CN108697393A - 尿称重设备 - Google Patents
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Abstract
一种尿称重设备包含被配置成支撑尿收集容器的支撑部件、用于将所述容器的重量转换成电信号的变换器和用于处理所述电信号以连续计算所述容器的重量的处理器。所述处理器计算其中尿的重量并且允许确定尿排出量变化率。
Description
技术领域
本发明涉及尿称重设备,且具体来说但是不排他性地涉及用于称重尿的重力设备并且由此测量来自受试者(如插导管患者)的尿排出量。本发明还延伸到设备的用途和测量来自患者的尿排出量的方法和系统。
背景技术
尿排出量对应于尿排出量的总体积以及尿排出量的变化率。根据2013《自然(Nature)》文章[1]“监测尿排出量因此可充当用于急性肾脏损伤的持续预警系统,等效于在煤矿中笼式防毒面具(monitoring of urine output could thus serve as acontinuous early warning system for acute kidney injury,akin to the cagedcanary in the coal mine)”。然而,特别是在住院的高依赖性环境中患者的尿排出量是与大部分生命体征不同的关键参数,其未经电子监测[2]和记录。目前用于测量尿排出量的系统依赖于护理工作人员通过读取在导管收集袋(容器)上的刻度并且在患者的书面“观察结果图表”上手动记录图进行例行测量。来自其的数据可输入到其中可用的电子患者记录中。此手动任务花费相当大的护理资源,根据查看角度不一直是精确的,并且仅间歇地进行,其中当前对于大部分危重病以通常0.5到1小时时间尺度检测流体排出量的变化,但是对于其它患者通常4到6小时间隔。
因此,目前用于在临床环境中测量尿排出量的手动/视觉系统具有许多缺点,包括在测量之间的不规则时间,这使得难以警示临床医生和快速识别排出量变化率的变化。另外,通过眼睛将流体水平与刻度匹配引起人为误差,尤其如果袋不是水平的或如果袋为低下的,当从站立或坐立位置以一定角度查看袋或如果袋处于暗环境时特别如此。此外,在人员之间测量方法的单个变化(例如不同查看角度)可意味着在护士移位之间记录有时有‘步子变化’。此外,目前视觉系统的灵敏度受到限制,这使得难以测量尿排出量的小的变化。当将数据手动输入到纸质或电子记录中时可通常出现转录错误,并且在文献中报告的数据的完整性在许多情况下已令人担忧。另外,测量为时间密集的:每次常规测量花费一或两分钟,并且这类测量作为根据患者的状态每1、4或6小时例行观察的一部分完成。当乘以插导管患者的数量时,这变成工作人员资源相当大的投入。举例来说,在英格兰在2013年期间,15.1百万人进入NHS医院并且其中,预计在15%到25%之间将具有留置导管[7],这相当于每天超过10,000名患者需要例行测量其尿排出量。
已经创建若干装置以试图使来自插导管患者的尿排出量数据的监测和记录自动化。然而,当前在英国NHS中的临床使用中并没有替代的解决方案。在过去已经开发测量尿流量的若干装置但是迄今没有成功([2]-[7])。对目前测量尿排出量的视觉/手动方法的目前提出的替代方案利用具有测量实际流动速率的传感器的直接测量系统或具有光学、电容或磁变换器的专家修改的尿收集袋。这类系统需要用于排泄的尿的复杂并且昂贵的技术接口。它们还产生关于无菌性/交叉污染的问题,因为它们需要规律的清洗、维护,并且这类设计含有较大死体积。举例来说,WO 2008/059483 A2公开需要修改的收集袋或附接到收集袋的顶部的联机流体传感器模块和有线远程显示单元的光学传感器。此传感器的缺点在于为其中断尿的流动和/或有损导管的无菌性。已经描述基于尿质量测量尿排出量体积和流动速率的其它装置。然而,这类设备被设计用于未插导管患者的非连续使用,例如用于评定下尿路症状,如由前列腺病症引起的那些。另外,这类系统趋于设计有等效于用于与便桶型设备等一起使用的容器的开式尿入口系统。
因此需要自动和连续测量尿排出量的改进的设备。
发明内容
因此,根据本发明的第一方面,提供尿称重设备,所述尿称重设备包含被配置成支撑尿收集容器的支撑部件、用于将容器的重量转换成电信号的变换器,和用于处理电信号以连续计算容器的重量,并且由此计算其中尿的重量并且允许确定尿排出量变化率的处理器。
优选地,根据第一方面的设备被配置成测量容器的重量,并且由此实时计算其中尿的体积。有利地,设备用现有(即未修改的)尿收集袋提供持续实时测量尿排出量。因此,它比配合额外专业化收集袋、导管或其它设备才起作用的替代装置实施起来便宜得多。
此外,可在不有损导管的无菌性的情况下使用根据本发明的设备,并且因此最小化感染的可能性。此外,除常规视觉/手动方法外,可使用所述设备。本发明的另外的优点包括设备为可再用的;它可在不必断开导管的情况下清洗(即易于清洗);并且它可独立操作。本发明还可用于减少基于尿收集袋的刻度手动测量尿排出量所需的时间量,通过使用‘在装置上的显示器’特征部或将数据无线传输到单独的站(如护士站显示器),并且允许监测患者趋势并且更快速识别恶化或改善。
设备被配置成通过使用随时间推移尿收集容器的重量变化计算排泄的尿体积的量和流动速率来测量来自受试者的尿排出量。使用变换器实现尿收集容器的重量的测量。能够测量尿收集容器的重量并且将重量变化转换成电信号的任何类型的变换器可用于第一方面的设备。优选地,变换器为荷重计。荷重计可为S型荷重计、压电荷重计、剪梁荷重计、双头剪梁荷重计或绳夹荷重计。优选地,荷重计为S型荷重计或压电荷重计。最优选地,荷重计为S型荷重计,其中至少两个应变计被配置成测量力的正和负变化两者。
目前用于测量尿排出量的重力装置不适用于在临床或护理环境中的插导管患者的持续使用,因为它们包含静态(原位)敞开式容器,这从卫生的观点将为不可接受的,并且它们需要平坦稳定基部以便记录精确和连贯的测量结果。重力装置使用重量变换器测量排泄的尿的体积以测量收集在尿收集容器中的尿的重量。使用此信息(所述信息可使用已知重力装置获得)和尿的比重,技术人员能够精确计算产生的尿的体积。然而,可仅在时间分辨率为约几分钟的数量级的各个时间点处(不连续)测量排泄的尿的流动速率。另外,已知重力装置将不适于测量尿排出量,因为它们不是便携式的并且没有校正读数中的不想要的噪声的部件,噪声可由于设备的移动产生。
与已知重力装置不同,根据第一方面的设备使得能够随时间推移持续并且便携测量排泄的尿体积。优选地,设备被配置成在多个时间点计算排泄的尿体积,并且然后计算在所述多个时间点内尿体积的变化率。
优选地,变换器被配置成以与被测量的力成反比或正比的量值创建电信号。被测量的力为通过在尿收集容器中排泄的尿施用到支撑部件的力。测量的电信号可为电阻、电流、电压或电荷。这些电信号中的每个对被测量的力的变化高度敏感。因此,它们使得本发明能够始终提供高度精确和确切的读数。在其中电信号为电阻的实施例中,电阻的量值与被测量的力成反比或正比。在其中电信号为电流的实施例中,电流的量值与被测量的力成反比或正比。在其中电信号为电压的实施例中,电压的量值与被测量的力成反比或正比。在其中电信号为电荷的实施例中,电荷的数量与被测量的力成反比或正比。优选地,电信号为电压。
通过设备测量的力可为收集在尿收集容器中的排泄的尿的重量。设备可能够检测0-100N、0-75N或0-50N的力的变化。优选地,力的变化为0-50N。力的变化可小于100N、小于90N、小于80N、小于70N、小于60N、小于50N、小于40N、小于30N、小于20N或小于10N。设备可能够检测小于1ml、0.75ml、0.5ml、0.3ml或0.1ml的排泄的尿体积的变化。优选地,设备能够检测小于0.1ml的排泄的尿体积的变化。
支撑部件被配置成支撑或升高尿收集容器离开表面,并且优选地与荷重计在一条直线上,或可用于与尿收集容器在一条直线上紧固荷重计的部件。因此,支撑部件能够抵抗尿收集容器的重力。优选地,荷重计与尿收集容器在一条直线上升高或紧固,使得通过尿收集容器产生的基本上所有力施加到支撑部件。因此,荷重计经由支撑部件可操作地连接到尿收集容器。支撑部件可为支撑收集容器的钩、闩锁钩(具有可移动闩锁的钩)、夹具或托架。优选地,支撑部件为闩锁钩。
尿收集容器可为尿收集袋,其优选地为无菌的。尿收集容器可为标准尿收集袋或“小时”尿收集袋。标准尿收集袋的容积通常为1500ml。标准尿收集袋具有印刷在外侧上的刻度,使得当它保持向上并且水平时,从在刻度的顶部处的值读取容纳的体积。‘小时’尿收集袋具有额外刚性塑料腔室,其具有印刷在侧面上的更细分度,只要刚性塑料室含有的尿/流体低于其最大值,当袋保持水平时,通过将流体水位的顶部与刻度匹配,此更细分度得到更精确测量结果。
设备可包含被配置成放大通过变换器产生的电子模拟信号的放大器。
设备可包含用于显示测量的数据的显示器,被称作‘在装置上的显示器’。显示器使得能够在最小化的人为误差的可能性下手动测量。在不存在连接到工作计算机的设备的情况下,显示器可存在于设备上。因此,如果计算机或无线接口为不可用的,那么显示器为有用的。优选地,显示器为触敏的。显示器可为电阻式触摸显示器或理想地电容式触摸显示器类型(其不需要致动器力),使得可由临床操作员使用在显示器上的按钮区域。
设备可包含可听和/或可见(LED或显示器指示器)两者以指示装置的特定状态、错误或限定的报警情形或可能故障模式,例如低电池电量。
设备可包含用于将数据传输到单独的(即间隔开的)电子装置、计算机、服务器(网页)、膝上型计算机、平板计算机或智能电话的无线模块。无线模块可为wifi模块、蓝牙模块或其它无线电数据遥测协议。
设备可包含电源。电源可电池,或电池和充电泵、替代的电力管理电路或电源适配器。电源可使用感应充电,使得电池可通过非接触式电磁充电站再充电。这实现便于简易并且有效清洗的完全密封壳体(无电源连接器)。
优选地,设备被配置成处理数据以去除由于冲击输入、临床干预和设备和/或受试者的移动的不想要的变化和数据假象(即噪声)。因此,数据处理可被描述为过滤或净化数据。优选地,处理器编程有管理流体体积数据的算法,包括干预,如袋排空操作和尿样品收集,即突然改变所述容器的重量的干预。在使用中,临床用户将用在设备上的“皮重”功能按钮确认干预操作。因此,设备优选地包含“皮重功能”以允许校正在开始测量和将影响尿监测的随后干预时的收集容器重量。皮重功能可为简单重置和刻度归零功能。然而,优选地,皮重功能为“流体监测”算法的一部分以追踪总尿体积;例如当排空收集容器或获取尿样品用于其它/病理学分析时。处理器可包含微处理器。
在另一个实施例中,算法可存在于单独的电子装置上,如计算机、服务器(网页)、膝上型计算机、平板计算机或智能电话。单独的电子装置可包含(一个或多个)中央监测系统以在设备或单独的电子装置上产生适当的警告。
优选地,设备被配置成如果在预定时间段内重量超过或低于设定点,产生警告信号。警告信号可包含对单独的电子装置、计算机、服务器(网页)、膝上型计算机、平板计算机或智能电话的显示,如闪光或报警音或电子通知。电子通知可通过设备自身或经由中央监测系统、计算机或膝上型计算机引发或直接在单独的电子装置上。如果警告信号告知“满容器”状态,那么算法连同‘皮重’功的将识别替换或排空的袋并且附加已经收集的随后数据。
根据第二方面,提供根据第一方面的设备的用途,用于称重尿。
根据本发明的第三方面,提供测量来自受试者的尿排出量的方法,方法包含将根据第一方面的设备附接到受试者和测量来自其的尿排出量。
优选地,设备通过导管等附接到受试者。
优选地,方法包含处理数据以去除由于冲击输入和移动的不想要的变化和数据假象。
根据第四方面,提供包含根据第一方面的设备和尿收集容器的尿检测系统。
优选地,系统包含用于将尿从受试者递送到尿收集容器的递送部件,更优选地,导管。
根据第五方面,提供包含根据第一方面的设备和至少一个用于接收通过设备传输的数据的装置的尿检测系统,所述数据对应于尿排出量的重量。
设备优选地包含用于将数据传输到电子装置的无线模块。无线模块可为经批准用于在医疗环境使用的wifi模块、蓝牙模块或无线电数据遥测协议系统。至少一个用于接收传输的数据的装置为单独(即间隔开)的电子装置,例如计算机、膝上型计算机、平板计算机或智能电话。设备和/或装置可包含处理数据和去除由于冲击输入和移动的不想要的变化和数据假象(即噪声)的算法。设备和/或装置可包含(一个或多个)中央监测系统以产生适当警告。
本文(包括任何所附权利要求书、摘要和附图)所述的所有特征和/或如此公开的任何方法或工艺的所有步骤可以任何组合与以上方面中的任一个组合,除其中这类特征和/或步骤中的至少一些相互排斥的组合之外。
附图说明
为更好地了解本发明和示出其实施例如何实现,现将借助实例参考随附示意图,其中:-
图1示出根据本发明的用于连续测量尿排出量的设备的一个实施例(即MictuRATEMKII)的前视图;
图2为用于图1中示出的MKII的设备的一个实施例的框图;
图3为示出由在病床上的插导管患者使用的设备的定位的前视图;
图4为示出其中可使用在图1和2中示出的设备的尿检测系统的主要组件的示意图。然而,图4示出并入系统中的设备的第二实施例;
图5示出可无线地连接到在图1中示出的设备并且用于图4中示出的系统的平板计算机(用于测试)的平面视图;
图6示出使用本发明的一个实施例(MictuRATE MK II)产生的临床原始和经处理的(用处理算法)数据的实例。上图区示出具有间歇噪声事件的原始数据。在下图区中已经去除噪声事件;和
图7示出根据本发明的用于连续测量尿排出量的MictuRATE设备的虚拟实施例。重要的是,它示出在临床环境内可如何使用这类监测装置。
具体实施方式
实例
实例1-重力尿排出量测量设备
参考图1和2,示出根据本发明的重力设备2的实施例,其可例如用于测量来自插导管患者的尿排出量。重力设备2包含微型S型荷重计16,其可操作地连接到用于承受尿收集袋8的重量的钩4。将钩4放置处使得当设备2在使用中时与尿收集袋8在一条直线上(即设备2被配置成使得它具有相对于尿收集袋8的竖直单轴布置)。因此,通过尿收集袋8施加到钩4的应变/重量通过S型荷重计16被转换成模拟电信号。
参考图2,示出框图,所述框图示出在重力设备2(被称作“MictuRATE MK II”)的一个实施例的各种组件之间的相互关系。如可看出,S型荷重计16将通过尿袋8施加到钩4的力的变化(即应变)转换成模拟电信号。(模拟)电信号通常以12位的分辨率以1MS/s在1000ms的间隔内收集。电信号与被测量的力成反比。电信号通过放大器18放大,并且然后馈送到模数转换器(ADC)20,其安置在信号处理模块26内。微处理器22将来自ADC 20的数字输出数据转换成逗号分隔值(CSV),并且然后将转换的数据传输到wifi模块24a。微处理器22与存储器存储装置28交换数据。wifi模块24a、微处理器22和存储器存储装置28也安置在信号处理模块26内。wifi模块24a使得尿排出量数据能够无线遥测到位于例如护理站14的单独的计算机,使得可实时监测数据和/或存储在患者的电子记录中。荷重计16、放大器18和信号处理模块26均通过电池和电力管理系统29供电。
如图3中所示,在使用中,重力设备2附接到插导管患者(未示出)的床/手推车12。导管10附接到患者,并且直接馈送到尿收集袋8中,其通过直列式重力设备2的钩4升高离开地板。因此,当患者排尿时,其尿经由导管10流入尿收集袋8中。重力装置2基于尿收集袋8的重量测量尿排出量的总量以及基于随时间推移收集袋8的重量的变化测量尿排出量的变化率两者。
图4示出包括上文所述的重力设备2的尿检测系统50的实施例。微处理器22的数据输出通过软件54处理,并且然后直接(即经由有线连接)传输到显示器和/或输入设备52。实时显示数据(即尿体积和排出量变化率)。设备2包括皮重按钮56以当容器排空时或当去除样品时允许校正开始测量时的尿容器8重量。如果警告信号告知“满容器”状态,那么算法54连同‘皮重’功能56将识别替换或排空的容器8并且附加已经收集的随后数据。
此外,或替代地,来自微处理器22的经处理数据馈送到无线或wifi模块24a。通过可操作地连接到计算机、移动电话、智能电话、平板计算机或类似监测装置的单独的显示器14的对应模块24b,检测通过无线/wifi模块24a发出的数据,其实例在图5中示出,其可位于护理站。
然后通过加载在计算机/平板计算机/监测系统14上的软件38将数据转换成可由护士理解的在屏幕上显示的并且直接保存到患者的电子档案的格式。实时显示数据(即尿体积和排出量变化率)。
图6的上图区显示使用根据本发明的设备2从插导管患者收集的原始数据。原始数据包括具有日期-时间戳的多个经数字化荷重计值。x轴对应于时间并且y轴对应于传感器输出,以伏特为单位。图6的上图区的原始数据已经使用MS Excel处理以去除在上图区中提到的“噪声事件”,如“处理和护士检查”。
图6的下图区的数据输出为尿排出量监测器的输出,即下降线。此数据与尿排出量的总体积成反比,并且因此用于计算插导管的患者的尿排出量的总体积,即递增线。没有可从受试者得到的医疗数据;被称为“患者X”,例外为它们严重镇静,没有肾并发症,并且其流体排入以180ml/h管理(因此预计典型排出量在1ml和2ml/h/kg之间)。正如对患者X期望,尿排出量为平稳的。这通过设备2记录(参见图1-3)并且包括排出量体积(在时间的任何点)、平均变化率和排出量特征。可通过设备2实现的连续监测的分辨率使得排出量的任何变化快速识别患者乏尿症、聚脲和无尿症(或可能导管阻塞)。
实例2-重力尿排出量测量设备的应用。
设备2测量在临床或护理家庭环境中插导管患者的尿排出量和流动速率。设备2用任何当前使用的收集袋8工作,因为它采取联机测量技术。此特征还减轻任何感染风险,因为在实际导管管子10中没有昂贵传感器或死体积(难以灭菌微型体积)或连接到现有导管管子的转接器。实际上,在目前“悬挂袋”配置中没有变化,例外为设备2与袋8在一条直线上;这使所有医疗和护理工作人员非常熟悉所述系统。与从柔性袋(或刚性流动速率容器)读取水位的现有技术不同,设备2始终对收集流体的小变化精确和敏感。信号处理和算法用于去除由例行干预(例如床浴)和患者的移动引起的伪数据。在通过护理工作人员初始设置期间,设备2启动(例如皮重功能),并且通过在设备2上的用户接口或通过软件算法54自动记录(排空袋8或去除尿样品)随后的变化。
设备2还可包括针对阻塞、排出量和/或满袋状态的突然变化的报警。设备2不需要引线连接到计算机基站14,这经由无线链路实现并且没有外部单元,比如电源或单独的显示器(除在护理站计算机14上无线显示的数据外)。对于设备2存在两种基本操作模式;“无线监测模式”,其中来自设备2的原始数据无线传输到护理计算机基站、平板计算机或膝上型计算机或智能电话14,和“独立操作模式”,其中设备2完全独立并且经由在设备2的表面上的用户界面操作。
独立操作适用于小规模使用或没有开发较好的IT基础设施(可能新兴国家)的设施。护理工作人员将仍然将来自设备显示器的数据手动记录在统一流体平衡图表上。支持两种操作模式为“在装置上的显示器”特征部,其示出当前值、最近流体趋势和警告。此外,此特征部使得能够在不开灯(患者的常见抱怨)的情况下在晚上护理工作人员容易读取数据。
当用于无线监测模式时,安装在单独的计算机14上的软件连续监测尿排出量,提供高分辨率趋势和历史,这提供数据的完整性并且避免数据的可能伪造或工作人员不正确输入数据。“遗忘导管”是跨医疗行业的常见问题,并且如果对于所有插导管患者通过经由电子记录标记设备2的使用和假设使用导管10来例行地使用设备2,那么设备2为此担忧提供部分解决方案。设备2此外为坚固的,主要为固态,并且因此可用于各种环境,例如医院、护理家庭等。设备2为可再用的,因为它可移动和再充电从而容易地使用。最后,因为不存在与导管10直接介接并且由于其“密封型箱”设计可用拭纸等容易地清洗以满足医疗清洁度要求,从而避免需要专业化的清洗方案和设施。
参考文献
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[2]Hersch,M.,S.Einav,和G.Izbicki,在重病监护室中与标准尿比重计相比新颖电子尿排出量监测装置的精确性和易用性(Accuracy and ease of use of a novelelectronic urine output monitoring device compared with standard manualurinometer in the intensive care unit).《危急护理杂志(Journal of CriticalCare)》,2009.24(4)。
[3]Kerr,M.,等人,在英格兰急性肾脏损伤的经济影响(The economic impact ofacute kidney injury in England).《肾脏透析移植(Nephrology DialysisTransplantation)》,2014.29(7):p.1362-1368。
[4]Ralib,A.M.,等人,急性肾脏损伤的尿排出量定义太自由(The urine outputdefinition of acute kidney injury is too liberal).《危急护理(Critical Care)》,2013.17(3)。
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Claims (19)
1.一种尿称重设备,包含被配置成支撑尿收集容器的支撑部件、用于将所述容器的重量转换成电信号的变换器和用于处理所述电信号以连续计算所述容器的重量并且由此计算其中的尿的重量并且允许确定尿排出量变化率的处理器。
2.根据权利要求1所述的设备,其中所述设备被配置成测量所述容器的重量,并且由此实时计算其中尿的体积。
3.根据权利要求1或权利要求2中任一项所述的设备,其中所述变换器为荷重计。
4.根据权利要求3所述的设备,其中所述荷重计为S型荷重计、压电荷重计、剪梁荷重计、双头剪梁荷重计或绳夹荷重计。
5.根据权利要求3所述的设备,其中所述荷重计为S型荷重计,其中至少两个应变计被配置成测量力的正和负变化两者。
6.根据前述权利要求中任一项所述的设备,其中所述设备被配置成在多个时间点计算排泄的尿体积,并且然后计算在所述多个时间点内尿体积的变化率。
7.根据前述权利要求中任一项所述的设备,其中所述支撑部件为支撑所述收集容器的钩、闩锁钩、夹具或托架。
8.根据前述权利要求中任一项所述的设备,其中所述尿收集容器为尿收集袋。
9.根据前述权利要求中任一项所述的设备,其中所述设备包含被配置成放大由所述变换器产生的所述电子模拟信号的放大器。
10.根据前述权利要求中任一项所述的设备,其中所述设备被配置成处理数据以去除由于冲击输入、临床干预和/或所述设备和/或受试者的移动带来的不想要的变化和数据假象。
11.根据权利要求10所述的设备,其中所述处理器编程有管理流体体积数据的算法,包括突然改变所述容器的重量的干预,如袋排空操作和尿样品收集。
12.根据前述权利要求中任一项所述的设备,其中所述设备包含用于将数据传输到单独的电子装置、计算机、服务器(网页)、膝上型计算机、平板计算机或智能电话的无线模块。
13.一种根据权利要求1到12中任一项所述的设备的用途,用于称重尿。
14.一种测量来自受试者的尿排出量的方法,所述方法包含将根据权利要求1到12中任一项所述的设备附接到所述受试者和测量来自所述受试者的所述尿排出量。
15.根据权利要求14所述的方法,其中所述方法包含处理数据以去除由于冲击输入、临床干预和所述设备和/或受试者的移动带来的不想要的变化和数据假象。
16.一种尿检测系统,包含根据权利要求1到12中任一项所述的设备和尿收集容器。
17.根据权利要求16所述的系统,其中所述系统包含用于将尿从受试者递送到所述尿收集容器的递送部件。
18.根据权利要求17所述的系统,其中所述递送部件为导管。
19.一种尿检测系统,包含根据权利要求1到12中任一项所述的设备和至少一个用于接收由所述设备传输的数据的装置,所述数据对应于尿排出量的重量。
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