DE2923122A1

DE2923122A1 - Druckwandler

Info

Publication number: DE2923122A1
Application number: DE2923122A
Authority: DE
Inventors: Bertil Dr Hoek
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1979-06-07
Filing date: 1979-06-07
Publication date: 1980-12-18
Also published as: SE8000905L; US4297890A; JPS55166021A

Description

SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT Unser Zeichen Berlin und München VPA 79 P 5952

Druckwandler

Die Erfindung betrifft einen Druckwandler für die Erzeugung eines elektrischen Signals, das einem in einem Flüssigkeitsgefäß zu messenden Flüssigkeitsdruck entspricht, mit einer in einem Außenrohr angeordneten Meßzelle, die teilweise mit einer Flüssigkeit und im übrigen mit einem Gas füllbar ist, bei dem von der Meßzelle eine mit der Flüssigkeit ausfüllbaren Leitung wegführt, die an ihrem der Meßzelle abgewandten Ende offen und direkt mit der Flüssigkeit im Flüssigkeitsgefäß verbindbar ist, und in dem Mittel zur Erzeugung einer elektrischen Größe, die dem Gasvolumen in der Meßzelle entspricht, angeordnet sind, sowie mit einem vom Außenrohr umschlossenen Innenrohr, wobei zwischen Außen- und Innenrohr ein Kanal zum Durchtritt der Flüssigkeit freigelassen ist und wobei das Innenrohr an seinem dem Meßende des Druckwandlers abgewandten Ende geschlossen und die Meßzelle vom Innenrohr gebildet ist.

Lst 5 Rl / 28.5.1979

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Ein Druckwandler dieser Art, der ein Miniatur druckwandler ist, ist Gegenstand des Hauptpatentes (deutsche Patentanmeldung P 28 11 859.4). Dieser Druckwandler weist eine stirnseitige Rohröffnung auf, die der Öffnung der Meßzelle frontal gegenüber liegt. Nun muß aber der Druckwandler bevor er in ein Flüssigkeitsgefäß geführt wird, selbst mit Flüssigkeit gefüllt werden. Dabei kann es leicht passieren, daß der mit Flüssigkeit gefüllte Druckwandler anstößt. Beim Anstoßen des Druckwandlers tropft dann jedoch wegen der speziellen stirnseitigen Lage der Öffnung aus dieser Flüssigkeit aus. Hierdurch wird Luft, die sich in der Meßzelle befindet, an der Meßzelle ausgesaugt. Dies führt zu falschen Meßwerten. Ferner kann bei einem in einem Flüssigkeitsgefäß eingeführten Druckwandler die Öffnung leicht verstopft werden. Dies führt auch zu falschen Meßwerten. Beim Druckwandler des Hauptpatentes müssen ferner zusätzliche Anordnungen und spezielle Verfahren angewendet werden, um die Meßzelle zum Teil mit Flüssigkeit zu füllen, so daß die Lage des Meniskus zwischen Flüssigkeit und Luft in der Meßzelle festgelegt werden kann. Dies ist sehr schwierig und umständlich.

Ein v/eiterer Druckwandler, der auch ein Miniaturdruckwandler ist, ist durch die DE-OS 24 47 529 bekannt. Bei diesem Druckwandler ragt eine dünne Kapillare axial in die Meßzelle hinein und verbindet das Innenrohr, das zur Zufuhr der UbertragungsflUssigkeit dient, mit der mit dieser Flüssigkeit ausfüllbaren Leitung, die direkt mit dem Flüssigkeitsgefäß, z. B. einem Blutgefäß, verbindbar ist. Wenn der Druckwandler mit Übertragungsflüssigkeit, z. B. Kochsalzlösung, gefüllt wird, strömt diese Flüssigkeit über das Innenrohr durch die Kapillare und in die Leitung hinein, die wegen einer Öffnung des Druckwandlers an seinem freien Ende direkt mit

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dem Flüssigkeitsgefäß verbindbar ist. Wegen der Lage |

der Öffnung des Druckwandlers ist dieser Druckwandler |

mit, den gleichen Nachteilen behaftet wie der Druck- I

wandler der DE-PA 28 11 859.4. Beim Füllen des Druck- |

wandlers mit der Übertragungsflüssigkeit soll ein I

Meniskus zwischen dieser Flüssigkeit und dem Gas- t

volumen am Ende der Kapillare zwischen der Innenwand '.

des Außenrohrs und der Außenwand der Kapillare ge- \

bildet werden. Dieser Meniskus muß eine bestimmte *■

Lage in der Meßzelle haben, damit einwandfreie Meßergebnisse erzielt werden. Wenn die Kapillare, die ■ axial in die im Außenrohr liegende Meßzelle ragen soll, f etwas verbogen ist oder nicht exakt axial liegt , kann ! das zu nichtliniearen Ausschlägen führen. Der Druckwandler ist ferner aufgrund der Kapillare in seinem Aufbau kompliziert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Druckwandler der eingangs genannten Art dahingehend weiterzuentwickeln, daß er im Aufbau sehr einfach, aber dennoch störungssicher ist, so daß immer einwandfreie Messungen durchgeführt werden können.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Meßzelle mit ihrem offenen Ende einer seitlichen Öffnung in der Wandung des Außenrohres gegenüberliegt.

Wegen der seitlichen Lage der Öffnung in der Rohrwandung bleibt die Flüssigkeit im Druckwandler auch bei heftigerem Stoßen des Druckwandlers immer am Platz. Ferner besteht bei der seitlichen Lage der Öffnung nicht die Gefahr, daß die Öffnung verstopft wird. Bei einer Messung des Flüssigkeitsdruckes in einem Gefäß eines Patienten wird nicht der kinematische Druck, dJa. der Flußdruck, sondern der hydrostatische Druck, d2i. der Druck der Flüssigkeit selbst, gemessen.

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In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß im Innenrohr zwei Elektroden im seitlichen Abstand voneinander in Längsrichtung des Rohres angeordnet werden, die aus dem offenen Ende des Innenrohres herausragen und die an einer Schaltungsanordnung zur Messung des jeweiligen Widerstandes zwischen ihnen angeschlossen werden. Dadurch wird erreicht, daß bei einer Füllung des Druckwandlers mit Flüssigkeit, genau an dem freien Ende der Meßzelle ein Meniskus gebildet wird. Dies bedeutet, daß keine zusätzlichen Vorrichtungen zur Füllung des Druckwandlers vorhanden sein müssen oder spezielle Verfahren verwendet werden müssen, um eine genaue Lage des Meniskus festzulegen.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines in den Zeichnungen dargestellten, zum Blutdruckmessen dienenden Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen Druckwandler und

Fig. 2 einen Querschnitt durch den Druckwandler nach Fig. 1 nach der Linie II - II.

Die Fig. 1 zeigt, daß der Druckwandler, der ein Miniaturdruckwandler ist, ein Außenrohr 1 sowie ein vom Außenrohr umschlossenes Innenrohr 2, das eine Meßzelle bildet, aufweist. Das Außenrohr 1 ist an seinem freien Ende mittels eines Stöpsels 4 zu. Die Meßzelle 2 ist exzentrisch am Außenrohr 1 angeordnet und an dessen InneirivaüK] 3 befestigt. Die Meßzelle 2 ist an ihrem dem Stöpsel 4 des Außenrohres 1 bzw. des Druckwandlers abgewandten Ende 5 geschlossen. Die Meßzelle 2 endet außerdem im Abstand zum Stöpsel 4 des Außenrohres 1.

Die Meßzelle liegt mit ihrem offenen Ende einer Öffnung

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25 in dem Außenrohr 1 des Druckwandlers gegenüber. Zwischen dem Außenrohr 1 und der Meßzelle 2 ist ein Spalt für eine Flüssigkeitsleitung 6 freigelassen, die an einer Flüssigkeitspumpe 7 mit Kochsalzlösung angeschlossen ist. Die Flüssigkeitspumpe 7 kann ein Behälter sein, in dem Kochsalzlösung unter einem bestimmten Druck steht. Der Flüssigkeitswiderstand, d. h. der Durchmesser, der Flüssigkeitsleitung 6 ist an den gewünschten Flüssigkeitsfluß angepaßt. In der Meßzelle 2 sind zwei Elektroden 8, 9 aus Platin im Abstand in Rohrlängsrichtung angeordnet, die aus dem offenen Ende der Meßzelle 2 herausragen und an einer später näher "beschriebenen Schaltungsanordnung zur Messung des jeweiligen Widerstandes zwischen ihnen angeschlossen sind.

In Fig. 2 ist gezeigt, daß die Meßzelle 2 und die Flüssigkeitsleitung 6 in Silikongumni 10 eingebettet sind.

Wenn eine Blutdruckmessung vorgenommen werden soll, muß der Druckwandler mit Kochsalzlösung gefüllt werden, bevor er direkt am Meßbereich, z. B. in einem Blutgefäß, appliziert wird. Es strömt Kochsalzlösung von der Flüssigkeitspumpe 7 über die Flüssigkeitsleitung in den Raum 11 hinein und drückt die im Druckwandler vorhandene Luft über die Öffnung 25 in die Atmosphäre hinaus. Aufgrund der kleinen Dimensionen des Druckwandlers strömt die Kochsalzlösung, abhängig vom Druck der Flüssigkeitspumpe, nicht in die Atmosphäre hinaus, sondern füllt den Raum 11 im Außenrohr 1. Aufgrund der Ausbildung und Lage der Meßzelle 2 wird die darin befindliche Luft nicht entfernt. Es bildet sich etwa 0,01 mm von dem freien Ende der Meßzelle in der Meßzelle 2 ein Meniskus 12.

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Der Druckwandler wird nun für eine Blutdruckmessung in ein Blutgefäß eines Patienten hineingeführt, wobei sich das in der Meßzelle 2 eingeschlossene Gasvolumen 14 ändert. Dadurch, daß die Elektroden 8, 9 aus der Meßzelle herausragen, braucht die Lage des Meniskus 12 nicht verändert werden. Das jeweilige Gasvolumen entspricht dem Druck der Kochsalzlösung und damit dem zu messenden Druck und wird in ein elektrisches Signal über die Elektroden 8, 9 umgewandelt. 10

Der Widerstand zwischen den Elektroden 8, 9 ist von der Lage des Meniskus 12, der das Luftvolumen 8 begrenzt, abhängig. Dieser Widerstand beeinflußt die Frequenz eines Oszillators 15- Beim Verbinden des Druckwandlers bzw. der Elektroden 8, 9 mit der Sekundärwicklung eines Transformators 16 des Oszillators 15 wird eine vollständige galvanische Isolierung zwischen dem Druckwandler und dem Oszillator 15 erhalten, was aus Sicherheitsgründen wünschenswert ist. Ein Oszillator dieser Art ist z. B. in der Literaturstelle "Operational Amplifiers", Seite 370, Mc-Graw-Hill, New York, 1971, beschrieben. Der Oszillator 15 ist über die Verbindung 17 mit einem Gerät 18 zum Umwandeln der Frequenz in eine entsprechende Spannung verbunden. Das Gerät 18 ist seinerseits über die Verbindung 19 mit einem Verstärker 22 zum Verstärken der Signale vom Gerät 18 verbunden. Der Verstärker 22 ist wiederum über die Verbindung 23 mit einem Aufzeichnungsgerät 24 zum Aufzeichnen der Meßergebnisse verbunden. 30

Die Dimensionen des Druckwandlers können sehr klein gehalten werden. Bei einem Ausführungsbeispiel war der äußere Druchmesser 0,9 mm und die Länge 4 mm.

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Dadurch, daß die Öffnung 25 des Druckwandlers seitlich ii

in dem Außenrohr 1 angeordnet ist, kann eine einwand- |

freie Druckmessung vorgenommen werden, ohne daß die |

Gefahr besteht, daß die Öffnung während der Messung |

verstopft wird. $

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15 I

20 ]

Claims

I - 1 - VPA 79 P 5952 BRD

ί Patentansprüche

^! ( 1 J Druckwandler für die Erzeugung eines elektrischen

:\ Signals, das einem in einem Flüssigkeitsgefäß zu

;! 5 messenden Flüssigkeitsdruck entspricht, mit einer

in einem Außenrohr angeordneten Meßzelle, die ,teil-

\ weise mit einer Flüssigkeit und im übrigen mit einem

I Gas füllbar ist, bei dem von der Meßzelle eine mit

■ der Flüssigkeit ausfüllbare Leitung wegführt, die an

■[ 10 ihrem der Meßzelle abgewandten Ende offen und direkt

:« mit der Flüssigkeit im Flüssigkeitsgefäß verbindbar

£ ist und in dem Mittel zur Erzeugung einer elektrischen

f Größe, die dem Gasvolumen in der Meßzelle entspricht,

yj angeordnet sind, sowie mit einem vom Außenrohr um-

h 15 schlossenen Innenrohr, wobei zwischen Außen- und Innen-

: rohr ein Kanal zum Durchtritt der Flüssigkeit frei-

J gelassen istmdwcbei das Innenrohr an seinem dem Meßende

■; des Druckwandlers abgewandten Ende geschlossen ist

und die Meßzelle vom Innenrohr gebildet ist ge-20 maß Hauptpatent (Patentanmeldung 28 11 859.4), d a -

i durch gekennzeichnet, daß die

Meßzelle (2) mit ihrem offenen Ende einer seitlichen Öffnung (25) in der Wandung des Außenrohres (1) gegen-

; überliegt.

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2. Druckwandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß in der Meßzelle (2) zwei Elektroden (8, 9) im seitlichen Abstand voneinander in Rohrlängsrichtung angeordnet sind, die aus 30 dem offenen Ende des Innenrohrs herausragen und die

an einer Schaltungsanordnung zur Messung des jeweiligen Widerstandes zwischen ihnen angeschlossen sind.

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