CN108430539A - 智能注射器:监测医学介入信息 - Google Patents

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Abstract

下文涉及用于通过注射器向患者递送药物的改进的系统和方法。血管内(IV)设备可以包括注射器、温度传感器、流量检测器以及诸如条形码读取器或射频ID(RFID)读取器的读取器。所述读取器可以测量指示药物类型的信息。由所述IV设备测量的信息可以与患者生命体征信息一起用于形成闭环反馈系统来控制所述IV设备。

Description

智能注射器：监测医学介入信息
技术领域
下文涉及用于通过注射器向患者递送药物的改进的系统和方法。
背景技术
注射器、输液泵和其他血管内(IV)药物递送设备是向患者递送药物的高效且有效的方式。已知医学机构使用各种方法来改进对注射器的使用。例如，传统的注射器是手动操作的，但是也已知使注射器的操作自动化。另外，医学机构购买预装药物的注射器以简化药物递送过程。输液泵通常采用电子反馈控制来递送精确的流速(可以根据时间表对其进行编程，例如在高流量下递送初始“推注”，然后是较长时间的但低得多的流速)。输液泵还可以结合传感器来监测诸如流速、剩余液体体积(和/或等同的剩余输液时间)的参数以及指示诸如流动阻塞的事件的各种警告和/或警报。在一些情况下，液体温度也可以是监测参数。
但是，结合IV递送设备记录的大多数医学信息都是手动记录的，这会导致对记录信息的限制。例如，记录的信息通常只包括开始时间、结束时间和剂量。开始时间和结束时间通常是近似的，例如被记录为护士访问患者房间的时间，在此期间开始输液，该手动记录的时间可能与实际开始输液的时间相比相差数十秒甚至数分钟。结束时间可能只是根据(已经是近似的)开始时间和预计的总输液时间计算出的近似值。估计其他事件(例如，高流速初始推注的结束)时可能牵涉类似的近似。当几乎同时施用多种药物时，或者当输液结合其他事件或其他治疗一起开始或停止时，这种对时间精确度的缺失可能尤其是个问题。
下文提供了克服上述问题和其他问题的新的且改进的系统和方法。
发明内容
在一个方面中，一种患者监测器包括：有线或无线通信接口，其被配置为与血管内(IV)设备进行通信；有线或无线生命体征传感器接口；显示部件；以及电子设备，其被编程为经由所述有线或无线通信接口从所述IV设备接收作为时间的函数的测得的药物信息，从被连接到所述有线或无线生命体征传感器接口的一个或多个生命体征传感器接收作为时间的函数的生命体征信息，并且在所述显示部件上同时显示作为时间的函数的所述生命体征信息和作为时间的函数的所述测得的药物信息两者的时间同步表示。
作为时间的函数的所述测得的药物信息可以包括作为时间的函数的流速，以及作为时间的函数的药物温度。所述电子设备可以被编程为：在所述显示部件上同时显示作为时间的函数的所述生命体征信息和作为时间的函数的所述测得的药物信息两者的趋势线，其中，所述趋势线的时间轴以水平方式或以垂直方式对齐并且在时间上同步。所述电子设备还可以被编程为：根据流速变化来改变所述测得的药物信息的所述趋势线的颜色。所述电子设备可以被编程为：在所述显示部件上同时显示作为时间的函数的所述生命体征信息的一个或多个当前数值和作为时间的函数的所述测得的药物信息的一个或多个当前数值，其中，所有显示的当前数值被实时更新。所述有线或无线通信接口可以被配置为与多个IV设备进行通信，并且所述电子设备被编程为：经由所述有线或无线通信接口从多个IV设备接收作为时间的函数的测得的药物信息，并且在所述显示部件上同时显示所有的作为时间的函数的所述生命体征信息和作为时间的函数的来自每个IV设备的所述测得的药物信息的时间同步表示。所述电子设备还可以被编程为：至少基于作为时间的函数的所述生命体征信息来确定用于控制所述IV设备的控制信号；并且将所确定的控制信号发送到所述IV设备。
在另一方面中，一种与数据收集系统进行通信的血管内(IV)设备包括：流量控制器，其被配置为自动控制药物的流速；流量检测器，其被配置为测量所述药物的流速；有线或无线通信接口，其被配置为与患者监测器进行通信，以接收患者生命体征数据；以及电子设备，其被编程为经由所述有线或无线通信接口来接收生命体征信号，基于所述生命体征信号和所测量的流速来生成流速控制信号，如果所述生命体征信号丢失，则将所述流速重置为默认流速。所述读取器可以是条形码读取器或射频识别(RFID)读取器。所述血管内设备可以是注射器或可以是输液泵。所述血管内设备还可以包括：温度传感器，其被容纳在注射器主体内；以及读取器，其通过线被连接到所述注射器主体，所述读取器被配置成识别药物类型。
在另一方面中，一种系统包括：血管内(IV)设备以及患者监测器。所述IV设备包括：流量检测器，其被配置成测量药物的流速；温度传感器，其被配置成测量所述药物的温度；读取器，其通过线被连接到注射器主体，所述读取器被配置为识别药物类型；电子设备，其被编程为接收来自患者监测器的控制信号，基于接收到的控制信号来设置流速。所述患者监测器包括电子设备，所述电子设备被编程为：从所述IV设备接收测得的药物信息；接收生命体征信息。所述系统还可以包括显示器，所述显示器被配置为将所述生命体征信息显示在所述测得的药物信息旁边。
所述系统可以包括至少两个IV设备。所述IV设备可以被编程为：如果所述控制信号丢失，则将所述流速重置为默认流速。所述IV设备的所述电子设备可以被编程为：如果所述患者生命体征信息丢失，则将所述流速重置为默认流速。所述测得的药物信息包括由所述流量检测器测量的流速和由所述温度传感器测量的温度。所述显示器还可以被配置为以时间同步的方式将所述生命体征信息显示在所述测得的药物信息旁边。所述显示器还可以被配置为根据流速变化来改变波形的颜色。所显示的生命体征信息可以包括以波形格式一起显示的心电图(EKG)、动脉血压和SpO2信息。
一个优点在于递送药物出错的可能性降低的药物递送系统。
另一个优点在于具有改进的数据记录能力的药物递送系统。
另一个优点在于能较早地获得患者数据，从而能够较早地检测和诊断疾病。
另一个优点在于图形用户接口，其以时间同步的方式将药物信息与生命体征一起显示，这促进了对药物与生理变化之间的相关的分析。
本领域普通技术人员在阅读和理解了本公开内容之后，其他优点将变得明显。应当理解，具体实施例可以实现这些优点中的零个、一个、两个、更多或全部。
本发明可以采取各种部件和各种部件的布置，以及各个步骤和各个步骤的安排的形式。附图仅出于图示优选实施例的目的，并且不应被解释为对本发明的限制。
附图说明
图1图解性地示出了医学机构网络。
图2是智能注射器的示例性图示。
图3是根据本发明的一个方面的闭环反馈的图解性图示。
图4图示了根据本文描述的系统和方法的显示器。
具体实施方式
下文涉及一种“注射器”，其可以更一般地包括任何血管内(IV)药物递送设备，例如，具有皮下注射针头的常规柱塞式注射器或具有用于血管进入的皮下注射针头或导管的基于输液泵的IV药物递送设备。IV设备可以包括诸如药物识别标签(例如，RFID或条形码)、流量计和/或药物温度传感器的“智能”硬件。
图1示出了医学机构网络100，其可以集成有智能IV设备120和/或输液泵122或其他IV药物递送设备。参考图1，计算机102包括显示器104和图示性键盘106。更一般地，计算机102可以包括各种用户输入设备，例如，键盘106、鼠标108、轨迹球或其他指示设备、显示器104的触摸屏显示部件等。云网络110可以连接到计算机102以及连接到包括平板电脑112和智能电话114的其他设备。以这种方式，设备102、112和114可以彼此通信，以及与电子病历(EMR)数据库116、患者监测器118、智能注射器120和输液泵122进行通信。连接到云网络110的任何设备能够通过云网络与连接到云网络110的任何其他设备进行通信。替代地，可以调整设备之间的通信或者只有某些设备可以经由网络110与某些其他设备进行通信。另外，虽然示出了云网络，但是也可以采用其他通信网络，例如，无线(例如，WiFi)医院网络、有线医院以太网、互联网(优选使用安全连接)、其各种组合等。诸如图示性智能注射器120和输液泵122的多种IV药物递送设备可以连接到网络110；并且多个任何其他个体部件也可以连接到网络110。为了实现通信，患者监测器118包括通信单元118a；智能注射器120包括通信单元120a；并且输液泵122包括通信单元122a，并且各种其他设备102、112、114均包括通信单元(例如，平板电脑112和手机114的内置4G和/或WiFi通信单元)。
本文描述的方法的一种改进方案是将来自这种“智能”IV药物递送设备的作为时间的函数的药物信息与总体患者监测典范进行整合。为此目的，IV设备120、122还包括将给药信息(例如，类型、流速、温度)送到数据收集系统的有线(例如，USB)链接或无线(例如，蓝牙)链接，所述数据收集系统也收集生命体征。在一些实施例中，该链接经由WiFi、以太网、云或其他网络110来实现。药物信息被加上时间戳(在IV设备上使用机载时钟或在数据收集系统中进行接收)，因此能够实时关联测得的生命体征、麻醉递送等。
图2更详细地图示了图1的示例性智能注射器120。智能注射器120包括条形码读取器202、温度传感器206、流量检测器204和流量控制器208。这些部件使得能够：在静脉内介入期间测量剂量信息(包括连续流给药期间的流速)而不干扰给药；记录药物信息；并且将药物数据传输到患者监测器以供显示和存储。
更详细地并且继续参考图2，条形码读取器202识别药物信息，包括药物名称、批号和截止日期等。条形码读取器202可以位于智能注射器120的外部并且可以与线连接。替代地，射频识别(RFID)读取器或近场通信(NFC)接收器或磁条读取器等能够被集成在智能注射器120中以读取被存储在RFID标签、磁条或因此被附接到或嵌入容纳施用药物的容器的药物信息。
流量检测器204实时连续地测量流速。可以针对推注和连续输入两者进行测量。流量检测器204的传感器能够被布置在注射器的入口处，靠近注射器内部的底部(在这里药物流入注射器针头)。
温度传感器206检测药物的温度。如果温度超出某个期望范围，患者监测器上会显示警告。温度传感器206的检测器可以靠近智能注射器120内部的底部进行放置。
这些是图示性数据收集部件，并且给定的“智能”注射器可以不包括所有传感器202、204、206，和/或可以包括其他传感器，例如，(通过非限制性说明的方式为)检测药物pH的pH传感器、压力传感器等。另外，在图2的范例中，所图示的智能注射器120为通用注射器形式，其具有适配不同尺寸和多种用途的夹具。
以类似的方式，输液泵122包括传感器以监测由输液泵122执行的药物输液递送。如前所述，输液泵通常被编程为以精确的流速在血管内递送药物，该精确的流速可以符合时间表，例如在较短的初始时间间隔内递送初始高流速推注，然后以低得多的速率连续流动。输液泵通常包括用于这种控制目的的流速传感器，并且可以计算其他有用信息，例如，剩余液体体积和/或等同的剩余输液时间。输液泵122通常也被编程为提供各种警告和/或警报以指示诸如流动阻塞的事件。还预想到包括类似于注射器120的温度传感器206的温度传感器。
由这样的传感器(例如，注射器120的药物识别传感器202、流量检测器204、温度传感器206或输液泵122的类似传感器)采集的药物信息经由有线或无线通信接口120a、122a进行通信，并且经由患者监测器118的有线或无线通信接口118a传送到患者监测器118。除了图示性药物识别传感器202之外，这些传感器204、206提供作为时间的函数的药物信息。IV药物递送设备120、122包括合适的电子器件(例如，微处理器或微控制器以及诸如电子存储器的辅助部件，未图示出特征)以将来自这些传感器202、204、206的数据格式化为样本数据流。例如，在一种方法中，数据流包括包含由传感器202提供的药物标识的初始标头以及可能的其他信息，例如，IV药物递送设备的设置，随后是作为时间的函数的流速和温度样本(或者更一般地，测得的药物信息样本)。数据流经由(用于注射器120的)通信接口120a、118a或经由(用于输液泵122的)通信接口122a、118a被传送到患者监测器118。每个样本在患者监测器118处被接收时和/或在IV药物递送设备120、122处被加上时间戳。患者监测器然后能够在显示部件410上同时显示(参见图4)作为时间的函数的生命体征信息和作为时间的函数的测得的药物信息两者的时间同步表示，所述生命体征信息是经由有线或无线生命体征传感器接口119(参见图1)在患者监测器118处接收到的。以这种方式，护士、医生或其他医学专业人员能够容易地观察药物对患者的生命体征的影响，并将药物与患者的变化进行相关。
另一个预想到的应用是基于实时生命体征提供IV药物递送的闭环控制。例如，药物流速能够与心率、呼吸率或其他生命体征的变化相关地增加或减少。针对FDA(在美国，或其他政府监管部门)的批准，闭环控制将优选采用定义明确的规则，并且任选地包括关于最小流速和/或最大流速的硬性限制。这些限制可以由医师来规定，作为给药医嘱的一部分。还预想到基于实时药物信息的其他医学设备的闭环控制，例如，可以基于药物信息部分地控制麻醉机(例如互锁以确保适当的给药与麻醉结合施用)。闭环控制能够通过将生命体征数据从患者监测器118传输到IV药物递送设备120、122而在智能IV药物递送设备120上实施，或者能够通过使患者监测器基于生命体征计算流速并向IV药物递送设备120、122发送适当的流量控制信号而在患者监测器118上实施。智能IV设备120、122能够被编程为在来自患者监测器118的生命体征数据或流量控制信号丢失的情况下转到默认流速。
实时生命体征可以与EMR 116中的实时药物信息一起进行存储。有利地，实时生命体征和实时药物信息可以被储存为时间的函数。进一步有利地，实时生命体征可以与实时药物信息以时间同步的方式进行存储。对数据进行时间同步的一种方式是使用患者监测器118的时钟在患者生命体征数据和药物信息在患者监测器118处被接收时对患者生命体征数据和药物信息加上时间戳。对数据进行时间同步的另一种方式是使用智能IV设备120上的时钟对药物信息加上时间戳，并且使用患者监测器118上的时钟对患者生命体征数据加上时间戳；在该范例中，如果传输延迟被认为是可忽略的，则智能IV设备120与患者监测器118之间的传输延迟能够针对可接受的误差量进行调节或被接受为可接受的误差量。
图3示出了在患者监测器118处实施闭环控制的实施例。参考图3，智能IV设备120(例如，智能注射器)、EMR数据库116和患者生命体征数据全部被发送到患者监测器118。患者监测器118执行闭环反馈计算320，闭环反馈计算320可以用于控制智能IV设备120。而且，通过有线(例如，USB)链路或无线(例如，蓝牙)链路将数据传输到患者监测器118中。无线数据传输是针对智能注射器120的升级，并且是任选的特征。
参考图4，能够在单个患者监测器118的图形显示410上实时显示所有数据(生命体征和药物信息)，这促进了对受施用药物影响的患者生命体征的整体解读。当患者可能同时接受多种不同的药物时，这是特别有用的，其中，中断各种药物(例如更换药物液体袋)和/或在短时间间隔内以推注形式施用各种药物。因此，例如，能够经由两条平行的趋势线(一条标绘药物流速，另一条标绘心率)来即时观察推注对心率的影响。患者监测器118通常位于患者的床边。
可以在患者监测器118的图形显示410上适当示出的图4的图示性显示也能够应用于在任何计算机102、平板电脑112或智能电话114等上的显示部件上示出的基于网络的应用程序。在一个范例中，这允许医师远程访问患者的相同通气历史信息，以更有效且更方便的方式做出临床决策，例如，断奶或调节通气机设置。有利地，这允许更早地检测和诊断疾病。
图示性图4的显示将智能注射器120收集的药物数据(例如，流速)示为趋势线500和/或示为实时更新的当前数值502。作为药物信息的时间的函数的(一个或多个)表示500、502与作为时间的函数的生命体征信息的表示(例如，图示性心电图(EKG)导联迹线510、512(即，EKG导联信号的趋势线)，被显示为实时更新的当前数值514的心率，被显示为实时更新的当前数值518的体积描记器信号趋势线516和导出的SpO2信号，以及被显示为趋势线520的呼吸信号)以时间同步的方式被同时显示在显示部件410上。应当意识到，在这种背景下的“实时”指的是当新样本到达时更新的值，其可以根据采样速率而以不同的时间间隔发生，但通常大约为每分钟一个样本或更快。一些生命体征数据可能更不频繁地更新，因此可能不被认为是“实时”值——例如，如果血压是使用每隔几分钟就充气一次的袖套测量的，则可以仅每几分钟左右就对被显示为当前值522的血压数据进行更新。而且，如果将多个智能注射器用于多种药物，则所有药物数据以及生命体征可以以波形格式或数字格式进行显示。对于药物的每个波形，能够根据流速变化来改变波形的颜色。数据优选也被标示在显示器上。在图示性范例中，通用标签“药物”被用作针对药物趋势线500的标签，但是在其他实施例中，该通用标签由药物名称代替，药物名称可以被手动输入到患者监测器118中，或者在更为自动化的实施例中，药物名称可以从IV药物递送设备120、122来接收，例如，药物名称已经由条形码读取器202读取并且以药物数据流的标头被传输给患者监测器118。
有利地，医学注射介入信息500、502与相关的患者生命体征信号510、512、514、516、520、522一起被显示在同一窗口中。IV药物递送设备120、122能够识别药物信息，实时检测诸如药物流速的剂量信息。因此，IV药物信息和患者生命体征数据可以在时间轴上同步，以帮助临床医生更好地评估患者状态并确定医学介入是否有效。例如，图示性趋势线500、510、512、516、520优选具有相同的时间轴，也就是说，趋势线水平对齐(时间沿着图4的趋势线中的水平轴)并且在时间上同步。在替代实施例中，趋势线可以采用垂直时间轴，同样优选对齐(在这种情况下为垂直对齐)以提供时间同步。在数值502、514、518的情况下，这些时间的同步表现为每个数值502、514、518都显示生命体征或药物数据的当前值，因此它们在当前时间上是时间同步的。(同样，由于采样速率的差异，这些当前值的更新延迟可能对于不同的数字表示是不同的，但是它们在由采样速率施加的延迟时间间隔内是时间同步的)。
将进一步意识到，本文公开的技术可以通过存储能由电子数据处理设备(例如，计算机102、患者监测器118、平板电脑112或智能电话114)读取和运行以执行所公开的技术的指令的非瞬态存储介质来实施。这样的非瞬态存储介质可以包括硬盘驱动器或其它磁性存储介质、光盘或其他光学存储介质，诸如RAID磁盘阵列的基于云的存储介质、闪速存储器或其他非易失性电子存储介质等。
当然，在阅读和理解了前面的描述之后，其他人将会想到修改和变更。本发明旨在被解释为包括所有这样的修改和变更，只要它们落入权利要求或其等价方案的范围内。

Claims (20)

1.一种患者监测器(118)，包括：
有线或无线通信接口(118a)，其被配置为与血管内(IV)设备(120)进行通信；
有线或无线生命体征传感器接口(119)；
显示部件(410)；以及
电子设备，其被编程为：
经由所述有线或无线通信接口(118a)从所述IV设备(120)接收作为时间的函数的测得的药物信息；
从被连接到所述有线或无线生命体征传感器接口(119)的一个或多个生命体征传感器接收作为时间的函数的生命体征信息(310)；并且
在所述显示部件(410)上同时显示作为时间的函数的所述生命体征信息和作为时间的函数的所述测得的药物信息两者的时间同步表示。
2.根据权利要求1所述的患者监测器(118)，其中，作为时间的函数的所述测得的药物信息包括作为时间的函数的流速，以及作为时间的函数的药物温度。
3.根据权利要求1-2中的任一项所述的患者监测器(118)，其中，所述电子设备被编程为：在所述显示部件(410)上同时显示作为时间的函数的所述生命体征信息和作为时间的函数的所述测得的药物信息两者的趋势线，其中，所述趋势线的时间轴以水平方式或以垂直方式对齐并且在时间上同步。
4.根据权利要求3所述的患者监测器(118)，其中，所述电子设备还被编程为：根据流速变化来改变所述测得的药物信息的所述趋势线的颜色。
5.根据权利要求1-4中的任一项所述的患者监测器(118)，其中，所述电子设备被编程为：在所述显示部件(410)上同时显示作为时间的函数的所述生命体征信息的一个或多个当前数值和作为时间的函数的所述测得的药物信息的一个或多个当前数值，其中，所有显示的当前数值被实时更新。
6.根据权利要求1-5中的任一项所述的患者监测器(118)，其中，所述有线或无线通信接口(118a)被配置为与多个IV设备进行通信，并且所述电子设备被编程为：经由所述有线或无线通信接口从多个IV设备接收作为时间的函数的测得的药物信息，并且在所述显示部件(410)上同时显示所有的作为时间的函数的所述生命体征信息和作为时间的函数的来自每个IV设备的所述测得的药物信息的时间同步表示。
7.根据权利要求1-6中的任一项所述的患者监测器(118)，其中，所述电子设备还被编程为：
至少基于作为时间的函数的所述生命体征信息来确定用于控制所述IV设备的控制信号；并且
将所确定的控制信号发送到所述IV设备(120)。
8.一种与数据收集系统进行通信的血管内(IV)设备(120)，所述设备包括：
流量控制器(208)，其被配置为自动控制药物的流速；
流量检测器(204)，其被配置为测量所述药物的流速；
有线或无线通信接口(120a)，其被配置为与患者监测器(118)进行通信，以接收患者生命体征数据；以及
电子设备，其被编程为：
经由所述有线或无线通信接口来接收生命体征信号；
基于所述生命体征信号和所测量的流速来生成流速控制信号；
如果所述生命体征信号丢失，则将所述流速重置为默认流速。
9.根据权利要求8所述的血管内(IV)设备(120)，其中，所述读取器是条形码读取器或射频识别(RFID)读取器。
10.根据权利要求8所述的血管内(IV)设备(120)，包括注射器(120)或输液泵(122)。
11.根据权利要求8所述的血管内(IV)设备(120)，还包括：
温度传感器(206)，其被容纳在注射器主体内；以及
读取器(202)，其通过线被连接到所述注射器主体，所述读取器被配置为识别药物类型。
12.一种系统，包括：
血管内(IV)设备(120)，其包括：
流量检测器(204)，其被配置为测量药物的流速；
温度传感器(206)，其被配置为测量所述药物的温度；
读取器(202)，其通过线被连接到注射器主体，所述读取器被配置为识别药物类型；
电子设备，其被编程为：
接收来自患者监测器(118)的控制信号；
基于接收到的控制信号来设置流速；
所述患者监测器(118)，其包括：
电子设备，其被编程为：
从所述IV设备(120)接收测得的药物信息；
接收生命体征信息(310)；
显示器(410)，其被配置为将所述生命体征信息显示在所述测得的药物信息旁边。
13.根据权利要求12所述的系统，包括至少两个IV设备(120)。
14.根据权利要求12-13中的任一项所述的系统，所述IV设备(120)的所述电子设备被编程为：如果所述控制信号丢失，则将所述流速重置为默认流速。
15.根据权利要求12-14中的任一项所述的系统，所述IV设备(120)的所述电子设备被编程为：如果所述患者生命体征信息丢失，则将所述流速重置为默认流速。
16.根据权利要求12-15中的任一项所述的系统，其中，所述测得的药物信息包括由所述流量检测器(204)测量的流速和由所述温度传感器(206)测量的温度。
17.根据权利要求12-16中的任一项所述的系统，其中，所述测得的药物信息包括由所述流量检测器(204)测量的流速和由所述温度传感器(206)测量的温度。
18.根据权利要求12-17中的任一项所述的系统，其中，所述显示器(410)还被配置为以时间同步的方式将所述生命体征信息显示在所述测得的药物信息旁边。
19.根据权利要求12-18中的任一项所述的系统，其中，所述显示器(410)还被配置为根据流速变化来改变波形的颜色。
20.根据权利要求12-19中的任一项所述的系统，其中，所显示的生命体征信息包括以波形格式一起显示的心电图(EKG)、动脉血压和SpO2信息。
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