CN104363935B - 利用位置感测的用于压力匣的隔膜重新定位 - Google Patents

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Abstract

压力测量系统(例如，用于体外治疗系统)、方法和压力匣装置，包括位置传感器，用以重新定位将液体侧腔与感测器侧腔(例如，操作性地连接到压力感测器)分隔开的隔膜；该液体侧腔与一入口和一出口流体连通。

Description

利用位置感测的用于压力匣的隔膜重新定位
技术领域
本申请涉及压力匣(pressure pod，压力传感头)，其例如用在测量流过该匣的液体的压力中。这种压力匣例如可用于测量体外血液装置中的压力。
背景技术
体外血液装置例如在治疗患者的各种医疗程序中，与药物输液、透析、连续性肾脏替代治疗(CRRT)、体外膜氧合(ECMO)等一起使用。在保持安全性和精确性的同时降低成本是当今医疗保健领域中所关心的问题。让使用者必须与医疗器械联接的时间量最小化，例如，通过省去重复性作业，降低操作成本并减少使用者花费的时间来提高医疗保健的质量。
在例如用于治疗系统中的许多体外血液装置(例如，一次性血液装置)中，使用多个压力匣，以通过在允许传递和测量压力的同时阻止液体进入及污染，来将充有液体/血液的一次性体外回路与治疗系统的电子压力传感器分开。这样的压力匣通常可包括借助隔膜与液体流动侧分开的压力感测器侧。例如，在一个或多个构造中，压力匣的压力感测器侧在一密封空间中填充有空气，该密封空间提供该压力感测器侧与液体流动侧(例如，液体可流过该侧)的隔绝(例如电绝缘)，以及从压力匣的液体流动侧至压力感测器侧的压力传递媒介，例如空气的压缩。例如，将压力匣的压力感测器侧与液体流动侧分隔开的隔膜可以是柔性的且具有超大的尺寸，以确保体外血液回路中的压力施加在隔膜上的力不会因为隔膜的张紧或压缩而损失。此外，例如，压力匣(例如，压力匣的压力感测器侧)可通过管(例如，充有空气的管)操作性地连接到压力感测器，用以在与压力匣(例如，设置在系统外壳内的压力感测器，该外壳上安装有体外血液装置)相隔一定距离的位置处感测压力。
由于处于低压下(这种低压存在于体外血液回路中)的空气是可压缩的，并且遵循理想气体定律，因此隔膜位置会随着例如大气压力、包容压力感测器的空气体积的封闭空间内的空气的体积、处于压力感测器与压力匣之间的任何管容积、管的弹性和压力匣内的空气的体积的不同而变化。在治疗(如透析)期间，随着液体流路中的回路压力的升高和降低，隔膜的位置会相应地改变。例如，在负压作用下，柔性膜(例如隔膜)将朝向压力匣的血液部分(例如，液体流动侧)变形，而例如在正压期间，柔性膜将朝向压力匣的空气侧或压力感测器侧挠曲。
然而，如果压力匣的压力感测器侧(即空气侧)中的空气体积过小或者过大，例如由于泄漏、温度变化、血压变化或者大气压力变化，则柔性隔膜可能会在压力匣的液体流动侧接触匣壳体(例如，达到最高点)，或者受到张力作用(例如，由于所用的柔性隔膜松弛)和降到最低点(例如，在压力匣的感测器侧接触匣壳体)，从而由于不再传送真实的回路压力而导致压力读数错误。传统上，医疗设备系统已克服了此类局限，例如，提醒使用者注意压力改变，或者在规定的时间段要求使用者核查隔膜位置以及/或者如本文所进一步描述的允许使用者对隔膜进行重新定位。这种核查和/或重新定位过程占用了使用者的时间，并且在该过程中(例如，在为患者提供的治疗期间)还可能暂时性地不能够进行压力测量。
例如，在软件启动的定期核查和/或由使用者执行的重新定位过程中，通过对压力匣的感测器侧的封闭空间充入或抽出空气，可将隔膜位置调整回到居中的测量位置。压力匣内的空气的封围容积为已知容积，并且通过隔膜在正压和负压作用下的挠曲，通过检查压力的变化率可得到柔性隔膜的伸展极限。例如，当隔膜变形由于张力或者由于隔膜与匣的各侧产生接触(例如，在匣壳体上达到最高点或者降到最低点)而被停止时，压力的变化率将急剧增大，这是因为腔室的顺应性(compliance)降低，其中顺应性是按照随着每一空气体积变化的压力变化来测量的。一旦正负伸展极限均被确定，则可通过将已知体积的空气充入封闭的系统(例如，通过启动一阀并将容积式空气泵连接到位于压力匣的感测器侧的封闭空间)，来得到居中的测量位置。
换言之，例如，可连接到治疗系统(例如，安装在系统外壳上且连接到该系统外壳的一个或多个压力感测器)的一次性体外血液装置可包含多个圆形的压力匣。每个压力匣可包含一隔膜，该隔膜将液体(例如压力匣的液体侧中的血液)与空气腔(例如，位于压力匣的感测器侧)分隔开，并且该隔膜被构造为适配于设在控制单元(例如，用于将压力匣安装在透析单元上的连接装置)上的压力传感器外壳内。由于液体不可能与实际的压力感测器产生接触，因此这些压力匣和压力感测器(例如，位于控制单元内部，诸如透析单元内部)允许对液体(例如，血液)进行非入侵性的压力监测。然而，为使传感器产生有效的压力读数，压力匣隔膜必须停留在压力匣的中心范围内。这一点可以通过利用空气泵(例如，一泵系统中的空气泵)将空气充入或抽出压力匣气腔(其例如位于压力匣的感测器侧)来实现，从而使得隔膜的空气侧(例如，压力匣的感测器侧)的空气压力等于隔膜的另一侧(例如，压力匣的液体流动侧)的液体压力。这可被称为使匣隔膜“处于测量位置”。
现有技术总体上采用例如两种方法将隔膜移到居中位置。例如，可采用开环隔膜重新定位顺序(Open Loop Diaphragm Repositioning Sequence)。这种顺序可如下文所述地来进行。可定期地运行空气泵来充入和抽出空气，使得来自指定的压力匣的压力感测器读数提高或降低100毫米汞柱。如果空气腔压力与液体压力之间的初始压力差较小，则应将隔膜向压力匣的一个壁(例如，压力匣的感测器侧或者液体流动侧)推压。这被称为隔膜降到最低点(例如，最小的空气腔容积)或者达到最高点(例如，最大的空气腔容积)。随后可运行该泵，以充入或者抽出等于匣的总容积的二分之一的空气体积。如果隔膜达到最高点或降到最低点，这将使隔膜在匣中居中。然而，如果隔膜实际上并未达到最高点或降到最低点，则在开环隔膜重新定位顺序之后(隔膜)将不会被居中。要做许多条件核查(例如，在泵充入或抽出空气的同时计算压力读数的导数(偏差))来判断开环重新定位顺序是成功的还是失败的。如果这些核查表明(该顺序)是失败的，则可执行稳定测试顺序的研究。如果这些核查表明是成功的，则可终止对指定的匣的定位顺序。
稳定重新定位顺序的研究可如下文所述地来进行。如果自动核查表明开环隔膜重新定位顺序失败，可执行该顺序。在该顺序中，仍使用空气泵来向(例如位于压力匣的感测器侧的)匣空气腔充入空气/从匣空气腔抽出空气。然而在此情况下，在泵以恒定速率充入/抽出空气的同时，计算压力感测器读数的导数。如果隔膜处于测量范围内，则压力导数量值将会较小。然而，当隔膜达到最高点或降到最低点的条件，压力导数量值上升超过阈值时，表明隔膜已经到达压力匣的一个壁。此时，可将泵调换方向继续运行，直至压力导数再次超过表示隔膜已接触压力匣的相对的侧壁的阈值。可将空气泵再次调转以充入或抽出一定体积的空气，该体积等于将隔膜从接触初始的匣壁移动到接触相对的匣壁所需的容积的一半。随后，隔膜应当在匣内居中，而来自压力传感器的压力读数(例如，压力测量值)应当是有效的。
此外，例如隔膜的位置还可由使用者以人工方式重新定位。例如，基于使用者目测的隔膜位置，使用者可向系统充入空气或从系统抽出空气来使隔膜居中(例如，使用者可控制泵来充入或抽出空气)。
然而，如本文所述，这种过程(例如，要求使用者在设定的时段核查隔膜的位置)要花费使用者的时间，而这是非期望的。
发明内容
本申请描述的多个系统、方法和装置满足了使用者在系统运行期间核查和/或将隔膜重新定位到中心的测量位置的需求(例如，由于回路压力的变化或者外界条件(如温度和气压)的变化造成的使用者定期地重新定位隔膜并与设备联接的需求)。本申请描述的多个系统、方法和装置适用于确保在系统运行期间，压力匣中所使用的柔性膜(例如，柔性隔膜)被保持在中心的测量位置。例如，在一个或多个实施例中，本申请描述的多个系统、方法和装置用于基于感测到的隔膜位置并利用感测到的反馈环路中的隔膜位置自动地设定隔膜位置，来满足使用者定期地执行该作业的需求。这样，本文披露的一个或多个实施例可减少治疗中断，也即，使重新定位作业能够更加频繁地执行，同时例如通过消除在确定伸展极限时使隔膜周期性地完全变形的需求，使系统的中断时间最小化。
根据本申请的一个或多个实施例的压力测量系统包括：压力匣本体，其至少包括匣本体部和基体部；以及隔膜，其将至少部分地由匣本体部限定的液体侧腔与至少部分地由基体部限定的感测器侧腔分隔开。该液体侧腔与一入口和一出口流体连通，而该隔膜能从居中的测量位置朝向匣本体部移位到液体侧腔中，并能从居中的测量位置朝向基体部移位到感测器侧腔中。该系统还包括压力感测器(pressure transducer)，该压力感测器操作性地联接到感测器侧腔，使得液体侧腔中存在的液体的压力经由隔膜被传递到感测器侧腔，并能被压力感测器和位置传感器测量，以感测隔膜的位置。更进一步而言，该系统包括控制器，该控制器操作性地联接到位置传感器以接收代表隔膜位置的一个或多个信号，并以之为基础产生控制信号，用以使隔膜朝向居中的测量位置重新定位；以及泵装置，操作性地联接到控制器和感测器侧腔，以基于由控制器产生的控制信号来将隔膜重新定位到居中的测量位置。
该系统的一个或多个实施例可包括下列部件中的一个或多个：该位置传感器可包括光电式接近传感器和电容式接近传感器中的至少一者；系统外壳，用以容纳至少该控制器和该压力感测器；以及连接装置，用以将压力匣本体安装在该系统外壳上(例如，该连接装置可包括一端口，用以在压力匣本体通过连接装置被安装在系统外壳上时，将感测器侧腔连接到容纳在系统外壳内的压力感测器)；该位置传感器可包括一接近传感器，该接近传感器被设置为用以在压力匣本体通过连接装置被安装在系统外壳上时感测该隔膜的位置；该接近传感器可包括一光电式接近传感器，该光电式接近传感器至少包括一光发射器器件和一光检测器器件，这些器件被安装在该连接装置上，用以在压力匣本体通过连接装置被安装在系统外壳上时感测隔膜的位置；该接近传感器可包括一电容式接近传感器，该电容式接近传感器包括一个或多个电极，当该压力匣本体通过连接装置安装在系统外壳上时，这些电极位于邻近该压力匣本体的基体部的位置(例如，上述一个或多个电极可通过高介电材料与基体部隔开；该电容式接近传感器可包括电极极板(electrode pad，电极焊盘)，该电极极板可通过高介电材料与基体部完全隔开；该电容式接近传感器可包括电极极板，使得该电极极板和该隔膜沿该压力匣本体的轴线布置，并且其中与该轴线垂直(正交)的该电极极板的横截面积基本上和与该轴线垂直的该隔膜的横截面积相等；该电容式接近传感器可包括一个或多个电极，这些电极联接到该基体部的至少一部分；或者该接近传感器可包括电容式接近传感器，该电容式接近传感器包括一个或多个电极，当压力匣本体被安装在系统外壳上时，这些电极被设置在接近或者位于该感测器侧腔内的端口的端部。
根据一个或多个实施例的压力测量方法可包括：提供一压力匣本体，该压力匣本体至少包括匣本体部和基体部以及一隔膜，该隔膜将至少部分地由该匣本体部限定的液体侧腔与至少部分地由该基体部限定的感测器侧腔分隔开(例如，其中该液体侧腔与一入口和一出口流体连通，并且其中该隔膜能从居中的测量位置朝向该匣本体部移位到该液体侧腔中，并且能从上述居中的测量位置朝向该基体部移位到该感测器侧腔中)。该方法还可包括感测处于该入口与该出口之间的该液体侧腔内的液体的压力，其中存在于该液体侧腔内的液体的压力经由该隔膜被传递到该感测器侧腔；感测该隔膜的位置；基于感测到的该隔膜的位置产生控制信号；以及基于上述控制信号，将该隔膜朝向上述居中的测量位置重新定位。
在本方法的一个或多个实施例中，基于感测到的该隔膜的位置产生控制信号可包括：为感测压力设定一可接受的隔膜位置的预定范围；将感测到的该隔膜的位置与上述预定范围相比较；并基于比较结果产生一控制信号。
该方法的一个或多个实施例可包括如下步骤中的一个或多个：通过在使液体从入口经过该液体侧腔流动到出口的泵的多次旋转期间，在多个时刻感测该隔膜的位置，并求出在上述多个时刻感测到的该隔膜的位置的平均值作为感测的该隔膜的位置，来感测该隔膜的位置；通过向该感测器侧腔提供气体或从该感测器侧腔移除气体，将隔膜朝向上述居中的测量位置重新定位；通过使用接近传感器(例如，该接近传感器可包括本文所述的光电式接近传感器和电容式接近传感器两者的至少之一)来感测该隔膜的位置。
此外，在该方法的一个或多个实施例中，该方法还可包括：提供一系统外壳以容纳至少用以产生上述控制信号的控制器和用以感测该液体侧腔内的液体的压力的压力感测器；提供一连接装置，用以将该压力匣本体安装在该系统外壳上(例如，其中该连接装置包括一端口，当该压力匣本体通过该连接装置被安装在该系统外壳上时，该端口将该感测器侧腔连接到容纳在该系统外壳中的压力感测器)；将该压力匣本体安装在该系统外壳上；以及当该压力匣本体通过该连接装置被安装在该系统外壳上时，使用接近传感器来感测该隔膜的位置。
一种通过连接装置操作性地安装在系统外壳(例如，其中容纳有压力感测器的系统外壳)上的压力测量装置的一个或多个实施例可包括压力匣本体，该压力匣本体被构造为通过连接装置安装在该系统外壳上。例如，该压力匣本体可包括至少匣本体部和基体部。一隔膜将至少部分地由该匣本体部限定的液体侧腔与至少部分地由该基体部限定的感测器侧腔分隔开(例如，其中该液体侧腔与一入口和一出口流体连通，其中该感测器侧腔能连接到该压力感测器，使得存在于该液体侧腔的液体压力经由该隔膜被传递到该感测器侧腔且能被该压力感测器测量，并且其中该隔膜能从居中的测量位置朝向该匣本体部移位到该液体侧腔中，并且能从上述居中的测量位置朝向该基体部移位到该感测器侧腔中)。此外，该压力测量装置可包括位置传感器，该位置传感器邻近该基体部设置，并能用于感测该隔膜的位置(例如，该位置传感器可包括一个如本文所述的接近传感器)。
以上对本申请的概述并非旨在描述每个实施例或其每种实施方式。通过参照下文的详细描述及随附的权利要求书并且结合附图，将显而易见本申请的多个优点，且同时对本申请有更充分的理解。
附图说明
图1是包括压力匣装置和隔膜重新定位系统的示意性压力测量系统的概略图。
图2A是一示意性流体处理系统的立体图，该系统可包括如图1中概略地示出的压力测量系统。
图2B是图2A中所示的示意性流体处理系统的一部分的前视图。
图3是示出流体处理系统的一部分的示意图，该系统包括压力匣装置，该压力匣装置连接到容纳在系统外壳中的多个部件，例如控制器和压力感测器。
图4是诠释用于重新定位如图1和图3中概略性示出的压力匣装置的隔膜的示意性控制算法的控制框图。
图5是诠释用于重新定位如图1和图3中概略性示出的压力匣装置的隔膜的示意性控制算法的流程图。
图6A至图6C示出一示意性压力匣装置的俯视立体分解图、仰视立体分解图和侧视分解图。
图7A至图7B示出一连接装置的立体分解图和仰视图，该连接装置用于将如图6A至图6C中所示的压力匣装置连接到流体处理系统(例如，将压力匣装置安装在系统外壳上)。图7C是沿线C-C截取的图7B中所示的连接装置剖视图。
图8A至图8B示出(如图6A至图6C中所示的)压力匣装置的第一侧剖视图和第二侧立体剖视图(其与第一侧剖视图正交)，该压力匣装置安装在连接装置中(如图7A至图7C中所示)并包括用于感测位置的部件。图8C示出如图8A至图8B中所示并包括用于感测位置的部件的连接装置的一部分的仰视立体图。
图9是示出另一个示意性压力匣装置的示意图，该压力匣装置利用包括用于感测位置的部件的连接装置连接到容纳在系统外壳内的多个部件，例如控制器和压力感测器。
图10示出一个示意性压力匣装置的侧视图，该压力匣装置包括用于感测压力匣装置的隔膜位置的部件。
图11示出另一个连接装置的剖视图，该连接装置与图7C中所示的连接装置类似，并包括用于测量压力匣装置的隔膜的位置的部件。
图12是用于描述可用于隔膜重新定位系统的电容式非接触接近传感器的一个示例性实施方式的示意图，该隔膜重新定位系统用于重新定位如图9所概略地示出的压力匣装置的隔膜。
具体实施方式
在以下对多个示意性实施例的详细描述中参照了随附的附图，这些附图构成本文的一部分，并且其中以示意性方式示出了可被实施的多个特定实施例。应理解的是，在不背离本文所公开的范围的情况下，可采用其它的实施例，并且可做出多种结构上的变化。
以下将参照图1至图12描述用于压力匣装置中的隔膜重新定位的示例性系统、方法和装置。例如，此类系统、装置和方法可使用传感器感测或测量压力匣隔膜的位置，以检测隔膜与传感器(例如一参考点)之间的距离，并将该距离保持在一预定的距离范围内(例如，居中的测量位置范围)。此外，例如此类系统、方法、和装置可利用非接触传感器(例如，接近传感器)来测量隔膜的位置。
图1示出了包括压力匣装置12的压力测量系统10的一个概括性示意性实施例，该压力匣装置12用于测量流过该压力匣装置的流体(例如血液之类的液体流，由箭头20概括地表示)的压力。压力匣装置12包括压力匣本体11，该压力匣本体至少包括匣本体部22和基体部24，该基体部可联接到连接装置40(例如，基体部24可联接到配合插座)，该连接装置例如用于将压力匣装置12相对于系统外壳27进行安装，以及/或者用于将压力匣装置12连接到该系统外壳27内的部件。
如图1的示意性实施例中所示，隔膜14(例如，本文也称之为柔性膜)将至少部分地由匣本体部22限定的液体侧腔17与至少部分地由基体部24限定的感测器侧腔13(例如空气腔)分隔开。液体侧腔17与入口15和出口16流体连通(例如，液体可如箭头20指示的那样流过入口15和出口16)。隔膜14能从居中的测量位置朝向匣本体部22移位到液体侧腔17中(如虚线18所示)，并且能从上述居中的测量位置朝向基体部24移位到感测器侧腔13中(如虚线19所示)。上述居中的测量位置首先可被限定为当隔膜没有被施加力时隔膜的中性状态，或者能被限定为当隔膜的感测器侧上的压力等于隔膜的液体流动侧上的压力时的隔膜状态。至少在一个实施例中，上述居中的测量位置总体上是一个对于精确的压力测量而言可接受的、居中的隔膜位置范围(例如，相对于隔膜被张紧而使得压力传递为隔膜的弹性及隔膜上的液体压力两者的函数的情况，居中的隔膜位置范围是在隔膜为柔性的并且精确地传递压力的情况下的位置的范围)。可将一压力感测器28操作性地联接(例如，通过一个或多个管，使用或者不使用连接装置40)到感测器侧腔13，使得存在于液体侧腔17的液体的压力(例如，由箭头20表示的液体)经由隔膜14被传递到感测器侧腔13并且可由压力感测器28测量。
压力测量系统10还包括隔膜重新定位系统30，该系统被操作性地联接，以将隔膜14朝向居中的测量位置自动地(例如，无需使用者人工干预，如本文的背景技术中所描述的核查和/或重新定位过程)重新定位。隔膜重新定位系统30包括位置传感器32(例如，接近传感器，如光电式、感应式、超声波式、线性可变位移变压式(LCDT)或电容式接近传感器)用以感测隔膜14的位置。隔膜重新定位系统30还包括控制器34，该控制器操作性地联接到位置传感器32以接收代表隔膜14的位置的一个或多个信号，并且基于这些信号产生控制信号，该控制信号用于将隔膜14朝向上述居中的测量位置重新定位。隔膜重新定位系统30的泵装置36操作性地联接(例如，通过一个或多个管、传感器、反馈环路、阀，等等)到控制器34和感测器侧腔13，以基于由控制器34产生的控制信号将隔膜14朝向上述居中的测量位置重新定位。例如，可借助一阀装置(例如，2位/2(双)通阀，如电磁阀)将空气提供到感测器侧腔13或者将空气从感测器侧腔13去除，该阀装置至少通过管连接在空气泵装置36与感测器侧腔13之间。
位置传感器32可以是任何适合于提供与隔膜14的位置相关的信息的位置传感器。例如，位置传感器32可以是用于测量隔膜14的位置的非接触式传感器，如非接触式接近传感器(例如光电式接近传感器、电容式接近传感器、感应式接近传感器，等等)，或者任何适用于测量隔膜位置的其它类型的非接触式位置传感器，如反射式传感器、超声波传感器，等等，(例如，测量隔膜的一个或多个区域的位置、隔膜上的一个或多个点，关于轴线39居中的一个或多个点或区域，等等)。此外，还可使用例如直接接触式传感器。然而，此类传感器需要复杂的纠错技术(校准功能)以对由传感器施加在隔膜14上的力进行校正。
位置传感器32可包括或者设有适合于提供位置感测的任何数量的部件，并且这些部件可被设置在不同的位置或者形成压力测量系统10的多个部件的一部分。例如，该位置传感器可包括使用光发射器器件和光检测器器件(例如，作为光电式接近传感器的一部分)，上述光发射器器件和光检测器器件与连接装置40设置在一起并且/或者被包括为连接装置40的一部分(例如参见图8A至图8C)。此外，例如该位置传感器可包括使用一个或多个电极(例如作为电容式接近传感器的一部分的电极极板)，这些电极与连接装置40设置在一起并且/或者形成连接装置40的一部分(例如参见图9和图11)。此外，例如，该位置传感器可包括使用一个或多个电极(例如作为电容式接近传感器的一部分的电极极板)，这些电极与压力匣装置12设置在一起并且/或者形成压力匣装置12的一部分(例如参见图10)。换言之，可使用各种位置传感器来感测隔膜14的位置，并且这些位置传感器可与压力测量系统10的任何数量的部件设置在一起并且/或者形成这些部件的一部分，或者可与这些部件完全独立地被提供。
操作性地联接到位置传感器32的控制器34可以是被构造为能够提供期望的功能的任何硬件/软件结构体系。例如，该控制器可包括用于对隔膜位置的测量值进行取样的电路、处理装置和相关的用于处理数据(例如代表隔膜14的位置的信号)的软件、以及产生用于将隔膜14朝向中心位置重新定位的控制信号的输出电路。如本文参照图2A至图2B所述，例如，这种控制器的功能可通过本文所述的装置360来实施。
这种处理装置例如可以是任何固定的或活动的计算机系统(例如与液体治疗或处理系统(如透析系统)相关联的个人计算机或者微型计算机)。上述电算装置的具体配置并不具有限制性，其本质上可以使用任何能够提供适用于电算能力和控制能力(例如，控制隔膜14朝向或者到达居中的测量位置的定位)的装置。此外，可考虑与处理装置及其相关的数据存储结合使用各种外围设备，如计算机显示器、鼠标、键盘、存储器、打印机、扫描器。例如，数据存储可允许访问处理程序或者程式(routine)，并且可采用一个或多个其它类型的数据来执行如本文所述的示例性的方法和功能。
在一个或多个实施例中，可使用在程序化计算机上执行的一个或多个计算机程序或者进程来实施本文所述的方法或者系统(或包括这种进程或者程序的系统)，该程序化计算机例如包括处理能力、数据存储(例如，易失性和/或非易失性存储器或存储元件)、输入设备和输出设备。例如，可以考虑使本文所述的系统和方法包括多个进程或者程序，这些进程或程序可被单独执行或者组合执行。本文所述的程序代码和/或逻辑可被应用到输入数据来执行本文所述的功能并产生期望的输出信息。此输出信息可作为输入被应用到如本文所述的一个或多个其它设备和/或进程，或者以公知的方式被应用。例如，处理程序或者程式可包括用于执行包括标准化算法、比较算法的各种不同算法的程序或者程式，或者执行本文所述的一个或多个实施例所需的任何其它处理程序，如那些用于执行求得测量数据的平均值的程序、产生控制信号的程序等等。
可利用任何程序化语言来提供用于执行本文所述的功能的软件或者程序，例如，适合于与处理装置交流的高级程序语言和/或目标定向程序语言。任何此类程序均可以例如被储存在任何合适的设备(例如，存储介质)中，当上述合适的设备被读取以便执行如本文所述的过程时，该设备可被通用或专用的程序、计算机或者用于配置并运行该计算机的处理器装置来读取。换言之，至少在一个实施例中，可使用与计算机程序一起配置的计算机可读存储介质来实施本文所述的方法和系统，这里的可读存储介质被配置为使处理装置能够以专门的及预定的方式运行，从而执行本文所述的功能。
泵装置36可以是以通过感测器侧腔13(例如，从腔13去除空气或者将空气充入腔13)来实现隔膜14的重新定位的任何适合的构造(例如，由一个或多个泵、阀和管形成的构造)。可将压力感测器28相对于感测器侧腔13(例如，采用一个或多个泵、阀和管的构造)操作性地配置以实现感测该感测器侧腔13内的压力的功能。此外，例如，泵装置36的构造可包括多个部件(如管或者阀)，用于将压力感测器28操作性地联接到感测器侧腔13。
包括隔膜重新定位系统30的压力测量系统10可被用于任何可利用该压力测量系统的流体处理系统。例如，可利用这种隔膜重新定位系统的示意性系统包括多种系统，其统称为透析系统。本文所用的一般性术语“透析”包括血液透析、血液滤过、血液透析滤过、血液灌流、肝透析和治疗性血浆置换术(TPE)，以及其它类似的治疗程序。总体而言，在透析过程中，血液被从体内取出并暴露于治疗设备之中，以从血液中分离物质和/或将物质加入血液中，然后将血液送回体内。尽管示意性体外血液处理系统310能够执行一般性的透析(如上文所限定，包括TPE)并且采用本文将参照图2A至图2B描述的隔膜重新定位，但例如用于注射药物、执行连续性肾脏替代治疗(CRRT)、体外膜氧合(ECMO)、血液灌流、肝透析、血液成分分离(apheresis)、TPE等的系统也通过本文所述的用于隔膜重新定位的系统、方法和装置而获益，并且本申请不局限于本文所述的特定的流体处理系统。
在图2A至图2B的立体图和局部前视图中，该示意性体外血液处理系统310总体上包括血液管回路312，该血液管回路312具有第一和第二管段314和316，这两个管段分别通过接入(access)和返回器件317、319而连接到患者318的血管系统。器件317和319可以是插管、导管，蝶翼针(winged needle)或其它本领域技术人员能够理解的类似构件。管段314和316还连接到过滤或处理单元320。在透析过程中，过滤单元320为透析器，其还常被称为过滤器。在TPE过程中，其还可被称为血浆滤器。在该示意性系统310中，蠕动泵324被设置为与第一管段314操作性地关联。血液回路312的其它多种组成器件例如还包括三个压力传感器327、328、329以及管夹331。这些压力传感器327、328、329可如本文所述地被构造为，例如在系统310运行期间使得其隔膜可朝向或到达其中的居中测量位置而自动地重新定位。
图2A至图2B中还示出了系统310的处理流体或过滤侧，该系统总体上包括处理流体回路340，该处理流体回路具有第一和第二处理流体管段341、342。这些管段各自连接到过滤单元320。在图2A至图2B中，相应的流体泵344、346与每个管段341和342操作性地关联。第一管段341还连接到处理流体源(例如，流体袋349)，该处理流体源中可包括预混合的电解质。第二管段342连接到废物收集器件(例如袋353之类的废物容器)。在第二透析流体管段342中还设有压力传感器354(例如，压力传感器354可如本文所述地被构造为，例如在系统310的运行期间使其隔膜可朝向居中的测量位置被自动地重新定位)。
图2A至图2B示出了一种常见的作为用于包括TPE的多种透析过程的基本模型的系统。可增加(或去掉)另外一些流体管路、回路和部件来增加治疗选择。此外，如图2A至图2B中所示，系统310包括体外血液控制装置360，该体外血液控制装置提供了多种治疗选择，其通过控制/显示屏361来进行控制和/或监控(例如，设置在系统外壳393中的控制装置或者控制器)。此处可结合触屏控制以及/或者可使用其它传统的旋钮或者按钮。与示例的装置360相关的其它的和更多的详细信息可参阅美国第5,679,245号专利、美国第5,762,805号专利、美国第5,776,345号专利、以及美国第5,910,252号专利等文献。
以下，将出于示范的目的而概括地描述借助例如图2A至图2B所述的装置来执行的一般性透析治疗过程。首先，通过接入器件317将血液从患者318体内取出并通过接入管线314流到过滤器320。过滤器320根据从多个体外血液治疗方案中选定的一个或多个方案(例如，通过控制装置360的屏幕界面361选定并控制的方案)来处理该血液，随后通过插入或连接到患者318的血管系统的返回管线316和返回器件319将处理过的或者治疗后的血液返回到患者318体内。流入和流出患者318体内的血液流路包括接入器件317、接入管线314、过滤器320以及返回患者的返回管线316及返回患者的返回器件319，该血液流路形成血液流动回路312。
由装置360使用或执行的每种上述治疗方案均优选地包括使血液回路312中的血液经过过滤单元320。过滤单元320可使用传统的半渗透膜(未专门示出)来将主回路312中的血液限制在其主腔室，并使物质或者分子能够从血液(通过扩散或对流)穿过半渗透膜移动到副腔室中，并且一般而言还可使物质或者分子能够从副腔室穿过半渗透膜而从副腔室扩散到主腔室内的血液中。每种治疗方案可因此总体上包括在体外将非期望的物质从血液中去除以及/或者在体外将所需要的物质加入血液中。
图2A至图2B中所示的系统310的第一压力传感器327被连接在接入管线314中，并使得能够监控接入管线314中的流体压力。第一蠕动泵324被示出为操作性地连接到接入管线314并控制流过血液回路312的血液的流量。第二压力传感器328被连接在处于第一泵324与通入过滤器320的血液进口(blood entrance)之间的血液回路312中，并且可被用于检测和监控供给到过滤器320的进口的血液的压力。第三压力传感器329连接在过滤器320的出口或其附近的位置，并且可被用于监控过滤器320的出口处的返回管线316中的血液的压力，以与通过传感器328感测到的压力作比较。连接在血液回路312中的返回夹331选择性地允许或者终止血液流过血液回路312(例如，每当由气泡检测器326在血液中检测出空气时，即可启用返回夹331)。此外，可将泵362连接到抗凝血剂容器364，以通过抗凝血剂管线365向管段314内的血液供给抗凝血剂，并且泵366可从替换流体容器或袋368经由替换流体管路370供给替换流体。
图2A至图2B中还示出了副流动回路340与过滤器320的相互作用。副流动回路340连接到过滤器320的副腔室。在体外从血液中去除的物质从过滤器320的副腔室经由副流动回路340的出口管段342被移除，并且在体外加入血液的物质经由副流动回路340的入口管段341被移入过滤器320。副流动回路340总体上包括流体源(例如袋349)、入口流体管路341、第三蠕动泵344、过滤器320的副腔室、废物流体管路342、第四压力传感器354、第四泵346和废物收集器件(例如容器353)。源流体袋349容纳有通常与血液等压的无菌处理流体，血液杂质(blood impurity)将穿过过滤单元320的半渗透膜扩散到该处理流体中。泵344连接在入口流体管路341中，用以将处理流体从处理流体源349供入到通向过滤器320的进口。废物收集容器353被设置为用以收集或接纳来自血液并穿过设于过滤器320中的半渗透膜传递的物质，以及/或者用以接纳经过过滤器320之后的使用过的处理流体。第四泵346连接到废物收集管线342用以将体液从过滤器320移动到废物收集容器353中。第四压力传感器354也被设置在废物收集管线342中，以便监控过滤器320的副腔室内的压力。
本文所述的主流动回路和副流动回路312、340内的过滤单元320、流动管线和其它部件(除了例如泵之外，可能还有其它少许物件)可形成为一个可整体更换的单元(例如，体外血液装置)。在标题为“Integrated Blood Treatment Fluid Module”(“集成血液治疗流体模块”)的美国第5,441,636号专利中更为详细地描述了这种可整体更换的单元的示例(还可参阅标题为“Retention Device for Extracorporeal Treatment Apparatus”(“用于体外治疗装置的保持器件”)的美国第5,679,245号专利)。
如从图2A至图2B中能够总体上认识到的，这种整体式管和过滤器模块(由附图标记372标示)包括过滤器320和上述所有的管及相关部件(它们均能连接到装置360)。例如，这些过滤器和管可被保持在塑性支撑构件374上，该支撑构件能连接到装置360(例如，能连接到装置360的系统外壳393)。当处于连接到装置360的可操作位置时，通向和来自过滤单元320的柔性流体引导管线被保持在可操作的泵连通环路中，以便与泵324、344、346和366的蠕动泵送构件操作性地接触，从而使流体流过主(血液)回路312和副(处理流体)回路340。包括过滤器320和所有管线和相关的流动部件的模块372可在使用后丢弃。泵324、344、346和366的蠕动泵送构件可被固定地设置在装置360上(无需使用一次性管环路部件)并且能够被再利用。总体而言，还可将电部件、机械部件或机电部件固定地安装在装置360之中或上面(例如，能连接到装置360的系统外壳393)。这些部件的示例包括显示屏361、气泡检测器326、管线夹331和用于联接到用来实施如本文将描述的压力传感器327、328、329和354的压力匣装置的多个感测器侧部的连接装置。
利用压力传感器327、328、329和354的测量可用于一个或多个不同的控制功能(例如，在内部监控中装置360利用这些测量来做出内部决定和/或自动调节以修改流体流动参数)。本申请并不受限于设有上述压力传感器的系统中所使用的压力传感器的测量的方式。
压力传感器327、328、329和354中的一个或多个压力传感器被设置为与如本文参照例如图1描述的隔膜型压力匣装置一起使用。由于优选的是将管段314、316和342，以及与血液和/或血液废产物产生接触的所有其它流体部件丢弃，因此所用的压力传感器327、328、329和354中的一个或多个压力传感器可被分成两个不同的部分。这样，至少这些压力传感器的血液侧部件(例如图1中所示的每个传感器的压力匣装置12)至少在一个实施例中也是一次性的(例如，体外血液装置372的一部分)。这些电子型感测器通常价格不菲，因此理想的是将它们结合到装置360中；并从而能够再利用。
例如，如图1中所示，具有一次性部件的压力传感器可包括一次性部分，如包括压力匣本体11(例如，刚性的、塑性的壳体有时被称为“匣(pod)”)的压力匣装置12。压力匣装置12包括设置在其中的隔膜14，该隔膜将匣本体11分隔成两个流体密封的隔间或者腔17、13。入口15和出口16通入腔17以允许液体流入并通过腔17(本文还称之为液体侧腔)。位于隔膜14的相反侧的另一个腔13具有至少一个接入点(例如，通常仅一个接入点)以便能够与该腔流体连通(例如，用于使例如空气之类的干燥气体与腔13连通(尽管湿/湿感测器也可与压力匣装置12一起使用))。该腔13在本文中还被称为感测器侧腔或隔间，因为感测器在隔膜14的该感测器侧与空气(例如，干燥气体)压力感测连通。本文所使用的“空气”、“气体”和“干燥气体”在本文中是可互换的。
至少在一个实施例中，包括隔膜14的压力匣装置12是压力传感器(例如压力传感器327、328、329和354)的一次性部分。当压力匣装置12与装置360一起使用时，装置360可包括对应的配合插座(例如，作为连接装置的一部分)，每个一次性匣装置12连接入和/或连接到该插座(例如，该配合插座总体上由图1中的设置和/或安装在系统外壳27上的连接装置40来表示)，以使感测器侧腔13与例如设置在装置360中并感测压力的感测器流体连通。此外，感测器侧腔13还可同时与内部控制单元/流体管系统流体连通(例如参见图3)。
流过这种压力匣装置12的流动侧腔17的液体具有一内在流体压力，该压力作用于隔膜14并使其移动。当隔膜移动时，该隔膜或者压缩感测器侧腔13(例如位于隔膜14的感测器侧)内的流体/干燥气体或者使其膨胀。感测器侧腔13内的流体的压缩在图1中以虚线19概略地表示，而感测器侧腔13内的流体的膨胀在图1中以虚线18概略地表示。压缩的或者膨胀的流体的压力由设于控制装置360内部的对应的压力感测器感测。该感测器在图1示意性地被示出为压力感测器28。压力感测器28将感测到的压力转换为电信号，该电信号被发送到控制器，例如，如图1中所示的控制器34(例如，控制装置360内的电子微处理单元，用以分析上述信号或者将此信号转译为压力值)，随后该控制器处理该信号以供显示、储存或者被软件(或硬件)使用以进行计算，或者用于执行任何其它功能。装置360可使用相同或者不同的控制器或者处理单元来处理来自位置传感器32的信号，以提供用以(例如，通过装置360的空气泵的控制，该空气泵对应于图1中所示的空气泵36)将压力匣装置12的隔膜14朝向居中的测量位置重新定位的控制信号。
如图1中所示的例如被设置为系统外壳27的一部分或者被安装在其上的连接装置40(例如配合插座，如图2A至图2B中所示的安装在装置360的系统外壳393上的插座)，可以是任何适合于与压力匣装置12联接并能使感测器侧腔13与例如感测压力的感测器28(例如，设置在装置360中并通过管联接到连接装置40的感测压力的感测器)流体连通的构造。例如，该压力匣装置12与配合的连接装置40(例如，插座)可包括与图6至图8中所示的构造类似的构造。然而，压力匣装置12和配合的连接装置40的任何合适的构造均可使用。
至少在一个或多个实施例中，连接装置40包括一保持结构，该保持结构用于联接到压力匣装置12的一个或多个部分并将这些部分保持在其中(例如，将该压力匣装置保持在一稳定的固定位置，但仍能从插座上拆下)。此外，例如该连接装置40可设有一端口，用以在压力匣本体12通过连接装置40被安装在系统外壳27上时，将感测器侧腔13连接到容纳在系统外壳27中的压力感测器28。此外，例如位置传感器32可作为本文将要描述的连接装置40的一部分被设置或者通过其被定位。
换言之，压力匣装置12可以具有一种或多种不同的构造。例如，匣本体11可采用任何形状，只要隔膜14能将液体侧腔17与感测器侧腔13分隔开并能够使压力从液体侧腔17中的液流有效地传递到感测器侧腔13即可。例如，上述本体形状可以为大体圆柱形并且沿轴线39排布，如图1中所示。在这种圆柱形构造中，匣本体部22可包括沿轴线39排布的大体凹形的表面53，该表面53与隔膜14面对并与之相隔一定距离。此外，基体部24可包括沿轴线39排布的大体凹形的表面55，该表面55与隔膜14面对并与隔膜14相隔一定距离。
例如，在一个或多个实施例中，压力匣本体11可由一个或多个部件或这些部件的密封在一起的多个部分构成，或者也可以为一单体式结构。例如，匣本体部22可以是一个单独的本体部件，其表面抵靠单独的基体部24被密封，并将隔膜14夹持在两者之间。此外，可将一个或多个压力匣本体结合到同一外壳，且这些压力匣本体各自具有相同或者不同的形状(例如，具有相同的隔膜的相同的内部形状)。
此外，压力匣本体11可由任何合适的材料构成，例如由聚合材料(例如聚氯乙烯、聚碳酸酯、聚砜树脂等)构成。此外，该材料可以是光学透明的，以便使用者能够观察隔膜的位置。
图6A至图6C示出一示意性压力匣装置412的一个实施例的俯视立体分解图、仰视立体分解图和侧视分解图。压力匣装置412包括压力匣本体411，该压力匣本体至少包括匣本体部422和基体部424。例如，限定液体侧腔417的至少一部分(参见图8)的匣本体部422可包括从环形边缘458向内朝向轴线439延伸的环形夹持部454。一大体凹形部453(其例如包括邻近液体侧腔417的内表面474)被设置在环形夹持区域454相对于轴线439向内的位置。作为环形夹持区域454沿轴线439的终止端的大体凹形部453或者说圆顶段(例如为一大体凹形部，其面对基体部424并沿轴线439排布，而其中心位于轴线439上)包括从匣本体部422(例如，从大体凹形部453)延伸的入口415和出口416，以便能够例如进行管连接，以及能够提供使液体进入和离开液体侧腔417的流路。例如，入口415和出口416各自包括一圆柱(筒)形元件435，该圆柱形元件限定一内表面431以供与管配合。圆柱形元件435还包括外表面437，该外表面被构造为用以与连接装置配合(例如，与一插座的保持结构配合，如图7至图8的中所示的那样)。
例如限定感测器侧腔413的至少一部分(参见图8)的基体部424可包括环形夹持部456，该环形夹持部从环形边缘459向内朝向轴线439延伸。一大体凹形部455(其例如包括邻近感测器腔413的内表面475)被设置在环形夹持区域456相对于轴线439向内的位置。作为环形夹持区域456沿轴线439的终止端的大体凹形部455或者圆顶段(例如为一大体凹形部，其面对匣本体部422并沿轴线439排布，而其中心位于轴线439上)包括圆柱形端口471，该圆柱形端口包括接入开口470(例如，通过大体凹形部455限定的开口)以使得例如感测器侧腔413与作为流体处理系统的一部分(例如，作为图2A至图2B中所示的控制装置360的一部分)的压力感测器之间能够流体连通。例如，端口471可包括内表面477，该内表面可接纳一连接装置的一部分(例如与如图7至图8中所示的插座配合)。此外，例如端口471可包括外表面478，该外表面可与连接装置的一部分配合(例如与一插座配合，如图7至图8中所示的那样)。此外，端口471与连接装置之间的配合可在两者之间提供密封，例如，使得感测器侧腔413成为流体密封腔(例如，当考虑到其它如管、泵之类的压力敏感部件时)。这种密封可采用任何合适的方式来设置，如使用密封件(例如O型环、密封材料等等)。
压力匣装置412还包括隔膜414。例如，隔膜414包括从环形边缘462向内朝向轴线439延伸的环形夹持区域463。变形部461(其例如包括邻近感测器侧腔413的第一表面482和邻近液体侧腔417的第二表面481)设置在环形夹持区域463相对于轴线439向内的位置。变形部461可包括一偏斜部，使得该偏斜部包括一个或多个区域，这些区域在感测器侧腔413内比该偏斜部的其它区域延伸得更多，或者该变形部461可包括这样一个偏斜部，使得该偏斜部包括一个或多个区域，这些区域比其它区域更为深入地延伸到液体侧腔417中，该偏斜部可被称为隔膜凸部(例如，如图6中所示，变形部461的环形区域484比位于轴线439处的中心区域485更为深入地延伸到感测器侧腔中，或者对于其它构造而言可以是颠倒的，如图8中所示)。取决于被测的压力是正压还是负压，隔膜凸部可沿特定的方向布置，这提供了处于有益的压力范围内的较大的范围(例如，可以是正压或者负压)。当组装压力匣装置412时，环形夹持区域463被夹持在基体部424的环形夹持区域456与匣本体部422的环形夹持区域454之间，以在隔膜414的两侧形成腔413、417。可使用任何适合的处理工艺和材料(例如粘合剂、热处理等等)来提供这种组装。
图7A至图7B示出了连接装置540的分解立体图和仰视图，该连接装置540能安装在系统外壳上(例如图1中所示的系统外壳27或者图2A至图2B中所示的系统外壳393)以将压力匣装置(例如，作为一次性体外血液装置的一部分被提供)，例如图6A至图6C中所示的匣装置412，连接到一流体处理系统(例如，图2A至图2B中所示的流体处理系统360)。图7C为图7B中所示的连接装置540沿线C-C截取的剖视图。
例如，连接装置540可包括：插座545，构造为用以与一压力匣装置配合(例如，在该插座内将压力匣装置412保持在特定的固定位置)；以及安装装置550，用以相对于系统外壳(参见图7C中以虚线表示的系统外壳555)安装配合插座545。例如，安装装置550可包括内部安装结构552，该内部安装结构用于将配合插座545的至少一部分(例如端口560)接纳在安装装置中限定的开口557内，该开口557与系统外壳555中限定的一开口对齐。此外，安装装置550可包括内部连接结构553(例如，管与管连接器)，当穿过内部安装结构552的开口557插入时，该连接器与配合插座545的一部分(例如端口560)配合，以使得从系统外壳555的内部到压力匣装置412的感测器侧腔417能够流体连通。可通过使用安装到系统外壳555上的至少一个内部安装结构552(例如，通过一个或多个紧固件并利用开口559)、内部连接结构553、配合插座545的一部分与内部安装结构552之间的紧配合(例如，端口560的一部分与限定在内部安装结构552中的开口557之间的紧配合)来实施配合插座545在外壳上的安装，或者可通过其它任何合适的方式来使配合插座540固定在系统外壳555上以及/或者相对于该系统外壳被固定。此外，可使用例如O型环558或者其它合适的密封件来防止液体侵入系统外壳555的内部。
配合插座545可包括沿轴线590延伸的环形本体部580，该环形本体部限定了用以接纳压力匣装置412的一部分(例如，用以接纳该压力匣装置的匣本体部424的至少一部分)的接纳区域581。端口560(例如一长形结构，提供了贯穿其中的一流体通道572)可从第一端区域575沿轴线590延伸穿过环形本体部580到达第二端区域577。第一端区域575被构造为用以与压力匣装置412的端口471联接(例如，与该端口的内表面477配合)。例如，端口471与端口560的第一端区域575之间的配合可在两者之间提供密封，例如，使得感测器侧腔413成为流体密封腔(例如，当考虑到其它如管、泵之类的压力敏感部件时)。例如，可在第一端区域575处设置一个或多个唇形密封件573，使其以密封方式与压力匣装置412的端口471的内表面477配合。然而，可采用任何合适的方式来设置这种用于提供流体密封连接的密封，如通过在任何部件上使用任何密封装置(例如O型环、密封材料等等)来提供。
第二端区域577被构造成用以与内部连接装置553联接(例如，与内表面554配合)。例如，内部连接装置553与端口560的第二端区域577之间的配合可在两者之间提供密封(例如，使得压力传感器部件的感测器侧在压力匣装置412的感测器侧腔413与包含在系统外壳555中的压力感测器之间提供流体密封式连通)。例如，可在第二端区域577处设置一个或多个O型环密封件574，使其以密封方式与内部连接装置553的内表面554配合。然而，可采用任何合适的方式来设置这种用于提供流体密封连接的密封，如通过在任何部件上使用任何密封器件(例如O型环、密封材料等等)来提供。
配合插座545还可包括保持结构570，该保持结构570用以联接到压力匣装置412的一个或多个部分并将这些部分保持在其中(例如，将该压力匣装置保持在一稳定的固定位置)。例如，如图7A和7C中所示，保持结构570可包括U形元件592、593，这些U形元件相对于环形本体部580设置在与轴线590相隔一定距离的位置，以及/或者与轴线590相隔一定距离地从环形本体部580延伸。这种U形元件592-593限定通道开口594-595，这些通道开口沿相反方向开口并且沿轴线591(例如，与轴线590垂直的轴线591)排布。通道开口594-595被构造为分别接纳入口415和出口416各自的一部分(例如，这些部分同样沿轴线591排布)，例如，接纳每个圆柱形元件435的外表面437，这些外表面被构造为用以配合在保持结构570的相应的通道开口594-595之中(例如，通过将压力匣装置412的轴线439与插座545的轴线590对齐，并推按压力匣装置412并且/或者将其绕轴线590转动，使得每个圆柱形元件435的外表面437与保持结构570上的相应的通道开口594-595配合)。然而，任何合适的能够将压力匣装置412稳固地设置在系统外壳上的配合构造均可使用，而本申请不应被仅在本文中所述的配合构造所局限。
图8A至图8B示出了例如压力匣装置412(如图6A至图6C中所示)的第一侧剖视图和第二立体剖视图(其与第一侧剖视图垂直)，例如该压力匣被安装在连接装置540中(例如安装在如图7A至图7C所示的插座545中)。此外，还示出了如本文所述的多个用于感测位置的部件。图8C示出了图8A至图8B中所示的连接装置540的一部分的仰视立体图。
换言之，例如图8A至图8C中所示，压力匣装置412的入口415和出口416的各圆柱形元件435的外表面437被示出为接纳在保持结构570的相应的通道开口594-595中，使得压力匣装置412相对于系统外壳555固定地设置在插座545中。该压力匣装置的剖视图示出了隔膜414将至少部分地由匣本体部422限定的液体侧腔417与至少部分地由基体部424限定的感测器侧腔413分隔开。从图8A至图8C中去掉了连接装置540的一些部件，以便更容易地示出其它的部件(例如，端口560未被示出，从而更容易看到在本文所述的系统的一个或多个实施例中所具有的光发射器/接收器器件)。
图3为示出体外流体系统(其例如可被用于图2A至图2B中所示并参照图2A至图2B描述的系统中)的一部分的示意图，包括将可拆卸的压力匣装置112(如图6和图8中所示的压力匣装置412)连接到系统外壳155(例如这样的系统外壳：其容纳一个或多个压力感测器、控制器、阀、管等，如图2A至图2B示出的外壳393)。位于压力匣装置112与系统外壳155(包括其中的部件)之间的连接装置(或连接点)被概括地示出为装置121(例如，该连接装置121可以与图6至图8中所示的用于将压力匣装置412安装在连接装置540的配合插座545中的连接装置类似，且例如可与如图2A至图2B所示并参照图2A至图2B描述的装置360相关联)。
在一个或多个实施例中，压力匣装置112可包括压力匣本体111，该压力匣本体至少包括匣本体部122和基体部124(例如，可联接在配合插座中的压力匣本体)。如图3的示意性实施例中所示，隔膜114(例如，一柔性膜)将至少部分地由匣本体部122限定的液体侧腔117与至少部分地由基体部24限定的感测器侧腔113分隔开。感测器侧腔117与入口115和出口116流体连通(例如，液体如箭头120指示的那样流过入口115和出口116)。隔膜114能从居中的测量位置(例如沿轴线139)朝向匣本体部122移位到液体侧腔117中(由虚线118表示)，并且能从上述居中的测量位置(例如沿轴线139)朝向基体部124移位到感测器侧腔113中(由虚线119表示)。换言之，柔性隔膜114可以像总体上由位置119、118表示的那样挠曲。
如图3的示意性实施例中所示，在使用中，液体将在压力匣装置112的入口115与出口116之间的体外回路中流动。液体侧腔117中的液体的压力使隔膜114挠曲，直到隔膜114两侧上的压力或力相等为止。柔性隔膜114基于施加在液体侧腔117中的压力以及连接管和感测器侧腔113(例如空气腔)中的气体质量、大气压力和温度而伸展和收缩。例如，如图3的示意性实施例中所示，为测量由液体侧腔117中的流体(例如血液之类的液体)施加的压力，在阀104(例如，2口/2(双)通电磁阀)关闭的同时，将压力感测器109通过一系列管110和111连接到感测器侧腔113(例如，经由限定通道152的端口延伸穿过连接装置121)。例如，这种用于将压力感测器109连接到感测器侧腔113的连接管，或者本文描述或使用的其它连接管可由适于在-700至700毫米汞柱的压力范围内防止泄漏的聚合材料制成。
除了感测液体侧腔117内的压力之外，图3中所示的示意性系统还提供将隔膜114自动地(例如，无需使用者人工干预，如本文的背景技术中所描述的核查和/或重新定位过程)朝向居中的测量位置重新定位(的功能)。例如，如本文进一步所述，这种重新定位的实施可通过感测隔膜114的位置、基于感测到的隔膜114的位置产生控制信号、以及基于该控制信号将隔膜114朝向居中的测量位置重新定位(例如，用于使用压力感测器109获得压力测量值的位置)。为将隔膜114居中定位，可使用泵构造(例如，通过2口/2通电磁阀104连接到感测器侧腔113的空气泵101)充入或抽出空气。
例如，在电磁阀104处于断电状态期间，与压力感测(例如在压力传感器回路中)相关联的空气总体积(V1)，如在压力感测器109、管110和111、空气通路152、压力匣装置112的腔113中的空气体积，被密封而不会泄漏。换言之，在该实施例中，总体积V1为包围在管110和111、压力感测器109、通道152和与压力匣装置112相关联的感测器侧腔113中的空间内所封闭的空气的体积。当液体侧腔117中的压力上升和下降时，空气的体积将根据理想气体定律以及上述封闭的空间的弹性而缩小和膨胀。
理想气体定律为理想气体状态的方程。其相对于气体在暴露于压力匣装置和系统的温度和压力条件下的特性充分近似(良好近似值，good approximation)。一定量的气体的状态是由其压力、体积和温度决定的。该方程的现代形式为：
pV＝nRT
这里p为气体的绝对压力；V为体积；n为物质的量；R为气体常数；以及T为绝对温度。封闭腔室的顺应性可被计算如下：
C＝Vc/Pa
这里C为封闭腔室的顺应性，Vc为封闭腔室的容积，而Pa为大气压力。
通过使用空气泵101加入或者减去额外的气体分子，与压力传感器部件(例如，设于压力传感器回路内)相关联的封闭的密封空间内的气体的体积(V1)可增大或减小。例如，通过打开阀104使用空气泵101，空气可被充入压力匣装置112的空气腔113。阀104的打开使泵腔容积(V2)连接到体积V1。例如，该容积V2可以是包围在管102和107、空气过滤器103和空气泵101内的空气体积。为避免随着时间的推移而积累灰尘，可将一微粒过滤器103设置在泵101的出口并利用管102连接到空气泵101。
如果压力匣装置112的感测器侧腔113中被充入过多的空气，则隔膜114将朝向液体侧腔117(例如血液侧)扩张，而如果空气太少，则该隔膜将朝向压力匣装置112的空气侧腔113扩张。由于隔膜114是柔性的，其有效顺应性较大，且只要隔膜114不施加张力，对应于指定体积的充入空气而言，其压力的改变将为零。一旦隔膜发生张紧或者接触匣本体111的侧部，顺应性将急剧下降，并且随着空气被充入，压力升高的幅度将急剧增大。
这样，在图3的实施例中，在电磁阀104被打开之前，泵压力(压力感测器105所测得的泵空气回路中的压力)应等于通过压力感测器109测得的压力。否则，一定体积的空气可能会从体积V1被抽出或充入，导致隔膜114被重新定位。这一点是通过在阀104被打开之前，使用压力感测器105控制泵压力作为反馈使其等于由压力感测器109测得的压力而避免。例如，当电磁阀106被断电时，压力感测器105被连接到空气泵101，而当电磁阀106被通电时，压力感测器105与大气压力相连。
换言之，可利用压力感测器105单独地测量空气泵回路(例如，包括空气泵101)中的压力。该空气泵回路可利用阀106(例如，3口/2通电磁阀)来定期地自动调零。将空气泵回路自动调零可包括将压力感测器105与大气相连通，以通过直接测量大气压力来减小和/或消除压力偏移。当将表压传感器与大气相连，并将其基准与大气相连时，压力读数应为0。压力感测器趋于对偏移值的漂移更加敏感，而不是获取并利用读取压力感测器偏移值的策略，并且从所有随后的读数中减去该偏移值能够在装置预热时消除任何偏移值漂移。这样还能够通过与压力感测器105相比较来消除压力感测器109的任何压力偏移，而无需单独地将压力感测器105自动调零。当将两个感测器连接在一起时，任何差异可被假定为偏移值漂移的结果。利用这种策略，如果采用多个压力感测器，则可将空气泵回路连接到多个压力匣装置，确保使用压力感测器105的共同的压力基准。
换言之，至少在一个实施例中，用以使隔膜114朝向居中的测量位置居中的第一步骤是要确保由压力感测器105测得的泵空气回路(例如，如本文所述的包括泵101)中的压力，与由压力感测器109测得的压力相同，以避免当阀104开启时隔膜114出现大尺度弯曲。如果由压力感测器105测得的空气泵回路压力比由压力感测器109测得的压力(即匣装置112的空气腔113的压力)高得多或低得多，则可能发生这种弯曲。
如本文参照图1所述，可使用各种不同的位置传感器来感测隔膜114的位置，用以将隔膜114重新定位到中心位置。例如，尽管图3中未示出，这类位置传感器可包括接近传感器(如光电式或电容式接近传感器)来感测隔膜114的位置。以下将参照图6至图12描述多个不同的实施例，其提供定位并使用上述多种位置传感器。然而，应认识到的是，也可使用其它各种类型的位置传感器来感测隔膜114或者在本文的其它任何实施例中所述的任何隔膜的位置，并且本申请不应被本文所述的位置传感器或者本文所述的位置传感器构造或位置所限制。然而，其中某些方案可能比其余的更有利。
如图3的实施例中所示，控制器125(例如设于系统外壳155中)被操作性地联接以接收来自位置传感器(例如图4中所示的位置传感器122，其作为图3的实施例的一部分)的、表示隔膜114的位置的一个或多个信号(被概括地表示为至控制器125的位置传感器输入136)，从而产生控制信号，基于这些控制信号用于将隔膜114朝向居中的测量位置重新定位。图3的空气泵回路随后可被用于基于由控制器125产生的控制信号将隔膜114朝向居中的测量位置重新定位。
例如，图4示出了诠释一示意性控制器125在一控制环路(例如反馈环路)中能够重新定位压力匣装置112的隔膜114的控制框图。图5是诠释一示意性控制算法的流程图，该算法可由控制器125实施，用以重新定位压力匣装置112的隔膜114。
如图4中所示，相对于中心位置的可接受的隔膜位置(例如，该位置可被称为居中的测量位置)的预定范围被设定。例如，V上和V下可对应于可接受的隔膜114的居中测量位置，为了进行压力测量(例如，使用压力感测器109)，隔膜114可被设定在这些位置。
控制器125，例如滞后控制器可将感测的隔膜114的位置(例如，可利用位置传感器122感测该位置)与预定的范围相比较并产生控制信号以基于比较结果来控制空气泵101。例如，可通过在用以提供液体从入口115经过该液体侧腔117到出口116的流动的泵(参见图2A至图2B的装置360)的多次旋转期间，在多个时刻感测隔膜114的位置，并求出在上述多个时刻感测到的隔膜114的位置的平均值，来提供感测的隔膜114的位置。换言之，在一个或多个实施例中，每当位置传感器感测到隔膜位置变化超出测量位置极限之外(例如，V上或者V下)，可执行这种隔膜重新定位。在此情况下，可基于这种检测结果立即进行重新定位。然而，可使用任何感测位置和/或处理这种位置测量结果的方式来提供隔膜位置测量，以供与上述范围作对比。例如，可以按小时为单位或者以任何期望的间隔来进行隔膜重新定位。
如图5中所示，在一个实施例中，控制器125可执行该图中所示的对比操作，用以产生控制信号来控制泵101。在该示意性实施例中，空气泵装置可包括蠕动泵，该蠕动泵可被顺时针驱动以将空气充入空气侧腔或感测器侧腔，或者可被逆时针驱动以将空气从空气侧腔或感测器侧腔去除。例如，可将隔膜位置测量结果(V隔膜)270与V上和V下做比较(判定块272和274)。如果V隔膜大于V上，则产生开启泵101并逆时针驱动泵101的控制信号(块278)以从感测器侧腔113抽出空气。然后重复此比较过程。如果V隔膜小于V下，则产生开启泵101并顺时针驱动泵101的控制信号(块280)以将空气充入或加入到感测器侧腔113。然后重复此比较过程。此外，如果V隔膜小于V上而大于V下(块276)，则产生保持泵101关闭的控制信号(块277)。然后重复此比较过程。这些控制信号中的每一个均可能被产生，以将隔膜114朝向居中的测量位置重新定位(例如，使其处于可接受位置的范围内)。在一个实施例中，这种过程的运行速率(rate，频率)小于系统的泄漏速率或压力变化频率，这将导致隔膜移出其期望的位置极限之外。例如，并且为简单起见，位置测量的频率可被设定在1至10Hz的范围内，并由低通滤波器合适地滤波以消除噪声的影响(例如，截止频率为0.1Hz的低通滤波器)。
例如，在一个实施例中，可在与控制器125的电路关联且可访问的存储器(例如非易失性随机存取(访问)存储器(NVRAM))中提供一特定的电压目标范围。该电压目标范围可用于与感测到的位置(例如一电压信号)对比，并且可产生一控制信号来控制空气泵101以重新定位隔膜101，确保其处于特定的目标范围内(例如被居中)。例如，可通过在制造时执行的校准来设定用于正确定位隔膜114的电压输出目标范围。在实际应用中，此目标范围极限还可被重置(例如，通过进入服务菜单并基于最大容许隔膜弯曲度(deflection，变形度)来设定极限)。例如，该范围可被设定为最大弯曲度(例如，达到最高点或最低点)的百分数，或者在隔膜初始定位之后基于压力变化率的检查来设定。
此外，例如可由蠕动泵来产生通过压力匣装置112的液体侧腔117的液体流动。这种蠕动泵产生脉动式流动，该脉动式流动产生脉动压力信号，导致隔膜114发生脉动式弯曲。为确定在这种脉动式流动期间隔膜114的平均位置，有利的是将所感测到的隔膜位置(例如，以电压代表位置)进行滤波。例如，可以每20毫秒测量一次隔膜114的位置，并使用滤波器(例如厢式滤波器)求出在蠕动泵的五(5)次旋转期间隔膜位置的(电压)平均值。随后可将这一平均隔膜位置的值输送到滞后控制器125，该滞后控制器可确定该(平均)数值是处于上述预定的位置范围之内还是之外(例如参见图5)。如果该数值处于该位置范围之内，则滞后控制器125不执行操作，但如果该数值处于该位置范围之外，则滞后控制器125确定是要将气体(例如，空气)充入包括感测器侧腔113的回路还是将气体从该回路排出。
使用位置传感器122进行的隔膜114的位置感测可通过各种方式利用一个或多个不同的位置感测构造来实施。例如，可利用图8A至图8C来描述使用一个或多个光电式位置传感器的实施方式。图9至图12可用于描述使用一个或多个电极作为电容式接近或位置传感器的一部分的实施方式。
例如，如图8A至图8C中所示，在一个或多个实施例中提供一光电传感器599作为连接装置540的配合插座545的一部分。例如，光电传感器599可包括一个或多个光发射器器件596(例如，发光二级管，其发出包括红外光(IR)的任何合适的波长的电磁辐射)，这些光发射器器件安装在插座545的限定的接纳区域581中以至少沿隔膜414的方向发光。同样地，例如光电传感器599可包括一个或多个光检测器件597(例如光探测二极管，其适于检测与发光器件对应的任何合适的波长的、包括红外光(IR)的反射的电磁辐射)，这些光检测器件安装在插座545的限定的接纳区域581中，以检测从隔膜414反射的光。在一个或多个实施例中，隔膜材料可涂有IR反射材料或者可由IR反射材料形成(例如二氧化钛、银、金、铝等的IR反射材料)。例如，这类反射材料的使用可消除在液体侧腔的流路中流动的液体介质对位置测量可能造成的影响。
例如，上述测量布局可具有：至少一个光发射器(例如，发光二级管596)，用以在控制器125的控制下将至少一束光照射在隔膜414的一部分上面；以及至少一个光检测器(例如，光探测二极管597)用以检测来自隔膜414的、指示隔膜414位置的光束反射。在控制器125的控制下，根据需要对来自光检测器的信号取样，以用于提供代表隔膜414的位置的测量信号。然后例如像参照图4和5描述的那样使用该测量信号。可使用电连接器将这些光学器件的引线(图8C中所示)连接到位于系统外壳155内的其它器件(例如，控制器)。
在一个或多个实施例中，可利用同步解调来消除环境噪声的影响(例如，在美国第6,947,131号专利中描述了这种方法)。例如，同步解调仅放大了打开和关闭发光二级管(LED)之间的差别，这样就去除了在两种测量中均存在的环境光线的影响。
应认识到的是，这类光学传感器部件可被设置在任何适合于提供来自隔膜414的光的反射和检测的位置(例如，与插座一起或者位于插座上，或者与系统的任何其它部件(如系统外壳)一起或者位于这些部件上)。此外，在一个或多个实施例中，可利用光穿过隔膜的传播来检测位置。
应理解的是，可采用任何合适的方式来提供光电传感器。本文描述的部件的各种设置位置和类型不应被当作是对这些能够提供将隔膜重新定位到居中测量位置的隔膜位置信号的传感器的构造的范围的限制。
此外，例如图9至图12中所示，可通过一个或多个不同的方式提供电容式接近传感器来感测压力匣装置中的隔膜的位置。例如，参照图9概略地示出了电容式接近传感器的使用。如图9中所示，示出了一体外流体系统(例如可被用于参照图2A至图2B示出并描述的系统)的一部分的示意图，包括压力匣装置612至压力匣配合插座640的连接(例如配合插座，如在图2A至图2B中示出并参照图2A至图2B描述的、与装置360关联的插座)。压力匣装置612包括压力匣本体611，该压力匣本体至少包括匣本体部622和基体部624(例如，联接到压力匣配合插座640的基体部)。
例如，如图9中所示，在一个实施例中，限定感测器侧腔613的至少一部分的基体部624可包括圆柱形段657，该圆柱形段沿轴线639排布并终止于基底段658。环形凸缘656可从圆柱形段657延伸经过基底段658的外侧区域，并与轴线639相距一定距离。环形凸缘656可包括密封器件(例如O型环、密封材料，等等)，该密封器件固设在环形凸缘656的内表面659之上或之中以便将基体部624以密封方式卡合及联接到配合插座640(例如，圆柱形本体，其尺寸被设定为与基体部624配合)，并提供了可供一个或多个部件(如用于附接到接近传感器的电线、用于进入感测器侧腔的端口660和/或管，等等)穿过的开口。
此外，例如在如图9中所示的一个实施例中，限定了液体侧腔617的至少一部分的匣本体部622可包括一大体圆柱形段663，该圆柱形段沿轴线639排布并终止于圆顶段665(例如一个大体凹形部，其面对基体部并沿轴线639排布，而其中心位于轴线639上)。入口615和出口616从匣本体部622延伸出以允许例如与管的连接，并提供使液体进入及排出液体侧腔617的流路。
如图9的示意性实施例中所示，隔膜614(例如，柔性膜)将至少部分地由匣本体部622限定的液体侧腔617与至少部分地由基体部624限定的感测器侧腔613分隔开。感测器侧腔617与入口615和出口616流体连通(例如，液体如箭头620指示的那样流过上述入口和出口)。隔膜614能以与本文所述的其它实施例相同的方式从居中的测量位置移位(例如，沿轴线639)。此外，以与本文所述的其它实施例类似的方式(例如，参见参照图3的描述)来获得压力测量值。
除了感测液体侧腔617内的压力之外，图9中所示的该示意性系统还利用电容式接近传感器来提供将隔膜614朝向居中的测量位置自动地(例如，无需使用者人工干预，如本文的背景技术中所描述的核查和/或重新定位过程)重新定位。例如，如图中所示，一个或多个电极680被设置为靠近待感测的目标或者对象(即，隔膜614)。换言之，上述一个或多个电极680中的每一者均与隔膜614形成“电容器”。这种电容器通常所具有的电容是通过如下方程确定：
此处C为电容，ε0为自由空间常数的电容率，K为间隙中的物质的介电常数，A为板的面积，而d为这些板之间的距离。由于上述一个或多个电极680和隔膜614的面积总体上保持不变，而间隙中的物质(例如，空气)的介电性也保持不变，因此电容的任何变化是上述电极680与隔膜614之间的距离变化所导致的。换言之，上述电容方程可被简化为：
此处α表示比例关系。由于这种比例关系，该电容感测系统能够感测电容的变化并将这种变化转化为距离测量。
例如，在一个或多个实施例中，并且如电容式接近感测系统中所公知的，上述一个或多个电极680可经由负载电阻连接到振荡电路，该振荡电路例如包括正弦波发生器。上述一个或多个电极680处的正弦波的振幅和相位会受到隔膜614到一个或多个电极680的接近度(proximity)的影响(例如，当电极移动而更靠近隔膜614时电容增大，并且随着电容的增大，检测信号电平降低)。换言之，如上文所指出的，电极680处的电压电平会与1/C成比例。可利用检波器(例如，二极管整流器)来将该正弦波转换为直流电平(DC level)，该直流电平随后可通过低通滤波器来操作。上述检测信号电平可等同于距离，并例如被提供为距离测量输出(例如，代表距离测量的信号，该信号可被提供给控制器625)。然而，也可利用其它适合于进行感测的电路构造来以电容方式感测隔膜位置。
可通过各种方式提供和/或设置用于感测隔膜614的位置的上述一个或多个电极680。例如，这些电极可作为用于将压力匣装置612相对于系统外壳655安装的插座的一部分被提供、可作为延伸到感测器侧腔613的端口的一部分被提供、可作为压力匣装置612的一部分被提供(例如，联接到压力匣装置或者邻近该压力匣装置安装)、可以邻近压力匣装置612的基体部被提供(例如，作为压力匣装置的一部分被提供或者位于邻近该压力匣装置的位置)。
此外，上述一个或多个电极680可通过一个或多个不同的形式被提供，诸如以单电极、多电极或者电极极板形式来提供。例如，可使用电极极板来提供多个电极，这些电极能用于提供代表隔膜614的位置的电容测量。
在一个实施例中，上述一个或多个电极680可由邻近压力匣装置612的基体部624的基底段658的电极极板来提供，如图9中所示(例如，作为连接装置640的一部分或者压力匣装置612的一部分)。这样，当隔膜614被居中时，电极极板与隔膜614相距一特定距离，并且能经由通信线路623连接到其它处理部件(例如放大器、控制电路，等等)。在一个实施例中，电极极板和隔膜614沿压力匣本体611的轴线639排布，并且与轴线639垂直的电极极板680的横截面积和与轴线639垂直的隔膜614的横截面积基本上相等。本例中所用的“基本相等”是指一横截面积与另一横截面积的差在+/-10-20％的范围内。
如图9中所示，通过在电极极板680的整个表面上覆盖保护罩698(例如，由玻璃或聚合材料形成的罩)，可防止电极极板680受到静电放电的影响。在一个实施例中，罩698的厚度可以介于0.5mm至6mm之间。此外，在一个实施例中，保护罩698可具有高的介电常数使其对电容仅有很小的影响。在一个实施例中，电极极板680通过高介电材料与基体段658完全隔开。
图12是用于描述电容式非接触接近传感器的一个示意性实施方式的示意图，该传感器可在用于重新定位如图9所概略地示出的压力匣装置612的隔膜614的隔膜重新定位系统中使用。例如，图12示出了用于接近传感器的放大器，采用单个电极极板680和接地面(ground plane)作为接近传感器。能从飞思卡尔半导体公司(Freescale Semiconductor)购得的MC33941装置704一般用于接近感测触屏，产生具有名义为5.0V峰峰振幅的低射频正弦波。该频率可借助外部电阻来设定并被优化为120kHz。在ABC输入端子708的控制下，内部多路复用器可将信号按路线发送到七(7)个电极端子706之一。可将一接收器多路复用器(receiver multiplexer)同时连接到选定的电极并将其信号按路线发送到一检测器，该检测器将正弦波转换为直流电平。该直流电平可由外部电容器滤波、倍增及偏移以提高灵敏度。当未被选定时，所有电极输出可通过该器件内部接地。上述电极处的正弦波的振幅和相位可能受到接近电极的隔膜614的影响。
在驱动电极(例如，电极极板680的电极中的一个)与隔膜614之间形成“电容器”，每个电容器形成一个保持电荷的“板”。测得的电压是被测量的电极、周围电极及围绕该电极的电场中的其它对象(包括隔膜614)之间的电容的反函数。电容增大导致电压降低。串联电阻的值(例如，22k ohm)被选择为能够在120kHz、在10pF至70pF的范围上提供接近线性的(函数)关系。可通过访问三条数字选择线路(A，B，C)来选择被测量的电极，而来自MC33941的模拟输出被微控制器单元(MCU)710(例如，系统处理器)通过其模拟-数字转换器(ADC)的输入而读取(例如，该微控制器单元可以是如图9中所示的控制器625的一部分)。换言之，如图9中所示的控制器625(例如包括控制电路，如MCU710)访问电极测量数据以处理该数据并基于感测的隔膜614的位置产生一控制信号。随后可基于控制信号将隔膜614朝向上述居中的测量位置重新定位。
在另一个实施例中，图9中所概略地示出的上述一个或多个电极680可如图11中所示的那样被设置。例如，图11示出了连接装置540(之前参照图7A至图7C所描述的)。如图11中所示，一个或多个电极760可被设置在端口560的第一端区域575以被用作电容式接近传感器的一部分(例如，当压力匣装置被安装在系统外壳上时，上述电极设置为与隔膜隔开一距离，以提供传感器的电容器)。此外，如图11中所示，一个或多个电极764可被设置在插座545的本体部580中所限定的接纳区域581中，以被用作电容式接近传感器的一部分(例如，当压力匣装置被安装在系统外壳上时，上述电极设置为与隔膜隔开一距离，以提供传感器的电容器)。例如，这些电极既可作为电容式接近传感器的一部分使用，又可单独地使用。换言之，可以仅需要这些电极中的一个来感测隔膜(例如，隔膜614)的位置。
更进一步而言，在一个或多个实施例中，图9中所概略地示出的上述一个或多个电极680可如图10中所示的那样被设置。例如，图10示出作为压力匣装置412(之前参照图6A至图6C所描述的)的一部分的一个或多个电极794。如图10中所示，上述一个或多个电极794可被邻近基体部424的表面455设置。例如，上述一个或多个电极可以是单电极、多电极，或如参照图9描述的被用作电容式接近传感器的一部分的电极极板。这些电极可通过任何适合的方式(例如，使用粘合剂、机械紧固装置等等)被联接到压力匣装置。上述一个或多个电极794可通过介电材料796(例如，玻璃或聚合材料)与基体部424分隔开，如图10中所示。在一个实施例中，材料796的厚度可以介于0.5mm至6mm之间。此外，在一个实施例中，介电材料796可具有高的介电常数，使其对电容的影响很小。在一个实施例中，上述一个或多个电极794可通过高介电材料与基体部424完全隔开。
应理解的是，用于电容式接近传感器的一个或多个电极可采用任何合适的方式来设置。本文描述的电极的各种设置位置和类型不应被当作对能够提供用于将隔膜重新定位到居中的测量位置的隔膜位置信号的电容式传感器的构造的范围的限制。
本文所引用的所有专利、专利文献和参考文献均分别以其全部内容结合到本申请中。本申请是参照多个例示性的实施例给出的，但这并非意味着对本申请的限制。如前所述，本领域技术人员应理解的是，其它多种例示性的应用可使用本文所述的技术来利用本文所述的装置和方法的有益特征。基于本说明书的描述，将显而易见对上述示例性实施例以及本申请的其它实施例的各种修改。

Claims (25)

1.一种体外治疗系统，包括压力测量系统，该压力测量系统包括：
压力匣本体，至少包括匣本体部和基体部；
隔膜，其将至少部分地由该匣本体部限定的液体侧腔与至少部分地由该基体部限定的感测器侧腔分隔开，其中该液体侧腔与一入口和一出口流体连通，而且其中该隔膜能从居中的测量位置朝向该匣本体部移位到该液体侧腔中，并且能从所述居中的测量位置朝向该基体部移位到该感测器侧腔中；
压力感测器，操作性地联接到该感测器侧腔，使得存在于该液体侧腔内的液体的压力经由该隔膜被传递到该感测器侧腔且能被该压力感测器测量；
位置传感器，用以感测所述隔膜的位置；
控制器，操作性地联接到该位置传感器，用以接收代表所述隔膜的位置的一个或多个信号，并基于所述信号产生用于将所述隔膜朝向所述居中的测量位置重新定位的控制信号；以及
泵装置，操作性地联接到所述控制器和所述感测器侧腔，用以基于由该控制器产生的控制信号，将该隔膜重新定位到所述居中的测量位置。
2.如权利要求1所述的体外治疗系统，其中该位置传感器包括光电式接近传感器和电容式接近传感器的至少之一。
3.如权利要求1或2所述的体外治疗系统，其中所述体外治疗系统还包括：
系统外壳，用以容纳至少该控制器和该压力感测器；以及
连接装置，用以将该压力匣本体安装在该系统外壳上，其中该连接装置包括端口，该端口用以在该压力匣本体通过该连接装置被安装在该系统外壳上时，将该感测器侧腔连接到容纳在该系统外壳内的压力感测器，其中该位置传感器包括接近传感器，该接近传感器被设置为用以在该压力匣本体通过该连接装置被安装在该系统外壳上时感测该隔膜的位置。
4.如权利要求3所述的体外治疗系统，其中该接近传感器包括光电式接近传感器，该光电式接近传感器包括至少光发射器器件和光学检测器器件，所述光发射器器件和光学检测器器件安装在该连接装置上，用以在该压力匣本体通过该连接装置被安装在该系统外壳上时感测该隔膜的位置。
5.如权利要求3所述的体外治疗系统，其中该接近传感器包括电容式接近传感器，该电容式接近传感器包括一个或多个电极，当该压力匣本体通过该连接装置被安装在该系统外壳上时，所述一个或多个电极位于邻近该压力匣本体的基体部的位置。
6.如权利要求5所述的体外治疗系统，其中所述一个或多个电极通过高介电材料与该基体部隔开。
7.如权利要求5所述的体外治疗系统，其中该接近传感器包括电极极板，并且其中该电极极板通过高介电材料与该基体部完全隔开。
8.如权利要求5所述的体外治疗系统，其中该接近传感器包括电极极板，其中该电极极板和该隔膜沿该压力匣本体的轴线排布，并且其中与该轴线垂直的该电极极板的横截面积和与该轴线垂直的该隔膜的横截面积基本相等。
9.如权利要求5所述的体外治疗系统，其中该电容式接近传感器包括与该基体部的至少一部分联接的一个或多个电极。
10.如权利要求3所述的体外治疗系统，其中该接近传感器包括电容式接近传感器，该电容式接近传感器包括一个或多个电极，所述一个或多个电极被设置为接近该端口的一端，该端口位于邻近该感测器侧腔的位置或者位于该感测器侧腔内。
11.如权利要求1所述的体外治疗系统，其中该压力匣本体作为一次性体外血液装置的一部分被提供。
12.一种压力测量方法，包括：
提供一压力匣本体，该压力匣本体至少包括匣本体部和基体部，其中一隔膜将至少部分地由该匣本体部限定的液体侧腔与至少部分地由该基体部限定的感测器侧腔分隔开，其中该液体侧腔与一入口和一出口流体连通，而且其中该隔膜能从居中的测量位置朝向该匣本体部移位到该液体侧腔中，并且能从所述居中的测量位置朝向该基体部移位到该感测器侧腔中；
感测处于该入口与该出口之间的该液体侧腔内的液体的压力，其中存在于该液体侧腔内的液体的压力经由该隔膜被传递到该感测器侧腔；
感测该隔膜的位置；
基于感测到的该隔膜的位置产生控制信号；以及
基于所述控制信号，将该隔膜朝向所述居中的测量位置重新定位。
13.如权利要求12所述的压力测量方法，其中基于感测到的该隔膜的位置产生控制信号包括：
为感测压力设定能接受的隔膜位置的预定范围；
将感测到的该隔膜的位置与所述预定范围相比较；以及
基于比较结果产生一控制信号。
14.如权利要求12至13中任一项所述的压力测量方法，其中感测该隔膜的位置包括在用以提供液体从所述入口经过该液体侧腔到所述出口的流动的泵的多次旋转期间，在多个时刻感测该隔膜的位置，并求出在所述多个时刻感测到的该隔膜的位置的平均值。
15.如权利要求12至13中任一项所述的压力测量方法，其中将该隔膜朝向所述居中的测量位置重新定位包括向该感测器侧腔提供气体或从该感测器侧腔移除气体。
16.如权利要求12至13中任一项所述的压力测量方法，其中感测该隔膜的位置包括使用接近传感器来感测该隔膜的位置，其中该接近传感器包括光电式接近传感器和电容式接近传感器的至少之一。
17.如权利要求12至13中任一项所述的压力测量方法，其中所述方法还包括：
提供一系统外壳，以至少容纳控制器和压力感测器，所述控制器用以产生所述控制信号，所述压力感测器用以感测该液体侧腔内的液体的压力；
提供一连接装置，用以将该压力匣本体安装在该系统外壳上，其中该连接装置包括一端口，当该压力匣本体通过该连接装置被安装在该系统外壳上时，该端口使该感测器侧腔连接到容纳在该系统外壳中的该压力感测器；
将该压力匣本体安装在该系统外壳上；以及
当该压力匣本体通过该连接装置被安装在该系统外壳上时，使用接近传感器来感测该隔膜的位置。
18.如权利要求17所述的压力测量方法，其中该接近传感器包括以下接近传感器的至少其中之一：一电容式接近传感器，其包括联接到该基体部的至少一部分的一个或多个电极；一电容式接近传感器，其包括一个或多个电极，所述一个或多个电极被设置为接近该端口的一端，该端口位于邻近该感测器侧腔的位置或者位于该感测器侧腔内；一电容式接近传感器，其包括邻近该基体部设置的电极极板，用以感测该隔膜的位置；以及一光电式接近传感器，包括光发射器器件和光检测器器件，所述光发射器器件和光检测器器件安装在该连接装置上。
19.如权利要求12所述的压力测量方法，其中该压力匣本体作为一次性体外血液装置的一部分被提供。
20.一种压力测量装置，该压力测量装置通过连接装置操作性地安装在体外治疗系统的系统外壳上，其中该系统外壳中容纳一压力感测器，该压力测量装置包括：
压力匣本体，构造为通过该连接装置安装在该系统外壳上，其中该压力匣本体至少包括匣本体部和基体部；
隔膜，其将至少部分地由该匣本体部限定的液体侧腔与至少部分地由该基体部限定的感测器侧腔分隔开，其中该液体侧腔与一入口和一出口流体连通，其中该感测器侧腔能连接到该压力感测器，使得存在于该液体侧腔内的液体的压力经由该隔膜被传递到该感测器侧腔，且能被该压力感测器测量，而且其中该隔膜能从居中的测量位置朝向该匣本体部移位到该液体侧腔中，并且能从所述居中的测量位置朝向该基体部移位到该感测器侧腔中；以及
位置传感器，邻近该基体部设置，并能用于感测该隔膜的位置。
21.如权利要求20所述的压力测量装置，其中该位置传感器包括接近传感器，其中该接近传感器包括邻近该基体部的一个或多个电极。
22.如权利要求21所述的压力测量装置，其中所述一个或多个电极通过高介电材料与该基体部隔开。
23.如权利要求21所述的压力测量装置，其中该接近传感器包括电极极板，并且其中该电极极板通过高介电材料与该基体部完全隔开。
24.如权利要求21所述的压力测量装置，其中该接近传感器包括电极极板，其中该电极极板和该隔膜沿该压力匣本体的轴线排布，并且其中与该轴线垂直的该电极极板的横截面积和与该轴线垂直的该隔膜的横截面积基本相等。
25.如权利要求20所述的压力测量装置，其中该压力匣本体作为一次性体外血液装置的一部分被提供。
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