DE10329159A1

DE10329159A1 - Method for determining the pressure in a fluid potentially contaminated with protein, disposable load cell and converter

Info

Publication number: DE10329159A1
Application number: DE2003129159
Authority: DE
Inventors: Ralf Jauster; Harald Pauls; Paul Willi Coenen
Original assignee: BYTEC HARD und SOFTWAREENTWICK; BYTEC HARD- und SOFTWAREENTWICKLUNGEN GmbH
Current assignee: BYTEC HARD und SOFTWAREENTWICK; BYTEC HARD- und SOFTWAREENTWICKLUNGEN GmbH
Priority date: 2003-06-27
Filing date: 2003-06-27
Publication date: 2005-01-27
Also published as: WO2005003710A3; WO2005003710A2

Abstract

Offenbart ist ein Verfahren zur Bestimmung des Drucks in einem potenziell mit Eiweißstoffen kontaminierten Fluid, das durch eine in einem Gehäuse (3) einer Einweg-Messdose (1) ausgebildete druckdichte Kammer (4) geleitet wird, wobei eine Wandung der Kammer (4) eine flexible Membran (7) aufweist, deren Randbereich (8) eine Bezugsebene (30) definiert und mit dem Gehäuse (3) fest verbunden ist und die bei einer Änderung des Drucks des Fluids in der Kammer (4) eine Auslenkung senkrecht zu der Bezugsebene (30) erfährt, und wobei mittels einer Messeinrichtung (24) an der Membran (7) eine Messgröße gemessen und in einer Auswertevorrichtung unter Verwendung der Messgröße der Druck des Fluids in der Kammer (4) bestimmt wird. DOLLAR A Um bei Verwendung einer Einweg-Messdose (1) den konstruktiven und apparativen Aufwand der Messung zu minimieren, die Durchführung der Druckmessung zu vereinfachen und damit Kosten einzusparen, darüber hinaus eine zwischen Über- und Unterdruck übergangslose Messung zu ermöglichen, wird vorgeschlagen, dass mittels der Messeinrichtung (24) ein Abstand einer Messstelle (29) an der Membran (7) von einem gegenüber dem Gehäuse (3) festen Bezugspunkt gemessen wird. DOLLAR A Zur Ausführung der Erfindung wird eine Einweg-Messdose (1) vorgeschlagen, deren Membran (7) aus einem Metallblech besteht. Vorgeschlagen wird auch ein Umsetzer, wobei mittels der Messeinrichtung (24) die Auslenkung der Membran als Wegsignal messbar ist.Disclosed is a method for determining the pressure in a potentially contaminated with proteins fluid, which is passed through a in a housing (3) of a disposable load cell (1) formed pressure-tight chamber (4), wherein a wall of the chamber (4) flexible membrane (7), whose edge region (8) defines a reference plane (30) and is fixedly connected to the housing (3) and which, when the pressure of the fluid in the chamber (4) changes, is deflected perpendicular to the reference plane (Fig. 30), and wherein a measured variable is measured by means of a measuring device (24) on the membrane (7) and the pressure of the fluid in the chamber (4) is determined in an evaluation device using the measured variable. DOLLAR A To use a disposable load cell (1) to minimize the design and apparatus complexity of the measurement, to simplify the implementation of pressure measurement and thus save costs, in addition to allow a transition between positive and negative pressure measurement, it is proposed that by means of the measuring device (24) a distance of a measuring point (29) on the membrane (7) from a relative to the housing (3) fixed reference point is measured. DOLLAR A For the execution of the invention, a disposable load cell (1) is proposed, the membrane (7) consists of a metal sheet. Also proposed is a converter, wherein by means of the measuring device (24), the deflection of the membrane is measured as a path signal.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung des Drucks in einem potenziell mit Eiweißstoffen kontaminierten Fluid, das durch eine in einem Gehäuse einer Einweg-Messdose ausgebildete druckdichte Kammer geleitet wird, wobei eine Wandung der Kammer eine flexible Membran aufweist, deren Randbereich eine Bezugsebene definiert und mit dem Gehäuse fest verbunden ist und die bei einer Änderung des Drucks des Fluids in der Kammer eine Auslenkung senkrecht zu der Bezugsebene erfährt, und wobei mittels einer Messeinrichtung an der Membran eine Messgröße gemessen und in einer Auswertevorrichtung unter Verwendung der Messgröße der Druck des Fluids in der Kammer bestimmt wird.The The invention relates to a method for determining the pressure in a potentially with proteins contaminated fluid passing through a housing in a One-way load cell trained pressure-tight chamber is passed, taking a wall of the chamber has a flexible membrane whose edge region a reference plane is defined and fixedly connected to the housing and the case of a change the pressure of the fluid in the chamber a deflection perpendicular to the reference plane learns, and wherein measured by means of a measuring device on the membrane, a measured variable and in an evaluation device using the measured quantity of pressure the fluid in the chamber is determined.

Derartige Verfahren zur Bestimmung des Drucks kommen in verschiedenen Ausprägungen im Rahmen medizinischer Behandlungen zum Einsatz. Im Rahmen solcher Behandlungen muss häufig eine Flüssigkeit (sei es eine körpereigene Flüssigkeit wie Blut, eine Spülflüssigkeit oder ein Gemisch im Rahmen einer Infusion oder einer Transfusion) oder ein Gas (wie Atemluft oder einer ihrer Bestandteile) gegebenen Falls versetzt mit Medikamenten kontrolliert zu- oder abgeführt werden, die mit Eiweißstoffen befrachtet sein kann. Geräte oder Bauelemente, deren Oberflächen mit derart potenziell kontaminierten Fluiden in Kontakt gekommen sein könnten, erfordern nicht selten – zur Vermeidung oder Übertragung von Infektionen – aufwändige Reinigung und Desinfektion bis hin zur Sterilisierung, um erneut einsetzbar zu sein. Um den teils erheblichen Aufwand solcher Reinigungsprozeduren an Personal, speziellen Geräten und Hilfsstoffen zu vermeiden, werden im medizinischen Bereich nicht selten Einweg-Elemente eingesetzt, die gebrauchsfertig und steril angeliefert und nach einmaligem Gebrauch entsorgt werden.such Methods for determining the pressure come in various forms in the frame medical treatments are used. As part of such treatments has to be frequent a liquid (be it a body's own liquid like blood, a flushing fluid or a mixture as part of an infusion or a transfusion) or a gas (such as breathing air or one of its components) given If added with medication controlled supply or discharge, those with proteins can be freighted. equipment or components whose surfaces come into contact with such potentially contaminated fluids could be not infrequently require - to Avoidance or transmission of infections - time-consuming cleaning and disinfection through to sterilization to re-use to be. To the sometimes considerable expense of such cleaning procedures to staff, special equipment and To avoid excipients are not in the medical field Rare disposable elements used, ready to use and sterile be delivered and disposed of after a single use.

In diesem Kontext ist eine Vielzahl von Einweg-Messdosen – sogenannten „disposable domes" – bekannt, die in einem Gehäuse eine druckdichte Kammer mit einer flexiblen Membran aufweisen. Derartige Einweg-Messdosen werden in eine Leitung derart eingesetzt, dass das kontaminierte Fluid durch die Kammer fließt, wobei eine Druckänderung in dem Fluid auf der äußeren Seite der flexiblen Membran messbar ist. Die flexible Membran in bekannten Einweg-Messdosen besteht aus möglichst elastischem Kunststoffmaterial, das eine verlustfreie Übertragung der Druckänderung sicher stellen soll. Die äußere Seite der flexiblen Membran liegt beispielsweise flächig an einer zweiten Membran an, hinter der wiederum in einer druckdichten Messkammer ein Druckmedium die Druckänderung zu einem Drucksensor weiterleitet. Die auf den Drucksensor wirkende Kraft wird dann in ein elektrisches Signal umgesetzt (p-u transducer) und in einer Auswertevorrichtung dargestellt oder als Stell- oder Regelgröße weiter verarbeitet.In In this context, a variety of disposable measuring sockets - so-called "disposable domes "- known, in a housing have a pressure-tight chamber with a flexible membrane. such Disposable load cells are inserted into a line such that the contaminated fluid flows through the chamber, with a pressure change in the fluid on the outer side the flexible membrane is measurable. The flexible membrane in known Disposable measuring cells are made as possible elastic plastic material, which provides a lossless transfer of pressure change should make sure. The outer side the flexible membrane lies, for example, flat on a second membrane behind, in turn, in a pressure-tight measuring chamber, a pressure medium the pressure change forwards to a pressure sensor. The pressure acting on the pressure sensor Force is then converted into an electrical signal (p-u transducer) and displayed in an evaluation or as Stell- or Control variable continues processed.

Derartige Verfahren sind typischer Weise ausschließlich zur Messung von Überdrücken (oder „positiven Drücken") geeignet, da das elektrische Ausgangssignal des Drucksensors im drucklosen Zustand – also beim Übergang vom Überdruck in den Unterdruck – sich nicht stetig ändert.such Methods are typically used exclusively for measuring overpressures (or "positive Press "), since the electrical output signal of the pressure sensor in the unpressurized state - ie at the transition from overpressure in the vacuum - yourself does not change constantly.

In der US 2002/0028155 A1 wird beispielsweise für die Blutwäsche eine Einweg-Messdose für ein System mit Blut führenden Leitungen vorgeschlagen, wobei an der äußeren Seite der Membran lösbar ein Verbindungsmittel – die Ausführungsbeispiele zeigen beispielhaft einen Stempel – eine Verbindung mit einer Druckmesseinrichtung herstellt. Die vorgeschlagene Druckweiterleitung durch ein festes Verbindungsmittel ermöglicht gegenüber der bekannten Verwendung eines Fluids eine deutlich exaktere, insbesondere zeitnahe Messung von Druckänderungen im Blut.In US 2002/0028155 A1, for example, for the blood washing a disposable load cell for a system with blood Leads proposed, wherein releasably on the outer side of the membrane Lanyards - the Embodiments show exemplarily a stamp - a Connects with a pressure measuring device manufactures. The proposed Print forwarding by a fixed connection means allows against the known use of a fluid a much more precise, in particular timely measurement of pressure changes in the Blood.

Ähnliche – wenn auch ungleich kleinere – Druckmesssysteme werden bei Kataraktoperationen am menschlichen Auge eingesetzt, während die getrübte Humanlinse aus dem umgebenden Kapselsack entfernt wird. Der Operateur saugt hierbei die Bruchstücke der zerstörten Humanlinse mittels eines Werkzeuges ab und führt gleichzeitig eine Spülflüssigkeit zu. Beide Funktionen – Absaugen und Zuführen – müssen exakt aufeinander abgestimmt werden, um einerseits ein Zusammenfallen des Kapselsacks, andererseits einen Überdruck in dem Kapselsack und damit eine Schädigung des Auges zu vermeiden. Zur Regelung der jeweiligen Drücke wird dazu beispielsweise in der Absaugleitung der Druck der kontaminierten Flüssigkeit gemessen. Die hier verwendeten Einweg-Messdosen müssen eine hochsensible Druckmessung sicherstellen, um durch Eingriff in die Stellgröße den Druck möglichst im jeweils optimalen Bereich halten zu können.Similar - though much smaller - pressure measuring systems are used in cataract surgery on the human eye, while the clouded Human lens is removed from the surrounding capsular bag. The surgeon sucks the fragments the destroyed one Human lens by means of a tool and simultaneously performs a rinsing fluid to. Both functions - suction and feeding - have to be exact on the one hand a coincidence the capsular bag, on the other hand, an overpressure in the capsular bag and thus injury to avoid the eye. To control the respective pressures is For example, in the suction line, the pressure of the contaminated liquid measured. The disposable measuring boxes used here must have a Ensure highly sensitive pressure measurement, by engaging in the Manipulated variable the pressure preferably to be able to hold in the optimum range.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Druckmessverfahren vorzuschlagen, das bei Verwendung einer Einweg-Messdose den konstruktiven und apparativen Aufwand der Messung minimiert, die Durchführung der Druckmessung vereinfacht und damit Kosten einsparen hilft. Darüber hinaus soll das vorzuschlagende Verfahren ein auch im drucklosen Zustand stetiges Ausgangssignal aufweisen und damit eine zwischen Über- und Unterdruck übergangslose Messung ermöglichen – bis hin zum absoluten Vakuum.Of the Invention has for its object to propose a pressure measuring method when using a disposable load cell the constructive and apparatus Minimized effort of the measurement, the implementation of the pressure measurement simplified and thereby save costs. In addition, the proposed Method a steady output signal even in the pressureless state have and thus a transition between positive and negative pressure Allow measurement - all the way to the absolute vacuum.

Lösungsolution

Ausgehend von den bekannten Verfahren wird die Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass mittels der Messeinrichtung ein Abstand einer Messstelle an der Membran von einem gegenüber dem Gehäuse festen Bezugspunkt gemessen wird. Allein die Definition einer Messstelle an der Membran und die Messung unmittelbar an dieser Messstelle vermindert den konstruktiven und apparativen Aufwand gegenüber der Verwendung der bekannten Einweg-Messdosen, da kein Verbindungselement mehr erforderlich ist.Starting from the known methods, the object is achieved according to the invention, in that a distance of a measuring point on the membrane from a fixed reference point relative to the housing is measured by means of the measuring device. Just the definition of a measuring point on the membrane and the measurement directly at this measuring point reduces the constructive and equipment expense compared to the use of the known disposable measuring boxes, since no more connecting element is required.

Ein Abstand als Messgröße lässt sich ohne großen apparativen Aufwand, weitgehend sogar unter Verwendung von Normbauteilen messen. An nahezu jeder beliebigen Stelle der Membran – abgesehen von dem mit dem Gehäuse fest verbundenen Randbereich der Membran – kann prinzipiell eine erfindungsgemäße Messstelle definiert werden, an der sich als Messgröße ein Abstand zu einem gehäusefesten Bezugspunkt mit dem Druck des Fluids ändert.One Distance as a measure can be without big ones expenditure on equipment, largely even using standard components measure up. At almost any point of the membrane - apart from the one with the case firmly connected edge region of the membrane - can in principle a measuring point according to the invention be defined, at which a distance to a housing fixed as a measured variable Reference point changes with the pressure of the fluid.

Weiterhin wird die Aufgabe auch ausgehend von der bekannten Einweg-Messdose erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Membran aus einem Metallblech besteht, weil dessen Elastizitätsmodul im verwendeten Druckmessbereich einer geringe Hysterese aufweist. Gegenüber den bekannten Einweg-Messdosen mit Elastomermembran ist zwar die Druckweiterleitung durch eine Metallmembran durch die höhere Materialsteifigkeit erschwert, die Verformung unter Druck lässt sich aber sehr viel besser mit einer Druckänderung in dem Fluid korrelieren. Die Messung mittels Elastomermembran ist demgegenüber fehlerträchtiger, indirekter und ungenauer und ermöglicht nicht die gewünschte präzise „Sprungantwort" auf Druckänderungen.Farther The task is also based on the well-known disposable load cell according to the invention thereby solved, that the membrane consists of a metal sheet, because its modulus of elasticity has low hysteresis in the pressure measuring range used. Across from Although the well-known disposable load cells with elastomeric membrane is the pressure transfer impeded by the higher material stiffness due to a metal diaphragm, the deformation is under pressure but correlate much better with a pressure change in the fluid. In contrast, the measurement by means of elastomeric membrane is more error prone, indirect and inaccurate and allows not the desired one precise "step response" to pressure changes.

Die Verwendung einer Metallmembran ermöglicht so eine sehr sensible Messung des Drucks in dem Fluid, wenn als Messgröße ein Abstand einer Messstelle auf der Membran zu einem gehäusefesten Bezugspunkt gemessen wird.The Using a metal membrane allows for a very sensitive Measurement of the pressure in the fluid, if as measurement a distance of a measuring point on the membrane to a housing Reference point is measured.

Die Verwendung einer Membran aus Metall und die Lagemessung eines Messpunktes unmittelbar auf der Oberfläche dieser Membran ermöglicht darüber hinaus den Einsatz mechanischer Messtaster oder anderer Lagemesselemente. Denkbar sind neben mechanischen beispielsweise auch optisch (Interferometrie, Intensität, Trinangulation, cromatographisch), magnetisch, elektrostatisch, kapazitiv oder induktiv wirkende Elemente, sowie Elemente zur Messung von Wirbelströmen, Dämpfungen oder auf Ultraschallbasis.The Use of a membrane made of metal and the position measurement of a measuring point directly on the surface This membrane also allows the use of mechanical probes or other position measuring elements. Conceivable are, in addition to mechanical, for example, also optically (interferometry, Intensity, Trinangulation, cromatographic), magnetic, electrostatic, Capacitive or inductive elements, as well as elements for measurement of eddy currents, losses or on ultrasound basis.

Derartige Bauteile sind in vielfacher Ausführung als vergleichsweise preisgünstiger Massenartikel am Markt verfügbar. Gegenüber den bislang bekannten Ausführungen mit speziell ausgebildeten Druckkammern, Druckmedien oder Verbindungsmitteln wird durch die Verwendung eines mechanischen Messtasters oder eines optischen Lagemesselements der konstruktive Aufwand für die primäre Messung signifikant reduziert.such Components are in multiple design as comparatively cheaper Mass products available on the market. Across from the previously known versions with specially designed pressure chambers, pressure media or lanyards is achieved by the use of a mechanical probe or a optical Lagemesselements the design effort for the primary measurement significantly reduced.

Besonders geeignet zur Herstellung der Membran erweisen sich Bleche aus einer handelsüblichen Cu-Be-Legierung. Eine derartige Membran weist durch die geringen inneren Spannungen des Werkstoffs geringe Schwankungen der Materialeigenschaften in der Fertigung und im Betrieb eine besonders gute Temperaturkonstanz der Federkonstante bei gleichzeitig hoher Elastizität auf. Grundsätzlich ist auch die Verwendung anderer Metalle denkbar. Insbesondere kann zur preisgünstigen Realisierung biokompatibler Oberflächen bei geringeren Anforderungen an die Federeigenschaften der Membran auch Edelstahl zum Einsatz kommen.Especially suitable for the preparation of the membrane turn out to be a sheet commercial Cu-Be alloy. Such a membrane has the low internal stresses of the material small variations in material properties in production and in operation a particularly good temperature stability the spring constant at the same time high elasticity. Basically also the use of other metals conceivable. In particular, the cheapest Realization of biocompatible surfaces with lower requirements Stainless steel is also used for the spring properties of the membrane come.

Vorzugsweise weist das Gehäuse einer solchen Einweg-Messdose einen an dem Randbereich vorstehenden Zentrierkonus auf, mittels dessen die Messeinrichtung gegenüber der Membran zentrierbar ist. Ein solcher Zentrierkonus stellt eine besonders einfache und dabei wirkungsvolle Möglichkeit dar, die Messeinrichtung in eine definierten Lage gegenüber der Membran – und damit gegenüber der vorgesehenen Messstelle zu bringen und sie in dieser Lage zu halten.Preferably shows the case Such a disposable load cell a projecting at the edge region Centering cone, by means of which the measuring device against the Membrane is centered. Such a centering cone is a special simple and effective way, the measuring device in a defined position opposite the membrane - and with it to bring the intended measuring point and they in this situation too hold.

Die Aufgabe wird darüber hinaus ausgehend von den bekannten Umsetzern, die mit Einweg-Messdosen einsetzbar sind, erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass mittels der Messeinrichtung die Auslenkung der Membran messbar ist.The Task is about it In addition, starting from the known converters that can be used with disposable measuring boxes are, according to the invention thereby solved, that by means of the measuring device, the deflection of the membrane measurable is.

Vorzugsweise ist die Messeinrichtung ein mechanischer Messtaster, der eine Membran einer Einweg-Messdose, die an der Auswertevorrichtung angebracht ist, in einer Messstelle mit einem Messbolzen berührt, wobei der Messbolzen in dem Messtaster senkrecht zu der Bezugsebene auslenkbar und eine Auslenkung des Messbolzens gegenüber einer Bezugslage als Messgröße messbar ist.Preferably the measuring device is a mechanical probe, which is a membrane a disposable load cell attached to the evaluation device is, in a measuring point touched with a measuring pin, wherein the measuring pin in the probe perpendicular to the reference plane and deflected a deflection of the measuring bolt relative to a reference position as a measurable measurable is.

Durch die Verwendung eines mechanischen Messtasters in Kombination mit der im Einwegteil enthaltenen Membran wird einerseits der konstruktive Aufwand zur Messung des Druckes in dem Fluid signifikant reduziert. Andererseits kann auch die Fehlertoleranz beim Zusammenbau der Einweg-Messdose mit einer Auswertevorrichtung mit Messtaster erhöht werden, indem die Auswertevorrichtung vor Beginn der Inbetriebnahme auf den jeweiligen Auslenkungszustand des Messbolzens kalibriert und durch den Handhabungsablauf der Nullpunktabgleich automatisiert wird.By the use of a mechanical probe in combination with the membrane contained in the disposable part on the one hand the constructive Cost of measuring the pressure in the fluid significantly reduced. On the other hand, the fault tolerance in assembling the disposable load cell can be increased with an evaluation device with probe by the evaluation device before starting up to the respective deflection state calibrated by the measuring bolt and by the handling procedure of the zero point adjustment is automated.

Bevorzugt ist in einer solchen Auswertevorrichtung der Messbolzen in dem Messtaster federbelastet auf die Messstelle führbar. Der Messbolzen kann dann Membranauslenkungen in beiden Richtungen folgen und so positive wie negative Drücke bis hin zu absolutem Vakuum messen. Wenn der Messbolzen durch die Feder auch über die drucklose Position – in der der Messbolzen bei korrekter Montage der Einweg-Messdose an der Messstelle der Membran anliegt – hinaus aus dem Gehäuse des Messtasters heraus führbar ist, ermöglicht dieser auch eine besonders einfache Kontrolle der Montage des Einwegteils:
Bei eventueller Fehlmontage durch möglicherweise unkorrekte Handhabung des Doms würde die drucklose Membran dann einen zu großen Abstand von dem Messtaster aufweisen, so dass im montierten Zustand der Messbolzen noch über den Akzeptanzbereich hinaus ausgelenkt wäre. Die Fehlmontage kann dann an der Messanzeige unmittelbar und handhabungsnah erkannt werden.Preferably, in such an evaluation device of the measuring pin in the probe spring-loaded on the measuring point feasible. The measuring bolt can then follow membrane deflections in both directions and measure positive as well as negative pressures up to absolute vacuum. If the measuring pin can also be guided out of the housing of the probe by the spring, even beyond the unpressurised position - in which the measuring pin lies when the disposable load cell is correctly mounted on the measuring point of the probe - this also allows a particularly simple control of the installation of the probe disposable part:
In case of incorrect assembly due to possibly incorrect handling of the dome then the non-pressurized membrane would have too large a distance from the probe, so that would be deflected in the assembled state of the measuring bolt beyond the acceptance range. The incorrect assembly can then be recognized directly on the measurement display and close to the handling.

Die Aufgabe wird alternativ ausgehend von den bekannten Auswertevorrichtungen, die mit Einweg-Messdosen einsetzbar sind, erfindungsgemäß auch dadurch gelöst, dass die Messeinrichtung ein optisches Lagemesselement ist, mittels dessen eine Auslenkung einer Membran einer Einweg-Messdose, die an der Auswertevorrichtung angebracht ist, senkrecht zu der Bezugsebene gegenüber einer Bezugslage an einer Messstelle der Membran als Messgröße messbar ist.The The object is alternatively based on the known evaluation devices, which can be used with disposable load cells, according to the invention also characterized solved, that the measuring device is an optical position measuring element, by means of a deflection of a membrane of a disposable load cell, the attached to the evaluation device, perpendicular to the reference plane across from a reference position at a measuring point of the membrane as a measurable measurable is.

Diese erfindungsgemäße Gestaltung einer Auswertevorrichtung weist im Wesentlichen dieselben Vorteile wie die weiter oben beschriebene Variante mit mechanischem Messtaster auf. Darüber hinaus ist diese erfindungsgemäße Auswertevorrichtung weniger anfällig für Verschleiß, da die Messeinrichtung keine bewegten Teile aufweist.These inventive design An evaluation device has substantially the same advantages like the variant described above with mechanical probe on. About that In addition, this evaluation device according to the invention less vulnerable for wear, since the Measuring device has no moving parts.

Eine erfindungsgemäße Auswertevorrichtung weist vorzugsweise ein Halterungselement auf, mit dem die Messeinrichtung fest verbunden ist und das in einer Anlagefläche im Randbereich der Membran anliegt. So wird die Messeinrichtung bei Montage einer Einweg-Messdose wirksam in eine genau definierte Position gegenüber der Bezugsebene geführt und in dieser Position mitgeführt.A Inventive evaluation device preferably has a support member with which the measuring device is firmly connected and that in a contact surface in the edge region of the membrane is applied. This is how the measuring device becomes when mounting a disposable load cell effectively guided in a well-defined position relative to the reference plane and carried in this position.

Besonders bevorzugt wird in einer solchen Auswertevorrichtung das Halterungselement in dem Umsetzer senkrecht zu der Bezugsebene und auf die Anlagefläche gerichtet federbelastet geführt. Auf diese Weise wird die Fehlertoleranz bei der Montage einer Einweg-Messdose erhöht, weil die Messeinrichtung (in Grenzen) unabhängig von der Lage des Gehäuses der Einweg-Messdose an der Auswertevorrichtung immer in die korrekte Position gegenüber der Membran geführt wird.Especially in such an evaluation device, the support element is preferred directed in the converter perpendicular to the reference plane and on the contact surface spring-loaded guided. In this way, the fault tolerance in the assembly of a disposable load cell elevated, because the measuring device (in limits) regardless of the location of the housing Disposable load cell on the evaluation device always in the correct Position opposite the Membrane guided becomes.

Ausführungsbeispielembodiment

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels erläutert. Es zeigenThe Invention will be explained below with reference to an embodiment. It demonstrate

1a einen Schnitt durch einen erfindungsgemäßen Umsetzer mit einer erfindungsgemäßen Einweg-Messdose, 1a a section through a converter according to the invention with a disposable load cell according to the invention,

1b dieselben ungeschnitten, 1b the same uncut,

2 eine Ansicht der erfindungsgemäßen Einweg-Messdose, 2 a view of the disposable load cell according to the invention,

3a eine Draufsicht auf die Membran dieser Einweg-Messdose und 3a a plan view of the membrane of this disposable load cell and

3b einen Schnitt dieser Membran. 3b a section of this membrane.

Die 1a und 1b zeigen eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Einweg-Messdose 1, die an einem Umsetzer 2 gehaltert ist, der wiederum an einer nicht weiter dargestellten Auswertevorrichtung angeschlossen ist. Die Einweg-Messdose 1 ist in einer weiteren Ansicht in 2 dargestellt.The 1a and 1b show a side view of a disposable load cell according to the invention 1 that is connected to a converter 2 is held, which in turn is connected to an evaluation device not shown. The disposable load cell 1 is in another view in 2 shown.

Die Einweg-Messdose 1 weist ein im Wesentlichen kreisscheibenförmiges Gehäuse 3 auf, in dem eine druckdichte Kammer 4 ausgebildet ist. Von einem an dem Gehäuse 3 ausgebildeten Zulaufanschluss 5 zu einem gleichfalls an dem Gehäuse 3 ausgebildeten Ablaufanschluss 6, an denen nicht weiter dargestellte Schlauchleitungen anschließbar sind, ist ein gleichfalls nicht dargestelltes Fluid durch die Kammer 4 leitbar.The disposable load cell 1 has a substantially circular disk-shaped housing 3 in which a pressure-tight chamber 4 is trained. From one to the case 3 trained inlet connection 5 to a likewise on the housing 3 trained drain connection 6 , to which hose lines not shown are connected, is also not shown fluid through the chamber 4 be conducted.

Die erfindungsgemäße Einweg-Messdose 1 weist eine (in 2 nicht dargestellte) flexible Membran 7 auf, die in ihrem umlaufenden Randbereich 8 mit dem Gehäuse 3 verklebt ist. Die Membran 7 besteht aus einem Cu-Be-Blech von 0,09 mm Dicke. Die Membran 7 ist durch Bedampfung mit einem handelsüblichen Polymer biokompatibel. Über die Federkonstante der Membran 7 wird eine Änderung des anliegenden Druck eines Fluids hochpräzise in eine Lageänderung umgesetzt.The disposable load cell according to the invention 1 has a (in 2 not shown) flexible membrane 7 on that in their peripheral edge area 8th with the housing 3 is glued. The membrane 7 consists of a Cu-Be sheet of 0.09 mm thickness. The membrane 7 is biocompatible by vapor deposition with a commercially available polymer. About the spring constant of the membrane 7 a change in the applied pressure of a fluid is converted into a change of position with high precision.

Die Kammer 4 der Einweg-Messdose 1 ist hinter der Membran 7 C-förmig zu einem Kanal 9 erweitert, der im montierten Zustand der Einweg-Messdose 1 (wie in den 1a und 1b dargestellt) in Richtung 10 der Gravitation unterhalb des Zulaufanschlusses 5 und des Ablaufanschlusses 6 verläuft. In diesem Kanal 9 ist gegenüber der übrigen Kammer 4 die Strömungsgeschwindigkeit des Fluids erhöht, so dass aufgrund der Gravitation abgelagerte Sedimente aus diesem Bereich wirksam ausgespült werden.The chamber 4 the disposable load cell 1 is behind the membrane 7 C-shaped to a canal 9 extended, the mounted state of the disposable load cell 1 (as in the 1a and 1b shown) in the direction 10 Gravity below the inlet connection 5 and the drain connection 6 runs. In this channel 9 is opposite the rest of the chamber 4 increases the flow rate of the fluid, so that due to gravity deposited sediments from this area are effectively flushed out.

Das Gehäuse 3 der Einweg-Messdose 1 weist einen um die Membran 7 verlaufenden Zentrierkonus 11 auf, an dem radial vorstehend zwei Nasen 12, 13 angebracht sind, die im montierten Zustand der Einweg-Messdose 1 in Richtung 10 der Gravitation oberhalb und unterhalb der Membran 7 angebracht sind. Die obere Nase 12 ist hierbei größer ausgebildet als die untere Nase 13. So wird die Einweg-Messdose 1 bezüglich der Strömungsrichtung verwechslungssicher montiert.The housing 3 the disposable load cell 1 has one around the membrane 7 extending centering cone 11 on, at the radially projecting two lugs 12 . 13 mounted in the mounted state of the disposable load cell 1 in the direction 10 gravity above and below the membrane 7 are attached. The upper nose 12 This is larger than the lower nose 13 , This is how the disposable load cell becomes 1 with respect to the flow direction mounted unmixed.

Der Umsetzer 2 weist eine im Wesentlichen topfförmig ausgebildete Spannhülse 14 mit zwei einander gegenüber liegenden, in Umfangsrichtung 15 verlaufenden Nuten 16 auf. In dem Boden 17 der Spannhülse 14 ist ein im Wesentlichen zylinderförmiges Halterungselement 18 mit einer Schraubenfeder 19 abgestützt und in Richtung der Achse 20 des Umsetzers 2 axial in zwei einander gegenüber liegenden Stiften 21 geführt. Das Halterungselement 18 weist an seiner Stirnfläche 22 einen kreisringförmig, axial vorstehenden Bund 23 auf.The converter 2 has a substantially cup-shaped clamping sleeve 14 with two opposite, in the circumferential direction 15 extending grooves 16 on. In the ground 17 the clamping sleeve 14 is a substantially cylindrical support member 18 with a coil spring 19 supported and in the direction of the axis 20 the converter 2 axially in two opposing pins 21 guided. The support element 18 points to his face 22 a circular, axially projecting collar 23 on.

In dem Halterungselement 18 ist als Messeinrichtung 24 ein mechanischer Messtaster derart eingeklebt, dass sein Messbolzen 25 in Richtung der Achse 20 des Umsetzers 2 beweglich ist. Der Messbolzen 25 ist mit einer Kraft von etwa 1 N auf die Membran 7 geführt. Die Federkonstante des Messtasters liegt damit um etwa eine Größenordnung unter der Federkonstante der Membran 7. Der Einfluss des Messtasters auf die Auslenkung der Membran 7 bei einer Änderung des Druckes in dem Fluid ist daher vernachlässigbar gering.In the support element 18 is as a measuring device 24 a mechanical probe glued in such a way that its measuring pin 25 in the direction of the axis 20 the converter 2 is mobile. The measuring bolt 25 is with a force of about 1 N on the membrane 7 guided. The spring constant of the probe is thus about one order of magnitude below the spring constant of the membrane 7 , The influence of the probe on the deflection of the membrane 7 with a change in the pressure in the fluid is therefore negligible.

Im montierten Zustand liegt (wie in den 1a und 1b dargestellt) die Spannhülse 14 an der äußeren Mantelfläche 26, das Halterungselement 18 an der inneren Mantelfläche 27 des Zentrierkonus 11 der Einweg-Messdose 1 an. Die Nasen 12, 13 an dem Zentrierkonus 11 bestimmen eindeutig und verdrehsicher die Lage der Einweg-Messdose 1 zu der Spannhülse 14, das Halterungselement 18 ist mittels der Stifte 21 in der Spannhülse 14 gegen Verdrehen gesichert. Der Bund 23 des Halterungselements 18 wird durch die Schraubenfeder 19 mit einer Anpresskraft von etwa 30 N gegen den Randbereich 8 der Membran 7 gepresst. Auf diese Weise ist mittels des Halterungselements 18 die Messeinrichtung 24 in der Spannhülse 14 und gegenüber der Einweg-Messdose 1 geführt.In the assembled state lies (as in the 1a and 1b shown), the clamping sleeve 14 on the outer lateral surface 26 , the support element 18 on the inner lateral surface 27 the centering cone 11 the disposable load cell 1 at. The noses 12 . 13 at the centering cone 11 determine the position of the disposable load cell clearly and without twisting 1 to the clamping sleeve 14 , the support element 18 is by means of the pins 21 in the clamping sleeve 14 secured against twisting. The Bund 23 the support member 18 is by the coil spring 19 with a contact pressure of about 30 N against the edge area 8th the membrane 7 pressed. In this way, by means of the support member 18 the measuring device 24 in the clamping sleeve 14 and opposite the disposable load cell 1 guided.

Die in den 3a und 3b im Detail gezeigte Membran 7 weist eine wellenförmige Struktur auf, wobei die Wellen 28 kreisringförmig um eine zentrale, ebene Messstelle 29 angeordnet sind. Der Randbereich 8 der Membran 7 ist gleichfalls eben ausgebildet. Im montierten Zustand liegt der Messbolzen 25, der in nicht näher dargestellter Weise federbelastet aus dem Messelement heraus geführt wird, auf der Messstelle 29 an.The in the 3a and 3b shown in detail membrane 7 has a wave-shaped structure, wherein the waves 28 circular around a central, level measuring point 29 are arranged. The border area 8th the membrane 7 is also just trained. When assembled, the measuring pin is located 25 , which is spring-loaded in a manner not shown out of the measuring element out, on the measuring point 29 at.

Die Einweg-Messdose 1 wird im drucklosen Zustand auf dem Umsetzer 2 montiert. Das Ausgangssignal der Messeinrichtung 24 ermöglicht in mehrfacher Hinsicht eine Plausibilitätsprüfung der Montage: Der Messbolzen 25 ragt in unbelasteter Stellung über den Arbeitsbereich der Membran 7 bei Unterdruckbelastung – etwa 0,25 bis 0,35 mm – hinaus. Eine Auslenkung des Messbolzens 25 über die Grenzposition bei Unterdruckbelastung hinaus weist auf eine nicht oder nicht vollständig montierte Einweg-Messdose 1 hin.The disposable load cell 1 is in the depressurized state on the converter 2 assembled. The output signal of the measuring device 24 allows a plausibility check of the assembly in several ways: The measuring bolt 25 protrudes in unloaded position over the working area of the membrane 7 under negative pressure - about 0.25 to 0.35 mm - addition. A deflection of the measuring bolt 25 beyond the limit position under negative pressure points to a non or incomplete mounted disposable load cell 1 out.

Andererseits ist der Messbolzen 25 auch über den Arbeitsbereich der Membran bei Überdruckbelastung – gleichfalls etwa 0,25 bis 0,35 mm – hinaus auslenkbar. Eine Auslenkung des Messbolzens 25 über diese Grenzposition hinaus weist auf einen schweren Montagefehler (beispielsweise einen Fremdkörper zwischen Membran 7 und Messbolzens 25) oder eine schwerwiegende Verformung der Einweg-Messdose 1 hin.On the other hand, the measuring pin 25 also over the working range of the membrane under overpressure load - also about 0.25 to 0.35 mm - also deflectable out. A deflection of the measuring bolt 25 Beyond this limit position points to a serious assembly error (for example, a foreign body between the membrane 7 and measuring bolt 25 ) or serious deformation of the disposable load cell 1 out.

Eine montierte Einheit aus Einweg-Messdose 1 und Umsetzer 2 wird darüber hinaus nur dann für den Betrieb freigegeben, wenn das Ausgangssignal der Messeinrichtung 24 in einem deutlich eingegrenzten Akzeptanzbereich – etwa 10 % des Arbeitsbereichs – um die erwartete Neutralstellung liegt. Dieser Akzeptanzbereich muss wegen der mechanischen Toleranzen der verwendeten Messeinrichtung 24 toleriert werden. Die tatsächliche Neutralstellung des Messbolzens 25 wird dann als Referenzstellung der montierten Einheit verwendet (Nullpunktkalibrierung).An assembled unit of disposable load cell 1 and translators 2 is also released for operation only if the output signal of the measuring device 24 in a clearly defined acceptance range - about 10% of the working range - is the expected neutral position. This acceptance range must be due to the mechanical tolerances of the measuring device used 24 be tolerated. The actual neutral position of the measuring bolt 25 is then used as the reference position of the assembled unit (zero calibration).

Bei einer Änderung des Drucks in dem Fluid wird die Messstelle 29 in nicht dargestellter Weise senkrecht zu der durch den Randbereich 8 definierten Bezugsebene 30 ausgelenkt. Diese Auslenkung überträgt sich auf den an der Messstelle 29 anliegenden Messbolzen 25, dessen Stellung in der Messeinrichtung 24 sich daraufhin ändert. Die Änderung der Stellung des Messbolzens 25 wird – je nach Bauart der Messeinrichtung 24 – in allgemein bekannter Weise in ein Messsignal umgesetzt und an die Auswertevorrichtung übermittelt.When the pressure in the fluid changes, the measuring point becomes 29 in a manner not shown perpendicular to the through the edge region 8th defined reference plane 30 deflected. This deflection is transferred to the at the measuring point 29 adjacent measuring pins 25 whose position in the measuring device 24 changes then. The change of the position of the measuring bolt 25 is - depending on the design of the measuring device 24 - Implemented in a well-known manner in a measurement signal and transmitted to the evaluation device.

Die Auswertevorrichtung kann sich aufgrund der elektrischen Signalübertragung auch in größerem Abstand von der Messstelle befindenThe Evaluation device may be due to the electrical signal transmission even at a greater distance from the measuring point

11: Einweg-MessdoseDisposable load cell
22: Umsetzerconverter
33: Gehäuse der Einweg-MessdoseHousing of Disposable load cell
44: Kammerchamber
55: Zulaufanschlussinflow connection
66: Ablaufanschlussdrain connection
77: Membranmembrane
88th: Randbereichborder area
99: Kanalchannel
1010: Richtung der Gravitationdirection of gravity
1111: Zentrierkonuscentering cone
1212: obere Naseupper nose
1313: untere Naselower nose
1414: Spannhülseclamping sleeve
1515: Umfangsrichtungcircumferentially
1616: Nutgroove
1717: Bodenground
1818: Halterungselementsupporting member
1919: Schraubenfedercoil spring
2020: Achseaxis
2121: Stiftpen
2222: Stirnflächeface
2323: BundFederation
2424: Messeinrichtungmeasuring device
2525: Messbolzenplunger
2626: äußere Mantelflächeouter jacket surface
2727: innere Mantelflächeinner lateral surface
2828: Wellewave
2929: Messstellemeasuring point
3030: Bezugsebenereference plane

Claims

Method for determining the pressure in a fluid potentially contaminated with proteins, which is passed through a housing (in 3 ) of a disposable load cell ( 1 ) formed pressure-tight chamber ( 4 ), wherein a wall of the chamber ( 4 ) a flexible membrane ( 7 ) whose edge region ( 8th ) a reference plane ( 30 ) and with the housing ( 3 ) and that upon a change in the pressure of the fluid in the chamber ( 4 ) a deflection perpendicular to the reference plane ( 30 ), and wherein by means of a measuring device ( 24 ) on the membrane ( 7 ) measured a measured variable and in an evaluation device using the measured value of the pressure of the fluid in the chamber ( 4 ), characterized in that by means of the measuring device ( 24 ) a distance of a measuring point ( 29 ) on the membrane ( 7 ) from one opposite the housing ( 3 ) fixed reference point is measured.

Disposable load cell ( 1 ) with a pressure-tight chamber ( 4 ) housed in a housing ( 3 ) is formed and through which a potentially contaminated with protein substances fluid is conductive, wherein a wall of the chamber ( 4 ) a flexible membrane ( 7 ) whose edge region ( 8th ) a reference plane ( 30 ) and with the housing ( 3 ) and that upon a change in a pressure of the fluid in the chamber ( 4 ) a deflection perpendicular to the reference plane ( 30 ), and wherein by means of a measuring device ( 24 ) on the membrane ( 7 ) measurable a measurand and in an evaluation device using the measured value of the pressure of the fluid in the chamber ( 4 ), characterized in that the membrane ( 7 ) consists of a metal sheet.

Disposable load cell ( 1 ) according to the preceding claim, characterized in that the membrane ( 7 ) consists of a Cu-Be alloy.

Disposable load cell ( 1 ) according to one of claims 2 or 3, characterized in that the housing ( 3 ) one at the edge area ( 8th ) projecting centering cone ( 11 ), by means of which the measuring device ( 24 ) opposite the membrane ( 7 ) is centerable.

Converter ( 2 ), to which a disposable load cell ( 1 ) with one in a housing ( 3 ) formed pressure-tight chamber ( 4 ) can be maintained, through which a potentially contaminated with protein substances fluid is conductive, wherein a wall of the chamber ( 4 ) a flexible membrane ( 7 ) whose edge region ( 8th ) a reference plane ( 30 ) and with the housing ( 3 ) and that upon a change in the pressure of the fluid in the chamber ( 4 ) a deflection perpendicular to the reference plane ( 30 ), and wherein the converter ( 2 ) a measuring device ( 24 ), by means of which on the membrane ( 7 ) measurable a measurand and in an evaluation device using the measured value of the pressure of the fluid in the chamber ( 4 ) is determinable, characterized in that by means of the measuring device ( 24 ) the deflection of the membrane ( 7 ) is measurable as a path signal.

Converter ( 2 ) according to the preceding claim, characterized in that the measuring device ( 24 ) is a mechanical probe, the membrane ( 7 ) in a measuring point ( 29 ) with a measuring bolt ( 25 ), wherein the measuring bolt ( 25 ) in the probe perpendicular to the reference plane ( 30 ) deflectable and a deflection of the measuring bolt ( 25 ) Can be measured against a reference position as a measured variable.

Converter ( 2 ) according to the preceding claim, characterized in that the measuring bolt ( 25 ) in the probe spring-loaded on the measuring point ( 29 ) is feasible.

Converter according to Claim 5, characterized that the measuring device is an optical position measuring element, by means of whose deflection of the membrane is perpendicular to the reference plane with respect to a Reference position at a measuring point of the membrane measurable as a measurand is.

Converter ( 2 ) according to one of claims 5 to 8, characterized by a holding element ( 18 ), in which the measuring device ( 24 ) is held and that in a contact surface in the edge area ( 8th ) of the membrane ( 7 ) is present.

Evaluation device according to the preceding claim, characterized in that the support element ( 18 ) in the converter ( 2 ) perpendicular to the reference plane ( 30 ) and guided on the contact surface is guided spring loaded.