DE69817704T2

DE69817704T2 - Verfahren für Spülung und Kalibrierung eines Sensors für System zur Analyse einer körperlichen Flüssigkeit

Info

Publication number: DE69817704T2
Application number: DE69817704T
Authority: DE
Inventors: Pontus Von Bahr
Original assignee: Siemens Elema AB
Current assignee: Sphere Medical Ltd
Priority date: 1997-07-17
Filing date: 1998-06-09
Publication date: 2004-07-08
Anticipated expiration: 2018-06-10
Also published as: SE9702739D0; JPH1170099A; JP4896281B2; EP0892269A1; DE69817704D1; EP0892269B1; US6027445A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Durchspülen und Kalibrieren zumindest eines Sensors in einem System für die Analyse von Körperflüssigkeiten.
Wenn eine Körperflüssigkeit, wie z. B. Blut, einer extrakorporalen Analyse mit einem bekannten System für kontinuierliche oder semikontinuierliche Blutanalysen mithilfe eines Venen- oder Arterienkatheters unterworfen wird, pumpt das Herz oder eine externe Pumpe das Blut zu einem Sensor, der sich außerhalb des Körpers befindet. Nach der Blutanalyse, die vom Sensor durchgeführt wird, wird das Blut zum Körper zurückgeführt, indem eine Spülflüssigkeit in die entgegengesetzte Richtung gepumpt wird. Wenn der größte Teil des Blutes dann zum Patienten zurückgepumpt wurde, wird der Sensor mit zusätzlicher Spülflüssigkeit durchspült, um alle verbleibenden Blutreste zu entfernen. Diese Spülflüssigkeit kann dem Patienten entweder per Infusion verabreicht werden oder sie kann in einem speziellen Beutel gesammelt werden. Nach diesem Spülvorgang wird die Spülflüssigkeit, die dann mit dem Sensor in Berührung kommt, manchmal auch für die Kalibrierung verwendet. Die Eigenschaften des Sensors ändern sich aber nichtsdestotrotz im Zeitverlauf. Eine periodische Zweipunkt-Kalibrierung wird im Allgemeinen durchgeführt, um akzeptable Genauigkeit und eine angemessene Betriebsdauer für den Sensor zu erhalten.
Ein Artikel mit dem Titel „Integrated pO2, PCO2, pH sensor system for on-line blood monitoring", Sensors and Actuators B, 18–19 (1994), S. 704–708, von Gumbrecht et al., beschrieb ein Blutanalysesystem, das für eine Zweipunkt-Kalibrierung ausgelegt war. Das Blutanalysesystem umfasst zwei Kalibrierpumpen, eine Probenentnahmepumpe, zwei Flüssigkeitsbehälter, ein Auffangbehälter und ein Sensormittel. Bei der traditionellen und bekannten Zweipunkt-Kalibrierung und bei der Verwendung des oben genannten Blutanalysesystems wird die Zweipunkt-Kalibrierung stets in zwei Kalibrierungsdurchläufen unter Verwendung verschiedener Spülflüssigkeiten zwischen zwei Blutanalysen durchgeführt.
Bei dem oben erwähnten Blutanalysesystem wird die Zweipunkt-Kalibrierung in bestimmten Abständen durchgeführt. Um sicherzustellen, dass die Spülflüssigkeiten wirklich den richtigen Analysegehalt haben, wenn die Zeiträume zwischen den Kalibrierungen lang sind, müssen die Schläuche gespült werden. Dieses Verfahren ist zeitraubend und erfordert eine schnelle Pumpgeschwindigkeit.
Instabilität und eine verkürzte Betriebszeit des Systems bei kontinuierlichen und semi-kontinuierlichen Blutanalysen sind weitere Nachteile dieser Kalibriermethode, da eine häufige Zweipunkt-Kalibrierung die Zwischenräume zwischen Blutanalysen stark verlängert.
Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, die oben erwähnten Probleme zu lösen.
Dies geschieht mit einem Verfahren zum Durchspülen und Kalibrieren zumindest eines Sensors in einem System für die Analyse von Körperflüssigkeiten gemäß Anspruch 1.
Das bekannte System umfasst einen ersten Behälter, der mit dem Sensor verbunden ist und eine erste Spülflüssigkeit enthält, und einen zweiten Behälter, der mit dem Sensor verbunden ist und eine zweite Spülflüssigkeit enthält. Diese Spülflüssigkeiten weisen unterschiedliche Analysengehalte auf. Das erfindungsgemäße Verfahren beinhaltet Schritte, bei denen jeder Körperflüssigkeitsanalyse höchstens eine Kalibrierungsmessung unter Verwendung einer der Spülflüssigkeiten vorausgeht. Die verschiedenen Spülflüssigkeiten werden dann abwechselnd nach einem vorab festgelegten Muster verwendet, wobei das Muster von bestimmten Kriterien oder eine Kombination daraus geleitet wird.
Ein Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist, dass die Genauigkeit und Zuverlässigkeit des Systems für die Analyse von Körperflüssigkeiten erhöht werden können, ohne gleichzeitig den Zwischenraum z wischen Körperflüssigkeitsanalysen verlängern zu müssen.
Dies wird möglich, wenn beide Spülflüssigkeiten zur Kalibrierung verwendet werden und wenn diese Flüssigkeiten abwechselnd verwendet werden, z. B. alle zwei Mal. Der Sensor kann dann in Verbindung mit jedem Messpunkt einer Zweipunkt-Kalibrierung unterzogen werden, wenn der vorausgegangene Spülvorgang als ein Punkt und der folgende Spülvorgang als der zweite Punkt verwendet wird. Die Kalibrierung wird dadurch sehr verbessert, ohne dass die Gefahr plötzlicher unerwarteter Veränderungen in der Leistung besteht, die langfristig zu einem systematischen Fehler führen würden.
Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist, dass keine der Spülflüssigkeiten sehr lang im Schlauch bleiben muss, so dass sie nicht ihren spezifischen Gasgehalt (analytischen Gehalt) verlieren. Der Umsatz der beiden Spülflüssigkeiten kann daher relativ schnell sein.
Nach einem ersten Aspekt der Erfindung wird die zweite Flüssigkeit für jede nte Kalibriermessung verwendet, wobei n eine ganze Zahl darstellt und n ≥ 2. Die erste Kalibrierflüssigkeit kann dann für andere Kalibrierungen verwendet werden.
Hier wäre die Durchführung jeder zweiten Kalibrierung mit der ersten Spülflüssigkeit und jeder zweiten Kalibrierung mit der zweiten Spülflüssigkeit besonders vorteilhaft. Dies würde zu maximalem Umsatz der Spülflüssigkeiten mit minimalen Zwischenräumen zwischen jeder Körperflüssigkeitsanalyse führen.
Nach einem zweiten Aspekt der Erfindung wird die zweite Spülflüssigkeit automatisch für Kalibriermessungen verwendet, wenn bestimmte Kriterien erfüllt sind.
Nach einem dritten Aspekt wird die zweite Spülflüssigkeit für Kalibriermessungen nach manuellem Betrieb verwendet.
In diesem Zusammenhang wäre es in einem System für die Analyse von Körperflüssigkeiten, das zusätzlich ein mit dem Sensor verbundenes Auffangmittel, ein zwischen dem ersten Behälter und dem Sensor verbundenes erstes Pumpenmittel, ein zwischen dem zweiten Behälter und dem Sensor verbundenes zweites Pumpenmittel und ein zwischen dem Auffangmittel und dem Sensor verbundenes Pumpenmittel umfasst, vorteilhaft, wenn das Verfahren die folgenden Schritte umfassen würde, die nicht in der aufgeführten Reihenfolge durchgeführt werden müssen:

– Das erste Pumpenmittel pumpt die Spülflüssigkeit zum Spülen des Sensors, woraufhin der Sensor eine Kalibriermessung der ersten Spülflüssigkeit durchführt;
– Der Sensor führt eine Körperflüssigkeitsbestimmung durch; und
– Das zweite Pumpenmittel pumpt die zweite Spülflüssigkeit zum Spülen des Sensors, woraufhin der Sensor eine Kalibriermessung an der zweiten Spülflüssigkeit durchführt.

In diesem Zusammenhang wäre es vorteilhaft, wenn das Verfahren zusätzlich den folgenden Schritt umfassen würde:

– Das dritte Pumpenmittel pumpt die Spülflüssigkeiten während der Spülvorgänge zu dem Auffangmittel.

Ein weiterer Vorteil wird in diesem Zusammenhang erzielt, wenn das Verfahren auch den folgenden Schritt umfasst:

– Mindestens ein Pumpenmittel wird zum Pumpen von Körperflüssigkeit zum Sensor während der Körperflüssigkeitsanalysemessungen verwendet.

In diesem Zusammenhang wäre es bei einem System zur Analyse von Körperflüssigkeiten, das auch einen Drucksensor und ein Blasennachweismittel zwischen den jeweiligen Pumpenmitteln und dem Sensor umfasst, vorteilhaft, wenn das Verfahren auch den folgenden Schritt umfassen würde:

– Der Drucksensor und das Blasennachweismittel überwachen den Druck und die Anwesenheit von Bläschen während der Blutanalyse und den Kalibriermessungen.

Die Erfindung wird nun mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen in der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen ausführlicher beschrieben.
1 zeigt ein Blutanalysesystem als eine Ausführungsform eines Systems für die Analyse von Körperflüssigkeiten; und
2 ist ein Fließdiagramm, das ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Durchspülen und Kalibrieren mindestens eines Sensors in dem in 1 gezeigten Blutanalysesystem zeigt.
1 zeigt ein Blutanalysesystem 10 für die extrakorporale Blutanalyse als eine Ausführungsform eines Systems zur Analyse von Körperflüssigkeiten. Das Blutanalysesystem 10 umfasst einen ersten Behälter 12, der eine erste Spülflüssigkeit 14 enthält, und einen zweiten Behälter 16, der eine zweite Spülflüssigkeit 18 enthält. Diese Spülflüssigkeiten 14, 18 weisen unterschiedliche analytische Gehalte auf. Das Blutanalysesystem 10 umfasst ferner ein Auffangmittel 20 zum Auffangen gebrauchter Spülflüssigkeit, d. h. „Abfall"flüssigkeit 22. Das Blutanalysesystem 10 umfasst auch einen Sensor 24 für die Durchführung von Blutanalysemessungen. Der Sensor 24 kann z. B. ein chemischer Sensor sein. Der Sensor 24 ist über einen ersten Schlauch 26 mit dem ersten Behälter 12, über einen zweiten Schlauch 28 mit dem zweiten Behälter 16 und über einen dritten Schlauch 30 mit dem Auffangmittel 20 verbunden.
Der Sensor 24 kann durch einen vierten Schlauch 32 über einen venösen oder arteriellen Katheter (nicht gezeigt) mit dem Blutkreislauf des Patienten verbunden werden. Das Blutanalysesystem 10 umfasst ferner ein erstes Pumpenmittel 34, das zwischen dem ersten Behälter 12 und dem Sensor 24 verbunden ist, ein zweites Pumpenmittel 36, das zwischen dem zweiten Behälter 16 und dem Sensor 24 verbunden ist, und ein drittes Pumpenmittel 38, das zwischen dem Auffangmittel 20 und dem Sensor 24 verbunden ist. Alle Pumpenmittel 34, 36, 38 sind Pumpen mit doppelter Wirkung, d. h. sie können in beide Richtungen pumpen, wie anhand der Pfeile in 1 diagrammatisch gezeigt wird. Das Blutanalysesystem 10 umfasst ferner ein Drucksensormittel und ein Blasennachweismittel 40, 42, 44, die zwischen den jeweiligen Pumpenmitteln 34, 36, 38 und dem Sensor 24 angeordnet sind und den Druck und die Anwesenheit von Bläschen in den Blutanalyse- und Kalibrierungsstadien zu überwachen.
Das in 1 gezeigte Blutanalysesystem ist nur ein Beispiel eines bekannten Systems. Diese Art von Blutanalysesystem 10 kann auf zahlreichen verschiedenen Wegen gestaltet werden, z. B. kann der Sensor anders angeordnet werden.
2 ist ein Fließdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Spülung und Kalibrierung zumindest eines Sensors in einem Blutanalysesystem, z. B. einem System, wie es in Verbindung mit der Beschreibung von 1 beschrieben wurde. Obwohl in 2 und in der Beschreibung ein Verfahren zum Durchspülen und Kalibrieren zumindest eines Sensors in einem Blutanalysesystem gezeigt bzw. besprochen wird, eignet sich das Verfahren genau so gut für einen Sensor in einem System für die Analyse von Körperflüssigkeiten.
Das Verfahren beginnt bei Block 50. Eine Kalibriermessung mit einer der beiden Spülflüssigkeiten, d. h. hier als „Spülflüssigkeit 1" bezeichnet, z. B. der ersten Spülflüssigkeit 14 in 1, beginnt am Block 52. Eine vom Sensor 24 durchgeführte Blutanalysebestimmung findet dann am Block 54 statt. Block 56 fragt nach, ob eine Zweipunkt-Kalibrierung durchgeführt werden soll. Die Antwort „Ja" oder „Nein" auf diese Frage hängt erfindungsgemäß von der Art und Weise ab, in der die verschiedenen Spülflüssigkeiten abwechselnd verwendet werden sollen. Gemäß dem Verfahren erfolgt die Verwendung nach einem vorbestimmten Muster, einem Muster, das von bestimmten Kriterien oder einer Kombination von Kriterien beeinflusst wird. Die Blöcke 52, 54, 56 werden wiederholt, wenn die Antwort auf die Frage von Block 56 „Nein" lautet. Wenn die Antwort aber „Ja" lautet, wird das Verfahren ab Block 58 fortgesetzt, woraufhin eine Kalibriermessung mit der Spülflüssigkeit 2 erfolgt, d. h. der zweiten Spülflüssigkeit 18 in 1. Der Sensor 24 führt dann eine neue Blutanalysebestimmung am Block 60 durch (siehe 1). Der Block 62 fragt nach, ob eine Zweipunkt-Kalibrierung durchgeführt werden soll. Ob die Antwort „Ja" oder „Nein" lautet, wird genau so bestimmt wie bei der Frage von Block 56. Wenn die Antwort bei Block 62 „Nein" lautet, werden die Blöcke 58, 60 und 62 wiederholt. Wenn die Antwort aber „Ja" lautet, wird das Verfahren ab Block 52 fortgesetzt, usw. Das Verfahren wird demnach in dieser Schleife fortgesetzt, bis jemand z. B. das Blutanalysesystem 10 abschaltet oder die Verbindung mit dem Patienten löst. Ein vorab definiertes Muster könnte beispielsweise die Verwendung der zweiten Spülflüssigkeit 18 für jede nte Kalibrierung sein, wobei n eine ganze Zahl darstellt und n ≥ 2. Hier wäre es besonders vorteilhaft, wenn jede zweite Kalibrierung mit der ersten Spülflüssigkeit und jede zweite Kalibrierung mit der zweiten Spülflüssigkeit durchgeführt werden würde (d. h. n = 2). Dies würde zu maximalem Umsatz der Spülflüssigkeiten mit minimalen Zwischenräumen zwischen jeder Körperflüssigkeitsanalyse führen.
Ein Muster, das von bestimmten Kriterien bestimmt wird, könnte z. B. die automatische Verwendung der zweiten Spülflüssigkeit 18 für eine Kalibriermessung vorsehen, wenn bestimmte Kriterien erfüllt sind. Diese Kriterien könnten beispielsweise auf Signaldrift im System beruhen. Ein anderes Muster, das von bestimmten Kriterien beeinflusst wird, könnte die Verwendung der zweiten Kalibrierflüssigkeit 18 für eine manuelle Kalibriermessung beinhalten, d. h. eine Kalibrierung, die bei Bedarf von einem Arzt eingeleitet wird.
Dieser am Block 52 durchgeführte Schritt kann mit Bezug auf das System nach 1 wie folgt ausführlicher beschrieben werden:

– Das erste Pumpenmittel 34 pumpt die erste Spülflüssigkeit 14 zum Spülen des Sensors 24. Der Sensor 24 führt dann eine Kalibriermessung an der ersten Spülflüssigkeit 14 durch.

Der am Block 58 durchgeführte Schritt kann wie folgt ausführlicher beschrieben werden:

– Das zweite Pumpenmittel 36 pumpt die zweite Spülflüssigkeit 18 zum Spülen des Sensors 24. Der Sensor 24 führt dann eine Kalibriermessung an der zweiten Spülflüssigkeit 18 durch.

Das Verfahren umfasst ferner folgende Schritte:

– Das dritte Pumpenmittel 38 pumpt gebrauchte Spülflüssigkeit 14, 18 zum Auffangmittel 20 während der Spülvorgänge.

Das Verfahren umfasst ferner den folgenden Schritt:

– Zumindest eines der Pumpenmittel wird zum Pumpen von Blut zum Sensor 24 während der Blutanalyse verwendet.

Das Verfahren umfasst ferner folgenden Schritt:

– Ein Drucksensor und ein Blasennachweismittel 40, 42, 44 überwachen den Druck und die Anwesenheit von Bläschen während der Blutanalyse und den Kalibrierschritten. Bei dem oben beschriebenen Verfahren zum Spülen und Kalibrieren wird die Zweipunkt-Kalibrierung immer so durchgeführt, dass die Kalibrierung nur zwischen zwei Blutanalysen erfolgt. Bei der Zweipunkt-Kalibrierung nach dem Stand der Technik werden zwischen zwei Blutanalysebestimmungen immer zwei Kalibriermessungen durchgeführt.

Bei der Zweipunkt-Kalibrierung können der Versatz (A) des Ausgangssignals und die Sensitivität (B) nach der Gleichung y = A + Bx bestimmt werden. Die Erfindung ist nicht auf die gezeigten Ausführungsformen beschränkt. Innerhalb des Rahmens der anhängenden Ansprüche sind zahlreiche Variationen möglich.
Bei dem oben beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahren sind natürlich zahlreiche Abwandlungen des Kalibrierverfahrens möglich. Es ist nicht einmal notwendig, dass jeder Körperflüssigkeitsanalyse eine Kalibrierung vorausgeht. Ob dies notwendig ist, hängt vom gewählten Sensor, der Art von Körperflüssigkeit usw. ab. Das Verfahren kann also beispielsweise so durchgeführt werden, dass eine Kalibrierung nur vor zwei von drei Analysen erfolgt, wobei für diese Kalibrierungen zwei verschiedene Spülflüssigkeiten verwendet werden. Das Resultat ist eine laufende Zweipunkt-Kalibrierung in drei Analysenintervallen.

Claims

Verfahren zum Durchspülen und Kalibrieren zumindest eines Sensors (24) in einem System (10) für die Analyse von Körperflüssigkeiten, wobei das System (10) einen ersten Behälter (12), der mit dem Sensor (24) verbunden ist und eine erste Spülflüssigkeit (14) enthält, und einen zweiten Behälter (16), der mit dem Sensor (24) verbunden ist und eine zweite Spülflüssigkeit (18) enthält, umfasst, wobei diese Spülflüssigkeiten (14, 18) unterschiedliche Analysengehalte aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Körperflüssigkeitsanalyse höchstens eine Kalibrierungsmessung unter Verwendung einer der Spülflüssigkeiten vorausgeht, wobei die verschiedenen Spülflüssigkeiten abwechselnd nach einem vorab festgelegten Muster verwendet werden, wobei das Muster von bestimmten Kriterien oder eine Kombination daraus geleitet wird.
Verfahren zum Durchspülen und Kalibrieren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Verwendung der zweiten Spülflüssigkeit (14; 18) für jede nte Kalibrierung, wobei n eine ganze Zahl darstellt und n ≥ 2.
Verfahren zum Durchspülen und Kalibrieren nach Anspruch 1–2, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Spülflüssigkeit (14; 18) automatisch für/auch für Kalibriermessungen verwendet wird, wenn bestimmte Kriterien erfüllt sind.
Verfahren zum Durchspülen und Kalibrieren nach einem der Ansprüche 1–3, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Spülflüssigkeit (14; 18) für/auch für Kalibriermessungen verwendet wird, wenn die Kalibrierung manuell gesteuert wird.
Verfahren zum Durchspülen und Kalibrieren nach einem der Ansprüche 1–4, wobei das System zusätzlich ein mit dem Sensor (24) verbundenes Auffangmittel (20), ein zwischen dem ersten Behälter (12) und dem Sensor (24) verbundenes erstes Pumpenmittel (34), ein zwischen dem zweiten Behälter (16) und dem Sensor (24) verbundenes zweites Pumpenmittel (36) und ein zwischen dem Auffangmittel (20) und dem Sensor (24) verbundenes drittes Pumpenmittel (38) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren Schritte umfasst, die nicht in der aufgeführten Reihenfolge durchgeführt werden müssen: – Das erste Pumpenmittel (34) pumpt die erste Spülflüssigkeit (14) zum Spülen des Sensors (24), woraufhin der Sensor (24) eine Kalibriermessung der ersten Spülflüssigkeit (14) durchführt; – Der Sensor (24) führt eine Körperflüssigkeitsbestimmung durch; und – Das zweite Pumpenmittel (36) pumpt die zweite Spülflüssigkeit (18) zum Spülen des Sensors (24), woraufhin der Sensor (24) eine Kalibriermessung an der zweiten Spülflüssigkeit durchführt (18).
Verfahren zum Durchspülen und Kalibrieren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren auch folgenden Schritt umfasst: – Das dritte Pumpenmittel (38) pumpt die Spülflüssigkeiten (14, 18) während der Spülvorgänge zu dem Auffangmittel.
Verfahren zum Durchspülen und Kalibrieren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren auch folgenden Schritt umfasst: – Mindestens ein Pumpenmittel (34, 36, 38) wird zum Pumpen von Körperflüssigkeit zum Sensor (24) während der Körperflüssigkeitsanalysemessungen verwendet.
Verfahren zum Durchspülen und Kalibrieren nach Anspruch 7, wobei das System auch einen Drucksensor und ein Blasennachweismittel (40, 42, 44) umfasst, die zwischen den jeweiligen Pumpenmitteln (34, 36, 38) und dem Sensor (24) angeordnet sind, wobei das Verfahren auch durch den folgenden Schritt gekennzeichnet ist: – Der Drucksensor und das Blasennachweismittel (40, 42, 44) überwachen den Druck und die Anwesenheit von Bläschen während der Blutanalyse und den Kalibriermessungen.