DE2930869C2 - Druckmeßkapsel, insbesondere für Blutdruckmessungen - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Druckmeßkapsel gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Derartige Druckmeßka;seln sind beispielsweise aus der DE-AS 26 16 133, der US-PS 40 72 0=6 oder (dort allerdings bei einem Manometervorsatz) dem DE-GM 18 57 687 bekannt.

Zur direkten Überwachung des Blutdrucks eines Patienten ist es übüch, einer. Katheter an einer geeigneten Stelle in das Blutkreislaufsystem einzuführen und damit den Blutdruck in den Hohlraum einer Druckmeßkappe einzukoppeln. Der Hohlram ist durch eine flexible Membran verschlossen, die in dichtem Kontakt mit dem Diaphragma eines Meßumformes gehalten wird. Wenn sich der Blutdruck ändert, bewegt die Membran das Diaphragma des Meßumformers und bewirkt somit Veränderungen in einem von diesem erzeugten Blutdrucksignal.

Bekannte Druckmeßkapseln werden mit dem Meßwandler mittels Schraubgewinden oder anderen Befestigungseinrichtungen verbunden, bei denen der Kontaktdruck zwischen der Membrane der Kapsel und dem Diaphragma des Meßwandlers vom aufgebrachten Drehmoment abhängt. Dies führt zu einer entsprechenden proportionalen Nullpunktverschiebung des Blutdrucksignals. Ist die Druckmeßkapsel zu dicht befestigt, so kann eine Nullpunktverschiebung hervorgerufen werden, die sich nicht mehr durch die zugehörige Überwachungseinrichtung ausgleichen läßt. Wenn die Druckmeßkapsel zu locker befestigt ist, kann ein Spiel entstehen, durch das Fehler im Blutdrucksignal erzeugt werden. Außerdem ist es bei Austausch der Druckmeßkapsel normalerweise erforderlich, die Überwachungseinrichtung abzugleichen, da es unwahrscheinlich ist, daß der Kontaktdruck zwischen der Membran der neuen Druckmeßkapsel und dem Diaphragma des Meßwandlersder neuen Druckmeßkapsel und dem Diaphragma des Meßwandlers der gleiche wie vorher ist. Schließlich können auch Temperaturänderungen das Blutdrucksignal beeinflussen.

Der Erfindung gemäß Anspruch 1 liegt die Aufgabe zugrunde, eine Druckmeßkapsel zu schaffen, die sich mit reproduzierbarem Kontaktdruck zwischen ihrer Membran und dem Diaphragma eines Druckmeßwandlers an letzterem befestigen läßt

Diese Aufgabe wird bei einer Druckmeßkapsel nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 dadurch gelöst, daß sich von dem Gehäuse aus der der Membran abgewandten Seite des Hohlraums federnde Zungen erstrecken, die in einer Zylinderfläche liegen, deren Achse senkrecht zur Membran sich erstreckt, und die Rampen aufweisen, die von ihren Enden aus in Richtung auf die Membran ansteigen.

Federnde Zungen als solche sind im Prinzip bekannt, beispielsweise aus der DE-AS 1916 929, die ein Thermostatventil betrifft

Bei der erfindungsgemäßen Druckmeßkapsel wird diese am Meßwandler mittels Federkraft festgehalten. Die normale Auslenkung der Federn ist erheblich größer als irgendwelche zu erwartenden Abweichungen aufgrund von Fertigungstoleranzen. Eine Arretierung sorgt dafür, daß ein vorgegebener Kontaktdruck zwischen der flexiblen Membran der Druckmeßkapsel und dem Diaphragma des Meßwandlers entsteht, unabhängig von der Kraft, die bei der Befestigung der Druckmeßkapsel am Meßwandler aufgewandt wurde und unabhängig von der Anzahl der Befestigungs- und Lösevorgänge. Darüber hinaus werden bei Drucküberlastung in der Kapsel die auftretenden Kräfte von der Feder aufgenommen, so daß sich die Kapsel vom Meßwandler abhebt und dieser entlastet wird. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß die Federn die Wahrscheinlichkeit einer Beschädigung des Meßwandlers verringern, da sie stoßabsorbierend wirken.

Abgesehen von den vorstehenden Vorteilen macht die Erfindung auch die Konstruktion einer Druckmeßkapsel mit solch niedrigen Koster, möglich, daß sie nach Gebrauch weggeworfen werden kann, wodurch im medizinischen Bereich die mit einer Stertlisierung verbundenen Unbequemlichkeiten und Kosten vermieden werden. Da die Federn der empfindlichste Teil jeder solchen Konstruktion sind, werden sie als Teil der Einmal-Gebrauch-Druckmeßkapsel ausgebildet und nicht als Teil des Meßwandlers. Sowohl die Druckmeßkapsel als auch die Federn können aus Kunststoff gespritzt sein, wodurch Fertigungsbelastungen vermieden werden, die sich anderenfalls in den Federn entwickeln und zu vorzeitigen Fehlern führen könnten.
Eine Form einer Druckmeßkapsel gemäß der vorliependen Erfindung läßt sich kurz wie folgt beschreiben:

Ein Hohlraum mit einer kreisförmigen Begrenzung wird auf einer Seite des Körpers der Druckmeßkapsel gebildet. Eine flexible Membran wird am Umfang so befestigt, daß ein allseitig geschlossener Raum entsteht.

Im Kapselkörper werden Einlasse gebildet, so daß der Hohlraum mit Flüssigkeit gefüllt werden kann. Vorzugsweise einstückig mit dem Kapselkörper hergestellte Zungen liegen auf einer Zylinderfläche, die sich auf der Seite der Membran erstreckt, die dem Hohlraum abgewandt ist. Jede Zunge erstreckt sich ein Stück um die Oberfläche herum und bildet einen Schlitz zwischen ihr und dem Kapselkörper. Die der Membran zugewandte Kante jeder Zunge bildet eine Rampe mit einer Steigung in Richtung zur Membran. Auf einer oder auf beiden Seiten des Schlitzes befinden sich Arretierungskerben.

Der Meßwandler, an welchem die Druckmeßkapsel befestigt werden soll, ist mit Vorsprüngen versehen.

Wenn diese in die offenen Enden der Schlitze am freien Ende der Zungen eingeführt werden, ist das Diaphragma des Meßwandlers parallel zur Membran der Druckmeßkapsel und in deren unmittelbarer Nähe. Eine Drehung des Meßwandlers in die passende Richtung bewirkt, daß seine Vorspränge auf den rampenförmigen Teilen der Zungen hinaufgleiten, wodurch die Kraft erhöht wird und der Meßwandler gegen die Druckmeßzelle gedruckt wird. Dadurch kommt das Diaphragma des Meßwandlers in unmittelbaren Kontakt mit der Membran der Druckmeßkapsel. Eine weitere Drehung bewirkt, daß die Vorsprünge in die Arretierungskerben einrasten, wodurch die Kraft zwischen Membran und Diaphragma vorgesehen wird. Damit ist auch der Wert der Nullpunktverschiebung vorgegeben, die von der mit dem Meßwandler verbundenen Überwachungseinrichtung erzeugt wird. An den Seiten der Arretierungskerben, die von den Enden der Zungen abgewandt sind, befinden sich Schultern, so daß eine weitere Drehung verhindert wird, jedoch sind die Seiten der Arretierungskerben, die den Enden der Zungen zugewandt sind, so geformt oder sie und die Vorsp.'-ünge sind so geformt, daß die Drehung umgekehrt und die Druckmeßkapsel vom Meßwandler gelöst werden kann.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wiird zwischen dem Ende jeder Zunge und dem Hauptkörper der Druckmeßkapsel eine Brücke gebildet Die Unterseite einer Brücke erstreckt sich von der Achse der oben genannten Zylinderfläche derart weg, daß ein Vorsprung am Meßwandler unter der Brücke hindurch und in das offene Ende des von der Zunge gebildeten Schlitzes eingeführt werden kann. Dies schützt die Zunge vor Beschädigungen und erhöht ihre Festigkeit

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung erläutert. In der Zeichnung zeigt

F i g. 1 eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Druckmeßkapsel und eines dazu passenden Meßwandlers;

F i g. 2 eine Draufsicht auf die Oberseite der Druckmeßkapsel;

F i g. 3 eine Draufsicht auf die Unterseite der Druckmeßkapsel;

F i g. 4 den Schnitt A-A in F i g. 2;

Fig.5 eine Seitenansicht der Druckmeßkapsel mit einem daran befestigten Meßwandler;

Fig.5A eine Seitenansicht einer Druckmeßkapsel, bei der eine Arretierungskerbe in der Oberkante des Schlitzes gebildet ist;

F i g. 6 eine Seitenansicht einer Druckmeßkapsel, bei der keine Brücke zwischen dem Ende der Zunge und dem Kapselkörper vorgesehen ist; und

F i g. 6A eine Konstruktion ähnlich wie in F i g. 6, wobei sich Arretierungskerben in der Ober- und der Unterkante des von der Zunge gebildeten Schlitzes befinden.

In F i g. 1 ist der Kapselkörper 2 einer Druckmeßkapsel unter einem solchen Winkel dargestellt, daß ein teilweiser Blick auf eine planare kreisförmige flexible Membran 4 möglich ist, die einen nicht dargestellten Hohlraum bedeckt, welcher sich im Kapselkörper 2 befindet, so daß ein abgeschlossener Raum gebildet wird. Nicht dargestellte Einlasse im Kapselkörper verbinden den abgeschlossenen Raum mit Anschlußröhren 6 und 8, so daß der Hohlraum mit Flüssigkeit oder Gas gefüllt werden kann. Das Medium wird durch eine Röhre in den abgeschlossenen Raum eingeleitet und fließt aus der anderen wieder heraas, bis die Luft entfernt ist. Dann wird die andere Röhre geschlossen. In dieser speziellen Ausführungsform weist der Kapselkörper 2 einen zylindrischen Rand 10 auf, dessen Rotationsachse 12 sich senkrecht durch den Mittelpunkt der Membran 4 erstreckt Im Rand 10 sind in Umfangsrichtung Zungen 14 und 16 gebildet die sich in Umfangsrichtung erstreckende Schlitze 14' und 16' begrenzen. Die Schlitze 14' und 16' erstrecken sich von der Membran 4 weg und durch die Unterkante 18 des Randes 10 bei den Enden 20 und 22 der Zungen 14 und 16, wie durch die Bezugszeichen 23 und 24 gezeigt ist

Ein Meßwandler 26 hat ein zylindrisches Gehäuseteil 28. Wenn dessen Achse koaxial mit der Achse 12 ist und nach außen weisende Vorsprünge 30 und 32 mit den öffnungen 23 und 24 in der Druckmeßzelle 2 ausgerichtet sind, kann er in Richtung der Pfeile 29 in eine Stellung innerhalb des Randes 10 gebracht werden. In dieser Position ist ein ebenes Diaphragma 34 des Meßwandlers 26 in engem Kontakt mit der Membran 4 der Drucknneßzelle Z In der in F i g. 1 dargestellten Ausführungsform der Erfindung erstrerien sich Brücken 35 and 36 von den sonst freien Endes 20 und 22 der Zungen 14 bzw. 16 zum Rand 10. Dabei ist es notwendig, daß die Innenflächen der Brücken 35 und 36, d. h. die der Achse 12 zugewandten, sich um ein ausreichendes Stück nach außen erstrecken, damit die Vorsprünge 3© und 32 unter ihnen hindurchpassen, wenn sie in die Öffnungen 23 und 24 hineingleiten.

Die Höhe der Vorsprünge 30 und 32 in Richtung der Achse 12 und die Form ihrer Unterseiten 30' und 32' sind so gewählt, daß eine Drehung des Kapselkörpers 2 in Richtung des Pfeils 37 ein Gleiten der Unterseiten 30' und 32' auf Rampen 38 und 40 bewirkt die von den Enden der Zungen 14 und 16 in Richtung auf die Membran 4 ansteigen. Dadurch werden die nachgiebigen Zungen 14 und 16 von der Membran 4 weggezogen, wodurch diese in Richtung auf das Diaphragma 34 gezogen wird. Eine weitere Drehung bewirkt daß die Vorsprünge 30 und 32 in Kerben 42 bzw. M einrasten. Dadurch wird die Kraft zwischen dem Diaphragma 34 und der Membran 4 auf einen vorgegebenen Wert gebracht Die Fertigungstoleranzen können dabei so gehalten werden, daß diese Kraft bei praktisch allen Druckmeßkapseln die gleiche ist. Die von dem an den Meßwandler über ein Kabel 45 angeschlossenen Überwachungsgerät zu erzeugenden Nullpunktverschiebungsspannung sind dann jedesmal gleich, und ein Nullpunktsabgleich des Überwachungsgeräts ist bei einem Wechsel der Druckmeßzelle nicht erforderlich.
Selbst wenn weiteres Drehmoment auf die Druckmeßzelle 2 in Richtung des Pfeils 37 ausgeübt wird, nachdem die Vorsprünge 30 und 32 in die Kerben 42 und 44 eingerastet sind, stützen sich die Vorsprünge 30 und 3' gegen Schultern 46 bzw. 48 ab, so daß eine weitere Drehung verhindert wird. Wird aber Drehmoment in entgegengesetzter Richtung aufgebracht, gleiten die Vorsprünge 30 und 32 zurück auf die Rampen 38 und 40 und in die öffnungen 23 und 24, so daß die Druckmeßzelle 2 wieder vom Meßwandler 26 abgehoben werden kann. Dies labt sich durch gekrümmte Abschnitte erleichtern, die sich zwischen den Rampen 38 und 40 einerseits und den Kerben 42 bzw. 44 andererseits befinden. Alternativ dazu oder zusätzlich könnte dies auch durch entsprechende Formgebung der Unterflächen 30' und 32' der entsprechenden Vorsprünge geschehen.

In F i g. 2 ist die Oberseite der in F i g. 1 dargestellten Druckmeßzelle 2 gezeigt. Die inneren konzentrischen gestrichelten Kreise deuten einen ringförmigen Wulst 50 an, der sich von der Unterseite der Druckmeßzelle 2

weg erstreckt, während der äußere gestrichelte Kreis die Innenwand des Randes 10 andeutet. Die Durchlässe in den Röhren 6 und 8 erstrecken sich in die Druckmeßzelle hinein, wie bei 6' und 8' dargestellt ist. Sie stehen in Verbindung mit Durchlässen 6" und 8", die mit dem Hohlraum in Verbindung stehen, welcher durch den ringförmigen Wulst 50 gebildet wird.

In Fig.3,die die in Fig. 2 dargestellte Druckmeßzelle von unten zeigt, läßt sich unschwer erkennen, wie sich die Innenflächen der Brücken 35 und 36 bei den öffnungen 23 und 24 radial nach außen erstrecken. Der ringförmige Wulst 50 ist auch hier gestrichelt dargestellt, da er von der flexiblen Membran 4 überdeckt ist.

Fig.4 zeigt einen Querschnitt gemäß der Linie A-A in F i g. 2. Der ringförmige Wulst 50 ist hier voll erkennbar, ebenso der Hohlraum 52 innerhalb dieses Wulstes. Die Membran 4 ist eine Scheibe aus flexiblem Kunststoff, die an der Unterseite des Wulstes 50 mittels eines geeigneten Klebers befestigt ist. Dadurch wird der Hohlraum 52 zu einem geschlossenem Raum, in welchen unter Druck stehende Flüssigkeit über die Durchlässe 6' und 8' bzw. 6" und 8" geleitet werden kann. Wenn das Gehäuse 28 des Druckwandlers 26 (hier nicht dargestellt) gegen den Kapselkörper der Druckmeßkapsel 2 gedruckt wird, und zwar mittels der in Verbindung mit F i g. 1 beschriebenen Federwirkung, wird das Diaphragma 34 gegen die flexible Membran 4 gedrückt, und der Flüssigkeitsdruck im Hohlraum 52 wird somit über die flexible Membran 4 auf das Diaphragma übertragen. Wenn die Druckwirkung zwischen Diaphragma 34 und Membran 4 unabhängig von der benutzten Druckmeßkapsel immer gleich ist, was erfindungsgemäß der Fall ist, ist die Nullpunktverschiebungsspannung im angeschlossenen Kontrollgerät immer die gleiche. Daher ist kein Nullabgleich des Überwachungsgerätes erforderlich, an welches die Druckwandler elektrisch angeschlossen sind.

F i g. 5 zeigt die Position der Zunge 14, wenn der Vorsprung 30 des Wandlergehäuses 28 in die Arretierungskerbe 42 eingerastet ist Wenn die Oberseiten der Vor- Sprünge 30 und 32 des Wandlergehäuses 28 koplanar mit dem Diaphragma 34 sind, wie es in F i g. 1 dargestellt ist, sollten die Oberkanten 58 und 59 der Schlitze 14' und 16' nicht unterhalb der Ebene der Membran 4 liegen, und die Ausdehnung der Vorsprünge 30 und 32 parallel zur Achse 12 muß groß genug sein, damit ihre Unterseiten auf die Rampen 38 und 40 an den Enden der nachgiebigen Zungen 18 bzw. 16 drücken.

Die Arretierungskerben 42 und 44 können in einer der oder auch in beiden gegenüberliegenden Schlitze 14' und 16' gebildet werden. Fig.5A zeigt eine Konstruktion, bei der sich eine Arretierungskerbe 42' in der Oberkante befindet, in welchem Fall die übrige Oberkante 48' des Schlitzes 14' ein wenig unterhalb der Ebene der Membran 4 liegt Wenn die Brücken 35 und 36 auch die Zungen 14 und 16 verstärken und ihren Enden abfangen, so daß eine Beschädigung vermieden wird, kann man sie in manchen Fällen auch weglassen, wie in F i g. 6 dargestellt ist, wo die Druckmeßzelle einen rein zylindrischen Rand 60 hat Ein Schlitz 62 in ümfangsrichtung des Randes 60 wird durch eine Zunge 64 gebildet Die Zunge 64 hat eine von ihrem freien Ende ausgehende Rampe 66 und eine Arretierungskerbe 68 zwischen der Rampe 66 und der Wurzel der Zunge 64, wo diese mit der Dmckmeßkapselverbunden ist Eine öffnung 70 am Ende der Zunge 64 entspricht den Öffnungen 23 und 24 in F i g. 1 und 3. Eine Röhre 72 vermittelt den Zugang zu einem nicht dargestellten Hohlraum in der Druckmeßzelle ähnlich wie oben beschrieben.

F i g. 6A zeigt eine Konstruktion die im wesentlichen gleich der gemäß F i g. 6 ist (mit gleichen Bezugszeichen), jedoch mit der Ausnahme, daß sich eine zusätzliche Arretierungskerbe 68' in der Oberkante des Schlitzes 62 befindet.

Anstelle eines vollständigen Zylinders, wie er durch die Ränder 10 bzw. 60 gebildet wird, können auch Teile eines Zylindes verwendet werden, in denen die Zungen 14 und 16 in Umfangsrichtung gebildet werden. Dies ist jedoch in der Zeichnung nicht dargestellt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Druckmeßkapsel für die Befestigung an einem Meßwandler mit sich nach außen erstreckenden \'orsprüngen, mit einem einen Hohlraum umschließenden Gehäuse, einer flexiblen über den Hohlraum gespannten Membran und öffnungen für den äußeren Zugang zu dem Hohlraum, dadurch gekennzeichnet, daß sich von dem Gehäuse (2) aus auf der der Membran (4) abgewandten Seite des Hohlraums (52) federnde Zungen (14,16) erstrecken, die in einer Zylinderfläche liegen, deren Achse (12) senkrecht zur Membran sich erstreckt, und die Rampen (38, 40) aufweisen, die von ihren Enden (20, 22) aus in Richtung auf die Membran ansteigen.

2. Druckmeßkapsel nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Brückenglieder (35,36) die sich von den Enden (20,22) der Zungen (14,16) zum Gehäuse erstrecken, wobei die der Achse (12) zugewandten Seiten der BrUekenglieder außerhalb der Zylinderfiäche liegen.

3. Druckmeßkapsel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich an die Rampen Arretierungskerben anschließen.