CN113908372A - 监视可替换部件的有效寿命的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

提供了能够监视可替换部件的系统。系统包含用于控制系统的操作的控制器；编程指令，根据编程指令，系统配置为：接受部件的有效寿命的输入，基于与部件的每次先前使用相关联的先前收集的使用数据的每个集合来计算部件所经历的困境的累积量，并且部分基于困境的累积量来确定有效寿命的部件由于其先前的(多次)使用而已经经历的已使用部分以及有效寿命的未使用部分；以及反馈装置，其配置为向系统的操作者提供部件的有效寿命的未使用和已使用部分中的至少一个的指示。还提供了监视系统的可替换部件的方法。

Description

监视可替换部件的有效寿命的系统和方法
本申请是申请日为2016年8月11日的题为“确定其可替换部件的有效寿命的系统和指示其可替换部件的有效寿命的装置及其方法”的中国发明专利申请201680052310.5的分案申请。
技术领域
本公开涉及流体注射器和流体递送系统，并且特别地，涉及用于在流体注射过程期间监视或跟踪可替换注射器部件的剩余的或未使用的有效寿命的系统和方法。
背景技术
一些诊断和治疗过程涉及将诸如治疗剂、造影剂或营养溶液的流体注射到患者。在近年中，已经开发了若干用于流体(诸如造影剂溶液(通常简称为“造影剂”)、诸如生理盐水的淋洗剂和其他医疗流体)的加压注射的医疗流体递送系统，以用于诸如血管造影、计算机断层扫描(CT)、超声、磁共振成像(MRI)、正电子发射断层扫描(PET)，以及其他分子成像过程。总体上，这些医疗流体递送系统被设计为以预设流速递送预设量的流体。
在一些注射过程中，医疗从业者将导管或针放入患者的静脉或动脉中。通过与流体注射器系统相接的管或连接器，导管或针连接到手动或自动的流体注射器系统。自动流体注射器系统典型地包含至少一个针筒，至少一个针筒连接到具有例如动力线性活塞的至少一个流体注射器。至少一个针筒包含例如造影剂的源和/或淋洗流体的源。对于固定体积的造影剂和/或生理盐水以及固定速率的注射，医疗从业者将设定(本文称为“注射参数设定”)输入到流体注射器的电子控制系统中。
注射器装置可以包含多次使用可丢弃流体路径套件(“MUDS”)，多次使用可丢弃流体路径套件具有用于将流体从针筒输送到注射器的流出端口的管路和连接器。MUDS管路和连接器通常由柔性塑料材料形成，其在重复使用的情况下变形或者退化。MUDS可以连接到用于将流体从MUDS输送到患者的单次使用可丢弃套件(SUDS)。
系统操作者必须监视和存档MUDS的使用，以确定其何时需要被移除以及替换。例如，诸如MUDS的可重复使用的部件可能需要每12、24或48小时替换。替代地，MUDS可以安排为在指定数目的注射过程之后被替换。然而，由于注射器可能由不同操作者使用或者在MUDS或其他部件的寿命期限期间的多次轮班(shift)期间使用，因此可能难以确定MUDS或者其他部件应该何时替换。目前，操作者通过记录何时安装MUDS以及对附连到注射器或MUDS的标签或标记的使用次数来监视MUDS使用期限。例如，注射器操作者可以为每次使用在标记或标签上的适当的行中写入日期和时间。一旦写入日期和时间的所有可用空间都被填入，则应该移除并替换MUDS。然而，这样的手动记录方法需要注射器操作者在每个注射活动之前和之后辛苦地检查和更新标记或标签。
为了在可替换部件的整个寿命周期中确保适当的功能和性能，诸如MUDS的部件典型地制造为耐受它们在整个相应的寿命周期中将可能经历的最大压力和流量。相应地，可替换部件制造为具有远远超出在常规注射过程期间所施加的实际水平的压力耐力。SUDS还制造为耐受超过正常使用期间将遇到的最大压力和流率的力。然而，由于SUDS仅由单个患者使用并且然后丢弃，所以降低了破裂或失效的风险。
尽管各种手动和自动的流体递送系统在医疗领域是已知的，但适于在医疗诊断和治疗过程中使用的改善的流体递送系统是合乎需要的。特别地，需要具具有自监视功能的注射器系统，其能够监视诸如MUDS的可替换注射器部件的状态，并且能够为可替换注射器部件提供寿命周期的视觉指示或表示。通过提供对应该何时移除和替换这样的可替换部件的更精确和更精致的指示，提供可替换部件的寿命周期的视觉指示将帮助防止注射器的磨损困境。
发明内容
鉴于前述内容，存在对于流体递送系统的需求，流体递送系统包含与控制器、计算单元或者远程计算机装置相关联的注射器，远程计算机装置跟踪可丢弃和/或可替换注射器部件(诸如MUDS)的寿命周期，并且就此向系统操作者提供适当的反馈。系统应当能够基于由于实际(或计划的)注射过程而导致的可替换部件所经受的困境的所计算的累积量或估计量来监视或跟踪可替换注射器部件的剩余有效寿命。可以基于关于可替换部件的实验数据，从贯穿注射器放置的、配置为测量对可替换注射器部件的注射力和/或困境的传感器提供的数据，以及来自流体递送系统的电子控制系统的注射器参数设定和相关信息的组合，来确定困境的所计算的累积量或估计量。
流体递送系统还可以与其他注射器控制系统集成，以基于可替换注射器部件的剩余的或未使用的有效寿命以及任何识别的累积的困境，来防止注射器在超过可替换注射器部件能够耐受的力、压力和流率下进行注射。因此，由于在累积的困境达到大量的水平时警告用户，注射器部件在使用期间失效的可能性显着降低。另外，由于注射器力可以更精确地匹配于可替换注射器部件能够耐受的最大水平，可以降低可替换注射器部件的制造和设计要求。具体而言，不需要将可重复使用的部件制造为耐受可重复使用的部件的整个寿命期限的最大注射器力，如目前所需要的。
根据本公开的方面，监视流体注射器的可替换部件的状态的方法包含：提供流体注射器的可替换部件的有效寿命；基于先前收集的注射参数数据的每个集合来计算由可替换部件所经历的困境的累积量，先前收集的注射参数数据与在一个或多个患者上先前用可替换部件进行的每个注射过程相关联；部分基于困境的累积量来确定有效寿命的可替换部件由于先前用可替换部件进行的注射过程而已经经历的已使用部分以及有效寿命的未使用部分；以及向流体注射器的操作者提供对可替换部件的有效寿命的未使用和已使用部分中的至少一个的指示。
在一些示例中，注射参数数据可以包含注射压力、注射时间和注射温度中的一个或多个。可以至少使用采用描述可替换部件的材料退化的模型的算法来各自计算困境的累积量。该模型基于例如Miner定律或者基于逆幂定理—Weibull模型(Inverse Power Law-Weibull Model)。
在一些示例中，注射参数数据可以包含从流体注射器的多个部分收集的数据。此外，向流体注射器的操作者提供有效寿命的未使用和/或已使用部分的指示可以包含显示有效寿命的已使用部分相对于可替换部件的有效寿命的视觉表示。可以在流体注射器上安装可替换部件之前确定可替换部件的有效寿命。
根据本公开的另一方面，能够监视流体递送系统中的可替换部件的流体递送系统包含：流体注射器；与流体注射器一起使用的至少一个可替换部件；控制器；以及视觉和/或听觉反馈装置。控制器可以配置为：获得至少一个可替换部件的有效寿命；基于先前收集的注射参数数据的每个集合来计算由可替换部件所经历的困境的累积量，先前收集的注射参数数据与使用流体注射器在一个或多个患者上先前进行的每个注射过程相关联；并且部分基于困境的累积量，来确定有效寿命的可替换部件由于先前进行的注射过程而已经经历的已使用部分以及有效寿命的未使用部分。视觉和/或听觉反馈可以配置为向流体注射器的操作者提供可替换部件的有效寿命的未使用部分和/或已使用部分的指示。
在一些示例中，至少一个可替换部件包括可丢弃多患者流体路径套件。此外，流体递送系统可以包含感测或计时装置，感测或计时装置与流体注射器的部分相关联并且配置为收集注射参数数据。
根据本公开的另一方面，提供用于监视设备的可替换部件的系统。系统包含：用于控制由系统监视的设备的操作的控制器，以及与控制器可操作地相关联的编程指令。当执行时，编程指令使得控制器进行以下操作：接受设备的可替换部件的有效寿命的输入；基于先前收集的使用数据的每个集合来计算由可替换部件所经历的困境的累积量，先前收集的使用数据与设备对可替换部件的每个先前使用相关联；并且部分基于困境的累积量，来确定有效寿命的可替换部件由于其先前的使用或多次使用而已经经历的已使用部分以及有效寿命的未使用部分。系统还包含视觉和/或听觉反馈，其配置为向设备的操作者提供可替换部件的有效寿命的未使用部分和已使用部分中的至少一个的指示。
在一些示例中，设备包含输注装置和离心分离器中的至少一个。在这种情况下，控制器可以配置为控制输注装置和离心分离器中的至少一个的操作。与输注装置和/或离心分离器相关联的可替换部件可以是针筒、管路套件、阀、流体连接器中的至少一个或者其任意组合。
根据本公开的另一方面，监视流体注射器的可替换部件的状态的方法包含：提供可替换部件的有效寿命；收集注射参数数据的当前集合，注射参数数据的当前集合与要用可替换部件进行的计划的注射过程相关联；计算困境的估计量，如果要根据所述注射参数数据的当前集合进行计划的注射过程，则可替换部件将要经历困境的估计量；部分基于困境的估计量，来确定如果要进行计划的注射过程并且因此可替换部件将承受困境的估计量，则将由可替换部件所经历的有效寿命的部分；将可替换部件的有效寿命与如果要进行计划的注射过程则可替换部件将经历的有效寿命的部分比较；以及向流体注射器的操作者提供比较的结果的指示。
在一些示例中，注射参数数据可以包含注射压力、注射时间和注射温度中的一个或多个。此外，可以至少使用采用描述可替换部件的材料退化的模型的算法来计算困境的估计量。该模型可以基于例如Miner定律或者基于逆幂定理—Weibull模型。
在一些示例中，注射参数数据可以包含从流体注射器的多个部分收集的数据。此外，提供比较的结果的指示可以包含显示有效寿命的已使用部分相对于可替换部件的有效寿命的视觉表示。可以在流体注射器上安装可替换部件之前确定可替换部件的有效寿命。
根据本公开的另一方面，监视流体注射器的可替换部件的状态的方法包含：提供可替换部件的有效寿命；基于先前收集的注射参数数据的每个集合来计算由可替换部件所经历的困境的累积量，先前收集的注射参数数据与用其所先前进行的每个注射过程相关联；收集注射参数数据的当前集合，注射参数数据的当前集合与要采用可替换部件进行的计划的注射过程相关联；计算附加困境的估计量，如果要根据所述注射参数数据的当前集合进行计划的注射过程，则可替换部件将要经历附加困境的估计量；部分基于困境的累积量，来确定所述有效寿命的所述可替换部件由于用其所述先前进行的注射过程而已经经历的已使用部分以及所述有效寿命的未使用部分；部分基于附加困境的估计量，来确定如果要进行计划的注射过程并且因此可替换部件将承受附加困境的估计量，则可替换部件将经历的有效寿命的附加部分；将可替换部件的有效寿命的已使用和未使用部分中的至少一个与有效寿命的附加部分比较，如果要进行计划的注射过程，则可替换部件将经历有效寿命的附加部分；以及向流体注射器的操作者提供比较的结果的指示。
在一些示例中，注射参数数据可以包含注射压力、注射时间和注射温度中的一个或多个。可以至少使用采用描述所述可替换部件的材料退化的模型的算法来各自计算所述困境的估计量和累积量。该模型可以基于例如Miner定律或者基于逆幂定理—Weibull模型。注射参数数据可以包含从流体注射器的多个部分收集的数据。
在一些示例中，提供比较的结果的指示可以包含显示有效寿命的已使用部分相对于可替换部件的有效寿命的视觉表示。可以例如在流体注射器上安装可替换部件之前确定可替换部件的有效寿命。
在一些示例中，在尚没有用可替换部件先前进行注射过程时，由可替换部件所经历的困境的累积量将初始地是零，并且计划的注射过程将预期为用其进行的第一个注射过程。
根据本公开的另一方面，提供能够监视其可替换部件的系统。系统包含：用于控制系统的操作的控制器和与控制器可操作地相关联的编程指令。当执行时，编程指令使得系统进行以下操作：接受系统的可替换部件的有效寿命的输入；基于先前收集的使用数据的每个集合来计算由可替换部件所经历的困境的累积量，先前收集的使用数据与系统对可替换部件的每次先前使用相关联；并且部分基于困境的累积量，来确定有效寿命的可替换部件由于其先前的使用或多次使用而已经经历的已使用部分以及有效寿命的未使用部分。系统还包含视觉和/或听觉反馈，其配置为向系统的操作者提供可替换部件的有效寿命的未使用部分和已使用部分中的至少一个的指示。
在一些示例中，系统是流体递送系统，其包括流体注射器。在这种情况下，与系统对可替换部件的每次先前使用相关联的使用数据是与使用流体注射器来在一个或多个患者上所先前进行的每个注射过程相关联的注射参数数据，其中注射参数数据包含注射压力、注射时间和注射温度中的一个或多个。此外，可替换部件可以包含针筒、管路套件、阀、流体连接器、多患者流体路径套件、单患者流体路径套件、或者其任意组合。系统还可以包含与流体注射器的部分相关联并且配置为收集注射参数数据的感测或计时装置。
根据本公开的另一方面，用于测量流体注射器的累积的流体压力的可丢弃寿命指示器包含：与流体注射器的流体套件相流体连通的流体收集部分；以及配置为基于流体收集部分中的流体的体积来向用户指示流体注射器的可替换部件的已使用和/或未使用的有效寿命的计量器。
在一些示例中，可丢弃寿命指示器还包含在流体注射器的流体套件和流体收集部分之间设置的止逆阀。止逆阀可以配置为允许高于阈值压力的流体流接入流体收集部分。止逆阀可以是单向止逆阀。
在一些示例中，可丢弃寿命指示器还包含在流体套件和流体收集部分之间放置的限流器，以降低流体流进入流体收集部分的速度。限流器可以包含多孔过滤器。此外，计量器可以包含活塞，活塞可移动地设置在计量器的孔内并且配置为随着流体收集部分中的流体的体积增加而移动通过孔。活塞可以具有醒目的尖端，尖端配置为延伸超过计量器的在使用终止的位置处的开放远端。在其他示例中，计量器可以包含弹簧管(bourdon tube)。
某些和非限制性的实施例的这些和其他特征和特性，以及结构的相关元件的操作的方法和功能和零件的组合和制造的经济性将在参考附图地考虑以下说明书和权利要求的情况下变得更加显而易见，所有这些形成本申请的部分，其中相同的附图标记指代各图中的相应部分。然而，应明确理解，附图仅用于说明和描述的目的，并不意图作为本发明的限制的限定。如说明书和权利要求中所使用的，除非上下文另外明确地指出，否则单数形式的“一”，“一个”和“该”包含复数指示物。
附图说明
由参考附图做出的以下详细描述，其他特征以及其他目标和优点将变得显而易见，附图中：
图1是根据本公开的一个方面的多流体递送系统(本文称为“注射器”)的立体图；
图2是图1的注射器内的各种流体路径的示意图；
图3A是根据本公开的方面的寿命指示器的立体图，寿命指示器处于充满的或者未使用的位置且连接到流体路径套件；
图3B是图3A的寿命指示器和流体路径套件处于充满的或未使用的位置处的截面图；
图4A是图3A的寿命指示器在寿命终止的位置处的立体图；
图4B是图4A的寿命指示器在寿命终止的位置处的截面图；
图5是根据本公开的另一方面的弹簧管寿命指示器的示意图；
图6是根据本公开的另一方面的寿命指示器的示意图；
图7是根据本公开的另一方面的寿命指示器的示意图；
图8是根据本公开的方面的包含图1的注射器的流体递送系统的示意图；
图9A是图示了根据本公开的方面的用于监视流体递送系统的步骤的流程图；
图9B是用于监视流体递送系统的步骤的流程图，其中考虑了可替换部件的第一次(例如，唯一的或当前的)使用；
图9C是用于监视流体递送系统的步骤的流程图，其中考虑了可替换部件的先前的和当前的使用两者；
图10是图8的流体递送系统的反馈指示器；以及
图11是根据本公开的方面的与图8的流体递送系统一起使用的电子控制装置的示意图。
具体实施方式
为后文描述的目的，术语“端部”、“上部”、“下部”、“右”、“左”、“垂直”、“水平”、“顶部”、“底部”、“横向”、“纵向”及其衍生将如附图中的取向而指代本发明。然而，应当理解，本发明可以假设各种替代变化和步骤顺序，除非在明确地相反指定的情况下。还应当理解，在附图中示出且在以下说明书中描述的具体装置和过程仅仅是本发明的示例性实施例。因此，涉及本文所公开的实施例的具体尺寸和其它物理特性将不认为是限制性的。
如本文所使用的，术语“通信”以及“相通信”是指一个或多个信号、消息、命令或其他类型的数据的接收或传输。一个单元或部件要与另一单元或部件通信是指一个单元或部件能够直接或间接地从其他单元或部件接收数据，和/或能够直接或间接地将数据发送到其他单元或部件。这可以是指直接或间接的连接，其本质上可以是有线的和/或无线的。此外，两个单元或部件可以相互通信，虽然所发送的数据可能在第一和第二单元或部件之间被修改、处理、路由等等。例如，第一单元可以与第二单元相通信，虽然第一单元被动地接收数据而不主动地将数据发送到第二单元。作为另一示例，如果中间单元处理来自一个单元的数据并将所处理的数据发送到第二单元，则第一单元可以与第二单元相通信。应理解，许多其他布置是可能的。
本公开总体上涉及流体注射器系统100(在图1、2和8中示出)和相关联的监视系统10(在图8中示出)，其监视和跟踪了注射器100的一个或多个可替换且可丢弃部件(诸如MUDS、针筒、流体源、连接器、阀和其他部件(在本文集体地称为“可替换注射器部件”))的状态以及剩余或未使用的有效寿命。监视系统10向其操作者提供了关于(多个)可替换部件的剩余或未使用的有效寿命的反馈，并且在某些条件下，如果可替换部件中的一个达到其预期的可使用寿命的终止，则发布警告。可替换部件通常至少部分地由塑料材料形成，其当随时间经受大量的力或压力(诸如随着注射器100迫使流体通过可替换注射器部件而提供的压力)时退化或变形。监视系统10配置为收集关于注射器使用的信息，并且基于所收集的信息，基于来自先前注射的数据来估计和/或确定可替换部件的剩余或未使用的有效寿命。如本文所描述的，监视系统10可以控制注射器100的操作，并且如果可替换注射器部件被确定为不适合耐受预期的注射压力，则降低注射力或完全地阻止注射进行。
流体注射器
参考图1，流体注射器100配置为通过MUDS 130(在图2和8中示出)将流体递送到患者，MUDS 130与单次使用可丢弃套件(SUDS)190(在图2中示出)流体连通。流体注射器100包含注射器外壳102，注射器外壳102具有相对的横向侧104、远侧或上部端部106，以及近侧或下部端部108。在一些实施例中，外壳102可以被支撑在基部110上，基部110具有用于在地板表面上可旋转且可移动地支撑外壳102的一个或多个轮子112。一个或多个轮子112可以是可锁定的，以一经定位在期望的位置处防止外壳102无意地移动。可以提供至少一个手柄114，以便于流体注射器100的移动和定位。在其他实施例中，外壳102可以可移除地或者不可移除地固定到固定表面，诸如地板、天花板、墙壁或者其他结构。外壳102围封各种机械驱动部件、驱动机械驱动部件所必需的电力或动力部件，以及诸如电子存储器和电子控制装置的控制部件，控制部件用于控制与流体注射器100相关联的相互地可移动的活塞元件103(在图2上示出)的操作。这样的活塞元件103可以经由电机械驱动部件(诸如由电动机、音圈致动器、轮条-小齿轮齿轮驱动器(rack-and-pinion gear drive)、线性电动机等驱动的滚珠丝杠(ball screw shaft))是相互地可操作的。在一些实施例中，机械驱动部件、电力和动力部件以及控制部件中的至少一些可以提供在注射器100的基部110部分上。
流体注射器100包含至少一个体相流体连接器118，用于与至少一个体相流体源120连接。在一些实施例中，可以提供多个体相流体连接器118。例如，如图1中示出的，三个体相流体连接器118可以提供为并排或其他布置。在一些实施例中，至少一个体相流体连接器118可以是尖刺(spike)，其配置为可移除地连接到诸如药瓶(vial)、瓶或袋的至少一个体相流体源120。至少一个体相流体连接器118可以与每个新的体相流体源120具有可重复使用的或者不可重复使用的接口。至少一个体相流体连接器118可以形成在MUDS 130(在图2中示出)上，如本文所描述的。至少一个体相流体源120可以配置为接收用于去往流体注射器系统100的传递的诸如生理盐水、造影剂溶液或其他医疗流体的医疗流体。外壳102可以具有至少一个支撑构件122，以一经其连接到流体注射器系统100支撑至少一个体相流体源120。
继续参考图1，流体注射器系统100包含一个或多个用户界面124，诸如图形用户界面(GUI)显示窗口。用户界面124可以显示与由流体注射器所进行的流体注射过程相关的信息，诸如目前的流率、流体压力以及连接到流体注射器100的至少一个体相流体源120中剩余的体积，并且可以是允许操作者输入流体注射器系统100的操作的命令和/或数据的触摸屏幕GUI。尽管在图1中将用户界面124示出为在注射器外壳102上，但是用户界面124还可以为远程显示器的形式，远程显示器有线或无线地链接到外壳102并且可以控制流体注射器100的机械元件。在一些实施例中，用户界面124可以是可拆卸地连接到外壳102并与外壳102有线或无线地链接通信的平板。此外，流体注射器系统100和/或用户界面124可以包含至少一个控制按钮126，用于流体注射器系统100的陪从操作员的触觉操作。
已经总体地描述了注射器100，现在将详细地讨论配置为可移除地连接到流体注射器100的MUDS 130。参考图2，MUDS 130将一个或多个流体从一个或多个体相流体源120递送到患者。MUDS 130可以包含一个或多个针筒132以及活塞元件103。在一些实施例中，针筒132的数目可以对应于体相流体源120的数目。例如，参考图2，MUDS 130具有并排布置的三个针筒，使得每个针筒132流体地可连接到体相流体源120中的一个。在一些实施例中，一个或两个体相流体源120可以连接到MUDS 130的一个或多个针筒132。每个针筒132可以由对应的体相流体连接器118和相关联的MUDS流体路径134流体地可连接到体相流体源120中的一个。MUDS流体路径134可以具有连接到体相流体连接器118的尖刺元件。在一些实施例中，体相流体连接器118可以直接提供在MUDS 130上。
MUDS 130可以包含诸如旋塞阀的一个或多个阀136，以控制从多剂量体相流体源120将哪种医疗流体或医疗流体的组合取回和/或通过每个针筒132递送到患者。在一些实施例中，一个或多个阀136可以提供在针筒132或者歧管(manifold)148上。歧管148可以经由阀136和/或针筒132与MUDS流体路径134的第一端部流体连通，MUDS流体路径134将每个针筒132连接到对应的体相流体源120。MUDS流体路径134的相对的第二端部可以连接到配置为与体相流体源120流体连接的相应的体相流体连接器118。
继续参考图2，在一些实施例中，流体输出线152还可以连接到流体注射器系统100上的废液池156。废液池156期望地与针筒132分离以防止污染。在一些实施例中，废液池156配置为在例如预备(priming)操作期间接收从针筒132排出的废液。废液池156可以从外壳102移除，以便丢弃废液池156的容纳物。在其他实施例中，废液池156可以具有排水端口(未示出)，以在不从外壳102移除废液池156的情况下清空废液池156的容纳物。在一些实施例中，废液池156提供为与MUDS 130分开的部件。
可丢弃寿命指示器
已经描述了流体注射器100和MUDS 130，参考图3A-7，现在将详细描述可丢弃寿命指示器50，其可以与诸如MUDS流体路径134的可替换部件的部分相关联、与之连接，或者与之整体地形成。可丢弃寿命指示器50可以附接于端口52，端口52从流体路径134延伸并且通过狭窄通道54(在图3B和4B中示出)与流体路径134流体连通。端口52可以包含如本领域中已知的任何适当的连接器，以将指示器50连接到流体路径134(包含但不限于鲁尔连接器、卡扣(snap fit)连接器、螺纹连接器或其组合)。可丢弃寿命指示器50是机械装置或者机构，其配置为向用户或注射器操作者指示诸如MUDS 130的可替换部件上施加的累积压力，并且特别地，配置为向用户或注射器操作者指示可替换部件何时达到其寿命周期的终止且应当被替换。总体上，可丢弃寿命指示器50包含诸如活塞或转盘的推进结构，其从充满的或未使用的位置转变到空的或使用终止的位置，充满的或未使用的位置指示可替换部件是未使用的并且处于近新的条件，空的或使用终止的位置指示可替换部件已经暴露于最大累积流体压力并且应当被替换。当推进结构处于其使用终止的位置时，指导用户或注射器操作者移除并替换可替换部件。可丢弃寿命指示器50可以是单次使用的可丢弃装置，其在与可替换部件同时替换。
具体参考图3B和图4B，在一个实施例中，寿命指示器50插入到端口52中并从端口52延伸，并且包含具有活塞70的计量器62，活塞70被放置于计量器62中来在计量器62的孔内或穿过计量器62的筒体移动，以指示累积压力。指示器50包含诸如弹性圆柱体的高压单向止逆阀56，限定抵靠保持器60的近端安置的内部通道58。阀56防止流体在低压下进入指示器50。具体而言，由于低压流体流对可替换部件或MUDS 130的结构完整性具有可忽略的影响，止逆阀56配置为防止这样的低压流体流带来活塞70的推进。止逆阀56配置为在阈值压力下打开并且防止更低压力的流体流通过阀56，阈值压力是足以影响可替换部件的压力。
诸如插入物或外壳的保持器60包含用于接收寿命指示器50的计量器62的中空圆柱形部分，并且放置为相邻于和/或按压抵靠止逆阀56。限流器64插入保持器60的近端中。限流器64提供为中断高压流体流以免于进入指示器50的计量器62，以防止计量器62受流过止逆阀56的流体的困境。例如，限流器64可以是具有多个曲折的流动通路的多孔过滤器。随着流体朝向计量器62推进，将流体导向通过曲折的通路降低了流率。
计量器62被至少部分地接收在保持器60中，并且从其远端延伸。计量器62在其近端处包含流体收集部分66，以及诸如活塞70的可移动的指示结构，其可滑动地被接收在计量器62的筒体/孔内。随着在流体收集部分66中收集流体，活塞70推进通过计量器62的筒体。活塞70可以具有醒目的使用终止部分72(诸如有颜色的尖端)，其配置为从计量器62的筒体延伸并且因此当达到和/或超过最大累积压力时容易地可视。在一些实施例中，计量器62可以包含各种刻度或标记(未在图3A-图4B中示出)，以示出活塞70已经推进通过计量器62多远。例如，标记可以向注射器操作者指示在必须替换可替换部件之前剩余的注射的估计次数、已经进行的注射的估计的总次数、或者其他相关信息。替代地，在一些实施例中，计量器62可以是配置为测量在计量器62的流体收集部分66中收集的流体的电子体积传感器。来自体积传感器的信号可以发送到注射器的控制器或用户界面，以向操作者提供关于累积压力水平的数据。
在其他实施例中，计量器62可以包含电子指示器。例如，计量器62可以包含诸如LED灯泡的灯，其配置为当活塞70达到其使用终止位置时点亮。电子指示器或者LED灯泡可以位于寿命指示器50上，位于流体注射器100上，或者位于远程位置。另外，计量器62上的刻度或标记可以包含诸如LED灯泡的电子指示器，其配置为当活塞70达到计量器62内的特定位置时点亮。在其他实施例中，电子指示器可以是文字或听觉指示器，诸如当活塞70推进到使用终止位置且应该被替换时发出声音的警报。
在使用中，随着加压流体流过MUDS流体路径134，小体积的流体被转移到端口52的狭窄通道54中并朝向计量器62。如果流体流足以打开单向止逆阀56，则流体通过阀56并且进入到保持器60中。阀56阻止流体回流到MUDS流体路径134中。在通过阀56之后，将流体导向通过限流器64并且到计量器62的流体收集部分66中。随着所收集的流体的体积增加，活塞70被驱动通过计量器62的筒体，从而提供可替换或可丢弃注射器部件上施加的压力的累积指示。注意到，当低压流体流通过MUDS流体路径134时，阀56保持关闭并且不提供新的流体来推进活塞。如图3A和图3B中示出的，在未使用的或充满的位置中，活塞70初始地抵靠计量器62的近端安置。随着流体收集部分66中的流体体积增加，活塞70被朝着计量器的远端驱动通过计量器62。如图4A和图4B中示出的，在使用终止的位置中，使用终止部分72延伸超出计量器62的远端。
具体参考图5，在指示器50的另一实施例中，计量器是弹簧管布置74。弹簧管布置74(其类似汽油动力车辆的标准气体计量器(standard gas gauge))包含柔性管76和由小齿轮80和偏置弹簧82驱动的臂78。小齿轮80和偏置弹簧82枢转地接合到管76。管76的近端通过端口52的狭窄通道54连接到MUDS流体路径134，并且从之接收加压流体。随着管76中的加压流体的体积增加，管76在小齿轮80和偏置弹簧82上施加力，使得臂78从未使用的或充满的位置转变到空的或寿命终止的位置。位于与管76的近端相邻的停止件84指示可重复使用的部件何时达到其期望寿命的终止。
除了上述活塞和弹簧管机构之外，指示器50可以包含本领域中已知的其他电子的或机械的机构或装置或计量器，以指示正在从流体路径134收集流体。例如，机构可以是可充气气球。随着注射器的使用，在气球中收集流体。允许气球持续膨胀，直到获得表示可替换部件的使用终止的特定大小或充气水平。在另一实施例中，诸如派对喇叭(party horn)的盘绕气球或管可以配置为随着在其中收集流体而展开。可以配置喇叭使得当喇叭部分完全舒展时，可替换部件已达到其可使用寿命的终止并且应该被替换。
参考图6，在另一实施例中，指示器50可以包含弹性(例如，可拉伸的)构件85，弹性构件85连接到活塞或者柱塞70，以减缓活塞或柱塞70通过计量器62的推进。例如，弹性构件85可以被锚定到计量器62的近侧部分，并且配置为在近侧方向P上偏置活塞或柱塞70。以此方式，弹性构件85限制活塞或柱塞70朝向使用终止的位置的推进。因此，在活塞或柱塞70开始推进之前，必须在计量器62的流体收集部分66中收集更多流体。如前述的实施例中，弹性构件85可以微调注射器的特定可替换部件的寿命周期。例如，对于具有相对短的寿命周期的可替换部件，弹性构件85可以仅轻微的偏置活塞或柱塞70，使得活塞或柱塞70自由地推进通过计量器62。对于具有特别短的寿命周期的可替换部件，指示器50可以完全不包含用于活塞或柱塞70的任何锚定件或可拉伸部件，例如在图7中示出的。
继续参考图6，对于具有较长的寿命周期的可替换部件，弹性构件85可以是对变形更有抗性的，意味着在活塞或柱塞70推进之前必须由加压流体施加更大的力。计量器62可以包含半透明或透明的部分，使得注射器操作者可以看到活塞或柱塞70已经推进了多远。活塞或柱塞70还可以是亮色，使得其可以容易地被注射器操作者识别。诸如刻度的标记86可以提供在计量器62上。标记84可以用于指示到活塞或柱塞70达到指示需要替换可替换部件的使用终止的位置为止剩余多少时间(例如，注射周期的次数)。
在其他实施例中，可以用电子传感器替换可丢弃寿命指示器50，以对使用可替换注射器部件所进行的每次注射测量流体压力(例如，最大或平均流体压力)。例如，高压传感器可以连接到端口52，并且放置为与MUDS流体路径134流体连通。压力传感器可以为流动通过MUDS流体路径134的流体确定流体压力。压力传感器可以包含有线连接或无线发射器(诸如使用
Figure BDA0003265643260000141
的短程数据发射器)，以将来自传感器的信号发送到控制器或用户界面装置。控制器或用户界面装置可以向系统操作者提供信息，诸如测量的注射压力以及关于注射器部件的未使用的有效寿命的信息。可以连接到MUDS流体路径134并且用于确定可替换注射器部件的寿命期限的适当的压力传感器公开在Riley等人的美国专利申请No.13/798,709(其公开为公开号No.2013/0255390(以下为“第‘390公开”))中，并且其通过引用以其整体并入本文。如以下将更具体地讨论的，由高压传感器所记录的测量可以用于计算注射器的可替换部件的未使用的有效寿命。收集的测量和计算的寿命期限信息可以通过用户界面(诸如听觉或视觉显示器)来呈现给用户或系统操作者。
在另一实施例中，注射器部件由显色塑料形成，显色塑料配置为当暴露于诸如生理盐水或造影剂的化学品或不暴露于氧时随时间改变颜色或色彩。以此方式，每次注射流体通过注射器部件时，注射器部件的塑料材料的颜色或色彩改变小的量。系统操作者可以在进行注射之前观察注射器部件。如果系统操作者确定注射器部件的颜色已经改变了足够的程度，则操作者用一个新的部件替换该部件。替代地，注射器可以包含配置为自动识别注射器部件中的颜色改变的光学传感器。当识别到足够的颜色改变时，注射器可以指导操作者替换注射器部件。
在另一实施例中，指示器可以包含暴露于弱电电荷的导电部分。如在指示器的前述实施例中的，导电部分暴露于通过流体套件的流体。弱电电荷和流体的化学成分的结合在指示器的导电聚合物部分中引起颜色改变响应或反应，诸如氧化。
注射器监视系统
已经描述了流体注射器系统100、诸如MUDS 130的可替换部件以及可丢弃寿命指示器50，现在将详细讨论具有用于监视和提供关于可替换部件的状态的反馈的自动和/或电子部件的监视系统10。
参考图8，监视系统10包含控制器12或计算单元，以及反馈装置14。控制器12和反馈装置14可以是流体注射器100的部分，并且例如位于注射器外壳102中。替代地，控制器12和反馈装置14可以是与注射器100远程的并且与注射器100通信的一个或多个独立的电子装置。反馈装置14包含用户输入31以及显示器30，用户输入31用于从系统操作者获得信息，显示器30用于向注射器操作者显示信息，诸如从由控制器12所进行的预测寿命算法获得的结果。
控制器12包含具有电子电路的处理器16，电子电路能够根据在与处理器16相关联的计算机可读存储器18上储存的或者从一些外部源提供到处理器16的指令进行计算。处理器16还可以向其他电子装置(诸如传感器、远程电子数据库、数据源)或者向注射器100发布指令和/或对信息的请求，以控制其操作。控制器12可以与注射器100集成，并且例如可以配置为进行控制注射器100的操作的电子控制装置的功能中的一些或全部。如上所述，控制器12还可以是远程装置，诸如专用电子装置、便携式计算机或平板PC。在这种情况下，控制器12可以包含到注射器100的有线连接或者用于在注射器100和控制器12之间发送数据和指令的无线天线/收发器20。
监视系统10还可以包含一个或多个传感器22(诸如上述的且在第‘390公开中所公开的高压传感器)，以在流体注射期间测量注射器100的流体递送数据。流体递送数据可以包含注射压力(例如，最大流体压力)或注射温度。监视系统10还可以包含用于测量注射的持续时间的计时器。例如，计时器24可以包含感测部分，感测部分配置为识别流体何时流动通过可替换注射器部件，并且还配置为测量累积的流体流动时间。感测部分可以与流体套件流体连接，或者在其他实施例中，可以包含间接识别流体流动且不直接流体接触的传感器。例如，感测部分可以是用于测量柔性管或其他可丢弃部件的振动的振动传感器、用于测量在流体存在并流过半透明的柔性管路时由于光衍射而造成的改变的光学传感器、或者用于测量随着流体通过部件而造成的可丢弃部件的膨胀的传感器。将来自传感器22和/或计时器24的信息提供给控制器12，以收集、记录以及分析来自流体递送过程的数据。在其他实施例中，流体递送数据可以从注射器100的电子控制装置直接地提供到控制器12。例如，控制器12可以基于用于注射的注射器设定来确定流体递送数据。
继续参考图8，监视系统10还可以包含配置为识别流体中的污染物的生物传感器26，诸如电导率传感器、电化学传感器、离子传感器等。生物传感器26与可替换注射器部件流体连通。例如，生物传感器26可以放置在流体池中的一个中或者在MUDS 130的流体路径套件中。生物传感器26可以配置为提供流体质量的周期性测量。如果识别到污染物，则可以用反馈装置14向系统操作者提供警告。此外，注射器10可以配置为不进行注射，直到污染物警告被处理。
监视系统10还可以包含贯穿MUDS 130放置的若干部件验证或确认传感器28(称为“部件传感器28”)。部件传感器28配置为自动识别粘贴到可替换部件(例如，连接器管路、针筒筒体或旋塞阀)的代码或标记，并且配置为验证部件被正确地安装并且适合于与注射器100一起使用。例如，标记可以包含嵌入有关于部件的信息(包含每个部件的型号、注射参数限制以及其他信息)的条形码。在这种情况下，部件传感器28可以是图像或光学传感器，其读取条形码并且从其中提取信息。在一些实施例中，控制器12可以配置为防止注射器100进行注射，除非每个可丢弃注射器部件被验证为适合于(例如，正确的大小和压力耐力)正在进行的注射。替代地，控制器12可以向系统操作者提供部件不能被验证的警告，但是给予操作者覆写(override)警告的能力，并且如果例如操作者手动地识别了该部件是可接受的，则进行注射。
控制器12配置为基于一个或多个预测可丢弃寿命算法来监视或跟踪诸如MUDS130的可替换注射器部件的剩余或未使用的有效寿命。该算法可以储存在与控制器相关联的计算机可读存储器18上或者从外部源提供到控制器12。该算法估计或确定可替换注射器部件已经经受的应力/张力的量(本文称为“累积的困境”)，并且基于对可替换注射器部件的有效寿命的估计(即，对可替换部件在失效之前功能耐受的应力/张力的总量的估计)，来提供剩余或未使用的有效寿命(即，有效寿命的未使用部分)的估计。在一些实施例中，算法基于用于演示结构的材料退化的一个或多个模型。例如，可丢弃预测寿命算法可以基于Miner定律(Miner’s Rule)，其估计在周期的数目(例如，力施加到目标的次数)与每个周期期间所施加的应力之间存在线性关系。Miner定律由以下等式表示：
Figure BDA0003265643260000171
在以上等式中，ni是周期的数目，并且Si是每个周期的应力量。WFailure是系统在失效之前能够耐受的应力的总量。C是由暴露于ni个应力周期所消耗的寿命的分数。在使用Miner定律计算的情况下，必须提供演示失效应力W的实验结果。控制器12可以从查找表或计算机数据库获得可替换注射器部件的这些实验值。出于为可替换注射器部件确定累积的困境和未使用的有效寿命的目的，还可以使用其他非线性模型(诸如逆幂定理—Weibull模型)。
参考图9A，控制器12可以配置为进行以下行为或步骤，以计算可替换部件的已使用的和/或未使用的有效寿命并且用于向用户提供所计算的信息。
在一个示例中，如在框210中示出的，控制器12获得指示注射器系统的可替换部件的有效寿命的信息。例如，用户可以向控制器12手动输入可替换部件的有效寿命。替代地，诸如例如通过从外部电子装置、系统或计算机数据库下载所关注的部件的有效寿命，可以由控制器12自动地获得有效寿命。在其他示例中，控制器12可以基于例如几何、材料性质、注射器内的位置(例如，到流体泵或针筒的接近度)或者所关注的可替换部件的功能来计算有效寿命。
如框212中示出的，控制器12接下来计算由可替换部件所经历的困境的累积量。用于计算累积的困境的算法可以是仅基于注射力和注射周期的数目的简单的线性关系。替代地，还可以在本公开的范围内使用将注射器部件的物理和材料性质、温度以及其他性质和参数考虑入内的更复杂的模型算法。
困境的累积量可以基于先前收集的注射参数数据的一个或多个集合，先前收集的注射参数数据与先前采用流体注射器系统来在一个或多个患者上所进行的每个注射过程相关联。注射参数数据可以包含关于注射的信息，诸如在注射期间的最大或平均流体压力、流率、流体的体积、流体的温度、流体的持续时间以及指示在注射期间在所关注的可替换部件上所施加的应力/张力的任何其他信息。
注射参数数据还可以包含例如关于可替换部件的物理、材料以及几何性质的数据。几何性质数据可以包含例如关于流体容器或流体路径套件的大小和形状的信息，诸如其的内径和外径、长度、壁厚、抗张强度、质量和/或体积。
材料性质数据可以包含例如关于用于形成可丢弃注射器部件的聚合物的配方和类型的信息。除了考虑关于形成可丢弃注射器部件的聚合物材料的材料性质数据之外，算法还可以考虑所注射流体的流体性质数据，诸如流体粘度或浓度。
可以从各种源获得几何、材料和流体性质信息。例如，性质信息可以嵌入在标记、条形码、QR码或其他计算机可读指示器上，并且由如上所述的部件传感器28提取。标记或指示器还可以指向在查找表或计算机数据库(有用信息可以在其中获得)中的特定位置。
累积的困境值可以提供为各种形式，包含例如表示所关注的部件的退化百分比或量的困境值或指数。替代地，累积的困境可以提供为由先前注射在可替换部件上所施加的力或压力的累积量。在任何情况下，所计算的累积的困境数据可以储存在与控制器12相关联的计算机可读存储器中。控制器12可以在每次注射之后更新这些所储存的值，以提供与部件的总困境相对应的累积值。
在标记上或者在查找表中所包含并且控制器12计算累积的困境所依赖的信息还可以用于确保注射器部件和要注射的流体适合于用途。例如，控制器12可以监视特定的体相流体容器已经打开多久或者在其中含有的流体的过期日期。控制器12可以配置为向系统操作者提供适当的提醒，提醒要注射的流体何时过期或者因其他原因不适合于正在进行的注射。相似地，控制器12可以监视注射器部件的物理参数并且确认其适合于正在进行的注射。
如在框214中示出的，可以基于可替换部件的有效寿命(如在框212处所获得的)和困境的累积量(如在框214中所计算的)来确定可替换部件的有效寿命的已使用部分和/或未使用部分。特别地，可替换部件的未使用的有效寿命随着累积的困境增加而耗尽。
如在框216中示出的，向用户提供关于可替换部件的已使用的和/或未使用的有效寿命的信息。例如，可以采用视觉和/或听觉显示装置30(在图8和图10中示出的)将反馈提供给用户。显示装置30可以是用于示出注射器100的图形用户界面的相同的显示器。替代地，显示器可以提供在远程电子装置(诸如计算机、平板PC、智能电话或专用电子装置)上。基于反馈，用户可以确定可替换部件应当何时替换，并且如果必要，在进行另一注射之前替换。
在一些示例中，系统操作者能够以用户输入31(在图8中示出)来操纵显示装置30，以选择可用信息的类型和如何显示信息。例如，用户可以选择例如以气体计量器图标或条形图的形式来查看可替换部件的已使用和/或未使用的有效寿命的图形表示。
替代或者附加于图形反馈，可以以已使用和/或未使用的有效寿命的数值表示的形式来提供反馈。例如，已使用和/或未使用的有效寿命可以提供为有效寿命剩余的百分比。替代地，已使用和/或未使用的有效寿命可以提供为到应当替换部件为止的预测时间量(例如，可丢弃注射器部件将在三天内需要被替换)，或者在将需要替换可丢弃注射器部件之前可以进行的注射的数目。这些值可以示出为数值结果，和/或示出为指示注射器状态的颜色。例如，状态指示器或图标可以是绿色，以表示注射器正常操作并且在短期内没有部件将需要被替换。黄色指示了所关注的可替换部件接近其寿命周期的终止，并且应当尽快替换。红色指示了可替换部件的未使用的有效寿命几乎耗尽，并且可替换部件应当在进行另一个注射之前替换。
在其他实施例中，控制器12和/或显示装置30还可以配置为如果部件的有效寿命的未使用部分几乎耗尽则提供提醒、警报或警告。例如，显示装置30可以提供声音警报或闪烁的图标，以告知操作者在进行另一个注射之前应当替换部件。相似地，控制器12可以配置为检阅用于注射的被编程的输入(例如，注射压力和/或流率)，并且配置为基于至今所承受的累积的困境和部件的未使用的有效寿命来评估被编程的输入对于可替换注射器部件是否是过于强健的(robust)。如果被编程的输入对于注射器是太大的，则注射器和/或反馈装置可以警告用户在进行注射之前替换可替换注射器部件。如果系统操作者尝试进行注射而不替换部件，则控制器12可以自动地将被编程的输入减少到适当的水平，以确保注射安全地进行。
参考图9B，示出了图示用于监视注射器的可替换部件的当前的或计划的使用的方法的流程图。如在图9B中示出的，控制器12可以配置为提供流体注射器系统的可替换部件的未使用的有效寿命是否足以进行计划的注射过程的指示。如在先前描述的示例中的，向控制器12提供可替换部件的有效寿命，如在框210处示出的。
如在框218处示出的，将注射参数的当前集合提供给控制器。如上所述，注射参数可以包含关于注射的信息，诸如在注射期间的最大或平均流体压力、预期的流率、注射的持续时间、正在注射的流体的温度以及指示在注射期间在所关注的可替换部件上所施加的应力/张力的任何其他信息。
如在框220处示出的，控制器12计算如果根据在框218处所接收的注射参数来进行注射过程，则可替换部件将经历的困境的估计量。如在框222处示出的，困境的估计量用于确定有效寿命的如果进行计划的注射过程则将由可替换部件所经历的部分。如在框224处示出的，可替换部件的有效寿命的未使用部分可以与如果要进行计划的注射过程则可替换部件将经历的有效寿命相比较，以确定例如可替换部件是否适合于计划的注射。如在框226处示出的，将比较的结果提供给用户。例如，该结果可以包含给用户的简单消息，指示可以进行注射(例如，指示注射器准备好注射)，或者指示应当在进行注射之前替换部件。在其他示例中，部件可以包含详细的数值结果，包含在注射期间所经历的估计的困境、可替换部件的未使用的有效寿命、和/或到应当替换部件为止注射的估计的时间或数目。换言之，系统可以提供声音警报，通知用户该可替换部件不适合于计划的注射。在其他示例中，控制器12可以配置为如果部件的未使用的有效寿命对于计划的注射是不足够的则阻止注射开始进行。
参考图9C，示出了图示用于监视可替换部件的状态的方法的流程图，其考虑了累积的困境以及由要进行的注射所提供的附加困境的估计量两者。如在先前描述的示例中的，向控制器12提供所关注的可替换部件的有效寿命，如在框210处示出的。如框212中示出的，计算可替换部件所经历的困境的累积量。例如，所计算的困境的累积量可以基于使用注射器和所关注的可替换部件所进行的注射的先前收集的注射参数数据的集合。在框218处，计算与要由可替换部件进行的计划的注射相关联的注射参数数据的当前集合，并且在一些情况下，将其提供给控制器12。在框220处，计算如果进行计划的注射则可替换部件将经历的估计的困境量。如在框214处示出的，基于困境的累积量来计算可替换部件的有效寿命的已使用和/或未使用部分。在框222处，计算可替换部件的有效寿命的如果将进行计划的注射过程则将经历的估计部分。如在框224处示出的，可替换部件的有效寿命的未使用部分与有效寿命的如果将进行计划的注射过程则可替换部件将经历的附加部分相比较，以确定例如可替换部件是否适合于要进行的注射过程。在框226处，以关于图9B所讨论的方式将比较的结果提供给用户。
参考图10，在一个示例中，视觉显示装置30以视觉指示器32的形式提供关于剩余或未使用的有效寿命的反馈，视觉指示器32提供可替换部件的剩余或未使用的有效寿命的图形表示。视觉指示器32可以是气体计量器或转盘的形式，并且可以包含臂34，臂34在新安装的可替换部件的充满的位置36和当需要替换可替换部件的空的位置38之间旋转。替代地，视觉指示器32可以是诸如正方形或矩形的形状，具有特定填充量。填充量可以在长期使用之后减少，以指示可替换部件的剩余或未使用的有效寿命减少。填充量可以是编码的颜色，使得随着寿命期望减少，填充量的颜色从绿变为红。当视觉指示器的填充颜色转为红色时，可以指导操作者移除并替换部件。
已经描述了监视系统10以及计算可替换部件的剩余或未使用的有效寿命的方法，将详细地讨论监视系统10的附加实施例。再次参考图8，在一些实施例中，监视系统10配置为同时地监视多个可替换部件，并且配置为用反馈装置14显示反馈，反馈是关于哪个可替换部件最靠近于其剩余或未使用的有效寿命的终止。以此方式，可以识别和替换最需要替换的部件(例如，最薄弱环节的部件)。仍然具有未使用的有效寿命的可替换部件可以继续使用。例如，控制器12可以配置为同时地跟踪若干可替换部件的未使用的有效寿命。在这种情况下，反馈装置14可以为每个可替换部件提供分开的剩余有效寿命指示器以及数值。控制器12可以将这些部件中的每一个的剩余有效寿命进行比较，并且突出最薄弱环节的部件。此外，反馈装置14可以显示指示哪个可替换部件是最薄弱环节以及其何时将需要替换的提醒或警告。
在其他实施例中，监视系统10可以包含图像传感器40，诸如数码相机、红外相机以及其他已知的成像装置，用于视觉地识别或确认可释放的部件的部分正在损坏。例如，图像传感器40可以配置为获得注射器100的已知会在长期使用之后变弱的部分的图像。在这些情况下，所获得的图像可以示出裂缝或者部件已经经受大量应力并且接近其有效寿命的终止的其他指示。在一些实施例中，使用图像处理技术可以自动识别裂缝以及困境的其他标志，如在本领域已知的。例如，图像处理技术可以使用颜色识别技术，以识别裂缝或其他应力区域。距离确定技术可以用于确定裂缝的长度或变弱的区域的大小。相似地，控制器12可以配置为将最近的图像与一个或多个先前获得的图像进行比较，以确定例如裂缝扩大得多快以及关于可替换部件的累积的困境的其他相关信息。由图像处理所获得的信息可以结合其他累积的困境估计使用，以提供对所关注的可替换注射器部件的剩余或未使用的有效寿命的更复杂的指示。特别地，如果识别了大量的裂缝，则控制器12可以输出警告，指示需要替换，即使算法以其他方式指示已经耗尽部件的剩余或未使用的有效寿命。
鉴于前述内容，对于本领域技术人员应当显而易见的是，本发明的监视系统10可以与除了本文所描述的流体注射器系统100之外的设备一起部署。例如，监视系统100可以应用于诸如输注装置(例如，蠕动泵、针筒泵或弹性泵)和离心分离器的设备，离心分离器用于例如将全血分离为其各种成分(例如，红血细胞、白血细胞和血浆)并且根据DNA或RNA的大小将DNA或RNA分离为片段，以及根据蛋白质的大小和它们的电荷分离蛋白质。
计算单元或装置
如先前所提到的，一个或多个可替换注射器部件的剩余或未使用的有效寿命的计算可以由控制器12来计算。控制器12可以是控制注射器系统100的操作的电子控制装置的部分。替代地，控制器12可以是诸如个人计算机的远程计算装置，其包含用于储存和执行计算机可读指令(诸如编程指令、代码等)的适当的处理机构和计算机可读介质。
参考图11，示出了示例性控制器(本文称为电子装置900)。电子装置900可以包含各种分立式计算机可读介质部件。例如，该计算机可读介质可以包含可以被电子装置900存取的任何介质，诸如易失性介质、非易失性介质、可移除介质、不可移除介质等。作为其他示例，该计算机可读介质可以包含计算机储存介质，诸如以用于储存信息的任何方法或技术实现的介质(诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据)；随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、闪速存储器或其他存储器技术；CD-ROM、数字多功能盘(DVD)或其他光盘储存体；磁带盒、磁带、磁盘储存体或其他磁储存装置；或可以用于储存期望的信息并且可由电子装置900存取的任何其他介质。此外，该计算机可读介质可以包含诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或调制数据信号(诸如载波或其他传输机制)中的其他数据的通信介质，并且包含任何信息递送介质、有线介质(诸如有线网络和直接有线连接)、无线介质(如声音信号、射频信号、光信号、红外信号、生物信号、条形码信号等)。当然，在计算机可读介质的范围内还应当包含以上的任何组合。
电子装置900还包含具有计算机储存介质的系统存储器908，系统存储器908为易失性和非易失性存储器(诸如ROM和RAM)的形式。具有适当的基于计算机的例程的基本输入/输出系统(BIOS)辅助在电子装置900内的部件之间转移信息，并且其通常储存在ROM中。系统存储器908的RAM部分通常含有由处理单元904可立即存取或者马上操作的数据和程序模块，例如操作系统、应用编程界面、应用程序、程序模块、程序数据或其他基于指令的计算机可读代码。
继续参考图11，电子装置900还可以包含其他可移除或不可移除的、易失性或非易失性的计算机储存介质产品。例如，电子装置900可以包含不可移除的存储器接口910，不可移除的存储器接口910与硬盘驱动器912(例如不可移除的非易失性磁介质)通信并对其进行控制；以及可移除的非易失性存储器接口914，非易失性存储器接口914与磁盘驱动单元916(其从可移除的非易失性磁盘918进行读取和写入)、光盘驱动单元920(其从诸如CD ROM的可移除的非易失性光盘922读取和写入)、通用串行总线(USB)端口921(其用于连接可移除的存储器卡)等通信并对其进行控制。然而，可以设想，其他可移除或不可移的、易失性或非易失性的计算机储存介质可以用在示例性计算系统环境902中，其包含但不限于磁带盒、DVD、数字视频带、固态RAM、固态ROM等。这些各种可移除或不可移除的、易失性或非易失性的磁介质经由系统总线906与电子装置900的处理单元904和其他部件通信。驱动器和其相关联的计算机储存介质(如以上所讨论并在图11中示出的)提供了电子装置900的操作系统、计算机可读指令、应用程序、数据结构、程序模块、程序数据，以及用于其他基于指令的计算机可读代码(无论系统存储器908中是否有该信息和数据的副本)的储存体。
用户可以经由用户输入界面928通过某些可附接或可操作的输入装置将命令、信息和数据输入到电子装置900中。当然，可以利用各种这样的输入装置，诸如麦克风、轨迹球、操纵杆、触摸板、触摸屏、扫描仪等，包含有助于数据和从外部源将信息输入到电子装置900的任何布置。如讨论的，这些或其他输入装置通常通过耦接到系统总线906的用户输入界面928连接到处理单元904，但可以由诸如并行端口、游戏端口或USB的其他接口和总线结构连接。更进一步地，数据和信息可以通过某些输出装置(诸如监视器930(来以电子形式视觉地显示该信息和数据))、打印机932(来以打印的形式物理地显示该信息和数据)、扬声器934(来以声音的形式听觉地呈现该信息和数据)等以可理解的形式或格式呈现或提供给用户。全部这些装置通过耦接到系统总线906的输出接口936与电子装置900通信。设想到，任何这样的外围输出装置可以用于向用户提供信息和数据。
电子装置900可以在网络环境938中通过使用通信装置940而操作，通信装置940集成到电子装置900或者与之远程。此通信装置940通过通信接口942由电子装置900的其他部件可操作并且与之通信。使用这样的布置，电子装置900可以与诸如远程计算机944的一个或多个远程计算机连接或者以其他方式通信，远程计算机944可以是个人计算机、服务器、路由器、网络个人计算机、对等装置、或其他常见的网络节点，并且典型地包含与电子装置900连接的如上所述的部件中的许多或全部。使用适当的通信装置940(例如，调制解调器，网络接口或适配器等)，计算机944可以在局域网(LAN)和广域网(WAN)内操作并且通过局域网(LAN)和广域网(WAN)通信，但还可以包含其他网络，诸如虚拟私人网络(VPN)、办公室网络、企业网络、内联网、因特网等。
如本文所使用的，电子装置900包含或可操作地执行适当的定制设计的或传统的软件，以进行和实现本公开的方法和系统的处理步骤，从而形成专用且特定的计算系统。相应地，当前发明的方法和系统可以包含具有计算机可读储存介质的一个或多个电子控制装置900或者相似计算装置，计算机可读储存介质能够储存计算机可读程序代码或指令，计算机可读程序代码或指令使得处理单元904执行、配置或以其他方式实现在下文结合本公开所讨论的方法、过程和转化数据操纵。更进一步地，电子装置900可以是个人计算机、个人数字助理、便携式计算机、膝上型计算机、掌上型计算机、移动装置、移动电话、服务器、或者具有必要的处理硬件的任何其他类型的计算装置，以适当地处理数据来有效地实现当前发明的计算机实现方法和系统。
对相关领域的技术人员将显而易见的是，该系统可以利用物理地位于一个或多个计算机上的数据库，一个或多个计算机可以与其相应的服务器相同或者可以不相同。例如，计算机900上的编程软件可以控制在网络的分开的处理器或以其他方式物理储存的数据库。
虽然出于说明的目的已经基于目前所认为的最实用和优选的实施例详细描述了本发明，但是应理解，这样的细节仅仅是出于该目的，并且本发明不限于所公开的实施例，而是相反地，意图在所附权利要求书的精神和范围内覆盖修改和等效布置。例如，应理解，本发明预期，任意实施例中的一个或多个特征在可能的范围内可以与任意其他实施例中的一个或多个特征组合。

Claims (20)

1.能够监视流体注射器的可替换注射器部件的系统，所述系统包括：
(a)控制器，用于控制所述系统的操作；
(b)编程指令，与所述控制器可操作地关联，所述系统根据所述编程指令配置为：
(i)接受所述可替换注射器部件的有效寿命的输入；
(ii)至少使用由至少一个传感器提供的使用数据，基于收集的与由所述流体注射器对所述可替换注射器部件的每次先前使用相关联的使用数据，计算所述可替换注射器部件所经历的困境的累积量，所述至少一个传感器配置为测量注射器力和所述可替换注射器部件的困境中的至少一者；并且
(iii)部分基于所述困境的累积量，确定所述可替换注射器部件由于其先前的一次或多次使用而已经经历的所述有效寿命的已使用部分和所述有效寿命的未使用部分；以及
(c)基于所述可替换注射器部件的有效寿命的未使用部分和已使用部分中的至少一者执行行为。
2.根据权利要求1所述的系统，其中
与所述可替换注射器部件的每次先前使用相关联的所述使用数据包括与使用所述流体注射器在一个或多个患者上先前进行的每个注射过程相关联的注射参数数据，并且
其中所述注射参数数据包括注射压力、注射时间和注射参数中的一者或多者。
3.根据权利要求2所述的系统，其中所述可替换注射器部件包括以下中的至少一者：针筒、管路套件、阀、流体连接器、多患者流体路径套件、单患者流体路径套件、所述流体注射器的机械驱动部件、所述流体注射器的电力部件、所述流体注射器的动力部件、所述流体注射器的控制部件，及其任意组合。
4.根据权利要求2所述的系统，还包括感测或计时装置，所述感测或计时装置与所述流体注射器的部分相关联且配置为收集所述注射参数数据。
5.根据权利要求1所述的系统，其中至少使用采用描述所述可替换注射器部件的材料退化的模型的算法来计算所述困境的累积量，
其中所述模型是基于由以下等式表示的Miner定律：
Figure FDA0003265643250000021
其中ni是周期的数目，Si是每个周期的应力量，Wfailure是所述系统在失效之前能够耐受的应力的总量，并且C是由暴露于ni个应力周期所消耗的寿命的分数。
6.根据权利要求1所述的系统，其中执行所述行为包括为所述系统的操作者提供所述可替换注射器部件的有效寿命的未使用部分和已使用部分中的至少一者的指示，并且其中所述可替换注射器部件的有效寿命的未使用部分和已使用部分中的至少一者的指示包括显示所述有效寿命的已使用部分相对于所述可替换注射器部件的有效寿命的视觉表示。
7.根据权利要求1所述的系统，其中在将所述可替换注射器部件安装在所述流体注射器上之前确定所述可替换注射器部件的有效寿命。
8.根据权利要求1所述的系统，其中所述至少一个传感器是图像传感器，所述图像传感器配置为用于探测所述可替换注射器部件中的裂缝或应力区域。
9.根据权利要求1所述的系统，其中所述使用数据还包括由至少一个部件验证传感器提供的数据，所述至少一个部件验证传感器配置为自动地识别与所述可替换注射器部件相关联的识别标记。
10.根据权利要求9所述的系统，其中所述至少一个部件验证传感器是图像传感器，并且其中所述识别标记是条形码，所述条形码含有关于所述可替换注射器部件的至少一个特性的信息。
11.监视流体注射器的可替换注射器部件的状态的方法，所述方法包括：
(a)提供所述可替换注射器部件的有效寿命；
(b)至少使用由至少一个传感器提供的使用数据，基于先前收集的与先前用所述可替换注射器部件进行的每个注射过程相关联的使用数据，计算所述可替换注射器部件所经历的困境的累积量，所述至少一个传感器配置为测量注射器力和对所述可替换注射器部件的困境中的至少一者；
(c)收集与要用所述可替换注射器部件进行的计划注射过程相关联的使用数据的当前集合；
(d)计算附加困境的估计量，如果要根据所述使用数据的当前集合进行所述计划注射过程，则所述可替换注射器部件将经历所述附加困境的估计量；
(e)部分基于所述困境的累积量，确定所述可替换注射器部件由于用其先前进行的注射过程而已经经历的所述有效寿命的已使用部分和所述有效寿命的未使用部分；
(f)部分基于所述附加困境的估计量，确定如果要进行所述计划注射过程并且所述可替换注射器部件因此要承受所述附加困境的估计量，则所述可替换注射器部件将经历的所述有效寿命的附加部分；
(g)将所述可替换注射器部件的有效寿命的未使用部分和已使用部分中的至少一者与所述有效寿命的附加部分进行比较，如果要进行所述计划注射过程则所述可替换注射器部件将经历所述有效寿命的附加部分；以及
(h)基于所述比较的结果执行行为。
12.根据权利要求11所述的方法，其中与所述流体注射器对所述可替换注射器部件的每次先前使用相关联的所述使用数据包括与使用所述流体注射器先前在一个或多个患者上进行的每个注射过程相关联的注射参数数据，并且其中所述注射参数数据包括注射压力、注射时间以及注射参数中的一者或多者。
13.根据权利要求11所述的方法，其中所述困境的估计量和所述困境的累积量是至少使用采用描述所述可替换注射器部件的材料退化的模型的算法分别计算的，
其中所述模型是基于由以下等式表示的Miner定律：
Figure FDA0003265643250000031
其中ni是周期的数目，Si是每个周期的应力量，Wfailure是所述系统在失效之前能够耐受的应力的总量，并且C是由暴露于ni个应力周期所消耗的寿命的分数。
14.根据权利要求11所述的方法，其中基于所述比较的结果执行所述行为包括以下中的至少一者：经由听觉反馈装置提供所述有效寿命的已使用部分相对于所述可替换注射器部件的有效寿命的听觉反馈，和经由视觉反馈装置显示所述有效寿命的已使用部分相对于所述可替换注射器部件的有效寿命的视觉表示。
15.根据权利要求11所述的方法，其中在所述可替换注射器部件安装在所述流体注射器之前确定所述可替换注射器部件的有效寿命。
16.根据权利要求11所述的方法，其中所述可替换注射器部件包括以下中的至少一者：针筒、管路套件、阀、流体连接器、多患者流体路径套件、单患者流体路径套件、所述流体注射器的机械驱动部件、所述流体注射器的电力部件、所述流体注射器的动力部件、所述流体注射器的控制部件，及其任意组合。
17.根据权利要求11所述的方法，其中
当尚没有用所述可替换注射器部件先前进行注射过程时，由可替换注射器部件所经历的困境的累积量将初始地是零，并且所述计划注射过程将是用所述可替换注射器部件进行的第一个注射过程。
18.根据权利要求11所述的方法，其中所述至少一个传感器是图像传感器，所述图像传感器配置为用于探测所述可替换注射器部件中的裂缝或应力区域。
19.根据权利要求11所述的方法，其中所述使用数据还包括由至少一个部件验证传感器提供的数据，所述至少一个部件验证传感器配置为自动地识别与所述可替换注射器部件相关联的识别标记。
20.根据权利要求19所述的方法，其中所述至少一个部件验证传感器是图像传感器，并且其中所述识别标记是含有关于所述可替换注射器部件的至少一个特性的信息的条形码。
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