ДАТЧИК ДАВЛЕНИЯ ДЛЯ ЭКСТРАКОРПОРАЛЬНОГО КОНТУРА ЦИРКУЛЯЦИИ
PRESSURE SENSITIVE DEVICE FOR EXTRACORPOREAL CIRCULATION CIRCUIT

Настоящее изобретение относится к датчику давления для измерения давления в экстракорпоральном контуре циркуляции, который вызывает протекание по нему жидкости, в частности жидкости организма или медицинского раствора, протекающего там.
ОБЗОР СОСТОЯНИЯ ТЕХНИКИ
Во время экстракорпоральной циркулярной терапии, когда кровь извлекают из тела пациента для экстракорпоральной очистки в устройстве обработки крови и кровь возвращают в тело после очистки, обычно обеспечивают датчик давления для измерения давления в экстракорпоральном контуре циркуляции. В качестве примера средства для измерения давления в экстракорпоральном контуре циркуляции в патентном документе 1 описан способ измерения давления с использованием капельной камеры, которую обычно применяют при экстракорпоральной циркулярной терапии.
На фиг.33 схематически показана конфигурация, представляющая пример способа измерения давления с использованием капельной камеры. Как показано на фиг.33, капельная камера 2 расположена в середине канала 8 движения жидкости и выполнена с патрубком 500, отведенным от верха капельной камеры 2 и средство 61 измерения давления в камере для жидкости в конце патрубка 500. Как показано на фиг.33, в способе измерения давления с использованием подобной капельной камеры некоторый объем капельной камеры 2, например половина объема капельной камеры 2, содержит жидкость организма или медицинский раствор, при этом остающаяся половина объема заполнена слоем воздуха для выполнения экстракорпоральной циркулярной терапии. Средство для измерения давления в воздушной камере измеряет давление в канале 8 движения жидкости без непосредственного контакта с жидкостью организма или медицинским раствором благодаря слою воздуха.
Однако капельная камера 2 имеет внутренний диаметр, который обеспечивает большую площадь контакта между жидкостью организма или медицинским раствором и воздухом и дополнительно обеспечивает большой объем жидкости организма или медицинского раствора для хранения. Таким образом, замена хранящейся жидкости свежей добавляемой жидкостью занимает много времени, что может вызвать задержку или коагуляцию жидкости организма или медицинского раствора.
В качестве примера датчика давления для решения вышеописанной проблемы в патентном документе 2 описан способ измерения давления для измерения давления в канале 8 движения жидкости посредством деформируемой панели (деформируемого участка, который деформируется под давлением в экстракорпоральном контуре циркуляции) в качестве способа измерения давления с исключением контакта между жидкостью организма или медицинским раствором и воздухом.
На фиг.34 представлен схематический вид примера способа измерения давления для измерения давления в экстракорпоральном контуре циркуляции посредством деформируемой панели. Как показано на фиг.34, датчик 3 давления в соответствии с известным уровнем техники расположен на пути в канал 8 потока жидкости и измеряет давление в камере 6 для жидкости определением величины деформации деформируемой панели 20, которая, по меньшей мере, частично деформируется давлением в камере для жидкости. Элементы, имеющие на фиг.34 такую же функцию, как элементы на фиг.33, обозначены такими же цифровыми позициями, как элементы, показанные на фиг.33.
В конфигурации способа измерения давления, показанного на фиг.34, датчик 3 давления в соответствии с известным уровнем техники содержит впускное отверстие 40 потока жидкости и выпускное отверстие 41 потока жидкости, которые расположены, по существу, в линию. Когда жидкость подается во впускное отверстие 40 потока жидкости для протекания в камеру 6 для жидкости, канал движения резко расширяется на выходе впускного отверстия 40 потока жидкости, и поэтому около впускного отверстия 40 потока жидкости образуется конвекция, вызывающая застой потока жидкости. В результате, поскольку жидкость организма или медицинский раствор остается в некотором месте, может происходить коагуляция жидкости организма.
В случае низкой скорости потока, в потоке в камере 6 для жидкости не создается никакой турбулентности. Однако в данном случае, поскольку введенная жидкость движется к выпускному отверстию 41 потока жидкости, которое расположено, по существу, в линию с впускным отверстием 40 потока жидкости, замена жидкости в камере 6 для жидкости не ускоряется, что может иметь следствием коагуляцию жидкости организма в упомянутой камере. Кроме того, давление в датчике 3 давления в соответствии с известным уровнем техники, показанном на фиг.34, может значительно изменяться, и, в случае отрицательного давления, деформируемая панель 20 плотно контактирует с поверхностью стенки камеры 6 для жидкости, и поэтому возможно блокирование выпускного отверстия потока жидкости или впускного отверстия потока жидкости. В данном случае, поскольку течение жидкости организма заблокировано, возможна коагуляция жидкости организма.
Кроме того, так как деформируемая панель 20 имеет гофрированную форму, воздушная камера 9 должна иметь в некоторой степени достаточную глубину (которая, по меньшей мере, имеет размер не меньше формы гофра) в направлении, перпендикулярном направлению, в котором расположена деформируемая панель 20, чтобы оставлять запас на ширину гофрированной формы в направлении ее выпукло-вогнутой конфигурации. Данное требование не допускает, чтобы воздушная камера 9 имела малый объем. Таким образом, при измерении отрицательного давления величина деформации деформируемой панели 20 в направлении камеры 6 для жидкости увеличивается, что в конечном счете увеличивает объем камеры 6 для жидкости и легко вызывает вышеописанный застой.
Более того, деформируемая панель 20 в датчике 3 давления в соответствии с известным уровнем техники, представленным на фиг.34, может повреждаться из-за мягкости ее материала. В случае повреждения деформируемой панели, функционирование в точности напоминает способ измерения давления с использованием капельной камеры, показанной на фиг.33, и не может исключить вышеописанные проблемы коагуляции, обусловленные контактом между воздухом и жидкостью организма или медицинским раствором.
Кроме того, в датчике 3 давления в соответствии с известным уровнем техники, представленным на фиг.34, когда деформируемая панель 20 деформируется, давление в воздушной камере 9 изменяется во взаимосвязи с давлением в камере 6 для жидкости. Это создает различия между характеристиками давления, полученными в случае, когда давление измеряют через воздух, и в случае, когда давление измеряют посредством деформируемой панели, что создает такую проблему, как невозможность точного измерения давления.
В дополнение, датчик 3 давления в соответствии с известным уровнем техники, представленным на фиг.34, является изделием одноразового применения, которое можно выбрасывать после использования, что требует соединения датчика давления со средством измерения давления каждый раз, когда применяют датчик давления. Поэтому, если какое-либо соединение оказывается несовершенным, то между датчиком давления и средством измерения давления возникает негерметичность, из-за которой невозможно точно измерять давление в данном случае. Поскольку негерметичность обеспечивает неограниченное увеличение объема на стороне воздушной камеры, то деформируемая панель 20 значительно деформируется в сторону камеры для жидкости, когда в канале 8 движения жидкости создается отрицательное давление. В результате, деформируемая панель 20 блокирует впускное отверстие 40 потока жидкости или выпускное отверстие 41 потока жидкости, поток жидкости организма или медицинского раствора прерывается, что в конечном счете может стать причиной коагуляции жидкости организма.
В патентном документе 3 представлено описание датчика давления для стабильного измерения давления посредством автоматического изменения объема воздуха на стороне воздушной камеры 9 в связи с давлением на стороне камеры 6 для жидкости, чтобы регулировать положение деформируемой панели 20.
На фиг.35 схематически изображен пример конфигураций гидравлического измерительного устройства. Как показано на фиг.35, датчик 3 давления в соответствии с известным уровнем техники выполнен в конфигурации, содержащей, в дополнение к секциям датчика давления, показанного на фиг.34, соединительную секцию 51 для регулирования объема воздуха в воздушной камере 9, насос 400, расположенный в соединительной секции 51, клапан 401, средство 60 измерения давления в воздушной камере и второе средство 62 измерения давления. Элементы, имеющие на фиг.35 такую же функцию, как элементы на фиг.34, обозначены такими же цифровыми позициями, как элементы, показанные на фиг.34.
Однако гидравлическое измерительное устройство, показанное на фиг.35, нуждается в наличии насоса, клапана и отдельного средства измерения давления, смонтированного в нем, в дополнение к датчику давления, который неизбежно усложняет конфигурацию устройства и, следовательно, приводит к повышению стоимости устройства. Кроме того, чтобы стабильно выполнять измерение давления, следует точно регулировать объем воздуха в воздушной камере, что создает такую проблему, как обязательную очень высокую точность регулировки.
Патентный документ 1: JP-A-2002-282355
Патентный документ 2: JP-A-09-024026
Патентный документ 3: JP-A-08-117332
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Цели изобретения
Настоящее изобретение создано с учетом вышеописанных проблем известного уровня техники, и одной целью настоящего изобретения является создание датчика давления для измерения давления в экстракорпоральном контуре циркуляции, без контакта с воздухом, при этом датчик давления выполнен таким образом, что в нем почти не создаются условия какой-либо задержки жидкости организма или медицинского раствора и в нем не происходит никакой коагуляции жидкости организма благодаря показателям подвижности жидкости организма или медицинского раствора.
Другой целью настоящего изобретения является создание датчика давления для измерения давления в экстракорпоральном контуре циркуляции, без контакта жидкости с воздухом, при этом датчик давления может измерять давление, даже когда давление изменяется, не требует увеличения объемов воздушной камеры и камеры для жидкости и может измерять давление с небольшой ошибкой измерения с использованием одного типа датчика давления, без регулирования объема воздуха на стороне воздушной камеры.
Другой целью настоящего изобретения является создание датчика давления для измерения давления в экстракорпоральном контуре циркуляции, без контакта с воздухом, при этом датчик давления содержит средство для обнаружения повреждения в нем деформируемой панели.
Кроме того, другой целью настоящего изобретения является создание датчика давления для измерения давления в экстракорпоральном контуре циркуляции, без контакта с воздухом, при этом датчик давления содержит средство для обнаружения прикрепления корпуса датчика давления к установочной поверхности.
Средства достижения цели
Для достижения упомянутых целей датчик давления в соответствии с настоящим изобретением имеет следующие конфигурации:
(a) датчик давления для экстракорпорального контура циркуляции, содержащий камеру для жидкости, средство измерения давления и канал потока жидкости; при этом камера для жидкости снабжена опорной панелью, которая не деформируется давлением в экстракорпоральном контуре циркуляции, деформируемой панелью, которая расположена отдельно от опорной панели и, по меньшей мере, частично деформируется давлением в экстракорпоральном контуре циркуляции, первой соединительной панелью, которая соединяет деформируемую панель с опорной панелью для формирования в упомянутой камере замкнутого, непроницаемого для жидкости пространства и не деформируется давлением в экстракорпоральном контуре циркуляции, впускным отверстием потока жидкости, обеспеченным в торцевой поверхности первой соединительной панели, и выпускным отверстием потока жидкости, которое расположено в позиции, отнесенной от впускного отверстия потока жидкости на расстояние от большего, чем половина, до меньшего, чем одна внутренняя окружность в направлении потока жидкости, причем жидкость вводится вдоль внутренней окружности торцевых поверхностей первой соединительной панели; причем средство измерения давления расположено снаружи камеры для жидкости для измерения величины деформации деформируемой панели; и причем канал потока жидкости соединен с впускным отверстием потока жидкости непроницаемо для жидкости, так что жидкость, которая вводится в камеру для жидкости, протекает вдоль внутренней окружности торцевых поверхностей первой соединительной панели;
(b) датчик давления для экстракорпорального контура циркуляции в соответствии с (a), дополнительно содержащий отражательную перегородку, которая расположена вблизи первой соединительной панели для возмущения потока жидкости;
(c) датчик давления для экстракорпорального контура циркуляции в соответствии с (a) или (b), дополнительно содержащий воздушную камеру, при этом воздушная камера содержит противостоящую панель, которая не деформируется давлением и расположена отдельно от деформируемой панели так, что деформируемая панель расположена между опорной панелью и противостоящей панелью, вторую соединительную панель, которая не деформируется давлением и соединяет противостоящую панель с деформируемой панелью для формирования в упомянутой камере замкнутого воздухонепроницаемого пространства, и впускное/выпускное воздушное отверстие, которое обеспечено в торцевой поверхности второй соединительной панели или противостоящей панели, причем средство измерения давления представляет собой средство измерения давления в воздушной камере, которое соединено с впускным/выпускным воздушным отверстием воздушной камеры через соединительную секцию;
A
A
A
L
T
мин
мин
макс
макс
0
A
L
T
A
мин
макс
0
(d) датчик давления для экстракорпорального контура циркуляции в соответствии с (c), в котором, в предположении, что V означает объем воздушной камеры в исходном состоянии, P означает давление в воздушной камере в исходном состоянии (где -200 мм рт. ст.<P<200 мм рт. ст.), V означает объем камеры для жидкости в исходном состоянии, V означает объем соединительной секции, P означает минимальное давление, измеряемое датчиком давления (где -600 мм рт. ст.<P<-200 мм рт. ст.), P означает максимальное измеряемое давление (где 200 мм рт. ст.<P<600 мм рт. ст.), и P означает атмосферное давление, V, V и V настроены так, чтобы удовлетворить следующим выражениям (1) и (2) (где P, P, P выражаются как избыточное давление, и P выражается как абсолютное давление):
макс
0
A
0
T
A
{(P+P)÷(P+P)-1}×V<V… (1)
A
0
мин
0
A
T
L
{(P+P)÷(P+P)-1}×(V+V)<V<10 мл… (2)
0
и деформируемая панель имеет плоскую пластинчатую форму, когда камера для жидкости и воздушная камера находятся под давлением P;
(e) датчик давления для экстракорпорального контура циркуляции в соответствии с (d), в котором деформируемая панель установлена между двумя резервуарами воздушной камеры и камеры для жидкости с механическим уплотнением по периферическому участку упомянутой панели; и в предположении, что L означает ширину участка уплотнения деформируемой панели, которая установлена между двумя резервуарами и находится в контакте с резервуарами (где 0,3 мм<L<10 мм), ν означает коэффициент Пуассона деформируемой панели, h означает толщину деформируемой панели (где 0,2 мм<h<3,0 мм), и t означает величину сжатия деформируемой панели механическим уплотнением (где 0,05<t/h<0,50), деформируемая панель имеет плоскую пластинчатую форму при условии, что камера для жидкости и воздушная камера находятся под давлением, равным атмосферному давлению, когда деформируемая панель механически уплотняется при условии смещения λ при растяжении, которое удовлетворяет выражению:
-ν×L×(t÷h)/2<λ;
(f) датчик давления для экстракорпорального контура циркуляции в соответствии с (d), в котором деформируемая панель содержит кольцевую секцию, имеющую толщину больше толщины деформируемой панели, по ее периферии, в качестве уплотненного участка; и в предположении, что La означает ширину участка уплотнения кольцевой секции, которая установлена между двумя резервуарами и в контакте с резервуарами (где 0,3 мм<La<10 мм), νa означает коэффициент Пуассона кольцевой секции, и ha означает толщину кольцевой секции (где 1,0 мм<ha<5,0 мм), и ta означает величину сжатия кольцевой секции механическим уплотнением (где 0,05<ta/ha<0,50), деформируемая панель имеет плоскую пластинчатую форму при условии, что камера для жидкости и воздушная камера находятся под давлением, равным атмосферному давлению, когда деформируемая панель механически уплотняется при условии смещения λ при растяжении, которое удовлетворяет выражению: -νa×La×(ta÷ha)/2<λ;
(g) датчик давления в соответствии с (f), в котором кольцевая секция имеет круглое поперечное сечение;
(h) датчик давления для экстракорпорального контура циркуляции в соответствии с (f) или (g), в котором участок уплотнения воздушной камеры и/или участок уплотнения камеры для жидкости снабжен канавкой, в которую вставлена кольцевая секция, и канавка имеет внутренние поверхности, которые наклонены относительно деформируемой панели для формирования острого угла между ними;
(i) датчик давления для экстракорпорального контура циркуляции в соответствии с любым из (d)-(h), дополнительно содержащий средство установки атмосферного давления в воздушной камере для нагнетания атмосферного давления в воздушной камере; средство установки атмосферного давления в камере для жидкости для нагнетания атмосферного давления в камере для жидкости; средство регулирования давления в камере для жидкости для регулирования давления в камере для жидкости; средство измерения давления в камере для жидкости для измерения давления в камере для жидкости; и средство обнаружения повреждения для обнаружения повреждения деформируемой панели путем изменения давления в камере для жидкости, чтобы измерять давление в воздушной камере, соответствующее давлению в камере для жидкости, для сравнения;
(j) датчик давления для экстракорпорального контура циркуляции в соответствии с (i), в котором после того как средство установки атмосферного давления в воздушной камере и средство установки атмосферного давления в камере для жидкости нагнетают атмосферное давление в воздушной камере и камере для жидкости, соответственно, в предположении, что давление в камере для жидкости, когда деформируемая панель плотно контактирует с поверхностью стенки воздушной камеры при повышении давления в камере для жидкости с помощью средства регулирования давления в камере для жидкости, равно P1, средство обнаружения повреждения определяет, что деформируемая панель повреждена, когда средство регулирования давления в камере для жидкости дополнительно повышает давление в камере для жидкости до P2 (>P1), и давление в воздушной камере становится выше, чем P1;
(k) датчик давления для экстракорпорального контура циркуляции в соответствии с (i), в котором после того как средство установки атмосферного давления в воздушной камере и средство установки атмосферного давления в камере для жидкости нагнетают атмосферное давление в воздушной камере и камере для жидкости, соответственно, в предположении, что давление в камере для жидкости, когда деформируемая панель плотно контактирует с поверхностью стенки камеры для жидкости при снижении давления в камере для жидкости с помощью средства регулирования давления в камере для жидкости, равно P3, средство обнаружения повреждения определяет, что деформируемая панель повреждена, когда средство регулирования давления в камере для жидкости дополнительно снижает давление в камере для жидкости до P4 (<P3), и давление в воздушной камере становится ниже, чем P3;
(l) датчик давления для экстракорпорального контура циркуляции в соответствии с (i), в котором средство обнаружения повреждения заранее сохраняет в памяти характеристики изменения давления в воздушной камере, соответствующего давлению в камере для жидкости; и после того как средство установки атмосферного давления в воздушной камере и средство установки атмосферного давления в камере для жидкости нагнетают атмосферное давление в воздушной камере и камере для жидкости, соответственно, средство регулирования давления в камере для жидкости повышает или снижает давление в камере для жидкости; и затем средство обнаружения повреждения определяет, что деформируемая панель повреждена, когда изменение давления в воздушной камере, соответствующее изменению давления в камере для жидкости, которое измеряют средством измерения давления в камере для жидкости, отличается от характеристик изменения давления в воздушной камере, которые заранее сохранены в памяти;
(m) датчик давления для экстракорпорального контура циркуляции в соответствии с любым из (d)-(i), в котором воздушная камера и камера для жидкости заключены в общий корпус, и датчик давления в экстракорпоральном контуре циркуляции дополнительно содержит установочную поверхность, к которой закреплен корпус, и средство распознавания закрепления для обнаружения закрепления корпуса к установочной поверхности, при этом установочная поверхность выполнена так, чтобы содержать соединительную секцию с отверстием, которое можно присоединять к впускному/выпускному воздушному отверстию воздушной камеры, чтобы впускное/выпускное воздушное отверстие и соединительная секция воздухонепроницаемо соединялись между собой, когда средство распознавания закрепления обнаруживает закрепление корпуса;
(n) датчик давления для экстракорпорального контура циркуляции в соответствии с (m), в котором средство распознавания закрепления прикреплено к корпусу;
(o) датчик давления для экстракорпорального контура циркуляции в соответствии с (m), в котором средство распознавания закрепления прикреплено к установочной поверхности;
(p) датчик давления для экстракорпорального контура циркуляции в соответствии с (m) или (o), в котором установочная поверхность содержит пружинящую секцию вокруг отверстия соединительной секции для приложения усилия к корпусу, и пружинящая секция может перемещаться к соединению между впускным/выпускным воздушным отверстием и соединительной секцией;
(q) датчик давления для экстракорпорального контура циркуляции в соответствии с любым из (m)-(p), в котором средство распознавания закрепления обнаруживает контакт между корпусом и установочной поверхностью, когда корпус прикреплен к установочной поверхности;
(r) датчик давления для экстракорпорального контура циркуляции в соответствии с любым из (m)-(p), в котором средство распознавания закрепления обнаруживает, что корпус закреплен в заданном положении, после поворота вдоль установочной поверхности; и
(s) датчик давления для экстракорпорального контура циркуляции в соответствии с любым из (m)-(p), дополнительно содержащий поворотный стакан вокруг корпуса, при этом средство распознавания закрепления обнаруживает, что поворотный стакан закреплен в заданном положении после поворота вдоль установочной поверхности.
ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫЙ ВАРИАНТ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Ниже, со ссылкой на чертежи, поясняются варианты осуществления датчика давления для экстракорпорального контура циркуляции в соответствии с настоящим изобретением, но настоящее изобретение не ограничено данными вариантами осуществления. На фиг.1 представлен схематичный вид датчика давления в соответствии с настоящим вариантом осуществления.
Как показано на фиг.1, датчик 1 давления расположен в канале 8 движения жидкости и выполнен так, что содержит: камеру 6 для жидкости, содержащую опорную панель 10, которая не деформируется под давлением в канале движения жидкости, деформируемую панель 20, которая расположена отдельно от опорной панели 10 и, по меньшей мере, частично деформируется давлением в канале потока жидкости, первую соединительную панель 11, которая не деформируется под давлением в канале движения жидкости и соединяет деформируемую панель 20 с опорной панелью 10 для формирования в упомянутой камере замкнутого, непроницаемого для жидкости пространства, впускное отверстие 40 потока жидкости, которое обеспечено на торцевой поверхности первой соединительной панели 11, и выпускное отверстие 41 потока жидкости, которое расположено в позиции, отнесенной от впускного отверстия 40 потока жидкости в направлении течения жидкости, которую вводят вдоль внутренней окружности боковых поверхностей первой соединительной панели 11, на расстояние от большего, чем половина до меньшего, чем одна внутренняя окружность; средство измерения давления 7, которое расположено снаружи для измерения давления в камере 6 для жидкости путем измерения величины деформации деформируемой панели 20 и является датчиком 45 нагрузки или датчиком 46 деформации; и канал 8 потока жидкости, который соединен с впускным отверстием 40 потока жидкости непроницаемо для жидкости и расположен так, что жидкость, вводимая в камеру 6 для жидкости, протекает вдоль внутренней окружности первой соединительной панели 11.
Как показано на фиг.2, датчик 1 давления дополнительно содержит противолежащую панель 30, которая не деформируется под давлением и расположена отдельно от деформируемой панели 20 так, что деформируемая панель 20 расположена в середине между опорной панелью 10 и противостоящей панелью 30; вторую соединительную панель 31, которая не деформируется под давлением и соединяет противостоящую панель 30 с деформируемой панелью 20 для формирования в упомянутой камере замкнутого, непроницаемого для жидкости пространства; и воздушную камеру 9, содержащую впускное/выпускное воздушное отверстие 50, которое обеспечено в торцевой поверхности второй соединительной панели 31 или противостоящей панели 30. Когда давление в канале 8 движения жидкости изменяется, давление в воздушной камере 9, которая формирует воздухонепроницаемое пространство между деформируемой панелью 20 и противостоящей панелью 30, изменяется. Кроме того, датчик 1 давления выполнен так, что содержит средство 7 измерения давления, которое непосредственно измеряет давление в канале 8 движения жидкости путем измерения изменения давления с помощью средства 60 измерения давления в воздушной камере через соединительную секцию 51; и канал 8 движения жидкости, который соединен с впускным отверстием 40 потока жидкости непроницаемо для жидкости так, что жидкость, вводимая в камеру 6 для жидкости, протекает вдоль внутренней окружности первой соединительной панели 11.
Форма
Опорная панель 10, показанная на фиг.1, является круглой, но, как показано на фиг.3, может быть многоугольной, например восьмиугольной. Несущественно также, если опорная панель 10 и деформируемая панель 20 различаются между собой по форме и размерам, как показано на фиг.4. Как показано на фиг.1, опорная панель 10 имеет плоскую пластинчатую форму, но, если опорная панель 10 имеет неровные поверхности, то в некоторых случаях жидкость может заменяться эффективнее, как поясняется в дальнейшем. Таким образом, не существует ограничений на форму поверхности опорной панели 10. Однако, чтобы обеспечить более ровный поток жидкости, опорная панель, как показано на фиг.1, предпочтительно является круглой и имеет плоскую пластинчатую форму, деформируемая панель 20 является круглой, и опорная панель 10 и деформируемая панель 20 имеют форму с одинаковыми размерами.
Как видно из фиг.1, первая соединительная панель 11 имеет линейное поперечное сечение, как показано на фиг.5, место соединения между опорной панелью 10 и первой соединительной панелью 11 и место соединения между деформируемой панелью 20 и первой соединительной панелью 11 может содержать наклонные плоскости для формирования угла около 45°, вместо 90°, между ними. Кроме того, как показано на фиг.6, место соединения между опорной панелью 10 и первой соединительной панелью 11 и место соединения между деформируемой панелью 20 и первой соединительной панелью 11 может содержать место соединения скругленной формы. В дополнение, как показано на фиг.7, опорная панель 10 и деформируемая панель 20 могут быть в целом круглыми.
Допустимо применение любой конфигурации из показанных на фиг.2-7, но в предпочтительном варианте соединение между опорной панелью и соединительной поверхностью имеет некоторую округленность, как показано на фиг.6 и 7.
Кроме того, деформируемая панель 20, показанная на фиг.1, имеет плоскую пластинчатую форму, но, как показано на фиг.8, может иметь поперечное сечение волнообразной формы волны из последовательных треугольников или формы в виде, например, синусоидальной волны. Однако по причинам, которые поясняются в дальнейшем, более желательна деформируемая панель 20 плоской пластинчатой формы. Деформируемая панель 20 в целом обеспечивает так же, как показано на фиг.1 и 7, деформирующуюся секцию в виде деформируемого участка деформируемой панели 20. Однако деформируемая панель 20 может содержать деформирующуюся секцию, имеющую площадь, составляющую любое отношение с площадью всей деформируемой панели 20, а также деформирующаяся секция может иметь любую форму при условии, что возможно точное измерение секции. При условии, что возможно точное измерение секции, на ее относительный размер и форму не налагается никаких ограничений.
На фиг.1 показано, что канал 8 потока жидкости параллелен опорной панели 10, но, как показано на фиг.9, канал 8 потока жидкости может быть немного наклонен, что не наносит ущерба эффекту настоящего изобретения. Однако, чтобы обеспечить более ровный поток жидкости, канал 8 потока жидкости предпочтительно формирует угол от 0 до 30° относительно опорной панели 10, более предпочтительно, от 0 до 15° и в самом предпочтительном варианте, канал 8 потока жидкости параллелен опорной панели 10.
На фиг.1 показано, что касательная плоскость 12 к внутренней поверхности канала 8 потока жидкости находится в контакте с внутренней поверхностью первой соединительной панели 11, и канал 8 потока жидкости, соединенный с впускным отверстием 40 потока жидкости, расположен в точности вдоль боковой поверхности первой соединительной панели 11, но, как показано на фиг.10, касательная плоскость 12 к внутренней поверхности канала 8 потока жидкости может быть смещенной к центру, что не наносит ущерба эффекту настоящего изобретения. Однако, чтобы обеспечить более ровное течение жидкости, касательная плоскость 12 к внутренней поверхности канала 8 потока жидкости предпочтительно отнесена на 0-3 мм или меньше внутрь в нормальном направлении от внутренней поверхности первой соединительной панели 11, более предпочтительно, на 0-2 мм или меньше и в наиболее предпочтительном варианте на 0-1 мм.
Выпускное отверстие 41 потока жидкости расположено в самом верхнем положении круглой формы на фиг.1, но может помещаться в другом положении, как показано на фиг.11. В данном случае, когда датчик 1 давления расположен так, что впускное отверстие 40 потока жидкости параллельно действию силы тяжести при течении жидкости, в верхнем пространстве 65 в камере 6 для жидкости остается воздух, и жидкость организма или медицинский раствор контактируют с воздухом в датчике 1 давления, что может вызвать коагуляцию жидкости организма или медицинского раствора. Однако поскольку поворот датчика 1 для изменения его ориентации во время обработки может привести к вытеснению воздуха из датчика 1 давления, то эффект настоящего изобретения не претерпевает ущерба. Поэтому отсутствуют ограничения на расположение выпускного отверстия 41 потока жидкости.
Как показано на фиг.1, выпускное отверстие 41 потока жидкости находится в положении, отнесенном от впускного отверстия 40 потока жидкости в направлении течения жидкости, когда жидкость вводят в камеру 6 для жидкости вдоль внутренней окружности торцевых поверхностей первой соединительной панели 11 из впускного отверстия 40 потока жидкости, на расстояние, составляющее 3/4 от внутренней окружности, и выпускное отверстие 41 потока жидкости соединено с камерой 6 для жидкости так, что направление, в котором вытекает жидкость, находится под углом 180° к направлению, в котором жидкость втекает. Однако, как показано на фиг.12, выпускное отверстие 41 потока жидкости может располагаться в положении, отнесенном от впускного отверстия 40 потока жидкости в направлении, в котором жидкость вводят в камеру 6 для жидкости вдоль внутренней окружности первой соединительной панели 11 из впускного отверстия 40 потока жидкости, на расстояние половины внутренней окружности и, возможно, такое присоединение выпускного отверстия 41 потока жидкости, чтобы направление, в котором вытекает жидкость, находилось по углом 90° к направлению, в котором жидкость втекает, что не наносит ущерба эффекту настоящего изобретения.
Особенно предпочтителен вариант, в котором выпускное отверстие 41 потока жидкости находится в положении, отстоящем от впускного отверстия 40 потока жидкости в направлении, в котором жидкость вводят в камеру 6 для жидкости вдоль внутренней окружности первой соединительной панели 11 из впускного отверстия 40 потока жидкости, на расстояние от большего, чем половина внутренней окружности, до меньшего, чем одна внутренняя окружность. Угол, под которым втекает жидкость, относительно направления, под которым жидкость вытекает, можно устанавливать подходящим образом, в зависимости от условия применения, так как угол не особенно изменяет течение в камере 6 для жидкости и поэтому на направление не налагается ограничений.
В дополнение, как показано на фиг.1, впускное отверстие 40 потока жидкости и выпускное отверстие 41 потока жидкости расположены по центру между опорной панелью 10 и деформируемой панелью 20, при наблюдении с направления поперечного сечения впускного отверстия 40 потока жидкости и выпускного отверстия 41 потока жидкости. Однако, как показано на виде на фиг.13, впускное отверстие 40 потока жидкости и выпускное отверстие 41 потока жидкости могут быть смещенными в сторону опорной панели 10 или в сторону деформируемой панели 20, что не наносит ущерба эффекту настоящего изобретения и на упомянутое расположение не налагается ограничений. Однако, чтобы обеспечить более ровное течение жидкости, впускное отверстие 40 потока жидкости предпочтительно располагают в положении, отнесенном на 0-3 мм от центральной точки между опорной панелью 10 и деформируемой панелью 20, более предпочтительно, на 0-2 мм и в наиболее предпочтительном варианте на 0-1 мм. Направление, в котором жидкость вытекает через выпускное отверстие 41 потока жидкости, не особенно влияет на течение в камере 6 для жидкости и не наносит ущерба эффекту настоящего изобретения. Поэтому на данное направление не налагается ограничений.
Как показано на фиг.1, впускное отверстие 40 потока жидкости и выпускное отверстие 41 потока жидкости расположены в одной плоскости, которая параллельна опорной панели 10. Однако даже если впускное отверстие 40 потока жидкости и выпускное отверстие 41 потока жидкости могут не находиться в одной параллельной плоскости, как показано на фиг.13, это не наносит ущерба эффекту настоящего изобретения и на данное расположение не налагается ограничений. То есть впускное отверстие 40 потока жидкости и выпускное отверстие 41 потока жидкости могут находиться в положениях, отнесенных от опорной панели 10 на разные расстояния.
Как показано на фиг.2, впускное/выпускное воздушное отверстие 50 расположено в самом удаленном положении от деформируемой панели 20 в воздушной камере. Однако, если впускное/выпускное воздушное отверстие 50 расположено в любом положении, это не влияет на измерения давления. Поэтому на такое расположение не налагается ограничений.
Материал
Камера 6 для жидкости и воздушная камера 9 могут быть выполнены из любых мягких или твердых материалов. Однако, если формы камеры 6 для жидкости и воздушной камеры 9 изменяются под действием факторов окружающей среды, например температуры жидкости, температуры воздуха, внешнего усилия, что может деформировать камеру 6 для жидкости и воздушную камеру 9, то осложняется выполнение точного измерения давления в канале 8 движения жидкости. Следовательно, предпочтителен вариант выполнения камеры 6 для жидкости и воздушной камеры 9 из твердого материала. Кроме того, поскольку камера 6 для жидкости и воздушная камера 9 контактируют непосредственно или косвенно с жидкостью организма пациента, то предпочтителен материал, характеризующийся биосовместимостью. Материал может быть, например, поливинилхлоридом, поликарбонатом, полипропиленом, полиэтиленом, полиуретаном или чем-то подобным и в предпочтительном варианте можно применять любой из упомянутых материалов. Камера 6 для жидкости и воздушная камера 9 могут быть изготовлены любым способом, без какого-либо ограничения, и способ содержит литьевое формование, формование раздувом и резку.
Если деформирующаяся секция деформируемой панели 20, которая, по меньшей мере, частично деформируется давлением, сформирована из твердого материала, то когда прилагается давление, получают только небольшую величину деформации, что затрудняет точное измерение давления в канале 8 движения жидкости. Поэтому деформирующуюся секцию предпочтительно формируют из мягкого материала, который гибко деформируется под давлением. Кроме того, поскольку деформирующаяся секция непосредственно или косвенно контактирует с жидкостью организма пациента, то предпочтителен материал, характеризующийся биосовместимостю. Материал может быть, например, поливинилхлоридом, силиконовым полимером, стироловым термопластичным эластомером, соединением стиролового термопластичного эластомера или чем-то подобным, и в предпочтительном варианте можно применять любой из упомянутых материалов. Остальная секция (которая не деформируется) может быть из любого материала при условии, что она сформирована из такого же материала, что и камера 6 для жидкости и воздушная камера 9.
Канал 8 потока жидкости может быть сформирован из любого материала из синтетического полимера, металла, стекла и т.п. С точки зрения стоимости изготовления, технологичности и эксплуатационных качеств предпочтителен синтетический полимер, в частности термопластичный полимер, в качестве материала для канала 8 потока жидкости. Термопластичный полимер содержит полиолефиновый полимер, полиамидный полимер, сложный полиэфирный полимер, полиуретановый полимер, фторполимер, силиконовый полимер и т.п., а также содержит полимер ABS (сополимер акрилонитрила, бутадиена и стирола), поливинилхлорид, поликарбонат, полистирол, полиакрилат, полиацеталь и т.п., и в предпочтительном варианте можно применять любой из упомянутых материалов. Из упомянутых материалов предпочтительным является мягкий материал, так как он устойчив к изгибу и растрескиванию и обладает гибкостью при эксплуатации. С точки зрения возможностей сборки, особенно предпочтителен поливинилхлорид. Соединительная секция 51 может быть сформирована из любого материала при условии, что данная секция обеспечивает сообщение в воздушной камере 30 со средством 60 измерения давления в воздушной камере, и материал может быть любым материалом любого материала из синтетического полимера, металла, стекла и т.п. С точки зрения стоимости изготовления, технологичности и эксплуатационных качеств, предпочтителен синтетический полимер, в частности термопластичный полимер. Термопластичный полимер содержит полиолефиновый полимер, полиамидный полимер, сложный полиэфирный полимер, полиуретановый полимер, фторполимер, силиконовый полимер и т.п., а также содержит полимер ABS (сополимер акрилонитрила, бутадиена и стирола), поливинилхлорид, поликарбонат, полистирол, полиакрилат, полиацеталь и т.п., и в предпочтительном варианте можно применять любой из упомянутых материалов. Из упомянутых материалов предпочтительным является мягкий материал, так как он устойчив к изгибу и растрескиванию и обладает гибкостью при эксплуатации. С точки зрения возможностей сборки, особенно предпочтителен мягкий поливинилхлорид.
Способ соединения
Характерный способ соединения камеры 6 для жидкости, воздушной камеры 9, канала 8 движения жидкости обычно содержит, но без ограничения перечисленным, соединение термоклеем и склеивание для соединения синтетического полимера. Например, соединение термоклеем методом высокочастотной сварки, индукционной сварки, ультразвуковой сварки, сварки трением, сварки трением цилиндрических деталей, сварки горячей пластиной, сварки горячей проволокой и т.п. Виды клея содержат цианоакрилатный, эпоксидный, полиуретановый клей, клей на основе синтетического каучука, клей с отверждением ультрафиолетовым отверждением, модифицированный акриловый полимер, клей-расплав и т.п.
Ограничений на способ соединения для соединения деформирующейся секции и остальной секции деформируемой панели 20 не существует. Как правило, способ соединения между твердым материалом и мягким материалом содержит механическое уплотнение, в котором твердый материал вмещает внутри своего объема мягкий материал для уплотнения, и другие способы, например вышеупомянутые соединение термоклеем и склеивание.
Датчик 1 давления можно применять фактически после формовки и соединения, но, в частности, в медицинских задачах экстракорпоральной циркулярной терапии, датчик 1 давления применяют после стерилизации. Способ стерилизации может соответствовать способам для обычных медицинских инструментов и может использовать медицинский раствор, газ, излучение, пар высокого давления, нагревание и т.п.
Размер
Когда датчик 1 давления содержит опорную панель 10, деформируемую панель 20 и первую соединительную панель 11 очень больших размеров, объем камеры 6 для жидкости увеличивается, что увеличивает объем первоначального заполнения. Напротив, когда датчик 1 давления содержит упомянутые компоненты очень малых размеров, в экстракорпоральном контуре циркуляции создается отрицательное давление, и деформируемая панель 20 растягивается в сторону опорной панели 10, что вынуждает деформируемую панель 20 блокировать впускное отверстие 40 потока жидкости и выпускное отверстие 41 потока жидкости и в результате приводит к тому, что жидкость не протекает через данные отверстия. Поэтому опорная панель 10 предпочтительно имеет диаметр в пределах приблизительно от 15 мм до 40 мм, в более предпочтительном варианте приблизительно от 20 мм до 30 мм, и соединительная панель 11 предпочтительно имеет высоту от 5 мм до 20 мм и в более предпочтительном варианте от 5 мм до 10 мм. Форма описана в дальнейшем в разделе проектного решения.
Канал 8 потока жидкости может иметь внутренний диаметр любого размера, который выбирают в соответствии с каждым видом экстракорпоральной циркулярной терапии, и поэтому на размер не налагается никаких ограничений. Например, во время терапии очисткой крови, которая является одним из видов экстракорпоральной циркулярной терапии, обычно выбирают главную трубку с внутренним диаметром приблизительно от 2 мм до 5 мм. Канал 8 потока жидкости не обязательно должен быть круглым в поперечном сечении и может иметь некруглое поперечное сечение, например эллиптическое поперечное сечение, прямоугольное поперечное сечение и шестиугольное поперечное сечение.
Жидкость
Жидкость, которая протекает через датчик 1 давления, может быть любой жидкостью организма или медицинским раствором. Поэтому на жидкость не налагается никаких ограничений. Жидкость организма может быть, например, кровью, плазмой, лимфой, тканевой жидкостью, слизью, гормоном, цитокином, мочой или чем-то подобным. Медицинский раствор может быть, например, изотоническим раствором поваренной соли, антикоагулянтом, свежезамороженной плазмой, раствором для диализа, раствором альбумина, замещающим раствором фильтрующего типа для аппарата «искусственная почка» или чем-то подобным.
Далее, с использованием чертежей, поясняется другой вариант осуществления датчика давления в соответствии с настоящим изобретением. На фиг.14 схематически представлен датчик 1 давления. Части, которые выполняют функции, аналогичные функциям в вышеописанном варианте осуществления, обозначены одинаковыми цифровыми позициями, которые не поясняются ниже. Датчик 1 давления в соответствии с настоящим вариантом осуществления аналогичен датчику 1 давления в соответствии с вышеописанным вариантом осуществления, за исключением того, что около соединительной панели, между впускным отверстием 40 потока жидкости и выпускным отверстием 41 потока жидкости, расположена отражательная перегородка 66. Отражательная перегородка 66 возмущает течение жидкости. Отражательная перегородка 66 расположена так, что жидкость, вводимая в камеру 6 для жидкости, протекает, по существу, параллельно опорной панели 10 вдоль внутренней окружности торцевых поверхностей первой соединительной панели 11, и поэтому в камере 6 для жидкости формируется циркулирующий поток для предотвращения любой задержки жидкости организма или медицинского раствора.
В настоящем варианте осуществления отражательная перегородка 66, которая расположена около соединительной панели между впускным отверстием 40 потока жидкости и выпускным отверстием 41 потока жидкости, возмущает течение жидкости, что позволяет повысить эффективность замены жидкости в корпусе. Короче говоря, в дополнение к циркулирующему потоку в камере 6 для жидкости формируется поток к центру камеры 6 для жидкости, что усиливает турбулентность в камере 6 для жидкости и может ускорить замену жидкости организма или медицинского раствора в камере 6 для жидкости.
Отражательная перегородка 66 может располагаться в любом положении, но предпочтительно расположена в положении, в котором данная перегородка контактирует с первой соединительной панелью 11 и имеет место максимальная скорость потока жидкости. Как показано на фиг.14, отражательная перегородка 66 расположена в положении, граничащем с выпускным отверстием 41 потока жидкости на наиболее длинном участке между впускным отверстием 40 потока жидкости и выпускным отверстием 41 потока жидкости. Однако, как показано на фиг.15, отражательная перегородка 66 может находиться на первой соединительной панели 11, противоположно выпускному отверстию 41 потока жидкости, что не наносит ущерба эффекту настоящего изобретения, и на место расположения не налагается ограничений.
Отражательная перегородка 66 очень большого размера сталкивается с деформируемой панелью 20 после деформации, и отражательная перегородка 66 очень малого размера не способна оказывать свое действие. Поэтому отражательная перегородка 66 предпочтительно имеет ширину в направлении диаметра в пределах приблизительно 5%-15% от диаметра опорной панели 10, в более предпочтительном варианте приблизительно 10%-15%, а также предпочтительно имеет ширину в пределах приблизительно 30%-80% от высоты стороны первой соединительной панели 11, в более предпочтительном варианте приблизительно 50%-70%, но на упомянутые значения не налагается конкретных ограничений.
Отражательная перегородка 66 может иметь многоугольную форму, например треугольную форму, как показано на фиг.14, или многоугольную форму со скругленными углами, при наблюдении со стороны опорной панели 10. Отражательная перегородка 66 может иметь любую форму при условии, что отражательная перегородка 66 может оказывать свое действие без конкретного ограничения. На фиг.14 показан вариант размещения только одной отражательной перегородки 66, но, когда устанавливают, по меньшей мере, две отражательных перегородки 66, возможно усиление эффектов настоящего изобретения. Число установленных отражательных перегородок 66 и интервал между отражательными перегородками 66 можно устанавливать соответственно в зависимости от используемой скорости потока, и на данные значения не налагается конкретных ограничений. Однако установка множества отражательных перегородок 66 не имеет смысла, если интервалы между отражательными перегородками 66 становятся очень малыми. Кроме того, так как за отражательными перегородками 66 может происходить задержка течения, то установка очень большого числа отражательных перегородок 66 нежелательна. Следовательно, когда устанавливают множество отражательных перегородок 66, число устанавливаемых отражательных перегородок 66 предпочтительно не должно превышать приблизительно 4. Отражательные перегородки 66 расположены с интервалами между ними, составляющими 15-25% или больше от периферической длины первой соединительной панели 11, более предпочтительно, 20%-25% или больше.
Проектное решение
Ниже, со ссылкой на фиг.2, поясняется наиболее подходящее проектное решение резервуара, когда средство 7 измерения давления представляет собой средство 60 измерения давления в воздушной камере.
Как показано на фиг.2, датчик 1 давления выполнен с воздушной камерой 9, содержащей впускное/выпускное воздушное отверстие 50, камерой 6 для жидкости, содержащей впускное отверстие 40 потока жидкости и выпускное отверстие 41 потока жидкости, деформируемой панелью 20, которая расположена между воздушной камерой 9 и камерой 6 для жидкости для разделения воздушной камерой 9 и камерой 6 для жидкости и деформируется в зависимости от разностей между давлением в воздушной камере и давлением в камере для жидкости, и средством 60 измерения давления в воздушной камере, которое подсоединено к впускному/выпускному воздушному отверстию 50 воздушной камеры 9 через соединительную секцию 51 и измеряет давление в камере для жидкости при посредстве деформируемой панели 20 на стороне воздушной камеры.
Деформируемая панель 20 в воздушной камере 9 деформируется в сторону воздушной камеры при положительном давлении в камере для жидкости. Следовательно, воздушная камера 9 должна иметь объем, который равен величине деформации деформируемой панели 20 при максимальном возможном давлении.
A
A
T
макс
0
A
макс
0
В предположении, что V означает объем воздушной камеры 9 в исходном состоянии, P означает давление в воздушной камере 9 в исходном состоянии, V означает объем соединительной секции 51, P означает максимальное давление, измеряемое датчиком давления, и P означает атмосферное давление, и, кроме того, удовлетворяется следующее выражение (1a), давление можно измерить даже при максимальном давлении. В данном случае исходное состояние означает момент времени, когда начинается измерение давления, и P и P выражаются как избыточное давление, и P выражается как абсолютное давление. Избыточное давление означает давление, которое измеряется относительно атмосферного давления, а абсолютное давление означает давление, которое измеряется относительно вакуума.
A
0
A
T
макс
0
T
(P+P)×(V+V)>(P+P)×V… (1a)
Из выражения (1a) можно вывести нижеследующее выражение:
макс
0
A
0
T
A
{(P+P)÷(P+P)-1}×V<V… (1),
которое определяет объем воздушной камеры 9.
Затем деформируемая панель 20 в камере 6 для жидкости деформируется в сторону камеры для жидкости, когда в камере для жидкости создается отрицательное давление. Следовательно, камера 6 для жидкости должна иметь объем, равный объему, на который может деформироваться деформируемая панель при минимальном возможном давлении.
L
мин
В предположении, что V означает объем камеры 6 для жидкости в исходном состоянии и P означает минимальное давление, измеряемое датчиком давления, и, кроме того, удовлетворяется следующее выражение (2a), давление можно измерять даже при минимальном давлении.
мин
0
A
T
L
A
0
A
T
(P+P)×(V+V+V)>(P+P)×(V+V)… (2a)
Из выражения (2a) можно вывести нижеследующее выражение:
L
A
0
мин
0
A
T
V>{(P+P)÷(P+P)-1}×(V+V)… (2b),
мин
которое определяет объем камеры 6 для жидкости. P выражается в виде избыточного давления.
Однако камера 6 для жидкости, имеющая большой объем, полезна при измерении отрицательного давления, но увеличивает объем первоначального заполнения. Следовательно, камера для жидкости предпочтительно имеет объем от 1 мл до 10 мл, и, более предпочтительно, от 2 мл до 5 мл. В результате, воздушная камера 9 предпочтительно имеет объем от 0,2 мл до 1,0 мл и, более предпочтительно, от 0,3 мл до 0,8 мл. Следовательно, выражение (2b) должно дополнительно удовлетворять нижеследующему выражению (2):
A
0
мин
0
A
T
L
{(P+P)÷(P+P)-1}×(V+V)<V<10 мл… (2),
где объем воздушной камеры 9 не содержит впускное/выпускное воздушное отверстие 50. Объем соединительной секции 51 содержит объем впускного/выпускного воздушного отверстия 50 и внутренний объем средства 60 измерения давления в воздушной камере. Объем камеры 20 для жидкости не содержит объема впускного отверстия 40 потока жидкости и объема выпускного отверстия 41 потока жидкости.
A
0
A
Как правило, во время терапии очисткой крови (экстракорпоральной циркулярной терапии) давление P в воздушной камере 9 в исходном состоянии часто равно атмосферному давлению P. Однако можно также создать условие, подходящее для измерения положительного давления, заблаговременным приложением давления на стороне положительного давления. И наоборот, можно также создать условие, подходящее для измерения отрицательного давления, созданием отрицательного давления P на стороне воздушной камеры в исходном состоянии.
мин
макс
мин
макс
A
Давления P и P можно без затруднений измерять в пределах, которые обычно применяются при очистке крови. Следовательно, давления P, P и P в следующих пределах можно измерять без затруднений:
мин
-600 мм рт. ст.<P<-200 мм рт. ст.
макс
200 мм рт. ст.<P<600 мм рт. ст.
A
-200 мм рт. ст.<P<200 мм рт. ст.
T
T
Соединительная секция 51, имеющая очень большой объем V, увеличивает объемы воздушной камеры 9 и камеры 6 для жидкости в соответствии с выражениями (1) и (2), что, в свою очередь, увеличивает объем первоначального заполнения. Напротив, соединительная секция 51, имеющая очень малый объем V, уменьшает расстояние от впускного/выпускного воздушного отверстия 50 до средства 60 измерения давления в воздушной камере, что затрудняет обращение с данной камерой. Таким образом, соединительная секция 51 предпочтительно имеет объем не более 1 мл, более предпочтительно, не более 0,5 мл и в самом предпочтительном варианте 0,2 мл или менее. В идеале, соединительная секция 51 должна иметь объем 0 мл, включая впускное/выпускное воздушное отверстие 50, но это невозможно, так как средство 60 измерения давления в воздушной камере имеет небольшой внутренний объем. Поэтому неважно, что выражение (1) не справедливо.
Участки 100 и 101 уплотнения деформируемой панели 20, которые находятся между двумя резервуарами, могут иметь различающиеся между собой длины. Однако по причинам, связанным с формовкой и сборкой, положения участков 100 и 101 уплотнения предпочтительно симметричны вокруг центральной точки деформируемой панели.
0
Деформируемая панель 20 является плоской пластиной, пока воздушная камера 9 и камера 6 для жидкости находятся под давлением, равным атмосферному давлению P, а также разделяет воздушную камеру 9 и камеру 6 для жидкости. Деформируемая панель 20 может использовать любое средство для разделения воздушной камеры 9 и камеры 6 для жидкости и обеспечения воздухонепроницаемости резервуаров, и на средство не налагается никаких ограничений. Средство может представлять собой соединение термоклеем, склеивание или механическое уплотнение, описанные выше. Механическое уплотнение означает, что материал типа каучука прокладывают между резервуарами для получения воздухонепроницаемого замыкания.
0
Когда применяют соединение термоклеем, склеивание или механическое уплотнение, чтобы обеспечить более эффективный контакт воздушной камеры 9 и камеры 6 для жидкости с деформируемой панелью 20, деформируемую панель 20 помещают между ними и с различными усилиями обжимают (механически уплотняют). Однако, как показано на фиг.16, механическое уплотнение только в направлении, указанном стрелками 110, порождает деформацию деформируемой панели из состояния плоской пластины, приводящую к изменению объемов камеры для жидкости и воздушной камеры. В данном случае сложно обеспечить, чтобы деформируемая панель 20 сохраняла плоскую пластинчатую форму, когда камера для жидкости и воздушная камера находятся под давлением, равным атмосферному давлению P.
Тогда, как показано на фиг.17, вышеупомянутую проблему можно решить сжатием в направлении по стрелкам 110 и механическим уплотнением резервуара на стороне воздушной камеры и резервуара на стороне камеры для жидкости в то время, как деформируемую панель 20 растягивают в направлении по стрелке 111.
То есть в предположении, что h означает толщину деформируемой панели 20, t означает величину сжатия, ν означает коэффициент Пуассона (разность между продольной деформацией и поперечной деформацией объекта, обусловленную натяжением или сжатием) и L означает суммарную длину участков 100 и 101 уплотнения, когда деформируемая пластина 20 проложена между двумя резервуарами, и резервуары и деформируемая панель 20 находятся в контакте между собой, известно, что деформируемая панель 20 растягивается в направлении, перпендикулярном направлению сжатия по объему, определяемому выражением (3a), при сжатии в направлении по стрелке 110:
-ν×L×(t÷h)… (3a)
В предположении, что деформируемая панель 20 симметрично продолжается с правой и левой сторон, половина растягивающегося объема согласно выражению (3a) приходится на направление к центральной точке деформируемой панели 20. Следовательно, когда механическое уплотнение создается с вытягиванием, по меньшей мере, половины объема согласно выражению (3a) в направлении, показанном стрелкой 111 на фиг.17, уплотнение можно обеспечить без какого-либо изменения первоначального положения деформируемой панели 20, даже если деформируемая панель 20 раздвигается в направлении к центральной точке деформируемой панели 20. Поэтому можно применить смещение λ при растяжении, которое удовлетворяет выражению (3):
-ν×L×(t÷h)/2<λ… (3)
На фиг.17 показано, что деформируемая панель 20 и участок, проложенный между двумя резервуарами (участки 100 и 101 уплотнения), выполнены так, чтобы располагаться параллельно между собой. Однако, как показано на фиг.18, участки 100 и 101 уплотнения могут быть наклонены относительно деформируемой панели 20 на некоторый угол, и, как показано на фиг.19, по меньшей мере, одна поверхность участка, расположенного между двумя резервуарами, может иметь выпукло-вогнутую структуру 120, которая имеет прямоугольную форму, треугольную форму, волнообразную или подобную форму. С точки зрения стоимости изготовления и возможностей сборки, деформируемая панель 20 и участок, расположенный между двумя резервуарами, предпочтительно параллельны между собой и имеют плоские поверхности.
Деформируемая панель 20, имеющая плоскую пластинчатую форму, не изменяет объем воздушной камеры 9, когда к деформируемой панели 20 прилагается напряжение растяжения, которое удовлетворяет выражению (3). В дополнение, деформируемая панель 20 совсем не влияет на измерение давления, поскольку, когда прилагается напряжение растяжения, обычно существует пропорциональная зависимость между нагрузкой и относительным удлинением ниже предела текучести. В данном случае предел текучести означает значение, при котором деформация создается без какого-либо увеличения прилагаемого усилия, и, когда упомянутое значение превышено, деформируемый материал не восстанавливает своей первоначальной формы.
Растягивающее напряжение можно прилагать строго до значения, которое получают вычитанием величины деформации деформируемой панели из значения на пределе текучести. Однако чрезмерное растягивающее напряжение затрудняет изготовление датчика давления. Поэтому объем при растягивающем напряжении, прилагаемом к деформируемой панели, предпочтительно составляет от однократного до пятикратного (включительно) от минимальной величины по выражению (3) и, более предпочтительно, от однократного до трехкратного (включительно) от минимальной величины по выражению (3).
Деформируемая панель, имеющая плоскую пластинчатую форму, не создает проблемы удерживания жидкости на поверхностях деформируемой панели или вязкого вторичного потока, что решает проблему коагуляции жидкости организма или медицинского раствора. Воздушная камера 9, показанная на фиг.2, имеет прямоугольное поперечное сечение, но может иметь поперечное сечение куполообразной формы или многоугольной формы. В предпочтительном варианте, воздушная камера 9 имеет поперечное сечение куполообразной формы, которая легче всего следует деформации деформируемой панели.
Деформируемая панель 20 помещается между резервуаром на стороне воздушной камеры и резервуаром на стороне камеры для жидкости, на ее периферическом участке, для механического уплотнения. Участок уплотнения и диафрагма могут быть круглыми, эллиптическими, прямоугольными, многоугольными и т.п. По причинам, связанным с формовкой и сборкой, участок уплотнения и диафрагма предпочтительно являются круглыми.
С внутренней стороны участка уплотнения деформируемой панели 20 участок без уплотнения, имеющий меньший диаметр, должен в большей степени компенсировать разность давлений. То есть, в случае участка без уплотнения, имеющего меньший диаметр, величина деформации деформируемой панели 20 должна быть больше, чем в случае с большим диаметром, для изменения объема в такой же степени, как в случае с большим диаметром. Когда величина деформации деформируемой панели 20 возрастает, увеличивается усилие, необходимое для изменения деформируемой панели 20. Поэтому пропорциональная зависимость между усилием и величиной деформации деформируемой панели 20 искажается, и разность между давлением в камере для жидкости и давлением в воздушной камере увеличивается и в результате необходимо повышать величину компенсации.
Когда участок без уплотнения с внутренней стороны участка уплотнения деформируемой панели 20 имеет больший диаметр, то разность между внутренним диаметром впускного отверстия потока жидкости и внутренним диаметром деформируемой панели возрастает, что повышает вероятность создания задержки жидкости организма или медицинского раствора в камере для жидкости. Следовательно, участок без уплотнения предпочтительно имеет больший диаметр от 10 мм до 50 мм и, более предпочтительно, от 20 мм до 30 мм.
Участок без уплотнения деформируемой панели 20, имеющий очень малую толщину, легко повреждается и вызывает утечку, тогда как участок без уплотнения, имеющий очень большую толщину, с трудом деформируется при изменении давлений в камере для жидкости. Поэтому участок без уплотнения предпочтительно имеет толщину от 0,2 мм до 3,0 мм и, в более предпочтительном варианте от 0,3 мм до 0,7 мм.
Величина сжатия (t) при механическом уплотнении обычно обеспечивает отношение (t/h) к толщине (h) деформируемой панели, не более 50% и, более предпочтительно, приблизительно 5%-50%, но величину сжатия можно соответственно задавать так, чтобы обеспечивать любое отношение при условии отсутствия появления утечки.
Участки 100 и 101 уплотнения, имеющие очень малую ширину L, не способны создавать герметизирующее действие, и участки 100 и 101 уплотнения, имеющие очень большую ширину L, приводят к увеличению размера датчика. Следовательно, участки 100 и 101 уплотнения предпочтительно имеют ширину L от 0,3 мм до 10 мм и, более предпочтительно, от 0,3 мм до 5 мм. Когда участки 100 и 101 уплотнения имеют форму вида кольцевой секции, которая поясняется для третьего варианта осуществления, возможно уменьшение ширины L участков 100 и 101 уплотнения, что полезно для уменьшения размера устройства.
Ниже, со ссылкой на чертежи, приведено описание другого варианта осуществления датчика давления в соответствии с настоящим изобретением. На фиг.20 схематически представлена деформируемая панель датчика давления в соответствии с настоящим вариантом осуществления: на фиг.20 (a) представлен вид сбоку деформируемой панели; и на фиг.20 (b) представлен вид в плане деформируемой панели. Части, аналогичные частям в первом варианте осуществления, обозначены такими же цифровыми позициями, которые использованы в первом варианте осуществления, но описание данных частей далее не приводится.
В вышеописанном варианте осуществления деформируемая панель 20, имеющая плоскую пластинчатую форму, уплотняется: если деформируемая панель 20 имеет толщину, например, 0,5 мм, и сжатие составляет 20% по толщине, то сжатие составляет 0,1 мм по толщине. Однако упомянутое сжатие на 0,1 мм деформируемой панели 20, имеющей толщину 0,5 мм, неизбежно требует высокой точности изготовления и повышает затраты.
В настоящем варианте осуществления деформируемая панель 20 (участок серого цвета на фиг.20) содержит кольцевую секцию 130 по ее периферии. Кольцевая секция 130 имеет толщину больше толщины деформируемой панели 20. Данное решение расширяет пределы допустимых ошибок изготовления механического уплотнения. То есть, если предположить, что кольцевая секция 130 имеет толщину 2 мм и сжатие составляет 20% по толщине, то сжатие составляет 0,4 мм по толщине. Данное решение уверенно гарантирует 15% сжатие, даже если сжатие составляет только 0,3 мм по толщине из-за ошибки изготовления, что обеспечивает свойства типичного уплотнения для сжимаемого участка.
Кольцевая секция 130 может иметь любую толщину. Однако кольцевая секция 130, имеющая очень большую толщину, увеличивает размеры датчика, а кольцевая секция 130, имеющая очень малую толщину, сужает пределы допустимых ошибок. Следовательно, кольцевая секция 130 предпочтительно имеет толщину от 1 мм до 5 мм и, более предпочтительно, от 1 мм до 3 мм.
Кольцевая секция 130, показанная на фиг.20, имеет прямоугольное поперечное сечение. Общеизвестные уплотняющие материалы имеют поперечные сечения, например, такой формы, как круглая, эллиптическая, треугольная и X-образная кольцевые формы, и можно воспользоваться любой из упомянутых форм. С точки зрения стоимости изготовления и возможностей сборки, наиболее предпочтительная кольцевая секция 130 имеет круглое поперечное сечение. Деформируемая панель 20, показанная на фиг.20, соединена с кольцевой секцией 130 в центре поперечного сечения кольцевой секции 130. Однако деформируемая панель 20 может соединяться по верхнему/нижнему краю поперечного сечения кольцевой секции 130 и конкретного ограничения на местоположение соединения не существует.
Когда деформируемая панель 20 имеет кольцевую секцию 130, и резервуар на стороне воздушной камеры и резервуар на стороне камеры для жидкости содержит некоторое устройство, к деформируемой панели 20 можно легко применить смещение λ при растяжении. Например, как показано на фиг.21, участки 100 и 101 уплотнения воздушной камеры 9 и/или камеры 6 для жидкости снабжены канавкой, в которую вставлена кольцевая секция 130. Канавка имеет глубину, и деформируемая панель 20 и кольцевая секция 130 имеют высоту, и между ними существует смещение, которое обеспечивает возможность автоматического создания смещения λ при растяжении в механическом уплотнении. Канавка, в которую вставлена кольцевая секция 130 на фиг.21, имеет внутренние поверхности, которые наклонены для формирования острого угла относительно деформируемой панели 20, чтобы кольцевая секция растягивалась вдоль поверхностей при механическом уплотнении. Кроме вышеописанной конфигурации, есть различные примеры других конфигураций и конкретного ограничения на средство не существует.
Обнаружение повреждения деформируемой панели
На фиг.22 схематично изображен другой датчик давления в соответствии с настоящим вариантом осуществления. Как показано на фиг.22, датчик 1 давления выполнен в конфигурации с: корпусом 4, расположенным на пути в канал 8 движения жидкости, который содержит воздушную камеру 9 с впускным/выпускным воздушным отверстием 50, камеру 6 для жидкости, содержащую впускное отверстие 40 потока жидкости и выпускное отверстие 41 потока жидкости, и деформируемую панель 20, которая установлена между воздушной камерой 9 и камерой 6 для жидкости для разделения воздушной камеры 9 и камеры 6 для жидкости и деформируется в зависимости от разности между давлениями внутри воздушной камеры 9 и внутри камеры 6 для жидкости; средством 60 измерения давления в воздушной камере, которое соединено с впускным/выпускным воздушным отверстием 50 через соединительную секцию 51 и измеряет давление в камере 6 для жидкости со стороны воздушной камеры 9 через посредство деформируемой панели 20; отведенной линией 52, которая отведена от соединительной секции 51; средством 81 установки атмосферного давления в воздушной камере, которое установлено на отведенной линии 52 для нагнетания атмосферного давления в воздушной камере 9, соединительной секции 51 и отведенной линии 52; средством 61 измерения давления в камере для жидкости для измерения давления в камере 6, расположенным на пути в канал 8 движения жидкости; средством 70 регулирования давления в камере для жидкости для повышения или снижения давления в камере 6 для жидкости с целью регулировки; средством 80 установки атмосферного давления в камере для жидкости для нагнетания атмосферного давления в камере 6 для жидкости; и средством 5 обнаружения повреждения для обнаружения повреждения деформируемой панели путем изменения давления в камере для жидкости, чтобы измерять давление в воздушной камере, соответствующее давлению в камере для жидкости, для сравнения с помощью средства 60 измерения давления в воздушной камере и средства 61 измерения давления в камере для жидкости.
Корпус 4 расположен на пути в канал 8 движения жидкости и измеряет давление в канале 8 движения жидкости. Корпус 4 измеряет давление в камере 6 для жидкости путем измерения давления в воздушной камере 9 и преобразования значения, так как изменение давления в камере 6 для жидкости вынуждает деформируемую панель 20 деформироваться, и тогда давление в воздушной камере 9 изменяется во взаимосвязи с давлением в камере для жидкости.
В вышеописанной конфигурации, когда средство 81 установки атмосферного давления в воздушной камере и средство 80 установки атмосферного давления в камере для жидкости перекрыты, и давление в канале 8 движения жидкости постепенно повышается средством 70 регулирования давления в камере для жидкости, деформируемая панель 20, при некотором значении давления, приходит в контакт с поверхностью стенки воздушной камеры 9 и прекращает деформироваться. То есть в дальнейшем, измерение давления становится невозможным. В предположении, что P1 равно давлению в данном положении, когда давление P1 дополнительно повышается для достижения давления P2, которое выше, чем P1, средство 61 измерения давления в камере для жидкости показывает измеренное давление P2. Однако средство 60 измерения давления в воздушной камере показывает измеренное давление P1. Между тем, если деформируемая панель 20 в корпусе 4 повреждена, средство 60 измерения давления в воздушной камере сообщается с каналом 8 движения жидкости, и средство 60 измерения давления в воздушной камере показывает измеренное давление P2, когда P1 дополнительно повышается и достигает давления P2. Поэтому можно определить, что деформируемая панель повреждена.
Иначе говоря, средство 5 обнаружения повреждения определяет, что деформируемая панель 20 повреждена, когда давление в воздушной камере 9 выше, чем давление P1 в случае, когда после того как давления в воздушной камере 9 и камере 6 для жидкости нагнетаются до атмосферного давления средством 81 установки атмосферного давления в воздушной камере и средством 80 установки атмосферного давления в камере для жидкости, давление в камере 6 для жидкости повышается средством 70 регулирования давления в камере для жидкости, пока деформируемая панель 20 не приходит в контакт с поверхностью стенки воздушной камеры 9, давление в камере 6 для жидкости в данном положении должно быть, в соответствии с установкой, равным давлению P1, и давление P1 в камере 6 для жидкости дополнительно повышается средством 70 регулирования давления в камере для жидкости до давления P2 (>P1).
И наоборот, когда средство 81 установки атмосферного давления в воздушной камере и средство 80 установки атмосферного давления в камере для жидкости перекрыты, и давление в канале 8 движения жидкости постепенно снижается средством 70 регулирования давления в камере для жидкости, деформируемая панель 20 при некотором значении давления приходит в контакт с поверхностью стенки камеры 6 для жидкости и прекращает деформироваться. То есть дальнейшее измерение давления становится невозможным. В предположении, что P3 равно давлению в данном положении, когда давление P3 дополнительно снижается для достижения давления P4, которое ниже, чем P3, средство 61 измерения давления в камере для жидкости показывает измеренное давление P4. Однако средство 60 измерения давления в воздушной камере показывает измеренное давление P3. Между тем, если деформируемая панель 20 в корпусе 4 повреждена, средство 60 измерения давления в воздушной камере сообщается с каналом 8 движения жидкости и поэтому средство 60 измерения давления в воздушной камере показывает измеренное давление P4, когда P3 дополнительно снижается и достигает давления P4. Поэтому можно определить, что деформируемая панель повреждена.
Иначе говоря, средство 5 обнаружения повреждения определяет, что деформируемая панель 20 повреждена, когда давление в воздушной камере 9 ниже, чем давление P3 в случае, когда после того как давления в воздушной камере 9 и камере 6 для жидкости нагнетаются до атмосферного давления средством 81 установки атмосферного давления в воздушной камере и средством 80 установки атмосферного давления в камере для жидкости, давление в камере 6 для жидкости снижается средством 70 регулирования давления в камере для жидкости, пока деформируемая панель 20 не приходит в контакт с поверхностью стенки камеры 9 для жидкости, давление в камере 6 для жидкости в данном положении должно быть, в соответствии с установкой, равным давлению P3, и давление P3 в камере 6 для жидкости дополнительно снижается средством 70 регулирования давления в камере для жидкости до давления P4 (< P3).
В данном случае, когда средство 70 регулирования давления в камере для жидкости начинает повышать или снижать давление, если объем в камере 6 для жидкости и воздушной камере 9 не стабилен, т.е. давление в исходном состоянии нестабильно, давления P1 и P3 изменяются каждый раз при их измерении. В связи с этим невозможно точно измерять давление. Поэтому на первой стадии, когда обнаруживают повреждение деформируемой панели, исходные давления в камере 6 для жидкости и воздушной камере 9 следует устанавливать одинаковыми каждый раз, когда выполняют операцию обнаружения. Во время установки исходных давлений, чтобы простейшим способом устанавливать давления равными атмосферному давлению, средство 81 установки атмосферного давления в воздушной камере и средство 80 установки атмосферного давления в камере для жидкости открывают перед тем, как средство 70 регулирования давления в камере для жидкости начинает повышать или снижать давление, и тем самым устанавливают давления в камере 6 для жидкости и воздушной камере 9 равными атмосферными давлению.
Поэтому любое повреждение деформируемой панели 20 может обнаруживаться в соответствии со следующими процедурами.
1. Открывают средство 80 установки атмосферного давления в камере для жидкости и средство 81 установки атмосферного давления в воздушной камере, чтобы повысить каждое из давления в камере 6 для жидкости и давления в воздушной камере до атмосферного давления.
2. Перекрывают средство 80 установки атмосферного давления в камере для жидкости и средство 81 установки атмосферного давления в воздушной камере.
3. Повышают давление в канале 8 для жидкости до давления P2 или снижают до давления P4 с помощью средства 70 регулирования давления в камере для жидкости.
4. Проверяют, что давление, показываемое средством 60 измерения давления в воздушной камере, не равно или не выше P1 или не равно или не ниже P3.
Давления P1 и P3 изменяются в зависимости от форм и материалов воздушной камеры 9, камеры 6 для жидкости и деформируемой панели 20, но могут быть измерены с использованием вышеописанного способа.
На значения давлений P2 и P4 для определения повреждения деформируемой панели 20 не налагается никаких специальных ограничений, но очень большие или малые значения давлений P2 и P4 повышают нагрузку на канал 8 движения жидкости. Поэтому давление P2 находится предпочтительно в пределах от P1+10 мм рт. ст. до P1+300 мм рт. ст., более предпочтительно, от P1+10 мм рт. ст. до P1+200 мм рт. ст. и в наиболее предпочтительном варианте от P1+10 мм рт. ст. до P1+100 мм рт. ст. И давление P4 находится предпочтительно в пределах от P3-10 мм рт. ст. до P3-300 мм рт. ст., более предпочтительно, от P3-10 мм рт. ст. до P3-200 мм рт. ст. и в наиболее предпочтительном варианте от P3-10 мм рт. ст. до P3-100 мм рт. ст.
Средство 70 регулирования давления в камере для жидкости может быть любым насосом, который может подавать газ. Однако предпочтительным является шланговый насос для подачи жидкости сжатием трубки, который располагает функцией приостановки потока жидкости, при остановке насоса. Роторный шланговый насос снабжен эластичной трубкой в качестве канала подачи жидкости и вращательным стаканом, содержащим множество роликов на его внешнем периферическом участке, и выполнен в такой конфигурации, что вращение вращательного стакана вынуждает множество роликов сжимать трубку для подачи жидкости. Трубка образует дугу, имеющую центр, который является также центром вращающегося стакана, так что множество роликов вращается вокруг центра во время поворота вокруг собственных осей и тем самым сжимают трубку для подачи жидкости.
Средство 80 установки атмосферного давления в камере для жидкости и средство 81 установки атмосферного давления в воздушной камере могут представлять собой, например, зажимы, управляемые вручную скобки, клапаны с электроприводом или что-то подобное. Клапан с электроприводом содержит клапан поворотного электромагнитного типа, двухтактного типа и т.п., но можно применить любой клапан, при условии, что клапан способен перекрывать и открывать канал 8 потока жидкости или отведенную линию 52 соединительной секции 51, и на данный клапан не налагается конкретного ограничения. Кроме того, средство 81 установки атмосферного давления в воздушной камере может иметь конфигурацию, показанную на фиг.23, вместо конфигурации, содержащей отведенную линию 52 соединительной секции 51 и средство 81 установки атмосферного давления в воздушной камере. То есть можно использовать конфигурацию, в которой корпус 4 можно отсоединять от соединительной секции 51, и применять соединительное средство 55 соединительной секции 51 для соединения и разъединения корпуса 4 с соединительной секцией 51, чтобы можно было перекрывать воздушную камеру 9 и также создавать в ней давление, равное атмосферному.
Соединительное средство 55 соединительной секции 51 может быть люэровским соединителем, соединительной муфтой, трубкой типа штуцера для вставки или чем-то подобным. Соединительное средство 55 может быть любым средством, которое можно подсоединять между корпусом 4 и соединительной секцией 51 воздухонепроницаемым способом, и на данное средство не налагают конкретного ограничения. Как показано на фиг.23, соединительная секция 51 содержится в корпусе 4. Однако соединительное средство 55 соединительной секции 51 можно непосредственно соединять с корпусом 4, что не наносит ущерба эффектам настоящего изобретения, и на вышеописанную конфигурацию не налагают конкретного ограничения.
Другое средство для обнаружения повреждения деформируемой панели, которое отличается от вышеописанного средства, описано ниже со ссылкой на фиг.24.
Как показано на фиг.23, при измерении давления в канале 8 движения жидкости средством 61 измерения давления в камере для жидкости и средством 60 измерения давления в воздушной камере, в идеальном случае для датчика давления, как средство 61 измерения давления в камере для жидкости, так и средство 60 измерения давления в воздушной камере измеряют идентичные давления. Однако, фактически, когда давление в канале 8 движения жидкости повышается или снижается, деформируемая панель 20 удлиняется, и давление, измеряемое средством 60 измерения давления в воздушной камере, уменьшается на величину, которая служит для относительного удлинения.
Поэтому, как показано на фиг.24, давление, измеряемое в канале 8 движения жидкости средством 61 измерения давления в камере для жидкости, можно показать прямой линией, представленной характеристикой 90 давления, но когда то же давление измеряется средством 60 измерения давления в воздушной камере, измерение дает давление, которое меньше, чем показанное характеристикой 90 давления, и представляется характеристикой 91 давления. Следовательно, когда давление, измеренное средством 60 измерения давления в воздушной камере, равно давлению, измеренному средством 61 измерения давления в камере для жидкости, то устанавливается состояние повреждения деформируемой панели 20.
Поэтому любое повреждение деформируемой панели 20 можно обнаружить в соответствии со следующими процедурами.
1. Открывают средство 80 установки атмосферного давления в камере для жидкости и средство 81 установки атмосферного давления в воздушной камере для доведения каждого из давления в камере 6 для жидкости и давления в воздушной камере 9 до атмосферного давления.
2. Перекрывают средство 80 установки атмосферного давления в камере для жидкости и средство 81 установки атмосферного давления в воздушной камере.
3. Определяют, соответствует ли давление, измеренное средством 60 измерения давления в воздушной камере, характеристикам, которые заранее сохранены в памяти, или нет, в процессе повышения давления в канале 8 движения жидкости до давления P1 или снижения до давления P3 средством 70 регулирования давления в камере для жидкости.
Характеристика 90 давления, измеренная средством 60 измерения давления в воздушной камере, изменяется в зависимости от формы и материалов камеры 6 для жидкости и деформируемой панели 20, но может быть измерена с использованием вышеописанного способа.
Иначе говоря, после того как характеристики изменения давления в воздушной камере 9, соответствующего давлению в камере 6 для жидкости предварительно сохранены в памяти, и давления в воздушной камере 9 и камере 6 для жидкости доведены до атмосферного давления средством 81 установки атмосферного давления в воздушной камере и средством 80 установки атмосферного давления в камере для жидкости, и давление в камере 6 для жидкости повышено или снижено средством 70 регулирования давления в камере для жидкости, средство 5 обнаружения повреждения определяет, что деформируемая панель 20 повреждена, когда изменение давления в воздушной камере 9, которое соответствует изменению давления в камере 6 для жидкости, измеренного средством 61 измерения давления в камере для жидкости, отличается от сохраненной характеристики изменения давления в воздушной камере 9.
Обнаружение закрепления
Ниже, со ссылкой на чертежи, приведено описание вариантов осуществления датчика давления и способа его подсоединения в соответствии с настоящим изобретением, но настоящее изобретение не ограничено упомянутыми вариантами осуществления.
На фиг.25 схематически изображен датчик давления в соответствии с настоящим изобретением. Датчик 1 давления выполнен в конфигурации с корпусом 4, который расположен на пути в канал 8 потока жидкости и содержит камеру 6 для жидкости, содержащую воздушную камеру 9 с впускным/выпускным воздушным отверстием 50, при этом камера 6 для жидкости содержит впускное отверстие 40 потока жидкости и выпускное отверстие 41 потока жидкости, и деформируемую панель 20, которая установлена между воздушной камерой 9 и камерой 6 для жидкости для разделения воздушной камеры 9 и камеры 6 для жидкости и деформируется в зависимости от разности между давлением в воздушной камере 9 и давлением в камере 6 для жидкости; средством 60 измерения давления в воздушной камере, которое соединяется с впускным/выпускным воздушным отверстием 50 через соединительную секцию 51, которая открыта к установочной поверхности 300 и измеряет давление в камере 6 для жидкости со стороны воздушной камеры 9 через посредство деформируемой панели 20; соединительной поверхностью 300 к которой закрепляют корпус 4; и средством 210 распознавания закрепления для определения плотного контакта между корпусом 4 и установочной поверхностью 300.
Датчик 1 давления расположен на пути в канал 8 потока жидкости и измеряет давление в канале потока жидкости. Когда давление в камере 6 для жидкости изменяется, деформируемая панель 20 деформируется, и давление в воздушной камере 9 изменяется взаимосвязанно с давлением в камере для жидкости. Тем самым датчик 1 давления измеряет давление в воздушной камере 9 и преобразует значение для измерения давления в камере 6 для жидкости. В данном случае впускное/выпускное воздушное отверстие 50 корпуса 4 сообщается со средством 60 измерения давления в воздушной камере через соединительную секцию 51. Датчик 1 давления имеет такую конфигурацию, что, когда корпус 4 находится в контакте со средством 210 распознавания закрепления, соединительная секция 51 и впускное/выпускное воздушное отверстие 50 имеют между собой воздухонепроницаемое соединение.
Соединение между впускным/выпускным воздушным отверстием 50 и соединительной секцией 51 может быть люэровским соединителем, соединительной муфтой, трубкой типа штуцера для вставки или чем-то подобным. Соединение может быть любым соединением, которое может воздухонепроницаемо соединять между собой впускное/выпускное воздушное отверстие 50 и соединительную секцию 51 и поэтому на вышеупомянутое соединение не налагается никакого конкретного ограничения.
Средство 210 распознавания закрепления, показанное на фиг.25, расположено на установочной поверхности 300, но может быть расположено на корпусе 4, что не наносит ущерба вышеописанным эффектам. Однако, поскольку корпус 4 обычно является изделием одноразового применения, как излагалось выше, то расположение на нем дорогих компонентов, например средства распознавания закрепления, невыгодно с точки зрения стоимости. Поэтому средство 210 распознавания закрепления предпочтительно соединяют с установочной поверхностью 300. Средство 210 распознавания закрепления может быть любым устройством, которое может обнаруживать стыковку между корпусом 4 и установочной поверхностью 300. Например, можно применить микропереключатель и элемент с отверстием, но на них не налагают конкретного ограничения. Как показано на фиг.25, средство 210 распознавания закрепления расположено на поверхности установочной поверхности 300 и описано как находящееся в контакте с поверхностью воздушной камеры 9 корпуса 4. Однако средство 210 распознавания закрепления может находиться в любом другом месте, при условии, что не наносится ущерба вышеописанным эффектам и на расположение не налагается никакого конкретного ограничения.
Как показано на фиг.25, корпус 4 закрепляется к установочной поверхности 300 под углом 90°. Например, как показано на фиг.26, угол может быть 70°. Корпус 4 желательно крепить под углом от 70 до 90°, более предпочтительно, от 80 до 90° и, предпочтительнее всего, под углом 90°, с точки зрения технологичности корпуса 4 и установочной поверхности 300. Как показано на фиг.25, как установочная поверхность корпуса 4, так и установочная поверхность 300 являются плоскими. Однако обе поверхности могут иметь любую форму, которая допускает воздухонепроницаемое соединение впускного/выпускного воздушного отверстия 50 и соединительной секции 51, и, например, могут иметь волнообразную форму или форму в виде синусоидальной волны. В любом случае, ущерба эффектам настоящего изобретения не наносится и на форму не налагается конкретного ограничения.
Корпус 4 и установочная поверхность 300 в датчике 1 давления, показанном на фиг.25, соединяются между собой только около впускного/выпускного воздушного отверстия 50 и соединительной секции 51. Как показано на фиг.27, в более предпочтительном варианте корпус 4 снабжен крепежным приспособлением 220. Закрепление корпуса 4 крепежным приспособлением 220 позволяет измерять давление во время терапии без отделения корпуса 4 от установочной поверхности 300. На фиг.27 показано, что крепежное приспособление 220 расположено на установочной поверхности 300. Однако крепежное приспособление 220 может находиться на стороне корпуса 4, что не наносит ущерба вышеописанным эффектам, и на расположение не налагается никакого конкретного ограничения. Крепежное приспособление 220 может быть любым устройством, которое может предотвращать отделение корпуса 4 от установочной поверхности 300, и на форму данного устройства не налагается конкретного ограничения.
Как показано на фиг.25, корпус 4 и средство 60 измерения давления в воздушной камере непосредственно подсоединены к соединительной секции 51 через впускное/выпускное воздушное отверстие 50. Однако, как показано на фиг.28, впускное/выпускное воздушное отверстие 50 может быть снабжено направляющей трубкой 54, содержащей присоединительную головку 53 соединительной секции на конце данной трубки, так что часть присоединительной головки 53 соединительной секции и соединительную секцию 51 можно соединять между собой. В данном случае проблем не возникает, пока средство 210 распознавания закрепления может обнаруживать соединение между присоединительной головкой 53 соединительной секции и установочной поверхностью 300. На фиг.28 не показано, но присоединительная головка 53 соединительной секции предпочтительно закреплена крепежным приспособлением, похожим на приспособление, показанное на фиг.27. Присоединительная головка 53 соединительной секции может иметь форму, аналогичную форме впускного/выпускного воздушного отверстия 50, описанного применительно к фиг.25. В дополнение, средство 210 распознавания закрепления может находиться на присоединительной головке 53 соединительной секции, что не наносит ущерба вышеописанным эффектам.
На фиг.27 корпус 4 прикреплен к крепежному приспособлению 220 путем присоединения корпуса 4 в направлении, перпендикулярном установочной поверхности. Однако, как показано на фиг.29, даже если применяют фиксирующее средство, в котором корпус 4 вставляют в крепежное приспособление 220, имеющее крючковидную форму, и поворачивают вдоль установочной поверхности 300 для фиксации, ущерба вышеописанным эффектам не наносится и поэтому на положение не налагается никакого конкретного ограничения.
Как показано также на фиг.30, средство 210 распознавания закрепления может быть обеспечено в конце поворота корпуса 4, что не наносит ущерба вышеописанным эффектам, и на положение не налагается никакого конкретного ограничения. В данном случае, поскольку корпус 4 расположен на пути в канал 8 движения жидкости, поворот корпуса 4 требует поворота всего канала 8 движения жидкости. Из-за этого требуется затрачивать значительные ручные усилия. Поэтому, как показано на фиг.31, если корпус 4 охвачен поворотным стаканом 240, расположение, аналогичное показанному на фиг.29 и 30, можно обеспечить без поворота корпуса 4.
При использовании способов закрепления, показанных на фиг.25-31, люфт между впускным/выпускным воздушным отверстием 50 или присоединительной головкой 53 соединительной секции и соединительной секции 51 отсутствует и ошибку изготовления требуется насколько возможно минимизировать. Таким образом, как показано на фиг.32, соединительная секция 51 может содержать пружинящую секцию 250 на своем конце для обеспечения допуска на размер соединения.
Пружинящая секция 250 может быть любым устройством, которое перемещается в направлении соединения корпуса 4 и прилагает усилие к корпусу 4. Например, можно применить пружинящую секцию, использующую силу противодействия пружины, но на данную секцию не налагается никакого конкретного ограничения. В более предпочтительном варианте устанавливают подвижную направляющую 260, чтобы ограничить перемещение пружинящей секции 250 в направлении соединения корпуса 4.
В данном случае крепежное приспособление 220 и поворотный стакан 240 могут быть сформированы из синтетического полимера, металла, стекла или чего-то подобного, но, с точки зрения удобства применения, предпочтительно сформированы из жесткого материала. Кроме того, синтетический полимер, в частности термопластический полимер, предпочтителен с точки зрения стоимости изготовления, технологичности и удобства применения. Термопластический полимер содержит полиолефиновый полимер, полиамидный полимер, сложный полиэфирный полимер, полиуретановый полимер, фторполимер, силиконовый полимер и т.п., а также содержит полимер ABS (сополимер акрилонитрила, бутадиена и стирола), поливинилхлорид, поликарбонат, полистирол, полиакрилат, полиацеталь и т.п., и предпочтительно можно применять любой из перечисленных полимеров.
Пример
Ниже на примерах приведено пояснение, подтверждающее эффект, обеспечиваемый настоящим изобретением. Датчики давления, имеющие конфигурацию, показанную на фиг.1 (первый вариант осуществления) и фиг.34 (Сравнительный Пример 1), применялись для выполнения сравнительного испытания эффективности вытеснения жидкости в соответствии со следующим способом:
(1) водопроводную воду, которая окрашена в оранжево-красный свет, применяли в качестве первой жидкости, которая протекает по каналу 8 движения жидкости, и датчик 1 давления и насос подачи жидкости применяли для подачи водопроводной воды с расходом 50 мл/мин для наполнения канала 8 движения жидкости и датчика 1 давления;
(2) затем прозрачную водопроводную воду применяли в качестве второй жидкости, которая протекает по каналу 8 движения жидкости, и датчик 1 давления и насос подачи жидкости применяли для подачи водопроводной воды с тем же расходом 50 мл/мин; и
(3) измеряли период времени с момента, когда начата подача второй жидкости, до момента, пока вода в корпусе датчика 1 давления не становилась прозрачной, то есть пока вода в корпусе не заменялась прозрачной водой.
Первый вариант осуществления
Канал 8 потока жидкости обеспечивали отдельным присоединением трубок из мягкого винилхлорида, имеющих внутренний диаметр 3,3 мм, к стороне впуска и стороне выпуска датчика 1 давления и установкой перистальтического насоса в качестве питающего насоса в контур на стороне впуска. Испытание выполнялось с использованием опорной панели 10 и деформируемой панели 20, имеющей диаметр 20 мм, канала 8 движения жидкости, показанного на фиг.1, с первой соединительной панелью, имеющей высоту 10 мм, и датчиком 1 давления. Опорная панель 10, деформируемая панель 20 и соединительная панель 11 были раздельно выполнены из поликарбоната. Так как цель испытания состояла в измерении эффективности вытеснения и измерения давления не выполняли, то деформируемую панель 20 целиком сформировали из поликарбоната и на деформируемой панели не обеспечили секции, которая является деформируемой (деформируемой секции). В результате испытания, потребовалось 120 секунд для вытеснения воды из корпуса прозрачной водопроводной водой.
Сравнительный Пример 1
Напротив, в Сравнительном Примере 1 испытание, аналогичное испытанию для первого варианта осуществления, выполнили с использованием датчика давления, показанного на фиг.34, имеющего такой же размер, как в первом варианте осуществления, в котором впускное отверстие 40 потока жидкости и выпускное отверстие 41 потока жидкости расположены, по существу, в одну линию одно с другим, и в результате этого потребовалось 450 секунд на вытеснение воды из корпуса прозрачной водопроводной водой.
Результат сравнения
Вышеописанные результаты показали, что конструкция, которая приводит к тому, что жидкость, подлежащая подаче в корпус, содержащий впускное отверстие 40 потока жидкости и выпускное отверстие 41 потока жидкости, обеспеченные в соединительной панели 12, протекает по внутренней окружности соединительной панели 12, обеспечивает характерный эффект предотвращения задержки жидкости организма или медицинского раствора в корпусе.
ПРОМЫШЛЕННАЯ ПРИМЕНИМОСТЬ
Датчик давления в соответствии с настоящим изобретением почти не подвержен риску создания условий коагуляции жидкости организма и поэтому способен безопасно измерять давление в экстракорпоральном контуре циркуляции при экстракорпоральной циркуляционной терапии, во время которой кровь извлекают из тела пациента для экстракорпоральной очистки устройством обработки крови, и кровь возвращают в тело после очистки. Поэтому датчик давления в соответствии с настоящим изобретением можно полезно использовать во время экстракорпорального циркуляционного лечения. Датчик давления в соответствии с настоящим изобретением способен также измерять давление жидкости с небольшой погрешностью измерений, с исключением какого-либо контакта между жидкостью и воздухом. Таким образом, при экстракорпоральной циркуляционной терапии, во время которой кровь извлекают из тела пациента для экстракорпоральной очистки устройством обработки крови и кровь возвращают в тело после очистки, датчик давления в соответствии с настоящим изобретением может безопасно измерять давление в экстракорпоральном контуре циркуляции. Поэтому датчик давления в соответствии с настоящим изобретением полезен для применения во время экстракорпорального циркуляционного лечения.
Кроме того, датчик давления в соответствии с настоящим изобретением способен обнаруживать повреждение гибкой диафрагмы датчика давления и обеспечивает безопасность при использовании в качестве датчика давления. Следовательно, при экстракорпоральной циркулярной терапии, во время которой кровь извлекают из тела пациента для экстракорпоральной очистки устройством обработки крови и кровь возвращают в тело после очистки, датчик давления в соответствии с настоящим изобретением может безопасно измерять давление в экстракорпоральном контуре циркуляции. Поэтому датчик давления в соответствии с настоящим изобретением полезен для применения во время экстракорпорального циркуляционного лечения. Кроме того, датчик давления в соответствии с настоящим изобретением уверенно обнаруживает соединение между корпусом датчика давления и установочной поверхности. Таким образом, при экстракорпоральной циркуляционной терапии, во время которой кровь извлекают из тела пациента для экстракорпоральной очистки устройством обработки крови и кровь возвращают в тело после очистки, датчик давления в соответствии с настоящим изобретением может безопасно измерять давление в экстракорпоральном контуре циркуляции. Поэтому датчик давления в соответствии с настоящим изобретением полезен для применения во время экстракорпорального циркуляционного лечения.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Фиг.1(A) является схематичным видом спереди, и фиг.1(B) является схематичным видом сбоку, представляющими один вариант осуществления датчика давления в соответствии с настоящим изобретением.
Фиг.2(A) является схематичным видом спереди, и фиг.2(B) является схематичным видом сбоку, представляющими другой вариант осуществления датчика давления в соответствии с настоящим изобретением.
Фиг.3(A) является схематичным видом спереди, и фиг.3(B) является схематичным видом сбоку, представляющими дополнительно другой вариант осуществления датчика давления в соответствии с настоящим изобретением.
Фиг.4(A) является схематичным видом спереди, и фиг.4(B) является схематичным видом сбоку, представляющими дополнительно другой вариант осуществления датчика давления в соответствии с настоящим изобретением.
Фиг.5 является схематичным видом, представляющим дополнительно другой вариант осуществления датчика давления в соответствии с настоящим изобретением.
Фиг.6 является схематичным видом, представляющим дополнительно другой вариант осуществления датчика давления в соответствии с настоящим изобретением.
Фиг.7 является схематичным видом, представляющим дополнительно другой вариант осуществления датчика давления в соответствии с настоящим изобретением.
Фиг.8 является схематичным видом, представляющим дополнительно другой вариант осуществления датчика давления в соответствии с настоящим изобретением.
Фиг.9 является схематичным видом, представляющим дополнительно другой вариант осуществления датчика давления в соответствии с настоящим изобретением.
Фиг.10 является схематичным видом, представляющим дополнительно другой вариант осуществления датчика давления в соответствии с настоящим изобретением.
Фиг.11 является схематичным видом, представляющим дополнительно другой вариант осуществления датчика давления в соответствии с настоящим изобретением.
Фиг.12 является схематичным видом, представляющим дополнительно другой вариант осуществления датчика давления в соответствии с настоящим изобретением.
Фиг.13 является схематичным видом, представляющим дополнительно другой вариант осуществления датчика давления в соответствии с настоящим изобретением.
Фиг.14(A) является схематичным видом спереди, и фиг.14(B) является схематичным видом сбоку, представляющими дополнительно другой вариант осуществления датчика давления в соответствии с настоящим изобретением.
Фиг.15(A) является схематичным видом спереди, и фиг.15(B) является схематичным видом сбоку, представляющими дополнительно другой вариант осуществления датчика давления в соответствии с настоящим изобретением.
Фиг.16 является схематичным видом, представляющим дополнительно другой вариант осуществления датчика давления в соответствии с настоящим изобретением.
Фиг.17 является схематичным видом, представляющим дополнительно другой вариант осуществления датчика давления в соответствии с настоящим изобретением.
Фиг.18 является схематичным видом, представляющим дополнительно другой вариант осуществления датчика давления в соответствии с настоящим изобретением.
Фиг.19 является схематичным видом, представляющим дополнительно другой вариант осуществления датчика давления в соответствии с настоящим изобретением.
Фиг.20 является схематичным видом, представляющим дополнительно другой вариант осуществления датчика давления в соответствии с настоящим изобретением.
Фиг.21 является схематичным видом, представляющим дополнительно другой вариант осуществления датчика давления в соответствии с настоящим изобретением.
Фиг.22 является схематичным видом, представляющим дополнительно другой вариант осуществления датчика давления в соответствии с настоящим изобретением.
Фиг.23 является схематичным видом, представляющим дополнительно другой вариант осуществления датчика давления в соответствии с настоящим изобретением.
Фиг.24 является схематичным графиком, представляющим характеристики давления, измеряемого средством измерения давления в камере для жидкости или средством измерения давления в воздушной камере.
Фиг.25(A) является схематичным видом спереди, и фиг.25(B) является схематичным видом сбоку, представляющими другой вариант осуществления датчика давления в соответствии с настоящим изобретением.
Фиг.26(A) является схематичным видом спереди, и фиг.26(B) является схематичным видом сбоку, представляющими другой вариант осуществления датчика давления в соответствии с настоящим изобретением.
Фиг.27(A) является схематичным видом спереди, и фиг.27(B) является схематичным видом сбоку, представляющими другой вариант осуществления датчика давления в соответствии с настоящим изобретением.
Фиг.28(A) является схематичным видом спереди, и фиг.28(B) является схематичным видом сбоку, представляющими другой вариант осуществления датчика давления в соответствии с настоящим изобретением.
Фиг.29(A) является схематичным видом спереди, и фиг.29(B) является схематичным видом сбоку, представляющими другой вариант осуществления датчика давления в соответствии с настоящим изобретением.
Фиг.30(A) является схематичным видом спереди, и фиг.30(B) является схематичным видом сбоку, представляющими другой вариант осуществления датчика давления в соответствии с настоящим изобретением.
Фиг.31(A) является схематичным видом спереди, и фиг.31(B) является схематичным видом сбоку, представляющими другой вариант осуществления датчика давления в соответствии с настоящим изобретением.
Фиг.32(A) является схематичным видом спереди, и фиг.32(B) является схематичным видом сбоку, представляющими другой вариант осуществления датчика давления в соответствии с настоящим изобретением.
Фиг.33 является схематичным видом, представляющим датчик давления в соответствии с известным уровнем техники.
Фиг.34 является схематичным видом, представляющим датчик давления в соответствии с известным уровнем техники.
Фиг.35 является схематичным видом, представляющим датчик давления в соответствии с известным уровнем техники.
ОПИСАНИЕ ЦИФРОВЫХ ПОЗИЦИЙ
1 датчик давления
2 капельная камера
3 датчик давления в соответствии с известным уровнем техники
4 корпус
5 средство обнаружения повреждения для обнаружения повреждения деформируемой панели
6 камера для жидкости
7 средство измерения давления
8 канал потока жидкости
9 воздушная камера
10 опорная панель
11 первая соединительная панель
12 касательная плоскость к внутренней поверхности канала 8 потока жидкости
20 деформируемая панель
30 противолежащая панель
31 вторая соединительная панель
40 впускное отверстие потока жидкости
41 выпускное отверстие потока жидкости
45 датчик нагрузки
46 датчик деформации
50 впускное/выпускное воздушное отверстие
51 соединительная секция
52 отведенная линия соединительной секции
53 присоединительная головка соединительной секции
54 направляющая трубка
55 соединительное средство соединительной секции
60 средство измерения давления в воздушной камере
61 средство измерения давления в камере для жидкости
62 второе средство измерения давления
65 пространство
66 отражательная перегородка
70 средством регулирования давления в камере для жидкости
80 средством установки атмосферного давления в камере для жидкости
81 средство установки атмосферного давления в воздушной камере
90 характеристики давления, измеряемого средством 61 измерения давления в камере для жидкости
91 характеристики давления, измеряемого средством 60 измерения давления в воздушной камере
100 участок уплотнения
101 участок уплотнения
110 направление сжатия
130 кольцевая секция
111 направление, в котором прилагается растягивающее напряжение
120 структура поверхности участка механического уплотнения
210 средство распознавания закрепления
220 крепежное приспособление
240 поворотный стакан
250 пружинящая секция
260 подвижная направляющая
300 установочная поверхность
400 насос
401 клапан
500 патрубок