KR101277019B1

KR101277019B1 - 멤브레인 유닛, 압력측정 유닛의 하우징 및 압력측정 유닛

Info

Publication number: KR101277019B1
Application number: KR1020077011008A
Authority: KR
Inventors: 레인홀드 레이텔; 마르코 카로나
Original assignee: 프레제니우스 메디칼 케어 도이칠란드 게엠베하
Priority date: 2004-11-17
Filing date: 2005-11-10
Publication date: 2013-06-24
Also published as: CA2583789A1; PL1812095T3; US20070295093A1; MX2007005864A; AU2005306021A1; EP1658869A1; US20100132458A1; HUE028827T2; EA010228B1; KR20070084231A; BRPI0517750A; JP2008520260A; BRPI0517750B8; EP1812095A1; DK1812095T3; US7603907B2; SI1812095T1; CY1117463T1; AU2005306021B2; WO2006053673A1

Abstract

본 발명은 멤브레인과 고정링이 원피스요소를 형성하도록 바람직하게는 유연한 멤브레인과 함께 필수 구성요소인 고정링으로 구성되는 체외혈액회로에서 압력을 측정하기 위한 압력측정 유닛의 하우징에 사용하기가 적당한 멤브레인 유닛에 관한 것으로서, 이 고정링은 멤브레인보다 낮은 유연성을 가지며 또한 압력측정하우징에 고정링을 고정하기 위한 고정요소를 포함한다. 또한, 본 발명은 압력측정 유닛뿐 아니라 하우징과도 관련이 있다.

Description

멤브레인 유닛, 압력측정 유닛의 하우징 및 압력측정 유닛 {Membrane Unit, Housing of a Pressure Measuring Unit and Pressure Measuring Unit}

본 발명은 바람직하게는 체외혈액회로(extra-corporeal blood circuit)에서 압력을 측정하기에 적당한 압력측정 유닛의 하우징에 사용하기에 알맞은 멤브레인 유닛에 관한 것이다. 이러한 압력측정 유닛들은 일반적으로 "돔(dome)" 또는 "압력 돔(pressure dome)"이라고 불린다. 이들 유닛들은 압력측정챔버의 한 면을 형성하는 멤브레인을 포함하며 이 멤브레인은 사용시 유체와 접하고 또 유체의 압력들과 압력변화들을 전기신호들로 전환하기 위한 압력변환기(pressure transducer)와도 접한다.

멤브레인과 하우징을 포함하는 압력측정 유닛이 미국특허 5,614,677호에 개시되어 있다. 이 공보에 개시된 압력측정 유닛은 하우징의 입구 및 출구와 유체로 연결되는 압력측정챔버를 포함하는 하우징을 포함하고 있다. 압력측정챔버의 한 면(one surface)은 멤브레인에 의해 형성되는데 이 멤브레인은 하우징 상면의 그루브(groove)에 삽입된 인장링(tension ring)에 의해 하우징에 고정되어 있다. 인장링은 하우징의 상면에 접해 있는 변환기 안내부(guide)의 도움으로 제자리에 고정된다.

또한, 선행기술문헌 ＷＯ99/37983에는 한 면이 멤브레인에 의해 형성되는 압력측정챔버를 가진 하우징을 포함하는 압력측정 유닛이 개시되어 있다. 이 멤브레인은 원주방향으로 확장한 비드(circumferentially extending bead)를 포함하는데, 이 비드는 측정챔버와 마주보는 멤브레인의 일측에 위치되고 또한 하우징의 그루브 안으로 가압된다. 유사 장치가 ＵＳ 2004/0050168 Ａ１에 개시되어 있다.

선행기술에서 설명된 압력측정 유닛은 하우징에 대한 멤브레인의 장착이 성가신 문제 또는 이러한 유닛이 연질재료로 만들어진 멤브레인 자체에 의해 달성되어야 하는 단점이 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 압력측정하우징에 쉽게 고정될 수 있고 동시에 우수한 압력 전달 및 밀폐 특성을 나타내는 멤브레인을 제공하는 것이다.

이 목적은 본 발명에 따른 멤브레인 유닛에 의해 해결된다. 본 발명에 따르면 멤브레인 유닛은 체외혈액회로에서 압력측정용으로 사용되는 압력측정 유닛의 하우징 안으로 삽입되기에 알맞게 제공되며, 이 멤브레인 유닛은 멤브레인과 고정링이 원피스요소(one-piece element)를 형성하도록 유연한 멤브레인과 함께 필수적인 고정링(fixing ring)을 포함하는데, 이 고정링은 멤브레인보다 낮은 유연성을 가지며 또한 이 고정링은 하우징에 고정링을 고정하기 위한 고정요소들을 포함한다. 따라서 이 멤브레인은 멤브레인과 이 멤브레인보다 낮은 유연성을 가진 고정링으로 구성된 원피스요소의 부품이 된다. 본 발명은 멤브레인이 하우징에 확실하게 고정됨으로써 유체보다는 반대쪽에서 멤브레인을 향하고 있는 변환기에 우수한 압력전달특성이 나타내게 한다. 또한, 멤브레인의 우수한 밀폐 특성이 얻어진다. 본 발명에 따른 멤브레인 유닛의 또 다른 장점은 링의 고정요소들과 하우징이 맞물림으로써 하우징 안에 용이하게 장착될 수 있다는 것이다.

멤브레인뿐 아니라 고정링도 적절한 연결기술에 의해, 예컨대 접착(glueing)이나 용접(welding)에 의해 서로 연결될 수 있다.

또 다른 방법으로는, 고정링과 멤브레인이 일반적인 제조공정에서 제조되는 접합요소(joint element)를 형성할 수 있다. 이러한 공정의 일 예로서 2-부품 사출 성형(two-component injection moulding)이 있다. 따라서 멤브레인 유닛은 하나의 부품으로 제조되거나 두 번째 단계(second step)에서 서로 연결되는 두 요소들로 제조될 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에서 고정링의 고정요소들은 적어도 하나의 돌출부, 그루브 또는 나사산(thread)으로 형성된다. 기존 방식과는 전혀 다른 고정요소들도 생각할 수 있다.

이 고정링의 고정요소들이 본 발명의 다른 실시예에서는 고정링의 외측 부분에 위치된다. 또한, 이 고정링은 Ｕ-형상 부분과 이 Ｕ-형상 부분의 다리들(legs)의 하나 또는 서로 마주보는 양 측면에 위치되는 고정요소들을 포함할 수 있다.

이 고정링은 멤브레인에 접하여 바람직하게는 멤브레인의 둘레부분에 접하여 수직으로 배치될 수 있다. 바람직하게는 링이 멤브레인에 대해 수직으로 뻗는다.

또한, 밀폐특성을 향상시키기 위해 멤브레인의 둘레부분에는 이 멤브레인의 중앙부분보다 더 두꺼운 후육부(larger thickness)가 형성될 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에서 이 멤브레인은 멤브레인과 하우징 사이의 접촉면을 밀폐하기 위해서 둘레를 따라 뻗는 실링 립(circumferential extending sealing lip)을 가진다. 이 실링 립은 그 자체가 하우징에 고정되는 고정링에 의해 정확한 위치에 고정된다.

다른 실시예에서 실링 립은, 특히 멤브레인의 둘레부분에 가능한 두껍게 된 후육부와 함께, 이 멤브레인의 중앙부분으로 한정되는 평면 영역에 대해 수직인 제1방향으로 뻗는데 반하여 링은 이 평면 영역에 대해 제1방향의 반대방향으로 뻗는다. 이 실시예에서, 유체를 이용하는 동안, 정해진 유체의 압력은 제1방향 쪽에서 멤브레인의 중앙부분에 접촉하는데 반하여 압력변환기는 반대쪽에서 멤브레인에 접촉한다.

본 발명의 또 다른 실시예에서, 멤브레인은 고정링과 마주보는 표면에 이 고정링의 일부분을 받아들이기 위한 그루브를 가진다.

멤브레인과 고정링 사이의 접촉면에는 멤브레인이나 고정링 중 하나로부터 뻗는 하나 이상의 돌출부가 형성될 수 있고, 이 돌출부는 멤브레인이나 고정링 중 다른 쪽의 그루브에 맞물린다. 이 접촉면은 예컨대 고정링과 마주보는 멤브레인의 표면에 그루브로 형성될 수 있고 이 그루브에 수용되는 고정링은 멤브레인과 접하는 부분을 갖는다.

본 발명의 다른 실시예에서, 멤브레인의 실링 립 형상은 이 멤브레인과 고정링 사이의 접촉면 형상과 같다.

본 발명은 또한 압력측정 유닛의 하우징에 관한 것으로서 이 하우징은 멤브레인 유닛을 받아들이기에 적합하다. 이 하우징은 유체용의 입구와 출구를 포함하며, 압력측정챔버가 입구 및 출구와 유체로 연결될 뿐 아니라 유체의 압력도 측정한다. 압력측정챔버는 하우징 안으로 삽입되는 멤브레인에 의해 닫히는 개구를 가지며, 하우징은 멤브레인 유닛, 바람직하게는 멤브레인 유닛을 하우징에 고정하기 위한 고정요소들을 추가로 포함하며, 고정요소들이 압력측정챔버의 개구 주위에 뻗는 하나 이상의 돌출부에 위치되어 있다.

이 돌출부는 멤브레인에 의해 형성되는 압력측정챔버의 표면에 대해 수직으로, 즉 멤브레인에 의해 닫히는 압력측정챔버의 개구에 대해 수직으로 뻗을 수 있다.

돌출부는 압력측정챔버의 세로축을 중심으로 주변으로 뻗을 수 있는데, 이 세로축은 압력측정챔버의 개구에 대하여 수직이다. 제시된 실시예에서, 돌출부는 압력측정챔버의 세로축과 동심으로(concentrically) 위치된다.

하우징의 돌출부의 고정요소들은 그루브, 돌기(jut) 또는 나사산으로 형성될 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에서, 고정요소들은 압력측정챔버의 개구를 향해 있는 돌출부 쪽에 위치된다. 이 고정요소들은 돌출부에 대해 수직으로 뻗을 수 있다.

본 발명은 또한 상술한 멤브레인 유닛과 하우징을 포함하는 압력측정 유닛에 대한 것으로서, 이 멤브레인 유닛의 고정요소들은 하우징의 고정요소들과 맞물리며 또한, 멤브레인 유닛의 멤브레인은 하우징의 압력측정챔버의 일면을 형성한다.

또한, 본 발명의 상세와 장점은 도면을 참조하여 설명되는 실시예에 의해 명확해진다.

도 1은 그 안에 삽입되는 압력변환기(pressure transducer)를 가진 본 발명에 따른 압력측정 유닛(pressure measuring unit)을 나타낸 것이다.

도 2, 도 3은 서로 다른 실시예들의 고정링(fixing ring)과 멤브레인을 상세히 나타낸 것이다.

도 4는 도 3에 따른 조립 전·후의 고정링과 멤브레인을 나타낸 것이다.

도 1은 투석장치(dialysis apparatus)의 체외혈액회로(extra-corporeal blood circuit)에 연결하기 위한 입구(12)와 출구(14)를 포함하는 하우징(10)을 나타낸 것이다. 입구(12)와 출구(14) 사이에는 이 입구(12) 및 출구(14)와 유체로 연결되는 압력측정챔버(16)가 위치된다. 본 실시예에서 이 압력챔버(16)는 위에서 봤을 때 둥근 단면(circular cross section)을 가진다. 이 압력측정챔버(16)는 압력측정챔버(16)의 상부 개구(opening, 17)를 막는 둥근 멤브레인(20)의 하면(lower surface)에 의해 상단에 경계가 지워진다. 멤브레인(20)의 가장자리(edge)에는, 그 멤브레인(20)의 하면에 하우징(10) 쪽을 향하고 있는 실링 립(sealing lip, 22)이 있으며, 고정링(30)을 향해 있는 멤브레인(20)의 상면에 그루브(24)가 있다. 이 멤브레인(20)의 아래에 놓인 압력측정챔버(16)의 내부 벽들(interior walls)은 요구된 목적에 적합한 임의 형상을 가질 수 있다(예컨대, 혈액 적합성(blood compatibility)을 위한 둥근 가장자리들, 상세히 나타내지는 않음).

이 멤브레인(20)과 고정링(30)은 양 부품들이 제조된 후 조립되거나 단일 공정(single process)으로, 예를 들면 사출성형으로 제조되는 원피스요소(one-piece element)를 형성한다.

이 고정링(30)은 조립 이후 연질 밀폐 멤브레인(20)의 위치를 고정할 수 있는 경질재료(rigid material)로 만들어진다. 이 멤브레인(20)은 멤브레인(20)의 상면에 접하는 변환기(transducer, 100)에 압력/압력변화들을 전달하기 위해서 뿐 아니라 밀폐 목적을 위해 유연한 재료(예를 들면 열가소성 엘라스토머, 고무)로 만들어진다.

이 멤브레인(20)과 고정링(30)은 서로 영구적으로 접촉되어 있으며 양 부품 사이의 접촉면(40)은 경질재료로 된 고정링(30)과 연질재료로 된 멤브레인(20) 사이에 부착면을 더 넓게 제공하기 위하여 평평하지는 않다. 본 실시예에서 이 접촉면(40)은 고정링(30)을 향해 있는 멤브레인(20)의 상면의 그루브(24)에 맞물리는 고정링(30)의 돌출부(42)를 포함하고 있다.

또한, 도 1에 나타낸 바와 같이 이 고정링(30)은 그의 외면에, 하우징(10)의 원통형 돌출부(cylindrical projection, 18)의 내면에 있는 대응 그루브(19) 안으로 삽입되는 래디얼 돌출부(radial projection, 32)를 포함하고 있다. 원통형 돌출부(18)는 멤브레인(20)에 대해 수직으로 그리고 멤브레인을 중심으로 하여 원주방향 쪽으로 뻗는다. 원통형 돌출부(18)는 그 내측면에, 상술한 바와 같이 고정링(30)의 둘레 쪽으로 뻗는 돌출부(32)가 내부에 삽입되는 원주방향으로 뻗는 그루브(19)를 포함하고 있다. 원통형 돌출부(18)와 고정링(30)은 수직으로, 즉 멤브레인(20)에 대해 수직으로 배치된다.

멤브레인(20)과 고정링(30)으로 구성되는 멤브레인 유닛은 하우징(10) 안으로 용이하게 삽입될 수 있다. 경질재료가 고정링(30)의 형태로 존재하기 때문에 멤브레인(20)의 우수한 압력전달특성뿐 아니라 우수한 밀폐특성도 얻어지도록 고정링(30)과 멤브레인(20)이 요구된 위치(desired position)에 확실하게 자리를 잡게 된다. 멤브레인 유닛은 돌출부(32)가 그루브(19) 안으로 딸각하며 들어갈 때까지 위에서 멤브레인 유닛을 밀어 넣음에 의해 하우징(10)에 용이하게 접속된다. 고정링(30)과 돌출부(18)는 둘 다 경질재료로 만들어지기 때문에 견고한 결합이 달성된다. 동시에 멤브레인(20)은 이 멤브레인(20)에 의해 닫히게 되는 하우징(10)의 개구(opening, 17)의 림(rim, 25)에 접촉한다. 적절한 치수를 사용함으로써 이 접촉은 링(30)을 하우징(10)에 고정함에 따라 정확한 인장력(tension)을 멤브레인(20)에 적용하는데에 이용될 수 있다. 이 인장력은 주위 압력(ambient pressure) 이하 또는 이상의 유체압력에 대한 압력전달특성의 관점에서 유리할 수 있다.

멤브레인(20)의 둘레부(circumferential portion)는 하우징(10)의 림(25)을 둘러싼 그루브(27)에 위치되는 두꺼운 후육부(larger thickness portion, 26)로 구성되어 있기 때문에 이 멤브레인(20)은 하우징(10)과 접촉하는 둘레부에 의해 양호하게 밀폐된다. 밀폐는 그루브(27)에 꼭 들어맞는 대응 구조(complementary structure)로 밀어 넣어지는 고정링(30)에 의해서 눌려지는 실링 립(sealing lip, 22)에 의해 더욱 견고하게 유지된다.

도 1에 도시된 바와 같이, 고정링(30)은 멤브레인(20)의 둘레부에 대해 수직으로 접합된다.

도시된 실시예에서 두 부품들은 두꺼운 후육부(26)가 멤브레인(20)의 중앙부로 한정되는 평면 영역에 관하여 뻗는 방향과 반대되는 방향으로 접합된다.

도 2와 3은 멤브레인(20)과 고정링(30) 사이의 접촉면(40)이 다른 본 발명의 서로 다른 두 실시예를 나타낸다. 도 2에 의하면 이 접촉면(40)은 그 형상이 실링 립(22)의 형상과 다르며 도 3의 실시예에서는 실링 립(22)뿐 아니라 접촉면(40)도 유사하거나 동일한 형상을 가진다.

양 실시예 중 어느 한 실시예에서 이 고정링(30)은 하우징(10)의 돌출부(18) 위로 밀려질 수 있도록 역(逆) Ｕ형의 상단부를 또한 가질 수 있다. 이 경우 고정링(30)의 Ｕ형 부분의 다리 한쪽이나 양쪽에 고정 요소들이 제공될 수 있다.

다른 실시예에서 고정링(30)과 돌출부(18)는 나사산(thread) 또는 다른 적합한 고정 요소들을 가질 수 있다.

도 4는 멤브레인(20)과 고정링(30)으로 구성된 멤브레인 유닛의 여러 가지 도면들을 나타낸 것이다. 도 4의 실시예는 도 3에 도시된 것에 해당한다. 도 4에서 짐작될 수 있듯이 멤브레인 유닛은 그의 제조 후에 예컨대 접착(glueing)이나 용접(welding)에 의해서 서로 연결되는 두 부품으로 구성된다. 조립 이후 멤브레인(20)과 고정링(30)으로 구성된 완전한 유닛이 도 1에 도시된 하우징(10) 안으로 삽입된다.

Claims

체외혈액회로(extra-corporeal blood circuit)에서 혈압을 측정하기 위한 압력측정 유닛(pressure measuring unit)의 하우징용으로 구성된 멤브레인 유닛(membrane unit)으로서,

유연한 멤브레인(20)과 고정링(fixing ring)(30)을 포함하고, 고정링(30)이 멤브레인(20)과 일체를 이룸으로써 멤브레인(20)과 고정링(30)이 원피스 요소(one-piece element)를 형성하며, 고정링(30)은 멤브레인(20)보다 유연성이 낮고 또한 고정링(30)은 하우징(10)에 고정링(30)을 고정하기 위한 하나 이상의 고정요소를 포함하고,

멤브레인(20)과 고정링(30) 사이의 접촉면(40)은 평평하지 않으며 또한 멤브레인(20)과 고정링 중 어느 하나로부터 뻗는 하나 이상의 돌출부(42)를 갖고, 돌출부(42)는 멤브레인(20)과 고정링(30) 중 다른 하나에 있는 하나 이상의 그루브(24)와 맞물리며,

멤브레인(20)과 고정링(30)이 2-부품 사출성형으로 제조되는 것을 특징으로 하는 멤브레인 유닛.
제1항에 있어서,

멤브레인 유닛은,

고정링(30)의 하나 이상의 고정요소가 하나 이상의 돌출부(32), 그루브 또는 나사산으로 형성되는 것을 특징으로 하는 멤브레인 유닛.
제2항에 있어서,

멤브레인 유닛은,

고정링(30)의 하나 이상의 고정요소가 고정링(30)의 외측 영역에 위치되고 또한 고정링이 Ｕ형 부분을 포함하되, 고정요소가 U형 부분의 다리의 한쪽 또는 양쪽 대향 면에 위치되어 있는 것을 특징으로 하는 멤브레인 유닛.
제1항에 있어서,

멤브레인 유닛은,

고정링(30)이 멤브레인(20)에 대해 수직으로 접합되는 것을 특징으로 하는 멤브레인 유닛.
제1항에 있어서,

멤브레인 유닛은,

멤브레인(20)이 둘레부와 중앙부를 갖고, 둘레부는 중앙부보다 더 두꺼운 것을 특징으로 하는 멤브레인 유닛.
제1항에 있어서,

멤브레인 유닛은,

멤브레인(20)과 하우징(10) 사이의 접촉면을 밀폐하기 위해, 멤브레인(20)이 둘레를 따라 뻗는 실링 립(22)을 갖는 것을 특징으로 하는 멤브레인 유닛.
제6항에 있어서,

멤브레인 유닛은,

멤브레인(20)의 둘레부에 형성된 후육부와 함께 실링 립(22)이 멤브레인(20)의 중앙부로 한정되는 평면 영역에 대해 수직인 제1방향으로 뻗고, 고정링(30)은 이 평면 영역에 대해 제1방향과 반대방향으로 뻗는 것을 특징으로 하는 멤브레인 유닛.
제1항에 있어서,

멤브레인 유닛은,

멤브레인(20)이 고정링(30)과 마주보는 표면에 그루브(24)를 갖는 것을 특징으로 하는 멤브레인 유닛.
제6항에 있어서,

멤브레인 유닛은,

멤브레인(20)의 실링 립(22)의 형상이 멤브레인(20)과 고정링(30) 사이의 접촉면(40)의 형상과 같은 것을 특징으로 하는 멤브레인 유닛.
압력이 측정될 수 있는 유체용 입구(12) 및 출구(14)와, 입구(12) 및 출구(14)와 유체 연결되도록 배치된 압력측정챔버(16)를 구비하며, 압력측정챔버(16)는 하우징(10) 안으로 삽입될 멤브레인(20)에 의해 닫히는 개구(17)와 이 개구(17)의 둘레에 형성된 림(25)을 가지며, 하우징(10)은 제1항에 기재된 멤브레인 유닛을 하우징(10)에 고정하기 위한 고정요소를 포함하고, 고정요소는 압력측정챔버(16)의 개구(17) 주위로 뻗는 하나 이상의 돌출부(18)에 위치되어 있는, 체외혈액회로에서 혈압을 측정하기 위한 압력측정 유닛의 하우징.
제10항에 있어서,

하우징(10)은,

돌출부(18)가 압력측정챔버(16)의 개구(17)에 대해 수직으로 뻗는 것을 특징으로 하는 압력측정 유닛의 하우징.
제10항에 있어서,

하우징(10)은,

돌출부(18)의 고정요소가 그루브(19), 돌기 또는 나사산으로 형성되는 것을 특징으로 하는 압력측정 유닛의 하우징.
제11항에 있어서,

하우징(10)은,

돌출부(18)의 고정요소가 그루브(19), 돌기 또는 나사산으로 형성되는 것을 특징으로 하는 압력측정 유닛의 하우징.
제10항에 있어서,

하우징(10)은,

압력측정챔버(16)의 개구(17) 쪽으로 향해 있는 돌출부(18)의 측부에 고정요소가 위치되어 있는 것을 특징으로 하는 압력측정 유닛의 하우징.
멤브레인 유닛의 고정요소가 하우징(10)의 고정요소와 맞물림으로써 멤브레인 유닛의 멤브레인(20)이 하우징(10)의 압력측정챔버(16)의 한 면을 형성하는, 제1항에 기재된 멤브레인 유닛을 포함하는 압력측정 유닛.
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