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Die
Erfindung bezieht sich auf das Überwachen
der Förderung
eines Fluids durch eine Leitung, insbesondere das Überwachen
des Widerstands für
die Fluidströmung
in einem Fluidfördersystem.
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Fluidfördersysteme
zum Infundieren einer Flüssigkeit
bei einem Patienten umfassen typischerweise die Überwachung einer Zuführung des
zu überwachenden
Fluids, eine Infusionsnadel oder -kanüle, ein Überwachungsset, welches die
Fluidzuführung
mit der Kanüle
verbindet, und eine Strömungssteuereinrichtung, beispielsweise
eine positive Verdrängungsinfusionspumpe.
Die Kanüle
ist an dem distalen Ende der flexiblen Rohrleitung des Überwachungssets
zum Einführen
in ein Blutgefäß eines
Patienten oder ein anderes Körperteil
zum Liefern der Fluidinfusion an den Patienten montiert. Eine üblicherweise
genutzte Strömungssteuereinrichtung
ist eine Pumpe vom peristalischen Typ, die über mehrere Nocken und nockenaktivierte
Finger verfügt, welche
nacheinander Abschnitte der flexiblen Rohrleitung entlang einer
Pumpzone verschließen,
um eine sich bewegende Verschließungszone zu erzeugen. Die
peristalische Wirkung zwingt das Fluid durch die Rohrleitung des Überwachungssets
zu der Kanüle
und in den Patienten.
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Während einer
Infusionsprozedur können
Ereignisse auftreten, die sich mit der korrekten Überwachung
der Infusion des Patienten überlagern,
beispielsweise ein Verschluß der Überwachungsleitung.
Es ist wünschenswert,
diese Bedingungen sobald wie möglich
zu detektieren, so daß sie
abgestellt werden können. Eine üblicherweise
genutzte klinische Technik zum Detektieren solcher Bedingungen und
zum Evaluieren des Fluidfördersystemstatus
ist die Überwachung
des Drucks in der Fluidförderleitung.
Ein ansteigender Druck kann als eine Verstopfung bzw. ein Verschluß interpretiert
werden.
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Beim
Bestimmen des Fluidfördersystemstatus
allein mittels Überwachen
des Drucks stromabwärts
besteht eine Schwierigkeit in der langsamen Geschwindigkeit, mit
welcher sich der Druck aufbaut, wenn das System mit einer niedrigen
Flußrate
arbeitet. Bei niedrigen Flußraten
ist die Energie pro Zeiteinheit sehr klein, welche in den Fließ- bzw.
Strömungsweg
eingeführt
wird. Dieses verursacht Schwierigkeiten beim Detektieren eines Fluidleitungsfehlers
ausgehend von der Druckantwort, da es beträchtliche Zeit dauern kann bis
sich der Druck so weit aufgebaut hat, daß er einen Schwellwert übersteigt
und eine Verschluß anzeigt.
Eine Verminderung des Schwellwertdruckniveaus, bei dem ein Fehler
angezeigt wird, führt
zur früheren
Detektion. Es wurde jedoch festgestellt, daß diese Lösung den Effekt haben kann, daß die Fehleralarmrate
zunimmt. Bei einem relativ niedrigen Druckschwellwert können Bewegungen
des Patienten, beispielsweise Husten, Niesen oder Aufrichten dazu
führen,
daß der
Druck den Schwellwert zeitweise übersteigt,
was fälschlicher
Weise als ein Fluidfördersystemfehler
interpretiert werden kann.
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Es
existieren viele Entwicklungen hinsichtlich der Analyse des existierenden
Drucks in der Fluidförderleitung,
um Fluidfehler zu detektieren. Beispielsweise werden Strömungsstörungen genutzt,
um den Fluidfördersystemstatus
auf Basis der Druckantwort auf solche Störungen zu bestimmen. Andere
Strömungsmuster wurden
mit dem Ziel angewendet, ein größeres Druckantwortsignal
zu erzeugen, um den Fluidleitungsstatus zu bestimmen. Es existieren
jedoch immer noch Probleme des Offset-Drucks und hinsichtlich langsamer
Antwortzeiten auf niedrige Flußraten
zusätzlich
zu der nachteiligen Wirkung, die einige dieser Techniken auf die Strömungsgleichmäßigkeit
haben.
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In
dem US-Patent 4,898,576 von Philip wird darauf hingewiesen, daß die Messung
des Widerstandsteils der Fluidleitungsimpedanz genutzt werden kann,
um die Bedingungen der Fluidleitung zu überwachen. Eine bei der aktiven Überwachung
des Widerstands genutzte Technik ist, eher die Flußrate zu ändern, als
nur auf den Aufbau eines Drucks zu warten. Es wurde gefunden, daß die Änderung
des Drucks über
der Änderung der
Flußrate
den Widerstandsteil der Fluidimpedanz in dem System exakt anzeigt,
wenn eine adäquate
Zeit für
den Druck zur Verfügung
gestellt wird, so daß er
bei jeder Rate ein Gleichgewicht einnehmen kann. Es wurde gefunden,
daß diese
Technik bei höheren
Strömungsraten
mit ihren zugehörigen
höheren
Drücken
wirksam ist. Eine Änderung
bei diesen höheren
Strömungsraten
ist verbunden mit einer schnellen und meßbaren Änderung des Drucks. Aufgrund
der schnellen Druckantwort auf die Strömungsratenänderungen kann die Strömungsrate über die
ausgewählte
Strömungsrate
variiert werden, ohne das ein signifikanter klinischer Effekt hinsichtlich
der Strömungsgleichmäßigkeit
auftritt.
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In
EP-0387724 ist ein Gefäßinfusionssystem
mit einer peristalischen Infusionspumpe, die betreibbar ist, um
eine Fluidstrom von einer Fluidquelle durch eine Fluidleitung zu
einem Patienten mit einer Rate zu bewirken, die mittels Steuerelektronik
bestimmt wird, und einem Druckwandler beschrieben, welcher den Druck in
der Leitung stromabwärts
von der peristalischen Pumpe erfaßt. Die Steuerelektronik bewirkt,
daß die
Strömungsrate,
welche durch die peristalische Pumpe bestimmt wird, über eine
wiederkehrende kleine Störungsperiode
so geändert
wird, daß während jeder
dieser Perioden ein Störvolumen
Q zu dem Strom des Fluids zum Patienten hinzugefügt wird. Das System umfaßt erste
Integratormittel zum Integrieren der Druckänderung infolge des Hinzufügens des
Störvolumens
Q und zum Dividieren des Ergebnisses durch das Volumen Q, um den
Strömungswiderstand
des Systems abzuleiten. Das System umfaßt weiterhin zweite Integratormittel
zum Integrieren des Zeitproduktes der Druckänderung und zum Verarbeiten
des Ergebnisses, wobei ein Ausgang der ersten Integratormittel,
der berechnete Strömungswiderstand
und ein vorbestimmter Skalierungsfaktor genutzt werden, um eine
Messung der Strömungsbeeinträchtigung
des Systems zu erreichen.
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Bei
niedrigeren Strömungsraten
begrenzt die klinische Anforderung hinsichtlich der Strömungsratengleichmäßigkeit
die Größe der Störung, die
in die Fluidleitung eingekoppelt werden kann. Es ist deshalb nicht wünschenswert,
zwischen unterschiedlichen Strömungsraten
zu wechseln, um unterschiedliche Druckantworten zum Bestimmen des
Widerstands zu erhalten, wegen der nachteiligen Wirkung, welche
die Strömungsänderungen
auf die Strömungsgleichmäßigkeit
haben würden,
als auch wegen der relativ langen Zeitdauer, die zum Erhalten solcher
Druckantworten notwendig ist.
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Weil
zum Bestimmen des Widerstands der Druck genutzt wird, können unbekannte
Druck-Offsets einen
ungewünschten
Effekt dahingehend haben, daß die
Exaktheit bei der Widerstandsabschätzung schwierig zu erhalten
ist. Darüber
hinaus können
andere Faktoren, beispielsweise solche, die durch andere Pumpen
verursacht sind, die Strömung
eindrücken,
und sich ergebende Druckantworten auf die Fluidleitung, zur Ungenauigkeit
der Widerstandsmessung führen.
Eine zunehmende Unabhängigkeit
von solchen anderen Faktoren ist wünschenswert. In gleicher Weise
sind Mittel zum Kompensieren des Offset-Drucks wünschenswert.
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Ein
weiterer Aspekt beim Überwachen
des Fluidleitungsstatus ist die Aktualisierung der Rate der repräsentierten
Information. In einem Fall, bei dem das Mitteln oder andere Techniken
beim Verarbeiten von Druckdaten genutzt werden, kann die Aktualisierungsrate
bei niedrigen Strömungsraten
relativ niedrig sein. Es wäre
jedoch wünschenswert,
die Verzögerung
zu vermindern, so daß mehr
aktuelle Daten verfügbar
sind, um Fehler in der Fluidleitung zu detektieren.
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Deshalb
sieht der Fachmann einen Bedarf für ein Fluidförder-/Fluidüberwachungssystem,
welches bei niedrigen Flußraten
eine Fehlerbedingung der Fluidförderung
schneller als bekannte Systeme detektiert und welches das Auftreten
eines Offset-Drucks kompensiert, wäh rend klinisch akzeptable Strömungsmuster
aufrechterhalten werden. Darüber
hinaus wurde erkannt, daß Bedarf
für ein
System besteht, welches bezüglich anderer
Quellen für
Druckänderungen
in der Leitung weniger sensitiv ist, beispielsweise solche, die
durch andere Pumpen in der selben Fluidleitung verursacht werden.
Es ist weiterhin wünschenswert,
eine Datenaktualisierungsrate zu haben, die das Detektieren einer
nachteiligen Situation schneller als die physiologische Antwort
des Patienten auf das infundierte Medikament unterstützt. Die
vorliegende Erfindung erfüllt
diese Erfordernisse und andere.
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Nach
einem ersten Aspekt der Erfindung ist eine Strömungsfördervorrichtung zum Fördern eines
Fluids durch eine Fluidleitung mit einer Strömungssteuerungsvorrichtung
zum Einwirken auf eine Fluidleitung, um die Strömung des Fluids durch solch
eine Leitung zu regeln, und mit Mitteln zum Überwachen einer Impedanz gegenüber der
Strömung
des Fluids durch solch eine Leitung geschaffen, wobei die Mittel
einen Drucksensor zum Koppeln an solch eine Leitung umfassen, um
ein Drucksignal als Antwort auf den abgetasteten Druck in die Leitung
zu liefern. Die Strömungsfördervorrichtung
ist gekennzeichnet durch einen Speicher, der eine Strömungswellenform
liefert, die mit der Strömung
des Fluids in der Leitung korrespondiert; und einen Rechner, der
die Drucksignale und die Strömungswellenform
empfängt,
diese Drucksignale mit der Strömungswellenform
verarbeitet, die Impedanz gegenüber
der Strömung
basierend auf der Verarbeitung bestimmt und einen Widerstand aus
der ermittelten Impedanz extrahiert; und eine Anzeige, die einen
Wert anzeigt, der den extrahierten Widerstand repräsentiert.
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Nach
einem anderen Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zum Überwachen
einer Impedanz gegenüber
einer Strömung
in einer Fluidfördervorrichtung
geschaffen, bei der eine Strömungssteuerungsvorrichtung auf
eine Fluidleitung einwirkt, um die Strömung des Fluids durch die Leitung
zu regeln, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfaßt: Abtasten
eines Drucks in der Leitung und Liefern abgetasteter Drucksignale, die
den abgetasteten Druck repräsentieren;
und Bestimmen einer Impedanz gegenüber der Fluidströmung durch
die Leitung aus den Drucksignalen und Informationen über die
Fluidströmung,
gekennzeichnet durch die Schritte: Liefern einer Information einer
Strömungswellenform,
die mit der Strömung
des Fluids in der Leitung korrespondiert; und Verarbeiten der abgetasteten
Drucksignale mit der Information der Strömungswellenform und Bestimmen
der Impedanz gegenüber
der Strömung
basierend auf der Verarbeitung; Extrahieren eines Widerstandes aus
der bestimmten Impedanz; und Anzeigen eines Wertes, der den extrahierten
Widerstand repräsentiert.
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Der
Prozessor kann eine Parameterschätztechnik
auf die Drucksignale und die Strömungswellenform in Übereinstimmung
mit einem Prädiktionsmodell
anwenden, um die Impedanz zu bestimmen. Für das Prädiktionsmodell kann zur Bestimmung
der Impedanz eine Anpassung auf Basis kleinster Fehlerquadrate genutzt werden.
Die Koeffizienten, die einen Teil des Modells bilden, werden dann
genutzt, um den Widerstand für
die Strömung
in dem System zu bestimmen. Die aus dem Modell erzeugten Koeffizienten,
die zum Bestimmen der Impedanz genutzt werden, können mit vorbestimmten Bereichen
verglichen werden. Basierend auf solchen Koeffizienten, die innerhalb
oder außerhalb
solcher Bereiche liegen, kann ein Qualitätsanzeiger zugeordnet werden.
Sollte der Qualitätsanzeiger
eine schlechte Qualität
anzeigen, kann die Widerstandsanzeige verändert und Alarm gegeben werden.
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Alternativ
kann die Impedanz bestimmt werden, indem die gemessenen Drucksignale
mittels der Strömungswellenform
entfaltet werden. Ein lineares Prädiktionsmodell kann genutzt
werden.
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Bei
einer bevorzugten Ausführungsform
steuert der Prozessor die Strömungssteuerungsvorrichtung, um
eine Strömung
in Übereinstimmung
mit einem vorbestimmten Muster einer Strömungsvariation um eine gewählte Strömungsrate
innerhalb eines vorbestimmten Zeitrahmens zu verursachen. Der Prozessor
decodiert die empfangenen Drucksignale dann basierend auf einem
zufälligen
Strömungsmuster
und verarbeitet die decodierten Drucksignale mit den Strömungswellenformen,
um die Impedanz der Strömung
zu bestimmen.
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Der
Prozessor kann ein Drucksignal aus der bestimmten Impedanz rekonstruieren,
das rekonstruierte Drucksignal mit dem empfangenen Drucksignal vergleichen
und die Differenz zwischen den beiden messen. Wenn die Differenz
zwischen beiden einen vorbestimmten Schwellwert übersteigt, kann der Prozessor
einen Anzeiger niedriger Qualität
liefern. Die Widerstandsanzeige kann durch den Anzeiger niedriger
Qualität
verändert
werden, und dem Betreiber kann Alarm vermittelt werden. In einem
extremen Fall kann die Pumpaktion gestoppt werden.
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Bei
einer bevorzugten Ausführungsform
wendet der Prozessor unterschiedliche Impedanzmeßtechniken an, in Abhängigkeit
von der ausgewählten
Strömungsrate.
Wenn die ausgewählten
Strömungsrate
einen Schwellwert übersteigt,
steuert der Prozessor die Strömungssteuerungsvorrichtung
so, daß in
der Leitung mehrere unterschiedliche Strömungsraten existieren. Jede
Strömungsrate
verfügt über eine
Strömungswellenform.
Der Prozessor verarbei tet dann den Unterschied der Strömungsraten,
um die Impedanz der Strömung zu
bestimmen. Für
Strömungsraten,
die vom Betreiber ausgewählt
sind und gleich dem Schwellwert oder kleiner sind, verarbeitet der
Prozessor solche Drucksignale jedoch mit der Strömungswellenform und bestimmt
die Impedanz gegenüber
der Strömung
auf Basis dieser Verarbeitung.
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Der
Prozessor, welcher die Drucksignale empfängt, kann jedes Drucksignal,
welches aus einem vorbestimmten Teil des Aktionszyklus in der Leitung
der Strömungssteuerungsvorrichtung
stammt, unbeachtet lassen und durch ein anderes Drucksignal ersetzen,
welches aus einem anderen Teil des Zyklus der Steuerungsvorrichtung
stammt. Das ersetzte Drucksignal kann ein vorhergehendes Drucksignal
sein.
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Wenn
ein vorbestimmtes Muster der Strömungsvariation
genutzt wird, kann die Aktualisierungsrate der Impedanzberechnung
verbessert werden, indem Mehrfach-Drucksignaldecodierer verwendet
werden. Mehrfachdecodierer können
bezüglich
der Zeit verschoben werden, um neue Druckwellenformdaten mit wirksam
erhöhter
Datenrate zu liefern.
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Andere
Aspekte und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden
detaillierten Beschreibung und der zugehörigen Zeichnung, welche die
Merkmale der Erfindung beispielhaft darstellt. Hierbei zeigen:
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1 ein schematisches Blockdiagramm
eines erfindungsgemäßen Fluidförder- und
Fluidüberwachungssystems;
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2 ein detaillierteres Blockdiagramm
des Fluidförder-
und Fluidüberwachungssystems
mit weiteren Merkmalen der Erfindung zum Erfassen der Impedanz und
zum Bestimmen des Widerstands bei niedrigen Strömungsraten;
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3, 4 und 5 Diagramme,
welche das Codieren der Fluidströmung
mit einer Codelänge
von 7 Bits, die Druckantworten auf die codierte Fluidströmung und
die Decodierung der Druckantworten in ein zusammengesetztes Signal
darstellen;
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6 und 7 graphische Darstellungen der Decodierung
von Eins- und Nulldruck-Wellenformen in eine zusammengesetzte Wellenform;
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8 und 9 graphische Darstellungen einer dezimierten
und verschobenen decodierten Druckwellenform, in welcher ein Offset-Druck
subtrahiert werden kann;
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10 und 11 eine Ausführungsform, bei der drei Decoder
genutzt werden, um für
Druckdaten eine erhöhte
Aktualisierungsrate zu liefern; und
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12, 13 und 14 Beispiele
für Anzeigen,
die nutzbar sind, um den Widerstand zu repräsentieren, dem eine Strömung in
einer Fluidfördervorrichtung
begegnet.
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In
den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder entsprechende
Elemente. 1 zeigt ein
Blockdiagramm einer Impedanzüberwachungsvorrichtung 10 nach
den Aspekten der Erfindung. Die Impedanzüberwachungsvorrichtung ist
an die Leitung 22 einer Fluidfördervorrichtung gekoppelt,
in welcher ein Motor 16 einen Pumpmechanismus 18 antreibt,
der an der Leitung 22 arbeitet, um ein Fluid durch die
Leitung 22 zu bewegen.
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Eine
Nutzereingabevorrichtung 12, beispielsweise eine Tastatur,
liefert Betreiberinstruktionen, beispielsweise die Auswahl einer
Strömungsrate,
an einen Prozessor 14. Der Prozessor 14 steuert
den Betrieb des Motors 16, welcher den Pumpmechanismus 18 antreibt,
der in diesem Fall eine Folge peristalischer Finger umfaßt, die
in einer linearen Beziehung angeordnet sind und von einer Drehnockenwelle
bewegt werden, die an eine Ausgangswelle des Motors 16 gekoppelt
ist. Ein Motorstellungssensor 20 bestimmt die Stellung
des Motors 16 und des Pumpmechanismus 18 und liefert
ein Stellungssignal an den Prozessor 14. Stromabwärts von
dem Pumpmechanismus ist ein Drucksensor 24 angeordnet,
der an die Leitung 22 gekoppelt ist, um den Druck in der
Leitung zu erfassen. Ein Analog-Digital-Wandler 26 („A-D") empfängt die
analogen Druckausgangssignale von dem Sensor 24 und wandelt
sie in ein digitales Format mit einer speziellen Abtastrate um, die
von dem Prozessor 14 gesteuert wird. Der Prozessor 14 empfängt die
digitalen Drucksignale, verarbeitet sie, wie dies unten näher beschrieben
wird, und berechnet die Impedanz gegenüber der Strömung in dem System. Aus der
Impedanz wird der Widerstand gegenüber der Strömung bestimmt. Eine Anzeige 28 präsentiert den
Widerstand. Ein Alarm 29 kann geliefert werden, um ein
nicht befriedigendes Widerstandsniveau anzuzeigen.
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Die
Auswahl einer Strömungsrate
wird an der Tastatur 12 gemacht und durch den Prozessor 14 empfangen,
um mit einem Schwellwert verglichen zu werden 30, so daß bestimmt
werden kann, ob die Auswahl eine „hohe" oder eine „niedrige" Strömungsrate
ist. Ein Schwellwert, beispielsweise 50 ml/h, wird in einem Fall verwendet.
Eine ausgewählte
Strömungsrate,
die diese Rate übersteigt,
wird als hoch und eine ausgewählte Strömungsrate
gleich oder niedriger als diese Rate als niedrig erachtet.
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Gemäß einem
ersten Aspekt der Impedanzmeßvorrichtung
nach 1 werden zwei unterschiedliche Vorgehensweisen
zum Bestimmen der Impedanz der Fluidvorrichtung genutzt, so daß ein großer Bereich
von Strömungsraten
durch die Fluidfördervorrichtung
bei kontinuierlicher, exakter Impedanzbestimmung zur Verfügung gestellt
werden kann. Für
hohe Strömungsraten
wird eine „Bi-Raten"-Vorgehensweise genutzt,
bei der die Strömungsrate
variiert wird und die Antwortdrucksignale überwacht werden. Bei dieser
Vorgehensweise werden die Änderungen
des Drucks und der Strömungsrate
genutzt, um den Widerstand direkt zu bestimmen.
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Bei
niedrigen Strömungsraten
wird auch die Strömung
variiert, allerdings gemäß einem
vorbestimmten Variationsmusters der ausgewählten Rate. Die Drucksignale
werden in Übereinstimmung
mit dem vorbestimmten Variationsmuster decodiert, und die erhaltenen
decodierten Drucksignale werden mit der Strömungswellenform verarbeitet,
um die Impedanz zu bestimmen. Der Widerstand wird dann aus der Impedanz
ermittelt und bei einer Ausführungsform
in Prozent angezeigt.
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Im
Fall, daß eine
hohe Strömungsrate
ausgewählt
wird, steuert 32 der Prozessor 14 den Motor, so
daß dieser
bei zwei oder mehr unterschiedlichen Strömungsraten läuft. Die
Strömungsraten-Befehle
werden an die Motorsteuerung 34 gegeben, welche ihrerseits
den Motor 16 veranlaßt,
auf die Leitung 22 mittels des Mechanismus 18 zu
wirken, um das Fluid durch die Leitung 22 mit solchen diskreten
Raten zu pumpen. Diese Raten werden bei einer Ausführungsform
so ausgewählt,
daß sie
sich zu der ausgewählten
Strömungsrate
mitteln, um eine Strömungsgleichmäßigkeit
aufrechtzuerhalten.
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Das
Variieren der Strömungsrate
bei relativ hohen Strömungsraten
verursacht eine schnelle Druckantwort, wie das oben diskutiert wurde,
und führt
dazu, daß der
Widerstand für
die Fluidströmung
der Vorrichtung relativ schnell gemäß der folgenden Beziehung bestimmt
werden kann:
wobei: R = Widerstand
F
1 = erste Strömungsrate
F
2 =
zweite Strömungsrate
p
1 = Druck bei erster Strömungsrate
p
2 =
Druck bei zweiter Strömungsrate.
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Eine
andere Beziehung, die zum Bestimmen eines Widerstandsprozentsatzes
genutzt werden kann und die Abtastrate berücksichtigt, ist:
wobei: R% = Widerstandsprozentsatz,
wobei 100% gleich einem berechneten Widerstand von 1.500 Fluid-Ohm
ist
p = Druck in mmHG
F = Strömung in Liter pro Stunde
M
= Abtastungen pro Umlauf bei hoher Rate
N = Abtastungen pro
Umlauf bei niedriger Rate.
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Die
Druckantworten auf die Strömungswellenform
in der Leitung 22 werden mittels des Drucksensors 24 überwacht,
wobei digitale Drucksignale durch den A-D-Wandler 26 an
den Prozessor 14 geliefert werden. Solche Drucksignale
können
gefiltert oder auf andere Weise verarbeitet 36 und dann
durch die Strömung 38 dividiert
werden, um den Widerstand zu bestimmen, wie dies oben beschrieben
wurde. Die zwei Strömungsraten,
die ausgewählt
wurden 32, werden dann an den Strömungstabelle-Speicher 40 geliefert,
welcher die speziellen Strömungsmengen
verfügbar
macht, die mit Hilfe des Mechanismus für jede Druckprobe gepumpt werden.
Die Differenz zwischen den Drücken
bei zwei Strömungsraten
wird durch die Differenz zwischen den Strömungsmengen bei den zwei Strömungsraten
dividiert (vgl. erste Gleichung oben). Der erhaltene Quotient wird
von dem Prozessor 14 genutzt, um den Widerstand zu berechnen.
Der Widerstandsprozentsatz wird angezeigt 28.
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Deshalb
werden oberhalb der Schwellwert-Strömungsrate, in diesem Fall 150
ml/h, Mehrfach-Strömungsraten
auf die Fluidleitung angewendet, und die Änderungen der Drücke, die
sich aufgrund dieser Strömungsraten
ergeben, werden zur direkten Widerstandsberechnung genutzt. Die
ausgewählten
Strömungsraten
und die Zeitdauer, die sie jeweils angewendet werden, basieren auf
der Mittelung zu der ausgewählten Strömungsrate,
so daß durch
das Ändern
der Strömungsraten
kein signifikanter klinischer Effekt auftritt.
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Allerdings
ist bei einer ausgewählten
Strömungsrate,
die als „niedrig" betrachtet wird,
beispielsweise 1.0 ml/h, die Änderung
der Strömungsrate über die
ausgewählte
Rate zum Erreichen signifikanter und schneller Änderungen des Leitungsdrucks
typischerweise nicht ausführbar,
wie dies oben diskutiert wurde. In diesem Fall wird eine andere
Vorgehensweise genutzt, um die Impedanz der Fluidfördervorrichtung
zu bestimmen.
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Die
empfangenen Drucksignale reflektieren die Wirkung der Fluidströmungsimpedanz
der Fördervorrichtung
auf diesen Druck. Diese Impedanz umfaßt eine reelle Komponente,
das heißt
den Widerstand, als auch andere Komponenten, beispielsweise Nachgiebigkeit
und die Trägheit
der Vorrichtung. In diesem Fall ist die Impedanz deshalb die Übertragungsfunktion
zwischen der Strömung
und dem Druck. Um den Widerstand der Vorrichtung exakt zu erhalten,
können
die Übertragungsfunktion
oder die Impedanz aus den Strömungs- und
Druckwellenformen bestimmt werden. Die unten beschriebene und in
der Zeichnung dargestellte Vorrichtung repräsentiert eine Vorrichtung zum
Bestimmen der Impedanz aus gemessenen Drucksignalen.
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In
dem Fall, daß die
ausgewählte
Strömungsrate
als eine „niedrige" Rate 30 betrachtet
wird, gibt der Prozessor 14 ein Signal „niedrige Strömung" an einen Codierer 44 aus.
Der Codierer liefert codierte Motorantriebssignale an die Motorsteuerung 34,
um ein variierendes Strömungsmuster
durch die Leitung 22 über
die ausgewählte
Strömungsrate
zu etablieren. Ein solches Muster weist in einer Ausführungsform
die Form einer pseudo-zufälligen
binären
Codefolge („PRBS") auf, die das Auftreten
einer Strömung
in einem vorbestimmten Muster von Variationen über einen vorbestimmten Zeitrahmen
verursacht, der Mehrfach-Zeitperioden in dem Rahmen umfaßt. Das
Muster wiederholt sich jedoch für
folgende Zeitrahmen.
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Die
digitalen Druckabtastungen von dem A-D-Wandler 26 werden
abgetastet und decodiert 36 in Übereinstimmung mit dem vorbestimmten
Muster der Strömungsvariation,
das von dem Codierer 44 geliefert wird. Filtern, Dezimieren
und andere Verarbeitungstechniken können hier angewendet werden,
wie dies unten diskutiert wird. Die decodierten Drucksignale werden
dann mit der Strömungswellenform 38 zum
Bestimmen der Impedanz der Vorrichtung gegenüber der Strömung verarbeitet. Eine der
ausgewählten
Strömungsrate
entsprechende Strömungswellenform
wird von der Strömungstabelle 40 erhalten
und mit dem Druck verarbeitet, um die Impedanz basierend auf einer
vorbestimmten Beziehung oder einem vorbestimmten Modell für Strömung und
Druck der Vorrichtung zu bestimmen. Die erhaltene Impedanz wird
dann genutzt, um den Widerstand der Vorrichtung gegenüber der
Strömung
zu berechnen 42, und diese wird im Fall hoher Strömungsrate angezeigt 28,
wie dies oben diskutiert wurde. Dieser Prozeß wird im Detail unten diskutiert.
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Ein
Qualitätsprozessor 43 überwacht
die Impedanzbestimmung und steuert die Widerstandsanzeige und einen
Alarm im Fall, daß die
Qualität
der Impedanzabschätzung
als schlecht erachtet wird.
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Die 2 und 3 zeigen eine detailliertere Ausführungsform
einer Vorrichtung 46 zum Betrieb bei „niedrigen" Strömungsraten.
Die Strömungsratenauswahl 48 wird
von dem Codierer 44 empfangen, bei dem es sich in diesem
Fall um einen PRBS-Codierer handelt. Als Reaktion auf das Eingangssignal 48 gibt
der PRBS-Codierer 44 einen PRBS-Code an die Motorsteuerung 34 aus,
um in Übereinstimmung
mit dem Code oder Muster eine variierende Strömung zu veranlassen. Bei dieser
Ausführungsform
umfaßt
der PRBS-Code eine vorbestimmte Sequenz von Einsen und Nullen (Strömungs- und
Nichtströmungssignale)
mit einer Länge
M = 2n – 1, wobei
bei dieser Ausführungsform „n" 3, 4 oder 5 ist.
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Es
dauert länger,
die 31 Zeitperioden von Daten zu empfangen, als es dauert, die sieben
Zeitperioden von Daten zu erhalten. Als generelles Ziel ist es wünschenswert,
daß die
Meßperiode
für alle
Strömungsraten etwa
gleich ist. Deshalb wird die Codelänge für niedrigere Strömungsraten
verkürzt
und für
höhere
Strömungsraten
verlängert.
Darüber
hinaus kann das Fluidvolumen, welches als Reaktion auf jedes Bit
des Codes strömt, zum
Erreichen dieses Ziels verändert
werden. Es gibt deshalb zwei Verfahren, die entweder alleine oder
in Kombination zum Erreichen dieses Ziels verwendet werden können. So
ist wegen der langen Aktualisierungszeit bei niedrigen Strömungsraten
eine längere
Codelänge
weniger wünschenswert
als eine kürzerer
Codelänge.
Die Codelänge
ist deshalb allgemein direkt proportional zu der ausgewählten Strömungsrate,
und in diesem Fall ist die Anzahl der Einsen um 1 größer als
die Anzahl der Nullen. Je größer die
Strömungsrate,
um so länger
die Codelänge,
und umgekehrt ist die Codelänge
um so kürzer
je niedriger die Flußrate.
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Eine
einzelne Codelänge
von sieben (m = 7, n = 3) ist in 3 gezeigt.
Jedem Bit des Codes ist ein Wert von eins oder null zugeordnet.
Die Codelänge
tritt in einem Zeitrahmen 50 auf, wobei Mehrfach-Zeitperioden
den Bits entsprechen, die die Codelänge ausmachen. Gemäß dem Beispiel
in 3 existieren vier „Einsen", die mittels vertikaler
Rechtecke 52 angezeigt sind, und drei „Nullen", die in einem pseudo-zufälligen Muster
auftreten. In einer Ausführungsform
werden die folgenden Kombinationen genutzt: eine Codelänge von
sieben (m = 7, n = 3) für
Strömungsraten
im Bereich von 1.05 bis 5.04 ml/h; eine Codelänge von fünfzehn (m = 15, n = 4) für Strömungsraten
im Bereich von 5.05–16.04
ml/h und eine Codelänge
von einunddreißig
(m = 31, n = 5) für
Strömungsraten
im Bereich von 16.05–50.00
ml/h. Andere Codelängen
können
genutzt werden.
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Es
wurde festgestellt, daß die
Nutzung eines pseudo-zufälligen
binären
Codes beim Steuern der Pumpaktion für die Leitung zur Zurückweisung
bei einer bestimmten Art von fremden Drucksignalen führen kann, was
somit die Genauigkeit der Bestimmung der Impedanz in der Leitung
vergrößert. Beispielsweise
kann die Bewegung des Patienten zu Druckänderungen in der Leitung infolge
des Anhebens oder Absenkens der Leitung führen. Das Einbringen einer
Fluidströmung
in der Leitung durch andere Pumpmechanismen kann zu fremden Druckniveaus
an dem Drucksensor führen.
Die Nutzung der PRBS-Vorgehensweise unterstützt die Verminderung solcher
fremder Drucksignale in dem decodierten Signal.
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In
dem System nach 2 umfaßt die Infusionspumpe
einen Schrittmotor 16 mit einer Ausgangswelle, die mit
einer Nockenwelle verbunden ist, auf der mehrere Nocken 56 montiert
sind. Jeder Nocken bewegt einen entsprechenden Pumpfinger 58,
der die Drehbewegung seines entsprechenden Nockens 56 in
eine Linearbewegung umsetzt. Jeder Finger 58 drückt gegen
die Leitung, um das Fluid durch die Leitung in einer Abwärtsstromrichtung
zu bewegen.
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Der
Schrittmotor 16 und die Nocken 56, die an ihm
montiert sind, bewegen sich in Schritten oder „Stufen". Eine Stellungsanzeigenscheibe 68 ist
ebenfalls an der Ausgangswelle des Motors 16 montiert und
liefert beim Koppeln mit einem optischen Sensor 20 ein
Stellungssignal, welches die Stellung des Nockenschafts anzeigt.
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Jede
Teilbewegung der Ausgangswelle des Motors 16 und folgende
Teilbewegungen der Pumpfinger 58 führen zum Pumpen eines Volumens
des Fluids durch die Leitung 22. Diese Volumina können mit
Hilfe von Mitteln gemessen werden, die dem Fachmann bekannt sind, beispielsweise
eine gravimetrische Messung, und diese Volumina korrelieren mit
jeder Stellung der Motorausgangswelle und werden in einem Speicher 54 gespeichert.
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Es
ist gezeigt, daß die
Leitung zwischen einen Fluidvorrat 60 und eine Nadel 62 gekoppelt
ist, die in einen Patienten 64 eingeführt ist. Die Leitung ist flexibel
und kann die Form einer Röhre
annehmen oder Teil eines geeigneten Pumpsegments sein.
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Der
Drucksensor 24 ist an die Leitung 22 gekoppelt
und überwacht
den in der Leitung 22 zwischen den Infusionsfingern 58 und
dem Blutgefäß des Patienten
existierenden Druck und erzeugt Drucksignale, die den detektierten
Druck repräsentieren.
Die Drucksignale sind analog und werden verstärkt und gefiltert, beispielsweise
mit Hilfe eines 20 Hz-Niedrigpaßfilters 66,
bevor sie an den Analog-Digital-Wandler 26 geliefert werden. Ein
solches Verstärken,
Filtern und Umwandeln in ein digitales Signal kann bei einer anderen
Ausführungsform auf
andere Art und Weise ausgeführt
werden, und alles kann in den Sensor 24 eingebaut sein.
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Als
Reaktion auf den PRBS-Code werden Steuersignale durch die Motorsteuerung 34 an
den Motor 16 geliefert, um den Motor zu veranlassen, auf
die Leitung entsprechend dem Code zu wirken. Die Strömungswellenformen,
die sich aus den PRBS-Codebits ergeben, können mit Hilfe von Mitteln
bestimmt werden, die dem Fachmann bekannt sind, und in der Strömungswellenform-Tabelle 40 gespeichert
werden. Obwohl die Volumen-pro-Schritt-Tabelle 54 und die
Strömungswellenform-Tabelle 40 in 2 als getrennte Blöcke dargestellt
sind, können
sie auch in dem selben Speicher vorliegen, der für den Prozessor 14 (1) verfügbar ist.
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Das
digitalisierte Drucksignal wird dann in Übereinstimmung mit dem PRBS-Signal
decodiert. Gemäß den Ausführungsformen
in den 2 bis 5 werden die Druckwellenformen über die
gesamte Codelänge/den gesamten
Zeitrahmen 50 (4)
in eine einzelne Zeitperiode oder ein einzelnes Bit 70 decodiert,
welches hinsichtlich der Länge
gleich einer einzelnen Zeitperiode in dem Zeitrahmen 50 (5) ist, gefolgt von M–1 Zeitperioden
von Nullen. Wie dargestellt, wird die Amplitude der Druckwellenform
deutlich vergrößert, während die Länge die
gleiche wie für
jede einzelne Druckwellenform in dem Zeitrahmen 50 bleibt.
Im Fall gemäß den 3–5 umfaßt der Zeitrahmen
sieben Zeitperioden, so daß die
einzelne zusammengesetzte Druckwellenform viermal die Amplitude
jeder Wellenform in dem Zeitrahmen 50 aufweist. Jede Druckwellenform
hat eine Amplitude von drei Einheiten, die zusammengesetzte Wellenform
nach 5 hat eine Amplitude
mit zwölf
Einheiten, wie dies dargestellt ist.
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In
den 6 und 7 ist der Prozeß zum Decodieren 78 der
Druckwellenform mit einer Codelänge
in eine zusammengesetzte Druckwellenform gezeigt. Es sind nur drei
Zeitperioden des Zeitrahmens 50 nach 3 gezeigt. In den ersten zwei Perioden, 72 und 74,
wird ein „Eins"-PRBS-Code an den
Motor geliefert, und in der dritten Periode 76 wird eine „Null" an den Motor geliefert.
Druck existiert jedoch in allen drei Zeitperioden 72–76,
und ein Drucküberhang
aus der ersten Periode existiert in der zweiten Zeitperiode 74.
Der Druck in jeder dieser Perioden 72–76 wird kombiniert,
wie dies in 6 schematisch
dargestellt ist, so daß Druck,
welcher in einer „Einsen"-Zeitperiode existiert,
hinzugefügt
wird, während
Druck, der in einer „Nullen"-Zeitperiode existiert,
subtrahiert wird. Somit werden die Drücke in den ersten beiden Zeitperioden 72 und 74 zueinander addiert,
wohingegen der Druck in der dritten Zeitperiode 76 von
den anderen subtrahiert wird. Dieses ergibt sich zu der zusammengesetzten
Wellenform nach 7. Somit
wird jeder Druck in den „Nullen"-Zeitperioden von
der Zusammensetzung subtrahiert, was die Möglichkeit einer Überlappung
von aufeinanderfolgenden Druckantworten vermindert, und eine Antwortwellenform
erzeugt, die äquivalent
zu einer ist, die bei der vollständigen
Codeperiode 50 beabstandet ist.
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Zusätzlich werden
die Drucksignale „gespleißt" 80 in dieser
Ausführungsform.
Dem Fachmann ist bekannt, daß lineare
peristalische Pumpzyklen einen Abschnitt einer ausgleichenden Strömung umfassen,
was sich daraus ergibt, daß der
am weitesten stromabwärts
angeordnete Finger sich zurückzieht
und die Stromabwärts-Fluidleitung
dem Druck zwischen diesem sich zurückziehenden Finger und einem
weiter stromaufwärts angeordneten
Finger ausgesetzt wird, welcher bereits plaziert ist und die Rohrleitung
verschließt.
Die Ausgleichsdruckströmung,
die so entsteht, kann eine negative Strömung sein und einen negativen
Druck umfassen. Zu anderen Zeiten kann es sein, daß dies nicht
der Fall ist. Des weiteren wird der Motor während dieser Zeit beschleunigt,
um diesen Teil des Zyklus so schnell wie möglich zu überbrücken („Beschleunigungszyklus"). Aufgrund dieser
Unbestimmtheit hinsichtlich der Möglichkeit einer negativen Strömung und
des Beschleunigungsabschnitts der Pumpzyklus, einschließlich dieses
Abschnittes der Druckwelle, können
die Ergebnisse der Bestimmung des Drucks in der Fluidleitung verfälscht werden,
es sei denn eher komplexe Verarbeitungstechniken werden angewendet.
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Dieser
Abschnitt des Fluidströmungszyklus
der peristalischen Pumpe kann mit Hilfe des Stellungsdetektionssensors 20 jedoch
identifiziert werden, und deshalb kann die Druckantwort, welche
diesem Zyklusabschnitt zuordenbar ist, in ähnlicher Weise identifiziert
werden. Beim dem Spleißmerkmal
gemäß der Erfindung wird
dieser Abschnitt der Druckwelle weg gelassen und durch Druckabtastungen
in der Zeitperiode ersetzt, welche die letzte nicht Null-Druckantwortwellenform
umfaßt.
Deshalb wird die Beschleunigungszyklus-Wellenform herausgearbeitet,
während
die letzte Wellenform eingespleißt wird. Die verbleibenden
Druckwellenformen werden versetzt, um weiter an die letzte Probe
der gespleißten
Wellenform anzugrenzen. Es wurde festgestellt, daß diese
Ergebnisse zu weniger Verarbeitungszeit, Anforderungen und zu einer
exakteren Darstellung der tatsächlichen
Druckantwort in der Vorrichtung während der normalen Fluidbewegungsabschnitte
des Pumpenzyklus führt.
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Die
decodierte und gespleißte
Wellenform wird dann gefiltert und dezimiert 80. Die Druckwellenform wird
tiefpaßgefiltert,
beispielsweise bei 4 Hz. Diese zusätzliche Filterung reduziert
die Komplexität
des für
die Bestimmung der Impedanz notwendigen Modells.
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Darüber hinaus
wird die Druckwellenform gemäß den 8 und 9 verschoben, um den Offset-Druck zu
entfernen, der durch die Kopfhöhe
oder andere Faktoren verursacht wird. Obwohl in 7 ein Abfall auf den Nullwert des Drucks
dargestellt ist, kann tatsächlich
ein Offset-Druck 77 übrigbleiben,
wie dies in 8 gezeigt
ist. Die Druckwellenform umfaßt
200 Abtastungen, die bei 0 beginnen und sich zu 199 erstrecken.
Die Wellenform ist bei der ersten Abtastung jedoch nicht eine Null-Amplitude.
Bei der dargestellten Ausführungsform
wird die Druckwellenform verschoben, um bestimmte Abtastungen von
der vorhergehenden Wellenform zu umfassen. 9 zeigt den Fall, in dem 20 Abtastungen
aus der vorhergehenden Wellenform in die aktuelle Wellenform eingeschlossen
sind. Der mittlere Druck der 20 Abtastungen wird als der Offset-Druck
betrachtet. Vor der Tiefpaßfilterung
und der Dezimierung 80 wird diese Druckgröße subtrahiert.
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Darüber hinaus
wird die aktuelle Wellenform, von der Offset subtrahiert wurde und
welche gefiltert wurde, gemittelt und in einem Verhältnis von
4 : 1 dezimiert. Dieses bedeutet, daß immer vier Abtastungen in
einer Abtastung summiert werden. Deshalb repräsentieren nur 50 der 200 Abtastungen
die Druckwellenform. Der Dezimierungsprozeß liefert den Vorteil einer
begrenzten Tiefpaßfilterung
zusätzlich
zur Verminderung der Verarbeitungszeit, die zum Bestimmen des Widerstands
benötigt
wird. Die Dezimierung ist nicht notwendig, hat sich jedoch als wirksames
Werkzeug zur Erhöhung
der Verarbeitungsgeschwindigkeit herausgestellt.
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Die
gefilterte und dezimierte Druckwellenform wird dann auf das Modell
angewendet, um die Impedanz in dem System zu bestimmen. Bei einer
Ausführungsform
wurde ein Prädiktions modell
für die
Beziehung zwischen der Strömung
und dem Druck genutzt, um die Impedanz wie folgt zu bestimmen: P(k) = a1P(k – 1) + a2P(k – 2)
+ b1F(k – 1) (1)wobei: k
= Abtastindex
P = Druckabtastung
F = Strömungsabtastung
a,
b = Koeffizienten.
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Es
gibt drei Koeffizienten in dem obigen Modell, von denen zwei in
Beziehung zum Druck und eine in Beziehung zur Strömung stehen.
Zur Bestimmung der Koeffizienten wurde eine Schätzfunktion der kleinsten Fehlerquadrate 82 genutzt.
Mit Hilfe dieser Techniken, die dem Fachmann bestens bekannt sind,
bestimmt die Schätzfunktion 82 die
Koeffizienten a1 und a2 aus
einer Analyse der tatsächlichen
Druckwellenform und b1 aus der gespeicherten
Strömungswellenform-Tabelle,
so daß diese
in möglichst
guter Näherung;
diese empfangene Druckwellenform repräsentieren.
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Nach
dem Bestimmen der Koeffizienten a1, a2 und b1 wurde die Übertragungsfunktion
oder die Impedanzbeziehung zwischen den Strömungs- und den Drucksignalen
bestimmt. Die Impedanz kann dann analysiert werden, um verschiedene
Systemeigenschaften zu bestimmen. In diesem Fall wurde der Widerstand
gegenüber
der Fluidströmung
bestimmt.
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Die
Koeffizienten a1, a2 und
b1 werden an einen Widerstand-Berechnungsblock 42 zur
tatsächlichen Berechnung
des Widerstands übermittelt.
Eine Umordnung der Terme aus Gleichung (1) führt zu: P(k) – a1P(k – 1) – a2P(k – 2)
= b1F(k) (2)
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Das
obige vereinfacht sich zu:
wobei:
j = Widerstandsindex.
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Der
berechnete Widerstand wird dann durch den maximalen Widerstand (gegenwärtig definiert
als 1.500 Fluid-Ohm) dividiert, um den Widerstandsprozentsatz zu
bestimmen. In diesem Fall ist der maximale angezeigte Widerstandsprozentsatz 100 Prozent.
Der Prozentsatz wird an eine Anzeige 28 geliefert.
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Es
wird darauf hingewiesen, daß komplexere
Modelle genutzt werden können;
allerdings wäre
zusätzliche
Rechenzeit notwendig, um die Übertragungsfunktion
zu bestimmen. Es wurde festgestellt, daß das oben ausgeführte Modell
zu exakten Impedanzmessungen führt,
während
die Anforderungen an den Prozessor vermindert werden. Darüber hinaus
können
andere Parameterschätztechniken
genutzt werden. Beispielsweise kann ein neuronales Rechennetzwerk
auch akzeptabel funktionieren. Des weiteren wurden Strömungswellenformen
beschrieben und hier als gespeichert dargestellt. Bei einer anderen
Ausführungsform
können
sie tatsächlich
in Echtzeit gemessen werden und zur Verarbeitung mit den Drucksignalen
geliefert werden, wie dies oben beschrieben wurde.
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Darüber hinaus
zeigt 2 eine Vorrichtung
zum Bestimmen der Qualität
der Widerstandsmessung. In einigen Fällen kann die Qualität der Druckwellenformen,
die von der Leitung 22 empfangen werden, zu niedrig sein,
um eine genaue Messung des Widerstands zu erhalten, unabhängig davon,
ob sie gefiltert, decodiert und gespleißt sind. Solche schlechten
Qualitätswellenformen
werden mit dem nachfolgend offenbarten Qualitätssystem identifiziert, so
daß falsche
Widerstandsmessungen identifiziert werden und in extremen Fällen dem
Betreiber der Ausrüstung
nicht geliefert werden.
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Bei
der dargestellten Ausführungsform
wird die gefilterte und dezimierte Druckwellenform mit einer Druckwellenform
verglichen, die aus den Koeffizienten a und b synthetisiert ist,
welche durch die Schätzfunktion
der kleinsten Quadrate 82 und die Strömungswellenform erzeugt werden.
Ein Wellenform-Schätzer 84 empfängt die
Koeffizienten und synthetisiert eine Druckwellenform. Diese synthetisierte
Wellenform wird durch den Fehlerschätzer 86 Abtastung
für Abtastung
mit der tatsächlichen
Druckwellenform verglichen. Die Absolutwerte der Differenz werden
summiert. Diese Summe wird mit Bereichen verglichen, und eine Qualitätszahl wird
zugeordnet. Bei dieser Ausführungsform
würden
keine Differenzen eine Qualitätszahl
von „0" liefern. Einer Summe
von Differenzen, die 13 übersteigt,
würde eine
Qualitätszahl
von „2" zugeordnet, und
einer Summe zwischen 5 und 13 würde
eine Qualitätszahl
von „1" zugeordnet.
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Ein
zweiter Teil des Qualitätssystems
umfaßt
eine Betrachtung der Koeffizienten selbst. Ein Parameter-Qualitätsschätzer 88 vergleicht
jeden der Koeffizienten a1, a2 und
b1 mit vorbestimmten Bereichen. Eine Qualitätszahl von „0" wird zugeordnet,
wenn die Koeffizienten alle in einen ersten Bereich fallen. Wie
im Fall des ersten Teils des Qualitätssystems werden Qualitätszahlen
von „1" und „2" für Koeffizienten
zugeordnet, die in unterschiedliche Bereiche fallen, was eine zunehmend
schlechte Qualität
anzeigt.
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Sowohl
die Wellenform-Qualitätszahl
als auch die Parameter-Qualitätszahl
werden an einen Qualitätsüberwacher 90 geliefert,
welcher ein Steuersignal an die Anzeige 28 ausgibt, wenn
die Qualität
zu niedrig ist. In dem Extremfall, daß das ganzzahlige Mittel von
zwei Qualitätszahlen
für drei
aufeinanderfolgende Widerstandsschätzungen „2" ist, löscht der Qualitätssteuerungsüberwacher 90 die
Widerstandsanzeige 28 des numerischen Werts und der Balkengraphik
und eine Anzeige wird geliefert, daß die Bedingungen so sind,
daß eine
genaue Widerstandsanzeige nicht erzeugt werden kann. Wenn das ganzzahlige
Mittel „0" oder „1" ist, ändert der
Qualitätsüberwacher
den angezeigten Widerstandswert nicht.
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Von
diesem Modul umfaßt
ist auch die Detektion eines Widerstandsprozentsatzes, der größer oder gleich
100 Prozent ist. Wenn dieses zum ersten Mal auftritt, zeigt die
Widerstandsanzeige „Widerstandsalarm" an. Nach drei aufeinanderfolgenden
Widerstandsprozentsätzen,
die größer oder
gleich 100 Prozent sind, geht die Pumpe in eine Verschluß-Betriebsart.
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In
einigen Fällen,
insbesondere bei niedrigen Strömungsraten,
kann die Aktualisierungsrate für
die Widerstandsberechnung nicht so schnell wie gewünscht sein.
In der Ausführungsform
nach den 10 und 11 ist eine Vorrichtung offenbart
zum Vergrößern der
Geschwindigkeit der Aktualisierung der Widerstandsberechnung. Bei
der Ausführungsform
nach 10 werden drei
PRBS-Decodierer genutzt, die zeitlich verschoben sind, um häufigere
Aktualisierungen der decodierten Druckwellenform zu liefern. Sie
werden in den Filter- und Dezimierungsblock 80 mittels
eines Schalters 101 nacheinander eingeschaltet. Bei einer
Ausführungsform werden
die Widerstandsschätzungen
alle zehn Sekunden verlangt. Bei niedrigeren Strömungsraten könnten die
decodierten Druckwellenformen nicht ausreichend häufig aktualisiert
werden, beispielsweise nur alle dreißig Sekunden. Jeder Decodierer 100, 102, 104 ist
um zehn Sekunden verschoben. Somit überlappt jeder Decodierer den
anderen mit zwanzig Sekunden von Eingangsdruckdaten, wobei alle
drei Decodierer alle zehn Sekunden neue decodierte Druckdaten aufweisen
würden.
Dieser Effekt ist in 11 gezeigt.
Der obere Decodierer 100 liefert eine erste Druckwellenform.
Zehn Sekunden später
liefert der mittlere Decodierer 102 eine zweite Druckwellenform,
und zehn Sekunden später
liefert der untere Decodierer 104 eine dritte Wellenform. Alle
Decodierer 100, 102, 104 arbeiten mit
den selben Daten, und ihre Ausgänge
werden nacheinander in den Filter 80 geschaltet.
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Die 12 und 13 zeigen Beispiele für Widerstandsanzeigen. Die
erfindungsgemäße Vorrichtung
berechnet kontinuierlich einen Widerstandsprozentsatz und zeigt
diesen an. Die Widerstandsanzeigen können in Abhängigkeit von den Bedingungen
geändert
werden, denen die Infusionsvorrichtung ausgesetzt ist, wobei jedoch
ein Teil der Anzeige des Widerstandsstatus immer angezeigt wird,
während
die Pumpe arbeitet. Beispielsweise repräsentiert 12 eine typische Anzeige, wenn eine Infusion
normal arbeitet. Die Anzeige 28 umfaßt eine graphische Anzeige 110 des
Widerstands als auch eine Textanzeige 112. Bei den momentanen Infusionsbedingungen
tritt eine Widerstandsmessungsanzeige kontinuierlich auf. Wenn jedoch
der Fall eintritt, daß der
Qualitätsüberwacher 90 (2) feststellt, daß die Qualität der Widerstandsberechnung
schlecht ist, kann eine Textanzeige mit "- -" auftreten.
Dieser Warntext kann stehen bleiben, bis sich die Bedingungen sich ändern, so
daß erneut
eine Widerstandsberechnung angezeigt werden kann, oder bis der Prozessor
die Infusion beendet. Wie bereits diskutiert, kann die Anzeige den
Text „Widerstandsalarm" gemäß 13 liefern, für den Fall,
daß der
Widerstand gleich 100 Prozent ist oder darüber liegt. Nach einer vorbestimmten
Anzahl von Alarmen, beispielsweise drei, geht die Pumpe in eine
Alarmverschließung.
Darüber
hinaus können
Audiosignale genutzt werden, um den Betreiber der Infusionsvorrichtung
Information zu kommunizieren. Ein Audiosignal, beispielsweise ein
erster Ton, kann für
den Fall vorhanden sein, daß der
Widerstand ein bestimmtes Niveau übersteigt. Ein Audiosignal
mit unterschiedlichem Ton kann auftreten, wenn die Qualität des Signals
zu schlecht ist, um eine genaue Messung zu präsentieren. Andere Arten von
Audiosignalen und sichtbaren Signalen können genutzt werden, um Information
zu kommunizieren, die sich auf die Ergebnisse der Widerstandsmessung
der Vorrichtung beziehen.
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14 zeigt eine andere Art
der Widerstandsanzeige. In diesem Fall wird ein Widerstandstrend
präsentiert.
Andere Arten von Anzeigen sind möglich.
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Obwohl
spezifische Ausführungsformen
der Erfindung beschrieben und dargestellt wurden, ist klar, daß vielfältige Modifikationen
und Änderungen
im Rahmen der Fähigkeiten
des Fachmanns möglich
sind, ohne daß die
Lehre der Erfindung verlassen wird. Verschiedene Änderungen
hinsichtlich der Form, der Details und der Nutzung der Erfindung
können
gemacht werden, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen.
