KR20160106757A - 주입 펌프 카세트를 검출하기 위한 광학 센서 - Google Patents

주입 펌프 카세트를 검출하기 위한 광학 센서 Download PDF

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Abstract

주입 펌프(10)는 투여 튜빙 세트의 카세트(14)가 펌프 내에 적절히 로딩되어 있는지 여부를 판정하기 위한 광학 검출 시스템(50)을 갖는다. 펌프의 작동은 카세트 검출 시스템의 판정에 기초하여 인에이블 또는 디스에이블될 수 있다. 광학 카세트 검출 시스템은 광학 축 상에 정렬된 대응하는 광 검출기(54)로 광학 축을 따라 광 빔을 지향시키는 광 방출기(52)를 포함한다. 카세트 검출 시스템은 또한 카세트에 의해 지지되는 탭을 포함하며, 탭은 카세트가 펌프 내에 적절히 로딩되어 있는 경우 탭이 광학 축과 교차하고 광 빔의 적어도 일부분이 검출기에 도달하는 것을 차단하도록 배열된다. 검출기 신호는 신호 평가 전자장치에 의해 평가되어, 검출기 신호 레벨이 카세트의 존재를 나타내는 사전결정된 임계치 미만인지를 판정한다.

Description

주입 펌프 카세트를 검출하기 위한 광학 센서{OPTICAL SENSOR FOR DETECTING INFUSION PUMP CASSETTE}
본 발명은 일반적으로 환자에 대한 액체 음식 및 약물(medication)의 제어식 전달을 위한 주입 펌프(infusion pump)에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 투여 튜빙 세트(administration tubing set)가 펌프에 작동가능하게 연결되게 하는 카세트의 존재 또는 부존재를 검출하기 위한 주입 펌프 내의 센서 시스템에 관한 것이다.
장관 급식(enteral feeding)을 위한 액체 음식 및 다양한 목적들, 예를 들어 통증 관리를 위한 약물의 제어식 전달을 수행하기 위해 프로그래밍 가능한 주입 펌프가 사용된다. 통상의 배열에서, 주입 펌프는 펌프에 의해 제거 가능하게 수용되는 카세트 및 펌프를 통한 유체 전달 경로를 제공하도록 카세트에 연결되는 가요성 튜빙을 포함하는 일회용 투여 세트를 수용한다.
카세트 자체는 특정의 주입 펌프 모델 또는 모델들, 및/또는 사전결정된 특성들을 갖는 튜빙과 함께 사용하도록 의도될 수 있다. 이와 관련하여, 카세트는 의도된 주입 펌프 모델 및/또는 투여 세트 튜빙에 의해 적어도 부분적으로 결정되는 사양들에 따라 설계 및 제조되는 안전 특징부들을 포함할 수 있다. 카세트의 안전 특징부들은 매칭하는 펌프 상의 대응하는 특징부들과 협력할 수 있으며, 튜빙 직경 및 가요성에 관련된 크기 공차에 따라 제조될 수 있다. 예를 들어, 카세트는 비제어식 유체 전달로부터 환자를 보호하기 위한 자유 유동 방지 메커니즘(anti-free flow mechanism)을 가질 수 있다. 자유 유동 방지 메커니즘은, 카세트가 펌프 내에 적절히 로딩되고 펌프의 도어가 폐쇄되는 경우에 작동되는 외부 핀치 클립 폐색기(external pinch clip occluder)의 형태를 취할 수 있다. 대안적으로, 자유 유동 방지 메커니즘은 튜빙의 유동 통로 내에 있는 내부 "인라인 폐색기"의 형태를 취할 수 있으며, 여기서 유동 통로는 카세트가 펌프 내에 적절히 로딩되고 펌프 도어가 폐쇄되는 경우에만 개방된다.
카세트는 자유 유동 보호 이상의 추가적인 안전 특징부들을 제공할 수 있다. 예를 들어, 카세트는 펌프에 매칭되어, 펌프의 원하는 용적측정 정확도(volumetric accuracy)를 유지시킬 수 있고, 안전 경보를 트리거(trigger)하는 데 사용되는 폐색 및 공기 인라인 센서의 정확한 기능을 보장할 수 있다.
카세트의 안전 중요도의 관점에서, 매칭하는 카세트가 펌프 작동을 인에이블(enable)하기 위한 전제 조건으로서 펌프 내에 로딩되어 있는지 여부를 검출하는 수단을 제공하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따르면, 투여 세트가 제거가능하게 수용되는 주입 펌프에는 투여 세트의 카세트가 펌프 내에 로딩되어 있는지 여부를 판정하기 위한 광학 검출 시스템이 제공된다. 본 발명의 일 실시예에서, 펌프의 작동은 카세트가 펌프 내에 로딩되지 않은 경우에 디스에이블(disable)된다.
광학 카세트 검출 시스템은 펌프 하우징 내의 슬롯을 가로질러 연장될 수 있는 광학 축을 따라 정렬되는 광 방출기 및 대응하는 광 검출기를 포함한다. 방출기는 광학 축을 따라 지향된 광 빔을 검출기에 방출한다. 카세트는 펌프 내에 로딩하도록 구성되고, 카세트가 펌프 내에 적절히 로딩되는 경우 광 빔의 적어도 일부분이 검출기에 도달하는 것을 차단하도록 배열되는 탭을 포함한다. 펌프는 방출기와 검출기 사이에 탭을 수용하도록 구성된 슬롯을 포함하여서, 카세트가 펌프 내에 적절히 로딩되는 경우 탭이 광학 축과 교차하게 할 수 있다.
검출기 신호는 신호 평가 전자장치에 의해 평가되어, 검출기 신호 레벨이 카세트의 존재를 나타내는 사전결정된 임계치 미만인지를 판정한다. 신호 평가 전자장치는 펌프 제어기와 통신할 수 있는데, 여기서 펌프 제어기는 광학 카세트 검출 시스템에 의해 판정될 때 카세트가 존재하지 않으면 펌프 작동을 디스에이블하도록 프로그램되어 있다.
본 발명의 작동 모드 및 특성이 이제, 첨부 도면과 함께 취해진 본 발명의 하기의 상세한 설명에서 더 완전하게 기술될 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른, 카세트 검출 시스템을 구현하는 카세트 및 주입 펌프의 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 카세트의 사시도이다.
도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따라 형성된 카세트 검출 시스템을 도시하는 개략 단면도로서, 여기서 펌프의 탭 수용 슬롯 내로 삽입되기 전의 카세트의 탭이 도시되어 있다.
도 3b는 도 3a의 것과 유사한 도면이지만, 슬롯 내로 삽입된 카세트 탭이 도시되어 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른, 카세트 검출 시스템에 의해 실행되는 판정 로직을 도시하는 흐름도이다.
도 1은 투여 세트(12)가 제거 가능하게 수용된 주입 펌프(10)를 도시한다. 투여 세트(12)는 카세트(14)를 포함하는데, 카세트는 도 2에 단독으로 도시되어 있다. 카세트(14)는 입력 커넥터(16), 입력 커넥터(16)와 유동 연통하는 상류측 루프 커넥터(18), 하류측 루프 커넥터(20), 및 하류측 루프 커넥터(20)와 유동 연통하는 출력 커넥터(22)를 포함할 수 있다. 투여 세트(12)는 입력 커넥터(16)에 정합되는 일 단부 및 유체 공급원에 연결되는 대향 단부(도시되지 않음)를 갖는 유입 튜빙(24), 및 출력 커넥터(22)에 연결되는 일 단부 및 환자에게 연결되는 대향 단부(도시되지 않음)를 갖는 유출 튜빙(26)을 추가로 포함할 수 있다. 마지막으로, 투여 세트(14)는 상류측 루프 커넥터(18)에 정합되는 일 단부 및 하류측 루프 커넥터(20)에 정합되는 대향 단부를 갖는 튜빙의 펌핑 세그먼트(28)를 추가로 포함할 수 있다.
예시된 실시예에서, 펌프(10)는 로터(30)를 갖는 회전식 연동 펌프인데, 여기서 펌핑 세그먼트(28)는 로터(30) 둘레에 감싸여 있으며, 투여 세트(12)의 튜빙을 통해 액체를 가압하는 연동 펌핑 작용을 제공하기 위해 로터가 회전함에 따라 로터(30) 상의 각도방향으로 이격된 롤러들과 맞물린다. 도 1에 대한 참조에 의해 이해될 수 있는 바와 같이, 로터(30)가 반시계 방향으로 회전할 때, 액체는 유입 튜빙(24)으로부터 입력 커넥터(16) 및 상류측 루프 커넥터(18)를 통해 펌핑 세그먼트(28)로 이동되고 나서, 펌핑 세그먼트(28)로부터 하류측 루프 커넥터(20) 및 출력 커넥터(22)를 통해 유출 튜빙(26)으로 이동된다. 본 발명이 회전식 연동 펌프와 관련하여 기술되지만, 본 발명은 이러한 유형의 주입 펌프로 제한되지 않는다. 본 발명은 카세트를 갖는 투여 세트를 수용하는 임의의 유형의 주입 펌프와 함께 실시될 수 있다.
카세트(14)는 하류측 루프 커넥터(20) 내로 통합될 수 있는 인라인 폐색기(32)를 포함할 수 있다. 인라인 폐색기(32)는 펌프 도어(34)가 개방된 때 유동을 방지한다. 펌프 도어(34)의 밑면 상의 액추에이터(36)는, 도어(34)가 폐쇄된 때 폐색기(32) 둘레에서 유동 경로를 개방하는 방식으로 펌핑 세그먼트(28)와 맞물린다.
이제, 도 3a 및 도 3b를 추가로 참조하기로 한다. 카세트(14)는 카세트의 리브형 썸(ribbed thumb) 부분(40)으로부터 하향으로 매달려 있는 탭(38)을 포함한다. 본 실시예에서, 탭(38)은 펌프(10) 내의 대응하는 슬롯(42) 내에 수용하도록 크기 설정된 평면 탭이다. 슬롯(42)은 펌핑 세그먼트(28)의 상류측 부분과 하류측 부분 사이의 펌프(10) 상의 위치에 제공될 수 있으며, 탭(38)은 썸 부분(40)의 밑면 상에 제공될 수 있다. 예를 들어, 슬롯(42)은 펌핑 세그먼트(28)의 상류측 부분과 하류측 부분 사이의 중간에 있을 수 있으며 로터(30)의 회전축과 정렬된 방향으로 신장(elongate)될 수 있고, 탭(38)은 입력 커넥터(16) 및 상류측 루프 커넥터(18)를 갖는 카세트(14)의 일 측면과 하류측 루프 커넥터(20) 및 출력 커넥터(22)를 갖는 카세트(14)의 다른 측면 사이의 중간에 있을 수 있다. 이러한 대칭 배열에서, 카세트(14)는 투여 세트(12)의 설치 동안 로터(30)에 대해 펌프(10) 내에 용이하게 중심이 맞추어진다. 본 발명의 일 실시예에서, 슬롯(42)의 폭은 2.6 mm이고, 탭(38)의 폭은 1.7 mm이다.
도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이, 펌프(10)는 카세트 탭(38)이 슬롯(42) 내에 존재하는지 여부를 검출하도록 작동가능한 광학 카세트 검출 시스템(50)을 포함한다. 카세트 검출 시스템(50)은 슬롯(42)의 일 측면 상에 배열될 수 있는 광 방출기(52), 및 슬롯(42)의 대향 측면 상에 배열될 수 있는 감광성 검출기(54)를 포함한다. 예시된 실시예에서, 검출기(54)는 슬롯(42)을 통과하는 광학 축(58)을 따라 방출기(52)와 정렬된다. 카세트 검출 시스템(50)은 감광성 검출기(54)에 연결되어 검출기(54)에 의해 생성된 전기 신호를 수신하고 그 신호를 평가하기 위한 신호 처리 전자장치(56)를 추가로 포함한다. 신호 처리 전자장치(56)는 펌프 제어기(60)와 통신할 수 있으며, 이에 의해 펌프(10)의 작동이 검출기 신호의 평가에 기초하여 제어될 수 있다.
예시적인 실시예에서, 방출기(52)는 발광 다이오드(LED)일 수 있고, 감광성 검출기(54)는 포토다이오드일 수 있다. 방출기(52) 및 검출기(54)는 적외선 또는 자외선 대역과 같은 비가시 광선 주파수 대역을 제한없이 포함하는 사전결정된 주파수 대역 내에서 작동하도록 선택될 수 있다. 카세트(14)가 펌프(10) 내에 로딩되지 않은 경우, 방출기(52)로부터의 광은 슬롯(42)을 가로질러 방해받지 않고 이동하여 검출기(54)에 의해 수신된다. 검출기(54)는 그에 의해 수신되는 광의 세기에 대응하는 레벨을 갖는 신호, 예를 들어 전류 또는 전압 신호를 생성한다. 도 3a에 도시된 비차단 상태에서, 검출기 신호 레벨은 사전결정된 임계치보다 높다. 카세트(14)가 펌프(10) 내에 로딩되는 경우, 도 3b에 도시된 바와 같이, 탭(38)은 슬롯(42)을 점유한다. 탭(38)은 불투명 또는 실질적으로 불투명하고, 광 빔의 일부 또는 전부가 광학 축(58)을 따라 검출기(54)에 도달하는 것을 차단하는 셔터 또는 공간 필터로서 작용한다. 따라서, 카세트(14)가 펌프(10) 내에 로딩되는 경우, 검출기(54)에 의해 생성되는 신호의 레벨은 사전결정된 임계치 미만으로 떨어진다.
신호 처리 전자장치(56)는 검출기(54)로부터의 신호를 평가하여 카세트(14)가 펌프(10) 내에 로딩되어 있는지를 판정한다. 신호 처리 및 평가는 완전히 아날로그식일 수 있거나, 또는 검출기 신호 레벨이 디지털 값으로 변환되어 디지털 비교기 회로 내의 임계치와 비교될 수 있다. 도 4에 도시된 바와 같이, 펌프(10)의 작동은 신호 처리 전자장치(56)에 의해 이루어진 판정에 기초하여 인에이블 또는 디스에이블될 수 있다. 블록(100)에서, 검출기 신호의 레벨이 판독된다. 블록(102)에서, 신호 레벨이 판정을 위한 기초로서 사전결정된 임계치와 비교된다. 신호 레벨이 임계치 미만인 경우, 카세트(14)의 존재를 나타내고 흐름이 블록(104)으로 분기되는데, 여기서 펌프 작동은 펌프 제어기(60)에 의해 인에이블된다. 그러나, 신호 레벨이 임계치 초과인 경우, 흐름은 블록(106)으로 분기되고 펌프 작동은 펌프 제어기(60)에 의해 디스에이블된다.
그에 따라, 카세트(14) 상의 탭(38)은 카세트(14)가 펌프(10) 내에 적절히 로딩되는 경우 방출기(52)와 검출기(54) 사이의 광학 통신을 변경하는 물리적 특징부를 제공한다. 매우 다양한 탭 배열 및 광학 검출 시스템 구성이 물론 가능하다. 카세트(14) 밑면 상의 얇은 탭(38)의 중심맞춤 배열 및 펌프(10) 내의 얇은 슬롯(42)의 사용은, 설치 동안 카세트(14)를 안내 및 중심맞춤하기 위한 수단으로서 탭 및 슬롯을 이용한다. 더욱이, 카세트 검출 시스템(50)의 방출기(52) 및 검출기(54)는 펌프 내에 숨겨져서 사용자들의 눈에 띄지 않는다. 방출기(52) 및 검출기(54)는 각자의 투명한 장벽 뒤에서 슬롯(42)의 표면으로부터 약간 오목하게 되어, 먼지 및 유체가 방출기 및 검출기에 가까이 가지 못하게 할 수 있다.
본 발명이 예시적인 실시예들과 관련하여 기술되었지만, 상세한 설명은 본 발명의 범주를 기재된 특정 형태들로 제한하도록 의도되지 않는다. 본 발명은 본 발명의 사상 및 범주 내에 포함될 수 있는 바와 같은 기술된 실시예의 그러한 대안예들, 수정예들 및 등가물들을 포함하도록 의도된다.

Claims (8)

  1. 주입 펌프 내의 카세트의 로딩을 검출하기 위한 시스템으로서,
    상기 펌프에 장착되며, 광학 축을 따라 지향된 광 빔을 방출하도록 배열되는 광 방출기;
    상기 펌프에 장착되며, 상기 광학 축을 따라 상기 광 빔을 수신하도록 배열되는 감광성 검출기 - 상기 감광성 검출기는 그에 의해 수신된 광의 세기를 나타내는 검출기 신호를 생성함 -; 및
    상기 카세트에 의해 지지되며, 상기 카세트가 상기 펌프 내에 적절히 로딩되는 경우 상기 광 빔의 적어도 일부분이 상기 감광성 검출기에 도달하는 것을 차단하는 탭을 포함하는, 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 검출기 신호를 평가하여 상기 카세트가 상기 펌프 내에 적절히 로딩되어 있는지 여부를 판정하기 위한 신호 처리 전자장치를 추가로 포함하는, 시스템.
  3. 제1항에 있어서, 상기 탭은 상기 카세트가 상기 펌프 내에 적절히 로딩되는 경우 전체 광 빔이 상기 감광성 검출기에 도달하는 것을 차단하는, 시스템.
  4. 제1항에 있어서, 상기 탭은 상기 카세트가 상기 펌프 내에 적절히 로딩되는 경우 상기 광 빔의 일부분이 상기 감광성 검출기에 도달하는 것을 차단하는, 시스템.
  5. 제1항에 있어서, 상기 펌프는 상기 카세트가 상기 펌프 내에 적절히 로딩되는 경우 상기 탭을 수용하도록 구성된 슬롯을 포함하고, 상기 광 방출기 및 상기 감광성 검출기는 상기 슬롯의 대향 면들 상에 배열되는, 시스템.
  6. 주입 펌프로서,
    광학 축을 따라 지향된 광 빔을 방출하도록 배열되는 광 방출기; 및
    상기 광학 축을 따라 상기 광 빔을 수신하도록 배열되는 감광성 검출기를 포함하고,
    상기 감광성 검출기는 그에 의해 수신된 광의 세기를 나타내는 검출기 신호를 생성하고,
    상기 검출기 신호 레벨은 상기 주입 펌프 내에 카세트를 적절히 로딩함으로써 사전결정된 임계치 초과의 레벨로부터 상기 사전결정된 임계치 미만의 레벨로 감소되는, 주입 펌프.
  7. 제6항에 있어서, 상기 검출기 신호를 평가하여 상기 카세트가 상기 펌프 내에 적절히 로딩되어 있는지 여부를 판정하기 위한 신호 처리 전자장치를 추가로 포함하는, 주입 펌프.
  8. 제7항에 있어서, 상기 신호 처리 전자장치에 연결되는 펌프 제어기를 추가로 포함하고, 상기 펌프 제어기는 상기 신호 처리 전자장치가 카세트가 상기 펌프 내에 적절히 로딩되지 않은 것으로 판정하는 경우 펌프 작동을 디스에이블(disable)하도록 프로그램되는, 주입 펌프.
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