光學流量測量裝置及操作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本公開涉及流量測量裝置和操作該裝置的方法。具體地，本公開涉及一種用于檢 查醫(yī)用注射裝置的光學流量測量裝置，所述光學流量測量裝置補償溫度對光學傳感器的影 響。
【背景技術(shù)】
[0002] 在治療病患時，重要的是病人接受正確劑量的藥品或藥物，這些藥品或藥物用醫(yī) 用注射裝置來給藥。醫(yī)用注射裝置已為公眾所知很多年了，并且經(jīng)常被應用在醫(yī)護人員手 動給藥不現(xiàn)實、不可靠或者過于昂貴的場合。例如，醫(yī)用注射裝置可以低至每小時0.1 ml的 流速來給藥。它們可以每隔一分鐘左右提供一劑藥或者根據(jù)病人要求重復供應藥丸，最高 可達每小時的最大數(shù)量（例如，采用病人自控鎮(zhèn)痛的方式），或者它們也可以供應體積隨一 日的不同時間而變化的流體。小型流量泵包括馬達驅(qū)動的注射器以及小型的電子隔膜泵。 可以使用現(xiàn)有技術(shù)中已知的懦動泵（peristaltic pump)、重力輸液線和重力流量控制器來 實現(xiàn)較高的流速。
[0003] 雖然注射裝置的操作模式和輸送范圍各不相同，但是所有類型的醫(yī)用注射裝置都 共同要求準確地檢查裝置正在以要求的劑量輸送藥物。雖然可以為每一種醫(yī)用注射裝置提 供一個測試裝置，但是期待有一種通用測試裝置可用于市場上現(xiàn)有的多種類型的醫(yī)用注射 裝置。
[0004] 美國專利第4, 938, 092號描述了一種已知的流量測量裝置，其可以被用于測試多 種醫(yī)用注射裝置。這種流量測量裝置具有光學測量傳感器，其檢測豎直管內(nèi)的液體在兩個 水平線間移動的時間。由于這兩個水平線之間限定的體積是已知的，因此只要將該已知體 積除以測量得到的流體在這兩個水平線之間移動所需的時間就可以推導出流速。這種技術(shù) 在美國專利第5, 487, 309中得到的進一步的發(fā)展，其利用多對光學傳感器來提高測量分辨 率并減少誤差。
[0005] 這種使用光學測量傳感器的測量技術(shù)容易受溫度變化影響。簡單地說，傳感器對 輸出的電壓與溫度相關(guān)。為了補償這些與溫度相關(guān)的變化，常常有必要測量或者知道溫度， 這又要求另一個傳感器以及其他的補償電路來抵消與溫度相關(guān)的影響。因此，這些附加組 件增加了流量測量裝置的整體成本和復雜度，并且，由于這些裝置常常使用微處理器來實 現(xiàn)，因此這又產(chǎn)生了計算的成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本公開的一個目的在于提供一種流量測量裝置及操作該裝置的方法，其克服或至 少減少與現(xiàn)有光學醫(yī)用注射測試裝置有關(guān)的缺點。該流量測量裝置及操作該裝置的方法能 夠減少溫度導致的光學傳感器性能變化所引起的誤差發(fā)生幾率。實現(xiàn)上述優(yōu)點不需要測量 或者知道傳感器對的實際溫度。
[0007] 本公開提供了一種流量測量裝置，該裝置包括：
[0008] 用于容納液流的容器；
[0009] 與所述容器相關(guān)的多個光學傳感器，所述多個光學傳感器中的每一個光學傳感器 在液體到達所述容器中與每個光學傳感器相關(guān)的水平線時產(chǎn)生輸出信號；
[0010] 用于根據(jù)至少一個預定溫度補償因子修改感測到的所述輸出信號的裝置；以及
[0011] 用于由液體經(jīng)過所述容器中兩個水平線之間所用的時間計算流速的裝置。
[0012] 使用根據(jù)本公開的流量測量裝置檢查醫(yī)用注射裝置的一個優(yōu)點在于，減少了溫度 導致的光學傳感器性能變化所引起的誤差發(fā)生幾率。實現(xiàn)上述優(yōu)點不需要測量或者知道光 學傳感器對的實際溫度。
[0013] 優(yōu)選地，所述流量測量裝置還包括用于顯示計算得出的流速的裝置。
[0014] 進一步優(yōu)選地，所述至少一個預定溫度補償因子補償溫度對所述多個光學傳感器 的影響。
[0015] 在使用中，所述至少一個預定溫度補償因子可以補償溫度對所述多個光學傳感器 的影響是通過最小化感測到的輸出信號超過預定閾值電壓的可能性實行的，其中感測到的 輸出信號超過所述預定閾值電壓產(chǎn)生容器中存在液體的潛在錯誤判定。
[0016] 優(yōu)選地，所述至少一個預定溫度補償因子補償溫度對所述多個光學傳感器的影響 是通過最小化所述輸出信號低于所述預定閾值電壓的可能性實行的，其中所述輸出信號低 于所述預定閾值電壓產(chǎn)生容器中不存在液體的潛在錯誤判定。
[0017] 進一步優(yōu)選地，所述多個光學傳感器中的每一個均被配置為放置于容器相對側(cè)的 發(fā)光二極管和對應的光電探測器。
[0018] 在使用中，定位所述多個光學傳感器用于限定容器中的至少兩個水平線，所述至 少兩個水平線之間具有至少一個已知體積。
[0019] 優(yōu)選地，所述用于修改的裝置、所述用于計算的裝置以及所述用于顯示的裝置在 微處理器或數(shù)字信號處理器中被實現(xiàn)。
[0020] 進一步優(yōu)選地，所述微處理器或數(shù)字信號處理器還包括附加的可編程功能，其選 自包括但不限于下述任一功能的組：能夠確定并顯示被輸送的液體體積、流速和/或背壓 的功能。
[0021] 根據(jù)本公開，還提供了一種用于控制流量測量裝置的方法，所述流量測量裝置包 括用于容納液流的容器和與所述容器相關(guān)且定位以限定所述容器中至少兩個水平線的多 個光學傳感器。所述方法包括下述步驟：
[0022] 感測來自于所述多個光學傳感器中的每一個光學傳感器的至少一個輸出信號 (〇,所述至少一個輸出信號取決于液體到達所述容器中與每個光學傳感器相關(guān)的水平 線；
[0023] 根據(jù)至少一個預定溫度補償因子修改感測到的輸出信號；以及
[0024] 由液體經(jīng)過所述容器中兩個水平線之間的時間計算流速。
[0025] 在使用中，所述根據(jù)至少一個預定溫度補償因子修改感測到的輸出信號的步驟可 以進一步包括下述步驟：
[0026] 將液體裝入所述容器中，并且將所述多個光學傳感器中的每一個光學傳感器的感 測到的輸出信號修改為第一電壓輸出等級（V wrtsJ ;
[0027] 從所述容器中移出液體，并且感測來自所述多個光學傳感器中的每一個光學傳感 器的第二電壓輸出等級（VlteysJ ;以及
[0028] 由第一電壓輸出等級（Vwetset)和第二電壓輸出等級（Vlteyset)計算閾值電壓（V t)。
[0029] 優(yōu)選地，所述由第一電壓輸出等級（VwrtsJ和第二電壓輸出等級（VlteysJ計算閾值 電壓（V t)的步驟通過Vt= V WetSet+K ("^DrySet "^WetSet )獲得，其中K = 0. 5或另一數(shù)值。
[0030] 進一步優(yōu)選地，所述方法包括下述步驟：
[0031] 將液體裝入所述容器中，并且感測來自所述多個光學傳感器中的每一個光學傳感 器的第三電壓輸出等級（V wet);
[0032] 從所述容器中移出液體，并且感測來自所述多個光學傳感器中的每一個光學傳感 器的第四電壓輸出等級（V ltey);
[0033] 在一溫度范圍內(nèi)重復所述裝入和移出步驟；以及
[0034] 計算補償因子α，該因子隨溫度改變的Vltey的變化與Vwrt的變化的比率。
[0035] 在使用中，所述方法還包括下述步驟：
[0036] 將所述第一電壓輸出等級（VwrtsJ、所述第二電壓輸出等級（Vlteysrt)、所述閾值電 壓（V t)以及所述補償因子α存儲在非易失性存儲器中。
[0037] 優(yōu)選地，所述方法還包括下述步驟：
[0038]由 Vwetshift= V Wet-vWetSet計算第五電壓輸出等級（V Wetshift);以及
[0039] 用存儲在非易失性存儲器中的補償因子α補償所述第五電壓輸出等級（Vwrtshift)。
[0040] 進一步優(yōu)選地，所述方法還包括下述步驟：由 ^OutCorrected ^ Out -VwetShift計算溫度補 償信號Corrected)。
[0041] 在使用中，所述方法還包括下述步驟：
[0042] 顯示計算得到的流速。
[0043] 根據(jù)本公開，還提供了一種非暫時性計算機程序產(chǎn)品，其具有存儲在其中的用于 控制流量測量裝置的計算機可執(zhí)行指令，所述流體測量裝置包括用于容納液流的容器，以 及與所述容器相關(guān)且被定位以限定所述容器中至少兩個水平線的多個光學傳感器，所述計 算機程序產(chǎn)品包括：
[0044] 用于感測來自所述多個光學傳感器的每一個光學傳感器的至少一個輸出信號 (〇的計算機可執(zhí)行指令，所述至少一個輸出信號取決于液體到達所述容器中與每個光 學傳感器相關(guān)的水平線；
[0045] 用于根據(jù)至少一個預定溫度補償因子修改感測到的輸出信號的計算機可執(zhí)行指 令；以及
[0046] 用于由液體經(jīng)過所述容器中兩個水平線之間的時間計算流速的計算機可執(zhí)行指 令。
[0047] 發(fā)明人相信根據(jù)本公開的流量測量裝置和操作該裝置的方法至少解決了上文中 概述的問題。本領(lǐng)域技術(shù)人員會認識到本公開的各種變化是可能的，并且可以預期能以在 本公開中具體描述的方式之外的其他方式來使用本公開。
【附圖說明】
[0048] 現(xiàn)在通過示例并結(jié)合附圖描述本公開的具體的非限制性實施例，其中：
[0049] 圖1示出了根據(jù)本公開的在流量測量裝置中使用的光學水平線傳感器對；
[0050] 圖2示出了當液體出現(xiàn)在流量測量裝置的管道中時光學傳感器對如何產(chǎn)生明顯 不同的輸出電壓V ait，并且還示出了補償溫度導致的光學傳感器對的性能變化時所用的五 個變量；
[0051] 圖3示出了當液體存在于流量測量裝置的管道中或不存在于管道中時，由光學傳 感器對獲得的電壓Vwrt或V ltey如何作為溫度函數(shù)而變化的圖表；
[0052] 圖4和5分別示出了本公開如何補償變化的溫度對傳感器對的影響的圖表，該補 償通過最小化補償信號V WrttoMC;ted達到閾值電壓V #勺可能性來實行，補償信號 Vtoytorated或V Wrttorated達到閾值電壓V τ可能給出流量測量裝置的管道中存在或不存在液體 的潛在錯誤判定；
[0053] 圖6示出了在流量測量裝置的初始化工廠設(shè)置過程中進行的用于獲得參數(shù)VWetSet、 vDrySet和V τ的校準步驟，V WetSet、VwetseJP V τ隨后被存儲在裝置的存儲器中；以及
[0054] 圖7示出了根據(jù)本公開的操作流量測量裝置的方法，其補償溫度對光學傳感器的 影響。
【具體實施方式】
[0055] 現(xiàn)在參考附圖，圖1示出了流量測量裝置中使用的水平線傳感器對，該流量測量 裝置用于檢查醫(yī)用注射裝置。圖1示出了發(fā)光二極管10 (在全文中用縮寫"LED"代替"發(fā) 光二極管"）以及光電探測器12,它們被放置在容器或管道14的相對側(cè)。LED 10和光電探 測