CN110267697B - 用于输液治疗的基于体积的流量补偿技术 - Google Patents

用于输液治疗的基于体积的流量补偿技术 Download PDF

Info

Publication number
CN110267697B
CN110267697B CN201880010622.9A CN201880010622A CN110267697B CN 110267697 B CN110267697 B CN 110267697B CN 201880010622 A CN201880010622 A CN 201880010622A CN 110267697 B CN110267697 B CN 110267697B
Authority
CN
China
Prior art keywords
pulse frequency
volume
pumping mechanism
fluid
catheter
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201880010622.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110267697A (zh
Inventor
帕特里克·迈克尔·霍普金森
哈里·约翰·韦伯
孙豪男
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Baxter Healthcare SA
Baxter International Inc
Original Assignee
Baxter Healthcare SA
Baxter International Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Baxter Healthcare SA, Baxter International Inc filed Critical Baxter Healthcare SA
Publication of CN110267697A publication Critical patent/CN110267697A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110267697B publication Critical patent/CN110267697B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61MDEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M5/00Devices for bringing media into the body in a subcutaneous, intra-vascular or intramuscular way; Accessories therefor, e.g. filling or cleaning devices, arm-rests
    • A61M5/14Infusion devices, e.g. infusing by gravity; Blood infusion; Accessories therefor
    • A61M5/168Means for controlling media flow to the body or for metering media to the body, e.g. drip meters, counters ; Monitoring media flow to the body
    • A61M5/16804Flow controllers
    • A61M5/16813Flow controllers by controlling the degree of opening of the flow line
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61MDEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M5/00Devices for bringing media into the body in a subcutaneous, intra-vascular or intramuscular way; Accessories therefor, e.g. filling or cleaning devices, arm-rests
    • A61M5/14Infusion devices, e.g. infusing by gravity; Blood infusion; Accessories therefor
    • A61M5/142Pressure infusion, e.g. using pumps
    • A61M5/14212Pumping with an aspiration and an expulsion action
    • A61M5/14228Pumping with an aspiration and an expulsion action with linear peristaltic action, i.e. comprising at least three pressurising members or a helical member
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61MDEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M5/00Devices for bringing media into the body in a subcutaneous, intra-vascular or intramuscular way; Accessories therefor, e.g. filling or cleaning devices, arm-rests
    • A61M5/14Infusion devices, e.g. infusing by gravity; Blood infusion; Accessories therefor
    • A61M5/142Pressure infusion, e.g. using pumps
    • A61M5/14212Pumping with an aspiration and an expulsion action
    • A61M5/14232Roller pumps
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61MDEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M5/00Devices for bringing media into the body in a subcutaneous, intra-vascular or intramuscular way; Accessories therefor, e.g. filling or cleaning devices, arm-rests
    • A61M5/14Infusion devices, e.g. infusing by gravity; Blood infusion; Accessories therefor
    • A61M5/168Means for controlling media flow to the body or for metering media to the body, e.g. drip meters, counters ; Monitoring media flow to the body
    • A61M5/16831Monitoring, detecting, signalling or eliminating infusion flow anomalies
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61MDEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M5/00Devices for bringing media into the body in a subcutaneous, intra-vascular or intramuscular way; Accessories therefor, e.g. filling or cleaning devices, arm-rests
    • A61M5/14Infusion devices, e.g. infusing by gravity; Blood infusion; Accessories therefor
    • A61M5/168Means for controlling media flow to the body or for metering media to the body, e.g. drip meters, counters ; Monitoring media flow to the body
    • A61M5/16877Adjusting flow; Devices for setting a flow rate
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61MDEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M5/00Devices for bringing media into the body in a subcutaneous, intra-vascular or intramuscular way; Accessories therefor, e.g. filling or cleaning devices, arm-rests
    • A61M5/14Infusion devices, e.g. infusing by gravity; Blood infusion; Accessories therefor
    • A61M5/168Means for controlling media flow to the body or for metering media to the body, e.g. drip meters, counters ; Monitoring media flow to the body
    • A61M5/16886Means for controlling media flow to the body or for metering media to the body, e.g. drip meters, counters ; Monitoring media flow to the body for measuring fluid flow rate, i.e. flowmeters
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61MDEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M5/00Devices for bringing media into the body in a subcutaneous, intra-vascular or intramuscular way; Accessories therefor, e.g. filling or cleaning devices, arm-rests
    • A61M5/14Infusion devices, e.g. infusing by gravity; Blood infusion; Accessories therefor
    • A61M5/168Means for controlling media flow to the body or for metering media to the body, e.g. drip meters, counters ; Monitoring media flow to the body
    • A61M5/172Means for controlling media flow to the body or for metering media to the body, e.g. drip meters, counters ; Monitoring media flow to the body electrical or electronic
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61MDEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M5/00Devices for bringing media into the body in a subcutaneous, intra-vascular or intramuscular way; Accessories therefor, e.g. filling or cleaning devices, arm-rests
    • A61M5/14Infusion devices, e.g. infusing by gravity; Blood infusion; Accessories therefor
    • A61M5/142Pressure infusion, e.g. using pumps
    • A61M2005/14208Pressure infusion, e.g. using pumps with a programmable infusion control system, characterised by the infusion program
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61MDEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M2205/00General characteristics of the apparatus
    • A61M2205/33Controlling, regulating or measuring
    • A61M2205/3331Pressure; Flow
    • A61M2205/3334Measuring or controlling the flow rate
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61MDEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M2205/00General characteristics of the apparatus
    • A61M2205/33Controlling, regulating or measuring
    • A61M2205/3379Masses, volumes, levels of fluids in reservoirs, flow rates
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61MDEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M2205/00General characteristics of the apparatus
    • A61M2205/50General characteristics of the apparatus with microprocessors or computers
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61MDEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M2205/00General characteristics of the apparatus
    • A61M2205/50General characteristics of the apparatus with microprocessors or computers
    • A61M2205/52General characteristics of the apparatus with microprocessors or computers with memories providing a history of measured variating parameters of apparatus or patient
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61MDEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M2205/00General characteristics of the apparatus
    • A61M2205/70General characteristics of the apparatus with testing or calibration facilities
    • A61M2205/702General characteristics of the apparatus with testing or calibration facilities automatically during use

Abstract

提供了一种输注泵,该输注泵用于在指定的持续时间上以期望的流量将流体泵送通过给药装置,并且包括泵送机构,该泵送机构用于以可释放的方式接收给药装置并且用于在给药装置上施加脉冲力,由此对该装置的一部分加压以从装置的出口产生流体流。控制器连接到泵送机构并且被配置用于操作该泵送机构,该控制器:基于在指定的持续时间的一部分上输注的流体的体积和期望的流量,确定脉冲频率;基于所确定的脉冲频率,向泵送机构输出控制信号以便操作泵送机构;基于期望的流量,确定第一脉冲频率;以及基于输注的流体的体积,调整第一脉冲频率以提供第二脉冲频率,该第二脉冲频率不同于第一脉冲频率。

Description

用于输液治疗的基于体积的流量补偿技术
技术领域
本发明涉及用于药物输送的系统,并且更确切地涉及一种被设计用于在长的持续时间上通过输液治疗更准确地输送药物的系统。
背景技术
可以经由输液治疗向患者提供各种药物,所述输液治疗通常用诸如蠕动泵等输注泵来实施。蠕动泵通常通过直接操控通过其来输送药物的给药装置来操作。如本领域所熟知的,输注装置的主要部件是一段塑料导管,其具有用于连接以供应药物、盐水溶液等的配件。所述配件被构造用于通过重力流或通过注射(诸如使用注射器)来接收药物。随着时间的推移,导管的操控致使在由输注泵操控的区域中的给药装置的物理退化。也就是说,蠕动泵对给药装置的长期物理操控致使给药装置导管的回弹性或柔性降低,因此减少了每个泵送循环的流体体积。
另外,由疾病控制中心(Centers for Disease Control)发布的指南建议输注泵使用同一个给药装置不应超过一周。因此,输注泵制造商提供的泵能够在长的持续时间(例如72小时到96小时)上准确地输送输液流体。然而,如上面所讨论的,给药装置的疲劳随着时间的推移导致明显的误差,因为与给定的泵性能特性和使用全新导管的情况下所预测的相比,实际泵送的流体要少。
对于这种精度降低的一个解决方案是更频繁地更换给药装置。然而,这些频繁的给药装置更换增加了医院费用,既增加了消耗的物理资源(即,每个患者使用更多的给药装置),还增加了患者护理所需的时间(即,由于更频繁的给药装置更换,因此护理人员需要为每个患者花费更多时间)。
在输液治疗市场中,优选使用由烃基塑料(例如PVC)制成的给药装置。一个优点是缩减成本。因为PVC装置通常作为连续导管件挤出,所以它们的制造简单且便宜。PVC装置的连续性质具有在整个装置中提供连续无菌屏障的额外益处。PVC装置的另一个优点是它们可以在基于泵的治疗中和手动/重力应用中互换使用。
PVC装置的替代品是由聚合物基材料(诸如硅树脂)制成的装置。这些装置使用专用硅树脂泵送部段,所述泵送部段经由接头连接到非泵送部段。与PVC导管相比,硅树脂部段在输液过程中提供相对稳定和准确的性能。然而,硅树脂部段和连接接头需要更多的零件和组装时间,因此增加了装置的成本。另外,与PVC基装置相比,额外的接头增加了流体泄漏的风险并引起无菌方面的问题。硅树脂基装置在手动/重力治疗中的使用更加困难和昂贵的。
使用由例如PVC的材料制成的装置的大容量肠胃外(LVP)输注泵对于短期输液展现出良好精度。然而,如上所述,在长持续时间的输液过程中,导管失去弹性,导致输液不足和流量精度漂移。在每个泵送循环中,有两个主要阶段:输送阶段和填充阶段。在输送阶段,通过泵机构将作用力施加到导管上以压缩导管并使流体向下游移动。在填充阶段期间,泵送机构释放导管,从而使其再次填充。然而,该过程被动地依赖于导管弹性以回弹到其完全内径并重新填充以用于下一个循环。
在反复的泵送循环之后,导管经历永久的材料性质变化,这降低了材料的弹性,并且实际上降低了每个循环的填充体积。由于导管无法填充至其完全体积,因此泵在每个循环中能够输送的最大量相应地受限,从而导致输液不足和精度漂移。这一特性随着应用于装置的泵循环的数量而变化。
上述性能退化致使临床医生:在治疗期间将导管装置在泵通道中的位置转移到“全新部段”,这可能导致治疗中断;或更频繁地更换装置,这可能致使治疗中断和/或感染风险增加。在泵操作员手册中,目前推荐在短时间之后对装置进行移动的做法。
虽然导管随时间推移而退化的问题在行业中是众所周知的,但是已经有多种方法来寻找医学上有效且成本高效的解决方案。一些输注泵制造商选择通过开发具有专用硅树脂泵部段的给药装置来提高精度。硅树脂保持其弹性,因此,在许多泵循环后仍维持填充体积。但是,虽然硅树脂导管在长的持续时间上具有改进的精度,但是该策略仍存在若干显著的缺点。
具有专用泵送部段和非泵送部段的装置具有多个接头以将各部段连接在一起,因此由于增加的零件和组装时间/劳动,增加了制造成本。PVC装置通常由单个连续的导管件组成,在整个装置长度上提供无菌屏障,然而在具有专用泵部段的装置中使用连接接头的这种可选方案增加了流体泄漏的风险并且引起无菌方面的问题。硅树脂导管装置的另一个缺点在于,在制造操作中经常使用可能有害的固化剂,所述有害的固化剂可能会潜在地浸入到导管的流体路径中。此外,硅树脂是多孔的,能够容许空气进入,从而引起无菌方面的问题。
制造商还通过修改泵送机构以主动地将导管移回到填充位置来解决给药装置导管疲劳的问题。一家制造商采用了梭式机构,所述梭式机构主动将导管移回到填充位置而不是被动地依赖于导管弹性。然而,这种修改增加了泵的设计和制造复杂性、成本和重量。增加的运动还需要来自泵的更多能量,这继而又缩短了装置的电池寿命。
导管退化问题的另一种方法涉及软件补偿,其中开发了流量补偿算法,所述流量补偿算法考虑了温度、背压和流量,如下面的等式所示。
PE=569P2–4630P–129PT+2.3PF+15T3–1283T2+37510T+1TF–33F-363912
其中:
PE=预测误差;
P=背压;
T=温度;和
F=流量
上述算法中的系数和指数的幂的确切值对于特定的输注泵是专有的,然而为了保证补偿,只有三个因素被认为对流量精度具有显著影响:温度、背压和流量。正如系数的大小和指数的幂所证明的,上述算法认为温度对流量精度影响最大,其次是背压,并且最后是对精度的影响较小的流量。未对其它因素进行补偿。
因此,需要一种针对输液给药导管装置退化问题的更简单且更通用的方案,其能够应用于更宽范围的输注泵。
发明内容
本发明的用于输液治疗的基于体积的流量补偿满足或超出上面列出的需求。本发明提供为一种改进的输注泵的形式,其特征在于一种控制器,所述控制器设置有改进的操作软件,所述操作软件被设计用以基于通过给药装置而输注的体积来调整输注泵脉冲频率。已经发现,通过监测输注的流体的体积、应用将历史导管性能与输注体积相关联的导管退化函数(Tubing Degradation Function)以及相应地调整脉冲频率,与上述的常规输注泵系统相比,实际输注体积与泵目标体积相比的百分比误差相对较低。本输注泵所应用的技术与常规系统形成对比,在常规系统中,是基于作为时间或流量的函数的相关百分比误差来调整脉冲频率。
本输注泵的一个重要特征和本发明的基于体积的流量精度补偿技术的益处在于,一旦开发和实施了软件,则不存在成本。由于没有添加零件、没有硬件更改或更改制造或服务过程,因此泵的成本不会增加。一旦开发和实施了软件,就不要求额外的成本或投资。还有可能将这种技术应用于广泛的各种输注泵。
本输注泵使临床医生能够更长时间地使用具有例如PVC的材料的给药装置,从而与具有更昂贵装置的竞争对手相比具有巨大的成本和销售优势。与此相伴的是,泵的成本没有增加。临床医生将不再需要在短时间使用后对装置进行移动,减少了医院或诊所的实际时间和运营成本。而且,根据体积而调整流量提供了一种提高流量精度的简单、通用的方法,能够与所编程的流量无关地应用该方法。此外,输注泵已经具有跟踪输注的体积的能力,从而能够简单地实施所提出的技术。
更具体地,提供了一种输注泵,所述输注泵被构造用于在指定的持续时间上以期望的流量将流体泵送通过管状给药装置,并且包括泵送机构,所述泵送机构被构造和布置用于以可释放的方式接收管状给药装置,并且用于在管状给药装置上施加脉冲力,由此对管状给药装置的一部分加压以便从管状给药装置的出口产生流体流。控制器连接到泵送机构,并且被配置用于操作泵送机构,所述控制器被配置用以:基于在所述指定的持续时间的一部分上输注的流体的体积和期望的流量,确定脉冲频率;基于所确定的脉冲频率,向泵送机构输出控制信号以便操作泵送机构;基于期望的流量,确定第一脉冲频率;以及基于输注的流体的体积,调整第一脉冲频率以提供第二脉冲频率,所述第二脉冲频率不同于第一脉冲频率。
在另一个实施例中,提供了一种用于控制输注泵的泵送机构的方法,所述输注泵包括管状给药装置和泵送机构,所述泵送机构被构造和布置用于以可释放的方式接收管状给药装置,并且用于在管状给药装置上施加脉冲力以便从管状给药装置的出口产生流体流,所述方法控制所述泵送机构以在指定的持续时间上以期望的流量将流体泵送通过管状给药装置。所述方法包括:基于在所述指定的持续时间的一部分上输注的流体的体积和期望的流量,确定脉冲频率;基于所确定的脉冲频率,向泵送机构输出控制信号以便操作泵送机构;基于期望的流量,确定第一脉冲频率;以及基于输注的流体的体积,调整第一脉冲频率以提供第二脉冲频率,所述第二脉冲频率不同于第一脉冲频率。
在又一个实施例中,提供了一种设备,所述设备包括存储在非暂时性介质上的计算机可执行指令,其中所述指令当由处理器执行时使处理器:确定在一段时间上从输注泵的管状给药装置的出口输注的流体的体积;基于在所述一段时间上输注的流体的所确定的体积和从管状给药装置的出口输注的流体的期望的流量,确定脉冲频率;以及基于所确定的脉冲频率,向泵送机构输出控制信号以便操作泵送机构,其中所述泵送机构被构造和布置用于以可释放的方式接收管状给药装置,以及用于在管状给药装置上施加脉冲力,以便从管状给药装置的出口产生流体流。
附图说明
图1是连接到给药导管装置的本发明的输注泵的正视图;
图2是本发明的输注泵的示意图;
图3是性能精度百分比误差与输注时间的曲线图;
图4是性能精度百分比误差与输注体积的曲线图;
图5是用于提供导管退化函数的初始版本的数据生成曲线的曲线图;并且
图6是图5的基本曲线的曲线图,所述基本曲线已经使用经验数据进行了调整并且提供更准确的格式以便转换成期望的函数,以用于转换成适合于在控制器中使用的算法。
具体实施方式
现在参见图1和图2,输注泵流体传递系统总体用10表示。输注系统10被设计用于分配存储在药物容器12中的药物,所述药物容器12通常是袋子、瓶子、注射器或用于容纳液体药物的其它标准容器。关于可以使用什么样的容器12没有特别限制。如本领域中已知的,药物容器12连接到给药装置或导管装置14,所述给药装置或导管装置14包括一段柔性塑料导管16和至少一个可选的鲁尔接头18,医疗从业者在向患者给药之前通过所述一段柔性塑料导管16和至少一个可选的鲁尔接头18将诸如互补药物等补充流体插入。如本领域中已知的,给药装置14可选地设置有其它配件和连接件,包括但不限于线夹19。
输注泵20具有腔室22,以接收导管16的一部分并使该部分暴露于周期性脉冲或压力,所述周期性脉冲或压力被设计成迫使不连续的液体通过导管。最后,导管16连接到给药装置出口,也称为导液管24,所述导液管24用于连接到患者。导液管24被设想为用于患者的任何标准设备。例如,导液管24包括插入到外周静脉中的临时导液管、外周插入的中心导液管,中心静脉导液管或本领域技术人员已知的其它导液管。
如图2中所示,输注泵20是用于静脉内给予流体的任何已知的泵。泵20用于帮助调节通过系统10的流体流,并且可以用于基于例如时间和/或患者需求来改变输注速率。泵20可以包括一个或多个“通道”,其中每个通道用于通过不同的导管装置调节来自不同的药物容器的流体流。
现在参见图2,示意性地示出了输注泵20,诸如本领域中熟知的线性蠕动输注泵等。输注泵20至少包括泵送机构26,所述泵送机构26被构造用于生成周期性脉冲,所述周期性脉冲压缩导管16的位于腔室22中的部分。用于控制泵送机构26的信号由诸如计算机装置等控制器28生成,所述计算机装置具有至少存储器30、处理器32、一个或多个传感器34、输入装置36、显示器38,以及优选地网络或其它通信接口40。优选地,电源42也并入到输注泵20中。
泵送机构26可以是有助于促进大容量输注泵中的流体流的任何泵机构。作为非限制性示例,线性蠕动泵被认为是合适的。其它非限制性示例包括多指蠕动泵送机构;单指蠕动泵送机构和回转泵,所述回转泵沿导管长度作用以推进流体通过导管。优选地,控制器28并入到输注泵20中,并且用于控制泵送机构26。更具体地,控制器28连接到泵送机构26并且被配置用于确定施加在导管装置14上的脉冲频率。
优选的是,存储器30是非暂时性计算机可读记录介质,诸如只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、硬盘、非易失性快闪存储器或其它电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)或光学或磁光存储器存储介质。优选地,存储器30存储至少以下指令,当所述指令被执行时有助于控制泵送机构26。处理器32优选地是能够执行存储在存储器30中的指令的微处理器或其它中央处理单元。
控制器28还包括一个或多个传感器34,所述一个或多个传感器34用于监测与输注泵20的状态有关的至少一个特征值。该特征值的非限制性示例包括输液过程期间已经过去的时间量,以及通过装入在输注泵20中的给药装置14分配的预期液体体积。本领域技术人员将认识到,在不脱离本发明的范围的情况下,可以监测其它特征值。因为传感器34中的每一个传感器都监测与输注泵的泵送过程相关的特征值,所以这些传感器在操作上连接到泵送机构26。
接受用户输入的数据的键盘或类似装置用作输入装置36。显示器38优选地是液晶显示器、阴极射线管、等离子显示器或能够以用户能够容易地辨别的方式从存储器和处理器输出数据的其它装置。可选地,输入装置36和显示器38可以并入到诸如触摸屏显示器等单个输入/输出装置。输入装置36和/或显示器38可选地与输注泵20成一体,或者可以与输注泵分开但连接到输注泵,前提是输入装置和/或显示器被配置用于与输注泵进行双向通信。
网络通信接口40允许输注泵20连接到局域网(LAN)、广域网(WAN)和/或因特网。网络连接可以是使用例如IEEE 802.3标准的有线连接,或者是使用诸如IEEE 802.11a/b/g/n/ac等标准的无线连接,或者是取代这些标准的任何新开发的标准。另外,网络连接40可以使用诸如LTE、WiMAX、UMTS、CDMA、HSPA、HSPA+、GPRS等协议连接到蜂窝/移动数据网络。
电源42是足以向泵送机构26和控制器28二者提供电力的任何已知的电源。作为非限制性示例,电源42可以包括电池、燃料电池和与电力线的连接中的一个或多个。
在操作中,泵20被用于通过给药装置14的导管16将流体从上游的源容器12在下游方向上朝向患者输送,并且通过导液管或穿刺点24输送到患者体内。常见的蠕动泵依赖于一个或多个手指或封堵器来依次压缩柔性导管16的泵送部分。在灌注管(已经填充有流体的管)的情况下,上游封堵器压缩导管16,然后依次由下一个下游封堵器进行压缩,直到所存在的每一个封堵器均已压缩导管为止。当封堵器向导管16施加压力时,导管的被压缩的部分被压紧闭合(封堵),从而迫使流体向下游移动通过导管。当所有封堵器的压缩完成或接近完成时,上游封堵器开始重新打开或解除对导管16的压缩。封堵器的打开也从上游方向朝向下游方向依次发生。在导管16在封堵器释放后解除压缩或重新打开至其自然状态时,流体在重力和环境压力的作用下从源容器12流入到导管的泵送部段中。导管16的泵送部段重新打开的程度取决于导管的泵送部段的当前弹性。因此,在封堵器已经打开时或之后流入到泵送部段的流体量也取决于导管16的泵送部段的弹性。
然而,随着时间的推移,由封堵器对柔性导管16的机械操控导致导管的物理破坏,由此柔性导管不再完全重新打开至其原始形状。泵控制器28被编程以鉴于全新的导管16的性能,监测根据导管直径和脉冲或封堵的数量(也被称为脉冲频率)分配的预期液体体积。因此,在导管16由于持续屈曲而随着时间的推移退化时,移动通过泵20的每个循环的流体体积减少,导致提供给患者的输液流体的总体减少。此外,传统的输注泵依赖于开环控制以通过维持脉冲率来维持流量,而不考虑所提供的体积的这种减少。因此,泵精度随时间推移退化。应当注意的是,在上述封堵器的压缩顺序中,在任何时候,至少一个封堵器在任何给定时间保持压缩,以防止如本领域中已知的自由流动状态。而且,泵送可以用单个封堵构件完成。这种情况将包括增加位于封堵构件上游的上游阀和位于封堵构件下游的下游阀。上游阀、封堵构件和下游阀的压缩和释放是如本领域中已知的那样依次进行的,以实现期望的流体移动。
在给药装置14适当地装入到输注泵20中之后,指定用于形成给药装置的材料。这可能需要用户手动指定,诸如通过使用输入装置键入特定材料(例如,用DEHP或非DEHP增塑剂增塑的PVC、聚乙烯、硅树脂等)和/或通过对应于所装入的装置的型号代号。可选地,一些实施例(如在输入装置中)可以包括能够读取条形码、QR码或其它类似的机器可读代码的读取器,以输入给药装置的型号。输注泵的其它实施例适合与仅由特定材料形成的给药装置一起使用,或仅与特定的给药装置型号一起使用。在这种情况下,材料是自动指定或推测的,无需用户交互。
本发明的输注泵20的主要特征是泵控制器28,其不仅确定了施加在导管装置16上的脉冲频率以获得期望的或目标分配液体体积,而且还设置有算法或被称为导管退化函数的数学函数,并且所述泵控制器还被配置和布置用以根据导管退化函数来调整脉冲频率,以便获得由给药装置分配的目标流体体积。
在操作中,在整个输液过程中,以预确定的量调整(即更快或更慢)泵速或脉冲频率,以补偿给药装置中的性能下降、退化和材料性质变化。基于将流量精度(%误差)与输注体积相关联的历史数据来计算预确定的量,而不是如先前在其他应用中所做的那样将%误差关联成时间或流量的函数。
数据和执行的测试
现在参见图3和图4,使用相同的条件(注入的流体、产品代码、制造批次、环境条件、头高度)测试了三种不同的流量(25毫升/小时、125毫升/小时和400毫升/小时)。每次测试的输液持续时间不同,以便测试至临床上适当的72小时或12L的极限,以先达到者为准。收集流量数据,并使用每个时间点的1小时移动平均值来评估流量精度,以便捕获每小时输液的精度。
数据分析
如图3中所示,绘制选定流量随时间变化的流量精度(%误差)产生了广分布的数据,并且没有能够用于调整性能变化的可靠趋势。在任何给定的时间点,流量之间的精度能够变化多至10%,使得基于时间的调整无效。
现在参见图4,本发明的泵控制器28被配置用于通过基于输注体积而不是基于时间的调整来调整脉冲频率,以补偿给药装置导管退化。在图4中,绘图描绘了与图3相同的精度数据,但不是将时间作为x轴,而是针对输注体积绘制数据。结果显示出高度稳定的将%误差与输注体积相关联的特性,而与被编程的流量无关。在任何给定的体积点,流量之间的精度差异最大约为3.5%(大概3倍稳定于基于时间的方法),从而允许将这种技术广泛应用于横跨泵的预期的输注速率。
使用图4中描绘的趋势,可以开发出一种算法,以基于输注体积来调整整个输液过程中的泵速。该技术能够广泛应用于各种流量,如由在25毫升/小时到400毫升/小时范围的数据的稳定性所证明的。另外,补偿算法的主要输入是输注泵当前跟踪的“输注体积”,从而实现简单的实施方式。
应当理解的是,本系统设想了导管与导管之间将存在性能变化,使得相同类型的导管装置的两个样本不会具有相同表现。类似地,特定制造商型号代号的各个输注泵会经历轻微的性能差异。尽管存在这些差异,但是已经发现采用基于体积的控制方案的本发明的泵在各种流量下都实现了相对稳定的性能,这与基于时间的控制方案相反。与图3中示出的在给定时间的10%的精度范围相比,如图4中所示,在特定预设体积下存在3.5%的精度范围。
就生成导管退化函数而言,能够使用经验数据来建立流量精度与输注体积之间的相关性。然后,可以生成查找表以存储输注体积(V1、V2、...Vn)、该输注体积下的误差值(E1、E2、......En)和对应于预测的误差的调整值(A1、A2、...An)。一旦泵已经输注的体积Vn对应于已知的不期望的精度En,则泵会用调整值An调整流量,以便将流量精度维持在期望的范围内(表1)。因此,调整值采用导管退化函数的形式,这致使泵以经过调整的脉冲频率操作,该经过调整的脉冲频率不同于被编程到泵中的原始频率。应当理解的是,当分配了目标体积时,所述经过调整的脉冲频率被可选地周期性地更新。
输注体积 误差值 调整值
V1 E1 A1
V2 E2 A2
... ... ...
Vn En An
表1
现在参见图5和图6,作为替代技术,能够使用经验数据建立流量精度与输注体积之间的相关性,如图5中所示。然后,在整个输液过程中的预确定的体积点处,将用已知的量调整泵速率,以便将流量精度维持在期望的范围内。如图6中所见,通过使用经验数据使图5的数据经受精细调整,能够建立流量精度与输注体积之间的相关性,从而生成变成了导管退化函数的补偿等式。已经跟踪了输注体积的泵将通过以预确定的间隔基于导管退化函数来改变脉冲频率的形式来调整输注速率,从而提供连续调整以补偿流量误差。因此,经过调整的脉冲频率被设想为在整个输液过程中改变。
虽然本文已经描述了用于输液治疗的基于体积的流量补偿的特定实施例,但是本领域技术人员应当理解的是,在不脱离本发明的更宽泛方面和在所附权利要求书中所阐述的内容的情况下,可以对本文做出更改和改型。

Claims (5)

1.一种输注泵,所述输注泵构造用于在指定的持续时间上以期望的流量将流体泵送通过管状给药装置,所述输注泵包括:
泵送机构,所述泵送机构被构造和布置用于以可释放的方式接收所述管状给药装置,并且用于在所述管状给药装置上施加脉冲力,由此对所述管状给药装置的一部分加压,以便从所述管状给药装置的出口产生流体流;
传感器,所述传感器连接到所述泵送机构,所述传感器用于感测从所述管状给药装置输注的流体的体积;以及
控制器,所述控制器连接到所述泵送机构,并且配置用于操作所述泵送机构;
所述控制器被配置用以:
确定第一脉冲频率,以获得在所述指定的持续时间的一部分上输注的流体的目标体积和所述期望的流量;
以所述第一脉冲频率向所述泵送机构输出控制信号,以操作所述泵送机构;以及
调整所述第一脉冲频率至第二脉冲频率,所述第二脉冲频率不同于所述第一脉冲频率;
其中所述调整包括使用导管退化函数调整所述第一脉冲频率,使得所述第二脉冲频率补偿所述管状给药装置的材料退化,其中所述导管退化函数是基于就输注的流体体积与目标泵送体积相比较的百分比误差而言的管状给药装置的流量精度的历史数据的比较而编写的。
2.根据权利要求1所述的输注泵,其中所述第一脉冲频率被调整,从而增加所述第一脉冲频率或者减小所述第一脉冲频率。
3.根据权利要求1所述的输注泵,其中所述控制器还配置用以:
基于接收到的输入,确定在所述指定的持续时间的所述一部分上输注的流体的目标体积。
4.根据权利要求1所述的输注泵,
其中所述控制器包括:
处理器;
存储器,所述存储器连接到所述处理器;以及
非暂时性指令,所述非暂时性指令存储在所述存储器中,并且能够由所述处理器执行以便使所述处理器:
基于在所述指定的持续时间的一部分上输注的流体的所述目标体积和所述期望的流量,确定第二脉冲频率;以及
基于所述第二脉冲频率,向所述泵送机构输出控制信号以便操作所述泵送机构。
5.一种用于控制输注泵的泵送机构的设备,所述设备包括:
计算机可执行指令,所述计算机可执行指令存储在非暂时性介质上,其中当所述指令由处理器执行时使所述处理器:
确定第一脉冲频率,以获得在指定的持续时间的一部分上从所述输注泵的管状给药装置的出口输注的流体的目标体积和期望的流量;
以所述第一脉冲频率向所述输注泵的泵送机构输出控制信号,以操作所述泵送机构;以及
调整所述第一脉冲频率至第二脉冲频率,所述第二脉冲频率不同于所述第一脉冲频率;
其中所述调整包括使用导管退化函数调整所述第一脉冲频率,使得所述第二脉冲频率补偿所述管状给药装置的材料退化,其中所述导管退化函数是基于就输注的流体体积与目标泵送体积相比较的百分比误差而言的所述管状给药装置的流量精度的历史数据的比较而编写的,并且
其中所述设备还包括用于监测从所述管状给药装置输注的流体的体积的传感器。
CN201880010622.9A 2017-02-10 2018-02-08 用于输液治疗的基于体积的流量补偿技术 Active CN110267697B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201762457648P 2017-02-10 2017-02-10
US62/457,648 2017-02-10
PCT/US2018/017447 WO2018148427A1 (en) 2017-02-10 2018-02-08 Volume-based flow rate compensation technique for infusion therapy

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110267697A CN110267697A (zh) 2019-09-20
CN110267697B true CN110267697B (zh) 2022-04-29

Family

ID=61244828

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201880010622.9A Active CN110267697B (zh) 2017-02-10 2018-02-08 用于输液治疗的基于体积的流量补偿技术

Country Status (12)

Country Link
US (2) US11116895B2 (zh)
EP (1) EP3579900A1 (zh)
JP (1) JP7437157B2 (zh)
KR (1) KR102525582B1 (zh)
CN (1) CN110267697B (zh)
AU (1) AU2018219284B2 (zh)
BR (1) BR112019016411B1 (zh)
CA (1) CA3051261A1 (zh)
CO (1) CO2019008695A2 (zh)
MX (1) MX2019009561A (zh)
SG (1) SG11201907158VA (zh)
WO (1) WO2018148427A1 (zh)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
PT1762259E (pt) 2005-09-12 2010-12-10 Unomedical As Insersor para um conjunto de infusão com uma primeira e uma segunda unidades de mola
WO2012123274A1 (en) 2011-03-14 2012-09-20 Unomedical A/S Inserter system with transport protection
BR112021023304A2 (pt) 2019-05-20 2022-02-01 Unomedical As Dispositivo de infusão rotativo e métodos do mesmo
CN112206372A (zh) * 2019-07-10 2021-01-12 深圳迈瑞科技有限公司 输液泵、输液控制方法及计算机可读存储介质
KR20240034860A (ko) * 2021-08-04 2024-03-14 백스터 인터내셔널 인코포레이티드 수두 높이 압력 보상을 위한 시스템 및 방법

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4670007A (en) * 1982-08-03 1987-06-02 Peritronic Medical Industries Plc Fluid flow control process and apparatus
CN1662269A (zh) * 2002-06-21 2005-08-31 巴克斯特国际公司 具有闭环流控的流体传输系统和方法
CN103857425A (zh) * 2011-08-02 2014-06-11 巴克斯特医疗保健股份有限公司 带用于可选重力输注的独立可控制阀和低功率操作的输液泵
CN105188801A (zh) * 2013-01-21 2015-12-23 巴克斯特国际公司 输液泵以及用于提高长期药物输送精确度的方法

Family Cites Families (29)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4137913A (en) 1975-02-28 1979-02-06 Ivac Corporation Fluid flow control system
US4137011A (en) 1977-06-14 1979-01-30 Spectra-Physics, Inc. Flow control system for liquid chromatographs
US4291692A (en) 1979-10-09 1981-09-29 University Of Utah Closed-loop infusion system, both method and apparatus, based on real time urine measurement
US4557726A (en) 1982-12-27 1985-12-10 Consolidated Controls Corporation Precision medication dispensing system and method
US4534756A (en) 1983-04-11 1985-08-13 Ivac Corporation Fault detection apparatus and method for parenteral infusion system
DE3637771C1 (de) 1986-11-06 1987-12-10 Braun Melsungen Ag Infusionsvorrichtung
US5205819A (en) 1989-05-11 1993-04-27 Bespak Plc Pump apparatus for biomedical use
JPH03107930A (ja) 1989-09-22 1991-05-08 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 光論理素子
US5018945A (en) 1989-12-14 1991-05-28 Baxter International Inc. Accurate peristaltic pump
JPH03184559A (ja) * 1989-12-15 1991-08-12 Nikkiso Co Ltd 輸液装置
JP3184559B2 (ja) 1991-06-25 2001-07-09 松下電工株式会社 遠隔監視制御システム用スイッチ装置
CA2083555A1 (en) 1992-11-23 1994-05-24 David H. Laing Portable infusion device
JP3447388B2 (ja) * 1994-10-11 2003-09-16 テルモ株式会社 輸液ポンプ
NZ337222A (en) 1997-01-17 2000-10-27 Niagara Pump Corp Linear peristaltic pump
US6497680B1 (en) 1999-12-17 2002-12-24 Abbott Laboratories Method for compensating for pressure differences across valves in cassette type IV pump
GB0020058D0 (en) 2000-08-16 2000-10-04 Smiths Industries Plc Syringe pumps
US6489896B1 (en) 2000-11-03 2002-12-03 Baxter International Inc. Air in-line sensor for ambulatory drug infusion pump
US6620151B2 (en) 2001-03-01 2003-09-16 Advanced Neuromodulation Systems, Inc. Non-constant pressure infusion pump
US7553295B2 (en) 2002-06-17 2009-06-30 Iradimed Corporation Liquid infusion apparatus
US7029456B2 (en) 2003-10-15 2006-04-18 Baxter International Inc. Medical fluid therapy flow balancing and synchronization system
US7534099B2 (en) * 2005-09-30 2009-05-19 Covidien Ag Aliquot correction for feeding set degradation
CA2690551A1 (en) 2007-06-11 2008-12-18 Numia Medical Technology, Llc Syringe infusion pump
MX2010002935A (es) 2007-09-17 2010-08-09 Satish Sundar Bombas de infusion de alta precision.
US9677555B2 (en) * 2011-12-21 2017-06-13 Deka Products Limited Partnership System, method, and apparatus for infusing fluid
JP2011177411A (ja) 2010-03-03 2011-09-15 Ricoh Co Ltd 輸液量調整装置、輸液量調整方法、輸液注入システム及びプログラム
US8858185B2 (en) * 2010-06-23 2014-10-14 Hospira, Inc. Fluid flow rate compensation system using an integrated conductivity sensor to monitor tubing changes
JP5957663B2 (ja) 2011-12-19 2016-07-27 株式会社大一商会 遊技機
MX349809B (es) 2011-12-21 2017-08-11 Deka Products Lp Sistema de bomba y método para estimar acústicamente el suministro de líquido.
SG10202002661PA (en) 2012-12-21 2020-05-28 Deka Products Lp Syringe pump system

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4670007A (en) * 1982-08-03 1987-06-02 Peritronic Medical Industries Plc Fluid flow control process and apparatus
CN1662269A (zh) * 2002-06-21 2005-08-31 巴克斯特国际公司 具有闭环流控的流体传输系统和方法
CN103857425A (zh) * 2011-08-02 2014-06-11 巴克斯特医疗保健股份有限公司 带用于可选重力输注的独立可控制阀和低功率操作的输液泵
CN105188801A (zh) * 2013-01-21 2015-12-23 巴克斯特国际公司 输液泵以及用于提高长期药物输送精确度的方法

Also Published As

Publication number Publication date
JP7437157B2 (ja) 2024-02-22
NZ755823A (en) 2021-08-27
JP2020507398A (ja) 2020-03-12
CA3051261A1 (en) 2018-08-16
US11951282B2 (en) 2024-04-09
WO2018148427A1 (en) 2018-08-16
CN110267697A (zh) 2019-09-20
US20180228967A1 (en) 2018-08-16
MX2019009561A (es) 2019-10-15
CO2019008695A2 (es) 2019-08-20
US11116895B2 (en) 2021-09-14
EP3579900A1 (en) 2019-12-18
SG11201907158VA (en) 2019-09-27
AU2018219284A1 (en) 2019-08-08
BR112019016411A2 (pt) 2020-04-07
KR20190116369A (ko) 2019-10-14
KR102525582B1 (ko) 2023-04-27
US20210361861A1 (en) 2021-11-25
AU2018219284B2 (en) 2023-02-02
BR112019016411B1 (pt) 2024-03-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110267697B (zh) 用于输液治疗的基于体积的流量补偿技术
AU2017279618B2 (en) Enteral feeding pump with pump set flushing and flow compensation
CN108295339B (zh) 输液泵
CN112789068B (zh) 具有改善的比率性能的流体注入器系统
EP3436112B1 (en) Pulse infusion device system and method
US10086137B2 (en) Pulse infusion device system and method
US20220054745A1 (en) Infusion pump with valve compensation
JP2023503453A (ja) 流体インジェクタデバイスのための圧力ベースのモータ制御を使用する流体送達のためのシステムおよび方法
US10279129B2 (en) Pulse infusion device system and method
US20210001036A1 (en) Flex-stroke infusion pump
NZ755823B2 (en) Volume-based flow rate compensation technique for infusion therapy
US20210386931A1 (en) Infusion pump with toggling capability
EP3970768A1 (en) Infusion pump with toggling capability
US20220339346A1 (en) Dispensing device for wearable drug delivery device
US20170095610A1 (en) Personal injection device
EP3283144A1 (en) Pulse infusion device and method
WO2023034331A1 (en) Pump flow optimization
Tucker Drug administration systems for infusion chemotherapy
WO2024010714A1 (en) System and method for pressure sensor based empty reservoir detection for a drug delivery device
CN114901327A (zh) 注射泵针机械

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant