CN101978265A - 利用反射光来测量液体中的颗粒 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于检测和量化液体中的颗粒的改进方法。液体试样容积由壳体来保持，该壳体有用于液体的进口和出口。光横过试样容积来发射，并进行反射，从而在试样容积中产生双倍长度的光学通路。检测颗粒的概率增加，方法得以改进。

Description

利用反射光来测量液体中的颗粒
技术领域
本发明通常涉及利用反射光来测量液体中的颗粒，特别是涉及在用于流体试样容积的壳体中的生物材料的检测和测量，该流体试样容积在内窥镜处理过程中从外科手术部位吸出。
背景技术
在内窥镜外科手术处理过程中，外科手术部位(例如人体内或动物体内的膝关节、肩关节或其它体腔)通过内窥镜来观察。而且，在该文献中，用于内窥镜处理的外科手术部位称为体腔。体腔利用清洗液来冲洗，以便使它展开，提高它的观察，并漂洗该体腔。冲洗通过泵来实现。该泵在该文献中还称为流入液体泵。清洗液通常是含盐水，且泵通常为蠕动辊类型泵。而且，外科手术处理过程通常涉及除去组织或对组织进行操作(例如膝盖的半月板)。这产生碎屑，即漂浮在体腔的液体中的、各种大小组织的颗粒。这些颗粒通常通过漂洗来除去。为了洗除血液和/和碎屑，通过引导或增加液体流过体腔来代替体腔中的液体。流出的冲洗液通常通过管路而输送至废物储存桶。
现有的液体测量系统通过在开始处理时由系统的操作人员选择固定冲洗流量来操作，或者通过用于系统的固定压力目标来操作。
已经开发了用于蠕动泵和类似医疗应用的盒，以便产生和提高管路和液体流的处理。EP0362822B1“一次性真空/蠕动泵盒系统”介绍了一种一次性的盒，而US6962488B2“具有吸入性压力传感器的手术盒”公开了一种用于眼外科手术的盒系统，它根据硬和软塑料而设计有用于流体的槽道。
在流出管路中的血液和碎屑的检测已经在WO2007/114776“用于体腔冲洗的方法和装置”中介绍，该专利公开了一种用于检测在来自体腔的冲洗流体中的生物材料(例如血液和碎屑)的方法和装置。检测生物材料的流出液体装置包括发光二极管(LED)和用于血红蛋白和碎屑的光学传感器，并可选择地包括安装在管路上的标定检测器。所述光学检测器装配在用于泵系统的壳体上，但是可以选择装配在外科手术仪器附近或者直接安装在外科手术仪器上或仪器中，该外科手术仪器形成从病人体内出来的液体通路，例如刮刀(shaver)工具或插管。所述光学发光结构和传感器结构形成在冲洗流体的液体流出通路中的容器壳体中的液体中的光学通路。
颗粒的检测和分析流体(例如体液)的方法为透析领域中公知。WO2007044548“流体处理系统”介绍了一种用于分析体液的盒系统，用于确定试样中的分析物浓度。病人盒系统具有功能件，例如用于血红蛋白的传感器和指示液体通路中存在空气的光学或超声波“气泡传感器”。而且，因为重要的是不会使得空气注入血液系统，因此指示空气气泡的方法与警告系统相连。US6511454B1“冲洗/吸入装置和冲洗/吸入盒”公开了这样的系统。而EP319278B1“用于药物输注系统的一次性盒”教导了用于除去空气气泡的设计。
尽管现有的透析产品和医疗液体流入系统能够用于解决它们所述的特殊目的，但是它们并不适合用于例如吸入流体中的稀释颗粒的光学测量。
在液体试样例如吸入流体中的颗粒(例如体液)的光学测量非常依赖于试样容积的壳体和测量系统的使用。光学通路需要足够长，以便检测较低数量的颗粒。来自例如空气气泡的噪音以及沿光学通路的、不需要的光学折射差异应当避免，试样容积的壳体应当稳定和容易安装在光学传感器上。词语“试样容积”是指(并且在下文中指)在壳体中的液体内的光学通路中的液体。
在这些方面，根据本发明的颗粒的检测和试样容积壳体的设计都基本脱离了现有技术的一般构思和设计，因此，提供了主要开发用于提高在试样容积中例如在用于吸入冲洗流体的盒系统中颗粒(例如血液和碎屑)的测量目的的产品。
发明内容
随后将更详细描述的本发明的总体目的是提供对试样容积(在进行检测的壳体中的液体容积)例如来自身体部位的冲洗流体中的颗粒的改进和更敏感检测以及用于吸入冲洗流体的试样容积的壳体的盒，它们对于提高血液、碎屑的检测和除去噪音例如空气(单独或它们的任何组合)有很多优点。
为了达到此目的，本发明大致包括安装在蠕动泵上的盒，该盒包含用于吸入冲洗流体的试样容积的壳体。该壳体的特征在于：在壳体一侧的反射区域通过试样容积来反射光学信号。
因此，相当广义地概括了本发明的更重要特征，以便可以更好地理解本发明的详细说明，并可以更好地认识本发明对现有技术的贡献。本发明还有附加特征，将在下文进行描述。
在这一方面，在详细解释本发明的至少一个实施例之前，应当知道，本发明并不局限于其在下面的说明书中所述或在附图中所示的结构细节和部件布置中的应用。本发明能够有其它实施例以及以各种方式来实施和进行。并且，应当知道，这里使用的措辞和术语是为了说明目的，而不是作为限制。
本发明的主要目的是提供一种通过在盒的、包围试样容积的壳体的反射区域上反射光信号来提高对从手术部位吸取的冲洗流体的试样容积中的血细胞、红细胞、血红蛋白和/或碎屑的检测。
本发明的另一目的是提供一种用于蠕动泵的盒，该盒包含用于吸入冲洗流体的试样容积的壳体，和反射器，该反射器在泵安装区域的相对侧。
本发明的其它目的和优点对于读者将是显而易见的，这些目的和优点在本发明的范围内。
附图说明
图1是用于蠕动泵上使用的盒的设计实施例。
图2是表示了用于试样容积的壳体的设计以及与管的连接的盒。
图3是表示了光学通路的盒。
图4是表示了两个光学通路的盒的设计。
具体实施方式
本发明涉及一种盒，该盒包含用于保持冲洗流体的试样容积的壳体，其特征在于它由透明材料制成，有至少一个进口开口和至少一个出口开口，并有在壳体的至少一侧的至少一个反射区域，该反射区域通过光学通路中的试样容积来反射光学信号。
在一个实施例中，光学通路的长度通过一个或多个(n)反射区域而增加一倍或多倍(n)，其中，n是至少为1的整数。反射区域的数目可以为偶数或奇数。
光学信号可以从至少一个发光装置出来，并到达至少一个光学传感器。它们可以布置在试样容积的相同侧。因此，根据一个实施例，选择反射区域的数目和它们的位置使得光到达与布置发光装置一样的试样容积相同侧的光学传感器。
通过反射产生光通路双倍长度的测量光，将改进和更灵敏地检测在试样容积(例如来自体腔的冲洗流体)中的颗粒。这也导致灵敏部件(例如发光二极管和光学传感器)能够在试样容积的相同侧，且试样容积有更小的宽度或高度。
当试样容积施加在用于冲洗流体的盒的壳体内时，系统在提高血液和/或碎屑检测的方面有很多优点。系统(在实施例1中更详细地描述)提高了对于在试样容积中的不同类型颗粒和溶液之间的差异的灵敏性。这是因为光学通路更长，颗粒横过光通路的可能性随着溶液中的光通路长度而增加。
这里所述的本发明的优点在检测清洗流体的试样容积中的血液和碎屑时特别明显。各个内容物的大小以及在是否有特定量的血液或特定量的碎屑之间的差异都可以测量。例如，可以根据血液和/或碎屑的存在而提高蠕动泵的控制。
为了提高颗粒的检测，用于试样容积的壳体可以设计成防止噪音例如空气气泡和提高检测颗粒例如碎屑的几率。来自空气气泡的噪音可以通过产生用于试样容积的“液体池”而减小，从而在池的顶部产生用于空气的空间。池可以通过相对于进口(3)和出口(4)降低试样容积(1)的壳体来产生，或者通过将空气气泡推向壳体顶部的脊(16)来产生，如图2中所示。而且，壳体可以设计成自动带走空气。这例如可以通过使得壳体的顶部(17)或“顶板”倾斜来实现，如图2中所示。
除了通过反射光来提高检测之外，检测试样容积中的颗粒例如碎屑的几率可以通过在试样容积中产生湍流和因此提高(不同尺寸和重量的)颗粒经过光检测通路的几率而提高。这例如可以通过图2中所示的试样容积(1)的上述脊(16)来产生。
前面被认为只是示例说明了本发明的原理。而且，因为本领域技术人员很容易进行大量修改和改变，因此并不希望将本发明局限于所示和所述的确切结构和操作，因此，所有合适的修改和等同物可以落在本发明的范围内。
实施例1
所述盒的实例如下：
在关节内窥镜检查过程中，病人的关节通过冲洗液体而扩张。该液体是由用于该目的的泵注入的无菌盐水。第二个泵具有用于从关节除去(或吸入)液体的特征。对关节进行的外科手术工作通过人工或电动工具来进行。外科医生的工作可能在血管由于工作而破裂时导致流血。工具的使用也导致不同尺寸的软骨或骨组织碎片漂浮在关节内的液体中。碎片和血液将扰乱关节内窥镜的观察，并通过吸入泵而从关节吸入。通过外科手术工具或通过病人关节的流出口从病人体内吸入液体。吸入泵为容积辊泵类型，因此有柔性管路，作为泵装置的一部分。该柔性管路与盒连接。
这样的盒由透明材料例如聚碳酸酯制造，从而使得光穿过。它有壳体或隔腔(1)，作为从关节至吸入泵管路的液体通路的一部分。盒有框架结构(2)。盒有来自外科手术仪器的入口(3a-c)或者流出口，并与吸入泵管路段(4)连接。隔腔(1)的形状能有利地容纳用于冲洗目的的吸入液体的试样容积，光通过该试样容积(1)。盒装配在吸入泵的壳体上。发光二极管(5)装配在该盒附近。发射的波长为880nm。光束通过凸透镜(6)来转换，并通过包围试样容积(1)的盒结构的壁。当光束(7)通过吸入液体的试样容积(1)来传播时，它的强度由于在吸入液体中的软骨组织或骨组织的碎片产生的散射和吸收而降低。然后，光束通过反射表面(8)来反射，并再次通过试样容积(1)来传播。强度由于碎片而进一步降低，因为光束(9)在试样容积(1)中的传播距离倍增。最后，由光敏二极管(10)来检测光强度。吸入泵速度通过来自光敏二极管(10)的信号来控制。
实施例2
该实例表示了增强对盒中血液的检测，第二发光二极管(11)装配在盒附近。在本例中波长为370nm。光束(12)通过凸透镜(13)来转换，然后通过吸入液体的试样容积(1)来传播。它的强度由于吸入液体中的血液的散射和吸收而降低。然后，光束由反射表面(8)反射，并再次通过试样容积(1)来传播。强度由于血液而进一步降低，因为光束(14)在试样容积(1)中的传播距离倍增。最后，由光敏二极管(15)来检测光强度。来自光敏二极管(10和15)的信号强度的差异认为对血液的检测最灵敏。

Claims (10)

1.一种包含用于保持吸入冲洗流体的试样容积的壳体(1)的盒(2)，其特征在于，该盒由透明材料制成，有至少一个进口开口(3、3a、3b、3c)和至少一个出口开口(4)，并在壳体的至少一侧有至少一个反射区域(8)，所述反射区域通过光学通路中的试样容积来反射光学信号。
2.根据权利要求1所述的盒，其中，所述光学通路的长度通过n个反射区域(8)而增加n倍，其中n是至少为1的整数。
3.根据权利要求1和2中任意一项所述的盒，其中，所述光学信号从至少一个发光装置(5、11)出来，并到达至少一个光学传感器(10、15)。
4.根据权利要求3所述的盒，其中，所述至少一个发光装置(5、11)和至少一个光学传感器(10、15)布置在试样容积的相同侧。
5.根据权利要求1～4中任意一项所述的盒，其特征在于，构成为在试样液体的池的顶部产生空气空间。
6.根据权利要求5所述的盒，其特征在于，壳体的上部部分安装有斜面，以便在液体池的顶部产生空气空间。
7.根据权利要求5和6中任意一项所述的盒，其中，所述进口(3a、3b、3c)和出口(4)布置在壳体的上部部分中，从而在液体池的顶部产生空气空间。
8.根据权利要求1～4中任意一项所述的盒，其中，一个或多个脊(16)布置在壳体中。
9.根据权利要求5～8中任意一项所述的盒，其中，所述脊(16)安装在进口附近，从而迫使空气气泡移至壳体的顶部。
10.根据权利要求5～8中任意一项所述的盒，其中，一个或多个脊布置为产生湍流，从而提高颗粒通过光学通路的几率。
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