CN107921199A - 用于向患者施用医用流体的输注设备及方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于向患者(P)施用医用流体的输注设备(1)包括：泵送机构(11)，其用于以设定的流速通过输送线(3)从流体容器(20)向患者(P)泵送医用流体；传感器设备(14)，其用于测量泵送机构(11)或输送线(3)上的力；以及处理器设备(15)，其用于根据由传感器设备(14)测量的力来得到指示输送线(3)中的压力的压力值，其中，处理器设备(15)被构造成将压力值与阈值进行比较以确定在输送线(3)中是否存在阻塞(O)。在本文中，存储设备(16)存储与泵送机构(11)和/或输送线(3)相关联的柔量值，其中，处理器设备(15)被构造成根据所存储的柔量值、流速以及阈值来计算在输送线(3)中发生阻塞(O)的时刻(t0)与压力值超过阈值(Pthres)的时刻(t1)之间的持续时间(T)的估值。以这种方式，提供了用于向患者施用医用流体的输注设备，其可以有助于对用于阻塞检测的阈值进行规划并且可以针对阻塞检测向用户提供较高的信任度。

Description

用于向患者施用医用流体的输注设备及方法
本发明涉及根据权利要求1的前序部分的用于向患者施用医用流体的输注设备以及用于向患者施用医用流体的方法。
这种输注设备包括：泵送机构，其用于以设定的流速通过输送线从流体容器向患者泵送医用流体；传感器设备，其用于测量泵送机构上或输送线上的力；以及处理器设备，其用于根据由传感器设备测量的力来得到指示输送线中的压力的压力值。在本文中，处理器设备被构造成将压力值与阈值进行比较以确定在输送线中是否存在阻塞。
这种输注设备可以例如被构造为注射器泵或蠕动(容积)输注泵。在注射器泵内，医用流体(例如用于患者的肠胃外给养的药物或营养流体)被容纳在注射器的圆柱形管中。通过将注射器的柱塞连续地推入圆柱形管中，医用流体从圆柱形管通过合适的输送线被输送给患者，从而将医用流体输注给患者。
在注射器泵内，力传感器例如被放置在作用于注射器的柱塞上的输注设备的泵送机构的驱动元件上。通过测量施加在柱塞上的力，可以得到注射器的圆柱形管(其向下游连接至输送线)内的压力。在本文中，通常在正常输注过程期间，因为向患者输送医用流体的阻力较小，所以圆柱形管内的压力可以假定(几乎)为0。然而，如果在注射器的圆柱形管下游的输送线中存在阻塞，则圆柱形管中的压力将上升，这可以经由力传感器检测到并且可以用于在压力超过一定的预设阈值的情况下触发警报。
可以在例如进行输注操作之前由用户对用于阻塞检测的压力阈值进行规划。在本文中，用户可以在初始规划设备期间输入期望的阈值，然后在操作期间使用该阈值来确定是否存在阻塞。
然而，在这方面，用户必须意识到在发生阻塞时通常不会立即触发警报的事实。而是，在泵送机构上或输送线上所测量的压力将持续上升，并且将只有在实际发生阻塞之后某个时间才达到阈值。达到阈值与实际发生阻塞之间的时间例如取决于流速、设定的阈值以及泵送机构或者与泵送机构一起使用的管组的机械特性。因此，只有在发生阻塞后已经过了相当长的时间例如在第一次发生阻塞之后30分钟、1小时甚至更长时间之后才会触发警报。如果需要以恒定的剂量率向患者连续输注医用流体，则输注过程的长时间中断会造成严重的问题，并且可能会对患者有害。
通常，在与输注设备一起配发的使用说明书中，例如在表格中指出了在发生阻塞与实际触发警报之间会经过多长时间。然而，这种方法具有缺点，因为通常用户在每次输注操作之前不会参考使用说明书，并且使用说明书通常将仅针对某些情况例如针对在特定流速下的特定管组列出估值的时间延迟，而不会覆盖所有不同的方案，并且可能不允许用户容易地得到针对未明确包括在说明书中的特定情况的估值。
因此，用户例如护士可能在阻塞警报触发时具有相当低的信任度，这可能导致用户比实际需要更频繁地检查输注设备，从而给用户例如在医院环境下例如在医院的加护病房中已经面临各种不同任务的护士带来额外的负担。
本发明的目的是提供一种用于向患者施用医用流体的输注设备和方法，其有助于对用于阻塞检测的阈值进行规划，并且可以针对阻塞检测向用户提供较高的信任度。
该目的借助于包括权利要求1的特征的输注设备来实现。
在本文中，输注设备包括存储设备，存储设备存储与泵送机构和/或输送线相关联的柔量值，其中，处理器设备被构造成根据所存储的柔量值、流速以及阈值来计算在输送线中发生阻塞的时刻与压力值超过阈值的时刻之间的持续时间的估值。
因此，处理器设备被构造成计算指示实际发生阻塞的时刻与所得到的压力值超过阈值从而可以触发警报的时刻之间的时间跨度的持续时间的估值。例如，可以向用户显示该持续时间的估值，使得用户例如在她向输注设备输入阈值时立即获得关于实际发生阻塞与最终触发警报的时刻之间(大致)可能经过的持续时间的反馈。
如果用户以这种方式例如获得发生阻塞与警报之间的时间跨度可能是例如1小时甚至更长时间的信息，那么用户可以适应性调整阈值，从而获得较短的持续时间例如15分钟。因此，反馈允许用户适当地调整对阈值的规划。
为了计算持续时间的估值，处理器设备考虑流速、阈值以及与泵送机构和/或输送线相关联的柔量值。在这方面，柔量值要被理解为系统例如在注射器泵上使用的注射器的圆柱形管或者在泵送机构与患者之间延伸的输送线的膨胀性的度量。通常，柔量指示单位压力的容量变化并且相应地被表示为例如ml/bar。对于例如管组，柔量指示如果压力增加一定幅度则管膨胀的容量。
系统的柔量可以通过使系统例如管组承受压力并测量容量变化来容易地测量。
本发明利用了系统内压力的上升还取决于系统的柔量的结论。大的柔量将导致压力较慢地上升(因为系统例如管组在压力上升时膨胀)，而小的柔量将导致压力快速上升。
因此，输注设备在其存储设备中存储与泵送机构和/或输送线相关联的柔量值，其中，泵送机构的部件可以例如是下述注射器：注射器的柱塞被移动以从注射器的圆柱形管经过输送线向患者输送医用流体。柔量值可以是常数值。然而，还可以想到的是，柔量值取决于压力，因此随压力而非线性地变化。
输注设备可以例如包括允许用户对流速和/或阈值进行规划的输入设备。输入设备可以例如由触控式显示器组成，经由该输入设备用户可以输入输注过程应当被执行的流速以及应当用于阻塞检测的阈值。在对流速和/或阈值进行规划后，处理器设备可以立即计算输送线中发生阻塞的时刻与压力值超过阈值的时刻之间的持续时间的估值，使得用户获得即时反馈，并且可以适当地调整例如阈值，使得持续时间落入可接受的范围内。
存储设备可以例如存储与多个不同泵送机构和/或输送线相关联的多个柔量值。通过向输注设备输入使用哪种泵送机构例如哪种类型的注射器以及使用哪种输送线例如哪种管组，处理器设备可以从存储设备获得相关联的柔量值，并且可以使用该柔量值进行计算。
如果存储设备内未定义特定类型的注射器，可以使用例如默认值。如果例如使用特定制造商的具有预定义容量例如50ml的注射器，若来自该特定制造商的特定注射器对于系统是未知的，则可以使用用于50ml注射器的默认值。
如上所述，柔量值可以是常数或者可以由取决于压力的(非线性)关系来定义。
处理器设备可以例如被构造成利用以下等式来计算持续时间的估值：
在本文中，T表示在输送线中发生阻塞的时刻与压力值超过阈值的时刻之间的持续时间，Pthres表示阈值，以及f表示流速。
输注设备可以例如被构造为注射器泵。在这种情况下，泵送机构可以由输注泵结合特定注射器的机械系统来构成。例如，注射器包括圆柱形管和可在圆柱形管中移动的柱塞，其中，输注泵的泵送机构包括驱动元件，驱动元件作用在柱塞上以将柱塞连续地移动至圆柱形管中从而从圆柱形管向患者输送医用流体。在这种情况下，存储设备有利地存储与在注射器泵上使用的特定注射器(或具有可比较的机械特性的类似注射器)相关联的柔量值。
在可替选实施方式中，输注设备可以被构造为容积(蠕动)泵，其中，存储设备存储在容积泵上使用的管组的柔量值。在这种情况下，泵送机构可以例如包括摆动设备，摆动设备作用在一次性管组的泵模块上以用于以蠕动方式通过泵模块来泵送医用流体。
在一个实施方式中，输注设备包括显示设备，显示设备被构造成显示所计算的持续时间的估值。在本文中，显示设备可以例如是允许用户输入命令以及显示信息例如操作参数的触控式显示器。
在一个实施方式中，处理器设备可以被构造成在所计算的持续时间的估值超过预定限制的情况下发出警告。因此，在输入阈值后，如果所估值的发生阻塞与触发警报的时刻之间的持续时间变得太大，则立即警告用户。例如，可以例如通过向用户提示输入另一较小的阈值来防止用户输入导致发生阻塞与触发警报的时刻之间的持续时间的过大估值的阈值。
在另一实施方式中，处理器设备可以被构造成计算阈值，从而获得落入预定义的范围内的在输送线中发生阻塞的时刻与压力值超过阈值的时刻之间的持续时间的估值。因此，在这种情况下，可以在未与用户交互的情况下自动进行阈值的设置，其中，处理器设备可以设置阈值，从而获得发生阻塞的时刻与实际触发警报之间的理想持续时间。
预定义的范围可以例如具有30分钟、优选地15分钟、甚至更优选地10分钟的上限。下限可以例如是5分钟。通常，为了避免误警报，阈值不应当被选择得太小，但是为了避免实际发生阻塞与触发警报的时刻之间的长的持续时间，阈值也不应当被选择得太大。
该目的还通过使用输注设备向患者施用医用流体的方法来实现，其中：
-泵送机构以设定的流速通过输送线从流体容器向患者泵送医用流体，-传感器设备测量泵送机构或输送线上的力，以及
-处理器设备根据由传感器设备测量的力来得到指示输送线中的压力的压力值，其中，处理器设备被构造成将压力值与阈值进行比较以确定在输送线中是否存在阻塞。
在本文中，存储设备存储与泵送机构和/或输送线相关联的柔量值，其中，处理器设备根据所存储的柔量值、流速以及阈值来计算在输送线中发生阻塞的时刻与压力值超过阈值的时刻之间的持续时间的估值。
上面针对输注设备描述的优点和有利实施方式同样也适用于该方法，因此其可以参考上文。
有利地在用户对输注设备进行规划时并且因此在实际操作输注设备之前进行对在输送线中发生阻塞的时刻与压力值超过阈值的时刻之间的持续时间的估值的计算。
随后将参照附图所示的实施方式更详细地描述本发明的构思。在附图中：
图1示出了被构造为注射器泵的输注设备的视图；
图2示出了在阻塞的情况下压力随时间上升的示意图；以及
图3示出了容积(蠕动)输注泵形式的输注设备的视图。
图1示出了注射器泵形式的输注设备1的实施方式。输注设备1包括具有前表面100的壳体10和布置在前表面100上的显示设备13。显示设备13可以例如是允许用户输入用于操作输注设备1的命令并且显示关于实际输注操作过程的操作信息的触控式显示器。
输注设备1包括接受器12，在接受器12中布置有具有圆柱形管20的注射器2。柱塞21可在圆柱形管20内移动并且与输注设备1的泵送机构的驱动元件11接合。在圆柱形管20的与柱塞21相对的端部处，输送线3从圆柱形管20向患者B延伸，输送线3在端部30处连接至圆柱形管20并且在端部31处连接至患者B。
柱塞21包括远离圆柱形管20并且与输注设备1的驱动元件11抵接的头部210。在输注设备1的操作期间，驱动元件11在致动方向A上被电动地驱动，使得柱塞21移动到圆柱形管20中，并且经由输送线3向患者B输送容纳在圆柱形管20中的医用流体。
输注设备1包括处理器设备15和存储设备16。经由处理器设备15来控制输注设备1的输注操作。在存储设备16中，可以存储操作参数例如在输注设备1上使用的注射器2的机械特性以及操作数据。
在输注过程期间，从圆柱形管20经由输送线3向患者B输送医用流体，例如用于患者等的肠胃外给养的药物或营养流体。为此，柱塞21被连续地推入圆柱形管20中，从而获得在开始输注操作之前由用户所规划的期望流速。
输送线3通常由柔性管制成，柔性管例如由PVC材料制成。输送线从圆柱形管20延伸至患者B，并且在其第一端部30处与圆柱形管20流体连接，在其第二端部31处例如连接至用于向患者B提供静脉通路的针。在输注过程期间，必须避免输送线3中的阻塞O，然而如果阻塞O发生则必须被检测到，使得可以采取适当的应对措施来克服阻塞O。为此，将力传感器14面向柱塞214的头部210放置在驱动元件11上以测量在输注过程期间施加在柱塞21上的力。根据借助于力传感器14测量的力，可以获得注射器2内的压力的估值，从而可以监测注射器2和输送线3内的压力。如果发现注射器2和输送线3内的压力上升超过允许的阈值，则触发指示系统中可能存在阻塞O的警报。
图2示出了在阻塞O的情况下压力P随时间t的示意图。通常，在不存在阻塞O的情况下，在正常输注操作期间压力P非常小(几乎为0)(参见时刻t0之前的压力P)。如果在时刻t0处发生阻塞O，则压力P将开始上升并且将持续上升(如果阻塞O不消失)直到超过阈值Pthres为止，此时处理器设备15触发警报从而警告用户存在阻塞O。
在图2的示例中，在时刻t0处发生阻塞O。由于在阻塞O之后压力P以有限的斜率持续上升，所以在压力曲线P实际上在时刻t1处超过压力阈值Pthres之前可能已经过了相当长的持续时间T，在本文中，压力上升的斜率取决于多个因素例如流速和系统的柔量，尤其是注射器2的圆柱形管20的柔量和在圆柱形管20与患者B之间延伸的输送线3的柔量。
通常，输送线3中的压力将根据以下等式上升：
在本文中，P表示压力，f表示流速，t表示时间，以及C表示柔量。
持续时间T还取决于阈值Pthres，从而通过适当地设置阈值Pthres，可以影响在发生阻塞O与警报的时刻之间的持续时间T。预设的阈值Pthres例如由用户在进行输注过程之前进行规划并且应当由用户选择成使得持续时间T不会变得过大(通常，应当在发生阻塞O之后及时触发针对阻塞的警告，使得输注过程不会中断太长时间)。
为了便于用户设置阈值Pthres，处理器设备15被构造成使用以下等式来计算持续时间T的估值：
在本文中，Pthres表示阈值，C表示柔量，以及f表示流速。在用户对阈值Pthres进行规划之后，处理器设备15立即计算持续时间T的估值，并向用户输出该估值，使得用户获得关于在输注设备1的实际输注操作期间实际发生阻塞与触发警报的时刻之间的期望时间的估值的反馈。
与注射器2和输送线3相关联的柔量值C被存储在输注设备1的存储设备16中。在这方面，存储设备16可以针对不同的注射器2和不同的输送线3存储多个柔量值C，从而通过向输注设备1输入例如注射器2的类型，处理器设备15可以参考与在系统上使用的特定注射器2相关联的柔量值C来计算持续时间T的估值。
存储设备16可以例如存储特定制造商和特定容量的注射器2的柔量值。存储设备16可以另外存储特定容量的注射器2的默认值，这可以在特定制造商的特定注射器2未在输注设备1中明确定义的情况下使用。输送线3可以通过其长度、内径和/或外径等以及通过其制造商来标识，并且与特定类型的输送线3相关联地，可以将特定柔量值存储在存储设备16中。
存储设备16可以存储针对柔量的常数值。同样可以想到的是，存储设备6存储柔量例如取决于系统中的压力的非线性关系。
在对阈值Pthres进行规划后，持续时间T的估值的计算可以用于向用户提供反馈。如果阈值Pthres超过预定限制例如30分钟，则可以另外向用户触发警报，或者可以阻止用户输入导致持续时间T上升超过预定义限制的阈值Pthres。
可替选地，输注设备1可以被构造成：自动设置阈值Pthres使得阈值Pthres落入预定义范围内。例如，在对流速进行规划后，系统可以自动设置阈值Pthres使得阈值Pthres低于例如15分钟并且高于例如5分钟。
本发明不限于如图1所示的注射器泵。而是，如图3所示，本发明同样也适用于容积泵。
在图3的示例中，输注设备1被构造为具有壳体10和包含接受器101的前表面100的容积(蠕动)输注泵，输注组3的泵模块32可以被接纳在接受器101中。壳体元件103(也被表示为“门”)可围绕旋转轴D相对于壳体10旋转，并且可以靠近前表面100，使得在闭合状态下，将管组3保持在输注设备1上。
管部320、321从泵模块32延伸。关于这些管部320、321，上游管部321将泵模块32连接至容纳医用流体的容器，而下游泵部320将泵模块32连接至患者B以向患者B输送医用流体。输注设备1包括泵送机构11(在图3中仅示意性地示出)，泵送机构11具有例如作用在泵模块32上的摆动设备以用于通过管组3向患者B蠕动地泵送医用流体。
本发明可以以与如上所述类似的方式在根据图3的输注设备1中实现，因此其可以参考上文。在存储设备16中，可以存储管组3的柔量值，其中，可以存储针对不同类型和不同制造商的不同管组3的不同柔量值。处理器设备15控制输注设备1的操作，并且根据测量下游管部320上的力的力传感器14的读数，可以确定和观察下游管部320中的压力P以检测系统中的阻塞O。
本发明不限于上述实施方式，而是可以以完全不同的方式来执行。特别地，本发明通常适用于用于不同目的的不同种类的输注设备以向患者施用医用流体。
附图标记列表
1 输注设备
10 壳体
100 前表面
101 接受器
102 通道
103 壳体元件(门)
11 泵送机构
12 接受器
13 显示设备
14 力传感器
15 处理器设备
16 存储设备
2 泵送设备(注射器)
20 圆柱形管
21 柱塞
210 头部
3 输送线
30、31 端部
32 泵模块
320、321 管部
A 致动方向
B 患者
D 旋转轴
O 阻塞
P 压力
Pthres 压力阈值
t 时间
T 持续时间

Claims (10)

1.一种用于向患者(P)施用医用流体的输注设备(1)，包括：
-泵送机构(11)，所述泵送机构(11)用于以设定的流速通过输送线(3)从流体容器(20)向患者(P)泵送医用流体，
-传感器设备(14)，所述传感器设备(14)用于测量所述泵送机构(11)或所述输送线(3)上的力，以及
-处理器设备(15)，所述处理器设备(15)用于根据由所述传感器设备(14)测量的力来得到指示所述输送线(3)中的压力的压力值，其中，所述处理器设备(15)被构造成将所述压力值与阈值进行比较以确定在所述输送线(3)中是否存在阻塞(O)，
其特征在于：
存储设备(16)存储与所述泵送机构(11)和/或所述输送线(3)相关联的柔量值，其中，所述处理器设备(15)被构造成根据所存储的柔量值、所述流速以及所述阈值来计算在所述输送线(3)中发生阻塞(O)的时刻(t0)与所述压力值超过所述阈值(Pthres)的时刻(t1)之间的持续时间(T)的估值。
2.根据权利要求1所述的输注设备(1)，其特征在于：所述输注设备(1)包括允许用户对所述流速和/或所述阈值(Pthres)进行规划的输入设备(13)。
3.根据权利要求1或2所述的输注设备(1)，其特征在于：所述存储设备(16)存储与多个不同的泵送机构(11)和/或输送线(3)相关联的多个柔量值。
4.根据权利要求1至3中的一项所述的输注设备(1)，其特征在于：所述处理器设备(15)被构造成根据以下等式来计算所述持续时间(T)的估值：
<mrow> <mi>T</mi> <mo>=</mo> <mfrac> <mrow> <msub> <mi>P</mi> <mrow> <mi>t</mi> <mi>h</mi> <mi>r</mi> <mi>e</mi> <mi>s</mi> </mrow> </msub> <mo>&amp;CenterDot;</mo> <mi>C</mi> </mrow> <mi>f</mi> </mfrac> </mrow>
其中，
-T表示在所述输送线(3)中发生阻塞(O)的所述时刻(t0)与所述压力值超过所述阈值(Pthres)的所述时刻(t1)之间的所述持续时间，
-Pthres表示所述阈值(Pthres)，以及
-f表示所述流速。
5.根据前述权利要求中的一项所述的输注设备(1)，其特征在于：所述输注设备(1)被构造为注射器泵，其中，所述存储设备(15)存储与在所述注射器泵上使用的注射器(2)相关联的柔量值。
6.根据前述权利要求中的一项所述的输注设备(1)，其特征在于：所述输注设备(1)被构造为容积泵，其中，所述存储设备(15)存储在所述容积泵上使用的管组的柔量值。
7.根据前述权利要求中的一项所述的输注设备(1)，其特征在于：所述输注设备(1)包括显示设备(13)，所述显示设备(13)被构造成显示所计算的所述持续时间(T)的估值。
8.根据前述权利要求中的一项所述的输注设备(1)，其特征在于：所述处理器设备(15)被构造成在所计算的所述持续时间(T)的估值超过预定限制的情况下发出警告。
9.根据权利要求1所述的输注设备(1)，其特征在于：所述处理器设备(15)被构造成计算所述阈值(Pthres)从而获得落入预定义范围内的、在所述输送线(3)中发生阻塞(O)的时刻(t0)与所述压力值超过所述阈值(Pthres)的时刻(t1)之间的持续时间(T)的估值。
10.一种使用输注设备(1)向患者(P)施用医用流体的方法，其中：
-泵送机构(11)以设定的流速通过输送线(3)从流体容器(20)向患者(P)泵送医用流体，
-传感器设备(14)测量所述泵送机构(11)或所述输送线(3)上的力，以及
-处理器设备(15)根据由所述传感器设备(14)测量的力来得到指示所述输送线(3)中的压力的压力值，其中，所述处理器设备(15)被构造成将所述压力值与阈值进行比较以确定在所述输送线(3)中是否存在阻塞(O)，
其特征在于：
存储设备(16)存储与所述泵送机构(11)和/或所述输送线(3)相关联的柔量值，其中，所述处理器设备(15)根据所存储的柔量值、所述流速以及所述阈值来计算在所述输送线(3)中发生阻塞(O)的时刻(t0)与所述压力值超过所述阈值(Pthres)的时刻(t1)之间的持续时间(T)的估值。
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