JP2011501681A - グルコースのモニターおよび調節のための流体成分分析システムおよび方法 - Google Patents

グルコースのモニターおよび調節のための流体成分分析システムおよび方法 Download PDF

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Abstract

体液のような試料中の検体濃度を決定するための方法および装置が開示される。本明細書に開示されるシステムおよび方法はまた、処置薬(例えばインスリンまたはグルコース)を注入または注射し、そして血糖調節を提供するための処置投与システム(2640)を含むことができる。処置薬の用量は検体の濃度または検体の濃度の平均値および/または検体濃度値の変化率に基づくことができる。
【選択図】 図3

Description

関連出願との関係
本出願は、2007年10月10日出願の“System and User Interface For Infusion and Analysis(注入および分析のためのシステムおよびユーザ・インターフェイス)”と題する米国特許仮出願第60/979,044号(代理人出願番号第Optis.197PR);2007年10月11日出願の“Fluid Component Analysis System and
Bolus Injection(流体成分分析システムおよびボーラス注射)”と題する米国特許仮出願第60/979,380号(代理人出願番号第Optis.203PR);2008年1月31日出願の“Fluid Component Analysis System and Method for Glucose Monitoring and Control(グルコースのモニターおよび調節のための流体成分分析システムおよび方法)”と題する米国特許仮出願第61/025,260号(代理人出願番号第Optis.203PR2);2007年10月11日出願の“System and Method for Glucose Monitoring and Control(グルコースのモニターおよび調節のためのシステムおよび方法)”と題する米国特許仮出願第60/979,348号(代理人出願番号第Optis.206PR);2008年9月12日出願の“Analyte Monitoring System and Treatment Dosing Protocol(検体モニターシステムおよび処置投与プロトコール)”と題する米国特許仮出願第61/096,461号(代理人出願番号第Optis.230PR);並びに2008年9月23日出願の“An Analyte Monitoring System Including a Treatment Dosing Assistant(処置投与補助物を含む検体モニターシステム)”と題する米国特許仮出願第61/099,491号(代理人出願番号第Optis.231PR);の35 U.S.C.§119(e)下の利益を請求する。以上の各出願書並びに2007年10月8日出願の“Dilution Calibration for an Analyte Detection System(検体検出システムのための希釈補正)”と題する米国特許仮出願第60/978,385号(代理人出願番号第Optis.209PR)は、それら全体を参照することにより、本明細書に引用されたこととし、本明細書の一部とされる。
本開示の幾つかの態様は一般的に、体液の試料中の検体のような試料中の検体の濃度を決定するための方法および装置並びにこのような決定の実施を支持するために使用することができる方法および装置に関する。本開示はまた、一般的に、このような装置とともに使用するためのユーザ・インターフェイスに関する。本開示の幾つかの態様はまた一般的に、ボーラス注射および基礎注入システムおよび関連装置に関する。本開示の幾つかの態様はまた、血糖調節および/または「厳重な血糖調節(TGC)」を提供するようになっている検体検出システムに関する。本開示の幾つかの様相は、検体の濃度の一種または複数の測定値に基づいて投与プロトコールを決定するようになっている検体検出システムに関する。本開示の幾つかの様相は、医療サービス提供者に、患者に投与されている処置量に関するフィードバックを提供するシステムおよび方法に関する。本開示の幾つかの様相はまた、一般的に、試料の希釈が起った時に検体濃度を補正するためのシステムおよび方法に関する。
血液のような体液中の、グルコースのような特定の検体のレベルを測定することは有益
である。これは例えば、特定の検体のレベルが、順次患者の健康を危機に陥れる可能性がある、所望範囲の外側に移動する危険がある時に、病院または臨床的状況において実施することができる。検体レベルを測定するシステムは、例えば患者、医療サービス提供者、等のようなユーザが、システムと交流できるようにするユーザ・インターフェイス(UI)を含むことができる。病院または臨床的状況における検体モニターのための現在知られたシステムは種々の欠点に苦しむ可能性がある。
要約
本明細書に記載される例の態様は、それらの望ましい利点のためにその一つとして欠かすことのできない、または単にそれに起因する幾つかの特徴を有する。次に、幾つかの有利な特徴を、請求項の範囲を限定せずに、要約する。
患者の末端を通して患者の体液と流体連絡を提供するようになっている流体輸送ネットワークを含んでなる、検体検出および処置投与システムの態様が開示される。開示される態様は更に、流体輸送ネットワークに結合された少なくとも1つのポンプシステムを含んでなることができ、該ポンプシステムは、そのポンプシステムが患者の末端から体液の試料を採取し、そして前述の体液の試料を体液分析器の方向に輸送するように操作可能である試料採取モード、並びに該ポンプシステムが注入液を患者に輸送するように操作可能である注入モード、を有する。開示される態様は更に、流体輸送ネットワークを介してアクセス可能な体液分析器(該体液分析器は、体液中の少なくとも一種の検体の特徴を測定し、そして測定された特徴から少なくとも一種の検体の濃度を決定するようになっている);並びに体液分析器と連絡している処置投与システム(該処置投与システムは、コンピュータ記憶装置内に保存された処置投与プロトコールを含み、そして血糖調節を提供するようになっている注入物質の推奨量を自動的に決定するようになっている)、を含んでなることができ、ここで体液分析器は、少なくとも一部は、検体の測定濃度および保存された処置投与プロトコールに基づいて推奨量を決定し、該処置投与システムは患者に推奨量の注入物質を送達するための可変性ポンプ速度を有する処置ポンプを含んでなる。
患者の末端を通して患者の体液と流体連絡を提供するようになっている流体輸送ネットワークを含んでなる、検体検出および処置投与システムの態様が開示される。開示される態様は、流体輸送ネットワークに結合された少なくとも1種のポンプシステムを含んでなり、該ポンプシステムは、そのポンプシステムが患者の末端から体液の試料を採取し、そして前述の体液の試料を体液分析器の方向に輸送するように操作可能な試料採取モード、並びに該ポンプシステムが注入液を患者に輸送するように操作可能な注入モードを有する。開示される態様はまた、流体輸送ネットワークを介してアクセス可能な体液分析器(該体液分析器は体液中の少なくとも1種の検体の特徴を測定し、そして測定された特徴から少なくとも一種の検体の濃度を決定するようになっている)、並びに体液分析器と連絡している処置投与システム(該処置投与システムは、コンピュータ記憶装置中に保存された処置投与プロトコールを含み、そして血糖調節を提供するようになっている注入物質の推奨量を自動的に決定するようになっている)を含んでなり、ここで該推奨量は、少なくとも一部は、体液分析器による検体濃度の一種または複数の決定値および処置投与プロトコールに基づいて決定される。幾つかの態様において、処置投与システムは、基礎送達システムおよびボーラス注射システムを含んでなり、双方のシステムが、前述の患者の末端を通り、そして同一の静脈内アクセスラインを通して患者に注入物質を送達するようになっている。
体液の試料中の一種または複数の検体の濃度を決定しそして制御するための検体検出および制御システムの態様が開示される。開示される態様は、制御システム、体液試料中の少なくとも一種の検体の特徴を測定しそして測定された特徴に基づいて試料中の検体濃度
を決定するようになっている検体検出器、検体検出器に操作可能に連結された流体処理システム(該流体処理システムは患者の末端を通して患者と連絡している流体通路を含んでなる)、流体処理システムと連動しそして分析のために1時間未満の採取間隔で定期的に患者から体液の試料を採取するようになっているポンプ単位装置、患者の血糖レベルを調整するようになっている注入液源(該注入液源は流体処理システムと流体連絡している)、並びに体液分析器と連絡している処置投与システム(該処置投与システムは処置投与プロトコールを含み、そして注入液の推奨量を決定するようになっている)、を含んでなることができ、ここで推奨量は、少なくとも一部は、体液分析器による検体の濃度の一種または複数の決定値および処置投与プロトコールに基づいて決定される。
患者の体液中の検体を分析する方法の態様が開示される。該方法は、体液分析器を患者の体液と流体連絡に配置する工程、体液の試料を体液分析器の方向に輸送する工程、体液分析器を使用して、該分析器が患者の体液と流体連絡にある間に、体液中の検体の特徴を測定し、そして体液中の検体の濃度を決定する工程、並びに、体液分析器と連絡している処置投与システムを使用して、少なくとも一部は、体液分析器による検体濃度の一種または複数の決定値および処置投与プロトコールに基づいて、注入液の推奨量を決定する工程、を含んでなる。
体液の試料中の一種または複数の検体の濃度をモニターしそして調節する方法の態様が開示される。該方法は、患者に流体連絡を提供する工程、1時間未満の採取間隔で患者から特定量の体液を定期的に採取する工程、1基以上のセンサーを使用して採取された流体の特性を検出する工程、採取容量の流体を分析部分と返却部分に分割する工程、前述の分析部分の特徴を測定して、前述の分析部分中の検体の濃度を決定する工程、少なくとも一部は、体液分析器による検体の濃度の一種または複数の決定値および処置投与プロトコールに基づいて、注入液の推奨量を決定する工程、並びに処方された注入液送達速度で、推奨量の注入液を患者に注入するように注入液システムに指示を提供する工程、を含んでなる。
検体検出および処置投与システムの態様が開示される。開示される態様は、患者の体液と流体連絡を提供するようになっている流体輸送ネットワーク、流体輸送ネットワークを介してアクセス可能な体液分析器(該体液分析器は、体液中の少なくとも一種の検体の特徴を測定し、そして測定された特徴から少なくとも一種の検体の濃度を決定するようになっている)、体液分析器と連絡している処置投与システム(該処置投与システムは、処置投与プロトコールを含み、そして血糖調節を提供するようになっている注入液の推奨量を決定するようになっており、ここで該推奨量は、少なくとも一部は、体液分析器による検体の濃度の一種または複数の決定値および処置投与プロトコールに基づいて決定される)、流体輸送ネットワークに結合された処置ポンプ(該処置ポンプは、患者の末端を通して患者に注入液を輸送するように操作可能である)、並びにグラフィックのユーザ・インターフェイス、を含んでなる流体システム制御装置(該流体システム制御装置は、処置ポンプを起動し、そしてポンプの拍動率を制御するようになっている)を含んでなり、ここで流体システム制御装置および体液分析器は双方とも、単一ハウジング内に含まれ、グラフィックのユーザ・インターフェイスは同一のハウジング内に配置され、そしてグラフィックのユーザ・インターフェイスは決定された検体濃度および推奨量をディスプレイするようになっている。幾つかの態様において、グラフィックのユーザ・インターフェイスはユーザの入力を受けるようになっている入力要素を含み、該ユーザ・インターフェイスは更に、少なくとも一部は、ユーザの入力に基づいて注入液の実際量を調整するようになっている。幾つかの態様において、グラフィックのユーザ・インターフェイスは推奨量および実際量の双方をディスプレイするようになっており、その推奨量および実際量が双方とも注入速度として表される。幾つかの態様において、グラフィックのユーザ・インターフェイスはユーザの入力を受けるようになっている入力要素を含み、該ユーザ・インターフェ
イスは少なくとも一部は、ユーザの入力に基づいてポンプ単位装置を起動させるようになっている。
体液源と流体連絡している流体素子システム(該流体素子システムは、体液源から体液の試料を獲得するようになっている)、体液試料または体液試料の成分を分析するようになっている検体検出システム、並びに流体注入システム、を含んでなる検体モニターシステムの態様が開示される。幾つかの開示態様において、検体検出システムは、前述の体液試料または体液試料の成分中の検体濃度を決定するようになっている。幾つかの態様において、検体検出システムは、測定値のデータベースにアクセスし、そして決定された濃度および、測定値のデータベース中に保存された検体の濃度の一種または複数の以前の値に基づいて、検体の平均濃度を計算するようになっている。
体液源と流体連絡している流体素子システム(該流体素子システムは、最初に流体源からの体液の第一の試料を獲得するようになっている)、体液の第一の試料または体液の第一の試料の成分を分析するようになっている検体検出システム、および流体注入システム、を含んでなる検体モニターシステムの態様が開示される。幾つかの態様において、検体検出システムは、前述の体液の第一の試料または体液の第一の試料の成分中の検体の濃度を決定し、そして決定された濃度の値を測定値のデータベース中に保存するようになっている。幾つかの開示された態様において、流体素子システムは更に、二回目に体液の第二の試料を獲得し、そして前述の第二の試料を分析のために検体検出システムに提供する。開示された態様において、検体検出システムは第二の試料または第二の試料の成分を分析し、そして第二の試料または第二の試料の成分中の検体濃度を決定し、第二の試料中の検体濃度が処方範囲内にない場合は、検体濃度の変化率を計算し、そして検体濃度の変化率に基づいて処置量を決定する。幾つかの態様において、検体検出システムは流体注入装置と連絡して、決定された処置量を送達する。
体液源と流体連絡している流体素子システム(該流体素子システムは一定の時間間隔に数回、体液源から体液の試料を獲得するようになっている)を含んでなる検体モニターシステムの態様が開示される。幾つかの開示される態様は、体液の試料または体液の試料の成分を分析し、そして前述の体液の試料または体液の試料の成分中の検体の濃度を決定するようになっている検体検出システムを含んでなることができ、ここで該検体検出システムは更に、測定値歴にアクセスし、そして測定値歴中に検体の推定濃度を保存するようになっている。幾つかの開示される態様は、フィードバックシステムおよび、ユーザからの入力を受けるようになっているユーザ・インターフェイスを含んでなり、ここで該フィードバックシステムは、ユーザからの入力および測定値歴中に保存された検体濃度の一種または複数の以前の値に基づいて、将来時の検体濃度の予測値を計算し、そして、該フィードバックシステムは、濃度の予測値が許容され得る範囲内に入らない場合にユーザ・インターフェイスを介してユーザに警告する。
体液源と流体連絡している流体素子システム(前述の流体素子システムは、一定の時間間隔に数回、体液源から体液の試料を獲得するようになっている)を含んでなる検体モニターシステムの態様が開示される。開示される態様は更に、体液の試料または体液の試料の成分を分析し、そして前述の体液の試料または体液の試料の成分中の検体の濃度を決定するようになっている検体検出システムを含んでなり、ここで該検体検出システムは更に、測定値歴にアクセスし、そして測定値歴中の検体の推定濃度を保存するようになっている。開示される態様は更に、複数の注入液源を含んでなる流体注入システム(各注入液源は一種または複数の薬剤または化学薬品を提供するようになっている)、ユーザ・フィードバックシステム、単独でまたは組み合わせて、医学的危険を提供する可能性がある種々の知られた物質に関連したスペクトルのカタログを含んでなる監視項目リスト(該監視項目リストはユーザ・フィードバックシステムに電気的にアクセス可能である)、並びにユ
ーザに情報を提供し、そしてユーザからの入力を受けるようになっているユーザ・インターフェイス、を含んでなることができる。幾つかの態様において、フィードバックシステムは、複数の注入液源の内容物の、一種または複数の分光学的測定値を獲得し、該分光学的測定値を監視項目リストと比較し、そして監視項目リスト中の何かの物質が複数の注入液源中に検出される場合は、ユーザ・インターフェイスを介してユーザに警告するようになっている。
ポンプ、弁並びに、流体源から流体を引き、そしてその流体の一部を検体モニターシステムに送達するようになっている流体通路、を伴う流体制御装置を含んでなる血糖モニターおよび調節を合わせたシステムの態様が開示される。開示される態様は更に、流体またはその一部を照射し、そして発信または反射される二次光線を検出し、そしてその二次光線に基づいて流体中の検体濃度を決定するようになっている光学的血糖メーターを含んでなることができる。該開示態様は更に、血糖調節システムを含んでなることができる。幾つかの態様において、血糖調節システムは、インスリンおよび糖よりなる群から選択される処置物質の貯蔵器、インスリンおよび/または糖を注入することにより流体源中のグルコースレベルを調節するようになっているポンプ、並びにポンプを制御するようになっている制御装置、を含んでなることができる。幾つかの態様において、体液分析器は1日に2回を超えない補正用に構成されている。幾つかの態様において、体液分析器は1日に1回を超えない補正用に構成されている。幾つかの態様において、体液分析器は36時間毎に1回を超えない補正用に構成されている。幾つかの態様において、体液分析器は2日毎に1回を超えない補正用に構成されている。幾つかの態様において、体液分析器は3日毎に1回を超えない補正用に構成されている。
以下の図面および関連の説明は本開示の態様を具体的に説明するために提供され、そして請求項の範囲を限定しない。
流体試料を採取し、そして分析するための装置の態様を示す。 種々の他の装置を、図1に示した装置の態様上またはその近位上に支持することができる方法を表す。 患者に接続するようになっている図1の装置の態様を表す。 患者に接続されるようにはなっていないが、例えば試験管のような体外の流体容器から流体試料を受け取る、図1の装置の態様を表す。装置のこの態様は流体試料のインビトロ分析を有利に提供することができる。 流体試料を採取し、そして分析するためのシステムの態様のブロック図である。 流体試料を採取し、そして分析するためのシステムの一部であることができる、流体システムの態様を略図で表す。 流体試料を採取し、そして分析するためのシステムの一部であることができる、流体システムの他の態様を略図で表す。 モニター装置の態様の斜めの略図である。 モニター装置の態様の破断側面図を示す。 モニター装置の態様の破断透視図を示す。 モニター装置と連動することができる取り外し可能なカートリッジの態様を表す。 図10の取り外し可能なカートリッジの一部であることができる流体経路案内カードの態様を表す。 非使い捨て可能アクチュエーターが図11の流体経路案内カードと連動することができる方法を表す。 取り外し可能なカートリッジの一部を形成することができるシリンジのハウジングに接続された、モジュールのポンプのアクチュエータを表す。 内部の足場および幾つかのピンチ弁ポンプ本体の後方透視図を示す。 試料インジェクターとの界面の図を伴う、遠心機の界面に取り付けた試料セルホールダーの下方透視図を示す。 点線を使用して表した、隠されたおよび/または表面にない部分を伴う試料セルホールダーの平面図を示す。 試料ホールダーに接続された遠心機の界面の上面透視図を示す。 例としての光学システムの透視図を示す。 図18の光学システムの一部であることができるフィルターホイールを示す。 流体試料のスペクトルを測定するようになっている分光分析器を含んでなる光学システムの態様を略図で表す。 妨害物の存在下で検体の濃度を推定する方法の態様を略図で表すフローチャートである。 試料母集団のスペクトルおよび個々の図書館の妨害物スペクトルの組み合わせ物との、試料の吸収スペクトルの統計的比較を実施する方法の態様を略図で表すフローチャートである。 可能な妨害物の存在下で、検体濃度を推定する方法の例としての態様を略図で表すフローチャートである。 試料中の検体の濃度を推定するために種々のアルゴリスムを使用することにより得た結果の、異なる例を表す。 流体試料を採取し、そして分析するためのシステムのユーザ・インターフェイスの態様の視覚的外観を略図で表す。 患者のモニターシステムの種々の構成部分および/または様相、並びに構成部分および/または様相間の相関、を略図で表す。 血糖調節を提供する方法の態様を略図で表すフローチャートである。 患者に対して示唆されるインスリン量および実際のインスリン量に関する情報を提供するためのディスプレイグラフィックの態様の視覚的外観を略図で表す。 グラフィックのユーザ・インターフェイスを含んでなるディスプレイグラフィックの態様を略図で表し、そして数値のディスプレイモード、傾向(trend)ディスプレイモード、示唆されるおよび実際のインスリン量の情報並びにインスリンの送達の調節の例を表す。 検体の平均濃度に基づいて処置量を決定する方法の態様を略図で表すフローチャートである。 検体の濃度の変化率に基づいて処置量を決定する方法の態様を略図で表すフローチャートである。 検体の平均濃度および検体の濃度の変化率に基づいて処置量を決定する方法の態様を略図で表すフローチャートである。 検体の現在の濃度および検体の濃度の変化率に基づいて処置量を決定する方法の態様を略図で表すフローチャートである。 検体の濃度に対して以前に決定された値および以前に投与された処置量に対する値を保存する経歴の態様を略図で表す。 処置量に関するフィードバックを提供する方法における工程を略図で表すフローチャートである。 患者のモニターシステムのフィードバックシステム並びにフィードバックシステムおよび他の構成部分および/または様相間の相関を略図で表す。 流体の試料を採取しそして分析し、そして分析した試料を試料の希釈に対して補正するためのシステムの一部であることができる、流体システムの態様を略図で表す。 流体の試料を採取しそして分析し、そして分析した試料を試料の希釈に対して補正するためのシステムの一部であることができる、流体システムの他の態様を略図で表す。 流体試料の希釈の効果に対して流体試料中の検体測定値を補正するための方法の態様を略図で表すフローチャートである。
今度は以上および他の特徴を前記に要約した図面に関して説明する。図面および関連の説明は、態様を具体的に説明するために、そしてどんな請求項の範囲をも限定しないように提供される。図面全体を通し、参照要素間の対応を示すために参照数字が再度使用されるかも知れない。更に、適用可能な場合は、要素に対する参照数字の最初の1桁または2桁は、しばしば、要素が最初に出現する図面の番号を示す。
好ましい態様の詳細な説明
以下には、特定の好ましい態様および実施例が開示されるが、本発明の主題事項は特別に開示される態様を越えて他の代わりの態様および/または使用にまで、そしてそれらの変更物および同等物にまで及ぶ。従って、本明細書に添付される請求項の範囲はいずれの
下記の特定の態様によっても限定されない。例えば、本明細書に開示されるどんな方法または工程においても、その方法または工程の実施または操作はどんな適当な順序でも実施することができ、そして必ずしもどんな特定の開示された順序にも限定されない。種々の操作は順次、特定の態様を理解する補助になる可能性がある方法で複数の個別の操作として説明することができるが、説明の順序は、これらの操作が順序に左右される可能性があることを示唆すると考えるべきではない。更に、本明細書に説明される構造物、システムおよび/または装置は統合された構成部分または別々の構成部分として具体化することができる。様々な態様を比較する目的で、これらの態様の特定の様相および利点が説明される。すべてのこのような様相または利点は必ずしも何か特定の態様により達成されるとは限らない。従って、例えば、種々の態様は、本明細書でこれも教示または示唆されるかも知れないような他の様相または利点を必ずしも達成せずに、本明細書で教示されるような一つの利点または利点の群を達成または最適化する方法で実施することができる。
本明細書で考察されるシステムおよび方法は、例えば実験室、病院、医療サービス施設、集中治療ユニット(ICU)または住宅を含むどこでも使用することができる。更に、本明細書で考察されるシステムおよび方法は、侵襲性手法、並びに非侵襲性手法または、例えばインビトロの方法のような身体もしくは患者に関与しない方法、に対して使用することができる。
検体モニター装置
図1は流体の試料を採取し、そして分析するための装置100の態様を示す。装置100はモニター装置102を含む。幾つかの態様において、モニター装置102はOptiScan Biomedical Corporation of Hayward,Californiaから入手できる“OptiScanner(R)”であることができる。幾つかの態様において、装置102は試料液中の一種または複数の物質の濃度のような、一種または複数の生理学的パラメーターを測定することができる。試料液は例えば、患者302からの全血(例えば図3を参照されたい)および/または、例えば血漿のような全血の成分であることができる。幾つかの態様において、装置100はまた、患者に注入液を送達することができる。
図示される態様において、モニター装置102は例えば、タッチ感受性液晶ディスプレイのようなディスプレイ104を含む。ディスプレイ104は警告音、インジケーターおよび/またはソフトボタンを含むインターフェイスを提供することができる。装置102はまた、相互接続性(connectivity)を提供し、そして/またはユーザの対話形式を許す一種または複数の入力および/または出力装置106を含むことができる。
図1に示す態様において、装置102はスタンド108上に固定されている。スタンド108は、例えば図1に示される車輪付きカート103のようなカートを含んでなることができる。幾つかの態様において、スタンド108は車輪付き台座240に乗って転がるようになっている(図2に示される)。スタンド108は有利には、容易に移動することができ、一種または複数のポール110および/またはフック112を含む。ポール110およびフック112は他の医療装置および/または、例えば、注入ポンプ、生理食塩水バッグ、動脈圧センサー、他のモニターおよび医療装置、等を含む器具を収容するようにさせることができる。幾つかのスタンドまたはカートは静脈用(IV)バッグ、IVポンプおよび他の医療装置がスタンドまたはカート上にあまり高く吊るされる場合に不安定になる。幾つかの態様において、装置100は可能な不安定性を克服することができる、低い重心をもつようにさせることができる。例えば、スタンド108はモニター装置102の上方に配置されるフック112に取り付けることができるIVバッグ、IVポンプおよび医療装置の重量を少なくとも一部相殺するために、底部に重量をかけることができる。底部(例えば、車輪の近く)に向かって重量を加えることは装置100がひっくりかえる
ことを防ぐ助けになることができる。
幾つかの態様において、装置100は、その上にモニター装置102を置く(または取り付ける)ことができる上部の棚131および、その上にバッテリー134を置く(または取り付ける)ことができる底部の棚132を有するカート130を含む。バッテリー134はモニター装置102(これは更にまたは代わりに壁のソケットからの電力を受けることができる)の主要なまたはバックアプ電力供給物として使用することができる。特定の態様においては2個以上のバッテリーが使用される。装置100は、上部および下部の棚131、132が地面のレベルに近く、そしてバッテリーが釣り合いの重りを提供するように構成することができる。他のタイプの重りを使用することができる。例えば、幾つかの態様において、カート130の床近くの部分(例えば下部の棚)は重りを付けられ、実質的な量の物質(例えば厚い金属のシート)から形成され、そして/または比較的高密度の金属(例えば鉛)から形成される。幾つかの態様において、底部の棚132は地面のレベルより約6インチ(15.2cm)〜1フット(30.5cm)上にあり、上部の棚131は地面のレベルより約2フィート〜4フィート(61cm〜122cm)上にある。幾つかの態様において、上部の棚131は約40ポンド(lbs)(18.1kg)を支え、そして底部の棚132は約20lbs(9.05kg)を支えるようにさせることができる。このような形態を有する態様の一つの可能な利点は、装置100を不安定にさせずに、棚上のフック112上に、約60lbs(27.2kg)の重さになる、IVポンプ、生理食塩水バッグ、血液および/または薬剤を含むバッグ並びに他の医療機器を集合的に吊るすことができる点である。装置100は、例えばポール110を押したりそして/または引いたりすることにより装置100上に水平な力をかけることにより移動させることができる。多数の場合、ユーザは、例えば肩の高さの近くで、装置100の上部部分に力をかけることができる。前記のように重量を相殺することにより、装置100はかなり安定した方法で移動させることができる。
図示される態様において、カート130は底部の棚132および中間の棚133を含み、それらは三面を壁により、そして第4面をドア135により囲まれている。ドア135は棚132、133にアクセスを提供するために、開けることができる(図1に示すように)。他の態様において、第4面は囲まれていない(例えば、ドア135は使用されない)。多数のカートのバリエーションが可能である。幾つかの態様において、バッテリー134を底部の棚134または中間の棚133上に置くことができる。
図2は、図1に示した装置100の上またはその近位に、いかに種々の他の装置を支持することができるかを示す。例えば、スタンド108のポール110は複数の装置202、204、206を受け入れるようにさせることができる(例えば、十分なサイズおよび強度をもつ構造)。幾つかの態様において、Deerfield,ILのBaxter International Inc.から入手できる一種または複数のCOLLEAGUE(R)容量測定注入ポンプを収容することができる。幾つかの態様において、Dublin,OhioのCardinal Helth,Inc.から入手できる一種または複数のAlaris(R)PCユニットを収容することができる。更に、多数の装置が相互に妨げる装置を伴わずに、一人または複数の患者の利益に呼応して機能するように、種々の他の医療装置(本明細書に前述の2例を含む)を、開示されたモニター装置102と統合することができる。
図3はそれを患者302に接続することができる時の、図1の装置100を表す。モニター装置102は試料液中の一種または複数の物質の濃度を決定するために使用することができる。試料液は図3に示すように患者302から来るか、または試料液は図3Aに示すように流体容器から来ることができる。幾つかの好ましい態様において、試料液は全血である。
幾つかの態様において(例えば図3を参照されたい)、モニター装置102はまた、患者302に注入液を送達することができる。注入液(例えば生理食塩水および/または医薬)を含むことができる注入液の容器304(例えば、生理食塩水バッグ)はフック112により支持することができる。モニター装置102は容器304および試料液源(例えば、患者302)の双方とチューブ306を介して流体連絡にあることができる。注入液は流体および/または化学薬品のあらゆる組み合わせ物を含んでなることができる。幾つかの有利な例は:(それらに限定はされないが)水、生理食塩水、デキストロース、乳酸化リンガー液、薬剤およびインスリンを含む。
図3に略図で示した例としてのモニター装置102は、患者302に注入液を通過させ、そして/または注入液自体を使用する(例えば、更に以下で考察されるようにフラッシュ液または知られた光学的性質をもつ基準物として)。幾つかの態様において、モニター装置102は注入液を使用しないかも知れない。従って、モニター装置102は患者302にどんな更なる流体をも送達せずに試料を採取することができる。モニター装置102は、それに限定はされないが、流体処理および分析器、接合具、通路、カテーテル、チュービング、流体制御要素、弁、ポンプ、流体センサー、圧力センサー、温度センサー、ヘマトクリットセンサー、ヘモグロビンセンサー、カロリーセンサー、ガス(例えば、「泡」)センサー、流体状態調節要素、ガスインジェクター、ガスフィルター、血漿分離装置、および/または、モニター装置102内または、モニター装置102とネットワーク間の情報の移動を許すための交信装置(例えば、無線装置)を含むことができる。
幾つかの態様において、装置100は患者に接続されず、デカンター、フラスコ、ビーカーのような容器、チューブ、カートリッジ、試験片、等、または他のあらゆる体外液源から流体試料を受け入れることができる。容器は、例えば体液試料のような生物学的流体試料を含むことができる。例えば、図3Aは1本または複数の試験管350から流体試料を受け入れるようになっているモニター装置102の態様を示す。モニター装置102のこの態様は試験管350中の流体(または流体の成分)のインビトロの分析を実施するようになっている。試験管350はチューブ、バイアル、びん、または他の適当な容器またはうつわを含んでなることができる。試験管350は、試験管の送達の前に、それを通して流体試料をモニター装置102に添加することができるチューブの片方の先端に配置された開口を含むことができる。幾つかの態様において、試験管350はまた、チューブの開口を封印するようになっているカバーを含むことができる。カバーはチューブ、ノズル、針、ピペットまたはシリンジが試験管350中に流体試料を分配するようになっている開口を含むことができる。試験管350は、例えばガラス、ポリエチレン、またはポリマー化合物のような物質を含んでなることができる。様々な態様において、試験管350は再使用可能な単位物であるかまたは使い捨て可能な1回使用の単位物であることができる。特定の態様において、試験管350は市販の低圧/真空の試料ビン、試験ビン、または試験管を含んでなることができる。
図3Aに示す態様において、モニター装置102は、流体試料を含む容器(例えば、試験管350)を受け入れ、そして流体処理システム(例えば、下記の流体処理システム404のような)に流体試料を送達するようになっている流体送達システム360を含んでなる。幾つかの態様において、流体処理システムは一種または複数の生理学的パラメーター(例えば、検体濃度)のインビトロ測定のために検体検出システムに流体試料の一部を送達する。幾つかの態様において、流体処理システムは、測定の前に流体試料を成分に分割し、そして一種または複数の成分について測定を実施することができる。例えば、試験管350中の流体試料は全血を含んでなることができ、そして流体処理システムは試料から血漿を分離することができる(例えば、濾過および/または遠心分離により)。
図3Aに示す態様において、流体送達システム360は、試験管350を受け入れるようになっている1個または複数の開口364を有するカルーセル362を含んでなる。カルーセル362は1、2、4、6、12またはそれ以上の開口364を含んでなることができる。図示の態様において、カルーセル362は、開口364の一つの中に挿入された試験管350がモニター装置102に送達されるように、中心軸またはスピンドル366の周囲を回転するようになっている。特定の態様において、モニター装置102の流体処理システムは、試験管350から流体試料の一部を回収するようになっている(例えば、吸引または吸気により)試料回収プローブを含んでなる。次に回収部分を更に以下に説明されるように(例えば、図4〜7を参照されたい)、装置102中に輸送することができる。例えば、全血とともに使用されるのに適当な一つの態様において、全血試料の回収部分は血漿への分離のために遠心機に運搬され、血漿の一部は一種または複数の検体(例えば、グルコース)の測定のために赤外線分光分析器に輸送され、そして次に、測定された血漿は廃棄のために廃棄物容器に輸送される。
図3Aに示した装置100の他の態様において、流体送達システム360は試験管350を受け入れるようになっている回転台、ラックまたは容器を含んでなることができる。更に他の態様において、モニター装置102は試験管350を受け入れるようになっている入り口を含んでなることができる。更に、他の態様において、流体試料は試験カートリッジ、試験片、または他の適当な容器を使用して装置100に送達することができる。多数のバリエーションが可能である。
幾つかの態様において、装置100の1個または複数の構成部分は他の施設、室、または他の適当な離れた場所に置くことができる。モニター装置102の1個または複数の構成部分はそれらに限定はされないが、光学的インターフェイス、電気的インターフェイス、および/または無線インターフェイスのような一種または複数の通信インターフェイスによりモニター装置102の1種または複数の他の構成部分と(または他の装置と)交信することができる。これらのインターフェイスはローカルネットワーク、インターネット、無線ネットワーク、または他の適当なネットワークの一部であることができる。
システムの全貌
図4は流体試料を採取し、分析するためのシステム400のブッロク図である。モニター装置102はそのようなシステムを含んでなることができる。システム400は流体処理システム404に接続された流体源402を含むことができる。流体処理システム404は流体の通路および、流体試料を誘動する他の構成部分を含む。試料は流体源402から引かれ、そして光学システム412により分析される。流体処理システム404は流体システム制御装置405により制御することができ、光学システム412は光学システム制御装置413により制御することができる。試料採取および分析システム400はまた、ディスプレイシステム414および、流体試料の分析およびデータの提示を補助するアルゴリズムプロセッサー416を含むことができる。
幾つかの態様において、採取および分析システム400は、例えば血糖濃度のような生理学的パラメーターをモニターする移動性の現場(point−of−care)装置である。チューブおよび接合具のような流体および/または患者に接する可能性があるシステム400内の構成部分は、感染の危険性を低減させるために抗菌塗膜を塗布することができる。システム400の少なくとも幾つかの構成部分間の接合具は、出口の開口と流体間の接触の危険を低減し、そして流体が装置から漏洩することを防御するために、ばね弁のような自己密封式弁を含むことができる。説明された態様に従って流体を採取し、分析するためのシステムには他の構成部分もまた含まれることができる。
採取および分析システム400は採取される流体を含む流体源402(または2種以上
の流体源)を含むことができる。採取および分析システム400の流体処理システム404は流体源402に接続し、そしてそれから流体を採取することができる。流体源402は例えば、静脈または動脈のような血管、デカンター、フラスコ、ビーカー、チューブ、カートリッジ、試験片、等のような容器、またはあらゆる他の身体的もしくは体外の流体源であることができる。例えば、幾つかの態様において、流体源402は患者302の静脈または動脈であることができる(例えば、図3を参照されたい)。他の態様において、流体源402は分析のためにシステム400に送達された流体の体外容器350を含んでなることができる(例えば、図3Bを参照されたい)。採取される流体は例えば、血液、血漿、間質液、リンパ液、または他の流体であることができる。幾つかの態様において、2種以上の流体源が存在することができ、そして2種以上の流体および/または流体のタイプを提供することができる。
幾つかの態様において、流体処理システム404は分析のために流体源402から流体の試料を引き出し、試料の少なくとも一部を遠心分離し、そして分光光度計(例えば、光学システム412の一部であることができる)のような光学センサーによる分析のために、少なくとも試料の一部を調製する。これらの機能は、流体処理システム404中に統合することができる流体システム制御装置405により制御されることができる。流体システム制御装置405はまた、以下に説明される更なる機能を制御することができる。
幾つかの態様において、試料の少なくとも一部は流体源402に戻される。他の物質と混合される試料の部分、または採取および分析過程期間中に変更される部分、または何らかの理由で流体源402に戻されない部分、のような少なくとも幾らかの試料はまた、廃棄物の袋(図4には示されていない)に入れることができる。廃棄物の袋は流体処理システム404中に統合するかまたはシステム400のユーザにより供給されることができる。流体処理システム404はまた、生理食塩水源、洗剤源および/または抗凝固剤源に接続することができ、それらはそれぞれ、ユーザにより供給され、更なる流体源として流体処理システム404に取り付けられ、そして/または流体処理システム404中に統合することができる。
流体処理システム404の構成部分は一種または複数の非使い捨て可能な、使い捨て可能な、および/または交換可能なサブシステムにモジュラー化することができる。図4に示す態様において、流体処理システム404の構成部分は非使い捨て可能なサブシステム406、第一の使い捨て可能なサブシステム408および第二の使い捨て可能なサブシステム410に分類される。
非使い捨て可能なサブシステム406は、交換可能であるかまたは調整可能であるかも知れないが、一般に、システム400の有効な寿命期間中は定期的交換を必要としない構成装置を含むことができる。幾つかの態様において、流体処理システム404の非使い捨て可能なサブシステム406は1個または複数の再使用可能な弁およびセンサーを含む。例えば、非使い捨て可能なサブシステム406は1個または複数の弁(またはそれらの非使い捨て可能な部分)(例えば、ピンチ弁、回転弁、等)、センサー(例えば、超音波バブルセンサー、非接触圧力センサー、光学的血液希釈センサー、等)を含むことができる。非使い捨て可能なサブシステム406はまた、1個または複数のポンプ(またはその非使い捨て可能な部分)を含むことができる。例えば、幾つかの態様はHospiraから入手できるポンプを含むことができる。幾つかの態様において、非使い捨て可能なサブシステム406の構成部分は流体に直接暴露されず、そして/または容易には汚染を受けない。
第一および第二の使い捨て可能なサブシステム408、410は、システム400の操作を容易にするために特定の環境下で定期的に交換される構成部分を含むことができる。
例えば、第一の使い捨て可能なサブシステム408は、数日のような特定の使用期間が経過後に交換することができる。交換は、例えば第一の使い捨て可能なサブシステム408内の袋の容量が満杯になる時に必要であるかも知れない。このような交換は、システムの構成部分上の汚染および/または摩耗と関連する流体システムの性能の劣化を緩和することができる。
幾つかの態様において、第一の使い捨て可能なサブシステム408は、患者の血液、生理食塩水、フラッシュ液、抗凝固剤および/または洗剤液のような流体と接触する可能性がある構成部分を含む。例えば、第一の使い捨て可能なサブシステム408は1個または複数のチューブ、金具、洗浄剤ポーチおよび/または廃棄物の袋を含むことができる。第一の使い捨て可能なサブシステム408の構成部分は、感染の危険を低減させるために滅菌することができ、そして容易に交換可能であるようにさせることができる。
幾つかの態様において、第二の使い捨て可能なサブシステム410は特定の環境下で交換されるようにさせることができる。例えば、第二の使い捨て可能なサブシステム410は、システム400によりモニターされている患者が代わる時に交換することができる。第二の使い捨て可能なサブシステム410の構成部分は、第一の使い捨て可能なサブシステム408の構成部分と同様な間隔における交換は必要としないかも知れない。例えば、第二の使い捨て可能なサブシステム410は試料ホールダーおよび/または遠心機の少なくとも幾つかの構成部分、システム400の操作中には充満しないかまたは急速には摩耗しないかも知れない構成部分を含むことができる。第二の使い捨て可能なサブシステム410の交換は、システム400の操作中、一人の患者から他の患者へ流体を移動する危険を減少または回避し、システム400の測定性能を高め、そして/または汚染もしくは感染の危険を低下させることができる。
幾つかの態様において、第二の使い捨て可能なサブシステム410の試料ホールダーは、第一の使い捨て可能なサブシステム408の流体通路を介して流体源402から得られる試料を受け取る。試料ホールダーは遠心分離のための流体を保持し、そして分光計による分析のための試料に対する窓を含むことができる容器である。幾つかの態様において、試料ホールダーは、スペクトルの中間赤外線域の電磁波に実質的に透過性の物質でできた窓を含む。例えば、試料ホールダーの窓はフッ化カルシウムで製造することができる。
インジェクターは第一の使い捨て可能なサブシステム408と第二の使い捨て可能なサブシステム410の試料ホールダー間の流体連絡を提供することができる。幾つかの態様において、インジェクターは試料ホールダーから外して、遠心分離期間中、試料ホールダーの自由なスピンを許すことができる。
幾つかの態様において、光学システム412により測定を実施する前の一定の期間、試料の成分を遠心機により分離する。例えば、流体試料(例えば、血液試料)を比較的高速度で遠心分離することができる。試料は分光分析のための血漿を分離するために、一定の時間中、毎分特定の回転数(RPM)でスピンすることができる。幾つかの態様において、流体試料を約7200RPMでスピンする。幾つかの態様において、試料は約5000RPMでスピンする。幾つかの態様において、流体試料は約4500RPMでスピンする。幾つかの態様において、流体試料は連続的期間にわたり2種以上の速度でスピンする。時間の長さは約5分であることができる。幾つかの態様において、時間の長さは約2分である。成分への試料の分離は例えば、他の血液成分からの妨害を伴わずに、血漿中の溶質(例えば、グルコース)濃度の測定を許すことができる。この種の分離後の測定(時々「直接測定」と呼ばれる)は、血漿のグルコース濃度を表すために他の成分に対する血漿の割合を知るまたは推定する必要がないので、全血から実施される溶質測定よりも利点を有する。幾つかの態様において、分離された血漿は光学的に分離される代わりに、またはそ
れに加えて、1個または複数の電極を使用して電気的に分析することができる。この分析は同一装置内でまたは異なる装置内で実施することができる。例えば、特定の態様において、光学的分析装置は血液を成分に分離し、成分を分析し、そして次に成分を他の分析装置に移動させて、その装置が更に成分を分析することができる(例えば、電気的および/または電気化学的測定値を使用して)。
凝固を防止するために、遠心分離の前に、例えば、ヘパリンのような抗凝固剤を試料に添加することができる。流体処理システム404は病院またはモニターシステム400の他のユーザにより供給される抗凝固剤を含む、様々な抗凝固剤とともに使用することができる。試料ホールダーのような流体処理システム404の一種または複数の構成部分から残留タンパク質および他の試料残留物を定期的に洗浄するために、生理食塩水により、流体処理システム404に接続されたポーチからの洗剤粉末を混合することにより形成される洗剤溶液を使用することができる。抗凝固剤が添加された試料液および使用された洗剤溶液は廃棄物の袋中に移すことができる。
図4に示すシステム400は、流体試料(またはその一部)の光学的性質(例えば、透過性)を測定することができる光学システム412を含む。幾つかの態様において、光学システム412はスペクトルの中間赤外線域の透過性を測定する。幾つかの態様において、光学システム412は、流体を充填した試料ホールダーの一部を通る広域赤外線の透過性を測定する光度計を含む。光度計は試料と直接接触する必要はない。本明細書で使用される用語「試料ホールダー」は流体の場所を与えることができる物体としてのその通常の意味を担う広義な用語である。流体は流動することにより試料ホールダー中に流入することができる。
幾つかの態様において、光学システム412は1または複数のフィルターを含むフィルターホイールを含む。幾つかの態様において、10を超えるフィルター、例えば12または15のフィルターを含むことができる。幾つかの態様において、20を超えるフィルター(例えば、25のフィルター)がフィルターホイール上に取り付けられる。光学システム412はフィルターおよび試料ホールダーを通して検出器に光線を通す光源を含む。幾つかの態様において、選択されたフィルターを光線の経路に配置するために、ステッパーモーターがフィルターホールダーを移動させる。1または複数のフィルターを微妙に配置するために光学的エンコーダーも使用することができる。幾つかの態様において、光線を多数の波長にフィルターするために1または複数の調整可能なフィルターを使用することができる。1または複数の調整可能なフィルターは同時に、または異なる時間に(例えば、連続的に)光線の多数の波長を提供することができる。光学システム412に含まれる光源は電磁スペクトルの紫外線、可視光線、近赤外線、中赤外線、および/または遠赤外線域の光線を放射することができる。幾つかの態様において、光源は広域スペクトル域(例えば、約1500nm〜約6000nm)の光線を放射する広域光源であることができる。他の態様において、光源は特定の波長の光線を放射することができる。光源は本明細書に記載の放射域の一種または複数の波長の光線を放射する、一種または複数の発光ダイオード(LED)を含んでなることができる。他の態様において、光源は一種または複数の波長の光線を放射する、一種または複数のレーザーモジュールを含んでなることができる。レーザーモジュールは固体レーザー(例えば、Nd:YAGレーザー)、半導体基材のレーザー(例えば、GaAsおよび/またはInGaAsPレーザー)および/またはガスレーザー(例えば、Arイオンレーザー)を含んでなることができる。幾つかの態様において、レーザーモジュールはファイバーレーザーを含んでなることができる。レーザーモジュールは特定の固定された波長の光線を放射することができる。幾つかの態様において、一種または複数のレーザーモジュールの放射波長は広範なスペクトル域(例えば、約30nm〜約100nm)にわたり調整可能であることができる。幾つかの態様において、光学システム412に含まれる光源は熱赤外線放射装置であることができる。光源は
、抵抗加熱要素を含んでなり、それは幾つかの態様において、ミクロ機械加工されたシリコン構造物上の薄い誘電体膜上に統合することができる。一つの態様において、光源は一般にAxetris Microsystems division of Leister Technologies,LLC(Itasca,Illinois)から入手できる、電気モジュール化熱赤外線源のIRSourceTMに類似している。
光学システム412は光学システム制御装置413により制御することができる。幾つかの態様において、光学システムの制御装置は光学システム412中に統合することができる。幾つかの態様において、流体システム制御装置405および光学システムの制御装置413は、ライン411により示されるように相互に交信することができる。幾つかの態様において、これらの2種の制御装置の機能は統合することができ、単一の制御装置が流体処理システム404および光学システム412の双方を制御することができる。2種のシステムが好ましくは統合され、そして光学システム412が好ましくは、流体処理システム404により処理されるまさに同一の流体を分析するようになっているために、このような統合された制御装置は有利であることができる。実際、流体処理システム404の一部(例えば、第二の使い捨て可能なサブシステム410に関して前記の試料ホールダーおよび/または遠心機の少なくとも幾つかの構成部分)はまた、光学システム412の構成部分であることができる。従って、流体処理システム404は光学システム412による分析のための流体試料を得るように制御することができ、流体試料が到達する時に、光学システム412は試料を分析するように制御することができ、そして分析が完了する時に(またはその前に)流体処理システム404は試料の幾らかを流体源402に戻し、そして/または適宜、試料の幾らかを廃棄するように制御することができる。
図4に示したシステム400は、システム400のユーザに対する情報の通信を提供するディスプレイシステム414を含む。幾つかの態様において、ディスプレイ414は非可視的方法で通信する他の通信装置と置き換えるまたはそれで補助することができる。ディスプレイシステム414はユーザへの情報を連絡するためのインターフェイスを制御または形成するディスプレイプロセッサーを含むことができる。ディスプレイシステム414はディスプレイ画面を含むことができる。例えば、血糖濃度、システム400の操作パラメーターおよび/または他の操作パラメーターのような1個または複数のパラメーターを、システム400と接続されたモニター(示されていない)上にディスプレイすることができる。このような情報をディスプレイすることができる一つの例は図24および25に示される。幾つかの態様において、ディスプレイシステム414は、測定された生理学的パラメーターおよび/または操作パラメーターをコンピューターシステムに、通信接続上で連絡することができる。
図4に示したシステム400は、光学システム412および/または光学システムの制御装置413からの光学密度(OD)値(または他のアナログもしくはデジタル光学データ)のようなスペクトル情報を受信することができるアルゴリズムプロセッサー416を含む。幾つかの態様において、アルゴリズムプロセッサー416は一種または複数の生理学的パラメーターを計算し、そしてスペクトル情報を分析することができる。従って、例えば、そして限定されずに、スペクトル情報に基づいて、流体源402からの流体の生理学的パラメーターを決定するモデルを使用することができる。アルゴリズムプロセッサー416、ディスプレイシステム414の一部であることができる制御装置、およびシステム400内に埋封されたあらゆる制御装置を通信バスにより相互に接続することができる。
本明細書に説明されるシステム(例えば、システム400)の幾つかの態様並びに本明細書に記載の各方法の幾つかの態様は、処理システム、例えば、埋封されたシステムの一部である一種または複数のプロセッサーおよび記憶装置によりアクセス可能で、そして/
または実行可能なコンピュータープログラムを含むことができる。実際、制御装置は一種または複数のコンピューターを含んでなることができ、そして/またはソフトウェアを使用することができる。従って、当業者により認識されるように、様々な態様を、方法、特別な目的の装置のような装置、データ処理システムのような装置、またはキャリヤ媒体、例えばコンピュータープログラムのプロダクトとして埋封することができる。キャリヤ媒体は、方法を実行するために処理システムを制御するための一種または複数のコンピューター読み取り可能なコードセグメントを担持する。従って、様々な態様は、方法、完全にハードウェアの態様、完全にソフトウェアの態様または、ソフトウェアとハードウェアの様相を合わせた態様、の形態を採ることができる。更に、あらゆる一種または複数の開示された方法(限定はされないが、測定値の分析、妨害物の決定および/または補正定数の形成の開示された方法を含む)を、キャリヤ媒体上の一種または複数のコンピュータ読み取り可能なコードセグメントまたはデータのまとめとして保存することができる。ディスケットまたはハードディスクのような磁気保存装置;メモリーカートリッジ、モジュール、カードまたはチップ(単独でまたはより大型の装置内に設置された);あるいはCDまたはDVDのような光学的保存装置、を含む、あらゆる適当なコンピュータ読み取り可能なキャリヤ媒体を使用することができる。
流体処理システム
汎用の流体処理システム404は様々な形態をもつことができる。これに関連して、図5は流体システム510の、例としての態様の配置を略図で示す。この略図において、非使い捨て可能なサブシステム406、第一の使い捨て可能なサブシステム408、第二の使い捨て可能なサブシステム410および/または光学システム412の一部であることができる種々の構成部分が示されている。流体システム510は、流体が吸引され、そして分析される時の、例としてのサイクルを示すために実地に説明される。
以下に使用される参照数字に加えて、図示の流体システム510の種々の部分は、便宜上、以下のように、それらの役割を示唆するための文字で標示される:T#はチュービングの一部分を示し、C#は複数のチュービング部分を接合する接合具を示し、V#は弁を示し、BS#は泡センサーまたは超音波空気検出器を示し、N#は針を示し(例えば、試料を試料ホールダー中に注入する針)、PS#は圧力センサー(例えば、再使用可能な圧力センサー)を示し、Pump#は流体ポンプ(例えば、使い捨て可能な本体および再使用可能な駆動装置をもつシリンジポンプ)を示し、「Hb 12」はヘモグロビンのセンサー(例えば、ヘモグロビンを光学的に検出することができる希釈センサー)を示す。
本明細書で使用される用語「弁」は広義の用語であり、そしてその通常の意味に従って、あらゆる流れを制御する装置を表すために使用される。例えば、用語「弁」は、限定せずに、流体の通路を通して流体の流れを調節可能に許す、妨げるまたは阻止することができるあらゆる装置またはシステムを含むことができる。用語「弁」は、単独のまたは組み合わせた、以下:ピンチ弁、回転弁、止水弁、圧力弁、シャトル弁、機械的弁、電気的弁、電気機械的流れ調節装置、等、の幾つかまたはすべてを含むことができる。幾つかの態様において、弁は、重力法を使用して、または電気的電圧を適用することにより、または双方により、流れを制御することができる。
本明細書で使用される用語「ポンプ」は広義の用語であり、その通常の意味に従うと、流体の流れを促進することができるあらゆる装置を意味するために使用される。例えば、用語「ポンプ」は以下:シリンジポンプ、蠕動ポンプ、真空ポンプ、電気ポンプ、機械的ポンプ、油圧ポンプ、等のあらゆる組み合わせ物を含むことができる。幾つかの態様と一緒の使用に適するポンプおよび/またはポンプの構成部分は例えば、Hospiraから、またはHospiraを通して得ることができる。
以下に説明される弁、ポンプ、アクチュエータ、ドライバー、モーター(例えば、遠心機のモーター)の機能は一種または複数の制御装置(例えば、流体システムの制御装置405、光学システムの制御装置413、等)により制御される。制御装置はソフトウェア、コンピュータ記憶装置、制御される構成部分への電気的および機械的接続体を含むことができる。
測定サイクルの開始時に、患者のチューブ512(T1)、到達センサーチューブ528(T4)、抗凝固剤弁のチューブ534(T3)および試料セル548を含む大部分のラインは、生理食塩水で充填することができ、それは注入チューブ514および生理食塩水チューブ516を通してシステム中に導入することができ、そして注入ポンプ518および/または生理食塩水バック520から来ることができる。注入ポンプ518および生理食塩水バッグ520はシステム510から別々に提供することができる。例えば、病院は前記のシステムと連動する、既存の生理食塩水バッグおよび注入ポンプを使用することができる。注入弁521を開放して、生理食塩水をチューブ512(T1)中に流動させることができる。
試料を吸引する前に、システム510の一部の生理食塩水を空気で置き換えることができる。従って、例えば、次の弁:空気弁503(PV0)、洗剤タンクの弁559(V7b)、566(V3b)、523(V0)、529(V7a)、および563(V2b)、を閉鎖することができる。同時に以下の弁:弁531(V1a)、533(V3a)および577(V4a)、を開放することができる。同時に第二のポンプ532(ポンプ#0)は、システム510(チューブ534(T3)、試料セル548およびチューブ556(T6)を含む)を通して空気を押し込み、チューブ534(T3)および試料セル548を通して生理食塩水を廃棄物の袋554中に押し込む。
次に、試料を採取することができる。弁542(PV1)、559(V7b)および561(V4b)を閉じて、第一のポンプ522(ポンプ#1)を起動して、分析される試料液を流体源(例えば、実験室の試料容器、生存している患者、等)から患者のチューブ512(T1)中に、開放ピンチ弁523(V0)の2つの側面にある部分を通過するチューブを通り、第一の接合具524(C1)を通り、ループ状チューブ530中に、到着センサー526(Hb12)を通過し、そして到着センサーのチューブ528(T4)中に吸引する。到着センサー526はチューブ528(T4)中の血液の存在を感知するために使用することができる。例えば、幾つかの態様において、到着センサー526はヘモグロビンセンサーを含んでなることができる。幾つかの他の態様において、到着センサー526はチューブ528(T4)を通過流動する流体の色彩を感知する色彩センサーを含んでなることができる。この工程中、弁529(V7a)および523((V0)は流体の流れに開放され、弁531(V1a)、533(V3a)、542(PV1)、559(V7b)および561(V4b)は閉鎖することができ、従ってチューブをピンチすることにより流体の流れをブロック(または実質的にブロック)することができる。
試料を採取する前に、チューブ512(T1)および528(T4)は生理食塩水で充填され、そしてヘモグロビン(Hb)レベルはゼロである。生理食塩水で充填されているチューブは試料源(例えば、流体源402)と流体連絡している。試料源は例えば、生存しているヒトの血管または実験室の試料容器中の液体のプ−ルであることができる。生理食塩水が第一のポンプ522の方向に吸引される時は、閉鎖された流体システム中の吸引力のために、分析される流体もまた装置中に吸引される。従って、第一のポンプ522は、一般に最初は非希釈生理食塩水、次に生理食塩水と試料液(例えば、血液)との混合物、そして次に最終的には非希釈試料液を含んでなる、流体の比較的連続したカラムを吸引する。本明細書に示した例においては試料液は血液である。
到達センサー526(Hb12)は、チューブ内の血液の存在を感知そして/または証明することができる。例えば、幾つかの態様において、到達センサー526はチューブ内の流体の色彩を決定することができる。幾つかの態様において、到達センサー526(Hb12)は試料液中のヘモグロビンのレベルを検出することができる。血液が到達センサー526(Hb12)に到達し始めると、感知されるヘモグロビンレベルが上昇する。ヘモグロビンレベルは選択することができ、そしてシステムは、そのレベルに到達される時を決定するように前以て設定することができる。例えば、図4の流体システム制御装置405のような制御装置を前以て設定された値に設定し、そしてそれに反応するように使用することができる。幾つかの態様において、感知されたヘモグロビンレベルが前以て設定された値に到達すると、実質的に未希釈の試料が第一の接合具524(C1)に存在する。前以て設定された値は、一部は、試料により横断されるあらゆるチューブおよび/または通路の長さおよび直径に左右される可能性がある。幾つかの態様において、前以て設定された値は、約2mLの流体(例えば、血液)が流体源から吸引された後に到達されることができる。未希釈試料は例えば、生理食塩水溶液で希釈されていないで、その代わりに患者の身体を通して流れる残りの血液の特徴をもつ血液試料であることができる。到達センサー526が、前以て設定されたHb閾値が超えられたことを記録する時に、未希釈流体(例えば、未希釈血液)が第一の接合具524(C1)に存在することを確保する補助にするために、図のように、チュービングのループ530(例えば1−mLのループ)を有利に配置することができる。第一の接合具524(C1)におけるチュービング中で流体カラムの部分が、生理食塩水と試料液の混合物をずっと超えて前進し、そして該流体の未希釈の血液部分が第一の接合具524(C1)に到達してしまうことが、より起らないようにするために、チュービングのループ530が到達センサーチューブ528(T4)に更なる長さを提供する。
幾つかの態様において、未希釈血液が第一の接合具524(C1)に存在する時は、試料は抗凝固剤と混合され、試料セル548の方向に誘動される。一定量の抗凝固剤(例えば、ヘパリン)をチューブ534(T3)中に導入し、次に未希釈血液を抗凝固剤と混合する。ヘパリンのバイアル538(例えば、システム510のユーザにより独立に提供される挿入可能なバイアル)をチューブ540に接続することができる。抗凝固剤の弁541(例えば、シャトル弁であることができる)はチューブ540と抗凝固剤弁のチューブ534(T3)双方に接続するようにさせることができる。弁は吸引力(例えば、ポンプ532により形成される)に対してチューブ540を開放して、ヘパリンをバイアル538から弁541中に吸引させる。次に抗凝固剤の弁541はヘパリンを抗凝固剤弁のチューブ534(T3)と流体連絡させることができる。次に、抗凝固剤の弁541はその以前の位置に戻ることができる。従って、ヘパリンはチューブ540から抗凝固剤弁のチューブ534(T3)中にシャトルして、チューブ534(T3)中に制御された量のヘパリンを提供することができる。
弁542(PV1)、559(V7b)、561(V4b)、523(V0)、531(V1a)、566(V3b)、および563(V2b)を閉鎖し、そして弁529(V7a)および553(V3a)を開放すると、第一のポンプ522(ポンプ#1)がチューブ528(T4)からチューブ534(T3)中に試料を押し込み、そこで、試料がシステム510中を流動する時に、試料が抗凝固剤弁541により注入されるヘパリンと混合する。試料がチューブ534(T3)中を前進するに従って、チューブ534(T3)中に以前に導入された空気が置き換わる。試料は、泡センサー535(BS9)が空気から液体への変化、および従って泡センサーにおける試料の到達、を示すまで、流れ続ける。幾つかの態様において、接合具524(C1)から泡センサー535(BS9)までのチューブ534(T3)の容量は知られており、そして/または計画された量であり、そして例えば約500μL、200μL、または100μLであることができる。
泡センサー535(BS9)が試料の存在を示す時に、採取された血液の残りはその採取源(例えば、患者の静脈または動脈)に戻すことができる。第一のポンプ522(ポンプ#1)は到達センサーチューブ528(T4)から血液を押し出し、そして弁523(V0)を開放し、弁532(V1a)および533(V3a)を閉鎖し、そして弁529(V7a)を開放し続けることにより患者に戻す。到達センサーチューブ528(T4)は好ましくは約2mLの生理食塩水でフラッシュされる。これは弁529(V7a)を閉鎖し、弁542(PV1)を開放し、生理食塩水源520からチューブ544中に生理食塩水を吸引し、弁542(PV1)を閉鎖し、弁529(V7a)を開放し、そしてポンプ522により生理食塩水を到達センサーチューブ528(T4)中に押し込むことにより達成することができる。幾つかの態様において、血液が患者から吸引される時間と血液が患者に戻される時間の間に2分未満の時間が経過する。
未使用の患者の血液試料の返却後、試料は第二の接合具564(C2)を通り、そして遠心機のロータ550上に置くことができる試料セル548中に、抗凝固剤弁チューブ534(T3)中を押し上げられる。この流体の移動は、ポンプ522(ポンプ#1)、ポンプ532(ポンプ#0)および様々な図示された弁の協調作用(流体を押し出すまたは吸引する)により容易にされる。特に、弁531(V1a)を開放し、そして弁503(PV0)および559(V7b)を閉鎖することができる。流体の移動の各段階に対応するポンプの運動および弁の位置は、図4の流体システム制御装置405のような一種または複数の制御装置により協調作用されることができる。
未使用試料が患者に戻された後に、試料は試料セル548中に送達される前に、別のスラッグに分割することができる。従って、例えば、弁553(V3a)は開放され、弁566(V3b)、523(V0)および529(V7a)は閉鎖され、そしてポンプ532(ポンプ#0)は空気を使用して試料を試料セル548の方向に押し出す。幾つかの態様において、試料(例えば、200μLまたは100μL)を、それぞれが少量の空気により分割された、試料の複数の(例えば、2、5または4を超える)「スラッグ」に分割する。本明細書で使用される「スラッグ」は比較的短い可能性がある、流体の連続的カラムを表す。スラッグはチューブ内にところどころに存在することができる少量の空気(または泡)により相互から分離することができる。幾つかの態様において、スラッグは第一の接合具546(C2)中で流体中に空気を注入または吸引することにより形成される。
幾つかの態様において、試料の先導する先端が血液センサー553(BS14)に到達すると、少量の空気(第一の「泡」)が接合具C6に注入される。この泡が、泡センサーから第一の泡に到る液体の第一の「スラッグ」を規定する補助になる。幾つかの態様において、弁533(V3a)および556(V3b)は交互に開放、閉鎖して、接合具C6に泡を形成し、そして試料は試料セル548の方向に押しやられる。従って例えば、ポンプ532を起動されると、弁556(V3b)は短時間開放され、弁533(V3a)は短時間閉鎖されて、第一の気泡を試料中に注入する。
幾つかの態様において、接合具546(C2)から泡センサー552(BS14)へのチューブ534(T3)の容量は、接合具524(C1)から泡センサー535(BS9)へのチューブ534(T3)の容量より小さい。従って、例えば、そして限定せずに、接合具524(C1)から泡センサー535(BS9)へのチューブ534(T3)の容量は、約80μL〜約120μLの範囲内にあり(例えば、100μL)、そして接合具546(C2)から泡センサー552(BS14)へのチューブ534(T3)の容量は約5μL〜約25μLの範囲内にあることができる(例えば、15μL)。幾つかの態様において、複数の血液スラッグが形成される。例えば、それぞれ異なる容量をもつ2個を超える血液スラッグを形成することができる。幾つかの態様において、それぞれ約20μLのほぼ同一容量をもつ5個の血液スラッグを形成する。幾つかの態様において、最初の
2個が10μLの容量をもち、最後が20μLの容量をもつ3個の血液スラッグを形成する。幾つかの態様において、初めの3個の血液スラッグが約15μLの容量をもち、第4のものが約35μLの容量をもつ4個の血液スラッグを形成する。
第二のスラッグは、弁553(V3a)を開放し、弁566(V3b)を閉鎖し、ポンプ532(ポンプ#0)を操作して、第一のスラッグを、第一の試料セルホールダーのインターフェイスチューブ582(N1)を通り、試料セル548を通り、第二の試料セルホールダーのインターフェイスチューブ584(N2)を通して、廃棄物の袋554の方向に押し込むことにより調製することができる。第一の泡が泡センサー552(BS14)に到達すると、弁553(V3a)および566(V3b)の開放/閉鎖構造が反対になり、以前のように第二の泡が試料中に注入される。第三のスラッグは第二のものと同様な方法で(第二の泡を泡センサー552(BS14)に押し込み、第三の泡を注入する)調製することができる。第三の気泡の注入後、試料の最後尾が泡センサー552(BS14)により感知されるまで、試料をシステム510中に押し込むことができる。システムは、試料の最後尾がこの地点に到達する時に、試料の最後の部分(第四のスラッグ)が試料セル548内にあるようにすることができ、そしてポンプ532は、第四のスラッグが試料セル548内に止まるように、抗凝固剤弁チューブ534(T3)を通して流体のカラムを押すことを停止することができる。従って、最初の3個の血液スラッグは試料セル548からあらゆる残留生理食塩水をフラッシュする役割を果たすことができる。3個の先行スラッグはチューブ556(T6)を通過し、そして開放ピンチ弁557(V4a)のチューブの脇の部分を越えて通過することにより廃棄物の袋554中に保存することができる。
幾つかの態様において、第四の血液スラッグを比較的早い速度で(例えば、3つの例を挙げると7200RPM、5000RPM、または4500RPM)、一定の時間(例えば、3つの有利な例を挙げると、1分、5分、または2分を超えて)遠心分離される。従って、例えば、試料セルホールダーのインターフェイスチューブ582(N1)および584(N2)は試料セル548をチューブ534(T3)および562(T7)から外して、遠心機のロータ550および試料セル548を一緒にスピンさせる。スピン工程は試料(例えば、血液)をその成分に分割し、血漿を単離し、そして試料セル548中の血漿を測定のために配置する。遠心機550は分析のために光線ビーム(図示されていない)中に試料セル548を伴って停止することができる。試料(例えば、血漿)の一部を分光学的に分析する(例えば、グルコース、乳酸塩または他の検体濃度)ために、光線、検出器および論理学を使用することができる。幾つかの態様において、幾らかのまたはすべての分割された成分(例えば、単離血漿)を、異なる分析室に輸送することができる。例えば、他の分析室は、室の内容物と電気的に連絡した1個または複数の電極をもつことができ、そして別々の成分を電気的に分析することができる。あらゆる適当な時点で、1個または複数の分離された成分は、もはや必要でない時は廃棄物の袋554に移送することができる。幾つかの化学分析システムおよび装置において、分離された成分は電気的に分析される。分析装置は、光学分析システム(例えば、“OptiScanner(R)”流体分析器)から分析された物質がその後の分析のために、独立した分析装置(例えば、化学分析装置)に移送することができる。特定の態様において、分析装置は単一のシステムに統合される。多数のバリエーションが可能である。
幾つかの態様において、試料セル548に試料が提供された後に、血液を含むシステム510の部分は血液が凝固することを防ぐために洗浄される。従って、遠心機のロータ550は試料セルホールダーのインターフェイスチューブ582(N1)および584(N2)に接合することができる、流体のための2本の通路を含むことができる。1本の通路は試料セル548であり、第二の通路はシャント586である。シャント586の態様は図16に更に詳細に示されている(参照数字1586を参照されたい)。
シャント586は洗浄剤(例えば、テルガザイムAのような洗剤)に、試料セル548中を流れることなく、試料セルホールダーのインターフェイスチューブ中を流れて洗浄させることができる。試料セル548に試料が供給された後に、インターフェイスチューブ582(N1)および584(N2)が試料セル548から外されて、遠心機のロータ550が回転されて、シャント586をインターフェイスチューブ582(N1)および584(N2)と整列させ、そしてインターフェイスチューブがシャントと接合される。シャントを固定して、弁561(V4b)および563(V2b)を開放し、弁557(V4a)および533(V3a)を閉鎖して第二のポンプ(ポンプ#0)により洗剤のタンク559を加圧して、インターフェイスチューブ582(N1)および584(N2)を通して廃棄物の袋554中に洗浄液をフラッシュして戻す。次に、生理食塩水フラッシュのために生理食塩水を生理食塩水バッグ520から吸引することができる。このフラッシュが生理食塩水を、到達センサーチューブ528(T4)、抗凝固剤弁チューブ534(T3)、試料セル548、および廃棄物チューブ556(T6)を通して押し出す。従って、幾つかの態様において、以下の弁:529(V7a)、533(V3a)、557(V4a)がこのフラッシュのために開放され、そして以下の弁:542(PV1)、523(V0)、532(V1a)、566(V3b)、563(V2b)および561(V4b)が閉鎖される。
分析に続き、第二のポンプ532(ポンプ#0)は試料セル548をフラッシュし、そしてフラッシュした内容物を廃棄物の袋554に送る。このフラッシュは洗剤タンク558からの洗浄液で実施することができる。幾つかの態様において、洗剤タンクの弁559(V7b)は開放されて、第二のポンプ532と洗剤タンク558間の流体連絡を提供する。第二のポンプ532は開放ピンチ弁561のチューブの脇の部分の間の洗剤タンク558から、チューブ562(T7)を通して洗浄液を押し流す。洗浄フラッシュは試料セル548を通り、第二の接合具546を通り、チューブ564(T5)および開放弁563(V2b)を通り、そして廃棄物の袋554中に通過することができる。
次に、第一のポンプ522(ポンプ#1)が生理食塩水バッグ520から吸引された生理食塩水を使用して、洗浄液を試料セル548からフラッシュして取り出すことができる。このフラッシュが生理食塩水を、到達センサーチューブ528(T4)、抗凝固剤弁チューブ534(T3)、試料セル548および廃棄物のチューブ556(T6)を通して押し出す。従って幾つかの態様において、以下の弁:529(V7a)、533(V3a)、557(V4a)はこのフラッシュに開放されており、そして以下の弁:542(PV1)、523(V0)、531(V1a)、566(V3b)、563(V2b)および561(V4b)は閉鎖されている。
流体源が患者のような生存物体である時は、患者の血管を開いて維持するために(例えば、血管を開いて維持すること、または「KVO」流を確立するため)、低い流量の生理食塩水(例えば、1〜5mL/時間)を患者のチューブ512(T1)を通し、患者中に移送することが好ましい。このKVO流は、流体が流体システム510中に引かれる時に一時的に中断されることができる。このKVO流の源は注入ポンプ518、第三ポンプ568(ポンプ#3)または第一ポンプ522(ポンプ#1)であることができる。幾つかの態様において、注入ポンプ518は前記の測定サイクル期間中、連続的に走行することができる。この連続的流れは有利には、注入ポンプ518が、流れが停止した、または何か他の方法で変化したことを感知する場合に、引き金を引くことができるあらゆる警告を回避することができる。幾つかの態様において、注入弁521が閉鎖して、ポンプ522(ポンプ#1)に流体源(例えば、患者)から流体を引かせる時に、第三ポンプ568(ポンプ#3)が接合具570を通して流体を引くことができ、このようにして、流体経路が注入弁521によりブロックされなかったように、注入ポンプ518に正常に拍出を継
続させることができる。測定サイクルが約2分間の長さである場合、第三ポンプ568によるこの吸引は約2分間継続することができる。一旦注入弁521が再度開放されると、第三ポンプ568(ポンプ#3)は反対になり、そして低い流速でシステム中に生理食塩水を挿入して戻すことができる。測定サイクルの間の時間は測定サイクル自体より長いことが好ましい(例えば、その間隔は10分より長い、10分より短い、5分より短い、2分より長い、1分より長い、等であることができる)。従って、第三ポンプ568はそれがその流体を引いたよりも低い流速でシステム中に流体を挿入して戻すことができる。これは注入ポンプによる警告を防止する補助になることができる。
図6は流体試料を採取し、そして分析するためのシステムの一部であることができる流体システムの他の態様を略図で表す。この態様において、抗凝固剤弁541がシリンジ型ポンプ588(ポンプヘパリン)およびチューブ間の接合部周囲の一連のピンチ弁と置換された。例えば、ヘパリンピンチ弁589(Vhep)はポンプ588からの、またはそれに対する流れを妨げるために閉鎖することができ、ヘパリン廃棄物ピンチ弁590はこの接合部からヘパリン廃棄物チューブ5591を通して廃棄物容器から、またはそれへの流れを妨げるために閉鎖することができる。この態様はまた、シャント592を略図で示す。図5と異なる他の点は、洗剤タンク558および患者のループ594の近位に配置されたチェック弁593を含む。例えば、595で示された参照文字Dは、ドア上に有利に配置される構成部分を表す。例えば、596で示された参照文字Mは、モニター上に有利に配置される構成部分を表す。例えば597で示された参照文字Bは、ドアおよびモニターの双方上に有利に配置することができる構成部分を表す。
幾つかの態様において、システム400(図4を参照されたい)、装置100(図1を参照されたい)またはモニター装置102(図1を参照されたい)自体すらもまた、検体レベル(例えば、グルコース)をモニターするのみならずまた、検体レベルを変更および/または制御するために有効に機能することができる。従って、モニター装置102はモニター装置および注入装置の双方であることができる。幾つかの態様において、流体処理システム510は、以下に更に説明される、場合により使用される検体制御サブシステム2780を含むことができる(検体制御の考察を参照されたい)。
特定の態様において、患者の検体レベルは直接に(例えば、グルコースを注入または採取することにより)または間接的に(例えば、インスリンを注入または採取することにより)調整することができる。図6はこの機能を提供する一つの方法を示す。注入ピンチ弁598(V8)は入り口共有ポンプ599(図5の第三ポンプ568(ポンプ#3)に比較されたい)に二つの役割を果たさせることができる。第一の役割において、それは「入り口共有」ポンプとして働くことができる。入り口共有機能は図5の第三ポンプ568(ポンプ#3)に関して説明されており、そこでは第三ポンプ568(ポンプ#3)が接合具570を通して流体を引くことができ、従って、流体経路が注入弁521によりブロックされなかったように、注入ポンプ518に正常に拍出継続させることができる。第二の役割において、入り口共有ポンプ599は注入ポンプとして働くことができる。注入ポンプの役割は、注入ピンチ弁598が開放している時に、入り口共有ポンプ599に、他の源から物質(例えば、グルコース、生理食塩水、等)を吸引させ、そして次に、注入ピンチ弁598が閉鎖している時に、その物質をシステム中または患者中に注入させる。これは例えば、物質が低すぎるという、モニターによる読み取りに応答して、患者における物質のレベルを変えるために起ることができる。幾つかの態様において、1基または複数のポンプは、注入液の流れを中断し、そして分析用の血液試料を採取するようになっている可逆的注入ポンプを含んでなることができる。
機械的/流体システムのインターフェイス
図7はモニター装置102に応答することができるモジュールのモニター装置700の
斜めの略図である。モジュールのモニター装置700は、移動可能な部分706を動かすことによりアクセスすることができる、レセプタクル704を有する本体部分702を含む。レセプタクル704は取り外し可能な部分710が連動する接合具(例えば、レール、スロット、突起物、休息面(resting surface)、等)を含むことができる。幾つかの態様において、流体と直接接触する流体素子システムの部分は一種または複数の取り外し可能な部分(例えば、一種または複数の使い捨てカセット、試料ホールダー、チュービングカード、等)中に取り入れられている。例えば、取り外し可能な部分710は試料液、生理食塩水、洗剤液および/または抗凝固剤と接する部分を含む、以前に説明された流体システム510の少なくとも一部を収納することができる。
幾つかの態様において、非使い捨て流体処理サブシステム708はモニター装置700の本体部分702内に配置されている。第一の取り外し可能な部分710は、非使い捨て流体処理サブシステム708の部分に取り外し可能な部分710と整合させる1個または複数の開口を含むことができる。例えば、非使い捨て流体処理サブシステム708は、チュービングの一種または複数の部分と嵌合するようにこのような開口を通して延伸するようになっている1個または複数のピンチ弁を含むことができる。第一の取り外し可能な部分710が、対応する第一のレセプタクル704中に存在する時は、ピンチ弁の起動が取り外し可能な部分内のチュービング部分を選択的に閉鎖することができる。非使い捨て流体処理サブシステム708はまた、接合具、チュービングの部分、または第一の取り外し可能な部分710内に配置されたポンプと連動する1個または複数のセンサーを含むことができる。非使い捨て流体処理サブシステム708はまた、取り外し可能な710に配置することができる移動可能な部分(例えば、シリンジのプランジャー)を起動することができる、1個または複数のアクチュエータ(例えば、モーター)を含むことができる。非使い捨て流体処理サブシステム708の一部は移動可能な部分706(スライドまたはヒンジ、取り外し可能な面部分、等を有するドアであることができる)の上またはその中に配置することができる。
図7に示す態様において、モニター装置700は本体部分702内に配置された光学システム714を含む。光学システム714は光源および、試料ホールダー(図示されていない)内の流体上で測定を実施するようになっている検出器、を含むことができる。光源は固定された波長の光源および/または調整可能な光源を含んでなることができる。光源は、例えば広域光源、LEDおよびレーザーを含む一種または複数の光源を含んでなることができる。幾つかの態様において、試料ホールダーは取り外し可能な部分710と組み合わせるか、またはそれから離すことができる取り外し可能な部分を含んでなる。試料ホールダーは、光学システム714が試料ホールダー内の流体の特性を測定するための光線を放出することができる光学的窓を含むことができる。光学システム714は、例えば電力供給体、遠心機のモーター、フィルターホイールおよび/またはビームスプリッターのような他の構成部分を含むことができる。
幾つかの態様において、取り外し可能な部分710および試料ホールダーは相互に流体連絡にあるようになっている。例えば、取り外し可能な部分710は試料ホールダー中に流体を注入する引っ込み式のインジェクターを含むことができる。幾つかの態様において、試料ホールダーは第二の取り外し可能な部分(図示されていない)を含んでなるか、またはその中に配置されることができる。幾つかの態様において、インジェクターは引っ込められて、遠心機に試料ホールダーを自由に回転させることができる。
モニター装置700の本体部分702はまた、外部電池(図示されていない)のための1個または複数の接合具を含むことができる。外部電池は、例えば内部電池(図示されていない)のような主要な緊急電源が消耗される事象におけるバックアップの緊急電源として働くことができる。
図7は略図で表された下部構成部分を有するシステムの態様を示す。更に詳細な(しかし限定はしない)例として、図8および図9は試料の態様の形状および物理的構造の更なる詳細を示す。
図8はモニター装置800(例えば、図1に示した装置102に対応することができる)の破断側面図を示す。装置800はケーシング802を含む。モニター装置800は流体システムを有することができる。流体システムは、例えばサブシステムを有することができ、そしてその一部または複数の部分は図4に略図で示されたように使い捨て可能である。図8に示されるように、流体システムは一般的に参照数字801により示されるように、ケーシング802の左側部分に配置されている。モニター装置800はまた、光学システムを有することができる。図示された態様において、光学システムは一般的に、参照数字803により示されるように、ケーシング802の上方部分に配置されている。しかし、流体システム801および光学システム803は双方とも、有利には、一般に流体が光学システム803の一部を通して流れ、そして光線が一般に流体システム801の一部を通して流れるように、まとめて統合されることができる。
図8には、ケーシング802内に固定された装置800の構成部分が、使い捨て部分を含んでなる装置800の構成部分と連動することができる方法の例が示されている。装置800のすべての構成部分が図8に示されてはいない。種々の構成部分を有する使い捨て部分804はケーシング802内に示される。幾つかの態様において、ケーシング802内に収納された一種または複数のアクチュエータ808は使い捨て部分804内に配置されたシリンジ胴体810を作動させる。シリンジ胴体810はシステムの種々の構成部分中に流体を動かすチュービング816の部分に接続されている。流体の移動は少なくとも一部は、ケーシング802内に配置された1個または複数のピンチ弁812の作用により制御される。ピンチ弁812は使い捨て部分804内に延伸するアーム814を有する。アーム814の運動はチュービング816の部分を締め付けることができる。
幾つかの態様において、試料セルホールダー820は装置800のケーシング802内に取り付けられた遠心機のモーター818とかみ合うことができる。ハウジング802内に配置されたフィルターホイールのモーター822はフィルターホイール824を回転し、そして幾つかの態様において、光学経路と一種または複数のフィルターを整列させる。光学経路は、フィルターおよび試料セルホールダー820を通り、そして検出器828の方向へ光線のビーム(例えば、赤外線、可視光線、紫外線、等)を放出するようにさせることができるハウジング802内の光源826において発することができる。検出器828は光線が検出器に到達する時に、光線の光学密度を測定することができる。
図9はモニター装置900の、代わりの態様の破断透視図を示す。図8に示されたものと類似の多数の特徴が、代わりの態様のこの図に示されている。流体システム901は部分的に見ることができる。使い捨て部分904は装置内の操作部分に示されている。アクチュエータ808の1つが使い捨て部分904内に配置されたシリンジ胴体910の隣に認められる。幾つかのピンチ弁912は使い捨て部分904の流体処理部分の隣に示される。この図では光学システム903も一部認めることができる。試料ホールダー920は遠心機のモーター918の下方に配置されている。フィルターホイールのモーター922は光源926の近位に配置され、そして検出器928も示されている。
図10は、図5の流体システム510のような流体システムと連動することができるカートリッジ1000の2種の図を示す。カートリッジ1000は図8の装置800および/または図9に示される装置900のレセプタクル中へ挿入されるようにすることができる。幾つかの態様において、カートリッジ1000は使い捨て可能な部分および再使用可
能な部分を含んでなることができる。幾つかの態様において、カートリッジ1000は使い捨て可能であることができる。カートリッジ1000は、例えば図7の取り外し可能な部分710の役割を充たすことができる。幾つかの態様において、カートリッジ1000は唯一の使い捨て可能なサブシステムを有するシステムのために使用することができ、医療サービス提供者が使い捨て部分を交換しそして/またはその使用時間を追跡することを容易にさせる。幾つかの態様において、カートリッジ1000は、対応するレセプタクル中へのカートリッジ1000の挿入を容易にする一種または複数の特徴物を含む。例えば、カートリッジ1000は、正しい配向にカートリッジ1000の挿入を促すような形状をもつことができる。カートリッジ1000はまた、作業者がカートリッジ1000をレセプタクル中に適切に挿入する補助をするカートリッジの外部のケーシングに取り付けられた、またはそれと統合された標識または色分けを含むことができる。
カートリッジ1000は物質供給源またはレセプタクルに接合するための1個または複数の入り口を含むことができる。このような入り口は例えば、生理食塩水源、注入ポンプ、試料源および/または気体供給源(例えば、空気、窒素、等)に接続するように提供することができる。入り口はカートリッジ1000内のチュービングの一部に接続することができる。幾つかの態様において、チュービングの部分は、チュービング内の流体を見られないように不透明であるか、または覆われており、そして幾つかの態様においては、チュービングの部分は内部の内容物(例えば、流体)を外側から見えるように透明である。
図10に示したカートリッジ1000は試料インジェクター1006を含むことができる。試料インジェクター1006は、これもカートリッジ1000中に取り入れることができる試料ホールダー(例えば、試料セル548を参照されたい)中に試料の少なくとも一部を注入するようにさせることができる。試料インジェクター1006は例えば、その態様が図15にも示されている、図5の試料セルホールダーのインターフェイスチューブ582(N1)および584(N2)を含むことができる。
カートリッジ1000のハウジングは、その中に一種または複数のチュービングの断面を有するカードを含む、チュービング部分1008を含むことができる。幾つかの態様において、カートリッジ1000の本体は、それを通して、例えばピンチ弁およびセンサーのような種々の構成部分がカートリッジ1000中に含まれる流体処理部分と連動することができる1個または複数の開口1009を含む。チュービング部分1008中に認められるチュービングの断面は、図5の流体システム510中に示される、少なくとも幾つかの機能を実行するために開口1009と整列することができる。
カートリッジ1000は流体システム510の1個または複数の構成部分を含んでなることができるポーチ空間(図示されていない)を含むことができる。例えば、1個または複数のポーチおよび/またはバッグをポーチ空間(図示されていない)に配置することができる。幾つかの態様において、洗浄剤のポーチおよび/または廃棄物の袋をポーチ空間に収納することができる。洗剤が洗浄剤ポーチから取り出される時、廃棄物の袋が充填するための、より大きい空間を有するように、廃棄物の袋は洗浄剤ポーチの下方に配置することができる。ポーチ空間(図示されていない)に配置される構成部分はまた、横並びに配置しても、または他の適当な形態に配置することもできる。
カートリッジ1000は流体システム510内の流体の動きを容易にする1基または複数のポンプ1016を含むことができる。ポンプのハウジング1016はそれぞれ、例えば、プランジャーを有するシリンジポンプを含むことができる。プランジャーはカートリッジ1000の外側のアクチュエータと連動するようにすることができる。例えば、アクチュエータと連動するポンプの一部は、ハウジング内の1個または複数の開口1018によりカートリッジ1000のハウジングの外側に露出されることができる。
カートリッジ1000は、光学システムと連動する(またはその一部を含んでなる)ようになっている光学インターフェイス部分1030を有することができる。図示された態様において、光学インターフェイス部分1030は旋回構造物1032の周囲を旋回することができる。光学インターフェイス部分1030は試料ホールダーを回転させることができるチェンバー内に試料ホールダー(図示されていない)を収納することができる。試料ホールダーは遠心機のモーター(図示されていない)とかみ合うようにさせることができる遠心機インターフェイス1036により保持されることができる。カートリッジ1000がシステム中に挿入されている時に、光学インターフェイス部分1030の配向はシステム内でそれが機能している時のものと異なる可能性がある。
幾つかの態様において、カートリッジ1000は唯一人の患者の使用を目的とされる。カートリッジ1000はまた、使い捨て可能で、そして/または操作の期間後に交換されるようにすることができる。例えば幾つかの態様において、カートリッジ1000が1時間に4種の測定を実施する、連続的に作動するモニター装置中に設置される場合は、約3日後に、廃棄物の袋が満杯になるか、または洗浄剤ポーチ中の洗剤が枯渇する可能性がある。カートリッジ1000は洗剤および廃棄物の袋が消耗する前に交換することができる。幾つかの態様において、カートリッジ1000の一部は使い捨て可能であることができるが、他方、カートリッジ1000の他の部分は使い捨て可能であるが、廃棄されるまで、より長くもつ。幾つかの態様において、カートリッジ1000の一部は全く使い捨て可能でないかも知れない。例えば、その一部は完全に洗浄され、異なる患者に再使用されるようにすることができる。使い捨て可能な、および余り使い捨て可能ではないか、または非使い捨て部分の種々の組み合わせ物が可能である。
カートリッジ1000は容易な交換用に構成することができる。例えば、幾つかの態様において、カートリッジ1000は数分のみの設置時間を有するようにされる。例えば、カートリッジは5分未満、または2分未満で設置されるようにすることができる。設置期間中に、カートリッジ1000中に含まれる種々の流体ラインは生理食塩水で流体ラインを自動的に充填することにより準備することができる。生理食塩水は洗浄液を生成するために洗浄剤ポーチからの洗剤粉末と混合することができる。
カートリッジ1000はまた、比較的短いシャットダウン時間をもつようにさせることができる。例えば、シャットダウン工程は約15分未満、または約10分未満、または約5分未満かかるようにさせることができる。シャットダウン工程は患者のラインをフラッシュする工程、インスリンポンプの接合部、生理食塩水源接合部および試料源接合部を封鎖する工程、並びにモニター装置から分離後、使用されるカートリッジ1000内の流体が漏洩する危険を減少させるための他の工程を採る工程、を含むことができる。
カートリッジ1000の幾つかの態様は、包装、発送、滅菌、等を容易にするための平坦な包装物を含んでなることができる。しかし、幾つかの態様は更に、有利には、ヒンジまたは他の旋回構造物を含んでなることができる。従って、図示されるように、光学インターフェイス部分1030は、一般的にカートリッジ1000の他の部分と整列するために旋回構造物1032の周囲を旋回することができる。カートリッジは例えば、取り外し可能な包装材料中に封印されて医療提供者に提供することができる。
幾つかの態様において、カートリッジ1000は、標準の生物災害容器のような、病院で認められる標準の廃棄物容器内に嵌合するようにされる。例えば、カートリッジ1000は1フット(30.5cm)未満の長さ、1フット未満の幅、そして2インチ(4.9cm)未満の厚さであることができる。幾つかの態様において、カートリッジ1000は、ハウジングまたは内部の構成部分を損傷せずに、4フィート(122cm)の落下後に
地面に当たることにより惹起されるような実質的な衝撃に耐えるようにされている。幾つかの態様において、カートリッジ1000はそのケーシングに適用される著しい型締め力に耐えるようにされる。例えば、カートリッジ1000は損傷なく、5ポンド/1平方インチ(72.6g/cm)の力に耐えるように構築することができる。幾つかの態様において、カートリッジ1000は、余り頑丈でなく、より生物崩壊性であるようにさせることができる。幾つかの態様において、カートリッジ1000は、損傷なく、5ポンド/1平方インチ(362.9g/cm)より強い、または弱い力に耐えるように形成し、構成することができる。幾つかの態様において、カートリッジ1000は非発熱性で、そして/またはラテックスを含まない。
図11は図10の取り外し可能なカートリッジの一部であることができる流体経路指定カード1038の態様を示す。例えば、流体経路指定カード1038は一般的に、カートリッジ1000のチュービング部分1008内に配置することができる。流体経路指定カード1038は、例えば、図5および/または図6に関して説明されたように流体がそれを通して流れることができる種々の通路および/またはチューブを含むことができる。従って、図示されたチューブの開口は例えば、次の流体成分と流体連絡にあることができる:
Figure 2011501681
図示された流体経路指定カード1038は、アクチュエータおよび/または弁の操作部分に、流体経路指定カード1038を通して突き出させ、チューブと整合させる更なる開口をもつことができる。
図12はその間に流体経路指定カード1038を挟むことができるアクチュエータが図11の流体経路指定カード1038とどのように整合することができるかを示す。ピンチ弁812は、モーターを含む流体経路指定カード1038から突き出るアクチュエータの部分を有することができる。各モーターはピンチプラテン受け入れ穴1204中に挿入することができるピンチプラテン1202に対応することができる。同様に、泡センサー1206のようなセンサーを、受け入れ穴(例えば、泡センサー受け入れ穴1208)中に挿入することができる。ピンチ弁812の動きは位置のセンサー1210により感知することができる。
図13は対応するシリンジ胴体810に接続されたアクチュエータ808を示す。アク
チュエータ808は図8および図9に示されるアクチュエータ808の一つの例であり、シリンジ胴体810は図8および図9に見られるシリンジ胴体810の一つの例である。シリンジ胴体810の出っぱり部分1212は、アクチュエータ808の対応する受け入れ部分1214とかみ合う(例えば、滑り込む)ことができる。幾つかの態様において、受け入れ部分1214は、使い捨てカートリッジ804が配置された後に、外側に滑動して、固定された出っぱり部分1212とかみ合うことができる。同様に、シリンジのプランジャー1223中の受け入れチューブ1222は、アクチュエータ808の突き出た部分1224上に滑動することができる(または受け入れることができる)。突き出た部分1224はアクチュエータ808の内部のモーターの影響下で軌道1226に沿って滑動することができ、従ってシリンジのプランジャー1223を駆動し、そしてシリンジの先端1230中に、またはそれから外に流体を流すことができる。
図14は幾つかのピンチ弁812の内部の足場1231および突き出した本体の後方透視図を示す。内部の足場1231は金属から形成することができ、構造的堅牢さおよび他の構成部分に対する支持体を提供することができる。足場1231は、その中にネジをねじ込むことができ、または他の接合具を挿入することができる穴1232をもつことができる。幾つかの態様において、一対の滑動レール1234が分析器の部分の間の相対的移動を許すことができる。例えば、滑動可能な部分1236(例えば、移動可能な部分706に対応することができる)は、挿入可能な部分(例えば、カートリッジ804)を挿入させるために主要な単位装置の足場1231から一時的に遠くに滑動させることができる。
図15は、遠心機の界面1036に取り付けられる試料セルホールダー820の下方透視図を示す。試料セルホールダー820は、それを遠心機の界面1036の受け入れ部分中に滑り込ませる反対面(図17参照)をもつことができる。試料セルホールダー820はまた、試料セルホールダー820により保持される試料セル1548中への経路を提供する、受け入れナブ1512Aをもつことができる。受け入れナブ1512Bは試料セルホールダー820内部でシャント1586(図16参照)へのアクセスを提供することができる。受け入れナブ1512Aおよび1512Bは流体ニップル1514を受け入れ、そして/またはそれらと嵌合することができる。流体ニップル1514は試料インジェクター1006からある角度で突き出すことができ、それが順次カートリッジ1000から突き出ることができる(図10参照)。試料インジェクター1006の他方の先端から突き出して示されるチューブ1516は、試料セルホールダーのインターフェイスチューブ582(N1)および584(N2)(図5および図6参照)並びに1074および1078(図11参照)と流体連絡にあることができる。
図16は、点線を使用して示された、隠されたそして/または表面にない部分を伴う試料セルホールダー820の平面図を示す。受け入れナブ1512Aは試料セル1548(例えば、図5の試料セル548に対応することができる)の内部の通路1550と連絡する。通路は窓1556に対応する、より広い部分1552に広がる。窓1556およびより広い部分1552は、一般的に試料セル1548に平行でない経路に沿って光線が発射される時に、試料を収容するようにすることができる。窓1556は、試料がより広い部分1552に到達する前でも、その場で試料セル1548を含む測定器の補正を許すことができる。
反対側の開口1530は光源および光線検出器(例えば、図18の光源826)間に代わりの光学経路を提供することができ、そして例えば、介入する窓または試料を伴わずに、光源と検出器の補正測定値を得るために使用することができる。従って、反対側の開口1530は一般的に、回転軸から、窓1556と同じラジアル距離に配置することができる。
受け入れナブ1512Bは試料セルホールダー820(例えば、図5のシャント586に対応することができる)の内部のシャント通路1586と連絡する。
試料セルホールダー820の他の特徴は、試料セルホールダー820の均等な回転のための平衡特性を提供することができる。例えば、広い溝1562および比較的狭い溝1564は、試料セルホールダー820の重量および/または質量が図16の図の左から右に、そして/または図16のこの図の、上から下に均一に分配されるような大きさにする、あるいはまた、そのように形成することができる。
図17は試料セルホールダー820に結合された遠心機の界面1036の上面透視図を示す。遠心機の界面1036は、遠心機の起動部分が側部からその中に滑り込むことができる、丸みを帯びたスロット1522を伴う防護壁1520をもつことができる。このように、遠心機の界面1036は試料セルホールダー820と一緒に、軸1524の周囲を旋回して、試料セル1548内の流体(例えば、全血)を、試料セル1548内の流体成分(例えば、血漿、赤血球、軟膜、等)の相対的密度に従って、同心層に分離させることができる。試料セルホールダー820は透明であってもまたは、少なくとも、光線がそれを通して通過でき、そして光源と光線検出器(例えば、図20参照)間の光学経路と整列することができる透明な部分(例えば、窓1556および/または反対側の開口1530)をもつことができる。更に、遠心機のロータ1520を通る丸い開口1530は、光源と光線検出器の間に光学経路を提供し、そして例えば、介入する窓または試料を伴わずに光源と検出器の補正の測定値を得るために使用することができる。
図18は例としての光学システム803の透視図を示す。このようなシステムは例えば図19に示されるような他のシステムに統合することができる。光学システム803は光学システム412の役割を充たすことができ、そして流体システム(例えば、流体処理システム404または流体システム801)と統合され、そして/またはそれに隣接することができる。試料セルホールダー820は遠心機の界面1036に取り付けられて見え、それが順次、遠心機のモーター818に接続され、それにより回転可能である。フィルターホイールのハウジング1812はフィルターホイールのモーター822に取り付けられ、フィルターホイール1814を囲む。突き出したシャフトアセンブリー1816はフィルターホイール1814に接合されることができる。フィルターホイール1814は多数のフィルターをもつことができる(図19参照)。光源826はフィルターホイール1814中のフィルターを通り、そして次に試料セルホールダー820の一部を通る光線を送るように整列される。次に、発射された、および/または反射された、そして/または散乱された光線が光線検出器により感知されることができる。
図19は、フィルターホイール1814が光学システム803のフィルターホイールのハウジング1812内に置かれていない時のフィルターホイール1814の図を示す。多数のフィルター1820と一緒に、突き出したシャフトアセンブリー1816の更なる特徴物を見ることができる。幾つかの態様において、フィルター1820はフィルターホイール1814中に、取り外し可能にそして/または交換可能に挿入することができる。
分光システム
図4に関して前記に説明されたように、システム400は流体試料の分析のための光学システム412を含んでなる。様々な態様において、光学システム412は、例えば分光計、光度計、反射率計または、流体試料の光学特性を測定するために適したあらゆる他の装置を含む、一種または複数の光学的構成部分を含んでなる。光学システム412は例えば、透過率、吸収、反射、散乱および/または偏光の測定を含む、流体試料の一種または複数の測定を実施することができる。光学的測定は、例えば赤外線(IR)および/また
は光学的波長を含む一種または複数の波長範囲において実施することができる。図4について説明された(そして更に以下に説明される)ように、光学システム412からの測定値は、分析のためにアルゴリズムプロセッサー416に連絡されている。例えば、幾つかの態様において、アルゴリズムプロセッサー416は、流体試料中の、問題の一種または複数の検体(および/または一種または複数の妨害物)の濃度を計算する。問題の検体は、例えば、全血および/または血漿中のグルコースおよび/またはラクテートを含むことができる。幾つかの態様において、アルゴリズムプロセッサー416は有利には、試料希釈の幾らかのまたはすべての効果に対して、測定された検体濃度を補正することができる。幾つかの態様において、アルゴリズムプロセッサー416は測定された検体濃度を希釈に対して修正して、希釈に対して修正しない場合より、患者の体内の濃度を、よりよく表す検体濃度の推定値を提供することができる。
図20は、例えば血液または血漿のような流体試料のスペクトルを測定するようになっている分光分析器2010を含んでなる光学システム412の態様を略図で示す。分析器2010は、分析器2010の光学軸Xに沿って配置されたエネルギー源2012を含んでなる。エネルギー源2012は起動されると、電磁エネルギービームEを発生し、それが光学軸Xに沿ってエネルギー源2012から前進する。幾つかの態様において、エネルギー源2012は赤外線エネルギー源を含んでなり、そしてエネルギービームEは赤外線ビームを含んでなる。幾つかの態様において、赤外線エネルギービームEは中間赤外線エネルギービームまたは近赤外線エネルギービームを含んでなる。幾つかの態様において、エネルギービームEは光および/またはラジオ周波数の波長を含むことができる。
エネルギー源2012は電磁エネルギーの広域および/または狭域源を含んでなることができる。幾つかの態様において、エネルギー源2012は、所望のエネルギービームEを発生するようになっている例えば、フィルター、コリメーター、レンズ、鏡、等のような光学要素を含んでなる。例えば、幾つかの態様において、エネルギービームEは約2μm〜20μmの間の波長範囲における赤外線ビームである。幾つかの態様において、エネルギービームEは約4μm〜10μmの間の波長範囲における赤外線ビームを含んでなる。該赤外線波長範囲において、特に6μm〜10μmの範囲において、水は一般的に他の血液成分の吸収からの特徴物と一緒に、全吸収に対する主要な貢献物である。グルコースは約8.5μm〜10μmに強力な吸収ピーク構造を有し、他方、大部分の他の血液成分は8.5μm〜10μmの領域で比較的低い、平らな吸収スペクトルを有するので、4μm〜10μmの波長帯はグルコース濃度を決定するために有利であることが発見された。2つの例外は水およびヘモグロビンであり、これらはこの領域の妨害物である。
エネルギービームEは一時的に変調されて、以下に更に説明されるように、分析器2010により提供される測定値の、増加した信号対ノイズ比率(S/N)を提供することができる。例えば、幾つかの態様において、ビームEは約10Hzまたは約1Hz〜約30Hzの範囲の周波数で変調される。適当なエネルギー源2012はMilford,ConnecticutのHawkeye Technologiesから入手できるHawkEye IR−50のような、電気的に変調された薄膜熱抵抗性要素であることができる。
図20に示すように、エネルギービームEは光学軸Xに沿って伝播し、そして開口2014およびフィルター2015を通過し、それによりフィルターを通されたエネルギービームEを提供する。開口2014はエネルギービームEを平衡にする(collimate)する助けをし、そしてフィルター2015のフィルター負荷を減少させるようになっている一種または複数のフィルターを含むことができる。例えば、開口2014は約4μm〜約10μm間の波長帯の外側のビームエネルギーを実質的に減衰する広域フィルターを含んでなることができる。フィルター2015はフィルターの通過域(幾つかの態様
においては整調可能かまたはユーザ選択可能であることができる)の外側の波長をもつビームエネルギーを実質的に減衰する狭域フィルターを含んでなることができる。フィルターの通過域は半値幅(「HPBW」)により特定することができる。幾つかの態様において、フィルター2015は約0.1μm〜約2μm、または0.01μm〜約1μmの領域のHPBWをもつことができる。幾つかの態様において、帯域幅は約0.2μm〜0.5μm、または0.1μm〜0.35μmの領域にある。他のフィルターの帯域幅を使用することができる。フィルター2015は変動する通過域フィルター、電気的に整調可能なフィルター、液晶フィルター、干渉フィルター、および/または勾配フィルターを含んでなることができる。幾つかの態様において、フィルター2015はグレーティング、プリズム、モノクロメーター、ファブリ・ペロエタロン、および/または偏光子のうちの一つまたはそれらの組み合わせ物を含んでなる。他の光学要素も使用することができる。
図20に示した態様において、分析器2010は光学軸Xに沿って1個または複数のフィルター2015を配置するようになっているフィルターホイールアセンブリー2021を含んでなる。フィルターホイールアセンブリー2021はフィルターホイール2018、フィルターホイールのモーター2016、および位置センサー2020を含んでなる。フィルターホイール2018は実質的に円形で、1個または複数のフィルター2015あるいは、ホイール1018の円周の周囲に配置された他の光学要素(例えば、開口、グレーティング、偏光子、鏡、等)をもつことができる。幾つかの態様において、フィルターホイール2016中のフィルター2015の数は例えば、1、2、5、10、15、20、25またはそれ以上であることができる。モーター2016はフィルターを通したビームEを形成するように、エネルギービームE中に所望のフィルター2015(または他の光学要素)を配置するためにフィルターホイール2018を回転するようになっている。幾つかの態様において、モーター2016はステッピングモーターを含んでなる。位置のセンサー2020はフィルターホイール2016の角度の位置を決定し、そして対応するフィルターホイールの位置信号をアルゴリズムプロセッサー416に通信し、それによりどのフィルター2015が光学軸X上の位置にあるかを示す。様々な態様において、位置のセンサー2020は機械的、光学的および/または磁気エンコーダーであることができる。フィルターホイール2018に代わるものはモーターによりコード変換される(translated)リニアフィルターである。リニアフィルターは長さ次元に沿って変化する特性をもつ別々のフィルターの配列または単一のフィルターを含むことができる。
フィルターホイールのモーター2016は、フィルターホイール2018を回転して、フィルター2015をエネルギービームE中に配置して、流体試料を分析するために使用される波長または波長帯を連続的に変える。幾つかの態様において、各個別のフィルター2015は、フィルターの通過域における光学的性質が試料について測定される滞留時間の間、エネルギービームE中に配置される。次にフィルターホイールのモーター2016がフィルターホイール2018を回転して、他のフィルター2015をビームE中に配置する。幾つかの態様において、フィルターホイール2018中に25個の狭域フィルターが使用され、そして各フィルター2015に対する滞留時間は約2秒である。試料採取時間およびフィルターホイールの移動を含む、すべてのフィルターに対する1組の光学的測定は約2分で採取することができる。幾つかの態様において、滞留時間は、例えば、各フィルター測定値に対し実質的に同様なS/N比を提供するために、異なるフィルター2015に対して異なる可能性がある。従って、フィルターホイールのアセンブリー2021は、連続的方法で多数の波長または波長帯で試料の光学的性質を分析させる、変動性通過域フィルターとして働く。
分析器2010の幾つかの態様において、フィルターホイール2018は、ガウス透過率プロファイルおよび、7.08μmにおける0.14μmから10μmにおける0.28μmと変動する帯域幅に対応する、28cm−1の半値全幅(FWHM)帯域幅をもつ
、25の有限帯域幅の赤外線フィルターを含む。フィルターの中央波長は7.082、7.158、7.241、7.331、7.424、7.513、7.605、7.704、7.800、7.905、8.019、8.150、8.271、8.598、8.718、8.834、8.969、9.099、9.217、9.346、9.461、9.579、9.718、9.862および9.990ミクロンである。
更に図20において、フィルターを通ったエネルギービームEは光学的軸Xに沿って配置されたビームスプリッター2022に伝搬する。ビームスプリッター2022はフィルターを通ったエネルギービームEを試料ビームEと対照ビームEに分割する。対照ビームEは、この態様においては光学軸Xに実質的に直角な、小型の光学軸Yに沿って伝搬する。試料ビームEおよび対照ビームE中のエネルギーはフィルターを通ったビームE中の何か適当な割合のエネルギーを含んでなることができる。例えば、幾つかの態様において、試料ビームEはフィルターを通ったビームエネルギーEの約80%、そして対照ビームEは約20%を含んでなる。対照検出器2036は小型光学軸Yに沿って配置されている。対照ビームEを、対照検出器2036上に焦点を合わせるか、またはコリメートさせるために、レンズのような光学要素2034を使用することができる。対照検出器2036は対照信号を提供し、それは光源2012から放射されるエネルギービームEの強度の変動をモニターするために使用することができる。このような変動は光源2012におけるドリフト効果、老化、摩耗、または他の不完全さによる可能性がある。アルゴリズムプロセッサー416は、光源2012からの放射線の変化に原因する、そして流体試料の特性に原因しない、試料ビームEの特徴の変化を確認するために対照信号を使用することができる。そのようにすることにより、分析器2010は流体試料の計算された特性(例えば、濃度)の誤差の、可能な原因を有利に減少させることができる。分析器2010の他の態様においては、ビームスプリッター2022が使用されず、そして実質的にすべてのフィルターを通ったエネルギービームEが流体試料に伝搬される。
図20に示すように、試料ビームEは光学軸Xに沿って伝搬し、そして試料ビームEの少なくとも一部が試料セル2048中の流体試料の少なくとも一部中を透過するようにリレーレンズ2024が試料ビームEを試料セル2048中に透過させる。試料検出器2030は、流体試料の部分を透過してきた試料ビームEを測定するために光学軸Xに沿って配置される。レンズのような光学要素2028は、試料検出器2030上で試料ビームEに焦点を当てるか、またはコリメートするために使用することができる。試料検出器2030は、試料分析の一部としてアルゴリズムプロセッサー416により使用されることができる試料信号を提供する。
図20に示した分析器2010の態様において、試料セル2048は遠心機のホイール2050(これは例えば、本明細書に記載された試料セルホールダー820に対応することができる)の外側円周に向かって配置される。試料セル2048は好ましくは、試料ビームE内のエネルギーに実質的に透過性である窓を含んでなる。例えば、中間赤外線エネルギーを使用する実行において、窓はフッ化カルシウムを含んでなることができる。図5において本明細書に説明されたように、試料セル2048は、試料セル2048を流体試料(例えば、全血)で充填させ、そして試料セル2048をフラッシュさせる(例えば、生理食塩水または洗剤で)注入システムと流体連絡にある。注入システムは試料セル2048を流体試料で充填後に接続を断って、遠心機のホイール2050の自由なスピンを許すことができる。
遠心機のホイール2050は遠心機のモーター2026によりスピンすることができる。分析器2010の幾つかの態様において、流体試料(例えば、全血試料)は、分光分析のために血漿を分離するために一定の時間、毎分特定の回転数(RPM)でスピンされる
。幾つかの態様において、流体試料は約7200RPMでスピンされる。幾つかの態様において、流体試料は約5000RPMまたは4500RPMでスピンされる。幾つかの態様において、流体試料は継続的な期間中、2種以上の速度でスピンされる。時間の長さは約5分であることができる。幾つかの態様において、時間の長さは約2分である。幾つかの態様において、凝固を低減させるために、遠心分離の前に、ヘパリンのような抗凝固剤を流体試料に添加することができる。図20に関しては、遠心機のホイール2050を、試料セル2048が試料ビームEを遮る位置に回転させて、エネルギーに、試料検出器2030の方向に試料セル2048を通過させる。
図20に示した分析器2010の態様は有利には、全血試料の測定値からの濃度の推定によるよりむしろ、血漿試料中の検体の濃度の直接的測定を許す。更なる利点は、比較的少容量の流体が分光分析され得ることである。例えば、幾つかの態様において、流体試料の容量は約1μL〜80μLであり、そして幾つかの態様においては、約25μLである。幾つかの態様において、試料セル2048は使い捨て可能であり、そして一人の患者に対するまたは1回の測定に対する使用が意図される。
幾つかの態様において、対照検出器2036および試料検出器2030は広域焦電検出器を含んでなる。当該技術分野で知られるように、幾つかの焦電検出器は振動に感受性である。従って、例えば、焦電赤外線検出器の出力は赤外線および検出器の振動への暴露の合計である。「マイクロフォニック雑音」としても知られる振動に対する感受性は、幾つかの焦電赤外線検出器を使用して、対照および試料エネルギービームE、Eの測定に対してノイズの成分を導入することができる。分析器2010は例えば、100dBの過剰な、S/Nのような、高い信号対ノイズ比率の測定値を提供することが望ましい可能性があるために、分析器2010の幾つかの態様は、一種または複数の振動性ノイス減衰装置または方法を使用する。例えば、約1.5G未満の加速度の振動に対して高いS/N分光分析測定値を得ることができるように、分析器2010を機械的に隔離することができる。
分析器2010の幾つかの態様において、振動性ノイズは、出力フィルターと組み合わせた、一時的に変調されたエネルギー源2012を使用することにより減衰させることができる。幾つかの態様において、エネルギー源2012は知られたエネルギー源周波数で変調され、そして検出器2036および2030により検出された測定値は、そのエネルギー源の周波数を中心にした狭域フィルターを使用して通される。例えば、幾つかの態様において、エネルギー源2012のエネルギー出力は10Hzで正弦変調され、そして検出器2036および2030の出力は10Hzを中心にした約1Hz未満の狭い帯域通過フィルターを使用して通される。従って、10Hzにないマイクロフォン信号は著しく減衰される。幾つかの態様において、エネルギービームEの変調深度は例えば、80%のような50%を超えるものであることができる。ビームの負荷サイクルは約30%〜70%の間であることができる。一時的変調は正弦波または何か他の波形であることができる。一時的に変調されたエネルギー源を使用する態様において、検出器出力は同期復調器およびデジタルフィルターを使用してフィルターを通すことができる。復調器およびフィルターは、アルゴリズムプロセッサー416のようなプロセッサー中でデジタルに実行することができるソフトウェア・コンポーネントである。低域通過フィルターと結合された同期復調器はしばしば「増幅器のロック」と呼ばれる。
分析器2010はまた、検出器2036および2030の一方(または両方)の近位に配置された振動センサー2032(例えば、一種または複数の加速度計)を含むことができる。振動センサー2032の出力がモニターされ、そして測定された振動が振動閾値を超える場合には適当な処置が実施される。例えば、幾つかの態様において、振動センサー2032が閾値を超える振動を感知すると、システムはあらゆる実施中の測定を廃棄し、
そして振動が閾値未満に低下するまで、更なる測定を実施することを「停止する」。廃棄された測定は、振動が振動閾値未満に低下後に繰り返すことができる。幾つかの態様において、「停止する」期間が十分に長い場合は、試料セル2030中の流体はフラッシュされ、新規の流体試料が測定のためにセル2030に送達される。振動の閾値は、検体測定の誤差が閾値未満の振動に対して許容され得るレベルであるように選択することができる。幾つかの態様において、閾値は5mg/dLのグルコース濃度の誤差に対応する。振動閾値は各フィルター2015に対し個別に決定することができる。
分析器2010の特定の態様は、システムの構成部分(検出器2036、2030のような)および/または流体試料の温度をモニターしそして/または制御するための温度システム(図20には示されていない)を含む。このような温度システムは温度センサー、熱電熱ポンプ(例えば、ペルチエル装置)および/またはサーミスタ並びに温度をモニターしそして/または制御するための制御システムを含むことができる。幾つかの態様において、制御システムは比例−プラス−積分−プラス−微分(PID)制御装置を含んでなる。例えば、幾つかの態様において、温度システムは検出器2030、2036の温度を摂氏35度のような所望の操作温度に制御するために使用される。
光学的測定
図20に示した分析器2010は試料セル2048中の物質の光学的性質を決定するために使用することができる。物質は全血、血漿、生理食塩水、水、空気または他の物質を含むことができる。幾つかの態様において、光学的性質は、フィルターホイール2018中に配置されたフィルター2015の幾つかまたはすべての波長通過域における吸収、透過性および/または光学密度の測定を含む。前記のように、測定サイクルは、ある滞留時間だけ、エネルギービームE中に一種または複数のフィルター2015を配置し、そして対照検出器2036による対照信号および試料検出器2030による試料信号を測定する工程を含んでなる。測定サイクルに使用されるフィルター2015の数はNにより表され、そして各フィルター2015は、中心波長λの周囲の通過域においてエネルギーを通過させ、ここでiはフィルター数の範囲にわたる指数である(例えば、1〜N)。N個のフィルター2015の通過域中の試料検出器2036からの光学的測定値の組は、試料セル2048中の物質の波長に依存するスペクトルを提供する。スペクトルはC(λ)により表され、このCは、物質の透過性、吸収、光学密度または光学的性質の何か他の指標であることができる。幾つかの態様において、スペクトルは対照検出器2030により測定される一種または複数の対照信号に対して、そして/または対照物質(例えば、空気または生理食塩水)のスペクトルに対して正規化される(normalized)。測定されるスペクトルは、流体試料中の、問題の一種または複数の検体の濃度の計算のためにアルゴリズムプロセッサー416に連絡される。
幾つか態様において、分析器2010は流体試料(「ウェット」読み取り値として知られる)および一種または複数の対照試料上で分光学的測定を実施する。例えば、試料検出器2036が光学軸Xに沿った場所で、問題の試料セル2048を伴わずに試料信号を測定する時に「空気」読み取りを実施する(これは例えば、反対の開口1530が光学軸Xと整列される時に起ることができる)。試料セル2048がそれぞれ、水または生理食塩水で充填される時には、「水」または「生理食塩水」の読み取りが起る。アルゴリズムプロセッサー416はこれらのスペクトル測定値の組み合わせを使用して検体の濃度を計算するようにプログラムすることができる。幾つかの態様において、「ウェット読み取り」値を少なくとも「水」または「生理食塩水」読み取り値と組み合わせる利点は、希釈の効果の幾らかまたはすべてに対して、測定された検体の濃度を補正することである。
幾つかの態様において、パスレングスにより補正したスペクトルはウェット、空気および対照読み取り値を使用して計算される。例えば、Tにより表される波長λにおける
透過性はT=(S(ウェット)/R(ウェット) )/(S(空気)/R(空気))に従って計算することができ、Sは試料検出器2036からの試料信号を意味し、Rは対照検出器2030からの対応する対照信号を意味する。幾つかの態様において、アルゴリズムプロセッサー416は透過性の対数として、例えば、OD=−Log(T)に従って、光学密度ODを計算する。一つの実行において、分析器2010は各N個のフィルターの通過域中に1組のウェット読み取り値を採取し、そして次に各Nフィルター通過域に1組の空気読み取り値を採取する。他の態様において、分析器2010は対応するウェット読み取りの前に(またはその後に)空気読み取りを実施することができる。
光学密度ODは波長λにおける吸収係数αかける、その上で試料エネルギービームEが試料セル2048中の物質と相互作用するパスレングスLの積、例えば、OD=αLである。物質の吸収係数αは1モル当たりの吸収率×物質の1モルの濃度の積として書くことができる。図20は試料セル2048のパスレングスLを略図で示す。パスレングスLは試料セル2048が対照物質で充填される時に実施されるスペクトル測定値から決定することができる。例えば、水(または生理食塩水)に対する吸収係数は知られているため、1個または複数の水(または生理食塩水)の読み取り値は、セル2048を通る透過性(または光学密度)の測定値からパスレングスLを決定するために使用することができる。幾つかの態様において、幾つかの読み取り値が異なる波長通過域で採取され、そして最良の適合パスレングスLを推定するために、カーブ外挿法を使用する。パスレングスLは例えば、空の試料セル2048を通過する光線の干渉縞を測定する工程を含む他の方法を使用して推定することができる。
パスレングスLは各波長における流体試料の吸収係数を決定するために使用することができる。問題の検体のモル濃度は、検体の吸収係数および知られたモル吸収率から決定することができる。幾つかの態様において、試料の測定サイクルは生理食塩水の読み取り値(1種以上の波長において)、1組のN個のウェット読み取り値(例えば、生理食塩溶液を含む試料セル2048を通して採取)、次に1組のN個の空気読み取り値(例えば、相対する開口1530を通して採取)を含んでなる。前記に考察されたように、試料測定サイクルは、少なくとも一部はフィルターの滞留時間に左右される可能性がある一定の時間の長さ以内に実施することができる。例えば、フィルター滞留時間が約5秒である時は、測定サイクルは5分かかる可能性がある。幾つかの態様において、フィルター滞留時間が約2秒である時は、測定サイクルは約2分かかる可能性がある。試料測定サイクル完了後、試料セル2048の窓上への有機物質(例えば、タンパク質)の蓄積を減少させるために、試料セル2048を通して洗剤洗浄剤をフラッシュすることができる。次に洗剤を廃棄物の袋中にフラッシュする。
幾つかの態様において、システムは、情報がユーザによる呼び出しに容易に使用可能であるように、スペクトル測定値に関する情報を保存する。保存された情報は、波長に依存する分光学的測定値(流体試料、空気および/または生理食塩水読み取り値を含む)、計算された検体の値、システム温度および電気的特性(例えば、電圧および電流)、並びにシステムの使用に関連するあらゆる他のデータ(例えば、システムの警報、振動読み取り値、S/N比率、等)を含むことができる。保存された情報は例えば、30日間のような期間中システム中に保存することができる。この期間後は、保存情報は記録文書データ保存システムに連絡し、次にシステムから削除することができる。幾つかの態様において、保存情報は有線または無線法を介して、例えば病院情報システム(HIS)上で記録文書データ保存システムに連絡される。
検体の分析
アルゴリズムプロセッサー416(図4)(またはあらゆる他の適切な一種または複数
のプロセッサー)を、分析器2010から、流体試料の波長依存性光学測定値Cs(λ)を受信するようにさせることができる。幾つかの態様において、光学測定値は例えば、波長λ周辺を中心とする各N個のフィルター通過域中で測定される光学密度ODのようなスペクトルを含んでなる。光学測定値Cs(λ)はプロセッサー416に連絡され、そのプロセッサーが光学測定値を分析して、妨害物の存在下で一種または複数の検体を検出し、そして定量する。幾つかの態様において、一種または複数の質の低い光学測定値Cs(λ)は拒否され(例えば、低すぎるS/N比をもつような)、そして残りの、十分に高品質の測定値につき分析が実行される。他の態様において、流体試料の更なる光学測定値が分析器2010により採取されて、一種または複数の質の低い測定値と置き換えられる。
妨害物は、そこで妨害物の存在が検体の定量に影響する、検体について分析される材料の試料の成分を含んでなることができる。従って、例えば、検体濃度を決定するための試料の分光分析において、妨害物は、測定値の少なくとも一部の波長領域において、検体のものと重複する分光学的特徴を有する化合物であることができると思われる。このような妨害物の存在は、検体の定量に誤差を導く可能性がある。より具体的には、一種または複数の妨害物の存在は、特に該システムが妨害物の不在時に、または未知の量の妨害物を伴って補正される時に、材料の試料中の、問題の検体の濃度に対する測定法の感度に影響する可能性がある。
前記の妨害物の貢献とは独立して、またはそれと組み合わせて、妨害物は、内因性(すなわち、体内に由来する)または外因性(すなわち、体外から導入された、または体外で生成された)として分類することができる。これらの妨害物のクラスの例として、検体のグルコースに対する血液試料(または血液成分の試料または血漿の試料)の分析を考慮されたい。内因性妨害物はグルコースの定量に影響を与える、体内に由来する血液成分を含み、そして水、ヘモグロビン、血液細胞および、血中に天然に存在するあらゆる他の成分を含むことができる。外因性妨害物はグルコースの定量に影響を与える、体外に由来する血液成分を含み、そして経口、静脈内、局所、等で投与されるに拘わらず、医薬、薬剤、食品または生薬のようなヒトに投与される品物を含むことができる。
前記の妨害物の寄与とは独立して、またはそれと組み合わせて、妨害物は恐らく、しかし必ずしもそうとは限らないが、分析下の試料タイプ中に存在する成分を含んでなることができる。医薬処置を受けている患者から採取される血液または血漿の試料を分析する例において、アセトアミノフェンのような医薬は恐らく、しかし必ずしもそれに限らないが、この試料タイプ中に存在する。それに対し、水はこのような血液または血漿試料中に必然的に存在する。
特定の開示された分析法は、各検体および妨害物が測定物中に特徴的痕跡(例えば、特徴的分光学的特徴)を有する場合に、そして測定物が各検体および妨害物の濃度に関してほぼアフィン関係にある(例えば、線状関係およびオフセットを含む)場合に、特に有効である。このような方法において、補正法は、検体の定量的推定を許す、1組の1個または複数の補正係数および1組の1個または複数の、場合により使用されるオフセット値を決定するために使用される。例えば、補正係数およびオフセットは、材料の試料の分光測定値から検体濃度(例えば、血漿中のグルコースの濃度)を計算するために使用することができる。これらの方法の幾つかにおいて、検体の濃度は、測定値(例えば、光学密度)により補正係数をかけることにより推定されて、検体の濃度を推定する。補正係数および測定値は双方とも多数のアレー(array)を含んでなることができる。例えば、幾つかの態様において、測定値は波長λで測定されるスペクトルC(λ)を含んでなり、そして補正係数および、場合により使用されるオフセットは、各波長λに対応する値のアレーを含んでなる。幾つかの態様において、以下に更に説明されるように、所望の検
体に対して高度の感度を保持しながら、1組の妨害物の存在下で検体濃度を推定するために、ハイブリッド線状分析(HLA)法が使用される。可能な妨害物の組を収容するために使用されるデータは、(a)可能な更なる物質の1族の各メンバーの特性、および(b)更なる各物質が存在する場合は、それが出現しそうな典型的な定量レベル、を含むことができる。幾つかの態様において、補正係数(および、場合により使用されるオフセット)は、流体試料中に存在する可能性があると確認される妨害物の存在に対する補正の感度を最小化または減少させるように調整される。
幾つかの態様において、検体の分析法はそれぞれ知られた検体濃度を有する1組の訓練スペクトルを使用し、そして妨害物の濃度により推定された検体濃度の変動を最小にする補正をもたらす。生成される補正係数は検体濃度に対する測定値の感度を示す。訓練スペクトルは、必ずしもその検体濃度が決定される個体からのスペクトルを含む必要はない。すなわち、本開示方法に関して使用される時の用語「訓練」は、その検体濃度が推定される個体からの測定値(例えば、個体から採取される体液試料を分析することにより)を使用する訓練を必要とはしない。
本明細書では幾つかの用語が検体分析法を説明するために使用される。用語「試料母集団」は広義の用語であり、限定されずに、補正値(例えば、補正係数および、場合により使用されるオフセット)の計算において使用される測定値を有する多数の試料を含む。幾つかの態様において、用語「試料母集団」は個体からの測定値(例えば、スペクトルのような)を含んでなり、そして同一個体のものから決定される一種または複数の検体の測定値を含んでなることができる。更なる人口統計学の情報は、その試料測定値が「試料母集団」に含まれる個体に対して利用可能であることができる。グルコース濃度の分光学的決定に関与する態様に対して、「試料母集団」の測定値はスペクトル(測定値)およびグルコース濃度(検体の測定値)を含むことができる。
「試料母集団」の種々の態様は、本明細書に記載のシステムおよび方法の種々の態様に使用することができる。「試料母集団」の幾つかの例を次に説明する。これらの例は、可能な「試料母集団」の態様の特定の様相を具体的に説明することが意図されるが、形成することができる「試料母集団」のタイプを限定することは意図されない。特定の態様において、「試料母集団」は以下に説明される一種または複数の例としての「試料母集団」からの試料を含むことができる。
本明細書に記載のシステムおよび方法の幾つかの態様において、一種または複数の「試料母集団」は「母集団データベース」に含まれる。「母集団データベース」はコンピュータ読み取り可能な媒体上で実行し、そして/または保存することができる。特定の態様において、システムおよび方法は有線および/または無線技術を使用して「母集団データベース」にアクセスすることができる。特定の態様は、ローカルにそして/または遠隔操作でアクセス可能な幾つかの異なる「母集団データベース」を使用することができる。幾つかの態様において、「母集団データベース」は下記に説明される一種または複数の例としての「試料母集団」を含む。幾つかの態様において、2種以上のデータベースを単一のデータベースに組み合わせることができ、他の態様においては、どんなあらゆる一つのデータベースも複数のデータベースに分割することができる。
例としての「試料母集団」は例えば民族的背景、国籍、性別、年令、等を含む一種または複数の人口統計学的グループに属する個体からの試料を含んでなることができる。人口統計学的グループは、例えば医学的、文化的、行動学的、生物学的、地理学的、宗教的および種生態学的特徴を含むグループに対する、あらゆる適当な組の一種または複数の独特の因子に対して確立することができる。例えば、特定の態様において、「試料母集団」は特定の民族的グループ(例えば、コーカサス人、ヒスパニック、アジア人、アフリカ系ア
メリカ人、等)からの個体からの試料を含む。他の態様において、「試料母集団」は特定の性別または特定の人種の個体からの試料を含む。幾つかの態様において、「試料母集団」は2種以上の統計学的グループに属する個体からの試料(例えば、コーカサス人の婦人からの試料)を含む。
他の、例としての「試料母集団」は一種または複数の医学的状態を有する個体からの試料を含んでなることができる。例えば、「試料母集団」は、健康で、薬剤投与を受けていない個体(時々「正常な母集団」と呼ばれる)からの試料を含むことができる。幾つかの態様において、「試料母集団」は一種または複数の健康状態(例えば、糖尿病)を有する個体からの試料を含む。幾つかの態様において、「試料母集団」は一種または複数の医薬を摂取している個体からの試料を含む。特定の態様において、「試料母集団」は特定の医学的状態をもつと診断された個体から、または特定の医学的状態に対して処置されている個体からの、または幾つかのそれらの組み合わせ物からの試料を含む。「試料母集団」は例えば、ICUの患者、妊婦患者、等のような個体からの試料を含むことができる。
例としての「試料母集団」は同一の妨害物または同一タイプの妨害物を有する試料を含んでなることができる。幾つかの態様において、「試料母集団」は、すべて妨害物またはあるタイプの妨害物を欠いた複数の試料を含んでなることができる。例えば、「試料母集団」は、外因性の妨害物をもたない、知られたもしくは未知の濃度の一種または複数の外因性妨害物を有する試料、等を含んでなることができる。試料中の妨害物の数は測定値および一種または複数の問題の検体に左右され、そして一般に、0から非常に大きな数字(例えば、300を超える)までにわたることができる。すべての妨害物は典型的には、特定の材料の試料中に存在することは期待されず、そして多くの場合、より少数の妨害物(例えば、0、1、2、5、10、15、20または25)を分析に使用することができる。特定の態様において、分析に使用される妨害物の数はスペクトルCs(λ)における波長依存性測定値の数N以下である。
本明細書に記載のシステムおよび方法の特定の態様は、一種または複数の「試料母集団」(例えば、「母集団データベース」からアクセスされた)を使用して材料の試料を分析することができる。特定のこのような態様は、材料の試料中に存在するかも知れず、または存在しないかも知れない、幾つかの、またはすべての妨害物に関する情報を使用することができる。幾つかの態様において、本明細書で「妨害物の図書館」を形成すると呼ばれる、一種または複数の可能な妨害物のリストを編集することができる。「図書館」中の各妨害物は「図書館の妨害物」と呼ぶことができる。「図書館の妨害物」は材料の試料中に存在することができる外因性妨害物および内因性妨害物を含むことができる。例えば、妨害物は、外因性および内因性妨害物の異常に高い濃度を引き起こす医学的状態により存在することができる。幾つかの態様において、「妨害物の図書館」はすべての試料中に存在することが知られている一種または複数の妨害物を含まないかも知れない。従って、多数の分光学的測定値に対するグルコースの妨害物である、例えば水は、「妨害物の図書館」中には含まれないかも知れない。特定の態様において、該システムおよび方法は、補正法を訓練するために「試料母集団」中の試料を使用する。
測定される材料の試料、例えば、試料セル2048中の流体試料はまた、それらに限定はされないが、外因妨害物または内因妨害物を含むことができる一種または複数の「図書館の妨害物」を含むことができる。外因妨害物の例は医薬を含むことができ、内因妨害物の例は腎不全を罹患しているヒトにおける尿素を含むことができる。血液中に通常認められる成分に加えて、幾つかの医薬または違法薬剤の摂取または注射は、外因妨害物の非常に高い、そして急速に変化する濃度をもたらす可能性がある。
幾つかの態様において、材料の試料(例えば、体液の試料)、「試料母集団」中の試料
および「図書館の妨害物」、の測定値はスペクトル(例えば赤外線スペクトル)を含んでなる。試料および/または妨害物から得たスペクトルは温度に左右される可能性がある。幾つかの態様において、「試料母集団」中の個々の試料、または「妨害物の図書館」中の妨害物、の温度に対して補正することは有益かも知れない。幾つかの態様において、温度補正法は、実質的に試料の温度に起因する温度補正因子を形成するために使用される。例えば、試料温度を測定し、そして温度補正因子を「試料母集団」および/または「図書館の妨害物」のスペクトルデータに適用することができる。幾つかの態様において、試料中の水の温度の影響を説明するために、水または生理食塩水のスペクトルを試料スペクトルから差し引く。
他の態様において、温度補正は使用されないかも知れない。例えば、「図書館の妨害物」のスペクトル、「試料母集団」スペクトルおよび試料のスペクトルがほぼ同一温度で得られる場合は、予測される検体濃度の誤差は許容され得る範囲内にあることができる。材料の試料のスペクトルが測定される温度が、複数の「試料母集団」スペクトルが得られる温度範囲内またはその近位(例えば、摂氏数度)にある場合は、幾つかの分析法は温度変動に比較的非感受性であることができる。温度補正は、場合により、このような分析法に使用することができる。
妨害物の存在下で検体濃度を推定するためのシステムおよび方法
図21は、妨害物の存在下で検体の濃度を推定するための方法2100の態様を略図で表すフローチャートである。ブロック2110では試料の測定値が得られ、そしてブロック2120においては、得られた測定値に関するデータが分析されて、検体に対する可能な妨害物が確認される。ブロック2130において、確認された可能な妨害物の存在下で検体濃度を予測するためのモデルが形成され、そしてブロック2140において、測定値から試料中の検体濃度を推定するためにモデルが使用される。方法2100の特定の態様において、ブロック2130において作成されたモデルは、その試料が1員である一般的母集団中には存在しない、確認された妨害物の効果を減少または最小にするように選択される。
血液試料中の検体(例えば、グルコース)の決定のための、図21の方法2100の例としての態様を次に説明する。この例としての態様は、方法2100の種々の様相を具体的に示すことが意図されるが、方法2100の範囲または可能な検体の範囲に対する限定としては意図されていない。この例において、ブロック2110における試料の測定物は、一般に、問題の一つの検体、グルコースおよび一種または複数の妨害物を有する測定試料Sの吸収スペクトルCs(λ)である。
ブロック2120において、「試料母集団」のスペクトルおよび個々の「図書館の妨害物」のスペクトルの組み合わせ物との、試料Sの吸収スペクトルの統計的比較が実施される。該統計的比較は試料S中に含まれる可能性がある「図書館の妨害物」のリストを提供し、そして「図書館の妨害物」を1つも含まないか、あるいは一種または複数の「図書館の妨害物」を含むことができる。ブロック2130のこの例において、1組または複数組のスペクトルを、「試料母集団」のスペクトル並びにそれらそれぞれの知られた検体濃度およびブロック2120で確認された「図書館の妨害物」の知られたスペクトル、から作成する。ブロック2130において、作成されたスペクトルを使用して、得られた測定値から検体濃度を予測するモデルを計算する。幾つかの態様において、該モデルは、試料測定値C(λ)とともに使用されて、検体濃度の推定値gestを提供することができる、一種または複数の補正係数k(λ)を含んでなる。ブロック2140において、推定された検体濃度をブロック2130で作成されたモデルから決定する。例えば、HLAの幾つかの態様において、推定される検体濃度は線形の式:gest=k(λ)・C(λ)に従って計算される。吸収の測定値および補正係数は数字アレーを表すことがで
きるため、前記の式中に示された掛け算操作は、測定値および係数の積(例えば、内積または行列の積)の和を含んでなることができる。幾つかの態様において、補正係数は、確認された「図書館の妨害物」の存在に対して減少されたまたは最少の感度をもつように決定される。
次に、方法2100のブロック2120の、例としての態様を図22に関して説明する。この例において、ブロック2120は、統計的「試料母集団」のモデルを形成する工程(ブロック2210)、妨害物データの図書館をアセンブルする工程(ブロック2220)、図書館の妨害物のサイズKのすべてのサブセットをアセンブルする工程(ブロック2225)、得られた測定値および統計的「試料母集団」のモデルを、妨害物の図書館からの各組の妨害物についてのデータと比較する工程(ブロック2230)、妨害物の図書館からの各妨害物の存在につき統計的試験を実施する工程(ブロック2240)および統計的試験を通過する可能な妨害物を確認する工程(ブロック2250)を含む。サブセットのサイズKは例えば、1、2、3、4、5、6、10、16またはそれ以上のような整数であることができる。ブロック2220の作業は1回実施することができるか,または必要に応じてアップデートすることができる。特定の態様において、ブロック2230、2240および2250の作業は,統計的試験を通過する(ブロック2240)「図書館の妨害物」のすべてのサブセットに対し連続的に実施される。ブロック2210のこの例において、試料のスペクトルC(λ)と同一の波長範囲に対して採取された個々のスペクトルの、統計的に大きな「試料母集団」を含む、「試料母集団のデータベース」が形成される。該「データベース」はまた、各スペクトルに対応する検体の濃度を含む。例えば、P個の「試料母集団」のスペクトルがある場合は、「データベース」中のスペクトルはC={C,C,…,C}として表すことができ、そして各スペクトルに対応する検体の濃度はg={g,g,…,g}として表すことができる。幾つかの態様において、「試料母集団」は存在するどんな「図書館の妨害物」をももたず、そして材料の試料は「試料母集団」中に含まれる妨害物および一種または複数の「図書館の妨害物」をもつ。
ブロック2210の幾つかの態様において、統計的試料のモデルは「試料母集団」について計算された平均スペクトルおよび分散行列を含んでなる。例えば、Nの波長λにおいて測定される各スペクトルがN×1アレー、Cにより表される場合は、平均スペクトルμは、「試料母集団」におけるスペクトルの範囲にわたって平均された各波長における値をもつ、N×1アレー(array)である。共分散行列Vは、Cとμ間の偏差の期待値として計算され、V=E((C−μ)(C−μ))と書くことができ、ここでE(・)は期待値を表し、そして上つき文字Tは転置(transpose)を意味する。他の態様において、「試料母集団」のスペクトルの統計的モデル中に更なる統計的パラメーターを含むことができる。
更に、ブロック2220において、「妨害物の図書館」をアセンブルすることができる。多数の可能な妨害物が例えば、問題の患者の母集団により摂取される可能性がある、可能な医薬また食物のリストとして確認することができる。これらの妨害物のスペクトルを得ることができ、そして血液または他の期待される試料の材料中の、一連の期待される妨害物濃度を推定することができる。特定の態様において、「妨害物の図書館」は「M」個の妨害物それぞれに対し、各妨害物の単位の妨害物濃度IF={IF,IF,…,IF}およびTmax={Tmax,Tmax,…,Tmax}からTmin={Tmin,Tmin,…,Tmin}までの各妨害物の濃度の範囲に正規化された(normalized)吸収スペクトルを含む。「図書館」中の情報は1回でアセンブルされ、そして必要に応じてアクセスすることができる。例えば、「試料母集団」の「図書館」および統計的モデルは、アルゴリズムプロセッサー416と接続された保存装置中に保存することができる(図4参照)。
続いてブロック2225において、アルゴリズムプロセッサー416は「妨害物の図書館」から採取されたスペクトルの数Kを含んでなる一種または複数のサブセットをアセンブルする。数Kは例えば、1、2、3、4、5、6、10、16またはそれ以上のような整数であることができる。幾つかの態様において、サブセットは一度に採取されるM個の「図書館」のスペクトルKのすべての組み合わせ物を含んでなる。これらの態様において、K個のスペクトルをもつサブセットの数はM!/(K!(M−K)!)であり、ここで!は階乗機能を表す。
続いてブロック2230において、得られた測定データ(例えば、試料のスペクトル)および統計的「試料母集団」のモデル(例えば、平均スペクトルおよび共分散行列)を、ブロック2225において決定された妨害物の各サブセットに対するデータと比較して、試料中の可能な妨害物の存在を決定する(ブロック2240)。幾つかの態様において、ブロック2240における妨害物サブセットの存在に対する統計的試験は、材料の試料の修飾されたスペクトルと「試料母集団」の統計的モデル間の「距離」の統計的指標(例えば、平均μおよび共分散V)を最小化する、妨害物の各サブセットの濃度を決定する工程を含んでなる。これに関して使用される用語「濃度」は、コンピュータ計算された値を意味し、そして幾つかの態様においては、そのコンピュータ計算された値が実際の濃度に対応しないかも知れないことを意味する。濃度は数字で計算することができる。幾つかの態様において、濃度は1組の一次方程式を代数的に解くことにより計算される。距離の統計的指標は、周知のマハラノビス距離(またはマハラノビス距離の平方)および/または何か他の適当な統計的距離の関数(例えば、HotellingのT−平方統計学)を含んでなることができる。特定の実行において、修飾されたスペクトルはC’(T)=C−IF・T[ここでT=(T,T,…,Tは妨害物の濃度のK−次元の列ベクトルであり、IF={IF,IF,…,IF}はサブセットのK個の妨害物吸収スペクトルを表す]により与えられる。幾つかの態様において、i番目の妨害物の濃度は、最小値Tminから最大値Tmaxの範囲内にあると推定される。Tminの値はゼロであるかまたは、Tmaxの分数のような、ゼロからTmaxの間の値であるか、またはマイナス値であることができる。マイナス値は「試料母集団」中の基底線の妨害物値より小さい妨害物の濃度を表す。
ブロック2250において、可能な妨害物のサブセットξの数Nのリストを、材料の試料中に存在するものに対する一種または複数の統計的試験(ブロック2240)を通過する特定のサブセットと確認することができる。一種または複数の統計的試験を単独でまたは組み合わせて使用して、可能な妨害物を確認することができる。例えば、統計的試験が、i番目の妨害物がTmin〜Tmaxの範囲の外側の濃度中に存在することを示す場合は、この結果は可能な妨害物のリストからi番目の妨害物を排除するために使用することができる。幾つかの態様において、唯一の最も可能な妨害物サブセット、例えば最小の統計的距離(例えば、マハラノビス距離)をもつサブセットがリスト上に含まれる。一つの態様において、該リストは閾値より小さい統計的距離をもつサブセットξを含む。特定の態様において、リストは、最小の統計的距離をもつサブセットの数Nを含み、例えばリストは「最良の」候補のサブセットを含んでなる。数Nは10、20、50、100、200またはそれ以上のようなあらゆる適当な整数であることができる。「最良の」N個のサブセットを選択する利点は、アルゴリズムプロセッサー416上へのコンピュータ計算の負荷の軽減である。幾つかの態様において、リストはすべての「図書館の妨害物」を含む。特定のこのような態様において、リストは一度に採取されたN個のサブセットの組み合わせ物L、を含んでなるように選択される。例えば、幾つかの態様において、サブセットの対が採取される(例えば、L=2)。対のサブセットを選択する利点は、対の形成が、妨害物の最も起りそうな組み合わせ物を捕捉し、そして「最良の」候補物が、可能な妨害物のリスト中に複数回含まれることである。L個のサブセットの組み合わ
せ物が選択される態様において、可能な妨害物サブセットのリスト中のサブセットの組み合わせ数は、N!/(L!(N−L)!)である。
他の態様において、可能な妨害物サブセットξのリストは前記の基準の幾つかまたはすべての組み合わせを使用して決定される。他の態様においては、可能な妨害物サブセットξのリストは、ブロック2225においてアセンブルされる各サブセットを含む。可能な妨害物サブセットξのリストに対して多数の選択基準が可能である。
図21に戻って、方法2100はブロック2130に続き、そこで、ブロック2250において決定された可能な妨害物サブセットξの存在下で検体濃度が推定される。図23は、ブロック2130の作業の例としての態様を、略図で示すフローチャートである。ブロック2130において、合成された「試料母集団」の測定値が作成されて、「妨害物強化スペクトルデータベース」(IESD)」を形成する。ブロック2360において、IESDおよび知られた検体濃度を使用して、選択される妨害物サブセットの補正係数を作成する。ブロック2365に示されるように、ブロック2310および2360は、可能な妨害物サブセットのリストにおいて確認された各妨害物サブセットξにつき反復することができる(例えば、図22のブロック2250における)。この例の態様において、すべての妨害物サブセットξが処理された時に、該方法はブロック2370に続き、そこで、平均補正係数を、測定されたスペクトルに対して適用して、1組の検体濃度を決定する。
ブロック2310の一つの例の態様において、一つの可能な妨害物サブセットξに各妨害物のランダムな濃度を付け加えることにより、合成された「試料母集団」のスペクトルを作成する。これらのスペクトルは本明細書では「妨害物強化スペクトルデータベース」またはIESDと呼ばれる。一つの例の方法において、IESDは以下のように形成される。複数の「ランダムに基準化された(scaled)単一妨害物スペクトル(RSIS)」を、妨害物サブセットξにおける各妨害物につき形成する。各RSISは、ゼロと1の間のランダムな因子により基準化された(scaled)、最大濃度Tmaxにより掛けられた、スペクトルをもつ妨害物の組み合わせIFにより形成される。特定の態様において、基準化は、広範な濃度範囲を形成するために対数正規分布の95パーセンタイル値に最大濃度を配置する。幾つかの態様において、対数正規分布はその平均値の半分に等しい標準偏差をもつ。
次に、この例の方法において、個々のRSISを独立して、ランダムな組み合わせで合わせて、確認された「図書館の妨害物」の全セットから選択される、ランダムなRSISの組み合わせを含んでなるCIS中の各スペクトルを含む、「組み合わせ妨害物スペクトル(CIS)」の大きい1族を形成する。CISを選択するこの方法の利点は、それが、別々の妨害物全体と独立して、各妨害物に対して適当な変動性(variabilitiy)をもたらす点である。
CISと「試料母集団」スペクトルの複製を合わせて、IESDを形成する。妨害物スペクトルと「試料母集団」スペクトルは異なる光学パスレングスをもつ測定値から得られた可能性があるために、CISは「試料母集団」のスペクトルと同一のパスレングスに基準化することができる。次に「試料母集団のデータベース」をR回複製し、ここでRは「データベース」のサイズおよび妨害物の数を含む因子に左右される。IESDは各「試料母集団」のスペクトルのRコピーを含み、ここで1つのコピーは原本の「試料母集団データ」であり、そして残りのR−1のコピーはそれぞれ、1つの、ランダムに選択されるCISスペクトルを付け加えられている。従って、IESDスペクトルはそれぞれ、特定のIESDスペクトルを形成するために使用された「試料母集団」スペクトルからの、関連した検体濃度を有する。幾つかの態様において、「試料母集団のデータベース」の10倍
の複製は、58の異なる個体および18の「図書館の妨害物」から得られる130の「試料母集団」スペクトルに対して使用される。「図書館の妨害物」スペクトル間に、スペクトルのより大きいばらつきがある場合は、より小さい複製因子を使用することができ、そして「図書館の妨害物」の数がより大きい場合は、より大きい複製因子を使用することができる。
ブロック2310、ブロック2360においてIESDが作成された後に、IESDスペクトルおよびサブセットの妨害物の、知られた、ランダムな濃度を使用して、試料測定値から検体濃度を推定するための補正係数を作成する。幾つかの態様においては、補正係数は、ハイブリッド線形分析(HLA)法を使用して計算される。特定の態様において、HLA法は、対照検体のスペクトルを使用して、所望の検体を含まない1組のスペクトルを構築し、それにより検体を含まない補正スペクトルにより占められた(spanned)空間から直角に検体スペクトルを投射し、そしてその結果を正規化して、単位応答をもたらす。HLA法の態様の更なる説明は、例えば、“Measurement of Analytes in Human Serum and Whole Blood Samples by Near−Infrared Raman Spectroscopy(近赤外線のラーマン分光分析によるヒト血清および全血試料中の検体の測定),”第4章,Andrew J.Berger,Ph.D.の論文、Massachesetts Institute of Technology,1998および“An Enhanced Algorithm for Linear Multivariate
Calibration(線形多変量補正のための強化されたアルゴリズム),” by Andrew J.Berger,et al.,Analytical Chemistry,Vol.70.No.3,February 1,1998,pp.623−627に認めることができ、それらはそれぞれ、それらの全体を本明細書に参照により本明細書に引用されたこととされる。他の態様において、補正係数は、例えば最小二乗推定法(OLS)、部分二乗推定法(PLS)および/または主成分分析のような例えば回帰法を含む他の方法を使用して計算することができる。
ブロック2365において、プロセッサー416は、更なる妨害物サブセットξが、可能な妨害物サブセットのリストに残っているかどうかを決定する。他のサブセットがリストに存在する場合は、異なるランダムな濃度を使用して次の妨害物サブセットにつき、ブロック2310〜2360の作業を繰り返す。幾つかの態様において、ブロック2310〜2360はリスト上の最も可能なサブセットのみにつき実施される。
ブロック2360で決定された補正係数は、可能な妨害物サブセットのリストからの単一の妨害物サブセットξに対応し、そして本明細書では単一妨害物サブセット補正係数kavg(ξ)として表される。この例の方法において、すべてのサブセットξが処理された後に、該方法はブロック2370に続き、そこで単一妨害物サブセットの補正係数を、測定されたスペクトルCに適用して、妨害物サブセットξに対する、推定された、単一妨害物サブセットの検体濃度g(ξ)=kavg(ξ)・Cを決定する。リスト中のすべてのサブセットに対する、推定された、単一妨害物サブセットの検体濃度g(ξ)の組を、単一妨害物サブセット濃度のアレーにアセンブルすることができる。前記のように、幾つかの態様において、ブロック2310〜2370はリスト上の最も可能な単一妨害物サブセットに対して1回実施される(例えば、単一妨害物検体濃度のアレーは単一のメンバーを有する)。
図21のブロック2140に戻ると、単一妨害物サブセット濃度g(ξ)のアレーを組み合わせて、材料の試料に対する推定検体濃度gestを決定する。特定の態様において、可能な妨害物サブセットのリスト上の各妨害物サブセットξに対して、重み関数p(ξ)が決定される。重み関数は、Σp(ξ)=1であるように正規化することができ、ここ
で和(sum)は可能な妨害物サブセットのリストから処理されたすべてのサブセットξにわたる。幾つかの態様において、重み関数は最小マハラノビス距離または最適な濃度に関連付けることができる。特定の態様において、各サブセットξに対する重み関数p(ξ)は、定数、例えば1/N(ここでNは可能な妨害物サブセットのリストから処理されたサブセットの数である)であるように選択される。他の態様においては、他の重み関数p(ξ)を選択することができる。
特定の態様において、推定される検体の濃度gestは、単一妨害物サブセット推定値g(ξ)および重み関数p(ξ)を組み合わせて平均検体濃度を形成することにより決定される(ブロック2140)。平均濃度はgest=Σg(ξ)p(ξ)に従って計算することができ、ここで和(sum)は可能な妨害物サブセットのリストから処理される妨害物サブセット全体にわたる。幾つかの態様において、重み関数p(ξ)は各サブセットの定数値である(例えば、平均検体濃度を決定するために、標準算術平均が使用される)。シミュレートデータに対して前述の例の方法を試験することにより、平均検体濃度は有利には、他の方法(例えば、単一の最も可能な妨害物のみを使用する方法)に比較して、減少する可能性がある誤差を有することが見いだされた。
図21のフローチャートは、本明細書に記載のブロック2110〜2140に関して実施された方法2100の態様を略図で示しているが、他の態様においては、方法2100は異なって実施することができる。例えば、ブロック2100〜2140の幾つかまたはすべてを組み合わせ、図示されたものと異なる順序で実施することができ、そして/または特定のブロックの機能を他のブロックおよび/または異なるブロックに再配置することができる。方法2100の態様は、図21で示したものと異なるブロックを利用することができる。
例えば、方法2100の幾つかの態様において、補正係数は、スペクトルを合成する工程および/またはデータを、補正セットと試験セットに分割する工程を伴わずに計算される。このような態様は本明細書では「パラメーター非含有妨害物拒絶(PFIR)」法と呼ばれる。可能な妨害物サブセットξそれぞれに対しPFIRを使用する1つの例の態様において、以下の計算を実施して、各サブセットξの補正係数の推定値を計算することができる。平均濃度はgest=Σg(ξ)p(ξ)に従って推定することができ、ここでその和(sum)は可能な妨害物サブセットのリストから処理される妨害物サブセットにわたる。
ブロック2130の代わりの態様の例は以下の工程および計算を含む。
工程1:サブセットのNIF個の妨害物に対し、基準化された妨害物スペクトルの行列を形成する。特定の態様において、基準化された妨害物のスペクトルの行列は、妨害物の濃度の行列Tmaxにより掛けられた、妨害物スペクトルの行列IFの積であり、IF Tmaxと書くことができる。特定のこのような態様において、妨害物の濃度の行列Tmaxは、種々の妨害物に対する最大血漿濃度により与えられるエントリーをもつ対角行列である。
工程2:妨害物の成分の共分散を計算する。XがIESDを意味する場合は、Xの共分散cov(X)は期待E((X−平均(X))(X−平均(X)))と定義され、そして
Figure 2011501681
である。前記のようにIESD(例えば、X)は「試料母集団スペクトル」Cの、「組み合わせ妨害物スペクトル(CIS)」との組み合わせ物:X=C+IFξとして得られ、従って共分散は:
Figure 2011501681
であり、これは
Figure 2011501681
と書くことができる。重み行列Ξ中の重みが独立し、そして同様に分散されている場合は、Ξの共分散cov(Ξ)は、Ξ中の試料の、対角に沿った分散vをもつ対角行列である。最後の等式は、
Figure 2011501681
と書くことができ、ここでVは最初の試料母集団の共分散であり、ΦはIFスペクトルセットの共分散である。
工程3:グループの共分散を、「合わせた妨害物のスペクトル」を含む「試料母集団のスペクトル」のNIF個の複製から形成されるような、IESDを含む「試料母集団」のスペクトルの単一の複製の存在に対して、少なくとも一部は補正することができる。この部分的補正は、補正因子ρにより、前記の共分散の式中の第二項を掛けることにより達成することができる:
V=V+ρvΦ
[ここでρはグループ中の妨害物の数に依存するスカラ重み関数である]。幾つかの態様において、スカラ重み関数はρ=NIF/(NIF+1)である。特定の態様において、重みの分散vは、1.0の値で95パーセンタイルおよび平均値の半分に等しい標準偏差を有する対数正規ランダム変数の分散であると推定される。
工程4:共分散行列Vの固有ベクトルおよび対応する固有値が、あらゆる適当な一次代数法を使用して決定される。固有ベクトル(および固有値)の数は、スペクトル測定値中の波長の数Lに等しい。固有ベクトルはそれらの対応する固有値の減少する順に基づいて並べることができる。
工程5:固有ベクトルの行列を分解して、対角行列Qを提供する。例えば幾つかの態様において、QR分解を実施し、それにより正規直交列および行を有する行列Qを生成する。
工程6:以下の行列操作を正規直交行列Q上で実施する。n=2〜L−1に対し、積PII =Q(:,1:n)Q(:,1:n)を計算し、ここでQ(:,1:n)は全行列Qの最初のn列を含んでなる部分行列を表す。Q(:,1:n)の幅をもつ(spanned)空間から離れた正射影P はL×L単位行列IからPII を差し引くことに
より決定される。次にn番目の補正ベクトルを、k=P αχ/αχ αχから決定し、そしてn番目の誤差分散Eは、以下:E=k Vkのように、kの幅をもつ(spanned)副空間に対する全共分散Vの射影として決定される。
この例の工程4〜6がHLA法の態様である。
幾つかの態様において、補正係数kは最小誤差分散Eに対応する補正ベクトルとして選択される。従って、例えば平均的グループの補正係数kは、すべての誤差分散中で、最小値をもつ誤差分散Eを探索することにより見いだすことができる。次に補正係数は最小誤差分散Eに対応するn番目の補正ベクトルkとして選択される。他の態様において、補正係数は補正ベクトルkの幾つかまたはすべてを平均することにより決定される。
アルゴリズムの結果および試料母集団の効果の例
前述の方法の態様を、ヒトにおける血漿グルコース濃度を推定するために使用した。今度は、4件の代表的実験を説明する。分析(グルコース濃度の推定)のために試料を得た個体の母集団は「目標母集団」と呼ばれることとする。目標母集団から得た赤外線スペクトルは「目標スペクトル」と呼ばれることとする。4件の例の実験において、目標母集団は41人の集中治療ユニット(ICU)の患者を含んだ。目標母集団から55個の試料を得た。
実施例の実験1
この実施例の実験において、グルコースの推定値を得るために、目標患者の血漿の赤外線目標スペクトルに、部分最小二乗(PLS)回帰法を適用した。実施例の実験1において、推定されたグルコース濃度は妨害物の効果に対して補正されなかった。分析のために使用される「試料母集団」は一般母集団から選択された92人の個体に対する赤外線スペクトルおよび独立して測定されたグルコース濃度を含んだ。この「試料母集団」は「正規母集団」と呼ばれることとする。
図23Aは、41人の集中治療ユニット(ICU)の患者から採取した55件の測定値に対する、予測グルコース値に対して、測定グルコース測定値をプロットしている。PLS回帰法を、患者の血漿の赤外線スペクトルに適用して、グルコース測定値を得た。図23Aに示した実施例において、「試料母集団」測定値は、一般母集団から選択された92人の個体に対する、赤外線スペクトル測定値および、独立して測定されたグルコース濃度を含む。この「試料母集団」は本明細書では限定されずに「正規母集団」と呼ばれる。方法の幾つかの態様は、グルコース濃度の予測値を得るために「正規母集団」の赤外線スペクトルに対応する補正定数を計算することができる。その赤外線スペクトルが分析装置により分析されることが意図され、そのグルコース濃度がそれから予測されることが意図される母集団は、本明細書では「目標母集団」と呼ばれることとする。その目標母集団の赤外線スペクトルは、本明細書では「目標スペクトル」と呼ばれる。
図23Aから、ICU患者の血漿中の推定グルコース値は必ずしも常に、測定されたグルコース値と対応しないことが認められる。推定されたグルコース値が測定グルコース値と合致した場合は、すべての点が直線2380上にあると考えられる。推定された、または予測されたグルコース値は126mg/dlの平均予測誤差および164mg/dlの予測誤差の標準偏差をもつ。高い平均予測誤差および予測誤差の高い標準偏差に対する可能な理由は、「正規母集団」のみを含む「試料母集団」を使用する結果並びに、予測値が可能な妨害物に対して補正されなかった事実である可能性がある。
実施例の実験2
実施例の実験2において、「パラメーター非含有妨害物拒否(PFIR)」法の態様を使用して、実施例の実験1における患者の同様な目標母集団に対するグルコース濃度を推定した。予測グルコース値と測定グルコース値間のより良い補正を達成するために、PFIR法を、患者の血漿の赤外線スペクトルに適用することができ、そして妨害物質(例えば、妨害物の図書館中に存在するもの)に対して予測を補正することができる。図23Bは、今回は、予測グルコース値をPFIR法を使用して得て、予測が妨害物物質に対して補正されることを除いて、図23Aのものと同一の患者に対する、予測値に対して、独立して測定されたグルコース値をプロットしている。「試料母集団」は正規母集団であった。この実施例において、測定された目標スペクトルに「図書館の妨害物」に対する補正を適用した。「妨害物の図書館」は以下に挙げた59種の物質のスペクトルを含んだ:
Figure 2011501681
幾つかの態様において、補正データのセットは2種の基準:補正法自体(例えば、HLA、PLS、OLS、PFIR)および該方法の意図される適用、に従って決定される。補正データのセットは「試料母集団」からの血漿試料のセットから誘動されるスペクトルおよび対応する検体のレベルを含んでなることができる。幾つかの、例えば、HLA補正法が使用される態様において、補正データのセットはまた、問題の検体のスペクトルを含むことができる。
図23Bから、前記の表中の妨害物のスペクトル効果を含むことにより、予測グルコース値は測定グルコース値により近いことが認められる。この場合の平均予測誤差は約−6.8mg/dLであり、予測誤差の標準偏差は約23.2mg/dLである。図23Aと図23B間の平均予測誤差と予測誤差の標準偏差の差は、モデルが可能な妨害物の効果を含む時に、予測が著しく改善されることを示す。
実施例の実験1および2において、「試料母集団」は「正規母集団」であった。従って、試料は、それらの血漿試料のスペクトルに影響する可能性がある確認可能な医学的状態をもたない正常な個体の母集団から採取された。例えば、試料の血漿スペクトルは典型的に、高レベルの医薬または他の物質(例えば、エタノール)の効果、あるいは腎臓または肝臓機能不全を示す化学薬品の効果を示さなかった。同様に、図23Aおよび23Bに提示されたデータにおいて、「試料母集団」の試料は正常な個体の母集団から採取される。これらの個体はそれらの血漿のスペクトルに影響するかも知れない確認可能な医学的状態をもたず、例えば、それらの血漿のスペクトルは、医薬または、エタノールのような他の物質、あるいは腎臓または肝臓機能不全を示す他の化学薬品の高い血漿レベルを示さないかも知れない。
幾つかの態様において、分析法は、偏差の原因であるかも知れない妨害物スペクトルの「基礎」セットを確認することにより、補正血漿スペクトルにより規定される分布からの偏りを補正することができる。次に分析法は、強化されたスペクトルのデータセットについて再補正することができる。幾つかの態様において、補正血漿スペクトル中に、確認された妨害物スペクトルを含むことにより強化(enhancement)を達成することができる。目標母集団が、有意な量の、補正セットの試料中に存在しない物質を投与されたことが予期される時、あるいは目標母集団が多数の明白な妨害物を有する時は、目標スペクトル中に存在する妨害物の推定は、大量の不確定性にさらされる可能性がある。幾つかの場合には、これは検体の推定を誤差にさらすかも知れない。
従って、特定の態様において、補正データのセットは「正規の」試料の基礎値を超えて強化されて、目標母集団をより良く表すことが意図される試料の母集団を含むことができる。幾つかの態様において、予想される妨害物の範囲(タイプおよび濃度の双方において)および/または基礎となる血漿の特徴における正常な可変性を表すために、十分に多様な範囲の個体からの試料を含むことにより、補正セットの強化をもたらすことができる。強化は、更に、またはその代わりに、前述のような濃度の範囲をもつ妨害物のスペクトルを合成することにより形成することができる(例えば、図23のブロック2310の考察を参照)。強化された補正セットを使用する工程は、目標スペクトルにおける検体濃度の推定の誤差を縮小することができる。
実施例の実験3および4
実施例の実験3および4はそれぞれ、実施例の実験1および2の分析法を使用する(妨害物補正を伴わないPLSおよび妨害物補正を伴うPFIR)。しかし、実施例の実験3および4は実施例の実験1および2に使用される「正規母集団」と異なる血漿スペクトルの特徴をもつ「試料母集団」を使用する。実施例の実験3と4において、「試料母集団」は、「正規母集団」および55人のICU患者の更なる母集団双方のスペクトルを含むように変更された。これらのスペクトルは「正規+目標スペクトル」と呼ばれることとする。実験3と4において、ICUの患者は、大部分の、大失血を起した患者を含む、「外科的」ICU患者、「医学的」ICU患者並びに重篤な外傷の犠牲者を含んだ。大失血は、1日の期間中に多数回の患者の全血液容量の交換および、電解質および/または流体交換治療による患者のその後の処置を必要とする可能性がある。大失血はまた、血漿増量薬の投与を必要とするかも知れない。大失血は、「正規母集団」を表す血漿スペクトルからの著しい偏りに導く可能性がある。55人のICU患者(「目標スペクトル」を提供した)の母集団は、実験1〜4において分析を実施した個体(例えば、すべてがICU患者であった)に何らかの類似性をもつが、これらの実験においては、目標母集団中の個体からの目標スペクトルは「目標スペクトル」中に含まれなかった。
図23Cおよび図23Dは実験3と4について考察した原理を示す。特に、図23Cに
提示されたデータを得るために、図23Aのデータを得るために使用される方法を、「正規母集団」メンバーおよび55人のICU患者のスペクトルの双方のスペクトルを含むように修正される。(このような方法に対する目標母集団は有利にはICU患者を含んでなることができる。例えば、ICU患者の目標母集団から得たスペクトルは、55人のICU患者から得たスペクトルに多くの方法で同様であることができる。)この合わせた「スペクトル」のセットは本明細書では「正規+目標スペクトル」と呼ばれる。この特定の研究において、ICUは大規模外傷センターであり、ICU患者はすべて、大失血を起した大部分の患者を含む、重症の外傷の犠牲者であった。このような症例において、研究者は一般に、1日以内に複数回の患者の全血液容量の交換、並びに電解質/流体交換および血漿増量剤の投与による患者のその後の処置を必要とする可能性があるこの程度の失血は、「正規母集団」の血漿スペクトルからの著しいスペクトルの偏りに導くことができる。図23Aと図23Cの比較は、図23Aより図23Cにおいて、より高度に、予測グルコース値が測定グルコース値と合致することを示す。図23Cに提示されたデータの統計的分析は、予測グルコース値の平均予測誤差は約8.2mg/dlであり、予測誤差の標準偏差は約16.9mg/dlであることを示す。図23Cにおいてグルコース値を予測する際に、妨害物の存在は考慮にいれなかったことに注意すべきである。
図23Dに示したデータは、「正規+目標スペクトル」のスペクトルを含むために図23Bに対するデータを得るために使用される方法(可能な妨害物の補正を含んだ)を修飾することにより得られる。図23Bと図23Dの比較は、予測されるグルコース値が、図23Dにおいて図23Bにおけるより大きい程度に、測定グルコース値に合致することを示す。図23Dに提示されるデータの統計的分析は、本実施例において、予測グルコース値の平均予測誤差が約1.32mg/dlであり、そして予測誤差の標準偏差が約12.6mg/dlであることを示す。本実施例から、正規スペクトルおよび目標母集団のものと同様な個体から由来するスペクトル、の双方を含む母集団から補正定数を決定する工程並びに更に、可能な妨害物を補正する工程が、推定値と測定値間に良好な合致を与えると結論することができる。
実施例の実験1〜4の結果は、以下の表に示される。該分析法から推定されるグルコース濃度は、平均予測誤差および平均予測誤差の標準偏差を提供するために独立して決定されたグルコース測定値に比較された。表は、使用される「試料母集団」(例えば、「正規母集団」または「正規+目標母集団」のいずれか)と独立して、妨害物を補正する工程は、平均予測誤差および標準偏差の双方を減少することを示す(例えば実験2の結果を実験1の結果に比較し、実験4の結果を実験3の結果に比較されたい)。表は更に、使用される分析法(例えば、PLSまたはPFIRのいずれか)と独立して、目標母集団(例えば、「正規+目標母集団」)に、より類似性をもつ「試料母集団」を使用する方法は、平均予測誤差および標準偏差の双方を減少する(例えば、実験3の結果を実験1の結果に比較し、実験4の結果を実験2の結果に比較されたい)ことを示す。
Figure 2011501681
従って、正規のスペクトルおよび、目標母集団のものに類似の個体からのスペクトル、の双方を含む「試料母集団」を使用し、そして可能な妨害物に対して補正する分析法の態様は、推定グルコース濃度および測定グルコース濃度間に良好な合致を提供する。前記に考察されたように、例えば、ICU患者、外傷患者、特定の人口統計学のグループ、一般的医学状態(例えば、糖尿病)をもつグループ、等を含む所望の目標母集団と合致する個体からの正規スペクトルプラス、適当な目標スペクトルを含むために、「母集団データベース」から、適当な「試料母集団」をアセンブルすることができる。
ユーザ・インターフェイス
システム400は例えば、図4に示したようなディスプレイシステム414を含むことができる。ディスプレイシステム414は、例えばキーパッドまたはキーボード、マウス、タッチスクリーンディスプレイおよび/または、コマンドおよび/もしくは情報を入力するためのあらゆる他の適当な装置を含む入力装置、を含んでなることができる。ディスプレイシステム414はまた、例えばLCDモニター、CRTモニター、タッチスクリーンディスプレイ、印刷機および/または、本文、グラフィック、映像、ビデオ、等を出力するためのあらゆる他の適当な装置を含む出力装置を含むことができる。幾つかの態様において、タッチスクリーンディスプレイは有利には、入力および出力双方に使用される。
ディスプレイシステム414はユーザがシステム400と、便利にそして効率的に連動することができるユーザ・インターフェイス2400を含むことができる。ユーザ・インターフェイス2400はシステム400の出力装置(例えば、タッチスクリーンディスプレイ)上にディスプレイされることができる。幾つかの態様において、ユーザ・インターフェイス2400はハードウェア、ファームウェアおよび/またはソフトウェアに具体化することができる1個またはそれ以上のコードモジュールとして実行されそして/または保存される。
図24および25はユーザ・インターフェイス2400の態様の視覚的概要を略図で表す。ユーザ・インターフェイス2400は、患者の氏名および/または患者のID番号を含むことができる患者の識別情報2402を示すことができる。ユーザ・インターフェイス2400はまた、現在の日時2404を含むことができる。操作グラフィック2406は、システム400の操作状態を示す。例えば、図24と25に示されるように、操作状態は「実行中」であり、それはシステム400が患者(“Jill Doe”)に流体連結され、そして流体を点滴および/または採血のような通常のシステムの機能を実施していることを示す。ユーザ・インターフェイス2400は、検体の名称およびその最後の測定濃度を示すことができる、一種または複数の検体濃度のグラフィック2408、2412を含むことができる。例えば、図24のグラフィック2408は150mg/dLの「グルコース」濃度を示し、他方グラフィック2412は0.5ミリモル/Lの「乳酸塩」濃度を示す。ディスプレイされる特定の検体およびそれらの測定単位(例えば、mg/dL、ミリモル/Lまたは他の適した単位)はユーザにより選択することができる。グラフィック2408、2412のサイズは、例えば30フィート(9.15m)のような距離まで容易に読み取られるように選択することができる。ユーザ・インターフェイス2400はまた、次の検体測定が実施されるまでの時間を示す、次の読み取りグラフィック2410を含むことができる。図24において、次の読み取りまでの時間は3分であり、他方、図25においては、その時間は6分13秒である。
ユーザ・インターフェイス2400は、参照基準と比較された患者の現在の検体濃度の状態を示す、検体の濃度状態のグラフィック2414を含むことができる。例えば、検体はグルコースであることができ、参照基準は病院のICUの厳重なグルコース調節(TGC)であることができる。図24において、グルコース濃度(150mg/dL)が参照基準の最大値を超えるために、状態のグラフィック2414は「高いグルコース」をディ
スプレイする。図25において、現在のグルコース濃度(79mg/dL)が最小参照基準未満であるため、状態のグラフィック2414は「低いグルコース」をディスプレイする。検体濃度が参照基準の限界内である場合には、状態グラフィック2414は正常(例えば、「正常グルコース」)を示すことができるか、または全くディスプレイされないことができる。検体濃度が参照基準の許容され得る限界を超える時は、状態のグラフィック2414は背景の色彩(例えば、赤)をもつことができる。
ユーザ・インターフェイス2400は、問題の検体の濃度の時間歴を示すグラフィックを提供する、一種または複数のトレンドインジケーター2416を含むことができる。図24と25において、トレンドインジケーター2416は、測定開始以来の経過時間(時間で)に対するグルコース濃度(mg/dLで)のグラフを含んでなる。該グラフは時間に依存したグルコース濃度を示す傾向線2418を含む。他の態様において、傾向線2418は測定誤差のバーを含むことができ、一連の個々のデータポイントとしてディスプレイすることができる。図25において、グルコースのトレンドインジケーター2416並びに乳酸塩濃度に対するトレンドインジケーター2430および傾向線2432が示されている。幾つかの態様において、ユーザは、トレンドインジケーター2416、2418のゼロ、一方または双方がディスプレイされるかを選択することができる。幾つかの態様において、トレンドインジケーター2416、2418の一方または双方は、対応する検体が例えば、参照基準の限界の上または下のような、問題の範囲内にある時にのみ出現することができる。
ユーザ・インターフェイス2400は、更なる機能性を提供するか、または適当な状況に応じたメニューおよび/または画面をもたらすようにユーザにより起動されることができる1個または複数のボタン2420〜2426を含むことができる。他の態様においては、より少ない、またはより多いボタンが使用されるが、例えば、図24と図25に示した態様においては、4個のボタン2420〜2426が示される。ボタン2420(「モニター終了」)は、一種または複数の取り外し可能な部分(例えば、図7の710参照)が取り外される時に押すことができる。多くの態様において、取り外し可能な部分710、712は再使用不能であるため、ボタン2420が押されると確認窓が現れる。ユーザが、モニターを停止すべきであると確信する場合は、ユーザは確認窓の肯定ボタンを作動させることによりこれを確認することができる。ボタン2420を誤って押した場合は、ユーザは確認窓の否定ボタンを選択することができる。「モニター終了」が確認されると、システム400は流体注入および採血を終了し、そして取り外し可能部分(例えば、取り外し可能部分710)の抜き出しを許すための適当な行動を実施する。
ボタン2422(「休止」)は、患者のモニター実施が中断され、しかし終了は意図されない場合にユーザにより作動されることができる。例えば、「休止」ボタン2422は、患者が一時的にシステム400から切り離される(例えば、チューブ306を切り離すことにより)場合に作動させることができる。患者が再連結された後に、ボタン2422を再度押して、モニターを再開することができる。幾つかの態様において、「休止」ボタン2422を押した後に、ボタン2422は「再開」をディスプレイする。
ボタン2422(「5分遅れ」)はシステム400に遅延時間の期間だけ(例えば、図示の態様においては5分)次の測定を遅らせる。遅れボタン2424を起動する工程は、例えば、医療サービス職員が患者の他の需要に対処しているために、読み取りを実施することが一時的に不都合である場合に有利である可能性がある。遅れボタン2424は、より長い遅れを提供するために繰り返し押すことができる。幾つかの態様において、遅れボタン2424を押す動作は、蓄積された遅れが最大限界を超える場合には無効である。次の読み取りグラフィック2410は、遅れボタン2424の各起動に対し、次の読み取りまでの遅れ時間を(最大遅れまで)自動的に増加する。
ボタン2426(「用量歴」)は問題の検体または医薬の、患者の投与歴をディスプレイする用量歴用窓をもたらすように起動することができる。例えば、幾つかの態様において、用量歴用窓は患者のインスリン投与歴および/または適当な病院の投与プロトコールをディスプレイする。患者に付き添うナースは、患者が最後にインスリン投与を受けた時間、最後の投与量、および/または次回の投与の時間と量を決定するために投与歴ボタン2426を起動することができる。システム400は病院の情報システムから有線または無線連絡により患者の投与歴を受け取ることができる。
他の態様において、ユーザ・インターフェイス2400は、更なるおよび/または異なる機能性を実施するために使用される、更なるおよび/または異なるボタン、メニュー、画面、グラフィック、等を含むことができる。
関連構成部分
図26は患者のモニターシステム2630の種々の構成部分および/または様相並びにこれらの構成部分および/または様相が相互にどのように関連するかを略図で表す。幾つかの態様において、モニターシステム2630は流体試料を採取し、そして分析するための装置100であることができる。図示された構成部分の幾つかは複数の構成部分を含むキット中に含まれることができる。例えば、図26の点線で囲まれた長方形2640内に示された構成部分を含む図示された構成部分の幾つかは、場合により使用されるか、そして/または他の構成部分とは別に販売することができる。
図26に示した患者モニターシステム2630はモニター装置2632を含む。該モニター装置2632は図1に示したモニター装置102および/または図4のシステム400であることができる。モニター装置2632は、患者の生理学的パラメーターのモニターを提供することができる。幾つかの態様において、モニター装置2632は患者の血中のグルコースおよび/または乳酸塩濃度を測定する。幾つかの態様において、このような生理学的パラメーターの測定は実質的に連続的である。モニター装置2632はまた、患者の他の生理学的パラメーターを測定することができる。幾つかの態様において、モニター測定2632は集中治療ユニット(ICU)の環境において使用される。幾つかの態様において、1基のモニター装置2632がICUの各患者の個室に配置されている。
患者のモニターシステム2630は場合により使用されるインターフェイスケーブル2642を含むことができる。幾つかの態様において、インターフェイスケーブル2642はモニター装置2632を患者のモニター(図示されていない)に接続する。インターフェイスケーブル2642はモニター装置2632からのデータを、ディスプレイ用の患者のモニターに移送するために使用することができる。幾つかの態様において、患者のモニターは患者の室内に配置されている、ディスプレイをもつ寝台横にある心臓モニターである(例えば、図24と図25に示したユーザ・インターフェイス2400参照)。幾つかの態様において、インターフェイスケーブル2642はモニター装置2632からのデータを中央ステーションのモニターおよび/または病院情報システム(HIS)に移送する。中央ステーションのモニターおよび/またはHISへデータを移送する能力は、患者のモニター装置の能力に左右される可能性がある。
図26に示す態様において、場合により使用されるバーコードスキャナー2644がモニター装置2632に接続されている。幾つかの態様において、バーコードスキャナー2644はモニター装置2632中への患者の識別コード、ナースの識別コードおよび/または他の確認物を入力するために使用される。幾つかの態様において、バーコードスキャナー2644は動く部分を含まない。バーコードスキャナー2644は印刷されたバーコードを横切ってスキャナー2644を手動で擦ることにより、または何か他の適当な方法
により操作することができる。幾つかの態様において、バーコードスキャナー2644はペン型スキャナーの形状の細長いハウジングを含む。
患者のモニターシステム2630はモニター装置2632に接続された流体システムキット2634を含む。幾つかの態様において、流体システムキット2634は、流体源を分析のサブシステムに連絡する流体チューブを含む。例えば、流体チューブは血液源または生理食塩水源と、試料ホールダーおよび/または遠心機を含むアセンブリー間の流体連絡を容易にすることができる。幾つかの態様において、流体システムキット2634はモニター装置2632の操作を可能にする多数の構成部分を含む。幾つかの態様において、流体システムキット2634は、抗凝固剤(ヘパリンのような)、生理食塩水、生理食塩水注入セット、患者のカテーテル、IV注入ポンプおよび/またはIV注入ポンプのための注入セットを共有する入り口とともに使用することができ、それらのいずれかまたはすべてを、様々な製造業者が製造することができる。幾つかの態様において、流体システムキット2634は、滅菌され、使い捨て可能なモノリスのハウジングを含む。幾つかの態様において、流体システムキット2634の少なくとも一部は、一人の患者の使用用になっている。例えば、流体システムキット2634は、それが経済的に廃棄され、そして患者のモニターシステム2630がそれに接続される各新規の患者に対し新規の流体システムキット2634と置き換えることができるようにさせることができる。更に、流体システムキット2634の少なくとも一部は1日、数日、数時間、3日、例えば3日と2時間または何か他の期間のような時間および日数の組み合わせ、のような特定の使用期間後に廃棄されるようにすることができる。流体システムキット2634の使用期間を限定することは、長期間にわたる医療装置の使用から由来することができる機能不全、感染または他の状態の危険を低下させすることができる。
幾つかの態様において、流体システムキット2634は、生理食塩水源への接続のためのルアー嵌合をもつ接合具を含む。該接合具は、例えば3インチ(7.5cm)のピグテール接合具であることができる。幾つかの態様において、流体システムキット2634は、生理食塩水バッグに連結するために使用される様々なスパイクおよび/またはIVセットとともに使用することができる。幾つかの態様において、流体システムキット2634はまた、1個または複数のIVポンプへの連結のためのルアー嵌合をもつ3インチ(7.5cm)のピグテール接合具を含む。幾つかの態様において、流体システムキット2634は、注入ポンプとともに使用のための、流体システムキット2634のユーザにより得られるIVセットを含む、様々な製造業者により製造される一種または複数のIVセットとともに使用することができる。幾つかの態様において、流体システムキット2634は、患者の血管のアクセス地点への取り付けのための低い死空間のルアー接合具を伴うチューブを含む。例えば、該チューブは、約7フィート(2.1m)の長さをもち、心臓血管カテーテルの近位部分に接続するようにさせることができる。幾つかの態様において、流体システムキット2634は、例えば流体システムキット2634のユーザにより供給することができる種々の心臓血管カテーテルとともに使用することができる。
図26に示すように、モニター装置2632はIVポールのような支持装置2636に接続される。支持装置2636はモニター装置2632とともに使用のために注文製造することができる。モニター装置2632のヴェンダーは、注文製造された支持装置2636とともにモニター装置2632を束ねるように選択することができる。幾つかの態様において、支持装置2636はモニター装置2632のための固定台を含む。固定台はモニター装置2632中に縫い付けられた挿入物と嵌合するようになっている固定台を含むことができる。支持装置2636はまた、IVポンプのような他の医療装置を支持装置に固定することができるように、例えば標準のIVポールの直径をもつ1個または複数の円筒状部分を含むことができる。支持装置2636はまた、病院の寝台、ICUの寝台または他の様々な患者の運搬装置に該装置を固定するようになっているクランプを含むことがで
きる。
図26に示す態様において、モニター装置2632は、場合により使用されるコンピュータシステム2646に電気接続されている。コンピュータシステム2646は一種または複数のコンピュータを含んでなることができ、そして一種または複数のモニター装置と連絡するために使用することができる。ICU環境において、コンピュータシステム2646はICUのモニター装置の少なくとも幾つかと接続することができる。コンピュータシステム2646は多数のモニター装置の配置および設定を制御するために使用することができる(例えば、該システムは1群のモニター装置の配置および設定を共通に維持するために使用することができる)。コンピュータシステム2646はまた、分析ソフトウェア2648、HISインターフェイスソフトウェア2650およびインスリン投与ソフトウェア2652のような、場合により使用されるソフトウェアを実行することができる。
幾つかの態様において、コンピュータシステム2646は、一種または複数のモニター装置から得た情報を組織化し、そして提示する、場合により使用されるデータ分析ソフトウェア2648を実行する。幾つかの態様において、データ分析ソフトウェア2648はICUにおけるモニター装置からのデータを収集し、分析する。データ分析ソフトウェア2648はまた、コンピュータシステム2646のユーザに図、グラフおよび統計を提示することができる。
幾つかの態様において、コンピュータシステム2646は、一種または複数のモニター装置とHIS間にインターフェイスポイントを提供する、場合により使用される病院情報システム(HIS)のインターフェイスソフトウェア2650を実行する。HISインターフェイスソフトウェア2650はまた、一種または複数のモニター装置と実験室情報システム(LIS)間でデータを交信することができる。
幾つかの態様において、コンピュータシステム2646はインスリン投与計画の実行のための基本骨格を提供する、場合により使用されるインスリン投与ソフトウェア2652を実行する。幾つかの態様において、病院の厳重な血糖調節プロトコールがソフトウェアに含まれる。該プロトコールはモニター装置2646に接続された患者の適当なインスリン用量の計算を許す。インスリン投与ソフトウェア2652はモニター装置2646と交信して、適当なインスリン用量が計算されることを確実にする(または少なくともその可能性を改善する)。例えば、インスリン投与ソフトウェア2652はコンピュータシステム2646と交信して、用量の計算を実施することができる。ユーザ・インターフェイス2400は、該注入速度および投与のタイプが患者に提供されることができるように、例えば、投与および/または注入速度、投与および/または注入のタイプ(例えば、ボーラス注射、基礎注入、定常状態の用量、処置量、等)のような関連情報を医療サービス実施者に連絡するために使用することができる。インスリン投与ソフトウェア2652およびユーザ・インターフェイスは、モニター装置102(図1)、システム400(図4)または他のあらゆる適当な患者モニターシステムとともに実行することができる。
検体の調節およびモニター
幾つかの態様において、本明細書に記載の検体検出システムの態様を使用して、患者の検体(例えば、グルコース)のレベルを調節することは有利であることができる。グルコース調節の特定の例は以下に説明されるが、本明細書に開示されたシステムおよび方法の態様は、他の検体(例えば、乳酸塩)をモニターし、そして/または調節するために使用することができる。
例えば、糖尿病の個体はインスリンの投与によりかれらのグルコースレベルを調節する。糖尿病患者が病院またはICUに入院する場合は、患者はかれらがインスリンを自己投
与することができない状態にある可能性がある。有利には、本明細書に開示の検体検出システムの態様を使用して、患者のグルコースレベルを調節することができる。更に、ICUに入院された大部分の患者は糖尿病をもたずに高血糖を示すことが見いだされた。このような患者において、かれらの血糖レベルを特定の値の範囲内にあるようにモニターし、調節することは有益であるかも知れない。更に、血糖レベルを、厳密な範囲内にあるように厳格に調節する方法は外科的方法を受けている患者に有益であるかも知れないことが示された。
ICUに入院した、または手術を受けている患者は、妨害物として働く可能性があり、血糖レベルを決定することを困難にする可能性がある、ヘタスターチ、静脈内抗生物質、静脈内グルコース、静脈内インスリン、生理食塩水、等のような静脈内流体、のような様々な薬剤および流体を投与されることができる。更に、血流中の更なる薬剤および流体の存在は、血糖レベルの測定および調節の異なる方法を必要とするかも知れない。更に、患者は失血または内出血によりヘマトクリットレベルに著しい変化を示す可能性があり、そして臓器不全の事象においては、血中ガスレベルの予期されない変化または、ビリルビンのレベルおよびアンモニアレベルの上昇がある可能性がある。本明細書に開示されたシステムおよび方法の態様は、有利には、健康の問題を経験している患者に対するグルコースの推定に対する可能な妨害物の存在下で、血糖(および/または他の検体)をモニターし、調節するために使用することができる。
幾つかの態様において、厳重な血糖調節(TGC)は:(1)グルコースレベルの実質的に連続的モニター実施(例えば、15、30、45および/または60分毎の比較的頻度の高い間隔における定期的モニターを含むことができる);(2)グルコースレベルを増加し(例えば、デキストロースのような糖)、そして/またはグルコースレベルを低下させる(例えば、インスリン)傾向をもつ物質の決定;並びに/あるいは(3)適当な場合には、調節するTGCプロトコール下の、一種または複数のこのような物質の反応的送達、を含むことができる。例えば、一つの可能なTGCプロトコールは、比較的狭い範囲(例えば70mg/dL〜110mg/dL間)内にグルコースを調節する方法により達成することができる。更に説明されるように、幾つかの態様において、TGCは、連続的で、そして/または定期的な、しかし頻繁なグルコースレベルの測定を実施するために、検体モニターシステムを使用することにより達成することができる。
幾つかの態様において、図4、5および6に略図で示した検体検出システムは、一種または複数の検体の濃度を決定、そしてモニターする工程に加えて、試料中の一種または複数の検体の濃度を調節するために使用することができる。幾つかの場合に、検体検出システムは、外傷を経験している患者に存在する可能性がある検体をモニター(そして/または調節)するために、ICUにおいて使用することができる。幾つかの実施において、検体の濃度は特定の範囲内にあるように調節される。その範囲は前以て決定されるか(例えば、病院のプロトコールまたは医師の推奨に従って)、あるいは状態が変化するに従ってその範囲を調整することができる。
血糖調節の例において、試料中のグルコースの濃度を決定し、モニターするためにシステムを使用することができる。グルコースの濃度が下限より下に低下すると、外部の供給源からグルコースを供給することができ、そして/またはインスリンの送達を低下させるかまたは一緒に停止することができる。グルコース濃度が上限を超えると、外部供給源からインスリンを供給し、そして/またはグルコースの送達を低下させるか、または一緒に停止することができる。グルコースおよび/またはシステムの処置量を、特定の期間にわたり連続的に患者中に注入するか、または比較的大量を一度に(「ボーラス注射」と呼ばれる)注射することができる。更に、前以て決定された範囲内に一種または複数の検体の濃度を維持するために、グルコースおよび/またはインスリンを、低い送達速度で(「基
礎注入」と呼ばれる)、比較的連続的に患者に注入することができる時に、定常状態または基本線(処置に対して)を達成することができる。例えば、幾つかの場合には、基礎注入は、患者の一種または複数の検体の濃度(例えば、患者の血流中のグルコース濃度)を維持するようになっている一連の別々の用量を含んでなることができる。このような別々のパケットまたは用量の連続的注入は「拍動(pulsatile)」注入と呼ぶことができる。幾つかの場合には、一連の別々の用量の代わりに、注入物質の定常流を提供することができる。グルコースまたはインスリンの自動的および/または推奨される基礎注入速度は、一種または複数の因子に基づいて決定することができる。例えば、体重、医学的状態、病歴、患者における他の薬剤および化学薬品の存在または不在、等のすべてがこのような決定に寄与する因子であることができる。前記に示された「基礎」の用語の使用を禁止しない場合には、「基礎注入速度」はまた、「基礎」代謝機能(例えば、呼吸する過程、心拍を維持する過程および他の代謝過程)を与えるために必要とするインスリンの速度を表すことができる。
処置物質(例えば、薬剤、グルコース、デキストロース、インスリン、等)の用量を決定するために種々の投与プロトコールを使用することができる。例えば、幾つかの態様において、病院で職員により使用される投与プロトコールは、処置薬の送達速度を自動的に決定するためにグルコースモニターシステムに統合される。幾つかの態様において、Hellwig等による「インスリンボーラス推奨システム」と題する米国特許第7,291,107号B2中に開示された、インスリン使用者に対してインスリンボーラス量を推奨するシステムおよび方法を前記のグルコースモニターシステムとともに使用して、高血糖症または低血糖症の事象において患者に送達されるインスリンのボーラス量を決定することができる。米国特許第7,291,107号B2の全内容は本明細書に参照により引用され、本明細書の一部とされる。
幾つかの態様において、病院の投与プロトコールはグルコースモニターおよび調節システムに統合することができる。例えば、ナースに対するプロトコールの指示はナースによらず、むしろシステムにより自動的に達成することができる。幾つかの態様において、病院または他の医療サービス提供者は、それ自体のプロトコールを使用し、そして特定のプロトコールを取り込むためのモニター装置をプログラムすることができる。以下の方法の概説および対応する表は、そのような投与プロトコールの1例であり(提供された例は「アトランタプロトコール」と呼ぶことができ、関連情報は次のウェブアドレス:“http://www.gha.org./pha/health/diabetes/Toolkit/guidelines/IVins80110/80−110chart_coll−16.pdf”で公共に入手できる)。以下のプロトコールはまた、変更して、モニターシステム中に取り入れることができる:
Figure 2011501681
Figure 2011501681
Figure 2011501681
Figure 2011501681
幾つかの態様において、血糖調節システムは低血糖症の事象において比較的早急に、外
部供給源からグルコース、デキストロース、グリコーゲン、および/またはグルカゴンを送達することができる。本明細書に考察されたように、血糖調節システムの態様は、高血糖症の事象において、比較的早急に、外部供給源からインスリンを送達することができる。
図5および6に戻って、これらの図は、場合により使用される検体調節サブシステム2780を含んでなる流体処理システムの態様を略図で表す。検体調節サブシステム2780は、例えばグルコースのような検体の調節を提供するために使用することができ、そして検体および/または関連物質(例えば、グルコースの場合にデキストロース溶液および/またはインスリン)の送達を提供することができる。検体調節サブシステム2780は、例えば水または生理食塩水中に溶解された検体(または検体に関連した適当な化合物)のような供給源2782を含んでなる。例えば、検体がグルコースである場合には、供給源2782はデキストロース溶液(例えば、DextroseまたはDextrose50%)のバッグを含んでなることができる。供給源2782は注入ポンプ(図示されていない)に結合することができる。供給源2782および注入ポンプは検体調節サブシステム2780から別々に提供されることができる。例えば、病院は有利には、サブシステム2780とともに既存のデキストロースのバッグおよびインスリンポンプを使用することができる。
図5および6に略図で示したように、供給源2782はチューブ2784および適当な接合具を介して患者のチューブ512と流体連絡にある。ピンチ弁2786はチューブ2784に隣接して配置されて、供給源2782からの流体の流れを調節することができる。患者の注入口は、患者に接続された中心静脈カテーテルまたは何か他のカテーテルの近位口から短距離に配置することができる。
血糖調節の例の実施において、検体検出システムが、グルコースレベルが下限値より低く低下したことを決定する場合には(例えば、患者が低血糖症である)、注入送達システムを制御する制御システム(例えば、幾つかの態様における流体システム制御装置405)は、ピンチ弁521および/または542を閉鎖して、患者中へのインスリンおよび/または生理食塩水の注入を阻止することができる。制御システムはピンチ弁2786を開放して、供給源2782からのデキストロース溶液を患者に注入(またはその代わりにボーラスとして注射)することができる。適量のデキストロース溶液が患者に注入された後に、ピンチ弁2786を閉鎖して、ピンチ弁521および/または542を開放して、インスリンおよび/または生理食塩水の流れを許すことができる。幾つかのシステムにおいて、基礎注入物としてまたはボーラス注射として送達されるデキストロース溶液の量は、グルコースの一種または複数の検出濃度レベルに基づいて計算することができる。供給源2782は有利には、指示(例えば、制御システムまたは医療サービス提供者から)受信の約1分〜約10分の期間以内にデキストロースを患者に送達することができるように、患者から十分に短い流体素子距離に配置することができる。他の態様において、デキストロースを、指示(例えば、制御システムまたは医療サービス提供者から)受信の約1分以内に送達することができるように、患者のチューブ512が患者と連動する場所に供給源2782を配置することができる。
検体検出システムが、グルコースレベルが上限値を超えて増加した(例えば患者が高血糖症である)ことを決定する場合、制御システムはピンチ弁542および/または2786を閉鎖して、患者への生理食塩水および/またはデキストロースの注入を阻止することができる。制御システムはピンチ弁521を開放し、インスリンを患者中に基礎注入速度で注入(および/またはボーラスとして注射)することができる。適量のインスリンを患者に注入(またはボーラス注射)後に、制御システムはピンチ弁521を閉鎖し、ピンチ弁542および/または2786を開放して、生理食塩水および/またはグルコースの流
れを許すことができる。適量のインスリンは、患者のグルコースの一種または複数の検出濃度レベルに基づいて計算することができる。幾つかの態様において、インスリンを患者に早急に、例えば約1分〜約10分以内に送達することができるように、患者から十分に近い流体素子距離に有利に配置することができる注入ポンプ518に、インスリン供給源を結合することができる。幾つかの態様において、インスリンを患者に早急に、例えば、約1分以内に送達することができるように、患者のチューブ512が、患者と連動する場所にインスリン供給源を配置することができる。
幾つかの態様において、患者から体液を採取し、そして患者に医薬を投与する工程は、流体処理システムの同一ラインを通して実施することができる。例えば、幾つかの態様において、患者に対する入り口を、同一ラインを通して、交互に試料を採取し、かつ医薬を投与することにより共有することができる。幾つかの態様において、インスリンを定期的間隔で(同一ラインまたは異なるラインで)患者に提供することができる。例えば、インスリンを食後に患者に提供することができる。幾つかの態様において、医薬は間欠的ボーラス注射(例えば食後に)と組み合わせて、基礎注入速度で連続的に患者に送達することができる。幾つかの態様において、医薬は患者に連結された流体通路を通して送達することができる(例えば、図5の患者のチューブ512)。間欠的注射は同一の流体通路により患者に提供することができる(例えば、図5の患者のチューブ512)。幾つかの態様において、送達ポンプを含んでなる別々の送達システムを使用して、医薬を提供することができる。共有ラインを含んでなる幾つかの態様において、医薬は、患者に体液試料の一部を戻す時に送達されることができる。幾つかの実施において、医薬は試料採取の中間に送達される(例えば、試料が15分毎に採取される場合は、7.5分毎に)。幾つかの態様において、一方の内腔が試料に、そして他方の内腔が医薬に使用される二重内腔のチューブを使用することができる。幾つかの態様において、検体検出システム(例えば、「OptiScanner(R)」モニター)は別々のインスリンポンプ(共有口または異なるライン上の)に、インスリンの推奨量を提供するように、適当なコマンドを与えることができる。
血糖調節の例の方法
図27は検体の調節を提供する方法2700の例の態様を略図で示すフローチャートである。該実施例の態様は血糖の調節(限定はされないが、厳重な血糖の調節を含む)の1種の可能な実施を対象とし、そして該方法2700の特定の様相を表すことが意図され、そして可能な検体調節法の範囲を限定する意図はもたれない。ブロック2705において、グルコースモニター装置(例えば、図26のモニター装置2632)が試料源(例えば、患者)から試料(例えば、血液または血漿試料)を採取し、そして試料(例えば、採取試料の一部)から測定値を得る。測定値は例えば、試料の赤外線スペクトルのような光学測定値を含んでなることができる。ブロック2710において、測定値の試料を分析して、測定値の試料中のグルコース濃度の推定に対する可能な妨害物を確認する。ブロック2715において、得られた測定値からグルコース濃度を推定するためのモデルを形成する。幾つかの態様において、図21〜23に関して前記に説明されたアルゴリスムから開発されたモデルを使用する。形成されたモデルは特定の態様において、推定されたグルコース濃度に対して確認された妨害物の影響を減少または最小化することができる。ブロック2720において、推定されたグルコース濃度をモデルおよび得られた測定値から決定する。ブロック2725において、試料中の推定グルコース濃度を、許容され得る濃度範囲に比較する。許容され得る範囲は、例えばTGCプロトコールのような適当な血糖調節プロトコールに従って決定することができる。例えば、特定のTGCプロトコールにおいて、許容され得る範囲は、約70mg/dL〜約110mg/dLの範囲のグルコース濃度であることができる。推定グルコース濃度が許容され得る範囲内にある場合は、該方法2700は、ブロック2705に戻って、次の試料測定値を得て、それは最後の測定値以来、比較的短時間、または比較的長時間が経過した後に実施することができる。例えば、次
の測定値は約1分以内に採取することができる。他の実施例において、次の測定値は約1時間後に採取することができる。他の実施例において、測定値は15分以下毎、30分以下毎に、更に45分以下毎、等に採取される。幾つかの態様において、推定グルコース濃度がすでに、前以て決定された範囲内にある場合ですら、処置物質(例えば、インスリンまたはグルコース)または薬剤を、患者を通して連続的に注入することができる。これは、例えば、このような基礎注射を投与しないと、グルコース濃度が範囲の外側に変動する可能性があることが決定される時、または、グルコース濃度が他の範囲内にある方が好ましいと考えられると予測される時に有利であることができる。
ブロック2725において、推定グルコース濃度が、濃度の許容され得る範囲の外側にある場合は、該方法2700はブロック2740に進み、そこで推定グルコース濃度を所望のグルコース濃度と比較する。所望のグルコース濃度は、例えばグルコース濃度の許容され得る範囲、特定の血糖症プロトコールのパラメーター、患者の推定グルコース濃度、等に基づくことができる。推定グルコース濃度が所望の濃度より低い場合(例えば、患者が低血糖症である)、患者に投与されるデキストロースの量をブロック2745において計算する。幾つかの態様において、定常速度で連続的に患者に送達されている処置物質(例えば、薬剤、インスリン、グルコース、等)の低い用量に加えて、デキストロースのこの用量を送達することができる。デキストロースの用量の計算は、例えば一種または複数の推定グルコース濃度、患者のシステム中の更なる薬剤の存在、デキストロースが患者により同化されるために要する時間、および送達方法(例えば、連続的注入またはボーラス注射)を含む種々の因子を考慮することができる。ブロック2750において、流体送達システム(例えば、図5および6に示した、場合により使用されるサブシステム2780のようなシステム)が患者に計算された量のデキストロースを送達する。
ブロック2740において、推定グルコース濃度が所望の濃度より高い(例えば、患者が高血糖症である)場合、ブロック2755において送達されるべきインスリン用量が計算される。幾つかの態様において、定常速度で連続的に患者に送達されている処置物質(例えば、薬剤、インスリン、グルコース、等)の低い用量に加えて、この量のインスリンを送達することができる。インスリンの用量の計算は、例えば患者における一種または複数の推定グルコース濃度、他の薬剤の存在、使用されるインスリンのタイプ、インスリンが患者により同化されるために要する時間、送達方法(例えば、連続的注入またはボーラス注射)、等を含む種々の因子に左右される可能性がある。ブロック2750において、流体送達システム(例えば、図5および6に示した、場合により使用されるサブシステム2780)は患者にインスリンの計算量を送達する。
ブロック2765において、方法2700ブロックはブロック2705に戻って、約1分〜約1時間以内(例えば、15分以下毎、30分以下毎、45分以下毎、等)であることができる次の測定サイクルの開始を待機する。幾つかの態様において、次の測定サイクルは、推定グルコース濃度が血糖プロトコール下の濃度の、許容され得る範囲の外側にある症例において正規に計画されていたものと異なる時間に開始する。このような態様は有利には、システムに、デキストロース(またはインスリン)の送達量に対する患者の反応をモニターさせる。幾つかのこのような態様において、システムが患者の検体レベルをより正確にモニターすることができるように、測定サイクル間の時間を短縮する。
幾つかの、可能な、更なるまたは代わりの検体の例
調節および/またはモニターの実施例は血糖調節の例示的背景において説明されたが、システムおよび方法の態様は、グルコースに加えて、またはグルコースの代わりに、一種または複数の多数の、可能な検体の調節および/またはモニター用に構成することができる。検体のモニターおよび/または調節は外傷患者を受け入れるICUにおいて特に補助になることができる。例えば、モニターされることができる他のパラメーターはヘモグロ
ビン(Hb)のレベルである。患者のHbレベルが明白な外的理由なしに低下する場合は、患者は内出血を起している可能性がある。実際、多数のICU患者(ある人は10%のように多いと推定する)が、結果が容易に克服するには激しすぎるようになるまで、他の方法では検出可能ではないかも知れない、自然の内出血であるように見える状態を起す。幾つかの態様において、静脈および動脈内の酸素に対するその関係(心臓および肺に関して血管内の異なる地点における)が理解されているために、Hbのレベルを間接的に測定することができる。幾つかの態様において、本明細書に記載の装置、システムおよび方法はHbのレベルを測定するために有用であることができる。
モニターすることができる他のパラメーターは、敗血症または毒性ショックに関連することができる乳酸塩レベルである。実際、乳酸塩レベルの高いレベルおよび/または急速な上昇は、器官の不全並びに血液および器官における酸化の問題に関連付けることができる。しかし、乳酸塩レベルの問題に関連した生物学的効果の他の直接の測定は、困難である可能性があり、例えば、遅れて(例えば、2〜6時間後)測定可能になるのみである。従って、乳酸塩レベルの測定値は、他の医学的問題の貴重な早期の警告を与える補助をすることができる。実際、乳酸塩レベルを含む問題が検出される場合は、ナースまたは医師は更なる流体を提供することにより関連する問題を防止することができるかも知れない。
モニターすることができる他のパラメーターは中心静脈の酸素飽和度(ScvO2)である。ICU患者において65〜70%以上のScvO2を維持する試みは有利であることができる(例えば、敗血症を回避する補助になる)。幾つかの態様において、本明細書に記載の装置、システムおよび方法は、ScvO2のレベルを測定するために有用であることができる。
患者の乳酸塩およびScvO2のレベルを一緒に使用して、ICU環境で特に有用である可能性がある、医療サービス提供者に対する情報および/または警告を提供することができる。例えば、乳酸塩およびScvO2が双方とも高い場合は、警告を出すことができる(例えば、自動的にアラームを使用して)。乳酸塩が高いがScvO2は低い場合は、患者は更なる流体から利益を受けることができる。ScvO2が高いが乳酸塩が低い場合は、心臓の問題が示されるかも知れない。従って、乳酸塩およびScvO2双方についての情報を提供するシステムは、特に例えば、ICU環境にある患者に非常に有益であることができる。乳酸塩およびScvO2が具体的な例として使用されたが、他の態様においては、異なる組み合わせの検体をモニターし、使用して、情報および/または警告(例えば、患者および/または医療サービス提供者に)を提供することができる。
処置投与システム
病院のTGCプロトコールの幾つかの実施法は欠点をもつ。例えば、幾つかの医療サービス環境(例えば、ICU)において、ナースのような医療サービス提供者は、TGCプロトコールの一部として時々IVインスリン点滴とともに使用される書類のインスリンプロトコールを容易には入手できないかも知れない。その結果、このような医療サービス提供者は、次に必要なインスリン用量の調整を「推定」しなければならないか、または適当なプロトコールを見いだすために患者の処置を後回しにしなければならないかも知れない。更に、新規のインスリン用量が推定されると、医療サービス提供者がIV送達ポンプ中へ新規の投与速度を誤って入力する場合に、書き写し誤差があるかも知れない危険性がある。このような例において、「推定された」速度は、典型的には病院のTGCプロトコールからの逸脱(deviation)であると考えられる。病院は、例えば処置の質を改善するために、かれらのインスリンプロトコールを改良し、そして一般にインスリンプロトコールとの「高いコンプライアンス」を追求する。従って、幾つかの態様において、患者のモニターシステム(例えば、図26の2630)は有利には、TGCプロトコールと適合するインスリン用量を決定するようになっている。
幾つかの態様において、インスリン投与速度の調整は、一種または複数の以前に実施されたグルコース読み取り値および現在のグルコース読み取り値から決定される。一方または双方のグルコース読取り値は患者のモニターシステムにより(例えば、図26のモニター装置2632により)決定され、そして/または患者のモニターシステムに(例えば、HISインターフェイスソフトウェア2650により)入力することができる。システムの患者モニターシステムによりグルコース読取り値を決定する可能な利点は、増加される精度、減少される書き写しの誤りおよび、大部分の現在の患者の読取り値に対する現在時に近いアクセスを含む。
幾つかの態様において、患者のモニターシステムは、処置投与ソフトウェア(例えば、図26のインスリン投与ソフトウェア2652)を含む処置投与システムを含んでなることができる。幾つかの態様において、投与ソフトウェアは処置投与プロトコール(例えば、インスリンプロトコールおよび/またはTGCプロトコール)を含むようになっている。例えば、投与ソフトウェアは病院の現在の、承認された、現場のインスリンプロトコールを含むことができる。患者の現在のグルコース値のために、患者のインスリン用量に対する調整が実施されなければならない場合は、患者のモニターシステムを次の推奨される(または示唆される)処置量を計算するようにすることができる。次の推奨処置量の計算は、少なくとも一部は、特定の病院に対するインスリン投与プロトコールに基づいて実施することができる。幾つかの態様において、推奨される処置量に関連する情報はユーザ・インターフェイス(例えば、図28A〜Fに示したユーザ・インターフェイス2400および/またはディスプレイグラフィック)上の出力である。例えば、ユーザ・インターフェイスは現在の投与および/または注入速度、投与のタイプ(例えば、ボーラスまたは定常(基礎)速度)および推奨量をディスプレイすることができる。医療サービス提供者は、特定の患者の状態により必要とされるような実際の用量値を調整するために、ユーザ・インターフェイスによる情報の出力を使用することができ、そして注入を開始することができる。幾つかの態様において、患者のモニターシステムは、推奨量の計算を実施し、実際の用量値に調整を実施し、そして、例えば、図26の流体システムキット2634を使用する注入により、患者にこの投与量値を提供する。幾つかの態様において、患者のモニター装置と連絡する制御システム(例えば、図4の流体システム制御装置405)を、注入液源に流体連結された注入ポンプに、注入を開始するように指示をあたえるようにさせることができる。制御システムはまた、推奨量を基礎速度でまたはボーラス注射として患者に送達するように注入液のポンプ速度を調整するようにさせることができる。
図28Aはユーザ・インターフェイス2400の態様とともに使用のための、ディスプレイグラフィック2800の例を略図で示す。ディスプレイグラフィック2800は、ユーザがディスプレイグラフィック2800上の情報を見て、適当なインスリン投与制御装置を起動することができるように、例えばタッチスクリーンディスプレイ装置により出力することができる。他の態様において、タッチスクリーンボタンの代わりに(またはそれに加えて)ボタン、キー、マウスまたは他の入力装置を使用することができる。図28Aに示したディスプレイグラフィック2800の態様は、示唆される用量のグラフィック2804、実際の用量のグラフィック2808、用量減量および増量ボタン2812aと2812b、並びに用量調節ボタン2816および2820を含む。他の態様において、図28Aに略図で示したグラフィックおよびボタンは、異なるように配列することができ、そしてディスプレイグラフィック2800は更なるおよび/または異なる情報および制御装置を含むことができる。
この態様において、示唆される用量のグラフィック2804は、示唆される投与速度(例えば、4ml/時間)および主題グラフィック(「インスリン用量」)を含む。前記のように、示唆される投与速度は、投与ソフトウェアを使用して計算することができる。実
際の投与グラフィック2708は、現在の、実際の用量(例えば、4ml/時間)のグラフィック表示を含む。この態様において、示唆される用量のグラフィック2808および実際の用量のグラフィック2808は、用量情報を出力するための英数字グラフィックを使用する。他の態様において、グラフィック2804、2808は、例えば、傾向グラフ、棒グラフまたはパイグラフ、記号、等を使用して用量情報を出力することができる。示唆される用量および実際の用量の値は有利には、患者に投与する際の可能な誤りを低減させ、ユーザが値を容易に読むことができる、十分に大きいグラフィックのフォントでディスプレイされる。図28Aに示した例においては、定常状態の(基礎)注入速度(例えば4ml/時間)が示される。他の態様において、ディスプレイのグラフィック2800は定常状態の(基礎)用量に加えて(またはその代わりに)示唆されるボーラス用量を示すことができる。
この具体的例において、実際の用量および推奨量は同一(例えば、4ml/時間)であるが、これは限定ではない。典型的な実施において、実際の用量が示唆量と異なる場合は、実際の用量が示唆量に等しくなるまで、ユーザは減量ボタン2812aおよび/または増量ボタン2812bを作動させることにより(例えば、タッチスクリーン上を押すことにより)実際の投与値を調整することができる。減量および増量ボタン2812aおよび2812bはどんな適当な用量の分数でも(例えば、0.1ml/時間または何か他の量)目盛を付けることができる。
用量調節ボタンはキャンセルボタン2816および注入ボタン2820を含む。キャンセルボタン2816は停止するために使用し、注入ボタン2820は注入流体源に結合された注入ポンプを起動し、インスリン用量の注入を開始するために使用することができる。他の態様においては、更なるまたは異なる注入制御ボタンを使用することができる。
幾つかの態様において、注入流体源に流体連結された注入ポンプに指示を与えるようになっている制御システム(例えば、図4の流体システム制御装置405)はディスプレイのグラフィック2800を含んでなることができる。医療サービス提供者またはユーザは注入ポンプを起動するかまたは、ディスプレイのグラフィック2800および制御システムを通してポンプ速度を制御することができる。更に、注入液が、患者のモニターシステムと同一ハウジング内には含まれない別のシステムにより拍出される場合でも、患者のモニターシステムは、ユーザに、モニターシステムのグラフィックのユーザ・インターフェイス上の制御装置を使用して、注入液の送達を制御させることができる。例えば、モニターシステムは注入ポンプ(例えば、無線能力をもつもの)を近所に配置して、それらとの連絡を確立することができる無線接続性を構築することができる。モニターシステムはそれ自身の制御インターフェイスにより(例えば、本明細書に記載されたそのディスプレイグラフィックにより)、ユーザにこれらの外部の注入ポンプを制御させることができる。幾つかの態様において、モニターシステムは、例えば総合非経口栄養(TPN)を送達する注入ポンプを無線で検索し、そしてハンドシェーク・プロトコールにより、その注入ポンプをその時間速度につき照会することができる。この情報はシステムからの種々の出力(例えば、インスリン投与アルゴリスムにより示唆される用量または速度を含む)に影響することができる。モニターシステムは、インスリンを送達している注入ポンプでも同様なことを実施し、そして例えば、モニターシステムのグラフィックのユーザ・インターフェイスを通してそのポンプの遠隔制御を提供することができる。
ディスプレイグラフィック2800はどんな適当なモニターまたは出力装置(例えば、タッチスクリーンディスプレイ)にも出力されることができる。例えば、幾つかの態様において、ディスプレイグラフィック2800はユーザ・インターフェイス2400上に、例えば図24および25に示した例のUIグラフィックの外側境界に隣接してディスプレイされる。他の態様において、ディスプレイグラフィック2800は傾向インジケーター
2816の代わりに示される。更に他の態様において、ディスプレイグラフィック2800は、場合により使用される患者の識別情報とともに出力される。多数のバリエーションが可能である。
従って、患者モニターシステム(例えば、図26のシステム2630)の特定の態様は、ディスプレイグラフィック2800の態様を使用して、起動可能な注入ポンプとして使用することができる。特定のこのような態様において、医療サービス提供者は有利には、同一患者のIVアクセスラインを通してインスリンの送達を制御することができるであろう。患者の一種または複数のグルコース読取り値に基づいて患者の処置量を決定し、そして流体素子システム(例えば、図26の流体システムキット26134または注入ポンプ、例えば図5の注入ポンプ518)を介して、患者に推奨処置量を送達するための処置投与プロトコール(例えば、インスリンプロトコールおよび/またはTGCプロトコール)を含むようになっている患者モニターシステムの態様は、一種または複数の以下の可能な利点:処置投与プロトコールとの増加されたコンプライアンス、処置投与の誤まりの減少、医療サービス提供者の時間節約および、共通のIVライン(例えば、中心静脈カテーテルの近位入り口または末梢挿入中心カテーテルの入り口)を通して、幾つかの、またはすべてのTGC関連医薬の送達による、より大きいIVアクセス効率:をもつことができる。
図28B〜28Fは、グラフィックのユーザ・インターフェイスを含んでなるディスプレイグラフィックの態様を略図で表す。これらの図は検体検出システムを、一種または複数の検体(例えば、グルコース、ScvO2、乳酸塩、等)の現在の、および/または過去の濃度をディスプレイするための、数字のディスプレイモード(例えば、2822を参照)および傾向ディスプレイモード(例えば、2824参照)をもつようにさせることができる。図28Aに示した態様と同様に、図28B〜28Fに示した態様もまた、示唆されたおよび/または実際のインスリン用量に関連した情報を提供し、そしてユーザまたは医療サービス提供者にインスリンの送達を制御(例えば、開始、キャンセル、増加、減少、等)させることができる。
図28Bはディスプレイグラフィック2800の態様の例を示す。この例において、3種の検体:グルコース、ScvO2および乳酸塩、の濃度がディスプレイグラフィック2800の画面上にディスプレイされる。濃度は数字として(例えば、2822参照)、または傾向線として(例えば、2824参照)、または双方としてディスプレイすることができる。幾つかの態様において、濃度は濃度対時間の傾向グラフとしてディスプレイすることができる。図28Bに示した態様はまた、注入物質(例えば、インスリン)が患者に送達されている速度をディスプレイすることができる。例えば参照数字2808は、注入されているインスリンの量が0.5単位/時間であることを示す。幾つかの態様において、ディスプレイは最も最近の測定値および/または保存値をディスプレイするために定期的に最新化することができる。ディスプレイはいつ最後の測定が行われたか、および/またはディスプレイが最新化された最後の時間を示すことができる(例えば、テキスト「01:35における速度の確認」を参照)。
図28Bに示された例はまた、インスリンが注入されている速度を変更するか、あるいは検体のレベルを調節するために使用することができるボタン2812を表す。図28Bのディスプレイグラフィック2800は、更なる機能性を提供することができる「メニュー」ボタン2828のような更なるボタンを含んでなることができる。
ユーザまたは医療サービス提供者は、注入を制御する(例えば、インスリンまたは他の注入物質が送達される速度を変更する)ために図28Bのボタン2812を起動することができる。幾つかの態様において、ボタン2812を起動する工程は、図28Cに示した
第二の画面をディスプレイすることができる。第二の画面は、インスリンが注入されている現在の速度、およびインスリンが注入されるべき、示唆される速度をディスプレイすることができる。第二の画面はインスリンが注入されている速度を増加または減少するための用量増加ボタン2812aおよび用量減少ボタン2812bを含んでなることができる。幾つかの態様において、ユーザまたは医療サービス提供者がインスリン注入速度の値を入力することができるようにキーパッドを提供することができる。第二の画面はインスリン注入速度の変更をキャンセルまたは確認するための制御装置(例えば、キャンセルボタン2816または確認ボタン2836)を含んでなることができる。図28Cおよび28Dに示した例の態様において、患者に送達することができるボーラス投与をプログラムするためにボーラス投与ボタン2832を提供することができる。ユーザまたは医療サービス提供者がボーラス投与ボタン2832を起動すると、ディスプレイグラフィックは図28Eに示したようなボーラス投与のための値をディスプレイするボーラス投与画面をディスプレイすることができる。幾つかの態様において、ボーラス投与画面は図28Eに示したように、インスリンの残っている供給物をディスプレイすることができる。ユーザまたは医療サービス提供者は、ボタン2820を起動することにより、送達されるインスリンボーラスの量を変更して、ボーラス量を送達するようにシステムを指示することができる。確認画面2840は、ユーザまたは医療サービス提供者がボーラス送達を使用して進行することを所望したことを確認するために、図28Fに示したようにディスプレイグラフィック2800上にディスプレイすることができる。図28B〜28Fに示した態様は、ユーザまたは医療サービス提供者からの指示および入力を受信するためのタッチスクリーンを含んでなることができる。
図26に略図で示したインスリン投与ソフトウェア2652および図28A〜28Fに略図で示したディスプレイグラフィック2800は、インスリン用量の送達に関して示され、説明されたが、これは限定ではなく、そして他の態様においては、経口、静脈内、局所投与、等に拘らず、医薬、薬剤、食品または生薬のような、ヒトに投与される一種または複数のあらゆる適当な品物に対する適量およびそれに関する情報を提供するために、投与ソフトウェア2652およびディスプレイグラフィック2800を使用することができる。図26の投与ソフトウェア2652は、患者における、問題の、一種または複数の適当な検体(例えば、インスリン投与の場合のグルコース)の読取り値に基づいて(少なくとも一部は)推奨量を計算することができる。読取りはシステム2630により(例えば、モニター装置2632により)、そして/または他の検体検出システムにより実施することができる。
処置量計算の実施例
図27に略図で示した血糖調節を提供するための方法において、処置投与プロトコールによりデキストロースまたはインスリン用量を決定することができる。幾つかの態様において、処置投与プロトコールは、グルコース濃度の目標値または所望値と、グルコース濃度の現在の推定値を比較することにより、送達されるデキストロースまたはインスリンの量を決定することができる。幾つかの態様において、処置投与プロトコールは、一種または複数の以下の因子:患者の医学的状態および医学的経歴、処置量の有効度、他の検体の存在または不在、投与されている他の薬剤、等に基づいて処置量を決定することができる。
例えば、幾つかの態様において、高血糖症の患者におけるグルコースの濃度を調節するために、異なる活性化特性をもつ、以下の表に挙げた、異なるタイプのインスリンを使用することができる。
Figure 2011501681
これらの態様において、インスリン送達速度は、インスリンのタイプ、インスリンによる作業を開始するために必要な時間、身体中で有効性を維持する時間、等のような因子に基づいて計算することができる。幾つかの態様において、検体の濃度を調節するために提供される処置量は毎時1回の頻度を超えないように調整することができる。これらの態様において、グルコース濃度の所望値とのグルコース濃度の現在推定される値の比較および幾つかの他の因子にのみ基づいて処置量を決定することは、TGCを提供するために必要な処置量を正確に決定するためには不十分であるかも知れない。従って2種以上の連続したグルコース値の平均を採るか、または一定の期間にわたるグルコース濃度の変化率を計算するか、またはそれら両方により処置量を決定する処置投与プロトコールが、血糖調節を提供する際に有効であるかも知れない。
図29は、検体の(例えば、グルコース)の平均濃度に基づいて処置量を決定する方法2900の態様を略図で表すフローチャートである。ブロック2905において、流体素子システム(例えば、図26の流体システムキット2634)を含んでなる検体モニターシステム(例えば、図26のモニター装置2632)は、最初の時点Tinitialにおいて体液源(例えば、患者)から体液の試料(例えば、血液または血漿の試料)を得る。幾つかの態様において、検体モニターシステムは更に、試料を分光分析し、そして試料から測定値を得る検体検出システムを含んでなることができる。測定値は例えば、試料の赤外線スペクトルのような光学測定値を含んでなることができる。ブロック2910において、前記の方法のいずれかを使用することにより測定値から試料中の検体の(例えば、グルコース)の最初の濃度(Cinitial)を推定する。ブロック2915において、時間Tinitialにおける最初の濃度Cinitialを内部または外部のデータベース内に保存する。
幾つかの態様において、データベースはモニターシステムと電気的連絡にある処理システム(例えば、図26のコンピュータシステム2646)中に配置することができる。幾つかの態様において、時間Tinitialにおける最初の濃度Cinitialを記憶装置の記憶場所中に保存することができる。記憶装置はモニターシステムまたは処理システム内に配置することができる。幾つかの態様において、記憶装置はモニターシステムの
外部に配置し、モニターシステムと電気的連絡にあることができる。幾つかの態様において、検体の最初の濃度Cinitialが前以て決定された範囲内にない場合は、最初の処置量Dinitialを決定し、患者に送達することができる。最初の処置用量Dinitialはまた、データベースまたは記憶場所に保存することができる。
後の時間Tにおいて、その後の試料測定値をブロック2920に示すように得る。時間Tは、試料測定値を前以て得た時間Ti−1からの時間間隔ΔT後に起ることができる。例えば、第一の試料測定値は、最初の時間Tinitialから時間間隔ΔT後に起る第一の時間Tに得ることができ、そして第二の試料測定値は、第一の時間Tから時間間隔ΔT後に起る第二の時間Tに得ることができる、等である。時間間隔ΔTは5分〜15分のいずれかにわたることができる。幾つかの態様において、時間間隔ΔTは5分未満であり、または15分を超えるかも知れない。ブロック2930において、時間Tにおける同一検体の濃度Cは、得られた試料測定値から推定される。次に、方法2900はブロック2940に進み、そこで検体の推定濃度Cは、前以て決定された範囲に比較される。前以て決定された範囲は、患者の医学的状態、患者に投与されている医薬および薬剤、等のような種々の因子を考慮することにより決定することができる。幾つかの態様において、前以て決定された範囲は約70mg/dL〜約110mg/dLの範囲内のグルコース濃度である。ブロック2940において、検体の濃度Cが前以て決定された範囲内にある場合は、方法2900はブロック2950に移動し、そこで時間Tにおける検体の推定濃度値Cがデータベースまたは記憶場所に保存される。次に方法2900はブロック2920に戻り、時間間隔ΔT後に次の試料測定値を得る。
しかし、ブロック2940において、検体の推定濃度Cが前以て決定された範囲内にはないことが決定される場合は、方法2900はブロック2960に進み、そこで検体の平均濃度Cavgが計算される。幾つかの態様において、平均濃度Cavgは推定濃度Cおよび、データベースまたは記憶場所中に保存された一種または複数の以前の濃度値の算術平均を採ることにより計算することができ、そして等式:
Figure 2011501681
[式中、nは1以上の整数である]
により与えられる。
前記の等式において、変数Cは現在推定される濃度値に対応し、そして変数Ci−1,Ci−2,…,Ci−nは以前に得られた濃度値に対応する。幾つかの態様において、平均濃度Cavgは、推定濃度Cおよび一種または複数の以前の濃度値、の加重平均を採ることにより計算することができ、そして等式:
Figure 2011501681
[式中、nは1以上の整数である]
により与えられる。
重みwとwi−kは種々の方法で決定することができる。例えば、幾つかの態様において、現在の推定濃度値Cと関連した重みwは、以前の濃度値と関連した重みwi−kより大きい可能性がある。幾つかの態様において、より大きい重みは、異常に高い、または異常に低い濃度値に対して指定することができる。それに対して、幾つかの態様において、より小さい重みは、異常に高いまたは異常に低い濃度値に指定することができる。
次に方法2900はブロック2970に進み、そこでデキストロースまたはインスリンの処置量を、少なくとも一部は、計算された平均濃度Cavgに基づいた血糖調節プロトコールに従って決定することができる。幾つかの態様において、デキストロースまたはインスリンの処置量を、計算された平均濃度Cavgおよび、処置薬剤(例えば、インスリン)に対する患者の感受性、処置投与歴、処置量の効果、他の検体の存在または不在、投与されている他の薬剤、等のような種々の因子に基づいた血糖調節プロトコールに従って決定することができる。幾つかの態様において、決定される処置量を、ディスプレイグラフィック(例えば、図28のディスプレイグラフィック2800)上で医療サービス提供者にディスプレイすることができる。ブロック2980において、決定される処置量は、流体送達システムまたは流体注入システム(例えば、図5および6に示したサブシステム2780のようなシステム)により患者に送達することができる。幾つかの態様において、制御システム(例えば、図4の流体システム制御装置405)は注入を開始するように注入液源に流体素子連結された注入ポンプに指示を提供するようにさせることができる。制御システムはまた、基礎速度で、またはボーラス注射として推奨処置量を患者に送達するように注入液のポンプ速度を調整するようにさせることができる。幾つかの態様において、定常速度で連続的に患者に送達されている処置薬剤(例えば、インスリンまたはグルコース)の低い用量に加えて、処置量を患者に送達することができる。幾つかの態様において、医療サービス供給者は、グラフィックのユーザ・インターフェイス(例えば、図28のディスプレイグラフィック2800)を通して注入液源に流体連結された注入ポンプを起動することができる。幾つかの態様において、医療サービス供給者は、グラフィックのユーザ・インターフェイス(例えば、図28のディスプレイグラフィック2800)を通して、注入ポンプにポンプ速度に関する指示を提供することができる。ブロック2900において、方法2900はブロック2950に戻り、そこで時間Tにおける検体の推定濃度の値Cをデータベースまたは記憶場所に保存する。
図30は、検体(例えば、グルコース)の濃度の変化率に基づいて、処置量を決定する方法3000の態様を略図で表すフローチャートである。該方法3000は、ブロック2940において、検体の推定濃度Cが前以て決定された範囲内にないと決定される場合に、方法3000がブロック3060に進み、そこで検体の濃度の変化率Rを計算する点で方法2900と異なる。検体の濃度の変化率Rは、種々の方法で計算することができる。幾つかの態様において、率Rは時間Tにおける検体の現在の推定濃度Cおよび、データベースまたは記憶装置中に保存された時間Ti−1における検体の以前に決定された濃度Ci−1から計算することができ、そして以下の等式:
Figure 2011501681
により与えられる。
幾つかの態様において、率Rは時間Tにおける検体の現在推定濃度Cおよび、データベースまたは記憶装置中に保存された検体の濃度の幾つかの以前に決定された値から計算することができる。方法3000において、処置量は、少なくとも一部はブロック3070に示したような検体の濃度の変化率Rに基づいた血糖調節プロトコールを使用して決定される。幾つかの態様において、検体の濃度の変化率Rに基づいて処置量を決定する工程は、処置投与プロトコールが、検体(例えば、グルコース)の濃度の急速な変化のような、特定の、極端な状態に対応することを確保することができる。幾つかの態様において、検体濃度のこのような急速な変化は、患者の医学的状態が不安定か、または危篤であることを示すことができる。幾つかの態様において、濃度の急速な変化は、測定システムまたはその一部の故障のインジケーターであることができる。
図31Aは、検体(例えば、グルコース)の現在の推定濃度、または平均濃度および検体の濃度の変化率に基づいて、処置量を決定する方法3100の態様を略図で示すフローチャートである。方法3100は、ブロック3170に示したように、少なくとも一部は、検体の平均濃度Cavgおよび検体の濃度の変化率Rに基づいた血糖調節プロトコールを使用して処置量を決定する。平均濃度Cavgおよび濃度の変化率Rは一種または複数の前記の方法により計算することができる。幾つかの態様において、図31Bに示したように、処置量は、少なくとも一部は、検体の現在推定濃度Cおよび濃度の変化率Rに基づいた血糖調節プロトコールを使用して決定することができる。
処置量フィードバックシステム
前記のように、幾つかの態様において、検体モニターシステムは、処置投与プロトコールにより計算される処置量を注入することにより一種または複数の検体の濃度を調節するようにすることができる。しかし、検体モニターシステムまたは医療サービス供給者は、処置投与プロトコールにより示唆される処置量の効果に関するフィードバックをもたないかも知れない。従って、(i)処置投与プロトコールにより示唆される処置量に基づいて、将来時の検体(例えば、グルコース)の濃度を予測し、そして(ii)医療サービス提供者にフィードバックを提供する、ことの双方ができるシステムをもつことは有利であるかも知れない。
前記のように、流体素子システム(例えば、図26の流体システムキット2634)を含んでなる検体モニター装置は、体液源(例えば、患者)から体液の試料(例えば、血液または血漿試料)を得て、そして1時間に数回、試料中の一種または複数の検体の濃度を推定することができる。一種または複数の検体の濃度は、後にアクセスすることができる測定値歴中に保存することができる。測定値歴は一種または複数の保存されたデータベースまたは記憶場所を含んでなることができる。
幾つかの態様において、測定値歴はモニターシステムと電気的連絡している処理システム(例えば、図26のコンピュータシステム2646)中に配置することができる。幾つかの態様において、一種または複数の検体の濃度は、記憶装置の記憶場所に保存することができる。記憶装置はモニターシステムまたは処理システム中に配置することができる。幾つかの態様において、記憶装置はモニターシステムの外側に配置し、そしてモニターシステムと電気的に連絡することができる。図32は、測定の時間T、検体(例えばグルコース)の推定または測定濃度Cおよび、患者に投与された処置用量D(例えば、インスリンまたは糖の)を保存する測定値歴3200の態様を表す。幾つかの態様において、測定値歴3200は他の検体の推定または測定濃度に関する情報を保存することができる。測定値歴の他の態様も可能である。
検体(例えば、グルコース)の推定または測定濃度が許容され得る配置内にない場合は、医療サービス提供者は、検体の濃度を許容され得る範囲内にもたらすように、処置投与
プロトコールに基づいた処置量を投与することができる。図33は、処置投与プロトコールにより示唆される処置量の効果に関するモニターおよび/または投与システム(および、例えば、医療サービス提供者)にフィードバックを提供する方法における工程を略図で示す。フィードバックは、図34の検体モニター装置2632および/またはコンピュータシステム2646と電気的連絡している、図34に示したフィードバックシステム3405により提供することができる。図33に関して、ブロック3305において、フィードバックシステム3405は、医療サービス提供者により入力された、または処置投与ソフトウェアにより決定された処置量を読取る。処置量は種々の方法でシステムに入力することができる。例えば、一つの態様において、医療サービス提供者はキーボードを使用して処置量を入力することができる。幾つかの態様において、医療サービス提供者はタッチスクリーンを使用して処置量を入力することができる。幾つかの態様において、処置量は自動的に(例えば、コンピュータにより)提供されることができる。
ブロック3315において、フィードバックシステム3405は、検体の濃度に対して以前に決定された値および以前に投与された処置量の値、を保存する測定値歴(例えば、図32に示した測定値歴3200)にアクセスする。次に該方法3300はブロック3320に進み、そこでフィードバックシステム3405は、検体の濃度に対して以前に決定された値および処置投与歴に基づいて将来時(例えば、次の1時間)における検体の濃度の予測値を計算する。幾つかの態様において、計算は、処置薬(例えば、インスリン)に対する患者の感受性が同じに保たれると推定して検体濃度を外挿し、そし更に、患者に投与されている医薬および薬剤の量が同じままであると推定することにより、将来時における検体の濃度の値を予測することができる。例えば、幾つかの態様において、フィードバックシステム3405は、医療サービス供給者により入力される処置量が、次の数時間の期間にわたり変化しないであろうことを推定することができる。
ブロック3330において、検体の濃度の予測値を、前以て決定された範囲と比較する。前以て決定された範囲は、患者の医学的状態、患者に投与されている医薬および薬剤、等のような種々の因子を考慮して決定することができる。幾つかの態様において、前以て決定された範囲は約70mg/dL〜約110mg/dLの範囲内のグルコース濃度であることができる。ブロック3330において、検体の予測濃度が前以て決定された範囲内にあると決定された場合は、方法3300はブロック3340に移動して、そこで医療サービス提供者により入力された処置量は測定値歴中に保存される。
しかし、ブロック3330において、検体の予測濃度が前以て決定された範囲内にないことが決定された場合は、方法3300はブロック3360に進み、そこで、システムに対して入力された処置量が患者に送達される場合に、将来時の検体の予測濃度が前以て決定された範囲の外側にあるかも知れないというフィードバックが提供される(例えば、医療サービス提供者または検体モニターシステムに対して)。システムまたは医療サービス提供者はそのフィードバックに基づいて処置量を変更することができる。幾つかの態様において、フィードバックシステム3405は、一種または複数の検体の濃度のトレンドまたは値に基づいて注入液(例えば、グルコースまたはインスリン)の流れを自動的に停止するようにさせることができる。例えば、問題の検体がグルコースであり、そして注入液がインスリンである症例において、フィードバックシステム3405は、グルコースの濃度が生命を脅かすほど低い場合または、継続的グルコース測定値のトレンドが、グルコースの濃度が患者に有害である可能性があるレベルまで低下する可能性があることを示す場合に、インスリンの流れを停止することができる。
幾つかの態様において、フィードバックシステム3405は、医療サービス提供者からの入力を必要とせずに、患者に投与されている一種または複数の薬剤に関するフィードバックを提供することができる。幾つかの態様において、フィードバックシステム3405
は、注入ポンプおよび/または注入液チューブ(例えば、図5の514、516または2784)を通る注入液源(例えば、図5の518、520または2782)から流出する時の注入液を分光分析して、注入液の内容を決定することができる。例えば、幾つかの態様において、フィードバックシステム3405は3種以上の波長で注入液を照射することができる。幾つかの態様において、波長は約275nm〜310nmの波長範囲から選択することができる。幾つかの態様において、波長は近赤外線または赤外線域の波長から選択することができる。次にフィードバックシステム3405は、注入液により反射され、伝達され、そして/または散乱された光線から一種または複数のスペクトルを得て、注入液の内容を決定することができる。フィードバックシステム3405により得られるスペクトルは、薬剤または化学薬品のスペクトルのカタログと比較して、注入液の内容を確認することができる。幾つかの態様において、該スペクトルは更に分析されて、注入液の種々の内容物の濃度を決定することができる。
フィードバックシステム3405は、患者の健康に有害な可能性がある薬剤または化学薬品を含む注意リストを含んでなることができる。注入液の確認された内容物を注意リストと比較することができる。注意リスト中に存在する特定の薬剤または化学薬品が注入液中に検出される場合は、フィードバックシステム3405は、患者にその特定の薬剤または化学薬品を送達する注入システムを遮断するようにすることができる。更に、フィードバックシステム3405は、医療サービス提供者にアラートまたは警告を提供し、その特定の薬剤または化学薬品の流れを回復する前に、医療サービス提供者からの確認を要請することができる。幾つかの態様において、フィードバックシステム3405は、注入液中の薬剤または化学薬品の濃度が許容され得る範囲の外側にあると決定される場合に、薬剤または化学薬品の流れを妨げるようにさせることができる。例えば、該システムは医療サービス提供者にアラートまたは警告を発することができる。
希釈補正
前記のように、特定の態様において、該システムおよび方法は、例えば全血または血漿のような体液試料中の、例えばグルコースのような検体の濃度を決定する。幾つかの場合には、血漿検体の濃度は、血漿がそれから採取される全血試料の希釈により影響を受ける可能性がある。試料の希釈は、試料の処理中(例えば、試料に対する希釈物の添加により)、試料採取装置の操作中(例えば、装置中での希釈物との試料の混合により)、等に起ることができる。例えば希釈は、凝固を防止するために抗凝固剤(例えば、ヘパリン)が血液試料に添加される場合に起ることができる。更に、希釈は、流体試料が、例えばチュービング内の残留希釈液(例えば、生理食塩溶液)の蓄積物を通して装置中を移動する時に起る可能性がある。
一般に、体液試料の希釈は、患者の体内に存在する検体濃度より低い、希釈された試料から測定される検体濃度をもたらすであろう。希釈物は、血液の血漿部分中に滞在する可能性が高いので、希釈効果は血漿中で測定される検体濃度に対して、より大きい可能性がある。従って、幾らかの、またはすべての希釈の効果に対して、測定される検体濃度を補正することは有益かも知れない。幾つかの態様において、測定される検体濃度を希釈について補正して、患者の体内の濃度をより良く表す検体濃度の推定値を提供する。
前記のように、開示されたシステムおよび方法の特定の態様は、全血の試料中の血漿検体の測定値を対象とする。流体の希釈物は典型的には血漿以外の成分よりもむしろ血漿中に滞在するために、全血の試料中の血漿と血漿以外の成分の相対的量を決定することは有益かも知れない。
全血は流体成分(例えば、血漿)および非流体成分(例えば、赤血球、白血球、血小板、等)を含む。ヒトの全血の典型的な試料中、赤血球は血液容量の約45%を構成し、そ
して白血球は血液容量の血液の約1%を構成する。血小板は、血漿が分離(例えば、遠心分離により)された後でも、典型的に血漿中に残留する小型の非流体の血液成分である。その結果、血漿は典型的には血液容量の約54%を構成する。
全血の試料中の血漿および微粒子の相対的量は、多数の方法で、例えば遠心分離により血液試料を分離する手段であるヘマトクリットを使用することにより決定することができる。ヘマトクリット値(一般に「Ht」または「HCT」と呼ばれる)は全血中の赤血球の百分率である。ヘマトクリット値は目盛付き試験管中で全血の試料を遠心分離することにより決定することができ、その工程は試験管の底に赤血球を沈殿させる。沈殿した赤血球の容量値および血液試料の総容量を測定し、総試料中の赤血球の百分率、Htをこれらの値の比率として計算する。前記のように、赤血球は血液の血漿以外の成分のバルクを形成する。従って、全血中の血漿の割合は約1−Htである。
ヘマトクリット値は遠心分離において全血から赤血球を分離せずに推定することができる。Htを推定する一つの方法は、ヘモグロビンが主として赤血球中に存在する事実を使用する。全血中のヘモグロビンの濃度は例えば、血液試料の光学的分光分析により決定することができる。血液の光学的測定の装置および方法は例えば、その全体が本明細書に参照により引用されたこととされる、「血液のヘマトクリットレベルをモニターする装置」と題する1995年1月31日公開の米国特許第5,385,539号に記載されている。ヘマトクリット、Htは以下:
Ht(%)=3Hb/(g/dL) (1)
のように、全血中のヘモグロビンの濃度、Hbに関連することが見いだされた。従って、ヘモグロビン濃度、Hbの測定値は等式(1)の適用によりヘマトクリット、Htの測定値に変換することができる(そして逆も可である)。従って、検体検出システムの態様は、ヘマトクリットセンサー、ヘモグロビンセンサー、またはそれらの組み合わせ物用に構成されて、適宜、ヘマトクリットおよび/またはヘモグロビン濃度を決定することができる。
ヘマトクリット(および/またはヘモグロビン濃度)は他の方法によっても測定することができる。例えば、Htを推定する一つの例の方法は、血液細胞が電気絶縁体として働く、全血を通る電気伝導性の変化を使用する。電気伝導性の装置および方法は、例えば、その全体が本明細書に参照により引用されたこととされる、「7電極の伝導性測定セルを取り入れている平面状のヘマトクリットセンサー」と題する2000年5月9日公開の米国特許第6,058,934号に記載されている。Htを推定する他の例の方法は、例えば、その全体が本明細書に参照により引用されたこととされる、「ヘマトクリットを決定するために超音波を使用するための装置および方法」と題する、1989年4月8日公開の米国特許第4,854,170号に記載されているように、Htを決定するために音響超音波測定値を使用する。他の方法において、ヘマトクリットおよび/またはヘモグロビン濃度は、例えば、その全体が本明細書に参照により引用されたこととされる、「ヘモグロビン濃度およびヘモグロビンの連続的光学的音響学的モニター」と題する、2004年6月15日公開の米国特許第6,751,490号に記載されているような、光学的および音響学的方法のようなアプローチの組み合わせを使用して測定することができる。本明細書に開示されたシステムおよび方法の態様は、流体試料中のヘマトクリットおよび/またはヘモグロビン濃度を測定するために、一種または複数の前記の例としてのアプローチ(または他のアプローチ)を使用することができる。
特定の態様において、検体濃度gは、試料の処理、検体検出システムの操作、等の期間中に体液試料に添加される希釈液の容量を決定または推測することにより、希釈の効果に対して補正される。推定される検体濃度は、添加される希釈物の容量を考慮するために補正することができる。例えば、幾つかの態様において、流体試料中のヘマトクリット(お
よび/またはヘモグロビン濃度)の一種または複数の測定を、希釈の前後に実施し、そしてこれらの測定値を使用して、希釈の効果に対して推定される検体濃度を少なくとも一部補正する。希釈補正法およびシステムの例を次に説明する。
希釈補正システムの例
本明細書に記載される、あらゆる例としての検体検出システム(および/または流体処理システム)を、希釈補正を提供するために使用することができる。例えば、図35および36は、希釈に対して、少なくとも一部は補正するために、ヘマトクリットおよび/またはヘモグロビン濃度測定値を使用するために適する態様を略図で表す。図35および36に示した多数の構成部分は、図5および6について前記に説明された。図35および36に示した態様において、図5(参照番号552)および図6に示した泡センサーBS14はヘモグロビンセンサーHb14(図35の参照番号3504)と交換された。幾つかの態様において、ヘモグロビンセンサーHb14は一般的に、図5および6について前記に説明されたヘモグロビンセンサー526(Hb12)に類似している。これらの態様において、以下に説明されるように、ヘモグロビンセンサーHb12は身体から採取後に(そして実質的希釈が起る前に)、流体試料のヘモグロビン濃度を測定するために使用される。ヘモグロビンセンサーHb14は、流体試料がチュービングを通して遠心機の近所に移動した後に(そして従って、希釈が起ったかも知れない後に)ヘモグロビン濃度を測定するために使用される。これらの「希釈前」および「希釈後」のヘモグロビン濃度の測定値は、希釈が存在する場合にその効果に対して少なくとも一部を補正するために使用することができる。
図35および36に示した態様はヘモグロビン濃度センサーHb14を使用するが、他の態様において、ヘモグロビン濃度センサーHb12およびHb14のいずれか(または両方)がヘマトクリットセンサーであることができる。更に、泡センサーBS14(図5および6に示される)は図35および36に示した態様において、ヘマトクリットセンサーHb14と交換されたが、他の態様においては、ヘマトクリットセンサーHb14は泡センサーBS14に加えて提供される。更に、他の態様においては、センサーHb12およびHb14を、図5、6、35および36に示したものと異なる流体処理ネットワーク中の場所に配置することができる。例えば、センサーHb12は患者のチューブ512(T1)に対して、より近くに配置することができ、そしてセンサーHb14は抗凝固剤弁541に対して、より近く(しかしその下流に)配置することができる。センサーHb12およびHb14は、流体試料の実質的にすべての希釈物が拘わることができるような流体処理ネットワーク中の場所に配置することが有利である。2種のセンサーHb12およびHb14が図35および36に示されるが、他の態様においては、3、4、5、6またはそれ以上のセンサーを流体試料の希釈を測定するために使用することができる。例えば、幾つかの態様において、センサーは、抗凝固剤(例えば、ヘパリン)が流体試料に添加される場所の上流および下流に配置される。このような態様は有利には、抗凝固剤による希釈に対して補正するために使用することができる。
次に流体試料の収集の例を図35について説明する。弁542(PV1)、559(V7b)および561(V4b)を閉鎖し、第一のポンプ522(ポンプ#1)を起動して、流体源(例えば、実験室の試料容器、生存患者、等)から患者のチューブ512(T1)中に、開放ピンチ弁523(V0)の2つの脇の部分を通過するチューブを通り、第一の接合具524(C1)を通り、ループ状チューブ530中に、ヘモグロビンセンサー526(Hb12)を超えて、そしてHbセンサーチューブ528(T4)中に、分析される試料液(例えば、血液)を吸引する。この工程中、弁529(V7a)および523(V0)は流体の流れに開放され、そして弁531(V1a),533(V3a)、542(PV1)、559(V7b)および561(V4b)は閉鎖され、そして従ってチューブをピンチすることにより流体の流れを遮断(または実質的に遮断)することができる。
試料を吸引する前に、チューブ512(T1)および528(T4)を生理食塩水で満たし、そしてヘモグロビン(Hb)レベルはゼロである。生理食塩水で充填されたチューブは試料源(例えば、流体源402)と流体連絡している。試料源は例えば、生存しているヒトの血管または、実験室の試料容器中の液体の貯まりであることができる。生理食塩水が第一ポンプ522の方向に吸引されると、閉鎖された流体システム中の吸引力のために、分析される流体もシステム中に吸引される。従って、第一のポンプ522は、一般的に、最初に、未希釈生理食塩水、次に生理食塩水と試料液(例えば、血液)の混合物、そして次に最終的に未希釈試料液を含んでなる、流体の比較的連続したカラムを吸引する。
ヘモグロビンセンサー526(Hb12)は試料液中のヘモグロビンの濃度を検出する。血液がヘモグロビンセンサー526(Hb12)に到着を開始すると、ヘモグロビンレベルは上昇する。ヘモグロビンレベルは選択することができ、システムは、いつそのレベルに到着するか決定するように前以て設定することができる。図4の流体システムの制御装置405のような制御装置を使用して、例えば、前以て設定された値に設定し、そして反応することができる。幾つかの態様において、検出されたヘモグロビンレベルが前以て設定された値に到着する時に、実質的に未希釈の試料が第一の接合具524(C1)に存在する。前以て設定された値は、一部は、あらゆるチューブ、および/または試料が横切る通路の長さおよび直径、に左右される可能性がある。未希釈試料は例えば、生理食塩溶液で希釈されないが、その代わりに患者の身体を流れる血液の残りの特徴を有する血液試料である可能性がある。ヘモグロビンセンサー526(Hb12)はこの「希釈前」の血液試料のヘモグロビン濃度を測定することができる。チュービングのループ530(例えば、1mLループ)は、有利には、ヘモグロビンセンサー526(Hb12)が、前以て設定されたHb閾値を超えたことを記録する時に、未希釈流体(例えば、未希釈血液)が、第一の接合具524(C1)に存在することを確保する補助にするために、図のように配置されることできる。チュービングのループ530は、Hbセンサーのチューブ528(T4)に更なる長さを与えて、第一の接合具524(C1)におけるチュービング中の流体カラムの部分が生理食塩水と試料液の混合物を超えてずっと前進し、そしてその流体の未希釈の血液部分が第一の接合具524(C1)に到達してしまう可能性を少なくさせる。従って、チュービングのループ530を使用する態様の可能な利点は、センサー526(Hb12)により測定される「希釈前」のヘモグロビン濃度が、患者の身体の(未希釈)ヘモグロビン濃度を表す点である。
十分に未希釈の血液が第一の接合具524(C1)に存在する時には、流体試料はチューブ534(T3)を通り、接合具C6とC2を過ぎて、そして分析のための試料セル548に誘動することができる。このチューブを通して移動しながら、洗浄またはパージ後にチューブの壁上に残留した生理食塩溶液、洗浄液、等の蓄積物により、流体試料が希釈される可能性がある。更に、幾つかの態様において、ある量の抗凝固剤(例えば、ヘパリン)をチューブ534(T3)中に導入することができ、次に流体試料を抗凝固剤と混合する。前記のように、抗凝固剤を、チューブ540から抗凝固剤の弁のチューブ534(T3)中にシャトルして、チューブ534(T3)中に調節された量の抗凝固剤を提供することができ、それにより流体試料を更に希釈する。抗凝固剤(所望される場合)の添加後に、流体試料は、接合具C6を通り、そして第二の接合具546(C2)を通して抗凝固剤の弁チューブ534(T3)に押し上げられる。この経路に沿って、流体試料は、チューブの壁上の流体の蓄積物から更なる希釈を経験するかも知れない。接合具C2を通過後、試料はヘモグロビンセンサー3404(Hb14)と感知接触し、それが試料の「希釈後」ヘモグロビン濃度を決定する。次に試料を、遠心分離ロータ550上に置くことができる試料セル548中に押し込む。試料セル中の流体を遠心分離し、それは血漿および血漿に存在するあらゆる希釈物(例えば、ヘパリン、生理食塩水、洗浄液、等)から血液微粒子を分離する。希釈された血漿中の検体の濃度を前記のように測定することができる
図36に略図で示した流体処理態様における流体試料の回収の例を説明する。流体試料の回収は一般に、図35について前記に説明された回収と同様であることができる。例えば、チューブT1、T22およびT4を通り、ループ中へ、患者から(または適当な体外導管から)血液を吸引する。ヘモグロビンセンサーHb12が「希釈前」のヘモグロビン測定値により、ループが未希釈血液を含むことを決定すると、血液試料は接合具C1に、そしてラインT2中へ誘動される。所望される場合は、血液試料が接合具C6を通過する時に抗凝固剤(例えば、ヘパリン)を注入することができ、それが血液試料を希釈する。次に血液試料はチューブT3およびT17を通して誘動され、接合具C2を通過し、そこでヘモグロビンセンサーHb14が「希釈後」ヘモグロビン測定を実施する。次に血液試料を遠心機の試料セル中に誘動し、そこで血液の微粒子が血漿の希釈容量から分離される。次に検体濃度の測定を希釈血漿試料につき実施することができる。前記に考察されたように、血液試料がセンサーHb12からセンサーHb14に移動する時に、血液試料は、1)以前のチューブのパージ/洗浄からチューブ壁上に残留した流体(例えば、生理食塩水、洗浄液、等)の蓄積物、および/または2)、所望される場合は、接合具C6におけるある量の抗凝固剤の注入、により希釈されることができる。
希釈補正方法の例
図37は流体試料の希釈に対して、流体試料中の検体の測定値を補正するための、例としての方法3700を表すフローチャートである。ブロック3704において、測定のための流体試料を得る。流体試料は全血、血漿、間質体液、等を含んでなることができる。流体試料は適当な流体源(例えば、実験室の試料容器、生存している患者、等)から得ることができる。本明細書に記載の多くの具体例において、流体試料は患者から吸引される全血試料であるが、これは補正法の態様に対する限定であることは意図されない。
ブロック3708において、流体試料の第一の特性が測定される。第一の特性は有利には、試料の希釈に感受性であることができる。例えば、幾つかの態様において、第一の特性はヘマトクリットおよび/またはヘモグロビン濃度であり、そして第一の特性は例えば、ヘマトクリットセンサーおよび/またはヘモグロビンセンサーのような血液センサーにより測定される。他の態様において、第一の特性は流体試料中の特定の成分、検体または物質の濃度であることができる。例えば、流体試料の密度および/または容量のような特性を測定することができる。第一の特性は流体試料の単一のパラメーターまたは特徴の測定であることができるか、あるいは1群の測定値を含むことができる。
ブロック3712において、得られた流体試料を、流体試料中の検体の測定値を提供することができる測定場所に運ぶ。例えば、得られた流体試料を、図35および36に略図で示した、例えば流体処理ネットワークのような検体検出システム中の流体処理ネットワークにより運ぶことができる。流体試料は運搬されている間に、例えば流体試料の処理(例えば、一種または複数の希釈物の添加)により、そして/または流体輸送ネットワークの定常処理(例えば、流体処理ネットワーク中のチュービング内に存在する希釈物の、試料中への蓄積)、により誘発される希釈を経験することができる。希釈の量は知ることができ、そして/または知ることができない。例えば、試料に添加される抗凝固剤の量(例えば、容量)は知ることができる(または決定することができる)が、他方、流体処理ネットワークから蓄積される希釈物の量は知ることができない(そして試料の輸送前に、システムがどのように操作されていたかに左右される)。
ブロック3716において、流体試料の第二の特性を測定する。第二の特性は有利には、希釈物の量を第一の特性と第二の特性の比較から決定することができるように、試料の希釈物に感受性であることができる。第一の特性について前記に考察されたように、第二
の特性は、流体試料中のヘマトクリット、ヘモグロビン濃度、特定の成分、検体、または物質の濃度、流体試料の密度および/または容量を含むことができる。第二の特性は、流体試料の一つのパラメーターまたは特徴の測定値であるか、または1群の測定値を含むことができる。第二の特性は第一の特性と同じであることができるか(例えば、第一および第二の特性、双方がヘマトクリットであることができる)、または第二の特性が第一の特性と異なる(例えば、第一の特性がヘマトクリットであり、第二の特性がヘモグロビン濃度であることができる)ことができる。
ブロック3720において、測定装置が流体試料の一部分中の検体濃度の測定を実施する。例えば、測定装置は、血液試料から分離された血漿中の検体(例えば、グルコース)濃度を測定するようになっている分光検体検出システムを含んでなることができる。測定装置は、流体試料(例えば、全血の試料)および/または流体試料の成分(例えば、全血から分離された血漿)について検体測定を実施することができる。ブロック3712において、輸送中の流体試料の希釈の可能な効果のために、測定される検体濃度はブロック3704で得られた未希釈流体試料中の検体の濃度を表さないかも知れない。従って、ブロック3724および3728において、測定される検体濃度は輸送中の流体の希釈に対して補正される。幾つかの態様において、補正は、少なくとも一部は、測定される検体濃度を希釈に対して補正する。例えば、ブロック3724において、第一の特性および第二の特性に少なくとも一部は基づいて補正値を決定する。補正値の計算の具体的な、限定しない例を以下に提示する。ブロック3728において、補正はブロック3720で測定される検体濃度に適用されて、検体濃度に対して、少なくとも一部は希釈補正された推定値を提供する。
幾つかの態様において、一種または複数の一般的目的および/または特別の目的のコンピュータを、方法3700の態様を実施するために使用することができる。方法3700の態様は、コンピュータ読出し可能な媒体上にコンピュータで実行可能な指示として表すことができる。例えば、流体システム制御装置405はブロック3708および3716中で第一および第二の特性の測定値を制御することができ(例えば、ヘマトクリットおよび/またはヘモグロビン濃度の測定値を使用して)、そしてアルゴリスムプロセッサー416はブロック3720〜3728において検体濃度の測定および補正を制御することができる。他の態様において、方法3700の一部は検体検出システムから離れたプロセッサーにより実行することができる。特定の態様において、ブロック3604〜3728の幾つか(またはすべて)を合わせるか、または図37に示した例の方法3700に示したものと異なって(または異なる順序で)実施することができる。多数のバリエーションが可能である。
希釈の効果に対して検体測定値を補正するための例の方法を次に説明する。この例は希釈補正法を具体的に示すことを意図され、その範囲を限定する意図はない。この例において、血液試料中のヘマトクリットおよび/またはヘモグロビンの測定は「希釈前に」(例えば、ブロック3708において)実施され、そして他のヘマトクリットおよび/またはヘモグロビン測定は「希釈後に」実施される(例えば、ブロック3716において)。例えば、図35および36に示した流体システムの態様において、「希釈前」の測定はヘモグロビンセンサーHb12により提供され、そして「希釈後」の測定はヘモグロビンセンサーHb14により提供されることができる。前記のように、他の態様において、更なるヘマトクリットおよび/またはヘモグロビン測定値を得ることができる。このような態様において、更なる測定値はいずれかの適当な統計的方法(例えば、回帰、最小二乗法、最大公算、異常値分析、等)に従って希釈補正の正確さおよび/または精度を改善するために使用することができる。
この例の方法において、「希釈前」測定値は下つき文字「0」を伴って、そして「希釈
後」測定値は下つき文字「l」を伴って表される。更に、この例において、血液試料は微粒子、例えば赤血球および白血球(下つき文字「c」)および血漿(下つき文字「p」)を含むと考えられるであろう。Vにより表される血液の容量において、容量Vが微粒子を含み、残りの容量V=V−Vは血漿を含む。従ってヘマトクリット、Htは
Figure 2011501681
と書くことができる。ヘモグロビン濃度HbがHtを推定するために使用される場合は、等式(1)を使用して、HbをHtに交換することができる(またはその反対も可)。
血漿中のグルコースの総量はGにより表され、そして血漿容量により掛けられた血漿グルコース濃度gに等しい。
G=gV (3)
この例において、血液試料が運ばれる時に、それはグルコースも固形物も含まない流体の容量ΔVで希釈されると推定されたい。例えば、ΔVはチューブ534(T3、図35に示された)において血液試料と混合される抗凝固剤の調節された量を表すことができる。グルコースも固形物も血液試料に添加されないと推定されるため、GおよびVの値は希釈中変化しない。その結果、
=G=G (4)
c0=Vc1=V (5)
である。
総血液容量および希釈後の血漿容量は、
=V+ΔV (6)
p1=Vp0+ΔV (7)
により、希釈前の容量および希釈物の容量ΔVに関連する。
希釈後の血漿グルコース濃度gは検体検出システム(例えば、図37のブロック3720における)により決定され、従って測定された(知られた)量である。血液試料中のグルコースの総量Gは一定であると推定されるので(希釈液によりグルコースは添加されない)、希釈前の血漿グルコース濃度の値gは未知であるが、等式(3)および(4):からgに関連付けることができる:G=gp0=g1Vp1。等式(7)と、この関係を合わせると、
Figure 2011501681
をもたらし、従って、血漿グルコース測定値の補正は、血液試料の希釈量ΔVに相関する。「希釈前」の血漿容量Vp0は等式(2)を使用することにより「希釈前」のヘマトクリットHtと置き換えることができ、それは
Figure 2011501681
[ここでVは希釈前の総血液容量である]
を与える。
ヘモグロビン濃度HbがヘマトクリットHtの代わりに測定される態様において、等式(1)を等式(9)中に使用して、
Figure 2011501681
[ここでHbはg/dLで測定される]
をもたらすことができる。
幾つかの態様において、容量ΔVおよびV(またはΔV/Vの比率)並びに値Hbを測定し、そして等式(10)を使用して、測定される血漿グルコース濃度gを調整して、未希釈血漿グルコース濃度gの推定をもたらす。例えば、抗凝固剤の添加が試料の希釈物を支配する実施において、添加される抗凝固剤の量ΔVを測定し(または知ることができる)、そして等式(10)中に使用して、検体濃度の測定値を補正することができる。
他の態様において、希釈されたヘマトクリットHt(および/または希釈されたヘモグロビン濃度Hb)を測定し、そして等式(10)の、容量を測定された血液試料の値と置き換える。例えば、流体希釈物により、何の固形物も添加されるとは推定されないので、試料中の微粒子の容量Vは一定であり、そして等式(2)および(5)をV=VHt=VHtのように合わせることができる。等式(6)を使用してVを排除すると、
Figure 2011501681
をもたらす。その結果、「希釈前」および「希釈後」のヘマトクリット(および/またはヘモグロビン濃度)の測定を使用して、分数の試料希釈物の推定値、
ΔV/V
を提供することができる。
等式(9)中への等式(11)の置換が、「希釈後」のグルコース測定値を補正するために使用することができる他の関係を提供して、「希釈前」のグルコース測定値の推定値をもたらすことができる:
Figure 2011501681
または、ヘモグロビン濃度Hbが測定される場合は(等式(1)参照)、
Figure 2011501681
である。等式(12)および(13)は、「希釈前」の検体濃度gの推定値が、いかに、測定された「希釈後」の検体濃度gに関連するかを示すために書き直すことができる:
Figure 2011501681
試料の測定可能な希釈物がない場合は、「希釈前」および「希釈後」のHtおよび/またはHb測定値は実質的に同一であろう(例えば、角括弧中の因数はほぼ1に等しいであろう)、そして等式(14)および/または(15)は、期待されるように
Figure 2011501681
であることを示す。幾つかの態様において、HtとHt(またはHbとHb)間の変化が、試料の希釈よりもヘマトクリット(および/またはヘモグロビン)センサーにより、測定誤差をより良く表す場合は、等式(14)または(15)に示した補正は適用されない。試料の測定可能な希釈が起る場合は、Ht(および/またはHb)の「希釈前」および「希釈後」の値は異なるであろう、そして等式(14)および(15)中の角括弧内の因数は少なくとも一部は希釈に起因するおよその補正因子を提供する。
従って、例えば、Hb、Hbおよびgが測定される態様(例えば、図35および36に示した態様)において、等式(13)(または等式(15))は「希釈前」の検体濃度gを推定するために使用することができる関係を提供する。前記の例はグルコース濃度について説明されたが、これには限定されず、本明細書に記載の例の方法は血漿中に測定されるあらゆる検体の濃度を補正するために使用することができる。更に、それらの誘動に参加した種々の推定が緩和される場合は、等式(2)〜(15)は容易に変更することができる。例えば、血液試料に添加される希釈液が、知られた量(または濃度)の、問題の検体および/または血液固形分を含む場合は、検体濃度の適当な補正物を誘動することができる。更に、血液試料が患者(または体外の流体容器)と検体測定装置(例えば
、遠心機および分光分析器)の間を輸送されている間に、2種を超えるヘマトクリット(および/またはヘモグロビン濃度)測定が実施される場合は、等式(12)〜(15)も変更することができる。多数のバリエーションが想定され、そして本明細書の教示を使用して、各々のこのようなバリエーションに対して適当な補正値を容易に決定することができる。例えば、多数の実施において、補正は線状(例えば、アフィン)関係であり、従って「希釈前」の濃度推定値は、g=Cg+D[ここでCは補正因子であり、Dは補正オフセットである]に従う「希釈後」濃度測定値に関連するであろう。前記の例の補正法において、補正オフセットD=0であり、そして補正因子Cは等式(14)中(ヘマトクリットが測定される場合)または等式(15)(ヘモグロビン濃度が測定される場合)中の角括弧内の量である。他の態様において、補正オフセットはゼロではない。例えば、補正オフセットは少なくとも一部は、問題の検体をも含む希釈液に対して修正することができる。
本明細書全体を通して「幾つかの態様」または「一つの態様」の言及は、少なくとも幾つかの態様中に、その態様と関連して説明された特定の特徴物、構造または特性が含まれることを意味する。従って、本明細書全体の種々の場所における「幾つかの態様において」または「一つの態様において」の句の出現は、必ずしもすべて同一態様を表すとは限らず、そして一種または複数の同一または異なる態様を表すかも知れない。更に、特定の特徴物、構造物または特性は、一種または複数の態様において、本開示から当業者に明白であるように、あらゆる適当な方法で組み合わせることができる。
本出願書に使用される用語「含んでなる」、「含む」、「有する」、等は同義であり、限定されない方法で包括的に使用され、そして更なる要素、特徴物、行動、操作、等を排除しない。更に、用語「または」は、例えば、要素のリストを結合するために使用される時は、用語「または」はリスト中の要素の一つ、幾つか、またはすべてを意味するように、その包括的な意味で(そしてその排他的意味でなく)使用される。
同様に、態様の前記の説明において、本開示を簡素化し、そして一種または複数の種々の発明の様相の理解を助ける目的で、種々の特徴物が、時々、一つの態様、図面、またはその説明において一緒にまとめられることを認めなければならない。しかし、開示のこの方法は、どんな請求項もその請求項中に明白に列挙されているより多くの特徴物を必要とする意図を反映するものと解釈することはできない。むしろ、本発明の様相はどんな一つの前記の開示態様のすべての特徴物よりも少ない組み合わせに存在する。
開示されたシステムおよび方法の態様は、現場の(local)、および/または遠隔装置、構成部分および/またはモジュールを使用し、そして/またはそれを使用して実行することができる。用語「離れた」は現場に保存されない、例えばローカルバスによってはアクセスできない装置、構成部分および/またはモジュールを含むことができる。従って、遠隔装置は、物理的に同室に配置され、スイッチまたは地方区域のネットワークのような装置により接続された装置を含むことができる。他の状況においては、遠隔装置はまた、例えば、異なる場所、建物、市、国、等におけるような離れた地理的区域に配置することができる。
本明細書に記載された方法および工程は、一種または複数の一般的および/または特別の目的のコンピュータにより実行される、ソフトウェアコードモジュールにおいて具体化し、そして一部または全体的にそれにより自動化することができる。用語「モジュール」は、例えばCまたはC++のようなプログラム言語で書かれる、恐らくエントリーおよびエクシットポイントをもつ、ハードウェアおよび/またはファームウェアにおいて具体化されたロジックあるいはソフトウェア指示の集合を表す。ソフトウェアモジュールは、動的に(dynamically)結合された図書館にインストールされた、実行可能なプ
ログラムに編成され、それに結合されることができるか、あるいは、例えば、BASIC、PerlまたはPythonのような翻訳されたプログラム言語で書くことができる。ソフトウェアモジュールは他のモジュールまたはそれら自体から呼び出すことができ、そして/または検出された事象または妨害物に応答して呼び出すことができることが認められるであろう。ソフトウェアの指示は、消去可能な、プログラム可能な、読取りのみの記憶装置(EPROM)のようなファームウェア中に組み込むことができる。更に、ハードウェアモジュールは、ゲートおよびフリップフロップのような結合ロジック単位よりなることができ、そして/またはプログラム可能なゲート配列、適用特異的集積回路および/またはプロセッサーのようなプログラム可能な単位よりなることができることは認められるであろう。本明細書に記載のモジュールは好ましくは、ソフトウェアのモジュールとして実行されるが、ハードウェアおよび/またはファームウェア中に表すことができる。更に、幾つかの態様において、モジュールは別々にコンパイルすることができるが、他の態様においては、モジュールは別々にコンパイルされたプログラムの指示のサブセットを表すことができ、そして他のロジカルプログラム単位に利用可能なインターフェイスをもたないかも知れない。
特定の態様において、コードモジュールはあらゆるタイプのコンピュータ読取り可能な媒体または他のコンピュータ保存装置において具現され、そして/または保存されることができる。幾つかのシステムにおいて、システムに入力されるデータ(および/またはメタ・データ)、システムにより作成される(generate)データ、および/またはシステムにより使用されるデータは、関連データベースおよび/または単層ファイルシステムのようなあらゆるタイプのコンピュータデータ保存装置中に保存することができる。本明細書に記載のあらゆるシステム、方法および工程は、患者、医療サービス実行者、監督者、他のシステム、構成部分、プログラム、等との交信を許すようになっているインターフェイスを含むことができる。
本明細書に参照により多数の出願物、刊行物および外部文書を引用することができる。本明細書の本文中の記述と、引用されたいずれかの文書中の記述間のあらゆる矛盾または抵触は本文中の記述に有利に解決するべきである。
本開示は、特定の好ましい態様および実施例の具体的背景において説明されたが、特別に説明された態様を超えて、他のそれに代わる態様および/または使用および明らかな変更物および同等物に及ぶことは、当業者により理解されるであろう。従って、次の請求項の範囲は前記の特定の態様により限定されるべきではないことが意図される。

Claims (59)

  1. 患者の末端(end)を通して患者内の体液と流体連絡を提供するようになっている流体輸送ネットワーク、
    流体輸送ネットワークに結合された少なくとも1種のポンプシステム、該ポンプシステムは、ポンプシステムが患者の末端から体液試料を採取し、そして前述の体液試料を体液分析器の方向に輸送するように操作可能な試料採取モード、並びにポンプシステムが注入液を患者に輸送するように操作可能な注入モード、を有する、
    流体輸送ネットワークを介してアクセス可能な体液分析器、該体液分析器は体液中の少なくとも1種の検体の特徴を測定し、そして測定された特徴から少なくとも1種の検体の濃度を決定するようになっている、並びに
    体液分析器と連絡する処置投与システム、該処置投与システムはコンピュータの記憶装置中に保存された処置投与プロトコールを含み、そして注入物質の、血糖調節を提供するようになっている推奨量を自動的に決定するようになっており、ここで体液分析器は、少なくとも一部は、測定された検体濃度および保存された処置投与プロトコールに基づいて推奨量を決定する、
    該処置投与システムは患者に推奨量の注入物質を送達するための、可変ポンプ速度を有する処置ポンプを含んでなる:
    を含んでなる検体検出および処置投与システム。
  2. 処置ポンプが、患者の末端を通して、基礎速度で連続的に注入物質を送達するようになっている、請求項1の検体検出システム。
  3. 処置ポンプが、患者の末端を通して、ボーラス注射として推奨量の注入物質を送達するようになっている、請求項1の検体検出システム。
  4. 処置ポンプが、推奨量の間欠的ボーラス注射と組み合わせて、基礎速度で連続的に注入物質を送達するようになっている、請求項1の検体検出システム。
  5. 2回のボーラス注射の間の期間が少なくとも一部は推奨量および基礎速度に基づいて決定される、請求項4の検体検出システム。
  6. 処置ポンプが、ポンプシステムの注入モード期間中に前述の患者の末端を通して推奨量の注入物質を患者に送達するようになっている、請求項1の検体検出システム。
  7. 体液分析器が分光分析器を含んでなる、請求項1の検体検出システム。
  8. 体液分析器が電気化学分析器を含んでなる、請求項1の検体検出システム。
  9. 少なくとも一種の検体がグルコースを含んでなる、請求項1の検体検出システム。
  10. 注入物質がインスリンおよびデキストロースよりなる群から選択される物質を含んでなる、請求項1の検体検出システム。
  11. ポンプ単位装置が容積測定ポンプ、シリンジポンプ、蠕動ポンプ、真空ポンプ、電気ポンプ、機械的ポンプまたは油圧ポンプ:よりなる群から選択される、請求項1の検体検出システム。
  12. 投与プロトコールが厳重な血糖調節プロトコールを含んでなる、請求項1の検体検出システム。
  13. 処置投与システムが、測定値データベースにアクセスし、体液分析器による検体濃度の一種または複数の決定値に基づいて検体の平均濃度を計算し、そして検体の平均濃度に基づいて注入物質の推奨量を決定するようになっている、請求項1の検体検出システム。
  14. 処置投与システムが、測定値データベースにアクセスし、検体の濃度変化率を計算し、そして検体濃度の変化率に基づいて注入液の推奨量を決定するようになっている、請求項1の検体検出システム。
  15. 注入物質の推奨量、実際の量、またはそれら双方に関連した情報を示す投与グラフィックを含むユーザ・インターフェイスを更に含んでなる、請求項1の検体検出システム。
  16. ユーザ・インターフェイスがユーザの入力を受けるようになっている入力要素を含み、該ユーザ・インターフェイスが更に、少なくとも一部はユーザの入力に基づいて注入液の実際の量を調整するようになっている、請求項15の検体検出システム。
  17. ユーザ・インターフェイスがタッチスクリーンディスプレイを含んでなり、そして入力要素がタッチスクリーン上のボタンを含んでなる、請求項16の検体検出システム。
  18. 患者の末端を通して患者の体液と流体連絡を提供するようになっている流体輸送ネットワーク、
    流体輸送ネットワークに結合された少なくとも1種のポンプシステム、該ポンプシステムは、該ポンプシステムが患者の末端から体液の試料を採取し、そして前述の体液の試料を体液分析器の方向に輸送するように操作可能な試料採取モード、並びに、該ポンプシステムが注入液を患者に輸送するように操作可能な注入モード、を有する、
    流体輸送ネットワークを介してアクセス可能な体液分析器、該体液分析器は体液中の少なくとも1種の検体の特徴を測定し、そして測定された特徴から少なくとも1種の検体の濃度を決定するようになっている、並びに
    体液分析器と連絡する処置投与システム、該処置投与システムはコンピューターの記憶装置中に保存された処置投与プロトコールを含み、そして血糖調節を提供するようになっている注入物質の推奨量を自動的に決定するようになっており、ここで該推奨量は、少なくとも一部は体液分析器による検体濃度の一種または複数の決定値および処置投与プロトコールに基づいて決定され、
    該処置投与システムは基礎送達システムおよびボーラス注射システムを含んでなり、双方のシステムは、前述の患者の末端を通し、そして同一の静脈内アクセスラインを通して患者に注入物質を送達するようになっている:
    を含んでなる、検体検出および処置投与システム。
  19. 基礎送達システムが、患者の末端を通して基礎速度で連続的に注入物質を送達するようになっている、請求項18の検体検出システム。
  20. ボーラス注射システムが、患者の末端を通してボーラス注射として推奨量の注入物質を送達するようになっている、請求項18の検体検出システム。
  21. 基礎送達システムおよびボーラス注射システムが可変ポンプ速度を有する1基の処置ポンプにより制御される、請求項18の検体検出システム。
  22. 基礎送達システムおよびボーラス注射システムが別々のポンプを有するが、各ポンプが連動して同一の静脈内アクセスラインを通して注入する、請求項18の検体検出システム。
  23. 体液の試料中の一種または複数の検体の濃度を決定し、かつ調節するための検体検出および制御システムであって、
    制御システム、
    体液の試料中の少なくとも一種の検体の特徴を測定し、そして測定された特徴に基づいて試料中の検体の濃度を決定するようになっている検体検出器、
    検体検出器に操作可能に結合された流体処理システム、該流体処理システムは患者の末端を通して患者と連絡している流体通路を含んでなる、
    流体処理システムと連動し、そして分析のために1時間未満の採取間隔で定期的に患者から体液の試料を採取するようになっているポンプ単位装置、
    患者の血糖レベルを調節するようになっている注入液源、該注入液源は流体処理システムと流体連絡している、並びに
    体液分析器と連絡している処置投与システム、該処置投与システムは処置投与プロトコールを含み、そして注入液の推奨量を決定するようになっており、ここで該推奨量は、少なくとも一部は、体液分析器による検体の濃度の一種または複数の決定値および処置投与プロトコールに基づいて決定される:
    を含んでなるシステム。
  24. 注入液がグルコースまたはデキストロースを含んでなる、請求項23のシステム。
  25. 注入液がインスリンを含んでなる、請求項23の検体検出および制御システム。
  26. 45分以下の採取間隔で体液の試料を採取するようになっている、請求項23の検体検出および制御システム。
  27. 30分以下の採取間隔で体液の試料を採取するようになっている、請求項23の検体検出および制御システム。
  28. 15分以下の採取間隔で体液の試料を採取するようになっている、請求項23の検体検出および制御システム。
  29. 注入液の注入が採取間隔より短い間隔で許されるように、注入源が患者から短距離内に配置されている、請求項23の検体検出および制御システム。
  30. 注入源が、流体通路の患者側末端が患者と連動する(interfaces with)、サイトの短い流体距離内に配置されている、請求項23の検体検出および制御システム。
  31. 注入源が、制御システムからの指示を受けた1分以内に、患者に注入液を送達する、請求項23の検体検出および制御システム。
  32. 注入源が、制御システムから指示を受けた1〜5分以内に患者に注入液を送達する、請求項23の検体検出および制御システム。
  33. 注入源が、制御システムから指示を受けた1〜10分以内に患者に注入液を送達する、請求項23の検体検出および制御システム。
  34. 患者の体液中の検体を分析する方法であって、
    体液分析器を患者の体液と流体連絡に配置する工程、
    体液の試料を体液分析器の方向に輸送する工程:
    を含んでなる方法であって、
    体液分析器は、該分析器が患者の体液と流体連絡にある間に、体液中の検体の特徴を測定し、そして体液中の検体の濃度を決定し、そして
    体液分析器と連絡している処置投与システムは、少なくとも一部は、体液分析器による検体濃度の一種または複数の決定値および処置投与プロトコールに基づいて、注入液の推奨量を決定する、
    方法。
  35. 体液分析器が分光分析器を含んでなる、請求項34の方法。
  36. 検体がグルコースを含んでなり、そして注入液がインスリンを含んでなる、請求項34の方法。
  37. 処置投与システムが厳重な血糖調節プロトコールを含んでなる、請求項36の方法。
  38. 患者に対して推奨量の注入液を注入する工程を更に含んでなる、請求項34の方法。
  39. 注入液の推奨量、実際の量、または双方に関連した情報を示すユーザ・インターフェイスを提供する工程を更に含んでなる、請求項34の方法。
  40. ユーザ・インターフェイスを介して、注入液の実際の量を調整する工程を更に含んでなる、請求項39の方法。
  41. 体液分析器を患者の体液と流体連絡に配置する工程が更に、
    患者の末端を有する流体輸送ネットワークを提供する工程、および
    流体輸送ネットワークを使用して、患者の末端を通して患者の体液と流体連絡を確立する工程、ここで該体液分析器は流体輸送ネットワークを介してアクセス可能である:
    を含んでなり、そして
    体液分析器の方向へ体液試料を輸送する工程は、患者の末端から、そして体液分析器の方向へ体液試料を引き出す工程を含んでなる、請求項34の方法。
  42. 体液試料中の一種または複数の検体の濃度をモニターしそして調節する方法であって、
    患者に流体連絡を提供し、
    1時間未満の引き出し間隔で特定容量の体液を患者から定期的に採取し、
    1基または複数のセンサーを使用して採取された流体の特性を検出し、
    採取された容量の流体を分析部分と返却部分に分割し、
    前述の分析部分の特徴を測定して、前述の分析部分中の検体の濃度を決定し、
    少なくとも一部は、体液分析器による検体濃度の一種または複数の決定値および処置投与プロトコールに基づいて、注入液の推奨量を決定し、そして
    処方された注入液の送達速度で、推奨量の注入液を患者に注入するように注入液システムに指示を提供する工程:
    を含んでなる、方法。
  43. 患者の体液と流体連絡を提供するようになっている流体輸送ネットワーク、
    流体輸送ネットワークを介してアクセス可能な体液分析器、該体液分析器は、体液中の少なくとも一種の検体の特徴を測定し、そして測定された特徴から少なくとも一種の検体の濃度を決定するようになっており、
    体液分析器と連絡している処置投与システム、該処置投与システムは処置投与プロトコールを含み、そして血糖調節を提供するようになっている注入液の推奨量を決定するようになっており、ここで該推奨量は、少なくとも一部は、体液分析器による検体の濃度の一
    種または複数の決定値および処置投与プロトコールに基づいて決定され、
    流体輸送ネットワークに結合された処置ポンプ、該処置ポンプは患者の末端を通して患者に注入液を輸送するように操作可能である、並びに
    グラフィックのユーザ・インターフェイスを含んでなる流体システム制御装置、該流体システム制御装置は処置ポンプを起動し、そしてポンプの拍動率を制御するようになっている:
    を含んでなる、検体検出および処置投与システムであって、
    該流体システム制御装置および体液分析器は双方とも、単一ハウジング内に含まれ、グラフィックのユーザ・インターフェイスは同一ハウジング内に配置され、そしてグラフィックのユーザ・インターフェイスは決定された検体濃度および推奨量をディスプレイするようになっている、システム。
  44. グラフィックのユーザ・インターフェイスがユーザの入力を受け入れるようになっている入力要素を含み、ユーザ・インターフェイスが更に、少なくとも一部は、ユーザの入力に基づいて注入液の実際量を調整するようになっている、請求項42のシステム。
  45. グラフィックのユーザ・インターフェイスが推奨量および実際量の双方をディスプレイするようになっており、その推奨量および実際量が双方とも注入速度として表される、請求項44のシステム。
  46. グラフィックのユーザ・インターフェイスがユーザの入力を受け入れるようになっている入力要素を含み、該ユーザ・インターフェイスが少なくとも一部は、ユーザの入力に基づいてポンプ単位装置を起動するようになっている、請求項42のシステム。
  47. 体液源と流体連絡している流体素子システム、該流体素子システムは体液源から体液の試料を獲得するようになっており、
    体液の試料または体液の試料の成分を分析するようになっている検体検出システム、並びに
    流体注入システム:
    を含んでなる検体モニターシステムであって、
    ここで検体検出システムは、前述の体液の試料または体液の試料の成分中の検体の濃度を決定するようになっており、
    検体検出システムは、測定値データベースにアクセスし、そして決定された濃度および、測定値データベース中に保存された検体の濃度の一種または複数の以前の値に基づいて、検体の平均濃度を計算するようになっている、
    システム。
  48. 検体検出システムが更に、検体の濃度の変化率を決定するようになっている、請求項47の検体モニターシステム。
  49. 決定された濃度が処方範囲内に入らない場合に、検体検出システムが、検体の平均濃度に基づいて推奨処置量を決定する、請求項47の検体モニターシステム。
  50. 検体検出システムが流体注入システムと連絡して、推奨処置量を送達する、請求項49の検体モニターシステム。
  51. 体液源と流体連絡している流体素子システム、該流体素子システムは最初に流体源からの体液の最初の試料を得るようになっており、
    体液の最初の試料または体液の最初の試料の成分を分析するようになっている検体検出システム、および
    流体注入システム;
    を含んでなる検体モニターシステムであって、
    ここで該検体検出システムは、前述の体液の最初の試料または体液の最初の試料の成分中の検体の濃度を決定し、そして決定された濃度の値を測定値データベース中に保存するようになっており、
    該流体素子システムは更に、二回目に体液の第二の試料を得て、そして前述の第二の試料を分析のために検体検出システムに提供し、
    該検体検出システムが第二の試料または第二の試料の成分を分析し、そして第二の試料または第二の試料の成分中の検体濃度を決定し、
    第二の試料中の検体濃度が処方範囲内に入らない場合は、検体検出システムが検体の濃度の変化率を計算し、そして検体の濃度の変化率に基づいて処置量を決定し、そして
    検体検出システムが流体注入システムと連絡して、決定された処置量を送達する、
    システム。
  52. 体液源と流体連絡している流体素子システム、該流体素子システムは一定の時間間隔内に数回、体液源から体液の試料を得るようになっており、
    体液試料または体液試料の成分を分析し、そして前述の体液試料または体液試料の成分中の検体の濃度を決定するようになっている検体検出システム、ここで該検体検出システムは更に、測定値歴にアクセスし、そして測定値歴中の検体の推定濃度を保存するようになっており、
    フィードバックシステム、並びに
    ユーザからの入力を受け入れるようになっているユーザ・インターフェイス:
    を含んでなる、検体モニターシステムであって、
    ここでフィードバックシステムが、ユーザからの入力および測定値歴中に保存された検体濃度の一種または複数の以前の値、に基づいて、将来時の検体濃度の予測値を計算し、そして
    濃度の予測値が許容され得る範囲内に入らない場合は、フィードバックシステムがユーザに警告する、
    システム。
  53. 体液源と流体連絡している流体素子システム、該流体素子システムは、一定の時間間隔内に数回、体液源から体液の試料を獲得するようになっている、
    体液試料または体液試料の成分を分析し、そして前述の体液試料または体液試料の成分中の検体濃度を決定するようになっている検体検出システム、ここで該検体検出システムは更に測定値歴にアクセスし、そして測定値歴中に検体の推定濃度を保存するようになっており、
    複数の注入液源を含んでなる流体注入システム、各注入液源は一種または複数の薬剤または化学薬品を提供するようになっており、
    ユーザ・フィードバックシステム、
    単独でまたは組み合わせて、医学的危険を提供する可能性がある種々の知られた物質に関連したスペクトルのカタログを含んでなる監視項目リスト、該監視項目リストはユーザ・フィードバックシステムに電気的にアクセス可能である;並びに
    ユーザに情報を提供し、そしてユーザからの入力を受け入れるようになっているユーザ・インターフェイス:
    を含んでなる検体モニターシステムであって、
    ここで、フィードバックシステムは、複数の注入液源の内容物の、一種または複数の分光学的測定値を獲得し、分光学的測定値を監視項目リストと比較し、そして監視項目リスト中の何かの物質が複数の注入液源中に検出される場合は、ユーザ・インターフェイスを介してユーザに警告するようになっている、システム。
  54. ポンプ、弁並びに、流体源から流体を採取し、そしてその流体の一部を検体モニターシステムに送達するようになっている流体通路、を伴う流体制御装置、
    流体またはその一部を照射し、そして、発信または反射された二次光線を検出し、そしてその二次光線に基づいて流体中の検体濃度を決定するようになっている光学的グルコースメーター、
    以下:
    インスリンおよび糖よりなる群から選択される処置物質の貯蔵器、
    インスリンおよび/または糖を注入することにより流体源中のグルコースレベルを調整するようになっているポンプ、並びに
    ポンプを制御するようになっている制御装置:
    を含んでなるグルコース調整システム:
    を含んでなるグルコースモニターおよび調整の併用システム。
  55. 体液分析器が1日2回以下の補正用に設定されている、請求項54の検体検出システム。
  56. 体液分析器が1日1回以下の補正用に設定されている、請求項54の検体検出システム。
  57. 体液分析器が36時間毎に1回以下の補正用に設定されている、請求項54の検体検出システム。
  58. 体液分析器が2日毎に1回以下の補正用に設定されている、請求項54の検体検出システム。
  59. 体液分析器が3日毎に1回以下の補正用に設定されている、請求項54の検体検出システム。
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