JP2013514839A - Circulating pressure monitoring using infusion pump - Google Patents
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Abstract
注入を受容する患者の中心静脈圧を監視するための低コストの移動可能なシステムが提供される。本発明の圧力監視システムは、注入流体を患者に供給するために、ポンプおよび流量計を利用する。所望の注入流体流量を達成および維持するために、コントローラによってポンプに連絡される制御因子およびその変化に基づいて、患者の静脈圧および/または定量的な圧力データの相対的な変化が取得される。本発明の圧力監視システムは、好ましくは、患者への流体の流入のために、圧電マイクロポンプおよび流量計を利用する。A low cost mobile system is provided for monitoring central venous pressure of a patient receiving an infusion. The pressure monitoring system of the present invention utilizes a pump and a flow meter to deliver infusion fluid to the patient. Relative changes in the patient's venous pressure and / or quantitative pressure data are obtained based on control factors communicated to the pump by the controller and changes thereof to achieve and maintain the desired infusion fluid flow rate. . The pressure monitoring system of the present invention preferably utilizes a piezoelectric micropump and a flow meter for the inflow of fluid into the patient.
Description
(関連出願の相互参照)
本願は、米国仮特許出願第61/287,881号(名称「MEMS Pump for Medical Infusion Pump」、2009年12月18日出願)、米国仮特許出願第61/287,903号(名称「Pump Stay」、2009年12月18日出願)、米国仮特許出願第61/287,912号(名称「Micro Infusion Pump System Software」、2009年12月18日出願)、および米国仮特許出願第61/287,991号(名称「Central Venous Pressure Monitoring Using Micro Infusion Pump」、2009年12月18日出願)の優先権を主張し、これらの出願の内容は各々その全体が本明細書に援用される。
(Cross-reference of related applications)
The present application is based on US provisional patent application 61 / 287,881 (named “MEMS Pump for Medical Infusion Pump”, filed December 18, 2009), US provisional patent application 61 / 287,903 (named “Pump Stay”). ", Filed December 18, 2009), US provisional patent application 61 / 287,912 (named" Micro Infusion Pump System Software ", filed December 18, 2009), and US provisional patent application 61/287. , 991 (named “Central Venous Pressure Monitoring Using Micro Infusion Pump”, filed December 18, 2009), the contents of each of which are hereby incorporated by reference in their entirety.
(発明の分野)
本発明は、循環圧監視システムおよび関連方法に関し、より具体的には、圧電駆動注入ポンプを利用する中心静脈圧監視システムに関する。
(Field of Invention)
The present invention relates to a circulating pressure monitoring system and related methods, and more particularly to a central venous pressure monitoring system that utilizes a piezoelectrically driven infusion pump.
医療治療の間に、患者の身体から得られた情報は、患者の健康を査定する際の重要なツールである。特に、患者からの生物学的情報は、疾患または医療治療の状態のインジケータとして使用することができる。そのような情報は、一般的には、特殊医療機器の使用を介してのみ取得することができる。しかしながら、そのような特殊医療機器は、多くの場合、コストがかかり、および/または病院、医院、または他の医療場所の外での移動および使用に対して実用的でない。故に、ホームケアまたは別の遠隔場所におけるケアを受ける患者に対するリアルタイムの生物学的情報を取得することは、非常に困難である。自宅および他の遠隔の患者ケアモデルの使用の増加に向かう傾向に照らして、リアルタイムの患者情報を取得不能であることは、深刻な問題であって、一部の場合には、患者の深刻な健康状態の発症に寄与し得ることが明らかになっている。 Information obtained from the patient's body during medical treatment is an important tool in assessing the patient's health. In particular, biological information from a patient can be used as an indicator of a disease or medical treatment status. Such information can generally only be obtained through the use of special medical equipment. However, such specialized medical devices are often costly and / or impractical for movement and use outside a hospital, clinic, or other medical location. Therefore, it is very difficult to obtain real-time biological information for patients receiving home care or care at another remote location. Inability to obtain real-time patient information in light of the trend toward increased use of home and other remote patient care models is a serious problem, and in some cases, the patient's It has been shown that it can contribute to the development of health conditions.
リアルタイムの中心静脈圧は、患者のケアに極めて重要であり得る生物学的情報の一例である。例えば、高カロリー注入法である中心静脈栄養法は、術後回復の間の栄養補助方法として広く実践されている。特に、循環系を伴う外科手術の場合、2000cc以上の液体が、1日に患者の体内に注入されるので、中心静脈圧が、注入の間、一般に監視される。患者の中心静脈圧値は、とりわけ、比較的高い容量注入によって患者の心臓に負荷がかかっているか否かを示す役割を果たす。高カロリー注入が行われる場合、二重カテーテル(二重内腔)または三重カテーテル(三重内腔)が、多くの場合、使用される。内腔のうちの1つは、注入流体を導入するために使用され、第2の内腔は、中心静脈圧を測定するために使用される。中心静脈圧を測定するように動作可能な圧力計は、非常に高価である。故に、そのような計器は、ホームケアモデルの一部として中心静脈栄養法を受ける患者に利用することは不可能である。 Real-time central venous pressure is an example of biological information that can be critical to patient care. For example, central parenteral nutrition, which is a high-calorie infusion method, is widely practiced as a nutritional support method during postoperative recovery. In particular, in the case of surgery involving the circulatory system, more than 2000 cc of fluid is infused into the patient's body per day, so central venous pressure is generally monitored during the infusion. The patient's central venous pressure value serves, among other things, to indicate whether the patient's heart is under stress by relatively high volume injections. When high calorie infusion is performed, a double catheter (double lumen) or triple catheter (triple lumen) is often used. One of the lumens is used to introduce infusion fluid and the second lumen is used to measure central venous pressure. A pressure gauge operable to measure central venous pressure is very expensive. Therefore, such an instrument is not available for patients undergoing central parenteral nutrition as part of a home care model.
この分野において必要とされるのは、患者循環圧を決定するための低コストの移動可能な手段である。 What is needed in this field is a low-cost movable means for determining patient circulation pressure.
本発明は、注入を受容する患者の中心静脈圧を監視するための低コストの移動可能な手段を提供する。本発明の圧力監視システムは、好ましくは、患者への流体の流入のために、圧電マイクロポンプおよび流量計を利用する。所望の注入流体流量を達成および維持するために、マイクロポンプに連絡される制御因子およびその変化に基づいて、患者の静脈圧および/または定量的な圧力データの相対的変化が取得される。 The present invention provides a low-cost movable means for monitoring the central venous pressure of a patient receiving an infusion. The pressure monitoring system of the present invention preferably utilizes a piezoelectric micropump and a flow meter for the inflow of fluid into the patient. Relative changes in the patient's venous pressure and / or quantitative pressure data are obtained based on the control factors communicated to the micropump and changes to achieve and maintain the desired infusion fluid flow rate.
本発明の実施形態が可能である、これらおよび他の側面、特徴、ならびに利点は、添付図面を参照することによって、本発明の実施形態の以下の説明から明白となり、解明されるであろう。 These and other aspects, features, and advantages of which embodiments of the present invention are possible will become apparent and elucidated from the following description of embodiments of the invention with reference to the accompanying drawings.
次に、本発明の具体的実施形態について、添付図面を参照して説明する。しかしながら、本発明は、多くの異なる形式で具現化されてもよく、本明細書に記載される実施形態に限定されるものとして解釈されるべきではなく、むしろ、これらの実施形態は、本開示が、詳細かつ完璧となり、当業者に発明の範囲を完全に伝達するように提供される。添付図面に例示される実施形態の詳細な説明で使用される用語は、本発明の限定を意図するものではない。図面中、同一番号は、同一要素を指す。 Next, specific embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, the present invention may be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein; rather, these embodiments are disclosed in this disclosure. Are provided so as to be detailed and complete and to fully convey the scope of the invention to those skilled in the art. The terms used in the detailed description of the embodiments illustrated in the accompanying drawings are not intended to be limiting of the invention. In the drawings, the same number indicates the same element.
本発明は、病院または医院において使用することができるが、また、患者のホームケアの間の使用にも好適である低コストの移動可能かつ高精度の循環圧監視システムを提供する。概して、本発明は、注入ポンプを利用して注入流体を患者に提供し、患者循環圧データを導出するために注入ポンプ制御因子を綿密に監視することによって、これらの目標を達成する。 The present invention provides a low-cost, movable and highly accurate circulating pressure monitoring system that can be used in a hospital or clinic, but is also suitable for use during patient home care. In general, the present invention achieves these goals by utilizing an infusion pump to provide infusion fluid to a patient and closely monitoring infusion pump control factors to derive patient circulation pressure data.
図1に示されるように、本発明の一実施形態による圧力監視システム10は、注入ポンプ20と、流量計30と、コントローラ40と、患者流体ライン50とを備える。患者ライン50は、ポンプ20の下流の患者静脈60およびポンプ20の上流の流体リザーバ(図示せず)と流体的に連絡している。
As shown in FIG. 1, the
ポンプ20に関して、蠕動ポンプ、注射器ポンプ、およびエラストマーポンプを含む種々の種類の注入ポンプが、ポンプ20として利用することができることが企図される。最大の精度および利便性を達成するために、ポンプ20は、圧電効果によって駆動される微小電気機械、すなわち、MEMSのマイクロポンプであることが好ましい。要するに、そのようなマイクロポンプは、周知の集積回路加工方法および技術を使用して加工することができる。例えば、集積回路製造加工技法を使用して、小型チャネルをシリコンウエハの表面上に形成することができる。ガラス等の材料の薄片を処理されたシリコンウエハの表面上に取着することによって、流路および流体チャンバをチャネルおよびチャンバから形成することができる。次いで、圧電材料の層、すなわち、石英等の圧電体が、シリコンウエハの反対側のガラスに取着される。電圧が、圧電体に印加されると、逆圧電効果、すなわち、振動が、圧電体によって発生させられ、ガラスを介してチャンバ内の流体中に伝達される。次に、共鳴が、シリコンウエハのチャンバの中の流体の中に生成される。流体流路の中の弁および他の設計特徴の含有物を介して、シリコンウエハおよびガラス被覆によって形成されるチャンバを通る流体の正味の指向性流動を達成することができる。そのようなポンプおよび関連制御システムの実施例は、譲受人の同時係属中の米国特許出願第(現在未定)号の「Infusion Pump」および第(現在未定)号「Patient Fluid Management System」により詳細に説明されており、その内容は、全体として本明細書に組み込まれる。
With respect to
流量計30は、この分野で周知の種々の流量計を備えてもよい。例えば、流量計30は、監視される流体を加熱し、加熱器の下流の加熱された流体の流動を感知する加熱器を利用することによって、流体流量を決定するように構成されてもよい。そのような流量計は、Sensirion AG(スイス)およびSiargo Incorporated(米国)から市販されており、少なくとも、Mayerらの米国特許第6,813,944号および米国特許出願公開第2009/0164163号により詳細に説明されており、参照することによって本明細書に組み込まれる。代替として、流量計34は、流体流路の中の狭窄の両側に配置される2つの圧力センサを利用するように構成されてもよい。流体流量は、圧力センサ間の相対的差異およびその変化によって決定される。
The
流量計30は、ポンプ20およびコントローラ40から分離しているとして、図1および2に示されるが、流量計30は、ポンプ20、またはコントローラ40、または両方のいずれかに物理的に組み込まれてもよいことが理解されるであろう。コントローラ40は、ポンプ20および流量計30と電気的に連絡し、これらの構成要素の各々に電力を提供し、任意の制御またはデータフィードバック、例えば、ポンプ20および流量計30によって生成される流体流量データを受信する機能を果たす。患者ライン50は、この分野で周知の種々の異なる管類およびカテーテルシステムを備えてもよい。
Although the
動作時、ポンプ20は、矢印P1によって図1に示される注入圧力を発生させ、それによって、矢印P2によって図1に示される患者中心静脈圧を克服することによって、患者ライン50を通して患者静脈60の中に正味の流体流動を発生させる。ポンプ20の処理量が一定に維持され、患者静脈圧P2が一定のままである場合、注入圧力P1から患者静脈圧P2を引いたもの、すなわち、(P1−P2)もまた一定のままとなるであろう。しかしながら、患者静脈圧P2が変化する場合、ポンプ20の処理量、故に、ポンプ20によって発生させられる注入圧力P1は、患者への一定の流体流量を維持するために、変化させられなければならない。ポンプ20の処理量の必要な変化を達成するために、ポンプ20に対する制御因子が変更される。例えば、そのような制御因子として、電圧および/または電圧がポンプ20に提供されるときの周波数、ならびに電圧が増加および減少させられるときの速度(rate)が挙げられるが、それらに限定されない。その結果、患者静脈圧P2の変化は、ポンプ20が患者への所望の流体流動を発生または維持するために、ポンプ20に提供される制御因子に直接的に反映される。言い換えると、ポンプ20に対する制御因子の変化を監視することによって、患者の中心静脈圧に関する情報を監視および決定することが可能である。
In operation, the
前述の説明によると、患者静脈圧P2の相対的な変化のみが決定されることが認識されるであろう。患者静脈圧P2の定量的な変化を決定するために、ポンプ20に対する制御因子の変化が、測定された圧力値によって較正され、および相関されなければならない。しかしながら、ポンプ20に対する制御因子が、測定されたデータによって較正されると、容易に利用可能なポンプ20に対する制御因子だけに基づいて、患者の静脈圧P2を導出することが可能であり、すなわち、血圧計等の高価な移動可能でない医療機器によらずに、患者静脈圧P2を決定することが可能である。
It will be appreciated that, according to the foregoing description, only the relative change in patient venous pressure P2 is determined. In order to determine the quantitative change in patient venous pressure P2, the change in control factor for
定量的な静脈圧データは、制御因子と圧力との関数範囲上において、ポンプ20に対する特定の制御因子を中心静脈圧等の特定の圧力と実験的に相関させることによって導出される。本発明の圧力監視システム10は、患者の中心静脈圧を独立して測定し、および図2に示されるユーザインターフェース70に患者の中心静脈圧を直接入力することによって、相関された制御因子と圧力データとに対して、最初に較正されることができる。
Quantitative venous pressure data is derived by experimentally correlating specific control factors for the
代替として、より正確な初期較正は、少なくとも一時的に、血圧計を圧力監視システム10と組み合わせることによって達成されることができる。例えば、図2を参照すると、患者ライン50が患者に接続される前に、システム10は、患者ライン50が開放または非拘束の構成にある間に、流体リザーバ90から、ポンプ20、流量計30、および患者ライン50を通して、例えば、全体非経口高栄養法等の注入流体を圧送することによって呼水が差される。注入流体が、ポンプ20、流量計30、および患者ライン50を通して圧送されるとき、ユーザは、ユーザインターフェース70を介して、コントローラ40に、この非拘束流動がシステム10のゼロ背圧状態が存在する第1の較正点を表すことを示す。次に、患者ライン50は、患者静脈60と流体的に連絡した状態に置かれる。同時または実質的に同時に、血圧計80が、ポンプ20および流量計30の下流の患者ライン50と流体的に連絡した状態に置かれる。注入流体の圧送が、所望の処理量において開始され、ユーザは、ユーザインターフェース70を介して、コントローラ40に第2の較正点が達成されたことを示す。次いで、第1および第2の較正点に対応する制御因子および圧力が、前述の実験的に取得された制御因子/圧力データと相関されることにより、圧力監視システム10から注入流体を受ける患者に対するリアルタイムの圧力データを導出する。
Alternatively, more accurate initial calibration can be achieved at least temporarily by combining a sphygmomanometer with the
圧力監視システム10が、上述のように一旦、較正されると、血圧計80は、システム10から除去されることができ、医療提供者は、圧力監視システム10に依存して患者静脈圧P2を提供することができる。故に、患者は、重要な患者情報を犠牲にする必要なく、またはコストのかかる血圧計80を移転する必要もなく、移転されることができる。
Once the
コントローラ40は、測定された流量データを分析し、ユーザによって入力された所望の流量と比較するように動作可能である。必要に応じて、コントローラ40は、変化状態、例えば、注入の間に遭遇する患者静脈圧P2の変化に従って、補償または改訂された制御因子を決定し、ポンプ20に連絡してもよい。コントローラ40はまた、前述のデータのいずれかを遠隔場所まで連絡するように動作可能である。
The
例えば、高カロリー輸液が、患者の自宅において患者によって受容される場合、コントローラは、監視のために、患者の医療提供者の病院または医院に、流量および決定された患者静脈圧データを連絡するように動作可能である。コントローラ40が、医療提供者に、患者の健康が危険であるか、また注入システムの構成要素に注意する必要があることを示す場合、医療提供者は、状況を迅速に査定し、必要に応じて患者に援助を派遣することが可能である。故に、本発明は、深刻な患者の疾患を低減または防止するように動作可能である。
For example, if a high calorie infusion is received by the patient at the patient's home, the controller communicates the flow rate and determined patient venous pressure data to the patient's health care provider's hospital or clinic for monitoring. Can be operated. If the
本発明は、特定の実施形態および用途の観点から説明されたが、当業者は、この教示に照らして、請求される発明の精神から逸脱することなく、またはその範囲を超えることなく、追加的な実施形態および修正をもたらすことができる。故に、本明細書における図面および説明は、本発明の理解を容易にするための一例として提案され、その範囲を限定するものと解釈されるべきではないことを理解されたい。 Although the present invention has been described in terms of particular embodiments and applications, those skilled in the art will recognize additional teachings in light of this teaching without departing from or exceeding the spirit of the claimed invention. Various embodiments and modifications can be provided. Therefore, it should be understood that the drawings and descriptions herein are proposed as examples for facilitating the understanding of the present invention and should not be construed as limiting the scope thereof.
Claims (19)
該方法は、
患者への注入流体の送達のための第1の注入流体圧力を生成することと、
患者循環圧に応じて、第2の注入流体圧力を生成することと、
該第1の注入流体圧力および該第2の注入流体圧力を生成するために利用される制御因子の差異に基づいて、患者循環圧データを決定することと
を含む、方法。 A method for monitoring patient circulation pressure, comprising:
The method
Generating a first infusion fluid pressure for delivery of the infusion fluid to the patient;
Generating a second infusion fluid pressure in response to the patient circulation pressure;
Determining patient circulation pressure data based on differences in control factors utilized to generate the first infusion fluid pressure and the second infusion fluid pressure.
該システムは、
注入ポンプと、
該注入ポンプと流体的に連絡している流量計と、
該注入ポンプおよび該流量計と電気的に連絡しているコントローラであって、該コントローラは、注入ポンプ制御因子と循環圧とのデータ相関をさらに含む、コントローラと
を含む、システム。 A patient circulation pressure monitoring system,
The system
An infusion pump;
A flow meter in fluid communication with the infusion pump;
A controller in electrical communication with the infusion pump and the flow meter, the controller further comprising a data correlation between the infusion pump control factor and the circulation pressure.
該方法は、
第1の制御因子を注入ポンプに提供することと、
患者循環圧に応じて、第2の制御因子を注入ポンプに提供することと、
該第1の制御因子と第2の制御因子との差異に基づいて、患者循環圧データを決定することと
を含む、方法。 A method for monitoring patient circulation pressure, comprising:
The method
Providing a first control factor to the infusion pump;
Providing a second control factor to the infusion pump in response to patient circulation pressure;
Determining patient circulation pressure data based on the difference between the first and second control factors.
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