一次性塑料压力传感器制造技术

本发明专利技术公开了一种聚合物流体传感器，该聚合物流体传感器包括被配置成接收流体的入口、以及出口。聚合物管以流体连通的方式置于入口和出口之间，并且具有第一感测位置和与第一感测位置间隔开的第二感测位置，所述第一感测位置具有第一侧壁厚度，所述第二感测位置具有第二侧壁厚度。套筒围绕聚合物管设置。第一侧壁厚度小于第二侧壁厚度，并且第一感测元件设置在第一感测位置处，而第二感测元件设置在第二感测位置处。在另一示例中，第一侧壁厚度和第二侧壁厚度相同，并且流体限制件在聚合物管内设置在第一感测位置和第二感测位置之间。设置在第一感测位置和第二感测位置之间。设置在第一感测位置和第二感测位置之间。

【技术实现步骤摘要】
一次性塑料压力传感器

技术介绍

[0001]本专利技术涉及一种一次性塑料压力传感器。
[0002]
技术介绍

[0003]许多过程需要使用传感器以便控制过程。在某些行业中，这些过程可能涉及生物或卫生过程，并且因此必须保持无污染。用于这种过程的传感器的示例包括压力传感器、温度传感器、流量传感器、pH传感器、电导率传感器等。
[0004]生物制药制造商越来越多地使用一次性可丢弃装备，以增强效率、使装备更加通用、并降低交叉污染的风险。类似地，在卫生和食品加工行业中，由于清洁的高成本或维护卫生条件的问题，越来越期望使用一次性或可丢弃的测量装备。在许多这些应用中，不需要高精度，这有利于使用除金属以外的最具成本效益且更容易制造的材料。进一步，在某些情况下，可能强制要求设计没有填充流体，以便避免过程流的潜在污染。

技术实现思路

[0005]聚合物流体传感器包括被配置成接收流体的入口、以及出口。聚合物管以流体连通的方式置于入口和出口之间，并且具有带有第一侧壁厚度的第一感测位置、和与第一感测位置间隔开的带有第二侧壁厚度的第二感测位置。套筒围绕聚合物管设置。第一侧壁厚度小于第二侧壁厚度，并且第一感测元件设置在第一感测位置处，而第二感测元件设置在第二感测位置处。在另一示例中，第一侧壁厚度和第二侧壁厚度相同，并且流体限制件在聚合物管内设置在第一感测位置和第二感测位置之间。
附图说明
[0006]图1是根据本专利技术的实施例的一次性塑料压力传感器的示意图；
[0007]图2是根据本专利技术的实施例的非介入且非侵入式压力传感器的示意性剖视图；
[0008]图3是示出不同温度下应力与循环的曲线图，示出了聚碳酸酯和ABS在不同温度下的曲线；
[0009]图4是描绘了聚碳酸酯和ABS在不同温度下的疲劳极限的图表；
[0010]图5是根据本专利技术的实施例的一次性塑料质量流量传感器的示意图；
[0011]图6是根据本专利技术的另一实施例的一次性塑料流体传感器的示意图；
[0012]图7是根据本专利技术的另一实施例的一次性塑料流体传感器的示意图；
[0013]图8是根据本专利技术的实施例的用于测量流体特性的系统的示意图；以及
[0014]图9是根据本专利技术的实施例的提供生物制药或卫生流体处理系统中的流体特性的方法的流程图。
具体实施方式
[0015]在卫生应用中，通常存在来自用于监控过程的传感器的过程批次污染的问题。在传感器中使用有机填充流体(有时需要压力感测)可以解决一些毒性问题，但不能消除污染
的潜在性，从而导致整个过程批次的损失。用于压力传感器的无油设计可以在一定程度上解决这个问题，但仍然需要进行昂贵的清洁。可丢弃和一次性传感器消除了清洁成本，但必须由具有竞争力的可丢弃成本和易用性来抵消。
[0016]一些设计在过程流体和压力感测系统的金属隔离隔膜之间采用塑料薄膜界面。然而，甚至这些设计也仍然容易受到损坏、以及在存在于传感器中的情况下来自压力感测系统的隔离液生成污染的可能性、以及牺牲性能的影响。
[0017]下面描述的实施例通常提供一种非介入且非侵入式压力传感器，该传感器由聚合物(优选地塑料)管构造而成，该聚合物管利用其外径上的多个导电涂覆区域来为没有污染可能性的一次性感测解决方案提供电容性测量。传感器被设计成使得该传感器允许一段管通过压力偏转，这种偏转减小了管和外套管上的触点之间的间隙。可以利用电容性测量来监控这种间隙，并且该间隙相对于伪固定间隙电容器被参考，该伪固定间隙电容器设置在管的刚性更强并且不会随着内部压力变化而显著变形的区域中。由于传感器从聚合物管发展而来，因此传感器可以简单地联接到管道，以引导过程流通过传感器，并且然后通过传感器的联接到额外的过程管道的出口，所述额外的过程管道使过程流返回到过程。进一步，将注意到，在以下实施例中提供的设计通常不包括任何电子器件。因此，本文提供的传感器可以经受住在制药和卫生加工应用中经常使用的使用蒸汽和/或伽马辐射的消毒循环。
[0018]图1是根据本专利技术的实施例的一次性塑料压力传感器的示意图。压力传感器100总体包括一对管状部分102、104，所述一对管状部被配置成联接到生物制药或卫生过程的管道或管线。在所示的示例中，管道106联接到管道部分102，使得流过管道106的过程流体通常在流体的流动路径内不包括任何障碍物或侵入部。类似地，管道108联接到管道部分104，使得过程流体基本上以大致无障碍和非侵入的方式流过管道段和传感器。如下文将更详细示出的，传感器100包括多个电气结构，这些电气结构被布置成使得管壁的偏转能够被测量和表征，以便提供相关的过程流体压力。因为测量的是壁本身的偏转，所以没有压力传感器或其他结构被插入到流量流中。进一步，测量电路110借助于一个或更多个导体112联接到传感器100内的各种电气结构，使得测量电路110可以识别或以其他方式检测结构的电气特性方面的变化，该变化指示过程流体压力。
[0019]图2是根据本专利技术的实施例的非介入且非侵入式压力传感器的示意性截面图，该压力传感器利用聚合物管为一次性感测解决方案提供电容性测量，其中所述聚合物管包括位于其外部的导电涂覆或沉积区域。传感器100被设计成使得允许一段管(以附图标记120示意性示出)通过压力偏转，该偏转将减小管触点122和套管触点124之间的间隙G01。这个间隙G01可以利用电容性测量来测量或以其他方式监控(诸如使用测量电路110(图1中示出))，并以由附图标记126示意性示出的伪固定间隙电容器进行参考，该伪固定间隙电容器可以形成在管的刚性更强并且不会随着内部压力变化而显著变形的区域127中。
[0020]如图2所示，传感器100包括一对聚合物管状部分102、104，所述一对聚合物管状部分有助于将传感器联接到塑料管道或导管。部分102、104可以由任何合适的聚合材料形成，并且联接到聚合物管134。如可以理解的那样，管状部分102、104的形状和结构可以显著变化，以便适应用于将传感器联接到管道或导管的各种不同技术。进一步，管状部分102、104中的每一个都可以以任何合适的方式密封地联接到管134。然而，优选的是，管134由与管状部分102、104相同的材料形成。进一步，优选的是，管134和管状部分102、104由相同的材料
被形成为单个整体件。例如，管状部分102、104和管134可以由3D打印塑料或注射成型塑料被形成为单个件。
[0021]管134包括一对套环136、138，所述一对套环具有外径140，该外径的尺寸被确定为接纳套管142。套筒142可以以任何合适的方式(包括超声波焊接)附接到套环136、138的外径140。替代性地，可以清楚地设想，传感器可以使用增材制造技术(例如3D打印)被构造而成，并且管和套管可以形成为单个一体部件。当套筒140联接到套环136、138时，在套筒142的内表面144和管134的外表面146之间形成一对间隙G
01
、G
02
。进一步，第一间隙G
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种聚合物流体传感器，包括：入口，所述入口被配置成接收流体；出口；聚合物管，所述聚合物管以流体连通的方式置于所述入口和所述出口之间，所述管具有第一感测位置和与所述第一感测位置间隔开的第二感测位置，所述第一感测位置具有第一侧壁厚度，所述第二感测位置具有第二侧壁厚度；套筒，所述套筒围绕所述聚合物管设置，以及其中所述第一侧壁厚度小于所述第二侧壁厚度，并且第一感测元件设置在所述第一感测位置处，而第二感测元件设置在所述第二感测位置处。2.根据权利要求1所述的聚合物流体传感器，其中，所述第一感测元件是电容板，所述电容板与设置在所述套筒的内表面上的对置电容板一起形成第一可变电容器，所述第一可变电容器具有随着所述聚合物管在所述第一感测位置处的偏转而变化的电容。3.根据权利要求2所述的聚合物流体传感器，其中，所述第二感测元件是电容板，所述第二感测元件的所述电容板与设置在所述套筒的内表面上的对置电容板一起形成第二可变电容器，所述第二可变电容器具有随着所述聚合物管在所述第二感测位置处的偏转而变化的电容。4.根据权利要求3所述的聚合物流体传感器，其中，所述第一可变电容器和所述第二可变电容器在零压力下具有相同的电容。5.根据权利要求3所述的聚合物流体传感器，其中，所述第一可变电容器和所述第二可变电容器的对置的电容板之间的距离在零压力下是相等的。6.根据权利要求1所述的聚合物流体传感器，其中，所述第一感测元件和所述第二感测元件是温度传感器。7.根据权利要求6所述的聚合物流体传感器，其中，所述温度传感器被结合到电容板中。8.根据权利要求1所述的聚合物流体传感器，其中，所述管由聚碳酸酯构造而成。9.根据权利要求1所述的聚合物流体传感器，其中，所述管由ABS构造而成。10.根据权利要求1所述的聚合物流体传感器，其中，所述第一感测元件和所述第二感测元件是应变计。11.一种聚合物流体传感器，包括：入口，所述入口被配置成接收流体；出口；管，所述管以流体连通的方式置于所述入口和所述出口之间，所述管具有第一感测位置和与所述第一感测位置间隔开的第二感测位置，所述第一感测位置具有第一侧壁厚度，所述第二感测位置具有与所述第一侧壁厚度相同的第二侧壁厚度，所述管具有流动限制件，所述流动限制件设置在所...

【专利技术属性】
技术研发人员：查尔斯，
申请(专利权)人：罗斯蒙特公司，
类型：发明
国别省市：