Датчик давления крови

 

0 П И СА Й Ф1" И

ИЗОБРЕТЕНИЯ

tti) 5425О9

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 27.06.75 (21) 2159107/13 с присоединением заявки зГ (23) Приоритет (51) М. Кл е А 61В 5/02

Государственный комитет

Совета Министров СССР (53) УДК Г)15.471(088.8) по делам изобретений об етений Опубликовано 15.01.77. Бюллетень у о 2 и открытий

Дата опубликования описания 04.02.77 (72) Авторы изобретения

Ю. Н. Тихонов и А. П. Матвеев

Всесоюзный научно-исследовательский и испытательный институт медицинской техники (71) Заявитель (54) ДАТЧИК ДАВЛЕНИЯ КРОВИ

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к диагностическим приборам, и может быть использовано в качестве внутриполостного катетера для измерения венозного и артериального давления крови.

Известные датчики давления крови, содержащие трубчатый корпус с металлической мембраной, на которую наклеиваются тензорезисторы, обладают низкой чувствительностью и гистерезисом выходных характеристик (1).

Более совершенным является датчик давления крови, который содержит трубчатый корпус катетера с герметично закрепленной па его конце круглой кремниевой пластиной, на части которой сформирована мембрана с тензорезисторами. Причем кремниевая пластина с мембраной смонтирована перпендикулярно продольно оси трубчатого корпуса (2).

Однако в этом датчике представляет определенную сложность выполнение крепления кремниевой пластины на конце трубчатого корпуса катетера без коробления мембраны, а необходимость использования трубчатого корпуса малого диаметра не позволяет использовать кремниевую пластину с мембраной большой площади.

Эти недостатки, а также использование в качестве тензочувствительных элементов тензорезисторов обуславливают низкую чувствительность и надежность датчика.

С целью повышения чувствительности и надежности датчика тензочувствительный эле5 мент выполнен из истокового повторителя на двух полевых транзисторах и двух пар полевых параллельно соедтшенных транзисторов, при этом одна пара полевых транзисторов сформирована в центре мембраны, а другая—

I0 по противоположным сторонам ее.

Кроме того, тензочувствительный элемент выполнен в виде микроэлектронной МДПструктуры, кремниевая пластина расположена вдоль продольной оси корпуса, и мембрана

15 выполнена в виде прямоугольника с соотношением длин продольной и поперечной осей

»е менее 2: 1.

На фиг. 1 показан предлагаемый датчик давления в продольном сечении; на фиг. 2—

20 сечение по А — А на фиг. 1; на фиг. 3 — сечение по Б — Б на фпг. 2; на фиг. 4 — принципиальная схема микроэлектронной МДПструктуры на полевых транзисторах.

25 Датчпк давления содержит герметично соединенные кремниевое основание 1 ii кремниевую пластину 2, которые герметично вмонтированы в сплющенный конец трубчатого корпуса 3 параллельно его продольной оси и заЗЭ креплены пластмассовой пробкой 4, 542509

В основании 1 методом селективного травления выполнен паз 5, образующий своей поверхностью совместно с поверхностью кремниевой пластины 2 камеру 6, сообщающуюся через полую трубку корпуса 3 с атмосферой.

Кремниевая пластина 2 II †ти проводимости имеет эпитаксиальный слой 7 p — типа толщиной 10 мкм, часть которого образует мембрану 8.

Мембрана получена методом электроискровой эрозии кремниевой пластины 2 до эпитаксиального слоя 7 и имеет отношение длин продольной и поперечной осей 9 и 10 не менее

2: 1, ориентированных в кристаллографических направлениях, В эпитаксиальном слое 7 методом планарной технологии сформирована микроэлектронная МДП-структура, содержащая полевые транзисторы с изолированными затворами и с каналами и — типа проводимости. Полевые транзисторы 11 и 12 расположены по краям мембраны 8 и запараллелены, а запараллеленные транзисторы 13 и 14 расположены в центре мембраны.

Полевые транзисторы 15 и 16 расположены вне мембраны 8 и обеспечивают низкое выходное сопротивление датчика. Интегральная схема МДП-структуры имеет три контактные площадки 17, 18 и 19, к которым методом термосопрессии подсоединяются выводы.

Датчик давления крови работает следующим образом.

При введении датчика в крупный сосуд живого организма происходит перепад давлений с двух сторон кремниевой мембраны 8, вызывающий ее прогиб. При этом происходит деформация сформированных на ней полевых тензотранзисторов 11, 12, 13, 14.

Полевые транзисторы 15 и 16 обеспечивают низкое выходное соротивление датчика.

Расположение кремниевой пластины с мембраной в сплющенном конце трубчатого корпуса вдоль его продольной оси позволило увеличить площадь пластины и мембраны для размещения микроэлектронной МДП-структуры, а также прочно и надежно вмонтировать датчик в трубчатом корпусе катетера малого диаметра. Использование микроэлектронной

МДП-структуры позволяет повысить на два

5 порядка чувствительность датчика к давлению, снизить требования к стабилизации напряжения питания и получить низкое выходное сопротивление датчика.

Топология расположения параллельно сое1О диненных полевых транзисторов на мембране позволяет снизить требования к точному расположению микроэлектронной МДП-структуры на поверхности мембраны относительно ее центра.

Формула изобретения

1. Датчик давления крови, содержащий трубчатый корпус, кремниевую пластину, гер2р метично закрепленную в трубчатом корпусе, мембрану с тензочувствительными элементами, сформированную на части кремниевой пластины, отл ич а ю щий ся тем, что, с целью повышения чувствительности и надеж25 ности датчика, тензочувствительный элемент выполнен из истокового повторителя на двух полевых транзисторах и двух пар полевых параллельно соединенных транзисторов, при этом одна пара полевых транзисторов сфорзр мирована в центре мембраны, а другая — по противоположным сторонам ее.

2. Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что тензочувствительный элемент выполнен в виде микроэлектронной МДП-структуЗ5 ры, кремниевая пластина расположена вдоль продольной оси корпуса, а мембрана выполнена в виде прямоугольника с соотношением длин продольной и поперечной осей не менее

2: 1.

4р Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Авторское свидетельство № 322185, М. Кл. А 61В 5/02, 1970 r.

2. IEEE Intornoitial Solod-State circuit

45 conference, session IX, 1971, р. 304 (прототип).

542509

Фиг. 1,4 — А в

Фиг.3 иа

Корректор Е. Хмелева

Редактор В. Блохина

Заказ 26/3 Изд. ¹ 130 Тираж 654 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2 (j

1 5

Б

I !

8 ) 1Б т

PF

Б Put 2

Составитель А. Соловьев

Тсхрсд Л. Гладкова