CN105934259A - 用于检测输液泵盒的基于荧光的光学传感器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有光学盒检测系统(50)的输液泵(10)，所述光学盒检测系统用于确定给药管路装置的盒(14)是否正确地装入所述泵中。可依据所述盒检测系统确定的结果允许或禁止所述泵工作。所述盒检测系统包括光学发射器(52)和对应的光敏检测器(54)、以及由所述盒携带的窗口(55)，所述窗口包括荧光团。当所述盒正确地装入了所述泵中时，所述发射器发出的激发光束进入所述窗口并激发所述荧光团，从而产生不同于所述激发光束的波长带的波长带中的发射光，所述发射光将被发送到所述窗口外以被所述检测器接收。利用信号评估电子器件评估所述检测器信号，以确定信号电平是否超过预定阈值，如果超过所述预定阈值，则表明所述盒已被装入。

Description

用于检测输液泵盒的基于荧光的光学传感器

技术领域

本发明整体涉及用于将液体食物和药物受控递送给患者的输液泵。更具体地讲，本发明涉及输液泵中用于检测盒(给药管路装置经由该盒操作性地连接到输液泵)存在与否的传感器系统。

背景技术

可编程输液泵用于实现肠饲的液体食物以及为各种目的(例如疼痛管理)的药物的受控递送。在通常的布置中，输液泵接收一次性给药装置，该一次性给药装置包括由泵可移除地接收的盒、以及连接到盒、用于提供穿过泵的流体递送路径的柔性管路。

盒本身可旨在与一种或多种特定型号的输液泵以及/或者具有预定特性的管路一起使用。就这一点而言，盒可包括按多种规范设计制造的安全特征结构，其中规范至少部分地由预期的输液泵型号和/或给药装置管路确定。盒的安全特征结构可与相匹配的泵上的对应特征结构配合，而且可依据与管路直径和柔韧性有关的尺寸公差制造。例如，盒可具有用于保护患者免受不受控制的流体递送的防自由流动机构。防自由流动机构可采取外部压紧夹限流器的形式，其在盒正确地装入泵中而且泵门关闭时启动。或者，防自由流动机构可采取内部“在线限流器”的形式，其位于管路的流动通道内，其中流动通道只在盒正确地装入泵中而且泵门关闭时才开启。

盒不仅提供自由流动保护，还可提供附加的安全特征结构。例如，盒可与泵匹配，一方面保持所期望的泵体积准确度，另一方面确保用于触发安全警报的堵塞传感器和在线空气传感器发挥正确功能。

考虑到盒在安全方面的重要性，希望提供装置来检测匹配的盒是否正确地装入泵中，作为允许泵工作的先决条件。

发明内容

根据本发明，将给药装置可移除地接收于其中的输液泵设置有光学检测系统，用于确定给药装置的盒是否正确地装入泵中。在本发明的一个实施例中，如果盒没有正确地装入泵中，则禁止泵工作。

光学盒检测系统一般包括各自安装到泵上的光学发射器和对应的光敏检测器、以及由盒携带的包括至少一种荧光团的窗口。光学发射器被布置成发射沿着光轴定向的激发光束，其中激发光束所处的激发波长带被选择用于激发窗口中的所述至少一种荧光团。当盒正确地装入泵中时，窗口在光学发射器与光敏检测器之间的位置处与光轴相交，因此所述至少一种荧光团暴露于激发光束，从而发出处于不同于激发波长带的发射波长带中的光。光敏检测器沿光轴布置，以接收从窗口出射的处于发射波长带中的光。光敏检测器被配置成检测发射波长带内的光，并生成表示其接收的发射波长带中的光强度的检测器信号。

利用信号评估电子器件评估检测器信号，以确定检测器信号电平是否超过预定阈值，要是超过预定阈值，则表明盒已正确装入了泵中。信号评估电子器件可与泵控制器通信，其中泵控制器被编程为除非光学盒检测系统检测到有盒装入，否则禁止泵工作。

在本发明的一个实施例中，窗口包括光入射表面和平行于该光入射表面的光出射表面，窗口与盒一体地形成为一体式模制件，该一体式模制件由掺杂有一种或多种荧光团的透明塑料或半透明塑料制成。

附图说明

本发明的实质和操作模式现在将结合附图在本发明的以下具体实施方式中更全面地描述，其中：

图1为根据本发明一实施例的组装了盒检测系统的输液泵和盒的透视图；

图2为图1所示盒的透视图；

图3A为示出根据本发明一实施例形成的盒检测系统的示意性剖视图，其中示出了还没有插入到泵的突起接收狭槽中的盒突起；

图3B为与图3A对应的放大视图，不同的是示出了盒突起被插入到泵狭槽中；

图4为流程图，示出了由根据本发明一实施例的盒检测系统执行的决策逻辑。

具体实施方式

图1示出输液泵10，给药装置12被可移除地接收在输液泵10中。给药装置12包括盒14，盒14在图2中单独示出。盒14可包括输入连接器16、与输入连接器16流动连通的上游回路连接器18、下游回路连接器20、以及与下游回路连接器20流动连通的输出连接器22。给药装置12还可包括流入管路24和流出管路26，流入管路24的一端配合到输入连接器16，另一端(未示出)连接到流体源；流出管路26的一端连接到输出连接器22，另一端(未示出)连接到患者。最后，给药装置14还可包括管路泵送段28，管路泵送段28的一端配合到上游回路连接器18，另一端配合到下游回路连接器20。

在图示实施例中，泵10为具有转子30的旋转蠕动泵，其中泵送段28卷绕在转子30上并且在转子旋转以提供蠕动泵送动作时由转子30上按角度隔开的辊接合，从而迫使液体穿过给药装置12的管路。参考图1可以理解，转子30沿逆时针方向旋转时，液体从流入管路24穿过输入连接器16和上游回路连接器18移动到泵送段28，然后从泵送段28穿过下游回路连接器20和输出连接器22移动到流出管路26。虽然本发明在旋转蠕动泵的情形下进行描述，但本发明并不限于该类型的输液泵。本发明可用接收具有盒的给药装置的任何类型的输液泵来实施。

盒14可包括在线限流器32，在线限流器32可组装到下游回路连接器20中。在线限流器32在泵门34打开时阻止流动。泵门34下侧上的致动器36以下述方式接合泵送段28：在门34关闭时开启围绕限流器32的流动路径。

现在参考图3A和图3B。盒14包括突起38，突起38从盒中有棱纹的拇指部分40向下垂挂。在本实施例中，突起38为大致平坦的突起，其大小设定为接收在泵10中对应的狭槽42内。狭槽42可设置在泵10上处于泵送段28的上游部分和下游部分之间的位置处，突起38可设置在拇指部分40下侧。例如，狭槽42可位于泵送段28的上游部分和下游部分之间的正中处，而且可在与转子30的旋转轴对准的方向上伸长；突起38可位于盒14具有输入连接器16和上游回路连接器18的一侧与盒14具有下游回路连接器20和输出连接器22的另一侧之间的正中处。采用这种对称布置时，盒14很容易在安装给药装置12期间相对于转子30居于泵10中央。在本发明的一个实施例中，狭槽42的宽度为2.6mm，突起38的宽度为1.7mm。

泵10包括光学盒检测系统50，光学盒检测系统50可操作以在狭槽42内存在盒突起38的情况下检测盒14是否正确装入了泵10中。盒检测系统50包括光学发射器52和光敏检测器54，光学发射器52可安装到泵10中狭槽42的一侧，光敏检测器54可安装到泵10中狭槽42的另一侧。在图示实施例中，检测器54沿着穿过狭槽42的光轴58与发射器52对准，但检测器54也可被布置成不沿光轴58与发射器52对准。盒检测系统50还包括由盒14携带的窗口55。窗口55被布置在盒14上，当盒14正确地装入了泵10中时，窗口55在光学发射器52和光敏检测器54之间的位置处与光轴58相交。盒检测系统50还可包括信号处理电子器件56，信号处理电子器件56连接到光敏检测器54，用于接收由检测器54生成的电子信号并评估该信号。信号处理电子器件56可与泵控制器60通信，由此可依据对检测器信号的评估结果来控制泵10工作。

根据本发明，窗口55包括至少一种荧光团59，光学发射器52被布置成发射沿着光轴58定向的激发光束。激发光束所处的激发波长带被选择为激发所述一种或多种荧光团59，由此所述一种或多种荧光团响应于吸收激发光束能量，发出处于不同于激发波长带的发射波长带中的光。在本说明书中，提到发射波长带“不同于”激发波长带是指，该发射波长带和该激发波长带分别以两个可彼此区分的不同波长为中心。发射器52可为发光二极管(LED)或其他光源。发射器52可为窄带发射器，例如激光LED，用于发出激发波长带中的光。或者，发射器52可发出较宽波长带中的光，此时可在发射器52之后布置波长过滤器(未示出)，该波长过滤器只让激发波长带中的光通过，以此对光进行过滤。

光敏检测器54可被配置成检测发射波长带内的光。例如，检测器54的光谱响应度可大致局限于发射波长带或发射波长带的某些光谱部分，并且检测器54对激发波长带的光谱响应度显著下降。另外，或作为替代，检测器54可配置有波长过滤器(未示出)，用于过滤掉激发波长带中的光，并让发射波长带中的光或发射波长带的某些部分中的光通过，以供检测。光敏检测器54生成检测器信号，例如电流信号或电压信号，该信号的电平与检测器接收的发射波长带中的光强度相对应。光敏检测器54可为光电二极管、或者其他能够响应入射光而生成电信号的光敏元件。

在本文所示的实施例中，发射器52和光敏检测器54各自安装在泵10中与狭槽42相邻；窗口55为突起38的一部分，但也可采用其他构造和布置。尽管未示出，但发射器52和检测器54都可具有透镜、光纤或其他与此相关的光学元件，用来校准、引导光束并/或使光束聚焦。

在图3B中可最清楚地看到，窗口55可包括垂直于光轴58的光入射表面62和也垂直于光轴58的光出射表面64。窗口55可与突起38一体形成，或者可与盒14一体地形成，其中表面62和表面64被形成为模制件的外表面特征结构。例如，盒14可由透明或半透明的光学级塑料模制而成，该光学级塑料掺杂有一种或多种荧光团59。可用的荧光团包括但不限于发磷光材料。例如，YAG:Ce黄色荧光粉可用作荧光团，其具有以450nm为中心的激发波长带和以577nm为中心的发射波长带。

盒14尚未装入泵10中时，发射器52发出的激发光束直接到达检测器54。由于检测器54被配置成检测发射波长带中的光，而不检测激发波长带中的光，所以在盒14尚未装入时，检测器54生成的信号电平将保持在预定阈值电平以下。当盒14正确地装入了泵10中时，窗口55中的所述至少一种荧光团59吸收激发波长带中的光，并发出发射波长带中的光。发射波长带中的一部分光被检测器54接收。因此，当盒14装入了泵10中时，检测器54生成的信号电平将上升到阈值电平以上。

信号处理电子器件56评估来自检测器54的信号，确定盒14是否正确地装入了泵10中。信号处理和评估可完全是模拟的，或者也可把检测器信号电平转变成数字值并在数字比较器电路中与阈值比较。如图4所示，可依据信号处理电子器件56确定的结果允许或禁止泵10工作。在框100中，读取检测器信号电平。在框102中，将信号电平与预定阈值比较，结果作为决策依据。如果信号电平超过阈值，则表明盒14已装入，于是流程分支到框104，其中泵控制器60允许泵工作。然而，如果信号电平低于阈值，则流程分支到框106，其中泵控制器60禁止泵工作。

盒14上的突起38提供了可用于携带窗口55且将该窗口定位于光学盒检测系统50中的结构。当然，可采用各式各样的突起布置和光学检测系统配置。在盒14下侧居中布置薄突起38以及在泵10中使用细狭槽42，是为了在安装盒14的过程中，利用所述突起和狭槽引导盒14并将盒14置于泵的中央。此外，盒检测系统50隐藏在泵内，不会引起使用者注意。发射器52和检测器54可从狭槽42表面略微凹陷，被设置在相应的透明屏障(未示出)后方，该透明屏障用于使灰尘和流体远离发射器和检测器。

虽然已结合示例性实施例描述了本发明，但具体实施方式并不旨在将本发明的范围限制于所述的特定形式。本发明旨在涵盖可包含在本发明的实质和范围内的所述实施例的此类替代形式、修改形式和等同形式。

Claims (17)

1.一种用于检测盒是否已装入输液泵的系统，所述系统包括：

安装到所述泵上的光学发射器，所述光学发射器被布置成发射沿着光轴定向的激发光束，其中所述激发光束处于激发波长带中；

安装到所述泵上的光敏检测器，其中所述光敏检测器被配置成检测处于不同于所述激发波长带的发射波长带内的光，其中所述光敏检测器生成检测器信号，所述检测器信号表示所述光敏检测器接收的所述发射波长带中的光的强度；以及

由所述盒携带的窗口，当所述盒正确地装入所述泵中时，所述窗口在所述光学发射器与所述光敏检测器之间的位置处与所述光轴相交，其中所述窗口包括能被所述激发光束激发的至少一种荧光团，其中所述至少一种荧光团响应于被所述激发光束激发而发出所述发射波长带中的光，其中所述发射波长带中的光被所述光敏检测器接收。

2.根据权利要求1所述的系统，还包括信号处理电子器件，所述信号处理电子器件用于评估所述检测器信号，以确定所述盒是否正确地装入所述泵中。

3.根据权利要求2所述的系统，其中所述窗口包括面向所述光学发射器的光入射表面和面向所述光敏检测器的光出射表面，其中所述光入射表面和所述光出射表面垂直于所述光轴。

4.根据权利要求1所述的系统，其中所述窗口与所述盒一体地形成为一体式模制件。

5.根据权利要求4所述的系统，其中所述一体式模制件由透明塑料或半透明塑料模制而成，所述塑料掺杂有所述至少一种荧光团。

6.根据权利要求1所述的系统，其中所述盒包括突起，所述窗口位于所述突起中，所述泵包括狭槽，所述狭槽被构造成当所述盒正确地装入所述泵中时接收所述突起。

7.根据权利要求6所述的系统，其中所述光学发射器和所述光敏检测器位于所述狭槽的相对侧上。

8.根据权利要求7所述的系统，其中所述激发波长带以450nm波长为中心，并且所述发射波长带以577nm波长为中心。

9.根据权利要求1所述的系统，其中所述光敏检测器沿着所述光轴布置。

10.一种输液泵，包括：

安装到所述泵上的光学发射器，所述光学发射器被布置成发射沿着光轴定向的激发光束，其中所述激发光束处于激发波长带中；

安装到所述泵上的光敏检测器，其中所述光敏检测器被配置成检测处于不同于所述激发波长带的发射波长带内的光，其中所述光敏检测器生成检测器信号，所述检测器信号表示所述光敏检测器接收的所述发射波长带中的光的强度；并且

其中盒正确地装入所述输液泵中使得所述激发波长带中的光被吸收以及相应地发出所述发射波长带中的光，从而被所述光敏检测器接收。

11.根据权利要求10所述的输液泵，还包括信号处理电子器件，所述信号处理电子器件用于评估所述检测器信号，以确定盒是否正确地装入所述泵中。

12.根据权利要求11所述的输液泵，其中所述信号处理电子器件被编程为在所述检测器信号的电平超过预定阈值时确定盒正确地装入了所述泵中。

13.根据权利要求10所述的输液泵，其中所述光敏检测器沿着所述光轴布置。

14.一种将被装入输液泵中用于将给药装置操作性地连接至所述泵的盒，所述盒包括：

输入管路连接器；

输出管路连接器；

与所述输入管路连接器和所述输出管路连接器间隔开的窗口，其中所述窗口包括能被激发波长带中的激发光束激发的至少一种荧光团。

15.根据权利要求14所述的盒，其中所述窗口包括光入射表面和平行于所述光入射表面的光出射表面。

16.根据权利要求14所述的盒，其中所述窗口与所述盒一体地形成为一体式模制件。

17.根据权利要求16所述的盒，其中所述一体式模制件由透明塑料或半透明塑料模制而成，所述塑料掺杂有所述至少一种荧光团。