[发明专利]流体流动感测和气泡检测设备以及用于改进流体流动感测和气泡检测设备的方法

说明书

一种流体流动感测和气泡检测设备，包括：‑壳体，其设置有空腔，所述空腔被配置为能够接纳管，导电流体流过所述管；‑流体流动感测和气泡检测电传感器组件，其被所述壳体支撑并被配置为能够感测流过所述管的流体的流动并检测所述流体中的气泡；和‑电接地的电磁干扰(EMI)屏蔽件，其布置在所述传感器组件的至少一部分和所述空腔之间，使得所述EMI屏蔽件保护所述传感器组件免受从被接纳在所述空腔中的管发出的不想要的EMI，EMI可能致使流体流动感测和气泡检测设备产生错误的气泡检测信号。

技术领域

本公开内容涉及一种流体流动感测和气泡检测设备，该设备用于确定在管中流动的流体的流量并且检测流体中气泡的存在。本公开内容特别涉及流体流量测量和气泡检测设备，该设备用于确定流过心肺机(HLM)的体外回路内的管的血液的流量并检测血流中的气泡。

背景技术

Scheirer等人的US 8,353,839 B2公开了一种包括超声换能器阵列的超声探头，该超声探头移动以从患者体内产生扫描。为了实现这一点，探头可插入到患者的体腔中。传感器阵列位于探头的远侧端头的流体室中，并由声学窗口盖封闭。声学窗口盖在窗口内涂有薄导电层，薄导电层屏蔽换能器及其移动机构以免受EFI/RFI发射的影响。

流体流量测量和气泡检测设备可以用于医疗程序，诸如使用体外血液回路和系统的那些医疗程序，更具体地是心肺系统和程序，心肺系统和程序涉及在心肺机(HLM)的体外回路中经由泵将血液旁路到心脏和/或从心脏进行旁路，从而代替典型的跳动心脏的泵送活动的全部或一部分。

Namery的美国专利3,974,681公开了一种用于检测在中空柔性进料管子中行进的气体或气泡的设备。更具体地，它公开了一种使用透射检测的超声气泡检测器。传感器包括具有半圆形表面的两个半部，管子可以放置在这两个半部中，这两个半部将管锁定在它们之间。超声换能器位于管子的两侧。金属声管放置在换能器和管子之间，以在管子和换能器之间传输超声信号。盘状换能器的一侧可以用导线接地。需要用于换能器的用作发射器的电路和用于换能器的用作接收器的单独电路。

为了不仅能够如Namery参考文献中那样实现气泡检测，而且能够实现流动检测并提高准确性，最近的出版物涉及多路复用换能器，使得超声传感器元件可以互换地用作检测器和接收器。在Loderer等人的美国专利申请公开US 2018/0110913 A1中公开了这种设备的一个示例，该美国专利申请的全部内容通过引用并入本文。其中，在一个实施例中，流体流量测量电路被多路复用器选通，以由处理器操作预定时间。超声频率范围内的能量由发生器提供给作为发射器元件的超声传感器元件，而发射到用作接收器元件的另一个相对的超声传感器元件，然后反之亦然。

在Loderer的参考文献中公开的流体流量测量和气泡检测设备代表了对旧有超声气泡检测器(诸如Namery的参考文献教导的超声气泡检测器)的明显改进。除了检测气泡，Loderer设计的设备可以还测量流体流量。此外，与Namery的参考文献相比，Loderer设计的设备中处理电路被简化。

然而，近来对Loderer设备的测试表明，这些设备当在涉及电外科手术的外科手术程序期间使用时并不完全可靠。在这些类型的程序中，电外科手术单元产生高能射频(RF)输出，该输出耦合到导电手术刀中。外科医生在外科手术期间使用导电手术刀切割和烧灼患者的组织。所产生的射频信号的载波频率一般为500KHz。所生成的调制波形富含高频谐波，因此RF干扰(或RFI)在当前外科手术环境内传输。迄今为止，RFI被认为与气泡检测传感器无关。实际上，这种传感器在外科手术期间远离导电手术刀并且不与患者接触。因此，RFI应该无法到达传感器。对于Namery型气泡传感器的测试和过去的经验从未显现在电外科手术期间与RFI相关的任何传感器问题。

现在证明，在电外科手术期间，新的Loderer型传感器开始检测血流中实际上不存在的气泡。这些误报在外科手术期间是不可接受的，并且被认为是RF干扰的结果。

发明内容