用于夹持软管管线以确定血液成分的浓度的装置制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于夹持软管管线以确定软管管线特别是体外血液处理设备的体外血液循环的软管管线内的血液成分的浓度的装置。夹持装置包括具有两个保持器元件（15、16）的夹持单元（12），和电动驱动致动机构（17）。所述致动机构（17）这样设计，使得当施加夹持力时，第一和第二保持器元件（15、16）能够移出释放软管管线的位置，进入夹持软管管线的位置。此外，该装置包括解锁机构（38），其设计为使得通过致动解锁元件（39），当处于夹持软管管线位置时，所述致动机构能够与电动驱动装置（43）解耦合。所述解锁机构（38）允许通过手快速和容易地将保持器元件从软管管线夹持位置转移至保持器元件释放软管管线的位置。
【专利说明】用于夹持软管管线以确定血液成分的浓度的装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于夹持软管管线以确定软管管线特别是体外血液处理设备的体外血液循环的软管管线内的血液成分的浓度的装置，该装置包括用于软管管线的夹持单元，和用于将电磁辐射耦合到血液中并且测量血液发出的电磁辐射的测量单元。
【背景技术】
[0002]已知用于确定患者血液中的特定成分的浓度的各种方法。在现有技术中已知需要血样样本的、用于测量血液成分浓度的方法。然而，还已知下列测量方法，其中当血液流经软管管线的同时，测量血液成分的浓度。特别是当血液在体外血液处理中的体外血液循环的软管管线中流动时，使用这些方法。
[0003]W02008/00433A1描述了一种用于确定体外血液循环的填充血液的、基本上透明的软管中的特定血液成分浓度的装置。该已知装置使得能够特别是确定血液总容积中的血红蛋白浓度和红血球(红细胞)比例。在测量期间，在两个平行的平面接触面之间夹持软管管线，以便软管在彼此相对的两侧变形。利用发光器，特定波长的光穿过透明软管管线耦合到血液中，同时以光检测器测量所散射或透射的光。然后从进入血液和从血液发出的光的强度比率，确定血细胞比容。
[0004]通过EPl 579 196B1已知一种用于确定血液成分的装置,其包括用于夹持软管管线的夹持单元和测量单元。夹持单元构成为使得被夹持的软管管线具有方形横截面。测量单元包括绕软管的周围布置的多个发光器和光检测器。发光器和光检测器以下述方式布置，使得发光器与光检测器位于不同的平面中，以便发光器与光检测器不彼此相对。为了测量血液参数，软管管线在夹持单元中变形。必须确保软管管线不在夹持单元中被卡住。
[0005]应能够由用户以高精确度和低成本执行对血液参数的确定。对血液参数的精确确定需要在预定条件下对软管管线·可重现地夹持。如果测量过程自动化，则能够降低测量的成本。
【发明内容】
[0006]本发明的根本问题在于提供一种用于夹持软管管线的装置，以确定软管管线中的血液成分的浓度，本发明允许具有高测量精确度的自动测量过程。
[0007]根据本发明的用于夹持软管管线的装置包括夹持单元，该夹持单元具有两个容纳元件和电动驱动致动机构。致动机构构成为使得当施加夹持力时，第一和第二容纳元件能够离开释放软管管线的位置，进入夹持软管管线的位置。利用电动驱动致动机构，不仅能够自动夹持软管管线，而且也能够实现对血液参数的可重现测量。
[0008]此外，根据本发明的装置包括解锁机构，其构成为使得通过致动解锁元件，处于夹持软管管线的位置的致动机构能够与电动驱动装置解耦合。解锁机构使得能够通过手容易和快速地将夹持单元的容纳元件从夹持软管管线的位置转移至容纳元件释放软管管线的位置。因而，即使是在电动驱动装置故障的情况下，也能够在任何时间打开容纳元件。[0009]在优选实施例中，致动机构包括肘节系统(toggle system),利用该肘节系统,能够通过施加预定夹持力，执行对软管管线的夹持过程。通过肘节系统，能够以容纳元件的相对小的行进路径，向软管管线施加相对大的夹持力。
[0010]在另一优选实施例中，处于锁定位置的解锁机构的解锁元件将主轴驱动的驱动器连接至肘节系统的致动元件，以便驱动器驱动该致动元件。在解锁位置中，驱动器释放致动元件。当驱动器释放致动元件时，致动元件能够被手动地从夹持软管管线的位置位移到容纳元件释放软管管线的位置。
[0011]电动主轴驱动允许在肘节系统的帮助下，以相对小的电机功率，在软管管线上施加相对大的可重现夹持力。优选地，肘节系统包括被致动机构的致动元件致动的两个协作肘节。
[0012]另一特别优选实施例提供了驱动器是具有内螺纹的基本上中空圆柱形主体，其坐落在主轴驱动的主轴上，而致动元件是基本上中空圆柱形主体，其以纵向可位移的方式坐落在驱动器的中空圆柱形主体上。利用该特别优选实施例，驱动器或致动元件的中空圆柱形主体优选地包括正交于纵向轴线的凹进或凹槽。优选地，解锁元件包括锁定销，其在锁定位置中接合致动元件或驱动器的凹进或凹槽，以便致动元件和驱动器彼此连接。优选地，解锁元件可旋转，以便通过解锁元件的旋转，驱动器和致动元件能够接合或解开。
[0013]在优选实施例中，致动机构包括至少一对杆臂，其中第一容纳元件被固定至杆臂的一个端件，并且第二容纳元件被固定至另一杆臂的端件。杆臂的另一端件各个都被以可旋转的方式安装在支承点处。优选地，杆臂的另一端件被以可旋转的方式安装在的两个支承点中的至少一个，构成为使得杆臂的端件能够在两个止动器之间位移。杆臂的端件在止动器的方向上以弹簧加载的方式预张紧。
[0014]具有两个杆臂的致动机构允许可重现地施加预定的预张紧力，而与能够影响致动机构的制造公差 以及其它影响，例如温度变化或材料老化无关。利用弹簧加载的预张紧来施以限定的夹持力。在特别优选实施例中，提供被布置在两个杆臂之间的至少一个压力弹簧，用于施加弹簧加载的预张紧。
[0015]优选地，通过提供第一对杆臂和第二对杆臂的事实，实现在容纳元件的全部长度或宽度上均匀地施加预张紧力，其中第一对杆臂被布置在容纳元件的一侧上，特别是它们的端面上，并且第二对杆臂被布置在杆元件的另一侧上，特别是它们的端面上。
[0016]优选地，通过容纳元件被以钟摆状方式安装在杆臂上的事实，避免了软管管线的扭转或卡住。优选地，通过止动器限制该钟摆状运动，以便容纳元件能够仅稍微倾斜。
[0017]此外，在夹持软管管线期间，优选地，容纳元件被引导元件保持在限定位置中。引导元件包括接合容纳元件的引导面，所述引导面被定向为使得容纳元件在轴线上朝着彼此或背离彼此地移动，由此没有变斜或不对齐。
[0018]另一特别优选实施例提供了第一容纳元件包括彼此成直角的两个平面接触面，并且第二容纳元件包括彼此成直角的两个平面接触面，其中第一和第二容纳元件能够在轴线上朝着彼此移动，该轴线与第一和第二容纳元件的平面接触面成45°角。两个容纳元件如何构成不重要，只要存在彼此成直角的平面接触面。当夹持单元关闭时，具有平面接触面的容纳元件使软管管线变形。
[0019]下文参考附图，更详细地解释本发明的实施例的示例。【专利附图】
【附图说明】
[0020]在附图中:
[0021]图1以非常简化示意表示图示出用于体外血液处理的设备以及用于确定血液成分的浓度的装置，
[0022]图2以透视表示图示出用于确定血液成分的浓度的装置的夹持单元的一个容纳元件，
[0023]图3以透视表示图示出夹持单元的另一容纳元件，
[0024]图4示出用于夹持软管管线的装置的电动驱动装置和致动机构的简化表示图，
[0025]图5A示出处于释放软管管线的位置的电动驱动装置和致动机构的局部视图，并且
[0026]图5B示出处于夹持软管管线的位置的电动驱动装置和致动机构的局部视图。【具体实施方式】
[0027]图1仅以非常简化的概略表示图示出本发明必要的用于体外血液处理的设备组件。体外血液处理设备，例如透析设备，包括透析器或过滤器1，其被半透膜2分为血液腔3或透析流体腔4。动脉血液管线5从患者通往血液腔3，而静脉血液管线6离开血液腔3并且通往患者。被布置在动脉血液管线5中的血液泵7在体外血液循环I中输送血液。仅以略图表示透析设备的透析流体系统II。该系统包括通往透析流体腔4的透析流体供应管线8，和离开透析流体腔4的透析流体排出管线9。动脉和静脉血液管线5、6是软管管线，其至少部分可透过光。此外，血液处理设备包括中央控制单元10，利用该单元，控制各个组件，例如血液泵7。·
[0028]用于确定患者血液中的特定血液成分的浓度的装置11能够是体外血液处理设备的组件部分，或者形成单独的组件。当装置11是血液处理设备的组件部分时，其能够使用在任何情况下都存在于血液处理设备中的组件。
[0029]用于确定血液成分的浓度，特别是血红蛋白浓度(Hb)、血比容(Hkt)或相对血容量(RBV)的装置11包括:夹持单元12，其在图1中仅以略图表示，用于容纳软管管线，特别是动脉血液管线5 ;和测量单元13，以将光耦合到流经血液管线5的血液中，并且测量从血液发出的光。测量单元13与计算和评价单元14协作，计算和评价单元14从测量值确定血液成分的浓度。将省略对用于确定血液成分的测量值的评价的详细说明，这是因为从测量值确定血液成分的浓度是已知的。例如在EPl 579 196B1中详细描述了对血液成分的确定。
[0030]在本实施例的示例中，用于确定血液成分浓度的计算和评价单元14是中央控制单元14的组件部分，或者是体外血液处理设备的计算和评价单元。然而，也能够提供单独的单元。
[0031]图2和3示出夹持单元12的容纳元件15、16以及用于确定血液参数的装置11的测量单元13。
[0032]夹持单元12包括两个容纳元件15、16，在两者之间夹持圆形软管管线，使得软管管线获得方形横截面。为了插入软管管线，容纳元件15、16能够沿轴线a朝着彼此移动。使用在图2和3中未表示的电动驱动致动机构，以将夹持元件15、16从释放软管管线的位置移动至夹持软管管线的位置。
[0033]容纳元件15、16的各个都分别包括两个平面接触面15A、15B和16A、16B，其在每种情况下都形成直角。容纳元件15、16在其上移动的轴线分别与平面接触面15A、15B和16A、16B形成45°角。
[0034]测量单元13包括绕软管管线的周围布置的多个发光器和光检测器13A。容纳元件的平面接触面包括对应的光出口和光入口开口。发光器和光检测器13A是发光二极管(LED)。
[0035]下文描述夹持单元的电动驱动装置和致动机构。
[0036]夹持单元12包括参考图2和3所描述的两个容纳元件15、16，为了夹持软管管线，通过施加预定夹持力，使两个容纳元件15、16朝着彼此从释放软管管线的位置移动至夹持软管管线的位置。为了张紧容纳元件，提供受电动驱动装置43驱动的致动机构17。
[0037]致动机构17包括:第一对杆臂18、19，其被布置在两个容纳元件15、16的一侧上；和第二对杆臂，其被布置在容纳元件15、16的另一侧上。
[0038]在图4中表示的情况下，一个杆臂被指示为上杆臂18，并且另一个杆臂被指示为下杆臂19，位于容纳元件一侧上的杆臂18、19被指示为前杆臂，并且位于另一侧上的杆臂被指示为后杆臂。在图4中，以虚线表示上前杆臂18，以便能够看出后上杆臂18’。由于该结构对称，所以仅描述包括前杆臂18、19的一部分致动机构17。关于后杆臂对的致动机构的部分与前杆臂对的相同。
[0039]容纳元件15和16被以钟摆状形式安装在杆臂18、19的前端件上。用于上容纳元件15的支承点由20指示,并且用于·下容纳元件16的支承点由21指示。支承能够通过销(未表示)发生，销坐落在容纳元件15、16和杆臂18、19的孔中。
[0040]为了限制钟摆状运动，使用销22、23，其从容纳元件15、16伸出进入杆臂18、19的孔24、25中，孔24、25在支承点20、21的横向旁边布置，并且具有大于销22、23的外径的内径。因此，孔24、25的上部和下部区域形成止动器，利用该止动器限制容纳元件15、16的钟摆状运动。因而，容纳元件仅能够执行稍微倾斜的运动。
[0041]而容纳元件15、16被以钟摆状方式安装在两个杆臂对的前端件上，杆臂对的后端件被以可旋转的方式安装在夹持单元的壳体26的一部分上。上杆臂18的上支承点由27指示，并且下杆臂19的下支承点由28指示。上支承点27由壳体部分26的销27A形成，该销坐落在上杆臂18的后端件中的孔27B中。下支承点28由销28A形成，该销具有大于上支承点27的销27A的直径，并且坐落在下杆臂19的后端件上的椭圆形孔28B中。下杆臂19的椭圆形孔28B正交于杆臂18、19的纵向方向延伸。因此，下杆臂19能够执行向上或向下的稍微倾斜的运动。
[0042]下杆臂19被压力弹簧29以弹簧加载的方式预张紧，压力弹簧29被布置在上杆臂18和下杆臂19之间它们的端件的区域中，端件处于其中下销28A撞击抵靠椭圆形孔28B的上部的位置中。在该位置，下杆臂19定位为稍微歪斜，杆臂19的上端件稍微指向上。在图4中未表示其中容纳元件15、16打开的这个位置。在图4中示出闭合位置。
[0043]由于杆臂18、19被两个支承点27、28处接合的肘节系统30向上或向下旋转的事实，所以两个容纳元件15、16朝着彼此，或远离彼此移动。肘节系统30由电动驱动装置43致动。
[0044]下文将详细描述肘节系统30。肘节系统30包括第一对杆30A和30B，和第二对杆30C和30D。第一杆对30A、30B分别包括上杆30A和下杆30B，而第二杆对分别包括上杆30C和下杆30D。
[0045]第一杆对的杆30A、30B的内端在内铰接点30E处以铰接方式彼此连接，而第二杆对的杆30C、30D的内端在内铰接点30F处以铰接方式彼此连接。两个杆对的杆30A至30D的外端在铰接点30G处以铰接方式彼此连接。
[0046]第二杆对的杆30C、30D构成为三角形条带，三角形条带在铰接点30H、30I处以铰接方式连接至上杆臂18和下杆臂19，铰接点30H、30I相对于铰接点30G横向偏离地布置。
[0047]当铰接点30H、30I在与杆臂18、19的纵向轴线正交的方向上朝着彼此或远离彼此移动时，杆臂绕着支承点27、28旋转，使得容纳元件15、16打开或闭合。
[0048]以钟摆状方式安装的容纳元件15、16在打开和闭合期间，通过引导元件31、32相对彼此对齐。引导元件31、32包括引导面31A、30B，它们在容纳元件的前面处接合。引导元件31、32的引导面31A、31B位于与夹持单元的纵向轴线a正交延伸的平面中。在图4中，仅以略图表示引导元件31、32。
[0049]当致动肘节系统30时，第二杆对的杆30C、30D以下述方式旋转，使得铰接点30H、301朝着彼此或远离彼此移动。因而闭合或打开容纳元件15、16。
[0050]下文详细描述用于致动肘节系统30的电动驱动装置43。
[0051]电 动驱动装置43包括具有主轴驱动34的电机33。主轴驱动34的主轴35在夹持单元的纵向方向上在两个杆臂对之间延伸。构成为中空圆柱体主体并且具有内螺纹36A的驱动器36坐落在主轴35上(图5A、图5B)。通过利用电机33旋转主轴35，在夹持单元的纵向轴线的方向上来回推动驱动器36。
[0052]图5A和图5B以局部截面表示示出当容纳元件15、16打开(图5A)和当容纳元件闭合(图5B)时，致动机构17和电动驱动装置43的一部分。图5A和5B示出，中空圆柱形驱动器36坐落在也构成为中空圆柱形主体的致动元件37的膛孔中。当致动元件37和驱动器36未被锁定在一起时，致动元件37能够手动地在夹持元件的纵向方向上位移。然而，当驱动器和致动元件被锁定时，驱动器能够通过旋转主轴35驱动致动元件，以便来回推动致动元件37。致动元件37的前端被以铰接方式连接至第一杆对的杆30A、30B的内端。因而，通过利用电机33旋转主轴35，致动肘节系统30。
[0053]图5A示出肘节系统30的位置，其中容纳元件15、16打开。在该位置中，肘节系统30的第二杆对的杆30C、30D连接至杆臂18、19的两个支承点30H、30I最远地间隔开。
[0054]当向前推动致动元件37时，肘节系统30导致容纳元件15、16朝着彼此移动，以便在软管管线上施加预定夹持力(图5B)。当容纳元件被肘节系统30压缩时，在下支承点28处以稍微钟摆状方式安装的下杆臂19相对压力弹簧29的预张紧力，施以向下的稍微倾斜运动，使得销28A静止在椭圆形孔28B (图4)的横向限制之间的中部。在该位置中，容纳元件在软管管线上施加的夹持力被保持在限定范围内，这由在此出现的杠杆条件以及预张紧的压力弹簧29的弹簧力导致。因而补偿制造公差或例如温度的变化或材料的老化的周围条件变化的影响，以便能够实现可重现测量结果。由于两个杆对的杆臂能够彼此独立地移动，并且容纳元件被保持在两侧上，所以发生到容纳元件的力的均匀引入。[0055]由于主轴驱动34的驱动器36能够被旋转主轴35从前部位置向后移动至后部位置的事实，所以容纳元件15、16能够打开。因而，肘节系统30的两个支承点30H、30I彼此远离地移动(图5A)。
[0056]为了手动打开容纳元件15、16，夹持单元包括下文将详细描述的解锁机构38。
[0057]如果因为故障导致电动驱动装置43失效，解锁机构38也允许打开容纳元件。解锁机构38包括解锁元件39，其将驱动器37和致动元件38在锁定位置中固定地连接在一起(图5B)。因此，然后由驱动器驱动致动元件。
[0058]解锁元件39以可旋转杆臂的方式构成。位于臂39的一端处的是锁定销40，致动元件37和驱动器36利用锁定销40锁定在一起。在锁定位置中，锁定销40通过正交于纵向轴线延伸的致动元件37中的槽形切口 41，接合在正交于纵向轴线延伸的驱动器36中的凹槽42中，其中解锁元件保留在槽形切口 41的侧翼上，以便当容纳元件15、16闭合时，驱动器36驱动致动元件37。
[0059]为了解锁，解锁元件39绕正交于驱动器和致动元件的纵向轴线延伸的轴线旋转，以便锁定销40释放致动元件37。现在能够手动打开容纳元件15、16，以便能够移除软管管线。
[0060]解锁元件39的致动能够手动执行，或者由另一致动机构执行，然而图中未表示。该致动机构能够是电动的或气动致·动机构，其使解锁元件旋转，以便打开容纳元件。
【权利要求】
1.一种用于夹持软管管线以确定软管管线特别是体外血液处理设备的体外血液循环的软管管线内的血液成分的浓度的装置，具有: 夹持单元(12),所述夹持单元(12)包括用于夹持所述软管管线的两个容纳元件(15、16)， 测量单元(13)，所述测量单元(13)用于将电磁辐射穿过所述软管管线耦合到所述血液中，并且测量从所述血液穿过所述软管管线发出的电磁辐射， 其特征在于， 所述夹持单元(12)包括致动机构(18)和用于所述致动机构的电动驱动装置(43)，其中所述致动机构(17)构成为使得当施加夹持力时，所述第一和第二容纳元件(15、16)能够从释放所述软管管线的位置移动进入夹持所述软管管线的位置，并且在于， 提供解锁机构(38)，所述解锁机构(38)构成为使得通过致动解锁元件(39)，处于夹持所述软管管线的位置的所述致动机构(17)能够从所述电动驱动装置(43)解耦合，使得所述容纳元件(15、16)能够手动地从夹持所述软管管线的位置转移至所述容纳元件释放所述软管管线的位置。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述致动机构(17)包括肘节系统(30)，其中所述电动驱动装置(43)是具有主轴(35)的主轴驱动(34)，坐落在所述主轴上的驱动器(36)驱动用于所述肘节系统(30)的致动元件(37)。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述解锁元件(39)在锁定位置将所述驱动器(36)和所述致动元件(37)连接在一起，并且在所述驱动器的解锁位置释放所述致动元件。
4.根据权利要求2或3所述的`装置，其特征在于，所述驱动器是具有内螺纹(36A)的基本上中空圆柱形主体(36)，该中空圆柱形主体(36)坐落在所述主轴驱动(34)的所述主轴(35)上，并且所述致动元件是基本上中空圆柱形主体(37)，该中空圆柱形主体(37)以能够纵向位移的方式坐落在所述驱动器的中空圆柱形主体(36)上。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述致动元件的基本上中空圆柱形主体(37)包括正交于纵向轴线的凹进(42)，并且所述驱动器的基本上中空圆柱形主体(36)包括正交于所述纵向轴线的凹槽(41)，其中所述解锁元件(39)包括锁定销(40)，所述锁定销(40)在锁定位置接合所述凹进(42)或凹槽(41)。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述解锁元件(39)以能够旋转的方式固定。
7.根据权利要求1-6任一项所述的装置，其特征在于，所述致动机构(17)包括至少一对杆臂(18、19)，其中，所述第一容纳元件(15)被固定至一个杆臂(18)的一个端件，并且所述第二容纳元件(16)被固定至所述至少一对杆臂的另一杆臂(19)的一个端件，并且所述一个杆臂(18)的另一端件被以可旋转的方式安装在支承点(27)处，并且所述另一杆臂(19)的另一端件被以可旋转的方式安装在另一支承点(28)处。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述两个支承点(27、28)中的至少一个构成为使得，以可旋转的方式安装在所述一个支承点(28)处的所述杆臂(19)的端件能够在两个止动器之间位移，其中所述端件以弹簧加载的方式在止动器的方向上预张紧。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，为了弹簧安装预张紧，提供被布置在所述两个杆臂(18、19)之间的至少一个压力弹簧(29)。
10.根据权利要求1-9任一项所述的装置，其特征在于，提供第一对杆臂(18、19)和第二对杆臂，其中所述第一对杆臂被布置在所述容纳元件(15、16)的一侧上，并且所述第二对杆臂被布置在所述容纳元件的另一侧上。
11.根据权利要求2-10任一项所述的装置，其特征在于，所述肘节系统(30)包括在一端处以铰接方式彼此连接的第一杆(30A)和第二杆(30B)，以及在一端处以铰接方式彼此连接的第三杆(30C)和第四杆(30D)，其中所述第一杆(30A)和所述第三杆(30C)的自由端以铰接方式彼此连接，并且所述第二杆(30B)和所述第四杆(30D)的自由端以铰接方式彼此连接。
12.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述第三杆(30C)以铰接方式连接至所述一个杆臂(18)，并且所述第四杆(30D)以铰接方式连接至所述至少一对杆臂的所述另一杆臂(19)。
13.根据权利要求7-12任一项所述的装置，其特征在于，所述一个容纳元件(15)以钟摆状方式安装在所述一个杆臂(18)上，并且所述另一容纳元件(16)以钟摆状方式安装在所述另一杆臂(19)上，其中通过止动器限制钟摆状运动。
14.根据权利要求1-13任一项所述的装置，其特征在于，提供被分配给所述容纳元件(15、16)的引导元件(31、32)，所述引导元件包括与所述容纳元件接合的引导面(31A、31B)，所述引导面构成为使得所述容纳元件能够朝着彼此以及远离彼此地移动。
15.根据权利要求1-14任一项所述的装置，其特征在于，所述容纳元件(15、16)的各个包括彼此成直角的两个平面接触面(15A、15B ； 16A、16B),其中所述容纳元件能够在与所述平面接触面形成直角的轴线方向上朝着彼`此移动。
【文档编号】A61B5/1455GK103857336SQ201280049257
【公开日】2014年6月11日 申请日期:2012年9月29日 优先权日:2011年10月6日
【发明者】马丁·凯泽, 莱茵哈德·克勒, 张伟, 卡斯滕·米勒 申请人:德国弗雷泽纽斯医疗保健股份有限公司