IT9053149U1 - Rilevatore ottico per un apparecchio di misura e monitoraggio di un l iquido - Google Patents

Description

D E S C R I Z I O N E

del brevetto per modello industriale di utilità

La presente innovazione si riferisce a un rilevatore ottico per un apparecchio di misura e monitoraggio di un liquido.

In particolare, la presente invenzione è vantaggiosamente utilizzata in un apparecchio per la misura dell'emoglobina nel sangue fluente in un tubo, ad esempio un tubo atto ad essere collegato al sistema vascolare di un paziente sottoposto a trattamento di dialisi .

I rilevatori di tipo noto in genere comprendono una ganascia avente una sede per il tubo, la quale viene chiusa per bloccare il tubo durante la misurazione. La ganascia porta una sorgente di radiazione di un determinato campo dello spettro luminoso e un sensore ottico atto a rilevare l'intensità delle radiazioni che non sono state assorbite dal sangue fluente nel tubo.

In un rilevatore noto, il tubo è opaco e comprende una porzione a sezione ridotta e di forma quadrata, la quale è munita, su due facce contrapposte, di due finestre trasparenti disposte tra la sorgente di radiazioni e il sensore. Questo rilevatore risulta particolarmente complicato, giacché richiede un esatto orientamento angolare e posizionamento assiale del tubo nella ganascia.

In un altro rilevatore noto, il sensore è disposto in modo da rilevare la luce diffusa attraverso la corrente sanguigna in un condotto opaco, facente parte del rilevatore ed avente una porzione trasparente, con sezione comprendente almeno due superfici piane ad angolo tra loro. Le estremità di questo condotto portano due porzioni munite di incavi circolari, per consentire l'innesto delle estremità dei tubi collegati al paziente. Questo rilevatore da una parte non è adatto a rilevare l'intensità della luce per trasparenza, dall'altra richiede ogni volta la sterilizzazione del condotto.

Entrambi i suddetti rilevatori sono in ogni caso inadatti a rilevare l'emoglobina nel sangue fluente nei comuni tubi per usi clinici, i quali sono cilindrici, a sezione costante, e di un materiale flessibile e trasparente. E' stato anche proposto un rilevatore, che usa direttamente questo tipo di tubo. In esso la ganascia è formata da due corpi incernierati fra loro e costituenti una sede per alloggiare il tubo cilindrico. Questo rilevatore risulta però poco preciso, poiché il sensore riceve anche delle radiazioni di disturbo che penetrano dalle estremità del rilevatore e si trasmettono per diffusione lungo il tubo. Pertanto i segnali generati dal sensore comprendono un notevole rumore di fondo. Inoltre in questo rilevatore il progressivo decadimento della sorgente luminosa provoca una progressiva riduzione della precisione nella misurazione ottica del sensore.

Scopo dell'innovazione è quello di realizzare un rilevatore ottico, che sia della massima semplicità e sicurezza di funzionamento ed elimini gli inconvenienti sopra elencati per i rilevatori noti.

Questo scopo viene raggiunto dalla presente innovazione in quanto essa è relativa a un rilevatore ottico per un apparecchio di misura e monitoraggio di un liquido fluente in un tubo trasparente a sezione circolare, comprendente due corpi di materiale opaco alla luce, incernierati fra loro e atti a combaciare per formare una sede cilindrica per detto tubo, una sorgente di radiazioni luminose e un sensore di dette radiazioni alloggiati in detti corpi ed allineati su un asse diametrale rispetto a detta sede, caratterizzato dal fatto che detti corpi portano dei mezzi opachi alla luce atti a definire parti di estremità di detta sede, dette parti di estremità essendo atte ad accogliere detto tubo .

Per una migliore comprensione dell'innovazione viene qui descritta una forma preferita di realizzazione del rivelatore ottico, fatta a titolo esemplificativo con l'ausilio degli annessi disegni, in cui:

la Figura 1 è una vista prospettica di un rilevatore secondo l'innovazione, in posizione aperta;

la Figura 2 è una sezione trasversale del rilevatore in posizione chiusa; e

la Figura 3 è la sezione di Figura 2, in posizione aperta .

Con riferimento alla Figura 1, con 5 è genericamente indicato un rilevatore ottico per un'apparecchio di misura dell'emoglobina nel sangue fluente in un tubo per usi clinici 6, indicato con linee a tratto e punto. Il tubo 6 ha una sezione cilindrica costante, ed è di un materiale plastico flessibile e trasparente, ad esempio cloruro di polivinile (PVC). Esso è atto ad essere collegato in modo noto al sistema vascolare di un paziente, ad esempio un paziente sottoposto a dialisi.

Il rilevatore 5 è essenzialmente costituito da due corpi 7 e 8 di un materiale plastico opaco alla luce, tale da impedire il passaggio di qualsiasi radiazione luminosa o infrarossa.

I due corpi 7 e 8 sono incernierati fra loro mediante un perno 9, e formano congiuntamente una sede 11 a sezione cilindrica, atta ad alloggiare il tubo 6.

Essi combaciano su un piano 12 diametrale rispetto alla sede 11, per cui la porzione di sede 11 di ciascun blocchetto 7 e 8 risulta semicilindrica.

II corpo 7, sul lato opposto al perno 9, è munito di una nervatura 13 atta ad essere impegnata da un gancio 14. Quest'ultimo è fulcrato su un perno 16 del corpo 8 ed è spìnto in senso antiorario da una molla di compressione 17 (Figura 2). Con il gancio 14 impegnato sulla nervatura 13, esso rimane alloggiato tra due flange 15 del corpo 7, mentre i corpi 7 e 8 sono tenuti chiusi bloccando l'eventuale tubo 6 inserito fra essi.

Premendo sul gancio 14 secondo la freccia "a" di Figura 3, in modo da vincere la forza di reazione esercitata dalla molla 17, il gancio 14 disimpegna la nervatura 13, per cui il corpo 7 può essere aperto ruotandolo secondo la freccia "b". Si può così rimuovere il tubo 6 già usato dalla sede 11 ed inserirne un altro. Chiudendo i corpi 7 e 8, e premendo di nuovo il gancio 14 secondo la freccia "a", questo si reimpegna con la nervatura 13, per cui il rilevatore 5 torna nella posizione di bloccaggio indicata in Figura 2.

Il corpo 7 è munito di un vano 21, in cui è alloggiata una sorgente 22 di radiazioni luminose, eventualmente di lunghezza d'onda compresa in un campo ristretto dello spettro luminoso o infrarosso. Ad esempio può essere usato un diodo emettitore luminoso, in seguito chiamato LED (Light Emitting Diode), il quale viene collegato mediante conduttori 24 ad un circuito elettrico (non rappresentato) dell'apparecchio di misura .

Corrispondentemente il corpo 8 è munito di un vano 26, in cui è alloggiato un sensore ottico 27, ad esempio un fotodiodo o un fototransistor. Questo è atto a rilevare l'intensità di radiazione luminosa ricevuta che è la parte di radiazione emessa dal LED 22 e non assorbita dal sangue che scorre nel tubo 6.

Il sensore 27 genera pertanto un segnale di livello corrispondente a tale intensità. Poiché tale assorbimento è prevalentemente dovuto all'emoglobina, il livello del segnale emesso dal sensore 27 può essere usato dall'apparecchio di misura (non rappresentato) per fornire, in base a leggi prefissate, la misura della quantità di tale emoglobina.

I vani 21 e 26 sono disposti sui due corpi 7 e 8 in modo tale che, con i corpi chiusi, il LED 22 e il sensore 27 risultano allineati su un asse 28 perpendicolare rispetto alla sede 11, e quindi rispetto al tubo 6. L'asse 28 è inoltre normale al piano di contatto 12.

Il corpo 7 è inoltre munito di un vano 31 in cui è alloggiato un altro sensore ottico 32. Il vano 31 si prolunga in un foro cilindrico 33 perpendicolare all'asse 28, il quale consente al sensore 32 di ricevere direttamente le radiazioni del LED 22. Il sensore 32 è collegato a un circuito elettronico di correzione noto in sé, il quale consente al citato apparecchio di correggere la misura fornita, in base al decadimento ottico subito dal LED 22.

Come è noto, il tubo 6 può avere, se posizionato opportunamente rispetto ad una sorgente di emissione o ad un punto verso il quale si desidera ottenere la focalizzazione del fascio, un effetto di lente cilindrica .

In particolare, l'estremità anteriore del diodo LED 22 ed il tubo 6 sono distanziati di una lunghezza D^ tale che i raggi luminosi emessi dal LED 22 incidendo sulla superficie curva del tubo 6 vengono approssimativamente concentrati in un punto focale disposto sull'asse del tubo 6 stesso. Il sensore 27 e inoltre disposto ad una distanza D2 dal tubo 6 tale che i raggi luminosi dopo essere dipartiti dal citato punto focale incidendo sulla superficie interna del tubo 6 vengono rifratti dal tubo 6 stesso ed arrivano approssimativamente paralleli su una superficie sensibile 35 del sensore 27.

Ciascuno dei corpi 7 e 8 (Figura 1) porta dei mezzi opachi alla luce, i quali definiscono parti di estremità della sede 11 atte ad accogliere anch'esse il tubo 6. In particolare tali mezzi opachi comprendono una coppia di appendici semi-tubolari 29 e 30 di pezzo con ciascuno dei due corpi 7 e 8 sulle sue due estremità laterali. Ciascuna appendice 29 e 30 prolunga la sede semicilindrica 11 del relativo corpo 7, 8 con due parti di estremità 11' e 11" di tale sede.

Le appendici 29 e 30 possono avere una sezione esterna cilindrica, come nei disegni, oppure prismatica. Esse hanno inoltre una lunghezza tale da ottenere una lunghezza totale "L" della sede 11, 11’, 11" del rilevatore 5 almeno quattro volte il diametro del tubo 6. Questo in genere ha un diametro dell'ordine di 6,5 mm. In particolare la lunghezza di ciascuna appendice 29 e 30 è dello stesso ordine di grandezza della larghezza "1" dei corpi 7 e 8. Ad esempio, la larghezza di ciascun corpo 7 e 8 può essere dell'ordine di 20 mm, per cui la larghezza totale "L" dell'intero rilevatore 5 può essere dell'ordine di 60 mm.

Le due appendici 29 e 30 dei corpi 7 e 8 accoppiandosi tra di loro formano due condotti che consentono di tenere bloccato un consistente tratto di tubo 6 con un assetto rettilineo.

Inoltre, le appendici 29 e 30 garantiscono che le inevitabili radiazioni di disturbo (ad esempio la luce ambiente), entranti dall'esterno nel tubo 6, vengano completamente assorbite per diffusione prima di giungere sulla sezione dell'asse 28, per cui si elimina ogni rumore sul segnale del sensore 27.

Infine le superfici interne delle sedi 11, 11', 11" sono trattate in modo da massimizzare la riflessione luminosa, ad esempio in caso di superfici in alluminio, esse vengono rese lucide. In tal modo viene minimizzato l'effetto dello "scattering" nel liquido, giacché tali sedi si comportano come riflettori puri nei confronti della radiazione deviata dalle componenti corpuscolate presenti nel liquido oggetto della misura.

Si intende che al rilevatore 5 descritto possono essere apportate varie modifiche e perfezionamenti, senza uscire dall'ambito delle rivendicazioni.

Ad esempio, l'asse 28 potrebbe essere leggermente inclinato rispetto alla normale al piano 12. Inoltre, la nervatura 13 e l'estremità del gancio 14 possono avere dei piani inclinati, per l’aggancio a scatto alla chiusura dei corpi 7 e 8. A loro volta le appendici 29 e 30 possono essere solidali ai corpi 7 e 8, senza essere di pezzo con essi.

Claims (1)

1. R I V E N D I C A Z I O N I 1.- Rilevatore ottico per un apparecchio di misura e monitoraggio di un liquido fluente in un tubo trasparente a sezione circolare, comprendente due corpi (7, 8) di materiale opaco alla luce, incernierati fra loro e atti a combaciare tra di loro per formare una sede cilindrica (11) per detto tubo (6), una sorgente (22) di radiazioni luminose e un sensore (27) di dette radiazioni alloggiati in detti corpi ed allineati su un asse (28) diametrale rispetto a detta sede, caratterizzato dal fatto che detti corpi (7, 8) portano dei mezzi opachi alla luce (29, 30) atti a definire parti di estremità (11', 11") di detta sede, dette parti di estremità essendo atte ad accogliere detto tubo (6). 2.- Rilevatore secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che la lunghezza totale (L) di detta sede (11) e di dette parti di estremità (11', 11") è almeno quattro volte il diametro di detto tubo (6). 3.- Rilevatore secondo la rivendicazione 1 o 2, caratterizzato dal fatto che detti mezzi opachi comprendono due coppie di appendici (29, 30), le appendici di ciascuna coppia estendendosi ai due lati opposti di uno di detti corpi (7, 8); le appendici di una di dette coppie essendo atte ad accoppiarsi con quelle dell'altra coppia quando detti corpi (7, 8) combaciano tra di loro, per definire dette parti di estremità (11', 11"). 4.- Rilevatore secondo la rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che le dette appendici (29,30) presentano forma semi-tubolare. 5.- Rilevatore secondo la rivendicazione 3 o 4, caratterizzato dal fatto che detti corpi (7,8) combaciano tra di loro su un piano (12). 6.- Rilevatore secondo la rivendicazione 5, caratterizzato dal fatto che il detto piano (12) è perpendicolare al detto asse (28). 7.- Rilevatore secondo una delle rivendicazioni da 3 a 6, caratterizzato dal fatto che le dette appendici (29, 30) sono realizzate di pezzo con i detti corpi (7, 8). 8.- Rilevatore secondo la rivendicazione 7, caratterizzato dal fatto che le superfici di detta sede (11) e di dette parti di estremità (11', 11") sono trattate in modo da massimizzare la riflessione ottica, per cui viene minimizzato l'effetto dello scattering nel liquido. 9.- Rilevatore secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che la detta sorgente luminosa (22) è disposta ad una prima distanza (D1) da detto tubo (6); il detto sensore (27) essendo disposto ad una seconda distanza (D2) dal detto tubo (6); la detta prima distanza essendo tale che i raggi luminosi emessi dalla detta sorgente (22) incidendo sul detto tubo (6) sono approssimativamente concentrati in un punto focale disposto su un asse del detto tubo (6); la detta seconda distanza (D2) essendo tale che i raggi luminosi dipartiti dal citato punto focale incidendo sulla superficie interna del detto tubo (6) pervengono approssimativamente paralleli su una superficie sensibile (35) del detto sensore (27). 10.- Rilevatore secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che la detta sorgente luminosa comprende un diodo LED (22). 11.- Rilevatore secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che esso comprende un sensore addizionale (33) atto a ricevere direttamente le radiazioni luminose di detta sorgente (32) per consentire a detto apparecchio la correzione della misura in base al decadimento ottico di detta sorgente. 12.- Rilevatore secondo la rivendicazione 11, caratterizzato dal fatto che detta sorgente (22) e detto sensore addizionale (33) sono alloggiati in due vani (21, 31) di uno (7) di detti corpi, il vano (31) dì detto sensore addizionale (33) essendo ortogonale a detto asse diametrale (18). 13.- Rilevatore ottico per un apparecchio di misura e monitoraggio di un liquido, sostanzialmente come descritto con riferimento ai disegni allegati,