[发明专利]用于检测管路中的气体体积的方法和设备

说明书

技术领域

本发明总的涉及监控管路中的流体而不直接接触流体，更具体地说，涉及非干涉地监控流体性质的变化，包括空气或其他气体的存在。

背景技术

在许多医疗和工业应用中，为了确保处理的一致性或确保安全，对流体的连续的管路中(in-line)的监控通常是必需的。例如，管路中的流体压力对于处理可能是关键性的。此外，可能需要监控流体内的空气或其他气体的存在或流体内的污染物的存在。

在医疗场合，管路中的气体的检测系统用于防止气体无意中注入病人的血流中。虽然很小的气泡可能对病人没有负面影响，但是大气泡能够引起空气栓塞，导致疼痛或死亡。用于气体的管路中检测的方法通常包括通过被监控的流体管路的超声波或光传输。声音或光通过流体和气体的不同传输特性可以用来形成在流体管路的液体中存在气泡的指示。来自这种传感器的简单可识别的信号干扰可以用来触发报警和/或阻挡注入。这种系统要求流体和相关的导管对于被传输的能量基本是可穿透的。

在一个示范性的实施例中，兆赫(MHz)范围内的超声波能量耦联在被测试的导管的一侧上，而接收器设置在相对侧上。当导管中存在气泡时，能量从发射侧到接收侧衰减。当导管中存在流体时，在接收器中接收的能量大大增加。这种能量或信号强度因此可以用作指示器，以确定导管中是否存在气体。此外，如果流体速率是已知的，则能够确定气泡尺寸并且可以设置阈值，以当气泡超过预定的限度时给出指示，因而触发报警。

但是，气泡经常不以与流体相同的速率移动，使气泡被认为比它实际的大，产生虚假的或令人厌烦的报警。这可以由附着在导管侧上的“泰勒(Taylor)”型气泡或“香槟”型气泡引起，引起足够的衰减从而产生报警。此外，超声波或光学的管路中气体检测器通常不能确定气泡的确切尺寸并且被配置成仅仅指示大于预定尺寸气泡的存在。

能够检测流体内的诸如气体的夹杂物的其他设备包括光学系统。但是，与这种光学系统一起使用的图像处理使这种选择过于昂贵。

发明内容

需要一种管路中流体监控系统和方法，这种系统和方法不涉及流体与传感器直接接触，但是对于流体组成中的各种变化(包括空气或其他气体的存在)具有较高的灵敏度，并且能够提供气泡尺寸的指示。在医疗系统中，需要一种可靠地并且精确地检测并量化管路中气体或其他夹杂物的存在，同时相对廉价并且能够与廉价的一次性使用的流体管路一起使用的设备和方法。

当前公开的实施例涉及解决上面所述的现有技术中存在的一个或多个问题，并且提供附加的特征，这些附加的特征当通过连同附图一起参考下面的详细描述时容易变得很明白。

一个或更多个优选实施例涉及用于不直接接触流体的监控管道中的流体的方法。提供对流体性质的检测，包括空气或其他气体的存在以及对流体成分中的变化的指示。该方法包括使流体通过流体管路，其中该流体管路至少部分地被第一电容器围绕，并且在该第一电容器处检测该流体管路的电容。该方法还包括将在第一电容器处检测到的电容与参考电容进行比较并且根据在第一电容器处检测到的电容与参考电容的比较确定流体管路中是否存在气体。

一个或更多个优选实施例可以包括用于监控流体管路中的流体的设备。该设备包括第一电容器和与该第一电容器连通的处理器。该第一电容器包括第一板和第二板，该第一板和第二板被流体管路分开并且设置在流体管路的相对侧上，使得移动通过该管路的流体在第一板和第二板之间通过。第一电容器被配置成检测流体管路的电容。处理器被配置成将在第一电容器处检测到的电容与参考电容进行比较，以确定流体管路中的流体的组成。

一个或更多个优选实施例提供用于确定流体管路中气泡流动速率的方法。该方法包括使流体通过流体管路，其中该流体管路至少部分的被第一电容器和第二电容器围绕，确定在第一电容器处的电容低于第一阈值的第一时间，并且确定第二电容器处的电容低于第一阈值的第二时间。该第一和第二电容器沿着流体管路相互间隔开，以形成电容监控距离。该方法还包括从确定的第二时间减去确定的第一时间，以得到气泡移动时间并且根据气泡移动时间和电容监控距离确定气泡流动速率。

一个或更多个优选实施例提供确定流体管路中的气泡尺寸的方法。该方法包括提供至少部分地围绕流体管路的第一电容器，并且具有用于流体在其内流动的孔径，以及通过当电容低于阈值时测量在第一电容器处的电容而检测在流体管路中的气泡的存在。该方法还包括部分地根据流体管路孔径使在第一电容器处测量的电容与气泡体积相关联。