CN107427634A - 静脉流量管理***与方法 - Google Patents

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Abstract

一种静脉输送***，其可以通过重力给送来操作，并且可以具有：包含液体的液体源，从液体源接收液体的滴注单元，以及从滴注单元接收用于输送给患者的液体的管道。流率传感器可以用于测量通过所述静脉输送***的液体的流率，并且可以产生指示所述流率的流率信号。控制器可以接收信号，并且可以将流率与期望流率进行比较。如果流率大于或小于期望流率，则控制器可以将控制信号发送到流率调节器。流率调节器可以接收控制信号，并且作为响应，修改所述流率以使所述流率更接近期望流率。

Description

静脉流量管理***与方法
技术领域
本发明一般涉及用于静脉(“IV”)输送的***和方法，流体通过该***和方法可直接输送给患者。更特别地，本发明涉及用于监测和/或管理在重力给送的静脉输送***的情况下输送给患者的液体的流量的***和方法。根据本发明的静脉输送***在本文中广泛地用于描述用于将流体输给患者的部件，所述部件用于在动脉、静脉、血管内、腹膜和/或非血管内输给流体。当然，本领域技术人员可以使用静脉输送***来将流体输给患者体内的其它位置。
背景技术
将流体输入患者的血液流中的一种常见方法是通过静脉输送***。在许多常见的实施方式中，静脉输送***可以包括：诸如液体袋的液体源；具有滴注室的滴注单元，其用于减缓来自液体袋的流体的流率；用于提供液体袋和患者之间的连接的管道；和静脉接入单元，例如可以定位在患者的静脉内的导管。静脉输送***还可以包括Y形连接器，其用于搭载静脉输送***和用于从注射器给药到静脉输送***的管道中。
此类静脉输送***通常经由“重力给送”而起作用。在重力给送***中，液体源可以升高到患者上方，使得“压头”或压差存在于液体源中的液体与该液体输送给患者的位置之间。压差可以使得泵或其它流体传递机构被消除，从而降低了静脉输送***的成本和体积。
不幸的是，许多这样的静脉输送***难以维持液体向患者的恒定流量。液体源中液体的液位会随着时间的推移而下降，且患者可能移动，从而导致决定液体流率的压差的变化。此外，静脉输送***的管道和/或其它部件可能会被夹紧、堵塞或以其他方式阻塞，从而导致液体流率的意外变化。
目前，临床医生经常通过对在一定时间内进入滴注室的液滴进行计数来测量液体的流率。然后，临床医生必须计算所得到的流率并将该流率与期望的流率进行比较，以确定必要的流率调节。然后可以通过手动调节诸如管道上的夹子的装置来调节该流率。然后，临床医生可以再次计数进入滴注室的液滴，以确定是否已经实现期望的流率。这个过程对于临床医生来说是耗时的，并受人为错误的影响。
因此，需要耗时较少且更可靠的方法来控制通过静脉输送***输送的液体的流率。此外，为了降低医疗输送的成本，需要此类方法简单且节省成本，并且优选地避免需要用复杂设备。
发明内容
本发明的实施例总体涉及用于控制通过静脉输送***的液体的流率的***和方法。所述静脉输送***可以具有包含要输送给患者的液体的液体源、滴注单元、和管道。管道可以具有：可连接到液体源的第一端；和可连接到通气帽和/或静脉输送单元的第二端，所述静脉输送单元经静脉向患者输液。
静脉输送***可以具有流率控制***，其控制输给患者的液体的流率。流率控制***可以具有流率传感器、流率调节器、和控制器。流率传感器可以检测流过静脉输送***的液体的流率，并将指示流率的流率信号发送到控制器。控制器可以将流率与期望流率进行比较，并且如果需要，将控制信号发送到流率调节器，以使流率调节器运动到不同的状态，在不同的状态下，提供较大或较小的液体流率。
流率传感器可以联接到滴注单元，以测量液体流过滴注单元的速率。这可以通过在预定时间段内对进入滴注室的液体的液滴、测量液体在预定时间段内的质量差、测量液体在预定时间段内的体积差、测量热源上游和下游的液体温差来实现，和/或通过使用其它方法来实现。
在一个实施例中，流率传感器可以具有内部空腔，所述内部空腔接收滴注单元的下部，臂朝向滴注单元的顶部向上延伸。一个臂可以具有光源，另一个臂可以具有光传感器，光传感器检测来自光源的光。进入滴注室的液体的液滴可以阻挡该光，因而可以通过使用光传感器而被检测和计数。流率传感器可以具有一个关键特征件接收器，其接收该滴注单元上的关键特征件，以便将与滴注单元相关的信息提供给流率传感器，例如液滴进入滴注室所经的孔口的尺寸。因此，可以对液滴的数量进行计数，以确定进入滴注室的液体的流率。
流率调节器可以联接到管道，以便通过将管道压缩到变化的程度来控制流过管道的液体流率。流率调节器可以具有夹紧构件，夹紧构件沿着相对于管道以一定角度定向的槽滑动，使得夹紧构件在槽的最接近管道的端部处夹紧管道以使其关闭，并且在槽的离管道最远的端部处允许管道完全打开。替代地，流率调节器也可以具有凸轮构件，凸轮构件具有可变半径弯曲边缘，所述凸轮构件旋转到不同的方位，以便可变地将管道夹紧在可变半径弯曲边缘与对置构件之间。
流率传感器可以将指示流率的流率信号发送到控制器。控制器可以将流率与期望流率进行比较，并且如果需要，可以使控制信号发送到流率调节器。可以经由有线和/或无线传输来发送和接收流率信号和控制信号。控制器可以具有用户输入装置和显示屏，其有助于从诸如临床医生的用户接收数据，并且有助于向临床医生显示诸如流率的其他信息。
本发明的这些和其它特征以及优势可以包含到本发明的特定实施例中、并且从以下描述和所附权利要求中而将变得更加显而易见，或者可以如下文所述通过实践本发明而被知悉。本发明不要求在此描述的所有优势特征和所有优势均包含到本发明的每个实施例中。
附图说明
为了容易理解获得本发明的上述和其它特征和优点的方式，将通过参考附图中描绘的本发明的具体实施例来对上面简要描述的本发明进行更具体的描述。这些附图仅描绘了本发明的典型实施例，因而不应被认为是限制本发明的范围。
图1是根据一个实施例的具有流率控制***的静脉输送***的正视图；
图2是流程图，其示出了根据一个实施例的用于控制利用静脉输送***输送的液体流率的方法；
图3是根据一个实施例的流率传感器和滴注单元的正视图；
图4是根据一个实施例的流率调节器的正视剖视图；
图5是根据另一实施例的流率调节器的正视图；和
图6是流程图，其示出了根据另一个实施例的用于控制利用静脉输送***输送的液体流率的方法。
具体实施方式
通过参考附图能够理解本发明的目前优选的实施例，其中，相同的附图标记表示相同或功能相似的元件。将容易理解的是，本发明的部件(如在本文大体描述并在附图中示出的那样)可以布置和设计为呈各种各样的不同构造。因此，如图所示的以下更详细的描述并不旨在限制所要求保护的本发明的范围，而是仅代表本发明的目前优选的实施例。
此外，附图可以以简化视图或局部视图示出，并且为了清楚起见，附图中的元件的尺寸可能被放大或不成比例。另外，除非上下文另有明确规定，单数形式的“一”、“一个”和“所述”包括复数的指代物。因此，例如，一终端包括一个或多个终端。另外，当表示一系列元件(例如，元件a、b、c)时，该表述意在包括所列出的元件中的任意一个、少于所有列出的元件的任意组合、和/或所有列出的元件的组合。
术语“基本”表示不必准确地实现所记载的特征、参数或者值，而是在不妨碍旨在提供的特征的效果的前提下可以在数量上产生误差或者变化，所述误差或者变化包括例如公差、测量误差、测量准确度限制、或者本领域中的技术人员已知的其它因素。
当在此使用时，术语“近侧”、“顶”、“上”或者“向上”指的是在以装置处于正常操作状态下使用装置时，装置上的与使用该装置的临床医生距离最近而与该装置被用于其上的患者相距最远的位置。相反，术语“远侧”、“底”、“下”或者“向下”指的是在以装置处于正常操作状态下使用装置时，装置上的与使用该装置的临床医生相距最远而与该装置被用于其上的患者距离最近的位置。
当在此使用时，术语“内”或者“向内”指的是在正常使用期间相对于装置朝向装置内部的位置。相反，当在此使用时，术语“外”或者“向外”指的是在正常使用期间相对于装置朝向装置外部的位置。
参考图1，正视图示出了根据一个实施例的静脉输送***100。如图所示，静脉输送***100可以具有多个部件，其可以包括液体源102、滴注单元104、管道106、保持单元108、通气帽110、和静脉接入单元112。这些部件在图1中所示的方式仅仅是示例性的；本领域技术人员将认识到存在各种各样的静脉输送***。因此，静脉输送***100的各种部件可以省略、替换和/或用与所示部件不同的部件来增补。
液体源102可以具有容器，该容器容纳待静脉输送给患者的液体122。液体源102可以例如具有膜120，该膜可以由半透明的柔性聚合物或类似物形成。因此膜120可以具有袋状构造。膜120可以被成形为容纳液体122。
滴注单元104可以设计成以被测速率从膜120接收液体122，例如作为以可预测的恒定速率产生的一系列液滴。滴注单元104可以位于膜120下方，以便通过重力给送来接收液体122。滴注单元104可以具有：接收装置130，其从液体源102接收液体122；滴注特征件132，其确定液体122被滴注单元104接收时的速率；和外壁133，其限定收集液体122的滴注室134。滴注特征件132可以具有孔口136，液体122通过该孔口到达滴注室134；孔口136的尺寸(例如，直径)可以决定液滴138的尺寸，并且因此决定在每个液滴138中的液体122的体积。
管道106可以是标准医疗级管道。管道106可以由柔性的半透明材料(例如硅橡胶)形成。管道106可以具有第一端部140和第二端部142。第一端部140可以联接到滴注单元104，而第二端部142可以联接到通气帽110，使得液体122从滴注单元104通过管道106流到通气帽110。
保持单元108可以用于保持静脉输送***100的各种其它部件。如图所示，保持单元108可以具有主体150和延伸部152。通常，管道106可以连接到靠近第一端140的主体150、并且连接到靠近第二端142的延伸部152。除了保持单元108之外或代替保持单元108，可以使用各种齿条、支架、和/或其他特征件。
通气帽110可以联接到管道106的第二端142。通气帽110可以具有通气口，例如大体上能透气、但不能透液体122的亲水膜。因此，来自通气帽110内的空气可以在液体122从静脉输送***100有限泄漏的情况下从静脉输送***100排出。
静脉接入单元112可以用于将液体122供给至患者的血管***。静脉接入单元112可以具有第一端160和接入端162，所述接入端162具有构造成将液体122从内部输送给患者的插管或其他特征件。第一端160可以代替通气帽110而连接到管道106的第二端142。因此，当静脉输送***100被完全地起动加注时，静脉接入单元112可以代替通气帽110而联接到管道106的第二端142。在替代实施例(未示出)中，可以使用诸如Y形适配器的各种连接器来将静脉接入单元112的第一端160连接到管道106，而不用将通气帽110从管道106的第二端142拆除。
静脉输送***100可以以如下方式起动加注：将各部件(除了静脉接入单元112之外)如图1所示连接在一起，，然后使液体122能够通过滴注单元104和管道106而重力给送到通气帽110中。如果需要，滴注单元104可以被挤压或以其他方式加压，以便加速使液体122流动通过管道106。
当液体122流动通过管道106时，空气可能被夹带在液体122中。该空气可以与液体122的液柱一起从管道106的第一端140流向管道106的第二端142。该夹带的空气可聚集在靠近管道106的第二端142处的气泡中。通气帽110可以设计成接收液体122，以便使得这样的气泡能够通过通气帽110从静脉输送***100排出。一旦空气从静脉输送***100内排出，则静脉接入单元112就可以联接到管道106的第二端142并用于将液体122输送给患者。
静脉输送***100还可以包括流率控制***170，该流率控制***监测和控制输给患者的液体122的流率。流率控制***170可以具有流率传感器180、流率调节器182、和控制器184。流率传感器180、流率调节器182、和控制器184可以连接在一起(例如通过电线186)，使得信号能够在它们之间通过。
流率传感器180可以感测通过滴注单元104的液体122的流率，并向控制器184发送指示流率的流率信号。控制器184可以确定流率是否太大或者太小，并且可以将相应的控制信号发送到流率调节器182。然后，流率调节器182可以操作成减小或增加液体122通过静脉输送***100的流率。将结合图2更详细地示出和描述该方法。
流率传感器180以广义形式示出，并且因此可以具有各种构造。如图所示，流率传感器180可以固定到滴注单元104，以测量通过滴注单元104的液体122的流率。在替代实施例中，流率传感器180可以固定到和/或定位在其他部件(例如液体源102、管道106、保持单元108、和/或静脉接入单元112)附近，以便测量通过这些部件的液体122的流率。
流率传感器180可以包括各种传感器类型中的任何一种。根据一些实施例，流率传感器180可以通过以一定方式对在预定时间段内接收在滴注室134内的液滴138的数量进行计数来起作用，该方式类似于临床医生在手动评估现有静脉输送***的流率时所遵循的方式。例如，流率传感器180可以具有位于滴注单元104的相对两侧的光源(未示出)和光学传感器(未示出)。光学传感器可以检测由于液滴138中的一个存在于光学传感器与光源之间而导致的光源的遮挡，并且可以因此登记液滴138的存在。流率传感器180可以在每次测量到新的遮挡时增加一个计数，以便计算液滴138的数量。将结合图3示出和描述这种流率传感器180的一个例子。
作为流率传感器180对所述液滴138进行计数的另一示例性实施例，电极(未示出)可以布置在滴注室134的内部，使得每个液滴138完成电路以指示该液滴138的存在。流率传感器180可以对电路闭合的次数进行计数以便对液滴138的数量进行计数。对液滴138进行计数的其它示例性方法包括：在滴注室134内使用声传感器(未示出)来基于所产生的声能对液滴138撞击滴注室134内的液体122的次数进行计数；和使用具有加速度计或其他运动传感器(未示出)的浮子(未示出)，其检测所产生的波纹来对所述液滴138进行计数。
在其他实施例中，流率传感器180可以测量不同的值，以确定通过静脉输送***100的液体122的流率。例如，可以使用称重器具(未示出)来测量静脉输送***100的一个或多个部件的重量。例如，液体源102可以挂在钩或其它器具(未示出)上，所述钩或其它器具连接到基于应变计的测力元件等(未示出)，以测量液体源102、滴注单元104、和/或管道106的由钩支撑的部分的重量。可以在预定时间段之前和之后进行重量测量。重量差可为在预定时间段期间从悬挂部件流向患者的液体122的重量。如果需要，待输给患者的液体122可以根据重量进行准备，使得液体122的按重量计的期望流率将是已知的。
仍在其它实施例中，流率传感器180可以测量液体122的体积变化，以确定通过静脉输送***100的液体122的流率。例如，液体源102中剩余的液体122的体积可以在经过预定时间段之前和之后测量。体积差可为在预定时间段内流过静脉输送***100的液体122的体积。体积可以例如通过用压力传感器(未示出)或类似物测量液体源102的底部中的液体122的压力来测量。液体源102中的液体122的压力可以提供液体122的液柱的高度(在压力传感器上方)，而这(与液体源102的水平横截面面积一起)可以被用来获得液体源102内的液体122的体积。
液体122的体积可以另外地或替代地通过使用液体源102的壁中的电极(未示出)测量液体源102内的液体122的高度来进行测量。可以测量电极之间的电感和/或电容来确定液体122的液柱的高度。再次地，液体源102的水平横截面面积可以与液体122的液柱的高度变化一起使用来确定已流过静脉输送***100的液体122的体积。可通过该方法进行的高度测量的分辨率可能受限于相邻电极之间的间隔。可以通过使用许多电极并将它们靠近地放置在一起、和/或选择更长的预定时间段来进行测量来提高测量的精度。
在其他实施例中，流率传感器180还可以测量液体122的其它方面。例如，流率传感器180可以包括：热源(未示出)，例如电阻加热器；和例如热电偶的两个温度传感器(未示出)，其可以位于热源的上游和下游。两个温度传感器之间的温差可与液体的流率成比例，因为更快的流动可以通过从热源到下游温度传感器的对流来加速热量传递。一些这样的流率传感器由瑞士的Sensirion股份公司市售。温度传感器和热源可以有益地位于比较窄的流体路径中，例如管道106和/或滴注单元104的底部的流体路径中，以便最小化湍流和其它因素，否则所述湍流和其它因素可能导致来自热源的热量的不可预测地流动。
这些仅是可以在本公开的范围内使用的流率传感器的一些示例。各种传感器和方法均被已知可用于检测液体流率；本领域技术人员将认识到，流率控制***(诸如流率控制***170)可以采用任何公知的传感器和方法。
流率调节器182也以广义形式示出并且也可以具有各种构造。流率调节器182可以联接到在第一端140与第二端142之间的管道106。如果需要，流率调节器182可以充当阀，并且可以仅具有允许液体122相对自由地流过静脉输送***100的打开状态、和不允许这种流动的关闭状态。另外地或替代地，流率调节器182可以具有提供变化的流率的多个打开状态(例如，开度较大的打开状态和开度较小的打开状态)。流率调节器182在两个终端状态(比如完全打开状态与完全关闭状态)之间可以仅具有有限数量的离散状态，也可以提供连续的可调性。
流率调节器182可以包括各种调节器类型中的任何一种。根据一些实施例，流率调节器182可以通过对管道106施加可变程度的夹紧力来起作用，由此提供通过管道106的液体122的流率的可调性。将参考图4和5示出和描述这些实施例的示例。
在其他实施例中，流率调节器182可以通过使用其它结构和/或方法来调节通过静脉输送***100的液体122的流率。例如，流率调节器182可以包括阀(未示出)，该阀可以具有阀座和柱塞，所述柱塞在关闭状态下位于阀座中，但在打开状态下允许液体122在阀座与柱塞之间流动。这种阀可以具有提供变化的流率的多个打开状态，所述变化的流率例如基于液体122能够在柱塞与阀座之间流过的空间的量。存在各种阀，包括但不限于球阀、蝶阀、陶瓷盘阀、阻流阀、隔膜阀、闸阀、截止阀、刀阀、针阀、夹管阀、活塞阀、旋塞阀、提升阀、和滑阀。在各种实施例中，流率调节器182可以包括任何一个或多个这样的阀设计。
这些只是可以在本公开的范围内使用的流率调节器的一些实例。各种传感器和方法均已知为可用于调节液体流率；本领域技术人员将认识到，流率控制***(诸如流率控制***170)可以利用任何公知的调节器和方法。
在图1中，控制器184示出在一个更特别的实施例中。如图所示，控制器184可以固定到保持单元108以便于接入。控制器184可以集成到计算设备中，该计算设备具有平板式设计，带有用户输入设备190和显示屏192。用户输入设备190可以包括各种按钮和/或开关。显示屏192可以利用各种显示技术中的任一种，并且可以以文本和/或图形形式为临床医生显示信息，所述信息与静脉输送***100的操作有关。如果需要，显示屏192可以是触摸屏或类似物，并且因此也可以充当用户输入设备。
控制器184可以经由导线186联接到流率传感器180和流率调节器182。因此，控制器184可以从流率传感器180接收指示液体122的流率的流率信号，且可以将指示将如何修改液体122的流率的控制信号发送到流率调节器182。控制器184还可以具有处理器，处理器能够接收流率信号、执行需要确定应当发送哪些控制信号所需的任何计算步骤、和产生用于发送到流率调节器182的控制信号。
除了调节通过静脉输送***100的液体122的流量之外，控制器184还可以可选地起其它功能。例如，控制器184可以帮助跟踪患者的状况和/或给予他或她其他治疗。如果需要，来自其他监视器的信息可以被路由到控制器184并显示在显示屏192上。
图1的控制器184仅仅是示例性的。在其他实施例中，根据本公开的控制器可以是任何类型的计算设备的一部分，包括但不限于台式计算机、计算机终端、平板电脑、个人数字助理(PDA)型智能电话、等等。因此，控制器可以具有各种硬件和软件部件。根据本公开的控制器可以设计成仅用于流率调节，或者可以是多功能装置。
此外，根据本公开的控制器可以容纳在各种结构中。图1的控制器184处于独立于流率传感器180和流率调节器182的壳体中。但是，在替代实施例(未示出)中，控制器可以与流率传感器和流率调节器中的任一个或两者集成。这样的控制器可以位于与流率传感器或流率调节器相同的壳体中。如果需要，所有的三个部件(流率传感器、流率调节器、和控制器)可以全部共享共用的壳体，所述共用的壳体可以例如联接到滴注单元104和联接到与滴注单元104相邻的管道106。
将结合图2提供控制通过静脉输送***100的液体122的流量的广义形式的方法200。更具体的示例将结合图6给出。
参照图2，一流程图示出了根据一个实施例的控制通过静脉输送***输注的流量的方法200。描述该方法200将参考图1的静脉输送***100，包括流率控制***170。但是，本领域技术人员将认识到，方法200可以用不同的静脉输送***和/或不同的流率控制***来进行。类似地，包括流率控制***170的静脉输送***100可以通过除了图2之外的方法来使用。
方法200可以通过步骤220开始210，在步骤220中，期望流率例如由控制器184接收。这可以通过使得诸如临床医生的用户能够经由控制器184的用户输入设备190输入该期望流率来完成。期望流率可以是特定的体积或重量流率，其可以是理想流率，在该理想流率上下的一些变化是可接受的。另外地或替代地，期望流率可以是可接受的体积或重量流率的范围。如果需要，可以在控制器184的显示屏192上显示期望流率。如果控制器184中已经存在期望流率(该期望流率例如来自先前的输液)，则可以省略步骤220。
在步骤225中，通过静脉输送***100的液体122的流率可以由流率传感器180测量。这可以以如图1的描述中所阐述的多种方式中的任何一种来完成。在步骤230中，流率传感器180可以产生指示所测得的流率的流率信号。流率信号可以由流率传感器180发送。
在步骤235中，控制器184可以接收流率信号。在步骤240中，控制器184可以可选地将流率显示在例如控制器184的显示屏192上。因此，临床医生可以容易地看一眼显示屏192，以查看通过静脉输送***100的液体122的当前流率和/或期望流率。
在步骤245中，可以将由流率传感器180测量的流率与期望流率进行比较。这可能需要将该流率与单个期望流率进行比较，或者与期望流率的范围的上限和下限进行比较。这种比较可能只需要从该流率减去期望流率，从而获得流率差，该流率差指示：(a)所述流率是高于还是低于期望流率，以及(b)所述流率与期望流率之间的差值的大小。
控制器184可以产生需要进行流率校正的控制信号。控制信号可以指定是否将流率调节器182调成打开状态或关闭状态，和/或指定应该被允许通过流率调节器182的流率的大小。在步骤250中，控制信号可以由控制器184发送。
在步骤255中，控制信号可以由流率调节器182接收。在步骤260中，流率调节器182可以根据控制信号修改通过静脉输送***100的液体122的流率。如前所述，该修改可能需要将流率调节器182调到一定位置，在该位置，液体122的全部、部分流动由流率调节器182阻挡、或液体122的流动不被流率调节器182阻挡。在一些实施例中，控制信号可以指示流率调节器182完全不改变流率。另外地或替代地，只有当液体122的流率变化时，控制器184才发送控制信号；在流率调节器182在任何给定时间点没有接收到流率信号的情况下，流率调节器182可以仅仅保持与所接收的最后流率信号相对应的状态即可。
在询问步骤265，流率控制***170(例如，在控制器184中)可以确定液体122的输送是否完成。例如，如果流率传感器180检测到液体122不再流过静脉输送***100，并且流率调节器182处于打开状态或部分打开状态，则控制器184可以断定液体122已经耗尽。替代地，诸如临床医生的用户可以例如通过在用户输入设备190上输入停止命令来手动地指示控制器184停止输液。
另外地或替代地，控制器184可以被编程，以将特定重量或体积量的液体122输给患者。控制器184可以保持已经输送给患者的液体122的总体积和/或总质量的记录，并且可以根据需要利用每次重复递增该值。一旦已经输送了指定量的液体122，控制器184就可以确定输液完成，为询问步骤265提供肯定的答案。
如果询问步骤265得到肯定的回答，则方法200可以结束290。如果询问步骤265得到否定回答，则另外量的液体122将被输送给患者。因此，方法200可以通过返回到步骤225进行新的重复。因此，方法200可以重复，直到输液完成且方法200结束290。
参考图3，正视图示出了根据一个实施例的流率传感器380和滴注单元304。流率传感器380示出了一种能够测量液体122的流率的方式。
滴注单元304可以设计成从液体源(例如图1的液体源102)接收液体122。滴注单元304可以位于液体源的下方，以便通过重力给送来接收液体122。滴注单元304可以具有：接收装置330，其从液体源接收液体122；滴注特征件332，其确定液体122被滴注单元304接收时的速率；和外壁333，其限定收集液体122的滴注室334。滴注特征件332可以具有孔口336，液体122通过该孔口到达滴注室334；孔口336的尺寸(例如，直径)可以决定液滴338的尺寸，以及决定在每个液滴338中的液体122的体积。
滴注单元304可以具有关键特征件350，该关键特征件从滴注单元304的外壁333突出。关键特征件350可以是脊、多边形突起、符号和/或任何其它特征件。关键特征件350可以指示孔口336的尺寸，以有助于通过对进入滴注室334的液滴的数量进行计数来计算液体122的流率。通常，“关键特征件”是一物品的任何特征件，该特征件可用于提供该物品的不同特征的属性的指示。在替代实施例(未示出)中，静脉输送***的滴注室或其他部件可以具有这样的关键特征件，该关键特征件是凹部或其它类型的特征件，其与上文结合滴注单元304的关键特征件350描述的特征件类型不同。
流率传感器380可以被成形为包住滴注单元304的下部，并且因此可以具有内部空腔382，滴注单元304可以***该内部空腔中。流率传感器380可以具有朝向滴注单元304的滴注特征件332向上延伸的第一臂384和第二臂386。
流率传感器380可以被设计成采用光学法对进入滴注室334的液滴338的数量进行计数，如前所述。因此，第一臂384可以具有光源388，光源388可以是诸如激光的相干光源、或非相干光源。光源388可以发射光390，该光可以穿过滴注室334。第二臂386可以具有光传感器392，该光传感器检测光390。光390可以具有使得光390被液体122吸收、反射和/或折射的波长。因此，当液滴338中的一个液滴存在于孔口336的出口(该出口与光190从光源388行进至光传感器392时所遵循的路径对齐)处时，光390可以被遮挡。因此，当不再检测到光390时，光传感器392可以检测出液滴338的形成，而当再次检测到光390时，光传感器392检测出液滴338的释放。
如前所述，流率传感器380可以在预定时间段内对该周期发生的次数进行计数，以确定在该预定时间段内多少个液滴338进入滴注室334。流率传感器380可以具有能够执行这种计算的内部逻辑电路(未示出)。关键特征件350可以提供孔口336的如下尺寸，该尺寸可以由流率传感器380接收并用于基于滴注室334内接收的液滴338的数量来确定液体122的流率。
如果需要，流率传感器380可以具有关键特征件接收器396，其接收关键特征件350和/或以其他方式与关键特征件350配准。关键特征件接收器396可以检测关键特征件350的构造，以使流率传感器380能够基于存在的关键特征件350来确定孔口336的尺寸。如果需要，只有一种类型的滴注单元可以具有关键特征件350。在这样的实施例中，关键特征件接收器396仅需要检测关键特征件350是否存在。关键特征件接收器396不需要区分不同类型的关键特征件。因此，关键特征件接收器396可以具有开关、电触头或可用于电学地检测关键特征件350的存在的其它元件。
如果需要，可以制造多种不同的滴注单元，其具有各种孔口尺寸和关键特征件类型。因此，关键特征件接收器可以设计成不仅确定关键特征件350是否存在，而且还确定哪种类型的关键特征件350处于滴注单元304上。关键特征件350可以具有一个或多个突出的指状物或可由关键特征件接收器396监测的其它方面，例如通过使用多个开关、电触头、或处于关键特征件接收器396内其它元件(未示出)来进行监测。因此，流率传感器380可以响应于流率传感器380和滴注单元304的组装而自动地确定孔口336的尺寸。
流率传感器380可以连接到控制器(未示出)，该控制器可以与图1的控制器184相似，也可以具有不同的构造。如果需要，流率传感器380与控制器之间的连接可以是无线的。因此，流率传感器380可以具有将流率信号无线发送到控制器的无线发送器398。操作该无线发送器398可以基于任何公知的无线数据传输协议，包括但不限于Wi-Fi、蓝牙、智能蓝牙、ZigBee、NFC、等等。控制器(未示出)可以具有能够接收由流率传感器380发送的无线信号的接收器。
参考图4，正视剖视图示出了根据一个实施例的流率调节器482。流率调节器482可以如图1的流率调节器182那样在管道106的第一端140附近联接到管道106。流率调节器482可以设计成通过将管道106夹紧到可变的程度来控制通过静脉输送***100的液体122的流率。
流率调节器482可以具有框架410、夹紧构件412、马达414、小齿轮416、和齿条418。框架410可以将流率调节器482固定到管道106。框架410可以成形为限定抵接表面430和槽432。抵接表面430可以在管道106旁边延伸，使得管道106驻留在抵接表面430与夹紧构件412之间。槽432可以具有第一端434和第二端436。
马达414可以固定到框架410，而小齿轮416可以联接到马达414，使得小齿轮416响应于马达414的心轴的旋转而旋转。齿条418可以位于小齿轮416与夹紧构件412之间，使得小齿轮416的旋转导致齿条418沿箭头440所示的第一方向或如箭头442所示的第二方向移动。夹紧构件412可以具有位于槽432内的轴或其它特征件(未示出)，并且使得夹紧构件412能够沿槽432移动。
齿条418沿第一方向的运动可以使夹紧构件412沿箭头450所示的第一方向沿槽432朝向槽432的第一端434移动。类似地，齿条418沿第二方向的运动可以使夹紧构件412沿箭头452所示的第二方向沿槽432朝向槽432的第二端436移动。夹紧构件412可以刚性地固定到齿条418，使得夹紧构件412与齿条418一起平移。替代地，夹紧构件412可以通过齿条418的运动将平移与旋转相结合而滚动。夹紧构件412的滚动可以有助于避免当夹紧构件412沿槽432移动时通过夹紧构件412对管道106的外表面造成的不期望磨损。
槽432可以以与管道106和抵接表面430不平行且不垂直的角度来定向。槽432的第一端434可以比槽432的第二端436更远离管道106和抵接表面430。因此，夹紧构件412朝向槽432的第一端434的运动可以使夹紧构件412进一步远离抵接表面430。这可导致夹紧构件412和抵接表面430较少地或可能根本不夹捏在管道106上，从而使得液体122能够以更高的流率通过管道106。另一方面，夹紧构件412朝向槽432的第二端436的运动可以使夹紧构件412更靠近抵接表面430。这可以使夹紧构件412和槽432更紧地夹捏在管道106上，由此降低通过管道106的液体122的流率。
如果需要，夹紧构件412可以是能够逐渐地移动到在槽432的第一端434和第二端436之间的各个位置。因此，流率调节器482可以使液体122具有多个可能的流率。马达414可以是步进马达或其它马达，其通过提供相对精确的运动停止来促进夹紧构件412的精确定位。当位于第一端434附近时，夹紧构件412可另外提供完全打开的状态，当位于第二端436附近时则提供完全关闭的状态。因此，流率调节器482可以以高度的简单性提供灵活的流率控制。
流率调节器482可以连接到控制器(未示出)，该控制器可以与图1的控制器184相似，也可以具有不同的构造。如果需要，流率调节器482与控制器之间的连接可以是无线的。因此，流率调节器482可以具有从控制器无线接收控制信号的无线接收器498。操作该无线接收器498可以基于任何公知的无线数据传输协议，包括但不限于Wi-Fi、蓝牙、智能蓝牙、ZigBee、NFC、等等。控制器(未示出)可以具有能够将控制信号无线发送到流率调节器482的发送器。
参考图5，正视图示出了根据一个实施例的流率调节器582。流率调节器582可以如图1的流率调节器182和图4的流率调节器482那样在管道106的第一端140附近联接到管道106。流率调节器582可以设计成通过将管道106夹紧到可变的程度来控制通过静脉输送***100的液体122的流率。
流率调节器582可以具有框架510、对置构件512、凸轮构件514、和马达516。框架510可以将流率调节器582固定到管道106上，也可以支撑对置构件512、凸轮构件514、和马达516。对置构件512可以具有抵接管道106的弯曲边缘520。对置构件512可以牢固地附接到框架510。凸轮构件514可以具有也抵接管道106的可变半径弯曲边缘522。凸轮构件514可以通过使用马达516绕轴线524相对于框架510旋转，马达516可以是步进马达或其他旋转马达，其提供相对精确的位置控制。
凸轮构件514的可变半径弯曲边缘522可以具有沿着可变半径弯曲边缘522从最小直径部分530相对连续地增大到最大直径部分532的半径。最小直径部分530与最大直径部分532可以彼此相邻；因此，可变半径弯曲边缘522可以具有将最小直径部分530与最大直径部分532分开的不连续部。
当马达516旋转成使凸轮构件514以最小直径部分530定向在管道106附近时，凸轮构件514和对置构件512可以相配合以将很小的夹紧力或没有夹紧力施加在管道106上，这可导致很小地限制或不限制通过管道106的液体122的流动。相反，当马达516旋转成使凸轮构件514以最大直径部分532定向在管道106附近时，凸轮构件514和对置构件512可以相配合以将最大的夹紧力施加在管道106上，这可导致流率调节器582处于完全关闭的状态。
当马达516旋转成使凸轮构件514以可变半径弯曲边缘522的处于最小直径部分530与最大直径部分532之间的部分定向在管道106附近时(如图5所示)，对置构件512与凸轮构件514可以相配合以便在管道106上施加中等程度的夹紧力，这足以使液体122通过管道106的流动减慢但不停止。马达516可以使凸轮构件514能够旋转至完全打开状态与完全关闭状态之间的多个方位，以便使得能够精细调节液体122通过管道106的流率。如果需要，可变半径弯曲边缘522可以具有相对平滑的表面，以避免在管道106的外表面上绊住和/或扯住。如在先前的实施例中那样，流率调节器582可以经由有线或无线传输从控制器(未示出)接收控制信号。
参考图6，流程图示出了方法600根据一个替代实施例的控制采用静脉输送***输送的液体的流率。方法600可以特别适用于如下实施例，在所述实施例中，流率调节器182具有打开状态和关闭状态，而不具有任何允许液体122的流动但限制流体122的流动的部分打开的状态。此外，方法600可以特别适用于使用IV袋形式的液体源102的重量测量(如前所述)来进行重量流率测量。在流程图中，M是将由IV袋输送的液体122的总质量，T是总质量M将被输送的总时间，Δt是时间增量，在该时间增量时刻将对IV袋的重量进行测量，N＝T/Δt是时间增量的总数，Δm＝M/N是对应于时间增量的质量增量，n是增量计数，mn是在给定的时间增量处IV袋的重量测量值，tn是测量IV袋的重量的时刻。
如图所示，方法600可以通过接收输入而开始610，该输入提供必要的起始值，如图所示。这些值中的一些(例如M和T)可以由临床医生根据患者的需要予以提供。
在步骤620，可以在时刻tn处测量IV袋的重量。然后，在询问步骤630，可以确定液体122的期望总质量M是否已经输送给患者。如果是这样，方法600可以停止690，且流率调节器182可以完全关闭，以防止液体122进一步输送给患者。可以激活(例如，在控制器184上的)报警器、灯、或其他指示器，以便向临床医生指示完成了液体122的输送。
如果液体122的期望总质量M尚未被输送给患者，则方法600可以继续到步骤640，在该步骤，确定输送给患者的液体122的流率是否太低而难以在时间T内实现期望总质量M的液体122的输送。如果不是，则方法600可以进行到步骤650，在步骤650，流率调节器182被致动成停止液体122输送给患者单个时间增量Δt。如果是，则方法600可以进行到步骤660，在步骤660，流率调节器182被致动成允许液体122流向患者单个时间增量Δt。
在执行步骤650或步骤660之后，方法600可以进行到步骤670，在步骤670，增量计数n被递增到n+1。然后，在步骤680，一旦足够的时间过去，就可以确定是时候再次测量该IV袋的重量了。然后，方法600可以进行到步骤620。方法600可以如此重复，直到询问步骤630得到满足且液体122的输送被完成。
在不背离如在此最宽泛地描述并且在下文要求保护的本发明的结构、方法或者其它重要特征的前提下，可以以其它特定形式来实施本发明。所描述的实施例的所有方面均被认为仅仅是阐释性的而非限制性的。因此，由所附权利要求而非由前面的描述来表示本发明的范围。处于权利要求的等效物的意义和范围内的所有变形方案均包含在权利要求的范围内。

Claims (20)

1.一种用于控制通过使用静脉输送***输送给患者的液体的流量的***，所述***包括：
流率传感器，所述流率传感器：
测量通过所述静脉输送***的液体的流率；并且
产生指示所述流率的流率信号；
控制器，所述控制器：
接收所述流率信号；
将所述流率与一期望流率进行比较，以确定所述流率与所述期望流率的不同；并且
响应于所确定的所述流率与所述期望流率的不同来发送控制信号；和
流率调节器，所述流率调节器：
接收所述控制信号；并且
响应于所接收的控制信号来修改所述流率，以使所述流率更接近所述期望流率。
2.如权利要求1所述的***，其中，所述流率传感器、所述控制器、和所述流率调节器全部重复地操作多个时间增量，使得在所述多个时间增量中的每一个时间增量中，所述流率传感器测量所述流率并产生流率信号，所述控制器接收所述流率信号并将所述流率与所述期望流率进行比较；
其中，所述控制器通过确定所述流率大于所述期望流率来确定所述流率与所述期望流率的不同；
其中，响应于所接收的控制信号，所述流率调节器：
通过从打开状态移动到关闭状态来修改所述流率，其中，所述打开状态允许所述液体流过所述静脉输送***，所述关闭状态基本上阻止所述液体流过所述静脉输送***；并且
保持在所述关闭状态且持续预定数量的时间增量。
3.如权利要求1所述的***，其中，所述流率传感器、所述控制器、和所述流率调节器全部重复地操作多个时间增量，使得在所述多个时间增量中的每一个时间增量中，所述流率传感器测量所述流率并产生流率信号，所述控制器接收所述流率信号并将所述流率与所述期望流率进行比较；
其中，所述控制器通过确定所述流率小于所述期望流率来确定所述流率与所述期望流率的不同；
其中，响应于所接收的控制信号，所述流率调节器：
通过从关闭状态移动到打开状态来修改所述流率，所述关闭状态基本上阻止所述液体流过所述静脉输送***，所述打开状态允许所述液体流过所述静脉输送***；并且
保持在所述打开状态且持续预定数量的时间增量。
4.如权利要求1所述的***，其中，所述控制器通过确定所述流率大于所述期望流率的流率差来确定所述流率与所述期望流率的不同；
其中，响应于所接收的控制信号，所述流率调节器与所述流率差成比例地移动到开度较小的状态，所述开度较小的状态允许所述液体以小于所述流率的修改流率流过所述静脉输送***。
5.如权利要求1所述的***，其中，所述控制器通过确定所述流率小于所述期望流率的流率差来确定所述流率与所述期望流率的不同；
其中，响应于所接收的控制信号，所述流率调节器与所述流率差成比例地移动到开度较大的状态，所述开度较大的状态允许所述液体以大于所述流率的修改流率流过所述静脉输送***。
6.如权利要求1所述的***，其中，所述控制器包含到具有显示屏和用户输入设备的计算设备中，其中，所述控制器还：
经由所述用户输入设备从用户接收所述期望流率；并且
在显示屏上启动流率的显示。
7.如权利要求1所述的***，其中，所述流率传感器固定到所述静脉输送***的滴注单元，其中，所述滴注单元包括滴注室和孔口，所述孔口将所述液体的液滴通过重力给送从液体源输给所述滴注室，其中，所述流率传感器通过在预定时间段内对所述滴注室接收的液滴进行计数来测量所述流率。
8.如权利要求7所述的***，还包括所述滴注单元；
其中，所述滴注单元包括指示所述孔口的孔口尺寸的关键特征件；
其中，所述流率传感器包括关键特征件接收器，所述关键特征件接收器响应于所述流率传感器在所述滴注单元上的固定而接收所述关键特征件；
其中，所述流率传感器使用所述孔口尺寸来确定每个所述液滴中的液体的体积，以有助于测量所述流率。
9.如权利要求1所述的***，其中，所述流率传感器通过以下方式测量通过所述***的液体的流率：
在第一时刻处测量所述静脉输送***的子集的第一重量；和
在与所述第一时刻间隔一时间增量的第二时刻处测量所述子集的第二重量；
其中，所述流率传感器和所述控制器中的至少一个：
从所述第一重量减去所述第二重量以获得重量差；并且
基于所述重量差和所述时间增量获得所述流率。
10.如权利要求1所述的***，其中，所述流率传感器通过以下方式测量通过所述***的液体的流率：
在第一时刻处测量所述静脉输送***的子集中的液体的第一体积；和
在与所述第一时刻间隔一时间间隔的第二时刻处测量所述子集中的液体的第二体积；
其中，所述流率传感器和所述控制器中的至少一个：
从所述第一体积减去所述第二体积以获得体积差；并且
基于所述体积差和所述时间增量获得所述流率。
11.如权利要求10所述的***，其中，所述流率传感器通过以下方式测量通过所述***的液体的流率：
测量所述静脉输送***内的第一位置处的液体的第一温度；和
测量所述静脉输送***内的位于所述第一位置下游的第二位置处的液体的第二温度；
其中，所述流率传感器和所述控制器中的至少一个：
从所述第一温度减去所述第二温度以获得温差；并且
基于所述温差获得所述流率。
12.如权利要求1所述的***，其中，所述静脉输送***包括输送所述液体的管道，其中，所述流率调节器包括：
定位成邻近所述管道的对置构件；
定位在所述管道的与所述对置构件相对的一侧上的凸轮构件；和使所述凸轮构件绕轴线旋转的马达；
其中，所述凸轮构件包括可变半径弯曲边缘，所述可变半径弯曲边缘响应于所述凸轮构件围绕所述轴线的旋转而与所述对置构件相配合，以便在所述管道上施加变化程度的压缩以修改所述流率。
13.如权利要求1所述的***，其中，所述静脉输送***包括输送所述液体的管道，其中，所述流率调节器包括：
固定件，所述固定件包括定向为不平行且不垂直于所述管道的槽；
位于所述槽中的夹紧构件；和
马达，所述马达推动所述夹紧构件沿着所述槽移动，使得所述夹紧构件在所述管道上施加变化程度的压缩以修改所述流率。
14.如权利要求1所述的***，还包括所述静脉输送***，其中，所述静脉输送***包括：
滴注单元，所述滴注单元通过重力给送从液体源接收所述液体；
管道，所述管道包括：
第一端，所述第一端能够连接到所述滴注单元以便通过重力给送从所述滴注单元接收所述液体；和
第二端；以及
静脉接入单元，所述静脉接入单元能够连接到所述管道的第二端，其中，所述静脉接入单元构造成通过重力给送从所述第二端接收所述液体，并将所述液体经静脉输送给患者。
15.一种用于控制通过使用静脉输送***输送给患者的液体的流量的方法，所述方法包括：
利用流率传感器：
测量通过所述静脉输送***的液体的流率；和
产生指示所述流率的流率信号；
利用控制器：
接收所述流率信号；
将所述流率与期望流率进行比较，以确定所述流率与所述期望流率的不同；和
响应于所确定的所述流率与所述期望流率的不同来发送控制信号；并且
利用流率调节器：
接收所述控制信号；和
响应于所接收的控制信号来修改所述流率，以使所述流率更接近所述期望流率。
16.如权利要求15所述的方法，其中，测量所述流率、产生所述流率信号、接收所述流率信号、和将所述流率与所述期望流率进行比较全部都重复地执行多个时间增量，使得在所述多个时间增量中的每一个时间增量中，所述流率被测量，所述流率信号被产生，所述流率信号被接收，所述流率与所述期望流率被比较；
其中，修改所述流率包括使所述流率调节器从打开状态与关闭状态中的一者移动到所述打开状态与所述关闭状态中的另一者，所述打开状态允许所述液体流过所述静脉输送***，所述关闭状态基本上阻止所述液体流过所述静脉输送***；
其中，所述方法还包括使所述流率调节器保持在所述打开状态和所述关闭状态中的另一者中且持续预定数量的时间增量。
17.如权利要求15所述的方法，其中，确定所述流率与所述期望流率的不同包括：确定所述流率不同于所述期望流率的流率差；
其中，修改所述流率包括与流率差成比例地移动所述流率调节器，以执行增加所述流率和降低所述流率中的一者。
18.如权利要求15所述的方法，其中，所述控制器包含到具有显示屏和用户输入设备的计算设备中，所述方法还包括：
经由所述用户输入装置，并在将所述流率与所述期望流率进行比较之前，从用户接收所述期望流率；和
通过所述显示屏，并在产生所述流率信号之后，启动所述流率的显示。
19.一种用于控制输送给患者的液体的流量的***，所述***包括：
滴注单元，所述滴注单元包括滴注室和孔口，所述孔口通过重力给送将所述液体的液滴从液体源输送至给滴注室；
流率传感器，所述流率传感器被构造为联接到所述滴注单元，其中，所述流率传感器：
测量通过所述滴注室的液体的流率；并且
产生指示所述流率的流率信号；
控制器，所述控制器：
接收所述流率信号；
将所述流率与期望流率进行比较，以确定所述流率与所述期望流率的不同；并且
响应于所确定的所述流率与所述期望流率的不同来发送控制信号；
管道，所述管道包括：
第一端，所述第一端能够连接到所述滴注单元以便通过重力给送从所述滴注单元接收所述液体；和
第二端；
流率调节器，所述流率调节器被构造为联接到所述管道，其中，所述流率调节器：
接收所述控制信号；并且
响应于所接收的控制信号，调节施加到所述管道上的压缩程度以修改所述流率，以使所述流率更接近所述期望流率；和
静脉接入单元，所述静脉接入单元能够连接到所述管道的第二端，其中，所述静脉接入单元构造成通过重力给送从所述第二端接收所述液体，并将所述液体经静脉输送给患者。
20.如权利要求19所述的***，其中，所述控制器被包含到具有显示屏和用户输入设备的计算设备中，其中，所述控制器还：
经由所述用户输入设备从用户接收所述期望流率；并且
在所述显示屏上启动所述流率的显示。
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