专利名称：具有超声波容量传感器的血液存储器的制作方法
技术领域：
本公开通常涉及灌注系统，更具体地讲，涉及具有液位传感器的血液存储器。
背景技术：
灌注需要促使诸如血液的生理溶液通过人或动物身体血管或身体的一部分。可以采用灌注的情况的示例性举例包括在心肺旁路手术以及其他手术过程中的体外循环。在一 些情况下，灌注在多种治疗处理过程中在提供体外循环上可以是有用的。当特定身体部位仍保持在身体内部或当身体部位诸如为了移植而在体外时，或者如果为了提供到其他身体结构的接入而将身体部位临时移开时，灌注可用于维持诸如特定器官或肢体的身体部位存活能力。在一些情况下，灌注可以被短时间(通常定义为少于大约6个小时)使用。在一些情况下，灌注可以被使用较长时间(大于大约6个小时)。在一些情况下，在体外循环中，血液灌注系统包括一个或多个与病人的血管系统互相连接的泵。心肺旁路(CPB)手术通常需要通过替换心脏和肺的功能而允许心脏的暂时停止的灌注系统。这将创建静止的手术区域并允许对血管狭窄、瓣膜疾病和先天性心脏和大血管缺陷的外科矫治。在用于心肺旁路手术的灌注系统中，建立了包括至少一个泵和供氧装置以取代心脏和肺的功能的体外血液循环。更具体地说，在心肺旁路过程中，贫氧血(也就是静脉血液)被自重排出或从进入心脏或其他体内静脉(例如，股骨)的大静脉中被真空吸出，并且在体外环路中通过静脉管路而被输送。静脉血液被抽吸到把氧气传输到血液的充氧器。通过穿过隔膜输送或者较少时候通过使通过血液的氧气冒泡，氧气可以被引入血液。与此同时，二氧化碳被移出隔膜。此后，富氧血通过动脉管路返回到主动脉、股动脉或其他主要动脉。灌注系统通常包括由医疗人员在旁路过程之前配置的多种流体环路和组件。这可能是耗时的处理并且可能需要相当大量的人工输入与该系统相关的多种组件的信息。

发明内容
示例I是一种灌注系统，所述灌注系统包括心肺机和适合于保存流体的血液存储器。血液存储器具有通过几何构造确定的容量并且可以包括用以将几何构造传送到心肺机的通信设备。超声波血液液位传感器，其被耦合至血液存储器并被配置为确定血液存储器内的流体液位。控制器，其被耦合至心肺机并被配置为接收流体液位并基于流体液位和几何构造来计算包含在血液存储器内的血液容量。心肺机可被配置为基于计算出的血液容量来调整运行参数。在示例2中，示例I的灌注系统中，超声波血液液位传感器包括耦合到血管壁的被间隔开的超声换能器对。在示例3中，示例2中的灌注系统中，超声换能器对包括用于发出在壁中产生弯曲波的单个脉冲的第一超声换能器和用于接收该弯曲波的第二超声换能器。 在示例4中，示例3中的灌注系统中，控制器被配置为基于弯曲波的相位延迟来确定血液存储器内的流体液位。在示例5中，示例I中的灌注系统中，超声波血液液位传感器包括放置在罩体内的压电元件。在示例6中，示例5中的灌注系统中，超声波血液液位传感器被可移除地固定在血液存储器上。在示例7中，示例6中的灌注系统中，超声波血液液位传感器可以黏附地固定在血液存储器上。 在不例8中，不例7中的灌注系统中，超声波进一步包括双面I父带，带粘性的一面固定在罩体上并且相反的带粘性的一面固定在血液存储器上。在示例9中，示例1-8中任一个的灌注系统中，超声波传感器被模制到血液存储器的壁中。在示例10中，示例1-9中任一个的灌注系统中，控制器进一步被配置为根据计算出的血液存储器中的血液容量运行心肺机。在示例11中，示例I的灌注系统中，进一步包括被放置在血液存储器中的聚合管，其中，在靠近聚合管上端放置超声波血液液位传感器。示例12是一种血液存储器系统，所述血液存储器系统包括包含壁并且被配置为保存血液容量的血液存储器。超声波血液液位传感器可固定在血液存储器上并被配置为提供表不血液存储器内的血液液位的电信号。控制器被配置为接收来自超声波血液液位传感器的电信号并输出表不血液存储器内的血液容量的信号。在示例13中，示例12中的血液存储器系统中，超声波传感器在结构上被集成到血液存储器中。在示例14中，示例12中的血液存储器系统中，超声波传感器被集成到血液存储器的封盖部分中。在示例15中，示例12-14中任一个的血液存储器系统中，超声波传感器在结构上独立于血液存储器，进一步地，其中，超声波传感器被配置为与血液存储器可移除地连接。在示例16中，示例12-15中任一个的血液存储器系统进一步包括放置在血液存储器中并耦合至血液存储器顶部表面的导管，进一步地，其中，超声波传感器被固定在存储器上以使得传感器与导管内腔相通。在示例17中，示例12-16中任一个的血液存储器系统中，血液存储器包括软壳存储器。在示例18中，示例12-17中任一个的血液存储器系统中，血液存储器包括硬壳存储器。在示例19中，示例12-18中任一个的血液存储器系统中，超声波传感器被用于与控制器无线通信。在示例20中，示例15中的血液存储器系统中，超声波传感器包括可操作地连接至所述控制器的与RF传感器通信的主动RFID标签。参照血液液位传感器，本文中显示和描述了多种实施例，这些实施例中的许多实施例也参照血液容量传感器被描述。如同以下更详细的描述，在血液存储器的几何形状是已知的情况下，可从传感器提供或者是液位或者是容量的信息，因为存储器内流体的容量可以基于已知存储器的几何形状，根据检测到的或感测到的血液液位很容易地计算出来。尽管公开了多个实施例，但是从接下来的显示和说明本发明示例性实施例的详细说明中，本发明的其他实施例对本领域技术人员来说将变得显而易见。因此，附图和详细说明实际上应当被认为是说明而非限制。


图I是根据本发明实施例的集成灌注系统示意图。
图2是说明能够由图I中的集成灌注系统实现的方法流程图。图3是说明能够由图I中的集成灌注系统实现的方法流程图。图4是可以用于图I的集成灌注系统的心肺机套装的示意图。图5是根据本发明实施例的灌注系统示意图。图6示出了可以用于图5的灌注系统的血液液位传感器。图7示出了可以用于图5的灌注系统的被集成到标记中的血液液位传感器。图8示出了根据本发明实施例的包括血液液位传感器的血液存储器。图9示出了根据本发明实施例的包括血液液位传感器的硬壳血液存储器。图10示出了根据本发明实施例的包括血液液位传感器的软壳血液存储器。图11是说明能够使用图5的灌注系统实现的方法流程图。图12-15示出了根据本发明多种实施例的包括血液液位传感器的血液存储器。图16示出了图15的血液液位传感器。图17是根据本发明示例性实施例的包括超声波传感器和导管的血液存储器的示意图。
具体实施例方式本公开涉及在旁路过程中容易设置、使用和监视的灌注系统。在一些实施例中，该公开涉及用于灌注系统的至少一些一次性组件被编码具有设置和/或运行参数的灌注系统。在一些实施例中，本公开涉及可以被用于监视血液存储器里血液液位或容量的血液传感器。血液传感器可以被使用在集成的灌注系统中，如上所述，其中的一次性组件被配置为与灌注系统通信。在一些实施例中，血液传感器可以用于与一次性组件缺乏通信的灌注系统。根据多种实施例，血液传感器可以被看作是血液液位传感器或者是血液容量传感器，因为基于血液存储器已知的几何构造，血液容量可以很容易地从所感测的血液液位确定。图I是包括心肺机(heart lung machine, HML) 12和一次性元件14的集成灌注系统10的示意图。尽管为了便于说明而仅显示单个一次性元件14，但是在许多实施例中，多个不同的一次性元件14可以与HLM 12结合使用。随后将更详细地描述HLM 12和一次性元件14中的每一个。HLM 12包括多个不同的组件。将理解的是，作为HLM 12的一部分而在本文中示出的特定组件仅仅是一个示例，因为HLM 12可以包括其他组件或不同数量的组件。在所示出的实施例中，HLM 12包括三个泵模块16，但也可以包括少至两个泵模块16或多达六个或七个泵模块16。在一些实施例中，泵模块16可以是滚子泵或蠕动泵。在一些实施例中，一个或更多的泵模块16可以是离心泵。每个泵模块16可以被用来提供流体或气体以输送到心室和/或手术区或从中排出。在示例性而非限制的示例中，一个泵模块16从心脏抽出血液，另一个提供手术抽吸并且第三个提供心脏麻痹液(停跳心脏的高钾溶液)。可以增加额外的泵模块16 (未显示)以提供额外的流体输送。每个泵模块16包括控制单元18。在一些实施例中，每个控制单元18可以被配置为运行和监视其被附接至的或否则被连接到的特定泵模块16的运行。在一些实施例中，每个控制单元18可以包括一个或多个诸如开关、把手、按钮、触摸屏等的输入装置(未示出)，以使得灌注师可以调整特定泵模块16的运行。每个泵模块16可以包括字母数字显示器，控制单元18可用它来显示例如设置值、当前运行参数值、泵模块16正常运行的确认等。HLM 12包括与控制单元18通信并被被配置为操作HLM 12的控制器20。在一些 实施例中，控制器20被配置为监视一个或多个可以被分布在HLM 12上和/或一次性元件14内的传感器，以监视HLM 12的操作。这种传感器的示例(为便于说明而未示出)包括但不限于流量计、压力传感器、温度传感器、血气分析仪等。尽管控制单元18和控制器20作为不同元件被说明时，但是在一些实施例中，可考虑将这些元件结合在单个控制器中。在一些实施例中，可考虑在结合中将控制单元18配置为操作HLM 12，因此不需要控制器20。控制器20与输入装置22和输出装置24通信。输入装置22可以被灌注师用来输入信息，否则，这些信息不被输入到控制部件18。输出装置24可以被HLM12用来向灌注师显示相关信息。在一些实施例中，输入装置22可以是键座、键盘、触摸屏等。在一些实施例中，输出装置24可以是监视器。在一些实施例中，无论是输入装置22和/或输出装置24都可以是诸如个人计算机、膝上型电脑、笔记本电脑或平板电脑的计算机。在一些情况下，输入装置22和输出装置24可以被表现为单个计算机。根据多个实施例，HLM 12还包括RF传感器26。在一些实施例中，RF传感器26可以被配置为从放置在一次性元件14上的主动RFID标签接收信息。在一些实施例中，RF传感器26可以是被用于扫描一次性元件14上的被动RFID标签的手持设备。根据其他实施例，RF传感器26由多种已知的无线通信接收器的任何一种所替换。一次性元件14包括RFID标签28。根据多种实施例，一次性元件14包括被配置为与RF传感器26通信的主动RFID标签或被动RFID标签(或两者)。在其他实施例中，RFID标签28被多种已知的无线通信发射器中的任何一种所替换。根据各种实施例，系统包括于2010年4月20日提交的美国专利申请12/763，561中所公开的一个或多个RFID配置，该专利申请通过引用将其全部合并在此。被动RFID标签缺乏电源，取而代之的由输入射频扫描引起的感应电流来供电。因为没有机载电源，被动RFID标签更小并且更便宜。主动RFID标签包括诸如电池的机载电源。尽管这增加了 RFID标签的尺寸和费用，但是一个优势是，RFID标签能够储存更多的信息并能够传输得更远。无论是主动的还是被动的，RFID标签可以根据需要被选择以多种频率传输。可选项包括低频(约100到500千赫)、高频(约10到15兆赫)、超高频(约860到960兆赫)和微波(约2. 45千兆赫)。如上所述，一次性元件14通常可以被认为代表一个、两个或多个不同的可以与HLM 12结合使用的一次性元件。一次性元件14的说明性而非限制性的示例包括管件组、血液存储器、充氧器、热交换器和动脉过滤器。在一些实施例中，管件组包括多个不同管件(可能是不同长度和尺寸)，用以在HLM 12的组件之间提供流体流动以及在HLM 12和病人之间提供流体流动。在一些实施例中，一次性元件14可以是诸如静脉血液存储器、通气血液存储器、心切开术或抽吸血液存储器的血液存储器。在一些实施例中，一次性元件14可以是将静脉血液存储器、通气血液存储器和/或抽吸存储器中的一个或多个结合在单个结构中的血液存储器。在一些实施例中，前述传感器中的一个或多个可以是包括RFID标签28的一次性组件，以向控制器20提供识别传感器的信息或乃至用以传输所探测到的值。
RFID标签28可以以任何适当的方式被附接到一次性元件14。在一些实施例中，RFID标签28可以黏附地固定到一次性元件14。在一些实施例中，RFID标签28可以被模制到一次性元件14中。在一些实施例中，RFID标签28可以是在尺寸和形状上与信用卡类似的独立的卡，可以与一次性元件14 一起被简单地以这种方式封装使用者能够移除它并且由RF传感器26刷卡。然而RFID标签28是附接的，RFID标签28可以被编程有或者否则被配置为包括多种多样与一次性元件14相关的信息。在一些实施例中，RFID标签28可以包括一次性元件14的数据或识别信息。识别信息的说明性而非限制性的示例包括特定一次性元件14的名称、参考代码、序列号、批号、过期日期等。在一些实施例中，该信息可以被传送给控制器20，例如，也可以被控制器20使用以确认适当的一次性元件14被用于特定设置、病人等。例如，控制器20可以识别儿科管件组正与成人尺寸的血液存储器或其他组件相结合被使用。又例如，控制器20可以识别所期望的部件缺失了。作为每个被附加到一个或多个一次性元件14的RFID标签28所提供信息的结果，有多种其他可能的设备中的不匹配可以被控制器20识别。在一些实施例中，RFID标签28可以包括一次性元件14的描述性或设计信息。描述性或设计信息的示例性而非限制性的示例包括特定材料、组件列表、组件或管件回路的灌注量、管件尺寸、管件长度、最小和最大工作压力、最小和最大工作容积等。在一些实施例中，该信息可以被传送给控制器20并可以被控制器20用来至少部分配置和/或操作HLM12。例如，控制器20可以使用从每个一次性元件14提供的尺寸信息来确定HLM 12的工作血液容量。在一些实施例中，从RFID标签28获得的信息也可以被提供给灌注师。在一些实施例中，输出装置24可以被配置为提供已获得信息的字母数字或图形表达。在一些情况下，RFID标签28可以包括为了指示灌注师特定一次性元件14的最佳设置和/或运行，而可以被输出装置24显示的指示信息。在多种实施例中，输出装置24可以是诸如个人计算机、膝上型电脑、笔记本电脑或平板电脑的计算机。在一些实施例中，RFID标签28可以包括可显示的信息，例如该信息基于正被使用的特定组件或者也许是已更新的使用指示来建议最佳回路设计。在一些实施例中，来自RFID标签28的信息被显示在集成的数据管理系统(DMS)中。在一些实施例中，RFID标签28可以包括一次性元件14的制造商希望提供给用户的信息。这种信息的示例可以包括一次性元件14从之前版本或之前批次更改了的技术特征。另一个示例包括可以通过输出装置24显示的，在控制器20继续特定程序之前要求用户确认收到的信息。在一些情况下，RFID标签28可以从控制器20接收错误消息，并且RFID标签28可以随后被返回给制造商，从而向制造商提供关于一次性元件14以及其他组件的性能反馈。图2是说明使用图I中的灌注系统10可以实现的方法的流程图。通常如同框30所示，具有RFID标签28的一次性元件14可以被附接到HLM 12。在框32，RFID标签28被读取。如上所述，RFID标签28可以是主动RFID标签或被动RFID标签。在一些实施例中，RFID标签28可以在一次性元件14被附接到HLM 12之前被读取。在一些实施例中，RFID标签28可以在附接之后被读取。在框34，至少部分基于在框32从RFID标签28所读取的信息来配置HLM 12。在一些实施例中，控制器20自动配置HLM 12以响应该信息。图3是说明使用图I的灌注系统10可以实现的方法的流程图。通常如同框30所示，具有RFID标签28的一次性元件14可以被附接到HLM 12。在框32，RFID标签28被读 取。RFID标签28可以在一次性元件14被附接在HLM 12上之前或之后被读取。在框34，至少部分基于在框32从RFID标签28所读取的信息来配置HLM 12。在一些实施例中，控制器20自动配置HLM 12以响应该信息。如同在框36所看到的，至少一些从RFID标签28读取的信息可以被显示在输出装置24上。图4是可以用于图I的灌注系统10的心肺机套装38的示意图。在一些实施例中，心肺机套装38可以包括将被一起用于特定病人并可以为特定病人定制的所有一次性元件14。在一些实施例中，心肺机套装38可以包括罩体40，一旦被填充，该罩体可以被密封以保持部件的清洁和无菌。在示例性实施例中，心肺机套装38包括管件组42和一次性组件44。管件组42可以包括多个不同的管件。一次性组件44可以是以上关于一次性元件14所讨论任何的一次性组件。在一些实施例中，心肺机套装38将包括多个不同的一次性组件44。管件组42包括第一 RFID标签46，而一次性组件44包括第二 RFID标签48。如以上讨论的，第一 RFID标签46和第二 RFID标签48的每个可以是主动RFID标签或被动RFID标签并且可以包括关于它们所附接到的组件的可读信息。在一些情况下，罩体40可以包括例如识别心肺机套装38的内容的第三RFID标签50。在一些实施例中，可以不包括第一 RFID标签46和第二RFID标签48，因为第三RFID标签50可以被编码有管件组42和一次性组件44的所有信息。图5是灌注系统52的示意图。灌注系统52包括HLM 54，在一些实施例中，其在结构上和运行上可以与关于图I所讨论的HLM 12相似。灌注系统52还包括血液存储器56、血液液位/容量传感器58和控制器60。血液存储器56可以是静脉血存储器、通气血液存储器、心切开术或抽吸血液存储器。在一些实施例中，血液存储器56可以是将静脉血液存储器、通气血液存储器和/或抽吸存储器中的一个或多个结合在单个结构中的血液存储器。血液容量传感器58可以被配置为持续监视血液存储器56内可变的血液液位。血液容量传感器可以从多种不同的传感技术中选择。在一些实施例中，如同随后关于图12-16将讨论的，传感器58可以是超声波传感器,其中，超声波被用于检测血液存储器56中的血液液位。在一些实施例中，传感器58可以是光学传感器，其中，来自红外光源的激光束或光被液体_空气界面反射并且所反射的光束被传感器58检测。在一些实施例中,血液液位/容量传感器58是由位于德国欧文/泰克的Leuze电子股份有限公司(Leuze electronicGmbH)商业销售类型的光学距离传感器(例如，0DSL8、ODSL 30或ODS 96)。在一些实施例中，传感器58可以是被配置为测量血液存储器56的质量从而确定其中的血液容量的测压元件或天平。在一些实施例中，血液容量传感器58可以是电容传感器(在随后的图中被更好的说明)，所述血液容量传感器58输出与血液存储器56中的血液液位和/或容量成正比或者否则与其相关的电信号。电信号可以以有线或无线的方式被传送到控制器60。虽然控制器60被显示为单独的元件，但是在一些实施例中控制器60被表现为操作HLM 54的控制器(类似于控制器20)的一部分。在一些实施例中，在电容传感器(如CLC或CLW系列)可以从位于德国普赫海姆的传感技术股份有限公司(Sensortechnics GmbH)商业化获得之后,血液容量传感器58可以被模制，其被配置为提供对连续液体液位的不接触测量。可以从Sensortechnics获得的传感器可以被放置在容器的外表面上并提供表不容器内液体液位的电信号。在一些情况下，Sensortechnics传感器可以与传感器内的液体间隔大约5毫米,而传感器和液体之间不超 过大约百分之二十的空气间隙。根据多种实施例，电容传感器58在血液存储器56内被模制，以使得在存储器外部只有连接器能接入。在这些实施例中，传感器58被血液存储器的塑料材料保护。在一些实施例中，传感器可以经历初始配置以使传感器适应容器本身的特点以及容器内的液体。在一些实施例中，血液容量传感器58具有五管脚电连接，包括电压源、模拟信号输出、数字信号输出、不教管脚(teach-in pin)和接地。在一些实施例中，传感器58是诸如由位于德国诺伊豪森的巴鲁夫股份有限公司(Balluff GmbH)商业销售的BalluffSmartLevel传感器的电容传感器。控制器60可以接收与血液存储器56内的血液液位成正比或至少相关的电信号。基于该电信号以及血液存储器56的已知形状或几何形状，控制器60可以计算血液容量。在一些实施例中，血液存储器56可以包括向控制器60提供与血液存储器56的已知几何形状相关的信息的RFID标签(未示出)。根据多种示例性实施例，血液存储器的容量是根据于2010年4月20日提交的共同待决美国专利申请No. 12/763，561 (通过引用将其全部合并在此)所描述的一种或多种技术来计算的。根据多种实施例，血液存储器的容量是通过将所检测的存储器中的血液液位相对于在遍及存储器的各种高度处的已知的血液存储器的横截面面积进行积分而计算的。如果血液存储器56是硬壳血液存储器，血液存储器56的已知几何形状可以包括血液存储器56的横截面积，或血液存储器56的宽度和深度以及该横截面积相对于血液存储器56内的高度如何变化的细节。如果血液存储器56是软壳血液存储器，已知的几何形状可以至少部分基于软壳血液存储器相对于血液存储器56内的血液液位的已知横向膨胀率。如同在图6中可以看到的,血液容量传感器58包括第一延长电极60和第二延长电极62。第一延长电极60和第二延长电极62沿弹性基底64放置。在一些实施例中，弹性基底64可以包括能够被用于将传感器58固定到血液存储器56的黏附层。为了允许在第一延长电极60和第二延长电极62以及电缆(图中未显示)之间的电连接，连接器插座66被固定至弹性基底64并且与第一延长电极60和第二延长电极62电连接。在一些实施例中，传感器58可以包括两个或更多不同的SMARTLEVELTM电容传感器(诸如那些从巴鲁夫公司商业获得的)，而不是延长传感器。这些传感器可以提供二进制的“是/否”信号。通过将这些传感器中的几个定位在接近血液存储器56的不同液位，可以确定血液存储器56内的血液液位和/或容量。在一些实施例中，如在图7看到的，传感器58可以被附接到标记68或否则被集成到标记68中。标记68可以包括诸如使用指令、容量指标等多种标记70。在一些实施例中，标签68可以包括用以连接在血液存储器56外表面上的黏附面。在一些实施例中，标记68被定向在血液存储器上以使得传感器58的下部在血液存储器56的底部对齐或接近其对齐。图8示出了被附接到血液存储器56的血液容量传感器58。电缆72提供了传感器58和控制器60之间的电连接。电缆72包括被配置为连接到电连接器66的插头73。在一 些实施例中，插头73包括将检测到的电容转换成电压信号的电路，控制器60可利用该电压信号计算血液容量。在一些实施例中，插头73进一步包括计算血液容量的电路。如上所述，血液存储器56可以是硬壳存储器也可以是软壳存储器。图9示出了承载有血液容量传感器58的硬壳存储器74，而图10示出了包括传感器58的软壳存储器76。在任何一种情况下，存储器可以被构建成包括传感器58。在一些实施例中,血液液位传感器58可以被黏附地固定在现有的血液存储器上。图11是说明使用图5中灌注系统52可以实现的方法的流程图。如同参照框78，第一和第二电极之间的电容可以被检测到。在一些实施例中，如上所述，通过插头73内的电路，电容可以被转换为代表血液液位的电信号。例如，在使用CLC系列Sensortechnics传感器的实施例中，传感器将输出介于O. 5和4. 5伏特之间的电压。假设传感器垫被适当地放置在存储器上，该电压表明存储器中液体的液位或高度。在框80中，控制器60可以基于所检测到的电容和血液存储器56的已知尺度或几何形状来计算血液容量。在一些实施例中，控制器60 (或HLM 54内的其他电路)可以向插头73内的电路提供充足的关于血液存储器56的信息(例如尺寸或几何形状)，以允许电路执行血液容量计算。在一些实施例中，计算出的血液容量被传输至HLM 54，以使得其可以调整HLM 54的运行参数。在多种示例性实施例中，HLM 54可以改变泵的速度来增加或减少流入或流出血液存储器56的血流。例如，防止血液存储器56中的血液液位移动到特定最低液位或容量以下可能是很重要的。因此，在多种实施例中，HLM会将血液液位或容量与该最低液位对比并适当地调整泵的速度。根据其他实施例，HLM可将血液容量信息应用于多种应用中，包括诸如泵闭塞的自动调节、泵区段(pump segments)的自动加载、传导自动闭塞(occlusivity)测试、执行自动启动、自动再循环和去气泡(debubbling)、传导自动压力测试、或执行自动系统排空。在一些实施例中，传感器可以是超声波血液容量传感器，如图12和13所图示的。图12是对包含血液容量的血液存储器82的说明。血液容量在血液容量和空气或血液存储器82中的其他流体之间限定了界面84。在一些实施例中，位于或接近血液存储器82下表面的超声换能器86可以被用来通过朝向界面84穿过存储器内的流体(如血液)发射超声波88来定位界面84。超声波88的反射率至少部分取决于它们所穿过的流体。因此，通过测量反射率，超声换能器86能够确定与界面84的距离从而确定流体液位。超声换能器可以是任何多种知名的和可以商业获得的超声换能器。超声换能器，可以例如是通过任何多种商业可获得的压电式换能器或晶体。根据多种示例性实施例，超声转换器是可以从美国印第安纳州的印第安纳波利斯的压电技术公司(Piezo Technologies)获得的压电式转换器。在一些实施例中，超声换能器160可以是如下所述的超声换能器诸如可以从德国埃伦塞(Erlensee)的Pil Sensoren股份有限公司(Pil Sensoren GmbH)商业获得的P43-F4V-2D-1C0-360E、P41-D4V-2D-1C0-360E 和 / 或 P44-T4V-2D-001-180E 超声换能器。在多种实施例中，基于血液存储器82内的流体液位和已知几何构造，控制器计算血液存储器82中的血液容量。在多种实施例中，例如血液容量是通过跨在血液存储器82内的每个位置的已知横截面积对所检测到的血液液位积分而计算出来的。在一些实施例中，缆线90从超声换能器86将信号传输到控制器。在一 些实施例中，信息被无线传输。图13与图12相似，但显示了具有限定界面94的血液容量的血液存储器92。在该实施例中，超声换能器96位于或接近血液存储器92的顶部并且向下穿过流体(如血液)上方空气朝向界面94发射超声波98。在这些实施例中，存储器中的血液液位随后通过从存储器已知的总高度减去所检测到的存储器顶部和界面94之间的间距而计算出来。在一些实施例中，缆线91从超声换能器96传输信号，而在其他实施例中，该传输是无线完成的。图12和图13所示的实施例之间主要区别在于在图12中，界面84是自下或穿过血液而被检测的，而在图13中界面94是自上被检测的。在图12和图13的多种实施例中，超声换能器86、96可以是适合于连接到血液存储器的结构上独立的组件，或者超声换能器86、96可以是结构上被集成到血液存储器中的。举个例子，换能器可能是适合于由终端用户耦合到血液存储器的单独组件。任何的多种耦合技术，包括例如黏附、搭扣配合、过盈配合、机械紧固件和其他已知的技术都可以被终端用户用于将超声换能器耦合到血液存储器的上表面(比如盖子)或下表面上。在一些实施例中，在血液存储器中形成孔或开口，以使得超声换能器可以直接(即不穿过存储器的壁)与血液存储器的内室相通。举个例子，超声换能器也可以是通过在形成血液存储器的模制工艺中(包括存储器的主体或存储器的盖子)集成换能器，而将超声换能器在结构上集成在血液存储器内。在任一种情况下(也就是在结构上集成或结构上分离)，终端用户必须将超声换能器电耦合到控制器或用以接收来自换能器的信号的其他设备上。在一些实施例中，如图17中所不例的,诸如超声换能器160的超声换能器被放置在减少来自通常放置在血液存储器内腔里的其他部分和组件(例如血液过滤器)的潜在干扰或寄生效应的结构内或否则被耦合到该结构。该构造可以帮助减少在超声波传播中的内部组件或存储器壁凝结的影响，这反过来可以提高传感器测量的准确性。如图17所示，血液存储器150具有限定血液容量与血液存储器150内的空气或其他流体之间的界面152的血液容量。导管154具有顶部156和向下延伸进入血液容量的底部158。根据多种实施例，导管154的底部158位于距离存储器底部大约I至大约25毫米之间。根据一些实施例，导管154的底部158位于距离存储器底部大约I毫米至大约10毫米之间。超声换能器160被放置在顶部156上或接近顶部156，而底部158开口于血液存储器150内的流体。如下所述配置超声换能器160 :所述超声换能器160产生通常沿导管154的纵轴朝向存储器的底部(即包含在存储器中的血液)定向的超声波。根据一些实施例，导管154的顶部156位于存储器内在盖子或封盖上或接近盖子或封盖。根据其他实施例，导管154穿过血液存储器150的盖子或封盖，以使得顶部156位于存储器150的上方或外部。在这些实施例中，换能器160可以被附接或否则耦合至导管154的顶部156、在导管154的顶部156处或接近顶部156。在多种实施例中，导管154包括开口和/或者导管的顶部156与血液存储器的顶部(例如盖子或封盖)相间隔，以允许气流进出导管154。根据示例性实施例，导管154包括在接近顶部156的导管壁上的一个或多个孔。根据多种实施例，这些孔具有按照为了减少或消除在血液到达孔时的表面张力效应所选择的直径。根据多种实施例，这些孔具有按照为了允许导管内外压力均衡，以使得导管内血液液位等于或实质上等于导管外的血液液位所选择的直径。根据一些实施例，沿导管154放置的该一个或多个孔位于存储器150内。根据其他实施例，沿导管154放置的该一个或多个孔位于存储器150外。在一些实施例中，导管154可以作为超声波波导。超声换能器160发射出的超声波将向下穿过导管154的内部传播并且不会横向延伸到导管154的外部。导管154可以形成相应的尺寸。在一些实施例中，导管154限定了具有约4到大约16毫米内径的内室或内腔。在一个示例性实施例中，导管154具有大约16毫米的外径和大约14和大约15毫米 之间的内径。在一些实施例中，导管154可以具有任何足够大的内径以允许导管内的血液液位等于或实质上等于(例如在0%-5%之内)导管外部的存储器内的血液液位。例如，在多种实施例中，导管的内径被选择以避免或大体消除导管内的任何文丘里效应(Venturieffect)。在多种实施例中，导管154以大体垂直的方式(例如平行或大体平行于存储器的外壁)被放置在血液存储器内。在其他实施例中，导管154以一定角度延伸穿过存储器，例如以相对于竖直方向呈5和45度之间的角度。在一些实施例中，导管154具有约16毫米的外径和大约14和大约15毫米之间的内径，并且在导管154的顶部156上或接近导管154的顶部156的通气孔直径在大约I毫米和大约5毫米之间。根据一些实施例，导管154的内径约10毫米并且通气孔具有约5毫米的直径，其中，通气孔位于存储器内。在一些实施例中，血液容量可以基于所检测到的被推到血液存储器150外的导管154内的液位而被计算出来。通过检测导管154内的流体液位，而不是整个血液存储器150内的流体液位，可以获得准确度的提高，因为诸如血液过滤器的潜在干扰元素和材料被排除在超声波测量之外。根据多种实施例，聚亚氨酯板被放置在导管154内。在这些实施例中，如果血液液位达到存储器的顶部，聚亚氨酯将阻止血液接触不能被单独消毒的压电换能器。在这些实施例中，聚亚氨酯被选择具有允许超声波从中穿过的足够小的厚度。在一些实施例中，血液容量传感器可以是红外(IR)光传感器。在一些实施例中，位于血液存储器82的下表面上或接近下表面的红外光源可以被用于通过朝向界面发射红外光来定位血液存储器82内的流体/空气界面。替选地，红外光传感器可以位于界面上方。在一些实施例中，红外光传感器可以与血液存储器82相距短距离，并因此能够被附接到用于血液液位存储器82的机械支持物上。在某些情况下，红外光被反射回朝向红外光传感器。通过测量反射率可以确定界面的位置。在一些实施例中，红外光穿过血液至位于红外光传感器对面的红外光传感器。通过检测接收到的光的变化，界面位置可以被确定。通过将界面位置与血液存储器82的已知几何参数相结合，控制器20能够确定血液存储器82内的血液容量。在一些实施例中，该信息被无线传输至控制器20。在一些实施例中，如图14所不,超声波血液容量传感器可以包括超声换能器(如压电晶体)对。图14显示了包括包含血液容量的侧壁102的血液存储器100。第一超声换能器104和第二超声换能器106被各自固定到侧壁102。在一些实施例中，第一超声换能器104和/或第二超声换能器106可以是诸如在美国专利6，694，570或美国专利7，694，570中所描述的一次性超声换能器，所述两个美国专利在此都以引用的方式被并入本文中。在一些实施例中，第一超声换能器104和第二超声换能器106可以例如被黏附地固定在侧壁102上。在多种实施例中，导体108和110在第一超声换能器10 4和第二超声换能器106与不可见的控制器之间提供电通信。在其他实施例中，相反，第一超声换能器104和第二超声换能器106可以使用本领域中已知的任何技术进行无线通讯。在一些实施例中，控制器可能类似于之前关于灌注系统52所讨论的控制器60。在运行中，第一超声换能器104产生在侧壁102中引起弯曲(例如弹性)波112(其随后通过侧壁102传播或行进)的声波能量的脉冲。第二超声换能器106随后接收弯曲波112。在这里，第一和第二的指定，尤其如图所示的，仅仅是说明性的。将会理解的是，第一超声换能器104和第二超声换能器106可以以任何期望的布置相对于彼此被布置。例如，第一超声换能器104不必竖直布置在第二超声换能器106的上方。在某些情况下，血液存储器100内液体的相对量可以引起第二超声换能器106所接收信号的相位延迟。因为在所接收的组件和存储器100内的血液液位高度之间的相位延迟量之间存在实质的线性关系，通过分析信号的相位延迟，控制器可以计算流体液位或血液液位的改变。根据一些实施例，相位延迟和存储器100内的血液液位之间的相关性是通过在不同血液液位上测量所计算的相位延迟以实验的方式确定的。例如，在一些实施例中，当存储器100空时，测量相位的延迟。当血液进入存储器100时，弯曲波的速度减缓。在一些实施例中，速度的下降可以与液体液位相关联。根据多种实施例，存储器100内的血液液位可以使用在美国专利6，631，639中所描述的一种或多种技术被计算出来，在此将该美国专利的整体以引用的方式并入本文中。图15显示了用于将超声换能器附接到血液存储器114的示例性技术。如图所示，超声换能器118被可解除地固定在侧壁116上。在一些实施例中，超声换能器118包括罩体120和放置在罩体120内的压电元件122。在一些实施例中，超声换能器118包括一段双面胶带124。胶带124包括黏附或能够黏附地固定到罩体120上的第一面126和黏附或能够黏附地固定到血液存储器114的侧壁116上的第二面128。图16是对摆脱了血液存储器114的超声换能器118的说明。在一些实施例中，可以销售已经被附接到血液存储器114的超声换能器118。在一些实施例中，超声换能器118可以是在使用时可附接到任何所期望的硬壳或软壳血液存储器的。在一些实施例中，一个离型膜(release liner) 130可以被放置在双面胶带124的第二面128上。离型膜130允许超声换能器118被处理，还可以很容易地被移除以使得将超声换能器118附接到血液存储器。根据多种实施例，超声换能器118被构造为如美国专利6，694，570或美国专利7，694, 570所描述的一样。虽然未示出，但是超声换能器118可以包括一个或者多个在超声换能器118和诸如以上关于灌注系统52所描述的控制器60的控制器之间运载信号的导线。在一些实施例中，超声换能器118可以与前述控制器无线通信。在不背离本发明范围的情况下，能够对所讨论的示例性实施例作出多种改进和增力口。例如，尽管以上描述的实施例涉及特定特征，但是本发明的范围还包括具有特征的不同组合的实施例和不包括上述全部特征的实施例。 ·
权利要求
1.一种灌注系统，包括 心肺机； 适合于保存流体的血液存储器，所述血液存储器具有通过几何构造确定的容量，其中，所述血液存储器包括用以将所述几何构造传送到所述心肺机的通信设备； 超声波传感器，其被耦合至所述血液存储器并被配置为确定所述血液存储器内的流体液位； 耦合至所述心肺机的控制器，所述控制器被配置为接收所述流体液位并基于所述流体液位和所述几何构造来计算包含在所述血液存储器内的血液容量； 其中，所述心肺机被配置为基于计算出的血液容量来调整运行参数。
2.根据权利要求I所述的灌注系统，其中，所述超声波传感器包括耦合到所述血液存储器的壁的被间隔开的超声换能器对。
3.根据权利要求2所述的灌注系统，其中，所述超声换能器对包括被配置为发出在所述壁中生成弯曲波的单个脉冲的第一超声换能器和用于接收所述弯曲波的第二超声换能器。
4.根据权利要求3所述的灌注系统，其中，所述控制器被配置为基于所述弯曲波中的相位延迟来确定所述血液存储器内的流体液位。
5.根据权利要求I所述的灌注系统，其中，所述超声波传感器包含放置在罩体内的压电元件。
6.根据权利要求5所述的灌注系统，其中，所述超声波传感器被可移除地固定到所述血液存储器。
7.根据权利要求6所述的灌注系统，其中，所述超声波传感器可以黏附地固定到所述血液存储器。
8.根据权利要求7所述的灌注系统，其中，所述超声波进一步包含双面胶带，带粘性的一面固定到所述罩体并且相反的带粘性一面固定到所述血液存储器。
9.根据权利要求I所述的灌注系统，其中，所述超声波传感器被模制到所述血液存储器的壁中。
10.根据权利要求I所述的灌注系统，其中，所述控制器进一步被配置为根据所述计算出的血液存储器中的血液容量来运行所述心肺机。
11.根据权利要求I所述的灌注系统，进一步包括被放置在所述血液存储器内的聚合管，其中，在靠近所述聚合管上端放置所述超声波传感器。
12.—种血液存储器系统,包括 用于保持血液容量的血液存储器， 固定到所述血液存储器的超声波传感器，所述超声波传感器被配置为提供表示所述血液存储器内的血液液位的电信号；以及 控制器，其被配置为接收来自所述超声波传感器的电信号并输出表示所述血液存储器内的血液容量的信号。
13.根据权利要求12所述的血液存储器系统，其中，所述超声波传感器在结构上被集成到所述血液存储器中。
14.根据权利要求13所述的血液存储器系统，其中，所述超声波传感器被集成到所述血液存储器的封盖部分中。
15.根据权利要求12所述的血液存储器系统，其中，所述超声波传感器在结构上独立于所述血液存储器，进一步地，其中，所述超声波传感器被配置为与所述血液存储器可移除地耦合。
16.根据权利要求12所述的血液存储器系统，进一步包括放置在所述血液存储器中并耦合至所述存储器顶部表面的导管，进一步地，其中，所述超声波传感器被固定到所述存储器，以使得所述传感器与所述导管的内腔相通。
17.根据权利要求12所述的血液存储器系统，其中，所述血液存储器包括软壳存储器。
18.根据权利要求12所述的血液存储器系统，其中，所述血液存储器包括硬壳存储器。
19.根据权利要求12所述的血液存储器系统，其中，所述超声波传感器被配置为与所述控制器无线通信。
20.根据权利要求15所述的血液存储器系统，其中，所述超声波传感器包括与可操作地连接至所述控制器的RF传感器通信的主动RFID标签。
全文摘要
一种在旁路手术中容易设置、使用和监视的灌注系统，包括至少一些被配置为将通信参数传送到灌注系统的一次性组件。超声波血液液位传感器可以被用于监视血液存储器内的血液液位或容量。血液液位传感器可以被用于如上所述的其中配置有与灌注系统通信的一次性组件的集成灌注系统中。
文档编号G01F23/26GK102858388SQ201180020138
公开日2013年1月2日 申请日期2011年4月15日 优先权日2010年4月20日
发明者伊万·罗西, 伊沃·潘扎尼 申请人:索林集团意大利有限责任公司