專利名稱：導(dǎo)管尖端電極組件及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明基本涉及醫(yī)療儀器的制造，尤其涉及阻抗分光系統(tǒng)的導(dǎo)管電極組件的制造。
背景技術(shù)：
阻抗分光學(xué)已經(jīng)用于使用不同儀器方法探測生物組織中的局部缺血(血液流動和輸送到給定組織的氧不足的狀況)。阻抗分光學(xué)不同于其他阻抗措施(已經(jīng)長時間用于各種生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用)，其中包括在頻率范圍上的多種措施，整體上含有明顯更多的樣本的結(jié)構(gòu)和電屬性的信息。
用于監(jiān)視中空粘性器官中組織損傷的至少一個已知阻抗分光系統(tǒng)包括傳感器導(dǎo)管，和阻抗分光計，用于電驅(qū)動導(dǎo)管，以獲得導(dǎo)管附近的組織的復(fù)雜阻抗分光譜。導(dǎo)管構(gòu)造成插入到任何中空粘性器官中，并且導(dǎo)管包括定位在導(dǎo)管的末端尖端上的四個Ag/AgCl電極。該電極彼此同軸間隔較短距離，并且外面的兩個電極將電流輸入到組織中，而里面的兩個電極測量所得電壓。電連接到電極上的導(dǎo)線沿著導(dǎo)管壁或在導(dǎo)管的內(nèi)腔部分中延伸，并終止于適合電連接和機械連接到阻抗分光計上的接口塞處。一旦導(dǎo)管處于其中一個病人的中空粘性器官中，阻抗分光計式的導(dǎo)管的尖端中的電極將電流以不同頻率注射到粘膜組織中，允許測量組織的復(fù)雜阻抗分光譜。光譜的分析決定組織的損傷程度。參見例如美國專利申請公開US2002/0013537。
已經(jīng)證明這種系統(tǒng)的導(dǎo)管尖端組件的構(gòu)造在多個方面是不利的。例如，該導(dǎo)管尖端組件通常插入到病人的喉嚨或鼻孔中，并插入到胃腸道器官中，因此必須具有較小尺寸，并具有均勻的高質(zhì)量表面光潔度。然而，該尖端組件包括較大數(shù)量的部件，它們必須組裝和相互連接，包括尖端、四個電極、電極之間的絕緣襯墊元件，和連接到每個電極上的引線，它們使得難以獲得均勻的表面光潔度。另外，多個部件的組裝也非常麻煩，并且難以以可靠方式將電線連接到間隔開的電極上。在組件的有限內(nèi)部空間中管理引線，需要將線穿過絕緣襯墊元件，這尤其困難。這些和其他困難不僅使尖端組件復(fù)雜，增加了制造成本，而且當(dāng)處理危急病人時，可能不利地影響阻抗分光系統(tǒng)的性能和可靠性。

發(fā)明內(nèi)容
在一個實施例中，提供用于傳感器導(dǎo)管尖端的電極組件。該組件包括第一電極和第二電極，每個電極都具有中心軸。兩個電極軸向?qū)?zhǔn)并沿著該軸間隔開。第一電極和第二電極中的每一個都包括與中心軸間隔開的接觸孔，和定位在每個接觸孔中的接觸元件。第一和第二電極中的每一個的中心軸基本對準(zhǔn)，并且與第一和第二電極中的每一個相對應(yīng)的接觸元件偏置，從而為每個相應(yīng)電極都提供交錯觸點。
可選地，第一和第二電極的接觸元件彼此偏置大約90度。第一和第二電極中的每一個都包括由多個區(qū)域限定的盤，接觸元件定位在其中一個區(qū)域中，其他區(qū)域包括延伸穿過的導(dǎo)引孔。每個接觸元件都具有對于每個接觸元件彼此不同的軸向長度，并且每個接觸元件都包括構(gòu)造用于焊接或壓接的尾部。包覆成型(overmolded)的絕緣襯墊元件設(shè)置在該第一和第二電極之間，并且絕緣襯墊元件至少部分延伸穿過其中一個電極。
在另一實施例中，提供阻抗分光系統(tǒng)的導(dǎo)管尖端組件。該組件包括圓化的絕緣尖端，和與該尖端相鄰的第一電極盤，該電極盤包括具有貫通的接觸孔的本體。第二電極盤與第一電極盤軸向間隔開，并且第二電極包括具有貫通的接觸孔的本體。第二電極盤可繞著縱軸相對于第一電極盤轉(zhuǎn)動，從而接觸孔彼此圓周偏置。
在另一實施例中，提供一種制造用于阻抗分光系統(tǒng)的導(dǎo)管尖端的方法。該導(dǎo)管尖端包括多個電極，其中在相鄰電極之間設(shè)置有絕緣材料。每個電極都包括接觸孔和至少一個導(dǎo)引孔，并且電極電連接到相應(yīng)觸點上。該方法包括將其中一個觸點定位成經(jīng)過相應(yīng)接觸孔與每個電極接觸，堆疊電極并連接觸點，并且相對于堆中的相鄰電極轉(zhuǎn)動每個電極，從而堆中的觸點彼此偏置。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例形成并適合于在阻抗分光系統(tǒng)(impedance spectroscopy system)的傳感器導(dǎo)管組件中使用的示例性尖端組件的平面圖；圖2是圖1中所示尖端組件的示例性電極盤(electrode disk)的頂視平面圖；圖3是圖1中所示尖端組件的示例性電極觸點的部分剖視平面圖；圖4是圖1中所示尖端組件的電極組件的處于第一堆疊位置的頂視平面圖；圖5是電極組件處于第二堆疊位置的頂視平面圖；圖6是電極組件處于第三堆疊位置的頂視平面圖；圖7是電極組件處于第四堆疊位置的頂視平面圖；圖8說明了處于制造的另一階段的電極組件；圖9說明了處于制造的另一階段的電極組件；。
圖10是處于制造的最后階段的導(dǎo)管尖端組件的部分剖視圖；圖11是完成的導(dǎo)管尖端組件的示意性視圖；圖12是圖1和11中所示尖端組件的示例性儲槽(sump)的剖視圖。
圖13是根據(jù)本發(fā)明的另一示例性實施例形成的示例性電極盤的透視圖；圖14是與圖13中所示電極盤一起使用的絕緣襯墊元件的透視圖；圖15是與圖13和14中所示電極和絕緣盤一起使用的示例性接線柱的透視圖；圖16是處于制造的第一階段的電極組件的分解圖；圖17是處于制造的第二階段的圖16中所示電極組件的分解圖；圖18是處于制造的第三階段的圖16中所示電極組件的透視圖；圖19說明了圖18中所示電極組件的示例性引線和觸點；圖20是處于制造的第四階段的圖16至18中所示電極組件的裝配圖；圖21是完成的電極組件的透視圖。
具體實施例方式
圖1說明了阻抗分光系統(tǒng)的傳感器導(dǎo)管的尖端組件100。該尖端組件100包括半球形圓尖端102，從該尖端102延伸的電極組件104，從電極組件104與尖端102相對延伸的連接器部分106，和從連接器(connector)部分106延伸的耦合器(coupler)部分108。如下面詳細(xì)描述的那樣，在優(yōu)選實施例中，尖端組件100在一系列模制操作中制造，與已知導(dǎo)管尖端組件相比，該模制操作確保了電極組件104與較少數(shù)量部件的可靠電連接。因此，可以以低成本提供尖端組件100的性能和可靠性。
在示例性實施例中，尖端組件100的電極組件104包括四個基本圓柱形電極116、118、120和122，它們經(jīng)過相應(yīng)的導(dǎo)線110(圖1中示出了其中的兩根)電連接到阻抗分光系統(tǒng)上。如下面所述，電極116至122的堆疊和轉(zhuǎn)動對尖端組件100中的每根引線110都提供交錯或偏置的觸點(圖1中未示出)。該交錯的觸點有利于通過電極組件104的電極接觸元件(圖1中未示出)直接連接和布線，及每個相應(yīng)電極116至122的引線110的常規(guī)連接，如下所述。
引線110從耦合器部分108的末端112延伸，并且設(shè)置有可以與尖端組件100一起插入到任何粘性器官(viscous organ)中的柔性儲槽管114。儲槽管114密封地配合到尖端組件100上，越過耦合器部分108，使得耦合器部分108和引線110穿過儲槽管114的內(nèi)腔延伸到可以插入到已知阻抗分光系統(tǒng)的阻抗分光計部分(未示出)中的多通道電連接器(未示出)。
電極組件104的電極116至122起到離子電流-電子流變換器的作用，如Ag/AgCl電極。然而，可以認(rèn)識到，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，也可以使用其他類型的合適電極。電極116至122基本形成彼此相同，并且電極116至122沿著電極組件104彼此等間距分隔開，并用絕緣襯墊元件124、126和128間隔。尖端102和電極116至122的外徑與絕緣襯墊元件124至128的外徑大約相同，并且還與儲槽管114的外徑大約相同，以確保形成尖端組件的基本連續(xù)的外表面。尖端組件100在儲槽管的末端132處的連接器部分106的肩部130處與儲槽管114對接，以形成尖端組件100和管114的連續(xù)外表面，這有助于尖端組件100和儲槽管114以最小的不舒適感插入到病人中。
與分光系統(tǒng)相關(guān)的如適當(dāng)編程的通用計算機之類的信號處理裝置，處理電極組件104探測的復(fù)雜阻抗光(spectrum)，以探測病人中的組織損傷。為了監(jiān)視粘膜損傷，包括尖端組件100的導(dǎo)管放置在病人的其中一個中空粘性器官中，并在一定頻率范圍中，通過兩個電極116和122注入電流。其他兩個電極118和120測量所導(dǎo)致的電壓譜，該電壓譜隨后進(jìn)行處理和分析。分光系統(tǒng)屬于美國專利申請公開US2002/0013537中所述的類型，該公開在此通過引用整體合并進(jìn)來。
盡管在示例性實施例中說明了四個電極116至122，但是可以認(rèn)識到，在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下，四個電極中只有兩個可以設(shè)置在備選實施例中。在兩個電極的實施例中，每個電極都將用于電流源和電壓測量。另外，在兩個電極的實施例中，只有絕緣襯墊元件124至128中的一個將用于這兩個電極之間。還考慮可以將四個以上的電極設(shè)置在另一實施例中。
圖2是示例性電極盤140的頂視平面圖，它可以像任一電極116、118、120和122(都在圖1中示出)那樣，應(yīng)用在(圖1中所示的)尖端組件100的(圖1中所示的)電極組件104中。該盤140包括具有與盤的中軸相對應(yīng)的中心144，兩個從中心144徑向延伸的輪輻146和148，和基本圓柱形外表面150。本體142還包括基本扁平和平行的端面或端表面152(在圖2中只有其中一個是可見的)，它們垂直于中軸。在一個實施例中，輪輻146和148基本彼此垂直延伸，并且穿過每個輪輻146和148的中心線147和149在盤140的中心144處交叉，并限定盤140的四個基本相等的區(qū)域或象限。圓形接觸孔154在其中一個象限中的相對端面的表面152之間延伸，并且其與三個象限中的每一個都包括導(dǎo)引孔(lead aperture)156。如圖2中所示，每個導(dǎo)引孔156都明顯大于接觸孔154，并且每個導(dǎo)引孔156都包括平行于圓柱形外表面150延伸的彎曲邊緣158，和基本平行于輪輻146和148之一延伸的基本平直邊緣160。因此，在示例性實施例中，每個導(dǎo)引孔156具有倒圓的三角形形狀或輪廓。然而，應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到，各種形狀的導(dǎo)引孔156都可以應(yīng)用與本發(fā)明的另一和/或備選實施例中。
在使用中，如下面所述，接觸元件170定位在接觸孔154中。隨著尖端組件100(圖1中所示)的制造，接觸元件連接到相應(yīng)引線110(圖1中示出)上。導(dǎo)引孔156有助于接觸元件穿過電極組件104(圖1中示出)通過，并且還有助于在尖端組件100的制造期間模制絕緣襯墊元件124、126和128(圖1中所示)。
圖3是尖端組件100(圖1中所示)的伸長接觸銷形式的示例性電極接觸元件170的部分剖視平面圖。在示例性實施例中，接觸銷170包括具有錐形導(dǎo)引末端174的本體172，基本圓柱形軸部分176和形成通道180的中空杯狀尾部178，該通道容納其中一根導(dǎo)引線110(圖1中所示)的末端(未示出)。在一個實施例中，尾部178和通道180形成焊錫坑，用于經(jīng)過已知焊接過程電連接引線110的剝離導(dǎo)線。然而，認(rèn)識到其它電連接技術(shù)也可以在備選實施例中用于代替焊接，在接觸銷170和引線110之間建立電連接。
本發(fā)明所述電極組件104包括組件中每個電極一個的接觸銷170，因此在所述實施例中，電極組件104包括四個單獨的接觸銷170，并且每個接觸銷170與電極116、118、120和122中的一個相對應(yīng)。在兩個電極的實施例中，使用兩個接觸銷170。
每個接觸銷170的軸部分176都將尺寸加工成，將接觸銷170配合到每個電極116至122的接觸孔154(圖2中所示)中，因此在所述實施例中，一個接觸銷170壓接到每個電極116至122的接觸孔154中。每個接觸銷170都具有從導(dǎo)引末端174的尖端測量到尾部178的末端182的軸向長度Lx，并且Lx對應(yīng)于從尖端組件100的連接器部分106(圖11中所示)中的連接點220(圖11中所示)到相應(yīng)電極116至122的軸向距離。也就是，Lx根據(jù)接觸銷170在電極組件104中配合的電極116、118、120或122而改變。例如，參照圖11，在四個電極的實施例中從最短的接觸長度Lx到最長的接觸長度Lx，最靠近連接點220的第一電極122具有長度L1，次靠近的電極120具有長度L2，再次靠近的電極118具有長度L3，并且最遠(yuǎn)的電極116具有長度L4。比較圖11和圖3，可以看出接觸銷170的長度Lx中的差別主要是接觸銷170的軸部分176的不同長度。
通過將接觸銷170配合到電極116至122的接觸孔154上，并進(jìn)一步通過如下所述堆疊和轉(zhuǎn)動電極，可以在相應(yīng)電極116至122、接觸銷170和引線110(圖1中所示)之間建立可靠電連接。
圖4至7說明了制造電極組件104的堆疊和轉(zhuǎn)動過程(圖1中所示)。圖4示出了具有配合到接觸孔154上的壓配合接觸銷170的電極116。電極116的導(dǎo)引開口156是開放的，并沒有任何接觸銷170。
圖5說明了處于堆疊關(guān)系的電極116和電極118，其中電極118位于下面并與電極116基本軸向?qū)?zhǔn)。也就是，每個電極116和118的中心114基本沿著共軸對準(zhǔn)。電極118在箭頭A的方向上繞著中心軸相對于電極116旋轉(zhuǎn)90度。同樣，電極118的接觸孔154位于電極1116的其中一個導(dǎo)引孔156的下面，并且接合到電極118上的接觸銷170的導(dǎo)引末端174繞著中心軸從電極116的接觸孔154基本90度定位。圖5中，位于電極116和118的下部上的導(dǎo)引孔156基本彼此對準(zhǔn)，并且聯(lián)接到電極116上的接觸銷170延伸穿過位于電極116的接觸孔154下面的其余導(dǎo)引孔156(圖5中不可見)。
圖6說明了處于堆疊關(guān)系的電極116、電極118和電極120，其中電極120位于下面并基本與電極116和118軸向?qū)?zhǔn)。也就是，每個電極116、118和120的中心144(圖2中所示)基本沿著共軸對準(zhǔn)。電極120從電極118在箭頭A方向上繞著電極116和118的中心軸轉(zhuǎn)動90度。同樣，電極120的接觸孔154位于電極118的其中一個導(dǎo)引孔156下面，并且接合到電極118上的接觸銷170的導(dǎo)引末端174從電極118的接觸孔154繞著中心軸基本90度定位。圖6中，電極116、118和120的下側(cè)左手部分上的導(dǎo)引孔156基本彼此對準(zhǔn)。聯(lián)接到電極116上的接觸銷170延伸穿過定位在電極116的接觸孔154下面的每個電極118和120的導(dǎo)引孔156(圖6中不可見)。聯(lián)接到電極118上的接觸銷170延伸穿過定位在電極118的接觸孔154下面的電極120的其中一個導(dǎo)引孔156(圖6中不可見)。
圖7說明了處于堆疊關(guān)系的電極116、118、120和122，其中電極122位于電極116、118和120下面并基本與之對準(zhǔn)。也就是，每個電極116、118、120和122的中心144(圖2中所示)都沿著共軸基本軸向?qū)?zhǔn)。電極122在箭頭A方向上繞著電極116、118和120的中心軸旋轉(zhuǎn)90度。同樣，電極122的接觸孔154位于電極120的其中一個導(dǎo)引孔156下面，并且接合到電極120上的接觸銷170的導(dǎo)引末端174從電極120的接觸孔154繞著中心軸基本90度定位。聯(lián)接到電極116上的接觸銷170延伸穿過定位在電極116的接觸孔154下面的每個電極118、120和122的導(dǎo)引孔156(圖7中不可見)。聯(lián)接到電極118上的接觸銷170延伸穿過定位在電極118的接觸孔154下面的電極120和122的導(dǎo)引孔156(圖7中不可見)。聯(lián)接到電極120上的接觸銷170延伸穿過定位在電極120的接觸孔154下面的電極122的導(dǎo)引孔156(圖7中不可見)。
在圖7的堆疊取向中，電極組件104可以在模制過程中固定在一起。相應(yīng)電極116至122的接觸銷170在對中彼此繞著中央軸90度定位，并且接觸銷170延伸穿過堆中隨后電極的導(dǎo)引孔156。堆疊的電極116至122和相關(guān)接觸銷170可以放置在模具(未示出)中，并且該堆根據(jù)已知方法用絕緣材料包覆成型，以形成尖端102(圖1中所示)和襯墊元件124、126和128(圖1中所示)。在一個實施例中，電極116至122的外表面150在模具中固定在模具中的凹坑或通道中，并且絕緣材料流過導(dǎo)引孔156和相應(yīng)電極116、118和120之間，從而形成整體電極組件104，其中絕緣襯墊元件124、126和128密切地形成有堆疊電極116至122和相關(guān)接觸銷170。
圖8說明了處于堆疊和轉(zhuǎn)動電極116至122的包覆成型之后的制造階段的電極組件104。由于模具的構(gòu)型，每個電極116至122的外表面150延伸超過模制尖端102和絕緣襯墊元件124至128的外表面230。倒圓的尖端102模制在電極116附近的電極組件104的一個末端上，并且接觸銷170的尾部178從電極組件104靠近電極122的相對末端232開始延伸。因此，連接到每個電極116、118、120和122上的每個接觸銷170的相應(yīng)尾部178都是暴露的，用于將引線110(圖1中所示)連接到接觸銷170上。
圖9說明了處于制造的隨后階段的電極組件104，其中電極116、118、120和122的外表面150機械加工成，電極的外表面150與絕緣襯墊124、126和128的外表面230一起在整個電極組件104上形成基本光滑和連續(xù)的外表面。引線110(圖1中所示)通過例如已知焊接過程連接到接觸銷170的每個相應(yīng)暴露尾部178上。
在引線110連接到接觸銷170上之后，電極組件104放置在模具中，并且連接器部分106(圖1中所示)和耦合器部分108(也如圖1中所示)包覆成型，形成尖端組件100(圖1中所示)。
圖10是在電極組件104包覆成型形成連接器部分106之后，尖端組件100的部分剖視圖，該連接器部分將延伸超過引線110的焊接接觸銷170和耦合器部分108。耦合器部分108從連接器部分106的末端處的肩部130處延伸，該耦合器部分在電極組件104的外表面230和耦合器部分108的外表面240之間形成臺階。引線110聚集在一起，并延伸穿過耦合器部分108中的中央通道242。通道242將尺寸加工成，將與每個接觸銷170相對應(yīng)的線110容納在電極組件104中。
圖11是完成的尖端組件100的示意性視圖。每個電極116至122都電連接到相應(yīng)接觸孔154中的其中一個相應(yīng)接觸銷170上，并在電極組件104中從軸向長度L1延伸到L4。絕緣襯墊元件124、126和128及尖端102模制在電極118至122上。引線110聯(lián)接到每個接觸銷170的相應(yīng)尾部178上，并且連接器部分106和耦合器部分108模制在接觸點220和引線110上，以完成組件100。
總之，組件100通過將接觸銷170壓配合到電極116至122上；堆疊和轉(zhuǎn)動電極116至122和相關(guān)接觸銷170，使接觸銷170彼此軸向偏置并延伸穿過堆中隨后電極的導(dǎo)引孔156(圖2和4至7中所示)；如圖8中所示，包覆成型堆疊的電極，形成尖端102和絕緣襯墊元件124、126和128；將電極機械加工，在電極組件104上形成光滑和連續(xù)外表面，如圖9中所示；將引線110連接到電極組件的尾部178上；及包覆成型電極組件104和引線，形成連接器部分106和耦合器部分108。一旦完成，可以測試尖端組件100，以確保電極組件104在使用之前正確工作。
上述尖端組件100和制造方法在已知尖端組件構(gòu)造之上提供多個優(yōu)點。例如，形成絕緣襯墊元件124、126和128及連接器部分106和耦合器部分108的尖端組件的階段模制消除了單獨提供的部件并減少了尖端組件中部件的數(shù)量?；鞠嗤纬傻碾姌O可以大量制造，并且接觸銷170雖然長度不同，但屬于統(tǒng)一設(shè)計。轉(zhuǎn)動電極116至122和提供接觸銷170避免了將電極連接到引線110上的困難，從而減少了組裝時間和成本。因此，以較低成本和直接的制造過程獲得了電極116至122的可靠和堅固的電連接。
圖12是尖端組件100(圖11中所示)的示例性儲槽管114的剖視圖。在一個實施例中，儲槽管114包括具有基本與電極組件104(圖11中所示)的外徑相等的外徑的圓柱形外表面250，延伸穿過管114的第一通道或內(nèi)腔252，和延伸穿過管114的第二內(nèi)腔254。第一內(nèi)腔252基本為圓柱形通道，它具有與尖端組件100的耦合器部分108(圖11中所示)互補的形狀，并將尺寸加工成將耦合器部分108容納在其中。內(nèi)腔252插到耦合器部分108上，并且管114在其一個末端處密封到耦合器部分108上。引線110延伸穿過內(nèi)腔252，并連接到相對側(cè)上的外部設(shè)備上，用于將信號傳遞給電極，或從電極接收信號。應(yīng)該認(rèn)識到，在備選實施例中，除了圓柱形之外，耦合器部分108和內(nèi)腔252可以形成各種備選互補形狀。
第二內(nèi)腔254，有時稱為主腔，設(shè)置用于進(jìn)給/儲槽管目的或者作為其它類型的生命保障(life support)。當(dāng)放置成與器官流體連通時，主腔254可以用作例如給病人的食物通道，病人的流體排泄裝置，或其他目的。應(yīng)該認(rèn)識到，主腔254在各個實施例中可以具有各種形狀。
圖13是示例性電極盤300的透視圖，該電極盤根據(jù)本發(fā)明的另一示例性實施例形成，并且用于根據(jù)另一方法構(gòu)成尖端組件(圖12中未示出)。電極300包括中央孔302，定位在中央孔302周圍的四個基本相等間隔的接觸孔304，和位于兩個接觸孔304之間的一個定位孔306。盡管應(yīng)該認(rèn)識到，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，也可以使用另一類型的合適電極，但是電極300起到離子流-電子流轉(zhuǎn)換器的作用，如Ag/AgCl電極。
圖14是絕緣襯墊元件320的透視圖。該襯墊元件320包括中央孔322，定位在該中央孔322周圍的四個基本相等間隔的接觸孔324，和位于兩個接觸孔324之間的一個定位突起或定位銷(peg)326。該定位銷326將尺寸加工成壓配合插入到電極300的定位孔306(圖13中所示)，以將電極300配合到襯墊元件320上。襯墊元件320根據(jù)已知方法和技術(shù)用絕緣材料制成。
圖15是接觸夾340形式的示例性接觸元件的透視圖，該接觸夾包括緣邊342，和從該緣邊342延伸并朝彼此收斂的多個傾斜接觸突指(finger)344。該緣邊342將尺寸加工成壓配合插入到電極300(圖13中所示)的其中一個接觸孔304中，使接觸突指344從電極300的一個側(cè)面延伸。接觸夾340可以根據(jù)已知技術(shù)用導(dǎo)電材料制造。
圖16是處于制造的第一階段的電極組件350的分解視圖，其中多個電極300堆疊，使得絕緣襯墊元件320夾在兩個電極之間。襯墊320的定位銷326插入到相鄰電極300的定位孔306中，并且每個電極300都繞著中心軸從堆中相鄰電極300旋轉(zhuǎn)大約90度。因此，相應(yīng)襯墊元件320轉(zhuǎn)動，從而定位銷326可以配合到相應(yīng)電極300上。電極300和襯墊元件320的接觸孔304和324基本與相鄰電極/襯墊對準(zhǔn)，以形成穿過該堆的接觸通道。電極300和襯墊元件320的中央孔302和322基本與相鄰電極/襯墊元件對準(zhǔn)，形成穿過該堆的連續(xù)中央通道。
接觸夾340(圖15中所示)插入到其中一個接觸孔304中的每個電極300中使得，當(dāng)電極堆疊并旋轉(zhuǎn)時，接觸夾340在該堆中彼此90度定位。接觸夾340的接觸突指344延伸穿過相鄰襯墊元件320的接觸孔324。
圖17是處于制造的第二階段的電極組件350的視圖，其中單獨形成的尖端360設(shè)置具有圓頭362，從其延伸的中央柱364，和定位銷366。中央柱364插過電極300和襯墊元件320的中央孔302和322，并且定位銷366插入到相鄰電極300中的定位孔306中。一旦尖端306聯(lián)接到電極組件350上，則電極組件350可以放置在模具中，并包覆成型，以在電極組件350與尖端360相對的末端上形成連接器部分(圖17中未示出)。
圖18是電極組件350模制形成連接器部分372之后，尖端組件370的透視圖。連接器部分包括接觸孔374，該接觸孔延伸穿過連接器部分372并與電極組件350的接觸孔對準(zhǔn)。尖端360的定位柱364(圖17所示)與連接器部分374密切接觸并固定到該連接器部分上，以將尖端組件保持在一起。
圖19說明了示例性引線和接觸組件380，它包括引線382和觸點384，該觸點壓接到線384的導(dǎo)線上。觸點384將形狀加工成與接觸夾340(圖15中所示)的突指344(圖15中所示)接合。
圖20是多個線和接觸組件380及觸點384的透視圖，該接觸組件延伸穿過柔性管392的內(nèi)腔390，該觸點插入到尖端組件370的接觸孔中。線382插入到尖端組件370中，直到相應(yīng)觸點384與電極組件350中的其中一個接觸夾340接合為止。
圖21說明了完成的導(dǎo)管組件400，它包括尖端組件370和聯(lián)接到該尖端組件上的管392。第二內(nèi)腔400如所期望的那樣設(shè)置在管中。引線382延伸穿過管392的第一內(nèi)腔390，并延伸到外部設(shè)備上，以從電極300傳遞和接收信號。
總之，通過將接觸夾340壓配合到電極300上；轉(zhuǎn)動電極300和相關(guān)接觸夾340，使接觸夾340彼此偏置并延伸穿過堆中襯墊元件320的接觸孔324；堆疊電極300和襯墊元件320，使得絕緣襯墊元件320夾在電極300之間；將尖端360插入到堆疊的電極中；包覆成型堆疊的電極，形成連接器部分370，并將該堆固定到尖端360上；將觸點384壓接到引線382上；并將引線382插入到堆中的接觸孔中，直到觸點與接觸夾340配合為止，來制造組件370。一旦完成，則尖端組件370可以進(jìn)行測試，以確保在使用之前電極組件350的正確工作。
上述尖端組件370和制造方法在已知尖端組件構(gòu)造之上提供多個優(yōu)點。例如，基本相同形成的電極和襯墊元件可以以較低成本大量制造。轉(zhuǎn)動電極和提供接觸夾避免了電極連接到引線上的困難，并且將彎曲觸點配合到接觸夾上很容易實現(xiàn)。因此，以較低成本和直接制造方法獲得電極的可靠和堅固的電連接。
盡管已經(jīng)描述了各具體實施例，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識到，在權(quán)利要求的精神和范圍內(nèi)本發(fā)明可以進(jìn)行修改。
權(quán)利要求
1.一種傳感器導(dǎo)管尖端的電極組件，所述組件包括第一電極和第二電極，每個電極都包括具有中心軸的本體，和與中心軸徑向間隔開的接觸孔，該電極軸向?qū)?zhǔn)并沿著軸線間隔開；及定位在每個所述接觸孔中的接觸元件；其中，與每個所述第一和第二電極相對應(yīng)的所述接觸元件偏置，從而對每個相應(yīng)電極提供交錯的觸點。
2.如權(quán)利要求1所述的電極組件，其中，所述第一和第二電極的所述接觸元件彼此偏置大約90度。
3.如權(quán)利要求1所述的電極組件，其中，每個所述第一和第二電極都包括導(dǎo)引孔和接觸孔，所述第一和第二電極的所述導(dǎo)引孔基本彼此對準(zhǔn)。
4.如權(quán)利要求1所述的電極組件，其中，每個所述第一和第二電極都包括由多個區(qū)域限定的盤，所述接觸元件定位在其中一個所述區(qū)域中，其他所述區(qū)域包括延伸從其穿過的導(dǎo)引孔。
5.如權(quán)利要求1所述的電極組件，其中，所述接觸元件包括構(gòu)造用于焊接的尾部。
6.如權(quán)利要求1所述的電極組件，其中，所述接觸元件包括多個突指。
7.如權(quán)利要求1所述的電極組件，其中，所述組件還包括設(shè)置在所述第一和第二電極之間的絕緣襯墊元件，所述絕緣襯墊元件至少部分延伸穿過其中一個所述電極。
8.如權(quán)利要求1所述的電極組件，還包括定位在所述電極之間的注射模制的絕緣襯墊元件。
9.如權(quán)利要求1所述的電極組件，其中，每個所述接觸元件都具有軸向長度，所述接觸元件的所述軸向長度彼此不同。
10.一種用于阻抗分光系統(tǒng)的導(dǎo)管尖端組件，所述組件包括倒圓的絕緣尖端；與所述尖端相鄰的第一電極盤，所述第一電極盤包括一本體，該本體具有貫通的接觸孔；與所述第一電極盤軸向間隔的第二電極盤，所述第二電極包括一本體，該本體具有貫通的接觸孔；其中，所述第二電極盤相對于所述第一電極盤繞著縱軸轉(zhuǎn)動，從而所述接觸孔彼此圓周偏置。
11.如權(quán)利要求10所述的導(dǎo)管尖端組件，還包括第三電極盤和第四電極盤，所述第三電極盤和第四電極盤與所述第一和第二電極盤基本相同；其中，所述第一、第二、第三和第四電極盤中的每一個都彼此相對圓軸轉(zhuǎn)動。
12.如權(quán)利要求10所述的導(dǎo)管尖端組件，還包括構(gòu)造用于和引線電連接的第一和第二觸點，每個所述第一和第二觸點都壓配合到所述第一和第二接觸孔中的相應(yīng)一個上，所述第一和第二觸點中的一個延伸穿過所述第一和第二電極盤之一中的導(dǎo)引孔。
13.如權(quán)利要求10所述的導(dǎo)管尖端組件，還包括延伸穿過所述第一和第二接觸孔的第一和第二觸點，每個所述第一和第二觸點都具有不同軸向長度。
14.如權(quán)利要求10所述的導(dǎo)管尖端組件，還包括夾在所述第一和第二電極之間的絕緣襯墊元件。
15.如權(quán)利要求10所述的導(dǎo)管尖端組件，還包括與所述件端相對的所述尖端組件的末端上的連接器部分，和分別聯(lián)接到所述第一和第二電極盤上的縱向延伸觸點，在所述連接器部分中每個所述觸點終止于引線。
16.如權(quán)利要求10所述的導(dǎo)管尖端組件，還包括構(gòu)造用于連接到儲槽管上的耦合器部分。
17.一種制造阻抗分光系統(tǒng)的導(dǎo)管尖端的方法，該導(dǎo)管尖端包括多個電極，其中絕緣材料在相鄰電極之間延伸，每個電極都包括接觸孔和至少一個導(dǎo)引孔，該電極電連接到相應(yīng)觸點上，所述方法包括經(jīng)過相應(yīng)接觸孔壓配合每個電極的其中一個觸點；堆疊電極和所連接的觸點；及相對于所述堆中相鄰的電極轉(zhuǎn)動每個電極，從而觸點在所述堆中彼此交錯。
18.如權(quán)利要求17所述的方法，其中，所述觸點具有不同長度，并且每個電極都具有導(dǎo)引開口，所述方法還包括設(shè)置電極，使得電極堆中的每個相應(yīng)觸點都延伸穿過堆中具有較短觸點的電極的每個相應(yīng)導(dǎo)引開口。
19.如權(quán)利要求18所述的方法，還包括用絕緣材料注射模制電極，從而在電極之間形成絕緣襯墊元件。
20.如權(quán)利要求19所述的方法，還包括機械加工電極的外表面，以與包覆成型的絕緣襯墊的外表面匹配。
21.如權(quán)利要求18所述的方法，還包括將導(dǎo)引末端連接到每個相應(yīng)觸點上。
22.如權(quán)利要求18所述的方法，所述組件包括與第一堆疊電極相鄰的尖端，所述方法還包括包覆成型與尖端相對的連接器部分。
23.如權(quán)利要求18所述的方法，其中，所述堆疊電極和所連接的觸點的步驟包括堆疊電極和絕緣襯墊元件，從而襯墊元件夾在電極之間。
24.如權(quán)利要求18所述的方法，還包括將尖端的一部分插入到堆疊電極中，并包覆成型該堆疊電極，以將尖端固定到電極上。
25.如權(quán)利要求18所述的方法，其中，經(jīng)過相應(yīng)接觸孔將所述其中一個觸點壓配合到每個電極上包括將接觸夾的緣邊壓接到接觸孔上，從而從該緣邊延伸的突指延伸穿過所述接觸孔。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于傳感器導(dǎo)管尖端的電極組件，包括第一電極和第二電極，每個電極都具有中心軸。兩個電極軸向?qū)?zhǔn)并沿著該軸間隔開。第一和第二電極中的每一個都包括與中心軸間隔開的接觸孔，和定位在每個接觸孔中的接觸元件。第一和第二電極中的每一個的中心軸都基本對準(zhǔn)，并且與第一和第二電極中的每一個相對應(yīng)的接觸元件都偏置，從而為每個相應(yīng)電極都提供交錯的觸點。
文檔編號G01N27/07GK1889886SQ200480036304
公開日2007年1月3日 申請日期2004年10月5日 優(yōu)先權(quán)日2003年10月6日
發(fā)明者威廉·H·伯恩哈特, 約翰·P·湯普森, 約翰·R·佩尼卡, 保羅·S·斯里姆西克, 約翰·E·漢普頓, 布倫特·D·約恩, 基思·米勒 申請人:蒂科電子公司