JP2022535645A - 創傷体積推定を行う創傷療法システム - Google Patents
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Abstract
Description
図を参照すると、様々な例示的な実施形態に基づき、流体の点滴及び除去を行う創傷療法システム及びその構成要素が示される。創傷療法システムは、療法装置及び創傷ドレッシングを含み得る。療法装置は、点滴液キャニスタと、除去流体キャニスタと、弁と、空気圧ポンプと、点滴ポンプと、コントローラと、を含んでもよい。創傷ドレッシングは、創傷を取り囲む患者の皮膚に適用することができる。療法装置は、点滴液を創傷に送出し、陰圧で創傷を維持することによって陰圧創傷療法(NPWT)を提供するように構成することができる。創傷療法装置、創傷ドレッシング、及び創傷の構成要素は、陰圧回路を形成する。
ここで図1~図4を参照すると、例示的な実施形態による陰圧創傷療法(NPWT)システム100が示されている。NPWTシステム100は、チューブ108及び110を介して創傷ドレッシング112に流体接続された療法装置102を含むように示されている。創傷ドレッシング112は、創傷114を囲む患者の皮膚116に接着又は密閉されてもよい。NPWTシステム100と組み合わせて使用することができる創傷ドレッシング112のいくつかの例は、2010年1月26日に付与された米国特許第7,651,484号、2013年3月12日に付与された米国特許第8,394,081号、及び2013年11月22日に出願された米国特許出願第14/087,418号に詳細に記載されている。これらの特許及び特許出願のそれぞれの開示全体は、参照により本明細書に組み込まれる。
ここで図5を参照すると、例示的な実施形態によるコントローラ118をより詳細に示すブロック図が示されている。コントローラ118は、プロセッサ142とメモリ144を含む処理回路140を含むように示されている。プロセッサ142は、汎用プロセッサ又は特定用途向けプロセッサ、特定用途向け集積回路(ASIC)、1つ以上のフィールドプログラマブルゲートアレイ(FPGA)、処理構成要素のグループ、あるいは他の好適な処理構成要素であってもよい。プロセッサ142は、メモリ144に記憶された、又は他のコンピュータ可読媒体(例えば、CDROM、ネットワーク記憶装置、リモートサーバなど)から受信される、コンピュータコード又は命令を実行するように構成される。
特に図6を参照すると、グラフ600は、いくつかの実施形態による、コントローラ118(例えば、試験手順制御部148)が実行するように構成され得る試験手順を示す。いくつかの実施形態では、コントローラ118は、リークレートパラメータαleak及びドローダウン時間パラメータαtimeを判定するために、グラフ600に示す試験手順を実行するように構成される。
)に関する情報をポンプ制御部146に送信する。ポンプ制御部146は、ドローダウンレートに応じて創傷114の圧力をドローダウンする(例えば、陰圧を生成する)制御信号を空気圧ポンプ120に送信するように構成されている。いくつかの実施形態では、ポンプ制御部146は、1つ以上の所定のドローダウンレートに従ってドローダウンするように空気圧ポンプ120を動作させるように構成されている。いくつかの実施形態では、試験手順制御部148は、ポンプ制御部146に、空気圧ポンプ120を第1のドローダウン期間604の間、最大レートでドローダウンさせるコマンドを送信するように構成される。いくつかの実施形態では、試験手順制御部148は、操作変数uの値をポンプ制御部146に送信し、空気圧ポンプ120を所定のドローダウンレートに従ってドローダウンさせる。例えば、試験手順制御部148は、ポンプ制御部146、操作変数uのバイナリ値(例えば、u=1又はu=0)を送信してもよい。例えば、試験手順制御部148は、ポンプ制御部146、ポンプ制御部146が空気圧ポンプ120を第1の所定のドローダウンレートでドローダウンさせるべきであることを示す操作変数の値u1=1を、ポンプ制御部146に送信してもよい。同様に、試験手順制御部148は、ポンプ制御部146、ポンプ制御部146が空気圧ポンプ120を第1の所定のドローダウンレートよりも大きい第2の所定のドローダウンレートでドローダウンさせるべきであることを示すポンプ制御部146の操作変数の値u2=1を送信してもよい。試験手順制御部148は、ポンプ制御部146、以下のような操作変数uの値の1xdベクトル、例えば、
を送信してもよい。
ここで、u1は、ポンプ制御部146が空気圧ポンプ120を第1のドローダウンレートでドローダウンさせるべきか否かを示す操作変数uのバイナリ値であり、u2は、ポンプ制御部146が空気圧ポンプ120を第2のドローダウンレートでドローダウンさせるべきか否かなどを示す操作変数uの別の値であり、udは、ポンプ制御部146が空気圧ポンプ120を第dのドローダウンレートでドローダウンさせるべきか否かを示す操作変数uの第dのバイナリ値である。例えば、d=4であり、ポンプ制御部146が空気圧ポンプ120を4つの所定のドローダウンレートに従ってドローダウンさせることができる場合、ベクトル
は以下の形態を有することができる。
例えば、ポンプ制御部146が空気圧ポンプ120を第4のドローダウンレート(すなわち、u4=1)に従ってドローダウンさせるべきであることを示す、u1=0、u2=0、u3=0、かつu4=1。いくつかの実施形態では、第dのドローダウンレート(例えば、この場合は第4)は、最も速いドローダウンレートであり、第1のドローダウンレートは、最も遅いドローダウンレートである。いくつかの実施形態では、試験手順制御部148は、ポンプ制御部146に、空気圧ポンプ120を第1のドローダウン期間604の最も速いドローダウンレートでドローダウンさせるコマンドを送信する(例えば、ud=1)。試験手順制御部148は、第2のドローダウン期間610にわたって、空気圧ポンプの可変ドローダウンレートを使用することもできる。いくつかの実施形態では、ドローダウン時間パラメータαtimeは、第2のドローダウン期間610にわたって判定される。いくつかの実施形態では、第2のドローダウン期間610にわたる空気圧ポンプ120のドローダウンレートが速い場合、創傷114の体積推定は正確性が低いが、より速く推定される。同様に、第2のドローダウン期間610にわたる空気圧ポンプ120のドローダウンレートが遅い場合、創傷114の体積推定はより正確であるが、推定にはより長い時間を要する。いくつかの実施形態では、モデル生成部154は、以下でより詳細に説明するように、第2のドローダウン期間610の様々な所定のドローダウンレートに対するモデルfwoundを判定するように構成される。
のように、1秒間に圧力センサ130、113から受信した性能変数yのサンプル数である。例えば、試験手順制御部148が、圧力センサ130、113からの性能変数yの値を10秒間隔(すなわち、Δtleak=t2-t1=10秒)にわたって監視及び記録するように構成され、fsample=60Hz(すなわち、
)である場合、リークレート判定期間606にわたる性能変数yのサンプル数は、fsample・Δtleak=60Hz・10秒=600サンプルとなる。いくつかの実施形態では、サンプルは、圧力センサ130/113によって測定され、試験手順制御部148は、性能変数yのサンプルを、以下のようなベクトルに記録する。
ここで、S1は、リークレート判定期間606中の性能変数yの最初の記録値であり、S2は、リークレート判定期間606中の性能変数yの第2の記録値である、などである。また、Swは、リークレート判定期間606中の性能変数yの第wの記録値であり、wは、リークレート判定期間606における性能変数yのサンプル数(例えば、w=fsample・(t2-t1))である。
に関連する時間値のベクトルも記憶する。例えば、試験手順制御部148は、時間ベクトル
を記憶してもよい。ここで、
は、S1が記録/サンプリングされる時間であり、
は、S2が記録/サンプリングされる時間などであり、
は、S1が記録/サンプリングされる時間である。いくつかの実施形態では、
となる。いくつかの実施形態では、
となる。いくつかの実施形態では、時間ベクトル
の各値は、
の間隔で配置される。例えば、fsample=60Hzであり、
を0とした場合、
となる。
と、
に関連する時間ベクトル
とに基づいて、傾き612(すなわち、リークレートパラメータαleak)を判定するように構成される。いくつかの実施形態では、試験手順制御部148は、連続するサンプリング値(例えば、S2とS1、S3とS2、S4とS3など)間の傾き612(すなわち、傾きm)を判定する。例えば、試験手順制御部148が、リークレート判定期間606にわたって5つのサンプリングされた値(すなわちw=5)を記録し、
となる場合、試験手順制御部148は、傾きmのw-1個の値を判定する。例えば、試験手順制御部148は、
であることを判定することができる。いくつかの実施形態では、試験手順制御部148は、mのw-1値を判定し、その値を以下のような傾きベクトルに記憶することができる。
ここで、mの各値は、連続して発生するSの値と、サンプルが記録されたときの対応する/関連するtの値との間で判定される。
に基づいて、リークレートパラメータαleakを判定することができる。いくつかの実施形態では、試験手順制御部148は、
の値の平均をαleakとして判定する。例えば、試験手順制御部148は、いくつかの実施形態によれば、以下のように判定することができる。
試験手順制御部148はまた、いくつかの実施形態によれば、リークレートパラメータαleakに関連する標準偏差を以下のように判定する。
ここで、
の初期値及び最終値を使用して、リークレート判定期間606の全体にわたる全体的な傾きmを、リークレートパラメータαleakとして判定する。試験手順制御部148は、いくつかの実施形態によれば、以下のように判定する。
の値を記憶し、ベント期間608に進む。ベント期間608の間、試験手順制御部148は、いくつかの実施形態によれば、弁制御部150に、弁132を開放構成に移行させて、創傷114が大気圧に戻ることを可能にするコマンドを送信する。いくつかの実施形態では、試験手順制御部148は、弁制御部150に、創傷114内の圧力pが大気圧(例えば、0mmHgの陰圧)に戻ることができるように、所定の時間、弁132を開放構成に維持させる。いくつかの実施形態では、試験手順制御部148は、圧力監視部152を介して圧力センサ130/113から受信した性能変数yのリアルタイム値を監視し、t3に示すように、圧力センサ130/113から受信した圧力測定値が大気圧と実質的に等しくなるまで、弁制御部150に弁132を開放構成に維持させる。
のレートでドローダウンさせるコマンド(例えば、操作変数uの値)をポンプ制御部146に送信することによって、ドローダウン時間パラメータαtimeを判定することができる。試験手順制御部148は、圧力監視部152及び/又は圧力センサ130/113から圧力測定値を受信し、空気圧ポンプ120が所望の圧力(例えば、p1)を達成するために動作する時間をαtimeとして判定することができる。いくつかの実施形態では、試験手順制御部148は、ポンプ制御部146に、空気圧ポンプ120を様々なドローダウンレート
に従ってドローダウンさせるコマンドを送信することができる。いくつかの実施形態では、ドローダウンレートが速いと、αtimeをより速く判定することができるが、αtimeを使用して判定されたモデル(モデル生成部154を参照して以下でより詳細に説明する)は、正確性が低い。いくつかの実施形態では、ドローダウンレートが遅いと、より正確なモデルを生成するためにαtimeを使用することができるが、αtimeを判定するために、より長いドローダウン時間(例えば、時間間隔614)を必要とする。
Vtraining=Vsystem+Vwound
ここで、Vsystemは、空気圧ポンプ120が内部(例えば、導管136、除去流体キャニスタ106、チューブ110、創傷ドレッシング112、及び/又は創傷114)に陰圧を発生させるように構成されている様々な管、パイプ、キャニスタなどの既知の体積であり、Vwoundは創傷114の既知の体積である。
ここで、各列は、ドローダウン時間パラメータαtimeの異なる値に対応する創傷114の体積を表し、各行は、異なるリークレートパラメータαleakに対応する創傷114の異なる体積を表し、マトリクスの各要素は、αtime及びαleakの特定の組み合わせに対応するVwoundの体積を表す。いくつかの実施形態では、モデル生成部154は、各データセットが、特定の試験が実行されたVwoundの値と、試験の結果得られたαtime及びαleakの値とを含む様々なデータセットを受信するように構成される。いくつかの実施形態では、モデル生成部154は、試験の各反復からデータセットを受信し、データセットに基づいてマトリクスAを作成するように構成される。いくつかの実施形態では、マトリクスAは、αtimeの値(例えば、マトリクスAの列に関連付けられている)が左から右に向かって増加し、αleakの値(例えば、マトリクスAの行に関連付けられている)がマトリクスAの上から下に向かって増加するように作成(例えば、ソート、配列、生成、構築など)される。
C=[αtime,1 αtime,2...αtime,m]
同様に、リークレートパラメータαleakのベクトルは、いくつかの実施形態によれば、ベクトルBと呼ばれることがあり、以下のような形態を有することができる。
B=[αleak,1 αleak,2...αleak,n]
Vwound=C1αtime+C2αleak+C3
ここで、C1、C2、及びC3は、多変数線形回帰を行うことによって、モデル生成部154により判定される定数である。
Vwound=f1(αtime)+f2(αleak)
ここで、f1は、非線形多変数回帰を実行することによって判定されたαtimeの非線形関数であり、f2は、非線形多変数回帰を行うことによって判定されたαleakの非線形関数である。いくつかの実施形態では、上記の式のいずれかが、以下の一般的な形態を有する。
Vwound=fwound(αtime,αleak)
ここで、fwoundは、αleak及びαtimeとVwoundを関係付ける関数(線形、非線形など)である。いくつかの実施形態では、fwoundは、Vwoundの様々な値と、Vwoundの各値に対応するαtime及びαleakの関連値に対して多変数回帰を行うことによって判定される。
ここで、図10~図11を参照すると、例示的な実施形態による、創傷体積推定値の適用を示すグラフ1000及びプロセス1100が示されている。コントローラ118は、推定創傷体積を使用して、創傷114に送出する点滴液105の体積を算出することができる(ステップ1102)。いくつかの実施形態では、コントローラ118は、推定創傷体積に流体点滴係数を乗じることによって、創傷114に送出する点滴液105の体積を算出する。流体点滴係数は、点滴液105の算出された体積が創傷114の体積よりも小さくなるように、1未満(すなわち、ゼロ~1)であり得る。いくつかの実施形態では、流体点滴係数は、約0.2~約0.8である。しかし、流体点滴係数は、様々な代替の実施形態において任意の値を有し得ることが考えられる。
である。
様々な例示的な実施形態に示されるシステム及び方法の構造及び構成は、単なる例示である。本開示では、いくつかの実施形態のみを詳細に記載してきたが、多くの修正形態(例えば、様々な要素におけるサイズ、寸法、構造、形状及び比率、パラメータの値、実装構成、材料の使用、色、配向などの変動)が可能である。例えば、要素の位置を反転させること、又は他の場合には変動させることができ、別個の要素の性質又は数あるいは位置を変更又は変動させることができる。したがって、全てのそのような修正形態は、本開示の範囲内に含まれることが意図される。任意のプロセス又は方法ステップの順序又はシーケンスは、代替実施形態に従って変動させる又は並び変えることができる。例示的な実施形態の設計、動作条件及び構成において、本開示の範囲から逸脱することなく、他の置換、修正、変更及び省略を行うことができる。
Claims (20)
- 創傷に陰圧を印加するように構成された陰圧回路と、
前記陰圧回路に流体連結され、前記創傷で又は前記陰圧回路内に陰圧を発生させるように構成されたポンプと、
前記陰圧回路内又は前記創傷での前記陰圧を測定するように構成された圧力センサと、
コントローラであって、
第1のドローダウン期間、リークレート判定期間、ベント期間、及び第2のドローダウン期間を含む試験手順を実行し、
リークレートパラメータを判定するために、前記リークレート判定期間にわたって前記圧力センサの1つ以上の圧力測定値を受信し、
ドローダウンパラメータを判定するために、前記第2のドローダウン期間にわたって経過時間を監視し、
前記リークレートパラメータ及び前記ドローダウンパラメータに基づいて、前記創傷の体積を推定する、ように構成されたコントローラと、
を備える、創傷療法システム。 - 前記第1のドローダウン期間は、前記陰圧回路内で所定の陰圧を達成するために前記ポンプを動作させることを含む、請求項1に記載のシステム。
- 前記リークレート判定期間は、所定の持続時間にわたって前記所定の陰圧を維持し、前記所定の持続時間中に前記圧力センサから圧力測定値を受信することを含む、請求項2に記載のシステム。
- 前記リークレートパラメータは、前記リークレート判定期間にわたる前記陰圧回路の圧力の変化である、請求項1に記載のシステム。
- 前記リークレートパラメータは、前記リークレート判定期間の少なくとも一部にわたる時間に対する圧力の変化である、請求項1に記載のシステム。
- 前記ベント期間は、前記陰圧回路の弁を開いて前記陰圧回路を大気圧に戻すことを含む、請求項1に記載のシステム。
- 前記第2のドローダウン期間は、前記ポンプを動作させて、前記陰圧回路内に所定の速度で陰圧を生成することを含む、請求項1に記載のシステム。
- 前記ドローダウンパラメータは、前記陰圧回路内で所定の圧力値を達成するために、前記ポンプが前記所定の速度で動作する時間である、請求項7に記載のシステム。
- 前記コントローラは、前記ドローダウンパラメータ及び前記リークレートパラメータを、前記創傷の前記体積を前記ドローダウンパラメータ及び前記リークレートパラメータに関連付けるモデルに入力することによって、前記創傷の前記体積を推定するように更に構成される、請求項1に記載のシステム。
- 前記モデルは、
前記創傷の前記体積の複数の既知の値に対して前記試験手順を実行し、
前記創傷の前記体積の前記複数の既知の値と、前記創傷の前記体積の前記複数の既知の値のそれぞれに関連するリークレートパラメータ及びドローダウンパラメータとに基づいて前記モデルを判定すること、
によって判定される、請求項9に記載のシステム。 - 創傷に陰圧を印加するように構成された陰圧回路を提供することと、
前記陰圧回路に流体連結され、前記創傷で又は前記陰圧回路内に陰圧を発生させるように構成されたポンプを提供することと、
前記陰圧回路内又は前記創傷での前記陰圧を測定するように構成された圧力センサを提供することと、
前記創傷の体積の既知の値に対して試験手順を実行することであって、前記試験手順は、第1のドローダウン期間にわたって第1のドローダウンを実行し、リークレート判定期間にわたってリークレートを実行し、前記陰圧回路を排気し、第2のドローダウン期間にわたって第2のドローダウンを実行することを含む、実行することと、
リークレートパラメータを判定するために、前記リークレート判定期間にわたって前記圧力センサの1つ以上の圧力測定値を受信することと、
ドローダウンパラメータを判定するために、前記第2のドローダウン期間にわたって経過時間を監視することと、
前記創傷の前記体積の前記既知の値、前記リークレートパラメータ、及び前記ドローダウンパラメータに基づいてモデルを生成することであって、前記モデルは、前記創傷の前記体積を前記リークレートパラメータ及び前記ドローダウンパラメータに関連付ける、生成することと、
前記創傷の前記体積の未知の値についてのリークレートパラメータ及びドローダウンパラメータを判定するために、前記試験手順を実行するステップと、前記1つ以上の圧力測定値を受信するステップと、前記経過時間を監視するステップとを再実行することと、判定
前記創傷の前記体積の前記未知の値に関連する前記リークレートパラメータ及び前記ドローダウンパラメータを前記モデルに入力することによって、前記創傷の前記体積の前記未知の値を推定することと、
を含む、創傷の体積を判定するための方法。 - 前記第1のドローダウンは、前記陰圧回路内で所定の陰圧を達成するために前記ポンプを動作させることを含み、前記リークレート判定は、所定の持続時間にわたって前記所定の陰圧を維持し、前記所定の持続時間中に前記圧力センサから圧力測定値を受信することを含む、請求項11に記載の方法。
- 前記リークレートパラメータは、前記リークレート判定期間にわたる前記陰圧回路の圧力の変化である、請求項11に記載の方法。
- 前記リークレートパラメータは、前記リークレート判定期間の少なくとも一部にわたる時間に対する前記陰圧回路の圧力の変化率である、請求項11に記載の方法。
- 前記陰圧回路を排気することは、前記陰圧回路の弁を開いて前記陰圧回路を大気圧に戻すことを含む、請求項11に記載のシステム。
- 前記第2のドローダウンは、前記ポンプを動作させて、前記陰圧回路内に所定のドローダウンレートで陰圧を発生させることを含む、請求項11に記載の方法。
- 前記ドローダウンパラメータは、前記陰圧回路内で所定の圧力値を達成するために、前記ポンプが前記所定のドローダウンレートで動作する時間である、請求項16に記載の方法。
- 前記モデルは、
前記リークレートパラメータ及び前記ドローダウンパラメータの複数の値を判定するために、前記創傷の前記体積の複数の既知の値に対して前記試験手順を実行し、
前記創傷の前記体積の前記複数の値と、前記リークレートパラメータ及び前記ドローダウンパラメータの前記複数の値とに対して回帰を実行すること、
によって判定される、請求項11に記載のシステム。 - 前記モデルは、前記リークレートパラメータ及び前記ドローダウンパラメータを前記創傷の前記体積に関連付けるルックアップテーブルを含む、請求項11に記載の方法。
- 陰圧回路に流体連結され、創傷で又は前記陰圧回路内に陰圧を発生させるように構成されたポンプであって、前記陰圧回路は、前記創傷に陰圧を印加するように構成される、ポンプと、
陰圧回路内又は前記創傷での前記陰圧を測定するように構成された圧力センサと、
コントローラであって、
前記ポンプを動作させて、前記陰圧回路内に陰圧を発生させ、
所定の期間にわたって前記圧力センサの1つ以上の圧力測定値を受信し、
前記所定の期間にわたる前記圧力センサの前記受信された1つ以上の圧力測定値に基づいて漏出レートを判定し、
前記陰圧回路を大気圧まで排気し、
前記ポンプを作動させて、前記陰圧回路内の前記圧力を所定の速度で低下させ、
前記陰圧回路内で所定の圧力に達するまで、前記ポンプが前記所定の速度で動作する経過時間を監視し、
前記漏出レート及び前記経過時間に基づいて、前記創傷の体積を推定するように構成されたコントローラと、
を備える、創傷療法装置。
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