利用位置感測的用于壓力匣的隔膜重新定位的制作方法
【專利摘要】壓力測量系統(tǒng)(例如，用于體外治療系統(tǒng))、方法和壓力匣裝置，包括位置傳感器，用以重新定位將液體側腔與感測器側腔(例如，操作性地連接到壓力感測器)分隔開的隔膜；該液體側腔與一入口和一出口流體連通。
【專利說明】利用位置感測的用于壓力匣的隔膜重新定位

【技術領域】
[0001] 本申請涉及壓力匣（pressure pod，壓力傳感頭），其例如用在測量流過該匣的液 體的壓力中。這種壓力匣例如可用于測量體外血液裝置中的壓力。

【背景技術】
[0002] 體外血液裝置例如在治療患者的各種醫(yī)療程序中，與藥物輸液、透析、連續(xù)性腎臟 替代治療（CRRT)、體外膜氧合（ECMO)等一起使用。在保持安全性和精確性的同時降低成本 是當今醫(yī)療保健領域中所關心的問題。讓使用者必須與醫(yī)療器械聯(lián)接的時間量最小化，例 如，通過省去重復性作業(yè)，降低操作成本并減少使用者花費的時間來提高醫(yī)療保健的質量。
[0003] 在例如用于治療系統(tǒng)中的許多體外血液裝置（例如，一次性血液裝置）中，使用多 個壓力匣，以通過在允許傳遞和測量壓力的同時阻止液體進入及污染，來將充有液體/血 液的一次性體外回路與治療系統(tǒng)的電子壓力傳感器分開。這樣的壓力匣通?？砂ń柚?膜與液體流動側分開的壓力感測器側。例如，在一個或多個構造中，壓力匣的壓力感測器側 在一密封空間中填充有空氣，該密封空間提供該壓力感測器側與液體流動側（例如，液體 可流過該側）的隔絕（例如電絕緣），以及從壓力匣的液體流動側至壓力感測器側的壓力 傳遞媒介，例如空氣的壓縮。例如，將壓力匣的壓力感測器側與液體流動側分隔開的隔膜可 以是柔性的且具有超大的尺寸，以確保體外血液回路中的壓力施加在隔膜上的力不會因為 隔膜的張緊或壓縮而損失。此外，例如，壓力匣（例如，壓力匣的壓力感測器側）可通過管 (例如，充有空氣的管）操作性地連接到壓力感測器，用以在與壓力匣（例如，設置在系統(tǒng)外 殼內的壓力感測器，該外殼上安裝有體外血液裝置）相隔一定距離的位置處感測壓力。
[0004] 由于處于低壓下（這種低壓存在于體外血液回路中）的空氣是可壓縮的，并且遵 循理想氣體定律，因此隔膜位置會隨著例如大氣壓力、包容壓力感測器的空氣體積的封閉 空間內的空氣的體積、處于壓力感測器與壓力匣之間的任何管容積、管的彈性和壓力匣內 的空氣的體積的不同而變化。在治療（如透析）期間，隨著液體流路中的回路壓力的升高 和降低，隔膜的位置會相應地改變。例如，在負壓作用下，柔性膜（例如隔膜）將朝向壓力 匣的血液部分（例如，液體流動側）變形，而例如在正壓期間，柔性膜將朝向壓力匣的空氣 側或壓力感測器側撓曲。
[0005] 然而，如果壓力匣的壓力感測器側（即空氣側）中的空氣體積過小或者過大，例如 由于泄漏、溫度變化、血壓變化或者大氣壓力變化，則柔性隔膜可能會在壓力匣的液體流動 側接觸匣殼體（例如，達到最高點），或者受到張力作用（例如，由于所用的柔性隔膜松弛） 和降到最低點（例如，在壓力匣的感測器側接觸匣殼體），從而由于不再傳送真實的回路壓 力而導致壓力讀數(shù)錯誤。傳統(tǒng)上，醫(yī)療設備系統(tǒng)已克服了此類局限，例如，提醒使用者注意 壓力改變，或者在規(guī)定的時間段要求使用者核查隔膜位置以及/或者如本文所進一步描述 的允許使用者對隔膜進行重新定位。這種核查和/或重新定位過程占用了使用者的時間， 并且在該過程中（例如，在為患者提供的治療期間）還可能暫時性地不能夠進行壓力測量。
[0006] 例如，在軟件啟動的定期核查和/或由使用者執(zhí)行的重新定位過程中，通過對壓 力匣的感測器側的封閉空間充入或抽出空氣，可將隔膜位置調整回到居中的測量位置。壓 力匣內的空氣的封圍容積為已知容積，并且通過隔膜在正壓和負壓作用下的撓曲，通過檢 查壓力的變化率可得到柔性隔膜的伸展極限。例如，當隔膜變形由于張力或者由于隔膜與 匣的各側產(chǎn)生接觸（例如，在匣殼體上達到最高點或者降到最低點）而被停止時，壓力的變 化率將急劇增大，這是因為腔室的順應性（compliance)降低，其中順應性是按照隨著每一 空氣體積變化的壓力變化來測量的。一旦正負伸展極限均被確定，則可通過將已知體積的 空氣充入封閉的系統(tǒng)（例如，通過啟動一閥并將容積式空氣泵連接到位于壓力匣的感測器 側的封閉空間），來得到居中的測量位置。
[0007] 換言之，例如，可連接到治療系統(tǒng)（例如，安裝在系統(tǒng)外殼上且連接到該系統(tǒng)外殼 的一個或多個壓力感測器）的一次性體外血液裝置可包含多個圓形的壓力匣。每個壓力匣 可包含一隔膜，該隔膜將液體（例如壓力匣的液體側中的血液）與空氣腔（例如，位于壓力 匣的感測器側）分隔開，并且該隔膜被構造為適配于設在控制單元（例如，用于將壓力匣安 裝在透析單元上的連接裝置）上的壓力傳感器外殼內。由于液體不可能與實際的壓力感 測器產(chǎn)生接觸，因此這些壓力匣和壓力感測器（例如，位于控制單元內部，諸如透析單元內 部）允許對液體（例如，血液）進行非入侵性的壓力監(jiān)測。然而，為使傳感器產(chǎn)生有效的壓 力讀數(shù)，壓力匣隔膜必須停留在壓力匣的中心范圍內。這一點可以通過利用空氣泵（例如， 一泵系統(tǒng)中的空氣泵）將空氣充入或抽出壓力匣氣腔（其例如位于壓力匣的感測器側）來 實現(xiàn)，從而使得隔膜的空氣側（例如，壓力匣的感測器側）的空氣壓力等于隔膜的另一側 (例如，壓力匣的液體流動側）的液體壓力。這可被稱為使匣隔膜"處于測量位置"。
[0008] 現(xiàn)有技術總體上采用例如兩種方法將隔膜移到居中位置。例如，可采用開環(huán)隔膜 重新定位順序（Open Loop Diaphragm Repositioning Sequence)。這種順序可如下文所述 地來進行。可定期地運行空氣泵來充入和抽出空氣，使得來自指定的壓力匣的壓力感測器 讀數(shù)提高或降低100毫米汞柱。如果空氣腔壓力與液體壓力之間的初始壓力差較小，則應 將隔膜向壓力匣的一個壁（例如，壓力匣的感測器側或者液體流動側）推壓。這被稱為隔膜 降到最低點（例如，最小的空氣腔容積）或者達到最高點（例如，最大的空氣腔容積）。隨 后可運行該泵，以充入或者抽出等于匣的總容積的二分之一的空氣體積。如果隔膜達到最 高點或降到最低點，這將使隔膜在匣中居中。然而，如果隔膜實際上并未達到最高點或降到 最低點，則在開環(huán)隔膜重新定位順序之后（隔膜）將不會被居中。要做許多條件核查（例 如，在泵充入或抽出空氣的同時計算壓力讀數(shù)的導數(shù)（偏差））來判斷開環(huán)重新定位順序是 成功的還是失敗的。如果這些核查表明（該順序）是失敗的，則可執(zhí)行穩(wěn)定測試順序的研 究。如果這些核查表明是成功的，則可終止對指定的匣的定位順序。
[0009] 穩(wěn)定重新定位順序的研究可如下文所述地來進行。如果自動核查表明開環(huán)隔膜重 新定位順序失敗，可執(zhí)行該順序。在該順序中，仍使用空氣泵來向（例如位于壓力匣的感測 器側的）匣空氣腔充入空氣/從匣空氣腔抽出空氣。然而在此情況下，在泵以恒定速率充 入/抽出空氣的同時，計算壓力感測器讀數(shù)的導數(shù)。如果隔膜處于測量范圍內，則壓力導數(shù) 量值將會較小。然而，當隔膜達到最高點或降到最低點的條件，壓力導數(shù)量值上升超過閾值 時，表明隔膜已經(jīng)到達壓力匣的一個壁。此時，可將泵調換方向繼續(xù)運行，直至壓力導數(shù)再 次超過表示隔膜已接觸壓力匣的相對的側壁的閾值?？蓪⒖諝獗迷俅握{轉以充入或抽出一 定體積的空氣，該體積等于將隔膜從接觸初始的匣壁移動到接觸相對的匣壁所需的容積的 一半。隨后，隔膜應當在匣內居中，而來自壓力傳感器的壓力讀數(shù)（例如，壓力測量值）應 當是有效的。
[0010] 此外，例如隔膜的位置還可由使用者以人工方式重新定位。例如，基于使用者目測 的隔膜位置，使用者可向系統(tǒng)充入空氣或從系統(tǒng)抽出空氣來使隔膜居中（例如，使用者可 控制泵來充入或抽出空氣）。
[0011] 然而，如本文所述，這種過程（例如，要求使用者在設定的時段核查隔膜的位置） 要花費使用者的時間，而這是非期望的。


【發(fā)明內容】

[0012] 本申請描述的多個系統(tǒng)、方法和裝置滿足了使用者在系統(tǒng)運行期間核查和/或將 隔膜重新定位到中心的測量位置的需求（例如，由于回路壓力的變化或者外界條件（如溫 度和氣壓）的變化造成的使用者定期地重新定位隔膜并與設備聯(lián)接的需求）。本申請描述 的多個系統(tǒng)、方法和裝置適用于確保在系統(tǒng)運行期間，壓力匣中所使用的柔性膜（例如，柔 性隔膜）被保持在中心的測量位置。例如，在一個或多個實施例中，本申請描述的多個系 統(tǒng)、方法和裝置用于基于感測到的隔膜位置并利用感測到的反饋環(huán)路中的隔膜位置自動地 設定隔膜位置，來滿足使用者定期地執(zhí)行該作業(yè)的需求。這樣，本文披露的一個或多個實施 例可減少治療中斷，也即，使重新定位作業(yè)能夠更加頻繁地執(zhí)行，同時例如通過消除在確定 伸展極限時使隔膜周期性地完全變形的需求，使系統(tǒng)的中斷時間最小化。
[0013] 根據(jù)本申請的一個或多個實施例的壓力測量系統(tǒng)包括：壓力匣本體，其至少包括 匣本體部和基體部；以及隔膜，其將至少部分地由匣本體部限定的液體側腔與至少部分地 由基體部限定的感測器側腔分隔開。該液體側腔與一入口和一出口流體連通，而該隔膜能 從居中的測量位置朝向匣本體部移位到液體側腔中，并能從居中的測量位置朝向基體部移 位到感測器側腔中。該系統(tǒng)還包括壓力感測器（pressure transducer),該壓力感測器操 作性地聯(lián)接到感測器側腔，使得液體側腔中存在的液體的壓力經(jīng)由隔膜被傳遞到感測器側 腔，并能被壓力感測器和位置傳感器測量，以感測隔膜的位置。更進一步而言，該系統(tǒng)包括 控制器，該控制器操作性地聯(lián)接到位置傳感器以接收代表隔膜位置的一個或多個信號，并 以之為基礎產(chǎn)生控制信號，用以使隔膜朝向居中的測量位置重新定位；以及泵裝置，操作性 地聯(lián)接到控制器和感測器側腔，以基于由控制器產(chǎn)生的控制信號來將隔膜重新定位到居中 的測量位置。
[0014] 該系統(tǒng)的一個或多個實施例可包括下列部件中的一個或多個：該位置傳感器可包 括光電式接近傳感器和電容式接近傳感器中的至少一者；系統(tǒng)外殼，用以容納至少該控制 器和該壓力感測器；以及連接裝置，用以將壓力匣本體安裝在該系統(tǒng)外殼上（例如，該連接 裝置可包括一端口，用以在壓力匣本體通過連接裝置被安裝在系統(tǒng)外殼上時，將感測器側 腔連接到容納在系統(tǒng)外殼內的壓力感測器）；該位置傳感器可包括一接近傳感器，該接近 傳感器被設置為用以在壓力匣本體通過連接裝置被安裝在系統(tǒng)外殼上時感測該隔膜的位 置；該接近傳感器可包括一光電式接近傳感器，該光電式接近傳感器至少包括一光發(fā)射器 器件和一光檢測器器件，這些器件被安裝在該連接裝置上，用以在壓力匣本體通過連接裝 置被安裝在系統(tǒng)外殼上時感測隔膜的位置；該接近傳感器可包括一電容式接近傳感器，該 電容式接近傳感器包括一個或多個電極，當該壓力匣本體通過連接裝置安裝在系統(tǒng)外殼上 時，這些電極位于鄰近該壓力匣本體的基體部的位置（例如，上述一個或多個電極可通過 高介電材料與基體部隔開；該電容式接近傳感器可包括電極極板（electrode pad,電極焊 盤），該電極極板可通過高介電材料與基體部完全隔開；該電容式接近傳感器可包括電極 極板，使得該電極極板和該隔膜沿該壓力匣本體的軸線布置，并且其中與該軸線垂直（正 交）的該電極極板的橫截面積基本上和與該軸線垂直的該隔膜的橫截面積相等；該電容 式接近傳感器可包括一個或多個電極，這些電極聯(lián)接到該基體部的至少一部分；或者該接 近傳感器可包括電容式接近傳感器，該電容式接近傳感器包括一個或多個電極，當壓力匣 本體被安裝在系統(tǒng)外殼上時，這些電極被設置在接近或者位于該感測器側腔內的端口的端 部。
[0015] 根據(jù)一個或多個實施例的壓力測量方法可包括：提供一壓力匣本體，該壓力匣本 體至少包括匣本體部和基體部以及一隔膜，該隔膜將至少部分地由該匣本體部限定的液體 側腔與至少部分地由該基體部限定的感測器側腔分隔開（例如，其中該液體側腔與一入口 和一出口流體連通，并且其中該隔膜能從居中的測量位置朝向該匣本體部移位到該液體側 腔中，并且能從上述居中的測量位置朝向該基體部移位到該感測器側腔中）。該方法還可包 括感測處于該入口與該出口之間的該液體側腔內的液體的壓力，其中存在于該液體側腔內 的液體的壓力經(jīng)由該隔膜被傳遞到該感測器側腔；感測該隔膜的位置；基于感測到的該隔 膜的位置產(chǎn)生控制信號；以及基于上述控制信號，將該隔膜朝向上述居中的測量位置重新 定位。
[0016] 在本方法的一個或多個實施例中，基于感測到的該隔膜的位置產(chǎn)生控制信號可包 括：為感測壓力設定一可接受的隔膜位置的預定范圍；將感測到的該隔膜的位置與上述預 定范圍相比較；并基于比較結果產(chǎn)生一控制信號。
[0017] 該方法的一個或多個實施例可包括如下步驟中的一個或多個：通過在使液體從入 口經(jīng)過該液體側腔流動到出口的泵的多次旋轉期間，在多個時刻感測該隔膜的位置，并求 出在上述多個時刻感測到的該隔膜的位置的平均值作為感測的該隔膜的位置，來感測該隔 膜的位置；通過向該感測器側腔提供氣體或從該感測器側腔移除氣體，將隔膜朝向上述居 中的測量位置重新定位；通過使用接近傳感器（例如，該接近傳感器可包括本文所述的光 電式接近傳感器和電容式接近傳感器兩者的至少之一）來感測該隔膜的位置。
[0018] 此外，在該方法的一個或多個實施例中，該方法還可包括：提供一系統(tǒng)外殼以容納 至少用以產(chǎn)生上述控制信號的控制器和用以感測該液體側腔內的液體的壓力的壓力感測 器；提供一連接裝置，用以將該壓力匣本體安裝在該系統(tǒng)外殼上（例如，其中該連接裝置包 括一端口，當該壓力匣本體通過該連接裝置被安裝在該系統(tǒng)外殼上時，該端口將該感測器 側腔連接到容納在該系統(tǒng)外殼中的壓力感測器）；將該壓力匣本體安裝在該系統(tǒng)外殼上； 以及當該壓力匣本體通過該連接裝置被安裝在該系統(tǒng)外殼上時，使用接近傳感器來感測該 隔膜的位置。
[0019] 一種通過連接裝置操作性地安裝在系統(tǒng)外殼（例如，其中容納有壓力感測器的系 統(tǒng)外殼）上的壓力測量裝置的一個或多個實施例可包括壓力匣本體，該壓力匣本體被構造 為通過連接裝置安裝在該系統(tǒng)外殼上。例如，該壓力匣本體可包括至少匣本體部和基體部。 一隔膜將至少部分地由該匣本體部限定的液體側腔與至少部分地由該基體部限定的感測 器側腔分隔開（例如，其中該液體側腔與一入口和一出口流體連通，其中該感測器側腔能 連接到該壓力感測器，使得存在于該液體側腔的液體壓力經(jīng)由該隔膜被傳遞到該感測器側 腔且能被該壓力感測器測量，并且其中該隔膜能從居中的測量位置朝向該匣本體部移位到 該液體側腔中，并且能從上述居中的測量位置朝向該基體部移位到該感測器側腔中）。此 夕卜，該壓力測量裝置可包括位置傳感器，該位置傳感器鄰近該基體部設置，并能用于感測該 隔膜的位置（例如，該位置傳感器可包括一個如本文所述的接近傳感器）。
[0020] 以上對本申請的概述并非旨在描述每個實施例或其每種實施方式。通過參照下文 的詳細描述及隨附的權利要求書并且結合附圖，將顯而易見本申請的多個優(yōu)點，且同時對 本申請有更充分的理解。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0021] 圖1是包括壓力匣裝置和隔膜重新定位系統(tǒng)的示意性壓力測量系統(tǒng)的概略圖。
[0022] 圖2A是一示意性流體處理系統(tǒng)的立體圖，該系統(tǒng)可包括如圖1中概略地示出的壓 力測量系統(tǒng)。
[0023] 圖2B是圖2A中所示的示意性流體處理系統(tǒng)的一部分的前視圖。
[0024] 圖3是示出流體處理系統(tǒng)的一部分的示意圖，該系統(tǒng)包括壓力匣裝置，該壓力匣 裝置連接到容納在系統(tǒng)外殼中的多個部件，例如控制器和壓力感測器。
[0025] 圖4是詮釋用于重新定位如圖1和圖3中概略性示出的壓力匣裝置的隔膜的示意 性控制算法的控制框圖。
[0026] 圖5是詮釋用于重新定位如圖1和圖3中概略性示出的壓力匣裝置的隔膜的示意 性控制算法的流程圖。
[0027] 圖6A至圖6C示出一示意性壓力匣裝置的俯視立體分解圖、仰視立體分解圖和側 視分解圖。
[0028] 圖7A至圖7B示出一連接裝置的立體分解圖和仰視圖，該連接裝置用于將如圖6A 至圖6C中所示的壓力匣裝置連接到流體處理系統(tǒng)（例如，將壓力匣裝置安裝在系統(tǒng)外殼 上）。圖7C是沿線C-C截取的圖7B中所示的連接裝置剖視圖。
[0029] 圖8A至圖8B示出（如圖6A至圖6C中所示的）壓力匣裝置的第一側剖視圖和第 二側立體剖視圖（其與第一側剖視圖正交），該壓力匣裝置安裝在連接裝置中（如圖7A至 圖7C中所示）并包括用于感測位置的部件。圖8C示出如圖8A至圖8B中所示并包括用于 感測位置的部件的連接裝置的一部分的仰視立體圖。
[0030] 圖9是示出另一個示意性壓力匣裝置的示意圖，該壓力匣裝置利用包括用于感測 位置的部件的連接裝置連接到容納在系統(tǒng)外殼內的多個部件，例如控制器和壓力感測器。
[0031] 圖10示出一個示意性壓力匣裝置的側視圖，該壓力匣裝置包括用于感測壓力匣 裝置的隔膜位置的部件。
[0032] 圖11示出另一個連接裝置的剖視圖，該連接裝置與圖7C中所示的連接裝置類似， 并包括用于測量壓力匣裝置的隔膜的位置的部件。
[0033] 圖12是用于描述可用于隔膜重新定位系統(tǒng)的電容式非接觸接近傳感器的一個示 例性實施方式的示意圖，該隔膜重新定位系統(tǒng)用于重新定位如圖9所概略地示出的壓力匣 裝置的隔膜。

【具體實施方式】
[0034] 在以下對多個示意性實施例的詳細描述中參照了隨附的附圖，這些附圖構成本文 的一部分，并且其中以示意性方式示出了可被實施的多個特定實施例。應理解的是，在不背 離本文所公開的范圍的情況下，可采用其它的實施例，并且可做出多種結構上的變化。
[0035] 以下將參照圖1至圖12描述用于壓力匣裝置中的隔膜重新定位的示例性系統(tǒng)、 方法和裝置。例如，此類系統(tǒng)、裝置和方法可使用傳感器感測或測量壓力匣隔膜的位置，以 檢測隔膜與傳感器（例如一參考點）之間的距離，并將該距離保持在一預定的距離范圍內 (例如，居中的測量位置范圍）。此外，例如此類系統(tǒng)、方法、和裝置可利用非接觸傳感器（例 如，接近傳感器）來測量隔膜的位置。
[0036] 圖1示出了包括壓力匣裝置12的壓力測量系統(tǒng)10的一個概括性示意性實施例， 該壓力匣裝置12用于測量流過該壓力匣裝置的流體（例如血液之類的液體流，由箭頭20 概括地表示）的壓力。壓力匣裝置12包括壓力匣本體11，該壓力匣本體至少包括匣本體 部22和基體部24,該基體部可聯(lián)接到連接裝置40 (例如，基體部24可聯(lián)接到配合插座）， 該連接裝置例如用于將壓力匣裝置12相對于系統(tǒng)外殼27進行安裝，以及/或者用于將壓 力匣裝置12連接到該系統(tǒng)外殼27內的部件。
[0037] 如圖1的示意性實施例中所示，隔膜14(例如，本文也稱之為柔性膜）將至少部分 地由匣本體部22限定的液體側腔17與至少部分地由基體部24限定的感測器側腔13(例 如空氣腔）分隔開。液體側腔17與入口 15和出口 16流體連通（例如，液體可如箭頭20 指示的那樣流過入口 15和出口 16)。隔膜14能從居中的測量位置朝向匣本體部22移位到 液體側腔17中（如虛線18所示），并且能從上述居中的測量位置朝向基體部24移位到感 測器側腔13中（如虛線19所示）。上述居中的測量位置首先可被限定為當隔膜沒有被施 加力時隔膜的中性狀態(tài)，或者能被限定為當隔膜的感測器側上的壓力等于隔膜的液體流動 側上的壓力時的隔膜狀態(tài)。至少在一個實施例中，上述居中的測量位置總體上是一個對于 精確的壓力測量而言可接受的、居中的隔膜位置范圍（例如，相對于隔膜被張緊而使得壓 力傳遞為隔膜的彈性及隔膜上的液體壓力兩者的函數(shù)的情況，居中的隔膜位置范圍是在隔 膜為柔性的并且精確地傳遞壓力的情況下的位置的范圍）。可將一壓力感測器28操作性地 聯(lián)接（例如，通過一個或多個管，使用或者不使用連接裝置40)到感測器側腔13,使得存在 于液體側腔17的液體的壓力（例如，由箭頭20表示的液體）經(jīng)由隔膜14被傳遞到感測器 側腔13并且可由壓力感測器28測量。
[0038] 壓力測量系統(tǒng)10還包括隔膜重新定位系統(tǒng)30,該系統(tǒng)被操作性地聯(lián)接，以將隔膜 14朝向居中的測量位置自動地（例如，無需使用者人工干預，如本文的【背景技術】中所描述 的核查和/或重新定位過程）重新定位。隔膜重新定位系統(tǒng)30包括位置傳感器32 (例如， 接近傳感器,如光電式、感應式、超聲波式、線性可變位移變壓式（LCDT)或電容式接近傳感 器）用以感測隔膜14的位置。隔膜重新定位系統(tǒng)30還包括控制器34,該控制器操作性地 聯(lián)接到位置傳感器32以接收代表隔膜14的位置的一個或多個信號，并且基于這些信號產(chǎn) 生控制信號，該控制信號用于將隔膜14朝向上述居中的測量位置重新定位。隔膜重新定位 系統(tǒng)30的泵裝置36操作性地聯(lián)接（例如，通過一個或多個管、傳感器、反饋環(huán)路、閥，等等） 到控制器34和感測器側腔13,以基于由控制器34產(chǎn)生的控制信號將隔膜14朝向上述居中 的測量位置重新定位。例如，可借助一閥裝置（例如，2位/2(雙）通閥，如電磁閥）將空氣 提供到感測器側腔13或者將空氣從感測器側腔13去除，該閥裝置至少通過管連接在空氣 泵裝置36與感測器側腔13之間。
[0039] 位置傳感器32可以是任何適合于提供與隔膜14的位置相關的信息的位置傳感 器。例如，位置傳感器32可以是用于測量隔膜14的位置的非接觸式傳感器，如非接觸式接 近傳感器（例如光電式接近傳感器、電容式接近傳感器、感應式接近傳感器，等等），或者任 何適用于測量隔膜位置的其它類型的非接觸式位置傳感器，如反射式傳感器、超聲波傳感 器，等等，（例如，測量隔膜的一個或多個區(qū)域的位置、隔膜上的一個或多個點，關于軸線39 居中的一個或多個點或區(qū)域，等等）。此外，還可使用例如直接接觸式傳感器。然而，此類傳 感器需要復雜的糾錯技術（校準功能）以對由傳感器施加在隔膜14上的力進行校正。
[0040] 位置傳感器32可包括或者設有適合于提供位置感測的任何數(shù)量的部件，并且這 些部件可被設置在不同的位置或者形成壓力測量系統(tǒng)10的多個部件的一部分。例如，該位 置傳感器可包括使用光發(fā)射器器件和光檢測器器件（例如，作為光電式接近傳感器的一部 分），上述光發(fā)射器器件和光檢測器器件與連接裝置40設置在一起并且/或者被包括為連 接裝置40的一部分（例如參見圖8A至圖8C)。此外，例如該位置傳感器可包括使用一個或 多個電極（例如作為電容式接近傳感器的一部分的電極極板），這些電極與連接裝置40設 置在一起并且/或者形成連接裝置40的一部分（例如參見圖9和圖11)。此外，例如，該 位置傳感器可包括使用一個或多個電極（例如作為電容式接近傳感器的一部分的電極極 板），這些電極與壓力匣裝置12設置在一起并且/或者形成壓力匣裝置12的一部分（例如 參見圖10)。換言之，可使用各種位置傳感器來感測隔膜14的位置，并且這些位置傳感器可 與壓力測量系統(tǒng)10的任何數(shù)量的部件設置在一起并且/或者形成這些部件的一部分，或者 可與這些部件完全獨立地被提供。
[0041] 操作性地聯(lián)接到位置傳感器32的控制器34可以是被構造為能夠提供期望的功能 的任何硬件/軟件結構體系。例如，該控制器可包括用于對隔膜位置的測量值進行取樣的 電路、處理裝置和相關的用于處理數(shù)據(jù)（例如代表隔膜14的位置的信號）的軟件、以及產(chǎn) 生用于將隔膜14朝向中心位置重新定位的控制信號的輸出電路。如本文參照圖2A至圖2B 所述，例如，這種控制器的功能可通過本文所述的裝置360來實施。
[0042] 這種處理裝置例如可以是任何固定的或活動的計算機系統(tǒng)（例如與液體治療或 處理系統(tǒng)（如透析系統(tǒng)）相關聯(lián)的個人計算機或者微型計算機）。上述電算裝置的具體配 置并不具有限制性，其本質上可以使用任何能夠提供適用于電算能力和控制能力（例如， 控制隔膜14朝向或者到達居中的測量位置的定位）的裝置。此外，可考慮與處理裝置及其 相關的數(shù)據(jù)存儲結合使用各種外圍設備，如計算機顯示器、鼠標、鍵盤、存儲器、打印機、掃 描器。例如，數(shù)據(jù)存儲可允許訪問處理程序或者程式（routine)，并且可采用一個或多個其 它類型的數(shù)據(jù)來執(zhí)行如本文所述的示例性的方法和功能。
[0043] 在一個或多個實施例中，可使用在程序化計算機上執(zhí)行的一個或多個計算機程序 或者進程來實施本文所述的方法或者系統(tǒng)（或包括這種進程或者程序的系統(tǒng)），該程序化 計算機例如包括處理能力、數(shù)據(jù)存儲（例如，易失性和/或非易失性存儲器或存儲元件）、輸 入設備和輸出設備。例如，可以考慮使本文所述的系統(tǒng)和方法包括多個進程或者程序，這些 進程或程序可被單獨執(zhí)行或者組合執(zhí)行。本文所述的程序代碼和/或邏輯可被應用到輸入 數(shù)據(jù)來執(zhí)行本文所述的功能并產(chǎn)生期望的輸出信息。此輸出信息可作為輸入被應用到如本 文所述的一個或多個其它設備和/或進程，或者以公知的方式被應用。例如，處理程序或者 程式可包括用于執(zhí)行包括標準化算法、比較算法的各種不同算法的程序或者程式，或者執(zhí) 行本文所述的一個或多個實施例所需的任何其它處理程序，如那些用于執(zhí)行求得測量數(shù)據(jù) 的平均值的程序、產(chǎn)生控制信號的程序等等。
[0044] 可利用任何程序化語言來提供用于執(zhí)行本文所述的功能的軟件或者程序，例如， 適合于與處理裝置交流的高級程序語言和/或目標定向程序語言。任何此類程序均可以例 如被儲存在任何合適的設備（例如，存儲介質）中，當上述合適的設備被讀取以便執(zhí)行如本 文所述的過程時，該設備可被通用或專用的程序、計算機或者用于配置并運行該計算機的 處理器裝置來讀取。換言之，至少在一個實施例中，可使用與計算機程序一起配置的計算機 可讀存儲介質來實施本文所述的方法和系統(tǒng)，這里的可讀存儲介質被配置為使處理裝置能 夠以專門的及預定的方式運行，從而執(zhí)行本文所述的功能。
[0045] 泵裝置36可以是以通過感測器側腔13 (例如，從腔13去除空氣或者將空氣充入 腔13)來實現(xiàn)隔膜14的重新定位的任何適合的構造（例如，由一個或多個泵、閥和管形成 的構造）?？蓪毫Ω袦y器28相對于感測器側腔13 (例如，采用一個或多個泵、閥和管的 構造）操作性地配置以實現(xiàn)感測該感測器側腔13內的壓力的功能。此外，例如，泵裝置36 的構造可包括多個部件（如管或者閥），用于將壓力感測器28操作性地聯(lián)接到感測器側腔 13。
[0046] 包括隔膜重新定位系統(tǒng)30的壓力測量系統(tǒng)10可被用于任何可利用該壓力測量系 統(tǒng)的流體處理系統(tǒng)。例如，可利用這種隔膜重新定位系統(tǒng)的示意性系統(tǒng)包括多種系統(tǒng)，其 統(tǒng)稱為透析系統(tǒng)。本文所用的一般性術語"透析"包括血液透析、血液濾過、血液透析濾過、 血液灌流、肝透析和治療性血漿置換術（TPE)，以及其它類似的治療程序。總體而言，在透 析過程中，血液被從體內取出并暴露于治療設備之中，以從血液中分離物質和/或將物質 加入血液中，然后將血液送回體內。盡管示意性體外血液處理系統(tǒng)310能夠執(zhí)行一般性的 透析（如上文所限定，包括TPE)并且采用本文將參照圖2A至圖2B描述的隔膜重新定位， 但例如用于注射藥物、執(zhí)行連續(xù)性腎臟替代治療（CRRT)、體外膜氧合（ECMO)、血液灌流、肝 透析、血液成分分離（apheresis)、TPE等的系統(tǒng)也通過本文所述的用于隔膜重新定位的系 統(tǒng)、方法和裝置而獲益，并且本申請不局限于本文所述的特定的流體處理系統(tǒng)。
[0047] 在圖2A至圖2B的立體圖和局部前視圖中，該示意性體外血液處理系統(tǒng)310總體 上包括血液管回路312,該血液管回路312具有第一和第二管段314和316,這兩個管段分 別通過接入（access)和返回器件317、319而連接到患者318的血管系統(tǒng)。器件317和319 可以是插管、導管，蝶翼針（winged needle)或其它本領域技術人員能夠理解的類似構件。 管段314和316還連接到過濾或處理單元320。在透析過程中，過濾單元320為透析器，其 還常被稱為過濾器。在TPE過程中，其還可被稱為血漿濾器。在該示意性系統(tǒng)310中，蠕動 泵324被設置為與第一管段314操作性地關聯(lián)。血液回路312的其它多種組成器件例如還 包括三個壓力傳感器327、328、329以及管夾331。這些壓力傳感器327、328、329可如本文 所述地被構造為，例如在系統(tǒng)310運行期間使得其隔膜可朝向或到達其中的居中測量位置 而自動地重新定位。
[0048] 圖2A至圖2B中還示出了系統(tǒng)310的處理流體或過濾側，該系統(tǒng)總體上包括處理 流體回路340,該處理流體回路具有第一和第二處理流體管段341、342。這些管段各自連接 到過濾單元320。在圖2A至圖2B中，相應的流體泵344、346與每個管段341和342操作性 地關聯(lián)。第一管段341還連接到處理流體源（例如，流體袋349)，該處理流體源中可包括預 混合的電解質。第二管段342連接到廢物收集器件（例如袋353之類的廢物容器）。在第 二透析流體管段342中還設有壓力傳感器354 (例如，壓力傳感器354可如本文所述地被構 造為，例如在系統(tǒng)310的運行期間使其隔膜可朝向居中的測量位置被自動地重新定位）。
[0049] 圖2A至圖2B示出了一種常見的作為用于包括TPE的多種透析過程的基本模型的 系統(tǒng)?？稍黾樱ɑ蛉サ簦┝硗庖恍┝黧w管路、回路和部件來增加治療選擇。此外，如圖2A至 圖2B中所示，系統(tǒng)310包括體外血液控制裝置360,該體外血液控制裝置提供了多種治療選 擇，其通過控制/顯示屏361來進行控制和/或監(jiān)控（例如，設置在系統(tǒng)外殼393中的控制 裝置或者控制器）。此處可結合觸屏控制以及/或者可使用其它傳統(tǒng)的旋鈕或者按鈕。與 示例的裝置360相關的其它的和更多的詳細信息可參閱美國第5, 679, 245號專利、美國第 5, 762, 805號專利、美國第5, 776, 345號專利、以及美國第5, 910, 252號專利等文獻。
[0050] 以下，將出于示范的目的而概括地描述借助例如圖2A至圖2B所述的裝置來執(zhí)行 的一般性透析治療過程。首先，通過接入器件317將血液從患者318體內取出并通過接入 管線314流到過濾器320。過濾器320根據(jù)從多個體外血液治療方案中選定的一個或多個 方案（例如，通過控制裝置360的屏幕界面361選定并控制的方案）來處理該血液，隨后通 過插入或連接到患者318的血管系統(tǒng)的返回管線316和返回器件319將處理過的或者治療 后的血液返回到患者318體內。流入和流出患者318體內的血液流路包括接入器件317、接 入管線314、過濾器320以及返回患者的返回管線316及返回患者的返回器件319,該血液 流路形成血液流動回路312。
[0051] 由裝置360使用或執(zhí)行的每種上述治療方案均優(yōu)選地包括使血液回路312中的血 液經(jīng)過過濾單元320。過濾單元320可使用傳統(tǒng)的半滲透膜（未專門示出）來將主回路312 中的血液限制在其主腔室，并使物質或者分子能夠從血液（通過擴散或對流）穿過半滲透 膜移動到副腔室中，并且一般而言還可使物質或者分子能夠從副腔室穿過半滲透膜而從副 腔室擴散到主腔室內的血液中。每種治療方案可因此總體上包括在體外將非期望的物質從 血液中去除以及/或者在體外將所需要的物質加入血液中。
[0052] 圖2A至圖2B中所示的系統(tǒng)310的第一壓力傳感器327被連接在接入管線314中， 并使得能夠監(jiān)控接入管線314中的流體壓力。第一蠕動泵324被示出為操作性地連接到接 入管線314并控制流過血液回路312的血液的流量。第二壓力傳感器328被連接在處于第 一泵324與通入過濾器320的血液進口（blood entrance)之間的血液回路312中，并且可 被用于檢測和監(jiān)控供給到過濾器320的進口的血液的壓力。第三壓力傳感器329連接在過 濾器320的出口或其附近的位置，并且可被用于監(jiān)控過濾器320的出口處的返回管線316 中的血液的壓力，以與通過傳感器328感測到的壓力作比較。連接在血液回路312中的返 回夾331選擇性地允許或者終止血液流過血液回路312 (例如，每當由氣泡檢測器326在血 液中檢測出空氣時，即可啟用返回夾331)。此外，可將泵362連接到抗凝血劑容器364,以 通過抗凝血劑管線365向管段314內的血液供給抗凝血劑，并且泵366可從替換流體容器 或袋368經(jīng)由替換流體管路370供給替換流體。
[0053] 圖2A至圖2B中還示出了副流動回路340與過濾器320的相互作用。副流動回路 340連接到過濾器320的副腔室。在體外從血液中去除的物質從過濾器320的副腔室經(jīng)由 副流動回路340的出口管段342被移除，并且在體外加入血液的物質經(jīng)由副流動回路340 的入口管段341被移入過濾器320。副流動回路340總體上包括流體源（例如袋349)、入 口流體管路341、第三蠕動泵344、過濾器320的副腔室、廢物流體管路342、第四壓力傳感 器354、第四泵346和廢物收集器件（例如容器353)。源流體袋349容納有通常與血液等 壓的無菌處理流體，血液雜質（blood impurity)將穿過過濾單元320的半滲透膜擴散到該 處理流體中。泵344連接在入口流體管路341中，用以將處理流體從處理流體源349供入 到通向過濾器320的進口。廢物收集容器353被設置為用以收集或接納來自血液并穿過設 于過濾器320中的半滲透膜傳遞的物質，以及/或者用以接納經(jīng)過過濾器320之后的使用 過的處理流體。第四泵346連接到廢物收集管線342用以將體液從過濾器320移動到廢物 收集容器353中。第四壓力傳感器354也被設置在廢物收集管線342中，以便監(jiān)控過濾器 320的副腔室內的壓力。
[0054] 本文所述的主流動回路和副流動回路312、340內的過濾單元320、流動管線和其 它部件（除了例如泵之外，可能還有其它少許物件）可形成為一個可整體更換的單元（例 如，體外血液裝置）。在標題為 "Integrated Blood Treatment Fluid Module"（"集成 血液治療流體模塊"）的美國第5, 441，636號專利中更為詳細地描述了這種可整體更換 的單兀的不例（還可參閱標題為 "Retention Device for Extracorporeal Treatment Apparatus"（ "用于體外治療裝置的保持器件"）的美國第5, 679, 245號專利）。
[0055] 如從圖2A至圖2B中能夠總體上認識到的，這種整體式管和過濾器模塊（由附圖 標記372標示）包括過濾器320和上述所有的管及相關部件（它們均能連接到裝置360)。 例如，這些過濾器和管可被保持在塑性支撐構件374上，該支撐構件能連接到裝置360 (例 如，能連接到裝置360的系統(tǒng)外殼393)。當處于連接到裝置360的可操作位置時，通向和來 自過濾單元320的柔性流體引導管線被保持在可操作的泵連通環(huán)路中，以便與泵324、344、 346和366的蠕動泵送構件操作性地接觸，從而使流體流過主（血液）回路312和副（處理 流體）回路340。包括過濾器320和所有管線和相關的流動部件的模塊372可在使用后丟 棄。泵324、344、346和366的蠕動泵送構件可被固定地設置在裝置360上（無需使用一次 性管環(huán)路部件）并且能夠被再利用?？傮w而言，還可將電部件、機械部件或機電部件固定地 安裝在裝置360之中或上面（例如，能連接到裝置360的系統(tǒng)外殼393)。這些部件的示例 包括顯示屏361、氣泡檢測器326、管線夾331和用于聯(lián)接到用來實施如本文將描述的壓力 傳感器327、328、329和354的壓力匣裝置的多個感測器側部的連接裝置。
[0056] 利用壓力傳感器327、328、329和354的測量可用于一個或多個不同的控制功能 (例如，在內部監(jiān)控中裝置360利用這些測量來做出內部決定和/或自動調節(jié)以修改流體流 動參數(shù)）。本申請并不受限于設有上述壓力傳感器的系統(tǒng)中所使用的壓力傳感器的測量的 方式。
[0057] 壓力傳感器327、328、329和354中的一個或多個壓力傳感器被設置為與如本文參 照例如圖1描述的隔膜型壓力匣裝置一起使用。由于優(yōu)選的是將管段314、316和342,以及 與血液和/或血液廢產(chǎn)物產(chǎn)生接觸的所有其它流體部件丟棄，因此所用的壓力傳感器327、 328、329和354中的一個或多個壓力傳感器可被分成兩個不同的部分。這樣，至少這些壓力 傳感器的血液側部件（例如圖1中所示的每個傳感器的壓力匣裝置12)至少在一個實施例 中也是一次性的（例如，體外血液裝置372的一部分）。這些電子型感測器通常價格不菲， 因此理想的是將它們結合到裝置360中；并從而能夠再利用。
[0058] 例如，如圖1中所示，具有一次性部件的壓力傳感器可包括一次性部分，如包括壓 力匣本體11(例如，剛性的、塑性的殼體有時被稱為"匣（pod)"）的壓力匣裝置12。壓力 匣裝置12包括設置在其中的隔膜14,該隔膜將匣本體11分隔成兩個流體密封的隔間或者 腔17、13。入口 15和出口 16通入腔17以允許液體流入并通過腔17 (本文還稱之為液體側 腔）。位于隔膜14的相反側的另一個腔13具有至少一個接入點（例如，通常僅一個接入 點）以便能夠與該腔流體連通（例如，用于使例如空氣之類的干燥氣體與腔13連通（盡管 濕/濕感測器也可與壓力匣裝置12 -起使用））。該腔13在本文中還被稱為感測器側腔或 隔間，因為感測器在隔膜14的該感測器側與空氣（例如，干燥氣體）壓力感測連通。本文 所使用的"空氣"、"氣體"和"干燥氣體"在本文中是可互換的。
[0059] 至少在一個實施例中，包括隔膜14的壓力匣裝置12是壓力傳感器（例如壓力傳 感器327、328、329和354)的一次性部分。當壓力匣裝置12與裝置360 -起使用時，裝置 360可包括對應的配合插座（例如，作為連接裝置的一部分），每個一次性匣裝置12連接入 和/或連接到該插座（例如，該配合插座總體上由圖1中的設置和/或安裝在系統(tǒng)外殼27 上的連接裝置40來表示），以使感測器側腔13與例如設置在裝置360中并感測壓力的感測 器流體連通。此外，感測器側腔13還可同時與內部控制單元/流體管系統(tǒng)流體連通（例如 參見圖3)。
[0060] 流過這種壓力匣裝置12的流動側腔17的液體具有一內在流體壓力，該壓力作用 于隔膜14并使其移動。當隔膜移動時，該隔膜或者壓縮感測器側腔13 (例如位于隔膜14的 感測器側）內的流體/干燥氣體或者使其膨脹。感測器側腔13內的流體的壓縮在圖1中 以虛線19概略地表示，而感測器側腔13內的流體的膨脹在圖1中以虛線18概略地表示。 壓縮的或者膨脹的流體的壓力由設于控制裝置360內部的對應的壓力感測器感測。該感 測器在圖1示意性地被示出為壓力感測器28。壓力感測器28將感測到的壓力轉換為電信 號，該電信號被發(fā)送到控制器，例如，如圖1中所示的控制器34(例如，控制裝置360內的電 子微處理單元，用以分析上述信號或者將此信號轉譯為壓力值），隨后該控制器處理該信號 以供顯示、儲存或者被軟件（或硬件）使用以進行計算，或者用于執(zhí)行任何其它功能。裝置 360可使用相同或者不同的控制器或者處理單元來處理來自位置傳感器32的信號，以提供 用以（例如，通過裝置360的空氣泵的控制，該空氣泵對應于圖1中所示的空氣泵36)將壓 力匣裝置12的隔膜14朝向居中的測量位置重新定位的控制信號。
[0061] 如圖1中所示的例如被設置為系統(tǒng)外殼27的一部分或者被安裝在其上的連接裝 置40 (例如配合插座，如圖2A至圖2B中所示的安裝在裝置360的系統(tǒng)外殼393上的插座）， 可以是任何適合于與壓力匣裝置12聯(lián)接并能使感測器側腔13與例如感測壓力的感測器 28 (例如，設置在裝置360中并通過管聯(lián)接到連接裝置40的感測壓力的感測器）流體連通 的構造。例如，該壓力匣裝置12與配合的連接裝置40(例如，插座）可包括與圖6至圖8 中所示的構造類似的構造。然而，壓力匣裝置12和配合的連接裝置40的任何合適的構造 均可使用。
[0062] 至少在一個或多個實施例中，連接裝置40包括一保持結構，該保持結構用于聯(lián)接 到壓力匣裝置12的一個或多個部分并將這些部分保持在其中（例如，將該壓力匣裝置保持 在一穩(wěn)定的固定位置，但仍能從插座上拆下）。此外，例如該連接裝置40可設有一端口，用 以在壓力匣本體12通過連接裝置40被安裝在系統(tǒng)外殼27上時，將感測器側腔13連接到 容納在系統(tǒng)外殼27中的壓力感測器28。此外，例如位置傳感器32可作為本文將要描述的 連接裝置40的一部分被設置或者通過其被定位。
[0063] 換言之，壓力匣裝置12可以具有一種或多種不同的構造。例如，匣本體11可采用 任何形狀，只要隔膜14能將液體側腔17與感測器側腔13分隔開并能夠使壓力從液體側腔 17中的液流有效地傳遞到感測器側腔13即可。例如，上述本體形狀可以為大體圓柱形并且 沿軸線39排布，如圖1中所示。在這種圓柱形構造中，匣本體部22可包括沿軸線39排布 的大體凹形的表面53,該表面53與隔膜14面對并與之相隔一定距離。此外，基體部24可 包括沿軸線39排布的大體凹形的表面55,該表面55與隔膜14面對并與隔膜14相隔一定 距離。
[0064] 例如，在一個或多個實施例中，壓力匣本體11可由一個或多個部件或這些部件的 密封在一起的多個部分構成，或者也可以為一單體式結構。例如，匣本體部22可以是一個 單獨的本體部件，其表面抵靠單獨的基體部24被密封，并將隔膜14夾持在兩者之間。此外， 可將一個或多個壓力匣本體結合到同一外殼，且這些壓力匣本體各自具有相同或者不同的 形狀（例如，具有相同的隔膜的相同的內部形狀）。
[0065] 此外，壓力匣本體11可由任何合適的材料構成，例如由聚合材料（例如聚氯乙烯、 聚碳酸酯、聚砜樹脂等）構成。此外，該材料可以是光學透明的，以便使用者能夠觀察隔膜 的位置。
[0066] 圖6A至圖6C示出一示意性壓力匣裝置412的一個實施例的俯視立體分解圖、仰 視立體分解圖和側視分解圖。壓力匣裝置412包括壓力匣本體411，該壓力匣本體至少包 括匣本體部422和基體部424。例如，限定液體側腔417的至少一部分（參見圖8)的匣本 體部422可包括從環(huán)形邊緣458向內朝向軸線439延伸的環(huán)形夾持部454。一大體凹形部 453 (其例如包括鄰近液體側腔417的內表面474)被設置在環(huán)形夾持區(qū)域454相對于軸線 439向內的位置。作為環(huán)形夾持區(qū)域454沿軸線439的終止端的大體凹形部453或者說圓 頂段（例如為一大體凹形部，其面對基體部424并沿軸線439排布，而其中心位于軸線439 上）包括從匣本體部422 (例如，從大體凹形部453)延伸的入口 415和出口 416,以便能夠 例如進行管連接，以及能夠提供使液體進入和離開液體側腔417的流路。例如，入口 415和 出口 416各自包括一圓柱（筒）形兀件435,該圓柱形兀件限定一內表面431以供與管配 合。圓柱形元件435還包括外表面437,該外表面被構造為用以與連接裝置配合（例如，與 一插座的保持結構配合，如圖7至圖8的中所示的那樣）。
[0067] 例如限定感測器側腔413的至少一部分（參見圖8)的基體部424可包括環(huán)形夾 持部456,該環(huán)形夾持部從環(huán)形邊緣459向內朝向軸線439延伸。一大體凹形部455 (其例 如包括鄰近感測器腔413的內表面475)被設置在環(huán)形夾持區(qū)域456相對于軸線439向內 的位置。作為環(huán)形夾持區(qū)域456沿軸線439的終止端的大體凹形部455或者圓頂段（例如 為一大體凹形部，其面對匣本體部422并沿軸線439排布，而其中心位于軸線439上）包括 圓柱形端口 471，該圓柱形端口包括接入開口 470 (例如，通過大體凹形部455限定的開口） 以使得例如感測器側腔413與作為流體處理系統(tǒng)的一部分（例如，作為圖2A至圖2B中所示 的控制裝置360的一部分）的壓力感測器之間能夠流體連通。例如，端口 471可包括內表 面477,該內表面可接納一連接裝置的一部分（例如與如圖7至圖8中所示的插座配合）。 此外，例如端口 471可包括外表面478,該外表面可與連接裝置的一部分配合（例如與一插 座配合，如圖7至圖8中所示的那樣）。此外，端口 471與連接裝置之間的配合可在兩者之 間提供密封，例如，使得感測器側腔413成為流體密封腔（例如，當考慮到其它如管、泵之類 的壓力敏感部件時）。這種密封可采用任何合適的方式來設置，如使用密封件（例如〇型 環(huán)、密封材料等等）。
[0068] 壓力匣裝置412還包括隔膜414。例如，隔膜414包括從環(huán)形邊緣462向內朝向軸 線439延伸的環(huán)形夾持區(qū)域463。變形部461 (其例如包括鄰近感測器側腔413的第一表面 482和鄰近液體側腔417的第二表面481)設置在環(huán)形夾持區(qū)域463相對于軸線439向內的 位置。變形部461可包括一偏斜部，使得該偏斜部包括一個或多個區(qū)域，這些區(qū)域在感測器 側腔413內比該偏斜部的其它區(qū)域延伸得更多，或者該變形部461可包括這樣一個偏斜部， 使得該偏斜部包括一個或多個區(qū)域，這些區(qū)域比其它區(qū)域更為深入地延伸到液體側腔417 中，該偏斜部可被稱為隔膜凸部（例如，如圖6中所示，變形部461的環(huán)形區(qū)域484比位于 軸線439處的中心區(qū)域485更為深入地延伸到感測器側腔中，或者對于其它構造而言可以 是顛倒的，如圖8中所示）。取決于被測的壓力是正壓還是負壓，隔膜凸部可沿特定的方向 布置，這提供了處于有益的壓力范圍內的較大的范圍（例如，可以是正壓或者負壓）。當組 裝壓力匣裝置412時，環(huán)形夾持區(qū)域463被夾持在基體部424的環(huán)形夾持區(qū)域456與匣本 體部422的環(huán)形夾持區(qū)域454之間，以在隔膜414的兩側形成腔413、417。可使用任何適合 的處理工藝和材料（例如粘合劑、熱處理等等）來提供這種組裝。
[0069] 圖7A至圖7B示出了連接裝置540的分解立體圖和仰視圖，該連接裝置540能安裝 在系統(tǒng)外殼上（例如圖1中所示的系統(tǒng)外殼27或者圖2A至圖2B中所示的系統(tǒng)外殼393) 以將壓力匣裝置（例如，作為一次性體外血液裝置的一部分被提供），例如圖6A至圖6C中 所示的匣裝置412,連接到一流體處理系統(tǒng)（例如，圖2A至圖2B中所示的流體處理系統(tǒng) 360)。圖7C為圖7B中所示的連接裝置540沿線C-C截取的剖視圖。
[0070] 例如，連接裝置540可包括：插座545,構造為用以與一壓力匣裝置配合（例如，在 該插座內將壓力匣裝置412保持在特定的固定位置）；以及安裝裝置550,用以相對于系統(tǒng) 外殼（參見圖7C中以虛線表示的系統(tǒng)外殼555)安裝配合插座545。例如，安裝裝置550 可包括內部安裝結構552,該內部安裝結構用于將配合插座545的至少一部分（例如端口 560)接納在安裝裝置中限定的開口 557內，該開口 557與系統(tǒng)外殼555中限定的一開口對 齊。此外，安裝裝置550可包括內部連接結構553 (例如，管與管連接器），當穿過內部安裝 結構552的開口 557插入時，該連接器與配合插座545的一部分（例如端口 560)配合，以 使得從系統(tǒng)外殼555的內部到壓力匣裝置412的感測器側腔417能夠流體連通?？赏ㄟ^使 用安裝到系統(tǒng)外殼555上的至少一個內部安裝結構552 (例如，通過一個或多個緊固件并利 用開口 559)、內部連接結構553、配合插座545的一部分與內部安裝結構552之間的緊配合 (例如，端口 560的一部分與限定在內部安裝結構552中的開口 557之間的緊配合）來實施 配合插座545在外殼上的安裝，或者可通過其它任何合適的方式來使配合插座540固定在 系統(tǒng)外殼555上以及/或者相對于該系統(tǒng)外殼被固定。此外，可使用例如0型環(huán)558或者 其它合適的密封件來防止液體侵入系統(tǒng)外殼555的內部。
[0071] 配合插座545可包括沿軸線590延伸的環(huán)形本體部580,該環(huán)形本體部限定了用 以接納壓力匣裝置412的一部分（例如，用以接納該壓力匣裝置的匣本體部424的至少一 部分）的接納區(qū)域581。端口 560(例如一長形結構，提供了貫穿其中的一流體通道572) 可從第一端區(qū)域575沿軸線590延伸穿過環(huán)形本體部580到達第二端區(qū)域577。第一端區(qū) 域575被構造為用以與壓力匣裝置412的端口 471聯(lián)接（例如，與該端口的內表面477配 合）。例如，端口 471與端口 560的第一端區(qū)域575之間的配合可在兩者之間提供密封，例 如，使得感測器側腔413成為流體密封腔（例如，當考慮到其它如管、泵之類的壓力敏感部 件時）。例如，可在第一端區(qū)域575處設置一個或多個唇形密封件573,使其以密封方式與 壓力匣裝置412的端口 471的內表面477配合。然而，可采用任何合適的方式來設置這種 用于提供流體密封連接的密封，如通過在任何部件上使用任何密封裝置（例如O型環(huán)、密封 材料等等）來提供。
[0072] 第二端區(qū)域577被構造成用以與內部連接裝置553聯(lián)接（例如，與內表面554配 合）。例如，內部連接裝置553與端口 560的第二端區(qū)域577之間的配合可在兩者之間提 供密封（例如，使得壓力傳感器部件的感測器側在壓力匣裝置412的感測器側腔413與包 含在系統(tǒng)外殼555中的壓力感測器之間提供流體密封式連通）。例如，可在第二端區(qū)域577 處設置一個或多個〇型環(huán)密封件574,使其以密封方式與內部連接裝置553的內表面554配 合。然而，可采用任何合適的方式來設置這種用于提供流體密封連接的密封，如通過在任何 部件上使用任何密封器件（例如〇型環(huán)、密封材料等等）來提供。
[0073] 配合插座545還可包括保持結構570,該保持結構570用以聯(lián)接到壓力匣裝置412 的一個或多個部分并將這些部分保持在其中（例如，將該壓力匣裝置保持在一穩(wěn)定的固定 位置）。例如，如圖7A和7C中所示，保持結構570可包括U形元件592、593,這些U形元件 相對于環(huán)形本體部580設置在與軸線590相隔一定距離的位置，以及/或者與軸線590相 隔一定距離地從環(huán)形本體部580延伸。這種U形元件592-593限定通道開口 594-595,這些 通道開口沿相反方向開口并且沿軸線591 (例如，與軸線590垂直的軸線591)排布。通道 開口 594-595被構造為分別接納入口 415和出口 416各自的一部分（例如，這些部分同樣 沿軸線591排布），例如，接納每個圓柱形元件435的外表面437,這些外表面被構造為用以 配合在保持結構570的相應的通道開口 594-595之中（例如，通過將壓力匣裝置412的軸 線439與插座545的軸線590對齊，并推按壓力匣裝置412并且/或者將其繞軸線590轉 動，使得每個圓柱形元件435的外表面437與保持結構570上的相應的通道開口 594-595 配合）。然而，任何合適的能夠將壓力匣裝置412穩(wěn)固地設置在系統(tǒng)外殼上的配合構造均可 使用，而本申請不應被僅在本文中所述的配合構造所局限。
[0074] 圖8A至圖8B示出了例如壓力匣裝置412(如圖6A至圖6C中所示）的第一側剖 視圖和第二立體剖視圖（其與第一側剖視圖垂直），例如該壓力匣被安裝在連接裝置540中 (例如安裝在如圖7A至圖7C所示的插座545中）。此外，還示出了如本文所述的多個用于 感測位置的部件。圖8C示出了圖8A至圖8B中所示的連接裝置540的一部分的仰視立體 圖。
[0075] 換言之，例如圖8A至圖8C中所示，壓力匣裝置412的入口 415和出口 416的各圓 柱形元件435的外表面437被示出為接納在保持結構570的相應的通道開口 594-595中， 使得壓力匣裝置412相對于系統(tǒng)外殼555固定地設置在插座545中。該壓力匣裝置的剖視 圖示出了隔膜414將至少部分地由匣本體部422限定的液體側腔417與至少部分地由基體 部424限定的感測器側腔413分隔開。從圖8A至圖8C中去掉了連接裝置540的一些部件， 以便更容易地示出其它的部件（例如，端口 560未被示出，從而更容易看到在本文所述的系 統(tǒng)的一個或多個實施例中所具有的光發(fā)射器/接收器器件）。
[0076] 圖3為示出體外流體系統(tǒng)（其例如可被用于圖2A至圖2B中所示并參照圖2A至圖 2B描述的系統(tǒng)中）的一部分的示意圖，包括將可拆卸的壓力匣裝置112(如圖6和圖8中所 示的壓力匣裝置412)連接到系統(tǒng)外殼155 (例如這樣的系統(tǒng)外殼：其容納一個或多個壓力 感測器、控制器、閥、管等，如圖2A至圖2B示出的外殼393)。位于壓力匣裝置112與系統(tǒng)外 殼155(包括其中的部件）之間的連接裝置（或連接點）被概括地示出為裝置121(例如， 該連接裝置121可以與圖6至圖8中所示的用于將壓力匣裝置412安裝在連接裝置540的 配合插座545中的連接裝置類似，且例如可與如圖2A至圖2B所示并參照圖2A至圖2B描 述的裝置360相關聯(lián)）。
[0077] 在一個或多個實施例中，壓力匣裝置112可包括壓力匣本體111，該壓力匣本體至 少包括匣本體部122和基體部124(例如，可聯(lián)接在配合插座中的壓力匣本體）。如圖3的 示意性實施例中所示，隔膜114(例如，一柔性膜）將至少部分地由匣本體部122限定的液 體側腔117與至少部分地由基體部24限定的感測器側腔113分隔開。感測器側腔117與入 口 115和出口 116流體連通（例如，液體如箭頭120指示的那樣流過入口 115和出口 116)。 隔膜114能從居中的測量位置（例如沿軸線139)朝向匣本體部122移位到液體側腔117 中（由虛線118表示），并且能從上述居中的測量位置（例如沿軸線139)朝向基體部124 移位到感測器側腔113中（由虛線119表示）。換言之，柔性隔膜114可以像總體上由位置 119、118表不的那樣撓曲。
[0078] 如圖3的示意性實施例中所示，在使用中，液體將在壓力匣裝置112的入口 115與 出口 116之間的體外回路中流動。液體側腔117中的液體的壓力使隔膜114撓曲，直到隔 膜114兩側上的壓力或力相等為止。柔性隔膜114基于施加在液體側腔117中的壓力以及 連接管和感測器側腔113(例如空氣腔）中的氣體質量、大氣壓力和溫度而伸展和收縮。例 如，如圖3的示意性實施例中所示，為測量由液體側腔117中的流體（例如血液之類的液 體）施加的壓力，在閥1〇4(例如，2 口 /2(雙）通電磁閥）關閉的同時，將壓力感測器109 通過一系列管110和111連接到感測器側腔113 (例如，經(jīng)由限定通道152的端口延伸穿過 連接裝置121)。例如，這種用于將壓力感測器109連接到感測器側腔113的連接管，或者本 文描述或使用的其它連接管可由適于在-700至700毫米汞柱的壓力范圍內防止泄漏的聚 合材料制成。
[0079] 除了感測液體側腔117內的壓力之外，圖3中所示的示意性系統(tǒng)還提供將隔膜114 自動地（例如，無需使用者人工干預，如本文的【背景技術】中所描述的核查和/或重新定位過 程）朝向居中的測量位置重新定位（的功能）。例如，如本文進一步所述，這種重新定位的 實施可通過感測隔膜114的位置、基于感測到的隔膜114的位置產(chǎn)生控制信號、以及基于該 控制信號將隔膜114朝向居中的測量位置重新定位（例如，用于使用壓力感測器109獲得 壓力測量值的位置）。為將隔膜114居中定位，可使用泵構造（例如，通過2 口 /2通電磁閥 104連接到感測器側腔113的空氣泵101)充入或抽出空氣。
[0080] 例如，在電磁閥104處于斷電狀態(tài)期間，與壓力感測（例如在壓力傳感器回路中） 相關聯(lián)的空氣總體積（V 1),如在壓力感測器109、管110和111、空氣通路152、壓力匣裝置 112的腔113中的空氣體積，被密封而不會泄漏。換言之，在該實施例中，總體積V 1為包圍 在管110和111、壓力感測器109、通道152和與壓力匣裝置112相關聯(lián)的感測器側腔113 中的空間內所封閉的空氣的體積。當液體側腔117中的壓力上升和下降時，空氣的體積將 根據(jù)理想氣體定律以及上述封閉的空間的彈性而縮小和膨脹。
[0081] 理想氣體定律為理想氣體狀態(tài)的方程。其相對于氣體在暴露于壓力匣裝置和系統(tǒng) 的溫度和壓力條件下的特性充分近似（良好近似值，good approximation)。一定量的氣體 的狀態(tài)是由其壓力、體積和溫度決定的。該方程的現(xiàn)代形式為：
[0082] pV = nRT
[0083] 這里p為氣體的絕對壓力；V為體積；η為物質的量；R為氣體常數(shù)；以及T為絕對 溫度。封閉腔室的順應性可被計算如下：
[0084] C = Vc/Pa
[0085] 這里C為封閉腔室的順應性，Vc為封閉腔室的容積，而Pa為大氣壓力。
[0086] 通過使用空氣泵101加入或者減去額外的氣體分子，與壓力傳感器部件（例如，設 于壓力傳感器回路內）相關聯(lián)的封閉的密封空間內的氣體的體積（V 1)可增大或減小。例 如，通過打開閥104使用空氣泵101，空氣可被充入壓力匣裝置112的空氣腔113。閥104 的打開使泵腔容積（V 2)連接到體積V1。例如，該容積V2可以是包圍在管102和107、空氣 過濾器103和空氣泵101內的空氣體積。為避免隨著時間的推移而積累灰塵，可將一微粒 過濾器103設置在泵101的出口并利用管102連接到空氣泵101。
[0087] 如果壓力匣裝置112的感測器側腔113中被充入過多的空氣，則隔膜114將朝向 液體側腔117 (例如血液側）擴張，而如果空氣太少，則該隔膜將朝向壓力匣裝置112的空 氣側腔113擴張。由于隔膜114是柔性的，其有效順應性較大，且只要隔膜114不施加張力， 對應于指定體積的充入空氣而言，其壓力的改變將為零。一旦隔膜發(fā)生張緊或者接觸匣本 體111的側部，順應性將急劇下降，并且隨著空氣被充入，壓力升高的幅度將急劇增大。
[0088] 這樣，在圖3的實施例中，在電磁閥104被打開之前，泵壓力（壓力感測器105所 測得的泵空氣回路中的壓力）應等于通過壓力感測器109測得的壓力。否則，一定體積的 空氣可能會從體積V 1被抽出或充入，導致隔膜114被重新定位。這一點是通過在閥104被 打開之前，使用壓力感測器105控制泵壓力作為反饋使其等于由壓力感測器109測得的壓 力而避免。例如，當電磁閥106被斷電時，壓力感測器105被連接到空氣泵101，而當電磁閥 106被通電時，壓力感測器105與大氣壓力相連。
[0089] 換言之，可利用壓力感測器105單獨地測量空氣泵回路（例如，包括空氣泵101) 中的壓力。該空氣泵回路可利用閥1〇6(例如，3 口 /2通電磁閥）來定期地自動調零。將空 氣泵回路自動調零可包括將壓力感測器105與大氣相連通，以通過直接測量大氣壓力來減 小和/或消除壓力偏移。當將表壓傳感器與大氣相連，并將其基準與大氣相連時，壓力讀數(shù) 應為0。壓力感測器趨于對偏移值的漂移更加敏感，而不是獲取并利用讀取壓力感測器偏 移值的策略，并且從所有隨后的讀數(shù)中減去該偏移值能夠在裝置預熱時消除任何偏移值漂 移。這樣還能夠通過與壓力感測器105相比較來消除壓力感測器109的任何壓力偏移，而 無需單獨地將壓力感測器105自動調零。當將兩個感測器連接在一起時，任何差異可被假 定為偏移值漂移的結果。利用這種策略，如果采用多個壓力感測器，則可將空氣泵回路連接 到多個壓力匣裝置，確保使用壓力感測器105的共同的壓力基準。
[0090] 換言之，至少在一個實施例中，用以使隔膜114朝向居中的測量位置居中的第一 步驟是要確保由壓力感測器105測得的泵空氣回路（例如，如本文所述的包括泵101)中的 壓力，與由壓力感測器109測得的壓力相同，以避免當閥104開啟時隔膜114出現(xiàn)大尺度彎 曲。如果由壓力感測器105測得的空氣泵回路壓力比由壓力感測器109測得的壓力（即匣 裝置112的空氣腔113的壓力）高得多或低得多，則可能發(fā)生這種彎曲。
[0091] 如本文參照圖1所述，可使用各種不同的位置傳感器來感測隔膜114的位置，用以 將隔膜114重新定位到中心位置。例如，盡管圖3中未示出，這類位置傳感器可包括接近傳 感器（如光電式或電容式接近傳感器）來感測隔膜114的位置。以下將參照圖6至圖12 描述多個不同的實施例，其提供定位并使用上述多種位置傳感器。然而，應認識到的是，也 可使用其它各種類型的位置傳感器來感測隔膜114或者在本文的其它任何實施例中所述 的任何隔膜的位置，并且本申請不應被本文所述的位置傳感器或者本文所述的位置傳感器 構造或位置所限制。然而，其中某些方案可能比其余的更有利。
[0092] 如圖3的實施例中所示，控制器125 (例如設于系統(tǒng)外殼155中）被操作性地聯(lián)接 以接收來自位置傳感器（例如圖4中所示的位置傳感器122,其作為圖3的實施例的一部 分）的、表示隔膜114的位置的一個或多個信號（被概括地表示為至控制器125的位置傳感 器輸入136)，從而產(chǎn)生控制信號，基于這些控制信號用于將隔膜114朝向居中的測量位置 重新定位。圖3的空氣泵回路隨后可被用于基于由控制器125產(chǎn)生的控制信號將隔膜114 朝向居中的測量位置重新定位。
[0093] 例如，圖4示出了詮釋一示意性控制器125在一控制環(huán)路（例如反饋環(huán)路）中能 夠重新定位壓力匣裝置112的隔膜114的控制框圖。圖5是詮釋一示意性控制算法的流程 圖，該算法可由控制器125實施，用以重新定位壓力匣裝置112的隔膜114。
[0094] 如圖4中所示，相對于中心位置的可接受的隔膜位置（例如，該位置可被稱為居中 的測量位置）的預定范圍被設定。例如，￥1可對應于可接受的隔膜114的居中測量 位置，為了進行壓力測量（例如，使用壓力感測器109)，隔膜114可被設定在這些位置。
[0095] 控制器125,例如滯后控制器可將感測的隔膜114的位置（例如，可利用位置傳感 器122感測該位置）與預定的范圍相比較并產(chǎn)生控制信號以基于比較結果來控制空氣泵 101。例如，可通過在用以提供液體從入口 115經(jīng)過該液體側腔117到出口 116的流動的泵 (參見圖2A至圖2B的裝置360)的多次旋轉期間，在多個時刻感測隔膜114的位置，并求出 在上述多個時刻感測到的隔膜114的位置的平均值，來提供感測的隔膜114的位置。換言 之，在一個或多個實施例中，每當位置傳感器感測到隔膜位置變化超出測量位置極限之外 (例如，或者V t)，可執(zhí)行這種隔膜重新定位。在此情況下，可基于這種檢測結果立即進 行重新定位。然而，可使用任何感測位置和/或處理這種位置測量結果的方式來提供隔膜 位置測量，以供與上述范圍作對比。例如，可以按小時為單位或者以任何期望的間隔來進行 隔膜重新定位。
[0096] 如圖5中所示，在一個實施例中，控制器125可執(zhí)行該圖中所示的對比操作，用以 產(chǎn)生控制信號來控制泵101。在該示意性實施例中，空氣泵裝置可包括蠕動泵，該蠕動泵可 被順時針驅動以將空氣充入空氣側腔或感測器側腔，或者可被逆時針驅動以將空氣從空氣 側腔或感測器側腔去除。例如，可將隔膜位置測量結果270與V t做比較（判定 塊272和274)。如果Vp_大于V±，則產(chǎn)生開啟泵101并逆時針驅動泵101的控制信號（塊 278)以從感測器側腔113抽出空氣。然后重復此比較過程。如果V p_小于Vt，則產(chǎn)生開啟 泵101并順時針驅動泵101的控制信號（塊280)以將空氣充入或加入到感測器側腔113。 然后重復此比較過程。此外，如果小于V±而大于Vt (塊276)，則產(chǎn)生保持泵101關閉 的控制信號（塊277)。然后重復此比較過程。這些控制信號中的每一個均可能被產(chǎn)生，以 將隔膜114朝向居中的測量位置重新定位（例如，使其處于可接受位置的范圍內）。在一 個實施例中，這種過程的運行速率（rate，頻率）小于系統(tǒng)的泄漏速率或壓力變化頻率，這 將導致隔膜移出其期望的位置極限之外。例如，并且為簡單起見，位置測量的頻率可被設定 在1至IOHz的范圍內，并由低通濾波器合適地濾波以消除噪聲的影響（例如，截止頻率為 0. IHz的低通濾波器）。
[0097] 例如，在一個實施例中，可在與控制器125的電路關聯(lián)且可訪問的存儲器（例如非 易失性隨機存?。ㄔL問）存儲器（NVRAM))中提供一特定的電壓目標范圍。該電壓目標范圍 可用于與感測到的位置（例如一電壓信號）對比，并且可產(chǎn)生一控制信號來控制空氣泵101 以重新定位隔膜101，確保其處于特定的目標范圍內（例如被居中）。例如，可通過在制造時 執(zhí)行的校準來設定用于正確定位隔膜114的電壓輸出目標范圍。在實際應用中，此目標范 圍極限還可被重置（例如，通過進入服務菜單并基于最大容許隔膜彎曲度（deflection，變 形度）來設定極限）。例如，該范圍可被設定為最大彎曲度（例如，達到最高點或最低點） 的百分數(shù)，或者在隔膜初始定位之后基于壓力變化率的檢查來設定。
[0098] 此外，例如可由蠕動泵來產(chǎn)生通過壓力匣裝置112的液體側腔117的液體流動。這 種蠕動泵產(chǎn)生脈動式流動，該脈動式流動產(chǎn)生脈動壓力信號，導致隔膜114發(fā)生脈動式彎 曲。為確定在這種脈動式流動期間隔膜114的平均位置，有利的是將所感測到的隔膜位置 (例如，以電壓代表位置）進行濾波。例如，可以每20毫秒測量一次隔膜114的位置，并使 用濾波器（例如廂式濾波器）求出在蠕動泵的五（5)次旋轉期間隔膜位置的（電壓）平均 值。隨后可將這一平均隔膜位置的值輸送到滯后控制器125,該滯后控制器可確定該（平 均）數(shù)值是處于上述預定的位置范圍之內還是之外（例如參見圖5)。如果該數(shù)值處于該位 置范圍之內，則滯后控制器125不執(zhí)行操作，但如果該數(shù)值處于該位置范圍之外，則滯后控 制器125確定是要將氣體（例如，空氣）充入包括感測器側腔113的回路還是將氣體從該 回路排出。
[0099] 使用位置傳感器122進行的隔膜114的位置感測可通過各種方式利用一個或多個 不同的位置感測構造來實施。例如，可利用圖8A至圖8C來描述使用一個或多個光電式位 置傳感器的實施方式。圖9至圖12可用于描述使用一個或多個電極作為電容式接近或位 置傳感器的一部分的實施方式。
[0100] 例如，如圖8A至圖8C中所示，在一個或多個實施例中提供一光電傳感器599作為 連接裝置540的配合插座545的一部分。例如，光電傳感器599可包括一個或多個光發(fā)射 器器件596 (例如，發(fā)光二級管，其發(fā)出包括紅外光（IR)的任何合適的波長的電磁輻射），這 些光發(fā)射器器件安裝在插座545的限定的接納區(qū)域581中以至少沿隔膜414的方向發(fā)光。 同樣地，例如光電傳感器599可包括一個或多個光檢測器件597 (例如光探測二極管，其適 于檢測與發(fā)光器件對應的任何合適的波長的、包括紅外光（IR)的反射的電磁輻射），這些 光檢測器件安裝在插座545的限定的接納區(qū)域581中，以檢測從隔膜414反射的光。在一 個或多個實施例中，隔膜材料可涂有IR反射材料或者可由IR反射材料形成（例如二氧化 鈦、銀、金、鋁等的IR反射材料）。例如，這類反射材料的使用可消除在液體側腔的流路中流 動的液體介質對位置測量可能造成的影響。
[0101] 例如，上述測量布局可具有：至少一個光發(fā)射器（例如，發(fā)光二級管596)，用以在 控制器125的控制下將至少一束光照射在隔膜414的一部分上面；以及至少一個光檢測器 (例如，光探測二極管597)用以檢測來自隔膜414的、指示隔膜414位置的光束反射。在 控制器125的控制下，根據(jù)需要對來自光檢測器的信號取樣，以用于提供代表隔膜414的位 置的測量信號。然后例如像參照圖4和5描述的那樣使用該測量信號?？墒褂秒娺B接器將 這些光學器件的引線（圖 8C中所示）連接到位于系統(tǒng)外殼155內的其它器件（例如，控制 器）。
[0102] 在一個或多個實施例中，可利用同步解調來消除環(huán)境噪聲的影響（例如，在美國 第6, 947, 131號專利中描述了這種方法）。例如，同步解調僅放大了打開和關閉發(fā)光二級管 (LED)之間的差別，這樣就去除了在兩種測量中均存在的環(huán)境光線的影響。
[0103] 應認識到的是，這類光學傳感器部件可被設置在任何適合于提供來自隔膜414的 光的反射和檢測的位置（例如，與插座一起或者位于插座上，或者與系統(tǒng)的任何其它部件 (如系統(tǒng)外殼）一起或者位于這些部件上）。此外，在一個或多個實施例中，可利用光穿過 隔膜的傳播來檢測位置。
[0104] 應理解的是，可采用任何合適的方式來提供光電傳感器。本文描述的部件的各種 設置位置和類型不應被當作是對這些能夠提供將隔膜重新定位到居中測量位置的隔膜位 置信號的傳感器的構造的范圍的限制。
[0105] 此外，例如圖9至圖12中所示，可通過一個或多個不同的方式提供電容式接近傳 感器來感測壓力匣裝置中的隔膜的位置。例如，參照圖9概略地示出了電容式接近傳感器 的使用。如圖9中所示，示出了一體外流體系統(tǒng)（例如可被用于參照圖2A至圖2B示出并 描述的系統(tǒng)）的一部分的示意圖，包括壓力匣裝置612至壓力匣配合插座640的連接（例 如配合插座，如在圖2A至圖2B中示出并參照圖2A至圖2B描述的、與裝置360關聯(lián)的插 座）。壓力匣裝置612包括壓力匣本體611，該壓力匣本體至少包括匣本體部622和基體部 624 (例如，聯(lián)接到壓力匣配合插座640的基體部）。
[0106] 例如，如圖9中所示，在一個實施例中，限定感測器側腔613的至少一部分的基體 部624可包括圓柱形段657,該圓柱形段沿軸線639排布并終止于基底段658。環(huán)形凸緣 656可從圓柱形段657延伸經(jīng)過基底段658的外側區(qū)域，并與軸線639相距一定距離。環(huán)形 凸緣656可包括密封器件（例如0型環(huán)、密封材料，等等），該密封器件固設在環(huán)形凸緣656 的內表面659之上或之中以便將基體部624以密封方式卡合及聯(lián)接到配合插座640 (例如， 圓柱形本體，其尺寸被設定為與基體部624配合），并提供了可供一個或多個部件（如用于 附接到接近傳感器的電線、用于進入感測器側腔的端口 660和/或管，等等）穿過的開口。
[0107] 此外，例如在如圖9中所示的一個實施例中，限定了液體側腔617的至少一部分 的匣本體部622可包括一大體圓柱形段663,該圓柱形段沿軸線639排布并終止于圓頂段 665 (例如一個大體凹形部，其面對基體部并沿軸線639排布，而其中心位于軸線639上）。 入口 615和出口 616從匣本體部622延伸出以允許例如與管的連接，并提供使液體進入及 排出液體側腔617的流路。
[0108] 如圖9的示意性實施例中所示，隔膜614(例如，柔性膜）將至少部分地由匣本體 部622限定的液體側腔617與至少部分地由基體部624限定的感測器側腔613分隔開。感 測器側腔617與入口 615和出口 616流體連通（例如，液體如箭頭620指示的那樣流過上 述入口和出口）。隔膜614能以與本文所述的其它實施例相同的方式從居中的測量位置移 位（例如，沿軸線639)。此外，以與本文所述的其它實施例類似的方式（例如，參見參照圖 3的描述）來獲得壓力測量值。
[0109] 除了感測液體側腔617內的壓力之外，圖9中所示的該示意性系統(tǒng)還利用電容式 接近傳感器來提供將隔膜614朝向居中的測量位置自動地（例如，無需使用者人工干預，如 本文的【背景技術】中所描述的核查和/或重新定位過程）重新定位。例如，如圖中所示，一個 或多個電極680被設置為靠近待感測的目標或者對象（S卩，隔膜614)。換言之，上述一個或 多個電極680中的每一者均與隔膜614形成"電容器"。這種電容器通常所具有的電容是通 過如下方程確定：

【權利要求】
1. 一種體外治療系統(tǒng)，包括壓力測量系統(tǒng)，該壓力測量系統(tǒng)包括： 壓力匣本體，至少包括匣本體部和基體部； 隔膜，其將至少部分地由該匣本體部限定的液體側腔與至少部分地由該基體部限定的 感測器側腔分隔開，其中該液體側腔與一入口和一出口流體連通，而且其中該隔膜能從居 中的測量位置朝向該匣本體部移位到該液體側腔中，并且能從所述居中的測量位置朝向該 基體部移位到該感測器側腔中； 壓力感測器，操作性地聯(lián)接到該感測器側腔，使得存在于該液體側腔內的液體的壓力 經(jīng)由該隔膜被傳遞到該感測器側腔且能被該壓力感測器測量； 位置傳感器，用以感測所述隔膜的位置； 控制器，操作性地聯(lián)接到該位置傳感器，用以接收代表所述隔膜的位置的一個或多個 信號，并基于所述信號產(chǎn)生用于將所述隔膜朝向所述居中的測量位置重新定位的控制信 號；以及 泵裝置，操作性地聯(lián)接到所述控制器和所述感測器側腔，用以基于由該控制器產(chǎn)生的 控制信號，將該隔膜重新定位到所述居中的測量位置。
2. 如權利要求1所述的系統(tǒng)，其中該位置傳感器包括光電式接近傳感器和電容式接近 傳感器的至少之一。
3. 如權利要求1或2所述的系統(tǒng)，其中所述系統(tǒng)還包括： 系統(tǒng)外殼，用以容納至少該控制器和該壓力感測器；以及 連接裝置，用以將該壓力匣本體安裝在該系統(tǒng)外殼上，其中該連接裝置包括端口，該端 口用以在該壓力匣本體通過該連接裝置被安裝在該系統(tǒng)外殼上時，將該感測器側腔連接到 容納在該系統(tǒng)外殼內的壓力感測器，其中該位置傳感器包括接近傳感器，該接近傳感器被 設置為用以在該壓力匣本體通過該連接裝置被安裝在該系統(tǒng)外殼上時感測該隔膜的位置。
4. 如權利要求3所述的系統(tǒng)，其中該接近傳感器包括光電式接近傳感器，該光電式接 近傳感器包括至少光發(fā)射器器件和光學檢測器器件，所述光發(fā)射器器件和光學檢測器器件 安裝在該連接裝置上，用以在該壓力匣本體通過該連接裝置被安裝在該系統(tǒng)外殼上時感測 該隔膜的位置。
5. 如權利要求3所述的系統(tǒng)，其中該接近傳感器包括電容式接近傳感器，該電容式接 近傳感器包括一個或多個電極，當該壓力匣本體通過該連接裝置被安裝在該系統(tǒng)外殼上 時，所述一個或多個電極位于鄰近該壓力匣本體的基體部的位置。
6. 如權利要求5所述的系統(tǒng)，其中該電容式接近傳感器包括與該基體部的至少一部分 聯(lián)接的一個或多個電極。
7. 如權利要求3所述的系統(tǒng)，其中該接近傳感器包括電容式接近傳感器，該電容式接 近傳感器包括一個或多個電極，所述一個或多個電極被設置為接近位于鄰近該感測器側腔 的位置或者位于該感測器側腔內的該端口的一端。 8?-種壓力測量方法，包括： 提供一壓力匣本體，該壓力匣本體至少包括匣本體部和基體部，其中一隔膜將至少部 分地由該匣本體部限定的液體側腔與至少部分地由該基體部限定的感測器側腔分隔開，其 中該液體側腔與一入口和一出口流體連通，而且其中該隔膜能從居中的測量位置朝向該匣 本體部移位到該液體側腔中，并且能從所述居中的測量位置朝向該基體部移位到該感測器 側腔中； 感測處于該入口與該出口之間的該液體側腔內的液體的壓力，其中存在于該液體側腔 內的液體的壓力經(jīng)由該隔膜被傳遞到該感測器側腔； 感測該隔膜的位置； 基于感測到的該隔膜的位置產(chǎn)生控制信號；以及 基于所述控制信號，將該隔膜朝向所述居中的測量位置重新定位。
9. 如權利要求8所述的方法，其中基于感測到的該隔膜的位置產(chǎn)生控制信號包括： 為感測壓力設定能接受的隔膜位置的預定范圍； 將感測到的該隔膜的位置與所述預定范圍相比較；以及 基于比較結果產(chǎn)生一控制信號。
10. 如權利要求8至9中任一項所述的方法，其中感測該隔膜的位置包括在用以提供液 體從所述入口經(jīng)過該液體側腔到所述出口的流動的泵的多次旋轉期間，在多個時刻感測該 隔膜的位置，并求出在所述多個時刻感測到的該隔膜的位置的平均值。
11. 如權利要求8至10中任一項所述的方法，其中將該隔膜朝向所述居中的測量位置 重新定位包括向該感測器側腔提供氣體或從該感測器側腔移除氣體。
12. 如權利要求8至11中任一項所述的方法，其中感測該隔膜的位置包括使用接近傳 感器來感測該隔膜的位置，其中該接近傳感器包括光電式接近傳感器和電容式接近傳感器 的至少之一。
13. 如權利要求8至12中任一項所述的方法，其中所述方法還包括： 提供一系統(tǒng)外殼，以至少容納控制器和壓力感測器，所述控制器用以產(chǎn)生所述控制信 號，所述壓力感測器用以感測該液體側腔內的液體的壓力； 提供一連接裝置，用以將該壓力匣本體安裝在該系統(tǒng)外殼上，其中該連接裝置包括一 端口，當該壓力匣本體通過該連接裝置被安裝在該系統(tǒng)外殼上時，該端口使該感測器側腔 連接到各納在該系統(tǒng)外殼中的該壓力感測器； 將該壓力匣本體安裝在該系統(tǒng)外殼上；以及 當該壓力匣本體通過該連接裝置被安裝在該系統(tǒng)外殼上時，使用接近傳感器來感測該 隔膜的位置。
14. 如權利要求13所述的方法，其中該接近傳感器包括以下接近傳感器的至少其中之 一：一電容式接近傳感器，其包括聯(lián)接到該基體部的至少一部分的一個或多個電極；一電 容式接近傳感器，其包括一個或多個電極，所述一個或多個電極被設置為接近位于鄰近該 感測器側腔的位置或者位于該感測器側腔內的該端口的一端；一電容式接近傳感器，其包 括鄰近該基體部設置的電極極板，用以感測該隔膜的位置；以及一光電式接近傳感器，包括 光發(fā)射器器件和光檢測器器件，所述光發(fā)射器器件和光檢測器器件安裝在該連接裝置上。
15. -種壓力測量裝置，該壓力測量裝置通過連接裝置操作性地安裝在體外治療系統(tǒng) 的系統(tǒng)外殼上，其中該系統(tǒng)外殼中容納一壓力感測器，該壓力測量裝置包括： 壓力匣本體，構造為通過該連接裝置安裝在該系統(tǒng)外殼上，其中該壓力匣本體至少包 括匣本體部和基體部； 隔膜，其將至少部分地由該匣本體部限定的液體側腔與至少部分地由該基體部限定的 感測器側腔分隔開，其中該液體側腔與一入口和一出口流體連通，其中該感測器側腔能連 接到該壓力感測器，使得存在于該液體側腔內的液體的壓力經(jīng)由該隔膜被傳遞到該感測器 側腔，且能被該壓力感測器測量，而且其中該隔膜能從居中的測量位置朝向該匣本體部移 位到該液體側腔中，并且能從所述居中的測量位置朝向該基體部移位到該感測器側腔中； 以及 位置傳感器，鄰近該基體部設置，并能用于感測該隔膜的位置。
16. 如權利要求15所述的裝置，其中該位置傳感器包括接近傳感器，其中該接近傳感 器包括鄰近該基體部的一個或多個電極。
17. 如權利要求5和16中任一項所述的系統(tǒng)或裝置，其中所述一個或多個電極通過高 介電材料與該基體部隔開。
18. 如權利要求5和16中任一項所述的系統(tǒng)或裝置，其中該接近傳感器包括電極極板， 并且其中該電極極板通過高介電材料與該基體部完全隔開。
19. 如權利要求5和16中任一項所述的系統(tǒng)或裝置，其中該接近傳感器包括電極極板， 其中該電極極板和該隔膜沿該壓力匣本體的軸線排布，并且其中與該軸線垂直的該電極極 板的橫截面積和與該軸線垂直的該隔膜的橫截面積基本相等。
20. 如權利要求1至19中任一項所述的系統(tǒng)、方法或裝置，其中該壓力匣本體作為一次 性體外血液裝置的一部分被提供。
【文檔編號】G01L27/00GK104363935SQ201380027795
【公開日】2015年2月18日 申請日期:2013年12月13日 優(yōu)先權日:2012年12月14日
【發(fā)明者】約翰·奧馬霍尼 申請人:甘布羅倫迪亞腎臟產(chǎn)品公司