KR101158596B1 - 압력 감지 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

생리적 유체 장치(703)는 이 장치에 배치된 압력 센서(702)를 포함한다. 이 압력 센서는 압축성 용기를 포함하며, 용기의 압축은 압력을 나타내며 무선 통신할 수 있도록 되어 있다.

Description

압력 감지 장치 및 방법{PRESSURE SENSING}
본 발명은 의료 처치(medical procedure)에 사용되는 유체의 관리에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 생리적 유체의 압력을 감지하는 것에 관한 것이다.
혈액, 혈액 성분뿐만 아니라, 이러한 혈액 또는 혈액 성분과 다른 유체 혹은 생리적 세포를 포함하는 임의의 다른 액체와의 혼합물이 관리되는 수많은 처치가 있다. 그러한 처치의 예로는 혈액을 체외 혈액 회로(extracorporeal blood circuit)로 꺼내는 치료 방법이 있다. 그러한 치료는 예를 들면, 혈액 투석(hemodialysis), 혈액 여과(hemofiltration), 혈액 투석 여과(hemodiafiltration), 혈장 반출(plasmapheresis), 혈액 성분 분리, 및 혈액 산소 공급(blood oxygenation) 등이 있다. 통상, 혈액은 혈관 접속부(blood access)에서 혈관으로부터 제거되었다가 동일한 혈관으로 복귀된다. 그러한 처치 중에, 생리적 유체 장치의 압력을 모니터하는 것이 종종 요구되며 또한 중요하다.
미국 특허 출원 공개 제20020007137호에는 체외 혈액 회로 내의 압력을 통상의 압력 변환기를 사용하여 측정하는 종래의 투석 압력 감지 장치가 개시되어 있다.
통상, 종래 기술에 따른 구성을 사용하여 압력 감지를 수행할 때에, 체외 혈액 회로는 환자와 투석 기계(dialysis machine)에 연결된다. 압력 센서는 투석 기계 내에 배치되어, 체외 혈액 회로에 작동적 및 구조적으로 연결되어 있다.
체외 혈액 회로는 통상 1회용 형태로 구성되고 있지만, 환자들 간의 감염의 위험성은 존재한다. 투석 기계 내의 압력 센서와 1회용 체외 회로 내의 혈액 사이에는 커넥터 라인/칼럼 내에 공기 칼럼이 배치되어 있다. 이 공기 칼럼은 혈액에 배압(backpressure)을 가하고, 이에 의해 혈액이 압력 센서/기계와 접촉하게 되는 것을 방지한다. 투석 기계는 통상 혈액이 커넥터 라인 안으로 어느 정도 침입하도록 혈액의 맥동 흐름을 생성하는 롤러 형태의 펌프를 포함한다. 혈액의 흐름이 차단되는 경우, 커넥터 라인 내의 공기 칼럼에 의해 혈액에 가해진 배압을 극복하여 혈액이 압력 센서를 보호하는 보호 필터에 도달할 잠재적인 위험성이 있다. 그 경우, 그러한 상황이 그 투석 기계에 연결된 다른 환자에 대해 재발하고, 그 투석기가 적절하게 세척되지 않은 경우 감염을 발생시킬 수 있다. 또한, 보호 필터의 혈액 찌꺼기에서 박테리아가 번식할 잠재적인 위험성도 있다.
다른 문제점으로는 그러한 장치의 설치 중에 조작자의 실수로 인해 누설이 발생할 수 있다는 점이다. 말할 필요 없이, 그 장치 내에 감염된 혈액이 존재하는 경우에 누설은 그 장치의 조작자에게 위험할 수 있다. 누설은 또한 압력 측정에 오차를 유발하거나 정밀도를 낮출 수도 있다.
국제 특허 공개 공보 WO 02/22187에서는 압력 센서가 통합된 1회용 혈액 통로 카트리지를 갖는 혈액 펌프를 개시하고 있다. 신호선이 압력 변환기로부터 정보를 제어기로 전송한다.
따라서, 염 결정(salt crystal) 또는 버어(burr)와 같은 입자의 오염뿐만 아니라 혈액과 같은 유체의 유출(또는 오염)로 인한 전기적 접속 문제가 발생할 수 있다. 게다가, 전기적 커넥터 수단에는 혈액을 운반하는 수단 부근에 에지, 오목부, 돌출부 등이 존재할 수 있고, 이들은 통상 커넥터 수단 영역에 입자들이 모이게 할 뿐만 아니라 유체의 유출(또는 오염)의 위험성을 가중시킨다. 말할 필요 없이, 전기적 커넥터는 조작자가 건드릴 수 있도록 개방되어 있어, 조작자가 전기적 쇼크를 겪을 추가적인 위험을 제공할 수도 있다.
게다가, 종래 기술에 따라 압력 정보를 압력 센서로부터 전송하기 위해 필요한 전기적 배선 및 커넥터는 불필요할 정도로 복잡하고 사용 중에 실수의 위험성을 가중시킨다.
따라서, 전기적으로 안전하며, 유체의 유출(또는 오염) 및 입자의 축적과 관련한 위험성을 피할 수 있고, 설치가 용이하며, 누설을 피할 수 있을 뿐만 아니라, 환자들 및/또는 장치의 조작자들 간에 감염의 위험성을 감소시킨 1회용 유체 장치를 어떻게 제공할 것인가에 대해 전반적인 문제점이 있다.
본 발명의 목적은 종래 기술의 장치와 관련한 문제점을 극복할 수 있는 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 목적은 첨부된 청구의 범위에 따른 장치, 장치의 용도 및 방법을 위한 다양한 양태에 의해 달성된다.
본 발명의 장치는, 체외 회로의 적어도 일부에서 생리적 유체를 운반하는 장치로서, 이 체외 회로의 적어도 일부는 1회용인 한편, 사용 중에 생리적 유체가 연통하도록 구성된 적어도 하나의 압력 센서를 포함하며, 이 적어도 하나의 압력 센서는 생리적 유체의 압력과 기준압 간의 차이를 감지하도록 구성되고 전기 회로를 포함하며, 이 전기 회로는 인가된 제1 교번 전자기장에 의해 전기적으로 활성화되게 구성되는 한편 압력 센서로부터 압력을 나타내는 정보를 제2 교번 전자기장을 통해 전달하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
하나의 실시예에서, 제1 및 제2 교번 전자기장은 동일 전자기장이며, 또한 하나의 실시예에서, 제1 및 제2 교번 전자기장은 무선 주파수 범위이다.
하나의 실시예에서, 압력 센서는 압축성 용기를 포함하며, 이 압축성 용기의 압축 또는 팽창이 압력을 나타낸다. 바람직하게는, 용기는 개방, 즉 개구 또는 통로 등을 갖도록 구성되어, 그 용기 안으로 대기압이 도입될 수 있게 한다.
본 발명의 하나의 실시예에 따르면, 압력 센서는 커패시턴스 및/또는 인덕턴스 형태의 구성 요소를 포함할 수 있으며, 이들 구성 요소 중 적어도 하나는 용기의 상대적 압축 및/또는 팽창에 따라 변화하는 가변적 구성 요소이고, 커패시턴스 및/또는 인덕턴스 구성 요소는 공진회로의 일부이다.
그러한 압력 센서를 구비함으로써, 공진 주파수의 측정에 의해 가변적 성분의 크기를 무선 방식으로 측정할 수 있다. 이는 전술한 바와 같은 종래 기술의 장치와 관련된 문제점을 피할 수 있다는 이점이 있다. 따라서, 가변적 커패시턴스 또는 가변적 인덕턴스가 측정된다. 압력에 의존한 가변적 성분의 사전 측정, 즉 캘리브레이션 측정(calibration measurement)으로부터 압력을 결정할 수 있다.
용기가 개방되는 것이 바람직하지만, 몇몇 실시예에서는 압축성 용기는 폐쇄된 용기 내에 소정의 기지의 압력, 즉 기준 압력을 갖는 공기와 같은 기체를 포함하도록 실시될 수 있다. 이에 의해, 용기는 기준이 되도록 그 내에 기지의 정해진 압력을 가질 수 있다.
압력 센서는 영향을 받지 않은 상태에서 임의의 미리 정해진 공진 주파수를 갖도록 맞춤 제작될 수 있다. 이는 투석기(dialyser), 카세트, 혈액 라인, 한외여과기(ultrafilter), 튜브, 커넥터, 용기, 챔버, 유체 주머니, 혈액 주머니, 포집 주머니, 라인세트(lineset)의 펌프 세그먼트 부품, 옥시저네이터(oxygernator) 등과 같은 다양한 용례에 사용되는 상이한 1회 용품들을 서로 식별하기 위해 무선 주파수 측정에 의한 확인 과정에 사용될 수 있다.
본 발명에 따른 생리적 유체 관리 장치는, 전술한 바와 같은 적어도 하나의 압력 센서를 갖는 장치와, 이 장치 내의 적어도 하나의 압력 센서에 교번 전자기장을 전송하도록 구성된 적어도 하나의 트랜스미터와, 상기 장치에 의해 감지된 적어도 하나의 압력을 나타내는 무선 주파수 정보를 상기 장치로부터 수신하도록 구성된 적어도 하나의 리시버와, 트랜스미터 및 리시버를 제어하도록 구성된 제어기 유닛을 포함한다. 하나의 실시예에서, 적어도 하나의 압력 센서는 적어도 하나의 트랜스미터 및 적어도 하나의 리시버에 대해 예를 들면 5 내지 40㎜의 근접한 위치에 위치한다.
본 발명의 이점은, 압력 센서를 체외 혈액 회로에 구조적으로 연결할 필요성을 배제하고, 이에 의해 공기-혈액의 계면을 최소화함으로써, 환자 및/또는 조작자들 간에 감염의 위험성을 피할 수 있다는 점에 있다.
또 다른 이점은, 설치가 용이하고, 이에 의해 장치의 조작자에게 위험할 수 있는 누설의 위험성을 피할 수 있다는 점이다.
본 발명의 또 다른 이점은, 각 장치를 매번 사용 후에 폐기할 수 있게 할 정도로 충분히 저렴한 통합형 압력 센서를 제공한다는 점이다.
전술한 양태는 동일한 실시예에서 분리 또는 조합될 수 있다. 본 발명의 실시예는 이하에서 첨부 도면을 참조하여 설명할 것이다.
도 1은 환자에 연결된 체외 혈액 회로의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 장치를 포함하는 체외 혈액 회로의 개략도이다.
도 3은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 압력 센서를 구비한 장치를 포함하는 체외 혈액 회로의 일부를 나타내는 개략도이다.
도 4는 도 3의 일부의 확대도이다.
도 5a 내지 도 5e는 압력 센서를 포함하는 장치의 개략도이다.
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 압력 센서가 장착된 튜브를 나타내는 도면이다.
도 6c는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 압력 센서가 장착된 튜브를 나타내는 도면이다.
도 7a 및 도 7b는 본 발명에 따른 장치를 나타내는 도면이다.
도 8a 내지 도 8c는 본 발명에 따른 각각의 장치를 나타내는 도면이다.
본 발명은 먼저 투석 처치 중의 체외 혈액 회로에 대해 예시적으로 설명하고, 이어서 압력 센서에 대해 설명하며, 마지막으로 혈액 회로, 압력 센서, 트랜스미터 및 리시버를 포함하는 장치에 대해 설명할 것이다.
도 1에는 환자의 팔뚝(1)이 도시되어 있다. 팔뚝에는 요골 동맥(radial artery)인 동맥(2)과, 요측피정맥(cephalic vein)인 정맥(3)이 있다. 수술에 의해 동맥(2) 및 정맥(3)에 개구가 생성되어 있고, 이들 개구는 동맥의 혈액 흐름이 정맥으로 가로질러 흐르게 되는 관상기관(fistula)(4)을 형성하도록 연결되어 있다. 이 관상기관으로 인해, 동맥 및 정맥을 통과하는 혈액의 흐름은 증가하며, 정맥은 연결 개구의 하류측에 두꺼워진 영역을 형성한다. 수개월 후에 관상기관이 성장하게(matured) 되면, 정맥은 더 두꺼워지며, 반복적으로 뚫어져야 할 것이다. 통상, 두꺼워진 정맥 영역을 관상기관이라 부른다. 당업자라면 이해할 수 있는 바와 같이, 인공 정맥이 사용될 수도 있다.
동맥 바늘(5)은 연결된 개구 근처의 확대된 정맥에 있는 관상 기관에 배치되며, 정맥 바늘(6)은 동맥 바늘의 하류측에, 통상은 하류측으로 적어도 5㎝ 지점에 배치된다.
이를 바늘은 도 2에 도시한 체외 혈액 회로(7)에 연결되어, 투석 회로에서 확인할 수 있는 것과 같은 혈액 펌프(8)를 포함하는 체외 회로를 형성한다. 혈액 펌프는 혈액을 혈관으로부터, 동맥 바늘, 체외 회로 및 정맥 바늘을 거쳐 다시 혈관으로 운반한다.
도 2에 도시된 체외 혈액 회로(7)는 오류가 발생하는 경우 환자를 격리(isolating)시킬 수 있도록 동맥 클램프(9) 및 정맥 클램프(10)를 포함한다.
혈액 펌프(8)의 하류측에는 반투과성 박막(14)에 의해 분리된 혈액용 격실(12) 및 투석 유체용 격실(13)을 포함하는 투석기(11)가 있다. 또한, 투석기의 하류측에는 내부에서 혈액으로부터 공기를 분리시키는 드립 챔버(drip chamber)(15)가 있다.
혈액은 동맥 바늘로부터 동맥 클램프(9)를 지나 혈액 펌프(8)로 보내진다. 혈액 펌프는 혈액이 투석기(11)를 통과하게 하고, 또한 드립 챔버(15)를 거쳐 정맥 클램프(10)를 지나 정맥 바늘을 통해 환자로 되돌아가게 한다. 드립 챔버는 공기 또는 기포를 포함할 수 있다.
투석기(11)의 투석 유체용 격실(13)에는 제1 펌프(16)를 통해 투석 유체가 제공되며, 제1 펌프는 순수, 통상은 통상 RO-워터(RO-water) 공급원과, 한 가지 또는 여러 가지 이온의 농축물의 공급원으로부터 투석 유체를 얻게 되는 데, 그러한 농축물를 계량하기 위한 계량 펌프(18, 19)가 도면에 도시되어 있다.
혈액과 투석 유체 간에 물질 교환은 투석기 내에서 반투과성 박막을 통해 발생한다. 특히, 요소(urea)는 혈액으로부터 반투과성 박막을 통과해 그 박막의 다른 쪽에 있는 투석 유체로 보내진다. 이러한 교환은 소위 혈액 투석으로 불리는 농도 구배의 영향으로 인한 확산에 의해, 및/또는 혈액 여과 또는 혈액 투석 여과의 중요 특징인 소위 한외여과로 불리는 혈액으로부터 투석 유체로의 액체의 유동으로 인한 대류에 의해 발생할 수 있다.
도 3에서는 본 발명에 따른 압력 센서(323)를 갖는 혈액 회로(30)의 일부의 단면을 개략적으로 도시하고 있다. 압력 센서(323)는 혈액 펌프(8) 다음에 투석기에 이르는 도 2의 배관(70)과 같은 배관에서 도 2에서 도면 부호 23"으로 표기한 바와 같은 곳의 내부에 부착될 수 있다. 대안적으로, 압력 센서(323)는 혈액 펌프(8) 앞에서 도 2에서 도면 부호 23'으로 표시한 바와 같은 곳의 배관(70)의 내부에 배치될 있다. 또 다른 대안으로서, 압력 센서(323)는 도 2에서 투석기 다음에 도면 부호 23"'으로 표시한 바와 같은 곳 또는 드립 챔버(15)와 같은 드립 챔버 내에 배치될 수도 있다.
압력 센서(323)는 압축성 벽(24)을 갖는 용기(25)를 포함한다. 혈액 회로의 벽(32)의 구멍은 용기(25) 내의 압력이 대기압과 동일해지는 것을 보장한다. 공진회로가 압축성 용기에 의해 둘러싸여 있고, 가변적 커패시터(26) 및 인덕터(27)를 포함한다. 그러한 압력 센서는 도 4에 훨씬 더 확대하여 도시되어 있다. 가변적 커패시터는 하나의 실시예에서 2개의 대향하는 금속 전극 상에 손가락 형태로 서로 얽히게 배치된 다수의 컨덕터(28)를 구비할 수 있다. 제1 전극(29)은 압축성 벽(24) 상에 배치되어 있는 한편, 제2 전극(31)은 혈액 회로의 벽(32)에 대해 고정, 예를 들면, 배관(70) 또는 드립 챔버(15)의 내벽에 고정될 수 있다. 체외 회로 내의 압력이 변화함에 따라, 용기의 압축성 벽은 이동할 것이며, 이에 따라 제1 전극(29)과 제2 전극(31)은 서로에 대해 이동하고, 이에 의해 커패시턴스가 변화할 것이다. 그러면, 커패시터와 인덕터에 의해 구성된 공진회로의 공진 주파수는 커패시터의 커패시턴스에 따라 달라질 것이다.
도 3에서 혈액 회로의 외부에는 여자 안테나(33)가 제어 유닛(39)에 의해 제어될 수 있는 조절성 오실레이터(tunable oscillator)(34)에 연결되게 배치되어 있다. 이 조절성 오실레이터는 한 가지 이상의 상이한 주파수로 전자기장에 영향을 미치도록 안테나를 구동할 수 있다. 하나의 실시예에서, 제어 유닛(39)은 조절성 오실레이터의 주파수가 압력 센서의 공진 주파수에 대해 스위프(sweep)되는 그리드-딥(gird-dip) 기법을 사용하거나, LC 회로의 공진 주파수를 분석하기 위해 다른 기법을 사용할 수도 있다. 조절성 오실레이터는 압력 센서에 유도적(inductive)으로 결합되어 있고, 공진 주파수에서 압력 센서는 전기적으로 활성화될 것이고, 이에 의해 외부 회로로부터 에너지를 유출시킨다. 그 때, 오실레이터 회로에서 전류-딥(current-dip)이 검출될 수 있다. 그러면, 오실레이터 회로의 공진 주파수가 검출될 수 있고, 또 그 공진 주파수는 딥 주파수의 주파수와 유체 압력(즉, 혈액의 압력과 대기압 간의 차이) 간에 예를 들면 캘리브레이션을 통해 성립된 관계에 의해 압력으로 변환될 수 있다.
이하, 압력 센서(500)를 포함하는 장치를 도 5a 내지 도 5d를 참조하여 개략적으로 설명할 것이다. 도 5a에는 압력 센서(500)가 사시도로 도시되어 있고, 도 5b 내지 도 5d에는 혈액과 접촉하는 내면(531)과 외부의 대기와 접촉하는 외면(532)을 갖는 체외 혈액 회로의 벽(530)의 일부와 압력 센서(500)가 단면으로 도시되어 있다.
압력 센서(500)는 뚜껑(502)이 배치되는 기판(501)을 포함한다. 기판(501)과 뚜껑(502) 사이에는 공동(503)이 형성되며, 기판(501)과 뚜껑(502)은 공동(503)의 벽을 획정하여 용기를 형성하게 된다. 기판(501)과 뚜껑(502)은 전기 절연 재료로 이루어지며, 공동(503)은 예를 들면 당업계에 공지된 바와 같은 마이크로 기계 가공에 의해 형성된다. 공동(503)은 이 공동(503)과 공동(503)의 외부 간에 기체, 즉 공기의 교환이 가능하게 하는 기판(501)의 구멍(535)에 의해 주위와 압력이 통하게 된다. 용기는 또한 압축성일 수 있으며, 여기서, 압축성이라는 용어는 용기의 체적이 체외 회로의 압력에 따라 증가 및 감소할 수 있음을 나타내는 데에 사용된 것이다.
제1 전극(504) 및 제2 전극(505)은 공동(503)의 2개의 대향하는 벽 상에 배치되어 용량성 구성(capacitive arrangement)를 형성한다. 이들 전극(504, 505)은 인덕터(506)와 함께, 도 3 및 도 4와 관련하여 전술한 것과 유사한 공진 회로를 형성한다.
도 5c에서는 체외 회로의 압력이 공동(503) 내부의 압력보다 높은 환경, 즉 대기압보다 높은 환경에 압력 센서(500)가 놓인 상황을 예시하고 있다. 이는 뚜껑(502) 상에 작용하여 공동(503)의 체적 감소를 가져오는 정미(正味) 압력 힘(510)을 유발한다. 결과적으로, 2개의 제1 및 제2 전극(504, 505)은 서로 근접하게 되어, 그러한 전극 구성의 커패시턴스를 변화시키고, 이에 의해 공진회로의 공진 주파수를 변화시킨다.
도 5d에는 체외 회로의 압력이 공동(503) 내부의 압력보다 낮은 환경, 즉 대기압보다 낮은 환경에 압력 센서(500)가 놓인 상황을 예시하고 있다. 이는 뚜껑(502) 상에 작용하여 공동(503)의 체적 증가를 가져오는 정미 압력 힘(520)을 유발한다. 결과적으로, 2개의 제1 및 제2 전극(504, 505)은 서로 멀어지게 되어, 그러한 전극 구성의 커패시턴스를 변화시키고, 이에 의해 공진회로의 공진 주파수를 변화시킨다.
도 5e에는 압력 센서 구성을 포함하는 장치의 대안적인 실시예가 도시되어 있다. 압력 센서(551)는 생리적 유체를 위한 용기, 예를 들면 강성 벽을 갖는 혈액 용기의 내벽에 접착제 또는 용접 등에 의해 장착되어 있다. 전술한 실시예와 마찬가지로, 전극(554, 565) 및 인덕터(566)가 센서 뚜껑(552) 및 기판(561)에 각각 위치하고 있다. 센서 뚜껑(552) 및 기판(561)에 의해 공동(553)이 형성된다. 전술한 실시예에서와 같이, 공동(553)은 구멍(555)에 의해 생리적 유체용 용기의 외부와 압력이 통하게 된다. 공동과 생리적 유체용 용기 내부 간의 압력 차이는 센서 뚜껑(552)을 굴곡시키고, 그 결과 전극(554, 565)을 상대적으로 변위시킨다.
본 발명에 따른 장치의 대안적인 실시예가 도 6a에는 사시도로, 도 6b에는 단면도로 도시되어 있다. 압력 센서(601)는 도 5a 내지 도 5e와 관련하여 전술한 압력 센서와 마찬가지로, 공동(603) 및 이 공동(603)이 대기압을 얻을 수 있도록 하는 구멍(635)을 포함한다. 전극 패턴(605)의 일부는 압력 센서(601) 상에 형성된다. 압력 센서(601)는 짧은 구역만이 도시되어 있는 튜브(602)에 하우징(610)에 의해 부착된다. 튜브(602) 내의 유체 압력과 대기압 간의 차이는 도 5a 내지 도 5e와 관련하여 전술한 바와 같이 박막(612)을 통해 감지된다.
상기 장치, 즉 전술한 도 6a 및 도 6b의 하우징 및 압력 센서는 예를 들면 인서트 몰딩(insert molding)을 채택한 기법에 의해 제조된다.
본 발명에 따른 장치의 또 다른 실시예가 도 6c에 단면도로 도시되어 있다. 압력 센서(681)는 도 5a 및 도 5e와 관련하여 전술한 압력 센서와 마찬가지로, 공동(683) 및 이 공동(683)이 대기압을 얻을 수 있도록 하는 구멍(685)을 포함한다. 전극 패턴의 일부는 압력 센서(681) 상에 형성된다. 압력 센서(681)는 짧은 구역만이 도시되어 있는 튜브(682)에서 예를 들면 국제 특허 출원 공개 공보 WO 00/72747에 기재된 바와 같은 구멍(690)이 마련된 위치에 부착된다. 튜브(682) 내의 유체 압력과 대기압 간의 차이는 도 5a 내지 도 5e와 관련하여 전술한 바와 같이 감지된다.
이제, 도 7a 및 도 7b를 참조하여, 본 발명의 하나의 실시예에 따른 장치(701)를 간략하게 설명한다. 이 장치(701)는 체외 혈액 회로(711, 712)의 일부를 형성하는 카세트와 같은 장치(703)를 포함한다. 전술한 압력 센서와 같은 압력 센서 2개가 장치(703)의 측벽에 배치되는 데, 이러한 배치는 압력 센서가 장치(703)의 벽의 내면과 외면 모두와 동일 평면으로 장착되도록 된다. 그러나, 압력 센서가 반드시 그러한 표면과 동일 평면으로 장착될 필요는 없다는 것을 이해할 것이다.
작동 시에, 장치(703)는 도 7a 및 도 7b에 단지 일부만이 도시되어 있는 투석 기계(704)에 배치되어, 기계적 커플링 장치(708, 709)에 의해 고정된다. 투석 기계(704) 내에는 코일 구조(705)로 개략적으로 나타낸 전자기파 트랜스미터 및 리시버가 위치하고 있다. 트랜스미터 및 리시버는 투석 기계(704) 내의 제어 유닛(도시 생략)에 의해 제어된다.
도 8a 내지 도 8c에는 본 발명에 따른 장치가 각각의 블록도로 개략적으로 도시되어 있다. 이 장치는 전술한 바와 같이 예들 들면 각각의 측벽(806, 826, 846)만으로 도시된 투석 기계의 일부분을 형성할 수 있다. 게다가, 장치는 각각의 제어기(801, 821, 841)에 의해 제어된다.
도 8a에서, 제1 송수신 안테나(810)에 연결된 제1 조절성 오실레이터(808)는 제1 교번 전자기장에 의해 제1 압력 센서(802)와 통신한다. 제2 송수신 안테나(814)에 연결된 제2 조절성 오실레이터(812)는 제2 교번 전자기장에 의해 제2 압력 센서(804)와 통신한다. 이에 의해, 제1 조절성 오실레이터(808) 및 제2 조절성 오실레이터(812)는 제1 압력 센서(802) 및 제2 압력 센서(804)에 의해 감지된 상태를 나타내는 각각의 신호를 제어기(801)에 제공한다.
도 8b에서, 송신 안테나(830)에 연결된 트랜스미터(828)는 압력 센서(822)와 상호 작용하는 교번 전자기장을 생성, 즉 전송한다. 압력 센서(822)와의 상호 작용에 의해 수정된 교번 전자기장을 수신 안테나(834)을 통해 리시버(832)가 수신하고, 이에 의해 압력 센서(822)에 의해 감지된 상태를 나타내는 신호를 제어기(821)에 제공한다.
도 8c에서, 안테나(850)에 연결된 트랜스미터(848)가 압력 센서(842)와 상호 작용하는 교번 전자기장을 생성, 즉 전송한다. 압력 센서(842)와의 상호 작용에 의해 수정된 교번 전자기장을 동일한 안테나(850)를 통해 리시버(852)가 수신하며, 이에 의해 압력 센서(842)에 의해 감지된 상태를 나타내는 신호를 제어기(841)에 제공한다.
전술한 바와 같은 압력 센서를 포함하는 장치를 제조한 후에, 압력 센서가 적절히 기능을 하는 것을 확인할 수 있도록 압력 센서는 테스트될 수 있다. 이러한 테스트를 행하는 한 가지 방법으로는 압력 센서에 소정 압력을 가하고, 압력 센서의 공진 주파수를 측정하는 것이 있다. 압력 센서는 어떤 압력도 가해지지 않은 상태에서 특정 공진 주파수를 갖도록 만들어진다. 소정 압력을 압력 센서에 인가하였을 때에 압력 센서가 상이한 공진 주파수를 갖는다면, 이는 압력 센서가 기능을 하는 것을 나타내는 것으로 생각할 수 있다. 그러나, 압력 센서가 어떠한 압력도 가해지지 않은 상태에서 상이한 공진 주파수를 가질 수 있는 데, 이는 제대로 작동하지 않는 것이다. 따라서, 더 확실히 하기 위해, 적어도 2가지의 상이한 테스트 압력을 압력 센서에 가하면서 공진 주파수를 측정할 수 있다.
테스트 압력은 여러 상이한 방식으로, 예를 들면 압력 챔버 내의 정압(static pressure)으로서 가해질 수 있다.
압력 센서의 제조 중에 트리밍함으로써, 상이한 공진 주파수가 부여될 수 있고, 이에 따라 다양한 1회용 세트들 서로 구별하는 데에 사용할 수 있다. 따라서, 동일한 투석 기계에 사용하는 다양한 튜브 세트는 상이한 공진 주파수의 식별에 의해 다른 튜브 세트로서 확인될 수 있다. 게다가, 상이한 의료 처치에도 사용될 수 있다.
전술한 바와 같이, 압력 센서의 작동을 보장하도록 제조 시에 및/또는 투석 처리 개시시의 사용 초기에 캘리브레이션을 행할 수 있다. 이는 혈액 펌프에 의한 다양한 압력의 인가에 대해 혹은 다른 기계적 변경의 적용에 대해 적절히 응답하는 지를 확인하는 공정과 같은 기능 테스트일 수 있다. 기계적 변경은 전기적 응답 주파수를 테스트하기 위해 기계적 힘의 인가하는 것일 수 있다. 압력 센서를 기계적으로 변경하는 힘은 예를 들면 압력 센서에 초음파를 인가함으로써 적용될 수 있다.
전술한 실시예는 단지 예시를 위한 것으로서, 첨부된 청구의 범위에 의해 한정된 본 발명의 범위 및 사상으로부터 벗어나지 않고 여러 가지 형식으로 당업자들에 의해 수정이 이루어질 수 있다.
예를 들면, 전술한 바와 같은 공진 센서는 인덕턴스를 가변적으로 하고, 커패시턴스는 일정하도록 수정될 수 있다.
다른 예로는, 전술한 것 외에 생리적 유체의 체외 관리 및 처리에 사용될 수 있다. 그러한 다른 체외 관리 및/또는 처리에는, 혈액을 혈액 성분으로 분리, 생 리적 유체에서 바이러스와 같은 병원균을 감소시키는 처리, 혈액 내의 특정 세포 또는 물질의 흡수, 세포의 분류 및 선택된 세포의 처리가 있다.

Claims (28)

  1. 체외(體外) 회로의 적어도 일부에서 생리적 유체를 운반하는 장치로서,
    상기 체외 회로의 적어도 일부는 1회용인 한편, 사용 중에 생리적 유체가 연통하도록 구성된 적어도 하나의 압력 센서를 포함하며,
    상기 적어도 하나의 압력 센서는 생리적 유체의 압력과 기준압 간의 차이를 감지하도록 구성되고 전기 회로를 포함하며, 이 전기 회로는 인가된 제1 교번 전자기장에 의해 전기적으로 활성화되도록 구성되는 한편, 압력 센서로부터 압력을 나타내는 정보를 제2 교번 전자기장을 통해 전달하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 생리적 유체 운반 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 압력 센서는 압축성 용기를 포함하며, 이 압축성 용기의 압축 또는 팽창이 압력을 나타내는 것인 생리적 유체 운반 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 압력 센서는 커패시턴스 및 인덕턴스 형태의 구성 요소를 포함하며, 이들 구성 요소 중 적어도 하나는 압축성 용기의 압축 및 팽창 중 하나 이상에 따라 변화하는 가변적 구성 요소이며, 상기 커패시턴스 및 인덕턴스 구성 요소는 인가된 교번 전자기장에 대한 공진회로를 형성하는 것인 생리적 유체 운반 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 커패시턴스가 가변적인 것인 생리적 유체 운반 장치.
  5. 제3항 또는 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 압축성 용기는 일측에 박막을 갖는 실질적으로 강성 박스 형태인 것인 생리적 유체 운반 장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 가변적 구성 요소의 일부는 상기 박막 상에 배치되는 것인 생리적 유체 운반 장치.
  7. 제5항에 있어서, 상기 가변적 구성 요소의 일부는 상기 박막의 운동에 따라 변화하는 것인 생리적 유체 운반 장치.
  8. 제5항에 있어서, 상기 가변적 구성 요소의 일부는 상기 박막에 의해 형성되는 것인 생리적 유체 운반 장치.
  9. 제3항 또는 제4항에 있어서, 의도한 용도를 공진 주파수에 의해 나타내도록 구성되는 것인 생리적 유체 운반 장치.
  10. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 압력 센서가 내부에 배치되는 것인 생리적 유체 운반 장치.
  11. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 및 제2 교번 전자기장은 동일한 전자기장인 것인 생리적 유체 운반 장치.
  12. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 및 제2 교번 전자기장은 무선주파수 범위에 있는 것인 생리적 유체 운반 장치.
  13. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 압력 센서는 상기 체외 회로에 연결되어 그 체외 회로의 일부를 형성하는 것인 생리적 유체 운반 장치.
  14. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 인서트 몰딩되는 것인 생리적 유체 운반 장치.
  15. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 압력 센서는 상기 체외 회로의 벽에 접착제 또는 용접에 의해 부착되어, 압력 센서와 체외 회로 간에 밀봉을 달성하는 것인 생리적 유체 운반 장치.
  16. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 체외 회로의 적어도 일부는 투석, 혈액 분리, 헌혈, 혈액 여과 또는 심폐바이패스(cardiopulmonary bypass)용으로 구성되는 것인 생리적 유체 운반 장치.
  17. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 체외 회로의 적어도 일부는 투석기, 카세트, 한외여과기, 튜브, 커넥터, 용기, 챔버, 유체 주머니, 혈액 용기, 포집 주머니, 라인세트(lineset)의 펌프 세그먼트 부품, 및 옥시저네이터(oxygenator)를 포함하는 군으로부터 선택되는 것인 생리적 유체 운반 장치.
  18. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기준압은 대기압인 것인 생리적 유체 운반 장치.
  19. 삭제
  20. 삭제
  21. 삭제
  22. 생리적 유체를 관리하는 장치로서,
    제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 따른 생리적 유체 운반 장치와,
    상기 운반 장치 내의 적어도 하나의 압력 센서에 교번 전기장을 전송하도록 구성된 적어도 하나의 트랜스미터와,
    상기 운반 장치에 의해 감지된 적어도 하나의 압력을 나타내는 무선 주파수 정보를 상기 운반 장치로부터 수신하도록 구성된 적어도 하나의 리시버와,
    상기 트랜스미터 및 상기 리시버를 제어하도록 구성된 제어 유닛
    을 포함하는 생리적 유체 관리 장치.
  23. 제22항에 있어서, 상기 적어도 하나의 압력 센서는 상기 적어도 하나의 트랜스미터 및 상기 적어도 하나의 리시버에 근접하게 위치하는 것인 생리적 유체 관리 장치.
  24. 제22항에 있어서, 투석 기계의 일부를 형성하는 것인 생리적 유체 관리 장치.
  25. 삭제
  26. 삭제
  27. 삭제
  28. 제22항에 따른 장치를 사용하여 생리적 유체에서 압력을 감지하는 방법으로서,
    적어도 하나의 교번 전자기장을 제공하는 단계와,
    압력에 따라 전자기장에 영향을 미치도록 구성된 압력 센서에 의해 수정된 상기 적어도 하나의 교번 전자기장을 감지하는 단계와,
    감지된 전자기장을 상기 압력 센서에 의해 감지된 압력을 나타내는 신호로서 제공하는 단계
    를 포함하는 생리적 유체의 압력 감지 방법.
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