KR20150037818A - 주입 디바이스의 자동 제어를 위한 제어기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 환자에게 용기(4)에 저장된 액체 제품을 주입하는 디바이스에 관한 것으로, 시스템이 용기에 저장된 액체 제품을 구동하는 가압부를 포함하며, 시스템이 용기의 출구에서의 주입 흐름 속도를 추정하는 계산기를 더 포함하며, 출구에서의 상기 주입 흐름 속도가 용기 내부의 압력의 영향 하에서 시스템의 변형의 법칙에 기반하여 추정된다.

Description

주입 디바이스의 자동 제어를 위한 제어기{CONTROLLER FOR THE AUTOMATIC CONTROL OF AN INJECTION DEVICE}
본 발명은 조영제 주입 디바이스의 일반 기술 분야에 관한 것이다.
의학의 발전은 환자들의 상태를 분석하고 모니터링하는 다양한 방법들의 발전으로 이어졌다. 이러한 방법들은 예를 들어, X-선 영상화 및 MRI(자기 공명 영상화) 또는 핵의학을 비롯한 의학 영상화를 위해 조영제를 주입한 후에 수행되는 분석들을 포함한다.
예를 들어, 인라인 펌프 기법, 이른바 "시린지 푸셔(syringe-pusher)" 기법, 및 파우치 주입기 기법과 같이 환자로 조영제와 같은 액체 제품을 주입하는 디바이스들이 알려져 있다.
주입의 문맥에서, 사용자는 특히 "설정값 흐름 속도"로 알려진 주입 디바이스에서의 출구에서 필요한 주입 흐름 속도를 입력함으로써 키보드 상에 주입 프로토콜을 입력한다.
그러한 디바이스를 사용한 액체 제품의 주입과 연관된 문제는 설정값 흐름 속도에 따라 출구 흐름 속도를 유지하는 것에 관한 것이다.
문서 제 WO 97/45150호는 발명 디바이스의 출구에서 측정되는 흐름 속도에 따라 주입 디바이스를 제어하는 것을 제안한다. 주입 디바이스는 액체 제품의 주입을 위한 구동 수단, 주입 디바이스의 출구에 배치되는 유량계 및 구동 수단의 전기적 작동을 제어하기 위해 모터 커맨드를 생성하는 제어부를 포함한다. 제어부는 유량계에 연결되어 주입 디바이스를 이탈하는 액체 제품의 흐름 속도를 나타내는 신호를 수신한다. 제어부는 이러한 신호에 따라 모터 커맨드를 변화시킨다.
위의 디바이스의 단점은, 한편으로는 일회용 유량계 시스템이 포함하는 소모품들의 비용, 및 다른 한편으로는 정확성이 불충분한 유량계에 의해 생성되는 흐름 속도 측정의 낮은 품질과 관련된다.
본 발명의 목적은, 소모품들의 비용을 감소시키고 주입기로부터 출구 흐름 속도의 수치를 구하는 데 있어서 정확성을 향상시킬 수 있는, 액체 제품의 주입을 위한 디바이스를 제안하는 것이다.
이를 위하여, 본 발명은 용기에 저장된 액체 제품을 환자에게 주입하기 위한 시스템에 있어서, 용기에 저장된 액체 제품을 구동하는 가압부를 포함하되:
- 가압부의 진행의 실제 흐름 속도를 나타내는 정보를 수신하는 단계,
- 용기 내부의 압력을 나타내는 정보를 수신하는 단계,
- 용기 내부의 압력의 영향 하에서 주입 시스템의 변형의 법칙에 따라 가상 누설 흐름 속도를 추정하는 단계, 및
- 가압부의 진행의 실제 흐름 속도와 가상 누설 흐름 속도의 차이에 상응하는 용기로부터의 출구 흐름 속도를 지속적으로 추정하는 단계를 구현하도록 프로그래밍되는 컴퓨터를 더 포함하는 점을 특징으로 하는 점을 특징으로 하는 시스템을 제안한다.
"을 나타내는 정보"는 검출기 예를 들어, 위치 인코더 또는 압력 센서로부터 획득되는 신호를 의미하는 것으로 이해된다. 상기 신호는 예를 들어, 스트레인 게이지를 사용하거나 전류를 사용하여 힘을 측정함으로써 획득될 수 있다. 상기 신호를 통해 획득되는 값과 컴퓨터로 실제로 송신되는 값 사이에 적용되는 변환비가 있을 수 있다.
본 발명의 문맥에서, "추정"은 하나 이상의 획득된 순시값들로부터 주입 흐름 속도의 계산을 의미한다. "지속적인 추정"은 주입 기간과 동등할 수 있는 일정 기간 동안 규칙적인 간격으로 이러한 주입 흐름 속도 계산을 반복하는 것을 의미한다.
"진행의 실제 흐름 속도"는 사용자에 의해 입력되는 설정값 흐름 속도에 따라 가압부에 의해 생성되는 흐름 속도를 의미한다.
파이프에서의 "가상 누설"은 실제 누설로 간주되는 액체의 손실들은 제외하고, 출구 흐름 속도에 영향을 주는 모든 물리적 현상들을 의미한다. 이러한 현상들은 예를 들어, 유체의 압축성, 파이프의 변형 또는 파이프에서 유체의 역류를 포함할 수 있다.
"가상 누설 흐름 속도"는 주입기에 의해 강제되는 흐름 속도와 주입될 액체 제품을 저장하는 용기로부터 배출되는 흐름 속도의 차이와 동등한 단위 시간 당 액체의 양을 의미한다. 이러한 흐름 속도는 주입될 액체 제품을 저장하는 용기와 주입 시스템의 출구 사이의 주입 시스템에서 액체의 손실이 없는 점에서 "가상 누설 흐름 속도"로 지칭된다.
따라서, 가상 누설 흐름 속도는:
- 주입 단계 동안(가압부가 용기로부터 액체 제품을 배출하도록 용기 상에 힘을 가하는 단계 동안), 용기로부터 배출되지 않는 단위 시간 당 액체의 양,
- 오프 단계 동안(가압부가 용기 상에 어떤 힘도 가하지 않는 단계 동안), 용기 밖으로 흐르는 단위 시간 당 액체의 양(용기 상의 가압부에 의해 가해지는 힘의 부재 시 용기 밖으로의 잔류 흐름)에 상응한다.
따라서, 후술되는 바와 같이, 본 발명은 용기 내부의 압력에 따라 주입 시스템의 변형의 법칙으로부터 가상 누설 흐름 속도를 컴퓨팅하는 것을 제안한다.
독자는 시스템의 이러한 변형이 가소성 변형 또는 마모로의 변형(즉, 비가역성 변형)과 달리, 탄성 타입이라는 점(즉, 이러한 변형이 가역성이라는 점)을 이해할 것이다. 더욱이, 독자는, 본 발명의 문맥에서, "시스템"이:
- 가압부, 및
- 용기로 구성된 조립체를 의미하고,
조립체가:
- 환자에 액체를 공급하는 연결부들,
- 또는 조영제 그 자체를 포함하지 않는(즉, 이들이 없는) 것으로 이해되어야 한다는 점을 인식할 것이다.
따라서, 시스템의 변형의 법칙은 가압부의 변형 및 용기의 변형을 고려한다.
본 발명의 시스템의 바람직하지만 비제한적인 양태들은 이하와 같다:
- 컴퓨터는 용기 내부의 압력에 따라 가상 누설 흐름 속도를 추정한다;
- 가압부는, 주입될 액체 제품을 저장하는 파우치를 수용하도록 설계되고 주입 파이프를 통해 환자에 연결되는 튜브에 연결되도록 설계되는 적어도 하나의 흐름 오리피스를 포함하는 적어도 하나의 인클로저로 구성되고, 인클로저는 주입될 액체 제품이 튜브에서 흐르는 것을 강제하기 위해 파우치를 압축하도록 상기 인클로저로 주입되는 구동 유체의 작용의 결과로서 변형 가능한 적어도 하나의 가변 용적 멤브레인을 포함한다;
- 컴퓨터는 비례 적분 타입의 레귤레이터와 같은 자동 조정 레귤레이터를 포함하며, 용기 내부의 압력 및 사용자에 의해 입력되는 설정값 흐름 속도에 따라 계수들 Ki, Kp와 같은 레귤레이터의 파라미터들을 자동으로 조정한다;
- 컴퓨터는, 용기에 저장된 액체 제품의 성질과 관련된 정보에 따라 기준 출구 흐름 속도를 결정하도록 프로그래밍된다;
- 컴퓨터는:
- 기준 출구 흐름 속도를 추정된 출구 흐름 속도와 비교하고,
- 기준 출구 흐름 속도와 추정된 출구 흐름 속도의 차이가 임계값을 넘으면, 경보를 발하도록 프로그래밍된다;
- 시스템은 시간에 따라 용기로부터의 출구 흐름 속도를 나타내는 그래프를 표시하는 디스플레이를 더 포함하며, 출구 흐름 속도는 설정값 흐름 속도와 추정된 가상 누설 흐름 속도의 차이와 동등하다;
- 액체 제품은 조영제다.
본 발명은 용기에 저장된 액체 제품을 환자에게 주입하는 시스템을 제어하는 방법에 있어서, 주입 시스템의 가압부를 사용하여 용기에 저장된 액체 제품의 구동을 제어하는 것으로 이루어진 단계를 포함하되,
- 가압부의 진행의 실제 흐름 속도를 나타내는 정보를 수신하는 단계,
- 용기 내부의 압력을 나타내는 정보를 수신하는 단계,
- 용기 내부의 압력의 영향 하에서 주입 시스템의 변형의 법칙에 따라 가상 누설 흐름 속도를 추정하는 단계, 및
- 가압부의 진행의 실제 흐름 속도와 가상 누설 흐름 속도의 차이에 상응하는 용기로부터의 출구 흐름 속도를 지속적으로 추정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법을 더 제안한다.
본 발명의 다른 특징들 및 이점들이 이하의 설명으로부터 나올 것이며, 이하의 설명은 단지 예시적이고 본 발명을 제한하지 않고, 첨부 도면들을 참조하여 읽혀져야 한다:
- 도 1 및 도 2는 주입 디바이스의 일 실시예를 도시한다.
- 도 3 및 도 4는 주입 가능 액체 제품을 저장하는 파우치들에 관한 두 가지 예를 도시한다.
- 도 5 및 도 6은 가압부의 일 실시예의 폐쇄 및 개방 위치를 도시한다.
- 도 7은 주입 디바이스의 제2 실시예를 도시한다.
- 도 8은 도 7에 도시된 디바이스의 하프 쉘(half-shell)의 일 예를 도시한다.
- 도 9 및 도 10은 도 7에 도시된 디바이스의 주머니를 도시한다.
- 도 11 및 도 12는 도 7에 도시된 디바이스의 쿠션을 도시한다.
- 도 13은 변형 법칙을 도시한다.
- 도 14는 비례 및 적분 함수들을 도시한다.
- 도 15는 도 7에 도시된 디바이스로부터 출구 흐름 속도를 추정하기 위한 알고리즘을 도시한다.
본 발명이 도면들을 참조하여 이제 보다 상세히 설명될 것이다. 다양한 도면들에서, 동일한 요소들은 동일 첨부 번호들을 가진다.
1. 주입 디바이스로부터 출구 흐름 속도의 추정
주입 디바이스로부터의 출구 흐름 속도를 직접 측정하는 대신에, 본 발명은 주입 디바이스로부터의 출구 흐름 속도를 추정하는 것을 제안한다.
한편으로는, 이것은 주입기로부터의 출구 흐름 속도의 수치 구함의 정확성이 개선되는 것을 가능하게 한다. 대부분의 유량계들은 용기에 저장된 액체 제품의 단위 용적 당 질량의 가능한 변형들을 고려하지 않으며, 이는 출구 흐름 속도의 측정에 있어서 오류의 근원이 된다.
다른 한편으로는, 이것은 주입 디바이스로부터의 출구 흐름 속도를 측정하는데 사용되는 유량계들이 일반적으로 일회용인 소모품들의 비용이 감소되는 것을 가능하게 한다.
1.1. 시린지 푸셔 타입 디바이스
도 1 및 도 2를 참조하면, 시린지 푸셔 타입 주입 디바이스의 일 예가 도시된다. 디바이스는 가압부(2) 및 제어부(3)를 포함한다.
주입 디바이스는 시린지(1)에 저장된 액체 제품의 주입을 가능하게 한다.
1.1.1. 시린지
시린지(1)는 전단 부분(12)이 가요성 튜브(미도시)에 대한 연결부가 장착되는 출구 파이프(13)로 집중되는 원통형 바디(11)를 포함한다. 원통형 바디(11)의 후단 부분은 실질적으로 원형인 외부 형상의 방사상 외부 플랜지(14)을 구비한다.
본 발명의 문맥에서, "실질적으로 원형인 외부 형상"은 끝이 잘린 원형 형상 또는 타원 형상을 의미한다.
원통형 바디(11)에 피스톤(15)이 배치된다. 이러한 피스톤의 전면은 탄성 중합체 시일(16)로 커버되고 시린지(1)의 원통형 바디(11)의 전단 부분(12)과 결합하는 원뿔 형상을 갖는다. 시일(16)은 후방으로 연장되어 원통형 바디(11)의 내부 벽 상에서 마찰된다. 피스톤(15)의 후면은 편평하고 그것의 중심에 원형 단면의 머쉬룸 형상 페그(peg)(17)를 구비한다.
1.1.2. 가압부
가압부(2)는:
- 모터(211),
- 시린지를 고정된 위치에 유지하는 지지대(231), 및
- 제어부(3)의 제어 하에서 X-X'축을 따라 병진으로 이동하는 푸셔(221)로 구성되는 구동 수단을 포함한다.
모터(211)는 푸셔(221)가 X-X'축을 따라 이동되는 것을 가능하게 한다.
지지대(231)는 시린지(1)의 원통형 바디(11)를 따라 배치되는 하프 디스크들로 구성되고, 원통형 바디의 전단 부분을 수용하도록 설계되는 반원통형 크래들(cradle)에 의해 전방쪽으로 확장된다. 크래들의 형상은 원통형 바디(11)의 전단 부분의 원뿔 형상과 상호 보완적이다. 크래들은 원통형 바디(11)의 출구 파이프(13)가 통과할 개구부를 포함한다.
푸셔(221)는 대략 원통형 형상을 갖는다. 그것은 전방에 시린지(1)의 피스톤(15)의 페그(17)와 접촉하도록 설계된 헤드(2211)를 포함한다. 푸셔(221)는 전개된 위치(도 1 참조)와 후퇴된 위치(도 2 참조) 사이에서 이동될 수 있으며, 푸셔(221)의 전방에서의 헤드(2211)가 전개된 위치보다 후퇴된 위치에서 지지대(231)의 반원통형 크래들에 더 근접해 있다.
1.1.3. 제어부
제어부(3)는 가압부를 제어한다.
보다 정확하게는, 제어부는 특히 주입 디바이스의 입력 수단(예컨대 키보드, 터치 감응식 스크린 등) 상에서 주입 디바이스의 사용자가 입력하는 설정값 흐름 속도에 따라 가압부의 모터에 대한 전기 제어 신호를 생성하도록 설계된다.
제어부는 이하에 보다 상세히 설명되는 바와 같이 특히 가압부의 출구 흐름 속도의 추정을 가능하게 하는 컴퓨터를 포함할 수 있다.
컴퓨터는 예를 들어, 하나 이상의 컴퓨터, 프로세서, 마이크로제어기, 마이크로컴퓨터, 프로그램 가능 자동 제어기, 응용 주문형 집적 회로, 다른 프로그램 가능 회로 또는 워크스테이션과 같은 컴퓨터를 포함하는 다른 디바이스들을 포함한다.
제어부는 가압부로 통합되거나 가압부로부터 분리될 수 있다.
컴퓨터는 컴퓨터로 통합되거나 컴퓨터로부터 분리될 수 있는 하나 이상의 메모리에 결합된다. 메모리는 ROM/RAM, USB 키, 중앙 서버의 메모리일 수 있다. 이러한 메모리는 컴퓨터에 의해 추정되는 흐름 속도들 또는 컴퓨터에 의해 사용되는 다른 데이터의 저장을 가능하게 할 수 있다.
1.1.4. 컴퓨터에 의한 출구 흐름 속도의 추정 방법의 예
1.1.4.1. 압력 측정
주입 디바이스로부터의 출구 흐름 속도를 추정하기 위해, 컴퓨터는 시린지 내부의 압력의 측정값을 정보로서 사용할 수 있다. 이러한 압력 측정값은 상이한 방식들로 획득될 수 있다.
예를 들어, 압력 센서가 시린지 내부에 제공될 수 있다.
대안적으로, 주입 디바이스는 가압부에 의해 시린지의 피스톤에 가해지는 힘을 측정하기 위해 스트레인 게이지(2212)를 포함할 수 있다. 이러한 스트레인 게이지(2212)는 푸셔(221)의 전방에서의 헤드(2211)와 시린지(1)의 피스톤(15)의 페그(17) 사이에 위치될 수 있다. 피스톤(15)의 전면의 면적(S) 및 이러한 면적(S)에 수직인 피스톤(15) 상에 푸셔(221)에 의해 가해지는 힘(F)을 알면, 압력(p)은 이하의 식으로부터 구해진다:
Figure pct00001
여기서:
- p는 (컴퓨터에 의해 추정되는 바와 같이) 시린지 내부의 압력이고,
- F는 (스트레인 게이지에 의해 측정되는 바와 같이) 시린지의 피스톤에 푸셔에 의해 가해지는 힘이고,
- S는 피스톤의 전면의 면적(상수값: 시린지의 크기가 크래들에 의해 결정됨)이다.
1.1.4.2. 변형 법칙 이론
컴퓨터는 유리하게는 또한 디바이스로부터의 출구 흐름 속도를 추정하기 위해 주입 디바이스의 변형의 법칙을 사용할 수 있다.
변형 법칙은 특히 실증적 법칙들에 의해 입체들의 변형 상에서 그것의 작용을 모델링하는 것을 목적으로 한다.
이러한 변형 법칙은 가상 누설 흐름 속도가 주입 디바이스로부터의 출구 흐름 속도의 계산에서 고려되는 것을 가능하게 한다. 누설 흐름 속도 원리는 다음과 같이 설명될 수 있다.
일부 기존 주입 디바이스들 상에서 표시되는 주입 흐름 속도는 주입기의 출구 흐름 속도의 추정값도 측정된 값도 아니다. 이러한 표시된 흐름 속도는 푸셔가 전방으로 이동하는 속도에 기반한다. 안정적인 상태에서 (즉, 명목상의 조건 또는 확립된 조건 하에서), 표시는 실제 흐름 속도에 상응한다. 다른 한편으로는, 일시적 상태들 동안, 주입기로부터의 즉각적인 출구 흐름 속도는 알려지지 않은 대로 남는다.
흐름들은 완전하지 않다. 즉, 튜브들에 많은 마찰 근원들이 있다. 마찰은 주입된 액체 제품의 점도, 주입 흐름 속도, 튜브들 및 카테터들의 특성들(거칠기, 내부 직경 등)의 함수이다. 헤드 손실로 지칭되는 이러한 마찰은 주입될 액체 제품을 저장하는 용기 내부의 압력의 상승에 반영된다. 주입 디바이스는 이러한 압력의 영향에 의해 변형된다. 압력의 상승(일시적 조건들) 동안, 피스톤에 의해 변위되는 용적의 일부는 이러한 방식으로 변형되는 용기에서 "손실된다"(즉, 피스톤의 출구로 방출되지 않는다). 푸셔에 의해 강제되는 흐름 속도(Q엑츄에이터)와 주입될 액체 제품을 저장하는 용기로부터 배출되는 흐름 속도(Q주입) 사이의 차이는 이러한 일시적 단계 동안 생긴다. 이러한 흐름 속도 차이는 그 때 가상 누설(Q누설)로 고려된다.
그러면 이하의 식이 적용된다:
Figure pct00002
여기서:
- Q주입은 주입될 액체 제품을 저장하는 용기를 실제로 이탈하는 액체 제품의 흐름 속도이며,
- Q엑츄에이터는 푸셔에 의해 강제되는 흐름 속도이며,
- Q누설은 가상 누설 흐름 속도이며,
- λ는 변환비(회전 당 ㎖)이며,
- ω(t)는 모터 속도(rpm)이며,
- S엑츄에이터는 푸셔의 단면(㎜2)이며,
- z는 전송률(㎜/회전)이다.
압력이 정해진 조건들에 도달하자마자, 즉, 푸셔에 의해 강제되는 흐름 속도가 시린지로부터의 출구 흐름 속도와 같아지자마자, 그 때 Q누설 = 0 및 Q주입(t) = Q엑츄에이터(t)이다.
앞서 인용된 변형 법칙은 가상 누설 흐름 속도가 시린지 내의 압력에 따라 계산되는 것을 가능하게 한다. 따라서, 푸셔에 의해 강제되는 흐름 속도를 알면, 주입될 액체 제품을 저장하는 용기의 출구에서의 주입 흐름 속도를 추정하는 것이 가능하다.
변형이 압력의 함수이면, 특성화 과정은 압력에 따라 이러한 변형 법칙이 확립되는 것을 가능하게 한다.
변형 법칙을 결정하는 방법들의 두 가지 예들이 이제 설명될 것이다.
1.1.4.3. 변형 법칙의 결정
주입 흐름 속도를 추정하는 것으로 진행하기 위해 (누설 용적 V누설로 불리는) 변형에서 손실되는 용적을 계산하는 것이 가능한 것은 주입 디바이스의 변형(컴플라이언스(compliance)) 법칙을 아는 덕분이다.
이하의 두 가지 방법들이 그것을 결정하는데 사용될 수 있다.
실증적 방법: 이것은 필요하다면 압축 불가능 액체로 채워지는 폐쇄된 용기에서 압력을 점진적으로 증가시키는 단계, 및 획득되는 변형 용적에 상응하는 압력에 주목하는 단계로 이루어진다. 그러면 결과적인 곡선은 주입 디바이스에 알려질 함수를 획득하기 위해 근사화될 수 있다.
이론적 방법: 단순한 기하학적 구조의 용기들의 경우, 이론적 법칙을 획득하는 것이 가능하다. 그러나, 실증적 방법의 이점은 그것이 저압력에서 기계적 간극들의 존재 및 다른 비선형성들과 같이 수학식들에 의해 모델링하기에 복잡한 현상들을 고려한다는 것이다.
1.2. 파우치 주입기
상술된 바와 같이 시린지 푸셔 타입 주입 디바이스를 사용하는 것의 결점은 디바이스에서 사용 가능한 상이한 타입들의 시린지들에 대해 변형 법칙을 계산하는 것이 필요하다는 것이다. 시린지 푸셔 타입 주입 디바이스의 경우에, 변형 법칙은 주입 디바이스의 변형뿐만 아니라 시린지 그 자체의 변형도 고려한다. 이제 이러한 시린지의 변형은 특히, 치수들, 구성 재료 등에 따라 시린지마다 다르다.
파우치 주입기 타입 디바이스를 사용하는 것은 이러한 결점이 경감되는 것을 가능하게 한다. 파우치 주입기 타입 주입기의 경우에, 용기 (즉, 파우치)는 압력의 영향에 의해 변형되지 않는다: 주입 디바이스 그 자체만이 압력에 따라 변형된다. 그러므로, 변형 법칙은 주입 디바이스의 변형만을 고려한다.
그러므로, 파우치 주입기 타입 주입기의 경우에 하나의 변형 법칙만을 결정하는 것이 필요하고, 그러한 법칙은 사용되는 파우치의 특성들(치수들, 재료 등)과 관계 없이 유효하다.
도 7을 참조하면, 파우치 주입기 타입 주입 디바이스의 일 예가 도시된다. 디바이스는 가압부(2) 및 제어부(3)를 포함한다.
주입 디바이스는 파우치(4)(도 3 및 도 4 참조)에 저장된 액체 제품의 주입을 가능하게 한다.
1.2.1. 파우치
도 3 및 도 4를 참조하면, 의료 파우치(4)는 적절한 길이 및 폭의 2개의 중첩된 포일(41, 42) 및 하나 이상의 액세스 부재(들)(43)을 포함한다.
포일들(41, 42)은 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 및 바람직하게는 열가소성 재료들을 포함하는 폴리머 재료들과 같은 가요성이고 가능하게는 투명하거나 반투명한 재료들의 얇은 적층된 막들의 복수의 층들로부터 생성된다.
중첩된 포일들(41, 42)은 바람직하게는 파우치(4)를 형성하기 위해 함께 아래보기 용접되며, 이 파우치가 그것이 주입될 액체 제품으로 채워지기 전에 0의 용적을 갖는다. 중첩된 포일들(41, 42)은 그것들의 측부 주변들에서 시일링되어 대략 직사각형 외관의 파우치(4)를 형성한다. 의료 파우치(4)가 채워지거나 부분적으로 채워질 때, 그것은 쿠션의 형상을 갖는다.
액세스 부재(43)는 파우치(4)의 상부 부분의 높이에서 제공된다. 액세스 부재(43)는 중첩된 포일들(41, 42) 사이에서 시일링된다. 이러한 액세스 부재(43)는 튜브이고 그것의 말단부에 환자에 연결되는 튜브에 파우치를 결합시키는 연결부(44)를 포함할 수 있다.
다른 액세스 부재(43)가 파우치에 제공될 수 있다. 이러한 경우에:
상류 액세스 부재로 불리는 제1 액세스 부재는 파우치의 충전을 가능하게 하기 위해 환자로 주입될 액체 제품을 포함하는 소스에 연결되도록 설계되며,
하류 액세스 부재로 불리는 제2 액세스 부재는 액체 제품의 환자로의 주입을 위해 (파이프 및 카테터와 같은 복수의 요소들 또는 피하 주사/정맥 주사 바늘을 통해) 환자에 연결되는 튜브에 연결되도록 설계된다.
임계 체크 밸브는 하류 액세스 부재와 환자에 연결되는 튜브 사이에 유리하게 배치될 수 있다. 임계 체크 밸브는 흐르는 유체의 특정 압력에 도달될 때, 화살표 "F"로 나타내어지는 바와 같이 상류에서 하류 방향으로 액체의 통과를 가능하게 하도록 구성되는 반면에, 그것은 반대 방향 즉, 하류에서 상류 방향 즉, 화살표 "F"로 나타내어지는 방향과 반대 방향으로의 의료 액체의 통과를 차단한다.
다른 체크 밸브는 소스로부터 파우치로만 액체 제품의 통과를 가능하게 하도록 상류 액세스 부재와 소스 사이에 배치될 수 있다.
파우치가 하나의 액세스 부재(43)만을 포함한다면, 그 때 액세스 부재는 앞서 언급된 기능들 둘 다 즉, 충전 및 주입을 가질 수 있다.
1.2.2. 가압부
1.2.2.1. 하프 쉘들
가압부(2)는 하프 쉘들의 서로에 대한 상대 움직임을 가능하게 하도록 회전 축 A-A' 주위에 관절 접합되는 2개의 하프 쉘(21, 22)로 구성되는 강성 인클로저를 포함한다. 이러한 2개의 하프 쉘(21, 22)은 이하 사이에서 서로에 대해 상대적으로 움직이도록 구성된다:
- 파우치를 제위치에 놓기 위한 개방 위치(도 6)와,
- 파우치에 저장된 액체 제품의 주입을 위한 폐쇄 위치(도 5).
하프 쉘들 중 하나(21)가 고정되고 다른 하나(22)가 축 A-A'를 중심으로 회전 이동하는 것이 바람직하다.
회전 축 A-A'는 2개의 하프 쉘이 폐쇄 위치로 있을 때, 2개의 하프 쉘(21, 22) 사이의 접촉 영역을 통과하는 폐쇄면(P)에 대하여 유리하게는 오프셋될 수 있다. 이것은 사용자에 의해 필요로 되는 조작들의 수를 제한하도록 중력에 의한 이동 하프 쉘(22)의 자동 개방을 가능하게 한다.
하프 쉘들(21, 22)은 사용자가 그 사이에 끼일 위험을 방지하기 위해 바람직하게는 동력화되지 않는다. 스프링들(미도시)은 2개의 하프 쉘들 사이에 제공되어 이동 하프 쉘의 중량을 보상함으로써 사용자가 이동 도어를 닫는 것을 보조할 수 있다.
각각의 하프 쉘은 크래들을 형성하기 위해 캐비티를 포함한다.
도 8에 도시된 실시예에서, 각각의 하프 쉘(21, 22)은 후방 벽(211), 전방 벽 및 후방 벽(211)의 주변부에 그것에 수직인 4개의 측벽(212 내지 215)을 갖는다. 전방 벽은 파우치와 접촉하도록 설계된다. 전방 벽은 크래들을 형성하는 캐비티를 한정하도록 오목 형상을 가질 수 있다. 대안적으로, 하나의 하프 쉘 또는 각각의 하프 쉘은 일체형으로 이루어질 수 있고 크래들을 형성하는 캐비티를 한정하는 단일 오목 벽을 포함할 수 있다.
하프 쉘들 중 하나, 예를 들어, 고정된 하프 쉘(21)의 캐비티는 도 9 및 도 10에 도시된 주머니(23)를 수용하도록 설계된다. 주머니(23)는 주변부가 용접된 적어도 2개의 멤브레인들(231, 232)로 구성된다. 이러한 용접된 멤브레인들(231, 232)은 주머니의 변형을 유발시키기 위해 주머니(23)의 용적의 변형을 야기하는 구동 유체를 수용하도록 설계되는 공간을 형성한다. 주머니(23)는 유압 공급 호스들(233)을 통해 주머니(23)에 연결되는 유압 엑츄에이터(M)에 의해 구동 유체를 공급받는다.
다른 하프 쉘, 예를 들어, 회전 이동하는 하프 쉘(22)의 캐비티는 일정한 용적의 변형 가능한 댐퍼 쿠션(24)을 수용하도록 설계된다. 이러한 쿠션(24)은 구동 유체가 공급되지 않는다는 점에서 "수동 쿠션"으로 불린다. 그것의 변형은 그것에 가해지는 힘들과 관련된다. 이동 하프 쉘(22)이 수동 쿠션(24)을 수용하도록 구성된다는 사실은 이동 하프 쉘 상에 (구동 유체에 대한) 유압 공급의 존재가 회피되는 것을 가능하게 한다. 이것은 유압 공급 호스들(233)이 이동 하프 쉘(22)과 함께 움직일 수 있도록 간극을 제공하는 것이 필요하지 않으므로, 주입 디바이스의 전체 크기가 작게 되는 것을 가능하게 한다. 이것은 또한 사용자가 유압 공급 호스들의 움직임을 보조하는 것이 더 이상 필요하지 않으므로, 주입 디바이스의 조작이 용이해지는 것을 가능하게 한다.
하프 쉘들(21, 22)은 예를 들어 알루미늄, 또는 유리 섬유 또는 탄소 섬유 복합 재료로 구성될 수 있다.
하프 쉘들(21, 22)은 2개의 위치로 유리하게 개방될 수 있다:
- 2개의 하프 쉘이 서로에 대하여 10°에서 45°까지의 각을 이루는 제1 또는 준비 위치; 이러한 제1 개방 위치는 주입 디바이스로 파우치의 삽입을 가능하게 한다,
- 2개의 하프 쉘이 서로에 대하여 85°에서 95°까지의 각, 바람직하게는 각을 이루는 제2 또는 유지 위치; 이러한 제2 개방 위치는 주입 디바이스의 세정을 가능하게 한다,
1.2.2.2 주머니
"후부 멤브레인"으로 불리는 주머니(23)의 하나의 멤브레인(232)은 하프 쉘의 후방 벽(211)을 향하도록 설계된다.
후부 멤브레인(232)의 형상은 바람직하게는 하프 쉘의 후방 벽(211)의 형상과 상호 보완적이다. 예를 들어, 일 실시예에서, 후부 멤브레인(232) 및 후방 벽(211)은 작은 방울의 형상이다(도 10 참조). 이것은 주머니(23)로 도입되는 (각각 주머니(23)로부터 추출되는) 구동 유체의 양이 제한되는 그것의 용적을 증가시키는 것을 (각각 감소시키는 것을) 가능하게 한다. 이것은 주입 디바이스의 전체 크기를 제한하고 주어진 충전 속도에서 디바이스의 반응성을 개선한다.
전방 멤브레인으로 불리는 다른 멤브레인(231)은 파우치(4)를 향하도록 설계된다.
후부 멤브레인(232)의 강도는 전방 멤브레인(231)의 강도보다 더 크게 될 수 있다. 예를 들어,
- 전방 멤브레인(231)은 가요성이고 30 내지 40 정도의 쇼어 A 경도(Shore A hardness)를 가질 수 있다,
- 후부 멤브레인(232)은 반강성이고 80 정도의 쇼어 A 경도를 가질 수 있다.
후부 멤브레인(232)이 전방 멤브레인(231)보다 더 큰 강도를 갖는다는 사실은:
- 한편으로는 저압력에서도 하프 쉘의 후방 벽(211)에 대하여 후부 멤브레인(232)의 양호한 배치,
- 다른 한편으로는 주머니(23)로 구동 유체의 도입 시에, 변형되는 것은 주머니(23)의 전방 벽(231)이라는 보장을 가능하게 한다.
주머니(23)는 또한 통과하는 구동 유체를 위해, 예를 들어, 후부 멤브레인(232)에 개구부(234)를 포함한다. 주머니(23)로 구동 유체가 도입되면(각각 주머니(23)로부터 구동 유체의 회수) 그것의 변형을 야기하는 그것의 용적의 변화(증가 또는 감소)를 유발한다.
마지막으로, 주머니(23)는 환형의 강성 강화 바디(233)를 포함한다. 이러한 강화 바디(233)는 주머니(23)의 멤브레인들의 주변부에 놓인다. 이러한 강화 바디(233)는 예를 들어, 금속 또는 데이크론(Dacron)으로 구성된다. 주머니(23)의 멤브레인들의 주변부에서 강화 바디(233)의 존재는 하프 쉘들이 폐쇄 위치에 있을 때, 주머니로 구동 유체의 도입 동안 하프 쉘들(21, 22) 사이에 헤르니아(hernia)(즉, 비드(bead))의 형성의 방지를 가능하게 한다.
1.2.2.3. 쿠션
도 11 및 도 12에 따르면, 수동 쿠션(24)은 두꺼운 가요성 층(241)을 포함한다. 이러한 두꺼운 층(241)은 바람직하게는 0의 쇼어 A 경도의 그리고 가능하게는 높은 열전도율의 재료로 구성된다.
두꺼운 층(241)을 구성하는 재료는 예를 들어, 실리콘 또는 폴리우레탄이다.
두꺼운 층(241)이 실리콘층이면, 그것은 파우치와 수동 쿠션(24) 사이의 마찰을 제한하기 위해 얇은 비점착성 층으로 커버될 수 있다. 이러한 얇은 층은 예를 들어, 폴리우레탄 페인트의 층 또는 면 또는 Lycra® 외피이다.
수동 쿠션(24)은 하프 쉘의 후방 벽(211)을 향하도록 설계되는 강성 후면(242)을 포함할 수 있다. 이러한 경우에, 강성 후면(242)은 하프 쉘의 후방 벽(211)의 형상과 결합하는 형상을 갖는다. 쿠션(24) 상에 강성 후면(242)의 존재는 그것의 조작을 용이하게 한다.
수동 쿠션(24)은 예를 들어, 절연층 및 저항성 층으로 구성되는 하나 이상의 가열 요소(들)(243), 또는 당업자에게 알려진 임의의 다른 타입의 가열 요소를 마찬가지로 포함할 수 있다. 가열 요소(243)의 존재는 파우치에 저장된 액체 제품이 환자로의 주입 이전에 요구되는 온도로 유지되는 것을 가능하게 한다.
가열 요소(243)는 바람직하게는 강성 후면(242)과 두꺼운 가요성 층(241) 사이에 위치된다. 후면과 두꺼운 층 사이에 후자의 열화 가능성을 줄이기 위해 가열 요소를 위치시키는 것이 바람직하며, 이는:
- 가열 요소가 확장 가능하지 않고,
- 두꺼운 층이 변형되도록 의도되기 때문이다.
1.2.2.4. 파우치 단부편 하우징( housing )
주입 디바이스는 하프 쉘들(21, 22) 중 하나에서 파우치 단부편 하우징을 포함할 수도 있다. 이러한 하우징은 파우치(4)의 액세스 부재(43)를 연결하는 연결부 또는 액세스 부재(43)의 말단부에 위치되는 임의의 타입의 결합 요소를 수용하도록 설계된다.
이러한 하우징의 형상은 바람직하게는 회전 대칭을 갖는다. 이것은 가압부에서 파우치의 정확한 위치 선정이 사용자의 일부에의 특별한 주의를 필요로 하지 않고 중력에 의해 획득되는 것을 가능하게 한다. 하우징은 예를 들어, (깔때기 같이) 절단 원뿔형 형상 또는 원통 형상을 갖는다.
하우징은 또한 그것의 내부면 상에 종방향 슬롯을 갖는다. 이러한 슬롯은 액세스 부재에 결합되는 튜브의 단부를 수용하도록 설계된다. 이것은 주입 디바이스를 따라 튜브의 정확한 위치 선정이 달성되는 것을 가능하게 한다.
기포 센서는 이러한 종방향 슬롯의 높이로 제공되어 환자에 연결되는 튜브에서 기포들의 검출을 가능하게 할 수 있다.
1.2.3. 제어부
제어부는 시린지 푸셔 실시예, 특히 컴퓨터에서와 동일한 요소들을 포함한다. 이러한 요소들은 여기에 다시 설명되지 않을 것이다.
1.2.3.1. 주입기로부터 출구 흐름 속도의 추정
유압 압축 기술은 파우치에 저장된 주입 가능 액체 제품 모두의 맥동 없이 지속적인 주입을 가능하게 한다. 주입 가능 액체 제품의 파우치가 주머니의 전방 멤브레인 및 쿠션의 두꺼운 층에 대하여 압착될 때, 강성 인클로저 쪽으로 유압 엑츄에이터에 의한 구동 유체의 임의의 상대 움직임은 주입 가능 액체 제품의 동일 움직임을 유발한다. 이것은 흐름 속도의 보존의 원리이다. 따라서, 3㎖/s로 80㎖의 주입 가능 액체 제품의 주입은 3㎖/s의 흐름 속도로 80㎖의 압축 불가능 구동 유체를 도입함으로써 획득될 것이다.
그러나, 완전히 압축 불가능한 유체도 그리고 변형 불가능한 재료도 존재하지 않는다. 그러므로, 이러한 현상들을 가속화하고 확립된 조건들에 신속하게 도달하려면 보정이 필요하다.
더욱이, 실세계에서, 흐름들은 완전하지 않다. 즉, 튜브들에 많은 마찰 근원들이 있다. 이러한 마찰은 주입 가능 액체 제품들의 점도, 주입 흐름 속도, 튜브들 및 카테터들의 특성들(거칠기, 내부 직경 등)의 함수이다. "헤드 손실"로 지칭되는 이러한 마찰은 강성 인클로저에서 압력의 증가에 의해 반영된다. 인클로저는 압력의 영향에 의해 변형되기 쉬우므로, 압력 상승 기간(일시적 조건들)에 걸쳐, 유압 엑츄에이터에 의해 강제되는 흐름 속도와 파우치로부터 실제로 배출되는 액체 제품의 흐름 속도 사이의 가상 누설 흐름 속도를 생성한다.
그러면 이하의 식이 적용된다:
Figure pct00003
여기서:
- Q주입은 디바이스를 실제로 이탈하는 액체 제품의 흐름 속도이며,
- Q엑츄에이터는 유압 엑츄에이터에 의해 강제되는 흐름 속도이며,
- Q누설은 가상 누설 흐름 속도이며,
- λ는 변환비(회전 당 ㎖)이며,
- ω(t)는 유압 엑츄에이터를 구동하는 모터의 속도(rpm)이며,
- S엑츄에이터는 에서의 유압 엑츄에이터의 단면(㎜2)이며,
- z는 전송률(㎜/회전)이다.
압력이 정해진 조건들에 도달하자마자 즉, 유압 엑츄에이터의 출구에서의 흐름 속도가 파우치로부터의 출구 흐름 속도와 같아지자마자, 그 때 Q누설 = 0 및 Q주입(t) = Q엑츄에이터(t)이다.
Q누설은 인클로저의 변형 용적 V누설의 시간에 대한 도함수이다.
이러한 변형 법칙은 그 자체가 압력의 함수이다. 상술된 바와 같이, 특성화 과정은 이러한 변형 법칙이 압력에 따라 확립되는 것을 가능하게 한다. 그러면 이하가 획득된다:
Figure pct00004
도 13을 참조하면, 인클로저(52)에서의 압력에 따라 누설 용적(51)의 결정을 가능하게 하는 변형 법칙(5)의 일 예가 도시된다. 인클로저에서의 압력은 예를 들어, 주머니(23)에 압력 센서(C)를 제공함으로써 측정될 수 있다.
따라서, Q주입(t)는 유압 엑츄에이터의 진행을 제어하도록 실시간으로 계산될 수 있다.
2. 출구 흐름 속도에 따라 가압부의 제어
가압부는 상술된 실시예들 둘 다(즉, 시린지 푸셔 및 파우치 주입기)에 대해 유사한 방식으로 제어될 수 있다.
가압부를 제어하는 것의 원리는 파우치 주입기 타입 실시예를 참조하여 이하에 설명될 것이며, 이러한 원리가 시린지 푸셔 타입 주입 디바이스에 적용될 수 있다는 점이 이해된다.
인클로저가 가압될 때, 그것은 변형되는 경향이 있다. 이러한 변형은 즉각적이지 않고 주입 압력이 그것의 최종 값에 도달할 때까지 지속된다. 이것은 정해진 조건들을 참조하여 의미되는 것이다.
주입 디바이스가 제어되지 않으면, 안정화 시간이 너무 길어 주입되는 용적 및 주입 지속 기간이 사용자에게 받아들여지는 용인들 내에 남는다고 보장할 수 없다.
따라서, 엑츄에이터에의 제어 입력 상에서 동작시킴으로써 주입 디바이스로부터의 출구 흐름 속도를 조절하는 것이 가능하다.
이러한 조절 또는 제어는 사용자에 의해 입력되는 설정값 흐름 속도의 최소 초과량를 준수하는 것과 동시에 압력의 상숭을 가속화하기 위해, 이하에 "PI 레귤레이터"로 지칭되는 PI(비례 적분) 타입 레귤레이터를 사용할 수 있다.
레귤레이터의 파라미터들이 주입 디바이스의 하나의 구성에 대해서만 조정되면, 한 세트의 파라미터들은 주입 디바이스의 흐름 속도 및 구성들의 모든 범위들 (즉, 주입 가능 액체 제품의 타입, 환자에 연결되는 튜브들, 카테터들 등)을 커버할 수 있을 만큼 충분하지 않다.
주입 정황에 따라 자동 조정하는 PI 레귤레이터의 제공을 가능하게 하는 하나의 방법이 이하에 따라 사용될 파라미터들을 정의하는 함수들에 기반하여 개발되었다:
- 주입 가능 액체 제품을 저장하는 용기에서의 즉각적인 압력, 및
- 주입 디바이스의 (키보드, 터치 감응식 스크린 등과 같은) 입력 수단 상에서 사용자에 의해 입력되는 설정값 흐름 속도.
이러한 함수들이 도 14에 도시된다. 용기에서의 설정값 흐름 속도(53) 및 압력(54)에 따라, 이하를 결정하는 것이 가능하다:
- 비례 함수(55)로부터의 비례항 "Kp", 및
- 적분 함수(56)로부터의 적분항 "Ki".
비례 및 적분 함수들(55, 56)에서 볼 수 있는 바와 같이, 인클로저에서 압력이 더 높이 상승할수록, 비례항(Kp)이 인클로저의 급속한 변형을 더 크게 보정하여야 한다. 다른 한편으로는, 이러한 항은 빠른 흐름 속도로의 주입을 위해 감쇠된다. 적분항(Ki)의 경우, 인클로저에서 압력의 매우 느린 상승 동안 과도한 누적 에러를 방지하는 고압력 및 빠른 흐름 속도에서의 정체기의 존재를 주목해야 한다. 적분항(Ki)은 압력에 따라 지수적으로 감소하고 압력이 높더라도, 빠른 흐름 속도들에서 낮은 값을 유지한다.
이러한 곡선들(Ki 및 Kp)은 표준 조정("튜닝") 방법들로 물리적 시스템 상에서 PI 레귤레이터의 수동 교정에 의해 획득될 수 있다.
이하의 표는 용기 내부에서 측정되는 설정값 흐름 속도 및 압력의 상이한 값들에 대해 적분항(Ki) 및 비례항(Kp)에 대한 값들의 예들을 부여한다.
Ki 압력( bar )
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20
0 2.53 0.994 0.729 0.698 0.692 0.691 0.691 0.692 0.693 0.693 0.694
흐름 2 2.53 1.465 0.798 0.72 0.7 0.694 0.691 0.691 0.691 0.691 0.692
속도 4 2.53 2.53 0.968 0.777 0.725 0.706 0.697 0.693 0.692 0.691 0.691
(㎖/s) 6 2.53 2.53 1.399 0.916 0.789 0.74 0.717 0.705 0.699 0.695 0.693
8 2.53 2.53 2.53 1.263 0.945 0.825 0.769 0.739 0.721 0.711 0.704
10 2.53 2.53 2.53 2.208 1.339 1.035 0.897 0.823 0.78 0.753 0.735
Kp 압력 ( bar )
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20
0 1.202 1.722 4.252 6.752 8.893 10.911 12.947 15.035 17.158 19.284 21.384
흐름 2 1.202 1.332 2.725 4.667 6.458 8.045 9.521 10.966 12.424 13.909 15.42
속도 4 1.202 1.221 1.781 3.019 4.423 5.754 6.967 8.087 9.151 10.191 11.229
(㎖/s) 6 1.202 1.203 1.353 1.943 2.844 3.85 4.846 5.788 6.668 7.495 8.283
8 1.202 1.202 1.225 1.414 1.845 2.453 3.151 3.878 4.597 5.291 5.953
10 1.202 1.202 1.204 1.239 1.376 1.642 2.019 2.471 2.969 3.487 4.01
본 발명의 주입 디바이스의 동작 원리가 도 15 및 도 16을 참조하여 이제 설명될 것이다.
사용자는 디바이스의 펌핑 수단을 연다. 이동 하프 쉘이 회전 축 A-A'을 중심으로 파우치(4)에 맞는 개방 위치(도 6)로 회전한다. 사용자는 액세스 부재(43)를 단부편 하우징의 종방향 슬롯에 삽입하며, 연결부가 상단에 그리고 파우치가 하단에 위치한다. 단부편 하우징의 회전 대칭 때문에, 파우치는 중력의 영향에 의해 2개의 하프 쉘들 사이에서 정확하게 위치된다.
사용자는 그 다음 이동 하프 쉘을 수직 위치로 움직임으로써 인클로저를 폐쇄한다. 2개의 하프 쉘들이 접촉할 때, 잠금 수단이 자동 또는 수동으로 작동된다.
제어부는 파우치(4)의 면들에 대하여 주머니 및 수동 쿠션의 정확한 배치를 보장하기 위해 유압 엑츄에이터의 움직임이 고정된 하프 쉘의 주머니를 팽창시킬 것을 명령한다. 주입 디바이스의 출구에서 임계 밸브의 존재 때문에, 주입 가능 액체 제품은 파우치의 면들이 한편으로는 주머니 그리고 다른 한편으로는 쿠션에 대하여 압착되기 전에 파우치로부터 방출되지 않는다.
사용자는 그 다음 주입 디바이스의 터치 감응식 스크린 상에 주입 파라미터들, 특히 설정값 흐름 속도를 입력한다. 이러한 설정값 흐름 속도는 제어부에 의해 수신되며, 이 제어부가 주입 프로토콜을 시작한다.
컴퓨터는 도 15에 도시된 바와 같이 주머니에 배치된 압력 센서에 의해 측정되는 압력을 실시간으로 수신한다(단계 61). 컴퓨터는 또한 유압 엑츄에이터에 의해 변위되고 당업자에게 알려진 임의의 기법을 사용하여 측정되는 구동 유체 흐름 속도에 상응하는 구동 흐름 속도를 수신한다.
컴퓨터는 측정된 압력을 임계 밸브가 개방되는 압력과 비교한다(단계 62). 이러한 측정된 압력이 개방 압력보다 낮으면, 그 때 출구 흐름 속도는 0이다(단계 63).
그렇지 않으면, 컴퓨터는 측정된 압력 및 변형 함수로부터 누설 용적(또는 인클로저 변형 용적)을 추정한다(단계 64). 컴퓨터 그 다음 시간에 대하여 이러한 계산된 누설 용적을 미분하여 디바이스의 가상 누설 흐름 속도를 획득한다(단계 65).
이러한 가상 누설 흐름 속도는 그 다음 측정된 구동 흐름 속도로부터 감산되어 인클로저의 출구에서의 추정된 주입 흐름 속도를 획득한다(단계 66).
이러한 추정된 주입 흐름 속도는 그것을 설정값 흐름 속도와 비교하기 위해 컴퓨터에 의해 사용될 것이다. 이러한 2개의 흐름 속도의 차이는 PI 레귤레이터에 의해 컴퓨터로 교정될 에러를 구성한다.
컴퓨터는 설정값 흐름 속도, 인클로저에서의 측정된 압력 및 비례 및 적분 곡선들로부터 조절 파라미터들(Ki 및 Kp)을 결정한다.
컴퓨터는 파라미터들(Ki 및 Kp) 및 교정될 에러를 PI 레귤레이터에 의해 모터 커맨드로 변환한다.
3. 다른 제어부 기능들
출구 흐름 속도를 추정하는 것 그리고 주입 디바이스를 제어하는 것에 더하여, 제어부는 가압부에 포함되는 액체 제품의 성질 및 사용자에 의해 입력되는 정보의 일관성의 입증을 가능하게 한다.
파우치에 존재하는 액체 제품의 성질은 인클로저에서 그것의 작용의 분석에 의해 결정될 수 있다. 인클로저의 압력의 상승은 튜브들에서 구동되는 액체의 점도에 따라 다르다.
예를 들어, 조영제 타입의 액체 제품의 압력은 생리적인 혈청 타입의 액체 제품보다 더 점진적으로 상승할 것이다. 성질이 사용자에 의해 입력되었던 액체 제품의 예상된 작용과 인클로저에 실제로 존재하는 액체 제품의 작용 사이에 작용 차이가 있다면, 그 때 조작 에러가 검출될 수 있다.
그러므로, 제어부는:
- 파우치에 저장된 액체 제품의 성질에 관한 정보를 수신하며, 이러한 정보가 주입 디바이스의 입력 수단 상에서 사용자에 의해 입력되고,
- 주입 디바이스로부터의 출구 흐름 속도를 추정하고,
- 예상된 출구 흐름 속도를 추정된 출구 흐름 속도와 비교하고,
- 추정된 출구 흐름 속도와 기준 출구 흐름 속도의 차이가 임계값을 넘으면, 경보를 발하도록 프로그래밍될 수 있다.
독자는 여기에 설명된 새로운 교시들 및 이점들로부터 실질적으로 벗어나지 않는 범위 내에서 많은 변경들이 행해질 수 있다는 점을 이해했을 것이다. 예를 들어, 파우치 주입기 타입 가압부의 경우에, 주입 디바이스는 상이한 주입 가능 액체 제품들의 연속 주입 또는 동시 주입을 가능하게 하는 두 쌍의 하프 쉘들을 포함할 수 있다.
따라서, 이러한 타입의 모든 변경들이 첨부된 청구항들의 범위 내에 포함되도록 의도된다.

Claims (9)

  1. 용기(4)에 저장된 액체 제품을 환자에게 주입하기 위한 시스템에 있어서, 상기 용기에 저장된 상기 액체 제품을 구동하는 가압부를 포함하되,
    - 상기 가압부의 진행의 실제 흐름 속도를 나타내는 정보를 수신하는 단계,
    - 상기 용기 내부의 압력을 나타내는 정보를 수신하는 단계,
    - 상기 용기 내부의 상기 압력의 영향 하에서 상기 주입 시스템의 변형의 법칙에 따라 가상 누설 흐름 속도를 추정하는 단계,
    - 상기 가압부의 진행의 실제 흐름 속도와 상기 가상 누설 흐름 속도의 차이에 상응하는 상기 용기로부터의 출구 흐름 속도를 지속적으로 추정하는 단계를 구현하도록 프로그래밍되는 컴퓨터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 컴퓨터는 상기 용기 내부의 상기 압력에 따라 상기 가상 누설 흐름 속도를 추정하는, 주입 시스템.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 가압부는 주입될 상기 액체 제품을 저장하는 파우치를 수용하도록 설계되고 주입 파이프를 통해 상기 환자에 연결되는 튜브에 연결되도록 설계되는 하나 이상의 흐름 오리피스를 포함하는 하나 이상의 인클로저로 구성되고, 상기 인클로저는 상기 액체 제품이 상기 튜브에서 흐르도록 주입되는 것을 강제하기 위해 상기 파우치를 압축하도록 상기 인클로저로 주입되는 구동 유체의 작용의 결과로서 변형 가능한 하나 이상의 가변 용적 멤브레인을 포함하는, 주입 시스템.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 컴퓨터는 비례 적분 타입의 레귤레이터와 같은 자동 조정 레귤레이터를 포함하며, 상기 컴퓨터가 상기 용기 내부의 상기 압력 및 사용자에 의해 입력되는 설정값 흐름 속도에 따라 계수들 Ki, Kp와 같은 상기 레귤레이터의 파라미터들을 자동으로 조정하는, 시스템.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 컴퓨터는 상기 용기에 저장된 상기 액체 제품의 성질과 관련된 정보에 따라 기준 출구 흐름 속도를 결정하도록 프로그래밍되는, 시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 컴퓨터는:
    - 상기 기준 출구 흐름 속도를 상기 추정된 출구 흐름 속도와 비교하고,
    - 상기 기준 출구 흐름 속도와 상기 추정된 출구 흐름 속도의 차이가 임계값을 넘으면, 경보를 발하도록 프로그래밍되는, 시스템.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    시간에 따라 상기 용기로부터의 출구 흐름 속도를 나타내는 그래프를 표시하는 디스플레이를 더 포함하며, 상기 출구 흐름 속도는 상기 설정값 흐름 속도와 상기 추정된 가상 누설 흐름 속도의 차이와 같은, 시스템.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 액체 제품은 조영제인, 시스템.
  9. 용기에 저장된 액체 제품을 환자에게 주입하기 위한 시스템을 제어하는 방법에 있어서, 상기 주입 시스템의 가압부를 사용하여 상기 용기에 저장된 상기 액체 제품의 구동을 제어하는 것으로 이루어진 단계를 포함하되:
    - 상기 가압부의 진행의 실제 흐름 속도를 나타내는 정보를 수신하는 단계,
    - 상기 용기 내부의 압력을 나타내는 정보를 수신하는 단계,
    - 상기 용기 내부의 상기 압력의 영향 하에서 상기 주입 시스템의 변형의 법칙에 따라 가상 누설 흐름 속도를 추정하는 단계, 및
    - 상기 가압부의 진행의 실제 흐름 속도와 상기 가상 누설 흐름 속도의 차이에 상응하는 상기 용기로부터의 출구 흐름 속도를 지속적으로 추정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
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