СИСТЕМА И СПОСОБ ОБНАРУЖЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ Российский патент 2015 года по МПК G01L7/08 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее раскрытие относится к обнаружению давления. В частности, это раскрытие относится к системам и способам измерения давления жидкости внутри одноразового набора для IV вливания, соединенного с насосом для подачи жидкости.

Уровень техники

Насосы для подачи жидкости широко используются в медицинских и в других областях применения. В медицинских областях применения, например, использование насосов для внутривенного (IV) вливания для ввода жидкостей, таких как лекарства и питательные растворы, было широко распространенной практикой в больницах. Насосы для IV вливания получили широкое распространение в связи с тем, что они способны вводить жидкости для IV вливания при точно и жестко контролируемых условиях таким образом, чтобы лекарства и т.п. могли быть внутривенно введены пациенту в тех случаях, когда отклонения от желательной скорости введения могут иметь пагубные последствия.

Устройство насоса для IV вливания часто предоставлено с механизмом перекачки, который приспособлен для получения кассеты, содержащей насосную камеру. Кассета, как правило, разработана исключительно для одного использования, и ее производство должно быть экономичным для уменьшения ее стоимости. Кассета, как правило, активируется посредством возвратно-поступательной (например, перистальтической) движущей силы механизма перекачки и имеет впускное отверстие для жидкости для соединения с трубкой, ведущей к подающей емкости, и выпускное отверстие для жидкости для соединения с трубкой, которая вводит пациенту жидкость для IV вливания.

В целях управления и наблюдения желательно измерять давление жидкости внутри одноразовой кассеты для IV вливания. Например, сигнал давления жидкости может быть использован для обнаружения, помимо прочего, пустого сосуда для подачи, перекрытого пути для впуска или выпуска, соединения сосуда с каналом, уровня жидкости в бутылке и сопротивления течению в пути прохождения жидкости. Одной задачей является обеспечение системы обнаружения давления для измерения давления жидкости внутри кассеты, которая является как экономичной, так и точной. В идеальном случае датчик точно измеряет как положительные, так и отрицательные давления, причем отрицательные давления обычно возникают вследствие подъема объекта воздействия емкости относительно элемента датчика. Для вышеупомянутых целей также необходимо высокое разрешение порядка 1 мм рт.ст.

Традиционно, давление жидкости внутри кассеты измеряется посредством способа контактного измерения, в котором кассета или объект, прикрепленный к кассете, физически контактирует со средством обнаружения (например, тензиометрическим датчиком силы) для приложения контактного давления/усилия к средству обнаружения. В таких контактных системах обнаружения давления средство обнаружения, как правило, преднамеренно предварительно загружается положительным давлением/усилием, таким как прикладываемое посредством деформированной стенки трубки для искусственного отклонения точки нулевого давления для того, чтобы могло быть измерено отрицательное давление. Одна проблема такой схемы с положительным отклонением с предварительно загруженным средством обнаружения заключается в том, что предварительно загруженная сила может уменьшаться по прошествии некоторого времени вследствие снятия напряжения, что приводит к тому, что связанная отклоняемая точка с течением времени понижается. Это может вызвать заниженную оценку истинного давления жидкости.

Сущность изобретения

Описанные в настоящем документе варианты осуществления устраняют обсуждаемую выше проблему, связанную с контактным измерением давления, посредством предоставления систем и способов бесконтактного измерения давления жидкости внутри кассеты, соединенной с насосом для подачи жидкости, таким как насос для IV вливания. В одном аспекте бесконтактное обнаружение давления предусматривает соединение основы датчика, имеющей бесконтактное средство обнаружения, с насосом, и соединение подвижного элемента, имеющего изменяемый измерительный элемент датчика, с элементом в одноразовом наборе для IV вливания. Измерительный элемент датчика перемещается в ответ на изменения давления жидкости в пределах пути прохождения жидкости и тем самым вызывает пропорциональное изменение выходного сигнала из средства обнаружения. Давление жидкости определяется из измерения сигнала, указывающего переменную величину обнаруживаемого измерения.

Определенные варианты осуществления предоставляют систему обнаружения давления для измерения давления жидкости внутри одноразового набора для IV вливания, соединенного с насосом для подачи жидкости. Система может содержать основу датчика, соединенную с насосом. Основа датчика может иметь, по меньшей мере, одно средство обнаружения, являющееся неподвижным относительно основы датчика. Средство обнаружения может быть сконфигурировано для генерирования сигнала измеряемого параметра на основе переменной величины обнаруживаемого измерения. Система может дополнительно содержать схему измерения, электрически соединенную со средством обнаружения. Система может дополнительно содержать элемент внутри одноразового набора для IV вливания, сконфигурированного для его размещения максимально близко к основе датчика. Одноразовый компонент может иметь впускное отверстие для жидкости и выпускное отверстие для жидкости и подвижный элемент для его перемещения вместе с изменениями давления жидкости внутри кассеты. Величина перемещения подвижного элемента может быть связана с величиной изменения давления жидкости. Система может дополнительно содержать изменяемый измерительный элемент датчика, соединенный для его перемещения с подвижным элементом посредством бесконтактного обнаруживающего поля, такого как свет или другие электромагнитные поля. Изменяемый измерительный элемент датчика может тем самым вызвать изменение переменной величины обнаруживаемого измерения без контакта со средством обнаружения.

Определенные варианты осуществления предусматривают кассету, сконфигурированную для присоединения к насосу для подачи жидкости. Кассета может содержать насосную камеру, имеющую впускное отверстие для жидкости и выпускное отверстие для жидкости и сконфигурированную для приема жидкости из блока хранения жидкости через впускное отверстие для жидкости. Кассета может дополнительно содержать мембранную структуру, соединенную с насосной камерой, причем мембранная структура содержит подвижный элемент, сконфигурированный для перемещения с изменениями давления жидкости внутри насосной камеры и тем самым вызывать изменение переменной величины обнаруживаемого измерения, обнаруживаемого посредством, по меньшей мере, одного средства обнаружения, соединенного с насосом для подачи жидкости без контакта со средством обнаружения, в котором величина перемещения подвижного элемента связана с величиной изменения давления жидкости.

Определенные варианты осуществления предоставляют способ измерения давления жидкости в одноразовом наборе для IV вливания, соединенном с насосом для подачи жидкости. Способ может содержать предоставление, по меньшей мере, одного средства обнаружения, соединенного с насосом для подачи жидкости. Способ может дополнительно содержать предоставление камеры, имеющей подвижный элемент, сконфигурированный для перемещения вместе с подвижным элементом в ответ на изменения давления жидкости внутри одноразового набора для IV вливания, и тем самым вызывать изменения в переменной величине обнаруживаемого измерения, связанного со средством обнаружения, без контакта со средством обнаружения. Способ может дополнительно содержать генерирование сигнала измеряемого параметра, указывающего переменную величину обнаруживаемого измерения. Способ может дополнительно содержать определение давления жидкости внутри одноразового набора для IV вливания на основе сигнала измеряемого параметра.

Определенные варианты осуществления предоставляют систему обнаружения давления для измерения давления жидкости внутри одноразового набора для IV вливания, соединенную с насосом для подачи жидкости. Система может содержать основу датчика, соединенную с насосом. Основа датчика может иметь, по меньшей мере, одно средство обнаружения, являющееся неподвижным относительно основы датчика. Средство обнаружения может быть сконфигурировано для генерирования сигнала измеряемого параметра на основе переменной величины обнаруживаемого измерения. Система может дополнительно содержать схему измерения, электрически соединенную со средством обнаружения. Система может дополнительно содержать элемент внутри одноразового набора для IV вливания, сконфигурированный для его размещения максимально близко к основе датчика. Одноразовый компонент может иметь впускное отверстие для жидкости и выпускное отверстие для жидкости и подвижный элемент для перемещения вместе с изменениями давления жидкости внутри кассеты. Величина перемещения подвижного элемента может быть связана с величиной изменения давления жидкости. Система может дополнительно содержать изменяемый измерительный элемент датчика, соединенный для перемещения вместе с подвижным элементом посредством бесконтактного обнаруживающего поля, такого как свет или другие электромагнитные поля. Изменяемый измерительный элемент датчика может тем самым вызвать изменение переменной величины обнаруживаемого измерения без контакта со средством обнаружения.

Определенные варианты осуществления предоставляют одноразовый элемент обнаружения давления, сконфигурированный для присоединения к насосу для подачи жидкости. Элемент может служить исключительно для обнаружения давления или может быть скомбинирован с другими деталями, такими как насосная камера, имеющая впускное отверстие для жидкости и выпускное отверстие для жидкости. Обнаруживающий элемент может быть сконфигурирован для приема жидкости из блока хранения жидкости через впускное отверстие для жидкости. Обнаруживающий элемент может дополнительно содержать мембранную структуру. Мембранная структура может содержать подвижный элемент, сконфигурированный для перемещения вместе с изменениями давления жидкости в пределах пути ввода жидкости. Величина перемещения подвижного элемента может быть связана с величиной изменения давления жидкости. Одноразовый элемент обнаружения давления может быть дополнительно разработан для обеспечения переменных физических качеств, таких как положение бесконтактного измерительного элемента датчика. Изменяемый измерительный элемент датчика может тем самым вызывать изменение обнаруживаемой переменной величины обнаруживаемого измерения, обнаруживаемого посредством, по меньшей мере, одного средства обнаружения, соединенного с насосом для подачи жидкости без контакта со средством обнаружения.

Определенные варианты осуществления предоставляют способ измерения давления жидкости внутри одноразового элемента для измерения давления или скомбинированного в пределах многофункциональной одноразовой кассеты, соединенной с насосом для подачи жидкости. Способ может содержать обеспечение, по меньшей мере, одного средства обнаружения, соединенного с насосом для подачи жидкости. Способ может дополнительно содержать обеспечение подвижного элемента, соединенного с кассетой и имеющего изменяемый измерительный элемент датчика. Изменяемый измерительный элемент датчика может быть соединен для перемещения вместе с подвижным элементом в ответ на изменения давления жидкости внутри кассеты и тем самым вызывать изменения переменной величины обнаруживаемого измерения, связанной со средством обнаружения, без контакта со средством обнаружения. Способ может дополнительно содержать генерирование сигнала измеряемого параметра, указывающего переменную величину обнаруживаемого измерения. Способ может дополнительно содержать определение давления жидкости внутри кассеты на основе сигнала измеряемого параметра.

Следует понимать, что как предшествующая сущность, так и последующее подробное описание являются иллюстративными и объяснительными и предназначены для обеспечения дополнительного объяснения заявленных вариантов осуществления.

Краткое описание чертежей

Сопроводительные чертежи, которые включены в состав настоящего документа для обеспечения дополнительного понимания изобретения, а также составляют часть этой спецификации, иллюстрируют раскрытые варианты осуществления и вместе с описанием служат для объяснения принципов раскрытых вариантов осуществления.

Фиг.1 является видом в поперечном разрезе иллюстративной бесконтактной системы 100 обнаружения давления емкостного типа, которая основана на емкости как на переменном значении обнаруживаемого измерения в соответствии с определенными вариантами осуществления.

Фиг.2 является графическим представлением иллюстративной бесконтактной системы обнаружения давления емкостного типа из Фиг.1, показанной с кассетой, отделенной от основы датчика.

Фиг.3 является видом снизу вверх подложки печатной схемы, изображающей первую и вторую пластины, сформированные на подложке.

Фиг.4 является видом сверху вниз мембранной структуры, изображающей проводящий слой, сформированный поверх подвижного элемента мембранной структуры.

Фиг.5 является видом в перспективе в поперечном разрезе мембранной структуры и соединительного устройства, сконфигурированного для соединения мембранной структуры с кассетой, в соответствии с определенными вариантами осуществления.

Фиг.6 является видом в поперечном разрезе иллюстративной бесконтактной системы обнаружения давления оптического типа, которая основана на интенсивности света в качестве переменного значения обнаруживаемого измерения, в соответствии с определенными вариантами осуществления.

Фиг.7 является видом в поперечном разрезе иллюстративной бесконтактной системы обнаружения давления магнитного типа, которая основана на магнитном поле в качестве переменного значения обнаруживаемого измерения, в соответствии с определенными вариантами осуществления.

Фиг.8 является блок-схемой последовательности операций, иллюстрирующей иллюстративный процесс, для выполнения бесконтактного измерения давления жидкости внутри кассеты, в соответствии с определенными вариантами осуществления.

Фиг.9 является блок-схемой, которая иллюстрирует иллюстративную компьютерную систему, на основе которой могут быть реализованы определенные характерные особенности систем и способов, описанных в настоящем документе.

Подробное описание

В следующем подробном описании сформулированы многочисленные определенные детали для обеспечения полного понимания раскрытых и заявленных вариантов осуществления. Однако специалисту в данной области техники будет очевидно, что варианты осуществления могут быть осуществлены на практике без некоторых из этих определенных деталей. В других случаях широко известные структуры и технические приемы не были подробно изображены, чтобы избежать излишнего затруднения в понимании этого раскрытия.

Слово «иллюстративный» используется в настоящем документе для обозначения выражения «служащий примером, образцом или иллюстрацией». Любой вариант осуществления или конструкция, описанные в настоящем документе как «иллюстративные», необязательно должны рассматриваться в качестве предпочтительных или эффективных по отношению к другим вариантам осуществления или конструкциям.

Различные варианты осуществления настоящего раскрытия устраняют и решают проблемы, связанные с обычными системами и способами измерения давления жидкости внутри кассеты, которые полагаются на положительное отклонение для измерения как отрицательного, так и положительного давлений жидкости. Определенные варианты осуществления настоящего раскрытия предоставляют бесконтактную систему обнаружения давления для измерения давлений жидкости внутри кассеты, соединенной с насосом для подачи жидкости. Основа датчика, имеющая, по меньшей мере, одно средство обнаружения, соединена с насосом, а подвижный элемент, имеющий изменяемый измерительный элемент датчика, соединен с кассетой. Изменяемый измерительный элемент перемещается вместе с изменениями давления жидкости внутри кассеты и тем самым вызывает изменение переменной величины обнаруживаемого измерения (например, емкости, интенсивности света и магнитного поля) без контакта со средством обнаружения. Элемент обнаружения давлений может быть реализован внутри многофункциональной стерильной одноразовой «кассеты» или внутри специализированного корпуса, используемого только для измерения давления.

Фиг.1 является поперечным разрезом иллюстративной бесконтактной системы 100 обнаружения давления емкостного типа, которая основана на емкости в качестве переменного значения обнаруживаемого измерения, в соответствии с определенными вариантами осуществления. Система 100 включает в себя основу 101A датчика, соединенную с корпусом 110 насоса, и кассету 102A. Кассета 102A сконфигурирована для прикрепления или для загрузки в насос или, более конкретно, к основе 101A датчика. Для прикрепления кассеты 102A к основе 101A датчика может быть использована обычная структура соединения, такая как разъемное защелочное соединение. Фиг.1 показывает основу 101A датчика и кассету 102A в соединенном или загруженном состоянии, а Фиг.2 изображает основу 101A датчика и кассету 102A в раздельном или незагруженном состоянии, где стрелка 201 указывает направление загрузки или соединения кассеты 102A с основой 101A датчика. В иллюстрированном примере основа 101A датчика включает в себя подпружиненную каркасную конструкцию 130 и подложку 140 печатной схемы (PC). Подпружиненная каркасная конструкция 130 соединена с корпусом насоса 110 при помощи пружин 120 и удерживает подложку 140 PC неподвижно относительно остальной части основы 101A датчика.

Подложка 140 PC имеет первую пластину 103A и вторую пластину 104A, сформированные (например, напыленные и нанесенные) с нижней стороны подложки 140 PC, находящейся лицом к кассете 102A, а схема 105A измерения расположена на верхней стороне подложки 140 PC. Первая и вторая пластины 103A, 104A составляют обнаруживающие элементы или средства для бесконтактной системы 100 обнаружения давления емкостного типа. Фиг.3 является видом снизу вверх (например, в направлении +z) подложки 140 PC, изображающей первую и вторую пластины 103A, 104A. В иллюстрированном примере первая и вторая пластины 103A, 104A являются двумя пластинами полукруглой формы, разделенными посредством маленькой (например, 0,005 дюйма) изоляционной прокладки 310. Альтернативно, одна или обе - первая и вторая пластины 103A, 104A могут иметь различные формы, включающие в себя, помимо прочего, прямоугольники, треугольники, полные круги и круг и кольцо вокруг этого круга.

Возвращаясь к Фиг.1, первая и вторая пластины 103A, 104A электрически соединены со схемой 105A измерения через покрытые проводником сквозные отверстия 142, предоставленные в подложке 140 PC. В определенных вариантах осуществления схема 105A измерения включает в себя IC измерения датчика, такую как аналоговые устройства AD7754 и т.п., со способностью измерения дифференциальных емкостей. Альтернативно, схема 105A измерения может содержать множество дискретных аналоговых и/или цифровых компонентов, обеспечивающих возбуждение сигнала и, например, функции предварительного формирования сигнала. В иллюстрированном примере основа 101A датчика дополнительно включает в себя тонкий изоляционный слой 160, содержащий изоляционный материал, такой как майлар или парилен для покрытия первой и второй пластин 103A, 104A таким образом, чтобы обеспечивать защиту от повреждений вследствие электростатического разряда схемы 105A измерения и других электронных компонентов.

Кассета 102A включает в себя корпус 180 кассеты и мембранную структуру 170, соединенную с корпусом 180 кассеты. Корпус 180 кассеты включает в себя насосную камеру 182 и стенку 182 для насосной камеры 182. Несмотря на то что на части, изображенной на Фиг.1, это не показано, корпус 180 кассеты дополнительно включает в себя впускное отверстие для жидкости, ведущее к подающей емкости для приема жидкости в насосную камеру 182, и выпускное отверстие для жидкости, выводящее жидкость на принимающее устройство или принимающую сторону (например, пациента).

Мембранная структура 170 включает в себя подвижный элемент 172, деформируемый элемент 176 и боковую стенку 178. В иллюстрированном примере подвижный элемент 172 является плоским диском. Подвижный элемент 172 соединен с боковой стенкой 178 через деформируемый элемент 176, присоединенный к периметру подвижного элемента 172 с одной стороны и к внутреннему периметру боковой стенки 178 с другой стороны. Мембранная структура 170 также включает в себя углубление 179, которое сконфигурировано для приема жидкости из корпуса 180 кассеты (например, насосной камеры 182).

Кассета 102 дополнительно включает в себя проводящий слой 109A, сформированный поверх (например, нанесенный или покрытый, прикрепленный или приклеенный) диска 172. Фиг.4 является видом сверху вниз (например, в направлении -z) мембранной структуры 170, изображающим проводящий слой 109A, сформированный поверх подвижного элемента 172 мембранной структуры. Как будет дополнительно обсуждаться ниже, проводящий слой 109A составляет изменяемый измерительный элемент датчика бесконтактной системы 100 обнаружения емкостного типа. Используемый в настоящем документе термин «изменяемый измерительный элемент датчика» относится к структуре, устройству, слою или детали, который может быть соединен с подвижным элементом (например, диском 72) для перемещения относительно одного или нескольких средств обнаружения (например, первой и второй пластин 103A, 104A) в ответ на изменения давления жидкости внутри кассеты и тем самым могут вызвать соответствующее изменение в переменной величине обнаруживаемого измерения (например, емкости между первой и второй пластинами 103A, 103B). Примеры других изменяемых измерительных элементов датчика включают в себя оптический аттенюатор, используемый в бесконтактной системе обнаружения давления оптического типа (Фиг.6), и магнит для использования в бесконтактной системе обнаружения давления магнитного типа (Фиг.7). Иллюстрированные варианты осуществления являются исключительно иллюстративными ввиду того, что могут быть использованы другие типы бесконтактных систем обнаружения давления.

Фиг.5 является видом в перспективе в поперечном разрезе мембранной структуры 170 и соединительного устройства 500 для соединения мембранной структуры с корпусом 180 кассеты (Фиг.1), в соответствии с определенными вариантами осуществления. В определенных вариантах осуществления соединение содержит помещение обнаруживающего элемента рядом с устройством обнаружения в пределах насоса. Для ясности, мембранная структура 170 изображается без изменяемого измерительного элемента датчика (например, проводящего слоя 109A), расположенного поверх подвижного элемента 172. Деформируемый элемент 76 присоединен между внешней окружностью подвижного элемента 172 и внутренней окружностью боковой стенки 178. Деформируемый элемент 176 сконфигурирован для деформации в ответ на изменения давления жидкости внутри кассеты 102A, или, более конкретно, внутри насосной камеры 182 корпуса 180 кассеты и тем самым вызывает перемещение подвижного элемента 172 в направлении +z, если давление увеличивается, или в направлении -z, если давление уменьшается. В иллюстрированном примере поперечный разрез деформируемого элемента 176 имеет «S-образную» или «сигмообразную» форму, но поперечный разрез может иметь другую форму, такую как тонкий прямоугольник, криволинейную форму, «Z-образную» форму или подковообразную форму.

В определенных вариантах осуществления подвижный элемент 172 является негибким, что означает, что подвижный элемент не сгибается или не деформируется при подвергании его отличному от нуля давлению жидкости. В этих вариантах осуществления только деформируемый элемент 176 сгибается или деформируется при подвергании его отличному от нуля давлению жидкости. Подвижный элемент 172 и деформируемый элемент 176 могут быть выполнены таким образом, чтобы иметь различную гибкость или деформируемость (например, первый негибкий, а второй гибкий) посредством их изготовления, например, из различных материалов, различной толщины, и/или с различными формами поперечных разрезов. В одном аспекте использование негибкого подвижного элемента является эффективным в связи с тем, что во время измерения давления меньше изменяется полезный объем. Другими словами, наличие негибкого неупругого подвижного элемента помогает минимизировать значение упругой деформации, например, приблизительно до 0,1 мкл/мм рт.ст. Низкая упругая деформация для датчика давления означает, что действие измерения давления имеет низкий эффект на состояние измеряемой величины, а именно давления жидкости, также как и непосредственно смещения жидкости. Кроме того, негибкий подвижный элемент может лучше сохранять структурную целостность изменяемого измерительного элемента датчика, такого как проводящий слой 109A, прикрепленного к подвижному элементу. Например, проводящий слой, который нанесен на гибкий подвижный элемент, может отделиться или отслоиться от подвижного элемента после многократного сгибания подвижного элемента. Кроме того, использование негибкого подвижного элемента в настоящих вариантах осуществления также может привести к более управляемой, линейной и повторяющейся чувствительности (изменения смещения изменения давления на каждый блок). В других вариантах осуществления как деформируемый элемент 176, так и подвижный элемент 172 выполнены таким образом, чтобы изгибаться или деформироваться при их подвергании отличному от нуля давлению жидкости. Еще в других вариантах осуществления гибкий/деформируемый подвижный элемент соединен непосредственно с боковой стенкой 178 без наличия между ними деформируемого элемента.

Кроме того, в иллюстрированном примере подвижный элемент 172, деформируемый элемент 176 и боковая стенка 178 сформированы из одного и того же материала, такого как поликарбонат, в виде одной отлитой детали. Альтернативно, подвижный элемент 172, деформируемый элемент 176 и боковая стенка 178 изготавливаются из двух или более различных материалов и спаиваются вместе. В некоторых определенных вариантах осуществления подвижный элемент 172 и боковая стенка 178 изготовлены из поликарбонатного материала, в то время как деформируемый элемент изготовлен из термопластического эластомера для гибкости. Еще в других вариантах осуществления подвижный диск 172 изготовлен из металла и функционирует в качестве проводящего слоя 109A, тем самым избавляя от необходимости отдельного проводящего слоя.

Теперь, со ссылкой на Фиг.5, соединительное устройство 500 сконфигурировано для соединения или связи мембранной структуры 170 с корпусом 180 кассеты или, более конкретно, с насосной камерой 182 при помощи жидкостной и механической связи. В иллюстрированном примере соединительное устройство 500 включает в себя первую внешнюю стенку 501 и вторую внешнюю стенку 502. Первая внешняя стенка 501 используется для формирования герметичного механического соединения (например, прессовой посадки) между соединительным устройством 500 и мембранной структурой 170. Вторая внешняя стенка 502 используется для формирования герметичного механического соединения между составной конструкцией, между мембраной и соединительным устройством и корпусом 180 кассеты (Фиг.1). В иллюстрированном варианте осуществления в прорезь, сформированную в стенке 184 насосной камеры 182, вставлена вторая внешняя стенка 502 (например, запрессована) (Фиг.1). Соединительное устройство 500 также включает в себя отверстия 510 для создания жидкостной связи между углублением 179 и насосной камерой 182 и выравнивание давления жидкости между ними.

При работе кассета 102A загружается или соединяется с основой датчика 101, как показано посредством стрелки 201 из Фиг.2. Когда кассета 102A сначала соединяется с основой датчика 101A, пружины 120 сжимаются и прикладывают силу упругости (например, в направлении -z), противодействующую кассете 102A через каркасную конструкцию 130. Эта подпружиненная конструкция устраняет большинство технологических отклонений ошибок наложения и помех, создаваемых посредством относительного перемещения между основой 101A датчика и кассетой 102A. На данном этапе внутри углубления 109 нет никакого полезного давления и нет никакой результирующей силы, прилагаемой к подвижному элементу 172. Следовательно, подвижный элемент 172 находится в своей точке покоя нулевого давления. После того как кассета 102A состыковывается с основой 110A, а жидкость (например, жидкое лекарство) вводится в насосную камеру 182 кассеты 102A, углубление 179 принимает часть жидкости через отверстия 510 в соединительном устройстве 500 (Фиг.5). Тем самым давление жидкости внутри углубления 179 делается таким образом, чтобы быть, по существу, таким же, что и давление жидкости внутри насосной камеры 182 (с возможным небольшим смещением постоянной составляющей (DC)). Давление жидкости (положительное или отрицательное) внутри углубления 179 прикладывает силу (положительную или отрицательную) к подвижному элементу 172 и вызывает перемещение подвижного элемента 172. Например, если давление является положительным, то подвижный элемент 172 перемещается в направлении +z от точки покоя нулевого давления в направлении первой и второй пластин 103A, 104A. С другой стороны, если давление является отрицательным, то подвижный элемент 172 перемещается в направлении -z от точки покоя нулевого давления в сторону от первой и второй пластин 103A, 104A. Следовательно, положительное давление вызывает перемещение проводящего слоя 109A, который присоединен к подвижному элементу 172, ближе к первой и второй пластинам 103A, 104A и приводит к повышенной емкости между этими двумя пластинами 103A, 104A. С другой стороны, отрицательное давление вызывает перемещение проводящего слоя 109A в сторону от первой и второй пластин 103A, 104A и приводит к пониженной емкости между этими двумя пластинами 103A, 104A.

Схема 105A измерения сконфигурирована для измерения емкости между первой и второй пластинами 103A, 104A и предоставления сигнала измеряемого параметра, указывающего на емкость. Это может быть достигнуто одним из многих известных способов измерения емкости, включающих в себя дифференциальное измерение емкости, подразумевающее один или более фиксированных эталонных конденсаторов. Интегральные схемы (IC), которые разработаны для таких дифференциальных измерений емкости, выпускаются серийно и являются, например, аналоговыми устройствами AD7754. Некоторые из таких специализированных IC могут выводить цифровые данные, указывающие измеренную емкость. Альтернативно, IC или комбинация дискретных аналоговых/цифровых компонентов, разработанных для измерения емкости, могут выводить аналоговый сигнал измеряемого параметра, который затем может быть конвертирован в цифровые данные для использования посредством процессора посредством аналого-цифрового преобразователя. Затем процессор может принять цифровые данные, указывающие емкость, и определить давление жидкости внутри кассеты из известной зависимости между этими двумя величинами, либо уравнения, либо таблицы преобразования, которые могут учитывать нелинейность емкости в зависимости от реакции на изменение давления жидкости. Уравнение и таблица преобразования также могут учитывать любое предварительно установленное смещение давления DC между давлением жидкости внутри насосной камеры 182 и давлением жидкости внутри углубления 179. Результатом является точное и многократное бесконтактное измерение положительного и отрицательного давлений жидкости внутри кассеты (например, насосной камеры 182) без предварительной загрузки средства обнаружения и связанного отклонения точки нулевого давления.

Несмотря на то что вышеприведенное обсуждение сосредоточено на емкости в качестве переменного значения обнаруживаемого измерения, специалистам в данной области техники должно приниматься во внимание, с учетом настоящего раскрытия, что могут быть использованы различные альтернативные варианты осуществления без отступления от объема настоящего раскрытия. Например, Фиг.6 является видом в поперечном разрезе иллюстративной бесконтактной системы 600 обнаружения давления оптического типа, которая основана на интенсивности света в качестве переменного значения обнаруживаемого измерения, в соответствии с определенными вариантами осуществления. Иллюстрированная бесконтактная система 600 обнаружения давления оптического типа из Фиг.6 разделяет большое количество структурных элементов с иллюстрированной бесконтактной системой 100 обнаружения давления емкостного типа из Фиг.1, и описание разделяемых элементов повторяться не будет. Вместо этого следующее описание сосредоточено на сравнении и противопоставлении двух систем обнаружения давления.

В иллюстрированном примере из Фиг.6 бесконтактная система 600 обнаружения давления оптического типа использует источник 103B света и оптический датчик 104B в качестве средства обнаружения и оптический аттенюатор 109B в качестве изменяемого измерительного элемента датчика. Источник 103B света может быть лазером или источником нелазерного излучения, таким как LED. Оптический датчик 104B может включать в себя один или несколько светочувствительных элементов, таких как фотодиоды или фоторезисторы, которые способны предоставлять показания интенсивности света, принятого в форме, например, изменения силы тока или сопротивления. В иллюстрированном примере оптический датчик 104B включает в себя вертикальную матрицу светочувствительных элементов 610 в целях обеспечения интегрального усреднения помех интенсивностей принятого света. Однако в альтернативных вариантах осуществления оптический датчик 104B содержит исключительно один светочувствительный элемент, и усреднение помех выполняется при помощи многократных измерений. Как и в случае проводящего слоя 109A в бесконтактной системе 100 обнаружения давления емкостного типа, оптический аттенюатор 109B соединен (например, прикреплен, приклеен, зафиксирован, объединен) с подвижным элементом 172 таким образом, чтобы оптический аттенюатор 109B перемещался вместе с подвижным элементом 172 при изменении давления жидкости внутри кассеты 102B. Оптический аттенюатор 109B может содержать светопоглощающий материал (например, конструкционный пластик, такой как поликарбонат, изопласт, акриловый полимер и т.п., который может быть сделан непрозрачным при добавлении красителей), который имеет относительно высокие значения спектральной поглощательной способности.

При работе оптический аттенюатор 109B принимает падающие лучи 602 света, испускаемые посредством источника 103B света, и передают ослабленные лучи 604 света. В зависимости от относительных положений средств обнаружения и оптического аттенюатора 109B, при определенных давлениях, верхняя часть падающих лучей 602 света может даже не проходить через оптический аттенюатор 109B. Ослабленные лучи 604 света (и, возможно, неослабленная часть падающих лучей 602 света) принимаются посредством вертикальной матрицы светочувствительных элементов 610 и предоставляют сигналы измеряемых параметров. Схема 105B измерения принимает сигналы измеряемых параметров из отдельных светочувствительных элементов и суммирует сигналы измеряемых параметров либо в аналоговом представлении, либо в цифровом представлении. Альтернативно, суммирование сигналов измеряемых параметров (например, фототоков) выполняется физически в пределах оптического датчика 104B для образования суммированного сигнала измеряемого параметра, а схема измерения 105B принимает и обрабатывает суммированный сигнал измеряемого параметра. Независимо от выбора механизма суммирование сигналов измеряемых параметров из нескольких светочувствительных элементов 610 предоставляет интегральное усреднение помех принятых интенсивностей света, каждая из которых может иметь существенную составляющую помех, относящуюся к собственным тепловым помехам, и помехам, относящимся к таким внешним факторам, как вибрация оптического аттенюатора 109B, и тем самым увеличивает точность и возможность повторения измерения давления жидкости.

В иллюстрированном примере из Фиг.6 толщина оптического аттенюатора 109B в направлении прохождения света (например, толщина направления х) изменяется вдоль направления перемещения подвижного элемента 72 (например, направления z). Соответственно, чем больше перемещение подвижного элемента в направлении +z (соответствующее увеличению давления жидкости внутри кассеты), тем больше суммарное ослабление падающих лучей 602 света посредством оптического аттенюатора 109B, и следовательно, тем меньше интенсивности света, принятые посредством оптического датчика 104B. Наоборот, тем меньше перемещение подвижного элемента в направлении +z (соответствующее уменьшению давления жидкости внутри кассеты), тем меньше суммарное ослабление падающих лучей 602 света посредством оптического аттенюатора 109B, и, следовательно, тем больше интенсивности света, принятые посредством оптического датчика 104B. Соответственно, в конкретной иллюстрированной конструкции переменная величина обнаруживаемого измерения - принятые интенсивности света - имеет отрицательную или обратную зависимость относительно давления жидкости внутри кассеты 102B. Однако это специалисты в данной области техники должны принять во внимание с учетом настоящего раскрытия, что конкретная конструкция и полученная обратная зависимость предоставлены исключительно для целей иллюстрации, и возможны другие конструкции и другие зависимости без отступления от объема настоящего раскрытия. Например, оптический аттенюатор 109B может быть перевернутым трапецоидом, более короткая сторона которого прикреплена к подвижному элементу 172, и в этом случае интенсивности принятого света будут иметь прямую или положительную линейную зависимость относительно давления жидкости внутри кассеты 102B.

В иллюстрированном примере изменение ослабления посредством оптического аттенюатора 109B вдоль направления z достигается посредством предоставления оптического аттенюатора, имеющего однородное значение спектральной поглощательной способности по всей площади, и в котором толщина в направлении х изменяется вдоль направления z. Альтернативно, изменение ослабления может быть достигнуто посредством предоставления оптического аттенюатора, имеющего однородную толщину в направлении x, в котором спектральная поглощательная способность изменяется вдоль направления z. Это может быть достигнуто, например, посредством изменения состава материала, примесей или покрытия в направлении z таким образом, чтобы оптический аттенюатор изменялся от прозрачности с одного конца к непрозрачности с другого конца.

Специалисты в данной области техники принимают во внимание, с учетом настоящего раскрытия, что каждое конкретное используемое средство обнаружения, а именно источник 103B света и оптический датчик 104B, выровненные вдоль направления x для испускания и приема света через оптический аттенюатор 109B, являются одним из многих путей оптического измерения относительного перемещения подвижного элемента 172 и могут быть использованы другие конструкции без отступления от объема настоящего раскрытия. Например, в альтернативной бесконтактной системе обнаружения давления оптического типа обнаружение давления основано на количестве света, отраженного от отражающей поверхности, соединенной с подвижным элементом 172. В такой системе источник света может испускать падающие лучи света под углом падения (например, -30°), и оптический датчик принимает отраженные лучи света, проходящие под углом отражения (например, +30°). В зависимости от относительных положений оптического датчика и отражающей поверхности количество света, принятого оптическим датчиком, изменяется в зависимости от максимальной величины, возникающей, например, в максимальном диапазоне системы обнаружения. Это изменение может быть коррелировано с давлением жидкости внутри кассеты. В различных вариантах осуществления оптических систем элемент управления светом (например, световой аттенюатор или отражающая поверхность) соединен с подвижным элементом, который является частью одноразовой кассеты.

Фиг.7 является поперечным разрезом иллюстративной бесконтактной системы 700 обнаружения давления магнитного типа, которая основана на магнитном поле в качестве переменного значения обнаруживаемого измерения, в соответствии с определенными вариантами осуществления. Как и в случае использования бесконтактной системы 600 обнаружения давления оптического типа из Фиг.6, иллюстрированная бесконтактная система 700 обнаружения давления магнитного типа разделяет большое количество структурных элементов с иллюстрированной бесконтактной системой 100 обнаружения давления емкостного типа из Фиг.1, и описания разделяемых элементов повторяться не будут.

В иллюстрированном примере из Фиг.7 бесконтактная система 700 обнаружения давления магнитного типа использует датчик 104C магнитного поля в качестве средства обнаружения и магнита 109C в качестве изменяемого измерительного элемента датчика. Датчик 10C магнитных полей может быть любым устройством, которое способно предоставлять показания магнитного поля, неограничивающие примеры которых включают в себя датчик на эффекте Холла, магниторезистивный (MR) датчик (например, датчик GMR) и феррозондовый магнитометр. Магнит 109C может являться любым постоянным магнитом, содержащим любые намагничиваемые материалы, включающие в себя, помимо прочего, железо, никель, кобальт, небольшое количество редкоземельных металлов и некоторые их сплавы (например, альнико). Датчик 104C магнитного поля (например, датчик на эффекте Холла) расположен на подложке 140 PC и установлен непосредственно над магнитом 109C для измерения, прежде всего, компонента z магнитного поля, сгенерированного посредством магнита 109C.

При работе магнитное поле 702 происходит из магнита 109C и заполняет окружающую область, как показано на Фиг.7. Датчик 104C магнитного поля обнаруживает локальное магнитное поле 704 и предоставляет сигнал измеряемого параметра, указывающий локальное магнитное поле 704. Сигнал измеряемого параметра измеряется и обрабатывается схемой измерения 105C, созданной на подложке 140 PC. В определенных вариантах осуществления функция обнаружения магнитного поля датчиком 104C магнитного поля и функция измерения/обработки схемы 105C измерения 105C объединены в одной интегрированной IC магнитного датчика/измерения.

Сила компонента z магнитного поля 702 стержневого магнита вдоль оси ослабевает обратно пропорционально квадрату расстояния от магнита. Соответственно, компонент z локального магнитного поля 704, обнаруживаемого посредством датчика 104C магнитных полей, изменяется в соответствии с перемещением подвижного элемента 172. Чем больше перемещение подвижного элемента 172 в направлении +z (соответствующее увеличению давления жидкости внутри кассеты), тем меньше расстояние между магнитом 109C и датчиком 104C магнитного поля, и, следовательно, тем больше сила компонента z локального магнитного поля 704, обнаруживаемого посредством датчика 104C магнитного поля. С другой стороны, чем меньше перемещение подвижного элемента 172 в направлении +z (соответствующее уменьшению давления жидкости внутри кассеты), тем больше расстояние между магнитом 109C и датчиком 104C магнитного поля и, следовательно, тем меньше сила компонента z локального магнитного поля 704, обнаруживаемого посредством датчика 104C магнитного поля. Соответственно, с конкретной иллюстрированной конструкцией, переменная величина обнаруживаемого измерения, то есть сила локального магнитного поля 104C, имеет прямую положительную зависимость относительно давления жидкости внутри кассеты 102B. Однако специалисты в данной области техники должны принимать во внимание, с учетом настоящего раскрытия, что возможно большое количество других конструкций и зависимостей без отступления от объема настоящего раскрытия. Например, в альтернативных вариантах осуществления стержневой магнит 109C может быть размещен горизонтально (например, его ось может тянуться вдоль направления x) на подвижном элементе 172 вместо вертикального размещения, как показано на чертеже. В таких альтернативных вариантах осуществления датчик 104C магнитного поля может быть сконфигурирован для измерения силы компонента x локального магнитного поля 704.

Фиг.8 является блок-схемой последовательности операций, иллюстрирующей иллюстративный процесс, для выполнения бесконтактного измерения давления жидкости внутри кассеты, в соответствии с определенными вариантами осуществления. Процесс 800 начинается с состояния 810, в котором предоставлено одно или несколько средств обнаружения, соединенных с насосом. Примеры одного или нескольких средств обнаружения, обсуждаемых выше, включают в себя первую и вторую пластины 103A, 104A (Фиг.1), источник света и оптический датчик 103B, 104B (Фиг.6), и датчик 104C магнитного поля (Фиг.7). Такие средства обнаружения закреплены внутри каркасного элемента 130 и удерживаются неподвижно относительно основы датчика 101A, B, C и корпуса 110 насоса во время работы насоса. Насос может быть любым насосом для подачи жидкости, сконфигурированным для получения кассеты, включающей в себя насосы для IV вливания для ввода жидких лекарств и питательных веществ пациентам.

Процесс 800 переходит к состоянию 820, в котором предоставлен подвижный элемент, соединенный с кассетой. Кассеты могут быть долговременного использования, недолговременного использования или одноразовыми. В определенных вариантах осуществления кассета является одноразовой IV кассетой. Подвижный элемент сконфигурирован для перемещения в направлении к или от средства обнаружения (например, в направлениях +/-z, смотри Фиг.1, 6 и 7) в зависимости от того, увеличивается или уменьшается давление жидкости. Подвижный элемент также сконфигурирован для перемещения в сторону от средства обнаружения их из его точки покоя нулевого давления. В некоторых вариантах осуществления подвижный элемент является негибким диском, который не сгибается или не деформируется при подвергании отличному от нуля давлению жидкости. Диск может быть частью мембранной структуры, которая также включает в себя деформируемую часть, соединенную с диском по его периметру. Пример такой мембранной структуры подробно описан выше со ссылкой на Фиг.5. Изменяемый измерительный элемент датчика соединяется с подвижным элементом для перемещения в ответ на изменения давления жидкости внутри кассеты. Выбор конкретного изменяемого измерительного элемента датчика зависит от выбора переменной величины обнаруживаемого измерения. Примеры изменяемого измерительного элемента датчика включают в себя (где переменная величина обнаруживаемого измерения указана в круглых скобках): проводящий слой 109A (емкость), оптический аттенюатор 109B (передаваемые интенсивности света), отражающий слой (интенсивности отраженного света) и магнит 109C (силу локального магнитного поля).

Процесс 800 переходит к состоянию 830, в котором сигнал измеряемого параметра, указывающий переменную величину обнаруживаемого измерения, генерируется посредством средств(а) обнаружения и принимается и обрабатывается посредством схемы измерения, электрически соединенной со средством(ами) обнаружения. Процесс 800 переходит к состоянию 840, в котором давление жидкости внутри кассеты определяется на основе сигнала измеряемого параметра. В определенных вариантах осуществления давление жидкости определяется посредством процессора или компьютера, сконфигурированного (например, запрограммированного) для приема цифровых данных, указывающих переменную величину обнаруживаемого измерения (например, емкость, интенсивность света, силу локального магнитного поля) или непосредственно из средств(а) обнаружения или схемы измерения, или из аналого-цифрового преобразователя, принимающего аналоговый сигнал измеряемого параметра. Процессор может определять давление жидкости внутри кассеты посредством использования уравнения или таблицы преобразования, которая учитывает нелинейность переменной величины обнаруживаемого измерения по отношению к чувствительности к давлению жидкости. Уравнение и таблица преобразования также могут учитывать любое смещение DC между давлением жидкости в насосной камере и давлением жидкости в углублении.

В соответствии с определенными вариантами осуществления определенные аспекты измерений давления жидкости внутри описанной в настоящем документе кассеты выполняются посредством компьютерной системы 900 в ответ на выполнение процессором 904 одной или нескольких последовательностей из одной или нескольких команд, содержащихся в запоминающем устройстве 906. Например, процессор 904 может определить давление жидкости внутри кассеты из цифровых данных, указывающих переменную величину обнаруживаемого измерения посредством выполнения команд, которые подразумевают использование уравнения или таблицы преобразования, которые учитывают нелинейность переменной величины обнаруживаемого измерения по отношению к чувствительности к давлению жидкости. Процессор 904 может являться микропроцессором, микроконтроллером и цифровым сигнальным процессором (DSP), способным выполнять команды компьютера. Такие команды могут быть считаны в запоминающее устройство 906 из другого машиночитаемого носителя, такого как устройство 910 хранения данных. Выполнение последовательностей команд, содержащихся в главном запоминающем устройстве 906, вызывает выполнение процессором 904 этапов процесса, описанных в настоящем документе. Один или несколько процессоров в многопроцессорной конструкции также могут быть использованы для выполнения последовательности команд, содержащихся в запоминающем устройстве 906. В альтернативных вариантах осуществления схемное решение, реализованное аппаратными средствами, может быть использовано вместо или в сочетании с командами программных средств для реализации различных вариантов осуществления. Следовательно, варианты осуществления не ограничены какой-либо определенной комбинацией аппаратных схемных решений и программных средств.

Термин «машиночитаемый носитель», используемый в настоящем документе, относится к любому носителю, который принимает участие в предоставлении команд на процессор 904 для выполнения или сохранения результатов или параметров (например, переменных или констант) для вычислений, таких как для определения давления жидкости внутри кассеты на основе переменного значения обнаруживаемого измерения. Такой носитель может принимать большое количество форм, включающих в себя, в числе прочего, энергонезависимые носители, энергозависимые носители и среду передачи данных. Энергонезависимые носители включают в себя, например, оптические или магнитные диски, такие как устройство 910 хранения данных. Энергозависимые носители включают в себя динамическое запоминающее устройство, такое как запоминающее устройство 906. Среда передачи данных включает в себя коаксиальные кабели, медный провод и волоконную оптику, включающую в себя провода, которые содержат шину 902. Среда передачи данных также может принимать форму звуковых или световых волн, таких как генерируемые в процессе радиочастотной или инфракрасной передачи данных. Обычные формы машиночитаемых носителей включают в себя, например, дискету, гибкий диск, жесткий диск, магнитную ленту, любой другой магнитный носитель, CD-ROM (постоянное запоминающее устройство на компакт-дисках), DVD (универсальный цифровой диск), любой другой оптический носитель, перфокарты, бумажную ленту, любой другой физический носитель с конфигурацией пробивок, RAM (оперативное запоминающее устройство), PROM (программируемое постоянное запоминающее устройство), EPROM (электрически программируемое постоянное запоминающее устройство), флэш-EPROM, любое другое однокристальное запоминающее устройство или картридж, несущую или любую другую среду, с которой компьютер может выполнять считывание данных.

В некоторых вариантах осуществления, после программного определения процессором 904 давления жидкости внутри кассеты, значения давления могут быть либо сохранены в машиночитаемом носителе (не показан), либо передаваться в другую программу или подпрограмму, выполняемую посредством того же самого процессора или другого процессора, для дальнейшей обработки. Например, давление жидкости в кассете может быть использовано посредством другой программы или подпрограммы для управления скоростью тока лекарства в насосе для IV вливания или для обнаружения помехи или пустого подающего контейнера.

Предшествующее описание предоставлено для того, чтобы позволить любому специалисту в данной области техники осуществить на практике различные варианты осуществления, описанные в настоящем документе. Несмотря на то что предшествующие варианты осуществления были подробно описаны со ссылкой на различные чертежи и варианты осуществления, следует понимать, что они предназначены исключительно в целях иллюстрации и не должны считаться ограничивающими объем изобретения.

Может существовать много других способов реализации изобретения без отступления от объема настоящего раскрытия. Например, описанные в настоящем документе определенные варианты осуществления могут быть реализованы в виде «дифференциальных» систем измерения, которые имеют второй канал обнаружения, или элементов, которые «видят» исключительно перемещение неподвижной части одноразового элемента. Такие дифференциальные системы измерения позволяют вычитать перемещения одноразового элемента, которое может быть вызвано посредством насосного механизма, из перемещения, связанного с давлением цели. Оптическая система обнаружения давления, описанная выше со ссылкой на Фиг.6, может использовать множество фотодатчиков в линейном блоке. Некоторые из фотодатчиков могут быть выполнены с возможностью обнаружения движения одноразового «каркаса».

Различные функции и элементы, описанные в настоящем документе, могут быть распределены отличным от изображенного способом без отступления от сущности и объема изобретения. Различные модификации к этим вариантам осуществления будут, очевидно, выражены для специалистов в данной области техники, и основополагающие принципы, определенные в настоящем документе, могут быть применены и к другим вариантам осуществления. Следовательно, может быть выполнено большое количество изменений и модификаций к изобретению посредством специалиста в данной области техники без отступления от сущности и объема изобретения.

Ссылка на элемент в единственном числе не предназначена для обозначения «один и только один», если это специально не оговорено, а, скорее, «один или несколько». Термин «несколько» относится к одному или более. Подчеркнутые и/или выделенные курсивом заголовки и подзаголовки используются исключительно для удобства, не ограничивают изобретение и не упоминаются в связи с интерпретацией описания изобретения. Все структурные и функциональные эквиваленты элементов из различных вариантов осуществления изобретения, описанных во всем этом раскрытии, которые известны или получаются позже, которые должны быть известны специалистам в данной области техники, полностью включены в состав настоящего документа посредством ссылки и предназначены для того, чтобы быть охваченными посредством изобретения. Кроме того, ничто, раскрытое в настоящем документе, не предназначено для того, чтобы сделать его всеобщим достоянием, независимо от того, изложено ли такое раскрытие явно в вышеупомянутом описании.

Предпочтительно, все элементы, части и этапы, описанные в настоящем документе, включены в его состав. Следует понимать, что любой из этих элементов, частей и этапов может быть заменен посредством других элементов, частей и этапов или полностью удален, как будет очевидно специалистам в данной области техники.

В более широком смысле данный документ раскрывает системы и способы измерения давления жидкости в одноразовом наборе для IV вливания, соединенном с насосом для подачи жидкости. Предоставлено, по меньшей мере, одно средство обнаружения, соединенное с насосом для подачи жидкости. Предоставлена камера, имеющая подвижный элемент, причем подвижный элемент сконфигурирован для перемещения в ответ на изменения давления жидкости внутри одноразового набора для IV вливания и тем самым вызывать изменения переменной величины обнаруживаемого измерения, связанной со средством обнаружения без контакта со средством обнаружения. Генерируется сигнал измеряемого параметра, указывающий переменную величину обнаруживаемого измерения. Давление жидкости внутри одноразового набора для IV вливания определяется на основе сигнала измеряемого параметра.

КОНЦЕПЦИИ

Этот документ раскрывает, по меньшей мере, следующие концепции.

Концепция 1. Бесконтактная система обнаружения давления для измерения как положительного, так и отрицательного давлений жидкости в пределах изолированного пути прохождения жидкости с использованием камеры, включенной в состав изолированного пути прохождения и соединенной с насосом для подачи жидкости, система, содержащая:

основу датчика, соединенную с насосом и имеющую, по меньшей мере, одно средство обнаружения, являющееся неподвижным относительно основы датчика, причем средство обнаружения сконфигурировано для генерирования сигнала измеряемого параметра, указывающего переменную величину обнаруживаемого измерения;

схему измерения, электрически соединенную со средством обнаружения для приема сигнала измеряемого параметра;

камеру или корпус, сконфигурированный для прикрепления к основе датчика, камеру, имеющую:

впускное отверстие для жидкости и выпускное отверстие для жидкости, и

подвижный элемент, сконфигурированный для перемещения с изменениями давления жидкости внутри камеры и тем самым вызова изменения переменной величины обнаруживаемого измерения, без контакта со средством обнаружения, причем величина перемещения подвижного элемента связана с величиной изменения давления жидкости.

Концепция 2. Система из Концепции 1, в которой подвижный элемент является негибким при подвергании отличному от нуля давлению жидкости.

Концепция 3. Система из Концепции 1, в которой насос для подачи жидкости является насосом для внутривенного (IV) вливания.

Концепция 4. Система из Концепции 1, в которой камера является корпусом, который сконфигурирован для приема жидкости для IV вливания для измерения давления жидкости для IV вливания.

Концепция 5. Система из Концепции 1, в которой камера является кассетой, сконфигурированной для содержания жидкости для IV вливания, отпускаемой пациенту.

Концепция 6. Система из Концепции 5, в которой кассета является одноразовой IV кассетой.

Концепция 7. Система из Концепции 1, в которой подвижный элемент перемещается в направлении к средству обнаружения, если давление жидкости увеличивается, и в направлении от средства обнаружения, если давление жидкости уменьшается.

Концепция 8. Система из Концепции 1, в которой подвижный элемент, сконфигурированный таким образом, чтобы быть чувствительным как к положительным, так и к отрицательным давлениям жидкости внутри кассеты без ее предварительной загрузки.

Концепция 9. Система из Концепции 5, в которой основа датчика соединена с насосом, по меньшей мере, при помощи одной пружины для того, чтобы вызвать приложение основой датчика силы по отношению к кассете, если кассета состыкована с основой.

Концепция 10. Система из Концепции 1, дополнительно содержащая изменяемый измерительный элемент датчика, соединенный с подвижным элементом и сконфигурированный для того, чтобы вызвать изменение переменной величины обнаруживаемого измерения.

Концепция 11. Система из Концепции 10, в которой:

средство обнаружения содержит первую пластину и вторую пластину, соединенную с основой датчика;

изменяемый измерительный элемент датчика содержит проводящий слой; и

переменное значение обнаруживаемого измерения содержит емкость между первой и второй пластинами.

Концепция 12. Система из Концепции 8, дополнительно содержащая подложку печатной схемы, в которой первая и вторая пластины и схема измерения расположены на подложке печатной схемы.

Концепция 13. Система из Концепции 10, в которой:

средство обнаружения содержит источник света и оптический датчик, соединенный с основой датчика;

изменяемый измерительный элемент датчика содержит оптический аттенюатор; и

переменное значение обнаруживаемого измерения содержит интенсивность света, принимаемого в оптическом датчике.

Концепция 14. Система из Концепции 13, в которой оптический аттенюатор имеет толщину в направлении прохождения света, причем толщина изменяется вдоль направления перемещения оптического аттенюатора.

Концепция 15. Система из Концепции 10, в которой:

средство обнаружения содержит датчик магнитного поля, соединенный с основой датчика;

изменяемый измерительный элемент датчика содержит магнит; и

переменное значение обнаруживаемого измерения содержит силу магнитного поля в датчике магнитного поля.

Концепция 16. Система из Концепции 15, в которой датчик магнитного поля является датчиком на эффекте Холла, магниторезистивным датчиком или феррозондовым магнитометром.

Концепция 17. Кассета, сконфигурированная для соединения с насосом для подачи жидкости, кассета, содержащая:

насосную камеру, имеющую впускное отверстие для жидкости и выпускное отверстие для жидкости и сконфигурированное для приема жидкости из блока хранения жидкости через впускное отверстие для жидкости, и

мембранную структуру, соединенную с насосной камерой, причем мембранная структура, содержащая подвижный элемент, сконфигурированный для перемещения с изменениями давления жидкости внутри насосной камеры и тем самым вызова изменения переменной величины обнаруживаемого измерения, обнаруживаемого посредством, по меньшей мере, одного средства обнаружения, соединенного с насосом для подачи жидкости, без контакта со средством обнаружения, причем величина перемещения подвижного элемента связана с величиной изменения давления жидкости.

Концепция 18. Кассета из Концепции 17, в которой мембранная структура содержит деформируемый элемент, соединенный с периметром подвижного элемента и сконфигурированный для деформации в ответ на изменения давления жидкости внутри насосной камеры.

Концепция 19. Кассета из Концепции 18, в которой деформируемый элемент имеет поперечный разрез сигмовидной формы.

Концепция 20. Кассета из Концепции 18, в которой подвижный элемент является негибким при его подвергании отличному от нуля давлению жидкости.

Концепция 21. Кассета из Концепции 18, в которой подвижный элемент и деформируемый элемент содержат один и тот же материал и сформированы в виде одной отлитой детали.

Концепция 22. Кассета из Концепции 21, в которой один и тот же материал содержит поликарбонат.

Концепция 23. Кассета из Концепции 18, в которой подвижный элемент и деформируемый элемент содержат различные материалы и спаяны вместе.

Концепция 24. Кассета из Концепции 23, в которой деформируемый элемент содержит термопластический эластомер.

Концепция 25. Кассета из Концепции 18, в которой мембранная структура содержит углубление, расположенное между насосной камерой и подвижным элементом, причем углубление находится в жидкостной связи с жидкостью внутри насосной камеры.

Концепция 26. Кассета из Концепции 17, дополнительно содержащая изменяемый измерительный элемент датчика, соединенный с подвижным элементом, причем изменяемый измерительный элемент датчика содержит проводящий слой, а переменная величина обнаруживаемого измерения содержит емкость между двумя пластинами.

Концепция 27. Кассета из Концепции 17, дополнительно содержащая изменяемый измерительный элемент датчика, соединенный с подвижным элементом, в которой изменяемый измерительный элемент датчика содержит оптический аттенюатор, а переменная величина обнаруживаемого измерения содержит интенсивность света, измеряемую посредством оптического датчика.

Концепция 28. Кассета из Концепции 17, дополнительно содержащая изменяемый измерительный элемент датчика, в которой изменяемый измерительный элемент датчика содержит магнит, а переменная величина обнаруживаемого измерения содержит силу магнитного поля, измеряемую посредством датчика магнитного поля.

Концепция 29. Способ измерения давления жидкости в одноразовом наборе для IV вливания, соединенном с насосом для подачи жидкости, способ, содержащий этапы, на которых:

обеспечивают, по меньшей мере, одно средство обнаружения, соединенное с насосом для подачи жидкости;

обеспечивают камеру, имеющую подвижный элемент, сконфигурированный для перемещения вместе с подвижным элементом в ответ на изменения давления жидкости внутри одноразового набора для IV вливания и тем самым вызова изменения переменной величины обнаруживаемого измерения, связанной со средством обнаружения без контакта со средством обнаружения;

генерируют сигнал измеряемого параметра, указывающий переменную величину обнаруживаемого измерения; и

определяют давление жидкости внутри одноразового набора для IV вливания на основе сигнала измеряемого параметра.

Концепция 30. Способ из Концепции 29, дополнительно содержащий этап, на котором измеряют отрицательное давление внутри одноразового набора для IV вливания без наличия положительно отклоненного средства обнаружения.

Концепция 31. Способ из Концепции 29, дополнительно содержащий этап, на котором предоставляют изменяемый измерительный элемент датчика, соединенный с подвижным элементом.

Концепция 32. Способ из Концепции 31, в котором:

средство обнаружения содержит первую пластину и вторую пластину;

изменяемый измерительный элемент датчика содержит проводящий слой; и

переменная величина обнаруживаемого измерения содержит емкость между первой и второй пластинами.

Концепция 33. Способ из Концепции 31, в котором:

средство обнаружения содержит источник света и оптический датчик;

изменяемый измерительный элемент датчика содержит оптический аттенюатор; и

переменная величина обнаруживаемого измерения содержит интенсивность света, принимаемую в оптическом датчике.

Концепция 34. Способ из Концепции 31, в котором:

средство обнаружения содержит датчик магнитного поля;

изменяемый измерительный элемент датчика содержит магнит; и

переменное значение обнаруживаемого измерения содержит силу магнитного поля в датчике магнитного поля.

Настоящее раскрытие относится к обнаружению давления, а именно к системам и способам измерения давления жидкости внутри одноразового набора для внутривенного вливания, соединенного с насосом для подачи жидкости. Заявленная система включает бесконтактную систему обнаружения давления для измерения как положительного, так и отрицательного давлений жидкости в пределах изолированного пути прохождения жидкости с использованием камеры, включенной в состав изолированного пути прохождения и соединенной с насосом для подачи жидкости, кассету, сконфигурированную для соединения с насосом для подачи жидкости и способ измерения давления жидкости в одноразовом наборе для внутривенного IV вливания, соединенном с насосом для подачи жидкости. При этом бесконтактная система обнаружения давления для измерения как положительного, так и отрицательного давлений жидкости в пределах изолированного пути прохождения жидкости с использованием камеры, включенной в состав изолированного пути прохождения и соединенной с насосом для подачи жидкости, содержит основу датчика, соединенную с насосом и имеющую, по меньшей мере, одно средство обнаружения, являющееся неподвижным относительно основы датчика, причем средство обнаружения сконфигурировано для генерирования сигнала измеряемого параметра, указывающего переменную величину обнаруживаемого измерения, схему измерения, электрически соединенную со средством обнаружения для приема сигнала измеряемого параметра, камеру или корпус, сконфигурированный для прикрепления к основе датчика, камеру, имеющую: впускное отверстие для жидкости и выпускное отверстие для жидкости, и подвижный элемент, сконфигурированный для перемещения с изменениями давления жидкости внутри камеры и тем самым вызова изменения переменной величины обнаруживаемого измерения, без контакта со средством обнаружения, причем величина перемещения подвижного элемента связана с величиной изменения давления жидкости. Технический результат заключается в обеспечении системы обнаружения давления для измерения давления жидкости внутри кассеты, которая является как точной, так и экономичной. 3 н. и 31 з.п. ф-лы, 9 ил.

1. Бесконтактная система обнаружения давления для измерения как положительного, так и отрицательного давлений жидкости в пределах изолированного пути прохождения жидкости с использованием камеры, включенной в состав изолированного пути прохождения и соединенной с насосом для подачи жидкости, система, содержащая:
основу датчика, соединенную с насосом и имеющую, по меньшей мере, одно средство обнаружения, являющееся неподвижным относительно основы датчика, причем средство обнаружения сконфигурировано для генерирования сигнала измеряемого параметра, указывающего переменную величину обнаруживаемого измерения;
схему измерения, электрически соединенную со средством обнаружения для приема сигнала измеряемого параметра;
камеру или корпус, сконфигурированный для прикрепления к основе датчика, камеру, имеющую:
впускное отверстие для жидкости и выпускное отверстие для жидкости, и
подвижный элемент, сконфигурированный для перемещения с изменениями давления жидкости внутри камеры и тем самым вызова изменения переменной величины обнаруживаемого измерения без контакта со средством обнаружения, причем величина перемещения подвижного элемента связана с величиной изменения давления жидкости.

2. Система по п.1, в которой подвижный элемент является негибким при подвергании отличному от нуля давлению жидкости.

3. Система по п.1, в которой насос для подачи жидкости является насосом для внутривенного (IV) вливания.

4. Система по п.1, в которой камера является корпусом, который сконфигурирован для приема жидкости для IV вливания для измерения давления жидкости для IV вливания.

5. Система по п.1, в которой камера является кассетой, сконфигурированной для содержания жидкости для IV вливания, отпускаемой пациенту.

6. Система по п.5, в которой кассета является одноразовой IV кассетой.

7. Система по п.1, в которой подвижный элемент перемещается в направлении к средству обнаружения, если давление жидкости увеличивается, и в направлении от средства обнаружения, если давление жидкости уменьшается.

8. Система по п.1, в которой подвижный элемент сконфигурирован таким образом, чтобы быть чувствительным как к положительным, так и к отрицательным давлениям жидкости внутри кассеты без ее предварительной загрузки.

9. Система по п.5, в которой основа датчика соединена с насосом, по меньшей мере, при помощи одной пружины для того, чтобы вызвать приложение основой датчика силы по отношению к кассете, если кассета состыкована с основой.

10. Система по п.1, дополнительно содержащая изменяемый измерительный элемент датчика, соединенный с подвижным элементом и сконфигурированный для того, чтобы вызвать изменение переменной величины обнаруживаемого измерения.

11. Система по п.10, в которой:
средство обнаружения содержит первую пластину и вторую пластину, соединенную с основой датчика;
изменяемый измерительный элемент датчика содержит проводящий слой; и
переменное значение обнаруживаемого измерения содержит емкость между первой и второй пластинами.

12. Система по п.8, дополнительно содержащая подложку печатной схемы, в которой первая и вторая пластины и схема измерения расположены на подложке печатной схемы.

13. Система по п.10, в которой:
средство обнаружения содержит источник света и оптический датчик, соединенный с основой датчика;
изменяемый измерительный элемент датчика содержит оптический аттенюатор; и
переменное значение обнаруживаемого измерения содержит интенсивность света, принимаемого в оптическом датчике.

14. Система по п.13, в которой оптический аттенюатор имеет толщину в направлении прохождения света, причем толщина изменяется вдоль направления перемещения оптического аттенюатора.

15. Система по п.10, в которой:
средство обнаружения содержит датчик магнитного поля, соединенный с основой датчика;
изменяемый измерительный элемент датчика содержит магнит; и
переменное значение обнаруживаемого измерения содержит силу магнитного поля в датчике магнитного поля.

16. Система по п.15, в которой датчик магнитного поля является датчиком на эффекте Холла, магниторезистивным датчиком или феррозондовым магнитометром.

17. Кассета, сконфигурированная для соединения с насосом для подачи жидкости, кассета, содержащая:
насосную камеру, имеющую впускное отверстие для жидкости и выпускное отверстие для жидкости и сконфигурированное для приема жидкости из блока хранения жидкости через впускное отверстие для жидкости, и
мембранную структуру, соединенную с насосной камерой, причем мембранная структура, содержащая подвижный элемент, сконфигурированный для перемещения с изменениями давления жидкости внутри насосной камеры и тем самым вызова изменения переменной величины обнаруживаемого измерения, обнаруживаемого посредством, по меньшей мере, одного средства обнаружения, соединенного с насосом для подачи жидкости, без контакта со средством обнаружения, причем величина перемещения подвижного элемента связана с величиной изменения давления жидкости.

18. Кассета по п.17, в которой мембранная структура содержит деформируемый элемент, соединенный с периметром подвижного элемента и сконфигурированный для деформации в ответ на изменения давления жидкости внутри насосной камеры.

19. Кассета по п.18, в которой деформируемый элемент имеет поперечный разрез сигмовидной формы.

20. Кассета по п.18, в которой подвижный элемент является негибким при его подвергании отличному от нуля давлению жидкости.

21. Кассета по п.18, в которой подвижный элемент и деформируемый элемент содержат один и тот же материал и сформированы в виде одной отлитой детали.

22. Кассета по п.21, в которой один и тот же материал содержит поликарбонат.

23. Кассета по п.18, в которой подвижный элемент и деформируемый элемент содержат различные материалы и спаяны вместе.

24. Кассета по п.23, в которой деформируемый элемент содержит термопластический эластомер.

25. Кассета по п.18, в которой мембранная структура содержит углубление, расположенное между насосной камерой и подвижным элементом, причем углубление находится в жидкостной связи с жидкостью внутри насосной камеры.

26. Кассета по п.17, дополнительно содержащая изменяемый измерительный элемент датчика, соединенный с подвижным элементом, причем изменяемый измерительный элемент датчика содержит проводящий слой, а переменная величина обнаруживаемого измерения содержит емкость между двумя пластинами.

27. Кассета по п.17, дополнительно содержащая изменяемый измерительный элемент датчика, соединенный с подвижным элементом, в которой изменяемый измерительный элемент датчика содержит оптический аттенюатор, а переменная величина обнаруживаемого измерения содержит интенсивность света, измеряемую посредством оптического датчика.

28. Кассета по п.17, дополнительно содержащая изменяемый измерительный элемент датчика, в которой изменяемый измерительный элемент датчика содержит магнит, а переменная величина обнаруживаемого измерения содержит силу магнитного поля, измеряемую посредством датчика магнитного поля.

29. Способ измерения давления жидкости в одноразовом наборе для IV вливания, соединенном с насосом для подачи жидкости, способ, содержащий этапы, на которых:
обеспечивают, по меньшей мере, одно средство обнаружения, соединенное с насосом для подачи жидкости;
обеспечивают камеру, имеющую подвижный элемент, сконфигурированный для перемещения с подвижным элементом в ответ на изменения давления жидкости внутри одноразового набора для IV вливания и тем самым вызова изменения переменной величины обнаруживаемого измерения, связанной со средством обнаружения без контакта со средством обнаружения;
генерируют сигнал измеряемого параметра, указывающий переменную величину обнаруживаемого измерения; и
определяют давление жидкости внутри одноразового набора для IV вливания на основе сигнала измеряемого параметра.

30. Способ по п.29, дополнительно содержащий этап, на котором измеряют отрицательное давление внутри одноразового набора для IV вливания без наличия положительно отклоненного средства обнаружения.

31. Способ по п.29, дополнительно содержащий этап, на котором предоставляют изменяемый измерительный элемент датчика, соединенный с подвижным элементом.

32. Способ по п.31, в котором:
средство обнаружения содержит первую пластину и вторую пластину;
изменяемый измерительный элемент датчика содержит проводящий слой; и
переменная величина обнаруживаемого измерения содержит емкость между первой и второй пластинами.

33. Способ по п.31, в котором:
средство обнаружения содержит источник света и оптический датчик;
изменяемый измерительный элемент датчика содержит оптический аттенюатор; и
переменная величина обнаруживаемого измерения содержит интенсивность света, принимаемую в оптическом датчике.

34. Способ по п.31, в котором:
средство обнаружения содержит датчик магнитного поля;
изменяемый измерительный элемент датчика содержит магнит; и
переменное значение обнаруживаемого измерения содержит силу магнитного поля в датчике магнитного поля.