膜片單元、測壓單元的殼體以及測壓單元的製作方法

2023-10-26 12:56:17 1

專利名稱：膜片單元、測壓單元的殼體以及測壓單元的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種適於在測壓單元的殼體中使用的膜片單元，該測壓單元適於測量體外血液迴路中的壓力。這種測壓單元常被稱作「圓頂室(dome)」或「壓力圓頂室(pressure dome)」。這些單元包括形成測壓室的一個表面的膜片，在使用中，該膜片與流體以及壓力傳感器接觸，用於將流體的壓力和壓力變化轉換為電信號。
背景技術：
從美國專利5,614,677可知一種包括膜片和殼體的測壓單元。該文獻中公開的測壓單元包括一殼體，該殼體包括與殼體的進口和出口流體連通的測壓室。測壓室的一個表面由膜片構成，藉助於插設在殼體上表面的凹槽中的張緊環，將該膜片固定至殼體。在與殼體的上表面鄰接的傳感器的引導裝置的輔助下，將張緊環固定在其位置上。
現有技術文獻WO99/37983也公開了一種測壓單元，該單元包括帶有測壓室的殼體，該測壓室的一個表面由膜片形成。所述膜片包括沿圓周延伸的凸緣，該凸緣位於膜片上面向測量室的那一側並被壓入殼體的凹槽中。從美國專利申請US 2004/0050168 A1可知一種類似的裝置。
由於膜片至殼體的安裝不便或其安裝必須通過由軟質材料製成的膜片本身完成，現有技術中描述的測壓單元存在不利之處。

發明內容
因此，本發明的目的是提供一種膜片，其能夠被容易地固定到測壓的殼體中，且同時表現出良好的壓力傳遞和密封性能。
通過根據權利要求1的膜片單元實現該目的。根據發明，提供一種膜片單元，其適於插設到優選用於測量體外血液迴路中的壓力的測壓裝置的殼體中，所述膜片單元包括柔性膜片和固定環，該固定環與膜片一體設置而使得膜片和固定環形成為單件式元件，其中，固定環的柔性低於膜片的柔性，且固定環包括用於將該固定環固定至殼體的固定元件。因此，膜片是由膜片和柔性低於膜片的固定環所組成的單件式元件的一部分。本發明確保將膜片可靠地固定在殼體中，從而相對位於流體另一側上的面對膜片的傳感器表現出良好的壓力傳遞性能。此外，還獲得良好的膜片密封性能。根據此發明的膜片單元的另一優點是，通過將環的固定元件與殼體接合，可以容易地將其安裝到殼體中。
固定環和膜片可以通過合適的連接技術互相連接，例如通過膠粘或焊接而相互連接。
可選擇地，固定環和膜片可以構成在同一製造工藝中製造的聯接體。這樣的工藝的一個示例為兩件式注塑成型法。由此，膜片單元可以作為一個部件製造，或者也可以作為在第二步驟中彼此相連的兩個元件製造。
在本發明的另一實施方式中，固定環的固定元件形成為至少一個突起、凹槽或螺紋。也可想到其他的固定元件。
在本發明的另一實施方式中，固定環的固定元件位於固定環的外部。此外，固定環可包括一個U型部分，且固定元件位於該U型部分的腿的一個或兩個面對側。
固定環可以豎直的直立安置方式設置在膜片上，優選地，設置在膜片的圓周部分上。優選地，固定環垂直於膜片延伸。
此外，膜片的圓周部分可比其中央部分厚，以提高密封性能。
在本發明的另一實施方式中，膜片具有沿圓周延伸的密封唇緣，用於密封膜片與殼體之間的接觸面。藉助於固定環將密封唇緣固定在正確位置，該固定環本身固定於殼體。
在另一實施方式中，密封唇緣(特別是連同膜片圓周部分中可能存在的較厚部分)沿垂直於由膜片中央部分限定的平面區域的第一方向延伸，而緊固環沿與第一方向相反的方向相對於該區域延伸。在此實施方式中，使用時，壓力待測的流體從第一方向側接觸膜片的中央部分，而壓力傳感器則從另一側接觸膜片。
在本發明的另一實施方式中，膜片面對固定環的表面上具有用於容納一部分固定環的凹槽。
膜片和固定環之間的接觸面可設置有從膜片和固定環之一延伸的一個或多個突起，所述的膜片和固定環之一與位於膜片和固定環中另一個內的凹槽接合。例如，接觸面可由位於面向固定環的膜片表面中的凹槽形成，且固定環容置在該凹槽中時其部分鄰接膜片。
在本發明的另一實施方式中，膜片的密封唇緣的形狀與膜片和固定環之間的接觸面的形狀相同。
另外，本發明還涉及到測壓單元的殼體，其適於容納膜片單元，所述殼體包括用於壓力待測的流體的進口和出口以及與進口、出口流體連通的測壓室，其中，測壓室具有開口，該開口將由插設到殼體中的膜片封閉，其中，所述殼體還包括固定元件，用於將膜片單元、優選是根據權利要求1～13之一的膜片單元固定到殼體，其中，所述固定元件位於繞所述測壓室的開口延伸的一個或多個突起處。
所述突起可垂直於測壓室上由膜片構成的表面延伸，即，垂直於測壓室上要由膜片封閉的開口延伸。
突起可繞垂直於測壓室開口的測壓室縱向軸線沿圓周延伸。在優選的實施方式中，所述突起和測壓室的縱軸同心。
殼體的突起的固定元件可以是凹槽、突出部或螺紋。
在本發明的另一實施方式中，固定元件位於突起上朝向所述測壓室開口的那一側。固定元件可垂直於突起延伸。
本發明還涉及一種包括根據權利要求1～13之一的膜片單元和根據權利14～17之一的殼體的測壓單元，其中，膜片單元的固定元件同殼體的固定元件接合，且膜片單元中的膜片形成殼體的測壓室的一個表面。


參照附圖，從以下作為示例描述的實施方法中，本發明的其他細節和優點將變得明確
圖1示出根據本發明的測壓裝置，其中插設有壓力傳感器，圖2，圖3詳細示出在不同實施方式中的固定環和膜片，以及圖4示出根據圖3裝配後及裝配前的固定環和膜片。
具體實施例方式
圖1所示為殼體10，包括用於與透析儀器的體外血液迴路連接的進口12和出口14。進口12和出口14之間為測壓室16，測壓室16與進口12及出口14流體連通。在這種實施方式中，從俯視圖觀察時測壓室16的截面為圓形。測壓室16在頂部終止於將測壓室16的上開口17封閉的圓形膜片20的底面。在膜片20面朝殼體10的下表面的邊緣有一密封唇緣22，在膜片20面向固定環30的上表面的邊緣有一凹槽24。膜片20下方的測壓室16的內壁可以為任何適合要求的形狀(例如，用於血液相容的圓邊，未詳細示出)。
膜片20和固定環30構成了單件式元件，其在兩部件製成後連接而成或在單一工藝中製成，例如通過注塑成型製成。
為了確保組裝後軟密封膜片20的位置，固定環30由剛性材料製成。膜片20由彈性的柔性材料(例如熱塑性彈性體，橡膠)製成，以便密封以及將壓力/壓力變化傳遞至鄰接膜片20的上表面的傳感器100。
膜片20和固定環30持久性地相互接觸，為了給固定環30的剛性材料和膜片20的軟質材料間的粘合提供更多的表面，兩部件之間的接觸面是非平面的。在本實施方式中，接觸面40包括固定環30的突起42，它與膜片20面向固定環30的上表面上的凹槽24接合。
另外，如圖1所示，固定環30的外表面包括徑向突起32，該徑向突起32插入到殼體10的圓筒形突起18內側的對應凹槽19中。突起18垂直於膜片20並沿圓周環繞膜片20延伸。突起18的內表面包括沿圓周延伸的凹槽19，如前所述，其中也插入固定環30沿圓周延伸的突起32。突起18和固定環30豎直設置，即垂直於膜片20設置。
包括膜片20和固定環30的膜片單元能夠容易地插進殼體10中。由於存在固定環30形式的剛性材料，固定環30和膜片20的期望位置得以可靠地實現，從而，獲得了膜片20的良好壓力傳遞性能以及良好的密封性能。通過從頂部推壓膜片單元，直到突起32卡合到凹槽19中，將膜片單元容易地連接到殼體10。由於固定環30和突起18都由足夠剛性的材料製成，因而可以實現牢固的連接。同時，膜片20接觸由膜片20封閉的殼體10的開口17的邊緣25。使用適合的尺寸，在將固定環30固定到殼體10時，這種接觸能夠用以向膜片20施加一定量的張緊力。對壓力傳遞性能來說，不管是流體壓力低於還是高於環境壓力，這種張緊力都是有利的。
由於膜片20的圓周部分包括定位在環繞殼體10的邊緣25的凹槽27中的較厚部分26，從而通過該圓周部分將膜片20的圓周部分很好地密封在殼體10上。通過由固定環30壓入凹槽27的互補結構中的密封唇緣22進一步加強了密封。
如圖1所示，固定環30垂直地聯接到膜片20的圓周部分。
在所示的實施方式中，兩部件在與較厚部分26相對於由膜片20的中央部分限定的平面區域延伸方向的相反方向上聯接。
圖2和圖3所示為本發明的兩種不同的實施方式，其中，膜片20和固定環30之間的接觸面40不同。根據圖2，接觸面40的形狀與密封唇緣22的形狀不同，而在圖3的實施方式中，接觸面40和密封唇緣22形狀類似或相同。
作為一種可選的實施方式，固定環30也可以具有倒U型的上部，使其可以推壓在殼體10的突起18上。在這種情況下，固定元件可以設置在固定環30的U型部分的一個或兩個腿上。
在另一種實施方式中，固定環30和突起18可以具有螺紋或其他合適的固定元件。
圖4所示為膜片20和固定環30組成的膜片單元的不同視圖。圖4的實施方式與圖3的實施方式相對應。從圖4可以推斷出，膜片單元由製造後互相連接的兩部件組成，例如通過膠粘或焊接互相連接。裝配後，將由膜片20和固定環30組成的整個單元插入圖1所示的殼體10。
權利要求
1.一種適於在測壓室的殼體(10)中使用的膜片單元，該測壓室優選用於測量體外血液迴路中的血壓，所述膜片單元包括柔性膜片(20)和固定環(30)，所述固定環(30)和柔性膜片(20)一體設置而使得所述膜片(20)和固定環(30)形成為單件式元件，其中，所述固定環(30)的柔性低於所述膜片(20)的柔性，且所述固定環(30)包括一個或多個用於將該固定環(30)固定至所述殼體(10)的固定元件。
2.根據權利要求1所述的膜片單元，其特徵在於，所述固定環(30)和所述膜片(20)通過合適的連接技術互相連接，優選為通過膠粘或焊接相互連接。
3.根據權利要求1所述的膜片單元，其特徵在於，所述固定環(30)和所述膜片(20)在同一製造工藝中共同製造。
4.根據權利要求3所述的膜片單元，其特徵在於，所述固定環(30)和所述膜片(20)通過兩件式注塑成型法製造。
5.根據前述權利要求中任一項所述的膜片單元，其特徵在於，所述固定環(30)的固定元件形成為至少一個突起(32)、凹槽或螺紋。
6.根據權利要求5所述的膜片單元，其特徵在於，所述固定環(30)的固定元件位於所述固定環(30)的外部區域，並且/或者，所述固定環包括U型部分，所述固定元件位於該U型部分的腿的一個或兩個面對側。
7.根據前述權利要求中任一項所述的膜片單元，其特徵在於，所述固定環(30)與所述膜片(20)垂直聯接。
8.根據前述權利要求中任一項所述的膜片單元，其特徵在於，所述膜片(20)具有圓周部分和中央部分，其中所述圓周部分的厚度大於所述中央部分。
9.根據前述權利要求中任一項所述的膜片單元，其特徵在於，所述膜片(20)具有沿圓周延伸的密封唇緣(22)，用於密封所述膜片(20)和所述殼體(10)之間的接觸面。
10.根據權利要求8和9所述的膜片單元，其特徵在於，所述密封唇緣(22)、優選為所述密封唇緣(22)連同所述膜片(20)的圓周部分中的較厚部分沿垂直於由所述膜片(20)的中央部分限定的平面區域的第一方向延伸，而所述固定環(30)沿與所述第一方向相反的方向相對於所述區域延伸。
11.根據前述權利要求中任一項所述的膜片單元，其特徵在於，所述膜片(20)面向所述固定環(30)的表面上具有凹槽(24)。
12.根據前述權利要求中任一項所述的膜片單元，其特徵在於，所述膜片(20)和所述固定環(30)之間的接觸面(40)是非平面的，並且優選地設置有從膜片(20)或固定環(30)之一延伸的一個或多個突起，上述的膜片或固定環之一與位於所述膜片(20)和固定環(30)中另一個上的一個或多個凹槽(24)相接合。
13.根據權利要求9至12中任一項所述的膜片單元，其特徵在於，所述膜片(20)的密封唇緣(22)的形狀與位於所述膜片(20)和所述固定環(30)之間的接觸面(40)的形狀相同。
14.一種測壓單元的殼體(10)，該測壓單元優選用於測量體外血液迴路中的血壓，所述殼體包括用於壓力待測的流體的進口(12)和出口(14)以及與所述進口(12)和出口(14)流體連通的測壓室(16)，其中，所述測壓室(16)具有要通過插入到所述殼體(10)中的膜片(20)封閉的開口(17)，所述殼體(10)還包括用於將膜片單元、優選是根據權利要求1至13中任一項所述的膜片單元固定到所述殼體(10)的固定元件，其中，所述固定元件位於繞所述測壓室(16)的開口(17)延伸的一個或多個突起(18)處。
15.根據權利要求14所述的殼體(10)，其特徵在於，所述突起(18)垂直於所述測壓室(16)的開口(17)延伸。
16.根據權利要求12或13所述的殼體(10)，其特徵在於，所述突起(18)的固定元件形成為凹槽(19)、突出部或螺紋。
17.根據權利要求14到16中任一項所述的殼體(10)，其特徵在於，所述固定元件位於所述突起(18)上朝向所述測壓室(16)的開口(17)的那一側上。
18.一種測壓單元，其包括根據權利要求1～13之一的膜片單元和根據權利要求14～17之一的殼體(10)，其中，膜片單元的固定元件與殼體(10)的固定元件接合，並且，膜片單元的膜片(20)構成了殼體(10)的測壓室(16)的一個表面。
全文摘要
本發明涉及一種適於在測壓單元的殼體中使用的膜片單元，所述測壓單元優選用於測量體外血液迴路中的壓力，該膜片單元包括柔性膜片和固定環，固定環和膜片一體設置而使得膜片和固定環形成為單件式元件，其中，固定環的柔性小於膜片，並且，固定環包括用於將固定環固定至測壓殼體的固定元件。本發明還涉及一種殼體以及一種測壓單元。
文檔編號G01L19/00GK101035577SQ200580033755
公開日2007年9月12日 申請日期2005年11月10日 優先權日2004年11月17日
發明者賴因霍爾德·賴特爾, 馬可·卡龍納 申請人:弗雷森紐斯醫療護理德國有限責任公司