KR20140022755A - 이미턴스 스펙트로스코피를 사용하여 정맥 약물을 관리하기 위한 시스템들 및 방법들 - Google Patents

이미턴스 스펙트로스코피를 사용하여 정맥 약물을 관리하기 위한 시스템들 및 방법들 Download PDF

Info

Publication number
KR20140022755A
KR20140022755A KR1020137009062A KR20137009062A KR20140022755A KR 20140022755 A KR20140022755 A KR 20140022755A KR 1020137009062 A KR1020137009062 A KR 1020137009062A KR 20137009062 A KR20137009062 A KR 20137009062A KR 20140022755 A KR20140022755 A KR 20140022755A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
drug
sensor
liquid
electrode
waste
Prior art date
Application number
KR1020137009062A
Other languages
English (en)
Inventor
레오니드 에프. 마트지브
마이클 제이. 바이케르트
제임스 제이. 베네트
매튜 에프. 스미스
스베틀라나 릿빈트세바
키트 블랭크
Original Assignee
에스.이.에이. 메디컬 시스템즈, 인코포레이티드
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 에스.이.에이. 메디컬 시스템즈, 인코포레이티드 filed Critical 에스.이.에이. 메디컬 시스템즈, 인코포레이티드
Publication of KR20140022755A publication Critical patent/KR20140022755A/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/02—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance
    • G01N27/026—Dielectric impedance spectroscopy
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M5/00—Devices for bringing media into the body in a subcutaneous, intra-vascular or intramuscular way; Accessories therefor, e.g. filling or cleaning devices, arm-rests
    • A61M5/14—Infusion devices, e.g. infusing by gravity; Blood infusion; Accessories therefor
    • A61M5/168—Means for controlling media flow to the body or for metering media to the body, e.g. drip meters, counters ; Monitoring media flow to the body
    • A61M5/172—Means for controlling media flow to the body or for metering media to the body, e.g. drip meters, counters ; Monitoring media flow to the body electrical or electronic
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M5/00—Devices for bringing media into the body in a subcutaneous, intra-vascular or intramuscular way; Accessories therefor, e.g. filling or cleaning devices, arm-rests
    • A61M5/14—Infusion devices, e.g. infusing by gravity; Blood infusion; Accessories therefor
    • A61M5/142—Pressure infusion, e.g. using pumps
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/02—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance
    • G01N27/04—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance
    • G01N27/06—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance of a liquid
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/02—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance
    • G01N27/04—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance
    • G01N27/06—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance of a liquid
    • G01N27/08—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance of a liquid which is flowing continuously
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
    • G01N27/416—Systems
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
    • G01N27/416—Systems
    • G01N27/4166—Systems measuring a particular property of an electrolyte
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M2205/00—General characteristics of the apparatus
    • A61M2205/02—General characteristics of the apparatus characterised by a particular materials
    • A61M2205/0244—Micromachined materials, e.g. made from silicon wafers, microelectromechanical systems [MEMS] or comprising nanotechnology
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M2205/00—General characteristics of the apparatus
    • A61M2205/33—Controlling, regulating or measuring
    • A61M2205/3306—Optical measuring means
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M2205/00—General characteristics of the apparatus
    • A61M2205/33—Controlling, regulating or measuring
    • A61M2205/3306—Optical measuring means
    • A61M2205/3313—Optical measuring means used specific wavelengths
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M2205/00—General characteristics of the apparatus
    • A61M2205/35—Communication
    • A61M2205/3546—Range
    • A61M2205/3553—Range remote, e.g. between patient's home and doctor's office
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M2205/00—General characteristics of the apparatus
    • A61M2205/35—Communication
    • A61M2205/3546—Range
    • A61M2205/3561—Range local, e.g. within room or hospital
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M2205/00—General characteristics of the apparatus
    • A61M2205/60—General characteristics of the apparatus with identification means
    • A61M2205/6018—General characteristics of the apparatus with identification means providing set-up signals for the apparatus configuration
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A90/00—Technologies having an indirect contribution to adaptation to climate change
    • Y02A90/10—Information and communication technologies [ICT] supporting adaptation to climate change, e.g. for weather forecasting or climate simulation

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Vascular Medicine (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Anesthesiology (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Hematology (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
  • Medicinal Preparation (AREA)
  • Infusion, Injection, And Reservoir Apparatuses (AREA)
  • Other Investigation Or Analysis Of Materials By Electrical Means (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
  • Medical Treatment And Welfare Office Work (AREA)

Abstract

이미턴스 스펙트로스코피를 사용하여 액체에서 하나 이상의 약들의 식별자, 약의 농도, 및 희석액의 타입을 포함하는 액체의 조성물을 결정하기 위한 디바이스들, 시스템들, 및 방법이 여기에 개시된다. 이들 디바이스들, 시스템들 및 방법들은 특히 식별자 및 일부 변형들에서 정맥 유체와 같은 의료 액체의 하나 이상의 성분들의 농도를 기술하는데 특히 유용하다. 특히, 낮은 이온 세기 희석액들에서 동작할 수 있는 디바이스들, 시스템들 및 방법들이 여기에 기술된다. 또한, 패턴 인식에 의해 액체의 조성물을 결정하기 위하여 복소 이미턴스 스펙트로그래픽 환자들을 인식하는 방법들이 기술된다.

Description

이미턴스 스펙트로스코피를 사용하여 정맥 약물을 관리하기 위한 시스템들 및 방법들{SYSTEMS AND METHODS FOR INTRAVENOUS DRUG MANAGEMENT USING IMMITTANCE SPECTROSCOPY}
본 특허 출원은 이하의 미국 가특허 출원들, 즉 "SYSTEMS AND METHODS UTILIZING MULTI-ELECTRODE ADMITTANCE SPECTROSCOPY FOR MEDICAL APPLICATIONS"라는 명칭으로 2010년 9월 9일에 출원된 미국 가특허 출원번호 제61/381,076호; "SYSTEMS AND METHODS FOR UTILIZING MULTI-ELECTRODE ADMITTANCE SPECTROSCOPY FOR MEDICAL APPLICATIONS"라는 명칭으로 2010년 10월 20일에 출원된 미국 가특허 출원번호 제61/394,775호; "SYSTEMS AND METHODS FOR UTILIZING MULTI-ELECTRODE ADMITTANCE SPECTROSCOPY FOR MEDICAL APPLICATIONS"란 명칭으로 2010년 12월5일에 출원된 미국 가특허 출원번호 제61/462,325호; 및 "SYSTEMS AND METHODS FOR INTRAVENOUS DRUG MANAGEMENT THROUGH THE APPLICATION OF ADMITTANCE SPECTROSCOPY"란 명칭으로 2011년 1월 4일에 출원된 미국 가특허 출원번호 제61/429,461호의 우선권을 주장한다.
본 출원은 또한 2010년 8월 30일에 출원된 미국 특허 출원번호 제12/920,203호 (발명의 명칭: "INTRAVENOUS FLUID MONITORING") 및 2010년 6월8일에 출원된 미국 특허 출원번호 제12/796,567호(발명의 명칭: "SYSTEMS AND METHODS FOR THE IDENTIFICATION OF COMPOUNDS IN MEDICAL FLUIDS USING ADMITTANCE SPECTROSCOPY")와 관련될 수 있다.
이들 특허 출원들의 모두는 그들 전체 내용이 참조에 의해 여기에 통합된다.
본 명세서에서 언급된 모든 공보들 및 특허 출원들은 마치 각각의 개별 공보 또는 특허 출원이 참조에 의해 통합되는 것으로 구체적으로 그리고 개별적으로 표시되었던것 처럼 동일한 내용으로 이들의 전체 내용이 참조에 의해 여기에 통합된다.
기술된 디바이스들, 시스템들 및 방법들은 이미턴스 스펙트로스코피를 사용하여 수용액에서 하나 이상 성분 또는 일부 변형들에서 모든 성분들의 농도 및 식별자를 결정하기 위하여 사용될 수 있다. 특히, 여기에 기술된 것은 낮은 이온 세기들을 가진 정맥주사 약물들의 조성물을 결정하기 위하여 이미턴스 스펙트로스코피를 사용하기 위한 디바이스들, 시스템들 및 방법들이다.
특허에 제공된 투약시의 에러들은 헬스 케어의 전달과 연관된 심각한 것으로 인식되며 또한 잠재적으로 회피가능한 문제로서 인식된다.
투약 에러들로 인해 일년에 7,000명이 사망하는 것으로 추정되며, 약물 부작용으로 인하여 매년 770,000명을 초과하는 사람들이 부상당하고 사망한다. 의도치않은 약물 부작용으로 인해 고통을 받는 환자들은 이러한 실수를 경험하지 않았던 환자들보다 평균 8일 내지 12일 동안 병원에 더 입원한다. 최근 2가지의 연구들 중 하나의 연구는 Colorado 및 Utah에서 수행되었으며, 다른 연구는 New York에서 수행되었으며, 이들 연구들은 입원 기간들 중 2.9 및 3.7 퍼센트에서 약물 부작용들이 발생하였다는 것을 발견하였다.
주입 디바이스들은 상당한 손상을 초래하는 모든 약물 에러들의 35%까지 고려하는 것으로 의도된다. 실수들은 통상적으로 수동적으로 부정확한 주입 파라미터들을 수동으로 프로그래밍하는 것으로 인해 발생하며, 정확한 환자를 보장하기 위한 실패는 정확한 약물을 수용한다. 가장 공통적인 에러는 전달 속도, 약 및 약 투약량과 같은 주입 파라미터들을 디바이스에 수동으로 프로그래밍하는 것이다.
불행하게도, 다양한 알려지지 않은 정맥 공급 수액이 환자에 전달될때 이들 정맥 공급 수액의 농도 및 농도(따라서, 복용량) 모두를 신뢰성있게 결정할 수 있는 상업적으로 이용가능한 디바이스가 현재 존재하지 않는다.
비록 약 또는 이의 농도의 존재를 검증하기 위한 시스템들이 제안되었을지라도, 다수의 이들 시스템들은 광학적 방법들(예컨대, 광학 스펙트로스코피)에만 의존한다. 예컨대, Allgeyer 등에 의한 미국 제6,847,899호는 IV 솔루션에서 약물들 식별하기 위한 스펙트로스코피 분석 디바이스를 기술하고 있다. 유사한 시스템들이 Poteet 등에 의한 US 7,154,102(형광 스펙트로스코피), Potuluri 등에 의한 PCT/US2007/087062 및 PCT/US2006/036612(광학 스펙트로스코피에 의한 고체 약 식별자의 검증) 및 Rzasa 등에 의한 US 7,317,525에 기술된다.
이들 시스템들이 스펙트로스코피 분석에 의존하기 때문에, 이들 시스템들은 통상적으로 광학 시스템들에 고유한 제한들을 받는다. 이들 제한들은 화합물 및 특히 다수의 성분들을 가진 화합물들의 혼합물들을 구별하기 위한 제한된 능력 뿐만아니라 상이한 화합물들의 농도들을 신뢰성있게 구별할때의 곤란성을 포함할 수 있다.
따라서, 예컨대 제제를 직접적으로 샘플링 및 테스트함으로써 약국에 의해 IV 약 조성물이 정확하게 제형되었음을 검사 또는 확인하기 위한 디바이스들, 시스템들 및 방법들에 대한 필요성이 요망된다. 또한, 제제를 간접적으로 샘플링 및 테스트함으로써 환자에 전달되는 약이 정확하고 처방된 약물에 대응함을 확인하기 위한 필요성이 요망된다. 약들은 낮은 이온 세기 액체들로 종종 제형된다. 이러한 액체들은 낮은 이온 세기 때문에 전기적으로 검사하는 것이 극히 곤란함이 증명되었다. 따라서, 낮은 이온 세기 액체들에 이미턴스 스펙트로스코피를 적용하기 위한 디바이스들, 시스템들 및 방법을 제공하는데 특히 도움이 된다.
또한, IV 약 폐기물의 식별자 및 조성물을 결정하기 위한 방법을 제공하는 것이 도움이 된다. 병원들 및 다른 기관들은 환경적으로 민감한 폐기물의 적절한 처분을 기록하고 스케줄링된 약들의 전용을 모니터링하는 것이 갈수록 더 요구된다. 따라서, 약 폐기물의 양 및 타입을 확인하고 수집된 그리고/또는 처분된 약 폐기물의 정확한 기록을 제공하기 위한 디바이스들, 시스템들 및 방법을 제공하는 것이 도움이 될 수 있다. 또한, 폐기물 분야의 화합물들에 따라 상이한 약 폐기물이 적절하게 처분될 수 있도록 약을 정렬시키는 것이 유리할 것이다.
여기에 기술된 것은 수액과 같은 의약 용액의 하나 이상의 성분들의 식별자 및 일부 변형들에서는 농도를 결정하기 위하여 다수의 전기적 이미턴스 측정들을 사용하는 이미턴스 스펙트로스코피 디바이스들 및 방법들이다.
여기에 기술된 것은 이미턴스 스펙트로스코피를 사용하여 유체(예컨대, 액체, 희석액 또는 용액)의 성분들을 결정하기 위한 시스템들, 디바이스들 및 방법들이다. 여기에 사용되는 바와같이, 용어 이미턴스 스펙트로스코피는 임피던스 스펙트로스코피 및 어드미턴스 스펙트로스코피 모두를 지칭할 수 있다. 여기에 기술된 디바이스들, 시스템들 및 방법들은 액체의 하나 이상의(또는 모든) 성분들의 식별자, 농도 또는 식별자와 농도를 결정하는데 유용할 수 있다. 용액은 수용액(수용 수액)일 수 있다. 예컨대, 용액은 정맥 공급 수액, 및 경막외 액체, 주입 용액 등과 같은 의료 액체일 수 있다. 따라서, 액체의 성분들은 약들일 수 있다. 일반적으로 액체의 성분들은 이온, 분자들, 마이크로 분자들, 단백질 등과 같은(그러나, 이에 제한되지 않음) 임의의 화합물일 수 있다.
이하에서 더 상세히 기술되는 바와같이, 여기에 기술된 이미턴스 스펙트로스코피 시스템들은 통상적으로 공급된 전기 에너지의 다수의 상이한 주파수들에서 수행되는 다수의 복소 임피던스 측정치들을 판독함으로써 수용액의 이미턴스 스펙트로그래픽 "핑거프린트"를 취하며, 또한 다수의 상이한 전극 쌍들이 사용될 수 있다. 약간 상이한 구성(예컨대, 형상, 크기, 조성물)을 가진 전극들의 각각의 쌍에 대하여, 전극들의 세트를 사용하여 취한 복소 임피던스 측정치들은 "핑거프린트"(예컨대, 초기 데이터세트)를 형성하는 다른 데이터 세트를 제공할 수 있다. 액체에 노출되는 상이한 전극들은 액체와 전극들 간의 상이한 표면 상호작용들을 가질 수 있다. 전극 표면들은 상이한 표면 상호작용들을 생성하기 위하여 코팅되거나 도핑되거나 또는 처리될 수 있다.
일반적으로, 전극 표면은 반응적이거나 또는 비-반응적일 수 있다. 표면은 코팅되거나, 부드럽게 되거나 거칠게 되는 식일 수 있다. 전극 표면은 바운드 액티브(예컨대, 바인딩) 약품들(예컨대, 항체들, 충전된 엘리먼트들 등)을 포함할 수 있다. 전극 쌍들은 상이한 전기적 도전성 금속들(예컨대, 은, 금, 플라티늄, 티타늄 등)로 구성된다.
전극들상에 대한 표면 상호작용들을 결정하기 위하여 전극 쌍 사이에 전기 에너지가 공급될 수 있다. 적절한 에너지(예컨대, 통상적으로 낮은 에너지)가 공급되는 이미턴스 스펙트로스코피는 자연적으로 발생하는 표면 상호작용들을 방해하지 않고 액체와 전극 표면사이의 표면 상호작용들을 폴링 또는 테스트하기 위하여 사용될 수 있다. 특정 전극 표면과 특정 용액사이의 표면 상호작용은 특정 전극 표면의 특징 및 용액(예컨대, 캐리어 용액 및 용액의 성분들)의 속성이다. 만일 전극 표면이 알려지면, 용액의 (알려지지 않은) 속성이 결정될 수 있다. 예컨대, 폴링은 제 1 표면에 전기 신호를 공급하는 것과 복소 이미턴스를 측정하는 것을 포함할 수 있다. 따라서, 폴링 단계는 다수의 전기 신호들을 공급하는 단계 및 각각의 신호에서 복소 이미턴스를 측정하는 단계를 포함할 수 있다. 특히, 폴링 단계는 용액과 전극 표면사이의 표면 상호작용을 보존하는 방식으로 수행될 수 있다. 예컨대, 복소 임피던스를 결정하기 위하여 에너지를 공급하는 단계(폴링)는 전기 화학적 반응동안 임계치 미만의 전기 신호를 공급하는 단계를 포함할 수 있다. 폴링 단계는 또한 제 1 표면상에 경계층의 동적 평형을 방해하지 않도록 수행될 수 있다. 표면 상호작용을 폴링하기 위하여 공급되는 에너지는 표면 상호작용을 방해하는 임계치 미만일 수 있다(예컨대, 이는 이 임계치 미만내에서 전극 편극 효과로서 지칭된다). 일부 변형들에서, 이는 대략 0.5V 및 1V의 임계치사이의 전압이다.
여기에 기술된 센서들은 Helmboltz에 의해 1879에 첫번째로 보고된 전극 편극 효과의 장점을 취한다. 그러나, 중간 세기에, 이러한 효과는 액체의 조성물을 특징지우기 위하여 성공적으로 사용되지 못했다. 대신에, 전극 편극 효과는 통상적으로 방지되거나 또는 제거될 유해성으로서 보여졌다. 편극 효과는 실질적인 외부 전기장이 공급되지 않는 경우에 비-반응 금속들과 전해액들사이의 인터페이스들을 전자들이 통과하는 것을 방지한다(소위, 전체 편극가능 전극들의 "블로킹 동작"으로 지칭됨). 효과는 액체 벌크 도전성의 정확한 측정들을 곤란하게 만들기 때문에 대부분 바람직하지 않은 것으로 고려된다. 예컨대, Macdonald JR., "Impedance Spectroscopy-Emphasizing Solid Materials and Systems" (Wiley-Interscience, John Wiley and Sons. 1987, p. 1-346) ("Analysis of small-signal data can almost always yield estimates of bulk conductivity of new materials free from the electrode polarization effects which plague steady-state d-c measurements"); Schwan HP, "Linear and nonlinear electrode polarization and biological materials." (Annals of biomedical engineering, 1992; 20(3), p. 269-288) ("Electrode polarization is a major nuisance while determining dielectric properties of cell and particle suspensions and tissues, particularly at low frequencies."); 및 Macdonald JR and Garber J., "Analysis of impedance and admittance data for solids and liquids" (J Electrochem Soc. 1977; 124(7), p. 1022-30) ("The electrode polarization is a major source of error in determining the impedance of biological samples in solution)를 참조하라. 전극 편극 임피던스로 인한 원치않는 이중층 임피던스는 전극의 표면상의 이온들의 누적에 의해 유발된다.
전극 편극은 심박 조율기들의 주입가능한 전극들의 분야에서 가장 광범위하게 연구되었으며, 여기서 이러한 효과의 존재는 효율적인 심장 활동 감지 및 자극을 방재한다. 예컨대, 플라티늄 심박 조율기 전극(Telectronics type 030-239)이 생리적인 살린의 배스에 담그어지고 DC 전압이 전위들의 범위내에서 전극에 공급되었을때, 전압이 대략 ±1V의 값을 초과하지 않으면 전해액을 통해 흐르는 전류가 사실상 존재하지 않는다(예컨대, 도 1 참조). 이 전압 아래에서, 전극들은 용량성 동작을 나타낸다. 제한된 이용가능한 전극 영역을 가진 성공적인 공간을 달성하기 위하여, 심박 조율기는 충분한 전하를 조직에 통과시키기 위하여 전극 표면에서의 화학적 반응에 의존한다.
여기에 기술된 디바이스, 시스템들 및 방법들은 IV 유체들에서 편극 효과의 파라미터를 프로빙함으로써 이러한 전극 편극 체제내에서 동작한다. 이러한 기술은 복소 평면에서의 임피던스-관련 함수들의 플로팅, 주파수의 함수로서 복소 임피던스 Z, 복소 어드미턴스 Y 및 복소 유전 상수 ε를 포함하는, 임피던스-관련 함수들의 분석 및 측정을 위한 다양한 기술들을 포함하는 이미턴스 스펙트로스코피(IS)로서 지칭된다. 복소 평면은 복소 임피던스 Z = Z' + iZ" , 어드미턴스 Y = Y' + iY" 및/또는 유전상수 ε = ε' + iε"이 플로팅되어 x = Z' , y = Z" , x = Y' , y = Y" , x = ε' , y = ε" 인 기준의 표준 직교 xy 프레임이며, 여기서 "and"는 복소 값의 실 성분 및 직교 성분이다. 이러한 플로팅은 연구되고 있는 전극-전해액 시스템의 작은-신호 AC 반응을 해석할때 매우 도움이 될 수 있다.
역사적으로, 집중(이상적) 엘리먼트들(R, L 및 C)로 구성된 전기 회로들의 반응을 분석할때 Z 및 Y의 사용은 학문의 분야로서 전기 엔지니어링의 초기로 거슬러 올라간다. 공간적으로 분산된 전기 시스템들의 분석을 위하여, 복소 평면에서 콜 및 콜 플로팅된 ε' 및 ε"는 스미스 차트에 의해 예시되는 전기 엔지니어링의 서클 다이어그램의 개조인 콜-콜 플롯으로서 현재 알려져 있다. 게다가, Z 및/또는 Y는 반도체 및 이온 시스템들, 인터페이스들 및 디바이스들의 이론적 처리 방법들에서 널리 사용되었다. 수용 전해액의 임피던스 평면에서의 임피던스의 제 1 플로팅은 Sluyter(1960, 이론) 및 Sluyters 및 Oomen(1960, 실험)이었다. 고체 전해액 전도성 결정을 위한 복소 어드미턴스 평면 플로팅의 사용은 Bauerle(1969)에 의해 도입되었다.
일반적으로, 여기에 기술된 센서들은 (1) 센서 전극들이 정맥 공급 수액들의 성분들과 반응하지 않는 금속으로 만들어지며 (2) 활용된 금속들의 이온들이 정맥 공급 수액들에 존재하지 않으며 (3) 센서 전극들사이에 공급된 여기 전압이 정맥 공급 수액들에서 발생할 수 있는 임의의 전기화학 반응들의 임계 전압 미만으로 유지되며 (4) 바람직하게 센서 전극들 사이에 공급되는 여기 전압이 자연스럽게 발생하는 열 변동들과 연관된 전압의 특성 값 미만으로 유지되는 이론들에 적어도 부분적으로 기초할 수 있다. IV 용액에 공급될때 카테고리들 1 및 2 내의 금속 하강은 고도로 표명된 편극 동작을 나타낸다. 여기에 기술된 센서들은 통상적으로 1V보다 상당히 낮은 전압들에서 동작하여 전극-유체 인터페이스에서 전기 화학적 반응들을 트리거링하지 않는다. 비선형 센서 반응이 전극-유체 인터페이스의 성질 및 조건들에 관한 중요한 정보를 생성할 수 있는 동안, 셀 AC 어드미턴스에 의해 기술될 반응을 위하여, 모든 측정들은 전류가 전압-선형 체제에 비례하는 전압 범위내에서 수행될 수 있다.
언급된 바와같이, 전극-유체 인터페이스의 비선형 반응은 심박 조율기-관련 연구들에서 잘 기록되며, 여기서 펄스형 전압에 대한 인터페이스의 반응은 연구되었다. 정상 살란 및 링거의 Lactate에서 센서들을 사용한 우리의 실험들은 0.7V 여기 미만의 비선형 반응의 증명을 보여주지 못했다. 이러한 전압을 초과하는 비선형 반응은 통상적으로 전극 표면에 인접한 이중 층 내의 유체 성분들의 자연 배열을 방해하기에 충분한 전기 유체 세기로부터 발생한다.
전극 인터페이스에 인접한 유체 층들의 구조는 정적이 아니며, 오히려 자연스럽게 발생하는 열 변동 하에서 동적 평형으로 존재한다. 이온 매체의 열적 운동과 연관된 변동하는 전압은 kTle로서 추정될 수 있으며, 여기서 k는 볼츠만 상수이며, K는 K°의 절대 온도이며, e는 전자 전하이며, 이는 실온에서 약 25mV이다. 여기에 기술된 센서들 중 임의의 센서는 열적 변동과 연관된 전압과 동일한 크기인 30mV 진폭(∼21.2 mV RMS)의 여기 전압에서 동작할 수 있다. 이러한 동작 체제는 센서가 전극/유체 인터페이스의 상당한 방해 없이 유체 셀의 반응을 측정하도록 한다.
예컨대, 낮은 이온 세기 액체에서 동작하도록 구성되는 이미턴스 스펙트로스코피용 센서들이 여기에 기술된다. 센서는 전기적 도전성 재료의 다수의 연장 길이들을 포함하는 제 1 전극; 및 전기적 도전성 재료의 다수의 연장 길이들을 포함하는 제 2 전극을 포함할 수 있으며, 상기 제 1 전극의 전기적 도전성 재료의 다수의 연장 길이들은 전극 쌍을 형성하기 위하여 상기 제 2 전극의 전기적 도전성 재료의 다수의 연장 길이들과 상호 맞물린다.
센서는 또한 제 3 전극을 형성하는 전기적 도전성 재료의 다수의 연장 길이들 및 제 4 전극을 형성하는 전기적 도전성 재료의 다수의 연장 길이들을 포함하는 제 2 전극 쌍을 더 포함하며, 상기 제 3 전극의 전기적 도전 재료의 다수의 연장 길이들은 상기 제 4 전극의 전기적 도전 재료의 다수의 연장 길이들과 상호 맞물린다. 제 1 전극을 형성하는 상기 전기적 도전 재료는 상기 제 2 전극을 형성하는 상기 전기적 도전 재료와 상이할 수 있다. 예컨대, 제 1 전극을 형성하는 상기 전기적 도전 재료 및 상기 제 2 전극을 형성하는 상기 전기적 도전 재료는 Au, Ti 및 Pd로 구성된 그룹으로부터 선택된다.
일반적으로, 낮은 이온 세기 쌍의 제 1 전극의 연장 길이들은 100μm 미만 만큼 낮은 이온 세기 쌍의 제 2 전극의 연장 길이들로부터 분리될 수 있다. 제 1 및 제 2 전극의 연장 길이들은 선형이거나 또는 곡선형일 수 있다. 센서는 또한 높은 이온 세기 유체들에서의 동작을 위하여 구성되는 전극들(작은 패드 전극들)을 포함할 수 있으며, 작은 패드 전극들의 쌍들은 함께 동작될 수 있거나 또는 작은 패드 전극은 낮은 이온 세기 전극들 중 하나와 쌍으로 동작할 수 있다.
제 1 및 제 2 전극의 다수의 연장 길이들의 각각의 길이는 자신의 폭의 10배보다 큰 길이를 가질 수 있다.
일부 변형들에서, 센서는 상기 제 1 및 제 2 전극들이 형성되는 인쇄회로 보드 기판을 포함한다.
또한, 여기에 기술된 것은 높은 및 낮은 이온 세기 액체들에서 동작하도록 구성되는 이미턴스 스펙트로스코피용 센서들이며, 센서는 낮은 이온 세기 액체들에서 동작하도록 구성되는 적어도 전극들의 제 1 쌍 ― 상기 제 1쌍은 전기적 도전성 재료의 다수의 병렬 연장 길이들을 포함하는 제 1 전극, 및 전기적 도전성 재료의 다수의 병렬 연장 길이들을 포함하는 제 2 전극을 포함하며 상기 제 1 전극의 연장 길이들은 상기 제 2 전극의 연장 길이들과 상호 맞물림 ― 및 높은 이온 세기 액체들에서 동작하도록 구성되는 적어도 전극들의 제 2 쌍을 포함한다.
일부 변형들에서, 센서는 흐름 센서를 포함한다. 흐름 센서는 핫 와이어 애미모미터일 수 있다. 센서는 또한 온도 센서를 포함할 수 있다. 일부 변형들에서, 센서는 센서에 의해 감지되는 유체의 온도를 조절하기 위한 가열 엘리먼트를 포함한다.
또한, 여기에 기술된 것은 높은 및 낮은 이온 세기 액체들에서 동작하도록 구성되는 이미턴스 스펙트로스코피용 센서이며, 센서는 낮은 이온 세기 액체들에서 동작하도록 구성되는 3개의 전극들의 쌍들 ― 각각의 제 1 쌍은 전기적 도전성 재료의 다수의 병렬 연장 길이들을 포함하는 제 1 전극, 및 전기적 도전성 재료의 다수의 병렬 연장 길이들을 포함하는 제 2 전극을 포함하며 쌍에 대한 상기 제 1 전극의 연장 길이들은 상기 쌍에 대한 상기 제 2 전극의 연장 길이들과 상호 맞물림 ―; 및 높은 이온 세기 액체들에서 동작하도록 구성되는 3개의 전극들을 포함한다.
일부 변형들에서, 여기에 기술된 센서들은 센서의 모든 전극들 상에 샘플 액체를 윅(wick)하도록 구성된 모세혈관 포트를 포함한다. 일부 변형들에서, 센서는 센서의 모든 전극들 상에 샘플 액체를 로드하도록 구성된 접이식 니들을 포함한다.
또한, 여기에 기술된 것은 낮은 이온 세기 액체들에서 동작하도록 구성되는 이미턴스 스펙트로스코피 시스템들이며, 센서는 낮은 이온 세기 액체에서 동작하도록 구성되는 전극들의 적어도 하나의 쌍; 약 100 미만 milliHertz으로부터 약 1 초과 KHz까지의 낮은 주파수 범위를 포함하는 다수의 주파수들에서 전기적 여기를 제공하도록 구성되는 신호 생성기; 상기 다수의 주파수들에서 상기 센서로부터 복소 어드미턴스 데이터를 수신하며, 상기 액체들에서 하나 이상의 화합물들의 식별자, 농도 또는 식별자와 농도를 결정하도록 구성되는 프로세서를 포함한다.
여기에 기술된 시스템들 중 임의의 시스템은 또한 낮은 이온 세기 액체들에서 동작하도록 구성되는 적어도 전극들의 제 1 쌍을 포함할 수 있으며, 상기 제 1 쌍은 전기적 도전 재료의 다수의 병렬 연장 길이들을 가진 제 1 전극 및 전기적 도전 재료의 다수의 병렬 연장 길이들을 포함하는 제 2 전극을 포함하며, 상기 제 1 전극의 연장 길이들은 상기 제 2 전극의 연장 길이들과 상호 맞물린다.
상기 신호 생성기는 저주파수 범위를 포함하는 다수의 주파수들에서 전기적 여기를 제공하도록 구성될 수 있다. 저주파수 범위는 약 1 미만 Hz, 약 100 미만 milliHertz, 약 10 미만 milliHertz 등으로부터 평균할 수 있다. 일부 변형들에서, 공급된 주파수 범위는 또한 비교적 높은 주파수 범위(예컨대, 약 1KHz, 10KHz, 100KHz, 1MHz 등을 초과하는 범위)까지 확장할 수 있다.
또한, 여기에 기술된 것은 낮은 및 높은 이온 세기 액체들에서 동작하도록 구성되는 이미턴스 스펙트로스코피 시스템이며, 시스템은 낮은 이온 세기 액체와 함께 동작하도록 구성된 전극들의 적어도 하나의 쌍 및 높은 이온 세기 액체와 함께 동작하도록 구성되는 전극들의 적어도 하나의 쌍을 가진 센서; 약 100 미만 milliHertz로부터 약 10 초과 KHz까지의 낮은 주파수 범위를 포함하는 다수의 주파수들에서 전기적 여기를 제공하도록 구성되는 신호 생성기; 상기 다수의 주파수들에서 상기 센서의 전극들 중 하나 쌍 또는 둘다의 쌍들로부터 복소 어드미턴스 데이터를 수신하며, 상기 액체들에서 하나 이상의 화합물들의 식별자, 농도 또는 식별자와 농도를 결정하도록 구성되는 프로세서를 포함한다.
낮은 이온 세기 액체들에서 동작하도록 구성되는 상기 전극들의 쌍은 전기적 도전 재료의 다수의 병렬 연장 길이들을 가진 제 1 전극 및 전기적 도전 재료의 다수의 병렬 연장 길이들을 가진 제 2 전극을 포함하며, 상기 제 1 전극의 연장 길이들은 상기 제 2 전극의 연장 길이들과 상호 맞물린다.
또한, 여기에 기술된 것은 낮은 이온 세기 액체에서 약의 식별자 및/또는 농도를 결정하기 위한 방법들이며, 상기 방법들은 전기적 도전 재료의 다수의 병렬 연장 길이들을 가진 제 1 전극 및 전기적 도전 재료의 다수의 병렬 연장 길이들을 가진 제 2 전극을 포함하는 전극 쌍과 낮은 이온 세기 액체를 접촉시키는 단계 ― 상기 제 1 전극의 연장 길이들은 상기 제 2 전극의 연장 길이들과 상호 맞물림 ―; 약 100 미만 milliHertz로부터 약 1 초과 Hz까지의 낮은 주파수 범위를 포함하는 다수의 주파수들에서 액체에 전기적 여기를 공급하는 단계; 및 상기 전극 쌍사이에서 측정되는 복소 이미턴스에 기초하여 상기 액체에서 하나 이상의 화합물들의 식별자, 농도 또는 식별자와 농도를 결정하는 단계를 포함한다.
상기 낮은 이온 세기 액체를 접촉시키는 단계는 다수의 병렬 연장 길이들을 가진 제 1 전극 및 다수의 병렬 연장 길이들을 가진 제 2 전극을 각각 가지는 다수의 전극 쌍들과 상기 낮은 이온 세기 액체를 접촉시키는 단계를 포함할 수 있으며, 상기 제 1 전극의 연장 길이들은 상기 제 2 전극의 연장 길이들과 상호 맞물린다.
방법은 또한 높은 이온 세기 액체들에서 복소 이미턴스를 측정하도록 구성되는 전극들의 적어도 하나의 쌍과 상기 낮은 이온 세기 액체를 접촉시키는 단계를 포함할 수 있다. 상기 전기적 여기를 공급하는 단계는 약 100 미만 milliHertz로부터 약 1 초과 KHz까지의 낮은 주파수 범위를 포함하는 다수의 주파수들에서 전기적 여기를 공급하는 단계를 포함할 수 있다. 일부 변형들에서, 상기 전기적 여기를 공급하는 단계는 상기 전극쌍에 전기적 여기를 공급하는 단계를 포함한다. 상기 전기적 여기를 공급하는 단계는 전기적 여기가 상기 제 1 및 제 2 전극들의 표면에서 전기화학적 반응을 위한 임계 레벨 미만인 전압을 발생시키도록 선택될 수 있으며, 예컨대, 일부 변형들에서, 상기 전기적 여기를 공급하는 단계는 500 mV 미만인 전압을 발생시킨다.
방법은 또한 다수의 공급된 주파수들에서 복소 이미턴스를 기록하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 결정 단계는 복소 이미턴스들의 라이브러리와 상기 복소 이미턴스를 비교하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 여기에 기술된 것은 낮은 또는 높은 이온 세기 액체에서 약의 식별자 및/또는 농도를 결정하기 위한 방법들이며, 방법은 낮은 이온 세기 전극 쌍 및 높은 이온 세기 전극 쌍과 액체를 접촉시키는 단계; 약 100 미만 milliHertz로부터 약 1 초과 KHz까지의 다수의 주파수들에서 상기 전극들에 전기적 여기를 공급하는 단계; 상기 낮은 이온 세기 전극 쌍 및 상기 높은 이온 세기 전극 쌍 모두에서 상기 복소 이미턴스를 검출하는 단계; 및 상기 낮은 이온 세기 전극 쌍과 상기 높은 이온 세기 전극 쌍사이에서 측정되는 상기 복소 이미턴스들 모두 또는 상기 복소 이미턴스들 중 하나에 기초하여 상기 액체에서 하나 이상의 화합물들의 식별자, 농도 또는 식별자와 농도를 결정하는 단계를 포함한다.
상기 액체와 상기 낮은 이온 세기 전극 쌍을 접촉시키는 단계는 전기적 도전 재료의 다수의 병렬 연장 길이들을 가진 제 1 전극 및 전기적 도전 재료의 다수의 병렬 연장 길이들을 가진 제 2 전극을 포함하는 단계를 포함할 수 있으며, 상기 제 1 전극의 연장 길이들은 상기 제 2 전극의 연장 길이들과 상호 맞물린다.
방법은 또한 상기 액체가 높은 이온 세기인지 또는 낮은 이온 세기인지를 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
일부 변형들에서, 상기 접촉 단계는 낮은 이온 세기 전극 쌍들 및 높은 이온 세기 전극 쌍들과 액체를 접촉시키는 단계를 포함한다. 상기 전기적 여기를 공급하는 단계는 약 100 미만 milliHertz로부터 약 10 초과 KHz까지의 다수의 주파수들에서 상기 전극들에 전기적 여기를 공급하는 단계를 포함할 수 있다.
일부 변형들에서, 방법은 또한 상기 낮은 이온 세기 전극 쌍 및 상기 높은 이온 세기 전극 쌍에서 상기 복소 이미턴스를 기록하는 단계를 포함한다.
상기 전기적 여기를 공급하는 단계는 상기 전극 쌍에 전기적 여기를 공급하는 단계를 포함할 수 있다. 일부 변형들에서, 상기 전기적 여기를 공급하는 단계는 상기 전극들의 표면들에서 전기 화학적 반응을 위한 임계 레벨 미만인 전압을 발생시킨다. 예컨대, 상기 전기적 여기를 공급하는 단계는 500 미만 mV인 전압을 발생시킬 수 있다.
상기 결정 단계는 복소 이미턴스들의 라이브러리와 상기 복소 이미턴스를 비교하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 결정 단계는 복소 이미턴스들의 라이브러리와 다수의 주파수들에서의 복소 이미턴스들을 비교하는 단계를 포함한다.
또한, 여기에 기술된 것은 액체에서 약 폐기물을 수집하여 식별하기 위한 시스템들이며, 시스템은 액체 약 폐기물을 수신하기 위한 폐기물 입력 포트; 상기 폐기물 입력 포트에 커플링된 샘플 챔버 ― 상기 샘플 챔버는 수신된 액체 약 폐기물과 접촉하도록 구성된 다수의 전극 쌍들을 포함함 ―; 다수의 주파수들에서 상기 샘플 챔버내에서 액체 약 폐기물에 전기 에너지를 제공하도록 구성된 신호 생성기; 상기 다수의 전극 쌍들로부터 다수의 주파수들에서 복소 이미턴스 정보를 수신하고, 상기 액체 약 폐기물에서 약의 양과 식별자를 결정하도록 구성된 프로세서; 및 액체 약 폐기물을 수집하기 위한 수집 챔버를 포함한다.
시스템은 또한 다수의 수집 챔버들을 포함할 수 있다. 일부 변형들에서, 시스템은 상기 다수의 전극 쌍들을 홀딩하는 대체가능 카트리지를 포함한다. 상기 샘플 챔버는 액체 약 폐기물을 통과시키도록 구성된 흐름-통과 챔버 또는 정적 샘플 챔버일 수 있다. 상기 샘플 챔버 및 다수의 전극 쌍들은 교체 가능 카트리지의 부분을 형성할 수 있다.
시스템은 또한 상기 입력 포트내에 입력되는 액체 약 폐기물의 흐름 속도를 결정하기 위한 흐름 센서를 포함할 수 있다. 상기 신호 생성기는 약 100 미만 milliHertz로부터 약 10 초과 Hz까지의 다수의 주파수들에서 전기 에너지를 제공하도록 구성될 수 있다. 상기 프로세서는 수신된 액체 약 폐기물에서 약의 양 및 식별자를 로그 및/또는 보고하도록 구성될 수 있다.
일부 변형들에서, 시스템은 수신된 약의 양 및 식별자를 보고하기 위한 출력을 포함한다.
상기 프로세서는 수신된 액체 약 폐기물에서의 약의 식별자에 기초하여 다수의 수집 챔버들 중 하나의 챔버에 액체 약 폐기물의 수집을 지향시키도록 구성될 수 있다.
여기에 기술된 시스템들 중 임의의 시스템은 또한 액체(예컨대, 액체 약 폐기물)의 전달 이후에 상기 샘플 챔버를 린스하기 위하여 린스액의 소스에 연결된 린스 모듈을 포함할 수 있다.
상기 프로세서는 알려진 약들의 복소 이미턴스들의 라이브러리와 상기 복소 이미턴스를 비교함으로써 수신되는 상기 액체 약 폐기물에서 약의 양 및 식별자를 결정하도록 구성될 수 있다.
또한, 여기에 기술된 것은 액체에서 약 폐기물을 수집하여 식별하기 위한 시스템들이며, 시스템은 액체 약 폐기물을 수신하기 위한 폐기물 입력 포트; 상기 폐기물 입력 포트에 커플링되는 샘플 챔버 ― 상기 샘플 챔버는 수신된 액체 약 폐기물과 접촉하도록 구성된 다수의 전극 쌍들을 포함함 ―; 상기 시스템내로의 액체의 흐름을 결정하도록 구성되는 흐름 센서; 다수의 주파수들에서 샘플 챔버내의 액체 약 폐기물에 전기 에너지를 제공하도록 구성되는 신호 생성기; 상기 다수의 전극 쌍들로부터 다수의 주파수들의 복소 이미턴스 정보를 수신하고, 상기 이미턴스 정보 및 상기 흐름 센서로부터 상기 액체 약 폐기물에서 약의 양과 식별자를 결정하도록 구성되는 프로세서; 및 액체 약 폐기물을 수집하기 위한 수집 챔버를 포함한다.
또한, 여기에 기술된 것은 액체에서 약 폐기물을 수집하여 식별하기 위한 시스템들이며, 시스템은 액체 약 폐기물을 수신하기 위한 폐기물 입력 포트; 상기 폐기물 입력 포트에 커플링되는 샘플 챔버 ― 상기 샘플 챔버는 수신된 액체 약 폐기물과 접촉하도록 구성된 다수의 전극 쌍들을 포함함 ―; 다수의 주파수들에서 샘플 챔버내의 액체 약 폐기물에 전기 에너지를 제공하도록 구성되는 신호 생성기; 상기 다수의 전극 쌍들로부터 다수의 주파수들의 복소 이미턴스 정보를 수신하고, 상기 복소 이미턴스 정보로부터, 수신된 액체 약 폐기물에서 약의 양과 식별자를 결정하도록 구성되는 프로세서; 및 액체 약 폐기물을 수집하기 위한 다수의 수집 챔버들을 포함하며, 상기 프로세서는 수신된 액체 약 폐기물에서의 약의 식별자에 기초하여 상기 다수의 수집 챔버들 중 하나의 챔버에 액체 약 폐기물의 수집을 지향시킨다.
또한, 여기에 기술된 것은 액체에서 약 폐기물을 수집하여 식별하기 위한 방법들이며, 방법은 액체 약 폐기물을 수신하는 단계; 다수의 주파수들에 대한 다수의 전극 쌍들의 각각을 사용하여 상기 액체 약 폐기물로부터 복소 이미턴스 정보를 결정하는 단계; 상기 액체 약 폐기물에서 약의 양과 식별자를 결정하는 단계; 및 수집 챔버에서 상기 액체 약 폐기물을 수집하는 단계를 포함한다.
약 폐기물을 수집하여 식별하기 위한 방법은 또한 수신된 액체 폐기물에서의 약의 양을 기록하는 단계를 포함할 수 있다. 일부 변형들에서, 상기 액체 약 폐기물을 수신하는 단계는 액체에서 약 폐기물을 수집하여 식별하기 위한 시스템의 폐기물 입력 포트로 상기 액체 약 폐기물을 펌핑하는 단계를 포함한다.
상기 복소 이미턴스 정보를 결정하는 단계는 다수의 전극 쌍들이 상기 액체 약 폐기물과 접촉할때 상기 다수의 전극 쌍들에 걸쳐 다수의 주파수들의 전기 에너지를 공급하는 단계를 포함할 수 있다. 일부 변형들에서, 상기 약의 양과 식별자를 결정하는 단계는 상기 액체 약 폐기물에서의 약의 양과 식별자를 결정하기 위하여 상기 복소 이미턴스 정보를 사용하는 단계를 포함한다. 예컨대, 상기 액체의 양과 식별자를 결정하는 단계는 상기 액체 약 폐기물에서 약의 양과 식별자를 결정하기 위하여 알려진 약들의 복소 이미턴스 정보의 라이브러리와 상기 복소 이미턴스 정보를 비교하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 액체 약 폐기물을 수집하는 단계는 상이한 수집 챔버들내로 상이한 약들을 포함하는 액체 약 폐기물을 수집하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 여기에 기술된 것은 알려진 복소 이미턴스들의 라이브러리로부터 복소 이미턴스의 패턴을 인식함으로써 약 또는 약 제형의 식별자를 결정하기 위한 방법들이며, 방법들은 알려지지 않은 액체 샘플에 대한 복소 이미턴스 스펙트로그래픽 정보를 포함하는 초기 데이터세트를 수신하는 단계 ― 상기 복소 이미턴스 스펙트로그래픽 정보는 다수의 상이한 주파수들에서 다수의 상이한 전극 쌍들로부터 취해짐 ―; 다수의 식별 데이터세트들을 포함하는 식별 공간 데이터베이스와 상기 초기 데이터세트를 비교하기 위하여 하나 이상의 패턴 인식 기술들을 적용하는 프로세서를 사용하는 단계 ― 상기 식별 데이터세트들은 상기 초기 데이터세트가 임계 범위내에서 상기 식별 공간 데이터베이스로부터의 식별 데이터세트와 매칭되는지를 결정하기 위하여 알려진 약 조성물들에 대응하는 복소 이미턴스 데이터를 포함함 ―; 및 상기 초기 데이터세트가 식별 데이터세트와 매칭되는지의 여부를 보고하고, 상기 초기 데이터세트가 상기 임계 범위내에서 식별 데이터세트와 매칭되는 경우에 어느 약 또는 약들이 매칭된 식별 데이터세트에 대응하는지를 보고하는 단계를 포함한다.
하나 이상의 패턴 인식 기술들을 적용하는 프로세서를 사용하는 단계는 신경회로망, 예컨대 확률적 신경 회로망을 사용하는 단계를 포함할 수 있다. 일부 변형들에서, 상기 하나 이상의 패턴 인식 기술들을 적용하는 프로세서를 사용하는 단계는 상기 초기 데이터세트의 치수를 감소시키는 단계 및 회귀 분석을 수행하는 단계를 포함한다.
상기 초기 데이터세트를 수신하는 단계는 30 초과 치수들(또는 일부 변형들에서, 10 초과 치수, 20 초과 치수, 50 초과 치수 등)을 가진 초기 데이터세트를 포함할 수 있다.
복소 이미턴스의 패턴을 인식함으로써 약 또는 약 제형의 식별자를 결정하기 위한 방법은 또한 상기 임계 범위를 세팅하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 하나 이상의 패턴 인식 기술들을 적용하는 프로세서를 사용하는 단계는 2개의 패턴 인식 기술들을 적용하는 단계를 포함할 수 있다. 예컨대, 방법은 상기 하나 이상의 패턴 인식 기술들을 적용하는 프로세서를 사용하는 단계를 포함할 수 있으며, 프로세서를 사용하는 단계는 초기에 상기 데이터의 치수를 감소시키기 위하여 PCA 방법을 적용하는 단계 및 이후에 상기 초기 데이터세트가 식별 데이터세트와 매칭되는지를 결정하기 위하여 또 다른 패턴 인식 기술을 적용하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 하나 이상의 패턴 인식 기술들을 적용하는 프로세서를 사용하는 단계는 초기에 상기 데이터세트의 치수를 감소시키기 위하여 PCA 방법을 적용하는 단계 및 이후에 상기 초기 데이터세트가 식별 데이터세트와 매칭되는지를 결정하기 위하여 신경 회로망을 사용하는 단계를 포함할 수 있다. 일부 변형들에서, 상기 하나 이상의 패턴 인식 기술들을 적용하는 프로세서를 사용하는 단계는 주성분 분석, 인자 분석, 프로젝션 추적, 독립적 성분 분석, 다목적 함수들, 원-유닛 목적 함수들, 적응 방법들, 배치-모드 알고리즘들 및 랜덤 프로젝션 방법들로 구성된 그룹으로부터 선택된 선형 기술을 적용하는 단계를 포함한다. 상기 하나 이상의 패턴 인식 기술들을 적용하는 프로세서를 사용하는 단계는 비선형 주성분 분석, 비선형 독립 성분 분석, 주 곡선들, 다차원 스케일링, 및 토폴로지적으로 연속한 맵들로 구성된 그룹으로부터 선택되는 비선형 기술을 적용하는 단계를 포함할 수 있다.
복소 이미턴스의 패턴을 인식함으로써 약 또는 약 제형의 식별자를 결정하기 위한 방법은 또한 상기 초기 데이터세트가 상기 임계 범위내에서 상기 식별 데이터세트와 매칭될때 상기 매칭 식별 데이터세트에 대응하는 약 또는 약들의 농도의 추정치를 획득하기 위하여 보간하는 단계를 포함할 수 있다. 초기 데이터세트가 식별 데이터세트와 매칭되는지의 여부를 보고하는 단계는 상기 초기 데이터세트가 상기 임계 범위내에서 상기 식별 데이터세트와 매칭될때 상기 약 또는 약들의 농도가 상기 식별 데이터세트에 대응함을 보고하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 하나 이상의 패턴 인식 기술들을 적용하는 프로세서를 사용하는 단계는 4 치수들로 아래로 상기 초기 데이터세트를 감소시키는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 여기에 기술된 것은 알려진 복소 이미턴스들의 라이브러리로부터 복소 이미턴스의 패턴을 인식함으로써 약 또는 약 제형의 식별자를 결정하기 위한 방법들이며, 방법들은 알려지지 않은 액체 샘플에 대한 다차원 복소 이미턴스 스펙트로그래픽 정보를 포함하는 초기 데이터세트를 수신하는 단계 ― 상기 복소 이미턴스 스펙트로그래픽 정보는 다수의 상이한 주파수들에서 다수의 상이한 전극 쌍들로부터 취해짐 ―; 감소된 데이터세트를 형성하기 위하여 선형 또는 비선형 기술을 사용하여 상기 초기 데이터세트의 치수들을 감소시키는 단계; 감소된 데이터세트가 식별 공간 데이터베이스의 식별 데이터세트에 얼마나 근접한지를 결정하는 단계 ― 상기 식별 공간 데이터베이스는 알려진 약 조성물들에 대응하는 다수의 식별 데이터세트들을 포함함 ―; 및 상기 매칭의 근접성이 임계 범위내에 있는 경우에 근접성을 가진 식별 공간 데이터베이스에 대응하는 알려진 약 조성물이 감소된 데이터세트와 매칭됨을 보고하거나 또는 매칭의 근접성이 상기 임계 범위 밖에 있는 경우에 알려지지 않은 액체 샘플이 상기 식별 공간 데이터베이스에 포함된 약들의 알려진 약 조성물과 매칭되지 않음을 보고하는 단계를 포함한다.
상기 초기 데이터세트의 치수들을 감소시키는 단계는 주성분 분석, 인자 분석, 프로젝션 추적, 독립적 성분 분석, 다목적 함수들, 원-유닛 목적 함수들, 적응 방법들, 배치-모드 알고리즘들 및 랜덤 프로젝션 방법들로 구성된 그룹으로부터 선택된 선형 기술을 적용하는 단계를 포함할 수 있다. 일부 변형들에서, 상기 초기 데이터세트의 치수들을 감소시키는 단계는 비선형 주성분 분석, 비선형 독립 성분 분석, 주 곡선들, 다차원 스케일링, 및 토폴로지적으로 연속한 맵들로 구성된 그룹으로부터 선택되는 비선형 기술을 적용하는 단계를 포함한다. 상기 초기 데이터세트의 치수들을 감소시키는 단계는 4 치수로 아래로 상기 초기 데이터세트를 감소시키는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 여기에 기술된 것은 알려진 복소 이미턴스 s의 라이브러리로부터 복소 이미턴스의 패턴을 인식함으로써 약의 농도 및 식별자를 결정하기 위한 방법들이며, 방법들은 알려지지 않은 액체 샘플에 대한 다차원 복소 이미턴스 스펙트로그래픽 정보를 포함하는 초기 데이터세트를 수신하는 단계 ― 상기 복소 이미턴스 스펙트로그래픽 정보는 다수의 상이한 주파수들에서 다수의 상이한 전극 쌍들로부터 취해짐 ―; 감소된 데이터세트를 형성하기 위하여 선형 또는 비선형 기술을 사용하여 상기 초기 데이터세트의 치수들을 감소시키는 단계; 알려진 약 조성물들에 대응하는 다수의 식별 데이터세트들을 포함하는 식별 공간 데이터베이스와 감소된 데이터세트를 매칭시키는 단계; 상기 식별 데이터베이스들 각각에 대하여 감소된 데이터세트에 대한 매칭의 근접성을 결정하는 단계; 상기 식별 데이터세트들 각각에 대한 매칭의 근접성에 임계치를 적용함으로써 제안된 약 조성물을 결정하는 단계 ― 상기 제안된 약 조성물은 매칭의 근접성이 임계치 범위 밖에 있는 경우에 알려지지 않음 ―; 및 상기 알려진 약 조성물에 대한 제안된 약 조성물의 회귀를 적용함으로써 상기 알려지지 않은 액체 샘플에서 약의 농도를 결정하는 단계를 포함한다.
또한, 여기에 기술된 것은 환자를 모니터링하고 필요 약물을 전달하도록 구성되는 완전 자동화 의료 시스템이며, 시스템은 환자의 건강에 대한 정보를 수신하도록 구성되는 환자 모니터; 상기 환자의 모니터로부터 상기 환자의 건강에 대한 정보를 수신하며, 상기 환자의 건강에 기초하여 정맥 약을 준비하여 관리하도록 구성되는 프로세서; 상기 프로세서와 통신하며 상기 프로세서에 의해 요청된 약을 합성하도록 구성되는 IV 약 합성 시스템 ― 상기 IV 약 합성 시스템은 합성 이후에 상기 약 식별자 및 농도를 확인함 ―; 및 약 펌프를 포함하는 IV 약 전달 시스템을 포함하며, 상기 IV 약 전달 시스템은 상기 IV 약 합성 시스템 및 상기 프로세서와 통신하며, 상기 IV 약 전달 시스템은 IV 약이 상기 환자에 전달될때 상기 IV 약의 식별자 및 농도를 확인한다.
또한, 여기에 기술된 것은 환자에 약을 정확하게 자동적으로 전달하기 위한 방법들이며, 방법들은 자동화 IV 전달 시스템에 환자에 대한 의료 정보를 전자적으로 통신하는 단계 ― 상기 자동화 IV 전달 시스템은 상기 환자의 의료 정보로부터 약 및 약 복용량을 결정함 ―; 및 상기 자동화 IV 전달 시스템을 사용하여 상기 환자에 결정된 약 및 약 복용량을 포함하는 약 용액을 관리하는 단계를 포함하며, 상기 자동화 IV 전달 시스템은 약 용액이 관리될때 상기 약 용액의 조성물을 모니터링하여 확인한다.
약을 환자에게 정확하게 자동적으로 전달하기 위한 방법은 또한 상기 자동화 IV 전달 시스템에 상기 환자를 연결하는 단계를 포함할 수 있다.
일부 변형들에서, 방법은 상기 자동화 IV 전달 시스템을 사용하여 상기 약 용액을 자동적으로 합성하는 단계를 포함한다.
상기 자동화 IV 전달 시스템은 상기 약 용액을 관리하기 전에 상기 약 용액의 조성물이 정확함을 확인할 수 있다. 방법은 또한 상기 환자의 식별자를 확인하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 자동화 IV 전달 시스템은 상기 약 용액으로부터 복소 이미턴스 핑거프린트를 결정함으로써 상기 약 용액의 조성물을 확인하는 이미턴스 스펙트로그래픽 시스템을 포함할 수 있다.
또한, 여기에 기술된 것은 환자에 약을 정확하게 자동적으로 전달하기 위한 방법들이며, 방법은 자동화 IV 전달 시스템에 환자에 대한 의료 정보를 전자적으로 통신하는 단계 ― 상기 자동화 IV 전달 시스템은 상기 환자의 의료 정보로부터 약 및 약 복용량을 결정함 ―; 결정된 약의 약 용액을 합성하는 단계 ― 상기 자동화 IV 전달 시스템은 상기 약 용액의 조성물이 상기 환자의 의료 정보로부터의 약 및 복용량에 대응함을 확인함 ―; 및 상기 자동화 IV 전달 시스템을 사용하여 상기 환자에 결정된 약 및 약 복용량을 포함하는 약 용액을 관리하는 단계를 포함하며, 상기 자동화 IV 전달 시스템은 펌프를 포함하며, 약 용액이 관리될때 상기 약 용액의 조성물을 모니터링하여 확인한다.
도 1은 전극 편극 효과(Walton C, Gergely S, Economides AP, "Platinum pacemaker electrodes: origins and effects of the electrode-tissue interface impedance," Pacing Clin Electrophysiol. 1987; 10:87-99)로부터 적응됨)를 도시한 그래프이다
도 2는 액체의 조성물을 결정하기 위한 이미턴스 스펙트로그래픽 시스템의 일 변형에 대한 개략도이다.
도 3 내지 도 8은 액체 조성물을 결정하기 위하여 이미턴스 스펙트로스코피를 수행하기 위한 시스템의 일 변형을 도시하는 회로도들이다. 도 3은 주요 전자 보드 회로도의 일례를 도시한다. 도 4는 신호 합성 회로의 일 변형의 회로도이다. 도 5는 4개의 필터 출력을 가진 동기 검출 회로의 일례이다. 도 6은 인라인 주변 동작 디바이스("POD") 보드 회로의 일례이다. 도 7은 POD 보드 신호 스위칭 시스템의 일례이다. 도 8은 POD 흐름 센서 회로의 일례를 도시한다.
도 9는 주 프로세서가 시스템의 나머지로부터 원격적으로 배치된 시스템 아키텍처의 대안 변형이다.
도 10a는 10KHz 내지 100 KHz의 주파수 범위에 대하여 멸균 증류수에서 Heparin의 복소 이미턴스 패턴을 도시한다.
도 10b는 500 Hz 내지 100 KHz의 주파수 범위에 대하여 Heparin의 동일한 용액에 대한 복소 이미턴스 패턴을 도시한다.
도 11a는 3개의 높은 이온 세기(단일 패드) 전극들 뿐만아니라 낮은 이온 세기 전극들의 3개의 쌍들을 포함하는 센서의 일 변형을 도시한다.
도 11b는 단일 패드(높은 이온 세기) 전극들 중 하나의 전극 및 낮은 이온 세기 전극들 중 하나의 전극의 2개의 상호 맞물린 전극들을 형성하는 도전 재료의 확대도를 도시한다. 도면에서, 백색 직사각형 영역은 모든 구조들이 매립되는 절연 층이다. 절연 없는 영역들은 측면들상의 (그레이) 패드들 및 전극 바닥과 정렬된 아크 트렌치들이다.
도 12는 각각의 그리고 3개의 높은 이온 세기 전극들에 대한 상호 맞물린 선형 배열로 구성된 낮은 이온 세기 전극들의 3개의 쌍들을 포함하는 센서의 다른 변형이다.
도 13a는 도 11a에서 도시된 센서와 같은 표준 SOIC-10 듀얼 인라인 집적 회로 패키지에서 센서에 대한 마운트의 일 변형을 도시한다.
도 13b는 도 13a의 마운트의 측면을 도시한다.
도 14는 센서들로 조밀하게 패터닝된 5"x5" 웨이퍼의 예이다.
도 15a는 3개의 높은 이온 세기 전극 및 흐름 미터 뿐만아니라 낮은 이온 세기 전극들의 3개의 쌍들을 포함하는 센서의 다른 변형의 예이다.
도 15b 및 도 15c는 SOIC-16 듀얼 인라인 집적회로 패키지에 장착된 도 15a의 센서를 도시한다.
도 16a 및 도 16b는 낮은 이온 세기 전극들 및 흐름 미터를 포함하는 센서의 다른 변형을 도시한다.
도 17a-17j는 낮은 이온 세기 전극들의 다른 구성들을 가진 센서들의 변형들을 예시한다.
도 18a는 인쇄회로기판(PCB)에 장착된 센서의 일례를 도시한다.
도 18b-18e는 플러그/튜브내로 또는 플러그/튜브를 통해 통과하는 액체에 센서로부터 이미턴스를 측정하기 위한 플러그 또는 튜브에 커플링된 도 18a의 센서 및 PCB를 예시한다.
도 18f-18i는 흐름-통과 구성들 및 정적 구성들을 포함하는 센서 어셈블리들(예컨대, 센서들 및 마운트들/하우징들)의 다른 변형들을 예시한다.
도 19a-19b는 센서의 인-라인 구성에 대한 마운트의 일 변형을 도시한다.
도 20a-20c는 센서에 대한 마운트의 다른 변형의 측면 사시도, 단부 및 측면도를 각각 도시한다.
도 20d는 도 20a의 어댑터/마운트의 마운트 영역의 확대 투시도를 도시한다.
도 21a 및 도 21b는 이미턴스 스펙트로스코피에 의한 액체 특성들의 정적 측정을 위한 격막을 가진 센서의 마운트의 측면 사시도 및 측면도를 각각 도시한다.
도 22a 및 도 22b는 센서가 이미턴스 스펙트로스코피에 의해 검사될 액체 샘플과 통신할 수 있도록 센서를 홀딩하기 위한 마운트의 다른 변형을 도시한다.
도 23a 및 도 23b는 실린더형 마운트를 도시한다.
도 23c는 (양 측면들상에서) 다수의 센서들을 가진 실린더형 마운트의 또 다른 변형을 도시한다.
도 24a는 오버 몰딩 홀더들을 포함하는 마운트의 또 다른 변형을 도시한다.
도 24b는 도 24a의 확대도를 도시한다.
도 25a-25c는 리드 프레임으로서 구성된 센서 마운트의 또 다른 변형을 도시한다.
도 26a-26c는 프레임의 부분으로서 구성된 센서 마운트 또는 홀더의 또 다른 변형을 도시한다.
도 27a-27c는 센서가 일회용 스트립내의 모세혈관 동작을 통해 유체를 샘플링하도록 하는, 센서에 대한 모세혈관 스트립 마운트의 정면도, 측면도 및 측면 사시도를 각각 도시한다.
도 28a는 센서에 대한 클램핑 마운트의 일 변형의 확대도를 도시한다.
도 28b-28d는 도 28a의 어샘블링된 마운트의 측면도, 단부도 및 측면 사시도를 도시한다.
도 29는 도 28a에 도시된 마운트와 같은 클램핑 마운트에서 유지되는 센서의 출력 패드들에 접촉 핀들을 부착하기 위한 일 방법을 예시한다.
도 30a-30c는 다수의 실린더들에 센서들의 어레이(스트립으로 도시됨)를 커플링함으로써 형성되는 다수의 샘플 챔버들의 일례를 도시한다. 도 30a는 측면 사시도이며, 도 30b는 상부도이며, 도 30c는 측면도이다.
도 31a-31c는 유체를 홀딩할 수 있는 센서 위에 하나 이상의 홀들을 포함하는 층을 집적함으로써 웰의 형성을 예시한다. 웰-형성 층은 접착층일 수 있다. 도 31은 도 31b에 도시된 바와같이 웰-형성 층이 부착될 수 있는 센서를 도시한다. 도 31c는 바닥상에서 센서를 가진 웰을 도시하는 사시도의 부분도이다. 낮은 이온 세기 전극들(도시안됨)을 가진 임의의 센서가 사용될 수 있다.
도 32a 및 도 32b는 센서 또는 센서들의 어레이 위에 위치가능한 판독/분배 헤드를 포함하는 시스템을 예시한다.
도 33는 도 32a에 도시된 바와 같이 판독 헤드에 의해 샘플링되는 센서들상에 직접 형성되는 웰들을 가진 센서(도 31c의 센서들과 유사한)의 어레이를 도시한다.
도 34a 및 도 34b는 리드 프레임을 사용하는 마운트의 일 변형을 예시한다.
도 35a-35d는 인-라인 감지 어셈블리의 부분으로서 사용하기 위한 커넥터/마운트의 일 변형을 도시한다. 도 35a는 유체 튜빙 엘리먼트들에 연결하기 위한 추가 연결 엘리먼트와 함께 커넥터 및 센서를 포함하는 어셈블리를 도시한다. 도 35b는 센서의 하우징/마운트의 측면의 투시도이며, 도 35c는 비-투시적으로 도 35b의 측면도를 도시한다. 도 35d는 센서가 연결될 수 있는 하우징/마운트의 바닥도를 도시한다.
도 36a 및 도 36b는 액체 조성물을 결정하기 위한 시스템의 나머지에 센서를 커플링하기 위한 커넥터 및 로킹 메커니즘 뿐만아니라 도 35a-도 35d에 도시된 하우징/마운트에 센서의 연결을 예시한다.
도 37은 센서 마운트의 다른 변형이다.
도 38은 센서 마운트들 위에 배치될 수 있는 탠덤 및 오버몰딩에 연결된 2개의 센서 마운트들을 도시한다.
도 39a-도 39e는 도 37에 도시된 센서 마운트와 유사한 다른 센서 마운트를 도시한다. 도 39a는 부착된 센서 없는 측면 사시도를 도시하며, 도 39b는 단부도를 도시하며, 도 39c는 부착된 센서를 가진 측면도이다. 도 39d는 마운트를 통한 유체 흐름의 방향을 예시한다. 도 39e는 마운트에 부착된 센서의 사시도를 도시한다.
도 40은 센서 마운트의 다른 예이다.
도 41는 센서 마운트 및 유체 흐름 센서의 예이다.
도 42a-42c는 센서 마운트의 일 변형을 예시하며, 도 42a는 확대도로 마운트 어셈블리를 도시하며, 도 42b는 어셈블링된 센서 마운트를 도시하며, 도 42c는 마운트에 대한 부분 섹션을 도시한다.
도 43a-도 43e는 센서 마운트의 다른 변형을 도시한다.
도 44a-도 44c는 센서 마운트의 다른 변형을 도시하며, 도 44a는 마운트에 커플링된 커넥터를 도시하며, 어셈블링된 마운트는 도 44b 및 도 44c에 도시된다.
도 45는 도 44a-도 44c에 도시된 것과 같은 마운트/하우징에 대한 몰딩된 흐름 프로파일이다.
도 46은 검사될 액체를 로딩하기 위한 밀봉 챔버를 포함하는 센서 마운트 어셈블리의 다른 변형이다.
도 47은 센서 마운트 어셈블리의 다른 변형이다.
도 48은 센서의 일 변형의 개략도이다.
도 49a-도 49b는 센서의 일 변형의 정면도 및 측면도를 각각 도시한다.
도 49c는 센서 마운트 어셈블리의 또 다른 변형을 도시한다.
도 50a 및 도 50b는 전극들 위의 보호 커버를 포함하는 센서의 일 변형을 예시한다.
도 51은 보호 커버링을 포함하는 센서의 다른 변형이다.
도 52, 도 53 및 도 54는 여기에 기술되는 IV 체크 시스템의 일 변형을 예시한다.
도 55a-도 55c는 IV 체크 시스템에 대한 예시적인 스크린들을 도시한다.
도 56은 IV 체크 시스템의 다른 예시적인 스크린을 도시한다.
도 57, 도 58a-도 58b 및 도 59는 여기에 기술된 IV 체크 시스템들의 변형들을 예시한다.
도 60은 도 59의 시스템에 사용하기 위한 센서 스트립을 도시한다.
도 61은 여기에 기술된 IV 체크 시스템에 사용하기 위한 센서 팁들의 패키지를 도시한다.
도 62 및 도 63은 기술된 IV 체크 시스템의 다른 변형을 도시한다.
도 64 및 도 65는 IV 체크 시스템의 또 다른 변형이다.
도 66a 내지 도 66c는 IV 체크 시스템의 또 다른 변형의 정면도, 사시도 및 측면도를 각각 도시한다.
도 67a 및 도 67b는 IV 백에 커플링되는 IV 전달 시스템의 일 변형을 예시한다.
도 68은 클레임 67a 및 87b의 IV 전달 시스템의 다른 도면이다.
도 69는 여기에 기술된 바와같이 조성물(농도를 포함함)을 모니터링 및 결정하도록 구성되는 IV 전달 시스템의 제어기 및 모니터의 일 변형을 도시한다.
도 70은 다수의 IV 전달 시스템들을 모니터링하기 위한 모니터링 스크린의 일 변형을 예시한다.
도 71은 도 69에 도시된 변형과 유사한 IV 전달 시스템에 대한 제어기의 후방 사시도이다.
도 72는 다수의 모니터링 및 펌핑 모듈들을 포함하는 액티브 IV 전달 시스템의 일 변형에 대한 정면도이다.
도 73은 도 72의 시스템의 후방도이다.
도 74는 IV 유체의 검출된 컴포넌트에 적어도 부분적으로 기초하여 제어되도록 구성되는 펌프를 포함하는 IV 전달 시스템의 상부도이다.
도 75는 도 74의 IV 전달 시스템의 정면도이다.
도 76은 도 74의 IV 전달 시스템의 후면도이다.
도 77은 IV 전달 시스템의 후면의 다른 도면이다.
도 78은 동일한 변형의 측면도이다.
도 79는 도 74-도 76에 도시된 것과 같은 액티브 IV 전달 시스템에 대한 예시적인 디스플레이다.
도 80은 도 79에 도시된 주 펌프 모듈에 사용될 수 있는 액티브 IV 전달 시스템의 펌프 모듈에 대한 예시적인 디스플레이다.
도 81a는 다수의 액티브(펌프 제어) IV 전달 시스템들을 모니터링하기 위한 모니터링 스크린에 대한 예시적인 디스플레이이다.
도 81b는 환자에 대한 IV 약 용액들을 자동적으로 관리하기 위한 시스템의 일 변형을 도시한다.
도 82는 여기에 기술된 IV 전달 시스템들에 사용될 수 있는 펌프 메커니즘의 일 변형을 예시한다.
도 83은 여기에 기술된 IV 전달 시스템들에 사용될 수 있는 펌프 메커니즘의 다른 변형을 도시한다.
도 84는 IV 폐기물 시스템의 일 변형을 도시한다.
도 85a-도 85b는 IV 폐기물 시스템의 다른 변형의 전면 사시도 및 후면 사시도를 각각 도시한다.
도 86은 센서 카트리지의 일 부분에 대한 일 변형을 도시한다.
도 87 및 도 88은 센서 카트리지를 도시한다.
도 89는 IV 폐기물 시스템의 일 변형에 대한 일부분이다.
도 90은 여기에 기술된 시스템들의 임의의 시스템에 사용될 수 있는 시스템 아키텍처의 일 변형을 예시한다.
도 91은 이미턴스 스펙트로스코피에 대하여 여기에 기술된 시스템들의 임의의 시스템에 사용하도록 적응될 수 있는 시스템 개략도의 일례를 도시한다.
도 92는 이미턴스 스펙트로그래픽 라이브러리를 생성하기 위한 시스템의 일례를 도시한다.
도 93a-93d는 도 92의 시스템의 확대 세부사항을 도시한다.
도 94는 흐름 센서(핫 와이어 애미모미터)의 일 변형을 도시한다.
도 95는 도 94의 흐름 센서의 리소그래피 제조 버전을 도시한다.
도 96a는 1 mg/ml(VEC)에서 베크로니움(VEC)에 대하여 추가된 인공 잡음량을 증가시키면서 이미턴스 스펙트로그래픽 데이터의 일 세트의 6개의 버전들이다.
도 96b는 4 mg/ml에서 푸로세미드(FUR)에 대하여 추가된 인공 잡음을 가진 패턴들을 도시한다.
도 96c는 2mg/ml에서 도파마인(DOP)에 대하여 추가된 인공 잡음을 가진 패턴들을 도시한다.
도 96d는 0.5 mg/ml에서 미다졸람(MID)에 대하여 추가된 인공 잡음을 가진 패턴들을 도시한다.
도 97은 개별 주요 성분 분석을 사용하여 분해/복원 에러를 도시한다.
도 98은 약 인식에 적용된 개별 PCA 기술의 사용을 도시하는 예시적인 스크린 샷이다.
도 99는 도 98의 방법의 타이밍을 표시한다.
도 100은 모든 5개의 패턴들을 포함하는 주 성분 공간을 생성하기 위하여 5개의 유체들의 글로벌 PCA 분석으로부터 생성되는 BiPlot이다.
도 101a-도101d는 인슐린에 대한 5차 다항식 곡선들에 의한 피팅을 사용하는 주요 성분 프로젝션들의 예들을 도시한다.
도 102a-도 102d는 헤파린에 대한 5차 다항식 곡선들에 의한 피팅을 사용하는 주요 성분 프로젝션들의 예들을 도시한다.
도 103는 이미턴스 스펙트로그래픽 핑거프린트들의 라이브러리로부터 약을 식별하기 위하여 PCA 기술을 사용하는 결과들을 도시하는 스크린 캡처이다.
도 104a는 소독한 식수에 대한 복소 이미턴스의 플롯이다.
도 104b는 D5W에 대한 복소 이미턴스의 플롯이다.
도 105a-도 105j는 낮은 이온-세기(상호 맞물린) 전극들에서 취해진, 100MZ 내지 1MHz의 주파수 스캔에 대하여 D5W의 증가한 농도에서의 헤파린 용액들의 복소 이미턴스 플롯들을 도시한다.
도 106a-도 106j는 작은 패드 전극들에서 취해진, 100MZ 내지 1MHz의 주파수 스캔에 대하여 D5W의 증가한 농도에서의 헤파린 용액들의 복소 이미턴스 플롯들을 도시한다.
도 107a-도 107h는 미스-매칭된 금속들의 전극 쌍들에서 취해진, 100MZ 내지 1MHz의 주파수 스캔에 대하여 D5W의 증가한 농도에서의 헤파린 용액들의 복소 이미턴스 플롯들을 도시한다.
도 108a-도108d는 도 105a-도 107h에서 도시된 것을 포함하는 데이터를 사용하여 낮은-이온 세기 희석액에서 약을 식별하기 위한 프로그램으로부터의 스크린샷들을 도시한다.
도 109a-도 109d는 복소 이미턴스 스펙트로스코픽 데이터의 4차 및 5차 다항식 피트를 사용하는 곡선 피팅을 예시한다.
도 110은 용액의 조성물을 식별하기 위한(약 식별자) 확률적 뉴트럴 네트워크(PNN) 기술을 구현하는 시스템의 테스팅 결과를 도시하는 테이블이다.
도 111은 이미턴스 측정들로부터 약의 농도를 추정하기 위한 PNN 함수 근사 모델을 구현하는 시스템을 테스트하기 위한 결과들을 도시한 테이블이다.
여기에 기술된 것은 액체의 조성물을 결정하기 위한 디바이스들, 시스템들 및 방법들이다. 결정될 조성물은 유체 용액(희석액)에서 하나 이상의 화합물들의 식별자를 포함할 수 있으며, 따라서 이들 화합물들 중 하나 이상의 화합물의 식별자 및 일부 문맥들에서 식별자 및 농도 둘다를 지칭할 수 있다. 일부 변형들에서, 액체(예컨대, 살린 등)의 식별자를 포함하는 액체의 모든 성분들이 결정될 수 있다. 여기에 기술된 시스템들, 방법들 및 디바이스들은 조성물을 결정하기 위하여 사용될 수 있는 특징 특성들을 결정하기 위하여 다수의 공급된 주파수들 및/또는 다수의 표면 조건들 하에서 액체의 복소 전기 어드미턴스를 (순차적으로 또는 병렬로) 결정하는 이미턴스 스펙트로그래픽 시스템들(편의상 어드미턴스 또는 이미턴스 스펙트로스코픽 시스템들로서 지칭될 수 있음), 방법들 및 디바이스들이다. 특히, 여기에 기술된 시스템들은 낮은(또는 낮은 및 높은) 이온 세기 액체들에 대하여 적응될 수 있다.
액체 이미턴스 측정들은 통상적으로 특정 주파수에서, 주파수들의 세트에서 또는 주파수들의 범위내에서 공급된 전기 전류에 대한 액체의 교류 전류(ac) 반응의 실 성분 및 허 성분 a의 측정을 포함한다. 이들 성분들은 또한 때때로 ac 반응의 저항성 및 반응성 성분들 또는 동위상 및 직교위상으로서 지칭된다. 이러한 기술은 액체들, 액체들의 성분, 특히 의약 액체들, 특히 유체 약물들을 식별하기 위한 것 뿐만아니라 이들의 농도 및 복용량을 결정하기 위하여 여기에서 입증된다.
도 2는 수용액의 조성물을 결정하기 위한 시스템(디바이스로서 구성될 수 있음)의 일반적인 설명의 일 변형을 도시한다. 이러한 일반적 시스템은 그들의 기능을 개선하고 특정 응용들을 위하여 디바이스를 적응시키기 위하여 이하에서 더 상세히 기술되는 다양한 고유 방식들로 수정될 수 있다.
예컨대, 시스템 또는 디바이스는 센서(207)를 포함할 수 있다. 통상적으로, 센서(207)는 액체-접촉 영역(203, 203', ..., 203")을 각각 가지는 다수의 전극들(205, 205',...,205")을 포함한다. 이들 전극들은 쌍으로 배열될 수 있다. 액체-접촉 영역은 전극 그 자체와 동일 공간에 위치할 수 있거나 또는 전극의 표면 부영역일 수 있다. 전극들은 전기적 도전성 재료이다. 전극들의 적어도 일부는 상이한 액체-접촉 표면들을 가질 수 있다. 언급된 바와같이, 전극들의 개별 쌍들에 걸쳐 결정되는 복소 어드미턴스(이미턴스)는 전극의 표면(액체-접촉 표면)에서 용액 내의 성분들 및 수용액의 상호 작용에 의존할 수 있다. 따라서, 표면 특성들(표면을 형성하는 크기 및 재료를 포함함)은 제어되어 전극들의 알려진 또는 표준화된 액체-접촉 영역들과 매칭될 수 있다. 통상적으로, 각각의 전극 쌍은 다른 쌍들에서 액체-함유 표면들과 상이한 적어도 하나의 액체-함유 표면을 가질 수 있으며, 시스템들의 다른 변형들에서는 다수의 전극 쌍들이 사용된다. 센서 전극들은 개별 또는 분리가능 센서, 집적 센서, 프로브, 테스트 셀 또는 테스트 챔버의 부분으로서 형성될 수 있거나 또는 펌프(예컨대, IV 펌프) 등과 같은 다른 디바이스에 통합될 수 있다. 일회용 또는 반-처분가능 센서들이 또한 포함될 수 있다. 반-처분가능 센서는 다수의 용액들에 사용하기 위하여 구성될 수 있으며, 용도들 사이에서 린스될 수 있으나 주기적으로 교체될 수 있다.
시스템 또는 디바이스는 또한 검사되는 액체에 그리고 특히 센서의 전극들의 하나 이상의 쌍들에 걸쳐 전기 신호를 공급하기 위한 신호 생성기(221)를 포함할 수 있다. 시스템 생성기는 주파수 범위(예컨대 miliHz 범위로부터 MHz 범위까지의 범위) 및 10 내지 30mV의 센서 진폭에 걸쳐 동작할 수 있다. 생성기는 이들 범위들보다 크거나 또는 작은 주파수들 및 진폭들을 적용할 수 있다.
시스템은 또한 복소 이미턴스(예컨대, 임피던스, 어드미턴스)를 나타내는 전기 신호를 수신하기 위한 신호 수신기(231)를 포함할 수 있다. 일례에서, 신호 수신기를 사용한 검출은 Scitec 도구 모델(441)과 같은 단일 보드 로크-인으로 수행될 수 있다. 로크-인으로부터의 출력 신호들은 통상적으로 측정되는 액체의 성질 및 이온 함유량, 공급된 여기 전압 및 동작 주파수에 따라 1mV 내지 10V의 범위를 가진다. 신호들은 sbRIO 보드에 통합된 아날로그 대 디지털 회로들의 동적 범위의 최대 장점을 취하는 범위내에서 유지될 수 있다.
센서 및/또는 신호 수신기는 프로세싱(증폭, 필터링 등)을 포함할 수 있다. 일부 변형들에서, 시스템은 전극들의 하나 이상의 쌍들에의 전기 신호의 인가를 조정하고 복수 어드미턴스 데이터를 수신하기 위한 제어기(219)를 포함한다. 예컨대, 제어기는 전극들에의 에너지의 인가를 조정하고 복소 이미턴스 데이터를 수신하기 위한 트리거, 클록 또는 다른 타이밍 메커니즘들을 포함할 수 있다. 제어기(219)를 포함하는 시스템 또는 디바이스는 또한 유선 또는 무선 통신 수단을 포함하는, 데이터를 패싱하기 위한 통신 엘리먼트들(도시안됨) 및/또는 복소 어드미턴스 데이터를 기록/집합화/저장하기 위한 메모리를 포함할 수 있다. 제어기는 상이한 주파수들에서 센서상의 다수의 전극 쌍들로부터 다수의 복소 이미턴스 데이터에 대응하는 데이터세트들을 생성할 수 있다.
언급된 바와같이, 제어기는 제어, 데이터 포착, 데이터 디스플레이 및 데이터 저장을 위한 소프트웨어, 펌웨어 및/또는 하드웨어를 포함할 수 있다. 예컨대, 시스템의 다양한 변형은 시스템을 제어하고 데이터를 포착하여 디스플레이하며 그 데이터를 스프레드시트 포맷된 텍스트 파일에 저장하는 랩뷰 소프트웨어와 함께 내쇼날 인스트루먼트 모델 9632 SBRIO 보드를 활용한다.
추가 센서 또는 센서들(도시안됨)이 또한 포함될 수 있거나, 또는 센서(207)는 흐름, 온도 등과 같은 다른 유체 특성들을 측정하기 위한 하나 이상의 추가 엘리먼트들을 포함할 수 있다. 제어기는 다수의 이미턴스 센서들을 포함하는 다수의 센서들을 제어할 수 있다.
시스템 또는 디바이스는 또한 이하에 기술된 바와같이 액체의 조성물을 결정하기 위하여 복소 이미턴스 데이터를 분석하고 그리고/또는 시스템의 다른 양상들(예컨대, 펌프들, 유체 전달, 유체 수집 등)을 제어하기 위한 프로세서(231)를 포함할 수 있다. 제어기 및/또는 프로세서는 온도, 흐름 등과 같이 센서(207) 또는 추가 센서들로부터 수집된 임의의 추가(이미턴스가 아님) 데이터를 프로세싱할 수 있다.
일부 변형들에서, 프로세서(231)는 복소 이미턴스 데이터에 기초하여 수용액의 조성물을 결정한다. 프로세서는 시스템에 통합될 수 있거나 또는 다른 제어기들 및/또는 센서들과 분리되거나(원격으로 배치되거나) 또는 공유될 수 있다. 프로세서의 세부사항들 및 예들은 이하에서 더 상세히 기술된다. 프로세서(231)는 액체(용액)에서 하나 이상의 화합물들의 조성물 및/또는 농도를 결정하기 위하여 초기 데이터세트를 프로세싱 및/또는 분석하는 로직(하드웨어, 소프트웨어, 펌웨어 등으로 실행가능한)을 포함할 수 있다. 프로세서는 또한 (용액 또는 전달된 용액에서) 총 조성물양을 결정할 수 있다. 따라서, 프로세서는 액체의 관리 또는 액체와 연관된 다른 디바이스들의 동작을 특징화하는데 도움을 주기 위하여 사용될 수도 있는 하나 이상의 센서들로부터의 정보를 수신할 수 있다.
최종적으로, 디바이스 또는 시스템은 수용액의 식별된 조성물을 보고하고, 기록하며 그리고/또는 수용액의 식별된 조성물에 대하여 작용하기 위한 출력(241)을 포함할 수 있다. 보고 출력은 시각적, 청각적, 인쇄된, 디지털 또는 임의의 다른 적절한 신호일 수 있다. 여기에 기술된 일부 변형들에서, 시스템 또는 디바이스는 액체 또는 액체를 수용하는 환자와 연관된 하나 이상의 디바이스의 활성화를 조절 또는 수정할 수 있다. 예컨대, 시스템은 유체의 조성물의 분석에 기초하여 펌프 또는 밸브의 동작을 제어함으로써 기질의 전달을 차단하거나 또는 제한할 수 있다.
도 3 내지 도 9는 여기에 기술된 디바이스들의 임의의 디바이스에 포함될 수 있는 특징들을 포함하는 시스템의 일 변형의 회로도들을 예시한다. 예컨대, 컴팩트 포맷로 용액의 화합물의 조성물을 나타내는 "핑거프린트들"을 캡처하기 위하여 센서 신호들을 생성함으로써 유체 조성물을 검사하기 위한 시스템은 통상적인 전자 회로들을 포함할 수 있다. 도 3에 도시된 회로는 선택적인 흐름 센서를 포함하며, 일부 양상들에서는 흐름 센서들이 포함되지 않는다.
이러한 예에서, 커스터마이징된 전자부품들은 내쇼날 인스트루먼트들로부터의 sbRIO 9632 데이터 포착 및 프로세서 시스템과 같은 공지된 프로세서에 사용될 수 있다. 예컨대, 시스템은 도 3 및 도 6에 도시된 2개의 회로 보드들, 즉 sbRIO 보드에 직접 플러그 결합된 보드 및 케이블을 통해 원격적으로 또는 직접 연결될 수 있는 제 2 보드를 사용할 수 있다. 설계에서 구현되는 추가 회로들은 온-칩 흐름 미터의 호출을 허용할 수 있다. 주 보드 및 sbRIO의 직접 연결은 플랫 케이블들의 필요성을 제거할 수 있으며, 설계를 단순화하여 신뢰성과 박스내의 열 교환을 개선하고 디바이스의 전체 볼륨(풋프린트)을 감소시킬 수 있다. 제 2 보드(주변 동작 디바이스 또는 "POD")는 신호 조건 및 버퍼링을 위한 기능들을 수행하고 케이블들을 통해 신호를 전달할 수 있다. 이러한 예에서, 양 보드들은 여기 전압 교정, 전달 함수 교정, 칩 및 보드 온도들과 같은 다수의 내부 전자 제어 기능들 뿐만아니라 흐름 측정들을 위한 기능을 제공한다.
예컨대, 도 3은 주요 전자 보드 회로 다이어그램의 예를 도시한다. 도 4는 신호 합성 회로의 일 변형의 회로 다이어그램이며, 도 5는 4개의 필터 출력을 가진 동기 검출기 회로의 예이다. 인라인 POD 보드 회로의 예는 도 6에 도시되며, 도 7은 POD 보드 신호 스위칭 시스템의 일례를 도시한다. POD 흐름 센서 회로 예는 도 8에 도시된다.
시스템 아키텍처의 대안 변형은 도 9에 도시되며, 여기서 주 프로세서는 시스템의 나머지와 통합되지 않으나 외부 위치로부터 네트워크에 의해 연결된다. 예컨대, I-Q 구성에서 센서 출력의 직접 디지털화가 수행된후 패턴 데이터를 생성하기 위하여 로컬 프로세서에서의 프로세싱이 수행되며, 데이터는 고속 직렬 연결을 통해 데이터 저장 및 패턴 인식을 수행하는 PC 기반 주요 프로세서(예컨대, Windows® 또는 Linux를 실행하는)로 전달될 수 있다. 주요 프로세서는 네트워크 연결을 통해 필요에 따라 외부 세계와 통신한다. 이러한 구성은 성능의 개선을 제공할 수 있으며, 전자부품 비용을 감소시킬 수 있다.
여기에 기술된 시스템들 중 임의의 시스템은 낮은 이온 세기 액체들(예컨대, 희석액들)과 함께 동작하도록 구성될 수 있다.
낮은 이온 세기 액체들에 사용하기 위한 시스템들 및 디바이스들
이미턴스 스펙트로스코피 시스템은 낮은 이온 세기를 동작시키도록 구성되는 전극 쌍들을 포함하도록 센서를 적응시킴으로써 낮은 이온 세기 액체들로 또는 낮은 및 높은 이온 세기 액체들로 동작하도록 적응될 수 있으며, 시스템은 또한 이미턴스 측정을 위한 매우 낮은 주파수(예컨대, miliHz 범위) 전기 에너지를 제공하도록 구성될 수 있다. 이러한 적응은 낮은 이온 세기 용액들에 대한 민감성을 개선시킬 수 있다.
미국특허 출원번호 제12/920,203호(발명의 명칭: "INTRAVENOUS FLUID MONITORING") 및 미국특허 출원번호 제12/796,567호(발명의 명칭: "SYSTEM AND METHODS FOR THE IDENTIFICATION OF COMPOUNDS IN MEDICAL FLUIDS USING ADMITTANCE SPECTROSCOPY")에 기술된 시스템들은 IV 전달을 위한 대부분의 유체들이 이온이며 소금들일 수 있거나 또는 이온 형성 성분들을 포함할 수 있다는 점을 가정한다. 따라서, 상기 출원들에 기술된 초기 31개의 높은 경계 약들 및 약들의 조합은 통상적으로 이온 용액들(낮은 이온 세기 유체들과 대조적으로 "높은" 이온 세기 유체들로 지칭될 수 있는 "정상" 이온 세기 용액들)에서 고유 핑거프린트들을 생성하였다.
그러나, 일부 변형들에서, 특히 병원 약국 세팅에서 낮은 이온 세기 용액들의 조성물을 결정하기 위하여 복소 이미턴스를 사용하는 것이 바람직할 수 있다. 많은 약들이 멸균 증류수의 5% 덱스트로오스 또는 다른 비-이온 용액들과 같은 낮은 이온 세기 유체들로 병원 약국에서 준비된다. 낮은 이온 세기 용액들에서, 이전에 기술된 시스템들 및 센서들은 높은 이온 세기 용액들에서 생성된 것들과 특히 비교하여 매우 낮은 진폭을 가진 이미턴스 프로파일들을 생성하였다.
예컨대, 9개의 높은 경계 약들은 D5W 또는 멸균 증류수에서 제형될 수 있으며, 이전에 기술된 시스템을 사용하여 검사되었다. 이들 조성물들은 고유 핑거프린트들을 생성하였으나, 일부 핑거프린트들의 진폭은 이온 용액들에서의 약들의 핑거프린트들과 비교하여 매우 작으며, 신호 대 잡음비는 더 크다.
낮은 또는 비-이온 유체들에서, 특정 주파수에서 공급된 전기 전류에 대한 유체에 잠입된 전극들의 교류 전류(ac) 반응의 실 성분들 및 허 조성물들에 대한 값들은 작다. 이러한 유체들에 대한 핑거프린트들은 하나 이상의 약(들)의 존재에 의해 유발된 반응을 나타낸다. 약들 및/또는 이들의 제형 성분들은 시그니처를 생성하는 이온들을 공급한다. 일부 약 신호들이 작은 사실에도 불구하고, 관찰된 모든 약 신호들은 상이하며 잡음을 상당히 초과한다. 일부 약 신호들은 AC 어드미턴스의 실 성분(x-축)에서 단지 포지티브하며, 핑거프린트들의 다차원의 일부 손실을 유발하는 허 성분(y-축)에서 잡음의 범위내에 있다.
낮은 이온 세기 용액들에서 약 핑거프린트들의 분해능을 개선하기 위하여, AC 어드미턴스(임피던스) 측정들이 수행된 주파수 범위는 확대되었다. 이전에, 사용된 주파수들의 통상적인 범위는 대략 10 KHz 내지 100KHz이었다. 낮은 이온 세기 측정들을 용이하게 하기 위하여, 전자장치가 35 miliHz(0.03Hz)만큼 낮은 주파수들에서 측정들을 허용하도록 수정되었다. 도 10a 및 도 10b에 예시된 바와같이, 더 낮은 주파수들을 포함하는 주파수 범위를 사용하는 낮은 이온 세기 약들의 검출은 결과적인 핑거프린트들의 정보 및 특수성을 드라마틱하게 개선하였다. 도 10a 및 도 10b는 2개의 상이한 주파수 범위들에 걸쳐 멸균 증류수로 헤파린 혼합된 부분 복소 임피던스 패턴들("핑거프린트들")을 나타낸다. 도 10a는, 저진폭 반응에 의해 도시된 바와같이, 물 및 D5W에서와 같은 낮은 이온 세기 범위가 아니라 높은("정상") 이온 세기 제형들에 용이하게 작용하는 10 KHz-100KHz의 주파수 범위를 도시한다.
도 10b에서는 500Hz 내지 100KHz에서 측정된 동일한 용액이 도시되어 있다. 예시된 바와같이, 복소 임피던스 패턴은 더 낮은 주파수들에서 측정될때 훨씬 더 견고하다. 양 도면들에서, 전극들의 6개의 쌍들(Au/Au, Au/Pd, Pd/Pd, Au/Ti, Ti/Ti, Pd/Ti)가 사용되었다.
저주파수 범위를 수용하기 위하여 전자장치를 수정하는 것외에, 여기에 기술된 시스템들은 또한 낮은 이온 세기 유체들에서 동작하는데 적응된 수정된 센서를 포함할 수 있다. 약들 및 복용량들의 멀티-파라메트릭(이미턴스) 감지를 위한 이전의 프로토타입 센서들은 살린과 같은 이온 유체들에서 약들을 검출하기 위하여 양호하게 구성되는 AC 어드미턴스 감지 패드들의 지오메트리(크기 및 거리)를 가졌다. 그러나, 센서 지오메트리는 낮은 이온 세기 유체들을 더 용이하게 검출하도록 수정될 수 있다. 예컨대, 일부 센서 변형들은 낮은 이온 세기 전극들(낮은 이온 세기에서 복소 이미턴스를 측정하도록 구성된 전극들)의 하나 이상의(바람직하게 3개의) 쌍들을 포함한다. 낮은 이온 세기 전극들 외에, 낮은 및 높은 이온 세기에서 동작하도록 구성된 센서들의 변형들에서, 높은(정상) 이온 세기에 대한 전극들이 또한 포함된다.
낮은 이온 세기 전극들은 통상적으로 낮은 이온 세기 용액들에서의 복소 이미턴스의 측정을 지원하도록 구성되는 지오메트리를 가진다. 센서 지오메트리의 변화는, 다른 전극 구조들에 보다 주변 액체들이 보다 높게 커플링되도록, 쌍에서 2개의 금속 전극들의 각각의 전극을 분할하여 결과적인 쌍의 지오메트리를 변화시킴으로써 낮은 이온 세기 유체들에서의 약 검출의 민감성을 개선시킨다. 예컨대, 전극 쌍에서 전극들은 쌍의 다른 전극의 다른 병렬 스트립들과 상호 맞물리는 도전성 재료의(노출된 용액-접촉 표면을 가진) 연장된 병렬 스트립들로 각각 형성될 수 있다. 이러한 구성들은 D5W 및 물 기반 제형들의 벌크 도전성이 높은 이온 함유량 들의 벌크 도전성보다 훨씬 낮은 사실을 고려하는 반면에, 전극 다음의 이중 층의 어드미턴스는 살린에서 유사한 정도의 진폭을 유지한다. 이들 2개의 어드미턴스들이 차례로 연결되며, 벌크 도전성으로부터의 반응은 표면 효과에 비해 우세하며, 따라서 액체 성분의 차이들에 의해 유발되는 표면 효과들을 부분적으로 숨긴다. 상호 맞물린 지오메트리는 약 식별을 위하여 유용한 표면 효과들에 상당히 영향을 미치지 않고 전극들을 함께 밀접하게 효과적으로 근접시켜서 액체를 통해 전극 핑거들을 브리지하기 위하여 전류에 대한 다수의 병렬 패스들을 제공함으로써 전극 쌍이 낮은 벌크 도전성의 효과들을 실질적으로 감소시키도록 한다.
낮은 이온 세기 유체에서의 약 검출에 매우 민감한 센서 지오메트리는 도 11a에 기술에 기술된다. 이러한 예에서, 센서는 3개의 낮은 이온 세기 전극 쌍들을 포함하며, 이러한 전극 쌍들에 있어서 쌍의 각각의 전극은 2개의 금속 전극들과 상호 맞물리며 결과적인 쌍의 지오메트리는 상호 맞물리지 않은 전극 구조보다 주변 액체에 훨씬 높은 커플링을 제공한다. 언급된 바와같이, 이렇게 작용하는 이유는 D5W 및 물-기반 제형들의 벌크 도전성이 높은 이온 함유량 제형들의 벌크 도전성 보다 훨씬 낮기 때문인 반면에, 전극 다음의 이중층의 어드미턴스는 살란에서 처럼 유사한 정도의 진폭을 유지한다. 이들 2개의 어드미턴스가 차례로 연결되기 때문에, 벌크 도전성으로부터의 반응은 표면 효과들에 비하여 우세하며 따라서 액체 조성물의 차이들에 의해 유발되는 표면 효과들을 부분적으로 숨긴다. 도 11a에서, 상호 맞물린 전극들의 3개의 쌍들은 화살표들로 표시되며, 쌍들의 각각은 상이한 전기적 도전 재료, 즉 Au-Au(1101), Pt-Pt(1103) 및 Ti-Ti(1105)로 만들어진다. 일부 변형들에서, 3개의 금속은 상이하며, 따라서 전극들 중 하나의 전극은 제 2 전극을 형성하는 제 2 도전 재료(예컨대, Ti)와 상호 맞물리는 제 1 도전성 재료(예컨대, Au)로 만들어진다. 3개의 높은 이온 세기 전극 단일 패드들(1111, 1113, 1115)가 또한 참조로 도시된다. 이들 전극들 각각은 상이한 전기적 도전성 재료, 즉 Au(1113), Pt(1111), 및 Ti(1115)로 형성되며, 따라서 3개의 전극 쌍들(Au-Ti, Au-Pt 및 Pt-Ti)가 형성되며, 추가 패드 전극이 또한 포함된다. 일부 변형들에서, 높은 이온 세기 측정들을 위한 단일 전극은 낮은-이온 세기 상호 맞물린 쌍으로부터 분리된다. 사용시에, 낮은-이온 세기 상호 맞물린 쌍으로부터의 동일한 여기 전극이 사용될 수 있으나, 전류는 분리된 높은 이온 세기 전극상에서 측정될 수 있다(픽-업될 수 있다). 따라서, Au-Au 높은 이온 세기 측정치는 낮은 이온 세기 전극 쌍의 Au 전극들 중 하나의 전극과 근접한 높은 이온 세기 Au 전극 사이에서 측정될 수 있다.
일부 변형들에서, 낮은 이온 세기 전극들은 D5W에서 처럼 낮은 이온 세기 제형들에 대하여 약 100 미만 마이크로미터 만큼 서로부터 분리되며 맞물린다. 높은 이온 세기 전극들(패드들)은 통상적으로 0.9% 노멀 살린에서 처럼 높은 이온 세기 제형들에 대하여 0.25mm 미만 만큼 서로 분리된다. 낮은 이온 세기 전극들의 지오메트리는 전극들의 피치만큼 높은 이온 세기 전극들과 상이하다. 예컨대, 낮은 이온 세기 전극들의 피치는 대략 30 마이크로미터 및 분리(에지-대-에지 갭은 10 마이크로미터이다)이거나 또는 피치 및 트레이스는 대략 30 및 20 마이크로미터이다.
도 11b는 전극들의 쌍들 중 하나의 전극의 유체-접촉 표면의 확대도를 도시하며, 제 1 전극(1109)의 연장된 병렬 길이들은 제 2 전극(1111)의 연장된 병렬 길이들과 상호 맞물리는 것으로 도시된다. 모든 병렬 길이들(예컨대, 도 11b의 각각의 다른 길이)은 이러한 예에서 전기적으로 연결되며, 이러한 연결은 도 11b에서 보이지 않으며, 도 11b는 단지 전극의 유체-접촉 표면들을 도시한다. 3개의 높은 이온 세기 전극들 중 하나(단일 패드(1113))가 또한 참조로 도시된다.
도 11b에서는 전극들의 비-유체 접촉 표면이 절연된다. 예컨대, 도 11a 및 도 11b에서, 2-5 마이크로미터 두께의 절연 층은 상호 맞물린 낮은 이온 세기 전극들을 형성하는 연장 스트립들을 포함하는 전극들의 액체-접촉 부분들을 제외한 모든 구조들을 커버한다. 절연은 지오메트리를 정의하는 트렌치들을 형성하는 연장된 길이들을 따라 이로부터 제거되며, 지오메트리를 통해 전극들은 테스트될 유체에 노출된다. 이러한 트렌치들의 폭은 대략 10 내지 30 마이크로미터 넓이를 가진다. 절연층은 센서 트레이스들에 대한 외부 전기적 연결들을 가능하게 하기 위하여 센서 칩의 주변의 패드들을 커버하지 않는다.
상호 맞물린 전극 구조들을 가진 낮은 이온 세기 센서들은 선형 및/또는 곡선형/원형일 수 있으며, 원형 구성은 도 11a에 도시되며 도 11b에 더 상세히 도시된다. 원형/곡선형 구성은 단일-패드(상호 맞물리지 않는 "높은 이온 세기") 전극이 보다 작고 원형 패턴의 중간에 배치될 수 있기 때문에 더 양호한 공간 활용을 가능하게 할 수 있다. 도 12에 도시된 선형(비-곡선형/원형) 구성에서, 단일 패드 전극들(1211)은 선형으로 스트레치되며, 선형 상호 맞물린 구조(1201)에 대향하여 정렬된다.
도 13a 및 도 13b는 도 11a 및 도 11b에 기술된 센서에 대한 장착 시스템/홀더의 일례를 도시한다. 이러한 예에서, 센서는 유체가 전극과 접촉하도록 상부에서 개방부를 가진 표준 SOIC-10 패키지에 장착된다. 이러한 센서 설계들의 하나의 가능한 장점은 주로 흐름 미터를 포함하지 않는 변형들에서 보다 작은 풋프린트이다. 다른 변형들은 도 12 및 도 15a 및 도 16에 도시된 바와같이 흐름 미터를 포함할 수 있다. 언급된 바와같이, 이들 센서들은 집적회로 패키징에서 광범위하게 활용되는 표준 SOIC-10 패키지와 같은 감소된 리드 카운트를 가진 소형의 저비용 패키지들에 장착될 수 있으며, 예시적인 치수들이 도 13a 및 도 13b에 도시된다. 여기에 도시된 도면들 중 임의의 도면에서, 치수들은 단지 예시를 위한 것이며, 실제 치수들은 더 크거나 또는 더 작을 수 있다. 이들 센서들의 보다 작은 풋프린트는 또한 다수의 센서들이 일괄 제조되도록 할 수 있다. 예컨대, 2,576개의 센서들은 각각의 표준 5"x5" 웨이퍼로부터 리소그라피 방식으로 생성될 수 있다(예컨대, 도 14). 다양한 대안적인 센서 설계들이 도 15a-도 17j에 도시된다.
임의의 센서 감지 트레이스 패턴 설계는 성능, 리소그라피 제한들과 제조 비용 간의 다수의 타협들의 설명이다. 예컨대, 패턴 매칭 또는 인식에 대한 패턴으로서 처리될 수 있는 통계상으로 중요한 데이터세트를 생성하기 위하여, 센서 반응 데이터는 선험적으로 알려지지 않을 수 있는 특정 주파수 범위내에서 수집되어야 한다. 주파수 범위는 센서의 단순화된 집중 C-R 등가 회로로부터 추정될 수 있으며, 여기서 C는 편극 층들의 등가 커패시턴스이며, R은 벌크 저항이다. 이들 파라미터들 둘다는 센서 트레이스들의 지오메트리 및 유체의 조성물에 의존할 수 있다. 이들 2개의 파라미터들은 예컨대 0.9%와 같은 교정 액체에서 측정될 수 있으며, 다른 유체들의 특성들의 지식에 기초하여 추론될 수 있다. 센서 지오메트리는 순수 살린으로부터 D5W 또는 멸균수까지의 용액 이온 함유량 범위들로서 값 R이 약 1.5kOhm 내지 수 megaOhm의 범위내에 있다는 것이 실험적으로 발견되도록 선택될 수 있다. 커패시턴스는 크게 변화하지 않을 수 있으며, 통상적으로 약 2.1nF의 0.9% 살린 값의 10배 내에서 변화한다. 센서 어드미턴스는 주파수가 0 Hz로부터 무한대로 변화할때 복소 평면에서 특징 180°아크를 생성한다. 실제로, 최대 아크는 필요치 않으며, 아크의 섹션만이 이하의 자동화 인식에 대한 충분한 패턴이다. 아크의 중심으로부터 보여지는 아크 φ상에서 복소 어드미턴스 측정 포인트의 각도 위치, 등가 회로 파라미터들 R 및 C와 측정 주파수 f 간의 단순화된 관계는 다음과 같다.
Figure pct00001
아크의 중심으로부터 보여지는 바와같이 예컨대 10°각도에서 시작하여 170°각도에서 종료되는 아크 세그먼트를 커버하기 위하여, 4.38 KHz 내지 572.6 KHz의 주파수 범위를 스캔해야 한다. 10°스텝들에서 아크를 따라 균일하게 분포된 16개의 측정 포인트들을 생성하기 위하여, 측정들은 이하의 주파수들, 즉 4.38; 8.83; 13.42; 18.23; 23.36; 28.92; 35.08; 42.04; 50.1; 59.7; 71.54; 86.77; 107.43; 137.64; 186.96; 284.11 및 572.6 KHz에서 수행되어야 할 것이다. 이는 종래의 상업적으로 이용가능한 집적 회로들을 활용하여 주파수 범위내에서 비교적 간단하게 작용한다.
데이터 세트 획득의 기간은 또한 센서 구성과 매칭되도록 조절될 수 있다. 전술한 바와같이, R의 값은 D5W 제형들에서 드라마틱하게 증가하는 반면에, C는 범위-경계를 유지한다. 앞의 공식으로부터 알 수 있는 바와같이, 주파수는 임의의 주어진 각도에 대하여 R이 무한대로 증가함에 따라 0으로 된다. 매우 낮은 주파수는 긴 검출 시간을 필요로 하며, 긴 검출 시간은 포착 시간이 수초를 초과하지 않아야 하는 임상 세팅들에서 디바이스 유용성에 대하여 결정된다. 추가적인 상호 맞물린 패턴은 낮은 이온 세기 유체에의 전기장의 상당히 높은 커플링을 제공함으로써 이러한 문제를 다루며, 이는 R에 대한 값들을 낮추는 반면에, 정상 살린과 같은 보다 높은 도전성의 유체들에서는 상호 맞물린 전극들이 전기적으로 거의 단락된다. 이들 효과들 때문에, 낮은 이온 세기 유체들의 측정들은 상호 맞물린 전극들사이에서 그리고 보다 작은 개별 전극들 사이의 높은 이온 세기 전극들에서 또는 상호 맞물린 전극들과 개별 전극들 사이에서 수행된다.
현대의 리소그라피 프로세스들은 매우 정확한 금속화 패턴들과 절연층들을 제조할 수 있으나, 감지 엘리먼트의 가격을 유지하기 위하여 감지 엘리먼트들을 비교적 재생가능하게 유지시키면서 낮은 정확성 및 낮은 비용의 리소그라피를 사용하는 것이 집중된다. 정확성, 재생가능성 및 제조 비용 사이에서 이루어지는 타협들은 10μm에서 센서상의 가장 작은 피처들의 크기를 유지하는 것을 제안할 수 있다. 기술들 및 제조법의 개선들은 이러한 가장 작은 피처 크기를 감소시킬 수 있다.
앞서 예시된 것과 같은 선형의 상호 맞물린 전극 구조는 앞서 언급된 많은 인자들을 다룰 수 있으나, 도 11a에 예시된 바와같이 감지 엘리먼트의 추가 감소는 원형의 상호 맞물린 패턴을 설계함으로써 달성될 수 있다. 높은 이온 세기 유체들에서 사용되는 일직선의 개별 전극들은 크기가 감소되며 전극 패턴의 나머지에 더 근접하게 배치될 수 있어서, 낮은 이온 세기의 유체들과의 전기적 커플링을 절충하지 않고, 등가 회로에 대한 결과적인 값들 R 및 C이 거의 동일하게 유지되고 상호 맞물린 패턴 주위에 랩(wrap)된다. 크기의 결과적인 감소는 웨이퍼당 다수의 센서 엘리먼트를 거의 두배로 하는 것을 가능하게 한다.
도 15b 및 도 15c에(및 도 13a 및 도 13b에서 이전에) 예시된 바와같이, 여기에 기술된 감지 엘리먼트들은 패턴 내의 핑거-대-핑거 거리 및 상호 맞물린 쌍들의 수의 변화와 실험 장비와의 상호 연결과 감지 패턴에 대한 액세스를 용이하게 하는 집적 리드 프레임을 포함할 수 있다. 일반적으로, 센서가 테스트될 유체와 통신할 수 있도록 센서를 고정하기 위한 다른 인터페이스, 홀더 또는 임의의 적절한 마운트가 사용될 수 있다. 다양한 시스템들 중 임의의 시스템에서 사용될 수 있는 이러한 마운트들/커넥터들의 다수의 예들은 이하에서 더 상세히 기술되고 논의된다.
여기에 기술된 낮은 이온 세기 용액들의 약들에 대한 시스템의 민감성을 개선하기 위한 수정들(전자장치 및 센서들의 수정들 모두를 포함하는)은 또한 약 인식 시간을 수초로부터 수밀리초들로 감소시키는 추가 장점을 가질 수 있다.
센서 마운트들
도 13a 및 도 13b를 참조로 하여 언급된 바와같이, 감지 엘리먼트는 표준 개방-공동 SOIC-패키지에 장착될 수 있다. 다른 센서 변형들은 센서 다이의 영역을 감소시킬 수 있으며, "플립 칩"과 같은 저비용 패키징 기술들을 구현할 수 있다. 일반적으로, 여기에 기술된 센서들은 전기 연결부들에 대한 와이어 본딩에 센서를 장착하고 패키지 및 액체 격납부를 형성하기 위하여 오버몰딩하기 위한 집적 회로 패키징 시스템들에 사용될 수 있다. 예컨대, 레이저 다이오드들 및 집적 회로들에 대한 상업용 패키지들과 유사한 구조들은 센서를 장착하고 액체 격납부를 제공하기 위하여 적용가능할 수 있다. 어떤 경우들이든지, 패키지는 윈도우를 포함하지 않을 수 있으나 단지 최상부에서 개구부를 가질 수 있다.
대안적으로, 센서는 에지 커넥터 또는 다른 인터페이스 시스템에 연결하기 위한 리드들을 제공하도록 패터닝되는 인쇄회로기판(PC) 보드의 작은 섹션에 부착될 수 있다. PC 보드는 경성 또는 연성 재료일 수 있다. 센서 및 보드는 측정 시스템에 연결되기 위하여 센서가 유체에 노출되고 pc 보드가 하우징을 통과하는 플러그 또는 다른 어셈블리내에 몰딩될 수 있다. 도 18a-도 18e는 이러한 구성의 일례를 예시한다. 예컨대, 도 18a에서, 센서 "칩"은 전기 접촉부들을 사용하여 PCB에 납땜된다. 그 다음에, 센서 및 PCB는 센서가 적절한 수용 형상을 가진 튜브내로 돌출하도록 오블롱 플러그내에 몰딩함으로써 홀더에 커플링될 수 있어서 튜브를 통해 흐르는 임의의 유체의 경로에 센서를 배치할 수 있다. 그 다음에, 튜브 영역은 유체의 조성물을 결정하기 위하여 디바이스 내의 유체의 이미턴스를 측정하기 위한 디바이스에 커플링될 수 있다. 도 18b 및 도 18c는 이러한 구성의 측면도들을 도시하며, 도 18d는 튜브의 루멘내에 돌출하는 센서를 가진 튜브의 단부도를 도시한다. 도 18e는 이러한 동일한 변형의 사시도를 도시한다.
센서 마운트의 배향 및/또는 구성은 무슨 센서 및 시스템이 사용되는지에 의존할 수 있다. 예컨대, 일부 변형들에서, 센서는 약이 환자에 전달될때 임의의 약(들)의 농도를 포함하는 조성물 및 유체가 모니터링될 수 있도록 "인 라인" 구성에 장착 일부된다. 마운트들의 다른 변형들은 테스트될 소량의 유체가 센서를 포함하는 테스트 셀에 배치되는 "샘플 및 측정" 구성들에 대하여 적절할 수 있다. 이들 구성들의 추가 예들이 이하에서 예시된다.
예컨대, 도 19a-도 19c는 칩 리드 프레임에 센서를 포함시키는 인라인 카테터의 일 변형을 도시한다. 이러한 예에서, 센서(1901)는 카테터 바디에 본딩 또는 몰딩된다. 케이블(1903)은 센서로부터 커넥터로 확장되며, 마운트의 단부는 커넥터에 Y-몰딩/본딩된다. 전체 유닛은 처분가능하다. 도 20a-도 20d는 센서를 홀딩하는 인-라인 커넥터의 유사한 변형을 예시한다. 이러한 예에서, 센서는 IV 유체 라인과 인-라인으로 배치될 수 있는 카테터에 통합된다. 센서는 유체 경로내로 돌출하며, 흐름 센서를 포함할 수 있다. 도 20a는 측면 사시도를 도시하며, 도 20b는 단부도를 도시하며, 도 20c는 측면도를 도시한다. 도 20d에는 연장된 투시도가 도시된다.
도 21a는 격막 또는 다른 실링 메커니즘을 포함하는 센서 및 마운트의 다른 변형을 예시한다. 이러한 예에서, 격막 또는 시일은 유체를 포함하며 사용 전에 센서 오염을 막을 것이다. 어셈블리는 유체가 감지 챔버/센서로부터 제거하기가 곤란할 수 있기 때문에 1회용으로 구성된다. 격막(2101) 및 밸브 캐핑 시스템은 위험 유체들의 격납을 가능하게 한다. 어셈블리는 어셈블리내에 유체를 첨가하는 동안 감소된 에어 볼륨에 의해 유발된 일방향 밸브(2103)를 통해 내부 에어 압력을 완화시킬 수 있다. 하부 센서 어셈블리(2105)는 접착부 또는 다른 수단을 통해 자신에 부착된 센서 엘리먼트(2107)를 가진 사출성형된 튜브로 구성된다. 커넥터의 이러한 단부는 폐쇄될 수 있다. y-어셈블리는 하부 센서 모듈 어셈블리에 부착될 수 있다. 도 21b는 측면 사시도를 도시한다.
센서 마운트의 다른 변형은 도 22a-22b에 도시된다. 이러한 마운트는 마운트의 벽상에서 센서를 가진 원형 튜브로서 구성된다. 튜브 구조는 센서 엘리먼트(2201)로 그리고 도전성 접착제를 사용하여 자신에 본딩되는 강성 또는 연성 PC 또는 땝납 패드들로 형성될 수 있다. PC 보드는 센서면의 유체들에의 노출을 허용하도록 센서가 부착되는 개구부를 가질 것이다. 이러한 예에서, 만일 보드가 연성 재료로 만들어지면, 보드는 벽 내부에서 센서를 가지며 외부에서 접촉부들을 가진 튜브 섹션을 생성하기 위하여 폴리머로 오버 몰딩된 튜브 구조 및 부착된 센서를 포함하는 튜브내로 롤링될 수 있다. 튜브는 또한 센서 엘리먼트에 부착된 센서를 포함하는 튜브내로 롤링될 수 있다. 이들 구성들 중 어느 하나는 센서를 노출시키기 위하여 개구부를 가진 지지 튜브 둘레에 랩될 수 있으며, 이후에 튜브의 외부 주변 둘레에서 노출된 접촉부들을 가진 튜브 어셈블리를 형성하기 위하여 오버 몰딩될 수 있다.
도 22a 및 도 22b는 (하나의 단부가 폐쇄되는 경우에) 인-라인으로 사용되거나 또는 정적으로 사용될 수 있는 튜블러 마운트의 다른 변형을 예시한다. 이러한 예의 센서는 낮은 이온 세기 전극 영역(2201) 및 높은 이온 세기 단일 패드들(2203) 모두를 포함한다. 만일 대칭 링 또는 다른 대칭 구조 접촉부들로 설계되면, 센서 튜브 어셈블리는 회전 정렬을 필요로 하지 않고 시스템내에 인스톨될 수 있다. 도 23a 및 도 23b는 오버 몰딩된 외부 슬리브 또는 하우징(2307)에 사용될 수 있는 하나 이상의 센서들(2301, 2303)에 대한 실린더형 마운트의 다른 변형을 예시한다. 이러한 예에서, 센서는 낮은 이온 세기 전극 쌍 센서들(2301) 및 높은 이온 세기(단일 패드) 센서들(2303) 모두를 포함한다.
여기에 기술된 시스템들 중 임의의 시스템에서, 다수의 센서들이 사용될 수 있다. 따라서, 도 23c에 예시된 바와같이, 마운트는 다수의 센서들을 홀딩하도록 구성될 수 있다. 다수의 센서들(2331, 2333)을 사용하면, 신뢰성이 개선될 수 있다. 예컨대, 다수의 센서 엘리먼트들은 다수의 센서들의 반응들을 서로 비교함으로써 신뢰성을 개선하기 위하여 주어진 시스템에서 사용될 수 있으며, 상이한 경우에 부정확하게 측정될 것 같은 측정들은 거절될 수 있다.
언급된 바와같이, 이러한 듀블러 마운트 설계들은 하나의 단부상에 밀봉될 수 있거나 또는 액체 챔버로서 또는 흐름-통과 애플리케이션들을 위한 개방부로서 사용될 수 있다. 다른 실시예(도 24a-24c)는 원형 보어들(2409)을 가진 직사각형 또는 정사각형 섹션들을 사용하여 이들을 통해 보어의 개구부를 사용하여 액체를 이송시킴으로써 센서 엘리먼트들에 액세스한다. 센서(2403)는 가요성 케이블들에 납땜될 수 있으며, 이후에 직사각형 튜브에 부착된다. 그 다음에, 이러한 어셈블리는 연성 케이블상의 리드들에 대한 액세스를 유지하면서 센서 및 케이블들을 캡슐화하기 위하여 오버 몰딩될 수 있다(2407). 오버몰딩은 시스템의 나머지와 센서가 정합하도록 키잉될 수 있어서, 제위치에 있는 것을 확인한다.
도 25a-c는 도 13a-13b 및 도 16b-16c에서 앞서 예시된 것과 유사한 리드 프레임에 패키지되는 센서의 다른 예를 도시한다. 이러한 예에서, 센서(2501)는 리드 프레임(2503)에 패키지되며, 리도 프레임에 와이어 본딩되며 몰딩/형성된다. 유체는 정적 측정들을 위하여 개방 공동에 직접 공급될 수 있다. 부착된 밀폐된 튜블러 구조를 사용하는 유사한 리드 프레임 기술은 인-라인 동적 측정들(또는 하나의 단부가 폐쇄되는 정적 측정들)에 대하여 사용될 수 있다. 이의 예는 도 26a-26c에 예시된다.
일부 변형들에서, 센서는 모세관 스트립으로서(적절한 마운트/홀더로) 구성된다. 도 27a-27c는 이러한 실시예의 일 변형을 예시한다. 이러한 변형에서, 센서는 유체를 개방하기 위하여 재료의 층들사이에 적층/피팅/밀봉될 수 있으며; 포트(2701)는 센서(2703)상에 유체를 윅(wick)하는 모세관 동작을 용이하게 하도록 설계될 것이다. 센서 리드들은 센서로부터 전자장치에 인터페이싱하는 접촉부들(2705)에 대한 스트립의 후방까지 계속될 수 있다. 이들 트레이스들은 적층 스트립들로 구축될 수 있다. 도 27a는 정면도를 도시하며, 도 27b는 측면도이며, 모세관 스트립은 얇을 수 있으며, 일회용 인슐린 모니터링 스트립들과 유사할 수 있다.
일부 변형들에서, 센서는 유체와 연통하는 센서를 클램핑하여 밀봉함으로써 유체와 접촉하도록 구성될 수 있다. 예컨대, 챔버는 흐름 셀을 형성하기 위하여 밀봉 가스켓과 인터페이싱하도록 구성될 수 있다. 흐름 셀은 2개의 재료 피스들사이에 클램핑됨으로써 흐르는 또는 정적인 액체와 그리고 밀봉 가스켓과 인터페이싱될 수 있는 센서의 대규모 버전들에 특히 도움이 될 수 있다. 가스켓은 센서가 용이하게 재사용가능하게 하거나 또는 용이하게 교체되도록 할 수 있다. 센서는 접촉부들에 액세스할 수 있는 로봇 암상에 장착되거나 또는 흐름 셀에 장착될 수 있는 특정 접촉 프로브 또는 케이블 중 하나를 통해 시스템의 나머지에 연결될 수 있다. 도 28a-28a는 흐름 셀 및 센서의 일 변형을 예시한다. 예컨대, 도 28a에서, 흐름 셀은 커넥터(본 예에서는 부착된 PCB로서 도시됨)가 시스템의 나머지에 연결되기 위하여 노출되면서, 상부 및 하부 하우징들 사이의 가스켓(2805) 및 센서(2803)를 밀봉하기 위하여 상부 하우징(2801)을 하부 하우징(2803)에 클램핑함으로써 형성된다. 인입구(2810) 및 배출구(2812) 포트 및 커넥터(들)는 유체 소스와 어셈블링된 흐름 셀을 커플링하도록 사용될 수 있다. 일부 변형들에서, 인입구는 정적 측정을 허용하도록 폐쇄되거나 또는 차단가능하게 된다. 도 28b, 도 28c 및 도 28d는 어셈블링된 흐름 셀의 정면 사시도, 측면 사시도 및 측면 사시도를 각각 도시한다. 도 29는 도 28a-28d의 흐름 셀에 대한 PCB 커넥터에 커플링되는 접촉 프로브의 일 변형을 예시한다. 이러한 예에서, 접촉 프로브는 PCT상의 접촉부들과 인터페이싱하는 핀들(2905)을 포함한다. 도 29는 흐름 셀 내의 센서(2903)를 도시하는, 흐름 셀에 대한 단면도를 도시한다.
일부 변형들에서, 센서를 가진 유체 셀은 차단 밀봉된 챔버보다 오히려 개방 챔버에 의해 형성될 수 있다. 예컨대, 유체 셀은 센서(들)를 포함하는 기판에 튜브의 한 단부를 고정함으로써 형성되는 튜블러 챔버일 수 있으며, 튜브는 정적 측정을 위하여 부가된 액체의 작은 부분 표본 및 센서에 부착될 수 있다.
비록 앞서 기술된 많은 디바이스 변형들이 배치로 제조되며 마운트 또는 홀더와 커플링하기 위한 개별 센서들로 절단되는 센서들을 포함할지라도, 일부 변형들에서, 센서들의 어레이(예컨대, 시트로부터 절단되지 않거나, 또는 다수의 센서들을 가진 스트립들로 절단되는 등)가 사용될 수 있으며, 마운트 또는 홀더는 어레이 또는 센서들에 사용하기 위하여 병렬로 또는 순차적으로 적응될 수 있다. 예컨대, 센서들은 긴 다이싱되지 않은 스트립들 및 튜브들로 제조될 수 있으며, 다른 유체 격납 엘리먼트들은 센서가 (튜브 및 센서에 의해 형성되는) 형성된 유체 셀 내의 유체에 노출되도록 각각의 센서에 커플링될 수 있다. 일부 변형들에서, 유체 셀(예컨대, 튜브)의 "벽들"은 시트 또는 스트립상의 상이한 센서들로 이동될 수 있어서, 새로운 센서가 사용될 수 있다. 다수의 병렬 유체 셀들은 동시에 형성될 수 있다. 예컨대, 센서들의 스트립은 디바이스에 로딩될 수 있으며, 접촉부들의 세트에 인덱싱될 수 있으며, 따라서 스트립이 적절한 위치에 있을때, 시스템은 센서 접촉부들을 연결하면서 유체 셀을 작동시키며 형성한다.
도 30a-30c는 센서들(3001)의 스트립 위에 튜브들(3003)을 배치시킴으로써 유체 셀들(5개의 병렬 셀들이 도시됨)을 형성하도록 구성된 시스템의 일 변형을 예시한다. 도 30a는 센서의 스트립상에 밀봉되는 5개의 튜브들로 형성된 5개의 개방 챔버들으로 구성되는 어셈블리된 챔버들의 측면 사시도를 도시하며, 센서는 커넥터들이 시스템의 나머지에 부착된 커플러/커넥터에 노출되거나 또는 연결되도록 스트립상에 아래방향으로 로크될 수 있다. 도 30b는 도 30c에 도시된 튜브들에 사용될 수 있으며 도 30a에 도시된 바와같이 어셈블리될 수 있는 센서들의 스트립의 일부분을 도시한다.
일부 변형들에서, 센서들(예컨대, 센서들의 시트 또는 스트립)은 유체가 센서(들)에 직접 공급될 수 있도록 개방 유체 셀들을 포함하는 벽들 또는 다른 유체 셀들을 형성하는 재료에 부착될 수 있다. 예컨대, 도 31a는 도 31b에 도시된 바와같이 유체에 대한 챔버 또는 셀(3105)들이 형성될 수 있는 센서들(3101)의 스트립을 도시한다. 도 31b에서, 두꺼운 테이프(3103)의 공급된 스트립은 센서의 활성 영역 위에 홀들(챔버들)을 형성하기 위하여 드릴링되거나 다이 커팅되거나 또는 펀칭되었다. 이러한 경우에, 유체 웰은 두꺼운 추가된 층(3103)의 이들 홀들에 의해 형성된다.
여기에 기술된 시스템들의 임의의 시스템은 용액의 조성물을 결정하기 위하여 복소 이미턴스를 자동적으로 측정하도록 구성될 수 있다. 예컨대, 시스템은 하나 이상의 센서들을 판독하기 위한 가동 및 로봇 암/센서를 포함할 수 있다. 이러한 구성은 센서들의 어레이들을 판독하는데 특히 도움을 줄 수 있다. 예컨대, 시스템은 "플라이 헤드" 판독 서브-시스템을 포함할 수 있다. 센서, 센서 어레이 또는 센서들의 웨이퍼를 이동시키기 위한 가동 테스트 헤드 및/또는 가동 센서 홀더가 사용될 수 있다. 일부 변형들에서, 접촉부들(예컨대, 피코 핀들)을 포함하는 가동 헤드는 센서들과 접촉을 만들며, 가동 헤드는 또한 테스트 유체가 채워진 액체 카트리지를 포함할 수 있다. 그 다음에, 헤드는 프로브 헤드가 센서 아래에 접촉할때 (예컨대, 작은 액적)으로서 센서상에서 테스트될 유체의 방울을 전달할 수 있다. 도 32a-32c는 이러한 시스템의 일 변형을 예시한다. 도 32a는 센서상에서 테스트될 액체의 방울을 전달하기 위한 액적 디스펜서(3203) 및 센서를 접촉하기 위한 핀들(3201)을 포함하는 가동 헤드(3207)의 하부측면을 도시한다. 도 32b는 센서(3205)를 홀딩하는 스테이지 위에 배치된 가동 헤드(3207)를 도시한다. 이는 액체의 조성물을 결정하기 위하여 액체 샘플들의 고-스루풋 스크리닝 또는 프로세싱을 제공하도록 적응될 수 있다.
시스템의 다른 변형은 플라잉 헤드, 프로브 어셈블리 또는 에지 접촉부들에 사용하기 위하여 적응될 수 있는 센서들의 전체 웨이퍼를 포함할 수 있다. 예컨대, 도 33에 도시된 바와같이, 플라잉 헤드(가동 헤드)는 웨이퍼들의 스트립 또는 시트(3301)로부터 순차적으로 판독하기 위하여 사용될 수 있다. 따라서, 센서들은 웨이퍼 형태로 제조되며 다이싱되지 않을 수 있다. 센서들은 측정을 수행하기 위하여 로봇(또는 인간)을 통해 프로브 시스템(3303)에 의해 액세스될 수 있다. 다이싱되지 않은 센서들의 어레이는 선형, 원형 또는 다른 지오메트리들일 수 있다. 프로브는 센서의 접촉부들에 액세스하기에 적절한 형상을 취할 수 있다. 게다가, 프로브는 센서들에 자동적으로 또는 수동으로 액세스할 수 있다. 전술한 바와같이, 일부 변형들에서, 센서들은 또한 웰을 포함할 수 있으며, 따라서 센서들의 어레이의 제조는 각각의 센서 엘리먼트에 웰을 추가하기 위한 제조 단계를 포함할 수 있다.
비록 여기에 기술된 제조 센서들의 방법들이 (예컨대, 전극들의 정밀한 어레인지먼트들을 형성하기 위하여 포토리소그라픽 방법들에 의해 센서들을 제조하는) 리소그라픽 방법들을 주로 포함할지라도, 일부 변형들에서, 센서들은 비도전성 재료로 임베딩되며 도전성 표면을 형성하기 위하여 절단되는 와이어들로부터 제조된다. 예컨대, 센서들은 절연 재료들로 와이어들을 임베딩하고 와이어들의 단부들을 노출시키기 위하여 재료를 커팅, 폴리싱 또는 드릴링함으로써 제조될 수 있다. 이들 와이어 단부들은 센서 엘리먼트들이 되며, 와이어들 그 자체들은 측정 시스템들에 연결하기 위한 리드들을 제공한다.
도 34a 내지 도 35b는 센서(3401)가 구성가능한 유체 경로를 가진 MLP 스타일 리드 프레임 3403으로 패키징되는 센서 마운트의 다른 변형을 도시한다. 이러한 실시예에서, 센서는 박막 접착층을 가진 SEMPAC MLP5x5-32-OP-01와 같은 MLP 스타일 리드 프레임 디바이스에 부착될 수 있으며, 그 다음에 와이어는 패키지의 좌측 및 우측 측면들상의 접촉부들에 본딩된다. 그 다음에, 댐 및 필 프로세스는 와이어 본드들을 커버/인케이스될 수 있다. 이는 유체 경로 어셈블리를 장착하기 위한 센서의 중심을 가로지르는 클리어 경로(clear path)를 남긴다.
유체 경로 어셈블리는 특별한 외부 지오메트리를 가진 사출성형 플라스틱으로 구성될 수 있으며, 외부 지오메트리는 사출성형 플라스틱이 센서 면 및 MPL 패키지에 접착부를 사용하여 본딩되도록 한다. 마운트는 센서에 피팅들을 부착하기 위한 경로의 어느 한 단부상의 형성 및 MPL 패키지에 대한 커넥터에 대한 스내핑 로킹 피처를 생성하는 측면상의 홈을 포함할 수 있다. 마운트의 외부 지오메트리는 또한 센서로부터 정보를 수신하기 위한 시스템에 센서 연결을 작동하기 위하여 사용될 긴 측면들 중 한 측면을 따라 일련의 랙 기어들 또는 탭들을 포함할 수 있다.
피팅들은 필요에 따라 시스템의 나머지와 인터페이싱하도록 설계될 수 있다. 예컨대, 일부 변형들에서, 홀더는 환자에 유체 경로와 긴밀히 연결되는 센서를 연결하기 위한 피팅들을 포함할 수 있다. 따라서, 홀더는 IV 튜빙에 적응시키는데 도움을 주고 센서에 걸쳐 스무스한 흐름을 보장하는 유체의 동적 전환들을 개선하는데 도움을 주기 위하여 루어 피팅들, 플러그들 및/또는 치수 전환부들을 포함할 수 있다. 일부 변형들에서, 피팅/홀더의 내부 지오메트리는 센서 엘리먼트에 대해 유체 액세스를 허용하고 스무스한 유체 경로를 제공하여 임의의 튜빙 또는 피팅 내의 거친 흐름을 방지하도록 구성될 것이다. 유체 경로내에 통합하도록 구성된 커넥터의 예는 도 35a-35d에 도시된다. 이러한 예에서, 센서(3501)를 홀딩하기 위한 홀더(3503)는 커텍터를 통해 흐르는 유체와 접촉하게 센서의 전극들을 유지하는 튜블러(인-라인) 마운트로서 구성된다. 커넥터의 단부들은 루어 피팅(3505)에 그리고 루어 피팅을 통해 튜빙(예컨대, IV 라인)(3507)의 피스의 단부에 연결되도록 구성된다. 루어는 일부 변형들에서 튜빙에 마운트를 로크할 수 있다. 도 35b는 도 35a의 마운트/홀더의 부분 투시도를 도시하며, 도 35a는 마운트를 통하는 유체 경로와 중심에서 센서의 영역이 통과하는 것을 도시한다. 도 35c는 마운트/홀더의 비투시도를 도시하며, 도 35d는 마운트의 상부도를 도시한다.
도 36a 및 도 36b는 마운트/홀더에 센서의 부착을 예시한다. 일련의 포고 스타일 핀들을 가지는 커넥터(3605)는 도 35a-35d에 도시된 장착된 센서/유체 인터페이스 어셈블리에 인터페이싱하도록 사용될 수 있다. 커넥터(3605)가 센서 패키지(3601)에 견고하게 로크되고 사용 이후에 제거가능하기에 충분한 융통성을 가지도록 하는 로킹 메커니즘(3607)이 포함될 수 있다.
도 37은 이미턴스 스펙트로스코피에 의해 액체 조성물을 결정하기 위한 시스템의 부분으로서 사용될 센서에 대한 인-라인 마운트 또는 홀더의 또 다른 변형을 도시한다. 이러한 예에서, 센서(들)는 마운트에 의해 유체 경로에 직접 유지된다. 앞서 기술된 MLP 스타일 마운트들에서 처럼, 센서를 제위치에 유지하는 중심형 사출성형 플라스틱 컴포넌트에 의해 장착이 달성될 수 있다. 단부 인터페이스들은 보어보다 오히려 일부 적절한 직경 및 길이의 압출된 보스를 포함할 수 있다. 일반적으로, 임의의 적절한 단부 인터페이스는 조성물 및/또는 IV 시스템들 또는 유체 관리 디바이스들을 결정하기 위한 시스템들의 다양한 구성들 중 임의의 구성에 인터페이싱할때 최대 융통성을 허용하기 위하여 사용될 수 있다.
이러한 예에서, 센서는 액체 감지 및/또는 흐름 감지, 또는 이 둘의 감지일 수 있다. 일부 변형들에서, 다수의 센서들은 병렬로 또는 직렬로 사용될 수 있다(함께 적층될 수 있다). 도 37에 도시된 예는 센서와 유체 경로 사이의 액체 시일을 마무리하기 위한 오버몰딩을 포함할 수 있으며, 이러한 오버몰딩(슬리브, 하우징 등)은 또한 다른 시스템 컴포넌트들에 접촉부들 및 커넥터들을 제공할 수 있으며, 작동 또는 감지 목적을 위한 추가된 지오메트리를 포함할 수 있다. 도 39는 커넥터(3801)에 각각 커플링되는 2개의 센서들 및 이들 둘다에 커플링되는 오버몰딩(3803)의 일 변형을 예시하며, 센서 및 홀더는 커넥터들의 의 내부 루멘와 유체 연결되는 센서들을 밀봉하기 위하여 오버몰딩상에 스냅될 수 있다.
유사한 예가 도 39a-39e에 도시된다. 이러한 실시예에서, 센서는 마운트/듀브의 루멘에서 흐르는 유체가 도 37에 도시된 구성과 유사한 센서와 접촉하도록 페이스 다운되는 적절한 지오메트리를 가지는 사출성형 튜브(마운트)에 직접 부착될 수 있다. 센서 둘레의 접착 시일은 센서와 튜브 사이의 액체 장벽을 생성할 수 있다. 도 39d는 유체가 센서와 접촉하도록 마운트/튜브의 루멘내의 방향 유체 흐름(3915)을 예시한다. 임의의 추가적인 가요성 회로들은, 도 39e에 도시된 바와같이, 센서에 커플링되며(납땜되며) 튜브의 긴 축을 따라 회전될 수 있다. 오버몰딩(도시안됨)은 플렉스 회로 및 센서를 캡슐화하기 위하여 이러한 내부 어셈블리에 적용될 수 있으며, 센서와 접촉하기 위하여 마운트(튜브)에 흐르는 유체를 허용하는 최종 액체 시일을 생성한다. 오버몰딩 및/또는 마운트는 또한 판독기 유닛 또는 다른 시스템 컴포넌트들과 맞물리기 위한 키잉 피처들을 생성하도록 구성될 수 있다. 그 다음에, 이러한 센서 모듈은 다른 유체 동적 구성들(즉, 정적 측정들을 위한 한 단부상의 플러그, 흐름 측정들을 위한 각각의 단부들 상의 튜브들, IV 백 관통들 등)을 용이하게 하기 위하여 다른 도구들에 부착되거나 또는 어셈블링될 수 있다. (낮은 및/또는 높은 이온 세기 센서들, 흐름 센서들 등을 포함하는) 임의의 적절한 센서는 여기에 기술된 마운트들 중 임의의 마운트에 사용될 수 있다. 예컨대, 도 41은 장착된 흐름 센서(4103)의 예를 도시한다. 언급된 바와같이, (상이한 타입들의 흐름 센서들을 포함하는) 다수의 센서들은 유체 ID 및 흐름 측정치들을 제공하기 위하여 함께 부착될 수 있거나 또는 개별 흐름 또는 유체 ID 측정들을 위하여 개별적으로 사용될 수 있다.
도 42a-42c는 흐름 셀로서 구성되는 센서 및 마운트의 다른 변형을 도시한다. 이러한 변형에서, 센서는 정적 또는 흐름 측정들을 위한 튜브에 포함될 수 있다. 튜브(4205)는 폴리프로필렌 또는 다른 적절한 재료일 수 있거나 또는 (이러한 예에서) 내부 직경에 대한 액세스를 허용하도록 센서(4201)의 길이를 연장하는 튜브에서 기계 가공된 1/64" 슬롯(4209)을 가진다. 튜브의 외부 직경에서 그리고 슬롯 주변에서, 챔버는 센서(4201)에 대한 리드 인을 생성하고 센서와 튜브 사이에 접착부를 추가하기 위한 작은 볼륨을 제공하기 위하여 볼 단부 밀에서 기계 가공된다. 이러한 예에서, 튜브의 ID는 0.093"이며, OD는 0.250"이다. 튜브의 단부들은 1/4-28 스레드들로 스레딩된다. 스레딩된 연력부들은 많은 다른 타입들의 피팅들에 적합하도록 적응될 수 있다. 일 경우에, 튜브로의 전환 동안 ID의 임의의 변화를 최소화하면서 다양한 루어 피팅들에 모두 적응하도록 동일한 ID를 루어 피팅들에 부착할 수 있다. 인입구에서, 튜브의 길이는 튜블러 흐름이 더 안정한 흐름 패턴으로 정착하도록 최적화될 수 있다. 센서는 흐름의 중심에 배치된다. 센서는 그 센서가 ID의 바닥부에서 종료할때까지 1/62" 슬롯내에 센서 바디를 주의깊게 삽입시킴으로써 배치된다. 그 다음에, 테스트 센서는 VAX 또는 UV 경화된 접착제의 작은 "비드"로 제위치에 밀봉된다. 10-100μm 스테인레스 스틸 프리트는 버블들을 방지하고 거친 흐름을 막는 것을 돕기 위하여 튜브의 인입구상에 배치될 수 있다. 센서 리드 프레임을 지원하고 자동화에 사용하기 위한 포지셔닝을 제공하기 위한 베이스가 포함된다. 도 42a의 확대도는 도 42b에 어셈블링되는 것으로 도시된다.
도 42c는 튜브의 내부 직경내로 돌출하여 액체와 접촉하게 센서를 배치하는 것을 도시한다.
센서 마운트의 다른 변형은 도 43a-43e에 도시된다. 이러한 변형은 스냅-온 저장소 및 칩-온-보드 센서 패키징을 포함하는 정적 유체 감지 엘리먼트(홀더 및 센서)로서 구성된다. 이러한 구성은 니들(needle)을 통한 유체의 로딩에 특히 유용하다. 도 43a에 어셈블링되는 것으로 도시된 이러한 설계에서, 센서(4301)는 오매칭된 CTE 및 기하학적 형태의 결함들을 고려하기 위하여 약간의 탄성 다이(4309) 부착 재료로 PCB에 부착된다. 다이는 센서상의 접촉부들로부터 PCB상의 Au 패드들까지 본딩된 와이어이다. 패드들은 도금된 비아들을 통해 PCB의 배면상의 대응하는 패드들(4315)에 전기적으로 도전된다. 와이어 본드들은 에폭시 또는 열경화성 수지 또는 다른 캡슐화 재료로 캡슐화된다. 이러한 어셈블리는 스냅핑 피처를 가지는 바디에 코-몰딩된 탄성 중합체 시일(4303)을 가지는 저장소(4307)상에 장착될 수 있다. 센서 패키지가 제위치에 스냅될때, 시일은 액체 타이트 인터페이스를 생성하는 센서 면에 밀어 넣어진다. 저장소는 니들이 센서를 손상시키는 것을 방지하는 측면 주입 포트를 가질 수 있다. 이러한 포트는 니들에 대한 리드를 고려하기 위하여 테이퍼질 수 있으며, 큰 니들 크기들이 바디내로 너무 멀리 확장하는 것을 방지하기 위한 특정 직경으로 아래방향으로 테이퍼질 수 있다. 포스트는 시일 및 센서 바로 위에 액체를 전달하기 위하여 중심 저장소내로 턴할 수 있다. 액체로 대체되는 공기는 중심 저장소 보어를 통해 통기될 수 있다. 최상부는 프리트들, 일방향 밸브들 또는 작은 지오메트리들을 추가함으로써 배치된 공기의 통기를 허용하면서 임의의 유출을 방지하도록 설계될 수 있다. 최상부 주입 포트 표면은 니들이 풀리는 것을 방지하기 위하여 작은 립을 가질 수 있다. 도 43b-43e는 센서 및 마운트의 어셈블리를 도시하는 다양한 도면들을 예시한다.
IV 라인 또는 다른 유체 핸들링 시스템에 사용하기 위하여 구성된 센서의 다른 예는 도 44a-44c에 예시된다. 건강관리, 사출성형 및 유리 센서 기판에의 본딩에 사용하기 위한 적절한 수지로 만들어진 흐름 경로는 도 44a 및 도 44b에 예시된 바와같이 센서 어셈블리에 부착하기 위한 마운트로서 사용될 수 있다. 이러한 예에서, 어셈블리를 통한 흐름 경로는 3mm ID를 가진 1/4" OD이다. 튜브 어셈블리의 단부들은 접착제로 부착될 수 있는 규격품 피팅들을 수용하기 위한 암 슬릿 루어 지오메트리를 가질 수 있다. 1/4" OD는 1/4" OD 튜빙을 위하여 만들어진 피팅들을 수용할 수 있다. 부가적으로, 1/4" OD는 그것이 다른 타입들의 장비(즉, 플랫 바닥 포트들내의 1/4-28 스레드들)에 적응하도록 하는 스레드들을 가질 수 있다. 튜브의 설계는 또한 사용자들에 대한 손가락 홀드들 뿐만아니라 로봇 조작을 가능하게 하는 외부 피처들을 포함할 수 있다. 센서가 흐름 경로에 대해 수평으로 지향되도록 하는 튜브의 "최상부"에 개구부가 존재할 수 있다. 유체 경로부터 누출되는 유체를 밀봉하기 위하여 접착-형의 시일이 존재할 수 있다. 일부 변형들에서, 마운트 어셈블리는 또한 커넥터의 온 및 오프 사이클(들)을 허용하기 위하여 견고한 튜브와 센서 패키징 사이에 접착 본드를 포함할 수 있다. 만일 (도 11a, 도 15a 및 도 17a에 도시된 것과 같은) C-30-10 센서가 사용되면, 센서의 치수들 중 하나는 패키징된 센서가 튜브의 개구부에 걸치도록 하는 3mm 길이와 동일하거나 또는 클 수 있다. 개구부는 유체에 센서 엘리먼트 s를 노출시키기에 충분히 클 수 있다. 개구부는 상이한 센서 설계들을 수용하기 위한 상이한 개구부 크기들을 가질 수 있다.
커넥터는 커넥터가 다양한 시스템들에 사용되도록 하는 다수의 구성들을 가질 수 있다. 일 경우에, 커넥터 하우징은 유체 경로 튜브(예컨대, IV 라인)에 부착하도록 하는 스냅 탭들을 가질 수 있다. PCB 보드를 하우징하는 커넥터의 내부에는 케이블에 인터페이스를 제공하기 위하여 연결될 수 있는 일련의 포고 핀들이 포함될 수 있다. 다른 변형에서, 내부 구성은 동일한 PCB 및 포고 핀들, 및 스냅 탭들을 가지거나 또는 스냅 탭들을 가지지 않는 하우징 및 커넥터 또는 다른 PCB 또는 플렉 회로에 대한 인터페이스를 가질 수 있다. 하우징은 로봇 조작자들에 대한 커플링 사이트들을 포함시킬때 로봇 또는 자동화 조작을 허용하는 외부 피처들을 가질 수 있다. 예컨대, 단지 일방향으로 연결을 수행하도록 하는 일부 비-대칭 지오메트리가 튜브내에 존재할 수 있다. 인간의 손을 통해 용이하게 조작하도록 하는 커넥터 설계가 존재할 수 있다.
이러한 변형에서, 유체의 흐름 특징들은 50 내지 2000 ml/hr의 범위들에 대해 센서 엘리먼트들에 대하여 평활화되도록 예상되나, 더 높고 더 낮은 흐름 속도들에 잘 수행될 수 있다. 이는 50(최상부) 및 2000 ml/hr(바닥부)에서 CFD를 도시하는 도 45a 및 도 45b에 예시된다.
도 18f-18i는 도 18a-18e에 도시된 것들과 유사한 인-라인 유체 감지를 위하여 사용될 수 있는 센서 하우징들의 다른 변형들을 예시한다. 흐름 또는 정적 셀내에 센서를 패키징하기 위하여, 센서는 마운트/하우징내에 통합될 수 있으며, 디바이스의 외부 커넥터에 센서를 연결하기 위하여 접촉 패드들을 제공할 수 있다. 하우징은 사출성형된 2개의 부분들일 수 있으며, 이들 2개의 부분들은 이들 사이에서 적절한 밀봉 재료 또는 접착제로 함께 스냅된다. 대안적으로, 하우징은 직사각형 또는 정사각형 또는 원형 또는 다른 기하학적 형상을 가지도록 몰딩될 수 있으며, 이 기하학적 형상은 센서 엘리먼트들이 적셔지도록 하며 센서 엘리먼트들에 거칠지 않은 흐름을 제공할 것이다. 인입구 및 배출구는 공통 피팅들에 대한 연결을 용이하게 하기 위하여 임의의 수의 구성들을 가질 수 있다. 일 구성은 다양한 하우징들, 공통 피팅들 및 다른 디바이스들에 적응하도록 챔버의 어느 한 단부상에서 1/4"-28 스레드들을 가질 수 있다.
예컨대, 센서는 초기에 논의된 바와같이 유사한 입력 및 출력 포트들을 가진 ∼ 3/16" ID의 가공된 튜브내에 배치될 수 있다. 1/64" 슬롯은 볼 엔드밀을 가진 슬롯의 최상부에서 가공된 카운터싱크 챔퍼를 가진 중심 보어내에 절단될 수 있다. 센서는 슬롯내에 배치될 수 있으며, 카운터싱크는 접착제를 공급하기 위한 저장소를 제공한다. 접착제는 센서 엘리먼트들상에 드립 다운(drip down)하지 않도록 특정 점도을 가질 수 있으며, 의약용으로 적절한 UV 경화 타입일 수 있으며, 빠르게 세팅될 수 있다. 지지 브래킷을 장착하여 센서를 안정하게 하고 마찰을 방지하고 커넥터 리드들에 커넥터를 부착하기 위한 지오메트리를 제공하기 위하여 센서에 평행한 튜브의 외측에 플랫 컷이 존재할 수 있다.
이러한 개념과 유사한 다른 버전은 센서 크기를 추가로 감소시키고 흐름 용기 및 센서 어셈블리 둘다에 대하여 큰 허용오차를 허용할 수 있다. 예컨대, 센서는 대응하는 적절한 PBC 및 이후 PCB상의 접촉부들에 본딩된 와이어 또는 납땜된 볼에 접착되는 원하는 구성들 중 임의의 구성을 가지도록 구성될 수 있다. 다음에, 이러한 어셈블리는 연결들을 캡슐화하도록 몰딩될 수 있으나 PCB상의 인출 접촉부들에 노출될 수 있다. 오버몰딩은 연결을 만들기 위하여 커넥터가 그것에 스냅하도록 하는 피처들을 가질 수 있다. 이는 용기내에 배치될 수 있으며, 앞의 설계 또는 2개를 함께 몰딩하고 액체 타이트 시일을 생성하는 음속 용접 또는 다른 형태들의 부착과 유사한 저장소와 제위치에 본딩될 수 있다. 이러한 설계의 ID는 0.093"일 수 있으며, 흐름이 안정화되고 덜 거칠어지도록 ∼35-40mm의 2개의 단부들 중 어느 하나의 단부로부터 센서 엘리먼트까지의 길이를 가질 수 있다. 일반적으로 더 적은 거친 흐름은 더 강건한 흐름 속도 측정들을 가능하게 한다. 부가적으로, 양 단부들에 부착된 피팅들은 인입구 스트림의 난류 및 제팅을 최소화하기 위하여 동일한 ID를 가질 수 있다. 인입 및 배출 피팅들 간의 스무스한 전환들은 더 얇은 흐름 패턴들을 생성한다. 부가적으로, 프린트들, 필터들, 섬유들, 혼합기들, 정적 혼합기들 등의 형태의 필터 엘리먼트들은 감지 센서가 되기 전에 거친 흐름 패턴들을 깨기 위하여 인입구에 구축되거나 또는 인입구내에 추가될 수 있다. 이러한 설계의 압축 능력은 50psi 상승할 수 있다.
일부 변형들에서, 센서 및 마운트는 탄성 중합체 시일을 포함할 수 있으며, 이러한 탄성 중합체 시일 내에는 측정을 수행하기 위하여 유체가 주입되거나 또는 로드될 수 있다. 이러한 변형에서, 니들은 챔버내에 샘플링되도록 유체를 주입하기 위하여 사용될 수 있거나 또는 센서에 잘 접촉할 수 있다. 이러한 개념은 정적 액체 측정에 특히 유용할 수 있다. 일 변형에서, 가요성 회로는 다이에 랩 어라운드될 수 있으며, 접촉 패드들에 납땜된다. 가요성 엘리먼트의 바닥부는 노출된 외부 접촉 패드들을 가질 수 있다. 탄성 중합체 밀봉 엘리먼트는 다이/플렉 회로 어셈블리의 최상부상에 배치될 수 있으며, 이후에 2-부분 플라스틱 하우징은 다이에 탄성 중합체 시일을 밀어넣기 위하여 함께 스냅될 수 있다. 플라스틱의 바닥부는 접촉부들을 노출시키는 스루 홀들을 가질 수 있다. 어셈블리의 최상부는 센서 엘리먼트들의 중심에서 벗어나는 니들의 일부분을 가질 수 있다. 이의 예는 도 46에 예시된다. 따라서, 이러한 예에서, 센서 위의 내부 챔버는 탄성 중합체에 의해 둘러싸여질 수 있으며, 샘플링될 액체는 내부 챔버내에 주입될 수 있다.
도 47은 오버몰딩된 정적 셀로서 구성된 로드가능한 내부 챔버의 다른 예를 도시한다. 이러한 예에서, 셀 설계는 폴리프로필렌 이부 쉘을 가진 오버몰딩된 탄성 중합체 엘리먼트를 포함한다. 이러한 설계는 앞서 예시된 바와같이 5x5mm DLP 센서 패키지를 작업 대상으로 하며, 이의 치수들은 단일 원형 C-30-10 센서에 대한 도면으로 도시된다. 탄성중합체는 사노프렌 또는 EPDM 재료 또는 등가 형태의 재료일 수 있다. 도 46 및 도 47에 도시된 예는 C-30-10 센서를 활용할 수 있으며, 폴리이미드 또는 SiO2 유전체 및 절연 층을 가질 수 있으며, 필름 지원 전달 몰딩을 사용하여 구성되는 5x5 DFN을 사용할 수 있다. 탄성 중합체 엘리먼트는 센서 엘리먼트를 보호하기 위하여 중심에서 벗어난 주입 포트를 가진 셋툼 멤브레인에 대하여 사용되도록 상향방향으로 확장될 수 있다. 액체 샘플을 주입할때 대체되며 통기 포획되는 탄성 중합체 엘리먼트내에 통기 홀이 구축될 수 있다. 이러한 통기의 최상부는 크기에 있어서 약간 클 수 있으며, 공기가 누출되나 팁 오버되는 경우에 샘플을 유지하도록 하는 개별 다공성 재료를 수용할 수 있다. 센서 측면들의 데이텀들은 최상부 하우징내에 패키지를 위치시킬 것이다. 센서 패키지 및 최상부 하우징은 함께 푸시될 수 있으며, 다이 면에 시일을 밀어넣는 것을 함께 스냅할 것이며, 로킹 탭 설계에 의해 제위치에 유지될 수 있다. 액체의 볼륨은 최소 100μl 및 최대 1ml으로 유지될 수 있다. 이러한 설계에 대한 대안은 단지 탄성 중합체 시일이 바닥부에 위치하게 할 것이며, 하우징에 접착될 수 있는 규격품 타입일 수 있다. 이러한 디바이스에 대한 통기는 사용되거나 또는 사용되지 않을 수 있다. 액체는 용기내로의 입력시에 수직 방향으로 떨어질 것이며, 통기가 존재하지 않는 경우에 내부에서 포획된 공기는 높은 압력을 달성할 것이다. 이러한 높은 압력은 센서 엘리먼트의 습식 속도를 증가시킬 수 있다. 이러한 설계에 대한 다른 변형은 MERLIN MICROSEAL와 같은 탄성 중합체 시일/셋툼 조합의 기존의 규격품 설계를 통합하는 것이다. 만일 이와 같은 디바이스가 사용되면, 이는 사출성형 하우징내에 통합되고 원하는 대로 어셈블링될 수 있다.
도 48은 여기에 기술된 셀들 및 마운트들의 일부에 사용될 수 있는 센서의 일 변형의 개략도이다.
일부 변형들에서, 밀봉된 탄성 중합체 챔버는 흐름 셀로서 사용하기 위하여 적응될 수 있다. 따라서, 앞의 정적 셀에 대하여 도 46 및 도 47에 예시된 동일한 개념들은 흐름 셀로 변환될 수 있다. 센서 다이는 도다 클 수 있으며(예컨대, 도 49a 및 도 49b 참조), 동일한 DFN 패키지가 사용될 수 있으며, 흐름 셀은 셀로부터 다이로의 인입구 및 배출구 스텝 다운으로 0.005"의 최대 스텝 높이를 가진 각진 흐름 경로를 가질 수 있다. 탄성 중합체 시일은 오버몰딩된 설계 또는 o-링일 수 있다.
여기에 기술된 센서들 중 임의의 센서는 또한 마운트 또는 홀더(이하에 기술된 것을 포함하는)에 커플링될 수 있으며, 센서 "패키지"로서 지칭될 수 있다. 패키지는 센서에 추가 지지 또는 보호를 제공할 수 있다. 예컨대, 도 49는 센서 패키지의 일 변형을 도시한다. 이러한 예에서, 정적 SEA C-30-0 센서는 5x5mm DFN 설계상에 패키지될 수 있다. 다이는 에칭된 리드 프레임에 부착되고 와이어 본딩된 후 전달 몰딩되어 센서 엘리먼트(들)를 노출시킨다. 패키지의 중심에 있는 몰딩은 다이의 최상부와 동일 평면상에 놓이며, 에지들상에서 위쪽으로 확장되어 와이어 본드들을 가능하게 한다. 프로세스는 센서 엘리먼트(들)이 손상되거나 또는 오염되지 않도록 할 것이다.
일부 변형들에서, 센서는 도 27a-27c에 도시된 모세혈관-이송 변형과 유사한 미세유체 셀들로서 구성된다. 일 변형에서, 센서 및/또는 마운트는 모세혈관 로딩 및 능동(active) 가열을 제공하도록 구성된다. 일반적으로, 여기에 기술된 센서들 중 임의의 센서는 샘플의 온도를 제어하기 위한 하나 이상의 온도 제어 엘리먼트들(가열 엘리먼트들을 포함하는)을 포함할 수 있다. 예컨대, 일 변형에서, 정적 유체 측정들을 위한 소비가능(예컨대, 일회용) 센서는 최상부 캡 또는 저장소, 하부 모세혈관 흐름 경로 및 센서 패키지를 가지도록 구성될 수 있다. 다양한 온도들의 유체는 저장소에 수동으로 또는 자동적으로 추가될 수 있으며, 이후 유체의 조성물을 측정하기 위한 시스템 또는 디바이스는 소비가능하게 된다. 제위치에 배치될때, 가열 엘리먼트는 알려진 온도로 샘플을 가열할 수 있으며, 이후 유체 식별 측정이 수행된다. 가열 시스템은 온도를 제어하고, 작업 흐름과 일치하는 적절한 시간량(예컨대, 수초 또는 수초 미만의 시간내에) 안정한 온도로 샘플을 가열할 것이다. 가열 엘리먼트는 전기적 저항 가열 엘리먼트일 수 있으며, 이의 온도는 피드백 제어에 의해 조절될 수 있다.
센서 엘리먼트의 일례에서, IC 패키지된 센서는 정적 측정들을 위하여 엘리먼트들을 젖게 하는 모세혈관 동작을 생성하기 위하여 표면(예컨대, 유리 슬라이드)와 함께 사용될 수 있다. 이러한 구성은 전술한 바와같이 탄성 중합체 밀봉된 정적 흐름 셀에 적합할 수 있다. 예컨대, 슬라이드는 센서 엘리먼트들과 인터페이싱하지 않는 C-30-10 센서 엘리먼트 또는 일부 다른 구성의 중심에 끼워맞추어지는 바닥상의 셸로우 보스를 가지도록 에칭 또는 가공될 수 있다. 이는 하우징의 최상부로부터 여기되는 힘에 의해 제 위치에 유지되며, 압궤 시일 내부에 있을 것이다. 액체가 셀에 추가되기 때문에, 셀은 슬라이드의 측면들 위에 그리고 슬라이드의 측면들 상에 통합될 것이며, 결국 센서 엘리먼트들을 적시기 위하여 슬라이드 아래에서 윅(wick)할 것이다.
여기에 기술된 변형들 중 임의의 변형에서, 보호 커버는 제조동안 센서 위에서 사용될 수 있다. 제조 프로세스 동안, 센서는 다이싱, 와이어 본딩, 전달 몰딩, 수동, 저장 등에 의해 오염될 수 있다. 일부 변형들에서, 디바이스에는 보호 "캡"이 설치된다. 이러한 구성의 예는 도 50a-50b에 도시된다. 보호 커버 또는 캡(5005)은 낮은 기체 제거 플라스틱으로 만들어질 수 있으며, 일시적 수용성 접착제로 접착될 수 있다. Aquabond Technologies ABS-55 또는 이의 균등물과 같은 예시적인 접착제가 사용될 수 있다. 센서 패키징 프로세스의 끝에서 그리고 셀과 센서(패키지)를 결합하기 직전에, 접착제는 제거되거나 또는 린스될 수 있다. 동일한 아이디어가 처리 전에 웨이퍼에 접착될 수 있는 Kapton과 같은 재료의 시트들로 구현될 수 있다.
여기에 기술된 시스템들 중 임의의 시스템은 자동화될 수 있다. 예컨대, 모듈러 자동 플랫폼은 하부 지지 프레임 및 테이블 탑, 최상부 프레임, 및 최상부 프레임의 최상부의 후드로 구성될 수 있다. 하부 지지 프레임은 자동화 장비, 전원들, 액체 조절 장비, 데이터 포착부, 컴퓨터들 등을 수용할 수 있다. 테이블 탑은 하부 프레임의 최상부에 위치할 수 있으며, 자동화 로봇들을 지지할 수 있다. 상부 프레임은 밀봉된 도어들, 윈도우들, 글로브형 포트들, 슬라이딩 도어들 또는 이들의 조합을 가질 수 있다. 온도들을 안정화하기 위하여 상부 프레임의 내부에 절연 처리가 추가될 수 있다. 상부 후드는 ISO 5(Class 100) 장비를 제공할 수 있으며, 환경으로부터 공기를 얻어서 일련의 HEX 유닛들 및/또는 가열 엘리먼트들을 통해 그리고 이후 일련의 HEPA 필터들을 통해 장비를 푸시함으로써 온도 제어를 제공할 수 있다. 이는 라이브러리 생성을 위하여 자체-함유, 린스, 온도 제어 환경을 만든다.
센서 및 하우징의 일 변형은 독립형 포고 핀 정적 셀이다. 예컨대, 센서에 대하여 클램프하고 센서의 바닥부에서 소량의 접착제 또는 가스켓 재료로 시일을 생성하는 클레임 쉘로 구성되는 셀이 구축될 수 있으며, 이 셀은 볼트들 또는 다른 고착 수단에 의해 함께 고정된다. 센서는 위쪽에서 대면하는 공동 또는 캡에서 수직할 것이다. 셀의 한 측면은 집적된 리드 프레임에 대하여 백킹을 생성할 것이다. 포고 핀 스타일 커넥터는 셀에 수직하게 선형 슬라이드 또는 선형 가이드상에 장착될 수 있다. 측정이 수행될 필요가 있을때, 셀에 접촉하게 내부로 푸시되는 컵 및 커넥터에 액체가 추가된다.
여기에 기술된 센서들은 전극들을 제조하기 위한 재료들의 부분으로서 폴리이미드를 사용하는 것으로 기술된다. 일부 변형들에서, 하나 이상의 SiO2 층들이 대신 또는 부가적으로 사용될 수 있다.
센서를 구성하기 위한 대안적인 설계는 폴리이미드 대신 유전체 및 보호 층을 위해 활용될 수 있는 SiO2의 층을 포함할 수 있다. 설계는 이전의 설계들 중 어느 것과 동일한 지오메트리 및 피쳐들을 포함할 것이다. 차이들은 채널들을 생성하기 위해 기판(유리, Si, 등) 안으로 적당한 거리로 식각될 것이다. 그 다음, SiO2의 층은 다음에 도포될 수 있다. 다음, 금속들은 채널들에서 적당한 두께 및 위치들로 증착될 수 있다. 접촉 패드들은 와이어 본딩을 수용하기 위해 상이한 두께들일 수 있다.
언급된 바와 같이, 일부 변형들에서, 센서들은 RTD 또는 온도 센서를 포함한다. 예를 들면, 액체 감지 패턴을 갖는 센서는 액체 온도를 감지하기 위해 다이 상의 센서 바로 다음에 RTD 또는 온도 센서로 만들어질 수 있다. 측정이 되면, 약, 약 농도, 희석액 및 온도는 적절한 라이브러리에 대하여 비교될 수 있다.
일반적으로, 디바이스들, 시스템들 및 센서 패키지들 중 어느 것은 복수의 센서들을 포함할 수 있거나 복수의 센서들로 동작될 수 있다. 예를 들면, 센서 설계는 단일 또는 복수의 센서 유형들 및 구성들을 통합할 수 있다. 지원 장비(케이블들, 커넥터들, 전자 장치들, 소프트웨어, 등)의 모두는 센서 설계들을 지원하도록 구성될 수 있다.
예시적인 시스템들
이러한 기술은 상이한 금속들의 일련의 전극들 및 주파수들의 범위를 초과하여 측정된 지오메트리들의 응답에 의해 형성된 패턴에 기반하여 유체를 식별하기 위해 도시되었다. 이러한 기술은 주어진 유체에 대한 패턴을 발생하고 나중에 그 패턴을 인식하는 능력을 제공하며, 패턴은 정맥 공급 수액 및 약들이 조제되고 활용되는 모든 분야들에 적용될 수 있다. IV 수액 관리에 대한 이러한 기술의 애플리케이션들은 IV 약들이 생산되고, 혼합되며, 입증되고, 조제되며, 처리되는 모든 분야들을 포함할 수 있다.
따라서, 액체의 조성을 결정하도록 이미턴스 스펙트로스코피를 수행하기 위한 시스템은 액체 조성들, 특히 IV 약 용액들을 조제하고, 보관하며, 사용하고 처리하는 임의의 단계에 가상적으로 사용될 수 있다. 예를 들면, IV 약 용액의 조제 동안, 액체의 조성을 결정하기 위해 이미턴스 스펙트로스코피를 이용하는 시스템은 조제된 약 용액이 조제되도록 의도되었던 것에 실질적으로 대응하는지를 확인하거나 검사하기 위해 사용될 수 있다; 그들의 농도들뿐만 아니라 약들의 어느 것의 식별자 모두가 결정될 수 있다. 조제된 IV 약들의 조성을 확인하가나 체크하기 위한 시스템들은 본 명세서에서 "IV 체크 시스템들"로 지칭될 수 있다. IV 약 용액들의 조제는 제조 공정 동안 연속적으로 모니터링될 수 있거나, IV 약 조제 용액들은 불연속으로 모니터링될 수 있다.
약의 전달 동안, IV 약 용액은 그것이 특정 환자를 위한 실제 처방된 약에 대응하는지를 확인하도록 체크되거나 모니터링될 수 있다. 이러한 시스템들은 "IV 전달 시스템들"로 지칭될 수 있다. 일부 변형들에서, IV 전달 시스템은 전달을 턴-온,오프하도록 제어할 수 있거나, IV 약 용액의 전달의 속도를 제어할 수 있다. 따라서, 일부 변형들에서, 시스템은 IV의 실제 전달의 일부일 수 있거나, 그렇지 않으면, 예를 들면, IV 펌프에 연결됨으로써, IV의 실제 전달을 제어할 수 있다. 일부 변형들에서, 시스템은 전달되고 있는 약의 조성에 관한 샘플 및 리포트(경고들을 포함함)를 단순화하도록 구성된다.
마지막으로, 액체의 조성을 결정하기 위한 시스템은 약 저장 및/또는 폐기물 취급을 관리 및 규제하기 위해 사용될 수 있고, "IV 폐기물/유용(diversion) 검출" 시스템들로서 지칭될 수 있다.
이러한 시스템들의 각각의 서술들, 변형들 및 수정은 아래에 보다 상세하게 설명된다. 상술한 바와 같이, 이러한 시스템들 중 어느 것은 본 명세서에서 설명되는 피쳐들 또는 엘리먼트들 중 어느 것을 포함할 수 있고, 다른 시스템들을 참조하여 설명된 엘리먼트들을 포함할 수 있다. 특히, 본 명세서에서 설명된 저 이온 강도 센서들 및 통합된 저/고 이온 강도 센서들을 포함하는 센서들, 센서 마운트/하우징들, 및 패턴 인식 방법들, 디바이스들 및 시스템들은 이러한 시스템의 변형들 중 어느 것과 사용될 수 있다.
A. IV 체크 시스템들
약사, 자동화된 (로봇) 시스템 또는 다른 약 조제자가 정확한 IV 약들을 혼합하고 있는지를 확인하기 위한 IV 체크 시스템들은 일반적으로 샘플링되고 있는 용액에 대한 이미턴스 스펙트로그래픽 "핑거프린트"를 생성하기 위한 복수의 전극 쌍들을 포함하는 하나 또는 둘 이상의 센서들을 포함할 수 있고, 용액의 식별자를 결정/확인하기 위해 핑거프린트를 알려진 약들의 라이브러리(다양한 농도들로)와 비교할 수 있다. 이러한 시스템 중 어느 것은 용액에서의 화합물을 식별할 수 있거나, 그것이 그것을 식별할 수 없었음을 나타낼 수 있다(즉, 그것은 시스템이 인식할 수 있는 약/조성들의 목록 중에 없다). 일부 변형들에서, 시스템은 또한 농도를 나타낸다.
약국 운영자들은 자동화를 지속하고 있고, 앞으로의 트렌드는 더 자동화된 계산 및 조제 디바이스들, 더 로봇화, 더 중앙 주문처리(fulfillment) 시설들 및 자동화된 워크플로우(workflow) 시스템들의 추가를 위한 것일 것이다. 모든 이러한 시스템들은 수동 데이터 입력에 크게 의존하고, 따라서 자동화의 에러 업스트림(upsteam), 예를 들면, 잘못되거나 라벨이 잘못된 스톡 서플라이(stack supply)를 잠재적으로 자동적으로 복제, 증식 및 전파(propagating)하는 운영자 에러들의 경향이 있다.
자동화된 워크플로우 시스템들 및 자동화 약국 관리 시스템들은 IT 기술들을 의존하며, 그것이 IV 약물들이 되는 경우, 탐지된(tracked) 약이 실제로 용액에 존재하는지를 입증하기 위한 능력이 없다. 본 명세서에서 설명되는 이미턴스 감지 시스템은 그것들이 약국 및 병원의 나머지를 통하여 이동함에 따라 약을 식별하는 객관적인 경험적 방법을 제공할 수 있다. 이러한 센서 기술로부터 크게 이익을 얻을 수 있는 시스템들의 예는 AutoMed, Innovation Associates, McKesson, DoseEdge, ScriptPro, BDProtect, Omnicell, Infosys, CareFusion 사 등의 Med Analytics Service® 및 Pyxis® MedStation® System을 포함하지만, 이에 제한되지 않는다.
자동화된 로봇 시스템들에서의 이론의 결점은 그것들이 혼합된 백들에서 유체의 스톡 용액들 및 조성을 식별할 수 없다는 것이다. 본 명세서에서 설명되는 이미턴스 감지 시스템들은 스톡 용액들을 식별하고 혼합된 물건들을 체크하는 객관적인 경험적 방법을 제공할 수 있다. 이러한 센서 기술로부터 크게 이익을 얻을 수 있는 시스템들의 예는 AutoMed, Innovation Associates, Parata Systems, McKesson APS, ScriptPro, Vanguard Medical Systems, Riva, Health Robotics, Grifols 사 등의 Gri-fill 3.0을 포함하지만, 이에 제한되지 않는다.
본 명세서에서 설명되는 이미턴스 감지 시스템들은 또한 다양한 조제 시스템들에, 특히 정확한 복용량뿐만 아니라 약 유용이 특히 문제가 있고, 독립적인 입증이 중요할 수 있는 마취에 적용가능할 수 있다. 이러한 센서 기술로부터 크게 이익을 얻을 수 있는 시스템들의 예는 CareFusion 사 등의 Omnicell's Anesthesia WorkstationTM 및 Anesthesia TabletopTM, Pyxis® Anesthesia System, Pyxis® CIISafeTM System을 포함하지만, 이에 제한되지 않는다.
도 52 내지 도 54는 IV 체크 시스템의 일 변형를 도시한다. 이러한 예에서, 시스템은 샘플 포트 안으로 주입되는 샘플들을 수용하도록 구성되고(예를 들면, 도 53 참조), 사용자 식별자를 확인하기 위한 생체 ID 시스템을 포함한다. 터치 스크린은 샘플들이 검사됨에 따른 즉각 피드백을 제공한다. 샘플 포트는 센서 및 하우징/홀더, 및 특히 위에서 설명된 정적 샘플 홀더들(센서 마운트, 조립체들 또는 패키징) 안으로 공급할 수 있다. 센서 엘리먼트는 재사용가능하거나, 1회용이거나, 반-1회용일 수 있다. 디바이스는 데스크톱 또는 벤치 톱(bench top) 상에 세워지거나 장착되도록 구성될 수 있고, 샘플링된 이미턴스 핑거프린트와 알려진 화합물들의 라이브러리(식별자 및 농도들을 포함하는)와 비교하기 위한 프로세서를 포함하는 원격 시스템과 통신할 수 있다.
사용자 인터페이스는, 도 55a 내지 도 55c 및 도 56에 도시된 바와 같이, 다수의 사용자-구동형 및 대화형 스크린을 포함할 수 있다. 예를 들면, 도 55a는 샘플의 식별된 조성을 나타내는 즉각 식별 스크린을 포함하며, 날짜/시간, 사용자, 및 다른 식별 정보를 나타내는 주 스크린을 도시한다. 특정 조성에 대한 검출된 농도가 추정된 안전 범위를 초과하면, 도 55b에 도시된 바와 같이, 시스템은 이를 "잠재적 에러 스크린"으로 나타낼 수 있다. 도 55c에 도시된 것들을 포함하는 추가 메뉴 스크린들은 시스템 제어들 및 사용 이력을 나타낼 수 있다.
시스템은 또한 다수의 상이한 사용자들 및/또는 상이한 유닛들에 대한 정보를 수신 및/또는 조정할 수 있다; 상이한 유닛들은 마스터 제어기에 종속될 수 있거나, 각각 마스터로 동작할 수 있고, 그들 사이의 정보를 조정할 수 있다. 예를 들면, 도 56은 사용자(또는 "슈퍼 유저")가 다수의 상이한 유닛들 및/또는 사용자들의 활성화 및/또는 이력을 체크하게 하는 예시적인 "계기판" 스크린을 도시한다.
도 66a 내지 도 66c에 도시된 바와 같이, IV 체크 시스템은 주 터치 스크린(Samsung Galaxy Tab과 같은), 주 전자장치, 히트 싱크들 및 전력 및 신호 인터페이스를 수용하는 백 케이스, 센서 인터페이스 메커니즘(들), 신호 컨디셔닝 전자장치, 및 일부 사용자 인터페이스들(센서 삽입 포트, 개시 버튼 및 생체 id 디바이스 또는 스크롤/메뉴 버튼과 같은)을 수용하는 사이드 모듈, 및 가요성 스탠드(stand) 및 장착 브래킷들을 포함할 수 있다. 사이드 모듈은 1회용 센서 엘리먼트들의 자동화 또는 수동으로 로딩된 센서들의 단일 사용을 허용하도록 구성가능하다. 그것은 또한 사용자 편의를 위해 좌측 또는 우측 조작될 수 있다. 가요성 스탠드가 또한 구성가능하고, 테이블 톱(table top)들, 벽들 또는 천장들에 장착될 수 있다.
IV 체크 시스템의 다른 구성들이 또한 사용될 수 있다. 예를 들면, 안전 IV 조제를 보증하기 위한 디바이스를 경제적이고 쉽게 사용하는 것은 약국 워크플로우에 적합한 샘플 인터페이스를 가질 수 있고, 비싸지 않은 제조이다. 따라서, IV 체크 시스템 개념들은 IC 패키징(예를 들면, 도 57 및 도 58) 및 포도당 모니터링(도 59 및 도 60)과 유사하게 구성될 수 있다. 이들 개념들 모두는 저비용 패키지 및 저비용 1회용을 제공하는 매우 많은 물건들에 현재 사용되고 있다. 어느 하나의 기본 접근법을 위한 디바이스들 및 구성들이 또한 모델링되었다.
예를 들면, IC-기반 시스템은 시스템 베이스에서의 사용을 위해 센서 롤(5601), 센서 스트립(5603), 또는 센서 카트리지(5605)를 포함할 수 있다. 대안적인 실시예는 도 57에 도시되며, 이는 센서 및 웰(5803) 및 웰 안의 센서 패드들(5805)을 형성하는 하우징/마운트를 나타내는 정적 샘플링 센서에 대하여 이전에 설명되었다.
도 59 및 도 60은 조제된 용액 안으로 담가질 수 있는 센서 스트립의 사용을 포함하거나, 센서 하우징(예를 들면, 도 59에서 센서 스트립(5901))이 알맞은 슬롯(5905)에서 베이스 유닛(5903) 안으로 삽입되는 경우 검사를 위한 센서 챔버 안으로 샘플를 끌어당기도록 백(예를 들면, IV 백)의 샘플링 챔버에 구멍을 내기 위한 니들 또는 다른 뾰족한 팁을 포함할 수 있는 대안적인 변형들을 도시한다. 센서 스트립은 앞서 설명되고 도 61에 도시된 바와 같은 모세관 스트립일 수 있다. 도 59 및 도 60에 도시된 시스템은 작은 핸드헬드(hand held)(심지어 펜 크기) 프로브로서 짧은 케이블 상의 프로세스 박스로부터 원격의 프로브로 샘플를 로딩하기 위한 모세관 작용들을 이용하고 있다. 이는 랩 피페터(lab pipettor)의 크기 또는 짧은 케이블에 의해 연결된 더 작은 프로브를 포함할 수 있다. 센서 엘리먼트들(작은 니들 또는 백을 샘플링하기 위한 다른 방법을 포함할 수 있는)은, 도 61에 도시된 바와 같이, 피페터 팁들이 팔리는 방법과 유사한 홀더 안에 있을 수 있다. 핸드헬드 디바이스는 홀더 배열로부터 팁을 단지 꽉 물리고, 샘플를 끌어당기기 위해 백 근접 점에 구멍을 내며, 그 다음 판독 후, 피페터 팁들을 처리하자마자 팁을 폐기물 용기 안으로 꺼낼 수 있다. 이렇게 하여, 니들 스틱들을 갖는 더 적은 이슈가 있고, 센스 팁들의 전체 세트는 소독될 수 있으며, 로딩될 때까지 노출되지 않을 것이다.
센서 엘리먼트들은 그것을 사용자에게 더 안전하게 하기 위해 일부 니들들, 카테테르들 및 주사기들 상에 사용되는 것들과 같은 접히는 커버 메커니즘을 포함할 수 있는 IV 백(작은 니들, 등)에 유체를 접근시키는 수단을 포함할 수 있다.
상술한 바와 같이, 이들 변형들 중 어느 것은 유체 온도에서의 변형들에 대한 보상을 허용하기 위해 온도 감지 및/또는 제어를 포함할 수 있다.
본 명세서에서 설명되는 IV 체크 시스템은 측정이 필요한 IV 백이 측정이 되고, 어떤 종류의 승인 또는 상태가 주어질 때까지 제자리에서 본질적으로 "유지됨"을 보증함으로써 에러를 감소시킬 수 있다. 승인은 백 또는 전자 서명 도는 생체 측정에 적용될 인쇄된 바 코드 라벨일 수 있다. 따라서, 시스템은 체크가 완료될 때까지 IV 백을 안전하게 유지하기 위한 홀더, 및/또는 그것이 검사되었고 어떤 결과였는지를 나타내는 백을 위한 마커 또는 다른 라벨을 생성하기 위한 마커 또는 식별 생성기(프린터, 등)를 포함할 수 있다. 예를 들면, 문제의 IV 백(6305)은 브래킷 상의 IV 체크 머신 다음에 배치될 수 있다. 운영자는 그 다음 1회용 센서 엘리먼트를 묶인 케이블에 부착할 수 있고, 그 다음 그것을 격막을 통하여 백 안으로 삽입할 수 있다. 이러한 디바이스는 센서가 점유하고 저장소 안으로의 액체의 흐름을 생성하기 위해 저장소의 체적이 IV 백의 정압과 저장소 자체 사이의 차압을 갖는 밀봉된 저장소를 포함할 수 있다. 이러한 디바이스는 IV 백의 격막에 구멍을 내고 유체 접촉을 형성하기 위한 IV "스파이크(spike)"와 같은 것일 수 있다. 다음, 운영자는 "시작"을 누르고, 측정이 된다. 승인이 수행되고, 이제 케이블/샘플가 제거될 수 있다. 1회용은 케이블로부터 제거되고 처리된다. 새로운 센서 엘리먼트는 브래킷 상에 로딩된 케이블 및 새로운 IV 백에 부착될 수 있다. 시스템은 이제 다음 샘플에 대해 준비된다. 이는 도 62 및 도 63에 도시된다.
격막 밀봉을 갖는 1회용 센서 엘리먼트는 표준 주사기와 함께 사용될 수 있다. 운영자는 선반에 백을 로딩할 수 있고, 승인이 주어질 때까지 백을 제자리에 유지하는 로킹(locking) 메커니즘이 있을 수 있다. 이러한 로킹 메커니즘은 필요할 수 있거나, 필요하지 않을 수 있고, 그것이 사용되는 경우, "해제" 버튼에 의해 중단될 수 있다. 이제, 운영자는 혼합물의 샘플를 취하고, 그것을 격막 밀봉 센서 엘리먼트 안으로 주입한다. 측정이 되고 승인이 주어진다. 센서 엘리먼트는 이제 머신으로부터 제거되고 처리된다. 백은 제거되고 시스템은 이제 다음 측정을 위해 준비된다. 이러한 변형는 도 64 및 도 65에 도시된다.
IV 체크 시스템들 중 어느 것은 병원들, 진료소들, 등에서 사용되는 휴대용 바 코트 스캐너들과 함께 사용되거나 그에 통합될 수 있다. 샘플가 IV 백 또는 다른 용기로 반환되지 않기 때문에, 유체가 측정 동안 변경되거나 훼손되는 해를 끼치는 유체 측정들을 고려하는 것이 가능하다. 예를 들면, 활성 전극들로 전기화학 투약에서의 측정 또는 고온 또는 유체에 화학변화를 일으킬 수 있는 전기적 아크 조건들 하의 측정.
본 명세서에서 설명되고 IV 체크 시스템을 포함하는 시스템들 중 어느 것은 고-수율 또는 고속 샘플링 및 응답 시스템들로 구성될 수 있다. 예를 들면, IV 체크 시스템 유형의 시스템은 측정들을 위해 샘플들의 자동화된 입력을 받아들이도록 구성될 수 있다. 이러한 인터페이스는 밀봉된 주입 포트 또는 일련의 스트로(sippers)들일 수 있고, 배관(tubing) 및 밸브(valving) 시스템들에 결합될 수 있다. 시스템은 측정될 샘플를 준비할 수 있고, 그 다음 수세용 용제는 다음의 측정을 위해 센서 및 경로를 린스할 것이다. 시스템은 적절한 양들 및 유형들의 수세식 용제들을 수용할 수 있다. 반-재사용할 수 있는 센서 카트리지는 제한된 수명을 가질 수 있고, 교체가능할 것이다.
고-수율 구성의 일 변형에서, 시스템은 사이드 플레이트 공급장치, 수동 플레이트 로딩을 갖는 Agilent(1260) 오토샘플러와 같은 오토샘플링 디바이스와 함께 동작하고, 물약병들이 사람 또는 로봇에 의해 다른 스테이션에서 충진된다고 가정한다. 오토샘플러는 물약병들의 각각으로부터 부분 표본(aliquot)을 취하고, 밸브들과 펌프들을 스위칭하는 관들의 시스템을 통하여 그것을 IV 체크 시스템으로 도입한다.
이러한 예에서, 샘플 용기들은 개별의 바코드들을 갖는 2㎖일 수 있다. 전체 배열의 이미지는 오토샘플러 사이드 플레이트 공급장치 또는 다른 스테이션 중 어느 하나에서 촬영되고 프로세싱될 수 있다. 예를 들면, 배열은 8×6 - 48 샘플들/플레이트일 수 있고, 백으로부터 샘플를 추출하기 위한 멸균 스파이크를 포함할 수 있다. 각 샘플 홀더 상에 유일한 바코드가 있을 수 있다. 수율은 시스템당 8시간 이동당 ~250-950 샘플들 사이일 수 있다.
센서 카트리지 설계가 장착된 사이드 IVC 모듈 사이드는 구성에 따라 "x" 측정들 또는 "y" 시간에 대해 우수할 수 있다. 센서 카트리지 설계는 시스템에 의해 린스의 존재뿐만 아니라 이것을 결정할 수 있다. 액체 폐기물 조립체는 벤치 톱의 바닥에 플로어(floor) 장착되거나 플랜지 장착될 수 있거나, 폐기물 라인 안으로 부설될(plumb) 수 있다. 폐기물(예를 들면, 린세이트(rinsate))이 저장되면, 그것은 폐기물 병들(예를 들면, 정사각형 1리터 병들 w/액체 레벨 센서들) 에 저장될 수 있다. 시스템은 주 전자장치들(또는 반대로 그것이 요구된 피쳐이면 다른 "박스") 안에 통합될 수 있는 액체 레벨 트래킹 능력을 포함할 수 있다. 마지막으로, 시스템은 데이터의 리포트들을 약국 IT 서버에 제공할 수 있다.
본 명세서에서 설명되는 IV 체크 시스템의 일부 변형들은 IV 수액의 격납 및 무균(sterility)을 유지하면서 인식 센서로의 IV 수액의 연통을 허용하는 캡 엘리먼트 또는 디바이스를 포함할 수 있다. 캡은 IV 백 또는 주사기 상에 배치될 수 있고, 반복적으로 샘플링될 수 있다; 그것은 플러그 또는 전용 포트를 통하여 시스템의 나머지와 연통할 수 있다. 이러한 캡 엘리먼트의 일 구성은 IV 백 또는 주사기에 호환가능한 피팅(fittings)(예를 들면, 나사산 또는 루어(luer) 커넥터들)로 직접 연결되고, IV 백 격막을 관통하고, 채널을 통하여 백으로부터 감지 표면으로 IV 수액을 연통하는 스파이크를 포함한다. 캡의 다른 구성은 IV 체크 샘플 홀더를 사용할 수 있고, 커넥터에 IV 백으로부터 유체를 획득하여 이러한 샘플 홀더로 전달하기 위한 스파이크를 부가하며, 그것을 IV 백들과 함께 사용하도록 적응된다. 커넥터는 일단에서 나사산 또는 루어 피팅으로 구성될 수 있고, 타단에서 백 스파이크를 갖는 루어 피팅으로 구성될 수 있다. 커넥터를 통한 채널은 작은 양의 IV 수액을 센서 표면으로 이동시킬 것이다. 커넥터는 제조 단계 동안 또는 사용자에 의해 사용되기 직전에 IV 체크 샘플 홀더에 부착될 것이다. 제조 동안 그것을 부착하는 것은 연이은 조립체의 멸균을 허용할 것이고, 따라서 IV 수액의 격납의 기회가 더 적어질 것이다.
IV 체크 시스템 또는 디바이스 자체는 이것이 측정 동안 백 또는 주사기에 계속 부착될 수 있는 것과 같은 방법으로 샘플 센서에 맞물릴 수 있다. 바람직한 구성들은 벽걸이 백과 같은 백 또는 주사기를 수직으로 지향하는 것들, 또는 측정이 이루어지는 동안 주사기 또는 백이 테이블 또는 벤치 톱에 놓여 지게 하는 것들을 포함한다. 따라서, 수직으로 지향된 샘플 삽입 및 맞물림 또는 디바이스의 측면에서의 수평 맞물림이 사용될 수 있다.
B. IV 전달 시스템들
IV 전달 시스템은 의료 액체가 환자에게 전달될 때 의료 액체의 조성을 결정하는 본 명세서에서 설명되는 액체 모니터링 시스템들의 변형들에 관한 것일 수 있다. 시스템은 패시브(passive)(예를 들면, IV 수액의 전달을 모니터링하고 정보/경보 출력들을 제공함), 또는 액티브(active)(예를 들면, 모니터링된 IV 수액의 조성에 기반하여 IV 수액의 전달을 제어함) 또는 둘의 일부 조합(예를 들면, 반대 이벤트가 약 전달의 모니터링에 기반하여 있을 것 같으면, IV 약 전달을 중지하도록 개입함)일 수 있다.
이들 시스템들은 IV 약물 에러들을 감소시킬 수 있고, IV 약 전달의 문서화/기록을 개선할 수 있다. 이들 디바이스들이 "IV" 시스템들로 지칭될 수 있지만, 동일한 시스템들은 경막외, PCA, 투석, 등을 포함하는 임의의 다른 액체 약 전달 시스템들과 함께 사용하기 위해 적응될 수 있다.
IV 수액들의 조성(식별자 및 일부 변형들에서 농도를 포함함)을 모니터링하기 위한 IV 전달 시스템의 일 예는 도 67a, 도 67b, 및 도 68에 도시된다. 예를 들면, IV 전달 시스템은 센서 인라인을 IV 수액 전달 소스(예를 들면, 배관, 백, 니들, 등)와 연결하기 위한 마운트에 커플링된 센서를 포함할 수 있다. 상술한 바와 같이, 마운트는 하우징, 커넥터, 관, 드립(drip) 챔버, 니들, 또는 표준 IV 전달 시스템과 인터페이스할 수 있는 다른 컴포넌트 안에 통합될 수 있다. 센서는 IV 수액의 조성을 결정하도록 센서로부터의 이미턴스 스펙트로그래픽 데이터 및/또는 흐름 정보를 획득 및/또는 분석하기 위한 제어기 및/또는 프로세서를 포함하는 시스템의 다른 컴포넌트들에 연결될 수 있다. 시스템은 또한 전달된 약의 전체 양을 결정할 수 있다. 도면들에 도시된 바와 같이, 전체 시스템은 모니터링되고 있는 IV 수액 가까이, 그 위에 또는 근처에 연결될 수 있다. 예를 들면, 시스템은 IV를 유지하는 폴(pole)에 장착되거나 매달릴 수 있다. 도 69에 도시된 예에서, 제어기 및 프로세서는 터치 스크린으로 도시된 모니터와 통합된다. 일부 변형들에서, 수집된 데이터를 분석하는 로컬 프로세서를 갖는 것이 이로울 수 있지만, 일부 변형들에서, 프로세서 및/또는 제어기는 데이터 저장 및/또는 분석을 위한 원격 프로세서와 통신할 수 있다.
센서에 직접 연결되는 도 69에 도시된 시스템 모니터에 더하여, 일부 변형들에서, 중앙 수신/로그/제어 스테이션이 사용될 수 있다. 이러한 스테이션은, 예를 들면, 복수의 IV 모니터링 시스템들에 관한 정보를 수신하는 간호사의 스테이션 모니터일 수 있다. 이러한 스테이션은 표준 프로세서(예를 들면, 랩톱, 데스크톱, PDA 또는 다른 컴퓨터) 상에서 실행하는 클라이언트 소프트웨어일 수 있다. 일부 변형들에서, 임의의 개별 IV 전달 시스템은 그것이 통신하고 있는 다른 IV 전달 시스템을 검토 및/또는 제어하는 모니터링 스테이션으로 동작할 능력이 있을 수 있다. 도 70은 환자들을 모니터링하는 복수의 IV 전달 시스템들을 나타내는 간호 스테이션 "계기판"을 위한 스크린의 일 변형를 도시한다.
도 67a 내지 도 69에 도시된 변형는 주 전자장치 케이스에 장착된 POD 전자장치를 갖는다. 도 69에 도시된 바와 같이, 주 케이스는 그것에 장착된 후면 케이스 및 표준 IV 스탠드에 장착하기 위한 클램프를 갖는 터치 스크린 또는 태블릿 컴퓨터를 포함할 수 있다. 케이스는 배터리 백-업 시스템뿐만 아니라 시스템을 실행하는데 필요한 전자장치들의 모두를 수용한다. 주 유닛에서 센서 엘리먼트(들)를 연결하는 하나의 케이블. 케이블은 트위스트/실드 쌍일 수 있고, 케이블 및 커넥터 시스템 안에 통합되는 전체 실드를 가질 수 있다. 열 전달 엘리먼트는 또한 케이스로부터 열의 제거를 돕기 위해(예를 들면, 클램프/폴에 전달함으로써) 포함될 수 있다. 클램프는 그것이 더 잘 보기 위해 각도를 변경하게 할 피벗 클램프를 가질 수 있다. 유닛의 전방 및 측면들은 그것을 충격으로부터 보호하기 위해 고무 케이스를 가질 수 있다. 휴대성/조정을 위해 유용할 뿐만 아니라, 또한, 태블릿으로부터 전자장치로의 전기적 경로를 제공할 수 있는 핸들이 통합될 수 있다.
도 71은 위에서 설명된 시스템의 제어기/프로세서 부분의 후면의 이미지를 도시한다. 이러한 예에서, 케이스는 백업 배터리(7107)뿐만 아니라 전자장치(7105)를 수용한다.
IV 전달 시스템은 환자로의 IV의 전달을 능동적으로 제어하는 "스마트 펌프"로서 구성될 수 있다. 예를 들면, IV 전달 시스템은 통합된 IV 펌프를 포함할 수 있다. 예를 들면, 능동 IV 전달 시스템은 독립적으로 및 자동적으로 IV 수액(약들, 약 농도들, 및 희석액)을 인식하는 완전히 자동화된 스마트 펌프로 구성될 수 있다. 시스템은 프로그래밍, 의학 기록들, 등(예를 들면, EMR)에 기반하여 투여 속도 및 시간을 설정할 수 있다. 시스템은 따라서 개입할 필요 없이 알맞은 복용량 및 시간으로 IV 약들을 관리할 수 있다. 상술한 바와 같이, 시스템은 IV 백, IV 주사기, IV 배관, 등에 연결하도록 구성될 수 있다. 피드백은 적어도 부분적으로 센서로부터 복잡한 이미턴스의 분석(흐름 속도뿐만 아니라)에 기반하여 전달을 제어하기 위해 제공될 수 있다. 일부 변형들에서, 시스템은 폐쇄-루프, 연속적인 전달을 위해 포도당 모니터와 커플링될 수 있는 인슐린 펌프로서 구성될 수 있다.
동작시, 활성 IV 전달 시스템은 먼저 환자 ID를 제공할 수 있다. 예를 들면, 바코드 리더기 또는 생체 정보는 환자를 확인/식별하기 위해 제공될 수 있다. 개별 펌프(활성 IV 전달 시스템)는 IV 전달을 위해 특정 환자에 배정될 수 있다. 일단 환자가 배정되면, 펌프는 환자당 한번 실행될 수 있거나 주기적으로 재확인될 수 있는 적합한 IV 관리 조건들에 대한 환자 기록들을 자동적으로 문의할 수 있다. IV는 그 다음 설정될 수 있다(예를 들면, 병들 또는 백을 매달고 IV 라인을 병/백에 부착함으로써); 펌프 메커니즘에 따라, 주사기는 펌프 및 주사기에 부착되는 IV 라인 상으로 로딩될 수 있다. 센서를 포함하는 센서 라인/카트리지는 그 다음 맞물릴 수 있다. 예를 들면, IV 라인은 펌프 안으로 배치될 수 있고 제자리에 고정될 수 있다. 펌프는 유체가 적절하게 펌핑되도록 IV 라인에 맞물릴 수 있고, 센서는 약 식별자 및 농도(및 희석액 식별자)를 검출하기 위해 디바이스와 맞물린다. 펌프는 전달 시간 및 속도를 설명하기 위해, 및/또는 경보들을 설정하기 위해 환자 처방전 기록들을 자동적으로 문의할 수 있다.
도 72 및 도 73은 복수의 IV 라인들의 전달을 모니터링 및 제어하기 위한 복수의 펌프 모듈들과 함께 도시된 본 명세서에서 설명되는 스마트 펌프 시스템의 일 변형를 도시한다. 예를 들면, 도 72에서, 터치 스크린(7201)을 갖는 주 제어기/프로세서 유닛은 어느 측면 상에 3개의 다른 펌프 모듈들(7205, 7207, 7209)에 연결된다. 각 모듈에 대하여, IV 배관 설정으로부터 배관(7221)은 펌프를 통과하여 펌프와 커플링한다. 도 73에 도시된 바와 같이, 각 배관(7221)은 디바이스의 후면 안으로 꽉 물린다. 전체 조립체는 폴(7225)에 장착된다. 도 74 및 도 75는 제어기 및/또는 프로세서를 수용할 수 있는 펌프 시스템의 주 유닛의 평면 및 정면도들을 각각 도시한다. 도 76은 주 유닛의 배면도를 도시한다. 온/오프 스위치, 전력 짹, 및 네트워크 연결(들)(예를 들면, USB)을 갖는 제어 패널(7605)은, 폴 클램프(7607) 및 배관이 배치될 수 있는 펌프 하우징 안으로의 입구와 같이, 디바이스의 후면 상에 위치된다. 2개의 펌프 메커니즘들(7611) 및 센서 인터페이스는 또한 펌프 하우징 안에 위치된다. 배관이 그 안에 위치되면 문(7615)은 닫힐 수 있다. 도 77은 이러한 실시예의 후면 사시도를 도시한다. 도 78은 펌핑 하우징에 대한 문이 닫힌 이러한 변형의 배면도를 도시한다.
도 79 및 도 80은 스마트 펌프를 위한 예시적인 스크린들을 도시한다. 도 79에서, 현재 판독된 IV 전달 정보를 나타내는 터치 스크린을 갖는 스마트 펌프의 주 유닛이 도시된다. 이러한 변형에서, 스크린은 검출된 약(헤파린), 농도(1.09U/㎖), 유량( 59 ㎖/hr) 및 펌프에 의해 환자에게 전달된 총 누적 약(494 단위)에 관한 정보를 포함한다. 시간/날짜, 사용자, 환자, 및 다른 정보가 또한 디스플레이될 수 있고, 키 제어들(버튼들)이 또한 도시되고 인에이블될 수 있다. 추가 제어들(미도시)은 사용자 정보의 입력뿐만 아니라 데이터의 저장 및/또는 원격 전송, 및 디바이스의 프로그래밍을 포함하는 시스템의 수동 인터페이스 및 제어를 허용할 수 있다. 유사하게, 도 80은 도 79에 도시된 바와 같은 주 유닛에 부착될 수 있는 펌프 모듈의 예를 도시한다. 펌프 모듈은 그것이 부착되는 주 유닛에 의해 제어되는 전용 펌프일 수 있다. 스크린은 펌프 모듈에 할당된 채널, 약 식별자, 희석액 식별자, 유량, 농도, 및 전체 복용량을 디스플레이한다. 스크린(터치 스크린) 상의 버튼들은 일단 설정이 확인되면 펌프를 작동 가능하게 하고, 펌프의 개별 수동 제어 및/또는 데이터의 전송을 가능하게 한다. 이러한 스마트 펌프의 제어 및 모니터링은 전송되거나, 예를 들면, 간호 스테이션에 위치될 수 있는 중앙 스테이션과 조정될 수 있다. 하드웨어, 소프트웨어 또는 펌웨어는 시스템 또는 복수의 침대들(환자들)에 걸쳐 펼쳐질 수 있는 복수의 시스템들을 제어하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 도 81은 제어기를 위한 예시적인 스크린("계기판")을 도시한다. 사용자 인터페이스는 상이한 IV 약들을 받는 상이한 환자들을 도시한다. 경보는 특정한 환자에 대해 나타낼 수 있다. 모니터는 또한 더 면밀히 모니터링될 수 있는 관찰 물질들을 받는 이들 환자들을 나타낼 수 있다.
바코드 기술(예를 들면, BCMA)을 활용하기 위한 가장 빈번한 순서는 다음이다: 자체 스캔/약물 획득/ 약물 체크/ 약물 스캔/ 환자의 방 입력/ 환자 ID 밴드 스캔/약물 관리/문서 관리. 최후의 2개의 단계들은 대부분의 경우 교환가능하다. 현재, 약물이 적기에 실제로 관리되었고, 약물이 정확한 조성을 가지며, 농도 및 처방된 누적 복용량이 달성되었는지의 독립적인 확인은 없다. 이러한 정보는 제안된 기술을 활용하여 자동적으로 제공될 수 있고, 알맞게 저장될 수 있으며, 정보 캐리어들에 걸쳐 또는 병원 네트워크를 통하여 하드웨어에 의해 전파될 수 있다. 상기 정보 중 어느 것이 종래의 관례와 모순되는 디바이스에 의해 자동으로 찾아지면, 디바이스는 디바이스 데이터베이스에 사전-프로그래밍된 바와 같이 감지된 착오의 심각성(seriousness) 및 환자에 대한 잠재적인 결과들의 심각성(severity)에 따라 다양한 정도의 경보를 생성할 수 있다.
게다가, IV 전달 시스템들을 포함하는 본 명세서에서 설명되는 시스템들은 IV 약 용액들을 환자에게 자동적으로 전달하기 위해 사용될 수 있다; 일부 변형들에서, 시스템들은 또한 환자들의 전자 기록(들) 및/또는 의사/약국 지시들 및/또는 환자들의 생리학적 조건을 나타내는 하나 또는 둘 이상의 환자 모니터들로부터 직접의 데이터에 기반하여 약 용액을 자동적으로 혼합할 수 있다. 도 81b는 환자들의 전자 기록들로부터의 정보에 기반하여 IV 약 용액("오토IV")을 자동적으로 확인 및 확인에 의해 관리하기 위한 시스템의 일 변형를 도시한다. 도 81에서, 자동 IV 전달 시스템은 하나 또는 둘 이상의 IV 약 용액들에 연결하고 그것을 환자에게 전달하기 위한 밸브 및/또는 펌프를 포함한다. 시스템은 환자의 전자 의약 기록("EMR 서버")으로부터 정보를 수신하다. EMR 정보에 기반하여, IV 시스템은 환자에게 전달될 어떤 약의 얼만큼의 복용량(예를 들면, 양, 농도, 등)을 결정할 수 있고, (1) 약 용액의 조성을 확인하기 위해 IV 약 용액을 직접 샘플링함으로써 그리고 (2) 환자가 정확한 약 및 복용량을 받고 있다고 확신하는 약의 전달 및 전달의 권고에 의해 그것을 자동적으로 전달할 수 있다. 이러한 시스템은 의료 전문가로부터의 최소 요구 대화로 동작할 수 있는 폐쇄-루프 시스템일 수 있다.
일반적으로, 본 명세서에서 설명되는 바와 같은 약 용액들의 직접 샘플링은 위에서 언급된 장점들을 제공한다. 예를 들면, 표시(심지어 바코드 표시)에서의 에러들, 사용자 에러(예를 들면, IV 백들의 오독 또는 라벨을 잘못 붙임), 등은 방지될 수 있다. 환자들의 의료 기록들에 접근할 수 있는 특정 환자에 대해 혼합 및/또는 전달될 약들을 직접 샘플링하는 시스템들은 환자들에 대한 에러 및 피해를 방지하는데 대단히 가치가 높을 수 있다. 이러한 시스템들은 약 알레르기들, 다른 현재 약물들과 교차-반응성, 등을 포함하는 환자들의 기존의 생리적인 상태와 처방된 약물들을 상호 참조할 수 있다. 이러한 시스템들 중 어느 것은 또한 환자 식별자를 직접 확인하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 생체 정보(얼굴 인식, 지문 인식, 등)를 포함하는)는 환자 식별자를 확인하기 위해 사용될 수 있다.
따라서, 본 명세서에서 설명되는 바와 같은 완전 자동화된 스마트 펌프는 EMR(의사 주문들 및 약국 기록들을 포함하는 전자 의료 기록들)에 기반하여 약/약들, 복용량, 및 희석액, 설정 투여 속도 및 시간을 포함하는 IV 라인에서 도입되는 IV 수액을 독립적으로 및 자동적으로 인식할 수 있고, 간섭없이 정확한 복용량 및 시간으로 IV 약들을 관리할 수 있다. 그것은 최소 구성 및 작동 단계들이 필요할 수 있고, IV 약 전달에서 전례없는 안전성을 제공한다. 자동화된 스마트 펌프는 표준 펌프 및 주사기 펌프 변형들을 포함할 수 있다.
본 명세서에서 설명되는 스마트 펌프들은 관을 통하여 유체를 펌핑하기 위한메커니즘, 유체 감지(이미턴스) 전자장치들 및 IV 약/복용약/희석액 핑거프린트들 및 안전 주입 조건들을 갖는 약 데이터베이스(라이브러리), 약, 복용량, 희석액, 및 펌핑 조건들(유량, 등)을 디스플레이하기 위한 모니터, 및 디바이스와 대화하기 위한 터치 스크린 및/또는 버튼들 및 병원 컴퓨터 네트워크의 일부로서 대화하기 위한 연결들(무선 도는 유선)을 포함할 수 있다. 시스템 또는 디바이스는 또한 전선 및 전원이 차단된 경우에 백업 재충전가능한 배터리 전원 공급장치를 가질 수 있다. 완전 자동화된 스마트 펌프의 이러한 변형는 약, 복용량, 희석액, 유량 및 누적 복용량을 검출 및 리포트하고, 주입 조건들을 설정하며 검출된 약에 기반하여 자동적으로 제한한다. 그것은 또한 그것들이 1회분 약의 너무 빠른 전달과 같은 환자들에 대해 전형적으로 안전하지 않은 조건들을 설정하도록 시도하면 의료 제공 기관에게 자동적으로 경보한다.
적합하게 설비된 시설들에서, 주문된 약 및 복용량이 검출된 약 및 복용량과 일치하는지를 자동적으로 확인하고 의료 주문들에 따라 전달 파라미터들을 자동적으로 설정하기 위해 펌프는 병원 CPOE(Computerized Physician Order Entry), BCMA(Bar Code Medication Administration) 및 전자 의료 기록 시스템들과 무선으로 또는 유전 연결을 통하여 통신할 것이다. 이는 전달 속도, 개시의 시간 및 중단의 시간을 포함한다. 완전 자동화된 모드에서, 일단 IV가 성공적으로 펌프 안으로 로딩되면, 디바이스는 약, 약 농도 및 희석액을 검출하고, 의료 기록을 체크하며, 일치에 대한 결과들을 바코드 스캔하고, 일치가 발견되면 주문들에 따라 전달 조건(속도, 시간)을 설정하도록 준비시킬 수 있다.
일부 변형들에서, 디바이스는 주문들이 컴퓨터 상에 배치되지 않았던 STAT 조건들로 수동으로 사용될 수 있다.
펌프에 대한 환자 배정은 판자 바코드를 판독함으로써 또는 환자 ID를 입력함으로써 수행될 수 있다. 스마트 펌프 시스템은 환자들의 병원 기록에 접근할 수 있고, 올바른 환자가 배정되었는지를 보증하기 위해 환자들의 이름뿐만 아니라 나이 및 체중을 확인할 수 있다. 이는 단지 환자당 한번 실행되는 것이 필요할 수 있지만, 펌프는 새로운 IV가 설정되는 매시간, 또는 더 자주 그것이 그 환자에게 여전히 배정됨을 확인할 수 있다.
IV 약 용액들은 표준 관행에 따라 조제될 수 있고, 폴로부터 매달리거나 주사기 펌프 버전에 로딩될 수 있다. 내장 센서 및 펌프 카세트를 포함하는 IV 라인은 정확한 방향으로 유일하게 맞물릴 수 있는 방식으로 완전 자동화된 스마트 펌프 디바이스 안으로 로딩되거나 스레드(thread)될 수 있다. IV 라인은 디바이스에 의해 맞물려지고, 펌핑 메커니즘 및 센서 모두에 자동적으로 맞물린다. 일단 맞물리면, 디바이스는 정확한 맞물림 및 센서 신호들을 확인하는 자동화된 진단 프로그램을 실행할 수 있다.
디바이스는 IV 라인 "카트리지"에 내장된 센서의 위치를 지나서 IV 라인을 충진하기에 충분한 작은 1회분의 유체를 백 또는 주사기로부터 펌핑할 수 있다. 약, 농도 및 희석액이 검출되며, 디바이스 모니터 상에 리포트되고, 이러한 약 주문이 이때에 이 환자에게 적절한지를 확인하기 위해 환자의 의료 기록이 접근되는 동안, 펌핑은 잠시 정지될 수 있다. 약 처방전에서의 관리 정보를 이용하여, 펌프는 약 및 농도 정보로부터 알맞은 투여 속도를 자동적으로 설정할 수 있다. 펌프는 약들에 대한 알맞은 시간이 초기에 주어질 때까지 관리를 지연할 수 있다.
일단 디바이스가 로딩되면, 관리는 잠재적인 에러가 검출되지 않는 한 자동적으로 발생할 수 있다. 잠재적 에러가 검출되는 경우(적절하지 않은 복용량, 적절하지 않은 환자, 적절하지 않은 희석액, 당료 환자에 대한 포도당과 같은 다른 부수적인 약물들 또는 조건들과 호환가능하지 않음), 경보는 잠재적 에러의 성질에 관한 특정 정보로 소리가 날 수 있다. 의료 제공자 조정이 필요할 것이다.
펌프는 전자 의료 기록으로의 접근에 의해 큰 어른들부터 신생아들 및 조산아들까지의 상이한 크기의 사람들에 대한 조건들(즉, 경보)을 자동적으로 설정할 수 있다. 개인 크기의 선택은 디바이스에 의해 식별 및 전달되는 약들의 전달을 안내하기 위해 디바이스가 데이터베이스 및 소프트웨어 내부에 약 농도 및 전달 속도 파라미터들을 설정하게 할 수 있고, 디바이스의 데이터베이스는 약 라이브러에서의 모든 약들에 대해 사전-프로그램된 전달 조건들(농도 및 복용량)을 포함할 수 있다. 조건들 및 약 라이브러리들이 소아과 및 신생아 환자들에 대한 더 작은 구경(직경) IV 배관 및 약 복용량들 및 주입 속도들과 일치하는 펌프들의 소아과 및/또는 신생아 버전들은 또한 생성될 수 있다.
펌프는 혈관 폐색들, 실행 종료 및 다른 전형적인 기능들뿐만 아니라 실행이 개시된 후 검출된 약 또는 희석액에서의 변화들에 대해 경보할 수 있다.
본 명세서에서 설명되는 IV 전달 시스템들의 스마트 펌프 구성의 일부 변형들은 멀티채널 자동화된 스마트 펌프들로 구성될 수 있다. 이러한 변형들에서, 위에서 설명된 바와 같은 하나의 단일 프로세서 유닛(예를 들면, 관을 통하여 유체를 펌핑하기 위한 단일 메커니즘, IV 약/복용량/희석액 핑거프린트들 및 안전한 주입 조건들을 갖는 등록된 유체 감지 전자장치들 및 약 데이터베이스(라이브러리), 약, 복용량, 희석액 및 펌핑 조건들(유량, 등)을 디스플레이하기 위한 모니터, 디바이스와 대화하기 위한 터치 스크린 및/또는 버튼들, 전선 및 전원이 차단된 경우 백업 재충전가능한 배터리 전원 공급장치를 갖는) 및 병원 IT 네트워크로의 연결은 특정한 펌핑 모듈들을 프로세서의 단부들에 부가함으로써 확장 가능할 수 있다. 각 펌핑 모듈은 전원, 데이터 프로세싱 및 프로세서의 약 데이터베이스에 연결될 수 있고, 추가 IV 라인에 대한 펌핑 및 약 감지을 제공할 수 있다. 복수의 모듈들은 하나의 프로세서 유닛이 몇몇(예를 들면, 7까지) 상이한 펌프들을 지원하게 하도록 직렬로 연결될 수 있다.
예를 들면, 각 펌프 모듈은 데이터의 어떤 채널이 그것이 부착되는 프로세서에 의해 이러한 펌프에 할당되는지를 디스플레이하기 위한 작은 스크린을 포함할 수 있다. 주 프로세서 유닛은 하나의 펌프를 포함할 수 있고, 디폴트 채널 1을 가질 수 있다. 다음 부가된 모듈은 채널 2, 등등 일 수 있다. 펌프 모듈은 또한 약 식별자, 희석액, 유량, 농도 및 총 복용량의 정보를 디스플레이하는 스크린, 및 준비하고 IV를 준비하기 위해 동작하며, 일단 설정들이 확인되면 펌프를 동작시키기 위한 버튼들 또는 터치 스크린을 포함할 수 있다. 대안적으로, 주 유닛 상의 터치 스크린은 적합한 모듈을 선택함으로써 그리고 일단 약 및 전달 조건들이 디스플레이되면, 디폴트 전달 속도를 원하는 전달 속도로 조정함으로써, 부착된 모듈들의 각각에 대한 전달 조건들을 설정하기 위해 사용될 수 있다.
일부 변형들에서, 자동화된 IV 전달 펌프 또는 설명된 것들과 같은 다른 IV 유체 시스템은 환자들의 즉각 조건에 관한 IV 약들의 선택 및 관리에 기초할 수 있다. 이러한 경우에, 환자 조건 데이터와 함께 유체 전달 시스템은 관리하기 위한 어떤 약 및 얼마나 많은 양을 결정할 수 있다. 이는 응급 진료 및 완전한 의료 보호가 이용될 수 없는 전장 진료와 같은 다른 분야들에서의 애플리케이션들을 가질 수 있다. 예를 들면, 이러한 시스템은 환자를 모니터링하고, 어떤 IV 수액들이 필요한지 결정하며, 어떤 펌프 채널 또는 채널들이 이들 유체들을 갖는지를 결정하고, 유체 농도를 결정하며, 필요한 복용량을 연산하고, 복용량을 관리할 수 있다. 약 식별자를 검사하는 동안 전반에 걸쳐, 농도 및 총 복용량이 전달된다. 복용량 속도 및 주어진 약은 의료인이 필요 없이 환자 응답에 기초하여 시스템에 의해 자동적으로 조정될 수 있다.
IV 용액의 관리(기본 주입)를 위한 펌프를 포함하는 IV 전달 시스템들의 일부 변형들에서, 빈번한 업무 순서는: IV 매달기/펌프 턴온/프로그램/시작 누름이다. 최초 2개의 단계들은 교환할 수 있다. 프로그래밍된 약이 센서에 의해 독립적으로 식별되는 것이 아니고, 및/또는 프로그래밍된 농도가 식별된 것이 아니면, - 시스템은 경보를 발생할 것이고, 불일치가 환자에 대해 위험할 수 있으면 펌핑을 중지할 것이다. 시스템은 IV 라인이 알맞게 준비되었는지의 여부에 대한 정보를 제공할 수 있고, 만일 그렇다면 - 유체의 조성을 식별하고, 프로그래밍 단계 이전에 또는 프로그래밍 단계에서 간호사를 촉구하며, 예상되는 안전 주입 속도들 및 예상되는 약/농도 조합들의 세트 및 선택하기 위한 VTBI(Volume to Be Infused) 값들을 제안한다.
Guardrail 기술을 활용하는 더 정교한 관리에서, 위에서 설명된 센서 시스템에 의해 자동적으로 발생되는 정보는 프로그래밍된 주입 파라미터들이 가드레일 경보가 초래된 주입 파라미터들이 제한들 밖임을 나타내는 경우 거의 시작으로부터 모든 주입 변수들을 다시 재프로그래밍하는 간호사들 불만을 도와주는 가드레일들의 제한들 내임을 사실상 보장하는 모든 단계들에서 프롬프트들(prompts)로서(예를 들면, 환자 체중 또는 VTBI, 등의 알맞은 범위에 대한 프롬프트) 다시 활용될 수 있다.
멀티-채널 스마트 펌프들을 활용하는 더 훨씬 정교한 공동-관리에서, 시스템은 각 채널의 채널 프로그래밍 이전에 채널들의 각각에 대하여 준비된 라인에서 약을 식별하고 따라서 동시-주입의 에러들을 제거함으로써, 라인-교차를 방지할 수 있다.
일단 센서가 흐름 조건(블러스 푸시(bolus push) 또는 동시-주입) 하에서 약에 노출되고, 약이 시간 t에서 식별되면 - 그 특정 약에 대한 센서 응답은 데이터베이스에서 추출될 수 있고, 즉각적인 약 농도가 연산될 수 있다:
Figure pct00002
, 여기서,
Figure pct00003
는 실험적으로 결정되고 데이터베이스에 저장된 그 특정 약의 농도에 대한 센서의 벡터 응답이다. 벡터-함수
Figure pct00004
는 그 약의 존재에 대한 민감도이고 약의 성질에 의존한다. 약 농도가 주입 동안 언제라도 안정 범위들을 초과하면 시스템은 알람을 제공할 수 있다.
약이 식별되었으면, 응답 데이터는 센서 응답이 순수 캐리어(염류와 같은)에서 정상적으로 발견된 신호의 레벨로부터 2개의 표준 편차들을 최초 초과했던 점 t0 또는 흐름이 먼저 시작되면 주입 프로세스의 시작에 대한 시간에서 역추적될 수 있다. 시간 t에서의 총 복용량 D(t)는 그러면 다음으로 추정될 수 있다 :
Figure pct00005
또는
Figure pct00006
여기서, q(t) 또는 q는 가장 현실적인 경우에 거의 상수인 체적 유량이다. 체적 유량 q(t)는 내장된 "핫" 유량계에 의해 측정된다.
위에서 언급된 바와 같이, 임의의 적합한 펌프는 본 명세서에서 설명되는 시스템들과 사용될 수 있다. 가요성 관 내의 액체의 흐름을 생성하기 위한 하나의 개념은 대략 배관만큼 두꺼운 그리고 대략 디바이스의 내부 배관의 길이만큼 긴 물질의 슬래브(slab)를 갖는 것이다. 배관에 접촉하는 슬래브의 모서리는 곡선 프로파일을 가질 수 있다. 슬래브는 캠-종동부(follower) 구동 상호작용을 위해 그것의 내부의 밖으로 절삭된(machined) 종동부 경로를 가질 수 있다. 슬래브는 자동화의 2개의 축들을 가질 수 있다 - 회전 및 선형. 이들 축들의 결합은 가요성 관 상의 곡선 면의 파상 운동을 야기할 것이다 - 이러한 동작은 유체를 관의 경로를 따라 밀어낼 것이다. 이러한 동작은 또한 유체의 속도에 관하여 제어가능할 것이다. 배관을 따라 단지 한 점의 접촉만 있고 운동이 운동 경로에서 배관을 갑자기 누르지 않도록 조정할 수 있기 때문에, 이러한 구동은 연동 펌프에 비교하여 배관에서 더 적은 유압 스파이크들을 초래할 것이다. 도 82는 이러한 펌프 설계의 일 변형를 도시한다. IV 백으로부터의 액체의 흐름을 생성하기 위해 본 명세서에서 설명되는 스마트 펌프 시스템들과 함께 사용될 수 있는 다른 펌프 개념은 특정 속도로 백의 분쇄를 제어하는 것일 수 있다. 이를 달성하기 위한 하나의 방법은 IV 백에 적합한 시스템에 축압기 디바이스를 사용하는 것이다. 이러한 유압 축압기는, 도 83에 도시된 바와 같이, 백 내의 저압 블라더 축압기(bladder accumulator)와 유사할 수 있다.
추가 제어로서, 본 명세서에서 설명되는 시스템들 중 어느 것, 및 특히 활성 IV 전달 시스템들은 IV 약들의 전달 이전의 환자 식별자의 생체 또는 다른 확인을 포함할 수 있다. 예를 들면, 본 명세서에서 설명되는 시스템들 중 어느 것은 어드미턴스 약 인식 시스템과 함께 활용되는 자동화된 환자 식별을 수행하는 방법으로 얼굴 인식을 포함할 수 있다. 시스템은 사진을 촬영하기 위한 카메라를 갖는 모듈을 포함할 수 있고, IV 약들의 전달을 위한 올바른 환자 및 동일한 환자를 계속 보장할 수 있다.
C. IV 폐기물/유용 검출
일부 변형들에서, 본 명세서에서 설명되는 액체 용액의 조성을 결정하기 위한 이미턴스 시스템들은 의료(예를 들면, IV 약) 폐기물을 기록하도록 구성될 수 있다. 병원들 및 보호 시설들은 환경적으로 민감한 폐기물의 적절한 처리를 기록하고 지정된 약들의 유용에 대해 모니터링하도록 점점 더 요구된다. 편의상 "IV 폐기물 시스템들"로서 지칭될 수 있는 본 명세서에서 설명되는 IV 폐기물/유용 검출 시스템들, 즉, IV 폐기물 시스템들은 이 두 목적들을 따라 가능하게 하고 자동화하도록 설계될 수 있다.
일부 변형들에서, IV 폐기물 시스템은 약 식별자 및 농도를 신속하게 결정하는 프로세서에 연결된 등록된 센서를 포함하는 채널로 구성된다. 이러한 시스템들 또는 디바이스들은 또한 유체의 전체 체적을 결정하기 위한 유량계 및 유체가 안에 분류될 수 있고, 폐기물이 처리를 위한 적절한 용기들 안에 있음을 보증하기 위해 인식된 후에 융착될 수 있는 하나 또는 둘 이상의 폐기물 용기들을 포함할 수 있다. 그것은 남은 전체 복용량을 포함하는 IV 백 또는 주사기 반환에서 지정된 약들을 식별하기 위해 사용될 수 있고, 소각 및 화학적 분해를 위해 저장소 안으로의 정확한 처리를 문서화하는 환경적으로 민감한 IV 폐기물을 기록하고 분리하기 위해 사용될 수 있다. 디바이스는 경험적으로 작동될 수 있고, 약 유용 검출 및/또는 환경 폐기물 처리를 위해 독립적으로 IV 유체 폐기물을 증명할 수 있다.
일부 변형들에서, IV 폐기물 시스템은 먼저 백 또는 주사기를 디바이스의 폐기물 입력 포트에 부착함으로써 자동될 수 있다. 유체는 그 다음 폐기물 입력 포트를 밀치고 나갈 수 있다. 시스템/디바이스는 유체의 식별자, 농도 및 체적을 식별 및 기록할 수 있고, 조성에 기반하여 폐기되는 약의 총량을 연산할 수 있다. 그것은 또한 폐기물의 상이한 종류들을 적절하게 분리하는 1회분량을 처리를 위한 적절한 저장소 안으로 유용할 수 있다. 그 후에, 빈 백 또는 주사기는 적절한 폐기물로 처리될 수 있다.
제약 회사는 US Geological Survey에 의해 유기성 폐수 오염물로 고려되고, 제약 폐기물들은 EPA의 자원 보존 재생법(Resource Conservation and Recorvey Act; RCRA)에 따르면 유해 폐기물로 고려된다. 병원 약사들, 세이프티(safety), 환경 서비스들, 및 시설 관리자들은 RCRA를 복잡한 제약 폐기물 스트림(stream)에 적용하는데 고생한다. EPA 및 주 환경 단체들은 기업 벌금을 일당 위반당 $37,500까지 부과할 수 있다(위반은 적절하지 않은 폐기물 스트림 안으로 폐기되는 하나의 품목으로 정의될 수 있음). 개인 책임은 부서장으로부터 지휘 체계를 거쳐 CEO까지 사정될 수 있고, 벌금 및 형기를 포함할 수 있다.
제약 폐기물은 하나의 단일 폐기물 스트림이 아니라 제약 복용 형태를 포함하는 화학 약품의 복잡성 및 다양성을 반영하는 몇몇 개별 폐기물 스트림이다. 의료 서비스는 전형적으로 폐기물 관리에 초점을 두지 않아 왔고, 그래서 제약 폐기물의 분리 및 처리를 위한 알맞은 방법의 경험이 거의 없다. 이러한 문제를 혼합하면, 의료 약들은 그것들이 유용됨으로써 또는 조달이 이루어지는 다른 것들에 의해 부정 사용, 즉, 약물 남용에 대한 그들의 의도된 치료법 사용으로부터 종종 유용된다. 간호사들 중에서 약물 남용은 약 2% 내지 18%의 범위일 수 있다(Sullivan & Decker, 2001). 처방전 유형 약물 남용에 대한 비율은 6.9%이다(Trinkoff, Storr, & Wall, 1999). 약물 의존의 보급은 ANA 추정에 따르면 6% 내지 8%(130 내지 170,000)이다(Smith 등, 1998). Indiana Board of Nursing은 15%의 간호사가 병원들에서 발견된 약물들을 남용하는 것으로 추정한다. 미국 마취의사 협회(American Society of Anesthesiologist)는 한해 전체로서 펜타닐(fentanyl)의 과다복용으로 12명의 마취의사가 죽고, 마취의사들은 일반적인 내과의사 인구의 3배의 비율로 약을 남용한다고 보고한다.
가장 일반적으로 유용되는 약들 중에서, 이들은 유용을 검출하기 위한 현재 기술이 없는 펜타닐, 및 모르핀(morphine) 및 하이드로몰폰(hydromorphone)을 포함하는 병원들에서의 IV에 의해 자주 또는 주로 관리되는 것들이다. 많은 구강 약들이 또한 유용되고 많은 병원들은 투여조제기(dispensing machines) 및 구강 약물들을 유용하는 문제를 식별 및 경감시키기 위한 유용 검출 소프트웨어를 사용한다.
IV 폐기물 시스템들은 환자들에게 완전하게 전달되지 않는 경우 처리되어야 하는 지정된 및/또는 환경적으로 민감한 약들의 임의의 사용하지 않은 부분들의 빠르고 편리한 식별 및 경험적 기록들을 제공하는 콤팩트 디바이스들로서 구성될 수 있다. 처리는 소각, 화학적 분해, 또는 다른 치료 접근법들을 위한 1회용 폐기물 용기들 안으로의 분리 및 제거로 구성될 수 있다. 폐기물 용기들은 빠른 제거, 새로운 용기들로 교체에 대해 쉽게 접근 가능하고, 그들이 포함하는 폐기물과 함께 대개 소각에 의해 처리가능 하도록 기대된다.
일부 변형들에서, 필요하면, 임의의 흐름 센서를 포함하는 이미턴스 센서는 다수의 사용 후에 교체될 수 있는 1회용 카세트에 포함될 수 있다. 카세트는 새로운 카세트로 교환될 수 있고, 교체는 새로운 카세트와 IV 폐기물 흐름 경로, 포트의 다운스트림 및 폐기물 용기들의 업스트림을 연결할 수 있다. 카세트는 포트 및/또는 유체 경로를 포함할 수 있다. 센서 카세트는 또한 센서를 동작시키기 위한 프로세서와 접촉할 수 있고, 약 핑거프린트들을 생성하기 위해 신호들을 해석할 수 있으며, 약 데이터베이스에서의 이러한 핑거프린트를 식별할 수 있다.
IV 폐기물 시스템 또는 디바이스는 다음 엘리먼트들 중 임의의 것 또는 모두를 포함할 수 있다 : 위에서 설명된 프로세서 유닛, 관을 통하여 유체를 펌핑하기 위한 메커니즘(예를 들면, 펌프), 유체 감지 전자장치들(본 명세서에서 설명되는 바와 같은 센서를 포함하는) 및 IV 약/복용량/희석액 핑거프린트들 및 폐기물 처리 준수 라이브러리를 갖는 약 데이터베이스(라이브러리), 모니터(약, 복용량, 희석액 및 폐기물 처리 준수 또는 유용 검출 로깅을 디스플레이하기 위한), 디바이스와 대화하기 위한 터치 스크린 및/또는 버튼들, 폐기물 처리를 위한 하나 또는 둘 이상의 폐기물 저장소 탱크들, 린세이트 저장소 및 펌프 또는 중력이용 공급장치(gravity feed), 전선 및 전원이 차단되는 경우 백업 재충전가능한 배터리 전원 공급장치, 및 병원 IT 네트워크로의 연결. 배터리 전원 공급장치 및 작은 크기는 IV 폐기물 시스템 또는 디바이스가 의료 기관 내부 또는 외부의 어디에서의 사용에 대해 휴대가능함을 보증한다.
일부 변형들에서, IV 유체는 사용자 누름, 즉, 폐기물 입력 포트에 연결된 주사기를 누르거나, 잔여 유체를 몰아내기 위해 백을 누름으로써, IV 폐기물 시스템 폐기물 입력 포트 안으로 도입될 수 있다. 이러한 디바이스는 유용을 위해 폐기되거나 검사된 총 약 복용량이 연산되고 문서화될 수 있도록 IV 폐기물 채널뿐만 아니라 식별자 및 농도를 통한 감지 흐름을 포함할 수 있다. 각 측정 후, 사용자는 다음의 샘플들의 적절한 측정을 보장하기 위해 IV 폐기물 입력 포트 및 검출 채널의 린스이 필요할 수 있다.
일부 변형들에서, IV 유체(폐기물)은 펌프를 통해 IV 폐기물 입력 포트내에 입력되며, 즉 폐기물 입력 포트에 연결된 임의의 주사기 또는 백은 잔여 유체가 일정 속도로 자동적으로 비워지게 할 것이다. 이러한 디바이스는 펌프 동작의 속도(단위 시간당 유체의 볼륨) 및 농도를 사용하여 유용을 위해 폐기되거나 테스트된 총 약 복용량이 연산되고 문서화될 수 있기 때문에 IV 폐기물 채널을 통해 흐름을 감지하는 것을 포함할 필요가 없을 수 있다. 각 측정 후, 사용자는 다음의 샘플들의 적절한 측정을 보장하기 위해 IV 폐기물 입력 포트 및 검출 채널을 린스할 필요가 있을 수 있다.
본 명세서에서 기술된, IV 폐기물 시스템들을 포함하는, 시스템들 중 임의의 시스템은 또한 감지/시험 사이에 센서(들) 및 다른 성분들의 자동화된 린스을 포함할 수 있다. 예컨대, 완성된 폐기 또는 전환 측정이 이루어진 후 IV 폐기물 입력 포트 또는 감지 채널 내에 남아 있는 IV 유체는 후속 유체들을 방해할 수 있다. 그러므로, 입력 포트 및 채널의 수동 또는 자동 린스이 필요할 수 있다. 자동 린스은, 소독한 식수로부터 D5W(식수에 5% 포도당) 또는 NS(0.9% 정상 염수)와 같은 IV 유체들로 순수한 희석액 증류수 라인 또는 실제 용기 병 또는 탱크로의 연결을 포함할 수 있는 린스여액(rinsate)의 용기를 포함할 수 있다. 디바이스는, 펌프, 또는 워터 라인의 양의 압력 또는 디바이스 위의 용기로부터 중력을 사용하여, 린스여액의 일정부분(aliquot)을 제거할 수 있고, 입력 포트 및 채널을 통해 이를 펌핑할 수 있다.
일부 변형들에 있어서, 시스템은 또한, 전력 분배와 자동 제어들 및 관연결을 위한 2개의 스위칭 밸브들, 펌프 및 오버헤드를 포함한다. 예컨대, 도 84는 2개의 폐기물 목적지들과 하나의 린스 솔벤트 소스를 도시한다. 설계는 벽, 천정 또는 바닥 장착을 허용하고, 액체 스테이션은 아래방향, 측면상, 등으로 진행할 수 있다. 일반적으로, 시스템의 활동/상태의 하드카피를 생성하기 위한 프린터, 스캐너, 등을 가질 수 있다. 위에서 언급한 바와 같이, 시스템은 반-일회용 센서 카트리지 및 인터페이스를 포함할 수 있다. 사용자는 이러한 "사이드-모듈"에 카트리지를 설치하여 유지할 수 있고, 주사기들/백들을 위한 배관 인터페이스 및 메인 유닛으로 이어지고 데크 위에 놓이는 케이블이 존재할 수 있어서, 작업은 이들 바로 앞에서 이루어진다. 이러한 작업 모듈은 작은 상태 디스플레이를 가질 수 있다. 액체 공급부 및 폐기물 용기들은 유닛의 측면, 뒷면, 아래 또는 임의의 편리한 곳에 배치될 수 있다. 시스템은 메인 유닛으로부터 용기들 상의 맞춤화된 캡들에 연결된 배관을 통해 액체에 연결된다. 이들 배관들을 찾아내어 방해가 되지 않게 유지하는 구조가 존재할 수 있다. 용기들은 용기들을 안전하게 유지하고 사용하기 쉽고 안전하게 유지하는 특수 랙들 및/또는 플레이트들 내에 설정될 수 있다. 용기들, 캡들의 트레이들, 플레이트들 및 랙들은 사용자가 정확한 재료를 식별하는 것을 돕기 위하여 모두 컬러 코팅될 수 있다. 용기들은 둥글거나 사각형이 될 수 있다. 밸브들, 배관 루프들, 추가적인 스위칭 밸브들, 등과 같은 측정의 정확한 대기행렬을 용이하게 하기 위하여 사용된 추가적인 액체 핸들링 설비 및 센서들이 존재할 수 있다. 사용자가 언제 용기들이 넘치는지 또는 비워지는 지를 이해하는 것을 돕기 위한 액체 레벨 시스템이 또한 존재할 수 있다. 설계는 모터 제어를 포함하는 시스템, 릴레이들 및 공통 자동 설비를 제어하기 위한 자동 전자들을 포함할 수 있다.
도 84는 디스플레이(8411), 프린터(8413), 프로세서(8401)(센서 또는 센서 카트리지를 포함)를 포함하는 IV 폐기물 시스템의 한 구성의 단순화된 도면을 도시한다. 측정된 IV 폐기물을 저장하기 위한 두 개의 폐기물 용기들(8425)이 포함되고, IV 폐기물을 위한 소스 용기들(8426)은, 린스 소스(예, 린스제(rinsant))(8427)와 같이 도시된다. 도 85a 및 도 85b는 3개의 폐기물 용기들, IV 폐기물의 소스(IV 백), 및 센서 카트리지, 프린터 및 전자들(예, 제어기/프로세서)을 수용하는 하우징을 포함하는 IV 폐기물 시스템의 다른 변형의 전면도 및 후면도를 각각 도시한다.
IV 폐기물 작업 모듈의 감지 요소들은 중간 린스 단계들을 통해 다중 측정들을 할 수 있는 유닛으로서 구성될 수 있다. 이것은 위의 양 구성들 중 어느 하나의 구성의 센서 패키징으로 구성될 수 있고, 설치된 교정 전자들을 구비할 수 있는데, 이러한 교정 전자들은 이 후 바닥의 유연한 회로에 연결되고, 바닥의 유연한 회로는 이 모듈의 출구 커넥터에 연결될 수 있다. 일부 변형들에 있어서, 감지 소자들은 제거될 수 있다. 예컨대, 센서들은 반-일회용 카트리지로 구성될 수 있어서, 적절한 횟수의 사용 이후에 카트리지는 제거되어 교체된다. 도 86 내지 도 88은 교정 보드(8603)을 포함하는, 반-일회용 카트리지의 일 변형을 도시한다. 이들 도면들에서, 카트리지는 원통형 마운트/하우징을 포함하고, 유체는 원통형 마운트/하우징을 통과할 수 있고, 센서와 접촉하여 배치될 수 있다. 원통형 마운트는 그 자체가, 원통형 마운트의 양 단부의 커넥터들이 시스템(예, 도 85a에 도시된 시스템) 내에서 연결을 위해 개방되어 노출되는 상태로, 챔버 내에 놓일 수 있다. 따라서, 도 88은 센서를 포함하는 카트리지의 일 변형을 도시하고; 도 87은 동일한 카트리지의 반-투명 도면을 도시한다. 도 89는, 입구(8903), 출구(8905), 센서 카트리지를 위한 홀더(8901), 처리된 IV 폐기물에 대한 정보를 제공하기 위한 디스플레이(8907), 및 메인 유닛에 대한 연결(케이블)(8909)을 포함하는 IV 폐기물 시스템의 일부를 도시한다. 프로세서 및/또는 제어기는 이러한 서브-시스템에 포함될 수 있거나, 또는 이들은 메인 유닛의 나머지에 포함될 수 있다(예컨대, 도 85a를 참조).
일반적으로, 하나 또는 그 초과의 실시예들에 관한 것으로 본 명세서에서 기술된 특징들 중 임의의 특징은 (예, 본 문서의 다른 섹션들에 기술된) 다른 실시예들 중 임의의 것에 적용될 수 있다. 섹션 제목들 및 표제들을 포함하여 기술된 다양한 섹션들은 오로지 편리성을 위한 것이다.
시스템 구조
일부 변형들에 있어서, 시스템들은 클라이언트 시스템들(IV 검사 시스템들, IV 전달 시스템들, IV 폐기물 시스템들, 등)이 통신하는 원격 서버를 포함하는 시스템 구조를 구비할 수 있다. 각 애플리케이션은 자신의 서버를 구비할 수 있거나, 또는 동일한 서버가 다수의 애플리케이션들을 위하여 사용될 수 있다. 서버는 클라이언트 시스템들로부터 보고들을 수신할 수 있고, 이들을 병원 데이터베이스들을 포함하여 외부의 데이터베이스에 (안전하게) 제공할 수 있다. 일부 변형들에 있어서, 서버들은 웹 브라우저 플랫폼에 의해 액세스되도록 구성될 수 있다. 도 90은 이러한 시스템 구조의 일 변형을 도시한다.
도시된 바와 같이, 본 명세서에서 기술된 다양한 시스템들은 다양한 상이한 방식들로 구성될 수 있고, 상이한 센서들을 사용할 수 있다. 도 91은 상술된 바와 같이 전체적으로 또는 부분적으로 (또는 변경을 통해) 인가될 수 있는 유체의 조성물을 결정하는 시스템을 위한 구조의 개략도를 도시한다. 본 예는 본 명세서에서 기술된 시스템들의 일부 변형들이 어떻게 상호 연결될 수 있는지를 도시하도록 의도된다.
본 명세서에서 기술된 시스템들 중 많은 시스템들이 알려진 조성물들(약의 식별자, 희석액, 및 농도를 포함하여)의 라이브러리를 포함할 수 있다. 이들 라이브러리들은 선험적으로, 또는 진행 도중에 특별한 설정에 특정하게 생성될 수 있다. 예컨대, 시스템은 사용자가 그러한 시스템에 특정한 라이브러리를 구축하는 것을 허용할 수 있다. 따라서, 이러한 시스템은 사용자가 알려진 조성물들을 만들고, 이들 알려진 조성물들을 사용하여, 용액의 조성물을 식별하기 위하여 이 후에 사용될 수 있는 라이브러리/알려진 "핑거프린트들"을 결정하는 것을 허용하도록 구성될 수 있다.
일부 변형들에 있어서, 시스템은 모듈 또는 모드를 포함하고, 이러한 모듈 또는 모드를 통해 알려진 용액들은 라이브러리를 생성하거나, 라이브러리를 보완하거나, 또는 라이브러리를 정정하기 위하여 시험될 수 있다. 일부 변형들에 있어서, 다른 시스템들에 의한 사용을 위한 라이브러리를 신속하게 생성하기 위하여 전용 시스템이 사용될 수 있다. 예컨대, 도 92는 본 명세서에서 기술된 시스템들 중 임의의 시스템과 함께 사용하기 위한 알려진 약의 라이브러리를 생성하기 위한 일 시스템을 도시한다. 도 92에 도시되고, 도 93a 내지 도 93d에 추가적으로 상세하게 도시된 시스템은 로봇 팔(9203)에 의해 시험될 수 있는 샘플 챔버들(예, 도 93c 및 도 93d에 상세하게 도시된)을 구비하는 센서들의 어레이(9201)를 포함하고; 유체는 위로부터 각 센서 챔버내로 더해질 수 있다. 일반적으로, 센서 홀더들이 상이할지라도, 센서 설계가 동일한 한(및 특별히 센서를 위한 동일한 외형 및 재료), 라이브러리가 상이한 시스템들 사이에서 이동될 수 있다. 따라서, 다수의 측정들은 상이한 유체 농도들과 조성물들로 만들어질 수 있다.
흐름 센서들
위에서 언급한 바와 같이, 일부 변형들에 있어서, 시스템은 도 12 및 도 16a에 도시된 바와 같이, 별도의 센서로서 또는 이미턴스 스펙트로스코픽 센서에 통합된 흐름 센서를 포함할 수 있다.
IV 유체의 체적 흐름은 내장된 "열-선" 흐름 메터 또는 흐름 센서에 의해 측정될 수 있다. 일부 변형들에 있어서, 센서는 측정될 흐름의 방향을 따라 서로 나란히 배치된 3개의 금속 필름 저항 온도 검출기들(RTDs)을 포함한다. 동작의 단순한 모드에 있어서, 중앙 RTD는 전류를 통과시킴으로써 가열되고, 상류와 하류 RTD 사이의 저항 차이가 측정된다. 이러한 저항 차이는 하류와 상류 RTDs 사이의 온도 차이를 반영하고, 온도 차이는 흐름이 없을 때 0에 근접한다. 흐름이 존재할 때, 중앙 RTD로부터 열 이동은 하류 RTD를 향해 더 뚜렷해지고, 상류와 하류 RTDs 사이의 저항 변화를 통해 전기적으로 측정된 온도 차이는 흐름의 측정으로서 작용한다. RTD 온도는 전형적으로 수 ℃만큼 주변 온도를 초과하고, 임의의 상당한 방식으로 센서 위로 흐르는 유체의 온도에 영향을 미치지 않는다. 보다 복잡한 측정 방식들이 또한 사용될 수 있다.
핫 애미모미터 흐름 검출기를 위한 설계들은 도 94에 상세하게 도시된 바와 같이 박막, 핫 애미모미터를 포함할 수 있다. 이러한 예에 있어서, 센서는 흐름 스트림의 한 점에서 매우 작은 양의 열을 인가함으로써 흐름을 측정하고, 하류 센서의 온도 변화로부터 흐름 율이 결정될 수 있다. 도시된 바와 같이, 박막 금속 트레이스들은 3개의 저항들, 중앙 가열된 트레이스의 하나의 상류 및 하나의 하류를 형성한다. 이러한 센서는 감도와 안정성을 개선하기 위한 차동 구성에 사용될 수 있다. 이것은 또한 흐름 방향을 측정하는 능력을 갖는다. 도 94에 도시된 설계는 금속 증착 및 리소그래피에 의해 생성된 박막 애미모미터를 위한 것이다. 이것은 1mm 길이, 10㎛ 트레이스 폭, 10㎛ 트레이스간 유격의 크기들을 갖는 3개의 트레이스들의 한 세트를 포함한다. 이들 크기들은 일반적이고, 상술된 센서들에 적합하도록 설계되었다. 도 95는 바로 기술된 바와 같이 리소그래피적으로 생성된 흐름 센서를 도시한다.
위에 도시된 바와 같은 핫 애미모미터는 유체 흐름을 측정하기 위하여 사용될 수 있다(예컨대, H.Bruun의 "Hot-wire anemomertry : principles and signal analysis."(옥스퍼드 대학 미국 출판부, 1995)을 참조). 이에 덧붙여, 또는 대안적으로, 다수의 배선들 또는 트레이스들이 사용 가능하다면, 흐름 율이 알려지고, 유체 열 전도도 및/또는 유체의 열 용량의 변화들을 측정하기 위하여 사용될 수 있다. 유체의 흐름과 특성들의 동시 측정을 위한 핫-와이어 기술의 기본 개념은, 킹의 법칙(King's law)에 기초한 일반적인 교정이 유체 특성(약의 농도와 같은)에 확장될 수 있어서, "교정 상수들"이 유체 특성의 교정 함수들이 될 수 있다는 점이다. 따라서, 측정들을 위해 사용 가능한 두 개의 배선들이 존재한다면, 유체 특성의 의존성이 상이한 두 개의 교정 함수들은 각 배선에 대한 킹의 법칙 내에 존재한다. 두 개의 킹의 수학식들의 시스템은 그 후 두 개의 알려지지 않은 것 - 배선들의 구현에 의해 결정된 정확성 및 측정 시스템의 신호 대 잡음비를 갖는 속도 및 유체 특성에 대해 풀려질 수 있다. 킹의 법칙 내의 교정 계수들은 혼합물의 열 전도성에 강하게 의존하고, 따라서 약의 특성 및 농도의 민감한 함수들이다. 유사한 접근법은 기체 혼합물들에 대해 개발되었다(예, P.Libby 및 J.Way에 의한, "Hot-wire probes for measuring velocity and concentration in helium-air mixtures," AIAA Journal, vol. 8, no. 5, pp. 976-978, 1970).
따라서, 본 명세서에서 기술된 시스템들 및 디바이스들 중 임의의 것은 또한 흐름을 측정하기 위한 하나 이상의 센서들을 포함할 수 있다. 예컨대, 흐름 검출기는 공통의 센서 조립체 내에 통합될 수 있다. 본 예에서 센서 조립체는 전기 어드미턴스 센서들과 흐름 메터를 형성하는 패턴화된 전극들을 포함한다.
위에서 기술된 센서들 및 시스템들의 예들에 덧붙여, 다른 수정들, 애플리케이션들 및 사용 모드들이 고려된다. 예컨대, 금속 공융점들, 합금들, 비결정 금속들, 액체 금속들, 전도성 산화물들, 절연 산화물 층들을 갖는 금속들, 비활성 전극들, 화학적으로 활성 전극들, 등을 포함하는 다른 전극 재질들이 센서(들)을 형성하기 위하여 사용될 수 있다. 일부 변형들에 있어서, 어드미턴스 스펙트로스코피 전극들은 절연 층들에 의해 유체로부터 분리될 수 있다. 어드미턴스 스펙트로스코피 전극들은 반-투과성 멤브레인들에 의해 유체로부터 분리될 수 있다. 본 명세서에서 기술된 어드미턴스 스펙트로스코피 전극들 중 임의의 전극의 표면들은 화학적으로 수정되거나 또는 물리적으로 수정될 수 있다. 예컨대, 어드미턴스 스펙트로스코피 전극 표면들은 미소기계가공, 나노-리소그래피, 등에 의해 물리적으로 수정될 수 있다. 일부 변형들에 있어서, 어드미턴스 스펙트로스코피 전극들은 동일한 전극의 두 개 또는 그 초과의 영역들 내에 두 개 또는 그 초과의 상이한 재질들 가질 수 있다.
일부 변형들에 있어서, 시스템은 자동 샘플 로더 또는 자동화된 판독 시스템과 접촉하기 위한 납들, 패드들 및 유체 격납을 통합하는 센서 요소 설계들을 포함한다. 센서 요소는 기체가 용해될 수 있는 유체 용기 내에 넣어지거나, 여기에 노출될 수 있다. 이것은 기체가 유체 내로 들어가 용해되는 것을 허용하기 위하여 하나 또는 그 초과의 면들에 반-투과형 멤브레인을 포함할 수 있다. 추가적으로, 유체는 별도의 유체(기체 또는 액체) 스트림으로부터 특정 재질을 선택적으로 흡수하고/하거나 스트림 내의 특정 재질들과 반응할 추가적인 재질들을 포함할 수 있다. 포함된 유체 조성물 및 반-투과형 멤브레인 모두 흡수될 재질들의 유형들의 선택도를 제공하도록 설계될 수 있다. 유체에 들어가는 재질들은 어드미턴스 스펙트로스코피 또는 임의의 적용할 수 있는 다른 기술에 의해 검출될 것이다.
일부 변형들에 있어서, 센서 요소 설계는 센서 요소들과 접촉하여 시험될 용액을 흡수하여 수용하고, 넘침을 방지하는 것과 함께 샘플을 위한 격납을 제공할 유리 섬유들, 폴리머 섬유들, 등과 같은 흡수 재질의 매트를 센서 요소들 위에 포함할 수 있다.
본 명세서에 기술된 시스템들은 정상적으로 사용된 것 밖의 측정 범위들에서 동작될 수 있다. 특히, 더 낮은 주파수들(mHz 범위)이 위에서 기술된다; 덧붙여, 더 높거나 더 낮은 인가 전압들, 더 높거나 더 낮은 여기 주파수들, 등이 사용될 수 있다. 덧붙여, 측정은 전기화학 영역에서 이루어질 수 있다. 예컨대, 어드미턴스의 측정은 5 V의 인가된 전위 위에서 이루어진다. 이것은 높은 전압 측정들(kV, 등)을 포함할 수 있다. 복소 어드미턴스의 측정들은 순환 전압전류법 측정들을 포함하는 측정 모드들로 이루어질 수 있다. 측정을 위한 펄스화된 모드들이 또한 사용될 수 있다. 일부 변형들에 있어서, 0.5 V 위 및 아래 모두에 DC 바이어스들 및 가변 DC 바이어스 전압들을 인가한 상태에서 ac 어드미턴스 측정의 동작이 사용될 수 있다. 이것은 측정에 추가적인 가변성을 도입하는데 장점들을 가질 수 있고, 따라서 약들을 구별하기 위한 증가된 능력을 위해 데이터에 차원성을 추가한다.
전극 제조 및 린스은 본 명세서에서 기술된 시스템 및 방법들의 부분으로서 사용될 수 있다. 예컨대, 용매에 기반한, 플라즈마 린스, 등을 포함하는 사전 및 사후 조립체 센서 린스 프로토콜들이 사용될 수 있다.
화합물들 및 농도들의 식별
액체의 조성물(식별자, 농도 및 희석액)을 결정하기 위하여 이미턴스 스펙트로스코피을 사용하기 위한 본 명세서에서 기술된 모든 시스템들은 일반적으로 일부 형태의 패턴 인식을 사용한다. 가장 단순한 형태에 있어서, 시스템은 기록된 복소 이미턴스 스펙트로스코피("핑거프린트")의 패턴을 알려진 이미턴스 스펙트로스코피 패턴들의 라이브러리와 일치시킬 수 있다. 간혹 복소인 이들 다중 차원 패턴들이 동일할 때, 액체의 조성물은 확실하게 식별될 수 있다. 다수의 주파수들 및 복수의 상이한 전극들을 사용하여, 본 명세서에서 기술된 바와 같이 결정된 복소 이미턴스 패턴들이 식별자, 농도 및 희석액을 포함하여, 액체의 특정 성분들에 대한 특징이기 때문에, 이러한 패턴 인식은 용액의 조성물을 결정하기 위한 정확하고 믿을만한 방법을 제공한다.
패턴 인식, 또는 시험 신호 및 신호들의 알려진 라이브러리의 패턴들을 일치시키는 공정은, 적어도 수집된 많은 수의 차원들(간혹 60 정도로 많은), 기록된 신호 내의 가변성, 및 시험되어, 라이브러리 내의 알려진 표준들과 비교되는 용액들의 농도들의 약간의 변동들로 인해, 어렵고 복잡한 것으로 밝혀졌다. 일단 용액이 알려진 신호들의 라이브러리의 정도 및 입도를 팽창시키려 하면, 알려진 핑거프린트의 수가 더 클수록, 일치가 식별될 가능성은 더 높아진다. 대안적으로, 시스템이 정확하게 시험 복소 이미턴스 핑거프린트를, 별도의 일치를 필요로 하지 않고, 라이브러리 핑거프린트들로부터 식별 및 외삽을 허용하는 정확도의 다양한 범위들 내에서 복소 이미턴스의 라이브러리에 일치시키는 것을 허용할 하나 또는 그 초과의 방법들을 사용하는 것이 가능할 수 있다. 따라서, 심지어 라이브러리가 별도의 일치를 포함하지 않을 때에도, 시스템에 의해 시험되는 용액들의 조성물의 식별을 허용할 수 있는, 다양한 패턴 인식 기술들은 아래에 기술된다. 더욱이, 이들 기술들은, 별도의 일치를 식별할 때에도 가능하지 않을 신속한 (즉, 실시간 접근) 방식으로, 복소 이미턴스 데이터의 심지어 높은-차원의 데이터세트들의 신속한 패턴 인식을 허용할 수 있다.
약들 및 IV 유체들의 자동화된 식별에 적용되기 때문에, "패턴 인식"은 센서로부터 미가공 데이터를 측정하고, 알지못하는 식별자를 보고하거나, 또는 패턴의 카테고리 또는 "부류"에 기초하여 약의 식별자 및 농도를 디스플레이한다. 이상적으로, 시스템들은 알려진 화합물들 및 조성물들(라이브러리)에 대해 수행된 측정들의 이전 세트들에서 등록된 패턴들로부터 추출된 지식에 기초하여 센서 데이터를 거의 순간적으로 분류할 수 있는 패턴 인식 시스템을 적용할 수 있다. 이러한 시스템은, 본 명세서에서 기술된 다양한 애플리케이션들에서 패턴들이, IV 유체들, 센서간 차이들, 전자 파라미터들에서의 가변성 및 온도를 포함하는 다른 인자들의 조성물에서 고유한 가변성에 부분적으로 기인하여, 엄격하게 지정되지 않는다 할지라도, 패턴 일치 시스템을 수행하는 것으로 언급될 수 있다.
본 명세서의 시스템들에 대해 기술된 복소 이미턴스 데이터는 전형적으로 구문적인(또는 구조적인) 패턴들의 예들이고, 이러한 데이터는 확률 시스템들에 의해 생성된 통계적인 패턴들과 반대인 제어된 프로세스에 의해 생성된다. 분류 또는 설명 방식은 그러므로 측정들 과정에서 관찰된 특징들의 구조적인 상호관계들에 기초한다. 데이터는 또한 다변량 또는 다차원 데이터 세트들의 예이고, 이들 차원들은 부분적으로 상호관련되고, 더 작은 직교 차원들로의 감소를 겪을 수 있고, 따라서 계산들을 단순화시키고, 저장 요건들을 감소시키며, 적절한 다차원 공간 내에서 점들을 한정한다.
큰 치수의 데이터세트들을 비교하기(또는 단순화시키고 비교하기) 위해 적합한 임의의 적절한 패턴 인식 기술이 본 명세서에서 기술된 이미턴스 스펙트로스코피에 의해 액체의 조성물을 식별하기 위한 시스템들과 함께 사용될 수 있지만, 패턴 인식의 두 가지 일반적인 유형들이 여기에서 기술된다: 신경망들에 의한 패턴 인식 및 주 성분 분석에 의한 패턴 인식.
방법 1 : 신경망들
일반적으로, 아래에 도시된 본보기 시스템들에서 사용된 신경망 방법들은 라이브러리를 사용하여 네트워크를 훈련함으로써 실험적인 시험 패턴들을 알려진 패턴들의 라이브러리에 대해 일치시킬 수 있다. 일반적으로 이러한 방법은 데이터세트의 모든 차원들을 보존할 수 있다.
예컨대, IV 유체 패턴 인식에 대해 신경망 알고리즘들의 적용 가능성을 시험하기 위한 플랫폼으로서 EasyNN-plus 소프트웨어 패키지가 선택되었다. 다섯(5) 개의 상이한 IV 유체들 각각을 위한 다섯(5) 개의 실험적인 센서 트레이스들이 포맷팅되어 EasyNN 그리드-입력 설비에 놓인다. 신경망 입력과 출력 층들은 그리드 입력 및 출력 열들을 일치시키기 위하여 생성되었다. 입력 및 출력 층들에 연결되는 숨겨진 층들은 이 후 "성장"되어 반자동으로 최적의 수의 노드들을 수용한다.
일단 신경망 네트워크들이 그리드 내의 훈련 데이터를 알게 되면, 그리드 내의 데이터는 동시에 망을 스스로 확인하기 위하여 사용되었다. 이들 시험들에서 사용된 유체 데이터는 다음의 IV 제제들을 위한 것이다 : 순수한 0.9% 염수(SAL), 2 mg/ml의 도파민(DOP), 4 mg/ml의 푸로세미드(FUR), 0.5 mg/ml 미다졸람(MID) 및 1 mg/ml의 베쿠로니움(VEC)-모두 전형적으로 0.9% 염수에 조제된 치료 농도들. 이러한 데이터세트에 대한 훈련은 60개 입력 노드들, 14개의 노드들을 갖는 하나의 숨겨진 층 및 5개의 출력 노드들을 생성한다.
훈련중일 때, 마무리된 신경망은 잡음 진폭의 함수로서 에러율을 평가하기 위해 부가된 인공 잡음을 갖는 훈련 세트로부터 동일한 데이터에 대해 실험하기 위하여 사용되었다. 각 약 트레이스는 "무작위화"되었고, 1000회의 인식 및 계수된 부정확한 인식의 순간들을 위해 EasyNN에 제공되었다. 결과들은 아래의 표 1에 제공된다.
Figure pct00007
% 잡음의 함수로서 에러율(%)
음은, 0으로부터 표1의 제 1 열에 표시된 %까지의 범위 내에서 균일하게 분포된 잡음을 생성한 표준 무작위 발생기 함수에 의해 X 및 Y 값들의 백분율로서 실험적인 트레이스들의 X 및 Y 성분들 모두에 더해졌다. 백분율 에러율 다음에는 잘못 식별되었던 제제의 이름이 표시되었다.
이들 시험들 도중에 더해진 잡음양의 그래픽 표현을 제공하기 위하여, 원래의 패턴 및 "무작위화된" 패턴들이 도 96a 내지 도 96d에 도시되었다. EasyNN-plus 소프트웨어 패키지는 잡음에 의해 시각적으로 상당히 희미해진 패턴을 정확하게 인식할 수 있는 훌륭한 잡음 거부 성능들을 나타내었다. 특별히, 도 96a는 1 mg/ml의 베쿠로니움(VEC)에 대해 더해진 인공 잡음을 갖는 패턴을 도시하고; 도 96b는 4 mg/ml의 푸로세미드(FUR)에 대해 더해진 인공 잡음을 갖는 패턴을 도시하고; 도 96c는 2 mg/ml의 도파민(DOP)에 대해 더해진 인공 잡음을 갖는 패턴을 도시하고; 도 96d는 0.5 mg/ml 미다졸람(MID)에 대해 더해진 인공 잡음을 갖는 패턴을 도시한다.
잡음 거부의 정도는 주로 공간-분할하는 엔진들과 같은 신경망 알고리즘들의 특징의 직접 반영이고, 이러한 엔진들은 훈련 세트로부터의 부류들 중 하나의 구성원으로서 임의의 알려지지 않은 패턴을 분류하려 시도한다.
이러한 크기의 잡음 레벨이 실제 생활의 애플리케이션에서 겪게 되는 것은 가능성이 적은 일이다. 심지어 2% 잡음 레벨에서조차, 알고리즘이 이러한 패턴을 "알려지지 않은"으로 플래그로 표시한다면, 유용할 것이다. 대부분의 신경망 패키지들(EasyNN-plus와 같은)은 패턴들을 "알려지지 않은"으로 쉽게 식별하지 못하고, 제한된 쿨롬 에너지(RCE)와 같은 추가적인 알고리즘 또는 이와 유사한 것이 "알려지지 않은" 패턴들을 양호하게 구별하기 위하여 더해질 수 있다.
약 지문들(drug signatures)을 인식하기 위한 신경망 패턴 인식 방법들의 애플리케이션이 본 명세서에서 기술된 본보기 시스템들을 통해 시험되었다. 다른 문맥들 내에서 신경망 패턴 인식의 애플리케이션의 예들은 음성 인식, 얼굴 특징들, 이미지들 및 산업 부분들의 인식 및 분류 애플리케이션들을 포함한다. IV 약 용액 조성물들의 식별에 대한 신경망 기술들의 애플리케이션은 이전에는 기술되지 않았고, 다수의 문제점들을 야기한다.
약 조성물(예, 약 식별자 및 농도 모두)의 인식은 확률 신경망(PNN)에 기초하여 두 가지 모델들을 생성함으로써 우리의 시스템들 내에서 구현된다. 이러한 모델은 입력으로서 모두 금속쌍의 조합들 및 주파수들에 걸친 우리의 어드미턴스 측정으로부터의 완전한 데이터 세트의 측정들을 취한다. 제 1 성분은 측정들로부터 약/용액 조합을 분류하기 위한 약 인식 모델이고, 제 2 성분은 측정들 및 측정되고 있던 알려진 약/용액으로부터 약의 농도를 추정하기 위한 함수 근사 모델이다. 이러한 구현에 있어서, 모델들은 독립적이었지만, 사용중 약 인식 모델의 출력은 약 식별자와 약 농도를 결정하기 위하여, 입력의 부분으로서 함수 근사 모델에 공급될 수 있다. 이러한 모델들은 다수의 약들, 두 가지 희석액들 및 각 약의 농도들의 범위에 걸친 한 세트의 약 데이터에 대해 훈련되었다.
도 110의 표는 한 세트의 약들 및 농도 범위들에 대한 본 방법의 시험으로부터 초기 결과들을 도시한다. 이 표는 약 식별 성분을 통한 약 지문 데이터를 처리하는 결과를 도시하고, 도 111의 표는 농도 결정 성분 출력을 도시한다. 다른 구현에 있어서, 방법들 모두 약 및 희석액 식별자와 출력에서의 농도를 제공하기 위하여 결합될 수 있고, 약들, 희석액들 및 농도들의 한정된 세트에 대해 훈련될 것이다.
방법 2 : 주 성분 분석 :
주 성분 분석(PCA)은, 다수의 부분적으로 상관된 벡터 변수들을 주 성분들로불리는 더 적은 수의 상관되지 않은 벡터 변수들로 변환하는 다변량 데이터 분해를 위한 수학적 절차이다. 제 1의 주 성분이 데이터 내에서 가능한 많은 가변성을 고려하고, 각 후속 성분은 나머지 가변성을 가능한 많이 고려하도록, 다차원 변수들이 처리된다. 주 성분의 크기가 각 후속 성분에 대해 신속하게 줄어드는 것이 간혹 발견되며, 원래의 다변량 데이터 내의 관찰된 변동의 최상위 부분을 책임질 수 있는 오로지 적은 수의 주 성분들을 고려하는 것이 필요하다.
센서로부터 나오는 데이터의 다변량 성질은 데이터가 수집되는 방법을 반영한다. 어드미턴스 스텍트럼들을 수집하는 자연적인 방식은 주파수 범위 내의 주파수 함수로서 어드미턴스의 동위상 X 및 직교 Y 성분들의 형태이다. 어드미턴스가 주파수의 분석 복소 함수이기 때문에, 복소 어드미턴스의 X 및 Y 성분들이 실제로 독립적이지 않지만, 크라머스-크로니히(Kramers-Kronig) 적분 관계를 통해 연결되는 것으로 추정된다. 이론적으로, 성분들 중 어느 하나의 전체 스펙트럼이 0에서 ∞까지의 주파수 범위 내에서 알려졌다면, 다른 성분은 수치 적분에 의해 계산될 수 있었을 것이다. 0에서 ∞까지의 주파수 범위가 실험적으로 얻기 어렵기 때문에, 약 인식 애플리케이션에 대해, 제한된 주파수 범위 내에서 두 성분들을 측정하고, 잡음 감소를 위해 임의의 최종 데이터 중복을 사용하는 것이 보다 더 실제적이다.
PCA의 애플리케이션에서 관습적인 것과 같이, 다양한 금속 패드들을 가로질러 측정된 각 주파수에서 X 및 Y 값들은 정렬되어, 120-요소 행(벡터)을 형성하는데, 이는 특별한 측정을 나타내고, 고유한 "관찰"로서 간주될 수 있다. 다수의 측정 행들은 관찰들의 행렬로 조립되고, 행을 따른 각 열은 가변 벡터로 간주된다. 이러한 접근법은 예컨대, 신호-대-잡음 비율(SNR)의 상당한 악화 없이 감소된 세트의 주파수들에서 취해진 관찰의 믿을만한 분리를 허용하는 최소주의적 데이터세트에 도달하기 위하여, 특정 금속 패드들 또는 조합들을 가로지른 측정과 같은, 개별 주파수 열들 또는 열들의 블록들과 같은 변수들을 더하거나 제거함으로써 측정된 데이터에 대한 수치적인 실험을 위한 상대적으로 편리한 방식을 허용한다.
관찰들의 행렬은 유클리드 공간 내의 점들의 세트로서 취급된다. 각 변수(열)는, 열 내의 각 값으로부터 열을 따른 평균을 감산하고, 이를 열의 표준 편차로 나눔으로써, 평균이 제거되고 크기조정된다-행렬 센터링 및 스케일링으로 알려진 절차. 제 1 주 성분은 가장 큰 길이를 갖는 벡터로서 계산되는데, 가장 큰 길이는 평균을 통과하는 라인에 대응하고, 모든 관찰점들에 대해 오차 제곱 합을 최소화시킨다. 제 2 주 성분 벡터는, 제 1 주 성분 벡터를 따른 점들 사이의 모든 분산이 점들로부터 감산된 후의 제 2 주 성분 벡터에 대응한다. 계산들은 각 후속 벡터에 대해 반복된다. 이러한 프로세스는 데이터세트의 평균으로부터 시작하는 다수의 직교 벡터들을 찾고, 데이터세트 내의 가능한 많은 변수가 이들 벡터들을 따라 정렬되도록, 회전한다. S.E.A. 센서 데이터를 포함하는 가장 실질적인 경우들에 있어서, 분산은 실질적으로 제 1 소수의 주 성분들을 따르고, 순서에서 증가하는 성분의 수에 따라 급속하게 감소된다. 나머지 방향들을 따른 분산은 정보의 최소 손실을 통해 무시될 수 있고, 따라서 감소된 차원성의 훨씬 더 간결한 대표 데이터세트가 원래 데이터 대신에 저장될 수 있다. 어떤 점에서, PCA는 가장 큰 분산을 갖는 최적의 하위공간을 찾기 위한 원래의 데이터세트의 선형 변환을 제공한다.
PCA가 최적의 선형 변환과 데이터 차원성의 감소를 제공하지만, 데이터 분류 및 분리성을 위한 최적의 알고리즘은 아니다. 스마트 IV 및 IV 체크 모두에 의해 생성된 패턴들에 대해, 두 가지 접근법들이 데이터 분류 "로컬" 또는 "개별 PCA" 또는 "전역 PCA"에 대해 취해질 수 있다. 제 1 경우에 있어서, 훈련 데이터세트는 고려되어야 하는(센서들, 전자들, 상이한 유체 제조자들, 등의 사이의 가변성과 같은) 모든 가변성을 갖는 특별한 유체에 대해 생성된 데이터이다. 직교 주 성분 기초는 인식될 필요가 있는 각 제제를 위해 계산되어 라이브러리 내에 저장된다. 알려지지 않은 유체를 위해 측정된 데이터는 라이브러리로부터 각 기초에 프로젝트되고, 그 기초의 프로젝션과 원점 사이의 거리에 기초로 분류된다. 원점으로부터의 거리가 훈련 데이터세트 내의 가변성에 의해 한정된 예상된 한계들 내에 있다면,- 관찰은 이러한 부류에 속하고, 이와 같이 식별될 수 있다. 원점으로부터 증가하는 거리에 대해, 현재 측정이 상이한 유체가 될 확률은 증가한다. 대안적으로, 더 높은 가변성을 갖는 훈련 세트들에 대해 더 양호하게 작용할 수 있는, 프로젝트된 측정 데이터가 프로젝션으로부터 다시 복구될 수 있고, 원래의 측정 데이터와 비교될 수 있다. 측정 데이터가 원래 프로젝트된 기초의 부류에 유체가 속한다면, 복구된 데이터는 측정 데이터를 정확하게 추적할 것이다. 복구의 정확성은, 훈련 세트의 가변성을 반영하는 것으로부터 예상된 편차 내에 또는 그 밖에 놓이는 지를 확인하기 위하여 측정된 및 복구된 데이터세트들 사이에서 표준 편차의 계산(또는 나머지들의 일부 다른 측정)을 통해 평가될 수 있다.
이러한 제 1 접근법의 매력적인 장점은 그 부가적인 성질에 있다- 알려진 유체들의 라이브러리는, 훈련 세트들이 제작물 개발의 프로세스에서 사용가능하기 때문에, 훈련 세트들의 추가에 의해 확장될 수 있다.
제 2 접근법-"전역 PCA"-은 모든 훈련 세트들을 사용하고, 그 순간에 사용 가능한 모든 훈련 세트들을 포함하는 단일 공간을 생성한다. 이러한 접근법에 있어서, 개별 유체 훈련 데이터세트들은 개별 훈련 세트들 내에서 가변성을 반영하는 참조의 이러한 전역 프레임 내에서 점들의 "클라우즈"("clouds")로서 출현한다. 알려지지 않은 유체로부터 측정 데이터가 훈련 "클라우즈" 중 하나 내에 있거나 이에 인접한 것으로 밝혀진 단일 점으로서 이러한 전역 공간 내로 프로젝트되면, - 이것은 그 특별한 부류에 속하고, 만약 그렇지 않다면, - 이것은 알려지지 않은 유체이다.
이러한 "전역 PCA"는 추가적이지 않은데, 왜냐하면 최적의 공간이 다음 훈련 세트가 라이브러리에 추가되도록 사용 가능해질 때마다 재계산되어야 하기 때문이다. 이러한 부류들의 분리성은 이러한 기술에 대해 최적인 것은 아니지만, 이것은 피셔의 선형 판별 분석(Fisher Linear Discriminant Analysis : FLDA - 장래의 보고들에에서 논의될)을 사용하여 자연적으로 강화될 수 있다. "전역 PCA"는 또한 전체 희석 프로파일과, 상이한 농도들 사이의 상대적으로 간단한 보간을 기초로 유체들의 보다 더 자연적인 분류를 허용한다. 동일한 세트의 IV 유체들: 0.9% 염수(SAL), 2 mg/ml의 도파민(DOP), 4 mg/ml의 푸로세미드(FUR), 0.5 mg/ml 미다졸람(MID) 및 1 mg/ml의 베쿠로니움(VEC)으로부터의 동일한 데이터 세트가 PCA를 이용한 계산들에 사용되었다.
개별적인 주 성분 공간들이 각 유체에 대한 실험 데이터의 5가지 경우들을 기초로 계산되었다. 평균 벡터와 함께 4가지 주 성분들이 패턴들에 대한 가변성의 99.98%의 충분한 서술을 제공하는 것으로 밝혀졌다. 그 후, 알려지지 않은 유체에 대해, 개별 공간들에 대한 "알려지지 않은 데이터"의 프로젝션들이 생성되었고, 후속적으로 프로젝션으로부터 복구되었다. 원래 데이터와, 프로젝션으로부터 복구된 데이터 사이의 차이들의 제곱 합의 제곱 근이 계산되었다. 실험 데이터가 공간에 "적합"하면 이 값은 0에 근접할 것인데, 실험 데이터는 이러한 공간에 프로젝트되고, 이로부터 복구된다. 만약 데이터가 다른 것의 유체 공간에 프로젝트되면, 불일치에 의해 야기된 데이터 왜곡은 중요할 것이다.
위의 유체들의 세트에 대해 수행된 이러한 절차의 결과들은 아래의 도 97에 도시되었다. 도 97은 이제 방금 기술된 개별 PCA 기술을 사용하여 분해/복구 에러를 도시한다. 개별 PCA가 원래 데이터와 복구된 데이터 사이의 불일치에 기초하여 패턴들 사이의 매우 양호한 판별을 허용하는 것을 도 97에서 명확히 볼 수 있다. 더 많은 데이터가 수집되고, 데이터 내의 가변성의 모든 소스들이 고려되기 때문에, 현실적인 임계 레벨들은 이러한 접근법에 기초하여 자동화된 데이터 분류를 위하여 계산될 수 있다.
개별 PCA 방법을 사용하는, 약 인식을 위한 애플리케이션이 개발되었다(도 98). 이것은 상술된 5가지 약들과, 훈련 세트 내의 약 패턴들 중 어느 것과도 일치하지 않고 알려지지 않은 약들을 인식하는 것을 허용한다. 중간-전력의 노트북 상에서 이 프로그램을 실행시키고 인식을 시간 측정하여, 약 또는 알려지지 않은 것을 인식하는데 1 내지 5 ms가 소요됨을 나타내었다. 훈련 세트로부터 약과의 비교를 위한 계산 시간은 약 1 ms이고, 최악의 경우의 시나리오는 제제가 시도들의 순서에서 마지막 약과 일치할 때, 또는 제제가 알려지지 않은 때이다. 예컨대, 도 99에 도시된 바와 같이, 유체를 베쿠로니움-시험들의 순서의 목록에서 제 5번째 약으로 인식하는데 5 ms가 걸렸다.
상술된 전역 PCA의 기술은 모두 5개의 패턴을 포함하는 주 성분 공간을 생성하기 위하여 동일한 5개 유체들에 대한 동일한 세트의 데이터에 대해 사용되었다. 이러한 데이터세트에 대해 생성된 바이플롯(BiPlot)이 아래의 도 100에 도시된다(오로지 첫 번째 3개의 주 성분들이 도시된다). 주 성분 공간에서 모든 패턴들은 점들이다. 각 유체에 대해 모두 5개의 개별 측정들이 이러한 BiPlot상에 표현되지만, 서로 인접하게 놓여 단일 데이터 표식으로 보인다. 개별 유체들을 위한 데이터 내의 가변성은 계산되어 상이한 데이터 부류들 사이의 분리 수단으로서 사용될 수 있다.
Figure pct00008
별 부류에 대한 질량 중심의 좌표들은, 질량 중심과 좌표의 원점 사이의 거리 및 개별 부류들의 질량 중심들 사이의 거리들과 함께 계산될 수 있다. 부류들 중 하나 내에서 데이터의 가변성으로 이들 거리를 나누는 것은 주 성분 공간 내에서 신호-대-잡음 비율의 프록시를 제공한다. 가변성, 원점에 대한 거리들 및 이들의 비율들이 초기에 열거된 5개의 IV 유체 데이터세트들에 대해 계산되었다, 위의 표 2를 참조.
일부 변형들에 있어서, 시스템은 약 인식 프로세스에 다음의 두 가지 단계들을 적용할 수 있다: (1) 치수 감소; 및 (2) 회귀 분석. 이 방법에 적용될 수 있는 사용 가능한 계산 방법들의 개요가 뒤따른다.
치수 감소
상술된 예시적인 시스템들에 의해 수집된 약 지문들은 다변량이다. 각 패턴은 60, 120, 240, 또는 심지어 이보다 큰 차원 공간들에 속할 수 있다. 변수들 중 일부는 다른 변수들의 선형 조합일 수 있다. 고차원 데이터를 원래 데이터 내에서 필수 콘텐트를 캡쳐하는 더 낮은 차원 표현으로 감소시키는 것이 유리하다. 차원 감소 방법들의 두 개의 주된 유형들은 선형 및 비선형이다.
선형 기술들은 원래의 변수들의 선형 조합인 새로운 변수의 성분들의 각각을 초래한다. 본 단락에서 열거된 것은 선형 방법들의 다양한 유형들(및 하위 유형들)이고, 추가적인 방법들이 사용될 수 있다. 예컨대, 주 성분 분석(PCA)은 평균-제곱 에러의 의미에서, 최상의 선형 차원 감소 기술이다. 요인 분석(FA)은 또한 2차 통계 모멘텀들에 기초한 선형 방법이다. 심리학자들에 의해 첫 번째로 제안된 것으로, FA는 측정된 변수들이 일부 알려지지 않은, 그리고 간혹 측정 불가능한 공통의 요인들에 의존한다고 간주한다. FA의 유형들은, 주 요인 분석(PFA) 및 최대 가능성 요인 분석을 포함한다. 프로젝션 추적(PP)은, PCA 및 FA와 달리 2차 보다 더 높은 정보를 통합하고, 따라서 비-가우스 데이터세트들에 대해 유용한 선형 방법이다. 이것은 2차 방법들보다 계산적으로 더 집중적이다. 독립 성분 분석(ICA)는, 반드시 서로 직교인 것은 아니고, 가능한 통계적으로 거의 독립적인 선형 프로젝션들을 추구하는, 더 높은 차수의 방법이다. 통계적인 독립성은 비상관성보다 훨씬 더 강한 조건이다. 이것은 모든 더 높은 차수의 통계들에 의존한다. 다중-유닛 객체 함수들. 객체 함수들: 최대 가능성 및 네트워크 엔트로피를 지정하기 위한 많은 상이한 방식들이 존재한다. 이 방법은 잡음이 없는 ICA 모델의 가능성을 지정하고, 파라미터들; 상호 정보 및 쿨백-라이블러 발산(Kullback-Leibler divergence)을 추정하기 위하여, 최대 가능성 원리를 사용한다. 이것은 성분들; 비선형 교차-상관들; 및 고차 누적률 텐서(cumulant tensor)들 중에서 상호 정보를 최소화하는 변수를 찾도록 시도한다. 단일-유닛 객체 함수들은, 최소 상호 정보를 갖는 표현을 찾는 것과 등가인 최대 역 엔트로피의 방향을 찾도록 시도하는 네겐트로피; 고차 누적률들; 및 일반 대조 함수들을 포함할 수 있다. 최적화 알고리즘들이 또한 사용될 수 있고, 확률론적인 기울기-형 알고리즘들의 사용을 포함하는 적응 방법들을 포함할 수 있고, 가능성 또는 다른 다중-유닛 대조 함수들은 객체 함수의 기울기 상승을 사용하여 최적화되고; 일괄-모드(블록) 알고리즘들은 적응 알고리즘들보다 훨씬 더 계산적으로 효율적이고, 적응이 필요하지 않은 많은 실제 상황들에서 더 바람직하다. 고속 ICA는 고정된-점의 반복을 사용하는 이러한 일괄-모드 알고리즘이다. 비-선형 주 성분 분석(NLPCA)은 객체 함수에 비-선형성을 도입하는 기술이지만, 최종 성분들은 여전히 원래의 변수들의 선형 조합들이다. 무작위 프로젝션들의 방법은 데이터를 더 낮은 차원 공간들에 프로젝트하기 위하여 무작위 프로젝션 행렬들을 사용하는 단순하지만 강력한 차원 감소 기술이다. 무작위 프로젝션 방법에 대한 결과들이 PCA로 얻어진 결과들과 비교될 수 있고, PCA가 필요로 하는 시간의 부분을 취한다는 것이 경험적으로 도시되었다.
비-선형 방법들 및 확장들이 또한 사용될 수 있다. 이들 방법들 내에서 원래의 변수들은 다음의 비-선형 변환에 따라 새로운 변수로 대체되었다:
(x1,...,xp)T = f(s1,...,sk)T,
여기에서, f는 알려지지 않은 실제-값의 p-성분 벡터 함수이다. 비-선형 기술들은 비-선형 독립 성분 분석; 기본 곡선들; 다차원 스케일링; 및 위상 연속적인 맵들을 포함하지만, 이들에 국한되는 것은 아니다. 위상 연속적인 맵은, 코호넨의 자가-구성 맵들(kohonen's self-organizing maps); 밀도망들; 신경망들; 벡터 양자화; 및 유전 및 진화 알고리즘들을 포함한다.
회귀 분석은, 하나(또는 그 초과)의 의존 또는 응답 변수들과 다수의 독립 또는 예측자 변수들 사이의 관계를 모델링하는 것을 추구하는 일 군의 방법들을 기술하기 위하여 사용된 용어이다. 파라미터의 방법들은, 회귀 함수들이 데이터로부터 추정된 유한 수의 알려지지 않은 파라미터들에 관해 한정될 때, 적용될 수 있다. 예컨대, 회귀 분석의 유형들은, 선형 회귀 - 모델 규격이 의존 변수가 파라미터들의 선형 조합인(하지만 독립 변수들에서 선형일 필요는 없다); 보통의 최소 자승법(OLS); 일반화된 최소 자승법(GLS); 반복적으로 재가중된 최소 자승법(IRLS); 기기 변수 회귀(IV); 최적 기기 회귀; 최소 절대 편차(LAD); 분위 회귀; 최대 가능성 추정; 적응 추정; 주 성분 회귀(PCR); 총 최소 자승법(TLS); 능형 회귀; 및 최소 각도 회귀를 포함한다.
비-선형 회귀는, 모델 파라미터들의 비선형 조합이고 하나 또는 그 초과의 독립 변수들에 의존하는 함수에 의해 관찰 데이터가 모델링되는 회귀 분석의 형태이다. 모델 함수들의 예들은 지수 함수들, 로그 함수들, 삼각 함수들, 멱 함수들, 가우스 함수, 및 로렌츠 곡선들을 포함한다. 일반적으로, 선형 회귀가 존재하기 때문에, 최상의 적합한 파라미터들에 대한 폐쇄-형태의 표현은 존재하지 않는다. 주로 수치적인 최적화 알고리즘들이 최상의 적합한 파라미터들을 결정하기 위하여 적용된다. 다시 선형 회귀와 대조적으로, 최적화될 함수의 많은 로컬 최소값들이 존재할 수 있고, 심지어 전역 최소값은 편향된 추정치를 생성할 수 있다. 실제, 파라미터들의 추정된 값들은, 제곱들의 합의 전역 최소값을 찾기 위하여, 최적화 알고리즘과 관련하여 사용된다.
비-파라미터 방법들은 비파라미터 회귀를 포함하는데, 비파라미터 회귀는, 예측자가 미리결정된 형태를 취하지 않지만, 데이터로부터 유도된 정보에 따라 구성된 회귀 분석의 형태이다. 비파라미터 회귀는, 데이터가 모델 구조와 모델 추정치들을 공급하여야만 하기 때문에, 파라미터 모델들에 기초한 회귀보다 더 큰 샘플 크기들을 필요로 한다. 비-파라미터 방법들의 예들은, 커넬 회귀; 승법적 회귀(Multiplicative Regression); 회귀 트리들(Regression Trees); 다변량 적응 회귀 스플라인들(MARS)을 포함한다.
일 예에 있어서, 차원 감소를 위하여, 주 성분 분석(PCA)과 비-선형(즉, NLPCA)이 라이브러리 데이터 공간과의 비교를 위한 초기 시험 데이터세트에 적용되었다. 이러한 접근법은 60-차원 공간으로부터 4-차원 공간으로의 감소를 허용한다. 분석은 7개의 상이한 약들의 인식을 위하여 구현된다. 선형 회귀 분석은 약 농도 계산을 위하여 사용되었다. 일반 최소 자승 기술은 5차 다항식 근사의 파라미터들을 계산하기 위하여 사용되었다. 이 방법은 두 개의 상이한 약들의 농도 곡선들에 적용되었다. 농도 계산의 정확도는 10% 이내이었다.
다른 차원 감소 기술들과, 다변량 적응 회귀 스플라인들(MARS)와 같은, 상술된 것들을 포함하는 회귀 방법들은, 약 인식 문제에 대한 가장 최적의 접근법을 찾기 위하여 사용될 수 있다.
5차 다항식 곡선에 의한 맞춤을 갖는 주 성분 프로젝션들의 예들은 도 101a 내지 도101d(인슐린) 및 도 102a 내지 도 102d(헤파린)에 도시되는데, 주 성분은 농도의 로그 함수로서 포착시 표시된다.
약 인식 소프트웨어 설명을 위해 애플리케이션이 개발되었다. 알고리즘은 7개의 약들-도파민, 푸로세미드, 헤파린, 인슐린, 미다졸람, 염수 및 베쿠로니움을 인식하기 위하여, 훈련되었다. 에러 임계값이 구성될 수 있다. 애플리케이션은 데이터세트에 잡음을 주입하는 무작위화 기능을 가져, 사용자는 어느 무작위화 인자에서 데이터가 여전히 알려진 약의 패턴으로서 인식될 수 있는지를 시험하기 위하여, 입력 데이터를 무작위화할 수 있다.
애플리케이션은 또한 두 개의 약들-인슐린과 헤파린의 농도를 계산하기 위하여 훈련되었다. 입력 샘플이 이들 두 개의 약들 중 하나로서 인식되자마자, 농도 계산 절차가 호출되고, 결과가 약의 명칭 옆에 디스플레이된다. 도 103은 약들의 인식을 나타내는데 있어서 이 애플리케이션을 사용하는 시험 결과들의 일부의 스크린 캡쳐를 도시한다.
위에서 논의된 신경망들과 주 성분 분석(PCA) 기술들에 덧붙여, 데이터 클러스터링, 벡터 기반 접근법들, 그리고 우리의 센서 패턴들의 인식에 적용될 수 있는 것이 명확한 많은 종래의 분석 기술들의 애플리케이션을 고려하였다.
본 명세서에서 기술된 시스템들을 사용하는 약 인식의 다른 예는 위에서 기술된 낮은-이온 강도 전극들을 사용하여, 낮은 및 높은 이온 강도 희석액들 모두와 함께 사용되었다. 이러한 예에 있어서, 센서 내에서 낮은 이온 강도(상호 맞물린 전극 패턴)는, 도 104a 및 104b에 도시된 바와 같이, 매우 낮은 이온 강도 액체들: 멸균수와 D5W 사이의 명확한 구분을 고려하였다. 도 105a 내지 도 105d는 D5W 내에서 가변 농도의 헤파린에 대한 상이한 센서 전극 패턴의 예와, 낮은 이온-강도 (상호 맞물린) 전극들에 대해 취해진 100 Hz로부터 1MHz까지의 주파수 스캔을 도시한다. 이후 동일한 샘플들이 작은 패드 전극들(높은 이온 강도 전극들)을 통해 취해졌고; 결과 트레이스들이 도 106a 내지 도 106j에 도시되었다. 최종적으로 동일한 샘플 용액들이 도 107a 내지 도 107h에 도시된 바와 같이 교차-금속 전극들을 사용하여 분석되었다. 위의 도면들 모두에 대한 XY 스케일은 응답의 복잡한 형태를 명확하게 보이게 하기 위하여 동적인(상이한) 것을 주목해야 한다.
D5W 및 멸균수 내의 헤파린의 희석 곡선으로부터, 제한된 데모 "라이브러리"가 생성되어, 상호작용 애플리케이션 프로그램 내에서 사용되었는데, 이러한 프로그램은 측정 설정으로부터 데이터세트를 대기하면서 실시간으로 약을 인식한다. 이러한 분석의 스크린샷들은 도 108a 내지 도 108d에 도시된다. 시스템이 라이브러리에 없는 약을 제공받으면, 시스템은 경고를 생성하고, 약이 인식될 수 없음을 나타낸다.
약 농도의 추정
다중-차원 고유값 공간으로 프로젝트된 패턴들은 이러한 공간 내의 점들을 한정한다. 다양한 약 농도들에서 얻어진 패턴들의 세트는 "희석" 곡선으로 취급될 수 있는 고유값 공간 내의 점들의 세트를 한정한다. 주어진 약 희석에 대해 사용 가능한 모든 데이터는, 농도의 파라미터 함수에, 또는 많은 실제 경우들에 대해 농도의 로그에 적합할 수 있다. 약의 새로운 측정을 위해, 농도는 측정된 점으로부터 근사 곡선까지의 거리를 최소화함으로써 이전에 측정된 데이터로부터 추정될 수 있다:
Figure pct00009
t-는 log(c)이고, c는 약 농도: c = exp(t).
곡선이 농도의 로그의 4차 및 5차 다항식 함수로 근사된 인슐린 희석 곡선에 적용된 이 알고리즘의 예는 도 109의 A 내지 D에 도시된다. 결과들은 희석 곡선이 각 주 성분의 또는 모든 성분들 전체의 적합한 데이터에 의해 구성되었는지의 여부에 의존한다. 순서 내에서 제 3 또는 제 4 점과 같은 특이치(outlier)를 포함하는 데이터세트에 대해, 제 1 접근법은 특이치를 무시하고 데이터 점들의 나머지를 정확하게 적합하게 하는 경향이 있는 반면, 제 2 접근법은 특이치에 의해 생성된 교란을 이웃 점들에 분배하는 경향이 있다. 두 접근법들은, 특이치 근처 내의 농도 값들은 예외로 하고, 농도가 대략 10-12%의 정확성을 갖고 추정될 수 있다는 것을 나타내었다.
주 성분 분석을 실험 데이터에 적용하는 과정에서, 4개의 주 성분들이 데이터 내에서 관찰된 가변성의 99.98%를 설명함을 언급하였다. 이것은, 시스템이 선형에 근접하면 이러한 가변성의 4개의 독립적인 직교 소스들이 존재하여야 하는 것에 대한, 통계적인 표시이다. 센서-유체 상호작용의 물리적인 모델은 4개의 독립 일괄된 성분들-2개의 커패시터들과 2개의 저항들을 포함하는 등가 회로이다. 다라서, 실험 데이터는 간접적이지만 4-성분의 물리적인 모델을 실험적으로 지원한다.
본 명세서에서 기술된 수용액들의 조성을 결정하기 위한 시스템들 및 방법들은 엄격하게 의료 애플리케이션들에 국한되는 것은 아니지만, 의료 애플리케이션들을 위해 특별히 유용할 수 있다. 본 명세서에서 기술된 복소 어드미턴스 디바이스들, 시스템들 및 방법들은 제작을 위한 복소 유체들 내의 핵심 성분들의 측정 및 확인을 위해 또한 유용할 수 있다. 일부 변형들에 있어서, 본 명세서에서 기술된 시스템들은 물의 품질을 결정하기 위하여 또는 다른 시험 목적들을 위하여 유용할 수 있다.
어드미턴스 스펙트로스코피를 사용하여 용액의 조성물을 결정하기 위한 방법들, 디바이스들 및 시스템들이 본 명세서에서 어느 정도 상세하게 도시 및 예를 통해 기술되었지만, 이러한 도시 및 예는 오로지 이해의 명확성을 위한 것이다. 본 명세서의 가르침의 견지에서, 본 발명의 사상과 범주를 벗어나지 않고 특정 변화들 및 수정들이 이루어질 수 있음은 당업자들에게 쉽게 명확해질 것이다.

Claims (86)

  1. 낮은 이온 세기 액체에서 동작하도록 구성되는 이미턴스 스펙트로스코피용 센서로서,
    전기적 도전성 재료의 다수의 연장 길이들을 포함하는 제 1 전극; 및
    전기적 도전성 재료의 다수의 연장 길이들을 포함하는 제 2 전극을 포함하며;
    상기 제 1 전극의 전기적 도전성 재료의 다수의 연장 길이들은 전극 쌍을 형성하기 위하여 상기 제 2 전극의 전기적 도전성 재료의 다수의 연장 길이들과 상호 맞물리는, 이미턴스 스펙트로스코피용 센서.
  2. 제 1항에 있어서, 제 3 전극을 형성하는 전기적 도전성 재료의 다수의 연장 길이들 및 제 4 전극을 형성하는 전기적 도전성 재료의 다수의 연장 길이들을 포함하는 제 2 전극 쌍을 더 포함하며;
    상기 제 3 전극의 전기적 도전 재료의 다수의 연장 길이들은 상기 제 4 전극의 전기적 도전 재료의 다수의 연장 길이들과 상호 맞물리는, 이미턴스 스펙트로스코피용 센서.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 제 1 전극을 형성하는 상기 전기적 도전 재료는 상기 제 2 전극을 형성하는 상기 전기적 도전 재료와 상이한, 이미턴스 스펙트로스코피용 센서.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 제 1 전극을 형성하는 상기 전기적 도전 재료 및 상기 제 2 전극을 형성하는 상기 전기적 도전 재료는 Au, Ti 및 Pd로 구성된 그룹으로부터 선택되는, 이미턴스 스펙트로스코피용 센서.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 제 1 전극의 상기 연장 길이들은 100μm 미만 만큼 상기 제 2 전극의 연장 길이들로부터 분리되는, 이미턴스 스펙트로스코피용 센서.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 전극의 연장 길이들은 곡선형인, 이미턴스 스펙트로스코피용 센서.
  7. 제 1항에 있어서, 높은 이온 세기 유체들에서의 동작을 위하여 구성되는 전극들의 쌍을 더 포함하는, 이미턴스 스펙트로스코피용 센서.
  8. 제 1항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 전극의 다수의 연장 길이들의 각각의 길이는 자신의 폭의 10배보다 큰 길이를 가지는, 이미턴스 스펙트로스코피용 센서.
  9. 제 1항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 전극들이 형성되는 인쇄회로 보드 기판을 더 포함하는, 이미턴스 스펙트로스코피용 센서.
  10. 높은 및 낮은 이온 세기 액체들에서 동작하도록 구성되는 이미턴스 스펙트로스코피용 센서로서,
    낮은 이온 세기 액체들에서 동작하도록 구성되는 적어도 전극들의 제 1 쌍 ― 상기 제 1쌍은 전기적 도전성 재료의 다수의 병렬 연장 길이들을 포함하는 제 1 전극, 및 전기적 도전성 재료의 다수의 병렬 연장 길이들을 포함하는 제 2 전극을 포함하며 상기 제 1 전극의 연장 길이들은 상기 제 2 전극의 연장 길이들과 상호 맞물림 ―; 및
    높은 이온 세기 액체들에서 동작하도록 구성되는 적어도 전극들의 제 2 쌍을 포함하는, 이미턴스 스펙트로스코피용 센서.
  11. 제 1항 또는 제 10항에 있어서, 흐름 센서를 더 포함하는, 이미턴스 스펙트로스코피용 센서.
  12. 높은 및 낮은 이온 세기 액체들에서 동작하도록 구성되는 이미턴스 스펙트로스코피용 센서로서,
    낮은 이온 세기 액체들에서 동작하도록 구성되는 3개의 전극들의 쌍들 ― 각각의 제 1 쌍은 전기적 도전성 재료의 다수의 병렬 연장 길이들을 포함하는 제 1 전극, 및 전기적 도전성 재료의 다수의 병렬 연장 길이들을 포함하는 제 2 전극을 포함하며 쌍에 대한 상기 제 1 전극의 연장 길이들은 상기 쌍에 대한 상기 제 2 전극의 연장 길이들과 상호 맞물림 ―; 및
    높은 이온 세기 액체들에서 동작하도록 구성되는 3개의 전극들을 포함하는, 이미턴스 스펙트로스코피용 센서.
  13. 제 1항, 제 10항 또는 제 12항에 있어서, 상기 센서의 모든 전극들 상에 샘플 액체를 윅(wick)하도록 구성된 모세혈관 포트를 더 포함하는, 이미턴스 스펙트로스코피용 센서.
  14. 제 1항, 제 10항 또는 제 12항에 있어서, 상기 센서의 모든 전극들 상에 샘플 액체를 로드하도록 구성된 접이식 니들(needle)을 더 포함하는, 이미턴스 스펙트로스코피용 센서.
  15. 낮은 이온 세기 액체들에서 동작하도록 구성되는 이미턴스 스펙트로스코피 시스템으로서,
    낮은 이온 세기 액체에서 동작하도록 구성되는 전극들의 적어도 하나의 쌍을 가진 센서;
    약 100 미만 milliHertz로부터 약 1 초과 KHz까지의 낮은 주파수 범위를 포함하는 다수의 주파수들에서 전기적 여기를 제공하도록 구성되는 신호 생성기;
    상기 다수의 주파수들에서 상기 센서로부터 복소 어드미턴스 데이터를 수신하며, 상기 액체들에서 하나 이상의 화합물들의 식별자, 농도 또는 식별자와 농도를 결정하도록 구성되는 프로세서를 포함하는, 이미턴스 스펙트로스코피 시스템.
  16. 제 15항에 있어서, 상기 센서는 낮은 이온 세기 액체들에서 동작하도록 구성되는 적어도 전극들의 제 1 쌍을 포함하며, 상기 제 1 쌍은 전기적 도전 재료의 다수의 병렬 연장 길이들 및 전기적 도전 재료의 다수의 병렬 연장 길이들을 포함하는 제 2 전극을 포함하며, 상기 제 1 전극의 연장 길이들은 상기 제 2 전극의 연장 길이들과 상호 맞물리는, 이미턴스 스펙트로스코피 시스템.
  17. 제 15항에 있어서, 상기 신호 생성기는 약 100 미만 milliHertz로부터 약 100 초과 KHz까지의 낮은 주파수 범위를 포함하는 다수의 주파수들에서 전기적 여기를 제공하도록 구성되는, 이미턴스 스펙트로스코피 시스템.
  18. 낮은 및 높은 이온 세기 액체들에서 동작하도록 구성되는 이미턴스 스펙트로스코피 시스템으로서,
    낮은 이온 세기 액체와 함께 동작하도록 구성된 전극들의 적어도 하나의 쌍 및 높은 이온 세기 액체와 함께 동작하도록 구성되는 전극들의 적어도 하나의 쌍을 가진 센서;
    약 100 미만 milliHertz로부터 약 10 초과 KHz까지의 낮은 주파수 범위를 포함하는 다수의 주파수들에서 전기적 여기를 제공하도록 구성되는 신호 생성기;
    상기 다수의 주파수들에서 상기 센서의 전극들 중 하나의 쌍 또는 둘다의 쌍으로부터 복소 어드미턴스 데이터를 수신하며, 상기 액체들에서 하나 이상의 화합물들의 식별자, 농도 또는 식별자와 농도를 결정하도록 구성되는 프로세서를 포함하는, 이미턴스 스펙트로스코피 시스템.
  19. 제 18항에 있어서, 낮은 이온 세기 액체들에서 동작하도록 구성되는 상기 전극들의 쌍은 전기적 도전 재료의 다수의 병렬 연장 길이들을 가진 제 1 전극 및 전기적 도전 재료의 다수의 병렬 연장 길이들을 가진 제 2 전극을 포함하며, 상기 제 1 전극의 연장 길이들은 상기 제 2 전극의 연장 길이들과 상호 맞물리는, 이미턴스 스펙트로스코피 시스템.
  20. 낮은 이온 세기 액체에서 약의 식별자 및/또는 농도를 결정하기 위한 방법으로서,
    전기적 도전 재료의 다수의 병렬 연장 길이들을 가진 제 1 전극 및 전기적 도전 재료의 다수의 병렬 연장 길이들을 가진 제 2 전극을 포함하는 전극 쌍과 낮은 이온 세기 액체를 접촉시키는 단계 ― 상기 제 1 전극의 연장 길이들은 상기 제 2 전극의 연장 길이들과 상호 맞물림 ―;
    약 100 미만 milliHertz로부터 약 1 초과 Hz까지의 낮은 주파수 범위를 포함하는 다수의 주파수들에서 액체에 전기적 여기를 공급하는 단계; 및
    상기 전극 쌍사이에서 측정되는 복소 이미턴스에 기초하여 상기 액체에서 하나 이상의 화합물들의 식별자, 농도 또는 식별자와 농도를 결정하는 단계를 포함하는, 약의 식별자 및/또는 농도를 결정하기 위한 방법.
  21. 제 20항에 있어서, 상기 낮은 이온 세기 액체를 접촉시키는 단계는 다수의 병렬 연장 길이들을 가진 제 1 전극 및 다수의 병렬 연장 길이들을 가진 제 2 전극을 각각 가지는 다수의 전극 쌍들과 상기 낮은 이온 세기 액체를 접촉시키는 단계를 포함하며, 상기 제 1 전극의 연장 길이들은 상기 제 2 전극의 연장 길이들과 상호 맞물리는, 약의 식별자 및/또는 농도를 결정하기 위한 방법.
  22. 제 20항에 있어서, 높은 이온 세기 액체들에서 복소 이미턴스를 측정하도록 구성되는 전극들의 적어도 하나의 쌍과 상기 낮은 이온 세기 액체를 접촉시키는 단계를 더 포함하는, 약의 식별자 및/또는 농도를 결정하기 위한 방법.
  23. 제 20항에 있어서, 상기 전기적 여기를 공급하는 단계는 약 100 미만 milliHertz로부터 약 1 초과 KHz까지의 낮은 주파수 범위를 포함하는 다수의 주파수들에서 전기적 여기를 공급하는 단계를 포함하는, 약의 식별자 및/또는 농도를 결정하기 위한 방법.
  24. 제 20항에 있어서, 상기 전기적 여기를 공급하는 단계는 상기 전극쌍에 전기적 여기를 공급하는 단계를 포함하는, 약의 식별자 및/또는 농도를 결정하기 위한 방법.
  25. 제 20항에 있어서, 상기 전기적 여기를 공급하는 단계는 상기 제 1 및 제 2 전극들의 표면에서 전기화학적 반응을 위한 임계 레벨 미만인 전압을 발생시키는, 약의 식별자 및/또는 농도를 결정하기 위한 방법.
  26. 제 20항에 있어서, 상기 전기적 여기를 공급하는 단계는 500 미만 mV인 전압을 발생시키는, 약의 식별자 및/또는 농도를 결정하기 위한 방법.
  27. 제 20항에 있어서, 다수의 공급된 주파수들에서 상기 복소 이미턴스를 기록하는 단계를 더 포함하는, 약의 식별자 및/또는 농도를 결정하기 위한 방법.
  28. 제 20항에 있어서, 상기 결정 단계는 복소 이미턴스들의 라이브러리와 상기 복소 이미턴스를 비교하는 단계를 포함하는, 약의 식별자 및/또는 농도를 결정하기 위한 방법.
  29. 낮은 또는 높은 이온 세기 액체에서 약의 식별자 및/또는 농도를 결정하기 위한 방법으로서,
    낮은 이온 세기 전극 쌍 및 높은 이온 세기 전극 쌍과 액체를 접촉시키는 단계;
    약 100 미만 milliHertz로부터 약 1 초과 KHz까지의 다수의 주파수들에서 상기 전극들에 전기적 여기를 공급하는 단계;
    상기 낮은 이온 세기 전극 쌍 및 상기 높은 이온 세기 전극 쌍 모두에서 상기 복소 이미턴스를 검출하는 단계; 및
    상기 낮은 이온 세기 전극 쌍과 상기 높은 이온 세기 전극 쌍사이에서 측정되는 상기 복소 이미턴스들 모두 또는 상기 복소 이미턴스들 중 하나에 기초하여 상기 액체에서 하나 이상의 화합물들의 식별자, 농도 또는 식별자와 농도를 결정하는 단계를 포함하는, 약의 식별자 및/또는 농도를 결정하기 위한 방법.
  30. 제 29항에 있어서, 상기 액체와 상기 낮은 이온 세기 전극 쌍을 접촉시키는 단계는 전기적 도전 재료의 다수의 병렬 연장 길이들을 가진 제 1 전극 및 전기적 도전 재료의 다수의 병렬 연장 길이들을 가진 제 2 전극을 포함하는 단계를 포함하며, 상기 제 1 전극의 연장 길이들은 상기 제 2 전극의 연장 길이들과 상호 맞물리는, 약의 식별자 및/또는 농도를 결정하기 위한 방법.
  31. 제 29항에 있어서, 상기 액체가 높은 이온 세기인지 또는 낮은 이온 세기인지를 결정하는 단계를 더 포함하는, 약의 식별자 및/또는 농도를 결정하기 위한 방법.
  32. 제 29항에 있어서, 상기 접촉 단계는 다수의 낮은 이온 세기 전극 쌍들 및 높은 이온 세기 전극 쌍들과 상기 액체를 접촉시키는 단계를 포함하는, 약의 식별자 및/또는 농도를 결정하기 위한 방법.
  33. 제 29항에 있어서, 상기 전기적 여기를 공급하는 단계는 약 100 미만 milliHertz로부터 약 10 초과 KHz까지의 다수의 주파수들에서 상기 전극들에 전기적 여기를 공급하는 단계를 포함하는, 약의 식별자 및/또는 농도를 결정하기 위한 방법.
  34. 제 29항에 있어서, 상기 낮은 이온 세기 전극 쌍 및 상기 높은 이온 세기 전극 쌍 모두에서 상기 복소 이미턴스를 기록하는 단계를 더 포함하는, 약의 식별자 및/또는 농도를 결정하기 위한 방법.
  35. 제 29항에 있어서, 상기 전기적 여기를 공급하는 단계는 상기 전극 쌍에 전기적 여기를 공급하는 단계를 포함하는, 약의 식별자 및/또는 농도를 결정하기 위한 방법.
  36. 제 29항에 있어서, 상기 전기적 여기를 공급하는 단계는 상기 전극들의 표면들에서 전기 화학적 반응을 위한 임계 레벨 미만인 전압을 발생시키는, 약의 식별자 및/또는 농도를 결정하기 위한 방법.
  37. 제 29항에 있어서, 상기 전기적 여기를 공급하는 단계는 500 미만 mV인 전압을 발생시키는, 약의 식별자 및/또는 농도를 결정하기 위한 방법.
  38. 제 29항에 있어서, 상기 결정 단계는 복소 이미턴스들의 라이브러리와 상기 복소 이미턴스를 비교하는 단계를 포함하는, 약의 식별자 및/또는 농도를 결정하기 위한 방법.
  39. 제 29항에 있어서, 상기 결정 단계는 복소 이미턴스들의 라이브러리와 다수의 주파수들에서의 상기 복소 이미턴스들을 비교하는 단계를 포함하는, 약의 식별자 및/또는 농도를 결정하기 위한 방법.
  40. 액체에서 약 폐기물을 수집하여 식별하기 위한 시스템으로서,
    액체 약 폐기물을 수신하기 위한 폐기물 입력 포트;
    상기 폐기물 입력 포트에 커플링된 샘플 챔버 ― 상기 샘플 챔버는 수신된 액체 약 폐기물과 접촉하도록 구성된 다수의 전극 쌍들을 포함함 ―;
    다수의 주파수들에서 상기 샘플 챔버내에서 액체 약 폐기물에 전기 에너지를 제공하도록 구성된 신호 생성기;
    상기 다수의 전극 쌍들로부터 다수의 주파수들에서 복소 이미턴스 정보를 수신하고, 상기 액체 약 폐기물에서 약의 양과 식별자를 결정하도록 구성된 프로세서; 및
    액체 약 폐기물을 수집하기 위한 수집 챔버를 포함하는, 시스템.
  41. 제 40항에 있어서, 다수의 수집 챔버들을 더 포함하는, 시스템.
  42. 제 40항에 있어서, 상기 다수의 전극 쌍들을 홀딩하는 대체가능 카트리지를 더 포함하는, 시스템.
  43. 제 40항에 있어서, 상기 샘플 챔버는 액체 약 폐기물을 통과시키도록 구성된 흐름-통과 챔버이며, 상기 샘플 챔버 및 다수의 전극 쌍들은 교체 가능 카트리지의 부분인, 시스템.
  44. 제 40항에 있어서, 상기 입력 포트내에 입력되는 액체 약 폐기물의 흐름 속도를 결정하기 위한 흐름 센서를 더 포함하는, 시스템.
  45. 제 40항에 있어서, 상기 신호 생성기는 약 100 미만 milliHertz로부터 약 10 초과 Hz까지의 다수의 주파수들에서 전기 에너지를 제공하도록 구성되는, 시스템.
  46. 제 40항에 있어서, 상기 프로세서는 수신된 액체 약 폐기물에서의 약의 양 및 식별자를 로그 및/또는 보고하도록 구성되는, 시스템.
  47. 제 40항에 있어서, 수신된 약의 양 및 식별자를 보고하기 위한 출력을 더 포함하는, 시스템.
  48. 제 40항에 있어서, 상기 프로세서는 수신된 액체 약 폐기물에서의 약의 식별자에 기초하여 다수의 수집 챔버들 중 하나의 챔버에 액체 약 폐기물의 수집을 지향시키도록 구성되는, 시스템.
  49. 제 40항에 있어서, 액체 약 폐기물의 전달 이후에 상기 샘플 챔버를 린스하기 위하여 린스액의 소스에 연결된 린스 모듈을 더 포함하는, 시스템.
  50. 제 40항에 있어서, 상기 프로세서는 알려진 약들의 복소 이미턴스의 라이브러리와 상기 복소 이미턴스를 비교함으로써 수신되는 상기 액체 약 폐기물에서 약의 양 및 식별자를 결정하도록 구성되는, 시스템.
  51. 액체에서 약 폐기물을 수집하여 식별하기 위한 시스템으로서,
    액체 약 폐기물을 수신하기 위한 폐기물 입력 포트;
    상기 폐기물 입력 포트에 커플링되는 샘플 챔버 ― 상기 샘플 챔버는 수신된 액체 약 폐기물과 접촉하도록 구성된 다수의 전극 쌍들을 포함함 ―;
    상기 시스템내로의 액체의 흐름을 결정하도록 구성되는 흐름 센서;
    다수의 주파수들에서 샘플 챔버내의 액체 약 폐기물에 전기 에너지를 제공하도록 구성되는 신호 생성기;
    상기 다수의 전극 쌍들로부터 다수의 주파수들의 복소 이미턴스 정보를 수신하고, 상기 이미턴스 정보 및 상기 흐름 센서로부터 상기 액체 약 폐기물에서 약의 양과 식별자를 결정하도록 구성되는 프로세서; 및
    액체 약 폐기물을 수집하기 위한 수집 챔버를 포함하는, 액체에서 약 폐기물을 수집하여 식별하기 위한 시스템.
  52. 액체에서 약 폐기물을 수집하여 식별하기 위한 시스템으로서,
    액체 약 폐기물을 수신하기 위한 폐기물 입력 포트;
    상기 폐기물 입력 포트에 커플링되는 샘플 챔버 ― 상기 샘플 챔버는 수신된 액체 약 폐기물과 접촉하도록 구성된 다수의 전극 쌍들을 포함함 ―;
    다수의 주파수들에서 샘플 챔버내의 액체 약 폐기물에 전기 에너지를 제공하도록 구성되는 신호 생성기;
    상기 다수의 전극 쌍들로부터 다수의 주파수들의 복소 이미턴스 정보를 수신하고, 상기 복소 이미턴스 정보로부터, 수신된 액체 약 폐기물에서 약의 양과 식별자를 결정하도록 구성되는 프로세서; 및
    액체 약 폐기물을 수집하기 위한 다수의 수집 챔버들을 포함하며, 상기 프로세서는 수신된 액체 약 폐기물에서의 약의 식별자에 기초하여 상기 다수의 수집 챔버들 중 하나의 챔버에 액체 약 폐기물의 수집을 지향시키는, 액체에서 약 폐기물을 수집하여 식별하기 위한 시스템.
  53. 액체에서 약 폐기물을 수집하여 식별하기 위한 방법으로서,
    액체 약 폐기물을 수신하는 단계;
    다수의 주파수들에 대한 다수의 전극 쌍들의 각각을 사용하여 상기 액체 약 폐기물로부터 복소 이미턴스 정보를 결정하는 단계;
    상기 액체 약 폐기물에서 약의 양과 식별자를 결정하는 단계; 및
    수집 챔버에서 상기 액체 약 폐기물을 수집하는 단계를 포함하는, 액체에서 약 폐기물을 수집하여 식별하기 위한 방법.
  54. 제 53항에 있어서, 수신된 액체 폐기물에서의 약의 양을 기록하는 단계를 더 포함하는, 액체에서 약 폐기물을 수집하여 식별하기 위한 방법.
  55. 제 53항에 있어서, 상기 액체 약 폐기물을 수신하는 단계는 액체에서 약 폐기물을 수집하여 식별하기 위한 시스템의 폐기물 입력 포트로 상기 액체 약 폐기물을 펌핑하는 단계를 포함하는, 액체에서 약 폐기물을 수집하여 식별하기 위한 방법.
  56. 제 53항에 있어서, 상기 복소 이미턴스 정보를 결정하는 단계는 다수의 전극 쌍들이 상기 액체 약 폐기물과 접촉할때 상기 다수의 전극 쌍들에 걸쳐 다수의 주파수들의 전기 에너지를 공급하는 단계를 포함하는, 액체에서 약 폐기물을 수집하여 식별하기 위한 방법.
  57. 제 53항에 있어서, 상기 약의 양과 식별자를 결정하는 단계는 상기 액체 약 폐기물에서 약의 양과 식별자를 결정하기 위하여 상기 복소 이미턴스 정보를 사용하는 단계를 포함하는, 액체에서 약 폐기물을 수집하여 식별하기 위한 방법.
  58. 제 53항에 있어서, 상기 약의 양과 식별자를 결정하는 단계는 상기 액체 약 폐기물에서 약의 양과 식별자를 결정하기 위하여, 알려진 약들의 복소 이미턴스 정보의 라이브러리와 상기 복소 이미턴스 정보를 비교하는 단계를 포함하는, 액체에서 약 폐기물을 수집하여 식별하기 위한 방법.
  59. 제 53항에 있어서, 상기 액체 약 폐기물을 수집하는 단계는 상이한 수집 챔버들내로 상이한 약들을 포함하는 액체 약 폐기물을 수집하는 단계를 포함하는, 액체에서 약 폐기물을 수집하여 식별하기 위한 방법.
  60. 알려진 복소 이미턴스들의 라이브러리로부터 복소 이미턴스의 패턴을 인식함으로써 약 또는 약 제형의 식별자를 결정하기 위한 방법으로서,
    알려지지 않은 액체 샘플에 대한 복소 이미턴스 스펙트로그래픽 정보를 포함하는 초기 데이터세트를 수신하는 단계 ― 상기 복소 이미턴스 스펙트로그래픽 정보는 다수의 상이한 주파수들에서 다수의 상이한 전극 쌍들로부터 취해짐 ―;
    다수의 식별 데이터세트들을 포함하는 식별 공간 데이터베이스와 상기 초기 데이터세트를 비교하기 위하여 하나 이상의 패턴 인식 기술들을 적용하는 프로세서를 사용하는 단계 ― 상기 식별 데이터세트들은 상기 초기 데이터세트가 임계 범위내에서 상기 식별 공간 데이터베이스로부터의 식별 데이터세트와 매칭되는지를 결정하기 위하여 알려진 약 조성물들에 대응하는 복소 이미턴스 데이터를 포함함 ―; 및
    상기 초기 데이터세트가 식별 데이터세트와 매칭되는지의 여부를 보고하는 단계 및 상기 초기 데이터세트가 상기 임계 범위내에서 식별 데이터세트와 매칭되는 경우에 어느 약 또는 약들이 매칭된 식별 데이터세트에 대응하는지를 보고하는 단계를 포함하는, 약 또는 약 제형의 식별자를 결정하기 위한 방법.
  61. 제 60항에 있어서, 하나 이상의 패턴 인식 기술들을 적용하는 프로세서를 사용하는 단계는 신경회로망을 사용하는 단계를 포함하는, 약 또는 약 제형의 식별자를 결정하기 위한 방법.
  62. 제 60항에 있어서, 상기 하나 이상의 패턴 인식 기술들을 적용하는 프로세서를 사용하는 단계는 확률적 신경회로망을 사용하는 단계를 포함하는, 약 또는 약 제형의 식별자를 결정하기 위한 방법.
  63. 제 60항에 있어서, 상기 하나 이상의 패턴 인식 기술들을 적용하는 프로세서를 사용하는 단계는 상기 초기 데이터세트의 치수를 감소시키는 단계 및 회귀 분석을 수행하는 단계를 포함하는, 약 또는 약 제형의 식별자를 결정하기 위한 방법.
  64. 제 60항에 있어서, 상기 초기 데이터세트를 수신하는 단계는 30 초과 치수들을 가진 초기 데이터세트를 수신하는 단계를 포함하는, 약 또는 약 제형의 식별자를 결정하기 위한 방법.
  65. 제 60항에 있어서, 상기 임계 범위를 세팅하는 단계를 더 포함하는, 약 또는 약 제형의 식별자를 결정하기 위한 방법.
  66. 제 60항에 있어서, 상기 하나 이상의 패턴 인식 기술들을 적용하는 프로세서를 사용하는 단계는 2개의 패턴 인식 기술들을 적용하는 단계를 포함하는, 약 또는 약 제형의 식별자를 결정하기 위한 방법.
  67. 제 60항에 있어서, 상기 하나 이상의 패턴 인식 기술들을 적용하는 프로세서를 사용하는 단계는 초기에 상기 데이터의 치수를 감소시키기 위하여 PCA 방법을 적용하는 단계 및 이후에 상기 초기 데이터세트가 식별 데이터세트와 매칭되는지를 결정하기 위하여 또 다른 패턴 인식 기술을 적용하는 단계를 포함하는, 약 또는 약 제형의 식별자를 결정하기 위한 방법.
  68. 제 60항에 있어서, 상기 하나 이상의 패턴 인식 기술들을 적용하는 프로세서를 사용하는 단계는 초기에 상기 데이터의 치수를 감소시키기 위하여 PCA 방법을 적용하는 단계 및 이후에 상기 초기 데이터세트가 식별 데이터세트와 매칭되는지를 결정하기 위하여 신경회로망을 사용하는 단계를 포함하는, 약 또는 약 제형의 식별자를 결정하기 위한 방법.
  69. 제 60항에 있어서, 상기 하나 이상의 패턴 인식 기술들을 적용하는 프로세서를 사용하는 단계는 주성분 분석, 인자 분석, 프로젝션 추적, 독립적 성분 분석, 다목적 함수들, 원-유닛 목적 함수들, 적응 방법들, 배치-모드 알고리즘들 및 랜덤 프로젝션 방법들로 구성된 그룹으로부터 선택된 선형 기술을 적용하는 단계를 포함하는, 약 또는 약 제형의 식별자를 결정하기 위한 방법.
  70. 제 60항에 있어서, 상기 하나 이상의 패턴 인식 기술들을 적용하는 프로세서를 사용하는 단계는 비선형 주성분 분석, 비선형 독립 성분 분석, 주 곡선들, 다차원 스케일링, 및 토폴로지적으로 연속한 맵들로 구성된 그룹으로부터 선택되는 비선형 기술을 적용하는 단계를 포함하는, 약 또는 약 제형의 식별자를 결정하기 위한 방법.
  71. 제 60항에 있어서, 상기 초기 데이터세트가 상기 임계 범위내에서 상기 식별 데이터세트와 매칭될때 상기 매칭 식별 데이터세트에 대응하는 약 또는 약들의 농도의 추정치를 획득하기 위하여 보간하는 단계를 더 포함하는, 약 또는 약 제형의 식별자를 결정하기 위한 방법.
  72. 제 60항에 있어서, 초기 데이터세트가 식별 데이터세트와 매칭되는지의 여부를 보고하는 단계는 상기 초기 데이터세트가 상기 임계 범위내에서 상기 식별 데이터세트와 매칭될때 상기 약 또는 약들의 농도가 상기 식별 데이터세트에 대응함을 보고하는 단계를 포함하는, 약 또는 약 제형의 식별자를 결정하기 위한 방법.
  73. 제 60항에 있어서, 상기 하나 이상의 패턴 인식 기술들을 적용하는 프로세서를 사용하는 단계는 4 치수들로 아래로 상기 초기 데이터세트를 감소시키는 단계를 포함하는, 약 또는 약 제형의 식별자를 결정하기 위한 방법.
  74. 알려진 복소 이미턴스들의 라이브러리로부터 복소 이미턴스의 패턴을 인식함으로써 약 또는 약 제형의 식별자를 결정하기 위한 방법으로서,
    알려지지 않은 액체 샘플에 대한 다차원 복소 이미턴스 스펙트로그래픽 정보를 포함하는 초기 데이터세트를 수신하는 단계 ― 상기 복소 이미턴스 스펙트로그래픽 정보는 다수의 상이한 주파수들에서 다수의 상이한 전극 쌍들로부터 취해짐 ―;
    감소된 데이터세트를 형성하기 위하여 선형 또는 비선형 기술을 사용하여 상기 초기 데이터세트의 치수들을 감소시키는 단계;
    감소된 데이터세트가 식별 공간 데이터베이스의 식별 데이터세트에 얼마나 근접한지를 결정하는 단계 ― 상기 식별 공간 데이터베이스는 알려진 약 조성물들에 대응하는 다수의 식별 데이터세트들을 포함함 ―; 및
    상기 매칭의 근접성이 임계 범위내에 있는 경우에 최근접성을 가진 식별 공간 데이터베이스에 대응하는 알려진 약 조성물이 감소된 데이터세트와 매칭됨을 보고하거나 또는 매칭의 근접성이 상기 임계 범위 밖에 있는 경우에 알려지지 않은 액체 샘플이 상기 식별 공간 데이터베이스에 포함된 약들의 알려진 약 조성물과 매칭되지 않음을 보고하는 단계를 포함하는, 약 또는 약 제형의 식별자를 결정하기 위한 방법.
  75. 제 74항에 있어서, 상기 초기 데이터세트의 치수들을 감소시키는 단계는 주성분 분석, 인자 분석, 프로젝션 추적, 독립적 성분 분석, 다목적 함수들, 원-유닛 목적 함수들, 적응 방법들, 배치-모드 알고리즘들 및 랜덤 프로젝션 방법들로 구성된 그룹으로부터 선택된 선형 기술을 적용하는 단계를 포함하는, 약 또는 약 제형의 식별자를 결정하기 위한 방법.
  76. 제 74항에 있어서, 상기 초기 데이터세트의 치수들을 감소시키는 단계는 비선형 주성분 분석, 비선형 독립 성분 분석, 주 곡선들, 다차원 스케일링, 및 토폴로지적으로 연속한 맵들로 구성된 그룹으로부터 선택되는 비선형 기술을 적용하는 단계를 포함하는, 약 또는 약 제형의 식별자를 결정하기 위한 방법.
  77. 제 74항에 있어서, 상기 초기 데이터세트의 치수들을 감소시키는 단계는 4 치수로 아래로 상기 초기 데이터세트를 감소시키는 단계를 포함하는, 약 또는 약 제형의 식별자를 결정하기 위한 방법.
  78. 알려진 복소 이미턴스 s의 라이브러리로부터 복소 이미턴스의 패턴을 인식함으로써 약의 농도 및 식별자를 결정하기 위한 방법으로서,
    알려지지 않은 액체 샘플에 대한 다차원 복소 이미턴스 스펙트로그래픽 정보를 포함하는 초기 데이터세트를 수신하는 단계 ― 상기 복소 이미턴스 스펙트로그래픽 정보는 다수의 상이한 주파수들에서 다수의 상이한 전극 쌍들로부터 취해짐 ―;
    감소된 데이터세트를 형성하기 위하여 선형 또는 비선형 기술을 사용하여 상기 초기 데이터세트의 치수들을 감소시키는 단계;
    알려진 약 조성물들에 대응하는 다수의 식별 데이터세트들을 포함하는 식별 공간 데이터베이스와 상기 감소된 데이터세트를 매칭시키는 단계;
    상기 식별 데이터세트들 각각에 대하여 감소된 데이터세트에 대한 매칭의 근접성을 결정하는 단계;
    상기 식별 데이터세트들 각각에 대한 매칭의 근접성에 임계치를 적용함으로써 제안된 약 조성물을 결정하는 단계 ― 상기 제안된 약 조성물은 매칭의 근접성이 임계치 범위 밖에 있는 경우에 알려지지 않음 ―; 및
    상기 알려진 약 조성물에 대하여 제안된 약 조성물의 회귀를 적용함으로써 상기 알려지지 않은 액체 샘플에서 약의 농도를 결정하는 단계를 포함하는, 약의 농도 및 식별자를 결정하기 위한 방법.
  79. 환자를 모니터링하고 필요 약물을 전달하도록 구성되는 완전 자동화 의료 시스템으로서,
    환자의 건강에 대한 정보를 수신하도록 구성되는 환자 모니터;
    상기 환자의 모니터로부터 상기 환자의 건강에 대한 정보를 수신하며, 상기 환자의 건강에 기초하여 정맥 약을 준비하여 관리하도록 구성되는 프로세서;
    상기 프로세서와 통신하며 상기 프로세서에 의해 요청된 약을 합성하도록 구성되는 IV 약 합성 시스템 ― 상기 IV 약 합성 시스템은 합성 이후에 상기 약 식별자 및 농도를 확인함 ―; 및
    약 펌프를 포함하는 IV 약 전달 시스템을 포함하며, 상기 IV 약 전달 시스템은 상기 IV 약 합성 시스템 및 상기 프로세서와 통신하며, 상기 IV 약 전달 시스템은 IV 약이 상기 환자에 전달될때 상기 IV 약의 식별자 및 농도를 확인하는, 완전 자동화 의료 시스템.
  80. 환자에 약을 정확하게 자동적으로 전달하기 위한 방법으로서,
    자동화 IV 전달 시스템에 환자에 대한 의료 정보를 전자적으로 통신하는 단계 ― 상기 자동화 IV 전달 시스템은 상기 환자의 의료 정보로부터 약 및 약 복용량을 결정함 ―; 및
    상기 자동화 IV 전달 시스템을 사용하여 상기 환자에 대하여 결정된 약 및 약 복용량을 포함하는 약 용액을 관리하는 단계를 포함하며, 상기 자동화 IV 전달 시스템은 약 용액이 관리될때 상기 약 용액의 조성물을 모니터링하여 확인하는, 환자에 약을 정확하게 자동적으로 전달하기 위한 방법.
  81. 제 80항에 있어서, 상기 자동화 IV 전달 시스템에 상기 환자를 연결하는 단계를 더 포함하는, 환자에 약을 정확하게 자동적으로 전달하기 위한 방법.
  82. 제 80항에 있어서, 상기 자동화 IV 전달 시스템을 사용하여 상기 약 용액을 자동적으로 합성하는 단계를 더 포함하는, 환자에 약을 정확하게 자동적으로 전달하기 위한 방법.
  83. 제 82항에 있어서, 상기 자동화 IV 전달 시스템은 상기 약 용액을 관리하기 전에 상기 약 용액의 조성물이 정확함을 확인하는, 환자에 약을 정확하게 자동적으로 전달하기 위한 방법.
  84. 제 80항에 있어서, 상기 환자의 식별자를 확인하는 단계를 더 포함하는, 환자에 약을 정확하게 자동적으로 전달하기 위한 방법.
  85. 제 80항에 있어서, 상기 자동화 IV 전달 시스템은 상기 약 용액으로부터 복소 이미턴스 핑거프린트를 결정함으로써 상기 약 용액의 조성물을 확인하는 이미턴스 스펙트로그래픽 시스템을 포함하는, 환자에 약을 정확하게 자동적으로 전달하기 위한 방법.
  86. 환자에 약을 정확하게 자동적으로 전달하기 위한 방법으로서,
    자동화 IV 전달 시스템에 환자에 대한 의료 정보를 전자적으로 통신하는 단계 ― 상기 자동화 IV 전달 시스템은 상기 환자의 의료 정보로부터 약 및 약 복용량을 결정함 ―;
    결정된 약의 약 용액을 합성하는 단계 ― 상기 자동화 IV 전달 시스템은 상기 약 용액의 조성물이 상기 환자의 의료 정보로부터의 약 및 복용량에 대응함을 확인함 ―; 및
    상기 자동화 IV 전달 시스템을 사용하여 상기 환자에 대하여 결정된 약 및 약 복용량을 포함하는 약 용액을 관리하는 단계를 포함하며, 상기 자동화 IV 전달 시스템은 펌프를 포함하며, 약 용액이 관리될때 상기 약 용액의 조성물을 모니터링하여 확인하는, 환자에 약을 정확하게 자동적으로 전달하기 위한 방법.
KR1020137009062A 2010-09-09 2011-09-09 이미턴스 스펙트로스코피를 사용하여 정맥 약물을 관리하기 위한 시스템들 및 방법들 KR20140022755A (ko)

Applications Claiming Priority (9)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US38107610P 2010-09-09 2010-09-09
US61/381,076 2010-09-09
US39477510P 2010-10-20 2010-10-20
US61/394,775 2010-10-20
US46232510P 2010-12-05 2010-12-05
US61/462,325 2010-12-05
US201161429461P 2011-01-04 2011-01-04
US61/429,461 2011-01-04
PCT/US2011/051098 WO2012034084A2 (en) 2010-09-09 2011-09-09 Systems and methods for intravenous drug management using immittance spectroscopy

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20140022755A true KR20140022755A (ko) 2014-02-25

Family

ID=45807407

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020137009062A KR20140022755A (ko) 2010-09-09 2011-09-09 이미턴스 스펙트로스코피를 사용하여 정맥 약물을 관리하기 위한 시스템들 및 방법들

Country Status (12)

Country Link
US (2) US8838395B2 (ko)
EP (1) EP2613826A4 (ko)
JP (1) JP2013542414A (ko)
KR (1) KR20140022755A (ko)
CN (1) CN103501839A (ko)
AU (1) AU2011299019A1 (ko)
BR (1) BR112013005720A2 (ko)
CA (1) CA2809875A1 (ko)
MX (1) MX2013002664A (ko)
RU (1) RU2013115758A (ko)
SG (1) SG187977A1 (ko)
WO (1) WO2012034084A2 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200034139A (ko) * 2018-09-21 2020-03-31 고려대학교 세종산학협력단 릴레이 스위치 모듈 어레이와 저 잡음 프리-앰플리파이어를 통한 다중채널 센서 측정 시스템 및 방법

Families Citing this family (66)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8728025B2 (en) * 2008-03-10 2014-05-20 S.E.A. Medical Systems, Inc. Intravenous fluid monitoring
CN102460137A (zh) * 2009-06-08 2012-05-16 S.E.A.医疗系统公司 用于使用导纳谱法鉴定医用流体中的化合物的系统和方法
US9052276B2 (en) * 2009-06-08 2015-06-09 S.E.A. Medical Systems, Inc. Systems and methods for the identification of compounds using admittance spectroscopy
EP2932994B1 (en) 2009-07-30 2017-11-08 Tandem Diabetes Care, Inc. New o-ring seal, and delivery mechanism and portable infusion pump system related thereto
US9039655B2 (en) 2009-11-06 2015-05-26 Crisi Medical Systems, Inc. Medication injection site and data collection system
US9101534B2 (en) 2010-04-27 2015-08-11 Crisi Medical Systems, Inc. Medication and identification information transfer apparatus
US9514131B1 (en) 2010-05-30 2016-12-06 Crisi Medical Systems, Inc. Medication container encoding, verification, and identification
US10492991B2 (en) 2010-05-30 2019-12-03 Crisi Medical Systems, Inc. Medication container encoding, verification, and identification
US20120197185A1 (en) * 2011-02-02 2012-08-02 Kai Tao Electromechanical system for IV control
US9067014B2 (en) 2011-03-04 2015-06-30 Becton, Dickinson And Company Attachment device for identifying constituents within a fluid
US9861733B2 (en) 2012-03-23 2018-01-09 Nxstage Medical Inc. Peritoneal dialysis systems, devices, and methods
GB2503162B (en) 2011-03-23 2018-08-22 Nxstage Medical Inc Peritoneal dialysis systems and devices
US9078809B2 (en) 2011-06-16 2015-07-14 Crisi Medical Systems, Inc. Medication dose preparation and transfer system
US9744298B2 (en) 2011-06-22 2017-08-29 Crisi Medical Systems, Inc. Selectively controlling fluid flow through a fluid pathway
US10293107B2 (en) 2011-06-22 2019-05-21 Crisi Medical Systems, Inc. Selectively Controlling fluid flow through a fluid pathway
US9285272B2 (en) * 2012-07-17 2016-03-15 Sciaps, Inc. Dual source system and method
US9370465B2 (en) 2012-10-09 2016-06-21 Bwt Property, Inc. Smart IV bag with optical IV drug identification tag
US20160018347A1 (en) * 2013-03-11 2016-01-21 S.E.A. Medical Systems, Inc. Designs, systems, configurations, and methods for immittance spectroscopy
US10143830B2 (en) 2013-03-13 2018-12-04 Crisi Medical Systems, Inc. Injection site information cap
US9446405B2 (en) 2013-03-13 2016-09-20 Joseph Feingold Microfluidic analyte detection cartridge device, system and method
EP4250313A3 (en) 2013-12-26 2023-11-22 Tandem Diabetes Care, Inc. Integration of infusion pump with remote electronic device
EP3120885B1 (en) * 2014-03-20 2024-07-31 Terumo Kabushiki Kaisha Liquid delivery pump
US20150293047A1 (en) * 2014-04-15 2015-10-15 Intevep, S.A. Method and apparatus for determining water content of oil and water mixtures by measurement of specific admittance
WO2015172890A1 (de) * 2014-05-15 2015-11-19 Novalung Gmbh Medizintechnisches messsystem und verfahren zur herstellung des messsystems
US10012603B2 (en) 2014-06-25 2018-07-03 Sciaps, Inc. Combined handheld XRF and OES systems and methods
WO2016025487A1 (en) * 2014-08-11 2016-02-18 Ameritox, Ltd. Methods of normalizing the ratio of measured parent and metabolite drug concentrations in fluids
BR112017006951B1 (pt) 2014-10-10 2022-06-14 Becton, Dickinson And Company Dispositivo de rotulação de seringa
US9505233B2 (en) 2014-10-10 2016-11-29 Becton, Dickinson And Company Tensioning control device
US9940810B2 (en) * 2014-11-19 2018-04-10 Stryker Corporation Person support apparatuses with patient mobility monitoring
US9606037B2 (en) 2015-01-23 2017-03-28 Aesynt Incorporated Fluid container with fluid identification sensor and method
EP3062103B1 (en) * 2015-02-27 2024-07-17 Alpha M.O.S. Portable fluid sensory device with learning capabilities
US9842243B2 (en) * 2015-06-08 2017-12-12 Fingerprint Cards Ab Fingerprint sensing device with heterogeneous coating structure comprising a mold
US10043049B2 (en) * 2015-06-08 2018-08-07 Fingerprint Cards Ab Fingerprint sensing device with heterogeneous coating structure comprising a dielectric material
SE1551288A1 (en) * 2015-06-08 2016-12-09 Fingerprint Cards Ab Fingerprint sensing device with interposer structure
US10492141B2 (en) 2015-11-17 2019-11-26 Tandem Diabetes Care, Inc. Methods for reduction of battery usage in ambulatory infusion pumps
WO2017169444A1 (ja) * 2016-03-30 2017-10-05 三井造船環境エンジニアリング株式会社 溶液分析システム
JP6224151B2 (ja) * 2016-03-30 2017-11-01 三井造船環境エンジニアリング株式会社 溶液分析システム
JP6224152B2 (ja) * 2016-03-30 2017-11-01 三井造船環境エンジニアリング株式会社 溶液分析システム
WO2017176719A1 (en) * 2016-04-05 2017-10-12 Pentec Health, Inc. Systems and methods for compounding injectable therapeutic agents
JP7128805B2 (ja) * 2016-09-09 2022-08-31 ストライカー・コーポレイション 薬剤廃棄物システム
US10551366B2 (en) * 2017-05-12 2020-02-04 Becton, Dickinson And Company System and method for drug classification using multiple physical parameters
EP3625554A1 (en) 2017-05-15 2020-03-25 Analog Devices Global Unlimited Company Integrated ion sensing apparatus and methods
US10522252B2 (en) 2017-06-16 2019-12-31 Carefusion 303, Inc. Opioid management system
CN107219268A (zh) * 2017-06-22 2017-09-29 昆明雪兰牛奶有限责任公司 一种对优质乳有效杀菌的保持时间测试方法
EP3641850B1 (en) 2017-06-24 2024-10-09 NxStage Medical Inc. Peritoneal dialysis fluid preparation systems
US20200368429A1 (en) * 2017-08-17 2020-11-26 SFC Fluidics, Inc. The Use of Characteristic Electrochemical Signals for Fluid Identification
WO2019063520A1 (en) * 2017-09-26 2019-04-04 Koninklijke Philips N.V. SYSTEM AND METHOD FOR JOINT CLINICAL DECISION FOR PHARMACEUTICAL PRODUCTS
FR3071724A1 (fr) * 2017-10-02 2019-04-05 Sartorius Stedim Fmt Sas Poche contenant un produit biopharmaceutique et port support de sonde pour un tel produit
US11081220B2 (en) * 2018-02-02 2021-08-03 Carefusion 303, Inc. System and method for dispensing medication
US11872337B2 (en) 2018-02-28 2024-01-16 Nxstage Medical, Inc. Fluid preparation and treatment devices methods and systems
US10939503B2 (en) * 2018-04-13 2021-03-02 Lennard A. Gumaer Programmable signal generator and radio controller
CN112292733A (zh) 2018-05-04 2021-01-29 康尔福盛303公司 基于对等团体的异常行为检测
CN108830930B (zh) * 2018-06-21 2021-08-31 福州大学 一种基于张量填充的自适应群智感知系统数据收集方法
US20200042870A1 (en) * 2018-08-06 2020-02-06 Western New England University Apparatus and method for heat source localization and peak temperature estimation
US20200054220A1 (en) * 2018-08-14 2020-02-20 Ebm Technologies Incorporated Physiological Parameter Recording System and Method Thereof
EP3669774A1 (en) * 2018-12-18 2020-06-24 Koninklijke Philips N.V. Inductive sensing system and method
DE112020000335T5 (de) 2019-01-07 2021-10-21 Carefusion 303, Inc. Auf maschinellem lernen basierende sicherheitssteuerung
CN113874949A (zh) 2019-01-10 2021-12-31 康尔福盛303公司 用于监测剂量模式和患者反应的系统
EP3912166B1 (en) 2019-01-18 2024-08-07 CareFusion 303, Inc. Medication tracking system
US11587839B2 (en) 2019-06-27 2023-02-21 Analog Devices, Inc. Device with chemical reaction chamber
US20210148852A1 (en) * 2019-11-20 2021-05-20 Analog Devices International Unlimited Company Electrochemical device
DE102019132946A1 (de) * 2019-12-04 2021-06-10 Fresenius Medical Care Deutschland Gmbh Testvorrichtung zum Testen von Funktionen einer Heparinpumpe
WO2021155310A1 (en) * 2020-01-31 2021-08-05 Definitive Biotechnologies Llc Overdose diagnostic and treatment device and method
US11754543B2 (en) * 2020-02-27 2023-09-12 Mirza Faizan Handheld device to detect lead compounds and impurities in water
CN112014551B (zh) * 2020-07-22 2022-11-04 四川科路泰交通科技有限公司 一种沥青测试用液体储存箱自动选择控制方法及系统
CN113505925B (zh) * 2021-07-09 2022-07-15 重庆邮电大学 一种基于anfis的实验室危险化学品异常信息预警方法

Family Cites Families (94)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6241704B1 (en) 1901-11-22 2001-06-05 Sims Deltec, Inc. Drug pump systems and methods
BE754657Q (fr) 1965-11-29 1971-01-18 Kenics Corp Appareil melangeur
US4132944A (en) 1976-10-07 1979-01-02 Simmonds Precision Products, Inc. Apparatus for monitoring electrical properties of a liquid
US4601820A (en) 1984-03-23 1986-07-22 Filtertek, Inc. Low-profile inline filter
GB8408529D0 (en) 1984-04-03 1984-05-16 Health Lab Service Board Concentration of biological particles
US5569591A (en) 1990-08-03 1996-10-29 University College Of Wales Aberystwyth Analytical or monitoring apparatus and method
SE506150C2 (sv) 1991-02-14 1997-11-17 Asea Atom Ab Sätt och anordning vid kvantitativa elektrokemiska mätningar in-situ i vatten vid hög temperatur
GB9106218D0 (en) 1991-03-23 1991-05-08 Capcis March Ltd Electrochemical impedance monitoring
US5260665A (en) 1991-04-30 1993-11-09 Ivac Corporation In-line fluid monitor system and method
US5260667A (en) 1991-12-02 1993-11-09 Intevep, S.A. Method and apparatus for determining the percentage water condent of oil in water emulsion by specific admittance measurement
US5792668A (en) 1993-08-06 1998-08-11 Solid State Farms, Inc. Radio frequency spectral analysis for in-vitro or in-vivo environments
US5591321A (en) * 1993-11-02 1997-01-07 Electric Power Research Institute Detection of fluids with metal-insulator-semiconductor sensors
US5612622A (en) 1994-12-28 1997-03-18 Optical Solutions, Inc. Apparatus for identifying particular entities in a liquid using electrical conductivity characteristics
US6990422B2 (en) 1996-03-27 2006-01-24 World Energy Labs (2), Inc. Method of analyzing the time-varying electrical response of a stimulated target substance
US5772688A (en) 1996-06-20 1998-06-30 Polytronics, Ltd. Skin-contact type medical treatment apparatus
US6182504B1 (en) 1997-11-03 2001-02-06 Roxar, Inc. Emulsion composition monitor
US5992643A (en) 1998-02-23 1999-11-30 Labor Saving Products Inc. In line fluid filter assembly
US9066695B2 (en) 1998-04-30 2015-06-30 Abbott Diabetes Care Inc. Analyte monitoring device and methods of use
US6449580B1 (en) 1998-05-11 2002-09-10 Entek Ird International Corporation Evaluating properties of oil using dielectric spectroscopy
US6690181B1 (en) 1999-01-05 2004-02-10 Kaiku Ltd. Impedance measurements of bodily matter
EP1221041B1 (en) 1999-10-12 2010-01-20 Gerald Wiegand Highly time resolved impedance spectroscopy
EP1257811A2 (en) 2000-02-16 2002-11-20 Kaiku Limited Method for isolating a proportion of a fluid mixture
US6824669B1 (en) 2000-02-17 2004-11-30 Motorola, Inc. Protein and peptide sensors using electrical detection methods
PL341922A1 (en) 2000-08-07 2002-02-11 Kghm Polska Miedz Sa Method of and system for measuring concentration of active bone glue in industrial electrolytes
US20040126814A1 (en) 2000-08-21 2004-07-01 Singh Waheguru Pal Sensor having molecularly imprinted polymers
WO2002046357A1 (en) 2000-10-26 2002-06-13 The Trustees Of Princeton University, Princeton University Method and apparatus for dielectric spectroscopy of biological solutions
US20030072549A1 (en) 2000-10-26 2003-04-17 The Trustees Of Princeton University Method and apparatus for dielectric spectroscopy of biological solutions
US7315767B2 (en) 2001-03-06 2008-01-01 Solianis Holding Ag Impedance spectroscopy based systems and methods
AUPR692201A0 (en) 2001-08-09 2001-08-30 Commonwealth Scientific And Industrial Research Organisation Online fluid contaminant detector
US6771074B2 (en) 2002-01-31 2004-08-03 Eaton Corporation Probe assembly for a fluid condition monitor and method of making same
US6970738B1 (en) 2002-02-04 2005-11-29 Innovamedica S.A. De C.V. Complex impedance spectrometer using parallel demodulation and digital conversion
US6932114B2 (en) 2002-02-22 2005-08-23 Integrated Sensing Systems, Inc. Fluid delivery system and method
US6885960B2 (en) 2002-02-25 2005-04-26 Zyomyx, Inc. Methods and devices for performing impedance spectroscopy
DE10208600A1 (de) 2002-02-27 2003-09-04 Mann & Hummel Filter Ölqualitätsmeßeinrichtung
US6771369B2 (en) 2002-03-12 2004-08-03 Analytical Spectral Devices, Inc. System and method for pharmacy validation and inspection
US6847899B2 (en) 2002-04-26 2005-01-25 Dean Allgeyer, M.D., Inc. Device and method for qualitative and quantitative determination of intravenous fluid components
US7109729B2 (en) 2002-06-07 2006-09-19 Exxonmobil Research And Engineering Company Method for analysis of a working fluid using impedance spectroscopy
EP1540046A4 (en) 2002-07-19 2007-04-04 Technic PROCESS AND DEVICE AT REAL TIME MONITORING OF TECHNICAL ELECTROLYTES
JP2005533928A (ja) 2002-07-19 2005-11-10 テクニツク・インコーポレーテツド 電気めっき浴の性能を即時にモニタリングし、不良を早期に検出するための方法および装置
AU2003234944A1 (en) 2002-08-27 2004-03-18 Bayer Healthcare, Llc Methods of Determining Glucose Concentration in Whole Blood Samples
ATE400312T1 (de) 2002-10-04 2008-07-15 Dean Owen Allgeyer Vorrichtung und verfahren zur qualitativen und quantitativen bestimmung von intravenösen flüssigkeitskomponenten
US20050266582A1 (en) 2002-12-16 2005-12-01 Modlin Douglas N Microfluidic system with integrated permeable membrane
US7011631B2 (en) 2003-01-21 2006-03-14 Hemonix, Inc. Noninvasive method of measuring blood density and hematocrit
US20040142405A1 (en) 2003-01-22 2004-07-22 Yissum Research Development Company Of The Hebrew University Of Jerusalem Method of detecting drug resistance
US8016798B2 (en) 2003-02-24 2011-09-13 Integrated Sensing Systems, Inc. Fluid delivery system and sensing unit therefor
CA2520261A1 (en) 2003-02-24 2005-01-06 Cdex, Inc. System and methods for detection and identification of chemical substances
AU2003900857A0 (en) 2003-02-26 2003-03-13 Commonwealth Scientific And Industrial Research Organisation Method and apparatus for characterising multiphase fluid mixtures
US7143637B1 (en) 2003-04-11 2006-12-05 Mcbrearty Michael Dielectric slit die for in-line monitoring of liquids processing
US7720694B2 (en) 2003-04-16 2010-05-18 Optopo Inc. Pharmaceutical verification network
US7218395B2 (en) * 2003-04-16 2007-05-15 Optopo Inc. Rapid pharmaceutical identification and verification system
CA2529579C (en) * 2003-06-20 2011-01-25 F. Hoffmann-La Roche Ag Biosensor with multiple electrical functionalities
WO2005007223A2 (en) 2003-07-16 2005-01-27 Sasha John Programmable medical drug delivery systems and methods for delivery of multiple fluids and concentrations
US7581434B1 (en) 2003-09-25 2009-09-01 Rockwell Automation Technologies, Inc. Intelligent fluid sensor for machinery diagnostics, prognostics, and control
EP1671125A1 (en) 2003-09-29 2006-06-21 Koninklijke Philips Electronics N.V. Label-free detection of biomolecules
US7250775B1 (en) 2003-11-12 2007-07-31 The Regents Of The University Of California Microfluidic devices and methods based on measurements of electrical admittance
US7043372B2 (en) 2003-11-26 2006-05-09 Eaton Corporation Fluid condition monitoring using broad spectrum impedance spectroscopy
US7049831B2 (en) 2004-02-16 2006-05-23 Eaton Corporation Fluid quality control using broad spectrum impedance spectroscopy
US6989680B2 (en) 2004-02-24 2006-01-24 Eaton Corporation Detection of coolant contamination in lubricating fluids
US7078910B2 (en) 2004-03-04 2006-07-18 Eaton Corporation Fluid formulation evaluation and improvement utilizing broad spectrum impedance spectroscopy
US7253644B2 (en) 2004-06-01 2007-08-07 Exxonmobil Research And Engineering Company Apparatus and method for measuring electrochemical and viscoelastic properties of a liquid
CN1297229C (zh) 2004-07-27 2007-01-31 天津大学 脉搏阻抗谱血糖或其他血液成分的无创检测装置及其检测方法
JP2006138770A (ja) 2004-11-12 2006-06-01 Kitakyushu Foundation For The Advancement Of Industry Science & Technology 溶液分析方法及び溶液分析装置
US7541004B2 (en) 2004-11-12 2009-06-02 Predict, Inc. MEMS-based sensor for lubricant analysis
US20060287884A1 (en) 2005-06-21 2006-12-21 Sandy Neal J Pre-delivery drug identification system
GB0522888D0 (en) 2005-11-10 2005-12-21 Univ Southampton Measurement of the electrical impedance frequency spectrum
US8375768B2 (en) 2006-03-30 2013-02-19 Oakland University Ionic liquid thin layer sensor for electrochemical and/or piezoelectric measurements
US7621181B2 (en) 2006-04-12 2009-11-24 Siemens Healthcare Diagnostics Inc. Fluid level detector and analyzer
US20080053202A1 (en) 2006-04-13 2008-03-06 Vladimir Rohklin Devices, methods and systems for fuel monitoring
DE102006019178B4 (de) 2006-04-21 2009-04-02 Forschungszentrum Dresden - Rossendorf E.V. Anordnung zur zweidimensionalen Messung von verschiedenen Komponenten im Querschnitt einer Mehrphasenströmung
US20070293817A1 (en) 2006-06-16 2007-12-20 Jun Feng Portable IV infusion mornitoring system
EP2062037A2 (en) * 2006-09-14 2009-05-27 Agency for Science, Technology And Research Electrochemical sensor with interdigitated microelectrodes and conductive polymer
JP2008076227A (ja) 2006-09-21 2008-04-03 Osaka Univ 生体関連物質の分析方法および分析装置
US7678256B2 (en) 2006-11-03 2010-03-16 Sandia Corporation Insulator-based DEP with impedance measurements for analyte detection
US9589686B2 (en) * 2006-11-16 2017-03-07 General Electric Company Apparatus for detecting contaminants in a liquid and a system for use thereof
US7691329B2 (en) 2006-11-16 2010-04-06 General Electric Company Methods for detecting contaminants in a liquid
US9110055B2 (en) 2006-11-17 2015-08-18 The Trustees Of Boston College Nanoscale sensors
US20080172187A1 (en) 2006-12-22 2008-07-17 Paradigm Sensors, Llc Impedance spectroscopy (is) methods and systems for characterizing fuel
CN101038284B (zh) 2007-04-25 2011-04-27 博奥生物有限公司 一种提高电阻抗检测装置的电阻抗检测灵敏度的方法
US7821269B2 (en) 2007-06-08 2010-10-26 Vladimir Petrovsky Method for determining the dielectric constant of particles
DE102007045908A1 (de) 2007-09-26 2009-04-09 Hella Kgaa Hueck & Co. Kraftstoffsensoreinrichtung
CN101889201B (zh) * 2007-10-09 2013-11-13 佛罗里达大学研究基金公司 具有集成温度控制和温度传感器的多功能电位测量型气体传感器阵列
WO2009059189A2 (en) 2007-11-02 2009-05-07 Paradigm Sensors Llc Processing system and method for hand-held impedance spectroscopy analysis device for determining biofuel properties
EP2068139A1 (en) 2007-12-06 2009-06-10 Nederlandse Organisatie voor toegepast- natuurwetenschappelijk onderzoek TNO Electrochemical cell for EIS
WO2009082706A1 (en) 2007-12-21 2009-07-02 The Trustees Of Columbia University In The City Of New York Active cmos sensor array for electrochemical biomolecular detection
US8728025B2 (en) 2008-03-10 2014-05-20 S.E.A. Medical Systems, Inc. Intravenous fluid monitoring
CN102460137A (zh) 2009-06-08 2012-05-16 S.E.A.医疗系统公司 用于使用导纳谱法鉴定医用流体中的化合物的系统和方法
EP2441437B1 (en) * 2009-06-10 2018-08-08 Hisamitsu Pharmaceutical Co., Inc. Microneedle device
US8394053B2 (en) 2009-11-06 2013-03-12 Crisi Medical Systems, Inc. Medication injection site and data collection system
US9039655B2 (en) 2009-11-06 2015-05-26 Crisi Medical Systems, Inc. Medication injection site and data collection system
US9101534B2 (en) 2010-04-27 2015-08-11 Crisi Medical Systems, Inc. Medication and identification information transfer apparatus
US8328082B1 (en) 2010-05-30 2012-12-11 Crisi Medical Systems, Inc. Medication container encoding, verification, and identification
US9078809B2 (en) 2011-06-16 2015-07-14 Crisi Medical Systems, Inc. Medication dose preparation and transfer system
US10293107B2 (en) 2011-06-22 2019-05-21 Crisi Medical Systems, Inc. Selectively Controlling fluid flow through a fluid pathway
US20130018356A1 (en) 2011-07-13 2013-01-17 Crisi Medical Systems, Inc. Characterizing medication container preparation, use, and disposal within a clinical workflow

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200034139A (ko) * 2018-09-21 2020-03-31 고려대학교 세종산학협력단 릴레이 스위치 모듈 어레이와 저 잡음 프리-앰플리파이어를 통한 다중채널 센서 측정 시스템 및 방법

Also Published As

Publication number Publication date
US20120065617A1 (en) 2012-03-15
WO2012034084A3 (en) 2012-06-28
CN103501839A (zh) 2014-01-08
MX2013002664A (es) 2013-04-19
BR112013005720A2 (pt) 2019-09-24
WO2012034084A2 (en) 2012-03-15
JP2013542414A (ja) 2013-11-21
EP2613826A2 (en) 2013-07-17
RU2013115758A (ru) 2014-10-20
AU2011299019A2 (en) 2013-04-04
US8838395B2 (en) 2014-09-16
SG187977A1 (en) 2013-04-30
CA2809875A1 (en) 2012-03-15
AU2011299019A1 (en) 2013-03-28
US20140375324A1 (en) 2014-12-25
EP2613826A4 (en) 2017-11-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8838395B2 (en) Systems and methods for intravenous drug management using immittance spectroscopy
US20160018347A1 (en) Designs, systems, configurations, and methods for immittance spectroscopy
JP5615914B2 (ja) アドミッタンス分光測定を用いた医療流体中の化合物の識別のためのシステム
EP2680903B1 (en) Smart medication waste disposal
US9717865B2 (en) System and method for differentiating containers in medication delivery
JP6578387B2 (ja) 液体試料測定装置
US20110009817A1 (en) Intravenous fluid monitoring
CN105188796A (zh) 注射泵系统
WO2013003705A1 (en) Methods and devices for determining sensing device usability
US20140111801A1 (en) Devices, systems and methods for determining drug composition and volume
DE102012111480A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Prüfen mindestens eines Fluids

Legal Events

Date Code Title Description
WITN Application deemed withdrawn, e.g. because no request for examination was filed or no examination fee was paid