用于医疗应用的一次性和可微调的无线压力传感器制造技术

公开了一次性压力传感器方法和系统。提供基底，以及固定到该基底以形成其压力传感器的电容器和电感器。在可变Ｌ配置中，电感器可被配置以包括电感器表面和隔膜，使得当隔膜经受压力时，隔膜移动靠近电感器表面，由此导致电感的增加以及与电容器和电感器和其它相关电路相关的谐振频率的减少。在可变Ｃ配置中，电容器可被配置以包括表面上的一个电极和隔膜上的一个电极，使得当隔膜经受压力时，隔膜移动靠近电容器表面，由此导致电容的增加以及与电容器和电感器和其它相关电路相关的谐振频率的减少。这种增加和／或减少数据可由外部询问检测。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于医疗应用的一次性和可微调的无线压力传感器
实施例通常涉及感测设备和应用。实施例还涉及压力传感器设 备、系统及其方法。实施例另外涉及医疗应用中所使用的压力传感 器。实施例另外涉及低成本一次性感测设备。
技术介绍
各种传感器可以用于检测诸如压力和温度之类的条件。检测压 力和/或温度的能力是对经受可变压力条件的任何设备的优点，所述 设备可能受到这些条件的严重影响。这种设备的范例是用于血液透 析机的导管或药筒，其当然可能经历温度和压力的改变。已经建议 了许多不同的技术用于感测导管和药筒中的压力和/或温度，以及将 该信息传送给操作者，使得他或她注意到与导管或药筒以及诸如其 中血流的任何液体相关的压力和温度条件。在压力和温度感测应用中已经得到广泛使用的一类传感器是声表面波(Surface Acoustic Wave, SAW)传感器，所述声表面波传感 器可以包括底座上的感测元件和作为盖子部分的压力变换器传感器 隔膜。为了使SAW传感器正确行使功能，传感器隔膜通常应当在所 有压力等级和温度下与感测元件处于紧密接触。当前SAW传感器设计、尤其那些适于较低压力范围应用的设计 具有的 一个问题是，常规SAW感测系统当以有效和低成本方式这样 运行时，不能符合低压应用(例如，0到500 mmHg)中的要求。这 种系统是固有昂贵的、难使用的，并且通常在精确感测气压和温度 中是不可靠的。继续需要降低在压力和/或温度感测应用中所使用的 传感器、尤其是无线压力传感器的设计成本。在商业和工业应用中已经利用了大量常规的无源无线技术。例 如，LC谐振器(振荡回路(tank))传感器具有作为具有低询问成 本的低成本传感器利用的潜能，但是提供了相对差的传感器性能。 具有被调节的功率、相关的ASIC等的LC振荡回路也已经得到实 施，这种设备对于多感测应用可能是良好的，但是这种配置带来了 高传感器成本和大面积线圏。 PVDF声波传感器也是已知的并且基于的成本材料，诸如聚合物 以及其柔韧性成分，但是PVDF声波传感器通常是压电和焦热电的 (即，依赖高温的)，并且不能经受大于120匸的温度。另外，PVDF 传感器的尺寸依赖于频率，使得较高的频率增加了传感器的相关成 本。常规传感器的另一范例是磁弹传感器(magnetoelastic sensor)， 其基于低成本材料，但是这种传感器难以克服周围RF效应，同时还 具有与永磁材料相关的长期稳定性问题、温度变化和磁滞问题。无源传感器的又一范例是石英SAW传感器，其通常是精确的， 但是导致了高传感器成本(即，材料和蚀刻)，而其微调降低了 Q 值，并且因此降低了设备的性能。另外，用于这种设备的询问电子 器件(interrogation electronics, IE )可能是贵的。PZTSAW感测i殳 备提出了替代方案。PZT材料具有高耦合系数，所述高耦合系数使 之可以在无已蚀刻的隔膜的情况下在低压范围中工作。但是，难以 控制PZT的化学性质(例如，结晶粒度、方向、残余应力、对在电 极/PZT界面处成核现象(nucleation )的控制、Zr/Ti比控制)。PZT SAW传感器设备也受与电极材料迁移相关的问题影响，是使用这种 设备的另一缺点。常规传感器的又 一 范例是LiNb03 SAW传感器，其也具有高耦 合系数/灵敏度。这种传感器可以在低压测量中被使用，而无需使用 昂贵的蚀刻步骤。与石英SAW传感器相比，该LiNb03 SAW传感 器具有较低成本结构，但是对成本有效的应用而言仍然太高，尤其 当考虑到其相关的传感器包装和询问电子器件(IE)成本时。光学 传感器表现了常规感测应用的额外类型，并且利用安置在柔性反射 隔膜前部的光纤。反射光的强度与隔膜的压力引起的偏转相关。相 对位置需要参考传感器，并且因此在感测应用中难以控制对准。光 学传感器的另一缺点是，这种设备易受环境干扰影响。为了降低成本和提高效率，少量部件、不太昂贵的材料以及较 少的制造处理步骤是必需的。为了实现这些目标，认为应当实施一 次性LC振荡回路压力传感器，连同可重复使用的无线询问。迄今， 尚未充分地实现这种部件。检测压力和/或温度的能力是非常重要的一个领域在于医疗应 用。例如，可以利用多种技术测量在透析程序期间内和外的压力。 用于这种压力测量的最通用方法也许包括使用压力传感器，所述压 力传感器可以模制在管道的一个壁中以测量管道中的液压。在该量 具中，针基于一尺度以与管道内的压力成比例的方式被偏转。在一 些情况下，标准压力量具可以用变换器代替，所述变换器将压力转 换成随后被监视的电信号。压力传感器的一种重要的医学应用包括 检测患者血压和/或颅内压。监视血压的一种典型方法是测量静脉管内的液压，所述静脉管 以液压方式耦合到患者静脉。将导管插入患者的静脉，并且将塑料 管或管道耦合到该导管。可通过塑料管或管道将盐溶液点滴注入以 维持对患者静脉内压力的压力平衡。盐液体用作液压液，以使塑料 管内的压力与患者静脉内的压力一致。因此，通过测量管中的液压， 将知晓患者的血压。常规的压力传感器在医疗应用中实施是昂贵的，从而体现了尤 其在医疗应用中其广泛使用受到限制。因而，认为对这种问题的解 决方案包括一次性低成本传感器包装系统，尤其是适于医疗应用的 一种系统。
技术实现思路
提供本专利技术的下列概要，以便于理解本专利技术独特的一些创新特 征，并且并不意图成为完整的描述。对本专利技术的各个方面的全面了解可以通过将整个说明书、权利要求书、附图和摘要看作一个整体； 来获得。因此，本专利技术的一个方面是提供改进的感测设备和应用。 本专利技术的另一方面是提供改进的压力传感器设备、系统及其方法。本专利技术的又一方面是提供改进的一次性压力传感器。 本专利技术的附加方面是提供压力传感器，所述压力传感器能够用 于医疗应用中(例如，用于血液透析机的导管或药筒)。如在此所述，现在可以实现本专利技术的前述方面和其他目的与优 点。公开了一次性LC无线压力传感器系统和方法。可以提供基底。 例如，该基底可以是塑料、PCB或其他低成本材料。在可变电容设 计中，电容器电极和平面电感器可以被印刷在基底上以形成其压力 传感器。另一电容器电极可以位于压力隔膜上。在可变电感设计中， 电感器可以被配置以包括基底上的平面电感器和铁磁压力隔膜，使 得当隔膜经受压力时，隔膜移动靠近平面电感器，由此导致电感的增加以及与电容器和电感器和任何相关电路相关的LC振荡回路谐 振电路的谐振频率的减少。这种增加和/或减少数据可通过外部询问检测。隔膜可以由铁磁 材料构造，诸如举例而言，Fe304、包含铁、镍或钴的合金、铁氧体 叠片(ferrite lamination )等。隔膜也可以被构造为有突起的或起波 状结构。询问电子器件可以与包括电感器和/或电容器的压力传感器 相关联，以便检测电容或电感改变或谐振频率的变化。利用例如用 于激光微调电容器和/或电感器的激光微调机构，可以实现校准。附图说明在附图中相同的附图标记遍布各个视图指示相同或功能相似的 元件，并且所述附图结合在说明书中并且形成其一部分，所述附图 还示出了本专利技术以及与本专利技术详述一起用于解释本专利技术的原理。图1示出了可以根据优选实施例实施的压力传感器系统的框图；图2示出了可以根据一个实施例实本文档来自技高网...

【技术保护点】
一次性传感器系统，包括：基底；以及电容器和电感器，所述电容器和电感器被固定到所述基底以形成其一次性压力传感器，其中所述电感器包括电感器表面、电容器的至少一个电极以及隔膜，其中当所述隔膜经受压力时，所述隔膜移动靠近所述电感器表 面和／或所述至少一个电容器电极，由此导致电感和／或电容的增加、以及与所述电容器和所述电感器相关的谐振频率的减少，其中所述增加和所述减少可由外部询问检测。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：PP迪劳尔，JD库克，JZ刘，
申请(专利权)人：霍尼韦尔国际公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]