，所述第二传感器端口被配置为允许流体压靠所述隔膜的第二侧，其中所述第一室端口被配置为与所述第一传感器端口对准，并且所述第二室端口被配置为与所述第二传感器端口对准，(iv)从所述入口到所述出口的主流动路径，所述主流动路径允许流体流过所述第一室端口和所述第一传感器端口，以及(v)次流动路径，允许流体流过所述第二室端口和所述第二传感器端口；以及

(b)柱塞组件，所述柱塞组件位于所述次流动路径中并包括(i)柱塞和(ii)轴向偏置构件，所述轴向偏置构件被配置为：当所述传感器保护壳体内的流体的压力低于预定值时使所述柱塞位于柱塞关闭位置，并且当所述传感器保护壳体内的流体的压力高于所述预定值时使所述柱塞位于柱塞打开位置，当处于所述柱塞关闭位置时，所述柱塞防止流体流过所述第二室端口和所述第二传感器端口，并且当处于所述柱塞打开位置时，所述柱塞允许流体流过所述第二室端口和所述第二传感器端口。

21.根据权利要求20所述的传感器保护装置，其中所述预定值是60psi至1000psi之间的值。

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