用于输液设备的光学位移传感器制造技术

一种用于传输设备的光学传感器，该传输设备具有移动来自容器（３４）的比如流体这样的物质的活塞（３０）。该光学传感器具有光源（４２）和检测器阵列（４４），其用于对沿着和活塞耦合的活塞杆（３８）设置的编码零件成像。通过编码零件图形，可以唯一的确定活塞杆相对于基准位置的绝对位置。因此，可以精确地确定容器中剩余的流体量，流体传输的速率和容器的合适装载。另外，编码可以用于唯一地标识以多种版本提供的容器的版本，例如，多种版本对应于被分配的治疗剂的不同浓度。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及光学传感器，其用于监控由传输设备传输的比如药剂这样的物质的源和/或量。
技术介绍
比如泵或人工笔这样的设备用于传输比如药品或胰岛素这样的物质，将其从本地容器传输到患者的身体中，这种设备容易出现阻碍物质的传输速率的问题。这种问题可能包括堵塞、医药粘滞、或管理物质的错误标识。因此需要由传输设备有效地标识传输物质的源，确认物质容器的合适装载，确定在容器中物质的瞬时的量，以及精确监控传输速率和剩余液体的精确的量。先前用于类似应用的光学监控器，比如在Schneider等人的美国专利No.4,498,843中描述的，限于测量传输速率。因此，另外需要精确地和低成本地提供上述功能。
技术实现思路
根据本专利技术的优选实施例，提供了一种位移传感器，其用于具有平移活塞的类型的撒布装置。该传感器具有和活塞耦合的活塞杆，并且该活塞杆具有编码零件的编码图形。光源照亮该编码图形，并且检测器阵列检测来自照亮的编码图形的光线，并产生检测器信号，使得，基于检测的信号，处理器确定活塞杆相对于基准参考位置的位移。也可以确定由设备分配的物质的传输速率。另外，编码图形用于识别容器类型，该容器类型的特征在于，例如，由撒布装置传输的治疗剂的不同浓度。附图说明图1示出了现有技术的医药流体泵的基本结构； 图2是根据本专利技术的优选实施例用于传输液体药剂的光学线性编码器的示意性视图；图3是根据本专利技术优选实施例的包括光学线性编码器的医药流体泵的透视图；图4是根据应用于医药流体泵的专利技术的光学线性编码器的实施例的分解视图。具体实施例方式参考图1描述用于将治疗剂传输到患者身体的泵的主要部件。典型的是圆柱形的药品容器11被保持在外壳16中，并且包括要被经传输管18和皮下注射针(没有示出)传输给患者的液体药剂。通过活塞30沿着和容器的轴同轴的方向8的线性运动，将在容器中容纳的液体药剂以确定速率推出容器。通过活塞杆12驱动活塞，活塞杆12由和螺杆传动14经齿轮变星驱动耦合的马达(不可见)以规定速率驱动。应该理解本专利技术可以有益的应用于泵以外的传输设备，比如胰岛素注射笔，以及用于传输多种流体或其它物质(可以是治疗剂或其它物质)。泵的描述以及考虑传输治疗剂给患者仅是通过实例的方式，而不加以限定。本专利技术的实施例也可以有益的应用于，例如，传输净化剂给供水装置。被传输的流体典型的是液体，但是传输其它物质也在本专利技术如在这里所描述和在所附权利要求所要求的范围之中。为了推动活塞从而以规定速率传输液体药剂，由处理器基于容器的横截面(也就是，每个活塞的单元圆形运动推出的药剂量)和容器中包括的流体中药剂的浓度来管理驱动泵马达的速率。根据本专利技术的优选实施例，光学线性编码器用于确定活塞杆的运动的绝对位置和速率。另外，因为可以将容器和活塞作为集成单元提供给用户，可以在活塞杆上编码另外的信息，如将在下面更详细的描述的。具体地说，需要由传感器结合流体传输提供四个功能性a.监控传输精确性b.识别容器的特别特征(比如它的内容)c.确定容器中剩余的流体的量；以及d.确认合适装载容器。具体地说，根据本专利技术的优选实施例，如果由单一传感器提供上述所有功能性将是特别有益的。如本专利技术的优选实施例，如果容器标识和由输液设备传输的药物流体中的浓度相关联，那么编程的剂量可以被转换为线性距离。在优选实施例中，采用透射型编码，但是，任意模拟反射型编码都在本专利技术的范围之中。参考图2，沿着轴32驱动活塞30从而将容器34的液体内容推出孔36。由活塞杆38推动活塞30，当引导螺杆40转动时该活塞杆38前进。在透射型编码的优选实施例中，将光源42和检测器44放置在活塞杆38的相对侧。如在这里使用的，术语“检测器”作为内容要求，指的是检测器的阵列。检测器或检测器阵列在这里也可以被作为“图像传感器”或“图像阵列”提到。术语“检测器组件”可能表示检测器或检测器阵列，以及相关联的前放大和信号调节电子设备。在这种实施例中，以由检测器44识别的零件46编码活塞杆38。根据本专利技术的一个实施例，编码零件46是垂直于活塞的行进轴32的狭缝，将其刻在活塞杆38中。在另外的实施例中，可以采用圆(或其它形状)孔，或平行于轴32的狭缝，楔，或其它光透射零件，所有上述的仅是为了实例的目的提供而不限定。狭缝46或其它光学透射零件可以是完全光学透射的，或者作为选择地，调制从源42和检测器44之间透射的光线(由虚线48指示)的一些可检测的特性。因此，透射零件46采用滤光器(中性密度或其它)，由此调制透射光的强度和/或光谱特性，或者可以采用偏振器或延迟板，由此调制透射光的极性或相位。所有这种用于编码透射光的技术都在本专利技术的如在这里所述的和如所附权利要求要求的范围之中。根据本专利技术的优选实施例，检测器44有益的仅跨越活塞杆的区域的一部分，如在下面更为详细的描述的，但是，检测器44和活塞杆38的任意相对尺寸在本专利技术的范围之中。光线从光源42到检测器44的路径可以是通过活塞杆38的直接透射之一，如图所示。作为选择的，可以通过将检测器44合适地放置在活塞杆38和光源42的相同侧来以反射检测编码46。光源42可以是发光二极管的阵列，其中采用壳扩散器50。可以采用其它扩散光源，比如荧光光源。扩散器50可以包括多个扩散级，如图所示。可以由非扩散的光线提供照明。如图所示，可以将照明光线通过编码46直接透射到检测器44上，或者，在本专利技术的其它实施例中，可以采用照明光线经由光纤或其它光导管的反射光路或传送。可以在光路中提供比如透镜、微通道板等干涉光学器件，这也在本专利技术的范围之中。在图3中示出了用于实现图2的物质分配器部件的外壳60的透视图。从该视图中隐藏了马达驱动62，但是示为了虚线部件。示出具有从其延伸的活塞杆38的容器34在插入外壳之前的状态。图4的分解视图示出了包括驱动马达62和容器桶72的驱动模块70、光源模块42、扩散器50和检测器44。检测器44可以包括多个检测器分解元件，并且可以被实现为，例如，CMOS线性图像传感器，或对于另一实例，电荷耦合器件(CCD)阵列。有益的采用多种格式。在本专利技术的范围之中，检测器元件可以是线性或二维阵列的，并且如果需要这种设计考虑，这种阵列可以由检测器阵列的线性或侧面堆叠实现。根据将在下面详细描述的多种算法，通过将检测器44的输出信号经模数转换器54引导到处理器56来分析在检测器44上形成的图像。关于处理器56的分辨率和资源需要最优化像素尺寸和数量。通过采用不重复的编码图形的方式，可以有益的绝对确定可移动的活塞杆相对于固定光学组件(认为包括照明和检测光学器件)的位置。作为选择地，狭缝图形或其它编码图形可以重复一次或多次，由此允许在长的行进距离上对平移进行编码。在其中编码图形定义或是活塞杆的非唯一当前位置的实施例中，将活塞杆38驱动到基准位置52，比如限制器，以建立重复计数的参考和建立活塞杆相对于基准位置的绝对当前位置。在本专利技术的优选实施例中，将检测器44实现为512像素的线性阵列，具有大约16μm的像素分辨率。检测器44的位置沿着活塞38的行进线路并与其平行，基本上在引导螺杆40的末端开始。具体地说，当采用聚焦光学器件时，优选地检测器44应该位于活塞杆38的附近。在本专利技术的优选实施例中，以这样的方式选择活塞杆狭缝46的间距使得任意本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种位移传感器，用于具有平移活塞的物质撒布装置，该传感器包括：ａ．活塞杆，其耦合载有编码零件的编码图形的活塞；ｂ．光源，其用于照亮编码图形；ｃ．检测器阵列，其用于检测来自照亮的编码图形的光线和产生检测器信号；以及ｄ．处理器，其用于至少基于检测器信号确定活塞杆相对于基准参考位置的位移。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：马克A芒德鲁，拉里B格雷，
申请(专利权)人：德卡产品有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]