CN104487113B - 注射泵接合检测设备和方法 - Google Patents

Abstract

公开了一种注射泵设备和方法，用于检测该注射泵中注射泵驱动系统和注射器之间正确或不正确的接合。通过在限制流进入到注射器中的同时检测反向移动柱塞夹子所需的力，所述设备和方法可确定注射泵中驱动系统与注射器的柱塞之间正确或未正确接合。所述设备和方法也可用于确定所述注射泵设备中的注射器正确连接到输送线。

Description

注射泵接合检测设备和方法

交叉引用

本申请要求于2012年12月28日提交的美国临时申请第61/746,697号的权益，该临时申请的公开内容通过引用合并于此。

技术领域

本文描述用于检测注射泵中驱动系统与注射器的正确接合的设备和方法。

背景技术

通过在注射器筒体内移动柱塞，注射泵在很多不同设备中用来利用注射器输送或移除流体。可使用注射泵的一些潜在设备的例子包括但不限于用于使用注射器输送物质的输注泵、体外血液处理装置等。

体外血液处理包括从病人身上取出血液，在病人体外对血液进行处理，以及将处理过的血液返回到病人体内。体外血液处理可用来从病人的血液中析取不合需要的物质或分子，以及/或者将一种或更多种有益物质添加到血液中。在很多体外血液处理装置中，其中一种或更多种有益物质以液体形式引入到正被体外处理的血液中，利用注射泵输送液体。在体外血液处理装置中利用注射泵以液体形式输送的有益物质的一个例子是抗凝剂(例如，肝素)。

包括用于体外血液处理装置中的注射泵的常规注射泵通常包括从注射器配发材料所需的设备和控制，而没有考虑注射器是否完全固定在注射泵中。特别地，常规注射泵控制系统设计为检测阻塞，该阻塞会妨碍或阻止注射器中有益物质的精确输送。

发明内容

本文描述的注射泵接合检测设备和方法可用于检测该注射泵中注射泵驱动系统和注射器之间正确或不正确的接合。特别地，本文描述的设备和方法通过在限制流进入和/或离开注射器筒体的同时检测移动柱塞夹子所需的力可确定注射泵中驱动系统与注射器的柱塞之间正确或未正确接合。

本文描述的设备和/或方法的一个潜在优点是减少注射泵中注射器的内容物意外地排空流入连接至注射器的流体线的可能性。例如，在一些情况下，如果连接到注射器的出口的输出线中的压力达到一高到足以克服使柱塞末端通过注射器的筒体前进所需的力的负压(即，真空)，则注射泵中注射器的内容物可排空流入连接到注射泵的输出的流体线。这个现象有时称为注射器中的内容物的“虹吸”。

为防止这个现象发生，柱塞夹子可与柱塞接合以防止柱塞相对于柱塞夹子的不希望的移动。设计为针对与注射泵相关的虹吸的柱塞夹子的一个例子描述在第5,254,096号美国专利中(Rondelet等人的专利)。然而，此方法集中在监控用于直接抓住柱塞的结构从而确定该结构是否关闭，而不论柱塞是否确实被抓住在该装置中。

为检测柱塞夹子与注射器的柱塞正确或不正确接合，本文描述的注射泵设备通过在监控移动柱塞夹子所需的力的同时反向移动柱塞夹子来确定柱塞夹子是否正确接合。如果柱塞夹子与注射器柱塞正确接合，则移动柱塞夹子所需的力达到或超过选定的力水平，这是由于流体被限制流入注射器中，因而导致注射器中产生负压。如果柱塞夹子未正确接合，则反向移动柱塞夹子所需的力不会达到选定的力水平，这是由于柱塞夹子将不会移动柱塞且注射器中将不会形成负压。

在一些情况下，移动本文描述的注射泵设备中的注射器的柱塞可将空气拉入注射器或注射器连接于其上的输送线。如果注射器的内容物准备用于输送到病人体内，或者直接进入病人的心血管系统、或者进入线路中，例如连接到病人的心血管系统的血液线，则从注射器输送的液体中包含空气会是一个问题。在注射器和/或输送线中的空气可能导致存在问题的一个或更多实施例中，本文描述的注射泵设备将注射器内容物从注射器输送到下游的一个或更多元件，所述一个或更多元件设计为移除空气和/或检测空气以及停止空气通过系统移动从而减少任何这样的空气与注射器中的液体一起输送的可能性。用于移除和/或检测液体线中的空气的元件可包括例如气泡陷阱、空气检测器和夹具等。

本文描述的注射泵接合检测设备和方法的另一潜在优点是，在一个或更多实施例中，用于确定柱塞夹子与注射器的正确或不正确接合的力传感器是用于检测输送线中的阻塞的相同力传感器，通过该输送线流体从注射泵中的注射器输送。与需要额外传感器以检测注射器柱塞的抓住的设备相比，这可降低设备的成本和/或复杂性。

在一个或更多实施例中，本文描述的注射泵设备和方法也可提供机会以确定注射泵设备中的注射器是否正确连接到输送线。

在一个或更多实施例中，一种注射泵设备被配置为检测本文描述的注射泵设备中驱动系统和注射器的柱塞之间的接合，该设备可包括：注射器保持器，被配置为将注射器保持在该注射泵设备中的固定位置；流控制装置，被配置为阻止流进入到保持在所述注射器保持器中的注射器；柱塞夹子，被配置为抓住保持在所述注射器保持器中的注射器的柱塞；驱动系统，被配置为相对于所述注射器保持器移动所述柱塞夹子；以及力传感器，被配置为测量所述驱动系统施加在所述柱塞夹子上的力。该设备还可包括控制单元，其可操作地连接到所述驱动系统和所述力传感器，其中所述控制单元被配置为：利用所述驱动系统移动所述柱塞夹子使之离开所述注射器保持器；利用所述力传感器测量所述驱动系统施加在所述柱塞夹子上的力；以及如果在所述流控制装置阻止流进入到所述注射器中的同时所述力传感器测量的力达到或超过选定的力水平，则确定所述柱塞夹子与保持在所述注射器保持器中的注射器的柱塞正确接合。

在本文描述的注射泵设备的一个或更多实施例中，所述控制单元被配置为：如果在所述驱动系统已将所述柱塞夹子移动一选定的限制距离之后所述力传感器测量的力尚未达到所述选定的力水平，则确定所述柱塞夹子与在所述注射器保持器中的注射器的柱塞没有正确接合。

在本文描述的注射泵设备的一个或更多实施例中，所述选定的力水平取决于所述驱动系统将所述柱塞夹子移动的距离，其中所述选定的力水平随着所述距离的增加而增加。

在本文描述的注射泵设备的一个或更多实施例中，所述控制单元被配置为：当达到所述选定的力水平时，使所述驱动系统停止移动所述柱塞夹子使之离开所述注射器保持器。

在本文描述的注射泵设备的一个或更多实施例中，所述控制单元被配置为：在所述驱动系统移动所述柱塞夹子的同时，测量驱动系统施加在所述柱塞夹子上的力。

在本文描述的注射泵设备的一个或更多实施例中，所述控制单元被配置为：当所述驱动系统将所述柱塞夹子移动选定的限制距离时，使所述驱动系统停止所述柱塞夹子移动离开所述注射器保持器。

在本文描述的注射泵设备的一个或更多实施例中，所述流控制装置被配置为选择性关闭从而阻止流进入到保持在所述注射器保持器中的注射器中，其中所述流控制装置可操作地连接到所述控制单元，所述控制单元被配置为在所述柱塞夹子被所述驱动系统移动以离开所述注射器保持器之前选择性地关闭所述流控制装置。在一个或更多实施例中，所述流控制装置常开。在一个或更多实施例中，所述控制单元被配置为利用所述驱动系统向前朝向所述注射器保持器移动所述柱塞夹子，且其中当所述柱塞夹子向前朝向所述注射器保持器移动时所述流控制装置常开。在一个或更多实施例中，所述流控制装置包括夹具或阀。

在本文描述的注射泵设备的一个或更多实施例中，所述流控制装置被配置为选择性阻止流离开所述注射器，且其中所述控制单元被配置为：关闭所述流控制装置从而阻止流离开所述注射器；在所述流控制装置被关闭的同时利用所述驱动系统朝向所述注射器保持器移动所述柱塞夹子；利用所述力传感器测量由所述驱动系统施加在所述柱塞夹子上的所述力；以及如果在朝向所述注射器保持器移动所述柱塞夹子的同时所述力传感器所测量的所述力达到或超过选定的输送力水平，则确定注射器正确连接到输送线。

在本文描述的注射泵设备的一个或更多实施例中，空气控制设备位于所述注射器保持器中的注射器的出口的下游。

在本文描述的检测注射泵中驱动系统和注射器的柱塞之间的接合的方法的一个或更多实施例中，该方法可包括：移动柱塞夹子使之离开注射器保持器，所述注射器保持器配置为将注射器保持在固定位置；在移动所述柱塞夹子使之离开所述注射器保持器的同时阻止流进入到所述注射器保持器中的所述注射器中；在阻止流进入到所述注射器中的同时测量施加在所述柱塞夹子上的力；以及如果测量的力达到或超过选定的力水平，则确定所述柱塞夹子与所述注射器保持器中的所述注射器的所述柱塞正确接合。

在本文描述的方法的一个或更多实施例中，所述方法包括：如果在将所述柱塞夹子移动一选定的限制距离之后所述测量的力尚未达到所述选定的力水平，则确定所述柱塞夹子与所述柱塞没有正确接合。

在本文描述的方法的一个或更多实施例中，所述选定的力水平取决于所述柱塞夹子移动的距离，且其中所述选定的力水平随着所述距离的增加而增加。

在本文描述的方法的一个或更多实施例中，所述方法包括：当达到所述选定的力水平时，停止所述柱塞夹子离开所述注射器保持器的移动。

在本文描述的方法的一个或更多实施例中，所述方法包括：在移动所述柱塞夹子的同时，测量施加在所述柱塞夹子上的力。

在本文描述的方法的一个或更多实施例中，阻止流进入到所述注射器中包括：关闭流控制装置。在一个或更多实施例中，所述方法包括：在移动所述柱塞夹子使之离开所述注射器保持器之前，关闭所述流控制装置。

在本文描述的方法的一个或更多实施例中，所述方法包括：在确定所述柱塞夹子与所述注射器保持器中的所述注射器的所述柱塞正确接合之后，朝向所述注射器保持器移动所述柱塞夹子至选定位置。在一个或更多实施例中，所述选定位置包括柱塞夹子的开始位置，其中所述开始位置包括移动柱塞夹子使之离开注射器保持器之前柱塞夹子的位置。

在本文描述的方法的一个或更多实施例中，该方法包括：在阻止流离开注射器的同时朝向注射器保持器移动柱塞夹子；在朝向所述注射器保持器移动所述柱塞夹子且阻止流离开所述注射器的同时利用所述力传感器测量所述驱动系统施加在所述柱塞夹子上的力；以及如果在朝向所述注射器保持器移动所述柱塞夹子的同时所述力传感器测量的力达到或超过选定的输送力水平，则确定所述注射器正确连接到输送线。

在本文及在所附权利要求中使用时,单数形式“一”和“所述”包括复数对象，除非上下文清楚地指示另外的意思。因此，例如，提到“一”或“所述”元件时可包括一个或更多元件及其本领域技术人员已知的等同物。此外，术语“和/或”意味着所列元素中的一个或所有、或者所列元素中的任意两个或更多个的组合。

需要注意的是，说明书中术语“包括”及其变体在这些术语出现的地方不具有限制意义。而且，“一”、“一个”、“所述”、“至少一”、以及“一个或更多”在这里可互换地使用。

上述总结不意图描述本文描述的注射泵接合检测设备和方法的每个实施例或每种实现方式。相反，结合说明书附图中的附图，参照下面的示例实施例的描述和权利要求，对本发明的更完整的理解将是显而易见和易于理解的。

附图说明

图1是本文描述的注射泵设备的一个示例实施例的示意图，其结合体外血液处理装置而提供。

图2示出本文描述的注射泵设备的一个示例实施例。

图3是流程图，本文这里描述的方法的一个示例实施例。

具体实施方式

在下面示例实施例的描述中，参照了构成说明书一部分的图中的附图，且附图中通过示例方式示出了具体实施例。应该理解，可利用其它实施例且可进行结构上的改变而不脱离本发明的范围。

尽管本文中在体外血液处理装置的情景下描述了注射泵设备和方法的示例实施例，然而本文描述的注射泵接合检测设备和方法也可用于包括例如输注泵等之类的注射泵的其它任何合适的装置中。

参照图1，结合体外血液处理装置1的一个示例实施例的简化示意图，示出注射泵设备10的一示例实施例，该注射泵设备10被配置为检测注射泵设备10中驱动系统和注射器的柱塞之间的接合。示出的体外血液处理装置1可例如被配置为进行下面处理中的一个或更多：血液透析、纯超滤、血液过滤、血液透析过滤、治疗性血浆置换等。

图1中示意性示出的体外血液处理装置1可用于使用与血液回路操作性关联的过滤器2处理例如肾衰竭，血液回路包括动脉线6，血液通过动脉线6从病人P移出并利用例如血液泵4输送到过滤器2。血液回路还包括用于将血液从过滤器2返回到病人P的静脉线8。

在所示的实施例中，空气控制设备9位于静脉线8中以移除和/或检测通过静脉线8的液体(主要是血液)中的空气。空气控制设备9可具有多种不同形式，包括下面元件中的一种或多种：气泡陷阱，用于移除夹带于液体中的空气；空气检测器，用于与夹具、阀等一起检测液体中的空气，夹具、阀等可用于关闭静脉线8从而减少静脉线8中的空气到达病人P的可能性。尽管图1中未示出，但空气控制设备9可以可操作地与控制单元40连接，在一个或更多实施例中，控制单元40可被配置为，如果在液体中检测到空气，则停止所有液体通过空气控制设备9流动。

体外血液处理装置1还包括本文描述的注射泵设备10的一个示例实施例，注射泵设备10可用于输送一种或更多种医用液体(例如，置换液体、抗凝剂等)至体外血液处理装置1中一个或更多个位置。例如，如果注射泵设备10用于输送液体抗凝剂，则注射泵设备10将典型地包括连接到体外血液处理装置1的动脉线6的输送线12，从而抗凝剂(或其他任何选定的液体)可输送到动脉线6中的血液中。在一个或更多替代实施例中，可连接注射泵设备10以从注射器输送液体至体外血液处理装置1中除了动脉线6以外的任何合适位置(诸如：例如静脉返回线8、前置过滤器线7等)。在另一变型例中，注射泵设备10的输送线12可被配置为直接向病人P输送液体。

图1中示意性示出的注射泵设备10被配置为从保持在注射泵设备10中的注射器20配发液体到输送线12中。典型地，与注射泵设备10一起使用的注射器20是一次性使用型，从而它们在使用后就丢弃，当然，在一个或更多实施例中也可以重复利用注射器。

注射泵设备10为之而设计的注射器20典型地包括注射器筒体22、出口24、及柱塞26，柱塞26包括将密封件28连接到柱塞基座29的连杆27且密封件28驻留在筒体22中。随着柱塞26的密封件28朝向出口24推进，容纳在筒体22中的液体通过出口24离开注射器20。

图1所示的注射泵设备10包括注射器保持器16，注射器保持器16被配置为将注射器20保持在注射泵设备10中的固定位置。在图1所示的一个实施例中，注射器保持器16可以是设计为固定注射器筒体22的夹具的形式。然而，本文描述的用在注射泵设备中的注射器保持器可采用很多其他形式，包括能够将注射器保持在正确操作本文描述的注射泵设备所需的固定位置的任何结构。

图1所示的注射泵设备10的另一元件是流控制装置14，其被配置为阻止流进入到保持在注射泵设备10的注射器保持器16中的注射器20。特别地，流控制装置14被配置为阻止流进入到注射器20的筒体22。尽管流控制装置14描述为阻止流进入到注射器20中，然而在本文中使用时，“阻止”(及其变体)用于描述完全阻塞(从而不允许任何流)，或者流限制足够大从而如本文描述的在注射器中提供负压，这转而导致移动柱塞26所需的力足够大从而确定柱塞夹子30(本文将更详细描述)与保持在注射器保持器16中的注射器20的柱塞26正确接合(即，可不要求完全阻塞)。

在一个或更多实施例中，流控制装置14可位于沿输送线12的任何地方。在一个或更多替代实施例中，流控制装置14可位于注射器20的出口24处，使得例如流控制装置14位于输送线12和注射器筒体22的内部空间之间。

在一个或更多实施例中，流控制装置14可被配置为选择性关闭从而阻止流进入到保持在注射器保持器16中的注射器20中。例如，流控制装置14可以是能被操作员或控制单元40(本文将更详细描述)选择性关闭的阀或夹具的形式。如果流控制装置14以必须被选择性关闭的阀、夹具等形式提供，则流控制装置14可常开，从而在没有选择性关闭时，流控制装置14打开以允许流通过。在一个或更多替代实施例中，流控制装置14可以是单向阀的形式，从而允许流离开注射器20(例如，当柱塞正向推进时)，但反向流(即，进入注射器20的流)被阻止而不需例如操作员、控制单元等的任何动作。在流控制装置14是阀的一个或更多实施例中，阀可以是减压单向阀。

本文描述的注射泵设备中使用的控制单元可以任何合适的形式提供且例如可包括存储器和控制器。控制器可以例如是一个或更多微处理器、现场可编程门阵列(FPGA)、数字信号处理器(DSP)、微控制器、专用集成电路(ASIC)、状态机等的形式。控制单元可包括一种或更多任何合适的输入装置以及显示装置，输入装置被配置为允许用户操作设备(例如，键盘、触摸屏、鼠标、轨迹球等)，显示装置被配置为向用户传达信息(例如，监视器(可以是或不是触摸屏)、指示灯等)。

如图1所示，本文描述的注射泵设备10的示例实施例还包括柱塞夹子30、配置为相对于注射器保持器16(其中保持注射器20)移动柱塞夹子30的驱动系统32、被配置为测量驱动系统32施加在柱塞夹子30上的力的力传感器34、以及可操作地连接到驱动系统32和力传感器34的控制单元40。如图1所示的注射泵设备10的示例实施例还包括可选的位移传感器36，其被配置为确定在注射泵设备10的操作期间驱动系统32移动柱塞夹子30的距离。尽管图1的注射泵设备10的可选的位移传感器36示出为单独的元件，但在一个或更多实施例中位移传感器36可集成到驱动系统32中。

柱塞夹子30被配置为抓住保持在注射器保持器16中的注射器20的柱塞26。在图1所示的实施例中，柱塞夹子30被配置为抓住柱塞基座29，当然在一个或更多替代实施例中，柱塞夹子30也可抓住柱塞26的任何部分，只要驱动系统32能够利用柱塞夹子30将柱塞26移动所需距离即可。

控制单元40被配置为利用驱动系统32相对于注射器保持器16移动柱塞夹子30。在一个或更多实施例中，控制单元40(使用驱动系统32)被配置为利用驱动系统32朝向及远离注射器保持器16地移动柱塞夹子30。特别地，控制单元40(利用驱动系统32)被配置为使柱塞夹子30远离注射器保持器16地(该方向将称为反向)移动；利用力传感器34测量驱动系统32施加在柱塞夹子30上的力；以及，如果流控制装置14阻止流进入注射器20的同时力传感器34测量的力达到或超过选定的力水平，则确定柱塞夹子30与保持在注射器保持器16中的注射器20的柱塞26正确接合。此外，在一个或更多实施例中，控制单元40(利用驱动系统32)将典型地被配置为当力传感器34测量的力达到或超过选定的力水平时终止驱动系统32的反向移动。

当流控制装置14阻止流进入注射器20时，驱动系统32施加在柱塞夹子30上的力将达到选定的力水平，因为驱动系统32使柱塞夹子30沿反向移动将导致注射器20中的负压。该负压将需要驱动系统32施加更大的力，因为随着注射器20中的压力下降，将更难以移动柱塞夹子30。随着柱塞密封件28沿反向移动且流控制装置14关闭以阻止额外流体进入注射器20，注射器筒体22内的封闭空间增加，从而引起负压。

可以确定柱塞夹子30与注射器柱塞26正确接合时的选定的力水平将根据注射器20的大小、流控制装置14相对于注射器20的出口24的位置、以及各种其他因素而改变。

在流控制装置14是其中流控制装置14必须选择性关闭以阻止流进入到注射器20中的类型的一个或更多实施例中，控制单元40被配置为在柱塞夹子30被驱动系统32移动而离开注射器保持器16时或之前，选择性关闭流控制装置14。尽管在这样的系统中在反向移动柱塞夹子30之前关闭流控制装置14可能是有利的，但即使流控制装置14在驱动系统32已经开始反向移动柱塞夹子30之后被关闭，系统也可操作。在其中流控制装置14不必选择性关闭的一个或更多实施例中，不需要控制单元40的该功能。例如，如果流控制装置14是单向止回阀，则控制单元不必选择性关闭流控制装置14。

因为本文描述的注射泵设备10的驱动系统32需要沿相反方向移动柱塞26，因而柱塞夹子30必须以能够沿相反方向移动柱塞26的方式与柱塞26接合。换言之，与很多常规注射泵不同，注射泵设备10必须包括不仅能正向推动或移动柱塞26从而从注射器配发材料、而且还必须能够沿反向拉动或移动柱塞26的柱塞夹子30。在一个或更多实施例中，柱塞夹子可包括柱塞基座29可插入其中的沟槽、在柱塞夹子30和柱塞26之间提供所需连接的夹具、或者能够沿反向移动注射器的柱塞的任何其它合适结构(一个可能的例子在第5,254,096号美国专利中被描述(Rondelet等人的专利))。

在一个或更多实施例中，控制单元40被配置为：如果在驱动系统32已经将柱塞夹子30移动一选定的限制距离之后，力传感器34测量的力没有达到选定的力水平，则确定柱塞夹子30没有与注射器保持器16中注射器20的柱塞26正确接合。在此情形中，柱塞夹子30已经移动一选定的限制距离且选定的力水平尚未被力传感器34检测到，则可以确定柱塞夹子30没有与柱塞26接合，因为否则柱塞26的反向移动将导致注射器20中的负压。没有达到该负压以及因而没有达到选定的力水平表示柱塞夹子32没有与柱塞26正确接合。在图1所示的注射泵设备10的示例实施例中，柱塞夹子30行进的距离可利用位移传感器36测量。

在一个或更多实施例中，可以用来确定柱塞夹子30没有与注射器保持器16中注射器的柱塞26正确接合的选定的力水平可取决于驱动系统32移动柱塞夹子30(和柱塞26，如果柱塞26与柱塞夹子30正确接合)的距离。在此情形中，选定的力水平典型地随着柱塞夹子30沿反向移动的距离的增加而增加。在一个或更多实施例中，控制单元40可被配置为，基于力传感器34检测到的力与位移传感器36测量到的柱塞夹子30移动的距离的结合，确定柱塞夹子30没有与注射器保持器16中注射器的柱塞26正确接合。在一个或更多实施例中，控制单元40可被配置为：测量驱动系统32移动柱塞夹子30时驱动系统32施加在柱塞夹子30上的力，以及基于力传感器34检测到的力与位移传感器36测量到的柱塞夹子30移动的距离的结合，确定柱塞夹子30与注射器保持器16中注射器20的柱塞26正确接合或没有正确接合。

在一个或更多实施例中，控制单元40还可被配置为：在柱塞夹子30已经移动位移传感器36确定的选定距离之后而力传感器34尚未指示已经达到选定的力水平时，终止通过驱动系统32使得柱塞夹子30沿反向的移动。在此情形中，控制单元40能够作此决定是因为：由于柱塞26没有被柱塞夹子30沿反向移动而出现无法达到选定的力水平，因此，在注射器20中没有获得负压。

在一个或更多实施例中，控制单元40还可被配置为：在柱塞夹子30已经移动位移传感器36确定的选定距离之后，终止通过驱动系统32使柱塞夹子30沿反向的移动，而不论力传感器34收到的信号是什么。

在一个或更多实施例中，本文描述的设备和方法还可包括：在反向移动柱塞夹子30之后，正向(朝向注射器保持器16)移动柱塞夹子30至选定位置(例如，柱塞夹子30的最初起始位置等)，从而检测柱塞夹子30与注射器20的柱塞正确或不正确的接合。例如，控制单元40可被配置为操作驱动系统32完成这些动作。

尽管图1中所示的体外血液处理装置1的实施例中空气控制设备9放置为距离注射泵设备10相当远，但其处于注射泵设备10中保持的注射器20的出口24的下游，因为从注射器20输送到传送线12中的液体通过动脉线6进入体外血液处理装置1，如本文描述的。液体(以及其中所含有的任何空气)在到达病人P之前将经过空气控制设备9，在空气控制设备9处空气可被去除和/或其前进可被停止。

在一个或更多替代实施例中，通过将其自身结合到输送线12，空气控制设备9可位于注射泵设备10中的注射器20的出口的下游，或者空气控制设备9可设置在注射器20的出口24与输送线12之间从而停止夹带的空气的前进。用于空气控制设备9的很多其他位置也可存在且有效，只要这些位置处于注射器20出口24的下游且处于来自注射器20的液体进入病人P的地点的上游。在一个或更多实施例中，空气控制设备9可位于在本文描述的流控制装置14的下游。

图2中示出注射泵设备110的一个示例实施例。注射泵设备110包括夹子形式的注射器保持器116，其收纳注射器120的筒体122。注射泵设备110还包括安装在滚轴(truck)131上的柱塞夹子130，滚轴131被驱动系统132驱动，如本文描述的。柱塞夹子130能够抓住注射器120的柱塞126的柱塞基座129，从而沿正向(朝向注射器保持器116)和反向(离开注射器保持器116)均移动柱塞126。注射泵设备110还包括能够检测施加在滚轴131上且由此施加在柱塞夹子130上的力的力传感器134。在一个或更多实施例中，力传感器134可以是双向力传感器，从而能够检测柱塞夹子130沿正向和反向移动时施加在滚轴131上的力。然而，力传感器134至少被配置为确定当柱塞夹子130沿反向移动时通过驱动系统132施加在滚轴131上的力。

本文描述的设备和/或方法中使用的驱动系统可以具有各种形式，只要能够如本文所述移动柱塞夹子即可。例如，在一个或更多实施例中，驱动系统可包括可操作地连接到电机的丝杠。电机和丝杠之间的连接可以是直接连接(即，丝杠可直接耦接到电机的输出轴)，或者电机利用一个或更多中间元件诸如齿轮、带等耦接到丝杠。所用的电机可以是任何合适的类型，例如有刷电机、无刷电机、步进电机等。

本文描述的设备和/或方法中使用的位移传感器可以具有各种形式，只要能够如本文所述测量柱塞夹子的位移即可。例如，在一个或更多实施例中，位移传感器可以是编码器、近距离传感器、光电检测器等形式。在一个或更多实施例中，位移传感器可以是附着到驱动系统的电机的编码器的形式，行进开始和结束处的独立参考位置用于确定本文描述的设备和方法中的柱塞夹子行进的距离。在一个或更多替代实施例中，位移传感器可与驱动系统集成，例如，如果驱动系统使用步进电机，则柱塞夹子的位移可基于传送给步进电机的脉冲的数量确定(例如，基于柱塞夹子在传送给步进电机的每个脉冲下所行进的估计距离，可对脉冲求和以确定位移距离)。

本文描述的设备和/或方法中使用的力传感器可以具有各种形式，只要能够如本文所述测量施加在柱塞夹子上的力即可。例如，在一个或更多实施例中，力传感器可以是应变计的形式(例如，电阻、电容或压电应变计)。在一个或更多替代实施例中，力传感器可以是弹簧开关的形式，如本文所述，当达到选定的力水平时，该弹簧开关打开或关闭。

尽管结合图1所示的设备描述了检测注射泵设备中驱动系统和注射器的柱塞之间的接合的方法，然而本文描述的检测注射泵设备中驱动系统和注射器柱塞之间的接合的方法的一个或更多实施例可包括图3的流程图中所示的步骤。图3的流程图中所示的方法的示例实施例包括将柱塞夹子反向移动151，例如，移动注射泵设备的柱塞夹子以离开被配置为将注射器保持在固定位置的注射器保持器。该方法还包括在移动柱塞夹子使之离开注射器位于其中的注射器保持器时阻止流进入到注射器中152。在阻止流进入到注射器中及移动柱塞夹子使之离开注射器保持器时对施加在柱塞夹子上的力进行测量153。如果在移动柱塞夹子使之离开注射器保持器时施加在柱塞夹子上的力达到或超过选定的力水平154，则确定柱塞夹子与注射器保持器中的注射器的柱塞正确接合155。在一个或更多实施例中，该方法可包括当达到选定的力水平时停止使柱塞夹子离开注射器保持器的移动。

该方法还可包括测量柱塞夹子行进的距离以确定是否已经达到选定的限制距离156。该方法还可包括如果当柱塞夹子已行进选定的限制距离时所测量的力尚未达到或超过选定的力水平则确定柱塞夹子没有与柱塞正确接合157。

在一个或更多实施例中，选定的力水平可取决于柱塞夹子移动的距离。在这样的方案中，用于确定柱塞夹子与注射器柱塞正确或未正确接合的选定的力水平可随着柱塞夹子已行进的距离的增加而增加。

在本文描述的设备和方法的一个或更多实施例中，施加在柱塞夹子上的力可在移动柱塞夹子时被测量。在本文描述的设备和方法的一个或更多实施例中，施加在柱塞夹子上的力可在柱塞夹子已沿反向移动(即离开注射器保持器)之后处于静止位置时被测量。

在本文描述的方法的一个或更多实施例中，该方法还可包括关闭流控制装置，诸如阀、夹具等。在其中流控制装置关闭的方法中，该方法可包括在移动柱塞夹子使之离开注射器保持器之前选择性关闭流控制装置。然而，在一个或更多其他实施例中，必须被选择性关闭的流控制装置可在柱塞夹子开始移动以离开注射器保持器之后被关闭。

在本文描述的注射泵设备中增加流控制装置和力传感器也可在更换注射泵中的注射器方面提供机会。在一个或更多实施例中，更换如本文所述的注射泵设备中注射器的方法可包括选择性关闭输送线(使用例如流控制装置或另一装置，例如夹具或阀(如果流控制装置是单向止回阀))，接着使输送线与注射泵中注射器的出口断开。在一个或更多实施例中，驱动系统可通过控制单元触发以在输送线已经与注射器的出口断开后反向移动柱塞夹子(即，离开注射器保持器)。

在一个或更多实施例中，在输送线已经与注射器的输出口断开之后,以及在柱塞夹子反向移动的实施例中在柱塞夹子已反向移动之后，注射器可从注射器保持器取下。将注射器从注射器保持器取下典型地包括从柱塞夹子取下柱塞基座。

在注射器已从注射泵设备取下之后，将新的注射器放置在注射器保持器中以及将输送线连接到新的注射器的出口。在一个或更多实施例中，驱动系统然后被控制单元激活以正向移动柱塞夹子(即，朝向注射器保持器)，从而柱塞夹子作用在柱塞基座上。在柱塞夹子正向移动期间输送线仍然关闭(例如，通过例如流控制装置或另一装置，例如夹具或阀(如果流控制装置是单向止回阀))，结果，由于不允许流体离开注射器，因而驱动系统施加越来越大的力在柱塞夹子上。在驱动系统使柱塞夹子正向移动导致施加在柱塞上的力超过选定的输送力水平之后，驱动系统可被去激活。在一个或更多实施例中，可依赖柱塞夹子正向移动期间达到选定的输送力水平作为输送线正确连接到注射器的出口的指示。反之，未能达到选定的输送力水平可由此确定输送线没有正确连接到注射器出口。

本文描述的方法的一个或更多实施例还可包括将柱塞夹子与柱塞(例如，柱塞基座)接合。这个动作可在柱塞夹子正向驱动柱塞之前或之后进行。在一个或更多实施例中，使用者可向注射泵设备的控制单元提供柱塞夹子已与柱塞接合的指示(利用任何合适的输入装置，例如按钮、开关、触摸屏、触摸板等)。

在将柱塞夹子与柱塞接合后，该方法可包括如本文所述的反向移动柱塞夹子从而确定柱塞夹子是否与新注射器的柱塞正确接合。

本文描述的方法的一个或更多实施例中，该方法可包括在确定柱塞夹子与注射器保持器中的注射器的柱塞正确接合后朝向注射器保持器移动柱塞夹子至选定位置。在一个或更多实施例中，柱塞夹子的选定位置可以是柱塞夹子的开始位置，该开始位置是为确定柱塞夹子与注射器的柱塞是否正确接合而移动柱塞夹子使之离开注射器保持器之前柱塞夹子的位置。

接着柱塞夹子的反向，本文描述的方法和设备的一个或更多实施例可包括正向移动柱塞夹子，直到达到力传感器所测量的选定的输送力水平，和/或直到柱塞夹子处于其最初开始位置。选定的输送力水平可对应于例如注射器出口中的流体压力，该流体压力在输送线重新打开时适于通过输送线输送注射器内容物。在其中例如流控制装置是单向止回阀的形式的一个或更多实施例中，选定的输送力水平可对应于输送线中的压力，该压力等于或大于单向止回阀的开启(或打开)压力。

上述动作当然可以利用以上述方式操作的注射泵设备实现。例如，参照如图1所示的设备，在一个或更多实施例中，注射泵设备10中的流控制装置14可被配置为选择性阻止离开注射器20的流(进入例如输送线12)。控制单元40可被配置为关闭流控制装置14从而阻止离开注射器20的流。控制单元40还可被配置为在流控制装置14关闭时利用驱动系统32朝向注射器保持器16移动柱塞夹子30。控制单元40还可被配置为利用力传感器34测量驱动系统32施加在柱塞夹子30上的力。更进一步地，控制单元40可被配置为：如果在朝向注射器保持器16移动柱塞夹子30时力传感器测量到的力达到或超过选定的输送力水平，则确定注射器20正确连接到例如输送线12。控制单元40可被配置为：如果柱塞夹子30移动一选定距离之后所测量到的力没有达到或超过选定的输送力水平，则确定注射器20没有正确连接。

在一个或更多实施例中，在本文描述的注射泵设备的柱塞夹子上增加力传感器和/或位移传感器也可提供机会来提供自动移动特性而不需要使用者与设备的控制直接交互(例如，触摸屏、触摸板、开关、鼠标等)。如果使用者想要柱塞夹子正向移动，则使用者可简单地正向推柱塞夹子。因为这样做将导致一施加在力传感器上的力和/或可被位移传感器检测的柱塞夹子的位移，因此控制系统可被配置为当柱塞夹子正向移动时则致动驱动系统来正向移动柱塞夹子。如果使用者反向推柱塞夹子，可产生类似的动作。换言之，因为这样做将导致施加在力传感器上的力和/或可被位移传感器检测的柱塞夹子的位移，因而控制系统可被配置为当柱塞夹子反向移动时则致动驱动系统来反向移动柱塞夹子。

本文列出的专利、专利文献、及出版物的完整公开通过引用全部合并于此，就如同每个单独合并于此。

已经讨论了配置为检测注射泵设备中驱动系统和注射器的柱塞之间的接合的注射泵设备及使用该设备的方法的示例实施例并参照了可能变型。发明中的这些和其他变型及修改对本领域技术人员是显而易见的而不会偏离本发明的范围，应该理解，本发明不限于这里提出的示例实施例。因此，本发明仅通过下面提供的权利要求及其等同范围限定。

Claims (23)

1.一种注射泵设备，被配置为检测所述注射泵设备中驱动系统和注射器的柱塞之间的接合，所述设备包括：

注射器保持器，被配置为将注射器保持在所述注射泵设备中的固定位置；

流控制装置，被配置为阻止流进入到保持在所述注射器保持器中的注射器；

柱塞夹子，被配置为抓住保持在所述注射器保持器中的注射器的柱塞；

驱动系统，被配置为相对于所述注射器保持器移动所述柱塞夹子；

力传感器，被配置为测量所述驱动系统施加在所述柱塞夹子上的力；及

控制单元，可操作地连接到所述驱动系统和所述力传感器，其中所述控制单元被配置为：

利用所述驱动系统移动所述柱塞夹子使之离开所述注射器保持器；

利用所述力传感器测量所述驱动系统施加在所述柱塞夹子上的力；及

如果在所述流控制装置阻止流进入到所述注射器中的同时所述力传感器测量的所述力达到或超过选定的力水平，则确定保持在所述注射器保持器中的注射器的柱塞被所述柱塞夹子抓住。

2.如权利要求1所述的设备，其中所述控制单元被配置为：如果在所述驱动系统已将所述柱塞夹子移动一选定的限制距离之后所述力传感器测量的所述力尚未达到所述选定的力水平，则确定在所述注射器保持器中的注射器的柱塞没有被所述柱塞夹子抓住。

3.如权利要求1-2中任一项所述的设备，其中所述选定的力水平取决于所述驱动系统将所述柱塞夹子移动的距离，其中所述选定的力水平随着所述距离的增加而增加。

4.如权利要求1-2中任一项所述的设备，其中所述控制单元被配置为：当达到所述选定的力水平时，使所述驱动系统停止所述柱塞夹子移动离开所述注射器保持器。

5.如权利要求1-2中任一项所述的设备，其中所述控制单元被配置为：在所述驱动系统移动所述柱塞夹子的同时，测量所述驱动系统施加在所述柱塞夹子上的所述力。

6.如权利要求1-2中任一项所述的设备，其中所述控制单元被配置为：当所述驱动系统已经将所述柱塞夹子移动选定的限制距离时，使所述驱动系统停止所述柱塞夹子移动离开所述注射器保持器。

7.如权利要求1-2中任一项所述的设备，其中所述流控制装置被配置为选择性关闭从而阻止流进入到保持在所述注射器保持器中的注射器中，其中所述流控制装置可操作地连接到所述控制单元，所述控制单元被配置为在所述柱塞夹子被所述驱动系统移动以离开所述注射器保持器之前选择性地关闭所述流控制装置。

8.如权利要求7所述的设备，其中所述流控制装置常开。

9.如权利要求7所述的设备，其中所述控制单元被配置为利用所述驱动系统向前朝向所述注射器保持器移动所述柱塞夹子，且其中当所述柱塞夹子向前朝向所述注射器保持器移动时所述流控制装置常开。

10.如权利要求7所述的设备，其中所述流控制装置包括夹具。

11.如权利要求7所述的设备，其中所述流控制装置包括阀。

12.如权利要求1-2中任一项所述的设备，其中所述流控制装置被配置为选择性阻止流离开所述注射器，且其中所述控制单元被配置为：

关闭所述流控制装置从而阻止流离开所述注射器；

在所述流控制装置被关闭的同时利用所述驱动系统朝向所述注射器保持器移动所述柱塞夹子；

利用所述力传感器测量由所述驱动系统施加在所述柱塞夹子上的力；以及

如果在朝向所述注射器保持器移动所述柱塞夹子的同时所述力传感器所测量的所述力达到或超过选定的输送力水平，则确定注射器正确连接到输送线。

13.如权利要求12所述的设备，其中空气控制设备位于所述注射器保持器中的注射器出口的下游。

14.一种检测注射泵中驱动系统和注射器的柱塞之间的接合的方法，所述方法包括：

移动柱塞夹子使之离开注射器保持器，所述注射器保持器被配置为将注射器保持在固定位置；

在移动所述柱塞夹子使之离开所述注射器保持器的同时阻止流进入到所述注射器保持器中的所述注射器中；

在阻止流进入到所述注射器中的同时测量施加在所述柱塞夹子上的力；以及

如果测量的力达到或超过选定的力水平，则确定所述注射器保持器中的所述注射器的所述柱塞被所述柱塞夹子抓住。

15.如权利要求14所述的方法，其中所述方法包括：如果在将所述柱塞夹子移动一选定的限制距离之后所测量的力尚未达到所述选定的力水平，则确定所述柱塞没有被所述柱塞夹子抓住。

16.如权利要求14-15中任一项所述的方法，其中所述选定的力水平取决于所述柱塞夹子移动的距离，且其中所述选定的力水平随着所述距离的增加而增加。

17.如权利要求14-15中任一项所述的方法，其中所述方法包括：当达到所述选定的力水平时，停止所述柱塞夹子离开所述注射器保持器的移动。

18.如权利要求14-15中任一项所述的方法，其中所述方法包括：在移动所述柱塞夹子的同时，测量施加在所述柱塞夹子上的力。

19.如权利要求14-15中任一项所述的方法，其中阻止流进入到所述注射器中包括：关闭流控制装置。

20.如权利要求19所述的方法，其中所述方法包括：在移动所述柱塞夹子使之离开所述注射器保持器之前，关闭所述流控制装置。

21.如权利要求14-15中任一项所述的方法，其中所述方法包括：在确定所述注射器保持器中的所述注射器的柱塞被所述柱塞夹子抓住之后，朝向所述注射器保持器移动所述柱塞夹子至选定位置。

22.如权利要求21所述的方法，其中所述选定位置包括所述柱塞夹子的开始位置，其中所述开始位置包括移动所述柱塞夹子使之离开所述注射器保持器之前所述柱塞夹子的位置。

23.如权利要求14-15中任一项所述的方法，其中该方法包括：

在阻止流离开所述注射器的同时朝向所述注射器保持器移动所述柱塞夹子；

在朝向所述注射器保持器移动所述柱塞夹子且阻止流离开所述注射器的同时利用力传感器测量所述驱动系统施加在所述柱塞夹子上的力；以及

如果在朝向所述注射器保持器移动所述柱塞夹子的同时力传感器测量的所述力达到或超过选定的输送力水平，则确定所述注射器正确连接到输送线。