DE202020103093U1

DE202020103093U1 - Sensor device

Info

Publication number: DE202020103093U1
Application number: DE202020103093.0U
Authority: DE
Original assignee: Fresenius Medical Care Deutschland GmbH
Current assignee: Fresenius Medical Care Deutschland GmbH
Priority date: 2020-05-28
Filing date: 2020-05-28
Publication date: 2020-06-30
Anticipated expiration: 2030-05-29

Abstract

Sensorvorrichtung umfassend
zumindest ein Gehäuse, welches zumindest teilweise aus elektrisch leitfähigem Material besteht oder zumindest teilweise eine elektrisch leitfähige Oberfläche aufweist,
zumindest einen Messwertaufnehmer, der mit dem zumindest einen Gehäuse so verbunden ist oder ein Teil des zumindest einen Gehäuses bildet, dass eine außerhalb des zumindest einen Gehäuses anliegende physikalische und/oder chemische Eigenschaft und/oder stoffliche Beschaffenheit mit dem zumindest einen Messwertaufnehmer bestimmbar ist und das Ausgangssignal des zumindest einen Messwertaufnehmers innerhalb des Gehäuses anliegt,
weiterhin umfassend eine Auswerteelektronik, angeordnet in dem zumindest einen Gehäuse, wobei das Ausgangssignal des zumindest einen Messwertaufnehmers an die Auswerteelektronik weitergeleitet wird,
dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorvorrichtung zumindest eines der folgenden Merkmale aufweist:
Mindestens zwei elektrische Verbindungen zwischen zumindest einem Bezugspotentialpunkt (GND) der Auswerteelektronik und zumindest einem elektrisch leitfähigen Teil des zumindest einen Gehäuses;
Ring aus ferromagnetischem Material, welcher um zumindest eine Zuleitung der Auswerteelektronik angeordnet ist;
Kondensator, dessen Anschlüsse an die Versorgungsspannung der Auswerteelektronik angeschlossen sind;
Elektrisches Tiefpassfilter, das ein Ausgangssignal der Auswerteelektronik filtert;
Elektrische Verbindung zwischen zumindest einem Bezugspotentialpunkt (GND) der Auswerteelektronik und zumindest einem elektrisch leitfähigen Teil des zumindest einen Gehäuses, wobei der ohmsche Widerstand der Verbindung kleiner als 1 Ohm beträgt;
Flächige elektrische Verbindung zwischen zumindest einem Bezugspotentialpunkt (GND) der Auswerteelektronik und zumindest einem elektrisch leitfähigen Teil des zumindest einen Gehäuses.

Comprehensive sensor device
at least one housing which is at least partially made of electrically conductive material or at least partially has an electrically conductive surface,
at least one measuring sensor, which is connected to the at least one housing or forms part of the at least one housing such that a physical and / or chemical property and / or material nature present outside the at least one housing can be determined with the at least one measuring sensor and that Output signal of the at least one measurement sensor is present within the housing,
further comprising evaluation electronics, arranged in the at least one housing, the output signal of the at least one measurement sensor being forwarded to the evaluation electronics,
characterized in that the sensor device has at least one of the following features:
At least two electrical connections between at least one reference potential point (GND) of the evaluation electronics and at least one electrically conductive part of the at least one housing;
Ring made of ferromagnetic material, which is arranged around at least one feed line of the evaluation electronics;
Capacitor, the connections of which are connected to the supply voltage of the evaluation electronics;
Electrical low-pass filter that filters an output signal from the evaluation electronics;
Electrical connection between at least one reference potential point (GND) of the evaluation electronics and at least one electrically conductive part of the at least one housing, the ohmic resistance of the connection being less than 1 ohm;
Flat electrical connection between at least one reference potential point (GND) of the evaluation electronics and at least one electrically conductive part of the at least one housing.

Description

Technisches GebietTechnical field

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Sensorvorrichtung.The present invention relates to a sensor device.

Hintergrundbackground

Sensorvorrichtungen dienen zum Messen oder Bestimmen bestimmter physikalischer oder chemischer Eigenschaften oder von stofflicher Beschaffenheit. Sensorvorrichtungen umfassen Messwertaufnehmer, die empfindlich für die zu messende oder zu bestimmende Größe sind und in der Regel ein für die zu bestimmende Größe charakteristisches elektrisches Signal (Strom, Spannung) erzeugen oder eine für die zu bestimmende Größe charakteristische elektrische Eigenschaft (Widerstand, Leitfähigkeit, Impedanz) annehmen.
Die mit Sensorvorrichtungen messbaren oder bestimmbaren physikalischen oder chemischen Eigenschaften oder stofflichen Beschaffenheiten können z.B. umfassen:

Druck, Kraft, Temperatur, elektrische Spannung, elektrische Stromstärke, elektrische oder magnetische Feldstärke, Wärmemenge, Feuchtigkeit, Schallfeldgrößen, Helligkeit, Geschwindigkeit, Beschleunigung, Viskosität, Dichte, pH-Wert, Ionenstärke, elektrochemisches Potential, Rauigkeit oder Abmessungen.

Sensor devices are used to measure or determine certain physical or chemical properties or material properties. Sensor devices include sensors that are sensitive to the size to be measured or determined and generally generate an electrical signal (current, voltage) that is characteristic of the size to be determined, or an electrical property that is characteristic of the size to be determined (resistance, conductivity, impedance) ) accept.
The physical or chemical properties or material properties that can be measured or determined with sensor devices can include, for example:

Pressure, force, temperature, electrical voltage, electrical current, electrical or magnetic field strength, amount of heat, moisture, sound field sizes, brightness, speed, acceleration, viscosity, density, pH value, ionic strength, electrochemical potential, roughness or dimensions.

Die erfindungsgemäße Sensorvorrichtung umfasst zumindest einen Messwertaufnehmer und zumindest eine Auswerteelektronik, sowie zumindest ein Gehäuse, das den zumindest einen Messwertaufnehmer und die Auswerteelektronik aufnimmt.The sensor device according to the invention comprises at least one measurement sensor and at least one evaluation electronics, as well as at least one housing that accommodates the at least one measurement sensor and the evaluation electronics.

Die Auswerteelektronik wandelt das elektrische Signal oder die elektrische Eigenschaft des zumindest einen Messwertaufnehmers, die für die zu messende oder bestimmende physikalische, chemische Eigenschaft oder stoffliche Beschaffenheit charakteristisch ist, in ein elektrisches Ausgangssignal, welches zur Weiterverarbeitung bereitgestellt wird.The evaluation electronics converts the electrical signal or the electrical property of the at least one measurement sensor, which is characteristic of the physical, chemical property or material properties to be measured or determined, into an electrical output signal, which is provided for further processing.

Das elektrische Ausgangssignal kann ein analoges, also zeit- und wertekontinuierliches Signal sein, oder ein digitales, also ein zeit- und wertediskretes Signal sein. Möglich ist auch, dass von der Auswerteelektronik sowohl analoge als auch digitale Signale erzeugt werden, die jeweils für die zu bestimmenden Größen oder Eigenschaften charakteristisch sind.The electrical output signal can be an analog, that is time and value continuous signal, or a digital, that is a time and value discrete signal. It is also possible for the evaluation electronics to generate both analog and digital signals, each of which is characteristic of the quantities or properties to be determined.

Die Auswerteelektronik kann beispielsweise umfassen: Strom/Spannungswandler, Spannungs/Stromwandler, Impedanzwandler, Verstärkerschaltungen, Signalfilter, Analog/Digitalwandler, Digital/Analogwandler, softwareprogrammierte Microcontroller oder CPUs und digitale flüchtige oder nichtflüchtige Speicher, sowie Schnittstellenbauteile, die die Kommunikation mit weiteren Instanzen wie elektrischen Bussystemen oder mit kabelgebundenen oder kabellosen (WLAN, NFC, Bluetooth) Netzwerken ermöglichen.
In der Regel ist die Auswerteelektronik auf zumindest einer Leiterplatte (PCB) angeordnet. Möglich ist auch, dass die Auswerteelektronik auf mehrere räumlich getrennte Stücke aufgeteilt ist, die elektrisch miteinander verbunden sind. The evaluation electronics can include, for example: current / voltage converters, voltage / current converters, impedance converters, amplifier circuits, signal filters, analog / digital converters, digital / analog converters, software-programmed microcontrollers or CPUs and digital volatile or non-volatile memories, as well as interface components that communicate with other entities such as electrical Enable bus systems or with wired or wireless (WLAN, NFC, Bluetooth) networks.
The evaluation electronics are generally arranged on at least one printed circuit board (PCB). It is also possible for the evaluation electronics to be divided into several spatially separate pieces that are electrically connected to one another.

Beispielsweise kann es für einen bestimmten Messwertaufnehmer vorteilhaft sein, wenn bestimmte elektronische Mittel räumlich nahe an diesem angeordnet sind.For example, it can be advantageous for a specific measurement sensor if certain electronic means are arranged spatially close to it.

So kann für Messwertaufnehmer, die ein hochimpedantes Quellsignal erzeugen, ein Impedanzwandler in direkter räumlicher Nähe des Messwertaufnehmers angeordnet sein, der aus dem hochimpedanten Quellsignal des Messwertaufnehmers ein niedrigimpedantes und damit elektrisch robusteres Signal erzeugt, welches der restlichen Auswerteelektronik beispielsweise über eine Kabelverbindung weitergeleitet wird. Die restliche Auswerteelektronik kann beispielsweise aus Platzgründen oder weil die Umgebungsparameter wie Temperatur oder Druck an einer vom Messwertaufnehmer entfernten Stelle vorteilhaft sind, in einem anderen Teil des Gehäuses angeordnet sein, oder in einem weiteren Gehäuse.For example, for transducers that generate a high-impedance source signal, an impedance converter can be arranged in the direct spatial vicinity of the transducer, which generates a low-impedance and thus electrically more robust signal from the high-impedance source signal of the transducer, which signal is forwarded to the rest of the evaluation electronics, for example via a cable connection. The remaining evaluation electronics can be arranged in another part of the housing, for example, for reasons of space or because the environmental parameters such as temperature or pressure at a point remote from the sensor are advantageous, or in a further housing.

Die vorliegende Erfindung wird anhand einer Sensorvorrichtung zum Messen von Drücken erläutert. Es ist für den Fachmann aber ohne Weiteres klar, dass die der Erfindung zugrunde liegenden Prinzipien auf jedwede Sensorvorrichtung anwendbar sind.The present invention is explained using a sensor device for measuring pressures. However, it is readily apparent to the person skilled in the art that the principles on which the invention is based can be applied to any sensor device.

Die physikalische Größe Druck ist definiert als die Kraft bezogen auf die Fläche, auf die die Kraft wirkt. Drücke können in gasförmigen und flüssigen Medien sowie an Festkörpern gemessen werden. Sensorvorrichtungen zum Messen von Drücken finden in der Technik vielfältige Anwendungen. Beispielsweise wird im Stand der Technik der Gasdruck, mit dem ein Fahrzeugreifen gefüllt ist, mit entsprechenden Sensorvorrichtungen gemessen und überwacht. Flüssigkeitsdrücke sind ebenfalls wichtige Parameter in der chemischen Industrie.The physical quantity of pressure is defined as the force in relation to the area on which the force acts. Pressures can be measured in gaseous and liquid media as well as on solids. Sensor devices for measuring pressures have a variety of uses in technology. For example, in the prior art, the gas pressure with which a vehicle tire is filled is measured and monitored with corresponding sensor devices. Liquid pressures are also important parameters in the chemical industry.

In der Medizintechnik werden Flüssigkeitsdrücke und Gasdrücke bei medizinischen Behandlungen und Therapien oftmals gemessen und sind für den Gesundheitszustand eines Patienten oder den Erfolg einer Behandlung oder einer Therapie aussagekräftig. Man bedenke nur den Blutdruck oder den Gasdruck, den die Lunge gegen einen Widerstand erzeugen kann.In medical technology, fluid pressures and gas pressures are often measured in medical treatments and therapies and are significant for the health status of a patient or the success of a treatment or therapy. Just think of the blood pressure or gas pressure that the lungs can create against resistance.

Weiterhin kommen in der Medizintechnik vielfältige medizinische Vorrichtungen zur Anwendung, die mit dem Körper eines Patienten interagieren, um diesen zu Überwachen oder den Patienten einer medizinischen Behandlung zuzuführen. Furthermore, a variety of medical devices are used in medical technology, which interact with the body of a patient in order to monitor the patient or to provide medical treatment to the patient.

Insbesondere sind medizinische Vorrichtungen bekannt, die das Blut eines Patienten behandeln. Dies kann extrakorporal, also außerhalb des Körpers geschehen, wobei das Blut dem Patienten nach der Behandlung wieder zurückgegeben wird. Möglich ist die Behandlung von Patientenblut aber auch, ohne dass dieses den Körper des Patienten verlässt. Ein Beispiel für eine Blutbehandlung stellt die Dialyse dar.In particular, medical devices are known which treat a patient's blood. This can be done extracorporeally, ie outside the body, with the blood being returned to the patient after the treatment. Treatment of patient blood is also possible without leaving the patient's body. Dialysis is an example of blood treatment.

Die Dialyse ist ein Verfahren zur Blutreinigung von Patienten mit akuter oder chronischer Niereninsuffizienz. Grundsätzlich unterscheidet man hierbei Verfahren mit einem extrakorporalen Blutkreislauf, wie die Hämodialyse, die Hämofiltration oder die Hämodiafiltration (im Folgenden unter dem Begriff Hämodialyse zusammengefasst) und der Peritonealdialyse, die keinen extrakorporalen Blutkreislauf aufweist.Dialysis is a procedure used to purify the blood of patients with acute or chronic renal failure. A basic distinction is made here between processes with an extracorporeal blood circulation, such as hemodialysis, hemofiltration or hemodiafiltration (hereinafter referred to as hemodialysis) and peritoneal dialysis, which has no extracorporeal blood circulation.

Das Blut wird bei der Hämodialyse in einem extrakorporalen Kreislauf durch die Blutkammer eines Dialysators geleitet, die über eine semipermeable Membran von einer Dialysierflüssigkeitskammer getrennt ist. Die Dialysierflüssigkeitskammer wird von einer die Blutelektrolyte in einer bestimmten Konzentration enthaltenen Dialysierflüssigkeit durchströmt. Die Stoffkonzentration der Dialysierflüssigkeit entspricht der Konzentration des Blutes eines Gesunden. Während der Behandlung werden das Blut des Patienten und die Dialysierflüssigkeit an beiden Seiten der Membran im Allgemeinen im Gegenstrom mit einer vorgegebenen Flussrate vorbeigeführt. Die harnpflichtigen Stoffe diffundieren durch die Membran von der Blutkammer in die Kammer für Dialysierflüssigkeit, während gleichzeitig im Blut und in der Dialysierflüssigkeit vorhandene Elektrolyte von der Kammer höherer Konzentration zur Kammer niedrigerer Konzentration diffundieren. Wird an der Dialysemembran ein Druckgradient von der Blutseite zur Dialysatseite aufgebaut, beispielsweise durch eine Pumpe, die flussabwärts des Dialysefilters auf der Dialysatseite Dialysat aus dem Dialysatkreislauf entzieht, tritt Wasser aus dem Patientenblut über die Dialysemembran in den Dialysatkreislauf über. Dieser Vorgang der Ultrafiltration führt zu einer gewünschten Entwässerung des Patientenbluts.During hemodialysis, the blood is conducted in an extracorporeal circuit through the blood chamber of a dialyzer, which is separated from a dialysis fluid chamber via a semipermeable membrane. The dialysis fluid chamber is flowed through by a dialysis fluid containing the blood electrolytes in a certain concentration. The substance concentration of the dialysis fluid corresponds to the concentration of a healthy person's blood. During treatment, the patient's blood and dialysis fluid are generally passed in countercurrent on both sides of the membrane at a predetermined flow rate. The urinary substances diffuse through the membrane from the blood chamber into the chamber for dialysis fluid, while at the same time electrolytes present in the blood and in the dialysis fluid diffuse from the chamber of higher concentration to the chamber of lower concentration. If a pressure gradient is built up on the dialysis membrane from the blood side to the dialysate side, for example by a pump which draws dialysate from the dialysate circuit downstream of the dialysis filter on the dialysate side, water from the patient's blood passes over the dialysis membrane into the dialysate circuit. This process of ultrafiltration leads to a desired drainage of the patient's blood.

Bei der Hämofiltration wird dem Patientenblut durch Anlegen eines Transmembrandrucks im Dialysator Ultrafiltrat entzogen, ohne dass Dialysierflüssigkeit auf der dem Patientenblut gegenüberliegenden Seite der Membran des Dialysators vorbeigeführt wird. Zusätzlich kann dem Patientenblut eine sterile und pyrogenfreie Substituatslösung zugesetzt werden. Je nachdem, ob diese Substituatslösung stromaufwärts des Dialysators zugesetzt wird oder stromabwärts, spricht man von Prä- oder Postdilution. Der Stoffaustausch erfolgt bei der Hämofiltration konvektiv.In the case of hemofiltration, ultrafiltrate is withdrawn from the patient's blood by applying a transmembrane pressure in the dialyzer without dialysis fluid being passed on the side of the membrane of the dialyzer opposite the patient's blood. In addition, a sterile and pyrogen-free substituate solution can be added to the patient's blood. Depending on whether this substituate solution is added upstream of the dialyzer or downstream, one speaks of pre- or post-dilution. The mass transfer takes place convectively during hemofiltration.

Die Hämodiafiltration kombiniert die Verfahren der Hämodialyse und der Hämofiltration. Es findet sowohl ein diffusiver Stoffaustausch zwischen Patientenblut und Dialysierflüssigkeit über die semipermeable Membran eines Dialysators statt, als auch eine Abfiltrierung von Plasmawasser durch einen Druckgradienten an der Membran des Dialysators.Hemodiafiltration combines the methods of hemodialysis and hemofiltration. There is both a diffusive exchange of substances between the patient's blood and dialysis fluid via the semipermeable membrane of a dialyzer, and also a filtering of plasma water by a pressure gradient on the membrane of the dialyzer.

Die Plasmapherese ist ein Verfahren, wonach das Patientenblut in das Blutplasma und seine korpuskularen Bestandteile (Zellen) aufgetrennt wird. Das abgetrennte Blutplasma wird gereinigt oder durch eine Substitutionslösung ersetzt und dem Patienten zurückgegeben.Plasmapheresis is a procedure according to which the patient's blood is separated into the blood plasma and its corpuscular components (cells). The separated blood plasma is cleaned or replaced with a substitute solution and returned to the patient.

Bei der Peritonealdialyse wird die Bauchhöhle eines Patienten über einen durch die Bauchdecke geführten Katheter mit einer Dialysierflüssigkeit befüllt, die ein Konzentrationsgefälle gegenüber den köpereigenen Flüssigkeiten aufweist. Über das als Membran wirkende Bauchfell (Peritoneum) treten die im Körper vorliegenden Giftstoffe in die Bauchhöhle über. Nach einigen Stunden wird die sich in der Bauchhöhle des Patienten befindliche, nunmehr verbrauchte Dialysierflüssigkeit ausgetauscht. Durch osmotische Vorgänge kann Wasser aus dem Blut des Patienten über das Bauchfell in die Dialysierflüssigkeit übertreten und den Patienten somit entwässern.In peritoneal dialysis, the abdominal cavity of a patient is filled with a dialysis fluid through a catheter through the abdominal wall, which has a concentration gradient compared to the body's own fluids. The toxins present in the body pass into the abdominal cavity via the peritoneum, which acts as a membrane. After a few hours, the now used dialysis fluid in the patient's abdominal cavity is replaced. Through osmotic processes, water from the patient's blood can pass through the peritoneum into the dialysis fluid and thus drain the patient.

Die Verfahren zur Dialyse werden in der Regel mit Hilfe von automatischen Dialysegeräten, wie sie beispielsweise von der Anmelderin unter der Bezeichnung 5008 oder sleep.safe vertrieben werden, durchgeführt.The dialysis processes are generally carried out with the aid of automatic dialysis machines, such as those sold by the applicant under the designation 5008 or sleep.safe.

Diese Dialysegeräte sind komplexe medizinische Fluidmanagementgeräte mit umfangreichen Funktionen. Insbesondere werden in Dialysegeräten an unterschiedlichen Stellen Flüssigkeitsdrücke gemessen.These dialysis machines are complex medical fluid management devices with extensive functions. In particular, fluid pressures are measured at different points in dialysis machines.

So dürfen beispielsweise die Drücke im extrakorporalen Blutkreislauf unterschiedliche Grenzwerte nicht über- oder unterschreiten. Saugseitig der Blutpumpe steht bei ordnungsgemäßer Kanülierung des Patienten, also des dichten Anschlusses der arteriellen Nadel des extrakorporalen Blutkreislaufes mit dem vaskulären System des Patienten, ein Unterdruck gegenüber dem Umgebungsdruck an.For example, the pressures in the extracorporeal blood circuit must not exceed or fall below different limit values. On the suction side of the blood pump, when the patient is properly cannulated, that is, the tight connection of the arterial needle of the extracorporeal blood circuit to the patient's vascular system, a negative pressure is present in relation to the ambient pressure.

Steigt der Blutdruck an dieser Stelle über einen Grenzwert, lässt das auf ein Herausrutschen der arteriellen Nadel schließen. Umgekehrt lässt ein Unterschreiten dieses Druckes unter einen weiteren Grenzwert auf ein Ansaugen der arteriellen Nadel an einer Gefäßwand schließen. Beide Vorgänge sind unerwünscht, weswegen der Druck an dieser Stelle überwacht wird und ggfls. Gegenmaßnahmen oder Alarm ausgelöst werden.If the blood pressure at this point rises above a limit value, this suggests that the arterial needle has slipped out. Conversely lets in If this pressure falls below a further limit value, it can be concluded that the arterial needle is sucked into a vessel wall. Both processes are undesirable, which is why the pressure is monitored at this point and if necessary. Countermeasures or alarms are triggered.

Weitere Stellen, an denen in einem Dialysegerät Flüssigkeitsdrücke gemessen werden, sind beispielsweise die Drücke im Dialysatkreislauf, insbesondere flussaufwärts und flussabwärts des Dialysators, welche in Verbindung mit zumindest einem weiteren Druckwert im extrakorporalen Blutkreislauf flussaufwärts und/oder flussabwärts des Dialysators zur Berechnung des mittleren Transmembrandruckes (TMP) herangezogen werden können. Der TMP ist, wie oben schon ausgeführt, entscheidend für das Maß an Ultrafiltration und eine wesentliche Größe für die Steuerung der Behandlung und den Therapieerfolg. Ein zu hoher TMP kann aber auch auf ein Zusetzen (Clogging oder Clotting) der Dialysatormembran hinweisen. Further locations at which liquid pressures are measured in a dialysis machine are, for example, the pressures in the dialysate circuit, in particular upstream and downstream of the dialyzer, which, in conjunction with at least one further pressure value in the extracorporeal blood circuit, upstream and / or downstream of the dialyzer for calculating the mean transmembrane pressure ( TMP) can be used. As already explained above, the TMP is decisive for the degree of ultrafiltration and an essential parameter for controlling the treatment and the success of the therapy. A too high TMP can also indicate clogging or clotting of the dialyzer membrane.

Weiterhin ist der Blutdruck im extrakorporalen Blutkreislauf vor der Rückgabe an den Patienten, also direkt flussaufwärts der venösen Nadel, eine wichtige Größe. Sinkt dieser unter einen Grenzwert, lässt das auf ein Herausrutschen der venösen Nadel schließen. Es herrscht aufgrund der üblichen Blutflüsse (ca. 500ml/min) ein hohes Gesundheitsrisiko aufgrund von Blutverlust. Darüber hinaus stellt auslaufendes Blut ein hygienisches Problem dar, weshalb der Blutdruck an dieser Stelle i.d.R. ebenfalls überwacht werden muss.Furthermore, the blood pressure in the extracorporeal blood circuit is an important parameter before it is returned to the patient, i.e. directly upstream of the venous needle. If this drops below a limit value, this suggests that the venous needle has slipped out. Due to the usual blood flow (approx. 500ml / min) there is a high health risk due to blood loss. In addition, leaking blood is a hygienic problem, which is why the blood pressure at this point is usually must also be monitored.

Weiterhin kann bei Dialysegeräten mit einem Wasseranschluss zur Versorgung mit gereinigtem (RO) Wasser der Wasserdruck des Wassereinlasses gemessen werden, um die Versorgung mit RO-Wasser zu überwachen. Derartige Dialysegeräte mischen Dialysat und/oder Substitutionslösung im Gerät aus RO-Wasser und Konzentraten. Derartige Überwachungen von Wasseranschlüssen sind auch von Waschmaschinen bekannt.In the case of dialysis machines with a water connection for the supply of purified (RO) water, the water pressure of the water inlet can also be measured to monitor the supply of RO water. Such dialysis machines mix dialysate and / or substitution solution in the machine from RO water and concentrates. Such monitoring of water connections are also known from washing machines.

Dialysegeräte, wie auch viele andere medizinische oder technische Vorrichtungen, sind komplexe Geräte, welche umfangreiche Steuer- und Regelvorrichtungen in Form von Elektronikschaltungen aufweisen. Es ist insbesondere bei medizinischen Vorrichtungen von größter Wichtigkeit, dass die Elektronik störungssicher arbeitet. Dies umfasst sowohl die Störungssicherheit gegenüber externen Störungen, als auch die Störungen, die das Gerät selbst im Betrieb erzeugt und sich selbst oder andere Geräte stören könnten.Dialysis machines, like many other medical or technical devices, are complex devices which have extensive control and regulating devices in the form of electronic circuits. It is of the utmost importance, especially in the case of medical devices, that the electronics operate in a fail-safe manner. This includes both the interference immunity to external interference and the interference that the device generates itself in operation and could interfere with itself or other devices.

Derartige Störungen sind insbesondere Störungen der elektrischen Signale und können über vielfältige Wege in ein Gerät ein- oder von diesem ausgekoppelt werden.
Gemeinsam ist diesen Störarten (im Folgenden auch elektrische Störungen genannt), dass ein veränderliches Signal eines Gerätes ein unerwünschtes Signal in einem anderen oder demselben Gerät zur Folge hat, welches den Betrieb dort stören könnte. Störungserzeuger und Störungsempfänger können zwei verschiedene Geräte sein, können aber auch innerhalb desselben Geräts vorliegen bzw. dieselbe Baugruppe betreffen. Je nach Ursache/Wirkungsprinzip unterscheidet man in galvanische oder Impedanzkopplung, kapazitive Kopplung, induktive Kopplung und Strahlungskopplung.Such faults are in particular faults in the electrical signals and can be coupled into or out of a device in a variety of ways.
Common to these types of interference (hereinafter also referred to as electrical interference) is that a variable signal from one device results in an undesired signal in another or the same device, which could disrupt operation there. Fault generator and fault receiver can be two different devices, but can also exist within the same device or relate to the same assembly. Depending on the cause / effect principle, a distinction is made between galvanic or impedance coupling, capacitive coupling, inductive coupling and radiation coupling.

Hierbei kommen Spannungsabfälle an gemeinsam genutzten Impedanzen, bspw. Zuleitungen (Impedanzkopplung), die Einkopplung von elektrischen Signalen durch elektrische Felder, bspw. bei parallelen Signalleitungen (kapazitive Kopplung), durch veränderliche Magnetfelder induzierte Spannungen in Leiterschleifen (induktive Kopplung) oder durch Antennenwirkung von Bauteilen oder Leiterbahnen aus elektromagnetischen Feldern erzeugte Störsignale (Strahlungskopplung) in Frage. Je nach Wirkprinzip sind die Störungen leitungsgebunden oder nicht leitungsgebunden. Eine Kombination von vielen Störungen zu einem konkreten Störfall ist ebenfalls möglich.Here there are voltage drops at shared impedances, e.g. supply lines (impedance coupling), the coupling of electrical signals through electrical fields, e.g. with parallel signal lines (capacitive coupling), voltages induced in variable loops in conductor loops (inductive coupling) or through the antenna effect of components or conductive tracks from electromagnetic fields generated interference signals (radiation coupling) in question. Depending on the operating principle, the disturbances are wired or non-wired. A combination of many disruptions to a specific incident is also possible.

Im Stand der Technik werden Anstrengungen unternommen, um die oben genannten Störungen auf Geräte zu unterbinden. Insbesondere ist der störungssichere Betrieb von medizinischen Geräten in Bezug auf das Gerät selbst, als auch auf weitere Geräte von besonderer Wichtigkeit, um eine ordnungsgemäße Behandlung von Patienten sicherzustellen. Dies ist insbesondere dann von gesteigerter Bedeutung, wenn mehrere medizinische Geräte in räumlicher Nähe zueinander betrieben werden, beispielweise in Krankenhäusern und dort insbesondere auf Intensivstationen.In the prior art, efforts are being made to prevent the above-mentioned interference on devices. In particular, the fail-safe operation of medical devices with respect to the device itself, as well as to other devices, is of particular importance in order to ensure proper treatment of patients. This is of particular importance when several medical devices are operated in close proximity to one another, for example in hospitals and there in particular in intensive care units.

Es hat sich bei der Konstruktion von medizinischen Geräten und insbesondere bei Dialysegeräten gezeigt, dass konventionelle Sensorvorrichtungen, welche zum Erfassen von Flüssigkeitsdrücken eingerichtet sein können, elektrische Störungen der oben genannten Art erzeugen, oder selbst empfindlich auf fremderzeugte elektrische Störungen der oben genannten Art reagieren können. So ist es möglich, dass konventionelle Sensorvorrichtungen unter dem Einfluss von den oben genannten elektrischen Störungen eine verminderte Messgenauigkeit aufweisen. Der sichere Betrieb von medizinischen Geräten und insbesondere Dialysegeräten, die mit derartigen konventionellen Sensorvorrichtungen ausgestattet sind, kann hierdurch beeinträchtigt werden.It has been shown in the construction of medical devices and in particular in dialysis machines that conventional sensor devices, which can be set up for detecting liquid pressures, generate electrical disturbances of the above-mentioned type or can themselves react sensitively to externally generated electrical disturbances of the above-mentioned type. It is thus possible for conventional sensor devices to have a reduced measuring accuracy under the influence of the electrical disturbances mentioned above. The safe operation of medical devices and in particular dialysis machines that are equipped with such conventional sensor devices can be impaired by this.

Es ist demnach die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Sensorvorrichtung mit verbessertem Störverhalten bereitzustellen. It is therefore the object of the present invention to provide a sensor device with improved interference behavior.

Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Sensorvorrichtung nach Anspruch 1.This object is achieved by a sensor device according to claim 1.

Demnach ist eine Sensorvorrichtung vorgesehen, die zumindest ein Gehäuse umfasst, welches zumindest teilweise aus elektrisch leitfähigem Material besteht oder zumindest teilweise eine elektrisch leitfähige Oberfläche aufweist. Die Sensorvorrichtung weist weiterhin zumindest einen Messwertaufnehmer auf, der mit dem zumindest einen Gehäuse so verbunden ist oder ein Teil des zumindest einen Gehäuses bildet, dass eine außerhalb des zumindest einen Gehäuses anliegende physikalische und/oder chemische Eigenschaft und/oder stoffliche Beschaffenheit mit dem zumindest einen Messwertaufnehmer bestimmbar ist und das Ausgangssignal des zumindest einen Messwertaufnehmers innerhalb des Gehäuses anliegt. Eine innerhalb des zumindest einen Gehäuses angeordnete Auswerteelektronik ist zum Empfang des Ausgangssignals des Messwertaufnehmers eingerichtet. Die erfindungsgemäße Sensorvorrichtung weist zur Verminderung von elektrischen Störungen der oben genannten Art zumindest eines der folgenden Merkmale auf: Mindestens zwei elektrische Verbindungen zwischen zumindest einem Bezugspotentialpunkt (GND) der Auswerteelektronik und zumindest einem elektrisch leitfähigen Teil des zumindest einen Gehäuses. Einen Ring aus ferromagnetischem Material, welcher um zumindest eine Zuleitung der Auswerteelektronik angeordnet ist. Einen Kondensator, dessen Anschlüsse an die Versorgungsspannung der Auswerteelektronik angeschlossen sind. Ein elektrisches Tiefpassfilter, das ein Ausgangssignal der Auswerteelektronik filtert. Eine elektrische Verbindung zwischen zumindest einem Bezugspotentialpunkt (GND) der Auswerteelektronik und zumindest einem elektrisch leitfähigen Teil des zumindest einen Gehäuses, wobei der ohmsche Widerstand der Verbindung kleiner als 1 Ohm beträgt. Eine flächige elektrische Verbindung zwischen zumindest einem Bezugspotentialpunkt (GND) der Auswerteelektronik und zumindest einem elektrisch leitfähigen Teil des zumindest einen Gehäuses.Accordingly, a sensor device is provided which comprises at least one housing which at least partially consists of electrically conductive material or at least partially has an electrically conductive surface. The sensor device furthermore has at least one measured value pickup, which is connected to the at least one housing or forms part of the at least one housing such that a physical and / or chemical property and / or material nature present outside the at least one housing with the at least one Measuring sensor can be determined and the output signal of the at least one measuring sensor is present within the housing. Evaluation electronics arranged within the at least one housing is set up to receive the output signal of the measurement sensor. To reduce electrical interference of the type mentioned above, the sensor device according to the invention has at least one of the following features: at least two electrical connections between at least one reference potential point (GND) of the evaluation electronics and at least one electrically conductive part of the at least one housing. A ring made of ferromagnetic material, which is arranged around at least one feed line of the evaluation electronics. A capacitor, the connections of which are connected to the supply voltage of the evaluation electronics. An electrical low-pass filter that filters an output signal from the evaluation electronics. An electrical connection between at least one reference potential point (GND) of the evaluation electronics and at least one electrically conductive part of the at least one housing, the ohmic resistance of the connection being less than 1 ohm. A flat electrical connection between at least one reference potential point (GND) of the evaluation electronics and at least one electrically conductive part of the at least one housing.

Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstände der Unteransprüche.Preferred embodiments are the subject of the dependent claims.

Im Folgenden soll die Erfindung anhand von Figuren beschrieben werden. Gleiche Bezugszeichen bedeuten identische Merkmale.The invention will be described below with reference to figures. The same reference symbols mean identical features.

FigurenlisteFigure list

1 shows the schematic structure of a sensor device with a one-piece housing.
2nd shows the schematic structure of a sensor device with a multi-part housing.
3rd shows a sectional view of a sensor device for determining a liquid pressure.
4th shows a sectional view of a sensor device according to the invention.
5 shows a sectional view of a further sensor device according to the invention.
6 shows a schematic three-dimensional representation of a further sensor device according to the invention.

Ausführliche Beschreibung der Figuren:Detailed description of the figures:

1 zeigt den schematischen Aufbau einer Sensorvorrichtung mit einteiligem Gehäuse. Diese umfasst den schematisch dargestellten Messwertaufnehmer 101, der mit dem Gehäuse 100 so verbunden ist oder ein Teil des zumindest einen Gehäuses 100 bildet, dass eine außerhalb des Gehäuses 100 anliegende physikalische und/oder chemische Eigenschaft und/oder stoffliche Beschaffenheit, symbolisiert durch den Pfeil 103 mit dem zumindest einen Messwertaufnehmer bestimmbar ist und das Ausgangssignal 104 des zumindest einen Messwertaufnehmers innerhalb des Gehäuses 100 anliegt. 1 shows the schematic structure of a sensor device with a one-piece housing. This includes the schematically shown sensor 101 that with the housing 100 is connected or part of the at least one housing 100 forms that one outside the case 100 adjacent physical and / or chemical property and / or material quality, symbolized by the arrow 103 with the at least one sensor and the output signal 104 of the at least one sensor within the housing 100 is present.

Weiterhin umfasst die Sensorvorrichtung die Auswerteelektronik 102, angeordnet im Gehäuse 100, wobei das Ausgangssignal des Messwertaufnehmers 101 über eine Verbindung 104 an die Auswerteelektronik 102 weitergeleitet wird. Die Auswerteelektronik 104 kann beispielsweise umfassen: Strom/Spannungswandler, Spannungs/Stromwandler, Impedanzwandler, Verstärkerschaltungen, Signalfilter, Analog/Digitalwandler, Digital/Analogwandler, softwareprogrammierte Microcontroller oder CPUs und digitale flüchtige oder nichtflüchtige Speicher, sowie Schnittstellenbauteile, die die Kommunikation mit weiteren Instanzen wie elektrischen Bussystemen oder mit kabelgebundenen oder kabellosen (WLAN, NFC, Bluetooth) Netzwerken ermöglichen.The sensor device also includes the evaluation electronics 102 , arranged in the housing 100 , the output signal of the sensor 101 via a connection 104 to the evaluation electronics 102 is forwarded. The evaluation electronics 104 may include, for example: current / voltage converters, voltage / current converters, impedance converters, amplifier circuits, signal filters, analog / digital converters, digital / analog converters, software-programmed microcontrollers or CPUs and digital volatile or non-volatile memories, as well as interface components that communicate with other entities such as electrical bus systems or enable with wired or wireless (WLAN, NFC, Bluetooth) networks.

In 1 ist durch den Doppelpfeil 105 symbolisiert, dass die Auswerteelektronik 102 mit weiteren Instanzen, insbesondere auch elektrischen Bussystemen, kommunizieren kann. Hierfür können Kabelverbindungen vorgesehen sein. Generell wird die Auswerteelektronik über eine elektrische Verbindung, die in 2 nicht explizit gezeigt ist, von Außerhalb der Sensorvorrichtung mit elektrischer Energie versorgt.In 1 is by the double arrow 105 symbolizes that the evaluation electronics 102 can communicate with other entities, especially electrical bus systems. Cable connections can be provided for this. In general, the evaluation electronics are connected via an electrical connection 2nd is not explicitly shown, supplied with electrical energy from outside the sensor device.

Die 2 zeigt schematisch eine zur Sensorvorrichtung nach 1 analoge Sensorvorrichtung, wobei das Gehäuse mehrteilig ausgeführt ist und im vorliegenden Beispiel aus zwei Teilen 200a und 200b besteht. Die Verbindung 204, über die das Ausgangssignal des Messwertaufnehmers an die Auswerteelektronik 102 weitergeleitet wird, überbrückt die Gehäuseteile 200a und 200b und kann beispielsweise eine Kabelverbindung sein. Denkbar ist auch, dass das Ausgangssignal drahtlos, beispielsweise per Infrarotdatenübertragung oder Funktechnik übertragen wird. The 2nd shows schematically one to the sensor device 1 analog sensor device, wherein the housing is made of several parts and in the present example of two parts 200a and 200b consists. The connection 204 , via which the output signal of the sensor to the evaluation electronics 102 is forwarded, bridges the housing parts 200a and 200b and can be a cable connection, for example. It is also conceivable that the output signal is transmitted wirelessly, for example by infrared data transmission or radio technology.

Ein Vorteil eines mehrteiligen Gehäuses ist insbesondere bei Sensorvorrichtungen gegeben, die physikalische und/oder chemische Eigenschaften und/oder stoffliche Beschaffenheiten aufnehmen, welche potentiell die Integrität der Auswerteelektronik gefährden. In diesem Fall kann das Gehäuse 200a vom Gehäuse 200b, welches den Messwerteaufnehmer 101 umfasst, räumlich getrennt angeordnet werden.An advantage of a multi-part housing is given, in particular, in the case of sensor devices which record physical and / or chemical properties and / or material properties which potentially endanger the integrity of the evaluation electronics. In this case, the housing 200a from the housing 200b which is the transducer 101 includes, be spatially separated.

Die 3 zeigt ein Schnittbild einer konventionellen Sensorvorrichtung, die zur Bestimmung eines Fluiddrucks P in einer Fluidleitung 307 eingerichtet ist. Durch die Fluidleitung 307 wird ein Fluid geleitet (symbolisiert durch den Pfeil 308). Die Sensorvorrichtung nach 3 umfasst ein Gehäuse 300, welches an dem Ende, an dem sich der Messwertaufnehmer 101 befindet, fluiddicht mit der Fluidleitung 307 verbunden oder verbindbar ist.The 3rd shows a sectional view of a conventional sensor device for determining a fluid pressure P in a fluid line 307 is set up. Through the fluid line 307 a fluid is conducted (symbolized by the arrow 308 ). The sensor device after 3rd includes a housing 300 , which at the end where the sensor is located 101 is fluid-tight with the fluid line 307 is connected or connectable.

In der Sensorvorrichtung nach 3 ist diese fluiddichte Verbindung durch ein Innengewinde 306, das eine Öffnung 309 in der Fluidleitung 307 umfasst, welches fluiddicht mit einem passenden Außengewinde des Gehäuses 300 der Sensorvorrichtung verschraubbar ist, realisiert. So gerät der Messwertaufnehmer 101 in Kontakt mit dem durch die Fluidleitung geführten Fluid und kann so den Flüssigkeitsdruck P als Messwert aufnehmen. Möglich ist auch, dass das Gehäuse 300 die Fluidleitung einteilig umfasst.In the sensor device after 3rd is this fluid-tight connection through an internal thread 306 that an opening 309 in the fluid line 307 comprises, which is fluid-tight with a suitable external thread of the housing 300 the sensor device can be screwed. So the transducer gets 101 in contact with the fluid passed through the fluid line and can thus record the liquid pressure P as a measured value. It is also possible that the housing 300 comprises the fluid line in one piece.

Der Messwertaufnehmer sendet über die Verbindung 104, die beispielsweise eine Kabelverbindung ist, sein Ausgangssignal zur Auswerteelektronik 102, welche in 3 beispielhaft als Leiterplatte mit schwarz angedeuteten elektronischen Bauteilen ausgeführt ist. Über eine Verbindung 105 kann das Ausgangssignal der Auswerteelektronik 102 nach Außen geführt werden. Die Verbindung 105 kann eine kabelgebundene Verbindung sein und mehrere Kabel umfassen.The sensor sends over the connection 104 , which is a cable connection, for example, its output signal to the evaluation electronics 102 , what a 3rd is designed as an example of a printed circuit board with electronic components indicated in black. Via a connection 105 can be the output signal of the evaluation electronics 102 be led outside. The connection 105 can be a wired connection and include multiple cables.

Es hat sich im Betrieb konventioneller Sensorvorrichtungen wie der in 3 gezeigten Sensorvorrichtung gezeigt, dass die Sensorvorrichtung Störungen, insbesondere leitungsgebundene und nicht leitungsgebundene elektrische Störungen der vorgenannten Art verursacht. Zur Verbesserung des Störverhaltens konventioneller Sensorvorrichtungen werden mehrere konstruktive Veränderungen konventioneller Sensorvorrichtungen vorgeschlagen.
Die 4 zeigt im Schnittbild eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Sensorvorrichtung, die zu einem verbesserten Störverhalten führt. Hierbei zeigt 4 exemplarisch ein Schnittbild der Schnittebene A-A der konventionellen Sensorvorrichtung nach 3 ergänzt um konstruktive Maßnahmen zur Verbesserung des Störverhaltens der Sensorvorrichtung.It has been found in the operation of conventional sensor devices like the one in 3rd shown sensor device shown that the sensor device causes interference, in particular wired and non-wired electrical interference of the aforementioned type. To improve the interference behavior of conventional sensor devices, several design changes to conventional sensor devices are proposed.
The 4th shows a sectional view of an embodiment of a sensor device according to the invention, which leads to improved interference behavior. Here shows 4th an example of a sectional view of the sectional plane AA of the conventional sensor device 3rd supplemented by constructive measures to improve the interference behavior of the sensor device.

Das Gehäuse 300 weist in einer exemplarischen Ausführungsform einen kreisrunden Querschnitt auf. Jede andere Form ist denkbar. Das Gehäuse weist eine elektrisch leitfähige Oberfläche auf und kann beispielsweise aus einem Metall bestehen, insbesondere Edelstahl. In einer alternativen Ausführungsform besteht das Gehäuse 300 im Wesentlichen aus einem nichtleitfähigen Material, beispielsweise Kunststoff, und weist zumindest teilweise eine elektrisch leitfähige Oberfläche, beispielsweise eine Metallbeschichtung auf.The housing 300 has a circular cross section in an exemplary embodiment. Any other shape is conceivable. The housing has an electrically conductive surface and can for example consist of a metal, in particular stainless steel. In an alternative embodiment, the housing is made 300 essentially made of a non-conductive material, for example plastic, and at least partially has an electrically conductive surface, for example a metal coating.

Die Auswerteelektronik 102 ist in 4 exemplarisch als kreisrunde Leiterplatte ausgeführt. Jede andere Ausführungsform ist denkbar.The evaluation electronics 102 is in 4th exemplified as a circular circuit board. Any other embodiment is conceivable.

Auf der Leiterplatte befinden sich symbolisierte elektronische Bauelemente 401a und 401b, die über angedeutete Leiterbahnen miteinander interagieren, um die Funktion der Auswerteelektronik zu realisieren.Symbolized electronic components are located on the circuit board 401a and 401b which interact with each other via indicated conductor tracks in order to realize the function of the evaluation electronics.

Wesentlich ist, dass die Auswerteelektronik ein mit GND bezeichnetes Bezugspotential aufweist, welches in 4 als Leiterbahn ausgeführt ist. Ein solches Bezugspotential ist wesentliches Merkmal von vielen elektronischen Schaltungen. Dieses kann, muss aber nicht mit GND (ground) bezeichnet werden.It is essential that the evaluation electronics have a reference potential denoted by GND, which in 4th is designed as a conductor track. Such a reference potential is an essential feature of many electronic circuits. This can, but does not have to be called GND (ground).

Es hat sich in der Praxis gezeigt, dass das Störverhalten der Sensorvorrichtung dadurch verbessert werden kann, in dem eine elektrisch leitfähige Verbindung zwischen dem Bezugspotential und einer elektrisch leitenden Oberfläche des Gehäuses 300 hergestellt wird, die gut leitet und insbesondere einen Widerstand aufweist, der kleiner als 1 Ohm beträgt.It has been shown in practice that the interference behavior of the sensor device can be improved by an electrically conductive connection between the reference potential and an electrically conductive surface of the housing 300 is produced, which conducts well and in particular has a resistance which is less than 1 ohm.

Hierbei ist unter dem Begriff Oberfläche des Gehäuses 300 auch die der Auswerteelektronik 102 zugewandte Oberfläche zu verstehen.Here is the term surface of the housing 300 also that of the evaluation electronics 102 to understand facing surface.

In 4 ist dies durch eine Vielzahl von elektrisch leitenden Verbindungen 403 realisiert, die die GND Leiterbahn mit einer elektrisch leitenden Oberfläche des Gehäuses 300 verbinden. Die Verbindungen 402 können beispielsweise als verlötete Kabelverbindungen realisiert werden.In 4th this is due to a large number of electrically conductive connections 403 Realizes the GND conductor track with an electrically conductive surface of the housing 300 connect. The links 402 can be implemented, for example, as soldered cable connections.

Eine alternative Ausführungsform sieht insbesondere bei formschlüssiger Passung zwischen Auswerteelektronik 102 und innerem Querschnitt des Gehäuses 300 vor, dass eine direkte Lötverbindung zwischen entsprechend positionierten leitenden Flächen der Leiterplatte, die mit dem Bezugspotential verbunden sind, und einer leitenden Oberfläche des Gehäuses 300 hergestellt wird.An alternative embodiment sees in particular with a form-fitting fit between the evaluation electronics 102 and inner cross section of the housing 300 before that a direct solder connection between correspondingly positioned conductive surfaces of the circuit board, which are connected to the reference potential, and a conductive surface of the housing 300 will be produced.

Dies ist in 5 dargestellt. In dieser alternative Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Sensorvorrichtung analog der 4 sind das Gehäuse 300 und die Leiterplatte 102 so ausgeführt, dass eine formschlüssige Passung zwischen diesen Elementen herstellbar ist.This is in 5 shown. In this alternative embodiment of a sensor device according to the invention analogous to that 4th are the housing 300 and the circuit board 102 executed so that a positive fit between these elements can be produced.

Dies bedeutet, dass die Ränder der Leiterplatte 102 die elektrisch leitende Oberfläche des Gehäuses 300, welche der Leiterplatte zugewandt ist, berühren oder sich in unmittelbarer räumlicher Nähe befinden, so dass mittels beispielsweise einer Lötverbindung eine direkte flächige elektrische Verbindung zwischen einer leitenden Fläche der Leiterplatte, die mit dem Bezugspotential verbunden ist, und der elektrisch leitenden Oberfläche des Gehäuses 300 herstellbar ist.This means that the edges of the circuit board 102 the electrically conductive surface of the housing 300 , which faces the circuit board, touch or are in close proximity, so that by means of a solder connection, for example, a direct planar electrical connection between a conductive surface of the circuit board, which is connected to the reference potential, and the electrically conductive surface of the housing 300 can be produced.

Flächig bedeutet in diesem Zusammenhang, dass die elektrische Verbindung nicht an einem Punkt (Lötpunkt) oder an einer Vielzahl von Punkten hergestellt wird, sondern entlang einer oder mehrerer Verbindungslinien, oder in einer weiteren Ausführungsform über den direkten Kontakt zumindest einer leitenden Fläche der Leiterplatte 102, die mit dem Bezugspotential verbunden ist mit zumindest einer elektrisch leitenden Oberfläche des Gehäuses 300.In this context, areal means that the electrical connection is not made at one point (soldering point) or at a multiplicity of points, but rather along one or more connecting lines, or in a further embodiment via the direct contact of at least one conductive surface of the printed circuit board 102 , which is connected to the reference potential with at least one electrically conductive surface of the housing 300 .

In 5 ist in einer Ausführungsform das Bezugspotential mit einer leitenden Fläche 502 verbunden, die sich am Rand der Leiterplatte befindet und einen geschlossenen Ring bildet, von dem leitende Verbindungen zu den elektronischen Bauelementen 401 a und 401 b abzweigen. Eine leitende Verbindung zwischen dieser Fläche 502 und der elektrisch leitenden Oberfläche des Gehäuses 300 kann in einer Ausführungsform durch direktes Verlöten hergestellt werden.In 5 is the reference potential with a conductive surface in one embodiment 502 connected, which is located on the edge of the circuit board and forms a closed ring, from which conductive connections to the electronic components 401 a and 401 b branch off. A conductive connection between this surface 502 and the electrically conductive surface of the housing 300 can be made by direct soldering in one embodiment.

In einer weiteren Ausführungsform wird die leitende Verbindung zwischen dieser Fläche 502 und der elektrisch leitenden Oberfläche des Gehäuses 300 durch direkten mechanischen Kontakt hergestellt. Dies ist in 6 dargestellt.In a further embodiment, the conductive connection between this surface 502 and the electrically conductive surface of the housing 300 produced by direct mechanical contact. This is in 6 shown.

Die 6 zeigt in einer dreidimensionalen exemplarischen schematischen Darstellung einen Teil der Sensorvorrichtung nach den 3 und 5. Das Gehäuse 300 weist in seinem Inneren einen umlaufenden ringförmigen Vorsprung 601 auf, der eine elektrisch leitfähige Oberfläche aufweist.The 6 shows a three-dimensional exemplary schematic representation of part of the sensor device according to the 3rd and 5 . The housing 300 has a circumferential annular projection in its interior 601 on which has an electrically conductive surface.

Dieser Vorsprung 601 ist so bemessen, dass er die Leiterplatte der Auswerteelektronik 102, die in 6 exemplarisch analog der Ausführungsform der Leiterplatte der 5 ausgeführt ist, aufnehmen kann, ohne mit den elektronischen Bauelementen 401a, 401b in Kontakt zu kommen. Somit kann die elektrisch leitfähige Fläche 502 der Leiterplatte den Vorsprung 601 berühren und so eine elektrisch leitfähige Verbindung herstellen.This lead 601 is dimensioned so that it is the circuit board of the evaluation electronics 102 , in the 6 exemplary analogous to the embodiment of the circuit board of the 5 is able to record without using the electronic components 401a , 401b to get in touch. Thus, the electrically conductive surface 502 the lead of the circuit board 601 touch and create an electrically conductive connection.

Die Leiterplatte 102 kann in beliebiger Weise im Gehäuse 300 befestigt werden, so dass eine sichere Kontaktierung zwischen der elektrisch leitfähigen Fläche 502 und dem Vorsprung 601 gewährleistet ist. Durch diese flächige Kontaktierung ist ein besonders niedriger Widerstand der elektrische Verbindung gewährleistet.The circuit board 102 can be in the housing in any way 300 are attached so that a secure contact between the electrically conductive surface 502 and the lead 601 is guaranteed. This flat contact ensures a particularly low resistance of the electrical connection.

In einer in 6 nicht dargestellten Ausführungsform kann es vorgesehen sein, dass das Gehäuse 300 zweiteilig aufgebaut ist, wobei beide Teile des Gehäuses 300 miteinander verbindbar ausgeführt sind, und wobei die Verbindung derart ausgeführt ist, beispielsweise als Schraubverbindung, dass die Leiterplatte durch das Verschrauben der beiden Teile an den Vorsprung 601 gepresst wird und so die oben genannte Verbindung hergestellt wird.In one in 6 Not shown embodiment, it can be provided that the housing 300 is constructed in two parts, both parts of the housing 300 are designed to be connectable to one another, and the connection being designed in such a way, for example as a screw connection, that the printed circuit board is screwed to the projection by screwing the two parts together 601 is pressed and so the above connection is made.

Dies kann beispielsweise durch eine entsprechende Aussparung in einem oder beiden Gehäuseteilen des zweiteilig ausgeführten Gehäuses realisiert sein, in welche die Leiterplatte so aufgenommen und positioniert werden kann, dass die Leiterplatte durch das Verbinden der beiden Gehäuseteile an den Vorsprung 601 gepresst wird.This can be realized, for example, by a corresponding recess in one or both housing parts of the two-part housing, in which the circuit board can be received and positioned in such a way that the circuit board is connected to the projection by connecting the two housing parts 601 is pressed.

Eine derartige Ausführungsform bewirkt, dass ein hoher Anpressdruck zwischen Vorsprung 601 des Gehäuses und der elektrisch leitfähigen Fläche 502 erzeugt wird, wodurch eine besonders sichere und niederohmige Verbindung ermöglicht wird. Lötverbindungen zwischen Gehäuseteilen und Leiterplatte sind in dieser Ausführungsform nicht mehr notwendig. Zusätzlich werden keine weiteren Montagemittel zur Befestigung der Leiterplatte im Gehäuse benötigt.Such an embodiment causes a high contact pressure between the projection 601 of the housing and the electrically conductive surface 502 is generated, which enables a particularly secure and low-resistance connection. Solder connections between housing parts and circuit board are no longer necessary in this embodiment. In addition, no further assembly means are required to fasten the circuit board in the housing.

Die Auswerteelektronik 102 aller Ausführungsformen ist dazu eingerichtet, das Ausgangssignal 104 des Messwertaufnehmers 101 in ein Ausgangssignal der Sensorvorrichtung zu wandeln.The evaluation electronics 102 all embodiments is set up to output the signal 104 of the sensor 101 convert into an output signal of the sensor device.

Hierzu kann die Auswerteelektronik alle denkbaren Formen der elektrischen Signalbearbeitung ausführen, um ein Ausgangssignal zu generieren, welches einer weiteren Vorrichtung, beispielsweise einer Steuervorrichtung eines Dialysegeräts zur Verfügung gestellt werden kann.For this purpose, the evaluation electronics can carry out all conceivable forms of electrical signal processing in order to generate an output signal which can be made available to a further device, for example a control device of a dialysis machine.

Es kann vorgesehen sein, dass die Steuereinrichtung des Dialysegeräts dazu eingerichtet ist, eine mit dem Dialysegerät ausgeführte Behandlung in Abhängigkeit des Ausgangssignals der zumindest einen Sensorvorrichtung zu steuern und/oder zu regeln.It can be provided that the control device of the dialysis machine is set up to control and / or regulate a treatment carried out with the dialysis machine depending on the output signal of the at least one sensor device.

Ein derart mit einer erfindungsgemäßen Sensorvorrichtung ausgestattetes Dialysegerät bietet im Hinblick auf Störungserzeugung und Störungsempfindlichkeit Vorteile.A dialysis machine equipped in this way with a sensor device according to the invention offers advantages with regard to interference generation and interference sensitivity.

Es hat sich gezeigt, dass das Störverhalten von Sensorvorrichtungen der genannten Art weiter verbessert werden kann, wenn das Ausgangssignal der Auswerteelektronik tiefpassgefiltert wird.It has been shown that the interference behavior of sensor devices of the type mentioned can be further improved if the output signal of the evaluation electronics is low-pass filtered.

Hierdurch können Störsignale über einer von der Auslegung des Tiefpasses abhängigen Eckfrequenz aus dem Ausgangssignal entfernt oder gedämpft werden.In this way, interference signals can be removed or attenuated from the output signal via a corner frequency which is dependent on the design of the low-pass filter.

Der Tiefpass ist vorteilhaft so ausgelegt, dass die Frequenz des Nutzsignals der Auswerteelektronik, welches charakteristisch ist für die zu bestimmende physikalische und/oder chemische Eigenschaft und/oder stoffliche Beschaffenheit, unterhalb der Eckfrequenz des Tiefpassfilters liegt. Der Tiefpassfilter kann bezüglich seiner Struktur, Bemessung und Schaltungseinzelheiten beliebig nach dem Stand der Technik realisiert sein.The low-pass filter is advantageously designed such that the frequency of the useful signal of the evaluation electronics, which is characteristic of the physical and / or chemical property and / or material properties to be determined, lies below the corner frequency of the low-pass filter. With regard to its structure, dimensioning and circuit details, the low-pass filter can be implemented as desired according to the prior art.

Eine weitere Verbesserung des Störverhaltens von Sensorvorrichtungen der genannten Art ergibt sich, wenn an zumindest eine Versorgungsspannung ein Kondensator angeschlossen wird. Bemessung und Art dieses Kondensators sind von der jeweiligen Sensorvorrichtung abhängig. Beispielsweise kann ein Kondensator von 2.2nF zu einer weiteren Verbesserung des Störverhaltens von Sensorvorrichtungen zur Bestimmung von Flüssigkeitsdrücken analog der 3 führen.A further improvement in the interference behavior of sensor devices of the type mentioned results if a capacitor is connected to at least one supply voltage. The dimensioning and type of this capacitor depend on the respective sensor device. For example, a capacitor of 2.2nF can be used to further improve the interference behavior of sensor devices for determining fluid pressures analogous to that 3rd to lead.

Es hat sich gezeigt, dass das Hinzufügen eines Kondensators zur Auswerteelektronik wie oben genannt zu einem an gleicher Stelle schon vorhandenem Kondensator ebenfalls vorteilhaft sein kann. Möglich ist beispielsweise, dass ein parallel zu einem schon vorhandenen Elektrolytkondensator geschalteter Keramikkondensator das Störverhalten weiter verbessert. Vorteilhafte Ausführungsformen für den zugefügten Kondensator können im Laborversuch evaluiert werden.It has been shown that the addition of a capacitor to the evaluation electronics, as mentioned above, to a capacitor already present at the same location can also be advantageous. It is possible, for example, that a ceramic capacitor connected in parallel to an already existing electrolytic capacitor further improves the interference behavior. Advantageous embodiments for the added capacitor can be evaluated in the laboratory test.

Eine weitere Verbesserung des Störverhaltens von Sensorvorrichtungen der genannten Art ergibt sich, wenn ein Ring aus ferromagnetischem Material um zumindest eine Zuleitung der Auswerteelektronik 102 angeordnet ist.A further improvement in the interference behavior of sensor devices of the type mentioned is obtained if a ring made of ferromagnetic material surrounds at least one feed line for the evaluation electronics 102 is arranged.

Zuleitungen der Auswerteelektronik sind alle kabelgebundenen elektrischen Verbindungen, die zur Auswerteelektronik 102 führen. Dies können im Einzelnen sein: Eine als Kabelverbindung ausgeführte Verbindung 104, welche das Ausgangssignal des Messwerteaufnehmers 101 zur Auswerteelektronik leitet, eine als Kabelverbindung ausgeführte Verbindung 105, welche das Ausgangssignal der Auswerteelektronik nach Außen leitet (dies umfasst auch mehre derartige Kabelverbindungen bei mehreren Ausgangssignalen), als Kabelverbindung ausgeführte Verbindungen, welche die Auswerteelektronik 102 mit elektrischer Energie versorgen.The leads of the evaluation electronics are all wired electrical connections to the evaluation electronics 102 to lead. In detail, these can be: A connection made as a cable connection 104 which is the output signal of the sensor 101 leads to the evaluation electronics, a connection designed as a cable connection 105 , which conducts the output signal of the evaluation electronics to the outside (this also includes several cable connections of this type in the case of a plurality of output signals), connections made as cable connections, which the evaluation electronics 102 supply with electrical energy.

Alle diese Zuleitungen können einzeln oder in Gruppen zusammengefasst mit einem sie umgebenden Ring aus ferromagnetischem Material ausgestattet sein.All of these feed lines can be equipped individually or in groups with a ring made of ferromagnetic material surrounding them.

Zusammengefasst lassen sich durch die beschriebenen konstruktiven Maßnahmen einzeln oder in Kombination das Störverhalten von Sensorvorrichtungen der genannten Art verbessern. Somit ist die Verwendung von erfindungsgemäßen Sensorvorrichtungen in medizinischen Geräten und insbesondere Dialysegeräten besonders vorteilhaft. Dem Fachmann ergeben sich die Vorteile der Verwendung von erfindungsgemäßen Sensorvorrichtungen aber auch bei anderen Geräten.In summary, the constructive measures described, individually or in combination, can improve the interference behavior of sensor devices of the type mentioned. The use of sensor devices according to the invention in medical devices and in particular dialysis machines is thus particularly advantageous. The person skilled in the art has the advantages of using sensor devices according to the invention, but also with other devices.

Claims

Sensor device comprising at least one housing, which consists at least partially of electrically conductive material or at least partially has an electrically conductive surface, at least one sensor, which is connected to the at least one housing or forms part of the at least one housing that one outside the at least a physical and / or chemical property and / or material condition applied to the housing can be determined with the at least one measurement sensor and the output signal of the at least one measurement sensor is present within the housing, further comprising evaluation electronics arranged in the at least one housing, the output signal of the at least one a transducer is forwarded to the evaluation electronics, characterized in that the sensor device has at least one of the following features: at least two electrical connections between at least one reference point potential point (GND) of the Evaluation electronics and at least one electrically conductive part of the at least one housing; Ring made of ferromagnetic material, which is arranged around at least one feed line of the evaluation electronics; Capacitor, the connections of which are connected to the supply voltage of the evaluation electronics; Electrical low-pass filter that filters an output signal from the evaluation electronics; Electrical connection between at least one reference potential point (GND) of the evaluation electronics and at least one electrically conductive part of the at least one housing, the ohmic resistance of the connection being less than 1 ohm; Flat electrical connection between at least one reference potential point (GND) of the evaluation electronics and at least one electrically conductive part of the at least one housing.

Sensor device after Claim 1 , The flat electrical connection between at least one reference potential point (GND) of the evaluation electronics and at least one electrically conductive part of the at least one housing through the direct mechanical contact of a conductive surface of a printed circuit board of the evaluation electronics, which is electrically conductively connected to the reference potential point (GND) of the evaluation electronics and a conductive surface of the at least one housing is produced.

Sensor device after Claim 2 , wherein the at least one housing has in its interior a projection which forms the conductive surface of the at least one housing.

Sensor device after Claim 3 , wherein the projection runs all the way around in the housing.

Sensor device according to one of the preceding claims, wherein the at least one housing has a two-part part, wherein the two-part part of the at least one housing is designed to be connectable to one another, the connection being designed such that a conductive surface of a printed circuit board of the evaluation electronics, which is electrically conductive with the reference potential point (GND) of the evaluation electronics is connected to a conductive surface of the at least one housing when the two-part part is screwed.

Sensor device according to one of the preceding claims, set up for measuring a liquid pressure.

Sensor device according to one of the preceding claims, set up to measure at least one of pressure, force, temperature, electrical voltage, electrical current strength, electrical or magnetic field strength, amount of heat, moisture, sound field sizes, brightness, speed, acceleration, viscosity, density, pH value, Ionic strength, electrochemical potential, roughness or dimensions.

Sensor device according to one of the preceding claims, wherein the evaluation electronics provides an analog and / or digital output signal to the physical and / or chemical property and / or material properties.

Sensor device according to one of the preceding claims, comprising exactly one housing.

Sensor device according to one of the preceding claims, wherein the electrically conductive material from which the at least one housing consists is a metal and preferably stainless steel.

Sensor device according to one of the preceding claims, wherein the electrically conductive surface of the at least one housing is a coating of an electrically conductive material.

Medical device comprising at least one sensor device according to one of the preceding claims.

Medical device after Claim 12 designed as a dialysis machine.

Dialysis machine after Claim 13 , wherein the at least one sensor device is set up to measure a liquid pressure.

Dialysis machine after Claim 14 comprising a control device to which the output signal of the at least one sensor device is transmitted, and wherein the control device is set up to control and / or regulate a treatment carried out with the dialysis machine depending on the output signal of the at least one sensor device.