專利名稱:一次性使用的流體流量傳感器的制作方法
技術領域：
實施例總體上涉及流量傳感裝置和技術。實施例也涉及一次性使用的流量傳感器包。實施例也涉及傳感器模(die)及其電子處理器件。
背景技術：
許多傳感應用要求使用液體流量傳感器。例如，在各種商業(yè)的、工業(yè)的和醫(yī)學的應用中，流量傳感器可用于測量流速。范圍從供應麻醉劑的便攜式呼吸器到化學工廠中的大規(guī)模的煉油廠的各種醫(yī)學、處理和工業(yè)應用，要求使用流量傳感器。在這些應用中，流量控制是適當操作的內在方面，適當操作能夠部分地通過利用流量傳感器測量流體在流動系統(tǒng)內的流速而獲得。例如，在醫(yī)學應用中，通常要求精確地測量引入內科病人靜脈內的流體的流速并因此而控制這樣的流體的流速。
在許多流動系統(tǒng)中，例如可燃氣體流動系統(tǒng)包含甲醇和水的二元混合物，流體的化學成分可頻繁地變化。也可以要求特別的流動系統(tǒng)來流動多于一種流體，這些流體具有不同化學和熱物理特性。例如，根據處理的需要，在傳遞N2氣體的半導體處理系統(tǒng)中，N2氣體有時可由H2氣體或氦氣代替；或者在天然氣測量系統(tǒng)中，天然氣的成分可由于氣體的不均勻的濃度分布曲線而變化。這樣，測量流體的流速，包括不同化學成分(例如，不同密度、導熱性、比熱等)的流速，要求精確和有效的流量傳感器裝置。
在許多流量傳感應用中，需要有一種一次性使用的流量傳感器裝置。一次性使用裝置的優(yōu)點在于能夠大量地制造且成本低廉。這些裝置非常適用于有限使用用途。常規(guī)流量傳感器包的問題之一是難以將這些裝置構造成既適于有限使用又可以以廉價且有效的方式制造?？梢韵嘈牛菊f明書中所公開的流量傳感器裝置克服了常規(guī)流量傳感器裝置的局限性。

發(fā)明內容提供本發(fā)明的下述概要以便于對本發(fā)明的一些獨特的創(chuàng)新特征的理解，并且該概要不意味著全面的描述。對本發(fā)明的不同方面的全面理解可通過總體上了解全部的說明書、權利要求
、附圖和摘要來獲得。
因此，本發(fā)明的一個方面是提供一種改進的流量傳感裝置。
本發(fā)明的另一個方面是提供一種一次性使用的流量傳感器。
本發(fā)明的再一個方面是提供一種傳感器模及其電子處理器件。
本發(fā)明上述的方面以及其它目的和優(yōu)點能夠如所描述的那樣實現。本發(fā)明公開了一種一次性使用的流體流量傳感器，這種一次性使用的流體流量傳感器通常包括液流通道組件，該液流通道組件包括與一次性使用的液流通道部分連接的液流通道管。傳感器模也可位于接近于薄接觸面或者薄膜處，該薄接觸面或者薄膜由一次性使用的液流通道部分形成。傳感器模可測量流體流量，該流體流過液流通道組件的液流通道管和一次性使用的液流通道部分。
優(yōu)選的是，薄接觸面可在隔離的傳感器模構造環(huán)境中實現，本說明書詳細描述這種隔離的傳感器模構造。在這種“隔離的”傳感器模方法中，薄膜材料或薄接觸面阻止流體接觸傳感器模的表面。在這種“隔離的”系統(tǒng)中，傳感器模實際上不是一次性使用的液流管組件的一部分，在此方法中，一次性使用部分僅是液流管本身。
此外，還可以提供一種基板，傳感器模在這種基板上形成并位于該基板上。還可以提供一種密封件，以將一次性使用的液流通道部分密封到液流通道管。例如，薄接觸面可包括聚酯。另外，液流通道管和一次性使用的液流通道部分一起可形成連續(xù)的液流通道，流體穿過該液流通道流動?？蓪⒁毫魍ǖ辣旧順嬙斐蒁形液流通道或者三面液流通道。另外，還可提供信號處理電子裝置，該信號處理電子裝置與流量傳感器連通。
附圖對本發(fā)明進行圖示，并且連同對本發(fā)明的詳細描述一起用來解釋本發(fā)明的原則，在這些附圖中，相同的參考數字在整個單獨的視圖中指相同的或在功能上類似的元件，這些附圖結合在說明書中并構成說明書的一部分。
圖1示出了一次性使用的流體流量傳感器的透視圖，根據本發(fā)明的優(yōu)選實施例能夠實現一次性使用的流體流量傳感器；圖2示出了根據本發(fā)明的替代實施例的、示于圖1中的流體流量傳感器的側視圖；圖3示出了能夠根據本發(fā)明的替代實施例實現的D形液流通道；圖4示出了根據本發(fā)明的替代實施例的、與流量傳感器的薄壁面接觸的三面的流通道；圖5示出了根據本發(fā)明的替代實施例能夠實現的、非隔離的流量傳感器構造截面?zhèn)纫晥D；以及圖6示出了根據本發(fā)明的替代實施例能夠實現的、用于流量傳感器的D形液流通道構造。
具體實施方式僅僅為了示出本發(fā)明的至少一個實施例而可對在這些非限制的示例中所討論的特別值和構造進行改變和引用，且并不旨在限定本發(fā)明的范圍。
圖1示出了一次性使用的流體流量傳感器100的透視圖，根據本發(fā)明的優(yōu)選實施例能夠實現這種流體流量傳感器100。流體流量傳感器100通常包括液流通道管102，該液流通道管102包括進口部分104和出口部分106。通常用箭頭107表示流體流入進口部分104和流出出口部分106。在圖1示出的構造中，液流通道組件108通常包圍液流通道管102并可連接到基板101，多個電子器件112、114、116、118、120、124、126和128可在基板101上形成并位于基板101上。注意電子器件112、114、116、118、120、124、126和128可以是，例如，電子觸點，電線和其它電觸點與這些電子觸點連接，以提供電信號并與流體流量傳感器100連通。
注意圖1示出了優(yōu)選實施例，圖2示出了替代實施例，但在兩種構造中利用類似的部件和參考數字用來指類似或相同的器件。在圖1中所公開的實施例通常指一種布置，在此布置中，傳感器模、基板和液流管可裝配在一起成為一個完整的一次性使用的組件，如液流通道組件108。圖1中示出的方法示出了“非隔離”傳感器模方法，在“非隔離”傳感器模方法中，薄接觸面未覆蓋其傳感器模。在“非隔離”方法中，介質通常流過裸露的傳感器模110。
另一方面，示于圖2的構造示出了替代一次性使用的液流傳感器構造，這種構造可稱為“隔離的”方法。在圖2所示的構造中，可實現薄膜或接觸面，該薄膜或接觸面阻止流體接觸傳感器模的表面(即參看圖2)。在這種構造中，傳感器模不是一次性使用的液流管組件的一部分，即，一次性使用部分僅是液流管。注意在隔離的組件的情況下，如圖2所示，傳感器模110可位于一次性使用面或液流通道的持久面的部分上。
因此，圖2示出了圖1所示的液流傳感器100的替代形式。在示于圖2的替代實施例中，提供傳感器模110，該傳感器模110位于接近于薄膜或薄接觸面111的位置。注意薄接觸面111可由一種材料形成，諸如，例如，.001英寸的聚酯材料。
薄接觸面111是用于獲得最小功率耗散和最大靈敏度的重要特征。通過一次性使用的液流通道部分121的流體流通常由箭頭107表示。注意在圖1至圖4中，相同的或相似的部分或器件通常由相同的參考數字表示。密封件131可位于一次性使用的液流通道部分121與液流通道管102之間。在圖2示出的構造中，傳感器模110通常位于與膜或者薄接觸面111緊密接觸的位置。
可將傳感器模110構造成堅固的流量傳感器模，該傳感器模與液流通道通過界面連接，且液流通道由液流通道管102和一次性使用的液流通道部分121形成。根據設計考慮，一次性使用的液流通道部分121和液流通道管102可彼此結合在一起或者作為單獨的器件通過界面連接。這樣，由一次性使用的液流通道部分121和液流通道管102形成的液流通道與堅固的流量傳感器模110一起可與持久的位于下面的電子裝置通過界面連接，例如，電子器件114、116、118、120、124、126和128。例如，信號處理電路可與電子器件114、116、118、120、124、126和128連接。例如，在醫(yī)學應用中，液流通道管102可作為IV管裝置實現，該IV管裝置用于將鹽或者其它流體包括血液通過靜脈傳輸給患者。
一般來講，圖1所示的實施例由幾個部分或者元件構成，包括傳感器模110、基板101、密封件131和液流通道組件108。根據設計考慮，傳感器模110既可利用明線(front wire)結合又可利用貫通晶片互連技術?；?01既可以是剛性的也可以是撓性的或者是它們的結合。根據設計考慮，密封件131可以是環(huán)氧預成型件、O型環(huán)和、或彈性體。由液流通道管102和、或一次性使用的液流通道部分121形成的液流通道可用加工過的塑料和、或加工過的玻璃模制或成形。
這樣，這四個元件——傳感器模110、基板101、密封件131和液流通道組件108以形成防水密封的方式集合在一起，而同時確保適當的液流通道與傳感器模110的對準并確保傳感器模110和基板101之間的適當的電連接。因此，這種封裝設計考慮到在傳感器模110與位于下面的任何信號處理電子裝置之間的快速和流暢的接觸面。
圖3示出了D形液流通道120，可根據本發(fā)明的替代實施例來實現這種D形液流通道120。在圖3中，傳感器模110位于接近于薄接觸面111的位置，該薄接觸面111形成D形管109的D形液流通道120的壁的一部分。因此，圖3所示出的D形管109類似于圖1至圖2所示的液流通道管102和、或一次性使用的液流通道部分121。
根據本發(fā)明的替代實施例，圖4示出了與液流傳感器的薄壁111通過界面連接的三面液流通道122。在圖3中，傳感器110位于接近于薄壁或接觸面111的位置，該薄壁或接觸面111形成矩形管113的三面液流通道122的壁中的一個。注意圖4所示的矩形管112通常類似于圖1至圖2所示的液流通道管102和、或一次性使用的液流通道部分121。
根據本發(fā)明的替代實施例，圖5示出了圖1至圖2所示的一次性使用的流體流量傳感器100的透視圖。在圖1至圖2和圖5中，相同或相似的部分或元件通常用相同的參考數字示出。不過，注意在圖5中示出了代表信號處理電子裝置134的方框，以表明液流傳感器100可與這樣的信號處理電子裝置134連通。
根據設計考慮，液流傳感器100通常能具有5uL/min到500mL/min的流量范圍以及約2％至4％的精度。另外，傳感器模110可作為非隔離的模來實現，這種非隔離的模與生物相容性材料以及低成本、一次性使用的封裝和耐久的電子裝置連接。液流傳感器100的應用包括，例如，容積灌輸泵、注射器泵、腹膜透析設備、胰島素灌輸泵和芯片實驗室裝置。
在本說明書描述的流體流量傳感器100的情況下，流體可在實際上接觸傳感器模110(即，非隔離傳感器模)的表面并且因此傳感器模110的表面平面會與管子壁的平面成直線，以消除流體的任意“袋”或者“腔”，該流體來自通過塑料管(即，液流通道管102和、或一次性使用的液流通道部分121)的液流路徑。
因此就可以實現如圖3所示的用于傳感器模110上方的液流路徑的“D”形通道設計。另外，根據設計考慮，注意本發(fā)明用到的術語“流體”可指液體和、或氣體。這樣，在一個實施例中，流體流量傳感器100可用于感測液體的流量，而在另一個實施例中，流體流量傳感器100可感測氣體的流量。且在再一個實施例中，流體流量傳感器100可用于感測氣體和液體的流量。
圖6示出了非隔離的流量傳感器構造的截面?zhèn)纫晥D；可根據本發(fā)明的替代實施例來實現該非隔離的流量傳感器構造。注意在圖1和圖5中，相似或相同的部分或元件通常由相同的參考數字表示。圖6示出了流量傳感器160，該流量傳感器160包括傳感器模110、基板101和液流通道組件108。圖6的流量傳感器160類似于本說明書所示出的流量傳感器100。不過，在圖6的構造中，傳感器模110位于液流通道管102的半徑的切線上。
另一方面，圖7示出了用于流量傳感器170的D形液流通道構造，可根據本發(fā)明的替代實施例來實現該流量傳感器170。流量傳感器170類似于流量傳感器160和流量傳感器100，不同之處在于，在圖7所示的構造中，傳感器模110突入液流中，并在傳感器模110上方產生D形液流通道。這樣，圖7中的構造類似于圖3中的D形構造。
在前面所進行的描述的基礎上，可以理解所公開的一次性使用的流體流量傳感器，這種一次性使用的流體流量傳感器通常包括液流通道組件，該液流通道組件包括與一次性使用的液流通道部分連接的液流通道管。傳感器模位于接近于由一次性使用的液流通道部分形成的薄接觸面或薄膜的位置，以使傳感器模測量流過液流通道管和液流通道組件的一次性使用的液流通道部分的流體的流量。此外，還可提供基板，傳感器模在該基板上形成并位于該基板上。還可提供密封件，這種密封件用于將一次性使用的液流通道部分密封到液流通道管。
這樣的流量傳感器可在“非隔離”傳感器模方法的環(huán)境中實現，在這種“非隔離”傳感器模方法中，傳感器模、基板和液流管裝配在一起成為完整的一次性使用的組件，在這種組件中，薄接觸面不覆蓋傳感器模?；蛘?，液流傳感器可在“隔離”傳感器模方法的環(huán)境中實現，在“隔離”傳感器模方法中，薄膜材料或薄接觸面阻止流體接觸傳感器模的表面。在這種“隔離”構造中，傳感器模實際上不是一次性使用組件的一部分。在這種方法中，一次性使用部分僅是液流管自身。
本說明書所列出的實施例和例子對本發(fā)明和及其實際應用進行了最好的說明，并因此使本領域中熟練的技術人員能夠制造并利用本發(fā)明。不過，本領域中熟練的技術人員會認識到，前面的描述和示例僅為圖示和示例的目的而提出。本領域中熟練的技術人員會明白其它的不同變化和修改，并且所附的權利要求
書旨在包括這些變化和修改。
所列出的描述并不旨在詳盡地對本發(fā)明進行描述或者對本發(fā)明進行限制。根據上述教導可進行多種修改和變化，而并不背離下面的權利要求
書的范圍。預期本發(fā)明的使用可涉及具有不同特征的器件。本發(fā)明的范圍旨在由所附的權利要求
書所限定，并認識到所有方面的等同物。
本發(fā)明實施例中所要求的專有權利在下文的權利要求
中界定。本發(fā)明的權利要求
如下。
權利要求
1.一種一次性使用的流體流量傳感器，包括流通道組件，所述流通道組件包括與一次性使用的流通道部分相關聯的流通道管；傳感器模，所述傳感器模接近薄接觸面定位，所述薄接觸面由所述一次性使用的流通道部分形成，其中，所述傳感器模測量流體流量，所述流體流過所述流通道組件的所述流通道管和所述一次性使用的流通道部分；以及基板和密封件，所述傳感器模形成并定位于所述基板上，所述密封件用于將所述一次性使用的流通道部分密封到所述流通道管。
2.根據權利要求
1所述的傳感器，其特征在于所述薄接觸面包括聚酯。
3.根據權利要求
1所述的傳感器，其特征在于所述流通道管和所述一次性使用的流通道部分一起形成連續(xù)的流通道，流體能夠通過所述流通道流動。
4.根據權利要求
3所述的傳感器，其特征在于所述流通道包括D形流通道。
5.根據權利要求
3所述的傳感器，其特征在于所述流通道包括三面流通道。
6.根據權利要求
1所述的傳感器，其特征在于還包括信號處理電子裝置，所述信號處理電子裝置與所述傳感器模連通。
7.根據權利要求
1所述的傳感器，其特征在于將所述傳感器模、所述基板和所述流通道組件布置在一起以構成完整的一次性使用的組件。
8.根據權利要求
1所述的傳感器，其特征在于所述薄接觸面阻止所述流體接觸所述傳感器模的表面。
9.根據權利要求
1所述的傳感器，其特征在于所述傳感器模位于所述流通道管的半徑的切線上。
10.根據權利要求
1所述的傳感器，其特征在于所述密封件包括O型環(huán)。
11.根據權利要求
1所述的傳感器，其特征在于所述密封件包括彈性體。
12.一種一次性使用的流體流量傳感器，包括流通道組件，所述流通道組件包括與一次性使用的流通道部分相關聯的流通道管；其中，流通道管和所述一次性使用的流通道部分一起形成連續(xù)的流通道，流體能夠通過所述流通道流動；傳感器模，所述傳感器模接近薄接觸面定位，所述薄接觸面由所述一次性使用的流通道部分形成，其中，所述傳感器模測量流體流量，所述流體流過所述流通道組件的所述流通道管和所述一次性使用的流通道部分；以及基板和密封件，所述傳感器模形成并定位于所述基板上，所述密封件包括O型環(huán)，所述O型環(huán)用于將所述一次性使用的流通道部分密封到所述流通道管；以及信號處理電子裝置，所述信號處理電子裝置與所述傳感器模連通。
13.一種一次性使用的流體流量傳感器的方法，包括如下步驟將包括流通道管的流通道組件與一次性使用的流通道部分相關聯；將傳感器模接近薄接觸面定位，所述薄接觸面由所述一次性使用的流通道部分形成，其中，所述傳感器模測量流體流量，所述流體流過所述流通道組件的所述流通道管和所述一次性使用的流通道部分；以及在基板上形成并定位傳感器模；以及提供密封件，所述密封件用于將所述一次性使用的流通道部分密封到所述流通道管。
14.根據權利要求
13所述的方法，其特征在于還包括提供為聚酯的所述薄接觸面的步驟。
15.根據權利要求
13所述的方法，其特征在于還包括將所述流通道管和所述一次性使用的流通道部分布置在一起以形成連續(xù)的流通道的步驟，流體能夠通過所述流通道流動。
16.根據權利要求
15所述的方法，其特征在于還包括將所述流通道構造成包括D形流通道的步驟。
17.根據權利要求
15所述的方法，其特征在于還包括將所述流通道構造成包括三面流通道的步驟。
18.根據權利要求
13所述的方法，其特征在于還包括提供信號處理電子裝置的步驟，所述信號處理電子裝置與所述傳感器模連通。
19.根據權利要求
13所述的方法，其特征在于還包括將所述傳感器模、所述基板和所述流通道組件布置成完整的一次性使用的組件的步驟。
20.根據權利要求
13所述的方法，其特征在于還包括將所述薄接觸面構造成阻止所述流體接觸所述傳感器模的表面的步驟。
專利摘要
本發(fā)明公開了一種一次性使用的流體流量傳感器，該流體流量傳感器通常包括流通道組件，該流通道組件包括與一次性使用的流通道部分連接的流通道管。傳感器模位于接近于由一次性使用的流通道部分形成的薄接觸面或薄膜的位置，以使傳感器模測量流體流量，該流體流過所述流通道管和所述流通道組件的所述一次性使用的流通道部分。此外，還可提供一種基板，傳感器模在該基板上形成并位于該基板上。還提供一種密封件，該密封件用于將一次性使用的流通道部分密封到流通道管。這種流量傳感器可在“非隔離”傳感器模方法的環(huán)境中實現，在“非隔離”傳感器模方法中，傳感器模、基板和液流管裝配在一起以構成完整的一次性使用組件，在該一次性使用組件中，薄接觸面不覆蓋傳感器模。流量傳感器還可在“隔離”傳感器模方法的環(huán)境中實現，在“隔離”傳感器模方法中，薄膜材料或薄接觸面阻止流體接觸傳感器模的表面。在這種“隔離”的構造中，傳感器模實際上不是一次性使用的液流管組件的一部分。在這種方法中，一次性使用部分僅是液流管自身。
文檔編號G01F1/684GK1993605SQ20058002649
公開日2007年7月4日 申請日期2005年6月8日
發(fā)明者M·A·雷普科, D·J·西斯, R·A·阿爾德曼 申請人:霍尼韋爾國際公司導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan