专利名称：具有一次性的隔膜的无线压力传感器系统的制作方法
技术领域：
本申请的实施方案一般性涉及传感装置和应用。本申请的实施方案还涉及压力传感器装置、系统及其方法。本申请的实施方案也涉及一次性的传感装置和表面声波(SAW)装置。
背景技术：
多种多样的传感器用于检测条件，例如压力和温度。检测压力和/或温度的性能对于任何暴露于可变压力条件下的装置来说都是一个优点，它受这些条件的严重影响。此类装置的一个实例是导管，当然它可经历温度和压力两者的变化。许多不同的技术已经被建议用于感受导管内的压力和/或温度，并且为了将这种信息传送给操作者以使他或她了解与导管和其中的任何流体，例如血流有关的压力和温度。
一类广泛用于压力和温度感受用途的传感器是表面声波(SAW)传感器，它可以由基底上的敏感元件和构成其部分顶盖的压力变换器传感器隔膜组成。为了使SAW传感器发挥适当功能，所述的传感器隔膜一般应当在所有压力水平和温度下都与传感元件密切接触。
现有的SAW传感器设计，特别是那些用于精细压力和温度传感用途的设计存在的一个问题是常规SAW传感系统无法符合低压应用的要求(例如，0-500mmHg)，同时以有效和低成本方式这样做。此类体系本来昂贵、不灵活并且常常在精确感受轮胎空气压力和温度时不可靠。人们始终需要降低压力和/或温度传感用途，特别是无线压力传感器中所用的SAW传感器设计的成本。
为了降低成本和提高效率，少量的组成组件、低廉的材料和更少的制备加工步骤是必要的。为了达到这些目标，人们相信应当实现一次性的压力传感器隔膜以及可重复使用的无线变换器。至今为止，还未获得此类组件。所以认为解决这些问题的方法包括一次性的低成本SAW传感器包装系统，它可以被集成在导管中并且无线询问。本申请详细描述了这样的体系。
发明简述本发明的下列概括为理解本发明一些独特的革新特征提供了便利但不是全部说明。可以通过考虑说明书、权利要求书、附图和摘要的所有内容来获得对本发明不同方面的全面理解。
因此，本发明的一个方面是提供改进的传感装置和应用。
本发明的另一方面是提供改进的压力传感器装置、系统及其方法。
本发明的另一方面是提供应用在表面声波(SAW)传感装置中的改进的一次性的压力隔膜。
本发明的另一方面是提供用于检测与导管关联的压力条件的压力传感器系统，其包括SAW传感装置、压力隔膜和询问电子器件。
本发明的上述方面和其他目的和优点现公开在本文中。公开了一次性的无线传感器系统和方法。通常，压力隔膜可以与一种或多种可重复使用的表面声波(SAW)探头连接，该探头与无线接收或传送信号的天线连接，由此当可重复使用的SAW探头与压力隔膜接触时，该信号激发可重复使用的SAW探头。也可以提供询问电子器件，它与可重复使用的SAW探头连接。一个或多个信号可以被无线传送到询问电子器件，从而激发可重复使用的SAW探头，用于探头的压力传感应用。
另外，可以提供铁环，其包围所述的可重复使用的SAW探头。当压力隔膜和可重复使用的SAW探头彼此接触时，该铁环可以经磁力启动开关，由此该开关连接可重复使用的SAW探头和天线，从而经询问电子器件激发可重复使用的SAW探头。
所述的可重复使用的SAW探头可以磁力方式连接、机械方式连接和/或经由真空连接于压力隔膜。低热传导材料可以被用于形成压力隔膜，后者可进一步被形成为波纹形状或者浮雕形状来改进线性。所述的压力隔膜还可以由生物相容性材料构成并且位于液体流经的导管近端及其上面。压力隔膜本身可以被构造成一次性的压力隔膜。
附图简述附图进一步举例说明本发明，并且和本发明的详述一起起解释本发明原理的作用，其中类似的参考编号是指不同视图中相同或功能相似的元件并且引入和构成本说明书。
图1举例说明一种无线压力隔膜和传感器系统的框图，它可以按照本发明的一个优选实施方式被实施；图2举例说明根据本一个优选实施方式的一种无线压力隔膜和传感器系统的框图，它包括铁环和环形磁铁；图3举例说明按照一个优选实施方式的一种无线压力隔膜和传感器系统的框图，包括与压力隔膜、探头和探导连接的导管；和图4举例说明根据一种优选实施方式可以被实现的探头的框图。
发明详述这些非限定实施例中讨论的特定数值和构型可以被改变并且仅仅举例说明本发明的至少一种实施方式，并且目的不是用来不限定本发明的范围。
图1举例说明无线压力隔膜102和传感器系统100的框图，它可以根据本发明的一种优选实施方式得以实现。通常，系统100包括探导104和探导106，它们位于导管的导管区107内的压力隔膜102的近端。多用无线探头109可以位于区域108内，使探头109与询问电子器件110通讯。
压力隔膜102与探头109的连接可以经磁力方式、机械方式或经采用真空实现(例如，″抽吸″在压力隔膜102上的真空)。来自探头109的一个或多个信号可以被无线传递到询问电子器件。压力可以经过直接接触、硅氧烷凝胶、液压动力等传递。磁连接可以通过在导管上的压力隔膜102处或压力隔膜102的边界处(例如，导管区107)采用磁力来实现。
如果流经导管区107的血液或被分析物与常温存在大的温差和/或如果压力机械本身(即，压力隔膜102)对温度敏感，则压力隔膜102可以被构造成波纹形或浮雕形以改进线性，并且可以由低热传导性的材料组成。所述的压力隔膜102可以位于导管区107的侧面、顶部和底部，这取决于设计上的考虑。压力隔膜102适宜由生物相容性材料构成。此用途的聚合生物材料可以包括，但不限于，聚氯乙烯(PVC)、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚苯乙烯(PS)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚四氟乙烯(PTFE)、聚氨酯(PU)、聚酰胺(Nylon)等等。
图2举例说明根据一种优选实施方式的无线压力隔膜102和传感器系统200的框图，传感系统包括铁环106和连接的环形磁铁108。图2所示的系统200可以与图1中所示的系统100关联实施。注意，在图1-4中相同或相似部件或元件一般用相同的参考编号表示。
压力在系统200中用箭头104指示。压力隔膜102位于近端并且与环形磁铁108和传感装置124相对，传感装置124可以例如是压电膜、SAW装置或包括多个数字变换器(IDT)的装置112、114、116、118、120、122。所以无线探头126由装置124和IDT的112、114、116、118、120、122构成。依赖于压电耦合系数，压电装置底物的某些部分(具有低耦合系数)可能需要刻蚀。刻蚀区可以被填充具有压力传递能力的凝胶类材料。
所以探头126是SAW探头。当探头126和压力隔膜102彼此接触时，铁环106可以通过与磁铁108关联的磁力作用将开关(附图2中未显示)推到″开″的位置。这样开关可以将SAW探头126和天线128连接以经由附图1所示的询问电子器件激发SAW探头126。
图3举例说明根据一种优选实施方式的无线压力隔膜102和传感器系统300的框图，包括与压力隔膜102、探导104、106和探头109关联的导管302。例如，流体308可以流经导管302。注意导管302一般类似于图1中讨论的导管区107。导管302包括导管壁304、306。压力隔膜102可以被模制在导管302内。
磁铁108和SAW装置124一起形成单个可重复使用的SAW探头109。可以理解根据其他实施方式，可以给图3所示的系统300安装多个SAW探头，这取决于设计上的考虑。注意图3所示的天线128可以按照图3例举的构型完成并且可以在SAW探头109与压力隔膜102接触时与SAW探头109接触。应当小心处理以确保SAW探头109仅在与压力隔膜102接触时受到激发。
图4举例说明探头400的框图，它可以根据一种优选的实施方式被实施。注意图400所示的探头400一般类似于上面讨论的SAW探头109。探头400一般具备环形，并且包括SAW、IDT或压电区402，其被铁环408包围。注意图4中所示的铁环408类似于图2所讨论的铁环106。所以，铁环408可以实施铁环106。自动-0(零)按键406可以被布置在铁环408上。磁铁区(图4中未示出)可以接触铁环408。
注意当传感器与压力隔膜连接时，并且在导管接受任何压力之前，传感器反应漂移是由于室温和常压的变化(约760mmHg)。这种漂移应当不视为是传感器反应，并且应当被看作″0″。这由自动归零按键406实现。当天线与SAW装置连接时，询问应粘附接收反应。这种初始反应被视为″0″。然而，在打开开关之前，当天线不与SAW连接时，SAW产生非常小的信号或者没有信号产生。
基于上述内容，可以理解公开了一次性的的无线传感器系统和方法。此外，压力隔膜可以将可重复使用的表面声波(SAW)探头与一种或多种SAW传感器连接，该传感器与天线关联，用于无线接收和传递信号，该信号只在可重复使用的SAW探头与压力隔膜接触时激发可重复使用的SAW探头。也可以提供询问电子器件，其与可重复使用的SAW探头关联。一个或多个信号可以被无线传递给询问电子器件，用于激发可重复使用的SAW探头的压力传感应用。
此外，可以提供磁环，它包围可重复使用的SAW探头。环形磁铁(在探头上)和铁环(在隔膜上)可以在压力隔膜和可重复使用的SAW探头彼此接触时经磁力启动开关，由此该开关将可重复使用的SAW探头与天线连接，由此经询问电子器件激发可重复使用的SAW探头。可重复使用的SAW探头可以经磁力方式、机械方式和/或经真空连接于压力隔膜连接。低热传导性材料可以用于形成压力隔膜，后者可以进一步被形成波纹形或浮雕形以改进线性。压力隔膜还可以由生物相容性材料形成并且位于流体流经的导管的近端及其上。压力隔膜本身可以被构造成一次性的压力隔膜。
本文所述的实施方式和实施例给出了本发明及其实际应用的最佳解释并且由此使得包装本领域技术人员能够制备和实施本发明。然而，本领域技术人员应认识到上述说明和实施例仅仅时举例的目的。本领域技术人员应理解本发明的其他变化和改进，并且所附权利要求将覆盖这些变化和改进。
上述说明不穷尽和限定本发明的范围。许多改进和变化在借助于上述较低不脱离所附权利要求书范围下是可行的。考虑本发明的应用可以包括具有不同特征的组件。本发明的范围由所附权利要求书限定，对所有方面的等同方案给出充分的认识。
权利要求
1.一次性的传感器系统，包括与至少一个与天线关联的可重复使用的表面声波(SAW)探头连接的压力隔膜，该天线用于无线接收或传递信号，只有当所述的至少一个可重复使用的SAW探头与所述的压力隔膜接触时，所述信号才激发所述的可重复使用的SAW探头；与所述的至少一个可重复使用的SAW探头关联的询问电子器件，其中来自所述的至少一个可重复使用的SAW探头的信号可以被无线传导给所述的询问电子器件，用于激发所述的至少一个可重复使用的SAW探头以用于其压力传感应用；和包围所述的至少一个可重复使用的SAW探头的铁环，其中当所述压力隔膜和所述的至少一个可重复使用的SAW探头彼此接触时所述的铁环经磁力作用启动开关，所述开关将所述至少一个可重复使用的SAW探头与所述天线连接并由此经所述询问电子器件激发所述至少一个可重复使用的SAW探头。
2.权利要求1的系统，其中所述的至少一个可重复使用的SAW探头以磁力方式经磁力与所述压力隔膜连接。
3.权利要求1的系统，其中所述的至少一个可重复使用的SAW探头以机械方式与所述压力隔膜连接。
4.权利要求1的系统，其中所述的至少一个可重复使用的SAW探头经真空力与所述压力隔膜连接。
5.权利要求1的系统，其中所述压力隔膜包括低热传导性材料。
6.权利要求1的系统，其中所述压力隔膜包括波纹形以改进线性。
7.权利要求1的系统，其中所述压力隔膜包括浮雕形以改进线性。
8.权利要求1的系统，其中所述压力隔膜包括生物相容性材料并且位于流体流经的导管的近端及其上。
9.权利要求1的系统，其中所述压力隔膜包括一次性的压力隔膜。
10.一次性的传感器系统，包括与至少一个与天线关联的可重复使用的表面声波(SAW)探头磁性连接的一次性的压力隔膜，该天线用于无线接收或传递信号，只有当所述的至少一个可重复使用的SAW探头与所述的一次性的压力隔膜接触时，所述信号才激发所述的至少一个可重复使用的SAW探头；与所述的至少一个可重复使用的SAW探头关联的询问电子器件，其中来自所述的至少一个可重复使用的SAW探头的信号可以被无线传导给所述的询问电子器件，用于激发所述的至少一个可重复使用的SAW探头以用于其压力传感应用；和包围所述的至少一个可重复使用的SAW探头的环形磁铁，其中当所述一次性的压力隔膜和所述的至少一个可重复使用的SAW探头彼此接触时，位于压力隔膜上的所述的环形磁铁和铁环经磁力作用启动开关，所述开关将所述至少一个可重复使用的SAW探头与所述天线连接并由此经所述询问电子器件激发所述至少一个可重复使用的SAW探头；以及流体流经的导管，其中所述的压力隔膜位于所述导管处并且被模制到所述导管，以便允许所述SAW探头感受所述导管上和导管内的压力。
11.权利要求10的系统，其中所述压力隔膜包括生物相容性材料。
12.权利要求10的系统，其中流经所述导管的所述流体包括血液。
13.权利要求10的系统，其中所述压力隔膜由低热传导性材料形成。
14.权利要求10的系统，其中所述压力隔膜包括波纹形以改进线性。
15.一次性的传感器方法，包括下列步骤将一次性的压力隔膜连接于与天线关联的至少一个可重复使用的表面声波(SAW)探头，该天线用于无线接收或传递信号，只有当所述的至少一个可重复使用的SAW探头与所述的一次性的压力隔膜接触时，所述信号才激发所述的至少一个可重复使用的SAW探头；将询问电子器件与所述的至少一个可重复使用的SAW探头关联，其中来自所述的至少一个可重复使用的SAW探头的信号可以被无线传导给所述的询问电子器件以激发所述的至少一个可重复使用的SAW探头以用于其压力传感应用；和用所述的环形磁铁包围所述的至少一种可重复使用的SAW探头，其中当所述一次性的压力隔膜和所述的至少一个可重复使用的SAW探头彼此接触时，位于压力隔膜上的所述的环形磁铁和铁环经磁力作用启动开关，所述开关将所述至少一个可重复使用的SAW探头与所述天线连接并由此经所述询问电子器件激发所述至少一个可重复使用的SAW探头。
16.权利要求15的方法，其中连接一次性的压力隔膜和至少一个可重复使用的SAW探头的步骤进一步包括下列步骤以磁力方式经磁力将所述的一次性的压力隔膜与所述的至少一个可重复使用的SAW探头连接。
17.权利要求15的方法，其中连接一次性的压力隔膜和至少一个可重复使用的SAW探头的步骤进一步包括下列步骤以机械方式将所述的一次性的压力隔膜与所述的至少一个可重复使用的SAW探头连接。
18.权利要求15的方法，其中连接一次性的压力隔膜和至少一个可重复使用的SAW探头的步骤进一步包括下列步骤经真空力连接所述的一次性的压力隔膜和所述的至少一个可重复使用的SAW探头。
19.权利要求15的方法，进一步包括由低热传导性材料形成所述的一次性的压力隔膜的步骤。
20.权利要求15的方法，进一步包括将所述的一次性的压力隔膜构造成波纹形来改进线性的步骤。
21.权利要求15的方法，进一步包括下列步骤由生物相容性材料形成所述的一次性的压力隔膜；使该一次性的压力隔膜位于流体流经的导管的近端及其上；以及将所述的一次性压力隔膜模制在所述的导管内。
全文摘要
本申请公开了一次性的无线传感器系统和方法。一般地，压力隔膜(102)可以连接于一个或多个可重复使用的表面声波(SAW)探头(109)，它与无线接收或传递信号的天线连接，只在可重复使用的SAW探头与压力隔膜接触时，该信号才激发可重复使用的SAW探头。还提供了询问电子器件(110)，它与可重复使用的SAW探头关联。一个或多个信号可以被无线传递给询问电子器件以激发可重复使用的SAW探头以用于其压力传感应用。
文档编号G01L9/00GK101080621SQ200580043490
公开日2007年11月28日 申请日期2005年10月21日 优先权日2004年10月22日
发明者J·Z·刘, P·P·迪劳尔, J·D·库克 申请人:霍尼韦尔国际公司