[发明专利]光学血液监测系统的有罩传感器夹组件和血液腔室

说明书

相关申请

本申请要求美国临时专利申请No.61/553078的优先权，该美国临时专利申请No.61/553078的申请日为2011年10月28日。本申请还要求美国专利申请No.13/034788的优先权，该美国专利申请No.13/034788的申请日为2011年2月25日。这些专利申请的内容整个被本文参引。

技术领域

本发明通常涉及光学血液监测系统，该光学血液监测系统用于监测体外病人血流以及获取血细胞比容、氧饱和水平和/或其它血液成分的实时测量值。更特别是，本发明涉及提高这种系统的抗扰性。

背景技术

患有肾衰竭或部分肾衰竭的病人通常经受血液透析处理，以便从他们的血液中除去毒素和多余流体。为此，通过吸入针头或导管而从病人体内获取血液，该吸入针头或导管从位于专门接收的进入位置中的动脉或静脉吸取血液，例如通过外科手术而置于臂、大腿、锁骨下部分等中的分流器。针头或导管与体外管路连接，该体外管路供给蠕动泵，然后供给透析器，该透析器清洁血液和除去多余流体。清洁的血液再通过另外的体外管路和另外的针头或导管返回病人。有时，肝素滴流器布置在血液透析环路中，以便防止血液凝结。

当抽吸的血液经过透析器时，它在透析器内的禾杆状管中运行，该禾杆状管用作用于未清洁血液的半渗透通道。新鲜的透析液溶液在透析器的下游端处进入透析器。透析液包围禾杆状管，并沿与流过管的血液相反的方向流过透析器。新鲜的透析液通过扩散来收集经过禾杆状管的毒素，并通过超滤来收集血液中的多余流体。包含除去的毒素和多余流体的透析液作为废物来处置。红血球保留在禾杆状管中，且它们的容积量不受该处理的影响。

在血液透析处理或包括体外血流的其它处理过程中通常使用血液监测系统。一个实例是由Waltham,MA的Fresenius USA Manufacturing,Inc.出售的监测系统。血液监测系统使用光学技术来非侵入地实时测量流过血液透析系统的血液的血细胞比容和氧饱和水平。血液监测系统测量在无菌血液腔室处的血液，该无菌血液腔室串联地附接在体外管路上，通常在透析器的动脉侧。

通常，血液腔室以及管组和透析器将对于各个病人进行更换。血液腔室将用于单次使用。血液腔室确定了内部血流空腔，该内部血流空腔包括基本扁平的观察区域和两个相对的观察透镜。用于光学血液监测的LED发射器和光电探测器夹持就位至血液腔室上并在透镜上面。多个波长的光可以引导通过血液腔室和流过该腔室的病人血液，同时光电探测器检测产生的各波长的强度。

用于测量血细胞比容的优选波长为：大约810nm，该810nm是用于红血球的基本等消光（isobestic）；以及大约1300nm，该1300nm是用于水的基本等消光。在控制器中使用的比率度量技术（基本如美国专利No.5372136中所述，该美国专利No.5372136的标题为“System and Method for Non-Invasive Hematocrit Monitoring”，公开日为1999年12月13日，该文献被本申请参引）使用这种光强度信息来实时计算病人的血细胞比容值。如本领域广泛使用，血细胞比容值是由在（1）给定总血液试样中的红细胞的容积和（2）血液试样的总容积之间的比率来确定的百分数。

在临床设置中，由测量的血细胞比容的变化能够实时确定在血液透析过程中产生的、在血液容积中的实际百分数变化。因此，光学血液监测器不仅能够在血液透析处理过程中非侵入地监测病人的血细胞比容水平，还能够监测病人的实时血液容积变化。监测血液容积实时变化的能力有助于方便、安全和有效地进行血液透析。

为了实时监测血液，发光二极管（LED）和用于它们的光电探测器安装在传感器夹组件的两个相对头部上，该传感器夹组件装配在血液腔室上面。为了系统的精确性，重要的是每次当传感器夹组件在血液腔室上面夹持就位时LED和光电探测器都位于预定位置和方位。该预定位置和方位保证从LED运行至光电探测器的光通过血液腔室的透镜来运行。

光学监测器对于血液腔室的特定尺寸以及传感器夹组件相对血液腔室的特定位置和方位进行标定。因此，传感器夹的头部设计成与血液腔室匹配，以使得LED和光电探测器处于已知位置和方位。在监测系统中，传感器夹的头部和血液腔室有互补的D形结构。