CN102460137A - 用于使用导纳谱法鉴定医用流体中的化合物的***和方法 - Google Patents

Abstract

本文描述了用于确定流体的组成，以及具体地用于描述医用流体例如静脉内流体的一种或多种组分的身份和浓度的装置、***和方法。这些装置、***和方法从流体样品取得多个复数导纳测量结果以鉴定流体各组分的身份和浓度。溶液的所有组分的身份和浓度可以被同时地和迅速地确定。在某些变化形式中，除导纳谱法外，还可以使用另外的测量方式或感测方式，包括光学的、热的、化学的等等。

Description

用于使用导纳谱法鉴定医用流体中的化合物的***和方法

相关申请的交叉引用

本专利申请要求以下的优先权：于6/8/2009提交的美国临时专利申请序列号61/185,148(名称为“IV SENSING ITEMS FOR PROVISIONALPATENT APPLICATION(用于临时专利申请的IV感测物品)”)；于7/30/2009提交的美国临时专利申请序列号61/230,057(名称为“MEASUREMENT AND IDENTIFICATION OF IV FLUIDS(IV流体的测量和鉴定)”)；于9/9/2009提交的美国临时专利申请序列号61/240,835(名称为“APPLICATION OF MULTIPLE SENSORS TO MEASUREMENT ANDIDENTIFICATION OF DRUGS(多传感器在测量和鉴定药物方面的应用)”)；于11/18/2009提交的美国临时专利申请序列号61/262,155(名称为“SYSTEMS AND METHODS FOR THE IDENTIFICATION OFCOMPONENTS IN MEDICAL FLUIDS THROUGH THE APPLICATIONOF MULTIPLE ELECTRODE ADMITTANCE SPECTROSCOPY(用于通过应用多电极导纳谱法鉴定医用流体中的组分的***和方法)”)；以及于2/8/2010提交的美国临时专利申请序列号61/302,174(名称为“SYSTEMSAND METHODS FOR MEASUREMENT AND IDENTIFICATION OFDRUG SOLUTIONS(用于测量和鉴定药物溶液的***和方法)”)。

本申请还可以与于3/9/2009提交的PCT申请序列号PCT/US2009/001494(名称为“INTRAVENOUS FLUID MONITORING(静脉内流体监测)”)相关。

所有这些专利申请以其整体通过引用并入本文。

通过引用并入

本说明书中提到的所有公布和专利申请都以其整体通过引用方式并入本文，如同每个单独的公布或专利申请被明确地且单独地表示为通过引用方式并入的相同程度。

发明领域

所描述的装置、***和方法可以用于使用导纳谱法来确定水溶液中的一种或多种组分的或在某些变化形式中所有组分的身份和浓度。特别地，本文描述了用于使用导纳谱法确定静脉内药物溶液的组分的身份和浓度的装置、***和方法。

发明背景

提供给患者错误的药物治疗被认为是与提供健康护理相关的严重的但可能得到避免的问题。

据估计，药物治疗错误每年导致7,000例死亡，并且不良药物事件导致每年超过770,000例伤亡。遭受意外药物事件的患者比不经历这些错误的患者在医院中多停留平均8至12天。最近的两项研究(一项在科罗拉多州和犹他州进行，另一项在纽约州进行)发现所发生的不良事件分别占住院治疗的2.9％和3.7％。

导致显著损害(4级和5级)的所有药物治疗错误中高达35％的错误被认为是由输注装置引起的。错误通常起因于手动编程不正确的输注参数，并且未能确保最合适的患者接收最合适的药物。最常见的错误是将输注参数例如递送速率、药物和药物剂量手动编程入装置中。

遗憾地是，目前还不存在能够在多种未知的静脉内流体正被递送至患者时可靠地确定这些未知的静脉内流体的身份和浓度两者(以及因此剂量)的市售装置。

虽然已经提出用于验证药物存在或其浓度的***，但是这些***中的大部分仅仅依赖于光学方法(例如光谱法)。例如，Allgeyer等人的US6,847,899描述了用于鉴定IV(静脉内)溶液中的药物的光谱分析装置。相似的***在Poteet等人的US 7,154,102(荧光光谱法)、Potuluri等人的PCT/US2007/087062和PCT/US2006/036612(通过光谱法验证固体药物身份)和Rzasa等人的US 7,317,525中描述。

因为这些***依赖于光谱分析，所以它们通常存在光学***所固有的局限之处。这些局限之处可以包括区分化合物，且特别是区分具有多组分化合物的混合物的有限能力，以及可靠地区分不同化合物的浓度的困难性。

本文描述了使用多个电导纳测量结果来确定医用溶液例如静脉内流体的一种或多种组分的身份和浓度两者的导纳谱装置和方法。发明人相信，这是导纳谱第一次成功地用于确定医用流体的身份和浓度。虽然之前在其他内容中已经描述了导纳谱法，但是这些内容主要是关于材料表征并且特别是固态材料表征的科学研究，包括电介质、半导体、电解质以及它们与金属的界面和它们彼此之间的界面的表征。基于导纳谱法的传感器包括色谱检测器和pH传感器、基于酶的传感器、血糖传感器和基于脲酶的传感器。然而，这些传感器中没有一个能够确定水溶液中的未知组分的身份和浓度。

本文描述的装置、***和方法可以解决上述问题中的某些或全部，并且可以提供用于精确且可靠地确定溶液中的一种或多种化合物的***、装置和方法。

发明概述

本文描述了用于使用导纳谱法确定流体(或溶液)的组分的***、装置和方法。具体地，本文描述的装置、***和方法可以被用于确定流体的一种或多种(或全部)组分的身份、浓度、或身份和浓度。溶液可以是水溶液(含水流体)。例如，溶液可以是医用流体，例如静脉内流体，和硬膜外流体、肠胃外流体、或类似的。因此，流体的组分可以是药物。通常，流体的组分可以是任何化合物，包括(但不限于)：离子、分子、大分子、蛋白质等等。

因为本文描述的导纳谱***、装置和方法的本质，所以可以从同一个导纳谱“指纹”确定全部组分的身份和浓度。导纳指纹典型地包括从暴露于流体的多个不同电极取得的多个复数阻抗测量结果，其中流体和多个电极之间的表面相互作用是不同的。不同电极(或电极对)的表面相互作用将是不同的，例如，如果表面由不同的材料制造或具有不同的几何结构(包括尺寸)的话。表面可以被涂覆、掺杂或处理以产生不同的表面相互作用。

例如，本文描述了确定溶液中的化合物或化合物的混合物的身份和浓度的方法，所述方法包括以下步骤：使第一表面与溶液接触，使得溶液的边界层被形成在第一表面上；轮询第一表面以确定边界层处的第一表面和溶液中的化合物或化合物的混合物之间的表面相互作用；以及基于表面相互作用确定一种或多种化合物的身份和浓度。

方法可以包括以下步骤：基于表面相互作用和溶液的整体性质确定一种或多种化合物的身份和浓度。

在某些变化形式中，方法包括以下步骤：使第二表面与溶液接触。表面(例如电极表面)可以被浸没在溶液中。例如，使第一表面与溶液接触的步骤可以包括在水溶液中接触第一表面。使第一表面与溶液接触的步骤包括使第一表面与静脉内药物溶液或肠胃外溶液(包括肠胃外药物溶液，或完全的肠胃外制剂等等)或任何其他的医用溶液接触。

表面可以是电极。例如，第一表面可以包括电极的非反应性表面。表面可以被涂覆、处理、粗糙化或类似的。表面可以包括被结合的活性(例如结合)剂(例如抗体、带电元件等等)。

轮询的步骤可以包括施加能量以确定表面相互作用。以合适的能量(例如通常是低的能量)施用的导纳谱法可以被用于轮询或测试流体和电极表面之间的表面相互作用而不干扰平衡表面相互作用。在特定的电极表面和特定的溶液之间处于平衡的表面相互作用表现所述特定的电极表面以及所述溶液的性质(例如溶液和载体溶液中的组分)的特征。如果电极表面是已知的，那么可以确定溶液的(未知的)性质。例如，轮询可以包括将电信号施加于第一表面并且测量复数导纳。因此，轮询的步骤可以包括施加多个电信号并且测量每个信号的复数导纳。具体地，轮询步骤可以按照维持溶液和电极表面之间的表面相互作用的方式进行。例如，轮询的步骤可以包括施加低于电化学反应的阈值的电信号。轮询步骤还可以被进行使得其不干扰第一表面上的边界层的动态平衡。例如，为轮询表面相互作用所施加的能量可以是低于干扰表面相互作用的阈值(例如在被称为电极极化效应的范围内)。在某些变化形式中，该能量是在约0.5V至1V之间的阈值。

在确定步骤中，为鉴定溶液的组分，可能有用的是将表面的轮询结果与已知的表面相互作用进行比较。因此，可能有用的是轮询多个不同的表面(例如电极表面)或除了被轮询确定的表面相互作用信息外，还包括另外的特征数据。例如，确定的步骤可以包括将表面相互作用的指示物与所存储的表面相互作用的信息库比较以确定所述溶液中的一种或多种化合物的浓度和身份。确定的步骤可以包括将表面相互作用的指示物与所存储的表面相互作用的信息库比较以确定所述溶液中的全部所述化合物的浓度和身份。在某些变化形式中，确定的步骤包括同时地确定溶液中的一种或多种化合物的身份和浓度。本文描述的任一种方法还可以被用于确定身份和浓度两者。在某些变化形式中，可以在确定步骤中实质上同时地确定身份和浓度。

本文还描述了确定水溶液中的一种或多种化合物的身份、浓度或身份和浓度的方法，所述方法包括以下步骤：将一对电极放置为与水溶液接触，使得水溶液的边界层被形成在电极中的一个的第一表面上；将电激发施加于电极对之间以确定在所述第一表面处的复数导纳，其中所施加的电激发在第一表面处产生低于电化学反应的阈值水平的电压；以及基于在所述电极之间测量的所述复数导纳确定水溶液中的一种或多种化合物的身份、浓度、或身份和浓度。

在本文描述的方法的某些变化形式中，方法还包括记录多个电流频率下的复数导纳的步骤。如已经提到的，电极对包括由不同的材料制造的导电表面。方法还可以包括以下步骤：将第三电极放置为与所述水溶液接触，使得水溶液的边界层被形成在所述第三电极的第一表面上，其中第三电极的第一表面由与形成所述电极对的电极上的导电表面的材料不同的材料形成。

施加电激发的步骤可以包括施加多个频率下的电流。在某些变化形式中，施加电激发的步骤包括施加小于流体中的热波动能的水平的电能。通常，施加电激发的步骤可以包括施加不干扰第一表面上的边界层的平衡的水平的激发。

此外，确定的步骤可以包括将所述复数导纳与复数导纳的信息库比较以确定所述水溶液中的所述一种或多种化合物的身份、浓度、或身份和浓度。确定的步骤可以包括将不同频率下的所述复数导纳与复数导纳的信息库比较以确定所述水溶液中的所述一种或多种化合物的身份、浓度、或身份和浓度。确定的步骤可以包括将不同频率下的所述复数导纳与复数导纳的信息库比较以确定所述水溶液中的全部化合物的身份和浓度。

本文还描述了用于通过导纳谱法确定药物溶液的身份的***，所述***包括：传感器，其包括多个具有流体接触表面的电极；信号发生器，其被配置为提供用于从所述传感器的所述流体接触表面施加的多个频率下的电刺激；处理器，其被配置为接收来自所述传感器的所述多个频率下的复数导纳数据并且被配置为通过将所述复数导纳数据与预定的复数导纳数据的信息库比较来确定所述药物溶液中的一种或多种化合物的身份、浓度、或身份和浓度。

在某些变化形式中，所述传感器的电极的流体接触表面由多种不同的材料形成，如上文提到的。所述传感器的电极的流体接触表面可以由多种不同的几何结构形成。在某些变化形式中，所述传感器包括由不同的材料、不同的尺寸或不同的材料和几何结构形成的至少三个不同的流体接触表面。

传感器可以被配置为是一次性的(例如单次使用的)或其可以是可重复使用的(例如可洗涤的)。多个传感器可以排列为条、片材、暗盒等等，并且***或装置可以被配置为相继地或并行地与一个或多个传感器接合(例如允许不同的溶液的并行取样)。

所述传感器的所述流体接触表面可以被校准为匹配所述预定的复数导纳数据的预定的标准。例如，传感器可以包括每个具有被校准为在形成表面的几何结构和材料的某些预定的公差内的流体接触表面的电极。公差可以基于标准(相应于用于确定信息库信息的标准电极)。在某些变化形式中，***可以验证电极表面在公差内。例如，***可以使用标准溶液进行初始的检查。

在某些变化形式中，所述传感器包括至少六对独立的流体接触表面。

***可以包括信号接收器，所述信号接收器被配置为接收来自所述传感器的复数导纳数据和将其传递其至所述处理器。在某些变化形式中，***包括测量小室，所述测量小室被配置为接纳所述药物溶液使得所述传感器的所述流体接触表面接触所述药物溶液。传感器可以形成测量小室的一部分(例如底部、侧等等)。

所述信号发生器可以被配置为施加约1Hz至约1MHz的电流频率。

在某些变化形式中，***包括显示器，所述显示器被配置为显示所述溶液内的所述一种或多种化合物的身份和浓度。所述处理器还可以被配置为确定所述药物溶液的载体稀释剂的身份。载体稀释剂还可以被显示。

***还可以包括控制器，所述控制器被配置为协调从所述信号发生器施加信号并且从所述传感器采集复数导纳数据。

通常，处理器可以包括识别逻辑，所述识别逻辑被配置为确定在从所述传感器接收的所述复数导纳数据和所述预定的复数导纳数据的信息库之间的最恰当的匹配。所述识别逻辑可以包括在所述预定的复数导纳数据的信息库上训练(train)的自适应神经网络。所述预定的复数导纳数据的信息库可以包括以多个频率测量的在载体稀释剂中的多种单独化合物和化合物的混合物的复数导纳数据。

本文描述的传感器中的任何还可以包括不是复数导纳电极的另外的一个或多个传感器或传感器元件，并且所述处理器可以被配置为除了所述复数导纳数据外，还使用来自所述第二传感器元件的数据以确定所述药物溶液中的一种或多种化合物的身份和浓度两者。例如，第二传感器元件可以是光学传感器。在某些变化形式中，***还包括流量传感器，或可以被配置为接收来自流量传感器的信息。

所述处理器可以被配置为接收来自所述传感器的所述多个频率下的复数导纳数据并且被配置为通过将所述复数导纳数据与预定的复数导纳数据的信息库比较来同时地确定所述药物溶液中的一种或多种化合物的身份和浓度。

本文还描述用于通过导纳谱法确定静脉内药物溶液的身份、浓度、或身份和浓度的***，所述***包括：传感器，其包括多个具有流体接触表面的电极；信号发生器，其被配置为提供用于从所述传感器的一个或多个流体接触表面施加的多个频率下的电流；信号接收器，其被配置为接收来自所述传感器的一个或多个流体接触表面的复数导纳数据；控制器，其被配置为协调从所述信号发生器施加信号和从所述传感器采集复数导纳数据，以产生所述静脉内药物溶液的导纳谱指纹；以及处理器，其被配置为接收所述导纳谱指纹并且被配置为通过将所述导纳谱指纹与导纳谱数据的信息库比较来确定所述静脉内药物溶液的身份、浓度、或身份和浓度，所述导纳谱数据的信息库包括以多个频率和已知浓度测量的在载体溶液中的多种已知化合物和化合物的混合物的复数导纳数据。

本文还描述用于通过导纳谱法确定药物溶液的身份、浓度、或身份和浓度的台式药物溶液分析器，所述分析器包括：测量小室，其包括多个具有流体接触表面的电极，所述测量小室被配置为接纳所述药物溶液的样品；信号发生器，其被配置为提供用于从所述测量小室的一对或多对电极施加的多个频率下的电激发；信号接收器，其被配置为接收来自所述测量小室的一对或多对电极的复数导纳数据；控制器，其被配置为协调从所述信号发生器施加信号和从所述信号接收器采集复数导纳数据，以产生所述药物溶液的导纳谱指纹；以及处理器，其被配置为接收所述导纳谱指纹并且被配置为通过将所述导纳谱指纹与导纳谱数据的信息库比较来确定所述药物溶液中的一种或多种化合物的身份、浓度、或身份和浓度，所述导纳谱数据的信息库包括以多个频率和已知浓度测量的在载体溶液中的多种已知化合物和化合物的混合物的复数导纳数据。

在某些变化形式中，所述分析器包括壳体，所述壳体至少部分地包封所述信号发生器、单个接收器以及控制器。分析器可以包括多个一次使用的测量小室。所述测量小室可以包括由不同的材料、不同的几何结构或不同的材料和几何结构形成的至少三个不同的流体接触表面。所述测量小室的所述流体接触表面可以被校准为匹配所述导纳谱数据的信息库的复数导纳数据的预定的标准。

如上文提到的，所述信号发生器可以被配置为施加约1Hz至约1MHz的电流频率。

所述分析器可以包括显示器，所述显示器被配置为显示所述药物溶液内的所述一种或多种化合物的身份和浓度。

处理器是上文描述的任何处理器。例如，所述处理器还可以被配置为确定所述药物溶液的所述载体溶液的身份，并且被所述处理器使用的所述预定的复数导纳数据的信息库包括以多个频率测量的在载体溶液中的多种单独化合物和化合物的混合物的复数导纳数据。

所述测量小室还可以包括第二传感器元件，并且所述处理器可以被配置为除了所述导纳谱指纹外，还使用来自所述第二传感器元件的数据以确定所述药物溶液中的一种或多种化合物的身份和浓度两者。所述第二传感器元件可以包括光学传感器。

在某些变化形式中，所述处理器被配置为接收所述导纳谱指纹并且被配置为同时地确定所述药物溶液中的一种或多种化合物的身份和浓度。

本文还描述用于通过使用导纳谱法确定静脉内流体的一种或多种组分的身份、浓度、或身份和浓度来控制所述静脉内流体的递送的***。所述***可以包括：传感器，其具有被配置为接触静脉内流体的多个复数导纳电极；信号发生器，其被配置为提供用于跨所述多个复数导纳电极施加的多个频率下的电激发；处理器，其被配置为接收来自所述传感器的所述多个频率下的复数导纳数据并且被配置为通过将所述复数导纳数据与预定的复数导纳数据的信息库比较来确定所述静脉内流体中的一种或多种化合物的身份、浓度、或身份和浓度；以及控制输出部，其被配置为基于所述静脉内流体中的一种或多种化合物的所确定的身份、浓度、或浓度和身份来调节静脉内药物递送装置的操作。

静脉内药物递送装置可以是任何合适的药物递送***。例如，静脉内药物递送装置可以是泵。泵可以是包括对泵速率的电子控制的“智能泵”，和类似的。所述控制输出部可以被配置为调制、调整、切断或中止所述静脉内药物递送装置的递送。

所述处理器可以被配置为接收来自与所述静脉内流体连通的流量传感器的流量信息并且被配置为确定所述静脉内流体中的所述一种或多种化合物的被递送的剂量。在某些变化形式中，所述传感器还包括流量传感器。

所述处理器可以被配置为同时地确定所述静脉内流体中的一种或多种化合物的身份和浓度。

本文还描述通过导纳谱法来确定溶液中的一种或多种化合物的身份和浓度的方法，所述方法包括：将多个频率下的电激发施加在与所述溶液接触的至少一对流体接触表面之间；确定所述多个频率下的在所述至少一对流体接触表面之间的复数导纳；产生所述溶液的导纳谱指纹，所述导纳谱指纹包括来自所述多个频率下的所述至少一对流体接触表面的所述复数导纳；以及通过将所述导纳谱指纹与导纳谱数据的信息库比较来确定所述溶液中的一种或多种化合物的身份和浓度两者，所述导纳谱数据的信息库包括以多个频率和已知浓度测量的在载体溶液中的多种已知化合物和化合物的混合物的复数导纳数据。

如提到的，溶液可以是静脉内药物溶液、肠胃外溶液、肠胃外药物溶液或类似的。方法还可以包括确定所述溶液的全部组分的身份和浓度。

本文还描述通过导纳谱法确定溶液中的一种或多种化合物的身份和浓度的方法、所述方法包括：将多个频率下的电激发施加在与所述溶液接触的两对或更多对流体接触表面之间，其中所述流体接触表面中的至少一个由与其他的流体接触表面不同的材料、不同的尺寸、或不同的材料和尺寸形成；确定来自所述多个频率下的所述两对或更多对流体接触表面的复数导纳；产生所述溶液的导纳谱指纹，所述导纳谱指纹包括来自所述多个频率下的所述两对或更多对流体接触表面的复数导纳；以及通过将所述导纳谱指纹与导纳谱数据的信息库比较来确定所述溶液中的一种或多种化合物的身份和浓度两者，所述导纳谱数据的信息库包括以多个频率和已知浓度测量的在载体溶液中的多种已知化合物和化合物的混合物的复数导纳数据。

本文还描述同时地验证静脉内药物溶液的组成和浓度两者的方法，所述方法包括：制备所述静脉内药物溶液；测试所述静脉内药物溶液的样品并且独立地和同时地确定所述静脉内药物溶液的一种或多种组分的身份和浓度两者。

测试的步骤可以包括确定包含以不同的频率取得的多个复数导纳的导纳谱指纹。在某些变化形式中，测试的步骤包括确定包含以不同的频率取得的多个复数导纳的导纳谱指纹，以及将所述导纳谱指纹与导纳谱数据的信息库比较，所述导纳谱数据的信息库包括以多个频率和已知浓度测量的在载体溶液中的多种已知化合物和化合物的混合物的复数导纳数据。

附图简述

图1是用于确定流体组成的导纳谱***的示意图。

图2图示了在电极的流体接触表面上形成双电层，图示了表面上的溶液组分的动态平衡。

图3是图2中示出的电极-溶液界面的等效电路。

图4是示出了电极极化效应的图(改编自Walton C、Gergely S、Economides AP.Platinum pacemaker electrodes：origins and effects of theelectrode-tissue interface impedance(铂起搏器电极：电极组织界面阻抗的来源和影响).Pacing Clin.Electrophysiol.1987；10：87-99)。

图5示意性地图示了用于确定流体组成的导纳谱***的一个变化形式。

图6示意性地图示了用于确定流体组成的导纳谱***的另一个变化形式。

图7A是经改动的Scitec Instruments 441型板层级锁相放大器的示意图。

图7B示出了Scitec#441锁相放大器的框图。

图8示意性地图示了用于确定流体组成的导纳谱***的另一个变化形式。

图9示出了用于确定流体组成的原型台式导纳谱装置。

图10图示了被配置为与IV流体源在线附接的用于确定流体组成的在线导纳谱装置的一个变化形式。

图11示出了与IV流体源在线附接的用于确定流体组成的在线导纳谱装置的另一个变化形式。

图12示出了与用于确定IV流体组成的导纳谱装置共同使用的处理器和显示器。

图13A是其上排列了六个复数导纳电极的传感器的一个变化形式。

图13B是包括六个复数导纳电极(相似于图13A中示出的那些)的传感器，以及流量传感器(热风速仪流量传感器)和光波导管的另一个变化形式。图13C是图13B的传感器的微缩形式。

图13D示出了图13B和13C的传感器的另一个视图。

图14是相似于图13B中示出的传感器的可以使用金属沉积和平版印刷术制造的传感器的图。

图15A和15B图示了包括复数导纳电极的阵列和可以用于确定IV流体组成的光学传感器的流动室的一个变化形式。

图16图示了热风速仪流量传感器的一个变化形式。

图17A和17B图示了代表导纳谱轨迹的数据结构的两个变化形式的示意图。

图18A和18B是列出了不同浓度的多种医疗上有关的药物的表格。

图19A-19T示出了用于图18中列出的一些化合物的复数导纳指纹的图形表示。指纹被图示为以六对电极中的每对的10个不同频率下的独特的六对电极组合中的每个的导纳谱法数据。

图20A和20B示出了相似的药物泮库溴铵和维库溴铵的导纳谱指纹的并排的比较。

图21A和21B示出了相似的药物肾上腺素和去甲肾上腺素的导纳谱指纹的并排的比较。

图22A和22B示出了***和氢***酮的导纳谱指纹的并排比较。

图23A-23H图示了胰岛素的增加的浓度(从0.01单元/ml增加至30单元/ml)的导纳谱指纹。

图24A-24H示出了氯化钾的增加的浓度(从0.001至0.8毫当量每mL)的导纳谱指纹。

图25A示出了2mg/ml多巴胺的导纳谱指纹；图25B示出了0.008mg/ml去甲肾上腺素的导纳谱指纹；并且图25C示出了2mg/ml多巴胺和0.008mg/ml去甲肾上腺素两者的一个溶液的导纳谱指纹。

图26A示出了0.5mg/ml的咪达***的导纳谱指纹；图26B示出了100单元/ml的肝素的导纳谱指纹；并且图26C示出了0.5mg/ml的咪达***和100单元/ml的肝素两者的一个溶液的导纳谱指纹。

图27A和27B分别示出了在10kHz下在四个独特的电极组合中的每个处测量的2mg/ml多巴胺的复数导纳的同相分量和正交分量的多个测量。

图28A和28B分别示出了在50kHz下在四个独特的电极组合中的每个处测量的2mg/ml多巴胺的复数导纳的同相分量和正交分量的多个测量。

图29A和29B分别示出了在100kHz下在四个独特的电极组合中的每个处测量的2mg/ml多巴胺的复数导纳的同相分量和正交分量的多个测量。

图30A示出了0.1％布比卡因的导纳指纹的图形表示并且图30B示出了柠檬酸芬太尼(2mcg/ml)的导纳指纹的表示。图30C示出了布比卡因(0.1％)和柠檬酸芬太尼(2mcb/ml)的混合物的组合的独特指纹。

图31A是布比卡因和柠檬酸芬太尼在盐水中的“新鲜的”(新鲜制备的，未过期的)混合物的导纳指纹的图示。图31B示出了相同混合物的到期形式的导纳指纹。

图32图示了可与溶液中的不同组分(例如MgSO₄和KCl)区别的不同矢量的一个实施例。

发明的详细描述

本文描述了用于确定流体的组成的装置、***和方法。组成典型地包括身份和浓度两者，并且可以包括确定流体的全部组分。本文描述的装置、***和方法中的许多可以允许基本上同时确定流体中的全部组分的浓度和/或身份。具体地，本文描述的***、方法和装置是导纳谱***、方法和装置，其确定在多种表面条件下(相继地或并行地)和/或多个施加频率下的流体的复数电导纳，以确定可以被用于确定身份和浓度的特征性质。在某些变化形式中，除了导纳谱法外，还可以使用另外的测量或感测模式，包括光学的、热的、化学的等等。

流体导纳测量通常涉及测量流体对特定频率、频率组或频率范围内的施加电流做出响应的交流电流(ac)的实部分量和虚部分量。这些分量有时还被称为交流响应的同相分量和正交分量或电阻分量和电抗分量。这种技术在本文中被示出为用于鉴定流体、流体中的组分，并且特别地用于鉴定医用流体、特别是流体药物，以及确定它们的浓度和剂量。

图1示出了用于确定水溶液的组成的***或装置的一般的描述。通常，***或装置可以包括多个电极(105、105′、...、105″)，每个电极具有流体接触区域(103、103′、...、103″)。至少一些电极可以具有不同的流体接触表面。如下文更详细描述的，跨单对电极确定的复数导纳可以取决于电极表面(流体接触表面)处的水溶液与溶液内的组分的相互作用。因此，表面性质(包括尺寸和形成表面的材料)可以被控制且与电极的已知的或标准化的流体接触区域匹配。通常，在其中使用多电极对的***的变化形式中，每个电极对可以具有至少一个不同于其他对的流体接触表面的流体接触表面。电极可以被形成为探针107、测试小室或测试室、管路的一部分，或可以被集成入另一个装置例如泵(例如IV泵)或类似装置中。

***或装置还可以包括用于跨一对或多对电极施加电信号的信号发生器121以及用于接收表示复数导纳的电信号的信号接收器131。信号接收器可以包括处理(放大、滤波或类似的)。***可以包括用于协调向一对或多对电极施加电信号并且用于接收复数导纳数据的控制器119。例如，控制器可以包括用于协调向电极施加能量以及接收复数导纳数据的触发器、时钟或其他的计时机构。包括控制器119的***或装置还可以包括用于记录/存储复数导纳数据的存储器。***或装置通常还包括用于分析复数导纳数据以基于复数导纳数据确定水溶液的组分的身份和浓度的处理器131。处理器的细节和实施例在下文更详细地描述。通常，处理器可以包括使所接收的导纳数据(形成“导纳谱指纹”)的全部或子集与对应于已知流体组成的(已知的组分和浓度)光谱数据的数据库(例如信息库)进行比较的逻辑(可以以硬件、软件、固件或类似物执行的)。处理器可以内插被配置为确定在导纳谱指纹和这种已知的导纳谱数据之间的最相近匹配的识别逻辑。处理器还可以使用结合导纳数据的其他信息或除导纳数据外，还可以使用其他信息。例如，***可以包括用于确定流体的其他性质，包括可以帮助鉴定流体的一种或多种组分的特征性质(例如光学信息)，的一个或多个传感器。处理器可以使用这种另外的数据帮助鉴定流体的组成。在其他的变化形式中，处理器可以接收来自测定流体性质的传感器的信息，这些流体性质也可以被用于帮助表征流体的施用或与流体相关联的其他装置的操作。例如，流量传感器可以作为***的一部分被包括在内；处理器还可以被配置为确定或接收流量信息，并且可以计算流体的一种或多种组分的总剂量或瞬时剂量。

最终，一般的装置或***可以包括用于报告、记录和/或作用于水溶液的被鉴定的组成的输出部141。输出部可以是视觉的、听觉的、印刷的、数字的或任何其他合适的输出部。在本文描述的某些变化形式中，***或装置可以调节或修改与流体相关联的或与接收流体的患者相关联的一个或多个装置的活动。例如，***可以通过基于对流体组成的分析控制流体泵的操作来切断或限制物质的递送。

如本文描述的用于确定水溶液的组成的***或装置可以被特别地用于医学应用，但是并不严格地限制于医学应用。因此，在本文描述的许多实施例和变化形式中，装置和***用于分析、监测或测试医用流体，例如药物或治疗材料的溶液，包括IV流体、肠胃外流体和类似流体。描述了在线(例如，在线IV流体监测)***和台式***两者。还设想和描述了集成***，在集成***中，用于确定水溶液的组成的装置/***被连接或集成至其他的装置或***，包括管路、泵、注射器和类似的。

在本文描述的许多导纳谱***和装置中，使用由相同的和不同的材料的电极对组成的多个可极化电极。如提到的，在某些变化形式中，多电极导纳谱法被使用并且被单独地或与包括光学传感器的其他鉴定/表征传感器和方法共同地应用。单独的或结合了呈包括电极(且特别是具有流体接触区域的电极)的探针和测量器的变化构型的另外的传感器的电极的实例在下文更详细地描述。

还描述了多种***的实施例。虽然这些***中的许多可以仅包括导纳谱，但是本文描述的实施例经常包括另外的传感器。例如，已经开发出结合有用于测量频率范围内的流体导纳的自动化计算机控制和使用多个不同电极的组的***。这种***包括由被耦合于测量***的电极组组成的传感器元件和用于数据采集和***控制的计算机。这种***还包括特定波长的4个光源和检测器。将理解，这些***不需要使用另外的(例如光学的)感测模式，并且可以在仅有导纳谱法特征的情况下被构建和使用。

导纳谱法

上文通过引用并入的PCT专利申请PCT/US2009/001494描述了每个参数提供不同特征的多参数(包括多传感器)的应用，不同的特征可以被组合以产生溶液例如静脉内溶液的多参数指纹。这种多参数技术(和其实施方案)可以被用在医院设施中，以验证将被施用于患者的一种或多种IV流体的身份和剂量。本文描述了也可以被认为是多参数的***和装置，其中为确定溶液的组成从溶液获取的“指纹”包括从溶液获取的导纳谱法信息。

因此，在本公开内容的上下文中，溶液的多参数指纹将包括多个导纳谱数据。“指纹”可以因此被称为导纳谱指纹，但是另外的鉴定信息可以被包括，如在下文更详细地描述的(例如光学信息、热信息等等)。指纹可以被收集或编译为值的矩阵或阵列，并且其可以被绘制成曲线、制作成图表、建立映射(map)或类似的。在某些变化形式中，指纹可以包括随时间变化的数据，并且可以通过时间和/或空间要素进行索引(例如在随时间推移获取的点或在某些触发事件之后获取的点)。形成多参数指纹的参数值可以通过采集它们的传感器(例如电极)进行索引。指纹可以包括至少两个维度(例如实部阻抗和复数阻抗)并且可以包括大于两个维度(例如多频率的实部阻抗和复数阻抗，或不同频率的具有不同的与流体的表面相互作用的多电极对的实部阻抗和复数阻抗)。指纹内的参数值(例如复数阻抗值)可以是平均值、中位数或均值。在某些变化形式中，形成指纹的值可以被过滤。在某些变化形式中，形成指纹的值可以被归一化。在某些变化形式中，形成指纹的信息来源于被组合的(例如减少的、增加的、按比例缩放的等等)数据。

本文描述的导纳谱指纹可以被比较，如本文描述的，以确定流体的组成，这可以包括同时确定溶液中的所有组分的身份和浓度，包括载体溶液的身份。因此，在某些变化形式中，所获取的(未知的)指纹可以与可以被包括在提供已知溶液组成的指纹库中的已知指纹进行比较。

所描述的导纳谱***基于多个不同的感测元件或传感器的应用来鉴定溶液的组分，且特别是载体溶液中的药物。如将在下文更详细描述的，所使用的传感器可以是每个具有至少一个流体接触表面的电极。

本文描述的用于测量复数导纳的电极通常由与所接触的流体组分不反应的金属制造，并且通常，所使用的金属的离子不存在于静脉内流体中。这将允许确定特征稳态复数阻抗。然而，一直都知道这样的电极在被暴露于水溶液例如IV药物溶液时展示所谓的“阻挡”行为：施加于这样的金属电极的直流电压导致经过金属-电解质界面的零净电荷转移，除非电压超出某个水平。这种效应被称为电极极化并且自从1879年就开始研究(参见例如Helmholtz H.Studien über electrische Grenzschichten.Annalen derPhysik und Chemie.1879；243(7)：337-382，或翻译版本：“Studies of electricboundary layers(电界面层的研究)”由P.E.Bocque翻译，Bull.Dep.Engineering Research Univ.Mich.33，5-47(1951))。

电极极化在用于起搏器的可植入电极的领域中尤其被充分研究和记载，其中这种效应的存在阻碍高效率的心搏感测和刺激。例如，当铂起搏器电极被浸入生理盐水的浴中并且被施加电势范围内的直流电压时，几乎没有电流流过电解质，除非电压超出约±1V的值。在低于该电压时，电极显示电容性行为。这种效应在图4中图示。为了成功实现与可用的有限的电极区域同步，起搏器通常依赖于在电极界面处的化学反应以向组织传递足够的电荷并且克服这种电极极化效应。参见例如Walton C、Gergely S、Economides AP.Platinum pacemaker electrodes：origins and effects of theelectrode-tissue interface impedance(铂起搏器电极：电极组织界面阻抗的来源和影响).Pacing Clin.Electrophysiol.1987；10：87-99。

从具体的流体接触表面测量的复数导纳反映溶液和溶液中的任何化合物(包括离子、药物和类似物)与流体接触表面的表面的相互作用。流体接触表面和流体(在界面处)之间的相互作用可以在流体与表面接触后不久(如果不是几乎立即地)就建立。表面可以被探测(通过电能的施加)以确定复数阻抗，而复数阻抗表现流体和电极的流体接触表面之间的相互作用的特点。因此，在特定表面处确定的复数阻抗反映流体接触表面和溶液之间的相互作用的性质，并且因此可以取决于形成流体接触表面的材料和流体接触表面的几何结构(例如表面积)。不同的表面可以在同一溶液中产生不同的复数阻抗，原因是与流体的相互作用在不同的流体接触表面(包括尺寸以及形成流体接触表面的材料)之间可以存在差异。如本文使用的，术语流体接触表面通常是指接触流体的电极的导电(非绝缘的)区域。流体接触表面可以包括涂层或类似物，并且可以被绝缘区域围绕。例如，银-银电极对的复数阻抗可以与同一溶液中以同一频率和电流水平测量的具有相同几何结构的银-金电极对的复数阻抗极其不同。

因为复数导纳对电极的流体接触表面的组成(和几何结构)是如此地易变和敏感，特别是当在低功率水平(例如电流和/或电压水平)下探测时，所以复数阻抗以前尚未被成功地用作用于确定未知水溶液的组成的方法，尤其是尚未被成功地用作用于确定医用溶液的组成的方法。

导纳谱法还可以被称为导抗谱法(阻抗或导纳)，并且包括多种用于测量和分析复数阻抗(Z)、复数导纳(Y)和复数介电常数(ε)随频率变化的技术。这些值可以在复数平面中被绘制成图。复数平面通常被定义为标准正交xy参照系，其中复数阻抗(Z＝Z’+iZ”)、导纳(Y＝Y’+iY”)和/或介电常数(ε＝ε‘+iε”)被绘制成图，使得x＝Z’，y＝Z”；x＝Y’，y＝Y”；x＝ε’，y＝ε”，其中’和”是复数值的实部分量和正交分量。

当溶液首先接触诸如电极表面的表面时，电极和流体之间的表面相互作用导致分层边界的形成，如图2所示的。这种分层边界可以表现电极表面和溶液的特征，并且可以取决于溶液的组成以及表面的组成和/或结构。通常，多“层”被形成在表面和溶液之间，形成各类型的界面。例如，在图2中，三个不同的区域可以被形成在电极的表面和流体的本体之间：IHP(内亥姆霍兹平面)最靠近于表面，OHP(外亥姆霍兹平面)是下一层，随后是逐渐地过渡至本体溶液的扩散层。

在本文描述的许多变化形式中，电极是可完全极化的电极，其中在低电势(电压)，例如低于某Φ_i，通常至少500mV，不可能有任何电荷转移，并且因此电化学反应将不在电极表面处发生。如果激发电压ΔV对***的干扰程度远不如自然存在的热波动对***的干扰程度大，那么对外加电流的响应是线性的，使得：ΔV～kT/e，其中k是波耳兹曼常数，T是绝对温度并且e是电子电荷。ΔV是在室温约25mV。

因此，在电极的表面处，复数交流阻抗Z(ω)或导纳Y(ω)可以被近似为图3中示出的等效电路，并且可以被测量。阻抗的关系可以表达为：

$Z\left(\mathrm{\ω}\right)=Z^{\text{'}}\left(\mathrm{\ω}\right)+i{Z}^{\text{'}\text{'}\left(\mathrm{\ω}\right)}=(R_2+\frac{R_1}{1+{\left(\mathrm{\ω}{C}_2{R}_1\right)}^2})-i(\frac{1}{\mathrm{\ω}{C}_1}+\frac{\mathrm{\ω}{C}_2{R_1}^2}{1+{\left(\mathrm{\ω}{C}_2{R}_1\right)}^2})$

从这种金属-电解质界面的模型得到的等效电路含有受溶液中存在的任何化合物例如在载体电解质中的药物分子或离子的影响的4个独立参数(R₁、R₂、C₁、C₂)。等效电路的单个分量实际上无法直接获得，而是可以通过测量小室对激发电流或电压的依赖于时间的响应或通过交流阻抗或导纳被间接地测量。测量交流电流而不是阻抗并且使用导纳计算，这样可能更直接，尽管导致更庞大的公式，例如：

$Y\left(\mathrm{\ω}\right)=\frac{{\left(\mathrm{\ω}{C}_1\right)}^2(R_1+R_2(1+{\left(\mathrm{\ω}{C}_2{R}_1\right)}^2))}{{(\mathrm{\ω}{C_{2}R}_1+\mathrm{\ω}{C}_1(R_1+R_2))}^2+{(\mathrm{\ω}{C}_1\mathrm{\ω}{C}_2{R}_1{R}_2-1)}^2}+i\frac{\mathrm{\ω}{C}_1(1+\mathrm{\ω}{C}_1\mathrm{\ω}{C}_2{R_1}^2+{\left(\mathrm{\ω}{C}_2{R}_1\right)}^2)}{{(\mathrm{\ω}{C}_2{R}_1+\mathrm{\ω}{C}_1(R_1+R_2))}^2+{(\mathrm{\ω}{C}_1\mathrm{\ω}{C}_2{R}_1{R}_2-1)}^2}$

4个独立参数的值可以从两个不同频率ω₁和ω₂下的阻抗或导纳的两个测量结果计算。如果复数阻抗被测量：Z₁＝Z(ω₁)＝a₁+ib₁且Z₂＝a₂+ib₂，那么等效电路参数被如下地计算：

$C_1=\frac{({\mathrm{\ω}}_1{b}_1-{\mathrm{\ω}}_2{b}_2)({{\mathrm{\ω}}_1}^2-{{\mathrm{\ω}}_2}^2)}{{\mathrm{\ω}}_1{\mathrm{\ω}}_2({\mathrm{\ω}}_1{\mathrm{\ω}}_2({(a_1-a_2)}^2+{b_1}^2+{b_2}^2)-b_1{b}_2({{\mathrm{\ω}}_1}^2+{{\mathrm{\ω}}_2}^2))}$

$R_1=-\frac{{(a_1-a_2)}^2{({\mathrm{\ω}}_1{b}_1-{\mathrm{\ω}}_2{b}_2)}^2}{(a_1-a_2){({\mathrm{\ω}}_1{b}_1-{\mathrm{\ω}}_2{b}_2)}^2({{\mathrm{\ω}}_1}^2-{{\mathrm{\ω}}_2}^2)}$

$C_2=\frac{{(a_1-a_2)}^2({\mathrm{\ω}}_1{b}_1-{\mathrm{\ω}}_2{b}_2)({{\mathrm{\ω}}_1}^2-{{\mathrm{\ω}}_2}^2)}{({{\mathrm{\ω}}_1}^2{(a_1-a_2)}^2+{({\mathrm{\ω}}_1{b}_1-{\mathrm{\ω}}_2{b}_2)}^2)({{\mathrm{\ω}}_1}^2{b_1}^2-2{\mathrm{\ω}}_1{b}_1{\mathrm{\ω}}_2{b}_2+{{\mathrm{\ω}}_2}^2{(a_1-a_2)}^2)}$

$R_2=\frac{{{\mathrm{\ω}}_1}^2({a_1}^2+{b_1}^2)-2{\mathrm{\ω}}_1{\mathrm{\ω}}_2{b}_1{b}_2+{{\mathrm{\ω}}_2}^2({a_2}^2+{b_2}^2)-a_1{a}_2({{\mathrm{\ω}}_1}^2+{{\mathrm{\ω}}_2}^2)}{(a_1-a_2)({{\mathrm{\ω}}_1}^2-{{\mathrm{\ω}}_2}^2)}$

这四个独立参数可以被用于确定复数阻抗以及用于角度计算和用于药物识别的聚类，如下文描述的。可以进行一个或每个频率下的多次测量，以平均化信号并改进信噪比(SNR)。2个不同频率下的多于2次的测量结果可以被用于计算以上的四个参数。多个频率测量可以提供数据的冗余，这可以用于通过已知算法例如最小二乘法改进信噪比。虽然上述测量指频域测量，但是也可以从时域测量获得等同的信息。

然而，当确定医用溶液例如IV溶液的复数导纳时，期望使用尽可能低的激发能，以防止在电极的表面处发生既可以阻止稳定地确定复数导纳，又可以非期望地改性或影响正被测试的溶液的电化学反应。因此，在本文描述的变化形式中，被施加在传感器电极之间的激发能通常被保持为低于可以在静脉内流体中发生的任何电化学反应的阈值电压。优选地，被施加在传感器电极之间的激发能被保持为低于与自然存在的热波动相关的特征能值。

因此，本文描述的传感器通常在显著低于为了避免电极极化效应所需的阈值的电压下操作，以避免触发在电极-流体界面处的电化学反应。所述阈值通常在约0.5V至约1V之间(例如0.5V、0.6V、0.7V、0.8V、0.9V、1.0V)。基于我们初步的工作，我们已经确定，通常非期望的电极极化效应实际上可以提供有关电极-流体界面的性质和状态的有用的信息和重要的信息。就小室交流导纳(cell AC admittance)而言描述的响应，所有的测量都应当在电流与电压成比例的电压范围内进行-线性方案。与起搏器相关的研究完全涉及该方案，其中电极极化效应被认为是成问题的。电极极化被认为是在确定溶液中的生物样品的阻抗方面做出努力的主要源泉(见例如Oh等人，“Minimization of electrode polarization effect by nanogapelectrodes for biosensor applications(通过用于生物传感器应用的纳米间隙电极使电极极化效应最弱)”Porc.MEMS-03 Kyoto Micro electro mechanicalSystems IEEE The Sixteenth Annual International Conference on，第52-55页，1月号19-23，2003)。

施加大于近似阈值的能量以克服极化效应(例如大于1V)通常导致强至足以干扰在毗邻于电极表面的双层内流体组分的自然排列的外电场并且可以导致电化学反应。毗邻于电极界面的流体层的结构不是静态的，而是在自然存在的热波动下以动态平衡存在。与离子介质的热运动相关的波动的能可以被确定为kT/e，其中k是波耳兹曼常数，T是以K°表示的绝对温度并且e是电子电荷，其在室温是约25mV。

本文描述的复数导纳传感器通常在约30mV振幅(～21.2mV RMS)的激发电压下操作，其具有与自然热波动相关的电压相同的量级。这种操作方案确保传感器测量流体小室的响应而不会对电极/流体界面产生相当大的干扰，并且允许在电极极化的方案内操作的以前被避免的非预期的优点。

通过使用通常非期望的电极极化效应，本文描述的装置和***可以探测在电极和正被测试的流体的界面处形成的动态平衡，而不干扰这种自然存在的流体层化。因为平衡被迅速地形成并且表现流体的特征，所以这种信息可以提供关于在电极的已知的表面和正被测试的未知的流体之间的界面的信息。在操作中，装置和***可以因此使用多个不同的电极(例如与正被测试的溶液具有不同的表面相互作用的电极)。这些用于产生导纳谱的电极是通常可极化的，并且***以低于样品的热能进行操作。这可以允许多次可高度再现的测量，以基于复数导纳提供识别特征，该识别特征取决于溶液中的组分的组成和浓度。

台式***或装置

本文描述的装置和***的某些变化形式被配置为用于测试通常不流动的溶液。例如，***可以被配置为测试水溶液的预制备的混合物，例如在药房中或商业上制备的IV药物溶液。这些***可以因此被称为台式装置或***。例如，台式***可以被药剂师或药房使用以验证制备的医用溶液的剂量。如果错误制备的药剂施用于患者的话，那么所制备的药剂中的任何错误可能具有非常严重的后果。

台式装置通常包括待测溶液的样品被施用入其中的测量小室或测量室。例如，在某些变化形式中，***将具有可以以传感器元件被模塑或***其中的光学小室的形式的传感器室。待测试的药物被引入小室中并且其电性质(以及在某些变化形式中还有光学性质)可以被测量以产生3个或更多个独立的测量值的组。这些值将共同产生从其他方式来鉴定特定药物的手段，其他方式可以是样品的导纳谱指纹。多个数据通道中的每个通道的值在被组合时可以产生其测量的每个化合物的独特的模式以及因此提供鉴定流体化合物例如药物的手段。

在本文描述的台式***的一个实施例中，***(或装置)包括测量传感器，测量传感器是测量小室的一部分并且与供应激发信号并且检测所得到的反映不同频率下的复数导纳的信号的锁相放大器共同使用。控制器(例如计算机***、专用处理器或类似的)可以控制信号和采集数据。

例如，图5示出了台式***的一个变化形式的示意图。在本实施例中，***包括传感器元件(通常具有多电极)、用于向/从电极施加和接收信号的锁相放大器以及用于控制能量的施加和复数导纳的记录的控制和数据采集***。

这种台式***实施多电极流体导纳测量。在某些变化形式中，***还可以实施另外的(非导纳)传感器。例如，光学传感器(例如测量多个波长折射率和吸收测量)，如下文更详细讨论的。

图6示出了被配置为测量复数导纳和光学传感器元件两者的台式***的略微更详细的示意图。本***包括控制和采集子***601(例如NationalInstruments sbRIO 9632)，控制和采集子***601可以包括用于产生和检测信号的模拟到数字和数字到模拟电路，以及现场可编程门阵列(FPGA)和具有嵌入式实时操作***的板上微处理器。这还可以提供超过100个数字线，超过100个数字线中的某些可以被用于装置中的控制和切换应用。

在本实施例中，经改动的Scitec Instruments 441型板层极锁相放大器603(其示意图在图7A中示出)被用于信号检测。可编程激发信号源605通过修改从Hagerty Radio获得的AD9951 DDS VFO板试剂盒被构筑。***还包括传感器元件609，传感器元件609是测量小室611的一部分，被与切换***613共同使用以使来自在传感器芯片上的6个元件和所有4个光学测量通道的所有组合的信号能够被自动化测量。这种切换子***613可以被计算机控制。

图6中示出的示例性的原型允许多个导纳电极和光学传感器通道的测试和切换。这种切换允许***获取多个复数导纳测量(经常是同时地)并且允许***将这种数据与另外的(可选择的)光学数据共同地存储，并且构建表现流体的组成的特征的导纳谱法指纹。虽然任何合适的同步检波器或其他的锁相放大器都可以被使用，但是图7A和7B图示了用于上文描述的Scitec#441锁相放大器实施例的板布局和框图。

用于确定流体的组成的装置和***的台式变化形式的另一个实施例在图8中示出。在本实施例中，传感器801可以是测量小室的一部分(未示出)，并且其可以是可重复使用的传感器或一次性的/单次使用的传感器。传感器可以被嵌入测量小室中(或可以形成测量小室的一部分)，或其可以被***测量小室中。在本实施例中，传感器801包括六个电极，六个电极可以形成用于独立地取样复数导纳的高至15个不同的通道，如果每个电极具有不同的与样品流体的表面相互作用的话。在图8中，三个不同的电极被使用(例如Au、Au、Pd、Pd、Ti、Ti)，形成六个独特的电极对(Au-Au、Au-Pd、Au-Ti、Pd-Pd、Pd-Ti、Ti-Ti)，并且开关矩阵803被用于控制哪个电极对于通过施加能量和确定所得到的复数导纳的探测是活性的。可编程(和可控制)激发源805驱动电极对的激发，并且包括信号调节回路807的信号接收子***也被使用。信号调节回路807可以被用于平滑、过滤、放大或以其他方式修改信号。接收子***还可以包括锁相放大器809。控制器811可以控制激发和数据收集，包括调节、同步化和/或触发***，并且还可以收集、传递和/或存储数据。

图8中的***包括可以与一个或多个计算机813或其他的目标通信的无线输出部。然而，任何合适的目标可以被使用。此外，被配置为分析被接收的导纳谱信息的处理器可以是专用处理器，或其可以包括在专用的或通用的计算机上运行的软件、硬件和/或固件。在某些变化形式中，处理器被直接地耦合于***的其余部分。在图8中，处理器可以被集成入控制器811中，或其可以是***无线地与其通信的计算机813的一部分。

台式装置可以是紧凑的和/或便携式装置。例如，在某些变化形式中，通常地，台式装置被配置为在药房中使用，并且可以被用于独立地确定在被制备的IV溶液中的一种或多种药物的身份和浓度。溶液的样品可以被加载入测量室中(例如少于100微升可以被等分入测量小室中)。然后装置迅速地分析样品，并且提供结果的输出。

图9示出了台式***的原型，包括测试小室区域903，流体的样品可以被加载入该测试小室区域903中。传感器通过平版印刷技术形成，如下文描述的，形成六个独特的电极对：Au-Au、Au-Pd、Au-Ti、Pd-Pd、Pd-Ti和Ti-Ti。在实践中，这些电极或这些电极对中的任何可以被用于激发和/或接收(例如激发对：Au-Pd，接收：Ti，或激发：Au，接收：Pd-Ti等等)。

在图9中，装置还包括控制器壳体905以及用于检测复数导纳的信号接收器元件，控制器壳体905可以容纳信号发生器/激发源。用于分析导纳指纹的处理器也可以被包括在壳体内。在本实施例中，台式装置是近似笔记本计算机的尺寸，并且使用具有灵敏传感器芯片的一次性样品保持器(包括所有的电极)。装置需要仅小的(＜100μl)样品，通常足以润湿传感器或浸入它们。装置瞬时地确定药物身份和浓度，并且报告结果。使用者不被要求输入任何关于样品的信息，然而在某些变化形式中，使用者可以指示溶液的意图的身份和浓度。在这种情况下，装置可以指示样品匹配或不匹配预期的混合物。

在某些变化形式中，装置或***可以指示被测试的溶液是否看起来具有浓度或组成的错误，例如如果某些组分的浓度大于通常被认为是安全的浓度的话。因此，装置(例如处理器)可以包括关于已知的化合物的安全浓度范围的信息以及关于化合物的普遍的混合物的信息。如果装置或***不识别被测试的溶液的指纹，那么装置还可以指示这一点。以上可以发生，如果指纹不匹配处理器可获得的在合理的统计范围内的已知的指纹的信息库的话。在某些变化形式中，***可以提供“最接近的匹配”并且指示置信水平(例如匹配的统计概率)，或其可以仅在可能性大于某个阈值水平时指示匹配。

如提到的，上文描述的台式配置可以是在其中医用溶液(例如静脉内溶液、肠胃外溶液或类似的)可以在制剂之后和在施用于患者之前被测试的药房设置中特别有用的。这些***可以被集成入现有的用于监测和管理患者安全的***中，作为流体的身份和浓度的确认。例如，在某些变化形式中，本文描述的***可以产生指示溶液的被检测/确认的身份的标签。***还可以产生被检查的溶液的日志或记录。

在线***或装置

图10示出了被配置为被在线地附接于IV流体源的在线传感器的一个实施方案。在本实施例中，传感器同时地(或基本上同时地)测量多个参数，包括使用多传感器测量多个复数导纳。传感器组件被耦合为与正在向患者递送的IV溶液直接连通。例如，传感器可以被在线地集成入或***IV管、IV泵或类似物中。传感器组件通常被耦合于可以根据已知的导纳谱法特征曲线的信息库来检查导纳谱法指纹的处理器。然后***可以确定流体的身份或组成，并且报告药物身份和剂量，触发警告或行为(例如停止、中止或减少药物递送)，如果IV溶液超出特定药物的预定水平或缺少药物的话。在某些变化形式中，***被编程为具有用于特定个体的预期的溶液组成。***还可以大体上确定IV溶液的一种或多种组分是否在正常范围之外。

例如，***可以被配置为特别地监测某些高警告医药的水平(或剂量)并且提供警告，如果这些医药高于阈值(或以任何量存在)的话。高警告医药可以包括：肝素、胰岛素、神经肌肉阻断剂、细胞毒性化疗剂、氯化钠(＞0.9％)、钾(氯化物、乙酸盐、磷酸盐、＞0.4mEq/mL)、硫酸镁(＞100mL)、阿替普酶(t-PA、Activase)、替奈普酶(TNKase)、长春花生物碱(VinCRIStine、VinBLAStine、Vinorelbine)、***/***类(例如PCA)、肾上腺素、去甲肾上腺素、异丙肾上腺素等等。

在某些变化形式中，传感器部件是一次性的，而处理器部分是可重复使用的。在某些变化形式中，处理器部件和传感器部件两者都是一次性的或两者都是可重复使用的。

图11示出了被连接于IV线(IV line)1105的在线传感器1103的另一个变化形式。传感器可以无线方式或直接地连接于处理器(未示出)。图12图示了用于在线传感器，例如在图11中示出的一个，的处理器和显示器1203的一个变化形式。显示器可以指示身份(例如“肝素”、“硫酸***”)和检测到的浓度(例如48U/mL、2.4mg/mL)以及被递送的总(积累的)剂量。积累的剂量可以以数字(例如10、984U、5.2mg)显示、图示或使用这两种方式显示。

在某些变化形式中，探针(包括用于确定复数导纳的电极)还可以包括流量传感器，或可以接收来自分离的流量传感器的输入。知道当IV流体正被递送时的流体的流量以及瞬时浓度允许非常精确地估计被递送的总剂量。

在本文描述的任何变化形式中，当***或装置与特定的患者关联时，***或装置可以被配置为基于对患者特定的参数定制输出。例如，***可以被编程为具有指示什么药物(或药物的什么剂量)将被施用的患者数据。在某些变化形式中，***可以与患者的电子病历通信。对患者信息的访问可以允许***控制药物递送和/或警告潜在的不良事件。即使当对患者特定的参数对于***或装置不可用时，其可以提供指示与典型值不一致的信息(警报、警告等)，例如在具体的药物的浓度和/或剂量超出预期值时。

在这些实施例中的任何中，***可以包括存储***的输出(例如药物身份、浓度、剂量等等)的日志(可以是非易失性存储器)。作为日志的信息可以被连接于患者的医疗信息(例如被记录或被包括作为它们的病案的一部分)。

集成***和装置

在某些变化形式中，用于确定流体的组成的装置和***不是独立的装置和***，而是与其他的装置集成。因此，这些装置和***可以与一个或多个其他的装置通信并且可以与一个或多个其他的装置共享部件，所述一个或多个其他的装置包括医用流体递送装置(泵、注射器、管路等等)和医疗监视器(流量传感器、滴传感器、IV标准物等等)、工作流程和医药跟踪***(药房)和复合装置/机器人和类似的。

例如，用于确定IV流体的组成的***或装置可以与IV泵集成并且可以控制IV泵。如上文提到的，当溶液的实际浓度和身份可以被实时监测时，可以基于IV溶液的实际(而非估计的)浓度和剂量来调节IV泵的递送速率，如本文描述的。在某些变化形式中，***可以警告危险的剂量水平，并且可以自动地关闭IV溶液的递送。例如，为了改变剂量速率，传感器***和处理器可以提供药物身份、药物浓度、流量和递送速率，并且这种信息可以被供入控制***中，以如需要地调整泵流量，以确保药物或药物组合的合适的递送速率。

本文描述的***和装置可以向控制IV泵并且从而帮助控制被递送的总IV药物剂量的递送控制***提供输入。例如，传感器数据可以被集成以确定总递送剂量并且这种信息可以被供入控制***中，以在施用处方剂量时减少或停止泵流量。

在某些变化形式中，***和装置可以用于帮助控制IV泵以确保正确的药物次序进行递送。例如，当两种或更多种药物被附接于一个多通道泵或两个或更多个单通道泵时，传感器***可以被用于通过完成每次输液时向泵信号指示控制输液的被编程的次序，以允许泵开始下一种药物递送。

***还可以被用于帮助控制IV泵以控制药物组合。例如，当两种或更多种药物被从一个多通道泵或两个或更多个单通道泵同时地灌输时，传感器***可以被用于通过测量药物组合的识别特征和向调整一种或多种药物的施用速率的泵发送信号来控制正被施用的药物的相对比例，由此调整所施用的药物的相对比例。这将通过验证每个通道中的药物来消除与多通道泵中的线连接错误相关联的递送错误，并且可以是对于防止由经过IV流体线导致的错误特别有用的。

如上文简要地提到的，***可以控制一个或多个IV泵以在检测到不良药物事件(ADE)的情况下停止或减少流量。当药物错误被检测到时，信号可以被发送至IV泵以停止、中止或减少流量以避免患者损害。报警信号还可以被传输至监测***，以被护理工人干预。***还可以基于过高或过低的药物溶液浓度的检测控制IV泵。当药物被以过高的浓度施用时，报警信号可以被产生并且泵可以被停止以防止患者损害。如果浓度过低，那么警报可以被发送至护理工人。当提供患者专属的信息时，***可以基于检测特定患者的错误药物/危险药物来控制IV泵。例如，***可以基于询问特定患者的处方药物/伴行药物、所诊断的疾病以及药物过敏的电子医学记录以及与在IV线中检测到的药物和剂量的相关性提供警告或控制IV泵。

在某些变化形式中，***可以调节患者自控镇痛(PCA)。在家或在医院/临床设置中，传感器***可以作为通过独立地确认药物和剂量并且报告至PCA泵确保对于患者安全的被编程的PCA限制不被超出的控制。当检测到过量的药物时，PCA泵可以自动地关闭或减少药物的流量。此外，PCA断开回路可以通过传感器***被实施，使得传感器是PCA电路的一体的部分，并且如果被断开，关闭PCA单元。

本文描述的复数导纳***和装置的其他实施方案包括在医疗装置例如IV袋中的用途。例如，复数导纳传感器可以作为IV袋的一部分被包括。传感器***可以被结合入IV袋中或被通过进入口引入其中，以测量被容纳在袋内的溶液。这可以被用于验证袋中的溶液是预期的以及具有正确的浓度和/或剂量。如果传感器是袋的一部分，那么其可以被用于在任何点检查袋，直至施用，以确认合适的化合、操纵和/或储存。相似地，复数导纳传感器可以被与注射器共同使用。复数导纳传感器可以被结合入注射器主体或针中并且被用于在流体被施用于患者之前鉴定被容纳在注射器内或被牵引入注射器中的流体。

复数导纳传感器还可以与包括自动化机器人化合***的药房化合***共同使用。例如，复数导纳传感器***可以与医院IV制剂化合***共同使用或被结合入医院IV制剂化合***中，以在制剂过程期间和之后确认药物身份、浓度和剂量。

用于测量复数导纳的电极

本文描述的用于确定流体组分的***和装置通常包括多个电极。每个电极包括至少一个被配置为接触将被***或装置探测的流体使得流体可以与电极的表面相互作用以形成与表面的动态平衡的流体接触表面(例如从图2描述的分层结构)。特定流体的表面相互作用表现流体的组成和表面的性质两者的特征。如上文提到的，本文描述的***通常比较来自未知的流体的复数导纳数据与已知的复数导纳的信息库。因此，探针的电极表面被控制并且可以被铅版印刷，允许被取样的复数导纳数据与已知的复数导纳数据的比较，而不要求被测量的复数导纳的实质上调整或归一化。

通常，本文的装置和***可以包括用于确定复数导纳的电极的一个或多个阵列。电极通常被排列为使得电极对或组合可以被刺激和测量以确定复数阻抗或导纳。因此，很多电极可以被排列作为探针、测试小室、导管、径流室或类似的。这些变化形式的所有被配置为使测试溶液(例如IV溶液)与电极接触。两个或更多个电极的集合还可以被概括地称为传感器。因此，传感器可以具有多个具有与测试流体或溶液不同地相互作用的流体接触表面的电极对。

本文描述的电极可以被称为导纳电极，并且可以被以任何合适的方式配置。本文描述的***和装置通常进行其中至少2个导电的或半导电的电极与流体接触使用的流体导纳测量。通常，多电极可以被具有可变的电压和频率的波形信号激发。

电极可以由任何合适的材料形成，包括金属、半导体材料、玻璃碳、碳纳米管、纳米线、多孔材料或类似的。在某些变化形式中，电极以掺杂或陶瓷的各种程度由半导电氧化物(ITO)、硫酸盐、磷酸盐等等形成。在某些变化形式中，形成电极的材料是贵金属，例如金、铂、钯、铑、钌、锇和铱或它们的合金。电极可以由通常是抗氧化性的金属和合金例如铌、钽或不锈钢等等或形成保护性氧化物层的金属和合金例如钛、铝、镁形成。电极可以由具有已经被加入电极上的薄保护性层例如SiO₂的金属形成。电极可以由上文讨论的电极材料的任何或全部的组合形成。

对于电阻抗传感器，可以使用多对金属。如上文讨论的，用于导纳测量的电极可以是可极化的(或被完全地极化的)电极。电极可以由相同的材料形成或由不同的材料形成。不同的金属和金属垫的对将在暴露于溶液中的药物化合物时提供独特的响应。例如，如果两个电极，那么金、铂和钯中的每个可以被使用，并且金属垫的以下的组合可以被用于感测：金+金、金+铂、金+钯、铂+铂、铂+钯和钯+钯。

电极可以由相同的材料形成，但是可以具有不同的表面和本体形态、晶体结构或粒度，这可以呈现在流体和电极之间的不同的表面相互作用。在某些变化形式中，电极具有相同的材料，但是表面被化学地或物理地改性和/或官能化(被化学处理、被涂覆、被单层化、被蚀刻、被等离子蚀刻、经受离子注入过程)。

电极对可以由相同的或不同的电极形成(例如具有相似的或不同的表面-流体相互作用的电极)。例如，传感器可以包括多个电极对，其中在给定的电极对中的每个电极由相同的材料形成或由不同的材料形成。在某些变化形式中，传感器包括具有同时具有两种或更多种组成的三个或更多个电极的电极。

通常，电极可以由垫、痕迹、薄片、交错物(interdigitate)或被沉积在绝缘衬底上的材料的其他的模式形成。

用于连接于电极的引导物可以由被用于将导电材料与导电流体隔离的非导电层覆盖的导电材料形成。此外，电极表面的一部分可以被一种或多种绝缘材料覆盖，控制电极的被暴露于流体的表面。因此，电极可以包括在非导电层中的界定暴露于流体的工作表面的几何结构的开口。

在某些变化形式中，传感器包括被排列作为探针的用于确定复数导纳的电极。探针可以被配置为***溶液中或附接于被配置为容纳流体的容器。例如，

在传感器组件的某些变化形式中，传感器是包括被排列为彼此邻近的具有流体接触表面的电极的探针。在某些变化形式中，在形成对的电极之间的距离是近似相同的。图13A图示了包括六个每个具有流体接触表面的电极1301、1303、1305、1307、1309的探针的一个变化形式。在本实施例中，电极被形成为导电元件(以黑色示出)上的绝缘的层。绝缘仅在电极的流体接触表面上被开放(在本实施例中被示出作为圆形)。

除了用于确定导纳的电极之外，传感器还可以包括另外的传感器元件，包括用于测量其他的特征流体性质例如折射率和/或光学吸收的传感器(例如光学传感器等等)。传感器还可以包括另外的用于确定流体的整体性质，例如导热率或热扩散率，和/或流体是否是稳定的或正在流动，的传感器元件。例如，图13B示出了传感器的一个变化形式，其包括六个导纳电极(被如图13A中所示地排列)以及热风速仪流量传感器1321和光学波导1323，其被全部结合为单一的组件。如在图13A中，以黑色示出的痕迹由金属例如金的薄膜形成。颜色点代表被沉积以形成垫的其他的金属薄膜。这些传感器的活动区域是在痕迹的端的金属垫。这些垫具有被选择以与在典型的IV载体流体中的浸没相容的不同的金属。导纳电极包括绝缘覆层，除了在金属垫的区域中。这种覆层防止传感器引导物与导电流体的接触但是暴露垫的一部分以与正被测试的流体直接接触。这种传感器可以通过已知的半导体制造技术被制造，其可以提供对导纳电极的被暴露的表面的精确的控制。例如，探针可以通过在玻璃或其他的基板上的平版印刷术被生产。图13C示出了图13B的传感器阵列的紧凑的变化形式。图13D是图13B和13C的可选择的视图，表示了传感器阵列的引线框架区域，其可以被耦合或连接于***的其余部分以确定流体组成。图13D中所示的实施例的尺寸是：10.5×8.5mm，并且其被与如在图的左侧所示的引线框架集成。图13C中所示的紧凑的实施方案是约2.5×3.875mm。

图13A-13D中所示的变化形式还图示了高度可重复的一次性的或单次使用的传感器的构思。传感器阵列可以被制造为非常高水平的精确度，使得新的以前不使用的传感器可以被******中，用于测试溶液，以及被除去。所使用的传感器可以被回收或修理。例如，图14示出了相似于图13B中示出的可以被使用金属沉积和平版印刷术制造的传感器的全图。传感器元件的面板的总尺寸是5×5英寸，并且分别的传感器可以被切割开，或作为面板或条的一部分被测试(例如，被保持连接，但是用于测试分离的流体)。

本文描述的传感器还可以被配置作为测量小室。测量小室可以被配置为使得传感器形成室的底部以容纳流体，或传感器可以形成室的壁的一部分。在某些变化形式中，测量小室被密封，直到可立即使用并且被针穿刺以引入待测量的样品。测量小室可以被密封和排空，使得样品将被差别的空气压力牵引入。测量小室可以通过毛细管、微通道、吸水或其他的海绵样的多孔材料被流体的毛细管作用填充。在某些变化形式中，小室被密封并且可以容纳被测量的量的干燥材料或离子溶液以将另外的离子引入待测量的溶液中。在这种情况下，电解质可以提供离子以进行在水中的溶液或右旋糖溶液的改进的测量。另外的电解质的存在可以被包括在药物识别特征的分析和识别中并且应当与待测量的药物相容。

在某些变化形式中，***包括测量小室，在测量小室中第二相同的传感器或感测部位被暴露于密封室中的标准的基准流体例如生理盐水的样品，而第一传感器在测试时被暴露于流体的样品。激发被施加于两个传感器，并且来自两者的信号被同时地收集并且用于差别化的和/或比率计测量。

传感器或测量小室可以与自动化使用兼容。例如，测量小室可以被容纳在轨道或皮带中，例如用于容纳表面安装电子部件以进行自动化拾取和放置组件。在电子工业中，这被称为“卷带包装”。在某些变化形式中，测量小室被配置为是测量小室的条的一部分。

信号发生器

通常，复数导纳的测量通过施加在一对电极上的能量被进行，如上文图示的。任何合适的信号发生器(激发源)可以被使用。被施加的信号通常小于1V(并且通常小于0.5V)。

电阻抗传感器被激发以通过施加在电极对上的能量检测导纳信号，如上文图示的。可以电压波形、单一固定频率的电压、两个或更多个不连续频率的组和/或限定范围内的频率的连续扫描来激发导纳电极。在某些变化形式中，直流偏压电流也可以被施加在交流激发上，以提供不同的测量条件。来自这些测量的数据提供与表面性质和整体性质两者相关并且因此与接触传感器的流体的组成相关的信号。因此，电阻抗传感器垫的对，例如在上文在图8和13A-13D中示出的那些，可以被单一固定频率的交流电流、两个或更多个不连续频率的组和/或限定范围内的频率的连续扫描激发。对于每个频率来说，一个或多个激发振幅电平可以被施加于传感器。

因此，信号发生器可以被配置为施加单一的激发频率，或两个或更多个不同的激发频率。在某些变化形式中，信号处理器被配置为施加10个或更多个不同的激发频率。如提到的，信号处理器可以被配置为连续地扫描从开始频率至结束频率的频率。被施加的频率可以在限定的步骤中从开始频率至结束频率变化。在某些变化形式中，被扫描的频率流体导纳测量被进行，其中开始频率低于结束频率，或开始频率高于结束频率。

在某些变化形式中，激发信号由纯正弦波、调幅正弦波、调频正弦波或调相正弦波组成。被施加的随时间变化的激发信号波形可以是有形波形，例如方波形、三角波形、锯齿波形、时间波形的任意函数、或各种类型的噪声，例如白噪声、粉红噪声或闪烁噪声。

信号发生器可以以单一的激发电压水平或以不同的激发电压水平将能量施加于导纳电极。例如，信号发生器可以以10个或更多个不同的激发电压水平将能量施加于导纳电极。交流激发水平可以是等于或低于待测材料中的热能水平。如提到的，在某些变化形式中，直流偏压电压与交流激发共同地施加。

在某些变化形式中，***被配置为和排列为使得激发信号和测量***在电极对之间切换。切换可以被计时器、计算机或其他的控制器(例如微控制器)控制。激发信号水平以及激发信号频率可以被计时器、计算机或其他的控制器(例如微控制器)控制(分别地或共同地)。

在某些变化形式中，在激发频率和/或电极对/组之间的切换可以与激发电压同步，使得切换仅在激发电压的预定水平发生，例如在当激发电压正在经过零电位或当其达到最大或最小或任何其他预定水平的正弦波形的情况下。

在某些变化形式中，***可以被配置为使得单个信号发生器被使用。在某些变化形式中，装置或***可以包括多个信号发生器。例如，***可以被配置为激发多于2个电极或电极对并且被以相同的频率或以不同的频率同时地测量。

在其中使用不被用于导纳测量的电极(例如如果电流动检测器例如风速计)的变化形式中，相同的单个发生器可以被使用，或不同的信号发生器可以被使用。

在本文描述的任何变化形式中，还可以使用控制器。如提到的，控制器可以是专用的控制器(例如微控制器)或其可以是适合于使用的通用计算机。在某些变化形式中，处理器与控制器集成。控制器通常调节激发波形的产生，以及任何另外的传感器，并且可以调节在传感器之间的切换。控制器还可以从传感器(包括导纳电极)收集数据，存储和/或分布被收集的数据。因此，控制器可以被用于传感器和检测器响应调节和读出。控制器自身可以进行这些功能，或其可以通过一个或多个子***协调这些功能的性能。

例如，本文描述的***和装置可以包括控制传感器和检测器响应的数字化的控制器。控制器还可以过滤和存储被数字化的数据。控制器还可以预调节数据(例如通过放大数据、平滑化或过滤数据或从基准减去数据等等)。

在某些变化形式中，***还包括用于与一个或多个网络(可以是有线的或无线的)通信的网络接口。***或装置还可以包括用户界面，包括合适的用户输入部和输出部(显示器/打印机、键盘、按键、触摸屏、轨迹球等等)。

此外，***还可以包括一个或多个用于存储数据，包括存储刺激参数和用户输入数据的存储器元件。被存储的信息还可以包括所进行的测量的日志和/或输液治疗的全部历史，基于所测量的药物身份、浓度和流量连同时间戳。任何合适的(数字的)存储器可以被使用，包括可移动介质存储器。

处理器

本文描述的***和装置还通常包括用于分析复数导纳(例如导纳谱法指纹)并且将其与已知复数导纳的信息库以及所测量的任何另外的特征参数比较的处理器。处理器可以是电子的，并且包括硬件、软件、固件或类似的。处理器可以是专用处理器或通用处理器，并且其可以是本地的或远程的。在某些变化形式中，处理器是分布式处理器。

处理器可以包括已知参数值的信息库。参数值被等同于具有已知身份和/或浓度的组分的溶液。参数值可以包括从具有界定组成和浓度的已知流体测得的复数导纳值。信息库可以被存储在处理器的存储器中，或其可以是可被处理器访问的(远程访问或本地访问)。例如，信息库可以被存储至可以被定期升级的闪存驱动器，或其可以位于远程服务器上并且被***或装置访问(或下载)。在某些变化形式中，信息库可以被***或装置构建或加入，以校准模式操作。

通常，信息库值由在与测试条件相似的条件下测量。特别地，复数导纳可以使用与被测试装置或***使用的传感器相似或几乎相同地配置的传感器测量。因此，信息库可以包括相应(或匹配)导纳电极的测量参数的复数导纳数据。例如，已知组成的流体的信息库导纳谱指纹可以被相同的电极对(例如金-金等等)以相同的外加能量(频率和能级)索引。进行测量的导纳电极不必须是被用于确定信息库基准导纳参数的实际的电极，然而，它们应当具有近似相同的表面相互作用，这可以意指形成流体接触表面的材料和流体接触表面的几何结构可以是近似等效的。

从测试装置或***收集的指纹可以包括比信息库指纹中更多的参数或包括信息库指纹中的参数的子集。通常，处理器可以仅使用参数的子集(例如导纳谱法和任何其他的特征数据)鉴定测试样品的组成。

本文描述的处理器还通常包括用于识别测试指纹和指纹信息库之间的模式的逻辑。例如，处理器可以包括被训练以识别相应于已知溶液(例如具有在载体中的药物或药物混合物的溶液)的模式的模式识别算法。例如，处理器可以包括被配置为进行用于从训练模式识别药物的多维数据聚类、模式识别和/或神经网络算法的逻辑。处理器逻辑通常在任何合适的硬件、固件或类似物上可执行，如上文讨论的。

用于从多参数传感器数据识别药物的算法可以使用来自多通道的传感器数据以鉴定溶液中的药物化合物。被检查的数据组(例如指纹)可以包括单一的数据点、二维曲线以及在多维空间中的路径，以识别特定的药物化合物。在某些变化形式中，用于检测来自数据输入的药物的软件算法可以是基于：在二维或多维空间中的阈值、峰拟合和分析、聚类和角度。处理器可以包括在已知药物溶液的信息库上训练并且内插在已知的数据点之间以确定药物或药物混合物的身份和浓度的神经网络。

任何合适的模式识别或分类算法可以被处理器使用以确定药物身份和/或浓度。如本文描述的，在某些变化形式中，复数导纳(以及所测量的任何其他的特征参数)可以以矢量表示，包括大于第二和第三级的多维矢量(n维的)。例如，从样品获取的指纹可以进行曲线拟合，以定义通过多维空间的每种药物对浓度的曲线获取的路径的方程。

在某些变化形式中，处理器可以包括用于比较和/或识别已经被硬编码入被配置为作为硬件而非软件运行的专门的芯片(例如FPGA等等)中的指纹的逻辑或算法。在本实施中，专门的芯片可以被药物模式预编程或训练并且可以进行传感器输入模式与被预编程入芯片中的那些模式的硬件水平匹配。

在某些变化形式中，模式识别逻辑可以被称为“自适应”。如本文使用的，术语自适应概括性地是指可训练的***或网络(例如在指纹的信息库上训练的自适应神经网络)。在某些变化形式中，模式识别逻辑还可以被预训练或固定，以及在常规的意义上不是“可训练的”。例如，网络可以被构建为基于指纹数据的信息库识别测试指纹。

处理器可以通常接收指纹“模式”(例如复数导纳数据和任何另外的特征数据)，并且将模式与已知的信息库指纹模式比较。处理器可以进行以下的步骤中的某些或全部：结果和/或警告的模式获取、特征提取、预处理、分类、回归描述、后处理和通信。模式获取通常代表多维的传感器数据的收集。特征提取可以涉及信号电平的确定和原语例如矢量或曲线描述符的提取。可能需要预处理以用于待被合适地缩放和针对装置转移功能校正的特征或描述符值，包括传感器和电子响应的任何非线性。如果使用需要待被缩放至统一的特征的神经网络算法，那么这可以是特别有用的功能。后处理通常解释从分类步骤、回归步骤和描述步骤获得的输出。基于对溶液中的化合物的鉴定，本步骤可以包括加载关于患者对被鉴定药物的敏感度的信息，以及计算浓度和剂量并且将消息发送至泵接口或图形用户接口，这可以产生警告。

如提到的，任何合适的模式识别算法可以被使用，包括资料聚类算法、统计分类算法、神经网络算法和结构分析算法。

处理器可以进行的药物识别过程的简化实施例被提供。在本实施例中，一对金属电极被暴露于流体，并且电极和流体之间的表面相互作用可以通过使用交流电压或电流激发电极并且测量所得到的复数电流或电压被研究。如上文描述的，当刺激信号小至足以使***线性地响应时，***可以被在复数交流阻抗或导纳的方面描述，例如实部(x)和虚部(y)响应分量可以被测量。

x和y的值以及它们的相对量级主要地随流体流动和流体-电极界面的电性质变化，流体流动和流体-电极界面的电性质两者极大地受到流组成的影响。这些值的变化与流体材料的性质相关并且可以被用于鉴定特定的材料。对于IV药物的情况，响应可以被用于鉴定在载体流体例如盐水或林格氏乳酸盐的流中存在的特定的药物。

在本实施例中，两个圆形共面的直径为0.32mm的金电极被放置为在不导电的流动路径的壁上彼此相距0.75mm。8mV振幅的100KHz交流电压被施加到与50欧姆电阻器串联的电极，并且使用Stanford ResearchSR830型锁相放大器测量跨电阻器的电压降。PC被通过RS232接口连接于锁相放大器，且软件记录由锁相放大器每秒约两次读取的复数电压。数据被作图，使测量的电压值的实部部分沿着X轴并且使虚部部分沿着Y轴。在本实验中，由于自然存在的噪声，平均值(x₀+iy₀)和标准偏差(σ)被确定。在XY图上的任何方向，与平均值偏离|Δx+iΔy|＞6σ的测量的电压值(x+iy)是流体变化的统计上显著的表示。在这种情况下，arg(Δx+iΔy)定义偏差矢量的角度方向。两个偏差Δx₁+iΔy₁和Δx₂+iΔy₂是统计上可区别的，如果|Δx₁+iΔy₁|＞6σ并且|Δx₂+iΔy₂|＞6σ并且|Δx₁-Δx₂+i(Δy₁-Δy₂)|＞6σ的话。后面的不等式定义偏差的量级与它们之间的角度为彼此可区别的偏差之间的关系。

我们的实验表明(并且能够在理论上被解释)，对于对盐水流的高度稀释的添加剂来说，距纯盐水点的偏差距离取决于添加剂的浓度和分子或离子组成两者，而方向主要取决于添加剂的分子或离子组成。对于较高浓度的添加剂来说，偏差的量级和方向以唯一的和可区别的方式成为浓度依赖的，所述的方式取决于添加剂的性质。

在本实施例中，传感器正在测量流动的盐水并且1ml的药物例如盐水稀释的氯化钾被作为大丸剂注射入流中。一旦丸剂的“前沿”到达电极附近，那么复数电流偏离其在纯盐水中的平均值并且返回，此时丸剂的“后缘”经过电极的邻近，产生特性曲线或识别特征。可以看到，氯化钾注射的“前沿”产生与盐水点的偏差，其是以远大于检测的6σ阈值的距离的近似笔直的线，这允许精确地确定偏差矢量的方向。例如，对检测的6σ阈值到距离的测量点线性回归可以在残差(residual)开始超出6σ时来进行。为了使结果更可理解，在X轴和基于回归系数的偏差的方向矢量之间的角度可以被计算，其在本实施例中被发现是74.4°。

当1ml的被盐水稀释的硫酸镁丸剂被注射入***中时，被测量的复数电压沿着与氯化钾注射非常不同的曲线行进。如可以在图32中看到的，与盐水点的偏差是更竖直的，并且具有较小的量级。按照上文的解释计算的初始偏差的角度被发现是85.6°。

约1ml的纯的去离子水也被注射入盐水流中。水产生不同的曲线，在近似相反的方向与以前的注射偏离。水注射的初始偏差的角度被发现是-118.2°。

从用于计算确定角度的系数的线性回归的残差来估计这些角度测量的统计上的不确定性，并且发现所有三种物质都是±0.62°。

在某些变化形式中，处理器可以被配置为用于通过连续地从传感器收集数据并且检查值是否超出6σ阈值来识别药物。一旦阈值被超出，那么软件指示不同的物质可能存在于流中并且开始对连续测量的点进行线性回归，检查残差是否超出6σ阈值。在该点，算法可以得出结论，即偏差曲线的线性节段被结束并且计算被减小的数据组的方向矢量。然后方向矢量可以与之前确定的特定药物的矢量值进行比较。在某些变化形式中，可以以角度进行分析。例如，如果检测到的偏差落入74.4±0.62°内，那么被注射的丸剂可能是氯化钾，如果其落入85.6±0.62°或-118.2±0.62°内，那么被注射的物质分别是硫酸镁或水。如果角度在已知边界的外部，那么算法报告流中的未知物质。可以使用多于两个维度进行相同的分析，如上文提到的。

这种简单的算法可以被配适为通过供给预期角度的值来识别在各种方向上产生偏差的其他物质。通过供给预期角度的值。更精细的模式识别算法可以被应用于由多维空间中的感测***生成的曲线的区别和识别，如在例如Sing-Tze Bow，Pattern Recognition and Image Preprocessing，2002；M.S.Nixon，A.S.Aguado，Feature Extraction and Image Processing，2002；和D.Maltoni，D.Maio，A.K.Jain，S.Prabhakar，Handbook of FingerprintRecognition，2002中描述的。例如，识别软件可以基于人工神经网络和模糊逻辑算法。

处理器还可以包括用于确定潜在的药物错误的算法。例如，处理器可以基于被鉴定的药物、浓度和流量数据计算患者可能接收的特定药物的剂量，并且将所提出的剂量与对于患者通常安全的预先规定的剂量限值进行比较。这允许预见药物错误。在某些变化形式中，处理器还结合入患者数据，例如但不限于体重和年龄，以改进对在进行中的错误的预测和/或扩大检测到的错误的数量和类型。患者数据可以从EMR(电子病历)被自动检索或被通过计算机手动地编程入单元中或直接地编程入处理器中。

如提到的，处理器可以完全地或部分地与***的其余部分是一起的或远离***的其余部分。例如，在某些变化形式中，数据处理、药物识别和ADE检测完全在传感器的本地处理器处发生。在其他的变化形式中，数据处理至少部分地在传感器的处理器处发生并且部分地在泵的微控制器(嵌入的微控制器)处发生。在某些变化形式中，测试指纹的全部处理在远程处理器处发生，例如在IV泵的微控制器处或在护理提供者的网络内的远程服务器上。

如上文提到的，本文描述的装置和***可以包括用于存储或记录装置的使用的结果和/或操作数据的日志或存储器。输注日志通常被存储在处理器或泵微控制器中或两者中并且可从它们下载。所检测的药物和剂量的日志可以被存储在与处理器、IV泵或远程接收器单元相关联的存储器中。这样的数据可以在日后被传输至医院IT***或从本地装置下载。

虽然上文描述的大部分变化形式包括其中导纳谱法被用于鉴定未知溶液的组分和验证组分的浓度两者的***和装置，但是在某些变化形式中，***或装置可以被配置为仅确定溶液的一种或多种组分的身份。

本文描述的导纳谱法的一个变化形式提供用于确定溶液的一种或多种组分的身份的特殊情况。在低浓度(例如在高度稀的条件下)，溶液中的一种药物或药物混合物的身份可以被易于确定，而与实际浓度无关。

如上文提到的，可以基于复数阻抗确定特定电极对的包括电信号的多维信号的角关系。这可以在溶液中的化合物的浓度从零增加至非零的值时允许大概估计化合物的身份。当以矢量表示时，多维信号的矢量方向可以反映化合物的身份(或在化合物的混合物情况下，反映多个身份)。我们已经发现，对于低浓度的某些药物来说，交流信号的源自同相分量和正交分量的角度与浓度无关。因此，角度仅取决于药物的性质而不是其浓度。由于本文描述的***是多参数的并且记录了溶液中的每一种物质或物质的混合物的多重信号，所以响应可以由传感器信号空间中的矢量表示。

因此，在某些变化形式中，可以在已知的载体输注流体(例如0.9％盐水、溶剂或其他典型的流体，例如林格氏乳酸盐或右旋糖溶液)的背景上进行测量。在这种情况下，当浓度在载体中从零开始增加时，可以确定身份，与最终的浓度无关。因此，在本变化形式中，可以是方便的是，将参考坐标系的原点设置在已知的载体输注流体(例如盐水)生成的信号矢量的末端并且使用与该点的信号偏差而不是使用全信号矢量操作，并且将与已知的载体输注流体点的偏差称为“信号”。传感器信号可以展示对药物浓度的非线性响应，对不同类型和参数的药物来说药物浓度是不同的。在非常低的药物浓度时，传感器信号将与浓度近似成比例(对浓度的非线性响应可以由已知的载体输注流体点附近的泰勒级数和所保留的唯一线性项表示)。在这种情况下，线性项中的常数可以被称为“灵敏度”，响应矢量的每一个坐标(r₁、r₂、...r_n)与浓度Δc成比例并且矢量坐标是s₁Δc、s₂Δc、...s_nΔc、orΔc*(s₁、s₂、...s_n)，其中s_i是第i个传感器信号(或通道)的灵敏度，并且矢量(s₁、s₂、...s_n)可以被称为“灵敏度矢量”，对于不同类型的药物，“灵敏度矢量”将是不同的。如果在具有浓度Δc的药物#1中传感器产生响应并且在浓度ΔC的药物#2中产生响应那么在这两个矢量之间的角度的余弦可以被计算为：

$\frac{\stackrel{\→}{r}\·\stackrel{\→}{R}}{\left|\stackrel{\→}{r}\right|\left|\stackrel{\→}{R}\right|}=\frac{\mathrm{\Δc}\stackrel{\→}{s}\·\mathrm{\ΔC}\stackrel{\→}{S}}{\mathrm{\Δc}\left|\stackrel{\→}{s}\right|\mathrm{\ΔC}\left|\stackrel{\→}{S}\right|}=\frac{\stackrel{\→}{s}\·\stackrel{\→}{S}}{\left|\stackrel{\→}{s}\right|\left|\stackrel{\→}{S}\right|}$

其中

和分别是对药物#1和#2的灵敏度矢量。这种考虑表明，对于低浓度的药物，响应矢量之间的角度不取决于浓度而仅取决于对特定药物例如药物类型的传感器灵敏度。因此，只要浓度是低的，那么响应矢量之间的角度可以被用作独立于药物浓度来区分药物的简单度量。在自然存在的噪声的存在下，矢量之间的角度可以仅使用由噪声特征和传感器响应的灵敏度确定的有限的精确度来计算。为了实践的目的，对单种药物进行的多次测量，可以计算连续测量的响应矢量之间的角度，并且所计算出的这样的数据集的标准偏差将限定可以被分辨的最小角度以及因此限定可获得的最大分辨率。对于较高的浓度，针对给定药物的所关心范围内的浓度组，所测量的传感器的响应将以查找表或多项式拟合等形式被存储在存储器中。这种信息将建立校准函数：

$\stackrel{\→}{r}=\stackrel{\→}{s}\left(c\right)$

对特定的药物来说，使得一旦药物被鉴定，那么其浓度可以从传感器响应来计算：

这种信息对于浓度计算来说是多余的，所以可以使用仅一个传感器通道、多个通道或响应矢量的绝对值等等，这取决于噪声在通道之间是否是非相关的或部分相关的。一旦药物在时间t被鉴定，那么传感器响应可以被从数据库取出并且瞬时药物浓度可以被计算：

$c\left(t\right)={\stackrel{\→}{s}}^{-1}\left(\stackrel{\→}{r}\left(t\right)\right).$

如果药物浓度在注射期间的任何时间超出安全限制，那么***可以提供警报。一旦药物被鉴定，那么响应数据可以被及时追溯至点t₀，在点t₀响应首先超出与盐水点的两个标准偏差。在时间t的累积剂量D(t)可以随后被估计为：

$D\left(t\right)=\underset{t_0}{\overset{t}{\∫}}q\left(t\right)c\left(t\right)\mathrm{dt},$

其中q(t)是由流量计测量的瞬时体积流量。

数据通信方法

在本文描述的***的多个实施例中，***的部件零件通过直接地连接于它们(有线方式)或无线方式而彼此通信。因为待被这些装置和***取样的许多医用流体是导电的水溶液，所以在某些变化形式中***可以使用流体使其他***部件与***另外的部件通信。例如，待取样的IV流体可以被用作数据通信通道。传感器数据流可以被编码为由导电流体携带的电信号。传感器数据可以通过使用流体作为通信通道而通过IV流体被从传感器组件和/或处理器单元传输。电信号可以以非常低的信号水平传输经过导电的IV流体。多个数据通道可以通过使用不同的频率和/或调制方法被编码。

在某些变化形式中，IV管路可以被用作数据通信通道。传感器数据流可以被编码为可以由IV管路携带的信号(光的、声的或电的)。作为透明塑料，IV管路可以被用作将通过光方式、电方式或声方式编码的信号从传感器或处理器传输至接收器的导管。

IV流体还可以被用作通过光传导传感器信号的介质。传感器数据可以通过使用IV流体和管路作为传导光的介质被传输，传感器信号已经被编码入光中。在这种情况下，流体和管***可以如同光纤那样起作用，作为用于容纳光信号并且从一个点传输至另一个的导管。

在某些变化形式中，传感器通信通道(线，光纤等等)可以被结合入IV管路中。通信路径可以在制造时被置入IV管路中，以提供用于传输传感器数据的数据路径。结合线、导电聚合物和/或光纤将提供用于将信号从传感器单元和/或处理器单元传输至接收器单元或IV泵的手段。

传感器单元处理器和泵可以通过IV线通信：使用管路或IV流体作为用于以电方式、光方式和声方式(超声)进行通信的介质。来自传感器和/或处理器的被传输至泵的信息可以包括：流量、流温度、气泡的存在、药物身份、药物浓度、药物递送速率和载体流体身份。

本文描述的***和装置还可以通过光学界面将传感器数据通信至IV泵。通信可以通过光纤链路或自由空间光信号链路。

本文描述的***和装置可以与一个或多个其他装置(或***的部件)集成，其他装置包括经过串联的多个IV泵、以太网、无线或光通信手段。例如，装置或***可以被通过任何常用的数据通信接口联接于IV泵，数据通信接口包括但不限于以下的：以太网、无线、光的和声的。

如上文提到的，数据的从传感器单元向远程处理器的通信可以被有线、无线或光学手段进行。在这种情况下，处理器单元可以被定位为在物理上距传感器单元某个距离，并且传感器信号可以通过包括但不限于以下的通信链路被通信：以太网、无线、光的、声的，包括超声。

在某些变化形式中，IV流体可以被装置或***作为RF天线使用。因此，处理器、泵和医院IT基础设施和个人通信装置(PDA、移动电话等等)之间的通信可以使用作为天线的线中的IV流体而以无线方式建立。RF信号可以被耦合入被容纳在IV管路或流体袋内的导电流体中，导电流体将作为用于辐射和接收信号的天线。

输出部

本文描述的用于确定未知溶液的组分的***和装置可以包括任何合适的输出部，包括信息输出部(显示器、打印输出、警报灯、声音等等)、存储器输出部(日志、数字记录等等)、控制输出部(基于结果改变装置的操作)或其任何组合。

例如在某些变化形式中，***或装置包括显示器。显示器可以被耦合于装置或被定位为远离装置。显示器可以指示分析结果，包括指示流体的一种或多种组分的身份和/或浓度。显示器还可以提供指令和***信息(例如指示如何操作装置)或与操作相关的错误代码。

例如，面板或显示器可以存在于与装置集成的传感器、处理器或IV泵上。显示器可以指示何种药物被检测并且警报非预期的药物、浓度和剂量。药物鉴定信息和ADE可以在进行中被指示在传感器的处理器单元处指示的警告或消息。在其中用于确定IV药物溶液的组分的***与IV泵集成的变化形式中，***和IV泵两者(或仅IV泵)可以包括显示器，例如使用文本显示或各种颜色和闪光序列的光以提供警告的显示器。在药剂正被施用时，无论其是否是潜在的错误，警告(例如由潜在的不良药物事件触发的)还可以包括但不限于声音警报、光信号(辉光、颜色变化等等)。

也可以使用声音报警信号。相似地，特定的声音报警信号可以由传感器***或由IV泵(或其他相关装置)或仅由IV泵生成。这样的信号可以指示但不限于(当存在高警告药剂被触发时)：过度剂量或剂量不足条件或对于特定患者禁忌的药物。

视觉报警信号可以包括闪烁光或特定彩色光的连续辉光。一旦错误被鉴定的话，那么视觉报警信号和/或声音报警信号可以编码进行中的错误的类型和严重性。

在某些变化形式中，***还可以指示其已经被正确地/不正确地连接，或尚未被连接。例如，***或装置可以指示IV线中的传感器的存在或不存在，和/或传感器处理器和泵微控制器之间的通信是否已经被建立。

导纳谱法与其他传感器模式的使用

在导纳谱法的特定情形中，提出了用于确定身份和浓度的多参数传感器测量的一般构思。然而，这些相同的一般构思可以适合于使用检测性质的其他模式，这些性质反映了特定溶液组成的特征。下文提供了这些另外的模式的实例，这些另外的模式可以与本文描述的导纳谱法装置和方法组合使用。

本文应用的用于确定身份和浓度的多参数分析的一般原理可以以普遍情况表达。例如，对折射率和比重响应的两个不同的传感器可以提供可以被用于确定身份和浓度的多参数数据。响应于折射率或比重的传感器可以具有所测量的响应Δr，所测量的响应Δr取决于被引入的组分(诸如MW、极性等性质)的性质Δp，以及其浓度Δc两者。因此：Δr＝f(Δp，Δc)。如果已知组分性质的话，从单个测量结果，可以推导出浓度，并且反之亦然。当使用多传感器时，所测量的响应现在是矢量：Δr＝(Δr1，Δr2)，其取决于被引入的组分的性质(Δp)以及其浓度(Δc)两者：Δr＝f(Δp，Δc)。对于非常低的浓度来说

值

不取决于浓度并且可以被称为“灵敏度矢量”。当传感器分别被暴露于浓度Δc1和Δc2的两种不同的物质Δp1和Δp2时，响应矢量将是和 $\mathrm{\Δr}2\≈(\∂f\left(\mathrm{\Δp}\mathrm{2,0}\right)/\∂c)*\mathrm{\Δc}2.$

在这两个矢量之间的角度的余弦是它们的纯量积除以它们的绝对值：

$[(\∂f\left(\mathrm{\Δp}\mathrm{1,0}\right)/\∂c)*\mathrm{\Δc}1\·(\∂f\left(\mathrm{\Δp}\mathrm{2,0}\right)/\∂c)*\mathrm{\Δc}2]/\left(\right|(\∂f\left(\mathrm{\Δp}\mathrm{1,0}\right)/\∂c)*\mathrm{\Δc}1|*|(\∂f\left(\mathrm{\Δp}\mathrm{2,0}\right)/\∂c)$

$*\mathrm{\Δc}2\left|\right)=$

$(\∂f\left(\mathrm{\Δp}\mathrm{1,0}\right)/\∂c)\·(\∂f\left(\mathrm{\Δp}\mathrm{2,0}\right)/\∂c)/|\∂f\left(\mathrm{\Δp}\mathrm{1,0}\right)/\∂c|/|\∂f\left(\mathrm{\Δp}\mathrm{2,0}\right)/\∂c|.$

因此，在一般的意义上，灵敏度矢量之间的角度仅取决于物质的性质Δp1和Δp2并且与浓度无关。说明灵敏度和浓度矢量的参数可以包括导纳谱法数据，但是它们还可以包括另外的传感器信息，如上文提到的。此外，***或方法的维度，例如参数的数量，可以是大至期望的，同时仍然将必需的处理保持至可管理的(例如实时的)水平。

因此，多参数***，特别是包括本文描述的导纳谱法***的多参数***可以被用于确定给定的包括药物(以及其他组分)的未知溶液的药物身份和浓度。虽然复数导纳和导纳谱法的使用提供了用于鉴定未知溶液的丰富的数据来源，但是导纳谱法的使用也与其他传感器模式兼容。另外的传感器模式的使用可以增强本文描述的导纳谱方法、***和装置。这些方法可以特别有助于在医院药房或相似的环境中验证药物。验证所准备的剂量对药剂师和药房技术人员具有高价值。如果错误制备的药物被施用于患者的话，那么制备药物中的任何错误都能够产生非常严重的后果。例如，多参数流体测量和分析可以使用流体导纳、多波长光学吸收和多波长折射率感测的组合以确定医用流体(例如IV流体)的组成。

除了上文描述的导纳测量技术外，还可以使用以下的传感器技术，如果具体应用需要的话：电化学传感器(例如电化学电势传感器)、热传感器(例如热风速仪传感器可以被作为流体热扩散率传感器操作)、光学传感器(例如折射传感器、透射传感器、吸光度传感器、分光计(包括色度计)、浊度传感器、流变传感器(例如粘度计)、电性质传感器(例如电容器传感器、pH传感器、电导传感器和电感传感器)以及流***移或流体剪切(例如共振器)传感器。流体性质和用于测量这些性质的传感器技术在以下的表格中示出：

流体性质	传感器途径
		复数电导率或导纳	交流阻抗光谱
离子性质	电化学电势/光谱
		沸点	脉冲热测速法
热扩散率	脉冲热测速法
		折射率	折射计、光纤折射计、光学器
红外、可见、紫外吸收	透射/吸收
		颜色	光谱仪、色度计、白光吸收光谱
粘度	粘度计、共振器
		密度	粘度计、共振器
介电常数	电容器、共振器
		不透明度或透明度	光学器、透射、浊度传感器
膜渗透率	选择性传感器
		pH	pH计、MEMS pH传感器、化学颜色变化传感器、石蕊试纸
盐度	电导率、密度、折射率
		空气	光学、电感、电导率、热
流量	流量计、热风速仪

表1：可选择的传感器模式

为应用不同传感器模式的实例，考虑响应于液体折射率的传感器和响应于液体电导率的另一个传感器。假设具有载体流体，例如盐水(水中0.9％盐水)溶液，其中另外的组分，例如药物，溶解在该载体流体中。此外，假设另外的组分存在于液体中时，两个传感器的响应达到值r₁和r₂。折射率和电导率两者将取决于所加入的组分浓度c和其“性质”(p)：参数，例如分子量、极性、离子强度等等的聚集效应。单个传感器的响应是所加入组分的浓度和性质两者的函数：

r＝f(c，p)

因此，单个传感器的响应可以仅被校准以测量已知组分的浓度，或如果已知浓度的话，那么确定是何种组分。如果使用来自第二传感器的响应，那么现在可以测量组分的浓度和性质两者：

r₁＝f₁(c，p)；r₂＝f₂(c，p)

因为这种具有两个变量的两个公式的体系在大多数的实际情况中都可以被解出。

两个传感器响应可以被看作二维矢量并且可以以矢量形式写出公式：

$\stackrel{\→}{r}=\stackrel{\→}{f}(c,p).$

注意到，对于具有不同性质p₁、p₂...p_n的组分来说，该矢量的端随着浓度的变化沿着曲线 $\stackrel{\→}{r_1}\left(c\right)=\stackrel{\→}{f}(c,p_1),$ $\stackrel{\→}{r_2}\left(c\right)=\stackrel{\→}{f}(c,p_2)...\stackrel{\→}{r_n}\left(c\right)=\stackrel{\→}{f}(c,p_n)$ 行进，并且零浓度时所有曲线从同一个点开始，这是在载体流体中的响应。这些“浓度曲线”或“识别特征”关心的组分可以通过实验记录并且存储在数据库中。当测量未知的溶液时，响应可以与识别特征的数据库匹配。

这种简单的解释可以被扩展至多于两个传感器，而没有丧失普遍性。另外的传感器向矢量提供另外的维度，并且对于单一组分的情况，这种信息成为多余的。这种冗余在实践中是非常有用的，因为实验曲线始终被自然存在的噪声模糊并且任何另外的信息都改进技术的总体分辨能力。

组合的电的(导纳谱法)和光的***的一个实例在上文关于图13B-13D示出的探针得到阐释。传感器阵列的另一个变化形式(被配置为测量小室)在图15A和15B中示出，结合了流体流过其的透明室。在本实施例中，发射在250nm至1000nm或更长的范围内的不连续波长的光的一组光源例如发光二极管(LED)被嵌入在一组匹配的检测器(与发射光源匹配)对面，使得光路径跨越透明的流体路径。光检测器可以是具有与光源(例如LED)匹配的响应的光电二极管或光电晶体管。用于光源和检测器的不透明保持器可以被用于将它们彼此对准并且限制发射/接收的光，并且可以包括用于确定视角并且将视角与液体容器或(在本实施例中)流动路径对准的孔。可以包括具有圆柱形截面的透明室，流体被放置在透明室内或流过该透明室，如图15A图示的以及如图15B中示出的端视图。流体室包括用于集成的电传感器元件，例如上文描述的(例如，以及图13A中示出的)，的流体进入点。

在这种设计中，用于确定复数导纳的产生总共12个测量通道的电传感器(例如测量同相分量和正交分量两者的六对独特的电极)与产生高至6个测量通道的光学***的组合产生了用于产生所测量的每种化合物的独特图案的18个独立测量结果的组。在准备药物的区域例如药房中，传感器***或阵列可以适合于药物的台式测量。测量和鉴定正在被准备的药物将验证其为正确的药物、正确的浓度和正确的配方，如上文提到的。在操作中，电信息(导纳谱法)和光信息可以被提供至处理器以及用于确定溶液的组分。

虽然本文描述的许多变化形式使用将不改变正被测试的医用溶液的化合物、无菌性或功效的无损感测技术，例如低功率导纳谱法，但是也可以使用破坏性的药物感测方法或传感器，特别是在诸如上文描述的台式变化形式的实施方案中。除了上文描述的复数导纳方法、装置和***外，可以另外再使用破坏性的技术，或破坏性的技术可以与上文描述的复数导纳方法、装置和***共同使用。与在线IV输注监测不同，在药房环境中，鉴定过程可能对样品和传感器两者都是破坏性的或搀杂的(adulterating)。这将也可以被使用的适用的技术或模式的名单扩展至包括：化学改性的感测部位或表面的阵列，感兴趣的药物分子与化学改性的感测部位或表面反应或结合于其并且这样的反应或结合的产物通过光学方式、通过颜色变化、电方式或通过基于共振器的技术、伏安技术或电流测量技术、循环伏安法进行检测，其中溶液中的分子和离子经受电感应的氧化还原反应，可以从该氧化还原反应记录独特的循环伏安图且该循环伏安图用于鉴定所涉及的物种。

药物溶液可以经受电流以产生电致发光并且所收集的光谱可以用于药物鉴定。此外，药物溶液可以经受具有足够强度的超声以产生声致发光并且所收集的光谱可以用于药物鉴定。电弧可以被在药物溶液中产生以产生光，这种光谱可以被用于药物鉴定。产生特征信号的其他破坏性技术可以包括将药物溶液注入火焰中，这种光谱可以被用于药物鉴定。此外，药物溶液可以经受具有足够强度的微波场以产生光并且所收集的光谱可以被用于药物鉴定。

在某些变化形式中，微型加热器/温度计可以被用于测量溶液的沸点并且使用其作为用于鉴定药物另外的数据。溶液组分随温度变化的热致化学反应、浊度、沉淀或分馏可以被用于药物鉴定。

导纳传感器操作的另一种模式可以包括在测试流体中的电渗流的调用。电渗流产生在滞留流体中的运动或在流动流体中的促进在传感器表面附近或在传感器表面处的流体交换和流体置换的另外的对流流动，这消除或很大地减小流体中的或测试下的流体流动的任何不均一性。这种现象的详细描述可以在以下公布中发现：Gonzalez，Ramos，Green，Castellanos和Morgan，“Fluid flow induced by nonuniform ac electric fields in electrolyteson microelectrodes.ii.a linear double-layer analysis(由微电极上的电解质中的非均一交流电场引起的流体流动.ii.线性双层分析)”，Phys Rev E StatPhys Plasmas Fluids Relat Interdiscip Topics，61卷，4Pt B号，4019-4028页，2000年4月；Green，Ramos，Gonzalez，Morgan和Castellanos，“Fluidflow induced by nonuniform ac electric fields in electrolytes onmicroelectrodes.i.experimental measurements(由微电极上的电解质中的非均一交流电场引起的流体流动.i.实验测量)”，Phys Rev E Stat PhysPlasmas Fluids Relat Interdiscip Topics，61卷，4Pt B号，4011-4018页，2000年4月；以及N.G.Green，A.Ramos，A.González，H.Morgan和A.Castellanos，“Fluid flow induced by nonuniform ac electric fields inelectrolytes on microelectrodes.iii.observation of streamlines and numericalsimulation(由微电极上的电解质中的非均一交流电场引起的流体流动.iii.流线和数值模拟的观察)”，Phys Rev E Stat Nonlin Soft Matter Phys，66卷，2Pt 2号，026305页，2002年8月。

在本文描述的任何变化形式中，***可以包括在传感器之前的混合器或搅拌器，以均质化被传感器看到的流体组成。如上文提到的，混合可以是特别用于本文描述的台式实施例中的，并且在水溶液包含被悬浮在溶液中的材料时也可以是有用的。

测试溶液(例如IV溶液)在其被传感器阵列探测之前进行混合可以改进测量精确度。例如，上文描述的引起电渗流的导纳传感器可以受益于这样的另外的混合。任何合适的混合器或混合方法可以被使用。例如，静态流体混合器，例如在US 3,286,992中描述的，可以被使用，例如在注入口和传感器之间。在其中传感器被布置在注入口下游的变化形式中，在传感器附近的载体流体中所注入的丸剂的任何非均一的浓度分布曲线可以通过传感器校准被考虑在内或在测量点处被物理消除，包含混合器的使用。此外，一个或多个IV流体过滤器(例如US 4,601,820和US 5,992,643)可以被使用。这样的过滤器可以包括具有制动和随机化流动路径的粗目的钢丝网过滤器织物，并且还可以是对于混合有用的，代替专用的静态混合器或除专用的静态混合器外。还可以使用活动混合器。例如，***可以包括使用被定位在传感器的上游或在传感器附近或被集成入传感器组件或基板中的超声换能器例如压电致动器的混合器。

在包括另一个感测模式的导纳谱***的一个实施例中，使用一次性的多参数传感器元件的***包括光学测量通道和导纳传感器以及数据采集和处理***。这种***测量药物或其他的化合物的样品，采集多参数传感器数据组并且将在传感器数据中产生的图案与之前获得的药物的识别特征匹配。

如提到的，被作为***的一部分收集的光学数据可以包括来自至少一个但是优选2个或更多个波长的折射率和/或吸收。传感器元件(可以是探针、阵列、测量小室或类似的)可以包括将传感器元件放置为与待测流体接触的壳体。在某些变化形式中，光学路径被包括在传感器元件内，以用于光学参数例如折射率和吸收的测量、如图15A和15B图示的。例如，经过传感器壳体的路径可以包括用于光到达流体的注塑的光学窗口。光学传感器的实例可以包括发光二极管(LED)源和光电二极管和/或光电晶体管检测器或任何其他适用的配置。由固态LED装置组成的光源可以具有可以范围在250nM至1500nM的目标光波长。例如，375nM和900nM的源已经在台式原型中被使用。其他的变化形式可以结合用于在250至1500nM或之外的范围内的另外波长的源和检测器以提供另外的数据通道。

包括光学传感器的***可以使用宽频发射LED源，例如白LED可以被与每个结合用于特定波长的滤波器的检测器组共同使用。例如，在某些变化形式中，两个或更多个光学传感器通道以两个或更多个不同波长测量药物的光学吸收。在某些变化形式中，两个或更多个光学传感器通道以两个或更多个不同波长测量药物的折射率。光检测器通常与用于特定波长的LED源匹配。可以使用在源和/或检测器的外部或内部的光滤波器。

用于信号调节的电子设备可以使用在这些实施例的任何一个中，包括组合的电的/光的***，如上文提到的。例如，信号可以通过放大(例如运算放大器、锁相放大器)、阻抗分析器、电流-电压变换器、缓冲器、滤波器和类似的被调节。信号处理可以在采集数据之前、作为其一部分、和/或之后发生。例如，可以使用包括以下的数据采集***：用于专门功能的模拟数字转换器、处理器、专用集成电路(ASIC)电路和现场可编程门阵列(FPGA)装置。

处理器，包括识别逻辑，可以被配适为解释光学数据和导纳数据两者。因此，两个类型的数据可以被用于将所获得的传感器模式与已知模式比较以鉴定药物和浓度。

本文描述的任何***还可以包括自动化样品准备和待测样品的自动化加载或与它们可兼容使用。例如，一次性的测试小室可以被使用。机器人流体操纵也可以被使用，并且本文描述的***可以与机器人流体操纵兼容。这些***中的任何可以被用于药物制备监测和验证的应用，包括在药房、药物实验室、工厂以及需要测量药物浓度和身份的任何其他地点中对药物的监测。

因此，另外的模式，例如光学测量，可以被用于补充导纳谱法测量。在上文描述的***的操作期间，LED可以被开启，在测量被进行时每次一个，然后被关闭。这避免通道之间的串音，减少来自LED的加热并且增加它们的寿命。

测量小室中的流动路径的圆柱形性质可以产生具有流体核心的柱面透镜，并且因此使透射光对源和检测器的给定波长下的流体的折射率以及不透明度是灵敏的。在本实施例以及在图13B-13D的传感器阵列中示出的实施例中，光学***提供用于通过以4个不同的光波长测量来进行样品鉴定的另外4个数据通道。

通过将随时间变化的激发施加于光源例如LED或激光器，所得到的光学刺激将具有随时间变化的特征。参照频率的检测***，例如锁定器，可以被施加于光检测器信号，以通过排斥除激发频率之外的噪声和寄生信号来改进检测。如果这种一个或多个频率被合适地选择，那么来自其他***的干扰可以被最小化并且技术的灵敏度可以相对于直流测量技术得到改进。

在某些变化形式中，传感器可以被用作圆柱形的透明的测量小室的允许同时测量折射率和吸收的组合效果的一部分，如图15A中图示的。药物可以被在圆柱形体积或测量小室中测量。发光二极管或其他光源被配置为经过小的孔并且在垂直于圆柱形体积的轴线的方向照射该圆柱形体积。检测器被定位在圆柱形流体体积的相反侧上并且与光源以及流体体积的中心对准。在所使用的源的特定波长下的折射率和吸收的流体性质将影响检测器处的照明强度以及因此影响被测量的信号。折射率的变化将影响光的聚焦或散焦并且影响被照射的检测器的区域并且因此产生与流体折射率成比例的信号。任何吸收将影响总强度并且因此还影响被测量的信号。通过使用这样的传感器在2个或更多个波长下测量，吸收和折射率效应可以被分离。然而，为了产生独特的传感器响应组以产生对被测量的流体是独特的识别特征的目的，这些参数的分离可以不是必需的。

光学吸收可以以跨越红外至紫外范围的多个光波长同时测量。特定波长的吸收可以被用于在溶液中的药物化合物中鉴定具有特征吸收谱带的化合物。供应相应于特定药物的吸收区域的光可以被用于确认该材料的存在或不存在。吸收的量级还可以被用于浓度确定。多通道吸收***可以具有每个发射不同的波长并且与分离检测器或单一的检测器相关的多种不同的光源例如LED，以及用于开启队列中的每个LED并且测量来自单一检测器的信号的开关***。测量的每个不同的波长产生可以被分析和用于药物检测和鉴定的另外的数据通道。

颜色检测也可以被作为传感器模式应用。溶液中的许多药物化合物将展示由某些光的波长的吸收导致的特别的色彩谱。通过施加光并且以多个波长检测，溶液颜色可以被确定。技术可以使用3色LED和光电二极管或光电晶体管或通过施加白光并且在光已经经过流体之后检测所得到的色彩谱来实施。颜色灵敏检测器芯片，例如TAOS光学***TS230D或相似的，可以被采用。可选择地，红、绿和蓝滤波器组可以被放置在光源和检测器之间，并且从3个被测量的值，可以确定流体的颜色坐标。

多个波长下的折射率(RI)检测可以被用于使消散波效应与折射率效应分离。通过测量多个波长的流体折射率并且比较结果，可能的是将由流体折射率导致的信号与对流体物理性质和化学性质更敏感的消散波效应分离(消散波传感器在例如P.Suresh Kumar等人，A fibre optic evanescentwave sensor used for the detection of trace nitrites in water(用于水中的痕量亚硝酸盐的检测的光纤消散波传感器)；2002 J.Opt.A：Pure Appl.Opt.4247-250，以及Potyrailo等人，Near-Ultraviolet Evanescent-Wave AbsorptionSensor Based on a Multimode Optical Fiber(基于多模光导纤维的近紫外消散波吸收传感器)；Anal.Chem.，1998，70(8)，pp 1639-1645；DOI：10.1021/ac970942v中描述)。作为实施例，检测器可以使用感色灵敏的集成电路芯片，例如来自TAOS Optics的TCS230，以同时地测量以多个波长的振幅并且确定溶液的吸收光谱或颜色。

消散波效应已经被表明是对流体介质中的变化敏感的。使用不被涂覆的光纤作为传感器将测量消散波效应，因为在反射表面和液体界面之间没有层。这可以被应用于光纤，以及涉及从介质-流体界面的反射变化的任何其他折射率方法。传感器还可以响应于流体中的消散波荧光效应。选择性覆层可以被施用于光学界面以提供对流体中的特定材料的选择。可以在红外至紫外的波长范围进行测量并且可以针对特定的吸收或荧光区域选择波长以鉴定特定的流体。这可以被应用于IV流体的测量和鉴定。

流量传感器

本文描述的任何***和装置还可以包括一个或多个用于测量流量的传感器。例如，流量检测器可以被结合入如图13B-13D中图示的常规传感器组件中。传感器组件在本实施例中包括形成电导纳传感器和流量计的图案化电极。透明的基板也可以被用作光学路径和/或透明层可以被施用于基板以作为用于光的波导。可选择地，光纤或其他光学波导可以被结合于基板以提供折射率传感器。

在某些变化形式中，流量传感器是热线风速计流量检测器。薄膜热线风速计在图16中示出(被结合入图13B-13D的传感器的变化形式)。这种传感器通过将非常少量的热施加在流动流中的一个点处来测量流量，并且从下游传感器的温度的变化，可以确定流量。在图16中，薄膜金属痕迹形成3个电阻器。由于一个在中央被加热痕迹的上游并且一个在中央被加热痕迹的下游，这种传感器可以被用于差异化配置中以改进灵敏度和稳定性。其还具有测量流的方向的能力。

图16中的设计包括被金属沉积和平版印刷术产生的薄膜风速计。其包括具有1mm长、10um痕迹宽、10um痕迹与痕迹间距的尺寸的3个痕迹的组。

在操作中，风速计流量传感器电极可以测量流体热性质。例如，诸如上文示出的热线风速计的热线风速计可以被用于测量流体流动(见例如H.Bruun，Hot-wire anemometry：principles and signal analysis(热线风速测量法：原理和信号分析).Oxford University Press，USA，1995)。另外地或可选择地，如果多个线或痕迹是可用的并且流量是已知的，那么其可以被用于测量流体热导率和/或流体的热容量的变化。用于同时测量流体的流量和性质的热线技术的基本思想是基于康氏法则的常用校准可以被扩展至流体性质(例如药物浓度)，使得“校准常数”成为流体性质的校准函数。因此，如果两个线可用于测量，那么流体性质对其依赖性不同的两个校准函数在康氏法则中对每个线存在。然后可以解出具有两个康氏公式的体系，针对具有由测量***的线实施和信噪比决定的精确度的两个未知量即速度和流体性质。康氏法则中的校准系数高度取决于混合物的热导率并且因此是药物的性质和浓度的敏感的函数。关于气体混合物已经开发出相似的方法(例如P.Libby和J.Way，“Hot-wire probes for measuring velocity andconcentration in helium-air mixtures(用于测量氦气-空气混合物的速度和浓度的热线探针)”AIAA Journal，第8卷，第5期，第976-978页，1970)。

用于确定流体组成的导纳谱装置的操作

在操作中，本文描述的任何变化形式可以产生包括复数导纳数据以及从流体测得的任何另外的数据的指纹。指纹通常是可以被认为是阵列的数据结构，虽然其不必须作为矩阵排列。因为指纹将与已知值的信息库(也可以被认为是已知的指纹)比较，所以指纹内的数据的组织可以被按格式固定。例如，图17A概念化地图示了具有120个电通道并且因此具有至少120个数据点的导纳谱法指纹的一个变化形式。这种指纹对具有例如独特的六对电极的***特别有用。如上文描述的，当对中的至少一个电极呈现与其他对上的流体接触表面相比不同的流体接触表面时，电极对是独特的(例如电极的流体接触表面的组成或几何结构是不同的)。在图17A中，指纹数据结构的视觉表现在电极对一侧被在线索引，并且电极的六种独特的组合被使用：Au-Au、Au-Pd、Au-Ti、Pd-Pd、Pd-Ti和Ti-Ti。使用每个电极对检查十个不同的频率，如被水平索引的：10、20、30、40、50、60、70、80、90和100kHz。如上文提到的，任何合适的频率都可以被检查。在某些变化形式中，另外的参数也可以被变化(并且在表示为阵列时可以被视为另外的维度)，包括直流偏移、施加的功率等等。对于每个电极，并且在每个频率下，复数导纳的同相1703分量和正交1705分量两者被确定。因此，具有120个不同的参数。导纳谱法指纹的其他变化形式可以包括更多的或更少的参数，并且可以包括从其他模式测得的另外的参数，包括上文描述的那些中的任何一种。例如，图17B图示了包括四个光通道(IR1、IR2、Vis、UV)的指纹数据结构的一个变化形式的表现。四个光通道可以保持被耦合的吸收和折射率数据。

所测量的每个参数中(或它们的子集)可以被取样多次，并且可以操纵值的收集以提供进入指纹中的值(例如均值、平均值、峰值、最小值、中位数等等可以被使用)。

示例性的装置，例如图9中示出的一个，被构建作为原型，并且用于产生已知样品的指纹并且检查未知的流体样品以确定样品的身份和浓度。

在本示例性的装置中，阻抗传感器通道组相似于图13B和13D中示出的那些。当使用这种组时，以下的电(复数导纳)测量通道是可用的：Au-Au、Au-Pd、Au-Ti、Pd-Pd、Pd-Ti和Ti-Ti。

在原型中，复数交流响应可以被锁相放大器分离为实部(同相)和虚部(或正交)信号，因此提供来自每个金属电极对的两个数据通道并且给予总共12个阻抗通道。使用在多频率(10、20、30、40、50、60、70、80、90和100kHz)范围下以电流模式操作的锁相放大器来测量这些电极通道的复数交流阻抗响应。

除了复数导纳测量外，在某些测试中还进行光学测量。例如，在某些测试中，使用流体折射率传感器。在一个变化形式中，折射率传感器以910nM操作并且由通过光纤的被浸没在IV流体中的弯曲大的节段耦合的LED源和光敏晶体管检测器构建。此外，使用流体光学吸收传感器，其以375nM操作，由通过垂直于流动方向的IV流体流耦合于光电二极管探测器的紫外LED源组成。光源LEDS被可调整的电流源在约1-3mA的水平驱动。这提供低水平的光强度，以避免检测器饱和。在该驱动水平，被施加于流体的光强度将是至多几微瓦每平方cm。

在上文描述的示例性的装置中，所使用的锁相放大器具有X和Y输出电压，X和Y输出电压被National Instruments sbRIO装置测量并且被以伏特为单位作图。激发电压被设置在V_x＝21.21mV RMS(30mV-振幅)，并且传感器电极之间的以欧姆倒数为单位的复数导纳被计算为是6.09×10^-4(X＝iY)，其中X和Y是作图值。复数电流密度是约1.83×10^-4(X+jY)A/mm²，其中X和Y是作图值。

图18A和18B是列出由使用原型装置检查的药物和浓度的表格。该列表不是穷尽的，而是仅意图图示被初始测试的药物的子集。此外，检查了剂量/浓度曲线以及药物组合。图19A-19T图示了含有一些已知浓度的这些化合物的溶液的导纳谱仪指纹。这些溶液被制备在生物载体溶液(例如生理盐水)中，并且获取整个导纳谱指纹。在这些实施例中，在10-100KHz的频率范围内，以10KHz步长，每个步长5次，测量每种电极组合的复数小室导纳(Y₀’+iY₀”)。在纯的0.9％生理盐水中在所有电极组合之间进行初始测量，并且存储所有谱(盐水基准谱)。用在相同盐水中配制的药物溶液代替小室中的盐水溶液。以相同的方式测量所有电极对之间的谱Y₁’+iY₁”，并且从数据减去相应电极对之间的盐水基准谱：(Y₁’-Y₀’)+i(Y₁”-Y₀”)。然后用另一种药物溶液填充小室并且重复减法程序。同相值(Y₁’-Y₀’)被沿着X轴作图并且正交值(Y₁”-Y₀”)被沿着Y轴作图，在每个频率步长下以任意单位但是以同一比例尺作图。

独特的每对电极的同相对正交曲线在图19A-19T中示出，示出了由10个不同的被检查的频率形成的曲线。如可以从不同的痕迹看到的，相应于溶液中的每种药物的图案对被检查的药物是唯一的。

导纳谱曲线的形状可以被用于区分甚至在结构和/或电荷上密切相关的药物。例如，图20A-20B示出了相同浓度的结构相似的药物泮库溴铵和维库溴铵的并排比较。如可以从图看到的，两种药物的导纳谱指纹显著不同。在肾上腺素和去甲肾上腺素之间进行相似的比较，如图21A-21B中示出的，以及在***和氢***酮之间进行相似的比较，如图22A-22B中示出的。

溶液中的药物浓度也改变溶液的导纳谱指纹，如由图23A-23H表示的，其示出了胰岛素的在生理盐水中0.01单位/ml至30单位/ml的不同浓度的导纳谱指纹。相应于每个电极对的曲线随浓度增大或减小而独立地和渐进地改变位置(代表复数导纳的同相分量和正交分量)。在右旋糖(D5W)中的氯化钾的不同浓度产生相似类的曲线，如图34A-34H中所示的。

包括药物在内的化合物的混合物也展示导纳谱法的特征图案。所得到的指纹对于混合物组成和浓度是唯一的，即使在单独与相同化合物比较时。例如，图25A示出了2mg/ml多巴胺的导纳谱指纹，并且图25B示出了0.008mg/ml去甲肾上腺素的导纳谱指纹。2mg/ml多巴胺和0.008mg/ml去甲肾上腺素的混合物在图25C中示出，并且具有完全独特的图案。图26A-26C示出了其另一个实施例，见咪达***(0.5mg/ml)和肝素(100单位/ml)，以及相同浓度的两者的混合物。

图30A-30C图示了另一个实施例，示出了在硬膜外中共同使用的两种药物的混合物：芬太尼加布比卡因。图30A示出了0.1％布比卡因的导纳指纹的表示并且图30B示出了柠檬酸芬太尼(2mcg/ml)的导纳指纹的表示。图30C示出了布比卡因(0.1％)和柠檬酸芬太尼(2mcb/ml)的混合物的组合的独特指纹。所有图以相同的XY比例尺示出。同一种药物可以用于图示***检测药物稳定性和/或掺杂的能力。例如，图31A示出了新鲜制备的布比卡因(0.1％)和柠檬酸芬太尼(2mcg/ml)的混合物的导纳指纹的表示。图31B示出了布比卡因(0.1％)和柠檬酸芬太尼(2mcg/ml)的混合物在到期日之后三天的导纳指纹的表示。图31A中的混合物在1/26/2010即测试之前两天被制备，并且图31B中的混合物在10/27/2009即测试之前93天被制备。两种药物混合物被在同一天测试。

使用原型获取的导纳谱指纹还表明显著的稳定性和可重复性。例如，图27A-27示出了在10kHz下测量2mg/ml多巴胺时的复数导纳测量的稳定性(在27A中同相并且在图27B中正交两者)。Y轴示出了测量数量，并且X轴示出了被测量的值。这种稳定性不是取决于频率的，如在图28A-28B和29A-29B中表明的，其分别检查50kHz和100kHz的频率。

导纳谱指纹，例如上文描述的那些(例如图19A-26C)，被用于训练处理器以识别这些已知物质的图案。然后处理器被提供一系列已经被人为加入“噪声”的“未知的”混合物。未知的混合物选自在测试浓度范围内的被测试化合物的列表。处理器准确鉴定所有未知的化合物，甚至在高至30％噪声(随机噪声)加入到最初的指纹信号上之后。

还设计了其他示例性***。例如，在一个变化形式中，包括多个导纳电极的复数导纳***已经被开发用于IV流体监测和鉴定***，其被配置为用于***在IV源(袋)和导管之间的IV线中，其中使用Luer锁定装配器使流进入患者。可选择地，其可以在被制造时结合入IV管路组中。在两种情况下，其将优选被定位在最后的注射口的下游。其包括两种或更多种传感器技术并且提供来自多个数据通道的连续的数据流。这种数据由软件算法处理以产生传感器响应的图案。当流体或药物被注射入IV线中或开始流过IV线时，传感器响应将变化并且新的响应组与已知图案的数据库比较。当匹配被发现时，***指示药物和瞬时的浓度和流量。通过将浓度和流量对时间积分，总剂量被计算和显示。

用于药物鉴定的IV传感器***的另一个实施例包括被配置为对至少2对电极并且优选6对或更多对电极进行导纳测量的多个复数导纳电极。传感器***可以结合入1个或多个导纳测量通道和1个或多个光学测量通道。在某些变化形式中，***结合入12个导纳测量通道和3个或更多个光学测量通道。可以在多个频率下进行导纳测量，优选在1Hz至1Mhz的范围内并且更优选在1kHz至500kHz的范围内并且更优选在5kHz至200Khz的范围内。光学传感器可以同时对吸收和折射率灵敏，并且可以包括消散波效应的测量。流体光学吸收和折射率传感器可以以250至1500nM之间的不连续波长操作，例如使用在250至1500nM之间的可调谐的波长源。吸收和折射率的多个波长测量可以提供用于识别算法的多维度。另外的传感器可以包括基于白光的颜色传感器和基于滤波器的检测***。例如，白光LED与结合红、绿和蓝滤波器的检测器组合。基于红、绿和蓝源的颜色传感器与单一的检测器组合，以依次测量每个源的强度。光学传感器可以使用随时间变化的激发例如脉冲或正弦波操作。用于随时间变化的信号的光检测器可以结合锁定检测方法，并且光源可以结合用于改进稳定性的强度反馈。本文描述的任何处理器可以结合适用于从测试已知材料产生的训练模式进行药物识别的多维数据聚类、模式识别和/或神经网络算法。

应用/使用的方法

通常，本文描述的装置和***可以被用于确定流体的组成，并且特别是医用流体，例如静脉内的或肠胃外的流体。可以确定流体的所有组分或流体的组分的子集的组成。本文描述的***、装置和方法的特别强大之处是，它们可以被配置为确定溶液中的所有组分的身份或浓度或基本上同时确定身份和浓度两者，包括其载体溶液的鉴定。此外，本文描述的***可以具有非常快速的响应时间(在毫秒或秒的数量级)，并且可以被配置为实时地提供控制或警告。

特别地，本文描述的***和方法可以被用于药房储备溶液的验证。例如，复数导纳***可以被编程以识别静脉内递送的普遍使用的特定储备溶液或用于化合/配制用于静脉内递送的药剂溶液，例如但不限于生理盐水、林格溶液、水中2.5％、5％或10％的右旋糖溶液、1/4、1/2-或生理盐水中5％的右旋糖、乳酸化林格溶液、林格溶液中5％的右旋糖、乳酸化林格溶液中5％的右旋糖、D5W或生理盐水中的右旋糖6％、水或生理盐水中的果糖10％或水或生理盐水中的转化糖10％。不合适制造的或到期的储备溶液将产生与合适制造的溶液的识别特征偏离的识别特征，并且***将检测和向操作者警报差异。

在某些变化形式中，本文描述的复数导纳***和装置可以被用于纯药房医用/药剂溶液的验证和量化。例如，复数导纳***可以被编程以识别在它们的相容载体溶液例如生理盐水、右旋糖等等中的标准浓度和非标准浓度的特定药物化合物，如上文列出的。***可以产生对药物和载体溶液独立的鉴定/确认并且估计载体溶液中的药物浓度。当药物浓度或载体溶液与正常的医院/诊所配方实践或推荐的剂量不一致时，***将产生对操作者的警告。***可以提供有关用于产生错误消息和可能的补救步骤的指导的引导或建议。***可以产生药物、剂量和载体溶液的电子记录或纸质记录。

本文描述的复数导纳***和装置还可以提供组合纯药房医用/药剂溶液的验证和量化。例如，复数导纳***可以被编程以识别在它们的相容载体溶液例如生理盐水、右旋糖等等中的标准浓度和非标准浓度的通常共同配制的药物化合物的特定组合，如上文列出的。***将产生对药物和载体溶液独立的鉴定/确认并且估计载体溶液中的每种药物的浓度。当药物浓度或载体溶液与正常的医院/诊所配方实践或推荐的剂量不一致时，***将产生对操作者的警告。***可以提供有关用于产生错误消息和可能的补救步骤的指导的引导或建议。***可以产生药物、剂量和载体溶液的电子记录或纸质记录。

在某些变化形式中，复数导纳***和装置可以被用于鉴定假药。例如，复数导纳***可以被编程以识别特定的药物化合物。在假药的情况下，假药的不同组成将被检测并且可以产生警告。

相似地，复数导纳***可以用于鉴定受污染的或被掺杂的药剂。复数导纳***可以被编程以识别特定的药物化合物。在受污染的或被掺杂的药剂的情况下，污染物或添加剂将产生非预期的信号并且传感器***将警报这种潜在危险的情况。

复数导纳***还可以用于鉴定因不适当的储存或制备条件或已经超出药剂可允许的限制的长期储存而失去它们的效力或已经分解的液体药剂。复数导纳***可以被编程以识别特定的药物化合物。在因不适当的储存或制备或在长期储存期间已经分解的药剂的情况下，分解产物连同较低浓度的活性药物将产生非预期的信号并且传感器***将警报这种潜在危险的情况。

复数导纳***、装置和方法还可以被用于检测麻醉剂导流(narcoticdiversion)。麻醉剂的代替或稀释以及后续的导流是护理环境中的一个问题。合适的疼痛控制要求患者接收处方剂量的药剂。浓度和/或总剂量的任何减少将导致患者不必要的痛苦。本文描述的复数导纳***和装置可以被用于麻醉剂导流的检测。较低的浓度或较少的剂量或溶液代替可以被我们的复数导纳***检测并且可以产生警告和日志以确保患者接收合适的剂量。

本文描述的复数导纳***和方法还可以被用于鉴定药物生产商、配方、批次等等。复数导纳***、装置和方法可以被训练以识别由不同生产商供应的同一种药物的独特指纹。不同的生产药物的手段以及不同的缓冲剂和稳定剂等等将被检测并且可以被用于鉴定药物和生产商。

在某些变化形式中，复数导纳***、装置和方法可以在临床研究中被用于鉴定和记录被递送至患者的研究药物和剂量。***可以在临床试验中被训练以识别研究药物的独特的识别特征，然后用于记录那些药物的剂量。***也可以被训练以在临床研究中识别对照药物或空白对照剂的独特的识别特征或并且用于记录它们在合适的患者中的存在。

复数导纳***和装置可以被用于自动化IV制备的过程中控制和验证。***可以被结合入机器人IV制备***中，例如RIVA(Robotic IVAutomation-Intelligent Hospital systems，机器人IV自动化-智能医院***)***或Cytocare(Health Robotics，健康机器人)***(它们分别自动化一般的和肿瘤学IV的制备)，以在产物被从机器人分配之前提供过程中的和最终的产品确认。其还可以提供对待被组合入每个IV溶液中的成分的过程中验证，以验证合适的组分已经被加载在合适的地点中，并且仍然与每种组分成分的最少使用规格一致。

本文描述的复数导纳装置和***还可以被在药物制造中使用。例如，复数导纳***、装置和方法可以被在药物配制设施中使用，以提供对用于药物和生物技术配制和制造的***，例如药物配制***、生物反应器等等，的在线的过程监测和控制。***可以测量一个或多个期望的制造/生物反应器产物的存在和量和/或测量一个或多个非期望的副产物的存在和量。***可以被用于确定生物反应器或配制罐何时需要调整以及***何时准备好进行收获。

在某些变化形式中，复数导纳***和装置可以被用于血液和体液测试的医疗应用。例如，本文描述的复数导纳***、装置和方法还可以被作为台式筛选器或在某些情况下作为可植入的监测装置来测量血液、尿液、血浆、淋巴、眼泪、唾液和其他体液中的血糖、尿浓度、药学药物水平等。

本文描述的复数导纳***和装置还可以被用于测试生物流体中的非法药物和酒***平。本文件中描述的复数导纳***、装置和方法还可以被用于测量非法药物，例如***、***、MDMA、甲基***、LSD、***等等，以及被改性的合法药剂，例如氢可酮、奥施康定和类固醇等等，的在血液、尿液、血浆、淋巴、眼泪、唾液和其他生物流体中的存在和浓度。

本文描述的复数导纳装置、***和方法还可以用于测量或验证复杂药学流体中的关键成分。例如，复数导纳***可以被用于测量非常复杂的药学流体例如TPN(完全肠胃外营养)的关键组分的存在或不存在，TPN可以含有20种或更多种成分但是含有多种其存在或比例对患者安全关键的成分。***还可以被用于估计在非常复杂的药学流体中存在的关键组分的比例，例如胰岛素、葡萄糖、右旋糖、肝素、镁、钾、钙和其他关键化合物。

虽然已经在此以图示和实施例的方式较详细描述了用于使用导纳谱法确定溶液的组成的方法、装置和***，但是这样的图示和实施例仅是为了澄清理解的目的。根据本文的教导对本领域技术人员将是容易明显的，可以对其进行某些变化和修改，而不偏离本发明的精神和范围。

Claims (91)

1.一种确定溶液中的化合物或化合物的混合物的身份和浓度的方法，所述方法包括以下步骤：

使第一表面与所述溶液接触，使得溶液的边界层被形成在所述第一表面上；

轮询所述第一表面以确定在所述边界层处的在所述第一表面和所述溶液中的所述化合物或化合物的混合物之间的表面相互作用；以及

基于所述表面相互作用确定所述一种或多种化合物的身份和浓度。

2.根据权利要求1所述的方法，还包括基于所述表面相互作用和所述溶液的整体性质确定所述一种或多种化合物的身份和浓度。

3.根据权利要求1所述的方法，还包括使第二表面与所述溶液接触。

4.根据权利要求1所述的方法，其中使所述第一表面与所述溶液接触的步骤包括在水溶液中接触所述第一表面。

5.根据权利要求1所述的方法，其中使所述第一表面与所述溶液接触的步骤包括使所述第一表面与静脉内药物溶液接触。

6.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一表面包括电极的非反应性表面。

7.根据权利要求1所述的方法，其中轮询的步骤包括将电信号施加于所述第一表面并且测量复数导纳。

8.根据权利要求1所述的方法，其中轮询的步骤包括施加多个电信号并且测量每个信号的复数导纳。

9.根据权利要求1所述的方法，其中轮询的步骤包括施加低于电化学反应的阈值的电信号。

10.根据权利要求1所述的方法，其中轮询的步骤不干扰所述第一表面上的所述边界层的动态平衡。

11.根据权利要求1所述的方法，其中确定的步骤包括同时地确定所述溶液中的所述一种或多种化合物的身份和浓度。

12.根据权利要求1所述的方法，其中确定的步骤包括将表面相互作用的指示物与所存储的表面相互作用的信息库比较以确定所述溶液中的所述一种或多种化合物的浓度和身份。

13.根据权利要求1所述的方法，其中确定的步骤包括将表面相互作用的指示物与所存储的表面相互作用的信息库比较以确定所述溶液中的全部所述化合物的浓度和身份。

14.一种确定水溶液中的一种或多种化合物的身份、浓度或身份和浓度的方法，所述方法包括以下步骤：

将一对电极放置为与所述水溶液接触，使得水溶液的边界层被形成在所述电极中的一个的第一表面上；

将电激发施加于所述电极对之间以确定在所述第一表面处的复数导纳，其中所施加的电激发在第一表面处产生低于电化学反应的阈值水平的电压；以及

基于在所述电极之间测量的所述复数导纳确定所述水溶液中的一种或多种化合物的身份、浓度、或身份和浓度。

15.根据权利要求14所述的方法，其中所施加的电激发产生小于500mV的电压。

16.根据权利要求14所述的方法，其中确定身份、浓度、或身份和浓度的步骤包括同时地确定身份和浓度。

17.根据权利要求14所述的方法，还包括记录多个电流频率下的所述复数导纳。

18.根据权利要求14所述的方法，其中所述电极对包括由不同的材料制造的导电表面。

19.根据权利要求14所述的方法，还包括将第三电极放置为与所述水溶液接触，使得水溶液的边界层被形成在所述第三电极的第一表面上，其中所述第三电极的所述第一表面由与形成所述电极对的电极上的导电表面的材料不同的材料形成。

20.根据权利要求14所述的方法，其中施加电激发的步骤包括施加多个频率下的电流。

21.根据权利要求14所述的方法，其中施加电激发的步骤包括施加小于所述流体中的热波动能的水平的电能。

22.根据权利要求14所述的方法，其中施加电激发的步骤包括施加不干扰所述第一表面上的所述边界层的平衡的水平的激发。

23.根据权利要求14所述的方法，其中确定的步骤包括将所述复数导纳与复数导纳的信息库比较以确定所述水溶液中的所述一种或多种化合物的身份、浓度、或身份和浓度。

24.根据权利要求14所述的方法，其中确定的步骤包括将不同频率下的所述复数导纳与复数导纳的信息库比较以确定所述水溶液中的所述一种或多种化合物的身份、浓度、或身份和浓度。

25.根据权利要求14所述的方法，其中确定的步骤包括将不同频率下的所述复数导纳与复数导纳的信息库比较以确定所述水溶液中的全部所述化合物的身份和浓度。

26.一种用于通过导纳谱法确定药物溶液的身份的***，所述***包括：

传感器，其包括多个具有流体接触表面的电极；

信号发生器，其被配置为提供用于从所述传感器的所述流体接触表面施加的多个频率下的电刺激；

处理器，其被配置为接收来自所述传感器的所述多个频率下的复数导纳数据并且被配置为通过将所述复数导纳数据与预定的复数导纳数据的信息库比较来确定所述药物溶液中的一种或多种化合物的身份、浓度、或身份和浓度。

27.根据权利要求26所述的***，其中所述传感器的所述电极的所述流体接触表面由多种不同的材料形成。

28.根据权利要求26所述的***，其中所述传感器的所述电极的所述流体接触表面由多种不同的几何结构形成。

29.根据权利要求26所述的***，其中所述传感器包括由不同的材料、不同的尺寸或不同的材料和几何结构形成的至少三个不同的流体接触表面。

30.根据权利要求26所述的***，其中所述传感器被配置为是一次使用的。

31.根据权利要求26所述的***，其中所述传感器的所述流体接触表面被校准为匹配所述预定的复数导纳数据的预定标准。

32.根据权利要求26所述的***，其中所述传感器包括至少六对独立的流体接触表面。

33.根据权利要求26所述的***，还包括信号接收器，所述信号接收器被配置为接收来自所述传感器的复数导纳数据并将其传递至所述处理器。

34.根据权利要求26所述的***，还包括测量小室，所述测量小室被配置为接纳所述药物溶液，使得所述传感器的所述流体接触表面接触所述药物溶液。

35.根据权利要求26所述的***，其中所述信号发生器被配置为施加约1Hz至约1MHz的电流频率。

36.根据权利要求26所述的***，还包括显示器，所述显示器被配置为显示所述溶液内的所述一种或多种化合物的身份和浓度。

37.根据权利要求26所述的***，其中所述处理器还被配置为确定所述药物溶液的载体稀释剂的身份。

38.根据权利要求26所述的***，还包括控制器，所述控制器被配置为协调从所述信号发生器施加所述信号和从所述传感器采集复数导纳数据。

39.根据权利要求26所述的***，其中所述处理器包括识别逻辑，所述识别逻辑被配置为确定在从所述传感器接收的所述复数导纳数据和所述预定的复数导纳数据的信息库之间最恰当的匹配。

40.根据权利要求39所述的***，其中所述识别逻辑包括在所述预定的复数导纳数据的信息库上训练的自适应神经网络。

41.根据权利要求26所述的***，其中所述预定的复数导纳数据的信息库包括以多个频率测量的在载体稀释剂中的多种单独的化合物和化合物的混合物的复数导纳数据。

42.根据权利要求26所述的***，其中所述传感器还包括不是复数导纳电极的第二传感器元件，并且另外地其中所述处理器被配置为除了所述复数导纳数据外，还使用来自所述第二传感器元件的数据以确定所述药物溶液中的一种或多种化合物的身份和浓度两者。

43.根据权利要求42所述的***，其中所述第二传感器元件包括光学传感器。

44.根据权利要求26所述的***，其中所述处理器被配置为接收来自所述传感器的所述多个频率下的复数导纳数据并且被配置为通过将所述复数导纳数据与预定的复数导纳数据的信息库比较来同时地确定所述药物溶液中的一种或多种化合物的身份和浓度。

45.一种用于通过导纳谱法确定静脉内药物溶液的身份、浓度、或身份和浓度的***，所述***包括：

传感器，其包括多个具有流体接触表面的电极；

信号发生器，其被配置为提供用于从所述传感器的一个或多个流体接触表面施加的多个频率下的电流；

信号接收器，其被配置为接收来自所述传感器的一个或多个流体接触表面的复数导纳数据；

控制器，其被配置为协调从所述信号发生器施加信号和从所述传感器采集复数导纳数据，以产生所述静脉内药物溶液的导纳谱指纹；以及

处理器，其被配置为接收所述导纳谱指纹并且被配置为通过将所述导纳谱指纹与导纳谱数据的信息库比较来确定所述静脉内药物溶液的身份、浓度、或身份和浓度，所述导纳谱数据的信息库包括以多个频率和已知浓度测量的在载体溶液中的多种已知化合物和化合物的混合物的复数导纳数据。

46.根据权利要求45所述的***，其中所述传感器的所述电极的所述流体接触表面由多种不同的材料形成。

47.根据权利要求45所述的***，其中所述传感器的所述电极的所述流体接触表面由多种不同的几何结构形成。

48.根据权利要求45所述的***，其中所述传感器包括由不同的材料、不同的几何结构或不同的材料和几何结构形成的至少三个不同的流体接触表面。

49.根据权利要求45所述的***，其中所述传感器被配置为是一次使用的。

50.根据权利要求45所述的***，其中所述传感器的所述流体接触表面被校准为匹配所述导纳谱数据的信息库的复数导纳数据的预定的标准。

51.根据权利要求45所述的***，还包括测量小室，所述测量小室被配置为接纳所述静脉内药物溶液使得所述传感器的所述流体接触表面接触所述静脉内药物溶液。

52.根据权利要求45所述的***，其中所述信号发生器被配置为施加约1Hz至约1MHz的电激发频率。

53.根据权利要求45所述的***，还包括显示器，所述显示器被配置为显示所述静脉内溶液内的所述一种或多种化合物的身份和浓度。

54.根据权利要求45所述的***，其中所述处理器还被配置为确定所述静脉内药物溶液的载体溶液的身份。

55.根据权利要求45所述的***，其中所述处理器包括识别逻辑，所述识别逻辑被配置为确定在所述导纳谱指纹和所述导纳谱数据的信息库之间最恰当的匹配。

56.根据权利要求55所述的***，其中所述识别逻辑包括在所述导纳谱数据的信息库上训练的自适应神经网络。

57.根据权利要求45所述的***，其中所述预定的复数导纳数据的信息库包括以多个频率测量的在载体溶液中的多种单独化合物和化合物的混合物的复数导纳数据。

58.根据权利要求45所述的***，其中所述传感器还包括第二传感器元件，并且另外地其中所述处理器被配置为除了所述复数导纳数据外，还使用来自所述第二传感器元件的数据以确定所述静脉内药物溶液中的一种或多种化合物的身份和浓度两者。

59.根据权利要求58所述的***，其中所述第二传感器元件包括光学传感器。

60.一种用于通过导纳谱法确定药物溶液的身份、浓度、或身份和浓度的台式药物溶液分析器，所述分析器包括：

测量小室，其包括多个具有流体接触表面的电极，所述测量小室被配置为接纳所述药物溶液的样品；

信号发生器，其被配置为提供用于从所述测量小室的一对或多对电极施加的多个频率下的电激发；

信号接收器，其被配置为接收来自所述测量小室的一对或多对电极的复数导纳数据；

控制器，其被配置为协调从所述信号发生器施加信号和从所述信号接收器采集复数导纳数据，以产生所述药物溶液的导纳谱指纹；以及

处理器，其被配置为接收所述导纳谱指纹并且被配置为通过将所述导纳谱指纹与导纳谱数据的信息库比较来确定所述药物溶液中的一种或多种化合物的身份、浓度、或身份和浓度，所述导纳谱数据的信息库包括以多个频率和已知浓度测量的在载体溶液中的多种已知化合物和化合物的混合物的复数导纳数据。

61.根据权利要求60所述的分析器，还包括壳体，所述壳体至少部分地包封所述信号发生器、单个接收器以及控制器。

62.根据权利要求60所述的分析器，还包括多个一次使用的测量小室。

63.根据权利要求60所述的分析器，其中所述测量小室包括由不同的材料、不同的几何结构或不同的材料和几何结构形成的至少三个不同的流体接触表面。

64.根据权利要求60所述的分析器，其中所述测量小室的所述流体接触表面被校准为匹配所述导纳谱数据的信息库的复数导纳数据的预定的标准。

65.根据权利要求60所述的分析器，其中所述信号发生器被配置为施加约1Hz至约1MHz的电流频率。

66.根据权利要求60所述的分析器，还包括显示器，所述显示器被配置为显示所述药物溶液内的所述一种或多种化合物的身份和浓度。

67.根据权利要求60所述的分析器，其中所述处理器还被配置为确定所述药物溶液的所述载体溶液的身份。

68.根据权利要求60所述的分析器，其中所述处理器包括识别逻辑，所述识别逻辑被配置为确定在所述导纳谱指纹和所述导纳谱数据的信息库之间最恰当的匹配。

69.根据权利要求68所述的分析器，其中所述识别逻辑包括在所述导纳谱数据的信息库上训练的自适应神经网络。

70.根据权利要求60所述的分析器，其中所述预定的复数导纳数据的信息库包括以多个频率测量的在载体溶液中的多种单独化合物和化合物的混合物的复数导纳数据。

71.根据权利要求60所述的分析器，其中所述测量小室还包括第二传感器元件，并且另外地其中所述处理器被配置为除了所述导纳谱指纹外，还使用来自所述第二传感器元件的数据以确定所述药物溶液中的一种或多种化合物的身份和浓度两者。

72.根据权利要求71所述的***，其中所述第二传感器元件包括光学传感器。

73.根据权利要求60所述的***，其中所述处理器被配置为接收所述导纳谱指纹并且被配置为同时地确定所述药物溶液中的一种或多种化合物的身份和浓度。

74.一种用于通过使用导纳谱法确定静脉内流体的一种或多种组分的身份、浓度、或身份和浓度来控制所述静脉内流体的递送的***，所述***包括：

传感器，其具有被配置为接触静脉内流体的多个复数导纳电极；

信号发生器，其被配置为提供用于跨所述多个复数导纳电极施加的多个频率下的电激发；

处理器，其被配置为接收来自所述传感器的所述多个频率下的复数导纳数据并且被配置为通过将所述复数导纳数据与预定的复数导纳数据的信息库比较来确定所述静脉内流体中的一种或多种化合物的身份、浓度、或身份和浓度；以及

控制输出部，其被配置为基于所述静脉内流体中的一种或多种化合物的所确定的身份、浓度、或浓度和身份来调节静脉内药物递送装置的操作。

75.根据权利要求74所述的***，其中所述静脉内药物递送装置包括泵。

76.根据权利要求74所述的***，其中所述传感器还包括流量传感器。

77.根据权利要求74所述的***，其中所述处理器被配置为接收来自与所述静脉内流体连通的流量传感器的流量信息并且被配置为确定所述静脉内流体中的所述一种或多种化合物的被递送的剂量。

78.根据权利要求74所述的***，其中所述控制输出部被配置为调制、调整、切断或中止所述静脉内药物递送装置的递送。

79.根据权利要求74所述的***，其中所述处理器被配置为同时地确定所述静脉内流体中的一种或多种化合物的身份和浓度。

80.一种通过导纳谱法来确定溶液中的一种或多种化合物的身份和浓度的方法，所述方法包括：

将多个频率下的电激发施加在与所述溶液接触的至少一对流体接触表面之间；

确定所述多个频率下的在所述至少一对流体接触表面之间的复数导纳；

产生所述溶液的导纳谱指纹，所述导纳谱指纹包括来自所述多个频率下的所述至少一对流体接触表面的所述复数导纳；以及

通过将所述导纳谱指纹与导纳谱数据的信息库比较来确定所述溶液中的一种或多种化合物的身份和浓度两者，所述导纳谱数据的信息库包括以多个频率和已知浓度测量的在载体溶液中的多种已知化合物和化合物的混合物的复数导纳数据。

81.根据权利要求80所述的方法，其中所述溶液是静脉内药物溶液。

82.根据权利要求80所述的方法，其中所述溶液是肠胃外溶液。

83.根据权利要求80所述的方法，其中所述溶液是肠胃外药物溶液。

84.根据权利要求80所述的方法，还包括确定所述溶液的全部组分的身份和浓度。

85.一种通过导纳谱法来确定溶液中的一种或多种化合物的身份和浓度的方法，所述方法包括：

将多个频率下的电激发施加在与所述溶液接触的两对或更多对流体接触表面之间，其中所述流体接触表面中的至少一个由与其他的流体接触表面不同的材料、不同的尺寸、或不同的材料和尺寸形成；

确定来自所述多个频率下的所述两对或更多对流体接触表面的复数导纳；

产生所述溶液的导纳谱指纹，所述导纳谱指纹包括来自所述多个频率下的所述两对或更多对流体接触表面的复数导纳；以及

通过将所述导纳谱指纹与导纳谱数据的信息库比较来确定所述溶液中的一种或多种化合物的身份和浓度两者，所述导纳谱数据的信息库包括以多个频率和已知浓度测量的在载体溶液中的多种已知化合物和化合物的混合物的复数导纳数据。

86.根据权利要求85所述的方法，其中所述溶液是静脉内药物溶液。

87.根据权利要求85所述的方法，其中所述溶液是肠胃外溶液。

88.根据权利要求85所述的方法，还包括确定所述溶液的全部组分的身份和浓度。

89.一种同时地验证静脉内药物溶液的组成和浓度两者的方法，所述方法包括：

制备所述静脉内药物溶液；

测试所述静脉内药物溶液的样品并且独立地和同时地确定所述静脉内药物溶液的一种或多种组分的身份和浓度两者。

90.根据权利要求89所述的方法，其中测试的步骤包括确定包含以不同的频率取得的多个复数导纳的导纳谱指纹。

91.根据权利要求89所述的方法，其中测试的步骤包括确定包含以不同的频率取得的多个复数导纳的导纳谱指纹，以及将所述导纳谱指纹与导纳谱数据的信息库比较，所述导纳谱数据的信息库包括以多个频率和已知浓度测量的在载体溶液中的多种已知化合物和化合物的混合物的复数导纳数据。

Images