УСТРОЙСТВО И СПОСОБ ОПЕРИРОВАНИЯ ОБРАЗОВАНИЕМ МОЧИ
DEVICE AND METHOD FOR URINE FORMATION HANDLING

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Настоящее изобретение относится к устройству и способу усовершенствованного электронного измерения мочи. Более конкретно, оно относится к компоновке датчиков, обработке сигнала и способам интерпретации сигнала для сигналов, поступающих от системы емкостных датчиков системы оперирования мочой для управления образованием мочи у пациента, имеющего мочевой катетер.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
ИЗВЕСТНЫ ЭЛЕКТРОННЫЕ СИСТЕМЫ ИЗМЕРЕНИЯ МОЧИ.
В WO 2010/149708 A1 раскрыто устройство для измерения мочи для измерения образования мочи у пациента, имеющего мочевой катетер. В устройстве используют емкостные измерения с помощью электродов, расположенных близко к самостоятельно опорожняющейся измерительной камере для того, чтобы вычислять уровень мочи в измерительной камере.
В US 3919455 описано устройство, которое содержит сифонную камеру для мочи с функцией самостоятельного опорожнения, и где объем мочи измеряют с помощью оптического и/или электрического датчика. Когда уровень мочи в сифонной камере возрастает, меняется электрическая емкость между двумя электродами в стенках сифонной камеры. Таким образом, создают сигнал, который соответствует количеству мочи в сифонной камере. См., например, фиг. 4 и колонку 4 строки с 34 до 52.
Больше подробностей относительно госпитальных инфекций мочевыводящих путей и разработке биопленок можно найти в
Burke JP, Riley DK. Nosocomial urinary tract infection. In: Mayhall CG, editor. Hospital epidemiology and infection control. Baltimore: Williams and Wilkins; 1996. p. 139-53;
D.J Stickler, S.D Morgan, Observations on the development of the crystalline bacterial biofilms that encrust and block Foley catheters, Cardiff School of bioscience 2007.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Значительная процентная доля госпитальных инфекций мочевого пузыря среди пациентов являются внутрипросветными из-за загрязнения закрытых систем отвода мочи, используемых для лечения пациентов. Это возникает посредством обратного тока (ретроградного загрязнения) микроорганизмов, получающих доступ к просвету катетера системы отвода и мочевому пузырю. С течением времени внутрипросветная поверхность закрытой системы (катетера, другой трубки, измерительной камеры и мешка для сбора) будет портиться за счет формирования биопленки, содержащей инфицирующие микроорганизмы, встроенные в матрицу из белков организма-хозяина и микробного экзогликокаликса (exoglycocalyx). Бактерии используют эту биопленку для того, чтобы достичь мочевого пузыря пациента. Скорость формирования биопленки очень индивидуальна и система для измерения мочи в соответствии с изобретением будет обнаруживать, когда внутренняя поверхность становится испорченной до критического уровня, и предупреждать пользователя, чтобы он заменил одноразовую часть. Системы измерителей мочи в целом зависят от соединения с мочевым катетером для того, чтобы получать доступ к мочевому пузырю и отводить мочу из мочевого пузыря через систему трубок через измерительный блок и затем собирать выводимую мочу в мешке для сбора. Инфекции мочевыводящих путей (ИМП) являются самой обычной госпитальной инфекцией в системе здравоохранения на сегодняшний день. ИМП увеличивают длительность пребывания, увеличивают расходы и привносят дополнительный риск для состояния здоровья пациентов. Обычно они связаны с установкой указанного мочевого катетера. Клинические исследования выявили, что риск ИМП возрастает на 10% каждые сутки присутствия катетера в мочевыводящих путях. Бактерии проникают или снаружи организма (64%) или изнутри (36%).
При исследовании литературы становится понятно, что в системе in vitro бактериальная колонизация создает биопленку, которая подвергается минерализации (инкрустации). Показано, что в стерильной моче развитие инкрустации зависит от свойств мочи, таких как pH и ионная сила, а также от гидрофобных свойств биоматериала. Моча обычно не содержит бактерии и, таким образом, именно химический состав мочи при измерении и/или среда сбора являются основными факторами. В инфицированной моче фермент уреаза, продуцируемый прилипшими бактериями, гидролизует мочевину и образует аммиак. Это повышает pH мочи, это состояние способствует кристаллизации магния и кальция в форме струвита и гидроксиапатита (HA). Эти минералы представляют собой два основных компонента инкрустации.
Формирование указанной биопленки и связанный риск госпитальных ИМП изначально не видны невооруженному глазу человека. Настоящее изобретение, предусматривающее способ обработки сигнала, может выявлять раннюю стадию формирования биопленки прежде, чем это приведет к чрезмерному росту бактерий и связанному повышению pH, что может способствовать дальнейшему росту бактерий. Система для измерения мочи в соответствии с настоящим изобретением преодолевает указанную проблему обнаружения формирования невидимой биопленки и может впоследствии предупреждать ухаживающий персонал, чтобы заменить испортившуюся одноразовую часть системы.
Таким образом, система для измерения мочи в соответствии с настоящим изобретением содержит измерительную камеру, через которую проходит поток мочи. Камера может относиться к самостоятельно опорожняющемуся сифонному типу, то есть камера, когда наполняется, самостоятельно опорожняется с помощью сифонного способа. Может возникать проблема, связанная с тем, что в измерительной камере может в течение непредвиденного времени происходить порча поверхности на ее внутренней поверхности, обусловленная образованием немакроскопической биопленки из-за агрессивных свойств мочи, см. также выше. В этом контексте «немакроскопический» следует интерпретировать как «невидимый невооруженным глазом». Порча поверхности может вызывать ошибки измерения в системе емкостных датчиков, разработанной для того, чтобы измерять количество образованной мочи, и также может служить причиной нефункциональных процедур опорожнения самостоятельно опорожняющейся сифонной измерительной камеры. Настоящее изобретение контролирует указанную порчу поверхности и также способно управлять неподходящим использованием за счет предусмотренной измерительной системы с интеллектуальным способом обработки сигнала.
ПРОБЛЕМА
Моча представляет собой жидкость организма, которая может вести себя очень агрессивно на искусственных поверхностях, в частности, на поверхностях внутри системы для измерения мочи. Система для измерения мочи в соответствии с изобретением представляет собой закрытую систему, которая содержит систему трубок, соединенных с катетером пациента, измерительной камерой и мешком для сбора. Через систему трубок моча из мочевого пузыря подается в измерительную камеру, где система емкостных бесконтактных датчиков воспринимает сигналы через стенку измерительной камеры и вычислят ее объем. Стенка камеры состоит из жесткого полимерного материала, но может состоять из другого подходящего материала, например, стекла. Мочу собирают в мешок для сбора после того, как ее измерили. Такой мешок для сбора может быть выполнен из гибкого полимерного материала и имеет объем значительно больше объема измерительной камеры.
Измерительная камера может представлять собой камеру самостоятельно опорожняющегося типа и она разработана для того, чтобы опустошаться при определенном объеме (15-20 мл). Проблемой для указанной самостоятельно опорожняющейся измерительной камеры является подверженность разрушающему процессу, нарушающему электрические и физические свойства чувствительных поверхностей измерительной камеры, который с течением времени вызывается мочой.
Таким образом, автор изобретения понял, что в течение непредвиденного количества времени имеет место снижение сигнала через измерительную стенку камеры, которое должно быть обусловлено формированием биопленки на поверхности(ях), соответствующих тому, где расположены датчики. Также может возникать порча чувствительной поверхности внутри области самостоятельно опорожняющейся системы, которая может вести к нарушению функции самостоятельно опорожняющегося механизма.
Непредсказуемый срок службы измерительной камеры очень индивидуален и дополнительно может снижаться, если пациент страдает от инфекции мочи, или если имеет место повышение pH из-за разложения мочи, фармацевтических лекарственных средств, диабета, потребления неподходящей пищи или нарушенного метаболизма (ацидоз, алкалоз).
Указанная система для измерения мочи с определенным объемом опорожнения также может подвергаться опорожнению прежде, чем достигают уровня предварительно заданного объема.
Указанная система также может подвергаться быстрому притоку мочи (откачке) через измерительную камеру и, как следствие, система датчиков может быть неспособна измерять входящий объем во время процедуры опорожнения. Откачка обычно обусловлена неверно направленным действием ухаживающего персонала.
Измерительная камера может быть одноразовой и заменяемой.
РЕШЕНИЕ
Решение описанных проблем измерительной системы заключается в том, чтобы сделать интерпретацию сигналов системы датчиков более интеллектуальной. Если сигналы анализируют и затем интерпретируют в контексте того, являются они правильными или неправильными, это будет выявлять, когда возникает немакроскопическая порча чувствительной поверхности, которая за короткое время может вызывать значительное отклонение точности измерения объема мочи. Блок обработки сигнала, адаптированный в соответствии с изобретением, может предупреждать пользователя, чтобы менять одноразовый измерительный блок и устанавливать новый до нарушения функции как передачи сигнала, так и самостоятельно опорожняющегося механизма.
Если система начинает исполнять последовательности преждевременного опорожнения, то, вероятно, нарушена поверхность(и) измерительной камеры, критичная для инициации самостоятельно опорожняющейся последовательности. Решение в соответствии с изобретением для того, чтобы избегать этих преждевременных процедур опорожнения и нарушения измерений объема, состоит в том, чтобы с умом, в этом случае, в середине системы датчиков, располагать эталонный датчик, который может служить в качестве контрольной точки или проверочной точки. Кроме того, решение включает в себя способ обработки сигнала, который включает в себя несколько этапов. Контрольная точка или проверочная точка может служить в качестве датчика самостоятельной калибровки и предоставлять значения датчика, которые можно использовать с помощью функции самостоятельной калибровки для того, чтобы успешно осуществлять самостоятельную калибровку, которая заключается в том, чтобы устанавливать значения датчика, которые соответствуют определенным уровням мочи в измерительной камере. Таким образом, также заполненную наполовину камеру можно корректно добавлять в запись измерений после процедуры опорожнения.
Измерительная камера также может подвергаться притоку мочи во время процедуры заполнения или опорожнения. Когда это случается, сигнал становится соответственно более крутым или более длительным, чем обычно. Предусмотрен блок обработки со средством вычисления угла кривой датчика, т.е. так называемого наклона кривой датчика, во время наполнения или опорожнения.
Для того, чтобы компенсировать приток мочи, можно добавлять постоянную к ожидаемому объему, чтобы представлять истинное значение (ожидаемый объем + постоянная = истинный объем).
Таким образом, согласно первому аспекту изобретения, предоставлено устройство для измерения мочи для измерения образования мочи у пациента, носящего мочевой катетер, причем устройство содержит самостоятельно опорожняющуюся измерительную камеру (120), в которую моча от пациента попадает через катетер, в устройстве также предусмотрен набор электродов (620), расположенных так, чтобы воспринимать изменяющуюся электрическую емкость (Cm(t)), соответствующую изменяющимся уровням мочи в самостоятельно опорожняющейся измерительной камере (120), причем набор электродов содержит:
первый электрод (140, 310, 652)
второй электрод (320, 654),
между которыми измеряют изменяющуюся электрическую емкость (x, Cm(t)), и причем устройство дополнительно содержит гнездо (350, 136, 137, 138, 139, 660) для самостоятельно опорожняющейся измерительной камеры (120), и причем самостоятельно опорожняющуюся измерительную камеру (120) можно заменять и причем первый и второй электроды (140, 310, 652, 320, 654) для того, чтобы воспринимать изменяющуюся электрическую емкость, соответствующую изменяющимся уровням мочи в измерительной камере (120), располагают на стенке (137, 139, 330) гнезда обращенными к измерительной камере (120), устройство дополнительно содержит блок (610) обработки данных, соединенный с электродами (140, 310, 652, 320, 654) для того, чтобы отслеживать объем образуемой мочи, и средство отслеживания базового уровня (650), выполненное с возможностью определять и отслеживать меняющийся базовый уровень, т.е., значение электрической емкости, соответствующее пустой самостоятельно опорожняющейся измерительной камере, на основе изменяющейся электрической емкости, как следует из множества самостоятельных опорожнений самостоятельно опорожняющейся измерительной камеры.
Согласно второму аспекту изобретения, предусмотрено устройство для измерения мочи для измерения образования мочи у пациента, носящего мочевой катетер, причем устройство содержит самостоятельно опорожняющуюся измерительную камеру (120), в которую моча от пациента попадает через катетер, в устройстве также предусмотрен набор электродов (620), расположенных так, чтобы воспринимать изменяющуюся электрическую емкость (Cm(t)), соответствующую изменяющимся уровням мочи в самостоятельно опорожняющейся измерительной камере (120), причем набор электродов содержит:
первый электрод (140, 310, 652)
второй электрод (320, 654)
между которыми измеряют изменяющуюся электрическую емкость (x, Cm(t)), и причем устройство дополнительно содержит гнездо (660, 350, 136, 137, 138, 139) для самостоятельно опорожняющейся измерительной камеры (120), и причем можно заменять самостоятельно опорожняющуюся измерительную камеру и причем первый и второй электроды для того, чтобы воспринимать изменяющуюся электрическую емкость, соответствующую изменяющимся уровням мочи в измерительной камере, располагают на стенке гнезда обращенными к измерительной камере, и причем устройство для измерения мочи дополнительно содержит эталонный датчик (655), расположенный для того, чтобы обнаруживать и определять первый момент времени, когда уровень мочи в измерительной камере достигает известного предварительно заданного уровня, соответствующего известному объему, устройство дополнительно содержит блок (610) обработки данных, соединенный с электродами (140, 310, 652, 320, 654) и выполненный с возможностью отслеживать объем образуемой мочи, и блок (657) самостоятельной калибровки, выполненный с возможностью определять и отслеживать один или несколько параметров самостоятельной калибровки, т.е., параметры, которые можно использовать для того, чтобы улучшать оценку объема мочи, вычисляемого по измеряемому значению электрической емкости, на основе определяемого первого момента времени, предварительно заданного известного объема и изменяющейся электрической емкости, как следует из множества самостоятельных опорожнений самостоятельно опорожняющейся измерительной камеры.
Кроме того, устройство согласно изложенному непосредственно выше дополнительно может содержать средство отслеживания базового уровня (650) для того, чтобы определять и отслеживать меняющийся базовый уровень (451, 452, 453), т.е., значение электрической емкости, соответствующее пустой самостоятельно опорожняющейся измерительной камере (120), на основе определяемого первого момента времени, известного объема и изменяющейся электрической емкости, как следует из множества самостоятельных опорожнений самостоятельно опорожняющейся измерительной камеры.
Устройство согласно изложенному выше может содержать блок (662) тревоги, способный подавать сигнал тревоги, когда базовый уровень достигает предварительно заданного порогового значения.
Устройство согласно изложенному выше, причем определения базового уровня и/или параметров самостоятельной калибровки также основаны на обнаружении начала событий самостоятельного опорожнения, т.е., внезапного резкого падения измеряемого значения электрической емкости.
Устройство согласно изложенному выше, причем определение базового уровня и/или параметров самостоятельной калибровки также, или альтернативно, основаны на обнаружении конечной точки (462, 463) событий самостоятельного опорожнения т.е., внезапного прекращения резкого снижения измеряемого значения электрической емкости.
Согласно третьему аспекту изобретения, предоставлено устройство для измерения мочи для измерения образования мочи у пациента, носящего мочевой катетер, причем устройство содержит измерительную камеру, в которую моча от пациента попадает через катетер, в устройстве также предусмотрен набор электродов, расположенных для того, чтобы воспринимать изменяющуюся электрическую емкость, соответствующую изменяющимся уровням мочи в измерительной камере, причем набор электродов содержит:
первый электрод (E1), который имеет первую часть (E1a) и вторую часть (E1b);
второй электрод (E2), который имеет первую часть (E2a) и вторую часть (E2b)
причем первая часть и вторая часть соответственно расположены на первом и втором расстоянии соответственно, в направлении увеличения уровня мочи в измерительной камере, а также соединены друг с другом посредством проводящего материала, набор электродов дополнительно содержит:
третий электрод (E3);
четвертый электрод (E4);
причем первый и второй электроды расположены параллельно друг другу и их длинная ось параллельна направлению увеличения уровня мочи, и;
причем третий электрод (E3) расположен так, что имеет основную часть между первой частью (E1a) и второй частью (E1b) первого электрода в направлении увеличения уровня мочи, и;
причем четвертый электрод (E4) расположен так, что имеет основную часть между первой частью (E1a) и второй частью (E1b) первого электрода в направлении увеличения уровня мочи, и;
причем блок обработки (610) соединен с первым, вторым, третьим и четвертым электродами (E1, E2, E3, E4) и выполнен с возможностью интерпретировать изменения уровней электрической емкости между электродами, как соответствует различным уровням мочи, а также соответствует различным физико-химическим условиям внутри измерительной камеры.
Устройство для измерения мочи согласно изложенному выше, причем измерительная камера относится к самостоятельно опорожняющемуся сифонному типу.
Устройство для измерения мочи согласно изложенному выше, причем измерительную камеру легко заменять в выемке или месте посадки устройства для измерения мочи, а электроды располагают на стенках выемки или места посадки так, что они плотно прилегают в направлении измерительной камеры, размещенной в выемке или месте посадки.
Согласно четвертому аспекту изобретения, предоставлен способ обнаружения нарушенной измерительной камеры во время измерения образования мочи с использованием устройства для измерения мочи, которое содержит:
заменяемую измерительную камеру, в которую моча от пациента попадает через катетер для того, чтобы заполнять измерительную камеру,
набор электродов, который содержит по меньшей мере два электрода, соединенных с процессором и расположенных для того, чтобы воспринимать изменяющуюся электрическую емкость, соответствующую изменяющимся уровням мочи в заменяемой измерительной камере,
средство опорожнения для того, чтобы опорожнять измерительную камеру, когда она полна,
датчик уровня для индикации, когда уровень мочи достиг известного положения измерительной камеры;
способ включает в себя следующие этапы:
измерение и/или получение воспринимаемого значения электрической емкости (x, Cm(t)), соответствующего электрической емкости между первыми двумя электродами набора электродов;
определение исходного базового уровня, равного воспринимаемому значению электрической емкости, соответствующему пустой измерительной камере;
обнаружение событий опорожнения измерительной камеры;
измерение электрической емкости, соответствующей законченным событиям опорожнения для того, чтобы измерять новый базовый уровень;
отслеживание изменяющегося базового уровня, как следует из множества событий опорожнения.
Способ согласно изложенному выше дополнительно включает в себя этап:
подачи сигнала тревоги, когда базовый уровень достиг предварительно заданного порога.
Способ согласно изложенному выше, причем обнаружение событий опорожнения основано на обнаружении конечной точки событий самостоятельного опорожнения т.е., внезапного прекращения падения измеряемого значения электрической емкости.
Согласно пятому аспекту изобретения предоставлен способ измерения образования мочи с использованием устройства для измерения мочи, которое содержит:
измерительную камеру, в которую моча от пациента попадает через катетер для того, чтобы заполнять измерительную камеру,
набор электродов, который содержит по меньшей мере два электрода, соединенных с процессором и расположенных для того, чтобы воспринимать изменяющуюся электрическую емкость, соответствующую изменяющимся уровням мочи в измерительной камере,
средство опорожнения для того, чтобы опорожнять измерительную камеру, когда она полна,
датчик уровня для индикации, когда уровень мочи достиг известного положения;
способ включает в себя следующие этапы:
A - измерение и/или получение первого значения электрической емкости (x, Cm(t)), соответствующего электрической емкости между первыми двумя электродами набора электродов;
B - определение эталонных точек, соответствующих известному объему мочи в измерительной камере;
C - предоставление датчика, который указывает, когда достигают известного объема мочи;
D - использование информации, собранной на указанных выше этапах, чтобы эффективно калибровать функцию вычисления объема, во время каждого цикла наполнения-опорожнения;
E - вычисление оцениваемого объема мочи с использованием калиброванной функции вычисления объема.
Способ согласно изложенному выше, причем предусмотрена функция оценки объема вида
y=kx+m,
где y представляет собой оцениваемый объем, k представляет собой первый параметр калибровки, x представляет собой измеряемое и/или получаемое значение электрической емкости, а m представляет собой второй параметр калибровки, и
где функцию оценки объема используют для того, чтобы оценивать объем образуемой мочи, и
где параметры калибровки k и m определяют посредством решения, с помощью процессора, уравнения y=kx+m для по меньшей мере двух известных значений y, во время нормальной работы системы для измерения мочи согласно способу.
Согласно шестому аспекту изобретения предоставлен способ измерения образования мочи с использованием устройства для измерения мочи, которое содержит измерительную камеру, в которую моча от пациента попадает через катетер для того, чтобы заполнять измерительную камеру, в устройстве также предусмотрен набор электродов, соединенных с блоком обработки сигнала и расположенных для того, чтобы воспринимать изменяющуюся электрическую емкость, соответствующую изменяющимся уровням мочи в измерительной камере, в устройстве также предусмотрено средство опорожнения для того, чтобы опорожнять измерительную камеру, когда она полна, способ включает в себя следующие этапы:
a - измерение основной электрической емкости Cm(t) между первыми двумя электродами набора электродов;
b - измерение эталонной электрической емкости Cr(t) между вторыми двумя электродами набора электродов;
c - определение эталонных точек, соответствующих фактическим физическим границам первых и/или вторых электродов (которые поверхность уровня мочи будет проходить во время наполнения или опорожнения;
d - использование кривых Cm(t) и Cr(t) для того, чтобы идентифицировать электрическую емкость(и), соответствующую фактическим физическим границам первых и/или вторых электродов;
e - использование информации, собранной на указанных выше этапах для того, чтобы эффективно калибровать датчики во время каждого цикла наполнения-опорожнения, и для того, чтобы отображать как можно более точные показания объема.
Способ согласно изложенному выше дополнительно включает в себя следующий этап(ы):
определение текущего объема измерительной камеры Vsip как функции основной электрической емкости Cm(t), эталонной электрической емкости Cr(t) и параметров калибровки, соответствующих электрическим емкостям, которые измеряют, когда уровень мочи равен верхнему или нижнему концу электрода.
Способ согласно изложенному выше, дополнительно включающий в себя этапы:
определение значения наибольшего моментального объема Vtop во время цикла наполнения-опорожнения до максимума объема в измерительной камере Vsip и предшествующего наибольшего моментального объема Vtop;
определение объема, образованного за этот час, Vth, как суммы нынешней суммы объемов опорожнения во время нынешнего часа, Vth_bag, и объема мочи в измерительной камере, Vsip;
принятие решения о том, является ли производная dV/dt меньше постоянной притока Kflush, и если так, установление суммы объемов опорожнения во время нынешнего часа Vth_bag равной сумме наибольшего моментального объема Vtop и втекающего объема во время опорожнения Vin_while_flush и установление наибольшего моментального объема Vtop впоследствии на 0.
Способ согласно изложенному выше дополнительно включает в себя этап(ы):
принятие решения о том, начался ли новый час, и если так, установление общего накопленного объема мочи Vacc равным сумме общего накопленного объема мочи Vacc и объема, образованного за этот час Vth, и установление объема, образованного в предыдущий час Vph, равным объему, образованному в этот час Vth, и установление суммы объемов опорожнения во время нынешнего часа Vth_bag, равной минус объем в измерительной камере Vsip;
установление объема, образованного за этот час, Vth, на ноль.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Изобретение далее дополнительно разъяснено с помощью одного или нескольких вариантов осуществления изобретения в сочетании с сопроводительными чертежами, в которых:
На фиг. 1a представлен вид в перспективе устройства для измерения мочи для измерения образования мочи.
На фиг. 1b представлено устройство с фиг. 1a в поперечном сечении в плоскости.
На фиг. 1c и 1d более подробно представлена часть базовой станции устройства с фиг. 1a.
На фиг. 1e представлена, в поперечном сечении, сифонная измерительная камера (бюретка), расположенная в полости в базовой станции.
На фиг. 1f представлена бюретка сзади и в поперечном сечении.
На фиг. 1g представлена компоновка электродов датчиков.
На фиг. 2a представлена примерная диаграмма того, как значения электрической емкости компоновки электродов датчиков на фиг. 1f могут меняться с течением времени, с учетом постоянного образования мочи в идеальных условиях.
На фиг. 2b представлена примерная диаграмма того, как значения электрической емкости компоновки электродов датчиков на фиг. 1f могут меняться с течением времени, с учетом постоянного образования мочи в условиях плохих условий, включая формирование биопленки и инкрустации(й).
На фиг. 3a представлено устройство для измерения мочи, в котором бюретку прикрепляют к базовому блоку, который имеет емкостные электроды, расположенные на плоской поверхности.
На фиг. 3b представлен базовый блок устройства с фиг. 3a, с удаленной бюреткой.
На фиг. 3c представлен базовый блок с фиг. 3b в поперечном сечении.
На фиг. 4a представлена компоновка электродов вместе с определенным эталоном.
На фиг. 4b представлена кривая электрической емкости для основной электрической емкости в качестве функции времени.
На фиг. 4c представлена кривая для эталонной электрической емкости в качестве функции времени.
На фиг. 4d представлена кривая для измерения объема в камере в качестве функции времени.
На фиг. 4e представлена блок-схема способа определения образования мочи, включающая самостоятельную калибровку.
На фиг. 4f представлена упрощенная кривая электрической емкости системы для измерения мочи, показывающая изменение базового уровня.
На фиг. 5a, 5b и 5c представлены возможные общие блочные диаграммы измерительных систем.
На фиг. 5d представлена блочная диаграмма измерительной системы со средством отслеживания базового уровня и блоком самостоятельной калибровки.
На фиг. 6 представлена блок-схема способа точного измерения образования мочи у пациента.
На фиг. 7 представлена блок-схема способа обнаружения порчи измерительной камеры с использованием средства отслеживания базового уровня.
На фиг. 8 представлена блок-схема способа вычисления объема, включающего в себя этапы самостоятельной калибровки.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ
На фиг. с 1a до 1f представлено устройство 100 для измерения мочи для измерения образования мочи у пациента, носящего мочевой катетер, устройство содержит измерительный сосуд или камеру 120, также называемую бюреткой, в которой предусмотрен сифон для самостоятельного опорожнения, когда бюретка 120 заполняет вплоть до предварительно заданного объема. Бюретка 120 дополнительно содержит впуск 122 и выпуск 130, 160 для мочи, объем который подлежит измерению. Кроме того, устройство содержит базовую станцию 105, в которой предусмотрена полость 138 для размещения бюретки 120, в боковых стенках полости 138 есть левая 139, правая 137 и задняя 136 боковые стенки, и предусмотрены два емкостных электрода 140, 141, расположенных на расстоянии относительно друг друга и способных воспринимать сигнал электрической емкости, возникающей между двумя емкостными электродами. В бюретке 120 предусмотрено вентиляционное отверстие 106 для того, чтобы позволить воздуху выходить из бюретки, когда поступает моча. Сигнал электрической емкости меняется по мере изменения уровня мочи в бюретке 120, и сигнал электрической емкости составляет меру количества образуемой мочи. Процессор 610 выполнен с возможностью, с помощью обработки сигнала электрической емкости, регистрировать, сколько раз опорожнялась бюретка, и осуществлять непрерывный мониторинг объема образуемой мочи между процедурами опорожнения. Процессор выполнен с возможностью вычислять образование мочи в качестве функции времени. Процессор предпочтительно расположен в базовой станции 105.
Бюретка 120 может представлять собой одноразовое изделие. Преимущество бюретки в виде одноразового изделия состоит в том, что устранен этап промывания и стерилизации сложной структуры для использования у другого пациента, или у того же пациента на последующем этапе. Бюретку не нужно изготавливать из прочного повторно используемого материала, способного выдерживать повторное мытье и использование.
Емкостные электроды 140 предпочтительно имеют длину, которая идет от положения, соответствующего нижнему концу бюретки, и до положения, соответствующего верхнему концу бюретки. Емкостные электроды могут заканчиваться на максимальном уровне заполнения бюретки. Выше этого уровня происходит самостоятельное опорожнение. Бюретка, соответственно, опорожняется в стандартный мешок для сбора мочи, прикрепляемый к выпуску 130, 160 бюретки.
Путем изобретательского размышления и эксперимента автор(ы) обнаружил, что если электроды расположены рядом друг с другом, расстояние между ними должно быть большим по сравнению с толщиной стенки бюретки. Электроды, имеющие ширину от 5 до 20 мм, должны функционировать хорошо. Однако, электроды должны быть значительно уже бюретки. Это будет уменьшать риск регистрации возмущений или помех. Электроды уже 5 мм могут давать ослабленный сигнал, даже если кажется, что низкий уровень сигнала возникает впервые, когда ширина становится меньше одного мм.
Можно создавать электроды, расширяющиеся по мере расширения бюретки вверх так, что сигнал электрической емкости линейно зависит от объема, а не от высоты. По причинам, связанным с технологией изготовления, бюретка может иметь конусность. Если бюретку изготавливают из двух половин, внутри она может иметь постоянную ширину.
Полость 138, которую также можно называть «гнездом», базовой станции 105 может представлять собой открытую полость, т.е., не полностью окружающую стенки бюретки 120, которая позволяет располагать бюретку, включая катетеры, соединенные со впуском и выпуском, в полости без необходимости отсоединять один или несколько катетеров. В полости предпочтительно предусмотрены три стенки; задняя стенка 136, левая боковая стенка 139 и правая боковая стенка 137, полость 138 предпочтительно открыта или частично открыта вверх и вниз, чтобы позволять впуску и катетерной трубке проходит сверху и позволять выпуску проходить снизу. Полость предпочтительно открыта спереди, чтобы допускать визуальную проверку уровня мочи в бюретке 120. Левая 139 и правая 137 боковые стенки предпочтительно можно располагать слегка наклонно, чтобы формировать сужающееся поперечное сечение полости в направлении вниз. Соответственно, бюретке можно придавать слегка сужающуюся геометрическую форму, чтобы обеспечить плотную и согласованную посадку бюретки в полость. Плотная и согласованная посадка обеспечивает хорошие условия измерения, в частности, для емкостных электродов.
Бюретка предпочтительно может иметь измерительный объем между 10 и 30 миллилитрами, и даже более предпочтительно измерительный объем между 14 и 16 миллилитрами. Показано, что эти объемы особенно благоприятны в отношении времени, которое моча проводит в бюретке 120. Преимущество состоит в том, чтобы иметь свежую мочу в бюретке. Однако в слишком маленькой бюретке капиллярные силы могут мешать сифонной функции и/или заполнению бюретки. В бюретке может быть предусмотрена измерительная шкала для простой проверки электронной измерительной функции.
Бюретка 120 может иметь прямоугольное или овальное поперечное сечение и содержать две плоские боковые стенки для плотной посадки в направлении емкостных электродов 140 полости базовой станции 105.
Переднюю стенку бюретки 120 благоприятно можно выполнять из прозрачного полимера для того, чтобы сделать возможным визуальную проверку сифона и уровня мочи внутри. Визуальная измерительная шкала может быть напечатана или отлита на поверхности бюретки для визуального измерения уровня мочи.
Внутри бюретки могут быть расположены два электрода 148 проводимости, чтобы входить в контакт с мочой, и эти электроды 148 проводимости соединяют с контактными пластинами 150, расположенными снаружи бюретки 120. Контактные пластины 150, расположенные снаружи бюретки 120, могут быть расположены на задней стенке 152 бюретки 120. Кроме того, два соединительных контакта 145 могут быть расположены в задней стенке 136 полости, чтобы образовывать контакт с контактными пластинами 150 бюретки 120, чтобы передавать сигнал проводимости на базовую станцию для обработки и измерения сигнала.
В устройстве дополнительно может быть предусмотрено средство для объединения измерений электрической емкости и сопротивления/проводимости для того, чтобы улучшать измерения объема.
Выпускная труба 160 может иметь определенную длину и может иметь площадь поперечного сечения, которая постепенно возрастает в направлении выпускного конца.
СПОСОБ ОБРАБОТКИ СИГНАЛА(ОВ) ИЗМЕРЕНИЙ
Обработка сигналов направлена на то, чтобы предоставить сигнал образования мочи в качестве функции времени. В базовой станции может быть предусмотрен дисплей 125 для отображения образования мочи в качестве функции времени. Можно отображать значение, представляющее образование за последний час. Можно отображать значение, представляющее образование за последние 24 часа. Можно отображать значение, представляющее текущий объем в бюретке. Можно отображать значение, представляющее объем мочи после последней замены мешка.
Изобретение относится к способу обработки сигнала для измеряемых сигналов. Способ включает определение по меньшей мере одной точки самостоятельной калибровки с помощью эталонного датчика. Это позволяет системе проводить коррекцию как новой измерительной камеры, так и осуществлять идентификацию и коррекцию последовательностей опорожнения наполовину. В контексте настоящего изобретения «точка самостоятельной калибровки» представляет собой точку на измерительной кривой датчика, для которой можно легко определять соответствие известному значению того, что в конечном итоге подлежит измерению, т.е., объема мочи.
Способ разработан для того, чтобы быть способным обнаруживать, являются ли сигналы приемлемыми для дальнейшей обработки, и предупреждать, если возможна немакроскопическая порча чувствительных поверхностей, возможно, участвующих в обработке. Способ предупреждает пользователя, чтобы заменять одноразовую измерительную камеру, когда обнаруживают присутствие определенного уровня порчи поверхности. Способ делает возможной замену одноразовой измерительной камеры во время хода лечения без потери информации. Способ разработан для того, чтобы обнаруживать, когда моча притекает в измерительную камеру во время процедуры заполнения и опорожнения, и компенсировать вычисления для того, чтобы предотвращать неточное считывание фактического объема.
САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ КАЛИБРОВКА
На фиг. 3a представлено устройство для измерения мочи, причем бюретку, т.е. измерительную камеру, прикрепляют к базовому блоку, который имеет емкостные электроды, расположенные на плоской поверхности. На фиг. 2 более подробно представлена компоновка электродов датчиков с фиг. 3a. Компоновка электродов датчиков содержит:
первый электрод (E1), который имеет первую часть (E1a) и вторую часть (E1b);
второй электрод (E2), который имеет первую часть (E2a) и вторую часть (E2b), причем первую часть и вторую часть, соответственно, располагают на первом и втором расстоянии соответственно, в направлении увеличения уровня мочи в измерительной камере, а также соединяют друг с другом посредством проводящего материала.
Набор электродов дополнительно содержит:
третий электрод E3;
четвертый электрод E4;
причем первый и второй электроды располагают длиной осью параллельно друг другу и длиной осью параллельно направлению увеличения уровня мочи, и;
причем третий электрод E3 располагают так, что он имеет основную часть между первой частью E1a и второй частью E1b первого электрода в направлении увеличения уровня мочи, и;
причем четвертый электрод E4 располагают так, что он имеет основную часть между первой частью E1a и второй частью E1b первого электрода в направлении увеличения уровня мочи.
Первый и второй электроды здесь называют основными электродами. Третий электрод E3 и четвертый электрод E4 называют эталонными электродами. За счет размещения эталонного электрода в середине основного датчика в раскрытой системе датчиков, система может быть способна вычислять, какое показание датчика соответствует уровню мочи, достигающему нижней границы эталонного электрода. Одно преимущество описанной системы относительно системы с прямоугольными основными электродами, имеющими одинаковую ширину по всей их длине, что площадь, которую занимают электроды, можно сделать меньше и компактнее. Решением является линейная адаптация к сигналу датчика при известном объеме. См. более подробно далее.
ОБРАБОТКА СИГНАЛА
Система для измерения мочи содержит блок обработки сигнала, соединенный с емкостными датчиками, т.е. электродами. До тех пор, пока поверхность измерительной камеры является приемлемой, т.е. без или только с небольшими количествами биопленки и инкрустации, как описано выше, сигнал будет следовать за уровнем жидкости. Т.е., увеличение объема будет соответствовать увеличению сигнала. Когда поверхность становится испорченной до неприемлемого уровня, сигнал не сможет следовать за уровнем жидкости вне испорченной части чувствительной поверхности. Временная постоянная представляет собой меру испорченной поверхности.
На фиг. 2a представлена примерная диаграмма того, как значения электрической емкости компоновки электродов датчиков с фиг. 1g могут меняться с течением времени, принимая во внимание постоянное образование мочи в идеальных условиях, т.е. измерения только начаты и измерительная камера является новой. Электрическую емкость Cm(t), измеряемую между основными электродами, представляет кривая с точками и отрезками отклонения, обозначенными 210, 215, 220, 225, 230, 235, 240, 250, 290. Кривая между точками 210 и 290 представляет один цикл наполнения-опорожнения. Электрическую емкость Cr(t), измеряемую между эталонными электродами, представляет кривая с точками и отрезками отклонения 260, 265, 270, 275, 280, 285, 290. Кривая между началом отрезка 260 и точкой 290 представляет один цикл наполнения-опорожнения для эталонных электродов.
ref
На фиг. 2b представлена примерная диаграмма того, как значения электрической емкости компоновки электродов датчиков с фиг. 1g могут меняться с течением времени, принимая во внимание постоянное образование мочи при менее благоприятных условиях, включая формирование биопленки и инкрустации(й). На фиг. проиллюстрированы две процедуры опорожнения через 210 часов после сигналов на фиг. 2a. Здесь датчики явно начинают насыщаться из-за инкрустации и/или биопленки. Явно требуется длительное время, чтобы сигнал датчика упал после опорожнения, и датчик выглядит слегка более насыщенным, чем датчик c. На фиг. 2b электрическую емкость Cm(t), измеряемую между основными электродами, представляет кривая с точками и отрезками отклонения, обозначенными 292, 293, 294, 295, 296, 297, 298. На этой фиг. электрическую емкость Cr(t), измеряемую между эталонными электродами, представляет кривая с точками и отрезками отклонения 261, 262, 263, 264, 266. Как можно видеть, при сравнении фиг. 2a и 2b, человеку трудно идентифицировать фазы заполнения, т.е. когда уровень мочи находится в области нижней части основного датчика, эталонного датчика, и верхней части основного датчика, соответственно.
ЛИНЕЙНАЯ ФУНКЦИЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ КАЛИБРОВКИ
Изобретение предоставляет способ самостоятельной калибровки измеряемого и отображаемого объема в измерительной камере и/или проходящего через нее. Функция
y=kx+m
предоставлена для вычисления оцениваемого объема y в измерительной камере на основе переменной x, представляющей значение датчика или объединенное значение датчика, получаемое из множества значений датчика. Переменная x возрастает с увеличением объема мочи в измерительной камере. Коэффициент k представляет собой пропорциональный коэффициент, который определяют посредством способа самостоятельной калибровки по настоящему изобретению, и предоставляет впоследствии значение того, насколько увеличивается объем y на каждую единицу увеличения переменной x. Член m представляет собой корректировочный член, который также определяют посредством способа самостоятельной калибровки по настоящему изобретению, и он представляет корректировочный член для того, чтобы гарантировать, что оцениваемый объем y равен нулю, когда измерительная камера является пустой, независимо от измеряемого значения датчика или объединенных значений датчика в этот момент времени. Таким образом, вкратце, y представляет собой объем мочи, k представляет собой пропорциональный коэффициент, x представляет собой значение датчика, m представляет собой корректировочный член.
Способ самостоятельной калибровки по настоящему изобретению определяет k и m посредством решения уравнения
y=kx+m,
для y=0 и для y=y1 (известный объем).
Система понимает, что достигнут уровень, соответствующий известному объему y1, когда дополнительный сигнал датчика указывает на то же, например, когда оптический датчик, расположенный на этом уровне, указывает на изменение, или дополнительный емкостной датчик, расположенный соответствующим образом, указывает на изменение.
Способ самостоятельной калибровки по настоящему изобретению осуществляет обновленное вычисление параметров самостоятельной калибровки, т.е., новое вычисление коэффициента k и члена m каждый раз, когда измерительную камеру заполняют и/или опорожняют.
В системе для измерения мочи могут быть предусмотрены дополнительные датчики так, что дополнительный известный объем y2 можно измерять и использовать для повышения точности параметров k и m. y2 может быть больше y1.
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ, КОГДА ПОРЧА ПОВЕРХНОСТИ ЗА ПРЕДЕЛАМИ ПРИЕМЛЕМЫХ УРОВНЕЙ
Когда поверхность портится до неприемлемого уровня, сигнал не будет способен следовать за уровнем жидкости за пределами испорченной части чувствительной поверхности. Блок обработки сигнала содержит средство для определения временной постоянной, которая составляет меру испорченной поверхности. В системе также предусмотрено средство для предупреждения пользователя, чтобы заменять одноразовую часть, т.е. измерительную камеру.
В системе может быть предусмотрена память базового значения. Базовое значение определяют как показание датчика, соответствующее вновь опустошенной камере. Автор(ы) изобретения понимает, что базовое значение возрастает с течением времени. За счет предоставления памяти базового значения и сравнения фактического базового значения с таковым при первом или втором опорожнении по отношению к показанию датчика при полной измерительной камере, в системе предусмотрено средство предупреждения, когда базовое значение достигает определенного порога. Порог можно выражать в виде процентной доли значения датчика при полной измерительной камере. Первый измеренный базовый уровень после замены измерительной камеры называют «начальным базовым уровнем». В контексте настоящего изобретения для феномена увеличения базового значения выбрано название «изменение базового уровня». Функция или блок, который осуществляет мониторинг или отслеживает изменение базового уровня, можно называть «средством отслеживания базового уровня».
Авторы изобретения также разработали более общий способ для автоматического, с помощью процессора, определения порчи поверхности для поверхности, которая может не быть поверхностью сифонной самостоятельно опорожняющейся измерительной камеры, а общей поверхностью системы оперирования мочой, включая, например, внутреннюю поверхность катетера. Способ включает в себя следующие основные этапы:
a) повторное измерение одного или нескольких емкостных значений поверхности, формирующих емкостные измерения;
b) сохранение всех или репрезентативных выборок емкостных измерений;
c) принятие решения, на основе конкретных изменений сохраненных емкостных измерений, о том, что произошла значительная порча поверхности.
На этапе b) сохранение репрезентативных выборок емкостных измерений можно осуществлять или регулярно через определенные временные интервалы, или под управлением способа выбора наименьшего емкостного измерения во время «цикла». Цикл можно определять или в качестве цикла заполнения и опорожнения измерительной камеры или в качестве предварительно заданного периода времени. Такой предварительно заданный период времени предпочтительно выбирают в диапазоне от 30 до 60 минут, поскольку моча, образуемая почками пациента, похоже, входит в мочевой пузырь и, таким образом, выходит из организма через катетер небольшими порциями, причем могут иметь место периоды, когда моча не отходит. Во время этих периодов неактивности лучше всего выполнять измерение, поскольку емкостное значение маловероятно будет возмущено текущей мочой, и по меньшей мере один такой период отсутствия отхождения вероятно должен встречаться во время такого предварительно заданного периода времени.
На этапе c) принятие решения предпочтительно осуществляют посредством сравнения самого последнего значения с более ранними значениями, так что первое наименьшее значение, измеряемое во время первого предварительно заданного периода, или второе наименьшее значение, измеряемое во время второго предварительно заданного периода, например, между 0 и 60 и между 60 и 120 минутами, соответственно, сравнивают с самым последним наименьшим значением, измеряемым во время самого последнего периода, т.е., самого последнего часа. Если находят, что самое последнее наименьшее значение значительно выше, чем первое или второе наименьшие значения, то принимают решение о том, что произошла значительная порча поверхности. Может быть полезным выполнять сравнение с более ранним значением, но, возможно, не первым. Авторы изобретения понимают, что может иметь место очень короткий период времени с очень низким значением электрической емкости прежде, чем первая моча увлажнит поверхности мочевой системы, когда ее первый раз соединяют с пациентом, таким образом, приводя к использованию второго временного интервала, как описано выше. Однако, этот начальный эффект полностью сухой и неизменной поверхности также можно использовать в ручных способах, например, посредством увлажнения поверхности вручную небольшой порцией мочи пациента.
Кроме того, авторы изобретения также разработали устройство для осуществления способа автоматического, с помощью процессора и емкостного датчика, определения порчи поверхности для поверхности, которая может представлять собой или может не представлять собой поверхность сифонной самостоятельно опорожняющейся измерительной камеры, а общую поверхность системы оперирования мочой, включая, например, внутреннюю поверхность катетера. Устройство содержит:
поверхность системы оперирования мочой, например, внутреннюю поверхность мочевого катетера или трубки, эта поверхность подвергается воздействию мочи;
емкостной датчик, способный повторно измерять одно или несколько значений электрической емкости структуры, содержащей поверхность, формируя последовательность измерений;
систему обработки сигнала, соединенную с емкостным датчиком, и способную обрабатывать последовательные емкостные измерения,
причем система обработки сигнала выполнена с возможностью принимать решение, на основе конкретных изменений в сохраняемых емкостных измерениях, о том, что произошла значительная порча поверхности.
Принятие решения предпочтительно осуществляют посредством сравнения самого последнего значения с более ранними значениями так, что если находят, что самое последнее наименьшее значение значительно выше чем первое или второе наименьшие значение, то принимают решение о том, что произошла значительная порча поверхности, как изложено для способа, приведенного выше. Если принимают решение о том, что произошла значительная порча поверхности, система обработки сигнала может указывать на это пользователю посредством включения индикатора, например, лампы, светоизлучающего диода, символа на экране или т.п.
Компоновка электродов емкостного датчика предпочтительно является такой, что изменение измеряемой электрической емкости из-за порчи поверхности формирует большую часть общей измеряемой электрической емкости. Электроды располагают для того, чтобы сделать возможным измерение электрической емкости, и их можно располагать в заменяемой части, например, в стенке. Более предпочтительно располагать электроды не в качестве части заменяемой части, а на несущей структуре. Это имеет преимущество устранения необходимости электрических соединений. Несущую структуру размещают для того, чтобы поддерживать заменяемую часть с невнутренней стороны заменяемой части. Электроды предпочтительно располагают на внешней стороне стенки, отделяющей мочу от внешней среды.
СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ЗАМЕНОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ КАМЕРЫ ВО ВРЕМЯ ХОДА ЛЕЧЕНИЯ И ПРЕДУПРЕЖДЕНИЯ БЛОКА ОБРАБОТКИ СИГНАЛА ОБ ЭТОМ
Когда измерительную камеру удаляют из ее положения, емкостной сигнал(ы) сразу падает до нуля. Или почти нуля. Или в любом случае значительно ниже самого последнего установленного базового значения для пустой камеры. Это внезапное падение сигнала служит в качестве указания измерительной системе на то, что одноразовую часть удаляют и заменят ее на новую часть. Измерительная система может, тем самым, выбирать остановить измерение и автоматически начать измерения, когда одноразовая часть находится в своем правильном положении. Установку новой камеры 120 обнаруживают по внезапному увеличению емкостного сигнала(ов). В блоке обработки сигнала предусмотрен детектор новой камеры на месте для обнаружения, когда новая камера 120 находится на месте.
ПРИМЕР 1
Рассмотрим следующий пример способа надежного определения образуемой мочи.
ОПРЕДЕЛЕНИЯ
Vth - объем, образованный за этот час
Vph - объем, образованный за предыдущий час; выводимая моча [в мл в час]
Vsip(t) - объем в сифонной измерительной камере в качестве функции времени
Cm(t) - электрическая емкость, которую измеряют между основными электродами, в качестве функции времени
Cr(t) Электрическая емкость, которую измеряют между эталонными электродами, в качестве функции времени
На сигналы электрической емкости влияет множество внешних факторов, таких как выравнивание и установка датчика, выравнивание и положение измерительной камеры, отклонения электроники и т.д. Изобретение относится к средству для адаптивной самостоятельной калибровки, чтобы компенсировать эти внешние факторы.
Идею изобретения можно легче понять, если рассмотреть идеальный случай с постоянным образованием мочи, т.е. с постоянным притоком. В таком случае, зависимость между сигналами емкостного датчика и объемом выглядят как те, которые изображены на фиг. 4a, 4b, 4c, 4d. Кривая электрической емкости 410 основного датчика Cm представлена на фиг. 4b. Кривая электрической емкости 415 эталонного датчика Cr представлена на фиг. 4c. Объемная кривая 420, соответствующая кривым 410 и 415 датчиков, представлена на фиг. 4d.
ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЕ ОПРЕДЕЛЕНИЯ
Va - Фиксированный известный объем, соответствующий уровню мочи на нижней границе эталонного датчика
Vb - Фиксированный известный объем, соответствующий уровню мочи на верхней границе эталонного датчика
Vth_bag - Сумма объемов опорожнения во время нынешнего часа
Vtop - Наибольший моментальный объем во время цикла наполнения-опорожнения
Vin_while_flush - Втекающий объем во время опорожнения
Kflush - Постоянная, используемая для того, чтобы обнаруживать опорожнение. Основана на производной объема.
Va и Vb известны, тогда как Cm-ab(t), Cr-a(t) и Cr-b(t) определяют посредством измерений и используют в качестве параметров для самостоятельной калибровки. В дальнейшем, «Cal» используют для того, чтобы обозначать объединенный набор параметров самостоятельной калибровки Cm-ab, Cr-a и Cr-b.
Моментальный объем Vsip(t) вычисляют посредством выравнивания сигналов измерения с помощью параметров самостоятельной калибровки Cm-ab, Cr-a и Cr-b.
Объем при опорожнении вычисляют в качестве наибольшего объема во время цикла наполнения-опорожнения, скорректированного посредством прибавления оцениваемого объема, который втекает во время процедуры опорожнения.
Объем за текущий час Vth-bag вычисляют как сумму объемов более ранних процедур опорожнения и моментального объема.
На фиг. 4e представлена блок-схема способа определения образования мочи, включающего самостоятельную калибровку. Способ включает в себя этапы:
измерение Cm и Cr;
принятие решения о том, что точка A или точка B найдены, и, если так, обновление Cal;
установка Vsip равным функции Cm, Cr и Cal;
установка Vtop равным максимуму Vsip и предшествующего Vtop;
установка Vth равным Vth_bag+Vsip;
принятие решения о том, что производная dVsip/dt меньше постоянной притока Kflush, и, если так, установка Vth_bag равным Vtop+Vin_while_flush и Vtop впоследствии на 0;
принятие решения о том, что начался новый час, и, если так, установка Vacc равным сумме Vacc и Vth, установка Vph равным Vth, установка Vth_bag равным минус Vsip – установка Vth равным нулю
ПРИМЕР 2
Далее, со ссылкой на фиг. 4f, приведен список, описывающий действия и этапы устройства для измерения мочи при практическом использовании.
1. Измерительный блок устанавливают в базовый блок и сигнал достигает базового уровня, где начинается сигнал.
2. Блок принимает приток жидкости и, таким образом, сигнал возрастает под определенным углом вверх.
3. Уровень жидкости достигает первой точки самостоятельной калибровки при оцениваемом объеме 5 мл.
4. Уровень жидкости достигает второй точки самостоятельной калибровки при оцениваемом объеме 10 мл.
5. Жидкость продолжает заполнять блок вплоть до максимального уровня при оцениваемом объеме 15 мл.
6. Самостоятельно опорожняющаяся камера опорожняет автоматически и сигнал быстро падает до уровня слегка выше начального базового уровня.
7. Когда поверхность становится испорченной из-за агрессивных свойств указанной жидкости, базовый уровень будет становиться выше.
8. Когда блок заполняют и затем опорожняют, сигнал будет быстро падать, но только до измененного базового уровня.
9. Когда изменение базового уровня становится слишком высоким (например, 40% отклонение от начальной точки) и в отношении аспектов точности, эффективности и безопасности пациента, система будет показывать пользователю, что блок следует заменить на новый блок.
10. Когда блок удаляют, сигнал быстро падает до исходного базового уровня.
11. (Назад к 2-10)
12. Быстрый приток жидкости повышает пропускную способность указанной жидкости и сигнал меняет свою кривую так, что она становится боле крутой во время входящего потока и более длительной во время выходящего потока. Новый сигнал будут компенсировать за счет изменения объема посредством вычисления угла кривой входящего потока и прибавлять постоянную к ожидаемому объем и, таким образом, нулевой или только ограниченный объем будет потерян во время измерения указанной жидкости.
ПРИМЕР 3
Далее, со ссылкой на фиг. 5d и 7, описан способ отслеживания базового уровня и обнаружения нарушенной заменяемой самостоятельно опорожняющейся камеры. Устройство для измерения мочи содержит:
заменяемую измерительную камеру (120), в которую моча от пациента попадает через катетер для того, чтобы заполнять измерительную камеру,
набор электродов (620), который содержит по меньшей мере два электрода, соединенных с процессором и расположенных для того, чтобы воспринимать изменяющуюся электрическую емкость, соответствующую изменяющимся уровням мочи в заменяемой измерительной камере,
средство опорожнения для того, чтобы опорожнять измерительную камеру, когда она полна,
датчик уровня (655) для индикации, когда уровень мочи достиг известного положения измерительной камеры;
Способ включает в себя следующие этапы:
измерение (810) и/или получение воспринимаемого значения электрической емкости (x, Cm(t)), соответствующего электрической емкости между первыми двумя электродами набора электродов, в свою очередь соответствующей уровню мочи;
определение (820) исходного базового уровня, равному воспринимаемому значению электрической емкости, соответствующему пустой измерительной камере;
обнаружение (815) событий опорожнения измерительной камеры;
измерение электрической емкости, соответствующей законченным событиям опорожнения, чтобы измерять новый базовый уровень;
отслеживание (820) изменяющегося базового уровня, как следует из множества событий опорожнения;
Дополнительно, функцию самостоятельной калибровки, например, того типа, который описан в этом документе, можно использовать для того, чтобы синергически улучшать отслеживание базового уровня.
ПРИМЕР 4
Предоставлено устройство для определения порчи поверхности на поверхности системы оперирования мочой, устройство содержит:
первую поверхность системы оперирования мочой, эта первая поверхность подвергается воздействию мочи;
емкостной датчик, способный повторно измерять одно или несколько значений электрической емкости структуры, содержащей первую поверхность, которые формируют последовательность измерений;
систему обработки сигнала, соединенную с емкостным датчиком и способную обрабатывать последовательные емкостные измерения,
причем система обработки сигнала выполнена с возможностью принимать решение, посредством принятия решений, на основе изменений сохраняемых емкостных измерений, что произошла значительная порча поверхности на первой поверхности.
Принятие решения предпочтительно осуществляют посредством сравнения самого последнего значения с более ранними значениями, так что первое наименьшее значение, измеренное во время первого предварительно заданного периода, или второе наименьшее значение, измеряемое во время второго предварительно заданного периода, сравнивают с самым последним наименьшим значением, измеренным во время самого последнего периода, если находят, что самое последнее наименьшее значение выше на предварительно заданную величину, чем первое, альтернативно второе, наименьшее значение, то принимают решение о том, что произошла значительная порча поверхности на первой поверхности.
Первая поверхность представляет собой поверхность внутренней стороны заменяемой части системы оперирования мочой, и внутренняя сторона выполнена с возможностью входить в контакт с мочой, а заменяемая часть имеет проксимальную внешнюю сторону, не предназначенную для того, чтобы входить в контакт с мочой, но находящуюся в непосредственной близости к первой поверхности внутренней стороны, и причем электроды, подлежащие использованию для емкостных измерений, располагают так, чтобы плотно прилегать к проксимальной внешней стороне заменяемой части.
Проксимальная внешняя сторона предпочтительно представляет собой поверхность, непосредственно противоположную первой поверхности, на другой стороне разделительной стенки.
Разделительная стенка предпочтительно представляет собой стенку измерительной камеры или трубки или катетера.
ПРИМЕР 5
Также предоставлен способ для автоматического, с помощью процессора, определения порчи поверхности первой поверхности системы оперирования мочой, первая поверхность предназначена для того, чтобы входить в контакт с мочой, способ включает в себя следующие основные этапы:
a) повторное измерение одного или нескольких емкостных значений первой поверхности, формирующих емкостные измерения;
b) сохранение всех или репрезентативных выборок емкостных измерений;
c) принятие решения, на основе изменения сохраняемых емкостных измерений, о том, что произошла значительная порча поверхности первой поверхности.
Принятие решения осуществляют посредством сравнения самого последнего значения с более ранними значениями так, что первое наименьше значение, измеренное во время первого предварительно заданного периода, или второе наименьшее значение, измеренное во время второго предварительно заданного периода, сравнивают с самым последним наименьшим значением, измеренным во время самого последнего периода, если находят, что самое последнее наименьшее значение выше на предварительно заданную величину первого, альтернативно второго, наименьшего значения, то принимают решение о том, что произошла значительная порча поверхности первой поверхности.
Первая поверхность представляет собой поверхность заменяемой части системы оперирования мочой, и заменяемая часть имеет внутреннюю сторону, которая входит в контакт с мочой, и проксимальную внешнюю сторону, которая не предназначена для того, чтобы входить в контакт с мочой, но в непосредственной близости к внутренней стороне, и причем электроды, подлежащие использованию для емкостных измерений, располагают для того, чтобы плотно прилегать к проксимальной внешней стороне заменяемой части.
Проксимальная внешняя сторона предпочтительно представляет собой поверхность, непосредственно противоположную первой поверхности, но на другой стороне разделительной стенки.
Разделительная стенка предпочтительно представляет собой стенку измерительной камеры или трубки или катетера.
ОПИСАТЕЛЬНЫЕ ВЫСКАЗЫВАНИЯ
Непосредственно ниже приведено множество описательных высказываний, организованных в виде параграфов, пронумерованных 1, 2 и т.п., в соответствии с формулой изобретения приоритетного документа. Формула изобретения по РСТ следует за заголовком «Формула изобретения».
1. Устройство для измерения мочи для измерения образования мочи у пациента, носящего мочевой катетер, причем устройство содержит самостоятельно опорожняющуюся измерительную камеру (120), в которую моча от пациента попадает через катетер, в устройстве также предусмотрен набор электродов (620), расположенных для того, чтобы воспринимать изменяющуюся электрическую емкость (Cm(t)), соответствующую изменяющимся уровням мочи в самостоятельно опорожняющейся измерительной камере (120), причем набор электродов содержит:
первый электрод (140, 310, 652),
второй электрод (320, 654),
между которыми измеряют изменяющуюся электрическую емкость (x, Cm(t)), и причем устройство дополнительно содержит гнездо (350, 136, 137, 138, 139, 660) для самостоятельно опорожняющейся измерительной камеры (120), и причем самостоятельно опорожняющуюся измерительную камеру (120) можно заменять и причем первые и вторые электроды (140, 310, 652, 320, 654) для того, чтобы воспринимать изменяющуюся электрическую емкость, соответствующую изменяющимся уровням мочи в измерительной камере (120), располагают на стенке гнезда (137, 139, 330) обращенными к измерительной камере (120), устройство дополнительно содержит блок (610) обработки данных, соединенный с электродами (140, 310, 652, 320, 654) для того, чтобы отслеживать объем образуемой мочи, и средство отслеживания базового уровня (650), выполненное с возможностью определять и отслеживать меняющийся базовый уровень, т.е. значение электрической емкости, соответствующее пустой самостоятельно опорожняющейся измерительной камере, на основе изменяющейся электрической емкости, как следует из множества самостоятельных опорожнений самостоятельно опорожняющейся измерительной камеры.
2. Устройство для измерения мочи для измерения образования мочи у пациента, носящего мочевой катетер, причем устройство содержит самостоятельно опорожняющуюся измерительную камеру (120), в которую моча от пациента попадает через катетер, в устройстве также предусмотрен набор электродов (620), расположенных для того, чтобы воспринимать изменяющуюся электрическую емкость (Cm(t)), соответствующую изменяющимся уровням мочи в самостоятельно опорожняющейся измерительной камере (120), причем набор электродов содержит:
первый электрод (140, 310, 652),
второй электрод (320, 654),
между которыми измеряют изменяющуюся электрическую емкость (x, Cm(t)), и причем устройство дополнительно содержит гнездо (660, 350, 136, 137, 138, 139) для самостоятельно опорожняющейся измерительной камеры (120), и причем самостоятельно опорожняющуюся измерительную камеру можно заменять и причем первые и вторые электроды для того, чтобы воспринимать изменяющуюся электрическую емкость, соответствующую изменяющимся уровням мочи в измерительной камере, располагают на стенке гнезда обращенными к измерительной камере, и причем устройство для измерения мочи дополнительно содержит эталонный датчик (655), расположенный для того, чтобы обнаруживать и определять первый момент времени, когда уровень мочи в измерительной камере достигает известного предварительно заданного уровня, соответствующего известному объему, устройство дополнительно содержит блок (610) обработки данных, соединенный с электродами (140, 310, 652, 320, 654) и выполненный с возможностью отслеживать объем образуемой мочи, и блок (657) самостоятельной калибровки, выполненный с возможностью определять и отслеживать один или несколько параметров самостоятельной калибровки, т.е. параметры, которые можно использовать для того, чтобы улучшать оценки объема мочи, вычисляемые по измеряемому значению электрической емкости, на основе определяемого первого момента времени, предварительно заданного известного объема и изменяющейся электрической емкости, как следует из множества самостоятельных опорожнений самостоятельно опорожняющейся измерительной камеры.
3. Устройство согласно параграфу 2, которое дополнительно содержит средство отслеживания базового уровня (650) для того, чтобы определять и отслеживать меняющийся базовый уровень (451, 452, 453), т.е. значение электрической емкости, соответствующее пустой самостоятельно опорожняющейся измерительной камере (120), на основе определяемого первого момента времени, известного объема и изменяющейся электрической емкости, как следует из множества самостоятельных опорожнений самостоятельно опорожняющейся измерительной камеры.
4. Устройство согласно параграфу 1 или 3, которое дополнительно содержит блок (662) тревоги, способный подавать сигнал тревоги, когда базовый уровень достигает предварительно заданного порогового значения.
5. Устройство согласно любому из предшествующих параграфов, причем определение базового уровня и/или параметров самостоятельной калибровки также основано на обнаружении начала событий самостоятельного опорожнения т.е. внезапного резкого падения измеряемого значения электрической емкости.
6. Устройство согласно любому из предшествующих параграфов, причем определение базового уровня и/или параметров самостоятельной калибровки также, или альтернативно, основано на обнаружении конечной точки (462, 463) событий самостоятельного опорожнения, т.е. внезапного прекращения падения измеряемого значения электрической емкости.
7. Устройство для измерения мочи для измерения образования мочи у пациента, носящего мочевой катетер, причем устройство содержит измерительную камеру, в которую моча от пациента попадает через катетер, в устройстве также предусмотрен набор электродов, расположенных для того, чтобы воспринимать изменяющуюся электрическую емкость, соответствующую изменяющимся уровням мочи в измерительной камере, причем набор электродов содержит:
первый электрод (E1), который имеет первую часть (E1a) и вторую часть (E1b);
второй электрод (E2), который имеет первую часть (E2a) и вторую часть (E2b);
причем первую часть и вторую часть соответственно, располагают на первом и втором расстоянии, соответственно, в направлении увеличения уровня мочи в измерительной камере, и также соединяют друг с другом посредством проводящего материала, набор электродов дополнительно содержит:
третий электрод (E3);
четвертый электрод (E4);
причем первый и второй электроды располагают параллельно друг другу и длиной осью параллельно направлению увеличения уровня мочи, и
причем третий электрод (E3) располагают так, что он имеет основную часть между первой частью (E1a) и второй частью (E1b) первого электрода в направлении увеличения уровня мочи, и
причем четвертый электрод (E4) располагают так, что он имеет основную часть между первой частью (E1a) и второй частью (E1b) первого электрода в направлении увеличения уровня мочи, и;
причем блок обработки (610) соединен с первым, вторым, третьим и четвертым электродами (E1, E2, E3, E4) и выполнен с возможностью интерпретировать изменения уровней электрической емкости между электродами, как соответствует различным уровням мочи, и также соответствует различным физико-химическим состояниям внутри измерительной камеры.
8. Устройство для измерения мочи согласно параграфу 1, причем измерительная камера относится к самостоятельно опорожняющемуся сифонному типу.
9. Устройство для измерения мочи согласно параграфу 2, причем измерительную камеру легко заменять в выемке или месте посадки устройства для измерения мочи, и электроды располагают на стенках выемки или места посадки так, что они плотно прилегают в направлении измерительной камеры, помещенной в выемку или место посадки.
10. Способ обнаружения нарушенной измерительной камеры во время измерения образования мочи с использованием устройства для измерения мочи, которое содержит:
заменяемую измерительную камеру, в которую моча от пациента попадает через катетер для того, чтобы заполнять измерительную камеру,
набор электродов, который содержит по меньшей мере два электрода, соединенных с процессором и расположенных для того, чтобы воспринимать изменяющуюся электрическую емкость, соответствующую изменяющимся уровням мочи в заменяемой измерительной камере,
средство опорожнения для того, чтобы опорожнять измерительную камеру, когда она полна,
датчик уровня для индикации, когда уровень мочи достиг известного положения измерительной камеры;
способ включает в себя следующие этапы:
измерение и/или получение воспринимаемого значения электрической емкости (x, Cm(t)), соответствующего электрической емкости между первыми двумя электродами набора электродов;
определение исходного базового уровня, который равен воспринимаемому значению электрической емкости, соответствующей пустой измерительной камере;
обнаружение событий опорожнения измерительной камеры;
измерение электрической емкости, соответствующей законченным событиям опорожнения для того, чтобы измерять новый базовый уровень;
отслеживание изменяющегося базового уровня, как следует из множества событий опорожнения;
11. Способ по параграфу 10, который дополнительно включает в себя этап:
подача сигнала тревоги, когда базовый уровень достиг предварительно заданного порога.
12. Способ согласно параграфу 10 или 11, причем обнаружение событий опорожнения основано на обнаружении конечной точки событий самостоятельного опорожнения, т.е. внезапного прекращения падения измеряемого значения электрической емкости.
13. Способ измерения образования мочи с использованием устройства для измерения мочи, которое содержит:
измерительную камеру, в которую моча от пациента попадает через катетер для того, чтобы заполнять измерительную камеру,
набор электродов, который содержит по меньшей мере два электрода, соединенных с процессором и расположенных для того, чтобы воспринимать изменяющуюся электрическую емкость, соответствующую изменяющимся уровням мочи в измерительной камере,
средство опорожнения для того, чтобы опорожнять измерительную камеру, когда она полна,
датчик уровня для индикации, когда уровень мочи достиг известного положения;
способ включает в себя следующие этапы:
A - измерение и/или получение первого значения электрической емкости (x, Cm(t)), соответствующего электрической емкость между первыми двумя электродами набора электродов;
B - определение эталонных точек, соответствующих известному объему мочи в измерительной камере;
C - предоставление датчика, который указывает, когда достигают известного объема мочи;
D - использование информации, собранной на приведенных выше этапах, чтобы эффективно калибровать функции вычисления объема, во время каждого цикла наполнения-опорожнения;
E - вычисление оцениваемого объема мочи с использованием калиброванной функции вычисления объема.
14. Способ согласно параграфу 13, причем предусмотрена функция оценки объема типа
y=kx+m,
где y представляет собой оцениваемый объем, k представляет собой первый параметр калибровки, x представляет собой измеряемое и/или получаемое значение электрической емкости, а m представляет собой второй параметр калибровки, и
причем функцию оценки объема используют для того, чтобы оценивать объем образуемой мочи, и причем параметры калибровки k и m определяют посредством решения, с помощью процессора, уравнения y=kx+m для по меньшей мере двух известных значений y, во время нормальной работы системы для измерения мочи согласно способу.
15. Способ измерения образования мочи с использованием устройства для измерения мочи, которое содержит измерительную камеру, в которую моча от пациента попадает через катетер для того, чтобы заполнять измерительную камеру, в устройстве также предусмотрен набор электродов, соединенных с блоком обработки сигнала и расположенных для того, чтобы воспринимать изменяющуюся электрическую емкость, соответствующую изменяющимся уровням мочи в измерительной камере, в устройстве также предусмотрено средство опорожнения для того, чтобы опорожнять измерительную камеру, когда она полна, способ включает в себя следующие этапы:
a - измерение основной электрической емкости Cm(t) между первыми двумя электродами набора электродов;
b - измерение эталонной электрической емкости Cr(t) между вторыми двумя электродами набора электродов;
c - определение эталонных точек, соответствующих фактическим физическим границам первых и/или вторых электродов (которые поверхность уровня мочи будет проходить во время наполнения или опорожнения;
d - использование кривых Cm(t) и Cr(t) для того, чтобы идентифицировать электрическую емкость(и), соответствующую фактическим физическим границам первых и/или вторых электродов;
e - использование информации, собранной в изложенных выше этапах, для того, чтобы эффективно калибровать датчики во время каждого цикла наполнения-опорожнения, и для того, чтобы отображать как можно более точные показания объема.
16. Способ согласно параграфу 13 или 15, который дополнительно включает в себя следующий этап(ы):
определение текущего объема измерительной камеры Vsip как функции основной электрической емкости Cm(t), эталонной электрической емкости Cr(t) и параметров калибровки, соответствующих электрическим емкостям, измеряемым, когда уровень мочи равен верхнему или нижнему концу электрода.
17. Способ согласно параграфу 13 или 14, который дополнительно включает этапы:
определение значения наибольшего моментального объема Vtop во время цикла наполнения-опорожнения равным максимуму объема в измерительной камере Vsip и предшествующему наибольшему моментальному объему Vtop;
определение объема, образованного за этот час, Vth, равным сумме нынешней суммы объемов опорожнения во время нынешнего часа, Vth_bag, и объема мочи в измерительной камере, Vsip;
принятие решения о том, что производная dV/dt меньше постоянной притока Kflush, и, если так, установка суммы объемов опорожнения во время нынешнего часа Vth_bag равной сумме наибольшего моментального объема Vtop и втекающего объема во время опустошения Vin_while_flush и установка наибольшего моментального объема Vtop впоследствии равным 0.
18. Способ согласно параграфу 15, 16 или 17, который дополнительно включает в себя этап(ы):
принятие решения о том, что начался новый час, и, если так, установка общего накопленного объема мочи Vacc равным сумме общего накопленного объема мочи Vacc и объема, образованного за этот Vth, и установка объема, образованного за предыдущий час Vph, равным объему, образованному за этот час Vth, и установка суммы объемов опорожнения во время нынешнего часа Vth_bag равной минус объем в измерительной камере Vsip;
установка объема, образованного за этот час, Vth, равным нулю.