(57)【要約】流体容量測定ポンプ輸送システムは、流体ポンプおよび流体ポンプのポンプチャンバの周りに配置されたコンデンサー板（１６、１８）を有する。コンデンサー板（１６、１８）の間のキャパシタンスは、ポンプチャンバ中の流体の容積が変化するにつれて、変化する。電気回路は、その板間のキャパシタンスの変化を測定し、ポンプチャンバ中の流体容積の指標となるシグナルを出力する。本発明のキャパシタンスセンサ（１０）を有するポンプは、患者に流体接続される。一実施形態において、腹膜透析システムは、ポンプを介して患者に透析物を提供し、そのキャパシタンスセンサは、患者に供給されてかつ患者の腹腔から排出される透析物の容積を測定する。
2006503598.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
患者に医療流体を提供するためのデバイスであって、該デバイスは、以下：
複数のコンデンサー板；
該複数のコンデンサー板の間に位置づけられた流体レセプタクル；
該複数のコンデンサー板に電気的に接続された回路であって、該回路は、該流体レセプタクル中の該流体の容積を示す出力を有する、回路；および
患者へまたは患者からの流体の容積の少なくとも一部を提供するための部材、
を備える、デバイス。
【請求項２】
請求項１に記載のデバイスであって、前記レセプタクルは、少なくとも１つの流体ポートを有するポンプチャンバで作動する、デバイス。
【請求項３】
請求項２に記載のデバイスであって、前記コンデンサー板は、前記ポンプチャンバの形状と実質的に同じ形状を有する、デバイス。
【請求項４】
請求項１に記載のデバイスであって、前記レセプタクルは、医療流体をポンプ輸送するために移動可能な少なくとも１つの可撓性膜壁を備える、デバイス。
【請求項５】
請求項１に記載のデバイスであって、前記レセプタクルは、第１および第２の可撓性膜壁を備え、該第１および第２の膜壁のうちの少なくとも一方は、該レセプタクルの容積を変化させるために移動可能である、デバイス。
【請求項６】
請求項１に記載のデバイスであって、前記レセプタクルは、透析機とともに使用可能な使い捨て透析流体流路の一部を備える、デバイス。
【請求項７】
請求項１に記載のデバイスであって、前記複数のコンデンサー板のうちの少なくとも一方のコンデンサー板は、非平面形状を有する、デバイス。
【請求項８】
請求項１に記載のデバイスであって、前記流体レセプタクルが流体で実質的に満たされた場合に、前記コンデンサー板は、該流体レセプタクルと実質的に同じ形状を有する、デバイス。
【請求項９】
請求項１に記載のデバイスであって、前記回路は、前記コンデンサー板を充電し、時間間隔で該コンデンサー板からの電圧の変化を測定する、デバイス。
【請求項１０】
請求項１に記載のデバイスであって、前記回路は、さらに以下：
前記コンデンサー板のうちの一方に対する接地接続；および
他方のコンデンサー板に接続されたキャパシタンスセンサ回路、
を備える、デバイス。
【請求項１１】
請求項１に記載のデバイスであって、該デバイスは、一対の実質的に平行なコンデンサー板を備える、デバイス。
【請求項１２】
患者に透析を提供するためのデバイスであって、該デバイスは以下：
複数のコンデンサー板；
該複数のコンデンサー板の間に位置づけられた透析流体の容積を保持するためのレセプタクル；
該複数のコンデンサー板に電気的に接続された回路であって、該回路は、該レセプタクル中の透析流体の容積を示す出力を有する、回路；および
該患者へまたは該患者からの透析流体の容積の少なくとも一部を送達するために該患者に連結される流体ライン、
を備える、デバイス。
【請求項１３】
連続流腹膜透析を提供するためのデバイスであって、該デバイスは、以下：
患者と流体接続して配置され得る透析レセプタクル；
第１および第２のコンデンサー板であって、該コンデンサー板は、該板間に、該レセプタクル中の透析流体の量に依存する可変性誘電体を有する、第１および第２のコンデンサー板；ならびに
該可変性誘電体に関連した信号を生じる、該コンデンサー板に接続された電気回路、
を備える、デバイス。
【請求項１４】
患者にまたは患者から提供される流体の容積を測定するためのシステムであって、該システムは、以下：
患者に流体接続され得る流体レセプタクル；
第１および第２のコンデンサー板であって、該板間に、流体レセプタクル中の流体の量に依存する可変性誘電体を有する、第１および第２のコンデンサー板；ならびに
該可変性誘電体に関連した信号を生じる、該コンデンサー板に接続された電気回路、
を備える、システム。
【請求項１５】
請求項１４に記載のシステムであって、前記信号は、前記流体レセプタクル中の前記流体の容積の指標である、システム。
【請求項１６】
請求項１４に記載のシステムであって、前記信号は、前記流体レセプタクル中の空気の容積の指標である、システム。
【請求項１７】
請求項１４に記載のシステムであって、前記信号は、前記流体レセプタクル中の流体の一部および空気の一部の指標である、システム。
【請求項１８】
請求項１４に記載のシステムであって、前記流体レセプタクルは、流体ポンプチャンバの内部で作動する、システム。
【請求項１９】
請求項１８に記載のシステムであって、前記コンデンサー板は、前記流体ポンプチャンバと実質的に同じ形状を有する、システム。
【請求項２０】
請求項１４に記載のシステムであって、前記流体レセプタクルは、前記第１と第２のコンデンサー板との間に位置づけられる、システム。
【請求項２１】
請求項１４に記載のシステムであって、該システムはさらに、ポンプピストンを備え、ここで前記第１および第２のコンデンサー板のうちの一方は、該ピストンの一部を該板の外側に延ばす開口部を規定する、システム。
【請求項２２】
請求項１４に記載のシステムであって、該システムはさらに、ポンプピストンをさらに備え、ここで該ポンプピストンは、前記コンデンサー板の間を動く、システム。
【請求項２３】
請求項１４に記載のシステムであって、該システムはさらに、前記レセプタクル中に前記流体を充填し、そして前記レセプタクルから前記流体を空にするための流体レセプタクルを拡張および収縮する置換流体をさらに備える、システム。
【請求項２４】
請求項１４に記載のシステムであって、該システムは、ポンプチャンバ壁を備え、該ポンプチャンバ壁は、前記レセプタクルに陰圧を付与し得、そして該ポートに向かって前記膜の少なくとも一部を引っ張り得るポートを規定する、システム。
【請求項２５】
請求項１４に記載のシステムであって、該システムは、一対のポンプチャンバ壁を備え、該ポンプチャンバ壁は、各々ポートを規定する、システム。
【請求項２６】
請求項１４に記載のシステムであって、前記第１および第２のコンデンサー板のうちの少なくとも一方は、隣接する流体の表面によって表される、システム。
【請求項２７】
請求項１４に記載のシステムであって、前記流体レセプタクルは、使い捨てカセットをさらに備え、該カセットの少なくとも一方の壁は、可撓性膜である、システム。
【請求項２８】
請求項１４に記載のシステムであって、該システムは、前記電気回路によって出力される前記シグナルから、前記流体の容積を決定するプロセッサをさらに備える、システム。
【請求項２９】
請求項１４に記載のシステムであって、該システムは、前記流体レセプタクル中の流体の複数の個々の容積から流体の蓄積容積を決定するプロセッサをさらに備える、システム。
【請求項３０】
請求項１４に記載のシステムであって、前記レセプタクルが流体で満たされた場合に、前記一対のコンデンサー板は、該レセプタクルと実質的に同じ形状を有する、システム。
【請求項３１】
患者にまたは患者から提供される流体の容積を測定するためのシステムであって、該システムは、以下：
該患者と流体接続して配置され得る流体レセプタクル；
該流体レセプタクルの外側に位置づけられた第１および第２のコンデンサー板；ならびに
該レセプタクル中の該流体の該容積を示すシグナルが生成されることを可能にする電圧源を提供する電気回路、
を備える、システム。
【請求項３２】
請求項３１に記載のシステムであって、前記出力信号は、前記板の間の可変性誘電体、前記板のうちの一方の表面積の変化、および前記板の間の距離の変化、のうちの少なくとも１つに基づく、システム。
【請求項３３】
請求項３１に記載のシステムであって、前記信号は、前記流体と空気との間の変動性の誘電率に基づく、システム。
【請求項３４】
請求項３１に記載のシステムであって、前記回路は、前記コンデンサー板に充電し、前記コンデンサー板からの電圧の変化を時間間隔で測定する、システム。
【請求項３５】
請求項３４に記載のシステムであって、前記時間間隔は、固定された時間間隔である、システム。
【請求項３６】
医療流体送達システムであって、該システムは、以下：
患者接続を備える流体流路；
そのように構築され、該流体流路と流体接続されるように配置された流体レセプタクル；および
流体レセプタクルに対して位置づけられ、該レセプタクル中の流体の容積を示し得るキャパシタンスセンサ、
を備える、システム。
【請求項３７】
請求項３６に記載のシステムであって、前記流体レセプタクルは、ポンプチャンバで作動する、システム。
【請求項３８】
請求項３７に記載のシステムであって、前記キャパシタンスセンサは、前記ポンプチャンバの対向する側に、第１および第２のコンデンサー板をさらに備える、システム。
【請求項３９】
請求項３８に記載のシステムであって、前記コンデンサー板は、前記ポンプチャンバの一部と実質的に同じ形状を有する、システム。
【請求項４０】
請求項３６に記載のシステムであって、前記キャパシタンスセンサは、前記流体レセプタクルの対向する側に位置づけられた、第１および第２のコンデンサー板をさらに備える、システム。
【請求項４１】
請求項３６に記載のシステムであって、前記キャパシタンスセンサは、非平面形状を有する、少なくとも１つのコンデンサー板を備える、システム。
【請求項４２】
請求項３６に記載のシステムであって、前記流体レセプタクルは、使い捨てセットの一部である、システム。
【請求項４３】
請求項３６に記載のシステムであって、前記キャパシタンスセンサは、第１および第２のコンデンサー板ならびに該板に接続された電気回路を備える、システム。
【請求項４４】
請求項３６に記載のシステムであって、前記流体レセプタクルが流体で実質的に満たされた場合に、前記一対のコンデンサー板は、該流体レセプタクルと実質的に同じ形状を有する、システム。
【請求項４５】
請求項３６に記載のシステムであって、前記医療流体送達システムは、透析システムである、システム。
【請求項４６】
請求項４５に記載のシステムであって、前記透析システムは、連続流腹膜透析システムである、システム。
【請求項４７】
透析システムであって、該システムは、以下：
透析処置の間に流体を運搬し得る流体流動機構；および
そのように位置づけられ、そして該流体流動機構に対して配置されて、該透析処置の間の該流体の容積を測定する流体容積キャパシタンスセンサ、
を備える、システム。
【請求項４８】
請求項４７に記載のシステムであって、前記流体流動機構は、連続流透析を実施し得る連続流動機構である、システム。
【請求項４９】
請求項４７に記載のシステムであって、前記流体流動機構は、腹膜透析カテーテルに流体接続される、システム。
【請求項５０】
請求項４７に記載のシステムであって、前記流体流動機構は、複数の腹膜アクセス管腔に流体接続される、システム。
【請求項５１】
流体ポンプによってポンプ輸送される医療流体の容積を測定する方法であって、該方法は、以下の工程：
該医療流体レセプタクルが、実質的に流体が空である場合に、コンデンサー板で、流体レセプタクルの第１の状態を検知する工程；
医療流体を該流体レセプタクルに提供する工程；
該流体レセプタクルが医療流体で実質的に満たされている場合に、該コンデンサー板で、該流体レセプタクルの第２の状態を検知する工程；ならびに
該コンデンサー板によって検知される該第１および第２の状態に基づいて、該流体レセプタクル中の該医療流体の容積を決定する工程、
を包含する、方法。
【請求項５２】
請求項５１に記載の方法であって、該方法は、さらに以下の工程：
前記流体レセプタクルの流体を実質的に空にする工程；および
該レセプタクルにさらなる医療流体を提供し、別の第２の状態を検知し、そして該医療流体の別の容積を決定する工程、
を包含する、方法。
【請求項５３】
請求項５１に記載の方法であって、該方法は、前記流体が前記レセプタクルに入るときに、該流体レセプタクルの状態を連続して検知する工程を包含する、方法。
【請求項５４】
請求項５１に記載の方法であって、該方法は、前記レセプタクルに提供される医療流体の複数の容積から、流体の総容積を決定する工程を包含する、方法。
【請求項５５】
請求項５１に記載の方法であって、該方法は、患者により必要とされる医療流体の総量を知る工程、および該総量が提供された場合に、該医療流体の提供を停止する工程を包含する、方法。
【請求項５６】
請求項５１に記載の方法であって、該方法は、前記コンデンサー板によって検知された前記第１および第２の状態に基づいて、前記流体レセプタクル中の空気の容積を決定する工程を包含する、方法。
【請求項５７】
患者に透析を提供する方法であって、該方法は、以下の工程：
透析流体の容積をキャパシタンスセンサで測定する工程；および
該透析流体の該容積の一部を、患者の部分に通過させる工程、
を包含する、方法。
【請求項５８】
請求項５７に記載の方法であって、前記部分は、前記患者の腹腔を含む、方法。
【請求項５９】
請求項５７に記載の方法であって、前記測定する工程は、ポンプチャンバ中の前記透析流体の前記容積を測定する工程をさらに包含する、方法。
【請求項６０】
連続流腹膜透析を患者に提供する方法であって、該方法は、以下の工程：
透析流体のある容積を、一対のコンデンサー板を介して通過させて、該透析流体の容積を測定する工程；
該透析流体の容積を患者の部分に動かす工程；ならびに
該透析流体の容積が該患者に動かされると同時に、透析流体を該患者から除去する工程、
を包含する、方法。
【請求項６１】
請求項６０に記載の方法であって、前記透析流体の容積を、一対のコンデンサー板を介して通過させる工程は、流体ポンプで生じる、方法。
【請求項６２】
患者に透析を提供する方法であって、該方法は、以下の工程：
透析物を提供する工程；
透析物のある容積を、キャパシタンスセンサで測定する工程；
該透析物の容積を、患者に注入する工程；ならびに
該透析物を該患者から引き出す工程、
を包含する、方法。
【請求項６３】
請求項６２に記載の方法であって、該方法は、連続流腹膜透析方法を使用して、透析物を前記患者に注入する工程を包含する、方法。
【請求項６４】
請求項６２に記載の方法であって、該方法は、前記測定された容積を個人に視覚的に示す工程を包含する、方法。
【請求項６５】
請求項６２に記載の方法であって、前記測定する工程は、ポンプチャンバ中の前記透析流体の容積を測定する工程をさらに包含する、方法。
【請求項６６】
請求項６２に記載の方法であって、該方法は、空気の容積を、前記キャパシタンスセンサで測定する工程を包含する、方法。
【請求項６７】
患者によって受容されるように設計された医療流体を置換するシステムを操作する方法であって、該方法は、以下の工程：
該医療流体を、第１の位置から第２の位置へ動かす工程；および
該動かされた流体の容積を、キャパシタンスセンサによって測定する工程、
を包含する、方法。
【請求項６８】
請求項６７に記載の方法であって、前記測定する工程は、ポンプチャンバ中の前記流体の容積を測定する工程をさらに包含する、方法。
【請求項６９】
請求項６７に記載の方法であって、該方法は、患者に前記医療流体を送達する工程をさらに包含する、方法。
【請求項７０】
請求項６７に記載の方法であって、前記医療流体で透析を行う工程をさらに包含する、方法。
【請求項７１】
請求項７０に記載の方法であって、前記透析を行う工程は、連続流腹膜透析を行う工程をさらに包含する、方法。
【請求項７２】
請求項６７に記載の方法であって、該方法は、前記キャパシタンスセンサで前記容積を測定することによって、動かされる必要がある前記医療流体の量を制御する工程を包含する、方法。
【請求項７３】
請求項６７に記載の方法であって、該方法は、患者へと動かされる前記医療流体の量を示す工程を包含する、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（発明の背景）
本発明は、一般に、流体を検知し、流体の容積を測定するデバイスに関する。より具体的には、本発明は、流体、好ましくは、医療流体（例えば、透析治療の間に使用される流体）容積を測定するセンサに関する。
【０００２】
疾患、発作または他の原因に起因して、個人の腎臓系は、衰え得る。任意の原因の腎不全において、いくつかの生理学的混乱がある。水、ミネラルおよび毎日の代謝負荷の排出のバランスは、もはや、腎不全において不可能である。腎不全の間、窒素代謝の毒性および産物（尿素、クレアチニン、尿酸など）が、血液および組織に蓄積し得る。
【０００３】
腎不全および低下した腎機能は、透析により処置されてきた。透析は、老廃物、毒素および過剰の水を身体から除去する。そうでなければ、正常に機能する腎臓によって除去される。腎機能の置換のための透析処置は、多くの人々によって重大である。なぜなら、その処置は、生命を救うからである。腎臓を損なったヒトは、腎臓の少なくとも濾過機能を置換することなく、生存し続けることはできない。血液透析および腹膜透析は、腎機能の喪失を処置するために一般的に使用される２つの型の透析治療である。
【０００４】
腹膜透析は、患者の腹腔内に注入される透析溶液または透析物を使用する。この透析物は、腹腔内において患者の腹膜に接触する。老廃物、毒素および過剰な水は、患者の血流から腹膜を通して、透析物へと移る。老廃物、毒素および水の、血流から透析物への移動は、拡散および浸透圧により生じる。なぜなら、腹膜をまたがって、浸透圧勾配があるからである。使用済み透析物は、患者の腹腔から排出されて、老廃物、毒素および水を患者から除去する。新たな透析物は、使用済み透析物を置換し、このプロセスが繰り返される。
【０００５】
透析治療の間、透析流体交換は、一般に、使用済み透析流体を腹腔から排出し、新たな透析物で腹腔を満たす工程を包含する。腹腔から排出され、腹腔に供給される透析溶液の量または容積を追跡し続けることは、適切な透析治療のために重要である。交換の間に成体の腹腔から排出され、腹腔に供給される透析物溶液の代表的な量は、約２〜３リットルであり得る。透析流体交換は、通常は、患者によって手動で行われているか、または自動化透析機によって自動的に行われている。
【０００６】
手動で行われる透析物交換は、交換を行う患者または他の個人が、腹腔から流体の適切な量を手動で排出し、腹腔に流体の適切な新たな量を手動で供給することが必要である。交換される流体の量の間違いは、手動の流体交換に依存する場合に生じ得る。複数の交換に対して使用される流体の蓄積量を知ることが所望される場合、蓄積総流体は、手動で追跡されなければならない。
【０００７】
連続透析物流動を提供するように支持する、いわゆる連続流腹膜透析（「ＣＦＰＤ」）システムが、存在する。これらのシステムにおいて、患者からの「使用済み」透析物（老廃物を積んだ透析物）は、排出バッグに収集され、これは廃棄され、家庭で排出されるか、または他の排出に流される。患者は、代表的には、１回の処置で３リットルまでの透析物で腹腔を満たす。結論として、既知のＣＦＰＤ透析処置は、多量の新たな透析物を必要とし、この透析物は、追跡または計算されなければならない。
【０００８】
自動化透析機は、１以上の流体ポンプを使用して、透析物交換を行う。すなわち、ポンプは、使用済み透析物流体を、排出モードの間に腹腔からポンプ輸送し、充填モードの間に腔へと透析物をポンプ輸送する。公知の自動化透析機は、交換の間に排出および充填される流体の量を測定および制御している。１つの自動化腹膜透析（「ＡＤＰ」）システムは、参照チャンバおよびボイルの法則を使用して、ポンプ輸送された流体の容積を決定する。
【０００９】
透析処置の間に使用される流体の容積を測定する別の公知の方法は、スケールで容積を重量測定している。腹腔の充填を準備するに当たり、透析物のバッグが、スケールに配置され、重量が記録される。流体がバッグから除去された（腹腔に供給された）後、バッグに残っている流体の重量が読み取られ、記録される。患者に供給される流体の容積は、流体のバッグの減少した重量から決定され得る。同様に、患者の排出の間に、流体のバッグの重量増加は、腹腔から除去された流体の容積を決定するために使用される。流体容積を決定するために流体を重量測定することは、スケールを必要とし、バッグまたは他のレザバが、スケールに配置されることを必要とする。
【００１０】
ポンプによってポンプ輸送される流体の容積を測定する別の公知の方法は、単に、ポンプチャンバの容積を知り、各ポンプストロークの際にチャンバを完全に充填することを予測することによる。それによってポンプ輸送される流体の容積は、ポンプストロークの回数を計数し、その回数にポンプチャンバの容積をかけることにより決定される。
【００１１】
しかし、ポンプチャンバが流体内を完全には充填しない場合が頻繁にある。例えば、ポンプチャンバまたはポンプ中に存在し得る空気は、単に、十分なストロークを完全にするわけではない。従って、ポンプ輸送される流体の量の測定は、例えば、正確でない可能性があり、計算される量より少ない流体が、実際にポンプ輸送される可能性がある。これらの欠点は、多くのポンプストロークを通じてより顕著になり得る。例えば、より小さなポンプが、腹腔を充填または空にするために多くのポンプストロークが必要になる。
【００１２】
ポンプ輸送される流体容積を測定する正確性は、ポンプチャンバのサイズが小さく、ポンプが多くのポンプストロークを通じて動作される場合により困難になり得る。例えば、特定の透析システムは、約１０〜１５ミリリットルの内部容積を有するポンプで、腹腔へ２〜３リットルの透析物をポンプ輸送しなければならない。完全に充填されたポンプチャンバの多くのポンプストローク（約２００回のポンプストローク）が、２〜３リットルの透析物をポンプ輸送することが必要である。そのポンプチャンバが正確でなく、かつ各ポンプストロークあたりの透析物で一貫して充填または空にされる場合、ポンプストロークの総回数でポンプ輸送される透析物の総量は、不正確に測定され得る。
【００１３】
従って、ポンプ輸送される流体容積を正確に測定し得るデバイスが必要である。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【００１４】
（発明の要旨）
本発明は、一般に、新たな流体センサおよび流体容積測定デバイスに関する。このセンサおよび測定デバイスは、非侵襲性であり、医療流体容積を検知および測定する新たな方法を提供する。このセンサまたは測定デバイスは、医療操作の多くの型において使用され得、血液透析および腹膜透析（連続流腹膜透析を含む）のような透析に特に適している。
【００１５】
この目的で、本発明の一実施形態において、医療流体の容積を測定するためのデバイスが提供される。このデバイスは、固定された間隔の複数のコンデンサー板を備える。一実施形態において、このコンデンサー板は、少なくとも１つの対向する対を形成する。医療流体レセプタクルは、この一対のコンデンサー板の間に位置づけられる。回路は、この一対のコンデンサー板に電気的に接続される。この回路は、流体が流体レセプタクル中に存在する場合に、その医療流体の容積を示す出力を有する。
【００１６】
一実施形態において、医療流体レセプタクルは、少なくとも１つの流体ポートを有するポンプチャンバをさらに備える。このポンプチャンバは、その一対のコンデンサー板の間に位置づけられる。
【００１７】
一実施形態において、そのポンプチャンバは、医療流体をポンプ輸送するために移動可能な、少なくとも１つの可撓性膜壁をさらに備える。
【００１８】
一実施形態において、そのデバイスはまた、そのポンプチャンバに対して流体ポンプ輸送関係において、ポンプピストンを備えるかまたはポンプピストンで作動する。その一対のコンデンサー板のうちの一方は、ポンプピストンで動く。
【００１９】
一実施形態において、その医療流体レセプタクルは、第１および第２の可撓性膜壁をさらに備える。その第１および第２の膜壁のうちの少なくとも１つは、レセプタクル内の容積を変化するために動かされ得る。
【００２０】
一実施形態において、その医療流体レセプタクルは、透析機とともに使用可能な使い捨て透析流体流路の一部をさらに備える。
【００２１】
一実施形態において、そのコンデンサー板は、形状または両方の組み合わせが平面または非平面であり得る。その形状は、充填された場合にレセプタクルと実質的に同じであり得るか、またはポンプチャンバの一部と実質的に同じであり得る。
【００２２】
一実施形態において、その回路は、一対のコンデンサー板の１つに対する接地接続および一対のコンデンサー板の他方に接続された電圧センサをさらに備え得る。
【００２３】
一実施形態において、そのデバイスは、コンデンサー板からの信号の少なくとも一部を電気的に保護するガードを備える。
【００２４】
一実施形態において、そのデバイスは、そのプレートの間のキャパシタンスに比例して電圧が生成され得る電圧源を備える。
【００２５】
本発明のさらなる実施形態において、患者へまたは患者からの流体の容積を測定するためのシステムが提供される。そのシステムは、患者に流体接続される流体レセプタクルを備える。第１および第２のコンデンサー板が提供される。これらのコンデンサー板の間に、流体レセプタクル中の流体の量に依存して、可変性誘電体が作製される。電気回路は、コンデンサー板に接続される。その回路は、可変性誘電体に基づいて、信号を出力する。その信号は、前記レセプタクル中の前記流体の容積の指標である。
【００２６】
一実施形態において、その流体レセプタクルは、流体ポンプチャンバの内部で作動する。
【００２７】
一実施形態において、その流体レセプタクルは、第１のコンデンサー板と第２のコンデンサー板との間に位置づけられる。
【００２８】
一実施形態において、そのシステムは、ポンプピストンを備える。その第１および第２のコンデンサー板のうちの一方は、ピストンの一部をそのプレートの外側に延ばす開口部を規定する。
【００２９】
一実施形態において、そのシステムは、ポンプピストンを備え、第１および第２のコンデンサー板のうちの一方は、ポンプピストンの一部である。
【００３０】
一実施形態において、そのシステムは、流体レセプタクルを拡張および収縮して、そのレセプタクルを流体で満たし、そしてそのレセプタクルから流体を空にする置換流体を備える。
【００３１】
一実施形態において、そのコンデンサー板は、効果的に動かされて、そのレセプタクル内の流体を拡張する。
【００３２】
一実施形態において、その流体レセプタクルは、可変性の容積を有し、ポンプチャンバに対して吸引され得、そのポンプチャンバは、そのレセプタクルに対して真空に引くために適合される。
【００３３】
一実施形態において、その第１および第２のコンデンサー板の少なくとも一方は、移動可能であり、レセプタクルが充填された場合に、レセプタクルのような形状にされる。そのコンデンサー板はまた、ポンプハウジングのような形状にされ得る。
【００３４】
一実施形態において、その流体レセプタクルは、使い捨てカセットを備える。そのカセット壁の少なくとも一方は、可撓性膜を備える。
【００３５】
一実施形態において、そのシステムは、電気回路によって出力される信号から、その流体の容積を決定するプロセッサまたはコントローラを備える。
【００３６】
一実施形態において、そのシステムは、流体レセプタクル中の流体の複数の個々の容積から、流体の蓄積容積を決定するコントローラを備える。
【００３７】
本発明のなお別の実施形態において、患者へのまたは患者からの流体の容積を測定するためのシステムが提供される。そのシステムは、患者に流体接続される流体レセプタクルを備える。第１および第２のコンデンサー板が提供される。電気回路は、コンデンサー板に接続される。その回路は、その板の間の可変性誘電体に基づいて、信号を出力する。その信号はまた、その板の一方または両方の距離を変化させること、およびその板の一方または両方の表面積を変化させることに基づき得る。その信号は、前記流体レセプタクル中の前記流体の容積の指標である。
【００３８】
一実施形態において、コンデンサー板の少なくとも一方は、変化する表面積を有する。
【００３９】
一実施形態において、その電気回路により出力される信号は、その信号を追跡する電圧によって電気的にガードされる。ここでその電圧は、その信号を遮蔽するガードに印加される。
【００４０】
さらに、本発明の別の実施形態において、透析システムが提供される。そのシステムは、流体流路を備える。流体レセプタクルは、流体流路に流体接続される。キャパシタンスセンサは、その流体レセプタクルに対して位置づけられる。そのキャパシタンスセンサは、そのレセプタクル中の流体の容積を測定し得る。
【００４１】
一実施形態において、そのキャパシタンスセンサは、パルス状の電圧を利用し、そのパルスの間に形成される電圧の量を測定する。
【００４２】
一実施形態において、その流体レセプタクルは、透析治療のための使い捨てセットの一部である。
【００４３】
本発明の別の実施形態において、流体ポンプによってポンプ輸送される医療流体の容積を測定する方法が提供される。その方法は、その医療流体レセプタクルが、実質的に流体が空になった場合に、キャパシタンス板で流体レセプタクルの第１の状態を検知する工程を包含する。次に、その医療流体は、その流体レセプタクルに提供される。次いで、その流体レセプタクルの第２の状態は、その流体レセプタクルが医療流体で実質的に満たされた場合に、コンデンサー板で検知される。さらに、流体レセプタクル中の医療流体の容積は、そのキャパシタンス板により検知される第１の状態および第２の状態に基づいて決定される。
【００４４】
一実施形態において、この方法は、流体レセプタクルの流体を実質的に空にする工程、医療流体をそのレセプタクルに提供する工程、別の第２の状態を検知する工程、およびその医療流体の別の容積を決定する工程をさらに包含する。
【００４５】
一実施形態において、その方法は、流体がそのレセプタクルに入る場合に、その流体レセプタクルの状態を連続して検知する工程を包含する。
【００４６】
一実施形態において、その方法は、そのレセプタクルに提供される医療流体の複数の容積から、総流体容積を決定する工程を包含する。
【００４７】
一実施形態において、その方法は、ポンプチャンバの対向する側にコンデンサー板を位置づける工程を包含する。
【００４８】
本発明のなお別の実施形態において、透析物が必要な患者に透析物を提供する方法が提供される。その方法は、透析流体の容積を、キャパシタンスセンサで測定する工程およびその透析流体の容積を患者の部分に通す工程を包含する。
【００４９】
一実施形態において、その部分は、患者の腹腔を含む。
【００５０】
一実施形態において、その方法は、眠っている患者に測定された流体容積を注入する工程を包含する。
【００５１】
一実施形態において、その方法は、夜間に患者へ測定された流体を注入する工程を包含する。
【００５２】
本発明のさらに別の実施形態において、連続流腹膜透析を患者に提供する方法が提供される。その方法は、一対のコンデンサー板を介して透析流体のある容積を通過させて、その容積を測定する工程、その流体の容積を患者の部分に進める工程、およびその患者からの流体の体積を再循環させて、その流体を清浄にする工程を包含する。
【００５３】
一実施形態において、その一対のコンデンサー板を介して流体の容積を通過させる工程およびその流体の容積をその患者の部分に進める工程は、流体ポンプで同時に行われる。
【００５４】
さらになお、本発明の別の実施形態において、医療流体を置換するシステムを作動する方法が提供される。その方法は、その医療流体を第１の位置から第２の位置へ動かす工程、およびキャパシタンスセンサによって動かされた流体の容積を測定する工程を包含する。
【００５５】
一実施形態において、その方法は、その医療流体を患者に送達する工程を包含する。
【００５６】
一実施形態において、その方法は、そのキャパシタンスセンサで流体の容積を測定することによって、その患者に提供される医療流体の量を制御する工程を包含する。
【００５７】
一実施形態において、その方法は、患者または操作者に動かされた量またはポンプ輸送された量を視覚的に示す工程を包含する。
【００５８】
従って、改善された医療流体容積測定システムを提供することが本発明の利点である。
【００５９】
本発明の別の利点は、透析処置を提供するための改善されたシステムを提供することである。
【００６０】
本発明の利点は、容積測定システムおよび連続流腹膜透析処置において使用するための方法を提供することである。
【００６１】
本発明の別の利点は、医療流体容積を測定する改善された方法を提供することである。
【００６２】
本発明のさらなる利点は、非侵襲性流体容積測定を提供することである。
【００６３】
本発明のなお別の利点は、キャパシタンス流体検知および流体容積測定デバイスおよび方法を提供することである。
【００６４】
本発明のなおさらなる利点は、多くのポンプストロークにわたって流体ポンプについての正確な流体容積測定を提供することである。
【００６５】
本発明のなお別の利点は、そのポンプチャンバが、流体で完全には満たされないし、空にもされない場合に、流体ポンプについての正確な流体容積測定を提供することである。
【００６６】
さらに、本発明の利点は、透析を提供する改善された方法を提供することである。
【００６７】
本発明のなおさらなる利点は、比例した出力を提供し、それによって、部分的に十分な容積測定が得られ得る比例流体容積検知システムを提供することである。
【００６８】
本発明のさらなる特徴および利点は、以下の発明の詳細な説明および図面からに記載され、それらから明らかである。
【００６９】
（発明の詳細な説明）
本発明は、医療流体容積センサ、医療流体容積センサを使用する医療処置を行うためのシステム、およびこれを行うための方法を提供する。本発明は、流体容積センサ、腹膜透析処置に、腹膜透析システムとともに使用され得るシステムおよび方法を特に提供する。１つのこのような腹膜透析システムは、患者の腹腔にまたは患者の腹腔から透析物を連続的にかつ同時に注入および排出する連続流腹膜透析システムである。その腹膜透析システム、従って、本発明は、例えば、腹腔中に移植された二重管腔カテーテルまたは他の複数管腔患者アクセスに接続され得る。
【００７０】
しかし、本発明は、種々の医療処置ならびに種々の透析システムおよび方法のために使用され得ることに留意すべきである。例えば、本発明は、血液透析において使用され得る。同様に、本発明の原理および方法はまた、非透析適用において医療流体を検知するために使用され得る。
【００７１】
本発明は、患者に提供されるかまたは患者から除去される流体の容積を測定し得る。その流体容積検知および測定装置および本発明の方法は、非侵襲性測定システムである。すなわち、本発明は、流体に接触することも達することもなく、流体の容積を測定し得る。そのシステムは、キャパシタンス測定技術を使用して、チャンバの内部で流体の容積を決定する。
【００７２】
流体の容積が変化するにつれて、キャパシタンスの変化に比例して、検知される電圧は、変化する。従って、そのセンサは、そのチャンバが、例えば、空、８分の１充填、４分の１充填、２分の１充填、もしくは完全に充填、または任意の他の％の充填か否かを決定し得る。これらの測定値の各々は、例えば、少なくとも公知の重力測定スケールまたは圧力／容積測定によって達成される正確性のオーダーに対して、正確に、行われ得る。しかし、本発明は、より単純で、非侵襲性で、安価であり、医療操作がバッチ操作である必要はない。
【００７３】
１つの流体容積センサまたは測定デバイス１０は、図１Ａ、１Ｂおよび１Ｃに模式的に示される。図１Ａは、流体容器１４中の実質的に流体１２のない量を有するセンサ１０を示す。その容器１４は、一実施形態において、空気の誘電率と類似の、比較的低い誘電率を有するプラスチックまたはいくつかの他の材料である。例示されるように、その容器１４は、２つのクラムシェル型板を備える。その板の端部は、医療流体（例えば、透析物）がその容器１４に入ることを可能にする。しかし、その容器１４が、任意の数の異なる部品（固体部品を含む）であり得ることが理解されるべきである。その容器１４は、医療流体の容積の出入りを可能にするための任意の種類の開口部を規定し得る。
【００７４】
図１Ｂは、図１Ａの容器１４中の流体１２より大きな容積の流体１２を有する流体容器１４を示す。図１Ｃは、流体１２で実質的に満たされた流体容器１４を示す。一実施形態において、その流体容器１４は、剛性であるが、その容器１４はまた、可撓性であり得るか、もしくは可撓性構成要素を有し得る。一実施形態において、その容器１４の少なくとも一部は、医療流体（例えば、透析物）を移動するための使い捨てカセット中に含められる。使い捨てカセットの一部として、その容器１４は、ポンプと一体化され得、ここでその容器１４は、ポンプチャンバになり得る。
【００７５】
流体１２は、可撓性膜レセプタクル２４の間に維持され、可撓性膜レセプタクル２４は、医療流体のための囲われた滅菌経路を提供する。一実施形態において、その容器は、以下に詳細に記載されるように、医療流体のためのポンプチャンバの一部を提供する。しかし、その容器１４は、能動的にポンプ輸送されるチャンバの一部である必要はなく、代わりに、受動的チャンバであり得る。
【００７６】
その流体容積センサ１０は、流体容器１４の対向する側かつ外側に位置づけられた、第１のコンデンサー板１６および第２のコンデンサー板１８を備える。そのコンデンサー板は、導電性材料または金属である。その金属コンデンサー板は、流体１２にも滅菌使い捨て膜２４にも接触しておらず、代わりに、容器１４によってそれらから分離される。
【００７７】
流体容器１４の流体１２は、第１のコンデンサー板１６と第２のコンデンサー板１８との間に位置づけられる。用語「板」は、本明細書中全体を通して使用されるが、板は、例示されるように、平坦である必要はない。そのコンデンサー板１６および１８は、任意の所望の形状および構造を有し得る。本明細書中で示される場合、そのコンデンサー板１６および１８は、一実施形態において、流体容器１４（および容器１４（例えば、ポンプピストンヘッド）に作動可能に接続されたデバイス）の形状に実質的に適合する非平面形状を有する。その形状はまた、そのレセプタクルが、充填または実質的に充填されるまで拡張する場合、レセプタクル２４の形状に実質的に適合する。
【００７８】
図１Ａ〜１Ｃにおいて、流体１２の誘電率は、流体３０の誘電率より遙かに高い。流体３０は、一実施形態において、空気である。例えば、水ベースの流体１２は、空気の誘電率の約８倍の誘電率を有し得る。
【００７９】
誘電性値の間の大きな不均衡が原因で、流体１２の拡張する流体が、板１８に向かって高誘電性流体１２に隣接したコンデンサー板１６を効率的に動かす。このようにして、板１６と１８との間のキャパシタンスは、流体１２の拡張する表面と、コンデンサー板１８との間の相対的位置に依存して変化する。すなわち、流体容器１４中の流体１２の容積が変化するにつれて、板１６と１８との間のキャパシタンスもまた、以下により詳細に記載するように、変化する。
【００８０】
その流体容積センサ１０は、キャパシタンスセンサ回路２０を備え、この回路は、活性金属（ａｃｔｉｖｅ  ｍｅｔａｌ）またはそうでなければ導電性のコンデンサー板１８に電気的に連結される。そのセンサ１０は、接地コンデンサー板１６に対して接地接続２２を維持する。そのキャパシタンス検知回路２０は、信号ライン３６を介してコンデンサー板１８を電気的に連結する。その信号ライン３６は、信号を、活性板１８からキャパシタンスセンサ回路２０へと伝達する。そのセンサ回路２０は、それぞれ、図１Ａ〜１Ｃの各々と関連した電圧傾斜の高さＶ１、Ｖ２、Ｖ３によって図式的に示されるように、流体容器１４中のその流体１２に比例した電圧を出力する。
【００８１】
その流体容積センサ１０は、一実施形態において、電気ガード３０を備える。電気ガード３０の目的は、信号ライン３６に沿って動く活性板１８によって検知される電圧を保護することである。板１６および１８にまたがって生成されるキャパシタンスは、一実施形態において、ピコファラッドのオーダーである。結論として、板１８からその回路２０への信号ライン３６は、隣接する電気構成要素によって、および一般に周辺領域から生成される外側キャパシタンスに非常に影響を受けやすい。
【００８２】
そのガード３０は、板部分３２およびライン部分３４を有する。すなわち、そのガードは、コンデンサー板１８から、信号ライン３６全工程に沿って、キャパシタンスセンサ回路２０までのキャパシタンス信号を保護する。その板部分３２は、一実施形態において、コンデンサー板１８から電気的に絶縁され、コンデンサー板１８を電気的に絶縁する、導電性金属シェルである。そのライン部分３４は、一実施形態において、同軸ケーブルにおいて周辺金属である。作動時に、ガード３０のプレート部分３２およびライン部分３４は、活性コンデンサー板１８からの信号と同じ電位で維持される。ここでそのガード３０は、信号ライン３６を外部信号（電場または他の理由）により影響を受けることから遮蔽する。
【００８３】
図１Ａにおいて、その流体容器１４は、流体１２が実質的に空である。「実質的に空」によって、流体容器１４は、実質的に充填された図１Ｃの容器１４に対して、完全にからであり得るか、または少量の流体１２を含み得る。板１６と１８との間に流体１２を有するセンサ１０のキャパシタンスは、容器１４内の流体１２の非存在に少なくとも一部起因して、特定の値にある。
【００８４】
センサ１０のキャパシタンスセンサ回路２０は、金属またはそうでなければ導電性のコンデンサー板１６および１８にまたがる電圧を測定して、グラフにより示される電圧Ｖ１を生成する。図１Ａにおける板１６と１８にまたがるキャパシタンスＣ１は、１／Ｖ１に比例する。図１Ａのキャパシタンスおよび反比例する電圧Ｖ１は、実質的に空の流体容器１４を示す。
【００８５】
外部供給源または一体型供給源が、流体１２を流体容器１４に添加するにつれて、その流体容器１４中の膜レセプタクル２４は、図１Ｂに示されるように、充填および拡張する。高誘電性流体１２が充填された膜レセプタクル２４の拡張する縁部は、接地キャパシタンス板１６の機能的等価物になる。容器１４内の液体１２の容積が増大するにつれて、容器１４の残りを充填している置換流体３０（例えば、空気）の容積は、必然的に減少する。キャパシタンスＣは、関数Ｃ＝ｋ×（Ｓ／ｄ）に従って変化し、ここでｋは、２つの板の間の材料の誘電特性によって決定される誘電率である。Ｓは、個々の板の表面積であり、ｄは、板１６と１８との間の距離である。
【００８６】
供給源が、容器１４中にまたは容器１４から流体１２を動かす場合、流体１２の容積は、連続して変化する。流体１２で充填されているその膜レセプタクル２４は、容積の変化、重力の影響などに起因して、異なる形状を形成し得る。上記の関数の表面積Ｓは、コンデンサー板１６の機能的等価物として作用する、拡張している膜レセプタクル２４に起因して変化し得る。上記の関数の距離ｄはまた、膜レセプタクル２４内の流体１２の拡張している容積に起因して変化し得る。容器１４の膜レセプタクル２４中の流体１２の容積が拡張するにつれて、板１６の面積Ｓは、変化するのであれば、増大し、板１６と１８との間の距離ｄは、変化するのであれば減少し、面積Ｓおよび距離ｄの両方は、上記の関数におけるキャパシタンスＣを増大させる（そして回路２０の出力電圧を比例して低下させる）ことが理解されるべきである。
【００８７】
容器１４の膜レセプタクル２４中の流体１２が、図１Ａ〜図１Ｂから増大するにつれて、板１６と１８との間のキャパシタンスもまた増大する。上記に説明されるキャパシタンスと電圧との間の関係に従って、板１６と１８にまたがる電圧は、同様に低下する。このことは、図１Ａおよび１Ｂのそれぞれ電圧Ｖ１およびＶ２によって模式的に例示される。測定される電圧Ｖ２は、測定される電圧Ｖ１より低いので、キャパシタンスＣ２は、Ｖ１／Ｖ２倍だけキャパシタンスＣ１に比例する。すなわち、電圧変化は、キャパシタンスの変化に反比例する。
【００８８】
同様に、図１Ｃは、流体１２が、膜レセプタクル２４を拡張して、容器１４の内部容積を実質的に達成したことを示す。流体容器１４を「実質的に充填する」によって、流体１２で完全に満たされ得るか、または図１Ａのように、実質的に空であることと比較して、多量の流体１２を有し得る。図１Ｃの出力電圧Ｖ３は、流体容器１４中の流体１２の実質的に満たされた容積の指標である。
【００８９】
板１６と１８との間の距離ｄの変化、およびあり得ることには膜レセプタクル２４の膜表面積Ｓの変化に関連すると同時に、キャパシタンスの変化は、おそらく、低誘電性流体３０が、高誘電性流体１２によって置換されるので、誘電率ｋの変化に少なくとも一部起因している。板１６と１８との間のキャパシタンスの変化および単純な板キャパシタンス等式Ｃ＝ｋ×（Ｓ／ｄ）の３つの変数が、キャパシタンスＣに関することの正確な寄与の理由は、複雑な外形および非理想誘電性によって影響を受けることである。より重大なことには、キャパシタンスの変化は、以下のように較正され得る：（ｉ）キャパシタンスの変化は、信号ライン３６に沿って電位によって測定され得る；および（ｉｉ）異なる電圧は、容器１４の膜レセプタクル２４内の流体１２の異なる信号容積に相関され得る。
【００９０】
その容器１４が、空である場合の信号電位および容器１４が充填される場合の電圧を知ることは、任意の中間電圧が、流体１２の負荷％または容積％に相関され得ることが理解されるべきである。異なる経路が、（流体１２の電圧  対  容積のグラフに対して）空から充填および充填から空でとられる履歴現象効果が存在し得るが、その履歴現象効果は、ソフトウェアにおいて説明され得るか、または回路構成を介して排除され得るかのいずれかである。
【００９１】
任意の中間電圧もまた、誘電性流体３０（すなわち、空気）の容積％に相関され得ることもまた理解されるべきである。従って、本発明のキャパシタンスセンサ１０はまた、レセプタクル２４内の空気の存在を検出するために使用され得る。例えば、レセプタクル２４が、特定の時間で充填状態または実質的に充填状態にあると予測されるが、センサ１０が半分充填の状態のみを示す場合、センサ１０のシステムは、レセプタクル２９が、閉じこめられた空気を有し、この空気の％を計算し得ることが決定され得る。これは、流体送達システムについての望ましい特徴であり、ここでその送達システムは、混入された空気をパージすることにときおり必要とする。
【００９２】
図１Ａ〜１Ｃは、全般的な実施形態を示し、ここでその容器１４は、容積またはチャンバなどの任意の型を規定し、ここで流体１２は、膜レセプタクル２４内で拡張および収縮する。膜レセプタクル２４を流体１２で拡張および収縮するための任意のデバイスが、使用され得、容器１４内に一体化されても、されてなくてもよい。また、別の実施形態において、膜レセプタクル２４は、省略され得る。
【００９３】
コンデンサー板１６および１８は、実質的に平行に対向する様式で提供され得るか、または別の対向する平行でない外形を有し得る。さらに、２を超えるコンデンサー板が使用され得、１を超える信号が生成され得る。
【００９４】
図２は、システム回路４０の実施形態を例示し、これは、上記のように、キャパシタンスセンサ回路２０、信号ライン３６、ガード３０、信号ライン３６に電気接続された活性コンデンサー板１８、および接地２２に電気接続された接地コンデンサー板１６を考慮に入れる。このキャパシタンスセンサ回路２０は、信号ライン３６に電気的に接続された増幅器２６を備える。ここでその信号ライン３６は、活性コンデンサー板１８から電位を伝達する。
【００９５】
信号ライン３６に沿った信号は、高いインピーダンス信号であり、このインピーダンス信号は、他の電気的構成要素および一般的に環境によって生成される外部信号に非常に影響されやすい。その増幅器２６は、信号ライン３６から信号を増幅して、低インピーダンス出力Ｖｏｕｔを生成する。その増幅された低インピーダンス出力Ｖｏｕｔは、ループ３８を介してガード３０のライン部分３４へと周辺にフィードバックされる。このようにして、そのシステム回路４０は、ガード３０および信号ライン３６に沿って同じ電位を連続して維持する。
【００９６】
システム回路４０のキャパシタンスセンサ回路２０は、電圧源４２を備える。一実施形態において、電圧源４２は、５ＶＤＣを供給するが、電圧源４２は、他の適切な電圧を供給し得る。システム回路４０のそのキャパシタンスセンサ回路２０はまた、スイッチ４４を備える。そのスイッチ４４が閉鎖される場合、電圧源４２によって供給される電圧は、接地に分路される。すなわち、スイッチ４４が閉鎖される場合、増幅器２６は、実質的に電位を出力せず、Ｖｏｕｔは、実際はゼロである。
【００９７】
スイッチ４４が開いている場合、Ｖｏｕｔは、傾斜４６（図１Ａ〜１Ｃは、電圧Ｖ１〜Ｖ３において最高に達するそれぞれ類似の傾斜を示す）によって示されるように、経時的に増大する。サンプリングされた電圧Ｖｏｕｔは、関数１／（Ｒ×Ｃ）に比例して変化する。ここでＲは、抵抗器２８の一定値であり、Ｃは、活性板１８および接地板１６にまたがって変化するキャパシタンスである。
【００９８】
実質的には、十分な時間が与えられる場合、Ｖｏｕｔは、電圧源４２の電圧＋Ｖに等しいように上昇することが理解されるべきである。時間量は、キャパシタンスに依存する。キャパシタンスＣが、比較的低い（容器１４は、相対的に、流体１２がなく、低誘電性流体３０で満たされる）場合、Ｖｏｕｔは、比較的短時間で＋Ｖに上昇する。キャパシタンスが比較的高い（容器１４が、相対的に、流体１２で満たされ、低誘電性流体３０がない）場合、Ｖｏｕｔは、比較的長時間かかって、＋Ｖに上昇する。
【００９９】
この推論は、キャパシタンスＣが低い場合に、＋Ｖに上昇させるために、Ｖｏｕｔに必要な時間より短いで固定された時間量（ｔ開口〜ｔサンプル）にわたって、キャパシタンスＣに依存して、＋Ｖよりいくらか低い電圧にＶｏｕｔを上昇させることである。このようにして、測定されるＶｏｕｔは、高誘電性流体１２（例えば、透析物）および低誘電性流体３０（例えば、空気）にまたがって作製されるキャパシタンス全体に比例する。繰り返すと、履歴現象は、キャパシタンス全体が、増大しているか否か（容器１４が流体１２で満たされている）またはキャパシタンス全体が、減少しているか否か（容器１４が流体１２を失っている）に依存して、Ｖｏｕｔの値に影響を及ぼす。
【０１００】
抵抗器２８の値また増加は、システムのダイナミクスに影響を及ぼし、電圧源４２の値および板１６および１８にまたがって生成されるキャパシタンス値の範囲に基づいて選択されなければならない。１つの実施形態において、抵抗器２８および電圧源４２の値は、Ｖｏｕｔが、空から充填までのキャパシタンス値の範囲にわたって、ゼロボルト〜＋Ｖの間の反復可能かつ検出可能な範囲にまたがるように選択される。一実施形態において、キャパシタンスの範囲は、約２〜６０ピコファラドであり、抵抗器２８の抵抗は、５０〜１５０ｋΩの範囲である。これらの値は、明らかに変動され得、本発明の１つのあり得る実施を示すためにのみ提供される。
【０１０１】
その信号Ｖｏｕｔは、アナログ信号であり、その信号は、板１６と１８との間のキャパシタンスＣが変化するにつれて、変動する。アナログデジタル変換器４８は、信号Ｖｏｕｔをデジタル信号５０に変換する。次いで、そのデジタル信号５０は、マイクロプロセッサ５２に提供される。そのマイクロプロセッサ５２は、（流体１２の）充填％または流体１２の容積が生成されることを可能にするデータを保存する。そのマイクロプロセッサ５２は、複数のデジタル信号５０を経時的に加算する。例えば、そのマイクロプロセッサ５２は、ポンプの複数の充填および放出サイクルを加算する（例えば、透析物ポンプチャンバは、１５ミリリットルのオーダーであり得、患者は、約２リットルの透析物を要し得る）。そのマイクロプロセッサ５２は、ポンプ輸送されるか、もしくはさもなければ、患者に伝達し得る医療流体１２の総容積を決定し得るか、または所定の合計値に達した際に使用時間に対する終了の信号を送り得る。
【０１０２】
医療システムまたは透析システムのいずれかの型において、本発明は、患者または操作者に容積に依存する流体の容積および／または流速のディスプレイを可能にする。そのマイクロプロセッサ５２は、一実施形態において、ｔ開口にスイッチ４４を空け、その信号Ｖｏｕｔが測定される時間ｔサンプルまでに、キャパシタンスセンサ板１８に充電することを可能にする内部タイマーを順序づける。代表的な実施形態において、そのスイッチは、ｔサンプル後に、ある時間で閉鎖する。そのマイクロプロセッサ５２はさらに、フィルタリングソフトウェアを備え得、このソフトウェアは、複数のデジタル信号５０を平均し、そして／または偽の信号を検知および排除する。
【０１０３】
システム回路４０のキャパシタンスセンサ回路２０は、一実施形態において、外部信号を、真の信号を信号ライン３６に沿って変造することから防止するために、種々の特徴を備える。例えば、その回路２０は、当該分野で周知である「ブートストラッピング」技術を使用して、信号ライン３６を、回路内の他の構成要素と関連したキャパシタンス値からガードし得る。例えば、そのスイッチ４４は、信号ライン３６に沿ってキャパシタンスに影響を及ぼす、関連するキャパシタンス値を有し得る。このブートストラッピング技術（ガード技術フィードバックループ３８に類似する）は、スイッチ４４にまたがって発生するいかなるキャパシタンスからのその効果も打ち消す。
【０１０４】
このキャパシタンスセンサ回路２０は、一実施形態において、システム回路４０の正確性および安定性を増すための他の電気構成要素を備え得る。これらの構成要素の機能は、当業者に周知である。例えば、コンデンサー５４は、「ブートストラップ」デバイスであり、これは、傾斜４６の線形性を維持するために役立つ。種々の電気構成要素（示されない）はまた、システム回路の性能を高めるために付加され得る。
【０１０５】
上記の回路および操作モードは、種々の異なる流体容器構成において実施され得る。図１Ａ〜１Ｃは、この容器１４が、ポンプ輸送チャンバに必ずしも対応しない実施形態を例示する。
【０１０６】
ここで図３を参照すると、本発明のセンサ６０は、キャパシタンスの変化を、ポンプチャンバ６６内の医療流体の容積に相関させる。すなわち、この実施形態における容器は、ポンプチャンバである。
【０１０７】
センサ６０は、第１の部分６２および第２の部分６４を有する「クラムシェル」設計を備える。これらの部分は、ともに、ポンプチャンバ６６を形成する。一実施形態において、その部分６２および６４は、既知の容積の、剛性の、固定した容積の、ディスク状の形状であるポンプチャンバ６６を形成する。チャンバ６６の容積は、計算され得るか、または較正プロセスによって決定され得る。次いで、チャンバ６６の容積は、マイクロプロセッサ（例えば、図２のプロセッサ５２）にプログラムされ得る。
【０１０８】
クラムシェルである第１の部分６２および第２の部分６４は、閉鎖され、使い捨てかつ拡張可能な膜レセプタクル７０に対してシールされる。その使い捨てレセプタクル７０は、２つの可撓性膜７２および７４を備える。本発明の可撓性膜は、ポンプ輸送される流体と適合性の任意の適切な材料（例えば、不活性プラスチックまたはゴム材料）から作製され得る。１以上の流体経路７３（例えば、使い捨て透析物のバルブ付き経路）は、第１の部分６２と第２の部分６４、および可撓性膜７２と７４との間に規定される開口（ｏｐｅｎｉｎｇ）または開口部７５と流体連絡する。
【０１０９】
１以上の経路７３は、医療流体（例えば、透析物）がレセプタクル７０の膜７２と７４との間でチャンバ６６を出入りすることを可能にする。一実施形態において、その１以上の流体経路７３は、マニホルド７７に導き、ここでそのマニホルドは、プログラムに従って、その流体経路７３を開閉する一連のバルブ７９と作動可能に連絡する。
【０１１０】
図３は、空状態のポンプチャンバ６６を示し、このポンプチャンバは、可撓性レセプタクル７０が閉鎖されるように、弛緩した位置で両方のフィルム７２および７４を有する。空の容積状態は、フィルム７２および７４が、実質的に全ての流体が、滅菌レセプタクル７０、同様に、ポンプチャンバ６６から除去されるように、折りたたまれる場合に達成される。
【０１１１】
空の容積状態は、例えば、両方の膜７２および７４がともに、互いにまたはポンプチャンバ６６の一部６２および６４の内部のうちのいずれか一方に対して押されることによって達成され得る。その空のポンプチャンバ状態は、この位置において較正され得る。そのポンプチャンバ６６が充填状態である場合、その医療流体は、レセプタクル７０のフィルム７２と７４との間に存在する。ここでそのフィルムは、ポンプチャンバ６６の一部６２および６４の内部壁に圧縮され、そして／またはその内部壁に対して引き込まれる。その充填チャンバ容積は、この状態において較正され得る。
【０１１２】
クラムシェル部分６２および６４ならびにレセプタクル７０のフィルム７２および７４は、膜ポンプを形成することが理解されるべきである。そのフィルム７２および７４のうちのいずれか一方またはその両方は、任意の適切な活性化デバイスによってクラムシェル６２および６４に向かって動き得るか、またはこれらのクラムシェルから離れるように動き得る。種々の実施形態において、その膜ポンプは、空気式により、液圧式により、または機械的に作動される。
【０１１３】
図３の膜ポンプは、一実施形態において、空気式により、液圧式により、またはさもなければ流体により作動される。すなわち、そのポンプは、別個のピストンも機械的アクチュエータも必要としない。そのクラムシェル部分６２および６４は、ポート開口７６および７８をそれぞれ規定して、置換流体（例えば、空気流体または作動液）の、レセプタクル７０の外側のチャンバ領域へまたはその領域からの移動を可能にし、膜ポンプを作動する。
【０１１４】
代替的実施形態において、その医療流体（例えば、透析物）は、フィルム７２と７４との間で、ポンプチャンバ６６中にまたはポンプチャンバ６６から動くように加圧される。別個の圧力源が使用されて、流体をレセプタクル７０へと押される。
【０１１５】
さらなる代替的実施形態において、膜７２および７４によって規定されるレセプタクル７０は、陰圧をチャンバポート７６および７８の一方または両方に付与することにより、医療流体で充填され得る。フィルム７２と７４との間のチャンバ６６中の医療流体は、陽圧を、チャンバポート７６および７８のうちの少なくとも一方に付与することによって空にされ得る。
【０１１６】
容量センサ６０において、クラムシェル部分６２および６４は、本発明のコンデンサー板を形成および保持する。一実施形態において、下のクラムシェル部分６４は、不活性プラスチックから生成される。ここで金属コンデンサー板６３は、プラスチッククラムシェル部分６４の外側表面に取り付けられる。適切な滅菌のために、金属コンデンサー板６３は、医療流体と直接は接しないことが所望される。一実施形態において、クラムシェル部分６４の外側に配置されたその金属コンデンサー板６３は、接地に電気的に連結される。
【０１１７】
一実施形態において、クラムシェル部分６２は、多くの層（内側層６２ａ、中間層６２ｂおよび外側層６２ｃ）内に、活性金属またはそうでなければ導電性キャパシタンス板６５を備える。層６２ａから６２ｃの各々は、不活性プラスチックから作製される。活性金属コンデンサー板６５は、プラスチック層６２ａと６２ｂとの間に存在する。上記のように、活性板、およびこれに取り付けられる回路構成にノイズ保護を提供する金属ガード板６７は、プラスチック層６２ｂおよび６２ｃの間に存在する。従って、金属は、透析物と直接接触するようにも、または潜在的にヒトに接触するようにも曝されない。
【０１１８】
クラムシェル部分６２の活性コンデンサー板６５は、キャパシタンス検知回路（例えば、図１Ａ、１Ｂ、１Ｃおよび２と関連して記載される回路２０）に電気的に接続される。そのガード板６７はまた、上記の図に例示されるキャパシタンス検知回路のフィードバックループに電気的に接続される。
【０１１９】
１つの実施において、陰圧は、ポート７８にて一定に維持され、その結果、下側膜７４は、多くの充填および空のサイクルの間に、接地したクラムシェル部分６４の内表面に適合するように引っ張られる。この実施において、上側膜７２は、ポンプ作用作業を行う。すなわち、陰圧が、クラムシェル６２のポート７６に付与される場合、膜７２は、クラムシェル層６２ａの内表面に対して引き上げられ、その内表面と適合する。この作用は、流体を流体経路７３のうちの１つおよび開口部（ａｐｅｒｔｕｒｅ）または開口（ｏｐｅｎｉｎｇ）７５を通じて、マニホルド７７から拡張可能なレセプタクル７０へと引き上げる。流体を押し出すために、その陰圧は、ポート７６から解放され、ここで膜７２は、流体をレセプタクル７０から押し出すように折りたたまれる。あるいは、陰圧の代わりに、ポート７６を介して、正圧が付与される。
【０１２０】
操作時に、そのレセプタクル７０は、部分６２と６４との間で拡張する（レセプタクル２４は、図１Ａ〜１Ｃにおいて容器１４の一方の側から拡張する）。拡張レセプタクル７０と収縮レセプタクル７０の間および部分６２と６４との間の低誘電性置換流体の種々の距離ｄは、接地板６３と活性板６５との間のキャパシタンスに対していくらかの影響を有し得る。同様に、表面積Ｓ（接地板および活性キャパシタンス板および拡張膜７２により規定される）は、キャパシタンス全体に対していくらか影響を有し得る。確かに、誘電性全体の変化は、検知したキャパシタンスに影響を及ぼす。
【０１２１】
フィルム７０および７２が、医療流体（例えば、透析物）で拡張および充填されるにつれて、キャパシタンスは変化する（すなわち増大する）。従って、チャンバ６６内の各異なる量の医療流体は、特有の全体的キャパシタンスを有する。従って、特有のキャパシタンス値は、そのチャンバ中の各特定の流体容積（例えば、実質的に空、半分充填、または実質的に充填）と関連し得る。
【０１２２】
特定かつ所定の時間にわたって、パルス状の電圧を生成することによって、そのシステム回路は、活性および接地コンデンサー板６５および６３、それぞれにまたがって、高インピーダンス電位を生成する。そのキャパシタンス検知回路は、その高インピーダンス信号を増幅して、低インピーダンス電位Ｖｏｕｔ（これはまた、キャパシタンス信号をガードするためにフィードバックされる）を生成し、このＶｏｕｔは、チャンバ中の流体の容積全体に依存して変化する。増幅される電位は、デジタル信号に変換され、マイクロプロセッサに供給される。ここでこのデジタル信号は、フィルタにかけられ、そして／または加算され、患者もしくは操作者に容積および／もしくは流速の指標を提供するか、またはシステムのポンプ輸送を制御する（例えば、総全体容積に達した際に透析物流動を終わらせる）ために利用される。容積指標は、任意の所望の形態（例えば、視覚、数値、音、電気およびそれらの組み合わせ）であり得る。
【０１２３】
部分６２および６４のコンデンサー板６５および６３、それぞれ（およびガード６７）は、フィルム７２および７４のレセプタクル７０内で拡張する流体の形状に適合することが理解されるべきである。部分６２および６４のそのコンデンサー板６５および６３は、流体で十分に拡張したレセプタクル７０と実質的に同じ形状を有する。センサ６０の正確性は、コンデンサー板６５および６３が、流体容器と適合するか、または流体容器と実質的に同じ形状を有するという事実に起因して高められる。すなわち、杯形状の部分６２および６４の湾曲したコンデンサー板６５および６３それぞれによって提供される正確性は、板６５および６３が、単にまっすぐで、平行な板である場合より大きい。
【０１２４】
上記のように、図１Ａ〜１Ｃと関連して、そのコンデンサー板６３および６５は、実質的に平行であり得るが、必ずしも平行でなくてもよい。代替的実施形態において、２つより多いコンデンサー板が提供され得、多重信号が生成され得る。
【０１２５】
ここで図４Ａおよび４Ｂを参照すると、別の実施形態において、本発明のセンサ８０が例示される。そのセンサ８０は、上記のように、ポンプ８２を備える。しかし、この実施形態において、ポンプ８２は、少なくとも部分的に機械的に駆動される。そのポンプ８２は、ポンプチャンバ８４を規定し、ポンプピストン８６を有する。このポンプピストンは、ピストンヘッド８７を備える。そのポンプチャンバ８４は、上部の剛性ポンプ収容部材８８および下部剛性ポンプ収容膜９８により規定される。上記のように、可撓性流体レセプタクル８５は、拡張可能な膜またはシート９０ａおよび９０ｂによって規定され、これは、一実施形態において、透析システム（例えば、連続流透析システム）とともに使用するための使い捨てユニットの一部を形成する。
【０１２６】
図４Ａにおいて、そのポンプ８２が医療流体で充填された場合、そのポンプチャンバ８４および流体レセプタクル８５は、実質的に同じ形状を有する。図４Ｂにおいて、そのポンプ８２が、医療流体の全てまたはほぼ全てを排出した場合、そのポンプチャンバ８４は、同じ容積を維持するが、流体レセプタクル８５を規定する膜９０ａおよび９０ｂは、実質的にゼロ容積に折りたたまれる。
【０１２７】
ポンプ膜９０ａは、一実施形態において、ポンプピストン８６のピストンヘッド８７のフェース９２に対してシールするように適合されるか、または機械的に取り付けられるように適合される。膜９０ｂは、部材８８に対してシールするかまたは膜８８に取り付けられる。ピストンヘッド８７および部材８８は、それぞれ、ポート８３および８９を規定し、これらのポートを通って、真空が引き込まれ得る（または正圧が付与される）。ポート８３および８９は、種々の方向でポート８３および８９から半径方向に外側に可変的に延びるチャネル（示されない）に流体接続される。このチャネルは、ポート８３および８９を通じて付与される陰圧を分配するために役立ち、その結果、それぞれの膜９０ａおよび９０ｂは、センサ８０に１以上の真空が付与される場合に、部材８８および９８ならびにピストンヘッド８７の内部形状に実質的に適合する。
【０１２８】
一実施形態において、陰圧は、ポート８９を介して一定に付与されて、膜９０ｂを、部材８８に対して保持する（図３と同様）。部材８８は、接地金属またはそうでなければ導電性のキャパシタンス板１００を支持する。その部材９８は、活性金属またはそうでなければ導電性のコンデンサー板１０２およびガード１０４を支持する。ピストンヘッド８７および膜９０ａは、例えば、ピストン８６、流体アクチュエータまたは任意の他の適切なアクチュエーターに作動可能に接続されたリニアアクチュエーターを介して、上部ポンプ収容部材８８に向かって、またはこの部材から離れるように往復運動する。
【０１２９】
ポンプチャンバ８４内の膜９０ａおよび９０ｂによって規定されるレセプタクル８５に対する少なくとも１つの流体ポート開口部９４は、流体が、ポンプチャンバ８４内のレセプタクル８５を出入りすることを可能にする。ポンプ充填ストロークの間に、膜９０ｂは、部材８８に対して真空加圧され、膜９０ａは、部材９８およびピストンヘッド８７に対して真空加圧され、ピストンヘッド８７は、チャンバ８４の中央部にある中心ピストンから離すように膜９０ａを引っ張って、レセプタクル８５内に陰圧を生成し、これは、流体を使い捨て透析物を通して、レセプタクル８５へと引っ張る。
【０１３０】
図４Ａは、充填ストロークの最後でのセンサのポンプ８２を示す。ポンプの空ストロークの間、アクチュエータは、ピストン８６を駆動し、このピストンは、ピストンヘッド８７を押し、付随して膜９０ａを持ち上げる。膜９０ａは、医療流体（例えば、透析物）を、膜９０ａと９０ｂとの間および部材８８と９８との間に規定される開口部９４を通して外に押しだす。
【０１３１】
流体ポンプ駆動機構を、機械的ポンプピストン８６およびピストンヘッド８７で置き換える以外に、センサ８０は、図３のセンサ６０と実質的に同じように作動する。両方のシステムは、静的容積容器またはチャンバ、および流体供給源（例えば、透析物バッグ）と流体連絡する交換容積可撓性レセプタクルを使用する。この可撓性レセプタクルは、使い捨てユニットの一部であり得る。両方のシステムは、充填された場合のレセプタクルによって生成される形状または容積に適合するコンデンサー板、および活性コンデンサー板の形状に適合する回路ガードを有する。
【０１３２】
システム８０は、上部部材８８と下部部材９８との間にそれぞれ張られたさらなる基板９６を備える。その基板９６は、膜９０ａとともに、閉鎖した空気の容積を規定し、それによって、ピストンヘッド８７のポート８３に付与される陰圧を介して、システムから引っ張られる。従って、真空が、ポート８３に付与され、ピストンヘッド８７が、部材９８から上方向に離れるように作動される場合、膜９０ａは、さらなる基材９６に引っ張られたままであり、その形状と適合したままである。
【０１３３】
操作時に、レセプタクル８５は、部材８８と９８との間に拡張する。拡張レセプタクル８５と収縮レセプタクル８５との間の低誘電性置換流体の変化する距離ｄおよび下部部材９８は、接地板１００と活性板１０２との間のキャパシタンスに対して、いくらかの効果を有し得る。同様に、キャパシタンス板および移動する膜９０ａの表面積Ｓは、キャパシタンスに対していくらかの効果を有し得る。確かに、変化する全体的な誘電性は、検知されるキャパシタンスに影響を及ぼす。
【０１３４】
膜９０ａおよび９０ｂが拡張し、医療流体（例えば、透析物）で充填されるにつれて、キャパシタンス全体が変化する（すなわち、増大する）。特定のかつ所定の時間にわたってパルス状の電圧を生成することにより、システム回路は、接地コンデンサー板１００および活性コンデンサー板１０２にまたがって、高インピーダンス電位を生成する。その高インピーダンス電位は、レセプタクル８５中の流体量の指標である。その電位が、変化することが予測されるときに経時的に変化しない場合、センサ８０はまた、レセプタクル８０内の空気の量または一部を示し得る。
【０１３５】
キャパシタンス検知回路は、高インピーダンス信号を増幅して、低インピーダンス電位Ｖｏｕｔ（これは、ガード１０４にもフィードバックされる）を生成し、この電位は、全体的なキャパシタンスに依存して変化する。増幅される電位は、デジタル信号に変換され、マイクロプロセッサに供給される。ここでこの信号は、フィルタにかけられるか、または加算され、患者もしくは操作者に容積および／もしくは流速の指標を視覚的に提供するか、またはシステムのポンプ輸送を制御する（例えば、総全体容積に達した際に透析物流動を終わらせる）ために利用される。任意の適切な媒体が、容積または流速を示すために使用され得る。
【０１３６】
繰り返すと、そのコンデンサー板１００および１０２は、膜９０ａおよび９０ｂのレセプタクル８５内に拡張する流体の形状に適合する。このコンデンサー板１００および１０２は、流体で完全に拡張したレセプタクル８５と実質的に同じ形状を有する。センサ８０の正確性は、コンデンサー板１００および１０２が、流体容器と適合するかまたは流体容器と実質的に同じ形状を有するという事実に起因して高められる。
【０１３７】
上記のように、図１Ａ〜１Ｃおよび図３と関連して、そのコンデンサー板１００および１０２は、実質的に平行であるが、必ずしも平行でなくてもよい。代替的実施形態において、２つより多いコンデンサー板が提供され得、多重信号が生成され得る。
【０１３８】
ここで図５を参照すると、本発明のさらなる実施形態において、キャパシタンスセンサ１１０ａおよび１１０ｂのセット（本明細書中でまとめてセンサ１１０ともいわれる）が例示される。図５は、２つのセンサ１１０ａおよび１１０ｂが協働していることを示す。左側にあるそのセンサ１００ａは、現在医療流体で満たされているポンプ１１２と協働している一方で、右側にあるそのセンサ１１０ｂは、現在空であるポンプ１１２と協働している。そのポンプ１１２は、一方のポンプが、充填されている間に、他方のポンプが空になっているように、タイミングが合わせられる。本明細書中で開示されるポンプセンサ６０、８０または１１０のいずれかが、他のポンプセンサに作動可能に連結される。ポンプ１１２において検知される容積は、加算されて、患者に移動される医療流体の量全体を生成する。
【０１３９】
センサ１１０は、センサ６０および８０とは異なる。なぜなら、その流体レセプタクル１１４は、固定されたプラスチックの使い捨てカセット１１６に対して一方の側に規定され、可撓性の不活性の使い捨て膜１１８に対して他方の側に規定されるからである。先の実施形態は、内部可撓性膜を有する固定した硬いプラスチックハウジングを備えた。
【０１４０】
図５の充填チャンバセンサ１１０ａは、レセプタクル１１４が透析物で満たされた場合に、ピストンヘッド１２０が、膜１１８を逆にするか、または膜１１８をカセット１１６から離して動かすことを例示する。空のチャンバセンサ１１０ｂは、レセプタクル１１４が空である場合に、そのピストンヘッド１２０が、膜１１８を、カセット１１６によって規定されるチャンバ腔へと押すことを例示する。
【０１４１】
センサ８０のように、リニアアクチュエータ１２２は、ピストン１２４を駆動して、レセプタクル１１４中にまたはレセプタクル１１４から流体をポンプ輸送する。しかし、先のセンサ６０および８０は異なり、接地コンデンサー板１２６に向かって第２の膜を常に引っ張るための真空は必要でない。保護カバー１３０がカセット界面１１６に配置されて、接地金属またはそうでなければ導電性のコンデンサー板１２６を電気的に分離される。
【０１４２】
真空は、ピストン１２４によって規定される開口部１２８を通じて付与されて、膜１１８をピストンヘッド１２０に対して引っ張り、シールする。先のシステムのいずれかのように、膜１１８は、代替的実施形態において、任意の適切な機械的または接着技術を介して、ピストンヘッド（またはポンプチャンバ壁およびケースも同様）をシールし、接続される。
【０１４３】
図５および６を参照すると、コンデンサーカップ１４０（活性金属またはそうでなければ導電性のコンデンサー板１３２に対応する）および電気的ガード１３４が例示される。このカップ１４０は、一実施形態において、不活性の剛性プラスチックから形成される。このカップ１４０は、開口部１４４を規定する一体型内部部分１４２を備え、この部分は、ピストン１２４が、医療流体システムに位置的に固定されるカップ１４０内で前後に動くことを可能にする。
【０１４４】
電気的ガード１３４は、カップ１４０の後ろに固定される。活性コンデンサー板１３２は、内部部分１４２の表面に固定される。一実施形態において、不活性のプラスチックカバー（示さず）は、コンデンサー板１３２を電気的に分離する。あるいは、システム１１０は、コンデンサー板１３２を分離するように、ピストンヘッド１２０上にある。
【０１４５】
カップ１４０は、内部部分１４２を収容する外側リッジ１４６を規定する。この内部部分１４２および外側リッジ１４６は、連続開口部１４８を規定し、このことによって、ピストンヘッド１２０が、連続開口部１４８内で前後に動くことを可能になる。一実施形態において、活性コンデンサー板１３２は、内部部分１４２の外形を、開口部１４８へとカップ１４０の後ろ側フランジ部分に沿って外側に進み、内部部分１４２にリッジ１４６を連結する。内部部分１４２、後ろ側フランジ部分およびリッジ１４６は、カップ１４０を一体形成し得る。他の実施形態において、その部分のうちの１以上は、カップ１４０を形成するために別個に取り付けられ得る。
【０１４６】
コンデンサセンサ１１０は、システム６０および８０を用いて、実質的に上記のように作動する。医療流体（例えば、透析物）でレセプタクル１１４が充填され、そしてその流体が空になるように、膜１１８が前後に動くにつれて、キャパシタンス全体が変化する。特定かつ所定の時間にわたってパルス状の電圧を精製することによって、活性板１３２に電気的に連結されたシステム回路は、高インピーダンス電位を生成する。その高インピーダンス電位は、レセプタクル１１４中の流体量の指標である。その電位が変化すると予測されるときに、経時的に変化しない場合、そのセンサ１１０はまた、レセプタクル１１４内の空気の量または一部を示し得る。
【０１４７】
キャパシタンス検知回路は、高インピーダンス信号を増幅して、低インピーダンス電位ｖｏｕｔ（ガード１３４にもフィードバックされる）を生成し、この電位は、キャパシタンス全体に依存して変化する。増幅された電位は、デジタル信号に変換され、マイクロプロセッサに供給される。ここでこのデジタル信号は、フィルタにかけられ、そして／または加算され、患者もしくは操作者に容積および／もしくは流速の指標を視覚的に提供するか、またはシステムのポンプ輸送を制御する（例えば、総全体容積に達した際に透析物流動を終わらせる）ために利用される。そのセンサ１１０は、容積または流速を示すために、任意の適切な媒体を空にし得る。
【０１４８】
本明細書中に記載される現在好ましい実施形態に対する種々の変更および改変が、当業者に明らかであることが理解されるべきである。このような変更および改変は、本発明の趣旨および範囲から逸脱することなく、かつ意図される利点を低下させることなく、行われ得る。従って、このような変更および改変は、添付の特許請求の範囲によって網羅されることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【０１４９】
【図１】図１Ａ、１Ｂおよび１Ｃは、種々の流体容積を有する本発明の流体容積センサを示す模式図である。
【図２】図２は、本発明のキャパシタンスセンサ回路の１つの実施形態を示す模式図である。
【図３】図３は、本発明の別の実施形態に従う流体容積センサの断面図である。ここでそのセンサは、空気式にまたは水力学的に駆動されるポンプと組み合わせて配置される。
【図４】図４Ａおよび４Ｂは、本発明のさらなる実施形態に従う流体容積センサの断面図である。ここでそのセンサは、手動で駆動されるポンプと組み合わせて配置される。
【図５】図５は、本発明のなお別の実施形態に従う複数の、協働する流体容積センサの断面図である。ここで各センサは、機械的に駆動されるポンプと組み合わせて配置される。
【図６】図６は、本発明のキャパシタンスカップの１つの実施形態の斜視図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
2006503598.tif 000010
2006503598.tif 000011
2006503598.tif 000012
2006503598.tif 000013