堵塞检测方法
【专利摘要】本发明描述用于提高输液泵中堵塞传感器基线的准确度的方法。本发明提供一输液泵，其包括用于作出防棘轮决策的逻辑，以用于确定在已触及到所述给药装置之后是否安装了新的给药装置。如果是，则建立新的堵塞传感器基线。如果否，则保持当前基线。所述防棘轮决策逻辑可取决于基线增量的值，所述基线增量等于上游传感器信号和下游传感器信号之间的差值。在另一方面，对应于当所述输液泵的泵送机构未操作时所述上游传感器信号中出现的减小使上游堵塞传感器基线偏移，以补偿传感器信号漂移。
【专利说明】堵塞检测方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及医疗输液泵领域，更具体地讲，涉及检测用于泵送流体的管路中的堵塞或阻滞的方法。
【背景技术】
[0002]用于根据预定流体输送参数向患者输送营养液和药物的可编程输液泵被广泛使用。一种类型的输液泵为蠕动泵，其沿着将流体从流体源运送至患者的柔性连接管路布置。该蠕动泵具有泵送机构，用于逐渐挤压管路的连续部分以使得流体沿着朝患者的流动方向流过管路。在通用布置中，泵送机构包括具有径向指状物或滚柱的电机驱动轮，所述径向指状物或滚柱接合围绕轮的周向部分布置的管路的区段。当轮旋转时，通过管路将流体泵送至患者。围绕泵轮布置的管路区段可通过盒子保持成U形构型，所述盒子被设计为接收在泵的通道或接收器区域中。盒子可提供用于将来自流体源的管路引入线和通向患者的管路引出线连接至由泵所接收的U形管路区段的相对两端的端子。在本说明书中，术语“上游”和“下游”是关于泵送机构形成的流体流动的方向。例如，管路引入线位于泵送机构的“上游”，并且管路引出线位于泵送机构的“下游”。
[0003]尤其当泵送粘稠营养液进行肠道喂养时，一个公认的问题是在管路内的阻滞(“堵塞”)形成物可能减少或完全阻止流动。作为安全措施，已知的是在输液泵上提供一对堵塞传感器。上游堵塞传感器被布置用于在相对于泵送机构的上游位置处接合管路，并且下游堵塞传感器被布置用于在相对于泵送机构的下游位置处接合管路。堵塞传感器可以包括换能器或应变仪，其检测由相对于管路内平衡流体压力的局部压差(压力增加或减小)形成的柔性管路壁的挠曲，并且提供该挠曲的电子信号指示。例如，如果堵塞形成于泵和患者之间的下游管路中的位置，则将可通过下游堵塞传感器检测管路壁的膨出或向外挠曲。反之，如果堵塞形成于流体源和泵之间的上游管路中的位置，则继续操作泵送机构会在堵塞位置和泵送机构之间形成真空并且将可通过上游堵塞传感器检测管路壁的向内挠曲。
[0004]监测来自上游堵塞传感器和下游堵塞传感器的信号并且将其与相应的信号基线进行比较以检测堵塞。上游传感器信号基线为上游传感器对应于上游传感器位置处的流体压力平衡条件所提供的信号。同样，下游传感器信号基线为下游传感器对应于下游传感器位置处的流体压力平衡条件所提供的信号。上游基线和下游基线可以通过当泵启动时执行的初始化例行程序而建立。在用于输液的泵操作过程中，监测上游传感器信号和上游基线之间以及下游传感器信号和下游基线之间的相应差值。如果传感器信号和对应基线之间的差值超出预定阈值一段预定的时间，则检测到上游堵塞。应当理解，针对上游堵塞传感器和下游堵塞传感器建立和保持有效基线对于正确的堵塞检测是必不可少的。
[0005]当检测到堵塞、停止泵操作以及打开泵门以触及盒子和管路来允许替换堵塞的管路时，发生可能不经意使用无效基线的一种情况。如果未安装新管路并且在仍安装有堵塞管路的情况下重新启动泵，则初始化例行程序可能受到欺骗而使用加压的管路来建立新基线。该问题在本领域中称为基线“棘轮效应”。
[0006]传感器漂移也可能妨碍正确的堵塞检测。在具有极低输液速率的输液方案期间，泵电机实际上可能运行非常短的一段时间(如，每分钟一个步进电机“滴答声”或增量)。当泵电机不运行时，可假设下游传感器信号中的增加是由于传感器漂移，而不是由于下游管路中的堵塞所形成的实际压力增大。相似地，当泵电机不运行时，可假设上游传感器信号中的减小是由于传感器漂移，而不是由于上游管路中的堵塞所形成的实际压力减小。如果在计算相对于相关联传感器基线的差值时包含可归因于传感器漂移的变化，则可能出现假堵塞警报。
【发明内容】
[0007]本发明处理了上述问题并且改善了输液泵系统中的堵塞检测。应当理解，堵塞检测相对于上游堵塞传感器基线信号和下游堵塞传感器基线信号进行。本发明有助于确保使用正确的基线值作为基准，以使得堵塞检测避免误报而不遗漏实际堵塞事件。
[0008]在一个方面，本发明提供一种用于作出防棘轮决策的方法，由此每次打开泵门时都要确定是否已安装新的给药装置(即盒子和管路)或是否留有先前堵塞的给药装置。此类防棘轮决策有助于解决【背景技术】中提到的“棘轮效应”问题，因为如果防棘轮决策确定堵塞的给药装置保留安装在泵中，则可以保持之前的上游传感器基线和下游传感器基线。反之，如果防棘轮决策发现安装了新的给药装置，则可以建立新的传感器基线。根据本发明的一个实施例，方法包括计算与上游传感器信号和下游传感器信号之间的差值相等的基线增量并且将该基线增量与预定的最小基线增量进行比较，其中如果基线增量小于最小基线增量，则防棘轮决策确定未替换堵塞管路。最小基线增量可基于输液泵保存的历史基线增量值来确定。方法还可包括将下游传感器信号与预定下游信号限值进行比较的步骤，其中如果下游传感器信号大于下游信号限值，则防棘轮决策确定未替换堵塞管路。
[0009]在另一方面，提供了一种用于调整上游传感器信号基线来补偿传感器信号漂移的方法。根据该方面，与输液泵的泵送机构未操作时发生的上游传感器信号的减小相对应的是，对应于上游传感器位置处的流体压力平衡的上游传感器信号基线发生偏移。
[0010]本发明还涵盖被编程为实施本发明方法的输液泵。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]下面参照以下附图详细地描述本发明:
[0012]图1为根据本发明实施例所形成的输液泵的示意图，其中盒子和管路示为安装在泵中以示出基本操作；
[0013]图2为图1所示泵的电子框图；
[0014]图3为大致示出由根据本发明实施例的泵所保存和执行的堵塞检测软件的示意图；
[0015]图4为根据本发明实施例的泵初始化例行程序的流程图；
[0016]图5A-图5B为根据本发明实施例的泵复位例行程序的流程图；
[0017]图6A-图6B为根据本发明实施例的堵塞电机前检查例行程序的流程图；
[0018]图7为根据本发明实施例的堵塞检查例行程序的流程图；
[0019]图8为根据本发明实施例的堵塞电机后检查例行程序的流程图；
[0020]图9A-图9G为根据本发明实施例的图7堵塞检查例行程序和图8堵塞电机后检查例行程序所调用的检测堵塞例行程序的流程图；
[0021 ] 图1OA-图1OB为根据本发明实施例的图9A-图9G的检测堵塞例行程序所调用的防棘轮例行程序的流程图；
[0022]图11为根据本发明实施例的图9A-图9G的检测堵塞例行程序所调用的堵塞基线增量例行程序的流程图；
[0023]图12A-图12B为根据本发明实施例的图9A-图9G的检测堵塞例行程序所调用的下游堵塞检测例行程序的流程图；
[0024]图13A-图13B为根据本发明实施例的图9A-图9G的检测堵塞例行程序所调用的上游堵塞检测例行程序的流程图；
[0025]图14为根据本发明实施例的图9A-图9G的检测堵塞例行程序所调用的堵塞未决下游例行程序的流程图；并且
[0026]图15为根据本发明实施例的图9A-图9G的检测堵塞例行程序所调用的堵塞未决上游例行程序的流程图。
【具体实施方式】
[0027]图1和图2示意性地示出了体现本发明的可编程输液泵10。输液泵10包括壳体12、壳体外表面上的泵轮或转子14和盒子接收器16，以及连接至壳体以打开和关闭盒子接收器和泵轮上方的门18。如图1所示，并且可以安装与泵关联的给药装置以便将流体从流体源运送至患者。给药装置包括从流体源运行至泵的上游管路4、从泵运行至患者的下游管路8、接收在盒子接收器16中的盒子5、以及围绕泵轮14布置的U形管路区段6。盒子5配置有连接端子5U和用于将上游管路4连接至管路区段6的上游末端以及将下游管路8连接至管路区段6的下游末端，从而完成经由泵从上游管路至下游管路的流动路径。
[0028]泵轮14为泵送机构的一部分，该泵送机构能够操作以使得流体沿着预期流动方向流过管路。泵送机构还包括电动电机20，其连接至泵轮14并且能够操作以使泵轮绕其轴线旋转。泵轮14具有径向指状物或滚柱(未示出)，所述径向指状物或滚柱接合围绕轮的周向部分布置的管路区段6。当泵轮14旋转时，管路区段6的连续部分被逐渐挤压以使得流体沿着朝患者的流动方向流过管路。可通过控制电机20的速率来控制注入流体的流速。本领域的技术人员将会理解，可能存在上述蠕动泵送机构的变型形式。例如，电机20可驱动连接至并列型布置的一系列平行指状物或滚柱的凸轮构件，由此将蠕动泵送动作施加至如图1所示的管路直线区段而非管路曲线区段。本发明不限于特定的泵送机构构型。
[0029]输液泵10设有沿着泵送轮14上游的管路区段6位置处设置的上游堵塞传感器22和沿着泵送轮14下游的管路区段6位置处设置的下游堵塞传感器24。上游传感器22和下游传感器24各自提供指示管路中相应局部流体压力的相应传感器信号。例如，上游传感器22和下游传感器24可以为换能器或应变仪，其被布置用于接合管路区段6的外壁以检测由管路内的流体压力所导致的柔性管路壁的挠曲并且提供与该挠曲成比例的电子信号。在本发明的一个实施例中，每个堵塞传感器22、24可被配置用于生成对应于管路中局部压力的0-2500mV范围内的电压信号。同样以举例的方式，堵塞传感器22、24可机械地并且经由用于电压偏移和增益的数字电位计进行校准以建立1250mV下的初始上游基线、750mV下的初始下游基线、与950mV下的上游基线为-5psi的差值(低于上游基线300mV)、与1150mV下的下游基线为+15psi的差值(超过下游基线400mV)以及与1250mV下的下游基线为+ISpsi的差值(超过下游基线500mV)。
[0030]输液泵10还包括门传感器26，其被布置用于与门18上的扳机构件28配合以生成指示门的当前状态为开启或关闭的电信号。
[0031]如图2中所见，输液泵10被构造为允许用户选择或创建并且随后运行输液方案，该方案确定要输送至患者的流体量和要输送流体的速率。输液泵10包括连接至用户界面32的微处理器30，所述用户界面具有输入装置，例如键盘、开关和拨号控件。输液泵10还包括连接至微处理器30的显示器34。显示器34可以是有时充当用户界面32 —部分的触摸屏显示器。微处理器30连接至电机控制器36以用于驱动电动电机20来管理所选择的方案。一个或多个存储器模块38连接至微处理器30或与微处理器30集成以保存可由微处理器执行的用于控制泵操作的指令。保存的指令可组织在软件例行程序中。保存的软件例行程序中包括根据本发明的可用于检测堵塞的例行程序。下面详细描述这些例行程序。出于堵塞检测功能性目的，微处理器30连接至上游堵塞传感器22和下游堵塞传感器24。微处理器30还接收来自门传感器26的信号。示出了模数转换电路23，其用于将来自堵塞传感器和门传感器的模拟电压信号转换成数字形式，以供微处理器30使用。输液泵10还可以包括连接至微处理器30的听觉信号发生器35。
[0032]现将注意力集中到图3，该图大致示出由根据本发明实施例的泵所保存和执行的堵塞检测软件。在所示的实施例中，用于评估来自上游传感器22和下游传感器24的信号并且确定何时通过各种软件例行程序执行存在堵塞的逻辑，该软件例行程序与电机20的活动通过泵状态机104同步。在泵启动时,运行初始化例行程序100 ( “Occlus1nlnit”)。当启动治疗方案或泵灌注时，运行堵塞传感器复位例行程序(“Occlus1nReset”)。随后，泵状态机104基于泵10的状态来管理执行。泵10具有其中电机20未泵送的电机空闲状态106。所选择的方案程序确定应当何时启动和停用电机20以实现方案所需的流速。根据泵状态机104，当泵在电机20即将启动之前处于电机前状态108时，调用电机前例行程序(“Occlus1nPreMotorCheck”)。当泵10处于电机泵送状态110时,状态机104根据主要堵塞检查例行程序(“Occlus1nCheck”)处理堵塞检测，在该电机泵送状态中电机20启动并且泵送流体。一旦电机20被停用并且离开泵送状态110，泵便进入电机后状态112，在该电机后状态中通过电机后例行程序(“Occlus1nPostMotorCheck”)处理堵塞检测逻辑。每当新的上游信号值和下游信号值得自模数转换器23时，堵塞检测软件就周期性地运行，例如每250ms。来自模数转换器23的读数可与电机滴答声同步,使得当电机以较高rpm速率运行时,数据采样更加频繁。
[0033]Occlus1nlnit例行程序如图4中所示。在框120中，堵塞传感器22和24暂时禁用。框122将堵塞状态变量0CC_STATUS的值设定为指示不存在堵塞的值(如，“0K”)，并且框124将所有堵塞定时器设定为零。如稍后将解释，堵塞定时器追踪特定堵塞信号已超出预定阈值的时间，表示与堵塞传感器基线的差值。在框126中，将上游和下游堵塞信号阈值变量(即UP_THRESH和DN_THRESH)设定为零。UP_THRESH追踪上游堵塞传感器信号相对于上游传感器基线的差值，并且DN_THRESH追踪下游堵塞传感器信号相对于下游传感器基线的差值。实质上，框126使得针对每个堵塞传感器建立与当前传感器信号值相等的相应新基线。在框128中，将布尔变量设定为初始值。这些变量包括bARREQ和bADDBLDELT，其被设定为真。这些变量也包括bUPREBL、bDNREBL和bTAKEPREBL，其被设定为假。这些变量的意义在本说明书的后面将会变得明显。根据框130，从存储器38检索历史“基线增量”数据。基线增量被定义为上游信号基线和下游信号基线之间的差值。在框132中，将标记为BL_DELTA_MIN的变量设定为零。最终，在框134中，堵塞传感器22和24被启用。在完成时，可为布尔函数的Occlus1nInit返回“真”值。
[0034]图5A和图5B中示出了 Occlus1nReset规程。决策框140检查先前是否发生了传感器故障。如果尚未发生任何传感器故障，则通过框142将0CC_STATUS的值复位为0K。未特别复位的变量包括先前的阈值UP_THRESH和DN_THRESH、对应于电机最后停止之前从上游传感器22和下游传感器24最后采样的信号值的LAST_UP和LAST_DN、以及用于对电机20的旋转增量进行计数的电机滴答声计数器。框146将所有堵塞定时器复位为零。在框148中，复位上游和下游压力传感器信号的斜率历史。在框150中，复位用于保持采样的上游传感器信号和下游传感器信号的运行平均值的变量UP_AVG和DN_AVG。
[0035]Occlus1nReset例行程序随后进行到决策框152,其基于当泵停止时是否可触及盒子5来引导流程。如果门传感器26指示泵停止之后门18被打开，则盒子为可触及的。如果不是这样，则Occlus1nReset结束。如果盒子为可触及的，则可能安装了新的盒子和给药装置，并且流程进行至框154以如所示复位布尔变量bARREQ、bADDBLDELT、bUPREBL和bDNREBL。决策框156随后通过检查0CC_STATUS的值来确定最后停止泵时给药装置是否未堵塞。如果先前没有堵塞，则可假设不存在棘轮效应问题，并且在框158中将布尔变量bTAKEPREBL设定为真，使得将建立新的堵塞传感器基线。随后完成Occlus1nReset的执行。
[0036]图6A-图6B不出了 Occlus1nPreMotorCheck例行程序。初始决策框160确保只有在当前采样的上游传感器信号UP_SAMPLE和下游传感器信号DN_SAMPLE被视为有效时才继续执行。例如，UP_SAMPLE和DN_SAMPLE读数可与预定最大值或上限值进行比较。如果UP_SAMPLE和DN_SAMPLE有效，则例行程序根据框162构建上游和下游传感器信号值的运行平均值UP_AVG和DN_AVG。例如，运行平均值UP_AVG和DN_AVG可针对分别来自上游传感器22和下游传感器24的最后三个采样读数进行计算，并且在对新的传感器读数采样时持续更新。在框164中，启动电机滴答声计数器以便记录电机滴答声。
[0037]决策框166基于布尔变量bTAKEPREBL为真还是假使流程分支。bTAKEPREBL的值确定是否建立新的传感器基线。如果盒子先前为可触及的，但先前没有任何堵塞，则bTAKEPREBL将被设定为真。如果决策框166发现bTAKEPREBL等于真，则在框168中将阈值UP_THRESH和DN_THRESH设定为零，从而实际上建立UP_AVG和DN_AVG作为相应的传感器基线。同样在框168中，bTAKEPREBL的值从真更改为假。流程随后跳到框179，其中LAST_UP和LAST_DN被分别设定为等于UP_AVG和DN_AVG。
[0038]如果决策框166发现bTAKEPREBL为假，则保持当前基线，但可对其进行调整以计入当电机闲置时上游传感器信号和下游传感器信号中的可能漂移。如果当电机20关闭时来自下游传感器24的电压信号增加，则可以假设信号变化归因于传感器信号漂移而非实际压力变化。因此，表示相对于下游传感器基线的当前压力信号差值的DN_THRESH的值未更改以反映当电机关闭时下游传感器信号中的增加。实质上，这与调整下游基线以计入漂移相同。如果发生下游压力的增加，则决策框169具有结果“否”并且流程跳转到决策框172。如果另一方面当电机20闲置时下游传感器信号减小，则可以假设释放了一些压力并且应当调整DN_THRESH以反映压力中的减小。对于这种情况，决策框169给出结果“是”并且根据框170调整DN_THRESH。根据决策框172和框174，如果对DN_THRESH的调整产生负值，则将DN_THRESH设定为零。换句话讲，不允许DN_THRESH变为负值。
[0039]通过框176和178处理上游阈值UP_THRESH中的变化。决策框176确定当电机关闭时上游压力信号是否增加。如果没有，并且相反当电机关闭时压力减小，则假设减小是传感器信号漂移的结果，而不是实际压力减小(真空增加)的结果。在这种情况下，决策框176具有结果“否”并且虽然压力信号变化UP_THRESH均保持不变，从而实质上使上游基线偏移以计入传感器漂移。流程跳转到框179。然而，如果决策框176发现当电机关闭时上游传感器信号增加，则假设释放了一些真空并且在框178中调整了 UP_THRESH。允许上游阈值UP_THRESH变为负值；这确保在门18关闭之后持续一段时间的高压不会引起错误的基线调整。
[0040]最终，如框179 所示，Occlus1nPreMotorCheck 将 LAST_UP 和 LAST_DN 设定为等于相应的运行平均值UP_AVG和DN_AVG。
[0041]图7示出了对应于电机泵送状态110的Occlus1nCheck例行程序的流程。初始决策框180检查当前采样的传感器信号UP_SAMPLE和DN_SAMPLE被视为有效。框182重新计算运行平均值UP_AVG和DN_AVG。最终，框184调用另一个例行程序DetectOcclus1n，其确定管路中是否存在堵塞。下面参照图9A-图9G详细地描述DetectOcclus1n例行程序。
[0042]对应于电机后状态112的PostMotorCheckRoutine在图8中进行图示，并且在很大程度上类似于Occlus1nCheck例行程序。初始决策框200检查当前采样的传感器信号UP_SAMPLE和DN_SAMPLE是否被视为有效。另一个决策框202通过检查电机控制器36的状态确保电机20完全关闭。框204重新计算运行平均值UP_AVG和DN_AVG。最终，框206调用 DetectOcclus1n 例行程序。
[0043]现在将关联图9A-图9G描述DetectOcclus1n例行程序。框220将用于追踪上游和下游传感器信号斜率的变量UP_SL0PE和DN_SL0PE设定为零。框220还将UP_DIFF和DN_DIFF设定为零；使用这些变量保存自最后一次堵塞检查以来的相应上游和下游压力变化。在框222中，确定自最后一次堵塞检查以来的电机滴答声数量。框224将UP_DIFF计算为等于LAST_UP减去UP_SAMPLE，并且将DN_DIFF计算为等于DN_SAMPLE减去LAST_DN。随后根据框226将计算的压力差值添加至相应的堵塞阈值。决策框228和框230阻止下游阈值DN_THRESH变为负值，从而实际上使下游基线朝下偏移。
[0044]移至图9B，在框232中，将当前传感器信号值保持为LAST_UP和LAST_DN以供以后参考。根据框234，使用保存在斜率历史缓冲区中的压力差值数据计算上一个完全电机旋转范围内的信号斜率UP_SL0PE和DN_SL0PE。以举例的方式，在本实施例中，一个完全电机旋转将对应于十二次电机滴答声。接下来，在决策框236中，参照布尔变量bARREQ来确定是否应当调用AntiRatchet例行程序。如果bARREQ为真，则流程分支到其中调用图1OA-图1OB的AntiRatchet例行程序的框238。在调用AntiRatchet后，在框240中将bARREQ设定为假。如果决策框236发现bARREQ为假，则流程进行到决策框242以进行用于施加传感器漂移补偿的其他逻辑。如果上游传感器信号斜率为基本上平坦的并且不存在任何上游堵塞未决(稍后结合图14和图15描述堵塞的未决)，则追踪连续次数UP_SLOPE的变量UP_FLATCOUNT低于斜率阈值(为基本上平坦的)、在框244中递增，并且流程进行到决策框245。如果UP_FLATCOUNT大于或等于指示斜率中稳定性的所选择阈值(如，50)，则可以通过在框246中将UP_THRESH设定为等于零而将当前上游压力信号用作新的上游基线。另外在框246中，将布尔变量bUPREBL设定为真以便表明已重新设定了上游传感器的基线。另一方面，如果决策框242给出结果“否”，则忽略上游传感器基线的重新设定并且在框248中将UP_FLATCOUNT设定为零。继续参照图9C，应当理解，决策框250、框251、决策框252、框253和框254分别与决策框242、框244、决策框245、框246和框248类似，但适用于下游传感器和下游阈值。
[0045]如果如布尔变量bUPREBL和bDNREBL所示已重新设定了上游传感器和下游传感器两者的基线，并且如果布尔变量bADDBLDELT为真，则决策框256允许将新的基线增量值添加至基线增量历史缓冲区。如果满足这些条件，则框258将bADDBLDELT设定为假并且框260调用例行程序OccBaselineDelta以将基线增量值添加至历史缓冲区并且计算在Occlus1nInit例行程序的框132中初始化并且由AntiRatchet例行程序使用的最小基线增量BL_DELTA_MIN。OccBaselineDelta例行程序如图11所示并且开始于框320，其将基线增量BL_DELTA计算为等于上游基线UPBL减去下游基线DNBL。在框322中，BL_DELTA被添加至历史缓冲区。框324至框330被编程为基于泵的历史基线增量信息确定BL_DELTA_MIN的合适值。在本文所述的实施例中，BL_DELTA_MIN的确定可取决于历史缓冲区中可用的历史基线增量信息有多少。例如，如果历史缓冲区中存在所选择的至少一定数量的基线增量值来计算数据的有意义标准偏差，例如，至少二十个值，则决策框324根据框326和328引导BL_DELTA_MIN的计算，其中BL_DELTA_MIN被设定为等于历史基线增量值的平均值BL_DELTA_AVG减去3.3乘以基线增量值的标准偏差。如果少于所选择的历史基线增量值阈值数，则决策框324将流程引导至框330，该框将BL_DELTA_MIN设定为等于0.6乘以BL_DELTA_AVG0
[0046]重新将注意力集中到图9C。流程在框242处继续以将OCC_STATUS设定为0K。进行到图9D，决策框262通过执行当发现下游堵塞时返回真的布尔输出例行程序DownstreamOcclus1nDetected来确定是否存在下游堵塞。图12A-图12B中不出了DownstreamOcclus1nDetected的逻辑。在本实施例中，如果下游压力读数升高到高于下游基线15psi并且保持高于该水平30秒，或者如果下游压力读数升高到高于下游基线ISpsi并且保持高于该水平5秒，则检测到下游堵塞。所述两个定时标准在本文中称为堵塞“带”。图12A-图12B的逻辑可被配置为根据设计选择评估一个或多个堵塞带。在现在所述的示例性实施例中，存在两个下游堵塞带，然而仅可以使用一个堵塞带(对于下面所述的上游堵塞检测方案而言就是这样的情况)或可以使用两个以上的堵塞带。在图12A-图12B中，流程从一个带迭代到下一个带；特定堵塞带通过索引整数“i”追踪并且下游堵塞带的总数被保存为参数DNBANDS。给定带“i”中堵塞的压力水平或阈值被保存为DN_RANGE(i)。因此，在本例中，DN_RANGE(1)对应于 15psi，DN_RANGE(2)对应于 18psi，并且 DNBANDS = 2。每个带的相应定时器标记为DN_HMER(i)，并且每个带的相应时间限值被保存为DN_0CCHME(i)。因此,在本例中，DN_0CCHME(1)为30秒并且DN_0CCHME (2)为5秒。
[0047]在框340 中，DownstreamOcclus1nDetected 将堵塞检测布尔变量 bOCCDETECTED设定为假。如果根据至少一个堵塞带的标准检测到堵塞，则该变量将更改为真。索引计数器“i”通过框342被初始化为等于下游带DNBANDS的总数，从而开始评估最外侧堵塞带。决策框344检查下游阈值DN_THRESH是否已达到或超过DN_RANGE (i)。如果是，则决策框346检查DNJIMER⑴是否处于零。如果DN_HMER(i)处于零，则框348启动DN_HMER(i)。然而，如果DN_HMER(i)已经在计数(未处于零)，则决策框350将DN_HMER(i)与DN_OCCTIME(i)进行比较。如果DN_HMER(i)超过带的时间限制值DN_0CCHME(i)，则检测到下游堵塞并且框352将bOCXDETECTED设定为真。如果决策框344发现DN_THRESH尚未达到或超过DN_RANGE(i)，则流程直接进行至决策框354以检查DN_HMER(i)是否大于零。如果是，则在框356中将DN_HMER(i)复位为零。决策框358确定是否有更多待评估的堵塞带。如果索引计数器“i”大于1，则在框359中将“i”减1，并且流程返回至决策框344以针对下一个下游堵塞带重复该逻辑。如果索引计数器“i”等于1，则已评估了所有下游堵塞带并且通过例行程序返回bOCXDETECTED的值。
[0048]现在返回至DetectOcclus1n例行程序的决策框262，如果检测到下游堵塞，则抑制任何警报，直至AntiRatchet例行程序获得了运行机会。这通过在决策框264中检查bARREQ的值来完成。如果bARREQ为假，则AntiRatchet已经在框238中运行，根据框266记录堵塞事件数据，并且根据框268将0CC_STATUS设定为指示下游堵塞的值(如，“D0WN_0CC”)。
[0049]图9E中的决策框270确定下游基线是否超出预定范围。考虑到相关传感器信号范围和堵塞带阈值，可以建立和实施下游和上游基线两者的范围。在本例中，要求下游基线小于1950mV的范围安全地允许在2500mV的传感器信号范围内检测到额外的18psi (+500mV)压力。同样以举例的方式，要求上游基线大于300mV的范围允许检测到-5psi(-300mV)的压力减小。决策框270可调用布尔例行程序DownstreamOutOfRange以检查基线是否超出预定范围。如果是，则这种情况的处理与如框272-276所示的下游堵塞相同，这些框基本上对应于上述框264-268。对于要编程的技术人员而言,提到的例行程序DownstreamOutOfRange被视为简单例行程序，并且在本文中不再进一步描述。
[0050]根据图9F-图9G (框278-292)可以理解，对于上游堵塞检测基本上重复图9D-图9E (框262-276)所示的下游堵塞检测逻辑。决策框278所调用的UpstreamOcclus1nDetected例行程序如图13A-图13B所示,并且在很大程度上类似于图12A-图12B中的DownstreamOcclus1nDetected例行程序；因此,这里省略了框360-378的详细描述。应该指出的是，在本示例性实施例中，仅限定了一个上游堵塞带。更具体地讲，如果上游压力读数下降到低于上游传感器基线至少5psi并且保持低于该水平I秒或更长时间，则检测到上游堵塞。当然，如果需要，可以限定不止一个上游堵塞带。
[0051]如上所述，决策框244和255 (参见图9B和图9C)部分地基于上游堵塞或下游堵塞是否“未决”进行确定。未决堵塞是指其中已达到堵塞压力阈值并且堵塞带的至少一个中的堵塞定时器朝带的时间段标准进行计数的情况。例如，对于其中管线压力必须满足或超出15psi30秒的下游堵塞带而言，当带定时器介于O和30秒之间时存在未决堵塞。用于评估是否存在未决下游堵塞的例行程序Occlus1nPendingDownstream在图14中示出，并且用于评估是否存在未决上游堵塞的类似例行程序Occlus1nPendingUpstream在图15中不出。Occlus1nPendingDownstream的框380将布尔变量bPENDING设定为假，并且框382将索引计数器“i”初始化。流程通过在决策框384中检查DN_HMER(i)是否大于零，并且如果是的话在框386中将bPENDING设定为真来迭代通过每个堵塞带“i”。决策框388确定是否存在另一个堵塞带。如果“i”等于下游堵塞带的总数，则不存在更多堵塞带并且例行程序返回bPENDING的值，其中“真”指示未决下游堵塞。如果存在另一个带，则索引计数器“i”在框389中递增并且流程循环回到决策框384以评估下一个堵塞带。图15中的 Occlus1nPendingUpstream 以类似方式运作，并且 Occlus1nPendingUpstream 的框390-399 与 Occlus1nPendingDownstream 的框 380-389 类似。图 14 和图 15 中所不的例行程序可分别由框250和框244调用以确定堵塞未决。
[0052]再次参照图9B,其中在DetectOcclus1n的框238中调用名为AntiRatchet的例行程序。每次打开和关闭门18时，可能已安装了新的给药装置，在这种情况下必须建立新的上游和下游基线。然而，如果门18被打开和关闭但未替换给药装置，则重要的是保持现有的上游和下游基线并且不针对由于先前阻塞而已经加压的管路建立新基线。图1OA-图1OB中示出的AntiRatchet例行程序提供用于决定是保持现有传感器基线还是建立新基线的逻辑。
[0053]AntiRatchet的框300将布尔变量bGETNEWBL设定为真。bGETNEWBL的值将确定是否建立新的上游基线和下游基线；初始真设定表示默认假设安装了新的给药装置并且需要新基线。根据本发明，AntiRatchet通过以下过程测试该假设:计算在当前压力传感器读数UP_SAMPLE和DN_SAMPLE被视为新基线值时产生的基线增量值BL_DELTA，并且将BL_DELTA与最小基线增量BL_DELTA_MIN进行比较，该最小基线增量由OccBaselineDelta例行程序基于如上结合图11所述的历史基线数据进行计算。发明人认识到，将在平衡下取得的正确传感器基线与针对加压的管路取得的不正确基线区分开来的挑战基于这样的事实:即由于给药装置的可变性，不同给药装置的基线可能有很大差别。然而，发明人已观察到，基线增量BL_DELTA针对给定的输液泵保持相对稳定，并且针对不同给药装置没有显著差别。例如，如果某个盒子与相对高的下游基线相关联，则上游基线读数也将相对高。不同盒子可能导致截然不同的下游基线水平，但上游基线将以相同方式受到影响，从而产生类似的基线增量。根据本发明，基线增量BL_DELTA被用作进行防棘轮效应决策的主要因素。因此，在框302中将BL_DELTA设定为等于UP_SAMPLE减去DN_SAMPLE，并且决策框304检查该BL_DELTA 是否小于 BL_DELTA_MIN。
[0054]应当理解，在框302中针对加压的给药装置计算的BL_DELTA将低于针对平衡下的新给药装置的预期基线增量(即，如果装置具有上游堵塞，则UP_SAMPLE从平衡读数减小；如果装置具有下游堵塞，则DN_SAMPLE从平衡读数增加)。因此，如果在决策框304中BL_DELTA小于BL_DELTA_MIN，则在框306中bGETNEWBL更改为假以保持当前基线。确定相同给药装置保留安装的防棘轮决策可在框308中写入日志。
[0055]然而，如果决策框304发现BL_DELTA不小于BL_DELTA_MIN，则可能安装了新给药装置。下游基线可变性中的限值允许防棘轮效应逻辑的另一个决策点:如果下游传感器读数DN_SAMPLE大于特定水平，则其总是表示加压的信号，绝不是基线平衡读数。在本示例性实施例中，如果DN_SAMPLE超过1200mV，则假设管路被加压。决策框310进行此确定。如果DN_SAMPLE超过1200mV，则在框312中将bGETNEWBL更改为假以保持当前基线，并且确定相同给药装置保留安装的防棘轮决策可在框313中写入日志。
[0056]出现在图1OB中的框314-318基于在决策框314中检查的bGETNEWBL的值处理基线重新设定。如果bGETNEWBL为真，则通过在框316中将UP_THRESH和DN_THRESH设定为等于零来建立新基线。确定安装了新给药装置的防棘轮事件可在框318中写入日志。如果bGETNEWBL为假，则绕过框316和318以保持现有的上游和下游基线。
[0057]本发明体现为一种方法以及被编程为执行该方法的泵设备。在本文详细描述了本发明的堵塞检测方法和泵设备的示例性实施例，然而本领域的技术人员将认识到，在不偏离所附权利要求所限定的本发明实质和范围的前提下，可做出各种修改。
【权利要求】
1.一种检测管路中堵塞的方法，所述管路通过由输液泵以可拆卸方式接收的盒子连接至所述输液泵，所述输液泵具有:泵送机构，其能够操作以使得流体沿预期流动方向流过所述管路；盒子触及传感器，其提供信号，指示是否触及到所述盒子以允许移除所述盒子并且安装新盒子；上游传感器，其位于在所述流动方向上沿着所述泵送机构上游的所述管路的位置处；和下游传感器，其位于在所述流动方向上沿着所述泵送机构下游的所述管路的位置处，其中所述上游传感器和所述下游传感器各自提供指示所述管路中相应局部流体压力的相应传感器信号，所述方法包括以下步骤: 建立对应于所述上游传感器位置处流体压力平衡的上游传感器信号基线和对应于所述下游传感器位置处流体压力平衡的下游传感器信号基线； 当已触及到所述盒子时作出防棘轮决策，所述防棘轮决策确定是否替换了堵塞管路； 当所述防棘轮决策确定未替换堵塞管路时，保持所述已建立的上游传感器信号基线和所述下游传感器信号基线； 当所述防棘轮决策确定替换了堵塞管路时，建立新的上游传感器信号基线和新的下游传感器信号基线； 监测所述上游传感器信号和所述上游传感器基线信号之间的差值以检测所述泵送机构上游的所述管路中的堵塞；以及 监测所述下游传感器信号和所述下游传感器基线信号之间的差值以检测所述泵送机构下游的所述管路中的堵塞。
2.根据权利要求1所述的方法，其中作出所述防棘轮决策的步骤包括以下子步骤:计算等于所述上游传感器信号和所述下游传感器信号之间差值的基线增量并且将所述基线增量与预定的最小基线增量进行比较，其中如果所述基线增量小于所述最小基线增量，则所述防棘轮决策确定未替换堵塞管路。
3.根据权利要求1所述的方法，其中作出所述防棘轮决策的步骤包括将所述下游传感器信号与预定的下游信号限值进行比较的子步骤，其中如果所述下游传感器信号大于所述下游信号限值，则所述防棘轮决策确定未替换堵塞管路。
4.根据权利要求2所述的方法，其中作出所述防棘轮决策的步骤还包括将所述下游传感器信号与预定的下游信号限值进行比较的子步骤，其中如果所述下游传感器信号大于所述下游信号限值，则所述防棘轮决策确定未替换堵塞管路。
5.根据权利要求2所述的方法，其中基于由所述输液泵保存的历史基线增量值确定所述最小基线增量。
6.根据权利要求1所述的方法，还包括对应于当所述泵送机构未操作时所述上游传感器信号中出现的减小使所述上游传感器信号基线偏移的步骤。
7.一种相对于输液泵作出防棘轮决策的方法，所述输液泵通过可替换盒子可操作地连接到可替换管路，所述输液泵具有:泵送机构，其能够操作以使得流体沿预期流动方向流过所述管路；盒子触及传感器，其提供信号，指示是否触及到所述盒子以允许移除所述盒子并且安装新盒子；上游传感器，其位于在所述流动方向上沿着所述泵送机构上游的所述管路的位置处；和下游传感器，其位于在所述流动方向上沿着所述泵送机构下游的所述管路的位置处，其中所述上游传感器和所述下游传感器各自提供指示所述管路中相应局部流体压力的相应传感器信号，其中所述防棘轮决策确定是否替换了堵塞管路，所述方法包括以下步骤: 计算与所述上游传感器信号和所述下游传感器信号之间的差值相等的基线增量并且将所述基线增量与预定的最小基线增量进行比较，其中如果所述基线增量小于所述最小基线增量，则所述防棘轮决策确定未替换堵塞管路。
8.根据权利要求7所述的方法，其中作出所述防棘轮决策的方法还包括将所述下游传感器信号与预定下游信号限值进行比较的步骤，其中如果所述下游传感器信号大于所述下游信号限值，则所述防棘轮决策确定未替换堵塞管路。
9.根据权利要求7所述的方法，其中基于由所述输液泵保存的历史基线增量值确定所述最小基线增量。
10.一种输液泵，包括: 壳体，其包括盒子接收器，所述盒子接收器被布置用于以可拆卸方式接收用于将管路连接至所述泵的盒子； 泵送机构，其能够操作以使得流体沿着预期流动方向流过所述管路； 盒子触及传感器，其提供信号，指示是否触及到所述盒子以允许移除所述盒子并且安装新盒子； 上游传感器，其位于在所述流动方向上沿着所述泵送机构上游的所述管路的位置处；和下游传感器，其位于在所述流动方向上沿着所述泵送机构下游的所述管路的位置处，其中所述上游传感器和所述下游传感器各自提供指示所述管路中相应局部流体压力的相应传感器信号； 一个或多个存储器模块，其被构造用于保存对应于所述上游传感器位置处流体压力平衡的上游传感器信号基线和对应于所述下游传感器位置处流体压力平衡的下游传感器信号基线；以及 微处理器，其连接至所述一个或多个存储器模块、所述泵送机构、所述盒子触及传感器、所述上游传感器和所述下游传感器； 其中所述一个或多个存储器模块还被构造用于保存指令，在已触及到所述盒子时所述指令导致所述微处理器作出防棘轮决策，所述防棘轮决策确定是否替换了堵塞管路。
11.根据权利要求10所述的输液泵，其中所述一个或多个存储器模块还被构造用于保存指令，在所述防棘轮决策确定替换了堵塞管路时，所述指令导致所述微处理器建立新的上游传感器信号基线和新的下游传感器信号基线。
12.—种检测连接至输液泵的管路中的堵塞的方法，所述输液泵具有:泵送机构，其能够操作以使得流体沿着预期流动方向流过所述管路；和上游传感器，其位于在所述流动方向上沿着所述泵送机构上游的所述管路的位置处，其中所述上游传感器提供指示所述管路中局部流体压力的传感器信号，所述方法包括以下步骤: 建立对应于所述上游传感器位置处流体压力平衡的上游传感器信号基线； 对应于当所述泵送机构未操作时所述上游传感器信号中出现的减小使所述上游传感器信号基线偏移；以及 监测所述上游传感器信号和所述上游传感器基线信号之间的差值以检测所述泵送机构上游的所述管路中的堵塞。
13.—种输液泵，包括: 泵送机构，其能够操作以使流体沿着预期流动方向流过管路； 上游传感器，其位于在所述流动方向上沿着所述泵送机构上游的所述管路的位置处，其中所述上游传感器提供指示所述管路中局部流体压力的传感器信号； 一个或多个存储器模块，其被构造用于保存对应于所述上游传感器位置处流体压力平衡的上游传感器信号基线；以及 微处理器，其连接至所述一个或多个存储器模块、所述泵送机构和所述上游传感器；其中所述一个或多个存储器模块还被构造用于保存指令，所述指令导致所述微处理器对应于当所述泵送机构未操作时所述上游传感器信号中出现的减小使所述上游传感器信号基线偏移。
【文档编号】A61M1/00GK104271172SQ201380012623
【公开日】2015年1月7日 申请日期:2013年3月7日 优先权日:2012年3月9日
【发明者】斯科特·A·丹尼斯, 西尔克·威廉姆斯 申请人:泽维克斯公司