CN101351237A - 医用流体体积测量设备 - Google Patents
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Abstract
一种向患者传送流体和/或从患者抽取流体的医疗设备，所述医疗设备包括用于泵送流体的泵送单元(1)、具有入口(3)和出口(4)并包括用于加热所述流体的加热元件(5)的加热腔(2)、流体体积测量装置(13－18)和穿过所述泵送和加热单元(1，2)的流道，其特征在于所述加热元件(5)适合于完全浸没于穿过所述加热腔(2)的流体以及所述流体测量装置包括适合于测量至少两个分离点上的流体温度的温度传感装置和用于确定至少一个施加至所述加热元件(5)的电参数例如电流、功率或者频率的电参数测量装置。本发明还包括使用该设备的方法。
Description
技术领域
本发明涉及医疗领域的流体体积测量。本发明特别涉及医用液体例如盐溶液、透析液或者透析置换液。
背景技术
许多种不同的流体治疗都需要注射医用溶液例如盐溶液、透析流体或者透析置换流体。
在所有的情况下，泵送系统用于处理大量的这种流体。对于这些流体治疗，为使患者受益有两个必需要求。
首先，流体必须被加热至患者舒适的流体温度，该温度应当安全并且可调节至体温。第二，对于某些治疗，例如腹膜透析(PD)和血液透析(HD)，有必要测量向患者精确施加的流体体积。而且，抽取的流体体积例如在PD期间排出的流体和HD期间的超滤液需要精确的流体体积测量和平衡。
在专利文献US 4384578、US 5245693、US 6257265、US 6512212和US2003/135250中公开了用于测量流体体积的方法和设备。
发明内容
本发明对现有技术进行了改进。
因此，本发明的目的包括：提供用于向患者传送和/或从患者抽取流体的医疗设备，所述医疗设备包括用于泵送流体的泵送单元、具有入口和出口并包括用于加热所述流体的加热元件的加热腔、流体体积测量装置和穿过所述泵送和加热单元的流道。根据本发明的设备特征在于加热元件适合于完全浸没于穿过所述加热腔的流体以及所述流体测量装置包括适合于测量至少两个分离点上的流体温度的温度传感装置，所述流体测量装置还包括用于确定至少一个施加至所述加热元件的电参数例如电流、功率或者频率的电参数测量装置。
在第一实施例中，温度传感装置由单独的温度传感器组成。该结构的测量精度更高。特别是不需要校准两个分离的温度传感器。
可以以测量所述两个分离点上温度的方式可移动地设置单个传感器。
有利地，该单个传感器可旋转。
在另一个实施例中，温度传感装置包括一个固定的温度传感器和一个适于将电磁辐射从所述两个分离点反射至所述传感器的可旋转镜。
在这种情况下，传感器优选为红外类型。
如此选取的镜不一定可旋转但是可设置在可旋转平台上。微机电系统(MEMS)技术可用于采用或者不采用可旋转的平台制造该镜。
当使用单个传感器时，优选的位置处于加热腔的入口和出口之间。但是当然可选择任何其它合适的位置。
在另一个实施例中温度传感装置包括两个分离的温度传感器。如上所述，精度可能下降但是该结构更易获得。
当使用两个分离的传感器时，优选一个传感器靠近入口而另一个传感器靠近出口。
在另一个实施例中，医疗设备还包括连至所述温度传感器的处理单元，该处理单元适合于测量通过加热单元的体积流量，该体积流量从流体体积测量装置获得。
温度传感器被设计为永久测量温度或者仅仅在加热阶段在预定时间内测量温度。
在另一个实施例中，医疗设备包括被连至所述处理单元和所述泵送单元的流体体积补偿装置。
加热元件优选由金属制成并被设计为由电磁感应加热。
一个实施例中，加热元件为板而在另一个实施例中其为管状。
为增加流道在加热腔中的长度，即增强热交换，流道在加热腔中可具有螺旋或者缠绕形状，从而形成几个并联的流体通道。
另一个实施例中，医疗设备包括由至少一个线圈组成的感应元件。
优选地，线圈由直径小于磁场在导热金属元件中的渗透深度的隔离线制成。
有利地，该直径至少比所述渗透深度小两倍。
在另一个实施例中，加热元件被设计和设置为用作防止加热系统外电磁微扰的电磁屏蔽元件。
加热元件可由铁磁材料制成，其居里温度被选择为限制导热金属元件过热。
本发明还涉及将上述医疗设备用于测量穿过设备的流体体积，从在流道至少两个分离点上测量的温度和至少一个施加至加热元件的电参数例如电流、功率或者频率的测量获得流体体积。
有利地，该设备还可用于补偿患者流入和流出之间的体积变化。
在一个实施例中，为唯一的测量其流动特征的目的而加热一部分泵送的流体。
从上述描述，可以看出本发明受益于加热系统而测量流体体积和/或流量以及更精确地测量流体体积变化。
本发明组合在流体治疗期间用于加热和平衡流体体积的技术方案，这些流体由所有类型的泵送系统传送和从患者抽取。更一般地，本发明可联合所有形式的用于通过流体体积传送补偿获得精确流体体积平衡的泵。
为测量和平衡流体体积，有利的是对至少一部分所泵送的整个体积测量流入和流出。而且如果流出不需要加热(例如在PD期间的排出体积)，则为了唯一的测量流体体积的目的需要加热部分该体积。
特别是，本发明在医用流体和加热系统以及如果有的话测量元件之间可组合使用无菌一次性用品而没有任何物理接触。
附图说明
下面借助由下面的附图所描述的实例更详细地讨论本发明：
图1：根据本发明的加热腔的分解图；
图2：图1的加热腔的仰视图；
图3：电感电路；
图4：流体体积传送补偿框图；
图5：具有流体分配系统和泵的集成加热腔。
附图中所使用的附图标记：
1.泵送单元
2.加热腔
3.入口
4.出口
5.加热元件
6.通道
7.孔
8.线圈
9.铁氧体磁心
10.盖板
11.流体分配单元
12.电感电路
13.温度传感器
14.电流测量装置
15.电压测量装置
16.功率测量装置
17.电流频率测量装置
具体实施方式
从图1可以看出，可由各种泵例如蠕动泵驱动的医用流体流入由下部2a和上部2b组成的刚性加热腔2，其例如由塑料制成。加热腔2具有被连至管道(未示出)的入口3和出口4。腔2包括优选由铁磁材料组成的集成金属板5。组合金属板5的腔部件2a和2b中的流道几何形状保证了在入口3进入腔部件2a的流体直接流入位于金属板5第一侧下面的特别形状通道6。通道6然后延伸通过金属板5的第二侧，并且流体最终经出口4离开腔2b。
加热腔2的机械设计保证了金属板5将腔2分隔为两个部分。优选地，除了通道6和金属板5上的孔7以外，在该两个部件之间没有流体交换。借助该结构，流体初始时在一个表面上流动然后在金属板5的另一个表面上流动。
图2示出了用于电感加热的线圈8。线圈8组合专用的铁氧体磁心9用于在金属板5(未示出)中电感产生电磁场。为在110伏AC下传输例如600瓦电功率，需要5.45安培RMS的电流。为尽量减小电子复杂性和满足根据各种规则的要求，可采用从50kHz至100kHz的频率。为避免线圈8的任何有源冷却(例如用水)，可通过增强通过金属板5的磁通量而改进金属板5和线圈8之间的耦合。铁磁金属板5可用于使能量集中在非常薄的层上。组合线圈8周围的铁氧体磁心9可明显改进耦合系数，并可减小磁通路的电阻。线圈8和金属板5之间的距离在特定之时可进一步改进耦合系数。
为减小线圈8在使用频率下的自感、涡流损失以及层间邻近效应，线圈设计可由直径优选比渗透深度小两倍或者三倍的特定数量隔离铜线束组成。
有利地，加热元件组合一个或多个温度传感器，例如接触更少的红外线温度传感器。温度传感器适合和/或被隔离以测量进入和/或离开腔2的流体温度。温度数据被用于计算穿过腔2的流体内能变化。
在图2中，图示描述单个温度传感器13。其位于入口和出口管道之间并且可旋转以可选择地测量入口或者出口管道上的温度。
在另一个实施例(未示出)中，采用具有可旋转镜的固定传感器。在这种情况下，传感器优选为红外线传感器。
图3示出了根据本发明可用于医疗设备的电感电路12。该结构可从施加至线圈8的电功率14、15、16和/或电流14和/或频率17确定流体能量变化以获得或者维持例如在加热腔出口4附近的流体的某温度。在这种情况下，可仅仅通过优选位于加热系统出口附近的一个温度传感器获得流体流量和/或体积测量值。
图4表示补偿和更正泵送系统的泵送流体体积以获得被传送至患者体内以及从患者体内去除的设计流体体积的方法的框图。
从蠕动泵或者其它类型的泵泵送的流体体积根据其周期性运动数例如隔膜运动传送设计流体体积。由和设计流体体积相比增加或者减少泵送或者传送流体体积的参数影响该流体体积传送。对蠕动泵或者隔膜泵的启动次数及其它而言，和有源泵送相关的质量流量信息有利地用于通过增加或者减少转圈数校正或者补偿传送不足的流体体积。
可校正所有有影响的参数例如这些泵之前和之后的流体压力、流体温度、泵设计、泵材料和尺寸部分变化或者泵送系统老化，因此可将其用于平衡向患者体内传送和从患者体内去除的流体。
最后，图5示出了具有组合为单个一次性单元的集成加热单元2、5、10，流体分配单元11和泵送单元1的医疗设备。另外，该单个一次性单元还可集成例如可由硅树脂制成的弹性隔膜(未示出)。
在优选实施例中，泵送单元和加热单元为相同单一用途单元的一部分，其还可包括其它元件例如分配阀。在国际专利申请WO 2005/009511A2中公开了该分配阀和泵送系统的实例。
当然本发明不限于上述实例。
Claims (25)
1、一种用于向患者传送和/或从患者抽取流体的医疗设备，所述医疗设备包括用于泵送流体的泵送单元(1)、具有入口(3)和出口(4)并包括用于加热所述流体的加热元件(5)的加热腔(2)、流体体积测量装置(13-17)和穿过所述泵送和加热单元(1，2)的流道，其特征在于，所述加热元件(5)适合于完全浸没于穿过所述加热腔(2)的流体中，并且所述流体体积测量装置包括适合于测量至少两个分离点上的流体温度的温度传感装置，所述流体体积测量装置还包括用于确定至少一个施加至所述加热元件(5)的电参数例如电流、功率或者频率的电参数测量装置。
2、如权利要求1所述的医疗设备，其中所述温度传感装置由单独的温度传感器(13)组成。
3、如权利要求2所述的医疗设备，其中以测量所述两个分离点上温度的方式可移动地设置单个传感器(13)。
4、如权利要求3所述的医疗设备，其中所述单个传感器(13)可旋转。
5、如权利要求1所述的医疗设备，其中所述温度传感装置包括一个固定的温度传感器和一个适于将电磁辐射从所述两个分离点反射至所述传感器的可旋转镜。
6、如权利要求5所述的医疗设备，其中所述传感器为红外线传感器。
7、如前述权利要求任一项所述的医疗设备，其中所述传感器(13)处于所述入口(3)和所述出口(4)之间。
8、如权利要求1所述的医疗设备，其中所述温度传感装置包括两个分离的温度传感器。
9、如权利要求8所述的医疗设备，其中所述一个传感器(13)靠近所述入口(3)而另一个传感器(18)靠近所述出口(4)。
10、如前述权利要求任一项所述的医疗设备，还包括连至所述温度传感器的处理单元，所述处理单元适合于测量通过加热单元(2)的体积流量，所述体积流量从所述流体体积测量装置(13-17)获得。
11、如前述权利要求任一项所述的医疗设备，其中所述温度传感器被设计为永久测量温度。
12、如权利要求1至10任何一项所述的医疗设备，其中所述温度传感器被设计为仅仅在加热阶段在预定时间内测量温度。
13、如权利要求10至12任何一项所述的医疗设备，还包括被连至所述处理单元和所述泵送单元(1)的流体体积补偿装置。
14、如前述权利要求任一项所述的医疗设备，其中所述加热元件(5)由金属制成并被设计为由电磁感应加热。
15、如权利要求14所述的医疗设备，其中所述加热元件(5)为板。
16、如权利要求14项所述的医疗设备，其中所述加热元件(5)为管。
17、如前述权利要求任一项所述的医疗设备，其中通过流道(6)使加热单元(2)中所述流道的长度最大。
18、如前述权利要求任一项所述的医疗设备，还包括由至少一个线圈(8)组成的感应元件。
19、如权利要求18所述的医疗设备，其中所述线圈(8)由直径小于磁场在导热金属元件中的渗透深度的隔离线制成。
20、如权利要求19所述的医疗设备，其中所述直径至少比所述渗透深度小两倍。
21、如前述权利要求任一项所述的医疗设备，其中所述加热元件(5)被设计和设置为用作防止加热系统外电磁微扰的电磁屏蔽元件。
22、如前述权利要求任一项所述的医疗设备，其中所述加热元件(5)由铁磁材料制成，其居里温度被选择为限制导热金属元件过热。
23、前述权利要求任一项所述的医疗设备在测量穿过设备的流体体积中的应用，从在流道至少两个分离点上测量的温度和至少一个施加至所述加热元件(5)的电参数例如电流、功率或者频率的测量获得所述流体体积。
24、如权利要求23所述的用途，用于补偿患者流入和流出之间的体积变化。
25、如权利要求23或者24所述的用途，其中仅为测量其流动特征的目的而加热一部分泵送的流体。
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