適的順序執(zhí)行。
[0040] 本公開(kāi)的其他實(shí)施例包括軟件程序和/或相應(yīng)的硬件以執(zhí)行以上概述和以下詳 細(xì)公開(kāi)的任何方法實(shí)施例步驟和操作。
[0041] 應(yīng)當(dāng)理解的是，如此處所討論的系統(tǒng)、方法、裝置、計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)上的指令 等可以嚴(yán)格體現(xiàn)為軟件程序、固件，體現(xiàn)為軟件、硬件和/或固件的混合，或者僅僅體現(xiàn)為 (例如處理器之內(nèi)、或操作系統(tǒng)之內(nèi)或軟件應(yīng)用程序之內(nèi)的）硬件。
[0042] 如此處所討論的，此處的技術(shù)非常適合用于輸送流體到接受者。然而，應(yīng)當(dāng)注意的 是，此處的實(shí)施例不限于這樣的應(yīng)用的使用，并且此處所討論的技術(shù)同樣非常適合于其他 應(yīng)用。
[0043] 此外，請(qǐng)注意，盡管此處的各不同特征、技術(shù)、配置等可能在本公開(kāi)的不同地方被 討論，但是，當(dāng)合適時(shí)，旨在各個(gè)概念可以任選地彼此獨(dú)立地執(zhí)行或彼此相結(jié)合執(zhí)行。因此， 如此處所描述的一個(gè)或多個(gè)本發(fā)明可以以許多不同方式體現(xiàn)或查看。
[0044] 同樣，請(qǐng)注意，此處實(shí)施例的該初步討論有意不指定本公開(kāi)或要求保護(hù)的一個(gè)或 多個(gè)發(fā)明的每個(gè)實(shí)施例和/或增加的新穎方面。相反，該簡(jiǎn)要描述僅僅給出了一般性的實(shí) 施例和超越常規(guī)技術(shù)的相應(yīng)新穎點(diǎn)。對(duì)于一個(gè)或多個(gè)發(fā)明的附加的細(xì)節(jié)和/或可能的觀 點(diǎn)（排列），如下面進(jìn)一步討論的那樣，讀者被引導(dǎo)到【具體實(shí)施方式】部分和本公開(kāi)的相應(yīng)附 圖。
【附圖說(shuō)明】
[0045] 圖1是示出根據(jù)此處實(shí)施例的流體輸送系統(tǒng)的示例圖。
[0046] 圖2是示出根據(jù)此處實(shí)施例的流體輸送系統(tǒng)中的部件和分塊的更具體的細(xì)節(jié)的 示例圖。
[0047] 圖3是示出用于根據(jù)此處實(shí)施例的流體輸送系統(tǒng)中使用的隔膜栗細(xì)節(jié)的示例圖。
[0048] 圖4是示出根據(jù)此處實(shí)施例的流體測(cè)量周期期間的假定氣體溫度的變化的示例 圖。
[0049] 圖5A是示出根據(jù)此處實(shí)施例隨時(shí)間施加不同壓力到隔膜栗以輸送流體到目標(biāo)接 受者的不例時(shí)序圖。
[0050] 圖5B是示出根據(jù)此處實(shí)施例隨時(shí)間施加不同壓力到隔膜栗以輸送流體到目標(biāo)接 受者的不例時(shí)序圖。
[0051] 圖6是示出根據(jù)此處實(shí)施例暫時(shí)終止或減小施加正壓到隔膜栗和估計(jì)氣體溫度 的不例時(shí)序圖。
[0052] 圖7是示出根據(jù)此處實(shí)施例的在其中執(zhí)行任何功能的示例計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)的圖。
[0053] 圖8-10是示出根據(jù)此處實(shí)施例的有助于流動(dòng)控制測(cè)量和管理的方法的示例圖。
[0054] 從以下對(duì)此處的如附圖所示的優(yōu)選實(shí)施例的更具體描述，本發(fā)明的前述和其他目 的、特征和優(yōu)點(diǎn)將變得明顯，在附圖的不同視圖中，同樣的附圖標(biāo)記代表相同的部件。附圖 不一定按比例繪制，相反，重點(diǎn)放在說(shuō)明實(shí)施例、原理、構(gòu)思等上。
【具體實(shí)施方式】
[0055] 如此處所述的流體輸送系統(tǒng)使用閥、可變流動(dòng)限制、參考體積、直接壓力測(cè)量等的 系統(tǒng)來(lái)準(zhǔn)確輸送靜脈注射流體到接受者（例如患者）。通常，流體通過(guò)手部或臂部的靜脈被 輸入患者。靜脈中的壓力通常為高于大氣壓5_汞柱的數(shù)量級(jí)。
[0056] 目前市場(chǎng)中可用的常規(guī)流體栗需要相應(yīng)流體源相對(duì)于該栗處于規(guī)定位置中。同樣 地，栗必須相對(duì)于患者處于規(guī)定位置中。由于系統(tǒng)壓力對(duì)栗送機(jī)構(gòu)的影響，源位置或患者位 置的變化可導(dǎo)致流速不準(zhǔn)確。由于臨床環(huán)境中的許多原因，希望栗能夠輸送流體到患者而 不考慮源流體和栗的位置。
[0057] 此處的實(shí)施例使用壓縮氣體（空氣）以引入要求的壓差，該壓差是在較寬范圍的 栗、患者和流體源的相對(duì)位置下需要移動(dòng)流體進(jìn)入患者所要求的。要被輸送的流體可以低 于患者或者高于患者。栗可以高于或者低于患者而不管流體位置。在某些情況下，期望流 體以盡可能低的壓力并且以連續(xù)流速被輸送。栗能夠使用低壓并適應(yīng)各種相對(duì)的栗和/或 患者位置，因?yàn)樵撓到y(tǒng)可以測(cè)量流速，并且可以對(duì)偏離目標(biāo)流速的任何變化進(jìn)行調(diào)節(jié)。
[0058] 當(dāng)今市場(chǎng)上主要有兩種類型的IV栗：注射栗和線性蠕動(dòng)栗。兩者都是正排量 (displacement)栗，在許多情況下其可能引入非常高的壓力到患者。該技術(shù)有許多局限性。 作為一個(gè)例子，為了降低這種風(fēng)險(xiǎn)，壓力傳感器被加入，以檢測(cè)危險(xiǎn)的高壓力并停止該栗。 由于這種技術(shù)的構(gòu)造和管的彈性，流體的大的單次快注經(jīng)常被無(wú)意中注入到患者。相反，通 過(guò)直接使用驅(qū)動(dòng)壓力而不是使用剛性的機(jī)械活塞來(lái)推動(dòng)流體到患者，任何干擾直接停止該 栗，而不需要檢測(cè)系統(tǒng)。
[0059] 現(xiàn)在，更具體地，圖1是示出根據(jù)此處實(shí)施例的流體輸送系統(tǒng)的示例圖。
[0060] 如所示出的，流體輸送環(huán)境101包括流體輸送系統(tǒng)100。流體輸送系統(tǒng)100包括流 體源120-1、流體源120-2和接受者108。流體輸送系統(tǒng)100包括控制器140以及盒104,便 于從一個(gè)或多個(gè)流體源120輸送流體到接受者108。
[0061] 在一個(gè)實(shí)施例中，盒104是插入到流體輸送系統(tǒng)100的殼體的腔中的一次性盒。在 輸送期間，來(lái)自不同流體源120的流體被限制為接觸（一次性管組包括）盒104、管103和 如下面進(jìn)一步討論的它的相應(yīng)部件。當(dāng)輸送流體到不同患者時(shí)，護(hù)理者將新盒插入流體輸 送系統(tǒng)100的腔中。新盒包括一套相應(yīng)的新（無(wú)菌）管。因此，該流體輸送系統(tǒng)100可以 用于許多患者，而無(wú)需進(jìn)行清潔。
[0062] 如所提到的，在操作期間，流體輸送系統(tǒng)100的控制器140控制從一個(gè)或多個(gè)流體 源120 (例如流體源120-1和/或流體源120-2)到接受者108的流體輸送。如該示例實(shí)施 例所示，管105-1從流體源120-1傳送流體到盒104。管105-2從流體源120-2傳送流體到 盒104。請(qǐng)注意，流體源120-1和流體源120-2可以存儲(chǔ)相同或不同的流體。
[0063] 控制器140控制著盒104中的一個(gè)或多個(gè)部件，以將從流體源120-1和/或流體 源120-2接收的流體通過(guò)管105-3輸送到接受者108。
[0064] 控制系統(tǒng)：
[0065] 通過(guò)非限制性實(shí)例的方式，基于質(zhì)量流的測(cè)量系統(tǒng)考慮了理想氣體定律和質(zhì)量守 恒。該式適用于封閉系統(tǒng)。
[0068] R是恒定的，所以式子因子降為：
[0070] 通過(guò)考慮完整系統(tǒng)狀態(tài)（例如溫度），而不是假設(shè)它們?cè)谥芷谥斜３植蛔?，如此?所公開(kāi)的溫度的估計(jì)允許快速測(cè)量，并允許該設(shè)備在測(cè)量期間操作而不停止流動(dòng)。
[0071] 更具體地，在一個(gè)實(shí)施例中，適當(dāng)?shù)尿?qū)動(dòng)壓力可以被施加到隔膜栗的驅(qū)動(dòng)腔室側(cè)， 以啟動(dòng)將隔膜栗的流體腔室側(cè)中的流體輸送到目標(biāo)接受者。此處的又一些實(shí)施例可以包括 在輸送周期期間的一個(gè)或多個(gè)時(shí)刻中止施加壓力到驅(qū)動(dòng)腔室，以執(zhí)行體積核查，從而識(shí)別 隨著時(shí)間有多少流體存在于隔膜栗的流體腔室中。
[0072] 在一個(gè)實(shí)施例中，被栗送到目標(biāo)接受者的流體的流速等于驅(qū)動(dòng)腔室的體積隨著時(shí) 間的變化。
[0073] 在中止施加壓力到隔膜栗的時(shí)間期間，此處的實(shí)施例可以包括：當(dāng)計(jì)算輸送流體 到目標(biāo)接受者的流速時(shí)，考慮一個(gè)或多個(gè)腔室中的氣體溫度的變化（由于改變壓力）。
[0074] 在一個(gè)實(shí)施例中，質(zhì)量平衡測(cè)量依賴于工作流體的溫度?？紤]到上述所需的測(cè)量 速度，在測(cè)量周期期間氣體經(jīng)歷絕熱升溫和冷卻。在需要的時(shí)間幀中直接測(cè)量（使用溫度 傳感器）氣體溫度可能是困難的，如果不是不可能的話；因此，熱估計(jì)器被用來(lái)預(yù)測(cè)氣體溫 度。換句話說(shuō)，如此處所討論的一個(gè)或多個(gè)體積中氣體的溫度可以變化得如此迅速以至于 物理溫度傳感器不能檢測(cè)溫度的相應(yīng)變化。
[0075] 圖4是一個(gè)假想的示例圖，該示例圖示出輸送周期期間不同源中的氣體溫度。如 此處所述，一個(gè)或多個(gè)溫度可以基于已知系統(tǒng)信息而被估計(jì)，如下面更詳細(xì)地討論。
[0076] 在一個(gè)實(shí)施例中，對(duì)用于實(shí)現(xiàn)安全及可靠的輸液栗所需要的性能特征的理想氣體 定律方法有幾個(gè)補(bǔ)充。首先，存在一般情況，當(dāng)流速低并且出口壓力低時(shí)，例如當(dāng)栗顯著高 于患者時(shí)。在這種情況下，所需要的驅(qū)動(dòng)或栗送壓力也非常低。非常低的驅(qū)動(dòng)壓力難以使 用普通的低成本壓力換能器來(lái)測(cè)量，并且，準(zhǔn)確控制和保持正罐中的低壓力是非常困難的。 在更高流速或更高出口壓力下，所需要的驅(qū)動(dòng)壓力要高得多。這樣的寬動(dòng)態(tài)范圍使得難以 保持壓力測(cè)量的分辨率。
[0077] 為了：i)實(shí)現(xiàn)考慮到相對(duì)寬范圍的出口壓力的所有的所需流速范圍，ii)最大化 壓力測(cè)量分辨率，以及iii)保持驅(qū)動(dòng)壓力足夠高以避免接近大氣壓的低壓力測(cè)量，此處的 實(shí)施例可以包括可變流動(dòng)限制，該流動(dòng)限制被加到栗腔室的下游。
[0078] 通過(guò)非限制性例子的方式，該流動(dòng)限制可以是一個(gè)可變孔。假設(shè)一個(gè)期望的設(shè)定 點(diǎn)流速，改變?cè)摽勺兞黧w限制開(kāi)口以維持最小驅(qū)動(dòng)壓力。該可變流體限制還用作安全機(jī)構(gòu)， 如果需要，該安全機(jī)構(gòu)可以被明確地關(guān)閉或閉合。
[0079] 輸液系統(tǒng)的另一個(gè)要求可以是保持持續(xù)流動(dòng)。在一個(gè)實(shí)施例中，如此處所討論的 流體輸送系統(tǒng)在流速測(cè)量期間不停止栗送。因此，此處的實(shí)施例可以包括提供輸送到相應(yīng) 目標(biāo)接受者的連續(xù)或大體上連續(xù)的流體流動(dòng)輸送。
[0080] 為了不引入測(cè)量誤差，體積測(cè)量周期可以執(zhí)行得極其迅速，例如在毫秒數(shù)量級(jí)上。 根據(jù)此處的實(shí)施例，一個(gè)測(cè)量周期可以小于200毫秒。填充周期，例如用流體填充隔膜栗的 腔室，也可以執(zhí)行得非常迅速，以最小化流動(dòng)變化。
[0081] 當(dāng)氣體由于所有上述原因以如此高的速度被移動(dòng)時(shí)，等溫理想氣體定律和波義耳 定律開(kāi)始失效。具體地，氣體是等溫的這樣一個(gè)假設(shè)不再是正確的。據(jù)觀察，在測(cè)量周期期 間，氣體經(jīng)歷絕熱升溫和冷卻。如前面所討論的，此處的實(shí)施例包括估計(jì)氣體的溫度以補(bǔ)償 這些誤差。
[0082] 為了考慮由于氣體的絕熱升溫和冷卻所致的溫度影響，壓力和體積關(guān)系如上所述 被轉(zhuǎn)換以得出：
[0084] 通過(guò)非限制性例子的方式，可以通過(guò)在控制回路的各時(shí)間步驟跟蹤系統(tǒng)狀態(tài)變量 來(lái)估計(jì)溫度。輸送系統(tǒng)的物理參數(shù)（例如體積、孔的大小以及傳熱系數(shù)）與所測(cè)量的壓力 結(jié)合，允許系統(tǒng)使用下面的能量平衡方程，計(jì)算栗送周期期間任何點(diǎn)處的各氣體體積中的 估計(jì)溫度：
[0086] (式 5)
[0087] 其中：
[0088] V =體積
[0089] Cv =定容比熱
[0090] Cp =定壓比熱
[0091] T =溫度
[0092] Q =質(zhì)量流量
[0093] Η =傳熱系數(shù)
[0094] 事件檢測(cè)：
[0095] 為了避免藥物和其它流體的輸送誤差，測(cè)量和控制系統(tǒng)通常需能夠快速檢測(cè)以及 在某些情況下從多個(gè)外部干擾自動(dòng)恢復(fù)。根據(jù)此處的某些實(shí)施例，流體輸送系統(tǒng)100可以 快速檢測(cè)下列情況：
[0096] -當(dāng)流體輸送路徑變得堵塞或扭結(jié)時(shí)，蠕動(dòng)或機(jī)械致動(dòng)栗繼續(xù)嘗試輸送流體，直到 壓力傳感器測(cè)量到驅(qū)動(dòng)壓力已經(jīng)超過(guò)極限。該壓力通過(guò)流動(dòng)路徑管壁而被測(cè)得，并且因此 該壓力必須被設(shè)定為相對(duì)高的壓力。這可能導(dǎo)致危及患者或當(dāng)堵塞得到解決時(shí)導(dǎo)致流體單 次快注的釋放。如此處所述的流體輸送系統(tǒng)100可以被配置成在低的驅(qū)動(dòng)壓力下操作并監(jiān) 測(cè)流體流動(dòng)，而不是線路壓力。這樣，該系統(tǒng)可以簡(jiǎn)單地檢測(cè)流動(dòng)的停止并指示用戶堵塞情 況存在，而無(wú)需增大驅(qū)動(dòng)壓力到不安全的水平或以可能作為單次快注釋放的高壓液體充灌 流體線路。
[0097] -來(lái)自源流體的壓力的意外的和突然的增加可發(fā)生于任何時(shí)間。這可能由患者或 護(hù)理者無(wú)意中擠壓或按壓在袋子上而引起，迫使流體進(jìn)入患者。根據(jù)此處的實(shí)施例，由于流 體輸送系統(tǒng)100反復(fù)和不斷地監(jiān)測(cè)壓力，該情況可以被檢測(cè)到，