CN101437558B - 控制医用流体管理的系统和方法 - Google Patents

Abstract

一种控制医用流体管理的系统包括连有第一流量调节器、第二流量调节器和流量探测器的流体通道。系统还包括响应流量探测器获得的流体通道内流体运动的测量值来控制第一和第二流量调节器的控制器。如泵的第一流量调节器被配置成保持流体运动的流量值大于未受限流量值。如可变可调阀的第二流量调节器被配置成保持流体运动的流量值小于未受限流量值。控制医用流体管理的方法包括获得目标流量值、移动流体通过一次性组件、测量一次性组件内的流体运动以及启动流体调节仪器。

Description

控制医用流体管理的系统和方法

技术领域

本发明一般涉及医用流体的控制管理，更具体地，涉及执行控制回路以达到并自动保持所需输送参数的静脉内流体输送。

背景技术

静脉内(“IV”)流体输送系统用于以受控速率向病人输送医用流体。存在许多这种IV流体输送系统，在一种情况下，已开发出精确的输液泵以根据医师的处方更精确地向病人提供医用流体。在多数情况下，使用的开放回路泵控制系统中处理器基于流体类型、输液图和编程的流速等各参数的预定函数来改变流体泵的速度。这种处理器控制的、开放回路泵系统会较昂贵且通常较复杂，因其使用精密公差部件高度工程化以产生流体输送的所需精度。

在多数情况下，这种开放回路泵不使用任何反馈以改变泵送机构的控制。泵内或与流体输送相关的传感器通常用于探测与外围事件相关的警报条件，如流体输送线路内空气量过多、泵上方或下方流体管道闭塞以及容器内医用流体耗尽。高度工程化的泵送机构及处理器控制几乎提供了泵的整体精度。但是，流体输送的速率也受传输医用流体至病人的流体通道内使用的管道等一次性部件的精度影响。包括一次性部件的管道和泵部件的内直径和材料硬度的变化不能在开放回路控制算法中被轻易补偿，因该变化随部件的寿命改变，且不能实际直接测量这些变化。因此，该开放回路系统中必须使用符合精密公差规范的一次性部件以确保流体输送精度。精密公差规范增加了最终将由病人承担的制造成本。

经过多年本领域已公开了特定闭合回路系统，并试图保持或增加医用流体输送的精度。在闭合回路系统中，测量与流体输送过程相关的一个或多个参数以控制流体输送系统。现有闭合环路系统通常通过测量流体通道壁的内部压力或测量经过流体通道内收缩处的流体压力梯度等间接手段来确定医用流体至病人的流速。一些现有系统已尝试测量流体在流体通道内的实际运动；但一些这种系统因其与医用流体直接接触而具侵入性且没有被实施。其它昂贵的所需传感器和处理系统，也没有被实施。

流体输送制造商努力提供高水平的流体输送精度，同时努力控制对于病人的成本。闭合回路泵系统和方法可向病人提供实际输送流体的有用信息，且如果足够准确，泵装置自身和一次性管理部件可使用较宽松的公差来制造，从而减少对于病人的成本。该精度可使得制造商提供向病人输送医用流体的不同方式，包括至少部分地依靠重力作为使流体流向病人的力。

因此，本领域技术人员已认识到需要有使用一个或多个传感器来测量至病人的实际液流并使用该感测流体信息来调节流体输送的更先进的医用流体输送系统和方法。本领域技术人员也已注意到需要有更低成本的流体输送仪器，其包括部件公差较松的流量调节器和流动管道，以进一步控制成本。因此，需要提供更低成本、较不复杂的输送医用流体的系统以减少成本但提供流体输送的精度。本发明满足了这些和其它需要。

发明内容

简单且总体而言，本发明是要提供使用多个流量调节器和确定至病人的医用流体的实际流量以允许控制所述多个流量调节器的流量传感器来提供至病人的精确医用流体输的系统和方法。

在本发明的一方面，控制来自药物容器的流体管理的流体控制系统包括包含进口、出口和通过其中的流体的未受限运动符合未受限流量值的内部容积的流体通道、连于流体通道且被配置成保持流体通道内流体运动的流量值大于未受限流量值的第一流量调节器、连于流体通道且被配置成保持流体通道内流体运动的流量值小于未受限流量值的第二流量调节器、连于流体通道且被配置成测量流体通道内流体运动的流量探测器以及可移除地连于流体通道并连至流量探测器、第一流量调节器和第二流量调节器的控制器，该控制器被配置成响应流量探测器的测量值来控制第一和第二流量调节器。

在本发明的具体方面，第一流量调节器包括活动壁连于泵驱动器的泵室，该泵室位于流体通道内且被配置为适于从流体通道进口至出口方向内的单向液流，泵驱动器包括具有第一侧和第二侧的弹性介电薄膜，第一侧涂有连于第一电极的第一可膨胀导电薄膜，第二侧涂有连于第二电极的第二可膨胀导电薄膜，介电薄膜被配置成响应施加在第一和第二电极上的电压而膨胀。

在本发明的具体方面，第二流量调节器还被配置成保持流体通道内流体运动的流量值等于未受限流量值。在又一具体方面，第二流量调节器包括被配置成限制流体通道内流体运动的可变可调阀。

在本发明的具体方面，流量探测器包括位于流体通道的内部容积之外且适于加热位于流体通道内加热区域处的流体的热源、位于流体通道的内部容积之外且适于产生被定向朝向位于流体通道查询区域处的流体的查询光的光源、位于流体通道的内部容积之外且适于探测查询区域内流体的光学特征并探测来自加热区域的加热流体进入查询区域时光学特征的变化的光探测器。

在本发明的另一方面，控制来自药物容器的流体管理的方法包括获得目标流量值；移动流体经过包括流体通道和流量调节仪器的一次性组件，流体通道包括进口、出口和通过其中的流体未受限运动符合未受限流量值的内部容积，流量调节仪器包括第一流量调节器和第二流量调节器、获得流体通道内流体运动的测量值；以及在流体运动不符合目标流量值时启动流量调节仪器，包括当目标流量值小于未受限流量值时改变第二流量调节器的运行状态以及在目标流量值大于未受限流量值时改变第一流量调节器的运行状态。

在本发明的具体方面，启动流量调节仪器包括当目标流量值等于未受限流量值时改变第二流量调节器的运行状态。在其它具体方面，启动流量调节仪器包括当药物容器内流体含量发生变化或相对从流体通道出口伸出的管理管的出口的药物容器的高度发生变化时启动流量调节仪器。在另一些具体方面，启动流量调节仪器包括施加电压于第一电极和第二电极，第一电极连于弹性介电薄膜第一侧上的第一可膨胀导电涂层，第二电极连于弹性介电薄膜第二侧上的第二可膨胀导电涂层，弹性介电薄膜连于位于流体通道的活动壁且被配置成响应所施电压而膨胀。

在其它具体方面，获得流体通道内流体运动的测量值包括加热在流体通道的加热区域处的流体，流体由位于流体通道的内部容积之外的热源加热；照射流体通道的查询区域内的流体，流体由位于流体通道的内部容积之外的光源照射；探测查询区域内流体的光学特征，光学特征由位于流体通道的内部容积之外的光探测器探测；以及探测光学特征的变化，变化由光探测器探测。

在本发明的另一方面，控制来自药物容器的流体管理的流体控制系统包括主流体进口；与主流体进口流体连接的泵室，该泵室包括活动壁和泵出口，泵室被配置成适于从主流体进口至泵室的单向液流和从泵室至泵出口的单向液流；连于泵室的活动壁且被配置成响应泵信号而移动活动壁的泵驱动器；与泵出口流体连接的流量限制器，该流量限制器包括限制器出口且被配置成选择性地增加和减少通过限制器出口的液流；连于流量限制器且被配置成响应限制器信号启动流量限制器装置的限制器驱动器；包括位于流量限制器和泵室之间的流体管道的流量探测器，该流量探测器被配置成产生并探测流体管道内流体的热变化并提供代表流体管道内现有流速的探测器信号；被配置成获得来自用户的目标流速的用户输入装置；以及与泵驱动器、限制器驱动器和流量探测器连通的控制器，该控制器被配置成产生泵信号和限制器信号以调节现有流速为目标流速并自动地保持现有流速为目标流速。

在本发明的具体方面，流体控制系统包括一次性组件和连于该一次性组件的可重复使用组件，该可重复使用组件被配置成从一次性组件拆除，该可重复使用组件包括控制器和用户输入装置、被配置成显示流速的显示器以及电源，该一次性组件包括主流体进口、泵室、泵驱动器、流体限制器、限制器驱动器和流量探测器。

在本发明的具体方面，流量限制器包括连于流量限制器装置的手动调节装置，该手动调节装置成尺寸为被用户操纵且被配置成改变通过限制器出口的流体运动。

在本发明的具体方面，泵驱动器包括具有位于第一对可膨胀导电涂层之间的第一弹性介电薄膜的第一隔膜和具有位于第二对可膨胀导电涂层之间的第二弹性介电薄膜的第二隔膜，第一和第二隔膜连于泵室的活动壁，第一隔膜被配置成响应施于第一对涂层的电压而在第一方向内移动活动壁，第二隔膜被配置成响应施于第二对涂层的电压而在第二方向内移动活动壁。在其它具体方面，泵驱动器包括连于泵室的活动壁的压电装置，该压电装置被配置成响应施于压电装置的电压而移动活动壁。

在本发明的具体方面，来自流量探测器的探测器信号表示热变化在流量探测器的流体导管内经过预定距离的时间段。

在本发明的具体方面，该流量探测器包括位于流量探测器的流体管道的内部容积之外的热源，该热源适于加热在流体管道加热区域内的流体；位于内部容积之外且适于产生被定向朝向流体管道内查询区域内的流体的查询光的光源；位于内部容积之外且适于探测查询区域内流体的光学特征并探测来自加热区域的加热流体进入查询区域时光学特征变化的光探测器。在更多具体方面，热源为光学装置。

结合附图根据以下具体说明，将更容易地理解本发明的功能和优点。

附图说明

图1是控制流体管理的系统框图，示出了连接有流体源、第一流量调节器、第二流量调节器、流量探测器和流体管理管的流体通道，其中第一和第二流量调节器以及流量探测器与控制器连通；

图2是控制流体管理的另一系统的剖视侧视图，示出了连接有泵、可变可调阀、流量探测器、控制器、旋钮、显示器和电源的流体通道，其中泵包括流体通道内的泵室和与泵室相邻的活动壁，该活动壁接触连于泵驱动器夹具的板，泵室具有其中放置第一和第二止回阀的浮动构件的两个孔；

图3是图2所示泵驱动器的透视剖视图，示出了具有边缘和中部的第一和第二隔膜，边缘由外壳空间地分开，且中部由夹具保持彼此位置接近；

图4是图2所示泵驱动器的具体剖视图，示出了膨胀的第一隔膜，使得夹具、板和泵室的活动壁在第一方向内移动以增加泵室的容积并通过第一止回阀将流体吸入泵室；

图5是图2所示泵驱动器的具体剖视图，示出了膨胀的第二隔膜，使得夹具、板和泵室的活动壁在第二方向内移动以减少泵室的容积并通过第二止回阀将流体推出泵室；

图6是图2的流量调节器的具体剖视图，示出了热源、光源和光探测器，其各自位于流体通道的内部容积之外，其中热源包括加热在流体通道的加热区域内的流体的第一激光装置，光源包括被定向朝向流体通道的查询区域内的流体的第二激光装置，且光探测器包括与查询区域内的流体光学连通的光电二极管；

图7是控制流体管理的另一系统的剖视侧视图，示出了与一次性组件分离的可重复使用组件，其中可重复使用组件包括显示器、电源、旋钮和控制器，且一次性组件包括连有泵、流体探测器和可变可调阀的流体通道；

图8是又一系统的正视图，示出了与次流体进口流体连通的主流体进口；

图9是控制流体输送方法的流程图，示出了基于目标流量值与流体运动测量值以及与未受限流量值的比较来自动地改变第一和第二流量调节器的运行状态，运行状态也响应流体源内流体含量的变化和流体源相对高度的变化而自动地改变；

图10是控制流体管理的另一方法的流程图，示出了比较目标流量值与流量运动的测量值、比较目标流量值与未受限流量值、确定第一和第二流量调节器的运行状态以及基于确定结果递增地改变第一流量调节器的泵送活动或递增地移动第二流量调节器至打开更多或闭合更多的位置。

具体实施方式

现具体参照示例性附图以说明本发明的实施例，其中各视图中相同参考数字指相应或相同元件，图1示出了控制来自药物容器或流体源的流体管理的系统20的框图。该系统包括流体流经的流体通道22。第一流量调节器24、第二流量调节器26和流量探测器28连于流体通道。如下更具体描述，流量探测器28被配置成测量流体通道内的实际流体运动。被配置成响应流量探测器的测量值来控制第一和第二流量调节器的控制器30可移除地连于流体通道。

流体通道22具有连于流体源32的进口36和出口38，管理管34可以被连于出口38或管理管34可在该出口38处形成一部分。适当流体源的一示例是包含医用流体的静脉内(IV)包。使用系统20时，管理管34连于需接收医用流体的病人。流体通道22具有被配置成允许从其中通过的流体运动的内部容积。流体运动可由阀或连于流体通道的其它可调装置限制。通过通道的内部容积的未受限流体运动符合未受限流量值。例如，当阀或连于流体通道的其它可调装置处于充分打开位置时，重力引导流体运动使得一定容积的液流经过一段时间退出流体通道的出口38。在此情况下，未受限流量值可由流速以毫升每小时(ml/hr)为单位表示。应理解流量值可由其它单位表示，如质量和重量。

仍参照图1，第一流量调节器24被配置成保持流体通道内流体运动的流量值大于或等于未受限流量值。第一流量调节器可主动引导流体运动通过通道。适当第一流量调节器的一示例是泵。该泵的一实施例包括交替将流体抽出流体源32并迫使所抽流体通过管理管34的振荡构件。在一实施例中，泵产生负压将流体从上游医用流体容器抽出并产生正压将流体排入管理管34。应理解流体运动可通过使用本领域公知的其它类型装置如蠕动泵来由第一流量调节器引导。该第一流量调节器在不主动引导流体运动时优选允许以未受限流量值进行流体运动。

第二流量调节器26被配置成保持流体通道22内流体运动的流量值小于或等于未受限流量值。第二流量调节器优选用作能保持流量值小于或等于未受限流量值而无需持续或循环消耗能量的流量限制器。第二流量调节器可通过向流体通道内引入障碍而减少流体运动并可通过收回该障碍而增加流体运动。适当第二流量调节器的一示例是具有活动阀构件的可调阀，其中该活动阀伸入流体通道的内部容积或夹紧流体通道的弹性部分。应理解流体运动可通过使用本领域公知的其它类型装置如蝶形阀而由第二流量调节器减少或增加流体运动。

在图1所示实施例中，第一流量调节器24、第二流量调节器26和流量探测器28沿流体通道22顺序排列，第一流量调节器24位置最靠近流体源32。应理解可改变这些元件的顺序次序。

图2中，示出了另一系统20的实施例的剖视图。流体通道22从主流体进口36纵向延伸至主流体出口38。第一流量调节器24(在此情况下即泵40)邻近主流体进口且在其下游。在此情况下包括可变可调阀42的第二流量调节器26邻接主流体出口且在其上游。流量探测器28位于泵和可变可调阀之间。

泵40包括流体通道22内的泵室44，并且因此与主流体进口36流体连通。泵室包括活动壁46和泵出口48。泵室也包括被配置成确保从主流体进口至泵室的单向液流的第一止回阀50和被配置成确保从泵室至泵出口的单向液流的第二止回阀52。第一和第二止回阀顺序地位于流体通道的内部容积之内，第一止回阀位于更靠近主流体进口。

第一和第二止回阀50、52分别包括第一浮动构件54和第二浮动构件56。第一和第二浮动构件的尺寸和形状可在泵室44的壁内的各孔内自由移动。第一浮动构件被布置成当泵室的流体压力低于主流体进口36内的流体压力时其移至打开位置。第二浮动构件被布置成当泵室内的流体压力高于泵出口48内的流体压力时其移至打开位置。尽管所示实施例的止回阀包括T形浮动构件，应理解可使用本领域公知的其它类型止回阀如球形阀来实现单向液流。在任一情况下，止回阀优选被配置成当泵40不主动引导流体运动时允许流体运动为未受限流量值。

仍参照图2，泵室44的活动壁46与泵驱动器58物理连接。泵驱动器58包括由驱动器外壳64空间地分隔的第一隔膜60和第二隔膜62。外壳阻止第一和第二隔膜的边缘移动。第一和第二隔膜具有由夹具66连于一起的中部。夹具将中部拉在一起以便第一和第二隔膜彼此施加偏压力，使得任意一个隔膜的运动受另一隔膜阻挡。该夹具连于接触泵室44的活动壁46的板68。

如图2示意性所示，控制器30可连于无线通信装置31，其可经无线电频率35或本领域公知的其它无线装置与无线网络33通信。网络可为现有医院信息系统(HIS)158的一部分。该无线通信装置允许从网络下载或接收一组药品输送数据至系统20。该接收数据包括但不限于检查随后输入系统的药品输送参数的安全限值和包括几个药品输送参数的输液程序。无线通信装置也允许另一组药品输送数据从系统上传或传输至该网络。该传输数据包括但不限于指示药品输送进度的输液状态、指示药品输送的问题或潜在问题的警报信息以及用于电子药物管理系统(eMAR)的药品输送信息，如药品标识、药品输送开始和完成时间、药品输送流速和其它信息。

图3中，示出了图2所示泵驱动器58的透视剖视图。第一和第二隔膜60、62的中部具有孔，其一用数字65指示，与夹具66内的孔对齐，另一用数字67指示。所述孔允许夹具前后移动时夹具各侧的空气压力相等。螺母和螺栓将夹具各部分固定于一起。螺栓连于板68(图2)。

参照图4和5，当泵驱动器58移动活动壁46以交替地增加和减少泵室44的容积时泵40调节流体通道22内的流体运动。当泵室容积减少(从图4至图5)时，相对主流体进口36和泵出口48的流体压力，泵室内的流体压力增加。压力增加使得第一止回阀50闭合且第二止回阀52打开，从而将流体从泵室推动至泵出口。之后，当泵室容积增加(从图5至图4)时，相对主流体进口和泵出口的流体压力，泵室内的流体压力减少。压力减少使得第二止回阀闭合且第一止回阀打开，从而将流体从主流体进口抽出至泵室。

参照图2-5，第一隔膜60包括电活性聚合体，在本实施例中为弹性介电聚合体薄膜的形式。该薄膜具有第一侧和第二侧。第一侧的表面涂有电连接至第一电极(未示出)的第一可膨胀导电薄膜。第二侧的表面涂有电连接至第二电极的第二可膨胀导电薄膜。第一和第二电极连于与连于电压源的导线69(图3)连接的电极柱。当电压被施于第一和第二电极时，在介电薄膜上产生压力，使得薄膜变薄并向外扩展。通过向外扩展，第一隔膜移动夹具66使其远离泵室44的活动壁46。当移除所施电压时，薄膜回复原状，使得夹具借助来自第二隔膜62的偏压力而移至其先前位置。这样，使用循环应用并移除至第一隔膜的电力而通过泵来调节流体通道内的流体运动。有利地，因泵不持续耗电而节省了电力。

在另一实施例中，第二隔膜62与第一隔膜60相似，因其也具有位于一对可膨胀导电涂层之间的弹性介电聚合体薄膜。但第二隔膜被布置成当电压被施于第二隔膜的所述一对可膨胀导电涂层时，介电聚合体薄膜向外扩展，使夹具66移向泵室44的活动壁46。当移除所施电压时，该介电聚合体薄膜回复原状，使得夹具借助来自第一隔膜的偏压力而移至其先前位置。因此使用与施于第二隔膜的循环电力异相的施于第一隔膜的循环电力而通过本实施例的泵来调节流体通道内的流体运动。在此结构中，相对于仅对第一隔膜施加电力，活动壁的位移较大并且因此流体运动较大。

在未示出的另一可选实施例中，泵驱动器包括连于泵室44的活动壁46的压电装置。该压电装置被配置成响应施于该装置的电压而移动活动壁。用于泵送流体的压电装置为本领域公知，因此，本文不再在此说明。

再次参照图2，可变可调阀42包括穿过流体流道22延伸的圆柱形阀构件70。基于包括流体接触部分72和螺纹部分74的阀构件的位置，该可变可调阀42调节流体通道内的流体运动。流体接触部分具有带沟槽76的外表面，该沟槽76沿阀构件长度方向并绕阀构件以螺旋方式延伸。该沟槽的宽度和深度沿沟槽长度变化。靠近沟槽一端，沟槽具有最大宽度和最大深度。该宽度和深度朝向沟槽的相对端减少。当阀构件被置于使得流体接触不带沟槽的流体接触部分的区段78时流体完全受阻。当阀构件被置于使得流体通过沟槽具有最大宽度和最大深度的流体接触部分的区段80时流体运动符合未受限流量值。

圆柱形阀构件70的位置由连于阀构件的螺纹部分的限制器驱动器82控制。限制器驱动器内的电动机和齿轮未示出，当施加电力至电动机时该限制器驱动器调节阀构件的位置。阀构件的位置也可由旋钮84控制，该旋钮84的尺寸和形状允许系统20的用户手动调节流体运动。旋钮用作用户输入装置，允许用户将流体通道内的流体运动调节为所需或目标流量值。在一实施例中，旋钮直接连于阀构件从而旋钮的旋转引起阀构件的相应运动。在另一实施例中，旋钮连于以下将进一步说明的控制器30，从而旋钮的旋转引起施于泵驱动器的电动机的电力变化或引起施于泵驱动器的电力变化。

图6中，示出了被配置成产生并探测流体通道22内流体的热变化并提供表示流体通道内现有流体流量值的探测器信号的流量探测器28。该流量探测器28包括热源86、光源88和光探测器90，其各自位于流体通道22的内部容积92之外。热源位于最靠近泵出口48(图2)，且位于光源的上游。热源适于加热位于流体通道内加热区域94处的流体。光源适于产生被定向朝向位于流体通道内查询区域96处的流体的查询光。光探测器适于提供表示流体运动的探测器信号。

在所示实施例中，热源86为光学装置，其包括位于流体通道22的壁上的第一光学透镜98和与该第一光学透镜光学接触的第一激光装置100。第一激光装置产生放大的光束，通过第一光学透镜98该放大的光束被定向到流体通道内的加热区域94。光具有选择的波长和能量级以加热该加热区域94内的流体，从而在行经流体通道的液流部分中产生热变化或标志。应理解包括非光学装置的其它类型的热源也可用于产生该热标志。

仍参照图6，光源88包括位于流体通道22的壁上的第二光学透镜102和与该第二光学透镜光学接触的第二激光装置104。第二激光装置产生查询光，通过第二光学透镜102该查询光被定向到流体通道内的查询区域96。查询光具有选择的波长和能量级以便避免或最小化加热查询区域内的流体。

光探测器90包括位于流体通道22的壁上的光学波导106和与该波导光学接触的光电二极管108。该光电二极管适于探测查询区域96内流体的光学特征，并探测来自加热区域94的加热流体进入查询区域时光学特征的变化。使用该结构，光探测器产生的探测器信号可表示热变化经过分开加热区域和查询区域之间的预定距离的时间段。该预定距离符合该流体通道部分的预定容积。因此，应理解流量调节器28提供了以容积每时间段为单位的流速的直接且非侵入性测量。

再次参照图2，控制器30与泵驱动器58、限制器驱动器82以及流量探测器28通信。该控制器也与可用于指示流体通道22内流体运动的现有流量值的显示屏110通信。如下进一步详细所述，控制器接收来自流量探测器28的探测器信号。基于该探测器信号，控制器产生泵信号和限制器信号以调节现有流量值至所需或目标流量值，并自动保持现有流量值为目标流量值。泵信号引起泵驱动器的电动元件上的电力应用和移除，如第一隔膜60或压电装置上的电力应用和移除。限制器信号引起泵驱动器的电动机上的电力应用和移除。

图7中，使出了根据本发明的系统20的另一实施例。该系统包括可重复使用组件112和一次性组件114。可重复使用组件和一次性组件可移除地彼此连接。所示组件相互分离。未示出连接组件的装置，该装置包括电连接器和机械连接器。该电连接器和机械连接器可组合为机电连接器。应理解，电、机械和机电连接器为本领域公知，因此本文不再在此说明。

使用中，在完成医用流体至病人的管理后系统20的流体接触元件被丢弃。该系统未受医用流体污染的元件被保留用于以后使用，从而降低医疗成本。在所示实施例中，一次性组件114包括流体通道22、泵40、可变可调阀42、流量探测器28和尺寸适于被用户操纵的小旋钮形式的手动调节装置118。小旋钮连于阀构件70并且允许用户在可重复使用组件已被拆除后手动调节现有流量值。可重复使用组件112包括控制器30、显示器110、旋钮84和电源116。在此情况下，电源包括多个测压元件，其提供电力至可重复使用组件和一次性组件上的电装置。因此，当可重复使用组件被拆除后，泵和可变可调阀失去电力。即使没有电力，流体运动也可达到未受限流量值。

接着参照图8，示出了根据本发明的另一实施例，系统20包括主流体进口36和次流体进口119。尽管未示出，该主流体进口和次流体进口通向是流体通道22一部分的Y形导管。使用该结构，来自主流体进口和次流体进口的流体同时被抽入泵室44。提供了用户输入按钮117以允许用户对显示器110上显示的信息做出响应。

现在参照图9，其中示出了根据本发明方面的方法的实施例。尽管将结合图1、2和7所示系统说明了该方法，不过应理解可使用其他系统来实施该方法。当用户操纵用户输入装置时获得目标流量值120。通过向控制器提供探测器信号的流量探测器来测量流体运动122。至少基于探测器信号，控制器确定124所测流体运动是否基本等于或符合目标流量值。如果是，不对如泵的第一流量调节器的运行状态或对如可变可调阀的第二流量调节器的运行状态做出任何改变。之后在流体运动的另一测量122处开始重复该过程。

仍参照图9，如果在124处，所测流体运动不符合目标流量值，则控制器确定126目标值是否大于未受限流量值。如果是，改变128第一流体调节器的运行状态。该运行状态的变化可例如包括：控制器产生递增地增加或减少施于泵驱动器的电力的泵信号。如果在126处，目标值小于或等于未受限流量值，则改变130第二流量调节器的运行状态。该运行状态的变化可例如包括：控制器产生启动限制器驱动器的限制器信号以递增地移动阀构件至打开更多或闭合更多的位置。递增地改变第一流量调节器或第二流量调节器运行状态的过程在流体运动的另一测量122处开始重复，直至流体运动符合目标流量值。

通过在流体的另一测量122重复该过程，应理解该系统20被配置成当现有流量值因任何原因偏离目标值时调节现有流量值。例如，药物容器内流体含量的变化132可引起现有流量值减少。该流体含量的变化可在流体至病人的正常管理过程中或使用满的药物容器更换几乎空的药物容器时发生。同样，药物容器相对管理管出口的高度变化134可引起现有流量值偏离目标值。

药物容器相对高度的变化可在病人以药物容器朝向病人被降低的方式被移动时发生，这会引起连于病人的管理管出口压头的减少，因而引起流体运动的减少。高度的变化也可在病人从坐姿站起时发生，这使得管理管出口处压头增加，因而引起流体运动的增加。在任一情况下，控制器将对第一流量调节器或第二流量调节器的运行状态进行改变以保持现有流量值为目标流量值。

现参照图10，示出了根据本发明方面的另一方法，其中没有预定未受限流量值。获得目标流量值136并测量流体运动138。之后控制器确定140所测流体运动是否基本等于或符合目标流量值。如果是，不对第一流量调节器或第二流量调节器的运行状态做出任何改变，且在流体运动的另一测量136处开始重复该过程。

如果在140处，所测流体运动不符合目标流量值，控制器确定142流体运动是否小于目标值。如果是，控制器确定144第二流量调节器是否处于充分打开位置。如果是，控制器推断目标流量值大于未受限流量值，并指示第一流量调节器递增地稍增加146泵送。重复该递增地增加泵送活动的过程直至流体运动符合目标流量值。

代替地，如果在144处，第一流量调节器并未处于充分打开位置，控制器假定目标流量值小于或等于未受限流量值，并指示第二流量调节器递增地移动148至稍打开更多的位置。递增地移动第二流量调节器至打开更多位置的过程被重复直至达到充分打开位置或流体运动符合目标流量值(以先发生的为准)。先达到充分打开位置时，控制器推断目标流量值大于未受限流量值并指示第一流量调节器递增地稍增加146的泵送活动。递增地增加泵送活动的过程被重复直至流体运动符合目标流量值。

仍参照图10，代替地，在142处，流体运动大于目标值时，控制器确定150第一流量调节器24是否未激活(inactive)，使得例如泵送活动为零。如果是，控制器30推断目标流量值小于或等于未受限流量值并指示第二流量调节器26递增地移动152至稍闭合更多的位置。递增地移动第二流量调节器至闭合更多位置的过程被重复直至流体运动符合目标流量值。

在150处，如果第一流量调节器激活(active)使得例如泵送活动不为零，则控制器假定目标流量值大于未受限流量值并指示第一流量调节器递增地稍减少154泵送活动。递增地减少泵送活动的过程被重复直至泵送活动达到零或流体运动符合目标流量值(以先发生的为准)。当泵送活动达到零时，控制器推断目标流量值小于未受限流量值并指示第二流量调节器递增地移动152至稍闭合更多位置。递增地移动第二流量调节器至闭合更多位置的过程被重复直至流体运动符合未受限流量值。

在另一实施例中，可重复使用组件112(图7)包括双向通信装置31，以经由有线或无线装置与以块的形式象征性示出的计算机156来传递数据。该通信装置可为机电连于控制器的可拆卸模块或可为可重复使用组件的一体部件。计算机为控制器30提供来自以块形式象征性示出的医院信息系统158的药品输送数据，以帮助用户管理正确药品以正确剂量经正确管理路径到达正确病人。可重复使用组件接收的该数据可包括药品名称和指定输液速率。从可重复使用组件传输至计算机的数据可包括用户编程于可重复使用组件内的目标流量值和输液期间获得的流体运动的测量值。这样，当用户输入的目标流量值不符合指定输液速率时，可重复使用组件的显示器110上或医院信息系统的别处可显示警报。使用该通信装置，输液期间，可持续或周期自动更新医院信息系统保持的医疗记录。

尽管已示出并说明了本发明的几个特定形式，应理解可不背离本发明的范围做出各种修改。也可预计公开实施例的具体功能和方面的各种组合或分组合可相互组合或替代以形成本发明的不同模式。因此，除所附权利要求外，本发明不受限制。

Claims (25)

1.一种控制来自药物容器的流体管理的流体控制系统，该系统包括：

流体通道，其包括进口、出口和内部容积，其中从所述内部容积中通过的流体的未受限运动符合未受限流量值；

连于所述流体通道且被配置成保持所述流体通道内流体运动的流量值大于所述未受限流量值的第一流量调节器；

连于所述流体通道且被配置成保持所述流体通道内流体运动的流量值小于所述未受限流量值的第二流量调节器；

连于所述流体通道且被配置成获得所述流体通道内流体运动的测量值的流量探测器；以及

可移除地连于所述流体通道并连至所述流量探测器、所述第一流量调节器和所述第二流量调节器的控制器，该控制器被配置成响应所述流量探测器的所述测量值来控制所述第一和第二流量调节器。

2.根据权利要求1所述的系统，其中所述第一流量调节器包括具有连于泵驱动器的活动壁的泵室，该泵室位于所述流体通道内且被配置成适于从所述流体通道的进口至出口方向内的单向液流，所述泵驱动器包括具有第一侧和第二侧的弹性介电薄膜，所述第一侧涂有连于第一电极的第一可膨胀导电薄膜，所述第二侧涂有连于第二电极的第二可膨胀导电薄膜，所述介电薄膜被配置成响应施于所述第一和第二电极的电压而膨胀。

3.根据权利要求1所述的系统，其中所述第二流量调节器还被配置成保持所述流体通道内的流体运动的流量值等于所述未受限流量值。

4.根据权利要求1所述的系统，其中所述第二流量调节器包括被配置成限制所述流体通道内的流体运动的可变可调阀。

5.根据权利要求1所述的系统，其中所述流量探测器包括：

位于所述流体通道的所述内部容积之外且适于加热位于所述流体通道内的加热区域处的流体的热源；

位于所述流体通道的所述内部容积之外且适于产生被定向朝向位于所述流体通道的查询区域处的流体的查询光的光源；

位于所述流体通道的所述内部容积之外且适于探测所述查询区域内的流体的光学特征并探测来自所述加热区域的加热流体进入所述查询区域时光学特征的变化的光探测器。

6.根据权利要求1所述的系统，还包括适于与无线网络双向通信的无线通信装置，该通信装置连于所述控制器且被配置成从所述网络接收第一组药品输送数据并传输第二组药品输送数据至所述网络。

7.一种控制来自药物容器的流体管理的方法，该方法包括：

获得目标流量值；

移动流体经过包括流体通道和流量调节仪器的一次性组件，该流体通道包括进口、出口和通过其中的流体的未受限运动符合未受限流量值的内部容积，该流量调节仪器包括第一流量调节器和第二流量调节器；

获得所述流体通道内的流体运动的测量值；以及

当所述流体运动不符合所述目标流量值时启动所述流量调节仪器，包括当所述目标流量值小于所述未受限流量值时改变所述第二流量调节器的运行状态并在所述目标流量值大于所述未受限流量值时改变所述第一流量调节器的运行状态。

8.根据权利要求7所述的方法，其中启动所述流量调节仪器包括当所述目标流量值等于所述未受限流量值时改变所述第二流量调节器的运行状态。

9.根据权利要求7所述的方法，其中启动所述流量调节仪器包括当所述药物容器内的流体含量发生变化或所述药物容器相对从所述流体通道的所述出口伸出的管理管的出口的高度发生变化时启动所述流量调节仪器。

10.根据权利要求7所述的方法，其中启动所述流量调节仪器包括施加电压于第一电极和第二电极，所述第一电极连于在弹性介电薄膜的第一侧上的第一可膨胀导电涂层，所述第二电极连于在弹性介电薄膜的第二侧上的第二可膨胀导电涂层，所述弹性介电薄膜连于位于所述流体通道上的活动壁且被配置成响应所施电压而膨胀。

11.根据权利要求7所述的方法，其中获得所述流体通道内流体运动的测量值包括：

加热在所述流体通道内的加热区域处的流体，所述流体由位于所述流体通道的所述内部容积之外的热源加热；

照射所述流体通道内的查询区域内的流体，所述流体由位于所述流体通道的所述内部容积之外的光源照射；

探测所述查询区域内的流体的光学特征，所述光学特征由位于所述流体通道的所述内部容积之外的光探测器探测；以及

探测光学特征的变化，该变化由所述光探测器探测。

12.根据权利要求7所述的方法，其中获得目标流量值包括从网络接收第一组药品输送数据。

13.根据权利要求7所述的方法，还包括：

从网络接收第一组药品输送数据；

比较所获目标流量值与所述第一组药品输送数据；以及

传输第二组药品输送数据至所述网络。

14.一种控制来自药物容器的流体管理的流体控制系统，该系统包括：

主流体进口；

与所述主流体进口流体连通的泵室，该泵室包括活动壁和泵出口，所述泵室被配置成适于从所述主流体进口至所述泵室的单向流体流动和从所述泵室至所述泵出口的单向流体流动；

连于所述泵室的所述活动壁且被配置成响应泵信号而移动所述活动壁的泵驱动器；

与所述泵出口流体连通的流量限制器，该流量限制器包括限制器出口且被配置成选择性地增加或减少通过所述限制器出口的流体流量；

连于所述流量限制器且被配置成响应限制器信号来启动所述流量限制器的限制器驱动器；

包括流体管道并且位于所述流量限制器和所述泵室之间的流量探测器，该流量探测器被配置成产生并探测在所述流体管道内流体的热变化并提供代表所述流体管道内的现有流体流速的探测器信号；

被配置成从用户获得目标流速的用户输入装置；以及

与所述泵驱动器、所述限制器驱动器和所述流量探测器通信的控制器，该控制器被配置成产生所述泵信号和所述限制器信号以调节所述现有流体流速为所述目标流速并自动保持所述现有流体流速为所述目标流速。

15.根据权利要求14所述的系统，其包括一次性组件和连于该一次性组件的可重复使用组件，该可重复使用组件被配置成从所述一次性组件拆除，该可重复使用组件包括所述控制器和所述用户输入装置、被配置成显示流速的显示器以及电源，该一次性组件包括所述主流体进口、所述泵室、所述泵驱动器、所述流量限制器、所述限制器驱动器和所述流量探测器。

16.根据权利要求14所述的系统，其包括次流体进口，且其中所述泵室与所述次流体进口流体连通且所述泵室被配置成适于从所述次流体进口至所述泵室的单向流体流动。

17.根据权利要求14所述的系统，其中所述流量限制器包括连于所述流量限制器的手动调节装置，该手动调节装置尺寸适于用户操纵且被配置成改变通过所述限制器出口的流体运动。

18.根据权利要求14所述的系统，其中所述泵室包括第一止回阀和第二止回阀，所述第一和第二止回阀位于主流体进口和所述泵出口之间。

19.根据权利要求14所述的系统，其中所述泵驱动器包括具有第一侧和第二侧的弹性介电薄膜，所述第一侧涂有连于第一电极的第一可膨胀导电薄膜，所述第二侧涂有连于第二电极的第二可膨胀导电薄膜，所述介电薄膜被配置成响应施于所述第一和第二电极的电压膨胀。

20.根据权利要求14所述的系统，其中所述泵驱动器包括具有位于第一对可膨胀导电涂层之间的第一弹性介电薄膜的第一隔膜和具有位于第二对可膨胀导电涂层之间的第二弹性介电薄膜的第二隔膜，所述第一和第二隔膜连于所述泵室的所述活动壁，所述第一隔膜被配置成响应施于第一对可膨胀导电涂层的电压在第一方向内移动所述活动壁，所述第二隔膜被配置成响应施于第二对可膨胀导电涂层的电压在第二方向内移动活动壁。

21.根据权利要求14所述的系统，其中所述泵驱动器包括连于所述泵室的所述活动壁的压电装置，该压电装置被配置成响应施于所述压电装置的电压而移动所述活动壁。

22.根据权利要求14所述的系统，其中来自所述流量探测器的所述探测器信号表示热变化在所述流量探测器的所述流体管道内经过预定距离的时间段。

23.根据权利要求14所述的系统，其中所述流量探测器包括：

位于所述流量探测器的所述流体管道的内部容积之外的热源，该热源适于加热所述流体管道内的加热区域内的流体；

位于所述内部容积之外且适于产生被定向朝向所述流体管道的查询区域内的流体的查询光的光源；

位于所述内部容积之外且适于探测所述查询区域内的流体的光学特征并探测当来自所述加热区域的加热流体进入所述查询区域时光学特征变化的光探测器。

24.根据权利要求23所述的系统，其中所述热源为光学装置。

25.根据权利要求14所述的系统，还包括适于与网络无线电频率通信的通信装置，该通信装置连于所述控制器且被配置成从所述网络接收第一组药品输送数据并传输第二组药品输送数据至所述网络。

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