TWI559254B - 用於腹膜透析之遠端照護系統及其方法 - Google Patents

Description

用於腹膜透析之遠端照護系統及其方法

本發明係有關於腹膜透析技術，特別是有關於一種可方便自我管理之用於腹膜透析之居家照護系統及其相關分析方法。

慢性腎衰竭患者必須接受長期的透析治療，其中腹膜透析是可於居家進行的透析模式，相較於病患必須要定期到醫院進行的血液透析，腹膜透析具有低成本、高效率的特色，是未來推廣的趨勢。腹膜透析方式(Peritoneal dialysis，簡稱PD)係於腹腔植入一永久性導管，經由導管將透析液灌入腹腔存留一段時間，以腹膜當作透析的半透膜，將身體內腎臟無法代謝之廢物及多餘水分移除至腹腔內的透析液中，再經由導管引流出體外，隨之再引入新的透析液，因此，可供患者選擇居家進行腹膜透析。之後，病人提供回收的透析液至醫院，由醫生人眼判斷濁度，以決定後續療程。

然而，腹膜炎等其他併發症的發生使得腹膜透析的推行受到阻礙。腹膜透析回收液(effluent fluid for PD)往往會隨著病人的身體狀況而呈現不同的變化，換言之，可以從腹膜透析的 回收液來判斷腹膜透析使用者是否有某些病灶發生。然而，當人眼可以判斷的時候往往為時已晚。此外，患者可能僅每月或更長時間才回診看醫生，使得醫生無法監測兩次回診中間的患者的狀況並及早提供患者適當的治療。

本發明實施例提供一種用於腹膜透析之照護系統，包括一儲存容器、一固定架、一可拆式偵測裝置以及一行動裝置。儲存容器用以供腹膜透析之一回收液放置。固定架用以供儲存容器放置。可拆式偵測裝置，其包括一偵測單元、一處理器及一通訊介面，其中處理器用以透過偵測單元偵測回收液之濁度、色度並對回收液進行一定量分析，並且處理器依據可拆式偵測裝置之偵測結果，產生一濁度預測值，並透過通訊介面傳送產生之濁度預測值至行動裝置中再做運算處理，其中處理器係分別依據一第一演算法計算出回收液相應於一第一濁度之一第一濁度值以及依據一第二演算法計算出透析液相應於一第二濁度之一第二濁度值，並依據一既定門檻值，從第一濁度值與第二濁度值之中選擇其一以產生濁度預測值。

本發明實施例另提供一種用於腹膜透析之方法，適用於一用於腹膜透析之系統，包括下列步驟：接收一分析要求；相應分析要求，透過一可拆式偵測裝置，對腹膜透析之一回收液進行一定量分析，並分別依據一第一演算法計算出回收液相應於一第一濁度之一第一濁度值以及依據一第二演算法計算出回收液相應於一第二濁度之一第二濁度值；依據一既定門檻值，從第一濁度值與該第二濁度值之中選擇其一以產生濁度預測值；以及傳 送濁度預測值至一行動裝置端應用程式進行顯示。

本發明之方法可以為內嵌於有形媒介中的程式碼形式。當該程式碼被載入機器並由該機器執行時，該機器成為用以實現所揭露的方法的裝置。

100‧‧‧遠端照護系統

110‧‧‧儲存容器

120‧‧‧固定架

130‧‧‧可拆式的偵測裝置

131‧‧‧回收液

132‧‧‧偵測單元

134‧‧‧超音波感測器

136‧‧‧光線感測器

138‧‧‧陣列式發光二極體

139‧‧‧處理器

140‧‧‧行動裝置端應用程式

200‧‧‧通訊介面

300‧‧‧使用者介面

310‧‧‧無線傳輸介面區

320‧‧‧顯示濁度、排出量區

330‧‧‧使用者身份辨識區

S402、S404、S406、S408‧‧‧執行步驟

第1圖顯示係根據本發明一實施例所述之用於腹膜透析之照護系統之示意圖。

第2圖顯示根據本發明一實施例所述之用於腹膜透析之照護系統之架構示意圖。

第3圖顯示根據本發明一實施例之行動裝置端應用程式的圖形化的使用者介面之示意圖。

第4圖顯示依據本發明另一實施例之用於腹膜分析之方法之流程圖。

為使本發明之上述和其他目的、特徵、和優點能更明顯易懂，下文特舉出較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。注意的是，雖然揭露書係依所附圖式進行說明，然其並非用以限定本發明，任何熟悉此項技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可做些許更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。應理解下列實施例可經由軟體，硬體，韌體，或上述任意組合來實現。

本發明實施例提供一種用於腹膜透析之居家照護系統及其方法，其具有可攜式的偵測裝置，搭載一些偵測單元以及 微處理器，並且開發一款提供腹膜透析居家照護的行動裝置端應用程式(Application，APP)輔助病患操作來提供即時偵測，方便腹膜透析使用者進行居家管理，藉此建立起診斷腹膜炎的第一道防線，並且能夠提早預測腹膜炎等的併發症產生，使相關的醫療單位可進行即時的處置或適當的調整療程。

第1圖顯示根據本發明一實施例所述之用於腹膜透析之照護系統100之示意圖。用於腹膜透析之照護系統100至少包括可用以放置腹膜透析之回收液的儲存容器110及固定架120、可拆式的偵測裝置(portable detection device)130、以及一個供腹膜透析使用者操作的行動裝置端應用程式140，其係安裝在行動裝置141上。

其中，腹膜回收液的儲存容器110為一個容器大小可容納大部分腹膜透析使用者(PD user，以下簡稱為患者)所排出來的回收液的量的專用容器，舉例來說但不限於：儲存容器110可為9*9*30公分大小以透光壓克力材質做成的矩形容器，其容積為2430ml。

固定架120為可拆式設計，其係用於供儲存容器110放置。偵測裝置130可至少包括一偵測單元132，其包括多個感測器與元件，例如超音波感測器134、光線感測器136以及陣列式發光二極體138，分別用以對回收液作定量以及濁度/濃度的偵測。其中，超音波感測器134、光線感測器136以及陣列式發光二極體138均固定在固定架120上，並且以處理器139進行控制。處理器139可為通用處理器(CPU)、微處理器(Micro-Control Unit，MCU)、或數位訊號處理器(Digital Signal Processor，DSP)等，用以提 供資料處理及運算之功能。處理器139可載入並執行指令集及/或程式碼，以控制偵測裝置130中的偵測單元132之運作來執行本發明所述之用於腹膜透析之方法。

第2圖顯示根據本發明一實施例所述之用於腹膜透析之照護系統100之架構示意圖。如第2圖所示，儲存容器110中有患者倒入的回收液131且固定架120為可拆式設計且具有固定表面積，其可為一壓克力底座設計，以供儲存容器110放置。偵測裝置130中的超音波感測器134、光線感測器136以及陣列式發光二極體138均固定在固定架120上的一對應位置上。其中偵測裝置130中的偵測元件132(例如：光線感測器136以及陣列式發光二極體138)分別設置在固定架120的左右兩側上，而非設置在儲存容器110上。舉例來說，偵測元件132係設置在兩側同高度的對應位置，且其位置可調整。

患者在腹膜透析的交換液收集到回收袋之後可引流到儲存容器110中，隨後再將儲存容器110放置在固定架120上進行偵測。當測量完畢之後，再自行將回收液倒掉，洗滌容器，完成一次的量測。於本案中，當患者進行腹膜透析之後，可將回收液直接倒入儲存容器110內透過超音波感測器測量高度，不會污染感測器及儲存容器，因此儲存容器及固定架可重複使用。

超音波感測器134可利用聲學的方式，偵測超音波發射到接收的時間差，換算出回收液高度以得到容量並透過定量的目的與自己平均的排出量做比較，以判斷是否有某些病灶將要發生。超音波感測器134係利用聲學的方式，偵測超音波發射到接收的時間差，並據此來換算出回收的透析液的容量。舉例來說，可 透過下列公式來做換算出回收的透析液(簡稱回收液)的容量：距離=時間/58，容量=距離*81.....(1)

其中，公式(1)中，時間定義為每個脈衝的時間間隔，其中58為聲速每跑1公分所花的時間，而81是儲存容器的固定表面積大小。可理解的是，定量的目的係與自己平均的排出量做比較，以判斷是有某些病灶將要發生。排出量表示進行偵測的回收液的容量，而平均排出量表示患者多次的回收液的容量的平均值。根據臨床診斷結果，當某次排出量和平均排出量的差距達到200毫升(ml)以上，則可能是有某些病灶將要發生。舉例來說，假設患者的平均排出量為250毫升，則當某次的回收液的排出量為500毫升，因兩者差距達到200毫升(ml)，可藉此判斷出可能有某些病灶將要發生，可立即回診以安排進一步的檢查，並於需要時更改療程。

光線感測器136和陣列式發光二極體138的一收一發，可用來判斷出腹膜回收液的濁度/濃度指標。於一些實施例中，光線感測器136與陣列式發光二極體138分別設置於固定架120的兩側，其中陣列式發光二極體138可用以提供光源至儲存容器110，光線感測器136則可接收穿透儲存容器110的光源。

於一實施例中，陣列式發光二極體138可發出白光(電磁波長約390~780nm)，另一端的光線感測器136接收所有可見光波長，在這種測量機制下，若回收液內的懸浮物越多，則透過的光線越少，如此便可判斷該回收液的濁度與濃度情形。於一些實施例中，光線感測器136可為一光敏晶片，可發射或接收特定波長的光(如：白光)，藉由超音波偵測可估算出回收液的容量。

處理器139可同時計算兩種不同濁度演算法下的兩種濁度值，再根據一判斷準則(例如：一門檻值比對)，以決定選擇兩種中的何者為其濁度估計值。具體來說，處理器139可分別依據第一演算法計算出儲存容器110裡的回收液相應於一第一濁度的一第一濁度值以及依據一第二演算法計算出回收液相應於一第二濁度的一第二濁度值，並依據一既定門檻值，從第一濁度值與第二濁度值之中選擇其一以產生濁度估計值。舉例來說，第一演算法可用以對回收液較清澈者進行濁度計算，第二演算法可用以對回收液較混濁者進行濁度計算，例如：第一演算法可為比爾定律(beer’s law)演算法，第二演算法可為散射法(scattering or Rayleigh/Mie scattering)。門檻值可根據經驗法則與專家建議(例如：臨床醫師根據其多年經驗提供)來決定，可藉此判斷出應該選擇兩種中的何者為濁度估計值。

舉例來說，於一實施例中，當算出的濁度值符合某些條件時選擇第一濁度值，或者當算出的濁度值不符合某些條件時選擇第二濁度值。於一些實施例中，上述條件可以由使用者自行定義或根據經驗法則而得，例如，當第二濁度值(散射法)無法辨識明顯差異時(所測得的值>120lux)，表示液體無明顯懸浮物，較為均值，因此轉用第一濁度值計算液體中物質濃度，第一濁度值以比爾定律來做計算。

透過比爾定律：A=ε lc，其中，A表示吸收度，ε表示吸收係數，l表示光路徑長度，c表示液體濃度。

改變入射光的發光波長以及相對應到的接收感測器的頻率響應，可以判斷出在較低濁度下(腹膜回收液較均質情況下)，某種化學物質(蛋白質、肌酐酸)的濃度。在臨床上，腹膜炎的發病程度及該種化學物質是呈現正相關的，因此可以做為判斷指標。

偵測裝置130可更包括一通訊介面200，可透過此通訊介面200以無線通訊方式與行動裝置141上的行動裝置端應用程式140進行通訊。通訊介面200可支援各種無線通信協定，例如分碼多工存取系統(CDMA)、全球移動通信系統(GSM)、增強數據GSM環境(EDGE)、高速下行鏈路分組接入(HSDPA)，Wi-Fi(例如：IEEE的802.11a/b/g/n)、藍芽和Wi-MAX的通信協定等的協定，但本發明不限於此。可理解的是，偵測裝置130與行動裝置141(例如：智慧型手機)可分別包括可支援所用的通信協定的通訊模組，以建立所需的無線連線。

如前述，行動裝置端應用程式140係安裝在行動裝置141上。舉例來說，行動裝置141可為各種類型的可攜式裝置或手持裝置，例如個人數位助理、智慧型手機、行動電話、行動上網裝置、筆記型電腦或任何類型的行動計算裝置，然而，本領域熟習技藝者應可理解本發明並不限於此。行動裝置端應用程式140係安裝在前述的可攜式裝置或手持裝置上。

行動裝置端應用程式140可提供一圖形化的使用者介面(例如：一供病患操作的手機GUI介面)，用以透過通訊介面200取得由偵測裝置130所偵測到的或量測到的回收液的濁度值及色度值並且可將其儲存或上傳至一雲端醫療系統或特定的第三方 (例如：主治醫師的手機)以進行進一步操作。舉例來說，行動裝置端應用程式140可自動或根據使用者設定將分析結果上傳雲端醫療系統，以進行後續遠距監控或醫療應用，例如：醫護人員可在遠端根據所上傳的腹膜透析分析結果隨時得知該患者的狀況，因而可適時發現患者的生理狀態變化並主動通知其提前回診以提供即時的治療。

第3圖顯示根據本發明一實施例之行動裝置端應用程式的圖形化的使用者介面300之示意圖。如第3圖所示，行動裝置端應用程式的圖形化的使用者介面300包括多個區域310-330，其中區域310又稱為無線傳輸介面區，可供使用者要求與偵測裝置130連線並用以表示連線狀態(例如藍芽是否連線成功)，區域320又稱使用者身分辨識區，是用以判斷區別不同的使用者。當患者做完腹膜透析並將回收液倒至儲存容器110內，準備對回收液進行分析時，可啟動行動裝置端應用程式140。在一實例中，當行動裝置端應用程式140啟動後，會顯示此使用者介面300，患者可於區域320輸入其病患編號，並且按下區域310的按鍵要求與偵測裝置以藍芽進行連線，當與偵測裝置130連線成功之後，處理器139控制偵測單元132例如光線感測器136、超音波感測器134等進行前述濁度、色度、容量等的分析，並且將分析資料透過通訊介面200如藍牙介面傳送到行動裝置141，行動裝置141上的行動裝置端應用程式140於收到資料後便可將收到的分析資料的如濁度值、超音波距離等顯示於區域330(又稱為顯示濁度和排出量區)的位置，方便患者知道分析結果。之後，分析資料可輸出成檔案直接儲存以及/或透過無線網路例如wifi或行動網路上傳到醫療雲端上，對不 同的病患分別建檔，以供醫護人員的追蹤監控。

本發明另一實施例更提供一種用於腹膜分析之方法。參閱第4圖。第4圖顯示依據本發明另一實施例之用於腹膜分析之方法之流程圖。依據本發明實施例之用於腹膜分析之方法可以適用於一用於腹膜分析之照護系統，如第1圖所示的系統100且可由其處理器139所執行。

首先，處理器139接收到來自患者的一分析要求(步驟S402)。舉例來說，同時參閱第3圖，患者可按下使用者介面300的區域310的按鍵，發出所述分析要求以要求與偵測裝置130以藍芽進行連線並進行分析。接著，處理器139相應分析要求，透過偵測裝置130的偵測元件132，對儲存容器110中的腹膜透析之回收液進行定量分析，並分別依據一第一演算法計算出回收液相應於一第一濁度的一第一濁度值以及依據一第二演算法計算出回收液相應於一第二濁度的一第二濁度值(步驟S404)。舉例來說，第一演算法可用以對回收液較清澈者(第一濁度)進行濁度計算，第二演算法可用以對回收液較混濁者(第二濁度)進行濁度計算，例如：第一演算法可為比爾定律(beer’s law)演算法，第二演算法可為散射法(scattering or Rayleigh/Mie scattering)。

之後，處理器139可依據一既定門檻值，從第一濁度值與第二濁度值之中選擇其一以產生濁度預測值(步驟S406)。門檻值可根據經驗法則與專家建議(例如：臨床醫師根據其多年經驗提供)來決定，可藉此判斷出應該選擇兩種中的何者為濁度預測值。舉例來說，於一實施例中，當算出的濁度值符合某些條件時選擇第一濁度值，或者當算出的濁度值不符合某些條件時選擇第 二濁度值。例如，當第二濁度值(散射法)無法辨識明顯差異時(所測得的值>120lux)，表示液體無明顯懸浮物，較為均值，因此轉用第一濁度值計算液體中物質濃度，第一濁度值以比爾定律來做計算。

當產生濁度預測值之後，處理器139可再透過一通訊介面例如藍芽介面以無線方式傳送濁度預測值至一行動裝置端應用程式(例如：行動裝置端應用程式140)進行顯示(步驟S408)。因此，分析結果可透過如第3圖所示的行動裝置端應用程式140的使用者介面300顯示，透過此使用者介面300，患者可方便地進行居家照護與自我管理。

於一些實施例中，行動裝置端應用程式140可透過一影像擷取裝置(例如：CCD鏡頭模組或攝影機)擷取回收液的影像，並且對擷取到的回收液影像執行一影像處理程序以分析出回收液的濁度及色度。前述影像處理程序包括擷取包含該透析液之一影像，並對該影像進行一色度校正補償操作，以分析出回收液的濁度及色度。

舉例來說，於一實施例中，可對該影像進行色度校正補償操作取得色彩資訊例如紅色、綠色、藍色反射係數R1、R2、R3，再利用下列公式估算出濁度Tur：

其中，e1-e7分別表示做非線性回歸所訓練出來的參數。

於一實施例中，前述影像擷取裝置可以設置在行動裝置端。於另一實施例中，前述影像擷取裝置可以設置在偵測裝 置130。

本發明之方法，或特定型態或其部份，可以以程式碼的型態存在。程式碼可以包含於實體媒體，如軟碟、光碟片、硬碟、或是任何其他機器可讀取(如電腦可讀取)儲存媒體，亦或不限於外在形式之電腦程式產品，其中，當程式碼被機器，如電腦載入且執行時，此機器變成用以參與本發明之裝置。程式碼也可透過一些傳送媒體，如電線或電纜、光纖、或是任何傳輸型態進行傳送，其中，當程式碼被機器，如電腦接收、載入且執行時，此機器變成用以參與本發明之裝置。當在一般用途處理單元實作時，程式碼結合處理單元提供一操作類似於應用特定邏輯電路之獨特裝置。

雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟悉此項技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可做些許更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100‧‧‧遠端照護系統

110‧‧‧儲存容器

120‧‧‧固定架

130‧‧‧可拆式的偵測裝置

132‧‧‧偵測單元

134‧‧‧超音波感測器

136‧‧‧光線感測器

138‧‧‧陣列式發光二極體

139‧‧‧處理器

140‧‧‧行動裝置端應用程式

141‧‧‧行動裝置

200‧‧‧通訊介面

Claims (13)

1. 一種用於腹膜透析之遠端照護系統，包括：一儲存容器，用以供腹膜透析之一回收液放置；一固定架，用以供該儲存容器放置；以及一可拆式偵測裝置，其包括一偵測單元、一處理器以及一通訊介面，其中該偵測單元更包括一超音波感測器、一光線感測器以及一陣列式發光二極體且其中該光線感測器以及該陣列式發光二極體係架設在該固定架之一對應位置上，並且該處理器透過該光線感測器以及該陣列式發光二極體偵測該回收液之濁度與色度並透過該超音波感測器對該回收液進行一定量分析，並且該處理器依據該可拆式偵測裝置之偵測結果，產生一濁度預測值，進而透過該通訊介面傳送該濁度預測值至一行動裝置中再做運算處理，其中該處理器係分別依據一第一演算法計算出該回收液相應於一第一濁度之一第一濁度值以及依據一第二演算法計算出該透析液相應於一第二濁度之一第二濁度值，並依據一既定門檻值，從該第一濁度值與該第二濁度值之中選擇其一以產生該濁度預測值。
2. 如申請專利範圍第1項所述之用於腹膜透析之遠端照護系統，其中該儲存容器係為透光壓克力材質且其表面具有固定表面積。
3. 如申請專利範圍第1項所述之用於腹膜透析之遠端照護系 統，其中該第一演算法係為一比爾定律演算法，該第二演算法係為一散射法。
4. 如申請專利範圍第1項所述之用於腹膜透析之遠端照護系統，其中該可拆式偵測裝置中之該偵測單元以及該處理器係分別設置在該固定架上。
5. 如申請專利範圍第1項所述之用於腹膜透析之遠端照護系統，其中該通訊介面係用以將所產生之該濁度預測值傳送至該行動裝置上之一行動裝置端應用程式。
6. 如申請專利範圍第5項所述之用於腹膜透析之遠端照護系統，其中該行動裝置端應用程式更提供一圖形化使用者介面，用以傳送一分析要求至該可拆式偵測裝置上以得到並顯示該濁度預測值。
7. 如申請專利範圍第5項所述之用於腹膜透析之遠端照護系統，其中該行動裝置端應用程式更儲存該濁度預測值並且上傳該濁度預測值至一雲端系統上。
8. 如申請專利範圍第5項所述之用於腹膜透析之遠端照護系統，其中該行動裝置端應用程式更擷取相應該回收液之一影像，並且對該影像進行包含一色度校正補償操作之影像處理，以分析出該回收液之濁度及色度。
9. 一種用於腹膜透析之方法，適用於一用於腹膜透析之遠端照護系統，包括下列步驟：接收一分析要求； 相應該分析要求，透過一可拆式偵測裝置，對腹膜透析之一回收液進行一定量分析，並分別依據一第一演算法計算出該回收液相應於一第一濁度之一第一濁度值以及依據一第二演算法計算出該回收液相應於一第二濁度之一第二濁度值；依據一既定門檻值，從該第一濁度值與該第二濁度值之中選擇其一以產生該濁度預測值；以及傳送該濁度預測值至一行動裝置端應用程式進行顯示，其中該可拆式偵測裝置包括一偵測單元且該偵測單元更包括一超音波感測器、一光線感測器以及一陣列式發光二極體，其中該光線感測器以及該陣列式發光二極體係架設在該固定架之一對應位置上並且該透過該可拆式偵測裝置，對腹膜透析之該回收液進行該定量分析之步驟更包括透過該光線感測器以及該陣列式發光二極體偵測該回收液之濁度與色度以及透過該超音波感測器對該回收液進行該定量分析。
10. 如申請專利範圍第9項所述之用於腹膜透析之方法，其中該第一演算法係為一比爾定律演算法，該第二演算法係為一散射法。
11. 如申請專利範圍第9項所述之用於腹膜透析之方法，其中該行動裝置端應用程式更提供一圖形化使用者介面，用以傳送該分析要求至該可拆式偵測裝置上以得到並顯示該濁度 預測值。
12. 如申請專利範圍第9項所述之用於腹膜透析之方法，其中該行動裝置端應用程式更儲存該濁度預測值並且上傳該濁度預測值至一雲端系統上。
13. 如申請專利範圍第9項所述之用於腹膜透析之方法，其中該行動裝置端應用程式更擷取相應該回收液之一影像，並且對該影像進行包含一色度校正補償操作之影像處理，以分析出該回收液之濁度及色度。