用于检测套管位移的设备和方法_3

文档序号:8490751阅读:来源:国知局
个。例如,在图8a中,当电绝缘插入部812插入容器813的槽或孔819使得灯829关闭时,电路828断开。当插入部812相对于容器813被移位834时,弹簧862的拉力使得电触点827彼此接触且使得电路828闭合(如图Sb所示)。在这种情形下,等829可以是红色发光二极管以指示导管的位移。在图9a中,另一方面,插入部912的插入导致电路928的断开961使得灯929关闭。当插入部912相对于容器913被移位934使得灯打开时,电路928闭合(通过去除断开961并使电触点927接触)。图9a和图9b的配置的优点在于插入部912可以是导电的或电绝缘的。
[0078]当感测器件包括如图7所布置的一对电触点727时,被配置为防止传感器单元与传感器元件之间、身体与体液之间物理接触的保护罩将设置有对应于电触点727的位置战略性放置的孔以使得当套管处于非位移的“O”状态时插入部712与电触点727之间物理(电)接触。这种孔也将被包含在被配置为与图8和图9的传感器单元一起使用的物理罩中以使得当套管处于移位的“I”状态时电触点827、927之间物理(电)接触。
[0079]在图7-图9所示的实施例中,电感测器件被配置为检测预定位置(即,电触点727的位置)之外插入部712与容器713的相对位移734。在这种方式下,插入部712在两个不同的状态之间(表示套管的非移位状态“O”和移位状态“I”)切换感测器件。例如,在图7中,感测器件的低阻抗状态表示套管的非移位“O”状态,而感测器件的高阻抗状态表示套管的移位状态“I”。在图8和图9中,在另一方面,阻抗状态被颠倒。然而,在一些情况下(诸如肾透析),如果电子感测器件被配置为测量插入部712和容器713的相对位移734的幅值,可能是更好的。
[0080]图1Oa和图1Ob中示出可以提供这种功能的感测器件的一个示例。在这个示例中,感测器件包括位于容器内的光电探测器1030(例如,具有p-n结1031的光电二极管),其被配置为当暴露于入射的电磁辐射1032(例如可见光、紫外线、红外线等)时允许电流流过。在图1Oa和图1Ob示出的实施例中,插入部1012被用于防止电磁辐射1032到达光电探测器1030。因此通过测量电流(例如,使用电流表1033)可以检测插入部1012相对于容器的位移1034。这个实施例要求至少部分插入部1012是光学不透明的以便阻止/吸收电磁辐射1032。
[0081]因为电流的幅值与入射的电磁辐射1032的强度成比例,所以可以测量相对位移1034的幅值。结果,感测装置可以被配置为当电流到达第一预定水平时产生第一报警(如后面所讨论的)以及当电流到达第二预定水平时产生第二报警。例如,第一预定水平可以对应于套管相对于患者身体被移位但仍是插入的并且能够传输液体的位置,而第二预定水平可以对应于套管从患者身体抽出且不能传输液体的位置。以这种方式,第一报警可以被用于预警告医师(或患者)可能发生了静脉针位移,从而在任何大量失血之前为他们提供足够的时间来复位套管。可替代地,第一预定水平可以被省略。
[0082]感测器件可以包括电磁辐射1032的源1061(例如发光二极管),或者代替地,光电探测器1030可以被配置为检测周围环境的光。在后一种情况下,传感器单元将被配置为允许来自周围环境的光进入容器的槽或孔。这可以通过由光学透明材料来制作至少部分容器,或通过形成容器中的额外槽或孔(未示出)来实现。
[0083]在图1la和图1lb中示出了替代实施例,其中插入部1112被用于当其被插入容器内时,将入射的电磁辐射1132反射到光电探测器1130上。这时,插入部1112与容器之间的相对位移1134防止将电磁辐射1132反射到光电探测器1130上,导致电流相应的减少。这种配置需要至少部分插入部1112是光学反射的。
[0084]如果不通过测量电流来确定相对位移的幅值,图10和图11的感测器件可以被配置为基于电流在两种不同的状态之间切换以便检测预定位置之外的位移。这可以通过使用被親合到施密特触发器(Schmitt trigger)的光电晶体管作为光电探测器(也被称为透射光电子施密特传感器)来实现。施密特触发器保持它的值直到输入的变化足以触发其变化。例如,在非反相配置中,当输入高于上预定阈值时输出为高;当输入低于下预定阈值时输出为低;以及当输入介于两个阈值之间时输出保持不变。以这种方式,施密特触发器使得光电探测器表现得像开关。
[0085]图12a和图12b中示出不同类型的感测器件,并且其包括传感器单元的容器内的簧片开关1235。簧片开关1235是由磁场1237操作的电气开关。它包括基于磁场1237的存在可以连接或断开(取决于特定配置)的一对电触点1236。在图12a和12b所示的示例中,簧片开关1235被配置为使得磁场1237的存在引起电触点1236断开。如果电触点1236被连接至电路1228,那么电触点1236的连接可被用于使得电路1228闭合。同样如这些图中所示,电路1228可以包括灯1229(例如,红色发光二极管)以指示插入部1212相对于容器的位移1234。如图7-图9的感测器件一样,簧片开关1235被用于检测预定位置之外插入部1212和插座的相对位移1234,而不是测量相对位移1234的幅值。
[0086]图13a和图13b示出另一实施例,其中磁场1337的存在被配置为使得电触点1336连接。在这个实施例中,电路1328可以包括绿灯1329(例如,绿色发光二极管)以指示套管仍然位于患者身体内。然后当灯1329熄灭时,医师将检测插入部1312相对于容器的位移 1334。
[0087]为了使簧片开关1335被用来检测插入部1312与插座之间的相对位移1334,插入部1312必须能够产生磁场1337。例如,这可以通过给插入部1312涂覆磁性材料、为插入部1312安装一块磁性材料、用磁性材料形成插入部1312、在插入部1312周围缠绕载流导体、或用载流导体形成插入部1312来实现。
[0088]替代感测器件可以与磁性插入部结合使用。例如,图14a和图14b示出霍尔效应传感器1438(包括霍尔探头1439)。霍尔探针1439产生输出电压的变化以响应于磁场1437。如果测量到输出电压(例如,使用电压表1440)并且系统被校准,那么能够基于这个输出电压来确定插入部和容器的相对位移1434。此外,由于输出电压与霍尔探头(Hallprobe) 1439处的磁场强度(其随着与插入部1412的距离变化)成比例,所以这个实施例将能够获得相对位移1434的测量值,如图10和图11的光电探测器1030、1130 —样。
[0089]电感式和电容式近距离传感器(未示出)也可以被用来检测插入部与容器之间的相对位移。电感式近距离传感器包括线圈,当AC电流通过线圈时,其产生交变磁场。当金属物体处于检测范围内时,交变磁场使金属中感生出产生相反磁场的涡电流(Eddycurrent)。这些相反的场使得线圈的阻抗变化,这可以被测量用来确定金属物体的位置。因此,假设至少部分插入部是金属的,那么电感式近距离传感器可以被安装在容器中且被用于检测插入部与容器之间的相对位移。
[0090]电容式近距离传感器提供了插入部不必是金属的额外好处。电容式传感器包括被施加静电势的电极。当另一个物体接近电极时,与电极相关联的电容发生变化。电容的变化取决于物体的表面积以及距离电极的距离。以这种方式,电容可以被测量并且用于确定物体的位置(和位移)。
[0091]电感式和电容式近距离传感器可以被配置为分别基于线圈的阻抗或电极的电容来测量插入部和容器的相对位移的幅值。可替代地,当测量到的阻抗/电容达到预定阈值或以预定量变化时,它们可以被配置为激活报警,以便检测预定位置之外的相对位移。
[0092]不管被用于位移检测的电子感测器件,传感器元件和传感器单元应该被配置为使得在从患者抽出套管至液体不能再被输送到患者或者从患者抽出的程度之前,电子感测器件从一个状态切换到另一个状态。实际上,这可以通过在容器内适当地定位感测器件来实现。额外地或可替代地,传感器元件可以被形成为使得插入部的长度短于被插入至(或可插入的)患者身体的套管的部分。后一布置有助于确保在从患者身体抽出导管之前,从容器的槽或孔抽出插入部。
[0093]图15示出包括本文所述的感测装置1505的肾透析系统1550。系统1550还包括用于净化患者1552血液的透析机1551 ;第一血液管线1553(液体导管),连接在第一套管(未示出)与透析机1551之间用于将血液从患者1552传输至透析机1551 ;第二血液管线1554,连接在透析机1551与第二套管1506之间用于将血液从透析机1551传输至患者1552 ;以及在第一血液管线1553上的泵1555,用于从患者1552提取血液。然而,在实际中,泵1555通常会位于透析机1551本身内。
[0094]除了传感器元件1509和传感器单元1510,感测装置1505包括控制箱1556(其可以被安装在支架上并且被定位在患者的床边)和阀1557 (例如,螺线管夹管阀)。传感器单元1510、阀1557和泵1555被电连接到控
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