KR20250119596A - 밸브 소음 감소 및 밸브 위치 검출 기능을 갖는 투석 시스템 - Google Patents

Abstract

의료 유체 시스템에서 밸브 소음을 감소시키고 밸브 위치를 검출하기 위한 시스템 및 방법이 개시된다. 한 가지 방법은 마이크로제어기에 의해 펄스 폭 변조(PWM) 신호를 통해 밸브를 폐쇄하기 위한 제어 신호를 송신하는 단계를 포함한다. 밸브는 의료 유체 시스템에서 유체 유동을 제어하도록 구성된다. 밸브는 적어도 제어 신호가 송신되기 전에 개방되어 있을 수 있다. 밸브는 하우징, 솔레노이드 코일, 및 플런저를 포함한다. 방법은 밸브에 전원을 인가하여 밸브에 걸쳐 전압을 측정하는 단계 및 감지 저항기에 기초하여 측정 간격 동안 밸브에 걸쳐 전압을 모니터링하는 단계를 더 포함한다. 측정 간격은 전압이 미리 결정된 임계 전압에 도달할 때 종결된다. 방법은 또한 정상적으로 기능하는 폐쇄 밸브에 대한 기준 간격과 측정 간격을 비교하는 단계 및 비교에 기초하여 밸브 위치의 평가를 생성하는 단계를 포함한다.

Description

밸브 소음 감소 및 밸브 위치 검출 기능을 갖는 투석 시스템

본 개시내용은 전반적으로 의료 유체 치료에 관한 것이며, 특히 의료 유체 제어를 위해 밸브를 사용하는 투석 유체 치료에 관한 것이다.

다양한 원인으로 인해, 사람의 신장계가 나빠질 수 있다. 신부전은 여러 생리학적 장애를 일으킨다. 예를 들어, 더 이상 물과 미네랄의 균형을 맞추거나 일일 대사 부하를 배설하는 것이 불가능하다. 요소, 크레아티닌, 요산 등과 같은 대사의 독성 최종 산물이 환자의 혈액과 조직에 축적될 수 있다.

신장 기능 저하, 특히 신부전은 투석으로 치료된다. 투석은 정상적인 기능을 하는 신장이 달리 제거하게 되는 노폐물, 독소 및 과도한 물을 신체로부터 제거한다. 신장 기능 대체를 위한 투석 치료는 이 치료가 생명을 구하기 때문에 많은 사람에게 매우 중요하다.

신부전 요법의 한 가지 유형은 혈액 투석(hemodialysis)("HD")이며, 이는 일반적으로 환자의 혈액으로부터 노폐물을 제거하기 위해 확산을 사용한다. 혈액과 투석물 또는 투석 유체라고 명명되는 전해질 용액 사이의 반투과성 투석기에 걸쳐 확산 구배가 발생하여 확산을 야기한다.

혈액 여과(Hemofiltration)("HF")는 환자의 혈액으로부터 독소의 대류 운반에 의존하는 대안적인 신장 대체 요법이다. HF는 치료 중에 체외 회로에 교체 또는 대체 유체를 추가하여 달성된다. 교체 유체와 치료 사이에 환자에 의해 축적된 유체는 HF 치료 과정에 걸쳐 한외여과되어, 중간 및 큰 분자를 제거하는 데 특히 유리한 대류 운반 메커니즘을 제공한다.

혈액 투석 여과(Hemodiafiltration)("HDF")은 대류와 확산 제거를 조합한 치료 방식이다. HDF는 표준 혈액 투석과 유사하게 투석기를 통해 유동하는 투석 유체를 사용하여, 확산 제거를 제공한다. 또한, 체외 회로에 직접 교체 해결책을 제공함으로써, 대류 제거를 제공한다.

대부분의 HD, HF, 및 HDF 치료는 센터에서 일어난다. 오늘날 가정 혈액 투석(home hemodialysis)("HHD")에 대한 추세가 존재하는 이유 중 하나는 HHD가 매일 수행되어, 통상적으로 격주 또는 3주마다 발생하는 센터 내 혈액 투석 치료에 비교하여 치료 상의 이점을 제공할 수 있기 때문이다. 연구에 따르면 치료 빈도가 높을수록 더 많은 독소와 노폐물이 제거되고 투석간 유체 과부하가 빈도가 더 적지만 더 긴 치료를 받는 환자보다 적은 것으로 나타났다. 더 자주 치료를 받는 환자는 치료 전 2일 또는 3일 분량의 독소가 축적된 센터 내 환자만큼 다운 사이클(유체 및 독소의 변동)을 경험하지 않는다. 특정 지역에서는, 가장 가까운 투석 센터가 환자의 집으로부터 수 마일 떨어져 있을 수 있어, 방문 치료 시간이 하루 중 많은 부분을 소비하게 한다. 환자의 집과 가까운 센터에서의 치료도 또한 환자의 하루 중 많은 부분을 소비할 수 있다. 비교해보면, HHD는 환자가 휴식을 취하거나 일하거나 달리 생산적인 동안 밤새 또는 낮 동안 이루어질 수 있다.

신부전 요법의 또 다른 유형은 복막 투석(peritoneal dialysis)("PD")이며, 이 투석은 투석 유체라고도 명명되는 투석 용액을 카테터를 통해 환자의 복강에 주입한다. 투석 유체는 환자의 복강에 있는 복막 멤브레인과 접촉한다. 노폐물, 독소 및 과도한 물은 환자의 혈류로부터 복막 멤브레인의 모세관을 통해 확산과 삼투압으로 인해 투석 유체로 나아가고, 즉, 삼투압 구배가 멤브레인에 걸쳐 발생한다. PD 투석 유체의 삼투압제는 삼투압 구배를 제공한다. 사용된 또는 사용후 투석 유체는 환자로부터 배액됨으로써, 환자에게서 노폐물, 독소 및 과도한 물을 제거한다. 이 사이클은, 예를 들어 여러 번 반복된다.

지속적 외래 복막 투석(continuous ambulatory peritoneal dialysis)("CAPD"), 자동 복막 투석(automated peritoneal dialysis)("APD"), 조류 유동 투석(tidal flow dialysis) 및 지속적 유동 복막 투석(continuous flow peritoneal dialysis)("CFPD")을 비롯한 다양한 유형의 복막 투석 요법이 있다. CAPD는 수동 투석 치료법이다. 여기서, 환자는 이식된 카테터를 드레인에 수동으로 연결하여 사용된 또는 사용후 투석 유체가 복강으로부터 배액되게 한다. 그 후, 환자는 유체 연통을 전환하고, 그에 따라 환자 카테터가 새로운 투석 유체 백과 연통하여 카테터를 통해 환자에게 새로운 투석 유체를 주입한다. 환자는 카테터를 새로운 투석 유체 백으로부터 연결 해제하고 투석 유체가 복강 내에 저류되게 하며, 여기서 폐기물, 독소 및 과도한 물의 전달이 일어난다. 저류 기간 후, 환자는 수동 투석 절차를, 예를 들어 하루에 4회 반복한다. 수동 복막 투석은 환자로부터 상당한 시간량과 노력을 요구하여, 충분한 개선의 여지가 남아 있다.

자동 복막 투석("APD")은 투석 치료에 배액, 충전 및 저류 사이클이 포함된다는 점에서 CAPD와 유사하다. 그러나, APD 기계는 통상적으로 환자가 잠을 자는 동안 자동으로 사이클을 수행한다. APD 기계는 환자가 치료 사이클을 수동으로 수행하지 않게 하고 낮 동안 공급물을 운반할 필요가 없게 한다. APD 기계는 이식된 카테터, 새로운 투석 유체 소스 또는 백, 및 유체 드레인에 유체 연결된다. APD 기계는 투석 유체 소스로부터 카테터를 통해 환자의 복강으로 새로운 투석 유체를 펌핑한다. APD 기계는 또한 투석 유체가 복강 내에 저류하게 하고 노폐물, 독소 및 과도한 물의 전달이 일어나게 한다. 소스는 여러 개의 용액 백을 포함한 수 리터의 투석 유체를 포함할 수 있다.

APD 기계는 사용된 또는 사용후 투석물을 환자의 복막강으로부터 카테터를 통해 드레인으로 펌핑한다. 수동 프로세스와 마찬가지로, 투석 중에 배액, 충전 및 저류 사이클이 여러 번 발생한다. APD 치료가 종료되면 "마지막 충전"이 발생할 수 있다. 마지막 충전 유체는 다음 치료가 시작될 때까지 환자의 복강에 남아 있을 수 있거나 하루 중 어느 시점에 수동으로 비워질 수 있다.

전술한 투석 방식 각각은, CAPD(통상적으로 기계를 수반하지 않음)를 제외하고, 자동 밸브를 사용하여 투석 유체, 혈액 또는 기타 유체가 유동할 수 있는지의 여부를 제어한다. 밸브는 또한 유체가 어디에서 오는지, 또는 유체가 어디로 유동하는지 등 유체 유동의 방향을 제어한다. 투석 시스템에는 다양한 유형의 밸브가 사용된다. 한 가지 유형의 밸브는 통상적으로 유체 유로와 밸브 시트를 정의하는 강성 플라스틱 부분과 강성 플라스틱 부분의 하나 이상의 면을 덮는 하나 이상의 가요성 멤브레인을 갖는 일회용 카세트와 함께 사용된다. 일회용 카세트는 통상적으로 투석 기계 또는 사이클러에 로딩되어, 하나 이상의 플라스틱 시트의 지정된 부분을 밸브 시트에 대해 폐쇄하여 유체 유동을 차단하고 플라스틱이 밸브 시트로부터 멀리 이동하도록 강제하거나 허용하여 유체 유동을 가능하게 할 수 있다.

또 다른 유형의 자동 밸브는 투석 유체, 혈액 또는 기타 유체를 운반하는 튜브를 죄어 폐쇄하여 유체 유동을 차단하는 솔레노이드 핀치 밸브가 있다. 여기서는, 강성 플라스틱 일회용 카세트가 필요하지 않아, 비용이 절감된다. 일반적으로, 핀치 밸브에는 솔레노이드 핀치 밸브와 전동식 핀치 밸브의 2가지 유형이 있다. 자동 밸브의 또 다른 유형은 솔레노이드 플런저 밸브이다. 솔레노이드 플런저 밸브는 플런저(예를 들어, 전자기 유도를 통해 솔레노이드 코일을 통해 이동하는 금속 슬러그)를 사용하여 시트에 대해 가압되는 레버를 움직여 유체 유동을 중단시킨다(또는 레버를 움직여 시트를 가압하여 유체 유동을 야기한다). 솔레노이드 핀치 밸브와 솔레노이드 플런저 밸브(본 명세서에서 집합적으로 "솔레노이드 밸브"라고 지칭됨)의 한 가지 문제점은 소음이다. 예를 들어, 솔레노이드 플런저 밸브는 일반적으로 하우징 내의 플런저를 움직이는 코일을 통전시킨다. 코일이 통전되는 동안 플런저가 이동되어 유체 유동을 위해 튜브가 개방되게 한다. 코일로부터 에너지가 제거되면, 압축된 스프링이 플런저를 반대 방향으로 푸시하여 튜브를 튜브의 반대쪽 단부에 위치된 정지부 또는 벽에 대해 폐색한다. 어느 방향으로든 움직이는 플런저는 이동 종료 지점에 도달하며, 이는 플런저가 고정된 표면에 직접 접촉하거나 튜브를 사이에 두고 접촉하는 것을 수반한다. 플런저가 이동 종료 지점에 접촉하면 소음이 생성된다. 솔레노이드 밸브로부터의 소음은 환자를 방해하고 문제가 될 수 있다. 이는 통상적으로 환자가 잠을 자는 밤에 일어나는 APD 치료의 경우 특히 그러하다.

솔레노이드 밸브의 또 다른 문제는 밸브가 통전될 때 개방되었다는 것(비-통전될 때 폐쇄되었다는 것)을 아는 것이다. 즉, 코일의 통전은 실제로 (예를 들어, 솔레노이드 플런저 밸브에서) 플런저를 이동시켰다는 것 또는 (예를 들어, 솔레노이드 핀칭 밸브에서) 실제로 튜브의 핀칭을 제거하여 더 이상 튜브 또는 유체 유동을 폐색하지 않는다는 것을 아는 것이다. 실제로는 개방되어 있지 않을 수도 있는 데 밸브가 개방되어 있다고 가정하는 것은 바람직하지 않은 상황을 만들어낸다.

위의 각각의 문제에 대해, 솔레노이드 밸브를 작동하는 개선된 방법이 요구된다.

본 개시내용은 자동 복막 투석("PD") 시스템과 같은 의료 유체 시스템에서 사용하기 위한 솔레노이드 밸브를 작동하기 위한 방법론을 제시하며, 이를 통해 밸브의 유용성이 개선된다. 본 시스템은 주로 PD와 관련하여 설명되지만, 본 개시내용의 개선된 솔레노이드 밸브 작동은 온라인 HD, HF, HDF, 급성 HD, HF 및 HDF와 같이 본 명세서에 설명된 임의의 투석 방식에 사용되는 기계에 적용된다. 본 개시내용의 개선된 솔레노이드 밸브 작동은 또한 치료 유체 유동 또는 환자 유체 유동이 하나 이상의 밸브를 통해 제어되는 임의의 의료 유체 시스템에도 적용된다.

PD의 예에서, 시스템은 PD 기계 또는 사이클러를 포함한다. 본 명세서에서 PD 기계는, 예를 들어 펌프 본체를 통해 의료 또는 PD 유체를 펌핑하는 전기기계식 피스톤 펌프의 사용을 통해 가능한 한 일회용 폐기물을 제한하려는 내구성 있는 시스템으로 주로 설명된다. PD 유체 펌프는 또한 전기기계적으로 구동되는 기어 펌프, 연동 펌프, 또는 원심 펌프일 수 있다. 또 다른 대안 실시예에서, 공압 구동식 PD 유체 펌프가 채용될 수 있다. 위의 펌핑 시나리오 중 어느 것이든 본 개시내용의 전기기계적으로 구동되는 솔레노이드 밸브와 함께 사용될 수 있다. PD 기계 또는 사이클러는 일 실시예에서, 예를 들어 14 kPa(2.0 psig) 이상의 새로운, 가열된 PD 유체를 환자에게 전달할 수 있다. PD 기계는, 예를 들어 -9 kPa(-1.3 psig) 또는 그보다 더 높은 음압에서 환자로부터 사용된 PD 유체 또는 유출물을 제거할 수 있다. 환자에게 전달되는 새로운 PD 유체는 먼저 체액 온도, 예를 들어 37℃까지 가열될 수 있다.

PD 기계 또는 사이클러는 또한 복수의 밸브를 포함하는데, 그 중 임의의 하나 이상, 또는 전부가 솔레노이드 밸브일 수 있다. 본 명세서에 설명된 솔레노이드 밸브는 임의의 종류 또는 유형일 수 있다. 예를 들어, 하나의 유형의 솔레노이드 밸브는 코일이 통전되는지의 여부에 따라 개방되거나 폐쇄되는 내부 유체 경로를 사용한다. 이러한 유형의 솔레노이드 밸브는 내구성 있거나 재사용 가능한 PD 기계 또는 사이클러 버전에 매우 적합하다. 또 다른 유형의 솔레노이드 밸브는 코일이 통전되는지의 여부에 따라 가요성 튜브를 개방하거나 폐쇄함으로써 작동한다. 이러한 유형의 솔레노이드 밸브는 일회용 세트와 함께 작동하는 PD 기계 또는 사이클러 버전에 매우 적합하지만 솔레노이드 밸브와 함께 작동하기 위한 내부 가요성 배관을 갖는 내구성 있는 PD 기계 또는 사이클러 버전에도 사용될 수 있다.

본 개시내용의 시스템 및 관련 방법론은 솔레노이드 밸브의 위치 또는 상태를 자동으로 결정하며, 이는 고착된 밸브 및 기타 밸브 결함을 검출하는 데 사용될 수 있다. 밸브 위치를 자동으로 검출하면 결함을 검출하는 것 외에도 솔레노이드 밸브 하드웨어의 자동 자체 교정이 가능하다. 자체 교정은 또한 본 명세서에 설명된 소음 감소 방법론을 구현하는 데 도움이 된다. 시스템은 전기 하드웨어와 소프트웨어를 포함하고, 전자기계 디바이스, 예를 들어 솔레노이드 밸브를 제어하도록 구성된다.

소음 감소

본 시스템의 PD 기계 또는 사이클러는 제어 유닛의 제어 하에 솔레노이드 밸브와 함께 작동한다. 다양한 실시예에서 제어 유닛은 밸브의 활성화 및 비활성화 동안 충격으로 발생하는 소리의 양을 최소화하기 위해 솔레노이드 밸브의 움직임을 제어한다. 이 제어는 순간적인 점프 또는 드롭오프와 달리 곡선형 프로파일에 대해 PWM 듀티 사이클이 0%에서 100%(밸브 폐쇄)로 증가하고 100%에서 0%로 감소하게 하도록 프로그램된 마이크로제어기를 통해 전달되는 PWM 구동 파형의 사용을 포함한다. 곡선형 프로파일은 플런저 이동 종료를 향해 더 수평이 됨으로써, 밸브 레버에 의해 생성된 충격력을 감소하고 솔레노이드 밸브의 개방 또는 폐쇄의 종료와 관련하여 생성되는 소리 또는 소음을 감소시킨다. 일 실시예에서, 곡선형 프로파일은 금속 산화물 반도체 전계 효과 트랜지스터("MOSFET")와 다이오드를 통해 밸브 코일에서 전기적으로 구현된다.

솔레노이드 밸브의 위치를 결정

본 명세서에서 설명된 바와 같이, 솔레노이드 밸브는 일반적으로 솔레노이드 밸브의 하우징 내에서 플런저를 이동시키는 코일을 통전시킴으로써(예를 들어, 솔레노이드 플런저 밸브의 경우) 개방되고 및/또는 튜브의 핀칭된 상태를 해제함으로써(예를 들어, 솔레노이드 핀치 밸브의 경우) 개방된다. 의료 유체 기계 또는 사이클러(예를 들어, PD, HD, HF, HDF, 및/또는 CRRT 기계 또는 사이클러)의 솔레노이드 밸브의 위치를 평가하여 밸브가 고착되어 있지 않거나 달리 손상되어 있지 않음을 보장해야 할 요구와 필요성이 있다. 또한, 본 명세서에 개시된 소음 감소 시스템 및 관련 방법론의 경우, 밸브 레버 위치 검출은 밸브 레버가 필요에 따라 완전히 개방된 상태에 있거나 완전히 폐쇄된 위치에 있을 때 소음 감소 PWM 구동 파형이 시작되도록 하는 데 유용하다.

실시예에서, 아날로그 신호는 MOSFET의 전기적 상류 지점으로부터 멀티플렉서까지 연장되는 위치 검출 라인을 따라 전달되며, 멀티플렉서를 통해 다수의 솔레노이드 밸브를 순차적으로 분석할 수 있다. 멀티플렉서로부터의 출력은 각각의 밸브의 아날로그 신호를 임계값과 비교하는 비교기로 전달된다. 비교기는 밸브의 아날로그 신호가 임계값에 도달하면 신호를 출력한다. 비교기는 신호를 마이크로제어기로 출력하는 데, 마이크로제어기는 신호가 수신되는 타이밍으로부터 특정 밸브의 밸브 레버 위치를 결정하도록 프로그램된다.

본 명세서에 기재된 개시내용을 고려하여, 그리고 어떤 방식으로든 개시내용을 제한하지 않고, 임의의 다른 양태 또는 그 일부와 조합될 수 있는 본 개시내용의 제1 양태에서, 구동 회로, 밸브, 및 마이크로제어기를 포함하는 의료 유체 시스템이 개시된다. 구동 회로는 마이크로제어기로부터 수신된 제어 신호에 응답하여 펄스 폭 변조(pulse width modulation)(PWM) 신호를 통해 밸브를 제어하도록 구성된다. 밸브는 의료 유체 시스템에서 유체 유동을 제어하도록 구성된다. 밸브는 하우징, 솔레노이드 코일, 및 플런저를 포함한다. 밸브는 구동 회로를 통해 솔레노이드 코일에 전압을 인가하여 하우징 내에서 플런저를 이동시킴으로써 튜브를 통한 유체의 유동을 활성화하도록 구성된다.

임의의 다른 양태 또는 그 일부와 조합될 수 있는 본 개시내용의 제2 양태에서, 명령어는, 프로세서에 의해 실행될 때, 추가로 프로세서로 하여금, 구동 회로를 통해 밸브에 전력을 인가하여 밸브에 걸쳐 전압을 측정하고, 밸브와 관련된 감지 저항기에 기초한 구동 회로를 통해, 측정 간격 동안 밸브에 걸쳐 전압을 모니터링하며 - 측정 간격은 전압이 미리 결정된 임계 전압에 도달할 때 종결됨 -, 정상적으로 기능하는 폐쇄 밸브에 대한 기준 간격과 측정 간격을 비교하고, 측정 간격과 기준 간격의 비교에 기초하여, 밸브 위치의 평가를 생성하게 한다.

임의의 다른 양태 또는 그 일부와 조합될 수 있는 본 개시내용의 제3 양태에서, 밸브는, 구동 회로를 통해, 솔레노이드 코일에 인가되는 전압을 인가 해제하여 플런저를 하우징과 반대 방향으로 이동시켜 튜브를 폐색함으로써 튜브를 통한 의료 유체의 유동을 폐쇄하도록 추가로 구성된다. 더욱이, 명령어는, 프로세서에 의해 실행될 때, 추가로 프로세서로 하여금: 구동 회로에 제2 제어 신호를 송신하여 구동 회로가 솔레노이드 코일로의 PWM 신호를 0%의 듀티 사이클로 하강시키게 한다. PWM 신호의 하강은 플런저가 반대 방향으로 그리고 대응 플런저에 의해 생성되는 소리가 PWM 신호 없이 작동하는 경우에 비교하여 감소되는 방식으로 이동하게 한다.

임의의 다른 양태 또는 그 일부와 조합될 수 있는 본 개시내용의 제4 양태에서, 명령어는, 프로세서에 의해 실행될 때, 추가로 프로세서로 하여금: 구동 회로를 통해 밸브에 제2 전력을 인가하여 밸브에 걸쳐 제2 전압을 측정하고; 밸브와 관련된 감지 저항기에 기초하여, 구동 회로를 통해, 제2 측정 간격 동안 밸브에 걸쳐 제2 전압을 모니터링하며 - 제2 측정 간격은 전압이 미리 결정된 임계 전압에 도달할 때 종결됨 -; 정상적으로 기능하는 개방 밸브에 대한 제2 기준 간격과 제2 측정 간격을 비교하고; 제2 측정 간격과 제2 기준 간격의 비교에 기초하여, 밸브 위치의 제2 평가를 생성하게 한다.

임의의 다른 양태 또는 그 일부와 조합될 수 있는 본 개시내용의 제5 양태에서, 의료 유체 시스템에서 밸브 위치를 결정하는 방법이 개시된다. 방법은 프로세서를 갖는 마이크로제어기에 의해, 밸브를 폐쇄하기 위한 제어 신호를 송신하는 단계 - 밸브는 의료 유체 시스템에서 유체 유동을 제어하도록 구성되고, 밸브는 적어도 제어 신호가 송신되기 전에 개방되어 있고, 밸브는 하우징, 솔레노이드 코일, 및 플런저를 포함함 -; 구동 회로를 통해 밸브에 전력을 인가하여 밸브에 걸쳐 전압을 측정하는 단계; 밸브와 관련된 감지 저항기에 기초한 구동 회로를 통해, 측정 간격 동안 밸브에 걸쳐 전압을 모니터링하는 단계 - 측정 간격은 전압이 미리 결정된 임계 전압에 도달할 때 종결됨 -; 정상적으로 기능하는 폐쇄 밸브에 대한 기준 간격과 측정 간격을 비교하는 단계; 및 비교에 기초하여, 밸브 위치의 평가를 생성하는 단계를 포함한다.

임의의 다른 양태 또는 그 일부와 조합될 수 있는 본 개시내용의 제6 양태에서, 방법은, 밸브에 전력을 인가하기 전에, 미리 결정된 시간 기간 동안 전력 레벨을 0으로 설정하여 미리 결정된 시간 기간에 걸쳐 솔레노이드 코일의 불포화를 유발하는 단계를 더 포함한다.

임의의 다른 양태 또는 그 일부와 조합될 수 있는 본 개시내용의 제7 양태에서, 미리 결정된 시간은 5밀리초이다.

임의의 다른 양태 또는 그 일부와 조합될 수 있는 본 개시내용의 제8 양태에서, 밸브에 걸쳐 전압을 모니터링하는 단계는, 구동 회로에 연결된 비교기로부터, 전압이 미리 결정된 임계 전압에 도달했을 때의 표시를 수신하는 단계를 포함한다.

임의의 다른 양태 또는 그 일부와 조합될 수 있는 본 개시내용의 제9 양태에서, 방법은, 마이크로제어기에 의해, 밸브를 개방하기 위한 제2 제어 신호를 송신하는 단계; 구동 회로를 통해 밸브에 제2 전력을 인가하여 밸브에 걸쳐 제2 전압을 측정하는 단계; 감지 저항기에 기초하여, 구동 회로를 통해, 제2 측정 간격 동안 밸브에 걸쳐 제2 전압을 모니터링하는 단계 - 제2 측정 간격은 제2 전압이 제2 미리 결정된 임계 전압에 도달할 때 종결됨 -; 정상적으로 기능하는 개방 밸브에 대한 제2 기준 간격과 제2 측정 간격을 비교하는 단계; 및 제2 측정 간격과 제2 기준 간격 사이의 비교에 기초하여, 밸브 위치의 제2 평가를 생성하는 단계를 더 포함한다.

임의의 다른 양태 또는 그 일부와 조합될 수 있는 본 개시내용의 제10 양태에서, 도 1 내지 도 16 중 어느 하나 이상과 관련하여 설명된 특징, 기능 및 대안 중 임의의 것이 도 1 내지 도 16 중 임의의 다른 것과 관련하여 설명된 특징, 기능 및 대안 중 임의의 것과 조합될 수 있다.

상기 양태 및 본 명세서에 제시된 본 개시내용을 고려하여, 본 개시내용은 개선된 솔레노이드 밸브 작동을 갖는 의료 유체 시스템을 제공하는 데 이점이 있다.

본 개시내용의 또 다른 이점은 밸브 작동에 의해 생성된 소음을 감소시키는 솔레노이드 밸브 방법론을 갖는 의료 유체 시스템을 제공하는 것이다.

본 개시내용의 또 다른 이점은 솔레노이드 밸브의 위치 또는 상태가 결정될 수 있게 하는 솔레노이드 밸브 방법론을 갖는 의료 유체 시스템을 제공하는 것이며, 이를 사용하여 솔레노이드 밸브가 고착되었거나 다른 결함이 있는 경우를 검출할 수 있다.

본 개시내용의 또 다른 이점은 솔레노이드 밸브 자체의 정보를 사용하여 솔레노이드 밸브의 위치 또는 상태가 결정될 수 있게 하는 솔레노이드 밸브 방법론을 갖는 의료 유체 시스템을 제공하여 필요한 하드웨어를 감소시키는 것이다.

본 개시내용의 또 다른 이점은 솔레노이드 밸브가 자체적으로 교정될 수 있게 하는 솔레노이드 밸브 방법론을 갖는 의료 유체 시스템을 제공하는 것이다.

본 개시내용의 또 다른 이점은 솔레노이드 밸브의 위치 또는 상태가 높은 정밀도와 고분해능(예를 들어, 0.01 mm보다 더 좋음)으로 결정될 수 있게 하는 솔레노이드 밸브 방법론을 갖는 의료 유체 시스템을 제공하는 것이다.

본 개시내용의 또 다른 이점은 공통적이고 저렴한 전기 부품을 사용하는 솔레노이드 밸브 방법론을 갖는 의료 유체 시스템을 제공하는 것이다.

추가 특징 및 이점이 본 명세서에 설명되어 있으며, 이하의 상세한 설명 및 도면으로부터 명백해질 것이다. 본 명세서에 설명된 특징 및 장점은 모든 것을 포함하는 것은 아니며, 특히 다수의 부가의 특징 및 장점이 도면 및 명세서의 관점에서 본 기술 분야의 숙련자에게 명백할 것이다. 또한, 임의의 특정 실시예는 본 명세서에 나열된 모든 이점을 가질 필요는 없으며 개별적인 유리한 실시예를 별도로 청구하는 것이 명시적으로 고려된다. 더욱이, 명세서에 사용된 언어는 주로 가독성 및 교육 목적을 위해 선택되었으며 본 발명의 주제의 범위를 한정하지 않는다는 점에 유의해야 한다.

도 1은 본 개시내용의 비제한적인 실시예에 따른, 솔레노이드 밸브를 갖는 자동 PD 시스템에 대한 일 실시예의 개략도이다.
도 2는 본 개시내용의 비제한적인 실시예에 따른, 본 개시내용의 시스템 및 관련 방법론과 함께 사용 가능한 2방향 밸브에 대한 일 실시예의 단면도이다.
도 3은 본 개시내용의 비제한적인 실시예에 따른, 본 개시내용의 시스템 및 관련 방법론과 함께 사용 가능한 3방향 밸브에 대한 일 실시예의 단면도이다.
도 4는 본 개시내용의 비제한적인 실시예에 따른, 솔레노이드 밸브와 관련된 작동 소음을 감소시키는 데 사용될 수 있는 본 개시내용의 시스템 및 관련 방법론에 대한 예시적인 솔레노이드 밸브 구동 회로이다.
도 5는 본 개시내용의 비제한적인 실시예에 따른, 본 개시내용의 PWM 구동 파형을 사용하지 않는 소음이 있는 밸브를 예시하는 펄스 폭 변조("PWM") 플롯이다.
도 6은 본 개시내용의 비제한적인 실시예에 따른, 통전 및 비-통전 모두를 위해 본 개시내용의 PWM 구동 파형을 사용하는 조용한 밸브를 예시하는 PWM 플롯이다.
도 7은 본 개시내용의 비제한적인 실시예에 따른, 솔레노이드 밸브와 관련된 작동 소음을 감소시키는 데 사용될 수 있고 다중 밸브 회로로부터의 출력을 다중화하는 다중 밸브에 대한 확장된 예시적인 솔레노이드 밸브 구동 회로이다.
도 8은 본 개시내용의 예시적인 실시예에 따른, 주어진 솔레노이드 밸브에서 밸브 레버의 위치를 결정하기 위한 구동 회로를 예시하는 전기 배선도이다.
도 9는 본 개시내용의 비제한적인 실시예에 따른, 인덕턴스에 기초한 밸브의 위치를 예시하는 밸브 레버 위치 테스트 구성으로부터의 그래픽 출력이다.
도 10은 본 개시내용의 비제한적인 실시예에 따른, 시간 경과에 따라 밸브에서 플런저의 위치를 예시하는 밸브 레버 위치 테스트 구성으로부터의 데이터 출력이다.
도 11은 본 개시내용의 비제한적인 실시예에 따른, 밸브가 개방되어 있을 때와 밸브가 폐쇄되어 있을 때 밸브의 위치를 결정하기 위해 시간 경과에 따라 측정된 전압을 예시하는 밸브 레버 위치 테스트로부터의 다양한 파형을 예시한다.
도 12는 본 개시내용의 비제한적인 실시예에 따른, 해당 밸브에 대한 특징적인 전환 지점을 예시하는 다수의 밸브 레버 위치 테스트로부터의 평균 파형을 예시한다.
도 13 및 도 14는 본 개시내용의 비제한적인 실시예에 따른, 게이트 드라이브가 불포화된 후 취한 밸브 레버(170, 210) 위치 테스트 데이터를 예시한다.
도 15는 본 개시내용의 비제한적인 실시예에 따른, 밸브가 개방된 상태로부터 폐쇄된 상태로 전환하도록 명령받았을 때, 밸브 레버가 폐쇄된 상태로 고착된 경우, 밸브 레버가 상시 동작하는 경우, 및 밸브 레버가 개방된 상태로 고착된 경우를 보여주는 기록된 밸브 레버 위치 테스트 데이터를 예시한다.
도 16은 본 개시내용의 비제한적인 실시예에 따른, 밸브가 폐쇄된 상태로부터 개방된 상태로 전환하도록 명령받았을 때, 밸브 레버가 폐쇄된 상태로 고착된 경우, 밸브 레버가 상시 동작하는 경우, 및 밸브 레버가 개방된 상태로 고착된 경우를 보여주는 기록된 밸브 레버 위치 테스트 데이터를 예시한다.

시스템 개요

이제, 도면, 특히 도 1을 참조하면, 본 개시내용의 솔레노이드 밸브 작동을 포함하는 예시적인 시스템(10)이 예시되어 있다. 시스템(10)은 자동 복막 투석("PD") 기계와 같은 투석 기계(20), 및 하나 이상의 프로세서(102), 하나 이상의 메모리(104), 비디오 제어기(106), 및 사용자 인터페이스(108)를 갖는 제어 유닛(100)을 포함한다. 제어 유닛(100)은 시스템(10)의 모든 전기 유체 유동과 가열 구성요소를 제어하고 시스템(10)의 모든 센서로부터 출력을 수신한다. 예시된 실시예에서, 시스템(10)은 PD 유체와 같은 의료 유체와 접촉하는 내구성 있고 재사용 가능한 구성요소를 포함하며, 이를 위해 PD 기계 또는 사이클러(20)는 치료 사이에, 예를 들어 열 소독을 통해 소독되어야 한다.

도 1의 시스템(10)은 인라인 저항 히터(56), 재사용 가능한 공급 라인 또는 튜브(52a1 내지 52a4, 52b), 각각의 상부 및 하부 레벨 센서(62a, 62b)와 함께 작동하는 공기 트랩(60), 공기 트랩 밸브(54d), 벤트 라인(52e)을 따라 위치된 벤트 밸브(54e), 재사용 가능한 라인 또는 배관(52c), 투석 유체 펌프(70), 온도 센서(58a, 58b), 압력 센서(78a, 78b1, 78b2, 78c), 각각의 밸브(54f, 54g)를 갖는 재사용 가능한 환자 배관 또는 라인(52f, 52g), 이중 루멘 재사용 가능한 환자 라인(28), 환자 라인(28)을 수축하기 위한 호스 릴(80), 배액 라인 커넥터(34)까지 연장되고 배액 라인 밸브(54i)를 갖는 재사용 가능한 배액 배관 또는 라인(52i), 및 각각의 소독 밸브(54r1, 54r2)와 함께 작동하는 제1 및 제2 재사용 가능한 재순환 소독 배관 또는 라인(52r1, 52r2)을 포함한다. 제3 재순환 또는 소독 배관 또는 라인(52r3)은 소독 중에 사용하도록 소독 커넥터(30a, 30b) 사이에서 연장된다. 제4 재순환 또는 소독 배관 또는 라인(52r4)은 소독 중에 사용하도록 소독 커넥터(30c, 30d) 사이에서 연장된다.

시스템(10)은 PD 유체 용기 또는 백(38a 내지 38c)(예를 들어, 동일하거나 상이한 PD 유체 제형을 유지함)을 더 포함하고, 이는 각각 재사용 가능한 PD 유체 라인(24a 내지 24c)의 원위 단부(24d)에 연결된다. 시스템(10d)은 재사용 가능한 PD 유체 라인(24e)의 원위 단부(24d)에 연결되는 제4 PD 유체 용기 또는 백(38d)을 더 포함한다. 제4 PD 유체 용기 또는 백(38d)은 PD 유체 용기 또는 백(38a 내지 38c)에 제공된 것과 동일하거나 상이한 유형(예를 들어, 이코덱스트린)의 PD 유체를 유지할 수 있다. 재사용 가능한 PD 유체 라인(24a 내지 24c 및 24e)은 일 실시예에서 사이클러(20)의 하우징(22)에 의해 정의되거나 제공된 구멍(예시되지 않음)을 통해 연장된다.

예시된 실시예에서, 시스템(10)은 소독 중에 각각 재사용 가능한 PD 유체 라인(24a 내지 24c 및 24e)의 원위 단부(24d)에 연결하기 위한 4개의 소독 커넥터(30a 내지 30d)를 포함한다. 시스템(10)은 또한 새로운 또는 사용된 투석 유체를 이중 루멘 재사용 가능한 환자 라인(28)의 한 PD 유체 루멘으로부터 다른 PD 유체 루멘으로 지향시키는 내부 루멘, 예를 들어 U자형 루멘을 포함하는 환자 라인 커넥터(32)를 제공한다. 재사용 가능한 공급 배관 또는 라인(52a1 내지 52a4)은 각각 재사용 가능한 공급 라인(24a 내지 24c, 24e)과 연통한다. 재사용 가능한 공급 배관 또는 라인(52a1 내지 52a3)은 각각 밸브(54a 내지 54c)와 함께 작동하여, PD 유체가 원하는 PD 유체 용기 또는 백(38a 내지 38c)으로부터 사이클러(20)로 끌어당겨지게 한다. 예시된 예에서, 3방향 밸브(94a)는 제어 유닛(100)이 (i) 용기 또는 백(38b 또는 38c)으로부터의 2.27%(또는 기타) 포도당 투석 유체와 (ii) 용기 또는 백(38d)으로부터의 이코덱스트린 사이에서 선택하게 한다. 예시된 실시예에서, 용기 또는 백(38d)으로부터의 이코덱스트린은 3방향 밸브(94a)의 상시 폐쇄 포트에 연결된다.

도 1은 또한 시스템(10)이 이중 루멘 재사용 가능한 환자 라인(28)의 새로운 PD 유체 루멘 및 사용된 PD 유체 루멘과 유체 연통하는 일회용 필터 세트(40)를 포함하고 사용한다는 것을 예시한다. 일회용 필터 세트(40)는 재사용 가능한 환자 라인(28)의 원위 단부(28d)에 연결되는 일회용 커넥터(42)를 포함한다. 일회용 필터 세트(40)는 환자의 전달 세트에 연결되는 커넥터(48)를 포함한다. 일회용 필터 세트(40)는 새로운 PD 유체를 추가로 여과하는 멸균 등급 필터 멤브레인(46)을 더 포함한다.

일 실시예에서, 시스템(10)은 충전 동안 배액 라인(52i)이 투석 유체 펌프(70)의 하류에 유체 연결되도록 구성된다. 이 방식으로, 환자(P)의 환자 충전 동안 배액 밸브(54i)가 고장나거나 어떻게든지 해서 누설이 발생하는 경우, 사용된 PD 유체가 잠재적으로 펌프(70)로 끌어당겨지는 대신에 새로운 PD 유체가 일회용 배액 라인(36) 아래로 푸시된다. 일 실시예에서, 일회용 배액 라인(36)은 소독을 위해 제거되고, 배액 라인 커넥터(34)는 캡(34c)을 통해 캡핑된다.

시스템(10)은 사이클러(20)의 하우징(22) 하단에 위치된 누설 검출 팬(82) 및 제어 유닛(100)으로 출력하는 대응 누설 검출 센서(84)를 더 포함한다. 예시된 예에서, 시스템(10)에는 투석 유체 펌프(70)의 상류에 위치된 추가 압력 센서(78c)가 제공되며, 이를 통해 펌프(70)의 흡입 압력을 측정하여 제어 유닛(100)이 펌프 체적을 보다 정확하게 결정하는 데 도움이 된다. 예시된 실시예에서, 추가 압력 센서(78c)는 벤트 라인(52e)을 따라 위치되는 데, 벤트 라인은 공기 또는 공기와 PD 유체의 혼합물로 충전될 수 있지만, 그럼에도 불구하고 PD 유체 라인(52c) 내에 위치된 PD 유체와 동일한 음압이어야 한다.

도 1의 예에서, 시스템(10)은 중복 압력 센서(78b1, 78b2)를 포함하며, 그 중 하나의 출력은 본 명세서에 설명된 바와 같이 펌프 제어에 사용되고, 다른 압력 센서의 출력은 제어 압력 센서가 정확하게 판독하는 것을 확실하게 하는 안전 또는 감시 출력이다. 압력 센서(78b1, 78b2)는 제3 재순환 밸브(54r3)를 포함하는 라인을 따라 위치된다. 또 다른 예에서, 시스템(10)은 도 1에서 X에 의해 마킹된 하나 이상의 교차부를 채용할 수 있으며, 이를 통해 (i) 내부의 재사용 가능한 배관의 전체 양과 체적을 감소시키고, (ii) 필요한 밸브의 개수를 감소시키며, (iii) 새로운 PD 유체와 사용된 PD 유체에 의해 공유되는 유체 회로의 부분이 최소화되게 할 수 있다.

도 1의 예에서, 시스템(10)은 시트르산 용기 또는 백(66)과 같은 산 소스를 더 포함한다. 시트르산 용기 또는 백(66)은 시트르산 라인(52m)을 따라 위치된 시트르산 밸브(54m)를 통해 제2 3방향 밸브(94b)와 선택적으로 유체 연통한다. 시트르산 라인(52m)은 일 실시예에서 제2 3방향 밸브(94b)의 상시 폐쇄 포트에 연결되어, 치료 중에 시트르산 용기 또는 백(66)과 PD 유체 회로 사이에 중복 밸브를 제공한다. 중복 밸브는 치료 중에 시트르산(또는 기타 산)이 치료 유체 라인에 도달하지 않도록 보장한다. 소독 중에는 시트르산(또는 기타 산)이 대신 사용된다.

시스템(10)은 (i) 투석 시스템이어야 할 필요는 없고, 또는 (ii) 본 개시내용의 센서 열전 가열을 채용하기 위해 사용 사이에 소독되는 중복 또는 내구성 있는 구성요소를 사용해야 할 필요는 없다. 시스템(10)은 대신 임의의 유형의 의료 유체 시스템일 수 있으며, 대응 의료 유체와 접촉하는 일회용 펌핑 부분이 있는 일회용 세트를 채용할 수 있다. 본 명세서에 설명된 주요 예에서, 솔레노이드 밸브는 PD 기계 또는 사이클러(20)와 함께 작동하는 것으로 설명된다.

밸브(54a 내지 54h, 54m, 54r1 내지 54r4, 94a, 94b) 중 임의의 하나 이상 또는 전부는 솔레노이드 밸브일 수 있으며, 이 밸브는 코일이 통전되는지의 여부에 따라 개방되거나 폐쇄되는 내부 유체 경로를 사용하는 유형일 수 있다. 이러한 유형의 솔레노이드 밸브는 내구성 있거나 재사용 가능한 PD 기계 또는 사이클러 버전에 매우 적합하다. 밸브(54a 내지 54h, 54m, 54r1 내지 54r4)를 위한 또 다른 유형의 솔레노이드 밸브는 코일이 통전되는지의 여부에 따라 가요성 튜브를 개방하거나 폐쇄함으로써 작동한다. 이러한 유형의 솔레노이드 밸브는 일회용 세트와 함께 작동하는 PD 기계 또는 사이클러 버전에 매우 적합하지만 솔레노이드 밸브와 함께 작동하기 위한 내부 가요성 배관을 갖는 내구성 있는 PD 기계 또는 사이클러 버전에도 사용될 수 있다.

이제, 도 2를 참조하면, 2방향 밸브(54a 내지 54h, 54m, 54r1 내지 54r4)에 적절한 한가지 2방향 솔레노이드 밸브(154)가 예시되어 있다. 도 2의 밸브(154)는 코일이 통전되는지의 여부에 따라 개방되거나 폐쇄되는 내부 유체 경로를 사용하는 유형이다. 밸브(154)는 2개의 주요 섹션, 즉, 솔레노이드 섹션(160)과 밸브 섹션(180)을 포함한다. 솔레노이드 섹션(160)은 솔레노이드 하우징(162)을 포함한다. 솔레노이드 하우징(162)은, 하우징(162)의 내부 벽(162i) 둘레에서 연장되고 통전되어 솔레노이드 플런저(166)를 이동시키거나 병진시키는 코일(164)을 지지한다. 압축 스프링(168)이 제공되며, 코일(164)로부터 에너지가 제거될 때 플런저(166)를 폐쇄 위치로 편향시키도록 위치 설정된다.

도 2는 플런저(166)가 접촉 단부(166e)를 갖는 것을 예시한다. 또한, 솔레노이드 하우징(162)의 코어 부분(162c)에는 정지부(162s)가 제공된다. 코일(164)이 통전되면, 자기장이 유도되어, 솔레노이드 플런저(166)가 하우징(162)의 내부 벽(162i) 내에서 우측으로부터 좌측으로 병진되게 하고, 그에 따라 플런저(166)의 접촉 단부(166e)는 정지부(162s)에 맞접하여 밸브 개방 위치에서 플런저(166)에 대한 이동 종료 지점을 제공한다. 단부(166e)와 정지부(162s)의 맞접 접촉은 소음을 유발하며, 이는 특히 환자가 잠을 자려고 할 때 PD 환자에게 문제가 될 수 있다. 본 명세서에는 단부(166e)와 정지부(162s)의 맞접 접촉에 의해 유발되는 소음을 감소시키는 데 도움이 되는 구조와 관련 방법론이 설명되어 있다.

도 2는 폐쇄된 상태 또는 유체 유동이 없는 상태에서 2방향 솔레노이드 밸브(154)를 예시한다. 여기서, 코일(164)은 통전되지 않고, 그에 따라 압축 스프링(168)은 솔레노이드 하우징(162)의 코어 부분(162c)에 제공된 정지부(162s)로부터 멀어지게 플런저(166)의 접촉 단부(166e)를 푸시한다. 플런저(166)의 레버 단부(166l)는, 플런저(166)의 레버 단부(166l)에 회전 가능하게 유지된 레버(170)가 틸트되어 밸브(154)의 밸브 섹션(180) 내에 위치된 유체 경로를 폐쇄하도록 병진된다.

밸브(154)의 밸브 섹션(180)은 밸브 하우징(182)을 포함한다. 밸브 하우징(182)은 유체 입구(184)와 유체 출구(186)를 정의한다. 밸브 하우징(182)으로 연장되는 레버(170)의 부분에는 실리콘과 같이 의학적으로 안전한 압축 가능한(밀봉 가능한) 고무로 제조될 수 있는 멤브레인 또는 스토퍼(188)가 장착되어 있다. 도 2의 폐쇄 위치에서, 코일(164)이 통전되지 않고 압축 스프링(168)이 연장된 경우, 레버(170)는 멤브레인 또는 스토퍼(188)를 피봇시켜 출구(186)의 내부, 예를 들어 경사진 포트(186p)에 접촉하고 폐쇄 밀봉함으로써, 유체 유동을 방지한다. 코일(164)이 통전된 경우, 플런저(166)는 좌측으로 이동하여 스프링(168)을 압축하고 레버(170)를 회전시키고, 그에 따라 멤브레인 또는 스토퍼(188)가 출구(186)의 경사진 포트(186p)로부터 멀어지게 이동하고 거의 수직인 위치에서 정지된다. 여기서, 물 또는 PD 유체와 같은 유체는 유체 입구(184)로부터, 멤브레인 또는 스토퍼(188) 둘레를 지나 유체 출구(186)를 통해 유동할 수 있다.

밸브(154)가 폐쇄되고 멤브레인 또는 스토퍼(188)가 유체 출구(186)의 경사진 포트(186p)에 대해 밀봉된 경우, 출구(186) 하류의 유체 압력은 유체 입구(184) 상류의 유체 압력보다 더 낮다. 압력 델타는 멤브레인 또는 스토퍼(188)를 경사진 포트(186p)에 대해 밀봉하는 데 도움이 되고, 그에 따라 압축 스프링(168)은 멤브레인 또는 스토퍼를 경사진 포트에 대해 밀봉된 상태로 유지하는 데 필요한 힘(또는 필요한 모든 힘)을 공급할 필요가 없다. 압축 스프링(168)의 주요 기능은 코일(164)이 통전되지 않을 때 플런저(166)를 병진시키는 것이다. 그러나, 밸브(154)가 폐쇄되어야 할 때 경사진 포트(186p)에 대해 멤브레인 또는 스토퍼(188)를 밀봉하는 데 도움이 되는 압력 델타는 코일(164)이 통전될 때 유도되는 자기력과도 싸운다는 점을 이해하여야 한다. 본 명세서에서는 밸브(154)가 개방되도록 명령받았을 때 적절하게 개방되는 것을 보장하기 위한 구조와 관련 기능이 설명되어 있다.

이제, 도 3을 참조하면, 3방향 밸브(94a, 94b)에 적절한 한가지 3방향 솔레노이드 밸브(194)가 예시되어 있다. 도 3의 밸브(194)는 코일이 통전되는지의 여부에 따라 개방되거나 폐쇄되는 내부 유체 경로를 사용하는 유형이다. 밸브(194)는 밸브(154)와 마찬가지로 2개의 주요 섹션, 즉, 솔레노이드 섹션(200)과 밸브 섹션(220)을 포함한다. 솔레노이드 섹션(200)은 기본적으로 밸브(154)의 솔레노이드 섹션(160)과 동일하다. 솔레노이드 섹션은 코일(204)을 지지하는 솔레노이드 하우징(202)을 포함하며, 이 코일은 통전되어 솔레노이드 플런저(206)를 이동 또는 병진시킨다. 압축 스프링(208)이 제공되며, 코일(164)로부터 에너지가 제거될 때 플런저(206)를 폐쇄 위치로 편향시키도록 위치 설정된다. 플런저(206)는 코일(204)이 통전될 때 솔레노이드 하우징(202)의 코어 부분(202c)에 제공되는 정지부(202s)에 맞접하는 접촉 단부(206e)를 갖는다. 단부(206e)와 정지부(202s)의 맞접 접촉은 소음을 유발하며, 이는 특히 환자가 잠을 자려고 할 때 PD 환자에게 문제가 될 수 있다. 본 명세서에는 단부(206e)와 정지부(202s)의 맞접 접촉에 의해 유발되는 소음을 감소시키는 데 도움이 되는 구조와 관련 방법론이 설명되어 있다.

도 3은 상시 폐쇄된 상태의 3방향 솔레노이드 밸브(194)를 예시한다. 여기서, 코일(204)은 통전되지 않고, 그에 따라 압축 스프링(208)은 솔레노이드 하우징(202)의 코어 부분(202c)에 제공된 정지부(202s)로부터 멀어지게 플런저(206)의 접촉 단부(206e)를 푸시한다. 플런저(206)의 레버 단부(206l)는, 플런저(206)의 레버 단부(206l)에 회전 가능하게 유지된 레버(210)가 틸트되어 밸브(194)의 밸브 섹션(220) 내에 위치된 유체 경로를 폐쇄하도록 병진된다.

밸브 섹션(220)은 3방향 밸브(194)가 2방향 밸브(154)와 상이한 부분이다. 밸브 섹션(220)은 유체 입구(224), 상시 폐쇄된 유체 출구(226), 및 상시 개방된 유체 출구(228)를 정의하는 밸브 하우징(222)을 포함한다. 밸브 하우징(222)으로 연장되는 레버(210)의 부분에는 다시 실리콘과 같이 의학적으로 안전한 압축 가능한(밀봉 가능한) 고무로 제조될 수 있는 멤브레인 또는 스토퍼(230)가 장착되어 있다. 도 3의 상시 폐쇄 위치에서, 코일(204)이 통전되지 않고 압축 스프링(208)이 연장된 경우, 레버(210)는 멤브레인 또는 스토퍼(230)를 피봇시켜 상시 폐쇄된 유체 출구(226)의 내부, 예를 들어, 경사진 포트(226p)에 접촉하고 폐쇄 밀봉함으로써, 상시 폐쇄된 출구를 통한 유체 유동을 방지한다. 코일(204)이 통전되면, 플런저(206)는 좌측으로 이동하여 스프링(208)을 압축하고 레버(210)를 피봇시키며, 그에 따라 멤브레인 또는 스토퍼(230)는 상시 폐쇄된 유체 출구(226)의 경사진 포트(226p)로부터 멀어지게 이동하여 대신 상시 개방된 유체 출구(228)의 내부, 예를 들어 경사진 포트(228p)에 접촉하고 폐쇄 밀봉함으로써, 상시 개방된 출구를 통한 유체 유동을 방지한다. 상시 폐쇄된 상태에서, 3방향 밸브(194)는 물 또는 PD 유체와 같은 유체가 유체 입구(224)로부터 상시 개방된 유체 출구(228)를 통해 유동하게 한다. 상시 개방된 상태에서, 3방향 밸브(194)는 물 또는 PD 유체와 같은 유체가 유체 입구(224)로부터 상시 폐쇄된 유체 출구(228)를 통해 유동하게 한다.

유체 입구(224)를 통한 더 높은 유체 압력은 상시 폐쇄된 포트(226p)와 상시 개방된 포트(228p) 모두에 대해 멤브레인 또는 스토퍼(230)를 밀봉하는 데 도움이 되며, 이 경우 상시 폐쇄된 유체 출구(226)와 상시 개방된 유체 출구(228)의 압력은 더 낮다. 그러나, 경사진 포트(226p, 228p)에 대해 멤브레인 또는 스토퍼(230)를 밀봉하는 데 도움이 되는 압력 델타는 또한 (i) 코일(164)이 통전되어 상시 폐쇄된 유체 출구(226)를 개방할 때 유도되는 자기력과 (ii) 코일(164)이 비-통전되어 상시 개방된 유체 출구(226)를 개방할 때 압축 스프링(208)의 힘과도 싸운다는 점을 이해하여야 한다. 본 명세서에서는 상시 폐쇄된 유체 출구(226)가 개방되도록 명령받았을 때 적절하게 개방되는 것을 보장하기 위한 구조와 관련 기능이 설명되어 있다.

소음을 감소하기 위한 솔레노이드 밸브 방법론

전술한 바와 같이, 의료 유체 전달 작업에서 솔레노이드 밸브에 의해 야기되는 소음을 감소시키기 위한 신뢰성 있는 방법론에 대한 요구와 필요성이 있다. 소음 감소는 환자에 가깝게 작동하고 환자가 잠을 자는 밤 동안 일어날 수 있어 소음 감소가 필수적인 복막 투석 시스템에 특히 적절하다. 바람직한 PD 시스템은 소음 레벨이 33 데시벨 미만으로 유지되는 시스템일 수 있다. 도 4는 솔레노이드 밸브와 관련된 작동 소음을 감소시키는 데 사용될 수 있는 본 개시내용의 시스템 및 관련 방법론에 대한 예시적인 솔레노이드 밸브 구동 회로(110)를 예시한다.

구동 회로(110)는 제어 유닛(100)(도 1)의 일부로서 제공되는 프로그램 가능한 마이크로제어기(112)를 포함한다. 마이크로제어기(112)는 일 실시예에서 20 kHz보다 큰 펄스 폭 변조("PWM") 채널 출력(114)을 포함한다. PWM 구동 파형은 라인(116)을 따라 금속 산화물 반도체 전계 효과 트랜지스터("MOSFET")(120)로 전달된다. 예시된 예에서 MOSFET(120)는 IRF640 MOSFET일 수 있지만, MOSFET(120)는 대안적으로 323 mA 초과를 처리할 수 있는 임의의 N-채널 로직 레벨 게이트 MOSFET일 수 있다. MOSFET(120)는 다이오드(130)와 조합하여 작동하여 2방향 밸브(154)의 코일(164) 또는 3방향 솔레노이드 밸브(194)의 코일(204)에 전력을 공급한다. 예시된 예에서 다이오드(130)는 1N400X 다이오드일 수 있지만, 유사한 다이오드가 대신 사용될 수 있다. 특히, MOSFET(120)와 다이오드(130)는 표준이고 비교적 저렴한 구성요소일 수 있다.

도 5는 구동 회로(110)를 사용하지 않는 솔레노이드 밸브(154, 194)의 작동을 예시하고, 여기서 PWM 신호는 0%에서 100%로 순간적으로 전환되어 코일(164, 204)을 통전하고, 100%에서 0%로 순간적으로 전환되어 코일(164, 204)을 비-통전시킨다. 두 경우 모두, 큰 클릭음이나 소음이 발생한다. 여기서, PWM 주파수는 20 kXz보다 크고, 예를 들어 한 테스트에서는 78.1 kHz이다.

도 6은 소프트웨어를 통해 프로그램되어 0%에서 100%까지의 제1 곡선형 PWM 프로파일(132)과 100%에서 0%까지의 제2 곡선형 PWM 프로파일(134)을 따르는 구동 회로(110)를 사용한 솔레노이드 밸브(154, 194)의 작동을 예시한다. 두 경우 모두, 큰 클릭음이나 소음이 제거된다. 예시된 실시예에서, 제1 곡선형 PWM 프로파일(132)은 단계당 5 밀리초로 256개 단계에 걸쳐 수행되며, 코일(164, 204)을 완전히 통전시키는 데 총 1.28초가 걸린다. 또한, 예시된 실시예에서, 제2 곡선형 PWM 프로파일(134)은 단계당 40 밀리초로 120개의 단계에 걸쳐 수행되며, 코일(164, 204)을 완전히 비-통전시키는 데 총 4.8초가 걸린다. 여기에서도, PWM 주파수는 20 kHz보다 크고, 예를 들어 한 테스트에서는 78.1 kHz이다. 도 6으로부터, 구동 회로(110)는 위치 피드백을 필요로 하지 않으며 구동 및 비-구동이 모두 조용하다는 것을 이해하여야 한다. 더욱이, 솔레노이드 밸브(154, 194)는 구동 회로(110)를 사용하지 않고도 도 5와 같이 포지티브하게 개방 및 폐쇄된다.

도 7은 다수의 솔레노이드 밸브(154, 194)의 다수의 코일(164, 204)을 구동하도록 확장된 구동 회로(110)를 예시한다. 도 7의 구동 회로(110)는 제어 유닛(100)(도 1)의 일부로서 제공되는 프로그램 가능한 마이크로제어기(112)를 다시 포함한다. 도 7의 구동 회로(110)는 다수의, 예를 들어 2개의 PWM 채널 출력(114)을 포함한다. PWM 구동 파형은 PWM 채널 출력(114)으로부터 라인(116)을 따라 시프트 레지스터(118)로 전달된다. 시프트 레지스터(118)는 단일 클록 신호를 공유하는 캐스케이딩 플립-플롭을 포함하며, 이 신호는 PWM 구동 파형이 하나의 MOSFET(120), 다이오드(130), 및 솔레노이드 밸브(154, 194)로부터 다음, 예를 들어 n번째 MOSFET(120), 다이오드(130), 및 솔레노이드 밸브(154, 194)로 이동하게 한다. 도 7은 구동 회로(110)가 다수의 솔레노이드 밸브(154, 194)를 구동하여 소음 출력을 크게 감소시키는 제한된 개수의 PWM 채널 출력(114)을 포함할 수 있음을 예시한다.

솔레노이드 밸브의 위치 결정

전술한 바와 같이, 밸브가 고착되어 있지 않거나 달리 손상되지 않았는지 확인하기 위해 솔레노이드 밸브(154, 194) 내부의 레버(170, 210)의 위치를 확인하기 위한 신뢰성 있는 방법론에 대한 요구와 필요성이 있다. 레버(170, 210)의 위치를 알면 또한 전술한 소음 감소 PWM 구동 파형에 대한 자체 교정이 가능하고, 여기서 (i) 레버(170, 210)의 완전히 폐쇄된 또는 0% PWM 위치는 소음 감소 PWM 구동 파형(132)을 솔레노이드 밸브로 전송하기 전에 마이크로제어기(110)에 의해 확인될 수 있으며, (ii) 레버(170, 210)의 완전히 개방된 또는 100% PWM 위치는 소음 감소 PWM 구동 파형(134)을 솔레노이드 밸브로 전송하기 전에 마이크로제어기(110)에 의해 확인될 수 있다. 솔레노이드 밸브(154, 194) 내에서 레버(170, 210)의 위치를 각각 획득하기 위해, 저항기(136), 예를 들어 0.1 옴 저항기가 MOSFET(120)와 접지(138) 사이에 배치된다. 또한, 각각의 밸브(154, 194)에 대해, 위치 검출 라인(142)이 MOSFET(120)와 저항기(136) 사이의 지점으로부터 아날로그 멀티플렉서(140)까지 연장된다. 멀티플렉서(140)는 위치 검출 라인(142)을 따라 이동하는 다수의 아날로그 신호 중에서 선택하여 멀티플렉서(140)로부터 연장되는 단일 출력 라인(144)로 출력한다. 멀티플렉서(140)는 다수의 밸브(154, 194)가 단일 비교기(150)를 공유할 수 있게 해준다.

비교기(150)는 솔레노이드 밸브(154, 194) 중 하나로부터 위치 검출 라인(142)을 따라 이동하는 아날로그 위치 검출 신호를 임계값 신호(152)와 비교하도록 구성된다. 비교기(150)에 의한 비교는 솔레노이드 밸브(154, 194) 내에서 레버(170, 210)의 위치를 나타내는 출력을 초래하고, 이 출력은 비교기 출력 라인(146)을 따라 프로그램 가능한 마이크로제어기(110)의 범용 입력/출력(GPIO) 포트(148)로 전달되며, 프로그램 가능한 마이크로제어기(110)는 프로그램된 소프트웨어를 사용하여 비교기 출력을 분석함으로써, 멀티플렉서(140)를 통한 각각의 밸브의 샘플링을 통해 솔레노이드 밸브(154, 194) 내에서 레버(170, 210)의 위치를 파악/확인한다.

도 8은 본 개시내용의 예시적인 실시예에 따른, 주어진 솔레노이드 밸브에서 밸브 레버의 위치를 결정하기 위한 구동 회로(110)를 예시하는 전기 배선도이다. 도 8에 도시된 바와 같이, 구동 회로(110)는 밸브를 구동하는 솔레노이드 인덕터 코일(802)을 포함한다. 솔레노이드 인덕터 코일(802)을 구동하는 전류는 전압 공급부(804)(예를 들어, 24 V)를 통해 제공될 수 있다. 감지 저항기(806)는 솔레노이드 인덕터 코일(802)을 구동하는 전류(820)를 측정하는 데 사용될 수 있다(예를 들어, 전압을 감지 저항기(806)의 저항으로 나누어서). 예를 들어, 감지 저항기(806)를 통과하는 전류(820)는 (예를 들어, 솔레노이드 밸브를 트리거하기 위해) 솔레노이드 코일 인덕터(802)를 통과하는 전류와 실질적으로 동일할 수 있다. 따라서, 감지 저항기(806)에 걸쳐 전압이 측정되는 경우, 해당 전압은 전류(820)에 비례한다. 도 8에 도시된 예시적인 구동 회로(110)에서, 감지 저항기(806)는 0.1 옴의 저항을 나타낸다.

솔레노이드 코일을 구동하는 전류(820)는 마이크로제어기(예를 들어, 마이크로제어기(112))의 명령에 따라 트랜지스터(808)(예를 들어, MOSFET(IRF640))를 통과할 수 있다. 예를 들어, 펄스 폭 변조(PWM) 파형은 마이크로제어기의 관련 PWM 하드웨어에 의해 생성될 수 있다. PWM 파형은 트랜지스터(808)의 게이트(810)를 구동할 수 있다. 솔레노이드 코일 밸브(802)에 진입하는 전류(820)는 감지 저항기(806)를 사용하여 측정될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 전류(820)는, 예를 들어 커패시터와 저항기를 포함하는 RC 필터(816)(예를 들어, 저역 통과 필터)를 사용하여 필터링될 수 있다. 전류(820)는 비교기(812)에 진입할 수 있다. 비교기(812)는 전술한 전류(820)와 관련된 전압을 임계 전압 공급부(814)에 의해 공급되는 임계 전압과 비교하도록 구성된다. 예를 들어, 도 8에 도시된 바와 같이, 임계 전압은 0.7 V일 수 있다. 솔레노이드 코일 트랜지스터(802)를 통과하는 전류(820)와 관련된 전압이 임계 전압(814)보다 더 높은 경우, 비교기(812)는 GPIO 라인(818)을 통해 마이크로제어기(예를 들어, 마이크로제어기(112))로 전송되는 디지털 출력(예를 들어, "하이" 또는 "1" 신호)을 생성하도록 구성된다. 전류(820)와 관련된 전압은 본 명세서에서, 예를 들어 후속 도면과 관련하여 설명되는 파형을 생성하는 데 사용될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 임계 전압은 구동 회로(110)에 배치된 감지 저항기(806)의 저항 값에 따라 달라질 수 있는 전류(820)의 예상 전압 범위에 적합하도록 구성될 수 있다.

도 9는 본 개시내용의 예시적인 실시예에 따른, 인덕턴스에 기초하여 밸브의 위치를 예시하는 밸브 레버(170, 210) 위치 테스트 구성으로부터의 그래픽 출력이다. 구체적으로, 도 9는 2개의 그래프, 즉: x-축 상에 도시된 시간(904) 경과에 따라 구동 회로(110)에서 감지된 전류(820)에 기초한(예를 들어, 센서 저항기(806)의 저항에 기초한) y-축 상의 전압(902)을 예시하는 상단 그래프(900a); 및 동일한 시간 범위에 대한 비교기(812)의 디지털 출력을 예시하는 하단 그래프(900b)를 도시한다. 솔레노이드 코일 내의 플런저(예를 들어, 금속 슬러그)의 위치는 밸브의 위치를 나타내는 것으로, 솔레노이드 코일의 인덕턴스를 반영한다고 고려된다. 따라서, 솔레노이드 코일의 인덕턴스를 측정함으로써, 플런저가 솔레노이드 코일 내부에 있는 정도(예를 들어, 플런저가 완전히 내부에 있는지, 완전히 밖으로 나왔는지, 또는 중간 어딘가에 있는지)를 결정할 수 있다. 예를 들어, 솔레노이드 코일 내부에 완전히 있는 플런저는 플런저가 외부에 있거나 완전히 내부에 있지 않은 경우보다 더 높은 인덕턴스를 초래할 수 있다. 밸브가 개방되어 있을 때(예를 들어, 구동되지 않을 때), 솔레노이드 코일에 의해 유도되는 자기장 내부에 플런저가 더 적게 있을 수 있어(플런저가 부분적으로 솔레노이드 코일 외부에 있을 수 있기 때문), 인덕턴스가 더 낮아질 수 있다. 그러나, 인덕턴스가 더 낮기 때문에, 자기장이 더 빨리 축적되어, 솔레노이드 코일을 통해 유동하는 전류가 시간 경과에 따라 더 빨리 변경될 수 있다. 전류는 전압과 상관하기 때문에(예를 들어, 감지 저항기(806)에 기초하여), 전압은 시간에 따라 더 빨리 변경되어, 전압이 적시에 비교적 더 빨리 주어진 임계 전압(예를 들어, 30 mV)에 도달하게 된다. 이와 달리, 솔레노이드 밸브가 폐쇄될 때, 플런저의 더 많은 부분이 솔레노이드 코일 내부에 위치하게 될 수 있고, 따라서 솔레노이드 코일에 의해 유도되는 자기장 내부에 더 많이 위치하게 된다. 이러한 존재로 인해 인덕턴스가 증가되어, 전류가 더 느리게 변경되게 할 수 있다. 전류는 전압과 상관하기 때문에(예를 들어, 감지 저항기(806)에 기초하여), 전압은 시간에 따라 더 느리게 변경되어, 전압이 적시에 비교적 나중에 주어진 임계 전압(예를 들어, 30 mV)에 도달하게 된다.

그래프(900a)에 도시된 바와 같이, 곡선(910)은 밸브가 개방되어 있는 시나리오의 경우(예를 들어, 구동되지 않은 경우) 시간 경과에 따른 전압을 나타내는 반면, 곡선(912)은 밸브가 폐쇄되어 있는 시나리오의 경우 시간 경과에 따른 전압을 나타낸다. 전술한 바와 같이, 곡선(910)은 밸브가 개방되어 있을 때와 관련된 전압이 곡선(912)이 동일한 임계 전압에 도달하는 시간(908)보다 시간(906)에서 훨씬 더 빨리 30 mV의 주어진 임계 전압에 도달하는 것을 도시한다. 따라서, 이러한 차이는 솔레노이드 코일 내에서 플런저의 위치 차이의 결과이며, 이로 인해 인덕턴스 레벨이 상이해지고, 그 결과 솔레노이드 코일이 임계 전압에 도달하는 데 걸리는 시간에 차이가 발생한다. 따라서, 시간(906과 908) 사이의 차이는 인덕턴스의 변경을 반영할 수 있다. 도 9에 도시된 그래픽 결과와 관련된 특정 밸브의 경우, 밸브가 개방되어 있을 때(예를 들어, 플런저가 솔레노이드 코일의 자기장 내부에 완전히 있지 않은 경우), 밸브의 인덕턴스는 113 mH이다. 그러나, 밸브가 폐쇄될 때(예를 들어, 플런저가 솔레노이드 코일 내부에 더 진입하면), 밸브의 인덕턴스는 128 mH이다. 따라서, 시간(906과 908)의 차이는 이러한 인덕턴스(113 mH와 128 mH) 사이의 차이에 대응할 수 있다. 시간을 정확하게 측정함으로써, 개방된 밸브와 폐쇄된 밸브를 구별할 수 있다.

그래프(900b)에 도시된 바와 같이, 전술한 밸브와 관련된 구동 회로(110)의 비교기의 디지털 출력은 각각 곡선(910, 912)에 대응하는 곡선(914, 916)을 나타낸다. 개방된 밸브의 비교기의 디지털 출력을 나타내는 그래프(900b)의 곡선(914)은, 개방된 솔레노이드 코일과 관련된 전압이 전압 임계값과 교차할 때 비교기가 높은 신호(예를 들어, 참 또는 "1" 신호)를 초래한다는 것을 도시한다. 폐쇄된 밸브의 비교기의 디지털 출력을 나타내는 그래프(900b)의 곡선(916)은, 개방된 솔레노이드 코일과 관련된 전압이 전압 임계값과 교차할 때 낮은 신호(예를 들어, 거짓 또는 "0" 신호)를 초래한다. 그러나, 개방된 밸브 및 폐쇄된 밸브와 관련된 인덕턴스 차이(예를 들어, 각각 113 mH 대 128 mH)가 있으므로, 인가된 전압이 전압 임계값에 도달하는 데 걸리는 시간 차이가 초래되고, 비교기의 디지털 출력이 각각의 곡선에 대한 신호를 이동하는 데 걸리는 시간 차이가 있다(예를 들어, 그래프(900B) 참조).

도 10은 본 개시내용의 비제한적인 실시예에 따른, 시간 경과에 따라 밸브에서 플런저의 위치를 예시하는 밸브 레버(170, 210) 위치 테스트 구성으로부터의 데이터 출력이다. 예를 들어, 도 10의 그래프(1002)는 밸브가 통상적으로 개방되거나 통상적으로 폐쇄된 후 플런저의 위치를 나타내는 데이터 출력을 도시하고, 도 10의 그래프(1004)는 소음을 감소하기 위한 전술한 시스템 및 방법론을 사용하여 밸브가 개방되거나 폐쇄된 후 플런저의 위치를 나타내는 데이터 출력을 도시한다. 이들 그래프(1002와 1004)에서, 수직축은 시간을 나타내고 수평축은 플런저의 위치(예를 들어, 0 mm 내지 1.8 mm)를 나타낸다. 그래프는 플런저가 밸브를 구동시키기 위해 1.8 mm의 거리를 이동할 수 있음을 고분해능으로 도시한다. 각각의 라인은 주어진 시간에 샘플 지점이며, 변위는 숫자에 의해 표현된다. 도 10의 그래프에 의해 도시된 바와 같이, 본 명세서에 제시된 시스템 및 방법은 밸브의 위치를(예를 들어, 밸브 내 플런저의 위치를 통해) 고도의 분해능(예를 들어, 1/100 mm보다 더 좋음)으로 결정하게 할 수 있다.

도 11은 본 개시내용의 비제한적인 실시예에 따른, 밸브가 개방되어 있을 때와 밸브가 폐쇄되어 있을 때 밸브의 위치를 결정하기 위해 시간 경과에 따라 측정된 전압을 예시하는 밸브 레버(170, 210) 위치 테스트로부터의 다양한 파형을 예시한다. 예를 들어, 그래프(1102와 1104)는 구동 회로(110)의 교차점에서 측정된 전압(예를 들어, 도 8의 전류(820))을 나타내며, 이는 트랜지스터(808)(예를 들어, 게이트 드라이브)의 게이트에 제공된 전압(810)과 결합된다. 그래프(1102)는, 밸브가 개방된 상태에 있다고 보고될 때, 밸브의 실제 위치를 결정하기 위해 시간 경과에 따른 측정 전압을 도시하고, 그래프(1104)는, 밸브가 폐쇄된 상태에 있다고 보고될 때, 밸브의 실제 위치를 결정하기 위해 시간 경과에 따른 측정 전압을 도시한다. 더욱이, 그래프(1106)는 폐쇄된 상태에 있는 것으로 보고된 밸브에 대한 시간 경과에 따른 실제 측정 전압을 도시하는 그래프(1104)와, 실제로 폐쇄된 상태에 있는 밸브에 대한 시간 경과에 따른 기준 전압의 기준 파형(1108)을 중첩한다. 그래프(1110)는 실제로 개방된 상태에 있는 밸브에 대한 시간 경과에 따라 측정된 기준 전압의 기준 파형과, 실제로 폐쇄된 상태에 있는 밸브에 대한 시간 경과에 따른 기준 전압의 기준 파형(1108)을 중첩한다. 이들 각각의 그래프의 경우, 측정된 전압은 구동 회로(110)에 사용된 감지 저항기(806)에 기초할 수 있다. 일부 양태에서, 파형은 프로세서 또는 마이크로프로세서(예를 들어, 마이크로제어기(112))에 의해 측정되거나 출력될 수 있다.

에지(1112)와 에지(1114) 사이의 시간 차이(예를 들어, 임계 전압에 도달하는 데 걸리는 시간 차이)는 각각 밸브가 개방되어 있거나 밸브가 폐쇄되어 있음을 나타낸다. 전술한 바와 같이, 밸브가 개방되어 있을 때(예를 들어, 플런저가 밸브와 관련된 솔레노이드 코일의 자기장 외부에 부분적으로 있을 때), 솔레노이드 코일의 인덕턴스는 가장 낮은 지점에 있을 수 있어, 밸브에 진입되는 전류의 전류 레벨이 임계 전압에 도달할 때까지 더 빨리 상승하게 할 수 있다. 전류는 측정된 전압에 비례하므로(예를 들어, 감지 저항기(806)에 기초하여), 개방되어 있는 밸브의 파형은 측정된 전압이 임계 전압까지 더 빨리 상승하는 것을 도시한다. 이러한 빠른 상승은, 예를 들어 그래프(1102)와 에지(1112)에 도시되어 있다. 밸브가 폐쇄되면, 플런저는 솔레노이드 코일의 자기장 내로 더 위치하게 되어 전류가 더 느리게 상승하게 할 수 있다. 따라서, 그래프(1104와 1106)에 도시된 바와 같이, 측정된 전압(예를 들어, 감지 저항기(806)에 걸쳐)은 동일한 임계 전압에 도달하는 데 더 오랜 시간이 걸릴 수 있다.

밸브의 실제 상태(예를 들어, 개방 또는 폐쇄) 또는 플런저의 위치가 아직 결정되거나 확인되지 않은 경우, 전압은 유사하게(예를 들어, 구동 회로(110)에서 사용되는 감지 저항기(806)를 사용하여) 측정될 수 있다. 마이크로제어기(112)는 측정된 전압의 파형에서 측정된 전압의 전환(예를 들어, 에지(1112, 1114)에서와 같이)을 검색할 수 있다. 전환은 측정된 전압이 임계 전압에 도달하는 지점일 수 있다. 마이크로제어기(112)는 밸브가 해당 전환에 도달하는 데 걸리는 시간(예를 들어, 임계 전압)을 결정할 수 있다. 밸브 내에서 플런저의 위치와, 그에 따른 밸브의 상태는 전환에 도달하는 시간이 에지(1114)에 도달하는 데 걸리는 시간에 가까운지(예를 들어, 이 경우 밸브는 폐쇄된 상태에 더 가까울 수 있음) 또는 에지(1112)에 도달하는 데 걸리는 시간에 가까운지(예를 들어, 이 경우 밸브는 개방된 상태에 더 가까울 수 있음)를 식별함으로써 결정될 수 있다. 따라서, 플런저의 정확한 지점은 밸브가 임계 전압에 도달하는 데 걸리는 시간에 기초하고 이 시간을 폐쇄된 상태와 개방된 상태에서 임계 전압에 도달하는 데 걸리는 알려진 시간과 비교하여 결정될 수 있다. 예를 들어, 밸브에서 측정된 전압이 임계 전압에 도달하는 데 걸리는 시간이 에지(1112와 1114)에 도달하는 시간의 중간이라면, 밸브 내의 플런저의 위치는 완전히 내부와 완전히 외부 사이의 중간이어서, 밸브는 개방되지도 폐쇄되지도 않은 상태로 남아 있다(즉, 밸브는 고착되어 있음). 몇몇 실시예에서, 마이크로제어기(112)는 밸브의 측정된 전압에 대한 이미지 처리를 수행하고 더 선명한 파형을 획득하여 전환 지점(예를 들어, 측정된 전압이 임계 전압에 도달하는 데 걸리는 시간)을 더 잘 식별할 수 있다.

마이크로제어기(112)는 밸브가 명령된 위치에 있는지의 여부를 나타내는 정보를 제공하도록 구성된다. 몇몇 실시예에서, 마이크로제어기(112)는 밸브가 명령된 위치에 있지 않다는 것을 검출한 후 (예를 들어, 사용자 인터페이스(108)를 통해) 알람을 생성할 수 있다. 추가로 또는 대안적으로, 마이크로제어기(112)는 투석 치료를 일시 중지할 수 있다. 일부 경우에, 마이크로제어기(112)는 밸브를 권장 위치로 이동시키기 위해 밸브를 여러 번 재구동하려고 시도할 수 있다. 밸브 위치가 여전히 올바르지 않으면, 마이크로제어기(112)는 알람을 생성할 수 있다.

도 12는 해당 밸브에 대한 특징적인 전환 지점(1202)을 도시하는, 밸브에 대해 수행된 다수의 밸브 레버(170, 210) 위치 테스트로부터의 평균 파형을 예시한다. 전환 지점(1202)은 밸브로부터 측정된 평균 전압이 임계 전압에 도달하는 평균 시간을 나타낼 수 있다. 도 12에 도시된 바와 같이, 다수의 파형을 평균화하면 매우 소음이 많은 평균 파형이 초래된다. 예를 들어, 평균 파형에서 다양한 듀티 사이클의 개별 펄스는 식별하기 어려울 수 있다. 그렇더라도, 전환 지점(1202)은 쉽게 식별할 수 있으며 밸브 위치를 고분해능(예를 들어, 적어도 0.01 mm 분해능보다 더 좋음)으로 결정하는 데 사용될 수 있다. 더욱이, 다양한 듀티 사이클은 측정된 전압의 파형을 생성하기 위해 밸브에 얼마나 많은 전력이 공급되는지를 결정할 수 있다.

이후의 도면과 관련하여 본 명세서에서 설명되는 바와 같이, 밸브가 구동되지 않을 때(예를 들어, 밸브에 전력이 공급되지 않을 때) 밸브의 위치를 측정하는 것은 밸브가 구동될 때와 상이한 전처리 단계를 수반할 수 있는데, 그 이유는 밸브와 관련된 솔레노이드 코일이 포화될 수 있고 해당 포화가 측정된 전압의 파형에 영향을 미칠 수 있기 때문이다.

도 13 및 도 14는 본 개시내용의 비제한적인 실시예에 따른, 게이트 드라이브가 불포화된 후 기록된 밸브 레버(170, 210) 위치 테스트 데이터를 예시한다. 몇몇 실시예에서, 밸브의 측정된 전압의 파형 출력을 효과적으로 평가하기 위해, 마이크로제어기(112)는 펄스 폭 변조(PWM)를 일시적으로 턴 오프해야 하여, 구동 회로(110)에 공급되는 전력이 미리 결정된 시간 기간(예를 들어, 5 ms) 동안 0으로 떨어지게 할 수 있다. 밸브와 관련된 플런저는 미리 결정된 기간 동안 어디에서도 움직이지 못하거나 움직일 수 없게 될 수 있다(예를 들어, 플런저의 질량으로 인해). 더욱이, 마이크로제어기(112)는 밸브와 관련된 솔레노이드 코일을 불포화하기 위해 미리 결정된 기간 동안 전력을 턴 오프할 수 있다. 미리 결정된 기간은 포화에 의해 야기된 소음을 최소화함으로써 측정 간격 동안 솔레노이드 코일이 유용한 측정을 할 수 있을 만큼 충분히 길 수 있지만, 밸브를 해제하거나 밸브가 덜컹거리게 할 만큼 충분히 길지는 않다. 미리 결정된 기간이 지난 후, 마이크로제어기(112)는 (예를 들어, 트랜지스터(808)의 게이트로 전류가 유동하게 함으로써) 밸브에 전력을 다시 인가할 수 있다.

따라서, 도 13에 도시된 바와 같이, 주어진 밸브의 상태 및 밸브와 관련된 플런저의 위치가 측정되어야 할 때, 마이크로제어기(112)는 게이트 드라이브(1302)에 의해 인가된 전력이 펄스 폭 변조를 통해 밸브를 구동하기 위해 전력이 인가되었을 수 있는 이전 페이즈(1304)로부터 0으로 이동하게 할 수 있다. 이전에 밸브에 인가된 정확한 전력은 달라질 수 있으며, 그 결과 페이즈(1304)에서 상이한 파형이 초래될 수 있고, 이는 도 14와 관련하여 설명될 것이다. 이후, 게이트 드라이브는 미리 결정된 시간 기간(예를 들어, 5 ms) 동안 지속되는 불포화 페이즈(1306) 동안 밸브에 전력을 감소시키거나 및/또는 전혀 인가하지 않을 수 있다. 미리 결정된 시간 기간이 지난 후, 밸브는 (예를 들어, 측정 간격(1308)에 걸쳐) 전압을 측정할 준비가 된다(예를 들어, 불포화 상태). 전환 지점(1312)을 포함하여 측정된 전압의 대응 파형(1310)이 또한 도시되어 있다. 따라서, 측정 간격(1308)은 밸브의 측정 전압이 전환 지점(1312)(즉, 임계 전압)에 도달하는 데 걸리는 시간일 수 있다.

도 14는 게이트 드라이브가 불포화된 후 기록된 밸브 레버(170, 210) 위치 테스트 데이터를 도시하며, 이 경우 밸브에는 상이한 레벨의 전력이 미리 공급되었다. 예를 들어, 그래프(1402)는 마이크로제어기(112)가 1%의 PWM을 적용했을 때의 결과 파형을 예시하고, 그래프(1404)는 마이크로제어기(112)가 50%의 PWM을 적용했을 때의 결과 파형을 예시하며, 그래프(1406)는 마이크로제어기(112)가 99%의 PWM을 적용했을 때의 결과 파형을 예시한다. 그래프(1402-1406)와 도 13 전체에 걸쳐 황색 흔적은 밸브에 걸쳐 측정된 전압(예를 들어, 감지 저항기(806)에 걸쳐 측정된 전압에 기초함)이며 따라서 밸브를 통해 유동하는 전류를 나타낼 수 있다. 기존의 각각의 PWM 레벨(예를 들어, 그래프(1402-1406))의 경우, 인가되는 전류는 각각의 불포화 페이즈(예를 들어, 불포화 페이즈(1306)) 동안 0 암페어가 되었고, 이후 각각의 측정 간격(예를 들어, 측정 간격(1308)) 동안 상승하였다.

상승하는 전류로 인해 밸브에 걸쳐 인가되는 전압이 임계 전압에 도달하면, 비교기(812)는 이 전환 지점(즉, 측정된 전압이 임계 전압에 도달하는 지점)을 나타내는 신호를 제공할 수 있다. 따라서, 마이크로제어기(112)는 측정 간격(1308)이 시작된 후 비교기(812)가 신호를 전송하는 시간을 결정함으로써 전압이 전압 임계값에 도달하는 데 걸리는 시간을 측정할 수 있다. 예를 들어, 비교기(812)는 밸브가 전환 지점에 도달하면 IO 라인(818)을 통해 마이크로제어기(112)에 낮음에서 높음으로의 디지털 신호를 전송할 수 있으며, 마이크로제어기(112)는 낮음에서 높음으로의 신호를 검출하고 검출에 응답하여 측정 간격 동안 초래된 시간을 마킹하기 위해 타이머를 종료할 수 있다. 그 후, 마이크로제어기(112)는 (예를 들어, 이전 단계(1304))에서 이전에 밸브를 구동하기 위해 설정되었던 PWM 듀티 사이클을 다시 구동하도록 되돌릴 수 있다.

도 15 및 도 16은 밸브 레버(170, 120)가 폐쇄된 상태로 고착된 경우, 밸브 레버(170, 120)가 상시 동작하는 경우, 및 밸브 레버가 개방된 상태로 고착된 경우를 보여주는 기록된 밸브 레버(170, 210) 위치 테스트 데이터를 예시한다. 구체적으로, 도 15는 밸브가 개방 상태로부터 폐쇄 상태로 전환하도록 명령받았을 때의 전술한 세 가지 위치 테스트 데이터를 예시하지만, 세 가지 위치 테스트 데이터 중 단 하나(즉, 위치 테스트 데이터(1504))만이 밸브가 명령에 응답하여 실제로 정상적으로 구동하는 것을 예시한다. 유사하게, 도 16은 밸브가 폐쇄 상태로부터 개방 상태로 전환하도록 명령받았을 때의 전술한 세 가지 위치 테스트 데이터를 예시하지만, 세 가지 위치 테스트 데이터 중 단 하나(즉, 위치 테스트 데이터(1604))만이 밸브가 명령에 응답하여 실제로 정상적으로 구동하는 것을 예시한다. 이러한 위치 테스트 데이터는 밸브가 구동하도록 명령받았을 때에 밸브의 인덕턴스 측정에 기초한다.

도 15 및 도 16에 도시된 바와 같이, 각각의 위치 테스트 데이터(1502-1506, 1602-1606)는 밸브와 관련된 솔레노이드 코일의 포화의 결과로서 하향 경사진다. 밸브가 전혀 구동되지 않는다면, 이러한 위치 테스트 데이터(1502-1506, 1602-1606)는 대부분 수평일 수 있다(예를 들어, 경사가 거의 없거나 전혀 없음)는 것을 이해하여야 한다. 그러나, 밸브가 (예를 들어, 도 15에서 개방된 상태로부터 폐쇄된 상태로, 도 16에서 폐쇄된 상태로부터 개방된 상태로) 구동하도록 명령받았을 때 위치 테스트 데이터가 수신되기 때문에, 밸브와 관련된 솔레노이드 코일이 포화되기 시작하여, 위치 테스트 데이터(1502-1506, 1602-1606)에서 하향 경사를 유발한다. 전술한 바와 같이, 마이크로제어기(112)는 밸브에 인가되는 전력이 미리 결정된 시간 기간 동안 0으로 설정되는 불포화 페이즈(1306)를 거쳐 측정 간격(1308) 동안 포화에 의해 야기되는 소음을 완화할 수 있다. 그러나, 포화에 의해 야기되는 하향 경사에도 불구하고, 도 15 및 도 16은 밸브가 개방된 상태로 고착된 경우(예를 들어, 위치 테스트 데이터(1502 및 1602)) 또는 폐쇄된 상태로 고착된 경우(예를 들어, 위치 테스트 데이터(1504 및 1604))와 달리 정상적으로 작동하는 경우(예를 들어, 위치 테스트 데이터(1506 및 1606))를 매우 명확하게 예시한다. 더욱이, 도 15는 밸브의 개방된 상태로부터 폐쇄된 상태로의 실제 전환(1508)을 도시하고, 도 16은 두 시나리오 모두에서 밸브가 정상적으로 작동할 때 밸브의 폐쇄된 상태로부터 개방된 상태로의 실제 전환(1508)을 도시한다. 그러나, 도 15에서 밸브가 폐쇄하도록 명령받았을 때 위치 테스트 데이터가 좌측으로부터 우측으로 추적되는 반면, 도 16에서는 밸브가 개방하도록 명령받았을 때 위치 테스트 데이터가 우측으로부터 좌측으로 추적된다. 따라서, 각각의 전환 지점(1508, 1608)은 밸브가 개방하도록 명령받았는지(예를 들어, 도 15) 또는 폐쇄하도록 명령받았는지(예를 들어, 도 16)에 따라 상이한 위치 및/또는 시간에 발생할 수 있다. 더욱이, 각각의 전환 지점(1508과 1608)은 밸브의 특정 특성(예를 들어, 제조된 배치)에 기초하여 달라질 수 있거나, 밸브가 마모됨에 따라 시간 경과에 따라 변경될 수 있다.

따라서, 몇몇 실시예에서는, 일반적인 파형을 사용하여 밸브의 측정된 전압(예를 들어, 감지 저항기(806)에 기초하여)을 일반적인 임계 전압과 비교할 수 있다. 일반적인 파형은 밸브로부터 측정된 전압의 전환 지점이 임계 전압과 점근적으로 정렬하도록 맞춤화될 수 있다.

본 명세서에 설명된 본 바람직한 실시예에 대한 다양한 변경 및 수정이 본 기술 분야의 숙련자에게 명백할 것이라는 것을 이해하여야 한다. 따라서, 이러한 변경 및 수정은 첨부된 청구범위에 의해 커버되는 것으로 의도된다. 예를 들어, MOSFET와 NPN 트랜지스터가 솔레노이드 밸브 활성화 및 비활성화 동안 소음 감소를 돕는 데 사용되는 트랜지스터로서 설명되어 있지만, 다른 트랜지스터도 유사하게 소음을 감소시키도록 솔레노이드 밸브의 플런저를 감속하는 데 유사하게 사용될 수 있다. 또 다른 예에서, 다양한 밸브 실시예가 주로 복막 투석("PD")과 관련하여 설명되었지만, 밸브 실시예는 혈액 투석("HD"), 혈액 여과("HF"), 혈액 투석 여과("HDF"), 및 지속적 신장 대체 치료("CRRT")를 위한 것과 같은 다른 의료 유체 시스템 및 관련 기계와 함께 사용될 수 있다.

Claims (20)

1. 의료 유체 시스템이며,
   의료 유체 시스템에서 유체 유동을 제어하도록 구성된 밸브 - 밸브는 하우징, 솔레노이드 코일, 및 플런저를 포함하고, 밸브는 솔레노이드 코일에 전압을 인가하여 하우징 내에서 플런저를 이동시킴으로써 튜브를 통한 유체의 유동을 활성화하도록 구성됨 -;
   제어 신호에 응답하여, 펄스 폭 변조(PWM) 신호를 통해 의료 유체 시스템의 밸브를 제어하도록 구성된 구동 회로; 및
   프로세서와 메모리를 포함하는 마이크로제어기를 포함하고, 메모리는 명령어를 저장하고, 상기 명령어는, 프로세서에 의해 실행될 때, 프로세서로 하여금:
   구동 회로에 제어 신호를 송신하여 구동 회로가 밸브의 솔레노이드 코일에 PWM 신호를 인가하고 상승(ramp up)하게 하며,
   PWM 신호의 상승은 플런저가 하우징 내의 단부 위치에 도달할 때까지 천천히 이동하게 하고,
   천천히 이동하는 플런저는 플런저에 의해 생성되는 소리를 감소시키는, 의료 유체 시스템.
2. 제1항에 있어서, 명령어는, 프로세서에 의해 실행될 때, 추가로 프로세서로 하여금:
   구동 회로를 통해 밸브에 전력을 인가하여 밸브에 걸쳐 전압을 측정하고;
   밸브와 관련된 감지 저항기에 기초한 구동 회로를 통해, 측정 간격 동안 밸브에 걸쳐 전압을 모니터링하며, - 측정 간격은 전압이 미리 결정된 임계 전압에 도달할 때 종결됨 -;
   정상적으로 기능하는 폐쇄 밸브에 대한 기준 간격과 측정 간격을 비교하고;
   측정 간격과 기준 간격의 비교에 기초하여, 밸브 위치의 평가를 생성하게 하는, 의료 유체 시스템.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 밸브는, 구동 회로를 통해, 솔레노이드 코일에 인가되는 전압을 인가 해제하여 플런저를 하우징과 반대 방향으로 이동시켜 튜브를 폐색함으로써 튜브를 통한 의료 유체의 유동을 폐쇄하도록 추가로 구성되고, 명령어는, 프로세서에 의해 실행될 때, 추가로 프로세서로 하여금:
   구동 회로에 제2 제어 신호를 송신하여 구동 회로가 솔레노이드 코일로의 PWM 신호를 0%의 듀티 사이클로 하강시키게 하고,
   PWM 신호의 하강은 플런저가 반대 방향으로 그리고 대응 플런저에 의해 생성되는 소리가 PWM 신호 없이 작동하는 경우에 비교하여 감소되는 방식으로 이동하게 하는, 의료 유체 시스템.
4. 제3항에 있어서, 명령어는, 프로세서에 의해 실행될 때, 추가로 프로세서로 하여금:
   구동 회로를 통해 밸브에 제2 전력을 인가하여 밸브에 걸쳐 제2 전압을 측정하고;
   밸브와 관련된 감지 저항기에 기초한 구동 회로를 통해, 제2 측정 간격 동안 밸브에 걸쳐 제2 전압을 모니터링하며, - 제2 측정 간격은 제2 전압이 미리 결정된 임계 전압에 도달할 때 종결됨 -;
   정상적으로 기능하는 개방 밸브에 대한 제2 기준 간격과 제2 측정 간격을 비교하고;
   제2 측정 간격과 제2 기준 간격의 비교에 기초하여, 밸브 위치의 제2 평가를 생성하게 하는, 의료 유체 시스템.
5. 제1항에 있어서, 밸브, 구동 회로, 및 마이크로제어기는 복막 투석 기계 또는 혈액 투석 기계 내에 포함되는, 의료 유체 시스템.
6. 의료 유체 시스템에서 밸브 위치를 결정하는 방법이며,
   프로세서를 갖는 마이크로제어기에 의해, 밸브를 폐쇄하기 위한 제어 신호를 송신하는 단계 - 밸브는 의료 유체 시스템에서 유체 유동을 제어하도록 구성되고, 밸브는 적어도 제어 신호가 송신되기 전에 개방되어 있고, 밸브는 하우징, 솔레노이드 코일, 및 플런저를 포함함 -;
   구동 회로를 통해 밸브에 전력을 인가하여 밸브에 걸쳐 전압을 측정하는 단계;
   밸브와 관련된 감지 저항기에 기초한 구동 회로를 통해, 측정 간격 동안 밸브에 걸쳐 전압을 모니터링하는 단계 - 측정 간격은 전압이 미리 결정된 임계 전압에 도달할 때 종결됨 -;
   정상적으로 기능하는 폐쇄 밸브에 대한 기준 간격과 측정 간격을 비교하는 단계; 및
   비교에 기초하여, 밸브가 폐쇄되어 있는지의 여부를 나타내는 정보를 생성하는 단계를 포함하는, 방법.
7. 제6항에 있어서, 밸브에 전력을 인가하기 전에,
   미리 결정된 시간 기간 동안 전력 레벨을 0으로 설정하여 미리 결정된 시간 기간에 걸쳐 솔레노이드 코일의 불포화를 유발하는 단계를 더 포함하는, 방법.
8. 제7항에 있어서, 미리 결정된 시간 기간은 5 밀리초(ms)인, 방법.
9. 제6항에 있어서, 밸브에 걸쳐 전압을 모니터링하는 단계는:
   구동 회로에 연결된 비교기로부터, 전압이 미리 결정된 임계 전압에 도달했을 때의 표시를 수신하는 단계를 포함하는, 방법.
10. 제6항에 있어서,
    마이크로제어기에 의해, 밸브를 개방하기 위한 제2 제어 신호를 송신하는 단계;
    구동 회로를 통해 밸브에 제2 전력을 인가하여 밸브에 걸쳐 제2 전압을 측정하는 단계;
    감지 저항기에 기초한 구동 회로를 통해, 제2 측정 간격 동안 밸브에 걸쳐 제2 전압을 모니터링하는 단계 - 제2 측정 간격은 제2 전압이 제2 미리 결정된 임계 전압에 도달할 때 종결됨 -;
    정상적으로 기능하는 개방 밸브에 대한 제2 기준 간격과 제2 측정 간격을 비교하는 단계; 및
    제2 측정 간격과 제2 기준 간격 사이의 비교에 기초하여, 밸브가 개방되어 있는지의 여부를 나타내는 제2 정보를 생성하는 단계를 더 포함하는, 방법.
11. 의료 유체 시스템이며,
    의료 유체 시스템에서 유체 유동을 제어하도록 구성된 밸브 - 밸브는 하우징, 솔레노이드 코일, 및 플런저를 포함하고, 밸브는 솔레노이드 코일에 전압을 인가하여 하우징 내에서 플런저를 이동시킴으로써 유체의 유동을 활성화하도록 구성됨 -;
    제어 신호에 응답하여, 펄스 폭 변조(PWM) 신호를 통해 의료 유체 시스템의 밸브를 제어하도록 구성된 구동 회로; 및
    프로세서와 메모리를 포함하는 마이크로제어기를 포함하고, 메모리는 명령어를 저장하고, 상기 명령어는, 프로세서에 의해 실행될 때, 프로세서로 하여금:
    밸브를 폐쇄하기 위한 제어 신호를 송신하고 - 밸브는 적어도 제어 신호가 송신되기 전에 개방되어 있음 -,
    구동 회로를 통해 밸브에 전력을 인가하여 밸브에 걸쳐 전압을 측정하고,
    밸브와 관련된 감지 저항기에 기초한 구동 회로를 통해, 측정 간격 동안 밸브에 걸쳐 전압을 모니터링하며 - 측정 간격은 전압이 미리 결정된 임계 전압에 도달할 때 종결됨 -,
    정상적으로 기능하는 폐쇄 밸브에 대한 기준 간격과 측정 간격을 비교하고,
    비교에 기초하여, 밸브가 폐쇄되어 있는지의 여부를 나타내는 정보를 생성하게 하는, 의료 유체 시스템.
12. 제11항에 있어서, 명령어는, 프로세서에 의해 실행될 때, 추가로 프로세서로 하여금:
    밸브에 전력을 인가하기 전에, 미리 결정된 시간 기간 동안 전력 레벨을 0으로 설정하여 미리 결정된 시간 기간에 걸쳐 솔레노이드 코일의 불포화를 유발하게 하는, 의료 유체 시스템.
13. 제12항에 있어서, 미리 결정된 시간 기간은 5 밀리초(ms)인, 의료 유체 시스템.
14. 제11항에 있어서, 밸브에 걸쳐 전압을 모니터링하는 것은, 구동 회로에 연결된 비교기로부터, 전압이 미리 결정된 임계 전압에 도달했을 때의 표시를 수신하는 것을 포함하는, 의료 유체 시스템.
15. 제11항에 있어서, 명령어는, 프로세서에 의해 실행될 때, 추가로 프로세서로 하여금:
    밸브를 개방하기 위한 제2 제어 신호를 송신하고;
    구동 회로를 통해 밸브에 제2 전력을 인가하여 밸브에 걸쳐 제2 전압을 측정하고;
    감지 저항기에 기초한 구동 회로를 통해, 제2 측정 간격 동안 밸브에 걸쳐 제2 전압을 모니터링하며 - 제2 측정 간격은 제2 전압이 제2 미리 결정된 임계 전압에 도달할 때 종결됨 -;
    정상적으로 기능하는 개방 밸브에 대한 제2 기준 간격과 제2 측정 간격을 비교하고;
    제2 측정 간격과 제2 기준 간격 사이의 비교에 기초하여, 밸브가 개방되어 있는지의 여부를 나타내는 제2 정보를 생성하게 하는, 의료 유체 시스템.
16. 제11항에 있어서, 밸브, 구동 회로, 및 마이크로제어기는 복막 투석 기계 또는 혈액 투석 기계 내에 포함되는, 의료 유체 시스템.
17. 밸브를 제어하는 방법이며,
    프로세서를 갖는 마이크로제어기에 의해, 제어 신호를 송신하여 구동 회로가 밸브의 솔레노이드 코일에 PWM 신호를 인가하고 상승하게 하는 단계를 포함하고, 밸브는 솔레노이드 코일에 전압을 인가하여 하우징 내에서 플런저를 이동시킴으로써 유체의 유동을 활성화하도록 구성되며,
    PWM 신호의 상승은 플런저가 하우징 내의 단부 위치에 도달할 때까지 천천히 이동하게 하고,
    천천히 이동하는 플런저는 플런저에 의해 생성되는 소리를 감소시키는, 방법.
18. 제17항에 있어서,
    구동 회로를 통해 밸브에 전력을 인가하여 밸브에 걸쳐 전압을 측정하는 단계;
    밸브와 관련된 감지 저항기에 기초한 구동 회로를 통해, 측정 간격 동안 밸브에 걸쳐 전압을 모니터링하는 단계 - 측정 간격은 전압이 미리 결정된 임계 전압에 도달할 때 종결됨 -;
    정상적으로 기능하는 폐쇄 밸브에 대한 기준 간격과 측정 간격을 비교하는 단계; 및
    측정 간격과 기준 간격의 비교에 기초하여, 밸브 위치의 평가를 생성하는 단계를 더 포함하는, 방법.
19. 제17항 또는 제18항에 있어서, 밸브는, 구동 회로를 통해, 솔레노이드 코일에 인가되는 전압을 인가 해제하여 플런저를 하우징과 반대 방향으로 이동시켜 튜브를 폐색함으로써 의료 유체의 유동을 폐쇄하도록 추가로 구성되고, 방법은:
    구동 회로에 마이크로제어기에 의해 제2 제어 신호를 송신하여 구동 회로가 솔레노이드 코일로의 PWM 신호를 0%의 듀티 사이클로 하강시키게 하는 단계를 더 포함하고,
    PWM 신호의 하강은 플런저가 반대 방향으로 그리고 대응 플런저에 의해 생성되는 소리가 PWM 신호 없이 작동하는 경우에 비교하여 감소되는 방식으로 이동하게 하는, 방법.
20. 제19항에 있어서,
    구동 회로를 통해 밸브에 제2 전력을 인가하여 밸브에 걸쳐 제2 전압을 측정하는 단계;
    밸브와 관련된 감지 저항기에 기초한 구동 회로를 통해, 제2 측정 간격 동안 밸브에 걸쳐 제2 전압을 모니터링하는 단계 - 제2 측정 간격은 제2 전압이 미리 결정된 임계 전압에 도달할 때 종결됨 -;
    정상적으로 기능하는 개방 밸브에 대한 제2 기준 간격과 제2 측정 간격을 비교하는 단계; 및
    제2 측정 간격과 제2 기준 간격의 비교에 기초하여, 밸브 위치의 제2 평가를 생성하는 단계를 더 포함하는, 방법.