KR101659116B1 - 압력 감지 시스템 및 방법 - Google Patents

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Abstract

유체 공급 펌프에 연결된 일회용 IV 세트의 유체의 압력을 측정하는 시스템 및 방법이 개시된다. 유체 공급 펌프에 연결된 적어도 하나의 감지 장치가 제공된다. 이동 가능한 소자를 가진 챔버가 제공되고, 이동 가능한 소자는 일회용 IV 세트 내의 유체 압력의 변화에 응답하여 이동함으로써 감지 장치에 접촉함 없이 감지 장치와 관련된 감지된 측정 변수의 변화가 일어나도록 구성된다. 감지된 측정 변수를 나타내는 측정 신호가 발생된다. 일회용 IV 세트 내의 유체 압력은 측정 신호에 기반하여 판별된다.

Description

압력 감지 시스템 및 방법{PRESSURE SENSING SYSTEM AND METHOD}
본 발명은 압력 감지(pressure sensing)에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 유체 공급 펌프에 연결된 일회용 IV 세트 내의 유체 압력을 측정하는 시스템 및 방법에 관한 것이다.
액체 공급 펌프는 의료 분야 및 다른 분야에서 광범위하게 사용된다. 의료 분야에서, 예를 들면, 약물 및 영양액 등의 유체를 전달하는 정맥주사(intravenous)(IV) 펌프들의 사용이 병원에서 널리 사용되어 왔다. IV 펌프들은 널리 사용되어 왔는데, 이는 IV 펌프들이 정확하고 엄격한 제어 조건 하에 IV 유체를 전달시킬 수 있고 그 결과 약물 등이 환자에 정맥 주사용으로 전달되기 때문이지만, 원하는 전달 속도로부터의 일탈은 환자에게 결과적으로 유해할 수 있다.
IV 펌프 장치에는 종종 펌핑 기계장치가 구비되고, 상기 펌핑 기계장치는 펌핌 챔버를 포함하는 카세트(cassette)를 수용하도록 구성된다. 카세트는 단지 일회용으로만 사용되도록 통상적으로 설계되고, 카세트의 비용을 감소시키기 위해 경제적으로 제조될 필요가 있다. 카세트는 통상적으로 펌핑 기계장치의 왕복(예를 들면, 연동형(peristaltic)) 구동력에 의해 활성화되며, 공급 컨테이너에 이르는 튜브에 연결되는 유체 유입구, 및 IV 유체를 환자에게 전달하는 튜브에 연결되는 유체 배출구를 가진다.
제어 및 모니터링 목적을 위하여, 일회용 IV 카세트 내의 유체 압력을 측정할 필요가 있다. 예를 들면, 유체 압력 신호는 그 중에서도 빈 공급 병, 막힌 주입로 또는 막힌 배출로, 병 채널 관련부품, 병의 유체 레벨 및 유체로(fluid pathway)의 흐름 저항을 검출하는데 사용될 수 있다. 하나의 과제는 경제적이면서도 정밀한 카세트 내의 유체 압력을 측정하는 압력 감지 시스템을 제공하는 것에 있다. 이상적으로, 센서는 정압 및 부압 둘 다를 정확하게 측정하며, 부압(negative pressures)은 컨테이너를 가진 환자가 센서 소자에 대해 올라감에 따라 일반적으로 상승한다. 약 1 mmHg의 높은 리졸루션(resolution)은 마찬가지로 상술된 목적에 대해 요구된다.
종래에, 카세트의 내의 유체 압력은 접촉 측정 방법에 의해 측정되고, 상기 접촉 측정 방법에서 카세트 또는 카세트에 부착된 물체는 물리적으로 감지 장치 상에 접촉 압력/힘을 가하기 위해 감지 장치(예를 들면, 저항 변형 게이지 힘 센서)를 물리적으로 접촉시킨다. 상기와 같은 접촉 기반 압력 감지 시스템에서, 감지 장치는, 통상적으로 제로 압력 점을 인위적으로 편향시키기 위해, 변형된 관 벽에 가해진 정압/힘으로 의도적으로 예압을 받고(preloaded), 그 결과 부압이 측정될 수 있다. 예약 처리된 감지 장치를 가진, 상기와 같은 정압 편향 기법(positive-biasing scheme)의 하나의 문제점은, 예압력이 응력 완화로 인해 시간의 흐름에 따라 줄어듦으로써, 관련된 편향점 하향 이동(biasing point drifting downward)이 시간에 따라 발생된다는 점이다. 이는 실체 유체 압력을 너무 적게 추정할 수 있다.
본원에 기술된 실시예들은, 유체 공급 펌프, 예를 들면, IV 펌프에 연결된 카세트 내의 유체 압력의 비접촉 측정을 위한 시스템 및 방법을 제공함으로써, 접촉 기반 압력 측정에 관련된 상기의 문제점을 해결한다. 일 양태에서, 비접촉 압력 감지는 비-접촉 감지 장치를 가진 센서 베이스를 펌프에 연결시키는 것, 그리고 센서 측정 가변 소자를 가진 이동 가능한 소자를 일회용 IV 세트의 소자에 연결시키는 것을 포함한다. 센서 측정 소자는 유체로 내의 유체 압력의 변화에 응답하여 이동하여, 감지 장치로부터 비례적인 출력 신호 변화를 발생시킨다. 유체 압력은 감지된 측정 변수를 나타내는 측정 신호로부터 판별된다.
특정 실시예들은 유체 공급 펌프에 연결된 일회용 IV 세트 내의 유체 압력을 측정하는 압력 감지 시스템을 제공한다. 시스템은 펌프에 연결된 센서 베이스를 포함할 수 있다. 센서 베이스는 센서 베이스에 대해 고정된 적어도 하나의 감지 장치를 가질 수 있다. 감지 장치는 감지된 측정 변수에 기반하여 측정 신호를 발생시키기 위해 구성될 수 있다. 시스템은 감지 장치에 전기적으로 연결된 측정 회로를 더 포함할 수 있다. 시스템은 센서 베이스 근방에 위치되어 구성된 일회용 IV 세트 내의 소자를 더 포함할 수 있다. 일회용 구성부재(disposable component)는 유체 유입구 및 유체 배출구, 그리고 카세트 내의 유체 압력의 변화로 이동하는 이동 가능한 소자를 가질 수 있다. 이동 가능한 소자의 이동량은 유체 압력의 변화량에 관련될 수 있다. 시스템은, 비-접촉 감지장(sensing field), 예를 들면 광 또는 다른 전자기장에 의해 이동 가능한 소자로 이동되도록 연결된 센서 측정 가변 소자를 더 포함할 수 있다. 이로 인해, 센서 측정 가변 소자는 감지 장치에 접촉함 없이 감지된 측정 변수의 변화를 일으킬 수 있다.
특정 실시예들은 유체 공급 펌프에 부착되도록 구성된 카세트를 제공한다. 카세트는 유체 유입구 및 유체 배출구를 가지고 유체 유입구를 통하여 유체 저장 유닛으로부터 유체를 수용하도록 구성된 펌핑 챔버를 포함할 수 있다. 카세트는 펌핑 챔버에 연결된 다이어프램 구조체(diaphragm structure)를 더 포함할 수 있고, 상기 다이어프램 구조체는 펌핑 챔버 내의 유체 압력의 변화로 이동하여, 유체 공급 펌프에 연결된 적어도 하나의 감지 장치에 의하여 감지 장치에 접촉함 없이 감지된 측정 변수의 변화가 일어나도록 구성된 이동 가능한 소자를 포함하고, 이동 가능한 소자의 이동량은 유체 압력의 변화량에 관련된다.
특정 실시예들은 유체 공급 펌프에 연결된 일회용 IV 세트의 유체의 압력을 측정하는 방법을 제공한다. 방법은 유체 공급 펌프에 연결된 적어도 하나의 감지 장치를 제공하는 단계를 포함할 수 있다. 방법은 이동 가능한 소자를 갖는 챔버를 제공하는 단계를 더 포함할 수 있고, 이때 상기 이동 가능한 소자는 일회용 IV 세트 내의 유체 압력의 변화에 응답하여 이동함으로써 감지 장치에 접촉함 없이 감지 장치에 관련된 감지된 측정 변수의 변화가 일어나도록 구성된다. 방법은 감지된 측정 변수를 나타내는 측정 신호를 발생하는 단계를 더 포함할 수 있다. 방법은 측정 신호에 기반하여 일회용 IV 세트 내의 유체압력을 판별하는 단계를 더 포함할 수 있다.
특정 실시예들은 유체 공급 펌프에 연결된 일회용 IV 세트 내의 유체 압력을 측정하는 압력 감지 시스템을 제공한다. 시스템은 펌프에 연결된 센서 베이스를 포함할 수 있다. 센서 베이스는 센서 베이스에 대해 고정된 적어도 하나의 감지 장치를 가질 수 있다. 감지 장치는 감지된 측정 변수에 기반하여 측정 신호를 발생시키기 위해 구성될 수 있다. 시스템은 감지 장치에 전기적으로 연결된 측정 신호를 더 포함할 수 있다. 시스템은 센서 베이스 근방에 위치되어 구성된 일회용 IV 세트 내의 소자를 더 포함할 수 있다. 일회용 구성부재는 유체 유입구 및 유체 배출구, 그리고 카세트 내의 유체 압력의 변화로 이동하는 이동 가능한 소자를 가질 수 있다. 이동 가능한 소자의 이동량은 유체 압력의 변화량에 관련될 수 있다. 시스템은, 비-접촉 감지장, 예를 들면 광 또는 다른 전자기장에 의해 이동 가능한 소자로 이동되도록 연결된 센서 측정 가변 소자를 더 포함할 수 있다. 이로 인해, 센서 측정 가변 소자는 감지 장치에 접촉함 없이 감지된 측정 변수의 변화를 일으킬 수 있다.
특정 실시예들은 유체 공급 펌프에 부착되기 위해 구성된 일회용 압력 감지 소자를 제공한다. 상기 소자는, 유체 유입구 및 유체 배출구를 가진 펌핑 챔버 등의 다른 수단과 결합될 수 있거나, 압력을 감지하기 위해서만 기능할 수 있다. 감지 소자는 유체 유입구를 통하여 유체 저장 유닛으로부터 유체를 수용하도록 구성될 수 있다. 감지 소자는 다이어프램 구조체를 더 포함할 수 있다. 다이어프램 구조체는 유체 전달 경로 내의 유체 압력의 변화로 이동하도록 구성된 이동 가능한 소자를 포함할 수 있다. 이동 가능한 소자의 이동량은 유체 압력의 변화량에 관련될 수 있다. 일회용 압력 감지 소자는 비-접촉 센서 측정 소자에게 위치 등의 변화되는 물리적인 품질을 제공하기 위해 더 설계될 수 있다. 이로 인하여, 센서 측정 가변 소자는 감지 장치에 접촉함 없이 유체 공급 펌프에 연결된 적어도 하나의 감지 장치에 의해 검출 가능한 감지된 측정 변수의 변화를 일으킬 수 있다.
특정 실시예들은 일회용 압력 감지 소자 내에서, 또는 유체 공급 펌프에 연결된 다 기능성 일회용 카세트 내에 결합된 일회용 압력 감지 소자 내에서 유체 압력을 측정하는 방법을 제공한다. 방법은 유체 공급 펌프에 연결된 적어도 하나의 감지 장치를 제공하는 단계를 포함할 수 있다. 방법은, 카세트에 연결되고 센서 측정 가변 소자를 가진 이동 가능한 소자를 제공하는 단계를 더 포함할 수 있다. 센서 측정 가변 소자는 카세트 내의 유체 압력의 변화에 응답하여 이동 가능한 소자와 함께 이동하도록 연결되어 감지 장치에 접촉함 없이 감지 장치에 연관된, 감지된 측정 변수의 변화를 일으킬 수 있다. 방법은 감지된 측정 변수를 나타내는 측정 신호를 발생시키는 단계를 더 포함할 수 있다. 방법은 측정 신호에 기반하여 카세트 내의 유체 압력을 판별하는 단계를 더 포함할 수 있다.
이해하여야 하는 바와 같이, 상술된 과제의 해결 수단 및 다음의 상세한 설명 모두는 예시적이며 설명을 위한 것이고, 주장할 시에 실시예의 추가적인 설명을 제공하기 위한 것이다.
개념
이러한 기재는 다음의 개념에서 적어도 개시된다.
개념 1. 격리된 유체로 내에 통합되고 유체 공급 펌프에 연결되는 챔버를 사용하여, 상기 격리된 유체로 내의 정압 또는 부압의 유체 압력을 측정하는 비-접촉 압력 감지 시스템은,
펌프에 연결되는 센서 베이스로서, 상기 세선 베이스가 상기 센서 베이스에 대해 고정된 적어도 하나의 감지 장치를 가지며, 상기 감지 장치가 감지된 측정 변수를 나타내는 측정 신호를 발생시키도록 구성되는 센서 베이스;
상기 측정 신호를 수신하도록 상기 감지 장치에 전기적으로 연결된 측정 회로;
상기 센서 베이스에 부착되도록 구성된 챔버 또는 하우징를 포함하고,
상기 챔버는:
유체 유입구 및 유체 배출구, 및
상기 챔버 내의 유체 압력의 변화로 이동하여, 상기 감지 장치에 접촉하지 않고 상기 감지된 측정 변수의 변화가 일어나도록 구성된 이동 가능한 소자를 가지며,
상기 이동 가능한 소자의 이동량은 유체 압력의 변화량에 관련된다.
개념 2. 개념 1에 있어서, 상기 이동 가능한 소자는 0이 아닌 유체 압력을 받을 시에 유연하지 않다(nonflexing).
개념 3. 개념 1에 있어서, 상기 유체 공급 펌프는 정맥주사(IV) 펌프이다.
개념 4. 개념 1에 있어서, 상기 챔버는 IV 유체의 압력을 측정하기 위해 상기 IV 유체를 수용하도록 구성된 하우징이다.
개념 5. 개념 1에 있어서, 상기 챔버는, 환자에 분배되는 IV 유체를 수용하도록 구성된 카세트이다.
개념 6. 개념 5에서, 상기 카세트는 일회용 IV 카세트이다.
개념 7. 개념 1에 있어서, 상기 이동 가능한 소자, 상기 유체 압력이 증가될 시에 상기 감지 장치를 향하여 이동하고, 상기 유체 압력이 감소될 시에는 상기 감지 장치로부터 멀어지도록 이동한다.
개념 8. 개념 1에 있어서, 상기 이동 가능한 소자는, 예압을 받지 않고 상기 카세트 내의 정압 및 부압 둘 다의 유체 압력에 응답하도록 구성된다.
개념 9. 개념 5에 있어서, 상기 센서 베이스는, 상기 카세트가 상기 센서 베이스에 일치할 시에, 상기 센서 베이스가 상기 카세트를 향하여 힘을 가하도록 하는 적어도 하나의 스프링을 통하여 펌프에 연결된다.
개념 10. 개념 1에 있어서, 상기 비-접촉 압력 감지 시스템은 감지 측정 가변 소자를 더 포함하며, 상기 감지 측정 가변 소자는 상기 이동 가능한 소자에 연결되고 상기 감지된 측정 변수의 변화가 일어나도록 구성된다.
개념 11. 개념 10에 있어서, 상기 감지 장치는 상기 센서 베이스에 연결된 제 1 판 및 제 2 판을 포함하고, 상기 감지 측정 가변 소자는 전도층을 포함하며, 상기 감지된 측정 변수는 상기 제 1 판과 상기 제 2 판 사이에서 커패시턴스를 포함한다.
개념 12. 개념 8에 있어서, 상기 비-접촉 압력 감지 시스템은 인쇄 회로 기판을 더 포함하며, 상기 제 1 판, 상기 제 2 판 및 상기 측정 회로는 상기 인쇄 회로 기판 상에 배치된다.
개념 13. 개념 10에 있어서, 상기 감지 장치는 상기 센서 베이스에 연결된 광원 및 광 검출기를 포함하고, 상기 감지 측정 가변 소자는 광 감쇠기를 포함하며, 상기 감지된 측정 변수는 상기 광 검출기에서 수신된 광의 세기를 포함한다.
개념 14. 개념 13에 있어서, 상기 광 감쇠기는 광의 이동 방향으로 두께를 가지며, 상기 두께는 상기 광 감쇠기의 이동 방향을 따라 변화된다.
개념 15. 개념 10에 있어서, 상기 감지 장치는 상기 센서 베이스에 연결된 자기장 센서를 포함하고, 상기 감지 측정 가변 소자는 자석을 포함하며, 상기 감지된 측정 변수는 상기 자기장 센서에서 자기장의 강도를 포함한다.
개념 16. 개념 15에 있어서, 상기 자기장 센서는 홀-이펙트 센서, 자기 저항 센서, 또는 플럭스게이트 자력계이다.
개념 17. 유체 공급 펌프에 부착되도록 구성된 카세트는,
유체 유입구 및 유체 배출구를 가지고. 상기 유체 유입구를 통해 유체 저장 유닛으로부터 유체를 수용하도록 구성된 펌핑 챔버, 및
상기 펌핑 챔버에 연결된 다이어프램 구조체를 포함하고,
상기 다이어프램 구조체는 이동 가능한 소자를 포함하고,
상기 이동 가능한 소자는 상기 펌핑 챔버 내의 유체 압력의 변화로 이동하여, 상기 유체 공급 펌프에 연결된 적어도 하나의 감지 장치에 의해 감지되되 상기 감지 장치에 접촉함 없이 감지된 측정 변수의 변화가 일어나도록 구성되며, 상기 이동 가능한 소자의 이동량은 유체 압력의 변화량에 관련된다.
개념 18. 개념 17에 있어서, 상기 다이어프램 구조체는 변형 가능한 소자를 포함하며, 상기 변형 가능한 소자는 상기 이동 가능한 소자의 둘레에 연결되고, 상기 펌핑 챔버 내의 유체 압력의 변화에 응답하여 변형되도록 구성된다.
개념 19. 개념 18에 있어서, 상기 변형 가능한 소자는 S 자형 단면을 가진다.
개념 20. 개념 18에 있어서, 상기 이동 가능한 소자는 0이 아닌 유체 압력을 받을 시에 유연하지 않다.
개념 21. 개념 18에 있어서, 상기 이동 가능한 소자 및 상기 변형 가능한 소자는 단일 주형에서 형성된 동일한 물질을 포함한다.
개념 22. 개념 21에 있어서, 상기 동일한 물질은 폴리카보네이트를 포함한다.
개념 23. 개념 18에 있어서, 상기 이동 가능한 소자 및 상기 변형 가능한 소자는 서로 다른 물질을 포함하고, 서로 함께 성형된다.
개념 24. 개념 23에 있어서, 상기 변형 가능한 소자는 열가소성 수지 엘라스토머를 포함한다.
개념 25. 개념 18에 있어서, 상기 다이어프램 구조체는 상기 펌핑 챔버와 상기 이동 가능한 소자 사이에 배치된 캐비티를 포함하며, 상기 캐비티에는 상기 펌핑 챔버 내의 유체가 흐른다(in fluidic communication with the fluid).
개념 26. 개념 17에 있어서, 상기 카세트는 상기 이동 가능한 소자에 연결된 센서 측정 가변 소자를 더 포함하며, 상기 센서 측정 가변 소자는 전도층을 포함하고, 상기 감지된 측정 변수는 2 개의 판들 사이에서 커패시턴스를 포함한다.
개념 27. 개념 17에 있어서, 상기 카세트는 상기 이동 가능한 소자에 연결된 센서 측정 가변 소자를 더 포함하며, 상기 센서 측정 가변 소자는 광 감쇠기를 포함하고, 상기 감지된 측정 변수는 광 검출기에 의해 측정된 광의 세기를 포함한다.
개념 28. 개념 17에 있어서, 상기 카세트는 센서 측정 가변 소자를 더 포함하며, 상기 센서 측정 가변 소자는 자석을 포함하고, 상기 감지된 측정 변수는 자기장 센서에 의해 측정된 자기장의 강도를 포함한다.
개념 29. 유체 공급 펌프에 연결된 일회용 IV 세트의 유체의 압력을 측정하는 방법은,
상기 유체 공급 펌프에 연결된 적어도 하나의 감지 장치를 제공하는 단계;
이동 가능한 소자를 갖는 챔버를 제공하는 단계로서, 상기 이동 가능한 소자가 상기 일회용 IV 세트 내의 유체 압력의 변화에 응답하여 이동함으로써 상기 감지 장치에 접촉함 없이 상기 감지 장치에 관련된 감지된 측정 변수의 변화가 일어나도록 구성된 제공 단계;
상기 감지된 측정 변수를 나타내는 측정 신호를 발생하는 단계; 및
상기 측정 신호에 기반하여 일회용 IV 세트 내의 유체 압력을 판별하는 단계를 포함한다.
개념 30. 개념 29에 있어서, 상기 일회용 IV 세트의 유체 압력 측정 방법은, 상기 감지 장치가 양의 방향으로(positively) 편향됨 없이 상기 일회용 IV 세트 내의 부압을 측정하는 단계를 더 포함한다.
개념 31. 개념 29에 있어서, 상기 일회용 IV 세트의 유체 압력 측정 방법은 상기 이동 가능한 소자에 연결된 센서 측정 가변 소자를 제공하는 단계를 더 포함한다.
개념 32. 개념 31에 있어서, 상기 감지 장치는 제 1 판 및 제 2 판을 포함하고, 상기 감지 측정 가변 소자는 전도층을 포함하며, 상기 감지된 측정 변수는 상기 제 1 판과 상기 제 2 판 사이의 커패시턴스를 포함한다.
개념 33. 개념 31에 있어서, 상기 감지 장치는 광원 및 광 검출기를 포함하고, 상기 감지 측정 가변 소자는 광 감쇠기를 포함하며, 상기 감지된 측정 변수는 상기 광 검출기에서 수신된 광의 세기를 포함한다.
개념 34. 개념 31에 있어서, 상기 감지 장치는 자기장 센서를 포함하고, 상기 감지 측정 가변 소자는 자석을 포함하며, 상기 감지된 측정 변수는 상기 자기장 센서에서 자기장의 강도를 포함한다.
본 발명의 이해를 더 도모하고, 본 명세서의 일부에 병합되고, 그 일부를 구성하는 첨부된 도면은 개시된 실시예들을 도시하고, 설명과 함께 개시된 실시예들의 원리를 설명하기 위해 제공된다.
도 1은 특정 실시예들에 따라서, 감지된 측정 변수로서 커패시턴스에 기반한, 대표적인 전기 용량 유형의 비접촉 압력 감지 시스템(100)의 단면도이다.
도 2는 도 1의 대표적인 전기 용량 유형의 비접촉 압력 감지 시스템의 도면으로서, 이때 카세트가 센서 베이스로부터 분리되는 것을 도시한 도면이다.
도 3은 기판 상에 형성된 제 1 및 제 2 판을 도시한 인쇄 회로 기판을 위에서 본 하부도이다.
도 4는 다이어프램 구조체의 이동 가능한 소자 상에서 형성된 전도층을 도시한 다이어프램 구조체를 아래에서 본 상부도이다.
도 5는 특정 실시예들에 따라서, 카세트에 다이어프램 구조체를 연결시키도록 구성된 커플러(coupler) 및 다이어프램 구조체의 사시 단면도이다.
도 6은 특정 실시예들에 따라서, 감지된 측정 변수로서 광 세기에 기반한 대표적인 광 유형의 비접촉 압력 감지 시스템의 단면도이다.
도 7은 특정 실시예들에 따라서, 감지된 측정 변수로서 자기장에 기반한 대표적인 자석 유형의 비접촉 압력 감지 시스템의 단면도이다.
도 8은 특정 실시예들에 따라서, 카세트 내의 유체 압력을 비접촉 방식으로 측정하기 위한 대표적인 처리를 제시하는 순서도이다.
도 9는 대표적인 컴퓨터 시스템을 도시한 블럭도로서, 상기 컴퓨터 시스템 상에는 본원에서 기술된 시스템 및 방법의 특정 수단이 실행될 수 있는 것을 도시한 도면이다.
다음의 상세한 설명에서, 다수의 특정 상세한 설명은 개시되고 주장된 실시예들의 완전한 이해를 도모하기 위해 기술된다. 그러나, 기술분야의 통상의 기술자에게 명백한 바와 같이, 실시예들은 이러한 특정 상세한 설명의 일부 없이도 실시될 수 있다. 다른 예를 들면, 잘 알려진 구성 및 기법은 본 발명이 불필요하게 애매하도록 하는 것을 방지하기 위해 상세하게 도시되지 않는다.
용어 "예시(exemplary)"는 본원에서 "일례, 예, 또는 실례의 기능"을 의미하기 위해 사용된다. "예시"로서 본원에서 기술된 실시예 또는 설계는 다른 실시예들 또는 설계에 대해 바람직하거나 이점을 갖는 것으로 반드시 구성될 필요는 없다.
본 발명의 다양한 실시예들은 정압 유체뿐만 아니라 부압을 측정하기 위해, 정압 편향에 의존하는 카세트 내의 유체 압력을 측정하는 종래의 시스템 및 방법에 관련된 문제점을 극복하고 해결한다. 본 발명의 특정 실시예들은 유체 공급 펌프에 연결된 카세트 내의 유체 압력을 측정하는 비접촉 압력 감지 시스템을 제공한다. 적어도 하나의 감지 장치를 갖춘 센서 베이스는 펌프에 연결되고, 센서 측정 가변 소자를 갖춘 이동 가능한 소자는 카세트에 연결된다. 측정 가변 소자는 카세트 내의 유체 압력의 변화에 따라 이동하고, 이로 인해 감지 장치에 접촉됨 없이 감지된 측정 변수(예를 들면, 커패시턴스, 광 세기 및 자기장)를 변화시킨다. 압력 감지 소자는 기능이 많고 살균처리를 한 일회용 '카세트' 내에서, 또는 압력 측정을 위해 단지 사용된 단일 목적을 가진 하우징 내에서 구현될 수 있다.
도 1은 특정 실시예들에 따라서 감지된 측정 변수로서 커패시턴스에 기반한, 대표적인 전기 용량 유형의 비접촉 압력 감지 시스템(100)의 단면도이다. 시스템(100)은 펌프 몸체(110)에 연결된 센서 베이스(101A), 및 카세트(102A)를 포함한다. 카세트(102A)는 펌프 또는 특히 센서 베이스(101A)에 부착되거나 끼워지도록 구성된다. 착탈 가능한 스냅식 연결 등의 종래의 연결 구조체는 카세트(102A)를 센서 베이스(101A)에 부착시키도록 사용될 수 있다. 도 1은 부착되거나 끼워진 상태에서의 센서 베이스(101A) 및 카세트(102A)를 도시하고, 도 2는 카세트(102A)를 센서 베이스(101A)에 끼우거나 연결시키는 것을 나타낸 화살표(201)로 분리 또는 제거 상태의 센서 베이스(101A) 및 카세트(102A)를 도시한다. 제시된 예시에서, 센서 베이스(101A)는 스프링 작동식 프레임 구조체(spring-loaded frame structure)(130) 및 인쇄 회로(PC) 기판(140)을 포함한다. 스프링 작동식 프레임 구조체(130)는 스프링들(120)을 통하여 펌프 몸체(110)에 연결되고 센서 베이스(101A)의 나머지와 관련된 PC 기판(140) 고정부(stationary)를 수용한다.
PC 기판(140)은 카세트(102A)를 향한 PC 기판(140)의 하부 측면 상에서 형성된(예를 들면, 증착되고 패터닝됨(patterned)) 제 1 판(103A) 및 제 2 판(104A), PC 기판(140)의 상부 측면 상에 배치된 측정 회로(105A)를 가진다. 제 1 및 제 2 판들(103A, 104A)은 전기 용량 유형의 비접촉 압력 감지 시스템(100)을 위한 감지 소자들 또는 장치들을 구성한다. 도 3은 제 1 및 제 2 판들(103A, 104A)을 나타낸 PC 기판(140)을 위에서 본(예를 들면, +z 방향으로) 하부도이다. 제시된 예시에서, 제 1 및 제 2 판들(103A, 104A)은 작은 (예를 들면, 0.005 인치) 격리 갭(310)에 의해 분리된 2 개의 반원형 형상 판이다. 대안으로, 제 1 및 제 2 판들(103A, 104A) 중 하나 또는 둘 다는 직사각형, 삼각형, 완전한 원형 및 상기 원형을 둘러싼 원형 및 환형 링을 포함하지만 이에 제한되지 않은 서로 다른 형상을 가질 수도 있다.
도 1을 다시 참조하면, 제 1 및 제 2 판들(103A, 104A)은 PC 기판(140)에 구비된 전도체 코팅 비아 홀들(conductor-coated via holes)(142)을 통하여 측정 회로(105A)에 전기적으로 연결된다. 특정 실시예들에서, 측정 회로(105A)는 미분 커패시턴스들을 측정하기 위한 성능을 가진 Analog Devices AD7754 등의 센서 측정 IC를 포함한다. 대안으로, 측정 회로(105A)는 예를 들면, 신호 여자 및 신호 조건 기능을 제공하는 복수의 이산 아날로그 및/또는 디지털 구성부재를 포함할 수 있다. 제시된 예시에서, 센서 베이스(101A)는, 제 1 및 제 2 판들(103A, 104A)을 덮기 위해서, Mylar 또는 Parylene 등의 절연 물질을 포함하여 측정 회로(105A) 및 다른 전자 구성부재를 정전 방전 손상으로부터 보호할 수 있는 얇은 절연 층(160)을 더 포함한다.
카세트(102A)는 카세트 몸체(180), 및 상기 카세트 몸체(180)에 연결된 다이어프램 구조체(170)를 포함한다. 카세트 몸체(180)는 펌핑 챔버(182) 및 펌핑 챔버(182)를 위한 벽(182)을 포함한다. 도 1에 도시된 부분에서는 도시되지 않았지만, 카세트 몸체(180)는 펌핑 챔버(182)에 유체를 수용하는 공급 컨테이너에 이르는 유체 유입구, 및 수용 장치 또는 제 3 자(예를 들면, 환자)로 유체를 외부로 이르게 하는 유체 배출구를 더 포함한다.
다이어프램 구조체(170)는 이동 가능한 소자(172), 변형 가능한 소자(176), 및 측벽(178)을 포함한다. 제시된 예시에서, 이동 가능한 소자(172)는 평평한 디스크이다. 이동 가능한 소자(172)는 변형 가능한 소자(176)를 통하여 측벽(178)에 연결되고, 상기 변형 가능한 소자의 일 측면은 이동 가능한 소자(172)의 둘레에 연결되고, 타 측면은 측벽(178)의 내부 둘레에 연결된다. 다이어프램 구조체(170)는 캐비티(179)도 포함하고, 상기 캐비티는 카세트 몸체(180)(예를 들면, 펌핑 챔버(182))로부터 유체를 수용하도록 구성된다.
카세트(102)는 디스크(172) 상에 형성된(예를 들면, 증착 또는 코팅, 부착 또는 접착된) 전도층(109A)을 더 포함한다. 도 4는 다이어프램 구조체의 이동 가능한 소자(172) 상에 형성된 전도층(109A)을 나타낸 다이어프램 구조체(170)를 아래에서 본(예를 들면, -z 방향으로) 상부도이다. 이하에서 더 논의되는 바와 같이, 전도층(109A)은 전기 용량 유형의 비접촉 감지 시스템(100)의 센서 측정 가변 소자를 구성한다. 본원에서 사용되는 바와 같이 용어 "센서 측정 가변 소자"는, 카세트 내의 유체 압력의 변화에 응답하여, 감지된 측정 변수(예를 들면, 제 1 기판과 제 2 판(103A, 103B) 사이의 커패시턴스)에서 해당 변화를 일으키는 하나 이상의 감지 장치들(예를 들면, 제 1 및 제 2 판들(103A, 104A))에 대해 이동하는 이동 가능한 소자(예를 들면, 디스크(172))에 연결될 수 있는 구조체, 장치, 층, 또는 수단을 의미한다. 다른 센서 측정 가변 소자들의 예들은 광 유형의 비접촉 압력 감지 시스템(도 6)에서 사용된 광 감쇠기, 및 자석 유형의 비접촉 압력 감지 시스템(도 7)에 사용된 자석을 포함한다. 제시된 실시예는 단지 대표적인 실시예이며, 다른 유형의 비접촉 압력 감지 시스템도 사용될 수 있다.
도 5는 특정 실시예들에 따라서, 카세트(180)(도 1)에 다이어프램 구조체를 연결시키도록 구성된 커플러(500) 및 다이어프램 구조체(170)의 사시 단면도이다. 특정 실시예들에서, 연결 구조(coupling)는 펌프 내의 검출 장치에 인접하여 감지 소자의 배치를 포함한다. 명료하게, 다이어프램 구조체(170)는 이동 가능한 소자(172) 상에 배치된 센서 측정 가변 소자(예를 들면, 전도층(109A)) 없이 도시된다. 변형 가능한 소자(176)는 이동 가능한 소자(172)의 외주면과 측벽(178)의 내부면 사이에서 연결된다. 변형 가능한 소자(176)는, 카세트(102A) 내의 또는 특히 카세트 몸체(180)의 펌핑 챔버(182) 내의 유체 압력의 변화에 응답하여 변형하도록 구성되어, 압력이 증가하면 이동 가능한 소자(172)가 +z 방향으로 이동하도록 하거나 압력이 감소하면 -z 방향으로 이동하도록 한다. 제시된 예시에서, 변형 가능한 소자(176)의 단면은 "S" 또는 "S 자형(sigmoid)" 형성을 가지지만, 그러나 상기 단면은 얇은 직사각형, 곡선으로 이루어진 형상, "Z" 형상 또는 "U 형상" 등의 또 다른 형상도 가질 수 있다.
특정 실시예들에서, 이동 가능한 소자(172)가 유연성이 없다는 것은, 이동 가능한 소자가 0이 아닌 유체 압력을 받을 시에 유연하지 않다거나 변형되지 않는 것을 의미한다. 이러한 실시예에서, 변형 가능한 소자(176)는 0이 아닌 유체 압력을 받을 시에만 유연하거나 변형된다. 이동 가능한 소자(172) 및 변형 가능한 소자(176)는, 이들을 예를 들면, 서로 다른 물질, 서로 다른 두께 및/또는 서로 다른 단면 형상을 가지도록 구현시킴으로써, 서로 다른 유연성 또는 변형(예를 들면, 전자는 유연하지 않고 후자는 유연함)을 가지도록 구성될 수 있다. 일 양태에서, 유연하지 않은 이동 가능한 소자의 사용은 이점이 있는데, 이는 압력을 측정하는 동안 최종적인 체적이 덜 변화되기 때문이다. 다른 말로 하면, 유연하지 않은 뻣뻣한 이동 부재를 갖는 것은 가용치(compliance value)를, 예를 들면 약 0.1μL/mmHg 까지 아래로 최소화시키는데 도움을 준다. 압력 소자에 대한 낮은 가용은 압력 측정의 작용이 측정량, 즉, 유체 변위 그 자체뿐만 아니라 유체 압력의 상태에 적게 영향을 미친다는 것을 의미한다. 추가로, 유연하지 않은 이동 가능한 소자는 이동 가능한 부재에 부착된 전도층(109A) 등의 센서 측정 가변 소자의 구조적인 완결성을 양호하게 보존시킬 수 있다. 예를 들면, 유연하고 이동 가능한 부재 상에 코팅된 전도층은 이동 가능한 부재가 반복적으로 수축된 후에 이동 가능한 부재로부터 분리되거나 벗겨질 수 있다. 추가로, 본 실시예의 유연하지 않은 이동 가능한 소자의 사용은 보다 제어되고, 선형적이며, 그리고 반복 가능한 감도(압력의 단위 변화당 변위의 변화)도 초래할 수 있다. 다른 실시예들에서, 변형 가능한 소자(176) 및 이동 가능한 소자(172) 둘 다는 0이 아닌 유체 압력을 받을 시에 유연하거나 변형될 수 있다. 여전히 다른 실시예에서, 유연 가능하고/변형 가능한 이동 가능한 소자는 이들 사이에서 변형 가능한 소자가 가지지 않은 측벽(178)에 직접 연결된다.
또한, 제시된 예시에서, 이동 가능한 소자(172), 변형 가능한 소자(176), 및 측벽(178)은 동일한 물질, 예를 들면, 폴리카보네이트로 단일 주형에 형성된다. 대안으로, 이동 가능한 소자(172), 변형 가능한 소자(176), 및 측벽(178)은 2 개 이상의 서로 다른 물질로 구성되고 서로 함께 성형된다. 상기와 같은 실시예들 중 특정 하나의 실시예에서, 이동 가능한 소자(172) 및 측벽(178)은 폴리카보네이트 무질로 구성되는 반면, 변형 가능한 소자는 유연성이 있는 열가소성 수지 엘라스토머(thermoplastic elastomer)로 구성된다. 다른 실시예에서, 이동 가능한 디스크(172)는 금속으로 구성되고, 전도층(109A)으로서 기능하고, 이로 인해 별개의 전도층에 대한 필요성을 제거시킨다.
이제, 도 5를 참조하면, 커플러(500)는 카세트 몸체(180) 또는 특히 펌핑 챔버(182)에 다이어프램 구조체(170)를 유동적으로 그리고 기계적으로 연결시키거나 결합시키도록 구성된다. 제시된 예시에서, 커플러(500)는 제 1 외벽(501) 및 제 2 외벽(502)을 포함한다. 제 1 외벽(501)은 커플러(500)와 다이어프램 구조체(170) 사이에서 밀봉방식으로 기계적인 연결 구조(예를 들면, 가압 끼워 맞춤(press fit))를 형성하기 위해 사용된다. 제 2 외벽(502)은 다이어프램 커플러 합성물 구조체와 카세트 몸체(180)(도 1) 사이에서 밀봉방식으로 기계적인 연결 구조를 형성하기 위해 사용된다. 제시된 실시예에서, 제 2 외벽(502)은 펌핑 챔버(182)의 벽(184)(도 1)에서 형성된 개구부에 삽입된다(예를 들면, 압력 끼워 맞춤). 커플러(500)는 또한, 캐비티(179)와 펌핑 챔버(182) 사이에서 유체 연결을 설정하고 이들 사이에서 유체 압력을 같게 하는 개구부들(510)을 포함한다.
동작시, 카세트(102A)는 도 2의 화살표(201)에 의해 나타난 바와 같이 센서 베이스(101A)에 끼워지거나 연결된다. 카세트(102A)가 초기에 센서 베이스(101A)와 일치될 시에, 스프링들(120)은 압축되어 프레임 구조체(130)를 통하여 카세트(102A)로 복원력(예를 들면, -z 방향)을 가한다. 이러한 스프링 작동식 장치는 센서 베이스(101A)와 카세트(102A) 사이의 상대적인 이동에 의해 생성된 대부분의 기계적인 허용오차 스택 업 에러(tolerance stack-up errors) 및 노이즈를 피할 수 있다. 이러한 상황에서, 캐비티(109) 내에는 순수 압력(net pressure)이 없고, 이동 가능한 소자(172) 상에 가해진 알짜 힘도 없다. 그러므로, 이동 가능한 소자(172)는 상기 이동 가능한 소자의 제로 압력 정지점(zero-pressure quiescent point)에 있다. 카세트(102A)가 베이스(110A)에 일치되고 유체(예를 들면, 액체 약물)가 카세트(102A)의 펌핑 챔버(182)로 들어온 후에, 캐비티(179)는 커플러(500)(도 5)의 개구부들(510)을 통하여 유체의 일부를 수용한다. 이로 인해, 캐비티(179) 내의 유체 압력은 펌핑 챔버(182) 내의 유체 압력과 실질적으로 동일하게 된다(가능한 한 적은 DC 오프셋). 캐비티(179) 내의 유체 압력(정압 또는 부압)은 이동 가능한 소자(172) 상에 힘(양의 힘 또는 음의 힘)을 가하고, 이동 가능한 소자(172)가 이동하게 한다. 예를 들면, 압력이 정압이면, 이동 가능한 소자(172)는 제로 압력 정지점으로부터 제 1 및 제 2 판들(103A, 104A)을 향하여 +z 방향으로 이동하게 된다. 반면에, 압력이 부압이면, 이동 가능한 소자(172)는 제로 압력 정지점으로부터 제 1 및 제 2 판들(103A, 104A)을 향하여 -z 방향으로 이동하게 된다. 그러므로, 정압은, 이동 가능한 소자(172)에 연결된 전도층(109A)이 제 1 및 제 2 판들(103A, 104A)에 근접하게 이동하도록 하며, 2 개의 판들(103A, 104A) 사이에서 커패시턴스가 증가하게 된다. 반면, 부압은 전도층(109A)이 제 1 및 제 2 판들(103A, 104A)로부터 멀리 이동하도록 하며, 2 개의 판들(103A, 104A) 사이에서 커패시턴스는 감소하게 된다.
측정 회로(105A)는 제 1 판과 제 2 판(103A, 104A) 사이의 커패시턴스를 측정하고 커패시턴스를 나타내는 측정 신호를 제공하도록 구성된다. 이는, 하나 이상의 고정된 기준 커패시터들을 수반한 미분 커패시턴스 측정을 포함한 커패시턴스를 측정하는 다수의 공지된 방법 중 하나에 달성될 수 있다. 상기와 같은 미분 커패시턴스 측정을 위해 설계된 집적 회로들(IC들)은 상업적으로 예를 들면 Analog Devices AD7754으로 이용될 수 있다. 상기와 같이 적용되는 특정 IC들 중 일부는 측정된 커패시턴스를 나타낸 디지털 데이터를 출력할 수 있다. 대안으로, 커패시턴스 측정을 위해 설계된 IC 또는 이산 아날로그/디지털 구성요소의 조합물은 아날로그 측정 신호를 출력하고, 그 후에 상기 측정 신호는 아날로그 디지털 컨버터(analog-to-digital converter)를 이용하여 프로세서에 의한 사용을 위해 디지털 데이터로 전환될 수 있다. 그 후, 프로세서는 커패시턴스를 나타내는 디지털 데이터를 수신하고 커패시턴스를 나타낸 디지털 데이터를 수신할 수 있고, 2 개의 수량 간의 알려진 관계(커패시턴스 대 유체 압력 응답의 비선형성을 설명할 수 있는 식 또는 룩업 테이블)로부터 카세트 내의 유체 압력을 판별할 수 있다. 식 및 룩업 테이블은 또한 펌핑 챔버(182) 내의 유체 압력과 캐비티(179) 내의 유체 압력 사이의 사전에 설정된 DC 압력 오프셋을 설명할 수 있다. 결과치는 감지 장치의 예압 처리 및 제로 압력점의 관련된 편향 없이, 카세트(예를 들면, 펌핑 챔버(182)) 내에서 정압 및 부압 둘 다의 유체 압력의 정확하고 반복 가능한 비접촉 측정치이다.
상기에서는 감지된 측정 변수로서 커패시턴스에 초점을 맞춰 설명하였지만, 기술 분야의 통상의 기술자가 본 발명을 고려하여 인식하는 바와 같이, 다양한 대안적인 실시예들은 본 발명의 권리 범위로부터 벗어나지 않고 사용될 수 있다. 예를 들면, 도 6은 특정 실시예들에 따라서, 감지된 측정 변수로서 광 세기에 기반한 대표적인 광 유형의 비접촉 압력 감지 시스템(600)의 단면도이다. 도 6의 도시된 광 유형의 비접촉 압력 감지 시스템(600)은, 도 1의 도시된 전기 용량 유형의 비접촉 압력 감지 시스템(100)과 함께 다수의 구조적인 소자들을 공유하고, 공유된 소자들에 대한 설명은 반복하지 않을 것이다. 대신에 이하에서는 2 개의 압력 감지 시스템들을 비교 및 대조하는데 초점을 맞춰 설명한다.
도 6의 도시된 예에서, 광 유형의 비접촉 압력 감지 시스템(600)은 감지 장치로서 광원(103B) 및 광 검출기(104B)를 사용하고, 감지 측정 가변 소자로서 광 감쇠기(optical attenuator)(109B)를 사용한다. 광원(103B)은 LED 등의 레이저 또는 비-레이저 광원일 수 있다. 광 검출기(104B)는 하나 이상의 포토감지 소자들(photosensing elements), 예를 들면 포토다이오드들 또는 포토레지스터들을 포함할 수 있고, 상기 포토감지 소자들은 예를 들면 전류 또는 저항의 변화의 형태로 수신된 광의 세기 표시를 제공할 수 있다. 제시된 예시에서, 광 검출기(104B)는 수신된 광 세기의 통합 노이즈 평균화 처리(integral noise-averaging)를 제공하려는 목적으로 포토감지 소자들(610)의 수직형 어레이를 포함한다. 그러나, 대안적인 실시예들에서, 광 검출기(104B)는 단지 하나의 포토감지 소자를 포함하고, 노이즈 평균화 처리는 반복적인 측정을 통하여 수행된다. 전기 용량 유형의 비접촉 압력 감지 시스템(100)에서의 전도층(109A)과 같이, 광 감쇠기(109B)는 이동 가능한 소자(172)에 연결되고(예를 들면, 부착, 결합, 고정, 통합되고), 그 결과 광 감쇠기(109B)는 카세트(102B) 내의 유체 압력의 변화로 이동 가능한 소자(172)와 함께 이동한다. 광 감쇠기(109B)는 상대적으로 높은 흡수 값(absorbance values)을 가진, 광학적으로 흡수하는 물질(예를 들면, 착색제의 추가로 불투명해질 수 있는 폴리카보네이트, 이소플라스트(isoplast), 아크릴 등으로 구조화된 플라스틱)을 포함할 수 있다.
동작 시, 광 감쇠기(109B)는 광원(103B)에 의해 방출된 입사 광 빔(602)을 수신하고, 감쇠된 광 빔(604)을 전달한다. 감지 장치 및 광 감쇠기(109B)의 상대 위치에 따라서, 특정 압력에서 입사 광 빔(602)의 상부는 광 감쇠기(109B)를 통과하지도 않을 수 있다. 감쇠된 광 빔(604)(그리고 가능한 한 입사 광 빔(602)의 감쇠되지 않은 부분)은 포토감지 소자들(610)의 수직형 어레이에 의해 수신되고 측정 신호를 제공한다. 측정 회로(105B)는 개별적인 포토감지 소자들로부터 측정 신호를 수신하고, 아날로그 영역 또는 디지털 영역의 측정 신호를 합친다. 대안으로, 측정 신호(예를 들면, 광 전류)의 합계는 합쳐진 측정 신호를 생성하기 위해 광 검출기(104B) 내에서 물리적으로 수행되고, 측정 회로(105B)는 합쳐진 측정 신호를 수신하고 처리한다. 기계장치 선택에 상관없이, 다수의 포토감지 소자들(610)로부터 나온 측정 신호의 합계는 수신된 광 세기의 통합 노이즈 평균화 처리를 제공하며, 이때 상기 광 세기 각각은, 고유한 열 노이즈에 관련된 상당한 노이즈 성분 및 광 감쇠기(109B)의 진동 등의 외부 요인과 관련된 노이즈를 가질 수 있어서, 유체 압력 측정의 정확성 및 반복성을 높일 수 있다.
도 6의 제시된 예에서, 광 이동 방향으로의 광 감쇠기(109B)의 두께(예를 들면, x 방향 두께)는 이동 가능한 소자(172)의 이동 방향을 따라 변화하게 된다(예를 들면, z 방향). 이에 따라서, 이동 가능한 소자의 +z 방향 이동이 (카세트 내의 유체 압력의 증가에 대응하여) 클수록, 광 감쇠기(109B)에 의한 입사 광 빔(602)의 순수 감쇠는 커지며, 이로써, 광 검출기(104B)에 의해 수신된 광 세기는 작아진다. 반대로, 이동 가능한 소자의 +z 방향 이동이 (카세트 내의 유체 압력의 감소에 대응하여) 작아질수록, 광 감쇠기(109B)에 의한 입사 광 빔(602)의 순수 감쇠는 작아지며, 이로써, 광 검출기(104B)에 의해 수신된 광 세기는 커진다. 이에 따라서, 특별하게 제시된 장치에서, 감지된 측정 변수-수신된 광 세기-는 카세트(102B) 내의 유체 압력에 대한 음 또는 역 관계를 가진다. 그러나, 기술 분야의 통상의 기술자가 본 발명을 고려하여 인식하여야 하는 바와 같이, 특정 장치 및 최종적인 역 관계(resulting inverse relationship)는 단지 제시 목적용으로 제공될 뿐, 다른 장치 및 다른 관계도 본 발명의 권리 범위로부터 벗어남 없이 가능하다. 예를 들면, 광 감쇠기(109B)는 이동 가능한 소자(172)에 부착되고 짧은 측면을 가진 역부등변 사각형(inverted trapezoid)일 수 있으며, 이 경우에 수신된 광 세기는 카세트(102B) 내의 유체 압력에 대하여 직선 관계 또는 양의 선형 관계를 가진다.
제시된 예시에서, z 방향을 따른 광 감쇠기(109B)에 의한 감쇠 변화는, x-방향 두께는 z-방향을 따라 변화하는 균일한 흡수 값을 가진 광 감쇠기를 제공함으로써 달성된다. 대안으로, 감쇠 변화는 흡수가 z-방향을 따라 변화하는, 균일한 x-바향 두께를 가진 광 감쇠기를 제공함으로써 달성될 수 있다. 이는, 광 감쇠기가 일측 말단에서 투명한 것으로부터 타측 말단에서는 불투명한 것으로 변화되도록, 예를 들면, 물질 조성물, 불순물, 또는 코팅을 z-방향으로 변화시킴으로써 달성될 수 있다.
기술 분야의 통상의 기술자가 본 발명을 고려하여 더 인식하여야 하는 바와 같이, 사용된 특정 감지 장치, 즉, 광 감쇠기(109B)를 통하여 광을 방출 및 수신하도록 x-방향을 따라 정렬된 광원(103B) 및 광 검출기(104B)는 이동 가능한 소자(172)의 상대 이동을 광학적으로 측정하기 위한 다수의 방식 중 하나이며, 다른 장치들도 본 발명의 권리 범위로부터 벗어남 없이 사용될 수 있다. 예를 들면, 대안적인 광 유형의 비접촉 압력 감지 시스템에서, 압력 감지는 이동 가능한 소자(172)에 연결된 반사면으로부터 반사된 광의 양에 기반한다. 상기와 같은 시스템에서, 광원은 입사 각도(예를 들면, -30°)로 입사 광 빔을 방출할 수 있고, 광 검출기는 반사 각도(예를 들면, +30°)로 이동하는 반사 광 빔을 수신한다. 광 검출기 및 반사면의 상대 위치에 따라서, 광 검출기에 수신된 광의 양은, 예를 들면 감지 시스템의 최대 범위에서 일어나는 최대량으로 변화된다. 이러한 변화는 카세트 내의 유체 압력과 상관 관계가 있을 수 있다. 다양한 광 실시예에서, 광 제어 소자(예를 들면, 광 감쇠기 또는 반사면)는 일회용 카세트의 부분인 이동 가능한 소자에 연결된다.
도 7은 특정 실시예들에 따라서, 감지된 측정 변수로서 자기장에 기반한 대표적인 자석 유형의 비접촉 압력 감지 시스템(700)의 단면도이다. 도 6의 광 유형의 비접촉 압력 감지 시스템(600)과 같이, 제시된 자석 유형의 비접촉 압력 감지 시스템(700)은 도 1의 제시된 전기 용량 유형의 비접촉 압력 감지 시스템(100)과 함께 다수의 구조적인 소자들을 공유하며, 공유된 소자들에 대한 설명은 반복하지 않을 것이다.
도 7의 제시된 예에서, 자석 유형의 비접촉 압력 감지 시스템(70)은 감지 장치로서 자기장 센서(104C)를, 감지 측정 가변 소자로서 자석(109C)을 사용한다. 자기장 센서(10C)는 자기장의 표시를 제공할 수 있는 임의의 장치일 수 있고, 비제한적인 예에서 상기 임의의 장치는 홀-이펙트 센서(hall-effect sensor), 자기 저항(MR) 센서(예를 들면, GMR 센서), 및 플럭스 게이트 자력계(fluxgate magnetometer)를 포함한다. 자석(109C)은, 철, 니켈, 코발트, 일부 휘토류 금속, 및 이들 합금들 중 일부(예를 들면, 알니코(Alnico))을 포함하지만 이에 제한되지 않은 자기화가 가능한 물질을 포함하는 임의의 영구 자석일 수 있다. 자기장 센서(104C)(예를 들면, 홀-이펙트 센서)는 PC 기판(140) 상에 배치되고 자석(109C) 상에 직접 위치되어 자석(109C)에 의해 발생된 자기장의 z-성분을 주로 측정할 수 있다.
동작 시, 도 7에 도시된 바와 같이, 자기장(702)은 자석(109C)으로부터 나오고 둘러싸인 영역을 채운다. 자기장 센서(104C)는 국부 자기장(704)을 감지하고, 국부 자기장(704)을 나타내는 측정 신호를 제공한다. 측정 신호는 PC 기판(140) 상에도 구비된 측정 회로(105C)에 의해 측정되고 처리된다. 특정 실시예들에서, 자기장 센서(104C)의 자석 감지 기능 및 측정 회로(105C)의 측정/처리 기능은 단일 통합 자석 센서/측정 IC에 결합된다.
축을 따른 바 자석(bar magnet)의 자기장(702)의 z-성분의 강도는 자석으로부터 거리의 제곱과 역비례하여 떨어진다. 이에 따라서, 자기장 센서(104C)에 의해 감지된 국부 자기장(704)의 z-성분은 이동 가능한 소자(172)의 이동에 따라 변화된다. 이동 가능한 소자(172)의 +z 방향 이동이 이동 가능한 소자의 +z 방향 이동이 (카세트 내의 유체 압력의 증가에 대응하여) 클수록, 자석(109C)과 자기장 센서(104C) 간의 거리는 작아지고, 이로써 자기장 센서(104C)에 의해 감지된 국부 자기장(704)의 z-성분의 강도는 커진다. 반대로, 이동 가능한 소자(172)의 +z 방향 이동이 (카세트 내의 유체 압력의 감소에 대응하여) 작아질수록, 자석(109C)과 자기장 센서(104C) 사이의 거리는 커지고, 이로써, 자기장 센서(104C)에 의해 감지된 국부 자기장(704)의 z-성분의 강도는 작아진다. 이에 따라서, 특별하게 제시된 장치를 이용하여, 감지된 측정 변수-국부 자기장(104C)의 강도-는 카세트(102B) 내의 유체 압력에 대해 직접적인 양의 관계(positive relationship)를 가진다. 그러나, 기술 분야의 통상의 기술자가 본 발명을 고려하여 더 인식하여야 하는 바와 같이, 다수의 다른 장치 및 관계는 본 발명의 권리 범위로부터 벗어남 없이 가능하다. 예를 들면, 대안적인 실시예에서, 바 자석(109C)은 제시된 바와 같이 수직으로 배치되는 대신에, 이동 가능한 소자(172) 상에 수평 방향으로 배치될 수 있다(예를 들면, x-방향을 따른 바 자석의 축을 가짐). 상기와 같은 대안적인 실시예들에서, 자기장 센서(104C)는 국부 자기장(704)의 x-성분의 강도를 측정하기 위해 구성될 수 있다.
도 8은 특정 실시예들에 따라서, 카세트 내의 유체 압력을 비접촉 방식으로 측정하기 위한 대표적인 처리를 제시하는 순서도이다. 처리(800)는 펌프에 연결된 하나 이상의 감지 장치가 제공되는 단계(810)에서 시작한다. 상술된 하나 이상의 감지 장치의 예는 제 1 및 제 2 판들(103A, 104A)(도 1), 광원 및 광 검출기(103B, 104B)(도 6), 및 자기장 센서(104C)(도 7)를 포함한다. 상기와 같은 감지 장치들은 프레임 소자(130) 내에 고정되며 펌프가 동작하는 동안, 센서 베이스(101A,B,C) 및 펌프 몸체(110)에 대해 고정되어 수용된다. 펌프는 환자에게 액상 약물 및 영양물을 전달하기 위한 IV 펌프들을 포함하여, 카세트를 수용하도록 구성된 유체 공급 펌프일 수 있다.
처리(800)는 카세트에 연결된 이동 가능한 소자가 제공되는 단계(820)로 진행한다. 카세트들은 영구적이거나, 반 영구적이거나 또는 일회용일 수 있다. 특정 실시예들에서, 카세트는 일회용 IV 카세트이다. 이동 가능한 소자는, 유체 압력이 증가 또는 감소에 따라 감지 장치를 향하거나 감지 장치로부터 멀어지도록(예를 들면, +/-z 방향으로-도 1, 6, 및 7 참조) 구성된다. 이동 가능한 소자는 감지 장치로부터, 이동 가능한 소자의 제로 압력 정지점으로부터 멀어지도록 구성될 수도 있다. 일부 실시예들에서, 이동 가능한 소자는 0이 아닌 유체 압력을 받을 시에 유연하지 않거나 변형되지 않은 비유연성 디스크이다. 상기 디스크는, 상기 디스크의 둘레에서 디스크에 연결된 변형 가능한 부분도 포함하는 다이어프램 구조체의 부분일 수 있다. 상기와 같은 다이어프램 구조체의 예는 도 5에 대해 상기에서 자세하게 기술되었다. 센서 측정 가변 소자는 카세트 내의 유체 압력의 변화에 응답하여 이동 가능한 소자와 함께 이동하도록 연결된다. 센서 측정 가변 소자의 특정 선택은 감지된 측정 변수의 선택에 따라 달라진다. 센서 측정 가변 소자의 예는 (괄호 속의 기재는 감지된 측정 변수): 전도층(109A)(커패시턴스), 광 감쇠기(109B)(전송된 광 세기), 반사 층(반사된 광 세기), 및 자석(109C)(국부 자기장의 강도)을 포함한다.
처리(800)는, 감지된 측정 변수를 나타내는 측정 신호가 감지 장치(들)에 의해 발생되고 감지 장치(들)에 전기적으로 연결된 측정 회로에 의해 수신되고 처리되는 상태(830)로 진행한다. 처리(800)는, 카세트 내의 유체 압력이 측정 신호에 기반하여 판별되는 상태(840)로 진행한다. 특정 실시예들에서, 유체 압력은 감지된 측정 변수(예를 들면, 커패시턴스, 광 세기, 국부 자기장의 강도)를 나타내는 디지털 데이터를, 감지 장치(들)로부터, 또는 측정 회로 또는 아날로그 측정 신호를 수신하는 아날로그 디지털 컨버터로부터 직접 수신하도록 구성된(예를 들면, 프로그래밍된) 프로세서 또는 컴퓨터에 의해 판별된다. 프로세서는 감지된 측정 변수 대 유체 압력 응답에서의 비선형성을 설명하는 식 또는 룩업 테이블의 사용에 의해 가스테 내의 유체 압력을 판별할 수 있다. 식 및 룩업 테이블은 펌핑 챔버의 유체 압력과 캐비티의 유체 압력 간의 DC 오프셋을 설명할 수도 있다.
특정 실시예들에 따라서, 본원에서 기술된 카세트 내의 유체 압력의 측정의 특정 양태는 메모리(906)에 포함된 하나 이상의 명령의 하나 이상의 시퀀스를 실행하는 프로세서(904)에 응답하여 컴퓨터 시스템(900)에 의해 수행된다. 예를 들면, 프로세서(904)는, 감지된 측정 변수 대 유체 압력 응답의 비선형성을 설명하는 식 또는 룩업 테이블을 포함한 명령을 실행함으로써 감지된 측정 변수를 나타내는 디지털 데이터로부터 카세트 내의 유체 압력을 판별할 수 있다. 프로세서(904)는 컴퓨터 명령을 실행할 수 있는 마이크로프로세서, 마이크로컨트롤러, 및 디지털 신호 프로세서(DSP)일 수 있다. 상기와 같은 명령은 또 다른 기계 판독 가능한 매체(machine-readable medium), 예를 들면, 데이터 저장 장치(910)로부터의 메모리(906)에서 판독될 수 있다. 주 메모리(906)에 포함된 명령의 시퀀스의 실행은 프로세서(904)가 본원에 기술된 처리 단계를 실행하도록 한다. 멀티 프로세싱 장치의 하나 이상의 프로세서들은 또한 메모리(906)에 포함된 명령의 시퀀스를 실행하기 위해 사용될 수 있다. 대안 실시예들에서, 고정 배선 회로(hard-wired circuitry)는 다양한 실시예들을 이행하기 위해 소프트웨어 명령 대신에 사용될 수 있거나, 상기 소프트웨어 명령과 결합하여 사용될 수 있다. 이로써, 실시예들은 고정 배선 회로 및 소프트웨어의 특정 결합에 대해 제한되지 않는다.
본원에서 사용되는 용어 "기계 판독 가능한 매체"는 실행을 위해 프로세서(904)에게 명령을 제공하거나, 또는 감지된 측정 변수에 기반한 카세트 내의 유체 압력의 판별에 대한 연산의 최종물 또는 그 연산에 대한 파라미터(예를 들면, 변수 또는 상수)를 저장하는데 관여하는 매체를 의미한다. 상기와 같은 매체는 비-휘발성 매체, 휘발성 매체 및 전송 매체를 포함하지만 이에 제한되지 않는 다수의 형태를 가질 수 있다. 비-휘발성 매체는 예를 들면, 데이터 저장 장치(910) 등의 광학 또는 자기 디스크를 포함한다. 휘발성 매체는 동적 메모리 예를 들면, 메모리(906)를 포함한다. 전송 매체는 버스(902)를 포함한 와이어를 포함하여, 동축 케이블, 구리 와이어 및 광 섬유(fiber optics)를 포함한다. 전송 매체는 무선 주파수 및 적외선 데이터 통신 동안 발생되는 것 등의 음향파 또는 광파의 형태를 취할 수도 있다. 기계 판독 가능한 매체의 일반적인 형태는 예를 들면, 플로피 디스크, 플렉시블 디스크, 하드 디스크, 자기 테이프, 임의의 다른 자기 매체, CD-ROM, DVD, 임의의 다른 광학 매체, 펀치 카드, 페이퍼 테이프, 홀들의 패턴을 가진 임의의 다른 물리적인 매체, RAM, PROM, EPROM, FLASH EPROM, 다른 메모리 칩 또는 카트리지, 반송파 또는 컴퓨터가 판독될 수 있는 다른 매체를 포함한다.
일부 실시예들에서, 프로세서(904)가 카세트 내의 유체 압력을 프로그램으로 판별한 후에, 압력 값은 추가적인 처리를 위하여 동일한 프로세서 또는 서로 다른 프로세서로 수행되는 또 다른 프로그램 또는 서브루틴으로 진행되거나, 또는 기계적인 판독 가능한 것(미도시)에 저장될 수 있다. 예를 들면, 카세트 내의 유체 압력은 IV 펌프의 약물의 유동률을 제어하거나, 폐쇄(occlusion) 또는 비워진 공급 컨테이너를 검출하기 위해 또 다른 프로그램 또는 서브루틴에 의해 사용될 수 있다.
상기의 설명은 기술 분야의 통상의 기술자가 본원에서 기술된 다양한 실시예들을 실시하도록 제공된다. 상기의 실시예들이 다양한 도면들 및 실시예들에 관해 특별하게 기술되었지만, 이해되어야 하는 바와 같이, 이러한 것들은 단지 설명 목적을 위한 것이기 때문에, 본 발명의 권리 범위를 제한하는 것으로 간주되지 않아야 한다.
본 발명의 권리 범위로부터 벗어남 없이 본 발명을 실행하기 위한 다수의 다른 방식이 있을 수 있다. 예를 들면, 본원에서 기술된 특정 실시예들은 "미분(differential)" 측정 시스템으로서 실행될 수 있고, 상기 미분 측정 시스템에는 일회용인 고정 부분의 이동을 단지 "볼 수 있는" 제 2 검출 채널 또는 소자들이 있다. 상기와 같은 미분 측정 시스템은 타겟의 압력과 관련된 이동으로부터, 펌핑 기계장치에 의해 발생되는 것에 따른 일회용품의 이동을 감산할 수 있다. 도 6에 대해 상술된 광 압력 감지 시스템은 선형 패키지에 포토센서의 어레이를 사용할 수 있다. 포토센서들 중 일부는 일회용 "프레임" 이동을 검출하도록 배치될 수 있다.
본원에 기술된 다양한 기능 및 소자는 본 발명의 기술 사상 및 권리 범위를 벗어나지 않고 제시된 것으로부터 서로 다르게 구분될 수 있다. 이러한 실시예들에 대한 다양한 변화는 기술 분야의 통상의 기술자에게 손쉽게 명확해질 수 있고, 본원에서 정의되는 일반적인 원리는 다른 실시예들에 적용될 수 있다. 이로써, 많은 변화 및 변형은 본 발명의 기술 사상 및 권리 범위로부터 벗어나지 않고 기술 분야의 통상의 기술자에 의해 본 발명으로 이루어질 수 있다.
단수 소자에 대한 참조는 별 언급이 없는 한 "하나 및 하나만"을 의미하는 것이 아니라 오히려 "하나 이상"을 의미한다. 용어 "일부"는 하나 이상을 의미한다. 밑줄 및/또는 이탤릭 표제 및 작은 표제는 본 발명을 제한하는 것이 아니라 단지 편의상 사용되는 것이며, 본 발명의 설명의 해석과 관련되어 의미하는 것은 아니다. 기술 분야에서 통상의 기술자에게 공지되었거나 이후에 공지될 본 문헌을 통하여 기술된 본 발명의 다양한 실시예들의 요소에 대해 모든 구조 및 기능의 등가물은 참조에 의해 본원에서 명백하게 병합되고 본 발명에 의해 포함될 수 있다. 게다가, 본원에서 개시된 어떠한 것도 본원이 상기의 설명에서 명확하게 언급되는 것에 상관없이 일반인에게 제공되지 않을 수 있다.
본원에서 기술된 모든 소자, 부분 및 단계가 포함되는 것이 바람직하다. 이해되어야 하는 바와 같이, 이러한 소자, 부분 및 단계는 기술 분야의 통상의 기술자에게 명백한 바와 같이, 다른 소자, 부분 및 단계로 대체될 수 있거나, 완전하게 삭제될 수 있다.
대략적으로, 본 발명은 유체 공급 펌프에 연결된 일회용 IV 세트의 유체의 압력을 측정하는 시스템 및 방법을 개시한다. 유체 공급 펌프에 연결된 적어도 하나의 감지 장치가 제공된다. 이동 가능한 소자를 갖춘 챔버가 구비되고, 이동 가능한 소자는 일회용 IV 세트 내의 유체 압력의 변화에 응답하여 이동하여 감지 장치에 접촉함 없이 감지 장치에 연관된 감지된 측정 변수의 변화를 일으키도록 구성된다. 감지된 측정 변수를 나타내는 측정 신호는 발생된다. 일회용 IV 세트 내의 유체 압력은 측정 신호에 기반하여 판별된다.

Claims (37)

  1. 격리된 유체로 내에 통합되고 유체 공급 펌프에 연결되는 챔버를 사용하여, 상기 격리된 유체로 내의 정압 또는 부압의 유체 압력을 측정하는 비-접촉 압력 감지 시스템에 있어서,
    펌프에 연결되는 센서 베이스로서, 상기 센서 베이스가 상기 센서 베이스에 대해 고정된 적어도 하나의 감지 장치를 가지고, 이때 상기 감지 장치가 감지된 측정 변수를 나타내는 측정 신호를 발생시키도록 구성되는 센서 베이스;
    상기 측정 신호를 수신하도록 상기 감지 장치에 전기적으로 연결된 측정 회로;
    상기 센서 베이스에 부착되도록 구성된 챔버 또는 하우징를 포함하고,
    상기 챔버는:
    유체 유입구 및 유체 배출구, 및
    상기 챔버 내의 유체 압력의 변화로 이동하여, 상기 감지 장치에 접촉하지 않고 상기 감지된 측정 변수의 변화가 일어나도록 구성된 이동 가능한 소자를 가지며,
    상기 이동 가능한 소자의 이동량은 유체 압력의 변화량에 관련되는 비-접촉 압력 감지 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 이동 가능한 소자는 0이 아닌 유체 압력을 받을 시에 유연하지 않은 것을 특징으로 하는 비-접촉 압력 감지 시스템.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 유체 공급 펌프는 정맥주사(IV) 펌프인 것을 특징으로 하는 비-접촉 압력 감지 시스템.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 챔버는, 상기 챔버 내의 유체 압력의 변화에 응답하여 변형하여 상기 이동 가능한 소자가 상기 챔버 내의 유체 압력의 변화로 이동하도록 구성된 변형 가능한 소자를 더 포함하며,
    상기 이동 가능한 소자는 0이 아닌 유체 압력을 받을 시에 유연하지 않으며, 그리고 상기 변형 가능한 소자는 상기 이동 가능한 소자의 둘레와 상기 챔버의 벽 사이에 연결되는 것을 특징으로 하는 비-접촉 압력 감지 시스템.
  5. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 챔버는 IV 유체의 압력을 측정하기 위해 상기 IV 유체를 수용하도록 구성된 하우징인 것을 특징으로 하는 비-접촉 압력 감지 시스템.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 챔버는, 환자에 분배되는 IV 유체를 수용하도록 구성된 카세트인 것을 특징으로 하는 비-접촉 압력 감지 시스템.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 카세트는 일회용 IV 카세트인 것을 특징으로 하는 비-접촉 압력 감지 시스템.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 이동 가능한 소자는, 상기 유체 압력이 증가될 시에 상기 감지 장치를 향하여 이동하고, 상기 유체 압력이 감소될 시에는 상기 감지 장치로부터 멀어지도록 이동하는 것을 특징으로 하는 비-접촉 압력 감지 시스템.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 이동 가능한 소자는, 예압을 받지 않고 상기 카세트 내의 정압 및 부압 둘 다의 유체 압력에 응답하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 비-접촉 압력 감지 시스템.
  10. 청구항 6에 있어서,
    상기 센서 베이스는, 상기 카세트가 상기 센서 베이스에 일치할 시에, 상기 센서 베이스가 상기 카세트를 향하여 힘을 가하도록 하는 적어도 하나의 스프링을 통하여 펌프에 연결되는 것을 특징으로 하는 비-접촉 압력 감지 시스템.
  11. 청구항 1에 있어서,
    상기 비-접촉 압력 감지 시스템은 감지 측정 가변 소자를 더 포함하며,
    상기 감지 측정 가변 소자는 상기 이동 가능한 소자에 연결되고 상기 감지된 측정 변수의 변화가 일어나도록 구성되는 것을 특징으로 하는 비-접촉 압력 감지 시스템.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 감지 장치는:
    a) 상기 센서 베이스에 연결된 제 1 판 및 제 2 판 - 상기 감지 측정 가변 소자는 전도층을 포함하고, 상기 감지된 측정 변수는 상기 제 1 판과 상기 제 2 판 사이에서 커패시턴스를 포함함 -;
    b) 상기 감지 장치는 상기 센서 베이스에 연결된 광원 및 광 검출기를 포함하고, 상기 감지 측정 가변 소자는 광 감쇠기를 포함하고, 상기 감지된 측정 변수는 상기 광 검출기에서 수신된 광의 세기를 포함하고, 상기 광 감쇠기는 광의 이동 방향으로 두께를 가지며, 상기 두께는 상기 광 감쇠기의 이동 방향을 따라 변화됨; 및
    c) 상기 센서 베이스에 연결된 자기장 센서 - 상기 감지 측정 가변 소자는 자석을 포함하며, 상기 감지된 측정 변수는 상기 자기장 센서에서 자기장의 강도를 포함함 -; 중 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 비-접촉 압력 감지 시스템.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 비-접촉 압력 감지 시스템은 인쇄 회로 기판을 더 포함하며,
    상기 제 1 판, 상기 제 2 판 및 상기 측정 회로는 상기 인쇄 회로 기판 상에 배치되는 것을 특징으로 하는 비-접촉 압력 감지 시스템.
  14. 청구항 12에 있어서,
    상기 자기장 센서는 홀-이펙트 센서, 자기 저항 센서, 또는 플럭스게이트 자력계인 것을 특징으로 하는 비-접촉 압력 감지 시스템.
  15. 유체 공급 펌프에 부착되도록 구성된 카세트에 있어서,
    유체 유입구 및 유체 배출구를 가지고, 상기 유체 유입구를 통해 유체 저장 유닛으로부터 유체를 수용하도록 구성된 펌핑 챔버, 및
    상기 펌핑 챔버에 연결된 다이어프램 구조체를 포함하고,
    상기 다이어프램 구조체는 이동 가능한 소자를 포함하고,
    상기 이동 가능한 소자는 상기 펌핑 챔버 내의 유체 압력의 변화로 이동하여, 상기 유체 공급 펌프에 연결된 적어도 하나의 감지 장치에 의해 감지되되 상기 감지 장치에 접촉함 없이 감지된 측정 변수의 변화가 일어나도록 구성되며,
    상기 이동 가능한 소자의 이동량은 유체 압력의 변화량에 관련되는 카세트.
  16. 청구항 15에 있어서,
    상기 다이어프램 구조체는 변형 가능한 소자를 포함하며,
    상기 변형 가능한 소자는 상기 이동 가능한 소자의 둘레에 연결되고, 상기 펌핑 챔버 내의 유체 압력의 변화에 응답하여 변형되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 카세트.
  17. 청구항 16에 있어서,
    상기 변형 가능한 소자는 S 자형 단면을 가지는 것을 특징으로 하는 카세트.
  18. 청구항 16에 있어서,
    상기 이동 가능한 소자는 0이 아닌 유체 압력을 받을 시에 유연하지 않은 것을 특징으로 하는 카세트.
  19. 청구항 16에 있어서,
    상기 이동 가능한 소자 및 상기 변형 가능한 소자는 단일 주형에서 형성된 동일한 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 카세트.
  20. 청구항 15에 있어서,
    상기 다이어프램 구조체는, 상기 펌핑 챔버 내의 유체 압력의 변화에 응답하여 변형하여 상기 이동 가능한 소자가 상기 펌핑 챔버 내의 유체 압력의 변화로 이동하도록 구성된 변형 가능한 소자를 더 포함하며,
    상기 이동 가능한 소자는 0이 아닌 유체 압력을 받을 시에 유연하지 않으며, 그리고 상기 변형 가능한 소자는 상기 이동 가능한 소자의 둘레와 상기 챔버의 벽 사이에 연결되는 것을 특징으로 하는 카세트.
  21. 청구항 19에 있어서,
    상기 동일한 물질은 폴리카보네이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 카세트.
  22. 청구항 16에 있어서,
    상기 이동 가능한 소자 및 상기 변형 가능한 소자는 서로 다른 물질을 포함하고, 서로 함께 성형되는 것을 특징으로 하는 카세트.
  23. 청구항 16에 있어서,
    상기 펌핑 챔버는 벽을 가지며, 상기 카세트는 상기 펌핑 챔버에 상기 다이어프램 구조체를 연결시키는 커플러를 더 포함하며,
    상기 다이어프램 구조체는 상기 펌핑 챔버와 상기 이동 가능한 소자 사이에 배치된 캐비티를 포함하고, 상기 커플러는 상기 펌핑 챔버의 벽의 개구부에 삽입된 외벽을 가지고, 상기 커플러의 외벽은 상기 캐비티와 상기 펌핑 챔버 사이의 유체 연결을 설정하고, 상기 캐비티와 상기 펌핑 챔버 사이의 유체 압력을 같게 하는 개구부들을 가지는 것을 특징으로 하는 카세트.
  24. 청구항 16에 있어서,
    상기 펌핑 챔버는 벽을 가지며, 상기 카세트는 상기 펌핑 챔버에 상기 다이어프램 구조체를 연결시키는 커플러를 더 포함하며,
    상기 다이어프램 구조체는 상기 펌핑 챔버와 상기 이동 가능한 소자 사이에 배치된 캐비티를 포함하고, 상기 커플러는 상기 펌핑 챔버의 벽의 개구부에 삽입된 외벽을 가지고, 상기 커플러의 외벽은 상기 캐비티와 상기 펌핑 챔버 사이의 유체 연결을 설정하는 개구부들을 가지고, 그 결과 상기 캐비티는 상기 개구부들을 통하여 상기 펌핑 챔버로 들어온 유체의 일부를 수용하는 것을 특징으로 하는 카세트.
  25. 청구항 23 또는 청구항 24에 따른 카세트를 수용하는 유체 공급 펌프에 있어서,
    적어도 하나의 감지 장치는 프레임 구조체에 연결되며,
    상기 프레임 구조체는, 상기 카세트가 상기 유체 공급 펌프에 부착될 시에 상기 카세트를 향하여 힘을 가하도록 배치된 적어도 하나의 스프링을 통해 상기 유체 공급 펌프에 연결되는 유체 공급 펌프.
  26. 청구항 22에 있어서,
    상기 변형 가능한 소자는 열가소성 수지 엘라스토머를 포함하는 것을 특징으로 하는 카세트.
  27. 청구항 15에 있어서,
    상기 다이어프램 구조체는 격리된 유체로에 의해 상기 펌핑 챔버에 연결되는 것을 특징으로 하는 카세트.
  28. 청구항 16에 있어서,
    상기 다이어프램 구조체는 상기 펌핑 챔버와 상기 이동 가능한 소자 사이에 배치된 캐비티를 포함하며,
    상기 캐비티에는 상기 펌핑 챔버 내의 유체가 흐르는 것을 특징으로 하는 카세트.
  29. 청구항 15에 있어서,
    상기 카세트는 상기 이동 가능한 소자에 연결된 센서 측정 가변 소자를 더 포함하며,
    상기 센서 측정 가변 소자는:
    a) 전도층 - 상기 감지된 측정 변수는 2 개의 판들 사이에서 커패시턴스를 포함함 -;
    b) 광 감쇠기 - 상기 감지된 측정 변수는 광 검출기에 의해 측정된 광의 세기를 포함함 -; 및
    c) 자석 - 상기 감지된 측정 변수는 자기장 센서에 의해 측정된 자기장의 강도를 포함함 -; 중 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 카세트.
  30. 청구항 24에 있어서,
    상기 카세트는 상기 이동 가능한 소자에 연결된 광 감쇠기를 더 포함하며, 상기 감지된 측정 변수는 광 검출기에 의해 측정된 광의 세기를 포함하는 것을 특징으로 하는 카세트.
  31. 청구항 30에 있어서,
    상기 광 감쇠기는 상기 광 감쇠기의 이동 방향을 따라 감쇠가 변화하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 카세트.
  32. 유체 공급 펌프에 연결된 일회용 IV 세트의 유체의 압력을 측정하는 방법에 있어서,
    상기 유체 공급 펌프에 연결된 적어도 하나의 감지 장치를 제공하는 단계;
    이동 가능한 소자를 갖는 챔버를 제공하는 단계로서, 상기 이동 가능한 소자가 상기 일회용 IV 세트 내의 유체 압력의 변화에 응답하여 이동함으로써 상기 감지 장치에 접촉함 없이 상기 감지 장치에 관련된 감지된 측정 변수의 변화가 일어나도록 구성된 제공 단계;
    상기 감지된 측정 변수를 나타내는 측정 신호를 발생하는 단계; 및
    상기 측정 신호에 기반하여 일회용 IV 세트 내의 유체 압력을 판별하는 단계를 포함하는 일회용 IV 세트의 유체 압력 측정 방법.
  33. 청구항 32에 있어서,
    상기 일회용 IV 세트의 유체 압력 측정 방법은, 상기 감지 장치가 양의 방향으로(positively) 편향됨 없이 상기 일회용 IV 세트 내의 부압을 측정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 일회용 IV 세트의 유체 압력 측정 방법.
  34. 청구항 32에 있어서,
    상기 변형 가능한 소자는 상기 이동 가능한 소자의 둘레와 상기 챔버의 벽 사이에 연결되는 것을 특징으로 하는 일회용 IV 세트의 유체 압력 측정 방법.
  35. 청구항 32에 있어서,
    상기 이동 가능한 소자는 0이 아닌 유체 압력을 받을 시에 유연하지 않은 것을 특징으로 하는 일회용 IV 세트의 유체 압력 측정 방법.
  36. 청구항 32 또는 청구항 33에 있어서,
    상기 일회용 IV 세트의 유체 압력 측정 방법은 상기 이동 가능한 소자에 연결된 센서 측정 가변 소자를 제공하는 단계를 더 포함하며, 상기 감지 장치는:
    a) 제 1 판 및 제 2 판 - 상기 감지 측정 가변 소자는 전도층을 포함하며, 상기 감지된 측정 변수는 상기 제 1 판과 상기 제 2 판 사이의 커패시턴스를 포함함 -;
    b) 광원 및 광 검출기 - 상기 감지 측정 가변 소자는 광 감쇠기를 포함하며, 상기 감지된 측정 변수는 상기 광 검출기에서 수신된 광의 세기를 포함함 -; 및
    c) 자기장 센서 - 상기 감지 측정 가변 소자는 자석을 포함하며, 상기 감지된 측정 변수는 상기 자기장 센서에서 자기장의 강도를 포함함 -; 중 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 일회용 IV 세트의 유체 압력 측정 방법.
  37. 유체 공급 펌프에 부착되도록 구성된 일회용 카세트에 있어서,
    벽, 유체 유입구 및 유체 출입구를 가지고, 상기 유체 유입구를 통해 유체 저장 유닛으로부터 유체를 수용하도록 구성된 펌핑 챔버, 및
    상기 펌핑 챔버에 연결된 다이어프램 구조체를 포함하며,
    상기 다이어프램 구조체는 이동 가능한 소자를 포함하고, 상기 이동 가능한 소자는 상기 펌핑 챔버 내의 유체 압력의 변화로 이동하여, 상기 유체 공급 펌프에 연결된 적어도 하나의 감지 장치에 의해 감지되되 상기 감지 장치에 접촉함 없이 감지된 측정 변수의 변화가 일어나도록 구성되고, 상기 이동 가능한 소자의 이동량은 유체 압력의 변화량에 관련되고,
    상기 다이어프램 구조체는 변형 가능한 소자를 포함하고, 상기 변형 가능한 소자는 상기 이동 가능한 소자의 둘레와 측벽 사이에 연결되고, 상기 변형 가능한 소자는 상기 펌핑 챔버 내의 유체 압력의 변화에 응답하여 변형하도록 구성되고,
    상기 카세트는 상기 펌핑 챔버에 상기 다이어프램 구조체를 연결시키는 커플러를 포함하고,
    상기 다이어프램 구조체는 상기 펌핑 챔버와 상기 이동 가능한 소자 사이에 배치된 캐비티를 포함하고, 상기 커플러는 상기 펌핑 챔버의 벽의 개구부에 삽입된 외벽을 가지고, 상기 커플러의 외벽은 상기 캐비티와 상기 펌핑 챔버 사이의 유체 연결을 설정하는 개구부들을 가지고, 그 결과 상기 캐비티는 상기 개구부들을 통하여 상기 펌핑 챔버로 들어온 유체의 일부를 수용하는 일회용 카세트.
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