CN211978201U - 一种医疗设备用压力变送器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种医疗设备用压力变送器，包括壳体、压力敏感元件、调理电路板、进压头以及密封连接件；其中，进压头与壳体相连，进压头背离壳体的一端设置有密封连接件，以与待测介质管路密封连接；压力敏感元件内嵌在进压头朝向壳体的一端，以检测患者的待测介质压力；调理电路板设置在压力敏感元件背离进压头的一侧，以对压力敏感元件检测到的压力信号进行调制处理，并将调制处理后的压力信号输出至医疗设备中，以实现根据压力信号确定对应的疾病类型。本实用新型的医疗设备用压力变送器不仅可用于测量气体介质，还能用于测量液体介质，并且，可实现根据患者待测介质的压力信号确定疾病类型，易于对患者的病因进行分析。

Description

一种医疗设备用压力变送器

技术领域

本实用新型属于压力变送器技术领域，具体涉及一种医疗设备用压力变送器。

背景技术

压力变送器是指能感受压力并转换成可识别信号的变送器。压力变送器是最为常用的一种变送器，被广泛应用于各种工业自控环境，涉及水利水电、铁路交通、智能建筑、生产自控、航空航天、医疗病人介质分析、军工、石化、油井、电力、船舶、机床、管道等众多行业。测量原理的不同压力变送器可分为机械式、电容式、电阻式和电感式等等。其中电阻式压力变送器是当前工业控制领域应用最为普遍的一种。电阻式压力变送器内部主要有三类：应变片、溅射膜和硅压阻式，而硅压阻式由于体积小、精度高、稳定性好、输出信号大的优点应用最为广泛。

近年来，随着我国医疗装备的发展，以及医疗设备的国产化要求迅速提高，在这种前提下，用于医疗设备自动化测试分析的变送器应用需求越来越多，所以，以此为契机急需开发一款高精度，高灵敏度的压力变送器用于患者的介质分析测量，对国内医疗检测类设备的使用变送器行业有较大促进作用。

实用新型内容

本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种医疗设备用压力变送器，包括壳体、压力敏感元件、调理电路板、进压头以及密封连接件；其中，

所述进压头与所述壳体相连，所述进压头背离所述壳体的一端设置有所述密封连接件，以与待测介质管路密封连接；

所述压力敏感元件内嵌在所述进压头朝向所述壳体的一端，以检测患者的待测介质压力；

所述调理电路板设置在所述压力敏感元件背离所述进压头的一侧，以对所述压力敏感元件检测到的压力信号进行调制处理，并将调制处理后的压力信号输出至医疗设备中，以实现根据所述压力信号确定对应的疾病类型。

可选的，所述待测介质包括待测气体介质和/或待测液体介质。

可选的，所述压力敏感元件采用硅压阻MEMS芯片。

可选的，所述密封连接件包括螺纹连接部以及密封圈；其中，

所述螺纹连接部和所述密封圈依次设置在沿所述进压头轴向方向的外周壁上。

可选的，所述密封圈采用O型密封圈。

可选的，所述调理电路板内设置有数字调理芯片，所述数字调理芯片采用高阶曲线拟合的方式对所述压力敏感芯片检测到的压力信号进行不同温度下的数字补偿，并将补偿后的所述压力信号放大并输出。

可选的，还包括支架，所述支架设置于所述压力敏感元件背离所述进压头一侧，并且，所述支架上固定有所述调理电路板。

可选的，还包括垫片，所述垫片设置于所述调理电路板背离所述压力敏感元件一侧。

可选的，还包括连接器以及连接器安装件；其中，

所述连接器安装件位于所述壳体背离所述进压头一侧，所述连接器安装件上固定有所述连接器；并且，所述连接器通过线缆与所述调理电路板连接。

可选的，所述连接器采用航插连接器。

本实用新型提供一种医疗设备用压力变送器，包括壳体、压力敏感元件、调理电路板、进压头以及密封连接件。其中，在进压头背离壳体的一端设置有密封连接件，以与待测介质管路密封连接，将患者的待测介质引入至进压头，另外，压力敏感元件内嵌在进压头朝向壳体的一端，以检测由进压头引入患者的待测介质压力。而调理电路板设置在压力敏感元件背离进压头的一侧，进一步对压力敏感元件检测到的压力信号进行调制处理，并将调制处理后的压力信号输出至医疗设备中(如数据分析模块)，根据数据算法确认与测量介质对应的疾病类型，以实现根据压力信号确定对应的疾病类型。本实用新型提供了一种通过测量患者被测介质，结合医疗设备的分析系统分析被测介质的压力和疾病可能的对应关系，从而给医生提供较为准确的判断。

附图说明

图1为本实用新型实施例中医疗设备用压力变送器结构示意图。

具体实施方式

为使本领域技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细描述。

如图1所示，本实用新型提供一种医疗设备用压力变送器100，包括壳体110、压力敏感元件120、调理电路板130、进压头140以及密封连接件150。其中，进压头140与壳体110相连，进压头140背离壳体110的一端设置有密封连接件150，以与待测介质管路密封连接。另外，压力敏感元件120内嵌在进压头140朝向壳体110的一端，以检测患者的待测介质压力。调理电路板130设置在压力敏感元件120背离进压头140的一侧，以对压力敏感元件120检测到的压力信号进行调制处理，并将调制处理后的压力信号输出至医疗设备中，以实现根据压力信号确定对应的疾病类型。

示例性的，如图1所示，进压头140背离壳体110一端设置有密封连接件150，也就是说，在进压头140的进压口处设置有密封连接件150，并在该进压端口处通过密封连接件150与被测量介质管路管道连接并密封，以将患者的待测介质通过进压头140引入至压力敏感元件120，实现对患者待测介质的压力检测，并且，通过调理电路板130对检测到的压力信号进行调制处理，以消除输出信号零点和灵敏度温度漂移，提高精确度，进一步地，将调制处理后的压力信号输出至医疗设备中，例如，将处理后的压力信号输出至医疗设备后端数据采集分析模块，通过数据比对分析以实现根据压力信号确定对应的疾病类型。

本实施例的医疗设备用压力变送器，通过设置进压头、压力敏感元件、调理电路板以及密封连接件，实现了与医疗检测设备的测量管路密封连接，以检测由进压头引入患者的待测介质压力，进一步还通过调理电路板对检测到的压力信号进行调制处理，并将调制处理后的压力信号再输出至医疗设备中，根据数据算法确认测量介质，检测结果对应的可能原因进行分析，以实现根据压力信号确定对应的疾病类型。

需要说明的是，在化学分析仪中，需要使用移液管抽吸样本液体，然后把样本滴入样本瓶进行混合或分析。这就要求压力变送器除需要在低压力时提供高度精确和可重复的测量，并且需要耐受冲洗和清洗过程中的较高压力。而本实施例提供的压力变送器通过进压头与密封连接件的设置可实现与待测液体介质直接接触，这样，不仅可以确保准确抽吸所需试样，还能检测移液管是否畅通，或是移液管是否正确放置在试样瓶里。与此同时，它们还要能够耐受因冲洗或清洗液体通路而产生的较高压力，并且达可到化学分析仪要求精确测量以重复方式流过系统的液体。也就是说，本实施例的待测介质包括待测气体介质和/或待测液体介质，既可以实现对气体介质的测量，还可以用于液体介质的测量。

进一步需要说明的是，本实施例中对于进压头的尺寸不作具体要求，可以根据实际需要进行调整，但为了兼具测量气体介质与液体介质，以及获得较为准确的测量压力读数，压力变送器尺寸设计应该尽可能使压力变送器靠近待测介质。例如，本实施例将进压头140沿其长度方向设置为45.1mm，进压头140沿厚度方向的长度设置为10.08mm±0.2mm，进压孔设置为6mm，压力敏感元件内嵌在进压头140的长度设置为15mm，以及压力敏感元件内嵌部分对应的进压140头沿厚度方向的长度为25mm±0.05mm，当然，本领域技术人员可以根据需要设置为其他尺寸。

具体的，如图1所示，本实施例中的进压头140的进压口处设置有密封连接件150，该密封连接件150包括螺纹连接部151以及密封圈152。其中，螺纹连接部151和密封圈152依次设置在沿进压头140轴向方向的外周壁上，并且，本实施例的密封圈152可采用O型密封圈。

示例性的，参阅图1，将螺纹连接部151设置在进压头140进压口处的外周壁上，密封圈152设置在沿进压头140轴向方向中部区域处的外周壁上，当然，还可以将螺纹连接部151和密封圈152设置在进压头的其他位置处，或者采用其他类型的连接部或密封圈，对于螺纹连接部和密封圈的设置位置以及形状不作具体要求，只要能实现将进压头与待测介质的管道紧密连接即可。这样，压力变送器通过螺纹连接部与O型密封圈装入医疗检测设备中，密封圈不仅可以实现不同孔位之间的固定的效果，还能够实现密封的效果，既能够保证设备的稳定运行，又能够保证该设备在工作中的防水性能。同时，压力变送器与待测介质的管道密封连接，不仅能够直接与液体介质接触或耐受潮湿环境，同时还要能够针对呼出气体、试剂、试样和清洗液等多种介质提供高度准确的压力测量结果。

仍需要说明的是，本实施例中的压力敏感元件可采用电阻式压力敏感元件、电容式压力敏感元件以及压电式压力敏感元件，在此不作具体限定，对于本领域技术人员来说，可以根据实际需要进行选择。

示例性的，参阅图1，本实施例中压力敏感元件120采用硅压阻MEMS芯片，当然，应当理解的是，还应该包括感压膜片，以及感压膜片与硅压阻MEMS芯片120之间填充有硅油，以及底座、金丝引线等部件，具体地，将硅压阻MEMS芯片用硅胶粘结在金属底座上，通过金丝引线将以上硅压阻MEMS芯片连接到调理电路板。进行压力测量时，通过感压膜片实现对介质隔离，待测介质的压力由感压膜片和硅压阻MEMS芯片中硅油传递到压力变送器内部的硅压阻MEMS芯片，从而完成高精度测量。上述结构能够实现对待测介质隔绝，不对压力变送器中的硅压阻MEMS芯片以及调理电路板产生任何影响。

需要说明的是，本实施例的硅压阻MEMS芯片是在硅片上用半导体制造技术通过研磨、氧化、光刻、扩散等半导体工艺制造四个平衡电阻，组成惠斯通电桥，在硅片的背面腐蚀出一个硅杯，在外界压力作用下，硅杯变形，对称的两个电阻的阻值增加，另两个阻值减小，实现压电转换，硅片制造完成后再和玻璃在高电压环境下进行静电键合形成。

由于硅压阻MEMS芯片的输出信号具有离散性，使用要求输出是标准信号，必须进行信号处理，本实施例中采用调理电路板对其进行信号处理，具体地，如图1所示，该调理电路板130内设置有数字调理芯片，该数字调理芯片采用高阶曲线拟合的方式对压力敏感芯片检测到的压力信号进行不同温度下的数字补偿，并将补偿后的压力信号放大并输出。

具体地，本示例中设置的数字调理芯片内置有微型控制调节器CMC和控制电路模块，其中，微型控制调节器CMC可完成对压力信号进行数字补偿修正，以及调理电路板可实现对硅压阻MEMS芯片输出的毫伏信号进行调理，以达到消除放大器的漂移、零偏、温漂、非线性对测量结果的影响。再搭配后端处理电路实现要求的三线制电流信号输出，以实现模数转换，测量结果可以通过模拟电压信号、模拟电流信号以及模拟数字方式中任意一者输出，进一步通过连接信号线将测量结果输出至医疗设备后端数据采集分析模块。通过调理电路板可实现对输出信号的稳压、信号放大，以及零点和满量程输出的调整，使之输出达到技术设计要求，实现了对压力进行较精确测量，精度可达±0.25％FS，基于此高精度压力测量，能够易于对患者的病因进行分析。

可选的，如图1所示，本实施例的医疗设备用压力变送器100还包括支架160、垫片170、连接器安装件180以及连接器190。其中，支架160设置于压力敏感元件120背离进压头140一侧，并且，支架160上固定有调理电路板130。也就是说，调理电路板130通过支架160支撑固定在壳体110中，且通过内部连接导线将压力信号输出至连接器190。其次，上述垫片170设置于调理电路板130背离压力敏感元件120一侧，起到密封电路板作用。另外，本实施例设置的连接器安装件180位于壳体110背离进压头140一侧，连接器安装件180上固定有连接器190，并且，该连接器190通过线缆与调理电路板130连接，其中，本实施例的连接器190可采用航插连接器，当然，对于本领域技术人员来说，也可以选择其他连接器。

需要说明的是，本实施例中对于各部件的材质不做具体要求，可以根据实际需要进行具体设定，例如：本实施例的压力变送器采用全不锈钢焊接结构，即进压头、壳体以及连接器安装件均采用不锈钢，另外，支架可采用胶木，垫片采用聚四氟，连接器可采用ABS等。此外，关于各部件的尺寸也不作具体限定，可以根据实际需要具体设置，例如，根据上述进压头尺寸，本实施例将壳体沿厚度方向的长度设置为25mm，以将压力敏感元件对应的部分壳体内嵌在进压头中，并且，将进压头与壳体的总长度设置为72.8mm。这样，本实施例的压力变送器通过精确的结构设计，可应用在压力范围低于150psi和狭小空间中，当然，根据隔离型的金属封型压力变送器的外形尺寸要求，以及不同的解决方案，还可以将上述部件设置成其他尺寸，以提高实用性并降低成本。

综上，本实施例中的压力变送器的工艺装配流程如下，硅压阻MEMS芯片与金属底座通过金丝键合，在感压膜片与硅压阻MEMS芯片之间填充硅油，并填充钢柱封闭形成压力敏感元件，之后，进压头与压力敏感元件焊接，即壳体一端与进压头通过电子束焊接成一体，焊接后的组件再与调理电路板进行装配，之后，再将连接器装配在壳体的另一端，即形成本实施例中的医疗设备用压力变送器。通过精心的结构设计，采用硅压阻MEMS芯片与调理电路板相配合，以达到消除放大器的漂移、零偏、温漂、非线性对测量结果的影响，实现了对压力信号的精确测量。

基于上述示例，本实施例提供的医疗设备用压力变送器工作原理具体如下：患者被测介质的压力通过管道传输至进压头，通过进压头中的进压孔作用于硅压阻MEMS芯片，使硅压阻MEMS芯片产生与待测介质压力成正比的微位移，硅压阻MEMS芯片将压力信号转换为微小的电压信号，使压力变送器的电阻值发生变化，用调理电路板线路检测这一变化，再由调理电路板进行放大后比例输出产品的电压(1V～5V或者0V～10V)，即转换输出一个对应于这一压力的标准测量信号，这一测量信号再输出至医疗设备的分析系统中，根据压力信号确认对应的疾病类型。

本实用新型提供一种医疗设备用压力变送器，通过进压头上设置的密封连接件可实现与患者待测介质直接接触，并将待测介质引入至压力变送器中。其次，通过硅压阻MEMS芯片能够实现对待测介质隔绝，不对压力变送器中的硅压阻MEMS芯片以及调理电路板产生任何影响。并且，通过调理电路板可实现对压力敏感元件的硅压阻MEMS芯片输出的毫伏信号进行调理、补偿，以及将补偿后的毫伏信号进行放大，以及转换成模拟信号通过连接信号线输出至医疗设备后端数据采集分析模块，实现对压力进行较精确测量，精度可达±0.25％FS。此外，本实用新型提供的医疗设备用压力变送器不仅可用于测量气体介质，还能用于测量液体介质，并且，基于此高精度压力测量，实现根据患者待测介质的压力信号确定疾病类型，能够易于对患者的病因进行分析。再者，本实用新型的压力变送器设计测量精度高，易于更换可维护性强，可靠性得到保证。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本实用新型的原理而采用的示例性实施方式，然而本实用新型并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本实用新型的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种医疗设备用压力变送器，其特征在于，包括壳体、压力敏感元件、调理电路板、进压头以及密封连接件；其中，

所述进压头与所述壳体相连，所述进压头背离所述壳体的一端设置有所述密封连接件，以与待测介质管路密封连接；

所述压力敏感元件内嵌在所述进压头朝向所述壳体的一端，以检测患者的待测介质压力；

所述调理电路板设置在所述压力敏感元件背离所述进压头的一侧，以对所述压力敏感元件检测到的压力信号进行调制处理，并将调制处理后的压力信号输出至医疗设备中，以实现根据所述压力信号确定对应的疾病类型。

2.根据权利要求1所述的压力变送器，其特征在于，所述待测介质包括待测气体介质和/或待测液体介质。

3.根据权利要求1所述的压力变送器，其特征在于，所述压力敏感元件采用硅压阻MEMS芯片。

4.根据权利要求3所述的压力变送器，其特征在于，所述密封连接件包括螺纹连接部以及密封圈；其中，

所述螺纹连接部和所述密封圈依次设置在沿所述进压头轴向方向的外周壁上。

5.根据权利要求4所述的压力变送器，其特征在于，所述密封圈采用O型密封圈。

6.根据权利要求5所述的压力变送器，其特征在于，所述调理电路板内设置有数字调理芯片，所述数字调理芯片采用高阶曲线拟合的方式对所述压力敏感芯片检测到的压力信号进行不同温度下的数字补偿，并将补偿后的所述压力信号放大并输出。

7.根据权利要求1至6任一项所述的压力变送器，其特征在于，还包括支架，所述支架设置于所述压力敏感元件背离所述进压头一侧，并且，所述支架上固定有所述调理电路板。

8.根据权利要求1至6任一项所述的压力变送器，其特征在于，还包括垫片，所述垫片设置于所述调理电路板背离所述压力敏感元件一侧。

9.根据权利要求1至6任一项所述的压力变送器，其特征在于，还包括连接器以及连接器安装件；其中，

所述连接器安装件位于所述壳体背离所述进压头一侧，所述连接器安装件上固定有所述连接器；并且，所述连接器通过线缆与所述调理电路板连接。

10.根据权利要求9所述的压力变送器，其特征在于，所述连接器采用航插连接器。

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