[发明专利]用于多管腔管道的感测系统

说明书

一种多管腔感测系统(10)包括医用管道(20)，该医用管道具有多个管腔(22A、22B)和沿医用管道的轴向延伸的至少一个次级通道(24)，其中次级通道在多个管腔之间。多管腔感测系统可以包括限定通槽(32)的感测容座(30)，医用管道的纵长部分接纳在该通槽中。多个超声发射元件(40T、42T)可以布置在医用管道的次级通道内，或者布置为感测容座的一部分，用于将相应超声信号发射穿过管腔到感测容座的对应的多个超声接收元件(40R、42R)。替代地，感测容座可以包括多个超声发射和接收元件(40、42、44)，这些超声发射和接收元件将相应信号发射穿过管腔，以在次级通道的界面处返回反射。

技术领域

本发明涉及感测医用管道内的流体流动，特别是涉及具有多个管腔的医用管道内的流体流动。

背景技术

医用管道是通过挤出或共挤出一种或多种生物医学级聚合物制成的，具有各种横截面形状并且具有各种截面形状和大小的多个管腔。多管腔管道可见于各种医疗设备中，包括导管、延长线、输液设备和监测设备。多管腔管道提供了多个管路，用于有效地将各种流体(包括药物和造影剂)输送进出身体。多管腔管道还用于容纳导丝和电线以进行机械定位和向身体中的诊断和治疗设备提供电力。

在一些医疗应用中，重要的是检测流体携带的成分的存在和大小，例如液体中的空气泡。已知使用一对压电超声元件监测通过单管腔管道的流动。布置在管道的一侧上的第一压电元件被激励，并将一定超声频率的超声信号发射穿过该管道、在横向上通过运送流体的管腔。布置在管道的相对侧上的第二压电元件在声波已经与压电元件之间的物质相互作用之后接收声信号，并且产生与接收到的声信号对应的电压信号。图1示出了这种已知的单管腔感测布置的图示。由接收压电元件产生的电压信号可以分析以指示流体携带的成分(例如空气泡)的存在和大小。在管腔中流动的液体与液体中的空气泡之间的声阻抗的大差异导致声波的反射和散射，从而削弱了由接收元件产生的信号。这种现象可以用于检测液体中空气泡的存在和大小。这种单管腔管道方法对于多管腔管道是无效的，因为每个管腔不能单独感测。

在一些医疗应用中，通过医用管道的流体流动被监测以测量流动参数，例如流速。图2示出了用于测量单管腔管道中流速的已知布置。发射和接收压电元件在相对于在管道中流动的流体成锐角的声通信轴线上定向。流体流动的速度叠加在声信号的声音传播速度上。为了抵消声音传播速度，声信号在流动方向上发射，然后接收和发射元件反向，从而使声信号在与流动方向相反的方向上发射。流速与沿流动方向的传播时间和与流动方向相反的传播时间之间的差的倒数成比例。在这里，单管腔管道方法对于多管腔管道是无效的，因为每个管腔不能单独感测。

发明内容

本发明提供了一种多管腔感测系统，用于多管腔医用管道的多个管腔中的流体感测。除了多个运送流体的管腔之外，医用管道还包括至少一个次级通道，其中次级通道在多个管腔之间。多管腔感测系统还可包括限定通槽或其它类型的通路的感测容座，医用管道的纵长部分接纳在感测容座中。

在一个实施例中，至少一个次级通道包含多个发射元件，每个发射元件将相应超声信号发射穿过多个管腔中的对应管腔，并且感测容座包括分别对应于多个发射元件的多个接收元件。多个接收元件中的每一个布置成在超声信号已经通过对应管腔之后从多个发射元件中的对应发射元件接收相应超声信号。多个发射元件可以布置在单个次级通道内，并且声阻尼构件可以布置在多个发射元件之间，以在朝向非关联管腔的方向上使声波衰减最大化并抑制传播。

在另一实施例中，感测容座包括多个发射元件以及多个接收元件，每个发射元件将相应超声信号发射穿过对应管腔，接收元件分别对应于发射元件。接收元件中每一个布置成在超声信号已经通过特定管腔之后从发射元件中的对应发射元件接收相应超声信号。由发射元件发射的相应超声信号可以被引导以通过不同的管腔彼此平行传播。

在另一实施例中，感测容座包括多个发射和接收元件，每个发射和接收元件将相应超声信号发射穿过对应管腔，并且在信号在至少一个次级通道的界面处在返回方向上反射并再次通过管腔之后接收该超声信号。至少一个次级通道可以包含声隔离介质，例如空气，以将多个管腔彼此声隔离。