光學(xué)血液監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的有罩傳感器夾組件和血液腔室的制作方法
【專利摘要】一種光學(xué)血液監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，阻擋不希望的光到達(dá)固定在血液腔室上的傳感器夾組件中的傳感器，血液腔室連接在體外血液處理系統(tǒng)中。血液腔室有連通體外血流的內(nèi)部流動(dòng)空腔和觀察窗口，使得傳感器夾組件能在血液流過血液腔室時(shí)通過光照射血液以監(jiān)測(cè)血液的特性。傳感器夾組件包括有LED發(fā)射器和光電探測(cè)器的相對(duì)的頭部。在一個(gè)實(shí)施例中，在頭部中的透鏡由從透鏡伸出的罩包圍，當(dāng)傳感器夾組件固定在血液腔室上時(shí)，罩阻擋不希望的光到達(dá)光電探測(cè)器。也可選擇或者作為罩的補(bǔ)充，血液腔室包括不透明部分或者著色部分，以便衰減特殊波長(zhǎng)的光，從而進(jìn)一步提高血液腔室和傳感器夾組件阻擋不希望的光到達(dá)光電探測(cè)器的總體能力。
【專利說明】光學(xué)血液監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的有罩傳感器夾組件和血液腔室
[0001]相關(guān)申請(qǐng)
[0002]本申請(qǐng)要求美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)N0.61/553078的優(yōu)先權(quán)，該美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)N0.61/553078的申請(qǐng)日為2011年10月28日。本申請(qǐng)還要求美國(guó)專利申請(qǐng)N0.13/034788的優(yōu)先權(quán)，該美國(guó)專利申請(qǐng)N0.13/034788的申請(qǐng)日為2011年2月25日。這些專利申請(qǐng)的內(nèi)容整個(gè)被本文參引。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003]本發(fā)明通常涉及光學(xué)血液監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，該光學(xué)血液監(jiān)測(cè)系統(tǒng)用于監(jiān)測(cè)體外病人血流以及獲取血細(xì)胞比容、氧飽和水平和/或其它血液成分的實(shí)時(shí)測(cè)量值。更特別是，本發(fā)明涉及提高這種系統(tǒng)的抗擾性。
【背景技術(shù)】
[0004]患有腎衰竭或部分腎衰竭的病人通常經(jīng)受血液透析處理，以便從他們的血液中除去毒素和多余流體。為此，通過吸入針頭或?qū)Ч芏鴱牟∪梭w內(nèi)獲取血液，該吸入針頭或?qū)Ч軓奈挥趯ｉT接收的進(jìn)入位置中的動(dòng)脈或靜脈吸取血液，例如通過外科手術(shù)而置于臂、大腿、鎖骨下部分等中的分流器。針頭或?qū)Ч芘c體外管路連接，該體外管路供給蠕動(dòng)泵，然后供給透析器，該透析器清潔血液和除去多余流體。清潔的血液再通過另外的體外管路和另外的針頭或?qū)Ч芊祷夭∪?。有時(shí)，肝素滴流器布置在血液透析環(huán)路中，以便防止血液凝結(jié)。
[0005]當(dāng)抽吸的血液經(jīng)過透析器時(shí)，它在透析器內(nèi)的禾桿狀管中運(yùn)行，該禾桿狀管用作用于未清潔血液的半滲透通道。新鮮的透析液溶液在透析器的下游端處進(jìn)入透析器。透析液包圍禾桿狀管，并沿與流過管的血液相反的方向流過透析器。新鮮的透析液通過擴(kuò)散來收集經(jīng)過禾桿狀管的毒素，并通過超濾來收集血液中的多余流體。包含除去的毒素和多余流體的透析液作為廢物來 處置。紅血球保留在禾桿狀管中，且它們的容積量不受該處理的影響。
[0006]在血液透析處理或包括體外血流的其它處理過程中通常使用血液監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。一個(gè)實(shí)例是由 Waltham, MA 的 Fresenius USA Manufacturing, Inc.出售的 CR IT-LINE?,監(jiān)
測(cè)系統(tǒng)。血液監(jiān)測(cè)系統(tǒng)使用光學(xué)技術(shù)來非侵入地實(shí)時(shí)測(cè)量流過血液透析系統(tǒng)的血液的血細(xì)胞比容和氧飽和水平。血液監(jiān)測(cè)系統(tǒng)測(cè)量在無菌血液腔室處的血液，該無菌血液腔室串聯(lián)地附接在體外管路上，通常在透析器的動(dòng)脈側(cè)。
[0007]通常，血液腔室以及管組和透析器將對(duì)于各個(gè)病人進(jìn)行更換。血液腔室將用于單次使用。血液腔室確定了內(nèi)部血流空腔，該內(nèi)部血流空腔包括基本扁平的觀察區(qū)域和兩個(gè)相對(duì)的觀察透鏡。用于光學(xué)血液監(jiān)測(cè)的LED發(fā)射器和光電探測(cè)器夾持就位至血液腔室上并在透鏡上面。多個(gè)波長(zhǎng)的光可以引導(dǎo)通過血液腔室和流過該腔室的病人血液，同時(shí)光電探測(cè)器檢測(cè)產(chǎn)生的各波長(zhǎng)的強(qiáng)度。
[0008]用于測(cè)量血細(xì)胞比容的優(yōu)選波長(zhǎng)為:大約810nm，該810nm是用于紅血球的基本等消光(isobestic)；以及大約1300nm,該1300nm是用于水的基本等消光。在CRIT-UNE⑩.控制器中使用的比率度量技術(shù)(基本如美國(guó)專利N0.5372136中所述，該美國(guó)專利 N0.5372136 的標(biāo)題為 “System and Method for Non-1nvasive HematocritMonitoring”，
【公開日】為1999年12月13日，該文獻(xiàn)被本申請(qǐng)參引)使用這種光強(qiáng)度信息來實(shí)時(shí)計(jì)算病人的血細(xì)胞比容值。如本領(lǐng)域廣泛使用，血細(xì)胞比容值是由在(I)給定總血液試樣中的紅細(xì)胞的容積和(2)血液試樣的總?cè)莘e之間的比率來確定的百分?jǐn)?shù)。
[0009]在臨床設(shè)置中，由測(cè)量的血細(xì)胞比容的變化能夠?qū)崟r(shí)確定在血液透析過程中產(chǎn)生的、在血液容積中的實(shí)際百分?jǐn)?shù)變化。因此，光學(xué)血液監(jiān)測(cè)器不僅能夠在血液透析處理過程中非侵入地監(jiān)測(cè)病人的血細(xì)胞比容水平，還能夠監(jiān)測(cè)病人的實(shí)時(shí)血液容積變化。監(jiān)測(cè)血液容積實(shí)時(shí)變化的能力有助于方便、安全和有效地進(jìn)行血液透析。
[0010]為了實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)血液，發(fā)光二極管(LED)和用于它們的光電探測(cè)器安裝在傳感器夾組件的兩個(gè)相對(duì)頭部上，該傳感器夾組件裝配在血液腔室上面。為了系統(tǒng)的精確性，重要的是每次當(dāng)傳感器夾組件在血液腔室上面夾持就位時(shí)LED和光電探測(cè)器都位于預(yù)定位置和方位。該預(yù)定位置和方位保證從LED運(yùn)行至光電探測(cè)器的光通過血液腔室的透鏡來運(yùn)行。
[0011]光學(xué)監(jiān)測(cè)器對(duì)于血液腔室的特定尺寸以及傳感器夾組件相對(duì)血液腔室的特定位置和方位進(jìn)行標(biāo)定。因此，傳感器夾的頭部設(shè)計(jì)成與血液腔室匹配，以使得LED和光電探測(cè)器處于已知位置和方位。在CRIT-LINE?監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中，傳感器夾的頭部和血液腔室有互補(bǔ)的D形結(jié)構(gòu)。
[0012]在某些情況下，不希望的光可能與直接從LED運(yùn)行的光混合，通過腔室中的血液進(jìn)入光電探測(cè)器，從而在測(cè)量血細(xì)胞比容和/或氧飽和水平時(shí)引起誤差。信號(hào)處理技術(shù)在大部分情況下校正了大部分屬于周圍光的問題。另外，血液腔室可以包括環(huán)繞透鏡區(qū)域的“壕溝”，這使得血液能夠環(huán)繞透鏡區(qū)域流動(dòng)以及流過它。這種壕溝充滿血液，且在大部分情況下有效阻擋不希望的光到達(dá)在傳感器夾組件上的光電探測(cè)器。壕溝的效果取決于很多因素，包括病人的血液情況和不希望的光的波長(zhǎng)譜。例如，當(dāng)病人有較低的血細(xì)胞比容時(shí)，壕溝有效阻擋不希望的光的能力將被削弱，從而使得更大量的噪音能夠進(jìn)入由光電探測(cè)器測(cè)量的信號(hào)內(nèi)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0013]本發(fā)明的主要目的是方便精確測(cè)量血細(xì)胞比容和氧飽和水平(在它們的值的預(yù)期全部動(dòng)態(tài)范圍內(nèi))，特別是當(dāng)測(cè)量的血液的特征為低血細(xì)胞比容水平時(shí)保持高精度的值。
[0014]在本發(fā)明的一個(gè)方面，血液腔室的本體至少局部由對(duì)于與血液腔室相關(guān)聯(lián)的光束的波長(zhǎng)范圍為不透明的材料來制造，以便計(jì)算流過血液腔室的血液的氧飽和水平，從而減少不希望的光(噪音)和有效防止它與測(cè)量光束混合。減少不希望的光(例如通過腔室本體輸送(ducting)的光)增加了氧飽和水平的精確測(cè)量范圍，特別是提高了在較低氧飽和水平下的測(cè)量精度，當(dāng)病人有低血細(xì)胞比容值時(shí)通常有較低氧飽和水平。
[0015]為了進(jìn)一步防止噪音注入測(cè)量光束，本發(fā)明的另一方面罩住光電發(fā)射器和光電探測(cè)器(該光電發(fā)射器和光電探測(cè)器產(chǎn)生和檢測(cè)光束)，以便防止周圍光與測(cè)量光束較強(qiáng)混合。罩是血液腔室和/或傳感器夾組件(該傳感器夾組件產(chǎn)生和檢測(cè)光束)的整體部分。在示例實(shí)施例中，罩是傳感器夾組件的一部分，各罩的自由端由血液腔室中的環(huán)形接收部接收。但是也可選擇，罩可以是血液腔室的一部分，接收部是夾的一部分。不管怎樣，各罩都包圍和在血液腔室的窗口和光電發(fā)射器或光電探測(cè)器的透鏡之間延伸。通過使得各罩延伸超過在傳感器夾組件的頭部中的透鏡，罩使得源自周圍光和光電發(fā)射器的間接光的光學(xué)噪音與由窗口外的腔室區(qū)域輸送的、光電發(fā)射器的光有效隔離。
[0016]本發(fā)明的另一方面使得罩能夠用于將傳感器夾組件固定在血液腔室上，從而提供在腔室和夾之間的、光學(xué)加強(qiáng)和機(jī)械可靠的界面。為了將夾和血液腔室固定，示例實(shí)施例包括在夾中的彈簧，因此血液腔室夾緊在夾的兩個(gè)頭部之間。當(dāng)與罩匹配時(shí)，在血液腔室中的環(huán)形接收部使得光電發(fā)射器和光電探測(cè)器與血液腔室的窗口對(duì)齊。為了防止在它們之間相對(duì)旋轉(zhuǎn)，在夾和腔室之間的界面包括機(jī)械止動(dòng)器。在示例實(shí)施例中，血液腔室包括一個(gè)或多個(gè)防旋轉(zhuǎn)凸片，該防旋轉(zhuǎn)凸片由在殼體中的互補(bǔ)防旋轉(zhuǎn)狹槽來接收，以便防止相對(duì)旋轉(zhuǎn)。防旋轉(zhuǎn)凸片和匹配的互補(bǔ)狹槽可以采取任意合適的幾何形狀。而且，其它類型的緊固件或旋轉(zhuǎn)止動(dòng)器可以同樣很好地工作，也可以考慮。例如，血液腔室或夾中的任意一個(gè)可以包括對(duì)齊柱，該對(duì)齊柱引導(dǎo)血液腔室和夾進(jìn)行合適接合，以便使得LED和光電探測(cè)器都與透鏡對(duì)齊，并防止旋轉(zhuǎn)。
[0017]本領(lǐng)域技術(shù)人員通過參閱附圖和下面對(duì)附圖的說明可以清楚本發(fā)明的其它優(yōu)點(diǎn)和特征。 【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1是進(jìn)行血液透析處理的病人的透視圖，其中非侵入的光學(xué)血液監(jiān)測(cè)器在血液經(jīng)過血液透析系統(tǒng)中的體外管路時(shí)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)病人的血液,該血液透析系統(tǒng)使用普通的血液腔室和傳感器夾組件。
[0019]圖2A是圖1的傳感器夾組件和血液腔室的透視圖。
[0020]圖2B是圖2A的透視圖，其中血液腔室已經(jīng)從夾組件上拆卸，以便更好地觀察血液腔室。
[0021]圖3A是圖1和2A中所示的血液腔室的單獨(dú)視圖。
[0022]圖3B是圖1和2A中所示的傳感器夾組件的單獨(dú)視圖。
[0023]圖4A是血液腔室和傳感器夾組件沿圖2A中的線4_4的縱剖圖。
[0024]圖4B是圖4A中的血液腔室和傳感器夾組件的剖視圖，其中夾組件與血液腔室分開。
[0025]圖5A是表示檢測(cè)通過血液腔室的多種波長(zhǎng)的光和紅外線的示意圖，以便監(jiān)測(cè)經(jīng)過血液腔室的血液的血細(xì)胞比容和氧飽和水平。
[0026]圖5B是類似于圖5A的示意圖，進(jìn)一步表示了周圍或輸送光的影響，該周圍或輸送光并不經(jīng)過穿過血流腔室中的血液的直接通路。
[0027]圖6是用于光學(xué)血液監(jiān)測(cè)器的控制器的正視圖，表示了這樣的數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)包括實(shí)時(shí)血細(xì)胞比容(HCT )、血液容積變化(BV Λ )、血色素(血紅蛋白HBG)和氧飽和(SAT )水平以及進(jìn)入血液透析處理的時(shí)間量和在血液透析處理過程中的血液容積變化的曲線圖。
[0028]圖7是根據(jù)第一實(shí)施例構(gòu)成的血液腔室的透視圖。
[0029]圖8是類似于圖7的視圖，表示了與腔室本體分開的窗口本體。
[0030]圖9是圖7和8中所示的血液腔室的后側(cè)的透視圖。
[0031]圖10是沿圖7中的線10-10的縱剖圖。[0032]圖11是沿圖10中的線11-11的剖視圖。
[0033]圖12是類似于圖8的視圖，表示第二實(shí)施例。
[0034]圖13是第二實(shí)施例的縱剖圖。
[0035]圖14是沿圖13中的線14-14的剖視圖。
[0036]圖15是根據(jù)第三實(shí)施例構(gòu)成的血液腔室的一側(cè)的透視圖。
[0037]圖16是圖15中所示的血液腔室的另一側(cè)的透視圖。
[0038]圖17是圖15中所示的血液腔室的正視圖。
[0039]圖18是沿圖15中的線18-18的縱剖圖。
[0040]圖19是用于與血液腔室的第三實(shí)施例匹配的傳感器夾組件的可選實(shí)施例的透視圖。
[0041]圖20A是圖19的傳感器夾組件的透視圖，該傳感器夾組件固定在圖15-18的血液
腔室上。
[0042]圖20B是圖20A中的傳感器夾組件和血液腔室的透視圖，其中，傳感器夾組件與血液腔室分開，以便能夠更好地觀察當(dāng)組件和腔室固定在一起時(shí)組件和腔室接合的表面。
[0043]圖21A是固定在血液腔室上的傳感器夾組件沿圖20A中的線21_21的縱剖圖。
[0044]圖21B是圖21A 的縱剖圖，其中傳感器夾組件與血液腔室分開。
[0045]圖22表示了用于將血液腔室固定在傳感器夾組件上的可選結(jié)構(gòu)。
[0046]圖23是圖22中的血液腔室的透視圖，表示了腔室的一個(gè)面，該面與傳感器夾組件的臂匹配。
[0047]圖24是圖22中的血液腔室的透視圖，表示了腔室的另一面，該另一面與傳感器夾組件的另一臂匹配。
[0048]圖25A表示了血液腔室的還一可選實(shí)施例的透視圖。
[0049]圖25B是圖25A的血液腔室的俯視圖。
[0050]圖25C是圖25A的血液腔室的側(cè)視圖。
[0051 ]圖2?是圖25A的血液腔室的縱剖圖。
[0052]圖25E是圖25A的血液腔室的分解透視圖。
[0053]圖26A是圖25A-E的血液腔室的主體部分的透視圖。
[0054]圖26B是圖26A的血液腔室的主體部分的俯視圖。
[0055]圖27A是圖25A-E的血液腔室的兩個(gè)相對(duì)透鏡中的一個(gè)的透視圖。
[0056]圖27B是圖27A的透鏡的仰視圖。
[0057]圖28A是圖25A-E的血液腔室的連接器的側(cè)視圖。
[0058]圖28B是圖28A的連接器的俯視圖。
[0059]圖29A是圖25A-E的傳感器夾組件和血液腔室的分解透視圖。
[0060]圖29B是圖29A的傳感器夾組件的一個(gè)臂的罩匹配表面的正視圖。
[0061]圖29C是附接在圖25A-E的血液腔室上的傳感器夾組件的透視圖。
[0062]圖29D是圖25A-E的血液腔室在附接于圖29A的傳感器夾組件上時(shí)的縱剖圖。
[0063]圖29E是圖25A-E的血液腔室在附接于圖29A的傳感器夾組件上時(shí)的橫剖圖。
具體實(shí)施 方式[0064]圖1表示了通過普通血液透析系統(tǒng)12來進(jìn)行血液透析處理的病人10，還表示了非侵入的光學(xué)血液監(jiān)測(cè)器14。典型的血液透析臨床設(shè)備將有用于治療病人的多個(gè)血液透析系統(tǒng)12。
[0065]輸入針頭或?qū)Ч?6插入病人10的進(jìn)入部位中，例如臂中的分流器，并與體外管路18連接，該體外管路18通向蠕動(dòng)泵20，然后通向透析器或血液過濾器22。透析器22從病人的血液中除去毒素和多余流體。透析后的血液從透析器22通過體外管路24和返回針頭或?qū)Ч?6而返回給病人。在美國(guó)，體外血流通常接收肝素滴流，以便防止凝結(jié)，盡管這在圖1中未示出。多余流體和毒素通過清潔透析液來除去，該清潔透析液通過管28而供給透析器22，并通過管30而除去以便處理。在美國(guó)，典型的血液透析處理將花費(fèi)大約3至5個(gè)小時(shí)。在如圖1所述的典型血液透析處理中，進(jìn)入部位從病人抽取動(dòng)脈血。當(dāng)不能實(shí)現(xiàn)動(dòng)脈進(jìn)入時(shí)，可以使用靜脈導(dǎo)管來進(jìn)入病人的血液。如前所述，其它透析用途(例如在重癥護(hù)理單元中有時(shí)使用的低流量連續(xù)腎置換治療(CRRT)和在心臟外科手術(shù)過程中的高流量灌注測(cè)量)也測(cè)量來自病人的血液。當(dāng)前技術(shù)表明，在靜脈血中的氧飽和水平與病人的心臟輸出相關(guān)。在圖1中表示的典型血液監(jiān)測(cè)器14也能夠用于這些其它用途。
[0066]光學(xué)血液監(jiān)測(cè)器14包括血液腔室32、傳感器夾組件34和控制器35。血液腔室32通常布置成與透析器22上游的體外管路18串聯(lián)。來自蠕動(dòng)泵20的血液流過管路18進(jìn)入血液腔室32中。優(yōu)選的傳感器組件34包括LED光電發(fā)射器，該LED光電發(fā)射器發(fā)射大致81Onm (該810nm是用于紅血球的等消光)、大致1300nm (該1300nm是用于水的等消光)和大致660nm (該660nm對(duì)于氧化血色素很靈敏)的光。血液腔室32包括窗口，這樣,傳感器發(fā)射器和檢測(cè)器能夠觀察流過血液腔室32的血液，并使用已知的比率度量技術(shù)來確定病人的實(shí)時(shí)血細(xì)胞比容值和氧飽和值。
`[0067]下面參考圖2A-4B，普通血液腔室32的本體由醫(yī)學(xué)級(jí)別的透明聚碳酸酯模制而成。它包括一個(gè)升高的、臺(tái)階形凸緣33，該臺(tái)階形凸緣具有雙D結(jié)構(gòu)。它還包括兩個(gè)觀察窗口 36和38 (參見圖4A)。在下面所述的示例實(shí)施例中，血液腔室的進(jìn)口 40和出口 42設(shè)計(jì)成與標(biāo)準(zhǔn)的醫(yī)藥行業(yè)連接裝置(通常稱為路厄鎖連接器)相容?？蛇x擇地，進(jìn)口 40和出口42中的一個(gè)或兩個(gè)可以構(gòu)造成包括接收管30的外周的開口。
[0068]在圖2A-4B中所示的血液腔室32中，進(jìn)口 40與血液腔室32模制成一體，而出口42包括粘接在血液腔室32的本體上的合適現(xiàn)成連接適配器。適配器優(yōu)選是非乳膠和非鄰苯二甲酸酯(phtalate)材料,例如AM287T三辛基偏苯三酸(tr1-octyl-trimelIithate)。粘接適配器以便提供出口 42將使用50%的甲基乙基甲酮和50%的環(huán)己酮的混合溶劑(類似雞尾酒cocktail)來實(shí)現(xiàn)。將適配器粘接在血液腔室的本體上必須仔細(xì)進(jìn)行，以避免溶劑進(jìn)入血液腔室的空腔內(nèi)。血液腔室的內(nèi)部空腔暴露于溶劑中將使得腔室本體裂開。
[0069]傳感器組件34分別包括發(fā)射器和檢測(cè)器子組件44和46。參考圖3B和4A，各發(fā)射器和檢測(cè)器子組件44和46分別有頭部部分47和45。參考圖4A的剖視圖，頭部45、47的各側(cè)提供有開口，模制的散射透鏡50、54安裝在該開口中。傳感器組件34是彈簧負(fù)載的夾組件，用于可拆卸地安裝在血液腔室32上，如圖2A中所示。
[0070]各頭部47和45有雙D結(jié)構(gòu)，該雙D結(jié)構(gòu)與血液腔室32的雙D結(jié)構(gòu)互補(bǔ)，最好如圖3A中所示。當(dāng)傳感器夾34固定在血液腔室32上時(shí)，互鎖的雙D結(jié)構(gòu)在橫向上和在旋轉(zhuǎn)上都將傳感器夾34固定在預(yù)定位置，如圖2A中所示。將傳感器夾34固定在預(yù)定位置明顯降低了系統(tǒng)噪音(否則將由在血液腔室上自由旋轉(zhuǎn)的傳感器引起系統(tǒng)噪音)。由后面示例說明的多個(gè)實(shí)施例可知，可以考慮多種機(jī)械結(jié)構(gòu)用于將傳感器夾組件34固定在血液腔室上，以便相對(duì)于血液腔室的觀察窗口正確定位光電發(fā)射器和光電探測(cè)器。
[0071]血液腔室32的一側(cè)模制成有雙D結(jié)構(gòu)，當(dāng)組件和血液腔室固定在一起時(shí)，該雙D結(jié)構(gòu)與傳感器組件34的頭部45的雙D結(jié)構(gòu)互補(bǔ)且由它接收，以便相對(duì)于血液腔室32將組件固定在預(yù)定位置。如前所述，血液腔室32為單次使用的透明聚碳酸酯部件。在病人治療之間，血液腔室32與體外管路18、24和血液過濾器22 —起更換。
[0072]最好如圖4A和4B中所示，包含LED (該LED發(fā)射大致660nm、810nm和1300nm的光)的發(fā)射器電路板48安裝在用于傳感器子組件46的殼體內(nèi)。在LED電路板48上的光電發(fā)射器通過安裝在頭部45內(nèi)的模制透鏡50來發(fā)射可見光和紅外線光。它們引導(dǎo)可見光和紅外線光通過用于血液腔室32的觀察窗口 36。控制器35 (圖1)控制相應(yīng)LED發(fā)射器和檢測(cè)器的操作，以便多路控制獨(dú)立波長(zhǎng)測(cè)量，以使得發(fā)射器和相應(yīng)檢測(cè)器的測(cè)量保持相關(guān)。
[0073]另一電路板52包含光電探測(cè)器，至少一個(gè)光電探測(cè)器由硅制造，以便在大致810nm和660nm檢測(cè)光強(qiáng)度,且至少一個(gè)光電探測(cè)器由InGaAs制造，以便在1300nm檢測(cè)光強(qiáng)度。檢測(cè)器電路板52安裝在用于檢測(cè)器子組件44的殼體內(nèi)。模制透鏡54安裝在子組件44的頭部47中?？刂破?5包括數(shù)據(jù)獲取硬件和軟件，該數(shù)據(jù)獲取硬件和軟件接收與由InGaAs和Si檢測(cè)器二極管檢測(cè)的強(qiáng)度成正比的信號(hào)。
[0074]在血液腔室32中的觀察窗口 38方便在相應(yīng)波長(zhǎng)的可見光和紅外線光傳播至在檢測(cè)器子組件44的電路板52上的檢測(cè)器。應(yīng)當(dāng)知道，觀察窗口 38模制在單獨(dú)的插入件58(稱為透鏡本體58)內(nèi)，該插入件58通過聲波焊接在血液腔室32的本體上。血液從進(jìn)口 40通過通道60流向中心觀察區(qū)域62 (這里也稱為內(nèi)部血流空腔62)。內(nèi)部血流空腔提供了用于流過血液腔室32的 血液的、基本扁平和薄的(例如小于0.1英寸)觀察區(qū)域。在三個(gè)選定波長(zhǎng)(即大約810nm、1300nm和660nm)的多路可見光或紅外線光通過血液(該血液流過由內(nèi)部血流空腔62提供的扁平觀察區(qū)域以及流過腔室32中的觀察窗口 36、38)來傳播。壕溝64包圍扁平觀察區(qū)域62。壕溝64比扁平的觀察區(qū)域62稍微更深。壕溝幫助將非層流流體均勻和穩(wěn)定地分配通過觀察區(qū)域，并提供更大容積血液的區(qū)域，該壕溝在大部分工作條件下有選擇地隔離，防止檢測(cè)器檢測(cè)周圍光或輸送光(該周圍光或輸送光并不經(jīng)過穿過在血流腔室中的血液的直接通路)。一個(gè)或多個(gè)湍流柱66恰好布置在觀察區(qū)域62的上游，以便在橫過觀察區(qū)域62的流動(dòng)中產(chǎn)生穩(wěn)定的渦流。
[0075]圖5A是血液腔室32的示意圖，其中病人的血液82流過該腔室32。如上所述，血液82通過進(jìn)口 40而進(jìn)入血液腔室，然后流入包圍扁平觀察區(qū)域62的壕溝64中。橫過觀察區(qū)域62的距離由標(biāo)記為db的箭頭給出，它表示流過扁平觀察區(qū)域62的血液的厚度。在血液離開扁平觀察區(qū)域62之后，它流入位于觀察區(qū)域62的另一側(cè)的壕溝64內(nèi)，并通過出口 42而流出腔室。圖5A表示了三個(gè)LED發(fā)射器84、86和88。LED84發(fā)射大致1300nm的紅外線光，LED86發(fā)射大致8IOnm的紅外線光，而LED88發(fā)射大致660nm的紅色光。如上所述，各LED84、86、88發(fā)射固定平均強(qiáng)度的光。LED脈沖一段時(shí)間，以使得任意給定的LED在其它LED沒有打開時(shí)打開(即基于時(shí)間的多路控制)，盡管其它的多路控制方法也可以。如圖5A中所示，來自各LED發(fā)射器84、86和88的光首先通過在血液腔室32中的透明聚碳酸酯傳播窗口 90來傳播，然后通過流過扁平觀察區(qū)域62的血液，最終通過在血液腔室32的另一側(cè)上的透明聚碳酸酯接收窗口 92來傳播。銦鎵砷化物檢測(cè)器93檢測(cè)1300nm光波的強(qiáng)度，該1300nm光波通過血液腔室32的壁和流過扁平觀察區(qū)域92的血液來傳播。硅檢測(cè)器95檢測(cè)通過血液腔室32的壁和流過扁平觀察區(qū)域62的血液來傳播的、810nm和660nm的光的強(qiáng)度。
[0076]用于確定血細(xì)胞比容(HCT)值的數(shù)學(xué)比率度量模型能夠由以下公式來表示:
【權(quán)利要求】
1.一種用于監(jiān)測(cè)體外血流的系統(tǒng)的血液腔室，該血液腔室包括: 進(jìn)口、出口和本體，該本體有內(nèi)部血流空腔； 在本體的相對(duì)側(cè)上的第一和第二窗口，用于觀察流過內(nèi)部血流空腔的體外血流；以及 第一和第二罩匹配表面，該第一和第二罩匹配表面基本包圍第一和第二窗口的周邊，用于與監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的傳感器夾組件的、超過透鏡延伸的罩接合，且與罩配合以便:(1)當(dāng)血液腔室固定在傳感器夾組件上時(shí)屏蔽在內(nèi)部血流空腔中的體外血流防止由不希望的光照射；以及(2)使得傳感器夾組件中的光電發(fā)射器和光電探測(cè)器與第一和第二窗口對(duì)齊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的血液腔室，還包括:緊固件表面，用于與傳感器夾組件的互補(bǔ)表面匹配，以便將血液腔室和傳感器夾組件固定在預(yù)定位置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的血液腔室,其中:本體由這樣的材料來制造,該材料使在由光電發(fā)射器產(chǎn)生的光的至少一些波長(zhǎng)區(qū)域中的光減弱。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的血液腔室，其中:各第一和第二罩匹配表面為環(huán)形形狀。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的血液腔室，其中:血液腔室的緊固件表面包括至少一個(gè)防旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，用于防止接合在第一和第二罩匹配表面中的罩旋轉(zhuǎn)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的血液腔室，其中:該至少一個(gè)防旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)是凸片，該凸片用于與在一個(gè)罩上的互補(bǔ)狹槽接合。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的血液腔室，其中:各第一和第二罩匹配表面包括環(huán)形壁，該環(huán)形壁使得傳感器夾組件的光電發(fā)射器和光電探測(cè)器與第一和第二窗口對(duì)齊。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的血液腔室，其中:緊固件表面包括旋轉(zhuǎn)止動(dòng)器，用于使得對(duì)齊的光電發(fā)射器和光電探測(cè)器固定在相對(duì)于窗口的相對(duì)旋轉(zhuǎn)位置。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的血液腔室，其中:預(yù)定位置是當(dāng)光電發(fā)射器和光電探測(cè)器基本對(duì)齊和處于相對(duì)旋轉(zhuǎn)位置。
10.根據(jù)權(quán)利要求3所述的血液腔室，其中:本體的窗口包括透明聚碳酸酯材料，本體的其余部分包括不透明的聚碳酸酯材料。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的血液腔室，其中:窗口整個(gè)由透明聚碳酸酯材料制造，并在制造處理過程中附接在本體上。
12.一種附接到用于血液的體外處理的系統(tǒng)上的附件，該系統(tǒng)檢測(cè)血液的光學(xué)特性，該附件包括: 血液腔室，該血液腔室有進(jìn)口、出口和本體，其中，進(jìn)口和出口將本體與包含流動(dòng)血液的體外管路串聯(lián)連接； 在本體中的血流空腔，該 血流空腔與進(jìn)口和出口連接，以便提供穿過血液腔室的流動(dòng)通路； 本體的第一和第二相對(duì)側(cè)各自有窗口，用于使得流過血流空腔的血液暴露于來自輻射源的射線； 傳感器夾組件，該傳感器夾組件有相對(duì)的頭部，該頭部固定在血液腔室上，用于檢測(cè)在血流空腔的流動(dòng)通路中的血液的光學(xué)傳播特性； 各相對(duì)頭部有透鏡，用于使得來自輻射源的輻射形成射束，該射束在頭部之間傳播并通過窗口和流動(dòng)通路；以及 罩，該罩包圍各透鏡和窗口，并超過透鏡和窗口中的至少一個(gè)的表面平面延伸，以便阻止不希望的輻射照射在流動(dòng)通路中的血液并與射束混合。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的附件，其中:各罩與傳感器夾組件成一體。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的附件，其中:各罩與血液腔室成一體。
15.根據(jù)權(quán)利要求12所述的附件，其中:血液腔室的本體的至少一些部分著色，以便使由血液監(jiān)測(cè)系統(tǒng)使用的輻射波長(zhǎng)減弱。
16.根據(jù)權(quán)利要求13所述的附件，其中:血液腔室包括環(huán)形井，該環(huán)形井包圍各窗口，用于接收多個(gè)罩中的一個(gè)罩的自由端。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的附件，還包括:緊固件，用于保持在血液腔室和傳感器夾組件之間的固定旋轉(zhuǎn)關(guān)系。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的附件，其中:各環(huán)形井和各窗口有一定深度，包圍該窗口的環(huán)形井中的至少一個(gè)的深度小于窗口的深度。
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的附件，其中:緊固件包括在多個(gè)罩中的至少一個(gè)罩的自由端上的狹槽，用于與血液腔室的防旋轉(zhuǎn)凸片接合。
20.在血液透析系統(tǒng)中，一種用于收集描述至少一種血液成分的信息的方法,該方法包括: 將血液腔室附接成與體外管路串聯(lián)，病人的血液流過該體外管路用于血液透析，其中，血液腔室有相對(duì)窗口，用于照射血液腔室的血流空腔； 將傳感器夾組件附接在血液腔室上，以使得傳感器夾組件的相對(duì)頭部置于血液腔室的相對(duì)窗口上； 在傳感器夾組件的相對(duì)頭部之間產(chǎn)生光束，該光束經(jīng)過相對(duì)窗口且經(jīng)過流過血流空腔的血液； 在光束經(jīng)過血流空腔中的血液之后檢測(cè)光束的特征；以及 通過罩住在傳感器夾組件的相對(duì)頭部和血液腔室的相對(duì)窗口之間的接頭來防止不希望的光與該光束混合。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，還包括:當(dāng)相對(duì)頭部置于相對(duì)窗口上時(shí)使得該相對(duì)頭部與相對(duì)窗口自動(dòng)對(duì)齊。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，還包括:當(dāng)傳感器夾組件的相對(duì)頭部置于血液腔室的相對(duì)窗口上時(shí)防止傳感器夾組件和血液腔室相對(duì)旋轉(zhuǎn)。
23.在血液透析系統(tǒng)中，一種用于收集描述至少一種血液成分的信息的裝置，該裝置包括: 用于使得病人血液的體外流暴露于射線中的暴露器件； 傳感器夾組件，該傳感器夾組件包括用于附接在暴露器件上的附接器件；以及傳感器夾組件的一對(duì)相對(duì)頭部，包括用于以希望的輻射對(duì)病人血液的體外流進(jìn)行輻射的福射器件； 用于在希望的射線經(jīng)過病人血液的體外流之后檢測(cè)該射線的特性的檢測(cè)器件；以及 用于防止不希望的射線與希望的射線混合的防止混合器件。
24.在血液透析系統(tǒng)中，權(quán)利要求23的裝置包括:用于當(dāng)傳感器夾組件和暴露器件進(jìn)行附接時(shí)防止暴露器件和傳感器夾組件相對(duì)旋轉(zhuǎn)的防止旋轉(zhuǎn)器件。
25.在血液透析系統(tǒng)中，權(quán)利要求23的裝置包括:形成暴露器件的一部分的器件，該形成暴露器件的一部分的器件防止不希望的射線與希望的射線混合。
【文檔編號(hào)】A61M37/00GK103796709SQ201280010099
【公開日】2014年5月14日 申請(qǐng)日期:2012年2月24日 優(yōu)先權(quán)日:2011年2月25日
【發(fā)明者】L·L·巴萊特, P·N·勞 申請(qǐng)人:費(fèi)森尤斯醫(yī)療控股股份有限公司