CN110087712A - 用于控制输注泵的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本文描述了用于确定耦接到输注流动控制装置的流体源和输注管线内的流体位置的系统和方法。示例性系统和方法包括对输注泵上游的流体压力进行采样，以及计算流体压力斜率曲线。通过以不连续的间隔对输注泵上游的流体压力进行采样并监测流体压力斜率曲线，流体流动的状况(包括通过输注管线的无意的流体流动或输注管线中的有缺陷的止回阀)被检测到，并且通过输注泵的流体流动是受控制的。

Description

用于控制输注泵的系统和方法
背景技术
用于治疗患者的治疗性流体的输注通常用在医院和其他医疗护理环境中。通过将流体源的袋或容器悬挂在患者上方的杆上来进行一些输注，使得流体在重力作用下流过一段管道并进入患者的血管中，并且可以由用户可控制的限流器进行调节。在其他情况下，流体进入患者的流动处于位于流体通路中的编程的输注泵的控制之下。输注泵位于流体通路中，使得容器和输注管线的一部分位于输注泵的上方或上游。
输注泵是“排水量(displacement)调节”装置，其允许精确控制供应流体(例如药物)流入患者体内。例如，通过使用输注泵，以一种或多种指定的流动速率来输注相对精确量的流体。另外，输注泵可以被编程为在输注期间改变流体流动的速率。在包含第一供应流体的主要流体源和包含第二供应流体的第二流体源连接到输注泵的情况下，该能力是有用的。输注泵可以被编程为当第二流体流动到泵时以初始速率将流体引导至患者，然后当第二流体几乎为空并且第一流体开始流向泵时，改变操作以将流体以不同的速率引导至患者。
发明内容
通过确定由输注泵引导的供应流体的流体压力斜率曲线，可以确定流体源和输注管线内的流体的位置，以自动控制通过输注泵的流体流动并检测流体流动的状况。流体流动的状况可包括无意的(unintentional)流体流动或输注管线中的有缺陷的阀。
本公开一般涉及用于确定在耦接到输注流动控制装置的流体源和输注管线内的流体位置和流体位置的变化速率的系统和方法。更具体地，本发明涉及一种系统和方法，其用于确定供应流体压力斜率曲线，以检测流体流动状况(包括通过输注管线的无意的流体流动或输注管线中的有缺陷的止回阀)，并且自动控制通过输注泵的流体流动。通过使用供应流体压力斜率曲线，系统可以向管理或监测输注的护理员提供本地或远程听觉和/或视觉警报，并且可以启动流体流动的变化。例如，系统可以改变为交替流动速率、停止输注、或提供受控冲洗以确保及时输送包含在输注管线中的流体。
在某些情况下，故障导致以非预期的流动速率从流体源引导流体。例如，输注泵可能经历防止控制流体流动速率的故障，碎屑可能位于管道内，或者管道可能有泄漏。在这种情况下，流体可以通过重力被引导出流体源和输注管线。在一些情况下，将流体输注进入患者体内或引导至环境中。如果护理员或其他人未监测该输注过程，则直到患者受到伤害或药物用尽才可能检测到无意的流体流动。
在一些情况下，“主要(primary)”流体源和“辅助(secondary)”流体源耦接到输注泵上游的输注管线(例如，供应管道)。术语“上游”可以指的是输注系统的一部分，其可以包括一个或多个流体源、阀、输注管线或耦接到输注泵的流体入口的其他组件。术语“下游”可以指的是输注管线系统的一部分，其可以包括输注管线或从输注泵的流体出口延伸到患者的其他组件。为了在辅助流体完成时将流动从辅助流体源自动转换到主要流体源，将单向止回阀插入输注管线中。单向止回阀插入从主要流体源延伸到输注泵的输注管线(“主要管线”)中，并且耦接到辅助流体源的输注管线(“辅助管线”)耦接到主要管线的在止回阀和输注泵之间的端口中。为了填充(fill)或“灌注(prime)”辅助管线，辅助流体源容器降低至低于主要流体源容器。在辅助管线填充有主要流体之后，固定主要和辅助流体源容器，使得主要流体源容器在辅助流体源容器下方，例如，通常在其下方约9英寸。辅助流体通过止回阀和输注泵之间的端口进入主要管线。辅助流体施加在止回阀上的流体压力防止主要流体流向输注泵。当辅助流体水平降低至主要容器中流体顶部附近的水平时，对止回阀的压力降低，并且止回阀允许主要流体再次流入止回阀下方的输注管线。
在某些情况下，当辅助流体源耦接到止回阀和输注泵之间的主要管线时，故障或有缺陷的止回阀将不能阻碍(obstruct)主要管线。有缺陷的止回阀允许辅助流体流过止回阀进入主要管线和主要流体源容器，直到在主要和辅助流体之间达到平衡为止。在一些情况下，有缺陷的止回阀允许全部辅助流体流入主要管线和主要容器，导致具有未知浓度的主要流体和辅助流体的混合物。当辅助流体水平降低到接近主要流体源容器中的主要流体顶部的水平时，辅助流体继续流入主要管线，直到达到平衡为止。达到平衡后，可以同时将主要和辅助流体和/或主要和辅助流体的混合物输送到输注泵。
在某些情况下，在输注包括主要流体源和辅助流体源的情况下，所需的辅助流体流动速率不同于所需的主要流体流动速率。因此，护理员必须利用信息对输注泵编程，所述信息可包括：辅助容器中的流体体积、待输注的总体积、辅助流体流动的速率或辅助流体输注时间。在输注泵以预设的体积、速率或时间来输注辅助流体之后，输注泵将改变为主要流体流动速率。然而，由于容器体积的错误估计或者待输注的辅助体积的不准确设置而导致的频繁错误使得该方法不可靠，需要护理员频繁监测以确保预期的流体以期望的速率被引导，并确保实现预期流体的完全输送。
本公开的一个方面提供了一种检测通过输注管线的无意的流体流动的方法，所述方法包括：对输注泵上游的所述输注管线内的流体压力进行采样；计算实际流体压力斜率曲线，所述流体压力斜率曲线是离散间隔上的压力变化；将所述实际流体压力斜率曲线与预期流体压力斜率曲线进行比较；以及如果所述实际流体压力斜率曲线的压力变化从预期流体压力斜率曲线的压力的一致变化改变了预定阈值，则改变所述输注泵的操作。
在本公开的一些方面，改变输注泵的操作包括激活警报。在一些实施方式中，改变输注泵的操作包括阻塞(occlude)通过输注管线的流动。在一些实施方式中，改变输注泵的操作包括向前或向后移动抵靠所述输注管线接合的输注泵机构，以阻塞通过所述输注管线的流动。
本公开的一些实施例提供了计算流体压力变化的实际速率；以及如果所述实际流体压力斜率曲线大于零，则改变所述输注泵的操作。在一些实施例中，改变所述输注泵的操作包括向前或向后移动抵靠所述输注管线接合的所述输注泵的输注泵机构，以阻塞通过输注管线的流动。在一些实施方式中，改变所述输注泵的操作包括阻塞通过所述输注管线的流动。
本公开的一些实施方式提供一种检测耦接到第一流体源和第二流体源的输注管线中的有缺陷的阀的方法，所述方法包括：对输注泵上游的输注管线内的所述第一流体源和所述第二流体源的流体压力进行采样；计算实际流体压力斜率曲线，所述流体压力斜率曲线是离散间隔上的压力变化；以及如果所述实际流体压力斜率曲线的压力变化(i)超过预期的第一流体压力斜率曲线的压力变化，并且(ii)未达到预期的第二流体压力斜率曲线的压力变化，则改变所述输注泵的操作。
在本公开的一些方面，改变所述输注泵的操作包括激活警报。在一些实施方式中，改变所述输注泵的操作包括阻塞通过所述输注管线的流动。
本公开的一些实施例提供了检测用于指示所述第一流体源和第二流体源的水头高度(head height)之间的平衡的所述实际流体压力斜率曲线的减小；以及如果通过所述输注管线引导的实际流体体积小于待通过所述输注管线引导的预期流体体积，则改变所述输注泵的操作。本公开的一些方面提供了将所述第二流体源定位在比所述第一流体源高的高度处。
本公开的一些实施例提供了一种用于控制从第一流体源和第二流体源通过输注泵的流体流动的方法，所述方法包括：对以第一流体流动速率操作的输注泵上游的输注管线内的第一流体源和第二流体源的流体压力进行采样；计算流体压力斜率曲线，所述流体压力斜率曲线是离散间隔上的压力变化；检测所述第一流体源和第二流体源的水头高度之间的平衡；以及保持所述流体流动速率，直到所述第二流体源被冲洗到所述输注泵为止。
本公开的一些方面提供了检测用于指示在所述第二流体源的容器内的所述第二流体源的水头高度的压力变化；检测用于指示所述第二流体源的所述水头高度通过耦接到所述第二流体源的滴注腔的压力变化；检测用于指示所述第二流体源的所述水头高度在耦接到所述第二流体源的管道内通过的压力变化；以及检测用于指示所述第二流体源的所述水头高度等于所述第一流体源的所述水头高度的压力变化；其中，所述流体压力斜率曲线包括第一斜率曲线区段、第二斜率曲线区段和第三斜率曲线区段，并且当所述第三斜率曲线区段的斜率小于前述第一斜率曲线区段和前述第二斜率曲线区段中的每一个的斜率的一半时，检测到所述第一流体源和第二流体源的水头高度之间的平衡。
本公开的一些实施方式提供了保持所述流体流动速率直到所述第二流体源被冲洗到所述输注泵为止包括：基于所述输注装置的已知参数而预定的额外体积。本公开的一些实施方式提供了保持所述流体流动速率直到所述第二流体源被冲洗到所述输注泵为止包括：由用户选择的额外体积。
本公开的一些实施例提供了一种用于检测通过输注管线的无意的流体流动的系统，所述系统包括：输注泵，其与所述输注管线耦接；压力传感器，其耦接到所述输注泵上游的所述输注管线，所述压力传感器配置为对所述输注管线内的流体压力进行采样；存储器，其适于存储所述流体压力值；以及处理器，其与所述压力传感器和所述存储器通信，所述处理器配置为：计算实际流体压力斜率曲线；将所述实际流体压力斜率曲线与预期流体压力斜率曲线进行比较；以及如果所述实际流体压力斜率曲线的压力变化比预期流体压力斜率曲线的压力的一致变化超过预定阈值，则改变所述输注泵的操作。
本公开的一些实施例提供警报，其中，改变所述输注泵的操作包括激活所述警报。一些实施方式提供了输注泵机构，其配置为抵靠所述输注管线接合，以阻碍通过所述输注管线的流动。在本公开的某些情况下，改变所述输注泵的操作包括向前或向后移动抵靠所述输注管线接合的所述输注泵机构，以阻塞通过所述输注管线的流动。一些实施例提供了计算流体压力变化的实际速率；以及如果所述实际流体压力斜率曲线大于零，则改变所述输注泵的操作。一些实施方式提供了流体地耦接到所述输注泵上游的所述输注管线的配件，其中所述配件配置为与主要流体源和辅助流体源中的任意一个流体耦接。在本公开的一些实施例中，显示器配置为提供所述输注泵的状态和所述输注管线内的压力中的任意一个。
本公开的一些实施例提供了一种用于检测耦接到第一流体源和第二流体源的输注管线中的有缺陷的阀的系统：输注泵，其与所述输注管线耦接；压力传感器，其耦接到所述输注泵上游的所述输注管线，所述压力传感器配置为对所述输注管线内的流体压力进行采样；存储器，其适于存储所述流体压力值；以及处理器，其与所述压力传感器和所述存储器通信，所述处理器配置为：计算实际流体压力斜率曲线；将所述实际流体压力斜率曲线与预期流体压力斜率曲线进行比较；以及如果所述实际流体压力斜率曲线的压力变化(i)超过预期的第一流体压力斜率曲线的压力的一致变化，并且(ii)未达到预期的第二流体压力斜率曲线的压力的一致变化，则改变所述输注泵的操作。
本公开的一些实施例提供了一种用于控制从第一流体源和第二流体源通过输注泵的流体流动的系统：输注泵，其与所述输注管线耦接；压力传感器，其耦接到所述输注泵上游的所述输注管线，所述压力传感器配置为对所述输注管线内的流体压力进行采样；存储器，其适于存储所述流体压力值；以及处理器，其与所述压力传感器和所述存储器通信，所述处理器配置为：计算实际流体压力斜率曲线；检测用于指示所述第一流体源和第二流体源的水头高度之间的平衡的流体压力斜率曲线的压力变化的减小；以及保持流体流动速率，以将来自所述第二流体源的所有流体引导通过所述输注管线。
本主题技术的额外特征和优点将在下面的描述中阐述，并且在某种程度上是根据描述显而易见的，或者可以通过本主题技术的实践来学习。通过书面描述及其权利要求书以及附图中具体指出的结构，将实现并获得本主题技术的优点。
应理解，前面的一般性描述和以下的详细描述都是示例性和说明性的，并且旨在提供对要求保护的主题技术的进一步解释。
附图说明
被包括以提供进一步的理解并且被并入本说明书且构成本说明书的一部分的附图示出了所公开的实施例，并且与说明书一起用于解释所公开的实施例的原理。在附图中：
图1示出了根据本公开的方面的示例性输注系统。
图2示出了根据本公开的方面的示例性输注泵控制模块的框图。
图3A示出了示例性输注系统。
图3B示出了根据本公开的方面的流体压力和流体压力斜率曲线随时间变化的示图。
图4示出了根据本公开的方面的处理器逻辑、流体压力和流体压力斜率曲线随时间变化的示例性示图。
图5A示出了示例性输注系统。
图5B示出了根据本公开的方面的流体压力和流体压力斜率曲线随时间变化的示图。
图6示出了根据本公开的方面的处理器逻辑、流体压力和流体压力斜率曲线随时间变化的示例性示图。
图7示出了根据本公开的方面的流体压力和流体压力斜率曲线随时间变化的示例性示图。
具体实施方式
以下阐述的详细描述描述了主题技术的各种配置，并且不旨在表示可以实践主题技术的唯一配置。出于提供对主题技术的透彻理解的目的，详细描述包括具体细节。因此，关于某些方面提供的值、数量和尺寸作为非限制性示例。然而，对于本领域技术人员显而易见的是，可以在没有这些具体细节的情况下实践本主题技术。在一些实例中，以框图形式示出了公知的结构和组件，以避免模糊本主题技术的概念。
应理解，本公开包括主题技术的示例，并且不限制所附权利要求书的范围。现在将根据具体但非限制性示例来公开本主题技术的各个方面。本公开中描述的各实施例可以以不同的方式和变化来执行，并且根据期望的应用或实现来执行。
图1示出了耦接到患者的示例性输注系统10。具体地，输注泵19被示出为安装到静脉注射(I.V.)杆12，在所述杆12上固定有包含I.V.流体的流体源14。滴注腔24耦接到流体源14的出口，并且输注管线的上游部分16连接到滴注腔24的出口。上游输注管线16是通常用于医院或医疗环境中的传统的I.V.输注型管，并且由适用于将治疗流体输注到患者体内的任意类型的柔性管制成，例如聚氯乙烯(PVC)。上游输注管线16与另一个管部分18连接，所述管部分18是柔性的并且安装成与具有泵送机构的输注泵19可操作地接合，用于将流体通过下游输注管线20引导至例如患者的手臂22中的静脉。本领域技术人员将理解，上游输注管线16、柔性部分输注管线18和下游输注管线20可以是连续长度的柔性管的一部分，各部分由输注泵19的位置限定。
参见图2，在一些实施例中，输注泵包括输注泵控制模块70，其配置或编程为控制输注泵机构的操作，使得期望量的药物或其他流体在期望的时间段内被引导至患者体内。在一些方面，输注泵控制模块70包括微处理器75、与微处理器75相关联的存储器80、用于向微处理器输入信号的一个或多个输入85、以及用于从微处理器输出信号的一个或多个输出90。例如，一个或多个输入可包括键盘102、空气检测器103、下游压力传感器104或上游压力传感器105。
在一些实施例中，输注泵控制模块70使用输入/输出通信端口92和通信装置95与其他系统100通信，所述其他系统100例如药房信息系统、医院管理系统或机构中的其他此类系统。输入/输出通信端口92可以是配置为使用适当的通信协议(例如RS232等)来发送和接收数据的任意端口。例如，输入/输出通信端口92可以是串行端口、并行端口、USB或其他适当的端口。还将理解的是，输入85和输出90可以以这样的方式组合：使得到处理器和/或来自处理器的所有信号通过一个或多个输入/输出端口92来传输，而不是通过单独的输入和输出来传输。
通信装置95可以是到另一计算机、局域网、广域网的硬连线连接或无线连接，到远程服务器或客户端系统或因特网的电话线。通信装置可以包括用于连接到光纤、同轴电缆、以太网电缆或其他通信线路的专用连接装置。替代地，可以使用无线连接，这还可以包括使用本领域已知的适当的发射器和接收器。这种无线连接可以包括使用红外、RF、蓝牙或Wi-Fi(IEEE 802.11b)通信装置等。另外，通常使用嵌入式编程指令或适当的软件来对微处理器75编程，使得微处理器可以执行其所需的任务。
在一些实施例中，微处理器75通过输入85(通常是放大器和A/D转换器)从上游压力传感器105接收信号。上游压力传感器105设置在上游输注管线附近，以便监测上游输注管线内的压力，并将表示输注管线内感测到的压力的信号提供给微处理器75。如上所述，使用适当的软件或嵌入式命令来对微处理器75编程，以分析从上游压力传感器105接收的信号。在完成对接收的上游压力信号的分析之后，处理器可以通过输出90来输出信号。该信号输出可以被引导至泵马达115，以控制向患者输注流体。
在一些实施例中，输出信号被引导至显示器120，以通知操作者泵的状态和/或上游输注管线内的压力。该显示器还可以包括提供视觉警报的手段，例如闪烁显示、闪光灯或显示器上的文本颜色的变化，以警告操作者：需要关注输注装置。
在一些实施例中，输出信号被引导至警报模块125。该警报模块可以是处理器75的控制输注泵的单独模块，或者其可以位于远离所述泵的位置，和/或与远离所述泵的单独处理器相关联且与其通信。警报模块125可以配置为向看护者提供视觉通知、听觉通知、或视觉和听觉通知的组合，以警告护理员必须关注输注系统。警报模块可以产生信号，所述信号被传输到床侧控制台、护士站或位于中央的监测系统。另外，可以使用显示变化和听觉警报的各种组合来表示警报的优先级，使得相比于需要立即关注以在可能发生对被输注的患者的伤害之前纠正问题的警报来说，不需要立即关注的警报不明显。在一些实施例中，警报模块125可以配置为在激活时控制所述泵。例如，警报模块125可以控制所述泵以减少所述泵的泵送操作，直到护理员手动寻址警报模块125为止。例如，可以将泵送操作减少普通泵送操作的三分之一、一半或四分之一。在一些应用中，例如，如果检测到所述泵未适当地操作，则警报模块125可以改变泵送操作以偏离普通泵送操作。
警报模块125还可以向存储信息以供以后检查和分析的数据库提供表示输注进展的信号，所述信号包括由于在上游输注管线16(图1)中感测到的降低的压力或负压而产生的任意警报。数据库可以与泵相关联，或者数据库可以远离泵。例如，在泵由远程控制器控制的情况下，数据库可以位于远程控制器并与远程控制器相关联。在另一实施例中，数据库可以是机构信息系统的一部分，所述机构信息系统可以是企业级网络的一部分。
在每个实施例中，微处理器75配置为通过输入85从泵马达传感器110接收信号。微处理器75可以监测泵的功能，收集、分析和存储与输注有关的信息，例如，举例来说，输注的开始时间和完成时间、所输注的流体量、以及自输注开始或自过去选定时间以来已完成的泵循环次数。该信息可以存储在存储器80中以供以后检索和分析，或者可以使用通信装置95将所述信息传输到另一远程系统。
参见图3A和3B，分别示出了本发明的实施例的输注系统的示例以及设计和软件分析。输注系统包括填充有流体的流体容器205。滴注腔210通常位于容器205的底部附近。一段柔性输注管线从滴注腔210的底部延伸并进入输注泵220。输注泵220包括上游压力传感器以及泵送机构，如蠕动式机构。在一些实施例中，上游压力传感器是耦接到输注泵或输注管线的单独组件。
随着流体由输注泵220从流体源205和输注管线215引导至患者22，流体水平降低或下降。在一些实施例中，上游压力传感器测量表压(gauge pressure)或相对流体静水压“头”，其由入口传感器上方的流体水平顶部的高度确定。在输注期间，控制输注泵马达的处理器也对上游压力传感器的输出进行采样。随着系统中的流体水平降低、朝向输注泵220移动，测量的流体静水压降低。通过对流体压力进行采样，算法在选定的间隔(例如机构循环体积)上检测平均入口压力。使用平均入口压力的平均值，将压力的降低速率(即，变化速率)计算为微分(differential)。最后，处理器记录在所述输送的至少一部分上的压力斜率的曲线。在一些方面，流体压力斜率曲线表示离散间隔上的压力变化。离散间隔可以是时间，使得流体压力斜率曲线反映压力随时间的变化。在一些实施例中，离散间隔可以是流体体积，使得流体压力斜率曲线反映压力随泵送流体体积(优选地，机构循环体积)的变化。在普通输注情况下，流体压力斜率曲线由图3B的示图中的线S1表示。由于上游输注管线215内的流体水平降低而导致的静水压头变化由图3B的示图中的线P1表示。在一些方面，流体压力斜率曲线表示通过线性最小二乘拟合的以水/mL为单位的斜率，并且静水压头表示以英寸水柱(inches water)为单位的旋转同步平均压力(revolution synchronous meanpressure)。
因为在典型的机构压力感测循环中，由输注泵220从容器205抽出的流体体积相对于容器205内的流体体积较小，所以容器内的流体水平相对缓慢地降低或下降。当流体表面水平在容器205内时的压力变化由线P1的区段A1表示。然而，当流体表面水平到达通常具有比容器205小得多的体积的滴注腔210的套管206时，在每个压力传感器采样循环期间移除的流体量导致每次采样中的流体水平的相对大的变化。流体水平的这种快速降低表现为大的负向压力信号或负取向压力信号，由线P1的区段B1表示。当流体表面水平在滴注腔210内时的压力变化由线P1的区段C1表示。一旦滴注腔210排空，流体表面水平进入输注管线215的相对小的孔，导致更快的压力降低和大的负向压力信号或负取向压力信号，由线P1的区段D1表示。所描述的压力值连同其变化速率和发生顺序形成了本公开的输注泵能够在其通过容器、滴注腔和输注管线的行程中的若干个点处估计流体顶部的位置的基础。
在一些情况下，输注泵不能控制通过系统的流体流动速率。这种通过输注管线的“无意的流体流动”导致流体被重力引导至患者22或引导出系统并引导至环境中。尽管各种情况可能导致无意的流体流动，但本文讨论了若干种非限制性的情况。在一个示例中，当输注泵220未能停止通过输注管线的流体流动时，发生无意的流体流动。当输注泵内的泵送机构由于碎屑或异物滞留在管道中而未能阻塞输注管线内的通道时，输注泵220可能无法停止通过输注管线的流体流动。在另一个示例中，当输注泵组件损坏或丢失时，或者输注管线包含孔或与另一个组件的错误连接时，发生无意的流体流动。重要的是检测通过输注管线的无意的流体流动，这是因为不受控制的流体流动可能导致流体被重力引导的速度大于治疗上可接受的速率，可能导致过度输注和对患者的身体伤害和/或药物耗尽。
参见图4，示出了通过系统的输注管线的无意的流体流动的图形分析。该示图示出了异常流体压力斜率曲线S2和由于上游输注管线内的流体水平降低而导致的压头变化P2。
当流体源耦接到系统时，容器内的流体水平相对缓慢地降低或下降。当流体表面水平在容器内时的压力变化由线P2的区段A2表示。然而，当发生无意的流体流动时，系统内的流体水平和压头可能迅速下降。无意的流体流动由线P2的区段B2表示。
由于输注泵未能控制流体流动速率，因此流体压力斜率曲线S2示出了偏离正常流体压力斜率曲线S1(图3B)的负斜率曲线。在一些实施例中，系统检测负斜率曲线何时达到由线T2表示的预定阈值。可以估计该阈值，因为泵“知道”要输注的体积，这允许估计容器大小并因此估计其横截面积。该横截面与流动速率一起提供正常斜率值的近似值。当流体压力斜率曲线S2超过阈值T2时，处理器的逻辑被编程为改变输注泵的操作。可选地，停止输注泵的操作和/或激活紧急警报，使得操作者或护理员可以干预并校正异常流动状况。处理器的逻辑由线L2表示。在使用处理器的逻辑来改变输注泵的操作的非限制性示例中，如果流体压力斜率曲线S2小于阈值T2，则逻辑等于零，否则，逻辑等于零？。
在一些方面，系统将测量的或实际的流体压力斜率曲线与预期的流体压力斜率曲线进行比较。如果实际流体压力斜率曲线的压力变化从预期流体压力斜率曲线的压力变化改变预定阈值，则处理器的逻辑被编程为改变输注泵的操作。
处理器可以以多种方式改变输注泵的操作，包括例如向护理员激活指示输注系统需要关注的警报信号。在一些方面，处理器可以通过阻塞通过输注管线的流动来响应。例如，启动机械制动器或阻塞器以压缩输注管线的管道，从而防止流体流动。在一些方面，机械阻塞器是独立于泵送机构的机构。
在一些实施例中，处理器可以通过向前或向后移动或旋转抵靠输注管线接合的输注泵机构以阻塞通过输注管线的流体流动来进行响应。例如，当检测到通过输注系统的无意的流体流动时，可以移动以第一点与输注管线抵靠接合的蠕动泵机构以使第二点与输注管线抵靠接合。通过移动该机构，允许碎屑从输注管线内移出。
在一些实施例中，泵送机构可具有入口阀和出口阀，其中在机构循环内存在入口阀和出口阀同时被压缩的某些位置。在某些情况下，如果施加这种压缩的弹簧失效，则流动控制的有效性会降低。然而，处理器可以改变输注泵的操作来旋转泵送机构的驱动轴以尝试阻塞两个阀中的一个。通过阻塞两个阀中的一个，可以向输注管线施加更大的力以恢复完全控制。
在一些实施例中，系统确认实现了对输注管线的阻塞。例如，处理器可以对压力进行采样并计算流体压力斜率曲线，以确定流体压力斜率曲线的斜率在一段时间内是否大于零。如果流体压力斜率曲线的斜率在一段时间(例如，2秒、10秒、30秒、1分钟、5分钟等)内大于零，则存在通过输注系统的无意的流体流动，如上所述，这促使随后改变输注泵操作。例如，处理器可以再次通过向前或向后移动或旋转抵靠输注管线接合的输注泵机构以阻塞通过输注管线的流体流动来响应。以这种方式，处理器可以测试泵是否充分地停止通过I.V装置(I.V.set)的流体，并找到有效的泵位置，以提高泵停止流体的能力。
参见图5A和5B，分别示出了本发明的实施例的输注系统的示例以及设计和软件分析。示出了输注系统的示例，其具有连接到上游输注管线的主要流体源容器272和辅助流体源容器274，以将主要和/或辅助流体输注给患者22。主要流体源容器272和辅助流体源容器274分别均包括滴注腔278和280。包括端口的配件288将辅助输注管线290从辅助流体源容器274连接到上游输注管线。主要输注管线282包括止回阀284并将主要流体源容器272流体连接到配件288。辅助流体源容器274定位为高于主要源容器272，使得来自辅助流体的压力将导致止回阀284阻碍主要流体流向输注泵286，并引导辅助流体流向输注泵286。压力传感器对上游输注管线中的压力进行采样。
在普通输注情况下，流体压力斜率曲线由图5B的示图中的线S3表示。由于上游输注管线内的流体水平降低引起的压头变化由线P3表示。线P3的由区段A3表示的部分表示辅助流体源容器274内的辅助流体的压力变化，其随着辅助容器274中的流体表面水平的降低而缓慢减小。当流体表面水平到达滴注腔套管275时，由线P3的区段B3指示的压力变化以比区段A3快的速率减小。
当流体表面水平到达滴注腔280时，由线P3的区段C3指示的压力变化以比区段B3慢的速率减小。当流体表面水平到达辅助输注管线290时，压力变化(由线P3的区段D3指示)以比区段A3和C3快的速率以及更多的流体/时间减小。当辅助输注管线290中的流体水平降低至或接近主要流体源容器272中的主要流体的水平时，对止回阀284的压力减小，使得止回阀打开，允许主要流体和辅助流体进入上游输注管线。当允许主要和辅助流体进入上游输注管线时，由线P3的区段E3指示的压力变化以比区段B3和D3慢的速率减小。对流体压力斜率曲线的变化的算法分析以及相对于输注的开始发生变化的顺序形成了本公开的输注泵能够改变操作的基础，这些操作包括例如从辅助流动速率过渡为主要流动速率，和/或引导“预冲洗”或“后冲洗”操作。
在一些情况下，主要输注管线中的有缺陷的止回阀284允许一部分辅助流体转移到主要输注管线中而不是完全引导至输注泵286。如果止回阀284不能在辅助流体耦接到系统时阻碍主要输注管线，则辅助流体将不会如预期那样输注，这导致不完全的治疗、延迟的治疗、不期望的药物相互作用、或者错误的药物剂量以及其他情况。
参见图6，示出了通过具有有缺陷的止回阀的输注系统的流体流动的图形分析。该示图示出了流体压力斜率曲线S4和由于上游输注管线内的流体水平降低而导致的压头变化P4。因为止回阀284(图5A)不能阻碍主要输注管线282，所以图形分析偏离图5B中的示图。当在辅助流体源容器274位于主要流体源容器272上方的情况下辅助流体源耦接到系统时，辅助流体流向输注泵286。当辅助流体源耦接到系统时的压力变化由线P4的区段A4表示。由于有缺陷的止回阀284，辅助流体快速流过止回阀284进入主要输注管线282和主要流体源容器272，直到达到在主要流体水平和辅助流体水平之间的平衡。降低的辅助流体水平导致流体压力的异常快速降低，从而产生由线P4的区段B4表示的压头变化。当达到主要流体水平和辅助流体水平之间的平衡时，由线P4的区段C4指示的压头变化以比线P4的区段B4慢的速率减小。相应的流体压力斜率曲线由图6中的示图的线S4表示。
在一些实施例中，系统检测流体压力斜率曲线何时达到预定阈值，所述预定阈值由图6的示图中的线T4表示。当流体压力斜率曲线S4达到阈值时，处理器的逻辑被编程为改变输注泵的操作。处理器的逻辑由线L4表示。
在一些方面，系统将测量的或实际的流体压力斜率曲线与预期的第一流体压力斜率曲线进行比较，并确定实际的流体压力斜率曲线是否达到预期的第二流体压力斜率曲线。如果实际流体压力斜率曲线中的压力变化超过预期的第一流体压力斜率曲线的压力变化，并且未达到预期的第二流体压力斜率曲线的压力变化，则处理器的逻辑被编程为改变输注泵的操作。
处理器可以以多种方式改变输注泵的操作，所述方式包括例如激活给护理员的指示输注系统需要关注的警报信号。在一些方面，处理器可以通过阻塞通过输注管线的流动来响应。例如，启动机械制动器或阻塞器来压缩输注管线的管道以防止流体流动。在一些方面，机械阻塞器是独立于泵送机构的机构。
在一些情况下，由于不正确地确定流体源容器体积或者不准确地设置待输注的辅助体积，所以不会如预期那样发生对辅助流体的输注。例如，参见图5A的输注系统，辅助流体源容器274耦接到止回阀284和输注泵286之间的上游输注管线。为了用流体填充或“灌注”辅助输注管线290，辅助流体源容器274降低至低于主要流体源容器272。在辅助输注管线290填充有主要流体之后，固定主要流体源容器和辅助流体源容器，使得主要流体源容器274位于辅助流体源容器274下方。在辅助流体源容器274定位为高于主要流体源容器272的情况下，由辅助流体施加的压力使得止回阀284防止主要流体流向输注泵286，但允许辅助流体流到输注泵286。
如果在输注泵的配置期间，灌注的辅助输注管线290中的流体体积、辅助流体源容器274中的流体体积、待输注的总流体体积、辅助流体输注速率、或辅助流体输注时间没有被考虑或者没有被正确地编程，则辅助流体将不会如预期的那样被输注泵引导。
例如，辅助输注管线290在完全灌注时含有5mL流体。辅助流体源274标称为50mL，并具有额外的4mL的过量填充和10mL的药物。从辅助流体源274到输注泵286的路径中的灌注流体(例如，主要流体)的总体积约为25mL(即，在辅助输注管线290中为5mL，在上游输注管线中为20mL)。如果输注泵286被编程为在一小时内引导50mL的辅助流体体积，然后将泵切换到主要流体流动的速率(例如，20mL/hr)，则在前30分钟期间，输注泵将仅引导从辅助流体源274至输注泵286的路径中的灌注流体。在另外的30分钟期间，全部辅助流体的一部分将由输注泵引导。在编程的一小时之后，输注泵将所述泵切换到主要流体流动的速率(例如，20mL/hr)，导致需要超过一小时来将剩余25mL辅助流体引导到患者。因此，直到在开始输送辅助流体之后的30分钟，预期在一小时内输注给患者的50mL辅助流体才会开始，并且将花费超过一小时来将其输送给患者。
参见图7，在一些实施例中，利用流体压力斜率曲线来检测系统内流体的位置，从而允许系统以预期的时间、体积和流动速率来输注辅助流体和主要流体。图7的图形分析对应于通过图5A中所示系统的流体流动的图形分析。如参见图5A中的输注系统所解释的那样，流体压力斜率曲线由线S3表示，并且由于输注泵286上游的流体水平降低引起的压头变化由线P3表示。系统检测流体压力斜率曲线何时达到或超过由线T3表示的预定阈值。当流体压力斜率曲线达到或超过阈值时，由线L3表示的处理器的逻辑被编程为提供输出值。例如，如果流体压力斜率曲线S3大于阈值T3，则逻辑输出等于零，并且如果流体压力斜率曲线S3小于阈值T3，则逻辑输出等于1。在一些方面，系统检测流体压力斜率曲线何时达到或超过一个预定阈值。
参见图5B和图7，上游压力传感器对输注泵286上游的流体压力进行采样。该系统计算流体压力斜率曲线S3，其表示由于上游输注管线内的流体水平降低而导致的在离散间隔上的压力变化。计算的或实际的流体压力斜率曲线S3指示系统内的流体表面水平，其包括主要流体表面水平和辅助流体表面水平之间的平衡。当达到平衡时，流体从主要输注管线282和辅助输注管线290被引向输注泵286。
在一些实施例中，当辅助输注管线290中的流体水平等于主要流体源容器272中的流体水平时，系统检测主要流体表面水平和辅助流体表面水平之间的平衡。在一些方面，通过线S3的两个强的负斜率来检测主要流体表面水平和辅助流体表面水平之间的平衡，所述两个强的负斜率是区段b'-c'和d'-e'，其后是线S3的接近零的斜率(区段e'至f')。第一负斜率对应于滴注腔套管275中的流体表面水平(线P3的区段B3)，第二负斜率对应于辅助输注管线290中的流体表面水平(线P3的区段B3)。在一些实施例中，在检测到平衡之后，系统保持流体流动速率，直到辅助流体被冲洗到输注泵286。
在一些实施例中，当开始输注辅助流体时，系统以“预冲洗”流动速率来引导流体。系统以预冲洗流动速率引导流体，以将灌注流体从辅助输注管线290输送到输注泵286。在一些方面，预冲洗流动速率高于辅助流体流动的速率。在从辅助输注管线290引导灌注流体之后，系统以编程的辅助流体流动速率来引导流体。
在一些实施例中，系统在检测到主要流体表面水平和辅助流体表面水平之间的平衡之后，以“后冲洗”流动速率来引导流体。在检测到平衡之后，系统以后冲洗流动速率来引导流体，以在切换为引导流体和主要流体流动的速率之前，将剩余的辅助流体从辅助输注管线290输送到输注泵286。在一些方面，后冲洗流动速率高于主要流体流动的速率。在一些方面，后冲洗流动速率高于主要流体流动的速率和辅助流体流动的速率。在一些方面，后冲洗流动速率和预冲洗流动速率相等。
在一些方面，在开始输注辅助流体时，系统提示护理员：指示是否将发生以预冲洗速率来输送流体。在一些方面，在检测到主要和辅助流体表面水平之间的平衡之后，系统提示护理员：指示是否将发生以后冲洗流动速率来输送流体。在一些实施方式中，预冲洗和后冲洗流动速率被预编程到系统中，或由护理员选择。在一些实施例中，系统提示护理员：指示用于后冲洗和/或预冲洗流动速率的时间长度或流体体积。
应理解的是，所公开的过程中的框的任意特定顺序或层次是示例性方法的说明。基于设计或实现偏好，应当理解，可以重新排列所述过程中的框的特定顺序或层次，或者可以执行所有示出的框。在一些实施方式中，可以同时执行任意框。
提供本公开以使本领域任意技术人员能够实践本文描述的各个方面。本公开提供了主题技术的各种示例，并且主题技术不限于这些示例。对于本领域技术人员来说，对这些方面的各种修改是显而易见的，并且本文定义的一般原理可以应用于其他方面。
除非特别如此说明，否则对单数形式的元件的引用不旨在意味着“一个且仅一个”，而是“一个或多个”。除非另外特别说明，否则术语“一些”指的是一个或多个。男性代词(例如，他的)包括女性和中性(例如，她的和它的)，反之亦然。标题和副标题(如果有的话)仅是出于方便而使用的，并不限制本发明。
本文中使用的词语“示例性”意味着“用作示例或说明”。本文中描述为“示例性”的任意方面或设计不必解释为比其它方面或设计更优选或更具优势。在一个方面，可以认为本文描述的各种替代配置和操作至少是等同的。
如本文所使用的，在一系列项目之后的短语“中的至少一个”(其中术语“或”用于分隔其中的任意项目)修饰列表整体，而不是修饰列表中的每个项目。短语“至少一个”不要求选择至少一个项目；相反地，该短语允许以下含义：包括任意一个项目中的至少一个，和/或包括项目的任意组合中的至少一个，和/或包括每个项目中的至少一个。举例来说，短语“A、B或C中的至少一个”可以指的是：仅A；仅B；或仅C；或A、B和C的任意组合。
诸如“方面”等短语并不暗示这样的方面对于主题技术是必要的，或者这样的方面适用于主题技术的所有配置。与方面有关的公开内容可适用于所有配置或一个或多个配置。方面可提供一个或多个示例。诸如方面等短语可以指的是一个或多个方面，反之亦然。诸如“实施例”等短语并不暗示这样的实施例对于主题技术是必要的，或者这样的实施例适用于主题技术的所有配置。与实施例有关的公开内容可以适用于所有实施例或一个或多个实施例。实施例可以提供一个或多个示例。诸如实施例等短语可以指的是一个或多个实施例，反之亦然。诸如“配置”等短语并不暗示这种配置对于主题技术是必不可少的，或者这种配置适用于主题技术的所有配置。与配置有关的公开内容可以适用于所有配置或一个或多个配置。配置可以提供一个或多个示例。诸如配置等短语可以指的是一个或多个配置，反之亦然。
在一个方面，除非另有说明，否则在本说明书中(包括在随后的权利要求中)阐述的所有测量结果、值、等级、位置、幅度、大小和其他规格都是近似的，而不是精确的。在一个方面，它们旨在具有与其所涉及的功能以及其所属领域中的惯例一致的合理范围。
应理解的是，所公开的步骤、操作或过程的特定顺序或层次是对示例性方法的说明。应理解，可以基于设计偏好来重新布置步骤、操作或过程的特定顺序或层次。一些步骤、操作或过程可以同时执行。可以在没有用户干预的情况下自动执行一些或所有步骤、操作或过程。所附方法权利要求(如果有的话)以样本顺序呈现各种步骤、操作或过程的要素，并且不意味着要受限于所呈现的特定顺序或层次。
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权利要求不旨在受限于本文描述的方面，而是要符合与权利要求语言相一致的最广范围并且包含所有合法的等同物。尽管如此，没有一项权利要求旨在包含不满足35U.S.C§101、102或103的要求的主题，也不应以这种方式解释。

Claims (25)

1.一种用于检测通过输注管线的无意的流体流动的系统，所述系统包括：
输注泵，其与所述输注管线耦接；
压力传感器，其耦接到所述输注泵上游的所述输注管线，所述压力传感器配置为对所述输注管线内的流体压力进行采样；
存储器，其适于存储所述流体压力值；以及
处理器，其与所述压力传感器和所述存储器通信，所述处理器配置为：
计算实际流体压力斜率曲线；
将所述实际流体压力斜率曲线与预期流体压力斜率曲线进行比较；以及
如果所述实际流体压力斜率曲线的压力变化比预期流体压力斜率曲线的压力的一致变化超过预定阈值，则改变所述输注泵的操作。
2.根据权利要求1所述的系统，包括警报，其中，改变所述输注泵的操作包括激活所述警报。
3.根据权利要求1所述的系统，包括输注泵机构，其配置为抵靠所述输注管线接合，以阻碍通过所述输注管线的流动。
4.根据权利要求3所述的系统，其中，所述改变所述输注泵的操作包括向前或向后移动抵靠所述输注管线接合的所述输注泵机构，以阻塞通过所述输注管线的流动。
5.根据权利要求1所述的系统，还包括：
计算流体压力变化的实际速率；以及
如果所述实际流体压力斜率曲线大于零，则改变所述输注泵的操作。
6.根据权利要求1所述的系统，包括流体地耦接到所述输注泵上游的所述输注管线的配件，其中所述配件配置为与主要流体源和辅助流体源中的任意一个流体耦接。
7.根据权利要求1所述的系统，包括显示器，所述显示器配置为提供所述输注泵的状态和所述输注管线内的压力中的任意一个。
8.一种检测通过输注管线的无意的流体流动的方法，所述方法包括：
对输注泵上游的所述输注管线内的流体压力进行采样；
计算实际流体压力斜率曲线，所述流体压力斜率曲线是离散间隔上的压力变化；
将所述实际流体压力斜率曲线与预期流体压力斜率曲线进行比较；以及
如果所述实际流体压力斜率曲线的压力变化从预期流体压力斜率曲线的压力的一致变化改变了预定阈值，则改变所述输注泵的操作。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，改变所述输注泵的操作包括激活警报。
10.根据权利要求8所述的方法，其中，改变所述输注泵的操作包括阻塞通过所述输注管线的流动。
11.根据权利要求8所述的方法，其中，改变所述输注泵的操作包括向前或向后移动抵靠所述输注管线接合的输注泵机构，以阻塞通过所述输注管线的流动。
12.根据权利要求11所述的方法，还包括：
计算流体压力变化的实际速率；以及
如果所述实际流体压力斜率曲线大于零，则改变所述输注泵的操作。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，改变所述输注泵的操作包括向前或向后移动抵靠所述输注管线接合的所述输注泵的输注泵机构，以阻塞通过所述输注管线的流动。
14.根据权利要求12所述的方法，其中，改变所述输注泵的操作包括阻塞通过所述输注管线的流动。
15.一种检测耦接到第一流体源和第二流体源的输注管线中的有缺陷的阀的方法，所述方法包括：
对输注泵上游的输注管线内的所述第一流体源和所述第二流体源的流体压力进行采样；
计算实际流体压力斜率曲线，所述流体压力斜率曲线是离散间隔上的压力变化；以及
如果所述实际流体压力斜率曲线的压力变化(i)超过预期的第一流体压力斜率曲线的压力变化，并且(ii)未达到预期的第二流体压力斜率曲线的压力变化，则改变所述输注泵的操作。
16.根据权利要求15所述的方法，其中，改变所述输注泵的操作包括激活警报。
17.根据权利要求15所述的方法，其中，改变所述输注泵的操作包括阻塞通过所述输注管线的流动。
18.根据权利要求17所述的方法，还包括：
检测所述实际流体压力斜率曲线的减小，其指示所述第一流体源和第二流体源的水头高度之间的平衡；以及
如果通过所述输注管线引导的实际流体体积小于待通过所述输注管线引导的预期体积流体，则改变所述输注泵的操作。
19.根据权利要求15所述的方法，还包括将所述第二流体源定位在比所述第一流体源高的高度处。
20.一种用于控制从第一流体源和第二流体源通过输注泵的流体流动的方法，所述方法包括：
对以第一流体流动速率操作的输注泵上游的输注管线内的第一流体源和第二流体源的流体压力进行采样；
计算流体压力斜率曲线，所述流体压力斜率曲线是离散间隔上的压力变化；
检测所述第一流体源和第二流体源的水头高度之间的平衡；以及
保持所述流体流动速率，直到所述第二流体源被冲洗到所述输注泵为止。
21.根据权利要求20所述的方法，所述检测平衡包括：
检测用于指示在所述第二流体源的容器内的所述第二流体源的水头高度的压力变化；
检测用于指示所述第二流体源的所述水头高度通过耦接到所述第二流体源的滴注腔的压力变化；
检测用于指示所述第二流体源的所述水头高度在耦接到所述第二流体源的管道内通过的压力变化；以及
检测用于指示所述第二流体源的所述水头高度等于所述第一流体源的所述水头高度的压力变化；
其中，所述流体压力斜率曲线包括第一斜率曲线区段、第二斜率曲线区段和第三斜率曲线区段，并且当所述第三斜率曲线区段的斜率小于前述第一斜率曲线区段和前述第二斜率曲线区段中的每一个的斜率的一半时，检测到所述第一流体源水头高度和第二流体源水头高度之间的平衡。
22.根据权利要求20所述的方法，其中，保持所述流体流动速率直到所述第二流体源被冲洗到所述输注泵为止包括：基于所述输注装置的已知参数而预定的额外体积。
23.根据权利要求20所述的方法，其中，保持所述流体流动速率直到所述第二流体源被冲洗到所述输注泵为止包括：由用户选择的额外体积。
24.一种用于检测耦接到第一流体源和第二流体源的输注管线中的有缺陷的阀的系统：
输注泵，其与所述输注管线耦接；
压力传感器，其耦接到所述输注泵上游的所述输注管线，所述压力传感器配置为对所述输注管线内的流体压力进行采样；
存储器，其适于存储所述流体压力值；以及
处理器，其与所述压力传感器和所述存储器通信，所述处理器配置为：
计算实际流体压力斜率曲线；
将所述实际流体压力斜率曲线与预期流体压力斜率曲线进行比较；以及
如果所述实际流体压力斜率曲线的压力变化(i)超过预期的第一流体压力斜率曲线的压力的一致变化，并且(ii)未达到预期的第二流体压力斜率曲线的压力的一致变化，则改变所述输注泵的操作。
25.一种用于控制从第一流体源和第二流体源通过输注泵的流体流动的系统：
所述输注泵与输注管线耦接；
压力传感器，其耦接到所述输注泵上游的所述输注管线，所述压力传感器配置为对所述输注管线内的流体压力进行采样；
存储器，其适于存储所述流体压力值；以及
处理器，其与所述压力传感器和所述存储器通信，所述处理器配置为：
计算实际流体压力斜率曲线；
检测所述流体压力斜率曲线的压力变化的减小，其指示所述第一流体源和第二流体源的水头高度之间的平衡；以及
保持流体流动速率，以将来自所述第二流体源的所有流体引导通过所述输注管线。
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