DE8507805U1 - Druckmeßkapsel - Google Patents

Description

Hewlett-Packard Company

Int. Az.: Case ISOS - 3 -

15. März 1985 gn

DRUCKMESSKAPSEL

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Druckmeßkapsel nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Solche Druckmeßkapseln können für die Ankopplung des Blutdrucks eines Patienten an einen Druckwandler verwendet werden, der ein dem Druck entsprechendes elektrisches Signal erzeugt.

Zur Verwendung der Kapsel muß jeweils ein Ventil an den ersten Einlaß und zwischen dem zweiten Einlaß und dem Ende eines Katheters angeschlossen werden. Beide Ventile werden geöffnet, und eine geeignete Flüssigkeit wird durch den erstan Einlaß geleitet, bis sowohl der Hohlraum als auch der Katheter gefüllt sind. Das Ventil am eisten EInlaß wird dann geschlossen und das offene Ende des Katheters an einen Punkt Innerhalb des arteriellen Systems geführt_s an dem der Druck gemessen werden soll. Die Kapsel wird dann so auf einen Druckwandler montiert, daß ihre Membrane in unmittelbarem Kontakt zu einer druckempfindlichen Oberfläche des Druckwandlers gebracht wird. In dieser Anordnung wird der Druck des Bluts am offenen Ende des Katheters über die Flüssigkeit im Katheter und im Hohlraum auf die Innenseite der Membran übertragen und drückt die Außenseite der Membran gegen die druckempfindliche Oberfläche des Druckwandlers, wodurch dieser ein dem Druck entsprechendes elektrisches Signal erzeugt.

Bei einer Druckmeßkapsel nach den Oberbegriff des Anspruchs 1, die aus US-Patent 4,185,641 bekannt 1st, wurden Kontaktdruckschwankungen zwischen der Membrane und der druckempfindlichen Oberfläche, die beim Aufschrauben der Kapseln auf einen Druckwandler mit unterschiedlichen Drehmomenten auftreten können, und die eine Korrektur der Nulleinstellung erforderlich machen können, dadurch beseitigt, daß die Kapsel und der Druckwandler durch eine Kraft zusammengehalten werden, die durch die Spannung von Federn definiert ist, und daß dafür gesorgt wurde, daß die Spannung einen vorbestimmten wiederhol baren Höchstwert erreicht.

Die aus US-Patent 4,185,641 bekannte Druckmeßkapsel umfaßt einen Körper mit einem Hohlraum, der durch eine Membrane verschlossen ist, zwei

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In den Hohlraum führende Einlasse, so daß der Hohlraum wie beschrieben § mit Flüssigkeit gefüllt werden kann, und eine ringförmige Wand mit j einem größeren Durchmesser als die öffnung des Hohlraums. Der Fuß der
ringförmigen Wand ist mit dem Körper so verbunden, daß die Wand in die
Richtung der dem Hohlraum abgewandten Seite der Membran weist. Zwei 1n
der Wand angebrachte längliche Schlitze definieren elastische Zungen- *

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und sich Im wesentlichen parallel zur Ebene der Membrane erstreckt; ; jedoch hat jede Zunge eine zur Membran hin ansteigende, d.h. rampen-

förmige Kante, die dann 1n einen flachen, zur Ebene der Membrane pa- I

rail el en Abschnitt übergeht. Jeweils ein mechanischer Anschlag am Ende j

des flachen Abschnitts begrenzt die Bewegung von darauf entlangglei- .j

tenden Vorsprüngen. Die Zungen dienen als Stabfedern. |

Ein an die Meßkapsel zu montierender Druckwandler 1st mit sich radial '* nach außen erstreckenden Vorsprüngen versehen, die winkelförmig so ~ angeordnet sind, daß sie in die Schlitze der Meßkapsel eingeführt werden können. Wenn die Vorsprünge in die Schlitze eingeführt sind, be- ; findet sich die druckempfindliche Oberfläche des Druckwandlers in der [ Nähe oder in Kontakt zu der den Hohlraum verschließenden Membran. Beim I Drehen des Druckwandlers in eine Richtung um seine Achse gleiten die Jf Vorsprünge an den jeweiligen Rampenabschnitten der Zungen hinauf, wodurch die Zungen in axialer Richtung Immer welter von der Membrane
weggedrückt werden und sich die Kraft erhöht, mit der die druckempfindliche Oberfläche gegen die Membrane drückt. Wenn die Vorsprünge

das obere Ende ihrer jeweiligen Rampen erreicht haben und beginnen, §

auf dem flachen Abschnitt der Zungen entlangzuglei ten, hat die Kraft £ Ihren Höchstwert erreicht und erhöht sich bei weiterer Drehung nicht,
da die Vorsprünge nur auf den flachen Abschnitten der Zungen und somit

parallel zur Membrane entlanggleiten, bis sie an den Anschlag stoßen. ^

Demgegenüber befaßt sich die vorliegende Erfindung damit, eine Beschä- |

digung der für das Zusammenfiel ten von Meßkapsel und Druckwandlergehäu- :|

se verwendeten Federn zu verhindern. Bei einer Druckmeßkapsel nach dem f.

Oberbegriff von Anspruch 1 wird durch die kennzeichnenden Merkmale die U Hewlett-Packard Company

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Aufgabe gelöst, Mittel zum Verhindern einer überdehnung der als Montagefedern dienenden Zungen anzugeben, die eine kostengünstige Massenproduktion der Druckmeßkapsel In einem einstufigen Gießvorgang erlauben.

Es hat sich gezeigt, daß beim Gebrauch oder bei einem Druckanstieg in der Flüssigkeit 1m Hohlraum der Meßkapsel auftretende Kräfte die Meßkapsel vom Druckwandler so stark wegdrücken können, daß die Federn durch überdehnung bleibend beschädigt werden und/oder die Membrane bleibend verformt wird. Wenn die Federn unverkennbar gebrochen sind, kann die Druckmeßkapsei ersetzt werden; ein größeres und schwierigeres Problem 1st jedoch, daß die Federn unbemerkt überdehnt werden können, was zu fehlerhaften Blutdruckwerten, Nullpuntverschiebung, verändertem Temperaturkoeffizienten oder Leckwerden der Meßkapsel führen kann.

Gemäß Anspruch 1 1st für jede Zunge eine Anschlageinrichtung mit einem Kopf vorgesehen, die in Bezug auf einen Teil des Kapsel körpers derart hemmend angeordnet ist, daß der Kopf beim Wegbiegen der Zunge von der einen Seite des Körpers an dem Teil des Köpers anschlägt, wenn die Zunge um einen bestimmten Betrag abgebogen worden 1st. Solche Anschlageinrichtungen können in einem einzigen Gießvorgang aus dem Material des Körpers geformt werden.

Nach den Unteransprüchen kann die Anschlageinrichtung mit einem Hals versehen sein, der mit dem flachen Abschnitt der Zunge verbunden ist. Der Hals kann als mechanischer Anschlag für einen an der Zunge angreifenden, sich radial nach außen erstreckenden Vorsprung eines Druck-';\ 25 wandlers dienen, d.h. die Anschlageinrichtung erstreckt sich in Richtung Membrane. Um eine Auflagefläche für den Kopf der Anschlageinrich- ;' tung zu schaffen, kann eine Öffnung In das Material einer am Körper Q der DruckaeOkapsel vorgesehenen ringförmigen Wand geforat werden, wo- '¥. bei die Öffnung einen Kopfteil aufweist, der den Kopf der Anschlagein-30 richtung umgibt und einen Hai steil, durch das der Hals der Anschlag-Ιρ einrichtung passiert. Wo der Kopf der Anschlageinrichtung an den Hals anschließt und der Kopfteil der Öffnung in den Halsteil übergeht, ist

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Int. Az.: Case 1805 - 6 -

tin Zwischenraum. Wenn die Zunge vom Körper der Druckmeßkapsel weggebogen wird, verringert sich der Zwischenraum auf der der Zunge zugewandten Seite, bis der Kopf der Anschlageinrichtung schließlich auf dem Halsteil der öffnung aufliegt, was eine weitere Auslenkung der Zunge und somit ihre eventuelle Beschädigung verhindert. Dadurch wird auch verhindert, daß bei einem Anstieg des Drucks 1m Hohlraum die Mem-Krjtno cn weit vnm Hohlraum uiannarlviirL·+ wtrri HaR ei ο kaerhäHinf tuiv>A _._.._ __ ...... ._„. .._,...__.. „__a9__. _.... ...._, „_ _. _ _._..._-. ₉. .......

Pie Anschlageinrichtung kann die Form eines "T", eines "L" oder einer Kelle haben, d.h. alle Formen, die einen Kopf und einen Hals haben.

Die Erfindung wird Im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit den dazugehörigen Zeichnungen erläutert. In r" η Zeichnungen zeigen

Figur 1 eine Draufsicht auf die Unterseite einer erfindungsgemäßen

Druckmeßkapsel mit Membrane und ringförmiger Wand; Figur IA den Schnitt AA in Figur 1;

Figur 2 eine perspektivische Ansicht der Unterseite einer erfindungsgemäßen Druckmeßkapsel; und

Figur 3 eine perspektivische Ansicht eines Druckwandlergehauses in ungefähr der Position, 1 η der es an die Druckmeßkapsel von Figur 2 angesetzt wird.

Die in den verschiedenen Figuren der Zeichnungen sich wiederholenden Teile sind mit den gleichen Zahlen oder Buchstaben gekennzeichnet.

Figur 1 zeigt eine auf einem Körper B angeordnete ringförmige Wand 2, die einen durch eine transparente Membran M verschlossenen Hohlraum C bildet. Einlasse 4 und 6 im Körper B führen in den Hohlraum C und sind über Passagen 4~ und 6" innerhalb des Körpers B mit Röhren 4" und 6" verbunden, an die wie oben beschrieben Ventile angeschlossen werden können. Ebenfalls dargestellt ist das Oberteil einer ringförmigen Wand W mit Zungen T. Wie aus der Zeichnung zu ersehen ist, befindet sich eine Öffnung 0 am Oberteil der Wand W zwischen dem Ende jeder Zunge T und der Wand W, und jede der sich gegenüberliegenden Öffnungen 0 ist durch eine Brücke b zum Stützen des jeweils äußeren Endes der Zunge T

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überbrückt, die Indes das welter unten beschriebene Ansetzen der Vorsprünge des Druckwandlers erlaubt. Teile des Aufbaus sind In Figur IA, die einen Schnitt entlang der Linie AA 1n Figur 1 zeigt, deutlicher ■

dargestellt. t

ι ϊη der folgenden Beschreibung von Figur 2 wird der Einfachheit halber nur die eine Hälfte der erfindungsgemäßen Druckmeßkapsel beschrieben; die andere Hälfte 1st deckungsgleich, und gleiche Merkmale sind gleichartig gekennzeichnet. Hie zu ersehen ist, befindet sich ein Schlitz 0' in der ringförmigen Wand W. Die in axialer Richtung weiter von der Membrane entfernte Kante des Schlitzes 0' und das Oberteil der Wand W bilden zwischen sich eine Zunge T mit einer Innenbegrtnzung 8 und einer Außenbegrenzung 10. Die Letztere Hegt bis auf die Brücke b frei. Es ist anzumerken, daß die Brücke b die Begrenzung 10 so mit der Wand W verbindet, daß die Öffnung 0 zwischen der Begrenzung 10 der

Zunge T und dem oberen Ende der Wand W bleibt. Zweck der Brücke b 1st

es, die Zunge T zu verstärken, welche selbst als Stabfeder dient. Eine Rampe R an der Zunge T, die an die Öffnung 0 begrenzt, steigt zur Membrane M hin an und geht über eine Arretierungskerbe 11 In einen zur Membrane M parallelen flachen Abschnitt F über. Ein Hals 12 eines T-fömrigen Anschlags 1st mit der Zunge T zwischen dem flachen Abschnitt F und dem Inneren Ende 8 der Zunge verbunden. Der Anschlag erstreckt sich 1n Richtung der Membrane M und paßt In eine öffnung 0", die in der ringförmigen Wand W und einem Bereich 13 des Körpers B gebildet 1st. Bei einer höheren ringförmigen Wand W wäre der Bereich 13 unnötig und die öffnung 0" könnte nur In der Wand W liegen. Ein Zwischenraum G 1st zwischen der Spitze des ^NT-förm1gen" Anschlags und des von der öffnung 0" gebildeten ^NT" ausgespart, so daß die Zunge T um einen angemessenen Betrag von der Membran M weggebogen werden kann. Wenn aber die Zunge T bis an die erwünschte Grenze ausgelenkt 1st, 1st der zur Zunge am nächsten Hegende Zwischenraum geschlossen und keine weitere Auslenkung möglich. Die Zungen T und die Ihnen zugeordneten Strukturen müssen nicht diametral entgegengesetzt angeordnet sein, und es könnten auch mehr als zwei sein.

Hewlett-Packard Company Int. Az.: Case 1805 - β -

Figur 3 stellt eine Form eines Gehäuses für einen Druckwandler 14 dar, das zur Ankopplung an die Druckmeßkapsel ausgebildet ist. Der Drucksensor selbst 1st nicht dargestellt, er 1st rund und paßt bündig in den Hohlraum C, wobei sich seine druckempfindlichen Oberfläche auf einer Ebene mit dem oberen Ende des Hohlraums befindet. Das Gehäuse 14 ist mit sich diametral gegenüberliegenden Vorsprüngen 16 und 18 versehen, die von der Achse des Hohlraums C~ Im rechten Winkel nach außen weisen, so daß die Vorsprünge 16 und 18 jeweils unter den Brücken b hindurch und in die Öffnungen 0 am oberen Ende der ringförmigen Wand W eingeführt werden können, wenn die Achse des Hohlraums C" zu der Achse des Hohlraums C ausgerichtet 1st. Wenn das Gehäuse 14 in Richtung zur Membrane N gedrückt wird, berührt die druckempfindliche Oben lache des Druckwandlers (nicht dargestellt) die Membrane M. Ein Drehen des Gehäuses 14 bewirkt das Hinaufgleiten der Vorsprünge 16 und 18 entlang der jeweiligen angrenzenden Rampen R, wobei die Zungen T von der Membrane weggedrückt werden und sich die Kraft, mit der die druckempfindliche Oberfläche auf die Membrane M gedrückt wird, vergrößert. Nach dem Hinübergleiten der Vorsprünge 16 und 18 über die Arretierungskerbe und (Hi Erreichen des flachen Abschnitts F erhöht sich die Kraft durch

Drehen nicht mehr, und eine weitere Drehung wird durch das Anstoßen

der Vorsprünge 16 und 18 an den Hals 12 des T-förmigen Anschlags verhindert.

Um zu verhindern, daß sich die Meßkapsel durch unbeabsichtigt ausgeübte Kräfte um eine Achse zwischen den Vorsprüngen 16 und 18 dreht, sind diametral entgegengesetzte Vorsprünge 20 und 22 vorgesehen, die radial vom oberen Ende der Wand W nach außen weisen und winkel mäßig mitten zwischen den den flachen Abschnitten F an den Zungen liegen. Beim Drehen des Gehäuses 14 um die eigene Achse und dem Hinaufgleiten der Vorsprünge 16 und 18 entlang der Rampen R an den Zungen gleiten die Vor-

Sprünge 20 und 22 jeweils unter I-förmige Klammern 20' und 22' und

verhindern so ein Wackeln um die Achse zwischen den Vorsprüngen 16 und 18.

Claims (6)

Hewlett-Packard Company Int. Az.: Case 1805 - 1 - 15. März 1985 gn WStWiANSPRUCHE

1. Druckmeßkapsel mit

- einem Körper mit einem nach einer Seite des Körpers hin offenen Hohlraum,

- einer den Hohlraum verschließenden Membran,

- mindestens zwei in den Hohlraum führenden und sich durch den Körper erstreckenden Einlassen, und

- einer Anzahl von Zungen, die sich zum elastischen Angreifen an Montagevorsprüngen eines Druckwandlers von der einen Seite des Körpers erstrecken,

dadurch gekennzeichnet, daß zum Begrenzen der Abbiegung der Zungen von der einen Seite des Körpers Anschlageinrichtungen (12) vorgesehen sind, von denen jede jeweils mit einer der Zungen (T) verbunden ist und einen Kopf aufweist, der η Bezug auf einen Teil (W, 13) des Körpers (B) derart angeordnet ist, daß der Kopf beim Abbiegen dar mit der Anschlageinrichtung (12) verbundenen Zunge (T) von der einen Seite des Körpers (B) bewegungshemnend an dem Teil (W, 13) des Körpers

(B) anliegt, wenn die Zunge (T) um einen bestimmten Betrag (G) abgebogen ist.

2. Druckmeßkapsel nach Anspruch 1,

| dadurch gekennzeichnet, daß

- jede Anschlageinrichtung (12) einen Hals aufweist, dessen eines

ί Ende mit einem Nahe der Mitte der Zunge (T) liegenden Punkt ver-

bunden 1st, und dessen anderes Ende mit dem Kopf verbunden 1st,

! der dem Umfang nach größer 1st als der Hals, und daß

- das Teil (W, 13) des Körpers (B) ein Mittel (W) zur Bildung we-

:> nigstens einer Anschlagfläche umfaßt, die sich zwischen der Zun-

: ge (T) und einem Teil des Kopfes in einer bestimmten Entfernung

vom Teil des Kopfes befindet, wobei die Anschlageinrichtung (12) und die Zunge (T) derart zum Begrenzen der Auslenkung der Zunge (T) angeordnet sind, daß der Teil des Kopfes an der Anschlagfläche anliegt, wenn die Zunge (T) um einen bestimmten Betrag (G) von der Seite des Körpers (B) wegbewegt wird.

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Int. Az.: Case 1805 - 2 -

3. Druckmeßkapsel nach Anspruch 2,

dadurch gekennzeichnet, daß das wenigstens eine Anschlagfläche bildende Mittel (W) Innerhalb eines Ringraums liegt, der den durch die Membran (M) verschlossenen Hohlraum umgibt, und eine Anschlagöffnung (0") für die Anschlageinrichtung (12) mit einem Kopfteil und einem Halsteil bildet, wobei der Kopfteil und der Halsteil der Anschlagöffnung (0") jeweils von dem Kopf und dem Hals der Anschlageinrichtung (12) durch einen Zwischenraum getrennt sind.

4. Oruckmeßkapsel nach Anspruch 3,

dadurch gekennzeichnet, daß jede Zunge (T) und der Kopf und der Hals jeder Anschlageinrichtung (12) Innerhalb des Ringraums liegen.

5. Oruckmeßkapsel nach Anspruch 3 oder 4,
dadurch gekennzeichnet, daß

- der Kopfteil der Anschlagöffnung [Q") Jen Kopf der Anschlageinrichtung (12) umgibt und von diesem durch einen Zwischenraum getrennt ist, daß

- der Halsteil der Anschlagöffnung (0**) vom Hals der Anschlageinrichtung (12) dem Umfang nach durch einen Zwischenraum getrennt 1st und wenigstens einen Teil des Halses der Anschlageinrichtung (12) umgibt, und daß

- das Mittel (W) zur Bildung der Anschlagöffnung (0") sich radial von dem durch die Membran (M) verschlossenen Hohlraum nicht weiter erstreckt als jeder Teil der Zunge (T), wobei

- eine von der einen Seite des Körpers (B) weggehende axiale Auslenkung der Zunge (T) um einen bestimmten Betrag (G) bewirkt, daß der Kopf der Ansctrtageinrichtung (12) auf dem zur Zunge (T) näher Hegenden Teil der Begrenzungsfläche des Kopfteils der Anschlagöffnung (0") aufliegt und dadurch die Auslenkung der Zunge (T) begrenzt.

6. Druckmeßkapsel nach einem der Ansprüche 1 bis 5,

dadurch gekennzeichnet, daß sich die Zungen (T) im wesentlichen parallel zur Membran (M) erstrecken.