CN108472434A - 输注泵系统 - Google Patents
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Abstract
输注泵系统及其相关方法。本发明提供了一种流体输送系统(1),其包括:出口管(6);泵(2),所述泵用于沿着包括所述出口管的流体路径(100)泵送液体;封闭的感测管(104),所述感测管从所述流体路径分支且在使用时填充有气体;以及传感器(108),所述传感器被设置为感测所述感测管内的液体前缘的移动、并且对所述移动的感测进行响应、判断所述出口管内是否发生局部或全部堵塞。
Description
技术领域
本发明涉及一种输注泵系统(如,用于液体治疗产品的输送)、及相关方法、以及包括用于执行那些方法的指令的计算机可读介质。
背景技术
用于将液体治疗产品输注到人体或动物体内的输注系统在本领域中是已知的,例如美国专利4,395,259。该系统具体用于但不仅限于将胰岛素输注到体内进行糖尿病治疗。所述输注系统具有可以植入身体或外部穿戴至身体的输注装置,以及可以无线监控所述输注装置功能的远程控制器。所述输注装置包括:泵、治疗产品的储液池、控制电子器件以及电池电源。
这种输注装置趋向于相对较大的尺寸,并且具有高的电力需求,需要对电池进行频繁的更换或充电。由于补充或更换治疗产品储液池、更换电池或对电池充电会导致用户不能获得治疗产品输送的期间延长或频繁,从医学角度上是不期望的,而且会给用户带来不便。
此外,输注装置与液体治疗产品接触的润湿部分需要定期冲洗或更换。尽管一次性储液池已经被公开,但其与输注装置的泵部件的界面趋向于导致复杂且成本昂贵的解决方案,该方案需要较高的功率才能达到每小时25至50纳升范围内的流速增加的情况下药物输送所需的准确性。最近,一次性或半一次性泵设计已经投入应用,但设备中任何一次性部件的成本的最小化仍然存在重大障碍。
发明内容
本发明一方面提供了一种流体输送系统,其包括:出口管(outlet tube);用于沿着包括所述出口管的流体路径(fluid path)泵送液体的泵;从流体路径分支的、且在使用时填充有气体的封闭的感测管(aclosed sensing tube);以及传感器,所述传感器被设置为感测所述感测管内的液体前缘(liquid front)的移动、并且对移动的感测进行响应、判断所述出口管内是否发生局部或全部堵塞。
附图说明
为了更好地理解本发明,以及为了更清楚地显示本发明是如何起作用的,将通过对以下附图进行举例的方式进行说明,其中:
图1示出了外部输注系统的可穿戴部分;
图2示出了用于与可穿戴部分进行无线通信的输注系统的手持器(handset);
图3示出了输注系统的耐用泵部件;
图4示出了在其盖移除的情况下的耐用泵;
图5示出了药盒(cartridge)的平面图;
图6示出了药盒的前视图;
图7详细示出了药盒的泵室部分的进液阀和出液阀;
图8示出了输注系统的堵塞感测设置的示意图;
图9a示出了包括光学传感器的堵塞感测设置的示意图;
图9b示出了包含测量电容用传感器的堵塞感测设置的示意图;
图9c示出了包含压力传感器的堵塞感测设置的示意图;
图9d示出了包含测量阻抗用传感器的堵塞感测设置的示意图。
具体实施方式
图1显示了外部输注系统1的可穿戴部分,所述外部输注系统1用于通过重复的小脉冲输注向人体连续皮下输注胰岛素。输注系统1包括泵部件2和药盒3,所述药盒3具有通过输注管6连接至注射器(infusion set)5的出口端(outlet port)4。
所述注射器5包括皮下套管和用于将注射器5粘附到患者皮肤上的粘合座(adhesive mount)。所述套管通常由柔性塑料制成,从而在使用期间不会给患者造成不适。注射器通常与围绕钢针的套管一起安装在装载有弹簧的插入装置中。插入时,将钢针移除,原位留下套管。可替代图1所示的注射器的可选注射器包括替代套管的钢针。
根据使用期间泵部件2相对于注射器5的期望定位,输注管6的长度可以比图1中示出的输注管6的长度长或短,并且实际上,注射器5可直接连接到泵的输出端(output port)4,在该输出端4处期望注射器5和泵部件2的紧密连接,由此避免对于柔性输注管6的需求。
药盒3包括用于储存胰岛素供应(a supply of insulin)的储液池7、和泵室8。所述泵部件2包括致动器(actuator)、可充电电池电源、以及用于控制致动器的控制电子器件。
药盒3移动性地连接到泵部件2的壳体9,使得当药盒3连接到壳体9时,致动器的传动构件(drive member)可操作地连接到泵室8,用以将储液池7内的胰岛素供应输送到出口端4并经由输注管6输送至注射器5中。
泵部件2的控制电子器件包括用于与图2所示的用户控制手持器10进行无线通信的收发器。手持器10还包括用于与泵部件2进行无线通信的收发器。无线通信可以通过蓝牙TM(BluetoothTM)或其他射频近场通信方式。手持器10包括图形用户界面11和触觉用户界面12。手持器10使得用户能够执行以下功能:
●限定并存储基础文件(basal profile);
●将激活的基础文件传递到泵2;
●将剂量需求(bolus request)限定并传输至泵2;
●将临时基础限定并传输至泵2;
●根据单独的血糖仪的血糖读数查看剂量的图形化推荐,或者在单独的血糖仪(图中未示出)读取血糖仪后手动输入;
●以图形方式查看泵随时间变化的性能;
●对泵2的当前状态(包括当前正在进行的胰岛素输送,电池状态,警报状况,胰岛素储存水平等)提出请求。
手持器10还能与互联网连接,例如,通过无线电连接,如手持器与远程互联网连接设备之间的蓝牙TM或Wi-Fi。互联网连接使得直接或通过互联网连接的中间设备(如PC,笔记本电脑或移动设备)对患者提供双向支持。
接下来参考图3和图4,对泵部件2进行具体描述。如图3和图4所示,泵部件2包括用于驱动传动构件21往复运动的致动器20。壳体9还包含承载控制电子器件的印刷电路板13,压电式发声器14,用于支撑致动器20、PCB 13、压电式发声器14、以及用于对接收可充电电池用的电池支架16(图中未示出)进行限定的底盘15。在图4中,为了清楚起见已经移除了顶盖17(图3中可见)。如图3最优地所示,底盘15限定了用于接收药盒3的凹部18。在图3中,示出了药盒3被移除的情况下的泵2。泵部件2和药盒3具有相互作用的保持件(cooperatingretaining features)19a和19b,用于使用卡扣配合(snap fit)型连接将药盒3牢牢保持在泵部件2,且容易将药盒3从泵部件2去除。
接下来参考图5-图7,对药盒3进行具体描述。如图5所示,药盒3包括储液池壳(reservoir case)38,储液池壳包含用于储存胰岛素供应的储液池7。储液池7形成为矩形框架39,所述框架39具有焊接至该框架的前后膜盖从而限制储液池7的流体容积。储液池7适应于在储液池壳38内,储液池壳38为储液池7提供结构支撑和保护。
在储液池壳38的一角,包括用于接收注射针(filling needle)的注入孔(fillingaperture)41。在注入孔41的下方设置橡胶化衬垫(rubberised insert)42,所述橡胶化衬垫42穿过矩形框架39覆盖并密封储液池7的入口端43。针尖刺穿密封构件42。通过将正压下的胰岛素供应与注射针连接,通过针入储液池7的入口端43中可注射胰岛素,以向储液池填充胰岛素。所述矩形框架39还包括与泵组(其通常用附图标记45来表示)流体连通(fluidcommunication)的出口端44。
所述泵组(pump stack)45包括阀组件46,具有泵室膜47和出口端4的泵室8。图6示出了药盒3的前视图,详细示出了泵组45的前面,并且图7更详细地示出了阀组件46的更多细节结构。阀组件46包括进液阀48和出液阀49。所述进液阀48具有通过入口端54流体连接到储液池7的入口侧50。进液阀48还具有出口侧51,所述出口侧51通向泵室8。泵室膜47具有前面52和后面53,其中,后面53形成泵室8的边界,使得泵室膜47的位移改变泵室8的容积。泵室膜47位于进液阀48的出口侧51的附近。
泵室8还包括流道(fluid passage)8a,所述流道8a在进液阀48的出口侧51和出液阀49的入口侧53之间延伸。所述出液阀49还包括通过导管55连接到出口端4的出口侧54。
进液阀48和出液阀49分别是单向止回阀,所述进液阀和出液阀包括设置在锥形阀座61上方的环形弹性阀构件60,从而锥形阀座61穿过环形阀构件60的中心的孔伸出。阀构件60的外周通过例如粘接或夹紧固定在泵组45之内。锥形阀座61通过阀构件60中的孔伸出,从而弹性阀构件的内周被阀座61偏转,并且阀座61围绕环形阀构件的内周形成密封。更具体地,锥形阀座61在环形阀构件60中的孔的内周的边缘上密封。
该密封足以防止流体从相应阀门的入口侧流动到出口侧,除非入口侧的压力高于出口侧的压力并且该差异超过了阀的突破压力(breakthrough pressure),通过提供足够的力迫使阀构件60暂时部分地从阀座61上抬起。阀构件60从阀座61抬起所需要的力取决于阀构件60被阀座61偏转的程度、弹性阀座60的硬度,以及阀座61的表面光洁度的程度。通过仔细组合这些特征,可以制造出具有不同突破压力的微型阀门。
在用流体(在本实施例中为胰岛素)填充储液池7期间,在正压下注入流体,该正压足以超过进液阀48的突破压力,该突破压力可以设定为100毫巴。实际上,突破压力在约10毫巴至约500毫巴的范围内。这等同于弹性阀构件60的通常小于1牛顿的相对低的张力。
在填充期间,当储液池7中的压力超过进液阀48的突破压力时,流体从储液池7通过储液池出口端44流入泵室8并且开始在出液阀49的入口侧上建立压力。一旦出液阀49的入口侧和出口侧之间的正压差超过出液阀49的突破压力,出液阀49打开,并且流体经由导管55流到药盒3的出口端4。在输注管6和注射器5连接到药盒3的出口端4上时,胰岛素流动至注射器5,将输注管6和注射器5中的空气排出,直至胰岛素开始从注射器5流出,表明储液池7已满,并且注射器已被灌注备用。
此时可以停止通过注射针向注入孔41注入胰岛素,储液池7中的压力将返回到外界环境,导致进液阀48和出液阀49关闭,并且在阀装置46中留下正压。从注入孔41移除注射针,使得密封衬垫42能够密封储液池7,防止胰岛素从注入孔41泄露。已经填充且灌注的、具有连接的注射器5的药盒3现在已经准备好连接到泵部件2上。
致动器20的传动构件21置于完全展开位置,使得在将药盒3安装在泵部件2上时,在传动构件21的机头(head)38上延伸的孔膜37直接接触泵室膜47的前面52,使泵室膜47向泵室8的内部偏转,由此减小泵室8的容积。拉伸的膜37可以实现大约2牛顿的张力。在其他实施例中,传动构件21也可通过另一部件而偏转,例如致动器20中的弹簧或者例如药盒3中的膜,所述另一部件可在膜37的偏置功能之外附加使用、或可替代膜37的偏置功能。由于泵室8充满了胰岛素(即没有可能导致流体前缘的气泡),因此泵室中出液阀49的入口侧53的压力会暂时增加,出液阀会打开通过出液阀释放少量的胰岛素,通过出口端4从注射器5排出。泵室8的位移大约为10微升或更小,优选的,位移大约为2.5微升或更小。
通过泵室膜47的位移,致动器20的传动构件21被控制为进行往复运动,使得进液阀48连续打开和关闭。
当传动构件21缩回时,泵室膜47部分从泵室中松弛出来,由此增加了泵室的容积,从而降低泵室8中的压力,使得进液阀48的入口侧50和出口侧51的压力增加到高于进液阀的突破压力,由此进液阀48打开,并且泵室8填充有来自储液池7的胰岛素。
致动器20的传动构件21的后续延伸将泵室膜47拉伸到泵室8中,因此减小了泵室8的容积并且增加泵室8中的压力,直到出液阀49的入口侧53和出口侧54之间的正压差增加到高于出液阀49的突破压力,由此出液阀49打开并且胰岛素流出出液阀并经由出口端4流到注射器5以实现向病人输送胰岛素。
使用手持器10可以控制泵部件2的电路板13中的控制电子器件,从而激活致动器20向患者提供所需的胰岛素输送谱(delivery profile)。
当药盒3空了和如上所述重新填充时,可以更换为满的药盒。
输注系统一个常见问题和流体输送系统中更通常的问题是将流体从泵输送到出口的管路中的闭塞(blockage)。例如,泵送流体的管路(例如输注管6)可能出现缠绕,或者有异物滞留在那里。已知为局部或全部堵塞(occlusion)的这种局部或全部闭塞显然对系统输送流体的能力产生不利的影响。其也可能对系统的机械性能产生不利影响,因为反复尝试通过堵塞管输送液体将通常导致堵塞的泵侧的压力升高。
流体输送系统通过提供堵塞传感器来解决该问题,所述堵塞传感器被设置为感测出口管内的部分或全部堵塞。例如,在响应于被感测的全部或部分堵塞时,能够生成警报信号或者暂停泵送。
图8是以其最一般形式的感测设置的示意图。
流体路径沿着导管102由箭头100示出。阴影区域为液体。导管102连接到泵上(图上未示出),该泵用于沿着流体路径100在压力下驱动液体。导管102的上端保持打开,指示液体沿着流体路径流向出口。
感测管104与导管102流体连通。然而,感测管104在其远端封闭。在使用中,感测管104包含一定量的气体(例如空气),所述气体被俘获在感测管封闭的远端及其近端处存在的液体之间。因此液气前缘(liquid-gas front)106存在于感测管104内。应该注意的是,感测管具有以下的直径(或更确切地说它的内径),该直径使得在感测管内能够存在仅一个液气前缘。该直径可以根据待泵送的液体,如,其粘度、表面张力等的一种或多种等来选择。
传感器108被提供和设置为检测液气前缘106的移动,其检测方式将在下文更详细的叙述。在一些实施例中,传感器108设置于在流体输送系统的耐用部分内(例如耐用泵部件2),而导管102和感测管104被设置在流体输送系统的可更换部分中(例如药盒3)。
在激活泵时,在压力作用下沿着流体路径100驱动液体。在与感测管104的连接处,由于管内存在较低的大气压力,导致少量液体将首先进入感测管104。但是,由于管104是封闭的,随着液体移入管内,气压迅速增加,直至达到平衡。在恒定的液体压力下,液气前缘106因此保持静止。
考虑位于感测管104下游的导管102中部分或全部堵塞的后果。随着泵继续将流体泵入堵塞的导管,堵塞阻止液体流出导管102,因此液压上升。这使感测管104中的气体和液体的压力不再平衡(即平衡不再成立)。当液体压力较高时,管104内的气体被压缩并且前缘106进一步向管104中移动以保持平衡。
传感器108配置为感测液气前缘106的移动。一旦感测到移动,系统能够推测在导管102内是否发生局部或全部堵塞。传感器108被设置为用离散的方式感测液气前缘106是否发生移动,或者感测液气前缘106移动的程度。
例如,在前者的情况下,传感器108被设置为在特定位置处确认感测管104的内容物是液体还是气体,从而在推测内容物改变的情况下推测液气前缘的移动。可以选择具体位置,从而在正常操作条件下预期在该位置的特定内容物。例如,选择相对于正常操作期间(即正常泵送液压下的平衡点)期望前缘106的位置更靠近感测管104的封闭远端的位置为特定位置。因此,在正常的操作条件下,管在该位置的内容物将是气体。如果在该位置检测到液体,则可以推测出液气前缘106已经从其正常位置发生了移动。
可选地,传感器108可被设置为感测在特定位置是否存在液气前缘106,从而推测液气前缘的移动。例如,传感器108可被设置为沿着感测管在正常操作期间(即正常泵送液压下的平衡点)期望前缘106的单一位置处检测前缘的存在与否。如果前缘106位于该位置,则可以推测出系统正常运行。如果前缘106不存在于该位置,则可以推测前缘发生移动。类似地,传感器108可被设置为相对于正常操作期间(即正常泵送液压下的平衡点)期望前缘106的位置更深远地沿着感测管104的单一位置处(例如,在正常泵送的液体压力下比平衡点更靠近感测管的远端)检测前缘的存在与否。如果在所述位置检测到前缘,则可以推测前缘已经从其正常位置进行了移动。这些机制可用于提供是否感测到液气前缘的移动,以及是否因此在导管102的下游发生了堵塞的离散输出。
可选地,传感器108可被设置为感测前缘106的移动程度。例如,传感器可被设置为沿感测管104的长度在多个离散位置处检测感测管104的内容物(即,内容物是液体还是气体)。由此,液气前缘106的位置可以在其移动时被确认和跟踪。可选地,传感器108可被设置为沿感测管104上的多个离散位置感测是否存在液气前缘106。因此,前缘106的位置还能随时间被跟踪并感测移动的程度。在又一些实施例中,传感器108可被设置为在感测管的长度方向上(即,沿着感测管整个长度或其一部分长度)感测所述感测管104及其内容物的一个或多个特性,并且从那些特性数值的变化推测液气前缘的移动。所述传感器可进一步测量移动发生的时间框架。
所述传感器108可以提供离散输出表明是否发生堵塞,或者输出范围,表明发生堵塞的可能性,或已经发生的堵塞的程度(即是全部还是部分堵塞)。在前述类别中,传感器108可以利用检测前缘106是否已移动的机理(即离散机理)的任一来直接推测是否发生堵塞。可选地,传感器108可利用感测前缘106的移动程度的任何机理,然后将该移动程度与阈值进行比较,以提供离散输出,表明是否发生堵塞。如果移动的程度超过阈值,则可以推测出堵塞。如果移动程度未超过阈值,则可能无法推测出堵塞。
传感器108可利用任何机制来感测前缘106的移动程度以推测是否发生了堵塞和/或已发生的堵塞程度(即堵塞是全部还是部分)。例如,前缘106的相对大的移动可指示为显著的或完全的堵塞。前缘106的相对较少的移动可指示为较不明显的或部分的堵塞。
如果前缘移动发生的时间也被测量到,则可以另外使用该数据来推测是否发生了堵塞和/或发生了堵塞的程度。例如,前缘106沿感测管104发生相对较快的移动时,可指示为显著的或完全的堵塞。前缘106沿感测管104发生相对较慢的移动时,可指示为不明显的或部分的堵塞。
一旦确认发生了堵塞,系统可能会以多种方式作出响应。在一个实施例中,传感器可以使得生成指示泵停止或暂停泵送的控制信号。在上述系统中,例如,耐用泵部件2可以停止或暂停致动器20的进一步操作。可选地或附加地,传感器可以使得生成用户输出,通知用户检测到的堵塞。在上述系统中,例如,耐用泵部件2可以将信号发送到手持器10,通知手持器发生堵塞;手持器10通过界面11向用户显示警告消息来作出响应。
感测液气前缘106的移动的方法有多种,下面将对不同的实施例进行描述。
图9a是用于检测感测管104内液气前缘106移动的一个机制的示意性说明图。
在该实施例中,传感器208提供用于主要在朝向感测管204的方向发射可见光(optical light)的光学发射器210、以及用于检测被感测管204反射的可见光的光学检测器212。光学发射器210可例如是LED,而光学检测器212可例如是光电二极管。可见光在电磁光谱的红外部分中具有波长。
在示例性实施例中,感测管包括第一部件214,其相对于透射光倾斜呈角度,使所述光以与光学发射器210呈远离的角度而从第一部件反射。在示例性实施例中,第一部件被定位在与发射光呈约45°的角度。感测管204还包括相对于所述第一部件214而定位的第二部件216,从而从第一部件反射出来的光主要反射至第二部件216。第二部件216相对于第一部件214呈一定角度,从而沿相对于光离开光学发射器210的方向为反平行的方向进一步反射经反射的光。以这种方式,从光学发射器210发射的大部分光被反射回光学检测器212。
感测管204的折射率随着其内容物变化而变化。例如,如果感测管在可见光入射的位置处充满液体,则光被反射的角度和/或被反射的光的量将不同于感测管在该位置充满气体时的情况,或者如果液气前缘106本身存在于该位置,则光被反射的角度和/或被反射的光的量也将不同于感测管在该位置充满气体时的情况。因此,随着液气前缘106沿着感测管204移动(例如,由于导管102中的堵塞所致),第一部件214和潜在的第二部件216中液体的存在将影响到达检测器212的光量,例如,在一个实施例中,如此设置感测管204——当第一部件214和第二部件216中含有气体时,在检测器212处检测到的光信号的幅度是第一值;当第一部件214中具有液体并且第二部件216中具有气体时,在检测器212处检测到的光信号的幅度为与所述第一值不同的第二值;以及当第一部件214和第二部件216中具有液体时,在检测器212处检测到的光信号的幅度为第三值。所述第三值至少不同于第二值,并且也可以不同于第一值。因此,可以通过检测被感测管204反射的光来跟踪液气前缘106的位置。
在实施例中,传感器208可被校准为与在检测器212处检测到的光信号的检测幅度相匹配,至液气前缘106的相应位置。可以提供查询式列表,从而基于在检测器212处检测到的给定信号可以容易地确认液气前缘106的位置。在其他实施例中,传感器208可被设置为根据在检测器212处的信号的改变来推测前缘106已经移动。
在示例性实施例中,感测管204具有两个呈角度的部件214,216。这提供了感测管204的两个位置的信息。然而,本领域技术人员显而易见的是,为了将发射的可见光从感测管向光学检测器的位置呈角度,可以在设置大于两个的呈角度的部件、或仅一个呈角度的部件。只要检测器212能够检测向感测管204发射并且反射离开感测管204的光,那么感测管204可不具有任何呈角度的部件。
显而易见的是,图9a中示意性示出的实施例也在上述实施例中示出,并且在图3和6中更详细地示出。图3示出了耐用泵部件2,特别是凹部18的结构,所述凹部被成形以接受类似形状的药盒3。示出了所述凹部18的壁中的两个端(port)71,72。一个端72与光学发射器210的位置相对应,而另一个端71与光学检测器212的位置相对应。因此,耐用泵部件2上包括传感器208,所述传感器位于两个端71,72的后方。
图6示出了通过导管55流体连接到出口端4的具有出口侧54的出液阀49。同样地,出液阀49的出口侧54与封闭的感测管204′流体连接。当感测管204′与出液阀49的出口侧54、导管55、出口端4以及最终的输注管6流体连接时,由于堵塞而导致上述任何部件内部发生压力变化均可以用上述方式利用感测管204′进行检测。
感测管204′具有两个呈角度的第一部件和第二部件214′,216′,所述第一部件和第二部件214′,216′位于药盒3内,从而当药盒3插入凹部18内时,所述第一部件和第二部件214′,216′以图9a示意性示出的方式相对于端71,72对齐。药盒3在感测管204′附近的区域有对于可见光基本透明的窗口,使由发射器210发射的可见光到达感测管204′,同时感测管204′反射的可见光到达检测器212。以这种方式,电子部件(即传感器208)位于在耐用泵部件2内,而机械部件(即,感测管204′)位于在可移除的药盒内。因此,该设置不需要传感器208和感测管204′之间的额外连接,就可以实现传感器能够操作;简单地通过将药盒3插入凹部18中,传感器就连接至感测管。
图9b示意性示出了用于感测所述感测管内的液气前缘106的移动的替代机制。
在这种设置中,传感器308包括位于感测管104附近的电容板310和可操作的地连接到电容板310的电容计312。
本领域技术人员所熟知的是,电容板310的电容将随着沿接近电容板310的感测管104移动的液体的移动(即,替换了气体)而改变,这是由于液体和气体不同的介电常数。这种改变可以通过电容计312来测量,并且用于推测感测管104内的液气前缘106的移动。
因此,传感器308能够检测在电容板310附近的位置处的感测管104的内容物的变化。在示例性实施例中,电容板310沿在感测管104长度方向的主要部件(例如大部分)延伸,并且在该设置中,传感器308能够至少沿着管的相同的主要部件来检测前缘106的移动。传感器308因此能够检测前缘106的移动程度。
在实施例中,传感器308可被校准为与液气前缘106相应位置检测的电容相匹配。例如,可以提供查询式列表,从而根据给定的电容而容易地确定液气前缘106的位置。
在其它实施例中,可以在沿着管104的长度方向在相应位置邻近于感测管104来设置一个或多个电容板。通过在各电容板感测电容变化,就可以很容易地推测出前缘106的位置、或者仅仅是前缘106已移动。
图9c示意性地示出了用于感测所述感测管内的液气前缘106的移动的另一可选机制。
在该设置中,传感器408包括设置为检测感测管内的气体压力的压力传感器。在示例性实施例中,压力传感器位于感测管104内的封闭远端处,确保传感器仅能检测气体压力(并且不与液体接触)。
当发生堵塞时,随着泵继续沿堵塞的流体路径泵送水,液体压力升高。如上所述,这导致液气前缘106沿着感测管104移动。当然,气体压力也增加,这是因为通过移动前缘106在管内会使气体被压缩。
因此,传感器设置以多重方式来报告:感测气体压力的任何变化(相对于正常操作条件),并推测发生了堵塞;感测大于阈值的压力变化(相对于正常操作条件),并推测发生了堵塞;感测压力的变化,并推测已发生的堵塞程度。
在其最简单的形式中,传感器408可以是压力开关,所述压力开关被设计为一旦达到特定压力就启动。特定压力可以预先确认为表明发生堵塞的压力。
图9d示意性地示出了用于感测所述感测管内的液气前缘106的移动的又一个替代机制。
在该设置中,传感器508包括阻抗计510,该阻抗计510具有沿感测管104长度方向设置的多个电端子512。阻抗计510被设置为用于测量任何两个电端子512之间的阻抗,并且因此推测液体前缘106的位置。如果两个电端子通过液体连接在一起时,可因阻抗显著下降得出推论。
在一个实施例中,传感器508包括两个电子终端:在正常操作条件下(即,没有堵塞)期望液体占据管104的位置为第一终端;以及在正常操作条件下期望气体占据管104的位置为第二终端。第二终端可以设置在液体前缘106的存在(即,一旦其发生移动)指示堵塞的位置处。例如,在正常操作条件下第二终端可以设置在与前缘106相邻的位置(使得前缘106沿管的任何移动连接了两个终端),或者设置在距离该位置有阈值距离的位置上,用于防止仅由于压力的微小变化导致(错误)堵塞检测。
在其他实施例中,传感器508包括沿着管104的长度设置的大于两个的电子终端,使得可以更准确地推测前缘106的位置。例如,终端可以沿管104的长度有规律地间隔开。
上述实施例具有以下优点:不需要特殊步骤来启动堵塞感测机制就可以进行操作,或者在检测到堵塞之后重置机制。该设置包括封闭的感测管,该感测管与泵送液体的流体路径偶联。在泵送之前,感测管仅包含诸如空气的气体。在泵送期间,可通过液气前缘沿感测管的移动来检测或推测堵塞。一旦检测到(并清除)堵塞,已经进入感测管的液体在压缩气体的压力下自动排出。不需要特殊的步骤来重置机制才能进行下一步的操作。
本领域的技术人员将会理解,可以对上述实施例进行各种修改和变更而不脱离如所附权利要求中所限定的本发明的范围。
Claims (18)
1.一种流体输送系统,其包括:
出口管;
泵,所述泵用于沿着包括所述出口管的流体路径泵送液体;
封闭的感测管,所述感测管从所述流体路径分支且在使用时填充有气体;以及
传感器,所述传感器被设置为感测所述感测管内的液体前缘的移动、并且对所述移动的感测进行响应、判断所述出口管内是否发生局部或全部堵塞。
2.根据权利要求1所述的流体输送系统,其中,所述感测管的直径使得在所述感测管内存在仅一个液体前缘。
3.根据权利要求1或2所述的流体输送系统,其还包括可替换药盒。
4.根据权利要求3所述的流体输送系统,其中,所述可替换药盒还包括储液池,和其中所述泵用于将液体从所述储液池沿着所述流体路径泵送。
5.根据权利要求3或4所述的流体输送系统,其中,所述可替换药盒还包括感测管。
6.根据权利要求5所述的流体输送系统,其中,所述可替换药盒包括能够观察所述感测管的光学透明窗。
7.根据权利要求3-6中任一项所述的流体输送系统,其中,所述传感器位于所述可替换药盒的外部。
8.根据前述任一项权利要求所述的流体输送系统,其中,所述传感器被设置为向所述感测管发射可见光并检测被感测管散射的光。
9.根据权利要求8所述的流体输送系统,其中,所述传感器包括用于向感测管发射可见光的发射器、以及用于检测被感测管散射的散射光的检测器。
10.根据权利要求9所述的流体输送系统,其中,所述发射器和检测器位于不同的位置,和其中发射器被设置为向感测管的一部分发射可见光,所述感测管相对于发射的可见光形成倾角,从而使得所述可见光被大部分直接或间接地散射至所述检测器。
11.根据权利要求9或10所述的流体输送系统,其中,所述发射器为LED。
12.根据权利要求8-11中任一项所述的流体输送系统,其中,所述传感器被设置为通过检测被测散射光中的变化来感测所述感测管内液体前缘的移动。
13.根据权利要求8-12中任一项所述的流体输送系统,其中,所述可见光为红外线。
14.根据权利要求1-7中任一项所述的流体输送系统,其中,所述传感器包括与所述感测管邻近的一个或多个电容板,和其中所述传感器被设置为通过检测所述一个或多个电容板的电容的变化来感测所述感测管内所述液体前缘的移动。
15.根据权利要求1-7中任一项所述的流体输送系统,其中,所述传感器包括阻抗传感器,所述阻抗传感器被设置为通过检测所述感测管的阻抗的变化来感测所述感测管内的所述液体前缘的移动。
16.根据权利要求1-7中任一项所述的流体输送系统,其中,所述传感器包括压力传感器,所述压力传感器被设置为通过检测感测管内的气体压力的变化来感测所述感测管内所述液体前缘的移动。
17.根据前述任一项权利要求所述的流体输送系统,其中,所述流体路径还包括腔室,和其中所述感测管和所述出口管。
18.根据前述任一项权利要求所述的流体输送系统,其中,所述流体路径在所述泵的出液阀处开始。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20180831 |