DE102012102850A1 - Fluid delivery device and fluid delivery method for medical applications - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Fluidförderverfahren sowie eine Fluidfördervorrichtung für die medizinische Anwendung, mit mindestens einer Fluidquelle (1), die derart ausgebildet ist, dass durch sie mindestens ein Fluid (4) abgebbar ist, mindestens einer Fluidsenke (2), die derart ausgebildet ist, dass durch sie mindestens ein Fluid (4) aufnehmbar ist, mindestens einer Fluidleitung (3), die derart ausgebildet ist, dass durch sie mindestens ein Fluid (4) von der mindestens einen Fluidquelle (1) zu der mindestens einen Fluidsenke (2) leitbar ist, mindestens einer Fluidströmungsbeeinflussungseinrichtung (5), die dazu ausgelegt ist, die Fluidströmung (6) in der mindestens einen Fluidleitung (3) zu beeinflussen, mindestens einer Sensoreinrichtung (7), die dazu ausgelegt ist, mindestens eine Messgröße zur Beschreibung einer physikalischen und/oder chemischen Eigenschaft oder Zustandsgröße des Fluids zu messen, und einer Auswerteeinrichtung (11), die dazu ausgelegt ist, aus einer Vielzahl von Messwerten der Messgröße mindestens vier Werte zu ermitteln, aus denen ein Sensorsignalverlauf ermittelbar ist, dem mindestens ein Zustand zuordenbar ist, wobei der mindestens eine Zustand durch mindestens eine Polynomschar definiert ist, wobei durch die Auswerteinrichtung (11) mindestens ein Polynom aus der Polynomschar bestimmbar ist, und wobei das mindestens eine Polynom den Sensorsignalverlauf beschreibt.The invention relates to a fluid delivery method and a fluid delivery device for medical use, having at least one fluid source (1) which is designed so that at least one fluid (4) can be discharged through it, at least one fluid sink (2) which is designed in such a way in that at least one fluid (4) can be accommodated by it, at least one fluid line (3) which is designed such that at least one fluid (4) can be conducted from the at least one fluid source (1) to the at least one fluid sink (2) at least one fluid flow influencing device (5), which is designed to influence the fluid flow (6) in the at least one fluid line (3), at least one sensor device (7), which is designed to at least one measured variable for describing a physical and or chemical property or state variable of the fluid, and an evaluation device (11) which is designed to be of a multiple number l of measured values of the measured variable to determine at least four values from which a sensor signal curve can be assigned to which at least one state can be assigned, wherein the at least one state is defined by at least one polynomial group, wherein the evaluation device (11) at least one polynomial from the polynomial cohort is determinable, and wherein the at least one polynomial describes the sensor signal waveform.
Description
Die Erfindung betrifft eine Fluidfördervorrichtung für eine oder mehrere medizinische Anwendungen. Weiterhin ist die Erfindung auf ein Fluidförderverfahren für medizinische Anwendungen gerichtet.The invention relates to a fluid delivery device for one or more medical applications. Furthermore, the invention is directed to a fluid delivery method for medical applications.
Generell besteht bei Fluidfördervorrichtungen für medizinische Anwendungen die Anforderung, sicherheitskritische Situationen rasch und zuverlässig erkennen zu können bei gleichzeitiger Vermeidung von Fehlalarmen.In general, fluid conveyors for medical applications have the requirement to be able to recognize safety-critical situations quickly and reliably while at the same time avoiding false alarms.
Hierzu wird üblicherweise zu einem bestimmten Zeitpunkt ein Wert aus einer Vielzahl von Messwerten einer Messgröße ermittelt, z. B. durch Anwendung eines „gleitenden Mittelwert”, und mit einem vorgegebenen Schwellwert verglichen. Handelt es sich jedoch beispielsweise um eine offsetbehaftete oder driftende Messgröße, deren Offset bzw. Driftverhalten nicht bekannt oder vorhersagbar ist, ist die Auswahl eines geeigneten Schwellwerts zumeist schwierig bis unmöglich. Ein beispielsweise zu nah am initialen Wert liegender Schwellwert führt schnell zu Fehlalarmen, ein zu weit weg vom initialen Wert liegender Schwellwert mag hingegen die Sensitivität oder die Reaktionszeit auf kritische Situationen unzulässig verschlechtern.For this purpose, a value from a plurality of measured values of a measured variable is usually determined at a specific time, for. B. by applying a "moving average", and compared with a predetermined threshold. However, if, for example, an offset-laden or drifting measured variable whose offset or drift behavior is unknown or predictable, the selection of a suitable threshold value is usually difficult or even impossible. For example, a threshold value which is too close to the initial value quickly leads to false alarms, while a threshold value that is too far away from the initial value, for example, may impermissibly impair the sensitivity or the reaction time to critical situations.
Oft kündigen sich sicherheitskritische Situationen durch einen Anstieg (bzw. Abfall) der Messgröße an, der signifikant schneller ist als jener, der durch einen typischen Drift der Messgröße verursacht wird. Dann werden typischerweise zu einem bestimmten Zeitpunkt zwei Werte aus einer Vielzahl von Messwerten einer Messgröße ermittelt, z. B. durch Anwendung eines „gleitenden Mittelwerts” (z. B. zu zwei verschiedenen Zeitpunkten), und die Differenz der beiden Werte oder das Verhältnis aus der Differenz der beiden Werte zu z. B. ihrem zeitlichen Abstand mit einem Schwellwert verglichen. Hiermit lässt sich das beschriebene Offsetproblem lösen und das Driftproblem deutlich mildern (untypische Drifts mögen nach wie vor Fehlalarme auslösen). Soll eine rasche Erkennung einer sich ankündigenden sicherheitskritischen Situation geschehen, dürfen die beiden Werte zeitlich nicht weit auseinanderliegen. Dann ist dieses Verfahren allerdings nicht tolerant gegen kurzfristige, nicht alarmwürdige Ausreißer. Nicht alarmwürdige Ausreißer können z. B. durch kurzfristige Störungen beispielsweise durch Umgebungseinflüsse wie Erschütterungen entstehen, die nicht zu einer relevanten sicherheitskritischen Situation führen.Often safety critical situations are characterized by an increase (or decrease) of the measurand, which is significantly faster than that caused by a typical drift of the measurand. Then, two values from a plurality of measured values of a measured variable are typically determined at a specific time, eg. By applying a "moving average" (eg, at two different times), and the difference of the two values or the ratio of the difference of the two values to z. B. compared to their time interval with a threshold. This solves the described offset problem and significantly mitigates the drift problem (atypical drifts may still trigger false alarms). If a rapid recognition of an announcing safety-critical situation is to take place, the two values must not be far apart in time. However, then this procedure is not tolerant of short-term, not alarmist outliers. Non-alarmist outliers can z. B. caused by short-term disturbances, for example by environmental influences such as vibrations, which do not lead to a relevant safety-critical situation.
Die Unzulänglichkeiten der beiden beschriebenen Standardverfahren lassen sich einfach dadurch erklären, dass aus (maximal) zwei Punkten keine Kurvenform (sprich keine höheren Ableitungen) zuverlässig ableitbar ist, zwei Werte verdienen den Namen Sensorsignalverlauf schlichtweg nicht.The shortcomings of the two standard methods described can be explained simply by the fact that no waveform (ie no higher derivatives) can reliably be derived from (maximum) two points, two values simply do not deserve the name sensor signal curve.
In der Praxis kommt oft hinzu, dass der Anwender den/die Schwellwerte selbst, direkt oder indirekt, wählen muss-menschliches Versagen somit eine häufige Fehlerquelle ist. Ausserdem wird dem Anwender im Allgemeinen die Information über die Zuverlässigkeit der Erkennung einer kritischen Situation vorenthalten (da diese auf Basis zweier Werte nicht valide ermittelt werden kann) – dies erschwert die angemessene Reaktion auf z. B. die frühzeitige Vorhersage des möglichen Eintretens einer sicherheitskritischen Situation.In practice, it is often the case that the user has to select the threshold value himself, directly or indirectly, human error is thus a frequent source of error. In addition, the user is generally deprived of the information about the reliability of the detection of a critical situation (as this can not be validly determined based on two values) - this complicates the appropriate response to e.g. B. the early prediction of the possible occurrence of a safety-critical situation.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Fluidfördervorrichtung zu schaffen, die eine aussagestarke Bewertung aktueller Förderverhältnisse erlaubt.The invention has for its object to provide a fluid delivery device that allows a meaningful evaluation current delivery conditions.
Mit der Erfindung ist eine Fluidfördervorrichtung geschaffen, wie sie im Patentanspruch 1 definiert ist, die dies ohne die vorgenannten Nachteile bekannter Vorrichtungen ermöglicht.With the invention, a fluid conveying device is provided, as defined in claim 1, which allows this without the aforementioned disadvantages of known devices.
Weiterhin ist mit der Erfindung ein Fluidförderverfahren geschaffen, wie es im unabhängigen Verfahrensanspruch 14 angegeben ist, das dies ohne die vorgenannten Nachteile bekannter Verfahren ermöglicht.Furthermore, with the invention, a fluid delivery method is provided, as indicated in the independent method claim 14, which allows this without the aforementioned disadvantages of known methods.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.Advantageous embodiments of the invention are specified in the subclaims.
Bei einer Ausgestaltung der Erfindung ist die Auswerteeinrichtung der Fluidfördervorrichtung derart ausgebildet, dass durch sie mindestens vier Werte aus der Vielzahl von Messwerten der Messgröße ermittelbar sind. Mit dem Ausdruck Werte können in dieser Akte die einzelnen Messwerte selbst oder auch beispielsweise aus Messabschnitten oder z. B. zwei oder drei oder mehr Einzel-Messwerten ermittelte/bestimmte/errechnete Werte gemeint sein. In der Praxis kann die Anzahl der Werte auch beispielsweise mindestens 10, mindestens 20 oder mehr Werte umfassen. Aus diesen Werten ist ein Sensorsignalverlauf ermittelbar, der beispielsweise in zeitlicher Hinsicht, oder auch in räumlicher Hinsicht definiert ist. Diesem Sensorsignalverlauf kann mindestens ein Zustand wie etwa „ungestörte Förderung”, „fehlende Förderung aufgrund einer Leitungsblockade”, „fehlende Fluidförderung aufgrund Erschöpfung des Fluidvorrats” oder dergleichen zugeordnet werden. Ein solcher Zustand kann hierbei durch eine Polynomschar definiert sein, die mindestens ein, vorzugsweise eine Vielzahl von Polynomen umfasst und gegebenenfalls auch aus mehreren Polynomteilscharen bestehen kann. Durch die Auswerteeinrichtung kann aus dieser Polynomschar ein Polynom bestimmt werden, das den Sensorsignalverlauf beschreibt, d. h. ggfls. bestmöglich approximiert. Über die Zugehörigkeit dieses Polynoms zu einer jeweiligen Polynomschar wird zugleich ein gerade vorliegender, dieser Polynomschar zugeordneter Zustand, erkannt.In one embodiment of the invention, the evaluation device of the fluid delivery device is designed such that at least four values from the plurality of measured values of the measured variable can be determined by it. With the expression values, the individual measured values themselves or also, for example, from measuring sections or z. B. two or three or more individual measured values determined / certain / calculated values to be meant. In practice, the number of values may also include, for example, at least 10, at least 20 or more values. From these values, a sensor waveform can be determined, which is defined, for example, in terms of time, or in terms of space. At least one state such as "undisturbed conveyance", "lack of conveyance due to line blockage", "lack of fluid conveyance due to fluid reservoir depletion" or the like can be assigned to this sensor waveform. One such a state may be defined by a polynomial set comprising at least one, preferably a plurality of polynomials and optionally also may consist of several polynomial partial shares. By the evaluation can be determined from this polynomial a polynomial that describes the sensor waveform, ie if necessary. best approximated. On the affiliation of this polynomial to a respective polynomial crowd at the same time a currently existing, this polynomial character associated state recognized.
Eine, mehrere oder alle Polynomscharen können hierbei jeweils aus Polynomteilscharen bestehen, so dass derselbe Zustand durch beispielsweise unterschiedlich verlaufende Polynomteilscharen beschrieben werden kann.One, several or all polynomial crowds may each consist of polynomial partial shares, so that the same state can be described by, for example, differently extending polynomial partial shares.
Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert.The invention will be explained in more detail below with reference to embodiments with reference to the drawings.
Allgemein kann es sich bei den zu messenden Messgrößen beispielsweise um eine physikalische oder chemische Eigenschaft oder Zustandsgröße handeln. Die Messgröße kann alternativ aber beispielsweise auch eine Größe sein, über die mittelbar auf eine eigentlich zu überwachende physikalische oder chemische Eigenschaft oder Zustandsgröße geschlossen werden kann.In general, the measured variables to be measured can be, for example, a physical or chemical property or state variable. Alternatively, however, the measured variable may also be, for example, a variable via which it is indirectly possible to conclude a physical or chemical property or state variable that is actually to be monitored.
Die vorliegende Erfindung ist vorzugsweise auf eine Fluidfördervorrichtung, insbesondere für medizinische Anwendungen gerichtet, wobei das zu fördernde Fluid dann beispielsweise ein therapeutisches Fluid sein kann oder aber auch ein Fluid, beispielsweise ein Kontrastmittel, dass weder zur therapeutischen noch chirurgischen Behandlung gedacht ist, jedoch beispielsweise Untersuchungsaufnahmen bessere Aussagen und Ergebnisse ermöglicht.The present invention is preferably directed to a fluid delivery device, in particular for medical applications, wherein the fluid to be delivered can then be, for example, a therapeutic fluid or even a fluid, for example a contrast agent that is not intended for therapeutic or surgical treatment, but for example examination shots better statements and results possible.
Im Folgenden werden einige Beispiele für eine mit einem zu fördernden Fluid in Zusammenhang stehende Messgröße einer erfindungsgemäßen Fluidfördervorrichtung beschrieben. Bei der Messgröße kann es sich beispielsweise um einen Druck bzw. eine Kraft, beispielsweise auf eine mit dem Fluid in Kontakt stehende Wandung, einen Massenfluss, einen Volumenstrom, eine Temperatur, eine Dichte, eine Viskosität, Konzentration (beispielsweise des Fluids oder von Fluidkomponenten), die Farbe des Fluids oder von Fluidkomponenten, elektrische Leitfähigkeit, Kompressibilität, Helligkeit, Schallgeschwindigkeit im Fluid, Wärmekapazität, die (relative) elektrische Permittivität, die (relative) magnetische Permeabilität, den Brechungsindex beispielsweise für eine elektromagnetische Strahlung wie etwa Licht, Resonanzen, z. B. Kernspinresonanzen, Lumineszenzen, Absorptionsverhalten, Reflexionsverhalten, Polarisationsverhalten, beispielsweise bei eingestrahlter elektromagnetischer Strahlung oder Schall und/oder Spektren des Fluids handeln. Die Messgröße kann sich ferner auch auf eine Eigenschaft einer Verteilung der vorgenannten Beispiele im Fluid beziehen, beispielsweise auf die Geschwindigkeitsverteilung über den Querschnitt des Fluids, aus dem sich beispielsweise der Volumenstrom ermitteln lässt. Als weiteres Beispiel kann auch die Differenz der Drücke zweier Punkte in einer Fluidleitung als Messgröße herangezogen werden. In the following, some examples of a measured variable associated with a fluid to be delivered are described of a fluid conveying device according to the invention. The measured variable can be, for example, a pressure or a force, for example, a wall in contact with the fluid, a mass flow, a volume flow, a temperature, a density, a viscosity, concentration (for example of the fluid or fluid components) , the color of the fluid or of fluid components, electrical conductivity, compressibility, brightness, speed of sound in the fluid, heat capacity, the (relative) electrical permittivity, the (relative) magnetic permeability, the refractive index for example for an electromagnetic radiation such as light, resonances, e.g. , As nuclear magnetic resonance, luminescence, absorption behavior, reflection behavior, polarization behavior, for example when radiated electromagnetic radiation or sound and / or spectra of the fluid act. The measured variable may also relate to a property of a distribution of the aforementioned examples in the fluid, for example to the velocity distribution over the cross section of the fluid from which, for example, the volume flow can be determined. As a further example, the difference between the pressures of two points in a fluid line can also be used as the measured variable.
Das in
Mit der Sensoreinrichtung
In
Weiterhin ist ein Filter
Die Auswerteeinrichtung
Der Prozessor
Die vom Prozessor
Im Folgenden werden Beispiele einer Datenaufnahme mittels der Sensoreinrichtung
Bei dem in
In
Der räumliche Verlauf einer mit dem Fluid in der Fluidfördervorrichtung im Zusammenhang stehenden Messgröße
Im Folgenden werden der Sensor
Der in
Wie in
Das in
In
Eine zu einem Störsignal synchrone Abtastung kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass der Sensor lediglich zu den gewünschten Zeitpunkten (oder in anderen Ausführungsbeispielen z. B. Ortspunkten oder dergleichen) misst oder aber indem das (ggf. gefilterte) kontinuierliche Sensorrohsignal bzw. Sensorsignal lediglich mit z. B. einer festen Abtastfrequenz synchron zum Störsignal abgetastet wird und die Abtastwerte weiterverarbeitet werden, oder alternativ lediglich solche Messungen berücksichtigt werden, die beispielsweise den gewünschten (Zeit-)Punkten am nächsten liegen oder den konkreten Abtastwerten zu den jeweiligen (Zeit-)Punkten entsprechen. Bei einem anderen Ausführungsbeispiel kann es sich anstelle der Zeit-Punkte bei der Abtastung auch z. B. um Raum-Punkte handeln.A sampling synchronous with an interference signal can be effected, for example, by measuring the sensor only at the desired points in time (or in other embodiments, for example, location points or the like) or by passing the (possibly filtered) continuous sensor raw signal or sensor signal only with z , B. a fixed sampling frequency is sampled in synchronism with the noise signal and the samples are further processed, or alternatively only those measurements are taken into account, for example, the desired (time) points closest to or correspond to the concrete samples to the respective (time) points. In another embodiment, instead of the time points in the scan also z. B. act space points.
Weiterhin können zur Abtastung auch zwei oder mehrere Sensoren oder Sensoreinrichtungen genutzt werden. Ferner muss die Abtastung nicht zwangsläufig äquidistant sein, sondern kann beispielsweise auch mit sich in einem bekannten Zeitverhalten ändernden variablen Zeitmustern oder Ortsmustern durchgeführt werden.Furthermore, two or more sensors or sensor devices can also be used for scanning. Furthermore, the sampling does not necessarily have to be equidistant, but can also be carried out, for example, with variable time patterns or spatial patterns which change in a known time behavior.
Bei einem Störsignal, das beispielsweise durch das Störsignalfilter
Das optional vorgesehene Kalibrierfilter
Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel einer Datenverarbeitung näher erläutert.In the following, an embodiment of a data processing will be explained in more detail.
Bei diesem Beispiel soll die Auswerteeinrichtung
Die jeweiligen Zustände sind hierbei vorzugsweise durch jeweils mindestens eine Polynomschar (bzw. durch Polynomteilscharen), definiert, wie dies im nachfolgenden Beispiel erläutert ist.The respective states are in this case preferably defined by at least one polynomial group (or by polynomial partial shares), as explained in the following example.
Bei dem oder den Zuständen kann es sich z. B. um einen ordnungsgemäßen Betrieb des Fluidfördersystems, einen fehlerhaften Betrieb des Fluidfördersystems oder eine Störung der Fluidförderung als Beispiele handeln. Ein Zustand kann beispielsweise ein Verschluss (Okklusion) der Fluidleitung sein. Ein weiterer Zustand kann einen teilweisen Verschluss der Fluidleitung repräsentieren. Ein anderer Zustand kann das Versiegen der Fluidquelle, beispielsweise durch leer gelaufenen Infusionsbehälter sein. Ein weiterer Zustand kann ein temporäres Versiegen der Fluidquelle repräsentieren. Ein anderer Zustand kann eine Leckage im System repräsentieren, die nicht als eine Unterbrechung der Fluidförderung, sondern als unerwünschter Druckabfall oder reduzierte Fördermenge am Ausgang des Fluidfördersystems (beispielsweise Kanüle) erfasst wird.In the one or more states, it may be z. For example, a proper operation of the fluid delivery system, a faulty operation of the fluid delivery system or a failure of fluid delivery as examples. A condition may be, for example, a closure (occlusion) of the fluid conduit. Another condition may represent a partial closure of the fluid conduit. Another condition can do that Dry up the fluid source, for example, be empty by running infusion container. Another condition may represent a temporary dry up of the fluid source. Another condition may represent a leak in the system that is not detected as an interruption of fluid delivery, but as an undesirable pressure drop or reduced delivery at the outlet of the fluid delivery system (eg, cannula).
Der im Folgenden als Beispiel diskutierte Zustand I ist in
Das der Polynomschar des Zustands I
Ferner besteht die die Polynomschar definierende Parameterintervallmenge aus M = 3 Parameterintervallsätzen mit jeweils (2N + 1) = 11 Parameterintervallen, und zwar:
Parameterintervallsatz 1 (zugehörige Polynomteilschar 16: P1):
Parameter interval set 1 (corresponding partial polynomial 16: P 1 ):
Das heißt, dass z. B. folgendes Polynom
In
Das heißt, dass z. B. folgendes Polynom
Dies ist in
Das heißt, dass z. B. das folgende Polynom
Dies ist in
Der Zustand I mit seinen drei Polynomteilscharen P1, P2 und P3 lässt sich somit wie in
Analog zu den vorstehenden Ausführungen zum Zustand I und den diesen repräsentierenden Polynomteilscharen
In
Im Folgenden wird die Erfassung des Zustands II unter Bezugnahme auf die
Das der Polynomschar des Zustands II (
That the polynomial crowd of the state II (
Ferner besteht die die Polynomschar definierende Parameterintervallmenge aus M = 1 Parameterintervallsätzen mit (2N + 1) = 5 Parameterintervallen, und zwar:
Parameterintervallsatz 1 (zugehörige Polynomteilschar (
Parameter interval set 1 (associated polynomial part set (
Das heißt, dass z. B. das folgende Polynom
Dies ist in
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist ein Zustand III (
In der Auswerteeinrichtung
Dieses Polynom wird dann als Approximation
Gibt es verschiedene Polynome, für die das zutrifft, deren Abweichung von dem Sensorsignalverlauf bzw. dem gerade betrachteten Abschnitt gleich oder kleiner als der Grenzwert ist, wird in vorteilhafter, optionaler Ausgestaltung dasjenige dieser verschiedenen Polynome ausgewählt, für das die Abweichung vom Sensorsignalverlauf am geringsten ist. Dieses Polynom wird dann in diesem Sonderfall als Approximation
In
In
Bei dem vorstehend erläuterten Ausführungsbeispiel kann zunächst der Sensorsignalverlauf und das diesen bestmöglich approximierende Polynom ermittelt werden, wonach dann geprüft wird, ob dieses approximierende Polynom zu einer oder mehreren der Polynomscharen oder Polynomteilscharen gehört, und wenn ja, zu welcher Polynomschar oder Polynomteilschar.In the exemplary embodiment explained above, first the sensor signal profile and the polynomial which best approximates it can be determined, after which it is checked whether this approximating polynomial belongs to one or more of the polynomial groups or partial polynomial groups, and if so, to which polynomial group or polynomial component family.
Bei einer anderen Ausgestaltung ist es aber auch möglich, zunächst zu überprüfen, ob der Sensorsignalverlauf zu einer oder mehreren der Polynomscharen oder Polynomteilscharen gehört, d. h. „innerhalb” der hierdurch aufgespannten „Polynomschläuche” liegt. Dies kann insbesondere dann, wenn der Sensorsignalverlauf nicht zu einer der Polynomscharen oder Polynomteilscharen gehören sollte, den Bearbeitungsaufwand erheblich reduzieren. Wenn erkannt wird, dass der Sensorsignalverlauf nicht zu einer der Polynomscharen oder Polynomteilscharen entsprechend den jeweils definierten Zuständen, z. B. Zustand oder Zustand II, gehört, kann die weitere Verarbeitung abgebrochen werden. Es liegt daher mit geringem Aufwand und sehr rasch ein aussagestarkes Ergebnis vor, das beispielsweise angibt, dass der aktuelle Zustand der Fluidförderung z. B. nicht eingeschätzt werden kann. Die Verarbeitung kann daraufhin z. B. abgebrochen werden, so dass der Verarbeitungsaufwand minimiert wird, und es kann eine Fehlermeldung oder Störmeldung oder auch nur ein Warnhinweis abgegeben werden, z. B. visuell durch Aufleuchten einer beispielsweise gelben Warnlampe.In another embodiment, however, it is also possible to first check whether the sensor signal waveform belongs to one or more of the polynomial shares or partial polynomial shares, ie, lies "within" the "polynomial tubes" defined thereby. This can considerably reduce the processing outlay, in particular if the sensor signal course should not belong to one of the polynomial shares or partial polynomial shares. If it is detected that the sensor signal waveform does not lead to one of the polynomial shares or polynomial parts according to the respectively defined states, eg. State or state II, the further processing can be aborted. It is therefore with little effort and very quickly a meaningful result before that indicates, for example, that the current state of fluid delivery z. B. can not be estimated. The processing can then z. B., so that the processing cost is minimized, and it can be issued an error or fault message or even just a warning, z. B. visually by lighting a yellow warning lamp, for example.
Alternativ ist es möglich, zu prüfen, ob es eine Approximation unter Beachtung der durch die Parameterintervallsätze vorgegebenen Randbedingungen gibt, deren Abweichung unterhalb eines z. B. vorab festgelegten Grenzwerts liegt, beispielsweise analog zu CurveFits mit Constraints. Hierdurch lässt sich die Verarbeitungsgeschwindigkeit in etlichen Fällen erhöhen, da die Kurve eventuell schneller konvergiert.Alternatively, it is possible to check whether there is an approximation in compliance with the boundary conditions specified by the parameter interval sets whose deviation is below a z. B. predetermined limit, for example, analogous to CurveFits with constraints. This can increase the processing speed in some cases, because the curve may converge faster.
Wenn andererseits ermittelt wird, dass ein guter Förderzustand vorliegt (der Sensorsignalverlauf liegt in einer oder mehreren, dem Zustand „gut” zugeordneten Polynomscharen), kann dies gleichfalls optisch dargestellt werden, beispielsweise auf einem Bildschirm oder durch das Aufleuchten lassen einer beispielsweise grünen Lampe. Wenn ein gefahrvoller Zustand wie etwa eine zu geringe oder gänzlich unterbleibende Fluidförderung detektiert wird, da der Sensorsignalverlauf beispielsweise in einer diesem Gefahrenzustand zugeordneten Polynomschar oder Polynomteilschar liegt, kann eine anders geartete Warnung abgegeben werden, indem beispielsweise eine rote Warnleuchte aufleuchtet und/oder eine akustische Warnung ausgegeben wird.On the other hand, if it is determined that there is a good conveying state (the sensor waveform is in one or more polynomial crowds associated with the "good" state), this may also be visualized, for example on a screen or by lighting a green lamp, for example. If a dangerous condition such as too little or a total lack of fluid delivery is detected, since the sensor waveform is, for example, in a polynomial group or polynomial group assigned to this hazardous condition, a different kind of warning can be given, for example by a red warning lamp lighting up and / or an audible warning is issued.
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel, das alle oder einen beliebig wählbaren Teil der vorstehend erläuterten Merkmale der bislang beschriebenen Ausführungsbeispiele umfassen kann, ist vorgesehen, zu überprüfen, wo das den Sensorsignalverlauf approximierende Polynom innerhalb der zugehörigen Polynomschar oder Polynomteilschar liegt, d. h. welcher Abstand zu den äußeren Grenzen der Polynomteilschar eingehalten wird. Wenn erkannt wird, dass das approximierende Polynom beispielsweise direkt in der Mitte des zugehörigen „Polynomschlauchs” liegt, wird dieser Zustand als sehr gut oder gut eingestuft und beispielsweise eine entsprechende Aussage gespeichert und/oder eine beispielsweise grüne Lampe zum Aufleuchten gebracht. Wenn demgegenüber erkannt wird, dass das approximierende Polynom nahe oder direkt bei den Rändern des zugehörigen Polynomschlauchs liegen sollte, kann eine Warnung abgegeben werden dahingehend, dass das System nahe an seiner ordnungsgemäßen Grenze arbeitet und die Gefahr eines baldigen Verlassens des zugehörigen Polynomschlauchs besteht. Auch dieser Zustand kann registriert und beispielsweise optisch oder akustisch durch eine beispielsweise gelbe Warnlampe veranschaulicht oder durch eine entsprechende akustische oder schriftliche Anzeige signalisiert werden.In a further embodiment, which may comprise all or any arbitrary part of the above-described features of the previously described embodiments, it is provided to check where the polynomial approximating the sensor signal waveform lies within the associated polynomial group or polynomial component group, i. H. which distance to the outer boundaries of the polynomial component family is maintained. If it is detected that the approximating polynomial lies, for example, directly in the middle of the associated "polynomial tube", this state is classified as very good or good and, for example, a corresponding statement stored and / or a green lamp, for example, lit up. On the other hand, if it is recognized that the approximating polynomial should be near or at the edges of the associated polynomial tubing, a warning may be issued that the system is operating close to its proper limit and there is a danger of leaving the associated polynomial tubing soon. This state can also be registered and visualized, for example, visually or acoustically by a yellow warning lamp, for example, or signaled by a corresponding acoustic or written indication.
Die Rückmeldung zur Zuverlässigkeit/Qualität/Güte kann alternativ oder zusätzlich auf der Abweichung des approximierenden Polynoms vom Sensorsignalverlauf basieren.The feedback on the reliability / quality / quality may alternatively or additionally be based on the deviation of the approximating polynomial from the sensor waveform.
Bei diesem Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, zu erfassen, welchen Abstand das den Sensorsignalverlauf approximierende Polynom von den Grenzen der zugehörigen Polynomschar oder Polynomteilschar einhält, wobei beispielsweise eine Situation, bei der das approximierende Polynom im mittleren Bereich von beispielsweise 40% bis 60% der Polynomschlauchbreite an der betreffenden Stelle liegt, als gut eingestuft wird. Wenn das approximierende Polynom jedoch näher am Rand, beispielsweise in dem Bereich von 20% bis 40% oder 60% bis 80% der aktuellen Schlauchbreite liegen sollte, wird dieser Zustand als Warnzustand („gelber”) Zustand bezeichnet. Wenn das approximierende Polynom im Bereich von 0% bis 20% oder 80% bis 100% der aktuellen Polynomscharbreite liegen sollte, d. h. nahe oder direkt am Rand der zulässigen Polynomschar oder Polynomteilschar verläuft, kann dieser Zustand als „gefährlich” eingestuft werden und beispielsweise eine entsprechende akustische, optische oder visuelle Anzeige gegeben werden.In this embodiment, it is provided to detect what distance the polynomial approximating the sensor waveform from the boundaries of the associated polynomial or polynomial share, for example, a situation in which the approximating polynomial in the central region of, for example, 40% to 60% of polynomial hose width at the is classified as good. However, if the approximating polynomial is closer to the edge, for example, in the range of 20% to 40% or 60% to 80% of the current hose width, this condition is referred to as a "yellow" condition. If the approximating polynomial is in the range of 0% to 20% or 80% to 100% of the current polynomial width, d. H. Near or directly on the edge of the permissible polynomial crowd or polynomial partial family runs, this state can be classified as "dangerous" and given, for example, a corresponding acoustic, visual or visual indication.
Auch die Geschwindigkeit der Annäherung des approximierenden Polynoms an die Grenzen der Polynom(teil-)schar kann ermittelt werden und bei hoher Geschwindigkeit frühzeitig eine Warnung über das bald drohende Verlassen des gewünschten Funktionsbereichs gegeben werden.The speed of the approximation of the approximating polynomial to the limits of the polynomial (partially) sharp can also be determined, and a warning about the soon-to-be leaving the desired functional range can be given early on at high speed.
Bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen kann die Fluidquelle
Bei Einsatz einer Spritzenpumpe schiebt beispielsweise eine Pumpenmechanik einen Spritzenkolben vorwärts. Bei diesem Beispiel entspricht die Spritzenpumpe samt Spritze gemeinsam der Fluidquelle
Bei einem anderen Ausführungsbeispiel ist es auch möglich, zwei oder mehrere Fluidquellen oder Fluidströmungsbeeinflussungseinrichtungen vorzusehen, die dann gemeinsam für ein zu behandelndes Objekt oder einen Patienten vorgesehen sind. Beispielsweise können zwei oder mehr Spritzenpumpen vorgesehen sein, die auf eine gemeinsame Schlauchleitung oder Fluidleitung
Bei einem anderen Ausführungsbeispiel kann als Fluidquelle
Bei einem anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist ein Diabetesimplantat realisiert, bei dem in dem Patienten ein Implantat mit einer Kartusche und einer Nadel vorgesehen ist. Die Kartusche kann ein Diabetesmittel wie etwa Insulin enthalten, das über die Nadel in den Patienten eingespeist wird, wobei die Kartusche auch hier als Dosierpumpe ausgelegt sein kann, so dass die injizierte Diabetesmittelmenge und die Einspritzzeitpunkte wahlweise steuerbar sind. Als Fluidquelle
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Fluidfördervorrichtung und des erfindungsgemäßen Fluidförderverfahrens ist eine intelligente, dynamische Drucküberwachung realisiert.In a further embodiment of the fluid delivery device according to the invention and the fluid delivery method according to the invention, an intelligent, dynamic pressure monitoring is realized.
Bei diesem Ausführungsbeispiel wird der Druck des zu fördernden Fluids in der Infusionsleitung durch Messung der Kraft der Spritzenkolbenplatte auf den Antriebsarm einer Spritzenpumpe oder der Kraft auf einen auf die Infusionsleitung gepressten Drucksensor einer Schlauchpumpe oder dergleichen gemessen, besonders vorteilhaft wird dabei ein zu der Antriebseinheit der Pumpe synchron arbeitender Filter eingesetzt, um den Sensorsignalverlauf zu ermitteln. Hierbei kann besonders vorteilhaft die Skalierung/Kalibrierung eines Parameters durch die synchrone Abtastung/Filterung erfolgen oder jedenfalls hierdurch stark vereinfacht werden. Das Ziel der Drucküberwachung besteht bei diesem Ausführungsbeispiel in der Sicherstellung einer konstanten, stetigen, gleichförmigen und/oder ungestörten Förderung mit der durch den Anwender gewählten Förderrate.In this embodiment, the pressure of the fluid to be delivered in the infusion line is measured by measuring the force of the syringe plunger plate on the drive arm of a syringe pump or the force on a pressed onto the infusion line pressure sensor of a peristaltic pump or the like, is particularly advantageous to one to the drive unit of the pump synchronously operating filter used to determine the sensor waveform. In this case, the scaling / calibration of a parameter can be carried out particularly advantageously by the synchronous sampling / filtering, or at least greatly simplified thereby. The aim of pressure monitoring in this embodiment is to ensure a constant, steady, uniform and / or undisturbed delivery at the user-selected delivery rate.
Die erfindungsgemäße Ausgestaltung kann dazu beitragen, dass relative Druckveränderungen erfasst und hinsichtlich ihrer Bedeutung klassifiziert werden können, beispielsweise hinsichtlich „gute Förderrate”, „kritische Förderrate”, „zu geringe oder zu hohe Förderrate”, „gleichförmige Förderung”, „ungleichförmige Förderung”, „ungestörte Förderung”, „gestörte Förderung”, und dergleichen. In jedem Fall kann durch die Drucküberwachung eine stetige Fluidspeisung sichergestellt werden bzw. Abweichungen hiervon angezeigt werden.The embodiment according to the invention can contribute to the fact that relative pressure changes can be detected and classified in terms of their significance, for example with regard to "good delivery rate", "critical delivery rate", "insufficient or excessive delivery rate", "uniform delivery", "non-uniform delivery", "Undisturbed promotion", "disturbed promotion", and the like. In any case, can be ensured by the pressure monitoring a steady fluid supply or deviations thereof are displayed.
Als Störfälle des Systems kommen Fehlbedienungen, wie etwa eine falsche Orientierung eines Drei-Wege-Hahns oder ähnliches, vergessene oder falsch sitzende Leitungsklemmen oder dergleichen, verdrehte oder gebogene Leitungen oder dergleichen, oder eine rückwärts gerichtete Förderung aufgrund von fehlerhaft angeordneten Leitungen oder dergleichen in Betracht. Hierbei handelt es sich um Fehler, die auch von außen erkennbar sind. Versteckte Fehlerquellen des Systems können durch blockierte Filter oder dergleichen, durch gequetschte Lumina, beispielsweise bei einem Katheter mit mehreren Lumina, verschlossene Rückschlagventile oder durch sonstige Schwächen bedingt sein.Incorrect operations such as misorientation of a three-way stopcock or the like, forgotten or misplaced wire terminals or the like, twisted or bent wires or the like, or backward conveyance due to misplaced wires or the like come into consideration as failures of the system , These are errors that are visible from the outside. Hidden sources of error of the system can be blocked by filters or the like, through squeezed lumina, for example, in a catheter with multiple lumens, closed check valves or other weaknesses may be due.
Auch an der Spritze können Probleme durch Blockaden hervorgerufen werden. Beispielsweise kann der Spritzenkolben aufgrund der Reibung zwischen Kolbendichtung und Zylinder trotz z. B. Vorschub des Spritzenkolbens durch eine Spritzenpumpe festsitzen (der Vorschub führt dann lediglich zu einer Deformation der Kolbendichtung), so dass keine ordnungsgemäße Fluidförderung und beispielsweise auch kein signifikanter Druckanstieg in der Leitung vor der Spritze erreicht wird. Erst wenn die Kolbendichtung losbricht, ist es bei diesem Störfall möglich, den Spritzenkolben effektiv weiter einwärts zu schieben und die Infusion des Fluids zu erzielen.Also at the syringe problems can be caused by blockages. For example, the syringe piston due to the friction between the piston seal and cylinder despite z. B. Feeding the syringe plunger stuck by a syringe pump (the feed then only leads to a deformation of the piston seal), so that no proper fluid delivery and, for example, no significant increase in pressure in the line before the syringe is achieved. Only when the piston seal breaks, it is possible in this accident, the syringe piston effectively push further inward and to achieve the infusion of the fluid.
Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Fluidfördervorrichtung und des erfindungsgemäßen Fluidförderverfahrens bieten die Vorteile, dass sie gegenüber Druck-Offsets bedingt durch beispielsweise Höhendifferenzen z. B. der Aufhängung eines Infusionsbehälters oder verschiedene Spritzenreibkräften tolerant sind. Ferner wird ein Maß für die Qualität der Fluidförderung und der Zuverlässigkeit deren Einschätzung gegeben, beispielsweise angezeigt oder/und protokolliert oder/und in akustischer Form dargeboten.Embodiments of the fluid delivery device according to the invention and the fluid delivery process according to the invention offer the advantages that they are compared to pressure offsets caused by, for example, height differences z. As the suspension of an infusion container or different syringe driving forces are tolerant. Furthermore, a measure of the quality of the fluid delivery and the reliability of their assessment is given, for example displayed and / or logged and / or presented in an acoustic form.
Weiterhin sind Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Vorrichtung und des erfindungsgemäßen Verfahrens gegen Störungen wie etwa Bewegungen eines Patienten oder Schlauchverlagerungen tolerant, so dass die Anzahl von Fehlalarmen verringert ist. Ferner sind keine manuellen Eingriffe oder Justierungen, beispielsweise hinsichtlich der Eingabe von Grenzwerten, erforderlich.Furthermore, embodiments of the device according to the invention and of the method according to the invention are tolerant to disturbances such as movements of a patient or tube displacements, so that the number of false alarms is reduced. Furthermore, no manual intervention or adjustments, for example with regard to the entry of limit values, are required.
Die Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Fluidfördervorrichtung und des entsprechenden Verfahrens zeichnen sich auch durch rasches Ansprechverhalten, beispielsweise auf kritische Störungen aus, da diese beispielsweise in ihrer Tendenz schon erfasst werden können, bevor die Fluidförderung signifikant gestört ist. Dies ist durch die Ermittlung und Beurteilung der Lage des den aktuellen Sensorsignalverlauf approximierenden Polynoms in dem zugehörigen Polynomschlauch (Polynomteilschar) und der Größe der Abweichung zwischen Polynom und Sensorsignalverlauf möglich.The embodiments of the fluid delivery device according to the invention and the corresponding method are also characterized by rapid response, for example, to critical disorders, since these can already be detected in their tendency, for example, before the fluid delivery is significantly disturbed. This is possible by ascertaining and evaluating the position of the polynomial approximating the current sensor signal profile in the associated polynomial tube (partial polynomial) and the magnitude of the deviation between polynomial and sensor signal course.
Es können beispielsweise die Güteklassen „exzellent”, „sehr gut”, „gut”, und „grenzwertig” aufgebaut werden, je nach Lage des approximierenden Polynoms in dem zugehörigen Polynomschlauch und der Größe der Abweichung zwischen Polynom und Sensorsignalverlauf. Damit ist es auch möglich, eine gewisse Vorhersage zu treffen, dahingehend, ob sich die Systembedingungen in Richtung einer Verbesserung oder einer Verschlechterung verändern. Bei manchen Ausführungsbeispielen kann auch ein Voralarm bei einer drohenden, aber noch nicht erfolgten Okklusion stattfinden. Auf einem Anzeigebildschirm der erfindungsgemäßen Fluidfördervorrichtung können bei einem oder mehreren Ausführungsbeispielen beispielsweise Symbole dargestellt werden, die angeben, ob das Gerät ausgeschaltet ist, sich in Ruhephase befindet, eine Initialisierungsphase durchläuft oder sich im Normalbetrieb befindet. Weiterhin können auf der Anzeige „normale” Druckschwankungen oder auch ernsthafte Druckfluktuationen angezeigt werden. Ferner ist es möglich, Vorhersagen optisch anzuzeigen, die beispielsweise angeben, dass sich das Gerät, d. h. die Fluidfördervorrichtung, in einem korrekten Bereich mit korrekter Basislinie bewegt oder diesen in Kürze erreichen wird. Auch kann eine Vorhersage angezeigt werden, dass eine Okklusion droht oder eine Leitungsleckage vorliegt.For example, the quality classes "excellent", "very good", "good", and "borderline" can be constructed, depending on the position of the approximating polynomial in the associated polynomial tube and the magnitude of the deviation between the polynomial and the sensor waveform. Thus, it is also possible to make some prediction as to whether the system conditions change in the direction of improvement or deterioration. In some embodiments, a pre-alarm can take place in the case of an imminent, but not yet occlusion. For example, in one or more embodiments, icons may be displayed on a display screen of the fluid delivery device of the present invention to indicate whether the device is off, idle, undergoing an initialization phase, or in normal operation. Furthermore, "normal" pressure fluctuations or even serious pressure fluctuations can be displayed on the display. Furthermore, it is possible to optically display predictions indicating, for example, that the device, i. H. the fluid delivery device will move in a correct range with correct baseline or will reach it shortly. Also, a prediction may be displayed that an occlusion is imminent or there is a line leak.
Bei Ausführungsbeispielen der erfindungsgemäßen Fluidfördervorrichtung und des erfindungsgemäßen Verfahrens wird somit ein statistischer Ansatz für die Signalverarbeitung eingesetzt, bei denen Curve Fits, Splines, Regressionen oder dergleichen zum (Einsatz kommen können. Dies stellt einen Unterschied zu Schwellwertmethoden dar, bei dem beispielsweise lediglich auf Basis von gleitenden Mittelwerten („sliding averages”) oder dergleichen gearbeitet wird.In embodiments of the fluid delivery device according to the invention and of the method according to the invention, a statistical approach for signal processing is used in which curve fits, splines, regressions or the like can be used moving averages ("sliding averages") or the like.
Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Fluidfördervorrichtung und/oder des erfindungsgemäßen Verfahrens können für die automatische Infusion eingesetzt werden.Embodiments of the fluid delivery device according to the invention and / or the method according to the invention can be used for automatic infusion.
Bei dem Fluid muss es sich nicht durchgehend um dasselbe Fluid handeln, sondern es ist beispielsweise auch möglich, in einer Leitung Fluid aus zwei Fluidquellen zu mischen. Auch liegt es im Rahmen der vorliegenden Erfindung, dass die Fluidquelle nicht unbedingt durchgängig Fluid abgeben muss, sondern ggf. auch förderfreie Intervalle ohne Fluidspeisung aufweisen kann.The fluid need not be the same fluid throughout, but it is also possible, for example, to mix fluid from two fluid sources in one conduit. It is also within the scope of the present invention that the fluid source does not necessarily have to deliver fluid continuously, but may also have delivery-free intervals without fluid supply.
Als Fluidsenke kommt beispielsweise ein Körper oder ein Lebewesen in Betracht, jedoch ebenso auch ein Auffangbehältnis. Die Fluidquelle kann auch ein Lebewesen sein, und es können ggf. Fluidquelle und Fluidsenke z. B. auch unmittelbar miteinander verbunden sein, so dass sich ein Förder-Kreislauf einstellen kann.As a fluid sink, for example, a body or a living being considered, but also a collecting container. The fluid source may also be a living being, and it may be fluid source and Fluid sink z. B. also be directly connected to each other, so that a delivery cycle can be set.
Der Ausdruck „Fluidströmung” umfasst hier alle Strömungsarten wie etwa „laminare Strömung”, „turbulente Strömung”, „ideale Strömung”, usw.The term "fluid flow" here includes all types of flow such as "laminar flow", "turbulent flow", "ideal flow", etc.
Allgemein können Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung eine oder mehrere aktive Fluidfördereinheiten wie etwa automatische Pumpen enthalten oder aber auch als passive Einheiten, beispielsweise in Form von Rollenklemmen zur manuellen Veränderung des Strömungswiderstands durch den Schlauch ausgelegt sein. Ferner kann es sich um geregelte Komponenten handeln, die dazu ausgelegt sind, die Strömung konstant zu halten. Andere Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Vorrichtung und des erfindungsgemäßen Verfahrens können auch ungeregelte Komponenten für die Fluidförderung aufweisen. Die Fluidströmungsbeeinflussungseinrichtung kann bei Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung beispielsweise auch lediglich das Strömungsprofil bei konstant gehaltenem Volumenstrom beeinflussen. Mit dem Oberbegriff „Strömung” sind auch alle Begriffe wie etwa Strömungsprofil und Volumenstrom gemeint, ebenso wie damit Sets umfasst sind, bei denen die Fördereinheit lediglich aus einem konstanten, definierten Strömungswiderstand wie etwa einem Schlauch, einer Kapillare etc. besteht, so dass der Strömungswiderstand eventuell gar nicht veränderlich ist.In general, embodiments of the present invention may include one or more active fluid delivery units, such as automatic pumps, or may also be configured as passive units, for example, in the form of roller clamps for manually changing the flow resistance through the hose. Further, it may be regulated components that are designed to keep the flow constant. Other embodiments of the device according to the invention and of the method according to the invention can also have uncontrolled components for the fluid delivery. For example, in embodiments of the present invention, the fluid flow influencing device can also only influence the flow profile with the volume flow kept constant. The generic term "flow" also means all terms such as flow profile and volume flow, just as it includes sets in which the delivery unit only consists of a constant, defined flow resistance such as a hose, a capillary, etc., so that the flow resistance possibly not at all changeable.
Bei Ausführungsbeispielen der Erfindung muss der Sensor oder die Sensoreinrichtung
Als Messgröße ist hier beispielsweise auch die Bezeichnung einer Eigenschaft gemeint, die durch Messung, statistische Erhebung, Stichprobenentnahme oder Ausführung eines Zufallsexperiments bestimmt werden kann. Weiterhin ist als Messgröße bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung und dem erfindungsgemäßen Verfahren beispielsweise auch bei Ausführungsbeispielen die durch den Fluiddruck auf einen Spritzenkolben ausgeübte Kraft, oder der durch die Schlauchwandung hindurch gemessene Fluiddruck gemeint.By way of example, the term measured here also refers to the designation of a property which can be determined by measurement, statistical survey, sampling or execution of a random experiment. Furthermore, as a measured variable in the device according to the invention and the method according to the invention, for example also in embodiments, the force exerted by the fluid pressure on a syringe plunger, or the fluid pressure measured through the tube wall, means.
Auch wenn bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen der zeitliche Verlauf der Messgröße behandelt ist, können andere Ausführungsbeispiele auch dazu ausgelegt sein, den räumlichen Verlauf der Messgröße, oder die Kombination aus dem räumlichen Verlauf und dem zeitlichen Verlauf der Messgröße zu erfassen.Although in the embodiments described above, the time course of the measured variable is treated, other embodiments may also be adapted to detect the spatial course of the measured variable, or the combination of the spatial course and the time course of the measured variable.
Ausführungsbeispiele der Fluidfördervorrichtung können für die medizinische und/oder therapeutische Anwendung ausgelegt sein.Embodiments of the fluid delivery device may be designed for medical and / or therapeutic use.
Ein oder mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung weisen somit eine Fluidfördervorrichtung für die medizinische Anwendung auf, die mindestens eine Fluidquelle für die Abgabe von mindestens einem Fluid, mindestens eine Fluidsenke zur Aufnahme des mindestens einen Fluids, mindestens eine Fluidleitung zur Führung des mindestens einen Fluids von der mindestens einen Fluidquelle zu der mindestens einen Fluidsenke, mindestens eine Fluidfördereinheit oder Fluidströmungsbeeinflussungseinrichtung zur Beeinflussung der Fluidströmung in der mindestens einen Fluidleitung, mindestens eine Sensoreinheit zur Messung von mindestens einer Messgröße zur Beschreibung einer physikalischen und/oder chemischen Eigenschaft oder Zustandsgröße des Fluids, und eine Auswerteeinrichtung sowie ggf. eine Filtereinrichtung umfasst. Die Auswerteeinrichtung ist dazu ausgelegt, aus einer Vielzahl von Messwerten mindestens vier Werte, beispielsweise aber auch mehr Werte von mindestens 10 oder mindestens 20 Werten zu ermitteln, aus denen ein Sensorsignalverlauf ermittelbar ist. Dem Sensorsignalverlauf ist mindestens ein Zustand zuordenbar, wobei der mindestens eine Zustand durch mindestens eine Polynomschar definiert ist. Durch die Auswerteeinrichtung ist ein Polynom aus der mindestens einen Polynomschar bestimmbar. Dieses Polynom beschreibt den Sensorsignalverlauf. Durch die jeweilige Polynomschar kann hierdurch in aussagestarker Weise erkannt werden, ob das den Sensorsignalverlauf beschreibende Polynom zu der jeweiligen Polynomschar gehört. Ist dies der Fall, ist hiermit eindeutig festgestellt, dass der betreffende Zustand, wie beispielsweise Okklusion, vorliegt, so dass ggf. sehr schnell Gegenmaßnahmen eingeleitet oder Warnhinweise generiert werden können.One or more embodiments of the invention thus have a fluid delivery device for medical use, the at least one fluid source for the delivery of at least one fluid, at least one fluid sink for receiving the at least one fluid, at least one fluid conduit for guiding the at least one fluid of the at least a fluid source to the at least one fluid sink, at least one fluid delivery unit or fluid flow influencing device for influencing the fluid flow in the at least one fluid line, at least one sensor unit for measuring at least one measured variable to describe a physical and / or chemical property or state variable of the fluid, and an evaluation device and optionally comprising a filter device. The evaluation device is designed to determine from a multiplicity of measured values at least four values, for example, but also more values of at least 10 or at least 20 values, from which a sensor signal curve can be determined. At least one state can be assigned to the sensor signal profile, wherein the at least one state is defined by at least one polynomial group. By means of the evaluation device, a polynomial can be determined from the at least one polynomial crowd. This polynomial describes the sensor waveform. By the respective polynomial crowd can be detected in a meaningful way, whether the polynomial describing the sensor waveform belongs to the respective polynomial crowd. If this is the case, it is hereby clearly established that the relevant state, such as, for example, occlusion, is present, so that, if necessary, countermeasures can be initiated very quickly or warnings can be generated.
Das Polynom stellt hierbei vorzugsweise eine Approximation des Sensorsignalverlaufs dar. Eine Approximation gilt als gegeben, wenn die Abweichung zwischen dem approximierenden Polynom und dem Sensorsignalverlauf unterhalb eines vorbestimmten Grenzwerts liegt, der dem jeweiligen Zustand oder der zum Zustand gehörigen Polynomteilschar, zugeordnet ist.The polynomial hereby preferably represents an approximation of the sensor signal curve. An approximation is considered to be given if the deviation between the approximating polynomial and the sensor signal curve lies below a predetermined limit value which is assigned to the respective state or to the polynomial partial group belonging to the state.
Die Abweichung der Approximation kann hierbei auch vorteilhaft in Form einer Funktion der Summe von Potenzen der Beträge der Differenzen zwischen den Werten des approximierenden Polynoms und den entsprechenden Werten des Sensorsignalverlaufs vorliegen. The deviation of the approximation may also advantageously be present in the form of a function of the sum of powers of the magnitudes of the differences between the values of the approximating polynomial and the corresponding values of the sensor signal curve.
Die Auswerteeinrichtung kann ggf. auch mehrere Polynome ermitteln und dem Sensorsignalverlauf denjenigen Zustand zuordnen, in dessen Polynomschar dasjenige Polynom enthalten ist, das die geringste Abweichung zum Sensorsignalverlauf aufweist.If necessary, the evaluation device can also determine a plurality of polynomials and associate the sensor signal curve with that state in whose polynomial group the polynomial that has the smallest deviation from the sensor signal curve is contained.
Bei Ausführungsbeispielen der Erfindung können die Fluidquelle und/oder die Fluidsenke und/oder die Fluidleitung auch mehrteilig oder unterbrochen vorliegen.In embodiments of the invention, the fluid source and / or the fluid sink and / or the fluid line can also be in several parts or interrupted.
Weiterhin kann eine Filtereinrichtung vorgesehen sein, beispielsweise die Filtereinrichtung
Bei Ausführungsbeispielen der Erfindung wird die Zuverlässigkeit der Zuordnung zwischen dem Sensorsignalverlauf und dem Zustand auf der Basis der Abweichung zwischen dem Sensorsignalverlauf und dem approximierenden Polynom bewertet. Das Bewertungsergebnis kann dem Anwender angezeigt werden, so dass eine Qualitätsanzeige realisiert ist, aus der der „Gutzustand” oder der Zustand drohender Störung oder dergleichen ermittelt werden kann.In embodiments of the invention, the reliability of the association between the sensor waveform and the state is evaluated based on the deviation between the sensor waveform and the approximating polynomial. The evaluation result can be displayed to the user, so that a quality display is realized, from which the "good state" or the state of impending trouble or the like can be determined.
Bei der Fluidquelle kann es sich beispielsweise um ein Implantat, eine Spritze, einen Infusionsbehälter, eine medizinische Kartusche oder ein Lebewesen oder dergleichen handeln.The fluid source may be, for example, an implant, a syringe, an infusion container, a medical cartridge or a living being or the like.
Die Fluidleitung kann als einen Teil beispielsweise die Quelle, eine Kanüle, einen Katheter, eine Infusionsleitung, eine Transfusionsleitung, einen Schlauch oder dergleichen aufweisen.The fluid line may include as a part, for example, the source, a cannula, a catheter, an infusion line, a transfusion line, a tube, or the like.
Bei dem Fluid kann es sich z. B. um eine Infusionslösung, eine Ernährungslösung, ein Medikament, Blut oder eine sonstige Flüssigkeit handeln. Der Bestimmungsort des Fluids kann als Fluidsenke beispielsweise mittelbar oder unmittelbar ein Lebewesen oder ein Teil des Lebewesens sein, wobei das Fluid ggf. auch intrakorporal zuführbar sein kann.The fluid may be, for. As an infusion solution, a nutritional solution, a drug, blood or other liquid act. The destination of the fluid can be as a fluid sink, for example, directly or indirectly a living being or a part of the living being, wherein the fluid may possibly also be intracorporeal be supplied.
Bei einem, mehreren oder allen Ausführungsbeispielen kann es sich bei dem Sensor um einen Kraft, Druck-, Massenfluss-, Volumenstrom-, Temperatur-, Dichte-, Viskositäts-, Konzentrations-, Farb-, Leitfähigkeits-, Kompressibilitäts-, Helligkeit- oder spektroskopischen Sensor oder dergleichen handeln. Die zu messenden Größen können hierbei mittelbar oder auch unmittelbar je nach Ausführungsbeispiel gemessen werden.In one, several or all embodiments, the sensor may be a force, pressure, mass flow, volumetric flow, temperature, density, viscosity, concentration, color, conductivity, compressibility, brightness, or spectroscopic sensor or the like. The quantities to be measured can be measured here indirectly or else directly depending on the exemplary embodiment.
Die Fluidfördervorrichtung kann bei Ausführungsbeispielen auch als Fluidfördersystem ausgelegt sein, bei dem die Auswerteeinrichtung Teil einer Infusionspumpe, eines Dialysegeräts, einer Insulinpumpe, eines Implantats und/oder eines Injektionsstifts sein oder mit einem solchen Gerät kommunizieren kann.In embodiments, the fluid delivery device can also be designed as a fluid delivery system in which the evaluation device can be part of an infusion pump, a dialysis machine, an insulin pump, an implant and / or an injection pen or can communicate with such a device.
Bei einem oder mehreren Ausführungsbeispielen können die Fluidquelle und der Bestimmungsort, d. h. die Fluidsenke übereinstimmen. Bei einigen Ausführungsbeispielen können auch mehrere Fluidquellen und/oder Fluidleitungen und/oder Bestimmungsorte, d. h. Fluidsenken vorhanden sein.In one or more embodiments, the fluid source and the destination, i. H. the fluid sink agree. In some embodiments, multiple fluid sources and / or fluid conduits and / or destinations, i. H. Fluid sinks be present.
Bei einem oder mehreren Ausführungsbeispielen können mehrere gleiche, sich überlappende oder verschiedene Teilsysteme aus Fluidquellen, Fluidleitung und Bestimmungsort oder Fluidsenke hintereinander geschaltet sein.In one or more exemplary embodiments, a plurality of identical, overlapping or different subsystems of fluid sources, fluid line and destination or fluid sink can be connected in series.
Die Fluidfördereinheit oder Fluidströmungsbeeinflussungseinrichtung kann bei manchen Ausführungsbeispielen auch die Fluidquelle und/oder die Fluidleitung und/oder den Bestimmungsort, d. h. die Fluidsenke umfassen.In some embodiments, the fluid delivery unit or fluid flow influencing device may also include the fluid source and / or the fluid conduit and / or the destination, i. H. include the fluid sink.
Die auf das Fluid wirkende Kraft kann durch Anordnung und/oder Dimensionierung der Fluidquelle und/oder der Fluidleitung und/oder des Bestimmungsorts bzw. der Fluidsenke erzeugt oder beeinflusst werden. The force acting on the fluid can be generated or influenced by arranging and / or dimensioning the fluid source and / or the fluid line and / or the destination or the fluid sink.
Die auf das Fluid wirkende Kraft kann ferner beispielsweise durch Gravitations-, Temperatur- oder Druckgradienten zwischen der Fluidquelle und der Fluidsenke erzeugt oder beeinflusst werden.The force acting on the fluid can also be generated or influenced, for example, by gravitational, temperature or pressure gradients between the fluid source and the fluid sink.
Bei manchen Ausführungsbeispielen können die Systemkomponenten in verschiedenen Arbeitsschritten verschiedene Funktionen erfüllen, wobei sich dann auch deren Zuordnung zu den Begrifflichkeiten Fluidquelle, Fluidleitung und/oder Fluidsenke ändern kann.In some embodiments, the system components may perform different functions in different steps, and then their assignment to the terms fluid source, fluid line and / or fluid sink may change.
Bei manchen Ausführungsbeispielen können sich die Fluidquelle und/oder Fluidleitung und/oder die Fluidsenke räumlich und/oder funktional überlappen.In some embodiments, the fluid source and / or fluid conduit and / or the fluid sink may spatially and / or functionally overlap.
Bei manchen Ausführungsbeispielen kann die Fluidfördereinrichtung derart ausgelegt sein, dass gleichzeitig ermittelt wird, ob mehrere Verläufe verschiedener physikalischer oder chemischer Eigenschaften oder Zustandsgrößen des Fluids jeweils einem vorgegebenen Verlauf entsprechen oder diesen approximieren.In some embodiments, the fluid delivery device may be designed such that it is simultaneously determined whether multiple courses of different physical or chemical properties or state variables of the fluid each correspond to or approximate a predetermined course.
Ein oder mehrere Ausführungsbeispiele können auch dazu ausgelegt sein, aus dem Verlauf des Drucks im System, d. h. in der Fluidfördervorrichtung oder in einem Teil der Fluidfördervorrichtung bei einer oder mehreren definierten oder bekannten Änderungen des Volumens der Vorrichtung oder eines Teils der Vorrichtung, beispielsweise Kompression oder Dekompression, auf die Menge eines im betrachteten Volumen vorhandenen Fluids oder Teil des Fluids, insbesondere eines Gases zu schließen.One or more embodiments may also be configured to determine from the course of the pressure in the system, i. H. in the fluid delivery device or in a part of the fluid delivery device in the case of one or more defined or known changes in the volume of the device or part of the device, for example compression or decompression, to the amount of fluid or part of the fluid, in particular a gas, present in the considered volume shut down.
Dadurch lassen sich beispielsweise Aussagen über im System unabsichtlich oder absichtlich eingeschlossene Luftblasen treffen. Wenn erkannt wird, dass die Gasmenge einen vorgegebenen Grenzwert überschreitet, kann eine geeignete Maßnahme wie etwa eine Entlüftung durchgeführt werden. Damit können Fluidförderschwankungen, bedingt durch eingeschlossene Luft, reduziert oder vermieden werden.As a result, statements about unintentionally or deliberately trapped air bubbles in the system can be made, for example. If it is detected that the amount of gas exceeds a predetermined limit, a suitable measure such as a vent can be performed. This fluid flow fluctuations, due to trapped air can be reduced or avoided.
Zur Erfassung der Menge des im betrachteten Volumen vorhandenen Gases kann beispielsweise die Zustandsgleichung idealer Gase, das Gesetz von Boyle-Mariotte, das Gesetz von Gay-Lussac oder das Gesetz von Amontons zu Rate gezogen werden. Hierdurch lässt sich zuverlässig eine Luftblasendetektion oder/und Bestimmung des Volumens einer Luftblase erreichen.For example, the ideal gas equation of state, the law of Boyle-Mariotte, the law of Gay-Lussac, or the law of Amontons may be consulted to record the amount of gas present in the considered volume. As a result, an air bubble detection and / or determination of the volume of an air bubble can be reliably achieved.
Bei Ausführungsbeispielen der Erfindung kann weiterhin vorgesehen sein, die zum Sensorsignalverlauf zugehörige Approximation (nächstkommendes Polynom) mit der kleinsten Abweichung zu ermitteln. Wenn dem Sensorsignalverlauf jedoch kein vorgegebener Verlauf im Sinne einer Polynomschar zugeordnet werden kann und damit auch der Zustand nicht detektierbar ist, da das approximierende Polynom keiner Polynomschar zuzurechnen ist, kann die Fluidfördervorrichtung dazu ausgelegt sein, für eine gewisse Zeit auf Maßnahmen, die einen möglichen Bediener zu einer Handlung ermutigen, nötigen oder zwingen wie beispielsweise eine Notabschaltung und Notfallbehebung, zu verzichten. Es wird in diesem Fall somit nicht sofort ein Alarm oder eine sonstige Maßnahme getroffen, sondern es wird für ein vorgegebenes Zeitintervall ab dem Eintreten dieser Situation ohne Maßnahmen zugewartet, ob die Fluidfördervorrichtung selbsttätig wieder in einen bewertbaren Zustand zurück findet. Erst wenn dieses Zeitintervall ohne Wiederherstellung eines bekannten Zustands abläuft, wird nachfolgend eine Handlungsaufforderung beispielsweise in akustischer oder optischer Form ausgegeben und/oder ein Geräteeingriff wie etwa eine Abschaltung, eine Veränderung der Förderbedingungen oder dergleichen durchgeführt.In exemplary embodiments of the invention, it may further be provided to determine the approximation (closest to the polynomial) associated with the sensor signal profile with the smallest deviation. However, if the sensor signal course can not be assigned a predetermined course in the sense of a polynomial crowd and thus the state is not detectable since the approximating polynomial is not attributable to a polynomial group, the fluid conveying device can be designed to take measures for a certain time, including a possible operator to encourage, force or force an action such as an emergency shutdown and emergency response to refrain. Thus, an alarm or other measure is not immediately taken in this case, but it is waited for a given time interval from the occurrence of this situation without action, whether the fluid delivery device automatically finds itself back into an assessable state. Only when this time interval expires without restoration of a known state, an action request, for example, in acoustic or optical form is subsequently issued and / or a device intervention such as a shutdown, a change of the delivery conditions or the like is performed.
Vorteilhaft gibt es mindestens einen vorgegebenen Verlauf des Sensorsignals, der dem ordnungsgemäßen Zustand und/oder Betrieb der Fluidfördervorrichtung entspricht. Weiterhin kann es auch mindestens einen weiteren vorgegebenen Verlauf des Sensorsignals geben, der einem nicht ordnungsgemäßen Zustand und/oder Betrieb der Fluidfördervorrichtung entspricht. Die Fluidfördervorrichtung kann hierbei vorzugsweise derart ausgelegt sein, dass sie den ordnungsgemäßen und/oder den nicht ordnungsgemäßen Zustand und/oder Betrieb der Fluidfördervorrichtung akustisch und/oder optisch signalisiert bzw. die zugehörige Information in anderer Weise zugänglich macht, beispielsweise durch entsprechende Speicherung und/oder einen Protokollausdruck.Advantageously, there is at least one predetermined course of the sensor signal that corresponds to the proper state and / or operation of the fluid delivery device. Furthermore, there may also be at least one further predetermined course of the sensor signal, which corresponds to an improper state and / or operation of the fluid delivery device. The fluid delivery device may in this case preferably be designed such that it acoustically and / or optically signals the proper and / or improper state and / or operation of the fluid delivery device or makes the associated information accessible in another way, for example by appropriate storage and / or a log expression.
Alternativ oder zusätzlich kann die Fluidfördervorrichtung auch den nicht ordnungsgemäßen Zustand und/oder Betrieb der Fluidfördervorrichtung akustisch und/oder optisch signalisieren bzw. die zugehörige Information zugänglich machen, beispielsweise durch Speicherung oder einen Protokollausdruck und dergleichen.Alternatively or additionally, the fluid delivery device can also acoustically and / or optically signal the improper state and / or operation of the fluid delivery device or make the associated information accessible, for example by storage or a protocol expression and the like.
Ausführungsbeispiele der Fluidfördervorrichtung können dazu ausgelegt sein, zusätzlich zu der vorstehend genannten Signalisierung bzw. der Information über den ordnungsgemäßen bzw. den nicht ordnungsgemäßen Zustand und/oder Betrieb eine Information auszugeben oder bereitzustellen, oder zugänglich zu machen, wobei sich die Information auf die Validität, d. h. die Aussagekraft der akustischen und/oder optischen Signalisierung bzw. der zugehörigen Information bezieht. Damit erhält ein Verwender noch eine zusätzliche Güteangabe über die Schwere einer festgestellten Störung und/oder über die Güte der festgestellten störungsfreien Arbeitsweise der Vorrichtung, usw.Embodiments of the fluid delivery device may be configured to output or provide information in addition to the above-mentioned signaling or the information about the proper or improper state and / or operation, the information relating to the validity, d. H. the validity of the acoustic and / or optical signaling or the associated information relates. This gives a user even an additional indication of the severity of a detected fault and / or the quality of the detected trouble-free operation of the device, etc.
Bei dem nicht ordnungsgemäßen Zustand und/oder Betrieb der Fluidfördervorrichtung kann es sich beispielsweise um einen Verschluss (Okklusion) oder teilweisen Verschluss der Fluidleitung, das temporäre oder dauerhafte Versiegen der Fluidquelle und/oder um eine Leckage im System, d. h. in der Fluidfördervorrichtung, handeln.The improper condition and / or operation of the fluid delivery device may be, for example, occlusion or partial occlusion of the fluid conduit, temporary or permanent depletion of the fluid source, and / or leakage in the system, i. H. in the fluid delivery device.
Alle vorstehend genannten Merkmale können jeweils einzeln oder in beliebiger gegenseitiger Kombination die Erfindung repräsentieren und in dieser Form auch beansprucht werden.All the above-mentioned features can each represent the invention individually or in any mutual combination and can also be claimed in this form.
Im Rahmen der Erfindung liegt weiterhin ein Computerprogrammprodukt, das Codes enthält, durch die ein Prozessor zur Ausführung eines, mehrerer oder aller Schritte des vorstehend erläuterten Verfahrens und/oder des Verfahrens nach einem der Verfahrensansprüche veranlassbar ist.Within the scope of the invention, furthermore, there is a computer program product which contains codes, by means of which a processor for executing one, several or all steps of the above-explained method and / or the method according to one of the method claims can be initiated.
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