TW201831873A - 輸液洩漏偵測、阻斷裝置與監控系統 - Google Patents

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Abstract

一種輸液洩漏偵測與輸液阻斷與監控系統，包含：一輸液洩漏偵測裝置、一輸液阻斷裝置以及監控系統；其中，輸液洩漏偵測裝置用以偵測一目標組織於發生血管輸液洩漏時產生一輸液洩漏警示訊號，包含：一基板；基板包括一電路與液洩漏偵測區、一插針指示區，其中，該插針指示區配置於該輸液洩漏偵測區之一側，該插針指示區為半透明狀、透明狀或一缺口，以便該輸液洩漏偵測裝置可藉由該插針指示區看到插入一人體的一針頭的位置而準確將該插針指示區置於該針頭上方；輸液阻斷裝置裝置於一血管輸液管路，當接收該輸液洩漏警示訊號時，阻斷該血管輸液管路，以防止輸液洩漏惡化。監控系統係在遠端，藉輸液洩漏偵測裝置與輸液阻斷裝置以無線方式將訊號傳達近來。此監控系統可包含無線傳遞設備(包含網路)及終端電腦或手機。

Description

輸液洩漏偵測、阻斷裝置與監控系統
本發明係關於一種輸液洩漏偵、阻斷裝置與監控系統，特別關於一種輸液洩漏偵測裝置、輸液阻斷裝置與監控系統。
當光射入一個生物組織時，有一部分的光會被吸收，一部分會反射或散射或穿透。但多數的光是會被組織所吸收，其係數以μa(cm-1)表示此吸收特徵，其倒數l a 定義為光在此吸收介質的穿透深度(平均自由路徑，mean free path)。光在組織中的散射表現是決定其在組織3維體積光強度的分布情形。光子的散射只是改變了行進的路徑，但不失去其能量。散射係數以μs(cm-1)表示，其倒數1/μs(cm)表示此光子從此散射點至下次產生散射的平均自由路徑。光的散射在生物組織中並非各向同性(isotropy)，而是前向散射(forward scattering)占較高的比例。此特徵可以各向異性(anisotropy)因子g表之，g為從0至1的絕對值，各向同性的g=0，完全前向散射的g=1。在生物組織中，g值通常介於0.8至0.99之間。因此，當將g值考慮進實質的散射情況時，原先的散射係數則會衰減成μs ’(cm-1)，定義如下式：，而μs與μa的和稱為總衰減係數μt(cm-1)：μ t =μ s +μ a 。
對於光在組織中的能量傳遞是可以用傳輸理論(transport theory)來描述(參考Chandrasekhar S.,Radiative Transfer.New York,New York,Dover Publications Inc.1960.)，如下式：s．▽L(r,s)=-(μ a +μ s )L(r,s)+μ s ʃ4π p(s,s ' )L(r,s ' )dω ' 。
此式子說明在位於空間某個點之光輻射量(radiance)L(r,s)，在位於r朝著單位向量s的方向前進時，其光強度會因介質的吸收及散射而降低，但卻也會因有其他的光從s’方向散射至s方向而增加。光輻射量所描述的是光在穿過一個特定的區域或從一特定的區域發射出來，而落於一指定的固體角度內的量。此處的dω ' 是在s’方向固體角度的差，而p(s,s’)是相位函數。由於要在生物組織中依據以上式子計算光的分佈需要μa，μs及p(s,s’)，而這些參數在生物組織[非均質]中皆非定數，因此確實有相當的困難度。蒙特卡洛方法(Monte Carlo Method)是一種依賴於反復隨機抽樣以得到的數值結果的計算法。其基本想法是利用隨機性來解決可能在原則上已確定的問題。在物理和數學的問題很難解或找不到其它的方法可使用下，它是最有用的一種方法。
因此，Monte Carlo模擬法已被許多人用在做分析光子在不同組織之吸收及擴散的行為模擬[Wilson BC,Adam G(1983)：A Monte Carlo model for the absorption and flux distributions of light in tissue.Med Phys 10：824-830,etc.]。另外，”Monte Carlo simulation of photon migration in tissue”.[Charpter 2,in “Application of Near Infrared Spectroscopy in Biomedicine”.Springer，ISBN：978-1-4614-6251-4]文中，模擬光子在不同厚度脂肪層中的移動情形，其運用偵測器與發光元件的距離為固定，於厚度不同的情況下，光子以擴散方式移動到偵測器的多寡不同。依此，光子的移動特性，在特殊波長的發光元件與偵測器之間的組織間隙若有液體(特別是水)的滲漏的情況下，偵測器所偵測到光子的數量便會改變(或減少)。
第1A圖是水在特定波長範圍內的吸收光譜。若選擇合適的發光元件的波長，則在一定距離外的偵測器當可測得該發光元件發出的光。倘若在發光元件與偵測器的發射與接收路徑中間(包含收，發兩端)有液體(水可能是主要成分)存在，光會被液體吸收，導致光偵測器的訊號會降低，其降低的幅度當與光在傳導至偵測器的路徑上所遭遇到在組織中液體的滲出量成正比的關係。
目前，已有許多運用光的收發來進行輸液洩漏的偵測，例如，美國專利第7,826,890號，其運用光纖技術來進行洩漏偵測，並使用中央一個光發射器、周圍四個光接收器的偵測架構來進行偵測(其Fig.6)。例如，美國專利第6,487,428號，其運用了四個發射器與八個接收器的複雜架構(其Fig.2)。又例如，中國專利公開號第103596608，其運用了四個發射器與一個接收器的光收發架構(其圖4)來執行輸液洩漏偵測。無論是哪個架構，目前市面上的輸液洩漏偵測器或裝置，都有一個主要的問題，也就是，操作者(一般是護理師)不容易對針頭進行定位。包括在皮膚上的入針點、針頭進入血管的大略位置等，因為這些裝置皆覆蓋在入針點之皮膚上方。操作者只能依照經驗來進行輸液洩漏偵測器或裝置與針頭的定位。另一個主要的問題是其偵測裝置的體積太大，以及有光纖或導線連接至遠端的電路等操控系統，以致患者在移動肢體時，這些光纖或導線會因此而成為肢體能自由移動的障礙，甚或在肢體移動時連帶影響了偵測裝置的位置。若輸液洩漏偵測器或裝置擺設的位置錯誤，將很容易造成誤判或失效，這也是目前輸液洩漏偵測器或裝置未被大量採用的原因之一。
另外，在美國專利第7,826,890號的第5欄49-60行中所強調的是其所偏好的850nm波長的光會穿透較深的組織，以及在此波長下， 水及一般的色素吸收較低 。他們所使用的是生物組織的第一個光學窗口(first biological window)，其波長範圍約在650-950nm之間。所謂生物組織光學窗口的定義是光在這個波長範圍內較容易穿透組織(會被組織吸收較少)。但在J.M.Murkin and M.Arango所發表的論文“Near-infrared spectroscopy as an index of brain and tissue oxygenation”Br.J.Anaesth.(2009)103(suppl 1)：i3-i13 doi：10.1093/bja/aep299，FIG.1所示，雖然在850nm波長下，水的吸收度是低的，但相較之下，黑色素(melanin)的吸收度並不低(參見本申請案第1B圖)。同時，A.M.Smith,M.C.Mancini,and S.Nie所發表的論文”Second window for in vivo imaging”Nat Nanotechnol.2009 Nov；4(11)：710-711.doi：10.1038/nnano.2009.326，其Fig.1顯示 的是，除了生物組織第一個光學窗口以外，還有第二個窗口，其波長範圍約在1000-1350nm之間(參見本申請案第1C圖)。
因此，運用特定波長的發光元件與光偵測器的配搭，加上完全沒有外部連接的導線以避免因肢體移動產生的牽動所帶來的訊號誤判，以及對於入針處有可定位的功能與無線傳輸的特性，除了可用來作為輸液洩漏偵測的功能之外，亦具有遠端監控的效用。同時，當判定洩漏發生時，亦可藉無線訊號將裝在輸液導管上的輸液阻斷裝置打開(ON)，將正在導管中的輸液作阻斷，避免洩漏情況擴大。
為達上述目的，本發明提供一種輸液洩漏偵測裝置、輸液阻斷裝置，以及監控系統，除了可以偵測到輸液洩漏以及可以即時將輸液導管做阻斷，以免輸液繼續滲入組織間隙之外，同時可將進入病患的輸液有否滲漏的資料以無線方式傳輸至護理站及相關醫護人員的行動手機，具有可作準確的擺置、體積小、使用方便、防止因肢體動作所造成的誤判、醫護人員可在不固定位置作監控，功能準確等綜合技術功效。
本發明提供一種輸液洩漏偵測裝置，包含：一基板，包括一電路與輸液洩漏偵測區、一插針指示區，其中，該插針指示區配置於該輸液洩漏偵測區之一側，該插針指示區為半透明狀、透明狀或一缺口，以便該輸液洩漏偵測裝置可藉由該插針指示區看到插入一人體的一針頭入針的位置而可準確地將該插針指示區置於該入針處上方。
本發明更提供一種輸液洩漏偵測與輸液阻斷系統，包含：一輸液洩漏偵測裝置與一輸液阻斷裝置。其中，輸液洩漏偵測裝置用以偵測一目標組織於發生血管輸液洩漏時產生一輸液洩漏警示訊號，包含：一基板，包括一電路區與輸液洩漏偵測區、一插針指示區，其中，該插針指示區配置於該輸液洩漏偵測區之一側該插針指示區為半透明狀、透明狀或一缺口，以便該輸液洩漏偵測裝置可藉由該插針指示區看到插入一人體的一針頭的位置而準確將該插針指示區置於該針頭上方。輸液阻斷裝置係裝置於一血管輸液管路上，當接收該輸液洩漏警示訊號時，阻斷該血管輸液管路，以防止輸液洩漏惡化。
為讓本發明之上述和其他目的、特徵、和優點能更明顯易懂，下文特舉數個較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下(實施方式)。
10‧‧‧輸液洩漏偵測裝置
10-1‧‧‧電路與輸液洩漏偵測區
10-1a‧‧‧部分電路與電池區
10-1b‧‧‧部分電路與輸液洩漏偵測區
10-2‧‧‧插針指示區
10-3‧‧‧入針指示點
10-5‧‧‧連接線
11‧‧‧控制與計算單元
12‧‧‧警示單元
13‧‧‧通訊單元
14‧‧‧放大器
15、15A、15B‧‧‧發光元件
16、16A、16B‧‧‧光偵測器
17‧‧‧加速度偵測器
20‧‧‧行動設備
30‧‧‧伺服器
40‧‧‧輸液阻斷裝置
41‧‧‧控制單元
42‧‧‧通訊單元
43‧‧‧微捏電磁閥
50‧‧‧無線閘道器
70‧‧‧針
80‧‧‧血管輸液管路
L1‧‧‧長度
W1‧‧‧寬度
第1A圖係水在特定波長範圍內的吸收光譜(D.J.Segelstein,"The complex refractive index of water," University of Missouri-Kansas City(1981))。
第1B圖係生物組織中的水(H2O)、帶氧血紅素(HbO2)、去氧血紅素(Hb)、黑色素(melanin)、細胞色素氧化酶(Caa3,cytochrome Oxidase)在特定波長範圍內的 吸收光譜。
第1C圖係組織的二個光學窗口及組織中帶氧血紅素、去氧血紅素、皮膚、脂肪在特定波長範圍內的吸收光譜。
第2A圖係為本發明的輸液洩漏偵測與輸液阻斷裝置及系統架構之一實施例示意圖。
第2B圖係為本發明的輸液洩漏偵測與輸液阻斷裝置及系統架構之一實施例示意圖。
第3A圖係為本發明的輸液洩漏偵測與輸液阻斷裝置及監控系統的功能方塊圖。
第3B、3C圖為本發明的輸液阻斷裝置的功能方塊及作動示意圖。
第4A圖係為本發明的輸液洩漏偵測裝置的一實施例的配置示意圖。
第4B圖係為本發明的輸液洩漏偵測裝置的另一實施例的配置示意圖。
第5圖係為本發明的輸液洩漏偵測裝置的輸液洩漏訊號模擬圖。
第6圖係為本發明動物實驗的結果。
根據本發明的實施例，本發明提供了一個輸液洩漏偵測、輸液阻斷與監控系統，透過本發明，可運用到醫療各項注射程序，達到即時監測血管輸液洩漏、肢體動作防誤、輸液阻斷等技術功效。
整個系統在針插入血管後，按下按鈕後便開始啟動，自動作電路及電池電位的檢查，相關資訊及偵測洩漏的資訊便會藉無線傳輸技術傳至遠端的護理站，護理人員的手機以供監控。若有輸液洩漏的情形發生，基板上的LED燈及蜂鳴器便會發出警示訊號，護理站及手機亦同時會產生警示訊號。
本發明運用的波長在1000nm-1350nm之間，是生物組織的第二個光學窗口，對黑色素，帶氧血紅素，去氧血紅素的吸收比850nm低很多，但對水的吸收卻艮高，完全可以達到本發明要偵測輸液洩漏的需求。
首先，請參考第2A圖，本發明的輸液洩漏偵測、阻斷裝置與監控系統架構之一實施例示意圖。本發明的輸液洩漏偵測、阻斷裝置與監控系統包括：輸液洩漏偵測裝置10、行動設備20、伺服器30與輸液阻斷裝置40。輸液洩漏偵測裝置10將監測到的患者注射部位的警示資料透過無線訊號傳遞到行動設備20、伺服器30與輸液阻斷裝置40。其中，伺服器30可連結到醫院的網路系統，並將輸液洩漏偵測裝置10所傳遞的警示資料轉發到護理站的電腦，以產生警示。而輸液阻斷裝置40亦同時被啟動，阻斷血管輸液管路內輸液的流動，防止輸液洩漏的情形惡化，亦同時傳一個確認(acknowledgement)訊號給行動設備20及偵測裝置10，而偵測裝置10藉伺服器30將此訊號傳給護理站。所以，輸液洩漏偵測裝置10、行動設備20、伺服器30與輸液阻斷裝置40是可以彼此間互相以無線方式做溝通。
接著，請參考第2B圖，本發明的輸液洩漏系統架構之另一實施例示意圖。本發明的輸液洩漏系統包括：輸液洩漏偵測裝置10、行動設備20、伺服器30、輸液阻斷裝置40與無線閘道器50。彼此之間皆可兩兩以無線傳輸方式做溝 通。輸液洩漏偵測裝置10將監測到的患者的注射部位的警示資料透過無線訊號傳送到無線閘道器50，無線閘道器50再藉由無線區域網路(Wireless LAN)傳送到伺服器30。其中，伺服器30可連結到護理站的電腦及行動設備20，並將輸液洩漏偵測裝置10所傳遞的警示資料轉發到護理站的電腦及行動設備20，以產生警示。而輸液洩漏偵測裝置10與輸液阻斷裝置40可以不必經過無線閘道器50而能做彼此的雙向溝通，行動設備20與伺服器30亦同。阻斷裝置40在完成阻斷動作後，亦同時傳一個確認(acknowledgement)訊號給偵測裝置10，同時亦經過無線閘道器50將此訊號傳到行動設備20及伺服器30，伺服器30再將此訊號傳給護理站。
接著，請參考第3A圖，本發明的輸液洩漏偵測裝置10的功能方塊圖。輸液洩漏偵測裝置10，包含：輸液洩漏偵測器、放大器14、控制與計算單元11、警示單元12、通訊單元13、加速度偵測器17。輸液洩漏偵測器包括：發光元件15與光偵測器16(至少兩個，具體的配置方式請參考第4A圖、第4B圖)；其中，發光元件15，發出一光至人體的一目標組織；光偵測器16，接收由目標組織反射、散射或穿透的光，並產生一接收電訊號。放大器14連接光偵測器16，用以放大所接收之電訊號。警示單元12用以產生一警示訊號。控制與計算單元11連接放大器14、發光元件15、警示單元12與通訊單元13、加速度偵測器17，控制發光元件15之該光的強度並比較接收電訊號，當接收電訊號低於一洩漏閥值時，控制警示單元12產生警示訊號。
發光元件15的光強度係由控制與計算單元11來控制，當血管輸液沒有滲漏時，光偵測器16所接收到的光會被放大器14(例如，可採用多階放大及濾波)放大，其訊號經由控制與計算單元11當中的類比數位轉換器(ADC)轉成數位訊號，經演算後由無線傳至如2A圖的伺服器30以至護理站及行動設備20；或如2B圖的無線閘道器50(gateway)再由WiFi傳至護理站及醫護人員的手機。當有滲漏時，光偵測器16所接收到的光強度會減弱。若持續滲漏時，光偵測器16所接收到的光會持續減弱。這光訊號的衰減量與輸液滲漏的量會成正比例的關係。當它超過所設定的洩漏閥值，控制與計算單元11便會送警訊至警示單元12(例如，可採用LED或蜂鳴器)，護理站及行動設備20也都會同時收到警訊(可透過第2A圖或第2B圖的架構)。同時，輸液阻斷裝置40也被啟動。
其中，通訊單元13連接控制與計算單元11，用以與外部之設備進行連線，設備可以是第2A圖的行動設備20、伺服器30，或者第2B圖的無線閘道器50。當接收電訊號低於洩漏閥值時，控制與計算單元11控制通訊單元13與設備連線，並產生警示資料給設備，由該設備進行輸液洩漏警示。同時，輸液阻斷裝置40也被啟動。通訊單元13可以是一無線通訊單元。
其中，加速度偵測器17連接控制與計算單元11，用以擷取一加速度訊號。其運用的場景為：當患者注射部位的肢體產生霎那的移動時，可能造成所接收到的訊號會有瞬間變化的”突波”產生。為免除因此的誤判，本發明在第3A圖的架構中，透過加速度偵測器(G sensor)17(可採用三軸加速度偵測器)來加以處理。加速度偵測器17可在患者在注射部位的肢體有移動的狀況時，產生較大的加 速度訊號，因此，透過加速度偵測器17可適度監控患者注射部位的肢體動作。此加速度訊號會在控制與計算單元11判斷是否有輸液洩漏的演算法中被考慮：是否當下的輸液偵測訊號的變化是因肢體移動所產生而可以忽略。因此，本發明增加了一個判斷機制，當控制與計算單元11偵測到加速度偵測器17所產生的加速度訊號大於加速度閥值時，且同時偵測到接收電訊號低於洩漏閥值時，於加速度訊號大於加速度閥值期間，不產生警示資料(給外部設備)或警示訊號(給警示單元)。
請參考第3B、3C圖，其為本發明的輸液阻斷裝置40的功能方塊與運作說明圖。輸液阻斷裝置40包括了幾個元件：控制單元41、通訊單元42與微捏電磁閥(micro solenoid pinch valve)43。通訊單元42可接收輸液洩漏偵測裝置10所傳出的警示訊號，控制單元41接收到後，控制微捏電磁閥43將血管輸液管路80阻斷(如第3C圖)，讓其中的輸液無法繼續輸送，藉以停止輸液洩漏的情形。同時，亦將完成阻斷動作的訊號傳給輸液洩漏偵測裝置10，行動設備20及護理站的電腦。
接著，請參考第4A、4B、4C、4D圖，其揭示了本發明的兩種不同的光收發器的配置架構，同時，揭示了本發明的基板配置架構。
首先，請參考第4A圖，本發明的輸液洩漏偵測裝置的第一實施例。本發明的輸液洩漏偵測裝置10包含了：一雙面基板，基板的長度L1可以是2-5公分，寬度W1可以是2-3公分。基板包括電路與輸液洩漏偵測區10-1、插針指示區10-2，其中，插針指示區10-2配置於電路與輸液洩漏偵測區10-1的一邊，其位於該電路與輸液洩漏偵測區10-1的接近針插入皮膚處，如第4A圖所示的位置。插針指示區10-2可以是半透明狀、透明狀或一缺口(三種方式皆可)，以便輸液洩漏偵測裝置10可藉由插針指示區10-2看到插入一人體的一針70的針頭位置(此處針頭係指留置於體內之針70的針體尾端，也就是針70裸露於體外的起點，而非針尖)而準確將插針指示區10-2置於針70的針頭上方。
由以上可知，基板包括了所有的光收發器以及電路，其有體積小的特性。
如第4A圖的實施例，插針指示區10-2為一個缺口，也就是，將基板於插針指示區10-2的位置切出一個具有類似倒V或倒U型的缺口，其字形下肢的寬度介於1毫米至5毫米，使其裸露而可視；在輸液洩漏偵測區10-1當中並有入針指示點10-3的箭頭標示入針位置與方向。入針指示點10-3可以方便操作該輸液洩漏偵測裝置10時可藉由插針指示區10-2看到插入人體的入針點的位置而準確將入針指示點10-3置於針70的針頭入針點。箭頭標示是幫助指示將偵測裝置與插入在血管中的留置針置於同一個方向，如此可使得偵測到少量輸液滲漏的機率增加，或提升偵測的靈敏度。
此外，基板可以採用軟板來製作，讓其可撓曲。
在第4A圖的實施例中，配置了三個光收發器，一個發光元件15A、二個光偵測器16A、16B。其中，發光元件15A、光偵測器16A、16B配置如圖中的三個角落。
在第4B圖的實施例中，配置了兩個發光元件15A、15B與兩個光偵測器16A、16B。發光元件15A、15B與光偵測器16A、16B係配置於插針指示區10-2之延伸方向為中心線的兩側，每一側配置一發光元件與一光偵測器；入針指示點10-3可配置於靠近插針指示區10-2，如第4B圖的位置。如第4B圖所示，發光元件15A、15B置於對角，光偵測器16A、16B置於對角。其中，發光元件15A、15B、光偵測器16A、16B彼此邊緣之間距，介於6毫米(mm)至20毫米(mm)之間。
其中，發光元件15A、15B發出一光至人體的目標組織；光偵測器16A、16B，接收由目標組織反射、散射或穿透的光，並產生一接收電訊號，接收電訊號被放大器放大後將傳送至控制及計算單元11。在此實施例中，無論是任何洩漏方向皆可因為洩漏的液體而導致發光單元15A、15B所發射的光被大量吸收，而使得光偵測器16A、16B所接收的反射、散射或穿透光的量大幅降低，進而掌握液體洩漏的狀況。
在第4C圖的實施例中，與第4A圖相同，配置了三個光收發器，其配置方式相同。不同的是，第4C圖的實施例採用了兩塊基板來取代一塊基板，也就是，原先4A圖中的電路與輸液洩漏偵測區10-1拆成二部份，將部分電路與電池區10-1a配置於上方，而其餘的部分電路與輸液洩漏偵測區10-1b配置於下方，並且，部分電路與電池區10-1a與部分電路與輸液洩漏偵測區10-1b由連接線10-5連接。電路基板將部分電路與電池區10-1a配置於其間，與主要的部分電路與輸液洩漏偵測區10-1b分離，可減少整片基板的面積而使得部分電路與輸液洩漏偵測區10-1b的面積更小，更容易使用。此配置的考量是在人體可彎曲轉動的部位，如手腕，手肘，腳踝關節附近要入針的話，若此裝置太長而需要跨越關節的話便會造成這些部位無法做彎曲。因此，利用導線的可繞性，此裝置便可跨越關節使用。
在第4D圖的實施例中，與第4B圖相同，配置了四個光收發器，其配置方式相同。不同的是，第4D圖的實施例與第4C圖同樣採用了兩塊基板來取代一塊基板，也就是，部分電路與電池區10-1a配置於上方，而部分電路與輸液洩漏偵測區10-1b配置於下方，並且，部分電路電池區10-1a與部分電路與輸液洩漏偵測區10-1b由連接線10-5連接。部分電路與電池區10-1a將電路與電池等配置於其間，與部分電路與輸液洩漏偵測區10-1b分離，可減少整片基板的面積而使得主要的部分電路與輸液洩漏偵測區10-1b的面積更小，更容易使用。此配置的考量是在人體可彎曲轉動的部位，如手腕，手肘，腳踝關節附近要入針的話，若此裝置太長而需要跨越關節的話便會造成這些部位無法做彎曲。因此，利用導線的可繞性，此裝置便可跨越關節使用。
在本說明書中，假設當發光元件與偵測器在一定距離下，即便光在組織中行進時會有吸收，散射等現象，由於組織沒有甚麼改變，到達偵測器時的訊號為接近一個定值。因此，本發明可以將之視為可以用Beer’s Law來解釋的模型。在單一生物組織構造中，光從發光元件S經過組織(其厚度l，吸收係數α，介質濃度(可看為密度)為c)到達至光偵測器D。依據Beer’s Law，當光穿透樣品時， 光在組織的吸收度(A)與組織的吸收係數(α)、光徑長(l)、濃度(c)三者均呈正比：A=αlc。其中α為吸收係數(absorptivity，或稱absorption coefficient)，亦可稱為消光係數(extinction coefficient)。
光的穿透率T(transmittance)的定義為：，其中IO為射入組織的光強度，Ie為光穿過組織後的光強度。它與吸收度的關係定義為：A=或T=10-A =10-αlc 。倘若光要穿過不同厚度的組織(l1,l2,...ln)，其對應的吸收係數及濃度分別為(α1,α2...αn)及(c1,c2...cn)，則其總吸收度At及總穿透度Tt將會如式1及式2所示。
A t =α 1 l 1 c 1+α 2 l 2 c 2+…+α n l n c n =A 1+A 2+…+A n 式1。
T t =T 1＊T 2＊...＊T n 式2。
在以上的式1、式2中，本發明假設l n (n=1,2...n)不隨輸液滲漏而改變。若有外滲的液體(如水)，則其總吸收度將會如式3所示。
其中， 式4。
並且，有外滲的液體後，穿透度變為： 式5。
因此，當有輸液滲漏的情形下，光的總穿透率Tt’會較原來的Tt為低，這將導致光偵測器所收到的訊號降低。穿透率之差△T，表示如式6。
式6。其中k為輸液未洩漏前偵測器所測得的光強度訊號。
若單以光偵測器端所接收到的光訊號而言，其訊號大小Sλ(為波長的函數)會得到如下式7：
此處ε λ 為光偵測器的靈敏度，是波長的函數；k=Tt，是在未產生輸液滲漏時的光在組織的穿透率，αλ(H2O)是水在波長為λ時的吸收係數。當輸液滲漏愈來愈大時，l H2O (t)會隨時間而增大[因此是時間的函數]，整體的Sλ就下降，而c H2O 並不會有太大的改變。
請參考第5圖，若滲出的液體持續的話，本發明預期輸液洩漏偵測裝置10所收到的訊號會如第5圖的圖形。其液體於單位時間滲出量的多寡會影響到其波形下降的斜率。由於所實際量測到的訊號一定不會如第5圖那麼平滑，因此，在控制及演算單元11取樣時，本發明會用訊號處理的方法即時將抖動的訊號給消除，並以演算法來決定滲漏的閥值。
在本發明以大鼠為動物模型的實驗中，於其經過剃毛的大腿內側貼上如附第3A圖的輸液洩漏偵測裝置10，其放大器14輸出訊號接於示波器顯示。
接著，請參考第6圖，其為本發明大鼠動物實驗的結果。留置針是插入大鼠大腿的皮下肌肉中，在剛開始的20秒，待訊號穩定後，輸液從注射筒 慢慢推入，在約第50秒時，輸液的進入量約為0.1-0.2CC時，訊號便產生急劇的下降，在第100秒時，訊號漸趨平緩，此時的輸液進入總量約為0.5-0.6CC。
綜上所述，本發明藉由插針指示區10-2的設計，讓操作人員可以清楚的知道要將本發明的輸液洩漏偵測裝置擺在針頭的哪個位置，可以大幅增加輸液洩漏偵測裝置的使用準確性與方便性並提高靈敏度。此外，本發明的輸液洩漏偵測裝置的厚度薄，體積較小，並可藉由行動設備、護理站電腦等遠端監控，使用極為方便。並且，本發明的輸液洩漏偵測裝置更可以防止因肢體動作產生的誤判，穩定性高，同時又可達到準確洩漏判斷的功能。
雖然本發明的技術內容已經以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神所作些許之更動與潤飾，皆應涵蓋於本發明的範疇內，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

Claims (21)

  1. 一種輸液洩漏偵測裝置，包含：一基板，包括一電路與輸液洩漏偵測區、一插針指示區，其中，該插針指示區配置於該電路與輸液洩漏偵測區之一側，該插針指示區為半透明狀、透明狀或一缺口，以便該輸液洩漏偵測裝置可藉由該插針指示區看到插入一人體的一針頭的位置而準確將該插針指示區置於該針頭上方。
  2. 如請求項1所述的輸液洩漏偵測裝置，其中該電路與輸液洩漏偵測區由一部分電路與電池區與一部分電路與輸液洩漏偵測區所構成，該輸液洩漏偵測裝置更包含一連接線，連接該部分電路與電池區與該部分電路與輸液洩漏偵測區。
  3. 如請求項1所述的輸液洩漏偵測裝置，其中該電路與輸液洩漏偵測區包含一入針指示點。
  4. 如請求項1所述的輸液洩漏偵測裝置，其中該插針指示區係為一透明或半透明之貼片，或為一缺口，該缺口為一類似倒V狀或倒U狀，其字形下肢的寬度介於1毫米至5毫米。
  5. 如請求項1所述的輸液洩漏偵測裝置，其中該電路與輸液洩漏偵測區包含：一發光元件，發出一直流光或正弦形式之交流光或脈衝式光至該人體的一目標組織，該發光元件與該插針指示區間隔一距離；及至少兩個光偵測器，接收由該目標組織反射、散射或穿透的光，並產生一接收電訊號；其中，該至少一個光偵測器係配置於以發光元件與該插針指示區為中心線的兩側，每一側配置至少一個該光偵測器。
  6. 如請求項1所述的輸液洩漏偵測裝置，其中該電路與輸液洩漏偵測區包含：兩個發光元件，發出一直流光或正弦形式之交流光或脈衝式光至該人體的一目標組織；及兩個光偵測器，接收由該目標組織反射、散射或穿透的光，並產生一接收電訊號；其中，該兩個發光元件與該兩個光偵測器係配置於以該插針指示區之延伸方向為中心線的兩側，每一側配置一個該發光元件與一個該光偵測器，且該兩個發光元件置於對角，該兩個光偵測器置於另一對角。
  7. 如請求項6所述的輸液洩漏偵測裝置，其中該兩個發光元件、該兩個光偵測器彼此邊緣之間距，介於6毫米(mm)至20毫米(mm)之間。
  8. 如請求項5或6所述的輸液洩漏偵測裝置，其中該電路與輸液洩漏偵測區包含：一放大器，連接該些光偵測器，用以放大該接收電訊號；一警示單元，用以產生一警示訊號；及一控制與計算單元，連接該放大器、該些發光元件與該警示單元，控制每個 該發光元件之該光的強度並比較該接收電訊號，當該接收電訊號低於一洩漏閥值時，控制該警示單元產生該警示訊號。
  9. 如請求項8所述的輸液洩漏偵測裝置，其中該電路與輸液洩漏偵測區更包含：一通訊單元，連接該控制與計算單元，用以與外部之一設備進行連線；其中，當該接收電訊號低於該洩漏閥值時，該控制與計算單元控制該通訊單元與該設備連線，並產生一警示資料給該設備，由該設備進行輸液洩漏警示。
  10. 如請求項8所述的輸液洩漏偵測裝置，其中該電路與輸液洩漏偵測區更包含：一加速度偵測器，連接該控制與計算單元，用以擷取一加速度訊號；其中，當該控制與計算單元偵測到該加速度訊號大於一加速度閥值時，且同時偵測到該接收電訊號低於該洩漏閥值時，於該加速度訊號大於該加速度閥值期間，不產生該警示資料。
  11. 一種輸液洩漏偵測與輸液阻斷系統，包含：一輸液洩漏偵測裝置，用以偵測一目標組織於發生血管輸液洩漏時產生一輸液洩漏警示訊號，包含：一基板，包括一電路與輸液洩漏偵測區、一插針指示區，其中，該插針指示區配置於該電路與輸液洩漏偵測區之一側，該插針指示區為半透明狀、透明狀或一缺口，以便該輸液洩漏偵測裝置可藉由該插針指示區看到插入一人體的一針頭的位置而準確將該插針指示區置於該針頭上方；及一輸液阻斷裝置，裝置於一血管輸液管路，當接收該輸液洩漏警示訊號時，阻斷該血管輸液管路，以防止輸液洩漏惡化。
  12. 如請求項11所述的輸液洩漏偵測與輸液阻斷系統，其中該輸液洩漏偵測裝置與該輸液阻斷裝置係藉由有線或無線方式通訊。
  13. 如請求項11所述的輸液洩漏偵測與輸液阻斷系統，其中該電路與輸液洩漏偵測區由一部分電路與電池區與一部分電路與輸液洩漏偵測區所構成，該輸液洩漏偵測裝置更包含一連接線，連接該部分電路與電池區與該部分電路與輸液洩漏偵測區。
  14. 如請求項11所述的輸液洩漏偵測與輸液阻斷系統，其中該電路與輸液洩漏偵測區包含一入針指示點。
  15. 如請求項11所述的輸液洩漏偵測與輸液阻斷系統，其中該插針指示區係為一透明或半透明之貼片，或為一缺口，該缺口為一類似倒V狀或倒U狀，其字形下肢的寬度介於1毫米至5毫米。
  16. 如請求項11所述的輸液洩漏偵測與輸液阻斷系統，其中該電路與輸液洩漏偵測區包含：一發光元件，發出一直流光或正弦形式之交流光或脈衝式光至該人體的一目標組織，該發光元件與該插針指示區間隔一距離；及 至少兩個光偵測器，接收由該目標組織反射、散射或穿透的光，並產生一接收電訊號；其中，該至少兩個光偵測器係配置於以發光元件與該插針指示區為中心線的兩側，每一側配置至少一個該光偵測器。
  17. 如請求項11所述的輸液洩漏偵測與輸液阻斷系統，其中該電路與輸液洩漏偵測區包含：兩個發光元件，發出一直流光或正弦形式之交流光或脈衝式光至該人體的一目標組織；及兩個光偵測器，接收由該目標組織反射、散射或穿透的光，並產生一接收電訊號；其中，該兩個發光元件與該兩個光偵測器係配置於以該插針指示區之延伸方向為中心線的兩側，每一側配置一個該發光元件與一個該光偵測器，且該兩個發光元件置於對角，該兩個光偵測器置於另一對角。
  18. 如請求項17所述的輸液洩漏偵測與輸液阻斷系統，其中該兩個發光元件、該兩個光偵測器彼此邊緣之間距，介於6毫米(mm)至20毫米(mm)之間。
  19. 如請求項16或17所述的輸液洩漏偵測與輸液阻斷系統，其中電路與輸液洩漏偵測區包含：一放大器，連接該至少兩個光偵測器，用以放大該接收電訊號；一警示單元，用以產生一警示訊號；及一控制與計算單元，連接該放大器、該兩個發光元件與該警示單元，控制該發光元件之該光的強度並比較該接收電訊號，當該接收電訊號低於一洩漏閥值時，控制該警示單元產生該警示訊號。
  20. 如請求項19所述的輸液洩漏偵測與輸液阻斷系統，其中電路與輸液洩漏偵測區更包含：一通訊單元，連接該控制與計算單元，用以與外部之一設備進行連線；其中，當該接收電訊號低於該洩漏閥值時，該控制與計算單元控制該通訊單元與該設備連線，並產生一警示資料給該設備，由該設備進行輸液洩漏警示。
  21. 如請求項19所述的輸液洩漏偵測裝置，其中電路與輸液洩漏偵測區更包含：一加速度偵測器，連接該控制與計算單元，用以擷取一加速度訊號；其中，當該控制與計算單元偵測到該加速度訊號大於一加速度閥值時，且同時偵測到該接收電訊號低於該洩漏閥值時，於該加速度訊號大於該加速度閥值期間，不產生該警示資料。
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