CN104582758A - 用于注射装置的自动控制的控制器 - Google Patents

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CN104582758A CN201380031203.0A CN201380031203A CN104582758A CN 104582758 A CN104582758 A CN 104582758A CN 201380031203 A CN201380031203 A CN 201380031203A CN 104582758 A CN104582758 A CN 104582758A
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Abstract

本发明涉及一种用于向患者注射包含在一个容器(4)中的液体产品的装置，该系统包括一个用于驱动包含在该容器中的液体产品的增压单元，该系统进一步包括一个计算器，用于估计该容器出口处的注射流速，在该容器内的压力的作用下，基于该系统的变形规律估计所述注射流速。

Description

用于注射装置的自动控制的控制器
发明领域
本发明涉及造影产品注射装置的一般技术领域。
现有技术一般说明
医学的发展已经导致多种分析并监测患者的状态的方法的发展。这些方法包括注射造影产品后进行分析，例如用于医学成像，这涵盖X射线成像和磁共振成像(MRI)或核医学。
存在用于将液体产品(如造影产品)注射进患者体内的已知装置，例如像直列泵技术、所谓的“注射器(syring)-推进器”技术以及小袋注射器技术。
在注射的背景下，使用者在键盘上输入一种注射方案，特别是通过输入在来自该注射装置的出口处所需的注射流速，被称作“设定点流速”。
与使用这样的一种装置注射液体产品相联系的问题涉及维持符合该设定点流速的出口流速。
文献WO 97/45150提议随本发明装置的出口处测量的流速的变化而控制注射装置。该注射装置包括用于注射该液体产品的驱动工具，一个安置在该注射装置的出口处的流量计，以及一个控制单元，该控制单元产生一个电机命令以控制该驱动工具的电致动。该控制单元被连接至该流量计，以接收表示该液体产品离开该注射装置的流速的信号。该控制单元随这一信号的变化而改变该电机命令。
以上装置的一个缺点一方面涉及包括一种一次性流量计系统的耗材的成本并且另一方面涉及由该流量计产生的流速测量值的较差质量，该测量值是不够准确的。
本发明的一个目的是提议一种用于注射液体产品的装置，该装置使得可以减少耗材的成本并且可以改善评价来自该注射器的出口流速的准确度。
发明概述
为此，本发明提议了一种用于将包含在一个容器中的液体产品注射进患者体内的系统，该系统包括一个增压单元，用于驱动包含在该容器中的该液体产品，其特征在于该系统进一步包括一个计算机，该计算机被编程用于实施以下步骤：
-接收表示该增压单元增进的真实流速的信息，
-接收表示该容器内的压力的信息，
-在该容器内的压力的作用下，根据该注射系统的变形规律，估计假想的泄漏流速，
-连续地估计来自该容器的出口流速，该流速对应于该增压单元增进的真实流速与该假想的泄漏流速之间的差异。
“表示……的信息”被理解为意指获得自检测器(例如位置编码器或压力传感器)的信号。例如，通过使用应变仪或使用一个流对一个力进行测量可以获得所述信号。在通过所述信号获得的值与实际传输至该计算机的值之间可以应用一个转换比率。
在本发明的背景下，“估计”意指自一个或多个获取的瞬时值计算注射流速。“连续的估计”意指在某一时间段过程中以固定间隔重复这一注射流速计算，该时间段可以等于注射时间段。
“推进的真实流速”意指随使用者输入的设定点流速变化的、由增压单元产生的流速。
管道中的“假想泄漏”意指影响出口流速的所有物理现象，除被认为是真实泄露的液体的损失之外。这些现象可以包括例如流体的压缩性、管道的变形或管道中的流体的回流。
“假想的泄漏流速”意指每单位时间等于一个差异的液体的量，该差异是由注射器施加的流速与来自包含有待注射的液体产品的容器排出的流速之间的差异。这一流速被称作“假想的泄漏流速”，因为在包含有待注射的该液体产品的容器与该注射系统的出口之间该注射系统中的液体没有损失。
该假想的泄漏流速因此：
-在注射阶段过程中(在该阶段过程中，该增压单元在该容器上施加一个力，以将该液体产品从该容器中排出)，对应于每单位时间未从该容器中排出的液体的量，
-在流出阶段过程中(在该阶段过程中，该增压单元未在该容器上施加力)，对应于每单位时间从该容器中流出的液体的量(在不存在该增压单元施加在该容器上的力的情况下，从该容器中流出的残余)。
因此，并且如下所述，本发明提议根据该注射系统的变形规律，用计算机计算随该容器内的压力变化的假想的泄漏流速。
读者将意识到，该系统的这一变形具有弹力类型的性质(即，这一变形是可逆的)，与塑性变形或磨损变形(即不可逆变形)不同。此外，读者将意识到，在本发明的背景下，“系统”应该被理解为意指以下组件，该组件由以下各项组成：
-增压单元和
-容器，
这一组件不包括(即没有)：
-用于向患者供应液体的连接，
-造影产品本身。
因此，该系统的变形规律考虑到该增压单元的变形和该容器的变形。
本发明的系统的优选但非限制性方面如下：
-该计算机估计随该容器内的压力变化的假想的泄漏流速，
-该增压单元由至少一个罩(enclosure)组成，该罩被设计成接收一个小袋，该小袋包含有待注射的该液体产品并且包括至少一个流量孔口，该流量孔口被设计成连接至一个管，该管经由一个注射管道连接至患者，该罩包括至少一个由于注射进所述罩中的驱动流体的作用而可变形的体积可变的膜，从而压缩该小袋，以便迫使有待注射的该液体产品在该管中流动，
-该计算机包括一个自调整调节器-例如一个比例-积分型调节器-该计算机自动调整该调节器的参数-例如系数Ki、Kp-根据该容器内的压力和由使用者输入的设定点流速，
-该计算机被编程用于根据与包含在该容器中的该液体产品的性质相关的信息确定一个参比出口流速，
-该计算机被编程：
-用于比较该参比出口流速与该估计的出口流速并且
-如果该参比出口流速与该估计的出口流速之间的差异高于某一阈值，用于发出警报，
-该系统进一步包括一个显示器，用于显示一个表示来自该容器的出口流速随时间变化的曲线，该出口流速等于该设定点流速与该估计的假想泄露流速之间的差异，
-该液体产品是一种造影产品。
本发明进一步提议了一种控制系统的方法，该系统用于将包含在一个容器中的液体产品注射进患者体内，该方法包括一个使用该注射系统的增压单元来控制包含在该容器中的该液体产品的驱动的步骤，其特征在于该方法包括以下步骤：
-接收表示该增压单元增进的真实流速的信息，
-接收表示该容器内的压力的信息，
-在该容器内的压力的作用下，根据该注射系统的变形规律，估计假想的泄漏流速，
-连续地估计来自该容器的出口流速，该流速对应于该增压单元增进的真实流速与该假想的泄漏流速之间的差异。
附图说明
本发明的其他特征和优势将自以下描述显露，该描述纯粹是示意性的并且不限制本发明并且必须参考附图阅读，其中：
-图1和2示出了一种注射装置的一个实施例，
-图3和4示出了包含可注射液体产品的小袋的两个实例，
-图5和6示出了增压单元的一个实施例的关闭和打开位置，
-图7示出了一种注射装置的第二个实施例，
-图8示出了示于图7中的装置的半壳的一个实例，
-图9和10示出了示于图7中的装置的囊状物，
-图11和12示出了示于图7中的装置的衬垫，
-图13示出了一种变形规律，
-图14示出了比例和积分功能，
-图15示出了一种算法，该算法用于估计来自示于图7中的装置的出口流速。
本发明的实施例的说明
现在将通过参考附图来更加详细地描述本发明。在不同附图中，等效元件具有同一参考号。
1.来自该注射装置的出口流速的估计
并非直接测量来自该注射装置的出口流速，本发明提议估计来自该注射装置的出口流速。
一方面，这使得可以改善来自该注射器的出口流速的评价准确度。大部分流量计未考虑包含在该容器中的每单位体积的液体产品的质量的可能变化，这是在出口流速的测量中的一种误差来源。
另一方面，这使得可以减少耗材的成本，用于测量来自注射装置的出口流速的流量计通常是一次性的。
1.1.注射器推进器类型装置
参考图1和2，示出了注射器-推进器类型注射装置的一个实例。该装置包括一个增压单元2和一个控制单元3。
该注射装置使得可以注射包含在注射器1中的液体产品。
111注射器
该注射器1包括一个圆柱体11，其前部分12收敛于一个出口管道13，该出口管道配备有一个针对柔性管的连接器(未示出)。该圆柱体11的尾端提供有一个基本上呈圆形的外观形状的径向外接法兰14。
在本发明的背景下，“基本上呈圆形的外观形状”意指截断的圆形或椭圆形，
在该圆柱体11中，安置了一个活塞15。这一活塞的前面覆盖有一个弹性体密封件16并且具有与该注射器1的圆柱体11的前部分12成对的圆锥形形状。该密封件16向后延伸，以便与该圆柱体11的内壁摩擦。该活塞15的后面是平面的并且在其中心提供有一个圆形截面的蘑菇状销钉17。
112.增压单元
该增压单元2包括驱动工具，该驱动工具由以下各项组成：
-一个电机211，
-一个支持体231，以将该注射器保持在某一固定位置，以及
-一个推进器221，该推进器在该控制单元3的控制下沿着轴X-X'平动。
该电机211使得该推进器221可以沿着轴X-X'运动。
该支持体231由沿着该注射器1的圆柱体11安置的半盘组成并且通过一个半圆柱形托架向前延伸，该托架被设计成接收该圆柱体的前部分。该托架的形状与该圆柱体11的前部分的圆锥形形状互补。该托架包括一个开口，用于使该圆柱体11的出口管道13通过。
该推进器221具有总体上圆柱的形状。它在前方包括一个头部2211，该头部被设计成与该注射器1的活塞15的销钉17接触。该推进器221可以在一个展开位置(参见图1)与一个缩回位置(参见图2)之间运动，位于该推进器221的前方的头部2211在缩回位置中比在展开位置中更接近该支持体231的半圆柱形托架。
113.控制单元
该控制单元3控制该增压单元。
为了更精确，该控制单元被设计成针对该增压单元的电机产生一个电控制信号，特别是根据由该注射装置的使用者在输入工具-例如键盘、触摸屏等-上输入的该注射装置的设定点流速。
该控制单元可以包括一个计算机，特别是使得可以估计该增压单元的出口流速，如将在下文中更加详细地描述。
该计算机包括例如一个或多个计算机、处理器、微控制器、微型计算机、可编程自动控制器、专用集成电路、其它可编程电路或其他包括一个计算机的装置(例如工作站)。
该控制单元可以被整合进该增压单元或与该增压单元分开。
该计算机被联接至一个或多个存储器，这个或这些存储器可以被整合进该计算机或与其分开。该存储器可以是ROM/RAM、USB钥匙、中央服务器的存储器。这一存储器可以存储由该计算机估计的流速或由该计算机使用的其他数据。
1.1.4.通过计算机估计出口流速的方法的实例
1.1.4.1.压力测量
为了估计来自该注射装置的出口流速，该计算机可以将该注射器内的压力的测量值用作信息。这一压力测量能以不同方式获得。
例如，可以在该注射器内提供一个压力传感器。
可替代地，该注射装置可以包括一个应变仪2212，用于测量由该增压单元施加在该注射器的活塞的力。这一应变仪2212可以被定位在位于该推进器221的前方的头部2211与该注射器1的活塞15的销钉17之间。已知该活塞15的前面的面积S以及由该推进器221施加在该活塞15上垂直于这一面积S的力F，压力p获得自以下公式：
p = F S
其中：
-p是该注射器内的压力(如由该计算机所推导)，
-F是由该推进器施加至该注射器的活塞的力(如通过该应变仪所测量)，并且
-S是该活塞的前面的面积(恒定值：该注射器的尺寸由该托架决定)。
1.1.4.2.变形规律理论
该计算机还可以有利地使用该注射装置的变形规律，以估计来自该装置的出口流速。
变形规律特别地旨在借助经验规律来模拟固体在其变形方面的行为。
这一变形规律使得在计算来自该注射装置的出口流速中可以考虑一个假想的泄漏流速。泄漏流速原理可以由以下术语解释。
在一些现存注射装置上显示的注射流速既不是注射器的出口流速的测量值又不是其估计。这一显示的流速是基于推进器向前运动的速度的。在稳定状态下(即，在标称或确定的条件下)，该示值对应于真实流速。另一方面，在瞬时状态过程中，来自注射器的瞬时出口流速仍是未知的。
流动不是完美的：在管中存在许多摩擦来源。摩擦是以下各项的函数：注射的液体产品的粘度，注射流速，管和导管的特征(粗糙度、内径等)。称作压头损失的这一摩擦反映在该容器中的压力的升高中，该容器包含有待注射的该液体产品。该注射装置通过这一压力的作用而变形。在压力升高的过程中(瞬时条件)，在以此方式变形的容器中，由活塞排除的体积的部分“丢失”(即，未排到活塞的出口)。在这一瞬时相过程中，在由推进器施加的流速(Q致动器)与从容器中排出的流速(Q注射)之间产生一个差异，该容器包含有待注射的液体产品。然后，将这一流速差异认为是假想泄露(Q泄露)。
然后，应用以下等式：
其中：
-Q注射：是液体产品真实离开容器的流速，该容器包含有待注射的液体产品，
-Q致动器：是由推进器施加的流速，
-Q泄露：是假想的泄露流速，
-λ：是转换比，以ml/回转计，
-ω(t)：是电机速度，以rpm计，
-S致动器：是推进器的截面，以mm2计，
-z：是传动比，以mm/回转计。
一旦压力达到确定的条件，即由推进器施加的流速等于来自注射器的出口流速，则Q泄露＝0并且Q注射(t)＝Q致动器(t)。
上面提及的变形规律使得可以根据注射器中的压力计算该假想的泄漏流速。因此，已知由推进器施加的流速，可以估计在该容器的出口处的注射流速，该容器包含有待注射的液体产品。
作为压力的函数的变形，一种表征方法使得可以根据压力确定这一变形规律。
现在将描述用于确定变形规律的方法的两个实例。
1.1.4.3.变形规律的确定
由于已知该注射装置的变形(顺从)规律，可以计算在变形中丢失的体积(叫做泄露体积V泄露)，以便继续估计注射流速。
可以使用以下两种方法对其进行确定。
经验法：这包括渐进地增加封闭容器中的压力，需要的话填充一种不可压缩的液体，并且记录对应于获得的变形体积的压力。然后可以粗略估计所得曲线，以获得一个将了解该注射装置的函数。
理论法：对于具有简单几何形状的容器，可以获得理论规律。然而，经验法的优势在于它考虑了通过数学等式模拟起来复杂的现象，例如在低压下存在机械间隙以及其他非线性特性。
1.2.小袋注射器
使用如上所述的注射器-推进器类型注射装置一个缺陷在于必须针对可在该装置中使用的不同类型的注射器计算变形规律。在注射器-推进器类型注射装置的情况下，变形规律不仅考虑该注射装置的变形还考虑该注射器本身的变形。现在，该注射器的这一变形从一个注射器至另一注射器而变化，特别是随着其尺寸、构成其的材料等。
使用一种小袋注射器类型装置使得可以缓解这一缺陷。在小袋注射器类型注射器的情况下，该容器(即，该小袋)通过压力的作用不变形：仅有该注射装置本身随压力变化而变形。因此，变形规律仅考虑该注射装置的变形。
因此，在小袋注射器类型注射器的情况下，仅仅必须确定一个变形规律，并且那一规律是有效的，无论使用的小袋的特征(尺寸、材料等)如何。
参考图7，示出了小袋注射器类型注射装置的一个实例。该装置包括一个增压单元2和一个控制单元3。
该注射装置使得可以注射包含在小袋4中的液体产品(参见图3和4)。
12.1.小袋
参考图3和4，该医用小袋4包括两个具有适当长度和宽度的叠加薄片41，42以及一个或多个进入构件43。
薄片41，42生产自多层柔性且可能透明的薄层合膜或半透明材料，例如包括聚乙烯、聚丙烯的聚合物材料，并且优选是热塑性材料。
叠加薄片41，42优选平焊在一起，以便形成小袋4，该小袋在其填充有待注射的液体产品之前具有零体积。叠加薄片41，42在其侧面外围被密封，以形成具有一般的长方形外观的小袋4。当该医用小袋4被填充或部分填充时，它具有衬垫的形状。
在该小袋4的上部水平上提供有一个进入构件43。该进入构件43被密封在叠加薄片41，42之间。这一进入构件43是一个管并且可以在其远端包括一个连接器44，该连接器用于将该小袋联接至一个管，该管连接至患者。
可以在该小袋上提供另一进入构件43。在此情况下：
-该第一进入构件-叫做上游进入构件-被设计成连接至一个来源，该来源包含有待注射进患者体内的液体产品，以使得可以填充该小袋，
-该第二进入构件-叫做下游进入构件-被设计成连接至一个管，该管连接至患者(经由多个元件，例如管道和导管或皮下注射/静脉内注射针)，用于将该液体产品注射进患者体内。
可以在该下游进入构件与连接至患者的该管之间有利地放置一个阈值单向阀。当流动流体达到某一具体压力时，该阈值单向阀被适配成允许该流体以上游至下游的方向通过，如由箭头“F”所示，同时它阻断医用流体以相反方向通过，即下游至上游的方向，即相反于由箭头“F”指示的方向。
可以在该上游进入构件与该来源之间放置另一单向阀，以允许液体产品仅从该来源通过而流向该小袋。
如果该小袋仅包括一个进入构件43，那么该进入构件具有以上提及的两种功能，即填充与注射。
12.2.增压单元
1.2.2.1.半壳
该增压单元2包括一个刚性罩，该刚性罩由两个围绕旋转轴A-A’铰接的半壳21，22组成，以便使得这两个半壳可以相对于彼此相对运动。这两个半壳21，22被适配成相对于彼此在以下位置之间进行相对运动：
-一个打开位置(图6)，用于将该小袋放置在适当位置以及
-一个关闭位置(图5)，用于注射包含在该小袋中的该液体产品。
可优选的是，这两个半壳之一21是固定的而另一半壳22是围绕轴A-A’旋转地移动的。
旋转轴A-A’可以有利地相对于一个封闭平面P偏移，当这两个半壳21，22处于关闭位置时，该封闭平面通过这两个半壳21，22之间的接触区域。这使得该移动的半壳22可以通过重力而自动打开，以便限制使用者需要的操纵的数量。
这两个半壳21，22优选不是机动化的，以便避免夹痛使用者的风险。可以在这两个半壳之间提供弹簧(未示出)，以协助使用者通过补偿该移动的半壳的重量来关闭该移动门。
每个半壳都包括一个腔，以便形成一个托架。
在示于图8的实施例中，每个半壳21，22都具有一个后壁211、一个前壁以及四个位于后壁211的外围并且与其垂直的侧壁212至215。该前壁被设计成与一个小袋接触。该前壁可以具有凹形形状，以便限定形成该托架的腔。可替代地，一个半壳或每个半壳可以处于单件式并且包括一个单个的凹形壁，该凹形壁限定形成该托架的腔。
这两个半壳之一的腔-例如该固定的半壳21-被设计成接收示于图9和10中的囊状物23。该囊状物23由在其外围焊接的至少两个膜231，232组成。这些焊接的膜231，232形成一个空间，该空间被设计成接收驱动流体，该驱动流体导致该囊状物23的体积发生变化，以便诱导其变形。该囊状物23借助一个液压致动器M供给有驱动流体，该液压致动器M经由液压供给软管233而连接至该囊状物23。
另一半壳的腔-例如旋转地移动的半壳22-被设计成接收具有恒定体积的可变形阻尼器衬垫24。这一衬垫24叫做“被动衬垫”，因为它未供给有驱动流体。其变形与施加至其上的力相关。该移动的半壳22被适配成接收被动衬垫24的事实使得可以避免该移动的半壳上的液压供应(用于驱动流体)的存在。这使得该注射装置的整体尺寸可以较小，因为无需提供清除，这样使得液压供给软管233可以随该移动的半壳22运动。这还使得该注射装置的操纵可以便利，因为使用者不再需要协助液压供给软管的运动。
例如，半壳21，22可以由铝或由玻璃纤维或碳纤维复合材料制成。
半壳21，22可以有利地在两个位置打开：
-一个第一或准备位置，其中这两个半壳相对于彼此处于从10°至45°的角度；这一第一打开位置使得小袋可以插入该注射装置中，
-一个第二或维持位置，其中这两个半壳相对于彼此处于从85°至95°，优选90°的角度；这一第二打开位置使得可以清洁该注射装置。
1.2.2.2.囊状物
该囊状物23的一个膜232-叫做“背膜”-被设计成朝向该半壳的后壁211。
该背膜232的形状优选与该半壳的后壁211的形状互补。例如，在一个实施例中，该背膜232和该后壁211处于液滴的形状(参见图10)。这使得可以限制驱动流体的量，该驱动流体有待引入进(对应地从其中引出)该囊状物23中，以增加(对应地降低)其体积。这限制了该注射装置的整体尺寸并且改进了该装置在给定的填充速度下的响应性。
另一膜231-叫做前膜-被设计成朝向该小袋4。
该背膜232的刚度可以大于该前膜231的刚度。例如：
-该前膜231可以是柔性的并且具有大约30至40的肖氏A硬度，
-该背膜232可以是半刚性的并且具有大约80的肖氏A硬度。
该背膜232具有比该前膜231大的刚度的事实使得：
-一方面，可以甚至在低压下将该背膜232抵靠该半壳的后壁211而良好放置，
-另一方面，可以确保在将该驱动流体引入进该囊状物23中时，变形的是该囊状物23的前壁231。
该囊状物23还包括一个开口234-例如在该背膜232中-用于使驱动流体通过。将驱动流体引入进(对应地从其中撤出驱动流体)该囊状物23诱导其体积发生变化(增加或降低)，从而导致其变形。
最后，该囊状物23包括一个环形且刚性的加强体233。这一加强体233位于该囊状物23的膜的外围。例如，这一加强体233由金属或涤纶制成。在该囊状物23的膜的外围存在一个加强体233使得当这两个半壳处于关闭位置时，在将驱动流体引入进该囊状物的过程中，可以阻止在这两个半壳21，22之间形成一个突出(hernia)(即，一个珠粒)。
1.2.2.3.衬垫
根据图11和12，该被动衬垫24包括一个厚的柔性层241。这一厚层241优选构成于具有零肖氏A硬度的材料中，并且可能具有高导热性。
例如，构成该厚层241的材料是硅酮或聚氨酯。
如果该厚层241是一个硅酮层，那么它可以覆盖有一个非粘性薄层，以限制该小袋与该被动衬垫24之间的摩擦。这一薄层是例如聚氨酯漆或棉花或覆盖物层。
该被动衬垫24可以包括一个刚性背面242，该背面被设计成朝向该半壳的后壁211。在此情况下，该刚性背面242具有与该半壳的后壁211的形状成对的形状。在该衬垫24上存在一个刚性背面242便利其操纵。
该被动衬垫24可以同样地包括一个或多个加热元件243，该一个或多个加热元件由例如一个绝缘层和一个电阻层组成，或本领域的普通技术人员已知的任何其他类型的加热元件。加热元件243的存在使得在将其注射进患者体内之前，包含在该小袋中的液体产品可以维持在需要的温度下。
该加热元件243优选被定位在该刚性背面242与该厚的柔性层241之间。可优选的是，将该加热元件定位在该背面与该厚层之间，以限制后者劣化的风险，因为：
-该加热元件是不可伸缩的，并且
-该厚层旨在变形。
1.2.2.4.小袋末段外壳
该注射装置还可以在这两个半壳21，22之一上包括一个小袋末段外壳。这一外壳被设计成接收该连接器(该连接器用于连接该小袋4的进入构件43)或被定位在该进入构件43的远端的任何类型的联接元件。
这一外壳的形状优选具有回转对称性。这使得可以通过重力获得该小袋在该增压单元中的正确定位，而无需特别关注使用者部分。例如，该外壳具有截头圆锥形状(像漏斗)或圆筒形状。
该外壳在其内面还具有一个纵向槽。这一槽被设计成接收联接至该进入构件的管的末端。这使得可以实现将该管沿着该注射装置正确定位。
可以在这一纵向槽的水平上提供一个气泡传感器，以使得可以检测连接至患者的管内的气泡。
12.3.控制单元
该控制单元包括与在注射器-推进器实施例中相同的元件，特别是计算机。在此将不再次描述这些元件。
1.2.3.1.来自该注射器的出口流速的估计
液压压缩技术使得可以在不波动包含在该小袋中的所有可注射液体产品的情况下连续注射。当相对于该囊状物的前膜和该衬垫的厚层挤压具有可注射液体产品的该小袋时，通过该液压致动器驱动流体朝向该刚性罩的任何相对运动都诱导该可注射液体产品的相同运动。这是流速的守恒原理。因此，通过以3ml/s的流速引入80ml的不可压缩的驱动流体将获得3ml/s的80ml的可注射液体产品的注射。
然而，不存在完全不可压缩的流体并且不存在不可变形的材料。因此，必须补偿以加速这些现象并且迅速到达确定的条件。
此外，在现实世界中，流动不是完美的：在管中存在许多摩擦来源。这一摩擦是以下各项的函数：可注射的液体产品的粘度，注射流速，管和导管的特征(粗糙度、内径等)。称作“压头损失”的这一摩擦通过该刚性罩中的压力的增加反映。该罩易于通过压力的作用而变形，因此在整个压力升高的时间段(瞬时条件)，在由该液压致动器施加的流速与从该小袋中实际排出的液体产品的流速之间产生一个假想的泄漏流速。
然后，应用以下等式：
其中：
-Q注射：是实际离开该装置的液体产品的流速，
-Q致动器：是由液压致动器施加的流速，
-Q泄露：是假想的泄露流速，
-λ：是转换比，以ml/回转计，
-ω(t)：是驱动该液压致动器的电机的速度，以rpm计，
-S致动器：是液压致动器的截面，以mm2计，
-z：是传动比，以mm/回转计。
一旦压力达到确定的条件，即液压致动器的出口处的流速等于来自小袋的出口流速，则Q泄露＝0并且Q注射(t)＝Q致动器(t)。
Q泄露是该罩的变形体积V泄露相对于时间的导数。
这一变形规律自身是压力的函数。如上所述，一种表征方法使得可以根据压力确定这一变形规律。然后获得：
V泄露＝f(p)
参考图13，示出了变形规律5的一个实例，该变形规律使得可以根据该罩52中的压力确定泄露体积51。例如，可以通过在该囊状物23中提供一个压力传感器C来测量该罩中的压力。
因此，可以实时计算Q注射(t)，以控制该液压致动器的增进。
2.根据出口流速控制增压单元
针对上述两个实例(即注射器(syringe)-推进器和小袋注射器)，能以类似方式控制该增压单元。
将在下文中参考小袋注射器类型实施例描述控制该增压单元的原理，应该理解的是这一原理可以变换至注射器(syringe)-推进器类型注射装置。
当该罩被增压时，它趋向变形。这一变形不是瞬时的并且持续直到注射压力已经达到其最终值。这是参考确定的条件的含义。
如果该注射装置未被控制，那么稳定化时间太长以至于不能确保注射的体积和注射的持续时间仍在使用者可接受的忍耐力之内。
因此，可以通过对控制向致动器的输入进行操作来调节自该注射装置的出口流速。
这一调节或控制可以使用一种PI(比例积分)型调节器-在下文中称为“PI调节器”-以在符合由使用者输入的设定点流速的最小过冲(overshoot)的同时加速压力的升高。
该调节器的参数仅针对该注射装置的一种配置进行适配，一组参数不足以能够覆盖所有流速范围和该注射装置的配置(即，可注射液体产品的类型、连接至患者的管、导管等)。
已经基于限定将这些参数作为以下各项的函数而使用的函数研发了一种使得可以提供一种PI调节器的方法，该PI调节器根据注射背景是自调整的：
-包含该可注射液体产品的容器中的瞬时压力，以及
-由使用者在该注射装置的输入工具(例如键盘、触摸屏等)上输入的设定点流速。
这些函数示出图14中。根据设定点流速53和该容器中的压力54，可以：
-从比例函数55确定比例项“Kp”，并且
-从积分函数56确定积分项“Ki”。
如可以从比例函数55和积分函数56中看出，该罩中的压力升得越高，比例项Kp必须更大以补偿该罩的快速变形。另一方面，这一项针对高流速是递减的。对于积分项Ki，注意到在高压和高流速下存在一个平台，这在该罩中的压力非常缓慢升高的过程中，预防了过度的累积误差。积分项Ki随压力变化而呈指数地减少并且在高流速下保留一个低值，即使压力是高的。
可以通过用标准调整(“调谐”)方法，手动校准物理系统上的PI调节器来获得这些曲线Ki和Kp。
针对设定点流速和该容器内测量的压力的不同值，下表给出了积分项Ki和比例项Kp的值的实例。
现在将参考图15和16来描述本发明的注射装置的操作原理。
使用者解除该装置的泵送工具的锁定。该移动的半壳围绕旋转轴A-A'旋转至打开位置(图6)，用于安装该小袋4。使用者将该进入构件43插入进该末段外壳的纵向槽中，该连接器位于顶部并且该小袋位于底部。由于该末段外壳的回转对称性，该小袋通过重力的作用被正确定位在这两个半壳之间。
然后，使用者通过将该移动的半壳移到垂直位置来关闭该罩。当这两个半壳接触时，锁定工具自动地或手动地致动。
该控制单元命令该液压致动器运动，以使该固定的半壳的囊状物膨胀，以保证该囊状物和该被动衬垫相对于该小袋4的面被正确放置。由于在该注射装置的出口处存在阈值阀，在一方面相对于该囊状物挤压该小袋的面并且另一方面相对于该衬垫挤压该小袋的面之前，没有可注射液体产品从该小袋中排出。
然后，使用者在该注射装置的触摸屏上输入注射参数，特别是设定点流速。这一设定点流速被该控制单元接收，从而起始注射方案。
该计算机实时接收由放置在该囊状物中的压力传感器测量的压力，如图15所示(步骤61)。该计算机还接收一个驱动流速，该驱动流速对应于由该液压致动器排除的并且使用本领域的普通技术人员已知的任何技术测量的驱动流体流速。
该计算机比较测量的压力与在打开阈值阀时的压力(步骤62)。如果这一测量的压力小于该打开压力，则出口流速为无(步骤63)。
否则，该计算机自测量的压力和变形函数估计泄露体积(或罩变形体积)(步骤64)。然后，该计算机进行这一计算的泄露体积相对于时间的微分，以获得该装置的假想的泄漏流速(步骤65)。
然后，从该测量的驱动流速中减去这一假想的泄漏流速，以获得该罩的出口处的估计的注射流速(步骤66)。
这一估计的注射流速将被该计算机用于比较它与设定点流速。这两个流速之间的差异构成该计算机借助该PI调节器修正的误差。
该计算机自设定点流速、该罩中的测量的压力以及比例曲线和积分曲线确定调节参数Ki和Kp。
该计算机借助该PI调节器将参数Ki和Kp和有待修正的误差转化为一个电机命令。
3.其他控制单元功能
除估计出口流速和控制该注射装置之外，该控制单元使得可以确认包含在该增压单元中的液体产品的性质与由使用者输入的信息的一致性。
可以通过分析其在该罩中的行为来确定存在于该小袋中的液体产品的性质。根据在这些管中驱动的液体的粘度，该罩的压力的升高是不同的。
例如，造影产品类型的液体产品具有比生理血清类型的液体产品更高的渐进的压力升高。如果在其性质已经由使用者输入的液体产品的预期行为与实际存在于该罩中的液体产品的行为之间存在行为差异，则可以检测出操纵误差。
因此，该控制单元可以被编程：
-用于接收关于包含在该小袋中的液体产品的性质的信息，这一信息由使用者在该注射装置的输入工具上输入，
-用于估计来自该注射装置的出口流速，
-用于比较该预期出口流速与该估计的出口流速，
-如果该估计的出口流速与之该参比出口流速间的差异高于某一阈值，用于发出警报。
读者将应该理解的是，可以在实质上不偏离新的教导和在此描述的优势的情况下做出诸多修饰。例如，在小袋注射器类型增压单元的情况下，该注射装置可以包括两对半壳，从而使得可以连续或同时注射不同的可注射液体产品。
因此，这一类型的所有修饰旨在被纳入在所附权利要求书的范围之内。

Claims (9)

1.用于将包含在一个容器(4)中的液体产品注射进患者体内的系统，该系统包括一个增压单元，用于驱动包含在该容器中的该液体产品，
其特征在于该系统进一步包括一个计算机，该计算机被编程用于实施以下步骤：
-接收表示该增压单元增进的真实流速的信息，
-接收表示该容器内的压力的信息，
-在该容器内的压力的作用下，根据该注射系统的变形规律，估计假想的泄漏流速，
-连续地估计来自该容器的出口流速，该流速对应于该增压单元增进的真实流速与该假想的泄漏流速之间的差异。
2.根据权利要求1所述的注射系统，其中该计算机估计随该容器内的压力变化的假想的泄漏流速。
3.根据权利要求1和2中任一项所述的注射系统，其中该增压单元由至少一个罩组成，该罩被设计成接收一个小袋，该小袋包含有待注射的该液体产品并且包括至少一个流量孔口，该流量孔口被设计成连接至一个管，该管经由一个注射管道连接至患者，该罩包括至少一个由于注射进所述罩中的驱动流体的作用而可变形的体积可变的膜，从而压缩该小袋，以便迫使有待注射的该液体产品在该管中流动。
4.根据以上权利要求中任一项所述的系统，其中该计算机包括一个自调整调节器-例如一个比例-积分型调节器-该计算机自动调整该调节器的参数-例如系数Ki、Kp-根据该容器内的压力和由使用者输入的设定点流速。
5.根据以上权利要求中任一项所述的系统，其中该计算机被编程用于根据与包含在该容器中的该液体产品的性质相关的信息确定一个参比出口流速。
6.根据前一权利要求所述的系统，其中该计算机被编程：
-用于比较该参比出口流速与该估计的出口流速并且
-如果该参比出口流速与该估计的出口流速之间的差异高于某一阈值，用于发出警报。
7.根据以上权利要求中任一项所述的系统，该系统进一步包括一个显示器，用于显示一个表示来自该容器的出口流速随时间变化的曲线，该出口流速等于该设定点流速与该估计的假想泄露流速之间的差异。
8.根据以上权利要求中任一项所述的系统，其中该液体产品是一种造影产品。
9.控制系统的方法，该系统用于将包含在一个容器中的液体产品注射进患者体内，该方法包括一个使用该注射系统的增压单元来控制包含在该容器中的该液体产品的驱动的步骤，其特征在于该方法包括以下步骤：
-接收表示该增压单元增进的真实流速的信息，
-接收表示该容器内的压力的信息，
-在该容器内的压力的作用下，根据该注射系统的变形规律，估计假想的泄漏流速，
-连续地估计来自该容器的出口流速，该出口流速对应于该增压单元增进的真实流速与该假想的泄漏流速之间的差异。
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