CN104363938A - 流体输送中的堵塞检测 - Google Patents

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Abstract

一种检测流体输送中的异常的系统、方法或设备可包括输注设备，所述输注设备可被控制为在流体流中引起一个或多个扰动(例如，流体流中的一个或多个扰动中每个扰动可产生可测量的扰动力响应)。表示扰动力响应的力信号可用于确定积分扰动力响应值(例如，利用所述力信号在扰动时间周期上的积分；所述积分扰动力响应值表示所述至少一个扰动引起的超过平衡力的附加力)。所述积分扰动力响应值和归一化值之间的比率(例如，至少基于所述扰动力响应的最大扰动力)可用于确定流体流是否堵塞。

Description

流体输送中的堵塞检测
相关申请的交叉引用
本申请要求2012年12月31日提交的美国临时申请第61/747,685号的权益，其公开通过引用合并于此。
技术领域
本文的公开内容涉及监测从例如流体输送系统(例如,输注泵,诸如注射泵)输送流体。更特别地,本公开涉及检测输送这些流体时的异常(例如，由于例如流体输送系统中阻塞的管路导致的流体流动堵塞)。
背景技术
输注装置在各种场合中用于输送医用流体，例如，诸如用于体外血液回路的医用流体输送、药物输注等。例如，输注装置可有效地应用于在可操作地联接于用于体外血液处理的机器的体外回路中输注抗凝血剂。这些体外处理可包括：从病人身上取出血液，在人体外对血液进行外部处理，然后将血液返回到病人体内。例如，可以使体外血液通过一回路循环，该回路一般包括：动脉管路或血液取出管路，其从病人体内取出血液至血液处理装置(例如，透析滤过器)；以及静脉管路或血液返回管路，其将处理过的血液返回到病人体内。
为了减少体外血液凝固的风险，可以利用抗凝血剂(例如，肝素)到体外回路中的输注(例如，一般通过输注管路以相对低的输注流速输注到动脉管路中)。可用于例如输送抗凝血剂的输注装置可包括注射泵。例如，注射泵可包括在线性致动器的指令下可操作的推进元件，从而以预定的前进速率(例如，相对较慢)推进包含抗凝血剂的注射器的柱塞。例如，在透析处理中，注射器可包含几个小时的处理所需的抗凝血剂的量。推进元件和致动器可以是体外处理机器(例如，透析机)的一部分，而注射器可以是一次性使用类型(例如，可抛弃型)。
这些体外处理机器或系统以及使用输注装置的其他设备也可包括与注射器中内部形成的过压(例如，由于例如输注管路中的堵塞导致的压力，随之发生输注流的中断)的发生有关的监测技术。堵塞的发生与其检测之间的延迟以及例如提供与此检测关联的报警(例如，声音报警或其他形式的报警)与病人的安全相关。例如，临床实践教导：失去抗凝血剂输注超过十五分钟可引起体外回路中血块的形成，如果不快速识别，这可成为更大和逐渐长大的血块的核。
与堵塞相关的各种安全技术已有描述。例如，授予Rondelet等人的标题为“具有持续压力监测和显示的注射泵(Syringe Pump Having ContinuousPressure Monitoring and Display)”的第5,295,967号美国专利描述了一种注射泵，包括：力换能器，用于持续监测作用在注射器柱塞上的力；微处理器，用于将所测量的力转换为注射器压力读数；以及显示器，注射器压力持续出现在该显示器上从而在泵送期间监控注射器压力。
另外，例如授予Doan的标题为“用于检测血管内输注中的异常的系统和方法(System and Method for Detecting Abnormalities in IntravascularInfusion)”的第5,087,245号美国专利描述了检测堵塞的系统和方法：通过相对于平衡流速改变流体的流速产生流体流的扰动；测量流体在一段时间的压力水平，以确定平衡压力及流体对扰动的压力响应；确定平衡压力和压力响应之间的差异的第一积分；基于该积分确定对流体流的阻力；确定压力响应与平衡压力之间的差异和时间的乘积的第二积分；以及通过将第二积分除以第一积分确定顺应值。显示这些阻力和顺应值，当阻力或顺应值参数落入参考范围之外时产生报警。
然而，很多已知的检测技术具有各种缺点。例如，在输注流速很低时(例如，诸如在体外回路中输送抗凝血剂的输注装置的流速)不能及时发出输注管路中堵塞风险的信号。而且，例如，在没有复杂算法的情况下不容易考虑到注射器特性和操作条件的高可变性。
发明内容
本公开描述可用于检测例如源自输注设备(例如，注射泵)的流体输送中的异常的系统、方法和设备。流体输送中的这些异常的检测能够适应各种输送或输注设备(例如，各种注射泵)，即使考虑到这些输注设备的顺应性、阻力和不一致性(例如，检测算法使用相对独立于这些特性的归一化量或比率)。例如，在本文提供的一个或多个实施例中，对于注射泵参数和系统配置的各种改变，所使用的比率(例如，归一化面积比率值；其中归一化基于所测量的最大扰动力)基本不变，而同时仍然对表示堵塞的增加的流阻非常敏感。
此外，本文提供的一个或多个实施例可提供堵塞检测功能，通过发出输注流中的堵塞危险的信号(例如，在合理的时限内)，即使在非常低的输注流速的情况下，该功能也允许用于体外血液处理的机器或设备防止不期望的输注中断。此外，这样的机器或设备可提供堵塞检测，该检测可发出发生可与不充足的输注流和/或过压有关的情况的信号(例如，在合理的时限内)。
在检测流体输送中的异常的系统的一示范性实施例中，该系统可包括输注设备(例如，注射泵),其可被控制为以一输注流速提供流体流,其中所述输注设备还可被控制为间歇地输送规定量的流体从而在所述流体流中产生一个或多个扰动。该系统还可包括：力换能器(例如，力传感器，诸如与用于控制注射泵的致动的致动器关联的载荷传感器)，其被配置为测量由所述一个或多个扰动中每个扰动导致的随时间的扰动力响应；及控制器，其被配置为控制所述输注设备以一输注流速提供流体流以及在所述流体流中引起一个或多个扰动(例如，所述流体流中的所述一个或多个扰动中每个扰动产生可测量的扰动力响应)。控制器还可被配置为：接收表示扰动力响应的力信号，所述扰动力响应至少包括在所述流体流中引起的至少一个扰动所产生的最大扰动力；利用所述力信号在扰动时间周期上的积分，确定积分扰动力响应值(例如，所述积分扰动力响应值表示所述至少一个扰动引起的超过平衡力的附加力)；提供对应于所述至少一个扰动的、所述积分扰动力响应值和归一化值之间的比率(例如，其中所述归一化值至少基于所述最大扰动力)；以及至少基于对应于所述至少一个扰动的所述比率确定流体流是否堵塞。
在检测源自输注设备(例如，注射泵)的流体输送中的异常的方法的一示范性实施例中，所述方法包括：以一输注流速提供流体流；间歇地输送规定量的流体从而在所述流体流中产生至少一个扰动(例如，其中所述流体流中的所述至少一个扰动产生随时间的扰动力响应)；测量所述扰动力响应并生成表示所述扰动力响应的力信号，所述扰动力响应至少包括在所述流体流中引起的至少一个扰动所产生的最大扰动力；利用所述力信号在扰动时间周期上的积分，确定积分扰动力响应值(例如，所述积分扰动力响应值表示所述至少一个扰动引起的超过平衡力的附加力)；以及提供对应于所述至少一个扰动的、所述积分扰动力响应值和归一化值之间的比率(例如，其中所述归一化值至少基于所述最大扰动力)。该方法还可包括至少基于对应于所述至少一个扰动的所述比率确定流体流是否堵塞。
此外，在体外血液处理设备(例如，包括本文描述的堵塞检测能力)的一示范性实施例中，该设备可包括：体外血液回路；注射器泵，可被控制为以一输注流速提供流体流到所述体外血液回路中(例如,包括抗凝血剂的流体流)，且还可被控制为间歇地输送规定量的流体从而在所述流体流中产生一个或多个扰动；力换能器，被配置为测量由所述一个或多个扰动中每个扰动导致的随时间的扰动力响应；以及控制器，被配置为：控制所述注射泵以一输注流速提供流体流以及在所述流体流中引起一个或多个扰动(例如，其中所述流体流中的所述一个或多个扰动中每个扰动产生可测量的扰动力响应)。该控制器还被配置为：接收表示扰动力响应的力信号，所述扰动力响应至少包括在所述流体流中引起的至少一个扰动所产生的最大扰动力；利用所述力信号在扰动时间周期上的积分，确定积分扰动力响应值(例如，所述积分扰动力响应值表示所述至少一个扰动引起的超过平衡力的附加力)；提供对应于所述至少一个扰动的、所述积分扰动力响应值和归一化值之间的比率(例如，其中所述归一化值至少基于所述最大扰动力)；以及至少基于对应于所述至少一个扰动的所述比率确定流体流是否堵塞。
在系统、方法或设备的一个或多个实施例中，至少基于对应于所述至少一个扰动的所述比率确定流体流是否堵塞可包括：将所述比率与指示堵塞的预定比率进行比较。例如，在一个或多个实施例中，对于所述流体流中引起的多个扰动中每个扰动提供积分扰动力响应值和归一化值之间的比率，且确定流体流是否堵塞可包括：基于在与所述预定比率比较时是否有预定数量的对应于多个相邻连续扰动的比率指示堵塞，来确定流体流是否堵塞。
此外，在系统、方法或设备的一个或多个实施例中，所述积分扰动力响应值可表示所述力信号在所述扰动时间周期上所取的积分，所述力信号表示考虑所述平衡力的所述扰动力响应(例如，该积分可开始于所述最大扰动力处)。在这些情况下，归一化值可表示所述最大扰动力相对于平衡力在所述扰动时间周期上所取的积分(例如，该积分可开始于所述最大扰动力处)。备选地，归一化值可表示表示所述扰动力响应的所述力信号相对于最大力信号在所述扰动时间周期上的积分(例如，该积分可开始于所述最大扰动力处)。
此外，在系统、方法或设备的一个或多个实施例中，积分扰动力响应值可表示表示所述扰动力响应的所述力信号相对于最大力信号在所述扰动时间周期上的积分(例如，该积分可开始于所述最大扰动力处)。在这些情况下，归一化值可表示所述最大扰动力相对于平衡力在所述扰动时间周期上所取的积分(例如，该积分可开始于所述最大扰动力处)。
此外，在系统、方法或设备的一个或多个实施例中，基于假设存在基本完全堵塞时所述流体流的所述扰动力响应确定所述归一化值，报警器可被配置为在确定堵塞的流体流时被激发。输注设备可包括注射泵，输注设备可被配置为输注抗凝血剂到体外血液回路中，和/或所述检测技术可用在用于体外血液处理的设备中。
本公开的上述概括不意图描述每个实施例或其每个实现。通过结合附图参照下面的详细描述和权利要求，本公开的优点及对其更完整的理解将变得显而易见和易于理解。
附图说明
图1是用于检测通过输注设备输送流体时的异常的示范性流体输送系统的简化框图。
图2是诸如图1一般性示出的示范性输注设备的图解。
图3是框图，示出用于检测通过输注设备输送流体时的异常的示范性算法，其可通过例如图1一般性示出的系统实现。
图4是用于描述图3中一般性示出的示范性算法的示范性扰动力响应的图示说明。
图5是框图，示出用于检测通过输注设备输送流体时的异常的另一示范性算法，其可通过例如图1一般性示出的系统实现。
图6是可包括和/或实现本文描述的检测和监测功能的示范性体外血液处理设备或机器的透视图。
图7-10示出用于描述实现本文描述的一个或多个算法的一个或多个示范性实施例的各种图表说明。
具体实施方式
在下面示例实施例的详细描述中，参照了构成说明书一部分的附图中的图，且附图中通过示例方式示出了可被实践的具体实施例。应该理解，可利用其他实施例且可进行结构上的改变而不脱离(例如，仍然落入其内)这里给出的公开的范围。
将参照图1-10描述用于监测和/或检测通过输注设备输送的流体流的异常和/或堵塞的示范性系统、方法和设备。例如，这些系统、设备和方法的一个或多个实施例可利用被输注的流体的压力(例如，直接或间接测量到的；例如，利用与输注设备关联的力传感器间接测量到的)来检测流体流中的异常(例如，诸如堵塞)。如本文所使用的，由于流体压力与所测量的代表流体压力的力之间的关系，术语力和压力在本文中将可互换地使用。
例如，可周期性地扰动被注入或输注的流体，使得流体中的压力(例如，可由与用于提供扰动的输注设备关联的力测量值表示)在扰动值和平衡值之间变化。扰动典型地是流体的输注速率(infusion rate)的短期增加，这进而导致流体中的压力的瞬间增加。该压力的瞬间增加在一段时间后降回到平衡值。换言之，被扰动的流体流引起扰动力响应(或压力响应)。正常情况下，与异常输注操作相反(例如，不存在部分或完全堵塞)，扰动力响应通常包括在流体流扰动之后不久达到的最大扰动力或压力，接着是回到平衡值的扰动力响应中的衰减率(例如参见图4)。在异常输注操作中(例如，当流体流中存在部分或完全堵塞时)，在流体流扰动之后不久，也将达到的最大扰动压力，然而，回到平衡值的扰动力响应的衰减率将与正常操作不同(例如，在完全堵塞的情况下，衰减率会非常慢或甚至不存在)。正常与异常操作的扰动力响应的不同可如本文所述用于提供输注设备提供的流体流中的异常的检测。
例如，在一个或多个实施例中(各种其他实施例也是可能的)，通过对表示扰动力响应(例如，由扰动提供的相对于平衡的附加力)的力信号求积分，可获得与最大扰动力和扰动的衰减率有关的值。通过将该积分值除以与最大扰动力有关的另一值(例如，归一化值)，可获得实质上仅与扰动的衰减率有关的比率(例如，面积比率)。由于实质上仅与扰动的衰减率有关的比率与输注设备的流阻直接有关，所以该比率提供了输注回路中高阻或堵塞情况的指标。
另外，例如，低流速条件和输注装置的不良性能的特定组合可导致在不存在异常操作或真实的管路堵塞的情况下瞬间给出堵塞的表象。这类噪声可被考虑进来，并通过检查后续比率(例如，面积比率)而被排除，所述后续比率是为流体流中设置的一个或多个后续扰动确定的，然后，仅在一定数量的比率指示异常或堵塞情况时，发出报警或者以其他方式指示异常或堵塞情况。比率技术的灵敏性与多个扰动的比率的计算相结合得到高可靠性和快速的异常情况检测，从而可在合理的时限内提供报警。
在本文描述的一个或多个实施例中，可调整各种参数以优化检测功能的实现。例如，积分的时间量(例如，在检测到扰动力响应中的最大扰动力时)可调整；用作指示堵塞或异常情况的阈值的比率(例如，这些比率的大小)可调整；确定存在异常情况或堵塞情况所需的、对应于表示堵塞情况的扰动的连续比率的数量(例如，消除对检测功能的噪声干扰，以及例如防止在管路堵塞不真实存在时单个比率触发报警)可调整，等等。这样的可调整性可用于适应各种输注装置的顺应性(compliance)、阻力和不一致性。而且，由于使用的比率是归一化量，其相对独立于输注装置特性；这极大简化了对适于提供有效堵塞检测的这些参数的确定。
图1示出包括堵塞监测系统20的流体输送系统10的一个一般性的示范性实施例，该堵塞监测系统20用于监测和检测通过输注设备12提供的流体流(例如，来自流体容器16、通过输注泵15或其他输注设备输送到回路的管路13中的流体流，例如诸如以小剂量输送流体到体外血液处理设备的体外血液回路的管路中，如图6一般性示出的)中的异常。流体流可通过控制器14控制下的输注设备12输送，控制器14被提供有来自力传感器18的输入(例如，通过模数(A/D)转换器21)以及其他控制输入(例如，诸如用于输注设备的致动器的位移传感器，等等)。控制器14与存储器22关联以用于实施本文描述的功能。此外，监测系统20可包括报警器24以用于在检测到异常情况或堵塞时提供报警指示。
一般地，在所描述的一个或多个实施例中，系统10包括输注设备12(例如，注射泵)，输注设备12在控制器14的控制下可以以一输注流速(例如，使用控制泵输送小剂量的输注模式)提供流体流。输注设备12与力传感器18关联，力传感器18被配置为向控制器14提供表示输注设备12输送的流体流的力信号。控制器14还被配置为控制输注设备12间歇地输送规定体积的流体，导致流体流中一个或多个扰动(例如，可致动注射泵的驱动系统来小步地移动注射器柱塞；每步产生小剂量的输注到输注管路中)。流体流中每一个这样的扰动可导致可测量的扰动力响应(例如，通过力传感器18可随时间测量的)。所得到的可测量的扰动力响应至少包括由流体流中引起的扰动产生的最大扰动力。
为了检测流体流中的诸如堵塞的异常，控制器14还被配置为利用力信号在扰动时间周期(例如，扰动之后的预定或设定时间周期)的积分来确定积分扰动力响应值。积分扰动力响应值表示由至少一个扰动引起的、超过平衡力的附加力。如图4所示以及这里进一步描述的，在一个或多个实施例中，积分扰动力响应值可表示面积A1或面积A2。而且，控制器14被配置为提供对应于扰动的、积分扰动力响应值与归一化值之间比率。该归一化值至少基于所测量的扰动力响应的最大扰动力。如图4所示以及这里进一步描述的，该归一化值可表示面积A2或面积(A1+A2)。利用一个或多个扰动的比率，控制器14可确定流体流是否堵塞。例如，基于对应于一个或多个扰动中的每个扰动的比率与指示堵塞的预定比率(例如，指示存在堵塞的阈值比率)的比较，可以确定流体流被堵塞。
输注设备12可以是用于输送流体流的任何合适设备。例如，这样的输注设备可包括注射泵，诸如例如本文描述的蠕动泵、病人自控泵(例如，病人自控镇痛(PCA)泵)，静脉注射(IV)泵(例如，利用滴注后所测量的管路中的压力)等。
图2中示出一个示范性输注设备36(例如，注射泵)。例如，如其中所示，示范性输注设备36可被设置在诸如由附图标记55一般地示出的机架上(例如，安装在诸如图6中所示的机器或设备的面板上)。例如，机架55可被配置为接收含有将通过其输送的流体(例如，将被输送到体外血液回路中的抗凝血剂、将被输送到病人体内以治疗疾病的药物，等等)的注射器40。例如，注射器40可包括容纳将被输送的流体的流体容器部44，以及可固定地安装到机架55的耦接部48。可以使用将耦接部48和/或注射器40的一个或多个其他不可移动部分附接于机架55的任何适合方式。例如，可利用注射器夹具或保持结构49将耦接部48固定到机架55，所述注射器夹具或保持结构49允许注射器被附接到机架55且以后被移除(例如，注射器是可抛弃的、可重复使用的、能够消毒的，等等)。
而且，例如，注射器40包括柱塞46。柱塞46可包括在流体容器部44内可定位(例如，可移动)的第一端部，及第二端部47。柱塞46可在流体容器部44内移动从而向相连的管路42(例如，用于输注抗凝血剂的管路，该管路终止于动脉管路)提供流体流。
输注设备36还可包括致动器50从而控制注射器40的柱塞46的移动。致动器50可以是能够控制柱塞46的移动的任何合适致动器。例如，致动器50可以是包括移动部56(例如，可沿直线移动方向移动)的线性致动器。移动部56可包括与柱塞46(例如，在柱塞端部47处)相互作用(例如，接触或耦接)的推进结构58，从而随着移动部56移动而施加一推压力在柱塞46上以使流体从流体容器部44输注到管路42中。此外，例如，致动器50的移动部56可由通过电动机52(例如，步进电动机)旋转的蜗杆传动器54引导以移动移动部56并由此移动推进结构58，从而在柱塞46上施加推力。电动机52和注射器保持结构49一般固定到相同结构上，使得移动部56(例如，移动架)和推进结构58(例如，可包括被配置为抓住柱塞端部47的柱塞夹子59的结构)可适当地移动柱塞46。
输注设备36还可包括力传感器60以测量施加在推进结构58上的推力。可以使用任何合适的力传感器，例如，诸如一个或多个载荷传感器(loadcell)、应变计、压电力传感器、力矩控制驱动电动机等。在一个或多个实施例中，力传感器60可包括模拟力换能器(例如，载荷传感器)，其可连续测量施加在推进结构58上的推力。这样测量的力可以是被输注的流体的压力的间接测量值。例如，在图2的示例实施例中，力传感器60可被布置在可线性移动的移动部56与推进结构58(例如，与柱塞46接触的结构)之间。换言之，力传感器60使得能够测量施加在注射器40的柱塞46上的力。
易于认识到，可以使用各种致动器配置来提供对柱塞46的推力以及来测量该力，且本说明书不限于任何特定的配置。例如，输注设备36可包括其他传感器，诸如用于测量线性致动器(例如，包括推进结构58)的移动部56的位移的传感器，从而确定驱动系统或致动器将移动柱塞的结构(例如，可包括配置为抓住柱塞的柱塞夹子)移动的距离；可包括各种类型的耦接结构(例如，握持结构、夹持结构等)从而提供各种部件的耦接，等等。
此外，尽管此说明主要就如本文所述的注射泵以及各种文献(例如，授予Tonelli等人的标题为“用于医用流体的输注装置(Infusion Device ForMedical Fluids)”的第7,517,332号美国专利)中描述的注射泵而言来提供，但易于理解，这里提供的检测算法可适用于各种其他类型的输注设备。
进一步参照图1，控制器14可包括适于实现本文描述的功能的任何控制器，所述功能包括检测输注设备12输送的流体流的异常或堵塞。在一个或多个实施例中，控制器14命令输注设备12输送流体流到管路13中(例如，命令输注设备36的致动器50输送流体到管路42中，如图2所示)。例如，这种控制可被实现为来自输注设备12的一个或多个信号的函数(例如，图2所示的力传感器60和致动器50的位移传感器所提供的信号)
可操作地耦接到输注设备12的控制器14可以是被配置为提供所需功能的任何硬件/软件架构。例如，控制器可包括：用于采样力传感器的电路；处理设备及用于处理数据(例如，表示力或压力测量值以实现本文描述的监测和/或检测算法的信号)的相关软件；产生控制信号以用于控制输注流体流速或用于控制一个或多个报警器的输出电路，等等。例如，如这里参照图6描述的，这样的控制器功能可通过本文描述的设备360实施。
这样的处理设备可以是例如任何固定或移动计算机系统(例如，与诸如透析系统等流体治疗或处理系统关联的个人计算机或微型计算机)。计算设备的精确配置不加以限制，实质上可以使用能够提供合适的计算能力和控制能力(例如，控制输注设备12，监测力传感器以检测堵塞，等等)的任何装置。此外，可以设想各种外围设备，诸如计算机显示器、鼠标、键盘、存储器、打印机、扫描仪，与处理设备及其相关数据存储器结合使用。例如，数据存储器可允许访问可以用于实施本文描述的示例方法和功能的处理程序或例程及一个或多个其他类型的数据。
在一个或多个实施例中，本文描述的方法或系统可利用在可编程计算机上执行的一个或多个计算机程序或过程(或者包括这些过程或程序的系统)实现，所述可编程计算机为诸如包括例如处理能力、数据存储器(例如，易失性或非易失性存储器和/或存储元件)、输入设备及输出设备的计算机。例如，可认为本文描述的系统和方法包括可单独实现或结合起来实现的多个过程或程序。本文描述的程序代码和/或逻辑可以应用于输入数据从而执行本文描述的功能并产生所需的输出信息。输出信息可被应用为对本文描述的一个或多个其他装置和/或过程的输入，或者将以已知方式应用。例如，处理程序或例程可包括用于执行各种算法的程序或例程，所述各种算法包括标准化算法、比较算法或实现本文描述的一个或多个实施例所需的任何其他处理，诸如用于执行测量数据分析、生成控制信号等的这些处理。
用于实现本文描述的功能的软件或程序可利用任何可编程语言提供，例如适于与处理设备通信的高级过程和/或面向对象的编程语言。任何这样的程序，可例如可存储在任何合适装置上(例如存储介质)，可通过通用或专用程序、计算机或处理器设备读取，用于在读取该合适装置以执行本文描述的方法时配置和操作计算机。换言之，至少在一个实施例中，本文描述的方法和系统可利用配置有计算机程序的计算机可读存储介质实现，其中这样配置的存储介质使处理设备以特定和预定方式操作从而执行本文描述的功能。
此外，例如，包括监测系统20的输注设备10可用于将从其受益的任何流体处理系统。例如，可从这样的堵塞检测受益的示范性系统可包括被通称为透析系统的系统。这里使用的通称透析包括血液透析、血液滤过、血液透析滤过、及治疗性血浆置换(TPE)，以及其他类似处理方法。在透析中，血液通常从身体取出并暴露于处理装置以从其分离物质和/或向其增加物质，然后返回到身体。尽管参照图6描述了能够执行一般透析(如上定义的，包括TPE)的体外血液处理系统310，其他系统，诸如用于输注药物、进行连续性肾脏替代治疗(CRRT)、体外膜氧合(ECMO)、血液灌流(HP)、分子吸附再循环系统(MARS)、级联(cascade)等的系统，可受益于本文描述的用于堵塞检测的系统、方法和设备，且本公开不限于本文描述的特定流体处理或输送系统。
在图6的透视图中，可实现参照图1一般地描述的包括监测系统20的流体输送系统10的示范性体外血液处理系统310，可包括血液管道回路312，血液管道回路312具有第一管道段314和第二管道段316，两者分别通过接入装置317和返回装置319连接到病人318的血管系统。装置317和319可以是插管、导管、翼型针等，如本领域技术人员可理解的。管道段314和316也连接到滤过或处理单元320。在透析中，滤过单元320是透析器，其也经常称为滤过器。在TPE中，滤过单元也称为血浆滤过器。在该示范性系统310中，蠕动泵324被设置为与第一管道段314操作性地关联。血液回路312的很多其他构成装置也被包括进来，诸如压力传感器、管道夹具等。
图6中还示出系统310的处理流体或滤液侧，其一般包括具有第一处理流体管道段341和第二处理流体管道段342的处理流体回路340。每个这些管道段连接到滤过单元320。在图6中，各流体泵344、346与每个这些管道段341和342操作性地关联。第一管道段341还连接到可包括预混合在其中的电介质的处理流体源(例如，流体袋349)。第二管道段342连接到废物收集装置(例如，诸如袋353的废物容器)。
图6示出作为用于很多透析方法的基本模型的通用系统。可以增加(或去掉)附加的流体管路、回路和部件以增加处理选项。另外，如图6所示，系统310包括体外血液透析控制设备360(例如，设置在系统外壳393中的控制设备或控制器)，设备360提供通过控制/显示屏幕361控制和/或监控的众多处理选项。这里可合并触摸屏控制和/或可以使用其他常规旋钮或按钮(未示出)。在第5,679,245号美国专利、第5,762,805号美国专利、第5,776,345号美国专利及第5,910,252号美国专利等之中可以找到关于示范性设备360的其他更详细信息。
换言之，至少在一个实施例中，系统310示出了设置有动脉管路和静脉管路的体外血液回路312，以及回路340，回路340用于循环各种处理流体且根据所选择的处理可例如包括向滤过器320供给透析流体的管路和用于从滤过器320排出的用过的流体的排放管路。此外，系统310包括用于各种医用流体(例如，置换液、抗凝血剂等)的一个或多个输注管路。例如，包括注射泵364的输注设备(例如，诸如本文描述的或任何其他输注设备)可用于通过抗凝血剂管路365向体外血液回路312输送抗凝血剂。例如，输注设备可适合于以低流速配给液体。
将仅出于示范性目的而一般性地描述例如利用这里参照图6描述的设备执行的一般透析处理方法。首先，血液通过接入设备317从病人318体内取出并流经接入管路314至滤过器320。为减少体外血液凝固的风险，由输注设备364将抗凝血剂(例如,肝素)输注到体外血液回路312(例如，通常以相对低的输注流速通过输注管路,例如管路365,进入动脉管路)。滤过器320根据若干体外血液治疗方案中选定的一个或多个(例如，通过控制设备360的屏幕界面361选择和控制)来处理该血液，然后经处理或治疗过的血液通过插入到或以其他方式连接到病人318的血管系统的返回管路316和回流装置319返回到病人318体内。源自和返回病人318的血液流路，包括接入装置317、接入管路314、滤过器320、以及返回到病人的返回管路316和回流装置319，形成体外血液流回路312。
输注设备364可以包括力传感器18(例如，如图1中示意性地示出的)以提供与其相关联的力信号。例如，力传感器可以是被配置为提供发送给控制器的电信号的载荷传感器，控制器为诸如图1所示的控制器14(例如，如本文所述的、用于分析在堵塞检测中所用的信号的、控制设备360中的电微处理单元)，控制器然后可处理该信号以用于显示、存储或被软件(或硬件)用于计算，或用于实施任何其他功能(例如，基于对堵塞的检测而启动报警)。设备360的相同或不同的控制器或处理单元可用于处理来自系统310的其他部件的信号，以控制正在提供的处理。
参照图1-2和图6描述的系统和设备被配置来检测其输注设备(例如，如图1所示的输注设备12、如图2所示的输注设备36、如图6所示的输注设备364)输送的流体流中的异常。例如，如本文所述，其控制器被配置为从其力传感器获取信号，该信号指示表示正被输注的流体的压力的阻力(例如，该阻力实际与推进结构58的前推力相反，如参照图2示出和描述的)。阻力在例如输送恒定的流体流时(例如，在体外血液回路中输注抗凝血剂的特定流体流期间)或者在没有流体流被输送时(例如，诸如在开始输注这样的抗凝血剂之前)达到平衡状态。取决于系统配置，阻力是许多参数的函数，其中包括：注射器内部流体的压力，柱塞通过的套筒截面，注射器类型，柱塞的前进速度等。
在输注过程中，例如，在推力已经达到了被认为是稳定的值(例如，与正常操作条件或平衡条件有关的力)之后，可以使用一个或多个算法(例如，为检测异常输注情况，诸如为检测局部或完全堵塞，而被激活)。例如，当使用注射泵作为输注设备时，由传感器18测量的力可以用于：检测柱塞前进的障碍的存在，检测向体外回路输送流体的障碍的存在，检测将注射器与体外血液回路连接的管路或管道中的堵塞，和/或检测输注流体(例如，体外回路中的抗凝血剂流体)的其他障碍。在出现一个或多个这些故障的情况下，控制器14可被编程为发出系统存在危险风险的信号，以用于风险分析及可能激活报警器(例如，报警器24)。
图3是示出用于检测通过输注设备输送流体时的异常的示范性堵塞检测算法100的框图，该算法可通过例如本文描述的系统和设备实现。图4的图示说明(例如，示范性扰动力响应)将用于描述图3中一般性示出的算法。然后，将描述图5来提供用于减小所描述的方法中的噪声导致的不准确度的各种技术。
如图3所示，堵塞检测方法100可包括提供或建立流体流(框102)(例如，低流速的抗凝血剂)。例如，如本文所述，在输注的过程中，例如，推力(例如，作用在注射器的柱塞上的推力)可以达到被认为是稳定的值(例如，与正常操作条件或平衡条件有关的平衡力)。如图4所示，线144指示的力F1表示正常操作或平衡条件期间的平衡力。
在输注过程中，可以命令输注设备(例如，图2中所示的注射泵36)间歇性地输送规定量的流体，在流体流中引起至少一个扰动(框104)。流体流中引起的每一个这些扰动导致随时间的扰动力响应。利用例如诸如图1所示的力传感器18(例如，图2所示的注射泵的推进结构58的载荷传感器)可随时间测量扰动力响应。每个扰动典型地是流体的输注速率的短期增加，这进而导致流体中的压力的瞬间增加。该压力的瞬间增加在一段时间后(例如，至少在没有完全堵塞存在的情况下)降回到平衡值。在参照图2的一个实施例中，使用载荷传感器(例如，力传感器)测量力以用于堵塞检测方法，会要求每个扰动输送一个最小剂量大小，从而能够进行堵塞检测(例如，每个剂量一个)。例如，最小剂量大小可能需要足够大(例如，柱塞46必须移动得足够远，柱塞46必须被压缩得足以使活塞密封件相对于注射器筒体移动，必须增加注射器中的压力)，以影响流体运动。可以使用更小的剂量大小(例如，小于最小剂量大小)，但是可能需要对多个剂量的面积比率进一步过滤，以防止假阳性(false positive)。
与异常操作相反，图4示出正常输注操作(例如，没有部分或完全堵塞存在)的这种扰动力响应。在这种正常输注操作中(例如，没有部分或完全阻塞存在)，扰动力响应通常开始于时间t0，此处附加容积的流体的输送导致感测到的力的快速增加(例如，超过并高于平衡力F1)。这通过从时间t0到时间t1的曲线142示出，在时间t1处，在流体流的扰动之后不久，达到最大扰动力F2。此外，如图4所示，在达到最大扰动力F2后，在时间t1至时间t2的时间周期期间，如图4中的曲线150所示，出现回到平衡力F3的扰动力响应的衰减率(例如，F3与F1实质相同，除非系统的操作条件(诸如流设定值)已经改变；因此改变平衡)。
对于异常输注操作(例如，当流体流中存在部分或完全堵塞时)，在流体流扰动之后不久，也将达到的最大扰动力F2。然而，回到平衡的扰动力响应的衰减率将与正常操作不同。例如，在完全堵塞的情况下，衰减率可实质上不存在，使得在时间t1处达到最大扰动力F2之后，扰动力响应将基本上保持在力F2，与曲线160基本重合。此外，例如，在部分堵塞的情况下，衰减率会远慢于图4中所示的正常操作的衰减率(例如，使得在时间t1到时间t2的时间周期期间扰动的扰动力响应不会达到平衡)。正常与异常操作之间的扰动力响应的不同可如本文所述地用于提供对流体流中的堵塞的检测。
例如，如图4所示，可将扰动力响应F(t)下方的面积164(例如，表示由于扰动导致的超过平衡的附加力)称为A1。扰动力响应上方的面积162可称为A2(例如，表示相对于最大扰动力F2的扰动力响应)。换言之，
A 1 = Σ t 1 t 2 F ( t ) - F 1 , 及
A 2 = Σ t 1 t 2 F 2 - F ( t ) .
进一步参照图3，所测量的扰动力响应(框106)可以用来确定堵塞(例如，部分或完全阻塞)的存在。例如，利用力信号在扰动时间周期上的积分(例如，在一时间周期上的总和)，可确定流体流中相应扰动的积分扰动力响应值(框108)。扰动时间周期可以根据输注设备的特性进行调整(例如，如果正常操作中F(t)的典型衰减很慢，则可以设定得更长)。至少在一个实施例中，积分扰动力响应值可以表示扰动引起的超过并高于平衡力的附加力。例如，面积A1或面积A2可以是表示扰动引起的在超过并高于平衡力的附加力的积分扰动力响应值。例如，面积A1是扰动引起的超过平衡力的实际附加力。面积A2表示扰动所引起的超过平衡力的这样的附加力，因为面积A2以最大扰动力F2为界限，因此，随着扰动引起的附加力改变，面积A2也发生变化(即，A2表示扰动引起的附加力)。
进一步参照图3，随着积分扰动力响应值的确定(框108)，方法100还可提供积分扰动力响应值和归一化值之间的比率(框110)。如本文进一步描述的，积分扰动力响应值和归一化值可以作为这样的比率的分子或分母。
所确定的纳入比率的归一化值可至少基于最大扰动力(例如，图4所示的由流体流中的扰动产生的最大扰动力146)(框112)。可以使用至少基于最大扰动力的各种归一化值。例如，为流体流中的相应扰动确定的归一化值可表示最大扰动力相对于平衡力在扰动时间上所取的积分(例如，积分开始于诸如例如如图4所示的时间t1处发生最大扰动力处，且贯穿整个扰动时间周期，终止于时间t2)。例如，如图4所示的面积Al加面积A2(即，A1+A2)可以是为相应扰动确定的归一化值。此外，例如，为流体流中的相应扰动确定的归一化值可表示最大扰动力相对于扰动力响应在扰动时间上所取的积分(例如，积分开始于诸如例如如图4所示的时间t1处发生最大扰动力处，且且贯穿整个扰动时间周期，终止于时间t2)。例如，如图4所示的面积A2可以是为相应扰动确定的归一化值。
这些积分扰动力响应值和归一化值之间的各种比率(框110)(所述比率可用于检测堵塞)可以使用图4所示的用扰动力响应的曲线示出的面积进行说明。例如，基于与扰动力响应相关联的面积的比率可包括：
A1/A2或A2/A1；
A1/(A1+A2)或(A1+A2)/A1；或
A2/(A1+A2)或(A1+A2)/A2。
相对于例如面积比率A1/A2和(A1/A1+A2)，更详细地：
如果t2→∞，则：
A 1 A 2 → F 3 - F 1 F 2 - F 3 , A 1 A 1 + A 2 → F 3 - F 1 F 2 - F 1
对于完全开放流(即，没有部分或完全堵塞)，这意味着
A 1 A 2 → 0 , A 1 A 1 + A 2 → 0
对于完全堵塞流，这意味着
A 1 A 2 → ∞ , A 1 A 1 + A 2 → 1
对于快速下降的压力，F3<<F1<F；A1/A2及(A1/A1+A2)均是负的(-)，但对于快速增加的压力，F3>F2>F；A1/A2将是负的(-)，但(A1/A1+A2)将是(+)。这样，尽管A1/A2对于完全堵塞的情况具有高灵敏度，但当对于任何时间量，F3>F2或F(t)>F2时，也应该对其进行检查以避免负值的错误解释。
更进一步，如果正常流(即，没有局部或完全堵塞)期间力的衰减可以近似为F(t)＝F1e-t/c，则n倍时间常数之后的面积比率可近似为：
1 n e n 1 + n - 1 = A 1 A 2 , 1 - e - n n = A 1 A 1 + A 2
这些值给出了堵塞检测水平或阈值比率所基于的标称值。需注意，例如，在这两种情况下，更高的n值或更长的时间常数导致更小的值，其更远离更大的堵塞值。例如，可以使用(例如，为了与为特定的扰动确定的比率进行比较)的阈值比率可以考虑以下内容而确定：
对于n＝5，n＝3和n＝1，则 A 1 A 2 &ap; 0.25,0.46,1.72 ; 以及
对于n＝5，n＝3和n＝1，则 A 1 A 1 + A 2 &ap; 0.2,0.32 , 0.63 .
例如，与A1/A2相关联的指示堵塞的阈值比率可以是2.0；而与A1/(A1+A2)相关联的指示堵塞的阈值比率可为0.2。使用这种无单位比率(例如，归一化的)来确定堵塞限值的好处之一是，消除了运行期间对力/压力校准的要求。检测限值是没有单位的，因此独立于校准的单位。并且如果漂移偏移率在其整个寿命中是可接受的，则力/压力传感器可在制造时校准一次，且将不再需要校准，但对于堵塞检测不是必需的。
使用这些阈值比率，并如图3中进一步所示，积分扰动力响应值和归一化值(框110)之间的比率可以被用来确定流体流是否被堵塞。例如，可以通过比较该比率(框110)与指示堵塞的预定比率(例如，阈值比率)来进行这样的确定。例如，相对于比率A1/A2，阈值比率可以设定为2.0，因此，例如，如果特定扰动的A1/A2比率大于2.0，则可指示堵塞。同样地，例如，相对于比率A1/(A1+A2)，阈值比率可以设定为约0.2，因此，例如，如果特定扰动的A1/(A1+A2)比率大于0.2，则可指示堵塞。
本领域技术人员将认识到，可通过各种方式确定(例如，计算)比率中包含的各种值。这样的计算可包括直接得出这些值的积分和/或求和，但其他的计算可能涉及以间接方式使用积分值。例如，积分扰动力响应值可以通过在扰动时间周期上对力信号积分来确定(例如，在时间上求和)(例如，如图4中所示在时间周期t1到t2上对力信号积分，得到A1)，而相当于例如面积A2的积分扰动力响应值(因为面积A2以最大扰动力F2为边界，所以其也表示由扰动引起的高于平衡力的这样的附加力)可以通过如下进行计算：提供表示面积A1的积分值，从相当于面积(A1+A2)(例如，(A1+A2)可从在时间t1至t2上累加的(F2-F1)计算出)的面积减去这个面积A1。此外，例如，相当于面积A1加上面积A2(即，A1+A2)的归一化值可从在时间t1至t2上累加的(F2-F1)确定，而相当于面积A2的归一化值可按与其用作积分扰动力响应值时的计算方式相同的方式计算。
此外，例如，如本文中所描述的，低流速条件和输注装置的不良性能的特定组合可导致在不存在异常操作或真实的管路堵塞的情况下瞬间给出堵塞的表象。这类噪声或其他类型的噪声可被考虑进来，并通过检查后续比率(例如，面积比率)而被排除，所述后续比率是为流体流中提供的一个或多个后续扰动而确定的，例如，如参照图5所描述的。例如，图5中示出了框图，说明用于检测通过输注设备输送流体时的异常的另一示范性堵塞检测算法200，其可通过诸如图1一般性示出的系统实现。
例如，堵塞检测过程200包括提供对应于流体流中的扰动的比率(例如，如本文所述的比率，诸如面积比率A1/(A1+A2))(框202)。用于该特定的相应扰动的比率可与比率阈值比较，以确定是否指示堵塞(框204)。如果未指示堵塞，那么如线203所示继续提供用于后续扰动的比率。当一比率满足阈值(框204)从而指示堵塞时，则启动一过程使得满足阈值的该单个比率在没有真实的管路堵塞的情况下不指示瞬间的堵塞表象。例如，当该比率满足阈值时(框204)，则提供对应于一个或多个后续扰动的比率并将其与比率阈值比较，以确定这些后继扰动是否也具有指示堵塞的相应比率(框206)。如果存在预定数量的指示堵塞的比率(例如，连续的指示堵塞的比率的数量超过预定限值，一定数量的连续比率中指示堵塞的比率的数量超过预定限值，等等)(框208)，则检测到堵塞(框210)。然而，如果不存在这些数量的指示堵塞的比率(框208)，则可重新开始检测是否存在堵塞的过程，如线209所示。如果没有检测到堵塞(框210)，则可根据系统配置执行一个或多个各种功能。例如，可以发出报警(例如，视觉、听觉、触觉等)或可转发报警信号以用于一个或多个其他算法(例如，监控算法、报警算法、安全算法等)。在一个或多个实施例中，由框208进行的过滤(例如，对面积比率过滤从而避免假阳性)可以通过使用AR过滤(经过滤的面积比率)＝(AR+AR过滤*(N-1)/N)来执行，其中N为被过滤的剂量的数量，并且在每个面积比率测量之后计算过滤。这提供了一数值，该数值可简单地用作框208处是/否判别的阈值。
图7-10示出用于描述实现本文描述的一个或多个算法的一个或多个示范性实施例的各种曲线图。在每个示范性实施例中，面积比率示于图示的顶部，对应于图示的下部中通过扰动力响应所示的流体流中的扰动。例如，图7示出堵塞的输注管路的典型面积比率(例如，基于所测量的扰动力响应，对于50毫升的注射器(例如，购自泰尔茂(Terumo))，示出面积比率A1/(A1+A2)随时间的改变；测量通过输送0.05毫升的剂量引起的扰动力响应；以及在30秒的扰动时间周期上提供用于确定面积比率的积分)。如图7所示，由于堵塞，对应于第一扰动的第一扰动力响应400导致大于三(3)的面积比率；且对应于第二扰动的第二扰动力响应402导致大约为五(5)的面积比率(例如，所测得的由于第二扰动而产生的力由于堵塞而从第一扰动力响应400继续增加)。在存在堵塞时，由另外的扰动导致的后续的扰动力响应404继续导致更大的力，该力被测量到，并且面积比率继续大约为三(3)。在去除堵塞后，面积比率下降到大约一(1)，如图7的区域46所示。
此外，例如，图8示出未堵塞的输注管路的典型面积比率(例如，基于所测量的扰动力响应，对于50毫升的注射器(例如，购自泰尔茂(Terumo))，示出面积比率A1/(A1+A2)随时间的改变；测量通过输送0.05毫升的剂量引起的扰动力响应；以及在30秒的扰动时间周期上提供用于确定面积比率的积分)。如图8所示，由于未堵塞状态，对应于扰动的每个扰动力响应420导致小于0.5的面积比率。
此外，例如，图9示出未堵塞的输注管路的面积比率(例如，基于所测量的扰动力响应，对于50毫升的注射器(例如，购自泰尔茂(Terumo))，示出面积比率A1/(A1+A2)随时间的改变；测量通过输送0.135毫升的剂量引起的扰动力响应；以及在30秒的扰动时间周期上提供用于确定面积比率的积分)。如图9所示，与图8不同，使用更大剂量引起第一扰动力响应430，导致大于四(4)的可指示堵塞的面积比率。然而，由另外的扰动引起的后续扰动力响应432显示不存在堵塞且面积比率小于一(1)。
更进一步地，例如，图10示出未堵塞的输注管路的典型面积比率(例如，基于所测量的扰动力响应，对于20毫升的注射器(例如，购自B-DPlastipak)，示出面积比率A1/(A1+A2)随时间的改变；测量通过输送0.05毫升的剂量引起的扰动力响应；以及在30秒的扰动时间周期上提供用于确定面积比率的积分)。更进一步地，在图10的示范性实施例中，输注设定值的操作压力在大约625秒处改变。结果，如图10所示，对应于第一组扰动的每个扰动力响应440产生的面积比率小于0.5，指示没有堵塞；然而，在对应于第二组的扰动的第二组扰动力响应450中的第一个扰动力响应发生时，出现约2.5的面积比率，这可能指示存在堵塞。这个更大的面积比率的发生是由于在这个时间点上(例如，在约625秒处)操作设定值压力的变化，而不是指示存在真的堵塞。因此，即使流设定值被改变，初始力响应之后接着的后续扰动力响应450产生的面积比率也并不指示堵塞。
这里引用的所有专利、专利文献、及参考全部合并于此，就如同每个分别合并于此。本公开已经参照示例实施例提供并且不意图在限制的意义上被解释。如前所述，本领域的技术人员将认识到，其他各种示例性应用可使用如本文所述的技术以利用本文所述的设备和方法的有益特性。参照说明书，示例实施例的各种修改以及本公开的附加的实施例将是显而易见的。

Claims (15)

1.一种检测流体输送中的异常的系统，包括：
输注设备，可被控制为以一输注流速提供流体流，其中所述输注设备还可被控制为间歇地输送规定量的流体，从而在所述流体流中产生一个或多个扰动；
力换能器，被配置为测量由所述一个或多个扰动中每个扰动导致的随时间的扰动力响应；及
控制器，被配置为：
控制所述输注设备以一输注流速提供流体流以及在所述流体流中引起一个或多个扰动，其中所述流体流中的所述一个或多个扰动中每个扰动产生可测量的扰动力响应；
接收表示扰动力响应的力信号，所述扰动力响应至少包括在所述流体流中引起的至少一个扰动所产生的最大扰动力；
利用所述力信号在扰动时间周期上的积分，确定积分扰动力响应值，所述积分扰动力响应值表示所述至少一个扰动引起的超过平衡力的附加力；
提供对应于所述至少一个扰动的、所述积分扰动力响应值与归一化值之间的比率，其中所述归一化值至少基于所述最大扰动力；及
至少基于对应于所述至少一个扰动的所述比率来确定流体流是否堵塞。
2.一种检测源自输注设备的流体输送中的异常的方法，其中所述方法包括：
以一输注流速提供流体流；
间歇地输送规定量的流体，从而在所述流体流中产生至少一个扰动，其中所述流体流中的所述至少一个扰动产生随时间的扰动力响应；
测量所述扰动力响应并生成表示所述扰动力响应的力信号，所述扰动力响应至少包括在所述流体流中引起的至少一个扰动所产生的最大扰动力；
利用所述力信号在扰动时间周期上的积分，确定积分扰动力响应值，所述积分扰动力响应值表示所述至少一个扰动引起的超过平衡力的附加力；
提供对应于所述至少一个扰动的、所述积分扰动力响应值与归一化值之间的比率，其中所述归一化值至少基于所述最大扰动力；及
至少基于对应于所述至少一个扰动的所述比率来确定流体流是否堵塞。
3.一种体外血液处理设备，包括：
体外血液回路；
注射器泵，可被控制为以一输注流速提供流体流进入所述体外血液回路中,其中所述流体流包括抗凝血剂，且其中所述注射泵还可被控制为间歇地输送规定量的流体从而在所述流体流中产生一个或多个扰动；
力换能器，被配置为测量由所述一个或多个扰动中每个扰动导致的随时间的扰动力响应；及
控制器，被配置为：
控制所述注射泵以一输注流速提供流体流以及在所述流体流中引起一个或多个扰动，其中所述流体流中的所述一个或多个扰动中每个扰动产生可测量的扰动力响应；
接收表示扰动力响应的力信号，所述扰动力响应至少包括在所述流体流中引起的至少一个扰动所产生的最大扰动力；
利用所述力信号在扰动时间周期上的积分，确定积分扰动力响应值，所述积分扰动力响应值表示所述至少一个扰动引起的超过平衡力的附加力；
提供对应于所述至少一个扰动的、所述积分扰动力响应值与归一化值之间的比率，其中所述归一化值至少基于所述最大扰动力；及
至少基于对应于所述至少一个扰动的所述比率来确定流体流是否堵塞。
4.如权利要求1-3的任一项所述的系统、方法或设备，其中至少基于对应于所述至少一个扰动的所述比率来确定流体流是否堵塞包括：将所述比率与指示堵塞的预定比率进行比较。
5.如权利要求4所述的系统、方法或设备，其中为所述流体流中引起的多个扰动中每个扰动提供积分扰动力响应值与归一化值之间的比率，且其中确定流体流是否堵塞还包括：基于在与所述预定比率比较时是否有预定数量的对应于多个相邻连续扰动的比率指示堵塞，来确定流体流是否堵塞。
6.如权利要求1-5的任一项所述的系统、方法或设备，其中所述积分扰动力响应值表示所述力信号在所述扰动时间周期上所取的积分，所述力信号表示考虑所述平衡力的所述扰动力响应，该积分开始于所述最大扰动力处。
7.如权利要求6所述的系统、方法或设备，其中所述归一化值表示所述最大扰动力相对于平衡力在所述扰动时间周期上所取的积分，该积分开始于所述最大扰动力处。
8.如权利要求6所述的系统、方法或设备，其中所述归一化值表示表示所述扰动力响应的所述力信号相对于最大力信号在所述扰动时间周期上的积分，该积分开始于所述最大扰动力处。
9.如权利要求1-5的任一项所述的系统、方法或设备，其中所述积分扰动力响应值表示表示所述扰动力响应的所述力信号相对于最大力信号在所述扰动时间周期上的积分，该积分开始于所述最大扰动力处。
10.如权利要求9所述的系统、方法或设备，其中所述归一化值表示所述最大扰动力相对于平衡力在所述扰动时间周期上所取的积分，该积分开始于所述最大扰动力处。
11.如权利要求1-6及9的任一项所述的系统、方法或设备，其中基于假设存在基本完全堵塞时的所述流体流的所述扰动力响应确定所述归一化值。
12.如权利要求1-11的任一项所述的系统、方法或设备，其中在确定堵塞的流体流时报警器被配置为触发。
13.如权利要求1-12的任一项所述的系统、方法或设备，其中输注设备包括注射泵。
14.如权利要求13所述的系统、方法或设备，其中所述输注设备被配置为将抗凝血剂输注到体外血液回路中。
15.一种用于体外血液处理的设备，包括或被配置为执行如权利要求1-2或4-15的任一项所述的系统或方法。
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