СПОСОБ ИНФУЗИИ ЖИДКОГО ЛЕКАРСТВЕННОГО СРЕДСТВА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
METHOD OF FLUID DRUG INFUSION AND RELATED DEVICE FOR IMPLEMENTATION THEREOF

Изобретение относится к устройству инфузии жидкого лекарственного средства человеку или животному, позволяющему контролировать состояние пациента. Область применения охватывает медицину, где проводится лечение человека, а также может использоваться в ветеринарии для лечения животных.
Известны и широко применяются различные способы и устройства инфузии жидкого лекарственного средства человеку [RU 2234238 С2, 20.08.2004; US 2007118405 А1, 24.05.2007; US 5584811 А, 17.12.1996; WO 2008097316 A1, 14.08.2008; RU 28025 U1, 10.03.2003].
Существенным признаком этих способов и устройств является то, что имеется емкость с жидким лекарственным средством, дозаторы жидкости и приспособление для инфузии, обеспечивающее введение лекарственного средства в венозное русло пациента, и средство управления дозаторами.
Недостатки известных технических решений заключаются в высоком риске возникновения нештатных ситуаций при введении средства пациенту и/или введения другого средства взамен назначенного.
В качестве прототипа выбрано устройство для инфузии, известное из [WO 03/094090 А2, 13.11.2003]. Известное устройство для инфузии включает емкость для лекарственного средства (124) с выпускной трубкой, систему для инфузии, считыватель штрих-кода (120f), снимающий информацию о типе лекарственного средства, автономный модуль радиоканалом (108, 114), носимый пейджер медсестры (118), компьютер (108а), соединенный с монитором (108с) и регистратором событий (108b).
Недостатки указанного устройства заключаются в отсутствии следующих необходимых возможностей:
- контроль за типом вводимого жидкого лекарственного средства;
- передача информации о состоянии капельницы одновременно на пульт сбора информации и носимый пейджер дежурной медсестры;
- объективный, автоматический контроль за состоянием пациента, например, частотой сердечных сокращений, артериального/венозного давления, влажности кожи, габитуса пациента в ходе процедуры инфузии, внешнего состояния пациента и т.д.
- работы устройства от батарейного (аккумуляторного) питания и бесперебойных источников питания, в т.ч. возможность подзарядки либо прямого питания от солнечных миниэлектростанций;
- отсутствие сигнализации о возникновении внештатной ситуации на уровне капельницы или пациента;
- управление несколькими капельницами одновременно для одного пациента (режим реанимации).
Таким образом, очевидно, что существует потребность в усовершенствовании устройств, систем, обеспечивающих быстрое и качественное ведение процедур инфузии.
Технический результат: увеличение функциональных возможностей инфузионной терапии, увеличение оперативности и безопасности.
Указанный технический результат при осуществлении заявляемого решения достигается тем, что заявляемое устройство инфузии жидкого лекарственного средства содержит емкость для жидкости, соединенную с выпускной трубкой, систему для инфузии, считыватель штрих-кода, выполненный с возможностью снятия информации о типе лекарственного средства, помещенного в емкость для жидкости, и подключенный к автономному модулю с радиоканалом, соединенному с носимым пейджером медсестры, и компьютер, соединенный с монитором и регистратором событий.
Отличительной особенностью предлагаемого устройства является то, что выпускная трубка соединена с системой для инфузии через соединенные датчик расхода жидкости и регулятор скорости инфузии, емкость для жидкости подключена к автоматической системе давления, связанной с автономным модулем с радиоканалом, в свою очередь связанным с блоком видеорегистрации, датчиком расхода жидкости и блоком датчиков о состоянии пациента, подключенным к пульту сбора информации, при этом автономный модуль с радиоканалом соединен двунаправленным соединением с регулятором скорости инфузии и пультом сбора информации, связанным двунаправленным соединением с носимым пейджером медсестры, кроме того, пульт сбора информации подключен к тревожному сигнализатору и компьютеру, соединенному с блоком связи с сетью Интернет, а универсальный источник питания подключен к автоматической системе давления, считывателю штрих-кода, автономному модулю с радиоканалом, пульту сбора информации, тревожному сигнализатору, блоку датчиков о состоянии пациента, компьютеру, блоку видеорегистрации, регулятору скорости инфузии и датчику расхода жидкости.
Кроме того, датчик расхода жидкости выполнен в виде измерителя количества капель жидкого лекарственного средства.
Целесообразно, что считыватель штрих-кода выполнен в виде прибора с зарядовой связью, например, в виде сканера на основе ПЗС-матрицы.
Также целесообразно, что датчики о состоянии пациента выполнены в виде измерителей пульса, артериального давления, влажности кожи.
Кроме того, блок видеорегистрации выполнен в виде, по крайней мере, одной цветной камеры.
При этом автономный модуль с радиоканалом включает приемопередатчик, микроконтроллер, дисплей, клавиатуру, интерфейс.
При этом пульт сбора информации включает приемопередатчик, микроконтроллер, электронный блок памяти событий.
Регистратор событий выполнен в виде блока памяти событий в электронном виде на ЭВМ.
А также блок связи с сетью Интернет выполнен в виде сетевого адаптера.
Заявляемое устройство иллюстрируется чертежами, представленными на фиг.1-6.
На фиг.1 приведена структурная схема устройства.
На фиг.2 приведена структурная схема датчика расхода жидкости.
На фиг.3 приведена структурная схема регулятора скорости инфузии.
На фиг.4 приведена структурная схема автономного модуля с радиоканалом.
На фиг.5 приведена структурная схема носимого пейджера медсестры.
На фиг.6 приведена структурная схема пульта сбора информации.
На фиг.1 использованы следующие обозначения:
1 - система для инфузии (СИ);
2 - регулятор скорости инфузии (РСИ);
3 - блок расхода жидкости (БРЖ);
4 - выпускная трубка (ВТ);
5 -емкость для жидкости (ЕЖ);
6 - автоматическая система давления (АСД);
7 - считыватель штрих-кода (СШК);
8 - автономный модуль с радиоканалом (AMP);
9 - пульт сбора информации (ПСИ);
10 - носимый пейджер медсестры (НПМ);
11 - тревожный сигнализатор (ТС);
12 - блок видеорегистрации (БВ);
13 - блок датчиков о состоянии пациента (БДСП);
14 - компьютер (ЭВМ);
15 - блок связи с сетью Интернет (БСВС);
16-монитор;
17 - регистратор событий (PC);
18 - универсальный источник питания (УИП);
На фиг.1 показаны следующие связи:
- радиосвязи;
- оптические связи;
- электрические связи;
- механические связи.
Устройство работает следующим образом. Лекарственное средство помещается в емкость для жидкости (ЕЖ) 5, которая сжимается до нужного давления автоматической системой давления (АСД) 6.
Нужное давление устанавливается АСД 6 по жесткой программе. После этого лекарственное средство поступает из ЕЖ 5 через выпускную трубку (ВТ) 4, блок расхода жидкости (БРЖ) 3, регулятор скорости инфузии (РСИ) 2, систему для инфузии (СИ) 1 в венозное русло пациента.
В качестве СИ 1 могут использоваться шприцы типа «Луер» или капельницы типа гравитационного инфузионного тракта. Для определения количества вводимого лекарственного средства (например, по количеству капель, поступающих в воздушную ловушку капельницы в единицу времени) используется БРЖ 3.
С помощью РСИ 2 обеспечивается необходимая скорость вливания лекарственного средства через СИ 1 пациенту.
Информация о типе лекарственного средства снимается считывателем штрих-кода (СШ) 7 с этикетки средства, помещенного в ЕЖ 5.
Внешняя информация о состоянии пациента и о рабочем состоянии устройства (внешний вид лица пациента (цвет, мимика), положение капельницы) снимается с помощью блока видеорегистрации БВ 12 (например, цветной видеокамерой типа STC-2500 или инфракрасной видеокамерой типа STC-3003) и передается на автономный модуль с радиоканалом (AMP) 8, куда также поступает информация с блока датчиков о состоянии пациента (БДСП) 13 (например, артериальное/венозное давление, частота сердечных сокращений (ЧСС), оксигенация крови, уровень глюкозы в крови, влажность кожи). В качестве БДСП 13 используются следующие датчики: для измерения артериального/венозного давления ПИК-01, ЧСС и оксигенации крови - Микролюкс OEM-OXI-DRB, влажности кожи ЭЦВ-99К, уровень глюкозы в крови АГКМ-01-КВЕР. Вся информация, поступающая в AMP 8, передается по радиоканалу в пульт сбора информации (ПСИ) 9. Последний при наличии отклонений параметров пациента или процесса инфузии от заданных значений выдает сигнал на тревожный сигнализатор (ТС) 11 и носимый пейджер медсестры (НПМ) 10, оповещая о необходимости проверки хода процедуры инфузии.
В качестве ТС 11 используется звуковая сирена типа LS1 или/и цветной светодиод типа D1-D5.
В случае возникновения нештатной ситуации, инфузия лекарственного средства пациенту прекращается автоматически от ПСИ 9 через AMP 8 путем перекрытия инфузионного тракта РСИ 2 или вручную от НПМ 10 через ПСИ 9, AMP 8 и РСИ 2.
Сопоставление текущей и эталонной информации ПСИ 9 происходит в соответствии со следующим выражением (1):
где ШК - штрих-код; СИ - скорость инфузии; НЖ - наличие жидкости; Д - давление пациента; П - пульс пациента; ВК - влажность кожи пациента; ЦЛ - цвет лица пациента; СП - скорость перемещения пациента; ВЛ - выражение лица (мимика пациента).
Вся информация, полученная от ПСИ 9, поступает в компьютер (ЭВМ) 14, отражается на мониторе 16, сохраняется регистратором событий (PC) 17 и передается блоком связи с сетью Интернет (БСВС) 15 удаленному пользователю (например, рабочее место врача или медсестры в локальной сети медицинского учреждения).
Медицинский работник от компьютера 14 в случае необходимости может удаленно управлять процессом инфузии лекарственного средства пациенту через ПСИ 9.
Универсальный источник питания (УИП) 18 обеспечивает бесперебойным питанием АСД 6, СШК 7, AMP 8, ТС 11, ПСИ 9, ДСП 13, БВ 12, РСИ 2, БРЖ 3 и компьютер 14.
УИП 18 представляет собой универсальный блок питания, включающий источник питания от электрической сети (220 В, 50 Гц), бесперебойный источник питания (аккумулятор) и источник питания от солнечных батарей. Такая интеграция источников питания позволяет УИП 18 обеспечивать всегда стабильное независимое питание описываемого устройства.
На фиг.2 приведена структурная схема блока расхода жидкости (БРЖ) 3, который содержит датчик расхода жидкости 19, микроконтроллер 20 и блок сопряжения 21.
э
э
БРЖ 3 функционирует следующим образом. Датчик расхода жидкости измеряет количество жидкости g, протекающей через выпускную трубку 4, и преобразует параметр g в электрический сигнал g, поступающий в микроконтроллер 20. Микроконтроллер 20, реализованный на микросхеме типа ATmega-8L, сравнивает измеренное количество жидкости, протекающее через выпускную трубку 4, с предельно допустимым количеством лекарственного средства для данного пациента с конкретным заболеванием и выдает управляющий сигнал g через блок сопряжения 21 на автономный модуль с радиоканалом 8. Электропитание РСИ 2 осуществляет универсальный источник питания 18.
На фиг.3 дана структурная схема регулятора скорости инфузии (РСИ) 2, включающего регулятор расхода жидкости 22, микроконтроллер 23 и блок сопряжения 24. РСИ 2 функционирует следующим образом. От блока расхода жидкости 3 жидкое лекарственное средство поступает на регулятор расхода жидкости 22. Одновременно с этим от автономного модуля с радиоканалом 8 поступает сигнал через блок сопряжения 24 на микроконтроллер 23, который управляет регулятором расхода жидкости 22. Микроконтроллер выполнен на микросхеме типа U1, а блок сопряжения на микросхеме типа U3. Управление расходом лекарственного средства осуществляется регулятором расхода жидкости 22. Микроконтроллер выполнен на микросхеме типа U1, а блок сопряжения на микросхеме типа U3. Управление расходом лекарственного средства осуществляется регулятором расхода жидкости (РРЖ) 22 путем пережатия выпускной трубки ВТ 4.
На фиг.4 приведена структурная схема автономного модуля с радиоканалом 8, предназначенного для сбора информации со считывателя штрих-кода 7, блока расхода жидкости 3, регулятора скорости инфузии 2, блока видеонаблюдения 12 и датчиков о состоянии пациента 13 и передачи собранной информации на регулятор скорости инфузии 2, пульт сбора информации 9 и носимый пейджер медсестры 10.
На фиг.4 представлены следующие обозначения:
25 - приемопередатчик;
26 - микроконтроллер;
27 - дисплей;
28 - первый блок сопряжения;
29 - второй блок сопряжения;
30 - клавиатура.
AMP 8 работает следующим образом. От считывателя штрих-кода 7 поступает сигнал о типе жидкого лекарственного средства на первый блок сопряжения 28, обеспечивающего двунаправленную связь с микроконтроллером 26. На второй блок сопряжения 29 поступают сигналы от блока расхода жидкости 3 и от регулятора скорости инфузии 2. Второй блок сопряжения 29 имеет двунаправленную связь с микроконтроллером 26, обеспечивающий анализ поступающей информации и передачу необходимых сигналов через приемопередатчик 25 на пульт сбора информации 9 и носимый пейджер медсестры 10. Микроконтроллер имеет также двунаправленные связи с дисплеем 27 и клавиатурой 30, предназначенными для отображения информации и ручного управления микроконтроллером 26 соответственно.
AMP 8 выполнен на следующих элементах: микроконтроллер (ATmega-1280 на микросхеме U2), приемопередатчик (U1 типа XB24-ACI-001 стандарта Zigbee), первый и второй блоки сопряжения (RS-232 на микросхеме U3 для работы со сканером штрих-кодов, RS-485 на микросхеме U6 для связи с выносными модулями), мини-дисплей жидкокристаллический символьный типа WH1604-A, клавиатура специально разработанная пленочная 3×3 клавиши.
На фиг.5 приведена структурная схема носимого пейджера медсестры (НПМ) 10, на который поступает информация о состоянии капельниц и пациента. От НПМ 10 можно управлять процессом инфузии жидкого лекарственного средства пациенту. На фиг.5 даны следующие обозначения:
31 - приемопередатчик;
32 - микроконтроллер;
33 - мини-дисплей;
34 - автономный блок питания.
ИПМ 10 работает следующим образом. Приемопередатчик 31 принимает сигналы от автономного модуля с радиоканалом 8 и от пульта сбора информации 9 и передает для анализа на микроконтроллер 32, который индифицирует текущую информацию на мини-дисплее 33. В случае необходимости медсестра кнопкой «ПУСК/СТОП» дисплея может останавливать процесс инфузии жидкого лекарственного средства пациенту через микроконтроллер 32 и приемопередатчик 31.
Автономный блок питания (аккумулятор) 34 обеспечивает электропитанием элементы 31, 32, 33. НПМ 10 выполнен на следующих элементах: модуль радиоканала XB24-ACI-001 стандарта Zigbee на микросхеме U1, микроконтроллер ATmega-8L на микросхеме U2, мини-дисплей жидкокристаллический символьный типа WH1604-A и автономный блок питания.
На фиг.6 дана структурная схема пульта сбора информации (ПСИ 9) и управления процессом инфузии лекарственного средства пациенту. На фиг.6 даны следующие обозначения:
35 - приемопередатчик;
36 - микроконтроллер;
37 - блок памяти событий;
38- USВ-интерфейс;
39 - блок сопряжения.
ПСИ 9 работает следующим образом. Приемопередатчик принимает информацию от автономного модуля с радиоканалом 8 о протекании процесса инфузии жидкого лекарственного средства пациенту и о состоянии пациента. На приемопередатчик 35 поступает также управляющий сигнал от носимого пейджера медсестры 10. Информация от приемопередатчика передается на микроконтроллер 36 для обработки и анализа и записывается в блок памяти событий 37. Если текущее состояние капельниц или пациента отличаются от нормального, то соответствующие сигналы поступают через блок сопряжения 39 на тревожный сигнализатор 11. Вся текущая информация передается посредством USB-интерфейса 38 в компьютер 14. Питание блоков ПСИ 9 осуществляется от универсального источника питания 18.
По сравнению с известными предлагаемое устройство обладает более высокими функциональными возможностями, оперативностью и безопасностью.
Высокие функциональные возможности достигаются за счет того, что, во-первых, возможно управление несколькими капельницами одновременно для одного пациента (режим реанимации) или несколькими капельницами для нескольких пациентов; во-вторых, бесперебойное питание осуществляется интегрированным источником питания от сети, аккумулятора и электробатареи с подзарядкой от солнечной мини-электростанции.
Оперативность обеспечивается быстрым сбором всей информации по радиоканалу и передачей ее на пульт сбора информации и носимый пейджер медсестры, которая может быстро вмешаться в процесс управления инфузией.
Безопасность инфузии жидкого лекарственного средства пациенту достигается за счет того, что автоматически контролируются: во-первых, соответствие вводимого лекарственного средства предписаниям врача, уровень глюкозы крови, влажность кожи, частота сердечных сокращений, артериальное давление, мимика пациента; во-вторых, наличием тревожной сигнализации (звуковой и световой) об отклонениях от нормального протекания инфузии или состояния пациента.