CN109789269A - 用于气泡检测的具有热式质量流量传感器的医学设备 - Google Patents

用于气泡检测的具有热式质量流量传感器的医学设备 Download PDF

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Abstract

一种医学设备(10)包括设备壳体(12)。同轴热式质量流量传感器(26)包括加热器(28)和至少一个温度传感器(30)。所述同轴热式质量流量传感器被垂直地安装在所述设备壳体上或述设备壳体中。所述同轴热式质量流量传感器被配置为测量通过所述医学设备的流体的流率。至少一个电子处理器(18)被编程为：读取由所述同轴热式质量流量传感器测得的流体的所述流率；并且基于测得的流率来检测所述流体中的至少一个气泡。

Description

用于气泡检测的具有热式质量流量传感器的医学设备
技术领域
以下总体涉及放射学领域、医学输液领域、输液泵领域和相关领域。
背景技术
输液泵通常地使用基于压力的阻挡检测来检测泵与患者之间的阻塞。例如，在注射输液泵中，这通过监测要么驱动注射器柱塞所要求的压力要么通向患者的管中的压力来完成。类似类型的压力监测可以在定量输液泵中被使用。这些方法是缓慢的，并且可能是不准确的。己经开发出方法以基于热流率感测来检测遮挡，但是这些方法取决于表征大范围的药物的行为并且知道什么药物被递送给患者。
本文所公开的改进方案解决现有输液泵系统、方法等的前述和其他缺点。
发明内容
根据一个说明性范例，一种医学设备包括设备壳体。同轴热式质量流量传感器包括加热器和至少一个温度传感器。所述同轴热式质量流量传感器被垂直地安装在所述设备壳体上或所述设备壳体中。所述同轴热式质量流量传感器被配置为测量通过所述医学设备的所述流体的流率。至少一个电子处理器被编程为：读取由所述同轴热式质量流量传感器测得的流体的所述流率；并且基于测得的流率来检测所述流体中的至少一个气泡。
根据另一说明性范例，一种检测医学设备中的气泡的方法包括：利用同轴热式质量流量传感器，测量流动通过医学设备的流体的流率，所述同轴热式质量流量传感器被垂直地安装在所述医学设备的设备壳体中；利用至少一个处理器，读取由所述同轴热式质量流量传感器测得的所述流体的流率；并且利用所述至少一个处理器，基于测得的流率来检测所述流体中的至少一个气泡。
根据另一说明性范例，一种医学泵包括电机和容纳至少所述电机的壳体。同轴热式质量流量传感器包括加热器和至少一个温度传感器。所述同轴热式质量流量传感器被垂直地安装在所述壳体上或中。所述同轴热式质量流量传感器被配置为通过所述医学泵来测量所述流体的流率。至少一个电子处理器被编程为：读取由所述同轴热式质量流量传感器测得的流体的所述流率；并且基于测得的流率来检测所述流体中的至少一个气泡。显示器被配置为显示在所述医学泵中检测到气泡这样的警告。
一个优点在于检测输液泵中的气泡。
另一优点在于减少了假阴性气泡检测。
另一优点在于基于流量的急剧变化而消除了药物类型的灵敏度。
另一优点在于检测输液泵中的逆行性流动。
本领域的普通技术人员在阅读并且理解以下详细说明之后，将理解到本公开的进一步的优点。将理解到，给定实施例可以不提供这些优点，提供这些优点中的一个、两个或者更多。
附图说明
本公开可以采取各种部件和各部件的布置以及各种步骤和各步骤的安排的形式。附图仅出于图示优选的实施例的目的并且不应被解释为对本发明的限制。
图1图解地图示了根据一个方面的医学设备的俯视图；
图2A和图2B图解地图示了图1的医学设备的俯视图和侧视图；
图3图解地图示了图1的医学设备的部件；并且
图4图解地图示了使用图1的医学设备适合地执行的气泡检测方法。
具体实施方式
使用流量传感器(其采用加热器和下游温度传感器)来进行气泡检测在本文中被认为是困难的，这是因为流量传感器信号将精密地取决于药物的类型，包括盐溶液或者其他溶剂中的药物的浓度。而且，气泡(其可能在血管内输液时带来生命攸关的问题)的检测在本文中被认为严重取决于流量传感器的定向。如果流量传感器水平地定向，那么气泡将不会均匀地阻止流动，并且气泡下面的不间断的流动可能导致假阴性气泡测量结果。
以下提出了一种解决方案，该解决方案采用垂直地定向流量传感器并且测量流率的导数和/或在不同的时间的平均流率的比率。垂直定向避免了气泡在流动的顶部处非对称地浮动这一情况。基于导数或者平均数的差进行的检测避免了药物类型敏感性的问题，这是因为气泡或者阻塞将产生测得的流率的急剧变化而与绝对流量传感器信号无关。
为了确保期望的垂直定向，流量传感器被公开为被垂直地安装到输液泵的一侧(例如，在管座中)或者以期望的垂直定向被内建在泵自身中。利用流量传感器的垂直定向，流动定向可以要么向上要么向下。
现在参考图1，示出了医学设备10的示意图。说明性设备是定量输液泵10，但是所公开的气泡检测方法可以用于其他类型的类似设备(诸如注射泵)中。医学设备10包括设备壳体12，其密封电机14、电源16和至少一个电子处理器18。如在图1中所图示的，移除壳体12的“顶”部，使得被布置在其中的内部部件是可见的。电机14被配置为操作医学设备10以受控的流率将血管内(IV)流体递送到患者。电机14由电源16(例如，电池)供电。至少一个处理器18被编程为控制输液泵10的操作，如下面更详细地描述的。
说明性医学设备10还包括：显示器10，其被配置为显示医学设备10的操作的细节；以及小键盘22，其被布置在显示器20附近。小键盘22包括多个键24。这些是可选部件，并且如果被包括，则这些被配置用于特定医学设备。
现在参考图2A和图2B，并且继续参考图1，输液泵10还包括同轴热式质量流量传感器26。同轴热式质量流量传感器26被垂直地安装在设备壳体12上或中。在一些范例中，如在图2A中所示，同轴热式质量流量传感器26被垂直地安装到设备壳体12中的管座(tubedeck)32。在其他范例中，如在图2B中所示，同轴热式质量流量传感器26被垂直地安装到设备壳体12的一部分中。在任一实施例中，同轴热式质量流量传感器26被垂直地定向，其中，通过同轴热式质量流量传感器的流动在要么向上方向要么向下方向上。该垂直定向避免气泡在流动的顶部处非对称地浮动的情况。热式质量流量传感器26可以与向下流动通过传感器26的流体垂直地定向。备选地，热式质量流量传感器26可以与向上流动通过传感器26的流体垂直地定向。
现在参考图3，并且继续参考图1，同轴热式质量流量传感器26包括加热器28和至少一个温度传感器30，如在同轴热式质量流量传感器的领域中已知的。在一些范例中，整体地形成加热器28和至少一个温度传感器30。在其他范例中，加热器28和至少一个温度传感器30被定位为彼此邻近。同轴热式质量流量传感器26可以是任何适合的可商购的传感器(例如，从Sensirion AG,Staefa ZH,瑞士)。
如在图3中所示，同轴热式质量流量传感器26被配置为测量通过医学设备10的流体的流率。为此，同轴热式质量流量传感器26的至少一个温度传感器30包括：参考温度传感器34，其被设置在加热器28的上游(在图3中，流动向上)；以及感测温度传感器36，其被设置为与加热器一起或者在加热器的下游。加热器28被配置为当流体流动经过输液泵10的流体腔38中的同轴热式质量流量传感器26时，对感测温度传感器36进行加热(在图3中利用箭头图解地示出)。参考温度传感器34被配置为在流体流动通过加热的感测温度传感器36之前测量流体的第一温度值。加热的感测温度传感器36被配置为在流体流动经过流体腔38中的加热的感测温度传感器36之后测量流体的第二温度值。根据这些温度测量结果，流体的质量流量可以根据等式1来确定。
m＝h/(cp*Δt) (1)
其中，m是质量流率(以kg/s为单位)，h是感测温度传感器36的加热流量值，cp是流体的比热容，并且Δt是温度差。例如，如果输液泵10中的流体是水(其具有4.2kJ/kg*℃的比热容)，则可以表达为：
m＝h/(4.2)*Δt (2)
如果被施加到感测温度传感器36的热量是恒定的，那么同轴热式质量流量传感器26被配置为根据第一温度测量结果和第二温度测量结果的差来进行确定。
同轴热式质量流量传感器26被配置为将测得的质量流率值传送到至少一个电子处理器18。在一些范例中，所述至少一个电子处理器18被配置为读取由同轴热式质量流量传感器26测得的流体的流率。根据测得的流率，所述至少一个处理器18被编程为检测流体中的至少一个气泡。例如，测得的流率与被编程到至少一个处理器18中的预定流率阈值进行比较。如果流率小于流率阈值，那么在输液泵中不存在气泡。相反地，如果测得的流率大于流率阈值，那么至少一个气泡存在于流体腔28中。当气泡被检测到时，至少一个处理器18被编程为生成在医学设备10中检测到气泡这样的警告，该警告被显示在显示器20上。
在其他范例中，至少一个处理器18被编程为基于在不同的时间测得的平均流率的一个或多个比率来检测流体中的至少一个气泡。根据所测得的平均流量的比率，至少一个处理器18被编程为检测流体中的至少一个气泡。例如，平均流率的测得的比率与被编程到至少一个处理器18中的预定平均流率阈值相比较。如果平均流率的比率小于平均流率阈值，那么在输液泵10中不存在气泡。相反地，如果平均流率的测得的比率大于流率阈值，那么至少一个气泡存在于流体腔28中。当气泡被检测到时，至少一个处理器18被编程为生成在医学设备10中检测到气泡这样的警告，其被显示在显示器20上。
在一些范例中，至少一个处理器18知道什么命令被输入到泵(例如，由使用按键24的医生或者护士)。当至少一个处理器18检测到流率中的突然改变而没有由用户输入的相关联的命令时，然后可以生成警告。在一个范例中，警告可以是被显示在显示器20上的视觉警告。在其他实施例中，警告可以是由输液泵10(示出在图1中)的扬声器38广播的音频信号或者音调。当至少一个处理器18检测到流率中的突然改变时，但是有由用户输入的相关联的命令，则不生成警告。
除了用于如上文所描述的那样检测气泡之外，在一些实施例中，同轴热式质量流量传感器26还被用于其通常目的，即根据上面的公式(1)和(2)来测量质量流率。如果气泡存在，则这样的质量流率测量结果是不准确的，但是在这种情况下，对检测到气泡进行警告从患者护理角度是最重要的。现在参考图4，示出了检测医学设备10中的气泡的方法100。在步骤102处，流动通过具有同轴热式质量流量传感器26的医学设备10的流体的流率。在步骤104处，利用至少一个处理器18读取由同轴热式质量流量测得的流体的流率。在步骤106处，利用至少一个处理器18，基于测得的流率来检测流体中的至少一个气泡。在步骤108处，在显示器20上的在医学设备10中检测到气泡这样的警告。
将理解到，医学设备10的说明性数据处理或者数据接口部件可以被实现为存储由电子处理器(例如，至少一个电子处理器18)可执行以执行所公开的操作的指令的非暂态存储介质。非瞬态存储介质可以例如包括硬盘驱动器、RAID或者其他磁性存储介质；固态驱动器、闪盘驱动器、电可擦只读存储器(EEROM)或者其他电子存储器；光盘或者其他光学存储；其各种组合；等等。
已经参考优选的实施例描述了本公开。他人在阅读并且理解前述详细描述之后可以想到修改和变更。本发明旨在被理解为包括所有这样的修改和变型，只要其落入权利要求书或其等价方案的范围之内。

Claims (20)

1.一种医学设备(10)，包括：
设备壳体(12)；
同轴热式质量流量传感器(26)，其包括加热器(28)和至少一个温度传感器(30)，所述同轴热式质量流量传感器被垂直地安装在所述设备壳体上或所述设备壳体中，所述同轴热式质量流量传感器被配置为测量通过所述医学设备的所述流体的流率；以及
至少一个电子处理器(18)，其被编程为：
读取由所述同轴热式质量流量传感器测得的所述流体的所述流率；并且
基于测得的所述流率来检测所述流体中的至少一个气泡。
2.根据权利要求1所述的医学设备(10)，其中，所述至少一个处理器(18)被编程为基于在不同的时间测得的平均流率的一个或多个比率来检测所述流体中的至少一个气泡。
3.根据权利要求1和2中的任一项所述的医学设备(10)，其中，所述同轴热式质量流量传感器(26)的所述至少一个温度传感器(30)包括：
参考温度传感器(34)，其被设置在所述加热器(28)的上游；以及
感测温度传感器(36)，其被设置为与所述加热器一起或者在所述加热器的下游。
4.根据权利要求1-3中的任一项所述的医学设备(10)，其中，所述同轴热式质量流量传感器(26)被垂直地安装到所述设备壳体(12)中的管座(32)。
5.根据权利要求1-3中的任一项所述的医学设备(10)，其中，所述同轴热式质量流量传感器(26)被垂直地安装到所述设备壳体(12)的一部分中。
6.根据权利要求1-5中的任一项所述的医学设备(10)，其中，所述同轴热式质量流量传感器(26)被垂直地定向，使得通过所述同轴热式质量流量传感器的流动沿以下方向中的一个方向：向上方向或向下方向。
7.根据权利要求1-6中的任一项所述的医学设备(10)，还包括显示器(20)，其被配置为显示在所述医学设备(10)中检测到气泡这样的警告。
8.一种医学泵，包括：
电机(14)；以及
根据权利要求1所述的医学设备(10)，
其中，所述设备壳体(12)容纳至少所述医学泵。
9.一种检测医学设备(10)中的气泡的方法，所述方法包括：
利用同轴热式质量流量传感器(26)来测量流动通过医学设备(10)的流体的流率，所述同轴热式质量流量传感器(26)被垂直地安装在所述医学设备的设备壳体(12)中；
利用至少一个处理器(18)来读取由所述同轴热式质量流量传感器测得的所述流体的所述流率；并且
利用所述至少一个处理器(18)来基于测得的所述流率检测所述流体中的至少一个气泡。
10.根据权利要求9所述的方法，还包括：
利用所述至少一个处理器(18)来基于在不同的时间测得的平均流率的一个或多个比率检测所述流体中的至少一个气泡。
11.根据权利要求9和10中的任一项所述的方法，其中，所述同轴热式质量流量传感器(26)包括加热器(28)和至少一个温度传感器(30)，所述至少一个温度传感器(30)包括：
参考温度传感器(34)，其被设置在所述加热器(28)的上游；以及
感测温度传感器(36)，其被设置为与所述加热器一起或者在所述加热器的下游。
12.根据权利要求9-11中的任一项所述的方法，还包括：
将所述同轴热式质量流量传感器(26)垂直地安装到所述设备壳体(12)中的管座(32)。
13.根据权利要求9-11中的任一项所述的方法，还包括：
将所述同轴热式质量流量传感器(26)垂直地安装到所述设备壳体(12)的一部分中。
14.根据权利要求9-13中的任一项所述的方法，还包括：
将所述同轴热式质量流量传感器(26)垂直地定向，使得通过所述同轴热式质量流量传感器的流动沿以下方向中的一个方向：向上方向或向下方向。
15.根据权利要求9-14中的任一项所述的方法，还包括：
利用显示器(20)来显示在所述医学设备(10)中检测到气泡这样的警告。
16.一种医学泵(10)，包括：
电机(14)；
壳体(12)，其容纳至少所述电机(14)；
同轴热式质量流量传感(26)，其包括加热器(28)和至少一个温度传感器(30)，所述同轴热式质量流量传感器被垂直地安装在所述壳体上或所述壳体中，所述同轴热式质量流量传感器被配置为测量通过所述医学泵的所述流体的流率；以及
至少一个电子处理器(18)，其被编程为：
读取由所述同轴热式质量流量传感器测得的所述流体的所述流率；并且
基于测得的所述流率来检测所述流体中的至少一个气泡；以及
显示器(20)，其被配置为显示在所述医学泵(10)中检测到气泡这样的警告。
17.根据权利要求16所述的医学泵(10)，其中，所述至少一个处理器(18)被编程为基于在不同的时间测得的平均流率的一个或多个比率，检测所述流体中的至少一个气泡。
18.根据权利要求16和17中的任一项所述的医学泵(10)，其中，所述同轴热式质量流量传感器(26)的所述至少一个温度传感器(30)包括：
参考温度传感器(34)，其被设置在所述加热器(28)的上游；以及
感测温度传感器(36)，其被设置为与所述加热器一起或者在所述加热器的下游。
19.根据权利要求16-18中的任一项所述的医学泵(10)，其中，采用以下中的至少一项：
所述同轴热式质量流量传感器(26)被垂直地安装到所述设备壳体(12)中的管座(32)；以及
所述同轴热式质量流量传感器(26)被垂直地安装到所述设备壳体(12)的一部分中。
20.根据权利要求16-19中的任一项所述的医学泵(10)，其中，所述同轴热式质量流量传感器(26)垂直地被定向，使得通过所述同轴热式质量流量传感器的流动沿以下方向中的一个方向：向上方向或向下方向。
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