[发明专利]非侵入式多功能传感器系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用多功能传感器头部的传感器系统，该多功能传感器头部具有传感器元件，能够执行非侵入式多重功能，诸如检测流动于管子中的流体的温度，检测流体中存在的气泡和/或颗粒并且分析流体中存在的气泡和/或颗粒的特征，以及检测流体的类型并且检测流体中的夹杂物。

背景技术

在医疗设备的特定应用中，诸如肾脏透析机、注入泵血液分析器、输血系统、心肺转流机等，尝试确保病人的安全。在这些应用中，使用柔性塑料管来完成任务，诸如为病人供应药物、补给盐水溶液、从病人身体抽取流体诸如血液并且在进行净化或清洗之后将其输送回身体，以及其他功能。例如，在肾脏透析过程期间，管子连接至病人的静脉和动脉从而进行血液抽取并在清洗之后输送回身体。另一种管子用于药物的注入。

对于连接至病人身体的每个管子来说，理想地并且甚至必须地监视关于流动在管子中的流体的不同状态，甚至关于管子本身的状态。例如，可能需要或者理想地检测流动在管子中的流体的温度，检测流体中是否存在气泡和/或颗粒并且分析它们的尺寸和数量特征。对其他状态进行检测包括某种类型的流体，诸如血液或者干净的盐水溶液，在管子中流动以及检测流体中的夹杂物。甚至理想情况下需要检测所需的管子是否连接至病人。

在现有技术中，使用分离的传感器和相关联的电子电路来执行每个检测功能。这使得医疗设备的使用复杂化，每个传感器必须安装至一个或多个管子。例如，若干不同的传感器分离地安装至单独的管子从而检测对于流动在那个管子中的流体来说应当被监视的状态。这需要通过医疗技术人员执行选择过程。这也使得医疗设备的使用在操作、尺寸方面比较麻烦，也使得其成本更高。同样，由于不同的传感器和其相关联的电子电路需要监视每个不同状态，所以传感器和医疗设备的整个系统的可靠性下降，因为故障模式可能性由于使用多个且分离的每个都具有专用电子电路的传感器而增加。此外，该设备的用户通常需要与多个厂家协调来购买不同的传感器和不同的电子电路来实现不同的功能。因此，需要能够克服这许多问题和劣势的设备。

发明内容

本发明涉及一种能够执行多个检测功能并且包括集成多功能检测模块的系统，从而解决上述问题。在本发明中，模块具有头部，该头部具有管能够放置入其中的狭槽。头部结合有多个传感器元件，诸如检测气泡所需的传感器元件，用于检测管中的流体流中的夹杂物的温度检测和压力检测，并且也表示管子正确地连接至头部。该头部也包括发光装置，诸如LED，将光束传递至狭槽中的管，以及接收光的光检测器。这能够确定管子中的流体是否是血液或者比较清洁的流体，诸如盐水溶液或药物流。该模块头部由材料块形成，诸如清洁的聚碳酸酯塑料，其包括具有相对侧壁的狭槽，在相对侧壁上安装有各种传感器元件。该管子设置在狭槽中并且由需要物理接触从而执行其功能的检测元件接触。安装在头部中的各种传感器元件的引线连接至包括微处理器的电子电路，该微处理器经编程从而执行与安装在头部中的传感器元件相关的各种功能。该电子电路优选地包括多路调制器，使得单个的微处理器能够用于控制所有检测功能。

附图说明

本发明的其他目的和优势将通过参照随后的说明书和所附的附图而变得更加清楚明了，其中：

图1是整体多功能传感器头部的透视图；

图2是图1的头部的横截面剖视图；

图3是该系统的电子电路的方框图；

图4是示出管子变形的横截面剖视图；以及

图5是说明用于测量管子中的流体的温度的红外传感器的操作的视图。

具体实施方式

参照图1和2，本发明的整体多功能传感器具有头部10，该头部采用塑料材料块体，诸如由Solvay Advanced Polymers制造的UDEL聚砜树脂。头部10示意性地示出为大体矩形的形状并且可通过任何合适的技术模制形成。在头部10中，存在纵向狭槽12，具有相对的侧壁14和16。管子20将要设置在狭槽12中，该管子采用柔性且弹性的向外可膨胀塑料材料制成，其中具有流动的流体。管子20的一端连接至病人的身体，另一端连接至流体供给源，诸如药物或盐水溶液，或者连接至诸如透析机的机器。在模制头部10的过程中，在相对的狭槽侧壁14和16中形成许多凹陷。下文将说明的不同类型的传感器元件安装在这些凹陷中，每个凹陷的形状能够容纳将要安装在其中的特定类型的传感器元件。狭槽侧壁的厚度一般为0.30”至.050”，取决于塑料材料和所使用的传感器元件。将孔钻穿头部10的外壁至狭槽侧壁14和16中的每个凹陷，从而容纳连接至相应传感器元件的相应导引线或多个导引线。