CN106902406B - 磁性传感器及相关系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明大致涉及一种磁性传感器以及相关的系统和方法。根据本发明的一些方面，磁性传感器组件包括：构造为可释放地保持医疗流体管的壳体、和固定到该壳体的传感器。该传感器构造为在医疗流体流经医疗流体管时检测磁场强度的变化。

Description

磁性传感器及相关系统和方法

本申请是申请日为2012年01月18日、申请号为201280015961.9、发明名称为“磁性传感器及相关系统和方法”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明大致涉及一种磁性传感器以及相关的系统和方法。

背景技术

一旦诊断出肾衰竭，通常给患者使用药物来帮助控制症状和减缓肾损害的过程。慢性肾衰竭的患者一般服药来控制体内矿物质的平衡以及避免红细胞的减少(贫血)。

健康的肾产生促红细胞生成素(通常简称EPO)激素，刺激骨髓中红细胞的产生。红细胞对人体组织中的氧气输送起着关键的作用。如果人体没有足够的EPO，将会导致贫血。这常常导致身体和大脑的机能下降，并增加了心血管疾病的风险。为了防止贫血，慢性肾病患者通常接受一种合成的促红细胞生成素(也被称为EPO)，它和自然的促红细胞生成素一样，也可以刺激红细胞的产生。

贫血可以通过各种不同的药物来进行控制，例如，由于红细胞的产生也需要铁，很多透析患者也需要进行补铁。在那些接受补充EPO疗法的长期血液透析的患者中，(铁蔗糖注射液，USP)被使用来进行缺铁性贫血的治疗。

发明内容

在本发明的一个方面，一种透析系统包括：透析机、与透析机相连接的医疗流体管、和与医疗流体管相连接的传感器组件。该传感器组件包括：构造为可释放地保持医疗流体管的壳体、和固定到该壳体的传感器。该传感器构造为在医疗流体流经医疗流体管时检测磁场强度的变化。

在本发明的另一个方面，一种磁性传感器组件包括：构造为可释放地保持医疗流体管的壳体、和固定到该壳体的传感器，该传感器构造为在医疗流体流经医疗流体管时检测磁场强度的变化。

在本发明的另一个方面，一种医疗流体输送方法包括：检测医疗流体管中流体的磁场。该方法还包括：基于该磁场检测，确定药物是否在医疗流体管中。

在本发明的另一个方面，一种透析系统包括：透析机、与透析机相连接的医疗流体管、和与医疗流体管相连接的传感器组件。该传感器组件包括：构造为可释放地保持医疗流体管的壳体、构造为该医疗流体管可释放地保持在其间的多个电容器极板、以及连接到该电容器极板的电路。

在本发明的另一个方面，一种电容传感器组件包括：构造为可释放地保持医疗流体管的壳体、多个固定到该壳体的电容器极板。该电容器极板构造为在医疗流体流经医疗流体管时检测介电常数的强度变化。

在本发明的另一个方面，一种医疗流体输送方法包括：确定极板之间的电容，该极板之间具有医疗流体管，以及基于检测到的电容检测该医疗流体管内是否盛有医疗流体。

实现方案可以包括下列一个或多个特征。

在某些实现方案中，医疗流体包括铁磁流体。

在某些实现方案中，医疗流体管包括血液线路。

在一些实现方案中，滴注器连接到该血液线路,并且传感器组件连接到滴注器下游的血液线路。

在某些实现方案中，医疗流体线包括药物输送线路。

在某些实现方案中，药物输送装置通过药物输送线路连接到透析机。

在某些实现方案中，在医疗流体管附近及传感器组件的上游设置有一磁铁，构造为对流经医疗流体管的医疗流体进行磁化。

在一些实现方案中，该磁铁位于距离传感器组件0.1英寸或更近处。

在某些实现方案中，该透析系统包括：数据处理装置、和编码有计算机程序的计算机存储介质。该程序包括在由数据处理装置运行时使数据处理装置执行操作的指令，所述操作包括接收在医疗流体流经医疗流体管时磁场强度变化检测的有关信息，以及确定医疗流体是否存在医疗流体管中。

在一些实现方案中，所述操作包括接收流经医疗流体管的第一流体和第二流体的期望流量的有关信息，以及基于该流量和磁场变化的检测，确定该第一流体和第二流体的实际流量是否与期望流量相等。

在某些实现方案中，该传感器是磁强计。

在某些实现方案中，该组件包括多个传感器，构造为在医疗流体流经医疗流体管时检测磁场强度的变化。

在一些实现方案中，该组件包括固定到壳体的磁铁，该磁铁构造为在医疗流体流经医疗流体管时对医疗流体进行磁化。

在某些实现方案中，该组件包括：数据处理装置、和编码有计算机程序的计算机存储介质。该程序包括在由数据处理装置运行时使数据处理装置执行操作的指令，所述操作包括接收传感器的输出数据，以及基于该输出数据计算铁磁流体是否存在医疗流体管中。该输出数据与在医疗流体流经医疗流体管时检测到的磁场强度变化有关。

在某些实现方案中，所述操作包括基于输出数据计算医疗流体管中铁磁流体的量，该输出数据与在医疗流体流经医疗流体管时检测到的磁场强度变化有关。

在某些实现方案中，所述操作包括接收医疗流体管中流体总量的有关信息。

在一些实现方案中，所述操作包括计算医疗流体管中铁磁流体与非铁磁流体的比例。

在某些实现方案中，该方法是由数据处理装置执行的计算机实现方法。

在某些实现方案中，电路的输出表示在医疗流体流经医疗流体管时电容的变化。

在一些实现方案中，电容的变化包括在医疗流体流经医疗流体管时电介质的变化。

在某些实现方案中，所述操作包括接收医疗流体流经医疗流体管时电容变化检测的有关信息，以及确定医疗流体是否存在医疗流体管中。

在某些实现方案中，所述操作包括接收传感器的输出数据，以及基于该输出数据计算医疗流体是否存在医疗流体管中。该输出数据与在医疗流体流经医疗流体管时检测到的电容变化有关。

在某些实现方案中，所述操作包括基于输出数据计算医疗流体管中医疗流体的量，该输出数据与在医疗流体流经医疗流体管时检测到的电容变化有关。

实现方案可包括下列一个或多个优点。

在一些实现方案中，磁性传感器检测药物是否正由药物输送系统输送至患者。检测到药物的存在即可表示药物输送系统运转正常。例如，检测到药物的存在即可表示医疗流体管并无泄露或堵塞，以及泵在正常工作。

在某些实现方案中，磁性传感器检测正在输送至患者的药量(例如，容积流率)。检测到的药量可用于确认医生开具的以及输入系统的药物剂量确实被输送至患者。

在某些实现方案中，磁性传感器组件可使用不透明的医疗流体管或厚壁的医疗流体管。当磁性传感器组件利用磁场变化来检测药物时，不会受到例如医疗流体管的颜色或壁厚等光学因素的显著影响。

在某些实现方案中，磁性传感器组件可使用具有狭窄流体通道的医疗流体管。当磁性传感器组件利用磁场变化来检测药物时，传感器组件不需要与流体通道精确对齐来检测药物。

附图说明

图1是血液透析机的示意图，该血液透析机包括模块式药物输送装置和固定在门和模块式药物输送装置内表面之间的药物注射流体线盒。该血液透析机还包括磁性传感器组件，可用于确定某种药物是否被引入到与该磁性传感器接合的血液线路中。

图2是图1中部分示出的药物注射流体线盒的透视分解图，以及药物注射流体线盒在使用前设置在针尖上方的针尖盖。

图3是图1中血液透析机的透视图，其中药物输送装置的门打开。

图4A和图4B分别是图1血液透析机的磁性传感器组件的俯视示意图和截面示意图。

图5A和图5B是另一个磁性传感器组件使用中的示意图。

图6是另一个磁性传感器组件的示意图。

图7A和图7B是另一个传感器组件的示意图。

具体实施方式

总体来说，本发明涉及磁性传感器以及使用磁性传感器的系统和方法。在本发明的一些方面，血液透析系统包括血液透析机，其具有通过药物输送线路连接到药物输送装置的血液回路，从而药物可经由药物输送线路输送至该血液回路。磁性传感器被构造为检测经过血液回路的药物传输线路和/或血液线路的药物。由此，磁性传感器可被用于确认药物被输送至患者。在某些情况下，磁性传感器可被用于确认药物以所期望的剂量被输送至患者。

参见图1，血液透析系统100包括具备药物输送系统102的血液透析机101。药物输送系统102包括与血液透析机101连接并暴露在其表面的模块式药物输送装置103，以及与药物输送装置103连接的一次性药物注射流体线套件(本文中被称作“药物注射流体线盒”)107。药物注射流体线盒107的药物输送线路104与血液透析系统100的血液回路流体连接。血液透析系统100的血液回路其中包括一系列血液线路105、滴注器106和透析仪110。血泵(例如，蠕动泵)108被构造为在治疗过程中将血液泵及整个血液回路。

血液透析系统100还包括透析液回路和其他各种部件，出于简化的原因此处不做赘述。在血液透析治疗过程中，血液从患者身上抽取，经过滴注器106后泵至透析仪110，其中血液中的毒素被去除并收集到流经透析仪的透析液中。然后清洗过的血液再回到患者体内，而含有毒素的透析液(被称作“废透析液”)被丢弃或回收再利用。如下面更详细讨论的，在血液透析治疗过程中，药物(例如和)也利用药物输送系统102输送至滴注器106。药物与患者的血液在滴注器106中混合，并随着患者的血液输送到患者。

磁性传感器组件111从血液透析机101的表面延伸，连接滴注器106和血泵108的血液线路105可释放地固定到(例如，卡锁到)磁性传感器组件111。如下面更详细讨论的，磁性传感器组件111可用于检测由药物输送系统102输送至血液回路的药物，而且在某些情况下，可被用于确认药物以所期望的剂量被传输至血液回路。

如图3所示，模块式药物输送装置103包括药水瓶保持器112，其构造为保持单个药水瓶116。另一个药水瓶保持器114，构造为保持最多三个药水瓶118。在图示的实现方案中，最左边的药水瓶116盛放而药水瓶116右边的三个药水瓶118盛放

是一种刺激红细胞生成的药物(即，合成促红细胞生成素)，也在透析患者中普遍使用，由Amgen有限公司(Amgen Inc.)生产。

(铁蔗糖注射液，USP)是由美国Regent有限公司(American Regent,Inc.)生产的一种无菌、水性的多核氢氧化铁(III)-蔗糖复合物。在那些接受补充促红细胞生成素疗法的长期血液透析的患者中，被使用来进行缺铁性贫血的治疗。是一种铁磁流体，即，受磁铁和磁场影响的流体。因此，的铁磁特性使得磁性传感器组件111能够基于磁场变化来确定是否流经与磁性传感器111接合的管，在一些情况下，使得磁性传感器111能够检测流经管内的的量(例如，容积流率)。这个过程将在下文中进行详细解释。

药水瓶保持器112包括顶部件113和底部件115，将单个药水瓶116夹持在其间。底部件115具有一顶面，倒置的药水瓶116的顶盖可落在该顶面上。在某些实现方案中，底部件115包括一凹槽，其尺寸和形状设计为容纳药水瓶116的顶盖(或顶盖的一部分)。该凹槽有助于确保药水瓶116正确放置在药水瓶保持器112内。药水瓶保持器112的底部件115还限定了一通孔，在使用中允许药物注射流体线盒107的针尖120穿过底部件113并刺破药水瓶116的橡胶密封件。

药水瓶保持器112的顶部件113和底部件115可相互相对移动，从而将药水瓶挤压在其间。此外，整个药水瓶保持器112在相对于药物输送装置103内表面的垂直方向上可移动，以及当药物注射流体线盒107被放置在药物输送装置103的盒室内时，在相对于药物注射流体线盒107的相关联的针尖120的垂直方向上可移动。因此，当盒107被放置在盒室内时，药水瓶保持器112的顶部件113和底部件115可以随着药水瓶116共同移动，从而使盒107的相关联的针尖120刺破药水瓶116的橡胶密封件。

在使用中保持药水瓶118的药水瓶保持器114与上述的药水瓶保持器112类似。尤其是，该药水瓶保持器114也包括顶部件117和底部件119，其间保持三个药水瓶118，且底部件119限定了三个开口，盒107的针尖120可通过该开口刺穿药水瓶118的橡胶密封件。在一些实现方案中，底部件119的上表面限定有多个凹槽，容纳药水瓶118的顶盖并有助于确保药水瓶118正确放置在药水瓶保持器114内。例如，这些凹槽有助于确保药水瓶118与底部件119上的开口对齐，以允许盒107的针尖120刺穿药水瓶118的橡胶密封件。

图2示出了药物注射流体线盒107，其中针尖120的保护性针尖盖160被移除。如图所示，馈送器线路122通过盒107的框架166保持以间隔开的构造被保持。框架166沿其底部边缘包括：歧管168，其将馈送器线路122连接到药物输送线路104；从歧管168延伸的两个侧面支撑件170，172；和在两个侧面支撑件170,172之间延伸的顶部支撑件174。侧面支撑件170，172在其底端和顶端分别与歧管168和顶部支撑件174连接(例如热结合，粘性结合或机械方式连接)。类似地，馈送器线路122在歧管168和顶部支撑件174之间延伸，并与歧管168和顶部支撑件174连接(例如热结合，粘性结合或机械方式连接)。

除了框架之外，盒107还包括在两个侧面支撑件170,172之间延伸的横杆176。横杆176包括将馈送器线路122容纳和保持在其中的凹陷区域178。另外，盒107的前表面(即，当盒107装载到药物输送装置103的盒室时，盒107与药物输送装置103的门109的内表面接触的表面)设置有六角形孔180。如下所述，这些孔180与从门109的内表面延伸的六角形凸起相匹配，从而在使用中将盒107固定到门109，以助于确保唯一合适的盒(例如，药物输送装置制造商打算在药物输送装置103中使用的盒)被药物输送装置103使用。

仍然参见图2，针尖120与盒107的顶部支撑件174连接(例如热结合，粘性结合或机械连接)，并从该顶部支撑件174向上延伸。药水瓶针尖120可以由一种或多种相对刚性的医疗级别塑料形成，例如聚碳酸酯或α-甲基苯乙烯(AMS)，各种流体线路可以由较柔性的医疗级别塑料形成，例如聚氯乙烯(PVC)。每个针尖120可包括，例如，沿针尖长度延伸的中心通道，和沿针尖外表面通向中心通道的两个开口(例如，通道或狭槽)。各个针尖的中心通道与一垂直通路对齐并流体连接，该垂直通路延伸穿过顶部支撑件174。

馈送器线路122经由延伸穿过顶部支撑件174的垂直通路与相关联的针尖120流体连通。馈送器线路还(经由歧管168顶面上的开口)与延伸穿过歧管168的中心通道流体连通。类似地，药物输送线路104与歧管168连接，并与歧管168的中心通道流体连通。由此，当针尖120在使用中刺穿药水瓶116，118的橡胶密封件时，药水可流经馈送器路线122，歧管168，药物输送线路104，并流入滴注器106中。

歧管168，侧面支撑件170，172，顶部支撑件174和横杆176一般是由比馈送器线路122的材料更刚性的一种或多种材料制成。这类相对刚性的材料的例子包括聚碳酸酯和AMS。然而，其他相对刚性的材料也可以选择或添加使用。由于盒107的框架166和横杆176的构造和材料，馈送器线路122基本被保持在相对固定的位置。由于这种构造，将药物注射流体线盒107装载到药物输送装置103的盒室内的过程被简化了。

仍然参见图2，针尖盖160是包括多个从细长结构164向下延伸的管状件162的整体塑料结构。管状件162形成空腔，盒107的药水瓶针尖120在插入药水瓶116，118之前设置在该空腔内。空腔的尺寸和形状设计为，形成这些空腔的管状件162部分以足够的力量握紧相关联的针尖120，从而在把药水瓶116,118装载到针尖120上之前防止盖160掉落或意外碰掉针尖120，同时允许系统的操作者在需要的时候手动去除针尖120上的盖160。在把药水瓶116,118装载到针尖120上之前，针尖盖160从盒107的针尖120上去除。

再次参见图1，其中示出了药物输送装置103的盒室内的盒107，该盒107的针尖120已经插入了分别由保持器112和114保持的药水瓶116和118内。蠕动泵132从药物输送装置103的内表面延伸并与(盒107的横杆176和歧管168之间的)馈送器线路122对齐，从而当其中一个泵132工作时，药物从与该泵相关联的药水瓶116，118中提取，经由血液回路的馈送器线路122，歧管168和药物输送线路104输送至滴注器106。

同样如图3所示，每一条馈送器线路122经过(例如，穿线经过)一个气泡检测器128，其布置成蠕动泵132上的横跨药物输送装置103内表面的间隔开的构造。气泡检测器128能够检测馈送器线路122内部的空气气泡。因此，在治疗过程中每一个气泡检测器128可以确定与其相关联的药水瓶116,118是否排空，因为当瓶排空时，空气从药水瓶116,118提取到馈送器线路122中。在一些实现方案中，气泡检测器122是光学检测器。例如，可以使用Optek生产的OPB350气泡检测器。其他类型的光学检测器也可以选择或添加使用。同样地，其他类型的传感器，例如利用超声技术的传感器，也可以用作气泡检测器。这类传感器的例子包括AD8/AD9集成超声波线路存有空气(Air-In-Line)、气泡检测器和BD8/BD9集成超声波气泡、线路存有空气(Air-In-Line)&液体位置检测传感器(由Introtek国际公司制造(纽约，Edgewood))。在一些实现方案中，气泡检测器128包括的感应器除了感应相关联的馈送器线路中是否存在空气气泡，还可以感应馈送器本身是否存在。

图3示出了药物输送装置103，其中门109打开且药物注射流体线盒107被移除。如图所示，门109的内表面包括：凹陷区域123，其构造为容纳盒107的刚性框架166；和细长狭槽124，其构造为容纳盒107的馈送器线路122，且使馈送器线路122基本不变形。在某些实现方案中，凹陷区域123和狭槽124的尺寸设计为使得盒107的框架166和馈送器线路122可以分别卡扣入凹陷区域123和狭槽124中，从而可释放地固定到门109。门109的内表面还包括六角形凸起，构造为当盒107装载在门109内时被装配到盒107上的六角形孔108内。该六角形凸起的尺寸和形状设计为形成卡扣配合或密压配合，将药物注射流体线盒107固定到门109。

另外，门109的内表面包括弹簧加载部件126，其限定凹部或座圈127，在门109关闭的时候容纳药物输送装置103的蠕动泵132的辊件。弹簧连接到每个部件126的顶部和底部区域，并且连接到门109的内部固定件，从而允许部件126响应与蠕动泵132的辊件的接触或与位于部件126和蠕动泵132的辊件之间的馈送器线路122的接触发生挠曲。

仍然参见图3，蠕动泵132以间隔开的构造横穿药物输送装置103表面。每个泵132包括多个辊133，其压缩相关联的馈送器线路122以产生流体“枕垫(pillow)”(即气体或液体“枕垫(pillow)”)，该流体“枕垫(pillow)”被夹紧在被泵辊133压缩的馈送器线路122的两点之间。辊133围绕可旋转的框架的圆周设置。当框架旋转时，辊133迫使流体“pillow”穿过馈送器线路122直到药物输送线路104。蠕动泵132构造为围绕一轴线旋转，该轴线沿基本平行药物输送装置103表面的方向延伸。当盒107位于药物输送装置103内表面和关闭的门109之间的盒室内时，馈送器线路122与泵132对齐，并被压入门109的弹簧加载部件126的座圈127内。由弹簧加载部件126的弹簧提供的弹力有助于消除座圈127和辊133之间的间隙，从而有助于确保固定的压缩力施加到位于座圈127和辊133之间的馈送器线路。

在泵132运转期间，辊133从上至下地旋转(如图3所示视角)，从而迫使流体“枕垫(pillow)”向下穿过相关联的馈送器线路122。当泵132运转时，真空压力施加到与馈送器线路122连接的药水瓶116,118。在某些情况下，药水瓶116,118的起始压力与环境压力相等；当所有药物被输送完，药水瓶内的最终压力大约为-10psi。换句话说，随着药物被输送，药水瓶116,118中的压力从环境压力增长至-10psi。泵132构造为在馈送器线路122中产生真空压力，其超过药水瓶116,118中的应对真空(competing vacuum)。从而，药物从药水瓶116,118中提取，经由药水瓶针尖120，输送至馈送器线路122内。

围绕蠕动泵132的可旋转框架130圆周设置的辊133的间距可选择为，当药物输送装置103的门109关闭时，至少一个辊133位于相关联的弹簧加载部件126的座圈127内。这有助于确保位于泵132和座圈127之间的馈送器线路122在至少一个位置始终被封闭，因此在泵132不运作的时候，有助于防止药物经由馈送器线路122流到歧管168。

再次参见图1-3，药物输送装置103的药水瓶保持器112、114可以配备各种类型的传感器，用于感知药水瓶的存在、识别药水瓶安装的类型、检测药水瓶的尺寸、和/或检测药水瓶的质量。在一些实现方案中，每个药水瓶保持器112、114包括一个传感器，以感知药水瓶或药物容器的存在。在一些实现方案中，每个药水瓶保持器112、114包括识别安装的药水瓶的系统。该药水瓶识别系统可以，例如，包括读取药水瓶上条形码的条形码读取器。可以选择或添加使用不同类型的传感器。在一些实现方案中，例如，药水瓶识别系统使用RFID技术。其他合适的传感器的例子还包括：颜色传感器，用于感知带有颜色编码的药水瓶的颜色和/或感知药水瓶中药物的颜色；照片传感器(例如，照相机)，装备有文本识别软件来读取药水瓶上的文本；容量传感器，允许不同尺寸的药水瓶被检测，并加载用于检测药水瓶质量的单元或刻度；以及传导或电阻传感器，可用于确定药水瓶中药物的类型。

如上所述，血液透析机101配备有磁性传感器组件111，用于检测流经与滴注器106的出口部分连接的血液线路105的参见图4A和4B，磁性传感器组件111包括构造为保持血液线路105的壳体155。磁性传感器组件111与滴注器106下游的血液线路105相连接。磁性传感器组件111的壳体155包括两个从底座154突出的管瓶导引件152.所述管瓶导引件152在壳体155的底座154上间隔设置，间距略小于血液线路105的直径。这使得血液线路105在管瓶导引件152之间实现摩擦配合，从而磁性传感器组件111将血液线路105紧固保持在与磁性传感器150对齐的位置，该磁性传感器150容纳在壳体155的底座154内。两个管瓶导引件与血液线路105接触的内表面是平面，该平面以略大于血液线路105的直径的高度从壳体的底座154突出。从所述内表面到壳体155的边缘，管瓶导引件152的高度逐渐减少至壳体的底座154。壳体155可以由一种或多种相对刚性的医疗级别塑料形成，例如聚碳酸酯或α-甲基苯乙烯(AMS)，或其他相对刚性的、粗糙的非铁磁材料。

磁性传感器150是典型的霍尔效应磁强计。磁性传感器150输出与垂直施加到传感器表面的磁场成正比的电压。随着磁场变化，输出电压也发生变化。血液线路105中铁磁流体例如的存在会对磁性传感器150感知的磁场产生影响。磁性传感器150经由导线156将与感知的磁场相对应的信号发送至药物输送装置103的控制单元(例如，微处理器)，该导线一端与磁性传感器连接，另一端与控制单元连接。由此，磁性传感器150可用于检测血液线路105中的存在，并确认药物按照规定被传输。如果当控制单元预期不存在时磁性传感器150检测到其存在，或者反之，控制单元可引发警告和/或警报。

在一些实现方案中，传感器150具有2mV/高斯到10mV/高斯的感应强度。一个适合的传感器的例子是模拟装置AD22151线性输出磁场传感器。

药物输送装置103的控制单元还可以为药物输送装置103的各个部件提供动力。该控制单元可以从药物输送装置103和血液透析机101的各个部件接收和传递信号，包括但不限于：磁性传感器组件111、气泡检测器128、蠕动泵132、药水瓶ID传感器及血液线路上的其他传感器。例如，控制单元硬连线至这些部件。基于从这些部件接收到的信号，控制单元可以控制药物输送装置103的各个部件。

控制单元可以控制泵132以确保在同一时间只有一个蠕动泵132在运转。这有助于确保在治疗过程中在同一时间药水瓶116、118中只有一个的药物被抽取。一旦确定了规定的药量被输送(基于对泵132的运转的监控)，控制单元可以关闭与该药水瓶116、118相关联的泵132，并打开与盛放下一个要输送药物的药水瓶116、118相关联的泵132。另外，当药水瓶中的所有内容物清空之后，空气被吸入与该药水瓶相关联的馈送器线路122并被气泡检测器128检测到。相应地，控制单元可以关闭与空药水瓶相关联的泵132，并打开与盛放下一个要输送药物的药水瓶相关联的泵132。

控制单元还可以基于从药水瓶ID传感器接收到的信号来控制药物输送装置103的某些部件，该信号表明了药水瓶的存在和/或药水瓶内容物的类型。这样的设置有助于确保在治疗中使用了正确的药水瓶(例如，正确的药水瓶数量以及药水瓶盛放了正确的内容物)。一旦从药水瓶ID传感器接收到与输入的治疗信息不匹配的信号，即可触发警报(例如，听觉和/或视觉警报)。可选择或添加地，药物输送装置103可构造为直到传感器检测到正确的药水瓶组合才开始实施治疗。

药物输送装置103(例如，药物输送装置103的控制单元)构造为感知血液透析机101的血泵108是否在工作，以及在血泵108停止工作时中断药物输送。此技术可防止在治疗过程中滴注器106内被输送的药物发生“积液(pooling)”。

仍然参见图1-3，血液透析机101包括连接到控制单元的用户界面134。该用户界面134包括键，允许用户通过与药水瓶116、118相关联的显示器进行浏览并设置每个药水瓶116、118所需的剂量。另外，用户界面134还包括允许用户启动和停止药物输送装置103的启动键和停止键。

任何其他类型的用户界面可以选择或添加地使用。在一些实现方案中，药物输送装置包括允许用户从菜单中选择所注入药物的用户界面。在某些实现方案中，用户可以确认药水瓶ID传感器识别的药物是否正确和/或进行适当的调整。该用户界面可用于输入和/或监控各种不同的治疗参数。此类参数的例子包括药物剂量、药物输送速率、被输送的药量、各药物通道的药物输送状态、时间、完成百分比、剩余百分比、剩余时间、输送时间、日期、患者ID、患者姓名、警告、警报等。这些用户界面可包括颜色图形显示。在某些实现方案中，例如，用户界面是根据药物、剂量、或药物输送状态(例如完成、运行中、预备等)进行的颜色编码。

血液透析机101还包括警报和/或警告系统，其与血液透析机101的控制单元相连接。警报和/或警告系统可构造为发送视觉和/或听觉警报和/或警告。该警报和/或警告系统还可包括预先编程的警报和/或警告限制，从而，当用户对系统任何方面的修改超出限制之外，或者机器本身检测到系统的任何方面超出限制之外，该警报和/或警告系统发出警报和/或警告。在一些实现方案中，该系统利用用户界面134发出可视的警报和/或通过血液透析机101的扬声器发出听觉警报。可选择地，该系统可以是与用户界面134分开的独立系统。

仍然参见图1-3，下面描述一种使用血液透析系统100对患者进行血液透析的方法。在开始对患者进行血液透析治疗之前，对组成血液透析机的血液回路和透析液回路的各条线路进行灌注，然后把患者线路105连接到患者。在把患者线路105连接到患者之后，启动血泵108，将血液循环至整个血液回路。透析液泵也被启动，将透析液循环至血液透析机的整个透析液回路。血液从患者身上抽取，并通过动脉患者线路输送到滴注器106。滴注器106就像一个空气阱，从而当血液流经滴注器106时血液中的任何空气得到释放。尤其是，滴注器106包括气孔，从血液中释放的空气可经由该气孔排放到滴注器106外。然后血液从滴注器106泵至透析仪110，其包括半透的膜片，将透析仪110分成两个腔室。当血液流经透析仪110其中一个腔室时，来自透析液回路的透析液流经另一个腔室。随着血液流过，透析流体和杂质，例如尿素和肌酐，通过该半透的膜片扩散到透析液中。废透析液被丢弃或回收再利用。被清洁过的血液从透析仪110中排出，通过静脉患者线路回到患者身体。

在血液透析治疗开始之后，血液透析系统100的操作者(例如医生、护士、医疗辅助人员、或患者)确定开具的的剂量，然后参考可用于输送所述剂量的不同药水瓶组合的计量进度表。适合的计量进度表的例子记载在美国专利申请NO.12/827,119中，其完整地构成本文的一部分。然后操作者根据其喜好从所提供的药水瓶组合中选择一种，并把所选择的药水瓶装载到药水瓶保持器内。操作者还将一瓶装载到一个药水瓶保持器内。

然后，系统操作者将药物注射流体线盒107装载到药物输送装置103的门109内。在把药物注射流体线盒107装载到门109上之后，操作者关闭门109并确认插销167将门109保持在关闭位置。由于盒107在所需的位置安全地固定到门109，当门109关闭时馈送器线路122与相关联的泵132以及气泡检测器128对齐。从而，当门109关闭时，突起的蠕动泵132将馈送器线路122压入沿门109内表面形成的座圈127内，门109的内表面将馈送器线路122压至与气泡检测器128嵌合。当门109处在关闭位置时，盒107的针尖120位于形成在药水瓶保持器112、114的底部件115、119上的孔的正下方。

然后，开具的和的剂量通过血液透析机101的用户界面134输入药物输送装置103，其与药物输送装置103的控制单元连通。可选择或添加地，开具的和的剂量可以从患者主治医生可获取的数据库或网址电子传输到药物输送装置103的控制单元。操作者在检查输入或传输到机器的所开具的剂量之后，通过按下血液透析机101的用户界面134上的按钮(例如“接受”或“确认”按钮)来确认所开具的剂量正确，从而启动穿刺和灌注过程。

在药水瓶116、118被刺破之后，药物注射流体线盒107的馈送器线路122通过激发泵132顺序地或同时地被灌注,从而分别从药水瓶116、118中提取一部分药物。在灌注过程中，各个泵132保持工作，直到气泡检测器128检测到来自相关联的药水瓶116、118的药物，此时泵132停止并夹断或阻塞所述馈送器线路122。如果没有一个气泡检测器128检测到药物，则警报会开启以提示操作者更换或调整药物注射流体线盒107并重复灌注过程。

在灌注完馈送器线路122之后，通过开启与药水瓶116相关联的泵132(同时其他所有泵都关闭)，把从药水瓶116输送到滴注器106。在输送时，磁性传感器组件111监控流经管道的流体，以确认被正确地输送。如果检测不到则警报会开启。相应地，使用者可以检查药物输送线路104和馈送器线路122中的扭结或堵塞。一旦确定了所开具的剂量(例如，通过监控与药水瓶相关联的蠕动泵132的运作情况)被输送到滴注器106，控制单元则关闭与馈送器线路相关联的泵132。

当磁性传感器组件111被放置在滴注器下游的血液线路105上时，在磁性传感器组件111处流过血液线路105的流体典型地包括和血液的混合物。磁性传感器组件111通过磁场的变化检测任何由血液，特别是血液中含有的铁，带来的磁场变化可以作为检测系统中的一个因素。例如，默认的磁场读数可以是已经在血液线路105中存在血液的。可选择或添加地，可以从磁场总体变化中减去由血液的存在带来的磁场变化。

与第一药水瓶118(即，药水瓶116正右边的药水瓶)相关联的泵被启动，从而使被输送到滴注器106。当气泡检测器128检测到馈送器线路122中的空气，表明第一药水瓶118是空的的信号被发送到控制单元。控制系统在确认泵吸了额外的已知容量之后，发送信号关闭与第一药水瓶118相关联的泵，从而气泡检测器128下游线路上的涌入一个区段，在该区段，来自下一个药水瓶的药物输送把残留在线路中的推向滴注器106。尤其是，控制单元保证了额外的泵送容量足够将推过泵132直至歧管168的通道，使得下一次被输送的药物容量将推向滴注器106。控制单元还发送信号启动与第二药水瓶118(即第一药水瓶正右边的药水瓶)相关联的泵132。然后以上描述的输送过程在第二和第三药水瓶进行重复。

在向滴注器106输送了所需数量的和之后，药物输送装置103停止工作，药物注射流体线盒107和药水瓶116、118从药物输送装置103上移除并丢弃。

在一些实现方案中，和同时被输送到滴注器106。在这些实现方案中，控制器可构造为决定流经血液线路的和之比。例如，在对控制器编程之前，可进行一系列实验来决定不同的和之比对磁场产生的不同变化。相对应的磁性传感器电压和和之比可以存储在控制器可获取的查询表中。一旦接收到磁性传感器读取的电压，控制器可使用该查询表来决定和之比。

在磁性传感器150显示被设置在磁性传感器组件111壳体的底部的同时，还可以选择其他的构造方式，例如在管瓶导引件内，磁性传感器可以位于壳体的侧面。

在一些实现方案中，磁性传感器组件可使用多个磁性传感器，所述磁性传感器可放置于不同的构造中。参见图5A至5B，例如，磁性传感器211包括两个霍尔效应传感器150。传感器150包含在血液线路105任一侧的管瓶导引件152中。如图5A所示，血液线路105不包含流体，因此磁场传感器150检测默认水平的磁场158。参见图5B，当铁磁流体例如流经血液线路105时，铁磁流体的存在将改变磁场158。磁性传感器150检测到由铁磁流体带来的磁场158变化。

在磁性传感器组件111，121被描述为具有一个或两个磁性传感器150的同时，磁性传感器组件111可选择性地具有超过两个磁性传感器150。

当磁性传感器150具有适当的感应强度，例如，至少1mV/高斯的感应强度时，可以相信磁性传感器150不但能检测血液线路105中铁磁流体的存在，还能检测血液线路105中铁磁流体的数量。例如，一个具有合适感应强度的传感器可以输出不同的电压，该电压精确地追踪检测到的磁场变化。相应于流经磁场的铁磁流体量，磁场可发生不同数量的变化。当磁性传感器在使用中并提供不同的输出电压时，与输出电压相应的铁磁流体量可记录并存储在控制器可获取的查询表中。控制单元可以利用这些信息来确定流经管道的铁磁流体量，并确认药物被正确地注射给患者。

控制单元还可以利用这些来自磁性传感器150的信息以及来自其他传感器的信息，来确定和血液线路105中其他流体之比。在一些情况下，例如，可以与盐水相混合以稀释的剂量，或者可以和其他药物一起同时被输送。在这些情况下，控制单元可以基于传感器150检测到的磁场来确定血液线路105中的含量。尤其是，控制单元可以利用从磁性传感器接收到的电压来确定血液线路中的数量，例如，通过使用列有数量与相应电压的查询表。结合血液线路105中盐水含量的有关信息，控制单元可以确定血液线路105中流体剂量的强度，从而确认正确的剂量被注射。例如通过监控连接到盐水线路的泵，可以提供血液线路105中盐水含量的有关信息。

在磁性传感器150被描述为霍尔效应磁强计的同时，还可以使用其他类型的磁场传感器。

在一些实现方案中，流经血液线路105的铁磁流体在流经磁性传感器组件之前被磁化，从而使磁性传感器组件更容易检测到流体的磁性性能。如图6所示，例如，磁铁302被放置在磁性传感器组件311的上游。磁铁302位于独立的壳体组件内，该壳体组件与血液线路105可释放地连接。磁性传感器组件311可释放地连接到磁铁302上游的血液线路105，并包括磁性传感器350。磁性传感器350是通过导线356连接到控制单元的换能器，比如磁带头。磁性传感器350被放置为紧邻磁铁302附近(例如，不到0.2英寸)。在一些实现方案中，医疗流体管的厚度在换能器处被缩减，从而使换能器更容易检测到流经医疗流体管的被磁化的铁磁流体。

磁铁302在铁磁流体经过时校直铁磁流体中的粒子并短暂地磁化该流体。磁性传感器组件311检测流经管道的被磁化的铁磁流体。磁性传感器350将检测到的磁场转化为电子信号，并将该电子信号经由导线356传递到控制单元。控制单元解读电子信号来确定管道中是否存在铁磁流体，在一些实现方案中，还可以确定管道中存在多少铁磁流体。

在一些实现方案中，磁铁包含在磁性传感器的壳体中。在这些实现方案中，磁铁和磁性传感器可以包含在壳体内各自的隔室中，构造为可释放地保持管道，从而磁铁位于磁性传感器的上游。

在上述传感器组件检测流体的磁场来确定该流体是否具有铁磁性能的同时，也可选择或添加使用其他技术。如图7A和7B所示，例如，传感器组件411包括两个电容器极板402，404。电容器极板402,404构造为在两极板402,404之间保持血液线路105。更具体地，在图示的实现方案中，电容器极板402，404弯曲以贴合血液线路105的形状。电容器极板402,404通过导线406，408各自连接到回路。

电容传感器组件411利用电容测量技术来确定血液线路105内电磁流体或药物的存在。当流体的成分发生变化时，与电容变化成正比的感知电流也发生变化。因此，传感器411可确定血液线路105中的流体是否包含铁磁流体。这些测量可以，例如，至少以通过已知重力计量单位和/或压力/容积测量实现的精确度，各自精确地进行。电容器极板402和404可以设置在绝缘或介电壳体内部。

一般地，两个电容器极板402,404之间的电容C根据函数C＝k*(S/d)变化，其中k是介电常数，S是单独极板的表面积，d是极板402,404之间的距离。电容器极板402,404之间的电容根据函数1I(RxV)成比例地变化,其中R是已知的电阻，V是横跨电容器极板402,404测量到的电压。

例如，的介电常数k与，例如，盐水的介电常数不同。因此，如果血液线路105包含由于电容器极板402,404之间的流体混合物中的含量增长，整体电介质从一种电介质(盐水)转变到不同的电介质。

随着铁磁流体进入血液线路105的流体混合物，整体电容发生变化，即分别增加或减少。电容传感器411产生分别横跨有源接地的电容器极板402,404的高阻抗电势。该高阻抗电势标志着血液线路104中铁磁流体，例如的含量。

电容传感回路(未示出)通过导线406,408接收信号，并放大高阻抗信号以产生低阻抗电势。放大的电势被转换成数字信号并馈送至控制单元，其决定了血液线路105中铁磁流体的存在及含量。

在图示的实现方案中，电容器极板402,404形成抓斗，由铰链410连接。电容器极板可以是球形、立方形、矩形或其他形状。在一些实现方案中，电容器极板可以是平面的，构造为间隔一距离，该距离小于血液线路的直径。由此血液线路可被轻微地挤压在两个极板之间。

在一些实现方案中，电容传感器组件411可被放置在血液透析系统的其他位置，用于检测管道中存在的液体与空气之比，或检测流体中气泡的存在。

重新参见图1，在传感器组件被描述为放置于滴注器106下游的血液线路上的同时，该传感器组件还可以选择或添加地放置在血液透析系统100的其他位置。例如，传感器组件可放置在滴注器106上游的药物输送线路104上。在某些实现方案中，传感器组件可放置在血泵108下游的血液线路105上，血泵108和透析仪110之间。在某些实现方案中，多个传感器组件可在血液透析系统100的不同位置被使用。

在传感器组件被描述为向药物输送装置103的控制单元发送输出信号的同时，该传感器组件还可以选择或添加地构造为向另外的控制单元发送输出信号。在一些实现方案中，例如，传感器组件构造为向血液透析机101的控制单元发送输出信号。

在上述药物输送装置被描述为用于输送和/或的同时，还可以和各种其他类型的“药物”一起输送，即成药以及在患者静脉内输送的其他流体。可随着输送至患者的药物包括,但不限于,磷酸盐结合物、维生素D、以及抗凝血剂。

另外，在传感器组件被描述为检测的同时，还可以用于检测包含铁磁材料的各种其他药物。此类药物的例子包括通用铁蔗糖补充剂以及用于补充缺铁症的药品。

除了上文描述的，各种类型的药物输送系统，包括具有不同类型的药水瓶保持/穿刺组件和/或不同流体线路集合的系统，都可以被使用。此类系统的其他例子记载在美国专利申请NO.12/827,119中，其完整地构成本文的一部分。

在药物输送装置103被描述为连接到血液透析机101的用户界面134的同时，在某些实现方案中，药物输送装置103配备有其自己的用户界面。

在传感器组件被描述为在血液透析系统100上使用的同时，该传感器组件还可用作各种其他类型的医疗装置或医疗系统的组成部件，来检测管道中铁磁流体的存在。例子包括独立应用的药物输送装置和系统以及专门用于注射铁蔗糖的静脉注射系统。

Claims (7)

1.一种透析系统，包括：

透析机；

与透析机相连接的血液线路；

通过药物输送线路连接到血液线路的药物输送装置；和

在与药物输送线路的连接部位的下游位置处与血液线路相连接的传感器组件，该传感器组件包括：

构造为可释放地保持血液管线的壳体；

构造为血液管线可释放地保持在其间的多个电容器极板；以及

连接到该电容器极板的电路。

2.根据权利要求1所述的系统，其中该电路的输出表示在医疗流体流经该血液线路时电容的变化。

3.根据权利要求2所述的系统，其中电容的变化包括在该医疗流体流经该血液线路时电介质的变化。

4.根据权利要求1所述的系统，还包括：

数据处理装置；和

编码有计算机程序的计算机存储介质，该程序包括在由该数据处理装置运行时使该数据处理装置执行操作的指令，所述操作包括：

接收在医疗流体流经血液线路时电容变化检测的有关信息；和

确定医疗流体是否存在血液线路中。

5.根据权利要求4所述的系统，其中所述操作还包括：

确定该血液线路中存在的医疗流体的量。

6.一种电容传感器组件，包括：

构造为可释放地保持医疗流体管的壳体；

多个固定到该壳体的电容器极板，该电容器极板构造为在医疗流体流经该医疗流体管时检测介电常数的强度变化；

数据处理装置；和

编码有计算机程序的计算机存储介质，该程序包括在由该数据处理装置运行时使该数据处理装置执行操作的指令，所述操作包括：

接收流经医疗流体管的医疗流体和血液的期望流量的有关信息；

接收血液的流量的有关信息；

从电容传感器组件接收在医疗流体流经该医疗流体管时检测到的介电常数的强度变化的有关信息；

至少部分基于接收到的信息计算流经医疗流体管的医疗流体的量；和

至少部分基于计算出的流经医疗流体管的医疗流体的量确定医疗流体和血液的实际流量是否等于期望流量。

7.一种医疗流体输送方法，包括：

将铁磁医疗流体引入到透析机的血液线路中的血液中；

确定极板之间的电容，在铁磁医疗流体的引入部位下游的位置处在该极板之间具有透析机的所述血液线路；和

基于检测到的电容检测在所述位置处血液是否包含铁磁医疗流体。