CN107847663A - 用于输液泵的磁性压力感测系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具有用于检测管阻塞的一个或多个磁性压力传感器的输液泵，该输液泵设置有被布置成检测影响压力测量的环境磁场的至少一个对应的辅助霍尔效应传感器，使得可采取纠正措施来减轻该环境磁场的影响。

Description

用于输液泵的磁性压力感测系统

技术领域

本发明整体涉及用于向患者可控地递送液体食物和药物的输液泵。更具体地，本发明涉及用于测量连接至输液泵的给药装置的管内的流体压力的磁性系统。

背景技术

可编程输液泵用于执行对用于肠道喂养的液体食物和用于各种目的例如疼痛管理的药物可控递送。在一般布置中，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体和连接至盒体以用于提供穿过泵的流体递送路径的挠性管。

该给药装置可包括卷绕泵的转子机构的管泵送段，并且该盒体可包括与管段的相对端连接的一对管连接器。该转子机构可具有使管段在转子旋转时变形从而以蠕动的方式逐渐地推动流体穿过管的压紧辊或指状物。该盒体可具有用于使载送来自流体源的流体的流入管和通向患者的流出管连接的另一对管连接器。因此，提供了从流入管穿过管段到达流出管的流动路径。

上述类型的输液泵可包括被布置成测量给药装置的管内的流体压力的一个或多个压力传感器。压力感测为重要的安全特征，因为流体压力发生意外变化可能指示不安全的状况诸如管内出现阻塞，这阻止向患者递送食物或药物。在一般布置中，泵可具有位于泵送机构(例如，蠕动转子)上游的上游压力传感器和位于泵送机构下游的下游压力传感器。如果在压力传感器的上游位置处发生阻塞，则产生真空状态并使得管在传感器位置处收缩。相反，如果在压力传感器的下游位置处发生阻塞，则流体压力增大并使得管在传感器位置处膨胀。用于通过使用各种传感器技术(包括光学换能器、磁性换能器、超声波换能器和负荷元换能器)检测管的收缩和膨胀来测量压力的各种类型的压力传感器为已知的。

具体地，关于磁性压力传感器，已知提供被布置成响应于管的收缩和膨胀而移动的磁体以及被布置成生成与磁体的磁场强度成比例的输出电压信号的对应的霍尔效应传感器。当磁体移动得更靠近霍尔效应传感器时，电压信号增大，并且当磁体移动离开霍尔效应传感器时，电压信号减小。上述类型的磁性压力传感器造价低廉并且可被结合到输液泵中。然而，当泵非常接近与压力传感器磁体的预期磁场无关的环境磁场时，此类磁性传感器容易出现不准确性。例如，如果在用户的背包或手提包中独立地携带输液泵，则输液泵可能非常接近磁性玩具或磁性包锁。在医院或家庭环境中，也有可能在环境磁场源附近使用该泵。不准确的测量可能会导致错误的阻塞警报，这对于患者的输液方案和医务人员具有破坏性的影响。当实际上存在阻塞时，不准确的压力测量也可能导致遗漏的阻塞警报，这种情况可能对患者造成严重的安全后果。

需要一种用于输液泵的考虑可能影响压力测量的非预期环境磁场的可能性的磁性压力传感器系统。

发明内容

一种输液泵，该输液泵可操作以泵送流体穿过连接至该输液泵的管并且具有用于检测管阻塞的一个或多个磁性压力传感器，该输液泵设置被布置成检测影响压力测量的环境磁场的有至少一个辅助霍尔效应传感器，使得可采取纠正措施来减轻该环境磁场的影响。

本发明可通过输液泵来体现，该输液泵包括用于测量管内的流体压力的至少一个压力传感器，其中该压力传感器包括被布置成响应于管的径向收缩和膨胀而移动的磁体和测量磁场强度的对应的主要霍尔效应传感器，并且还包括被布置成检测能够由主要霍尔效应传感器检测到的在输液泵附近的环境磁场的至少一个辅助霍尔效应传感器。

在一个具体的实施方案中，具有上游磁性压力传感器和下游磁性压力传感器的输液泵设置有分别位于上游压力传感器和下游压力传感器附近的一对对应的辅助霍尔效应传感器。

附图说明

现在将在结合附图对本发明进行的以下详细描述中更加全面地描述本发明的性质和操作模式，附图中：

图1为根据本发明的实施方案而形成的输液泵的透视图，其中给药装置被示出为被安装在泵中；

图2为在图1中所示的输液泵的横截面透视图，其中泵的门被省略并且横截面平面横向地延伸跨过泵的上游压力传感器和下游压力传感器；

图3为泵的上游压力传感器和下游压力传感器和与其相关联的印刷电路板的放大横截面透视图；

图4为穿过泵的下游压力传感器的详细横截面视图，其中横截面平面纵向地延伸穿过下游压力传感器；

图5为示出了与在图1和2中所示的输液泵的压力感测系统相关联的电子电路的示意性框图；以及

图6为示出了根据本发明的另一个实施方案的方法的流程图。

具体实施方式

图1示出了具有门11的输液泵10，该门通过门的一侧上的铰链13和门的另一侧上的可释放门闩15而被连接至泵10。给药装置12可移除地接收在泵10中。给药装置12包括盒体14，该盒体具有流入连接器16、与流入连接器16流体连通的上游泵送段连接器18、下游泵送段连接器20以及与下游泵送段连接器20流体连通的流出连接器22。给药装置12还可包括：流入管24，该流入管具有配合到流入连接器16的一个端部以及连接至流体源的相对的端部(未示出)；以及流出管26，该流出管具有连接至流出连接器22的一个端部以及连接至患者的相对的端部(未示出)。最终，给药装置14还可包括管泵送段28，该泵送段具有配合到上游泵送段连接器18的一个端部以及配合到下游泵送段连接器20的相对的端部。

在例示的实施方案中，泵10为具有充当泵送机构的马达驱动转子30的旋转蠕动泵，其中泵送段28卷绕转子30并且在转子旋转时与转子30上的以角度间隔的辊接合以提供蠕动泵送动作，从而迫使液体穿过给药装置12的管。参考图1可以理解，当转子30在逆时针方向上旋转时，液体从流入管24穿过流入连接器16和上游泵送段连接器18移动到泵送段28，并且然后从泵送段28穿过下游泵送段连接器20和流出连接器22移动到流出管26。尽管在具有转子泵送机构的旋转蠕动泵的背景下描述了本发明，但本发明并不限于这种类型的输液泵。

在图2至图4中可清晰地看出，该输液泵10包括上游压力传感器32和下游压力传感器34。上游压力传感器32被布置在泵送机构(例如，转子30)的上游，以用于测量上游连接器18和转子30之间的位置处的管的泵送段28内的流体压力。下游压力传感器34被布置在转子30的下游，以用于测量转子30和下游泵送段连接器20之间的位置处的管段28内的流体压力。压力传感器32和34为磁性压力传感器并可具有在图3和图4中详细示出的类似构造。每个压力传感器32,34可包括具有预期磁场的永磁体36以及主要霍尔效应传感器38，其中该磁体36被布置成响应于管段28的径向收缩和膨胀而相对于主要霍尔效应传感器38移动。例如，磁体36可为弹簧偏置的，以保持与管段28的外壁表面的响应性连接，使得当管段28径向地收缩时，磁体36在图3和图4中远离主要霍尔效应传感器38向上移动，并且当管段28径向地膨胀时，磁体36在图3和图4中朝向主要霍尔效应传感器38向下移动。在图4中可以看出，磁体36可由悬臂弹簧构件40支撑，以提供所提及的偏置。本领域的技术人员将认识到，也可使用使磁体36偏置的其他构型，例如螺旋弹簧和柱塞构型，而不偏离本发明。

可以理解，主要霍尔效应传感器38生成与其检测到的磁场强度成比例的输出电压信号。当不存在环境磁场或主要霍尔效应传感器38不能检测到该环境磁场使得主要霍尔效应传感器38仅检测到与磁体36相关联的预期磁场时，由主要霍尔效应传感器38生成的主要输出信号表示管段28中的流体压力。

根据本发明，输液泵10可包括与上游压力传感器32相关联的辅助霍尔效应传感器42和与下游压力传感器34相关联的另一个辅助霍尔效应传感器44。辅助霍尔效应传感器42被布置在上游压力传感器32的主要霍尔效应传感器38附近，以检测能够由此类主要霍尔效应传感器38检测到的在输液泵10附近的环境磁场。辅助霍尔效应传感器42生成与其检测到的磁场强度成比例的辅助输出电压信号。辅助霍尔效应传感器42具有对应于管段28的内部和外部之间的压力平衡并且仅由传感器检测到磁体36的预期磁场而引起(即，没有检测到环境磁场)的标称输出信号值。由辅助霍尔效应传感器42生成的输出信号还可具有关于标称值的已知波动范围，该已知波动范围对应于在不存在环境磁场时的磁体36的行进限制。该标称输出信号值和波动范围可在输液泵10的校准期间被确定并被存储在存储器中。类似地，也可针对主要霍尔效应传感器38来确定标称输出信号值和波动范围。基于校准信息，辅助输出信号的期望行为在不存在环境磁场的情况下被确定并被存储在泵存储器中作为参考。因此，通过将从霍尔效应传感器42获取的辅助输出信号的采样值与其期望值进行比较，可检测到存在影响上游压力传感器32中的霍尔效应传感器38的主要输出信号的环境磁场。类似地，与下游压力传感器34相关联的其他辅助霍尔效应传感器44提供输出信号，该输出信号用作用于确定存在影响下游压力传感器34中的霍尔效应传感器38的主要输出信号的环境磁场的基础。

在本发明的一个实施方案中，两个主要霍尔效应传感器38,38和两个辅助霍尔效应传感器42,44可被布置在同一印刷电路板50上。图3示出了各种霍尔效应传感器的可能的位置布置。可以看出，上游压力传感器32位于泵10的靠近门铰链13的一侧上，并且相关联的主要霍尔效应传感器38被安装在上游压力传感器32的磁体36的正下方的PCB 50的顶侧上。对应的辅助霍尔效应传感器42可更靠近铰链13而被安装在PCB 50上，以用于检测源于泵外壳外部的环境场。如例示的实施方案所示的，辅助霍尔效应传感器42可邻近于PCB 50的最靠近铰链13的侧边而被安装在PCB的底侧上。下游压力传感器34位于泵10的靠近门闩15的相对侧上。因此，可如图3所示使用下游压力传感器34的主要霍尔效应传感器38和对应的辅助霍尔效应传感器44在PCB 50上的镜像安装布置。

图5为示出了体现本发明的与压力感测系统相关联的电子电路的示意性框图。信号处理电子器件60可包括模拟-数字转换电路用于将由主要霍尔效应传感器38,38和辅助霍尔效应传感器42,44生成的模拟电压信号转换成数字形式。信号处理电子器件60还可包括执行所存储的指令的经编程的微处理器，这些指令使得微处理器将来自辅助霍尔效应传感器42,44的数字化输出信号与在泵校准期间被存储在存储器62中的期望信号值进行比较并且基于该比较是否指示环境磁场的存在来采取一个或多个纠正措施。就这一点而言，参考图6，获取可由信号处理电子器件60执行的编程逻辑的一般说明。在步骤70中，对来自辅助霍尔效应传感器42和44的辅助输出信号进行采样。在步骤72中，将经采样的辅助信号值与期望的信号值进行比较。判定框74基于经采样的信号值与期望的信号值的偏差是否指示存在环境磁场来使流程分支。如果不是，则流程回到步骤70。如果在判定框74中发现环境磁场，则流程前进至步骤76，由此采取一个或多个纠正措施。该纠正措施可为由信号处理电子器件60执行的经编程的步骤，或由泵操作员采取的步骤。

一个可能的纠正措施为基于辅助输出信号来调整对流体压力的计算。例如，如果与下游压力传感器34相关联的辅助霍尔效应传感器44检测到环境磁场，则可调整由下游压力传感器34的对应的主要霍尔效应传感器38生成的主要输出信号，以补偿所检测到的环境磁场。换句话讲，可将主要输出信号调整为仅反映磁体36的贡献并消除来自环境磁场的影响的经纠正的值。这样，与主要输出信号相关的压力将准确地反映正被测量的管段28中的流体压力。

另一个可能的纠正措施为触发环境场警报64，以向泵操作员指示环境磁场的存在。然后，泵操作员可通过确定环境磁场的源并将泵移离源或将源移离泵来将输液泵从环境磁场移除，从而采取进一步的纠正措施。

由于泵10已包括当压力传感器32,34检测到阻塞时触发的阻塞警报66，因此当检测到环境磁场时可以不同的方式触发同一警报66，从而向操作员传达存在环境磁场而不是发生了阻塞。

尽管已结合示例性实施方案描述了本发明，但详细描述并非旨在将本发明的范围限于所阐述的特定形式。本发明旨在涵盖可被包括在本发明的范围内的所述实施方案的此类替换形式、修改形式、和等同形式。

Claims (9)

1.一种输液泵，所述输液泵可操作以泵送流体穿过连接至所述输液泵的管，其中所述输液泵包括：

至少一个压力传感器，所述至少一个压力传感器用于测量所述管内的流体压力，其中所述压力传感器包括具有预期磁场的磁体以及主要霍尔效应传感器，其中所述磁体被布置成响应于所述管的径向收缩和膨胀而相对于所述主要霍尔效应传感器移动并且所述主要霍尔效应传感器生成与由此检测到的磁场强度成比例的主要输出信号，所述主要输出信号表示当所述主要霍尔效应传感器仅检测到所述预期磁场时所述管内的流体压力；和

至少一个辅助霍尔效应传感器，所述至少一个辅助霍尔效应传感器被布置成检测能够由所述主要霍尔效应传感器检测到的在所述输液泵附近的环境磁场，其中所述辅助霍尔效应传感器生成与由此检测到的磁场强度成比例的辅助输出信号；

由此基于所述辅助输出信号来确定所述环境磁场的存在。

2.根据权利要求1所述的输液泵，还包括泵送机构，所述泵送机构用于接合所述管，以使得流体在穿过所述管的流动方向上流动，其中所述至少一个压力传感器包括位于所述泵送机构上游的上游压力传感器和位于所述泵送机构下游的下游压力传感器。

3.根据权利要求2所述的输液泵，其中所述至少一个辅助霍尔效应传感器包括与所述上游压力传感器相关联的上游辅助霍尔效应传感器和与所述下游压力传感器相关联的下游辅助霍尔效应传感器。

4.根据权利要求3所述的输液泵，还包括印刷电路板，其中所述上游压力传感器的所述主要霍尔效应传感器、所述下游压力传感器的所述主要霍尔效应传感器、所述上游辅助霍尔效应传感器、以及所述下游辅助霍尔效应传感器被安装在所述印刷电路板上。

5.根据权利要求4所述的输液泵，其中所述印刷电路板具有第一侧和相对的第二侧，所述上游压力传感器的所述主要霍尔效应传感器和所述下游压力传感器的所述主要霍尔效应传感器被安装在所述印刷电路板的所述第一侧上，并且所述上游辅助霍尔效应传感器和所述下游辅助霍尔效应传感器被安装在所述印刷电路板的所述第二侧上。

6.一种改进具有用于测量管内的流体压力的压力传感器的输液泵的安全性的方法，其中所述压力传感器包括具有预期磁场的磁体以及主要霍尔效应传感器，其中所述磁体被布置成响应于所述管的径向收缩和膨胀而相对于所述主要霍尔效应传感器移动并且所述主要霍尔效应传感器生成与由此检测到的磁场强度成比例的主要输出信号，所述主要输出信号表示当所述主要霍尔效应传感器仅检测到所述预期磁场时所述管内的流体压力，所述方法包括以下步骤：

A)提供用于检测能够由所述主要霍尔效应传感器检测到的环境磁场的辅助霍尔效应传感器，其中所述辅助霍尔效应传感器生成与由此检测到的磁场强度成比例的辅助输出信号；

B)评估所述辅助输出信号，以确定所述主要输出信号是否受到环境磁场的影响；以及

C)响应于所述确定而采取纠正措施。

7.根据权利要求6所述的方法，其中所述纠正措施包括基于所述辅助输出信号而调整对所述流体压力的计算。

8.根据权利要求6所述的方法，其中所述纠正措施包括触发警报，以指示所述环境磁场的存在。

9.根据权利要求6所述的方法，其中所述纠正措施包括将所述输液泵从所述环境磁场移除。