本發(fā)明涉及使用壓力轉(zhuǎn)換器感測(cè)負(fù)壓力。

技術(shù)背景

血液透析是用于支持腎功能不足的患者的治療方法。在血液透析(“HD”)期間，患者的血液經(jīng)過(guò)透析機(jī)的透析器，同時(shí)透析溶液或透析液也經(jīng)過(guò)透析器。透析器中的半透膜將透析器內(nèi)的血液與透析液分離，并允許在透析液和血液流之間進(jìn)行擴(kuò)散和滲透交換。穿過(guò)膜的這些交換導(dǎo)致從血液去除廢物(包括像尿素和肌酸酐的溶質(zhì))。這些交換也調(diào)節(jié)血液中其他物質(zhì)(諸如鈉和水)的水平。以這種方式，透析機(jī)充當(dāng)用于凈化血液的人造腎。

在單純超濾期間，患者經(jīng)歷流體過(guò)載時(shí)，例如患有心力衰竭或急性或慢性腎衰竭的患者，患者的血液經(jīng)過(guò)具有將過(guò)濾器分離成隔室的半透膜的濾血器。這些隔室內(nèi)的壓力梯度驅(qū)動(dòng)流體穿過(guò)半透膜，允許通過(guò)運(yùn)輸將血液中的預(yù)定百分比的血漿流體除去。剩余的血液返回至患者。與HD不同，在UF期間，沒(méi)有透析溶液或透析液經(jīng)過(guò)透析器。

在腹膜透析(“PD”)期間，透析溶液或透析液周期性地注入患者的腹膜腔?；颊吒鼓さ哪ひr作為天然半透膜，其允許在溶液和血液流之間進(jìn)行擴(kuò)散和滲透交換。穿過(guò)患者腹膜的這些交換，如HD中的穿過(guò)透析器的連續(xù)交換，導(dǎo)致從血液去除廢物(包括像尿素和肌酸酐的溶質(zhì))。并調(diào)節(jié)血液中其他物質(zhì)(諸如鈉和水)的水平。

HD，UF和PD設(shè)備通常被配置為測(cè)量和控制從患者去除和/或返回到患者的流體的壓力。這種壓力測(cè)量可用于監(jiān)測(cè)和控制設(shè)備。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

在本發(fā)明的一個(gè)方面中，一種醫(yī)療系統(tǒng)包括：醫(yī)療流體泵送機(jī)，其包括壓力傳感器；醫(yī)療流體管線組，其包括與形成在隔膜和基部之間的流體通道流體連通的流體管線，該醫(yī)療流體管線組被構(gòu)造為連接到醫(yī)療流體泵送機(jī)，以使得該醫(yī)療流體管線組的隔膜與醫(yī)療流體泵送機(jī)的壓力傳感器對(duì)準(zhǔn)；以及構(gòu)件，其被構(gòu)造為在醫(yī)療流體管線組連接到醫(yī)療流體泵送機(jī)、且流體通道處于大氣壓時(shí)施加正力到壓力傳感器。

實(shí)施方式可包括以下特征中的一個(gè)或多個(gè)。隔膜和基部是壓力艙的部分，流體管線連接到該壓力艙。隔膜和基部是醫(yī)療流體盒的部分，流體管線連接到該醫(yī)療流體盒。構(gòu)件使得壓力傳感器能夠檢測(cè)流體通道內(nèi)產(chǎn)生的正和負(fù)壓力。構(gòu)件固定到隔膜。構(gòu)件固定到壓力傳感器并自醫(yī)療流體泵送機(jī)的面向外突出。構(gòu)件包括流體墊。流體墊是空氣墊。流體墊被構(gòu)造為在醫(yī)療流體管線組連接到醫(yī)療流體泵送機(jī)時(shí)按壓隔膜抵靠壓力傳感器，以對(duì)壓力傳感器施加正力。構(gòu)件是彈簧。彈簧被布置在流體通道中。彈簧被構(gòu)造為對(duì)隔膜施加向外的力，以使隔膜的覆在流體通道上的部分自基部偏離。彈簧附接到隔膜的外表面并自隔膜遠(yuǎn)離地突出。

在一些實(shí)施方式中，構(gòu)件是附接到隔膜的盤，并自該隔膜相對(duì)于基部向外突出。構(gòu)件是附接到壓力傳感器的盤，并自醫(yī)療流體泵送機(jī)的面向外突出。壓力傳感器被構(gòu)造為在醫(yī)療流體管線組連接到醫(yī)療流體泵送機(jī)時(shí)接觸隔膜的外表面。壓力傳感器被構(gòu)造為在對(duì)壓力傳感器施加正力時(shí)被校準(zhǔn)為零讀數(shù)。

在一些實(shí)施方式中，醫(yī)療系統(tǒng)還包括控制單元，該控制單元與壓力傳感器通信，并被構(gòu)造為基于由壓力傳感器檢測(cè)到的壓力確定醫(yī)療流體壓力?？刂茊卧ú檎冶恚摬檎冶頌橛蓧毫鞲衅鳈z測(cè)到的每個(gè)壓力提供校正的流體壓力?？刂茊卧粯?gòu)造為通過(guò)將由壓力傳感器檢測(cè)到的壓力輸入到等式中計(jì)算校正的醫(yī)療流體壓力。壓力傳感器包括壓力轉(zhuǎn)換器。醫(yī)療流體泵送機(jī)是透析機(jī)。醫(yī)療流體泵送機(jī)是血液泵送機(jī)，壓力傳感器被構(gòu)造為檢測(cè)流體通道內(nèi)的血液的壓力。

在一些實(shí)施方式中，醫(yī)療流體管線組包括與在隔膜和基部之間形成的流體通道流體連通的流體管線，醫(yī)療流體管線組被構(gòu)造為連接到醫(yī)療流體泵送機(jī)，以使得該醫(yī)療流體管線組的隔膜與醫(yī)療流體泵送機(jī)的壓力傳感器對(duì)準(zhǔn)，以及構(gòu)件，其被構(gòu)造為在醫(yī)療流體管線組連接到醫(yī)療流體泵送機(jī)、且流體通道處于大氣壓時(shí)施加正力到壓力傳感器。隔膜、基部和構(gòu)件是壓力艙的部分，流體管線連接到該壓力艙。隔膜、基部和構(gòu)件是醫(yī)療流體盒的部分，流體管線連接到該醫(yī)療流體盒。構(gòu)件包括流體墊。構(gòu)件是盤。構(gòu)件是彈簧。

在一些實(shí)施方式中，醫(yī)療流體泵送機(jī)包括壓力傳感器和構(gòu)件，該構(gòu)件固定到壓力傳感器，并在醫(yī)療流體管線組連接到醫(yī)療流體泵送機(jī)時(shí)，自透析機(jī)的面向外突出，以接觸醫(yī)療流體管線組的部分。壓力傳感器被構(gòu)造為在通過(guò)醫(yī)療流體管線組對(duì)壓力傳感器施加正力時(shí)被校準(zhǔn)為零讀數(shù)?？刂茊卧?，其與壓力傳感器通信，并被構(gòu)造為基于由壓力傳感器檢測(cè)到的壓力確定醫(yī)療流體壓力。壓力傳感器包括壓力轉(zhuǎn)換器。

在一些實(shí)施方式中，一種方法包括：通過(guò)將醫(yī)療流體管線組連接到醫(yī)療流體泵送機(jī)來(lái)對(duì)該醫(yī)療流體泵送機(jī)的壓力傳感器施加初始正力，對(duì)壓力傳感器施加附加力，以及檢測(cè)初始正力和附加力的組合。附加力是負(fù)力。所述方法包括在對(duì)壓力傳感器施加初始正力時(shí)將壓力傳感器校準(zhǔn)為零讀數(shù)。

實(shí)施方式可包括以下優(yōu)點(diǎn)中的一個(gè)或多個(gè)。

本文所述的壓力傳感器組件可以比某些已知的壓力傳感器更加可靠地測(cè)量負(fù)流體壓力，所述某些已知的壓力傳感器使用氣密密封件和/或真空壓力以將壓力傳感艙的隔膜粘附到壓力轉(zhuǎn)換器。在已知的依靠氣密密封件以將隔膜粘附到壓力轉(zhuǎn)換器的傳感器中，例如，積聚在隔膜和轉(zhuǎn)換器之間的區(qū)域中的任何碎屑可導(dǎo)致隔膜的一部分與壓力轉(zhuǎn)換器脫離聯(lián)接，從而導(dǎo)致壓力讀數(shù)不準(zhǔn)確，特別是導(dǎo)致負(fù)壓力讀數(shù)不準(zhǔn)確。在依靠有源真空源以將隔膜聯(lián)接到壓力轉(zhuǎn)換器的傳感器中，當(dāng)在由隔膜限定的包圍部?jī)?nèi)產(chǎn)生負(fù)流體壓力時(shí)，真空度的損失導(dǎo)致膜片與壓力轉(zhuǎn)換器脫離聯(lián)接。由于該脫離聯(lián)接，不能通過(guò)壓力轉(zhuǎn)換器準(zhǔn)確地讀取負(fù)流體壓力。本文所述的傳感器不依賴于氣密密封件或有源真空壓力以將隔膜聯(lián)接到壓力轉(zhuǎn)換器。本文所述的壓力傳感器組件中的多個(gè)包括位移裝置或偏移裝置，其允許即使在隔膜和壓力轉(zhuǎn)換器之間存在一些碎屑也可準(zhǔn)確地獲得負(fù)壓讀數(shù)，且不使用有源真空源。

本文所述的壓力傳感器組件的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是不需要定期檢查膜片是否聯(lián)接到壓力轉(zhuǎn)換器。在包括使用氣密密封件和/或有源真空以將隔膜聯(lián)接到壓力轉(zhuǎn)換器的壓力傳感器組件的某些流體泵送系統(tǒng)中，有意地在壓力傳感器組件的流體通道內(nèi)定期產(chǎn)生負(fù)壓力，以確?？梢酝ㄟ^(guò)壓力轉(zhuǎn)換器檢測(cè)到負(fù)壓力。使用這種流體泵送系統(tǒng)，該測(cè)試需要使正在進(jìn)行中的治療(例如，透析治療)定期中斷，從而降低這些治療的效率。本文中所述的壓力傳感器組件避免了這種治療效率的損失。

如上所述，本文所述的壓力傳感器組件中的多個(gè)不包括用于將隔膜聯(lián)接到壓力轉(zhuǎn)換器的有源真空源。因此，這些壓力傳感器組件傾向于比使用這種有源真空源的已知壓力傳感器組件便宜。

其他方面、特征和優(yōu)點(diǎn)將從說(shuō)明和附圖以及權(quán)利要求書變得顯而易見。

附圖說(shuō)明

圖1是包括固定在血液透析機(jī)上的一次性血液管線組的血液透析系統(tǒng)的示意圖；

圖2是圖1的血液透析機(jī)的正面示意圖；

圖3是圖1的血液管線組的示意圖；

圖4是圖1的固定到血液透析機(jī)的血液管線組的區(qū)域的橫截面視圖，其示出了血液管線組的壓力艙的隔膜通過(guò)壓力艙內(nèi)的空氣墊被按壓抵靠血液透析機(jī)的壓力轉(zhuǎn)換器；

圖5是固定到圖1的血液透析機(jī)的另一血液管線組的區(qū)域的橫截面視圖，其示出了血液管線組的壓力艙的隔膜通過(guò)固定到隔膜的盤被按壓抵靠血液透析機(jī)的壓力轉(zhuǎn)換器；

圖6是固定到圖1的血液透析機(jī)的不同的血液管線組的區(qū)域的橫截面視圖，其示出了血液管線組的壓力艙的隔膜通過(guò)布置在壓力艙的流體通道內(nèi)的彈簧被按壓抵靠血液透析機(jī)的壓力轉(zhuǎn)換器；

圖7是固定到圖1的血液透析機(jī)的另一血液管線組的區(qū)域的橫截面視圖，其示出了血液管線組的壓力艙的隔膜通過(guò)作用在隔膜的板彈簧被按壓抵靠血液透析機(jī)的壓力轉(zhuǎn)換器；

圖8是包括腹膜機(jī)的腹膜透析系統(tǒng)的示意圖，該腹膜機(jī)具有壓力轉(zhuǎn)換器和腹膜透析流體盒，該腹膜透析流盒具有壓力艙，該壓力艙與壓力轉(zhuǎn)換器對(duì)準(zhǔn)并對(duì)該壓力轉(zhuǎn)換器施加預(yù)加載壓力。

具體實(shí)施方式

該公開的某些方面涉及醫(yī)療流體泵送系統(tǒng)(例如，透析系統(tǒng))，其包括醫(yī)療流體泵送機(jī)(例如，透析機(jī))，該醫(yī)療流體泵送機(jī)具有壓力傳感器和醫(yī)療流體管線組(例如，血液管線組)，該醫(yī)療流體管線組具有在醫(yī)療流體管線組被固定到醫(yī)療流體泵送機(jī)時(shí)與壓力傳感器對(duì)準(zhǔn)的壓力感測(cè)部分。壓力傳感器和醫(yī)療流體管線組的壓力感測(cè)部分被構(gòu)造為使得能夠通過(guò)壓力傳感器檢測(cè)醫(yī)療流體管線組的壓力感測(cè)部分內(nèi)的負(fù)流體壓力。醫(yī)療流體管線組的壓力感測(cè)部分和/或醫(yī)療流體泵送機(jī)的壓力傳感器可例如包括位移裝置或偏移裝置，當(dāng)醫(yī)療流體管線組被固定到醫(yī)療流體泵送機(jī)時(shí)，該位移裝置或偏移裝置甚至于在醫(yī)療流體管線組的感測(cè)部分內(nèi)產(chǎn)生正流體壓力之前對(duì)壓力傳感器施加正計(jì)量壓力(positive gauge pressure)。由于對(duì)壓力傳感器施加該初始正壓力，可以通過(guò)壓力傳感器來(lái)檢測(cè)在醫(yī)療流體管路組的壓力感測(cè)部分內(nèi)產(chǎn)生的具有小于或者等于初始正壓力的絕對(duì)值的負(fù)壓力。用于將初始正壓力施加到壓力傳感器的位移裝置或偏移裝置可比已被用以使得能夠檢測(cè)已知醫(yī)療流體管線組內(nèi)的負(fù)壓力的某些裝置(諸如有源真空裝置)較不復(fù)雜。

參照?qǐng)D1，透析系統(tǒng)100包括透析機(jī)102和固定到該透析機(jī)102的一次性血液管線組104。透析機(jī)102包括透析機(jī)控制單元(如，微處理器)106、血液泵108和透析液流體回路，該透析液流體回路帶有一個(gè)或多個(gè)透析液泵，以泵送透析液通過(guò)透析液流體回路。在透析治療期間，血液泵108泵送血液通過(guò)透析器112的連接到血液管線組104的第一腔室。同時(shí)，透析液被泵送通過(guò)透析器112的第二腔室，以通過(guò)從第一腔室抽取雜質(zhì)穿過(guò)膜(例如微管)到第二腔室而從血液除去這些雜質(zhì)。在圖1中，通路門被示出為處于打開位置中，以更好地示出透析系統(tǒng)100的部件，然而，當(dāng)透析系統(tǒng)100正在使用時(shí)，通路門處于關(guān)閉位置中。

如圖2所示，透析機(jī)102包括等高地安裝在該透析機(jī)102的面上的壓力轉(zhuǎn)換器160、162。壓力轉(zhuǎn)換器160、162被設(shè)置為在血液管線組104固定到透析機(jī)102時(shí)與血液管線組104的壓力艙130、132對(duì)準(zhǔn)被接觸壓力艙130、132。壓力轉(zhuǎn)換器160、162能夠檢測(cè)施加至其的正壓力。合適的壓力轉(zhuǎn)換器的示例包括使用應(yīng)變儀的壓力傳感器。這種壓力轉(zhuǎn)換器也可以包括直接結(jié)合在其內(nèi)部表面上的對(duì)應(yīng)變計(jì)的保護(hù)膜。這種類型的同高安裝的壓力轉(zhuǎn)換器的一個(gè)例子是Micron Instruments的MP40。

參照?qǐng)D1和圖2，血液泵108是蠕動(dòng)泵，其通過(guò)使框架旋轉(zhuǎn)而在布置于圓形泵滾道中的管道環(huán)路內(nèi)產(chǎn)生流動(dòng)，該框架具有附接到該框架的多個(gè)輥。隨著框架旋轉(zhuǎn)，輥壓著管道的部分并迫使小股的血液在管道環(huán)路內(nèi)流動(dòng)。

透析機(jī)控制單元106電連接到透析系統(tǒng)100的各種機(jī)械和電氣系統(tǒng)并控制其操作。透析機(jī)控制單元106可控制血液泵108的操作，該血液泵108使血液流通通過(guò)血液管線組104，且透析機(jī)控制單元106可監(jiān)測(cè)流過(guò)血液管線組104的血液的壓力(如被壓力轉(zhuǎn)換器160、162檢測(cè)到)。透析機(jī)控制單元106還可以控制系統(tǒng)內(nèi)的加熱器和一個(gè)或多個(gè)透析液泵的操作，以控制透析液流體回路內(nèi)的透析液的壓力、流動(dòng)和溫度。

參照?qǐng)D3，一次性血液管線組104包括附接到載體122的一系列血液管線和部件。載體122包括模制的熱塑性或熱固性本體，其具有用于捕獲血液管線的半球形凹部124和用于捕獲各種其他部件的孔125。除了將部件保持在位之外，孔125允許視覺或儀器通達(dá)到部件。載體122的本體還可以包括接收從透析機(jī)的面延伸的銷的開口，以將血液管線組104保持在相對(duì)于透析機(jī)102的面的期望位置中。

透析器112上游的血液管線部段在本文中統(tǒng)稱為動(dòng)脈血液管線104a，而在透析器112下游的血液管線部段在本文中統(tǒng)稱為靜脈血液管線104b。這些線中的每一條牢固地接合在形成在載體122的主體中的半球形凹部124內(nèi)。血液管線組104的其他部件包括空氣釋放腔室116及動(dòng)脈和靜脈壓力艙130、132。這些部件被固定在孔125內(nèi)，孔125將部件保持在相對(duì)于載體122的適當(dāng)位置中，并準(zhǔn)許定位于透析機(jī)的面上的傳感器接合或接近部件。

仍然參照?qǐng)D3，壓力艙130、132中的每個(gè)包括固定到剛性柱形基部138、139的柔性隔膜136、137。剛性基部138、139限定了從基部的底部區(qū)域延伸到基部的頂部區(qū)域的通道，且隔膜136、137覆蓋通道，以在基部138、139之間形成流體通道142(圖4所示)和隔膜136、137。柱形基部138、139是壓力艙130、132的固定在載體122的孔125內(nèi)的部分。隔膜136、137形成壓力艙130、132的在治療過(guò)程中被按壓抵靠透析機(jī)102的面的表面。當(dāng)血液管線組104固定到透析機(jī)102時(shí)，壓力膠艙130、132與透析機(jī)102的面上的壓力轉(zhuǎn)換器160、162對(duì)準(zhǔn)，使得壓力艙130、132的隔膜被按壓抵靠壓力轉(zhuǎn)換器160、162。壓力轉(zhuǎn)換器160、162與壓力艙130、132一起形成壓力傳感器組件140、141，其允許感測(cè)血液管線組104中的不同位置處的壓力。

圖4示出了壓力傳感器組件140的橫截面。壓力傳感器組件141具有與壓力傳感器組件140相同的結(jié)構(gòu)和功能，因此將不再分別地詳細(xì)描述。如圖4所示，壓力艙130包括在隔膜136和膜144之間的形成空氣墊152，膜144通過(guò)周邊密封件148附接到隔膜136。例如，膜144可以熱結(jié)合或粘結(jié)合到隔膜136?？諝鈮|152內(nèi)的空氣被加壓，并且在壓力艙130被按壓抵靠透析機(jī)102的面之前使得隔膜136向外突出。當(dāng)壓力艙130固定到透析機(jī)102的面時(shí)，是隔膜136的該向外突出部分接觸壓力轉(zhuǎn)換器160并對(duì)其施加初始正壓力。

仍然參考圖4，在治療期間，壓力轉(zhuǎn)換器160與壓力艙130協(xié)作以測(cè)量延伸通過(guò)壓力艙130的流體通道142內(nèi)的管內(nèi)血壓(in-line blood pressure)。隔膜136將等高地安裝的壓力轉(zhuǎn)換器160與壓力膠艙130內(nèi)的血液隔離。空氣墊152向著壓力轉(zhuǎn)換器160偏壓壓力艙130的隔膜136。隔膜136和空氣墊152通過(guò)壓力艙130的流體通道142中的正流體壓力向著壓力轉(zhuǎn)換器160偏轉(zhuǎn)。該偏轉(zhuǎn)由壓力轉(zhuǎn)換器160感測(cè)，該壓力轉(zhuǎn)換器160產(chǎn)生指示隔膜136上的正流體壓力的電信號(hào)。信號(hào)線纜161將傳感器電信號(hào)發(fā)送到控制單元106，控制單元106將信號(hào)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的血壓。氣壓補(bǔ)償可以由諸如飛思卡爾(Freescale)MPL3115A2的氣壓傳感器施加，或者替代地可以在治療之前使用初始讀數(shù)將傳感器“歸零”。

壓力傳感器組件140還被構(gòu)造為感測(cè)在延伸通過(guò)壓力艙130的流體通道142中產(chǎn)生的負(fù)壓。如圖4所示，流體通道142由薄膜144界定，薄膜144與壓力艙130的隔膜136協(xié)作以形成空氣墊152。沿著箭頭180的方向流過(guò)流體通道142的流體通過(guò)薄膜144和隔膜136兩者傳遞力，薄膜144和隔膜136作為用作流體和壓力轉(zhuǎn)換器160之間的傳遞元件?？諝鈮|152用作在轉(zhuǎn)換器160上產(chǎn)生機(jī)械預(yù)加載的位移裝置150。如下面更詳細(xì)地說(shuō)明的，這有助于確保隔膜136與壓力轉(zhuǎn)換器160之間的接觸，因?yàn)榱黧w通道142中的壓力變化導(dǎo)致膜144膨脹和收縮。

即使在流體通道142內(nèi)沒(méi)有正流體壓力的情況下，為了保持隔膜136和壓力轉(zhuǎn)換器160之間的接觸，壓力艙130的空氣墊152對(duì)壓力轉(zhuǎn)換器160施加預(yù)加載。通過(guò)在轉(zhuǎn)換器160的面上產(chǎn)生預(yù)加載，流體通道142的壓力包圍部?jī)?nèi)的負(fù)壓將首先起作用以減除由轉(zhuǎn)換器160感測(cè)到的預(yù)加載壓力中的一些。隨著預(yù)加載壓力從轉(zhuǎn)換器160去除，隔膜136和壓力轉(zhuǎn)換器160保持彼此接觸，只要負(fù)壓的量值大于正預(yù)加載壓力即可。因此，這種負(fù)壓是可由壓力轉(zhuǎn)換器160測(cè)量的。

通過(guò)產(chǎn)生墊152并使該墊受壓抵靠等高地安裝的壓力轉(zhuǎn)換器160，在系統(tǒng)中產(chǎn)生正壓偏移，其可以在隨后的壓力測(cè)量期間被考慮。在一些情況下，壓力傳感器組件140可用于測(cè)量+/-10psi，而等高地安裝的壓力轉(zhuǎn)換器160可以測(cè)量高達(dá)20psi。通過(guò)以1psi的空氣壓力填充空氣墊152并以10psi的壓力使空氣墊152受壓抵靠等高地安裝的壓力轉(zhuǎn)換器160，所得到的等高地安裝的壓力轉(zhuǎn)換器160的讀數(shù)將為10lbf(為簡(jiǎn)單起見假設(shè)為1平方英寸的接觸部)且墊中的壓力將為11psi(即10psi+1psi)。一旦壓力轉(zhuǎn)換器160和空氣墊152受壓，壓力轉(zhuǎn)換器160被校準(zhǔn)為讀數(shù)是零psi。如果在壓力艙130的流體通道142內(nèi)產(chǎn)生負(fù)壓，這將會(huì)傾向于拉動(dòng)膜144遠(yuǎn)離于轉(zhuǎn)換器160，則空氣墊152上的壓力和因此壓力轉(zhuǎn)換器160上的壓力將首先被減輕。轉(zhuǎn)換器160上的該預(yù)加載可以允許從轉(zhuǎn)換器160去除高達(dá)10psi的預(yù)加載量的負(fù)壓，而不會(huì)損失隔膜136和壓力轉(zhuǎn)換器160之間的接觸，從而允許壓力傳感器組件140讀取負(fù)壓。

如上所述，壓力傳感器組件140還測(cè)量壓力艙130的流體通道142內(nèi)的正壓力。正壓力也是附加的，并且將在等高地安裝的壓力轉(zhuǎn)換器160上產(chǎn)生附加的正壓力。最大負(fù)壓力和最大正壓力讀數(shù)受特定轉(zhuǎn)換器的感測(cè)范圍和初始偏移壓力限制。在上面的示例中，通過(guò)將10psi預(yù)加載到轉(zhuǎn)換器上，校準(zhǔn)為讀數(shù)0的轉(zhuǎn)換器的20psi范圍允許相對(duì)于零點(diǎn)校準(zhǔn)測(cè)量-10psi至+10psi的血壓。

因?yàn)檗D(zhuǎn)換器160的該初始零點(diǎn)被校準(zhǔn)，偏移墊152本身內(nèi)的壓力不影響從血液到等高地安裝的轉(zhuǎn)換器160上的轉(zhuǎn)換壓力。這允許偏置墊152的大的壓力變化。偏置墊152、膜144和隔膜136獨(dú)立于流體壓力而同步地運(yùn)動(dòng)。由此，正壓力以及負(fù)壓力可以從膜144傳遞到隔膜136，而不用使用當(dāng)前在一些系統(tǒng)中使用的昂貴的真空密封件以保持傳遞膜抵靠傳感器面。

再次參考圖1和圖3，在血液透析治療期間，血液從患者身上取出并流經(jīng)血液管線組104，以從血液除去廢物。在體外流體回路的動(dòng)脈側(cè)，血液從患者提取通過(guò)血液管線組104的動(dòng)脈管道104a到透析器112。壓力傳感器組件140監(jiān)測(cè)血液泵108的上游的壓力艙130中的血壓。因?yàn)閴毫鞲衅鹘M件140位于血液泵108的上游，所以通常將在壓力傳感器組件140的壓力艙130中產(chǎn)生負(fù)壓。以上述方式，使用空氣墊152對(duì)壓力轉(zhuǎn)換器160施加預(yù)加載壓力有助于確?？梢酝ㄟ^(guò)壓力轉(zhuǎn)換器160可靠地檢測(cè)這些負(fù)壓。由壓力傳感器組件140檢測(cè)到的壓力可用于控制血液泵108。例如，在測(cè)量處于可接受的壓力范圍之外的壓力時(shí)，透析機(jī)102的控制部106可激活警報(bào)并自動(dòng)停止血液泵108。

假設(shè)沒(méi)有發(fā)生這樣的警報(bào)，血液泵108繼續(xù)運(yùn)行并迫使血液通過(guò)動(dòng)脈管道104a到透析器112。當(dāng)血液沿一個(gè)方向流過(guò)透析器112的第一腔室時(shí)，透析液沿相反的方向被泵送通過(guò)透析器112的第二腔室。在該過(guò)程中，毒素通過(guò)分離透析器112的第一和第二腔室的半透性表面(例如，半透性微管)從血液轉(zhuǎn)到透析液。由此，血液被過(guò)濾。

然后，經(jīng)過(guò)濾的血液被泵送通過(guò)血液管線組104的靜脈管道104b。血液在經(jīng)由靜脈管道104b返回到患者120之前，從透析器112流動(dòng)經(jīng)過(guò)壓力艙132、空氣釋放腔室116和各種傳感器?？諝忉尫徘皇?16包括進(jìn)入端口和排出端口。在一些實(shí)施方案中，壓力傳感器區(qū)域132直接通到空氣釋放腔室116的進(jìn)入端口，而其之間間沒(méi)有管道。在其他實(shí)施方案中，短管道將艙134與空氣釋放腔室116連接。

壓力傳感器組件141監(jiān)測(cè)壓力艙132中的血壓。因?yàn)閴毫鞲衅鹘M件141位于血液泵108的下游，所以壓力艙132內(nèi)的壓力通常是正的。這些壓力測(cè)量可用于控制血液泵108。例如，在測(cè)量處于可接受的壓力范圍之外的壓力時(shí)，透析機(jī)102的控制部106可激活警報(bào)并自動(dòng)停止血液泵108。

雖然壓力膠囊130已被描述為包括對(duì)壓力轉(zhuǎn)換器160施加預(yù)加載力的空氣墊，但替代地可以使用其他類型的流體墊。在一些實(shí)施方案中，例如，使用液體墊對(duì)壓力轉(zhuǎn)換器施加預(yù)加載力。

在另外的實(shí)施方式中，使用替代裝置以在壓力轉(zhuǎn)換器160上機(jī)械地產(chǎn)生預(yù)加載。圖5示出了一種實(shí)施方式，其中，偏移盤156替換了偏移墊152。偏移盤156是固定到隔膜136的外側(cè)的固體塑料盤。偏移盤156與隔膜136相比是相對(duì)地剛性的，并且隨著壓力艙130被按壓抵靠壓力轉(zhuǎn)換器160而使隔膜136拉伸。該拉伸導(dǎo)致轉(zhuǎn)換器160上的力增加，從而導(dǎo)致即使在壓力艙130內(nèi)的流體通道142處于大氣壓時(shí)，轉(zhuǎn)換器也感覺到預(yù)加載力。與對(duì)于偏移墊150所述的類似地，當(dāng)從盤156產(chǎn)生的非零壓力被按壓抵靠轉(zhuǎn)換器160時(shí)，該轉(zhuǎn)換器可被校準(zhǔn)以測(cè)量零壓力。

雖然已將盤156描述為固定到隔膜136的外側(cè)，但是盤可以替代地固定在隔膜136的內(nèi)側(cè)，在對(duì)于偏置墊152所示的位置中。替代地，盤可以集成到隔膜136中，并且具有足夠的尺寸和剛度以產(chǎn)生抵靠轉(zhuǎn)換器160的期望的偏移壓力。

雖然盤156已被描述為由塑料制成，但盤也可以由相對(duì)地不可壓縮的一種或多種其他材料形成，包括金屬和合金。

圖6示出了替代的實(shí)施方式，其中，彈簧154放置在壓力艙130的流體通道142的血流中。彈簧154的尺寸和彈性可被選擇為：在血液管線組被固定到透析機(jī)102時(shí)在轉(zhuǎn)換器160上放置已知的壓力隔膜136可以包括座133，并且基部138可以類似地包括凹部135，彈簧154固定到該凹部135中。與以上對(duì)于偏移墊152所述的類似地，當(dāng)從彈簧154產(chǎn)生的非零壓力被按壓抵靠轉(zhuǎn)換器160時(shí)，該轉(zhuǎn)換器可被校準(zhǔn)以測(cè)量零壓力。彈簧154可以由適于浸入流過(guò)流體通道142的血液中的塑料或其他材料制成。

雖然彈簧154被描述為布置在流體通道142內(nèi)，但是在一些實(shí)施方式中，彈簧附接到隔膜136的外表面，并且被構(gòu)造為當(dāng)血液管線組被固定到透析機(jī)102的面時(shí)與壓力轉(zhuǎn)換器160直接接觸。隔膜136拉伸的阻力結(jié)合彈簧的彈力導(dǎo)致當(dāng)血液線管組被固定到機(jī)器時(shí)，預(yù)加載被施加到壓力轉(zhuǎn)換器160。

圖7示出了替代實(shí)施方式，其中，彈簧(例如，板簧)158附接到隔膜136的外表面。當(dāng)壓力艙附接到透析機(jī)102的面時(shí)，板簧158接觸壓力轉(zhuǎn)換器160，導(dǎo)致轉(zhuǎn)換器上的期望的機(jī)械預(yù)加載。與以上對(duì)于偏移墊152所述的類似地，當(dāng)從桿臂或板簧158產(chǎn)生的非零壓力按壓抵靠轉(zhuǎn)換器160時(shí)，該轉(zhuǎn)換器可被校準(zhǔn)以測(cè)量零壓力。

雖然板簧158已被描述為附接到隔膜136的外表面，但是板簧158可以替代地附接到隔膜136的內(nèi)表面，在這種情況下，板簧158的力將按壓隔膜136抵靠轉(zhuǎn)換器160，以提供預(yù)加載壓力到壓力轉(zhuǎn)換器160。

在上述實(shí)施方式中，傳感器140使用機(jī)械力而不是真空或氣動(dòng)連接以確保相應(yīng)的壓力傳遞元件之間的接觸并實(shí)現(xiàn)負(fù)壓讀數(shù)。還設(shè)想了其他機(jī)械加載裝置，并且所述其他機(jī)械加載裝置可集成到壓力傳感器組件中。

在所描述的實(shí)施方式中，由于偏移裝置(即，空氣墊、彈簧等)的屈服性或非線性，可能存在一些壓力測(cè)量失真，其是可被測(cè)量和校正的。例如，圖4的偏移墊152、圖5的拉伸隔膜136、圖6的彈簧154和圖7的板簧158可能導(dǎo)致屈服性非線性。壓力艙130的流體通道142中的壓力可通過(guò)使用校正裝置測(cè)量，校正裝置諸如查找表或能夠恢復(fù)實(shí)際壓力讀數(shù)的非線性算法。為此，透析機(jī)控制單元106訪問(wèn)查找表170，該查找表170包括基于所使用的特定類型的壓力傳感器組件的流體壓力測(cè)量的校正流體壓力。

對(duì)于由壓力傳感器組件測(cè)量的每個(gè)被測(cè)量到的正或負(fù)壓力讀數(shù)，這種查找表170填有校正的血壓讀數(shù)。然后，透析系統(tǒng)100使用適當(dāng)?shù)男Ｕ黧w壓力讀數(shù)，以幫助確保流經(jīng)血液管線組104的流體被保持在期望的壓力內(nèi)。為了使查找表填有校正的血壓，對(duì)于給定類型的偏移裝置，進(jìn)行一系列實(shí)驗(yàn)以經(jīng)驗(yàn)地確定流體通道142中的實(shí)際流體壓力與由壓力傳感器組件測(cè)量到的壓力之間的關(guān)聯(lián)。通過(guò)模擬在各種條件下的治療，確定整個(gè)壓力范圍所期望的校正壓力。填好的查找表被加載到透析機(jī)控制單元106中?？刂茊卧?06被構(gòu)造為使得在治療期間，控制單元106可以訪問(wèn)該表，并且透析系統(tǒng)100可以確定待由系統(tǒng)使用的更精確的流體壓力測(cè)量。

如果壓力測(cè)量結(jié)果不在查找表上，則透析機(jī)102的控制單元106可以進(jìn)行線性插值或類似的數(shù)值方法，以基于查找表中提供的最接近的壓力差距來(lái)估計(jì)校正的血壓?？刂茊卧梢蕴娲鼗蛘吡硗獍ǚ匠探M，以基于由壓力轉(zhuǎn)換器測(cè)量到的給定流體壓力來(lái)計(jì)算校正的流體壓力。例如，兩個(gè)壓力之間的關(guān)系可以是指數(shù)的，并且控制單元106將采用測(cè)量到的壓力的對(duì)數(shù)來(lái)計(jì)算實(shí)際壓力。替代地，不是使用上述測(cè)試數(shù)據(jù)來(lái)填充校正壓力表，而是可以使用常用的數(shù)值方法技術(shù)來(lái)處理測(cè)試數(shù)據(jù)，以獲得將測(cè)量到的和實(shí)際的流體壓力相關(guān)聯(lián)的方程組。由于使用的管道類型影響壓力測(cè)量結(jié)果，對(duì)于特定的管道類型以及特定的位移或偏移裝置將有特定的方程式。

盡管壓力傳感器組件被描述為伴隨著位移裝置施加預(yù)加載到壓力轉(zhuǎn)換器160且在系統(tǒng)中的任不存在何液體(例如血液)，該壓力傳感器組件被校準(zhǔn)為讀數(shù)為零，但是對(duì)于隨后的使用壓力傳感器組件140的精確的讀數(shù)來(lái)說(shuō)，這不是必需的。轉(zhuǎn)換器160在被位移裝置預(yù)加載時(shí)被校準(zhǔn)為零允許隨后的壓力測(cè)量結(jié)果相對(duì)于偏移壓力值被直接讀取為正或負(fù)。然而，如果不進(jìn)行這種重新歸零校準(zhǔn)，則壓力轉(zhuǎn)換器160將測(cè)量“正”壓力+/-偏移壓力?？梢孕薷纳鲜霾檎冶砘驍?shù)值方法以考慮偏移壓力。

雖然被用于在血液存在于透析器112之后測(cè)量血壓的壓力艙132已被描述為定位于空氣釋放腔室116的上游，該壓力艙132可替代地定位為在空氣釋放腔室116之后沿著靜脈管道104b。

雖然血液管線組104的載體122已被描述為包括開口，該開口接收從透析機(jī)102的面延伸的銷，以將血液管線組104相對(duì)于透析機(jī)102的面保持在期望的位置中，但為此目的可替代地或另外地使用任何其他各種技術(shù)。例如，透析機(jī)可以包括用于將血液管線組相對(duì)于透析機(jī)的面固定在期望的位置中的夾子、夾具、磁體等。

已將壓力傳感器組件140、141描述為測(cè)量從患者取出并返回到患者的血液的壓力。類似的壓力傳感器組件可用于測(cè)量在透析液流體回路內(nèi)流通的透析液的壓力。

雖然上述血液透析系統(tǒng)已被描述為包括一次性管線組，所述一次性管線組具有連接到載體構(gòu)件的一系列管線(即，血液管線和/或透析液管線)并具有沿著管線定位的壓力艙，但是該系統(tǒng)可以替代地或另外地包括具有集成的流體管線和壓力艙的醫(yī)療流體盒(例如，血液盒和/或透析液盒)。這種盒通常包括剛性基部，隔膜固定到該剛性基部。剛性基部包括凹部，并且隔膜與剛性基部的凹部部分協(xié)作以形成流體通道和壓力艙。

雖然上面討論的壓力傳感器組件中的每個(gè)已被描述為血液透析系統(tǒng)的一部分，但壓力傳感器組件也可用于代替腹膜透析系統(tǒng)中的現(xiàn)用的壓力傳感器。本文所述的壓力傳感器組件可以例如用于替代當(dāng)前在這種機(jī)器中使用的無(wú)源真空傳感器或有源真空傳感器。壓力傳感器組件可用于腹膜透析系統(tǒng)，以確定流向和/或來(lái)自患者的透析液的校正壓力值。在這樣的實(shí)施方式中，壓力傳感器組件以與上面描述的連接到血液管線的方式大致相同的方式連接到透析液管線。

圖8示出了利用上述類型的壓力傳感器組件的腹膜透析系統(tǒng)。腹膜透析系統(tǒng)包括腹膜透析機(jī)220和透析液盒228。腹膜透析機(jī)220包括鉸鏈門224和盒支撐區(qū)域226。盒228裝配到盒支撐區(qū)域226中，門224閉合到盒上并被牢固地鎖定。

當(dāng)盒228被裝載到門224和盒支撐區(qū)域226之間的腹膜透析機(jī)中時(shí)，盒228的集成壓力艙230與相對(duì)應(yīng)的壓力傳感器240對(duì)準(zhǔn)并接觸相對(duì)應(yīng)的壓力傳感器240，所述壓力傳感器240被等高地安裝在盒支撐區(qū)域226中。壓力艙230和壓力傳感器240可以以與上述各種壓力艙和壓力傳感器中的任何一種相同的方式被構(gòu)造為形成壓力傳感器組件，該壓力傳感器組件允許公國(guó)壓力傳感器240檢測(cè)壓力艙230內(nèi)的正和負(fù)流體壓力。壓力艙230流體地連接到患者，使得當(dāng)流體運(yùn)動(dòng)經(jīng)過(guò)盒228時(shí)，壓力傳感器240可以檢測(cè)壓力。

雖然在上述實(shí)施方式中的每個(gè)中，位移裝置或偏移裝置(即空氣墊、盤、彈簧等)是壓力艙的一部分，但位移裝置或偏移裝置也可以替代地是壓力轉(zhuǎn)換器160的一部分。例如，當(dāng)不包括這種位移或偏移裝置的壓力艙連接到透析液時(shí)，空氣墊、盤或彈簧可以附接到壓力轉(zhuǎn)換器160的面，以提供預(yù)加載壓力到壓力轉(zhuǎn)換器。在某些情況下，厚膜附接到壓力轉(zhuǎn)換器的面，并且執(zhí)行與上述偏移裝置相類似的功能。替代地，壓力轉(zhuǎn)換器可以另外從機(jī)器的面向外延伸，以在一次性管線組固定到機(jī)器時(shí)確保預(yù)加載力被施加到壓力轉(zhuǎn)換器。

雖然上述壓力傳感器組件已被描述為用于透析系統(tǒng)中，但是壓力傳感器組件可以用于其他類型的血液治療和處理系統(tǒng)，諸如有氧肺旁路系統(tǒng)、輸血系統(tǒng)、單采血液系統(tǒng)和血漿置換系統(tǒng)。例如，用于治療患有心力衰竭、急性或慢性腎衰竭或體液過(guò)量的患者的超濾機(jī)器可以使用壓力傳感器組件，以測(cè)量從患者抽取并返回到患者的血液的壓力。

其他實(shí)施方式在所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)。