用于多管腔管道的感测系统技术方案

一种多管腔感测系统(10)包括医用管道(20)，该医用管道具有多个管腔(22A、22B)和沿医用管道的轴向延伸的至少一个次级通道(24)，其中次级通道在多个管腔之间。多管腔感测系统可以包括限定通槽(32)的感测容座(30)，医用管道的纵长部分接纳在该通槽中。多个超声发射元件(40T、42T)可以布置在医用管道的次级通道内，或者布置为感测容座的一部分，用于将相应超声信号发射穿过管腔到感测容座的对应的多个超声接收元件(40R、42R)。替代地，感测容座可以包括多个超声发射和接收元件(40、42、44)，这些超声发射和接收元件将相应信号发射穿过管腔，以在次级通道的界面处返回反射。

Sensing System for Multi-lumen Pipeline

A multi-lumen sensing system (10) includes a medical pipeline (20), which has multiple lumens (22A, 22B) and at least one secondary channel (24) extending along the axial direction of the medical pipeline, in which the secondary channel is between multiple lumens. The multi-lumen sensing system may include a sensing capacitor (30) with a limited through groove (32), in which the longitudinal portion of the medical pipeline is accommodated. A plurality of ultrasonic transmitting elements (40T, 42T) can be arranged in the secondary channel of a medical pipeline or as a part of a sensing seat for transmitting the corresponding ultrasonic signals through the tube cavity to the corresponding multiple ultrasonic receiving elements (40R, 42R) of the sensing seat. Alternatively, the sensing capacitor may comprise a plurality of ultrasonic transmitting and receiving elements (40, 42, 44), which transmit the corresponding signal through the lumen to return the reflection at the interface of the secondary channel.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于多管腔管道的感测系统
本专利技术涉及感测医用管道内的流体流动，特别是涉及具有多个管腔的医用管道内的流体流动。
技术介绍
医用管道是通过挤出或共挤出一种或多种生物医学级聚合物制成的，具有各种横截面形状并且具有各种截面形状和大小的多个管腔。多管腔管道可见于各种医疗设备中，包括导管、延长线、输液设备和监测设备。多管腔管道提供了多个管路，用于有效地将各种流体(包括药物和造影剂)输送进出身体。多管腔管道还用于容纳导丝和电线以进行机械定位和向身体中的诊断和治疗设备提供电力。在一些医疗应用中，重要的是检测流体携带的成分的存在和大小，例如液体中的空气泡。已知使用一对压电超声元件监测通过单管腔管道的流动。布置在管道的一侧上的第一压电元件被激励，并将一定超声频率的超声信号发射穿过该管道、在横向上通过运送流体的管腔。布置在管道的相对侧上的第二压电元件在声波已经与压电元件之间的物质相互作用之后接收声信号，并且产生与接收到的声信号对应的电压信号。图1示出了这种已知的单管腔感测布置的图示。由接收压电元件产生的电压信号可以分析以指示流体携带的成分(例如空气泡)的存在和大小。在管腔中流动的液体与液体中的空气泡之间的声阻抗的大差异导致声波的反射和散射，从而削弱了由接收元件产生的信号。这种现象可以用于检测液体中空气泡的存在和大小。这种单管腔管道方法对于多管腔管道是无效的，因为每个管腔不能单独感测。在一些医疗应用中，通过医用管道的流体流动被监测以测量流动参数，例如流速。图2示出了用于测量单管腔管道中流速的已知布置。发射和接收压电元件在相对于在管道中流动的流体成锐角的声通信轴线上定向。流体流动的速度叠加在声信号的声音传播速度上。为了抵消声音传播速度，声信号在流动方向上发射，然后接收和发射元件反向，从而使声信号在与流动方向相反的方向上发射。流速与沿流动方向的传播时间和与流动方向相反的传播时间之间的差的倒数成比例。在这里，单管腔管道方法对于多管腔管道是无效的，因为每个管腔不能单独感测。
技术实现思路
本专利技术提供了一种多管腔感测系统，用于多管腔医用管道的多个管腔中的流体感测。除了多个运送流体的管腔之外，医用管道还包括至少一个次级通道，其中次级通道在多个管腔之间。多管腔感测系统还可包括限定通槽或其它类型的通路的感测容座，医用管道的纵长部分接纳在感测容座中。在一个实施例中，至少一个次级通道包含多个发射元件，每个发射元件将相应超声信号发射穿过多个管腔中的对应管腔，并且感测容座包括分别对应于多个发射元件的多个接收元件。多个接收元件中的每一个布置成在超声信号已经通过对应管腔之后从多个发射元件中的对应发射元件接收相应超声信号。多个发射元件可以布置在单个次级通道内，并且声阻尼构件可以布置在多个发射元件之间，以在朝向非关联管腔的方向上使声波衰减最大化并抑制传播。在另一实施例中，感测容座包括多个发射元件以及多个接收元件，每个发射元件将相应超声信号发射穿过对应管腔，接收元件分别对应于发射元件。接收元件中每一个布置成在超声信号已经通过特定管腔之后从发射元件中的对应发射元件接收相应超声信号。由发射元件发射的相应超声信号可以被引导以通过不同的管腔彼此平行传播。在另一实施例中，感测容座包括多个发射和接收元件，每个发射和接收元件将相应超声信号发射穿过对应管腔，并且在信号在至少一个次级通道的界面处在返回方向上反射并再次通过管腔之后接收该超声信号。至少一个次级通道可以包含声隔离介质，例如空气，以将多个管腔彼此声隔离。多管腔感测系统还可以包括连接到发射元件和接收元件的电子控制单元，其中控制单元构造成驱动多个发射元件并从多个接收元件接收输出电压信号。电子控制单元可以构造成以不同于其它发射元件的驱动频率的独特相应频率驱动发射元件中的每一个。附图说明为了更充分地理解本专利技术的本质和目的，结合附图参考以下详细描述，其中：图1描绘了根据现有技术用于检测流过管腔的流体中成分的单管腔流体感测系统；图2描绘了根据现有技术用于测量流过管腔的流体的流速的单管腔流体感测系统；图3示意性地示出了根据本专利技术实施例的多管腔流体感测系统，其中示出了该系统的多管腔管道和管道容座的横截面；图4是示出本专利技术的另一实施例的多管腔管道和管道容座的横截面图；图5是示出本专利技术的又一实施例的多管腔管道和管道容座的横截面图；和图6是示出本专利技术的再一实施例的多管腔管道和管道容座的横截面图。具体实施方式图3描绘了根据本专利技术实施例用于感测在多管腔管道20的相应管腔内的流体流动的系统10。在图3的横截面中示出的多管腔管道20包括多个被感测的管腔22A、22B，这些被感测的管腔22A、22B可用作流体流动的管路。多个被感测的管腔22A、22B可以具有不同的相应横截面形状和大小，或者可以具有相同的尺寸。多管腔管道20还可包括用于下述目的的次级通道24。可以理解，多管腔管道20沿着中心纵向轴线26纵向延伸进出图3的平面，并且可以是柔性的以限定非线性流动路径。系统10还包括感测容座30，该感测容座30限定通槽或其它类型的通路32，该通槽或通路32的大小适于接纳多管腔管道20的纵长部分。在图3中，感测容座30具有开放的U形构造，允许管道20的一部分在垂直于管道20的纵向轴线26的方向上插入容座中。如随后从对替代实施例的描述中显而易见的，容座30可以具有完全围绕管道20的被接纳部分的闭合构造，其中管道在与管道20的纵向轴线26重合的方向上穿过容座30的通路32。可以提供混合感测容座30，该容座在使用过程中闭合，但是具有可移动区段(例如，铰接门或滑动门，或临时可移除区段)，该可移动区段可操作来打开容座，以便于将多管腔管道20的一部分装载到容座中。通槽或通道32的尺寸可以设定为与管道20的被接纳部分轻微干涉配合，以给柔性多管腔管道提供压配合用于良好的声传播。感测容座30可以与医疗设备(如输液设备)集成在一起。替代地，感测容座30可以在物理上与医疗设备分离，但是被配备成无线地或者通过有线连接与医疗设备通信。作为另一替代，感测容座30可以是配备有显示器或其他装置以向用户输出感测结果的独立设备。系统10还包括多个超声感测元件40T、40R、42T、42R。多个超声感测元件可以是压电超声元件。矩形或方形厚度模式的压电板元件适合于实施本专利技术，并且可商购获得，宽度和长度尺寸范围从1mm到120mm，厚度低至0.2mm。超声感测元件的谐振频率可以高达约10MHz。感测元件可以使用任何合适的压电材料制成，包括但不限于压电单晶材料、聚合物压电材料和各种组成的其它多晶压电材料。作为非限制性示例，可以使用可购自MorganAdvancedMaterials具有约2MHz谐振频率的软锆钛酸铅(PZT-5A)感测元件。类似感测元件的示例包括HarrisCorp.的子公司EDO的EC-65，Channel的C5500和PICeramic的PICC255。当然，其它压电感测元件可从各种来源获得，并可用于实施本专利技术。以较高频率工作的元件产生用于气泡检测的较高分辨率，但是声信号也衰减得更快，从而限制了发射范围。发射器和接收器压电材料可以不同。“硬”PZT陶瓷通常最适合发射器，而“软”PZT陶瓷通常最适合接收器。在图3所示的实施例中，感测元件成对布置，使得该对中的一个感测元件发射本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多管腔感测系统(10)，包括医用管道(20)，所述医用管道(20)包括多个管腔(22A、22B)和沿所述医用管道(20)的轴向延伸的至少一个次级通道(24)，其中所述次级通道(24)在所述多个管腔(22A、22B)之间。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.05.25 US 62/341,1761.一种多管腔感测系统(10)，包括医用管道(20)，所述医用管道(20)包括多个管腔(22A、22B)和沿所述医用管道(20)的轴向延伸的至少一个次级通道(24)，其中所述次级通道(24)在所述多个管腔(22A、22B)之间。2.根据权利要求1所述的多管腔感测系统(10)，其中所述至少一个次级通道(24)包含声隔离介质，以将所述多个管腔(22A、22B)彼此声隔离。3.根据权利要求2所述的多管腔感测系统(10)，其中所述声隔离介质的声阻抗不同于形成所述医用管道(20)的材料的声阻抗。4.根据权利要求3所述的多管腔感测系统(10)，其中所述声隔离介质是空气。5.根据权利要求1所述的多管腔感测系统(10)，还包括限定通路(32)的感测容座(30)，所述医用管道(20)的纵长部分接纳在所述通路中。6.根据权利要求5所述的多管腔感测系统(10)，其中所述至少一个次级通道(24)包含多个发射元件(40T、42T)，每个发射元件将相应超声信号发射穿过所述多个管腔(22A、22B)中的对应管腔，并且所述感测容座(30)包括分别对应于所述多个发射元件(40T、42T)的多个接收元件(40R、42R)，所述多个接收元件(40R、42R)中的每一个布置成在所述超声信号已经通过所述多个管腔(22A、22B)中的对应管腔之后从所述多个发射元件(40T、42T)中的对应发射元件接收相应超声信号。7.根据权利要求6所述的多管腔感测系统(10)，其中所述至少一个次级通道(24)是包含所述多个发射元件(40T、42T)的单个次级通道。8.根据权利要求7所述的多管腔感测系统(10)，还包括位于所述次级通道(24)内、在所述多个发射元件(40T、42T)之间的声阻尼构件(46)。9.根据权利要求6所述的多管腔感测系统(10)，还包括连接到所述多个发射元件(40T、42T)和所述多个接收元件(40R、42R)的电子控制单元(50)，其中所述控制单元(50)构造为驱动所述多个发射元件(40T、42T)并从所述多个接收元件(40R、42R)接收输出电压信号。10.根据权利要求9所述的多管腔感测系统(10)，其中所述电子控制单元(50)构造为以多个相应频率驱动所述多个发射元件(40T、42T)，所述多个相应频率中的每一个是独特的。11.根据权利要求5...

【专利技术属性】
技术研发人员：奈特·皮尔斯，拉里·克莱顿，蒂莫西·莱利，
申请(专利权)人：穆格公司，
类型：发明
国别省市：美国,US