[发明专利]用于流体流确定的传感器、方法和计算机程序产品

说明书

本发明题为“用于流体流确定的传感器、方法和计算机程序产品”。本发明提供了用于气泡检测和流体组成确定的传感器、方法和计算机程序产品。用于与流体流系统一起使用的示例性传感器装置包括与流体流系统联接的发射力脉冲的力脉冲发生器，以及与该流体流系统联接的力脉冲传感器。该力脉冲传感器接收由该力脉冲发生器发射的该力脉冲，并且确定该流体流系统对该力脉冲的瞬时响应。基于该瞬时响应，该力脉冲传感器确定该流体流系统的操作状态。该操作状态可指示该流体流系统内气泡的存在，或者可指示该流体流系统内的流体的组成。该力脉冲传感器还可确定该瞬时响应的幅度和衰减速率。

技术领域

本公开的示例性实施方案整体涉及流体系统，并且更具体地，涉及确定流体流的操作状态。

背景技术

流体流系统可用于多种应用中，以便将流体从一个位置输送或以其他方式移动到另一个位置。例如，静脉内输液泵或其他药物递送系统可将药物溶液(例如，液体或流体溶液)输送给人类患者。在此类流体流系统中，其他材料的存在(例如，气泡、杂物等)可能不利于流体流系统的操作并且/或者对例如人类患者有害。然而，发明人已识别出本领域中这些现有技术的许多缺陷，这些缺陷的补救措施是本文所述的实施方案的主题。

发明内容

如上所述，流体流系统可用于各种环境或应用中以便输送流体或液体。举例来说，工业应用可输送化学品、凝胶、流体、溶液等，这些流体可能易于在其内生成气泡，或者可能在操作期间作为次级反应的一部分而以其他方式在其内生成气泡。这些气泡可能(例如，通过空化、点蚀等)损坏工业设备，并且导致设备操作方面的错误(例如，不准确的化学组成、不正确的递送量等)。此外，许多工业应用可输送不同组成、组合、混合物等的非均匀溶液。可能需要控制这些溶液的组成来确保适当流体溶液的递送，诸如在食品加工具体实施、流体储存单元、燃料混合应用等中。在医疗应用(诸如静脉内药物输液泵或药物递送系统)中，可以特定剂量向人类患者提供液体药物，然而这样做，这些医疗应用内的任何其他材料、杂物或气泡的存在可能导致不正确的剂量，并且/或者在一些情况下对人类患者造成损伤(例如，引起栓塞等)。

解决这些问题的常规尝试通常需要单独的气泡检测模块，这些单独的气泡检测模块依赖于超声感测技术或通常容易出现错误警报(例如，不准确的结果)的其他非侵入性技术。在许多情况下，超声波信号被传输穿过流体，并且将所接收到的超声波信号的幅度变化用于检测。然而，在这些系统中使用的超声波信号的频率可在应用、流体、流体导管材料等之间有很大差别，使得需要对应的传感器来扫描针对每个检测操作的大量的超声波频率。这种需要导致费时的感测操作，并且增加了与分析超声波信号相关联的处理负担。此外，在气泡检测的背景下，超声波传感器系统可能由于靠近传感器的空气的波动、流体流部件的脱离联接等而更可能引起错误警报。

为了解决这些问题和其他问题，本公开的实施方案的示例性具体实施可提供传感器配置，该传感器配置采用力脉冲发生器和力脉冲传感器，该力脉冲发生器和该力脉冲传感器分别被配置为发射和检测被传输穿过流体流的机械波。在操作中，示例性力脉冲传感器可接收由力脉冲发生器发射的力脉冲，并且确定流体流系统的瞬时响应(例如，初始幅度和衰减速率)。可分析瞬时响应来确定流体流系统的操作状态，诸如气泡的存在和/或非均匀溶液的流体组成。具体地，示例性力脉冲传感器可迭代地确定流体流系统响应于力脉冲发生器的所发射的力脉冲的瞬时响应。这些瞬时响应之间的差异(例如，如下文所述的增大的初始幅度和减小的衰减速率)可指示流体流系统内气泡的存在。另外，示例性力脉冲传感器可将流体流系统的确定的瞬时响应与和特定流体组成(例如，混合物、密度比等)相关联的经校准或确定的组成阈值进行比较，以确定流体流内的流体的组成。在这样做时，作为集成的系统部件(例如，不具有附加的检测部件)的一部分，此类示例性具体实施可以可靠地检测并确认流体流系统中气泡的存在和非均匀溶液的流体组成。