KR19980702047A - 피드백 제어형 약물 공급 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명의 피드백 제어형 약물 공급 시스템은 자동 혈액 샘플링(78, 80), 분석(96, 98) 및 환자의 투약을 포함한다. 신규한 메니폴드가 유체 입력 포트, 유체를 출력하고 환자로부터 혈액 샘플을 받는 환자 포트, 유체 포트와 환자 포트를 연결하는 유체 경로를 포함한다. 또 다른 실시예에 있어서는, 통합형 조립체가 후퇴 가능한 롤러를 구비하는 연동 펌프를 포함한다.

Description

피드백 제어형 약물 공급 시스템

[관련 출원 정보]

본 발명은 발명의 명칭이 피드백 제어형 약물 공급 시스템인 1995년 2월 7일자로 출원된 미국 특허 출원 제08/386,916호의 일부 계속 출원이다.

일회 투약분 결정 및 투약을 함에 있어 간병인에 전적으로 의존하는 시스템으로부터 감시, 분석, 일회 투약분 결정 및 투약과 같은 한 가지 이상의 일을 수행하는 고도로 자동화된 시스템까지 다양한 여러 종류의 약물 공급 시스템이 당해 기술 분야에 공지되어 있다.

스펙트럼을 가장 간단하게 할 목적의 비자동화 약물 공급 시스템에 있어서, 이 약물 공급 시스템은 환자에게 처방된 약물 요양법이 정해진 것과 같은 경우에 피드백이 없이 미리 설정된 주사율로 실행되는 미리 설정된 주사를 포함할 수 있다. 보다 높은 수준으로 제어하는 피드백 시스템에 있어서, 이 시스템은 환자의 현재 상태 분석이 투약 분석을 위한 입력으로서 피드백 제어되는 데 사용된다. 이러한 단계들은 간병인이 자동화 도구 또는 컴퓨터 도구를 사용하든지 아니면 이를 사용하지 않든지 간에 간병인에 의해 수행될 수 있다.

노모그램에 기초한 비자동화 약물 공급 시스템 중 일 예의 시스템으로는 현재 널리 사용되고 있는 여러가지 헤파린 공급 시스템이 있다. 이러한 시스템의 또 다른 예는 히루딘, 히루로그 및 기타 다른 트롬빈 직접 억제제를 사용한다. 일례로, 카르(Carr) 등이 저술한 혈소판 조정력 발현을 억제하고 겔 탄성 계수를 감소시키는 글리코프로테인 IIb/IIIa 봉쇄(혈전증 및 울혈, 데이트(DATE), 제499면-제505면)가 참고된다. 헤파린은 투석, 혈전 분해 치료, 급성 불안정성 협심증, 심장 카테테르, 관상 동맥 우회 수술, 스텐트(stent) 배치 및 PTCA, 폐 색전증, 심정맥 혈전증, 과도 빈혈 발병 및 발작 처치 중에 응고를 피하기 위해 사용되는 공지의 항응혈제이다. 일정한 간격으로 환자로부터 혈액을 채혈하여서 응고성 분석을 한다. 헤파린은 일반적으로 상대적 안정성과 효과가 있는 약물로서 인식되고 있지만, 출혈이 증가되는 위험이 있으며 이상적인 헤파린 투약량 선택에 있어 어려움이 있는 것으로 입증되었다. 정해진 헤파린 주사율에 따라 달라지는 헤파린 농도에 있어서와 정해진 헤파린 농도에 대한 환자의 반응 모두에서 환자마다 반응이 다양하게 다르다. 비자동화 제어는 어려우며 종종 부정확하다.

혈액의 응고 상태를 결정하기 위하여 환자 혈액의 소량, 일례로 한 방울을 분석하는 데 있어서는 상용으로 구할 수 있는 여러가지 분석기 유니트를 사용할 수 있다. 이러한 분석에 기초한 투약량 결정은 임시 변통적이거나 혹은 노모그램에 의해 이루어진다. 이어서 이러한 결정에 기초하여 환자에게 헤파린을 투여한다.

헤파린 공급에 있어서 투약량 결정 단계를 자동화 하기 위한 여러가지 제안이 있다. 데니스 알. 먼갈(Dennis R. Mungall) 등이 저술한 GUSTO 노모그램 명령식에 대한 컴퓨터 도움식 헤파린 치료의 정확성에 대한 기대되는 랜덤화 비교(임상 약리학 및 치료, 1994년 5월, 591페이지-596페이지)에 있어서, 컴퓨터 시스템은 미리 결정된 시간 간격에서 측정된 활성화 부분 혈액 응고 시간(APTT)을 투약량 결정을 결정하기 위한 입력치로서 활용한다. 헤파린에 대한 비선형 약동학 모델을 가정하여 베이즈 예측 컴퓨터 프로그램(Bayesian forecasting computer program)을 사용한다. 헤파린 요구량의 초기 산출량은 인구 통계 특성, 특히 체중, 성별, 현재의 흡연 상태에 대한 종래의 지식을 기초로 한다. 이와 유사한 것으로서, 커쇼우(Kershaw) 등이 저술한 컴퓨터 도움식 헤파린 투약, 조제술을 기초로 한 혈액 응고 방지 서비스에 의한 관리[내과학 문서(Archives of Internal Medicine), 1994년 5월 9일, 1005페이지-1011페이지]에 있어서도, 컴퓨터 도움식 헤파린 투약이 실행된다. ATPP 측정치는 시스템으로의 입력치로서 사용된다. 끝으로, 희박한 측정치가 활용되는 약물 공급을 최적화 하기 위한 시도에 있어서는 특정의 작업이 발생된다. 티. 시. 자네트(T. C. Jannett) 등이 저술한 혈액 투석 중 혈액 응고 방지의 적절한 제어의 시뮬레이션(의약 및 생물학회에서 주관한 IEEE 엔지니어링 연례 국제 회의 회의록, 자동 제어의 생의약 응용, Vol. 13, No. 5, 1991년, 2147페이지-2148페이지)가 참고된다.

여러가지의 적절한 제어 시스템에 제안되었다. 이러한 시스템들은 환자 개개인의 반응으로부터 이력적으로(역사적으로) 얻어진 데이타를 약물 투약량을 결정하는 제어 시스템으로의 입력치로 활용한다. 이러한 적절한 제어 시스템은 희박한 측정치가 활용되는 공급 시스템으로의 특정 적용성을 갖는다. 앞에서 설명한 자네트 등이 제안한 시스템은 파라미터 평가와 함께 모델 기준형 시스템을 활용한다. 빈번하지 않거나 혹은 다르게 설정된 시간 간격에서의 희박한 측정치는 적절한 약물 공급을 평가하기 위해 사용되는 경향이 있다.

통합 수준이 보다 높은 여러가지 자동화 약물 공급 시스템이 당해 기술 분야에 공지되어 있다. 비침입성 감시 시스템을 활용하는 비교적 간단한 시스템이 환자 변수를 감시하며 피드백 제어형 방식의 제어 시스템에 의하여 이루어진 결정에 기초한 투약량을 제공한다. 일례로, 자동 혈압 감시 시스템이 존재한다. 자동 혈압 측정 장치는 통상적으로는 미리 설정된 시간 간격에서 자동으로 작동하여서, 자동 혈압 측정 시스템 상에서의 커프 압력의 증가를 야기하고, 이어서 환자의 혈압을 검출한다. 이러한 시스템들은 환자의 혈압을 소정의 혈압 수준과 같은 미리 설정된 수준[코스그로브 쥬니어(Cosgrove Jr.) 등의 미국 특허 제4,280,494호 참조]으로 유지하거나 혹은 혈압의 생물학적 주기 리듬과 같은 환자의 생리적 변화에 있어서의 자연적 변화를 보다 높은 수준의 복잡성으로 흉내내는 것이다. 프러칫(Frucht) 등의 심장 혈관 약제에 의한 컴퓨터 도움식 혈압 제어-폐쇄 루프 제어 시스템을 발전시키는 데 있어서의 문제점[아나스쓰. 인텐시브테르. 낫폴메드. 21(Anasth. Intensivther. Notfallmed. 21) 1986]이 참고된다.

또 다른 비침입성 피드백 제어 시스템으로는 젠시아, 인크.(Gensia, Inc.)의 제네사(GenESA) 시스템이 있는데, 이 시스템은 에어로빅 운동을 흉내낼 수 있도록 아르부타민(arbutamine)과 같은 운동 모의제(exercise simulating agent)를 공급하는 시스템용의 제어 입력치로서 환자의 심장 박동 속도를 감시한다. 한 가지 적용례에 있어서, 이러한 시스템은 심장 스트레스를 시간의 함수로서 변화시키는 등의 것과 같이 환자에게 심장 스트레스 시험을 행하기 위해 사용될 수도 있다.

어떤 생리적 파라미터를 제어하는 데 있어서는 환자의 혈액의 직접 분석을 요하는 시스템에서와 같이 환자의 침입성 감시를 필요로 한다. VIA 의학에 의한 시스템은 환자의 혈액을 자동으로 채취하여 분석한다. 공급 세트가 환자의 정맥에 연결되어서 생리적 분해 및 환자로부터의 혈액 취출 등과 같은 2중 기능의 혈액 공급을 위해 활용된다. 공급 세트를 통해서 환자로부터 혈액을 뽑아내기 위해 펌프가 사용된다. 센서를 직렬식으로 수용하는 폐쇄 회로를 통해서 혈액을 뽑아냄으로써 분석이 이루어진다. 환자 외부에 있는 센서는 혈액 내의 여러가지 분석치를 측정한다.

또 다른 혈액 분석 시스템으로는 쿠삭(Cusack)의 미국 특허 제5,134,079호에 개시된 것이 있다. 유체 샘플 수집 시스템은 혈액과 같은 환자 샘플을 공기와 같은 비혼합성 유체와 함염물과 같은 세척 유체와 함께 사용하여 환자 샘플의 부분들을 세그먼트화 하고 세그먼트화 된 이들 부분을 분석기로 보낸다. 혈액과 함염물은 유체 경로에 의하여 연결되는데, 이 유체 경로는 조합된 상태에서 혈액과 함염물을 분석기로 번갈아 보내는 이송 튜브를 형성한다. 유체 공학적 관점에서 볼 때, 환자 샘플과 비혼합성 유체는 상기 유체 경로와 함께 분석기를 향해 Y자형 연결을 이루는 별개의 입력 포트로부터 입력된다. 제3 입력 포트는 유체 경로와 함께 T자형 연결을 형성하여 비혼합성 유체를 위한 입력을 유체 경로로 제공한다. 하류측 펌프는 유체 경로 튜브를 통과하는 운동을 일으킨다. 펌프의 하류측으로서 분석기 쪽으로의 출력 포트의 상류측에 검출기가 위치된다. 이상에서 설명한 작동 모드 각각에서 혈액의 세그먼트화가 필요하다. 분석에 사용되지 않은 샘플 혈액을 환자로 되돌려 보내기 위한 것이 마련되지 않는다.

여러가지 혈액 가스 측정 시스템이 당해 기술 분야에 공지되어 있는데, 이들 중 일부는 비침입성이며 일부는 침입성이다. 이러한 시스템 중 한 가지는 pH, PCO₂, pO₂, 온도를 연속적으로 측정하는 동맥간 혈액 가스 시스템을 포함하는 FOxS 시스템에 의하여 이루어진다. 이 시스템은 관심을 갖는 분석치 각각을 최적화하기 위한 광 형광성 센서를 사용한다. 다이아메트릭스(Diametrics)에 의한 시스템은 IRMA 분석기의 전방으로 삽입된 작은 카트리지를 이용하여 혈액 가스 분석을 행한다. 영점 조정 단계 이후에, 동맥 내 혈액이 카트리지 안으로 주입되어서 분석이 실행된다.

마일즈 레보러토리즈(Miles Laboratories)의 바이오스테이터(상표명: Biostator) 시스템은 자동 침입성 피드백 제어형 약물 공급 시스템이다. 하나의 라인이 함염물과 같은 유체를 환자에게 공급하고 환자로부터의 샘플 혈액을 공급하는 역할을 하는 폐쇄 회로에 환자를 연결한다. 이어서 샘플 혈액이 분석되어서 글루코스 농도를 결정하는데, 이러한 것은 혈액 글루코스 수준을 제어하기 위한 인슐린 수사 속도를 계산하는 데 이용된다.

자동 피드백 제어형 약물 공급의 일반적 분야에서 많은 진보가 있었지만, 어떤 응용 분야에서는 아직도 부족함이 남아 있다. 현재의 치료 투약을 위한 시스템은 종종 시간이 소비되며 간병인의 직접적인 입력을 필요로 한다. 자동 분석기는 종종 어렵거나 혹은 불가능하며 간병인들의 실질적인 숙련도와 훈련을 필요로 한다. 이러한 상황 하에서, 가정에서의 간병과 같은 병원이 아닌 환경에서의 치료 투약을 수행하기가 어렵다. 또한, 측정, 분석 및 투약 단계가 여러 단계로 주어지고 복잡하기 때문에, 이러한 단계들 중 임의의 한 단계에서 실수가 발생되어 누적 효과가 발생되어서 환자에게 위험을 야기할 수 있다. 또한, 특히 항응혈제의 투약에 있어서는 종종 고도의 제어가 요구되는데, 이 때 치료는 좁은 치료 지표를 갖는다(즉, 투약이 너무 작으면 심정맥 혈전증(DVT)의 재발과 같은 약효 감소가 발생되고 투약이 너무 많으면 (출혈 및 출혈성 충격과 같은) 측면적 효과가 발생된다). 현재의 실제에 있어서는 여러 단계의 작동을 필요로 하는데, 이들 각각의 단계에는 실수가 발생될 수 있는 가능성이 잠재되어 있다. 일반적으로, 이들 단계는 다음과 같다. 환자를 헤파린 IV 유니트에 연결하고, 헤파린 환약을 투약하고, 샘플을 뽑아내어 실험실로 보내고, 실험실에서는 aPTT치를 위하여 샘플을 분석하고, 간호사는 이 결과를 1시간 이상의 가능한 지체 시간 내에 받고, 의사의 지시에 기초하거나 혹은 노모그램을 사용하여 헤파린 투약량을 결정하고, IV 펌프를 새로운 헤파린 속도로 조정하고, 다음의 샘플 시간을 결정한다. 누적된 실수는 최적 상태에 못 미치는 공급 속도를 야기한다.

약물 공급을 위한 보다 자동화 되고 신뢰성 있는 시스템을 제공하기 위한 여러 가지의 시도에도 불구하고, 환자의 혈액에 대한 침입성 감시 및 항응혈제의 후속하는 제어를 필요로 하는 시스템에 대해서는 만족스러운 해결책이 제안되지 못하고 있다.

본 발명은 피드백 제어형 약물 공급 시스템에 관한 것이다. 다른 측면에서 말하자면, 본 발명은 환자 샘플 또는 상태의 자동 샘플링을 위한 시스템에 관한 것이다. 보다 상세하게 설명하면, 본 발명은 일회 투약분이 가변적인 약물 공급 시스템, 특히 약물 투여용으로 사용되는 것으로서 간병인이 고도로 감시를 하지 않아도 되는 자동 모니터링 시스템 분야에 관한 것이다.

도1은 본 발명의 일 실시예에 따른 피드백 제어형 약물 공급 시스템에 대한 사시도이다.

도2는 본 발명의 일 실시예에 따른 유동 시스템을 개략 선도이다.

도3은 혈액을 분석기나 혹은 제2 출력부로 번갈아 보내는 데 사용되는 스위치의 평면도이다.

도4는 통합형 메니폴드의 사시도이다.

도5는 유동 시스템의 다른 실시예를 나타내는 도면이다.

도6A는 적층된 다수의 시험 유니트 시스템의 단부도이다.

도6B는 다수의 시험 유니트에 사용하기 위한 개별적인 시험 디스크의 사시도이다.

도7은 다수의 시험 사이트 위치용 평면 카로우젤 장치의 사시도이다.

도8A는 다수의 시험 사이트 위치 카로우젤의 사시도이다.

도8B는 도8A의 구조에 대한 단부도이다.

도9A는 슬라이드 트레이 장치의 평면도이다.

도9B는 슬라이드 트레이 장치의 측면도이다.

도10은 시험 카트리지와 바 코드의 선을 나타내는 사시도이다.

도11A는 또 다른 실시예의 슬라이드 트레이 장치에 대한 평면도이다.

도11B는 또 다른 실시예의 슬라이드 트레이 장치에 대한 측면도이다.

도12A는 통합형 조립체의 평면도이다.

도12B는 도12A의 폐쇄 가능한 혈액 공급 개구의 상세도이다.

도13은 페리 펌프의 롤러 기구에 대한 평면도이다.

도14는 롤러 기구와 조립체에 대한 평면도이다.

본 발명은 자동 혈액 분석을 수행하고 최적의 투약량을 계산하고 환자에게 약을 투약하기 위한 약물 공급 시스템을 제어하는 데 특히 적합한 피드백 제어형 약물 공급 시스템을 포함한다. 샘플링 방법과 장치, 제어 시스템 및 약물 공급 상호 연결부는 모두가 본 발명의 신규한 태양을 포함한다. 양호한 실시예에서, 본 발명은 환자 혈액의 자동 취출 및 응결 상태에 대한 분석을 필요로 하며 공급되는 최적의 투약량 결정을 필요로 하는 피드백 제어형 약물 공급 시스템을 이용한다. 이러한 최적의 양은 드문 측정치를 가지는 시스템에 대하여 계산되고, 이어서 항응혈제와 같은 약물 공급이 투약된다.

시스템의 관점에서 볼 때, 하나 이상의 약물 공급원이 공급으로부터 펌프 시스템을 지나는 것과 같이 제어된 방식으로 환자에게 제공된다. 펌프의 제어는 측정된 환자의 변수를 입력 정보로 사용하는 제어 시스템에 의하여 수행된다.

구조적으로 볼 때, 하나 이상의 공급원과 선택적인 것으로서의 일례로 함염물과 같은 유체 공급원이 하나의 펌프 또는 여러 개의 펌프에 작동 가능하게 연결되어서 환자 쪽으로의 유량을 제어한다. 신규한 메니폴드가 환자와 함염물 공급원과 분석기를 상호 연결한다. 메니폴드는 일례로 함염물 또는 약물과 같은 유체를 받아들이도록 된 입력 포트와, 유체를 환자에게 배출하고 환자로부터 혈액을 받아들이도록 된 환자 포트와, 함염물 포트와 환자 포트를 연결하는 유체 경로와, 유체 경로에 연결된 것으로서 유체 경로에 연결된 입력부와 분석기 쪽으로 향하는 출력부를 구비하는 샘플 라인을 포함한다. 펌프력 경로는 함염물 포트와 샘플 라인 사이의 한 지점에서 유체 경로에 연결되어서 펌핑력을 유체 경로에 제공하도록 구성되어 있다. 선택적으로, 펌프력 포트와 분석기로의 접근부 사이에 위치된 검출기는 혈액과 함염물과 같은 보다 투명한 유체 사이의 인터페이스를 검출하는 역할을 한다.

일 실시예에 있어서, 후퇴 가능한 회전자를 구비하는 통합형 연동 펌프(페리 펌프(peri-pump)라고도 함), 밸브 및 통합형 폐기 유니트 중 하나 이상을 포함하는 통합형 조립체가 마련된다. 바람직하기로는, 연동 펌프는 페리 펌프의 튜브 쪽으로 이동하고 또한 그 튜브로부터 떨어지는 이동을 하여 튜브의 변형을 감소시키고 또한 살균이 용이해지도록 하는 롤러를 포함한다. 상기 통합형, 바람직하기로는 일회용인 유니트는 작동과 통합이 용이하게 이루어지게 한다.

작동 시에, 메니폴드는 슬러그의 일부나 혹은 슬러그의 선단 가장자리로부터 추방된 혈액의 불연속 체적으로부터 환자 혈액을 샘플링할 수 있도록 작동된다. 작동의 양호한 모드에 있어서, 환자에게로의 함염물 공급은 메니폴드의 유체 경로를 통해서 정상 작동 하에서 발생한다. 혈액 샘플을 얻기 위해, 함염물 공급원은 일례로 펌핑력의 작동에 이어지는 포핏 밸브의 작동에 의해서 유체 경로로부터 단속되고, 이에 따라 유체 경로 내의 함염물은 펌프력 쪽을 향해 뽑아지게 된다. 이러한 유체 유동은 결국 환자 혈액이 환자로부터 메니폴드의 환자 포트와 유체 경로를 통해서 취출되게 한다. 일단 혈액이 유체 경로를 통해서 일례로 바람직하기로는 검출기에 의하여 결정하게 되는 분석기와 유체 경로와의 교차부를 지나는 위치로 취출되면, 혈액 슬러그는 분석기로의 접근부의 개구에서 앞서지 않는 가장자리를 제공할 것이다. 슬러그의 앞서지 않는 가장자리로부터 나온 혈액은 이어서 분석기로 보내진다. 양호한 실시예에서, 혈액은 분석기 경로를 통해서 바람직하기로는 환자 포트의 밸브를 닫고 일례로 함염물과 같은 유체를 메니폴드의 입력 포트 안으로 추진시킴으로써 분석기 쪽으로 밀려 들어가고, 이 결과의 작용에 의해 혈액 슬러그의 앞서지 않는 가장자리는 분석기를 향하여 압송된다. 선택적으로, 펌핑력이 혈액을 분석기 쪽으로 취출되게 할 수 있다.

본 발명의 다른 태양에 따르면, 컴퓨터 제어형 시스템이 불연속의 종종 희박한 샘플 데이타를 제어 시스템으로의 입력치로서 사용한다. 선택적으로, 환자의 투약 내력 및/또는 반응을 제어 시스템에서 이용할 수 있다. 특히 투약이 어려운 약물에 대해서는 전문적 시스템을 사용할 수 있다. 제어 시스템은 약물 공급 장치로 투약 정보를 출력한다.

하나의 시험에 대한 개별적인 시험 카트리지를 사전에 필요로 하는 분석 시스템이 자중 유니트 장치에 조합된다. 일 실시예에 있어서, 다수의 개별적인 시험 유니트를 포함하는 카로우젤은 공급원 공급 위치 아래의 시험 유니트가 회전 운동할 수 있게 한다. 또 다른 실시예에서, 다수의 개별적인 시험 유니트는 적층된 장치로 다발을 구성하는데, 필요에 따라 새로운 유니트가 상기 적층된 장치에 사용되거나 혹은 그로부터 취해질 수 있다. 푸시 유니트가 개별적인 시험 유니트를 시스템 안으로 삽입시키게 되는데, 분석 후에 시험 유니트를 시스템으로부터 제거할 수 있도록 하기 위하여 짝결합 키이홈이 마련된다.

본 발명의 또 다른 태양에 따르면, 헤파린과 같은 약물 공급원을 약물 공급 시스템의 나머지 부분으로의 입력부로 상호 작동 가능하고 견고하게 결합 및 상호 연동되도록 하기 위한 상호 연동 시스템이 사용된다. 선택적으로, 인터페이스는 인가되지 않은 약물 공급원을 시스템에 사용하려는 시도가 있는 경우에 시스템이 사용 불가되도록 하는 시스템 사용 불가를 포함한다. 이러한 방식으로, 헤파린의 변동성과 환자의 변동성을 최소화 하기 위해 한정된 헤파린 공급원만을 사용한다.

본 발명의 또 다른 태양에 따른 시스템은 환자로부터 혈액을 샘플링하기 전에 팽창되는 환자에 부착된 팽창성 커프를 포함할 수 있다. 바람직하기로는, 팽창성 커프는 시스템 제어 하에서 자동으로 팽창된다. 본 발명의 또 다른 태양에 따른 시스템은 시스템이 이동하는 중에 분석을 불가능 하게 하거나 아니면 분석을 제한할 수 있도록 하는 이동 검출기를 포함할 수 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 환자를 고도로 감시하는 것을 필요로 하는 약물을 사용할 수 있는 자동 피드백 제어형 약물 공급 시스템을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 다른 목적은 체외 회로와 분석기에 사용하기 위한 혈액을 자동으로 샘플링하는 향상된 장치 및 방법을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 세심한 간호 및 가정에서의 간호용 약물 공급 분야에서 사용하기 위한 향상된 장치를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 자동 측정된 환자 변수에 기초한 자동 약물 적정화를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 혈소판 항응고 분석표와 함께 사용할 수 있는 시스템을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 치료 혜택을 최대화 하기 위해 약물 공급을 최적화 하기 위한 향상된 시스템을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 또 다른 태양에 있어서, 신규한 시험 카트리지 장치를 분석기용으로 사용한다.

도1은 본 발명의 양호한 일 실시예에 따른 구성 부재에 대한 사시도를 나타내고 있다. 환자(10)는 환자 정맥에 접근 지점(12)에서 접근하는 다중 역치(lumen) 카테테르(도시되지 않음)에 의해 시스템에 연결된다. 바람직한 카테테르로는 에로우-트윈 카스(Arrow-Twin Cath: 상표명)라고 하는 에로우 인터내셔날, 인크(Arrow International, Inc.)에서 제조한 것이 있다. 하나 이상의 약물 공급원(16)과 함염물 등의 유체 공급원(18)이 펌프 시스템(20)에 연결된다. 펌프 시스템은 약물 공급원(16)과 유체 공급원(18)으로부터 나오는 유체 유동을 제어할 수 있는 것이 바람직하다. 환자(10)에게 약물을 공급하는 것은 펌프(20)에 의해 측정되고 감시됨에 따라서 약물 공급 튜브(22)를 통해서 이루어진다. 공급 튜브(22)는 다중 역치 카테테르 중 하나의 역치 카테테르에 연결된다. 펌프(20)에 의하여 측정되고 펌핑됨에 따른 유체 공급원(18)의 출력은 유체 공급 튜브(26)를 거쳐서 분석 및 제어 시스템(28)으로 출력된다. 튜브(30)는 분석 및 제어 시스템(28)과 환자(10) 사이를 바람직하기로는 역치가 다른 다중 역치 카테테르를 통하여 연결한다. 튜브(30)는 바람하기로는 일례로 함염물과 같은 유체를 유체 공급원(18)으로부터 환자(10)에게로 전달하고 번갈아 가면서 다른 때에는 혈액과 같은 환자 샘플을 환자(10)로부터 분석 및 제어 시스템(28)으로 전달하는 양방향 유체 유동을 제공하는 것이 좋다. 분석 및 제어 시스템(28)은 연결부(32)를 통해서 펌프(20)에 제어 신호를 제공한다. 펌프(20)와 분석 및 제어 시스템(28)은 종래의 랙(34) 상에 쉽게 배치할 수 있다.

분석 및 제어 시스템(28)은 하나의 통합 유니트로 도시되었는데, 필요에 따라 하나 이상의 구성 부품으로 형성할 수 있다. 도시된 분석 및 제어 시스템(28)은 수용 슬롯(38) 안에 삽입되는 것으로서의 다수의 시험 유니트(36)를 수용하도록 구성된다. 방향 화살표는 다수의 시험 유니트(36)가 수용 슬롯(38) 안으로 삽입되는 작동을 나타내는 것이다.

본 발명의 일 태양에 있어서, 약물 공급원(16)과 펌프(20) 사이에 인터페이스를 제공하기 위하여 인터로크(interlock) 시스템(40)을 사용할 수 있다. 인터로크 시스템(40)은 인가된 약물 공급원(16)과 시스템의 나머지 부분 사이의 제한된 상호 연결을 제공하도록 구성된다. 인터로크 시스템(40)은 기계적 인터로크 구성 및/또는 전기적 인터로크 구성을 포함할 수 있다.

도2는 본 발명에 따른 유동 시스템의 개략도를 도시하고 있는 것이다. 약물 공급원(50)과 유체 공급원(52)이 유체 경로를 경유하여 IV 펌프 시스템(54)에 연결된다. IV 펌프 시스템(54)은 바람직하기로는 포텐셜 약물 공급원(50)과 유체 공급원(52)과 같은 여러가지 공급원으로부터의 유동을 조절할 수 있도록 구성된 다중 채널 IV 펌프 시스템인 것이 좋다. 환자의 팔(56)은 약물 공급원(50)으로부터 약물을 공급하기 위한 IV 펌프 시스템(54)과 유체 접촉한다. 메니폴드(58)는 점선 안에 포함되는 것으로 도시되어 있다. 메니폴드는 IV 펌프 시스템(54)에 의하여 조절됨에 따른 유체 공급원(52)의 출력을 수용하도록 구성된 유체 공급원(52)을 포함한다. 환자 포트(64)는 유체 연결부를 포함하는 튜브를 거쳐서 환자의 팔(56)로의 연결부를 마련한다. 환자 포트(64)는 유체 공급원(52)에서 개시되는 유체의 출력을 환자의 팔(56)로 번갈아 제공하고 번갈아 가면서 다른 때에는 환자의 팔(56)로부터 나오는 혈액을 메니폴드(58)로의 입력으로서 받아들인다. 유체 포트(62)는 유체 경로(66)를 거쳐서 환자 포트(64)에 연결된다. 샘플 라인(68)이 유체 경로(66)에 연결된다. 바람직하기로는, 유체 경로(66)는 교차 지점(70)에서의 유체 경로(66)와 T자형 교차부를 형성한다. 샘플 라인(68)은 유체 경로(66)로부터 분석 시스템까지 물질을 유동식으로 전송한다. 선택적으로, 샘플 라인(68)은 분석기 인터페이스 포트(72)에서 종단된다. 선택적으로, 폐기 포트(74)가 분석기(76)로부터 나온 폐기 산출물을 수용하도록 구성된 메니폴드(58)로의 입력부로서 마련될 수 있다.

메니폴드(58)를 통한 유체 이송은 IV 펌프 시스템(54)의 작동과 추가의 펌프력에 의해 조절된다. 위와 같은 추가의 펌프력은 펌프(78)에 의해서 또는 선택적이거나 혹은 펌프(78)에 추가되는 진공 공급원(80)에 의해서 제공된다. 이 실시예에서, 펌프력은 폐기 포트(74) 및 유동 경로(66)로부터 물질을 선택적으로 받을 수 있도록 공급된다. 펌프력은 펌프 연결부(82)를 통해서 유체 경로(66)로 공급된다. 펌프 연결부(82)는 유체 경로(66)와의 T자형 연결부를 바람직하게 형성한다. 메니폴드 내의 유체 유동도 또한 밸브의 작동에 의해 조절된다. 상류측 고립 밸브(84)가 유체 포트(62)의 하류측 메니폴드(58) 내의 유체 경로 상에 바람직하게 배치된다. 환자 차단 밸브(86)가 환자 포트(64)의 상류측과 샘플 라인(68)의 하류측에서 유체 경로(66)에 바람직하게 위치된다. 분석기 접근 밸브(88)가 교차 지점(70)에 인접하게 바람직하기로는 샘플 라인(68) 상에 바람직하게 배치된다. 폐기 밸브(90)가 폐기 포트(74)와 펌프력 공급원 사이에 개재된다. 펌프력 밸브(92)가 펌프력 밸브(92)와 유체 경로(66) 사이에 배치되는데, 선택적으로는 펌프 연결부(82)의 일부 부분이 펌프력 밸브(92)와 유체 경로(66) 사이에 배치된다.

본 발명의 일 태양에 있어서, 메니폴드(58) 내의 유체 또는 혈액의 위치를 결정하기 위하여 검출기(94)가 바람직하게 위치된다. 양호한 실시예에서, 검출기(94)는 상류측 고립 밸브(84)와 교차 지점(70) 사이에서 유체 경로(66)에 인접하게 위치된다. 보다 상세하게 설명하면, 도시된 바와 같이 펌프력이 유체 경로(66)에 바로 공급되는 경우에는 검출기(94)는 펌프 연결부(82)의 상호 교차부와 교차 지점(70) 사이에 바람직하게 위치된다.검출기(94)는 본 발명의 목적과 일치하는 것이라면 어떤 형태의 것이라도 사용될 수 있다. 바람직한 검출기는 유체 경로(66)의 함량 변화를 검출하기 위하여 광학적인 변동을 이용하는 것이다. 일례로, 광학적 검출기(94)는 혈액/함염물 계면이 검출기(94)에 인접하게 되었을 때에 혈액/함염물 계면을 검출할 수 있다. 유체 경로(66)의 라인 내의 유체의 존재를 검출하기 위하여 초음파 검출기를 사용할 수도 있다.

작동에 있어서, 시스템이 작동하게 되면 환자는 함염물과 같은 유체를 유체 공급원(52)으로부터 받게 된다. 이 경우에, 유체는 유체 포트(62)에 수용되어서 유체 경로(66)를 통하여 이송되고 밸브(84, 86)가 개방됨에 따라 환자 포트(64)에서 출력된다. 통상적으로 이러한 것은 약물 공급원(50)으로부터의 약물 주입과 동시에 일어난다. 측정을 행하기 위해, 약물 유동을 바람직하게 종료시켜서 환자 상태를 보다 정확하게 파악할 수 있도록 한다. 환자로부터 혈액을 샘플링하기 위하여, 상류측 고립 밸브(84)를 폐쇄하고 펌프력을 유체 경로(66)로 인가한다. 개시된 실시예에 있어서, 펌프(78)는 현재 개방되어 있는 펌프력 밸브(92)를 거쳐서 펌프 연결 라인(82) 상에 펌핑력을 제공한다. 이러한 것은 환자 포트(64)를 통하여 취출되는 샘플이 현재 개방되어 있는 환자 차단 밸브(86)를 통과하게 한다. 펌프(78)는 폐기 용기(80)로 제거된 함염물을 제공한다. 혈액은 최소한 교차 지점(70)으로 취출되고, 바람직하기로는 검출기(94)로 취출된다. 충분한 양의 혈액이 취출되면, 혈액은 이어서 교차 지점(70)으로부터 샘플 라인(68)을 통해서 분석기(76)에서 취해진다. 일 실시예에서, 혈액은 환자 차단 밸브(86)를 폐쇄하고, 분석기 접근 밸브(88)를 개방하고 펌프력 밸브(92)를 폐쇄하고 상류측 고립 밸브(84)를 개방함으로써 샘플 라인(68)을 통해 밀려 들어간다. 이러한 조합에 의해 IV 펌프 시스템(54)에 의해 펌핑되는 유체 공급원(52)으로부터 물질이 나와서 유체 경로(66)의 상류측 부분을 통과하게 되어 혈액 슬러그의 유동이 샘플 라인(68)을 통과하게 된다. 유리하게도, 혈액 슬러그가 교차 지점(70)의 상류에 배치되는 선행하는 가장자리를 갖는 경우에는 샘플 라인(68) 내의 혈액은 유체 경로(66) 내의 혈액 슬러그의 선행하지 않는 가장자리로부터 취출된다. 선택적으로, 혈액은 분석기 인터페이스 포트(72) 쪽으로 향하는 샘플 라인(68)으로 인가되는 펌프력에 의해 교차 지점(70)으로부터 취출될 수 있다. 도시된 실시예에서, 분석기(76)는 분석기 인터페이스 포트(72)로부터 혈액 샘플을 받는다. 샘플 노즐(96)은 혈액을 시험 유니트(98)로 공급하는 역할을 한다. 선택적으로, 샘플 노즐(96)은 샘플 노즐(68)을 통과하여 이동하는 혈액 슬러그의 선행하는 가장자리를 폐기하기 위하여 폐기 포트(74)와 동격으로 배치할 수 있다. 이어서 샘플 노즐(96)은 시험 유니트(98)에 깨끗한 혈액 샘플을 공급한다. 이 혈액이 시험 유니트(98)로 공급된 후에, 메니폴드(58)는 샘플 노즐(96)을 세척하는 역할을 하는 함염물로 채워진다. 샘플 노즐(96)로부터 나오는 이러한 물질의 폐기는 폐기 포트(74)를 통해 이루어진다. 메니폴드와 환자 포트(64)로부터 환자 팔(56)까지의 연결부 내에 남아 있는 환자 혈액은 환자에게 되돌아간다.

도3은 혈액 샘플이 분석기 또는 연속되는 혈액 회로에 선택적으로 공급되도록 하는 밸브 장치의 평면도를 나타내는 것이다. 회전 밸브(200)는 혈액 샘플을 경로(202)로부터의 입력으로서 받아들인다. 회전 밸브(200)의 한 방향에 있어서, 경로(202)는 출력 경로(204)에 연결된다. 회전 밸브(200)가 (도3에서 반시계 방향으로) 90°회전한 때에, 회전 밸브(200)는 경로(202)로부터 분석기(도시되지 않음)까지의 연결부를 제공하게 된다. 밸브(200)의 회전에 의하면, 간단한 회전에 의해서도 혈액이 분석기(일례로, aPPT 카트리지)나 혹은 폐기 카트리지로 향하게 된다.

도4는 일체형 메니폴드 조립체의 사시도를 나타내는 것이다. 메니폴드(100)는 바람직하기로는 폴리카보네이트, ABS, SAN, 스티로라이트(Styrolite: 상표명)와 같은 플라스틱이나 혹은 감마 전자 비임 및 산화 에틸렌 소독성을 포함한 소독성이 있는 기타 다른 적절한 재료로 형성된다. 튜브는 바람직하기로는 헤파린 점결을 촉진하지 않는 재료(일례로, 테프론 튜브, 또는 헤파린과 공유 결합하는 PVC 또는 폴리우레탄튜브)로 형성된다. 튜브 크기는 혈액의 용혈을 방지할 수 있도록 하는 크기로 선택된다. 환자 포트(102)는 유체 포트(106)에 결합되는 유체 경로(104)로 연결된다. 검출기(108)가 유체 경로(104) 상에 선택적으로 위치된다. 샘플 라인(110)이 유체 경로(104)에 결합되어서 분석기 인터페이스 포트(112)에서 종결된다. 펌프 연결부(114)는 유체 경로(104)에 연결된다. 펌프력은 진공 영역(116)으로 공급된다. 진공 영역(116) 내의 진공력은 연동 펌프, 진공 용기(vacutainer), 또는 선형력이 주사기로 가해지는 주사기를 통하여 형성되는 것과 같은 선형 펌프 혹은 진공 펌프를 사용하는 것에 제한되지 않는 것을 포함하여 본 발명과 일치하는 하는 방식이면 어떠한 방식으로도 공급될 수 있다. 선택적으로, 진공력이 진공 용기에 의하여 발생되는 경우라면 진공 용기를 인터페이스시키기 위하여 스파이크(118)를 사용할 수 있다. 스파이크(118)는 또한 폐기용 연결부로서도 역할을 한다. 상류측 고립 밸브(120), 환자 차단 밸브(122), 분석기 접근 밸브(124), 폐기 밸브(126) 및 펌프력 밸브(128)가 도2의 유사한 명칭의 밸브와 관련하여 설명한 바와 같이 사용된다. 진공 밸브(130)는 선택적으로 진공 공급원과 메니폴드(100)와의 선택적인 상호 연결을 제공한다.

헤파린의 피드백 제어형 공급은 데이타가 부족한 환경에서 이루어진다. 환자 상태의 측정은 자주 얻어질 수 없다. 양호한 실시예에서, 제어 알고리즘에 의해 계산된 주사율은 헤파린 반응의 약력학(PD) 모델에 기초한다. 헤파린에 대한 환자의 변동성은 크므로, 각각의 반응을 기술하는 PD 모델에서의 파라미터의 수는 많다. 환자 반응의 측정에 기초하여 모델 파라미터를 조정할 수 있다. 측정치는 희박하고 어떤 불확정성을 겪게 되므로 환자의 파라미터 계산은 기대하는 제어 정확성에 영향을 미치는 특정의 신뢰 간격을 갖는다. 활용되는 정보에는 가변치 및 측정 정확도에 대한 값을 포함하는 인구 파라미터 값이 포함된다. 샘플 순차는 (비용과 제한된 수의 카트리지와 같은) 측정 빈도에 어떤 제한을 가하게 되는 시스템을 통하여 최적화 된다. 제어 시스템은 선택적으로는 새로운 측정으로부터의 추가 정보가 관찰된 환자의 반응, 주사 조정의 내력, 소정의 제어 수준 정확도 및 모델 파라미터의 신뢰성에 기초하여 가장 유리한 때에 결정된다.

도5는 도2 및 도3에 도시된 유동 장치에 대한 변형 실시예의 유동 장치에 대한 개략도를 도시하고 있는 것이다. 약물 공급원(140)은 앞에서 설명한 바와 같이 펌프(144)를 거쳐서 환자 팔(142)에 제어 가능하게 연결된다. 유체 공급원(146)은 펌프(148)를 통하여 환자 팔(142)에 선택적으로 연결된다. 공급 튜브 유동 경로(150)는 환자 팔(142)에, 바람직하기로는 Y자형 커넥터(152)에 연결된다. Y자형 커넥터(152)는 샘플 경로(154)에 추가로 연결된다. 샘플 경로(154)는 샘플링 시스템(156)에 선택적으로 연결된다. 진공력은 연동 펌프(158)의 작동 등에 의해서 샘플 경로(154)로 공급된다. 폐기는 진공 용기(160) 등과 같은 소정의 임의의 수단에 의하여 이루어진다. 선택적으로, 검출기(162)가 사용될 수 있으며, 양호한 실시예에서는 도시된 바와 같은 검출기(162)는 광학 검출기와 관련하여 사용하기 위한 광학 창을 포함한다. 샘플 시스템 밸브(164)는 샘플 경로(154)를 샘플링 시스템(156)으로부터 격리시키는 역할을 한다. 펌프 밸브(166)는 연동 펌프(158) 등에 의해 발생된 펌프력을 샘플링 시스템(156)으로부터 고립시키는 역할을 한다.

작동에 있어서, 샘플링은 약물 공급을 종결시키고 유체를 유체 공급원(146)으로부터 펌프(148)를 통과하고 Y자형 커넥터(152)를 통과하여 샘플 경로(154)를 통과하게 유동시킴으로써 이루어진다. 선택적으로, 체크 밸브 또는 전지 제어 밸브가 사용될 수 있다. 유체 유동은 밸브(184, 166)가 개방된 상태에서 펌프(158)에 의하여 공급된 펌프력에 의해 이루어진다. 이어서 펌프(148)가 꺼져서 환자 혈액이 취출되게 된다. 체크 밸브(168)는 선택적으로는 유체와 혈액 유동을 제어하기 위해 사용된다. 이어서 혈액이 샘플 경로(154)를 통해서 펌핑된다. 혈액이 검출기(162)를 통과할 때, 시스템은 그 통과 시간과 펌핑 속도를 이용하여 혈액이 샘플링 시스템(156)으로 공급되게 하는 데 소요되는 펌핑 시간을 계산한다. 샘플이 일단 샘플링 시스템(156)으로 공급되면 펌프(148)를 경유하여 유동하는 함염물을 이용하여 공급원(146)으로부터 샘플 경로(154)를 통하여 나오는 유동 공급원의 동일 높이를 유지한다. 샘플이 일단 샘플링 시스템(156)으로 공급되면, 이 샘플이 분석되고 그 데이타는 피드백 제어형 제어 시스템에서 사용된다.

도6A는 다중 적층 시험 유니트의 측면도를 도시하는 것이다. 시험 유니트(170) 각각은 분석할 생물학적 물질을 공급받는 시험 사이트(172)를 포함한다. 이러한 시험은 응고 상태를 검사하기 위한 것과 같은 소정의 시험기들 중 임의의 시험기와 뵈링거 만하임 다이아그노스틱스(Boehringer Mannheim Diagnotics), 카디오베스큘라 다이아그노스틱스 인크.(Cardiovascular Diagnostics Inc.) 또는 인터내셔날 테크니다인 코포레이션(International Technidyne Corporation)에서 제조되는 것과 같은 APTT 시험기를 포함한다. 선택적인 시험은 활성 응고 시간(ACT), 인자 X 또는 Xa, 부분 혈액 응고 촉진 시간, 혈액의 전체 응고 시간 시험, 또는 임의의 일반적인 헤파린 분석을 포함한다.

선택적으로, 시험 유니트(170)는 장착 중에 시험 유니트(170)의 배향에 도움을 주는 키이 홈(174)을 포함할 수 있다. 선택적으로, 시험 디스크(170)의 적층을 촉진하기 위하여 결합 딤플(dimple)(176)이 제공될 수 있다. 시험 위치(172)로의 접근을 위한 혈액 적하 개구(178)가 마련될 수도 있다.

도7은 다수의 시험 유니트를 포함하는 평면 카로우젤 장치의 사시도를 도시하는 것이다. 카로우젤(180)은 다수의 시험 유니트(182)를 포함한다(도7에는 5개가 도시됨). 각각의 시험 유니트(182)는 카로우젤(180)의 회전 축 둘레에서 대칭으로 배열된다. 각각의 시험 유니트(182)는 평판이 하우징(186)에 대하여 회전할 수 있도록 평판(184) 상에 장착된다.

도8A 및 도8B는 검출기에 다수의 시험 유니트를 제공하는 또 다른 장치를 도시하고 있다. 시험 유니트(190)는 판독기 헤드(194)에 순차적인 면을 제공하는 하우징(192)에 부착된다. 도시된 실시예에서, 카트리지(192)는 시험 유니트(190)가 위에 배치되는 5개의 면을 포함한다. 카트리지(192)는 시험 유니트(190)가 판독기 헤드(194)와 순차적 부착되도록 하는 회전 축을 갖는다. 화살표는 판독기 헤드(194)에 대한 카트리지(192)의 회전 운동을 나타낸다. 선택적으로, 시험 유니트(190)에 의하여 실행되는 것과 같은 시험 과정에서 도움이 되도록 가열기(196)를 사용할 수 있다.

도9A 및 도9B는 다수의 시험 카트리지 용기의 평면도 및 측면도를 나타내는 것이다. 카트리지(210)는 다수의 독립된 시험 칩(212)을 수용하는 역할을 한다. 카트리지(210)는 적층된 장치 내에 칩(212)을 수용하는 역할을 한다. 아암(214)은 칩(212)이 카트리지(210)로부터 시험 스테이지(216)로 변위되게 한다. 시험 스테이지(216) 상의 칩(212)은 분석을 행할 혈액 액적을 받는다. 시험이 일단 완결되면, 칩(212)은 카트리지(210) 안으로 다시 재삽입된다. 바람직하기로는, 카트리지(210)는 2개의 챔버 즉, 사용하지 않은 칩(212)을 수용하는 상부 챔버(218)와 사용된 칩(212)을 수용하는 하부 챔버(220)로 형성된다. 사용된 칩(212)은 시험 스테이지(216)를 카트리지(210)에 대해 선택적으로 낮춤으로써 시험 스테이지(216)로부터 제거되는데, 이 때 칩(212)에 가해지는 선택적인 측 방향 힘은 사용된 칩이 하부 챔버(220) 안으로 삽입되게 한다.

도10은 다수의 독립된 시험 위치(203)가 서로 인접하게 측방향으로 배치된 다수의 시험 카트리지에 대한 사시도를 도시하고 있다. 각각의 독립된 시험 위치(230)는 기판(232) 상에 장착되거나 혹은 서로 인접하게만 형성되어서 단일 구조체를 형성한다. 선택적으로, 바 코드(234)가 다수의 카트리지 시스템 상에 위치될 수 있다. 일 실시예에서, 바 코드(234)는 시험의 특정 활동을 나타내는 정보를 수용한다. 일례로, 이와 같은 시스템에서 aPTT 시험이 사용된 경우라면 시험은 제조원에 따라 달라지는 경향이 있고 더욱이 다른 조작자에 의해서 다른 결과가 보고될 수 있다. 본 발명의 자동화 시스템은 (일례로, 바 코드를 통해서) 인코딩된 정보가 시스템에 나타나게 할 수 있는데, 이 시험 결과에 의한 결과치는 표준화 결과를 제공할 수 있도록 정정되어야 한다.

본 발명의 일 태양에 있어서, 시스템에는 (일례로, aPTT 시험을 이용한) 응고 상태 및 프로트롬빈(prothrombin)(PT) 시간 모두를 측정하기 위한 시험 유니트가 마련된다. 이러한 조합은 환자가 헤파린 IV 투약으로부터 와파린(warfarin)으로 전이될 때에 즉, aPTT 측정이 와파린(warfarin)의 존재에 의하여 영향을 받는 동안에 특히 유용하다. 이 때에 헤파린의 적정화는 곤란해진다. PT 측정과 aPTT 측정을 별도로 함으로써 시스템은 존재하는 와파린과 바람직한 헤파린 투약량 정정하여 와파린의 적정 투약량을 결정할 수 있다.

도11A 및 도11B는 각각 다수의 시험 카트리지 용기에 대한 또 다른 장치에 대한 평면도 및 측면도를 도시하고 있는 것이다. 하나 이상의 칩(240)이 적층된 형상으로 배열될 수 있다. 시험 스테이지(244) 상의 시험 유니트(242) 안에 한번에 하나의 칩(240)이 삽입된다. 본 실시예에서, 아암(246)은 칩(240)을 시험 스테이지(244)의 시험 유니트(242) 상의 사용 위치로 삽입한다. 시험이 일단 완결되면, 아암(246)은 후퇴하여서 현재 사용된 칩(240)을 시험 스테이지(244)로부터 인출한다. 양호한 실시예에서, 사용된 칩(240)은 중력에 의해 리셉터클(256) 안으로 폐기된다. 일 실시예에서, 아암(246)과 칩(240)을 고정 결합시키는 키이홈이 마련된다. 이러한 것은 사용된 칩(240)을 시험 스테이지(244)로부터 인출할 수 있게 한다. 아암(246)은 아암(246)의 종단부에 키이홈(248)을 포함한다. 키이홈(248)은 사용된 칩(240)에 후퇴력을 제공하기 위하여 로크(250)와 정합되는 역할을 한다. 양호한 실시예에서, 이동형 래치(252)가 키이홈(250) 내의 홈(254)과 정합되도록 되어 있다. 바람직하기로는, 도면 부호 252 부분이 일례로 아암(246)의 중심선을 향해서 굽혀져서 키이홈(250)과 견고하게 고정된다. 칩(240)이 사용된 후 시험 스테이지(244)로부터 제거된 후에, 사용된 칩(240)은 키이홈(248)이 로크(250)로부터 분리됨에 따라 리셉터클(256)로 떨어진다.

선택적으로, 질 조절 또는 조정 칩(258)이 조정 또는 질 제어 목적을 위해 시험 유니트(242) 안으로 삽입될 수 있다. 일 실시예에서, 칩(258)이 시험 유니트(242)에 대해서 이동하고 이어서 시험 스테이지(216) 안으로 삽입될 수 있다. 이러한 작동은 시험 유니트(242)의 지속적인 조정 및 적절한 작동이 이루어지게 한다.

도12A 및 도12B는 각각 혈액 액적의 수용, 이에 후속하는 공급 및 폐기물의 저장을 위한 통합형 조립체에 대한 평면도 및 상세도이다. 양호한 실시예에서, 조립체(260)는 분석 유니트(일례로, 도11A의 칩(240) 참조)에 혈액을 공급하도록 구성된 구멍(264)을 포함하는 외부 하우징(262)을 포함한다. 조립체(260)는 혈액 또는 기타 유체를 받는 인입구(266)를 포함하는데, 이 인입구는 입력 튜브(268)를 경유하여 제1 입력 밸브(270)에 연결된다. 공급 튜브(274)는 이하에서 상세하게 설명하는 공급 유니트(276)에 연결된다. 공급 유니트(276)는 일례로 펌프 입력부(280)와 같은 것에 의해서 펌프(278)에 작동 가능하게 연결된다. 펌프(278)의 출력물은 펌프 출력부(282)에 의하여 입력부(286)를 경유하여 리셉터클(284)에 연결된다. 펌프 출력부(282)로부터의 연결부는 입력 튜브(286) 아래의 부분에 배치되는데, 이는 도12A에서는 명확하지 않다.

공급 유니트(276)는 측정된 양의 혈액 또는 기타 다른 물질을 선택적으로 공급하도록 구성된다. 양호한 실시예에서, 작동기(290)가 하우징(262)에 대하여 이동하여서 슬리브(292)가 피벗 아암(294)을 이동하게 한다. 피벗 지점(296)은 피벗 아암(294) 상에 지지되어서 아암(298)이 공급 유니트(276)로부터 멀리 이동하게 할 수 있게 한다. 선택적으로, 스프링(300)이 복원력을 제공하여서 아암(298)이 공급 유니트(276)와 밀봉 유지되게 할 수 있다. 아암(298)은 공급 유니트가 밀봉되게 하는 밀폐 부재(302) 내에서 종결된다.

공급 유니트(276)는 도12B에 횡단면도로서 상세하게 도시되어 있다. 공급 튜브(274)와 펌프 입력 튜브(280)는 공급 유니트(276)에 연결되는 것이 바람직하다. 일 실시예에 따른 공급 유니트(276)는 밀폐부(302)가 밀봉되게 결합되도록 하는 절결부(304)를 포함한다. 절결부(304)에는 혈액 또는 기타 다른 유체가 공급 유니트(276)로부터 유동할 수 있게 하는 구멍(306)이 형성된다. 혈액 또는 기타 다른 물질이 하우징 구멍(264)을 통하여 공급되는 경우에 밀폐부(302)는 공급 유니트(276)로부터 멀리 이동한다. 밀폐부(302)는 공급 유니트(276)와 하우징 구멍(264) 사이의 유동 경로에 배치되어서 아암(298), 특히 밀폐부(302)의 세척이 이루어지게 하는 것이 바람직하다.

양호한 실시예에서, 펌프(278)는 롤러형 연동 펌프로 구성된다. 양호한 실시예에서, 펌프(278)는 조립체(260)와 일체로 형성된다. 일 실시예에서, 연동 펌프를 구동시키기 위하여 구동 모터가 허브(308)에 결합된다.

도13은 펌프(278)의 양호한 실시예를 평면도로 상세하게 도시하는 도면이다. 튜브(310)는 하우징 내주연부(312)에 인접하게 마련된다. 튜브(310)는 펌프 입력부(280) 및 펌프 출력부(282)와 같은 입력부와 출력부 각각에 실질적으로 연결된다. 롤러(314)가 튜브(310)에 대해서 가압되어서 허브(308) 둘레에서 회전 구동되면 튜브(310) 내의 유체가 이동하게 된다.

본 발명의 일 태양에 있어서, 롤러(314)는 허브(308) 쪽으로 그리고 허브(308)로부터 멀리 이동하도록 구성된다. 롤러(314)는 일례로, 펌프(378)를 사용하기 전과 같은 때에 튜브(310)에 인접한 작동 가능하게 완전히 연장된 위치로부터 이동할 수 있다. 이러한 것은 튜브(310)가 이어서 산화 에틸렌으로 소독되어서 변형이 방지된다는 점에서 유리하다. 롤러(314)의 반경 방향 운동을 달성하기 위한 한 가지 구조는, 제1 아암이 구동 허브(308)에 견고하게 연결되고 반경 방향으로 배열되는 것이다. 일반적으로, 3개의 롤러(314)가 사용되지만 그 숫자는 변할 수 있다. 바람직하기로는, 3개의 제1 아암(316) 각각은 축(320)을 중심으로 회전하는 제2 아암(318)에 연결되는 것이 좋다. 캠(322)은 롤러(314)가 하우징 내주연부(312) 쪽으로 그리고 그로부터 멀리 이동할 수 있도록 제2 아암(318)을 선택적으로 이동시킨다.

도14는 연동 펌프를 조립체와 인터페이스시키는 또 다른 장치에 대한 평면도를 나타내는 도면이다. 하우징(320)은 그 안에 혈액과 같은 유체를 이송하도록 구성된 튜브(322)를 포함한다. 연동 펌프 회전자(324)는 롤러(326)와 허브(328)를 포함한다. 회전자(324)는 하우징(320) 내의 홈(330)에 들어 맞도록 하우징(320)을 향해 이동하도록 구성된다. 작동 시에, 회전자(324), 롤러(326) 및 허브(328)는 허브(328)의 회전에 의한 펌핑 작동을 달성하기 위하여 튜브(322)로 가압할 수 있도록 공간(330) 안으로 이동한다.

이상에서 본 발명은 특정의 양호한 실시예에 대하여 설명하였지만, 당 기술 분야의 숙련된 자들은 이를 여러가지로 변경 및 수정할 수 있다. 따라서 특허 청구의 범위는 이러한 변경과 수정을 모두 포함할 수 있도록 하기 위하여 종래 기술과 견주어 가능한 넓게 해석되어야 한다.

Claims (54)

1. 혈액을 분석 유니트로 선택적으로 공급하는 일체형 조립체에 있어서,

   유체를 받도록 구성된 입력부와, 혈액을 분석 유니트로 공급하기 위하여 배치된 구멍에 상기 입력부를 연결시키는 통로와, 혈액 액적을 공급하기 위한 선택적으로 밀봉 가능한 구멍과, 상기 통로에 연결되는 입력부와 출력부를 구비하는 펌프를 포함하는 것을 특징으로 하는 일체형 조립체.
2. 제1항에 있어서, 상기 입력부에서 받아들여지는 유체는 생물학적 유체인 것을 특징으로 하는 일체형 조립체.
3. 제2항에 있어서, 상기 입력부에 받아들여지는 생물학적 유체는 혈액인 것을 특징으로 하는 일체형 조립체.
4. 제1항에 있어서, 상기 입력부에 의하여 받아들여지는 유체는 함염물인 것을 특징으로 하는 일체형 조립체.
5. 제1항에 있어서, 상기 선택적으로 밀봉 가능한 구멍은 이동성 아암을 포함하고, 상기 아암은 상기 구멍과 선택적으로 밀봉되게 정합되는 밀폐부를 포함하는 것을 특징으로 하는 일체형 조립체.
6. 제5항에 있어서, 상기 아암이 피벗 아암에 연결된 것을 특징으로 하는 일체형 조립체.
7. 제6항에 있어서, 상기 피벗 아암에 연결된 아암이 회전할 수 있도록 구성되고 이에 의해 밀폐부가 구멍으로부터 멀리 이동할 수 있게 된 것을 특징으로 하는 일체형 조립체.
8. 제1항에 있어서, 상기 펌프가 연동 펌프인 것을 특징으로 하는 일체형 조립체.
9. 제8항에 있어서, 상기 연동 펌프가 3개의 롤러를 포함하는 것을 특징으로 하는 일체형 조립체.
10. 제8항에 있어서, 상기 연동 펌프가 후퇴 가능한 롤러인 것을 특징으로 하는 일체형 조립체.
11. 제10항에 있어서, 상기 후퇴 가능한 롤러가 연동 펌프의 튜브로부터 멀리 이동할 수 있는 것을 특징으로 하는 일체형 조립체.
12. 제8항에 있어서, 상기 연동 펌프가 조립체 내의 간극과 정합되는 것을 특징으로 하는 일체형 조립체.
13. 제1항에 있어서, 상기 입력부와 구멍 사이의 통로에 배치된 밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 일체형 조립체.
14. 제1항에 있어서, 상기 펌프의 출력부에 연결된 저장 리셉터클을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 일체형 조립체.
15. 제14항에 있어서, 상기 연동 펌프와 저장 리셉터클 사이에 배치된 밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 일체형 조립체.
16. 제15항에 있어서, 조립체 내의 생물학적 유체의 위치를 결정하기 위한 검출기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 일체형 조립체.
17. 제16항에 있어서, 상기 검출기가 광학 검출기인 것을 특징으로 하는 일체형 조립체.
18. 펌프의 내주연부에 인접하게 배치된 튜브를 통하여 유체를 펌핑하도록 구성되고, 구동 기구에 연결된 롤러를 포함하고, 펌핑 구조는 롤러를 튜브에 대해 가압하도록 되어 있고, 이에 따라 구동력을 구동 아암에 인가하게 되면 롤러는 유체가 튜브를 통과하도록 하고, 상기 롤러가 상기 튜브로부터 선택적으로 후퇴하도록 구성된, 연동 펌프.
19. 제18항에 있어서, 후퇴 가능한 롤러가 캠의 회전에 의해 후퇴하는 것을 특징으로 하는 연동 펌프.
20. 제19항에 있어서, 롤러를 지지하는 제2 아암에 대해 캠이 지지되고, 제2 아암은 구동 기구에 회전 가능하게 연결된 것을 특징으로 하는 연동 펌프.
21. 제18항에 있어서, 구동 기구가 구동 허브에 연결된 제1 아암을 포함하는 것을 특징으로 하는 연동 펌프.
22. 피드백 제어형 약물 공급 시스템에 있어서,

    환자 혈액의 샘플링이 자동으로 취출되어 피드백 제어 시스템으로의 입력으로서 분석되고, 운동이 검출되는 중에는 환자 혈액의 측정을 불가능하게 하도록 한 운동 검출기를 시스템 내에 포함하는 피드백 제어형 약물 공급 시스템.
23. 환자로부터 샘플을 취출하고, 환자, 유체 공급원 및 분석기를 상호 연결하는 메니폴드에 있어서,

    유체 공급원으로부터 유체를 받아들이는 유체 포트와, 유체를 출력하고 환자로부터 샘플을 받아들이는 환자 포트와, 유체 포트와 환자 포트를 연결하는 유체 경로와, 유체 경로에 연결되며 유체 경로에 연결된 입력부와 분석기 쪽으로 향한 출력부를 구비하는 샘플 라인과, 유체 포트와 샘플 라인 사이의 한 지점에서 유체 경로에 연결되며 유체 경로 상에 펌핑력을 제공할 수 있도록 작동 가능하게 연결된 펌프력 경로를 포함하는 것을 특징으로 하는 메니폴드.
24. 제23항에 있어서, 메니폴드 내의 환자로부터의 샘플의 위치를 검출하기 위한 검출기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 메니폴드.
25. 제24항에 있어서, 검출기가 유체 경로 내의 샘플의 위치를 결정하기 위하여 위치된 것을 특징으로 하는 메니폴드.
26. 제25항에 있어서, 검출기가 펌프력 경로와 샘플 라인 사이의 한 위치에서의 유체 경로 내의 샘플의 위치를 결정하기 위하여 위치된 것을 특징으로 하는 메니폴드.
27. 제24항에 있어서, 검출기가 광학 검출기인 것을 특징으로 하는 메니폴드.
28. 제24항에 있어서, 검출기가 초음파 검출기인 것을 특징으로 하는 메니폴드.
29. 제23항에 있어서, 메니폴드의 입력부와 출력부를 고립시키는 밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 메니폴드.
30. 제29항에 있어서, 환자 포트에 있는 밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 메니폴드.
31. 제29항에 있어서, 유체 포트 밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 메니폴드.
32. 제29항에 있어서, 샘플 라인 밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 메니폴드.
33. 제23항에 있어서, 유체 공급원이 함염물을 포함하는 것을 특징으로 하는 메니폴드.
34. 제23항에 있어서, 환자로부터의 샘플이 혈액을 포함하는 것을 특징으로 하는 메니폴드.
35. 제23항에 있어서, 메니폴드가 플라스틱으로 제조된 것을 특징으로 하는 메니폴드.
36. 제23항에 있어서, 로타리 밸브가 샘플 라인에 연결되어 환자 샘플을 분석기로 선택적으로 연결시키는 것을 특징으로 하는 메니폴드.
37. 약물과 비약물 유체를 환자에게 공급하는 피드백 제어형 약물 공급 시스템에 있어서,

    비약물 유체를 받아들이는 입력부와, 비약물 유체의 공급을 펌프에 의하여 조절되는 것과 같이 제어하기 위하여 비약물 유체를 받아들이는 입력부에 연결된 주사 펌프와, 환자로부터 샘플을 받아들이는 분석기와, 비약물 유체 펌프와 환자와 분석기 간의 상호 연결부로서 비약물 유체를 받아들이는 입력부, 비약물 유체를 환자에게 출력하기 위하여 환자에게 연결된 출력부, 입력부와 출력부 사이에 형성된 유체 경로 및 유체 경로와 분석기 사이의 연결부를 포함하는 상호 연결부를 포함하는 것을 특징으로 하는 피드백 제어형 약물 공급 시스템.
38. 제37항에 있어서, 환자에게 연결된 출력부가 환자 샘플을 입력부로서도 받아들이는 것을 특징으로 하는 피드백 제어형 약물 공급 시스템.
39. 제37항에 있어서, 환자 샘플이 혈액인 것을 특징으로 하는 피드백 제어형 약물 공급 시스템.
40. 제37항에 있어서, 약물 입력부가 시스템의 제어 하에서 환자에게 작동 가능하게 연결된 것을 특징으로 하는 피드백 제어형 약물 공급 시스템.
41. 제37항에 있어서, 약물이 헤파린인 것을 특징으로 하는 피드백 제어형 약물 공급 시스템.
42. 제37항에 있어서, 약물은 히루딘, 히루로그 및 응혈 직접 억제제로 이루어지는 군에서 선택된 것을 특징으로 하는 피드백 제어형 약물 공급 시스템.
43. 제37항에 있어서, 약물은 IIb/IIIa 길항제인 것을 특징으로 하는 피드백 제어형 약물 공급 시스템.
44. 제43항에 있어서, 분석기는 혈소판 응고 분석 또는 IIb/IIIa 분석을 하는 것을 특징으로 하는 피드백 제어형 약물 공급 시스템.
45. 제37항에 있어서, 미리 정해진 약물 공급원과 시스템의 나머지 부분이 서로 견고하게 상호 연결되게 하는 인터로크를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 피드백 제어형 약물 공급 시스템.
46. 환자를 자동 시험하는 데 사용하는 다중 시험 카트리지에 있어서,

    회전 중심 축을 가지며 다수의 독립된 시험 사이트 위치를 포함하며, 상기 시험 사이트 위치는 카트리지의 회전 중심 축으로부터 일정 거리에 위치되게 구성된 카로우젤 카트리지를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 시험 카트리지.
47. 제46항에 있어서, 카로우젤을 그 회전 접근부 둘레에서 회전하는 방식으로 구동시키는 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 시험 카트리지.
48. 제46항에 있어서, 시험 사이트가 aPTT, ACT, 인자 Xa, 혈액 전체 응고 시간, PTT 또는 헤파린에 대해 측정하는 것을 특징으로 하는 다중 시험 카트리지.
49. 제46항에 있어서, 시험 사이트가 프로트롬빈 시간(PT)을 측정하는 것을 특징으로 하는 다중 시험 카트리지.
50. 비약물 유체 공급원으로의 연결을 위한 비약물 유체 포트와, 비약물 유체를 환자에게 제공하고 번갈아 가면서 환자로부터 혈액을 취출하는 환자 포트와, 비약물 유체 포트와 환자 포트를 연결하는 유체 경로와, 환자를 유체 경로로부터 선택적으로 격리시키도록 작동하는 제1 밸브와, 제2 밸브를 경유하여 유체 경로에 선택적으로 연결되는 샘플 경로를 구비하는 자동 샘플링 시스템에서 혈액을 샘플링하는 방법에 있어서,

    환자 쪽으로의 유체 경로에 비약물을 채우는 단계(1)와, 환자의 혈액을 유체 경로 안으로 취출할 수 있도록 환자로부터 샘플 경로를 지나는 지점까지 비약물 유체를 인출시키는 단계(2)와, 제1 밸브를 닫아서 환자를 샘플 경로로부터 격리시키는 단계(3)와, 혈액이 샘플 경로를 지나도록 제2 밸브를 개방하는 단계(4)와, 혈액을 샘플 경로를 통하여 분석기로 이동시키는 단계(5)를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
51. 제50항에 있어서, 비약물 유체가 비약물 포트를 통하여 유체 경로 안으로 유동하게 하는 단계에 의해 혈액이 샘플 경로를 통과하여 분석기로 이동하는 것을 특징으로 하는 방법.
52. 제50항에 있어서, 샘플 경로를 통하여 분석기로 혈액을 펌핑시키는 단계에 의하여 혈액이 샘플 경로를 통과하여 분석기로 이동하는 것을 특징으로 하는 방법.
53. 제50항에 있어서, 상기 단계(2)에서, 검출기가, 혈액이 유체 경로를 통과하여 샘플 경로를 지나는 지점까지 이동한 것을 나타내는 신호를 발생시키는 것을 특징으로 하는 방법.
54. 제50항에 있어서, 검출기에 의하여 발생된 신호가 유체 경로로부터 환자의 혈액을 더 취출하는 것을 종료시키는 데 이용되는 것을 특징으로 하는 방법.