JP7375016B2 - 流体流感知および気泡検出装置、および流体流感知および気泡検出装置を改良するための方法 - Google Patents

Description

本開示は、概して、管の中に流動する流体の流率を決定し、流体の中の気泡の存在を検出するために使用される、流体流感知および気泡検出装置に関する。本開示は、具体的には、人工心肺（ＨＬＭ）の体外回路内の管を通して流動する血液の流率を決定し、血流の中のガス気泡を検出するために使用される、流体流率測定およびガス気泡検出装置に関する。

Ｓｃｈｅｉｒｅｒ ｅｔ ａｌ．の第ＵＳ ８，３５３，８３９ Ｂ２号は、患者の内側からの走査を生成するように移動される超音波トランスデューサアレイを備える、超音波プローブを開示している。これを遂行するために、プローブは、患者の空洞の中に挿入可能である。センサのアレイが、プローブの遠位先端上の流体チャンバの中に位置し、これは、音響窓端部キャップによって封入される。音響窓キャップは、窓の内側において、トランスデューサおよびその原動機構をＥＦＩ／ＲＦＩ放射から遮蔽する、薄い伝導層でコーティングされる。

流体流率測定およびガス気泡検出装置は、鼓動する心臓に典型的な圧送活動の全てまたは一部に取って代わるポンプを介して、人工心肺（ＨＬＭ）の体外回路の中で、心臓への、および／またはそれからの血液のバイパスを伴う、体外血液回路およびシステム、より具体的には、心肺システムおよび手技を使用するもの等の医療手技において使用され得る。

Ｎａｍｅｒｙの米国特許第３，９７４，６８１号は、中空の可撓性給送管の中を進行するガスまたはガス気泡を検出するための装置を開示している。より具体的には、これは、透過法検出を使用する超音波気泡検出器を開示している。センサは、その中に管が設置され得る、半円形表面を伴う２つの半体を備え、２つの半体は、それら自体の間に管を係止する。超音波トランスデューサは、管の両側において位置付けられる。金属の音パイプが、トランスデューサと管との間に設置され、管とトランスデューサとの間に超音波信号を搬送する。ディスクトランスデューサの片側が、ワイヤと接地されてもよい。放射体として作用するトランスデューサのための回路、および受信機として作用するトランスデューサのための別個の回路が、要求される。

Ｎａｍｅｒｙの参考文献におけるように、気泡検出だけではなく、流動検出も可能にし、正確度を改良するために、より最近の公開は、超音波センサ要素が検出器および受信機として交換可能に採用され得るように、トランスデューサを多重化することに関する。そのような装置の一実施例が、Ｌｏｄｅｒｅｒ ｅｔ ａｌ．の米国特許出願公開第ＵＳ ２０１８／０１１０９１３ Ａ１号（参照することによってその全体として本明細書に組み込まれる）に開示されている。その中で、一実施形態では、流体流率測定回路が、プロセッサによって所定の時間にわたって、多重化装置による動作のためにオンにゲートされる。超音波周波数範囲内のエネルギーが、発生器によって、受信機要素としての役割を果たす対向する他の超音波センサ要素に伝送されることになる、送信機要素となる超音波センサ要素に供給され、そして、逆もまた同様である。

Ｌｏｄｅｒｅｒの参考文献に開示される流体流率測定およびガス気泡検出装置は、Ｎａｍｅｒｙの参照文献によって教示されるもの等の旧来の超音波気泡検出器に優る明確な改良を表す。Ｌｏｄｅｒｅｒによって考案された装置は、ガス気泡を検出することに加えて、流体流率を測定することができる。さらに、処理回路は、Ｎａｍｅｒｙと比較して、簡略化されている。

しかしながら、Ｌｏｄｅｒｅｒ装置の最近の試験が、これらの装置が、電気外科手術を伴う外科手術手技の間に使用されるときに、完全に信頼性のあるものではないことを露見させている。これらのタイプの手技では、電気外科手術ユニットが、伝導性外科手術用メスの中に結合される、高エネルギー高周波（ＲＦ）出力を発生させる。外科医は、伝導性外科手術用メスを使用し、外科手術の間に患者の組織を切断し、焼灼する。発生されるＲＦ信号のキャリア周波数は、概して、５００ＫＨｚである。発生される変調波形は、より高い周波数高調波に富み、そのため、ＲＦ干渉（すなわち、ＲＦＩ）が、即時の外科手術環境内に伝送される。ＲＦＩは、これまでのところ、気泡検出センサに対する懸念点ではないと見なされている。実際には、そのようなセンサは、外科手術の間に伝導性外科手術用メスから遠隔に位置し、患者と接触していない。ＲＦＩは、したがって、センサに到達することが不可能なはずである。Ｎａｍｅｒｙタイプの気泡センサを用いた試験およびこれまでの経験は、決して、電気外科手術の間のＲＦＩに関連するいかなるセンサ問題も示していない。

ここで、電気外科手術の間に、新しいＬｏｄｅｒｅｒタイプセンサが、実際にはそこにない血流中の気泡を検出し始めることが、判明している。これらの誤検出は、外科手術の間に許容不可能であり、ＲＦ干渉の結果であると考えられている。

米国特許第８，３５３，８３９号明細書

前述に照らして、電磁干渉、すなわち、ＥＭＩの存在下で確実に稼働する、流動感知および気泡検出装置を提供することが、本開示の１つの目的である。特に、流動感知および気泡検出装置は、これが効率的な多重化技術を採用するときでも、電気外科手術の間に発生されるＲＦＩによって影響を及ぼされるべきではない。

本開示の１つの広義の側面によると、流体流感知および気泡検出装置であって、それを通して伝導性流体が流動する、管を受容するように構成される空洞を備えた筐体と、筐体によって支持され、管を通して流動する流体の流動を感知し、流体の中の気泡を検出するように構成される、流体流感知および気泡検出電気センサアセンブリと、空洞内で受容される管から発出する不要なＥＭＩからセンサアセンブリを保護するように、少なくとも、センサアセンブリの一部と空洞との間に配列される、電気的に接地された電磁干渉、すなわち、ＥＭＩ遮蔽体とを備える、流体流感知および気泡検出装置が、提供される。

少なくとも、センサアセンブリの一部と空洞との間にＥＭＩ遮蔽体を提供することによって、電気外科手術に由来するＲＦＩは、もはや感知装置の適切な稼働を減損させることはできない。

実際には、本発明者は、驚くべきことに、電気外科手術によって発生されるＲＦＩが、導電および放射線の両方によって、外科手術の間に患者の血液を搬送する、体外管の中に結合されることを見出した。血液は、伝導性であるため、これは、ひいては、管内で流動するＲＦ電流を誘発する。管のうちの１つに取り付けられる、流体流および気泡検出センサが、したがって、管内で流動する伝導性の血液内で搬送されるＲＦ雑音を捉えることができる。

本開示のＥＭＩ遮蔽体に起因して、管を介して流体流および気泡検出センサに搬送されるＲＦ雑音は、センサの適切な動作に干渉しない。

本発明者は、古いＮａｍｅｒｙタイプの気泡センサにおいて、その電極が接地されている、センサのトランスデューサの２つの電極のうちの一方が、事実上、ＥＭＩ遮蔽体として作用することを発見した。無意識のうちに、古いＮａｍｅｒｙタイプの気泡センサにおいて、トランスデューサの中の接地される電極は、ＥＭＩ遮蔽体を兼任する。これは、古いＮａｍｅｒｙタイプの気泡センサを使用するときに電気外科手術の間に誤った気泡検出が生じない理由である。

設計上の制約に起因して、新しいＬｏｄｅｒｅｒタイプのセンサでは、トランスデューサの電極のいずれも、接地されていない。非意図的に、これは、接地される電極によって提供される、その事実上のＥＭＩ遮蔽体のセンサを剥離する効果を有する。

本調査の結果として、本発明者は、組み合わせられた流体流および気泡検出センサにおいて誤った気泡検出を排除するための、新しい別個のＥＭＩ遮蔽体を考案することを決定した。

一実施形態では、ＥＭＩ遮蔽体は、流体流感知および気泡検出電気センサアセンブリと別個のデバイスである。ＥＭＩ遮蔽体は、導電層であってもよい。導電層は、導電経路を介して筐体の電気的に接地された部分と接続されてもよい。この場合では、導電経路は、それ自体が筐体の電気的に接地された部分である部分にわたって適用される層自体の一部から作製されてもよい。

導電層は、金属箔、蒸着金属、または網目パターンの金属製トレースであってもよい。層の厚さは、１～２０マイクロメートル、特に、１～１０マイクロメートル、一実施形態では、２～３マイクロメートルであってもよい。一実施形態では、導電層は、アルミニウムから作製されてもよい。他の実施形態では、導電層は、銅、ニッケル、別の金属、または別の伝導性材料から作製されてもよい。

さらなる実施形態では、本装置は、血液または他の生物医学的流体の流動の監視等の生物医学的使用専用であってもよい。流動の医療的監視および／または気泡の検出は、人工心肺、体外式膜型人工肺（ＥＣＭＯ）システム、および／またはポンプ支援肺保護（ＰＡＬＰ）システム等を動作させるときに心肺バイパス用途に適用され得、これは、透析用途にも適用され得る。

より一般的には、ＥＭＩ遮蔽体は、電気外科手術を受けている患者から発出する伝導性流体の任意のプローブ、センサ、またはモニタに適用され得る。ＥＭＩ遮蔽体は、伝導性流体を介して伝送されるＲＦＩ（高周波干渉）に対して敏感であり、その存在下で誤動作する、または不要な挙動を呈し得る、電子回路を含有する、任意のプローブ、センサ、またはモニタのために有用であろう。ＥＭＩ遮蔽体から恩恵を受け得るセンサ、プローブ、またはモニタのタイプは、限定ではないが、温度、圧力、および動脈および静脈血液ガス監視型を含み得る。

導電層は、保護コーティングで被覆されてもよい。一実施形態では、保護コーティングは、誘電保護コーティングである。保護コーティングは、例えば、アクリル、シリコーン、ポリウレタン、または材料の組み合わせから作製されてもよい。

一実施形態では、センサアセンブリは、少なくとも１つの電気機械トランスデューサ要素を備え、各トランスデューサ要素は、装置の電気的接地から電気的に絶縁され、したがって、電気的に浮動している。

センサアセンブリはさらに、温度センサを備えてもよい。この場合では、ＥＭＩ遮蔽体は、温度センサによる妨害されない温度測定を可能にする、温度センサ間隙を有してもよい。

本開示の別の広義の側面によると、その中で第１の側壁、第２の側壁、および底部壁が、チャネルの３つの壁を成し、管を受容するように構成される、筐体を備える、流体流および気泡の検出のための装置が、提供される。管は、血液等の液体の流動を受容するように構成される、弾性管であってもよい。本装置は、第１の側壁の中に位置する、第１の窓と、第２の側壁の中に位置する、第２の窓とを備え、第２の窓は、第１の窓の反対に位置してもよい。第１の窓および第２の窓の背後、すなわち、窓に面しているが、それによって被覆される、筐体の内側にあるものは、それぞれ、第１の超音波トランスデューサおよび第２の超音波トランスデューサである。第１および第２の超音波トランスデューサはそれぞれ、送信機として、および受信機として動作可能である。窓は、完全に、または部分的に、チャネルに面する窓の面側における、導電性材料から作製される層で被覆される。部分的に被覆される場合、非被覆部の間隙のサイズは、好ましくは、干渉するＲＦ信号の４分の１の波長以下に限定される。窓は、超音波振動の通過を可能にする。

伝導性材料の層を提供することによって、トランスデューサは、電磁干渉に対して遮蔽される。層は、筐体を開放する必要なく外側からアクセス可能である装置の一部である、窓の上に適用されてもよい。導電層は、一実施形態では、アルミニウム等の金属の蒸着層であってもよい。別の実施形態では、導電層は、金属箔であってもよい。いずれの方法でも、導電層は、筐体を分解または破壊することなく適用されることができる。導電層は、さらに、すでに使用されている可能性のある既存の装置に適用されてもよい。導電層はまた、設計および生産のステップの大部分がすでに実装された後、トランスデューサの保護を可能にするために、流体流および気泡の検出のための装置の後期設計段階において検討され得る。筐体の中のセンサの中、またはその上に静的保護を組み込むように生産プロセスを適合させることは、要求されない。

一実施形態では、伝導性材料の層は、チャネルに面する側面において、保護コーティングで被覆される。保護コーティングは、１～５０マイクロメートル、特に、５～４０マイクロメートル、一実施形態では、１０～３０マイクロメートルの厚さであってもよい。

本開示の別の広義の側面によると、その中で第１の側壁、第２の側壁、および底部壁が、チャネルの３つの壁を成し、管を受容するように構成される、筐体と、第１の側壁の中に位置する、第１の窓と、第２の側壁の中に位置する、第２の窓と、第１の窓の背後における筐体の中に設置される、送信機として、および受信機として動作可能な、第１の超音波トランスデューサと、第２の窓の背後における筐体の中に設置される、送信機および受信機として動作可能な、第２の超音波トランスデューサとを備える、装置を提供するステップと、チャネルに面する窓の面側であって、完全に、または部分的に、導電性材料の層によって被覆される、窓の面側に導電性材料の層を適用するステップとを含む、流体流および気泡の検出のための装置を適合する方法が、提供される。部分的に被覆される場合、非被覆部の間隙のサイズは、好ましくは、干渉するＲＦ信号の４分の１の波長以下に限定される。

本開示の別の広義の側面によると、電磁干渉（すなわち、ＥＭＩ）に対して流体流感知および気泡検出装置を保護する方法であって、流体流感知および気泡検出装置は、それを通して流体が流動する、管を受容するように構成され、流体流感知および気泡検出装置の中に受容される管を通して流動する流体の流動を感知し、流体の中の気泡を検出するように構成される、流体流感知および気泡検出電気センサアセンブリを含み、流体流感知および気泡検出装置の中に受容される管から発出する不要なＥＭＩからセンサアセンブリを保護するための専用のＥＭＩ遮蔽体を伴う流体流感知および気泡検出装置を装着するステップであって、そのＥＭＩ遮蔽体は、流体流感知および気泡検出電気センサアセンブリと別個のデバイスである、ステップと、ＥＭＩ遮蔽体を接地するステップとを含む、方法が、提供される。

本開示の別の広義の側面によると、流体流感知および気泡検出装置であって、その中で第１の側壁、第２の側壁、および底部壁が、チャネルの３つの壁を成し、管を受容するように構成される、筐体と、第１の側壁の中に位置する、第１の窓と、第２の側壁の中に位置する、第２の窓と、第１の窓の背後における筐体の中に設置される、超音波送信機として、および超音波受信機として動作可能な、第１の超音波トランスデューサと、第２の窓の背後における筐体の中に設置される、超音波送信機として、および超音波受信機として動作可能な、第２の超音波トランスデューサと、トランスデューサと電気接続し、信号伝達接続している、回路基板であって、トランスデューサを超音波送信機および受信機として制御するように構成され、底部壁の下に位置する、回路基板と、チャネルに面する第１の窓の側面に位置する、第１の導電層であって、電気的に接地された第１の導電層と、チャネルに面する第２の窓の側面に位置する、第２の導電層であって、電気的に接地された第２の導電層とを備える、流体流感知および気泡検出装置が、提供される。

一実施形態では、流体流感知および気泡検出装置はさらに、第１の窓の背後における筐体の中に設置される、超音波送信機として、および超音波受信機として動作可能な、第３の超音波トランスデューサと、第２の窓の背後における筐体の中に設置される、超音波送信機として、および超音波受信機として動作可能な、第４の超音波トランスデューサとを備える。本実施形態では、第１の超音波トランスデューサは、第４の超音波トランスデューサに対して対角線上に位置し、第２の超音波トランスデューサは、第３の超音波トランスデューサに対して対角線上に位置し、回路基板はまた、第３および第４の超音波トランスデューサと電気接続し、信号伝達接続しており、回路基板はさらに、第３および第４の超音波トランスデューサを超音波送信機および受信機として制御するように構成される。

一実施形態では、回路基板は、略平面状であり、底部壁に対して平行に配向される。

赤外線（ＩＲ）温度センサが、回路基板上に搭載されてもよく、赤外線温度センサの感光側は、底部壁に面する。

一実施形態では、導電層が、回路基板と底部壁との間に位置し、回路基板に隣接して設置される。回路基板と底部壁との間の導電層は、回路基板と底部壁との間の導電層の下側において分離スペーサ材料を含み、回路基板上の電気的にアクティブな要素のうちのいずれも短絡させないことを確実にしてもよい。一実施形態では、分離スペーサ材料は、伝導性であり、電気的に接地された筐体の一部と電気接続している。分離スペーサ材料は、例えば、アルミニウム、銅、ニッケル、別の金属、または別の伝導性材料であってもよい。加えて、分離スペーサ材料は、例えば、真空蒸着されてもよい。

本開示は、ここで、付随の図面を参照して、実施例としてのみ説明されるであろう。

図１は、その中のチャネルが、管と、管を定位置に保持するためのチャネルを被覆するセンサカバーとを受容する、筐体を伴う、流体流感知および気泡検出のための装置の斜視図を示す。

図２は、筐体と、その中に設置される、２つのトランスデューサと電気接続し、それを制御するように適合される、回路基板とを伴う、流体流感知および気泡検出装置を示す。

図３は、２つの側面窓と、底部窓とから成るチャネルを伴う、流体流感知および気泡検出装置を示し、底部窓は、部分的に適用される伝導性材料の層で被覆される。

図４は、２つの側面窓と、底部窓とから成るチャネルを伴う、流体流感知および気泡検出装置を示し、底部窓は、部分的に適用される伝導性材料の層で被覆され、それを通して赤外線温度センサが赤外光を受光し、随意に、それを放出もし得る、開口を残す。

図５は、蒸着金属と、その上に配置される保護コーティングとから成る層を伴う、窓を通した断面である。

図６は、金属箔から成る層が窓上に設置される、窓の断面である。

図７は、伝導性材料の層と、保護材料の層とを伴う流体流感知および気泡検出のための装置を提供するための方法の３つのステップを図示する。

図８は、筐体と、その中に設置される、対角線構成に位置付けられる４つのトランスデューサと電気接続し、それを制御するように適合される、回路基板とを伴う、流体流感知および気泡検出装置を示す。

図１は、その中で第１の側壁３、第２の側壁４、および底部壁５が、それを通して血液等の伝導性液体が流動し得る管８を受容するように構成される、チャネル６の３つの壁を成す筐体２を備える、流体流および気泡の検出のための装置１を図式的に描写する。チャネル６は、空洞を画定する。第１の側壁３および第２の側壁４は、その間に設置可能な管８と相互に面する。図面では、筐体等のいくつかの要素が、その中に設置された要素が視認者に見えることを可能にするために透けている。実践では、実際の装置は、金属およびプラスチック等の固体材料から作製される。筐体２は、アルミニウムを含む、またはそれから成ってもよい。

センサカバー７が、管８を封入するように適合される。センサカバー７は、例えば、金属または（ポリカーボネート（例えば、ＬＥＸＡＮ）等の）プラスチック材料から作製されてもよい。図１に示される非限定的実施形態では、センサカバー７は、ヒンジ９を介して筐体２に接続され、定位置に保持され、ラッチ（図示せず）を用いて閉じられる。装置１は、流体流１０の流率を測定するように適合される。これはまた、流体流の中のガス気泡を検出するように構成される。本実施形態では、これは、図２－６と併せて解説されるような超音波放射体／受信機を用いて行われる。

図２は、センサカバー７を伴わない筐体２を示す。筐体２のチャネル６の中、より具体的には、第１の側壁３の中に位置するものは、第１の窓１３であり、面側Ｆは、図１に描写されるようなチャネル６の中に設置されている場合、それぞれ、チャネル６または管８に面する。第２の側壁４の中に、第２の窓１５が、存在する。第２の窓１５もまた、図１に描写されるようなチャネルの中に設置されている場合、チャネル６または管８に面する、面側Ｆを有する。

窓１３および１５は、完全に、または実質的に、超音波が超音波トランスデューサ１４および１６から窓１３、１５を通して管８の中の流体流１０の中に通過することを可能にする、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、または他の好適なアクリルまたはプラスチック等のプラスチック材料から作製されてもよい。本開示は、個々のトランスデューサ１４および１６について述べているが、チャネル６の両側において、トランスデューサのアレイまたは複数のトランスデューサが、存在し得る。例えば、図８に示される非限定的実施形態では、２つのトランスデューサ１４ａ、１４ｂが、第１の窓１３の背後に位置し、２つのトランスデューサ１６ａ、１６ｂが、第２の窓１５の背後に位置する、対角線構成に位置付けられる、４つのトランスデューサ（１４ａ、１４ｂ、１６ａ、１６ｂ）が、存在する。図８では、トランスデューサ１４ａが、トランスデューサ１６ｂに対して対角線上に位置し、トランスデューサ１４ｂが、トランスデューサ１６ａに対して対角線上に位置する。本開示では、トランスデューサ１４および１６は、圧電素子として具現化されてもよい。

超音波トランスデューサ１４および１６は、流体流１０を感知し、その中の気泡を検出するような多重化様式において動作されてもよい。回路基板１７上の電子構成要素が、トランスデューサ１４および１６の動作を制御する。回路基板１７は、（底部壁５の中に位置する）底部窓１８の下に、好ましくは、底部壁５に対して平行に、筐体２の中に設置される。

トランスデューサ１４および１６および回路基板１７はともに、筐体２によって支持される流体流感知および気泡検出電気センサアセンブリを形成する。

図面に示されていない方法では、装置１は、例えば、患者の心臓および／または肺をバイパスする体外管の中の流体流を感知し、気泡を検出するために利用されてもよい。患者は、例えば、約５００ＫＨｚにおける高周波を発生させる電気外科手術ユニットを用いて手術され得る。超音波トランスデューサの周波数に近接しつつある重複するより高い周波数において、ピークが、存在し得る。電気外科手術によって誘発される電流が、管の中の血液を通して進行し、電磁干渉（すなわち、ＥＭＩ）を引き起こし得る。これは、ＥＭＩ遮蔽体２１によって防止される。図２および８に示される非限定的実施形態では、ＥＭＩ遮蔽体は、第１の窓１３、第２の窓１５、および底部窓１８のそれぞれの上に堆積された、導電層２１である。層２１は、アルミニウムから作製されてもよい。

伝導層２１は、接地される。一実施形態では、接地は、電気的に接地され、したがって、電気的接地経路２０を確立する、筐体２の一部にわたって層２１を延在させることによって達成されることができる。この場合では、層２１の経路２０は、底部窓１８に重複する層２１の一部であり、また、導電性であり、筐体２の残部と接続される、筐体２の接地される部分にわたって延在する。

図３は、さらなる非限定的実施形態を示す。図３では、底部壁５は、それが備えるものをより近くに図示するために、図の底部において拡大されている。底部壁５は、筐体２の一部に対して、または別の電気的に好適な方式において接地される、導電層２１を含む。層２１自体は、例えば、約３～５マイクロメートルの厚さであってもよい。これは、蒸着金属であってもよい。本導電層２１にわたって設置されるものは、好ましくは、底部壁５の導電層２１の表面の全体を被覆する、保護誘電コーティング２２である。保護コーティング２２は、例えば、装置１を洗浄するために使用される薬品によって引き起こされる浸食から、蒸着金属コーティング層２１を保護する役割を果たし得る。保護コーティング２２はまた、装置１を洗浄するための機械的擦落によって引き起こされる浸食から、蒸着金属コーティング層２１を保護する役割も果たし得る。さらに、保護コーティング２２はまた、装置１の洗浄の間、およびチャネル６の中への管の設置の間に、傷から蒸着金属コーティング層２１を保護する役割も果たし得る。

保護コーティング２２は、蒸着層２１より厚くてもよく、例えば、保護コーティング２２は、伝導層２１が約５マイクロメートル以下の厚さであるとき、７～３０マイクロメートルの厚さであってもよい。これは、両方の層を検討するときでさえ、依然として、比較的に薄く、そのため、層２１および保護コーティング２２は、側面窓１３および１５を通して進行し、圧電トランスデューサ１４および１６に到達する超音波に顕著に影響を及ぼすものではない。層２１および保護コーティング２２は、側面窓１３、１５および底部窓１８に適用されてもよい。層２１は、アルミニウムから作製されてもよい。コーティング２２は、アクリル、シリコーン、ポリウレタン、または誘電材料の組み合わせから作製されてもよい。

導電層２１は、ＥＭＩ、特に、電気外科手術干渉（ＥＳＩ）からトランスデューサ１４および１６を遮蔽する。ＥＳＩ遮蔽体２１がなければ、ＥＳＩは、トランスデューサ１４、１６の動作に干渉し得、これは、誤った気泡検出、すなわち、存在しない気泡の検出を引き起こし得る。本出願人によって行われた種々の試験が、このことを証明している。言い換えると、Ｌｏｄｅｒｅｒタイプのセンサ（すなわち、対合された超音波トランスデューサおよび多重化回路を採用する、流動測定および気泡検出センサ）へのＥＳＩ遮蔽体２１の適用が、ＥＳＩに起因する、誤った気泡検出信号を実質的に軽減および／または排除する。

代替として、依然として底部窓５の拡大図を示す図３の底部部分を参照すると、層２１は、金属箔であってもよい。箔は、箔が窓１８に粘着するように、底部窓１８に面して設置される、接着側を備えてもよい。

さらなる変形では、窓１３、１５、１８は、積層構造であってもよい。この場合では、ＥＭＩ遮蔽体２１は、積層物内の接地される伝導層として、窓１３、１５、１８内に埋設され得る。

別のさらなる変形では、導電層２１は、窓１３、１５、１８の内側（チャネル６の反対）に、かつトランスデューサ１４、１６の正面に位置しながら、適切に接地される（例えば、筐体２の接地される部分と電気接続する）。

図４は、赤外線温度センサ２３を含む、装置１のある変形を図示する。赤外線センサ２３は、回路基板１７上に設置される。ＥＭＩ遮蔽体２１の中の開口２４が、温度センサ２３の上方に位置する。本開口２４は、ＩＲ照射が温度センサ２３に到達することを確実にする。開口または間隙２４がなければ、管８の中の流体流１０からのＩＲ照射が、ＥＭＩ遮蔽体２１によって遮断されるであろう。ＥＭＩ遮蔽体／導電層２１が、箔である場合、間隙２４は、箔を、間隙２４が位置することになる場所を穿刺することによって取得され得る。

開口２４は、直径が、例えば、１～５ｍｍ、特に、１～４ｍｍ、一実施形態では、２～３ｍｍであってもよい。これらの範囲内において、開口２４は、赤外線温度センサ２３の適切な動作を可能にするために十分に大きいが、また、電気構成要素の効率的なＥＭＩ遮蔽を維持するために十分に小さい。

赤外線温度センサ２３は、回路基板１７上に搭載されてもよく、赤外線温度センサ２３の感光側２５は、底部窓１８に面する。開口２４は、ＩＲ光の透過を可能にする場合、保護コーティング２２で被覆されてもよい。ＩＲ光の透過を可能にするそのような保護コーティング２２は、例えば、アクリル、シリコーン、ポリウレタン、または誘電材料の組み合わせから作製されてもよい。

伝導層２１（箔または蒸着物）は、第２の複数の平行な金属製トレースと直角に交差する、第１の複数の平行な金属製トレースを含む直交する網目の形状において適用されてもよい。代替として、伝導層２１は、図３に示されるように、第２の複数の平行な金属製トレースと対角線的に交差する、第１の複数の平行な金属製トレースを含む対角線状の網目の形状において適用されてもよい。これは、センサアセンブリ（すなわち、超音波トランスデューサ１４、１６、および回路基板１７）のＥＭＩ遮蔽を確実にしながら、赤外光の容易な通過を可能にするためのものである。故に、その背後に赤外線センサ２３が着座する窓、すなわち、底部窓１８のみに網目を適用することが、好ましい。ＥＭＩ遮蔽体２１は、ＥＭＩ雑音がセンサアセンブリの構成要素１４、１６、１７に干渉しないように防止する。伝導層２１が、（直交する、または対角線状の）網目の形状において適用されると、非被覆部の間隙のサイズは、好ましくは、干渉するＲＦ信号の４分の１の波長以下に限定される。

図５は、ＥＭＩ遮蔽体２１が蒸着金属である、変形に関するさらなる詳細を提供する。図６は、ＥＭＩ遮蔽体３０が金属製の箔である、変形に関するさらなる詳細を提供する。

図５は、本変形による、窓１３、１５、または１８の一部を通した断面を示す。ＥＭＩ遮蔽体２１は、窓の面側Ｆにおいて適用される、蒸着金属である。面側Ｆは、チャネル６に面する窓の側面である。例えば、漆から作製される保護コーティング２２が、蒸着金属２１を被覆する。蒸着金属２１は、蒸着金属２１が、筐体２の電気的に接地された部分２０にわたって延在するように、筐体２および窓１３、１５、１８上に堆積されるアルミニウムであってもよい。

図６は、本変形による、窓１３、１５、または１８の一部を通した断面を示す。金属箔３０の層が、窓１３、１５、または１８の面側Ｆにおいて適用される。面側Ｆは、チャネル６に面する窓１３、１５、または１８の側面である。金属箔３０は、金属箔３０が、筐体２の電気的に接地された部分２０にわたって延在するように、筐体２および窓１３、１５、１８に接着するように構成される接着側を伴う、銅であってもよい。

一実施形態では、導電層２１は、窓１３、１５、および１８のうちの１つ以上のものにわたって異なる形態をとることができる。すなわち、窓１３にわたる導電層２１は、金属箔、蒸着金属、または網目パターンの金属製トレースであり、窓１５にわたる導電層２１は、金属箔、蒸着金属、または網目パターンの金属製トレースであり、窓１８にわたる導電層２１は、金属箔、蒸着金属、または網目パターンの金属製トレースである。例えば、一実施形態では、窓１３および１５にわたる導電層２１は、蒸着金属であり、窓１８にわたる導電層２１は、網目パターンの金属製トレースである。

図７は、ＥＭＩから流体流および気泡の検出のための装置を遮蔽するように、これを適合する方法のステップを描写する。前述の図が、参照される。本方法では、第１のステップ２６は、その中で第１の側壁３、第２の側壁４、および底部壁５がチャネル６の３つの壁を成す、筐体２を備える装置１を提供するステップを伴う。チャネル６は、管８を受容するように構成される。筐体２はさらに、第１の側壁３の中に位置する、第１の窓１３と、第２の側壁４の中に位置する、第２の窓１５と、第１の窓１３の背後における筐体２の中に設置される、超音波送信機として、および超音波受信機として動作可能な、第１の超音波トランスデューサ１４と、第２の窓１５の背後における筐体２の中に設置される、超音波送信機および超音波受信機として動作可能な、第２の超音波トランスデューサ１６とを備える。ステップ２７において、導電性材料の層の形態におけるＥＭＩ遮蔽体が、チャネル６に面する窓の面側において適用される。窓は、完全に、または部分的に、導電性材料の層で被覆される。それらが、部分的に被覆される場合、非被覆部の間隙のサイズは、好ましくは、干渉するＲＦ信号の４分の１の波長以下に限定される。

層が箔である実施形態では、箔は、第２のステップ２７において適用され、本方法は、終了する。層が、ステップ２７において堆積される蒸着材料である実施形態では、第３のステップ２８は、導電層の上に保護コーティングを適用するステップから成ってもよい。

当業者は、異なる実施形態のために本明細書に説明される特徴が、相互、および／または現在公知である、または将来開発される技術と組み合わせられながら、本請求項の範囲内に留まり得ることを含めて、本明細書に明示的に例証されない実施形態が、本請求項の範囲内で実践され得ることを理解するであろう。当業者はまた、本明細書に開示される実施形態から、互換性のある患者支援および患者支援搭載デバイスの組み合わせを査定および／または識別するための概念の種々の他の実施形態を実践することを可能にされるであろう。具体的な用語が、本明細書に採用されているが、それらは、一般的および説明の意味のみにおいて使用され、限定の目的のためではない。したがって、前述の詳細な説明が、限定するものではなく例証的であるものとして見なされることを意図している。さらに、上記に説明される利点が、必ずしも本開示の唯一の利点というわけではなく、必ずしも、説明される利点の全てが、各実施形態を用いて達成されるわけではないであろうことが予期される。

Claims (20)

1. 流体流感知および気泡検出装置であって、
   空洞を備えた筐体であって、前記空洞は、伝導性流体がそれを通して流動する管を受容するように構成されている、筐体と、
   流体流感知および気泡検出電気センサアセンブリであって、前記流体流感知および気泡検出電気センサアセンブリは、前記筐体によって支持されており、前記管を通して流動する伝導性流体の流動を感知し、前記伝導性流体内の気泡を検出するように構成されている、流体流感知および気泡検出電気センサアセンブリと、
   電気的に接地された電磁干渉（ＥＭＩ）遮蔽体であって、前記ＥＭＩ遮蔽体は、前記ＥＭＩ遮蔽体が、前記空洞内で受容される間、前記管から発出するＥＭＩから前記センサアセンブリを保護するように、少なくとも、前記センサアセンブリの一部と前記空洞との間に配列されている、電気的に接地された電磁干渉（ＥＭＩ）遮蔽体と
   を備える、流体流感知および気泡検出装置。
2. 前記ＥＭＩ遮蔽体は、前記流体流感知および気泡検出電気センサアセンブリと別個である、請求項１に記載の装置。
3. 前記ＥＭＩ遮蔽体は、導電層である、請求項１に記載の装置。
4. 前記導電層は、導電経路を介して前記筐体の電気的に接地された部分と接続されている、請求項３に記載の装置。
5. 前記導電層は、金属箔、蒸着金属、または網目パターンの金属製トレースである、請求項３に記載の装置。
6. 前記導電層は、誘電保護コーティングで被覆されている、請求項３に記載の装置。
7. 前記センサアセンブリは、少なくとも一対の超音波トランスデューサ要素を備え、各トランスデューサ要素は、前記装置の電気的接地から電気的に絶縁され、したがって、電気的に浮動している、請求項１に記載の装置。
8. 前記センサアセンブリはさらに、温度センサを備える、請求項１に記載の装置。
9. 前記ＥＭＩ遮蔽体は、前記温度センサによる妨害されない温度測定を可能にする温度センサ間隙を有する、請求項８に記載の装置。
10. 電磁干渉（ＥＭＩ）に対して流体流感知および気泡検出装置を保護する方法であって、前記流体流感知および気泡検出装置は、
    伝導性流体がそれを通して流動する管を受容するように構成されており、
    前記流体流感知および気泡検出装置内に受容された管を通して流動する前記伝導性流体の流動を感知し、前記伝導性流体内の気泡を検出するように構成されている流体流感知および気泡検出電気センサアセンブリを含み、
    前記方法は、
    前記流体流感知および気泡検出装置内に受容された管から発出する実質的なＥＭＩから前記センサアセンブリを保護するための専用のＥＭＩ遮蔽体を伴う前記流体流感知および気泡検出装置を装着するステップであって、そのＥＭＩ遮蔽体は、前記流体流感知および気泡検出電気センサアセンブリと別個である、ステップと、
    前記流体流感知および気泡検出装置がＥＭＩによって誘発される誤った気泡検出信号を発生させることを防止するように、前記ＥＭＩ遮蔽体を接地するステップと
    を含む、方法。
11. 前記方法の結果は、請求項１に記載の装置である、請求項１０に記載の方法。
12. 流体流感知および気泡検出装置であって、
    筐体であって、前記筐体は、その中で第１の側壁、第２の側壁、および底部壁が、チャネルの３つの壁を成し、導電性流体流のための導管としての役割を果たす管を受容するように構成されている、筐体と、
    前記第１の側壁内に位置している第１の窓と、
    前記第２の側壁内に位置している第２の窓と、
    第１の超音波トランスデューサであって、前記第１の超音波トランスデューサは、前記第１の窓の背後における前記筐体内に設置された超音波送信機として、および、超音波受信機として動作可能である、第１の超音波トランスデューサと、
    第２の超音波トランスデューサであって、前記第２の超音波トランスデューサは、前記第２の窓の背後における前記筐体内に設置された超音波送信機として、および、超音波受信機として動作可能である、第２の超音波トランスデューサと、
    回路基板であって、前記回路基板は、前記第１および第２の超音波トランスデューサと電気接続し、信号伝達接続しており、前記回路基板は、前記第１および第２の超音波トランスデューサを超音波送信機および受信機として制御するように構成されており、前記回路基板は、前記底部壁の下に位置している、回路基板と、
    第１の導電層であって、前記第１の導電層は、前記チャネルに面する前記第１の窓の側面に位置しており、前記第１の導電層は、電気的に接地されている、第１の導電層と、
    第２の導電層であって、前記第２の導電層は、前記チャネルに面する前記第２の窓の側面に位置しており、前記第２の導電層は、電気的に接地されている、第２の導電層と
    を備える、流体流感知および気泡検出装置。
13. 第３の超音波トランスデューサであって、前記第３の超音波トランスデューサは、前記第１の窓の背後における前記筐体内に設置された超音波送信機として、および、超音波受信機として動作可能である、第３の超音波トランスデューサと、
    第４の超音波トランスデューサであって、前記第４の超音波トランスデューサは、前記第２の窓の背後における前記筐体内に設置された超音波送信機として、および、超音波受信機として動作可能である、第４の超音波トランスデューサと
    をさらに備え、
    前記第１の超音波トランスデューサは、前記第４の超音波トランスデューサに対して対角線上に位置しており、前記第２の超音波トランスデューサは、前記第３の超音波トランスデューサに対して対角線上に位置しており、
    前記回路基板は、前記第３および第４の超音波トランスデューサと電気接続し、信号伝達接続しており、前記回路基板は、前記第３および第４の超音波トランスデューサを超音波送信機および受信機として制御するように構成されている、
    請求項１２に記載の装置。
14. 前記底部壁内に位置している底部窓をさらに備える、請求項１２または１３に記載の装置。
15. 前記チャネルに面する前記底部窓の側面に位置している第３の導電層であって、前記第３の導電層は、電気的に接地されている、第３の導電層
    をさらに備える、請求項１４に記載の装置。
16. 前記第１の導電層、前記第２の導電層、および前記第３の導電層は、前記筐体の電気的に接地された部分に伝導的に接続されている、請求項１５に記載の装置。
17. 前記第１の導電層は、第１の金属箔、第１の蒸着金属、または第１の網目パターンの金属製トレースであり、前記第２の導電層は、第２の金属箔、第２の蒸着金属、または第２の網目パターンの金属製トレースであり、前記第３の導電層は、第３の金属箔、第３の蒸着金属、または第３の網目パターンの金属製トレースである、請求項１５または１６に記載の装置。
18. 前記第１の導電層、前記第２の導電層、および前記第３の導電層は、誘電保護コーティングで被覆されている、請求項１５、１６、または１７に記載の装置。
19. 前記回路基板は、略平面状であり、前記底部壁に対して平行に配向されている、請求項１２－１８のいずれか１項に記載の装置。
20. 前記回路基板上に搭載された赤外線温度センサをさらに備え、前記赤外線温度センサの感光側は、前記底部壁に面している、請求項１２－１９のいずれか１項に記載の装置。

Images