注射泵接合檢測設備和方法
【專利摘要】公開了一種注射泵設備和方法，用于檢測該注射泵中注射泵驅動系統和注射器之間正確或不正確的接合。通過在限制流進入到注射器中的同時檢測反向移動柱塞夾子所需的力，所述設備和方法可確定注射泵中驅動系統與注射器的柱塞之間正確或未正確接合。所述設備和方法也可用于確定所述注射泵設備中的注射器正確連接到輸送線。
【專利說明】注射泵接合檢測設備和方法
[0001]交叉引用
[0002]本申請要求于2012年12月28日提交的美國臨時申請第61/746，697號的權益，該臨時申請的公開內容通過引用合并于此。
【技術領域】
[0003]本文描述用于檢測注射泵中驅動系統與注射器的正確接合的設備和方法。
【背景技術】
[0004]通過在注射器筒體內移動柱塞，注射泵在很多不同設備中用來利用注射器輸送或移除流體。可使用注射泵的一些潛在設備的例子包括但不限于用于使用注射器輸送物質的輸注泵、體外血液處理裝置等。
[0005]體外血液處理包括從病人身上取出血液，在病人體外對血液進行處理，以及將處理過的血液返回到病人體內。體外血液處理可用來從病人的血液中析取不合需要的物質或分子，以及/或者將一種或更多種有益物質添加到血液中。在很多體外血液處理裝置中，其中一種或更多種有益物質以液體形式引入到正被體外處理的血液中，利用注射泵輸送液體。在體外血液處理裝置中利用注射泵以液體形式輸送的有益物質的一個例子是抗凝劑(例如，肝素)。
[0006]包括用于體外血液處理裝置中的注射泵的常規注射泵通常包括從注射器配發材料所需的設備和控制，而沒有考慮注射器是否完全固定在注射泵中。特別地，常規注射泵控制系統設計為檢測阻塞，該阻塞會妨礙或阻止注射器中有益物質的精確輸送。
【發明內容】
[0007]本文描述的注射泵接合檢測設備和方法可用于檢測該注射泵中注射泵驅動系統和注射器之間正確或不正確的接合。特別地，本文描述的設備和方法通過在限制流進入和/或離開注射器筒體的同時檢測移動柱塞夾子所需的力可確定注射泵中驅動系統與注射器的柱塞之間正確或未正確接合。
[0008]本文描述的設備和/或方法的一個潛在優點是減少注射泵中注射器的內容物意外地排空流入連接至注射器的流體線的可能性。例如，在一些情況下，如果連接到注射器的出口的輸出線中的壓力達到一高到足以克服使柱塞末端通過注射器的筒體前進所需的力的負壓(即，真空)，則注射泵中注射器的內容物可排空流入連接到注射泵的輸出的流體線。這個現象有時稱為注射器中的內容物的“虹吸”。
[0009]為防止這個現象發生，柱塞夾子可與柱塞接合以防止柱塞相對于柱塞夾子的不希望的移動。設計為針對與注射泵相關的虹吸的柱塞夾子的一個例子描述在第5，254, 096號美國專利中(Rondelet等人的專利)。然而，此方法集中在監控用于直接抓住柱塞的結構從而確定該結構是否關閉，而不論柱塞是否確實被抓住在該裝置中。
[0010]為檢測柱塞夾子與注射器的柱塞正確或不正確接合，本文描述的注射泵設備通過在監控移動柱塞夾子所需的力的同時反向移動柱塞夾子來確定柱塞夾子是否正確接合。如果柱塞夾子與注射器柱塞正確接合，則移動柱塞夾子所需的力達到或超過選定的力水平，這是由于流體被限制流入注射器中，因而導致注射器中產生負壓。如果柱塞夾子未正確接合，則反向移動柱塞夾子所需的力不會達到選定的力水平，這是由于柱塞夾子將不會移動柱塞且注射器中將不會形成負壓。
[0011]在一些情況下，移動本文描述的注射泵設備中的注射器的柱塞可將空氣拉入注射器或注射器連接于其上的輸送線。如果注射器的內容物準備用于輸送到病人體內，或者直接進入病人的心血管系統、或者進入線路中，例如連接到病人的心血管系統的血液線，則從注射器輸送的液體中包含空氣會是一個問題。在注射器和/或輸送線中的空氣可能導致存在問題的一個或更多實施例中，本文描述的注射泵設備將注射器內容物從注射器輸送到下游的一個或更多元件，所述一個或更多元件設計為移除空氣和/或檢測空氣以及停止空氣通過系統移動從而減少任何這樣的空氣與注射器中的液體一起輸送的可能性。用于移除和/或檢測液體線中的空氣的元件可包括例如氣泡陷阱、空氣檢測器和夾具等。
[0012]本文描述的注射泵接合檢測設備和方法的另一潛在優點是，在一個或更多實施例中，用于確定柱塞夾子與注射器的正確或不正確接合的力傳感器是用于檢測輸送線中的阻塞的相同力傳感器，通過該輸送線流體從注射泵中的注射器輸送。與需要額外傳感器以檢測注射器柱塞的抓住的設備相比，這可降低設備的成本和/或復雜性。
[0013]在一個或更多實施例中，本文描述的注射泵設備和方法也可提供機會以確定注射泵設備中的注射器是否正確連接到輸送線。
[0014]在一個或更多實施例中，一種注射泵設備被配置為檢測本文描述的注射泵設備中驅動系統和注射器的柱塞之間的接合，該設備可包括:注射器保持器，被配置為將注射器保持在該注射泵設備中的固定位置；流控制裝置，被配置為阻止流進入到保持在所述注射器保持器中的注射器；柱塞夾子，被配置為抓住保持在所述注射器保持器中的注射器的柱塞；驅動系統，被配置為相對于所述注射器保持器移動所述柱塞夾子；以及力傳感器，被配置為測量所述驅動系統施加在所述柱塞夾子上的力。該設備還可包括控制單元，其可操作地連接到所述驅動系統和所述力傳感器，其中所述控制單元被配置為:利用所述驅動系統移動所述柱塞夾子使之離開所述注射器保持器；利用所述力傳感器測量所述驅動系統施加在所述柱塞夾子上的力；以及如果在所述流控制裝置阻止流進入到所述注射器中的同時所述力傳感器測量的力達到或超過選定的力水平，則確定所述柱塞夾子與保持在所述注射器保持器中的注射器的柱塞正確接合。
[0015]在本文描述的注射泵設備的一個或更多實施例中，所述控制單元被配置為:如果在所述驅動系統已將所述柱塞夾子移動一選定的限制距離之后所述力傳感器測量的力尚未達到所述選定的力水平，則確定所述柱塞夾子與在所述注射器保持器中的注射器的柱塞沒有正確接合。
[0016]在本文描述的注射泵設備的一個或更多實施例中，所述選定的力水平取決于所述驅動系統將所述柱塞夾子移動的距離，其中所述選定的力水平隨著所述距離的增加而增加。
[0017]在本文描述的注射泵設備的一個或更多實施例中，所述控制單元被配置為:當達到所述選定的力水平時，使所述驅動系統停止移動所述柱塞夾子使之離開所述注射器保持器。
[0018]在本文描述的注射泵設備的一個或更多實施例中，所述控制單元被配置為:在所述驅動系統移動所述柱塞夾子的同時，測量驅動系統施加在所述柱塞夾子上的力。
[0019]在本文描述的注射泵設備的一個或更多實施例中，所述控制單元被配置為:當所述驅動系統將所述柱塞夾子移動選定的限制距離時，使所述驅動系統停止所述柱塞夾子移動離開所述注射器保持器。
[0020]在本文描述的注射泵設備的一個或更多實施例中，所述流控制裝置被配置為選擇性關閉從而阻止流進入到保持在所述注射器保持器中的注射器中，其中所述流控制裝置可操作地連接到所述控制單元，所述控制單元被配置為在所述柱塞夾子被所述驅動系統移動以離開所述注射器保持器之前選擇性地關閉所述流控制裝置。在一個或更多實施例中，所述流控制裝置常開。在一個或更多實施例中，所述控制單元被配置為利用所述驅動系統向前朝向所述注射器保持器移動所述柱塞夾子，且其中當所述柱塞夾子向前朝向所述注射器保持器移動時所述流控制裝置常開。在一個或更多實施例中，所述流控制裝置包括夾具或閥。
[0021]在本文描述的注射泵設備的一個或更多實施例中，所述流控制裝置被配置為選擇性阻止流離開所述注射器，且其中所述控制單元被配置為:關閉所述流控制裝置從而阻止流離開所述注射器；在所述流控制裝置被關閉的同時利用所述驅動系統朝向所述注射器保持器移動所述柱塞夾子；利用所述力傳感器測量由所述驅動系統施加在所述柱塞夾子上的所述力；以及如果在朝向所述注射器保持器移動所述柱塞夾子的同時所述力傳感器所測量的所述力達到或超過選定的輸送力水平，則確定注射器正確連接到輸送線。
[0022]在本文描述的注射泵設備的一個或更多實施例中，空氣控制設備位于所述注射器保持器中的注射器的出口的下游。
[0023]在本文描述的檢測注射泵中驅動系統和注射器的柱塞之間的接合的方法的一個或更多實施例中，該方法可包括:移動柱塞夾子使之離開注射器保持器，所述注射器保持器配置為將注射器保持在固定位置；在移動所述柱塞夾子使之離開所述注射器保持器的同時阻止流進入到所述注射器保持器中的所述注射器中；在阻止流進入到所述注射器中的同時測量施加在所述柱塞夾子上的力；以及如果測量的力達到或超過選定的力水平，則確定所述柱塞夾子與所述注射器保持器中的所述注射器的所述柱塞正確接合。
[0024]在本文描述的方法的一個或更多實施例中，所述方法包括:如果在將所述柱塞夾子移動一選定的限制距離之后所述測量的力尚未達到所述選定的力水平，則確定所述柱塞夾子與所述柱塞沒有正確接合。
[0025]在本文描述的方法的一個或更多實施例中，所述選定的力水平取決于所述柱塞夾子移動的距離，且其中所述選定的力水平隨著所述距離的增加而增加。
[0026]在本文描述的方法的一個或更多實施例中，所述方法包括:當達到所述選定的力水平時，停止所述柱塞夾子離開所述注射器保持器的移動。
[0027]在本文描述的方法的一個或更多實施例中，所述方法包括:在移動所述柱塞夾子的同時，測量施加在所述柱塞夾子上的力。
[0028]在本文描述的方法的一個或更多實施例中，阻止流進入到所述注射器中包括:關閉流控制裝置。在一個或更多實施例中，所述方法包括:在移動所述柱塞夾子使之離開所述注射器保持器之前，關閉所述流控制裝置。
[0029]在本文描述的方法的一個或更多實施例中，所述方法包括:在確定所述柱塞夾子與所述注射器保持器中的所述注射器的所述柱塞正確接合之后，朝向所述注射器保持器移動所述柱塞夾子至選定位置。在一個或更多實施例中，所述選定位置包括柱塞夾子的開始位置，其中所述開始位置包括移動柱塞夾子使之離開注射器保持器之前柱塞夾子的位置。
[0030]在本文描述的方法的一個或更多實施例中，該方法包括:在阻止流離開注射器的同時朝向注射器保持器移動柱塞夾子；在朝向所述注射器保持器移動所述柱塞夾子且阻止流離開所述注射器的同時利用所述力傳感器測量所述驅動系統施加在所述柱塞夾子上的力；以及如果在朝向所述注射器保持器移動所述柱塞夾子的同時所述力傳感器測量的力達到或超過選定的輸送力水平，則確定所述注射器正確連接到輸送線。
[0031]在本文及在所附權利要求中使用時，單數形式“一”和“所述”包括復數對象，除非上下文清楚地指示另外的意思。因此，例如，提到“一”或“所述”元件時可包括一個或更多元件及其本領域技術人員已知的等同物。此外，術語“和/或”意味著所列元素中的一個或所有、或者所列元素中的任意兩個或更多個的組合。
[0032]需要注意的是，說明書中術語“包括”及其變體在這些術語出現的地方不具有限制意義。而且，“一”、“一個”、“所述”、“至少一”、以及“一個或更多”在這里可互換地使用。
[0033]上述總結不意圖描述本文描述的注射泵接合檢測設備和方法的每個實施例或每種實現方式。相反，結合說明書附圖中的附圖，參照下面的示例實施例的描述和權利要求，對本發明的更完整的理解將是顯而易見和易于理解的。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0034]圖1是本文描述的注射泵設備的一個示例實施例的示意圖，其結合體外血液處理裝置而提供。
[0035]圖2示出本文描述的注射泵設備的一個示例實施例。
[0036]圖3是流程圖，本文這里描述的方法的一個示例實施例。
【具體實施方式】
[0037]在下面示例實施例的描述中，參照了構成說明書一部分的圖中的附圖，且附圖中通過示例方式示出了具體實施例。應該理解，可利用其它實施例且可進行結構上的改變而不脫離本發明的范圍。
[0038]盡管本文中在體外血液處理裝置的情景下描述了注射泵設備和方法的示例實施例，然而本文描述的注射泵接合檢測設備和方法也可用于包括例如輸注泵等之類的注射泵的其它任何合適的裝置中。
[0039]參照圖1，結合體外血液處理裝置I的一個示例實施例的簡化示意圖，示出注射泵設備10的一示例實施例，該注射泵設備10被配置為檢測注射泵設備10中驅動系統和注射器的柱塞之間的接合。示出的體外血液處理裝置I可例如被配置為進行下面處理中的一個或更多:血液透析、純超濾、血液過濾、血液透析過濾、治療性血漿置換等。
[0040]圖1中示意性示出的體外血液處理裝置I可用于使用與血液回路操作性關聯的過濾器2處理例如腎衰竭，血液回路包括動脈線6，血液通過動脈線6從病人P移出并利用例如血液泵4輸送到過濾器2。血液回路還包括用于將血液從過濾器2返回到病人P的靜脈線8。
[0041]在所示的實施例中，空氣控制設備9位于靜脈線8中以移除和/或檢測通過靜脈線8的液體(主要是血液)中的空氣。空氣控制設備9可具有多種不同形式，包括下面元件中的一種或多種:氣泡陷阱，用于移除夾帶于液體中的空氣；空氣檢測器，用于與夾具、閥等一起檢測液體中的空氣，夾具、閥等可用于關閉靜脈線8從而減少靜脈線8中的空氣到達病人P的可能性。盡管圖1中未示出，但空氣控制設備9可以可操作地與控制單元40連接，在一個或更多實施例中，控制單元40可被配置為，如果在液體中檢測到空氣，則停止所有液體通過空氣控制設備9流動。
[0042]體外血液處理裝置I還包括本文描述的注射泵設備10的一個示例實施例，注射泵設備10可用于輸送一種或更多種醫用液體(例如，置換液體、抗凝劑等)至體外血液處理裝置I中一個或更多個位置。例如，如果注射泵設備10用于輸送液體抗凝劑，則注射泵設備10將典型地包括連接到體外血液處理裝置I的動脈線6的輸送線12，從而抗凝劑(或其他任何選定的液體)可輸送到動脈線6中的血液中。在一個或更多替代實施例中，可連接注射泵設備10以從注射器輸送液體至體外血液處理裝置I中除了動脈線6以外的任何合適位置(諸如:例如靜脈返回線8、前置過濾器線7等)。在另一變型例中，注射泵設備10的輸送線12可被配置為直接向病人P輸送液體。
[0043]圖1中示意性示出的注射泵設備10被配置為從保持在注射泵設備10中的注射器20配發液體到輸送線12中。典型地，與注射泵設備10—起使用的注射器20是一次性使用型，從而它們在使用后就丟棄，當然，在一個或更多實施例中也可以重復利用注射器。
[0044]注射泵設備10為之而設計的注射器20典型地包括注射器筒體22、出口 24、及柱塞26，柱塞26包括將密封件28連接到柱塞基座29的連桿27且密封件28駐留在筒體22中。隨著柱塞26的密封件28朝向出口 24推進，容納在筒體22中的液體通過出口 24離開注射器20。
[0045]圖1所示的注射泵設備10包括注射器保持器16，注射器保持器16被配置為將注射器20保持在注射泵設備10中的固定位置。在圖1所示的一個實施例中，注射器保持器16可以是設計為固定注射器筒體22的夾具的形式。然而，本文描述的用在注射泵設備中的注射器保持器可采用很多其他形式，包括能夠將注射器保持在正確操作本文描述的注射泵設備所需的固定位置的任何結構。
[0046]圖1所示的注射泵設備10的另一元件是流控制裝置14，其被配置為阻止流進入到保持在注射泵設備10的注射器保持器16中的注射器20。特別地，流控制裝置14被配置為阻止流進入到注射器20的筒體22。盡管流控制裝置14描述為阻止流進入到注射器20中，然而在本文中使用時，“阻止”(及其變體)用于描述完全阻塞(從而不允許任何流)，或者流限制足夠大從而如本文描述的在注射器中提供負壓，這轉而導致移動柱塞26所需的力足夠大從而確定柱塞夾子30 (本文將更詳細描述)與保持在注射器保持器16中的注射器20的柱塞26正確接合(即，可不要求完全阻塞)。
[0047]在一個或更多實施例中，流控制裝置14可位于沿輸送線12的任何地方。在一個或更多替代實施例中，流控制裝置14可位于注射器20的出口 24處，使得例如流控制裝置14位于輸送線12和注射器筒體22的內部空間之間。
[0048]在一個或更多實施例中，流控制裝置14可被配置為選擇性關閉從而阻止流進入到保持在注射器保持器16中的注射器20中。例如，流控制裝置14可以是能被操作員或控制單元40 (本文將更詳細描述)選擇性關閉的閥或夾具的形式。如果流控制裝置14以必須被選擇性關閉的閥、夾具等形式提供，則流控制裝置14可常開，從而在沒有選擇性關閉時，流控制裝置14打開以允許流通過。在一個或更多替代實施例中，流控制裝置14可以是單向閥的形式，從而允許流離開注射器20 (例如，當柱塞正向推進時)，但反向流(即，進入注射器20的流)被阻止而不需例如操作員、控制單元等的任何動作。在流控制裝置14是閥的一個或更多實施例中，閥可以是減壓單向閥。
[0049]本文描述的注射泵設備中使用的控制單元可以任何合適的形式提供且例如可包括存儲器和控制器。控制器可以例如是一個或更多微處理器、現場可編程門陣列(FPGA)、數字信號處理器(DSP)、微控制器、專用集成電路(ASIC)、狀態機等的形式。控制單元可包括一種或更多任何合適的輸入裝置以及顯示裝置，輸入裝置被配置為允許用戶操作設備(例如，鍵盤、觸摸屏、鼠標、軌跡球等)，顯示裝置被配置為向用戶傳達信息(例如，監視器(可以是或不是觸摸屏)、指示燈等)。
[0050]如圖1所示，本文描述的注射泵設備10的示例實施例還包括柱塞夾子30、配置為相對于注射器保持器16 (其中保持注射器20)移動柱塞夾子30的驅動系統32、被配置為測量驅動系統32施加在柱塞夾子30上的力的力傳感器34、以及可操作地連接到驅動系統32和力傳感器34的控制單元40。如圖1所示的注射泵設備10的示例實施例還包括可選的位移傳感器36，其被配置為確定在注射泵設備10的操作期間驅動系統32移動柱塞夾子30的距離。盡管圖1的注射泵設備10的可選的位移傳感器36示出為單獨的元件，但在一個或更多實施例中位移傳感器36可集成到驅動系統32中。
[0051]柱塞夾子30被配置為抓住保持在注射器保持器16中的注射器20的柱塞26。在圖1所示的實施例中，柱塞夾子30被配置為抓住柱塞基座29，當然在一個或更多替代實施例中，柱塞夾子30也可抓住柱塞26的任何部分，只要驅動系統32能夠利用柱塞夾子30將柱塞26移動所需距離即可。
[0052]控制單元40被配置為利用驅動系統32相對于注射器保持器16移動柱塞夾子30。在一個或更多實施例中，控制單元40 (使用驅動系統32)被配置為利用驅動系統32朝向及遠離注射器保持器16地移動柱塞夾子30。特別地，控制單元40 (利用驅動系統32)被配置為使柱塞夾子30遠離注射器保持器16地(該方向將稱為反向)移動；利用力傳感器34測量驅動系統32施加在柱塞夾子30上的力；以及，如果流控制裝置14阻止流進入注射器20的同時力傳感器34測量的力達到或超過選定的力水平，則確定柱塞夾子30與保持在注射器保持器16中的注射器20的柱塞26正確接合。此外，在一個或更多實施例中，控制單元40 (利用驅動系統32)將典型地被配置為當力傳感器34測量的力達到或超過選定的力水平時終止驅動系統32的反向移動。
[0053]當流控制裝置14阻止流進入注射器20時，驅動系統32施加在柱塞夾子30上的力將達到選定的力水平，因為驅動系統32使柱塞夾子30沿反向移動將導致注射器20中的負壓。該負壓將需要驅動系統32施加更大的力，因為隨著注射器20中的壓力下降，將更難以移動柱塞夾子30。隨著柱塞密封件28沿反向移動且流控制裝置14關閉以阻止額外流體進入注射器20，注射器筒體22內的封閉空間增加，從而引起負壓。
[0054]可以確定柱塞夾子30與注射器柱塞26正確接合時的選定的力水平將根據注射器20的大小、流控制裝置14相對于注射器20的出口 24的位置、以及各種其他因素而改變。
[0055]在流控制裝置14是其中流控制裝置14必須選擇性關閉以阻止流進入到注射器20中的類型的一個或更多實施例中，控制單元40被配置為在柱塞夾子30被驅動系統32移動而離開注射器保持器16時或之前，選擇性關閉流控制裝置14。盡管在這樣的系統中在反向移動柱塞夾子30之前關閉流控制裝置14可能是有利的，但即使流控制裝置14在驅動系統32已經開始反向移動柱塞夾子30之后被關閉，系統也可操作。在其中流控制裝置14不必選擇性關閉的一個或更多實施例中，不需要控制單元40的該功能。例如，如果流控制裝置14是單向止回閥，則控制單元不必選擇性關閉流控制裝置14。
[0056]因為本文描述的注射泵設備10的驅動系統32需要沿相反方向移動柱塞26，因而柱塞夾子30必須以能夠沿相反方向移動柱塞26的方式與柱塞26接合。換言之，與很多常規注射泵不同，注射泵設備10必須包括不僅能正向推動或移動柱塞26從而從注射器配發材料、而且還必須能夠沿反向拉動或移動柱塞26的柱塞夾子30。在一個或更多實施例中，柱塞夾子可包括柱塞基座29可插入其中的溝槽、在柱塞夾子30和柱塞26之間提供所需連接的夾具、或者能夠沿反向移動注射器的柱塞的任何其它合適結構(一個可能的例子在第5，254, 096號美國專利中被描述(Rondelet等人的專利))。
[0057]在一個或更多實施例中，控制單元40被配置為:如果在驅動系統32已經將柱塞夾子30移動一選定的限制距離之后，力傳感器34測量的力沒有達到選定的力水平，則確定柱塞夾子30沒有與注射器保持器16中注射器20的柱塞26正確接合。在此情形中，柱塞夾子30已經移動一選定的限制距離且選定的力水平尚未被力傳感器34檢測到，則可以確定柱塞夾子30沒有與柱塞26接合，因為否則柱塞26的反向移動將導致注射器20中的負壓。沒有達到該負壓以及因而沒有達到選定的力水平表示柱塞夾子32沒有與柱塞26正確接合。在圖1所示的注射泵設備10的示例實施例中，柱塞夾子30行進的距離可利用位移傳感器36測量。
[0058]在一個或更多實施例中，可以用來確定柱塞夾子30沒有與注射器保持器16中注射器的柱塞26正確接合的選定的力水平可取決于驅動系統32移動柱塞夾子30 (和柱塞26，如果柱塞26與柱塞夾子30正確接合)的距離。在此情形中，選定的力水平典型地隨著柱塞夾子30沿反向移動的距離的增加而增加。在一個或更多實施例中，控制單元40可被配置為，基于力傳感器34檢測到的力與位移傳感器36測量到的柱塞夾子30移動的距離的結合，確定柱塞夾子30沒有與注射器保持器16中注射器的柱塞26正確接合。在一個或更多實施例中，控制單元40可被配置為:測量驅動系統32移動柱塞夾子30時驅動系統32施加在柱塞夾子30上的力，以及基于力傳感器34檢測到的力與位移傳感器36測量到的柱塞夾子30移動的距離的結合，確定柱塞夾子30與注射器保持器16中注射器20的柱塞26正確接合或沒有正確接合。
[0059]在一個或更多實施例中，控制單元40還可被配置為:在柱塞夾子30已經移動位移傳感器36確定的選定距離之后而力傳感器34尚未指示已經達到選定的力水平時，終止通過驅動系統32使得柱塞夾子30沿反向的移動。在此情形中，控制單元40能夠作此決定是因為:由于柱塞26沒有被柱塞夾子30沿反向移動而出現無法達到選定的力水平，因此，在注射器20中沒有獲得負壓。
[0060]在一個或更多實施例中，控制單元40還可被配置為:在柱塞夾子30已經移動位移傳感器36確定的選定距離之后，終止通過驅動系統32使柱塞夾子30沿反向的移動，而不論力傳感器34收到的信號是什么。
[0061]在一個或更多實施例中，本文描述的設備和方法還可包括:在反向移動柱塞夾子30之后，正向(朝向注射器保持器16)移動柱塞夾子30至選定位置(例如，柱塞夾子30的最初起始位置等)，從而檢測柱塞夾子30與注射器20的柱塞正確或不正確的接合。例如，控制單元40可被配置為操作驅動系統32完成這些動作。
[0062]盡管圖1中所示的體外血液處理裝置I的實施例中空氣控制設備9放置為距離注射泵設備10相當遠，但其處于注射泵設備10中保持的注射器20的出口 24的下游，因為從注射器20輸送到傳送線12中的液體通過動脈線6進入體外血液處理裝置I，如本文描述的。液體(以及其中所含有的任何空氣)在到達病人P之前將經過空氣控制設備9，在空氣控制設備9處空氣可被去除和/或其前進可被停止。
[0063]在一個或更多替代實施例中，通過將其自身結合到輸送線12，空氣控制設備9可位于注射泵設備10中的注射器20的出口的下游，或者空氣控制設備9可設置在注射器20的出口 24與輸送線12之間從而停止夾帶的空氣的前進。用于空氣控制設備9的很多其他位置也可存在且有效，只要這些位置處于注射器20出口 24的下游且處于來自注射器20的液體進入病人P的地點的上游。在一個或更多實施例中，空氣控制設備9可位于在本文描述的流控制裝置14的下游。
[0064]圖2中示出注射泵設備110的一個示例實施例。注射泵設備110包括夾子形式的注射器保持器116，其收納注射器120的筒體122。注射泵設備110還包括安裝在滾軸(truck) 131上的柱塞夾子130，滾軸131被驅動系統132驅動，如本文描述的。柱塞夾子130能夠抓住注射器120的柱塞126的柱塞基座129，從而沿正向(朝向注射器保持器116)和反向(離開注射器保持器116)均移動柱塞126。注射泵設備110還包括能夠檢測施加在滾軸131上且由此施加在柱塞夾子130上的力的力傳感器134。在一個或更多實施例中，力傳感器134可以是雙向力傳感器，從而能夠檢測柱塞夾子130沿正向和反向移動時施加在滾軸131上的力。然而，力傳感器134至少被配置為確定當柱塞夾子130沿反向移動時通過驅動系統132施加在滾軸131上的力。
[0065]本文描述的設備和/或方法中使用的驅動系統可以具有各種形式，只要能夠如本文所述移動柱塞夾子即可。例如，在一個或更多實施例中，驅動系統可包括可操作地連接到電機的絲杠。電機和絲杠之間的連接可以是直接連接(即，絲杠可直接耦接到電機的輸出軸)，或者電機利用一個或更多中間元件諸如齒輪、帶等耦接到絲杠。所用的電機可以是任何合適的類型，例如有刷電機、無刷電機、步進電機等。
[0066]本文描述的設備和/或方法中使用的位移傳感器可以具有各種形式，只要能夠如本文所述測量柱塞夾子的位移即可。例如，在一個或更多實施例中，位移傳感器可以是編碼器、近距離傳感器、光電檢測器等形式。在一個或更多實施例中，位移傳感器可以是附著到驅動系統的電機的編碼器的形式，行進開始和結束處的獨立參考位置用于確定本文描述的設備和方法中的柱塞夾子行進的距離。在一個或更多替代實施例中，位移傳感器可與驅動系統集成，例如，如果驅動系統使用步進電機，則柱塞夾子的位移可基于傳送給步進電機的脈沖的數量確定(例如，基于柱塞夾子在傳送給步進電機的每個脈沖下所行進的估計距離，可對脈沖求和以確定位移距離)。
[0067]本文描述的設備和/或方法中使用的力傳感器可以具有各種形式，只要能夠如本文所述測量施加在柱塞夾子上的力即可。例如，在一個或更多實施例中，力傳感器可以是應變計的形式(例如，電阻、電容或壓電應變計)。在一個或更多替代實施例中，力傳感器可以是彈簧開關的形式，如本文所述，當達到選定的力水平時，該彈簧開關打開或關閉。
[0068]盡管結合圖1所示的設備描述了檢測注射泵設備中驅動系統和注射器的柱塞之間的接合的方法，然而本文描述的檢測注射泵設備中驅動系統和注射器柱塞之間的接合的方法的一個或更多實施例可包括圖3的流程圖中所示的步驟。圖3的流程圖中所示的方法的不例實施例包括將柱塞夾子反向移動151，例如，移動注射泵設備的柱塞夾子以離開被配置為將注射器保持在固定位置的注射器保持器。該方法還包括在移動柱塞夾子使之離開注射器位于其中的注射器保持器時阻止流進入到注射器中152。在阻止流進入到注射器中及移動柱塞夾子使之離開注射器保持器時對施加在柱塞夾子上的力進行測量153。如果在移動柱塞夾子使之離開注射器保持器時施加在柱塞夾子上的力達到或超過選定的力水平154，則確定柱塞夾子與注射器保持器中的注射器的柱塞正確接合155。在一個或更多實施例中，該方法可包括當達到選定的力水平時停止使柱塞夾子離開注射器保持器的移動。
[0069]該方法還可包括測量柱塞夾子行進的距離以確定是否已經達到選定的限制距離156。該方法還可包括如果當柱塞夾子已行進選定的限制距離時所測量的力尚未達到或超過選定的力水平則確定柱塞夾子沒有與柱塞正確接合157。
[0070]在一個或更多實施例中，選定的力水平可取決于柱塞夾子移動的距離。在這樣的方案中，用于確定柱塞夾子與注射器柱塞正確或未正確接合的選定的力水平可隨著柱塞夾子已行進的距離的增加而增加。
[0071]在本文描述的設備和方法的一個或更多實施例中，施加在柱塞夾子上的力可在移動柱塞夾子時被測量。在本文描述的設備和方法的一個或更多實施例中，施加在柱塞夾子上的力可在柱塞夾子已沿反向移動(即離開注射器保持器)之后處于靜止位置時被測量。
[0072]在本文描述的方法的一個或更多實施例中，該方法還可包括關閉流控制裝置，諸如閥、夾具等。在其中流控制裝置關閉的方法中，該方法可包括在移動柱塞夾子使之離開注射器保持器之前選擇性關閉流控制裝置。然而，在一個或更多其他實施例中，必須被選擇性關閉的流控制裝置可在柱塞夾子開始移動以離開注射器保持器之后被關閉。
[0073]在本文描述的注射泵設備中增加流控制裝置和力傳感器也可在更換注射泵中的注射器方面提供機會。在一個或更多實施例中，更換如本文所述的注射泵設備中注射器的方法可包括選擇性關閉輸送線(使用例如流控制裝置或另一裝置，例如夾具或閥(如果流控制裝置是單向止回閥))，接著使輸送線與注射泵中注射器的出口斷開。在一個或更多實施例中，驅動系統可通過控制單元觸發以在輸送線已經與注射器的出口斷開后反向移動柱塞夾子(即，離開注射器保持器)。
[0074]在一個或更多實施例中，在輸送線已經與注射器的輸出口斷開之后，以及在柱塞夾子反向移動的實施例中在柱塞夾子已反向移動之后，注射器可從注射器保持器取下。將注射器從注射器保持器取下典型地包括從柱塞夾子取下柱塞基座。
[0075]在注射器已從注射泵設備取下之后，將新的注射器放置在注射器保持器中以及將輸送線連接到新的注射器的出口。在一個或更多實施例中，驅動系統然后被控制單元激活以正向移動柱塞夾子(即，朝向注射器保持器)，從而柱塞夾子作用在柱塞基座上。在柱塞夾子正向移動期間輸送線仍然關閉(例如，通過例如流控制裝置或另一裝置，例如夾具或閥(如果流控制裝置是單向止回閥))，結果，由于不允許流體離開注射器，因而驅動系統施加越來越大的力在柱塞夾子上。在驅動系統使柱塞夾子正向移動導致施加在柱塞上的力超過選定的輸送力水平之后，驅動系統可被去激活。在一個或更多實施例中，可依賴柱塞夾子正向移動期間達到選定的輸送力水平作為輸送線正確連接到注射器的出口的指示。反之，未能達到選定的輸送力水平可由此確定輸送線沒有正確連接到注射器出口。
[0076]本文描述的方法的一個或更多實施例還可包括將柱塞夾子與柱塞(例如，柱塞基座)接合。這個動作可在柱塞夾子正向驅動柱塞之前或之后進行。在一個或更多實施例中，使用者可向注射泵設備的控制單元提供柱塞夾子已與柱塞接合的指示(利用任何合適的輸入裝置，例如按鈕、開關、觸摸屏、觸摸板等)。
[0077]在將柱塞夾子與柱塞接合后，該方法可包括如本文所述的反向移動柱塞夾子從而確定柱塞夾子是否與新注射器的柱塞正確接合。
[0078]本文描述的方法的一個或更多實施例中，該方法可包括在確定柱塞夾子與注射器保持器中的注射器的柱塞正確接合后朝向注射器保持器移動柱塞夾子至選定位置。在一個或更多實施例中，柱塞夾子的選定位置可以是柱塞夾子的開始位置，該開始位置是為確定柱塞夾子與注射器的柱塞是否正確接合而移動柱塞夾子使之離開注射器保持器之前柱塞夾子的位置。
[0079]接著柱塞夾子的反向，本文描述的方法和設備的一個或更多實施例可包括正向移動柱塞夾子，直到達到力傳感器所測量的選定的輸送力水平，和/或直到柱塞夾子處于其最初開始位置。選定的輸送力水平可對應于例如注射器出口中的流體壓力，該流體壓力在輸送線重新打開時適于通過輸送線輸送注射器內容物。在其中例如流控制裝置是單向止回閥的形式的一個或更多實施例中，選定的輸送力水平可對應于輸送線中的壓力，該壓力等于或大于單向止回閥的開啟(或打開)壓力。
[0080]上述動作當然可以利用以上述方式操作的注射泵設備實現。例如，參照如圖1所示的設備，在一個或更多實施例中，注射泵設備10中的流控制裝置14可被配置為選擇性阻止離開注射器20的流(進入例如輸送線12)。控制單元40可被配置為關閉流控制裝置14從而阻止離開注射器20的流。控制單元40還可被配置為在流控制裝置14關閉時利用驅動系統32朝向注射器保持器16移動柱塞夾子30。控制單元40還可被配置為利用力傳感器34測量驅動系統32施加在柱塞夾子30上的力。更進一步地，控制單元40可被配置為:如果在朝向注射器保持器16移動柱塞夾子30時力傳感器測量到的力達到或超過選定的輸送力水平，則確定注射器20正確連接到例如輸送線12。控制單元40可被配置為:如果柱塞夾子30移動一選定距離之后所測量到的力沒有達到或超過選定的輸送力水平，則確定注射器20沒有正確連接。
[0081]在一個或更多實施例中，在本文描述的注射泵設備的柱塞夾子上增加力傳感器和/或位移傳感器也可提供機會來提供自動移動特性而不需要使用者與設備的控制直接交互(例如，觸摸屏、觸摸板、開關、鼠標等)。如果使用者想要柱塞夾子正向移動，則使用者可簡單地正向推柱塞夾子。因為這樣做將導致一施加在力傳感器上的力和/或可被位移傳感器檢測的柱塞夾子的位移，因此控制系統可被配置為當柱塞夾子正向移動時則致動驅動系統來正向移動柱塞夾子。如果使用者反向推柱塞夾子，可產生類似的動作。換言之，因為這樣做將導致施加在力傳感器上的力和/或可被位移傳感器檢測的柱塞夾子的位移，因而控制系統可被配置為當柱塞夾子反向移動時則致動驅動系統來反向移動柱塞夾子。
[0082]本文列出的專利、專利文獻、及出版物的完整公開通過引用全部合并于此，就如同每個單獨合并于此。
[0083]已經討論了配置為檢測注射泵設備中驅動系統和注射器的柱塞之間的接合的注射泵設備及使用該設備的方法的示例實施例并參照了可能變型。發明中的這些和其他變型及修改對本領域技術人員是顯而易見的而不會偏離本發明的范圍，應該理解，本發明不限于這里提出的示例實施例。因此，本發明僅通過下面提供的權利要求及其等同范圍限定。
【權利要求】
1.一種注射泵設備，被配置為檢測所述注射泵設備中驅動系統和注射器的柱塞之間的接合，所述設備包括: 注射器保持器，被配置為將注射器保持在所述注射泵設備中的固定位置； 流控制裝置，被配置為阻止流進入到保持在所述注射器保持器中的注射器； 柱塞夾子，被配置為抓住保持在所述注射器保持器中的注射器的柱塞； 驅動系統，被配置為相對于所述注射器保持器移動所述柱塞夾子； 力傳感器，被配置為測量所述驅動系統施加在所述柱塞夾子上的力；及 控制單元，可操作地連接到所述驅動系統和所述力傳感器，其中所述控制單元被配置為: 利用所述驅動系統移動所述柱塞夾子使之離開所述注射器保持器； 利用所述力傳感器測量所述驅動系統施加在所述柱塞夾子上的力；及如果在所述流控制裝置阻止流進入到所述注射器中的同時所述力傳感器測量的所述力達到或超過選定的力水平，則確定所述柱塞夾子與保持在所述注射器保持器中的注射器的柱塞正確接合。
2.如權利要求1所述的設備，其中所述控制單元被配置為:如果在所述驅動系統已將所述柱塞夾子移動一選定的限制距離之后所述力傳感器測量的所述力尚未達到所述選定的力水平，則確定所述柱塞夾子與在所述注射器保持器中的注射器的柱塞沒有正確接合。
3.如權利要求1-2中任一項所述的設備，其中所述選定的力水平取決于所述驅動系統將所述柱塞夾子移動的距離，其中所述選定的力水平隨著所述距離的增加而增加。
4.如權利要求1-3中任一項所述的設備，其中所述控制單元被配置為:當達到所述選定的力水平時，使所述驅動系統停止所述柱塞夾子移動離開所述注射器保持器。
5.如權利要求1-4中任一項所述的設備，其中所述控制單元被配置為:在所述驅動系統移動所述柱塞夾子的同時，測量所述驅動系統施加在所述柱塞夾子上的所述力。
6.如權利要求1-5中任一項所述的設備，其中所述控制單元被配置為:當所述驅動系統已經將所述柱塞夾子移動選定的限制距離時，使所述驅動系統停止所述柱塞夾子移動離開所述注射器保持器。
7.如權利要求1-6中任一項所述的設備，其中所述流控制裝置被配置為選擇性關閉從而阻止流進入到保持在所述注射器保持器中的注射器中，其中所述流控制裝置可操作地連接到所述控制單元，所述控制單元被配置為在所述柱塞夾子被所述驅動系統移動以離開所述注射器保持器之前選擇性地關閉所述流控制裝置。
8.如權利要求7所述的設備，其中所述流控制裝置常開。
9.如權利要求7所述的設備，其中所述控制單元被配置為利用所述驅動系統向前朝向所述注射器保持器移動所述柱塞夾子，且其中當所述柱塞夾子向前朝向所述注射器保持器移動時所述流控制裝置常開。
10.如權利要求7-9中任一項所述的設備，其中所述流控制裝置包括夾具。
11.如權利要求7-9中任一項所述的設備，其中所述流控制裝置包括閥。
12.如權利要求1-11中任一項所述的設備，其中所述流控制裝置被配置為選擇性阻止流離開所述注射器，且其中所述控制單元被配置為: 關閉所述流控制裝置從而阻止流離開所述注射器； 在所述流控制裝置被關閉的同時利用所述驅動系統朝向所述注射器保持器移動所述柱塞夾子； 利用所述力傳感器測量由所述驅動系統施加在所述柱塞夾子上的力；以及 如果在朝向所述注射器保持器移動所述柱塞夾子的同時所述力傳感器所測量的所述力達到或超過選定的輸送力水平，則確定注射器正確連接到輸送線。
13.如權利要求1-12中任一項所述的設備，其中空氣控制設備位于所述注射器保持器中的注射器出口的下游。
14.一種檢測注射泵中驅動系統和注射器的柱塞之間的接合的方法，所述方法包括: 移動柱塞夾子使之離開注射器保持器，所述注射器保持器被配置為將注射器保持在固定位置； 在移動所述柱塞夾子使之離開所述注射器保持器的同時阻止流進入到所述注射器保持器中的所述注射器中； 在阻止流進入到所述注射器中的同時測量施加在所述柱塞夾子上的力；以及 如果測量的力達到或超過選定的力水平，則確定所述柱塞夾子與所述注射器保持器中的所述注射器的所述柱塞正確接合。
15.如權利要求14所述的方法，其中所述方法包括:如果在將所述柱塞夾子移動一選定的限制距離之后所測量的力尚未達到所述選定的力水平，則確定所述柱塞夾子與所述柱塞沒有正確接合。
16.如權利要求14-15中任一項所述的方法，其中所述選定的力水平取決于所述柱塞夾子移動的距離，且其中所述選定的力水平隨著所述距離的增加而增加。
17.如權利要求14-16中任一項所述的方法，其中所述方法包括:當達到所述選定的力水平時，停止所述柱塞夾子離開所述注射器保持器的移動。
18.如權利要求14-17中任一項所述的方法，其中所述方法包括:在移動所述柱塞夾子的同時，測量施加在所述柱塞夾子上的力。
19.如權利要求14-18中任一項所述的方法，其中阻止流進入到所述注射器中包括:關閉流控制裝置。
20.如權利要求19所述的方法，其中所述方法包括:在移動所述柱塞夾子使之離開所述注射器保持器之前，關閉所述流控制裝置。
21.如權利要求14-20中任一項所述的方法，其中所述方法包括:在確定所述柱塞夾子與所述注射器保持器中的所述注射器的柱塞正確接合之后，朝向所述注射器保持器移動所述柱塞夾子至選定位置。
22.如權利要求21所述的方法，其中所述選定位置包括所述柱塞夾子的開始位置，其中所述開始位置包括移動所述柱塞夾子使之離開所述注射器保持器之前所述柱塞夾子的位置。
23.如權利要求14-22中任一項所述的方法，其中該方法包括: 在阻止流離開所述注射器的同時朝向所述注射器保持器移動所述柱塞夾子； 在朝向所述注射器保持器移動所述柱塞夾子且阻止流離開所述注射器的同時利用所述力傳感器測量所述驅動系統施加在所述柱塞夾子上的力；以及 如果在朝向所述注射器保持器移動所述柱塞夾子的同時所述力傳感器測量的所述力 達到或超過選定的輸送力水平，則確定所述注射器正確連接到輸送線。
【文檔編號】A61M5/145GK104487113SQ201380028540
【公開日】2015年4月1日 申請日期:2013年12月27日 優先權日:2012年12月28日
【發明者】約翰·奧馬霍尼, 喬舒亞·錢伯斯 申請人:甘布羅倫迪亞腎臟產品公司