阅读说明：本技术 医疗用流量传感器及具有其的医疗用流量检测系统 (Medical flow sensor and medical flow detection system provided with same ) 是由 高猛 叶乐 于 2019-09-09 设计创作，主要内容包括：本发明涉及医用器械技术领域,具体涉及一种医疗用流量传感器及具有其的医疗用流量检测系统。本发明旨在解决医疗用流量传感器尺寸大、测量精度差的技术问题。为此目的,本发明提供了一种医疗用流量传感器,医疗用流量传感器包括流量管,流量管内形成有流体通道,流量管内还形成有贴近流体通道并沿流体通道的长度方向分布的容纳腔,容纳腔内设置有沿流体通道的长度方向依次分布的第一温度传感器、加热器和第二温度传感器。本发明的医疗用流量传感器集成度高,从而可以减小医疗用流量传感器的整体尺寸,同时,本发明的医疗用流量传感器利用待检测流体被加热后的温度增值确定流体流量,具有测量精度高的优点。(The invention relates to the technical field of medical instruments, in particular to a medical flow sensor and a medical flow detection system with the same. The invention aims to solve the technical problems of large size and poor measurement accuracy of a medical flow sensor. For the purpose, the invention provides a medical flow sensor which comprises a flow tube, wherein a fluid channel is formed in the flow tube, a containing cavity which is close to the fluid channel and distributed along the length direction of the fluid channel is further formed in the flow tube, and a first temperature sensor, a heater and a second temperature sensor which are sequentially distributed along the length direction of the fluid channel are arranged in the containing cavity. The medical flow sensor has high integration level, so that the overall size of the medical flow sensor can be reduced, and meanwhile, the medical flow sensor determines the flow of the fluid by utilizing the temperature increment of the heated fluid to be detected, and has the advantage of high measurement precision.)

医疗用流量传感器及具有其的医疗用流量检测系统

技术领域

本发明涉及医用器械技术领域，具体涉及一种医疗用流量传感器及具有其的医疗用流量检测系统。

背景技术

本部分提供的仅仅是与本公开相关的背景信息，其并不必然是现有技术。

流量传感器是医疗领域应用比较广泛的测量元件，可用于血流动力学、呼吸动力学、尿动力学等方面的体内流体循环流量测量，还可用于输血、输液、给药、透析等方面的体外流体输运监测。传统流量测量多通过导管将体内/体外流体引至外部监护仪设备，利用监护仪内置流量传感器来测量流体流量。经导管将实际测量点内流体引至外部测量设备，尤其是体内流体，会大大增加感染风险，而且受外部环境干扰较大，会引起较大测量误差，无法精确测量到微小变化流量的流体流动。

目前临床使用的流量传感器，尺寸普遍偏大，集成度不高，测量精度也较差，另外生物相容性和气密性方面无法做到能够与体内流体长期直接接触使用，这些都将会随时给病人带来风险。比如在危重症监护病房，需定期更换气管插管或部件等，部分病人会因此感染甚至危及生命。

发明内容

本发明提供了一种医疗用流量传感器，目的是解决现有医疗用流量传感器尺寸大、测量精度差的技术问题，该目的是通过以下技术方案实现的：

本发明的第一方面提供了一种医疗用流量传感器，医疗用流量传感器包括流量管，流量管内形成有流体通道，流量管内还形成有贴近流体通道并沿流体通道的长度方向分布的容纳腔，容纳腔内设置有沿流体通道的长度方向依次分布的第一温度传感器、加热器和第二温度传感器。

进一步地，流量管包括底座和扣合于底座上的盖板，容纳腔形成于底座的顶部。

进一步地，容纳腔由设置于底座的顶部的封装膜构成，流体通道形成于盖板与封装膜之间。

进一步地，盖板的底部设置有凹槽状通道，凹槽状通道与封装膜之间形成流体通道。

进一步地，底座、盖板和封装膜均由具有生物相容性的材料制成。

进一步地，流体通道的内壁设置有由生物相容性的材料制成的流动减阻修饰层。

进一步地，流量管的外壁设置有由生物相容性的材料制成的绝热涂层。

进一步地，加热器为电阻式结构。

进一步地，第一温度传感器和第二温度传感器为热电阻式结构或热电偶式结构。

本发明的医疗用流量传感器采用加热器进行微小空间加热、并采用第一温度传感器和第二温度传感器进行测温的方式可以实现快速响应的效果，以此精准测量流量管内微小流量变化的流体流动，而且仅在局部微小空间内对流量管内的流体进行加热，并通过绝热涂层对流量管内的流体进行隔热，以此降低局部加热对流体或人体造成明显损伤或损害的风险。进一步地，由生物相容性材料制作的医疗用流量传感器可以提高医疗用流量传感器的生物相容性，从而使医疗用流量传感器不仅能够在体外使用，还能够长期植入或介入体内使用，从而使医疗用流量传感器不需要频繁更换和维护，以此提高医疗用流量传感器的安全可靠性。

本发明的第二方面还提供了一种医疗用流量检测系统，医疗用流量检测系统包括：根据本发明第一方面的医疗用流量传感器，医疗用流量传感器包括流量管以及设置于流量管内的第一温度传感器、加热器和第二温度传感器；控制器，控制器分别与第一温度传感器、加热器和第二温度传感器电连接，控制器接收第一温度传感器检测到的第一温度值、第二温度传感器检测到的第二温度值以及加热器的加热热量Q，并根据热量公式Q＝CMΔT确定流量管内的流体流量。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1为本发明一个实施例的医疗用流量传感器的结构示意图；

图2为图1所示医疗用流量传感器的A-A向剖视图；

图3为图1所示医疗用流量传感器的B-B向剖视图；

其中，

100、医疗用流量传感器；

10、流量管；11、流体通道；12、容纳腔；121、封装膜；13、底座；131、下绝热涂层；14、盖板；141、上绝热涂层；

20、第一温度传感器；

30、加热器；

40、第二温度传感器。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本公开的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。需要说明的是，本发明通过将流量传感器应用于医疗只是一个优选实施例，并不是对本发明流量传感器应用范围的限制，例如，本发明的流量传感器还可以用于其他流体检测系统，这种调整并不偏离本发明流量传感器的保护范围。

应理解的是，文中使用的术语仅出于描述特定示例实施方式的目的，而无意于进行限制。除非上下文另外明确地指出，否则如文中使用的单数形式“一”、“一个”以及“所述”也可以表示包括复数形式。术语“包括”、“包含”以及“具有”是包含性的，并且因此指明所陈述的特征、元件和/或部件的存在，但并不排除存在或者添加一个或多个其它特征、元件、部件、和/或它们的组合。

尽管可以在文中使用术语第一、第二等来描述多个元件、部件、区域、层和/或部段，但是，这些元件、部件、区域、层和/或部段不应被这些术语所限制。这些术语可以仅用来将一个元件、部件、区域、层或部段与另一区域、层或部段区分开。除非上下文明确地指出，否则诸如“第一”、“第二”之类的术语以及其它数字术语在文中使用时并不暗示顺序或者次序。另外，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体式连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

为了便于描述，可以在文中使用空间相对关系术语来描述如图中示出的一个元件或者特征相对于另一元件或者特征的关系，这些相对关系术语例如为“内”、“外”等。这种空间相对关系术语意于包括除图中描绘的方位之外的在使用或者操作中装置的不同方位。例如，如果在图中的装置翻转，那么描述为“在其它元件或者特征下面”或者“在其它元件或者特征下方”的元件将随后定向为“在其它元件或者特征上面”或者“在其它元件或者特征上方”。因此，示例术语“在……下方”可以包括在上和在下的方位。装置可以另外定向(旋转90度或者在其它方向)并且文中使用的空间相对关系描述符相应的进行解释。

如图1、图2和图3所示，本发明的第一方面提供了一种医疗用流量传感器100，流量传感器100包括流量管10，流量管10内形成有流体通道11，流量管10内还形成有贴近流体通道11并沿流体通道11的长度方向分布的容纳腔12，容纳腔12内设置有沿流体通道11的长度方向依次分布的第一温度传感器20、加热器30和第二温度传感器40。

在本实施例中，加热器30能够对流经加热器40的流体进行加热，第一温度传感器20用于检测流体流经加热器40前的第一温度值T1，第二温度传感器40用于检测流体流经加热器40后的第二温度值T2，并将第一温度值T1和第二温度值T2发送至控制器，控制器计算第一温度值T1与第二温度值T2的温度差值ΔT，并获取加热器30的加热热量Q，根据热量公式Q＝CMΔT计算出流经加热器40的流体质量M，其中，C是待测流体的比热容，M是待测流体的质量。

具体地，流量管10主要由底座13和扣合于底座13上的盖板14组成，第一温度传感器20、加热器30和第二温度传感器40设置于底座13的顶部并保持适当距离，然后通过静电键合、激光焊接或离子键合等工艺在底座13的顶部设置封装膜121，封装膜7厚度可以为纳米、微米或亚毫米量级，由封装膜121构成的容纳腔12将第一温度传感器20、加热器30和第二温度传感器40永久性封装在底座13的顶部表面，并确保第一温度传感器20、加热器30和第二温度传感器40与流体通道11精密对准，然后通过微加工工艺(如湿法、干法或软光刻等微加工工艺)在盖板14的底部制作凹槽状通道，然后将盖板14扣合在底座13上，凹槽状通道与封装膜121之间形成流体通道11。进一步地，本发明还采用气相沉积或旋涂等工艺在流体通道11内制作了一层纳米级厚度的流动减阻修饰层(图中未示出)，以此减少流体在流体通道11内的流动阻力，其中，流动减阻修饰层可由聚对二甲苯、生物硅胶、聚四氟乙烯或聚氨酯等材质制成。

进一步地，通过将封装膜121厚度设置为纳米、微米、或亚毫米级，可以减小热量传导热阻，提高热响应速度。

继续参阅图1、图2和图3，根据本发明的实施例，为了提高流量管10与人体内流体之间的相容性，本实施例的流量管10(包括底座13和盖板14)和封装膜121由具有生物相容性和气密性的材料制成，如由玻璃或陶瓷等材质制成。

进一步地，盖板14由生物相容性和气密性的玻璃、或陶瓷等制成，以此消除待测流体在流体通道11内向通道外的自由渗透或蒸发渗透带来的流量测量损失。

继续参阅图1、图2和图3，根据本发明的实施例，流量管10的外表面(包括底座13的外表面和盖板14的外表面)通过气相沉积、旋涂或注塑等工艺制作一层绝热涂层(如位于底座13外表面的下绝热涂层131和位于盖板14外表面的上绝热涂层141)，以此隔绝流量管10内外热量的交换。具体地，绝热涂层由具有生物相容性且绝热性能优异的生物硅胶、聚对二甲苯或聚四氟乙烯等材质制成，且绝热涂层的厚度为微米级或亚毫米级。

继续参阅图1、图2和图3，根据本发明的实施例，加热器30可以选用薄膜电阻式结构，第一温度传感器20和第二温度传感器40可以选用薄膜热电阻式结构或薄膜热电偶式结构，本实施例中的第一温度传感器20、加热器30和第二温度传感器40均可以采用微加工工艺制作在底座13的顶部表面上。具体地，第一温度传感器20、加热器30和第二温度传感器40可由铂、金、铜或氧化铟锡等材质制成，具体形状可选择蛇型、锯齿型、方环型或圆环型等。

上述实施例的医疗用流量传感器100采用加热器30进行微小空间加热、并采用第一温度传感器20和第二温度传感器40进行测温的方式可以实现快速响应的效果，以此精准测量流量管10内微小流量变化的流体流动，而且仅在局部微小空间内对流量管10内的流体进行加热，并通过绝热涂层(如位于底座13外表面的下绝热涂层131和位于盖板14外表面的上绝热涂层141)进行隔热，以此降低局部加热对流体或人体造成明显损伤或损害的风险。进一步地，由生物相容性和气密性材料制作的流量管10和封装膜121可以提高医疗用流量传感器100的生物相容性和气密性，从而使医疗用流量传感器100不仅能够在体外使用，还能够长期植入或介入体内使用，从而使医疗用流量传感器100不需要频繁更换和维护，以此提高医疗用流量传感器100的安全可靠性。

本发明提供的医疗用流量传感器100的测量原理是：当待测流体(气体、或液体或生物组织液等)从左侧入口进入流体通道11内时，先由第一温度传感器20测量得到待测流体的第一温度值T1，待测流体流至加热器30时被加热升温，然后由第二温度传感器40检测被加热后的待测流体的第二温度值T2，在加热器30的加热热量已知的情况下，第二温度值T2与第一温度值T1的温度差值ΔT随着流体流量的变化而变化，也就是说温度差值ΔT与流体流量保持一定关系，因此，流体通道11内流体的实际流量可由第一温度传感器20和第二温度传感器40测得的温度差值ΔT来确定。

本实施例医疗用流量传感器100的制作方法如下：

1)第一温度传感器20、加热器30和第二温度传感器40采用微加工工艺(如磁控溅射、气相沉积或蒸镀等)在底座13的顶部表面成型，然后通过静电键合、激光焊接或等离子键合等工艺，将封装膜121永久性封装在底座13的顶部表面形成容纳腔12，使第一温度传感器20、加热器30和第二温度传感器40在容纳腔12内保持气密性；

2)通过微加工工艺(如湿法、干法或软光刻等微加工工艺)在盖板14的底部制作凹槽状通道，并采用气相沉积或旋涂等工艺在凹槽状通道的内壁制作了一层纳米级厚度的流动减阻修饰层，然后将盖板14扣合在底座13上，凹槽状通道与封装膜121之间形成流体通道11；

3)通过静电键合、激光焊接或离子键合等工艺，将封装膜121的上表面与盖板14的下表面进行永久性气密封装，并确保第一温度传感器20、加热器30和第二温度传感器40与流体通道11精密对准；

4)最后，通过气相沉积、旋涂或注塑等工艺在封装好的医疗用流量传感器100外表面制作一层绝热涂层(如位于底座13外表面的下绝热涂层131和位于盖板14外表面的上绝热涂层141)，以此隔医疗用流量传感器100内外热量交换。

本发明的第二方面还提供了一种医疗用流量检测系统，医疗用流量检测系统包括：根据本发明第一方面的医疗用流量传感器100，医疗用流量传感器100包括流量管10以及设置于流量管10内的第一温度传感器20、加热器30和第二温度传感器40；控制器(图中未示出)，控制器分别与第一温度传感器20、加热器30和第二温度传感器40电连接，控制器接收第一温度传感器20检测到的第一温度值T1、第二温度传感器40检测到的第二温度值T2以及加热器30的加热热量Q，并根据热量公式Q＝CMΔT确定流量管10内的流体流量。

在本实施例中，医疗用流量检测系统具有医疗用流量传感器100的一切技术效果，医疗用流量检测系统中的其他结构在此不进行赘述。

以上实施方式仅用于说明本发明主要思想，而非对本发明的限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行各种组合、修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。