CN1221795C - 光压监测系统 - Google Patents

Abstract

一种光压监测系统，包括：输液器导管和光信号传感器，光信号传感器设置成检测导管直径的变化，从而确定导管内压力的变化。通过选取导管相对于光信号发射机和光信号接收机的位置，光信号传感器可以检测压力变化以及提供光信号传感器功能和导管位置的完整性检查。通过改变导管以增大压力变化引起的导管直径变化，可以提高光信号传感器的灵敏度。

Description

光压监测系统

技术领域

本发明涉及给病人输液的系统。本发明具体涉及监测流体压力的系统和方法，以保证利用肠内输注泵或类似装置正确地给病人输液。具体地说，本发明涉及利用光压传感器以监测流体压力和输液器中是否存在闭塞，存在闭塞可能干扰给病人的溶液流量，因此，可以改变肠内输注泵的运行以补偿压力和/或闭塞，从而提供高度精确的输液。

背景技术

存在多种情况，其中必须在一段时间周期内给病人输液。在某些情况下，提供的溶液是直接地进入病人的血流。在这种方式下提供的盐水溶液和药物通常称之为注射用溶液。因为注射用溶液往往需要给病人提供水合物或提供所需的药物，输液器的闭塞对于病人是特别危险的。因此，重要的是保证闭塞不妨碍溶液的流动。然而，注射用溶液通常有非常低的粘滞度，为的是便于吸收到血流中。所以，只要不是因折叠或其他外力的作用使导管被挤压闭合，输液器闭塞的危险性是相对地小。

与胃肠外系统对比，肠内输注系统用于给病人提供营养液，这些病人由于某种原因而不能自己进食。这种系统通常包含连接输入导管和输出导管的泵，输入导管与供应容器相连，而输出导管与病人相连。该泵从供应容器中吸取营养液，并把营养液输送给病人。通过调整泵中的电机转动次数或转动频率，肠内输注泵可以调整它的输出量，以理想的速率传送预定量的营养液(或药物)。

现有肠内输注系统的重要问题是，输入导管和输出导管可能发生闭塞。与注射用溶液不同，肠内输注溶液有相对高的粘滞度，因为这种溶液必须携带足够的营养以维持病人的生命。例如，若肠内输注溶液中包含纤维状物质，且由于某种原因与通过导管的溶液形成干扰，则可以发生闭塞的情况。若导管过分弯曲而妨碍溶液通过导管，或由于棉卷夹钳(通常用于静脉注射)没有充分打开，则也可以发生闭塞的情况。由于溶液的粘滞度，干扰溶液流通的导管扭结或其他干扰因素远远小于胃肠外输液器中的干扰因素。

若输入导管发生闭塞，则提供给泵的溶液不够充分，因此，病人得不到充分的溶液。若输出导管发生闭塞，则溶液的流动可能受阻，或者，溶液突然可能以非寻常的高压进行输送。此外，医务人员可能没有注意到供应容器中已没有溶液。或可能没有正确地安装输入导管和/或输出导管到泵中，从而不能给病人提供合适的溶液量。若以上这些情况持续一段较长的时间，则可能导致很悲惨的结果。

与肠内输注系统有关的另一个问题是溶液粘滞度，以及粘滞度随充满溶液的容器给病人泵浦时发生变化。知道泵浦通过肠内输注系统的流体粘滞度是重要的，因为肠内输注泵以不同的速率泵浦不同的粘滞度。例如，在肠内输注泵电机的给定转数下，高粘滞溶液被泵浦的数量少于相同泵所泵浦的低粘滞溶液数量。换句话说，输送给病人的溶液数量可以有很大的差别，它取决于溶液的粘滞度。因此，除非泵能够准确地测定并补偿溶液中粘滞度变化(即，通过增大或减小给定时间周期内泵电机的转数)，准确地知道输送给病人多少溶液是很困难的。

为了克服这些问题，需要有这样一种系统和方法，用于确定因闭塞，粘滞度(包括变化的粘滞度)和/或泵以及输入导管/输处导管的不正确安装的流量差别，因此，病人不再发生危险，且可以给病人输送正确的流体数量。

此处合并的美国专利No.5,720,721(1998年2月24日)对监测肠内输注泵方面作出很大的改进。本发明利用两个压力传感器以监测粘滞度和闭塞，能使肠内输注泵补偿泵转子每次转动时传输通过泵的变化溶液量。压力传感器啮合输液器的弹性导管，并通过闭塞和粘滞度的变化，监测输液器上负荷的变化。然后，泵可以处理负荷信息，并通过调整泵转子的转数加以补偿。在闭塞十分严重而不能通过改变泵转子转数加以补偿的情况下，泵被关闭并产生报警信号，以便替换使用的导管。

虽然美国专利No.5,720,721的压力传感器系统对现有技术有重大的改进，但它确实存在诸多限制。′721专利中描述的压力传感器是相对地昂贵，且必须正确地安装到泵中。此外，泵安装人员必须确信，输液器的上游部分和下游部分正确地安装到泵外壳中，使这些部分正确地啮合压力传感器。未能正确地安装输液器可以干扰压力传感器的正常功能。

降低压力传感器成本的一种方法是利用光传感器。虽然利用光传感器以确定是否存在闭塞有几种方法，但每种方法都有严重的缺点。一些方法仅有测定压力超过某个阈值时的机构。这是通过检测输液器的膨胀导管啮合表面时改变光的反射或衍射而完成的。其他的方法要求复杂的折射率计算，或提供关于微小压力变化的有限信息。此外，一些方法是随制造输液器的材料而变化，或随输液器导管是透明或不透明而变化。

除了以上的情况之外，用于监测输液器内压力的许多机构缺少固有故障检测器。例如，若传感器配置成仅检测膨胀的输液器导管啮合透明表面时的情况，未能记录反射信号可能意味着导管没有膨胀。然而，在某些情况下，没有反射信号也可能是传感器失效，或没有发射信号，或没有接收到反射信号。

因此，需要有一种改进的光压监测系统和使用方法。这种光压监测系统应当是相对地价廉和方便使用。它还应当高度准确地测定压力变化，它指出闭塞和/或粘滞度的变化。此外，它应当是可以利用各种材料制造的输液器，无须考虑输液器的导管是透明的或不透明的。

发明内容

因此，本发明的一个目的是提供一种用于监测粘滞度和/或输液器中闭塞的改进方法。

本发明的另一个目的是提供这样一种方法，该方法利用光传感器系统监测粘滞度和闭塞。

本发明的另一个目的是提供这样一种方法，其中用于制造输液器的材料不干扰正确的压力监测。

本发明的另一个目的是提供这样一种方法，其中溶液的透明度或不透明度不干扰正确的压力监测。

本发明的另一个目的是提供一种具有增强灵敏度的光压传感器系统。

本发明的另一个目的是提供这样一种传感器系统，该系统检查传感器的完整性并保证输液器正确地装入到传感器系统。

本发明的上述各种目的和其他目的是在具体描述的光压监测传感器系统实施例中实现的，该系统用于监测闭塞和粘滞度。应当理解，上述的所有实施例不可能实现本发明的全部目的，但一些优选实施例实现若干个目的，从而提供对上述现有技术的改进。

光压监测系统通常至少包括一个有光信号发射机和光信号接收机的光压传感器。(此处，应当明白，光信号发射机可以覆盖各种电磁辐射，不管它是否在人眼的可视范围内。)光信号发射机和光信号接收机一般放置在输液器导管的相对两侧。当输液器导管因压力增大或减小而膨胀或收缩时，光信号接收机接收的光(或辐射)量以已知的比率增加或减少，从而指出输液器内的压力。

按照本发明的另一方面，输液器导管放置在光信号发射机与光信号接收机之间，使它总是部分地阻塞光信号发射机与光信号接收机之间的光通量。在这种配置中，光传感器保证正确地装入输液器。若没有正确地放置输液器，则光信号接收机接收较大的光量。于是，传感器系统可以产生报警信号，指出输液器没有正确地装入到泵中。

按照本发明的另一方面，输液器导管放置在光信号发射机与光信号接收机之间，当导管内的溶液是在可接受的工作范围内时，导管不完全地阻塞光信号接收机接收光信号发射机发射的光。在这种配置中，传感器系统能够进行持续的完整性检查。若光信号接收机停止指出光的接收，则没有信号说明传感器系统发生故障，应当替换该传感器。这种故障可能是光信号发射机的故障，它不发射光信号；或者，这种故障可能是光信号接收机的故障，它不能检测发送的信号。在任何一种情况下，应当迅速地把故障告知病人，并替换传感器。

或者，若输液器放在这样的位置，当输液器内压力超过可接受的阈值时，允许完全的光闭塞，则报警信号可用于发出表示必须立即处理的闭塞信号。若从传感器中去除输液器之后仍不能接收到光，则病人或技术人员就知道传感器不工作，必须进行修理或替换。

在接收全部光信号与没有光信号两个极端情况之间，光信号接收机产生的信号指出光信号发射机发送的光信号被导管阻塞的程度。肠内输注泵等可以把测得的阻塞程度转换成肠内输注泵内的压力测定，而输注泵的导管按照与压力增加成已知比率的关系膨胀。然后，把接收的压力计算值转换成输液器内存在闭塞和流体粘滞度的相关信息。

确定了输液器内存在闭塞和流体粘滞度，可以改变泵的转数(即，增大或减小)以保证给病人输注所需的溶液量。若检测到的压力是在可接受的范围之外，则可以关闭泵并产生指出需要替换输液器的信号。

虽然上述监测导管直径对现有技术作出改进，我们发现，还可以实现灵敏度的提高。按照本发明的一方面，部分输液器导管是用薄壁部分制成的。薄壁部分放大由于压力增大和减小引起的膨胀和收缩。放大的膨胀和收缩使光信号发射机与光信号接收机之间发射光的阻塞效应放大，从而使输液器内压力变化的灵敏度增高。光阻塞的变化引起的电压变化又被转换成有关输液器内闭塞和粘滞度的更详细信息。

按照本发明的另一方面，部分的输液器设置在套管内。套管在其一侧有开孔，通过这个开孔可以见到输液器导管。在输液器导管的相对一侧，套管一般是刚性的，因此限制导管的膨胀。当输液器中的压力增大时，套管内导管的膨胀在套管开孔处被放大，因为套管的其余部分受到限制。这种放大的膨胀提高传感器得到的读数灵敏度，由于管壁中增大的运动，增强了发射机与接收机之间的光传输阻塞。

按照本发明的另一方面，输液器导管设置成大致沿平面取向。部分的导管被凸块偏转到平面取向之外。凸块通常设置在输液器的一侧，它与光信号发射机与光信号接收机之间设置的部分管壁相对。凸块使光信号发射机与光信号接收机之间设置的输液器导管侧膨胀和/或收缩放大，从而使传感器对压力的变化更加灵敏。通过控制凸块的配置和凸块啮合输液器导管的方式，可以进一步提高灵敏度。

附图说明

考虑结合附图给出以下的详细描述，本发明的以上和其他目的，特征和优点是显而易见的，其中：

图1A表示按照本发明原理穿过光传感器的输液器导管的剖面侧视图；

图1B表示图1A中光传感器和输液器导管的侧视图，其中输液器导管的直径因导管内粘滞度增大或闭塞而膨胀；

图1C表示图1A中光传感器和导管部分的侧视图，该导管部分响应于输液器内闭塞或粘滞度引起的压力减小而收缩；

图1D表示图1A中光传感器和输液器导管的顶视图；

图1E表示图1A中所示光传感器的端视图和输液器导管的剖面图；

图2A表示按照本发明原理穿过另一个实施例光传感器系统的输液器侧视图，其中沿输液器导管的限位套管用于放大响应于导管内压力变化的导管直径；

图2B表示图2A中输液器和光传感器系统的顶视图；

图2C表示本发明另一个实施例的剖面侧视图，其工作原理类似于图2A-2B所示的实施例；

图3表示本发明另一个实施例的部分剖面侧视图，其中输液器导管有薄壁部分；

图4A表示按照本发明另一个实施例光传感器系统的侧视图，且其中部分输液器导管穿过光传感器系统；

图4B表示按照图4A实施例原理的输液器和转接器外壳的底视图，并配置成放在肠内输注泵中；

图4C表示沿平面4C-4C切开的图4B剖面图；

图4D表示按照本发明多个不同对接件配置的剖面图；和

图5表示按照本发明原理采用一个实施例光传感器系统的肠内输注泵透视图。

具体实施方式

现在，参照本发明各个单元用数字标记表示的附图并结合附图讨论本发明，以便使本领域专业人员可以利用本发明。应当明白，以下的描述仅仅是本发明原理的举例说明，而不应当看成是对所附权利要求书范围的限制。

参照图1，图1表示输液器导管4的剖面侧视图。导管4是这样设置的，它的下半部4a放置在光信号发射机8与光信号接收机12之间。光信号发射机8和光信号接收机12一起构成用标记16表示的光传感器。

输液器导管4是由弹性材料制成，例如，硅酮。然而，如以下所描述的，也可以利用其他的材料。

导管4最好是这样放置的，当它处在最小状态时，下半部4a仍然部分阻塞光信号发射机8与光信号接收机12之间的光传输。如以下详细讨论的，保证导管4正确地装入到光传感器16中，使导管4的下半部4a持续地阻塞光信号发射机8与光信号接收机12之间的光传输，就可以对系统进行完整性检查。

对于放置在泵浦机构下游的输液器导管4，导管的下半部4a可以这样放置，在环境压力下，它略微闭塞光信号发射机8与光信号接收机12之间的光。这是因为泵浦机构(未画出)下游的任何闭塞或粘滞度增大会使压力增加，从而使导管4发生膨胀并向下移动光信号发射机8与光信号接收机12之间的下半部4a。在几乎所有的情况下，泵转子下游的部分导管4至少与它环境状态下的一样大小。

与此对比，放置在泵转子之上的部分导管4随着泵浦机构的每次转动(或其他的动作)而使导管4内产生真空。这个真空被上游闭塞或高粘滞度所放大。因此，放置在泵转子上游的部分导管4随着泵转子的每次转动而部分地塌陷或有减小的直径。因此，为了使导管4保持在部分阻塞光信号发射机8与光信号接收机12之间光的位置，导管4的上游部分需要使其下半部4a放置成更深进入到光信号传感器16中，以保证它持续地阻塞光信号发射机8与光信号接收机12之间的光通量。当然，由于闭塞是有导管4上游部分内的真空所展现的，上游部分不太可能膨胀到超出它的环境状态。

放置导管4到这样的位置，它至少部分地是在光信号发射机8与光信号接收机12之间，可以对系统进行重要的完整性检查。若导管4下半部4a的最初位置不是部分地阻塞光，则光信号传感器16中没有光阻塞的读数可能意味着两种情况。第一，它可能是导管4没有膨胀到使它进入光传感器的某个预定阈值之上。第二，它可能是输液器导管4最初没有装入到泵中。然而，保持输液器导管4的下半部4a是在光信号传感器16内，可以消除该信号的模糊性。若光信号接收机12检测到光信号发射机8与光信号接收机12之间没有光阻塞，则表示没有正确地装入导管4。

遗憾的是，在放置输液器到泵中时，医务人员和病人可能有注意力不集中的情况。若没有正确装入输液器，则溶液可能没有泵浦给病人，因此，该病人失去所需的营养和/或药物。

或者，病人或医务人员可能已打开输液器上夹钳，它是防止输液器装入到泵之前溶液的流动。若输液器已插入到病人的导管中，而没有正确地装入到泵中，则溶液可以在重力的作用下自由地流进病人的身体，其速率远远超过所需的速率。对于某些病人，这种自由流动可以引发严重的健康问题，因为病人的身体不能经受突发的溶液“水灾”。

使导管4与光信号传感器16之间有正确的位置，病人和医务人员需要确信溶液的流动是受肠内输注泵的控制。

除了总是保持导管4下半部4a的一部分至少是在光信号传感器16内，还要求导管不是处在这样的位置，在正常工作期间，它完全阻塞光信号发射机8与光信号接收机12之间的光传输。使导管4处在这样的位置，它总是允许少量光在光信号发射机8与光信号接收机12之间传输，在每次处理读数时，对光信号传感器进行完整性检查。若少量光被光信号接收机12接收，则传感器16必然在工作。若没有接收到光，则光信号传感器16发生故障，并产生报警信号。

本领域专业人员应当知道，光信号发射机8与光信号接收机12之间光传输的完全阻塞还可用于确定输液器有闭塞或过高粘滞度。然而，在这种情况下，产生模糊的报警信号，它可能是过大的压力或传感器故障。在任何一种情况下，若泵检测到闭塞，不正确安装输液器导管4，或光信号传感器16有故障，则该泵产生一个或多个报警信号，并提醒存在问题。病人或医务人员可以改正这种问题，并使溶液流动恢复到理想的水平。

现在参照图1B，图1B表示光信号发射机8与光信号接收机12之间放置的输液器导管4侧视图。通常，光信号发射机8和光信号接收机12放置成紧邻导管4。最好是，导管4的上游部分和下游部分设置在光信号传感器16中，与泵浦机构相邻的传感器16用于监测因闭塞和粘滞度引起的压力变化。因此，该泵能够检测上游部分和下游部分的闭塞以及粘滞度的变化，闭塞和粘滞度变化可以干扰预定量溶液的输送。

如图1B所示，光传感器16放置在导管4的下游部分。随着泵转子的每次转动，迫使溶液流到导管4，引起短暂的压力增大和导管膨胀。若溶液的粘滞度发生很大变化或闭塞，则压力量增加和/或它的持续时间发生变化。图1B表示由于传感器下游闭塞引起直径增大的导管4′。通过监测导管尺寸增大的程度，可以确定闭塞的效应。虽然某些部分闭塞可能影响流量相对地小，但闭塞也可以严重影响溶液的流动，并使溶液以极高的压力输送给病人。因此，若光传感器16检测到压力增大到超过预定阈值，则产生报警信号，指出应当检查输液器。若光信号传感器16检测到的压力已很高，可能出现安全问题，则在完成检查之前必须关闭泵。

图1C表示光信号发射机8a与光信号接收机12a之间放置的导管4″上游部分。与导管4′的下游部分不同，随着泵转子的每次转动(或泵浦机构的其他激励动作)，导管4″的上游部分通常产生真空。因此，图1C中导管4″的直径小于图1A中导管4的直径，且远远小于图1B中导管4′的直径。

虽然转子的每次转动使导管4″的直径暂时收缩，但存在闭塞或高粘滞度可以使这种收缩放大，且需要更多的时间使导管恢复到它的正常直径。若导管在泵进行下一次转动时没有恢复到它的正常直径，则因导管运动引起导管中溶液就较少，因此，泵转子每次转动输送的溶液少于正常压力下的输送的溶液。然而，通过监测输液器中的上游压力，泵可以增大转动次数和频率(或其他的激励动作)以补偿压力的变化，从而保证给病人输送合适的溶液量。若闭塞或粘滞度使溶液流过导管4″的遇到太大的障碍，则泵可以产生报警信号，从而通知用户或医务人员必须检查输液器。

如同下游光信号传感器16一样，上游光信号传感器16a也可以发生故障。同样，输液器的导管4″可能安装得不正确。因此，最好是使导管4″总是阻塞光信号发射机8a与光信号接收机12a之间的一些光通量，但不是全部光通量。

现在参照图1D，图1D表示图1A中输液器导管4和光信号传感器16的顶视图。在这个实施例中，最好是，光信号发射机8和光信号接收机12放置成紧邻输液器导管4。虽然光信号发射机8和光信号接收机12不必接触导管4，但使两个传感器约束导管两侧的径向膨胀，可以增大导管沿垂直方向的膨胀，从而放大因压力引起的变化。

图1E表示导管4的剖面图以及光信号发射机8和光信号接收机12的端视图。从这个视图中可以看出，导管4的径向膨胀将干扰光信号发射机8与光信号接收机12之间光信号的传输，光信号用箭头18表示。导管4干扰光传输的程度正比于泵工作期间发生在导管内的压力变化。它不是正比于材料的折射率，也与材料是否透明无关。因此，如果需要，可以利用各种材料制作导管4。

图2A表示按照本发明原理穿过另一个实施例光传感器系统16的输液器24侧视图。沿输液器导管24设置的是套管40。虽然输液器导管24是利用径向可膨胀的材料制成，例如，硅酮，套管40是由近似刚性的材料制成，在与溶液输注系统相关的压力范围内，套管40沿径向的膨胀很小。

在套管40的顶部有一窗口44。窗口44暴露输液器导管24的部分24a。由于套管40约束导管24的膨胀，使导管中变化产生的膨胀在邻近窗口的部分导管24a放大。把光信号发射机28和光信号接收机32设置在窗44的相对两侧，由于套管40产生的放大，可以更准确地测定输液器内的压力变化。

现在参照图2B，图2B表示包括导管24和套管40的输液器顶视图。光信号传感器36中的光信号发射机28和光信号接收机32设置在套管中窗口44的相对两侧，为的是监测窗口44暴露的导管24中部分导管24a的上升和下降。

图2C表示本发明另一个实施例的剖面图，它的工作方式与图2A和2B中所示实施例的工作方式基本相同。然而，代替安装套管，数字50表示的输液器有刚性导管52和径向可膨胀的导管54。刚性导管52有开孔或窗口56，它被径向可膨胀导管54的部分54a所覆盖。与图2A和2B中的部分24a一样，除了一个方向之外，由于刚性导管52约束所有方向的膨胀，部分54a在该方向的膨胀大于导管54其余部分的膨胀。因此，把光信号传感器(图2C中未画出)放置在导管54中的部分54a邻近可以提高灵敏度。

现在参照图3，图3表示本发明另一个实施例的部分剖面侧视图，输液器60包括：设置在光信号发射机(阴影68所示)与光信号接收机(阴影72所示)之间的导管64。设置在光信号传感器76之间导管64中的部分64a在其一侧有薄壁部分。最好是，薄壁部分是在0.025和0.050之间。导管64的外圆周比导管64的正常厚度薄0.175至0.300。当导管64内的压力变化时，薄壁部分64a的膨胀和收缩得更大一些。放大的膨胀和收缩可以提高压力变化的灵敏度，因为光信号传感器76可以更容易检测由于放大的运动引起的压力变化。

现在参照图4A，图4A表示按照本发明另一个实施例光传感器系统和穿过其中的输液器部分导管的侧视图。导管84大致设置在光信号发射机88和光信号接收机92之上，光信号发射机88和光信号接收机92构成数字96表示的光信号传感器。

导管84放置成大致平面的配置。然而，导管84中的部分84a放置在光信号发射机88与光信号接收机92之间空间之上，部分84a被对接件100啮合，为的是偏转该部分导管进入光信号发射机88与光信号接收机92之间的空间104。

对接件100有两个重要的功能。第一，对接件100有助于保证输液器导管84是在所需的位置，且有助于防止泵浦机构可能引起的导管运动。第二，对接件100防止导管84沿靠近光信号传感器96的顶部膨胀。相对于导管侧壁对压力变化的正常响应，这可以使压力变化引起导管相反壁84b的膨胀和收缩得到放大。与以上讨论的实施例一样，这种放大的运动可以使光信号传感器96检测更小的压力变化，从而更精确地测定输液器内的压力变化。

现在参照图4B，图4B表示按照本发明原理的输液器86中导管84和对接件100底视图。除了导管84以外，该输液器包括：上游输入导管86a和下游输出导管86b。

输液器的导管84有环形部分84c或类似装置，环形部分84c围绕肠内输注泵的转子(未画出)。对接件100设置成啮合泵转子上游和下游的输液器86中导管84。如以下更详细讨论的，从泵转子的上游和下游监测压力可以保证：1)已知量溶液到达啮合泵转子的部分导管84，和2)被泵转子泵浦的溶液输送到病人。

输液器86的导管84通常是由弹性材料制成，例如，硅酮。这可以使导管84在泵转子工作时拉伸和缩放，从而使溶液通过导管。然而，输液器86的其余部分不需要由硅酮制成。相反地，输液器86的其余部分可以使用较廉价的导管。硅酮导管84和输液器86的其余部分通常是由转接器108连接在一起，转接器108有两个连接器110。这些连接器110可以制成一个整体，一个转接器108有对接件100，或者，这些连接器110可以分开制成。

当泵转子转动时，在输液器导管84的上游部分84d中产生真空。这个真空使导管部分84b沿上游部分84d收缩。收缩的程度和回到正常状态所需的时间是泵转子上游溶液粘滞度和是否存在闭塞的函数。通过监测泵转子上游导管部分84b的直径变化，肠内输注泵能够测定粘滞度和闭塞对溶液流速的影响，从而测定泵转子每次转动时所泵浦的溶液量。这通常是通过监测光信号接收机产生的电压完成的。接收的电压越大，通过导管部分84b的光通量就越大。若导管部分84b的监测失效表示粘滞度太大或存在闭塞，则电压读数高于预期值，肠内输注泵可以产生报警信号，指出已超过预定的阈值。

与输液器86导管84的上游部分84d不同，随着泵转子的每次转动，下游部分84e接收增大的压力，从而使下游部分84e膨胀。这种膨胀限制从光信号发射机到光信号接收机的光通量，从而减小产生的电压。若压力增大持续太长的时间周期或压力太大，则光信号传感器(未画出)产生电压读数，指出部分84b沿导管84下游部分84e的膨胀过大或过长。于是，肠内输注泵产生指出下游闭塞的报警信号。这可以避免病人遭受突发的压力增大，这种压力增大可能导致不舒服或甚至伤害。

如参照图4A中所描述的，通过放大沿导管部分84b的膨胀(下游)或收缩(上游)，对接件100增加光信号传感器96的准确性。借助于光信号传感器产生的电压读数，这种放大的运动能使肠内输注泵更精确地测定压力。

现在参照图4C，图4C表示输液器86导管84的剖面图和对接件100a和100b的剖面图。在输液器86导管84的上游部分84d，监测的性质几乎总是导管的收缩。为此，我们发现，最好有这样的对接件100a，它制成相对窄的凸块，并延伸到啮合导管84的外表面。最好是，凸块的端部应当有厚度(即，所取截面与导管截面大致平行)，其半径为导管84直径的1/8。对接件84a形成的窄凸块可以使导管84的外边缘向上和向下运动。我们发现，这可以提高导管84上游部分84d内产生真空的灵敏度，从而使相关光信号传感器的电压读数更精确地指出导管内的压力。

因为导管84下游部分84e一般仅监测环境压力或高于环境压力，对接件100b不需要有这种凸台。更确切地说，对接件100b一般较宽，并在相邻于光信号传感器的位置紧靠导管84的整个顶部。当导管84下游部分84e的压力增大时，相对平坦的对接件100b限制导管向上膨胀，从而使导管84的相对一侧84b的膨胀放大。

虽然展示的对接件是相对窄的凸台100a和宽的凸台100b，本领域专业人员知道，可以利用有各种横截面的对接件。例如，图4D表示凸台的横截面为近似正方形，半椭圆形和三角形。通过例行的实验，本领域专业人员能够测定与形状和所用导管有关的正确电压曲线。

现在参照图5，图5表示按照本发明原理制成的肠内输注泵130的透视图。输注泵130包括：有数字读数138的电机单元134和多个控制按钮142。电机单元134控制有多个压辊150(一般有三个压辊)的转子146，多个压辊150配置成啮合输液器86的导管84。

当转子146转动时，压辊150有选择地夹紧导管84，并把导管内的溶液推向下游。若存在的压力不发生变化，则通过计算转动的次数，我们可以容易地测定输注泵130运输的溶液量。然而，输液器86内的压力影响转子146每次转动所运输的溶液量。通过测定这些压力，我们可以很准确地计算被泵浦的流体数量。因此，重要的是，跟踪输液器86中的上游压力和下游压力。

如图5所示，连接器110′连接输液器86的输入导管86a和输出导管86b到导管84，连接器110′是由防自由流动装置160整体制成，它设置在导管84内，其形式为转接器外壳164，转接器外壳164位于肠内输注泵130上的一对通道168内。该外壳还可以有整体制成的一个或多个类似于以上讨论的对接件。或者，盖子170用于夹持外壳164到肠内输注泵130的通道168，盖子170上可能有一个或多个对接件174。闭合盖子170使对接件174延伸通过外壳164中的开孔并啮合导管84。于是，导管84自动和正确地放置在光信号发射机与光信号接收机(图5中未画出)之间，发射机和接收机是沿通道168设置的。

因为对接件174把导管84推入到这样的位置，其中该导管部分地阻塞光信号传感器中的光信号，来自传感器的高电压信号指出，没有正确地装入输液器导管84和/或盖子170没有合适地闭合。可以利用夹子178使盖子170闭合。

利用数字显示器138或音频信号，肠内输注泵130可以容易地测定和显示给定时间周期内被泵浦的溶液量。在超过阈值时也可以产生一个信号，如果需要，该信号指出粘滞度增大或减小的趋势。此外，若泵已设置成在给定时间内输送预定量溶液，则肠内输注泵130能够调整转子频率(即，转子146在给定时间内的转动次数)，以保证输送所需的溶液量。因此，不需要利用压力传感器或其他类似的昂贵装置，本发明能够获得美国专利No.5,720,721中所具有的优点。

利用以上讨论的本发明各个方面，在大大降低肠内输注泵成本的同时，光传感器可用于提供高度准确的压力和粘滞度信息。虽然已经公开本发明的多个不同实施例，但本领域专业人员可以知道，在不偏离本发明范围和精神的条件下可以有多种改动。所附的权利要求书试图覆盖这些改动。

Claims (40)

1.一种用于监测给病人输液的输液器中压力的方法，该方法包括：

选取有光信号发射机和光信号接收机的光信号传感器；和

放置输液器导管与光信号传感器相邻，因此，导管直径的变化改变信号接收机检测的光信号量。

2.按照权利要求1的方法，其中该方法包括：产生表示输液器导管引起光阻塞的电压，并根据该电压确定输液器中的压力。

3.按照权利要求1的方法，其中该方法包括：放置输液器导管到这样的位置，只要输液器导管内的压力不下降到预定阈值以下，导管不阻塞从光信号发射机发送到光信号接收机的信号。

4.按照权利要求3的方法，还包括：放置导管到光信号传感器中，使导管总是部分阻塞从光信号发射机到光信号接收机的光信号传输。

5.按照权利要求1的方法，其中该方法包括：放置输液器导管到这样的位置，只要输液器导管内的压力不超过预定的阈值，导管就不阻塞从光信号发射机发送到光信号接收机的全部光信号。

6.按照权利要求1的方法，其中该方法包括：放置输液器导管到光信号传感器中，使输液器的膨胀不会完全阻塞光信号发射机与光信号接收机之间的光信号传输。

7.按照权利要求1的方法，其中该方法包括：选取有薄壁部分导管的输液器，并把薄壁部分设置在光信号发射机与光信号接收机之间。

8.按照权利要求1的方法，其中该方法包括：产生代表导管尺寸变化的电压读数。

9.按照权利要求1的方法，其中该方法包括：制成有导管和套管的输液器，套管设置成围绕导管，套管上有一开孔。

10.按照权利要求9的方法，其中该方法还包括：放置套管中的开孔在光信号发射机与光信号接收机之间。

11.按照权利要求1的方法，其中该方法还包括：制作由一段刚性导管和一段柔性导管构成的输液器，刚性导管沿其管壁有一开孔，而柔性导管覆盖刚性导管中的开孔。

12.按照权利要求11的方法，其中该方法还包括：放置刚性导管中的开孔在光信号发射机与光信号接收机之间。

13.按照权利要求1的方法，其中该方法包括：设置导管与对接件啮合，用于推进光信号发射机与光信号接收机之间的导管。

14.按照权利要求13的方法，其中该方法包括：向下推进啮合对接件的部分导管，使它到达光信号发射机与光信号接收机之间的位置。

15.按照权利要求13的方法，其中该方法包括：保持输液器导管在平面上，并放置对接件以迫使部分输液器离开所述平面。

16.按照权利要求13的方法，其中对接件放置成限制导管沿一个方向的膨胀，从而使该导管沿另一个方向的膨胀增大。

17.按照权利要求13的方法，其中对接件有啮合导管的端部，且其中该端部的半径小于导管的半径。

18.按照权利要求17的方法，其中对接件有半径，且其中该方法包括：选取有端部的对接件，该端部的半径是导管直径的1/8，它平行于导管的直径。

19.按照权利要求13的方法，其中对接件的横截面为正方形。

20.按照权利要求13的方法，其中对接件的横截面为半椭圆形。

21.按照权利要求13的方法，其中对接件的横截面为三角形。

22.按照权利要求1的方法，其中该方法包括：输液器导管放置成围绕输注泵转子，从而使该导管分成上游部分和下游部分。

23.按照权利要求22的方法，其中该方法还包括：利用光信号传感器，用于监测导管上游部分中导管直径的收缩范围。

24.按照权利要求22的方法，其中该方法还包括：利用光信号传感器，用于监测导管下游部分中导管直径的膨胀范围。

25.按照权利要求22的方法，其中该方法包括：放置一个光信号传感器在导管上游部分邻近，和放置另一个光信号传感器在导管下游部分邻近。

26.一种沿输液器设置的转接器，该转接器包括：

第一连接器，用于连接输液器的上游部分到配置成啮合泵转子的导管；

第二连接器，用于连接输液器的下游部分到配置成啮合泵转子的导管，第二连接器与第一连接器相连；

与第一连接器和第二连接器相邻设置的对接件，对接件配置成偏转部分导管到非线性位置；和

光信号传感器，包含光发射器和光检测器，其中导管设置在光发射器和光检测器之间，并且其中光信号传感器被配置成检测导管直径的变化。

27.按照权利要求26的转接器，其中第一连接器配置成容纳环境压力下的已知直径导管，且其中对接件有第一部分，其端部配置成啮合导管，第一部分端部的横截面直径为导管直径的1/8，因此，当导管连接到第一连接器时，该端部向内压入导管。

28.一种用于肠内输注泵的输液器，包括：按照权利要求26的转接器，还包括：连接到第一转接器的上游导管，连接到下游转接器的下游导管，以及有两个端部的导管，其中一个端部连接到第一连接器，而另一个端部连接到第二转接器。

29.一种给病人输液的设备，该设备包括：

有转子的输注泵，用于输送溶液通过导管；

有导管的输液器，该导管被输注泵转子啮合；

沿导管设置的至少一个光信号传感器，光信号传感器有光信号发射机和光信号接收机，光信号接收机设置在与光信号发射机相对的导管侧，且光信号传感器配置成检测导管直径的变化。

30.按照权利要求29的设备，其中该至少一个光信号传感器包括：沿转子上游导管设置的第一光信号传感器，和沿转子下游导管设置的第二光信号传感器。

31.按照权利要求29的设备，还包括：对接件，设置成啮合和偏转导管离开平面流程。

32.按照权利要求31的设备，其中输液器有上游导管和下游导管，下游导管通过转接器连接到该导管，且其中对接件设置在转接器上。

33.按照权利要求31的设备，其中输注泵有盖子，且其中对接件设置在盖子上，闭合盖子可以使对接件啮合导管。

34.按照权利要求29的设备，还包括：有开孔的套管，套管设置成围绕导管。

35.按照权利要求34的设备，其中：套管中的开孔设置在光信号发射机与光信号接收机之间。

36.按照权利要求29的设备，其中导管有薄壁部分，且其中薄壁部分设置在光信号发射机与光信号接收机之间。

37.按照权利要求29的设备，其中导管有沿其侧壁有开孔的刚性部分，和覆盖所述开孔的弹性部分。

38.按照权利要求37的设备，其中刚性部分中的开孔设置在光信号发射机与光信号接收机之间。

39.一种用于检测给病人输液的输液器中压力的设备，包括：

有光信号发射机和光信号接收机的光信号传感器；和

放置在所述信号传感器邻近的弹性导管，放置成传输光信号的所述光信号发射机至少部分覆盖所述导管的表面，光信号被所述光信号接收机接收。

40.一种用于监测给病人输液的输液器中压力的设备，包括：

外壳；

放置在所述外壳内的长柔性导管；

放置在所述外壳内的对接件，外壳啮合所述长柔性导管的表面，用于防止所述长柔性导管沿所述对接件方向的膨胀；和

放置在所述长柔性导管邻近并与所述对接件相对的光信号传感器，用于测量所述长柔性导管的膨胀和收缩。

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