在液體藥劑輸送系統中使用的傳感器技術方案

一種在液體藥劑輸送系統中使用的傳感器設備（6），具有：微流體室（1），其包括剛性底基板（11）和蓋（12）；以及光學檢測系統（5），其被布置為朝向蓋膜（12）發射一個或多個光束（53a），并觀察從蓋膜（12）反射的一個或多個光束（53b）。光學檢測系統（5）被布置在底基板（11）的與蓋膜（12）相對的側上。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術涉及在液體藥劑輸送系統中使用的傳感器設備，其具有微流體室和光學檢測系統，還涉及具有這種傳感器設備的輸液泵設備和液體藥劑輸送系統，以及這種傳感器設備對于測量流體系統中的壓力和/或氣泡的存在的使用。
技術介紹
一般針對對可通過皮下輸液而給予的藥物具有持續且在一天過程中具有變化的需要的患者，使用用于自動釋放液體藥劑的設備。具體應用是例如特定疼痛治療以及對糖尿病的治療。在這些情況下，使用了計算機控制的輸液泵設備，其可以由患者隨身攜帶，并在藥庫中包含特定數量的液體藥劑。藥庫通常包括對于一天或若干天來說足夠的藥物。通過輸液管或注射針將液體藥劑從藥庫供應至患者的身體。特別是在藥劑（例如，胰島素）的自己給予中，使用所討論的藥劑并憑借輸液泵設備自己給予該藥劑的患者傾向于強調便利性和謹慎性。因此，對這種輸液泵設備的可接受的尺寸進行限制，以便不會通過穿衣而明顯并且盡可能舒適地攜帶。在優選類型的輸液泵設備中，液體藥劑由下行流泵從柔性容器獲得。柔性容器具有容器與其容量相比更小的容積剩余的優勢，這降低了制造成本并實現了對更小總體尺寸的輸液泵設備的設計。在經由輸液泵設備的液體藥劑給予的上下文中，傳感器設備可以用于控制劑量，監視系統的正確操作，以及用于快速檢測故障和危險，例如阻塞的輸液線或管、空容器或者發生故障的泵系統。典型地，壓力傳感器設備被布置在泵設備的流體路徑下行流和輸液管的上行流中。典型地，這種壓力傳感器設備包括填充有液體且流體連接至流體系統的微流體室。該室被柔性的彈性膜覆蓋，使得傳感器室內部的流體壓力與外部（例如，大氣）壓力之間的壓力差將暫時使膜變型。然后，可以通過合適的手段來測量膜的由此產生的偏斜（deflection），以確定流體系統的內部壓力。用于測量膜的變形的合適方案是對膜的反射出的光束的光學檢測。例如，在“A?microfluidic?experimental?platform?with?internal?pressure?measurements,”?M.?J.?Kohl?et?al.,?Sensors?and?Actuators?A?118?(2005),?pp.?212-221中公開了這種壓力傳感器設備。圖1示意性地示出了根據現有技術的這種壓力傳感器設備6。與流體系統相連接的微流體室1包括剛性底基板11和柔性的彈性頂蓋12（例如，膜）。光學檢測系統5被布置為通過確定光束53a與蓋膜12的交互來測量蓋膜12的變形。為此目的，發光設備51（例如，激光二極管）以特定角度將光束53a導向至蓋膜12的表面上，在該表面處反射光束53b。微流體室的內部容積14與外部環境之間的壓力差Δp作用于蓋膜12上，并根據該壓力差，使蓋膜12變形至特定程度12’。因此，反射的光束的角度改變，并且光束橫向偏移。通過觀察反射的光束53b、53b’的位置，可以測量蓋膜的變形，并且，基于所獲得的結果，可以確定壓力差值。為了能夠觀察反射的光束，光學檢測系統5中的檢測器必須被設計為可移動，或者，不同位置和不同角度處的多個檢測器必須被包括在根據現有技術的設備中。這兩個方面均使這種傳感器設備昂貴且難以制造。柔性的彈性頂蓋膜12是相當易碎的，并且因此易于毀壞。損壞或者甚至毀壞的蓋膜將導致錯誤的壓力測量和/或流體系統的泄漏，這兩者均不可接受。因此，應當保護頂蓋膜12免于機械毀壞以及其他有害的環境影響。同時，柔性頂蓋12必須保持可接入光學檢測系統5。光學檢測系統5可以被布置在膜12的合適的保護蓋內。然而，由于包括任何壓力傳感器設備的液體輸液泵系統的流體系統一般被設計為一次性（disposable）部件，因此出于衛生的原因，這種解決方案是非常昂貴的，這是由于將必須與微流體室一起丟棄檢測器系統5的任何光發射和接收設備。重要的是，壓力傳感器設備的微流體室沒有氣泡，以避免系統或隨機測量差錯。微流體傳感器室中（以及更一般地，流體系統內任何位置）的氣泡降低流體系統的硬度，并且因而延遲傳感器對在流體系統變得阻塞的情況下可能發生的壓力改變的響應。結果產生的不能再現的測量差錯可以降低輸液泵設備的劑量準確度，并增加對阻塞事件的響應時間。輸液泵設備的流體系統中（特別地，泵系統中）而且還有其他組件（例如，容器）中存在的氣泡還造成另外的問題。如果氣泡保持處于流體系統中，則可能給予這些氣泡而不是液體藥劑，這導致潛在危險的劑量差錯。此外，出于醫療原因，一般應當避免將空氣給予患者體內。流體系統（特別地，輸液泵設備中）的另一問題是流體系統中的死容積。不能使用所述死容積，這意味著不能完全清空或排空所述死容積。因此，死容積顯著提高了每劑量的有效成本，并且因而提高了總體治療成本，這是由于特定百分比的液體藥劑不可避免地保持處于流體系統中并必須加以處理。該負面成本效應對昂貴的藥劑來說特別重要。此外，給定總體庫大小的特定死容積的相對部分隨著絕對庫大小的減小而增大。因此，最小化死容積隨著庫大小的減小變得越來越重要。為了在首次填充流體系統（系統的所謂起動注水（priming））時避免微流體室中的氣泡，必須以受控的方式填充該室。然而，該目標可能受在該首次填充過程期間微流體室在空間中的非受控定向阻礙，這是由于重力場導致作用于氣泡上的浮力。根據微流體室的定向和設計，可以在該室的特定區域中捕捉到氣泡。由于流體系統中的氣泡可能造成的如上解釋的許多問題，急切地需要能夠檢測流體系統中的氣泡的可靠且便宜的傳感器。對于本說明書，術語“空氣”的意義不應僅包括空氣本身，而是還包括可存在于流體系統中的任何氣體或氣體組成，特別是純氮或其他保護氣體。專利技術目的本專利技術的目的是提供一種在流體系統中（特別是在用于液體藥劑的輸液泵設備中）使用的有利的傳感器設備，其克服上述以及其他問題中的一個或多個。本專利技術的另一目的是提供一種在流體系統中使用的有利傳感器設備，其可以用作壓力傳感器和/或氣泡傳感器。本專利技術的又一目的是提供一種具有較不復雜的光學檢測系統的傳感器設備。有利地，在這種傳感器設備中，可以容易地將光學檢測系統與其他組件對準。本專利技術的另一目的是提供一種對其組件的組裝中的小變化不敏感的傳感器設備。在根據本專利技術的傳感器設備中，任何敏感部件應當是能夠保護免于機械毀壞的。有利地，該傳感器的與液體接觸的任何部件被布置在能夠可釋放地附著至可再用的子單元的分離子單元中。這種傳感器設備應當提供小的死容積，并且其應當是可填充的，而沒有空氣保持處于該室中，本質上不依賴于其在空間中的定向。其應當是可在大規模制造中低成本地生產。此外，本專利技術的目的是提供一種輸液泵設備或者輸液泵設備的部件，以及具有根據本專利技術的傳感器設備的液體藥劑輸送系統。這些和其他目的由根據獨立權利要求所述的傳感器設備、輸液泵設備和液體藥劑輸送系統實現。在從屬權利要求中給出了有利實施例。
技術實現思路
在液體藥劑輸送系統中使用的根據本專利技術的傳感器設備具有：微流體室，其包括剛性底基板和蓋；以及光學檢測系統，其被布置為朝向所述蓋發射一個或多個光束，并觀察從所述蓋反射的一本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2010.06.28 EP 10167585.81.一種在液體藥劑輸送系統中使用的傳感器設備（6），所述傳感器設備（6）具有：微流體室（1），其包括剛性底基板（11）和蓋（12）；以及光學檢測系統（5），其被布置為朝向所述蓋（12）發射一個或多個光束（53a），并觀察從所述蓋（12）反射的一個或多個光束（53b），其特征在于，所述光學檢測系統（5）被布置在底基板（11）的與所述蓋（12）相對的側上。
2.根據權利要求1所述的傳感器設備，其特征在于，照射到所述蓋（12）上的一個或多個光束（53a）和/或一個或多個反射的光束（53b）經過底部結構（11）。
3.根據權利要求1或2所述的傳感器設備，其特征在于，所述蓋是柔性的彈性蓋膜（12），并且所述光學檢測系統（5）被布置為確定所述蓋膜（12）的變形。
4.根據權利要求1至3中任一項所述的傳感器設備，其特征在于，對所發射的光束（53a）的波長進行選擇，使得所述微流體室（1）中的液體（4）在該波長處示出高吸收系數。
5.根據前述權利要求中任一項所述的傳感器設備，其特征在于，所述光學檢測系統（5）包括兩個或更多個光電傳感器（52、52’、52’’）或者光電傳感器陣列。
6.根據前述權利要求中任一項所述的傳感器設備，其特征在于，所述傳感器設備被適配為使得在所述蓋（12）的流體接觸表面上反射一個或多個光束（53a）。
7.根據前述權利要求中任一項所述的傳感器設備，其特征在于，所述傳感器設備是壓力傳感器和/或氣泡傳感器。
8.根據前述權利要求中任一項所述的傳感器設備，其特征在于，所述底部結構（11）包括棱柱狀結構（16、16a、16b、16c），用于將來自底部結構材料（112）的光束（53a、53b）耦合至所述微流體室（1）的內容積（14）中的液體（4）中，和/或將來自所述液體（4）的光束（53a、53b）耦合...

【專利技術屬性】
技術研發人員：J呂恩貝格爾，
申請(專利權)人：霍夫曼拉羅奇有限公司，
類型：
國別省市：