ИНФУЗИОННЫЙ НАСОСНЫЙ УЗЕЛ
INFUSION PUMP ASSEMBLY

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящая заявка относится, в общем, к системам доставки жидкостей и, в частности, к инфузионным насосным узлам.
Уровень техники
Многие потенциально полезные лекарственные средства или соединения, включая биопрепараты, не проявляют активности при пероральном приеме из-за слабой абсорбции, обменных процессов в печени или других фармакокинетических факторов. Кроме того, некоторые лечебные соединения, хотя они могут всасываться при пероральном приеме, иногда требуется принимать так часто, что пациенту трудно выдерживать требуемый график. В упомянутых случаях часто применяют или можно применять парентеральную доставку.
Эффективные пути доставки лекарства, а также других жидкостей и соединений, например подкожная инъекция, внутримышечная инъекция и внутривенное (IV) введение, содержат операцию прокалывания кожи иглой или стилетом. Инсулин является примером лечебной жидкости, которую самостоятельно инъецируют миллионы пациентов, страдающих диабетом. Пользователям парентерально доставляемых лекарств может помочь носимое устройство, которое автоматически доставляло бы необходимые лекарства/соединения в течение некоторого периода времени.
С этой целью выполнены исследования для разработки портативных и носимых устройств для контролируемого высвобождения терапевтических средств. Как известно, упомянутые устройства содержат резервуар, например баллончик, шприц или пакет, и действуют с электронным управлением. Упомянутые устройства имеют ряд недостатков, включая частоту появления неисправностей. Уменьшение размеров, веса и стоимости упомянутых устройств также представляют настоятельную задачу. Кроме того, упомянутые устройства часто применяются накожно и создают проблему частого смещения для наложения.
Сущность изобретения
В соответствии с первым исполнением, носимый инфузионный насосный узел содержит многократно используемый корпусной узел, содержащий механический узел управления, при этом механический узел управления содержит насосный узел, по меньшей мере, один приводной элемент с памятью формы, выполненный с возможностью включения насосного узла, и, по меньшей мере, один клапанный узел. Носимый инфузионный насосный узел дополнительно содержит корпусной узел однократного использования (в дальнейшем одноразовый корпусной узел), содержащий резервуар для вмещения инфузионной жидкости. Узел разъемного зацепления выполнен с возможностью обеспечения разъемного зацепления многократно используемого корпусного узла с одноразовым корпусным узлом. Узел переключателя выполнен с возможностью приведения в исполнение функции объединения в пару инфузионного насосного узла.
В соответствии с другим исполнением, носимый инфузионный насосный узел содержит многократно используемый корпусной узел и одноразовый корпусной узел, содержащий резервуар для вмещения инфузионной жидкости. Узел разъемного зацепления выполнен с возможностью обеспечения разъемного зацепления многократно используемого корпусного узла с одноразовым корпусным узлом. Узел переключателя выполнен с возможностью приведения в исполнение функции инфузионного насосного узла.
В соответствии с другим исполнением, компьютерный программный продукт содержит компьютерно-читаемый носитель, содержащий множество хранимых на нем команд. При исполнении процессором команды предписывают процессору выполнять операции, содержащие получение сигнала включения из узла переключателя, содержащегося в носимом инфузионном насосном узле, при этом сигнал включения характеризует акт болюсной инфузии. Компьютерно-читаемый носитель содержит также команды для получения сигнала дозы из узла переключателя, характеризующего, по меньшей мере, порцию болюсного количества инфузионной жидкости. Компьютерно-читаемый носитель дополнительно содержит команды для выдачи звукового сигнала количества на носимом инфузионном насосном узле в ответ на сигнал дозы. Кроме того, компьютерно-читаемый носитель содержит команды для получения сигнала согласования из узла переключателя, характеризующего согласие со звуковым сигналом количества.
В соответствии с другим исполнением, компьютерный программный продукт содержит компьютерно-читаемый носитель, содержащий множество хранимых на нем команд. При исполнении процессором команды предписывают процессору выполнять операции, содержащие передачу импульсного звукового сигнала из носимого инфузионного насосного узла в удаленный узел управления. Компьютерно-читаемый носитель содержит также команды для контроля за получением ответного сигнала из удаленного узла управления в ответ на импульсный звуковой сигнал. Кроме того, компьютерно-читаемый носитель содержит команду для выдачи, если ответный сигнал не получен в течение заданного периода времени, звукового предупредительного сигнала разделения на носимом инфузионном насосном узле.
В соответствии с другим исполнением, компьютерный программный продукт содержит компьютерно-читаемый носитель, содержащий множество хранимых на нем команд. При исполнении процессором команды предписывают процессору выполнять операции, содержащие получение сигнала иницирования объединения в пару из узла переключателя, содержащегося в носимом инфузионном насосном узле, характеризующего событие объединения в пару. Компьютерно-читаемый носитель содержит также команды для контроля за получением запроса на объединение в пару на носимом инфузионном насосном узле из удаленного узла управления. Кроме того, компьютерно-читаемый носитель содержит команды для выдачи, если запрос на объединение в пару получен, сообщения подтверждения приема в удаленный узел управления, при этом сообщение подтверждения приема однозначно идентифицирует носимый инфузионный насосный узел.
В соответствии с другим исполнением, носимый инфузионный насосный узел содержит резервуар для вмещения инфузионной жидкости и систему доставки жидкости, выполненную с возможностью доставки инфузионной жидкости из резервуара во внешний инфузионный набор. Система доставки жидкости содержит узел датчика объема, выполненный с возможностью получения некоторого количества инфузионной жидкости из резервуара. Узел датчика объема содержит акустически примыкающую область, имеющую объем, который изменяется на основании количества инфузионной жидкости, полученной из резервуара. Узел датчика объема дополнительно содержит излучатель акустической энергии, выполненный с возможностью обеспечения акустической энергии на множестве частот для возбуждения газа, содержащегося в акустически примыкающей области.
В соответствии с другим исполнением, носимый инфузионный насосный узел содержит резервуар для вмещения инфузионной жидкости и систему доставки жидкости, выполненную с возможностью доставки инфузионной жидкости из резервуара во внешний инфузионный набор. Система доставки жидкости содержит узел датчика объема, выполненный с возможностью получения некоторого количества инфузионной жидкости из резервуара. Носимый инфузионный насосный узел содержит также, по меньшей мере, один процессор и компьютерно-читаемый носитель, связанный с, по меньшей мере, одним процессором. Компьютерно-читаемый носитель содержит множество хранимых на нем команд. При исполнении, по меньшей мере, одним процессором команды предписывают, по меньшей мере, одному процессору выполнять операции, содержащие вычисление первой характеристики объема до подачи количества инфузионной жидкости во внешний инфузионный набор. Компьютерно-читаемый носитель содержит также команды для вычисления второй характеристики объема после подачи количества инфузионной жидкости во внешний инфузионный набор. Компьютерно-читаемый носитель дополнительно содержит команды для определения, имеет ли место состояние закупорки.
В соответствии с другим исполнением, носимый инфузионный насосный узел содержит резервуар для вмещения инфузионной жидкости и систему доставки жидкости, выполненную с возможностью доставки инфузионной жидкости из резервуара во внешний инфузионный набор. Система доставки жидкости содержит узел датчика объема, выполненный с возможностью получения некоторого количества инфузионной жидкости из резервуара. Система доставки жидкости дополнительно содержит, по меньшей мере, один процессор и компьютерно-читаемый носитель, связанный с, по меньшей мере, одним процессором. Компьютерно-читаемый носитель содержит множество хранимых на нем команд. При исполнении, по меньшей мере, одним процессором команды предписывают, по меньшей мере, одному процессору выполнять операции, содержащие определение количества инфузионной жидкости, доставленной в пользователя через внешний инфузионный набор. Компьютерно-читаемый носитель содержит также команды для сравнения количества доставленной инфузионной жидкости с намеченным количеством доставки, чтобы определять дифференциальное количество. Компьютерно-читаемый носитель дополнительно содержит команды для корректировки доставляемого впоследствии количества инфузионной жидкости для компенсации дифференциального количества.
В соответствии с другим исполнением, носимый инфузионный насосный узел содержит многократно используемый корпусной узел и одноразовый корпусной узел, содержащий резервуар для вмещения инфузионной жидкости. Узел разъемного зацепления выполнен с возможностью обеспечения разъемного зацепления многократно используемого корпусного узла с одноразовым корпусным узлом. Носимый инфузионный насосный узел содержит также, по меньшей мере, один процессор и компьютерно-читаемый носитель, связанный с, по меньшей мере, одним процессором. Компьютерно-читаемый носитель содержит множество хранимых на нем команд. При исполнении, по меньшей мере, одним процессором команды предписывают, по меньшей мере, одному процессору выполнять операции, содержащие исполнение, по меньшей мере, одного иерархического конечного автомата для приведения в исполнение выдачи, по меньшей мере, одного акта болюсной инфузии.
В соответствии с другим исполнением, носимый инфузионный насосный узел содержит многократно используемый корпусной узел и одноразовый корпусной узел, содержащий резервуар для вмещения инфузионной жидкости. Узел разъемного зацепления выполнен с возможностью обеспечения разъемного зацепления многократно используемого корпусного узла с одноразовым корпусным узлом. Носимый инфузионный насосный узел содержит также, по меньшей мере, один процессор и компьютерно-читаемый носитель, связанный с, по меньшей мере, одним процессором. Компьютерно-читаемый носитель содержит множество хранимых на нем команд. При исполнении, по меньшей мере, одним процессором команды предписывают, по меньшей мере, одному процессору выполнять операции, содержащие исполнение, по меньшей мере, одного иерархического конечного автомата для приведения в исполнение выдачи, по меньшей мере, одного акта базальной инфузии.
В соответствии с другим исполнением, носимый инфузионный насосный узел содержит многократно используемый корпусной узел и одноразовый корпусной узел, содержащий резервуар для вмещения инфузионной жидкости. Узел разъемного зацепления выполнен с возможностью обеспечения разъемного зацепления многократно используемого корпусного узла с одноразовым корпусным узлом. Носимый инфузионный насосный узел дополнительно содержит, по меньшей мере, один процессор и компьютерно-читаемый носитель, связанный с, по меньшей мере, одним процессором. Компьютерно-читаемый носитель содержит множество хранимых на нем команд. При исполнении, по меньшей мере, одним процессором команды предписывают, по меньшей мере, одному процессору выполнять операции, содержащие исполнение, по меньшей мере, одного иерархического конечного автомата для приведения в исполнение, по меньшей мере, одного события обнаружения закупорки.
В соответствии с другим исполнением, носимый инфузионный насосный узел содержит многократно используемый корпусной узел и одноразовый корпусной узел, содержащий резервуар для вмещения инфузионной жидкости. Узел разъемного зацепления выполнен с возможностью обеспечения разъемного зацепления многократно используемого корпусного узла с одноразовым корпусным узлом. Носимый инфузионный насосный узел дополнительно содержит, по меньшей мере, один процессор и компьютерно-читаемый носитель, связанный с, по меньшей мере, одним процессором. Компьютерно-читаемый носитель содержит множество хранимых на нем команд. При исполнении, по меньшей мере, одним процессором команды предписывают, по меньшей мере, одному процессору выполнять операции, содержащие исполнение, по меньшей мере, одного иерархического конечного автомата для приведения в исполнение, по меньшей мере, одного события объединения в пару.
В соответствии с другим исполнением, носимый инфузионный насосный узел содержит многократно используемый корпусной узел и одноразовый корпусной узел, содержащий резервуар для вмещения инфузионной жидкости. Узел разъемного зацепления выполнен с возможностью обеспечения разъемного зацепления многократно используемого корпусного узла с одноразовым корпусным узлом. Носимый инфузионный насосный узел дополнительно содержит систему наполнения, содержащую источник инфузионной жидкости. Система наполнения выполнена с возможностью разъемного соединения каналом для жидкости с резервуаром и приведения в исполнение доставки инфузионной жидкости из системы наполнения в резервуар.
В соответствии с другим исполнением, носимый инфузионный насосный узел содержит многократно используемый корпусной узел и одноразовый корпусной узел, содержащий резервуар для вмещения инфузионной жидкости. Узел разъемного зацепления выполнен с возможностью обеспечения разъемного зацепления многократно используемого корпусного узла с одноразовым корпусным узлом. Носимый инфузионный насосный узел дополнительно содержит съемный внешний инфузионный набор, выполненный с возможностью доставки инфузионной жидкости в пользователя.
В соответствии с другим исполнением, носимый инфузионный насосный узел содержит многократно используемый корпусной узел и одноразовый корпусной узел, содержащий резервуар для вмещения инфузионной жидкости. Носимый инфузионный насосный узел дополнительно содержит узел разъемного зацепления, выполненный с возможностью обеспечения поворотного зацепления многократно используемого корпусного узла с одноразовым корпусным узлом.
В соответствии с другим исполнением, носимый инфузионный насосный узел содержит многократно используемый корпусной узел и одноразовый корпусной узел, содержащий резервуар для вмещения инфузионной жидкости. Узел разъемного зацепления выполнен с возможностью обеспечения разъемного зацепления многократно используемого корпусного узла с одноразовым корпусным узлом. Носимый инфузионный насосный узел дополнительно содержит узел включения болюса, выполненный с возможностью приведения в исполнение акта болюсной инфузии.
В соответствии с другим исполнением, носимый инфузионный насосный узел содержит безжидкостный многократно используемый корпусной узел и одноразовый корпусной узел, содержащий резервуар для вмещения инфузионной жидкости. Узел разъемного зацепления выполнен с возможностью обеспечения разъемного зацепления многократно используемого корпусного узла с одноразовым корпусным узлом.
В соответствии с другим исполнением, носимый инфузионный насосный узел содержит резервуар для вмещения инфузионной жидкости и внешний инфузионный набор, выполненный с возможностью доставки инфузионной жидкости в пользователя. Система доставки жидкости выполнена с возможностью доставки инфузионной жидкости из резервуара во внешний инфузионный набор. Система доставки жидкости содержит узел датчика объема и насосный узел для извлечения некоторого количества инфузионной жидкости из резервуара и подачи данного количества инфузионной жидкости в узел датчика объема. Узел датчика объема выполнен с возможностью определения объема, по меньшей мере, порции количества жидкости. Система доставки жидкости содержит также первый клапанный узел, выполненный с возможностью селективной изоляции насосного узла от резервуара. Система доставки жидкости дополнительно содержит второй клапанный узел, выполненный с возможностью селективной изоляции узла датчика объема от внешнего инфузионного набора.
Подробные данные об по меньшей мере одном варианте осуществления приведены на прилагаемых чертежах и в нижеприведенном описании. Другие признаки и преимущества очевидны из описания, чертежей и формулы изобретения.
Краткое описание чертежей
Фиг.1 - вид сбоку инфузионного насосного узла.
Фиг.2 - вид в перспективе инфузионного насосного узла, показанного на фиг.1.
Фиг.3 - перспективный вид с пространственным разделением деталей различных компонентов инфузионного насосного узла, показанного на фиг.1.
Фиг.4 - вид в разрезе одноразового корпусного узла инфузионного насосного узла, показанного на фиг.1.
Фиг.5A-5C - виды в разрезе варианта осуществления узла доступа к перегородке.
Фиг.6A-6B - виды в разрезе другого варианта осуществления узла доступа к перегородке.
Фиг.7A-7B - местные виды сверху другого варианта осуществления узла доступа к перегородке.
Фиг.8A-8B - виды в разрезе другого варианта осуществления узла доступа к перегородке.
Фиг.9 - вид в перспективе инфузионного насосного узла, представленного на фиг.1, с изображением внешнего инфузионного набора.
Фиг.10A-10E - изображения множества конфигураций застежек-липучек.
Фиг.11A - изометрическое изображение удаленного узла управления и альтернативного варианта осуществления инфузионного насосного узла, показанного на фиг.1.
Фиг.11B-11R - различные высокоуровневые схематические представления и блок-схемы последовательности операций способов функционирования инфузионного насосного узла, показанного на фиг.1.
Фиг.12A-12F - множество экранов дисплея, представляемых удаленным узлом управления, показанным на фиг.11A.
Фиг.13 - изометрическое изображение альтернативного варианта осуществления инфузионного насосного узла, показанного на фиг.1.
Фиг.14 - изометрическое изображение инфузионного насосного узла, показанного на фиг.13.
Фиг.15 - изометрическое изображение инфузионного насосного узла, показанного на фиг.13.
Фиг.16 - изометрическое изображение альтернативного варианта осуществления инфузионного насосного узла, показанного на фиг.1.
Фиг.17 - вид в плане инфузионного насосного узла, показанного на фиг.16.
Фиг.18 - вид в плане инфузионного насосного узла, показанного на фиг.16.
Фиг.19A - вид с пространственным разделением деталей различных компонентов инфузионного насосного узла, показанного на фиг.16.
Фиг.19B - изометрическое изображение участка инфузионного насосного узла, показанного на фиг.16.
Фиг.20 - вид в разрезе одноразового корпусного узла инфузионного насосного узла, показанного на фиг.16.
Фиг.21 - схематическое изображение пути движения жидкости в инфузионном насосном узле, показанном на фиг.16.
Фиг.22A-22C - схематические изображения пути движения жидкости в инфузионном насосном узле, показанном на фиг.16.
Фиг.23 - вид с пространственным разделением деталей различных компонентов инфузионного насосного узла, показанного на фиг.16.
Фиг.24 - изометрическое изображение с местным вырезом насосного узла инфузионного насосного узла, показанного на фиг.16.
Фиг.25A-22D - другие изометрические изображения насосного узла, показанного на фиг.24.
Фиг.26A-26B - изометрические изображения измерительного клапанного узла инфузионного насосного узла, показанного на фиг.16.
Фиг.27A-27B - виды сбоку измерительного клапанного узла, показанного на фиг.26A-26B.
Фиг.28A-28D - виды измерительного клапанного узла инфузионного насосного узла, показанного на фиг.16.
Фиг.29 - изометрическое изображение альтернативного варианта осуществления инфузионного насосного узла, показанного на фиг.1.
Фиг.30 - изометрическое изображение альтернативного варианта осуществления инфузионного насосного узла, показанного на фиг.1.
Фиг.31 - другой вид альтернативного варианта осуществления инфузионного насосного узла, показанного на фиг.9.
Фиг.32 - вид с пространственным разделением деталей другого варианта осуществления инфузионного насосного узла.
Фиг.33 - другой вид с пространственным разделением деталей инфузионного насосного узла, показанного на фиг.32.
Фиг.34A-34B - изображение другого варианта осуществления инфузионного насосного узла.
Фиг.35A-35C - вид сверху, вид сбоку и вид снизу многократно используемого корпусного узла инфузионного насосного узла, показанного на фиг.32.
Фиг.36 - вид с пространственным разделением деталей многократно используемого корпусного узла, показанного на фиг.35A-35C.
Фиг.37 - вид с пространственным разделением деталей многократно используемого корпусного узла, показанного на фиг.35A-35C.
Фиг.38A - вид с пространственным разделением деталей многократно используемого корпусного узла, показанного на фиг.35A-35C.
Фиг.38B-38D - виды сверху, сбоку и снизу одного варианта осуществления пылезащитной крышки.
Фиг.39A-39C - вид сверху, вид сбоку и вид снизу электрического узла управления многократно используемого корпусного узла, показанного на фиг.35A-35C.
Фиг.40A-40C - вид сверху, вид сбоку и вид снизу пластины основания многократно используемого корпусного узла, показанного на фиг.35A-35C.
Фиг.41A-41B - вид сверху в перспективе и вид снизу в перспективе пластины основания, показанной на фиг.40A-40C.
Фиг.42A-42C - вид сверху, вид сбоку и вид снизу пластины основания многократно используемого корпусного узла, показанного на фиг.35A-35C.
Фиг.43A-43B - изображение механического узла управления многократно используемого корпусного узла, показанного на фиг.35A-35C.
Фиг.44A-44C - изображение механического узла управления многократно используемого корпусного узла, показанного на фиг.35A-35C.
Фиг.45A-45B - изображение плунжера насоса и клапана резервуара механического узла управления многократно используемого корпусного узла, показанного на фиг.35A-35C.
Фиг.46A-46E - различные виды плунжера насоса и клапана резервуара механического узла управления многократно используемого корпусного узла, показанного на фиг.35A-35C.
Фиг.47A-47B - изображение измерительного клапана механического узла управления многократно используемого корпусного узла, показанного на фиг.35A-35C.
Фиг.48 - вид с пространственным разделением деталей одноразового корпусного узла инфузионного насосного узла, показанного на фиг.32.
Фиг.49A - вид в плане одноразового корпусного узла, показанного на фиг.48.
Фиг.49B - вид в разрезе одноразового корпусного узла, показанного на фиг.49A, взятом по линии B-B.
Фиг.49C - вид в разрезе одноразового корпусного узла, показанного на фиг.49A, взятом по линии C-C.
Фиг.50A-50C - изображение участка основания одноразового корпусного узла, показанного на фиг.48.
Фиг.51A-51C - изображение крышки пути движения жидкости одноразового корпусного узла, показанного на фиг.48.
Фиг.52A-52C - изображение мембранного узла одноразового корпусного узла, показанного на фиг.48.
Фиг.53A-53C - изображение верхнего участка одноразового корпусного узла, показанного на фиг.48.
Фиг.54A-54C - изображение клапанной мембранной вставки одноразового корпусного узла, показанного на фиг.48.
Фиг.55A-55B - изображение узла запорного кольца инфузионного насосного узла, показанного на фиг.32.
Фиг.56A-56B - изображение узла запорного кольца инфузионного насосного узла, показанного на фиг.32.
Фиг.57-58 - изометрическое изображение инфузионного насосного узла и переходника для наполнения.
Фиг.59-64 - различные виды переходника для наполнения, показанного на фиг.57.
Фиг.65 - изометрическое изображение другого варианта осуществления переходника для наполнения.
Фиг.66-67 - изображение инфузионного насосного узла и другого варианта осуществления переходника для наполнения.
Фиг.68-74 - различные виды переходника для наполнения, показанного на фиг.66.
Фиг.75-80 - различные виды варианта осуществления зарядного устройства для аккумулятора.
Фиг.81-89 - различные варианты осуществления зарядных устройств для аккумулятора/установочных блоков.
Фиг.90A-90C - различные виды узла датчика объема, содержащегося в инфузионном насосном узле, показанном на фиг.1.
Фиг.91A-91I - различные виды узла датчика объема, содержащегося в инфузионном насосном узле, показанном на фиг.1.
Фиг.92A-92I - различные виды узла датчика объема, содержащегося в инфузионном насосном узле, показанном на фиг.1.
Фиг.93A-93I - различные виды узла датчика объема, содержащегося в инфузионном насосном узле, показанном на фиг.1.
Фиг.94A-93F - различные виды узла датчика объема, содержащегося в инфузионном насосном узле, показанном на фиг.1.
Фиг.95 - вид с пространственным разделением деталей узла датчика объема, содержащегося в инфузионном насосном узле, показанном на фиг.1.
Фиг.96 - схематическое изображение узла датчика объема, содержащегося в инфузионном насосном узле, показанном на фиг.1.
Фиг.97 - двумерный график рабочей характеристики узла датчика объема, показанного на фиг.96.
Фиг.98 - двумерный график рабочей характеристики узла датчика объема, показанного на фиг.96.
Фиг.99 - двумерный график рабочей характеристики узла датчика объема, показанного на фиг.96.
Фиг.100 - схематическое изображение узла датчика объема, содержащегося в инфузионном насосном узле, показанном на фиг.1.
Фиг.101 - двумерный график рабочей характеристики узла датчика объема, показанного на фиг.100.
Фиг.101 - двумерный график рабочей характеристики узла датчика объема, показанного на фиг.100.
Фиг.103 - схематическое изображение узла датчика объема, содержащегося в инфузионном насосном узле, показанном на фиг.1.
Фиг.104 - двумерный график рабочей характеристики узла датчика объема, содержащегося в инфузионном насосном узле, показанном на фиг.1.
Фиг.105 - двумерный график рабочей характеристики узла датчика объема, содержащегося в инфузионном насосном узле, показанном на фиг.1.
Фиг.106 - двумерный график рабочей характеристики узла датчика объема, содержащегося в инфузионном насосном узле, показанном на фиг.1.
Фиг.107 - двумерный график рабочей характеристики узла датчика объема, содержащегося в инфузионном насосном узле, показанном на фиг.1.
Фиг.108 - двумерный график рабочей характеристики узла датчика объема, содержащегося в инфузионном насосном узле, показанном на фиг.1.
Фиг.109 - схематическое изображение модели управления для узла датчика объема, содержащегося в инфузионном насосном узле, показанном на фиг.1.
Фиг.110 - схематическое изображение электрического узла управления для узла датчика объема, содержащегося в инфузионном насосном узле, показанном на фиг.1.
Фиг.111 - схематическое изображение контроллера объемного расхода для узла датчика объема, содержащегося в инфузионном насосном узле, показанном на фиг.1.
Фиг.112 - схематическое изображение контроллера с прямой связью контроллера объемного расхода, показанного на фиг.111.
Фиг.113-114 - схематическое изображение исполнения контроллера SMA (элемента с памятью формы) контроллера объемного расхода, показанного на фиг.111.
Фиг.114A-114B - альтернативное исполнение контроллера SMA.
Фиг.115 - схематическое изображение конфигурации с мультипроцессорным управлением, которая может содержаться в инфузионном насосном узле, показанном на фиг.1.
Фиг.116 - схематическое изображение конфигурации с мультипроцессорным управлением, которая может содержаться в инфузионном насосном узле, показанном на фиг.1.
Фиг.117A-117B - схематическое изображение мультипроцессорных функциональных возможностей.
Фиг.118 - схематическое изображение мультипроцессорных функциональных возможностей.
Фиг.119 - схематическое изображение мультипроцессорных функциональных возможностей.
Фиг.120A - графическое изображение различных уровней программного обеспечения.
Фиг.120B-120C - различные диаграммы состояний.
Фиг.120D - графическое изображение взаимодействия устройств.
Фиг.120E - графическое изображение взаимодействия устройств.
Фиг.121 - схематическое изображение узла датчика объема, содержащегося в инфузионном насосном узле, показанном на фиг.1.
Фиг.122 - схематическое изображение соединений между различными системами инфузионного насосного узла, показанного на фиг.1.
Фиг.123 - схематическое изображение актов базальной - болюсной инфузии.
Фиг.124 - схематическое изображение актов базальной - болюсной инфузии.
Фиг.125A-125G - изображения иерархического конечного автомата.
Фиг.126A-126M - изображения иерархического конечного автомата.
Фиг.127 - примерная схема разрезной кольцевой резонаторной антенны.
Фиг.128 - примерная схема медицинского устройства, сконфигурированного с возможностью использования разрезной кольцевой резонаторной антенны.
Фиг.129 - примерная схема разрезной кольцевой резонаторной антенны и линии передачи из медицинского инфузионного устройства.
Фиг.130 - график обратных потерь разрезной кольцевой резонаторной антенны до контакта с кожей человека.
Фиг.130A - график обратных потерь разрезной кольцевой резонаторной антенны во время контакта с кожей человека.
Фиг.131 - примерная схема разрезной кольцевой резонаторной антенны, встроенной в устройство, которое работает в непосредственной близости от диэлектрического материала.
Фиг.132 - схема размеров внутреннего и внешнего участков примерного варианта осуществления.
Фиг.133 - график обратных потерь разрезной кольцевой резонаторной антенны до контакта с кожей человека; и
фиг.133A - график обратных потерь разрезной кольцевой резонаторной антенны во время контакта с кожей человека.
Одинаковые позиции на разных чертежах обозначают одинаковые элементы.
Подробное описание предпочтительных вариантов осуществления
Как показано на фиг.1-3, инфузионный насосный узел 100 может содержать многократно используемый корпусной узел 102. Многократно используемый корпусной узел 102 может быть изготовлен из любого подходящего материала, например твердого или жесткого пластика, который будет выдерживать сжатие. Например, использование долговечных материалов и частей может повысить качество и снизить затраты посредством обеспечения многократного используемого участка, который служит дольше, более долговечен и, тем самым, обеспечивает более надежную защиту компонентов, расположенных внутри упомянутого участка.
Многократно используемый корпусной узел 102 может содержать механический узел 104 управления, содержащий насосный узел 106 и, по меньшей мере, один клапанный узел 108. Многократно используемый корпусной узел 102 может также содержать электрический узел 110 управления, выполненный с возможностью подачи, по меньшей мере, одного управляющего сигнала в механический узел 104 управления и приведения в исполнение базальной и/или болюсной доставки инфузионной жидкости в пользователя. Одноразовый корпусной узел 114 может содержать клапанный узел 108, который может быть выполнен с возможностью управления течением инфузионной жидкости по пути течения жидкости. Многократно используемый корпусной узел 102 может также содержать насосный узел 106, который может быть выполнен с возможностью нагнетания инфузионной жидкости из пути течения жидкости в пользователя.
Электрический узел 110 управления может контролировать и регулировать количество инфузионной жидкости, которая нагнеталась и/или нагнетается. Например, электрический узел 110 управления может получать сигналы из узла 148 датчика объема и вычислять количество инфузионной жидкости, которая только что дозирована, и определять на основании дозы, затребованной пользователем, достаточно ли дозировано инфузионной жидкости. Если инфузионной жидкости дозировано не достаточно, то электрический узел 110 управления может определить, что следует накачать большее количество инфузионной жидкости. Электрический узел 110 управления может подавать соответствующий сигнал в механический узел 104 управления, чтобы можно было накачать любую дополнительную необходимую дозу, или электрический узел 110 управления может подавать соответствующий сигнал в механический узел 104 управления, чтобы можно было дозировать дополнительную дозу со следующей дозой. В альтернативном варианте, если было дозировано слишком много инфузионной жидкости, электрический узел 110 управления может подать соответствующий сигнал в механический узел 104 управления, чтобы можно было дозировать меньше инфузионной жидкости со следующей дозой.

Механический узел 104 управления может содержать, по меньшей мере, один приводной элемент 112 с памятью формы. Насосный узел 106 и/или клапанный узел 108 механического узла 104 управления может включаться, по меньшей мере, одним приводным элементом с памятью формы, например приводным элементом 112 с памятью формы, который может быть проволочным элементом с памятью формы в проволочной или пружинной конфигурации. Приводной элемент 112 с памятью формы может иметь рабочее соединение  и приводиться в действие электрическим узлом 110 управления, который может управлять синхронизацией и количеством тепла и/или электрической энергии, используемыми для приведения в действие механического узла 104 управления. Приводной элемент 112 с памятью формы может быть, например, проводящим проволочным элементом из сплава с памятью формы, который изменяет форму с изменением температуры. Температуру приводной элемент 112 с памятью формы можно изменять нагревателем или, что удобнее, подведением электрической энергии. Приводной элемент 112 с памятью формы может быть проволочным элементом с памятью формы, изготовленным из никель/титанового сплава, например нитинола (NITINOL™) или флексинола (FLEXINOL).
Инфузионный насосный узел 100 может содержать узел 148 датчика объема, выполненный с возможностью контроля количества жидкости, вводимой инфузионным насосным узлом 100. Например, узел 148 датчика объема может использовать, например, контроль силы звука. Технология измерения силы звука является предметом патентов США №№ 5575310 и 5755683, принадлежащих компании DEKA Products Limited Partnership, а также опубликованных заявок на патенты США №№ 2007/0228071 A1, 2007/0219496 A1, 2007/0219480 A1, 2007/0219597 A1, описания которых целиком включены в настоящую заявку путем отсылки. Можно также применять другие альтернативные методы измерения потока жидкости, например доплеровские способы; применение датчиков на эффекте Холла в сочетании с шиберным или откидным клапаном; применение натяжной поперечины (например, относящейся к гибкому элементу над резервуаром для жидкости, для измерения отклонения гибкого элемента); применение емкостного измерения пластинами; или способы, основанные на времени прохождения тепла. Один данный альтернативный метод описан в заявке на патент США № 11/704899, Fluid Delivery Systems and Methods, поданной 09 февраля 2007 г., описание которой целиком включено в настоящую заявку путем отсылки. Инфузионный насосный узел 100 может быть выполнен так, чтобы измерения объема, производимые узлом 148 датчика объема, можно было использовать для управления посредством контура обратной связи, количеством инфузионной жидкости, которую вводят в пользователя.
Инфузионный насосный узел 100 может дополнительно содержать одноразовый корпусной узел 114. Например, одноразовый корпусной узел 114 может быть выполнен для одноразового использования или для использования в течение заданного периода времени, например трех суток, или любого другого периода времени. Одноразовый корпусной узел 114 может быть выполнен так, чтобы любые компоненты в инфузионном насосном узле 100, которые приходят в контакт с инфузионной жидкостью, были расположены на одноразовом корпусном узле 114 и/или внутри него. Например, путь или канал движения жидкости, содержащий резервуар, может находиться внутри одноразового корпусного узла 114 и может быть выполнен для одноразового использования или для заданного числа использований перед удалением в отходы. Одноразовая сущность одноразового корпусного узла 114 может улучшить санитарное состояние инфузионного насосного узла 100.
Как показано также на фиг.4, одноразовый корпусной узел 114 может быть выполнен с возможностью разъемного зацепления с многократно используемым корпусным узлом 102 и содержит полость 116, которая содержит резервуар 118 для вмещения инфузионной жидкости (непоказанной), например инсулина. Данное разъемное зацепление может обеспечиваться посредством, например, навинчивающейся конфигурации, конфигурации с поворотным замком или с прессовой посадкой. Одноразовый корпусной узел 114 и/или многократно используемый корпусной узел 102 может содержать установочный узел, выполненный с возможностью совмещения одноразового корпусного узла 114 и многократно используемого корпусного узла 102 для зацепления в конкретной ориентации. Аналогично выступ 120 основания и верхний выступ 122 можно использовать в качестве индикаторов совмещения и полного зацепления.
Полость 116 может быть, по меньшей мере, частично сформирована одноразовым корпусным узлом 114 и составлять с ним одно целое. Полость 116 может содержать мембранный узел 124 для установления, по меньшей мере частично, границ резервуара 118. Резервуар 118 может быть дополнительно ограничен одноразовым корпусным узлом 114, например нишей 126, сформированной в участке 128 основания одноразового корпусного узла 114. Например, мембранный узел 124 может быть расположен над нишей 126 и прикреплен к участку 128 основания с формированием, тем самым, резервуара 118. Мембранный узел 124 может быть закреплен к участку 128 основания обычными средствами, например клеем, термосвариванием и/или на прессовой посадке таким образом, что между мембранным узлом 124 и участком 128 основания формируется уплотнение 130. Мембранный узел 124 может быть гибким, и пространство, сформированное между мембранным узлом 124 и нишей 126 в участке 128 основания, может определять границы резервуара 118. Резервуар 118 может находиться не под давлением и сообщаться каналом для жидкости с путем движения жидкости (непоказанным). Мембранный узел 124 может быть, по меньшей мере частично, сминаемым, и полость 116 может содержать выпускной узел, создающий, тем самым, полезную возможность предотвращения образования вакуума в резервуаре 118 по мере того, как инфузионная жидкость доставляется из резервуара 118 в путь движения жидкости. В предпочтительном варианте осуществления мембранный узел 124 является полностью сминаемым, что допускает доставку всей инфузионной жидкости. Полость 116 может быть выполнена с возможностью обеспечения достаточного пространства, гарантирующего, что некоторое воздушное пространство существует всегда, даже когда резервуар 118 наполнен инфузионной жидкостью.
Мембраны и резервуары, описанные в настоящей заявке, могут быть выполнены из материалов, содержащих, но без ограничения, силикон, нитрил и любой другой материал, имеющий требуемые упругость и свойства для функционирования, как описано в настоящей заявке. Кроме того, той же цели могут служить другие структуры.
Применение частично сминаемого резервуара, не находящегося под давлением, может предотвращать в предпочтительном варианте накопление воздуха в резервуаре по мере того, как расходуется жидкость из резервуара. Накопление воздуха в резервуаре с воздушным отверстием может помешать истечению жидкости из резервуара, в частности, если система наклонена так, что создается воздушный карман как помеха между жидкостью, содержащейся в резервуаре, и перегородкой резервуара. Наклон системы предполагается во время нормальной работы носимого устройства.
Резервуар 118 можно выполнить в размер, удобный для вмещения запаса инсулина, достаточного для доставки в течение, по меньшей мере, одних суток. Например, резервуар 118 может вмещать приблизительно от 1,00 до 3,00 мл инсулина. Резервуар на 3,00 мл инсулина может соответствовать приблизительно трехсуточному запасу для приблизительно 90% потенциальных пользователей. В других вариантах осуществления резервуар 118 может быть любого размера или формы и может быть выполнен с возможностью вмещения любого количества инсулина или другой инфузионной жидкости. В некоторых вариантах осуществления размер и форма полости 116 и резервуар 118 зависят от типа инфузионной жидкости, для вмещения которой выполнены полость 116 и резервуар 118.
Одноразовый корпусной узел 114 может содержать опорный элемент 132 (фиг.3), выполненный с возможностью предотвращения случайного сжатия резервуара 118. Сжатие резервуара 118 может привести к непреднамеренному дозированию инфузионной жидкости, выдавленной через путь движения жидкости, в пользователя. В предпочтительном варианте осуществления многократно используемый корпусной узел 102 и одноразовый корпусной узел 114 могут быть изготовлены из жесткого материала, который с трудом поддается сжатию. Однако в качестве дополнительной меры предосторожности внутри одноразового корпусного узла 114 может содержаться опорный элемент 132 для предотвращения сжатия инфузионного насосного узла 100 и полости 116 внутри него. Опорный элемент 132 может быть жестким выступом из участка 128 основания. Например, опорный элемент 132 может располагаться внутри полости 116 и может предотвращать сжатие резервуара 118.
Как пояснялось выше, полость 116 может быть выполнена с возможностью обеспечения достаточного пространства, гарантирующего, что некоторое воздушное пространство существует всегда, даже когда резервуар 118 наполнен инфузионной жидкостью. Соответственно, в случае если инфузионный насосный узел 100 случайно сжимают, инфузионную жидкость невозможно выдавить через узел 136 канюли (например, показанный на фиг.9).
Полость 116 может содержать узел 146 перегородки (фиг.3), выполненный с созданием возможности наполнения резервуара 118 инфузионной жидкостью. Узел 146 перегородки может быть традиционной перегородкой, выполненной из резины или пластика, и содержать жидкостный клапан одностороннего действия, выполненный с возможностью для пользователя наполнять резервуар 118 из шприца или другого устройства наполнения. В других вариантах осуществления перегородка 146 может находиться сверху мембранного узла 124. В данных вариантах осуществления полость 116 может содержать опорную структуру (например, опорный элемент 132, показанный на фиг.3) для опирания участка около задней стороны перегородки, чтобы поддерживать целостность уплотнения перегородки, когда игла вводит инфузионную жидкость в полость 116. Опорная структура может быть выполнена с возможностью опирания перегородки, но при этом допуска введения иглы для введения инфузионной жидкости в полость 116.
Инфузионный насосный узел 100 может содержать узел защиты от переполнения (непоказанный), который может, например, выступать в полость 116 и может, например, предотвращать переполнение резервуара 118.
В других вариантах осуществления резервуар 118 может быть выполнен с возможностью наполнения множество раз. Например, резервуар 118 может быть повторно заполняемым через узел 146 перегородки. По мере того как инфузионная жидкость может дозироваться в пользователя, электронный узел 110 управления может контролировать уровень жидкости для инфузионной жидкости в резервуаре 118. Когда уровень жидкости достигает нижней точки, электронный узел 110 управления может выдавать для пользователя сигнал, например, световой или вибрационный, что резервуар 118 нуждается в повторном заполнении. Для наполнения резервуара 118 через перегородку 146 можно использовать шприц или другое устройство наполнения.
Резервуар 118 может быть выполнен с возможностью однократного наполнения. Например, можно использовать узел предотвращения повторного заполнения (непоказанный) для предотвращения повторного заполнения резервуара 118, чтобы одноразовый корпусной узел 114 можно было использовать только однократно. Узел предотвращения повторного заполнения (непоказанный) может быть механическим устройством или может быть электромеханическим устройством. Например, введение шприца в узел 146 перегородки для наполнения резервуара 118 может включить затвор для перекрытия поверх перегородки 146 после однократного наполнения, что заблокирует будущий доступ к перегородке 146. Аналогично датчик может извещать электронный блок 110 управления, что резервуар 118 уже наполняли один раз, и может включать затвор для перекрытия поверх перегородки 146 после однократного наполнения, что заблокирует будущий доступ к перегородке 146. Другие средства предотвращения повторного заполнения также применимы и считаются входящими в объем настоящего изобретения.
Как пояснялось выше, одноразовый корпусной узел 114 может содержать узел 146 перегородки, который может быть выполнен с созданием возможности наполнения резервуара 118 инфузионной жидкостью. Узел 146 перегородки может быть традиционной перегородкой, выполненной из резины или другого подходящего материала, который может выполнять функцию перегородки, или в других вариантах осуществления узел 146 перегородки может быть, но без ограничения, жидкостным клапаном одностороннего действия из пластика или другого материала. В различных вариантах осуществления, в том числе в примерном варианте осуществления, узел 146 перегородки выполнен с созданием возможности для пользователя наполнять резервуар 118 из шприца или другого устройства наполнения. Одноразовый корпусной узел 114 может содержать узел доступа к перегородке, который может быть выполнен с возможностью ограничения числа повторных заполнений пользователем резервуара 118.
Например, и, как показано также на фиг.5A-5C, узел 152 доступа к перегородке может также содержать узел 154 затвора, который может удерживаться в «открытом» положении узлом 156 лапки, который выполнен с возможностью установки в узел 158 паза. После прокалывания перегородки 146 наполняющим шприцом 160 узел 154 затвора может оказаться смещенным вниз, что приводит к расцеплению узла 156 лапки с узлом 158 паза. После расцепления пружинный узел 162 может сместить узел 154 затвора в направлении по стрелке 164, в результате чего перегородка 146 больше не доступна для пользователя.
На фиг.6A показан узел 166 доступа к перегородке в соответствии с альтернативным вариантом осуществления в «открытом» положении. Подобно тому как в случае с узлом 152 доступа к перегородке, узел 166 доступа к перегородке содержит узел 168 затвора и пружинный узел 170.
На фиг.6B также показан узел 172 доступа к перегородке в соответствии с альтернативным вариантом осуществления в «открытом» положении, при этом лапка 178 может входить в зацепление с пазом 180. Подобно тому как в случае с узлом 166 доступа к перегородке, узел 172 доступа к перегородке может содержать узел 174 затвора и пружинный узел 176. После того как узел 172 затвора перемещается в «закрытое» положение (например, в котором он может заблокировать в дальнейшем доступ пользователя к перегородке 146), лапка 178 может, по меньшей мере, частично войти в сцепление с пазом 180a. Зацепление между лапкой 178 и пазом 180a может зафиксировать узел 172 затвора в «закрытом» положении, чтобы воспрепятствовать неправильному обращению и повторному открыванию узлу 172 затвора. Пружинная лапка 182 узла 172 затвора может смещать лапку 178 в зацепление с пазом 180a.
Однако в различных вариантах осуществления узлы доступа к перегородке могут приводиться в действие не по линейному пути. Например, и, как показано также на фиг.7A-7B, альтернативный вариант осуществления узла 184 доступа к перегородке содержит узел 186 затвора, который выполнен с возможностью поворота вокруг оси 188. При установке в открытом положении (как показано на фиг.7A) перегородка 146 может быть доступной благодаря совмещению прохода 190 (в узле 186 затвора) с проходом 192 в, например, поверхности одноразового корпусного узла 114. Однако подобно тому как в случае с узлами 166, 172 доступа к перегородке, после прокалывания перегородки 146 наполняющим шприцом 160 (см. фиг.6B) узел 186 затвора может быть смещен по часовой стрелке, в результате чего проход 190 (в узле 186 затвора) больше не совмещен с проходом 192 в, например, поверхности одноразового корпусного узла 114, и, следовательно, доступ к перегородке 146 заблокирован.
На фиг.8A-8B также показан альтернативный вариант осуществления узла 194 доступа к перегородке. Подобно тому как в случае с узлами 166, 172 доступа к перегородке, узел 194 доступа к перегородке содержит узел 196 затвора и пружинный узел 198, который выполнен с возможностью смещения узла 196 затвора в направлении по стрелке 200. Для наполнения резервуара 118 можно применить узел 202 наполнения. Узел 202 наполнения может содержать узел 204 смещения затвора, который может быть выполнен с возможностью смещения узла 196 затвора в направлении по стрелке 206, что, в свою очередь, совмещает проход 208 в узле 196 затвора с перегородкой 146 и проходом 210 в узле 194 доступа к перегородке и, тем самым, дает возможность узлу 212 наполняющего шприца проколоть перегородку 146 и наполнить резервуар 118.
Инфузионный насосный узел 100 может содержать уплотнительный узел 150 (фиг.3), выполненный с возможностью обеспечения уплотнения между многократно используемым корпусным узлом 102 и одноразовым корпусным узлом 114. Например, когда многократно используемый корпусной узел 102 и одноразовый корпусной узел 114 вводят в зацепление посредством, например, поворотного навинчивающегося зацепления, зацепления поворотным замком или зацепления по прессовой посадке, многократно используемый корпусной узел 102 и одноразовый корпусной узел 114 могут плотно сопрягаться с формированием, тем самым, уплотнения. В некоторых вариантах осуществления, возможно, было желательно, чтобы уплотнение было более надежным. Соответственно, уплотнительный узел 150 может содержать узел кольцевого уплотнения (непоказанный). В альтернативном варианте уплотнительный узел 150 может содержать наформованный уплотнительный узел (непоказанный). Применение узла кольцевого уплотнения или наформованного уплотнительного узла может сделать уплотнение более надежным благодаря обеспечению сжимаемого резинового или пластикового слоя между многократно используемым корпусным узлом 102 и одноразовым корпусным узлом 114 при их зацеплении, что препятствует прониканию внешних жидкостей. В некоторых примерах узел кольцевого уплотнения может предотвращать ненамеренное расцепление. Например, уплотнительный узел 150 может быть водонепроницаемым уплотнительным узлом и, следовательно, допускать ношение пользователем инфузионного насосного узла 100 во время плавания, приема ванны или физических упражнений.
Как показано также на фиг.9, инфузионный насосный узел 100 может содержать внешний инфузионный набор 134, выполненный с возможностью доставки инфузионной жидкости в пользователя. Внешний инфузионный набор 134 может сообщаться каналом для жидкости с полостью 118, например, посредством пути движения жидкости. Внешний инфузионный набор 134 может располагаться смежно с инфузионным насосным узлом 100. В альтернативном варианте внешний инфузионный набор 134 может быть выполнен для наложения удаленно от инфузионного насосного узла 100, как более подробно поясняется ниже. Внешний инфузионный набор 134 может содержать узел 136 канюли, который может содержать иглу или одноразовую канюлю 138, и узел 140 трубки. Узел 140 трубки может сообщаться каналом для жидкости с резервуаром 118, например, посредством пути движения жидкости, и с узлом 138 канюли, например, либо непосредственно, либо посредством элемента 142 присоединения канюли.
Внешний инфузионный набор 134 может быть привязным инфузионным набором, как пояснялось выше применительно к наложению удаленно от инфузионного насосного узла 100. Например, внешний инфузионный набор 134 может сообщаться каналом для жидкости с инфузионным насосным узлом 100 посредством узла 140 трубки, который может иметь любую длину, необходимую для пользователя (например, 3-18 дюймов). Хотя инфузионный насосный узел 100 можно сделать носимым на коже пользователя с помощью липкого пластыря 144, длина узла 140 трубки может позволять пользователю в альтернативном варианте носить инфузионный насосный узел 100 в кармане. Данная возможность может быть полезной для пользователей, кожа которых быстро раздражается при ношении липкого пластыря 144. Аналогично ношение и/или закрепление инфузионного насосного узла 100 в кармане может быть предпочтительно для пользователей, занимающихся физическим трудом.
Кроме липкого пластыря 144 или в качестве его альтернативы можно использовать систему крепления на застежках-липучках (например, типа систем крепления на липучках, предлагаемых компанией Velcro USA Inc., Manchester, NH), чтобы инфузионный насосный узел (например, инфузионный насосный узел 100) можно было легко закреплять на пользователе/снимать с него. Соответственно, липкий пластырь 144 может крепиться на коже пользователя и может содержать обращенную наружу поверхность с микрокрючками или микропетлями. Кроме того, нижняя поверхность одноразового корпусного узла 114 может содержать сопрягающуюся поверхность с микрокрючками или микропетлями. В зависимости от сопротивления разделению используемой системы крепления на застежках-липучках конкретного типа прочность соединения на застежках-липучках может быть выше, чем прочность адгезива соединения с кожей. Соответственно, можно использовать различные рисунки поверхностей застежек-липучек для регулирования прочности соединения на застежках-липучках.
На фиг.10A-10E показаны также пять примеров упомянутых рисунков поверхностей застежек-липучек. Для пояснения целесообразно предположить, что вся нижняя поверхность одноразового корпусного узла 114 покрыта материалом с «микропетлями». Соответственно, прочность соединения на застежках-липучках можно регулировать изменением рисунка (т.е. количества) материала с «микрокрючками», присутствующего на поверхности липкого пластыря 144. Примеры упомянутых рисунков могут содержать, но без ограничения: одиночное внешнее кольцо 220 из материала с «микрокрючками» (как показано на фиг.10A); множество концентрических колец 222, 224 из материала с «микрокрючками» (как показано на фиг.10B); множество радиальных спиц 226 из материала с «микрокрючками» (как показано на фиг.10C); множество радиальных спиц 228 из материала с «микрокрючками» в комбинации с единственным внешним кольцом 230 из материала с «микрокрючками» (как показано на фиг.10D) и множество радиальных спиц 232 из материала с «микрокрючками» в комбинации с множеством концентрических колец 234, 236 из материала с «микрокрючками» (как показано на фиг.10E).
Кроме того, и как показано также на фиг.11A, в одном примерном варианте осуществления вышеописанного инфузионного насосного узла конфигурацию инфузионного насосного узла 100' можно настраивать посредством удаленного узла 300 управления. В данном конкретном варианте осуществления инфузионный насосный узел 100' может содержать телеметрические схемы (непоказанные), которые допускают обмен данными (например, проводную или беспроводную) между инфузионным насосным узлом 100' и, например, удаленным узлом 300 управления, что дает возможность удаленному узлу 300 управления дистанционно управлять инфузионным насосным узлом 100'. Удаленный узел 300 управления (который также может содержать телеметрические схемы (непоказанные) и может иметь возможность обмена данными с инфузионным насосным узлом 100') может содержать дисплейный узел 302 и узел 304 ввода. Узел 304 ввода может содержать узел 306 скользящего указателя и узлы 308, 310 переключателей. В других вариантах осуществления узел ввода может содержать маховичок толчкового перемещения, множество узлов переключателей или подобные элементы.
Удаленный узел 300 управления может содержать возможность предварительного программирования базальных скоростей инфузии, предупредительных сигналов болюсной дозы, ограничений доставки и предоставлять пользователю возможность просматривать историю болезни и назначать пользовательские предпочтения. Удаленный узел 300 управления может также содержать устройство считывания индикаторной полоски для определения глюкозы.
Во время использования удаленный узел 300 управления может выдавать команды в инфузионный насосный узел 100' по беспроводному каналу 312 обмена данными, установленному между удаленным узлом 300 управления и инфузионным насосным узлом 100'. Соответственно, пользователь может использовать удаленный узел 300 управления для программирования/настройки конфигурации инфузионного насосного узла 100'. Обмен данными между удаленным узлом 300 управления и инфузионным насосным узлом 100' может быть частично или полностью зашифрован для обеспечения повышенного уровня секретности.
Обмен данными между удаленным узлом 300 управления и инфузионным насосным узлом 100' может обеспечиваться с использованием стандартного протокола связи. Кроме того, с использованием такого же протокола можно обеспечить обмен данными между различными компонентами, содержащимися в инфузионном насосном узле 100, 100'. Одним из примеров упомянутого протокола связи является протокол шлюза пакетной передачи (PCGP), разработанный компанией DEKA Research&Development, Manchester, NH. Как пояснялось выше, инфузионный насосный узел 100, 100' может содержать электрический узел 110 управления, который может содержать, по меньшей мере, один электрический компонент. Например, электрический узел 110 управления может содержать множество процессоров данных (например, координирующий процессор и командный процессор) и радиопроцессор для предоставления инфузионному насосному узлу 100, 100' возможности обмениваться данными с удаленным узлом 300 управления. Кроме того, удаленный узел 300 управления может содержать, по меньшей мере, один электрический компонент, примеры которых могут содержать, но без ограничения, командный процессор и радиопроцессор для предоставления удаленному узлу 300 управления возможности обмениваться данными с инфузионным насосным узлом 100, 100'. Высокоуровневое схематическое представление одного примера упомянутой системы показано на фиг.11B.
Каждый из упомянутых электрических компонентов может быть изготовлен разным поставщиком компонентов и поэтому может использовать собственные (т.е. специфические) команды обмена данными. Соответственно, посредством применения стандартного протокола связи можно обеспечить эффективный обмен данными между упомянутыми несопоставимыми компонентами.
Протокол PCGP может быть гибким расширяемым программным модулем, который можно применять в процессорах в составе инфузионного насосного узла 100, 100' и удаленного узла 300 управления для составления и маршрутизации пакетов. Протокол PCGP может отвлеченно рассматривать различные интерфейсы и может обеспечивать унифицированный интерфейс прикладного программирования (API) для различных приложений, исполняемых в каждом процессоре. Протокол PCGP может также обеспечивать адаптируемый интерфейс для различных драйверов. Только для иллюстрации протокол PCGP может иметь концептуальную структуру, показанную на фиг.11C, для любого данного процессора.
Протокол PCGP может гарантировать целостность данных путем использования циклических избыточных кодов (CRC). Протокол PCGP может также обеспечивать гарантированное состояние доставки. Например, все новые сообщения должны получать ответ. Если такой ответ не передается обратно вовремя, то сообщение может превышать лимит времени, и протокол PCGP может формировать ответное сообщение неподтверждения приема для приложения (т.е. NACK). Соответственно, протокол сообщений-ответов может извещать приложение, следует ли приложению повторно выполнять передачу сообщения.
Протокол PCGP может также ограничивать число сообщений в оперативном состоянии из данного узла и может быть связан с механизмом управления потоками на уровне драйверов, чтобы обеспечивать детерминированный подход к доставке сообщений, и может позволять отдельным узлам содержать разные количества буферов, без удаления пакетов. По мере того как узел заканчивает использование своего запаса буферов, драйверы могут обеспечивать обратное воздействие на другие узлы и предотвращать передачу новых сообщений.
Протокол PCGP может использовать стратегию с совместно используемым буферным пулом для минимизации копий данных и может избегать взаимных исключений, что может слабо отражаться на API, применяемом для передачи/приема сообщений в/из приложение/ния и сильнее сказываться на драйверах. Протокол PCGP может использовать базовый класс типа «Мост», который обеспечивает маршрутизацию и принадлежность буфера. Основной класс протоколов PCGP можно разбить на подклассы на основе базового класса-моста. Драйверы либо можно получать из класса-моста, либо могут взаимодействовать с полученным классом-мостом, либо обладать им.
Протокол PCGP может быть предназначен для работы во встроенном окружении с операционной системой или без нее путем использования семафора для защиты совместно используемых данных таким образом, что некоторые вызовы могут быть повторными и выполняться в нескольких потоках. Один наглядный пример упомянутого исполнения показан на фиг.11D. Протокол PCGP может работать одинаковым способом в обоих окружениях, но возможны версии вызовов для процессоров конкретных типов (например, версии ARM 9/OS). Поэтому, хотя выполняемые функции могут быть одинаковыми, возможно существование уровня абстракций операционных систем с немного отличающимися вызовами, рассчитанными, например, на среду ARM 9 Nucleus OS.
Как показано также на фиг.11E, протокол PCGP может:
• допускать наличие нескольких вызовов для приема/передачи (в Pilot's ARM 9, при многократном вводе нескольких задач);
• иметь несколько драйверов, асинхронно работающих на RX (прием) и TX (передачу) в разных интерфейсах; и
• обеспечивать упорядочивание пакетов для передачи/приема и детерминированное время ожидания при передаче сообщения.
Каждый программный объект может запрашивать диспетчер буферов для использования следующего буфера и затем может передать данный буфер другому объекту. Буферы могут переходить от одного монопольного владельца к другому автономно, и очереди могут возникать автоматически при упорядочивании буферов по порядковому номеру. Когда буфер больше не используется, буфер можно вернуть в исходное состояние (например, объект пробует вернуть буфер себе или освободить его для диспетчера буферов, чтобы перераспределить впоследствии). Соответственно, данные обычно не требуется копировать, и маршрутизация просто перезаписывает байт принадлежности буфера.
Данное исполнение протокола PCGP может обеспечивать различные преимущества, примеры которых содержат, но без ограничения:
• удаление сообщения из-за недостатка буферов может быть недопустимым, так как, после того, как сообщение помещено в буфер, сообщение может оставаться в нем до тех пор, пока оно не передается или принимается приложением;
• данные могут не нуждаться в копировании, так как для доступа к драйверу, протоколу PCGP и сегментам полезной информации буфера используют порядковые номера;
• драйверы могут заменять принадлежность данных сообщений посредством перезаписи одного байта (т.е. байта принадлежности буфера);
• необходимость взаимных исключений, кроме тех, которые относятся к повторным вызовам, может отсутствовать, так как взаимное исключение может требоваться только, когда единственный владелец буфера может одновременно пожелать использовать буфер или получить новый порядковый номер;
• число правил, которым должны следовать составители приложений для исполнения надежной системы, может быть меньше;
• драйверы могут использовать модели данных ISR (программы обработки прерываний/активной передачи/пассивной передачи и опроса), так как существует набор вызовов, обеспечиваемых для проталкивания/выталкивания данных из системы организации буферизации данных из драйверов;
• драйверы могут быть не загружены работой сверх TX (передачи) и RX (приема), так как драйверы могут не копировать, не CRC (выполнять проверку избыточным циклическим кодом) или не проверять ничего больше, кроме байта назначения, и CRC и другие проверки могут выполняться для прямого пути ISR впоследствии;
• так как диспетчер буферов может упорядочивать доступ по порядковому номеру, то упорядочивание очереди может происходить автоматически; и
• возможность использования небольшого размера, занимаемого кодом/переменной; код прямого пути может быть небольшим, и издержки могут быть небольшими.
Как показано на фиг.11F, когда сообщение следует передать, протокол PCGP может быстро скомпоновать пакет и может ввести его в систему организации буферизации данных. После введения в систему организации буферизации данных вызов пакетного процессора («packetProcessor») может применить правила протокола и может передать сообщения в драйверы/приложение.
Для передачи нового сообщения или передачи ответа протокол PCGP может:
• проверить аргументы вызова, чтобы, например, убедиться, что длина пакета является разрешенной, пункт назначения является правильным и т.п.;
• исключить попытку передачи сообщения по линии связи, которая не работает, если неработающая линия связи не является радиоузлом, который может допускать использование протокола PCGP радиопроцессорами для установления линии связи, пары и т.п. и может извещать приложение, когда протокол PCGP делает попытку взаимодействия по линии связи, которая не работает (вместо блокирования по превышению лимита времени);
• получить порядковый номер для нового сообщения или использовать существующий порядковый номер для существующего сообщения;
• скомпоновать пакет, скопировать данные из полезной информации и записать в CRC, при этом (с данного момента и далее) целостность пакета может защищаться при посредстве CRC; и
• представить сообщение в диспетчер буферов либо в качестве ответа, либо в качестве нового сообщения и проверить, превысит ли ввод данного буфера в диспетчер буферов максимальное число сообщений для передачи, поставленных в очередь.
Как показано также на фиг.11G-11H, протокол PCGP может работать посредством выполнения всей основной работы в одном потоке во избежание взаимных исключений и во избежание выполнения большого объема работы с вызовами передач/ответов или драйверов. Вызов «packetProcessor» может быть обязан применять правила протокола к ответам, новым сообщениям для передачи и принимаемым сообщениям. Ответные сообщения могут просто маршрутизироваться, но новые сообщения и принимаемые сообщения могут характеризоваться правилами для маршрутизации сообщений. В каждом случае программное обеспечение может организовывать цикл, когда имеется сообщение правильного типа для применения правил протокола, пока оно не может обработать пакеты.
Передача нового сообщения может подчиняться следующим правилам:
• только двум сообщениям может быть разрешено находиться «в оперативном состоянии» в сети; и
• данные о сообщении в оперативном состоянии могут храниться в объеме, достаточном для соответствия ответа и обработки лимита по времени.
Прием сообщения может подчиняться следующим правилам:
• ответы, которые соответствуют, могут очищать информационную область «оперативного состояния», и поэтому можно передавать новый пакет;
• ответы, которые не соответствуют, могут удаляться;
• новые сообщения могут предназначаться для протокола (например, получения/очистки сетевой статистики для данного узла);
• для приема сообщения, буфер может передаваться приложению и может использовать обратный вызов; и
• буфер может освобождаться от или оставаться в принадлежности к приложению.
Соответственно, протокол PCGP может быть сконфигурирован таким образом, что:
• функция обратного вызова может копировать данные из полезной информации или может полностью использовать их до возврата;
• функция обратного вызова владеет буфером и может обращаться к буферу и полезной информации в буфере по адресу полезной информации, при этом сообщение может обрабатываться впоследствии;
• приложения могут опрашивать систему протокола PCGP касательно принятых сообщений; и
• приложения могут использовать обратный вызов для установки события и затем опроса касательно принятых сообщений.
Система обмена данными может содержать ограниченное число буферов. Когда протокол PCGP исчерпывает запас буферов, драйверы могут прекратить прием новых пакетов, и приложению может быть указано, что приложение не может передавать новые пакеты. Во избежание такой ситуации и для поддержки оптимальной эффективности работы приложение может попробовать выполнить, по меньшей мере, одну из процедур, примеры которых могут содержать, но без ограничения, следующее:
a) Приложение должно снабжать протокол PCGP последними сведениями о состоянии радиосвязи: в частности, если линия связи прекращает функционировать, и протоколу PCGP об этом не известно, то протокол PCGP может принимать и выстаивать в очередь новые сообщения для передачи (или не блокировать в оптимальном варианте сообщения по лимиту времени), что может загромоздить очередь на передачу и задержать оптимальной использование линии связи приложением.
b) Приложение должно периодически делать вызов «уменьшить значение времени ожидания» («decrement timeout»): в оптимальном варианте каждые 20-100 миллисекунд, если процессор не находится в режиме ожидания. В общем, сообщение продвигается быстро (миллисекунды), медленно (секунды) или не продвигается совсем. Времена ожидания являются попыткой извлечения сообщений «в оперативном состоянии», которые следует удалять для освобождения буферов и полосы пропускания. Выполнение данной операции менее часто может замедлять скорость, когда передается новое сообщение, или когда приложение может поставить в очередь новое сообщение.
c) Приложение должно запрашивать протокол PCGP, имеет ли он работу для выполнения, которая откладывается перед переходом в режим ожидания: если протокол PCGP не имеет никакой работы для выполнения, то активность драйвера может активизировать систему и, следовательно, протокол PCGP, и тогда от протокола PCGP не будет требоваться вызов «пакетный процессор» («packetProcessor») или «уменьшить значение времени ожидания» («decrement timeout»), пока в систему не поступят новые пакеты. Невыполнение данной операции может привести к удалению сообщений, которые могли быть успешно переданы/пересланы/приняты, из-за условия превышения времени ожидания.
d) Приложение не должно удерживать принятые сообщения неопределенно долго: система обмена сообщениями рассчитывает на быстрые ответы. Если приложение совместно использует буферы протокола PCGP, то удерживание сообщения означает удерживание буфера PCGP. Принимающий узел не знает, имеет ли передающий узел время ожидания, настроенное в конфигурации на медленную или скоростную радиосвязь. Это означает, что, когда узел принимает сообщение, то он должен предполагать высокую скорость истечения времени ожидания в сети.
e) Приложение должно часто делать вызов «пакетный процессор» («packetProcessor»): вызов может приводить к передаче новых сообщений, организованных в очередь приложением и может обрабатывать прием новых сообщений. Вызов может также предписывать перераспределение буферов, и редкое использование данного вызова может задержать трафик сообщений.
Как показано на фиг.11l, в некоторый момент драйвер RX (приема) может быть запрошен о приеме сообщения с другой стороны интерфейса. Чтобы гарантированно избежать удаления сообщения, драйвер RX может запросить диспетчер буферов, имеется ли доступный буфер для сохранения нового сообщения. Затем драйвер может запросить указатель буфера и может начать заполнение буфера принимаемыми данными. Когда принимается целое сообщение, драйвер RX может вызвать функцию для маршрутизации пакета. Функция маршрутизации может опросить байт назначения в заголовке пакета и может поменять принадлежность либо для другого драйвера, либо для другого приложения, либо может определить, что пакет является неверным и может удалить пакет путем освобождения буфера.
Затраты ресурсов на RX (прием) по протоколу PCGP могут состоять из запроса относительно следующего доступного буфера и вызова функции маршрутизации. Пример кода, который выполняет данную функцию, приведен ниже:
@ Receive request
uint8 i=0; *p;
if (Bridge:: canReceiveFlowControl () )
{
p=Bridge:: nextBufferRX ();
while (not done) { p[i]=the next byte; }
Bridge:: route (p);
}
Драйвер может выполнять TX (передачу) путем запроса в диспетчере буферов указателя следующего буфера для передачи. Затем драйвер TX может запросить другую сторону интерфейса, может ли она принять пакет. Если другая сторона отказывается от пакета, то драйвер TX может ничего не делать с буфером, так как его состояние не поменялось. В противном случае драйвер может передать пакет и может повторить цикл/освободить буфер. Пример кода, который выполняет данную функцию, приведен ниже:
uint8 *p=Bridge:: nextBufferTX ();
if (p != (uint8 *)0)
{
send the buffer p;
Bridge:: recycle (p);
}
Во избежание пересылки пакетов, которые задержались сверх максимального времени ожидания системы обмена сообщениями, запрос следующего буфера (nextBuffer) может вызвать функцию BufferManager::first(uint8 owner), которая может сканировать для определения буферов для освобождения. Соответственно, полные буферы TX (передачи), безнадежные в отношении выполнения процедуры времени ожидания, могут освобождаться в потоке, которому принадлежит буфер. Мост, который выполняет TX (т.е. во время поиска следующего буфера TX), может освободить все буферы TX, для которых истекло время ожидания, перед получением следующего буфера TX для обработки.
Как показано на фиг.11J-11L, в процессе распределения буферов буферы, помеченные как свободные, могут передаваться драйверам для приема новых пакетов или протоколу PCGP для приема новой полезной информации для TX. Распределение из свободных («free») буферов может выполняться функцией пакетного процессора («packetProcessor»). Число передач и приемов между вызовами «packetProcessor» может диктовать число буферов LT_Driver_RX, GT_Driver_RX и PCGP_Free, которые требуется распределить. LT_Driver может представлять драйверы, которые обрабатывают адреса, которые меньше, чем адрес узла. GT_Driver может представлять драйверы, которые обрабатывают адреса, которые больше, чем адрес узла.
Когда драйвер принимает пакет, драйвер может поместить данные в буфер RX, который передается маршрутизатору. Затем маршрутизатор может переназначить буфер драйверу PCGP_Receive или другим драйверам TX (непоказанным). Если буфер содержит явно неверные данные, то буфер может перейти в свободное состояние.
После того как маршрутизатор помечает буфер для TX, драйвер может обнаружить, что буфер является буфером TX и может передавать сообщение. После передачи сообщения буфер может немедленно стать буфером RX, если драйвер остался без буферов RX, или буфер можно освободить для перераспределения.
Во время вызова «packetProcessor» протокол PCGP может обрабатывать все буферы, которые маршрутизатор пометил как PCGP_Receive. С этого момента с данными можно выполнять действия, так что можно выполнять CRC и проверять другие элементы данных. Если данные разрушены, то возможно наращивание статистических данных и возможно освобождение буфера. В противном случае буфер может быть помечен как принадлежащий приложению. Буферы, помеченные как принадлежащие приложению, могут быть либо приведены в исходное состояние для использования протокола PCGP, либо освобождены для перераспределения диспетчером буферов.
Когда приложению требуется передать новое сообщение, такая передача может выполняться допускающим повтор/взаимно исключающим способом. Если буфер можно перераспределить, то протокол PCGP может пометить буфер, как занятый. После получения метки занятого никакой другой поток, вызывающий функции передачи или ответа, не может присвоить данный буфер, так как он принадлежит вызову процедур вызовов данной функции. Остальная часть процедуры контроля ошибок и формирования сообщения может выполняться вне поля изолированного кода, защищенного от взаимных исключений в режиме конкуренции. Буфер либо может переходить в свободное состояние, либо может становиться подходящим заполненным буфером, проверенным с использованием CRC, и передаваться в маршрутизатор. Упомянутые буферы невозможно маршрутизировать немедленно и могут быть организованы в очередь так, чтобы сообщения можно было передавать впоследствии (в предположении допустимости правилами протокола). Ответные сообщения могут быть помечены иначе, чем новые сообщения для передачи, так как ответные сообщения могут быть маршрутизированы с более высоким приоритетом, чем обычные передаваемые сообщения, и для принимаемых сообщений могут отсутствовать правила, ограничивающие число раз/время, сколько/когда могут передаваться упомянутые сообщения.
Протокол PCGP разрабатывался для работы с управлением потоками, и управление потоками может согласовывать передачу сообщений из одного узла в другой узел таким образом, чтобы буфер никогда не пропускался оттого, что буфер на другой стороне интерфейса отсутствует (что может вызывать обратное воздействие на передающий узел).
Управление потоками может быть отделено от формата совместного использования буферов. Первые два байта могут быть зарезервированы для драйвера таким образом, чтобы драйверу никогда не требовалось сдвигать байты пакетов. Два байта можно использовать так, что один байт содержит длину DMA (для прямого доступа к памяти) - 1, и второй байт предназначен для управления потоком сообщений. Те же самые два байта могут быть синхронизирующими байтами, если сообщение в протоколе PCGP передается по интерфейсу RS232.
Когда пакет находится «в оперативном состоянии», пакет может находиться в процессе передачи драйвером на пути в его объект назначения, обрабатываться в объекте назначения или передаваться обратно как ответ.
Ниже представлены типичные задержки:
<b>Интерфейс/причина задержки</b>
<b>Задержка (секунды)</b>
<b>Примечания</b>
SPI (последовательный интерфейс периферийных устройств)
<3
Приблизительно 400 кбит/с
I2C (интерфейс стандарта I<sup>2</sup>C)
<1
Активизация микроконтроллера CC2510
<6 ?
Калибровка тактового генератора, мин. время ожидания
Управление потоками
<0,2
Линия радиочастотной (РЧ) связи
20-20000
Помехи/разделение
Минуты, до бесконечности
Соответственно, сообщения имеют тенденцию заканчивать двойное прохождение маршрута в прямом и обратном направлениях либо быстро (например, <50 мс); либо медленно (например, в течение, по меньшей мере, одной секунды); либо совсем не заканчивать.
Протокол PCGP может использовать два разных значения времени (устанавливаемых при инициализации) для всех времен ожидания, одно, когда линия РЧ-связи работает в режиме с высокой частотой следования тестовых (heartbeat) сигналов (далее частота тестовых сигналов), и другое, когда линия РЧ-связи работает в режиме с низкой частотой тестовых сигналов. Если сообщение находится в состоянии обработки, и состояние линии связи изменяется от скоростного до замедленного, время ожидания может подстраиваться, и разность между скоростным и замедленным состояниями может добавляться в счетчик времени существования пакета. Никакие дополнительные переходы туда и обратно не могут сказываться на значении времени существования сообщения.
Существует второе время ожидания, которое может быть вдвое больше, чем время ожидания в замедленном состоянии, которое служит для контроля распределения буферов в протоколе PCGP. Соответственно, если сообщение «задерживается» в драйвере и еще не передано из-за, например, управления потоками или повреждения аппаратуры, то буфер может быть освобожден диспетчером буферов, что приводит к пропуску буфера. Для «нового» сообщения это может означать, что пакет уже вышел за лимит времени ожидания, и приложению уже дан ответ, указывающий, что сообщение не доставлено, в результате чего буфер освобождается. Поскольку драйвер опрашивает диспетчер буферов на предмет наличия буферов, из которых нужно передавать, то буфер освобождается так, что сообщение, которое может быть передано, передается драйверу в следующий раз, когда он деблокируется. Что касается ответного сообщения, ответ может просто удаляться, и передающий узел может превышать лимит времени.
Система обмена сообщениями в протоколе PCGP может передавать сообщения, которые содержат информацию заголовка и полезную информацию. Вне протокола PCGP заголовок может быть набором элементов данных в сигнатуре заголовка. Однако в рамках протокола PCGP может быть единообразная, удобная для драйвера байтовая структура. Драйверы могут вставлять байты либо в пакет по протоколу PCGP (PCGP-пакет), либо перед PCGP-пакетом следующим образом:
• DE, CA: Байты синхронизации для использования с интерфейсом RS232, номинальное значение 0×DE, 0×CA или 0×5A, 0×A5.
• LD: Байт длины DMA драйвера, равный величине, которую драйвер проталкивает в данную передачу DMA, которая является суммарным размером, не исключающим байт размера или байты синхронизации.
• Cmd: Команда драйвера и управляющий байт, используемые для управления потоками.
• LP: Длина PCGP-пакета, всегда суммарный размер заголовка+полезной информации в байтах+размер CRC. LD=LP+1.
• Dst: Адрес назначения.
• Src: Адрес источника.
• Cmd: Командный байт.
• Scd: Sub command byte.
• AT: Дескриптор приложение, определяет приложение и не имеет значения для протокола PCGP. Дескриптор позволяет приложению вкладывать больше информации в сообщение, например поток, из которого происходит сообщение.
• SeqNum: Порядковый номер из тридцати двух битов, наращивается протоколом PCGP для нового переданного сообщения, гарантирует, что номер не будет переноситься, действует как маркер, порядок записи не существенен.
• CRC16: Шестнадцать битов CRC заголовка в протоколе PCGP и полезной нагрузке.
Пример сообщения без полезной информации, cmd=1, subcmd=2 имеет следующий вид:
0×DE, 0×CA, 0×C, 0×5, 0×14, 1, 2, 0, 0, 0, 0, 0×1, crchigh, crclow.
0×0D, cmd, 0×C, 0×5, 0×14, 1, 2, 0, 0, 0, 0, 0×1, crchigh, crclow.
Приведенная методология может иметь несколько преимуществ, примеры которых могут содержать, но без ограничения, следующее:
• Большинство созданных авторами изобретения механизмов DMA аппаратуры могут использовать первый байт для определения, каким образом должны перемещаться многие дополнительные байты, чтобы, в приведенной методологии, драйверы и протокол PCGP могли совместно использовать буферы.
• Непосредственно после длины DMA может быть обеспечен байт для передачи информации по управлению потоками между драйверами.
• Длина драйвера и байт «Cmd» могут находиться за пределами области CRC, и поэтому они могут изменяться драйвером, могут принадлежать транспортному механизму драйвера, и драйвер может предохранять от неверных длин.
• Возможно наличие отдельного байта длины PGCP-пакета, который защищен посредством CRC. Соответственно, приложение может полагаться, что длина полезной информации является правильной.
• Порядок записи порядкового номера может быть безразличен, так как возможно согласование только байтовой комбинации, которая оказывается также целым числом из тридцати двух битов.
• Порядковый номер может состоять из четырех байтов, выровненных по краю длины совместно используемого буферного пула.
• Возможно наличие дополнительных байтов синхронизации интерфейса RS232, чтобы пользователи могли перемещать кабели во время отладки потока сообщений, и обе стороны интерфейса могли восстанавливать синхронизацию.
• Приложение, драйвер и протокол PCGP могут совместно использовать буферы и могут разблокировать их указателем.
Протокол PCGP может быть разработан не в виде событийно-управляемого программного обеспечения, но может применяться в событийно-управляемых архитектурах таким образом, как записаны подклассы. Обмен данными может осуществляться между классами концептуально (как показано на фиг.11M-11N).
Некоторая модель события в драйвере может активизировать драйвер, может принимать сообщение и может пересылать сообщение через мост в диспетчер буферов, который устанавливает маршрут сообщения к новому владельцу нового сообщения (через мост либо в драйвер, либо в протокол PCGP).
Ниже приведена сводка некоторых примерных событий:
<b>Событие</b>
<b>Возможное использование</b>
<b>Где происходит</b>
Когда новая передача или новый ответ ставятся в очередь, или объект decTimeouts формирует ответ о превышении лимита времени
Принять решение исполнить packetProcessor
В пределах PCGP::sendInternal
Когда принимается сообщение для PCGP
Принять решение исполнить packetProcessor
BufferManager::give
Когда драйвер содержит что-то новое для передачи.
Активизировать драйвер для TX
BufferManager::give
Когда становится доступным буфер TX драйвера
Выключить управление потоками
BufferManager::give
Нижеприведенный наглядный пример показывает, как модель события в протоколе может работать с системой Nucleus для активизации задачи протокола PCGP после передачи каждого сообщения, ответа на него или decTimeout (решения о превышении лимита времени) по каждому сообщению, которое сформировало NACK:
class PcgpOS: public Pcgp
{
virtual void schedulePacketProcessor (void)
{
OS_EventGrp_Set (g_RCVEvGrps [EVG_RF_TASK].pEvgHandle,
RfRadioTxEvent, OS_EV_OR_NO_CLEAR);
}
}
Ниже приведен драйвер с псевдокодом, управляемый на основе событий, для иллюстрации того, как действуют события драйвера. Драйвер разбивает на подклассы Bridge и отменяет hasMessagesToSend и flowControlTuredOff для планирования исполнения функций TX и RX, если они еще не исполняются.
class SPI_Driver: public Bridge
{
virtual void hasMessagesToSend ( )
{
Trigger_ISR(TX_ISR, this);
}
virtual void flowControlTurnedOff ( )
{
Trigger_ISR(RX_ISR, this);
}
static void TX_RetryTimer ( )
{
Trigger_ISR(TX_ISR, this);
}
static void TX_I SR ( Bπdge *b )
{
DisableISRs ( );
do
{
uint8 *p=b->nextBufferTX( );
if (p == null) break;
if (b->_bufferManager->bufferTimedOut (p) ==false)
{
if (OtherSideSPI_FlowControl() == false)
{
Trigger TX_RetryTimer in 20 msec.
break;
}
send(p);
}
free (p);
} while (true);
EnableISRs ( );
}
static void RX_ISR (Bridge *b)
{
DisableISRs ( );
do
{
uint8* p=b->nextBufferRX ( );
if (p == null) break;
uint i;
while (not done receiving)
p[i++]=getChar ( );
b->route (p);
} while (true);
EnableISRs ( );
}
}
В протоколе PCGP возможна поддержка следующей статистики:
• Число переданных пакетов;
• Число принятых пакетов;
• Ошибки CRC (при проверке циклическим избыточным кодом);
• Превышения лимита времени; и
• Отсутствие доступного буфера (исчерпывание запаса буферов).
Протокол PCGP может быть составлен с возможностью исполнения в нескольких условиях обработки. Конфигурацию большинства параметров можно настраивать во время выполнения, так как данный протокол облегчает тестирование и любую точную настройку рабочих характеристик во время выполнения. Другие параметры можно конфигурировать во время компиляции, например, любые параметры, которые изменяют распределение памяти, следует конфигурировать в статическом режиме во время компиляции.
Во время компиляции можно конфигурировать следующие величины, обозначенные #, которые могут изменяться там, где реализован протокол PCGP:
• Число байтов драйвера: возможно резервирование двух байтов в схеме общего буфера для драйвера, однако во время компиляции возможен вариант обеспечения других драйверов, например РЧ (радиочастотного) протокола.
• Число буферов драйвера RX: возможна настройка числа буферов, которые будут пригодны для данного процессора/потока трафика и т.п.
• Число буферов RX в протоколе PCGP: возможна настройка числа буферов, которые будут пригодны для данного процессора/потока трафика и т.п.
• Общее число буферов: возможна настройка числа буферов, которые должны быть в распоряжении данного процессора.
Возможно использование CRC для гарантирования целостности данных. Если результат CRC является неверным, данные нельзя доставлять в приложение, и ошибку CRC можно отслеживать. Сообщение может, в конечном счете, превысить лимит времени и может повторно передаваться источником.
Аналогично, если система обмена сообщениями информирует приложение, что сообщение было доставлено, когда оно не доставлено, то возможен риск сбоя системы. Команда на прекращение болюсного введения (Stop Bolus) является примером подобной команды. Упомянутый риск можно уменьшить с помощью последовательности сообщений-запросов/действий, которые могут требоваться приложению для изменения терапии. Контроллер может получать команду согласования из приложения насоса (Pump) для рассмотрения доставленного сообщения.
Компания DEKA может обеспечить базовый способ сопряжения протокола PCGP с системой Nucleus OS в процессоре ARM 9 (как показано на фиг.11O).
Как показано на фиг.11P, файл pcgpOS.cpp может создать экземпляр узла протокола PCGP (PCGP-узла) (Pcgp, Мост и т.п.) и может обеспечить, через посредство pcgpOS.h, соединимый набор «C» вызовов функций, который обеспечивает интерфейс на уровне языка «C» с кодом C++. Это может упростить код «C», так как испытывающие воздействие объекты являются неявными.
Следующие общие правила могут применяться:
• Протокол PCGP может исполняться во всех узлах: любой драйвер может поддерживать универсальный интерфейс драйверов.
• Нельзя допускать режима конкуренции.
• Полудуплексный режим может поддерживаться в порту SPI (последовательного интерфейса) между подчиненным процессором и главным процессором.
• Нельзя пробовать передачу данных; когда передача данных либо успешно выполняется, либо выдает результат сбоя/ошибки.
• Можно требовать низкие издержки (по времени, обработке, занятости полосы пропускания).
• Возможна поддержка системы микроконтроллера CC2510, работающей с тактовыми скоростями (скоростного) SPI с DMA.
Управление потоками SPI может предотвращать передачу данных, если принимающая сторона на текущий момент не содержит свободного буфера для размещения пакета. Такая задача может решаться запросом на разрешение передачи и ожиданием ответа, указывающего другой стороне, что разрешение для передачи дано. В данном случае может также существовать способ сообщения другой стороне, что на текущий момент отсутствуют свободные буферы, и передачу данных следует попробовать выполнить в последующее время.
Все передачи могут начинаться с байта длины, который указывает число байтов, подлежащих передаче, не исключая самого байта длины. За байтом длины может следовать один байт, указывающий передаваемую команду.
Фактическая передача пакета может составлять длину пакета плюс один для командного байта, с последующим командным байтом для прилагаемого сообщения, и, наконец, самим пакетом.
В дополнение к командным байтам, которые будут передаваться, к традиционным четырем сигналам SPI может быть добавлена дополнительная линия аппаратного управления, называемая линией FlowControl. Назначением упомянутой линии является создание для протокола возможности как можно более скоростного исполнения, без необходимости предварительно установленных задержек. Упомянутая линия позволяет также подчиненному процессору сообщать главному процессору, что он содержит пакет, ожидающий передачи, что исключает для главного процессора необходимость опрашивать подчиненный процессор относительно его состояния.
Возможно использование следующих примерных значений команд:
Команды, подлежащие передаче главным процессором
:
<b>Команда</b>
<b>Значение</b>
<b>Описание</b>
M_RTS
0×C1
Главный процессор запрашивает передачу пакета
M_MSG_APPENDED
0×C2
Главный процессор передает пакет
M_CTS
0×C3
Главный процессор сообщает подчиненному процессору, что он готов к передаче
M_ERROR
0×C4
Имеет место состояние ошибки
Команды, подлежащие передаче подчиненным процессором
:
<b>Команда</b>
<b>Значение</b>
<b>Описание</b>
S_PREPARING_FOR_RX
0×A1
Подчиненный процессор подготовил DMA для получения пакета
S_RX_BUFF_FULL
0×A2
Подчиненный процессор на текущий момент не содержит буферов RX, следует повторить передачу позднее
S_MSG_APPENDED
0×A3
Подчиненный процессор передает пакет
S_ERROR
0×A4
Имеет место состояние ошибки
Как показано на фиг.11Q, когда подчиненный процессор содержит пакет для передачи в главный процессор, то подчиненный процессор может уведомить главный процессор (присвоением линии FlowControl), что подчиненный процессор содержит отложенный пакет, который ожидает передачи. Подобное действие может приводить к IRQ (запросу на прерывание) в главном процессоре, во время которого главный процессор может решать, когда начинать считывание сообщения из подчиненного процессора. Считывание пакета может быть задержано по усмотрению главного процессора, и главный процессор может даже принять решение сделать попытку передачи пакета в подчиненный процессор перед считыванием из подчиненного процессора.
Главный процессор может начать считывание передачей команды M_CTS для подчиненного процессора; упомянутая передача должна повторяться, пока подчиненный процессор не ответит передачей команды S_MSG_APPENDED вместе самим пакетом. Линия FlowControl может освобождаться после того, как пакет передан. Если команда M_CTS получена подчиненным процессором, когда она не ожидается, то команда M_CTS может быть пропущена.
Как показано на фиг.11R, когда главный процессор содержит пакет для передачи в подчиненный процессор, главный процессор может инициировать пересылку передачей команды M_RTS. Если, при получении команды M_RTS, подчиненный процессор на текущий момент содержит ожидающий пакет для передачи, то подчиненный процессор снизит уровень в линии FlowControl настолько, чтобы ее можно было многократно использовать как сигнал готовности к передаче. Затем подчиненный процессор может известить главный процессор, что он находится в процессе подготовки режима DMA интерфейса SPI для приема пакета, и в это время главный процессор может прекратить синхронизацию байтов по шине и может позволить подчиненному процессору закончить подготовку к приему.
Затем подчиненный процессор может указать, что он готов к приему полного пакета понижением уровня в линии FlowControl (которая в данном случае используется как сигнал CTS (готовности к передачи)). После приема сигнала CTS главный процессор может перейти к передаче команды M_MSG_APPENDED вместе с самим пакетом.
По окончании передачи подчиненный процессор может снизить уровень в линии FlowControl. Если в начале передачи был ожидающий пакет, или в подчиненном процессоре имела место передача, когда передавался пакет, то подчиненный процессор может повторно присвоить линию FlowControl, указывающую в данном случае, что подчиненный процессор содержит ожидающий пакет.
Как ранее показано на фиг.11A, инфузионный насосный узел 100, 100' может содержать узел 318 переключателя, связанный с электрическим узлом 110 управления (фиг.3), который может предоставлять пользователю (непоказанному) возможность выполнения, по меньшей мере, одной задачи, а в некоторых вариантах осуществления множества задач. Один наглядный пример упомянутой задачи представляет собой введение болюсной дозы инфузионной жидкости (например, инсулина) без использования дисплейного узла. Удаленный узел 300 управления может предоставлять пользователю возможность включать/выключать/конфигурировать инфузионный насосный узел 100, 100', чтобы вводить болюсную дозу инсулина.
Как показано также на фиг.12A, узел 306 скользящего указателя может быть сконфигурирован, по меньшей мере, частично с возможностью допуска пользователя к манипуляции информацией на основе меню, представляемой на дисплейном узле 302. Примерный узел 306 скользящего указателя может содержать емкостной узел скользящего указателя, который может быть реализован с использованием устройства CY8C21434-24LFXI PSOC, выпускаемого компанией Cypress Semiconductor, San Jose, California, конструкция и функционирования которого описаны в публикации «CSD User Module» компании Cypress Semiconductor. Например, с помощью узла 306 скользящего указателя пользователь может двигать свой палец в направлении по стрелке 314, что приводит к выделению участка информации, содержащейся в главном меню 350 (показанном на фиг.12A), представленном на дисплейном узле 302, прокруткой вверх. В альтернативном варианте пользователь может двигать свой палец в направлении по стрелке 316, что приводит к выделению участка информации, содержащейся в главном меню 350, представленном на дисплейном узле 302, прокруткой вниз.
Узел 306 скользящего указателя может быть сконфигурирован так, чтобы скорость, с которой, например, выделенный участок главного меню 350 прокручивается «вверх» или «вниз», изменяется в зависимости от смещения пальца пользователя относительно начальной точки 320. Поэтому если пользователь желает производить быструю прокрутку «вверх», то пользователь может поместить свой палец около верха узла 306 скользящего указателя. Аналогично, если пользователь желает производить быструю прокрутку «вниз», то пользователь может поместить свой палец около низа узла 306 скользящего указателя. Кроме того, если пользователь желает производить медленную прокрутку «вверх», то пользователь может поместить свой палец немного «сверху» относительно начальной точки 320. Кроме того, если пользователь желает производить медленную прокрутку «вниз», то пользователь может поместить свой палец немного «снизу» относительно начальной точки 320. Как только соответствующее меню выделяется, пользователь может выбрать выделенный пункт меню посредством, по меньшей мере, одного узла 308, 310 переключателя.
На фиг.12B-12F показано также для наглядности, что инфузионный насосный узел 100, 100' является инсулиновым насосом, и пользователь намеревается сконфигурировать инфузионный насосный узел 100, 100' таким образом, чтобы, когда пользователем нажимается узел 318 переключателя, вводилась 0,20-единичная болюсная доза инсулина. Соответственно, пользователь может использовать узел 306 скользящего указателя для выделения «Bolus» («Болюс») в главном меню 350, представляемом на дисплейном узле 302. Затем пользователь может использовать узел 308 переключателя для выбора пункта «Bolus». После выбора логика обработки (непоказанная) в удаленном узле 300 управления может представить подменю 352 на дисплейном узле 302 (как показано на фиг.12B).
Затем пользователь может использовать узел 306 скользящего указателя для выделения пункта «Manual Bolus» («Ручной болюс») в подменю 352, который можно выбрать с использованием узла 308 переключателя. Затем логика обработки (непоказанная) в удаленном узле 300 управления может представить подменю 354 на дисплейном узле 302 (как показано на фиг.12C).
Затем пользователь может использовать узел 306 скользящего указателя для выделения пункта «Bolus: 0.0 Units» («Болюс: 0,0 единиц») в подменю 354, который можно выбрать с использованием узла 308 переключателя. Затем логика обработки (непоказанная) в удаленном узле 300 управления может представить подменю 356 на дисплейном узле 302 (как показано на фиг.12D).
Затем пользователь может использовать узел 306 скользящего указателя для настройки количества инсулина «Bolus» («Болюс») до «0,20 единиц», и данный пункт можно выбрать с использованием узла 308 переключателя. Затем логика обработки (непоказанная) в удаленном узле 300 управления может представить подменю 358 на дисплейном узле 302 (как показано на фиг.12E).
Затем пользователь 14 может использовать узел 306 скользящего указателя для выделения пункта «Confirm» («Подтвердить»), который можно выбрать с использованием узла 308 переключателя. Затем логика обработки (непоказанная) в удаленном узле 300 управления может сформировать соответствующие сигналы, которые могут передаваться в вышеописанные телеметрические схемы (непоказанные), содержащиеся в удаленном узле 300 управления. Затем телеметрические схемы (непоказанные), содержащиеся в удаленном узле 300 управления, могут передать по беспроводному каналу 312 обмена данными, установленному между удаленным узлом 300 управления и инфузионным насосным узлом 100', соответствующие команды конфигурации для настройки конфигурации инфузионного насосного узла 100' таким образом, что каждый раз, когда пользователем нажимается узел 318 переключателя, вводится 0,20-единичная болюсная доза инсулина.
После того, как соответствующие команды успешно передаются, логика обработки (непоказанная) в удаленном узле 300 управления может еще раз представить подменю 350 на дисплейном узле 302 (как показано на фиг.12F).
В частности, и после программирования при посредстве удаленного узла 300 управления пользователь сможет нажимать узел 318 переключателя инфузионного насосного узла 100' для введения вышеупомянутой 0,20-единичной болюсной дозы инсулина. Посредством вышеописанной системы меню, содержащейся в удаленном узле 300 управления, пользователь может задавать количество инсулина, подлежащее введению каждый раз, когда пользователь нажимает узел 318 переключателя. Хотя в приведенном конкретном примере установлено, что одно нажатие узла 318 переключателя эквивалентно 0,20 единицам инсулина, приведенный пример служит только для наглядности и не предполагает ограничения настоящего изобретения, так как равно применимы другие значения (например, 1,00 единица инсулина на одно нажатие).
Далее принято для наглядности, что пользователь имеет намерение ввести 2,00-единичную болюсную дозу инсулина. Для активизации вышеописанной системы введения болюсной дозы от пользователя может потребоваться нажать и удерживать узел 318 переключателя в течение заданного периода времени (например, пяти секунд), после чего инфузионный насосный узел 100, 100' может сформировать звуковой сигнал, указывающий пользователю, что инфузионный насосный узел 100, 100' готов к введению болюсной дозы инсулина с помощью узла 318 переключателя. Соответственно, пользователь может нажать узел 318 переключателя десять раз (т.е. 2,00 единицы равно десяти 0,20 единичным дозам). После каждого раза, когда нажимается узел 318 переключателя, инфузионный насосный узел 100, 100' может выдавать звуковой ответный сигнал для пользователя посредством внутреннего звукоизлучателя/звукогенераторного устройства (непоказанного). Соответственно, пользователь может нажимать узел 318 первый раз, и инфузионный насосный узел 100, 100' может формировать в ответ подтверждающий звуковой сигнал, который сообщает пользователю, что инфузионный насосный узел 100, 100' принял команду на (в приведенном конкретном примере) 0,20 единиц инсулина. Поскольку искомая болюсная доза равна 2,00 единиц инсулина, то пользователь может повторять данную процедуру еще девять раз для введения болюсной дозы 2,00 единицы, при этом инфузионный насосный узел 100, 100' формирует подтверждающий звуковой сигнал после каждого нажатия узла 318 переключателя.
Хотя в приведенном конкретном примере показано, что инфузионные насосные узлы 100, 100' выдают один звуковой сигнал каждый раз после того, как пользователь нажимает узел 318 переключателя, приведенный пример служит только для наглядности и не предполагает ограничения настоящего изобретения. В частности, инфузионный насосный узел 100, 100' может быть сконфигурирован с возможностью выдачи одного звукового сигнала для каждого заданного количества инсулина. Как пояснялось выше, одно нажатие узла 318 переключателя может быть эквивалентно 0,20 единицам инсулина. Соответственно, инфузионный насосный узел 100, 100' может быть сконфигурирован с возможностью выдачи одного звукового сигнала для каждых 0,10 единиц инсулина. Соответственно, если инфузионный насосный узел 100, 100' сконфигурирован так, чтобы одно нажатие узла 318 переключателя было эквивалентно 0,20 единицам инсулина, то каждый раз, когда нажимается узел 318 переключателя, инфузионный насосный узел 100, 100' может выдавать пользователю два звуковых сигнала (т.е. по одному на каждые 0,10 единиц инсулина).
После того как пользователь нажал узел 318 переключателя на инфузионном насосном узле 100' все десять раз, пользователь может просто ожидать, чтобы инфузионный насосный узел 100, 100' подтвердил прием команд на введение 2,00-единичной болюсной дозы инсулина (в противоположность подтверждающему звуковому сигналу, получаемому при каждом нажатии узла 318 переключателя). После того как проходит заданный период времени (например, две секунды), инфузионный насосный узел 100, 100' может выдать пользователю звуковое подтверждение количества единиц, которое подлежит введению посредством болюсной дозы инсулина и которое только что было затребовано пользователем. Например, поскольку (в приведенном примере) инфузионный насосный узел 100, 100' был запрограммирован пользователем так, чтобы одно нажатие узла 318 переключателя было эквивалентно 0,20 единицам инсулина, то инфузионный насосный узел 100, 100' может выдавать звуковой сигнал десять раз (т.е. 2,00 единиц равно десяти 0,20-единичным дозам).
При обеспечении обратной связи с пользователем по количеству единиц, подлежащему введению посредством болюсной дозы инсулина, инфузионный насосный узел 100, 100' может выдавать многочастотное звуковое подтверждение. Например, и в продолжение вышеприведенного примера, в котором для пользователя должны быть выданы десять звуковых сигналов, инфузионный насосный узел 100, 100' может группировать звуковые сигналы в группы из пяти (для облегчения счета пользователем), и звуковые сигналы в каждой группе из пяти могут выдаваться инфузионным насосным узлом 100, 100' таким образом, чтобы каждый последующий звуковой сигнал имел более высокую частоту, чем предыдущий звуковой сигнал (аналогично музыкальной шкале). Соответственно, и в продолжение вышеприведенного примера инфузионный насосный узел 100, 100' может выдавать 1000-Гц звуковой сигнал, за ним 1100-Гц звуковой сигнал, за ним 1200-Гц звуковой сигнал, за ним 1300-Гц звуковой сигнал, за ним 1400-Гц звуковой сигнал (который завершает группу из пяти звуковых сигналов), после чего следует короткая пауза, и затем 1000-Гц звуковой сигнал, за ним 1100-Гц звуковой сигнал, за ним 1200-Гц звуковой сигнал, за ним 1300-Гц звуковой сигнал, за ним 1400-Гц звуковой сигнал (который завершает вторую группу из пяти звуковых сигналов). В соответствии с различными дополнительными/альтернативными вариантами осуществления многочастотное звуковое подтверждение может использовать различные числа тональных сигналов с возрастающей частотой. Например, вариант осуществления может использовать двадцать разных тональных сигналов с возрастающей частотой. Однако данное число тональных сигналов нельзя рассматривать в качестве ограничения настоящего изобретения, так как число тональных сигналов может изменяться в зависимости от критериев разработки и потребности пользователя.
После того как инфузионный насосный узел 100, 100' завершает выдачу многочастотного звукового подтверждения (т.е. десяти вышеописанных звуковых сигналов), пользователь может, в пределах заданного периода времени (например, двух секунд), нажать на узел 318 переключателя, чтобы выдать в инфузионный насосный узел 100, 100' подтверждающий сигнал, указывающий, что многочастотное звуковое подтверждение было точным и характеризовало количественно болюсную дозу инсулина, подлежащую введению (т.е. 2,00 единицы). После получения упомянутого подтверждающего сигнала инфузионный насосный узел 100, 100' может выдать звуковой тональный сигнал «подтверждение принято» и выполнить доставку (в приведенном конкретном примере) 2,00-единичной болюсной дозы инсулина. В случае если инфузионный насосный узел 100, 100' не получает вышеупомянутый подтверждающий сигнал, инфузионный насосный узел 100, 100' может выдать звуковой тональный сигнал «подтверждение не получено» и не будет выполнять доставку болюсной дозы инсулина. Соответственно, если многочастотное звуковое подтверждение было неточным и не характеризовало количественно болюсную дозу инсулина, подлежащую введению, то пользователь может просто не обеспечить вышеописанный подтверждающий сигнал и, тем самым, отменить доставку болюсной дозы инсулина.
Как пояснялось выше, в одном примерном варианте осуществления вышеописанного инфузионного насосного узла инфузионный насосный узел 100' можно использовать для обмена данными с удаленным узлом 300 управления. Когда используют упомянутый удаленный узел 300 управления, инфузионный насосный узел 100' и удаленный узел 300 управления могут регулярно контактировать между собой, чтобы удостовериться, что два данных устройства все еще поддерживают связь между собой. Например, инфузионный насосный узел 100' может передавать импульсный звуковой сигнал («свист») в удаленный узел 300 управления, чтобы удостовериться, что удаленный узел 300 управления присутствует и активен. Кроме того, удаленный узел 300 управления может передавать импульсный звуковой сигнал («свист») в инфузионный насосный узел 100', чтобы удостовериться, что инфузионный насосный узел 100' все еще присутствует и активен. В случае если какой-то один из инфузионного насосного узла 100' и удаленного узла 300 управления не устанавливает связь с другим узлом, узел, который не может установить связь, может выдать звуковой предупредительный сигнал «разделения». Например, можно предположить, что удаленный узел 300 управления оставлен пользователем в автомобиле, а инфузионный насосный узел 100' находится в кармане пользователя. Соответственно, и после заданного периода времени инфузионный насосный узел 100' может начать издавать звуковой предупредительный сигнал «разделения», указывающий, что обмен данными с удаленным узлом 300 управления установить нельзя. С помощью узла 318 переключателя пользователь может подтвердить/выключить упомянутый предупредительный сигнал «разделения».
Так как пользователь может задавать и вводить болюсную дозу инсулина посредством узла 318 переключателя инфузионного насосного узла 100', когда удаленный узел 300 управления не имеет связи с инфузионным насосным узлом 100', то инфузионный насосный узел 100' может хранить информацию, касающуюся вводимой болюсной дозы инсулина, в файле журнала (непоказанном), хранимом в инфузионном насосном узле 100'. Упомянутый файл журнала (непоказанный) может храниться в энергонезависимой памяти (непоказанной), содержащейся в инфузионном насосном узле 100'. После восстановления обмена данными между инфузионным насосным узлом 100' и удаленным узлом 300 управления, инфузионный насосный узел 100' может представить информацию, касающуюся вводимой болюсной дозы инсулина, хранимую в файле журнала (непоказанном) инфузионного насосного узла 100', в удаленный узел 300 управления.
Кроме того, если пользователь предполагает возможность разделения удаленного узла 300 управления с инфузионным насосным узлом 100', то пользователь (с помощью вышеописанной системы меню) может настроить конфигурацию инфузионного насосного узла 100' и удаленного узла 300 управления на работу в режиме «разделения» и, тем самым, исключить появление предупредительных сигналов «разделения». Однако устройства могут продолжать обмениваться импульсными звуковыми сигналами («свистами») между собой, чтобы, когда они снова установят связь между собой, инфузионный насосный узел 100' и удаленный узел 300 управления могли автоматически выйти из режима «разделения».
Кроме того, если пользователь предполагает возможность авиационного перелета, пользователь (с помощью вышеописанной системы меню удаленного узла 300 управления) может настроить конфигурацию инфузионного насосного узла 100' и удаленного узла 300 управления на работу в режиме «на борту воздушного судна», в котором каждый из инфузионного насосного узла 100' и удаленного узла 300 управления прекращает любые передачи данных. В режиме «на борту воздушного судна» инфузионный насосный узел 100' и удаленный узел 300 управления могут или не могут продолжать получать данные.
Узел 318 переключателя можно использовать для выполнения дополнительных функций, например: проверки срока службы аккумулятора многократно используемого корпусного узла 102; объединения в пару многократно используемого корпусного узла 102 с удаленным узлом 300 управления; и прекращения введения болюсной дозы инфузионной жидкости.
Проверка срока службы аккумулятора
: Многократно используемый корпусной узел 102 может содержать узел перезаряжаемого аккумулятора, который может допускать питание инфузионного насосного узла 100, 100' в течение приблизительно трех суток (при полной зарядке). Упомянутый узел перезаряжаемого аккумулятора может иметь период эксплуатации, равный предварительно заданному числу, например часов или лет эксплуатации, или другую предварительно заданную длительность эксплуатации. Однако предварительно заданный срок эксплуатации может зависеть от многих факторов, включая, но без ограничения, по меньшей мере, что-то одно из следующего: климат, ежедневное использование и число подзарядок. Всякий раз, когда многократно используемый корпусной узел 102 отсоединяют от одноразового корпусного узла 114, инфузионный насосный узел 100, 100' может выполнять проверку аккумулятора в вышеописанном узле перезаряжаемого аккумулятора каждый раз, когда узел 318 переключателя нажимают на заданный период времени (например, свыше двух секунд). В случае если определяется, что вышеописанный узел перезаряжаемого аккумулятора заряжен выше требуемого порога, инфузионный насосный узел 100, 100' может выдавать тональный сигнал «аккумулятор признан годным». В противном случае если определяется, что вышеописанный узел перезаряжаемого аккумулятора заряжен ниже требуемого порога, инфузионный насосный узел 100, 100' может выдавать тональный сигнал «аккумулятор признан негодным». Инфузионный насосный узел 100, 100' может содержать компоненты и/или схемы для определения, отсоединен ли многократно используемый корпусной узел 102 от одноразового корпусного узла 114.
Объединение в пару
: Как пояснялось выше и в одном примерном варианте осуществления вышеописанного инфузионного насосного узла, инфузионный насосный узел 100' можно использовать для обмена данными с удаленным узлом 300 управления. Чтобы выполнять обмен данными между инфузионным насосным узлом 100' и удаленным узлом 300 управления, может выполняться процедура объединения в пару. Во время упомянутой процедуры объединения в пару, по меньшей мере, инфузионный насосный узел (например, инфузионный насосный узел 100') может быть сконфигурирован для обмена данными с удаленным узлом 300 управления, и (наоборот) удаленный узел 300 управления может быть сконфигурирован для обмена данными с, по меньшей мере, одним инфузионным насосным узлом (например, инфузионным насосным узлом 100'). В частности, серийные номера инфузионных насосных узлов (например, инфузионного насосного узла 100') могут быть записаны в файл объединения в пару (непоказанный), содержащийся в удаленном узле 300 управления, и серийный номер удаленного узла 300 управления может быть записан в файл объединения в пару (непоказанный), содержащийся в инфузионных насосных узлах (например, инфузионном насосном узле 100').
В соответствии с одним вариантом осуществления, чтобы выполнить упомянутую процедуру объединения в пару, пользователь может одновременно нажимать, по меньшей мере, один узел переключателя как на удаленном узле 300 управления, так и на инфузионном насосном узле 100'. Например, пользователь может одновременно нажимать узел 310 переключателя, содержащийся в удаленном узле 300 управления, и узел 318 переключателя, содержащийся в инфузионном насосном узле 100' в течение заданного периода, превосходящего, например, пять секунд. После того как упомянутый заданный период выдерживается, по меньшей мере, какой-то один из удаленного узла 300 управления и инфузионного насосного узла 100' может сформировать звуковой сигнал, указывающий, что вышеописанная процедура объединения в пару выполнена.
В соответствии с другим вариантом осуществления перед выполнением процедуры объединения в пару пользователь может отсоединить многократно используемый корпусной узел 102 от одноразового корпусного узла 114. Благодаря требованию к выполнению данного начального этапа обеспечивается дополнительная уверенность в том, что инфузионный насосный узел, носимый пользователем, не может быть незаметно объединен в пару с удаленным узлом управления.
После отсоединения пользователь может ввести режим объединения в пару с узла 304 ввода удаленного узла 300 управления. Например, пользователь может ввести режим объединения в пару на удаленном узле 300 управления с помощью вышеописанной системы меню, в сочетании с, например, узлом 310 переключателя. Пользователь может получать на дисплейном узле 302 удаленного узла 300 управления приглашение нажать и удерживать узел 318 переключателя на инфузионном насосном узле 100'. Кроме того, удаленный узел 310 можно переключить в режим с низким энергопотреблением, чтобы, например, исключить попытку объединения в пару с далеко расположенными инфузионными насосными узлами. Затем пользователь может нажать и удерживать узел 318 переключателя на инфузионном насосном узле 100', чтобы инфузионный насосный узел 100' переключился в режим приема и ожидал команду на объединение в пару из удаленного узла 300 управления.
Удаленный узел 300 управления может после этого передать запрос на объединение в пару в инфузионный насосный узел 100', прием которого может подтверждаться инфузионным насосным узлом 100'. Инфузионный насосный узел 100' может выполнить проверку системы защиты по запросу на объединение в пару, принятому из удаленного узла 300 управления, и (если проверка системы защиты признается успешной) инфузионный насосный узел 100' может активизировать сигнал объединения в пару насоса (т.е. войти в активный режим объединения в пару). Удаленный узел 300 управления может выполнить проверку системы защиты по подтверждению приема, принятому из инфузионного насосного узла 100'.
Подтверждение приема, принятое из инфузионного насосного узла 100', может характеризовать серийный номер инфузионного насосного узла 100', и удаленный узел 300 управления может отобразить данный серийный номер на дисплейном узле 302 удаленного узла 300 управления. Пользователь может получить запрос, желает ли он объединения в пару с найденным насосом. Если пользователь отклоняет предложение, то процедура объединения в пару может быть прервана. Если пользователь соглашается на процедуру объединения в пару, то удаленный узел 300 управления может предложить пользователю (на дисплейном узле 302) нажать и удерживать в нажатом положении узел 318 переключателя на инфузионном насосном узле 100'.
Тогда пользователь может нажать и удерживать в нажатом положении узел 318 переключателя на инфузионном насосном узле 100' и нажать и удерживать в нажатом положении, например, узел 310 переключателя на удаленном узле 300 управления.
Удаленный узел 300 управления может подтвердить, что удаленный узел 310 переключателя удерживался в нажатом состоянии (что может сообщаться в инфузионный насосный узел 100'). Инфузионный насосный узел 100' может выполнить проверку системы защиты по подтверждению, принятому из удаленного узла 300 управления, чтобы подтвердить его достоверность. Если достоверность принятого подтверждения не удостоверяется, то процедура объединения в пару прерывается. Если достоверность принятого подтверждения удостоверяется, то перезаписывается существующий файл конфигурации любой удаленной пары, чтобы отразить удаленный узел 300 управления, вновь объединенный в пару, активизируется сигнал завершения объединения в пару насоса, и процедура объединения в пару заканчивается.
Кроме того, инфузионный насосный узел 100' может подтвердить, что узел 318 переключателя удерживался в нажатом состоянии (что может сообщаться в удаленный узел 300 управления). Удаленный узел 300 управления может выполнить проверку системы защиты по подтверждению, принятому из инфузионного насосного узла 100', чтобы подтвердить его достоверность. Если достоверность принятого подтверждения не удостоверяется, то процедура объединения в пару прерывается. Если достоверность принятого подтверждения удостоверяется, то файл списка пар в удаленном узле 300 управления может быть изменен дополнением инфузионного насосного узла 100'. Обычно удаленный узел 300 управления может допускать объединение в пару с несколькими инфузионными насосными узлами, а инфузионный насосный узел 100' может допускать объединение в пару только с единственным удаленным узлом управления. Может быть активизирован сигнал окончания объединения в пару, и процедура объединения в пару может быть завершена.
Когда процедура объединения в пару заканчивается, по меньшей мере, какой-то один из удаленного узла 300 управления и инфузионного насосного узла 100' может формировать звуковой сигнал, указывающий, что вышеописанная процедура объединения в пару успешно выполнена.
Прерывание болюсной дозы
: В случае если пользователь желает отменить болюсную дозу, например, инсулина, вводимую инфузионным насосным узлом 100', то пользователь может нажимать узел 318 переключателя (например, показанный на фиг.1 и 2) в течение заданного периода времени, превышающего, например, пять секунд. После того как упомянутый заданный период выдерживается, инфузионный насосный узел 100' может выдать звуковой сигнал, указывающий, что вышеописанная процедура отмены выполнена.
Хотя узел 318 переключателя показан в положении сверху на инфузионном насосном узле 100, 100', показанное положение приведено только для наглядности и не предполагает ограничения настоящего изобретения, так как возможны другие конфигурации. Например, узел 318 переключателя может располагаться по окружности инфузионного насосного узла 100, 100'.
На фиг.13-15 показан также альтернативный вариант осуществления инфузионного насосного узла 400. Подобно инфузионному насосному узлу 100, 100' инфузионный насосный узел 400 может содержать многократно используемый корпусной узел 402 и одноразовый корпусной узел 404.
Подобно многократно используемому корпусному узлу 102 многократно используемый корпусной узел 402 может содержать механический узел управления (который содержит, по меньшей мере, один насосный узел и, по меньшей мере, один клапанный узел). Многократно используемый корпусной узел 402 может также содержать электрический узел управления, который выполнен с возможностью выдачи управляющих сигналов в механический узел управления и выполнения доставки инфузионной жидкости в пользователя. Клапанный узел может быть выполнен с возможностью управления течением инфузионной жидкости по пути движения жидкости, и насосный узел может быть выполнен с возможностью нагнетания инфузионной жидкости из пути движения жидкости в пользователя.
Аналогично одноразовому корпусному узлу 114 одноразовый корпусной узел 404 может быть выполнен для однократного применения или для использования в течение назначенного периода времени, например трех суток, или любого другого периода времени. Одноразовый корпусной узел 404 может быть выполнен таким образом, чтобы любые компоненты в инфузионном насосном узле 400, которые приходят в контакт с инфузионной жидкостью, были расположены на одноразовом корпусном узле 404 и/или внутри него.
В приведенном конкретном варианте осуществления инфузионного насосного узла инфузионный насосный узел 400 может содержать узел 406 переключателя, расположенный по окружности инфузионного насосного узла 400. Например, узел 406 переключателя может находиться вдоль радиального края инфузионного насосного узла 400, что может допускать более удобное применение пользователем. Узел 406 переключателя может быть закрыт водонепроницаемой мембраной, выполненной с возможностью предотвращения инфильтрации воды в инфузионный насосный узел 400. Многократно используемый корпусной узел 402 может содержать основной корпусной участок 408 (вмещающий вышеописанные механический и электрический узлы управления) и узел 410 запорного кольца, который может быть выполнен с возможностью поворота вокруг основного корпусного участка 408 (в направлении по стрелке 412).
Подобно многократно используемому корпусному узлу 102 и одноразовому корпусному узлу 114 многократно используемый корпусной узел 402 может быть выполнен с возможностью разъемного зацепления с одноразовым корпусным узлом 404. Данное разъемное зацепление может обеспечиваться посредством, например, навинчивающейся конфигурации, конфигурации с поворотным замком или с прессовой посадкой. В одном варианте осуществления, в котором применяется конфигурация с поворотным замком, пользователь инфузионного насосного узла 400 может сначала правильно расположить многократно используемый корпусной узел 402 относительно одноразового корпусного узла 404 и затем может повернуть узел 410 запорного кольца (в направлении по стрелке 412), чтобы ввести многократно используемый корпусной узел 402 в разъемное зацепление с одноразовым корпусным узлом 404.
Посредством применения узла 410 запорного кольца многократно используемый корпусной узел 402 можно правильно расположить относительно одноразового корпусного узла 404 и затем ввести в разъемное зацепление поворотом узла 410 запорного кольца, что исключает необходимость поворота многократно используемого корпусного узла 402 относительно одноразового корпусного узла 404. Соответственно, многократно используемый корпусной узел 402 можно правильно совместить с одноразовым корпусным узлом 404 до зацепления, и такое совмещение не может быть нарушено в процессе зацепления. Узел 410 запорного кольца может содержать фиксирующий механизм (непоказанный), который может предотвращать поворот узла 410 запорного кольца, пока многократно используемый корпусной узел 402 и одноразовый корпусной узел 404 не установятся надлежащим один относительно другого.
На фиг.16-18 также показан альтернативный вариант осуществления инфузионного насосного узла 500. Подобно инфузионному насосному узлу 100, 100' инфузионный насосный узел 500 может содержать многократно используемый корпусной узел 502 и одноразовый корпусной узел 504.
Подобно многократно используемому корпусному узлу 402 многократно используемый корпусной узел 502 может содержать механический узел управления (который содержит, по меньшей мере, один насосный узел и, по меньшей мере, один клапанный узел). Многократно используемый корпусной узел 502 может также содержать электрический узел управления, который выполнен с возможностью выдачи управляющих сигналов в механический узел управления и выполнения доставки инфузионной жидкости в пользователя. Клапанный узел может быть выполнен с возможностью управления течением инфузионной жидкости по пути движения жидкости, и насосный узел может быть выполнен с возможностью нагнетания инфузионной жидкости из пути движения жидкости в пользователя.
Аналогично одноразовому корпусному узлу 404 одноразовый корпусной узел 504 может быть выполнен для однократного применения или для использования в течение назначенного периода времени, например трех суток, или любого другого периода времени. Одноразовый корпусной узел 504 может быть выполнен таким образом, чтобы любые компоненты в инфузионном насосном узле 500, которые приходят в контакт с инфузионной жидкостью, были расположены на одноразовом корпусном узле 504 и/или внутри него.
В приведенном конкретном варианте осуществления инфузионного насосного узла инфузионный насосный узел 500 может содержать узел 506 переключателя, расположенный по окружности инфузионного насосного узла 500. Например, узел 506 переключателя может находиться вдоль радиального края инфузионного насосного узла 500, что может допускать более удобное применение пользователем. Узел 506 переключателя может быть закрыт водонепроницаемой мембраной и/или кольцевым уплотнением, или на стержне 507 узла 506 переключателя может содержаться другой уплотнительный механизм, выполненный с возможностью предотвращения инфильтрации воды в инфузионный насосный узел 500. Однако в некоторых вариантах осуществления узел 506 переключателя может содержать наформованную резиновую кнопку, что обеспечивает функцию водонепроницаемого уплотнения, без применения водонепроницаемой мембраны или кольцевого уплотнения. Однако в еще одних вариантах осуществления наформованная резиновая кнопка может быть дополнительно покрыта водонепроницаемой мембраной и/или содержать кольцевое уплотнение. Многократно используемый корпусной узел 502 может содержать основной корпусной участок 508 (вмещающий вышеописанные механический и электрический узлы управления) и узел 510 запорного кольца, который может быть выполнен с возможностью поворота вокруг основного корпусного участка 508 (в направлении по стрелке 512).
Подобно многократно используемому корпусному узлу 402 и одноразовому корпусному узлу 404 многократно используемый корпусной узел 502 может быть выполнен с возможностью разъемного зацепления с одноразовым корпусным узлом 504. Данное разъемное зацепление может обеспечиваться посредством, например, навинчивающейся конфигурации, конфигурации с поворотным замком или с прессовой посадкой. В одном варианте осуществления, в котором применяется конфигурация с поворотным замком, пользователь инфузионного насосного узла 500 может сначала правильно расположить многократно используемый корпусной узел 502 относительно одноразового корпусного узла 504 и затем может повернуть узел 510 запорного кольца (в направлении по стрелке 512), чтобы ввести многократно используемый корпусной узел 502 в разъемное зацепление с одноразовым корпусным узлом 504.
Поскольку узел 510 запорного кольца, содержащийся в инфузионном насосном узле 500, может быть выше (то есть как обозначено стрелкой 514), чем узел 410 запорного кольца, то узел 510 запорного кольца может содержать проход 516, через который может проходить кнопка 506. Соответственно, при сборке многократно используемого корпусного узла 502, узел 510 запорного кольца можно устанавливать на основной корпусной участок 508 (в направлении по стрелке 518). После того как узел 510 запорного кольца установлен на основной корпусной участок 508, по меньшей мере, одна крепежная лапка (непоказанная) может препятствовать съему узла 510 запорного кольца с основного корпусного участка 508. Затем участок узла 506 переключателя, который выступает через проход 516, можно вжать в основной корпусной участок 508 (в направлении по стрелке 520) и, тем самым, завершить установку узла 506 переключателя.
Кнопка 506 показана на инфузионном насосном узле 500 в различных положениях, однако в других вариантах осуществления кнопка 506 может находиться в любом желаемом месте инфузионном насосном узле 500.
Посредством применения узла 510 запорного кольца многократно используемый корпусной узел 502 можно правильно расположить относительно одноразового корпусного узла 504 и затем ввести в разъемное зацепление поворотом узла 510 запорного кольца, что исключает необходимость поворота многократно используемого корпусного узла 502 относительно одноразового корпусного узла 504. Соответственно, многократно используемый корпусной узел 502 можно правильно совместить с одноразовым корпусным узлом 504 до зацепления, и такое совмещение не может быть нарушено в процессе зацепления. Узел 510 запорного кольца может содержать фиксирующий механизм (непоказанный), который предотвращает поворот узла 510 запорного кольца, пока многократно используемый корпусной узел 502 и одноразовый корпусной узел 504 не установятся надлежащим один относительно другого. Проход 516 может быть удлиненным, чтобы допускать перемещение узла 510 запорного кольца относительно узла 506 переключателя.
На фиг.19A-19B и 20-21 представлены также различные виды инфузионного насосного узла 500, который, как показано на фигурах, содержит многократно используемый корпусной узел 502, узел 506 переключателя и основной корпусной участок 508. Как пояснялось выше, основной корпусной участок 508 может содержать множество компонентов, примеры которых могут включать в себя, но без ограничения, узел 148 датчика объема, печатную плату 600, узел 602 вибропривода, фиксатор 604 приводного элемента с памятью формы, узел 506 переключателя, аккумулятор 606, антенное устройство 608, насосный узел 106, измерительный клапанный узел 610, клапанный узел 612 датчика объема и клапанный узел 614 резервуара. На фиг.19B печатная плата 600 снята для ясности, чтобы можно было видеть различные компоненты, расположенные под печатной платой 600.
Различные электрические компоненты, которые могут быть электрически связаны с печатной платой 600, могут использовать подпружиненные выводы, которые обеспечивают электрическое соединение без необходимости пайки для создания соединений. Например, узел 602 вибропривода может использовать пару подпружиненных выводов (один положительный вывод и один отрицательный вывод), которые выполнены с возможностью поджима к соответствующим контактным площадкам на печатной плате 600, когда узел 602 вибропривода устанавливают на печатную плату 600. Однако в примерном варианте осуществления узел 602 вибропривода припаян непосредственно к печатной плате.
Как пояснялось выше, узел 148 датчика объема может быть выполнен с возможностью контроля количества жидкости, инфузионно вводимой инфузионным насосным узлом 500. Например, узел 148 датчика объема может использовать акустический метод измерения объема, который описан в патентах США №№ 5575310 и 5755683, принадлежащих компании DEKA Products Limited Partnership, а также в опубликованных заявках на патенты США №№ 2007/0228071 A1, 2007/0219496 A1, 2007/0219480 A1, 2007/0219597 A1, описания которых целиком включены в настоящую заявку путем отсылки.
Узел 602 вибропривода может быть выполнен с возможностью обеспечения вибросигнала для пользователя инфузионного насосного узла 500. Например, в случае если напряжение аккумулятора 606 (который питает инфузионный насосный узел 500) ниже минимально допустимого напряжения, то узел 602 вибропривода может вынуждать вибрировать инфузионный насосный узел 500, чтобы обеспечивать вибросигнал для пользователя инфузионного насосного узла 500. Фиксатор 604 приводного элемента с памятью формы может обеспечивать установочную позицию для вышеописанного приводного элемента с памятью формы (например, приводного элемента 112 с памятью формы). Как пояснялось выше, приводной элемент 112 с памятью формы может быть, например, проволочным элементом из проводящего сплава с памятью формы, который изменяет форму с изменением температуры. Температуру приводного элемента 112 с памятью формы можно изменять нагревателем или, что более удобно, подведением электрической энергии. Соответственно, один конец приводного элемента 112 с памятью формы может быть жестко зафиксирован (т.е. закреплен) к фиксатору 604 приводного элемента с памятью формы, и другой конец приводного элемента 112 с памятью формы может быть приложен к, например, клапанному узлу и/или приводу насоса. Поэтому подведением электрической энергии к приводному элементу 112 с памятью формы можно управлять длиной приводного элемента 112 с памятью формы и поэтому можно манипулировать клапанным узлом и/или приводом насоса, к которому он прикреплен.
Антенное устройство 608 может быть выполнено с возможностью обеспечения беспроводного обмена данными между, например, инфузионным насосным узлом 500 и удаленным узлом 300 управления (фиг.11). Как пояснялось выше, удаленный узел 300 управления может предоставлять пользователю возможность программирования инфузионного насосного узла 500 и, например, конфигурировать акты болюсной инфузии. Как пояснялось выше, инфузионный насосный узел 500 может содержать, по меньшей мере, один клапанный узел, выполненный с возможностью управления течением инфузионной жидкости по пути движения жидкости (в инфузионном насосном узле 500), и насосный узел 106 может быть выполнен с возможностью нагнетания инфузионной жидкости из пути движения жидкости в пользователя. В приведенном конкретном варианте осуществления инфузионного насосного узла 500 показано, что инфузионный насосный узел 500 содержит три клапанных узла, а именно измерительный клапанный 610, клапанный узел 612 датчика объема и клапанный узел 614 резервуара.
Как пояснялось выше и показано на фиг.21, инфузионная жидкость может храниться в резервуаре 118. Для осуществления доставки инфузионной жидкости в пользователя логика обработки (непоказанная), содержащаяся в инфузионном насосном узле 500, может подавать питание в приводной элемент 112 с памятью формы, который может быть закреплен на одном конце с помощью фиксатора 604 приводного элемента с памятью формы. Как показано также на фиг.22A, приводной элемент 112 с памятью формы может вызывать включение насосного узла 106 и клапанного узла 614 резервуара. Клапанный узел 614 резервуара может содержать приводной элемент 614A клапана резервуара и клапан 614B резервуара, и приведение в действие клапанного узла 614 резервуара может иметь следствием направленное вниз смещение приводного элемента 614A клапана резервуара и закрытие клапана 614B резервуара, что приводит к эффективной изоляции резервуара 118. Кроме того, насосный узел 106 может содержать плунжер 106A насоса и камеру 106B насоса, и включение насосного узла 106 может приводить к смещению плунжера 106A насоса вниз в камеру 106B насоса и к вытеснению инфузионной жидкости (в направлении по стрелке 616).
Клапанный узел 612 датчика объема может содержать приводной элемент 612A клапана датчика объема и клапан 612B датчика объема. Как показано также на фиг.22B, приводной элемент 612A клапана датчика объема может закрываться пружинным узлом, который обеспечивает механическое усилие для уплотнения клапана 612B датчика объема. Однако когда насосный узел 106 включается, если вытесняемая инфузионная жидкость находится под достаточным давлением для преодоления механического уплотнительного усилия клапанного узла 612 датчика объема, то происходит вытеснение инфузионной жидкости в направлении по стрелке 618. Упомянутое вытеснение может приводить к наполнению камеры 620 датчика объема, содержащейся в узле 148 датчика объема. При использовании звукоизлучающего узла 622, проходного узла 624, эталонного микрофона 626, пружинной диафрагмы 628, микрофона 630 неизменного объема узел 148 датчика объема может определить объем инфузионной жидкости, содержащейся в камере 620 датчика объема.
Как показано также на фиг.22C, после того как объем инфузионной жидкости, содержащейся в камере 620 датчика объема, вычислен, можно подавать питание в приводной элемент 632 с памятью формы, что приводит к включению измерительного клапанного узла 610, который может содержать приводной элемент 610A измерительного клапана и измерительный клапан 610B. После включения, благодаря механической энергии, подводимой к инфузионной жидкости в камере 620 датчика объема пружинной диафрагмой 628, инфузионная жидкость может вытесняться из камеры 620 датчика объема (в направлении по стрелке 634) через одноразовую канюлю 138 и в тело пользователя.
На фиг.23 представлен также вид с пространственным разделением компонентов инфузионного насосного узла 500. Приводной элемент 632 с памятью формы может быть закреплен (первым концом) к фиксатору 636 приводного элемента с памятью формы. Кроме того, другой конец приводного элемент 632 с памятью формы можно использовать для обеспечения механической энергии в клапанный узел 638, что может включить измерительный клапанный узел 610. Пружинный фиксатор 642 узла датчика объема может надлежащим образом устанавливать узел 148 датчика объема относительно различных других компонентов инфузионного насосного узла 500. Клапанный узел 638 можно применять в соединении с приводным элементом 112 с памятью формы для приведения в действие плунжера 106A насоса. Измерительный клапан 610B, клапан 612B датчика объема и/или клапан 614B резервуара могут быть самостоятельными клапанами, которые выполнены с возможностью установки во время сборки инфузионного насосного узла 500 запрессовкой клапанов вверх в нижнюю поверхность главного корпусного участка 508.
Кроме того, на фиг.24 и фиг.25A-25D представлены более подробные виды насосного узла 106. Узел 644 привода насоса может содержать опорную конструкцию 646 привода насоса, поджимную пружину 648 и узел 650 коромысла.
Кроме того, на фиг.26A-26B и фиг.27A-27B представлены более подробные виды измерительного клапанного узла 610. Как пояснялось выше, клапанный узел 638 может включать измерительный клапанный узел 610.
Как показано также на фиг.28A-28D, инфузионный насосный узел 500 может содержать измерительный клапанный узел 610. Как пояснялось выше, клапанный узел 638 может включаться приводным элементом 632 с памятью формы и узлом 640 привода. Соответственно, для инфузии количества инфузионной жидкости, накопленной в камере 620 датчика объема, от приводного элемента 632 с памятью формы может потребоваться включение клапанного узла 638 на значительный период времени (например, по меньшей мере, одну минуту). Так как при упомянутом включении будет расходоваться значительное количество мощности от аккумулятора 606, измерительный клапанный узел 610 может допускать временное включение клапанного узла 638, с момента которого защелка 656 измерительного клапана может блокировать клапанный узел 638 от возврата в его невключенное положение. Приводной элемент 632 с памятью формы может быть зафиксирован на первом конце с использованием электрического контакта 654. Другой конец приводного элемента 632 с памятью формы может быть соединен с защелкой 656 клапана. Когда приводной элемент 632 с памятью формы приводится в действие, приводной элемент 632 с памятью формы может вытянуть защелку 656 клапана вперед и высвободить клапанный узел 638. По существу, измерительный клапанный узел 610 может включаться приводным элементом 632 с памятью формы. Как только измерительный клапанный узел 610 высвобожден, защелка 656 клапана может автоматически зафиксировать клапанный узел 638 во включенном положении. Приведение в действие приводного элемента 632 с памятью формы может вытянуть защелку 656 клапана вперед и высвободить клапанный узел 638. В предположении, что приводной элемент 632 с памятью формы больше не приводят в действие, измерительный клапанный узел 610 может переместиться в невключенное состояние после того, как защелка 656 клапана освободит клапанный узел 638. Соответственно, благодаря использованию измерительного клапанного узла 610 приводной элемент 632 с памятью формы не требуется поддерживать в состоянии приведения в действие в течение всего времени, которое требуется для инфузии количества инфузионной жидкости, накопленной в камере 620 датчика объема.
Как пояснялось выше, вышеописанные инфузионные насосные узлы (например, инфузионные насосные узлы 100, 100', 400, 500) могут содержать внешний инфузионный набор 134, выполненный с возможностью доставки инфузионной жидкости в пользователя. Внешний инфузионный набор 134 может содержать узел 136 канюли, который может содержать иглу или одноразовую канюлю 138 и узел 140 трубки. Узел 140 трубки может сообщаться каналом для жидкости с резервуаром 118, например, через путь движения жидкости и с узлом 138 канюли, например, либо непосредственно, либо посредством элемента 142 присоединения канюли.
На фиг.29 показан также альтернативный вариант осуществления инфузионного насосного узла 700, который выполнен с возможностью хранения участка узла 140 трубки. В частности, инфузионный насосный узел 700 может содержать окружной узел 702 хранения трубки, который выполнен с возможностью намотки пользователем участка узла 140 трубки по окружности инфузионного насосного узла 700 (подобно тому, как в игрушке йо-йо). Окружной узел 702 хранения трубки может располагаться по окружности инфузионного насосного узла 700. Окружной узел 702 хранения трубки может быть выполнен в виде открытого желоба, в который можно наматывать участок узла 140 трубки. В альтернативном варианте окружной узел 702 хранения трубки может содержать один или большее число разделительных участков 704, 706, которые формируют множество узких желобов, которые могут быть выполнены в размер для создания посадки с натягом между стенками узкого желоба и внешней поверхностью участка трубки 140. Когда окружной узел 702 хранения трубки содержит множество разделительных участков 704, 706, намотку в полученные узкие желоба можно производить спирально по окружности инфузионного насосного узла 700 (подобно резьбе винта).
На фиг.30-31 также показан альтернативный вариант осуществления инфузионного насосного узла 750, который выполнен с возможностью хранения участка узла 140 трубки. В частности, инфузионный насосный узел 750 может содержать окружной узел 752 хранения трубки, который выполнен с возможностью намотки пользователем участка узла 140 трубки по окружности инфузионного насосного узла 750 (также подобно тому, как в игрушке йо-йо). Окружной узел 752 хранения трубки может располагаться по окружности инфузионного насосного узла 750. Окружной узел 752 хранения трубки может быть выполнен в виде открытого желоба, в который наматывается участок узла 140 трубки. В альтернативном варианте окружной узел 752 хранения трубки может содержать один или большее число разделительных участков 754, 756, которые формируют множество узких желобов, которые могут быть выполнены в размер для создания посадки с натягом между стенками узкого желоба и внешней поверхностью участка трубки 140. Когда окружной узел 752 хранения трубки содержит множество разделительных участков 754, 756, намотку в полученный узкий желоб можно производить спирально по окружности инфузионного насосного узла 750 (также подобно резьбе винта).
Инфузионный насосный узел 750 может содержать узел 758 фиксации трубки. Узел 758 фиксации трубки может быть выполнен с возможностью разъемного закрепления узла 140 трубки, чтобы не допускать разматывания узла 140 трубки с инфузионного насосного узла 750. В одном варианте осуществления узла 758 фиксации трубки узел 758 фиксации трубки может содержать обращенный вниз узел 760 пальца, расположенный над обращенным вверх узлом 762 пальца. Комбинация узлов 760, 762 пальцев может образовывать «точку зажима», через которую можно проталкивать узел 140 трубки. Соответственно, пользователь может наматывать узел 140 трубки по окружности инфузионного насосного узла 750, при этом каждая петля узла 140 трубки закрепляется внутри окружного узла 752 хранения трубки посредством узла 758 фиксации трубки. В случае если пользователь желает удлинить незакрепленный участок узла 140 трубки, пользователь может освободить одну петлю узла 140 трубки из узла 758 фиксации трубки. И, наоборот, в случае если пользователь желает укоротить незакрепленный участок узла 140 трубки, пользователь может закрепить дополнительную петлю узла 140 трубки в узле 758 фиксации трубки.
На фиг.32-33 показан также примерный вариант осуществления инфузионного насосного узла 800. Подобно инфузионным насосным узлам 100, 100', 400 и 500 инфузионный насосный узел 800 может содержать многократно используемый корпусной узел 802 и одноразовый корпусной узел 804.
Как показано также на фиг.34A-34B, аналогично тому, как в инфузионном насосном узле 100, многократно используемый корпусной узел 802 может быть выполнен с возможностью зацепления с одноразовым корпусным узлом 804. Данное разъемное зацепление может обеспечиваться посредством, например, навинчивающейся конфигурации, конфигурации с поворотным замком или с прессовой посадкой. Инфузионный насосный узел 800 может содержать узел 806 запорного кольца. Например, многократно используемый корпусной узел 802 можно правильно расположить относительно одноразового корпусного узла, и узел 806 запорного кольца можно повернуть для разъемного зацепления многократно используемого корпусного узла 802 и одноразового корпусного узла 804.
Узел 806 запорного кольца может содержать выступ 808, который может облегчать поворот узла 806 запорного кольца. Кроме того, положение выступа 808, например, относительно лапки 810 одноразового корпусного узла 804 может обеспечивать подтверждение, что многократно используемый корпусной узел 802 находится в полном зацеплении с одноразовым корпусным узлом 804. Например, как показано на фиг.34A, когда многократно используемый корпусной узел 802 правильно совмещен с одноразовым корпусным узлом 804, выступ 808 может быть выставлен в первом положении относительно лапки 810. После достижения полностью совмещенного состояния выступ 808 может быть выставлен поворотом узла 806 запорного кольца во второе положение относительно лапки 810, как показано на фиг.34B.
Как показано также на фиг.35A-35C и фиг.36-38A, подобно многократно используемому корпусному узлу 102 многократно используемый корпусной узел 802 может содержать механический узел 812 управления (который, например, может содержать клапанный узел 814, показанный на фиг.36, содержащий, по меньшей мере, один клапан и, по меньшей мере, один насос для нагнетания и управления течением инфузионной жидкости). Многократно используемый корпусной узел 802 может также содержать электрический узел 816 управления, который может быть выполнен с возможностью выдачи управляющих сигналов в механический узел 812 управления для выполнения доставки инфузионной жидкости в пользователя. Клапанный узел 814 может быть выполнен с возможностью управления течением инфузионной жидкости по пути движения жидкости, и насосный узел может быть выполнен с возможностью нагнетания инфузионной жидкости из пути движения жидкости в пользователя.
Механический узел 812 управления и электрический узел 816 управления могут содержаться в футляре, образованном пластиной 818 основания и корпусом 820. В некоторых вариантах осуществления, по меньшей мере, что-то одно из пластины 818 основания и корпуса 820 может обеспечивать электромагнитное экранирование. В приведенном варианте осуществления электромагнитное экранирование может предотвращать и/или ослаблять электромагнитные помехи, принимаемые электрическим узлом 816 управления и/или создаваемые электрическим узлом 816 управления. В дополнение/альтернативном варианте может содержаться экран EMI (защиты от электромагнитных помех) 822, как показано на фиг.36 и фиг.37. Экран EMI 822 может обеспечивать экранировку от создаваемых и/или принимаемых электромагнитных помех.
Многократно используемый корпусной узел 802 может содержать узел переключателя, который может быть выполнен с возможностью приема пользовательских команд (например, для болюсной доставки, объединения в пару с удаленным узлом управления или чего-то подобного). Узел переключателя может содержать кнопку 824, которая может располагаться в отверстии 826 корпуса 820. Как показано, например, на фиг.35B, узел 806 запорного кольца может содержать радиальный паз 828, который может быть выполнен с возможностью поворота узла 806 запорного кольца относительно корпуса 820, при обеспечении при этом удобного доступа к кнопке.
Как показано также на фиг.39A-39C, электрический узел 816 управления может содержать печатную плату 830, а также аккумулятор 832. Печатная плата 830 может содержать различные электронные схемы управления для контроля и регулирования количества инфузионной жидкости, которая нагнеталась и/или нагнетается. Например, электрический узел 816 управления может измерять количество инфузионной жидкости, которая только что была дозирована, и определять, на основании дозировки, затребованной пользователем, достаточно ли дозировано инфузионной жидкости. Если инфузионной жидкости дозировано недостаточно, электрический узел 816 управления может определить, что следует выполнить нагнетание дополнительного количества инфузионной жидкости. Электрический узел 816 управления может выдавать соответствующий сигнал в механический узел 812 управления, чтобы можно было выполнить нагнетание любой дополнительной необходимой дозы, или электрический узел 816 управления может выдать соответствующий сигнал в механический узел 812 управления, чтобы дополнительную дозу можно было дозировать со следующей дозой. В альтернативном варианте, если было дозировано слишком много инфузионной жидкости, электрический узел 816 управления может подать соответствующий сигнал в механический узел 812 управления, чтобы можно было дозировать меньше инфузионной жидкости со следующей дозой. Электрический узел 816 управления может содержать, по меньшей мере, один микропроцессор. В примерном варианте осуществления электрический узел 816 управления может содержать три микропроцессора. Один процессор (который, например, может содержать, но без ограничения, микроконтроллер CC2510/РЧ-приемопередатчик, выпускаемый компанией Chipcon AS, Oslo, Норвегия) может быть предназначен для радиосвязи, например для обмена данными с удаленным узлом управления. Два дополнительных микропроцессора (пример которых может содержать, но без ограничения, микроконтроллер MSP430, выпускаемый компанией Texas Instruments Inc., Dallas, шт. Техас) могут быть предназначены для выдачи и выполнения команд (например, на дозирование дозы инфузионной жидкости, обработку сигналов обратной связи из устройства измерения объема и т.п.).
Как показано на фиг.35C, пластина 818 основания может обеспечивать доступ к электрическим контактам 834, которые, например, могут электрически соединяться с электрическим узлом 816 управления для подзарядки аккумулятора 832. Пластина 818 основания может содержать, по меньшей мере, один конструктивный элемент (например, отверстия 836, 838), который может быть выполнен с возможностью облегчения надлежащего совмещения с одноразовым корпусным узлом 804 посредством взаимодействующих конструктивных элементов (например, лапок) одноразового корпусного узла 804. Кроме того, как показано на фиг.40A-40C, 41A-41B и 42A-42C, пластина 818 основания может содержать различные конструктивные элементы для установки клапанного узла 814 и электрического узла 816 управления, а также для обеспечения доступа клапанного узла 814 в одноразовый корпусной узел 804.
Узел 806 запорного кольца может содержать захватные вставки 840, 842, которые, например, могут содержать эластомерный или рельефный материал, который может облегчать захват и закручивание узла 806 запорного кольца, например, для зацепления/расцепления многократно используемого корпусного узла 802 и одноразового корпусного узла 804. Кроме того, узел 806 запорного кольца может содержать чувствительный компонент (например, магнит 844), который может взаимодействовать с компонентом многократно используемого корпусного узла 802 (например, датчиком на эффекте Холла), например, для обеспечения указания сущности сопряженного компонента (который, например, в некоторых вариантах осуществления может содержать, но без ограничения, по меньшей мере, что-то одно из одноразового корпусного узла 804, зарядной системы или системы наполнения) и/или указания, находится ли многократно используемый корпусной узел 802 в надлежащем зацеплении с сопряженным компонентом. В примерном варианте осуществления датчик на эффекте Холла (непоказанный) может находиться на печатной плате насоса. Датчик на эффекте Холла может обнаруживать, когда запорное кольцо повернуто в закрытое положение. Таким образом, датчик на эффекте Холла, совместно с магнитом 844, может обеспечивать систему для определения, повернуто ли стопорное кольцо в закрытое положение.
Чувствительный компонент (магнит) 844, совместно с компонентами многократно используемого корпусного узла, т.е. в примерном варианте осуществления датчиком на эффекте Холла, может обеспечивать функцию определения, правильно ли многократно используемый корпусной узел присоединен к намеченному компоненту или устройству. Узел 806 запорного кольца нельзя повернуть без присоединения к компоненту, т.е. одноразовому корпусному узлу 804, пылезащитной крышке или зарядному устройству. Таким образом, чувствительный компонент, совместно с компонентом многократно используемого корпусного узла, может выполнять функцию обеспечения многих полезных предохранительных характерных особенностей в инфузионной насосной системе. Упомянутые характерные особенности могут содержать, но без ограничения, по меньшей мере, что-то одно из следующего. Когда система не обнаруживает соединения с одноразовым узлом, пылезащитной крышкой или зарядным устройством, система может известить, предупредить или сигнализировать пользователю об опасности, так как многократно используемый участок, например клапаны и насосные компоненты, могут быть чувствительны к загрязнению или разрушению, что может подвергнуть риску сохранность многократно используемого узла. Таким образом, система может обеспечивать предупредительную сигнализацию об угрозах сохранности, чтобы предупреждать пользователя о потенциальных угрозах сохранности многократно используемых компонентов. Кроме того, когда система определяет, что многократно используемый узел соединен с пылезащитной крышкой, система может выключить питание или уменьшить мощность для экономии мощности. Данная возможность может обеспечивать более эффективное использование мощности, когда многократно используемый узел не подключен к компоненту, с которым он должен взаимодействовать.
Многократно используемый корпусной узел 802 допускает присоединение ко многим разным компонентам, включая, но без ограничения, одноразовый корпусной узел, пылезащитную крышку или зарядное устройство для аккумулятора/зарядную систему для аккумулятора. В каждом случае датчик на эффекте Холла может определять, что стопорное кольцо находится в закрытом положении, и поэтому упомянутый многократно используемый корпусной узел 802 находится в разъемном зацеплении с одноразовым корпусным узлом, пылезащитной крышкой или зарядным устройством для аккумулятора/зарядной системой для аккумулятора (или другим компонентом). Инфузионная насосная система может определять компонент, который присоединен с помощью системы AVS (система акустического датчика объема), более подробно описанной ниже или по электрическому контакту. На фиг.38B-38D изображен один вариант осуществления пылезащитной крышки (например, пылезащитной крышки 839). В примерном варианте осуществления пылезащитная крышка 839 может содержать такие конструктивные элементы 841, 843, 845, 847, чтобы запорное кольцо многократно используемого корпусного узла 802 могло входить в разъемное зацепление с пылезащитной крышкой 839. Кроме того, пылезащитная крышка 839 может дополнительно содержать углубленную область 849 для вмещения клапанных и насосных средств многократно используемого корпусного узла 802. Например, что касается пылезащитной крышки, система AVS может определять, что к многократно используемому корпусному узлу присоединена пылезащитная крышка, а не одноразовый корпусной узел. Система AVS может выполнять распознавание с помощью таблицы соответствия или других сравнительных данных и путем сравнения данных измерений с характеристическими данными пылезащитной крышки или порожнего одноразового корпусного узла. Что касается зарядного устройства для аккумулятора, зарядное устройство для аккумулятора в примерных вариантах осуществления может содержать электрические контакты. Когда многократно используемый корпусной узел присоединяют к зарядному устройству для аккумулятора, электронная система инфузионного насосного узла может определить, что контакты установлены, и, тем самым, будет указывать, что многократно используемый корпусной узел присоединен к зарядному устройству для аккумулятора.
На фиг.43A-45B и фиг.44A-44C показан также вариант осуществления клапанного узла 814, который может содержать, по меньшей мере, один клапан и, по меньшей мере, насос. Как в случае с инфузионными насосными узлами 100, 100', 400 и 500, клапанный узел 814 может, как правило, содержать клапан 850 резервуара, плунжерный насос 852, клапан 854 датчика объема и измерительный клапан 856. Аналогично предыдущему описанию клапан 850 резервуара и плунжерный насос 852 могут включаться приводным элементом 858 с памятью формы, который можно закреплять (на первом конце) к фиксатору 860 приводного элемента с памятью формы. Кроме того, измерительный клапан 856 может включаться через приводной элемент 862 клапана приводным элементом 864 с памятью формы, который может быть закреплен (на первом конце) к фиксатору 866 приводного элемента с памятью формы. Аналогично тому, как пояснялось выше, измерительный клапан может удерживаться в открытом положении посредством фиксирующего узла 868 измерительного клапана. Измерительный клапан 856 можно высвободить посредством приведения в действие приводного элемента 870 с памятью формы, который может быть закреплен (на первом конце) к фиксатору 872 приводного элемента с памятью формы. В некоторых вариантах осуществления фиксатор 860 приводного элемента с памятью формы может быть установлен герметизацией на многократно используемом корпусном узле. Применение данного процесса во время изготовления обеспечивает для приводного элемента 858 с памятью формы установку и сохранение требуемой длины и силы натяжения/деформации.
Как показано также на фиг.45A-45B и фиг.46A-46E, приводной элемент 858 с памятью формы (который, например, может содержать, по меньшей мере, один проволочный элемент с памятью формы) может включать плунжерный насос 852 через узел 874 привода. Узел 874 привода может содержать поджимную пружину 876 и узел 878 коромысла. Узел 874 привода может приводить в действие как плунжерный насос 852, так и измерительный клапан 850.
Как показано на фиг.47A-47B, измерительный клапан 856 может включаться приводным элементом 864 с памятью формы через приводной элемент 862 клапана и узел 878 коромысла. После включения фиксирующий узел 868 измерительного клапана может удерживать измерительный клапан 856 в открытом положении. Фиксирующий узел 868 измерительного клапана приводится в действие приводным элементом 870 с памятью формы для высвобождения измерительного клапана 856 и, тем самым, допускает его возвращение в закрытое положение.
Одноразовый корпусной узел 804 может быть выполнен для однократного применения или для использования в течение назначенного периода времени, например трех суток или любого другого периода времени. Одноразовый корпусной узел 804 может быть выполнен таким образом, чтобы любой из компонентов в инфузионном насосном узле 800, который приходит в контакт с инфузионной жидкостью, мог быть расположен на одноразовом корпусном узле 804 и/или внутри него. По существу, возможно снижение риска загрязнения инфузионной жидкости.
Как показано также на фиг.48 и фиг.49A-49C, одноразовый корпусной узел 804 может содержать участок 900 основания, мебранный узел 902 и верхний участок 904. Участок 900 основания может содержать нишу 906, которая, совместно с мембранным узлом 902, определяет границы резервуара 908 для вмещения инфузионной жидкости (непоказанной), например инсулина. Как показано также на фиг.50A-50C, ниша 906 может быть, по меньшей мере, частично сформирована участком 900 основания и составлять с ним одно целое. Мембранный узел 902 можно вводить в зацепление с возможностью уплотнения с участком 900 основания, например зажимом между участком 900 основания и верхним участком 904. Верхний участок 904 можно прикреплять к участку 900 основания обычными средствами, например приклеиванием, термосвариванием, ультразвуковой сваркой и/или на прессовой посадке. В дополнение/в альтернативном варианте мембранный узел 902 можно прикреплять к участку 900 основания, например приклеиванием, ультразвуковой сваркой, термосвариванием и т.п., чтобы обеспечить уплотнение между мембранным узлом 902 и участком 900 основания.
Как также показано на фиг.48 и 50A, ниша 906 в примерном варианте осуществления содержит приподнятый участок 901, который содержит зону 903 вокруг отверстий 905 для жидкости, ведущих к контуру движения жидкости. Приподнятый участок 901 в примерном варианте осуществления продолжается по всему периметру ниши 906. Однако в других вариантах осуществления приподнятый участок 901 может продолжаться не вдоль всего периметра, а может находиться вдоль части периметра. Зона 903 вокруг отверстий 905 для жидкости может иметь такую форму, которая показана в примерном варианте осуществления, включая угловой участок, который в некоторых вариантах осуществления содержит 45-градусные углы, однако в других вариантах осуществления угол может быть больше или меньше. В некоторых вариантах осуществления насос может создавать недостаточный вакуум для сжатия резервуара настолько, чтобы вытеснить весь объем жидкости, который может храниться в резервуаре. Приподнятый участок 901 может минимизировать бесполезный расход жидкости.
Отверстия 905 для жидкости, которые в примерном варианте осуществления могут содержать три отверстия, но в других вариантах осуществления могут содержать больше отверстий или меньше отверстий, могут быть окружены зоной 903 приподнятого участка. В примерном варианте осуществления отверстия 905 для жидкости могут быть узкими в центре, что создает поверхностное натяжение, которое может предотвратить втягивание воздуха в отверстие. В примерном варианте осуществления упомянутая зона может быть выполнена с возможностью поддержки сбора всего воздуха, который присутствует в резервуаре над одним из отверстий 905 для жидкости, вместо втягивания через отверстия 905 для жидкости и в контур движения жидкости. Кроме того, поскольку отверстий 905 для жидкости может быть больше одного, то, когда воздушный пузырек улавливается над одним, воздух не может помешать течению жидкости через другие два отверстия.
Как показано также на фиг.51A-51C, одноразовый корпусной узел 804 может также содержать крышку 910 пути движения жидкости. Крышка 910 пути движения жидкости может вмещаться в полость 912, сформированную на/в участке 900 основания. Крышка 910 пути движения жидкости может в некоторых вариантах осуществления содержит, по меньшей мере, участок, по меньшей мере, одного канала (например, канала 914). Каналы, содержащиеся в крышке 910 пути движения жидкости, могут связывать течением жидкости, по меньшей мере, один клапанный конструктивный элемент типа volcano (например, клапаны 916 типа volcano), содержащийся на участке 900 основания. Клапаны 916 типа volcano могут содержать выступ, содержащий отверстие, продолжающееся сквозь упомянутый выступ. Кроме того, как крышка 910 пути движения жидкости, так и участок 900 основания могут устанавливать границы углубленного участка (например, углубленных участков 918, 920, содержащиеся в участке 900 основания и крышке 910 пути движения жидкости, соответственно) для соединения проходом для жидкости с инфузионным набором (например, содержащим канюлю 922). Канюлю 922 можно соединять с одноразовым корпусным узлом 804 обычными средствами (например, приклеиванием, термосвариванием, на прессовой посадке или подобным средством). Пути движения жидкости, установленные крышкой 910 пути движения жидкости и клапанами типа volcano (например, клапанами 916 типа volcano) участка 900 основания, могут определять путь движения жидкости между резервуаром 908 и канюлей 922 для доставки инфузионной жидкости в пользователя инфузионным набором. Однако в некоторых вариантах осуществления крышка 910 пути движения жидкости может содержать, по меньшей мере, участок пути движения жидкости, и в некоторых вариантах осуществления крышка 910 пути движения жидкости может не содержать, по меньшей мере, участка пути движения жидкости. В примерном варианте осуществления крышка 910 пути движения жидкости может быть прикреплена лазерной сваркой к участку 900 основания. Однако в других вариантах осуществления крышка 910 пути движения жидкости может быть соединена с участком 900 основания также обычными средствами (например, приклеиванием, термосвариванием, ультразвуковой сваркой, на прессовой посадке или подобными средствами) для получения, в общем, непроницаемого для жидкости уплотнения между крышкой 910 пути движения жидкости и участком 900 основания.
Как показано также на фиг.54A-54C, одноразовый корпусной узел 804 может дополнительно содержать клапанную мембранную крышку 924. Клапанная мембранная крышка 924 может быть, по меньшей мере, частично расположена над клапанами типа volcano (например, клапаном 916 типа volcano) и насосной нишей 926, содержащейся на/в участке 900 основания. Клапанная мембранная крышка 924 может содержать гибкий материал, который, например, можно селективно вводить в плотное зацепление с клапанами типа volcano посредством клапана 850 резервуара, клапана 854 датчика объема и измерительного клапана 856 одноразового корпусного узла 802, например, для управления течением инфузионной жидкости. Кроме того, клапанная мембранная крышка 924 может упруго деформироваться в насосную нишу 926 под действием плунжерного насоса 852 для осуществления нагнетания инфузионной жидкости. Клапанная мембранная крышка 924 может быть зацеплена между участком 900 основания и верхним участком 904 одноразового корпусного узла 804 с формированием уплотнения 928 между клапанной мембранной крышкой 924 и участком 900 основания. Например, в примерном варианте осуществления клапанная мембранная крышка 924 может быть наформована на участок 900 основания. В другом варианте осуществления клапанная мембранная крышка 924 может быть зажата между участком 900 основания и верхним участком 904 для формирования уплотнения 928. В дополнение/в альтернативном варианте клапанную мембранную вставку можно соединять, по меньшей мере, с каким-то одним из участка 900 основания и верхнего участка 904, например приклеиванием, термосвариванием или подобным способом.
Как показано также на фиг.53A-C, верхний участок 904 может содержать установочные лапки 930, 932, которые могут быть выполнены с возможностью, по меньшей мере, частичного вмещения в отверстия 836, 838 пластины 818 основания многократно используемого корпусного узла 802, чтобы обеспечивать правильное совмещение между многократно используемым корпусным узлом 802 и одноразовым корпусным узлом 804. Кроме того, верхний участок 904 может содержать, по меньшей мере, одну радиальную лапку 934, 936, 938, 940, выполненную с возможностью зацепления взаимодействующими лапками 942, 944, 946, 948 узла 806 запорного кольца. По меньшей мере, одна радиальная лапка (например, радиальная лапка 940) может содержать упоры (например, стопор 950 установочной лапки, который можно использовать для сварки, при этом данная лапка является лапкой, которая входит в нишу для установки и ультразвуковой сварки), которые, например, могут предотвращать дальнейший поворот узла 806 запорного кольца после того, как многократно используемый корпусной узел 802 и одноразовый корпусной узел 804 введены в полное зацепление.
Как пояснялось выше, клапанная мембранная вставка 924 может допускать нагнетание и формирование потока инфузионной жидкости клапаном 850 резервуара, плунжерным насосом 852, клапаном 854 датчика объема и измерительным клапаном 856. Соответственно, верхний участок 904 может содержать, по меньшей мере, одно отверстие (например, отверстия 952, 954, 956), которое может выставлять, по меньшей мере, участок клапанной мембранной вставки 924 для воздействия клапаном 850 резервуара, плунжерным насосом 852, клапаном 854 датчика давления и измерительным клапаном 856. Кроме того, верхний участок 904 может содержать, по меньшей мере, одно отверстие 958, 960, 962, которое может быть выполнено с возможностью управления объемом наполнения во время наполнения резервуара 908, как подробно поясняется ниже. Мембранный узел 902 может содержать ребра 964, 966, 968 (например, как показано на фиг.52A), которые могут, по меньшей мере, частично вмещаться в соответствующие отверстия 958, 960, 962. Как подробно поясняется ниже, к, по меньшей мере, одному ребру 964, 966, 968 можно прилагать усилие, чтобы, по меньшей мере, временно, уменьшить объем резервуара 908.
В некоторых вариантах осуществления, возможно, было бы желательно обеспечить уплотнение между многократно используемым корпусным узлом 802 и одноразовым корпусным узлом 804. Соответственно, одноразовый корпусной узел 804 может содержать уплотнительный узел 970. Уплотнительный узел 970 может содержать, например, эластомерный элемент, который может обеспечить сжимаемый резиновый или пластиковый слой между многократно используемым корпусным узлом 802 и одноразовым корпусным узлом 804, при зацеплении, и, тем самым, предотвращать ненамеренное расцепление и проникновение внешних жидкостей. Например, уплотнительный узел 970 может быть водонепроницаемым уплотнительным узлом и, следовательно, допускать ношение пользователем инфузионного насосного узла 800 во время плавания, приема ванны или физических упражнений.
Подобно, например, одноразовому корпусному узлу 114 одноразовый корпусной узел 802 может быть в некоторых вариантах осуществления выполнен с возможностью содержания резервуара 908, наполняемого множество раз. Однако в некоторых вариантах осуществления одноразовый корпусной узел 114 может быть выполнен так, что резервуар 908 нельзя заполнять повторно. Как показано также на фиг.57-64, переходник 1000 для наполнения может быть выполнен с возможностью присоединения к одноразовому корпусному узлу 804 для повторного заполнения резервуара 908 с использованием шприца (непоказанного). Переходник 1000 для наполнения может содержать крепежные лапки 1002, 1004, 1006, 1008, которые могут быть выполнены с возможностью зацепления с радиальными лапками 934, 936, 938, 940 одноразового корпусного узла 804, в общем, подобно лапкам 942, 944, 946, 948 узла 806 запорного кольца. Соответственно, переходник 1000 для наполнения можно вводить в разъемное зацепление с одноразовым корпусным узлом 804 посредством совмещения переходника 1000 для наполнения с одноразовым корпусным узлом 804 и поворота переходника 1000 для наполнения и одноразового корпусного узла 804 одного относительно другого для разъемного зацепления крепежных лапок 1002, 1004, 1006, 1008 с радиальными лапками 934, 936, 938, 940.
Переходник 1000 для наполнения может дополнительно содержать приспособление 1010 для наполнения, которое может содержать, например, направляющий проход 1012, который выполнен с возможностью направления иглы шприца (непоказанного) к перегородке одноразового корпусного узла 804, чтобы обеспечивать наполнение резервуара 908 одноразового корпусного узла 804 с помощью шприца. В некоторых вариантах осуществления направляющий проход 1012 может быть наклоненным конусом или другим конусом с плавно изменяющимся углом наклона, чтобы дополнительно направлять шприц в перегородку. Переходник 1000 для наполнения может облегчать наполнение резервуара 908 обеспечением относительно большой площади введения, например, при дистальном отверстии направляющего прохода 1012. Направляющий проход 1012 может, в общем, сужаться к проксимальному отверстию меньшего размера, которое может быть точно совмещенным с перегородкой одноразового корпусного узла 804, когда переходник 1000 для наполнения находится в зацеплении с одноразовым корпусным узлом 804. Соответственно, переходник 1000 для наполнения может ослаблять требования к сноровке и нацеливанию, необходимым для надлежащего ввода иглы сквозь перегородку одноразового корпусного узла 804, с целью наполнения резервуара 908.
Как пояснялось выше, одноразовый корпусной узел 804 может быть выполнен с возможностью облегчения управления количеством инфузионной жидкости, доставляемой в резервуар 908 во время наполнения. Например, мембранный узел 902 одноразового корпусного узла 804 может содержать ребра 964, 966, 968, которые можно вдавливать и, по меньшей мере, частично смещать в резервуар 908 и, тем самым, уменьшать объем резервуара 908. Соответственно, когда инфузионную жидкость подают в резервуар 908, можно соответственно уменьшать объем жидкости, который может вмещаться резервуаром 908. Ребра 964, 966, 968 могут пропускаться через отверстия 958, 960, 962 в верхнем участке 904 одноразового корпусного узла 804.
Переходник 1000 для наполнения может содержать, по меньшей мере, один клавишный узел (например, клавишные узлы 1014, 1016, 1018), соответствующий ребрам 964, 966, 968. То есть когда переходник 1000 для наполнения вводят в разъемное зацепление с одноразовым корпусным узлом 804, клавиши 1014, 1016, 1018 могут совмещаться с ребрами 964, 966, 968. Клавишные узлы 1014, 1016, 1018 могут быть, например, консольными элементами, допускающими нажатие. Когда переходник 1000 для наполнения находится в разъемном зацеплении с одноразовым корпусным узлом 804, по меньшей мере, один из клавишных узлов 1014, 1016, 1018 допускает нажатие и может соответственно смещать соответствующее одно из ребер 964, 966, 698 в резервуар 908, что вызывает сопутствующее уменьшение объема резервуара 908.
Например, далее, для наглядности, предполагается, что резервуар 908 имеет максимальную вместимость 3,00 мл. Кроме того, предполагается, что клавишный узел 1014 выполнен с возможностью смещения ребра 964 в одноразовый корпусной узел 804, что приводит к уменьшению 3,00-мл вместимости одноразового корпусного узла 804 на 0,5 мл. Кроме того, предполагается, что клавишный узел 1016 выполнен с возможностью смещения ребра 966 в одноразовый корпусной узел 804, что также приводит к уменьшению 3,00-мл вместимости одноразового корпусного узла 804 на 0,5 мл. Дополнительно предполагается, что клавишный узел 1018 выполнен с возможностью смещения ребра 968 в одноразовый корпусной узел 804, что также приводит к уменьшению 3,00-мл вместимости одноразового корпусного узла 804 на 0,5 мл. Поэтому если пользователь желает наполнить резервуар 908 в одноразовом корпусном узле 804 объемом 2,00 мл инфузионной жидкости, то в некоторых вариантах осуществления пользователь может сначала наполнить резервуар до вместимости 3,00 мл, и затем нажать клавишные узлы 1016 и 1014 (что приводит к смещению ребер 966 и 968 в одноразовый корпусной узел 804), что фактически уменьшает 3,00-мл вместимость резервуара 908 в одноразовом корпусном узле 804 до 2,00 мл. В некоторых вариантах осуществления пользователь может сначала нажать соответствующее число клавишных узлов, что фактически уменьшает вместимость резервуара 908, и затем наполнить резервуар 908. Хотя показано конкретное число клавишных узлов, представляющее примерный вариант осуществления, в некоторых вариантах осуществления число клавишных узлов может изменяться от минимума 1 до такого числа, которое требуется. Кроме того, хотя в целях описания и в примерном варианте осуществления каждый клавишный узел может вытеснять 0,5 мл, в других вариантах осуществления объем вытеснения на клавишу может изменяться. Кроме того, резервуар может в различных вариантах осуществления содержать больший или меньший объем, чем упомянутый в примерном варианте осуществления.
В соответствии с вышеописанной конфигурацией клавишные узлы (например, клавишные узлы 1014, 1016, 108) можно использовать для, по меньшей мере, частичного управления объемом наполнения резервуара 908. Если не нажимать ни один из клавишных узлов, можно получить максимальный объем наполнения резервуара 908. Нажатие одного клавишного узла (например, клавишного узла 1014) может обеспечить получение второго максимального объема наполнения. Нажатие двух клавишных узлов (например, клавишных узлов 1014, 1016) может обеспечить третий максимальный объем наполнения. Нажатие всех трех клавишных узлов (например, клавишных узлов 1014, 1016, 1018) может обеспечить получение минимального объема наполнения.
Кроме того, в одном варианте осуществления клавишные узлы 1014, 1016, 1018 можно использовать для, по меньшей мере, частичного облегчения наполнения резервуара 908. Например, после того, как наполняющая игла (например, игла, которая может быть связана проходом для жидкости с ампулой с инфузионной жидкостью) вставлена в резервуар 908, клавишные узлы 1014, 1016, 1018 можно нажать, чтобы перекачать, по меньшей мере, долю всего воздуха, который может содержаться в резервуаре, в ампулу с инфузионной жидкостью. Затем клавишные узлы 1014, 1016, 1018 можно отпустить, чтобы допустить перетекание инфузионной жидкости из ампулы в резервуар 908. Как только резервуар 908 наполняют инфузионной жидкостью, по меньшей мере, один клавишный узел (например, по меньшей мере, один из клавишных узлов 1014, 1016, 1018) можно нажать и, тем самым, выдавить, по меньшей мере, часть инфузионной жидкости из резервуара 908 (например, через иглу, используемую для наполнения резервуара 908, и обратно в ампулу с инфузионной жидкостью). Как пояснялось выше, объем инфузионной жидкости, содержащийся в резервуаре 908, можно регулировать, например, в зависимости от того, сколько нажато клавишных узлов (например, таких, которые могут управлять объемом инфузионной жидкости, который вытесняется обратно в ампулу с инфузионной жидкостью).
Как показано, в частности, на фиг.62-64, приспособление 1010 для наполнения может присоединяться, с возможностью поворота, к пластине 1020 основания переходника для наполнения. Например, приспособление 1010 для наполнения может содержать шарнирные элементы 1022, 1024, которые могут быть выполнены с возможностью вмещения в шарнирные опоры 1026, 1028, что позволяет приспособлению для наполнения поворачиваться между открытым положением (например, показанным на фиг.57-61) и закрытым положением (например, показанным на фиг.63-64). Закрытое положение может быть подходящим, например, для упаковки переходника 1000 для наполнения, хранения переходника 1000 для наполнения или чего-то подобного. Чтобы обеспечить установку приспособления 1010 для наполнения в правильной ориентации для наполнения резервуара 908, приспособление 1010 для наполнения может содержать опорный элемент 1030. Для правильной ориентации приспособления 1010 для наполнения пользователь может повернуть приспособление 1010 для наполнения в полностью открытое положение, при этом приспособление 1010 для наполнения может контактировать с опорным элементом 1030.
В соответствии с альтернативным вариантом осуществления и, как показано также на фиг.65, переходник 1050 для наполнения может быть выполнен с возможностью разъемного зацепления одноразового корпусного узла 804 посредством множества крепежных лапок (например, крепежных лапок 1052, 1054). Кроме того, переходник 1050 для наполнения может содержать множество клавишных узлов (например, клавишных узлов 1056, 1058, 1060), которые могут взаимодействовать с ребрами 964, 966, 968 одноразового корпусного узла 804 для регулирования объема наполнения резервуара 908. Переходник 1050 для наполнения может дополнительно содержать приспособление 1062 для наполнения, содержащее направляющий проход 1064, выполненный с возможностью совмещения иглы шприца с перегородкой одноразового корпусного узла 804, например, для получения доступа к резервуару 908 с целью наполнения резервуара 908 инфузионной жидкостью. Приспособление 1062 для наполнения можно присоединять к пластине 1066 основания, например, в качестве неразъемного компонента данной пластины, приклеиванием, термосвариванием, на прессовой посадке или подобным способом.
Как показано также на фиг.66-74, переходник 1100 для наполнения из ампулы может быть выполнен с возможностью облегчения наполнения резервуара 908 одноразового корпусного узла 804 непосредственно из ампулы. Аналогично переходнику 1000 для наполнения переходник 1100 для наполнения из ампулы может содержать крепежные лапки 1102, 1104, 1106, 1108, которые могут быть выполнены с возможностью зацепления радиальных лапок 934, 936, 938, 940 одноразового корпусного узла, в общем, подобно зацеплению лапок 942, 944, 946, 948 узла 806 запорного кольца. Соответственно, переходник 1100 для наполнения из ампулы можно приводить в разъемное зацепление с одноразовым корпусным узлом 804 посредством совмещения переходника 1100 для наполнения из ампулы с одноразовым корпусным узлом 804 и поворота переходника 1100 для наполнения из ампулы и одноразового корпусного узла 804 одного относительно другого, чтобы ввести крепежные лапки 1102, 1104, 1106, 1108 в разъемное зацепление с радиальными лапками 934, 936, 938, 940.
Как пояснялось выше, одноразовый корпусной узел 804 может быть выполнен с возможностью облегчения управления количеством инфузионной жидкости, доставляемым в резервуар 908 во время наполнения. Например, мембранный узел 902 одноразового корпусного узла 804 может содержать ребра 964, 966, 968, которые можно нажимать и, по меньшей мере, частично смещать в резервуар 908, что уменьшает объем резервуара 908. Соответственно, когда инфузионная жидкость доставляется в резервуар 908, можно соответственно уменьшать объем жидкости, который может вмещаться в резервуар 908. Ребра 964, 966, 968 могут пропускаться через отверстия 958, 960, 962 в верхнем участке 904 одноразового корпусного узла 804.
Переходник 1100 для наполнения из ампулы может содержать, по меньшей мере, один клавишный узел (например, клавишные узлы 1110, 1112, 1114), соответствующий ребрам 964, 966, 968 (например, показанным на фиг.52A). То есть когда переходник 1100 для наполнения из ампулы находится в разъемном зацеплении с одноразовым корпусным узлом 804, кнопки 1110, 1112, 1114 могут совмещаться с ребрами 964, 966, 968. Клавишные узлы 1110, 1112, 1114 могут быть, например, консольными элементами, допускающими нажатие. Когда переходник 1100 для наполнения из ампулы приведен в разъемное зацепление с одноразовым корпусным узлом 804, по меньшей мере, один из клавишных узлов 1110, 1112, 1114 допускает нажатие и может соответственно смещать соответствующее одно из ребер 964, 966, 698 в резервуар 908, что вызывает сопутствующее уменьшение объема резервуара 908.
Например, далее, для наглядности, предполагается, что резервуар 908 имеет максимальную вместимость 3,00 мл. Кроме того, предполагается, что клавишный узел 1110 выполнен с возможностью смещения ребра 964 в одноразовый корпусной узел 804, что приводит к уменьшению 3,00-мл вместимости одноразового корпусного узла 804 на 0,5 мл. Кроме того, предполагается, что клавишный узел 1112 выполнен с возможностью смещения ребра 966 в одноразовый корпусной узел 804, что также приводит к уменьшению 3,00-мл вместимости одноразового корпусного узла 804 на 0,5 мл. Дополнительно предполагается, что клавишный узел 1114 выполнен с возможностью смещения ребра 968 в одноразовый корпусной узел 804, что также приводит к уменьшению 3,00-мл вместимости одноразового корпусного узла 804 на 0,5 мл. Поэтому если пользователь желает наполнить резервуар 908 в одноразовом корпусном узле 804 объемом 2,00 мл инфузионной жидкости, то пользователь может нажать клавишные узлы 1112 и 1114 (что приводит к смещению ребер 966 и 968 в одноразовый корпусной узел 804), что фактически уменьшает 3,00-мл вместимость резервуара 908 в одноразовом корпусном узле 804 до 2,00 мл.
Переходник 1100 для наполнения из ампулы может дополнительно содержать узел 1116 приспособления для наполнения из ампулы, который может быть выполнен с возможностью создания соединения проходом для жидкости между ампулой с инфузионной жидкостью и резервуаром 908 одноразового корпусного узла 804 сквозь перегородку. Как показано, в частности, на фиг.71, узел приспособления для наполнения из ампулы может содержать узел 1118 двухсторонней иглы. Узел 1118 двухсторонней иглы может содержать первый конец 1120 иглы, выполненный с возможностью прокалывания перегородки ампулы (непоказанной), и второй конец 1122 иглы, выполненный с возможностью прокалывания перегородки одноразового корпусного узла 804. По существу, ампула и резервуар 908 могут иметь соединение проходом для жидкости, допускающим перекачивание инфузионной жидкости из ампулы в резервуар 908. Узел 1118 двухсторонней иглы может содержать участок 1124 зацепления ампулы вблизи первого конца 1120. Консоли 1124, 1126 зацепления ампулы могут быть выполнены с возможностью разъемного зацепления, например, колпачка ампулы, чтобы способствовать сохранению соединения между узлом 1118 двухсторонней иглы и ампулой. Кроме того, узел 1118 двухсторонней иглы может содержать корпус 1128, который может вмещаться с возможностью сдвига в отверстие 1130 корпуса 1132 приспособления для наполнения из ампулы. Корпус 1132 приспособления для наполнения из ампулы может содержать, например, стабилизирующие консоли 1134, 1136, которые могут быть выполнены с возможностью стабилизации ампулы во время наполнения одноразового корпусного узла 804. В одном варианте осуществления ампула допускает зацепление с узлом 1118 двухсторонней иглы, например, таким образом, что первый конец 1120 может проникать сквозь перегородку ампулы, и колпачок ампулы допускает зацепление консолями 1124, 1126 зацепления. Корпус 1128 можно вставить с возможностью сдвига в отверстие 1130 так, чтобы второй конец 1122 узла 1118 двухсторонней иглы мог проколоть перегородку одноразового корпусного узла 804.
Подобно переходнику 1000 для наполнения узел 1116 приспособления для наполнения из ампулы может быть выполнен с возможностью шарнирного присоединения к пластине 1138 основания переходника для наполнения из ампулы. Например, приспособление 1116 для наполнения из ампулы может содержать шарнирные элементы 1140, 1142, которые могут быть выполнены с возможностью вмещения в шарнирные опоры 1144, 1146 (например, показанные на фиг.71), что позволяет приспособлению 1116 для наполнения из ампулы поворачиваться между открытым положением (например, показанным на фиг.66-70) и закрытым положением (например, показанным на фиг.72-74). Закрытое положение может быть подходящим, например, для упаковки переходника 1100 для наполнения из ампулы, хранения переходника 1100 для наполнения из ампулы или чего-то подобного. Чтобы обеспечить установку приспособления 1116 для наполнения из ампулы в правильной ориентации для наполнения резервуара 908, переходник 1100 для наполнения из ампулы может содержать опорный элемент 1148. Для правильной ориентации приспособления 1116 для наполнения из ампулы пользователь может повернуть приспособление 1116 для наполнения из ампулы в полностью открытое положение, при этом приспособление 1116 для наполнения из ампулы может контактировать с опорным элементом 1148. Кроме того, пластина 1138 основания переходника для наполнения из ампулы может содержать, по меньшей мере, один крепежный конструктивный элемент (например, крепежные лапки 1150, 1152), который может входить в зацепление с приспособлением 1116 для наполнения из ампулы и может удерживать приспособление 1116 для наполнения из ампулы в закрытом положении. Пластина 1138 основания переходника для наполнения из ампулы также может содержать конструктивные элементы (например, лапки 1154, 1156), которые могут быть выполнены с возможностью поддержки фиксации узла 1118 двухсторонней иглы, например, путем предотвращения сдвижного отделения узла 1118 двухсторонней иглы от корпуса 1132 приспособления для наполнения из ампулы.
На фиг.72-74 показан узел 1116 приспособления для наполнения, находящийся в закрытом положении. В показанной конфигурации опорный элемент 1148 может выполнять дополнительную функцию ограждения иглы. При съеме узла 1116 приспособления для наполнения с одноразового корпусного узла 804 опорный элемент 1148 может выполнять функцию предоставления пользователю возможности безопасно сжать концы и повернуть узел 1116 приспособления для наполнения для съема. Как показано на фиг.70, в открытом положении опорный элемент 1148 может функционировать как упор для поддержки надлежащей ориентации.
Как показано на фиг.57-73, примерные варианты осуществления переходника для наполнения содержат захватный конструктивный элемент (например, 1166 на фиг.71). Захватный конструктивный элемент 1166 может обеспечивать захватный промежуточный элемент для съема переходника для наполнения с одноразового корпусного узла 804. Несмотря на то, что на упомянутых фигурах показана одна конфигурация, в других вариантах осуществления конфигурация может изменяться. В еще одних вариантах осуществления захватный конструктивный элемент может отсутствовать.
В соответствии с одним вариантом осуществления пластина 1020 основания переходника для наполнения и пластина 1138 основания переходника для наполнения из ампулы могут быть взаимозаменяемыми компонентами. Соответственно, можно применять одну пластину основания (например, либо пластину 1020 основания переходника для наполнения, либо пластину 1138 основания переходника для наполнения из ампулы) как с приспособлением 1010 для наполнения, так и с приспособлением 1116 для наполнения из ампулы. Соответственно, число разных компонентов, которые требуются для обоих переходников для наполнения можно сократить, и пользователь может располагать возможностью выбора переходника для наполнения, который может быть наиболее подходящим для данного сценария наполнения.
Различные варианты осуществления переходников для наполнения могут обеспечивать много преимуществ по обеспечению безопасности, включая, но без ограничения: обеспечение системы для наполнения резервуара без манипулирования с иглой; защита резервуара от ненамеренного контакта с иглой, т.е. разрушения целостности резервуара из-за ненамеренного прокола; предусмотренная в конструкции возможность работы обеими руками; в некоторых вариантах осуществления возможно обеспечение системы для сохранения воздуха в резервуаре.
Как пояснялось выше, многократно используемый корпусной узел 802 может содержать аккумулятор 832, который, например, может содержать перезаряжаемый аккумулятор. Как показано также на фиг.75-80, зарядное устройство 1200 для аккумулятора может быть выполнено с возможностью подзарядки аккумулятора 832. Зарядное устройство 1200 для аккумулятора может содержать футляр 1202, содержащий верхнюю пластину 1204. Верхняя пластина 1204 может содержать, по меньшей мере, один электрический контакт 1206, как правило, выполненный с возможностью электрического соединения с электрическими контактами 834 многократно используемого корпусного узла 802. Электрические контакты 1206 могут содержать, но без ограничения, электрические контактные площадки, подпружиненные электрические контактные элементы и т.п. Кроме того, верхняя пластина 1204 может содержать установочные лапки 1208, 1210, которые могут быть выполнены с возможностью сопряжения с отверстиями 836, 838 в пластине 818 основания многократно используемого корпусного узла 802 (например, как показано на фиг.35C). Взаимодействие установочных лапок 1208, 1210 и отверстий 836, 838 может обеспечить совмещение многократно используемого корпусного узла 802 с зарядным устройством 1200 для аккумулятора с тем, чтобы электрические контакты 1206 зарядного устройства 1200 для аккумулятора могли электрически соединяться с электрическими контактами 834 многократно используемого корпусного узла 802.
Как показано также на фиг.77 и 78, зарядное устройство 1200 для аккумулятора может быть выполнено с возможностью разъемного зацепления с многократно используемым корпусным узлом 802. Например, подобно тому как одноразовый корпусной узел 804, зарядное устройство 1200 для аккумулятора может содержать, по меньшей мере, одну крепежную лапку (например, крепежные лапки 1212, 1214, показанные на фиг.76). Крепежные лапки (например, крепежные лапки 1212, 1214) допускают зацепление лапками 942, 944, 946, 948 узла 806 запорного кольца. По существу, многократно используемый корпусной узел 802 можно совместить с зарядным устройством 1200 для аккумулятора (с помощью установочных лапок 1208, 1210), когда запорное кольцо 806 находится в первом незапертом положении, как показано на фиг.77. Запорное кольцо 806 можно повернуть относительно зарядного устройства 1200 для аккумулятора в направлении по стрелке 1216 для разъемного зацепления лапок 942, 944, 946, 948 запорного кольца 806 с крепежными лапками (например, крепежными лапками 1212, 1214) зарядного устройства 1200 для аккумулятора, как показано на фиг.78.
В одном варианте осуществления зарядное устройство 1200 для аккумулятора может содержать углубленную область 1218, которая может, например, в примерных вариантах осуществления обеспечивать свободное место для вмещения насосных и клапанных компонентов многократно используемого корпусного узла 802. Как показано также на фиг.79 и 80, зарядное устройство 1200 для аккумулятора может подавать электрический ток в электрические контакты 1206 (и, тем самым, в многократно используемый корпусной узел 802 через электрические контакты 834) для подзарядки аккумулятора 832 многократно используемого корпусного узла 802. В некоторых вариантах осуществления, когда сигнал, сообщающий о полном зацеплении с многократно используемым корпусным узлом, не обеспечен, ток в электрические контакты 1206 может не подаваться. В соответствии с данным вариантом осуществления можно уменьшить риск, сопряженный с электрическим коротким замыканием (например, происходящим в результате контакта посторонних предметов с электрическими контактами 1206) и повреждением многократно используемого корпусного узла 802 (например, происходящим в результате неправильного первоначального совмещения между электрическими контактами 1206 и электрическими контактами 834). Кроме того, зарядное устройство 1200 для аккумулятора может не отбирать ток без нужды, когда зарядное устройство для аккумулятора не подзаряжает многократно используемый корпусной узел 802.
Как также показано на фиг.79 и 80, зарядное устройство 1200 для аккумулятора может содержать нижний корпусной участок 1224 и верхнюю пластину 1204. Печатная плата 1222 (которая, например, может содержать электрические контакты 1206) может располагаться в полости, содержащейся между верхней пластиной 1204 и нижним корпусным участком 1224.
На фиг.81-89 показаны также различные варианты осуществления зарядного устройства 1200 для аккумулятора/установочных блоков. На фиг.81 и 82 показано настольное зарядное устройство 1250, содержащее нишу 1252, выполненную с возможностью стыковки с многократно используемым корпусным узлом (например, многократно используемым корпусным узлом 802) и его подзарядки. Многократно используемый корпусной узел может опираться в нишу 1252 и/или может входить в разъемное зацепление в нише 1252 подобно тому, как пояснялось выше. Кроме того, настольное зарядное устройство 1250 может содержать нишу 1254, выполненную с возможностью состыковки с удаленным узлом управления (например, удаленным узлом 300 управления). Ниша 1254 может содержать штепсельную вилку USB (универсальной последовательной шины) 1256, которая, например, может быть выполнена с возможностью соединения с удаленным узлом управления, когда удаленный узел управления расположен в нише 1254. Штепсельная вилка USB 1256 может обеспечивать передачу данных в удаленный узел управления и из него, а также зарядку удаленного узла управления. Настольное зарядное устройство 1250 может также содержать порт USB 1258 (который, например, может содержать порт мини-USB), позволяющий настольному зарядному устройству получать питание (например, для зарядки многократно используемого корпусного узла и/или удаленного узла управления). В дополнение/в альтернативном варианте порт USB 1258 может быть выполнен с возможностью передачи данных в удаленный узел управления и из него и/или в многократно используемый корпусной узел и из него, например, при подключении к компьютеру (непоказанному).
Как видно далее из фиг.83A-83B, подобно предыдущему варианту осуществления настольное зарядное устройство 1260 может содержать нишу 1262 для стыковки с многократно используемым корпусным узлом (например, многократно используемым корпусным узлом 1264). Настольное зарядное устройство может также содержать нишу 1266, выполненную с возможностью вмещения удаленного узла управления (например, удаленного узла 1268 управления). По меньшей мере, одна из ниш 1262, 1266 может содержать электрические соединения и/или информационные соединения, выполненные с возможностью зарядки и/или передачи данных, соответственно, в многократно используемый корпусной узел 1262 и из него и/или в удаленный узел 1268 управления и из него.
На фиг.84A-84B представлен другой вариант осуществления настольного зарядного устройства. Подобно настольному зарядному устройству 1260 настольное зарядное устройство 1270 может содержать ниши (непоказанные) для стыковки, соответственно, с многократно используемым корпусным узлом 1272 и удаленным узлом 1274 управления. Как показано, настольное зарядное устройство 1270 может содержать многократно используемый корпусной узел 1272 и удаленный узел 1274 управления в конфигурации бок о бок. Настольное зарядное устройство 1270 может содержать различные электрические и информационные соединения, выполненные с возможностью зарядки и/или передачи данных, соответственно, в многократно используемый корпусной узел 1272 и из него и/или в удаленный узел 1274 управления и из него, как пояснялось в различных вышеописанных вариантах осуществления.
Как показано на фиг.85A-85D, раскладное зарядное устройство 1280 может содержать нишу 1282 для вмещения многократно используемого корпусного узла 1284 и удаленного узла 1286 управления. Раскладное зарядное устройство 1280 может содержать различные электрические и информационные соединения, выполненные с возможностью зарядки и/или передачи данных в многократно используемый корпусной узел 1284 и из него и/или в удаленный узел 1286 управления и из него, как пояснялось в различных вышеописанных вариантах осуществления. Кроме того, как показано на фиг.85B-85D, раскладное зарядное устройство 1280 может содержать поворотную крышку 1288. Поворотная крышка 1288 может быть выполнена с возможностью поворота между открытым положением (например, как показано на фиг.85B), в котором многократно используемый корпусной узел 1284 и удаленный узел 1286 управления могут быть установлены в раскладное зарядное устройство 1280, и закрытым положением (например, как показано на фиг.85D), в котором ниша 1282 может быть закрыта поворотной крышкой 1288. В закрытом положении ниша 1282, а также любые электрические и/или информационные соединения, расположенные в ней, могут быть защищены от повреждения.
Как показано на фиг.86, настенное зарядное устройство 1290 может содержать нишу 1292, выполненную с возможностью вмещения многократно используемого корпусного узла 1294. Кроме того, настенное зарядное устройство 1290 может содержать нишу 1296, выполненную с возможностью вмещения удаленного узла 1298 управления. Многократно используемый корпусной узел 1294 и удаленный узел 1298 управления могут располагаться, например, в конфигурации с размещением один над другим, что обеспечивает относительно узкий профиль. Задний участок настенного зарядного устройства 1290 может содержать электрический штепсельный разъем, выполненный с возможностью включения настенного зарядного устройства в электрическую розетку. По существу, настенное зарядное устройство 1290 в состоянии, включенном в электрическую розетку, может обеспечивать конфигурацию в настенном исполнении. Кроме того, в состоянии, включенном в электрическую розетку, настенное зарядное устройство 1290 может снабжаться питанием для зарядки многократно используемого корпусного узла 1294 и/или удаленного узла 1298 управления.
Как показано на фиг.87, настенное зарядное устройство 1300 может содержать нишу 1302, выполненную с возможностью вмещения удаленного узла 1304 управления. Кроме того, настенное зарядное устройство может содержать нишу (непоказанную), выполненную с возможностью вмещения многократно используемого корпусного узла 1306. Настенное зарядное устройство 1300 может быть выполнено с возможностью расположения удаленного узла 1304 управления и многократно используемого корпусного узла 1306 в конфигурации с обратной стороной к обратной стороне, которая может обеспечивать относительно узкий профиль. Кроме того, настенное зарядное устройство 1300 может содержать электрический штепсельный разъем 1308, выполненный с возможностью включения в электрическую розетку. Электрический штепсельный разъем 1308 может содержать укладываемую конфигурацию, в которой электрический штепсельный разъем 1308 может допускать поворот между развернутым положением (например, показанным) и уложенным положением. В развернутом положении электрический штепсельный разъем 1308 можно ориентировать для включения в электрическую розетку. В уложенном положении электрический штепсельный разъем 1308 может располагаться в нише 1310, которая может защищать электрический штепсельный разъем 1308 от повреждения и/или от повреждения других предметов.
Как показано на фиг.88, зарядное устройство 1320 может содержать нишу 1322, выполненную с возможностью вмещения многократно используемого корпусного узла 1324. Зарядное устройство 1320 может дополнительно содержать нишу (не показанную), выполненную с возможностью вмещения удаленного узла 1326 управления. Зарядное устройство 1320 может дополнительно содержать крышку 1328. Крышка 1328 может быть выполнена с возможностью поворота между открытым положением (показанным) и закрытым положением. Когда крышка 1328 находится в открытом положении, многократно используемый корпусной узел 1324 и удаленный узел 1326 управления могут быть доступными (например, допускать пользователя к съему/установке многократно используемого корпусного узла 1324 и/или удаленного узла 1326 управления с/на зарядного/ное устройство 1320). Когда крышка 1324 находится в закрытом положении, крышка 1328 и корпус 1330 зарядного устройства могут, по существу, закрывать многократно используемый корпусной узел 1324 и/или удаленный узел 1326 управления и/или нишу 1322 и нишу, выполненную с возможностью вмещения удаленного узла 1326 управления, и, тем самым, обеспечивать защиту от повреждения и/или небрежного обращения многократно используемого корпусного узла 1324, удаленного узла 1326 управления и/или любого электрического и/или информационного соединения, относящегося к зарядному устройству 1320.
Как показано на фиг.89A-89B, настенное зарядное устройство 1350 может содержать нишу 1352, выполненную с возможностью вмещения удаленного узла 1354 управления. Настенное зарядное устройство 1350 может также содержать нишу 1356, выполненную с возможностью вмещения многократно используемого корпусного узла 1358. Настенное зарядное устройство 1350 может быть выполнено с возможностью установки удаленного узла 1354 управления и многократно используемого корпусного узла 1358, в общем, в конфигурации бок о бок и обеспечения, тем самым, относительно узкого профиля. Зарядное устройство 1350 может дополнительно содержать электрический штепсельный разъем 1360, который, например, может быть выполнен с возможностью включения в электрическую розетку. Электрический штепсельный разъем 1360 может содержать укладываемую конфигурацию, в которой электрический штепсельный разъем 1360 может допускать поворот между развернутым положением (например, показанным) и уложенным положением. В развернутом положении электрический штепсельный разъем 1360 можно ориентировать для включения в электрическую розетку. В уложенном положении электрический штепсельный разъем 1360 может располагаться в нише 1362, которая может защищать электрический штепсельный разъем 1360 от повреждения и/или от повреждения других предметов.
Терапия с помощью инфузионного насоса может содержать назначения по объему и времени. Количество дозируемой жидкости, вместе с временной диаграммой дозирования, могут быть двумя критическими факторами терапии с помощью инфузионного насоса. Как подробно поясняется ниже, инфузионные насосные устройства и системы, описанные в настоящей заявке, могут обеспечивать способ дозирования жидкости, а также устройство, систему и способ для измерения количества дозируемой жидкости. Однако в обстоятельствах, когда критичны калибровка и точность калибровки измерительного устройства, возможно, было полезно как можно скорее определять любое снижение точности измерительного устройства. Следовательно, в предлагаемом случае имеются преимущества внешней проверки объема и нагнетания.
Как пояснялось выше, инфузионный насосный узел 100 может содержать узел 148 датчика объема, выполненный с возможностью контроля количества жидкости, вводимой инфузионным насосным узлом 100. Кроме того, и как пояснялось выше, инфузионный насосный узел 100 может быть выполнен таким образом, чтобы результаты измерений объема, выполняемые узлом 148 датчика объема, можно было использовать для управления, через контур обратной связи, количеством инфузионной жидкости, которую вводят в пользователя.
На фиг.90A-90C представлено также одно схематическое изображение и два вида в разрезе узла 148 датчика объема. На фиг.91A-91I представлены также различные изометрические и схематические изображения узла 148 датчика объема (который, как показано, содержит верхний футляр 1400). На фиг.92A-92I представлены также различные изометрические и схематические изображения узла 148 датчика объема (со снятым верхним футляром 1400), где вскрыты для наблюдения звукоизлучающий узел 622, эталонный микрофон 626 и узел 830 печатной платы. На фиг.93A-93I представлены также различные изометрические и схематические изображения узла 148 датчика объема (со снятым узлом 830 печатной платы), где вскрыт для наблюдения проходной узел 624. На фиг.94A-94F представлены также различные изометрические изображения и схематические изображения в разрезе узла 148 датчика объема (со снятым узлом 830 печатной платы), где вскрыт для наблюдения проходной узел 624. На фиг.95 представлены также вид с пространственным разделением деталей узла 148 датчика объема, где вскрыты для наблюдения верхний футляр 1400, звукоизлучающий узел 622, эталонный микрофон 626, уплотнительный узел 1404, нижний футляр 1402, проходной узел 624, пружинная диафрагма 628 и узел 1406 фиксирующего кольца.
Приведенное ниже пояснение касается конструкции и функционирования узла 148 датчика объема (который, в упрощенной форме, показан на фиг.96). В нижеследующем описании может применяться следующая система условных обозначений:
<i>Символы</i>
<i>P</i>
Давление
<i>p</i>
Возмущение давления
<i>V</i>
Объем
<i>ν</i>
Возмущение объема
<i>γ</i>
Отношение удельных теплоемкостей
<i>R</i>
Газовая постоянная
<i>ρ</i>
Плотность
<i>Z</i>
Импеданс
<i>f</i>
Гидравлическое сопротивление
<i>A</i>
Площадь поперечного сечения
<i>L</i>
Длина
<i>ω</i>
Частота
<i>ζ</i>
Коэффициент затухания
<i>α</i>
Объемное отношение
<i>Подстрочный индекс</i>
0
Объем звукоизлучателя
1
Эталонный объем
2
Переменный объем
<i>k</i>
Звукоизлучатель
<i>r</i>
Резонансный проход
<i>z</i>
Нуль
p
Вывод
Вывод уравнение для узла 148 датчика объема:
Моделирование акустических объемов
Давление и объем идеального газа в адиабатическом процессе могут быть связаны уравнением:
PV
K
γ
<mrow />
=,
[уравнение 1]
где K является постоянной, определяемой исходными условиями системы.
p(t)
v(t)
Уравнение 1 можно переписать в виде функции среднего давления P и объема V и небольших, зависящих от времени возмущений данных давления и объема, , , следующим образом:
(P+p(t))(V+v(t))
=K
γ
<mrow />
[уравнение 2]
Дифференцирование данного уравнения может дать следующий результат:
<mrow><mover accent="true"><mi>p</mi><mo>˙</mo></mover><mrow><mo>(</mo><mi>t</mi><mo>)</mo></mrow><msup><mrow><mrow><mo>(</mo><mrow><mi>V</mi><mo>+</mo><mi>v</mi><mrow><mo>(</mo><mi>t</mi><mo>)</mo></mrow></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow><mi>γ</mi></msup><mo>+</mo><mi>γ</mi><msup><mrow><mrow><mo>(</mo><mrow><mi>V</mi><mo>+</mo><mi>v</mi><mrow><mo>(</mo><mi>t</mi><mo>)</mo></mrow></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow><mrow><mi>γ</mi><mo>−</mo><mn>1</mn></mrow></msup><mrow><mo>(</mo><mrow><mi>P</mi><mo>+</mo><mi>p</mi><mrow><mo>(</mo><mi>t</mi><mo>)</mo></mrow></mrow><mo>)</mo></mrow><mover accent="true"><mi>v</mi><mo>˙</mo></mover><mrow><mo>(</mo><mi>t</mi><mo>)</mo></mrow><mo>=</mo><mn>0</mn></mrow>
<mrow />
[уравнение 3]
которое можно упростить к виду:
<mrow><mover accent="true"><mi>p</mi><mo>˙</mo></mover><mrow><mo>(</mo><mi>t</mi><mo>)</mo></mrow><mo>+</mo><mi>γ</mi><mfrac><mrow><mi>P</mi><mo>+</mo><mi>p</mi><mrow><mo>(</mo><mi>t</mi><mo>)</mo></mrow></mrow><mrow><mi>V</mi><mo>+</mo><mi>v</mi><mrow><mo>(</mo><mi>t</mi><mo>)</mo></mrow></mrow></mfrac><mover accent="true"><mi>v</mi><mo>˙</mo></mover><mrow><mo>(</mo><mi>t</mi><mo>)</mo></mrow><mo>=</mo><mn>0</mn></mrow>
<mrow />
[уравнение 4]
Если уровни акустического давления намного меньше, чем внешнее давление, то уравнение можно дополнительно упростить к виду:
<mrow><mover accent="true"><mi>p</mi><mo>˙</mo></mover><mrow><mo>(</mo><mi>t</mi><mo>)</mo></mrow><mo>+</mo><mi>γ</mi><mfrac><mi>P</mi><mi>V</mi></mfrac><mover accent="true"><mi>v</mi><mo>˙</mo></mover><mrow><mo>(</mo><mi>t</mi><mo>)</mo></mrow><mo>=</mo><mn>0</mn></mrow>
<mrow />
[уравнение 5]
Однако насколько точным является приведенное допущение? С использованием адиабатического уравнения можно показать, что:
<mrow><mfrac><mi>P</mi><mi>V</mi></mfrac><mo>=</mo><mrow><mo>(</mo><mrow><mfrac><mrow><mi>P</mi><mo>+</mo><mi>p</mi><mrow><mo>(</mo><mi>t</mi><mo>)</mo></mrow></mrow><mrow><mi>V</mi><mo>+</mo><mi>v</mi><mrow><mo>(</mo><mi>t</mi><mo>)</mo></mrow></mrow></mfrac></mrow><mo>)</mo></mrow><msup><mrow><mrow><mo>(</mo><mrow><mfrac><mrow><mi>P</mi><mo>+</mo><mi>p</mi><mrow><mo>(</mo><mi>t</mi><mo>)</mo></mrow></mrow><mi>P</mi></mfrac></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow><mrow><mfrac><mrow><mi>γ</mi><mo>+</mo><mn>1</mn></mrow><mi>γ</mi></mfrac></mrow></msup></mrow>
<mrow />
[уравнение 6]
Соответственно, ошибка в допущении будет равна:
<mrow><mi>о</mi><mi>ш</mi><mi>и</mi><mi>б</mi><mi>к</mi><mi>а</mi><mo>=</mo><mn>1</mn><mo>−</mo><msup><mrow><mrow><mo>(</mo><mrow><mfrac><mrow><mi>P</mi><mo>+</mo><mi>p</mi><mrow><mo>(</mo><mi>t</mi><mo>)</mo></mrow></mrow><mi>P</mi></mfrac></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow><mrow><mfrac><mrow><mi>γ</mi><mo>+</mo><mn>1</mn></mrow><mi>γ</mi></mfrac></mrow></msup></mrow>
<mrow />
[уравнение 7]
γ
P
Па
Очень сильный акустический сигнал (120 дБ) может соответствовать синусоидальной волне давления с амплитудой около 20 паскаль. В предположении, что воздух находится при атмосферных условиях (=1,4, =101325 ), получаемая ошибка равна 0,03%. Преобразование из дБ в Па имеет следующий вид:
<mrow><mi>λ</mi><mo>=</mo><mn>20</mn><msub><mrow><mi>log</mi></mrow><mrow><mn>10</mn></mrow></msub><mrow><mo>(</mo><mrow><mfrac><mrow><msub><mi>p</mi><mrow><mi>r</mi><mi>m</mi><mi>s</mi></mrow></msub></mrow><mrow><msub><mi>p</mi><mrow><mi>r</mi><mi>e</mi><mi>f</mi></mrow></msub></mrow></mfrac></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow>
<mrow><msub><mi>p</mi><mrow><mi>r</mi><mi>m</mi><mi>s</mi></mrow></msub><mo>=</mo><msub><mi>p</mi><mrow><mi>r</mi><mi>e</mi><mi>f</mi></mrow></msub><msup><mrow><mn>10</mn></mrow><mrow><mfrac><mi>λ</mi><mrow><mn>20</mn></mrow></mfrac></mrow></msup></mrow>
<mrow />
или
[уравнение 8]
p
μПа
ref
где =20·.
P
ρRT
С применением уравнения состояния идеального газа, =, и подстановка вместо давления приводят к следующему выражению:
<mrow><mover accent="true"><mi>p</mi><mo>˙</mo></mover><mrow><mo>(</mo><mi>t</mi><mo>)</mo></mrow><mo>+</mo><mfrac><mrow><mi>γ</mi><mi>R</mi><mi>T</mi><mi>ρ</mi></mrow><mi>V</mi></mfrac><mover accent="true"><mi>v</mi><mo>˙</mo></mover><mrow><mo>(</mo><mi>t</mi><mo>)</mo></mrow><mo>=</mo><mn>0</mn></mrow>
<mrow />
[уравнение 9]
<mrow><mi>a</mi><mo>=</mo><msqrt><mrow><mi>γ</mi><mi>R</mi><mi>T</mi></mrow></msqrt></mrow>
Уравнение 9 можно переписать в функции скорости звука,
, в следующем виде:
<mrow><mover accent="true"><mi>p</mi><mo>˙</mo></mover><mrow><mo>(</mo><mi>t</mi><mo>)</mo></mrow><mo>+</mo><mfrac><mrow><mi>ρ</mi><msup><mi>a</mi><mn>2</mn></msup></mrow><mi>V</mi></mfrac><mover accent="true"><mi>v</mi><mo>˙</mo></mover><mrow><mo>(</mo><mi>t</mi><mo>)</mo></mrow><mo>=</mo><mn>0</mn></mrow>
<mrow />
[уравнение 10]
Акустический импеданс объема можно определить следующим образом:
<mrow><msub><mi>Z</mi><mi>v</mi></msub><mo>=</mo><mfrac><mrow><mi>p</mi><mrow><mo>(</mo><mi>t</mi><mo>)</mo></mrow></mrow><mrow><mover accent="true"><mi>v</mi><mo>˙</mo></mover><mrow><mo>(</mo><mi>t</mi><mo>)</mo></mrow></mrow></mfrac><mo>=</mo><mo>−</mo><mfrac><mn>1</mn><mrow><mrow><mo>(</mo><mrow><mfrac><mi>V</mi><mrow><mi>ρ</mi><msup><mi>a</mi><mn>2</mn></msup></mrow></mfrac></mrow><mo>)</mo></mrow><mi>s</mi></mrow></mfrac></mrow>
<mrow />
[уравнение 11]
Моделирование акустического прохода
Акустический проход можно моделировать в предположении, что вся жидкость в проходе движется, по существу, как жесткий цилиндр, возвратно-поступательно, в осевом направлении. Предполагается, что вся жидкость в проходе движется с одинаковой скоростью, при этом предполагается, что канал имеет постоянное поперечное сечение, и пренебрегают «краевыми эффектами», обусловленными входом и выходом жидкости в/из канал/а.
<mrow><mi>Δ</mi><mi>p</mi><mo>=</mo><mi>f</mi><mi>ρ</mi><mover accent="true"><mi>v</mi><mo>˙</mo></mover></mrow>
Если предположить, что имеет место гидравлическое сопротивление ламинарному потоку в виде
, то силу трения, действующую на массу жидкости в канале, можно записать в следующем виде:
<mrow><mi>F</mi><mo>=</mo><mi>f</mi><mi>ρ</mi><msup><mi>A</mi><mn>2</mn></msup><mover accent="true"><mi>x</mi><mo>˙</mo></mover></mrow>
<mrow />
[уравнение 12]
Затем можно записать дифференциальное уравнение второго порядка для динамических характеристик жидкости в канале:
<mrow><mi>ρ</mi><mi>L</mi><mi>A</mi><mover accent="true"><mi>x</mi><mo>¨</mo></mover><mo>=</mo><mi>Δ</mi><mi>p</mi><mi>A</mi><mo>−</mo><mi>f</mi><mi>ρ</mi><msup><mi>A</mi><mn>2</mn></msup><mover accent="true"><mi>x</mi><mo>˙</mo></mover></mrow>
<mrow />
[уравнение 13]
или, в функции объемного расхода:
<mrow><mover accent="true"><mi>v</mi><mo>¨</mo></mover><mo>=</mo><mo>−</mo><mfrac><mrow><mi>f</mi><mi>A</mi></mrow><mi>L</mi></mfrac><mover accent="true"><mi>v</mi><mo>˙</mo></mover><mo>+</mo><mi>Δ</mi><mi>p</mi><mfrac><mi>A</mi><mrow><mi>ρ</mi><mi>L</mi></mrow></mfrac></mrow>
<mrow />
[уравнение 14]
Тогда акустический импеданс канала можно записать в следующем виде:
<mrow><msub><mi>Z</mi><mi>p</mi></msub><mo>=</mo><mfrac><mrow><mi>Δ</mi><mi>p</mi></mrow><mover accent="true"><mi>v</mi><mo>˙</mo></mover></mfrac><mo>=</mo><mfrac><mrow><mi>ρ</mi><mi>L</mi></mrow><mi>A</mi></mfrac><mrow><mo>(</mo><mrow><mi>s</mi><mo>+</mo><mfrac><mrow><mi>f</mi><mi>A</mi></mrow><mi>L</mi></mfrac></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow>
<mrow />
[уравнение 15]
Передаточные функции системы
С использованием вышеописанных динамических характеристик объема и прохода узел 148 датчика объема можно описать следующей системой уравнений: (k=звукоизлучатель, r=резонатор)
<mrow><msub><mover accent="true"><mi>p</mi><mo>˙</mo></mover><mn>0</mn></msub><mo>−</mo><mfrac><mrow><mi>ρ</mi><msup><mi>a</mi><mn>2</mn></msup></mrow><mrow><msub><mi>V</mi><mn>0</mn></msub></mrow></mfrac><msub><mover accent="true"><mi>v</mi><mo>˙</mo></mover><mi>k</mi></msub><mo>=</mo><mn>0</mn></mrow>
<mrow />
[уравнение 16]
<mrow><msub><mover accent="true"><mi>p</mi><mo>˙</mo></mover><mn>1</mn></msub><mo>+</mo><mfrac><mrow><mi>ρ</mi><msup><mi>a</mi><mn>2</mn></msup></mrow><mrow><msub><mi>V</mi><mn>1</mn></msub></mrow></mfrac><mrow><mo>(</mo><mrow><msub><mover accent="true"><mi>v</mi><mo>˙</mo></mover><mi>k</mi></msub><mo>−</mo><msub><mover accent="true"><mi>v</mi><mo>˙</mo></mover><mi>r</mi></msub></mrow><mo>)</mo></mrow><mo>=</mo><mn>0</mn></mrow>
<mrow />
[уравнение 17]
<mrow><msub><mover accent="true"><mi>p</mi><mo>˙</mo></mover><mn>2</mn></msub><mo>+</mo><mfrac><mrow><mi>ρ</mi><msup><mi>a</mi><mn>2</mn></msup></mrow><mrow><msub><mi>V</mi><mn>2</mn></msub></mrow></mfrac><msub><mover accent="true"><mi>v</mi><mo>˙</mo></mover><mi>r</mi></msub><mo>=</mo><mn>0</mn></mrow>
<mrow />
[уравнение 18]
<mrow><msub><mover accent="true"><mi>v</mi><mo>¨</mo></mover><mi>r</mi></msub><mo>=</mo><mo>−</mo><mfrac><mrow><mi>f</mi><mi>A</mi></mrow><mi>L</mi></mfrac><msub><mover accent="true"><mi>v</mi><mo>˙</mo></mover><mi>r</mi></msub><mo>+</mo><mfrac><mi>A</mi><mrow><mi>ρ</mi><mi>L</mi></mrow></mfrac><mrow><mo>(</mo><mrow><msub><mi>p</mi><mn>2</mn></msub><mo>−</mo><msub><mi>p</mi><mn>1</mn></msub></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow>
<mrow />
[уравнение 19]
p
0
<mrow><msub><mover accent="true"><mi>v</mi><mo>˙</mo></mover><mi>k</mi></msub><mo>=</mo><mfrac><mrow><msub><mi>V</mi><mn>0</mn></msub></mrow><mrow><mi>ρ</mi><msup><mi>a</mi><mn>2</mn></msup></mrow></mfrac><msub><mover accent="true"><mi>p</mi><mo>˙</mo></mover><mn>0</mn></msub></mrow>
Одно уравнение можно исключить, если  трактовать как входной параметр, подставляемый в
.
<mrow><msub><mover accent="true"><mi>p</mi><mo>˙</mo></mover><mn>1</mn></msub><mo>+</mo><mfrac><mrow><msub><mi>V</mi><mn>0</mn></msub></mrow><mrow><msub><mi>V</mi><mn>1</mn></msub></mrow></mfrac><msub><mover accent="true"><mi>p</mi><mo>˙</mo></mover><mn>0</mn></msub><mo>−</mo><mfrac><mrow><mi>ρ</mi><msup><mi>a</mi><mn>2</mn></msup></mrow><mrow><msub><mi>V</mi><mn>1</mn></msub></mrow></mfrac><msub><mover accent="true"><mi>v</mi><mo>˙</mo></mover><mi>r</mi></msub><mo>=</mo><mn>0</mn></mrow>
<mrow />
[уравнение 20]
<mrow><msub><mover accent="true"><mi>p</mi><mo>˙</mo></mover><mn>2</mn></msub><mo>+</mo><mfrac><mrow><mi>ρ</mi><msup><mi>a</mi><mn>2</mn></msup></mrow><mrow><msub><mi>V</mi><mn>2</mn></msub></mrow></mfrac><msub><mover accent="true"><mi>v</mi><mo>˙</mo></mover><mi>r</mi></msub><mo>=</mo><mn>0</mn></mrow>
<mrow />
[уравнение 21]
<mrow><msub><mover accent="true"><mi>v</mi><mo>¨</mo></mover><mi>r</mi></msub><mo>=</mo><mo>−</mo><mfrac><mrow><mi>f</mi><mi>A</mi></mrow><mi>L</mi></mfrac><msub><mover accent="true"><mi>v</mi><mo>˙</mo></mover><mi>r</mi></msub><mo>+</mo><mfrac><mi>A</mi><mrow><mi>ρ</mi><mi>L</mi></mrow></mfrac><msub><mi>p</mi><mn>2</mn></msub><mo>−</mo><mfrac><mi>A</mi><mrow><mi>ρ</mi><mi>L</mi></mrow></mfrac><msub><mi>p</mi><mn>1</mn></msub></mrow>
<mrow />
[уравнение 22]
Передаточная функция по системе
по системе
Взаимосвязь между объемом звукоизлучателя и переменным объемом можно назвать передаточной функцией . Данная передаточная функция может быть выведена из вышеприведенных уравнений и имеет следующий вид:
<mrow><mfrac><mrow><msub><mi>p</mi><mn>2</mn></msub></mrow><mrow><msub><mi>p</mi><mn>0</mn></msub></mrow></mfrac><mo>=</mo><mo>−</mo><mfrac><mrow><msub><mi>V</mi><mn>0</mn></msub></mrow><mrow><msub><mi>V</mi><mn>1</mn></msub></mrow></mfrac><mfrac><mrow><msubsup><mi>ω</mi><mi>n</mi><mn>2</mn></msubsup></mrow><mrow><msup><mi>s</mi><mn>2</mn></msup><mo>+</mo><mn>2</mn><mi>ζ</mi><msub><mi>ω</mi><mi>n</mi></msub><mi>s</mi><mo>+</mo><mi>α</mi><msubsup><mi>ω</mi><mi>n</mi><mn>2</mn></msubsup></mrow></mfrac></mrow>
<mrow />
[уравнение 23]
где
<mrow><msubsup><mi>ω</mi><mi>n</mi><mn>2</mn></msubsup><mo>=</mo><mo>−</mo><mfrac><mrow><msup><mi>a</mi><mn>2</mn></msup><mi>A</mi></mrow><mi>L</mi></mfrac><mfrac><mn>1</mn><mrow><msub><mi>V</mi><mn>2</mn></msub></mrow></mfrac></mrow>
<mrow><mi>ζ</mi><mo>=</mo><mfrac><mrow><mi>f</mi><mi>A</mi></mrow><mrow><mn>2</mn><mi>L</mi><msub><mi>ω</mi><mi>n</mi></msub></mrow></mfrac></mrow>
<mrow><mi>α</mi><mo>=</mo><mrow><mo>(</mo><mrow><mn>1</mn><mo>+</mo><mfrac><mrow><msub><mi>V</mi><mn>2</mn></msub></mrow><mrow><msub><mi>V</mi><mn>1</mn></msub></mrow></mfrac></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow>
<mrow />
,
и
.
[уравнение 24]
На фиг.97 представлен график Боде уравнения 23.
V
V
2
1
Сложность приведенной взаимосвязи состоит в том, что комплексные полюса зависят как от переменного объема , так и от эталонного объема . Любое изменение среднего положения звукоизлучателя может привести к ошибке оценки объема.
Передаточная функция по проходу
по проходу
Взаимосвязь между двумя объемами с каждой стороны акустического прохода можно назвать передаточной функцией . Данная взаимосвязь имеет следующий вид
<mrow><mfrac><mrow><msub><mi>p</mi><mn>2</mn></msub></mrow><mrow><msub><mi>p</mi><mn>1</mn></msub></mrow></mfrac><mo>=</mo><mo>−</mo><mfrac><mrow><msubsup><mi>ω</mi><mi>n</mi><mn>2</mn></msubsup></mrow><mrow><msup><mi>s</mi><mn>2</mn></msup><mo>+</mo><mn>2</mn><mi>ζ</mi><msub><mi>ω</mi><mi>n</mi></msub><mi>s</mi><mo>+</mo><msubsup><mi>ω</mi><mi>n</mi><mn>2</mn></msubsup></mrow></mfrac></mrow>
<mrow />
[уравнение 25]
и графически представлена на фиг.98.
Приведенная взаимосвязь полезна тем, что полюса зависят только от переменного объема, а не от эталонного объема. Однако сложность данной взаимосвязи состоит в том, что резонансный пик фактически обусловлен обращением нуля в характеристике давления в эталонном объеме. Соответственно, давление, измеренное в эталонной камере, будет иметь малую амплитуду вблизи резонанса, что может повышать шумы при измерении.
Передаточная функция по звукоизлучателю
по
Давление можно также измерять с каждой стороны звукоизлучателя. Данная взаимосвязь называется передаточной функцией звукоизлучателю
<mrow><mfrac><mrow><msub><mi>p</mi><mn>1</mn></msub></mrow><mrow><msub><mi>p</mi><mn>0</mn></msub></mrow></mfrac><mo>=</mo><mo>−</mo><mfrac><mrow><msub><mi>V</mi><mn>0</mn></msub></mrow><mrow><msub><mi>V</mi><mn>1</mn></msub></mrow></mfrac><mfrac><mrow><msup><mi>s</mi><mn>2</mn></msup><mo>+</mo><mn>2</mn><mi>ζ</mi><msub><mi>ω</mi><mi>n</mi></msub><mi>s</mi><mo>+</mo><msubsup><mi>ω</mi><mi>n</mi><mn>2</mn></msubsup></mrow><mrow><msup><mi>s</mi><mn>2</mn></msup><mo>+</mo><mn>2</mn><mi>ζ</mi><msub><mi>ω</mi><mi>n</mi></msub><mi>s</mi><mo>+</mo><mi>α</mi><msubsup><mi>ω</mi><mi>n</mi><mn>2</mn></msubsup></mrow></mfrac></mrow>
<mrow />
[уравнение 26]
и графически представлена на фиг.99.
Данная передаточная функция содержит множество комплексных нулей в дополнение к набору комплексных полюсов.
<mrow><mfrac><mrow><msub><mi>p</mi><mn>1</mn></msub></mrow><mrow><msub><mi>p</mi><mn>0</mn></msub></mrow></mfrac><mo>→</mo><mo>−</mo><mfrac><mrow><msub><mi>V</mi><mn>0</mn></msub></mrow><mrow><msub><mi>V</mi><mn>1</mn></msub><mo>+</mo><msub><mi>V</mi><mn>2</mn></msub></mrow></mfrac></mrow>
<mrow><mfrac><mrow><msub><mi>p</mi><mn>1</mn></msub></mrow><mrow><msub><mi>p</mi><mn>0</mn></msub></mrow></mfrac><mo>→</mo><mo>−</mo><mfrac><mrow><msub><mi>V</mi><mn>0</mn></msub></mrow><mrow><msub><mi>V</mi><mn>1</mn></msub></mrow></mfrac></mrow>
Приведенная передаточная функция имеет в пределе следующие значения: когда s→0,
; и, когда s→∞,
.
Добротность и максимальный отклик в резонансе
Добротность в резонансе равна отношению накопленной энергии к потерям мощности, умноженному на резонансную частоту. Для чистой системы второго порядка добротность можно выразить в виде функции коэффициента затухания:
<mrow><mi>Q</mi><mo>=</mo><mfrac><mn>1</mn><mrow><mn>2</mn><mi>ζ</mi></mrow></mfrac></mrow>
<mrow />
[уравнение 27]
Отношение максимального отклика к характеристике на низких частотах также можно записать как функцию коэффициента затухания:
<mrow><msub><mrow><mrow><mo>|</mo><mi>G</mi><mo>|</mo></mrow></mrow><mrow><msub><mi>ω</mi><mi>d</mi></msub></mrow></msub><mo>=</mo><mfrac><mn>1</mn><mrow><mi>ζ</mi><msqrt><mrow><mn>5</mn><mo>−</mo><mn>4</mn><mi>ζ</mi></mrow></msqrt></mrow></mfrac></mrow>
<mrow />
[уравнение 28]
Вышеупомянутое может иметь место на частоте затухания:
<mrow><msub><mi>ω</mi><mi>d</mi></msub><mo>=</mo><msub><mi>ω</mi><mi>n</mi></msub><msqrt><mrow><mn>1</mn><mo>−</mo><mi>ζ</mi></mrow></msqrt></mrow>
<mrow />
[уравнение 29]
Оценка объема
Оценка объема с использованием фазового угла по проходу
Переменный объем (т.е. в объеме камеры 620 датчика) можно также оценивать с использованием фазового угла по проходу. Передаточная функция для отношения давлений по резонаторному проходу может иметь следующий вид:
<mrow><mfrac><mrow><msub><mi>p</mi><mn>2</mn></msub></mrow><mrow><msub><mi>p</mi><mn>1</mn></msub></mrow></mfrac><mo>=</mo><mfrac><mrow><msubsup><mi>ω</mi><mi>n</mi><mn>2</mn></msubsup></mrow><mrow><msup><mi>s</mi><mn>2</mn></msup><mo>+</mo><mi>b</mi><mi>s</mi><mo>+</mo><msubsup><mi>ω</mi><mi>n</mi><mn>2</mn></msubsup></mrow></mfrac></mrow>
<mrow />
[уравнение 30]
ω=ω
n
<mrow><msubsup><mi>ω</mi><mi>n</mi><mn>2</mn></msubsup><mo>=</mo><mfrac><mn>1</mn><mrow><msub><mi>V</mi><mn>2</mn></msub></mrow></mfrac><mfrac><mrow><msup><mi>a</mi><mn>2</mn></msup><mi>A</mi></mrow><mi>L</mi></mfrac></mrow>
В 90° фазовой точке, , где
.
Резонансную частоту механической системы можно определять несколькими способами. Для определения 90° фазовой точки, в которой частота может соответствовать собственной частоте колебаний системы, можно использовать фазовую подстройку частоты. В альтернативном варианте резонансную частоту можно вычислить с использованием фазового угла на любых двух частотах:
ϕ
Фаза  на любой данной частоте будет удовлетворять следующему уравнению:
<mrow><mi>tan</mi><mi>φ</mi><mo>=</mo><mfrac><mrow><mi>b</mi><mi>ω</mi></mrow><mrow><msup><mi>ω</mi><mn>2</mn></msup><mo>−</mo><msubsup><mi>ω</mi><mi>n</mi><mn>2</mn></msubsup></mrow></mfrac></mrow>
<mrow />
[уравнение 31]
<mrow><mi>b</mi><mo>=</mo><mfrac><mrow><mi>f</mi><mi>A</mi></mrow><mi>L</mi></mfrac></mrow>
где
.
V
2
Решение относительно  дает:
<mrow><msub><mi>V</mi><mn>2</mn></msub><mo>=</mo><mfrac><mrow><mfrac><mrow><msup><mi>a</mi><mn>2</mn></msup><mi>A</mi></mrow><mi>L</mi></mfrac></mrow><mrow><msup><mi>ω</mi><mn>2</mn></msup><mo>−</mo><mi>f</mi><mi>ω</mi><mi>cot</mi><mi>φ</mi></mrow></mfrac></mrow>
<mrow />
[уравнение 32]
ω
ω
1
2
Соответственно, отношение фазовых углов на двух разных частотах  и  можно использовать для вычисления собственной частоты системы:
<mrow><mi>α</mi><msubsup><mi>ω</mi><mi>n</mi><mn>2</mn></msubsup><mo>=</mo><msub><mi>ω</mi><mn>1</mn></msub><msub><mi>ω</mi><mn>2</mn></msub><mfrac><mrow><mrow><mo>(</mo><mrow><msub><mi>ω</mi><mn>1</mn></msub><mfrac><mrow><mi>tan</mi><msub><mi>φ</mi><mn>1</mn></msub></mrow><mrow><mi>tan</mi><msub><mi>φ</mi><mn>2</mn></msub></mrow></mfrac><mo>−</mo><msub><mi>ω</mi><mn>2</mn></msub></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow><mrow><mrow><mo>(</mo><mrow><msub><mi>ω</mi><mn>2</mn></msub><mfrac><mrow><mi>tan</mi><msub><mi>φ</mi><mn>1</mn></msub></mrow><mrow><mi>tan</mi><msub><mi>φ</mi><mn>2</mn></msub></mrow></mfrac><mo>−</mo><msub><mi>ω</mi><mn>1</mn></msub></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow></mfrac></mrow>
<mrow />
[уравнение 33]
<mrow><mi>tan</mi><mi>φ</mi></mrow>
С целью эффективности вычислений фактический фазовый угол вычислять не обязательно. Требуется только отношение действительной и мнимой частей характеристики (
).
Перезапись уравнения 33 к виду функции переменного объема приводит к следующему выражению:
<mrow><mfrac><mn>1</mn><mrow><msub><mi>V</mi><mn>2</mn></msub></mrow></mfrac><mo>=</mo><mfrac><mn>1</mn><mrow><msup><mi>a</mi><mn>2</mn></msup></mrow></mfrac><mfrac><mi>L</mi><mi>A</mi></mfrac><msub><mi>ω</mi><mn>1</mn></msub><msub><mi>ω</mi><mn>2</mn></msub><mfrac><mrow><mrow><mo>(</mo><mrow><msub><mi>ω</mi><mn>1</mn></msub><mfrac><mrow><mi>tan</mi><msub><mi>φ</mi><mn>1</mn></msub></mrow><mrow><mi>tan</mi><msub><mi>φ</mi><mn>2</mn></msub></mrow></mfrac><mo>−</mo><msub><mi>ω</mi><mn>2</mn></msub></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow><mrow><mrow><mo>(</mo><mrow><msub><mi>ω</mi><mn>2</mn></msub><mfrac><mrow><mi>tan</mi><msub><mi>φ</mi><mn>1</mn></msub></mrow><mrow><mi>tan</mi><msub><mi>φ</mi><mn>2</mn></msub></mrow></mfrac><mo>−</mo><msub><mi>ω</mi><mn>1</mn></msub></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow></mfrac></mrow>
<mrow />
[уравнение 34]
Оценка объема с использованием синусоидального сигнала с качающейся частотой
Резонансную частоту системы можно оценить с использованием идентификации системы синусоидальным сигналом с качающейся частотой. При данном способе можно найти отклик системы на изменение синусоидального давления на нескольких разных частотах. Затем данные такой частотной характеристики можно использовать для оценки передаточной функции системы с использованием линейной регрессии.
Передаточную функцию системы можно выразить как рациональную функцию от s. Общий случай представлен ниже для передаточной функции с числителем n-го порядка и знаменателем m-го порядка. N и D являются коэффициентами для числителя и знаменателя, соответственно. Уравнение нормируют так, чтобы старший коэффициент в знаменателе равнялся 1.
<mrow><mi>G</mi><mo stretchy="false">(</mo><mi>s</mi><mo stretchy="false">)</mo><mo>=</mo><mfrac><mrow><msub><mi>N</mi><mi>n</mi></msub><msup><mi>s</mi><mi>n</mi></msup><mo>+</mo><msub><mi>N</mi><mrow><mi>n</mi><mo>−</mo><mn>1</mn></mrow></msub><msup><mi>s</mi><mrow><mi>n</mi><mo>−</mo><mn>1</mn></mrow></msup><mo>+</mo><mn>...</mn><mo>+</mo><msub><mi>N</mi><mn>0</mn></msub></mrow><mrow><msup><mi>s</mi><mi>m</mi></msup><mo>+</mo><msub><mi>D</mi><mrow><mi>m</mi><mo>−</mo><mn>1</mn></mrow></msub><msup><mi>s</mi><mrow><mi>m</mi><mo>−</mo><mn>1</mn></mrow></msup><mo>+</mo><msub><mi>D</mi><mrow><mi>m</mi><mo>−</mo><mn>2</mn></mrow></msub><msup><mi>s</mi><mrow><mi>m</mi><mo>−</mo><mn>2</mn></mrow></msup><mo>+</mo><mn>...</mn><mo>+</mo><msub><mi>D</mi><mn>0</mn></msub></mrow></mfrac></mrow>
<mrow />
[уравнение 35]
или
<mrow><mi>G</mi><mo stretchy="false">(</mo><mi>s</mi><mo stretchy="false">)</mo><mo>=</mo><mfrac><mrow><mstyle displaystyle="true"><munderover><mo>∑</mo><mrow><mi>k</mi><mo>=</mo><mn>0</mn></mrow><mi>n</mi></munderover><mrow><msub><mi>N</mi><mi>k</mi></msub><msup><mi>s</mi><mi>k</mi></msup></mrow></mstyle></mrow><mrow><msup><mi>s</mi><mi>m</mi></msup><mo>+</mo><mstyle displaystyle="true"><munderover><mo>∑</mo><mrow><mi>k</mi><mo>=</mo><mn>0</mn></mrow><mrow><mi>m</mi><mo>−</mo><mn>1</mn></mrow></munderover><mrow><msub><mi>D</mi><mi>k</mi></msub><msup><mi>s</mi><mi>k</mi></msup></mrow></mstyle></mrow></mfrac></mrow>
<mrow />
[уравнение 36]
Данное уравнение можно переписать следующим образом:
<mrow><mi>G</mi><msup><mi>s</mi><mi>m</mi></msup><mo>=</mo><mstyle displaystyle="true"><munderover><mo>∑</mo><mrow><mi>k</mi><mo>=</mo><mn>0</mn></mrow><mi>n</mi></munderover><mrow><msub><mi>N</mi><mi>k</mi></msub></mrow></mstyle><msup><mi>s</mi><mi>k</mi></msup><mo>−</mo><mi>G</mi><mstyle displaystyle="true"><munderover><mo>∑</mo><mrow><mi>k</mi><mo>=</mo><mn>0</mn></mrow><mrow><mi>m</mi><mo>−</mo><mn>1</mn></mrow></munderover><mrow><msub><mi>D</mi><mi>k</mi></msub></mrow></mstyle><msup><mi>s</mi><mi>k</mi></msup></mrow>
<mrow />
[уравнение 37]
Представление приведенной суммы в матричной форме дает следующее выражение:
<mrow />
[уравнение 38]
где k является числом частных значений, собранных при качании частоты синусоидального сигнала. Для упрощения системы обозначений приведенное уравнение можно записать, в итоге, с использованием векторов:
y=Xc
<mrow />
[уравнение 39]
y
k
x
k
m+n-1
c
m+n-1
где  равно , умноженное на 1,  равно , умноженное на (), и  равно (), умноженное на 1. После этого коэффициенты можно найти с использованием метода наименьших квадратов. Интеграл вероятности ошибок можно записать в следующем виде:
e
y
Xc
<mrow />
=-
[уравнение 40]
W
k×k
Функция, подлежащая минимизации, является взвешенным квадратом интеграла вероятности ошибок;  является диагональной матрицей .
<mrow><msup><mi>e</mi><mi>T</mi></msup><mi>W</mi><mi>e</mi><mo>=</mo><msup><mrow><mrow><mo>(</mo><mrow><mi>y</mi><mo>−</mo><mi>X</mi><mi>c</mi></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow><mi>T</mi></msup><mi>W</mi><mrow><mo>(</mo><mrow><mi>y</mi><mo>−</mo><mi>X</mi><mi>c</mi></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow>
<mrow />
[уравнение 41]
<mrow><msup><mi>e</mi><mi>T</mi></msup><mi>W</mi><mi>e</mi><mo>=</mo><msup><mi>y</mi><mi>T</mi></msup><mi>W</mi><mi>y</mi><mo>−</mo><msup><mrow><mrow><mo>(</mo><mrow><msup><mi>y</mi><mi>T</mi></msup><mi>W</mi><mi>X</mi><mi>c</mi></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow><mi>T</mi></msup><mo>−</mo><msup><mi>y</mi><mi>T</mi></msup><mi>W</mi><mi>X</mi><mi>c</mi><mo>+</mo><msup><mi>c</mi><mi>T</mi></msup><msup><mi>x</mi><mi>T</mi></msup><mi>W</mi><mi>X</mi><mi>c</mi></mrow>
<mrow />
[уравнение 42]
Так как два средних члена являются скалярными, то транспозицией можно пренебречь.
<mrow><msup><mi>e</mi><mi>T</mi></msup><mi>W</mi><mi>e</mi><mo>=</mo><msup><mi>y</mi><mi>T</mi></msup><mi>W</mi><mi>y</mi><mo>−</mo><mn>2</mn><msup><mi>y</mi><mi>T</mi></msup><mi>W</mi><mi>X</mi><mi>c</mi><mo>+</mo><msup><mi>c</mi><mi>T</mi></msup><msup><mi>x</mi><mi>T</mi></msup><mi>W</mi><mi>X</mi><mi>c</mi></mrow>
<mrow />
[уравнение 43]
<mrow><mfrac><mrow><mo>∂</mo><msup><mi>e</mi><mi>T</mi></msup><mi>W</mi><mi>e</mi></mrow><mrow><mo>∂</mo><mi>c</mi></mrow></mfrac><mo>=</mo><mo>−</mo><mn>2</mn><msup><mi>X</mi><mi>T</mi></msup><mi>W</mi><mi>y</mi><mo>+</mo><mn>2</mn><msup><mi>X</mi><mi>T</mi></msup><mi>W</mi><mi>x</mi><mi>c</mi><mo>=</mo><mn>0</mn></mrow>
<mrow />
[уравнение 44]
<mrow><mi>c</mi><mo>=</mo><msup><mrow><mrow><mo>(</mo><mrow><msup><mi>X</mi><mi>T</mi></msup><mi>W</mi><mi>X</mi></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow><mrow><mo>−</mo><mn>1</mn></mrow></msup><msup><mi>X</mi><mi>T</mi></msup><mi>W</mi><mi>y</mi></mrow>
<mrow />
[уравнение 45]
Возможно потребуется применить комплексную транспозицию во всех приведенных случаях. Описанный метод может иметь следствием получение комплексных коэффициентов, но данную процедуру можно изменить, чтобы обеспечить действительное значение всех коэффициентов. Минимизацию методом наименьших квадратов можно модифицировать для получения только действительных коэффициентов, если интеграл вероятности ошибок приводят к виду
<mrow><msup><mi>e</mi><mi>T</mi></msup><mi>W</mi><mi>e</mi><mo>=</mo><mi>Re</mi><msup><mrow><mrow><mo>(</mo><mrow><mi>y</mi><mo>−</mo><mi>X</mi><mi>c</mi></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow><mi>T</mi></msup><mi>W</mi><mi>Re</mi><mrow><mo>(</mo><mrow><mi>y</mi><mo>−</mo><mi>X</mi><mi>c</mi></mrow><mo>)</mo></mrow><mo>+</mo><mi>Im</mi><msup><mrow><mrow><mo>(</mo><mrow><mi>y</mi><mo>−</mo><mi>X</mi><mi>c</mi></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow><mi>T</mi></msup><mi>W</mi><mi>Im</mi><mrow><mo>(</mo><mrow><mi>y</mi><mo>−</mo><mi>X</mi><mi>c</mi></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow>
<mrow />
[уравнение 46]
Соответственно, коэффициенты можно найти из зависимости:
<mrow><mi>c</mi><mo>=</mo><msup><mrow><mrow><mo>(</mo><mrow><mi>Re</mi><msup><mrow><mrow><mo>(</mo><mi>X</mi><mo>)</mo></mrow></mrow><mi>T</mi></msup><mi>W</mi><mi>Re</mi><mrow><mo>(</mo><mi>X</mi><mo>)</mo></mrow><mo>+</mo><mi>Im</mi><msup><mrow><mrow><mo>(</mo><mi>X</mi><mo>)</mo></mrow></mrow><mi>T</mi></msup><mi>W</mi><mi>Im</mi><mrow><mo>(</mo><mi>X</mi><mo>)</mo></mrow></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow><mrow><mo>−</mo><mn>1</mn></mrow></msup><mrow><mo>(</mo><mrow><mi>Re</mi><msup><mrow><mrow><mo>(</mo><mi>X</mi><mo>)</mo></mrow></mrow><mi>T</mi></msup><mi>W</mi><mi>Re</mi><mrow><mo>(</mo><mi>y</mi><mo>)</mo></mrow><mo>+</mo><mi>Im</mi><msup><mrow><mrow><mo>(</mo><mi>X</mi><mo>)</mo></mrow></mrow><mi>T</mi></msup><mi>W</mi><mi>Im</mi><mrow><mo>(</mo><mi>y</mi><mo>)</mo></mrow></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow>
[уравнение 47]
Решение для системы второго порядка
Для системы с числителем 0-го порядка и знаменателем второго порядка, представляемой передаточной функцией:
<mrow><mi>G</mi><mrow><mo>(</mo><mi>s</mi><mo>)</mo></mrow><mo>=</mo><mfrac><mrow><msub><mi>N</mi><mn>0</mn></msub></mrow><mrow><msup><mi>s</mi><mn>2</mn></msup><mo>+</mo><msub><mi>D</mi><mn>1</mn></msub><mi>s</mi><mo>+</mo><msub><mi>D</mi><mn>0</mn></msub></mrow></mfrac></mrow>
<mrow />
[уравнение 48]
Коэффициенты в приведенной передаточной функции можно найти на основе выражения, полученного в предыдущем разделе:
<mrow><mi>c</mi><mo>=</mo><msup><mrow><mrow><mo>(</mo><mrow><mi>Re</mi><msup><mrow><mrow><mo>(</mo><mi>X</mi><mo>)</mo></mrow></mrow><mi>T</mi></msup><mi>W</mi><mi>Re</mi><mrow><mo>(</mo><mi>X</mi><mo>)</mo></mrow><mo>+</mo><mi>Im</mi><msup><mrow><mrow><mo>(</mo><mi>X</mi><mo>)</mo></mrow></mrow><mi>T</mi></msup><mi>W</mi><mi>Im</mi><mrow><mo>(</mo><mi>X</mi><mo>)</mo></mrow></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow><mrow><mo>−</mo><mn>1</mn></mrow></msup><mrow><mo>(</mo><mrow><mi>Re</mi><msup><mrow><mrow><mo>(</mo><mi>X</mi><mo>)</mo></mrow></mrow><mi>T</mi></msup><mi>W</mi><mi>Re</mi><mrow><mo>(</mo><mi>y</mi><mo>)</mo></mrow><mo>+</mo><mi>Im</mi><msup><mrow><mrow><mo>(</mo><mi>X</mi><mo>)</mo></mrow></mrow><mi>T</mi></msup><mi>W</mi><mi>Im</mi><mrow><mo>(</mo><mi>y</mi><mo>)</mo></mrow></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow>
,
[уравнение 49]
где:
<mrow><mi>y</mi><mrow><mo>[</mo><mrow><mtable><mtr><mtd><mrow><msub><mi>G</mi><mn>1</mn></msub><msubsup><mi>s</mi><mn>1</mn><mn>2</mn></msubsup></mrow></mtd></mtr><mtr><mtd><mo>⋮</mo></mtd></mtr><mtr><mtd><mrow><msub><mi>G</mi><mi>k</mi></msub><msubsup><mi>s</mi><mi>k</mi><mn>2</mn></msubsup></mrow></mtd></mtr></mtable></mrow><mo>]</mo></mrow></mrow>
<mrow><mi>X</mi><mo>=</mo><mrow><mo>[</mo><mrow><mtable><mtr><mtd><mn>1</mn></mtd><mtd><mrow><mo>−</mo><msub><mi>G</mi><mn>1</mn></msub><msub><mi>s</mi><mn>1</mn></msub></mrow></mtd><mtd><mrow><mo>−</mo><msub><mi>G</mi><mn>1</mn></msub></mrow></mtd></mtr><mtr><mtd><mo>⋮</mo></mtd><mtd><mo>⋮</mo></mtd><mtd><mo>⋮</mo></mtd></mtr><mtr><mtd><mn>1</mn></mtd><mtd><mrow><mo>−</mo><msub><mi>G</mi><mi>k</mi></msub><msub><mi>s</mi><mi>k</mi></msub></mrow></mtd><mtd><mrow><mo>−</mo><msub><mi>G</mi><mi>k</mi></msub></mrow></mtd></mtr></mtable></mrow><mo>]</mo></mrow><mtext> </mtext></mrow>
<mrow><mtext> </mtext><mi>c</mi><mo>=</mo><mrow><mo>[</mo><mrow><mtable><mtr><mtd><mrow><msub><mi>N</mi><mn>0</mn></msub></mrow></mtd></mtr><mtr><mtd><mrow><msub><mi>D</mi><mn>1</mn></msub></mrow></mtd></mtr><mtr><mtd><mrow><msub><mi>D</mi><mn>0</mn></msub></mrow></mtd></mtr></mtable></mrow><mo>]</mo></mrow></mrow>
<mrow />
,
и
[уравнение 50]
Для упрощения алгоритма некоторые члены можно объединить:
<mrow><mi>c</mi><mo>=</mo><msup><mi>D</mi><mrow><mo>−</mo><mn>1</mn></mrow></msup><mi>b</mi></mrow>
, [уравнение 51]
где:
<mrow><mi>D</mi><mo>=</mo><mi>Re</mi><msup><mrow><mrow><mo>(</mo><mi>X</mi><mo>)</mo></mrow></mrow><mi>T</mi></msup><mi>W</mi><mi>Re</mi><mrow><mo>(</mo><mi>X</mi><mo>)</mo></mrow><mo>+</mo><mi>Im</mi><msup><mrow><mrow><mo>(</mo><mi>X</mi><mo>)</mo></mrow></mrow><mi>T</mi></msup><mi>W</mi><mi>Im</mi><mrow><mo>(</mo><mi>X</mi><mo>)</mo></mrow></mrow>
<mrow />
[уравнение 52]
<mrow><mi>b</mi><mo>=</mo><mi>Re</mi><msup><mrow><mrow><mo>(</mo><mi>X</mi><mo>)</mo></mrow></mrow><mi>T</mi></msup><mi>W</mi><mi>Re</mi><mrow><mo>(</mo><mi>y</mi><mo>)</mo></mrow><mo>+</mo><mi>Im</mi><msup><mrow><mrow><mo>(</mo><mi>X</mi><mo>)</mo></mrow></mrow><mi>T</mi></msup><mi>W</mi><mi>Im</mi><mrow><mo>(</mo><mi>y</mi><mo>)</mo></mrow></mrow>
<mrow />
[уравнение 53]
D
G
s
jω
X
Чтобы найти выражение для  в виде функции вектора  комплексной характеристики и собственной частоты =,  можно разделить на действительную и мнимую части:
[уравнение 54]
D
Тогда действительная и мнимая части вышеприведенного выражения для  могут принять вид:
[уравнение 55]
[уравнение 56]
D
Объединение приведенных членов дает окончательное выражение для матрицы , которая может содержать только действительные значения:
[уравнение 57]
G
ω
y
Аналогичный подход можно применить при получении выражения для вектора b в виде функции от  и . Действительная и мнимая части  имеют следующий вид:
[уравнение 58]
b
Объединение действительных и мнимых частей приводит к следующему выражению для вектора :
[уравнение 59]
Следующим этапом является обращение матрицы D. Матрица является симметричной и положительно определенной, поэтому число вычислений, необходимых для получения обратной матрицы, будет сокращено относительно обычного случая 3×3. Общее выражение для обращения матрицы имеет вид:
<mrow><msup><mi>D</mi><mrow><mo>−</mo><mn>1</mn></mrow></msup><mo>=</mo><mfrac><mn>1</mn><mrow><mi>det</mi><mrow><mo>(</mo><mi>D</mi><mo>)</mo></mrow></mrow></mfrac><mi>a</mi><mi>d</mi><mi>j</mi><mrow><mo>(</mo><mi>D</mi><mo>)</mo></mrow></mrow>
<mrow />
[уравнение 60]
D
Если выражение для  имеет следующий вид:
<mrow><mi>D</mi><mo>=</mo><mrow><mo>[</mo><mrow><mtable><mtr><mtd><mrow><msub><mi>d</mi><mrow><mn>11</mn></mrow></msub></mrow></mtd><mtd><mrow><msub><mi>d</mi><mrow><mn>12</mn></mrow></msub></mrow></mtd><mtd><mrow><msub><mi>d</mi><mrow><mn>13</mn></mrow></msub></mrow></mtd></mtr><mtr><mtd><mrow><msub><mi>d</mi><mrow><mn>12</mn></mrow></msub></mrow></mtd><mtd><mrow><msub><mi>d</mi><mrow><mn>22</mn></mrow></msub></mrow></mtd><mtd><mn>0</mn></mtd></mtr><mtr><mtd><mrow><msub><mi>d</mi><mrow><mn>13</mn></mrow></msub></mrow></mtd><mtd><mn>0</mn></mtd><mtd><mrow><msub><mi>d</mi><mrow><mn>33</mn></mrow></msub></mrow></mtd></mtr></mtable></mrow><mo>]</mo></mrow></mrow>
<mrow />
[уравнение 61]
то присоединенную матрицу можно записать в следующем виде:
[уравнение 62]
Благодаря симметрии может потребоваться вычисление только верхней диагональной матрицы.
Затем можно вычислить определитель в виде функции значений присоединенной матрицы с использованием нулевых элементов в исходной упорядоченной последовательности:
<mrow><mi>det</mi><mrow><mo>(</mo><mi>D</mi><mo>)</mo></mrow><mo>=</mo><msub><mi>a</mi><mrow><mn>12</mn></mrow></msub><msub><mi>d</mi><mrow><mn>12</mn></mrow></msub><mo>+</mo><msub><mi>a</mi><mrow><mn>22</mn></mrow></msub><msub><mi>d</mi><mrow><mn>22</mn></mrow></msub></mrow>
<mrow />
[уравнение 63]
D
И, наконец, можно записать обратную матрицу  в следующем виде:
<mrow><msup><mi>D</mi><mrow><mo>−</mo><mn>1</mn></mrow></msup><mo>=</mo><mfrac><mn>1</mn><mrow><mi>det</mi><mrow><mo>(</mo><mi>D</mi><mo>)</mo></mrow></mrow></mfrac><mi>a</mi><mi>d</mi><mi>j</mi><mrow><mo>(</mo><mi>D</mi><mo>)</mo></mrow></mrow>
<mrow />
[уравнение 64]
Поскольку задача заключается в получении решения для
<mrow><mi>c</mi><mo>=</mo><msup><mi>D</mi><mrow><mo>−</mo><mn>1</mn></mrow></msup><mi>b</mi><mo>=</mo><mfrac><mn>1</mn><mrow><mi>det</mi><mrow><mo>(</mo><mi>D</mi><mo>)</mo></mrow></mrow></mfrac><mi>a</mi><mi>d</mi><mi>j</mi><mrow><mo>(</mo><mi>D</mi><mo>)</mo></mrow><mi>b</mi></mrow>
<mrow />
[уравнение 65]
то:
<mrow />
[уравнение 66]
Окончательный этап заключается в том, чтобы количественно оценить степень соответствия данных модели. Соответственно, исходное выражение для ошибки имеет следующий вид:
<mrow><msup><mi>e</mi><mi>T</mi></msup><mi>W</mi><mi>e</mi><mo>=</mo><mi>Re</mi><msup><mrow><mrow><mo>(</mo><mrow><mi>y</mi><mo>−</mo><mi>X</mi><mi>c</mi></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow><mi>T</mi></msup><mi>W</mi><mi>Re</mi><mrow><mo>(</mo><mrow><mi>y</mi><mo>−</mo><mi>X</mi><mi>c</mi></mrow><mo>)</mo></mrow><mo>+</mo><mi>Im</mi><msup><mrow><mrow><mo>(</mo><mrow><mi>y</mi><mo>−</mo><mi>X</mi><mi>c</mi></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow><mi>T</mi></msup><mi>W</mi><mi>Im</mi><mrow><mo>(</mo><mrow><mi>y</mi><mo>−</mo><mi>X</mi><mi>c</mi></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow>
<mrow />
[уравнение 67]
D
b
c
Приведенное выражение можно записать в виде функции матрицы  и векторов  и  в следующей форме:
<mrow><msup><mi>e</mi><mi>T</mi></msup><mi>W</mi><mi>e</mi><mo>=</mo><mi>р</mi><mo>−</mo><mn>2</mn><msup><mi>с</mi><mi>T</mi></msup><mi>b</mi><mo>+</mo><msup><mi>с</mi><mi>T</mi></msup><mi>D</mi><mi>c</mi></mrow>
<mrow />
[уравнение 68]
где:
<mrow><mi>h</mi><mo>=</mo><mi>Re</mi><mrow><mo>(</mo><mrow><msup><mi>y</mi><mi>T</mi></msup></mrow><mo>)</mo></mrow><mi>W</mi><mi>Re</mi><mrow><mo>(</mo><mi>y</mi><mo>)</mo></mrow><mo>+</mo><mi>Im</mi><mrow><mo>(</mo><mrow><msup><mi>y</mi><mi>T</mi></msup></mrow><mo>)</mo></mrow><mi>W</mi><mi>Im</mi><mrow><mo>(</mo><mi>y</mi><mo>)</mo></mrow></mrow>
<mrow />
[уравнение 69]
<mrow><mi>h</mi><mo>=</mo><mstyle displaystyle="true"><munderover><mo>∑</mo><mrow><mi>i</mi><mo>=</mo><mn>1</mn></mrow><mi>k</mi></munderover><mrow><msub><mi>w</mi><mi>i</mi></msub><mrow><mo>(</mo><mrow><mi>Re</mi><msup><mrow><mrow><mo>(</mo><mrow><msub><mi>G</mi><mi>i</mi></msub></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow><mn>2</mn></msup></mrow><mo>)</mo></mrow><mo>+</mo><mi>Im</mi><msup><mrow><mrow><mo>(</mo><mrow><msub><mi>G</mi><mi>i</mi></msub></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow><mn>2</mn></msup><msubsup><mi>ω</mi><mi>i</mi><mn>4</mn></msubsup></mrow></mstyle></mrow>
<mrow />
[уравнение 70]
Ошибку подгонки модели можно использовать также для обнаружения неисправностей датчиков.
Альтернативное решение для системы второго порядка
<mrow><mi>G</mi><mrow><mo>(</mo><mi>s</mi><mo>)</mo></mrow><mo>=</mo><mfrac><mrow><msub><mi>N</mi><mi>n</mi></msub><msup><mi>s</mi><mi>n</mi></msup><mo>+</mo><msub><mi>N</mi><mrow><mi>n</mi><mo>−</mo><mn>1</mn></mrow></msub><msup><mi>s</mi><mrow><mi>n</mi><mo>−</mo><mn>1</mn></mrow></msup><mo>+</mo><mo>…</mo><mo>+</mo><msub><mi>N</mi><mn>0</mn></msub></mrow><mrow><msup><mi>s</mi><mi>m</mi></msup><mo>+</mo><msub><mi>D</mi><mrow><mi>m</mi><mo>−</mo><mn>1</mn></mrow></msub><msup><mi>s</mi><mrow><mi>m</mi><mo>−</mo><mn>1</mn></mrow></msup><mo>+</mo><msub><mi>D</mi><mrow><mi>m</mi><mo>−</mo><mn>2</mn></mrow></msub><msup><mi>s</mi><mrow><mi>m</mi><mo>−</mo><mn>2</mn></mrow></msup><mo>+</mo><mo>…</mo><mo>+</mo><msub><mi>D</mi><mn>0</mn></msub></mrow></mfrac></mrow>
<mrow />
[уравнение 71]
или
<mrow><mi>G</mi><mrow><mo>(</mo><mi>s</mi><mo>)</mo></mrow><mo>=</mo><mfrac><mrow><mstyle displaystyle="true"><munderover><mo>∑</mo><mrow><mi>k</mi><mo>=</mo><mn>0</mn></mrow><mi>n</mi></munderover><mrow><msub><mi>N</mi><mi>k</mi></msub><msup><mi>s</mi><mi>k</mi></msup></mrow></mstyle></mrow><mrow><msup><mi>s</mi><mi>m</mi></msup><mo>+</mo><mstyle displaystyle="true"><munderover><mo>∑</mo><mrow><mi>k</mi><mo>=</mo><mn>0</mn></mrow><mrow><mi>m</mi><mo>−</mo><mn>1</mn></mrow></munderover><mrow><msub><mi>D</mi><mi>k</mi></msub><msup><mi>s</mi><mi>k</mi></msup></mrow></mstyle></mrow></mfrac></mrow>
<mrow />
[уравнение 72]
Приведенное уравнение можно переписать следующим образом:
<mrow><mi>G</mi><mo>=</mo><mstyle displaystyle="true"><munderover><mo>∑</mo><mrow><mi>k</mi><mo>=</mo><mn>0</mn></mrow><mi>n</mi></munderover><mrow><msub><mi>N</mi><mi>k</mi></msub><msup><mi>s</mi><mrow><mi>k</mi><mo>−</mo><mi>m</mi></mrow></msup></mrow></mstyle><mo>−</mo><mi>G</mi><mstyle displaystyle="true"><munderover><mo>∑</mo><mrow><mi>k</mi><mo>=</mo><mn>0</mn></mrow><mrow><mi>m</mi><mo>−</mo><mn>1</mn></mrow></munderover><mrow><msub><mi>D</mi><mi>k</mi></msub><msup><mi>s</mi><mrow><mi>k</mi><mo>−</mo><mi>m</mi></mrow></msup></mrow></mstyle></mrow>
<mrow />
[уравнение 73]
Представление приведенной суммы в матричной форме дает следующее выражение:
[уравнение 74]
Для системы с числителем 0-го порядка и знаменателем второго порядка, которая представлена передаточной функцией:
<mrow><mi>G</mi><mrow><mo>(</mo><mi>s</mi><mo>)</mo></mrow><mo>=</mo><mfrac><mrow><msub><mi>N</mi><mn>0</mn></msub></mrow><mrow><msup><mi>s</mi><mn>2</mn></msup><mo>+</mo><msub><mi>D</mi><mn>1</mn></msub><mi>s</mi><mo>+</mo><msub><mi>D</mi><mn>0</mn></msub></mrow></mfrac></mrow>
<mrow />
[уравнение 75]
Коэффициенты в приведенной передаточной функции можно найти на основе выражения, полученного в предыдущем разделе:
<mrow><mi>c</mi><mo>=</mo><msup><mrow><mrow><mo>(</mo><mrow><mi>Re</mi><msup><mrow><mrow><mo>(</mo><mi>X</mi><mo>)</mo></mrow></mrow><mi>T</mi></msup><mi>W</mi><mi>Re</mi><mrow><mo>(</mo><mi>X</mi><mo>)</mo></mrow><mo>+</mo><mi>Im</mi><msup><mrow><mrow><mo>(</mo><mi>X</mi><mo>)</mo></mrow></mrow><mi>T</mi></msup><mi>W</mi><mi>Im</mi><mrow><mo>(</mo><mi>X</mi><mo>)</mo></mrow></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow><mrow><mo>−</mo><mn>1</mn></mrow></msup><mrow><mo>(</mo><mrow><mi>Re</mi><msup><mrow><mrow><mo>(</mo><mi>X</mi><mo>)</mo></mrow></mrow><mi>T</mi></msup><mi>W</mi><mi>Re</mi><mrow><mo>(</mo><mi>y</mi><mo>)</mo></mrow><mo>+</mo><mi>Im</mi><msup><mrow><mrow><mo>(</mo><mi>X</mi><mo>)</mo></mrow></mrow><mi>T</mi></msup><mi>W</mi><mi>Im</mi><mrow><mo>(</mo><mi>y</mi><mo>)</mo></mrow></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow>
,
[уравнение 76]
где
<mrow><mi>y</mi><mrow><mo>[</mo><mrow><mtable><mtr><mtd><mrow><msub><mi>G</mi><mn>1</mn></msub></mrow></mtd></mtr><mtr><mtd><mo>⋮</mo></mtd></mtr><mtr><mtd><mrow><msub><mi>G</mi><mi>k</mi></msub></mrow></mtd></mtr></mtable></mrow><mo>]</mo></mrow></mrow>
<mrow><mi>X</mi><mo>=</mo><mrow><mo>[</mo><mrow><mtable><mtr><mtd><mrow><msubsup><mi>s</mi><mn>1</mn><mrow><mo>−</mo><mn>2</mn></mrow></msubsup></mrow></mtd><mtd><mrow><mo>−</mo><msub><mi>G</mi><mn>1</mn></msub><msubsup><mi>s</mi><mn>1</mn><mrow><mo>−</mo><mn>1</mn></mrow></msubsup></mrow></mtd><mtd><mrow><mo>−</mo><msub><mi>G</mi><mn>1</mn></msub><msubsup><mi>s</mi><mn>1</mn><mrow><mo>−</mo><mn>2</mn></mrow></msubsup></mrow></mtd></mtr><mtr><mtd><mo>⋮</mo></mtd><mtd><mo>⋮</mo></mtd><mtd><mo>⋮</mo></mtd></mtr><mtr><mtd><mrow><msubsup><mi>s</mi><mi>k</mi><mrow><mo>−</mo><mn>2</mn></mrow></msubsup></mrow></mtd><mtd><mrow><mo>−</mo><msub><mi>G</mi><mi>k</mi></msub><msubsup><mi>s</mi><mi>k</mi><mrow><mo>−</mo><mn>1</mn></mrow></msubsup></mrow></mtd><mtd><mrow><mo>−</mo><msub><mi>G</mi><mi>k</mi></msub><msubsup><mi>s</mi><mi>k</mi><mrow><mo>−</mo><mn>2</mn></mrow></msubsup></mrow></mtd></mtr></mtable></mrow><mo>]</mo></mrow><mtext> </mtext></mrow>
<mrow><mtext> </mtext><mi>c</mi><mo>=</mo><mrow><mo>[</mo><mrow><mtable><mtr><mtd><mrow><msub><mi>N</mi><mn>0</mn></msub></mrow></mtd></mtr><mtr><mtd><mrow><msub><mi>D</mi><mn>1</mn></msub></mrow></mtd></mtr><mtr><mtd><mrow><msub><mi>D</mi><mn>0</mn></msub></mrow></mtd></mtr></mtable></mrow><mo>]</mo></mrow></mrow>
<mrow />
,
и
[уравнение 77]
Для упрощения алгоритма некоторые члены можно объединить:
<mrow><mi>c</mi><mo>=</mo><msup><mi>D</mi><mrow><mo>−</mo><mn>1</mn></mrow></msup><mi>b</mi></mrow>
<mrow />
[уравнение 78]
где:
<mrow><mi>D</mi><mo>=</mo><mi>Re</mi><msup><mrow><mrow><mo>(</mo><mi>X</mi><mo>)</mo></mrow></mrow><mi>T</mi></msup><mi>W</mi><mi>Re</mi><mrow><mo>(</mo><mi>X</mi><mo>)</mo></mrow><mo>+</mo><mi>Im</mi><msup><mrow><mrow><mo>(</mo><mi>X</mi><mo>)</mo></mrow></mrow><mi>T</mi></msup><mi>W</mi><mi>Im</mi><mrow><mo>(</mo><mi>X</mi><mo>)</mo></mrow></mrow>
<mrow />
[уравнение 79]
<mrow><mi>b</mi><mo>=</mo><mi>Re</mi><msup><mrow><mrow><mo>(</mo><mi>X</mi><mo>)</mo></mrow></mrow><mi>T</mi></msup><mi>W</mi><mi>Re</mi><mrow><mo>(</mo><mi>y</mi><mo>)</mo></mrow><mo>+</mo><mi>Im</mi><msup><mrow><mrow><mo>(</mo><mi>X</mi><mo>)</mo></mrow></mrow><mi>T</mi></msup><mi>W</mi><mi>Im</mi><mrow><mo>(</mo><mi>y</mi><mo>)</mo></mrow></mrow>
<mrow />
[уравнение 80]
D
G
s
jω
X
Чтобы найти выражение для  в виде функции вектора  комплексной характеристики и собственной частоты =,  можно разделить на действительную и мнимую части:
<mrow />
[уравнение 81]
<mrow />
[уравнение 82]
D
Тогда действительная и мнимая части вышеприведенного выражения для  могут принять вид:
[уравнение 83]
[уравнение 84]
D
Объединение приведенных членов дает окончательное выражение для матрицы , которая может содержать только действительные значения.
[уравнение 85]
G
ω
y
Аналогичный подход можно применить при получении выражения для вектора b в виде функции от  и . Действительная и мнимая части  имеют следующий вид:
<mrow />
[уравнение 86]
b
Объединение действительных и мнимых частей приводит к следующему выражению для вектора :
[уравнение 87]
Выполнение измерения акустического объема
Сбор данных частотной характеристики и вычисление комплексной характеристики
Для исполнения узла 148 датчика объема узел 148 датчика объема должен определять относительную характеристику эталонного микрофона 626 и микрофона 630 неизменного объема к акустической волне, создаваемой звукоизлучающим узлом 622. Упомянутую задачу можно выполнить возбуждением звукоизлучающего узла 622 синусоидальным выходным сигналом с известной частотой, после чего можно получить комплексную характеристику микрофонов 626, 630 на упомянутой частоте возбуждения. И, наконец, относительную характеристику микрофонов 626, 630 можно получить и скорректировать с учетом чередующейся выборки, например, аналого-цифровым преобразователем (т.е. АЦП).
Кроме того, можно вычислить полную дисперсию сигнала и сравнить с дисперсией чистого тонального сигнала, выделенного с использованием дискретного преобразования Фурье (т.е. ДПФ). В результате, можно получить измеренную величину мощности сигнала, которая происходит от источников шумов или искажений. Затем упомянутую величину можно использовать для выбраковки и повторения неправильных измерений.
Вычисление дискретного преобразования Фурье
x
Сигнал микрофона можно дискретно считывать синхронно с выходным сигналов звукоизлучающего узла 622 таким образом, чтобы получать фиксированное число точек, N, на одну длину волны. Измеренный сигнал в каждой точке длины волны можно суммировать по целому числу длин волн, M, и сохранять в массиве данных  при посредстве ISR (программы обработки прерываний) для обработки после того, как собраны все данные для упомянутой частоты.
ДПФ может выполняться для данных на целочисленном массиве, соответствующем частоте возбуждения звукоизлучателя. Общее выражение для первой гармоники ДПФ имеет следующий вид:
<mrow><msub><mi>x</mi><mi>k</mi></msub><mo>=</mo><mfrac><mn>2</mn><mrow><mi>M</mi><mi>N</mi></mrow></mfrac><mstyle displaystyle="true"><munderover><mo>∑</mo><mrow><mi>n</mi><mo>=</mo><mn>0</mn></mrow><mrow><mi>N</mi><mo>−</mo><mn>1</mn></mrow></munderover><mrow><msub><mi>x</mi><mi>n</mi></msub><msup><mi>e</mi><mrow><mo>−</mo><mfrac><mrow><mn>2</mn><mi>π</mi><mi>i</mi></mrow><mi>N</mi></mfrac><mi>k</mi><mi>n</mi></mrow></msup></mrow></mstyle></mrow>
<mrow />
[уравнение 88]
MN
Произведение  может представлять суммарное число точек, и коэффициент два можно ввести для того, чтобы получаемые действительная и мнимая составляющие отклика соответствовали амплитуде синусоидальной волны:
<mrow><msub><mi>x</mi><mi>n</mi></msub><mo>=</mo><mi>r</mi><mi>e</mi><mrow><mo>(</mo><mrow><msub><mi>x</mi><mi>k</mi></msub></mrow><mo>)</mo></mrow><mi>cos</mi><mrow><mo>(</mo><mrow><mfrac><mrow><mn>2</mn><mi>π</mi></mrow><mi>N</mi></mfrac><mi>k</mi><mi>n</mi></mrow><mo>)</mo></mrow><mo>+</mo><mi>i</mi><mi>m</mi><mrow><mo>(</mo><mrow><msub><mi>x</mi><mi>k</mi></msub></mrow><mo>)</mo></mrow><mi>sin</mi><mrow><mo>(</mo><mrow><mfrac><mrow><mn>2</mn><mi>π</mi></mrow><mi>N</mi></mfrac><mi>k</mi><mi>n</mi></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow>
<mrow />
[уравнение 89]
Действительная часть приведенного выражения может иметь следующий вид:
<mrow><mi>r</mi><mi>e</mi><mrow><mo>(</mo><mi>x</mi><mo>)</mo></mrow><mo>=</mo><mfrac><mn>2</mn><mrow><mi>M</mi><mi>N</mi></mrow></mfrac><mstyle displaystyle="true"><munderover><mo>∑</mo><mrow><mi>n</mi><mo>=</mo><mn>0</mn></mrow><mrow><mi>N</mi><mo>−</mo><mn>1</mn></mrow></munderover><mrow><msub><mi>x</mi><mi>n</mi></msub><mi>cos</mi><mrow><mo>(</mo><mrow><mfrac><mrow><mn>2</mn><mi>π</mi></mrow><mi>N</mi></mfrac><mi>n</mi></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow></mstyle></mrow>
<mrow />
[уравнение 90]
Симметрией косинусной функции можно воспользоваться для уменьшения числа вычислений, необходимых для вычисления ДПФ. Вышеприведенное выражение может быть эквивалентно:
[уравнение 91]
Аналогично для мнимой составляющей уравнения:
<mrow><mi>i</mi><mi>m</mi><mrow><mo>(</mo><mi>x</mi><mo>)</mo></mrow><mo>=</mo><mfrac><mn>2</mn><mrow><mi>M</mi><mi>N</mi></mrow></mfrac><mstyle displaystyle="true"><munderover><mo>∑</mo><mrow><mi>n</mi><mo>=</mo><mn>0</mn></mrow><mrow><mi>N</mi><mo>−</mo><mn>1</mn></mrow></munderover><mrow><msub><mi>x</mi><mi>n</mi></msub><mi>sin</mi><mrow><mo>(</mo><mrow><mfrac><mrow><mn>2</mn><mi>π</mi></mrow><mi>N</mi></mfrac><mi>n</mi></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow></mstyle></mrow>
<mrow />
[уравнение 92]
которую можно выразить в следующей форме:
[уравнение 93]
Дисперсию приведенного сигнала можно вычислить следующим образом:
<mrow><msup><mi>σ</mi><mn>2</mn></msup><mo>=</mo><mfrac><mn>1</mn><mn>2</mn></mfrac><mrow><mo>(</mo><mrow><mi>r</mi><mi>e</mi><msup><mrow><mrow><mo>(</mo><mi>x</mi><mo>)</mo></mrow></mrow><mn>2</mn></msup><mo>+</mo><mi>i</mi><mi>m</mi><msup><mrow><mrow><mo>(</mo><mi>x</mi><mo>)</mo></mrow></mrow><mn>2</mn></msup></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow>
<mrow />
[уравнение 94]
x
11
21
Максимальное возможное значение действительной и мнимой составляющих  может быть равным 2; что соответствует половине диапазона АЦП. Максимальное значение дисперсии тонального сигнала может составлять 2; половине квадрата диапазона АЦП.
Вычисление дисперсии сигнала
Псевдодисперсию сигнала можно вычислить с использованием следующей зависимости:
<mrow><msup><mi>σ</mi><mn>2</mn></msup><mo>=</mo><mfrac><mn>1</mn><mrow><mi>N</mi><msup><mi>M</mi><mn>2</mn></msup></mrow></mfrac><mstyle displaystyle="true"><munderover><mo>∑</mo><mrow><mi>n</mi><mo>=</mo><mn>0</mn></mrow><mrow><mi>N</mi><mo>−</mo><mn>1</mn></mrow></munderover><mrow><msubsup><mi>x</mi><mi>n</mi><mn>2</mn></msubsup></mrow></mstyle><mo>−</mo><mfrac><mn>1</mn><mrow><msup><mi>N</mi><mn>2</mn></msup><msup><mi>M</mi><mn>2</mn></msup></mrow></mfrac><msup><mrow><mrow><mo>(</mo><mrow><mstyle displaystyle="true"><munderover><mo>∑</mo><mrow><mi>n</mi><mo>=</mo><mn>0</mn></mrow><mrow><mi>N</mi><mo>−</mo><mn>1</mn></mrow></munderover><mrow><msub><mi>x</mi><mi>n</mi></msub></mrow></mstyle></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow><mn>2</mn></msup></mrow>
<mrow />
[уравнение 95]
Результат может быть в единицах числа отсчетов АЦП в квадрате. Данный результат может быть только «псевдодисперсией», так как сигнал усредняется по M периодам до того, как вычисляется дисперсия по N отсчетам за «усредненный» период. Тем не менее такой показатель может быть полезен для определения, имеет ли «усредненный» сигнал вид, подобный синусоиде на ожидаемой частоте. Упомянутое определение можно выполнить путем сравнения полной дисперсии сигнала с дисперсией синусоиды, полученной посредством дискретного преобразования Фурье.
<mrow><mstyle displaystyle="true"><munderover><mo>∑</mo><mrow><mi>n</mi><mo>=</mo><mn>0</mn></mrow><mrow><mi>N</mi><mo>−</mo><mn>1</mn></mrow></munderover><mrow><msubsup><mi>x</mi><mi>n</mi><mn>2</mn></msubsup></mrow></mstyle><mo>=</mo><mi>O</mi><mrow><mo>(</mo><mrow><mi>N</mi><msup><mi>M</mi><mn>2</mn></msup><msup><mn>2</mn><mrow><mn>24</mn></mrow></msup></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow>
<mrow><mfrac><mn>1</mn><mn>4</mn></mfrac><msup><mrow><mrow><mo>(</mo><mrow><msup><mn>2</mn><mrow><mn>12</mn></mrow></msup></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow><mn>2</mn></msup><mo>=</mo><msup><mn>2</mn><mrow><mn>22</mn></mrow></msup></mrow>
N<
M<
7
6
43
12
9
Результат суммирования может быть порядка
для 12-разрядного АЦП. Если 2=128 и 2=64, то результат суммирования будет меньше, чем 2 и может храниться в виде 64-разрядного целого числа. Максимально возможное значение дисперсии может получаться, если АЦП колебалось между значениями 0 и 2 с каждым последовательным отсчетом. Упомянутые колебания могут приводить к максимальной дисперсии
, так что результат можно сохранить с максимальным разрешением 1/2 в виде 32-разрядного знакового целого числа.
Вычисление относительной характеристики микрофонов
Относительную характеристику (G) микрофонов 626, 630 можно вычислить по комплексной характеристике отдельных микрофонов:
<mrow><mi>G</mi><mo>=</mo><mfrac><mrow><msub><mi>x</mi><mrow><mi>var</mi></mrow></msub></mrow><mrow><msub><mi>x</mi><mrow><mi>r</mi><mi>e</mi><mi>f</mi></mrow></msub></mrow></mfrac><mo>=</mo><mfrac><mrow><msub><mi>x</mi><mrow><mi>var</mi></mrow></msub></mrow><mrow><msub><mi>x</mi><mrow><mi>r</mi><mi>e</mi><mi>f</mi></mrow></msub></mrow></mfrac><mfrac><mrow><msubsup><mi>x</mi><mrow><mi>r</mi><mi>e</mi><mi>f</mi></mrow><mo>∗</mo></msubsup></mrow><mrow><msubsup><mi>x</mi><mrow><mi>r</mi><mi>e</mi><mi>f</mi></mrow><mo>∗</mo></msubsup></mrow></mfrac></mrow>
<mrow />
[уравнение 96]
<mrow><mi>Re</mi><mrow><mo>(</mo><mi>G</mi><mo>)</mo></mrow><mo>=</mo><mfrac><mrow><mi>Re</mi><mrow><mo>(</mo><mrow><msub><mi>x</mi><mrow><mi>var</mi></mrow></msub></mrow><mo>)</mo></mrow><mi>Re</mi><mrow><mo>(</mo><mrow><msub><mi>x</mi><mrow><mi>r</mi><mi>e</mi><mi>f</mi></mrow></msub></mrow><mo>)</mo></mrow><mo>+</mo><mi>Im</mi><mrow><mo>(</mo><mrow><msub><mi>x</mi><mrow><mi>var</mi></mrow></msub></mrow><mo>)</mo></mrow><mi>Im</mi><mrow><mo>(</mo><mrow><msub><mi>x</mi><mrow><mi>r</mi><mi>e</mi><mi>f</mi></mrow></msub></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow><mrow><mi>Re</mi><msup><mrow><mrow><mo>(</mo><mrow><msub><mi>x</mi><mrow><mi>r</mi><mi>e</mi><mi>f</mi></mrow></msub></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow><mn>2</mn></msup><mo>+</mo><mi>Im</mi><msup><mrow><mrow><mo>(</mo><mrow><msub><mi>x</mi><mrow><mi>r</mi><mi>e</mi><mi>f</mi></mrow></msub></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow><mn>2</mn></msup></mrow></mfrac></mrow>
<mrow />
[уравнение 97]
<mrow><mi>Im</mi><mrow><mo>(</mo><mi>G</mi><mo>)</mo></mrow><mo>=</mo><mfrac><mrow><mi>Re</mi><mrow><mo>(</mo><mrow><msub><mi>x</mi><mrow><mi>r</mi><mi>e</mi><mi>f</mi></mrow></msub></mrow><mo>)</mo></mrow><mi>Im</mi><mrow><mo>(</mo><mrow><msub><mi>x</mi><mrow><mi>var</mi></mrow></msub></mrow><mo>)</mo></mrow><mo>−</mo><mi>Re</mi><mrow><mo>(</mo><mrow><msub><mi>x</mi><mrow><mi>var</mi></mrow></msub></mrow><mo>)</mo></mrow><mi>Im</mi><mrow><mo>(</mo><mrow><msub><mi>x</mi><mrow><mi>r</mi><mi>e</mi><mi>f</mi></mrow></msub></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow><mrow><mi>Re</mi><msup><mrow><mrow><mo>(</mo><mrow><msub><mi>x</mi><mrow><mi>r</mi><mi>e</mi><mi>f</mi></mrow></msub></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow><mn>2</mn></msup><mo>+</mo><mi>Im</mi><msup><mrow><mrow><mo>(</mo><mrow><msub><mi>x</mi><mrow><mi>r</mi><mi>e</mi><mi>f</mi></mrow></msub></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow><mn>2</mn></msup></mrow></mfrac></mrow>
<mrow />
[уравнение 98]
Знаменатель каждого выражения можно представить в виде функции от дисперсии эталонного тонального сигнала, вычисленной в предыдущем разделе, в следующей форме:
<mrow><mi>Re</mi><msup><mrow><mrow><mo>(</mo><mrow><msub><mi>x</mi><mrow><mi>r</mi><mi>e</mi><mi>f</mi></mrow></msub></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow><mn>2</mn></msup><mo>+</mo><mi>Im</mi><msup><mrow><mrow><mo>(</mo><mrow><msub><mi>x</mi><mrow><mi>r</mi><mi>e</mi><mi>f</mi></mrow></msub></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow><mn>2</mn></msup><mo>=</mo><mn>2</mn><msubsup><mi>σ</mi><mrow><mi>r</mi><mi>e</mi><mi>f</mi></mrow><mn>2</mn></msubsup></mrow>
<mrow />
[уравнение 99]
Поправка на расфазировку АЦП
<mrow><mfrac><mi>π</mi><mi>N</mi></mfrac></mrow>
Отсчеты сигналов микрофонов 626, 630 могут сниматься не одновременно; ISR (программа обработки прерываний) АЦП поочередно переключает микрофоны 626, 630 и снимает всего N отсчетов на одну длину волны для каждого из микрофонов 626, 630. В результате может иметь место сдвиг фаз
между двумя микрофонами 626, 630. Для ввода поправки на упомянутый сдвиг фаз можно примерить комплексный поворот относительной частотной характеристики, вычисленной в предыдущем разделе:
<mrow><msub><mi>G</mi><mrow><mi>r</mi><mi>o</mi><mi>t</mi><mi>a</mi><mi>t</mi><mi>e</mi><mi>d</mi></mrow></msub><mo>=</mo><mi>G</mi><mo>⋅</mo><mrow><mo>(</mo><mrow><mi>cos</mi><mrow><mo>(</mo><mrow><mfrac><mi>π</mi><mi>N</mi></mfrac></mrow><mo>)</mo></mrow><mo>+</mo><mi>i</mi><mi>sin</mi><mrow><mo>(</mo><mrow><mfrac><mi>π</mi><mi>N</mi></mfrac></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow>
<mrow />
[уравнение 100]
Эталонные модели
Модели второго и более высокого порядков
Утечку через уплотнения (например, уплотнительный узел 1404) камеры 620 датчика объема можно моделировать как второй резонансный проход (например, проход 1504, фиг.100), соединенный с внешним объемом (например, внешним объемом 1506, фиг.100).
Система уравнений, описывающая трехкамерную конфигурацию, может иметь следующий вид:
<mrow><msub><mover accent="true"><mi>p</mi><mo>˙</mo></mover><mn>1</mn></msub><mo>+</mo><mfrac><mrow><mi>ρ</mi><msup><mi>a</mi><mn>2</mn></msup></mrow><mrow><msub><mi>V</mi><mn>1</mn></msub></mrow></mfrac><mrow><mo>(</mo><mrow><msub><mover accent="true"><mi>v</mi><mo>˙</mo></mover><mi>k</mi></msub><mo>−</mo><msub><mover accent="true"><mi>v</mi><mo>˙</mo></mover><mrow><mi>r</mi><mn>12</mn></mrow></msub></mrow><mo>)</mo></mrow><mo>=</mo><mn>0</mn></mrow>
<mrow />
[уравнение 101]
<mrow><msub><mover accent="true"><mi>p</mi><mo>˙</mo></mover><mn>2</mn></msub><mo>+</mo><mfrac><mrow><mi>ρ</mi><msup><mi>a</mi><mn>2</mn></msup></mrow><mrow><msub><mi>V</mi><mn>2</mn></msub></mrow></mfrac><mrow><mo>(</mo><mrow><msub><mover accent="true"><mi>v</mi><mo>˙</mo></mover><mrow><mi>r</mi><mn>12</mn></mrow></msub><mo>−</mo><msub><mover accent="true"><mi>v</mi><mo>˙</mo></mover><mrow><mi>r</mi><mn>23</mn></mrow></msub></mrow><mo>)</mo></mrow><mo>=</mo><mn>0</mn></mrow>
<mrow />
[уравнение 102]
<mrow><msub><mover accent="true"><mi>v</mi><mo>¨</mo></mover><mrow><mi>r</mi><mn>12</mn></mrow></msub><mo>=</mo><mo>−</mo><mfrac><mrow><msub><mi>f</mi><mrow><mn>12</mn></mrow></msub><msub><mi>A</mi><mrow><mn>12</mn></mrow></msub></mrow><mrow><msub><mi>L</mi><mrow><mn>12</mn></mrow></msub></mrow></mfrac><msub><mover accent="true"><mi>v</mi><mo>˙</mo></mover><mrow><mi>r</mi><mn>12</mn></mrow></msub><mo>+</mo><mfrac><mrow><msub><mi>A</mi><mrow><mn>12</mn></mrow></msub></mrow><mrow><mi>ρ</mi><msub><mi>L</mi><mrow><mn>12</mn></mrow></msub></mrow></mfrac><mrow><mo>(</mo><mrow><msub><mi>p</mi><mn>2</mn></msub><mo>−</mo><msub><mi>p</mi><mn>1</mn></msub></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow>
<mrow />
[уравнение 103]
<mrow><msub><mover accent="true"><mi>p</mi><mo>˙</mo></mover><mn>3</mn></msub><mo>+</mo><mfrac><mrow><mi>ρ</mi><msup><mi>a</mi><mn>2</mn></msup></mrow><mrow><msub><mi>V</mi><mn>3</mn></msub></mrow></mfrac><msub><mover accent="true"><mi>v</mi><mo>˙</mo></mover><mrow><mi>r</mi><mn>23</mn></mrow></msub><mo>=</mo><mn>0</mn></mrow>
<mrow />
[уравнение 104]
<mrow><msub><mover accent="true"><mi>v</mi><mo>¨</mo></mover><mrow><mi>r</mi><mn>23</mn></mrow></msub><mo>=</mo><mo>−</mo><mfrac><mrow><msub><mi>f</mi><mrow><mn>23</mn></mrow></msub><msub><mi>A</mi><mrow><mn>23</mn></mrow></msub></mrow><mrow><msub><mi>L</mi><mrow><mn>23</mn></mrow></msub></mrow></mfrac><msub><mover accent="true"><mi>v</mi><mo>˙</mo></mover><mrow><mi>r</mi><mn>23</mn></mrow></msub><mo>+</mo><mfrac><mrow><msub><mi>A</mi><mrow><mn>23</mn></mrow></msub></mrow><mrow><mi>ρ</mi><msub><mi>L</mi><mrow><mn>23</mn></mrow></msub></mrow></mfrac><mrow><mo>(</mo><mrow><msub><mi>p</mi><mn>3</mn></msub><mo>−</mo><msub><mi>p</mi><mn>2</mn></msub></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow>
<mrow />
[уравнение 105]
Подстановка приведенных уравнений в пространство состояний приводит к следующему выражению:
[уравнение 106]
частотная характеристика которого может быть графически представлена диаграммой Боде, приведенной на фиг.101, и которая может быть также записана в форме передаточной функции:
<mrow />
[уравнение 107]
Разложение знаменателя приводит к следующему выражению:
[уравнение 108]
Пузырь под материалом диафрагмы в переменном объеме будет подчиняться таким же уравнениям динамики, как путь утечки. При этом материал диафрагмы может вести себя как резонирующая масса, а не проход утечки. Соответственно, уравнение может иметь следующий вид:
<mrow><mi>m</mi><mover accent="true"><mi>x</mi><mo>¨</mo></mover><mo>=</mo><mi>Δ</mi><mi>p</mi><mi>A</mi><mo>−</mo><msub><mi>b</mi><mi>m</mi></msub><mover accent="true"><mi>x</mi><mo>˙</mo></mover></mrow>
<mrow />
[уравнение 109]
m
A
b
m
где  означает массу диафрагмы,  означает площадь поперечного сечения диафрагмы, которая может резонировать, и  означает механическое демпфирование. Уравнение 106 можно записать как функцию от объемного расхода:
<mrow><mover accent="true"><mi>v</mi><mo>¨</mo></mover><mo>=</mo><mo>−</mo><mfrac><mi>b</mi><mi>m</mi></mfrac><mover accent="true"><mi>v</mi><mo>˙</mo></mover><mo>+</mo><mi>Δ</mi><mi>p</mi><mfrac><mrow><msup><mi>A</mi><mn>2</mn></msup></mrow><mi>m</mi></mfrac></mrow>
<mrow />
[уравнение 110]
V
V
V
3
3
2
где объем воздушного пузыря равен . Если объем пузыря существенно меньше, чем акустический объем <<, то передаточную функцию можно упростить к виду:
<mrow />
[уравнение 111]
Второй порядок с временной задержкой
В полученных выше уравнениях узла 148 датчика объема предполагается, что давление является одинаковым по всему акустическому объему. Однако упомянутое предположение является всего лишь приближением, так как имеют место временные задержки, связанные с распространение звуковых волн по объему. Упомянутую ситуацию можно рассматривать как временную задержку или опережение по времени с учетом относительного положения микрофона и звукоизлучателей.
Временную задержку можно выразить в лапласовской области в виде
<mrow><mi>G</mi><mrow><mo>(</mo><mi>s</mi><mo>)</mo></mrow><mo>=</mo><msup><mi>e</mi><mrow><mo>−</mo><mi>Δ</mi><mi>T</mi><mi>s</mi></mrow></msup></mrow>
<mrow />
[уравнение 112]
который порождает нелинейную систему уравнений. Тем не менее можно воспользоваться следующей аппроксимацией Паде первого порядка временной задержки
<mrow><mi>G</mi><mrow><mo>(</mo><mi>s</mi><mo>)</mo></mrow><mo>=</mo><mo>−</mo><mfrac><mrow><mi>s</mi><mo>+</mo><mfrac><mn>2</mn><mrow><mi>Δ</mi><mi>T</mi></mrow></mfrac></mrow><mrow><mi>s</mi><mo>−</mo><mfrac><mn>2</mn><mrow><mi>Δ</mi><mi>T</mi></mrow></mfrac></mrow></mfrac></mrow>
<mrow />
[уравнение 113]
которая представлена графически на фиг.102.
Оценка трехкамерного объема
Узел 148 датчика объема может также иметь конфигурацию, использующую третий эталонный объем (например, эталонный объем 1508; фиг.103), соединенный с отдельным резонансным проходом (например, проходом 1510; фиг.103). Данная конфигурация позволяет получать оценку объема, не зависимую от температуры.
Система уравнений, описывающих трехкамерную конфигурацию, имеет следующий вид:
<mrow><msub><mover accent="true"><mi>p</mi><mo>˙</mo></mover><mn>1</mn></msub><mo>+</mo><mfrac><mrow><mi>ρ</mi><msup><mi>a</mi><mn>2</mn></msup></mrow><mrow><msub><mi>V</mi><mn>1</mn></msub></mrow></mfrac><mrow><mo>(</mo><mrow><msub><mover accent="true"><mi>v</mi><mo>˙</mo></mover><mi>k</mi></msub><mo>−</mo><msub><mover accent="true"><mi>v</mi><mo>˙</mo></mover><mrow><mi>r</mi><mn>12</mn></mrow></msub><mo>−</mo><msub><mover accent="true"><mi>v</mi><mo>˙</mo></mover><mrow><mi>r</mi><mn>13</mn></mrow></msub></mrow><mo>)</mo></mrow><mo>=</mo><mn>0</mn></mrow>
<mrow />
[уравнение 114]
<mrow><msub><mover accent="true"><mi>p</mi><mo>˙</mo></mover><mn>2</mn></msub><mo>+</mo><mfrac><mrow><mi>ρ</mi><msup><mi>a</mi><mn>2</mn></msup></mrow><mrow><msub><mi>V</mi><mn>2</mn></msub></mrow></mfrac><msub><mover accent="true"><mi>v</mi><mo>˙</mo></mover><mrow><mi>r</mi><mn>12</mn></mrow></msub><mo>=</mo><mn>0</mn></mrow>
<mrow />
[уравнение 115]
<mrow><msub><mover accent="true"><mi>v</mi><mo>¨</mo></mover><mrow><mi>r</mi><mn>12</mn></mrow></msub><mo>=</mo><mo>−</mo><mfrac><mrow><msub><mi>f</mi><mrow><mn>12</mn></mrow></msub><msub><mi>A</mi><mrow><mn>12</mn></mrow></msub></mrow><mrow><msub><mi>L</mi><mrow><mn>12</mn></mrow></msub></mrow></mfrac><msub><mover accent="true"><mi>v</mi><mo>˙</mo></mover><mrow><mi>r</mi><mn>12</mn></mrow></msub><mo>+</mo><mfrac><mrow><msub><mi>A</mi><mrow><mn>12</mn></mrow></msub></mrow><mrow><mi>ρ</mi><msub><mi>L</mi><mrow><mn>12</mn></mrow></msub></mrow></mfrac><mrow><mo>(</mo><mrow><msub><mi>p</mi><mn>2</mn></msub><mo>−</mo><msub><mi>p</mi><mn>1</mn></msub></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow>
<mrow />
[уравнение 116]
<mrow><msub><mover accent="true"><mi>p</mi><mo>˙</mo></mover><mn>3</mn></msub><mo>+</mo><mfrac><mrow><mi>ρ</mi><msup><mi>a</mi><mn>2</mn></msup></mrow><mrow><msub><mi>V</mi><mn>3</mn></msub></mrow></mfrac><msub><mover accent="true"><mi>v</mi><mo>˙</mo></mover><mrow><mi>r</mi><mn>13</mn></mrow></msub><mo>=</mo><mn>0</mn></mrow>
<mrow />
[уравнение 117]
<mrow><msub><mover accent="true"><mi>v</mi><mo>¨</mo></mover><mrow><mi>r</mi><mn>13</mn></mrow></msub><mo>=</mo><mo>−</mo><mfrac><mrow><msub><mi>f</mi><mrow><mn>13</mn></mrow></msub><msub><mi>A</mi><mrow><mn>13</mn></mrow></msub></mrow><mrow><msub><mi>L</mi><mrow><mn>13</mn></mrow></msub></mrow></mfrac><msub><mover accent="true"><mi>v</mi><mo>˙</mo></mover><mrow><mi>r</mi><mn>13</mn></mrow></msub><mo>+</mo><mfrac><mrow><msub><mi>A</mi><mrow><mn>13</mn></mrow></msub></mrow><mrow><mi>ρ</mi><msub><mi>L</mi><mrow><mn>13</mn></mrow></msub></mrow></mfrac><mrow><mo>(</mo><mrow><msub><mi>p</mi><mn>2</mn></msub><mo>−</mo><msub><mi>p</mi><mn>1</mn></msub></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow>
<mrow />
[уравнение 118]
Использование приведенных уравнений и решение для передаточной функции по каждому из резонансных проходов приводит к следующим выражениям:
<mrow><mfrac><mrow><msub><mi>p</mi><mn>2</mn></msub></mrow><mrow><msub><mi>p</mi><mn>1</mn></msub></mrow></mfrac><mo>=</mo><mo>−</mo><mfrac><mrow><msubsup><mi>ω</mi><mrow><mi>n</mi><mn>12</mn></mrow><mn>2</mn></msubsup></mrow><mrow><msup><mi>s</mi><mn>2</mn></msup><mo>+</mo><mn>2</mn><msub><mi>ζ</mi><mrow><mn>12</mn></mrow></msub><msub><mi>ω</mi><mrow><mi>n</mi><mn>12</mn></mrow></msub><mi>s</mi><mo>+</mo><msubsup><mi>ω</mi><mrow><mi>n</mi><mn>12</mn></mrow><mn>2</mn></msubsup></mrow></mfrac></mrow>
<mrow />
[уравнение 119]
где
<mrow><msubsup><mi>ω</mi><mrow><mi>n</mi><mn>12</mn></mrow><mn>2</mn></msubsup><mo>=</mo><mo>−</mo><mfrac><mn>1</mn><mrow><msub><mi>V</mi><mn>2</mn></msub></mrow></mfrac><mfrac><mrow><msup><mi>a</mi><mn>2</mn></msup><msub><mi>A</mi><mrow><mn>12</mn></mrow></msub></mrow><mrow><msub><mi>L</mi><mrow><mn>12</mn></mrow></msub></mrow></mfrac></mrow>
<mrow><mi>ζ</mi><mo>=</mo><mfrac><mrow><msub><mi>f</mi><mrow><mn>12</mn></mrow></msub><msub><mi>A</mi><mrow><mn>12</mn></mrow></msub></mrow><mrow><mn>2</mn><msub><mi>L</mi><mrow><mn>12</mn></mrow></msub><msub><mi>ω</mi><mrow><mi>n</mi><mn>12</mn></mrow></msub></mrow></mfrac></mrow>
<mrow />
и
[уравнение 120]
<mrow><mfrac><mrow><msub><mi>p</mi><mn>3</mn></msub></mrow><mrow><msub><mi>p</mi><mn>1</mn></msub></mrow></mfrac><mo>=</mo><mo>−</mo><mfrac><mrow><msubsup><mi>ω</mi><mrow><mi>n</mi><mn>13</mn></mrow><mn>2</mn></msubsup></mrow><mrow><msup><mi>s</mi><mn>2</mn></msup><mo>+</mo><mn>2</mn><msub><mi>ζ</mi><mrow><mn>13</mn></mrow></msub><msub><mi>ω</mi><mrow><mi>n</mi><mn>13</mn></mrow></msub><mi>s</mi><mo>+</mo><msubsup><mi>ω</mi><mrow><mi>n</mi><mn>13</mn></mrow><mn>2</mn></msubsup></mrow></mfrac></mrow>
<mrow />
[уравнение 121]
где
<mrow><msubsup><mi>ω</mi><mrow><mi>n</mi><mn>13</mn></mrow><mrow /></msubsup><mo>=</mo><mfrac><mn>1</mn><mrow><msub><mi>V</mi><mn>3</mn></msub></mrow></mfrac><mfrac><mrow><msup><mi>a</mi><mn>2</mn></msup><msub><mi>A</mi><mrow><mn>13</mn></mrow></msub></mrow><mrow><msub><mi>L</mi><mrow><mn>13</mn></mrow></msub></mrow></mfrac></mrow>
<mrow><mi>ζ</mi><mo>=</mo><mfrac><mrow><msub><mi>f</mi><mrow><mn>13</mn></mrow></msub><msub><mi>A</mi><mrow><mn>13</mn></mrow></msub></mrow><mrow><mn>2</mn><msub><mi>L</mi><mrow><mn>13</mn></mrow></msub><msub><mi>ω</mi><mrow><mi>n</mi><mn>13</mn></mrow></msub></mrow></mfrac></mrow>
<mrow />
и
[уравнение 122]
Объем камеры 620 датчика объема можно оценить с использованием отношения собственной частоты двух резонансных проходов из следующего выражения:
<mrow><mfrac><mrow><msubsup><mi>ω</mi><mrow><mi>n</mi><mn>13</mn></mrow><mn>2</mn></msubsup></mrow><mrow><msubsup><mi>ω</mi><mrow><mi>n</mi><mn>12</mn></mrow><mn>2</mn></msubsup></mrow></mfrac><mo>=</mo><mfrac><mrow><msub><mi>V</mi><mn>2</mn></msub></mrow><mrow><msub><mi>V</mi><mn>3</mn></msub></mrow></mfrac><mfrac><mrow><msub><mi>A</mi><mrow><mn>13</mn></mrow></msub></mrow><mrow><msub><mi>A</mi><mrow><mn>12</mn></mrow></msub></mrow></mfrac><mfrac><mrow><msub><mi>L</mi><mrow><mn>12</mn></mrow></msub></mrow><mrow><msub><mi>L</mi><mrow><mn>13</mn></mrow></msub></mrow></mfrac></mrow>
<mrow />
[уравнение 123]
Уравнение 120 показывает, что объем камеры 620 датчика объема может быть пропорциональным эталонному объему 1508. Отношение двух упомянутых объемов (в идеальной модели) может зависеть только от геометрии резонансного прохода (например, прохода 1510; фиг.103) и не зависит от температуры.
Экспоненциальная модель объема
Допустим, что истечение через сопротивление потоку имеет следующий вид:
<mrow><msub><mover accent="true"><mi>V</mi><mo>˙</mo></mover><mrow><mi>o</mi><mi>u</mi><mi>t</mi></mrow></msub><mo>=</mo><mfrac><mrow><msub><mi>V</mi><mrow><mi>a</mi><mi>v</mi><mi>s</mi></mrow></msub></mrow><mi>τ</mi></mfrac></mrow>
<mrow />
[уравнение 124]
В предположении постоянного впускного расхода из насосной камеры объем камеры 620 датчика объема описывается следующим дифференциальным уравнением:
<mrow><msub><mover accent="true"><mi>V</mi><mo>˙</mo></mover><mrow><mi>a</mi><mi>v</mi><mi>s</mi></mrow></msub><mo>=</mo><msub><mover accent="true"><mi>V</mi><mo>˙</mo></mover><mrow><mi>i</mi><mi>n</mi></mrow></msub><mo>−</mo><msub><mover accent="true"><mi>V</mi><mo>˙</mo></mover><mrow><mi>o</mi><mi>u</mi><mi>t</mi></mrow></msub><mo>=</mo><msub><mover accent="true"><mi>V</mi><mo>˙</mo></mover><mrow><mi>i</mi><mi>n</mi></mrow></msub><mo>−</mo><mfrac><mrow><msub><mi>V</mi><mrow><mi>a</mi><mi>v</mi><mi>s</mi></mrow></msub></mrow><mi>τ</mi></mfrac></mrow>
<mrow />
[уравнение 125]
которое дает следующее решение в предположении нулевого исходного объема:
<mrow><msub><mi>V</mi><mrow><mi>a</mi><mi>v</mi><mi>s</mi></mrow></msub><mo>=</mo><msub><mover accent="true"><mi>V</mi><mo>˙</mo></mover><mrow><mi>i</mi><mi>n</mi></mrow></msub><mi>τ</mi><mrow><mo>(</mo><mrow><mn>1</mn><mo>−</mo><msup><mi>e</mi><mrow><mfrac><mi>t</mi><mi>τ</mi></mfrac></mrow></msup></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow>
<mrow />
[уравнение 126]
Соответственно, выпускной расход равен:
<mrow><msub><mover accent="true"><mi>V</mi><mo>˙</mo></mover><mrow><mi>o</mi><mi>u</mi><mi>t</mi></mrow></msub><mo>=</mo><msub><mover accent="true"><mi>V</mi><mo>˙</mo></mover><mrow><mi>i</mi><mi>n</mi></mrow></msub><mrow><mo>(</mo><mrow><mn>1</mn><mo>−</mo><msup><mi>e</mi><mrow><mfrac><mi>t</mi><mi>τ</mi></mfrac></mrow></msup></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow>
[уравнение 127]
Объем, доставляемый во время фазы нагнетания, можно записать в виде:
<mrow><msub><mi>V</mi><mrow><mi>o</mi><mi>u</mi><mi>t</mi></mrow></msub><mo>=</mo><msub><mover accent="true"><mi>V</mi><mo>˙</mo></mover><mrow><mi>i</mi><mi>n</mi></mrow></msub><mrow><mo>[</mo><mrow><mi>t</mi><mo>−</mo><mi>τ</mi><mrow><mo>(</mo><mrow><mn>1</mn><mo>−</mo><msup><mi>e</mi><mrow><mfrac><mi>t</mi><mi>τ</mi></mfrac></mrow></msup></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow><mo>]</mo></mrow></mrow>
[уравнение 128]
Калибровка устройства
Подгонка модели позволяет выделить резонансную частоту прохода из данных для синусоидального сигнала с качающейся частотой. Следующий этап состоит в установлении зависимости упомянутого значения от доставляемого объема. Теоретическая взаимосвязь между резонансной частотой и доставленным объемом выражается следующим образом:
<mrow><msubsup><mi>ω</mi><mi>n</mi><mn>2</mn></msubsup><mo>=</mo><mo>−</mo><mfrac><mrow><msup><mi>a</mi><mn>2</mn></msup><mi>A</mi></mrow><mi>L</mi></mfrac><mfrac><mn>1</mn><mrow><msub><mi>V</mi><mn>2</mn></msub></mrow></mfrac></mrow>
<mrow />
[уравнение 129]
Скорость звука будет изменяться с температурой, поэтому, возможно, было бы полезно выделить температурные воздействия.
<mrow><msubsup><mi>ω</mi><mi>n</mi><mn>2</mn></msubsup><mo>=</mo><mo>−</mo><mfrac><mrow><mi>γ</mi><mi>R</mi><mi>A</mi></mrow><mi>L</mi></mfrac><mfrac><mi>T</mi><mrow><msub><mi>V</mi><mn>2</mn></msub></mrow></mfrac></mrow>
<mrow />
[уравнение 130]
Тогда, объем можно выразить как функцию измеренной резонансной частоты и температуры:
<mrow><msub><mi>V</mi><mn>2</mn></msub><mo>=</mo><mi>C</mi><mfrac><mi>T</mi><mrow><msubsup><mi>ω</mi><mi>n</mi><mn>2</mn></msubsup></mrow></mfrac></mrow>
<mrow />
[уравнение 131]
<mrow><mi>C</mi><mo>=</mo><mfrac><mrow><mi>γ</mi><mi>R</mi><mi>A</mi></mrow><mi>L</mi></mfrac></mrow>
где С является калибровочной постоянной
.
Особенности исполнения
Краевые эффекты
Воздух, резонирующий в проходе (например, проходном узле 624), может продолжаться в акустические объемы в конце каждого колебания. Расстояние, на которое продолжается воздух, можно оценить на основании фундаментальных уравнений узла датчика объема. Для любого данного акустического объема расстояние, на которое воздух продолжается в объем, можно выразить в виде функции давления и площади поперечного сечения прохода:
<mrow><mi>x</mi><mo>=</mo><mfrac><mi>V</mi><mrow><mi>ρ</mi><msup><mi>a</mi><mn>2</mn></msup><mi>A</mi></mrow></mfrac><mi>p</mi></mrow>
<mrow />
[уравнение 132]
Если принять следующие значения:
V=
L
-6
28,8×10 [уравнение 133]
<mrow><mi>ρ</mi><mo>=</mo><mn>1,292</mn><mfrac><mrow><mi>к</mi><mi>г</mi></mrow><mrow><msup><mi>м</mi><mn>3</mn></msup></mrow></mfrac></mrow>
<mrow />
[уравнение 134]
<mrow><mi>a</mi><mo>=</mo><mn>340</mn><mfrac><mi>m</mi><mi>s</mi></mfrac></mrow>
<mrow />
[уравнение 135]
d=
0,5·мм [уравнение 136]
p
=1·Па (приблизительно 100 дБ), [уравнение 137]
то, соответственно, воздух будет продолжаться приблизительно на 1,9 мм в акустическую камеру.
Определение размера V1 (т.е. фиксированного объема) по отношению к V2 (т.е. переменному объему)
V
V
V
1
1
2
Определение размера  (например, фиксированного объема 1500) может потребовать согласования акустического объема с относительным положением полюсов и нулей в передаточной функции. Передаточные функции как для , так и для  (например, переменного объема 1502) представлены ниже в зависимости от вытесненного объема в звукоизлучающем узле 622.
<mrow><mfrac><mrow><msub><mi>p</mi><mn>2</mn></msub></mrow><mrow><msub><mi>v</mi><mi>k</mi></msub></mrow></mfrac><mo>=</mo><mo>−</mo><mfrac><mrow><mi>ρ</mi><msup><mi>a</mi><mn>2</mn></msup></mrow><mrow><msub><mi>V</mi><mn>1</mn></msub></mrow></mfrac><mfrac><mrow><msubsup><mi>ω</mi><mi>n</mi><mn>2</mn></msubsup></mrow><mrow><msup><mi>s</mi><mn>2</mn></msup><mo>+</mo><mn>2</mn><mi>ζ</mi><msub><mi>ω</mi><mi>n</mi></msub><mi>s</mi><mo>+</mo><mi>α</mi><msubsup><mi>ω</mi><mi>n</mi><mn>2</mn></msubsup></mrow></mfrac></mrow>
<mrow />
[уравнение 138]
<mrow><mfrac><mrow><msub><mi>p</mi><mn>1</mn></msub></mrow><mrow><msub><mi>v</mi><mi>k</mi></msub></mrow></mfrac><mo>=</mo><mo>−</mo><mfrac><mrow><mi>ρ</mi><msup><mi>a</mi><mn>2</mn></msup></mrow><mrow><msub><mi>V</mi><mn>1</mn></msub></mrow></mfrac><mfrac><mrow><msup><mi>s</mi><mn>2</mn></msup><mo>+</mo><mn>2</mn><mi>ζ</mi><msub><mi>ω</mi><mi>n</mi></msub><mi>s</mi><mo>+</mo><mi>α</mi><msubsup><mi>ω</mi><mi>n</mi><mn>2</mn></msubsup></mrow><mrow><msup><mi>s</mi><mn>2</mn></msup><mo>+</mo><mn>2</mn><mi>ζ</mi><msub><mi>ω</mi><mi>n</mi></msub><mi>s</mi><mo>+</mo><msubsup><mi>ω</mi><mi>n</mi><mn>2</mn></msubsup></mrow></mfrac></mrow>
<mrow />
[уравнение 139]
где
<mrow><msubsup><mi>ω</mi><mi>n</mi><mn>2</mn></msubsup><mo>=</mo><mfrac><mrow><msup><mi>a</mi><mn>2</mn></msup><mi>A</mi></mrow><mi>L</mi></mfrac><mfrac><mn>1</mn><mrow><msub><mi>V</mi><mn>2</mn></msub></mrow></mfrac></mrow>
<mrow><mi>ζ</mi><mo>=</mo><mfrac><mrow><mi>f</mi><mi>A</mi></mrow><mrow><mn>2</mn><mi>L</mi><msub><mi>ω</mi><mi>n</mi></msub></mrow></mfrac></mrow>
<mrow><mi>α</mi><mo>=</mo><mrow><mo>(</mo><mrow><mn>1</mn><mo>+</mo><mfrac><mrow><msub><mi>V</mi><mn>2</mn></msub></mrow><mrow><msub><mi>V</mi><mn>2</mn></msub></mrow></mfrac></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow>
<mrow />
,
и
[уравнение 140]
V
V
p
V
α
V
p
p
ω
p
p
1
1
I
1
1
I
2
n
2
1
Когда  увеличивается, коэффициент усиления может снижаться, и звукоизлучатель можно возбуждать с большей амплитудой, чтобы получать такой же уровень звукового давления. Однако увеличение  может также дать преимущество перемещения комплексных нулей в передаточной функции  к комплексным полюсам. В предельном случае, когда →∞, →1, происходит взаимное уничтожение полюсов-нулей, и получается плоская характеристика. Поэтому увеличение  может обеспечить преимущество ослабления как резонанса, так и спада в передаточной функции , и перемещения полюсов  к , что дает, в результате, снижение чувствительности к ошибке измерения при вычислении передаточной функции /.
На фиг.104 графически представлена зависимость:
<mrow><mfrac><mrow><msub><mi>p</mi><mn>1</mn></msub></mrow><mrow><msub><mi>v</mi><mi>k</mi></msub></mrow></mfrac></mrow>
<mrow />
[уравнение 141]
На фиг.105 графически представлена зависимость:
<mrow><mfrac><mrow><msub><mi>p</mi><mn>2</mn></msub></mrow><mrow><msub><mi>v</mi><mi>k</mi></msub></mrow></mfrac></mrow>
<mrow />
[уравнение 142]
Эффект наложения из-за недостаточной частоты выборки
Более высокие частоты могут налагаться на представляющую интерес более низкую частоту, при этом паразитную частоту можно выразить следующим образом:
<mrow><mi>f</mi><mo>=</mo><mrow><mo>|</mo><mrow><msub><mi>f</mi><mi>n</mi></msub><mo>−</mo><mi>n</mi><msub><mi>f</mi><mi>s</mi></msub></mrow><mo>|</mo></mrow></mrow>
<mrow />
[уравнение 143]
f
f
n
f
s
n
где  означает частоту выборки,  означает частоту источника шумов,  является положительным целым числом, и  означает паразитную частоту источника шумов.
Подпрограмма демодуляции может эффективно отфильтровывать шумы, кроме конкретной частоты демодуляции. Если частота выборки динамически устанавливается равной постоянному кратному значению частоты демодуляции, то частоты шумов, которые могут налагаться на более низкую частоту демодуляции, может представлять собой постоянный набор гармоник упомянутой фундаментальной частоты.
Например, если частота выборки в семь раз выше частоты демодуляции, то частоты шумов, которые могут налагаться на данную частоту, определяются следующим образом:
<mrow><mfrac><mrow><msub><mi>f</mi><mi>n</mi></msub></mrow><mi>f</mi></mfrac><mo>=</mo><mrow><mo>{</mo><mrow><mfrac><mn>1</mn><mrow><mi>n</mi><mi>β</mi><mo>+</mo><mn>1</mn></mrow></mfrac><mo>,</mo><mfrac><mn>1</mn><mrow><mi>n</mi><mi>β</mi><mo>−</mo><mn>1</mn></mrow></mfrac></mrow><mo>}</mo></mrow><mo>=</mo><mrow><mo>{</mo><mrow><mfrac><mn>1</mn><mn>7</mn></mfrac><mo>,</mo><mfrac><mn>1</mn><mn>9</mn></mfrac><mo>,</mo><mfrac><mn>1</mn><mrow><mn>15</mn></mrow></mfrac><mo>,</mo><mfrac><mn>1</mn><mrow><mn>17</mn></mrow></mfrac><mo>,</mo><mfrac><mn>1</mn><mrow><mn>23</mn></mrow></mfrac><mo>,</mo><mfrac><mn>1</mn><mrow><mn>25</mn></mrow></mfrac><mo>,</mo><mo>…</mo></mrow><mo>}</mo></mrow></mrow>
<mrow />
[уравнение 144]
<mrow><mi>β</mi><mo>=</mo><mfrac><mrow><msub><mi>f</mi><mi>s</mi></msub></mrow><mi>f</mi></mfrac><mo>=</mo><mn>8</mn></mrow>
β
где
. При =16, будут получена следующая последовательность:
<mrow><mfrac><mrow><msub><mi>f</mi><mi>n</mi></msub></mrow><mi>f</mi></mfrac><mo>=</mo><mrow><mo>{</mo><mrow><mfrac><mn>1</mn><mrow><mn>15</mn></mrow></mfrac><mo>,</mo><mfrac><mn>1</mn><mrow><mn>17</mn></mrow></mfrac><mo>,</mo><mfrac><mn>1</mn><mrow><mn>31</mn></mrow></mfrac><mo>,</mo><mfrac><mn>1</mn><mrow><mn>35</mn></mrow></mfrac><mo>,</mo><mo>…</mo></mrow><mo>}</mo></mrow></mrow>
<mrow />
[уравнение 145]
Характеристики
Чувствительность к температуре
Чувствительность к температуре можно разделить на изменение коэффициента усиления и изменение шумов. Если температура отклоняется на фактор dT, то полученная ошибка коэффициента усиления может быть равна:
<mrow><msub><mi>V</mi><mn>2</mn></msub><mo>=</mo><mi>c</mi><mrow><mo>(</mo><mrow><mfrac><mrow><msub><mi>T</mi><mn>2</mn></msub></mrow><mrow><msubsup><mi>ω</mi><mn>2</mn><mn>2</mn></msubsup></mrow></mfrac><mo>−</mo><mfrac><mrow><msub><mi>T</mi><mn>1</mn></msub></mrow><mrow><msubsup><mi>ω</mi><mn>1</mn><mn>2</mn></msubsup></mrow></mfrac></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow>
<mrow />
[уравнение 147]
Соответственно, если одинаковую температуру используют при обоих качаниях синусоидального сигнала, то любая ошибка измерения температуры может представляться как изменение коэффициента усиления в системе:
<mrow><msub><mi>e</mi><mrow><mi>g</mi><mi>a</mi><mi>i</mi><mi>n</mi></mrow></msub><mo>=</mo><mn>1</mn><mo>−</mo><mfrac><mrow><msub><mi>T</mi><mrow><mi>m</mi><mi>e</mi><mi>a</mi><mi>s</mi><mi>u</mi><mi>r</mi><mi>e</mi><mi>d</mi></mrow></msub></mrow><mrow><msub><mi>T</mi><mrow><mi>a</mi><mi>c</mi><mi>t</mi><mi>u</mi><mi>a</mi><mi>l</mi></mrow></msub></mrow></mfrac></mrow>
<mrow />
[уравнение 148]
Поэтому при температурной ошибке 1° K получаемая ошибка объема может составлять 0,3% при 298 K. Данная ошибка может содержать как ошибку температурного датчика, так и разность между температурой датчика и температурой воздуха внутри узла 148 датчика объема.
Однако измерение может быть более чувствительно к шумам при измерении температуры. Изменение температуры во время дифференциальных качаний частоты синусоидальных сигналов может приводить к ошибке, которая больше похожа на смещение, чем на изменение коэффициента усиления:
<mrow><msub><mi>V</mi><mrow><mi>e</mi><mi>r</mi><mi>r</mi><mi>o</mi><mi>r</mi></mrow></msub><mo>=</mo><mfrac><mi>c</mi><mrow><msup><mi>ω</mi><mn>2</mn></msup></mrow></mfrac><mi>Δ</mi><mi>T</mi></mrow>
<mrow />
[уравнение 149]
Соответственно, если температура изменяется на 0,1° K во время двух качаний частоты синусоидального сигнала при измерении, то разность может составлять 0,012 мкл. Поэтому, возможно, было бы лучше применять состоятельную оценку температуры для каждой доставки вместо выполнения отдельного измерения температуры для каждого качания частоты синусоидального сигнала (как показано на фиг.107).
По данным публикаций температурный датчик LM73 обладает точностью +/-1°C и разрешением 0,03 C. Кроме того, представляется, что температурный датчик LM73 постоянно характеризуется ошибкой переходного состояния при включении около 0,3°C, для выравнивания которого требуется около пяти качаний частоты синусоидального сигнала (как показано на фиг.108).
Поскольку вышеописанные инфузионные насосные узлы (например, инфузионный насосный узел 100, 100', 400, 500) обеспечивают дискретные доставки инфузионной жидкости, то вышеописанные инфузионные насосные узлы можно целиком моделировать в дискретной области (подобно тому, как показано на фиг.109), что можно свести к следующему:
<mrow><msub><mi>G</mi><mi>p</mi></msub><mrow><mo>(</mo><mi>z</mi><mo>)</mo></mrow><mo>=</mo><mfrac><mrow><mi>K</mi><mi>z</mi></mrow><mrow><mi>z</mi><mo>−</mo><mn>1</mn></mrow></mfrac></mrow>
<mrow />
[уравнение 150]
ПИ (пропорционально-интегральный) регулятор с дискретным временем может работать по следующему закону:
<mrow><msub><mi>G</mi><mi>c</mi></msub><mrow><mo>(</mo><mi>z</mi><mo>)</mo></mrow><mo>=</mo><msub><mi>K</mi><mi>p</mi></msub><mrow><mo>(</mo><mrow><mn>1</mn><mo>+</mo><mfrac><mrow><msub><mi>T</mi><mi>s</mi></msub></mrow><mrow><msub><mi>T</mi><mi>I</mi></msub></mrow></mfrac><mfrac><mi>z</mi><mrow><mi>z</mi><mo>−</mo><mn>1</mn></mrow></mfrac></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow>
<mrow />
[уравнение 151]
Вышеописанная система AVS (акустического датчика объема) работает посредством сравнения акустической характеристики в фиксированном объеме 1500 и переменном объеме 1502, являющейся откликом на входной сигнал возбуждения звукоизлучателем, и выделением объема переменного объема 1502. По существу, имеется микрофон, находящийся в контакте с каждым из упомянутых отдельных объемов (например, микрофоны 626, 630). Характеристику микрофона 630 переменного объема можно более полно использовать также для определения присутствия или отсутствия одноразового корпусного узла 114. В частности, если одноразовый корпусной узел 114 не присоединен к переменному объему 1502 (т.е. не расположен вблизи него), по существу, не должно сниматься никакого акустического отклика на входной сигнал возбуждения звукоизлучателем. Тем не менее характеристика фиксированного объема 1500 должна оставаться связанной с входным сигналом от звукоизлучателя. Таким образом, данные микрофона можно использовать для определения, присутствует ли одноразовый корпусной узел 114, просто путем получения доказательства, что оба микрофона дают акустический отклик. В случае если микрофон 626 (т.е. микрофон, расположенный вблизи фиксированного объема 1500) дает акустический отклик, и микрофон 630 (т.е. микрофон, расположенный вблизи переменного объема 1502) не дает акустического отклика, то можно сделать обоснованный вывод, что одноразовый корпусной узел 114 не присоединен к многократно используемому корпусному узлу 102. Следует отметить, что неисправность микрофона 630 переменного объема также может представляться указанием на неприсоединение одноразового корпусного узла 114, так как неисправность микрофона 630 переменного объема может приводить к получению показания в середине диапазона, которое почти неотличимо от отклика микрофона, ожидаемого, когда одноразовый корпусной узел 114 не присоединен.
В последующем описании может применяться следующая система условных обозначений:
Символы
<i>α</i><sub>max</sub><i>(f)</i>
максимальный отсчет на данной частоте
<i>α</i><sub>min</sub><i>(f)</i>
минимальный отсчет на данной частоте
<i>δ</i>
разность между максимальной и минимальной суммами
<i>f</i>
отдельная частота
<i>F</i>
набор частот при качании частоты синусоидального сигнала
<i>N</i>
число частот при каждом качании частоты синусоидального сигнала, <i>F</i>
<i>ϕ</i>
булев присоединенный признак одноразового корпусного узла
<i>σmax</i>
сумма максимальных отсчетов АЦП
<i>σmin</i>
сумма минимальных отсчетов АЦП
<i>T</i>
порог максимальных/минимальных разностей АЦП
Подстрочные индексы
<i>i</i>
номер качания частоты
<i>ref</i>
эталонный объем
<i>var</i>
переменный объем
В рамках подпрограммы демодуляции, применяемой при каждом вычислении частотной характеристики, могут вычисляться минимальные и максимальные показания как микрофона 626 фиксированного объема, так и микрофона 630 переменного объема. Сумма упомянутых максимальных и минимальных значений может быть вычислена по всему интервалу качания синусоидального сигнала (как описано выше) как для микрофона 626, так и для микрофона 630 следующим образом:
<mrow><mi>σ</mi><mi>max</mi><mo>=</mo><mstyle displaystyle="true"><munderover><mo>∑</mo><mrow /><mrow><mi>f</mi><mo>∈</mo><mi>F</mi></mrow></munderover><mrow><mi>σ</mi><mi>max</mi><mrow><mo>(</mo><mi>f</mi><mo>)</mo></mrow></mrow></mstyle></mrow>
<mrow />
[уравнение 152]
<mrow><mi>σ</mi><mi>min</mi><mo>=</mo><mstyle displaystyle="true"><munderover><mo>∑</mo><mrow /><mrow><mi>f</mi><mo>∈</mo><mi>F</mi></mrow></munderover><mrow><mi>σ</mi><mi>min</mi><mrow><mo>(</mo><mi>f</mi><mo>)</mo></mrow></mrow></mstyle></mrow>
<mrow />
[уравнение 153]
и разность между приведенными двумя суммами можно упростить следующим образом:
δ=σmax-σmin
<mrow />
[уравнение 154]
Хотя δ можно разделить на число качаний частоты синусоидального сигнала для получения усредненной минимальной/максимальной разности для качания синусоидальной частоты (которую после этого сравнивают с порогом), порог можно равносильно умножить на N для эффективности использования компьютера. Соответственно, базовый алгоритм определения одноразового корпусного узла можно определить следующим образом:
<mrow><msub><mi>φ</mi><mi>i</mi></msub><mo>=</mo><mrow><mo>{</mo><mrow><mtable><mtr><mtd><mn>1</mn></mtd><mtd><mrow><mi>е</mi><mi>с</mi><mi>л</mi><mi>и</mi><mtext> </mtext><mtext> </mtext><msub><mi>δ</mi><mrow><mi>var</mi></mrow></msub><mo>></mo><mi>N</mi><mo>∗</mo><mi>T</mi><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext></mrow></mtd></mtr><mtr><mtd><mn>0</mn></mtd><mtd><mrow><mi>е</mi><mi>с</mi><mi>л</mi><mi>и</mi><mtext> </mtext><mtext> </mtext><msub><mi>δ</mi><mrow><mi>var</mi></mrow></msub><mo><</mo><mi>N</mi><mo>∗</mo><mi>T</mi><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mi>и</mi><mtext> </mtext><mtext> </mtext><msub><mi>δ</mi><mrow><mi>r</mi><mi>e</mi><mi>f</mi></mrow></msub><mo>></mo><mi>N</mi><mo>∗</mo><mi>T</mi></mrow></mtd></mtr></mtable></mrow></mrow></mrow>
<mrow />
[уравнение 155]
Дополнительное условие того, что максимальная/минимальная разность больше, чем порог, состоит в проверке, выполняемой с целью удостоверения в том, что неисправный звукоизлучатель не является причиной полученной акустической характеристики. Приведенный алгоритм можно повторять для любого качания частоты синусоидального сигнала, что позволяет определять отсоединение одноразового корпусного узла 114 в пределах, например, самое большее, двух последовательных качаний частоты (т.е. в худшем варианте, когда одноразовый корпусной узел 114 отделяется во время второй половины совершаемого качания частоты синусоидального сигнала).
Пороговая обработка для вышеописанного алгоритма может быть основана целиком на численных данных. Например, исследование типичных минимальных/максимальных разностей характеристик может показать, что ни одна отдельная разность никогда не бывает меньше, чем пятьсот отсчетов АЦП. Соответственно, все данные, исследуемые в то время, когда одноразовый корпусной узел 114 отсоединен от многократно используемого корпусного узла 102, могут показывать, что все минимальные/максимальные разности характеристик существенно меньше пятисот отсчетов АЦП. Следовательно, для δ можно установить порог T=500.
Выше описан узел 148 датчика объема, применяемый в составе инфузионного насосного узла (например, инфузионный насосный узел 100), однако данное описание приведено только для иллюстрации и не предполагает ограничения настоящего изобретения, так как другие конфигурации возможны и считаются не выходящими за пределы объема настоящего изобретения. Например, узел 148 датчика объема можно применять в составе средств управления процессом, например, для управления количеством смешиваемых химических веществ. В альтернативном варианте узел 148 датчика объема можно применять в составе системы дозирования напитков для управления, например, количеством смешиваемых ингредиентов.
Выше описан узел 148 датчика объема, использующий проход (например, проходной узел 624) в качестве резонатора, однако данное описание приведено только для иллюстрации, так как другие конфигурации возможны и считаются не выходящими за пределы объема настоящего изобретения. Например, внутри проходного узла 624 может быть подвешена твердая масса (непоказанная) и может выполнять функцию резонатора для узла 148 датчика объема. В частности, масса (непоказанная) для резонатора может быть подвешена на диафрагме (непоказанной) охватывающей проходной узел 624. В альтернативном варианте сама диафрагма (непоказанная) может выполнять функцию массы для резонатора. Собственная частота узла 148 датчика объема может быть функцией объема переменного объема 1502. Соответственно, если можно измерить собственную частоту узла 148 датчика объема, то можно вычислить объем переменного объема 1502.
Собственную частоту узла 148 датчика объема можно измерить несколькими разными способами. Например, к диафрагме (непоказанной) можно прилагать изменяющуюся во времени силу, и взаимосвязь между данной силой и движением диафрагмы (непоказанной) можно использовать для оценки собственной частоты узла 148 датчика объема. В альтернативном варианте можно отклонить массу (непоказанную) и затем предоставить возможность колебаться. Затем естественное движение массы (непоказанной) можно использовать для вычисления собственной частоты узла 148 датчика объема.
Силу, прилагаемую к резонирующей массе (непоказанной), можно получать различными способами, примеры которых могут содержать, но без ограничения:
• звукоизлучающий узел 622 может создавать изменяющееся во времени давление внутри фиксированного объема 1500;
• резонирующая масса (непоказанная) может быть пьезоэлектрическим материалом, реагирующим на изменяющиеся во времени напряжение/ток; и
• резонирующая масса (непоказанная) может быть звуковой катушкой, реагирующей на изменяющиеся во времени напряжение/ток.
Силу, прилагаемую к резонирующей массе, можно измерять различными способами, примеры которых могут содержать, но без ограничения:
• измерение давления в фиксированном объеме;
• резонирующая масса (непоказанная) может быть пьезоэлектрическим материалом; и
• к диафрагме (непоказанной) или другому конструктивному элементу, служащему опорой для резонирующей массы (непоказанной) можно присоединить тензометр.
Аналогично смещение резонирующей массы (непоказанной) можно оценить измерением давления в переменном объеме или измерить непосредственно различными способами, примеры которых могут содержать, но без ограничения:
• измерение пьезоэлектрическим датчиком;
• измерение емкостным датчиком;
• измерение оптическим датчиком;
• измерение датчиком на эффекте Холла;
• измерение потенциометрическим (с изменяющимся во времени импедансом) датчиком;
• измерение датчиком индуктивного типа; и
• измерение регулируемым дифференциальным трансформатором с линейной характеристикой (LVDT).
Кроме того, резонирующая масса (непоказанная) может составлять одно целое с датчиком либо силы, либо смещения (т.е. резонирующая масса (непоказанная) может быть выполнена из пьезоэлектрического материала).
Приложение силы и измерение смещения могут выполняться одним устройством. Например, для резонирующей массы (непоказанной) можно использовать пьезоэлектрический материал, и к пьезоэлектрическому материалу можно подводить изменяющиеся во времени напряжение/ток для создания изменяющейся во времени силы. Получаемые напряжение/ток, подводимые к пьезоэлектрическому материалу, можно измерить, и передаточную функцию между упомянутыми двумя параметрами используют для оценки собственной частоты узла 148 датчика объема.
Как пояснялось выше, резонансную частоту узла 148 датчика объема можно оценить с использованием идентификации системы синусоидальным сигналом с качающейся частотой. В частности, вышеописанная подгонка модели может допускать получение резонансной частоты проходного узла из данных качания частоты синусоидального сигнала, которую затем можно использовать для определения доставленного объема. Теоретическую взаимосвязь резонансной частоты и доставленным объемом можно выразить следующим образом:
<mrow><msubsup><mi>ω</mi><mi>n</mi><mn>2</mn></msubsup><mo>=</mo><mfrac><mrow><msup><mi>a</mi><mn>2</mn></msup><mi>A</mi></mrow><mi>L</mi></mfrac><mfrac><mn>1</mn><mrow><msub><mi>V</mi><mn>2</mn></msub></mrow></mfrac></mrow>
<mrow />
[уравнение 156]
Скорость звука будет изменяться с температурой, поэтому, возможно, было бы полезно выделить температурные воздействия.
<mrow><msubsup><mi>ω</mi><mi>n</mi><mn>2</mn></msubsup><mo>=</mo><mfrac><mrow><mi>γ</mi><mi>R</mi><mi>A</mi></mrow><mi>L</mi></mfrac><mfrac><mi>T</mi><mrow><msub><mi>V</mi><mn>2</mn></msub></mrow></mfrac></mrow>
<mrow />
[уравнение 156]
Тогда, объем можно выразить как функцию измеренной резонансной частоты и температуры:
<mrow><msub><mi>V</mi><mn>2</mn></msub><mo>=</mo><mi>C</mi><mfrac><mi>T</mi><mrow><msubsup><mi>ω</mi><mi>n</mi><mn>2</mn></msubsup></mrow></mfrac></mrow>
<mrow />
[уравнение 157]
<mrow><mi>C</mi><mo>=</mo><mfrac><mrow><mi>γ</mi><mi>R</mi><mi>A</mi></mrow><mi>L</mi></mfrac></mrow>
где С является калибровочной постоянной
.
V
V
2
2
Затем инфузионный насосный узел 100 может сравнить упомянутый вычисленный объем  (т.е. объем, характеризующий фактический объем инфузионной жидкости, доставленной в пользователя) с намеченным объемом (т.е. объемом, характеризующим количество жидкости, которое, по расчетам, должно быть доставлено в пользователя). Например, допустим, что инфузионный насосный узел 100 должен был доставлять 0,100-единичную базальную дозу инфузионной жидкости в пользователя каждые тридцать минут. Кроме того, допустим, что после осуществления такой доставки узел 148 датчика объема показывает вычисленный объем  (т.е. объем, характеризующий фактический объем инфузионной жидкости, доставленной в пользователя) 0,095 единиц инфузионной жидкости.
V
V
V
2
2
2
При вычислении объема  инфузионный насосный узел 100 может сначала определить объем жидкости в камере 620 датчика объема до введения дозы инфузионной жидкости, и затем может определить объем жидкости в камере 620 датчика объема после введения дозы инфузионной жидкости, при этом разность результатов упомянутых двух измерений характеризует  (т.е. объем, характеризующий фактический объем инфузионной жидкости, доставленной в пользователя). Соответственно,  является дифференциальным результатом измерения.
2
2
2
V может быть равен полному воздушному пространству над диафрагмой в камере переменного объема. Объем жидкости, фактически доставленный в пациента, может быть изменением V от состояния, когда камера была полной, до состояния после того, как измерительный клапан был открыт, и камера опорожнилась. V не всегда может быть непосредственно доставленным объемом. Например, возможно измерение объема воздуха, и возможно выполнение серии дифференциальных измерений. Для обнаружения закупорки можно выполнить измерение с порожней камерой, можно заполнить камеру, можно выполнить измерение с полной камерой, и затем можно выполнить окончательное измерение после того, как открыт выпускной клапан. Соответственно, разность между первым и вторым измерениями может составлять накаченный объем, и разность между вторым и третьим измерениями равна количеству, доставленному в пациента.
Соответственно, электрический узел 110 управления может определять, что инфузионная жидкость доставлена в количестве на 0,005 меньше, чем требовалось. В ответ на такое определение электрический узел 110 управления может выдать соответствующий сигнал в механический узел 104 управления, чтобы можно было подать насосом дополнительную необходимую дозу. В альтернативном варианте электрический узел 110 управления может выдавать соответствующий сигнал в механический узел 104 управления, чтобы дополнительную дозу можно было дозировать со следующей дозой. Соответственно, во время введения следующей 0,100-единичной дозы инфузионной жидкости выходная команда для насоса может быть изменена на основании разности между намеченным количеством и доставленным количеством.
На фиг.110 представлено также одно конкретное исполнение системы управления для управления количеством инфузионной жидкости, инфузионно вводимой в текущий момент, на основании, по меньшей мере, частично, ранее введенном количестве инфузионной жидкости. В частности, и в продолжение вышеописанного примера допустим для пояснения, что электрический узел 110 управления запрашивает доставку 0,100-единичной дозы инфузионной жидкости в пользователя. Соответственно, электрический узел 110 управления может выдать сигнал 1600 назначенного дифференциального объема (который означает частичную базальную дозу 0,010 единиц инфузионной жидкости на цикл приводного элемента 112 с памятью формы) в контроллер 1602 объема. Соответственно, и в приведенном конкретном примере от приводного элемента 112 с памятью формы может потребоваться выполнение десяти циклом для получения требуемой базальной дозы 0,100 единиц инфузионной жидкости (т.е. 10 циклов × 0,010 единиц на цикл=0,100 единиц). Контроллер 1602 объема, в свою очередь, может выдать сигнал 1606 «времени включения» в контроллер SMA (т.е. приводного элемента с памятью формы) 1608. Кроме того, в контроллер SMA 1608 подается сигнал 1610 напряжения аккумулятора.
В частности, приводным элементом 112 с памятью формы можно управлять изменением количества тепловой энергии (например, в Джоулях), подводимой в приводной элемент 112 с памятью формы. Соответственно, если уровень напряжения аккумулятора 606 снижается, то количество Джоулей, подводимых в приводной элемент 112 с памятью формы, также можно снижать на заданный период времени. И наоборот, если уровень напряжения аккумулятора 606 повышается, то количество Джоулей, подводимых в приводной элемент 112 с памятью формы, также можно увеличивать на заданный период времени. Поэтому посредством контроля уровня напряжения аккумулятора 606 (по сигналу 1610 напряжения аккумулятора) тип сигнала, подаваемого в приводной элемент 112 с памятью формы, можно изменять, чтобы обеспечивать подачу соответствующего количества тепловой энергии в приводной элемент 112 с памятью формы, независимо от уровня напряжения аккумулятора.
Контроллер SMA 1608 может обрабатывать сигнал 1606 «времени включения» и сигнал 1610 напряжения аккумулятора для определения соответствующего сигнала 1612 возбуждения SMA для подачи в приводной элемент 112 с памятью формы. Один из примеров сигнала 1612 возбуждения SMA может представлять собой последовательность двоичных импульсов, в которой амплитуда сигнала 1612 возбуждения SMA, по существу, управляет длиной перемещения приводного элемента 112 с памятью формы (и, тем самым, насосного узла 106), и рабочий цикл сигнала 1612 возбуждения, по существу, управляет скоростью перемещения приводного элемента 112 с памятью формы (и, тем самым, насосного узла 106). Кроме того, так как сигнал 1612 возбуждения SMA характеризует дифференциальный объем (т.е. объем, инфузионно вводимый в течение каждого цикла приводного элемента 112 с памятью формы), сигнал 1612 возбуждения SMA можно интегрировать дискретным интегратором 1614 для формирования сигнала 1616 объема, который может характеризовать суммарное количество инфузионной жидкости, инфузионно введенной в течение множества циклов приводного элемента 112 с памятью формы. Например, поскольку (как пояснялось выше) для инфузии 0,100 единиц инфузионной жидкости может потребоваться десять циклов приводного элемента 112 с памятью формы (при 0,010 единицах на цикл), дискретный интегратор 1614 может интегрировать сигнал 1612 возбуждения SMA по упомянутым десяти циклам для определения суммарного инфузионно введенного количества инфузионной жидкости (представляемого сигналом 1616 объема).
2
2
Сигнал 1612 возбуждения SMA может приводить в действие насосный узел 106 на, например, один цикл, что приводит к наполнению камеры 620 датчика объема, содержащейся в узле 148 датчика объема. Затем инфузионный насосный узел 100 может выполнить первое измерение количества жидкости, содержащейся в камере 620 датчика объема (как пояснялось выше). Кроме того, и как пояснялось выше, после этого может быть подано питание в измерительный клапанный узел 610, в результате чего весь объем или часть жидкости, содержащейся в камере 620 датчика объема, доставляется в пользователя. После этого инфузионный насосный узел 100 может выполнить измерение количества жидкости, содержащегося в камере 620 датчика объема (как пояснялось выше) и использовать результаты двух упомянутых измерений для определения V (т.е. фактического объема инфузионной жидкости, доставленной в пользователя во время текущего цикла приводного элемента 112 с памятью формы). После определения значение V (т.е. объема, представленного сигналом 1618) может быть подано (т.е. по цепи обратной связи) в контроллер 1602 объема для сравнения с ранее полученным намеченным дифференциальным объемом.
2
В продолжение вышеприведенного примера, в котором дифференциальный намеченный объем составлял 0,010 единиц инфузионной жидкости, допустим, что V (т.е. объем, представленный сигналом 1618) означает 0,009 единиц инфузионной жидкости, которая была доставлена в пользователя. Соответственно, инфузионный насосный узел 100 может увеличить следующий дифференциальный намеченный объем до 0,011 единиц для компенсации предыдущую недостачу 0,001 единицы. Соответственно, и как пояснялось выше, амплитуду и/или рабочий цикл сигнала 1612 возбуждения SMA можно увеличить при доставке следующей базальной дозы инфузионной жидкости в пользователя. Описанная процедура может повторяться в течение остальных девяти циклов приводного элемента 112 с памятью формы (как пояснялось выше), и дискретный интегратор 1614 может продолжать интегрирование сигнала 1612 возбуждения SMA (для формирования сигнала 1616 объема), который может задавать суммарное количество инфузионной жидкости, доставляемой в пользователя.
2
На фиг.111 представлен один из возможных вариантов осуществления контроллера 1602 объема. В приведенном конкретном исполнении контроллер 1602 объема может содержать ПИ (пропорционально-интегральный) контроллер 1650. Контроллер 1602 объема может содержать контроллер 1652 с прямой связью для установки исходной «приближенной оценки» для сигнала 1606 «времени включения». Например, для вышеописанной ситуации, в которой сигнал 1600 назначенного дифференциального объема означает частичную базальную дозу 0,010 единиц инфузионной жидкости на один цикл приводного элемента 112 с памятью формы, контроллер 1652 с прямой связью может задавать исходное время «включения», равное, например, одной миллисекунде. Контроллер 1652 с прямой связью может содержать, например, таблицу соответствия, которая задает исходное «время включения», которое основано, по меньшей мере, частично на сигнале 1600 назначенного дифференциального объема. Контроллер 1602 объема может дополнительно содержать дискретный интегратор 1654 для интегрирования сигнала 1600 назначенного дифференциального объема и дискретный интегратор 1656 для интегрирования V (т.е. объема, представленного сигналом 1618).
На фиг.112 представлен один из возможных вариантов осуществления контроллера 1652 с прямой связью. В приведенном конкретном исполнении контроллер 1652 с прямой связью может задавать сигнал 1658 постоянной величины и может содержать усилитель 1660 (например,  усилитель с единичным коэффициентом усиления), выходной сигнал которого может суммироваться с сигналом 1658 постоянной величины в суммирующем узле 1662. Получаемый суммированный сигнал (т.е. сигнал 1664) может подаваться как входной сигнал в, например, таблицу 1666 соответствия, где может обрабатываться для формирования выходного сигнала контроллера 1652 с прямой связью.
Как пояснялось выше, насосный узел 106 может работать под управлением приводного элемента 112 с памятью формы. Кроме того, и как пояснялось выше, контроллер SMA 1608 может обрабатывать сигнал 1606 «времени включения» и сигнал 1610 напряжения аккумулятора для определения соответствующего сигнала 1612 возбуждения SMA и его подачи в приводной элемент 112 с памятью формы.
На фиг.113-114 представлено одно из возможных исполнений контроллера SMA 1608. Как пояснялось выше, контроллер SMA 1608 может реагировать на сигнал 1606 «времени включения» и сигнал 1610 напряжения аккумулятора и может подавать сигнал 1612 возбуждения SMA в приводной элемент 112 с памятью формы. Контроллер SMA 1608 может содержать цепь обратной связи (содержащую блок 1700 задержки), выходной сигнал которой может перемножаться с сигналом 1610 напряжения аккумулятора в умножителе 1702. Выходной сигнал умножителя 1702 может усиливаться, например, усилителем 1704 с единичным коэффициентом усиления. Выходной сигнал усилителя 1704 может подаваться на отрицательный вход суммирующего узла 1706 (в который подается сигнал 1606 «времени включения»). Выходной сигнал суммирующего узла 1706 может усиливаться (например, усилителем 1708 с единичным коэффициентом усиления). Контроллер SMA может также содержать контроллер 1710 с прямой связью для обеспечения исходной величины для сигнала 1612 возбуждения SMA (аналогично работе контроллера 1652 с прямой связью контроллера 1602 объема; см. фиг.112). Выходной сигнал контроллера 1710 с прямой связью может суммироваться в суммирующем узле 1712 с выходным сигналом усилителя 1708 и интегрированным представлением (т.е. сигналом 1714) выходного сигнала усилителя 1708, чтобы формировать сигнал 1612 возбуждения SMA.
Сигнал 1612 возбуждения SMA может подаваться в схемы управления, которые осуществляют подачу мощности в приводной элемент 112 с памятью формы. Например, сигнал 1612 возбуждения SMA подаваться в переключающий узел 1716, который может селективно подавать токовый сигнал 1718 (подаваемый из аккумулятора 606) и/или фиксированный сигнал 1720 в приводной элемент с памятью формы. Например, сигнал 1612 возбуждения SMA может приводить в исполнение подачу энергии (подаваемой из аккумулятора 606 в виде токового сигнала 1718) через посредство переключающего узла 1716 таким образом, который обеспечивает рабочий цикл, задаваемый сигналом 1612 возбуждения SMA. Блок 1722 задержки может формировать задержанную версию сигнала, подаваемого в приводной элемент 112 с памятью формы для формирования сигнала 1610 напряжения аккумулятора (который может подаваться в контролер 1608 SMA).
При подаче мощности в приводной элемент 112 с памятью формы напряжение может подаваться в течение фиксированного промежутка времени и: a) с фиксированным рабочим циклом с нестабилизированным напряжением; b) с фиксированным рабочим циклом со стабилизированным напряжением; c) с переменным рабочим циклом, основанным на измеренной величине тока; d) с переменным рабочим циклом, основанным на измеренной величине напряжения; и e) с переменным рабочим циклом, основанным на квадрате измеренной величины напряжения. В альтернативном варианте напряжение может подаваться в приводной элемент 112 с памятью формы в течение переменного промежутка времени, основанного на измеренном импедансе.
При подаче нестабилизированного напряжения в течение фиксированного промежутка времени с фиксированным рабочим циклом, внутреннюю цепь обратной связи можно не применять, и приводной элемент с памятью формы можно возбуждать с фиксированным рабочим циклом и с временем включения, определяемым внешней цепью определения объема.
При подаче стабилизированного напряжения в течение фиксированного промежутка времени с фиксированным рабочим циклом внутреннюю цепь обратной связи можно не применять, и приводной элемент 112 с памятью формы можно возбуждать с фиксированным рабочим циклом и с временем включения, определяемым внешней цепью определения объема.
При подаче нестабилизированного напряжения с переменным рабочим циклом, основанным на измеренной величине тока, фактический ток, подаваемый в приводной элемент 112 с памятью формы, можно измерять, и рабочий цикл можно подстраивать во время приведения в действие приводного элемента 112 с памятью формы, чтобы поддерживать надлежащий средний ток.
При подаче нестабилизированного напряжения с переменным рабочим циклом, основанным на измеренной величине напряжения, фактическое напряжение, подаваемое в приводной элемент 112 с памятью формы, можно измерять, и рабочий цикл можно подстраивать во время приведения в действие приводного элемента 112 с памятью формы, чтобы поддерживать надлежащее среднее напряжение.
При подаче нестабилизированного напряжения с переменным рабочим циклом, основанным на квадрате измеренной величины напряжения, фактическое напряжение, подаваемое в приводной элемент 112 с памятью формы, можно измерять, и рабочий цикл можно подстраивать во время приведения в действие приводного элемента 112 с памятью формы, чтобы поддерживать квадрат напряжения на уровне, необходимом для подведения требуемого уровня мощности в приводной элемент 112 с памятью формы (на основе импеданса приводного элемента 112 с памятью формы).
На фиг.114A-114B представлены другие исполнения контроллера SMA 1608. В частности, на фиг.114A представлена электрическая схема, которая содержит микропроцессор и различные контуры управления, которые могут быть выполнены с возможностью обеспечения ШИМ-сигнала (сигнала с широтно-импульсной модуляцией), который может размыкать и замыкать узел переключателя. Узел переключателя может управлять током, который пропускается через приводной элемент с памятью формы. Аккумулятор может обеспечивать ток в приводной элемент с памятью формы. Кроме того, на фиг.114B изображен контроллер объема и внутренний контроллер приводного элемента с памятью формы. Контроллер приводного элемента с памятью формы может подавать ШИМ-сигнал в насос, который может изменяться на основе напряжения аккумулятора. Упомянутая операция может осуществляться в течение фиксированного времени включения, в результате чего получают объем, который может измеряться узлом 148 датчика объема и передаваться в виде сигнала обратной связи в контроллер объема.
В приведенном предпочтительном варианте осуществления рабочий цикл изменяется на основе измеренного напряжения аккумулятора, чтобы обеспечить приблизительно постоянную мощность. Рабочий цикл настраивается для компенсации снижения напряжения аккумулятора. Напряжение аккумулятора можно изменять по двум причинам: 1) по мере того как аккумуляторы разряжаются, напряжение медленно снижается; и 2) аккумулятор имеет внутренний импеданс, поэтому когда на аккумулятор подается нагрузка, его напряжение снижается. Упомянутое снижение напряжение имеет место в системе любого типа и в приведенном случае компенсируется настройкой рабочего цикла, что смягчает последствие снижения или изменения напряжения аккумулятора. Напряжение аккумулятора можно измерять микропроцессором. В других системах: 1) напряжение можно стабилизировать (установкой стабилизатора для поддержки напряжения на постоянном уровне); 2) применяют обратную связь на какой-либо другой основе (т.е. скорости или положения двигателя, не обязательно на измерении напряжения аккумулятора).
Для управления приводным элементом с памятью формы можно использовать другие конфигурации. Например: A) Приводным элементом с памятью формы можно управлять с фиксированным рабочим циклом, при нестабилизированном напряжении. Когда напряжение изменяется, повторяемость нагревания приводного элемента с памятью формы снижается. B) При фиксированном рабочем цикле можно использовать стабилизированное напряжение, которое компенсирует изменения напряжения аккумулятора. Однако стабилизация с понижением напряжения менее эффективна вследствие потерь энергии. C) Можно изменять рабочий цикл на основе изменений тока (что может потребовать более сложных измерительных схем. D) Можно изменять рабочий цикл на основе измеренного напряжения. E) Можно изменять рабочий цикл на основе квадрата тока или квадрата напряжения, деленных на сопротивление. F) Напряжение можно прикладывать в течение промежутка времени, регулируемого на основе измеренного импеданса (например, импеданс можно измерять с использованием моста Уитстона (непоказанного)). Импеданс приводного элемента с памятью формы может быть связан с деформацией (т.е. может находиться в связи с тем, насколько перемещается SMA на основании его импеданса).
Как показано также на фиг.115 и пояснялось выше, чтобы повысить безопасность инфузионного насосного узла 100, электрический узел 110 управления может содержать два отдельных и разных микропроцессора, а именно координирующий процессор 1800 и командный процессор 1802. В частности, командный процессор 1802 может выполнять вышеописанные функции (например, формирование сигнала 1612 возбуждения SMA) и может управлять узлами 1804, 1806 реле/переключателей, которые управляют функциями (в приведенном примере), соответственно, приводных элементов 112, 632 с памятью формы. Командный процессор 1802 может получать сигнал обратной связи из формирователя 1808 сигналов, имеющий отношение к состоянию (например, уровню напряжения) сигнала напряжения, подаваемого в приводные элементы 112, 632 с памятью формы. Координирующий процессор 1800 может управлять узлом 18010 реле/переключателя независимо от узлов 1804, 1806 реле/переключателей. Соответственно, когда требуется исполнение акта инфузии, как координирующий процессор 1800, так и командный процессор 1802 должны согласованно решить, что акт инфузии является правильным, и должны, каждый, включить свои соответствующие реле/переключатели. В случае если любой из координирующего процессора 1800 и командного процессора 1802 не включает свои соответствующие реле/переключатели, акта инфузии не произойдет. Соответственно, благодаря использованию координирующего процессора 1800 и командного процессора 1802 и взаимодействию и согласованию, которые должны осуществляться, безопасность инфузионного насосного узла 100 повышается.
Координирующий процессор может блокировать командный процессор от доставки, когда доставка не допускается, а также может выдавать предупредительный сигнал, если командный процессор не выполняет доставку, когда доставка должна выполняться. Координирующий процессор может выключать узел реле/переключателя, если командный процессор включает не тот переключатель, или если командный процессор делает попытку подать мощность в течение слишком длительного времени.
Координирующий процессор может выполнять дублирующие вычисления времени, в течение которого должна выполняться доставка инсулина (т.е. выполнять двойной контроль вычислений командного процессора). Командный процессор может принимать решение по графику доставки, и координирующий процессор может избыточно контролировать упомянутые вычисления.
Кроме того, координирующий процессор хранит дубли профилей (профилей доставки) в RAM (оперативной памяти), так как командный процессор может выполнять точные вычисления, но при наличии в нем дефектной RAM будет вызывать появление команды с неправильным результатом. Координирующий процессор использует свою локальную копию базального профиля и т.п. для двойного контроля.
Координирующий процессор может выполнять двойной контроль измерений AVS, просматривает вычисления AVS и выполняет проверки безопасности. Каждый раз, когда выполняется измерение AVS, координирующий процессор дублирует проверки.
Как показано также на фиг.116, по меньшей мере, какой-то один из координирующего процессора 1800 и командного процессора 1802 может выполнять диагностику различных участков инфузионного насосного узла 100. Например, делители 1812, 1814 напряжения могут быть выполнены с возможностью контроля напряжений (V1 и V2 соответственно), снимаемых на дистальных концах, например, приводного элемента 112 с памятью формы. Значения напряжений V1 и V2 в сочетании со знанием сигналов, подаваемых в узлы 1804, 1810 реле/переключателей, могут допускать выполнение диагностики различных компонентов схемы, показанной на фиг.116 (подобно тому, что показано в наглядной диагностической таблице 1816).
Как пояснялось выше и показано на фиг.115-116, чтобы повысить безопасность инфузионного насосного узла 100, электрический узел 110 управления может содержать множество микропроцессоров (например, координирующий процессор 1800 и командный процессор 1802), каждый из которых может потребоваться для взаимодействия и согласованной работы, чтобы совершать доставку дозы инфузионной жидкости. В случае если микропроцессоры не в состоянии взаимодействовать/согласованно работать, то может сорваться доставка дозы инфузионной жидкости, и может быть включен, по меньшей мере, один предупредительный сигнал, что повышает безопасность и надежность инфузионного насосного узла 100.
Для отслеживания ошибки объема со временем можно использовать общий предупредительный сигнал. Соответственно, если сумма ошибок становится слишком большой, то возможно включение общего предупредительного сигнала, указывающего, что в системе имеется какая-то неисправность. Соответственно, общий предупредительный сигнал может характеризовать выполняемое сравнение суммарного объема и отмечаемое несоответствие. Типичное значение несоответствия, требующее включить общий предупредительный сигнал, может быть 1,00 миллилитров. Общий предупредительный сигнал может контролировать сумму по способу с утечкой (т.е. неточности имеют временной горизонт).
На фиг.117A-117B представлен также один подобный наглядный пример упомянутого взаимодействия между несколькими микропроцессорами во время доставки дозы инфузионной жидкости. В частности, командный процессор 1802 может сначала определить на этапе 1900 исходный объем инфузионной жидкости в камере 620 датчика объема. Затем командный процессор 1802 может выдать на этапе 1902 сообщение «запрос питания насоса» в координирующий процессор 1800. После получения на этапе 1904 сообщения «запрос питания насоса» координирующий процессор 1800 может, например, подать питание на этапе 1906 в реле/переключатель 1810 (и, тем самым, подать питание в приводной элемент 112 с памятью формы) и может передать на этапе 1908 сообщение «включение питания насоса» в командный процессор 1802. После получения на этапе 1910 сообщения «включение питания насоса» командный процессор 1802 может включить на этапе 1912, например, насосный узел 106 (посредством подачи питания в реле/переключатель 1804), при этом координирующий процессор 1800 может контролировать на этапе 1914 включение, например, насосного узла 106.
После того как включение насосного узла 106 заканчивается, командный процессор 1802 может выдать на этапе 1914 сообщение «выключение питания насоса» в координирующий процессор 1800. После получения на этапе 1916 сообщения «выключение питания насоса» координирующий процессор 1800 может выключить питание на этапе 1918 реле/переключателя 1810 и выдать на этапе 1920 сообщение «выключение питания насоса» в командный процессор 1802. После получения на этапе 1922 сообщения «выключение питания насоса» командный процессор 1802 может измерить 1924 количество инфузионной жидкости, накаченной насосным узлом 106. Упомянутое измерение может выполняться посредством измерения текущего количества жидкости в камере 620 датчика объема и его сравнения с количеством, найденным выше (на этапе 1900). После определения на этапе 1924 командный процессор 1802 может выдать на этапе 1926 сообщение «запрос питания для открывания клапана» в координирующий процессор 1800. После получения на этапе 1928 сообщения «запрос питания для открывания клапана» координирующий процессор 1800 может подать питание на этапе 1930 в реле/переключатель 1810 (и, тем самым, подать питание в приводной элемент 632 с памятью формы) и может передать на этапе 1932 сообщение «включение питания для открывания клапана» в командный процессор 1802. После получения на этапе 1934 сообщения «включение питания для открывания клапана» командный процессор 1802 может привести в действие на этапе 1936, например, измерительный клапанный узел 610 (посредством подачи питания в реле/переключатель 1806), при этом координирующий процессор 1800 может контролировать на этапе 1938 включение, например, измерительного клапанного узла 610.
Как только включение измерительного клапанного узла 610 завершается, командный процессор 1802 может выдать на этапе 1940 сообщение «выключение питания клапана» в координирующий процессор 1800. После получения на этапе 1942 сообщения «выключение питания клапана» координирующий процессор 1800 может выключить питание на этапе 1944 реле/переключатель 1810 и выдать на этапе 1946 сообщение «выключение питания клапана» в командный процессор 1802.
После получения на этапе 1948 сообщения «выключение питания клапана» командный процессор 1802 может выдать на этапе 1950 сообщение «запрос питания для закрывания клапана» в координирующий процессор 1800. После получения на этапе 1952 сообщения «запрос питания для закрывания клапана» координирующий процессор 1800 может подать питание на этапе 1954 в реле/переключатель 1810 (и, тем самым, подать питание в приводной элемент 632 с памятью формы) и может передать на этапе 1956 сообщение «питание включено» в командный процессор 1802. После получения на этапе 1958 сообщения «питание включено» командный процессор 1802 может включить на этапе 1960 реле/переключатель включения питания (непоказанные), которые выполнены с возможностью подачи питания в приводной элемент 652 с памятью формы, при этом координирующий процессор 1800 может контролировать на этапе 1962 включение, например, приводного элемента 652 с памятью формы.
Как пояснялось выше (и показано на фиг.26A, 26B, 27A, 27B и 28), приводной элемент 652 с памятью формы может быть закреплен на первом конце с использованием электрического контакта 654. Другой конец приводного элемента 652 с памятью формы может быть присоединен к узлу 656 крепежной скобы. Когда приводной элемент 652 с памятью формы приводится в действие, приводной элемент 652 с памятью формы может тянуть узел 656 крепежной скобы вперед и расцепляет клапанный узел 634. По существу, измерительный клапанный узел 610 можно приводить в действие посредством приводного элемента 652 с памятью формы. После того как измерительный клапанный узел 610 приведен в действие, узел 656 крепежной скобы может автоматически фиксировать измерительный клапанный узел 610 в задействованном положении. Приведение в действие приводного элемента 652 с памятью формы может вытягивать вперед узла 656 крепежной скобы и расцеплять клапанный узел 634. В предположении, что приводной элемент 652 с памятью формы больше не включается, измерительный клапанный узел 610 может переместиться в незадействованное состояние, как только узел 656 крепежной скобы расцепит клапанный узел 634. Соответственно, посредством приведения в действие приводного элемента 652 с памятью формы можно выключить измерительный клапанный узел 610.
Как только приведение в действие приводного элемента 652 с памятью формы заканчивается, командный процессор 1802 может выдать на этапе 1964 сообщение «выключение питания» в координирующий процессор 1800. После получения на этапе 1966 сообщения «выключение питания» координирующий процессор 1800 может выключить питание на этапе 1968 реле/переключателя 1810 и может выдать на этапе 1970 сообщение «выключение питания» в командный процессор 1802. После получения на этапе 1972 сообщения «выключение питания» командный процессор 1802 может определить количество инфузионной жидкости в камере 620 датчика объема, что дает возможность командному процессору 1802 сравнить данное измеренное количества с количеством, найденным выше (на этапе 1924), чтобы определить на этапе 1974 количество инфузионной жидкости, доставленной в пользователя.
В случае если количество инфузионной жидкости, доставленной в пользователя на этапе 1974, меньше, чем количество инфузионной жидкости, заданное для акта базальной/болюсной инфузии, возможно повторение вышеописанной процедуры (через замыкающий цикл этапа 1976).
На фиг.118 представлен также другой наглядный пример упомянутого взаимодействия между процессорами 1800, 1802, в данном случае во время планирования дозы инфузионной жидкости. Командный процессор 1802 может контролировать на этапе 2000, 2002 получение сообщения планирования базальной дозы или сообщения-запроса болюсной дозы (соответственно). После получения на этапе 2000, 2002 любого из данных сообщений командный процессор 1802 может установить на этапе 2004 требуемый объем для доставки и может выдать на этапе 2006 сообщение «запрос доставки» в координирующий процессор 1800. После получения на этапе 2008 сообщения «запрос доставки» координирующий процессор 1800 может проверить на этапе 2010 объем, заданный на этапе 2004 командным процессором 1802. После проверки на этапе 2010 координирующий процессор 1800 может выдать на этапе 2012 сообщение «доставка одобрена» в командный процессор 1802. После получения на этапе 2014 сообщения «доставка одобрена» командный процессор 1802 может скорректировать на этапе 2016 контроллер (например, контроллер, описанный выше и показанный на фиг.110) и выполнить на этапе 2018 доставку базальной/болюсной дозы инфузионной жидкости. Командный процессор 1802 может контролировать и корректировать на этапе 2022 общее количество инфузионной жидкости, доставляемой в пользователя (как пояснялось выше и показано на фиг.117A-117B). После того как соответствующее количество инфузионной жидкости доставлено в пользователя, командный процессор 1802 может выдать на этапе 2024 сообщение «доставка выполнена» в координирующий процессор 1800. После получения на этапе 2026 сообщения «доставка выполнена», координирующий процессор 1800 может скорректировать на этапе 2028 общее количество инфузионной жидкости, доставленной в пользователя. В случае если общее количество инфузионной жидкости, доставленной на этапе 2018 в пользователя, меньше, чем заданное выше (на этапе 2004) количество, то возможно повторение (через замыкающий цикл этапа 2020) вышеописанного процесса инфузии.
На фиг.119 представлен также пример способа, по которому координирующий процессор 1800 и командный процессор 1802 могут взаимодействовать во время выполнения измерений объема узлом 148 датчика объема (как пояснялось выше).
В частности, командный процессор 1802 может инициализировать на этапе 2050 узел 148 датчика объема и начать сбор на этапе 2052 данных из узла 148 датчика объема, причем процедура сбора данных может повторяться для каждой частоты, используемой при вышеописанном качании частоты синусоидального сигнала. Каждый раз, когда данные собираются для конкретной частоты качания, из командного процессора 1802 может выдаваться сообщение о частном значении на этапе 2054, которое может приниматься на этапе 2056 координирующим процессором 1800.
После того как сбор данных на этапе 2052 закончен для всего процесса качания частоты синусоидального сигнала, командный процессор 1802 может оценить 2058 объем инфузионной жидкости, доставленной инфузионным насосным узлом 100. Командный процессор 1802 может выдать на этапе 2060 сообщение оценки объема в координирующий процессор 1800. После получения на этапе 2062 упомянутого сообщения оценки объема координирующий процессор 1800 может проверить (т.е. подтвердить) на этапе 2064 упомянутое сообщение оценки объема. После проверки (т.е. подтверждения) координирующий процессор 1800 может выдать на этапе 2066 проверочное сообщение в командный процессор 1802. После получения на этапе 2068 из координирующего процессора 1800 командный процессор 1802 может установить для доставляемой дозы инфузионной жидкости состояние измерения узлом 148 датчика объема.
Как пояснялось выше и показано на фиг.11А, различные вышеописанные варианты осуществления инфузионного насосного узла (например, инфузионный насосный узел 100, 100', 400, 500) можно конфигурировать через посредство удаленного узла 300 управления. В случае возможности настройки конфигурации с удаленного узла 300 управления инфузионный насосный узел может содержать телеметрические схемы (непоказанные), которые обеспечивают возможность обмена данными (например, по проводам или беспроводным способом) между инфузионным насосным узлом и, например, удаленным узлом 300 управления, что дает возможность удаленному узлу 300 управления дистанционно управлять инфузионным насосным узлом. Удаленный узел 300 управления (который может содержать также телеметрические схемы (непоказанные) и может обмениваться данными с инфузионным насосным узлом) может содержать дисплейный узел 302 и узел 304 ввода. Узел 304 ввода может содержать узел 306 скользящего указателя и узлы 308, 310 переключателей. В других вариантах осуществления узел ввода может содержать маховичок толчкового перемещения, множество узлов переключателей или подобные элементы. Удаленный узел 300 управления может предоставлять пользователю возможность программирования актов базальной и болюсной доставки.
Удаленный узел 300 управления может содержать два процессора, один процессор (например, который может содержать, но без ограничения, микроконтроллер CC2510/РЧ-приемопередатчик, выпускаемые компанией Chipcon AS, Осло, Норвегия) может быть предназначен для радиосвязи, например для связи с инфузионным насосным узлом 100, 100', 400, 500. Второй процессор, содержащийся в удаленном узле управления (который может содержать, но без ограничения, процессор ARM920T и ARM922T, производимые компанией ARM Holdings PLC, Великобритания), может быть командным процессором и может выполнять задачи обработки данных, связанные с, например, настройкой конфигурации инфузионного насосного узла 100, 100', 400, 500.
Кроме того, и как пояснялось выше, один вариант осуществления электрического узла 816 управления может содержать три микропроцессора. Один процессор (например, который может содержать, но без ограничения, микроконтроллер CC2510/РЧ-приемопередатчик, выпускаемые компанией Chipcon AS, Осло, Норвегия) может быть предназначен для радиосвязи, например для связи с удаленным узлом 300 управления. Два дополнительных микропроцессора (например, координирующий процессор 1800 и командный процессор 1802) могут осуществлять доставку инфузионной жидкости (как пояснялось выше). Примеры координирующего процессора 1800 и командного процессора 1802 могут содержать, но без ограничения, микроконтроллер MSP430, выпускаемый компанией Texas Instruments Inc. Даллас, шт. Техас.
Операционная система (OS) может быть системой неприоритетного планирования, в которой все задачи могут исполняться до завершения прежде, чем допускается исполнение следующей задачи, независимо от приоритетности. Кроме того, контекстные переключатели могут не выполняться. Когда исполнение задачи завершается, то может исполняться задача с высшим приоритетом, которая запланирована на текущий момент. Если не запланировано выполнение никакой задачи, то OS может установить процессор (например, координирующий процессор 1800 и/или командный процессор 1802) в режим ожидания с низким потреблением мощности и может активизировать его, когда запланирована следующая задача. OS может служить только для управления кодом основного цикла и может оставлять незатронутыми функции, основанные на прерываниях.
OS может быть записана с использованием полезных особенностей языка C++. Ключевыми элементами разработки могут быть функции наследования, а также виртуальные функции, допускающие более простое формирование, планирование задач и управление ими.
В основу инфраструктуры OS может быть положена способность отслеживания системного времени и управления способностью перевода процессора в режим пониженного потребления мощности (LPM; известный также как режим ожидания). Данная функция вместе с управлением и настройкой конфигурации всех системных тактовых генераторов может быть оформлена в класс SysClocks.
Класс SysClocks может содержать функцию перевода процессора (например, координирующего процессора 1800 и/или командного процессора 1802) в LPM для уменьшения потребления энергии. Во время пребывания в LPM медленный генератор тактовых импульсов реального времени может продолжать работать, тогда как быстрый системный тактовый генератор, который обеспечивает выполнение программ ядром CPU (центрального процессора) и большинством периферийных устройств, может быть выключен.
Перевод процессора в LPM может всегда выполняться обеспеченной функцией SysClocks. Данная функция может содержать все необходимые последовательности уменьшения потребления мощности и увеличения потребления мощности, приводящие к согласованному результату каждый раз при входе или выходе в/из LPM. Активизация из LPM может инициироваться любыми прерываниями, основанными на медленных тактовых импульсах.
OS может отслеживать три аспекта времени: секунды, миллисекунды и время суток. В отношении секунд SysClocks может отсчитывать секунды, начиная с момента, когда процессор выходит из сброса в исходное состояние. Второй счетчик может действовать на базе медленных системных тактовых генераторов и поэтому может наращивать свое значение независимо от того, находится ли процессор в LPM или в режиме полной мощности. В результате, существует предел, при котором процессор может активизироваться из режима ожидания для выполнения ранее запланированных задач. Если задача запланирована на немедленное выполнение из программы обработки прерываний (ISR), то ISR может активизировать процессор для выхода из LPM, и задача может исполняться немедленно. В отношении миллисекунд, в дополнение к счету секунд с момента включения питания, SysClocks может также отсчитывать миллисекунды, когда процессор находится в режиме полной мощности. Поскольку быстрый тактовый генератор приостановлен в LPM, то счетчик миллисекунд не может наращивать свое значение. Соответственно, когда задача запланирована на исполнение на основе миллисекунд, процессор не может войти в LPM. Относительно времени суток, время суток может представляться в SysClocks в секундах с конкретного момента времени (например, в секундах с 01 января 2004).
Класс SysClocks может обеспечивать полезные функции для использования на всем основании проектного кода командного и координирующего процессоров. Кодовые задержки могут понадобиться для создания возможности организации программного обеспечения или законченного выполнения операций. SysClocks может обеспечивать две формы задержек - задержку на основании секунд или задержку на основании миллисекунд. Когда используется задержка, процессор может просто подождать, пока не истечет требуемое время перед продолжением своего текущего кодового пути. В течение упомянутого времени могут исполняться только ISR. SysClocks может обеспечивать все требуемые функции для установки или вызова текущего времени суток.
Термин «задача» может быть связан с более сложной системой планирования; поэтому в рамках OS задача может быть представлена и называться управляемыми функциями. Класс ManagedFunc может быть абстрактным базовым классом, который обеспечивает все необходимые управляющие члены и функции для управления требуемыми функциями и их планирования.
Базовый класс ManagedFunc может содержать пять управляющих членов, две компонентных функции управления планированием и одну чистую виртуальную исполнительную функцию, которые могут содержать управляемые функции. Все управляющие функции класса ManagedFunc могут быть скрыты от производного класса и могут быть непосредственно установлены производным классом во время создания, что упрощает использование и повышает безопасность инфузионного насосного узла 100, 100', 400, 500.
Идентификатор (ID) функции может быть установлен во время создания и никогда не может изменяться. Все ID функций могут быть заданы в одном файле.h, и конструктор базового класса ManagedFunc может строго обеспечивать, чтобы один и тот же ID нельзя было использовать для более чем одной управляемой функции. Кроме того, ID может задавать приоритет функции (относительно других функций) на основе присвоенного ID функции, при этом функциям с более высоким приоритетом присваиваются меньшие ID функций. Задачи с максимальным приоритетом, которые в текущее время планируются на исполнение, могут исполняться раньше задач с менее высоким приоритетом.
Все остальные управляющие члены могут служить для представления текущего планируемого состояния функции, когда ее следует исполнять, и если (после исполнения) функцию требуется перепланировать для исполнения через ранее установленный промежуток времени. Манипулирование упомянутыми управляющими членами и состояниями допустимо, но только посредством функций общедоступных компонентов класса (что обеспечивает средства защиты для всех уставок).
Для управления планированием управляемой функции можно использовать функции установки запуска и установки повторения. Каждая из упомянутых компонентных функций может быть простым интерфейсом, предоставляющим возможность настройки конфигурации или выключения уставок повторения, а также управления, независимо от того, пассивна ли функция, запланирована по секундам, миллисекундам или времени суток.
При посредстве наследования, создание управляемой функции может совершаться путем создания производного класса и задания чистой виртуальной «исполнительной» функции, содержащей код, который нуждается в управлении планированием. Конструктор базового класса ManagedFunc может базироваться на уникальном ID функции, но также может служить для установки контрольных значений по умолчанию, подлежащих использованию при запуске.
Например, для создания функции, которая исполняется тридцать секунд после запуска и после этого через каждые 15 секунд, требуемый код помещают в виртуальную исполнительную функцию, и ID-функции, с запланированными вторым состоянием, тридцатисекундным пусковым периодом и уставкой повторений через пятнадцать секунд, обеспечивают в конструктор.
Ниже представлен наглядный пример кода, имеющего отношение к созданию управляемой функции. В приведенном конкретном примере создается «тестовая» (“heartbeat”) функция, которая планируется для исполнения в первый раз одну секунду после запуска инфузионного насосного узла 100, 100', 400, 500 и исполнения через каждые десять секунд впоследствии:
#include "ManagedFunc.h"
// The SendGoodFunc is a "heartbeat" status message
class SendGoodFunc: public ManagedFunc
{
public:
// Initialize the managed func to run 2 seconds
after start up
// and repeat every second.
SendGoodFunc():
ManagedFunc ( IPC_SEND_GOOD, SCHEDULED_SEC, 1,
true, 10) {};
~SendGoodFunc() {};
protected:
void execute(void);
};
void SendGoodFunc:: execute (void)
{
// << code to send the heartbeat >>
}
SendGoodFunc g_sendGoodFunc;
// to manipulate the heartbeat timing simply call:
// g_sendGoodFunc.setFuncStart (...) or
g_sendGoodFunc.setRepeat (... )
Фактическое исполнение управляемых функций может осуществляться под управлением класса SleepManager. Класс SleepManager может содержать фактический список управляемых функций с приоритетами. Данный список функций с приоритетами может автоматически наполняться в процессе создания управляемых функций и может обеспечивать, чтобы каждая функция была создана надлежащим образом и имела уникальный ID.
Главным назначением класса SleepManager может быть наличие его функции «manage» («управления»), вызываемой циклически из главного цикла процессоров и/или из бесконечного цикла с предусловием. После каждого вызова управления SleepManager может исполнять все функции, которые запланированы для исполнения, пока SleepManager не исчерпает все запланированные функции; и с этого момента SleepManager может перевести процессор в LPM. Как только процессор активизируется из LPM, функция управления может вводиться повторно, пока процессор снова не оказывается готовым к входу в LPM (упомянутая процедура может повторяться, пока не прекращается, например, пользователем или системой).
Если процессор приходится держать в режиме с полной мощностью в течение продолжительного периода времени (например, пока производится выборка отсчетов аналого-цифрового преобразования), SleepManager может обеспечить функции для выключения входа в LPM. Хотя LPM выключен, функция управления может производить непрерывный поиск планируемой задачи.
SleepManager может также обеспечивать интерфейс для манипулирования планированием и повторения уставок любой управляемой функции путем использования уникального ID функции, что может позволить любой секции кода выполнять любой требуемый план без получения прямого доступа к требуемому объекту ManagedFunc или без необязательных знаний об упомянутом объекте.
Радиосхемы, содержащиеся в каждом из инфузионного насосного узла 100, 100', 400, 500 и удаленного узла 300 управления, могут осуществлять беспроводной обмен данными между удаленным узлом 300 управления и инфузионным насосным узлом 100, 100', 400, 500. Для радиосвязи можно применить 2,4-ГГц микросхему радиосвязи (например, a Texas Instruments CC2510 радиоприемник/передатчик) с внутренним микроконтроллером 8051.
Радиолиния может компромиссно решать следующие три проблемы: готовности линии, задержки и энергии.
В отношении готовности линии, удаленный узел 300 управления может обеспечивать первичные средства для управления инфузионным насосным узлом 100, 100', 400, 500 и может обеспечивать развернутые данные обратной связи для пользователя посредством графического пользовательского интерфейса (GUI) удаленного узла 300 управления. В отношении задержки, система связи может быть выполнена с возможностью обеспечения небольшой задержки доставки данных из удаленного узла 300 управления в инфузионный насосный узел 100, 100', 400, 500 (и наоборот). В отношении энергии как удаленный узел 300 управления, так и инфузионный насосный узел 100, 100', 400, 500 могут характеризоваться максимальными энергозатратами на радиосвязь.
Радиолиния может поддерживать полудуплексную связь. Удаленный узел 300 управления может быть ведущим устройством радиолинии, инициирующим все передачи. Инфузионный насосный узел 100, 100', 400, 500 может только отвечать на передачи и никогда не может инициировать передачи. Применение такой системы радиосвязи может обеспечивать различные преимущества, например повышенную надежность, упрощенную конструкцию (например, для применения на борту воздушного судна) и скоординированное управление радиолинией.
На фиг.120A представлен один наглядный пример различных уровней программного обеспечения вышеописанной системы радиосвязи.
Радиопроцессоры, содержащиеся в удаленном узле 300 радиосвязи и инфузионном насосном узле 100, 100', 400, 500, могут пересылать объединенные пакеты сообщений между портом SPI и 2,4-ГГц радиолинией (и наоборот). Радиоустройство может быть всегда подчиненным устройством SPI. В инфузионном насосном узле 100, 100', 400, 500 радиопроцессор (PRP) 1818 (см. фиг.115-116) может обслуживать два дополнительных узла через порт SPI, которые находятся в направлении вышестоящего уровня (а именно, командный процессор 1800 и координирующий процессор 1802). В некоторых вариантах осуществления радиопроцессор (CPR) в удаленном узле 300 управления может обслуживать, по меньшей мере, один дополнительный узел через порт SPI, который может находиться в направлении либо вышестоящего, либо нижестоящего уровня, например, в некоторых вариантах осуществления вышеописанный удаленный управляющий процессор (UI) и механизм непрерывного контроля глюкозы (CGE).
Система обмена сообщениями может предусматривать передачу сообщений между различными узлами в сети. Процессор UI удаленного узла 300 управления и, например, координирующий процессор 1800 могут использовать систему обмена сообщениями для конфигурирования и инициирования некоторых переключений режимов в обоих системных радиоустройствах. Упомянутая система может также применяться радиоустройствами для пересылки информации о состоянии радиоустройств и радиолинии в другие узлы в сети.
Когда радиоустройство удаленного узла 300 управления собирается собрать статистические характеристики канала из инфузионного насосного узла 100, 100', 400, 500 или обновить список основных каналов радиоустройства инфузионного насосного узла 100, 100', 400, 500, радиоустройство удаленного узла 300 управления может использовать системные сообщения. Синхронизация для ввода в действие обновленного списка может использовать признаки в «тестовых» (“heartbeat”) сообщениях подтверждения работоспособности, чтобы убрать неопределенность синхронизации.
Система радиосвязи может быть записана на языке C++ для совместимости с программным обеспечением обмена сообщениями. Для адресации каждого радиоузла можно использовать четырехбайтовый серийный номер радиоустройства. Для обеспечения трансляции один в один между строкой серийного номера, «считываемой» устройством, и серийным номером радиоустройства можно использовать хэш-таблицу. Хэш-таблица может обеспечивать более рандомизированный 8-битовый логический адрес, чтобы насосы (например, инфузионный насосный узел 100, 100', 400, 500) или контроллеры с похожими считываемыми серийными номерами имели с большей степенью вероятности уникальные логические адреса. Серийные номера радиоустройств, возможно, не обязательно должны быть уникальными между насосами (например, инфузионным насосным узлом 100, 100', 400, 500) и контроллерами вследствие уникального назначения, которое каждое имеет в протоколе радиосвязи.
Серийный номер радиоустройства удаленного узла 300 управления и серийный номер радиоустройства инфузионного насосного узла 100, 100', 400, 500 могут содержаться во всех пакетах, кроме сообщения-запроса на объединение в РЧ-пару, которое может содержать только серийный номер радиоустройства удаленного узла 300 управления и, тем самым, обеспечивать, чтобы объединение в пару происходило только с удаленным узлом управления/инфузионным насосным узлом, с которым первый объединяется в пару. Микроконтроллер CC2510 может поддерживать однобайтовый логический адрес узла, и, возможно, было бы целесообразно использовать один байт серийного номера радиоустройства в качестве логического адреса узла, чтобы обеспечивать некоторый уровень фильтрации входящих пакетов.
Сигнал Quiet_Radio может применяться процессором UI удаленного узла 300 управления для предотвращения шумовых помех на плате удаленного узла 300 управления от других систем на данной плате. Когда Quiet_Radio подтверждается, радиоприложение удаленного узла 300 управления может передать в радиоустройство инфузионного насосного узла 100, 100', 400, 500 сообщение, подтверждающее режим без радиосообщений (Radio Quiet Mode) в течение предварительно заданного периода времени. Возможность Quiet_Radio может не потребоваться, с учетом уровней шумовых помех, измеренных на печатной плате удаленного узла 300 управления. В течение упомянутого периода времени радиоустройство удаленного узла 300 управления может находиться в режиме 2 ожидания (Sleep) в течение максимум 100 мс. Радиоустройство удаленного узла 300 управления может выходить из режима 2 ожидания (Sleep), когда сигнал Quiet_Radio убирается, или истекает максимальный период времени. Процессор UI удаленного узла 300 управления может подтверждать Quiet_Radio в продолжении, по меньшей мере, одного интервала радиосвязи перед тем, как потребуется подтвердить событие. Радиоустройство удаленного узла 300 управления может информировать радиоустройство инфузионного насосного узла 100, 100', 400, 500, что обмен данными будет выключен в течение упомянутого периода без сообщений. Протокол радиолинии с периодическим контролем может содержать биты/байты состояния, которые предусматривают возможность Quiet_Radio, за исключением ситуаций, когда Quiet_Radio не требуется.
Программное обеспечение радиоустройства может сопрягаться с системой обмена сообщениями и программой начальной загрузки радиоустройства на том же процессоре и может проверяться с использованием теста пропускной способности. Программное обеспечение радиоустройства может сопрягаться с системой обмена сообщениями, драйвером SPI, использующим DMA и программой начальной загрузки радиоустройства, которые находятся на том же процессоре (например, CC2510 компании TI).
Радиоустройство удаленного узла 300 управления может быть выполнено с возможностью потребления не более 32 мА-час за трое суток (в предположении ста минут обмена данными в режиме с высокой частотой тестовых сигналов в сутки). Радиоустройство инфузионного насосного узла 100, 100', 400, 500 может быть выполнено с возможностью потребления не более 25 мА/час за трое суток (в предположении ста минут обмена данными в режиме с высокой частотой тестовых сигналов в сутки).
Максимальное время повторного получения связи может быть <6,1 секунд, включая режим запроса установления соединения и режим обнаружения. Радиоустройство удаленного узла 300 управления может использовать установку режима с высокой частотой тестовых сигналов или режима с низкой частотой тестовых сигналов для получения преимуществ экономии мощности и сведения к минимуму задержки для пользователя. Различие между инфузионным насосным узлом 100, 100', 400, 500 и удаленным узлом 300 управления по входу в режим обнаружения может состоять в том, что инфузионный насосный узел 100, 100', 400, 500 вынужден входить в режим обнаружения достаточно часто, чтобы обеспечивать возможность восстановления связи в пределах максимального периода задержки. Однако удаленный узел 300 управления может изменять периодичность входа в режим обнаружения из инфузионного насосного узла 100, 100', 400, 500 при нахождении в режиме с низкой частотой тестовых сигналов и потере тестовых сигналов. Радиоустройство удаленного узла 300 управления может содержать сведения о взаимодействии с пользовательским GUI, а инфузионный насосный узел 100, 100', 400, 500 может не располагать такими сведениями.
Радиоустройство удаленного узла 300 управления может устанавливать период тестовых сигналов для обоих радиоустройств. Период можно выбирать для оптимизации мощности и задержки в линии, в зависимости от степени активности. Требуемый период тестовых сигналов может передаваться в каждом тестовом сигнале из радиоустройства удаленного узла 300 управления в радиоустройство инфузионного насосного узла 100, 100', 400, 500. Такое решение может быть не единственным назначением частоты тестовых сигналов инфузионного насосного узла 100, 100', 400, 500 вследствие наличия других условий, которые определяют режим, в котором следует находиться. В режиме с высокой частотой тестовых сигналов радиоустройство удаленного узла 300 управления может установить период тестовых сигналов 20 мс, если пакеты данных доступны для передачи или приема, что обеспечивает передачи по линии с небольшой задержкой, когда происходит активный обмен данными.
В режиме с высокой частотой тестовых сигналов радиоустройство удаленного узла 300 управления может установить период тестовых сигналов 60 мс для четырех тестовых сигналов после последнего обмена пакетом данных в каждом направлении радиоустройства. Выдерживание короткого периода тестовых сигналов радиоустройства после передачи или приема пакета данных может гарантировать, чтобы любой ответный пакет данных также можно было обслужить с использованием небольшой задержки в линии. В режиме с низкой частотой тестовых сигналов частота тестовых сигналов может составлять 2,00 секунды или 6,00 секунд в зависимости от, соответственно, онлайнового или оффлайнового состояния.
Инфузионный насосный узел 100, 100', 400, 500 может использовать частоту тестовых сигналов, установленную радиоустройством удаленного узла 300 управления. Радиоустройство удаленного узла 300 управления может поддерживать запросы следующих режимов при посредстве системы обмена сообщениями:
• Режим объединения в пару
• Режим установления соединения
• Режим обнаружения (содержит серийный номер радиоустройства требуемого парного инфузионного насосного узла 100, 100', 400, 500)
• Режим синхронизации - с высокой частотой тестовых сигналов
• Режим синхронизации - с низкой частотой тестовых сигналов
• Режим выключенной РЧ-связи
Радиоустройство инфузионного насосного узла 100, 100', 400, 500 может поддерживать запросы следующих режимов при посредстве системы обмена сообщениями:
• Режим объединения в пару
• Режим обнаружения
• Режим выключенной РЧ-связи
Радиоустройство может использовать системное сообщение для получения серийного номера локального радиоустройства. В удаленном узле 300 управления радиоустройство может получать серийный номер из процессора UI удаленного узла 300 управления. Радиоустройство может использовать системное сообщение для сохранения серийного номера радиоустройства, объединенного в пару.
Удаленный узел 300 управления и радиоустройство инфузионного насосного узла 100, 100', 400, 500 могут выдавать сообщение о состоянии с использованием системы обмена сообщениями в процессор UI удаленного узла 300 управления и командный процессор 1802 каждый раз, когда изменяется следующее состояние:
• Онлайновое с высокой скоростью: Успешное соединение
• Онлайновое с высокой скоростью: Переключение из режима обнаружения в режим с высокой частотой тестовых сигналов
• Онлайновое с низкой скоростью: Успешный запрос переключения с высокой частоты тестовых сигналов на низкую частоту тестовых сигналов
• Оффлайновое: Автоматическое переключение в режим поиска синхронизации вследствие отсутствия обменов тестовыми сигналами
• Онлайновое с высокой скоростью: Успешный запрос переключения с низкой частоты тестовых сигналов на высокую частоту тестовых сигналов
• Оффлайновое: Полоса пропускания снижается ниже 10% в режиме синхронизации
• Онлайновое: Полоса пропускания повышается сверх 10% в режиме синхронизации
• Оффлайновое: Успешный запрос переключения в режим выключенной РЧ-связи
Для конфигурирования числа повторных попыток радиосвязи можно использовать сообщение настройки конфигурации. Данное сообщение может передаваться системой обмена сообщениями. Процессор UI удаленного узла 300 управления будет передавать данную команду как в радиоустройство удаленного узла 300 управления, так и в радиоустройство инфузионного насосного узла 100, 100', 400, 500 для настройки конфигурации уставок упомянутых радиоустройств.
В сообщении настройки конфигурации радиоустройства может быть два параметра, а именно число повторных попыток радиосвязи (например, значение может быть от 0 до 10) и параметры оффлайнового состояния радиоустройства (например, значение может быть от 1 до 100 процентов от полосы пропускания).
Радиоприложение как в удаленном узле 300 управления, так и в инфузионном насосном узле 100, 100', 400, 500 может содержать API (интерфейс прикладного программирования, который позволяет системе обмена сообщениями конфигурировать число повторных попыток радиосвязи и параметры оффлайнового состояния радиоустройства).
Для конфигурации аппаратного обеспечения радиоустройства можно рекомендовать следующие параметры:
• Базовые радиоспецификации
• MSK (манипуляция с минимальным фазовым сдвигом)
• Скорость двоичной передачи по радиоканалу свыше 250 кбит/с
• До 84 каналов
• Разнесение каналов 1000 кГц
• Полоса пропускания фильтра 812 кГц
• Отсутствие манчестерского кодирования
• Отбеливание данных
• 4 байта преамбулы
• 4 байта синхронизации (слово)
• CRC, прилагаемый к пакету
• LQI (Показатель качества линии связи), прилагаемый к пакету
• Автоматическое включение CRC-фильтрации
Прямую коррекцию ошибок (FEC) можно применять или не применять. Хотя прямую коррекцию ошибок (FEC) можно применять для расширения эффективного динамического диапазона сигнала приблизительно на 3 дБ, FEC нуждается в фиксированных размерах пакетов и удваивает число бит, передаваемых по радиоканалу для сообщения такого же фиксированного размера.
Радиоустройство может работать в пределах дальности 1,83 метров в номинальном рабочем режиме (за исключением режима объединения в пару). Возможной целью может быть обеспечение функционирования радиоустройства в пределах дальности 7,32 метров в номинальном рабочем режиме. Уровень передаваемой мощности может быть 0 дБм (за исключением режима объединения в пару), и уровень передаваемой мощности в режиме объединения в пару может быть -22 дБм. Поскольку адрес требуемого радиоузла инфузионного насосного узла 100, 100', 400, 500 может быть неизвестным удаленному узлу 300 управления в режиме объединения в пару, то как инфузионный насосный узел 100, 100', 400, 500, так и удаленный узел 300 управления могут использовать низкую передаваемую мощность для снижения вероятности случайного объединения в пару с другим инфузионным насосным узлом.
Для всех пакетов можно применить шифрование по стандарту AES (улучшенный стандарт шифрование), но не обязательно, так как радиоприемник/передатчик CC2510 компании Texas Instruments содержит упомянутую функцию. Если применяется шифрование по стандарту AES, то можно использовать фиксированные ключи шифрования, так как фиксированные ключи обеспечивают быстрый путь для включения шифрования без пересылки ключей. Однако обмен ключами можно обеспечить в будущих версиях инфузионного насосного узла 100, 100', 400, 500. Фиксированные ключи могут содержаться в одном отдельном исходном файле заголовков, без других переменных, кроме данных фиксированных ключей, что дает пользователю возможность проще управлять доступом для считывания файла.
Программное обеспечение радиоустройства может поддерживать следующие восемь режимов:
• Режим объединения в пару
• Режим выключенной РЧ-связи
• Режим установления соединения
• Режим обнаружения
• Режим с высокой частотой тестовых сигналов
• Режим с низкой частотой тестовых сигналов
• Режим поиска синхронизации
• Синхронизированный режим обнаружения
которые графически представлены на фиг.120B- 120C.
Объединение в пару может представлять собой процедуру обмена серийными номерами радиоустройств между удаленным узлом 300 управления и инфузионным насосным узлом 100, 100', 400, 500. Удаленный узел 300 управления можно «объедить в пару» с инфузионным насосным узлом 100, 100', 400, 500, когда инфузионному насосному узлу 100, 100', 400, 500 известен его серийный номер. Инфузионный насосный узел 100, 100', 400, 500 можно «объединить в пару» с удаленным узлом 300 управления, когда удаленному узлу 300 управления известен его серийный номер.
Режим объединения в пару (который графически представлен на фиг.120D) может потребовать обмена четырьмя сообщениями по линии РЧ-связи:
• Запрос объединения в РЧ-пару (широковещательно передаваемый из удаленного узла 300 управления в любой инфузионный насосный узел 100, 100', 400, 500)
• Подтверждение приема запроса объединения в РЧ-пару (из инфузионного насосного узла 100, 100', 400, 500 в удаленный узел 300 управления)
• Запрос подтверждения объединения в РЧ-пару (из удаленного узла 300 управления в инфузионный насосный узел 100, 100', 400, 500)
• Подтверждение приема запроса подтверждения объединения в РЧ-пару (из инфузионного насосного узла 100, 100', 400, 500 в удаленный узел 300 управления)
Кроме того, удаленный узел 300 управления может отменить процедуру объединения в пару в любой момент времени с помощью сообщения о прерывании процедуры объединения в РЧ-пару (из удаленного узла 300 управления в инфузионный насосный узел 100, 100', 400, 500). Режим объединения в пару не может поддерживать передачи данных системы обмена сообщениями.
Радиоустройство инфузионного насосного узла 100, 100', 400, 500 может входить в режим объединения в пару после приема сообщения-запроса режима объединения в пару. В координирующий процессор 1800 в инфузионном насосном узле 100, 100', 400, 500 может быть вложена функция запроса к радиоустройству о входе в режим объединения в пару, если одноразовый корпусной узел не присоединен к инфузионному насосному узлу 100, 100', 400, 500, и пользователь нажимает кнопку инфузионного насосного узла 100, 100', 400, 500 в течение шести секунд. Радиоустройство инфузионного насосного узла 100, 100', 400, 500 может устанавливать уровень мощности передачи, соответственно режиму объединения в пару. Инфузионный насосный узел 100, 100', 400, 500 может объединяться в пару только с одним удаленным узлом 300 управления в данный момент времени.
После приема первого достоверного сообщения-запроса объединения в РЧ-пару, при нахождении в режиме объединения в пару, радиоустройство инфузионного насосного узла 100, 100', 400, 500 может использовать серийный номер удаленного узла 300 управления во время режима объединения в пару и ответить сообщением подтверждения приема запроса объединения в РЧ-пару, содержащим серийный номер радиоустройства инфузионного насосного узла 100, 100', 400, 500.
Радиоустройство инфузионного насосного узла 100, 100', 400, 500 может автоматически выйти по превышению времени из режима объединения в пару через 2,0, ±0,2 секунды, если запрос объединения в РЧ-пару не принимается. Радиоустройство инфузионного насосного узла 100, 100', 400, 500 может выдать сообщение о приеме запроса объединения в РЧ-пару после передачи подтверждения приема запроса объединения в РЧ-пару. Данное сообщение в координирующий процессор будет обеспечивать обратную связь для пользователя в течение процедуры подтверждения объединения в пару. Радиоустройство инфузионного насосного узла 100, 100', 400, 500 может автоматически выйти по превышению времени из режима объединения в пару через 1,0, ± 0,1 минут после передачи подтверждения приема запроса объединения в РЧ-пару, если не принимается запрос подтверждения объединения в РЧ-пару. Радиоустройство инфузионного насосного узла 100, 100', 400, 500 может выдать сообщение о записи в память серийного номера объединенного в пару радиоустройства, если после приема сообщения-запроса объединения в РЧ-пару принято сообщение-запрос подтверждения объединения в РЧ-пару. Данная операция может сохранять серийный номер радиоустройства удаленного узла 300 управления в энергонезависимой памяти инфузионного насосного узла 100, 100', 400, 500 и может перезаписывать существующие данные об объединении в пару для инфузионного насосного узла 100, 100', 400, 500.
Радиоустройство инфузионного насосного узла 100, 100', 400, 500 может передать подтверждение приема запроса подтверждения объединения в РЧ-пару и выйти из режима объединения в пару после того, как принято подтверждение приема из сообщения о записи в память серийного номера объединенного в пару радиоустройства. Данная процедура может являться нормальным выходом из режима объединения в пару в инфузионном насосном узле 100, 100', 400, 500 и может приводить к снижению расхода мощности в инфузионном насосном узле 100, 100', 400, 500 до тех пор, пока пользователем не вводится режим установления соединения или режим объединения в пару.
Если радиоустройство инфузионного насосного узла 100, 100', 400, 500 выходит из режима объединения в пару после успешного приема сообщения-запроса подтверждения объединения в пару, то радиоустройство инфузионного насосного узла 100, 100', 400, 500 может вернуться к новому, объединенному в пару, удаленному узлу 300 управления и может передать сообщение об успешном завершении объединения в пару в командный процессор 1802. Радиоустройство инфузионного насосного узла 100, 100', 400, 500 может выйти из режима объединения в пару после приема сообщения о прерывании процедуры объединения в РЧ-пару. Радиоустройство инфузионного насосного узла 100, 100', 400, 500 может выйти из режима объединения в пару после приема адресованного ему сообщения-запроса прерывания процедуры объединения в пару. Данная операция может позволить командному процессору 1802 или координирующему процессору 1800 прервать процедуры объединения в пару локально в инфузионном насосном узле 100, 100', 400, 500.
Радиоустройство удаленного узла 300 управления может входить в режим объединения в пару после приема сообщения-запроса режима объединения в пару. В процессор UI удаленного узла 300 управления может быть вложена функция запроса входа радиоустройства в режим объединения в пару при соответствующих условиях. Радиоустройство удаленного узла 300 управления может устанавливать уровень мощности передачи, соответствующий режиму объединения в пару. Радиоустройство удаленного узла 300 управления может передавать запросы объединения в РЧ-пару до тех пор, пока не принимается подтверждение приема запроса объединения в РЧ-пару, или не прерывается процедура объединения в пару.
Радиоустройство удаленного узла 300 управления может автоматически прерывать режим объединения в пару, если сообщение подтверждения приема запроса объединения в РЧ-пару не принимается в течение 30,0, ±1,0 секунд, после входа в режим объединения в пару. После приема первого достоверного сообщения подтверждения приема запроса объединения в РЧ-пару, при нахождении в режиме объединения в пару, радиоустройство удаленного узла 300 управления может передать в процессор UI удаленного узла 300 управления сообщение об успешном объединении в пару, которое содержит серийный номер инфузионного насосного узла 100, 100', 400, 500 и может использовать данный серийный номер во время режима объединения в пару. Упомянутое сообщение может обеспечивать для процессора UI удаленного узла 300 управления средство получения пользовательского подтверждения серийного номера требуемого инфузионного насосного узла 100, 100', 400, 500. Если радиоустройство удаленного узла 300 управления принимает несколько ответов (на единственный запрос объединения в пару) из инфузионного насосного узла 100, 100', 400, 500, то можно использовать первый достоверный ответ.
Радиоустройство удаленного узла 300 управления может признавать сообщения подтверждения приема подтверждения объединения в РЧ-пару, допустимыми только после того, как принимается подтверждение приема запроса объединения в пару, при нахождении в режиме объединения в пару. Радиоустройство удаленного узла 300 управления может передать сообщение подтверждения объединения в РЧ-пару после получения сообщения-запроса подтверждения объединения в пару из процессора UI удаленного узла 300 управления.
Радиоустройство удаленного узла 300 управления может проверить, что инфузионный насосный узел 100, 100', 400, 500 подтверждает объединение в пару перед вводом инфузионного насосного узла 100, 100', 400, 500 в список пар. Радиоустройство удаленного узла 300 управления может выдать сообщение о записи в память серийного номера объединенного в пару радиоустройства, если принимается сообщение о завершении процедуры объединения в РЧ-пару. Данная операция может позволить процессору UI удаленного узла 300 управления сохранить в памяти новый серийный номер инфузионного насосного узла 100, 100', 400, 500 и обеспечивает для пользователя обратную связь относительно успешного объединения в пару. В процессор UI удаленного узла 300 управления может быть вложена функция организации списка объединенных в пары инфузионных насосных узлов.
Радиоустройство удаленного узла 300 управления может передать сообщение о прерывании процедуры объединения в РЧ-пару и выйти из режима объединения в пару после приема сообщения-запроса прерывания объединения в пару. Данная операция может позволить процессору UI удаленного узла 300 управления прервать процедуру объединения в пару как в удаленном узле 300 управления, так и в подтвержденном инфузионном насосном узле 100, 100', 400, 500.
В режиме запроса установления соединения радиоустройство удаленного узла 300 управления может попробовать получить каждый инфузионный насосный узел 100, 100', 400, 500 из своего списка объединенных в пару инфузионных насосных узлов и вызвать его состояние «готовности соединения». Процедура «установления соединения» (которая графически представлена на фиг.120E) может позволить удаленному узлу 300 управления быстро идентифицировать один из инфузионных насосных узлов, объединенных с ним в пару, который может быть готов к использованию. Радиоустройство удаленного узла 300 управления может допускать выполнение режима запроса установления соединения с максимум шестью инфузионными насосными узлами, объединенными с ним пару. Режим запроса установления соединения может поддерживаться только в удаленном узле 300 управления и может представлять собой специальную разновидность режима обнаружения. В режиме запроса установления соединения удаленный узел 300 управления может соединяться с первым отвечающим инфузионным насосным узлом. Однако каждое сообщение может направляться по конкретному серийному номеру инфузионного насосного узла.
Радиоустройство удаленного узла 300 управления может получить самый последний список серийных номеров объединенных в пару инфузионных насосных узлов после входа в режим установления соединения. Радиоустройство удаленного узла 300 управления может входить в режим установления соединения после приема сообщения-запроса режима установления соединения. В процессор UI удаленного узла 300 управления может быть вложена функция запроса входа радиоустройства в режим установления соединения, когда удаленный узел управления нуждается в обмене данными с объединенным в пару инфузионным насосным узлом. Радиоустройство удаленного узла 300 управления может выдать в процессор UI удаленного узла 300 управления сообщение об оценке соединения, содержащее серийный номер радиоустройства первого инфузионного насосного узла, при его наличии, то есть «готовности соединения». Радиоустройство удаленного узла 300 управления может сформировать сообщение об оценке соединения в течение тридцати секунд после входа в режим запроса установления соединения. Радиоустройство удаленного узла 300 управления может выйти из режима запроса установления соединения после приема подтверждения приема оценки соединения и перейти в режим с высокой частотой тестовых сигналов. Радиоустройство удаленного узла 300 управления может выйти из режима запроса установления соединения после приема сообщения о прерывании запроса установления соединения из процессора UI удаленного узла 300 управления.
В удаленном узле 300 управления режим обнаружения может применяться для поиска конкретного объединенного в пару инфузионного насосного узла. Радиоустройство удаленного узла 300 управления может направлять РЧ-пакеты RUT («запроса присутствия») в требуемый объединенный в пару инфузионный насосный узел. Если инфузионный насосный узел принимает РЧ-сообщение RUT, он может ответить в радиоустройство удаленного узла 300 управления. В алгоритме режима обнаружения могут использоваться несколько каналов, чтобы повысить для радиоустройства удаленного узла 300 управления вероятность нахождения объединенного в пару инфузионного насосного узла.
Радиоустройство удаленного узла 300 управления может войти в режим обнаружения после приема запроса режима обнаружения или сообщения-запроса режима с высокой частотой тестовых сигналов, при нахождении в режиме выключенной РЧ-связи. Радиоустройство удаленного узла 300 управления может войти в синхронизированный режим обнаружения после приема запроса режима обнаружения или сообщения-запроса режима с высокой частотой тестовых сигналов, при нахождении в режиме поиска синхронизации. В процессор UI удаленного узла 300 управления может быть вложена функция запроса входа радиоустройства в режим обнаружения, когда линия РЧ-связи находится в оффлайновом режиме, и удаленный узел 300 управления нуждается в обмене данными с инфузионным насосным узлом 100, 100', 400, 500.
Радиоустройство удаленного узла 300 управления может обмениваться данными только с одним объединенным в пару инфузионныс насосным узлом 100, 100', 400, 500 (за исключением режимов объединения в пару и установления соединения). Когда связь пропадает, процессор UI удаленного узла 300 управления может использовать режим обнаружения (с некоторой периодичностью, ограниченной энергетическими возможностями), чтобы попытаться восстановить обмен данными.
Инфузионный насосный узел 100, 100', 400, 500 может входить в режим обнаружения при следующих условиях:
• Когда находится в режиме выключенной РЧ-связи, и режим обнаружения может быть запрошен
• Когда режим поиска синхронизации выходит за лимит времени вследствие отсутствия тестовых сигналов
После входа в режим обнаружения радиоустройство инфузионного насосного узла 100, 100', 400, 500 может получить серийный номер последнего сохраненного в памяти, объединенного в пару удаленного узла 300 управления. Радиоустройство инфузионного насосного узла 100, 100', 400, 500 может обмениваться данными только с таким удаленным узлом управления, с которым упомянутое устройство «объединено в пару» (за исключением состояния пребывания в режиме «запроса объединения в пару»). Радиоустройство инфузионного насосного узла 100, 100', 400, 500 может переходить из режима обнаружения в режим с высокой частотой тестовых сигналов после успешного входа в синхронизацию с удаленным узлом 300 управления. Режим обнаружения инфузионного насосного узла 100, 100', 400, 500 может допускать вход в синхронизацию в течение 6,1 секунды, что может предполагать, что инфузионный насосный узел 100, 100', 400, 500 всегда может выполнять прослушивание, по меньшей мере, каждый ~6 секунд, когда находится в режиме обнаружения.
Пакеты данных могут передаваться между двумя объединенными в пару устройствами, когда два устройства находятся в режиме синхронизации и онлайновом состоянии. Два устройства могут синхронизироваться посредством тестового пакета до обмена пакетами данных. Каждое радиоустройство может передавать пакеты данных с известными временными интервалами после обмена тестовыми сигналами. Инфузионный насосный узел 100, 100', 400, 500 может регулировать свою синхронизацию в ожидании приема пакета. Радиоустройство может поддерживать один пакет данных в каждом направлении на каждый тестовый сигнал. Радиоустройство может обеспечивать отрицательный ответ на запрос режима с высокой частотой тестовых сигналов, если радиоустройство находится в оффлайновом состоянии. Радиоустройство удаленного узла 300 управления может переключаться в режим с высокой частотой тестовых сигналов, если принят системный запрос режима с высокой частотой тестовых сигналов, при нахождении в режиме с низкой частотой тестовых сигналов, и когда радиоустройство находится в онлайновом режиме.
После перехода в режим с высокой частотой тестовых сигналов из режима обнаружения радиоустройство удаленного узла 300 управления может передать сообщение со списком основных каналов. Список основных каналов может быть составлен радиоустройством удаленного узла 300 управления и передан в радиоустройство инфузионного насосного узла 100, 100', 400, 500, чтобы обеспечить выбор каналов со скачкообразным переключением частоты с учетом накопленной статистической информации о рабочих характеристиках. В режиме с высокой частотой тестовых сигналов или в режиме с низкой частотой тестовых сигналов может происходить периодический обмен тестовыми сообщениями между радиоустройством удаленного узла 300 управления и радиоустройством инфузионного насосного узла 100, 100', 400, 500. Периодичность упомянутых сообщений может равняться частоте тестовых сигналов. Тестовые сообщения могут обеспечивать возможность передач пакетов данных, а также обмен информацией о состоянии. Два радиоустройства могут обмениваться следующей информацией о состоянии: режим без сообщений, доступность данных, доступность буфера, частота тестовых сигналов и предыдущие рабочие характеристики канала. Возможной целью может быть сохранение небольшого размера пакета тестовых сообщений для экономии мощности. Радиоустройство может обеспечивать размер пакета данных максимум восемьдесят два байта в режиме синхронизации. Система обмена сообщениями может быть создана с возможностью поддержки размеров полезной информации пакета до шестидесяти четырех байтов. Упомянутый максимальный размер выбрали в качестве оптимального компромисса между типами минимальных сообщений и нефрагментированных сообщений. Восемьдесят два байта могут составлять максимальный размер пакета системы обмена сообщениями, содержащими служебные данные пакетов.
Система обмена сообщениями содержит API (интерфейс прикладного программирования), который может давать возможность протоколу радиосвязи передавать поступающий в нее радиопакет. Система обмена сообщениями может также содержать API, который дает возможность протоколу радиосвязи получать пакет для передачи по сети радиосвязи. Система обмена сообщениями может отвечать за маршрутизацию пакетов между протоколом радиосвязи и портом SPI. Пакеты данных могут передаваться в систему обмена сообщениями для обработки. Система обмена сообщениями может содержать API, который дает возможность протоколу радиосвязи получать сосчитанное число пакетов данных, ожидающих передачи по сети радиосвязи. Протокол радиосвязи может направлять в систему обмена сообщениями при каждом тестовом сигнале запрос об определении, доступны ли пакеты данных для передачи по сети радиосвязи. Возможно, было бы желательно, чтобы программное обеспечение проверяло доступность сообщения непосредственно перед тем, как передается тестовый сигнал, чтобы минимизировать задержку при прохождении сообщения в прямом и обратном направлении.
Протокол радиосвязи может допускать буферизацию одного поступающего радиопакета данных и пересылку пакета в систему обмена сообщениями. Протокол радиосвязи может передавать пакет данных в систему обмена сообщениями после приема пакета данных. Система обмена сообщениями может отвечать за маршрутизацию радиопакетов данных в надлежащий узел-адресат. Протокол радиосвязи может допускать буферизацию одного пакета из системы обмена сообщениями.
Протокол радиосвязи может отвечать за прием с подтверждением приема достоверных пакетов данных по линии РЧ-связи посредством передачи ответного радиопакета подтверждения приема (RF ACK) в передающее радиоустройство. Радиопакет RF ACK может содержать серийные номера радиоустройств источника и адресата, идентификатор команды RF ACK и последовательный номер пакета данных, прием которого подтверждается.
Радиоустройство, передающее радиопакет данных, может повторно передавать упомянутый радиопакет данных со следующим тестовым сигналом с тем же самым последовательным номером, если не принят радиопакет RF ACK, и число повторных попыток не превосходит максимального число допустимых повторных попыток. Можно ожидать, что время от времени помехи будут нарушать передачу на конкретной частоте. Повторение радиопередачи позволяет повторно передавать тот же самый пакет при следующей возможности на отличающейся частоте. Последовательный номер обеспечивает средство однозначной идентификации пакета в коротком временном окне. Число повторных попыток передачи радиопакета можно конфигурировать с использованием команды конфигурации радиоустройства. Обеспечение возможности большего числа повторных попыток может повысить вероятность обмена пакетами, но вносит большую задержку из-за сообщений, проходящих в обе стороны. По умолчанию, число повторных попыток радиопередачи с повышенной мощностью может быть равно десяти (т.е. максимальное число попыток передачи перед удалением сообщения).
Однобайтовый (по модулю 256) последовательный номер радиопакета может содержаться во всех радиопакетах данных в линии РЧ-связи. Поскольку если подтверждение приема отсутствует, за повторную попытку передачи пакета данных может отвечать радиоустройство, то последовательный номер может предоставлять способ получения двумя радиоустройствами информации о том, является ли пакет данных дублирующим. Передаваемый последовательный номер может наращиваться для каждого нового радиопакета данных и может автоматически возобновляться. Когда успешно принимается пакет данных с тем же последовательным номером, как предыдущий успешно принятый пакет данных (и в том же самом направлении), прием пакета данных может подтверждаться, и принятый пакет данных отбрасывается. При этом возможно удаление дублирующих пакетов, созданных протоколом РЧ-связи, до того, как они вводятся в сеть. Следует отметить, что возможны критические ситуации, в которых может потребоваться удаление нескольких пакетов данных в ряд с одинаковым последовательным номером.
Если пропадает тестовый сигнал, то радиоустройство удаленного узла 300 управления и радиоустройство инфузионного насосного узла 100, 100', 400, 500 могут попробовать, соответственно, передать и прослушать последующие тестовые сигналы. Радиоустройство удаленного узла 300 управления и радиоустройство инфузионного насосного узла 100, 100', 400, 500 могут автоматически переключаться из режима с высокой частотой тестовых сигналов в режим поиска синхронизации, если тестовые сигналы пропадают в течение двух секунд. Данная операция может минимизировать потребление мощности, когда линия связи теряется, посредством предоставления радиоустройствам возможности продолжать использование их информации о синхронизации, так как две секунды дают достаточно времени для скачкообразного переключения частоты по всем каналам.
Радиоустройство можно считать онлайновым, когда оно находится в следующих режимах:
• Режим с высокой частотой тестовых сигналов
• Режим с низкой частотой тестовых сигналов,
так как приведенные режимы являются единственными состояниями, в которых возможен обмен трафиком системы обмена сообщениями. Все остальные состояния можно считать оффлайновыми.
Радиоустройство может инициализировать режим выключенной радиосвязи при запуске исполнения кода из сброса в начальное состояние. Когда код впервые исполняется в радиопроцессоре, исходное состояние может быть режимом выключенной радиосвязи, чтобы позволить другим процессорам выполнить самотестирование перед запрашиванием перехода радиоустройства в активное состояние. Приведенное требование не предполагает задание режима при активизации из режима ожидания. Радиоустройство может прекратить обмен данными по РЧ-связи, когда устанавливается в режим с выключенной радиосвязью. В удаленном узле 300 управления описанный режим может предназначаться для использования на борту воздушного судна для подавления РЧ-излучения. Поскольку инфузионный насосный узел 100, 100', 400, 500 только отвечает на передачи из удаленного узла 300 управления (который будет прекращать передачу в режиме авиаперелета), то режим выключенной радиосвязи можно использовать в инфузионном насосном узле 100, 100', 400, 500 только при зарядке.
Командный процессор 1802 может извещаться о режиме для воздушного судна и поэтому о том, что РЧ-связь специально выключена в удаленном узле 300 управления, чтобы командный процессор не формировал предупредительных сигналов отхода на далекое расстояние. Однако описанное состояние может быть полностью скрыто от радиоустройства инфузионного насосного узла 100, 100', 400, 500.
Радиоустройство удаленного узла 300 управления и радиоустройство инфузионного насосного узла 100, 100', 400, 500 могут периодически делать попытки обмена тестовыми сигналами, чтобы восстановить полосу пропускания данных, при нахождении в режиме поиска синхронизации. Радиоустройство удаленного узла 300 управления может перейти в режим выключенной радиосвязи через двадцать минут режима поиска синхронизации без успешного обмена тестовыми сигналами.
Радиоустройство инфузионного насосного узла 100, 100', 400, 500 может перейти в режим обнаружения через двадцать минут режима поиска синхронизации без успешного обмена тестовыми сигналами. Прослушивание в течение предварительно согласованных интервалов времени может быть наиболее эффективным использованием мощности инфузионным насосным узлом 100, 100', 400, 500 для восстановления линии РЧ-связи. После потери связи допустимое отклонение кварца и температурный дрейф могут потребовать расширения окна на прием инфузионного насосного узла 100, 100', 400, 500 с течением времени. Пребывание в режиме поиска синхронизации в течение продолжительных периодов (например, 5-20 минут) после потери связи может привести к мгновенному потреблению мощности выше средней мощности, запланированной для радиоустройства инфузионного насосного узла 100, 100', 400, 500. Радиоустройство удаленного узла 300 управления нельзя заставить расширить его окно, поэтому пребывание в режиме поиска синхронизации может быть очень энергосберегающим. Режим обнаружения может отличаться потреблением большей мощности в удаленном узле 300 управления. Двадцать минут можно использовать как компромисс для уравновешивания потребления мощности как в радиоустройстве удаленного узла 300 управления, так и в радиоустройстве инфузионного насосного узла 100, 100', 400, 500.
Радиоустройство удаленного узла 300 управления и радиоустройство инфузионного насосного узла 100, 100', 400, 500 могут переходить в режим с низкой частотой, если они успешно обмениваются тремя из последних пяти тестовых сигналов. Через приблизительно каждый шесть секунд может выполняться попытка обмена пачкой из пяти тестовых сигналов. Если три из них проходят успешно, то может считаться, что полоса пропускания является достаточной для перехода в режим с низкой частотой обмена тестовыми сигналами. Радиоустройство инфузионного насосного узла 100, 100', 400, 500 может обнаруживаться в режиме поиска синхронизации с задержкой 6,1 секунд. Из этого может следовать, что инфузионный насосный узел 100, 100', 400, 500 всегда может выполнять прослушивание, по меньшей мере, через каждые ~6 секунд, когда находится в режиме поиска синхронизации.
Статистические данные по рабочим характеристикам протокола радиосвязи могут быть необходимы для поддержки поиска и устранения неисправностей радиоустройства и для получения доступа к рабочим характеристиками радиоустройства. Протоколом радиосвязи могут поддерживаться следующие статистические данные по рабочим характеристикам в структуре данных:
<b>Название</b>
<b>Размер</b>
<b>Описание</b>
Сосчитанное число переданных тестовых сигналов
32 бита
Общее число переданных тестовых сигналов
Сосчитанное число принятых тестовых сигналов
32 бита
Общее число достоверных принятых тестовых сигналов
Ошибки CRC
16 битов
Общее число пакетов, принятых по линии РЧ-связи, которые были отброшены вследствие неудовлетворительного CRC. Данное число может быть поднабором принятых пакетов, прием которых не подтвержден
Сосчитанное число первых повторных передач
32 бита
Общее число пакетов, успешный прием которых был подтвержден после 1 повторной передачи
Сосчитанное число вторых повторных передач
32 бита
Общее число пакетов, успешный прием которых был подтвержден после 2 повторных передач
Сосчитанное число третьих повторных передач
32 бита
Общее число пакетов, успешный прием которых был подтвержден после 3 повторных передач
Сосчитанное число четвертых повторных передач
32 бита
Общее число пакетов, успешный прием которых был подтвержден после 4 повторных передач
Сосчитанное число пятых повторных передач
16 битов
Общее число пакетов, успешный прием которых был подтвержден после 5 повторных передач
Сосчитанное число шестых повторных передач
16 битов
Общее число пакетов, успешный прием которых был подтвержден после 6 повторных передач
Сосчитанное число седьмых повторных передач
16 битов
Общее число пакетов, успешный прием которых был подтвержден после 7 повторных передач
Сосчитанное число восьмых повторных передач
16 битов
Общее число пакетов, успешный прием которых был подтвержден после 8 повторных передач
Сосчитанное число девятых повторных передач
16 битов
Общее число пакетов, успешный прием которых был подтвержден после 9 повторных передач
Сосчитанное число десятых повторных передач
16 битов
Общее число пакетов, успешный прием которых был подтвержден после 10 повторных передач
Сосчитанное число удаленных повторных передач
16 битов
Общее число пакетов, которые были удалены после максимального числа попыток повторных передач
Сосчитанное число дублирующих пакетов
16 битов
Общее число принятых пакетов, которые были удалены из-за дублирования пакетов
1-5 пропущенных скачкообразных переключений частоты в режиме с высокой частотой тестовых сигналов
16 битов
Сосчитанное число от 1 до 5 последовательных пропущенных скачкообразных переключений частоты в режиме с высокой частотой тестовых сигналов (т.е. не принятых)
6-16 пропущенных скачкообразных переключений частоты в режиме с высокой частотой тестовых сигналов
16 битов
Сосчитанное число от 6 до 16 последовательных пропущенных скачкообразных переключений частоты в режиме с высокой частотой тестовых сигналов
17-33 пропущенных скачкообразных переключений частоты в режиме с высокой частотой тестовых сигналов
16 битов
Сосчитанное число от 17 до 33 последовательных пропущенных скачкообразных переключений частоты в режиме с высокой частотой тестовых сигналов
34 и более пропущенных скачкообразных переключений частоты в режиме с высокой частотой тестовых сигналов
16 битов
Сосчитанное число 33 и более последовательных пропущенных скачкообразных переключений частоты в режиме с высокой частотой тестовых сигналов
1-2 пропущенных скачкообразных переключений частоты в режиме с низкой частотой тестовых сигналов
16 битов
Сосчитанное число от 1 до 2 последовательных пропущенных скачкообразных переключений частоты в режиме с низкой частотой тестовых сигналов (т.е. не принятых)
3-5 пропущенных скачкообразных переключений частоты в режиме с низкой частотой тестовых сигналов
16 битов
Сосчитанное число от 3 до 5 последовательных пропущенных скачкообразных переключений частоты в режиме с низкой частотой тестовых сигналов
5-7 пропущенных скачкообразных переключений частоты в режиме с низкой частотой тестовых сигналов
16 битов
Сосчитанное число от 5 до 7 последовательных пропущенных скачкообразных переключений частоты в режиме с низкой частотой тестовых сигналов
8 и более пропущенных скачкообразных переключений частоты в режиме с низкой частотой тестовых сигналов
16 битов
Сосчитанное число 8 и более последовательных пропущенных скачкообразных переключений частоты в режиме с низкой частотой тестовых сигналов
Несоответствие серийного номера радиоустройства адресата
16 битов
Сосчитанное число принятых пакетов, в которых адрес назначения позволил пакету пройти аппаратную фильтрацию, но не соответствует серийному номеру данного радиоустройства. Это может не быть ошибкой, но означает, что радиоустройство активизируется и осуществляет прием (но не обработку) пакетов, предназначенных для других радиоустройств
Общее время (в минутах) отхода на большое расстояние
16 битов
Общее число событий отхода на большое расстояние
16 битов
Вместе с общим временем отхода на большое расстояние обеспечивает среднее время отхода на большое расстояние
Число попыток объединения в пару
16 битов
Общее время пребывания в режиме обнаружения (только для инфузионного насосного узла 100, 100', 400, 500)
16 битов
Общее число попыток режима обнаружения (только для удаленного узла 300 управления)
16 битов
16 битов для сосчитанного числа успешных обнаружений. Сосчитанное число переходов из режима установления соединения или обнаружения в режим с высокой частотой тестовых сигналов
Запрошенные переходы в режим с низкой частотой тестовых сигналов
16 битов
Автоматические переходы в режим с низкой частотой тестовых сигналов
16 битов
Переданные сообщения об оффлайновом состоянии радиоустройства
16 битов
Переданные сообщения об онлайновом состоянии радиоустройства
16 битов
Опцию #define DEBUG (отладки) (опцию компилятора) можно использовать для сбора следующих дополнительных статистических данных по рабочим характеристикам каждого канала (16-битовые числа):
• Число пропущенных скачкообразных переключений
• Подсчитанное число CCA (доступов с конкуренцией каналов) без ошибок
• Подсчитанное число CCA с ошибками
• Среднее значение RSSI (индикации уровня принимаемого сигнала) (собирается только для безошибочно принятых пакетов)
• Удаления из числа элементов списка скачкообразных переключений частоты
• Показатель режима обнаружения (найденная пара в данном канале)
Опцию отладки можно использовать только для сбора технических статистических данных. Если рабочие характеристики, мощность и память процессора позволяют, возможно, было бы желательно сохранять приведенную информацию во время исполнения программы. Статистические данные радиосвязи можно предоставлять системе обмена сообщениями.
Показатель качества линии связи может быть предназначен для использования в удаленном узле 300 управления для обеспечения шкального индикатора качества линии радиосвязи, подобно тому, как в сотовых телефонах. Показатель качества линии связи можно предоставлять как в удаленный узел 300 управления, так и в инфузионный насосный узел 100, 100', 400, 500. Можно предположить, что состояние качества линии связи будет состоять из однобайтового показателя качества линии радиосвязи.
Радиоустройство может переключать частоту для каждого тестового сигнала. Для режима синхронизации и попыток передачи тестовых сигналов в режиме поиска синхронизации можно использовать адаптивный алгоритм псевдослучайного скачкообразного переключения частоты. Возможной целью может быть использование шестидесяти четырех каналов для скачкообразного переключения частоты. Можно разработать алгоритм для адаптивного формирования списка каналов в удаленном узле 300 управления для скачкообразного переключения частоты. Радиоустройство удаленного узла 300 управления может составлять, сопровождать и распределять список основных каналов. Предшествующие статистические характеристики канала и накопленную статистическую информацию о рабочих характеристиках можно получать из радиоустройства инфузионного насосного узла 100, 100', 400, 500 посредством радиоустройства удаленного узла 300 управления с использованием системы обмена сообщениями, при необходимости, чтобы соответствовать требованиям к рабочим характеристиками. Посредством составления списка каналов с точки зрения обоих блоков можно учесть радиопомеховую обстановку обоих блоков. Радиоустройства могут адаптивно выбирать скачкообразно переключающиеся каналы, чтобы соответствовать задержке при прохождении сообщения в прямом и обратном направлении во время работы в требуемой среде РЧ-связи.
Закупорки и/или утечки могут возникать в любом месте вдоль пути доставки жидкости в инфузионном насосном узле 100. Например, и как показано на фиг.121, закупорки/утечки могут возникать: в пути движения жидкости между резервуаром 118 и клапанным узлом 614 резервуара; в пути движения жидкости между клапанным узлом 614 резервуара и насосным узлом 106; в пути движения жидкости между насосным узлом 106 и клапанным узлом 612 датчика объема; в пути движения жидкости между клапанным узлом 612 датчика объема и камерой 620 датчика объема; в пути движения жидкости между камерой 620 датчика объема и измерительным клапанным узлом 610 и в пути движения жидкости между измерительным клапанным узлом 610 и наконечником одноразовой канюли 138. Инфузионный насосный узел 100 может быть выполнен с возможностью исполнения, по меньшей мере, одного алгоритма обнаружения закупорки/утечки, который обнаруживает и определяет местоположение упомянутых закупорок/утечек и повышает безопасность/надежность инфузионного насосного узла 100.
Как пояснялось выше, при введении инфузионной жидкости, инфузионный насосный узел 100 может сначала определить объем инфузионной жидкости в камере 620 датчика объема до введения дозы инфузионной жидкости и затем может определить объем инфузионной жидкости в камере 620 датчика объема после введения дозы инфузионной жидкости. Посредством контроля упомянутых значений можно обнаруживать закупорку/утечку.
Тип закупорки - полная
: Когда имеет место полная закупорка, разность между исходным измерением до введения дозы инфузионной жидкости и окончательным измерением после введения дозы инфузионной жидкости будет равна нулю (или, по существу, нулю), что указывает на большое остаточное количество инфузионной жидкости в камере 620 датчика объема. Соответственно, жидкость совсем не может выходить из камеры 620 датчика объема.
В частности, если закупорен наконечник одноразовой канюли, то путь движения жидкости по ходу за камерой 620 датчика объема будет заполнен жидкостью и, в результате, окажется под давлением, повышенным до уровня, эквивалентного механическому давлению, оказываемому пружинной диафрагмой 628. Соответственно, после открытия измерительного клапанного узла 610 будет дозировано нулевое (или, по существу, нулевое) количество жидкости, и поэтому значения исходного и конечного измерений (выполненных узлом 148 датчика объема) будут, по существу, равными.
После обнаружения возникновения упомянутого состояния может быть установлен признак полной закупорки, и инфузионный насосный узел 100 может, например, включить предупредительный сигнал, указывающий, тем самым, что пользователь должен найти альтернативное средство для прохождения терапии.
Тип закупорки - частичная
: Когда имеет место частичная закупорка, разность между исходным измерением до введения дозы инфузионной жидкости и окончательным измерением после введения дозы инфузионной жидкости будет показывать, что доставленная доза жидкости меньше, чем полная доза. Например, допустим, что в конце конкретного насосного цикла узел 148 датчика объема показал, что в камере 620 датчика объема находилось 0,10 микролитров инфузионной жидкости. Кроме того, допустим, что измерительный клапанный узел 610 затем закрывается, и после этого насосный узел 106 приводится в действие, в результате чего камера 620 датчика объема наполняет инфузионной жидкостью. Кроме того, допустим, что узел 148 датчика объема определяет, что камера 620 датчика объема на данный момент наполнена 1,00 микролитрами инфузионной жидкости (что означает накачивание объема 0,90 микролитров).
Соответственно предполагается, что после открывания измерительного клапанного узла 610, количество инфузионной жидкости, содержащейся в камере датчика объема, уменьшится до 0,10 микролитров (или достаточно близко к данному значению). Однако в случае частичной закупорки из-за меньшего, чем нормальный, расхода из камеры 620 датчика объема количество инфузионной жидкости в камере 620 датчика объема может уменьшиться только до 0,40 микролитров (что означает доставку объема 0,60 микролитров). Соответственно, посредством контроля разности между накаченным объемом (0,90 микролитров) и доставленным объемом (0,60 микролитров) можно определять остаточный объем и обнаруживать возникновение частичной закупорки.
После обнаружения возникновения упомянутого состояния может быть установлен признак частичной закупорки, и инфузионный насосный узел 100 может, например, включить предупредительный сигнал, указывающий, тем самым, что пользователь должен найти альтернативное средство для прохождения терапии. Однако так как упомянутый признак свидетельствует о частичной закупорке (в противоположность полной закупорке), то выдача предупредительного сигнала может быть задержана, так как частичная закупорка может прочиститься сама по себе.
В альтернативном варианте инфузионный насосный узел 100 может: вычислять отношение времени включения насоса к доставленному объему; отслеживать данное отношение во времени и отслеживать, с использованием быстрого перемещения и замедленного перемещения, экспоненциальное среднее времени включения насоса. Экспоненциальное среднее можно отслеживать подобно квазиинтегратору. Инфузионный насосный узел 100 может фильтровать сигнал и следить за быстрым изменением. Можно контролировать скорость истечения жидкости и/или остаточный объем. Если остаточный объем не изменяется, то может иметь место полная закупорка. Если остаточный объем изменился, то может иметь место частичная закупорка. В еще одном альтернативном варианте можно суммировать остаточные значения. Если число включений клапанов или время фиксации изменяется, то расход жидкости можно проверять, даже если повышается давление в узле 148 датчика объема.
Полное/частичное опорожнение резервуара
: Когда резервуар 118 опорожняется, наполнять камеру 620 датчика объема до требуемого уровня будет становиться сложнее. Обычно насосный узел 106 способен нагнетать 1,0 микролитров в секунду. Например, допустим, что «пустое» состояние для камеры 620 датчика объема соответствует 0,10 микролитрам, и «полное» состояние для камеры 620 датчика объема соответствует 1,00 микролитрам. Однако по мере того, как резервуар 118 начинает опорожняться, для насосного узла 106 может быть все труднее наполнить камеру 620 датчика объема до «полного» состояния, и, соответственно, возможно невыполнение этой задачи. Соответственно, при нормальной работе насосному узлу 106 может потребоваться одна секунда для наполнения камеры 620 датчика объема до «полного» состояния, и по мере того, как резервуар 118 опорожняется, может потребоваться три секунды для наполнения камеры 620 датчика объема до «полного» состояния. В конечном счете, если резервуар 118 становится совсем пустым, камера 620 датчика объема никогда не сможет достигнуть «полного» состояния. Соответственно, неспособность насосного узла 106 наполнить камеру 620 датчика объема до «полного» состояния может свидетельствовать об опорожнении резервуара 118. В альтернативном варианте возникновение такого состояния может указывать на другие ситуации (например, неисправность насосного узла 106 или закупорку в пути движения жидкости до камеры 620 датчика объема). Инфузионный насосный узел 100 может определять разность между «полным» состоянием и фактически накаченным количеством. Упомянутые разности можно суммировать и компенсировать, как только обращаются к состоянию резервуара.
После обнаружения наличия данного состояния может быть установлен признак опорожнения, и инфузионный насосный узел 100 может, например, включить предупредительный сигнал и, тем самым, известить, что пользователь должен, например, заменить одноразовый корпусной узел 114.
Кроме того, по мере того, как резервуар 118 опорожняется, резервуар 118 окажется, в конечном счете, в «вакуумном» состоянии, и может быть поставлена под угрозу способность насосного узла 106 доставлять жидкость в камеру 620 датчика объема. Как пояснялось выше, контроллер 1602 объема может содержать контроллер 1652 с прямой связью для установки исходной «приближенной оценки» для сигнала 1606 «времени включения», при этом упомянутая исходная приближенная оценка основана на кривой калибровки насоса. Например, чтобы насосный узел 106 доставил 0,010 единиц инфузионной жидкости, контролер 1652 с прямой связью может задать исходное «время включения» равным, например, одной миллисекунде. Однако по мере того, как резервуар 118 начинает опорожняться, вследствие ухудшения режима откачивания, для доставки 0,010 единиц инфузионной жидкости может потребоваться две миллисекунды. Кроме того, по мере того как резервуар 118 достигает совершенно порожнего состояния, для доставки 0,010 единиц инфузионной жидкости может потребоваться десять миллисекунд. Соответственно, наступление события достижения резервуаром 118 пустого состояния может обнаруживать посредством контроля уровня, при котором фактическое действие насосного узла 106 (например, две миллисекунды на доставку 0,010 единиц инфузионной жидкости) отличается от предполагаемого действия насосного узла 106 (например, одна миллисекунда на доставку 0,010 единиц инфузионной жидкости).
После обнаружения наступления данного состояния может быть установлен резервный признак, и инфузионный насосный узел 100 может, например, включить предупредительный сигнал и, тем самым, известить, что пользователь должен, например, вскоре заменить одноразовый корпусной узел 114.
Обнаружение утечки
: В случае утечки (например, подтекания или разрушения/перфорации клапана) в пути движения жидкости может пострадать способность пути движения жидкости удерживать давление жидкости. Соответственно, для проверки герметичности пути движения жидкости можно выполнять тест на стравливание, при котором насосный узел 106 используют для нагнетания давления в камере 620 датчика объема. После этого узел 148 датчика объема может выполнить первое измерение объема (как пояснялось выше) для определения объема инфузионной жидкости в камере 620 датчика объема. Затем инфузионный насосный узел 100 может выдержать заданный период времени, чтобы предоставить возможность для стравливания в случае утечки. Например, после шестидесятисекундного периода стравливания узел 148 датчика объема может выполнить второе измерение объема (как пояснялось выше) для определения объема инфузионной жидкости в камере 620 датчика объема. Если утечки отсутствуют, то два результата измерения объема должны быть, по существу, одинаковыми. Однако в случае утечки результат второго измерения может быть меньше, чем результат первого измерения. Кроме того, в зависимости от интенсивности утечки насосный узел 106 может быть иногда не в состоянии наполнить камеру 620 датчика объема. Обычно проверка герметичности может выполняться в увязке с доставкой инфузионной жидкости.
В случае если разность между результатом первого измерения объема и результатом второго измерения объема превосходит допустимый порог, то может быть установлен признак утечки, и инфузионный насосный узел 100 может, например, включить предупредительный сигнал, указывающий, тем самым, что пользователь должен найти альтернативное средство для прохождения терапии.
Как пояснялось выше, инфузионный насосный узел 100 может содержать координирующий процессор 1800, командный процессор 1802 и радиопроцессор 1818. К сожалению, после сборки доступ к электрическому узлу 110 управления в инфузионном насосном узле 100 очень ограничен. Соответственно, единственным средством доступа к электрическому узлу 110 управления (например, для обновления блоков флэш-памяти) может быть канал обмена данными, установленный между инфузионным насосным узлом 100, 100', 400, 500 и удаленным узлом 300 управления, или электрические контакты 834, используемые зарядным устройством 1200 для аккумулятора.
2
Электрические контакты 834 могут непосредственно соединяться с радиопроцессором 1818 и могут быть выполнены с возможностью обеспечения возможность связи в стандарте IC для стирания/программирования любой флэш-памяти (непоказанной), содержащейся в радиопроцессоре 1818. Процедура загрузки программы в радиопроцессор 1818 может обеспечивать средство для стирания/программирования блоков флэш-памяти как в координирующем процессоре 1800, так и в командном процессоре 1802.
При программировании координирующего процессора 1800 или командного процессора 1802 программа (т.е. данные), подлежащая загрузке во флэш-память, доступную для координирующего процессора 1800 или командного процессора 1802, может обеспечиваться в виде множества блоков данных. Причина в том, что радиопроцессор 1818 может не иметь достаточно памяти для хранения всего образа программного обеспечения во флэш-памяти в виде одного блока.
2
На фиг.122 представлен также один наглядный пример способа, которым могут быть связаны между собой различные системы в инфузионном насосном узле 100, 100', 400, 500. Например, зарядное устройство 1200 для аккумулятора может быть связано с компьютерным устройством 2100 (например, персональным компьютером) через транслятор 2102 шины, который преобразует, например, данные в формате RS232 в, например, данные в формате IC. Транслятор 2102 шины может исполнять программу ретрансляции, которая выполняет вышеописанную трансляцию. Зарядное устройство 1200 для аккумулятора может быть связано с радиопроцессором 181 через (вышеописанные) электрические контакты 834. Затем радиопроцессор 1818 может быть связан с координирующим процессором 1800 и командным процессором 1802 через, например, шину RS232. Радиопроцессор 1818 может исполнять программу обновления, которая дает возможность радиопроцессору 1818 управлять/организовывать обновление блоков флэш-памяти, доступных координирующему процессору 1800 и командному процессору 1802. Соответственно, с использованием вышеописанных связей обновленные модификации программного обеспечения, получаемые компьютерным устройством 2100, можно загружать во флэш-память (непоказанную), доступную координирующему процессору 1800 и командному процессору 1802. Вышеописанные обновленные модификации программного обеспечения могут быть программой с управлением из командной строки, которая может автоматически вызываться процедурой сценария.
Как пояснялось выше, инфузионный насосный узел 100, 100', 400, 500 может быть выполнен с возможностью доставки инфузионной жидкости в пользователя. Кроме того, и как пояснялось выше, инфузионный насосный узел 100, 100', 400, 500 может доставлять инфузионную жидкость посредством последовательных актов инфузии, состоящих из нескольких частей (которые могут содержать множество дискретных актов инфузии) и/или разовых актов инфузии. Однако в некоторых вариантах осуществления инфузионный насосный узел 100, 100', 400, 500 может выдавать множество актов болюсной инфузии. Например, пользователь может запросить доставку болюсной дозы, например 6 единиц. Пока 6 единиц находятся в процессе доставки в пользователя, пользователь может запросить вторую болюсную дозу, например 3 единицы. В некоторых вариантах осуществления инфузионный насосный узел 100, 100', 400, 500 может доставлять вторую болюсную дозу после окончания первой болюсной дозы.
Примеры других подобных последовательных актов инфузии, состоящих из нескольких частей, могут содержать, но без ограничения, акт базальной инфузии и акт продленной болюсной инфузии. Как известно в технике, актом базальной инфузии называется многократная инъекция небольших (например, 0,05-единичных) количеств инфузионной жидкости с предварительно заданными интервалами (например, через каждые три минуты), которую можно повторять до прекращения, например, пользователем или системой. Кроме того, скорости базальной инфузии можно предварительно программировать, и могут содержать скорости, предусмотренные для предварительно программируемых временных рамок, например скорость 0,50 единиц в час с 6:00 утра до 3:00 пополудни; скорость 0,40 единиц в час с 3:00 пополудни до 10:00 вечера и скорость 0,35 единиц в час с 10:00 вечера до 6:00 утра. Однако базальная скорость может быть 0,025 единиц в час и может быть неизменной, не зависящей от предварительно программируемых временных рамок. Базальные скорости могут повторять периодически/ежесуточно, пока не изменяются на другие.
Кроме того, и как известно в технике, актом продленной болюсной инфузии можно назвать многократную инъекцию небольших (например 0,05-единичных) количеств инфузионной жидкости с предварительно заданными интервалами (например, через каждые три минуты), которая повторяется в течение заданного числа интервалов (например, трех интервалов) или в течение заданного периода времени (например, девяти минут). Акт продленной болюсной инфузии может происходить одновременно с актом базальной инфузии.
Если несколько актов инфузии конфликтуют между собой, инфузионный насосный узел 100, 100', 400, 500 может назначать акту инфузии приоритет следующим образом.
На фиг.123 предполагается только в целях наглядности, что пользователь конфигурирует инфузионный насосный узел 100, 100', 400, 500 вводить базальную дозу (например, 0,05 единиц) инфузионной жидкости через каждые три минуты. Пользователь может использовать удаленный узел 300 управления для назначения акта базальной инфузии для инфузионной жидкости (например, 1,00 единиц в час).
Затем инфузионный насосный узел 100, 100', 400, 500 может определить график инфузии на основании назначенного акта базальной инфузии. После определения инфузионный насосный узел 100, 100', 400, 500 может управлять актом последовательной инфузии, состоящей из нескольких частей (например, вводить 0,05 единиц инфузионной жидкости через каждые три минуты). Соответственно, при выдаче акта последовательной инфузии, состоящей из нескольких частей, инфузионный насосный узел 100, 100', 400, 500 может инфузионно вводить первую 0,05-единичную дозу 2200 инфузионной жидкости в момент t=0:00 (т.е. выдавать первый акт дискретной инфузии), может инфузионно вводить вторую 0,05-единичную дозу 2202 инфузионной жидкости в момент t=3:00 (т.е. выдавать второй акт дискретной инфузии), может инфузионно вводить третью 0,05-единичную дозу 2204 инфузионной жидкости в момент t=6:00 (т.е. выдавать третий акт дискретной инфузии), может инфузионно вводить четвертую 0,05-единичную дозу 2206 инфузионной жидкости в момент t=9:00 (т.е. выдавать четвертый акт дискретной инфузии) и может инфузионно вводить пятую 0,05-единичную дозу 2208 инфузионной жидкости в момент t=12:00 (т.е. выдавать пятый акт дискретной инфузии). Как пояснялось выше, приведенный график инфузии 0,05-единичных доз инфузионной жидкости через каждые три минуты может повторяться до приостановки, например, пользователем или системой, как в настоящем примере, который является наглядным примером акта базальной инфузии.
Кроме того, допустим в целях наглядности, что инфузионная жидкость является инсулином, и в какое-то время после введения первой 0,05-единичной дозы 2200 инфузионной жидкости (но перед введением второй 0,05-единичной дозы 2202 инфузионной жидкости), пользователь проверяет свой уровень глюкозы крови и обнаруживает, что его уровень глюкозы крови немного выше нормального. Соответственно, пользователь может назначить акт продленной болюсной инфузии с удаленного узла 300 управления. Актом продленной болюсной инфузии может называться непрерывной инфузией заданного количества инфузионной жидкости в течение конечного периода времени. Однако поскольку такой метод инфузии практически нецелесообразен/нежелателен для инфузионного насосного узла при введении данным инфузионным насосным узлом, актом продленной болюсной инфузии можно назвать инфузию дополнительных небольших доз инфузионной жидкости в течение конечного периода времени.
Соответственно, пользователь может использовать удаленный узел 300 управления для назначения акта продленной болюсной инфузии для инфузионной жидкости (например, 0,20 единиц в течение следующих шести минут), который можно подтвердить вышеописанным образом. Хотя в приведенном примере описан акт продленной болюсной инфузии в количестве 0,20 единиц в течение следующих шести минут, упомянутый пример служит только для наглядности и не предполагает ограничения настоящего изобретения, так как либо что-то одно, либо то и другое из количества в единицах и общего временного интервала можно регулировать в большую или меньшую сторону. После назначения и/или подтверждения инфузионный насосный узел 100, 100', 400, 500 может определить график инфузии на основании назначенного акта продленной болюсной инфузии и может вводить инфузионную жидкость. Например, инфузионный насосный узел 100, 100', 400, 500 может доставлять 0,10 единиц инфузионной жидкости через каждые три минуты в течение следующих двух интервальных циклов (или шести минут), что приводит к доставке продленной болюсной дозы инфузионной жидкости, назначенной пользователем (т.е. 0,20 единиц в течение следующих шести минут).
Соответственно, во время выдачи второго акта последовательной инфузии, состоящей из нескольких частей, инфузионный насосный узел 100, 100', 400, 500 может инфузионно ввести первую 0,10-единичную дозу 2210 инфузионной жидкости в момент t=3:00 (например, после введения второй 0,05-единичной дозы 2202 инфузионной жидкости). Инфузионный насосный узел 100, 100', 400, 500 может также инфузионно ввести вторую 0,10-единичную дозу 2212 инфузионной жидкости в момент t=6:00 (например, после введения третьей 0,05-единичной дозы 2204 инфузионной жидкости).
Допустим только в целях наглядности, что после того, как пользователь программирует инфузионный насосный узел 100, 100', 400, 500 с удаленного узла 300 управления для выдачи первого акта последовательной инфузии, состоящей из нескольких частей (т.е. 0,05 единиц, инфузионно вводимых через каждый трехминутный интервал, с непрерывным повторением), и выдачи второго акта последовательной инфузии, состоящей из нескольких частей (т.е. 0,10 единиц, инфузионно вводимых через каждый трехминутный интервал в течение двух интервалов), пользователь решает принять очень много пищи. В предположении, что его уровень глюкозы крови может заметно возрасти, пользователь может запрограммировать инфузионный насосный узел 100, 100', 400, 500 (с удаленного узла 300 управления) для выдачи акта одноразовой инфузии. Пример подобного акта одноразовой инфузии может содержать, но без ограничения, акт нормальной болюсной инфузии. Как известно в технике, актом нормальной болюсной инфузии называется одноразовая инфузия инфузионной жидкости.
Допустим только в целях наглядности, что пользователь желает, чтобы инфузионный насосный узел 100, 100', 400, 500 ввел болюсную дозу тридцать шесть единиц инфузионной жидкости. Инфузионный насосный узел 100, 100', 400, 500 может контролировать различные выдаваемые акты инфузии для определения, имеется ли акт одноразовой инфузии, подлежащий выдаче. Если в наличии имеется акт одноразовой инфузии для выдачи, то инфузионный насосный узел 100, 100', 400, 500 может задержать выдачу, по меньшей мере, части акта последовательной инфузии, состоящей из нескольких частей.
В продолжение вышеприведенного примера, как только пользователь заканчивает программирование инфузионного насосного узла 100, 100', 400, 500 для выдачи акта 2214 одноразовой инфузии (т.е. болюсной дозы из тридцати шести единиц инфузионной жидкости), то после определения инфузионным насосным узлом 100, 100', 400, 500, что акт одноразовой инфузии доступен для выдачи, инфузионный насосный узел 100, 100', 400, 500 может задержать выдачу каждого акта последовательной инфузии, состоящей из нескольких частей, и выдать акт одноразовой инфузии.
В частности, и как пояснялось выше, перед программированием пользователем инфузионного насосного узла 100, 100', 400, 500 для выдачи акта 2214 одноразовой инфузии инфузионный насосный узел 100, 100', 400, 500 выдавал первый акт последовательной инфузии, состоящей из нескольких частей (т.е. выполнял инфузию 0,05 единиц через каждый трехминутный интервал с непрерывным повторением), и выдавал второй акт последовательной инфузии, состоящей из нескольких частей (т.е. выполнял инфузию 0,10 единиц через каждый трехминутный интервал в течение двух интервалов).
Только в целях наглядности, первый акт последовательной инфузии, состоящей из нескольких частей, может быть представлен на фиг.123 в виде 0,05-единичной дозы 2200 в момент t=0:00, 0,05-единичной дозы 2202 в момент t=3:00, 0,05-единичной дозы 2206 в момент t=6:00, 0,05-единичной дозы 2206 в момент t=9:00 и 0,05-единичной дозы 2208 в момент t=12:00. Так как вышеописанный первый акт последовательной инфузии, состоящей из нескольких частей, является актом базальной инфузии, то инфузионный насосный узел 100, 100', 400, 500 может продолжать инфузию 0,05-единичных доз инфузионной жидкости с трехминутными интервалами неопределенно долго (т.е. пока процедура не прекращается пользователем).
Кроме того, и только в целях наглядности, второй акт последовательной инфузии, состоящей из нескольких частей, может быть представлен на фиг.123 в виде 0,10-единичной дозы 2210 в момент t=3:00 и 0,10-единичной дозы 2212 в момент t=6:00. Так как вышеописанный второй акт последовательной инфузии, состоящей из нескольких частей, является актом продленной болюсной инфузии, то инфузионный насосный узел 100, 100', 400, 500 может продолжать инфузию 0,10-единичных доз инфузионной жидкости с трехминутными интервалами в течение точно двух интервалов (т.е. числа интервалов, заданных пользователем).
В продолжение вышеприведенного примера после определения инфузионным насосным узлом 100, 100', 400, 500, что нормальная болюсная доза из тридцати шести единиц инфузионной жидкости (т.е. акт 2214 одноразовой инфузии) доступна для введения, инфузионный насосный узел 100, 100', 400, 500 может задержать выдачу каждого акта последовательной инфузии, состоящей из нескольких частей, и может начать выдачу акта 2214 одноразовой инфузии, который доступен для выполнения.
Соответственно, и только в целях наглядности, допустим, что после окончания программирования инфузионного насосного узла 100, 100', 400, 500 для доставки нормальной болюсной дозы из тридцати шести единиц инфузионной жидкости (т.е. выдачи акта 2214 одноразовой инфузии), инфузионный насосный узел 100, 100', 400, 500 начинает выдачу акта 2214 одноразовой инфузии. Поскольку упомянутый акт 2214 одноразовой инфузии является сравнительно крупным, он может занять больше трех минут (т.е. временного интервала между инфузионными дозами актов последовательных инфузий, состоящих из нескольких частей), и может потребоваться задержать, по меньшей мере, одну из отдельных инфузионных доз актов последовательных инфузий, состоящих из нескольких частей.
В частности, предположим, что инфузионному насосному узлу 100, 100', 400, 500 потребуется более шести минут для инфузии тридцати шести единиц инфузионной жидкости. Соответственно, инфузионный насосный узел 100, 100', 400, 500 может задержать 0,05-единичную дозу 2202 (т.е. дозу, запланированную для инфузии в момент t=3:00), 0,05-единичную дозу 2204 (т.е. дозу, запланированную для инфузии в момент t=6:00) и 0,05-единичную дозу 2206 (т.е. дозу, запланированную для инфузии в момент t=9:00) до момента, когда завершается выдача акта 2214 одноразовой инфузии (т.е. введение нормальной болюсной дозы из тридцати шести единиц инфузионной жидкости). Кроме того, инфузионный насосный узел 100, 100', 400, 500 может задержать 0,10-единичную дозу 2210 (т.е. дозу, запланированную для инфузии в момент t=3:00) и 0,10-единичную дозу 2212 (т.е. дозу, запланированную для инфузии в момент t=6:00) до времени после акта 2214 одноразовой инфузии.
Сразу после того, как завершается выдача акта 2214 одноразовой инфузии инфузионным насосным узлом 100, 100', 400, 500, инфузионным насосным узлом 100, 100', 400, 500 могут выдаваться любые дискретные акты инфузии, содержащиеся в составе акта последовательной инфузии, состоящей из нескольких частей, которые были задержаны. Соответственно, сразу после того, как полностью выдан акт 2214 одноразовой инфузии (т.е. введена нормальная болюсная доза из тридцати шести единиц инфузионной жидкости), инфузионный насосный узел 100, 100', 400, 500 может вводить 0,05-единичную дозу 2202, 0,05-единичную дозу 2204, 0,05-единичную дозу 2206, 0,10-единичную дозу 2210 и 0,10-единичную дозу 2212.
Хотя выше показано, что инфузионный насосный узел 100, 100', 400, 500 вводит 0,05-единичную дозу 2202, затем 0,10-единичную дозу 2210, затем 0,05-единичную дозу 2204, затем 0,10-единичную дозу 2212 и затем 0,05-единичную дозу 2206, приведенный пример служит только для наглядности и не предполагает ограничения настоящего изобретения, так как другие конфигурации возможны и считаются не выходящими за пределы объема настоящего изобретения. Например, сразу после окончания выдачи инфузионным насосным узлом 100, 100', 400, 500 акта 2214 одноразовой инфузии (т.е. доставки нормальной болюсной дозы из тридцати шести единиц инфузионной жидкости) инфузионный насосный узел 100, 100', 400, 500 может выдать все дискретные инфузионные акты, связанные с первым актом последовательной инфузии, состоящей из нескольких частей (а именно, введение 0,05-единичной дозы 2202, 0,05-единичной дозы 2204 и 0,05-единичной дозы 2206). Затем инфузионный насосный узел 100, 100', 400, 500 может выдать все задержанные все дискретные инфузионные акты, связанные с первым актом последовательной инфузии, состоящей из нескольких частей (т.е. введение 0,10-единичной дозы 2210 и 0,10-единичной дозы 2212).
Хотя акт 2214 одноразовой инфузии (т.е. введение нормальной болюсной дозы из тридцати шести единиц инфузионной жидкости) описан выше в виде инфузии, начинающейся в момент t=3:00, приведенный пример служит только для наглядности и не предназначен для ограничения настоящего изобретения. В частности, инфузионный насосный узел 100, 100', 400, 500 не обязательно может начинать выдачу акта 2214 одноразовой инфузии с момента начала одного из трехминутных интервалов (например, t=0:00, t=3:00, t=6:00, t=9:00 или t=12:00) и может начинать выдачу акта 2214 одноразовой инфузии в любое время.
Хотя каждый акт дискретной инфузии (например, инфузии 0,05-единичной дозы 2202, 0,05-единичной дозы 2204, 0,05-единичной дозы 2206, 0,10-единичной дозы 2210 и 0,10-единичной дозы 2212) и акт 2214 одноразовой инфузии описаны выше в виде единичного акта, приведенный пример служит только для наглядности и не предназначен для ограничения настоящего изобретения. В частности, по меньшей мере, один из множества дискретных актов инфузии (например, инфузии 0,05-единичной дозы 2202, 0,05-единичной дозы 2204, 0,05-единичной дозы 2206, 0,10-единичной дозы 2210 и 0,10-единичной дозы 2212) может содержать множество дискретных составляющих актов инфузии. Кроме того, акт 2214 одноразовой инфузии может содержать множество составляющих актов одноразовой инфузии.
1-10
1-10
На фиг.124 для наглядности показано, что 0,05-единичная доза 2202 содержит десять дискретных составляющих актов инфузии (например, составляющих актов 2216 инфузии), при этом в течение каждого из десяти дискретных составляющих актов инфузии инфузионно вводится 0,005-единичная доза инфузионной жидкости. Кроме того, показано, что 0,10-единичная доза 2210 содержит десять дискретных составляющих актов инфузии (например, составляющих актов 2218 инфузии), при этом 0,01-единичная доза инфузионной жидкости доставляется в течение каждого из десяти дискретных составляющих актов инфузии. Кроме того, акт 2214 одноразовой инфузии может содержать, например, триста шестьдесят составляющих актов (непоказанных) одноразовой инфузии, причем 0,1-единичная доза инфузионной жидкости доставляется в течение каждого из трехсот шестидесяти составляющих актов одноразовой инфузии. Число заданных выше составляющих актов и количество инфузионной жидкости, доставляемой в течение каждого составляющего акта, приведены исключительно в целях наглядности и не предполагают ограничения настоящего изобретения, так как число составляющих актов и/или количество инфузионной жидкости, доставляемой в течение каждого составляющего акта, можно увеличивать или уменьшать в зависимости от, например, конструктивных критериев инфузионного насосного узла 100, 100', 400, 500.
До, после вышеописанных составляющих актов инфузии или между ними инфузионный насосный узел 100, 100', 400, 500 может подтверждать исправную работу инфузионного насосного узла 100, 100', 400, 500 с использованием любой из вышеописанных возможностей обеспечения безопасности (например, методы обнаружения закупорки и/или методы обнаружения неисправности).
В примерных вариантах осуществления инфузионный насосный узел может работать с беспроводным управлением от удаленного узла управления. В примерных вариантах осуществления для беспроводного обмена данными между инфузионным насосным узлом и удаленным устройством управления (или другим удаленным устройством) можно применить разрезную кольцевую резонаторную антенну. Термин «с беспроводным управлением» относится к любому устройству, которое может принимать входные сигналы, команды, данные или другую информацию беспроводным способом. Кроме того, формулировка инсулиновый насос с беспроводным управлением к любому инсулиновому насосу, который может беспроводным способом передавать и/или принимать данные из другого устройства. Следовательно, например, инсулиновый насос может принимать команды посредством непосредственного ввода пользователем и может принимать команды беспроводным способом из удаленного контроллера.
Как показано на фиг.127 и фиг.131, примерный вариант осуществления разрезной кольцевой резонаторной антенны, выполненной для использования в медицинском устройстве с беспроводным управлением и используемой в примерном варианте осуществления инфузионного насосного узла, содержит, по меньшей мере, одну разрезную кольцевую резонаторную антенну 2508 (именуемой далее «антенной SRR»), носимую электрическую схему, например медицинское инфузионное устройство 2514 с беспроводным управлением (именуемое далее «инфузионным устройством»), способное снабжать питанием антенну, и блок 2522 управления.
В различных вариантах осуществления антенна SRR 2508 может находиться на поверхности непроводящей опорной пластины 2500, что позволяет металлическому слою (или слоям) резонировать с предварительно заданной частотой. Опорная пластина 2500 может состоять из стандартного материала для печатных плат, например материалов с классом огнезащиты 2 (FR-2), FR-3, FR-4, FR-5, FR-6, G-IO, CEM-I, CEM-2, CEM-3, CEM-4, CEM-5, полиимида, тефлона, керамики или гибкого майлара. Резонирующие металлические тела, содержащие антенну SRR 2508, могут быть выполнены из двух прямоугольных металлических слоев 2502, 2504, выполненных, например, из платины, иридия, меди, никеля, нержавеющей стали, серебра или других проводящих материалов. В других различных вариантах осуществления антенна SRR 2508 может содержать только одно резонирующее металлическое тело.
В примерном варианте осуществления золоченный медный внешний слой 2502 окружает без физического контакта золоченное медное внутреннее кольцо 2504. То есть внутреннее кольцо 2504 находится в полости 2510 (или апертуре), сформированной внешним слоем 2502. Внутреннее кольцо 2504 может содержать зазор или разрез 2506 вдоль его поверхности, полностью разрезающий материал для формирования неполной кольцевой формы. Оба резонирующих металлических тела 2502, 2504 могут находиться на одной и той же плоской поверхности опорной пластины 2500. В приведенной конфигурации, внешний слой 2502 может возбуждаться, например, линией 2512 передачи, соединенной с внешним слоем 2502. Кроме того, в различных других вариантах осуществления линия 2512 передачи может соединяться с внутренним кольцом 2504.
Программное обеспечение для разработки антенн, например AWR Microwave Office, способное моделировать геометрию электромагнитных устройств, например рабочие характеристики антенны, может значительно сократить время, необходимое для получения удовлетворительных размеров, по сравнению с методами физического изготовления и испытания антенн. Соответственно, с помощью упомянутого программного обеспечения антенну SRR 2508 можно разработать таким образом, чтобы геометрические размеры резонирующих тел 2502, 2504 облегчали работу на частоте 2,4 ГГц. На фиг.132 показаны примерные размеры внутреннего кольца 2504 и внешнего кольца 2502 и положение полости 2510, в которой находится внутреннее кольцо 2504. Расстояние между внешним кольцом 2502 и внутренним кольцом 2504 является постоянным и равным 0,005 дюймов по периметру полости 2510. Однако в других вариантах осуществления расстояние между внешним слоем и внутренним кольцом может изменяться, и в некоторых вариантах осуществления может изменяться рабочая частота.
В различных вариантах осуществления антенна SRR 2508 может иметь такие размеры, что антенну можно классифицировать как небольшую с электрической точки зрения, то есть максимальный размер антенны намного меньше, чем одна длина волны на рабочей частоте.
В различных других вариантах осуществления антенна SRR 2508 может состоять из, по меньшей мере, одного металлического слоя иной формы, например круглой, пятиугольной, восьмиугольной или шестиугольной формы, окружающей, по меньшей мере, один металлический внутренний слой аналогичной формы. Кроме того, в различных других вариантах осуществления, по меньшей мере, один металлический слой антенны SRR 2508 может содержать в материале зазоры, формирующие неполные формы.
Как показано на фиг.130, антенна SRR 2508, имеющая примерную геометрию, характеризуется допустимыми обратными потерями значениями частоты, при размещении в контакте с кожей человека. Как показано на фиг.130, если рассматривать представляющую интерес полосу частот, обозначенную маркерами 1 и 2 на графике, то обратные потери до контакта с кожей человека составляют около -15 дБ, при контроле полосы частот с центром около 2,44 ГГц. Обратные потери во время контакта с кожей человека, как показано на фиг.130A, сохраняют подходящее значение около -25 дБ на той же частоте, что дает приблизительно 97% мощности передачи.
Приведенные результаты являются благоприятными по сравнению с антенной, не относящейся к типу разрезной кольцевой резонаторной антенны, например инверсной F-антенной. Обратные потери инверсной F-антенны могут отличаться в случае, когда антенна контактирует с кожей человека, что приводит к низкому процентному отношению мощности, передаваемой из антенны. Например, как показано на фиг.133, и снова, если рассматривать представляющую интерес полосу частот, обозначенную маркерами 1 и 2 на графике, то обратные потери инверсной F-антенны до контакта с кожей человека составляют около -25 дБ на центральной частоте около 2,44 ГГц. Обратные потери во время контакта с кожей человека составляют около -2 дБ на той же самой частоте, что дает приблизительно 37% мощности передачи.
Объединение с беспроводным медицинским устройством
В примерном варианте осуществления, как показано на фиг.132 и фиг.128, одним из применений антенны SRR 2508 может быть интегрирование в носимое инфузионное устройство 2514, способное доставлять жидкое лекарственное средство в пользователя/пациента 2524. При упомянутом применении безопасность пользователя/пациента зависит от управления жидкостью при взаимодействии между упомянутыми электрическими компонентами, и поэтому очень большое значение имеет надежный беспроводной обмен данными с блоком 2522 управления.
Инфузионное устройство 2514 можно носить непосредственно на теле человека. Например, данное устройство может прикрепляться на тазобедренном суставе или над ним в непосредственном контакте с кожей человека, с размещением антенны SRR 2508 с риском ненамеренной диэлектрической нагрузки, что приводит к частотному сдвигу во время работы электрических систем. Однако при упомянутом применении электрические характеристики антенны SRR 2508, которые позволяют ей быть менее чувствительной к соседним объектам, создающим паразитные сигналы, полезны для уменьшения или исключения снижения рабочих характеристик. Управляющий компонент, например блок 2522 управления (изображенный, в общем виде, на фиг.131), может объединяться в пару с инфузионным устройством 2514 и может быть выполнен с возможностью передачи и приема беспроводных сигналов в инфузионное устройство 2514 и из него на предварительно заданной частоте, например 2,4 ГГц. В примерном варианте осуществления блок 2522 управления выполняет функцию основного пользовательского интерфейса, посредством которого пациента или третье лицо может управлять доставкой инсулина. В других вариантах осуществления инфузионное устройство 2514 может использовать антенну SRR 2508 для обмена данными с, по меньшей мере, одним блоком 2522 управления.
В различных вариантах осуществления в сочетании с антенной SRR 2508 можно использовать несколько различных протоколов беспроводной связи, так как типы протоколов и данных, подлежащих передаче, не зависят от электрических характеристик антенны. Однако в примерном варианте осуществления двунаправленное ведущее/подчиненное средство связи организует передачу данных через антенну SRR 2508. Блок 2522 управления может выполнять ведущую функцию периодическим опросом инфузионного устройства 2514 или подчиненного устройства, для информации. В примерном варианте осуществления подчиненное устройство может передавать сигналы в блок 2522 управления, только когда подчиненное устройство опрошено. Однако в других вариантах осуществления подчиненное устройство может передавать сигналы перед его опросом. Сигналы, передаваемые с помощью данной системы, могут содержать, но без ограничения, управляющие сигналы, предупредительные сигналы, сигналы состояния, параметры терапии пациента, записи регистрации терапии, сигналы выбора и согласования каналов, сигналов подтверждения установления связи, данные шифрования и контрольную сумму. В некоторых вариантах осуществления передача посредством антенны SRR 2508 может также прекращаться во время некоторых инфузионных операций в качестве дополнительной меры предосторожности против электрического нарушения ввода инсулина в пациента.
В примерном варианте осуществления антенна SRR 2508 может соединяться со схемой источника электрического напряжения через, по меньшей мере, один вывод 2516 на линии 2512 передачи. В различных других вариантах осуществления линия передачи может содержать провод, пару проводов или другие способы с управляемым импедансом, обеспечивающие канал, в котором антенна SRR 2508 способна резонировать на некоторой частоте. Линия 2512 передачи может находиться на поверхности опорной пластины 2500 и может состоять из такого же материала как антенна SRR 2508, например золоченой меди. Кроме того, к поверхности опорной платины, противоположной линии 2512 передачи, может быть прикреплена пластина заземления.
Электрическая схема, соединенная с антенной SRR 2508, может подавать РЧ-сигнал в конец линии 2512 передачи, ближайший к схеме, и, тем самым, создавать электромагнитное поле, распространяющее по всей антенне SRR 2508 и из нее. Электрическая схема, соединенная с антенной SRR 2508, поддерживает резонанс на предварительно заданной частоте, например 2,4 ГГц. В предпочтительном варианте как линия 2512 передачи, так и антенна SRR 2508 имеют импедансы 50 Ом для упрощения моделирования и определения характеристик схемы. Однако в других различных вариантах осуществления линия передачи и разрезная кольцевая резонаторная антенна могут обладать другими значениями импедансов или другой резонансной частотой.
Как показано на фиг.129, компонент(ы) 2518 обработки сигналов, например фильтр, усилитель или переключатель, могут быть встроены в линию 2512 передачи или в некотором месте между выводами 2516 подсоединения источника сигнала и антенной SRR 2508. В примерном варианте осуществления компонент 2518 обработки сигналов является полосовым фильтром для поддержки требуемой обработки сигналов, например, чтобы допускать передачу в антенну только указанных для примера частот и подавления частот за пределами диапазона. В примерном варианте осуществления в линии 2512 передачи между антенной и источником сигнала может содержаться комбинированный полосовой фильтр 2518. Однако в других вариантах осуществления можно использовать любое другое устройство обработки сигналов, например, но без ограничения, фильтры, усилители или любые другие устройства обработки сигналов, известные в технике.
В различных вариантах осуществления антенна SRR 2508 может состоять из металлических тел, способных резонировать на гибкой или жесткой подложке. Как показано на фиг.128 и фиг.3, примерный вариант осуществления содержит криволинейную антенну SRR на гибкой полиимидной подложке 2520. Примерным материалом может быть полиимид, так как он обычно является более гибким, чем альтернативные подложки. Упомянутая конфигурация может допускать упрощенное встраивание в устройства круглой формы (например, медицинское инфузионное устройство 2514 с беспроводным управлением), устройства с внешним корпусом неправильной формы или устройства, в которых важной задачей является экономия места.
В различных вариантах осуществления как блок 2522 управления, так и основной блок 2514 могут содержать разрезную антенну SRR 2508. Данная конфигурация может оказаться полезной в ситуациях, в которых блок управления предназначен для удерживания в руке, для нахождения в непосредственной близости от кожи человека или, вероятно, находится в непосредственной близости от материалов, изменяющихся в числе, и с изменяющимися диэлектрическим проницаемостями.
В различных других вариантах осуществления антенна SRR 2508 может быть встроена в протез конечности человека или животного. По мере того как протезы конечностей становятся более сложными, электрические системы, разрабатываемые для управления и моделирования мышечными движениями, нуждаются в намного большем количестве проводов и объеме передач данных между подсистемами. Беспроводная передача данных в протезе конечности может снижать вес посредством уменьшения объема физического монтажа, экономить пространство и допускать большую свободу движения. Однако общие антенны в подобной системе могут быть чувствительны к диэлектрической нагрузке. Аналогично вышеупомянутым преимуществам встраивания антенны SRR 2508 в медицинское инфузионное устройство с беспроводным управлением, протез конечности, например роботизированная рука, также может приходить в контакт с кожей человека или другими диэлектрическими материалами и получать преимущество от ослабления электрических помех, связанных с подобной антенной. В различных других вариантах осуществления антенна SRR 2508 может быть встроена в любое другое устройство, состоящее из электрических компонентов, способных подавать питание и передавать/принимать данные в/из антенны и чувствительных к электрическим помехам, связанным с близостью к диэлектрическим материалам.
В различных вариантах осуществления антенна SRR 2508 может быть встроена в конфигурацию медицинских компонентов, в которой, по меньшей мере, одно имплантируемое медицинское устройство, работающее в теле человека, обменивается данными беспроводным способом с ручным, закрепленным на теле или удаленным блоком управления. В некоторых вариантах осуществления как закрепленные на теле, так и находящиеся в теле беспроводные устройства могут использовать антенну SRR 2508 для беспроводного обмена данными. Кроме того, по меньшей мере, один из компонентов, использующих антенну SRR 2508, может быть целиком окружен кожей, тканью человека или другим диэлектрическим материалом. Например, упомянутую конфигурацию можно применять в сочетании с системой контроля/управления работой сердца, в которой главной проблемой является стабильность и точность беспроводной передачи данных.
В различных других вариантах осуществления антенну SRR 2508 можно встраивать в варианты осуществления инфузионного насосного узла с такой конфигурацией медицинских компонентов, в которой, по меньшей мере, один электрический датчик, расположенный или закрепленный на теле человека, обменивается данными беспроводным способом с удаленным приемопередающим блоком. Например, множество электродов, установленных на теле, может быть соединено с беспроводным блоком, использующим антенну SRR 2508 для беспроводной передачи в удаленно расположенный электрокардиограф. В дополнительном примере антенну SRR 2508 может использовать беспроводной температурный датчик, находящийся в контакте с кожей человека, для беспроводной связи с блоком контроллера для регулировки температуры в помещении, в котором находится датчик.
Выше описано несколько вариантов осуществления. Однако следует понимать, что возможны различные модификации. Соответственно, другие варианты осуществления не выходят за пределы объема притязаний нижеследующей формулы изобретения.