DD215467A1

DD215467A1 - MINIATURDRUCKAUFNEHMER

Info

Publication number: DD215467A1
Application number: DD25099683A
Authority: DD
Inventors: Ulrich Menzel; Thomas Pusch; Horst Hebentanz
Original assignee: Univ Dresden Tech
Priority date: 1983-05-18
Filing date: 1983-05-18
Publication date: 1984-11-14
Also published as: DD215467B1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Miniaturdruckaufnehmer vorzugsweise zur Druckmessung in engen Gefaessen, wie z.B. im Blutkreislaufsystem, im Verdauungstrakt, in der Luftroehre, im Urogenitalbereich oder im Gehirn. Ziel der Erfindung ist es, die Messgenauigkeit der Miniaturdruckaufnehmer mit einfachen Mitteln zu erhoehen. Erfindungsgemaess wird die Aufgabe dadurch geloest, dass die Kanuele die Druckkammer mit zwei Zungen seitlich umfasst, die Zungen an der Spitze verbunden sind, die beiden Hauptflaechen der Druckkammer freiliegen und der weiche Kautschuk die Druckkammer an ihren Schmalseiten und ihrer Spitze umfasst und das Ende der Druckkammer in der Kanuele in Epoxidharz eingebettet ist.The invention relates to a miniature pressure transducer, preferably for measuring pressure in narrow vessels, e.g. in the circulatory system, in the digestive tract, in the airway, in the urogenital area or in the brain. The aim of the invention is to increase the measurement accuracy of Miniaturdruckaufnehmer by simple means. According to the invention, the object is achieved in that the canoe comprises the pressure chamber with two tongues laterally, the tongues are connected at the tip, the two main surfaces of the pressure chamber are exposed and the soft rubber comprises the pressure chamber at its narrow sides and its tip and the end of the pressure chamber embedded in the canoe in epoxy resin.

Description

i'iniaturdruckauf nehmer Anwendungsgebiet der Erfindungi'iniaturdruckauf takers application of the invention

Die Erfindung betrifft einen Miniaturdruckaufnehmer vorzugsweise zur'Druckmessung in engen Gefäßen, wie z.B. im Blutkreislauf system, im Verdauungstrakt, in der Luftröhre, im Urogenitalbereich oder im Gehirn.The invention relates to a miniature pressure transducer, preferably for pressure measurement in narrow vessels, e.g. in the circulatory system, in the digestive tract, in the trachea, in the urogenital area or in the brain.

Charakteristik der bekannten technischen LosungenCharacteristic of the known technical solutions

Nach Werthschütsky, R.: Piezoresistiver Miniaturdruckwandler für Anwendungen in der Medizin. Peingeratetechnik, Bd. 28, H.5, 1979, 3. 202-203, ist ein Miniaturdruckaufnehmer bekannt, bei dem der Wandlerkern aus zwei Siliziumchips, die eine Druckkammer bilden, besteht. Eines der Chips ist in der Mitte auf einer rechteckigen Flache zu einer Membran verdünnt. Auf der Membran sind piezor'estive Widerstände dotiert und zu einer Widerstandsbrücke integriert. Eine äußere Druckbelästung lenkt die Membran gegen den Referenzdruck der Kammer aus. Dadurch werden die integrierten Widerstände gedehnt und die Widerstandsbrücke wird verstimmt. Die Änderung der Brückenausgangsspannung ist ein analoges Maß' für die Druckänderung.Werthschütsky, R .: Piezoresistive miniature pressure transducer for applications in medicine. Peingeratetechnik, Bd. 28, H.5, 1979, 3. 202-203, a Miniaturdruckaufnehmer is known in which the transducer core consists of two silicon chips, which form a pressure chamber consists. One of the chips is thinned in the middle on a rectangular flat to a membrane. Piezoresive resistors are doped on the diaphragm and integrated into a resistance bridge. An external pressure loading deflects the membrane against the reference pressure of the chamber. As a result, the integrated resistors are stretched and the resistance bridge is detuned. The change of the bridge output voltage is an analogous measure for the pressure change.

Zur Messung in engen C-efäßen, wie z.B. Adern,, wird der Wand- . lerkern an der Spitze einer Kanüle befestigter wird auf die · etwa zur Hälfte abgeflachte Kanüle gesetzt und dort mit einer weichen Kautschukumhüllung befestigt. Das Material der Kanüle ist in seinem Ausdehnungskoeffizienten dem Silizium angepaßt, um größere '//armespannungen und dadurch hervorgerufene Meßfehler zu vermeiden.For measurement in narrow C-vessels, e.g. Veins, becomes the wall. The core attached to the tip of a cannula is placed on the approximately half-flattened cannula and fixed there with a soft rubber covering. The material of the cannula is adapted in its coefficient of expansion of the silicon, in order to avoid larger and / or caused by measuring errors.

Es hat sich gezeigt, daß der mechanische Schutz des Druckaufnehmers, insbesondere gegen axiale, auf die Spitze wirkende Kräfte noch ungenügend ist. Vor allem aber ist die Nullpunktapannung der Brückenschaltung nach radialer und axialer Krafteinwirkung auf den umhüllenden Kautschuk oder bei Temperaturänderungen (trotz des schwierig zu bearbeitenden Nicösils) nur schlecht reproduzierbar,It has been found that the mechanical protection of the pressure transducer, in particular against axial, acting on the tip forces is still insufficient. Above all, however, the zero point voltage of the bridge circuit after radial and axial force on the enveloping rubber or temperature changes (despite the difficult to edit Nicösils) only poorly reproducible

Tn der DE-OS 2 206 624 werden auf das elastische Element der Druckkammer zwei unter dem Handelsnamen Pixie-Element bekannte Wandler der Fa. Endevco Laboraties, Mountain View, Kalifornien, USA, montiert und zur Temperaturkompensation in einer Brückenschaltung (jeder bildet eine Halbbrücke) zusammenge-' sehaltet. Das ist ein mehr als doppelt so großer Aufwand, da die Wirksamkeit dieser Maßnahme unter anderem davon abhängt, daß die Wandler gleiches Übertragungsverhalten aufweisen. Im übrigen geht die tosung von einem Biegebalken als elastischem Element aus. Der Biegebalken wird mit einem Kitt, z..B.. Epoxidharz, eingespannt. Das auskragende Ende wird mit weichem Kautschuk in der Druckkammer befestigt. Das führt ebenfalls zu Kriecheffekten, die insbesondere bei Drucksprüngen das Signal verfälschen.Tn DE-OS 2,206,624 are mounted on the elastic element of the pressure chamber two known under the trade name Pixie element converter the company. Endvco Laboratories, Mountain View, California, USA, and for temperature compensation in a bridge circuit (each forms a half bridge) together. This is more than twice the effort, since the effectiveness of this measure depends inter alia on the fact that the transducers have the same transfer behavior. Otherwise, the solution is based on a bending beam as an elastic element. The bending beam is clamped with a putty, z..B .. Epoxy resin. The projecting end is secured in the pressure chamber with soft rubber. This also leads to creep, which distort the signal especially in pressure jumps.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Ziel der Erfindung ist es, die Meßgenauigkeit der.-Miniaturdruckaufhehmer mit einfachen Mitteln zu erhohen.The aim of the invention is to increase the accuracy of der.-Miniaturdruckaufhehmer with simple means.

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

Aufgabe der Erfindung ist es, den Miniaturdruckwandler weitgehend temperatürspannungsfrei und mechanisch gut geschützt in einer Kanüle aus einem gut bearbeitbaren Material, dessen Temperaturkoeffizient sich von dem des Halbleiters unterscheiden darf, zu befestigen. ,The object of the invention is to attach the miniature pressure transducer largely free of temperathure and mechanically well protected in a cannula made of a good workable material whose temperature coefficient may differ from that of the semiconductor. .

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Kanüle die Druckkamer mit zwei Zungen seitlich umfaßt, die Zungen an der Spitze verbunden sind, die beiden Hauptflächen derAccording to the invention the object is achieved in that the cannula includes the Druckkamer laterally with two tongues, the tongues are connected at the top, the two main surfaces of the

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Druckkammer freiliegen und der weiche Kautschuk die Druckkammer an ihren Schmalseiten und ihrer Spitze umfaßt und das Ende der Druckkammer in der Kanüle in Epoxidharz eingebettet ist.Exposing the pressure chamber and the soft rubber includes the pressure chamber at its narrow sides and its tip and the end of the pressure chamber in the cannula is embedded in epoxy resin.

Es wurde gefunden, daß bei dieser konstruktiven Ausbildung . die·Meßgenauigkeit wesentlich erhöht werden konnte, Undefinierte Abweichungen der Nullpunktspannung bei Temperaturänderungen oder durch Kriecheffekte bei Drucksprüngen sind auf ein vertretbares Minimum gesunken. Die Ausführung r.st nicht mehr an Nicosil gebunden. Beispielsweise kann der leichter bearbeitbare V2A~Stahl eingesetzt werden* Die Zungen werden an der Spitze vorzugsweise mit Epoxidharz zusammengehalten und schützen auf diese Weise die Druckkammer vor mechanischen Beschädigungen infolge zu großer axialer Kräfte,It was found that in this constructive training. The accuracy of measurement could be significantly increased, Undefined deviations of the zero point voltage with temperature changes or creeping effects in pressure jumps have fallen to a reasonable minimum. The execution r.st no longer bound to Nicosil. For example, the easier machinable V2A ~ steel can be used * The tongues are preferably held together at the top with epoxy resin and protect in this way the pressure chamber from mechanical damage due to excessive axial forces,

Ausführungsbeispielembodiment

Tn den Zeichnungen zeigenTn show the drawings

Pig. 1 einen Querschnitt durch einen erfindungsgemäß ausgebildeten Miniäturdruckaufnehmer,Pig. 1 shows a cross section through an inventively designed miniature pressure transducer,

Pig. 2 den Schnitt A-A durch Pig. 1 und Pig, 3 den Schnitt B-B durch Pig. 1.Pig. 2 the section A-A by Pig. 1 and Pig, 3 the section B-B by Pig. 1.

Die Druckkammer besteht aus zwei übereinanderliegenden Siliziumchips 1a und 1c. Der obere Siliziumchip 1a ist in seiner Mitte auf einer rechteckigen Flache zu einer Membran 1b verdünnt. Die Kanüle 3, ein dünnes V2A-Stahl~Rohr, ist an der Spitze eingefräst. Dabei bleiben zwei seitliche Zungen_-2·' stehen. Die Zungen sind an ihrer Spitze mit einem Epoxidharz miteinander verbunden. In den rechteckigen Raum zwischen den Zungen ist die Druckkammer 1 mittels weichem Kautschuk 7 eingebettet. Die elektrischen Chipanschlüsse 5 und die Druckausgleichsöffnung 6 werden durch die Kanüle 3 geführt und hier ebenfalls mit Epoxidharz 4 befestigt.The pressure chamber consists of two superposed silicon chips 1a and 1c. The upper silicon chip 1a is thinned in its center on a rectangular area to a diaphragm 1b. The cannula 3, a thin V2A steel tube, is milled at the tip. There are two lateral tongues_-2 · 'standing. The tongues are connected at their tip with an epoxy resin. In the rectangular space between the tongues, the pressure chamber 1 is embedded by means of soft rubber 7. The electrical chip connections 5 and the pressure equalization opening 6 are guided through the cannula 3 and here likewise fastened with epoxy resin 4.

Claims

Claim of invention! '- ·,

A miniature pressure transducer having a pressure chamber of two semiconductor chips attached to the tip of a cannula with soft rubber, one of the chips being elastic, e.g. membranous, is formed and carries in a bridge circuit integrated resistors, characterized in that the cannula laterally includes the pressure chamber with two tongues, the tongues connected at the top, are the two main surfaces of the pressure chamber exposed, the soft rubber between the Narrow sides of the pressure chamber and the tongues are located and the end of the pressure chamber embedded in the cannula in epoxy resin

2. Miniaturdruckaufnehmer according to item 1, characterized in that the cannula is made of V2A steel.

3. Miniaturdruckaufnehmer after item, 1, characterized in that the two tongue tips are connected to each other with epoxy, '

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