/831,667。
[0162]參考圖37，控制第一和第二注入流體(S卩，分別是造影溶液和鹽水)的注入的兩個活塞的速度曲線顯示在驅(qū)動該第一注入流體的活塞達到穩(wěn)定狀態(tài)速度的時刻(標記的A’)之前注入的初始階段。驅(qū)動該第二注入流體的活塞的速度曲線被標記為B’。當速度曲線A’和B’下的面積是基本上相等時，從針筒引導的第一和第二注入流體的流體路徑處的注入壓力是均衡的。速度曲線A’的曲線下面積可以通過以下等式計算:Ul = l/2Vi*t，其中Vl是驅(qū)動該第一注入流體的活塞的速度并且t是時間。速度曲線B’的曲線下面積可以通過以下等式計算:U2 = V2*t，其中V2是驅(qū)動該第二注入流體的活塞的速度并且t是時間。U2的計算沒有考慮從該注入程序開始直至實現(xiàn)穩(wěn)態(tài)速度的任何速度梯度，因為驅(qū)動該第二注入流體的活塞的加速被最大化，使得速度曲線B’的初始斜率是基本上豎直的?；谝陨系仁?，當驅(qū)動該第一注入流體的活塞的速度等于驅(qū)動該第二注入流體的活塞的速度的兩倍時(8卩，￥1 = 2轉(zhuǎn)2)，速度曲線￥和B’下的面積基本上相等。因為已知驅(qū)動該第二注入流體的活塞的加速(即，該活塞可以實現(xiàn)的最大加速A2)，驅(qū)動該第一注入流體的活塞的加速可以計算為兩個活塞之間的速度比率的函數(shù)。以下等式支配驅(qū)動該第一注入流體的活塞的加速值Al:A1 = A2/(c*(Vl/V2))，其中c是被選擇以補償系統(tǒng)容量體積并最小化該回流量的標量校正因子。如以上所指出的，校正因子c最初可以來源于基于含有該第一和第二注入流體的針筒的多個不同注入壓力和填充量的經(jīng)驗性檢驗，并且可以合并到該系統(tǒng)控制算法中(任選地特異性適應于來自并且關于該所選擇的流體路徑元件的信息)?？商娲?，校正因子c可以來源于該流體遞送裝置和該流體注入系統(tǒng)的材料和形狀計算。在流體注入初始階段中，在含有該第一和第二注入流體的針筒的給定的注入壓力和填充量下，校正因子控制驅(qū)動該第一注入流體的活塞的加速Al，以便補償系統(tǒng)容量體積?？刂圃煊叭芤旱淖⑷氲幕钊涂刂汽}水的注入的活塞之間的加速差異是由預測的針筒的容量體積確定，其中校正因子c主要通過在該針筒內(nèi)的壓力和填充量主導。
[0163]如在圖38中所示的，多個回流量曲線顯示為針對驅(qū)動該第一注入流體的活塞的未校正加速值和校正因子c的校正值的注入壓力的函數(shù)。針對含有該第一和第二注入流體的針筒的給定填充量，校正因子被選擇以跨所有注入壓力最小化或消除回流量。最小化或消除回流量確保了在該注入過程的所有階段中維持該第一和第二注入流體的實際比率。
[0164]以上討論的回流現(xiàn)象是由在流體遞送系統(tǒng)、流體、和流體路徑元件中的非理想性和/或更高級非線性或其他效應引起的多個現(xiàn)象中的一種。容量是非理想性的一個實例。減小、消除或最小化這些非理想性中任一項或所有的方法可以經(jīng)由系統(tǒng)控制和致動活性、流體路徑元件和流體路徑元件特性、和/或其組合完成。在此描述的溶液主要聚焦在系統(tǒng)控制和/或致動方法上。使用流體路徑元件(例如閥和額外的系統(tǒng)控制)的方法被披露在由本披露申請人擁有并且通過引用結合在此的美國申請?zhí)?3/831,667中。
[0165]額外的非理想性效應可以包括(i)緩慢流速或劑量上升時間，通常歸因于在其他事項中的驅(qū)動傳輸慣性和流體路徑元件容量，(ii)緩慢流速或劑量下落時間，經(jīng)常被稱為歸因于類似非理想性的注入后“滴下”，(iii) 一個流體回流到另一個的流體路徑，如上文提及的(包括歸因于另一流體的脈沖流動而引出一種流體，例如在KVO(保持靜脈開放)操作期間)，(iv)在啟動時、注入過程中、或隨著該注入結束的比率不準確性，(v)來自所編程的遞送基于先前注入和保持在流體路徑元件中的流體的瞬態(tài)不準確性，和(vi)速度上的快速增加，隨著具有更低粘度的流體代替具有更高粘度的流體(一旦低粘度的流體越過流體路徑的限制區(qū)段，則該流速可以顯著增加，導致壓力下降)。
[0166]在一個實施例中，該流體控制模塊采用如圖39所示的系統(tǒng)模型，該系統(tǒng)模型包括針筒容量的非理想性和流體路徑阻力。在所描繪的流體流動系統(tǒng)的電子類似物中，電荷對應于電壓，電流對應于流動并且壓力對應于電壓?；钊倪\動被建模為將電流(流體)驅(qū)動到該針筒中的電流源702a和702b。針筒容量由電容器701a和701b建模。如以上在圖32中所示的，容量的值取決于活塞位置，這樣就都不是簡單、固定的電容器。容量具有許多潛在促成因素，例如該針筒的運動(針對其裝配)、該針筒在壓力護套內(nèi)部的伸展(如果有的話)、任何彈性組件或密封件的壓縮、以及可能留在該流體中的任何氣泡的壓縮。這些中的一些是非線性的，例如該針筒隨著擴張而具有相對高的容量，但一旦它與該壓力護套嚙合，該容量顯著降低，這歸因于壓力護套硬度。這些針筒的輸出分別流經(jīng)電阻器703a和703b，這將這些流體路徑的阻力建模到該混流裝置。阻力取決于這些流體路徑元件的幾何形狀，例如內(nèi)直徑、長度、彎區(qū)等，以及該流體的粘度。流體粘度取決于溫度和已經(jīng)發(fā)生的任何混合，并且如果該流體是非牛頓的話，取決于流體速度本身。該混合裝置的阻力被展示為在T-構造上的3個電阻器，即704a、704b、以及704c。進行這種分離以簡化該建模，因為704a中的阻力取決于該第一針筒中的流體的粘度(和溫度)，704b中的阻力取決于在該第二針筒中的流體的粘度(和溫度)，并且704c中的阻力取決于所得混合物的粘度，這取決于隨著流體進入該混合室時這兩個流體的流速。電阻器705代表內(nèi)部具有流體混合物的下游流體路徑元件的剩余部分的阻力。本模型的行為可以用容易可獲得的模擬工具如SPICE或更復雜的模型(例如Matlab/Simulink或COMSOL)模擬。這些模擬器還可以處理變量，例如流體的粘度和針筒的剩余體積。
[0167]在一個實施例中，流體控制模塊可以采用更復雜的模型。例如，發(fā)動機的慣性可被建模為電流源和電容器之間的電感。類似地，在流體路徑元件中的流體流量慣性可被建模為與流體路徑阻力同線的電感，并且流體路徑容量可被建模為接地電容器。
[0168]解決緩釋劑量上升時間的一個系統(tǒng)控制或伺服方法是US 2011/0209764(通過引用結合在此)，其中這些系統(tǒng)是使用PID控制器或其他適應性策略建模的。這使得活塞能夠比以其他方式預期以占據(jù)系統(tǒng)容量的情況更快地移動。該數(shù)據(jù)中的一些可任選地來自與這些流體路徑元件中的一些或所有相關聯(lián)的數(shù)據(jù)存儲裝置810。類似地，該系統(tǒng)可以在注入結束時在相反方向上補償，以增加流動停止時的速率。這可以延伸到活塞回拖的系統(tǒng)作，用來降低在該針筒中存儲的壓力。
[0169]可替代控制實施例是具有系統(tǒng)伺服或根據(jù)流速參數(shù)控制第一較高流速流體，并且同時具有系統(tǒng)伺服或控制第二流體匹配在該第一流體的針筒中的壓力，而不是控制第二針筒中柱塞的位置。適當?shù)牧魉傧拗茖⒕臀灰源_?；颊吆拖到y(tǒng)的安全性。改善的實施例對第二針筒的容量建模并計劃活塞在針對所得流速的速度移動，該活塞占有的容量等于第一針筒中的壓力并且提供了額外的移動，以便遞送所希望量的流體。
[0170]替代性的控制實施例以50:50混合物啟動注入持續(xù)一個較短的時間段并且在幾秒鐘內(nèi)轉(zhuǎn)換到所希望的穩(wěn)定狀態(tài)混合物。這針對更長注入可以很好地起作用，但針對短或非常短的注入不是最佳的，因為注入可能在最終混合物比率達到之前完成。
[0171]在具有一個或多個下游傳感器(如801a、801b、803a、803b、和/或805，如在圖39和40中顯示的)的實施例中，可以改善這些控制算法中任一個，因為可獲得額外的數(shù)據(jù)。實時可獲得的信息允許該控制器評估其模型的準確度并調(diào)節(jié)模型參數(shù)以更緊密匹配該系統(tǒng)的實際行為。流量傳感器803a和803b (例如，正好位于混合裝置之前)可以允許該系統(tǒng)實際伺服或發(fā)揮作用來控制流動到該混合裝置并補償上游流體路徑元件的壓力增加(容量)O
[0172]雖然在上述描述中提供了若干實施例，本領域的普通技術人員可以在不偏離本發(fā)明的范圍和精神的情況下進行這些實施例的修飾和改變。因此，前述說明書旨在是說明性而非限制性的。上文所述的本發(fā)明由所附權利要求書限定，并且應將落在權利要求書的等效體意義和范圍內(nèi)的對本發(fā)明的所有改變包括在權利要求書的范圍內(nèi)。
【主權項】
1.混流裝置，包括: 具有與遠端相對的近端的殼體； 在該近端提供的用于接收第一注入流體的第一流體端口和在該近端提供的用于接收第二注入流體的第二流體端口； 在該殼體內(nèi)近端與遠端之間安置的混合室，該混合室與該第一和第二流體端口處于流體連通，用于混合該第一和第二注入流體； 在該遠端提供的第三流體端口，并且該第三流體端口與該混合室處于流體連通，用于排出該第一和第二注入流體的混合溶液；以及 在該混合室內(nèi)安置的用于促進該第一和第二注入流體的湍流混合的湍流誘導構件。2.如權利要求1所述的混流裝置，其中該湍流誘導構件包括具有至少一個偏轉(zhuǎn)構件的流動分散裝置，該至少一個偏轉(zhuǎn)構件延伸出該第一和第二流體端口中一個的至少一部分，該至少一個偏轉(zhuǎn)構件用于偏轉(zhuǎn)該第一注入流體或該第二注入流體的流體流動。3.如權利要求2所述的混流裝置，其中該流動分散裝置包括兩個偏轉(zhuǎn)構件，其中該第一偏轉(zhuǎn)構件延伸出該第一流體端口的至少一部分，用于使該第一注入流體相對于該混合室的縱軸徑向向外偏轉(zhuǎn)，并且其中該第二偏轉(zhuǎn)構件延伸出該第二流體端口的至少一部分，用于使該第二注入流體相對于該混合室的縱軸徑向向外偏轉(zhuǎn)。4.如權利要求1所述的混流裝置，其中該湍流誘導構件包括至少一個具有多個旋轉(zhuǎn)葉片的渦輪葉輪，這些旋轉(zhuǎn)葉片定向為基本上垂直于流體流動穿過該混合室的方向，該至少一個渦輪葉輪相對于該混合室的縱軸是可旋轉(zhuǎn)的，用于在該混合室內(nèi)散射該第一和第二注入流體。5.如權利要求1所述的混流裝置，其中該湍流誘導構件包括多個混合球，這些混合球的直徑大于該第一、第二、以及第三流體端口中最小的直徑，并且其中這些混合球在該混合室內(nèi)被該第一和第二注入流體的流動搖動。6.如權利要求1所述的混流裝置，其中該湍流誘導構件包括具有安置在該混合室的至少一部分內(nèi)的多個開孔元件的多孔過濾器。7.如權利要求1所述的混流裝置，其中該湍流誘導構件包括相對于縱軸在徑向方向上跨過該混合室的一部分安置的盤，該盤具有從該盤的外部圓周徑向向內(nèi)延伸的多個凹陷以及延伸穿過該盤的中心部分的至少一個開口。8.如權利要求1所述的混流裝置，其中該湍流誘導構件包括固定在該混合室內(nèi)的管狀插入件和基本上平行于流體流動穿過該混合室的方向延伸跨過該管狀插入件的內(nèi)部的至少一個水翼元件。9.如權利要求9所述的混流裝置，其中該至少一個水翼元件具有朝向該近端的前緣、朝向該遠端的后緣、在該前緣和該后緣之間延伸的上弦、以及在該前緣和該后緣之間延伸的相對該上弦的下弦。10.如權利要求1所述的混流裝置，其中該湍流誘導構件包括相對于該殼體固定以限定該混合室的多個管狀流動分散構件，這多個流動分散構件中的每一個具有從這些流動分散構件的內(nèi)部側壁徑向向內(nèi)延伸的多個翼。11.如權利要求10所述的混流裝置，其中該多個翼圍繞每一個流動分散構件的內(nèi)部圓周被等間距間隔開，并且其中鄰近的流動分散構件被徑向地對齊，使得一個流動分散構件的多個翼相對于另一個流動分散構件的多個翼有角度地偏移。12.如權利要求1所述的混流裝置，其中該湍流誘導構件包括延伸穿過該混合室的兩個正弦流體路徑，并且其中這兩個正弦路徑在該混合室內(nèi)的多個相交點相交。13.如權利要求1所述的混流裝置，其中該殼體具有在該近端與遠端之間圍繞該殼體的外周邊延伸的接縫處連接在一起的第一部分和第二部分。14.如權利要求13所述的混流裝置，其中該接縫包括提供在該第一部分和該第二部分中的一個上的凸起和在該第一部分和該第二部分的另一個上的用于接收該槽內(nèi)的凸起的對應槽。15.如權利要求1所述的混流裝置，其中該混合室具有螺旋側壁。16.如權利要求1所述的混流裝置，其中該湍流誘導構件包括與該第一流體端口處于流體連通的第一弓形管以及與該第二流體端口處于流體連通的第二弓形管，其中該第一和第二弓形管向著該混合室的中心軸線徑向向內(nèi)彎曲，并且其中在該第一和第二弓形管之間的接合處的流體混合受到由流動通過該第一和第二弓形管的第一和第二流體引起的柯恩達效應的影響。17.如權利要求1所述的混流裝置，進一步包括用于接收第三注入流體的第三流體端□ O18.流體路徑裝置，包括: 具有近端和的遠端第一流體線，該近端可流體連接到第一注入流體來源； 具有近端和的遠端第二流體線，該近端可流體連接到第二注入流體來源； 在該混流裝置的近端處與第一和第二流體線的遠端處于流體連通的混流裝置，該混流裝置包括: 具有與遠端相對的近端的殼體； 在該殼體近端提供的用于接收第一注入流體的第一流體端口和在該殼體近端提供的用于接收第二注入流體的第二流體端口； 在該殼體內(nèi)近端與遠端之間安置的混合室，該混合室與該第一和第二流體端口處于流體連通，用于混合該第一和第二注入流體； 在該殼體遠端提供的第三流體端口，并且該第三流體端口與該混合室處于流體連通，用于排出該第一和第二注入流體的混合溶液；以及 在該混合室內(nèi)安置的用于促進該第一和第二注入流體的湍流混合的湍流誘導構件；以及 與在該混流裝置的遠端混流裝置處于流體連通的第三流體線。19.一種混合藥物溶液的方法，該方法包括: 將第一注入流體遞送到混流裝置； 將第二注入流體遞送到該混流裝置； 在該混流裝置的混合室內(nèi)部將該第一和第二注入流體混合；以及 從該混流裝置遞送該第一和第二注入流體的混合溶液， 其中該混流裝置的混合室包括用于促進該第一和第二注入流體的湍流混合的湍流誘導構件。20.如權利要求1所述的混流裝置，其中該第一流體端口和該第二流體端口基本上平行于該殼體的縱軸。21.如權利要求1所述的混流裝置，其中該第一流體端口和該第二流體端口從該殼體的縱軸徑向偏移。22.如權利要求18所述的流體路徑裝置組，其中該第一流體端口和該第二流體端口基本上平行于該殼體的縱軸。23.如權利要求18所述的流體路徑裝置組，其中該第一流體端口和該第二流體端口從該殼體的縱軸徑向偏移。24.在多流體遞送系統(tǒng)中用于容量體積校正的方法，該方法包括: 通過移動第一增壓元件減小第一可擴張本體中的體積而增壓具有第一注入流體的第一可擴張本體； 通過移動第二增壓元件減小第二可擴張本體中的體積而增壓具有第二注入流體的第二可擴張本體； 相對于該第二增壓元件的加速來控制該第一增壓元件的加速，作為該第一和第二加壓元件的相對速度和用于補償該第一和第二可擴張本體的體積擴張的容量體積校正因子的函數(shù)。25.如權利要求24所述的方法，其中移動該第一和第二加壓元件受算法控制。26.根據(jù)權利要求24所述的方法，其中該第一可擴張本體被加壓至第一壓力，并且該第二可擴張本體被加壓至第二壓力。27.如權利要求26所述的方法，其中該第一壓力高于該第二壓力。28.如權利要求24所述的方法，其中該容量體積校正因子是該第一和第二可擴張本體中的體積和壓力的函數(shù)。29.如權利要求24所述的方法，其中該第一增壓構件的速度高于該第二增壓構件的速度。30.一種在多流體遞送系統(tǒng)中用于容量體積校正的方法，該方法包括: 通過以第一加速移動第一活塞減小第一針筒中的體積將具有第一注入流體的第一針筒增壓至第一壓力并且 通過以不同于該第一加速的第二加速移動第二活塞減小第二針筒中的體積將具有第二注入流體的第二針筒增壓至該第一壓力。31.如權利要求30所述的方法，其中相對于該第二活塞的加速，該第一活塞的加速是用于校正該第一和第二針筒的體積擴張的容量體積校正因子的函數(shù)。32.如權利要求31所述的方法，其中該容量體積校正因子是該第一和第二針筒中的體積和該第一壓力的函數(shù)。33.如權利要求30所述的方法，進一步包括通過移動第三活塞減少在第三針筒中的體積將具有第三注入流體的第三針筒增壓至該第一壓力。34.如權利要求30所述的方法，其中該第一針筒和該第二針筒中的一個相對于該第一針筒和該第二針筒中的另一個更大。
【專利摘要】流體路徑裝置組包括具有可流體連接到第一流體來源的近端的第一流體線和具有可流體連接到第二流體來源的近端的第二流體線。混流裝置與該第一和第二流體線的遠端處于流體連通。該混流裝置包括殼體、提供用于接收該第一流體的第一流體端口和用于接收該第二流體的第二流體端口。該殼體內(nèi)安置了混合室，并且該混合室與該第一和第二流體端口處于流體連通。用于排出該第一和第二流體的混合溶液的與該混合室處于流體連通的第三流體端口。在該混合室內(nèi)安置了用于促進該第一和第二流體的湍流混合的湍流誘導構件。
【IPC分類】A61M5/19
【公開號】CN105073161
【申請?zhí)枴緾N201480014066
【發(fā)明人】R.H.施里弗, A.梅霍弗, J.A.德迪格, M.A.斯龐, H.M.格魯比克, M.J.斯旺特納, A.卡魯索, A.E.尤伯
【申請人】拜耳醫(yī)療保健股份有限公司
【公開日】2015年11月18日
【申請日】2014年3月13日
【公告號】US20140261713, WO2014160326A1