发明名称 用于封闭回路流动控制系统之方法及设备
摘要 一种具有封闭回路控制程序之流质输送系统,用以将医学流质输送至病患(120、220)。一流质注入系统包含一唧筒(100、208),用以经由监控管道(122、206)将流质输送至病患。一与监控管道相结合的流动感测器(126、212)提供一于监控管道中流质实际流动速率(224)之指示。如此之流动感测器可以包含使用微制造及/或微模制技术所建构的正位移流动感测器(402)。一读取器(230)读取实际流动速率信号,并且提供一指示(234)给予控制器(232),用以控制该唧筒。流动速率之资讯同样也能够用来提供状态资讯,诸如流质输送系统中阻塞(250)之存在。
申请公布号 TWI238069 申请公布日期 2005.08.21
申请号 TW092115004 申请日期 2003.06.03
申请人 巴克斯特国际公司 发明人 詹姆斯D. 雅可伯森;图安.布伊;史帝芬R. 加邱;阿提夫.雅迪米西;詹姆斯S. 史雷皮卡
分类号 A61M1/00;G01P5/26;G05B19/04 主分类号 A61M1/00
代理机构 代理人 林镒珠 台北市中山区长安东路2段112号9楼
主权项 1.一种在所需的流动速率下从一蓄积器输送流质 至与病患相关的输送点之系统,该系统包含: 一在该蓄积器与该输送点之间的输送通道,该流质 会经之而输送至该病患; 一与该输送通道相结合的唧筒,用以在可调整的输 出速率下,将该流质操作地输送至该输送点; 一顺着该输送通道设置的流动感测器,用以感测在 该输送通道中流质之流动,并且用以产生一流动速 率信号,指示该输送通道中流质之流动速率,该流 动感测器包含一正位移流动感测器;以及 一用来控制该唧筒的控制器,该控制器致使该唧筒 输出速率会有调整而做为流动速率信号之函数,藉 此实质地实现所需的流动速率。 2.如申请专利范围第1项之系统,其中该流动感测器 包含一不具有电气连接之被动装置。 3.如申请专利范围第1项之系统,其中该输送通道包 含一监控管道,并且制定该流动感测器之尺寸以及 形状,以便将之定位而与该输送通道中的流质流质 连通。 4.如申请专利范围第3项之系统,其中该流动感测器 包含一微机电系统(MEMS)装置。 5.如申请专利范围第3项之系统,其中该流动感测器 包含一种微铸模部件之组合。 6.如申请专利范围第1项之系统,其中该流动感测器 能够检测从大约0.lml/hr左右至大约2000ml/hr左右的 流动速率。 7.如申请专利范围第1项之系统,进一步地包含一与 该流动感测器相结合的读取器,用以接收该流动速 率信号并且提供指示该流动速率信号的流动控制 信号,该控制器接收该流动控制信号并且相应之而 调整该唧筒之输出速率。 8.如申请专利范围第7项之系统,其中该流动感测器 包含一相应于该监控管道中的流质流动而可转动 之推进器,该流动速率信号包含由该可转动的推进 器之转动所产生的光学指示,而且其中该读取器包 含一相应于该光学指示用来提供该流动控制信号 之光学读取器。 9.如申请专利范围第8项之系统,其中: 该光学读取器照射该流动感测器,导致来自该可转 动的推进器之反射;以及 由该可转动的推进器之转动所产生的光学指示包 含来自该可转动推进器的转动之反射强度变化。 10.如申请专利范围第7项之系统,其中: 该流动感测器包含一可转动之推进器,用以相应于 该监控管道中流质之流动而转动;以及 该读取器包含一种霍尔感测器,其感测由该可转动 推进器之转动所造成之电气信号,并且相应之而提 供该流动控制信号。 11.如申请专利范围第1项之系统,进一步地包含: 一与该流动感测器相结合的读取器,用以接收该流 动速率信号;以及 一位于该读取器与该控制器之间的无线通信通道, 该读取器提供指示该流动速率信号的流动控制信 号给予该无线通信通道,而该控制器则经由该无线 通信通道接收该流动控制信号,并且相应之而致使 该唧筒输出速率之调整。 12.如申请专利范围第11项之系统,其中该无线通信 通道包含一种操作在无照频带下的扩展频谱通信 通道。 13.如申请专利范围第1项之系统,其中该输送通道 包含一监控管道,而该唧筒包含一顺着该监控管道 设置的注入唧筒。 14.如申请专利范围第13项之系统,其中该注入唧筒 为一蠕动唧筒、一压电唧筒、或者一活门唧筒。 15.如申请专利范围第13项之系统,其中该注入唧筒 包含一可移动之注入唧筒。 16.如申请专利范围第13项之系统,其中该注入唧筒 包含一测定容积之注入唧筒。 17.如申请专利范围第1项之系统,其中该输送通道 包含一监控管道,而该唧筒则包含一连接到该监控 管道的注入唧筒,且其中该蓄积器包含一具有输入 口以及在操作上连接到该监控管道的输出孔之注 射器管筒,且其中该注入唧筒包含一经由该输入口 而可滑动插入该注射器管筒之注射器栓塞以及回 应该控制器及操作地连接至该注射器栓塞之栓塞 驱动器,用以致使该注射器栓塞之正位移,藉此该 栓塞之正位移便会操作地将该流质输送至该输送 点,并且藉由调整因该栓塞驱动器所导致的栓塞之 正位移来调整注入该唧筒之输出速率。 18.如申请专利范围第1项之系统,其中该所需的流 动速率包含一脉冲流动形式,而该控制器则调整该 唧筒的输出速率,致使输出流动速率具有相应于该 所需的流动速率之一般脉冲特性。 19.如申请专利范围第1项之系统,其中该所需的流 动速率包含一时变的流动速率,而该控制器则调整 唧筒的输出速率,致使该输出流动速率具有相应于 该所需的流动速率之时变特性。 20.如申请专利范围第1项之系统,其中该控制器提 供一流动速率状态信号,并且进一步地包含一状态 监视装置,提供相应于该流动速率状态信号所需的 流动速率之操作状态指示。 21.如申请专利范围第20项之系统,其中该流动速率 状态信号包含指示输送通道中阻塞之信号,而其中 所需流动速率的操作状态之指示则包含识别输送 通道具有阻塞之指示。 22.如申请专利范围第20项之系统,进一步地包含无 线通信通道,用以将该流动速率状态信号从该控制 器传输至该状态监视装置。 23.如申请专利范围第22项之系统,其中该无线通信 通道包含一种操作在无照频带下的扩展频谱通信 通道。 24.一种封闭回路流质输送系统,在所需的输送速率 下经由一监控管道将流质从一蓄积器输送至与病 患相关的输送点,该封闭回路流质输送系统包含: 顺着该监控管道所设置的流质输送机构,用以操作 地在可控制的输出速率下将该流质供应至该输送 点; 正位移流动感测机构,设置于该流质输送机构以及 输送点之间,用以感测该输送通道中流质实际的流 动速率,并且用以产生指示该输送通道中流质实际 流动速率之流动速率信号;以及 与该流质输送机构相结合的控制机构,接收并且相 应于该流动速率信号,用以调整该流质输送机构的 输出速率,致使实现流质供应至与该病患相关的输 送点所需之输送速率。 25.如申请专利范围第24项之封闭回路流质输送系 统,其中制定该正位移流动感测器之尺寸与形状, 以便定位于该监控管道之内而与该流质流质连通 。 26.如申请专利范围第24项之封闭回路流质输送系 统,进一步地包含与该正位移流动感测机构相结合 的检测器机构,用以检测该流动率信号,并且用以 提供指示该流动率信号的流动控制信号,且其中该 控制机构接收该流动控制信号并且相应之而调整 该流质输送机构的输出速率。 27.如申请专利范围第26项之封闭回路流质输送系 统,进一步地包含一在该检测器机构以及该控制机 构之间的无线通信路径,其中该检测器机构会经由 该无线通信路径提供流动控制信号给予该控制机 构。 28.如申请专利范围第24项之封闭回路流质输送系 统其中所需的流动速率包含一脉冲流动形式,而该 控制机构则调整该流质输送机构的输出速率,致使 其该输出速率具有一般的脉冲特性。 29.如申请专利范围第24项之封闭回路流质输送系 统,其中该控制机构提供一指示实际流动速率的状 态信号,且该系统进一步地包含接收该状态信号之 监视机构,用以指示该流质输送系统的操作状态。 30.如申请专利范围第29项之封闭回路流质输送系 统,其中该状态信号包含指示监控管道中阻塞之信 号,且其中由该监视机构所指示的操作状态则包含 识别该监控管道受阻之指示。 31.一种在所需的输送速率下经由一监控管道将流 质从一蓄积器输送至与病患相关的输送点之系统, 该系统包含: 操作上连接于该蓄积器与该输送点之间的输送机 件,建构并且配置该输送机构,用以选择地在可控 制的输出速率下经由该监控管道将流质输送至该 输送点; 一控制着该输送机件的该输出流动速率之封闭回 路控制系统,该封闭回路控制系统包含: 一与该监控管道串联连接的正位移流动感测器,用 以判断该监控管道中流质实际的流动速率,并且用 以提供反映该实际流动速率之流动速率指示; 一与该正位移流动感测器相结合的读取器,用以接 收该流动速率之指示,并且用以提供反映该流动速 率指示的流动控制信号; 一与该输送机件相结合的控制器,接收并且相应于 该流动控制信号,用以控制该输送机件的输出流动 速率而做为流动控制信号之函数,致使该输出流动 速率实质地等于所需的输送速率。 32.如申请专利范围第31项之系统,其中制定该正位 移流动感测器之尺寸与形状,以便定位于该监控管 道之内而与该流质流质连通。 33.如申请专利范围第31项之系统,其中该输送机件 包含一注入唧筒。 34.如申请专利范围第33项之系统,其中该注入唧筒 包含一注射器唧筒、一蠕动唧筒、一压电唧筒、 或者一活门唧筒。 35.如申请专利范围第33项之系统,其中该注入唧筒 包含一可移动之注入唧筒。 36.如申请专利范围第33项之系统,其中该注入唧筒 包含一测定容积之注入唧筒。 37.如申请专利范围第31项之系统,进一步地包含一 在该读取器以及该控制器之间的无线通信路径,该 读取器经由该无线通信路径而提供流动控制信号 给予该控制器。 38.如申请专利范围第31项之系统,其中所需的输送 速率包含一脉冲输送形式,且其中该控制器会控制 着该输送机件,致使输出流动速率具有实质之脉冲 特性。 39.如申请专利范围第31项之系统,进一步地包含一 状态监视器,而且其中该封闭回路控制系统提供指 示实际流动速率在何时低于流动速率临界之状态 信号,该状态监视器接收状态信号,并且提供实际 流动速率低于该流动速率临界之指示。 40.如申请专利范围第39项之系统,其中该实际流动 速率低于该流动速率临界之指示包含一种可听见 的警示。 41.如申请专利范围第39项之系统,其中该实际流动 速率低于该流动速率临界之指示包含一种可见的 警示。 42.如申请专利范围第39项之系统,其中该实际流动 速率低于该流动速率临界之指示包含一种振动的 警示。 43.一种在所需的输送速率下将医学流质输送至与 病患相关的输送点之方法,包含: 将一蓄积器操作地连接到一输送机件,该蓄积器容 纳着所要输送至该输送点的医学流质; 将该输送机件操作地连接到一监控管道,该监控管 道与该输送点系流质连通,该输送机件从该蓄积器 接收该医学流质,并且在一输出流动速率下经由该 监控管道,将该医学流质供应至该输送点; 使用正位移流动感测器来感测该监控管道中医学 流质的输出流动速率; 比较该所感测到的医学流质之输出流动速率与该 所需的输送流动速率;以及 控制该输送机件,致使该输出流动速率实质地相应 于该所需的输送流动速率。 44.如申请专利范围第43项之方法,其中感测该监控 管道中医学流质的输出流动速率包含将一流动感 测器操作地连接到该监控管道,且其中感测监控管 道中医学流质的输出流动速率包含感测经过该流 动感测器的流动速率,藉此所产生的流动速率之信 号便会是经过该流动感测器的流动速率之函数。 45.如申请专利范围第44项之方法,其中制定该正位 移流动感测器之尺寸以及形状,以便定位于监控管 道之内而与该医学流质流质连通。 46.如申请专利范围第45项之方法,其中该正位移流 动感测器包含一可转动构件,且其中该可转动构件 之每一次转动皆会相应于通过该正位移感测器的 固定容积之医学流质,而其中感测经过该正位移流 动感测器之流动速率包含: 感测该可转动构件的转动;以及 于每一段取样时间区间计算流动之速率,作为该可 转动构件转动次数之函数。 47.如申请专利范围第46项之方法,进一步地包含根 据该可转动构件的转动而提供光学之变动,且其中 感测该可转动构件的转动则包含感测由该可转动 构件的转动所提供的光学变动。 48.如申请专利范围第46项之方法,其中该可转动构 件之转动会导致一电气变动,且其中感测该可转动 构件的转动则包含感测由该可转动构件的转动所 导致的电气变动。 49.如申请专利范围第44项之方法,其中该输送机件 包含一注入唧筒,而在该输出流动速率下将该医学 流质供应给予该监控管道则包含经由该监控管道 使用唧筒抽取医学流质,致使实质地达到所需的输 送流动速率。 50.如申请专利范围第49项之方法,其中该监控管道 以及流动感测器包含一经建构并且配置用以使用 完抛弃的监控组合。 51.如申请专利范围第49项之方法,其中所需的流动 速率包含脉冲的流动形式,且其中控制该输送机件 包含控制注入唧筒,致使该输出流动速率具有一般 的脉冲特性。 52.如申请专利范围第43项之方法,进一步地包含: 判断所感测到的输出流动速率是否为该监控管道 中阻塞之指示;以及 如果判断所感测到的输出流动速率指示该监控管 道中发生阻塞,则提供一种警示信号。 53.如申请专利范围第43项之方法,其中比较该所感 测到的医学流质之输出流动速率以及所需的输送 流动速率包含比较该医学流质输出流动速率之平 均値以及该输出流动速率。 54.如申请专利范围第43项之方法,其中比较该所感 测到的医学流质之输出流动速率及该所需的输送 流动速率包含比较该所感测到的医学流质输出流 动速率及相应于输出流动速率之可接受范围。 55.一种封闭回路流动控制系统,用以控制医学流质 输送系统,该医学流质输送系统会在所需的输送速 率下经由一监控管道将一流质从一蓄积器输送至 与病患相关的输送点,该医学流质输送系统包含一 操作地连接于该蓄积器以及该输送点之间的输送 机件,该输送机件系被建构并且配置,用以在一可 控制的输出流动速率下经由该监控管道将该流质 输送至该输送点,该封闭回路流动控制系统包含: 一与该监控管道串联连接的正位移流动感测器,用 以判断于该监控管道中流质实际的流动速率,并且 用以提供反映该实际流动速率之流动速率指示; 一与正位移流动感测器相结合的读取器,用以接收 该流动速率之指示,并且用以提供反映该流动速率 指示的流动控制信号; 一与该输送机件相结合的控制器,接收并且相应于 该流动控制信号,用以控制该输送机件的输出流动 速率,做为流动控制信号之函数,致使该输出流动 速率实质地等于该所需的输送速率。 56.如申请专利范围第55项之封闭回路流动控制系 统,其中制定该正位移流动感测器之尺寸与形状, 以便定位于监控管道之内而与该医学流质流质连 通。 57.如申请专利范围第55项之封闭回路流动控制系 统,进一步地包含一在该读取器以及该控制器之间 的无线通信通道,该读取器经由该无线通信通道, 提供该流动控制信号给予该控制器。 58.如申请专利范围第55项之封闭回路流动控制系 统,其中所需的输送速率包含一脉冲输送形式,且 其中该控制器系控制该输送机件,致使该输出流动 速率具有实质之脉冲特性。 59.一种检测配置用以在所需的流动速率下将流质 输送至与病患相关之输送点的医学流质输送系统 中阻塞之方法,该方法包含: 将一蓄积器操作地连接到一输送机件,该蓄积器容 纳着所要输送至该输送点的医学流质; 将一输送机件操作地连接到一监控管道,该监控管 道与该输送点流质连通,该输送机件从该蓄积器接 收该医学流质,并且在输出流动速率下经由该监控 管道,将该医学流质供应至该输送点; 感测该监控管道中医学流质的输出流动速率; 判断所感测到的输出流动速率是否为该监控管道 中阻塞之指示;以及 如果判断所感测到的输出流动速率指示该监控管 道受阻,则提供一种警示信号。 60.如申请专利范围第59项之方法,其中判断所感测 到的输出流动速率是否为该监控管道中阻塞的指 示包含比较所感测到的输出流动速率与阻塞临界, 致使如果该输出流动速率低于该阻塞临界,则提供 该警示信号。 61.如申请专利范围第60项之方法,其中判断所感测 到的输出流动速率是否为该监控管道中阻塞的指 示包含将一段时间区间之该监控管道中所感测的 医学流质输出流动速率予以平均,并且比较该所平 均的感测输出流动速率与一阻塞参考点,致使如果 该所平均的感测流动速率低于阻塞参考点,则提供 该警示信号。 62.如申请专利范围第59项之方法,进一步地包含在 与该医学流质输送系统相结合的状态监视装置上 接收该警示信号,以及在状态监视装置上提供该警 示信号指示。 63.如申请专利范围第62项之方法,其中该警示信号 之指示包含一种可听见的警示。 64.如申请专利范围第62项之方法,其中该警示信号 之指示包含一种可见的警示。 65.如申请专利范围第64项之方法,其中该警示信号 之指示包含一种振动的警示。 66.一种与一流质输送系统连结使用之监控组合,该 流质输送系统系被配置用以在所需的输送速率下 将流质从一蓄积器输送至与病患相关的输送点,且 其中该流质输送系统包含一具有用以将流质从该 蓄积器输送至该输送点的输出速率之唧筒,以及一 用以调整该唧筒的输出速率之控制器,致使实质地 实现所需的输送速率,该监控组合包含: 一用来提供该蓄积器与该输送点之间的流质连通 之监控管道;以及 一顺着该监控管道设置的正位移流动感测器,制定 其尺寸与形状,以便定位而与该监控管道之内的流 质流质连通,该正位移流动感测器用以感测该监控 管道中流质的流动速率并且用以产生该监控管道 中所感测到的流质流动速率之流动速率信号指示, 藉此该控制器便会调整该唧筒的输出速率,做为该 流动速率信号之函数。 67.如申请专利范围第66项之监控组合,其中制定该 正位移流动感测器之尺寸以及形状,以便定位于监 控管道之内,致使实质上所有流过该监控管道至该 输送点的流质会流过该流动感测器。 68.一种正位移流动感测器,与包含具有一监控管道 的监控组合之医学流质注入系统相结合使用,该正 位移流动感测器包含: 一具有一入口埠与一出口埠之外壳,该埠操作地连 接到该监控管道; 一定位于该外壳之内而在该入口埠与该出口埠之 间的第一转体; 一定位于该外壳之内而在该入口埠与该出口埠之 间的第二转体,该第二转体定位邻接于该第一转体 ,该第一与第二转体被建构并且配置成相应于该监 控管道中的医学流质之流动而转动,用以检测该监 控管道中的医学流质之流动;以及 一包围着该外壳之遮盖,致使当该医学流质流进该 入口埠之时,致使该第一转体转动,且于后该医学 流质经由该出口埠退出。 69.如申请专利范围第68项之正位移流动感测器,其 中该第一与第二转体每一个皆具有复数个叶瓣,该 第一转体之该叶瓣以齿轮结合之关系啮合着该第 二转体之该叶瓣。 70.如申请专利范围第68项之正位移流动感测器,其 中该外壳以及该第一与第二转体系使用微制造技 术来制造。 71.如申请专利范围第68项之正位移流动感测器,其 中该外壳以及该第一与第二转体乃是从一个或者 多个经由紫外光深刻电铸模造(UV-LIGA)处理程序所 产生的模所制造的。 72.如申请专利范围第68项之正位移流动感测器,其 中该外壳以及该第一与第二转体系利用一深反应 性离子蚀刻处理程序来制造。 73.如申请专利范围第68项之正位移流动感测器,其 中该遮盖包含一般为透明的遮盖,允许光线经由该 遮盖的一部份通过。 74.如申请专利范围第73项之正位移流动感测器,其 中该第一转体包含复数个叶瓣,至少其中之一该叶 瓣系以一种经由该遮盖而光学可检测之标记指示 来标示。 75.如申请专利范围第73项之正位移流动感测器,其 中该遮盖具有加在其上之实质不透明的图样,其实 质地避免光线通过该图样。 76.如申请专利范围第75项之正位移流动感测器,其 中加在该遮盖上的图样系相应于该第一转体之形 状以及尺寸。 77.如申请专利范围第68项之正位移流动感测器,进 一步地包含一定位邻接于该第一转体的读取器,该 读取器系被建构并被配置用以检测该第一转体之 转动,以及用以提供指示该监控管道中医学流质的 流动速率之信号,做为该所检测的第一转体转动之 函数。 78.如申请专利范围第77项之正位移流动感测器,其 中该读取器实质地定位于该遮盖之内。 图式简单说明: 图1说明与本发明观点相连结使用的注入唧筒之一 实施例。 图2系为一方块图,表示根据本发明之观点连接医 学流质注入唧筒所适用的封闭回路流动控制系统 之一实施例,其中该唧筒为诸如图1的注入唧筒。 图3A为一流程图,说明根据连接本发明之观点所适 用的封闭回路流动控制处理输送流质给予病患之 范例方法。 图3B为一流程图,说明根据本发明之观点检测并且 回报注入系统中的阻塞/闭塞之范例方法。 图4A为与诸如图2的系统之封闭回路流动控制系统 连接使用所适用的流动感测器之一实施例之俯视 示意图。 图4B为与诸如图2的系统之封闭回路流动控制系统 连接所适用的流动感测器之一实施例之侧视示意 图。 图5说明使用一种高深宽比光刻处理程序来制造正 位移流动感测器之范例处理程序。 图6说明使用一种深反应性离子蚀刻顺序来制造正 位移流动感测器之范例处理程序。 图7为一种根据本发明观点的帽盖部分之俯视图, 其适合连接正位移流动速率感测器来使用。
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