用于管道部分内的介质的检测装置和包括其的医疗设备制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及一种用于管道部分内的介质的检测装置和包括所述检测装置的医疗设备，所述检测装置包括：至少一个光源，布置在适于被光透照的相对于管道部分的第一位置处，并且被配置成将光辐照到管道部分上；检测器单元，布置在相对于管道部分的第二位置处，并且被配置成接收来自至少一个光源的穿过管道部分的光和以空间解析方式来分析管道部分内的介质；以及均化装置，布置在至少一个光源与管道部分之间的位置处，并且被配置成用于检测和量化因管道部分内的介质的局部差异而造成的亮度差异，以便在光进入管道部分之前形成来自至少一个光源的光的均匀和/或各向同性分布。

Detection device for medium in pipeline part and medical equipment including it

The utility model relates to a detection device for a medium in a pipeline portion and a medical device including the detection device, which comprises at least one light source arranged at the first position of the relative pipeline portion suitable for light transmission and arranged to irradiate light onto the pipeline portion, and a detection unit arranged at the second position of the relative pipeline portion. Location, and configured to receive light from at least one light source passing through the pipeline portion and to analyse the medium in the pipeline portion in a spatial analytic manner; and homogenization device, arranged at a position between at least one light source and the pipeline portion, and configured to detect and quantify brightness differences caused by local differences in the media in the pipeline portion for light purposes A uniform and/or isotropic distribution of light from at least one light source is formed before entering the pipeline portion.

【技术实现步骤摘要】
用于管道部分内的介质的检测装置和包括其的医疗设备
本技术涉及用于管道部分内的介质的检测装置，并且尤其涉及在医疗设备上并入用于成像传感器的照明系统的那种检测装置，所述医疗设备例如在其中应用血液管道系统的那些。
技术介绍
在透析中，患者血液流过体外血液循环中的管道系统。在一方面，对血液的体外引导使得能够容易接取患者血液以便确定来自所述患者的分析参数。另一方面，对血液的体外引导构成透析治疗中的风险因素，因为以此方式可能将不想要的外来物质(例如杂质或空气)供应到患者。集中于检测此类外来物质的大多数的各种传感器系统的应用领域得以相应增多。因此，特别关注能够以非接触式且非破坏性方式分析血液或者血液管道系统的内含物的传感器方法。在此上下文中非接触式表示血液除管道系统的标准材料之外不会接触任何材料。因此，在一方面，避免另外凝血或炎症中心的出现。另一方面，制造成本被最小化，因为不必组合不同的材料和结构。在此上下文中非破坏性表示测量技术不会影响、减弱或甚至是破坏血液的细胞或分子组分。这点尤其重要，因为红血细胞形成在透析患者体内受到损害，并且红血细胞的每一损失都可能永久损害患者的健康状况和康泰。已知光学技术适于对物质的非接触式和非破坏性分析。例如，光可与被分析物相互作用而在被分析物与光源或检测器之间没有任何直接接触，并且仅在极端情况下将导致细胞损坏。此类极端情况可通过传感器的智能设计而容易避免。光学传感器在透析中的使用是已知的。这些光学传感器包括例如：红细胞压积传感器(基于红光和红外光)、红光检测器(指示血液管道系统中血液的存在)、以及漏血检测器(测量在透析溶液回路中的透析溶液的变红)、或透析溶液回路中用于进行实时监视的分析传感器，例如允许确定在治疗期间的透析剂量的那些。所述传感器测量至少准平衡状态，即，准平衡状态指示例如血液中物质的浓度、着色或存在。为此，入射于检测器上的全部光得以被分析和处理以形成测量值。出于这个原因，对所述传感器的照明系统没有特殊要求。一般来说，所述传感器既不适于做出关于短期扰动的任何陈述或相应地甚至受到短期扰动的不利影响，也不能够以空间解析方式(即，在管道内的多个位置处)来确定测量值。在例如空气气泡或溶解杂质的检测的若干应用中，例如，空间解析率有利于识别和量化所述空气气泡或杂质(例如空气气泡的体积、杂质的大小和结构)。对于空间解析测量，需要通过多个像素的组合来再现空间信息的检测器阵列。此类基于空间解析率的测量系统的简单实例是相机，相机将待检查的系统成像到CMOS或CCD元件上，并且因此提供空间信息用于分析。除光学传感器的情况之外，在此类成像测量系统中，整体检测器阵列的均匀照射是重要特性。如果检测器阵列的一个像素的照射比另一像素弱，那么这追溯于光与被分析物之间的局部相互作用。相反，如果因入射光的不均匀的分布而引起不同照射，那么这导致了对测量的错误解释。对于管道上的测量，必须遵守另一准则。在一方面，作为实质上圆柱形的物体的管道可以充当透镜，从而导致检测器阵列的不同照射，如图1中示意性地图示。当透照管道时，图1中图示的透镜效应导致检测器单元上的不均匀光分布。这种效应此外是取决于其中是否提供流体和提供哪种流体类型。另一方面，在透照管道区段的情况下，光通过管道内的介质的光学路径是不同的(参考图2)。这通常也导致检测器阵列的不均匀的照射，因为在均匀透照管道的情况下，相较在管道的中部的光束，在管道的边缘的光束与管道内的介质的相互作用不太强烈。这同样地导致检测器单元上的不均匀光分布，因为相较在管道的中心区域穿透的光，在管道的边缘穿透的光被吸收地较少。与此类似的照射的差异可以在照明系统由一个点光源或几个点光源(例如发光二极管或LED的阵列)组成时出现。如前所述，在现有技术中，仅描述了平坦表面的均匀照射。
技术实现思路
因此，本技术的基本目的是提供用于管道部分内的介质的检测装置，所述检测装置基于管道部分内的均匀照射而允许借助成像和/或空间解析光学方法对管道内部进行正确成像。根据本技术，此目的是通过一种用于管道部分内的介质的检测装置实现，以下说明所述检测装置及其有利发展。本技术的基本总体构思是提供用于成像光学传感器的均匀分布的光。传感器构成分析管道或至少管道部分内的介质的检测器单元的至少部分。提供的光被适当地均化，使得因管道或管道部分内的介质的局部差异而造成的亮度差异可以被识别和量化(估计)。局部差异可为例如吸收物质的密度的变化、所包括的不同介质包括(例如液体中的空气)、液体中的固体颗粒等等。管道或管道部分可布置在光源与检测器单元(检测器阵列)之间，或者光源和检测器单元可布置在管道的同一侧上和/或相对于彼此成预定角度。用于光的均化装置布置在光源与管道之间，使得管道被光源间接地照射。例如，散射板、漫射体膜或大体上透明粗糙介质都可用作均化装置。图3中示意性地图示用于光的均化装置基本放置在光源与管道之间而非管道被光源直接地照射的前述基本原理。由于逐步或逐渐地发生吸收物质垂直于光传播的方向而引入到均化装置的预定区域中，均化装置的尤其有利实施方式至少部分包括凸形和/或凹形表面和/或可变吸收功能，即散射和/或漫射体构件与吸收材料的组合。优选可变吸收功能在均化装置的预定的外部区域或边缘区域中并入较强的光吸收，光吸收朝均化装置的中心区域而衰减。详细地说，所述目的通过用于管道部分中的介质的检测装置来实现，所述检测装置包括：至少一个光源，布置在适于被光透照的相对于管道部分的第一位置处，并且被配置成将光辐照到管道部分上；检测器单元，布置在相对于管道部分的第二位置处，并且被配置成接收来自至少一个光源的穿过管道部分的光和以空间解析方式来分析管道部分中的介质；以及均化装置，布置在至少一个光源与管道部分之间的位置处，并且被配置成在来自至少一个光源的光进入管道部分之前产生光的均匀和/或各向同性分布，以便检测和量化因管道部分内的介质的局部差异而造成的亮度差异。在所述均化装置的预定区域中沿着垂直于所述透照方向的方向，将提供所述均化装置的可变光吸收功能的预定浓度的光吸收物质引入到所述均化装置中。优选地，在用于透射测量的几何布置中，至少一个光源布置在管道部分的第一侧上，并且检测器单元布置在管道部分的第二侧上，使得管道部分位于至少一个光源与检测器单元之间。作为优选替代方案，在用于反射测量的几何布置中，至少一个光源和检测器单元布置在相对于管道部分的同一侧上，并且因此采用相对于彼此的预定角度。优选地，均化装置是具有粗糙表面的散射板、漫射体膜或透明介质。均化装置优选地被布置成位于尽可能地靠近管道部分的位置处。优选地，提供至少第一壁和第二壁，在这两者之间布置至少一个光源和/或均化装置。关于配置，第一壁和/或第二壁可为可反射的，以便减少沿光路的可能的光损耗，或者可为非反射的和/或具有预定着色(例如黑色)，以便避免因例如由例如塑料材料制成的管道的平滑表面而引起的不想要的反射。优选地，成像光学系统布置在检测器单元的前方和/或布置在至少一个光源与均化装置之间。优选地，均化装置的大小与至少检测器单元的视场的大小一致。在管道部分内的介质的给定流动速率和检测器装置的给定接收速率下，检测器单元的视场和均化装置在管道部分的纵向方向上的最小尺寸可被确定为GF＝本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于管道部分(30)内的介质的检测装置，包括：至少一个光源(10)，布置在适于被光透照的相对于所述管道部分(30)的第一位置处，并且被配置成将光辐照到所述管道部分(30)上；检测器单元(50)，布置在相对于所述管道部分(30)的第二位置处，并且被配置成接收来自所述至少一个光源(10)的穿过所述管道部分(30)的光和以空间解析方式来分析所述管道部分(30)内的介质；以及均化装置(20)，布置在所述至少一个光源(10)与所述管道部分(30)之间的位置处，并且被配置成用于检测和量化因所述管道部分(30)内的所述介质的局部差异而造成的亮度差异，以便在所述光进入所述管道部分(30)之前形成来自所述至少一个光源(10)的所述光的均匀和/或各向同性分布，其特征在于在所述均化装置(20)的预定区域中沿着垂直于所述透照方向的方向，将提供所述均化装置(20)的可变光吸收功能的预定浓度的光吸收物质引入到所述均化装置(20)中。

【技术特征摘要】
2016.08.30 DE 102016116100.41.一种用于管道部分(30)内的介质的检测装置，包括：至少一个光源(10)，布置在适于被光透照的相对于所述管道部分(30)的第一位置处，并且被配置成将光辐照到所述管道部分(30)上；检测器单元(50)，布置在相对于所述管道部分(30)的第二位置处，并且被配置成接收来自所述至少一个光源(10)的穿过所述管道部分(30)的光和以空间解析方式来分析所述管道部分(30)内的介质；以及均化装置(20)，布置在所述至少一个光源(10)与所述管道部分(30)之间的位置处，并且被配置成用于检测和量化因所述管道部分(30)内的所述介质的局部差异而造成的亮度差异，以便在所述光进入所述管道部分(30)之前形成来自所述至少一个光源(10)的所述光的均匀和/或各向同性分布，其特征在于在所述均化装置(20)的预定区域中沿着垂直于所述透照方向的方向，将提供所述均化装置(20)的可变光吸收功能的预定浓度的光吸收物质引入到所述均化装置(20)中。2.如权利要求1所述的检测装置，其中在用于透射测量的几何布置中，所述至少一个光源(10)布置在所述管道部分(30)的第一侧上，并且所述检测器单元(50)布置在所述管道部分(30)的第二侧上，使得所述管道部分(30)位于所述至少一个光源(...

【专利技术属性】
技术研发人员：克里斯托夫·施特霍费尔，
申请(专利权)人：B·布莱恩·阿维图姆股份公司，
类型：新型
国别省市：德国,DE