(57)【要約】      （修正有）【課題】空気圧作動式ダイヤフラムポンプ、特にポンプカセットを用いる腹膜透析サイクラに対する、流体体積測定システムを提供する。【解決手段】流体体積測定ステムは流体入口弁６１９２および流体出口弁６１９０、基準チャンバ弁６２１４ならびに１つまたは複数の作動弁を制御し、制御チャンバ６１７１に接続された第１圧力センサ６２２２と基準チャンバ６２１２に接続された第２圧力センサ６２２４とから圧力データを受け取るように構成されたコントローラ６１１００を備え、前記基準チャンバ内の断熱的圧力均等化過程と前記制御チャンバ内のポリトロープ圧力均等化過程を想定する理想気体モデルであって前記制御チャンバの前記容積の推定値の関数であるポリトロープ係数を備える理想気体モデルに基づいて、制御チャンバ容積を計算するように構成されている。【選択図】図１０５
2020179186.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気圧作動式ダイヤフラムポンプのポンピングチャンバ内の液体の量を測定するシステムであって、
前記ポンピングチャンバに接続された流体入口弁および流体出口弁と、
前記ポンピングチャンバから空気圧作動式制御チャンバを、前記制御チャンバの容積の変化が前記ポンピングチャンバの反対の変化に対応するように分離するダイヤフラムであって、前記制御チャンバが、基準チャンバ弁を含む導管を介して既知の容積の基準チャンバに流体接続されており、
前記制御チャンバが、１つまたは複数の作動弁を介して正または負の空気圧源に流体接続されている、ダイヤフラムと、
前記流体入口弁および前記流体出口弁、前記基準チャンバ弁ならびに前記１つまたは複数の作動弁を制御し、前記制御チャンバに接続された第１圧力センサと前記基準チャンバに接続された第２圧力センサとから圧力データを受け取るように構成されたコントローラと、
を備え、
前記コントローラが、前記流体入口弁および前記流体出口弁を閉鎖することによって前記ポンピングチャンバを隔離し、前記制御チャンバに第１空気圧を充填し；前記基準チャンバを通気するか、または前記基準チャンバ内で前記制御チャンバ空気圧とは異なる空気圧を固定し；第１制御チャンバ圧力および第１基準チャンバ圧力を測定し、前記基準チャンバ弁を開放することにより前記制御チャンバを前記基準チャンバに接続し、前記制御チャンバおよび前記基準チャンバ内の第３均等化空気圧を測定し、
前記基準チャンバ内の断熱的圧力均等化過程と前記制御チャンバ内のポリトロープ圧力均等化過程を想定する理想気体モデルであって前記制御チャンバの前記容積の推定値の関数であるポリトロープ係数を備える理想気体モデルに基づいて、制御チャンバ容積を計算するように構成されている、システム。
【請求項２】
前記モデルが、前記均等化過程中に気体が前記制御チャンバから前記基準チャンバに移動する際に、前記導管内の等温過程をさらに想定する、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記コントローラが、前記制御チャンバ容積の事前定義された関数として前記ポリトロープ係数を変更するようにプログラムされている、請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記コントローラが、前記制御チャンバ内の断熱圧力均等化過程を想定するモデルを用いて、前記制御チャンバの推定容積に基づいてポリトロープ係数を計算するようにプログラムされている、請求項３に記載のシステム。
【請求項５】
空気圧作動式ダイヤフラムポンプのポンピングチャンバ内の液体の量を測定するシステムであって、
前記ポンピングチャンバに接続された流体入口弁および流体出口弁と、
前記ポンピングチャンバから空気圧作動式制御チャンバを、前記制御チャンバの体積の変化が前記ポンピングチャンバの反対の変化に対応するように分離するダイヤフラムであって、前記制御チャンバが、基準チャンバ弁を含む導管を介して既知の容積の基準チャンバに流体接続されており、
前記制御チャンバが、１つまたは複数の作動弁を介して正または負の空気圧源に流体接続されている、ダイヤフラムと、
前記流体入口弁および前記流体出口弁、前記基準チャンバ弁ならびに前記１つまたは複数の作動弁を制御し、前記制御チャンバに接続された第１圧力センサと前記基準チャンバに接続された第２圧力センサとから圧力データを受け取るように構成されたコントローラと、
を備え、
前記コントローラが、前記流体入口弁および前記流体出口弁を閉鎖することによって前記ポンピングチャンバを隔離し、前記制御チャンバに第１空気圧を充填し；前記基準チャンバを通気するか、または前記基準チャンバ内で前記制御チャンバ空気圧とは異なる空気圧を固定し；第１制御チャンバ圧力および第１基準チャンバ圧力を測定し、前記基準チャンバ弁を開放して前記制御チャンバと前記基準チャンバとの間で圧力を均等化することにより、前記制御チャンバを前記基準チャンバに接続し、前記制御チャンバおよび前記基準チャンバ内の第３均等化空気圧を測定し、
気体の３つの閉鎖質量系の存在を想定する理想気体モデルに基づいて制御チャンバ容積を計算するように構成されており、前記３つの閉鎖質量系が、
圧力均等化の最後に前記制御チャンバを占有する第１質量系と、
圧力均等化の前に前記基準チャンバを占有する第２質量系と、
前記制御チャンバと前記基準チャンバとの間で圧力の均等化が開始した後に、前記導管、前記制御チャンバの一部および前記基準チャンバの一部を占有する第３質量系と、
を含み、前記第１質量系について前記理想気体モデルで使用するポリトロープ係数は前記第２質量系又は第３質量系について前記理想気体モデルで使用するポリトロープ係数とは異なる、システム。
【請求項６】
前記モデルが、圧力均等化が開始した後の前記第１質量系の膨張を想定し、前記膨張がポリトロープ過程としてモデル化されている、請求項５に記載のシステム。
【請求項７】
前記モデルが、圧力均等化が開始した後の前記第２質量系の圧縮を想定し、前記圧縮が断熱過程としてモデル化されている、請求項５に記載のシステム。
【請求項８】
前記第３質量系が、構成要素容積に細分されるようにモデル化されており、第１構成要素容積が、前記制御チャンバの一部を占有しかつポリトロープ的にモデル化され、第２構成要素容積が、前記基準チャンバの一部を占有しかつ断熱的にモデル化され、第３構成要素容積が、前記導管を占有しかつ等温的にモデル化されている、請求項５に記載のシステム。
【請求項９】
空気圧作動式ダイヤフラムポンプのポンピングチャンバ内の液体の量を測定するシステムであって、
前記ポンピングチャンバに接続された流体入口弁および流体出口弁と、
前記ポンピングチャンバから空気圧作動式制御チャンバを、前記制御チャンバの体積の変化が前記ポンピングチャンバの反対の変化に対応するように分離するダイヤフラムであって、前記制御チャンバが、基準チャンバ弁を含む導管を介して既知の容積の基準チャンバに流体接続されており、
前記制御チャンバが、１つまたは複数の作動弁を介して正または負の空気圧源に流体接続されている、ダイヤフラムと、
前記流体入口弁および前記流体出口弁、前記基準チャンバ弁ならびに前記１つまたは複数の作動弁を制御し、前記制御チャンバに接続された第１圧力センサと前記基準チャンバに接続された第２圧力センサとから圧力データを受け取るように構成されたコントローラと、
を備え、
前記コントローラが、前記流体入口弁および前記流体出口弁を閉鎖することによって前記ポンピングチャンバを隔離し、前記制御チャンバに第１空気圧を充填し；前記基準チャンバを通気するか、または前記基準チャンバ内で前記制御チャンバ空気圧とは異なる空気圧を固定し；第１制御チャンバ圧力および第１基準チャンバ圧力を測定し、前記基準チャンバ弁を開放して前記制御チャンバと前記基準チャンバとの間で圧力を均等化することにより、前記制御チャンバを前記基準チャンバに接続し、前記制御チャンバおよび前記基準チャンバ内の第３均等化空気圧を測定し、
気体の３つの閉鎖質量系の存在を想定する理想気体モデルに基づいて制御チャンバ容積を計算するように構成されており、前記３つの閉鎖質量系が、
圧力均等化の前に前記制御チャンバを占有する第１質量系と、
圧力均等化の終了時に前記基準チャンバを占有する第２質量系と、
前記制御チャンバと前記基準チャンバとの間で圧力の均等化が開始した後に、前記導管、前記制御チャンバの一部および前記基準チャンバの一部を占有する第３質量系と、
を含み、前記第１質量系について前記理想気体モデルで使用するポリトロープ係数は前記第２質量系又は第３質量系について前記理想気体モデルで使用するポリトロープ係数とは異なる、システム。
【請求項１０】
前記モデルが、圧力均等化が開始した後の前記第１質量系の圧縮を想定し、前記圧縮がポリトロープ過程としてモデル化されている、請求項９に記載のシステム。
【請求項１１】
前記モデルが、圧力均等化が開始した後の前記第２質量系の膨張を想定し、前記膨張が断熱過程としてモデル化されている、請求項９に記載のシステム。
【請求項１２】
前記第３質量系が、構成要素容積に細分されるようにモデル化されており、前記制御チャンバの一部を占有する第１構成要素容積が、ポリトロープ的にモデル化され、前記基準チャンバの一部を占有する第２構成要素容積が、断熱的にモデル化され、前記導管を占有する第３構成要素容積が、等温的にモデル化されている、請求項９に記載のシステム。
【請求項１３】
空気圧作動式ダイヤフラムポンプのポンピングチャンバ内の液体の量を測定するシステムであって、
前記ポンピングチャンバに接続された流体入口弁および流体出口弁と、
前記ポンピングチャンバから空気圧作動式制御チャンバを、前記制御チャンバの体積の変化が前記ポンピングチャンバの反対の変化に対応するように分離するダイヤフラムであって、前記制御チャンバが、基準チャンバ弁を含む導管を介して既知の容積の基準チャンバに流体接続されており、
前記制御チャンバが、１つまたは複数の作動弁を介して正または負の空気圧源に流体接続されている、ダイヤフラムと、
前記流体入口弁および前記流体出口弁、前記基準チャンバ弁ならびに前記１つまたは複数の作動弁を制御し、前記制御チャンバに接続された第１圧力センサと前記基準チャンバに接続された第２圧力センサとから圧力データを受け取るように構成されたコントローラと、
を備え、
前記コントローラが、前記流体入口弁および前記流体出口弁を閉鎖することによって前記ポンピングチャンバを隔離し、前記制御チャンバに第１空気圧を充填し；前記基準チャンバを通気するか、または前記基準チャンバ内で前記制御チャンバ空気圧とは異なる第２の空気圧を固定し；第１制御チャンバ圧力および第１基準チャンバ圧力を測定し、前記基準チャンバ弁を開放して前記制御チャンバと前記基準チャンバとの間で圧力を均等化することにより、前記制御チャンバを前記基準チャンバに接続し、前記制御チャンバおよび前記基準チャンバ内の第３均等化空気圧を測定し、
ポリトロープ過程の下で理想気体モデルに基づいて制御チャンバ容積を計算するように構成され、前記コントローラが、前記モデルに対するポリトロープ係数を、一定のポリトロープ係数の値が制御チャンバ容積の推定値によって決まりかつ前記制御チャンバ容積の推定値によって変化する所定関数を用いて選択するように構成されている、システム。
【請求項１４】
前記所定関数が、前記制御チャンバ容積を既知の容積に設定し、前記制御チャンバおよび前記基準チャンバの前記既知の容積と、圧力の均等化の前および後の前記測定された第１圧力、第２圧力および第３圧力とに最も近く対応するポリトロープ係数を計算することによって求められ、前記計算が前記所定関数を生成するために複数回繰り返され、各回において、前記制御チャンバ容積を異なる既知の容積に設定することに対応し、新しい前記制御チャンバの既知の容積に最も近く対応する、更新済のポリトロープ係数を計算する、請求項１３に記載のシステム。
【請求項１５】
前記関数が、格納されたルックアップテーブルに対応し、そこから、前記コントローラが、計算されている前記制御チャンバの前記容積に対応するポリトロープ係数を選択する、請求項１４に記載のシステム。
【請求項１６】
前記関数が、一連の既知の制御チャンバ容積に対応する複数の計算されたポリトロープ係数に当てはめられた式に対応する、請求項１４に記載のシステム。
【請求項１７】
ｎの比熱比を有する気体を用いて空気圧作動式ダイヤフラムポンプのポンピングチャンバ内の流体体積の変化を計算するシステムであって、
可撓性ダイヤフラムによって前記ポンピングチャンバから分離された制御チャンバと、
前記ポンピングチャンバの流体入口または流体出口と、
前記気体の加圧源に前記制御チャンバを接続する弁と、
前記制御チャンバに流体接続された圧力センサと、
前記圧力センサから圧力データを受け取り、前記弁を制御し、前記弁を開閉することによって前記制御チャンバ内の圧力を調節するように構成されているコントローラと、
を備え、
前記コントローラが、前記弁が閉鎖されているときに前記制御チャンバ内の圧力変化をモニタリングすることにより、流体が前記ポンピングチャンバに入るかまたはそこから出る際に、前記制御チャンバの容積の変化を計算するように構成され、
前記計算が、第１チャンバ容積を第１測定圧力に割り当て、後の第２測定圧力に基づいて第２チャンバ容積を、前記第１測定圧力に対する前記第２測定圧力の比が、前記第２チャンバ容積に対する前記第１チャンバ容積の比の１乗〜ｎ乗に等しいように想定される式を用いて計算する、システム。
【請求項１８】
前記割り当てられた第１チャンバ容積は容積の測定から導出され、前記測定において、前記制御チャンバが空気で加圧され、前記ポンピングチャンバおよび前記制御チャンバが隔離され、制御チャンバ圧力の測定が行われ、前記制御チャンバが、既知の容積および測定圧力を有する基準チャンバに接続され、前記コントローラによって理想気体式に基づくモデルを用いて前記制御チャンバの初期容積が導出される、請求項１７に記載のシステム。
【請求項１９】
前記コントローラが、流体が前記ポンピングチャンバに入るかまたはそこから出る際に、第３チャンバ容積を、前記第２チャンバ容積を前記第２測定圧力に割り当て、第３測定圧力に基づいて第３チャンバ容積を、前記第２測定圧力に対する前記第３測定圧力の比が、前記第３チャンバ容積に対する前記第２チャンバ容積の比の１乗〜ｎ乗に等しいように想定される式を用いて計算することにより、計算する、請求項１７に記載のシステム。
【請求項２０】
前記コントローラが、前記第１チャンバ容積、前記第２チャンバ容積および前記第３チャンバ容積に基づいて前記ポンピングチャンバを出入りする流体流量を計算する、請求項１９に記載のシステム。
【請求項２１】
前記コントローラが、流体が前記ポンピングチャンバに入り続けるかまたはそこから出続ける期間中に定期的に前記計算を繰り返し、前記弁が、前記気体の前記加圧源に前記制御チャンバを接続するように前記弁が開放されている期間中、前記計算を一時停止する、請求項２０に記載のシステム。
【請求項２２】
前記気体の前記加圧源が、正加圧源または負加圧源である、請求項２１に記載のシステム。
【請求項２３】
前記気体が空気である、請求項２２に記載のシステム。
【請求項２４】
前記ｎの値がおよそ１．４である、請求項２２に記載のシステム。
【請求項２５】
前記コントローラによって累乗にする比は、ポンプストローク中に前記ポンピングチャンバを出入りして移動した流体の累積計算体積を、前記ポンプストロークの開始時の初期体積確定と前記ポンプストロークの終了時の最終体積確定とから計算された前記ポンピングチャンバの体積変化と比較することによって決定される、請求項２４に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、以下の出願の利益を主張する。
２０１４年６月５日に出願された米国仮特許出願第６２／００８，３４２号明細書、
２０１５年５月１日に出願された米国仮特許出願第６２／１５５，９３７号明細書、および
２０１５年５月１１日に出願された米国仮特許出願第６２／１５９，７３７号明細書。
【０００２】
上記出願は、全体として参照により本明細書に組み込まれる。
【背景技術】
【０００３】
腹膜透析（ＰＤ）では、患者の腹膜腔内に滅菌水溶液（腹膜透析液または透析液と呼ばれる）を定期的に注入する必要がある。自己体膜を横切って溶液と血流との間で拡散および浸透の交換が行われる。これらの交換は、老廃物を、通常腎臓が排出する透析液に運ぶ。老廃物は、通常、ナトリウムおよび塩化イオンのような溶質、ならびに尿素、クレアチニンおよび水のような、通常腎臓を通して排出される他の化合物からなる。透析中に腹膜を横切る水の拡散は、限外ろ過と呼ばれる。
【０００４】
従来の腹膜透析液は、限外ろ過を通して患者から水を除去するために必要な浸透圧を生成するために十分な濃度のブドウ糖を含む。
持続携帯式腹膜透析（ＣＡＰＤ）は、ＰＤの一般的な形態である。患者は、１日に約４回、手動でＣＡＰＤを行う。ＣＡＰＤのための排液／充填処置の間、患者は、最初に、自身の腹膜腔から使用済みの腹膜透析液を排液し、その後、自身の腹膜腔に新鮮な腹膜透析液を注入する。この排液および充填処置は、通常、約１時間かかる。
【０００５】
自動腹膜透析（ＡＰＤ）は、ＰＤの別の形態である。ＡＰＤは、サイクラと呼ばれる機械を使用して、自動的に、腹膜透析液を患者の腹膜腔に注入し、滞留させ、腹膜腔から排液する。ＡＰＤは、ＰＤ患者に対して特に魅力的であり、それは、夜間、患者が眠っている間に行うことができるためである。これにより、患者が起きている時間および作業している時間において、患者がＣＡＰＤを毎日行う必要がなくなる。
【０００６】
ＡＰＤ手順は、通常、数時間続く。それは、腹膜腔から使用済みの透析液を空にする初期排液段階で開始することが多い。そして、ＡＰＤ手順は、順々に起こる連続した充填段階、滞留段階および排液段階を通して続く。各充填／滞留／排液手順をサイクルと呼ぶ。
【０００７】
充填段階中、サイクラは、患者の腹膜腔内に、所定量の新鮮な加温された透析液を運ぶ。透析液は、ある期間、腹膜腔内に残る（すなわち「滞留する」）。これを、滞留段階と呼ぶ。排液段階中、サイクラは、腹膜腔から使用済みの透析液を取り除く。
【０００８】
所与のＡＰＤセッション中に必要な充填／滞留／排液サイクルの数は、患者のＡＰＤレジメンに対して処方された透析液の総体積によって決まり、治療処方箋の一部として入力されるか、またはサイクラによって計算される。
【０００９】
ＡＰＤは、種々の方法で実施することができ、かつ実施される。
持続携帯式腹膜透析（ＣＣＰＤ）は、１つの一般に使用されるＡＰＤモダリティである。ＣＣＰＤの各充填／滞留／排液段階の間、サイクラは、処方された体積の透析液を注入する。規定された滞留期間の後、サイクラは、この液体体積を患者から完全に排液し、腹膜腔を空にするかまたは「ドライな状態にする」。通常、ＣＣＰＤは、処方された治療体積を達成するために４回〜８回の充填／滞留／排液サイクルを採用する。
【００１０】
ＣＣＰＤにおける最後の規定された充填／滞留／排液サイクルの後、サイクラは、最終充填体積を注入する。最終充填体積は、長期間、患者の体内に滞留する。それは、夕方の次のＣＣＰＤセッションの開始時、または昼間の交換中、排液される。最終充填体積は、サイクラが提供する連続したＣＣＰＤ充填／滞留／排液充填サイクルの充填体積とは異なる濃度のブドウ糖を含むことができる。
【００１１】
間欠式腹膜透析（ＩＰＤ）は、別のＡＰＤモダリティである。ＩＰＤは、通常、緊急時、患者が急に透析治療に入るときに使用される。ＩＰＤはまた、患者がＰＤを必要とするときにも使用することができるが、ＣＡＰＤの責務を負うことはできず、または家庭で行うことができない。
【００１２】
ＣＣＰＤのように、ＩＰＤは、一連の充填／滞留／排液サイクルを含む。ＣＣＰＤとは異なり、ＩＰＤは、最終充填段階を含まない。ＩＰＤでは、ＡＰＤ治療セッション間に、患者の腹膜腔には透析液がないまま（または「ドライな状態」）である。
【００１３】
タイダル腹膜透析（ＴＰＤ）は、別のＡＰＤモダリティである。ＣＣＰＤのように、ＴＰＤは、一連の充填／滞留／排液サイクルを含む。ＣＣＰＤとは異なり、ＴＰＤは、各排液段階中、腹膜腔から透析液を完全に排液しない。代わりに、ＴＰＤは、第１充填段階中に基礎体積を確立し、第１排液段階中はこの量の一部しか排液しない。後続する充填／滞留／排液サイクルは、基礎体積に加えて交換体積を注入し、その後排液する。最後の排液段階は、腹膜腔からすべての透析液を取り除く。
【００１４】
患者に対して完全に排液がなされ新たな完全基礎体積の透析液が注入されるサイクルを含む、ＴＰＤの変形がある。
ＴＰＤは、ＣＣＰＤのように最終充填サイクルを含むことができる。別法として、ＴＰＤは、ＩＰＤのように最終充填サイクルを回避することができる。
【００１５】
ＡＰＤは、透析を必要とする人に柔軟性および生活の質の向上を提供する。ＡＰＤは、人によってはＣＡＰＤの毎日の実施が提示する疲労および不都合から患者を解放することができる。ＡＰＤは、患者に対して、透析液交換を行う必要のない患者の起きている時間および作業している時間を返すことができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
それにもかかわらず、さまざまなＡＰＤモダリティに対する過去の機械および関連する使い捨て品が複雑でありサイズが大きいことにより、手動腹膜透析法に対する代替法として患者がＡＰＤを広く行く受け入れることを鈍らせてきた。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
一態様では、空気圧作動式ダイヤフラムポンプのポンピングチャンバ内の液体の量を測定するシステムが開示される。本システムは、ポンピングチャンバに接続された流体入口弁および流体出口弁と、ポンピングチャンバから空気圧作動式制御チャンバを分離するダイヤフラムであって、制御チャンバが、基準チャンバ弁を含む導管を介して既知の容積の基準チャンバに流体接続されており、制御チャンバが、１つまたは複数の作動弁を介して正または負の空気圧源に流体接続されている、ダイヤフラムと、流体入口弁および流体出口弁、基準チャンバ弁ならびに１つまたは複数の作動弁を制御し、作動チャンバに接続された第１圧力センサと基準チャンバに接続された第２圧力センサとから圧力データを受け取るするように構成されたコントローラとを備える。コントローラは、流体入口弁および流体出口弁を閉鎖することによってポンピングチャンバを隔離し、制御チャンバに第１空気圧を充填し；基準チャンバを通気するか、または基準チャンバ内で制御チャンバ空気圧とは異なる空気圧を固定し；第１制御チャンバ圧力および第１基準チャンバ圧力を測定し、基準チャンバ弁を開放することにより制御チャンバを基準チャンバに接続し、制御チャンバおよび基準チャンバ内の第３均等化空気圧を測定し、基準チャンバ内の断熱的圧力均等化過程と制御チャンバ内のポリトロープ圧力均等化過程を想定する理想気体モデルに基づいて、制御チャンバ容積を計算するように構成されている。
【００１８】
モデルは、任意選択的に、均等化過程中に気体が制御チャンバから基準チャンバに移動する際に、導管内の等温過程をさらに想定することができる。制御チャンバに適用されるモデルは、理想気体モデルにおいてポリトロープ係数を使用することも可能であり、コントローラは、制御チャンバ容積の事前定義された関数としてポリトロープ係数を変更するようにプログラムされている。制御チャンバ内の断熱圧力均等化過程を想定するモデルを用いて、制御チャンバの推定容積に基づいてポリトロープ係数を計算するように、コントローラをプログラムすることも可能である。
【００１９】
別の態様では、空気圧作動式ダイヤフラムポンプのポンピングチャンバ内の液体の量を測定するシステムが開示される。本システムは、ポンピングチャンバに接続された流体入口弁および流体出口弁と、ポンピングチャンバから空気圧作動式制御チャンバを分離するダイヤフラムであって、制御チャンバが、基準チャンバ弁を含む導管を介して既知の容積の基準チャンバに流体接続されており、制御チャンバが、１つまたは複数の作動弁を介して正または負の空気圧源に流体接続されている、ダイヤフラムと、流体入口弁および流体出口弁、基準チャンバ弁ならびに１つまたは複数の作動弁を制御し、作動チャンバに接続された第１圧力センサと基準チャンバに接続された第２圧力センサとから圧力データを受け取るするように構成されたコントローラとを備える。
【００２０】
コントローラは、流体入口弁および流体出口弁を閉鎖することによってポンピングチャンバを隔離し、制御チャンバに第１空気圧を充填し；基準チャンバを通気するか、または基準チャンバ内で制御チャンバ空気圧とは異なる空気圧を固定し；第１制御チャンバ圧力および第１基準チャンバ圧力を測定し、基準チャンバ弁を開放して制御チャンバと前記基準チャンバとの間で圧力を均等化することにより、制御チャンバを基準チャンバに接続し、制御チャンバおよび基準チャンバ内の第３均等化空気圧を測定するように構成されている。コントローラは、以下を含む気体の３つの閉鎖質量系の存在を想定する理想気体モデルに基づいて制御チャンバ容積を計算するように構成されており、すなわち、圧力均等化の最後に制御チャンバを占有する第１質量系と、圧力均等化の前に基準チャンバを占有する第２質量系と、制御チャンバと基準チャンバとの間で圧力の均等化が開始した後に、導管、制御チャンバの一部および基準チャンバの一部を占有する第３質量系とである。
【００２１】
モデルは、任意選択的に、圧力均等化が開始した後の第１質量系の膨張を想定することができ、膨張は、ポリトロープ過程としてモデル化されている。モデルはまた、圧力均等化が開始した後の第２質量系の圧縮を想定することができ、圧縮は、断熱過程としてモデル化されている。第３質量系を、構成要素容積に細分されるようにモデル化することができ、第１構成要素容積は、制御チャンバの一部を占有しかつポリトロープ的にモデル化され、第２構成要素容積は、基準チャンバの一部を占有しかつ断熱的にモデル化され、第３構成要素容積は、導管を占有しかつ等温的にモデル化されている。
【００２２】
別の態様では、空気圧作動式ダイヤフラムポンプのポンピングチャンバ内の液体の量を測定するシステムが開示される。本システムは、ポンピングチャンバに接続された流体入口弁および流体出口弁と、ポンピングチャンバから空気圧作動式制御チャンバを分離するダイヤフラムであって、制御チャンバが、基準チャンバ弁を含む導管を介して既知の容積の基準チャンバに流体接続されており、制御チャンバが、１つまたは複数の作動弁を介して正または負の空気圧源に流体接続されている、ダイヤフラムと、流体入口弁および流体出口弁、基準チャンバ弁ならびに１つまたは複数の作動弁を制御し、作動チャンバに接続された第１圧力センサと基準チャンバに接続された第２圧力センサとから圧力データを受け取るように構成されたコントローラとを備える。
【００２３】
コントローラは、流体入口弁および流体出口弁を閉鎖することによってポンピングチャンバを隔離し、制御チャンバに第１空気圧を充填し；基準チャンバを通気するか、または基準チャンバ内で制御チャンバ空気圧とは異なる空気圧を固定し；第１制御チャンバ圧力および第１基準チャンバ圧力を測定し、基準チャンバ弁を開放して制御チャンバと前記基準チャンバとの間で圧力を均等化することにより、制御チャンバを基準チャンバに接続し、制御チャンバおよび基準チャンバ内の第３均等化空気圧を測定するように構成されている。コントローラは、以下を含む気体の３つの閉鎖質量系の存在を想定する理想気体モデルに基づいて制御チャンバ容積を計算するように構成されており、すなわち、圧力均等化の前に制御チャンバを占有する第１質量系と、圧力均等化の終了時に基準チャンバを占有する第２質量系と、制御チャンバと基準チャンバとの間で圧力の均等化が開始した後に、導管、制御チャンバの一部および基準チャンバの一部を占有する第３質量系とである。
【００２４】
モデルは、任意選択的に、圧力均等化が開始した後の第１質量系の圧縮を想定することができ、圧縮は、ポリトロープ過程としてモデル化されている。モデルはまた、圧力均等化が開始した後の第２質量系の膨張を想定することができ、膨張は、断熱過程としてモデル化されている。第３質量系を、構成要素容積に細分されるようにモデル化されており、制御チャンバの一部を占有する第１構成要素容積は、ポリトロープ的にモデル化することができ、基準チャンバの一部を占有する第２構成要素容積は、断熱的にモデル化され、導管を占有する第３構成要素容積は、等温的にモデル化されている。
【００２５】
別の態様では、空気圧作動式ダイヤフラムポンプのポンピングチャンバ内の液体の量を測定するシステムが開示される。本システムは、ポンピングチャンバに接続された流体入口弁および流体出口弁と、ポンピングチャンバから空気圧作動式制御チャンバを分離するダイヤフラムであって、制御チャンバが、基準チャンバ弁を含む導管を介して既知の容積の基準チャンバに流体接続されており、制御チャンバが、１つまたは複数の作動弁を介して正または負の空気圧源に流体接続されている、ダイヤフラムと、流体入口弁および流体出口弁、基準チャンバ弁ならびに１つまたは複数の作動弁を制御し、作動チャンバに接続された第１圧力センサと基準チャンバに接続された第２圧力センサとから圧力データを受け取るように構成されたコントローラとを備える。
【００２６】
コントローラは、流体入口弁および流体出口弁を閉鎖することによってポンピングチャンバを隔離し、制御チャンバに第１空気圧を充填し；基準チャンバを通気するか、または基準チャンバ内で制御チャンバ空気圧とは異なる空気圧を固定し；第１制御チャンバ圧力および第１基準チャンバ圧力を測定し、基準チャンバ弁を開放して制御チャンバと基準チャンバとの間で圧力を均等化することにより、制御チャンバを基準チャンバに接続し、制御チャンバおよび基準チャンバ内の第３均等化空気圧を測定するように構成されている。コントローラは、ポリトロープ過程の下で理想気体モデルに基づいて制御チャンバ容積を計算するように構成され、モデルに対するポリトロープ係数を、ポリトロープ係数の値が制御チャンバ容積によって決まりかつそれによって変化する所定関数を用いて選択するように構成されている。
【００２７】
制御チャンバ容積を既知の容積に固定し、制御チャンバおよび基準チャンバの既知の容積と、圧力の均等化の前および後の測定された第１圧力、第２圧力および第３圧力とに対応するポリトロープ係数を計算することによって、所定関数を求めることができる。計算は、複数回繰り返され、各回が、制御チャンバ容積を異なる既知の容積に固定することに対応する。関数は、格納されたルックアップテーブルに対応することができ、そこから、コントローラは、計算されている制御チャンバの容積に対応するポリトロープ係数を選択する。または、関数は、一連の既知の制御チャンバ容積に対応する複数の計算されたポリトロープ係数に当てはめられた式に対応することができる。
【００２８】
別の態様では、容積を測定する方法は、１つまたは複数の剛性不透過性境界と１つの可動不透過性境界とによって画定されたチャンバを提供するステップであって、チャンバの容積が変化する、ステップと、可動境界を固定するステップと、チャンバに、周囲圧力を超えるプリチャージ圧力値まで気体を充填し、気体が、チャンバの境界と熱平衡になるのを可能にするステップと、チャンバ内の圧力を第１圧力として記録するステップと、可動境界を解放し、チャンバ内の気体が可動境界を変位させるのを可能にするステップであって、可動境界が、可動境界が広がる容積と等価な流体の体積を押しのける、ステップと、チャンバ内の気体がチャンバの境界と再度熱平衡になるのを可能にするステップと、押しのけられた流体の体積を記録するステップと、チャンバ内の圧力を第２圧力として記録するステップと、第１圧力、第２圧力、押しのけられた流体の体積、および第１圧力の記録と第２圧力記録との間のチャンバ気体の理想気体モデルに基づいて、押しのけ後のチャンバの容積を求めるステップとを含む。
【００２９】
理想気体モデルは、第１圧力の記録と第２圧力の記録との間の等温過程を想定することができる。本方法は、第１圧力、第２圧力、押しのけられた流体の体積、および第１圧力の記録と第２圧力記録との間のチャンバ気体の理想気体モデルに基づいて、押しのけ後のチャンバの容積を求めるステップをさらに含むことができる。
【００３０】
別の態様では、既知の容積測定手順を校正する方法であって、可動膜によってポンプ制御チャンバから分離されたポンプチャンバと、ポンプ制御チャンバに流体接続可能である基準チャンバとを有する液体ポンプ装置を提供するステップであって、ポンプチャンバが、液体体積測定装置に選択的に接続される、ステップと、ポンプチャンバの液体側を充填するステップであって、そのため、液体がポンプ制御チャンバの大部分を占有するステップと、既知の容積測定手順を用いてポンプ制御チャンバ容積の第１暫定測定を行うステップと、ポンプ制御チャンバにプリチャージ圧力値まで気体を充填し、気体が、ポンプ制御チャンバの境界と熱平衡になるのを可能にするステップと、ポンプ制御チャンバ内の圧力を第１圧力として最初に記録するステップと、ポンプを容積測定装置に接続し、それにより、チャージ圧力が膜を変位させ、膜が液体を押しのける、ステップと、ポンプ制御チャンバ内の気体がポンプ制御チャンバの境界と熱平衡になるのを可能にするステップと、容積測定装置によって測定される押しのけられた流体の体積を記録するステップと、ポンプ制御チャンバ内の圧力を第２圧力として２回目に記録するステップと、第１圧力、第２圧力、押しのけられた流体の体積、および第１圧力の記録と第２圧力の記録との間の制御チャンバ内の気体の理想気体モデルに基づいて、押しのけ後のポンプ制御チャンバの容積を求めるステップと、ポンプ制御チャンバの容積および第１暫定容積測定値に基づいて第１校正係数を計算するステップとを含む方法が開示される。
【００３１】
本方法は、さらに、測定するステップ、充填するステップ、圧力を最初に記録するステップ、接続するステップ、可能にするステップ、体積を記録するステップ、圧力を２回目に記録するステップ、判断するステップを、ポンプチャンバ内の実質的にすべての液体が放出されるまで繰り返すステップと、校正係数および暫定容積測定値を関連する対として格納するステップと、関連する暫定容積測定値の関数として校正係数の格納された値に校正式を当てはめるステップとをさらに含むことができる。１）所与の求められた容積、２）先に求められた容積に先に押しのけられた水の体積を足したもの、および３）続く求められた容積から続く押しのけられた水の体積を弾いたものを平均することによって、ポンプ制御チャンバの求められた容積の正確さを向上させることができる。１）最初に求められた容積、および２）続く求められた容積から続く押しのけられた水の体積を弾いたものを平均することにより、ポンプ制御チャンバの最初に求められた容積の正確さもまた向上させることができる。１）最初に求められた容積、および２）続く求められた容積から続く押しのけられた水の体積を引いたものを平均することにより、ポンプ制御チャンバの最初に求められた容積の正確さもまた向上させることができる。１）最後に求められた容積、および２）先に求められた容積に先に押しのけられた水の体積を足したものを平均することにより、ポンプ制御チャンバの最後に求められた容積の正確さも向上させることができる。
【００３２】
ポンプ制御チャンバの容積の確定は、１に近い膨張係数を用いるポリトロープ過程を想定する理想気体モデルに基づくことができる。この方法は、液体ポンプ装置によって複数の圧送ストロークを行うステップであって、各充填ストロークおよび送達ストロークの後に既知の容積測定手順が発生し、各ストロークに対して、液体ポンプ装置によって押しのけられた液体の体積が記録される、ステップと、既知の容積測定手順の容積測定結果を校正式で補正するステップと、補正された容積測定結果と押しのけられた液体の記録された体積とに基づいて容積測定誤差を計算するステップと、理想気体モデルに基づいて、押しのけ前のポンプ制御チャンバの容積を再度求めるステップであって、ポリトロープ係数が、容積測定誤差に基づいて調整される、ステップと、校正係数を再計算するステップと、既知の容積測定手順の容積測定結果を再計算された校正式で再補正するステップと、再補正された容積測定結果と押しのけられた液体の記録された体積とに基づいて容積測定誤差を再計算するステップとをさらに含むことができる。
【００３３】
別の態様では、空気圧作動式ダイヤフラムポンプのポンピングチャンバ内の液体の量を測定するシステムであって、ポンピングチャンバに接続された流体入口弁および流体出口弁と、ポンピングチャンバから空気圧作動式制御チャンバを分離するダイヤフラムであって、制御チャンバが、基準チャンバ弁を含む導管を介して既知の容積の基準チャンバに流体接続されており、制御チャンバが、１つまたは複数の作動弁を介して正または負の空気圧源に流体接続されている、ダイヤフラムと、流体入口弁および流体出口弁、基準チャンバ弁ならびに１つまたは複数の作動弁を制御し、作動チャンバに接続された第１圧力センサと基準チャンバに接続された第２圧力センサとから圧力データを受け取るように構成されたコントローラとを備え、コントローラが、流体入口弁および流体出口弁を閉鎖することによってポンピングチャンバを隔離し、制御チャンバに第１空気圧を充填し；基準チャンバを通気するか、または基準チャンバ内で制御チャンバ空気圧とは異なる空気圧を固定し；第１制御チャンバ圧力および第１基準チャンバ圧力を測定し、基準チャンバ弁を開放して制御チャンバと基準チャンバとの間で圧力を均等化することにより、制御チャンバを基準チャンバに接続し、制御チャンバおよび基準チャンバ内の第３均等化空気圧を測定するように構成され、コントローラが、ポリトロープ過程の下で理想気体モデルに基づいて制御チャンバ容積を計算するように構成され、コントローラが、モデルに対するポリトロープ係数を、理想気体モデルに基づいて第１制御チャンバ圧力、第１基準チャンバ圧力および第３均等化圧力から計算される、ポリトロープ係数の値が制御チャンバ容積の推定値によって決まりかつそれによって変化する所定関数を用いて選択するように構成されている、システムが開示される。
【００３４】
任意選択的に、制御チャンバ容積を既知の容積に固定し、制御チャンバおよび基準チャンバの前記既知の容積と、圧力の均等化の前および後の測定された第１圧力、第２圧力および第３圧力とに対応するポリトロープ係数を計算することによって、所定関数を求めることができ、計算は、複数回繰り返され、前記回の各々は、制御チャンバ容積を異なる既知の容積に固定することに対応する。関数は、格納されたルックアップテーブルに対応することができ、そこから、コントローラは、計算されている制御チャンバの容積に対応するポリトロープ係数を選択する。関数はまた、一連の既知の制御チャンバ容積に対応する複数の計算されたポリトロープ係数に当てはめられた式に対応することも可能である。
【００３５】
別の態様では、空気圧作動式ダイヤフラムポンプのポンピングチャンバ内の液体の量を測定するシステムであって、ポンピングチャンバに接続された流体入口弁および流体出口弁と、ポンピングチャンバから空気圧作動式制御チャンバを分離するダイヤフラムであって、制御チャンバが、基準チャンバ弁を含む導管を介して既知の容積の基準チャンバに流体接続されており、制御チャンバが、１つまたは複数の作動弁を介して正または負の空気圧源に流体接続されている、ダイヤフラムと、流体入口弁および流体出口弁、基準チャンバ弁ならびに１つまたは複数の作動弁を制御し、作動チャンバに接続された第１圧力センサと基準チャンバに接続された第２圧力センサとから圧力データを受け取るように構成されたコントローラとを備え、コントローラが、流体入口弁および流体出口弁を閉鎖することによってポンピングチャンバを隔離し、制御チャンバに第１空気圧を充填し；基準チャンバを通気するか、または基準チャンバ内で制御チャンバ空気圧とは異なる空気圧を固定し；第１制御チャンバ圧力および第１基準チャンバ圧力を測定し、基準チャンバ弁を開放して制御チャンバと基準チャンバとの間で圧力を均等化することにより、制御チャンバを基準チャンバに接続し、制御チャンバおよび基準チャンバ内の第３均等化空気圧を測定し、ポリトロープ過程の下で理想気体モデルに基づいて制御チャンバ容積を計算するように構成され、コントローラが、ポリトロープ係数の値が制御チャンバ容積によって決まりかつそれによって変化する所定関数を用いて選択するように構成されている、システムが開示される。
【００３６】
任意選択的に、制御チャンバ容積を既知の容積に固定し、制御チャンバおよび基準チャンバの前記既知の容積と、圧力の均等化の前および後の測定された第１圧力、第２圧力および第３圧力とに対応するポリトロープ係数を計算することによって、所定関数を求めることができ、計算は、複数回繰り返され、前記回の各々は、制御チャンバ容積を異なる既知の容積に固定することに対応する。関数は、格納されたルックアップテーブルに対応することができ、そこから、コントローラは、計算されている制御チャンバの容積に対応するポリトロープ係数を選択する。関数はまた、一連の既知の制御チャンバ容積に対応する複数の計算されたポリトロープ係数に当てはめられた式に対応することも可能である。
【００３７】
別の態様では、請求項２ａの既知の容積測定手順を校正する方法が開示され、そこでは、ポンプ制御チャンバの求められた容積の正確さは、１）所与の求められた容積、２）先に求められた容積に先に押しのけられた水の体積を足したもの、および３）続く求められた容積から続く押しのけられた水の体積を引いたものを平均することによって向上する。
【００３８】
別の態様では、ｎの比熱比を有する気体を用いて空気圧作動式ダイヤフラムポンプのポンピングチャンバ内の流体体積の変化を計算するシステムが開示される。本システムは、可撓性ダイヤフラムによってポンピングチャンバから分離された制御チャンバと、ポンピングチャンバの流体入口または流体出口と、気体の加圧源に制御チャンバを接続する弁と、制御チャンバに流体接続された圧力センサと、圧力センサから圧力データを受け取り、弁を制御し、弁を開閉することによって制御チャンバ内の圧力を調節するように構成されているコントローラとを備える。コントローラは、弁が閉鎖されているときに制御チャンバ内の圧力変化をモニタリングすることにより、流体がポンピングチャンバに入るかまたはそこから出る際に、制御チャンバの容積の変化を計算するように構成される。この計算は、第１チャンバ容積を第１測定圧力に割り当て、後の第２測定圧力に基づいて第２チャンバ容積を、第１測定圧力に対する第２測定圧力の比が、第２チャンバ容積に対する第１チャンバ容積の比の１乗〜ｎ乗に等しいように想定される式を用いて計算する。
【００３９】
制御チャンバが空気で加圧され、ポンピングチャンバおよび制御チャンバが隔離され、制御チャンバ圧力の測定が行われ、制御チャンバが、既知の容積および測定圧力を有する基準チャンバに接続され、コントローラが、理想気体式に基づくモデルを用いて制御チャンバの初期容積を導出する、初期状態から、割り当てられた第１チャンバ容積を導出することができる。コントローラは、流体がポンピングチャンバに入るかまたはそこから出る際に、第３チャンバ容積を、第２チャンバ容積を第２測定圧力に割り当て、第３測定圧力に基づいて第３チャンバ容積を、第２測定圧力に対する第３測定圧力の比が、第３チャンバ容積に対する第２チャンバ容積の比の１乗〜ｎ乗に等しいように想定される式を用いて計算することにより、計算することができる。コントローラは、第１チャンバ容積、第２チャンバ容積および第３チャンバ容積に基づいてポンピングチャンバを出入りする流体流量を計算することができる。コントローラは、流体がポンピングチャンバに入り続けるかまたはそこから出続ける期間中に定期的に計算を繰り返すことができ、弁が、気体の加圧源に制御チャンバを接続するように弁が開放されている期間中、計算を一時停止することができる。気体の加圧源、正加圧源または負加圧源であり得る。気体は空気であり得る。ｎの値がおよそ１．４であり得る。ｎの値を、コントローラにより、ポンプストローク中にポンピングチャンバを出入りして移動した流体の累積計算体積を、ポンプストロークの開始時の初期体積確定とポンプストロークの終了時の最終体積確定とから計算されたポンピングチャンバの体積変化と比較することによって調整することができる。
【００４０】
別の態様では、ダイヤフラムによって空気圧作動式制御チャンバから分離されたポンピングチャンバを有し、かつ空気圧作動式入口弁および出口弁を有するダイヤフラムポンプによって送達される流体の量を求める方法が開示される。本方法は、出口弁を閉鎖し、入口弁を開放し、制御チャンバを負圧源に接続して、ダイヤフラムポンプに負の空気圧を加えてポンピングチャンバ内に流体を引き込み、入口弁を閉鎖し、制御チャンバを正圧源に接続し、制御チャンバを隔離し、第１制御チャンバ圧力を測定し、既知の容積を有する基準チャンバ内の第１基準チャンバ圧力を測定し、制御チャンバを基準チャンバに接続し、制御チャンバの第１容積を計算しするコントローラによって実施される。そして、コントローラは、出口弁を開放し、制御チャンバを正圧源に接続してダイヤフラムポンプに正の空気圧を加えてポンピングチャンバから流体を排出する。そして、出口弁を閉鎖し、制御チャンバを通気して、制御チャンバ内の圧力を大気圧に向かって低減し、制御チャンバを正圧源に接続し、制御チャンバを隔離し、第２制御チャンバ圧力を測定し、第２基準チャンバ圧力を測定し、制御チャンバを基準チャンバに接続し、制御チャンバの第２容積を計算し、制御チャンバの第１容積および第２容積に基づいてダイヤフラムポンプによって送達される流体の量を求める。
【００４１】
別の態様では、ポンピングカセットによって送達される流体の量を求める方法であって、ポンピングカセットが、第１ダイヤフラムポンプおよび第２ダイヤフラムポンプを備え、ダイヤフラムポンプの各々が、ダイヤフラムによって空気圧作動式制御チャンバから分離されたポンピングチャンバを有し、各々が空気圧作動入口弁および出口弁を有する、方法が開示され、本方法は、コントローラに対して、ダイヤフラムポンプ各々に対し、出口弁を閉鎖し、入口弁を開放し、制御チャンバを負圧源に接続して、ダイヤフラムポンプに負の空気圧を加えてポンピングチャンバ内に流体を引き込むステップと、入口弁を閉鎖し、制御チャンバを正圧源に接続し、制御チャンバを隔離し、第１制御チャンバ圧力を測定し、既知の容積を有する基準チャンバ内の第１基準チャンバ圧力を測定し、制御チャンバを基準チャンバに接続し、制御チャンバの第１容積を計算するステップと、出口弁を開放し、制御チャンバを正圧源に接続してダイヤフラムポンプに正の空気圧を加えて前記ポンピングチャンバから流体を排出するステップと、出口弁を閉鎖するステップと、制御チャンバを通気して、制御チャンバ内の圧力を大気圧に向かって低減させるステップと、制御チャンバを正圧源に接続し、制御チャンバを隔離し、第２制御チャンバ圧力を測定し、第２基準チャンバ圧力を測定し、制御チャンバを基準チャンバに接続し、制御チャンバの第２容積を計算するステップと、制御チャンバの第１容積および第２容積に基づいてダイヤフラムポンプによって送達される前記流体の量を求めるステップとを行わせる。第２ダイヤフラムポンプのポンピングチャンバから流体を排出することは、第１ダイヤフラムポンプの制御チャンバが通気された後に行われ、第１ダイヤフラムポンプのポンピングチャンバから流体を排出することは、第２ダイヤフラムポンプの前記制御チャンバが通気された後に行われる。
【００４２】
別の態様では、腹膜透析ポンプカセットのポンピングチャンバ内の液体の体積を測定するシステムであって、ポンプカセットを設置することができるベースユニットを備え、ベースユニットは、ポンピングカセットのポンピングチャンバと嵌合し、ポンピングチャンバと制御チャンバとの間の可撓性ダイヤフラムを正または負の空気圧の下で移動させるように構成された制御チャンバくぼみを有する制御ブロックを含む。制御チャンバくぼみは、ベースユニットの１つまたは複数のポンプ作動弁を介して正圧源または負圧源に連通し、かつベースユニットの通気弁を介して大気圧に接続された通気孔と連通している。コントローラが、１つまたは複数のポンプ作動弁を制御して、ポンピングチャンバを液体で充填し、ポンピングチャンバから液体を送達するように、ポンピングカセットを動作させるように構成されている。コントローラは、正または負の空気圧源に接続されたベースユニットの１つまたは複数の入口作動弁および出口作動弁を介して、ポンプカセットにおける１つまたは複数の空気圧作動ダイヤフラム入口弁および出口弁を制御するように構成されている。コントローラはまた、圧力センサを介して制御チャンバ内の空気圧を測定し、ポンピングチャンバ内の液体の体積を計算するようにも構成されており、計算は、圧力測定を行う前に制御チャンバを空気圧式に加圧することを含む。コントローラはまた、ポンプカセットの液体送達ストロークに命令した後に、かつポンピングチャンバ液体体積計算を行うように制御チャンバを空気圧式に加圧する前に、制御チャンバを通気孔に接続するように構成されている。
【００４３】
別の態様では、患者の腔から流体を引き出すために使用される負圧を調整するシステムが開示され、本システムは、腔に接続された流体ラインに負圧を提供するように構成されたポンプと、ポンプによって提供される負圧を測定しかつ制御するように構成されたコントローラとを備える。コントローラはまた、流体ラインからポンプへの流体の流量を測定するように構成されている。コントローラは、流体ラインに第１負圧を提供し、流体流量を測定することにより、ポンプを制御し、測定された流体流量が所定値を超える場合、第１負圧より大きさが大きい第２負圧を流体ラインに提供することにより、ポンプを制御するように構成されている。
【００４４】
患者の腔から流体を引き出すために使用される負圧を調整するシステムも開示される。本システムは、腔に接続された流体ラインに負圧を提供するように構成されたポンプと、ポンプによって提供される負圧を測定しかつ制御するように構成されたコントローラとを備える。コントローラはまた、流体ラインからポンプへの流体の流量を測定するようにも構成されており、それにより、コントローラは、流体ラインに負圧を提供し、流体流量を測定することにより、ポンプを制御し、測定された流体流量が所定値未満である場合、正圧を前記流体ラインに提供することにより、ポンプを制御するように構成されており、コントローラは、正圧を加えたときの測定流量が所定量を超える場合、流体ラインに負圧を再度加えるように構成されている。
【００４５】
患者の腔から流体を引き出すために使用される負圧を調整するシステムも開示され、本システムは、腔に接続された流体ラインに負圧を提供するように構成されたポンプと、ポンプによって提供される圧力を測定しかつ制御するように構成されたコントローラとを備える。コントローラはまた、流体ラインからポンプへの流体の流量を測定するようにも構成されている。そして、コントローラは、流体の測定流量の関数として連続的に変化する量の負圧を提供することより、ポンプを制御するように構成され、それにより、ポンプに加えられる負圧の変化は、負圧の所定範囲内に制限されている。
【００４６】
患者の腔から流体を引き出すために使用される負圧を調整するシステムもまた開示され、本システムは、腔に接続された流体ラインに負圧を提供するように構成されたポンプと、ポンプによって提供される圧力を測定しかつ制御するように構成されたコントローラであって、流体ラインから前記ポンプへの流体の流量を測定するようにも構成されたコントローラとを備える。ユーザインタフェースが、プによって加えられる前記負圧の測定値をユーザに提供するように構成され、かつポンプによって加えられる負圧の量を調整するようにユーザから入力を受け取るように構成されており、それにより、コントローラは、ユーザインタフェースを介して、ユーザからポンプによって加えられる負圧を調整するコマンドを受け取り、調整を実施するように構成されている。
【００４７】
患者の腔から流体を引き出すために使用される負圧を調整するシステムも開示され、本システムは、腔に接続された流体ラインに負圧を提供するように構成されたポンプと、ポンプによって提供される圧力を測定しかつ制御するように構成されたコントローラであって、流体ラインからポンプへの流体の流量を測定し、測定された流量に基づいて圧送時間を計算するようにも構成されたコントローラとを備える。
【００４８】
ユーザインタフェースが、ポンプによって加えられる負圧の測定値をユーザに提供するように構成され、かつポンプによって加えられる負圧の量を調整するようにユーザから入力を受け取るように構成されており、それにより、コントローラは、ユーザインタフェースを介して、ユーザからポンプによって加えられる負圧を調整するコマンドを受け取り、調整からもたらされる圧送時間の変化を計算し、ユーザインタフェースに、圧送時間の変化に関する情報を表示し、調整を続行するか否かのコマンドをユーザから受け取るように構成されている。
【００４９】
別の態様では、自動腹膜透析を行うシステムであって、流体ポンプおよびコントローラを備えるサイクラを備え、コントローラが、腹膜腔に圧送される流体の量を測定しかつ制御し、溶液バッグ内の前記流体の残りの体積を追跡するように構成されているシステムが開示される。コントローラは、所定回の治療サイクルを施すことにより透析治療を制御し、各治療サイクルが充填段階、滞留段階および排液段階を含み、滞留段階の間に所定の最小体積の腹膜内流体を維持するように構成されている。コントローラはまた、最終治療サイクルに対して溶液バッグ内に残っている流体の計算された最終体積が、最終治療サイクル滞留段階に対して最小腹膜内流体体積を維持するために必要な体積未満である場合、最終治療サイクルをキャンセルし、残りの複数の治療サイクル充填体積の間で、溶液バッグ内の前記流体の残っている最終体積を分割し、残りの複数の治療サイクル滞留段階の間で、最終治療サイクル滞留段階の持続時間を分割するように構成されている。コントローラはまた、残りの複数の治療サイクルの充填体積、または残りの複数の治療サイクルの滞留段階の持続時間をさらに調整して、残りの治療サイクル中の腹膜内流体の蓄積が、流体の所定最大腹膜内体積を超えないようにするように構成されている。
【００５０】
別の態様では、流体充填段階、流体滞留段階および流体排液段階を含む透析治療中にヒータバッグを流体で補充する、自動腹膜透析装置におけるシステムが開示される。本システムは、ヒータバッグに残っている流体の残りの体積を追跡し、透析治療の後続する充填段階において患者の体内に注入されるべき流体の全体積から残りの体積を減ずることを含む、ヒータバッグ内に注入されるべき流体の補充体積を計算し、補充体積を流体源からヒータバッグに移送するために必要な補充体積移送時間を計算し、補充体積を所定温度設定値の所定範囲内まで加熱するために必要な補充体積加熱時間を計算し、流体滞留段階を完了するために必要な残りの滞留時間を計算するように構成されたコントローラを備える。コントローラはまた、補充流体をそれがヒータバッグに入る際に加熱するように、腹膜透析装置の流体ヒータを制御し、残りの滞留時間が、補充体積移送時間または補充体積加熱時間と等しいかまたはそれより長い場合、ヒータバッグへの前記補充体積の圧送を開始するように、腹膜透析装置の流体ポンプを制御するように構成されている。
【００５１】
別の態様では、医療流体送達装置の流体ヒータバッグを補充するシステムが開示され、本システムは、ヒータバッグ内の流体に関連づけられた温度データを受け取り、ヒータバッグ内の流体を加熱するようにヒータを制御し、補充動作において流体をヒータバッグから流体源に圧送し、充填段階において前記流体をヒータバッグから患者に圧送し、流体が前記患者の体内にあり続ける滞留段階を制御し、排液段階において流体を前記患者から宛先に圧送するように流体ポンプを制御するように構成されたプロセッサを備える。コントローラは、補充動作中にヒータバッグに移送される補充体積を確定し、補充体積確定が、次の充填段階において患者に圧送されるべき流体の体積から、補充動作の開始時におけるバッグ内の流体の体積を減ずることによって行われ、流体源からヒータバッグに補充体積を移送するために必要な補充体積移送時間を計算し、流体を所定温度設定値の所定範囲内まで加熱するために必要な補充体積加熱時間を計算し、排液段階を完了するために必要な滞留時間を計算し、（１）滞留時間に補充体積加熱時間を足した時間または（２）滞留時間に補充体積移送時間を足した時間のうちの長い方におよそ等しい、滞留段階中の残りの滞留時間に、補充動作において流体の圧送を開始するように前記流体ポンプを制御するようにさらに構成されている。
【００５２】
別の態様では、第１流体リザーバおよび流体加熱リザーバに接続された自動透析装置用の溶液期限切れタイミングシステムが開示される。本システムは、流体が第１流体リザーバから流体加熱リザーバに圧送されるとき、第１溶液期限切れタイマを開始し、流体加熱リザーバ内の流体が所定温度に達すると、第２容積期限切れタイマを開始するように構成されたコントローラを備え、コントローラは、第１所定時間間隔が経過したときに第１使用期限を宣言し、第２所定時間間隔が経過したときに第２使用期限を宣言するように構成され、コントローラは、第１使用期限において第１流体リザーバから流体加熱リザーバへの流体移送を停止し、第２使用期限において流体加熱リザーバからユーザへの流体移送を停止する。
【００５３】
別の態様では、第１流体を収容する第１流体リザーバと第２流体を収容する第２流体ザーバとに接続された自動透析装置用の溶液期限切れタイミングシステムが開示される。本システムは、第１流体が第１流体リザーバから流体加熱リザーバに圧送されるとき、第１溶液期限切れタイマを開始し、第２流体が第２流体リザーバから流体加熱リザーバに圧送されるとき、第２容積期限切れタイマを開始するように構成されたコントローラを備え、コントローラは、第１所定時間間隔が経過したときに第１使用期限を宣言し、第２所定時間間隔が経過したときに第２使用期限を宣言し、コントローラは、第１使用期限において第１流体リザーバから流体加熱リザーバへの流体移送を停止し、第２使用期限において第２流体リザーバから流体加熱リザーバへの流体移送を停止する。
【００５４】
別の態様では、流体ラインが液体でプライミングされることを検出するシステムが開示される。本システムは、流体ラインの基端部分から先端部分に所定圧力で液体を圧送するように構成されたポンピングチャンバを有する流体ポンプと、流体ライン内の液体の流れを測定するか、またはポンピングチャンバ内の圧力を測定して流体ライン内の液体の流量を求めるように構成されたセンサと、センサからデータを受け取り、流体ライン内の液体の流量または液体の流量の変化を所定値と比較するように構成されたコントローラとを備える。流体ラインの先端部分は、流体ラインの先端部分における空気がポンプによって圧送されている液体に置き換わるとき、記流体ライン内の液体の流量を測定可能に低減させる流れ制限器を備え、コントローラは、測定された液体流量の低減が所定値に達すると、流体ラインがプライミングされるべきであることを宣言する。
【００５５】
別の態様では、自動腹膜透析サイクラに、透析治療用の溶液ラインを突き刺す自動接続装置が備えられる。キャップストリッパにおける溶液ラインまたはスパイクキャップの存在を検出するキャップ検出システムが開示され、キャップ検出システムは、サイクラ内に配置されたときに複数のカセットスパイクまたは複数の溶液ラインが存在する平面に対する、前ャップストリッパの位置を検出するように構成された、キャップストリッパ用の位置センサと、キャップストリッパの平面に向かうかもしくは平面から離れる、または平面に対して平行な方向において横方向における移動を命令し、位置センサから情報を受け取って、キャップストリッパの平面に向かう第１または第２所定完全展開位置に対してキャップストリッパの位置を比較するように構成されたコントローラとを備える。コントローは、キャップストリッパに対して、１つまたは複数の溶液ラインがサイクラ内に設置されたときに平面に向かって移動し、キャップストリッパ上のキャップが、キャップストリッパの最終位置が第１所定完全展開位置に達するのを阻止する場合に警告を発するように命令し、または、キャップストリッパに対して、サイクラに溶液ラインが設置されていないとき、横方向に所定距離、その後平面に向かって移動し、キャップストリッパ上のキャップが、キャップストリッパの最終位置が第２所定完全展開位置に達するのを阻止する場合に警告を発するように命令するように構成されている。
【００５６】
別の態様では、医療用の流体容器に接続される流体ライン用の識別システムが開示される。本システムは、蛍光によって生成される画像を読み取るように構成された画像センサであって、画像が、容器内の流体を特徴付ける符号化情報のパターンを含む、画像センサと、画像センサの視野内の固定位置に前記流体ラインを保持するように構成された流体ライン取付台と、取付台の上または近くの流体ラインの一部に取り付けられた識別タグであって、非可視波長を有する光の吸収に応じて、画像の前記パターンで蛍光を放出するように配置された識別マークを有する識別タグと、識別タグの上に非可視波長の光を放出するように構成された発光体と、画像センサから電子信号を受け取り、識別タグの前記識別マークによって放出される画像パターンの情報を復号するように構成されたコントローラとを備える。
【００５７】
別の態様では、流体ラインの先端部分用のブレースが開示され、流体ラインは、流体処理装置における中空スパイクを受け入れるように構成され、ブレースは、流体ラインの先端部分に取り付けられた後に、流体ラインの前記先端部分を囲むように構成された剛性締付部材であって、流体ラインの先端部分の外面の１つまたは複数の相補的特徴と協働するように構成された、締付部材の内面の１つまたは複数の特徴を有する締付部材を備える。ブレースは、流体ラインの先端部分の突刺しの開始前または後に、中空スパイクの長手方向軸とずれるように流体ラインが曲がるのを妨げるように、流体ラインの前記先端部分に取付可能に配置されている。
【００５８】
別の態様では、自動腹膜透析装置の加熱素子からの接触または漏れ電流を低減させる電子回路が開示される。本回路は、ＡＣ電源の第１極を加熱素子の第１端部に接続する第１リレーと、ＡＣ電源の第２極を加熱素子の第２端部に接続する第２リレーと、第１リレーおよび第２リレーの両方にオン信号を送出するかまたは第１リレーおよび第２リレーの両方にオフ信号を送出することにより、加熱素子に対する電流送達を制御するように構成されたコントローラであって、オン信号により、ＡＣ電源電流が加熱素子を通って流れ、オフ信号により、ＡＣ電源電流が前記加熱素子を通って流れるのが阻止される、コントローラとを備える。加熱素子は、コントローラがオフ信号を送出すると、ＡＣ電源電圧から隔離される。
【００５９】
別の態様では、第１電圧またはそれより高い第２電圧を有する電源から、自動腹膜透析装置に電力を送達する電子回路が開示され、本電子回路は、ヒータ選択リレーによって第２ヒータ素子に接続された第１ヒータ素子を備えるヒータであって、ヒータ選択リレーが、第１ヒータ素子を第２ヒータ素子に直列にまたは並列に接続するように構成されている、ヒータと、ヒータを通る電流を測定するように構成された電流検知素子と、電源投入時に、第１ヒータ素子が第２ヒータ素子と直列であるようなヒータ選択リレーのデフォルト構成を設定するように構成されたコントローラとを備え、コントローラは、電流検知素子から電流の流れに関する情報を受け取るようにプログラムされ、測定された電流がヒータに対する所定目標電流未満である場合に、第１ヒータ素子を第２ヒータ素子に対して並列に設定するようにヒータ選択リレーに対して命令するようにプログラムされている。
【００６０】
別の態様では、自動腹膜透析装置のヒータ用の制御システムであって、抵抗加熱素子と、加熱素子に電源を接続する固体リレーと、パルス幅変調信号を生成しゲート回路に送出するように構成された第１プロセッサと、安全信号を生成し前記ゲート回路に送出するように構成された第２プロセッサとを備え、ゲート回路が、安全信号が第１モードである場合、固体リレーを動作させるようにパルス幅変調信号を再生するかまたは送出するように構成され、安全信号が第２モードである場合、固体リレーの動作を阻止するように構成されている、制御システムが開示される。
【００６１】
ゲート回路は、任意選択的に、光の透過を通して固体リレーを動作させることができる。光の透過は、光遮断器の発光ダイオードを用いて行うことができる。固体リレーは、トライアックまたは一対のシリコン制御整流器を含むことができる。固体リレーは、ＡＣ電源電圧源の第１極を加熱素子に接続することができ、第２固体リレーは、ＡＣ電源電圧源の第２極を加熱素子に接続し、それにより、ゲート回路によって再生されるかまたは送出されるパルス幅変調信号が、固体リレーおよび第２固体リレーの両方を動作させる。固体リレーはまた、ＡＣ電源電圧の第１極を加熱素子に接続することができ、第２固体リレーは、ＡＣ電源電圧の第２極を加熱素子に接続し、それにより、第２ゲート回路が、第１プロセッサからパルス幅変調信号を受け取り、第２プロセッサから安全信号を受け取るように構成され、第２ゲート回路が、安全信号が第１モードである場合、固体リレーを動作させるようにパルス幅変調信号を再生するかまたは送出するように構成され、安全信号が第２モードである場合、第２固体リレーの動作を阻止するように構成されている。
【００６２】
別の態様では、自動腹膜透析装置用のハウジングであって、ハウジング内に一体的に形成されたデュアル圧力リザーバであって、仕切り壁によって第２区画から分離された第１区画を有し、第１区画が、ポンプによる第１ポートを介する正の空気加圧のために構成され、第２区画が、ポンプによる第２ポートを介する負の空気加圧のために構成されている、デュアル圧力リザーバと、第１区画および第２区画を閉鎖するカバープレートであって、第１区画の周囲壁、第２区画の周囲壁、および第１区画と第２区画との間の前記仕切り壁に対するシールを形成するカバープレートとを備える、ハウジングが開示される。
【００６３】
自動腹膜透析装置用のハウジングであって、ハウジング内に一体的に形成されたデュアル圧力リザーバであって、仕切り壁によって第２セクションから分離された第１セクションを有し、第１セクションが、ポンプによる第１ポートを介する正の空気加圧のために構成され、かつ仕切り壁と接合する第１周囲壁と、第１周囲壁の一部から前記仕切り壁まで延在する１つまたは複数の補強部材の第１セットとを備え、第２セクションが、ポンプによる第２ポートを介する負の空気加圧のために構成され、かつ仕切り壁と接合する第２周囲壁と、第２周囲壁の一部から前記仕切り壁まで延在する１つまたは複数の補強部材の第２セットとを備える、デュアル圧力リザ−バと、第１区画および前記第２区画を閉鎖するカバープレートであって、第１区画の周囲壁および前記第２区画の周囲壁と、前記第１区画と前記第２区画との間の前記仕切り壁とに対するシールを形成するカバープレートとを備える、ハウジングも開示される。
【００６４】
自動腹膜透析装置用のハウジングであって、ハウジング内に一体的に形成されたデュアル圧力リザーバであって、仕切り壁によって第２区画から分離された第１区画を有し、第１区画が、ポンプによる第１ポートを介する正の空気加圧のために構成され、かつ前記仕切り壁と接合する第１周囲壁を備え、第２区画が、ポンプによる第２ポートを介する負の空気加圧のために構成され、かつ仕切り壁と接合する第２周囲壁を備える、デュアル圧力リザーバと、第１区画および第２区画を閉鎖するカバープレートであって、第１区画の周囲壁および第２区画の周囲壁と、第１区画と第２区画との間の仕切り壁とに対するシールを形成するカバープレートと、を備え、複数の補強部材がカバープレートの内面に取り付けられ、それにより、カバープレートがデュアル圧力リザーバに取り付けられると、補強部材の第１セットが、第１区画において第１周囲壁の一部から仕切り壁まで延在し、補強部材の第２セットが、第２区画において第２周囲壁の一部から前記仕切り壁まで延在する、ハウジングも開示される。
【００６５】
デュアル圧力空気リザーバ用のハウジングであって、第２リザーバを包囲する第１リザーバであって、第１リザーバおよび第２リザーバが仕切り壁によって分離され、第１リザーバが外周壁を有し、第１リザーバが、ポンプによる第１ポートを介する負の空気加圧のために構成され、第２リザーバが、ポンプによる第２ポートを介する正の空気加圧のために構成されている、第１リザーバと、第１リザーバおよび第２リザーバを閉鎖するカバープレートであって、第１リザーバの前記外周壁、および前記第１リザーバと前記第２リザーバとの間の前記仕切り壁に対するシールを形成するカバープレートとを備え、外周壁および仕切り壁によって画定されたカバープレートの表面積が、仕切り壁内の領域によって画定された前記カバープレートの表面積より大きく、第２リザーバの深さが、第１リザーバの深さより大きく、それにより、第１リザーバの容積が第２リザーバの容積におよそ等しい、ハウジングも開示される。
【００６６】
本発明の態様について、少なくとも一部には以下の図面に示す例示的な実施形態を参照して後述する。図面において、同様の数字は同様の要素を参照する。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】本発明の１つまたは複数の態様を組み込んだ自動腹膜透析（ＡＰＤ）システムの概略図を示す。
【図１Ａ】図１に示す透析液送達セットに対する代替構成を示す。
【図２】図１のＡＰＤシステムで使用される例示的なセットの概略図である。
【図３】第１実施形態におけるカセットの組立分解斜視図である。
【図４】図３における線４−４に沿ったカセットの断面図である。
【図５】例示的な実施形態において予備成形されたポンプチャンバ部分を有する膜を形成するために使用することができる真空成形型の斜視図である。
【図６】図３のカセット本体の正面図を示す。
【図７】例示的な実施形態における２つの異なるスペーサ配置を含むカセット本体の正面図である。
【図８】図３のカセット本体の背面斜視図である。
【図９】図３のカセット本体の背面図である。
【図１０】流体ライン状態検出器または液体レベル検出器の例示的な構成の正面斜視図である。
【図１１】流体ライン状態検出器または液体レベル検出器の背面斜視図である。
【図１２】プリント回路基板に表面実装された３つのＬＥＤおよび光学検出器の斜視配置図である。
【図１３】検出器回路基板に実装された３つのＬＥＤおよび光学検出器の平面図である。
【図１４】プリント回路基板および透明または半透明プラスチックインサートを示す図１０の検出器の組立分解斜視図である。
【図１５】図１０の液体レベル検出器がプライミング済み流体ラインと非プライミング流体ラインとを識別することができることを示すグラフである。
【図１６】直交して向けられたＬＥＤに対して角度が付けられたＬＥＤを用いる液体検出を比較する光学センサによって検出された測定値を示すグラフである。
【図１７】図１０の液体レベル検出器が検出器内の管セグメントの存在と不在とを識別することができることを示すグラフである。
【図１８】図１０の液体検出器を使用する種々のサイクラに対する、プライミング済み流体ラインおよび非プライミング流体ラインに対応する信号の範囲を示すグラフである。
【図１９】液体レベル検出器の代替構成の斜視図である。
【図２０】流体ラインキャップ、流体ラインおよび流体ラインコネクタの実施形態を示す。
【図２１】流体ラインキャップ、流体ラインおよび流体ラインコネクタの実施形態を示す。
【図２２】流体ラインキャップ、流体ラインおよび流体ラインコネクタの別の実施形態を示す。
【図２３】流体ラインキャップ、流体ラインおよび流体ラインコネクタの別の実施形態を示す。
【図２４】切欠きを含む流体ラインキャップの例を示す。
【図２５】制限部を含む流体ラインキャップの例を示す。
【図２６】図２５の線２６−２６における流体ラインキャップの断面図を示す。
【図２７】流体ラインの流体ラインコネクタに設置された流体ラインキャップの例を示す。
【図２８】図２７の線２８−２８における図２７の流体ラインキャップ、流体ラインおよび流体ラインコネクタの断面図を示す。
【図２９】２部プライミングによってラインをプライミングするためにサイクラが使用することができる複数のステップを概説するフローチャートを示す。
【図３０】未装填オーガナイザ（溶液ラインは存在しない）の正面斜視図である。
【図３１】図３０のオーガナイザの背面図である。
【図３２】複数の溶液ライン、流体ラインおよび排液ラインを含むオーガナイザの斜視図である。
【図３３】オーガナイザクリップの斜視図である。
【図３４】オーガナイザクリップ受けの斜視図である。
【図３５】サイクラに関連づけられたドアラッチセンサセンブリの斜視図である。
【図３６】図３５のドアラッチセンサセンブリの断面図である。
【図３７】サイクラのドアが開かれた位置にある、図１のＡＰＤシステムの斜視図である。
【図３８】図３７に示すサイクラのドアの内側の斜視図である。
【図３９】第１実施形態におけるキャリッジの斜視図である。
【図４０】図３９のキャリッジ内に装填された溶液ラインの拡大斜視図である。
【図４１】開かれた識別タグの斜視図である。
【図４２】自動ＩＤカメラ基板に実装された自動ＩＤカメラを含むキャリッジ駆動アセンブリの斜視図である。
【図４３】サイクラに設置されるセットに関する情報を確定するために使用することができる複数のステップを概説するフローチャートを示す。
【図４４】蛍光材料に印刷されたコードを有する識別タグを含むシステムを示す。
【図４５】ユーザインタフェースに表示するために生成された識別タグ解析の結果を示す画面例を示す。
【図４６】溶液ライン上の未組立位置にある、溶液ライン用のブレース例を示す。
【図４７】溶液ライン用のブレース例の斜視図である。
【図４８】溶液ライン上の未組立位置にある、溶液ライン用の別のブレース例を示す。
【図４９】溶液ライン用のブレース例の斜視図である。
【図５０】溶液ライン用のブレース例の斜視図である。
【図５１】溶液ラインの適所に結合された、溶液ライン用のブレース例を示す。
【図５２】溶液ラインの周囲の適所にあるブレースを示す、溶液ラインの中間面における断面図である。
【図５３】周囲にブレースが設置される溶液ラインを受け入れるように構成されたクリップ部を含むキャリッジの実施形態を示す。
【図５４】図５３の領域ＢＱの詳細図を示す。
【図５５】複数の溶液ラインクリップまたは保持要素を含むキャリッジの斜視図である。
【図５６】図５５の領域ＢＳの詳細図を示す。
【図５７】キャリッジおよび他の構成要素を含むサイクラの一部のクローズアップ断面図である。
【図５８】第１実施形態におけるキャリッジ駆動アセンブリおよびキャップストリッパの右正面斜視図である。
【図５９】図５８のキャリッジ駆動アセンブリおよびキャップストリッパの左正面斜視図である。
【図６０】キャリッジ駆動アセンブリの背面斜視図である。
【図６１】第２の例示的な実施形態における、キャリッジ駆動アセンブリおよびキャップストリッパの左背面斜視図である。
【図６２】図６１のキャリッジ駆動アセンブリおよびキャップストリッパ要素のさらなる左斜視図である。
【図６３Ａ】図６２のキャップストリッパ要素の左正面斜視図である。
【図６３Ｂ】図６２のキャップストリッパ要素の右正面斜視図である。
【図６４】図６２のキャップストリッパ要素の正面図である。
【図６５】図６４の線６５−６５に沿った断面図である。
【図６６】図６４の線６６−６６に沿った断面図である。
【図６７】図６４の線６７−６７に沿った断面図である。
【図６８】キャップストリッパのストリッパ要素に対する実施形態の斜視図である。
【図６９】図４２のキャリッジ駆動アセンブリの正面斜視図であり、キャリッジ駆動アセンブリ内の図６８のストリッパ要素の位置を示す。
【図７０】図７０Ａは、スパイクキャップが配置されている、図６８のストリッパ要素の一部の斜視図である。図７０Ｂは、スパイクキャップの上に溶液ラインキャップが配置されている、図６８のストリッパ要素の一部の斜視図である。図７０Ｃは、スパイクキャップがない場合のセンサ要素およびロッカアームを示す、図６８ストリッパ要素の一部の斜視図である。
【図７１】例示的な実施形態における溶液ラインのコネクタ端部のクローズアップ組立分解図である。
【図７２】図３７のサイクラ内に装填されているカセットおよび溶液ラインの概略図である。
【図７３】図３７のサイクラのドアのそれぞれの位置における配置後のカセットおよび溶液ラインの概略図である。
【図７４】サイクラのドアが閉じられた後のカセットおよび溶液ラインの概略図である。
【図７５】溶液ラインがスパイクキャップと係合している状態の概略図である。
【図７６】キャップストリッパがスパイクキャップ及び溶液ラインキャップと係合している状態の概略図である。
【図７７】カセットから離れる方向に移動した後の、キャップおよびスパイクキャップが取り付けられている溶液ラインの概略図である。
【図７８】溶液ラインキャップおよびスパイクキャップから離れる方向に移動した後の溶液ラインの概略図である。
【図７９】キャップストリッパが溶液ラインキャップおよびスパイクキャップとともに後退している状態の概略図である。
【図８０】溶液ラインがカセットのスパイクと係合している状態の概略図である。
【図８１】キャップストリッパにおける残りのキャップの存在を検出するために使用することができる複数のステップ例を詳述するフローチャートを示す。
【図８２】キャップストリッパからキャップを取り外す方法に関する指示を表示するサイクラのプロセッサが、サイクラのユーザインタフェースに表示するために生成することができる画面例を示す。
【図８３】キャップストリッパからキャップを取り外す方法に関する指示を表示するサイクラのプロセッサが、サイクラのユーザインタフェースに表示するために生成することができる画面例を示す。
【図８４】カセットの対応するスパイクに対し５段階の溶液ライン接続操作が示されている、カセットの断面図である。
【図８５】ポンプチャンバに隣接するカセットの背面に対する異なる配置を含む別の例示的な実施形態におけるカセットの背面図である。
【図８６】例示的な実施形態におけるカセットのスパイクの端面図である。
【図８７】カセットのスパイクの代替実施形態の斜視図である。
【図８８】図８７に示すスパイクの上に嵌まるように構成されたスパイクキャップの実施形態を示す。
【図８９】図８８に示すスパイクキャップの断面図である。
【図９０】図３７の実施形態におけるカセットと相互作用するサイクラの制御面の正面図である。
【図９１】サイクラの制御面の実施形態の正面図および選択された断面図である。
【図９２】嵌合する圧力送達ブロックおよび圧力分散モジュールを含む、図９０のインタフェース面に対するアセンブリの組立分解図である。
【図９３】一体化マニホールドの組立分解図である。
【図９４】一体化マニホールドの２つの等角図を示す。
【図９５】サイクラを通る流体流を制御する空気圧系統の概略図を示す。
【図９６】カセット固定具の実施形態の正面側面図である。
【図９７】図３に示すカセット等の変更されたカセットから作製されるカセット固定具の別の例を示す。
【図９８】変更されたカセットカセットから作製されるカセット固定具の別の例を示す。
【図９９】例示的な実施形態におけるオクルーダの組立分解斜視図である。
【図１００】図９９のオクルーダの部分組立分解斜視図である。
【図１０１】ブラダが収縮状態にある図９９のオクルーダの上面図である。
【図１０２】ブラダが膨張状態にある図９９のオクルーダの上面図である。
【図１０３】例示的な実施形態における、カセットのポンプチャンバならびに関連する制御構成要素及び流入／流出路の概略図である。
【図１０４】図１０３の実施形態に対して、弁Ｘ２が開放される前の時点から弁Ｘ２が開放された幾分か後までの制御チャンバおよび基準チャンバに対する例示的な圧力知のプロットである。
【図１０５】例示的な実施形態における、カセットの制御チャンバと圧力センサおよび流入／流出路を含む関連する制御構成要素との概略図である。
【図１０６】圧送およびＦＭＳプロセス中の基準チャンバおよび制御チャンバに対する圧力対時間プロットである。
【図１０７】ＦＭＳプロセスの空気圧ステップのフローチャートである。
【図１０８Ａ】＋ＦＭＳプロセス中のポンピングチャンバおよび基準チャンバの圧力のプロットである。
【図１０８Ｂ】−ＦＭＳプロセス中のポンピングチャンバおよび基準チャンバの圧力のプロットである。
【図１０９Ａ】３つの別個の閉鎖質量系を含む＋ＦＭＳプロセスのポリトロープ概念モデルの図である。
【図１０９Ｂ】制御チャンバ容積に対する＋ＦＭＳの場合のポリトロープ膨張定数のプロットである。
【図１１０Ａ】３つの別個の閉鎖質量系を含む−ＦＭＳプロセスのポリトロープ概念モデルの図である。
【図１１０Ｂ】制御チャンバ質量に対する−ＦＭＳの場合のポリトロープ膨張定数のプロットである。
【図１１１】基礎ＡＩＡ  ＦＭＳ計算ステップのフローチャートである。
【図１１２】ＡＩＡ  ＦＭＳ計算ステップのより詳細なフローチャートである。
【図１１３Ａ】ダイヤフラムポンプに対するＦＭＳ校正方法のフローチャートである。
【図１１３Ｂ】ＦＭＳ校正方法に対して部分ストローク容積を校正するフローチャートである。
【図１１３Ｃ】ダイヤフラムポンプにおいて部分ストローク容積を校正するために使用されるプロセスの図である。
【図１１３Ｄ】ポンプダイヤフラムがチャンバ壁に近づくときの部分ストローク校正中の容積測定値の補正の図である。
【図１１４】液体送達ストローク中のポンピングカセットの制御チャンバまたは作動チャンバからの圧曲線を示す。
【図１１５】液体送達ストローク中の制御チャンバまたは作動チャンバにおける圧力をプロットするグラフと、液体送達ストローク中の累積容積推定プロットとを示す。
【図１１６】経時的な制御チャンバ容積変化を推定するために使用することができる複数のステップを概説するフローチャートを示す。
【図１１７】ポンプストローク中に経時的な制御チャンバ容積変化を推定するために使用される式を調整する複数のステップを概説するフローチャートを示す。
【図１１８】ストローク中の流量に基づいてストロークの終了を検出する複数のステップを概説するフローチャートを示す。
【図１１９】ストロークを完了するために必要な時間を予測することによりストロークの終了を確定する複数のステップを概説するフローチャートを示す。
【図１２０】ポンプストロークが進行中である間に流量低減状態を検出する複数のステップを概説するフローチャートを示す。
【図１２１】目標体積の流体が移動したと判断する複数のステップを概説するフローチャートを示す。
【図１２２】流量およびストローク容積を推定することにより流体ラインがプライミングされたことを検出するステップを概説するフローチャートを示す。
【図１２３】圧送ストローク中に流量を推定することにより流体ラインがプライミングされたことを検出するステップを概説するフローチャートを示す。
【図１２４】圧送ストローク中に流量を推定することにより流体ラインがプライミングされたことを検出するステップを概説するフローチャートを示す。
【図１２５】１つまたは複数の異なるセットのうちのいずれのセットが医療機器に設置されたかを識別するためにサイクラが使用することができるステップを概説するフローチャートを示す。
【図１２６】ハウジングの上部が取り除かれている、図１０のサイクラの内部の斜視図である。
【図１２７】ＡＰＤシステム用の制御システムの例示的な実施態様を示す概略ブロック図である。
【図１２８】ＡＰＤシステムとの間で患者データを転送するための例示的な患者データキーおよび関連するポートを示す。
【図１２９】代替的なハウジング構成を備えた患者データキーを示す。
【図１３０】ユーザインタフェースコンピュータおよび自動化コンピュータのソフトウェアサブシステムを示すブロック図。
【図１３１】サイクラおよび安全ラインを制御する複数のプロセッサの例示的な配置を示す概略ブロック図である。
【図１３２】ハードウェアインタフェースプロセッサとセンサ、アクチュエータおよび自動化コンピュータとの間の例示的な接続を示す概略ブロック図である。
【図１３３】ヒータバッグ用のヒータシステムの構成要素を示すサイクラの概略断面を示す。
【図１３４】ヒータコントローラプロセスと相互作用するソフトウェアプロセスを示す。
【図１３５】ヒータバッグ温度を制御するネスト化フィードバックループのブロック図を示す。
【図１３６】ヒータバッグ温度を制御する代替的なネスト化フィードバックループのブロック図を示す。
【図１３７】ヒータバッグ温度を制御する別の代替的なネスト化フィードバックループのブロック図を示す。
【図１３８】ヒータバッグおよびヒータトレイの熱モデルのブロック図を示す。
【図１３９】名目状態に対するヒータバッグおよびヒータトレイの温度応答を示す。
【図１４０】高温状態に対するヒータバッグおよびヒータトレイの温度応答を示す。
【図１４１】低温状態に対するヒータバッグおよびヒータトレイの温度応答を示す。
【図１４２】ヒータ制御システムの一実施形態の概略ブロック図である。
【図１４３】一対の加熱素子を備えるように構成されたヒータ回路を例示する概略ブロック図である。
【図１４４】漏電の可能性が低減した、一対の加熱素子を備えるように構成されたヒータ回路を示す概略ブロック図である。
【図１４５】一対の加熱素子を備えるように構成されたヒータ回路の回路図である。
【図１４６】ＡＰＤサイクラにおけるヒータ構成を選択する方法を概説するフローチャートを示す。
【図１４７】ヒータ構成の選択中にＡＣ電源電圧の格納された値が問い合わせされる、ＡＰＤサイクラにおけるヒータ構成を選択する方法を概説するフローチャートを示す。
【図１４８】自動透析機に含めることができるヒータ回路例を示す。
【図１４９】経時的なヒータ要素からヒータパンへの漏電を示すグラフである。
【図１５０】経時的なヒータ要素からヒータパンへの漏電を示す別のグラフである。
【図１５１】自動透析機に含めることができるヒータ回路の概略図である。
【図１５１Ａ】安全電圧源を備えたヒータ回路の概略図。
【図１５２】図１４８の例示的回路のためのＡＣ主入力を示す。
【図１５３】図１４８の回路のＡＣスイッチに接続されるＡＣ主入力を示す図。
【図１５４】パルス幅調整素子に接続されるＡＣスイッチ主出力の第１および第２の線を示す。
【図１５５】図１４８〜１５４の回路に使用することができる、調整回路もしくはゲート回路を示す。
【図１５６】図１５５に示すものに類似している調整回路もしくはゲート回路を示す。
【図１５７】電流検知素子を含むヒータ回路に含めることができる回路例を示す。
【図１５８】ＡＰＤシステムのさまざまなサブシステムおよびプロセスの間の情報の流れを示す。
【図１５９】図１５７の治療サブシステムの動作を示す。
【図１６０】治療の初期補充部分および透析部分の間の治療モジュールプロセスの相互作用を示すシーケンス図である。
【図１６１】ＡＰＤシステム用のタッチスクリーンユーザインタフェースに表示することができる警告および警報に関連する画面ビューを示す。
【図１６２】ＡＰＤシステム用のタッチスクリーンユーザインタフェースに表示することができる警告および警報に関連する画面ビューを示す。
【図１６３】ＡＰＤシステム用のタッチスクリーンユーザインタフェースに表示することができる警告および警報に関連する画面ビューを示す。
【図１６４】ＡＰＤシステム用のタッチスクリーンユーザインタフェースに表示することができる警告および警報に関連する画面ビューを示す。
【図１６５】ＡＰＤシステム用のタッチスクリーンユーザインタフェースに表示することができる警告および警報に関連する画面ビューを示す。
【図１６６】ＡＰＤシステム用のタッチスクリーンユーザインタフェースに表示することができる警告および警報に関連する画面ビューを示す。
【図１６７】エラー状態検出および回復に対する構成要素の状態および動作を示す。
【図１６８】ＡＰＤシステム用のＵＩビューサブシステムのモジュール例を示す。
【図１６９】治療開始と設定との間で選択するオプションをユーザに提供する例示的な初期画面を示す。
【図１７０】治療のステータスの情報を提供する、例示的ユーザインタフェースのステータス画面を示す。
【図１７１】さまざまな快適さ設定を含む、例示的ユーザインタフェースのメニュー画面を示す。
【図１７２】例示的ユーザインタフェースのヘルプメニューを示す。
【図１７３】ユーザがパラメータのセットを設定することを可能にする例示的ユーザインタフェースを示す。
【図１７４】最低排液体積を調整することを可能にする例示的ユーザインタフェースを示す。
【図１７５】ユーザが設定を見直しかつ確認することを可能にする例示的ユーザインタフェースを示す。
【図１７６】ＣＣＰＤ中の適応的タイダル治療モードの図である。
【図１７７】ＣＣＰＤ中のサイクル修正モードの実施態様の図である。
【図１７８】タイダル治療中のサイクル修正モードの実施態様の図である。
【図１７９】タイダル治療中の適応的タイダルモードの実施態様の図である。
【図１８０】タイダル治療に対する経時的な腹膜体積を示す図である。
【図１８１】タイダル治療に対する経時的な腹膜体積を示す別の図である。
【図１８２】適応充填を含むタイダル治療に対する経時的な腹膜体積の図である。
【図１８３】ポンプカセットの２つのポンピングチャンバ間の動作の同期の実施形態を示すフローチャートである。
【図１８４】ポンプカセットの２つのポンピングチャンバ間の動作の同期の別の実施形態を示すフローチャートである。
【図１８５】ポンプカセットの２つのポンピングチャンバ間の動作の同期の別の実施形態を示すフローチャートである。
【図１８６】通気を含む、ポンプカセットの２つのポンピングチャンバ間の動作の同期の別の実施形態を示すフローチャートである。
【図１８７Ａ】通気を含む、ポンプカセットの２つのポンピングチャンバ間の動作の同期の別の実施形態を示すフローチャートである。
【図１８７Ｂ】送達ストローク、背圧軽減ステップおよび体積測定ステップにわたる制御チャンバ内の圧力をプロットする例としてのグラフ。
【図１８８】通気を含む、ポンプカセットの２つのポンピングチャンバ間の動作の同期の別の実施形態を示すフローチャートである。
【図１８９】通気を含む、ポンプカセットの２つのポンピングチャンバ間の動作の同期の別の実施形態を示すフローチャートである。
【図１９０】ポンプチャンバが、排他的なアクセストークンを取得する独立した状態機械として処理される、同期方式を示すフローチャートを示す。
【図１９１】そのチャンバがトークンの所有権を解放する前に、圧送ストローク中に移動した流体の量が検査される、フローチャートを示す。
【図１９２】ポンプチャンバがＦＭＳ測定を行っているときに、使用することができるステップを概説するフローチャートを示す。
【図１９３】ポンプチャンバがＦＭＳトークンのみを用いて同期させたＦＭＳ測定を行っているときに、使用することができるステップを概説するフローチャートを示す。
【図１９４】２ポンプ装置の圧曲線と、圧送動作中のさまざまな時点でポンプに割り当てられたリソーストークンとの間の関係を示す。
【図１９５】２ポンプ装置の圧曲線と、圧送動作の開始中にポンプに割り当てられたリソーストークンとの間の関係を示す。
【図１９６】２ポンプ装置の圧曲線と、２つのポンプの間のポンプチャンバ充填移行中にポンプに割り当てられたリソーストークンとの間の関係を示す。
【図１９７】２ポンプ装置の圧曲線と、ポンプが停止しているときにポンプに割り当てられたリソーストークンとの間の関係を示す。
【図１９８】一対のポンプチャンバの圧力と、複数のポンプストロークおよびチャンバ容積測定中のリソーストークンの割当てを示すグラフである。
【図１９９】ポンピングチャンバの圧力（ｋＰａ）とともに、複数のポンプストロークにわたる複数のリソースおよびトークンの所有権ステータスを示すグラフである。
【図２００】一体成形圧力リザーバを備えた装置ハウジング部分を示す。
【図２０１】封止部材が圧力リザーバを覆っている、図２００の装置ハウジング部分を示す。
【図２０２】２つのコンパートメントを有する一体成形圧力リザーバの別の実施形態の装置ハウジング部分を示す。
【図２０３】封止部材が圧力リザーバを覆っている、図２０２の装置ハウジング部分を示す。
【図２０４】図２０２のハウジング部分の底面図である。
【図２０５】装置ハウジング部分の内部機構の斜視図である。
【図２０６】補強リブを備えた封止部材を示す。
【図２０７】装置ハウジング部分と一体成形されるかまたはそれに取り付けられるのに好適な２コンパートメント圧力リザーバアセンブリの別の実施形態を示す。
【図２０８】図２０７のアセンブリの底面図である。
【図２０９】アセンブリが含まれるハウジング部分内から見た図２０７のアセンブリの図である。
【図２１０】図２０９によって示す位置における図２０７のアセンブリの断面図である。
【図２１１】ヒータバッグを透析液で補充するために使用することができるステップを概説するフローチャートを示す。
【図２１２】溶液期限切れタイマを用いるサイクラによって採用することができるステップを概説するフローチャートを示す。
【図２１３】溶液期限切れタイマを示すサイクラのユーザインタフェースに表示するためにプロセッサが生成することができる画面例を示す。
【図２１４Ａ−Ｂ】流量検査で開始する初期排液を行うサイクラのフローチャートである。
【図２１５】ソフト排液オプションを含む排液中のサイクラのユーザインタフェースに表示するために生成することができるスクリーンショットを示す。
【図２１６】サイクラを用いて自動排出物サンプルをプログラムし収集するために使用することができるステップを概説するフローチャートを示す。
【図２１７】サイクラを用いて自動排出物サンプルをプログラムし収集するために使用することができるステップを概説するフローチャートを示す。
【発明を実施するための形態】
【００６８】
本発明の態様について、腹膜透析システムに関して記載するが、本発明のいくつかの態様は、静脈内注入システムまたは体外血流システム等の注入システム、ならびに胃、腸管、膀胱、胸膜腔または他の体腔もしくは臓器腔のためのイリゲーションおよび／または流体交換システムを含む、他の医療用途に使用することができる。したがって、本発明の態様は、特に腹膜透析、または一般的に透析において使用することに限定されない。
ＡＰＤシステム
図１は、本発明の１つまたは複数の態様を組み込むことができる自動腹膜透析（ＡＰＤ）システム１０を示す。図１に示すように、たとえば、この例示的な実施形態におけるシステム１０は、透析液送達セット１２（いくつかの実施形態では、使い捨てセットであり得る）と、送達セット１２と相互作用して溶液容器２０（たとえば、バッグ）によって提供される液体を圧送するサイクラ１４と、ＡＰＤ処置を行うようにプロセスを管理する制御システム１６（たとえば、プログラムされたコンピュータまたは他のデータプロセッサ、コンピュータメモリ、ユーザもしくは他のデバイスに情報を提供しかつそこから入力を受け取るインタフェース、１つもしくは複数のセンサ、アクチュエータ、リレー、空気圧式ポンプ、タンク、電源および／または他の好適な構成要素を含み、すなわち、図１にはユーザ制御入力を受け取るわずかな数のボタンしか示さないが、制御システム構成要素に関するさらなる詳細については後述する）とを含む。この例示的な実施形態では、サイクラ１４および制御システム１６は、共通のハウジング８２に関連づけられているが、２つ以上のハウジングに関連づけることができ、かつ／または互いに別個であり得る。サイクラ１４は、テーブルトップまたは家庭に通常見いだされる他の比較的小さい表面の上で操作されるのに適した、小型の設置場所を有することができる。サイクラ１４は、軽量かつ携帯可能であり、たとえば、ハウジング８２の両側のハンドルを介して手で所持することができる。
【００６９】
セット１２は、この実施形態では、単回使用の使い捨て品であるように意図されているが、代わりに、１つまたは複数の再使用可能部品を有することができ、または全体として再使用可能であり得る。ユーザは、各ＡＰＤ治療セッションを開始する前に、たとえばサイクラ１４の正面ドア１４１内にカセット２４を取り付けることにより、セット１２をサイクラ１４に関連づけ、サイクラ１４は、カセット２４と相互作用して、セット１２のさまざまなラインにおいて流体流を圧送し制御する。たとえば、ＡＰＤを行うために、透析液を患者にかつ患者から圧送することができる。治療後、ユーザは、サイクラ１４からセット１２の構成要素のすべてまたは一部を取り外すことができる。
【００７０】
本技術分野において既知であるように、使用する前、ユーザは、セット１２の患者ライン３４を、接続部３６において自身の体内留置腹膜カテーテル（図示せず）に接続することができる。一実施形態では、異なるサイズの患者ライン３４を有するもの等、１つまたは複数の異なるタイプのカセット２４と動作するように、サイクラ１４を構成することができる。たとえば、成人患者で使用されるサイズである患者ライン３４を備えた第１タイプのカセット、および幼児または小児の使用のためのサイズである患者ライン３４を備えた第２タイプのカセットと動作するように、サイクラ１４を構成することができる。小児用患者ライン３４は、ラインの容積を最小限にするように、成人用ラインより短くかつ内径を小さくすることができ、透析液のより制御された送達を可能にし、セット１２が連続的な排液および充填サイクルで使用されるとき、比較的大量の使用済み透析液が小児患者に戻るのを回避するのに役立つ。サイクラ１４のヒータ容器受入部分（この場合、トレイ）１４２の上に、ライン２６によってカセット２４に接続されるヒータバッグ２２を配置することができる。サイクラ１４は、新鮮な透析液を（カセット２４を介して）ヒータバッグ２２内に圧送することができ、それにより、ヒータトレイ１４２によって、たとえば、トレイ１４２に関連づけられた電気抵抗加熱素子によって、透析液を約３７℃の温度まで加熱することができる。加熱された透析液は、ヒータバッグ２２からカセット２４および患者ライン３４を介して患者に提供することができる。代替実施形態では、患者に向かう途中で、カセット２４に入る際、またはカセット２４から出た後、透析液をヒータトレイ１４２と接触する管に通すか、または（カセット２４に設けることができる）直列流体ヒータに通すことによって、透析液を加熱することができる。使用済み透析液は、患者から患者ライン３４を介してカセット２４にかつ排液ライン２８内に圧送することができ、排液ライン２８は、排液ライン２８の１つまたは複数の分岐を通る流れを制御する１つまたは複数のクランプを含むことができる。この例示的に実施形態では、排液ライン２８は、排液ライン２８を専用の排液受けに接続するコネクタ３９と、試験または他の分析のために使用済み透析液のサンプルを取得する排出物サンプルポート２８２とを含むことができる。ユーザはまた、ドア１４１内に１つまたは複数の容器２０のライン３０を取り付けることができる。ライン３０はまた、連続またはリアルタイム透析液調合システムに接続することも可能である。（ライン２６、２８、３０、３４は、要求に応じて、可撓性管および／または好適なコネクタならびに他の構成要素（ピンチ弁等）を含むことができる）。容器２０は、注入する滅菌腹膜透析液、または他の物質（たとえば、サイクラ１４が、水と混合し、または異なるタイプの透析液を混ぜることによって透析液を処方するために使用する物質）を収容することができる。カセット２４のスパイク１６０にライン３０を接続することができ、スパイク１６０は、図１では取外し可能キャップによって覆われている。より詳細に後述する本発明の一態様では、サイクラ１４は、自動的に、カセット２４の１つまたは複数のスパイク１６０からキャップを取り外し、溶液容器２０のライン３０をそれぞれのスパイク１６０に接続することができる。この特徴は、非滅菌物品のスパイク１６０との接触の機会を低減させることにより、感染または汚染の可能性を低減させるのに役立つことができる。
【００７１】
別の態様では、透析液送達セット１２ａは、カセットスパイク１６０を有していない場合がある。代わりに、１つまたは複数の溶液ライン３０は、図１Ａに示すように、カセット２４の入口ポートに永久的に取り付けることができる。この場合、各溶液ライン３０は、溶液容器または透析液バッグ２０に手動で接続するための（キャップ付き）スパイクコネクタ３５を有することができる。
【００７２】
さまざまな接続を行うことにより、制御システム１６は、ＡＰＤ処置の典型的な一連の充填、滞留および／または排液サイクルを通してサイクラ１４のペースを定めることができる。たとえば、充填段階中、サイクラ１４は、１つまたは複数の容器２０（または他の透析液供給源）から透析液を加熱するためにヒータバッグ２２内に（カセット２４によって）圧送することができる。その後、サイクラ１４は、加熱した透析液をヒータバッグ２２からカセット２４を通して、患者ライン３４を介して患者の腹膜腔内に注入することができる。滞留段階に続き、サイクラ１４は、排液段階を開始することができ、排液段階の間、サイクラ１４は、患者からライン３４を介して（この場合もまたカセット２４により）使用済み透析液を圧送し、使用済み透析液を、排液ライン２８を介して近くのドレーン（図示せず）内に排液する。
【００７３】
サイクラ１４は、溶液容器２０および／またはヒータバッグ２２がサイクラ１４の上方の規定された頭高に配置されることが必ずしも必要ではなく、たとえば、サイクラ１４は必ずしも重力流システムではないためである。代わりに、サイクラ１４は、供給源溶液容器２０がサイクラ１４の上方、下方または同じ高さにあり、患者がサイクラの上方または下方にいる等であっても、重力流を模倣するか、または他の方法で透析液の流れを好適に制御することができる。たとえば、サイクラ１４は、所与の処置の間に、固定の頭高を模倣することができ、または、サイクラ１４は、処置中に透析液に加えられる圧力を増減させるように、有効頭高を変更することができる。サイクラ１４はまた、透析液の流量も調整することができる。本発明の一態様では、サイクラ１４は、充填動作または排液動作の患者の知覚を低減させるように、患者に提供されるかまたは患者から引き出されるときの透析液の圧力および／または流量を調整することができる。こうした調整は、単一の充填および／または排液サイクル中に行うことができ、または、異なる充填サイクルおよび／または排液サイクルにわたって調整することができる。一実施形態では、サイクラ１４は、排液動作の最後の近くで患者から使用済み透析液を引き出すために使用される圧力を漸減させることができる。サイクラ１４は、人為的な頭高を確立することができるため、患者の特定の生理機能または相対的な高さの変化と相互作用する柔軟性を有し、それに適合することができる。
カセット
本発明の一態様では、カセット２４は、溶液供給ラインに対して別個に閉塞可能である患者ラインおよび排液ラインを含むことができる。すなわち、患者ラインへのかつ患者ラインからのセーフティクリティカルな流れは、たとえば、１つまたは複数の溶液供給ラインを通る流れを閉塞させる必要なしに、流れを停止するようにラインを挟むことによって、制御することができる。この特徴により、簡略化したオクルーダ装置を可能にすることができ、それは、患者の安全にほとんどまたはまったく影響を与えない他のラインを閉塞させることとは対照的に、２つのラインのみに関して閉塞を行うことができるためである。たとえば、患者または排液接続が分離された状況では、患者ラインおよび排液ラインを閉塞させることができる。しかしながら、溶液供給ラインおよび／またはヒータバッグラインは、流れるように開放したままであり、サイクラ１４が次の透析サイクルの準備をすることができるようにすることができ、たとえば、患者ラインおよび排液ラインの別個の閉塞は、サイクラ１４に対して、１つまたは複数の容器２０からヒータバッグ２２または他の溶液容器２０に透析液を圧送し続けるのを可能にしながら、患者の安全を確保するのに役立つことができる。
【００７４】
本発明の別の態様では、カセットは、カセットの１つの側または一部に患者ライン、排液ラインおよびヒータバッグライン、カセットの別の側または別の部分、たとえば、カセットの反対側に１つまたは複数の溶液供給ラインを有することができる。こうした配置により、上述したように溶液ラインに関して患者ライン、排液ラインまたはヒータバッグラインの別個の閉塞を可能にすることができる。カセットに取り付けられたラインをタイプまたは機能によって物理的に分離することにより、所定のタイプまたは機能のラインとの相互作用のより効率的な制御が可能になる。たとえば、こうした配置により、簡略化したオクルーダ設計を可能にすることができ、それは、カセットに通じるかまたはカセットからのすべてのラインよりこれらのラインのうちの１つ、２つまたは３つを閉塞させるために必要な力が小さくなるためである。別法として、この配置により、より詳細に後述するように、カセットに対する溶液供給ラインのより有効な自動接続を可能にすることができる。すなわち、溶液供給ラインおよびそれらのそれぞれの接続部が患者ライン、排液ラインおよび／またはヒータバッグラインから離れて配置されて、自動キャップ外しおよび接続装置は、カセットのスパイクからキャップを取り除くとともに、溶液供給ラインのキャップを取り除き、患者ライン、排液ラインまたはヒータバッグラインによる妨げなしにそれぞれのスパイクにラインを接続することができる。
【００７５】
図２は、上述した本発明の態様を組み込んだカセット２４の例示的な実施形態を示す。この実施形態では、カセット２４は、略平面本体を有し、カセット本体の左端部のそれぞれのポートに、ヒータバッグライン２６、排液ライン２８および患者ライン３４が接続され、カセット本体の右端部は、溶液供給ライン３０を接続することができる５つのスパイク１６０を含むことができる。図２に示す配置では、スパイク１６０の各々はスパイクキャップ６３によって覆われ、スパイクキャップ６３を取り除いて、それぞれのスパイクを露出させ、それぞれのライン３０への接続を可能にすることができる。上述したように、ライン３０を、たとえば透析での使用および／または透析液の処方のために、１つまたは複数の溶液容器または他の物質源に取り付け、サンプリングの目的で、または腹膜平衡試験（ＰＥＴ試験）のために、１つまたは複数の収集バッグに接続することができる。
【００７６】
図３および図４は、この例示的な実施形態におけるカセット２４の組立分解図（それぞれ、斜視図および上面図）を示す。カセット２４は、略平面形状を有する比較的薄く平坦な部材として形成され、たとえば、好適なプラスチックからモールドされ、押出成形されまたは他の方法で形成される構成要素を含むことができる。この実施形態では、カセット２４は、カセット２４に対するフレームまたは構造部材として機能するとともに、さまざまな流路、ポート、弁部分等を少なくとも部分的に形成するものとして機能するベース部材１８を含む。ベース部材１８は、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）アクリル樹脂、または環状オレフィンコポリマー／超低密度ポリエチレン（ＣＯＣ／ＵＬＤＰＥ）等の好適なプラスチックまたは他の材料からモールドするかまたは他の方法で形成することができ、比較的剛性があり得る。実施形態では、ＣＯＣ対ＵＬＤＰＥの比は、およそ８５％／１５％であり得る。図３は、ベース部材１８に形成されているヒータバッグ用のポート（ポート１５０）、排液用のポート（ポート１５２）および患者用のポート（ポート１５４）も示す。これらのポートの各々は、たとえば、外側リングまたはスカート１５８から延在する中心チューブ１５６、または中心チューブのみ等、任意の好適な方法で配置することができる。ヒータバッグライン２６、排液ライン２８および患者ライン３４の各々に対する可撓性管は、中心チューブ１５６に接続し、存在する場合は外側リング１５８が係合することができる。
【００７７】
ベース部材１８の両側を、膜１５および１６、たとえば、たとえば、鋳造され、押出成形され、または他の方法で形成されるポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）から作製された可撓性ポリマーフィルムによって覆うことができる。別法として、たとえば、共押出成形可能接着剤（ｃｏｅｘｔｒｕｄａｂｌｅ  ａｄｈｅｓｉｖｅ）（ＣＸＡ）によって合わせて保持される、ポリシクロヘキシレンジメチレンシクロヘキサンジカルボキシレート（ＰＣＣＥ）および／またはＵＬＤＰＥの２つ以上の層のラミネートとして形成することができる。いくつかの実施形態では、膜厚さは、およそ０．００２インチ〜０．０２０インチ厚さの範囲であり得る。好ましい実施形態では、ＰＶＣ系膜の厚さは、およそ０．０１２インチ〜０．０１６インチ厚さの範囲、より好ましくはおよそ０．０１４インチ厚さであり得る。たとえばラミネートシート等、別の好ましい実施形態では、ラミネートの厚さは、およそ０．００６インチ〜０．０１０インチ厚さの範囲、より好ましくはおよそ０．００８インチ厚さであり得る。
【００７８】
膜１５および１６はともに、カセット２４の流路の一部を閉鎖するかまたは他の方法で形成するように機能することができるだけでなく、弁ポートを開放／閉鎖しかつ／またはカセット２４内の流体を移動させるポンプダイヤフラム、隔壁または壁の一部として機能するように、移動させるかまたは他の方法で操作することも可能である。たとえば、膜１５および１６は、ベース部材１８の上に配置して、カセット２４から流体が漏れるのを防止するようにベース部材１８の周縁部の周囲のリムに（たとえば、熱、接着剤、超音波溶接または他の手段によって）封止することができる。膜１５はまた、ベース部材１８の他の内壁、たとえば、さまざまなチャネルを形成する内壁に接合することも可能であり、または、カセット２４がサイクラ１４に好適に取り付けられているとき、ベース部材１８の壁および他の特徴と封止接触するように押圧することができる。したがって、膜１５および１６の両方を、ベース部材１８の周縁リムに、たとえば、使用後にサイクラ１４から取り外す際にカセット２４からの流体の漏れを防止するのに役立つように封止することができるが、ベース部材１８の他の部分には、接触せずに位置するように配置することができる。サイクラ１４内に配置されたカセット２４を、対向するガスケットまたは他の部材の間で圧搾することができ、それにより、膜１５および１６は、周縁部の内側の領域においてベース部材１８と封止接触するように押圧され、それにより、チャネル、弁ポート等を互いから好適に封止する。
【００７９】
膜１５および１６に対する他の構成も可能である。たとえば、膜１６は、本体１８に接合されるかまたは他の方法で一体化される剛性シート状の材料によって形成することができる。したがって、膜１６は、必ずしも可撓性部材であるかまたは可撓性部材を含む必要はない。同様に、膜１５は、その表面全体にわたって可撓性を有する必要はなく、代わりに、ポンプおよび／または弁動作を可能にするように１つまたは複数の可撓性部分と、たとえばカセット２４の流路を閉鎖するために、１つまたは複数の剛性部分とを含むことができる。たとえば、サイクラ１４が、カセット、制御弁およびポンプ機能等の通路を封止するために好適な部材を含む場合、カセット２４は、膜１６または膜１５を含まない場合があることも可能である。
【００８０】
本発明の別の態様によれば、膜１５は、ベース１８の対応するポンプチャンバ１８１のくぼみの形状に密に一致する形状を有するように形成されているポンプチャンバ部分１５１（「ポンプ膜」を含むことができる。たとえば、膜１５は、ベース部材１８のポンプチャンバくぼみに形状が一致する、熱成形された（または他の方法で成形された）ドーム状形状１５１を有する平坦部材として概して形成することができる。予備成形されたポンプチャンバ部分１５１のドーム状形状は、たとえば、図５に示すタイプの真空成形型の上で膜を加熱し成形することによって構築することができる。図５に示すように、型の壁に沿った孔の集まりを通して、真空を加えることができる。別法として、型の壁を、多孔質気体透過性材料から構築することができ、それにより、モールドされた膜の表面がより均一に平滑になる可能性がある。一例では、モールドされた膜シート１５は、真空成形型に取り付けられている間、トリミングされる。そして、真空成形型は、トリミングされた膜シート１５をカセット本体１８に対して押圧し、それらを互いに接合する。一実施形態では、膜シート１５、１６は、カセット本体１８に熱溶接される。このように、膜１５は、ポンプチャンバ１８１に対して移動して、（たとえば、流体をポンプチャンバ１８１から圧送している間、図４の実線に示すように）膜１５が最大限ポンプチャンバ１８１内にかつ（場合によっては）スペーサ要素５０と接触するように移動するときと、（たとえば、流体をポンプチャンバ１８１内に引き込むときに図４に破線で示すように）膜１５がポンプチャンバ１８１から最大限引き抜かれているときとの両方、膜１５の伸張を必要とすることなく（または少なくとも膜１５の最小限の伸張で）圧送作用をもたらすことができる。膜１５の伸張を回避することは、シートの伸張による流体送達圧力の圧力サージまたは他の変化を防止するのに役立ち、かつ／または、ポンプ動作中の圧力変動を最小限にしようとするときにポンプの制御を簡略化するのに役立つことができる。（たとえば、伸張中に膜１５の上にかけられる応力からもたらされる膜１５の引裂きによる）膜１５の破損の可能性の低減、および／またはより詳細に後述するように、ポンプ送達体積測定における正確さの向上を含む、他の利点をみつけることができる。一実施形態では、ポンプチャンバ部分１５１は、たとえば、ポンプチャンバ部分１５１が、ポンプチャンバ容積の約１００％である容積を画定する場合、ポンプチャンバ１８１の約８５％〜１１０％であるサイズを有する（たとえば、容積を画定する）ように形成することができ、ポンプチャンバ部分１５１は、停止している間、応力を受けることなく、ポンプチャンバ１８１内にかつスペーサ５０と接触して位置することができる。
【００８１】
ポンプチャンバ内外の液体の充填および送達ストロークを発生させるために使用される圧力のより優れた制御を提供することには、いくつかの利点がある可能性がある。たとえば、排液サイクル中、ポンプチャンバが患者の腹膜腔から流体を引き出すとき、可能な最小の負圧をかけることが望ましい場合がある。患者は、治療の排液サイクル中、一部には充填ストローク中にポンプによって負圧がかけられているため、不快である可能性がある。充填ストローク中にかけられる負圧に対して予備成形膜が提供することができる追加の制御は、患者の不快を低減させるのに役立つことができる。
【００８２】
カセットポンプチャンバの輪郭に対して予備成形されたポンプ膜を使用することにより、複数の他の利点を具現化することができる。たとえば、ポンプチャンバを通る液体の流量をより均一にすることができ、それは、ポンプストロークを通して一定の圧力または真空をかけることができ、それにより、液体の加熱を調節するプロセスを簡略化することができるためである。さらに、カセットポンプ内の温度変化による、膜を変位させる動力学とともに、ポンプチャンバ内の圧力を測定する正確さに対する影響を、より小さくすることができる。さらに、流体ライン内の圧力スパイクを最小限にすることができる。また、膜の制御（たとえば、空気圧）側において圧力変換器によって測定される圧力を、膜のポンプチャンバ側における液体の実際の圧力と相関させることを、より単純にすることができる。これにより、治療の前の患者および流体源バッグのより正確な頭高測定を可能にし、ポンプチャンバ内の空気を検出する感度を向上させ、容積測定の正確さを向上させることができる。さらに、膜を伸張させる必要をなくすことにより、より大きい容積を有するチャンバの構築および使用を可能にすることができる。
【００８３】
この実施形態では、カセット２４は、ベース部材１８に形成されている複数のポンプチャンバ１８１を含むが、１つのポンプチャンバまたは３つ以上のポンプチャンバが可能である。本発明の態様によれば、ポンプチャンバ１８１の内壁はスペーサ要素５０を含み、スペーサ要素５０は、互いから間隔を空けて配置され、膜１５の部分がポンプチャンバ１８１の内壁と接触するのを防止するのに役立つように、ポンプチャンバ１８の内壁から延在している。（図４における右側ポンプチャンバ１８１に示すように、内壁は、側部１８１ａおよび底部１８１ｂによって画定されている。スペーサ５０は、この実施形態では底部１８１ｂから上方に延在しているが、側部１８１ａから延在するかまたは他の方法で形成されることが可能である。）膜１５がポンプチャンバ内壁と接触するのを防止することにより、スペーサ要素５０はデッドスペース（またはトラップ容積）を提供することが可能であり、それは、ポンプチャンバ１８１内の空気または他の気体を閉じ込めて、状況によってはポンプチャンバ１８１から気体が圧送されるのを抑制するのに役立つことができる。他の場合では、スペーサ５０は、ポンプチャンバ１８１の出口へのガスの移動に役立つことができ、それにより、たとえばプライミング中、ポンプチャンバ１８１からガスを除去することができる。また、スペーサ５０は、膜１５がスペーサ要素５０と接触するように押圧される場合であっても、膜１５がポンプチャンバ内壁に付着するのを防止するのに役立ち、かつ／または流れがポンプチャンバ１８１を通って継続するのを可能にすることができる。さらに、スペーサ５０は、シートが偶発的にポンプチャンバ内壁と非均一に接触する場合、ポンプチャンバの出口ポート（開口部１８７および／または１９１）の時期尚早な閉鎖を防止するのに役立つ。スペーサ５０の構成および／または機能に関するさらなる詳細は、米国特許第６，３０２，６５３号明細書および同第６，３８２，９２３号明細書に提供されており、それらはともに、参照により本明細書に組み込まれる。
【００８４】
本実施形態では、スペーサ要素５０は、ある種の「競技場座席」配置で配置され、それにより、スペーサ要素５０は、同心楕円形パターンで配置され、スペーサ要素５０の端部は、ポンプチャンバ１８１の中心から距離が離れるほど内壁の底部１８１ｂからの高さが増大し、半楕円形ドーム形状領域（図４において点線で示す）を形成する。スペーサ要素５０の端部が、膜１５のポンプチャンバ部分１５１が広がるように意図されたドーム状領域を画定する半楕円形領域を形成するように、スペーサ要素５０を配置することにより、ポンプチャンバ１８１の意図されたストローク容積に対するいかなる低減も最小限にする所望の容積のデッドスペースを可能にすることができる。図３（および図６）に示すように、スペーサ要素５０が配置されている「競技場座席」配置は、楕円形パターンの「通路」または破断部５０ａを含むことができる。破断部（または通路）５０ａは、流体がポンプチャンバ１８１から送達される際にスペーサ要素５０の間の列（空隙またはデッドスペース）５０ｂ全体を通して等しい気体レベルを維持するのに役立つ。たとえば、スペーサ要素５０が、破断部（もしくは通路）５０ａ、または液体および空気がスペーサ要素５０の間を流れるのを可能にする他の手段なしに、図６に示す競技場座席配置で配置された場合、膜１５は、ポンプチャンバ１８１の最外周縁部に位置するスペーサ要素５０の上で底に達することができ、この最外スペーサ要素５０とポンプチャンバ壁の側部１８１ａとの間の空隙に存在するいかなる気体または液体も閉じ込める。同様に、膜１５が任意の２つの隣接するスペーサ要素５０の上で底に達した場合、要素５０間の空隙内のいかなる気体および液体も閉じ込められることが可能である。こうした配置では、ポンプストロークの最後に、液体が外側の列に残る一方で、ポンプチャンバ１８１の中心にある空気または他の気体を送達することができる。スペーサ要素５０の間の空隙の間に破断部（または通路）５０ａまたは他の流体連通手段を提供することは、ポンプストロープ中に空隙を通して等しい気体レベルを維持するのに役立ち、それにより、液体体積が実質的に送達されていない限り、空気または他の気体がポンプチャンバ１８１から出るのを阻止することができる。
【００８５】
いくつかの実施形態では、スペーサ要素５０および／または膜１５は、膜１５がスペーサ５０に接触するように押圧されたときに、概して個々のスペーサ５０に巻き付かないかもしくはその周囲で他の方法で変形しないか、または他の方法でスペーサ５０の間の空隙に著しく延在しないように配置することができる。こうした配置により、１つまたは複数の個々のスペーサ要素５０に巻き付くかまたは他の方法でその周囲で変形することによってもたらされる、膜１５に対するいかなる伸張または損傷も低減させることができる。たとえば、この実施形態では、スペーサ５０間の空隙のサイズを、その幅がスペーサ５０の幅と略等しくするようにすることが有利であることも分かった。この特徴は、膜１５が圧送動作中にスペーサ５０に強制的に接触させられるとき、膜１５の変形、たとえばスペーサ５０の間の空隙内への膜のたるみを防止するのに役立つことが分かった。
【００８６】
本発明の別の態様によれば、ポンプチャンバ１８１の内壁は、膜１５のポンプチャンバ部分１５１が広がるように意図された空間、たとえば半楕円形またはドーム空間より大きいくぼみを画定することができる。こうした場合、ドーム状領域内に延在するのではなく、膜部分１５１が広がるように意図されたドーム状領域の下方に、１つまたは複数のスペーサ要素５０を配置することができる。場合によっては、スペーサ要素５０の端部は、膜１５が広がるように意図されたドーム状領域の周縁部を画定することができる。膜部分１５１が広がるように意図されたドーム状領域の周縁部の外側に、またはそれに隣接してスペーサ要素５０を配置することには、いくつかの利点があり得る。たとえば、１つまたは複数のスペーサ要素５０を、可撓性部材が広がるように意図されたドーム状領域の外側にまたはそれに隣接するように配置することにより、上述したような、スペーサと膜との間のデッドスペースが提供されるとともに、ポンプチャンバ１８１の意図されたストローク容積に対するいかなる低減も最小限になる。
【００８７】
ポンプチャンバ内のスペーサ要素５０は、存在する場合、たとえば図７に示すように、他の任意の好適な方法で配置することができることが理解されるべきである。図７における左側ポンプチャンバ１８１は、図６のものと同様に配置されたスペーサ５０を含むが、ポンプチャンバ１８１のおよそ中心を通って垂直に延びる１つの破断部または通路５０ａのみがある。スペーサ５０は、図６のものと同様である凹状形状を画定するように配置することができ（すなわち、スペーサ５０の頂部は、図３および図４に示す半楕円形上を形成することができ）、球形、箱状形状等を形成するため等、他の好適な方法で配置することができる。図７における右側ポンプチャンバ１８１は、スペーサ５０が、スペーサ５０が垂直に配置され、スペーサ５０間の空隙５０ｂもまた垂直に配置されている実施形態を示す。左側ポンプチャンバと同様に、右側ポンプチャンバ１８１内のスペーサ５０は、半楕円形、球形、箱状または他の任意の好適な形状のくぼみを画定することができる。しかしながら、スペーサ要素５０は、固定の高さ、図示するものとは異なる空間的パターン等を有することができることが理解されるべきである。
【００８８】
また、膜１５自体が、スペーサ要素、またはスペーサ要素５０に加えてもしくはその代わりに、リブ、出っ張り、タブ、溝、チャネル等の他の特徴を有することができる。膜１５におけるこうした特徴は、膜１５の付着等を防止するのに役立ち、かつ／または圧送作用中に移動するときにシートがどのように折り重なるかまたは他の方法で変形するかを制御するのに役立つ等、他の特徴を提供することができる。たとえば、膜１５の出っ張りまたは他の特徴は、シートが一貫して変形するのに役立ち、繰り返されるサイクル中に同じ領域で折り重ならないようにすることができる。繰り返されるサイクルにおいて膜１５を同じ領域で折り重ねることにより、その折り目領域において膜１５が時期尚早に機能しなくなる可能性があり、したがって、膜１５の特徴は、折り目が発生する方法および場所を制御するのに役立つことができる。
【００８９】
この例示的な実施形態では、カセット２４のベース部材１８は、カセット２４内で流体の移動を案内するように、複数の制御可能な弁機能、流体経路および他の構造を画定する。図６は、ベース部材１８のポンプチャンバ側の平面図を示し、それは図３において斜視図にも示す。図８は、ベース部材１８の後側の斜視図を示し、図９は、ベース部材１８の後側の平面図を示す。ポート１５０、１５２および１５４の各々に対するチューブ１５６は、ベース部材１８に形成されているそれぞれの弁ウェル１８３と流体連通している。弁ウェル１８３は、各弁ウェル１８３を包囲する壁によって、かつウェル１８３の周囲の壁との膜１５の封止係合によって、互いから流体的に隔離されている。上述したように、膜１５は、たとえばサイクラ１４に装填されるとき、壁と接触するように押圧されることによって、各弁ウェル１８３の周囲の壁（およびベース部材１８の他の壁）と封止係合することができる。膜１５が弁ポート１８４と封止係合するように押圧されない場合、弁ウェル１８３内の流体は、それぞれの弁ポート１８４内に流れ込むことができる。したがって、各弁ポート１８４は、弁ポート１８４に関連づけられた膜１５の一部を選択的に移動させることにより開閉することができる弁（たとえば、「ボルケーノ弁」）を画定する。より詳細に後述するように、サイクラ１４は、膜１５の一部の位置を選択的に制御することができ、それにより、カセット２４内のさまざまな流体チャネルおよび他の経路を通る流れを制御するように、弁ポート（ポート１８４等）を開閉することができる。弁ポート１８４を通る流れは、ベース部材１８の後側に至る。ヒータバッグおよびドレーンに関連する弁ポート（ポート１５０および１５２）の場合、弁ポート１８４は、ベース部材１８の後側に形成された共通チャネル２００に至る。弁ウェル１８３と同様に、チャネル２００は、シート１６によってカセット２４の他のチャネルおよび経路から隔離され、チャネル２００を形成するベース部材１８の壁との封止接触をもたらす。患者ラインポート１５４に関連する弁ポート１８４の場合、ポート１８４を通る流れは、ベース部材１８の後側の共通チャネル２０２に至る。共通チャネル２００は、本明細書では上部流体バスとも呼ぶこともでき、共通チャネル２０２は、下部流体バスとも呼ぶこともできる
図６に戻ると、（図６にキャップを外して示す）スパイク１６０の各々は、それぞれの弁ウェル１８５と流体連通し、弁ウェル１８５は、壁と、ウェル１８５を形成する壁との膜１５の封止係合とによって、互いから隔離されている。膜１５がポート１８６と封止係合しない場合、弁ウェル１８５内の流体は、それぞれの弁ポート１８６内に流れ込むことができる。（この場合もまた、各弁ポート１８６の上の膜１５の一部の位置は、弁ポート１８６を開閉するようにサイクラ１４によって制御することができる。）弁ポート１８６を通る流れは、ベース部材１８の後側にかつ共通チャネル２０２内に至る。したがって、本発明の一態様によれば、カセットは、カセットの共通のマニホールドまたはチャネルに接続される複数の溶液供給ライン（または、透析液を提供するための物質を提供する他のライン）を有することができ、各ラインは、共通のマニホールドまたはチャネルに対するラインとの間の流れを制御する対応する弁を有することができる。チャネル２０２内の流体は、下部ポンプ弁ウェル１８９（図６を参照）に通じる開口部１８８によって、ポンプチャンバ１８１の下部開口部１８７内に流れ込むことができる。膜１５のそれぞれの部分がポート１９０と封止係合するように押圧されない場合、下部ポンプ弁ウェル１８９からの流れは、それぞれの下部ポンプ弁ポート１９０を通過することができる。図９に示すように、下部ポンプ弁ポート１９０は、ポンプチャネル１８１の下部開口部１８７と連通するチャネルに通じている。ポンプチャンバ１８１から出る流れは、上部開口部１９１を通過し、上部弁ポート１９２と連通するチャネルに入ることができる。上部弁ポート１９２からの流れは（膜１５がポート１９２と封止係合していない場合）、それぞれの上部弁ウェル１９４内に、かつベース部材１８の後側の共通チャネル２００と連通している開口部１９３内に入ることができる。
【００９０】
理解されるように、ポンプチャンバ１８１が、ポート１５０、１５２および１５４のうちの任意のものおよび／またはスパイク１６０のうちの任意のものとの間で流体を圧送することができるように、カセット２４を制御することができる。たとえば、スパイク１６０のうちの１つにライン３０によって接続される容器２０のうちの１つによって提供される新鮮な透析液を、適切なスパイク１６０に対する適切な弁ポート１８６を開放する（かつ、場合によっては、他のスパイクに対する他の弁ポート１８６を閉鎖する）ことにより、共通チャネル２０２内に引き込むことができる。また、下部ポンプ弁ポート１９０を開放することができ、上部ポンプ弁ポート１９２を閉鎖することができる。その後、ポンプチャンバ１８１内の圧力を低下させるように、ポンプチャンバ１８１に関連づけられた膜１５（すなわち、ポンプダイヤフラム１５１）の部分を（たとえば、ベース部材１８およびポンプチャンバ内壁から離れるように）移動させることができ、それにより、流体を、選択されたスパイク１６０を通して、対応する弁ポート１８６を通して、共通チャネル１８１内に、開口部１８８を通して下部ポンプ弁ウェル１８９内に、（開放した）下部ポンプ弁ポート１９０を通して、下部開口部１８７を通してポンプチャンバ１８１内に引き込む。弁ポート１８６は、独立して動作可能であり、任意の所望の順序で、または同時に、スパイク１６０および関連する供給源容器２０の任意の１つまたは組合せを通して、流体を引き込むオプションを可能にする。（当然ながら、流体を引き込むように１つのポンプチャンバ１８１のみが動作すればよい。他のポンプチャンバは、動作不能のままであり、適切な下部ポンプ弁ポート１９０を閉鎖することにより流れに対して封鎖されたままにすることができる。）
ポンプチャンバ１８１内の流体により、下部ポンプ弁ポート１９０を閉鎖することができ、上部ポンプ弁ポート１９２を開放することができる。膜１５がベース部材１８に向かって移動するとき、ポンプチャンバ１８１内の圧力が上昇する可能性があり、それにより、ポンプチャンバ１８１内の流体が、上部開口部１９１を通り、（開放した）上部ポンプ弁ポート１９２を通り上部ポンプ弁ウェル１９４内に、開口部１９３を通って共通チャネル２００内に入る。適切な弁ポート１８４を開放することにより、チャネル２００内の流体を、ヒータバッグポート１５０および／または排液ポート１５２に（かつ、対応するヒータバッグラインまたは排液ライン内に）送ることができる。このように、たとえば、容器２０のうちの１つまたは複数内の流体を、カセット２４内に引き込み、ヒータバッグ２２および／またはドレーンに出るように圧送することができる。
【００９１】
ヒータバッグ２２内の流体を（たとえば、患者の体内に導入するためにヒータトレイの上で好適に加熱された後で）、ヒータバッグポート１５０用の弁ポート１８４を開放し、下部ポンプ弁ポート１９０を閉鎖し、上部ポンプ弁ポート１９２を開放することにより、カセット２４内に引き込むことができる。ポンプチャンバ１８１に関連づけられた膜１５の部分をベース部材１８から離れるように移動させることにより、ポンプチャンバ１８１内の圧力を低下させることができ、それにより、流体流がヒータバッグ２２からポンプチャンバ１８１内に入る。ヒータバッグ２２からの加熱流体でポンプチャンバ１８１を充填した状態で、上部ポンプ弁ポート１９２を閉鎖することができ、下部ポンプ弁ポート１９０を開放することができる。加熱された透析液を患者に送るために、患者ポート１５４用の弁ポート１８４を開放することができ、スパイク１６０用の弁ポート１８６を閉鎖することができる。ポンプチャンバ１８１内の膜をベース部材１８に向かって移動させることにより、ポンプチャンバ１８１内の圧力を上昇させることができ、それにより、流体が、下部ポンプ弁ポート１９０を通り、開口部１８８を通って共通チャネル２０２内に、患者ポート１５４用の（開放した）弁ポート１８４にかつそこを通って流れる。患者に対して所望の体積の加熱された透析液を運ぶために、この動作を好適な回数繰り返すことができる。
【００９２】
患者から排液を行うとき、患者ポート１５４用の弁ポート１８４を開放することができ、上部ポンプ弁ポート１９２を閉鎖することができ、下部ポンプ弁ポート１９０を（スパイク弁ポート１８６を閉鎖した状態で）開放することができる。流体を患者ポート１５４からポンプチャンバ１８１内に引き込むように、膜１５を移動させることができる。その後、下部ポンプ弁ポート１９０を閉鎖することができ、上部弁ポート１９２を開放させることができ、排液ポート１５２用の弁ポート１８４を開放することができる。そして、ポンプチャンバ１８１からの流体を、ドレーンもしくは収集容器内に廃棄するためにまたはサンプリングするために、排液ライン内に圧送することができる。（別法として、サンプリングまたは排液の目的で、１つまたは複数のスパイク１６０／ライン３０に流体を送ることも可能である。）十分な透析液が患者から取り出されて、ドレーンに圧送されるまで、この動作を繰り返すことができる。
【００９３】
ヒータバッグ２２はまた、混合容器としての役割を果たすことも可能である。個々の患者に対する所定の治療要件に応じて、透析液または異なる組成物を有する他の溶液を、好適な溶液ライン３０およびスパイク１６０を介してカセット２４に連結することができる。測定された量の各溶液は、カセット２４を用いてヒータバッグ２２に追加し、マイクロプロセッサメモリに格納され制御システム１６がアクセス可能な１つまたは複数の所定の処方に従って混合することができる。別法として、ユーザが、ユーザインタフェース１４４を介して所定の治療パラメータを入力することができる。透析液、またはスパイク１６０に接続された溶液容器のタイプに基づいて、適切な混合要件を計算するように、制御システム１６をプログラムすることができ、その後、制御システム１６は、混合と患者への処方された混合物の送達とを制御することができる。
【００９４】
本発明の態様によれば、患者に注入されるかまたは患者から取り除かれる透析液にポンプによって加えられる圧力は、排液動作および充填動作中の圧力変動からもたらされる「強く引く」または「引っ張る」という患者の感覚を最小限にすることができるように制御することができる。たとえば、透析液を排液するとき、排液プロセスの最後の近くで、吸引圧力（または真空／負圧）を低下させることができ、それにより、透析液除去の患者の感覚が最小限になる。充填動作の最後に近づくとき、同様の手法を用いることができ、すなわち、充填の最後の近くで、送達圧力（または正圧）を低下させることができる。患者が治療の種々のサイクル中に流体移動に対して事実上敏感であることが分かった場合、種々の充填サイクルおよび／または排液サイクルに対して種々の圧力プロファイルを使用することができる。たとえば、患者が覚醒しているときと比較して、患者が眠っているとき、充填サイクルおよび／または排液サイクル中に相対的に高い（または低い）圧力を使用することができる。サイクラ１４は、たとえば、赤外線動き検知器を用いて、患者の動きが低減した場合に眠っていると推論するか、または血圧、脳波、もしくは睡眠を示す他のパラメータの検出された変化を用いて、患者の睡眠／覚醒状態を検出することができる。別法として、サイクラ１４は、単純に患者に「眠っているか？」と「尋ね」、患者の応答（または応答なし）に基づいてシステム動作を制御することができる。
患者ライン状態検出装置
一態様では、患者ライン状態検出器は、患者ライン３４等、患者への流体ラインが、患者に接続される前に適切にプライミングされるときを検出する。（患者ラインに関して流体ライン状態検出について記載するが、本発明の態様は、任意の好適な管セグメントもしくは他の導管の存在、および／または管セグメントもしくは他の導管の充填状態の検出を含むことが理解されるべきである。したがって、本発明の態様は、任意の好適な導管と管状体検出器を使用することができるため、患者ラインとの使用に限定されない。）いくつかの実施形態では、流体ライン状態検出器を用いて、流体ラインの患者接続端部の管セグメントの適切なプライミングを検出することができる。患者の血管内、体腔内、皮下、または別の器官内の体内留置カテーテルに、患者ライン３４を接続することができる。一実施形態では、患者ライン３４は、腹膜透析システム１０の構成要素とすることができ、患者の腹膜腔に透析液を送達しかつそこから流体を受け取る。ラインの先端部の近くの管セグメントは、検出器のセンサ素子が位置するクレードル内に直立姿勢で配置することができる。図１０は、流体ライン状態検出器１０００の例示的な構成の正面斜視図を示し、流体ライン状態検出器１０００は、ハウジング８２の左側外部に、たとえば正面ドア１４１の左側に、取り付けるかまたは他の方法でそこで露出させることができる。例示の目的で、流体ライン状態検出器について患者ライン状態検出器１０００として記載する。患者ライン３４は、好ましくは、患者に接続される前にプライミングされるべきであり、それは、そうでない場合、患者の体内に空気が送達される可能性があり、合併症の危険性が高まるためである。設定によっては、患者の腹膜透析カテーテルに接続される前に、患者ライン３４内に最大１ｍＬの空気が存在することが許容可能であり得る。後述する患者ライン状態検出器１０００の例示的な構成は、概してこの基準を満たすかまたは超過し、それは、それらの検出器が、ライン３４の適切に配置された管セグメント内の液体レベルを検出することができ、それにより、プライミング後に、ライン３４の先端部に残る空気は、最大でも約０．２ｍＬであるためである。
【００９５】
一態様では、第１構成の患者ライン状態検出器１０００は、ベース部材１００２を含むことができる。ベース部材１００２に取り付けられた（または一般にはともにモールドされた）患者ライン状態検出器ハウジング１００６もある場合があり、それにより、検出器ハウジング１００６は、ベース部材１００２から外側に延在することができる。検出器ハウジング１００６は、チューブまたはコネクタ保持チャネル１０１２を画定し、その中に、患者ライン３４の先端部の近くの管セグメント３４ａまたはその関連するコネクタ３６を配置することができる。ベース部材１００２に面している検出器ハウジング１００６の部分は実質的に中空とすることができ、その結果、検出器ハウジング１００６の後方に開放空洞１００８（図１１おおよび図１３に示す）に生成することができる。開放空洞１００８は、管セグメント３４ａを配置することができるチャネル１０１２の隣におけるセンサ素子（図１３に示す１０２６、１０２８、１０３０および１０３２）の配置および位置決めに適応することができる。代替実施形態では、任意選択的に、ベース部材１００２から外側に延在する安定化タブ１０１０もあり得る。安定化タブ１０１０は凹状外側形状を有することができ、それにより、患者ライン３４が患者ライン状態検出器ハウジング１００６内に配置されたときに、患者ラインコネクタ３６の曲率に実質的に一致することができる。安定化タブ１０１０は、患者ライン３４のプライミング中にコネクタ３６が移動するのを防止するのに役立つことができ、それによってプライミングプロセスの正確さおよび効率を向上させる。検出器ハウジング１００６は、概してチューブまたはコネクタ保持チャネル１０１２を画定するのに役立つ形状を有することができ、チューブまたはコネクタ保持チャネル１０１２はさらに、管セグメント３４ａからチューブコネクタ３６への遷移に対応するように変化する寸法を有することができる。
【００９６】
この例示的な実施形態では、チャネル１０１２は、患者ラインコネクタ３６の形状に実質的に一致することができる。その結果、チャネル１０１２内に配置されたときのコネクタ３６の一部を包含するように、チャネル１０１２は「Ｕ字型」であり得る。チャネル１０１２は、２つの別個の特徴、すなわちチューブ部分１０１４およびクレードル１０１６から構成することができる。別の態様では、チューブ部分１０１４をクレードル１０１６の下方に配置することができる。さらに、一対の側壁１０１８および後壁１０２０によって、クレードル１０１６を形成することができる。側壁１０１８の両方は、形状をわずかに凸状とすることができ、後壁１０２０は、概して平坦であり得るか、または他の方法でコネクタ３６の隣接する部分の形状に概して一致する輪郭を有することができる。側壁１０１８の概して凸状の形状は、クレードル１０１６内に配置されたときの患者ラインコネクタ３６を適所に係止するのに役立つ。
【００９７】
患者ライン状態検出器１０００の第１構成に対する例示的な実施形態では、患者ラインコネクタ３６の領域３６ａは、チャネル１０１２の対向する後壁１０２０に対して固定して位置することができる概して平面の表面を有することができる。さらに、コネクタ３６のこの領域は、反対側に凹部３７を有することができ、それは、コネクタ３６が検出器ハウジング１００６内に配置されるときに、チャネル１０１２の対向する側壁１０１８に隣接して配置することができる。コネクタ３６の側面に位置する隆起要素３７ａによって、凹部３７を画定することができる。これらの凹部３７のうちの１つが、図１０において部分的に見える。２つの側壁１０１８は、凹部３７と係合し、クレードル１０１６内の適所にコネクタ３６を係止するのに役立つ概して嵌合する形状（たとえば、凸形状等）を有することができる。これは、患者ライン３４のプライミング中にコネクタ３６および管セグメント３４ａが検出器ハウジング１００６から不注意に取り外されるのを防止するのに役立つ。コネクタ３６の隆起要素３７ａが、十分に可撓性がある材料（たとえば、ポリプロピレン、ポリエチレンまたは他の同様のポリマー系材料等）から作製される場合、コネクタ３６に対する閾値引張力は、コネクタ３６および管セグメント３４ａを検出器ハウジング１００６から解除することができる。
【００９８】
別の態様では、空洞１０１２のチューブ部分１０１４は、管セグメント３４ａがコネクタ３６に取り付けられる直前の時点で、管セグメント３４ａの大部分を包囲することができる。チューブ部分１０１４は、３つの構造、すなわち２つの側壁１０１８および後壁１０２０を用いて管セグメント３４ａの大部分を収容することができる。実施形態では、２つの側壁１０１８および後壁１０２０は、複数のＬＥＤ（たとえば、図１３におけるＬＥＤ１０２８、１０３０および１０３２等）からの光が、著しく遮られるかまたは拡散されることなく壁を通して向けられるのを可能にするように、透明または十分に半透明（たとえば、プレキシガラスから構築される）であり得る。壁１０１８のうちの１つに沿って、光学センサ１０２６（図１２に示す）も配置することができ、それは、ＬＥＤによって放出されている光を検出することができる。例示する実施形態では、ＬＥＤがハウジング内で配置された領域おいて、主検出器ハウジング１００６内にスナップ式に嵌まるように、透明または半透明のプラスチックインサート１０１９を構成することができる。
【００９９】
図１２は、患者ライン状態検出器プリント回路基板１０２２に表面実装されたＬＥＤ１０２８、１０３０および１０３２ならびに光学センサ１０２６がある斜視配置図を示す。図１３は、検出器回路基板１０２２に実装されたＬＥＤ１０２８、１０３０および１０３２ならびに光学センサ１０２６の平面図を示し、そこでは、検出器回路基板１０２２は、検出器ハウジング１００６の後壁１０２０および側壁１０１８に隣接して配置することができる。図１４は、検出アセンブリ１０００の組立分解斜視図であり、ハウジング１００６に対するプリント回路基板１０２２および半透明または透明のプラスチックインサート１０１９の相対位置を示す。
【０１００】
図１１の例示的な実施形態も参照すると、検出器回路基板１０２２は、支持構造１００４および内部開放空洞１００８の上に配置することができ、内部開放空洞１００８は、ベース部材１００２から外側に延在する検出器ハウジング１００６から形成されている。ベース部材１００２が、支持構造１００４に対して概して垂直であるように、ベース部材１００２および支持構造１００４を互いに取り付けることができ、または一般にはモールディングすることができる。この向きにより、概して、検出器回路基板１０２２の平面が、チャネル１０１２内に固定されたときに管セグメント３４ａの長軸に対して概して垂直であることが可能になる。検出器回路基板１０２２は、開放空洞１００８の断面形状に概して一致することができ、後壁１０２０および側壁１０１８（図１０）によって形成されたチャネル１０１２の断面形状に概して一致する切取り部１０２４（図１２、図１３）も有することができる。そして、開放空洞１００８内に検出器回路基板１０２２を配置することができ、検出器回路基板１０２２の管セグメント３４ａまたはコネクタ３６との適切な位置合わせを確実にするために、切取り部１０２４は、検出器ハウジング１００６の後壁１０２０および側壁１０１８に略隣接している。
【０１０１】
検出器回路基板１０２２は、回路基板１０２２に取り付けることができる複数のＬＥＤおよび少なくとも１つの光学センサを含むことができ、一実施形態では、ＬＥＤおよび光学センサは、回路基板１０２２に表面実装することができる。一態様では、検出器回路基板１０２２は、第１ＬＥＤ１０２８、第２ＬＥＤ１０３０、第３ＬＥＤ１０３２および光学センサ１０２６を含むことができる。第１ＬＥＤ１０２８および第２ＬＥＤ１０３０は、チャネル１０１２の同じ側壁１０１８ａを通して光を向けるように配置することができる。第１ＬＥＤ１０２８および第２ＬＥＤ１０３０によって放出される光は、概して平行方向に、それらが最も近い側壁１０１８ａに対して概して垂直に向けることができる。チャネル１０１２の対向する側壁１０１８ｂに沿って、光学センサ１０２６を配置することができる。さらに、チャネル１０１２の後壁１０２０に沿って、第３ＬＥＤ１０３２を配置することができる。この例示的な実施形態では、ＬＥＤおよび光学センサ１０２６のこうした構成により、患者ライン状態検出器１０００は、患者ライン３４をプライミングする過程の間に３つの異なる状態、すなわち管セグメント３４ａまたはコネクタ３６が略完全に流体で充填されている（プライミング済み状態）、管セグメント３４ａまたはコネクタ３６が完全には充填されていない（非プライミング状態）、またはチャネル１０１２に管セグメント３４ａおよび／またはコネクタ３６が存在しない（ライン不在状態）を検出することができる。
【０１０２】
たとえば腹膜透析システム１０等の腹膜透析システムで使用される場合、このように検出器回路基板１０２２を構成することにより、ＰＤサイクラコントローラシステム１６に適切な制御信号を送信することができる。そして、コントローラシステム１６は、ユーザに対し、ユーザインタフェース１４４を介して、腹膜透析カテーテルへの接続を行う前に、患者ライン状態検出器１０００においてライン３４の先端部を位置決めするように通知することができる。そして、コントローラは、患者ライン状態検出器１０００内における管セグメント３４ａの配置をモニタリングすることができる。そして、コントローラは、続いて、ライン３４のプライミングを指示し、ライン３４がプライミングされるとプライミングの終了を指示し、その後、ユーザに対して、患者ライン状態検出器１０００からライン３４の先端部を分離し、それをユーザの腹膜透析カテーテルに接続するように指示することができる。
【０１０３】
ＬＥＤ１０２８、１０３０および１０３２ならびに光学センサ１０２６を回路基板１０２２に表面実装することは、装置に対する製造プロセスを単純化することができ、患者ライン状態検出器１０００および回路基板１０２２が相対的に小さい空間を占有するのを可能にすることができ、ＬＥＤまたは光学センサの互いに対するまたはチャネル１０１２への移動から生じる可能性がある誤差を排除するのに役立つことができる。センサ構成要素の表面実装なしでは、装置の組立中、またはその使用中に、構成要素の位置ずれが発生する可能性がある。
【０１０４】
一態様では、ＬＥＤ１０３２の光軸（または中心光軸）は、光学センサ１０２６の光軸に対して斜角を形成することができる。例示する実施形態では、第１ＬＥＤ１０２８、第２ＬＥＤ１０３および光学センサ１０２６の光軸は、各々、互いにかつチャネル１０１２の後壁１０２０に対して概して平行である。したがって、ＬＥＤから光学センサ１０２６に向けられる光の量は、（ａ）チャネル１０１２内の半透明または透明の導管の存在もしくは不在、および／または（ｂ）（たとえば、管セグメント３４ａであり得る）導管内の液体の存在に応じて変化する可能性がある。好ましくは、チャネル１０１２内の半透明または透明の管セグメント３４ａの存在によってＬＥＤ１０３２によって放出される光の一部を屈折させるために、光学センサ１０２６から最も遠い側壁（たとえば、１０１８ａ）の近くに、ＬＥＤ１０３２を配置することができる。光学センサ１０２６から離れるかまたはそれに向かう屈折の程度は、管セグメント３４ａにおける流体の存在または不在によって決まる可能性がある。
【０１０５】
さまざまな実施形態では、光学センサ１０２６に対するＬＥＤ１０３２の斜角により、チャネル１０１２に半透明または透明な導管を備えた、液体の存在または不在を判断するよりロバストなシステムが生成される。ＬＥＤ１０３２は、その光軸が、光学センサ１０２６の光軸に対して９１°〜１７９°の任意の角度を形成することができるように、配置することができる。好ましくは、角度は、光学センサの光軸に対して約９５°〜約１３５°の範囲内に設定することができる。より好ましくは、ＬＥＤ１０３２は、光学センサの光軸に対して約１１５°±５°の光軸を有するように設定することができる。図１３に示す例示的な実施形態では、光学センサ１０２６の光軸に対するＬＥＤ１０３２の光軸の角度θは、およそ１１５°±５°に設定された。（この特定の実施形態における光学センサ１０２６の光軸は、後壁１０２０に対しておよそ平行であり、側壁１０１８ｂに対しておよそ垂直である。）光学センサ１０２６の光軸に対してＬＥＤ１０３２の角度を付けることの利点は、約１１５°の角度で向けられたＬＥＤ１０３２と、これに対する、光軸が、光学センサ１０２６の光軸に対して垂直または平行に向けられたＬＥＤとを用いて、空気充填チューブセグメント（ドライチューブ）から流体充填チューブセグメント（ウェットチューブ）を識別する際に、光学センサ１０２６の性能を比較する一連の試験において確認された。その結果により、角度付きＬＥＤベースシステムは、管セグメント３４ａにおける液体の存在または不在を識別するのによりロバストであることが分かった。角度付きＬＥＤ１０３２を用いることにより、超えると空の管セグメント３４ａを確実に検出することができる、光学センサの信号強度閾値を選択することが可能であった。また、下回ると流体充填管セグメント３４ａを確実に検出することができる、光学センサ信号強度閾値を選択することも可能であった。
【０１０６】
図１５は、患者ライン状態検出器１０００が液体充填管セグメント３４ａ（プライミング済み状態）と空の管セグメント３４ａ（非プライミング状態）とを識別することができることを実証する試験結果のグラフを示す。その結果は、光学センサ１０２６の光軸に対して約１１５°の角度で向けられたＬＥＤ１０３２（第３ＬＥＤ）と、光学センサ１０２６の光軸に対しておよそ平行に向けられたＬＥＤ１０３０（第２ＬＥＤ）とに対して記録された。図１５においてプロットされた結果により、患者ライン状態検出器１０００が、プライミング済み状態と非プライミング状態とを確実に区別することができることが実証される。ＬＥＤ１０３０から受け取られる光に関連する相対信号強度がおよそ０．４以上であった場合、ＬＥＤ１０３２から受け取られた光信号のみを使用して、非プライミング状態対プライミング済み状態に対する上限信号検出閾値１０２７および下限信号検出閾値１０２９を決定することができた。上限閾値１０２７を用いて、非プライミング状態を識別することができ、下限閾値１０２９を用いて、プライミング済み状態を識別することができる。上限閾値１０２７より上に位置するデータ点は、空の管セグメント３４ａ（非プライミング状態）に関連づけられ、下限閾値１０２９より下に位置するデータ点は、液体充填管セグメント３４ａ（プライミング済み状態）に関連づけられる。これらの２つの閾値の間の相対的に狭い領域１０３１は、管セグメント３４ａのプライミング状態の評価が不確定である可能性がある、ＬＥＤ１０３２から受け取られた光に関連づけられた相対信号強度の範囲を画定する。ＬＥＤ１０３２から受け取られる光に関連づけられた信号強度がこの不確定範囲内にある場合はいつでも、ユーザに対して適切なメッセージを送信するように、コントローラ（たとえば、制御システム１６等）をプログラムすることができる。たとえば、ユーザに対して、管セグメント３４ａおよび／またはコネクタ３６が患者ライン状態検出器１０００に適切に取り付けられているか否かを評価するように指示することができる。腹膜透析システムに関連して、光学センサ１０２６が、空の管セグメント３４ａに対応する信号を生成する場合、コントローラは、透析液で患者ライン３４をプライミングし続けるようにサイクラに指示することができる。コントローラが、液体充填管セグメント３４ａに対応する信号を用いて、それ以上のプライミングを停止し、ユーザに対して、流体ライン３４が透析カテーテルに接続される準備ができていることを指示することができる。
【０１０７】
実施形態では、サイクラコントローラは、プライミング処置の開始時、ＬＥＤのうちの１つからの受け取った信号を連続的にモニタリングすることができる。受け取った信号の変化を検出すると、コントローラは、ＬＥＤのすべてを用いる完全な測定を行うために、さらなる流体圧送を停止させることができる。受け取った信号が、十分に、ウェットチューブを示す範囲内にある場合、さらなるプライミングを停止させることができる。しかしながら、受け取った信号が、不確定領域１０３１内または「ドライ」領域内にある場合、サイクラは、圧送カセットによる患者ライン内への流体の一連の小さい漸増するパルスを命令し、流体の各パルスの後、ＬＥＤ信号強度を繰り返し読み取る。そして、センサのレベルにおいて流体充填ラインを示す読取が達成されるとすぐに、プライミングを停止させることができる。弁の短いパルスを命令して、圧力リザーバをポンプ作動チャンバまたは制御チャンバに接続することにより、流体の漸増パルスを達成することができる。別法として、コントローラは、ポンプ作動チャンバまたは制御チャンバに連続した圧力を加えることを命令し、ポンプの出口弁に対して、一連の流体パルスを生成するように短い時間開放して閉鎖するように命令することができる。
【０１０８】
図１６は、光軸が光学センサ１０２６の光軸に対しておよそ垂直であるＬＥＤ（ＬＥＤｄ）と比較したときの、角度付きＬＥＤ１０３２（ＬＥＤｃ）の優位性を実証する試験結果のグラフを示す。この場合、ＬＥＤからの光に応答して光学センサ１０２６によって生成された相対信号強度が、ＬＥＤからの光に関連づけられた信号強度に対してプロットされた。液体充填済み（「プライミング済み」）管セグメント３４ａと空（「非プライミング」）管セグメント３４ａとの間の幾分かの分離が、約０．０１５のＬＥＤ相対信号強度で明白であったが、この閾値に基づいて「プライミング済み」データ点から識別することができない実質的な数の「非プライミング」データ点１０３５が残った。一方、０．０２８〜０．０３のＬＥＤｃからの光に関連づけられた相対信号強度１０３３は、「プライミング済み」管セグメント３４ａ（プライミング済み状態）と「非プライミング」管セグメント３４ａ（非プライミング状態）とを有効に識別することができる。したがって、角度付きＬＥＤ（１０３２）は、直角に向けられたＬＥＤより信頼性の高いデータを生成することができる。
【０１０９】
別の実施形態では、患者ライン状態検出器１０００はまた、管セグメント３４ａがチャネル１０１２に存在するか否かを判断することができる。一態様では、第１ＬＥＤ１０２８および第２ＬＥＤ１０３０は、隣同士に配置することができる。一方のＬＥＤ（たとえば、ＬＥＤ１０２８）は、その光軸がチャネル１０１２内の適切に位置決めされた半透明または透明の導管または管セグメント３４ａのおよそ中心を通過するように配置することができる。第２ＬＥＤ（たとえば、ＬＥＤ１０３０）は、その光軸がチャネル１０１２内の導管または管セグメント３４ａに対して中心から外れてわずかにシフトするように配置することができる。光学センサ１０２６がチャネル１０１２の反対側にある状態で、このように、チャネル１０１２の一方の側の中心に／中心から外れてＬＥＤを対にすることにより、チャネル１０１２内に液体導管または管セグメント３４ａが存在するかまたは不在であるかを判断する信頼性が向上することが分かった。管セグメント３４ａが交互に、チャネル１０１２内に、不在である、存在するが適切に配置されていない、または存在し適切に配置された、一連の試験では、光学センサ１０２６によって第１ＬＥＤおよび第２ＬＥＤ１０３０から信号測定値が取得された。各ＬＥＤから受け取られた信号は、互いに対してプロットされ、その結果を図１７に示す。
【０１１０】
図１７に示すように、管セグメント３４ａがチャネル１０１２（領域１０３９）に不在であった場合の大部分では、ＬＥＤａに起因する光学センサ１０２６によって受け取られた信号強度（ＬＥＤａ受信強度）は、ＬＥＤａがチャネル１０１２内の任意の管の既知の不在状態で点灯された校正ステップ中にＬＥＤａから受け取った信号強度と著しく異らないことが分かった。同様に、ＬＥＤｂに関連づけられた信号強度（ＬＥＤｂ受信強度）は、ＬＥＤｂがチャネル１０１２内の任意の管の既知の不在状態で点灯された校正ステップ中のＬＥＤｂとは著しく異ならないことが分かった。患者ライン状態検出器１０００は、ＬＥＤａのその校正値に対する比およびＬＥＤｂのその校正値に対する比が、各々およそ１±２０％である場合、チャネル１０１２内にチューブが存在しないと確実に判断することができる。好ましい実施形態では、閾値比は、１±１５％に設定され得る。患者ライン状態検出器１０００が腹膜透析サイクラとともに使用される実施形態では、図１７の領域１０３９内のＬＥＤａおよびＬＥＤｂの値を使用して、たとえば、チャネル１０１２におけるチューブセグメント３４ａの不在を示すことができる。さらなる圧送動作を休止し、患者ライン状態検出器１０００内の患者ライン３４の先端部に適切に位置決めすることが必要であることを、ユーザインタフェース１４４を介してユーザに通知するように、サイクラコントローラをプログラムすることができる。
【０１１１】
上述した３つのＬＥＤおよび光学センサ１０２６の構成および位置合わせは、広範囲の半透明性を有する半透明または透明の流体導管（たとえば、管セグメント３４ａ）を用いて必要なデータを生成することができる。さらなる試験では、患者ライン状態検出器１０００は、著しく異なる程度の半透明性を有する管のサンプルを用いて、流体導管内の空気から液体を識別するか、または流体導管の存在もしくは不在を識別するための信頼性の高いデータを提供することができることが分かった。それはまた、使用されているＰＶＣ管が、滅菌されていないかまたは滅菌されている（たとえば、ＥｔＯＸで滅菌されている）かに関する信頼性の高いデータを提供することもできた。
【０１１２】
ＬＥＤから光学センサ１０２６によって取得された測定値は、管セグメント３４ａの状態を検出するために患者ライン状態検出器アルゴリズムへの入力として使用することができる。充填された管セグメント３４ａ、空の管セグメント３４ａまたは不在の管セグメント３４ａを検出する以外に、アルゴリズムの結果は不確定である可能性があり、場合によっては、患者ライン状態検出器１０００内の管セグメント３４ａの移動または不適切な位置決め、または場合によっては患者ライン状態検出器１０００のチャネル１０１２内の異物の存在を示す。製造のばらつきにより、ＬＥＤからの出力および光学センサ１０２６の感度が、種々のアセンブリ間で変化する可能性がある。したがって、患者ライン状態検出器１０００の初期校正を行うことが有利である可能性がある。たとえば、以下の手順を用いて、ＬＥＤおよびセンサの校正値を得ることができる。
【０１１３】
（１）管セグメント３４ａが患者ライン状態検出器１０００に装填されていないことを確実にする。
（２）光学センサ１０２６に対して以下の４つの異なる状態に関して問い合わせる。
【０１１４】
（ａ）ＬＥＤ点灯なし
（ｂ）第１ＬＥＤ１０２８（ＬＥＤａ）点灯
（ｃ）第２ＬＥＤ１０３０（ＬＥＤｂ）点灯
（ｄ）第３ＬＥＤ１０３２（ＬＥＤｃ）点灯
（３）「ＬＥＤ点灯なし」信号値を他の信号値の各々から減算して、それらの環境補正値を求め、「チューブなし」校正値としてこれらの３つの測定値を格納する。
【０１１５】
ＬＥＤおよびセンサに対する校正値が得られると、管セグメント３４ａの状態を検出することができる。この例示的な実施形態では、患者ライン状態検出器アルゴリズムは、以下のように試験において状態検出を行なう。
【０１１６】
（１）光学センサ１０２６に対して以下の４つの異なる状態に関して問い合わせる。
（ａ）ＬＥＤなし
（ｂ）第１ＬＥＤ１０２８（ＬＥＤａ）点灯
（ｃ）第２ＬＥＤ１０３０（ＬＥＤｂ）点灯
（ｄ）第３ＬＥＤ１０３２（ＬＥＤｃ）点灯
（２）「ＬＥＤ点灯なし」値を他の値の各々から減算して、それらの環境補正値を求める。
【０１１７】
（３）各ＬＥＤに関連づけられた試験値をそれらの対応する校正（「チューブなし」）値で除算することによって相対ＬＥＤ値を計算する。
結果
環境補正ＬＥＤａ値が０．１０未満である場合、検出器に異物がある可能性があり、または、不確定な結果がユーザに報告される可能性がある。
【０１１８】
環境補正ＬＥＤａおよびＬＥＤｂ値がそれらのそれぞれの格納された校正（チューブなし）値の±１５％の範囲内にある場合、管セグメントが検出器内に存在しないことをユーザに報告する。
【０１１９】
環境補正ＬＥＤｂ値がその格納された校正（チューブなし）値の約４０％以上である場合、
（ａ）ＬＥＤｃに関連づけられた信号を確認し、
（ｉ）ＬＥＤｃに関連づけられた環境補正信号がその校正（「チューブなし」）値の約１５０％以上である場合、管セグメントが空であることをユーザに報告する。
【０１２０】
（ｉｉ）ＬＥＤｃに関連づけられた環境補正信号がその校正（「チューブなし」）値の約１２５％以下である場合、管セグメントが液体で充填されていることをユーザに報告する。
【０１２１】
（ｉｉｉ）上記以外、結果は不確定であり、その測定を繰り返すか（たとえば、管セグメントが移動中である可能性があり、凹凸がある可能性があり、または不明瞭である可能性がある）、または、検出器に適切に挿入されていることを確実にするように管セグメントを確認すべきであることをユーザに報告する。
【０１２２】
環境補正ＬＥＤｂ値がその格納された校正（「チューブなし」）値の約４０％未満である場合、ドライチューブの存在を確定するためのＬＥＤｃ閾値は、より大きくなる可能性がある。一実施形態では、たとえば、ＬＥＤｃの空のチューブ閾値は、以下の関係に従うことが経験的に分かった（［ＬＥＤｃの空のチューブ閾値］＝−３．７５×［ＬＥＤｂ値］＋３）。
【０１２３】
管セグメント３４ａが患者ライン状態検出器１０００に搭載されたと判断されると、患者ライン状態検出器アルゴリズムは、以下を行なうことができる。
ａ）ＬＥＤが点灯なしであるか光学センサ１０２６に対して問い合わせ、これをＬＥＤなし値として格納する。
【０１２４】
ｂ）ＬＥＤｃを点灯する。
ｃ）光学センサ１０２６に対して問い合わせ、ＬＥＤなし値をＬＥＤｃ値から減算し、これを初期値として格納する。
【０１２５】
ｄ）圧送を開始する
ｅ）光学センサ１０２６に対して問い合わせ、ＬＥＤなし値を次のＬＥＤｃ値から減算する。
【０１２６】
ｆ）この値が初期値の７５％未満である場合、管セグメント３４ａが液体で充填されていると断定し、圧送を手薄し、上記の手順を用いて検出器状態を確認し、指示されたときに、ユーザに対してプライミングが完全したことを報告する。そうでない場合、問合せ、計算および比較を繰り返し続ける。一実施形態では、たとえば０．００５〜０．０１秒毎等、要求通りの頻度で問合せプロトコルを行なうように、システムコントローラをプログラムすることができる。実施形態では、問合せサイクル全体を、好都合に０．５秒毎に行うことができる。
【０１２７】
図１８は、６つのサイクルに対するサンプル校正手順の結果を示す。ウェットチューブからドライチューブを識別する信号強度範囲（「ウェット／ドライ閾値」範囲）は、異なるサイクル間で変化することが留意される。（これらの範囲のばらつきは、さまざまな構成要素の製造、組立および位置決めのわずかなばらつきによる可能性がある。）したがって、校正において、各サイクラに対して、ウェットチューブによって生成されるデータ点からドライチューブによって生成されるデータ点を最適に分離するウェット／ドライ閾値信号強度範囲を割り当てることができる。
【０１２８】
図１９は、患者ライン状態検出器１０００の第２構成の斜視図を示す。さまざまな種類の患者ラインコネクタに対応するために、２つ以上の異なる患者ライン状態検出器構成が必要である場合がある。この例示的な実施形態では、第２構成の患者ライン状態検出器１０００は、第１構成の患者ライン状態検出器１０００とほとんど同じ構成要素を含むことができる。しかしながら、異なる種類のコネクタに対応するために、第２構成は、第１構成の患者ライン状態検出器１０００で見いだされる安定化タブ１０１０ではなく、ハウジング１００６の上方に隆起要素１０３６を含むことができる。隆起要素１０３６は、概して、標準的な患者ラインコネクタキャップまたはコネクタフランジの形状に一致することができる。
【０１２９】
本開示の態様によれば、検出器ハウジング１００６は、チューブ部分１０１４を含まない場合がある。したがって、ＬＥＤおよび光学センサがチューブの一部ではなく半透明または透明の患者ラインコネクタ３６の隣に配置され得るように、検出器回路基板１０２２の配置を可能にするように、開放空洞１００８を配置することができる。したがって、チャネル１０１２は、コネクタ３６を通るＬＥＤ光の透過に対応するように異なる形状とすることができる。
【０１３０】
いくつかの実施形態では、流体ライン検出器１０００は、管のセグメントのプライミング状態を検出するために使用されるのではなく、単に１つまたは複数のＬＥＤを使用して、流体ライン検出器１０００においてラインセグメントの存在を検出することができる。ラインセグメントの存在および適切な設置は、上述した実施形態より少ないＬＥＤを用いて判断することができる。
【０１３１】
他の実施形態では、別のタイプのセンサを用いて、流体ライン３０または患者ライン３４等の流体ラインに関連する１つまたは複数の関心のある状態を検出することができる。たとえば、流体ライン検出器１０００は、電気もしくは磁気接点スイッチ、またはマイクロスイッチ等の物理的に作動するスイッチを含むことができる。流体ライン検出器１０００は、こうしたスイッチの作動により、流体ラインコネクタ３６または管セグメント３４ａの存在を検出することができる。いくつかの実施形態では、流体ライン検出器１０００において２つ以上のこうしたスイッチを使用することができる。これによって幾分かの冗長性を提供することができ、またはこれを用いて、関心のある複数のラインセグメントが適切に設置されていることを検出することができる。実施形態では、たとえば、管セグメント３４ａがチャネル１０１２内に設置されたときに駆動されるように、チャネル１０１２にマイクロスイッチを配置することができる。別法としてまたはさらに、流体ラインコネクタ３６が流体ライン検出器１０００に配置されたときに駆動されるように、たとえば、クレードル１０１６内にマイクロスイッチを配置することができる。こうした実施形態では、サイクラコントローラ（たとえば、制御システム１６）は、１つまたは複数のスイッチのすべてが、ラインおよび／またはコネクタが流体ライン検出器１０００内に適切に設置されていることを示すまで、管のプライミングを可能にしない場合がある。
【０１３２】
別の実施形態では、流体ライン検出器１０００は、スプリットリング共振器ベースのセンサを用いてチューブセグメントの存在および状態を検知することができる。こうした検出器は、たとえば、２０１４年７月２５日に出願され、Ｓｙｓｔｅｍ，Ｍｅｔｈｏｄ  ａｎｄ  Ａｐｐａｒａｔｕｓ  ｆｏｒ  Ｂｕｂｂｌｅ  Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ  ｉｎ  ａ  Ｆｌｕｉｄ  Ｌｉｎｅ  Ｕｓｉｎｇ  ａ  Ｓｐｌｉｔ−Ｒｉｎｇ  Ｒｅｓｏｎａｔｏｒと題する米国特許出願第１４／３４１，２０７号明細書に示されかつ記載されており、その出願の内容は参照により本明細書に組み込まれる。
【０１３３】
いくつかの実施形態では、流体ライン検出器１０００のセンサは、流体ライン検出器１０００に設置された流体ライン３４のタイプ（たとえば、大人用サイズ対小児用サイズ、不透明対半透明等）を検出するように構成することができる。流体ラインコネクタ３６および／または管セグメント３４ａは、たとえば、使用されているラインのタイプに応じて、異なる識別特徴（たとえば、異なる幾何学的形状）を有することができる。こうした識別特徴の存在または不在を検知することに基づいて、いずれのタイプのラインが存在するかを認識するように、流体ライン検出器１０００のセンサを構成することができる。
【０１３４】
たとえば、流体ライン検出器１０００がマイクロスイッチを使用するように構成されている場合、特定のタイプの流体ラインコネクタ３６の存在を検出するようにスイッチを構成することができる。各タイプのラインにおける流体ラインコネクタ３６は、異なる特徴（たとえば、異なる突起もしくは空隙、または異なるように配置された突起もしくは空隙）を含むことができる。流体ライン検出器１０００に設置されると、流体ラインコネクタ３６は、特定のタイプの流体ラインコネクタ３６の存在を検出するために、所定のスイッチまたはスイッチ群を動かす可能性がある。スイッチの無効なまたは予期しない組合せが駆動された場合、またはサイクラもしくは医療機器と使用するように意図された流体ライン形状に対応しないスイッチの組合せが駆動された場合、ユーザに対して不適合なまたは不適切なラインを通知するように、コントローラをプログラムすることができる。スイッチのこの配置を用いて、不適切に設置されたラインまたはコネクタを検出することも可能である。
【０１３５】
他の実施形態では、液体流がライン３４の先端部の内腔内またはライン３４の先端部におけるコネクタ３６内で空気流に置き換わったときを検出することにより、流体ライン３４の液体によるプライミングの完了を推断することができる。（重力によりまたは能動的な圧送により）所定の力を受けているときに、液体の流量をモニタリングすることにより、所与の内径の内腔内の空気と液体との間の流れに対する抵抗の差を検出することができる。内腔の内径は、空気流と液体流との識別を最適化するように選択することができる。大部分の場合、これは、流体ライン３４または先端コネクタの端部の近くまたはその部分に流量制限部を導入することを含む。ライン３４またはコネクタ３６の先端部における適切に選択された流量制限部により、ライン３４から出る比較的制限されない空気流が可能になるとともに、ライン３４を通る液柱の進行を遅くするのに十分、液体流が妨げられる。この液体流抵抗の増大または制限ゾーンの前後の圧力降下の変化は、液体流路における流量計を使用することにより、または所定時間間隔にわたる上流のポンピングチャンバにおける液体の体積の変化を測定することにより、検出することができる。膜ベースの容積式ポンプが使用される実施形態では、ポンプの作動チャンバ内の圧力を（たとえば、ボイルの法則、または閉鎖空間における理想気体の他の圧力−体積関係を適用することによって）モニタリングすることにより、ポンピングチャンバ内の液体体積の変化の速度を計算することができ、作動チャンバ内の圧力は、ポンプのポンピングチャンバ内の圧力を示す。流体ラインから液体流データを受け取るか、またはポンピングチャンバ内の圧力変化を測定することによりポンピングチャンバから出る液体流を計算するコントローラは、液体流を所定値と比較することができる。別法として、コントローラは、液体流量の低下を計算し、流量の変化を予測知と比較して、流体ラインが液体でプライミングされたことを宣言することができる。
【０１３６】
流れが妨げられるゾーンは、狭窄部、障害物、部分的閉塞部または制限部（たとえば、オリフィス）を含むことができ、それは、空気の容易な通過を可能にするが、透析液等の液体の通過を妨げる。その特徴は、流体ラインの基端セクションにおける流体導管の断面積より小さい断面積を有する領域を含む、先端管または流体コネクタ３６の短いセグメントを含むことができる。本明細書で用いる「制限部」は、流体導管における空気と液体とで区別をして流れに対する抵抗を増大させる任意の特徴を包含するように意図される。
【０１３７】
実施形態では、制限部は、流体ラインまたは関連するコネクタの先端部から取外し可能であり得る。たとえば、制限部は、流体ライン３４のプライミング中に流体ライン３４の適所に残る栓またはキャップに含めることができる。制限部は、たとえば、製造中に栓またはキャップの一部としてモールドすることができる。この制限部は、キャップの栓部分における凹部、空隙、チャネルまたは他の流路であり得る。キャップの栓部分を、流体導管内に直接、または取り付けられたコネクタ３６の内腔内に、挿入することができる。別法として、栓またはキャップの栓部分は、流体導管または関連するコネクタ内腔の直径より小さい直径を有するようなサイズとすることができる。キャップが設置されると、栓部分は、流体導管の一部を閉塞して、栓の外面と導管の内壁との間に小さい間隙をもたらし、それにより、制限部を生成する。
【０１３８】
流体ライン３４をプライミングするために流体を圧送するとき、流体は、空気が制限部を通って流体ライン３４から出て自由に変位する際に、相対的に高い流量で移動する。液体が制限部に達するときのインピーダンスの上昇により、流量が低速になる。プライミングが発生する際に１つまたは複数のセンサから入力を受け取っているコントローラによって、流量をモニタリングすることができる。流量が低下すると、空気が、制限部を越えてラインから押し出され、所与の加えられた力が、このとき、液体を、制限部に押し通そうとしていることを推断することができる。いくつかの実施形態では、コントローラは、さらなるロジックを採用して、流体ラインにおける液体流量の低減に対する複数のあり得る原因を識別することができる。
【０１３９】
制限部が（流体ラインの先端部、または取り付けられたコネクタ内に配置された）オリフィスである実施形態では、オリフィス開口部の断面積は、液体流に対する所望の量のインピーダンスを生成するように選択することができる。さらに、選択される圧送圧力は、空気を圧送するときの流量と液体を圧送するときの流量とが、検出可能に異なるように、選択することができる。
【０１４０】
流体ライン３４が完全にプライミングされる箇所のわずかに上流に制限部を配置することが望ましい場合がある。これにより、コントローラが、液体流に対するインピーダンスが変化したか否かを判断している判断または認識期間中に、幾分かの液体が制限部を通って流れることができる。制限部から下流にライン容積があることにより、コントローラがプライミングの判断を行い、流体ポンプを停止する間、追加の液体を収容する流体バッファを提供し、したがって、流体ラインの先端部から出る液体のオーバーフローを防止するのに役立つ。好ましくは、液体流インピーダンスの変化に応答する圧送システムの遅延特性は、システムパラメータが選択されると、システムに対して経験的に確定される。これらのパラメータとしては、たとえば、ポンプによって加えられる力または圧力、圧送体積確定または流量測定の頻度、管の内径および長さ、流量制限部の特性、ならびにコントローラおよびポンプの応答時間を挙げることができる。システム特性が確定すると、オーバーフローを防止するために必要な制限後の管またはコネクタバッファ容積を、経験的に求めることができる。例示的な目的で、制限部を通る流量が３０ｍＬ／分であり、かつコントローラおよびポンプがインピーダンス変化を認識してそれに応答するのに約５秒かかる場合、システムがインピーダンス変化に応答している間、約２．５ｍＬのヒステリシス流体体積が移動する。こうした実施形態では、制限部を越えた下流容積は、およそ２．５ｍＬ、または２．５ｍＬをわずかに超えるように設定することができる。これは、ラインをオーバープライミングして流体がラインをオーバーフローして漏れ出るようにすることなく、プライミング中に流体ライン３４に残っている空気の量を最小限にするのに役立つような役割を果たすことができる。
【０１４１】
別法として、制限部は、インピーダンス変化が検出されている間に、制限流路容積が予期される流量に近づくのを可能にする距離、ライン軸に沿って延在することができる。この実施形態は、制限部が流体ラインキャップ内に含まれる場合に望ましい可能性がある。
【０１４２】
いくつかの実施形態では、空気透過性であるが実質的に液体不透過性である材料を使用して、液体流を制限することができる。こうした材料は、比較的無制限の空気の通過を可能にするが、液体の通過を制限するかまたは阻止することができる。この材料は、流体ライン３４の端部に配置することができ、空気がライン３４から圧送されるのを可能にするが、ライン３４がプライミング状態に達したときのオーバーフローおよびこぼれを防止することができる。そして、たとえば、ユーザがラインのキャップをはずすと、流体ラインキャップとともに材料を取り除くことができる。いくつかの具体的な実施形態では、使用される材料は、Ｇｏｒｅｔｅｘまたは別の同様の材料（たとえば、微多孔性またはマクロ多孔性のいずれかであり得る通気性材料）であり得る。上述したように、液体が材料に達するときの流量の低下が、流体ライン３４がプライミング状態に達したことを通知する。
【０１４３】
図２０および図２１は、流体ラインキャップ５３２０、流体ライン３４および流体ラインコネクタ３６の代表的な実施形態霊を示す。図示するように、制限部５３２２が、流体ライン３４内に含まれている。他の例では、キャップ５３２０は、図示する制限部５３２２と同様の制限部を組み込んだ内面特徴を有することができる。この例では、制限部５３２２は、任意選択的に、制限部５３２２の下流に幾分かの流体ライン３４容積があるように配置される。実施形態例における制限部５３２２は、断面積が低減した流体路の部分である。他の例では、制限部５３２２は、切り開かれた、穿孔された、または他の方法で液体の通過に対する抵抗を増大させる１つもしくは複数の細孔を有する、オリフィスまたは膜であり得る。
【０１４４】
図２０に示すように、流体ライン３４内の液体５３２４は、制限部５３２２にまだ達していない。この時点で、流体ライン３４を通る流体（たとえば、空気および液体の層状柱）の流量は比較的高い可能性がある。空気柱が排出されると、流体ライン３４内の液体５３２４は、制限部５３２２に達することになる。この時点で、インピーダンスの変化のために、流量が低下する。サイクラが、インピーダンスが変化したと判断する際、幾分かの液体５３２４は流れ続ける。検出されると、ラインを通る液体の流れを停止するように、サイクラをプログラムすることができる。この時点で、図２１に示すように、液体５３２４は、制限部５３２２の下流のライン３４容積を含むライン３４全体を実質的にプライミングしている。ユーザに対して、ライン３４がプライミングされ、治療に備えてカテーテルまたは他のデバイスに接続する用意ができていることを通知するように、コントローラをプログラムすることができる。
【０１４５】
図２２および図２３は、流体ライン３４、流体ラインコネクタ３６および流体ラインキャップ５３２０の別の実施形態霊を示す。図示するように、流体ライン３４または流体ラインコネクタ３６には制限部がない。流体ラインキャップ５３２０は、流体ライン３４用の栓として作用し、制限部５３２２を含む。実施形態例では、制限部５３２２は、流体ラインキャップ５３２０の栓部分の周囲に凹状に設けられた、切欠き、溝またはチャネルを含むことができる。制限部５３２２は、空気がプライミング中に比較的わずかな抵抗でラインから出るように圧送されるのを可能にするが、空気柱が完全に放出されると、液体の流れを妨げるような、サイズとすることができる。コントローラは、ライン３４がプライミングされていると判断すると、その後、ユーザに対して、ラインキャップ５３２０を取り除き、流体ラインコネクタ３６を体内留置カテーテルまたは他の同様のデバイスに取り付けるように指示することができる。
【０１４６】
図２２に示すように、流体ライン３４内の液体５３２４は、制限部５３２２にまだ達していない。この時点で、流体ライン３４を通る流体（気体に液体を足したもの）の流量は、比較的高い可能性がある。流体ライン３４内の液体５３２４が制限部５３２２に達すると、制限部５３２２を通るガス流と液体流との間のインピーダンス変化のために、流量が低下する。コントローラが、インピーダンスが変化したと判断する際、幾分かの液体５３２４は流れ続ける。検出されると、コントローラは、ラインを通る液体５３２４の流れを停止する。この時点で、図２３に示すように、液体５３２４は、ライン３４全体を実質的にプライミングしている。そして、コントローラは、ユーザに対して、ライン３４がプライミングされ、ラインキャップ５３２０を取り除くことができることを通知することができる。キャップ５３２０が取り除かれると、圧送されたいかなる過剰な液体５３２４も、流体ラインキャップ５３２０の栓部分が以前占有していた流体ライン３４の容積を充填することができる。別法として、キャップ５３２０が取り除かれたという信号をユーザから受け取るようにコントローラをプログラムすることができ、サイクラまたはポンプに対し、わずかな量の液体を、液体ライン３４を下って前進させ、使用の前にライン３４またはコネクタ３６の先端部につぎ足すように、コントローラをプログラムすることができる。
【０１４７】
図２４は、栓または栓部分５５００を備えた流体ラインキャップ５３２０の代表的な例を示す。図示するように、流体ラインキャップ５３２０は、流体ライン３４の流体導管内に突出しその中にぴったり嵌まるようなサイズであり得る栓部分５５００を含む。流体ラインキャップ５３２０の栓部分５５００内に切欠きが設けられ、それは、流体ラインキャップ５３２０が流体ライン３４またはラインコネクタ３６の端部に設置されたときに制限部５３２２を生成する役割を果たす。図では、切欠きは、断面が実質的に三角形である。他の実施形態では、任意の好適な断面形状を使用することができる。たとえば、他の部分は中実である栓５５００の長さを通る狭い内腔等、他の構成を使用することができる。また、図２４に示すように、流体流路内に延在する栓部分５５００の端部は、任意選択的に丸くする（またはテーパ状にする）ことができる。これにより、流体ライン３４上に流体ラインキャップ５３２０を配置するのを容易にすることができる。
【０１４８】
図２５は、流体ラインキャップ５３２０の別の実施形態を示す。図２４と同様に、流体ラインキャップ５３２０は、栓部分５５００を含み、それは、流体ライン３４の流体導管内に突出しかつその中にぴったりと嵌まるようなサイズであり得る。図２５における制限部５３２２は、流体が、流体ライン３４の流体導管から栓部分５５００の内部を通り流体ラインコネクタ３６の内部容積内に流れ込むのを可能にする流路である。図２６に、例としての流体ラインキャップ５３２０の長手方向平面における断面図を示す。流路の断面積は、流体ライン３４流体導管の断面積より小さい。
【０１４９】
図２７は、流体ライン３４の流体ラインコネクタ３６に設置された流体ラインキャップ５３２０の別の実施形態を示す。図２８に示すように、図２７の線２８−２８における断面、流体ラインコネクタ３６は、流体ライン３４の流体導管内に延在するセグメントを含む。流体ライン３４のチューブを、流体ラインコネクタ３６に固定する（たとえば、接着する、接合する、溶接する等）ことができる。流体ラインコネクタ３６は、流体ライン３４の流体導管から、流体ラインコネクタ３６の一部として含まれるコネクタ取付具５５０２に通じる流路を含む。コネクタ取付具５５０２は、（たとえば、患者の体内留置カテーテルの）相補的なコネクタの協働する特徴と嵌合して、流体が部位（たとえば、腹膜腔または別の体腔）から送達されかつ／または引き出されるのを可能にすることができる。実施形態例では、ルアーロックが示されているが、多数の他の好適なコネクタまたは取付具のうちの任意のものを使用することができる。
【０１５０】
実施形態例におけるキャップは、栓部分５５００を含む。栓部分５５００は、流体ラインコネクタ３６の流体経路内に延在するようなサイズである。実施形態例では、栓部分５５００の直径は、流体ラインコネクタ３６内の流路の直径より小さい。流体ラインキャップ５３２０の栓部分５５００が流体ラインコネクタ３６の流路内に設置されると、栓部分５５００の外面と流路の内壁との間に小さい間隙が残る。したがって、栓部分５５００は、流路の断面積を低減させる役割を果たし、制限部５３２２を生成する。
【０１５１】
上述したように、いくつかの実施形態では、栓部分５５００の外面と流路の内壁との間の小さい間隙は、存在する必要はない。代わりに、栓部分５５００は、流路にぴったりと嵌まることができる。流路の断面積を低減させかつ制限部を生成するように、栓部分５５００の外面に切欠きを凹状に設けることができ、またはコネクタ内腔に挿入された他の部分は中実である栓が、制限された流路を生成するように狭い流路を含むことができる。
【０１５２】
一態様では、流路インピーダンスの変化は、ポンピングカセットからの圧送ストロークの進行中の流量推定値に基づいて判断することができる。さらに、ストローク容積推定値を用いて、ポンピングチャンバが空であることによる流量の変化と液体５３２４が流体ライン３４の制限部５３２２に達することによる流量の変化とを識別することができる。ポンピングストロークの進行中の流量およびストローク容積の推定については、さらに後述する。
【０１５３】
いくつかの実施形態では、ストローク容積を推定するコントローラアルゴリズムを用いて、全チャンバが流体ラインに送達される前にストロークを停止することができる。すなわち、ポンプダイヤフラムがストローク終了に達するのを回避するように、プライミング中に部分送達ストロークを行うようにポンプに指示するように、コントローラをプログラムすることができる。これは、流量のいかなる低下も、ポンプダイヤフラムがポンプストローク終了において剛性ポンピングチャンバ壁に達することに起因しないことを確実にするのに役立つことができる。コントローラが、単位時間当たりに圧送される流体の体積が所定閾値を超えて低減したと判断すると、流体ライン３４内の液体５３２４は、制限部５３２２に達したと想定することができ、ラインは、プライミングされたとみなすことができる。
【０１５４】
他の実施形態では、コントローラは、流量の不連続性が検出されるまで、ポンプに対して流体を圧送するように指示することができる。不連続性が検出された時点で、コントローラは、ポンピング装置（たとえば、サイクラ）に対して、複式ポンプカセットの別のポンプチャンバから少量の流体を送達するように試みるように指示することができる。流れの不連続性が、ポンプダイヤフラムがストローク終了に達したことによる場合、他のチャンバからの流れは、第１チャンバからの終了流量より大きいはずである。不連続性が、プライミングされたライン状態による場合、他のチャンバからの流量は、第１チャンバからの終了流量と同様となる。したがって、装置コントローラは、ラインがプライミングされたと判断することができる。
【０１５５】
いくつかの実施形態では、流体ライン３４に対する名目内部管容積を求めることができる。そして、コントローラは、ライン３４を下ってプライミングされた流体の体積が名目管容積の１つのチャンバ容積の範囲内になるまで、ポンプに対して、ライン３４を下って流体を移動させるように指示することができる。ライン３４の残りの容積が、フルポンプストロークの容積未満であると判断されると、コントローラは、次の流量不連続性を、プライミング済み状態を示すものとして登録することができる。
【０１５６】
ライン３４の名目内部容積は、使用されているセットのタイプに基づいて求めることができる。たとえば、小児用セットは、成人用セットより小さい内部管容積を有することができる。いくつかの実施形態では、装置コントローラは、光学センサを介してこの情報を求めることができる。いくつかの実施形態では、セットは、ポンピング装置またはサイクラのカメラが読み取ることができるバーコードまたはデータマトリックスを含むことができ、符号化された情報により、コントローラは、設置されたセットのタイプを判断することができる。カメラからの入力を受け取るコントローラはまた、セットの一部の異なる特徴または幾何学的形状を検出することができる場合もある。たとえば、流体ラインコネクタ３６は、上述したように流体ライン検出器１０００によって検出可能な、一意の検出可能幾何学的形状を有することができる。別法として、ユーザは、ポンピング装置のユーザインタフェースにおいて、使用中の管またはポンプカセットのタイプに関する情報を手動で入力することができる。
ラインプライミング
ラインをプライミングするために必要な時間を低減させるために、重力に基づく流れが仕事を達成するのを可能にするのではなく、ポンピング装置がラインを能動的にプライミングすることが好ましい場合がある。標準的な手順である重量に基づくプライミングでは、ラインを通る流体流は、プライミング流体が保管されるリザーバの頭高によって決まる。プライミング中にラインを通る流体の流量は、プライミング流体リザーバの頭高が高くなると増大する。１つまたは複数のポンプを使用することによってラインを能動的にプライミングすることにより、リザーバが固定位置にあり続けながら、ポンピング装置またはサイクラがリザーバに対するさまざまな頭高をシミュレーションすることができる。流体ポンプが、空気圧式に駆動されるポンピングチャンバを含む場合、膜を介してポンピングチャンバに加えられる空気圧の量により、プライミングリザーバを再配置することなく流量を所望の値に制御することができる。流体リザーバを再配置する必要をなくすことが、ポンピングまたは透析システムを小型に維持するのに役立ち、ユーザに対する設定の負担を低減し、流体ラインの比較的高速なプライミングを可能にする。
【０１５７】
ポンプカセットの流路およびチャンバが流体でプライミングされるべきであるいくつかの実施形態では、プライミングは２つ以上の段階で行うことができる。第１段階では、第２または後続する段階より低い有効頭高で（たとえば、低いポンプ圧でまたは受動的重力流により）ラインをプライミングすることができる。比較的高い流量の乱流により、ポンプカセットのさまざまな位置または凹部に気泡またはポケットが導入されるかまたは閉じ込められることになる可能性がある。この問題は、ポンプカセットを低速にプライミングすることができるようにし、その後、流体がカセットの下流の流体ラインに達するとより迅速なプライミングプロセスに進むことにより、緩和することができる。第１段階の長さは、試験を通して、またはプライミングリザーバからカセットまたは取り付けられた流体ラインに移動した流体体積の量の測定により、経験的に事前に確定することができる。
【０１５８】
気泡形成または閉じ込めの低減ことは、ラインプライミングセンサが気泡を検出し、コントローラに対してプロセスを停止しユーザ警告を発するように誘導することができることを含む、複数の理由のために望ましい。
【０１５９】
第１プライミング段階の持続時間は、使用されているカセットのタイプ（ポンプおよび弁の数、流路の複雑性）と、その内部流体路およびポンプチャンバの容積によって決まる可能性がある。好ましくは、プライミングは、流体が、カセットからの空気を底部から頂部に押しのけることができるように、かつ封入された空気の大部分またはすべてが、取り付けられた流体ライン内に押し込まれ、その後、雰囲気中に放出されることを確実にするように十分低速な流量で行われる。
【０１６０】
図２９は、コントローラを使用して２つの段階を用いてカセットおよび取り付けられたラインのプライミングを制御することができる複数のステップを詳述するフローチャートを示す。例では、プライミングされるラインは、ポンプカセットから患者まで延在する患者ラインである。図示するステップは、他の流体ラインのプライミングに対して容易に一般化することができる。図示するように、ステップ５５７０において、サイクラは、流体を、カセットを通してライン内に重力供給することによって、患者ラインのプライミングを開始する。実施形態例では、プライミングリザーバはヒータバッグである。患者ラインとヒータバッグとの間に開放流路が生成されるようにカセットの弁を制御することにより、自由流を達成することができる。
【０１６１】
ステップ５５７０においてプライミング動作を開始すると、コントローラは、第１プライミング段階に対してタイマを始動することができる。第１プライミング段階の持続時間は、カセット内のいかなる空気もカセットから出て患者ライン内に流れ込んだことを確実にするのに十分であるように、試験を通して経験的に求めることができる。図３に示すカセットの例を用いると、この持続時間は、１秒間〜３秒間の範囲であり得る。一実施形態では、タイマは、約１．６秒間に設定することができる。タイマを使用するのではなく、所定体積の流体がプライミングリザーバから運ばれたときの第１プライミング段階からの移行を使用する制御システム実施形態では、所定体積は、図３に示すカセット例を考慮すると、およそ１ｍｌ〜３ｍｌになる可能性がある。
【０１６２】
タイマが経過した（または、所定体積が運ばれた）とき、ポンピング装置またはサイクラはステップ５５７２に進み、能動的にラインのプライミングを開始することができる。好ましくは、ステップ５５７２は、ステップ５５７０より高速な流量でラインをプライミングする。サイクラは、プライミングセンサが、ラインが完全プライミング状態に達したことを示すまで、患者ラインを能動的にプライミングし続けることができる。いくつかの実施形態では、その後、コントローラは、ユーザに対して、ユーザインタフェースにおいて、プライミングが完了し、プライミング済みラインが接続される用意ができていることを通知することができる。
溶液ラインオーガナイザ
図３０、図３１および図３２は、それぞれ、未装填のオーガナイザ１０３８の正面の斜視図、未装填のオーガナイザ１０３８の背面の斜視図、および装填済みのオーガナイザ１０３８の斜視図を示している。この実施形態では、オーガナイザ１０３８は、適度に可撓性のある材料（たとえばＰＡＸＯＮ  ＡＬ５５−００３  ＨＤＰＥ樹脂等）から実質的に形成することができる。オーガナイザ１０３８をこの材料または別の比較的柔軟性のある高分子材料から形成することにより、溶液ラインまたは溶液ラインコネクタを取り付けかつ取り外すときのオーガナイザの１０３８の耐久性が向上する。
【０１６３】
サイクラハウジング８２の外壁に、オーガナイザ１０３８を好都合に搭載しまたは取り付けることができる。オーガナイザ１０３８は、チューブホルダ部１０４０、基部１０４２およびタブ１０４４を含むことができる。チューブホルダ部１０４０、基部１０４２およびタブ１０４４はすべて、柔軟に接続することができ、同じＨＤＰＥ系材料から実質的に形成することができる。チューブホルダ部１０４０は、概して矩形の形状を有することが可能であり、概して平坦な上縁部と、外側方向にわずかに湾曲させることができる下縁部とを含むことができる。チューブホルダ部１０４０は、チューブホルダ部１０４０の下縁部に沿って水平に延在する一連の凹状セグメント１０４６を含むことができる。凹状セグメント１０４６の各々は、一連の支持柱１０４８によって分離することができ、支持柱１０４８はセグメント１０４６の形状およびサイズを確定することも可能である。チューブホルダ部１０４０は、チューブホルダ部１０４０の上縁部に沿って水平に延在する隆起領域もまた含むことができる。隆起領域は、複数のスロット１０５０を含むことができる。スロット１０５０は、垂直向きに画定することができ、チューブホルダ部１０４０の上縁部から凹状セグメント１０４６の頂部に延在するる。スロット１０５０は、排液ライン２８、溶液ライン３０または患者ライン３４の形状に一致するように、概して円筒形状を有することができる。スロット１０５０の深さは、スロット１０５０の開口部がスロット１０５０の内部領域よりも狭くなるようなものであり得る。したがって、ラインがスロット１０５０内に配置されると、それは適所に係止されるかまたはスナップフィットする。そして、ラインは、スロット１０５０から取り外されるために所定の最小の力を必要とする場合がある。これにより、ラインがオーガナイザ１０５０から不注意に取り外されないことが確実になる。
【０１６４】
一態様では、チューブホルダ部１０４０の上縁部に、タブ１０４４を柔軟に接続することができる。タブ１０４４は、概して長方形の形状を有することができる。別の実施形態では、タブ１０４４は、２つのわずかに大きい半径のコーナ部も有することができる。タブ１０４４はまた、２つの垂直に延在する支持柱１０４８を含むことができる。支持柱１０４８は、チューブホルダ部１０４０の上縁部に接続することができ、タブ１０４４内に上方方向に延在することができる。代替的な実施形態では、支持柱１０４８の長さおよび数は、タブ１０４４の所望の可撓性の程度に応じて変更することができる。別の態様では、タブ１０４４は、リブ付き領域１０５２を含むことができる。タブ１０４４およびリブ付き領域１０５２の目的は、ユーザがオーガナイザ１０３８を容易に把持することができることであり、それにより、ユーザは、容易に溶液ライン３０を設置し、輸送し、またはオーガナイザ１０３８から取り外すことができる。また、タブ１０４４は、ラインを取外しオーガナイザ１０３８に装填するときのさらなる支持領域を提供する。
【０１６５】
別の態様では、基部１０４２は、チューブホルダ部１０４０の下縁部に柔軟性をもって接続されることが可能である。基部１０４２は、概して矩形の形状を有することができる。別の実施形態では、基部１０４２はまた、２つのわずかに大きい半径のコーナ部も含むことができる。基部１０４２は、細長い凹状セグメント１０４６を含むことができ、それは、凹状セグメント１０４６を包囲する支持リング１０５４によって画定され得る。支持柱１０５０、支持リング１０５４および隆起領域はすべて、オーガナイザ１０３８の背面に沿った一連の空隙１０５６を生成することができる（たとえば、図３１に示す）。
【０１６６】
図３３および図３４は、それぞれ、オーガナイザクリップ１０５８の斜視図、およびオーガナイザクリップ受け１０６０の斜視図を示す。これらの例示的な実施形態では、クリップ１０５８は、たとえば、８０ショアＡデュロメータのウレタン等、比較的高いデュロメータのポリウレタンエラストマから作製することができる。代替的な実施形態では、クリップ１０５８は、クリップ１０５８内に配置されたときにオーガナイザ１０３８が基部１０４２に沿って屈曲しかつ枢動するのを可能にする、任意のタイプの可撓性および耐久性のある材料から作製することができる。クリップ１０５８は「Ｕ字形」とすることができ、正面部分よりわずかに高く延在する背面部分を含むことができる。さらに、クリップ１０５８の正面部分の上縁部に沿って延在するリップ１０６２があり得る。リップ１０６２は、クリップ１０５８の空洞内にわずかに延在している。クリップ１０５８の背面部分は、クリップ１０５８の背面部分に接続され（または背面部分から形成され）、クリップ１０５８の背面部分から離れるように延在する、複数のエラストマ製ペグ１０６４もまた含むことができる。ペグ１０６４は、円筒状部１０６６および円錐体１０６８の両方を含むことができる。円筒状部１０６６は、クリップ１０５８の背面部分に接続することができ、円錐体１０６８は、円筒状部１０６６の開放端部に取り付けることができる。ペグ１０６４により、クリップ１０５８をオーガナイザクリップ受け１０６０に、オーガナイザクリップ受け１０６０の複数の孔１０７０にペグ１０６４を係合させることによって、永久的に接続することができる。
【０１６７】
オーガナイザクリップ受け１０６０は、複数の面取りされたタブ１０７２を含むことができる。面取りされたタブ１０７２は、ペグ１０６４がオーガナイザクリップ受け１０６０と係合するｔき、クリップ１０５８の背面部分の対応するスロットと嵌合することができる。面取りされたタブ１０７２がスロットと係合すると、それらはクリップ１０５８の背面部分を通して延在し、クリップ１０５８内に配置されるオーガナイザ１０３８を適所に保持するように係止機構として作用することができる。オーガナイザ１０３８がクリップ１０５８内に配置されるとき、面取り部１０７２は、隆起支持リング１０５４によって生成された、基部１０４２の背面の空隙１０５６に嵌まる。図３１を再び参照すると、かつ本開示の別の態様によれば、複数の傾斜部１０７４が、オーガナイザ１０３８の背面から外側に延在することができる。傾斜部１０７４は、概して傾斜した面として成形することができる。これにより、オーガナイザ１０３８は、クリップ１０５８内に配置されるときにサイクラ１４から離れるように角度をなすことができ、それは、以前の設計に対する多数の利点を提供する。たとえば、この例示的な実施形態では、オーガナイザ１０３８の角度により、タブ１０４４およびオーガナイザ１０３８に接続されたライン（またはラインキャップ）のいずれも、蓋１４３が開閉されているときにヒータ蓋１４３をさまたげないことが確実になる。さらに、オーガナイザ１０３８の可撓性と結び付けて、サイクラ１４に対するオーガナイザ１０３８の角度は、ともに、ユーザに対して、溶液ラインのコネクタ端部３０ａからではなく、底部から溶液ライン３０を取り外させるようにする。好ましくは、ユーザは、コネクタ端部３０ａを把持することによって溶液ライン３０を取り外すべきでなく、それは、そうする際に、ユーザが１つまたは複数のキャップ３１を不注意に取り外す可能性があり、汚染および流出をもたらす可能性があるためである。オーガナイザ１０３８の別の利点は、オーガナイザが、色分けされた溶液ライン３０を分離するのを補助することによって、ユーザが色分けされた溶液ライン３０を正しい容器２０に接続するのに役立つということである。
ドアラッチセンサ
図３５は、ドアラッチセンサセンブリ１０７６の斜視図を示す。この例示的な実施形態では、ドアラッチセンサセンブリ１０７６は、ドアラッチ１０８０に取り付けられるかまたは接続される磁石１０７８を含むことができ、それが噛合するベースユニット留め具１０８２を備えたラッチ位置に出入りするように枢動する際に、ドアラッチ１０８０とともに枢動することができる。センサ（図３５には示さず）は、ベースユニット留め具１０８２の近くの、サイクラ１４のプロントパネル１０８４の後方に配置することができ、それによって、ドアラッチ１０８０がベースユニット留め具１０８２に係合する際に、磁石１０７８の存在を検出する。一実施形態では、センサは、アナログのホール効果センサであり得る。ドアラッチセンサセンブリ１０７６の目的は、ドア１４１が閉鎖されていることと、ドアラッチ１０８０が留め具１０８２と十分に係合して構造上正常な接続を確実にすることとの両方を確認することである。図３６は、ドアラッチセンサセンブリ１０７６の断面図を示す。センサ１０７９は、フロントパネル１０８４の後方の回路基板１０７７上に配置される。センサ１０７９は、好ましくは、磁石１０７８の動線から好ましくは軸外に向けられ、それは、この向きでは、センサ１０７９が、ドア１４１が閉鎖される際、フロントパネル１０８４に近づく際に磁石１０７８の種々の位置をより適切に分解することができるためである。
【０１６８】
一例では、ドア１４１は、ドアラッチ１０８０が留め具１０８２と少なくとも５０％係合しているとき、十分に係合しているとみなすことができる。一実施形態では、ドアラッチ１０８０は、名目上およそ０．１２０インチ程度まで係合することができる。さらに、センサ１０７９は、ドアラッチ１０８０が留め具１０８２と十分に係合したときにのみ、ドア１４１の閉鎖を検知することができる。従って、センサ１０８２は、ドアラッチ１０８０がおよそ０．０６０インチ程度まで係合したときにのみ、ドア１４１の閉鎖を検出することができる。ドアラッチ１０８０用のこれらの係合閾値は、およそ、ドアラッチ１０８０と留め具１０８２との間の許容可能な係合に対する中間範囲に設定され得る。これは、時間、温度、および他の変動によってセンサドリフトを考慮することによってロバストな設計を確実にするのに役立つことができる。
【０１６９】
室温（およそ２４℃）および異常に低温の温度（およそ−２℃〜９℃）の両方で多数の測定値を収集することによって、センサ１０８２のロバスト性を判断するように、試験を行った。室温測定値は、低温測定値よりも反復して高かったが、０インチ〜０．０６０インチの範囲の数パーセントの違いだけであった。
【０１７０】
一態様では、センサ１０７９の出力は、供給される電圧に出力特性が比例する可能性がある。したがって、供給電圧およびセンサ１０７９の出力の両方を測定することができる（供給電圧およびセンサ１０７９の出力がそれぞれＤｏｏｒ＿ＬａｔｃｈおよびＭｏｎｉｔｏｒ＿５Ｖ０で表わされる下記の式を参照）。そして、センサ１０７９の出力とともに供給電圧は、ともに、１／４抵抗分割回路を通過することができる。センサ１０７９の出力および供給電圧の分割により、安定した出力を生成することができる。この手順により、供給電圧が変動する場合であっても出力が安定したままであることを確実にすることができる。
【０１７１】
別の態様では、センサ１０７９は、正および負の両方の磁界に応答することができる。したがって、磁界がない場合、センサ１０７９は、供給電圧の半分を出力することができる。さらに、正の磁界は、センサ１０７９の出力を増大させる可能性がある一方で、負の磁界は、センサ１０７９の出力を低減させる可能性がある。センサ１０７９から出力の正確な測定値を得るために、磁石の極性を無視することができ、同時に供給電圧を補償することができる。以下の式を用いて、ラッチセンサ比を計算することができる。
【０１７２】
ラッチセンサ比＝絶対値（ＶＤｏｏｒ＿Ｌａｔｃｈ／ＶＭｏｎｉｔｏｒ＿５Ｖ０）−ｎｏＦｉｅｌｄＲａｔｉｏ）            （１）
ここで、ｎｏＦｉｅｌｄＲａｔｉｏは、ドア１４１が完全に開放された状態で（ＶＤｏｏｒ＿Ｌａｔｃｈ／ＶＭｏｎｉｔｏｒ＿５Ｖ０）によって計算される。
【０１７３】
この式を用いると、
比＝０．０は、磁界がないことを示し、
比＞０．０は、幾分かの磁界を示す、方向は不特定。
【０１７４】
ドアラッチアセンブリ１０７６の係合の様々な位置で、センサ１０７９によって検出される磁界強度を校正するために、様々な厚さのシムを、ドア１４１の内側とフロントパネル１０８４との間で使用して、ラッチ１０８０と留め具１０８２との間の係合の程度を変更することができる。一実施形態では、このデータを用いて、シムありおよびシムなしで、他の実施形態では異なる厚さの幾つかのシムで、磁界強度比を展開することができる。一例では、ドアラッチセンサアセンブリ１０７６は、以下を行なうことによって、ドアラッチ１０８０が留め具１０８２に十分に係合しているか否かを判断する手順を完了することが可能である。
【０１７５】
ｎｅａｒＲａｔｉｏおよびｆａｒＲａｔｉｏを計算する。
ｎｅａｒＲａｔｉｏ＝ｎｏＳｈｉｍＲａｔｉｏ−（．０２５／．０６０）×（ｎｏＳｈｉｍＲａｔｉｏ−ｗｉｔｈＳｈｉｍＲａｔｉｏ）            （２）
ｆａｒＲａｔｉｏ＝ｎｏＳｈｉｍＲａｔｉｏ−（．０３５／．０６０）×（ｎｏＳｈｉｍＲａｔｉｏ−ｗｉｔｈＳｈｉｍＲａｔｉｏ）            （３）
実施形態では、ドアラッチセンサセンブリ１０７６は、校正ファイルにｎｏＦｉｅｌｄＲａｔｉｏ、ｎｅａｒＲａｔｉｏおよびｆａｒＲａｔｉｏを保存することができる。そして、ドアラッチセンサアセンブリ１０７６は、校正ファイルからｎｏＦｉｅｌｄＲａｔｉｏ、ｎｅａｒＲａｔｉｏおよびｆａｒＲａｔｉｏをロードすることができ、次いで、センサセンブリ１０７６は、センサ１０７９用のヒステリシス範囲としてｎｅａｒＲａｔｉｏおよびｆａｒＲａｔｉｏを使用することができる。そして、ドアラッチセンサアセンブリ１０７６は、ドア１４１が開放している初期条件で開始し、次いで、ラッチセンサ比を繰り返し演算することができる。ラッチセンサ比がｎｅａｒＲａｔｉｏを超える場合、ドアラッチセンサセンブリ１０７６は、ラッチ状態を閉に変更し、ラッチセンサ比がｆａｒＲａｔｉｏ未満である場合には、ドアラッチセンサアセンブリ１０７６は、ラッチ状態を開に変更する。ドアラッチセンサアセンブリ１０７６に対する他の実施形態では、ｎｏＳｈｉｍＲａｔｉｏおよびｗｉｔｈＳｈｉｍＲａｔｉｏを平均することによって、校正データからｍｉｄｄｌｅＲａｔｉｏを計算することができる。この場合には、ｍｉｄｄｌｅＲａｔｉｏを超える測定値は、ドアラッチ１０８０が係合していることを示し、ｍｉｄｄｌｅＲａｔｉｏ未満の測定値は、ドアラッチ１０８０が係合していないことを示す。
セット装填および動作
図３７は、図１のＡＰＤシステム１０の斜視図を示し、サイクラ１４のドア１４１が開放位置まで下げられ、カセット２４用の取付位置１４５および溶液ライン３０のキャリッジ１４６を露出している（この実施形態では、ドア１４１は、ドア１４１の下部でヒンジによってサイクラハウジング８２に取り付けられている）。セット１２を装填するとき、カセット２４は、膜１５およびカセット２４のポンプチャンバ側が上方に面する状態で取付位置１４５に配置され、ポンプチャンバと弁ポートに関連づけられた膜１５の部分は、ドア１４１が閉鎖されたときに、サイクラ１４の制御面１４８と相互作用することができる。取付位置１４５は、ベース部材１８の形状と一致するような形状とすることができ、それにより、カセット２４の取付位置１４５における適切な向きが確実になる。この例示的な実施形態では、カセット２４および取付位置１４５は、カセット２４を取付位置１４５に適切な向きで配置することをユーザに要求するか、または、ドア１４１が閉鎖しないように、大きい半径の単一のコーナを含む概して矩形の形状を有している。しかしながら、カセット２４および／または取付位置１４５に対する他の形状または向きの特徴も可能であることが理解されるべきである。
【０１７６】
本発明の態様によれば、カセット２４が取付位置１４５に配置されるとき、患者ライン３４、排液ライン２８およびヒータバッグライン２６は、図３７に示すようにドア１４１のチャネル４０を通して左側に通される。ガイド４１または他の特徴を含むことができるチャネル４０は、患者ライン３４、排液ライン２８およびヒータバッグライン２６を保持することができ、それにより、オクルーダ１４７が、流れのためにラインを選択的に開閉することができる。ドア１４１が閉鎖すると、オクルーダ１４７は、患者ライン３４、排液ライン２８およびヒータバッグライン２６のうちの１つまたは複数をオクルーダ止め具２９に対して押し付けることができる。概して、サイクラ１４が動作している（かつ適切に動作している）とき、オクルーダ１４７は、ライン３４、２８および２６を通る流れを可能にすることができるが、サイクラ１４の電源が落とされた（かつ／または適切に動作していない）とき、ラインを閉塞することができる。ラインの閉塞は、ラインを押圧するか、またはラインにおける流路を閉鎖するようにラインを挟むことによって行うことができる。好ましくは、オクルーダ１４７は、少なくとも患者ライン３４および排液ライン２８を選択的に閉塞することができる。
【０１７７】
カセット２４が取り付けられ、ドア１４１が閉鎖されると、カセット２４のポンプチャンバ側および膜１５を、たとえば、空気袋、ばね、または取付位置１４５と制御面１４８との間でカセット２４を圧迫する、取付位置１４５の後方のドア１４１の他の適切な構成によって、制御面１４８と接触するように押圧することができる。カセット２４をこのように収容することにより、膜１５および１６を、壁およびベース部材１８の他の特徴部と接触するように押圧することができ、それにより、要求に応じてカセット２４のチャネルおよび他の流路を隔離する。制御面１４８は、可撓ガスケットまたは膜、たとえば、１枚のシリコーンゴム、または膜１５に関連づけられた他の材料を含むことができ、膜１５の一部を選択的に移動させて、ポンプチャンバ１８１の圧送作用とカセット２４の弁ポートの開閉とをもたらすることができる。制御面１４８を、膜１５のさまざまな部分に関連づけることができ、たとえば、互いに密着するように配置することができ、それにより、膜１５の一部は、制御面１４８の対応する部分の移動に応じて移動する。たとえば、膜１５および制御面１４８を互いに近接して配置することができ、制御面１４８に好適に配置された真空ポートを通じて、好適な真空（または周囲に対して低い圧力）を導入し、膜１５と制御面１４８との間で維持することができ、それにより、膜１５および制御面１４８は、弁ポートを開閉させ、かつ／または、少なくとも、圧送作用をもたらす移動を必要とする膜１５の領域において、本質的に互いに貼り付けられる。別の実施形態では、膜１５および制御面１４８を、互いに接着するか、または他の方法で好適に関連づけられることができる。
【０１７８】
いくつかの実施形態では、ポンプチャンバおよび／または弁の上に重なる対応するカセット膜に面する制御面１４８またはガスケットの表面は、テクスチャ加工されるかまたは粗化されている。テクスチャ加工により、ガスケットが対応するカセット膜の表面に対して引っ張られるとき、ガスケットの表面に沿って水平にまたは接線方向に複数の小さい通路がもたらされる。これにより、テクスチャ位置においてガスケット表面とカセット膜表面との間において排気を促進することができる。それはまた、ガスケットと膜との間の空気の閉じ込められるポケットを最小限にすることにより、（たとえば、別の場所で記載したＦＭＳ手順における等）圧力−体積関係を用いて、ポンプチャンバ容積確定の正確さを向上させることも可能である。それはまた、ガスケットとカセット膜との間のあり得る空間内に漏れる可能性があるいかなる液体の検出も促進することができる。実施形態では、ポンプ膜および弁膜の位置に対応するガスケットの部分を形成しない、ガスケット型の部分をマスクすることにより、達成することができる。その後、ガスケット型の非マスク部分に、Ｍｏｌｄ−Ｔｅｃｈ（登録商標）テクスチャ加工および化学彫刻プロセス等、化学彫刻プロセスを施すことができる。テクスチャ加工は、たとえば、サンドブラスト、レーザエッチング等、多数の他のプロセスのうちの任意のものにより、または放電加工を用いる型製造プロセスを用いることにより、達成することも可能である。
【０１７９】
カセット２４が装填された状態でドア１４１を閉じる前に、１つまたは複数の溶液ライン３０をキャリッジ１４６内に装填することができる。各溶液ライン３０の端部は、キャップ３１と、ラベルを付けるかまたは指標または識別子を取り付ける領域３３とを含むことができる。たとえば、指標は、指標領域３３でチューブにスナップ式にはまる識別タグであり得る。本発明の態様によれば、かつより詳細に後述するように、ライン３０からキャップ３１を取り外し、（ラインに関連づけられた溶液のタイプ、溶液の量等に関する表示を提供することができる）各ライン３０用の指標を認識し、ライン３０をカセット２４のそれぞれのスパイク１６０に流体係合させるように、キャリッジ１４６、およびサイクラ１４の他の構成要素を操作することができる。このプロセスは、自動的に、たとえば、ドア１４１が閉じられ、キャップ３１およびスパイク１６０が、人による接触から保護された空間内に封入された後に、行うことができ、それにより、ライン３０および／またはスパイク１６０を互いに接続するとき、それら２つの汚染の危険が低減する可能性がある。たとえば、ドア１４１が閉じられると、何の溶液がいずれのライン３０に関連づけられるかを特定するために、（たとえば、好適な撮像装置およびソフトウェアベースの画像認識によって視覚的に、ＲＦＩＤ技法等によって）指標領域３３を評価することができる。指標領域３３の指標によってライン３０の特徴を検出することができることに関する本発明の態様は、ユーザがシステム動作に影響を与えることなくキャリッジ１４６の任意の位置にライン３０を配置することを可能にする等の利点を提供することができる。すなわち、サイクラ１４が溶液ラインの特徴を自動的に検出することができるため、システムが適切に機能するためにキャリッジ１４６の特定の位置に特定のラインが配置されることを確実にする必要はない。代わりに、サイクラ１４は、いずれのライン３０がどこにあるかを特定し、カセット２４および他のシステムの特徴を適切に制御することができる。たとえば、１つのライン３０および接続された容器は、たとえば、後の試験のために、使用済み透析液を受け入れるように意図される場合がある。サイクラ１４がサンプル供給ライン３０の存在を特定することができるため、サイクラ１４は、適切なスパイク１６０およびライン３０に使用済み透析液を送ることができる。上述したように、カセット２４のスパイク１６０がすべて共通チャネルに供給するため、任意の特定のスパイク１６０からの入力を、弁および他のカセットの特徴を制御することによって、任意の所望の方法でカセット２４に送ることができる。
【０１８０】
ライン３０が取り付けられた状態で、図３７に示すようにキャリッジ１４６を左側に移動させることができ（この場合もまた、ドア１４１は閉じられている）、カセット２４のスパイク１６０上のそれぞれのスパイクキャップ６３上に、かつキャップストリッパ１４９に隣接して、キャップ３１を配置する。キャップストリッパ１４９は、キャップ３１と係合するために外側に（サイクラ１４のハウジング内の凹部内からドア１４１に向かって）延在することができる。たとえば、キャップストリッパ１４９は、キャップ３１の対応する溝と係合する５つのフォーク状要素を含むことができ、キャップストリッパ１４９がキャップストリッパ１４９に対するキャップ３１の左右移動に抵抗することができる。キャップ３１をキャップストリッパ１４９と係合させることによって、キャップ３１は、対応するスパイクキャップ６３を把持することも可能である。その後、キャップ３１が対応するスパイクキャップ６３と係合した状態で、キャリッジ１４６およびキャップストリッパ１４９は、右側に移動することができ、スパイクキャップ６３を、対応するキャップ３１と係合するスパイク１６０から取り外す。この構成の１つの考え得る利点は、溶液ライン３０が装填されない位置ではスパイクキャップ６３が取り外されないことであり、それは、スパイクキャップ６３を取り外すために、溶液ライン３０からのキャップ３１の係合が必要であるためである。したがって、溶液ライン３０がスパイク１６０に接続されない場合、スパイク１６０上のキャップは、適所に残る。次いで、キャップストリッパ１４９は、キャリッジ１４６が右側への移動を続ける間、（たとえば、ストッパと接触することによって）右側への移動を停止することができる。その結果、キャリッジ１４６は、キャップストリッパ１４９に取り付けられたままのライン３０の終端部をキャップ３１から引っ張ることができる。キャップ３１がライン３０から取り外された状態で（かつ、スパイクキャップ６３が依然としてキャップ３１に取り付けられている状態で）、キャップストリッパ１４９は、この場合もまたサイクラ１４のハウジングの凹部にキャップ３１とともに後退することができ、スパイク１６０に向かうキャリッジ１４６およびライン３０のキャップが外された端部の移動経路をあける。次いで、キャリッジ１４６、再度左側に移動し、ライン３０の終端部をカセット２４のそれぞれのスパイク１６０に取り付ける。この接続は、スパイク１６０がライン３０の端部を貫通（そうでなければ端部は閉鎖されている）ことによって行うことができ、それぞれの容器２０からカセット２４への流体の流れが可能になる（たとえば、スパイクは、終端部の閉鎖した隔壁または壁を貫通することができる）。一実施形態では、壁または隔壁は、たとえば、ＰＶＣ、ポリプロピレンまたはシリコーンゴム等の可撓性かつ／または自己封止材料から構築することができる。
【０１８１】
本発明の態様によれば、ヒータバッグ２２を、蓋１４３を持ち上げることによって露出するヒータバッグ受入部（たとえば、トレイ）１４２内に配置することができる。この実施形態では、後述するように、サイクラ１４は、ハウジング８２に枢動可能に取り付けられたユーザまたはオペレータインタフェース１４４を含む。ヒータバッグ２２がトレイ１４２内に配置することができるために、トレイ１４２から出て上方にインタフェース１４４を枢動させることができる。本技術分野において既知であるように、ヒータトレイ１４２は、ヒータバッグ２２内の透析液を適温、たとえば、患者の体内に導入するのに適切な温度に加熱することができる。本発明の態様によれば、たとえば、熱を閉じ込めて加熱処理を速めるのに役立ち、かつ／または、加熱面等、ヒータトレイ１４２の比較的高温の部分を触ることまたは他の接触を防止するのに役立つように、トレイ１４２内のヒータバッグ２２を配置した後、蓋１４３を閉鎖することができる。一実施形態では、蓋１４３を閉鎖位置に係止して、たとえば、トレイ１４２の一部が皮膚の火傷をもたらす可能性がある温度まで加熱される状況で、トレイ１４２の加熱部分に触れることを防止する。蓋１４３の開放を、たとえばロックによって、蓋１４３の下側の温度が好適に低い温度になるまで阻止することができる。
【０１８２】
本発明の別の態様によれば、サイクラ１４は、サイクラ１４のハウジングに枢動可能に取り付けられ、ヒータトレイ１４２内に下方に折り畳まれることが可能である、ユーザまたはオペレータインタフェース１４４を含む。インタフェース１４４が下方に折り畳まれた状態で、蓋１４３を閉鎖して、インタフェース１４４を隠しかつ／またはインタフェース１４４との接触を阻止することができる。インタフェース１４４は、ユーザにたとえばグラフィカルな形態で情報を表示し、かつユーザからたとえばタッチスクリーンおよびＧＵＩを使用することによって入力を受け取るように構成することができる。インタフェース１４４は、ボタン、ダイヤル、つまみ、ポインティングデバイス等、他の入力デバイスを含むことができる。セット１２が接続された状態で、かつ容器２０が適切に配置された状態で、ユーザは、インタフェース１４４と対話して、サイクラ１４に処置を開始させかつ／または他の機能を行なわせることができる。
【０１８３】
しかしながら、透析サイクルを開始する前に、セット１２が（たとえば、製造工場での、または他の方法で、サイクラ１４で使用されるようになる前の）予めプライミングされた状態で提供されない限り、サイクラ１４は、カセット２４、患者ライン３４、ヒータバッグ２２等を少なくともプライミングしなければならない。プライミングは、カセット２４から空気を取り除くように、ライン３０を介して１つまたは複数の溶液容器２０から液体を引き出し、カセット２４のさまざまな経路を通じて液体を圧送するように、カセット２４（すなわち、ポンプおよび弁）を制御する等、さまざまな方法で行なうことができる。たとえば、患者に送達する前に加熱するために、ヒータバッグ２２に透析液を圧送することができる。カセット２４およびヒータバッグライン２６がプライミングされると、次に、サイクラ１４は、患者ライン３４をプライミングすることができる。一実施形態では、ライン３４を適切なポートまたはサイクラ１４の他の接続箇所に（たとえば、コネクタ３６によって）接続し、カセット２４が液体を患者ライン３４に圧送するようにすることによって、患者ライン３４をプライミングすることができる。患者ラインの端部に液体が到達したことを（たとえば、光学的に、伝導性センサによって等）検出し、したがって、患者ラインがプライミングされたことを検出するように、サイクラ１４のポートまたは接続箇所を構成することができる。上述ように、種々のタイプのセット１２が、異なるサイズの患者ライン３４、たとえば、成人または小児サイズを有することができる。本発明の態様によれば、サイクラ１４は、カセット２４のタイプ（または少なくとも患者ライン３４のタイプ）を検出し、それに従ってサイクラ１４およびカセット２４を制御することができる。たとえば、サイクラ１４は、患者ライン３４をプライミングするために必要とされる、カセット内のポンプによって送達される液体の体積を求め、この体積に基づいて患者ライン３４のサイズを確定することができる。患者ラインのタイプを示す、カセット２４、患者ライン３４または他の構成要素上のバーコードまたは他の指標を認識する等、他の技法を使用することができる。
【０１８４】
図３８は、サイクラ１４のハウジング８２から分離されたドア１４１の内側の斜視図を示す。この図は、指標領域３３がキャリッジ１４６の所定のスロットに捕捉されるように、ドア１４１およびキャリッジ１４６の対応する溝内にライン３０がどのように受け入れられるかを、より明白に示す。管がキャリッジ１４６に取り付けられたときに指標領域３３の指標が適切に配置された状態で、リーダまたは他の装置は、たとえば、ライン３０に接続された容器２０中の透析液の種類、透析液の量、製作年月日、製造業者の身元等を表わす、指標のしるしを識別することができる。キャリッジ１４６は、キャリッジ１４６の上端部および下端部で一対のガイド１３０に取り付けられる（図３８には、下側ガイド１３０のみを示す）。このように、キャリッジ１４６は、ガイド１３０に沿ってドア１４１上を左から右に移動することができる。カセット取付位置１４５に向かって（図３８における右側に）移動するとき、キャリッジ１４６は、止め具１３１と接触するまで移動することができる。
【０１８５】
図３９および図４０は、キャリッジ１４６の斜視図と、キャリッジ１４６内に装填された溶液ライン３０の拡大斜視図とを示す。これらの例示的な実施形態では、キャリッジ１４６は、ガイド１３０に沿ってドア１４１上を移動ことができる。キャリッジ１４６は、５つのスロット１０８６を含むことができ、したがって、最大５つの溶液ライン３０を支持することができる。各スロット１０８６は、３つの異なる部分、すなわち、溶液ライン部１０８８、ＩＤ部１０９０およびクリップ１０９２を含むことができる。溶液ライン部１０８８は、溶液ライン３０がキャリッジ１４６に装填されたときに組織化されかつもつれていないままであり得るように、概して円筒形状の空洞を有することができる。クリップ１０９２は、溶液ライン部１０８８に対して、スロット１０８６の各々の反対側の端部に配置さすることができる。クリップ１０９２の目的は、溶液ライン３０のコネクタ端部３０ａに配置された膜ポート１０９４用の安全なハウジングを提供し、溶液ライン３０が処置中に移動することを防止することである。
【０１８６】
本開示の一実施形態では、クリップ１０９２は、半円形の形状を有することができ、２つの包囲する縁部領域よりもわずかに深く延在する中間領域を含むことができる。より深い中間領域を含む目的は、膜ポートフランジ１０９６を収容することである。フランジ１０９６は、膜ポートの残りの部分よりも実質的に大きい半径を有する可能性がある。したがって、より深い中間領域は、より広いフランジ１０９６に嵌まるように設計され、２つの縁領域は、膜ポート１０９４が動かないように支持を提供する。さらに、深い中間領域は、半円形の反対側に配置された２つの切出し部１０９８を有することができる。切出し部１０９８は、フランジ１０９６の小さい部分が、クリップ１０９２に配置されたときに、切出し部１０９８の各々の中に延在するのを可能にするように、概して矩形の形状を有することができる。切出し部１０９８は、各切出し部１０９８の上縁部間の距離がフランジ１０９６の半径よりもわずかに小さくなるように形成され得る。したがって、フランジ１０９６をクリップ１０９２にスナップ式に嵌めるために、十分な大きさの力が必要である。また、２つの切出し部１０９８の上縁部間の距離がフランジ１０９６の半径よりも小さくなることを可能にすることは、処理中に溶液ライン３０が不注意に取り外されないようにするのに役立つ。
【０１８７】
この例示的な実施形態では、キャリッジ１４６は、膜ポート１０９４のいかなる変形にも対抗することができるため、以前の設計と比較してより優れた性能を提供することができる。キャリッジ１４６は、フランジ１０９６の正面とスリーブの背面との間で膜ポート１０９４を延設するように設計されている。膜ポート１０９４が処置中に任意の箇所でさらに引き伸ばされる場合に、キャリッジ１４６の壁は、フランジ１０９６を支持することができる。
【０１８８】
本開示の別の態様によれば、溶液ライン部１０８８とクリップ１０９２との間に、ＩＤ部１０９０を配置することができる。ＩＤ部１０９０は、概して矩形の形状を有することができ、したがって、指標領域３３において溶液ライン３０上にスナップ式に嵌まることができる識別タグ１１００を収容することができる。指標領域３３は、キャリッジ１４６に取り付けられるとき、ＩＤ部１０９０内に嵌まるようなサイズでありかつそのように構成された環状の形状を有することができる。識別タグ１１００は、各ライン３０に関連づけられた溶液の種類、透析液の量、製作年月日、および製造業者の身元に関する表示を提供することができる。図３９に示すように、ＩＤ部１０９０は、ＩＤ部１０９０の底に刻印することができる２次元（２−Ｄ）バーコード１１０２を含むことができる。バーコード１１０２は、１辺につき１０ブロックを有するデータマトリックスシンボルである場合があり、「空」のデータマトリックスコードを含む場合がある。バーコード１１０２は、キャリッジ１４６において、溶液ライン３０がキャリッジ１４６内に装填されたときに識別タグ１１００の真下に配置され得る。しかしながら、代替実施形態では、ステッカまたはレーザ彫刻を用いて、キャリッジ１４６のＩＤ部１０９０にバーコード１１０２を追加することができる。また、別の実施形態では、バーコード１１０２は、長さおよび幅の寸法が変化するとともに、１辺ごとのブロックの数が変化するデータマトリックスを含むことができる。
【０１８９】
しかしながら、この例示的な実施形態では、１辺についてのブロックの所定数と、各バーコード１１０２の所定の長さおよび幅とは、種種の条件下で最もロバストな設計を提供するように特に選択された。１辺ごとに１０ブロックのみを使用することにより、バーコード１１０２がより大きいブロックを有することになる可能性があり、したがって、サイクラハウジング８２の内部に存在する暗い条件下であっても、バーコード１１０２が容易に読取可能であることが確実になる。
【０１９０】
図４１および図４２は、それぞれ、折り畳み式識別タグ１１００の斜視図と、自動ＩＤカメラ基板１１０６に実装された自動ＩＤカメラ１１０４を含むキャリッジ駆動アセンブリ１３２の斜視図とを示す。本開示の態様によれば、識別タグ１１００は、射出成形型から形成することができ、それは、次いで、指標領域３３の周囲でスナップ式に嵌まるように折り畳まれ得る。識別タグ１１００は、丸い縁部を含むことができ、それは輸送中の溶液容器２０への損傷を防止することができる。識別タグ１１００は、ステッカによって追加することができる、１辺につき１８ブロックとクワイエットゾーンとを備えた、８×８ｍｍの２次元（２−Ｄ）データマトリックスシンボル１１０３もまた含むことができる。これらのデータマトリックスシンボル１１０３に含まれる情報は、カメラ１１０４から制御システム１６に提供することができ、制御システム１６は、画像解析による等、さまざまなプロセスを通して、しるしを取得することができる。したがって、自動ＩＤカメラ１１０４は、正確に設置された溶液ライン３０、不正確に設置されたライン３０を収容するスロット１０８６、またはライン３０が不在のスロットを検出することができる。正確に設置された溶液ライン３０により、カメラ１１０４は、識別タグ１１００に位置するデータマトリックスシンボル１１０３を検出することができ、溶液ライン３０の不在により、カメラ１１０４は、膜ポート１０９４の真下でキャリッジ１４６に位置する「空」のデータマトリックスバーコード１１０２を検出することができ、不正確に装填された溶液ライン３０は、「空」のデータマトリックスバーコード１１０２を閉塞し、その結果、そのスロットに対して、いかなるデータマトリックスも復号されないことになる。このように、カメラ１１０４は、キャリッジ１４６上のすべてのスロット１０８６におけるデータマトリックスを常に復号すべきであり、不正確に装填された溶液ライン３０を明らかにする。
【０１９１】
この例示的な実施形態では、指標領域３３に配置された識別タグ１１００によって溶液ライン３０の特徴を検出することができることは、ユーザが、システム動作に対して影響を与えることなくキャリッジ１４６の任意の位置にライン３０を配置するのを可能にする等、利点を提供することができる。さらに、サイクラ１４が溶液ラインの特徴を自動的に検出することができるため、システムが適切に機能するためにキャリッジ１４６における特定の位置に所定のライン３０が配置されるのを確実にする必要はない。代わりに、サイクラ１４は、いずれのライン３０がどこにあるかを特定し、カセット２４および他のシステムの特徴を適切に制御することができる。
【０１９２】
本開示の別の態様によれば、識別タグ１１００は、カメラ１１０４によって復号されるためにキャリッジ駆動アセンブリ１３２内に面していなければならない。これを確実にするために、溶液ラインおよび識別タグ１１００に対するホルダ上の溶液ライン受入構造は、相補的な位置合わせの特徴を有することができる。本明細書に記載するキャリッジ１４６の実施形態例を参照すると、キャリッジ１４６および識別タグは、相補的な位置合わせの特徴を有することができる。さらに、識別タグ１１００を備える溶液ライン３０は、クリーンフラッシュ透析機内にも嵌まるべきであり、したがって、識別タグ１１００を備えた溶液ライン３０は、０．５３インチ径の円筒体内に嵌まるように構成され得る。実施形態では、位置合わせの特徴は、識別タグ１１００における単純に平坦な底のビルと、キャリッジ１４６の整合するリブとであり得る。本開示の一実施形態では、ビルおよびリブは、わずかに干渉して、識別タグ１１００の後部を上方に押し上げることができる。この構成は、わずかな量の位置ずれを生じさせる可能性があるが、他の軸の位置ずれを低減させる。最後に、識別タグ１１００が適切に設置されることを確実にするために、キャリッジ駆動アセンブリ１３２の正面は、現在の状態のキャリッジ１４６および識別タグ１１００の位置合せに対して約０．０２インチのみの隙間で設計することができる。
【０１９３】
本開示の別の態様によれば、キャリッジ駆動アセンブリ１３２の背面に、自動ＩＤカメラ基板１１０６を実装することができる。さらにカメラ基板１１０６に、自動ＩＤカメラ１１０４を実装することができる。カメラ基板１１０６は、識別タグ１１００から約４．１９インチの箇所に配置することができる。しかしながら、代替実施形態では、いかなる深刻な結果もなしに、カメラ基板１１０６を後方に移動させることができる。キャリッジ駆動アセンブリ１３２の正面に、プラスチック窓１１０８を取り付けることも可能であり、それは、流体および指の進入も防止しながら、識別タグ１１００が撮像されるのを可能にすることができる。自動ＩＤカメラ１１０４は、セキュリティ用途に使用されるもの等、任意のタイプのレンズであり得るカメラレンズ、または、ＩＲフィルタを取り外したカメラ付き電話機用に意図されたレンズを含むことができる。本開示の態様によれば、カメラレンズは、小型、軽量、低価格および高画質から構成することができる。
【０１９４】
さらに、カメラ基板１１０６に、単一のＳＭＤ赤外線ＬＥＤ１１１０を取り付けることができる。それにより、ＬＥＤ１１１０は、カメラ１１０４がデータマトリックス１１０３を容易に複合することができるように識別タグ１１００を照明することができる。サイクラハウジング８２の内部の環境はほとんど光が存在しないため、識別タグ１１００が照明されることは重要である。したがって、ＬＥＤ１１１０が識別タグ１１００を照明することなしには、カメラ１１０４は、データマトリックスを複合することができない。さらに、識別タグ１１００の正面に眩しい光を生成しないようにするために、カメラ１１０４から０．７５インチ離れるようにＬＥＤ１１１０を取り付けることができる。カメラ基板１１０６にＦＰＧＡを実装することも可能であり、それは、ＯＶ３６４０画像センサとＶｏｙａｇｅｒのＵＩプロセッサとの間の中継として作用することができる。プロセッサの仕事をより簡単にすることに加えて、このアーキテクチャは、他の任意のサイクラハードウェアまたはソフトウェアへの変更なしに、異なる画像センサを使用することを可能にすることができる。最後に、画像復号は、オープンソースパッケージのｌｉｂｄｍｔｘによって処理され、それは多数のプログラミング言語からアドレス指定可能であり、試験用のコマンドラインから実行することができる。
【０１９５】
いくつかの実施形態では、カメラ１１０４に関連づけられたプロセッサは、キャリッジ１４６に設置された溶液ラインの指標領域３３の外側のバーコード、データマトリックス等を復号することができる場合がある。たとえば、カメラ１１０４に関連づけられたプロセッサは、サイクラにセットが設置される前に、そのセットパッケージもしくはオーバーパックまたはセット自体の上の識別マークを復号することができる場合がある。たとえば、設定中、サイクラのユーザインタフェースは、ユーザに対して、セットパッケージを、窓１１０８等の窓の正面にまたは窓から所定距離離れて保持して、パッケージ上の識別マークが窓に面しているようにするように指示することができる。この位置で、識別マークは、カメラ１１０４の画像センサの視野内に入る。そして、カメラ１１０４は、パッケージを撮像することができ、カメラ１１０４に関連づけられたプロセッサが、識別マークを復号することができる。いくつかの実施形態では、識別マークが復号された後、ユーザインタフェースは、ユーザに対して、セットに関するさまざまな情報を確認するように促すことができる。
【０１９６】
セットまたはセットパッケージの上の識別マークに符号化された情報は、各溶液ラインに対する指標に含まれるものと同じである場合もあれば異なる場合もある。たとえば、セットパッケージ上の情報をログ記録の目的で格納することができる（たとえば、ロット番号識別等）。いくつかの実施形態では、セットパッケージから復号された情報を、溶液ラインに含まれる情報と比較して、情報が一致するかまたは対応するのを確実にすることができる。これは、装置が、ラインが正確に識別され、正確なセットが設置されたことを再確認するのを可能にする、何らかの冗長性を提供することができる。
【０１９７】
図４３は、セットに対するパッケージ上の識別マークを読み取ることにより、サイクラに設置されるセットに関する情報を確定するために使用することができる複数のステップ例を詳述するフローチャートを示す。図示するように、ステップ５７００において、ユーザに対して、サイクラ内のカメラの正面にセットパッケージを配置するように指示することができる。これは、サイクラのユーザインタフェースに表示するためにサイクラのプロセッサが生成するプロンプトを介して達成することができる。そして、サイクラは、ステップ５７０２において、セットパッケージまたはオーバーパックの上の識別マークの画像を取り込むことができる。いくつかの実施形態では、ユーザに対して、サイクラのユーザインタフェースと対話して、セットパッケージが適切に位置決めされたことをサイクラプロセッサに通知するように要求することができる。この対話により、プロセッサによって認識される信号を生成することができ、その後、プロセッサは、画像が取り込まれるように命令する。
【０１９８】
ステップ５７０４において、サイクラのプロセッサは、パッケージ上の指標を復号することができる。そして、ユーザは、ステップ５７０６においてサイクラ内にカセットを設置することができる。いくつかの実施形態では、ユーザがカセットを設置する前に、サイクラのユーザインタフェースは、ユーザに対して、ステップ５７０４においてセットが正確に識別されたことを確認するように要求する通知を表示することができる。一態様では、サイクラは、パッケージが、選択されたかまたはプログラムされた治療と適合しないカセットに対するものであると識別される場合にメッセージを表示することができる。
【０１９９】
セットが設置されると、サイクラ内のカメラは、ステップ５７０８において、セット上の１つまたは複数の識別マークを読み取ることができる。いくつかの実施形態では、ステップ５７０８で読み取られた識別マークは、セットの各溶液ライン上の識別タグ１１００であり得る。サイクラのプロセッサは、ステップ５７０２およびステップ５７０８で収集された、セットに関する情報を比較して、ステップ５７１０において正確なセットが設置されたことを確実にすることができる。情報が一致しない場合、ステップ５７１２において、ユーザに対して通知することができる。
【０２００】
いくつかの実施形態では、可視光からの眩しい光の有害な影響を回避するために、識別タグ１１００のデータマトリックス１１０３は、蛍光インクまたは染料を含むことができ、それは、その上に照射される第２波長またはスペクトルの光の吸収に応じて、第１波長またはスペクトルの光を放出する。こうした識別システムは、流体容器またはバッグが異なる組成物、使用期限の流体を有するか、または製造ロット番号を装置によって記録する必要がある、任意の流体処理医療機器において使用することができる。実施形態例では、自動腹膜透析装置において本システムを使用することができる。システムは、蛍光によって生成される画像を読み取るように構成された画像センサまたはカメラを備え、画像は、容器内の流体を特徴付ける符号化情報、すなわち、容器の寿命、そのロット番号等のパターンを含む。取付台、クレードルまたはキャリッジ１０８８内に、容器が取り付けられる流体ライン３３を取り付けて、画像センサに対するその位置を固定することができる。流体ラインは、取付台の上または近くに、蛍光識別マーク１１０３が付与された取り付けられた識別タグ１１００を有することができる。マークは、近くの発光体によって放出される非可視波長を有する光の吸収時に、符号化情報を含む光のパターンの蛍光を発する。符号化情報を含む画像パターンを表す電子信号を画像センサ基板１１０６から受け取るように適合されたコントローラに、画像センサを接続することができる。
【０２０１】
たとえば、データマトリックス１１０３は、超暴力的なスペクトルでの光を吸収するときに可視スペクトルで蛍光を発するインクまたは染料を含むことができる。データマトリックス１１０３を、こうしたインクまたは染料で印刷し、たとえばステッカとして識別タグ１１００に付与することができる。識別タグ１１００にデータマトリックス１１０３を取り付ける他の任意の好適な手段も使用することができる。画像センサに加えて、カメラ１１０４は、第２波長またはスペクトルの光をフィルタリングして除去するフィルタ（たとえば、ＵＶフィルタ）を含むカメラレンズを含むことができる。カメラ基板１１０６に、第２波長またはスペクトルの光（たとえば、ＵＶ光）を生成するＬＥＤ１１１０（たとえば、ＳＭＤ  ＬＥＤ）等の１つまたは複数の照明素子を取り付けるかまたは接続することができる。そして、ＬＥＤ１１１０は、識別タグ１１００の上のデータマトリックス１１０３を照明することができる。こうした実施形態では、データマトリックス１１０３は、第２波長またはスペクトルの光による照明に応答して、第１波長またはスペクトル（たとえば、可視スペクトル）の光を放出する。そして、カメラ１１０４は、データマトリックス１１０３を復号するために、第１波長の放出された光を受け取ることができる。上述したように、データマトリックス１１０３の復号を達成することができる。ＬＥＤからの反射光からの眩しい光の影響を、このように低減させることができ、それは、ＬＥＤの放出波長／スペクトルの光をフィルタリングによって除去するように、カメラ１１０４を構成することができるためである。
【０２０２】
図４４は、識別タグ１１００に蛍光材料でコードが印刷されているシステムの図を示す。図示するように、１つまたは複数のＬＥＤ１１１０は、波長Ａの光を用いて識別タグ１１００を照明することができる。波長Ｂの蛍光によって生成される光は、カメラ１１０４によって受け取られる。上述したように、蛍光は可視スペクトルである可能性があり、ＬＥＤによって放出される波長は、紫外線光等の可視スペクトル外の波長である可能性がある。カメラ１１０４は、任意選択的に、ＬＥＤによって放出される波長をフィルタリングによって除去するするフィルタを含むことができる。
【０２０３】
各ラインの識別タグ１１００が、カメラ１１０４によって撮像され、解析されると、サイクラのプロセッサは、結果を表示するユーザインタフェースに表示するための画像を生成することができる。ディスプレイは、識別された溶液に関するさまざまな特徴を示すことができる。他の実施形態では、ディスプレイは、治療中に使用されるようにプログラムされた溶液の特徴を開示し、これらの溶液がカメラによって検出されたか否かを示すことができる。コントローラが、画像認識を行うようにプログラムされ、溶液ラインキャップが、画像センサまたはカメラ１１０４の視野内にある実施形態では、結果の画面は、ラインが、キャップが嵌められた状態で検出されたかまたはキャップが外された状態で検出されたかを表示することができる。プログラムされた溶液のすべてが存在するとは限らないか、またはラインのキャップが外されている場合、ユーザが治療を続けるのを阻止し、必要な是正措置を画面に表示するように、コントローラをプログラムすることができる。画面はまた、任意選択的に、サイクラに設置されたセットのタイプ（たとえば、小児用、成人用、延長された患者ライン等）に関する情報を、こうした情報が収集された場合、表示することも可能である。好ましくは、いかなる溶液も無駄にしないように、溶液ラインをカセットに接続する前に、この措置が行われ、画面表示が示される。
【０２０４】
図４５は、サイクラのユーザインタフェースに表示するために生成することができるスクリーンショット５６３０の例を示す。例としての画面５６３０は、識別タグ１１００分析の結果を示す。例としての画面５６３０では、治療に使用されるようにプログラムされた溶液の特性が示されている。これらの特性としては、（限定されないが）透析液タイプまたは名称、透析液の濃度、透析液バッグの容積、透析液の浸透剤、他の組成情報（たとえば、緩衝剤情報、イオン含有量情報）、バッグタイプ等を挙げることができる。図示する特性は、サイクラが、家庭で使用されるように設定されるか、または透析病院で使用されるように設定される場合、異なる可能性がある。サイクラに対して許容される最大量より少ない溶液バッグが治療に使用されるためにプログラムされている場合、未使用の溶液ラインまたは溶液ラインキャップ位置に対して、「なし」、「溶液なし」等をラベル付けすることができる。
【０２０５】
例としての画面５６３０上に、複数のインジケータ５３６２を含めることも可能である。これらのインジケータ５６３２は、溶液がサイクラに設置されているものとして特定されたか否かをユーザに示す。たとえば、存在する場合、列挙された溶液タイプの隣のインジケータ５６３２にチェックマークが現れる場合がある。列挙された品目が検出されない場合、「Ｘ」が現れる場合がある。
【０２０６】
図４５に示す例としての画面５６３０はまた、設置されたラインにおいてキャップが検出されたか否かを示す、各溶液に関連づけられたインジケータ５６３２も含む。上述したように、任意の好適な方法を用いて、キャップが嵌められたラインが検出されるかキャップが外されたラインが検出されるかを表示することができる。
【０２０７】
いくつかの実施形態では、溶液ラインの先端部に配置するブレース、ブレース部材または補強材を含むことが望ましい場合がある。それは、ラインおよび／または取り付けられたコネクタの一部を包囲するように構成することができる。流体ラインの先端部を突き刺すように構成される任意の流体処理装置では、先端部は、好ましくは、中空スパイクの長手方向軸からずれて曲がらないように拘束されるべきである。場合によっては、流体ラインの先端部は、製造または滅菌中に変形している。他の場合では、流体ラインの可撓性により、突刺し処置が行われる際に曲がりやすくなる可能性がある。ブレースは、剛性があり、流体ラインの先端部分の上に取付可能であるように構成することができ、スパイクが流体ラインの隔壁または他の障壁を穿孔する位置においてまたはその近くで流体ラインを取り囲む。実施形態では、ブレースは、流体ラインの先端部を取り囲むように互いに結合するように配置された２つの剛性半部材を備える。この位置で流体ラインの周囲にクランプを形成するように、ブレースを配置することができ、クランプの内側の特徴は、流体ラインの外側の相補的な特徴と嵌合するように構成される。好ましくは、流体ラインの任意の既存の曲りを補正し、または突刺し装置の動作中に流体ラインが曲がらないように、流体ラインにブレースを付与することができる。好ましくは、流体ラインを囲むときのブレースの外面は、ブレースおよびその囲まれた流体ラインを、流体処理装置の流体ライン取付台、クレードルまたはキャリッジに取り付けることができるようにする形状、向きおよび特徴を有する。こうした流体処理装置の例として、流体ライン自動接続装置を有する腹膜透析サイクラを使用することができる。
【０２０８】
任意選択的に、溶液ライン用のブレースとして機能するように、識別タグ１１００を構成することができる。ブレース部材は、溶液ライン隔壁が位置する溶液ライン（またはコネクタ）の終端部／先端部の一部を包囲し、拘束し、または支持する役割を果たすことができる。ブレースは、ラインの包囲された部分が、ブレースによって指示される向きから曲がるかまたは変形するのを防止する役割を果たす。ブレースはまた、ラインの先端部がサイクラのそのトラックまたはクレードルに確実に配置されるのを確実にするのにも役立つことができる。
【０２０９】
たとえば、製造中、溶液ラインが曲がるかまたは変形する場合、ブレースは、これを、ラインを適切な向きまたは形状に戻るように曲げることによって補正するのに役立つことができる。たとえば、それを用いて、溶液ラインの端部が予測可能な向きにあり（たとえば、カセットの対応するスパイクの長手方向軸と同軸であり）、サイクラがラインを突き刺しているかまたは他の方法で操作しているときに曲がるかまたは変形することが妨げられることを確実にするのに役立つことができる。ブレースはまた、ラインまたは封入された溶液の滅菌中に発生する可能性がある加熱中に、溶液ラインが曲がるかまたは変形するのを防止するのにも役立つことができる。
【０２１０】
溶液ラインの上でブレース部材を受け入れかつ支持するように、サイクラキャリッジを構成することができる。そして、キャリッジは、ブレース部材と協働して、溶液ラインが突き刺されるかまたは操作される際に、溶液ラインが特定のまたは規定された向きにあり、かつこの向きでとどまるのを確実にするさらなる補助を提供することができる。
【０２１１】
ブレースは、たとえば、囲まれたラインまたはコネクタの変形または曲がりを防止するのに十分な剛性を有する（射出成形されたかまたは他の）任意の好適なプラスチックから製造することができる。好ましくは、溶液ラインを作製するために使用された材料より耐熱性の高い材料から作製される。ブレースの縁部は、好ましくは、輸送および出荷中にセットの損傷の可能性を制限するように輪郭が付けられている（鈍くなっているかまたは丸くなっている）。
【０２１２】
ブレースを、管またはコネクタの一部の周囲に合わせて接合することができる２つの別個の半体で構築することができる。より好都合には、ブレースの２つの部分を、一方の側のリビングヒンジによって接続することができ、溶液ラインまたはコネクタへのより容易な設置を可能にする。溶液ラインが溶液ライン膜または隔壁フランジ１０９６を含む実施形態では（たとえば、図４０を参照）、ブレースの内面は、フランジを受け入れるようなサイズである凹状領域を含むことができる。凹状領域は、より小さい径の溶液ラインを密に包囲するようなサイズである表面によって、各側に側面を接するようにモールディングすることができる。
【０２１３】
図４６に示すように、溶液ライン３０が、内部隔壁（図４６には示さず）が配置される溶液ライン３０のセグメントの周囲に配置されている例としてのブレース５０５０とともに示されている。図示する例では、ブレース５０５０は、２つの半体を備え、ブレース５０５０が溶液ライン３０の周囲で適所に折り曲げられるのを可能にするリビングヒンジ５０５２または材料の薄いブリッジを含むことができる。リビングヒンジ５０５２は、ブレース５０５０の一体部分としてモールディングすることができる。また図４６に示すように、ブレース５０５０は、溶液ライン３０の外面の特徴と協働する内面５０５４を含むことができ、それにより、ブレース５０５０は、溶液ライン３０およびその外部の特徴の周囲にぴったりと嵌まりかつそれらを包含することができる。したがって、溶液ライン３０の周囲の適所にあるとき、ブレース５０５０は、望ましくない移動または変位に対して溶液ライン３０の一部を実質的に拘束しかつ／または支持するように作用することができる。
【０２１４】
ここで図４７を参照すると、図４６に示す例としてのブレース５０５０の拡大図が示されている。図４７に示すように、ブレース５０５０は、そのリビングヒンジ５０５２の周囲で閉鎖されており、それにより、それは、略組み立てられたリング状形態にある。ブレース５０５０を１つまたは複数の結合機構で互いに固定することができる。たとえば、協働するスナップフィットまたは締まり嵌め機構により、ブレース５０５０を互いにスナップ式に嵌めることができる。別法として、ブレース５０５０の結合部分を、協働する摩擦嵌め機構によって互いに結合することができる。いくつかの実施形態では、糊または接着剤を使用して２つの半体を接合することができ、または、ブレースの外面の周囲のケーブルタイ状締結構成を同様に使用することができる。例では、ブレース５０５０の一方の側は、ブレース５０５０の対向する側の受け入れ構造のつめと係合する歯付突起を含むことができる。したがって、２つの半体が互いに結合されると、結合機構は、ユーザがブレース５０５０を囲まれたラインから取り除くのを阻止するラチェットとして作用する。したがって、ブレースに存在するいかなる識別タグも、その意図されたライン（および関連する溶液バッグ）から容易に分離することができない。この目標を達成するために、ブレース５０５０をそのそれぞれのラインから分離するのを困難にする他の任意の好適な結合構成もまた使用することができる。
【０２１５】
場合によっては、ユーザがブレース５０５０（または関連する識別タグ１１００）を取り除くことができることが望ましい可能性があり、その場合、ブレース５０５０の構造に、永久的なまたは半永久的な結合機構は含まれない。たとえば、溶液ライン３０用の識別マークを担持するアップリケまたはステッカを用いて、溶液ライン３０の周囲でブレース５０５０の２つの半体を保持することができる。これにより、ユーザは、識別マークを破るかまたは剥離することにより、溶液ライン３０からブレース５０５０（または他の識別タグ１１００）を容易に取り除くことができる。
【０２１６】
図４６および図４７に示すように、ブレース５０５０は表示面５０５６を含み、それは、いくつかの態様では、ブレース５０５０の２つの半体がその組立形態で互いに結合されたときに、識別マークまたはコードに対応するように実質的に平坦であり得る。この表示面５０５６は、識別マークを（たとえば、ステッカ等で）追加することができる表面としての役割を果たすことができる。識別マークはまた、表示面５０５６内にモールディング／エッチングするかまたはその上に塗ることも可能である。したがって、ブレース５０５０はまた、識別タグ１１００として作用することができる。識別マークを担持する非平面（たとえば、湾曲）表示面５０５６もまた使用することができる。
【０２１７】
図示するように、図４６および図４７の表示面５０５６は、継ぎ目を含み、それは、ブレース５０５０の結合部分が表示面５０５６の中心領域で結合するためである。代替実施形態では、溶液ライン３０の周囲でブレース５０５０を結合するときに生成される任意の継ぎ目が、表示面５０５６の妨げをもたらす可能性がないように、ブレース５０５０を構成することができる。これは、表示面に加えられる識別マークが継ぎ目によって影響を受けないことを確実にするのに役立つことができるため、望ましい場合がある。
【０２１８】
いくつかの実施形態では、ブレースの２つの部分が接合される方法は、識別特性を提供することができ、識別マークを不要にする。ブレースの２つの部分が接合される継ぎ目は、サイクラのイメージャによって検出することができる所定の幾何学的形状パターンまたは突起を有することができる。ブレース５０５０の結合された縁部の部分は、より大きいかまたは小さい量、突出するようにすることができ、かつ／または異なる形状を有することができる。異なる継ぎ目パターンを有するブレースを、所定タイプの溶液バッグに割り当てることができる。各溶液バッグは、一意の継ぎ目パターンを有することができる。
【０２１９】
望ましい場合、図４８および図４９に示すように、ブレース５０５０の表示面５０５６を継ぎ目なしにすることができる。図示するように、ブレース５０５０は、図４６および図４７に示すものと同様に構築され、ブレース５０５０が溶液ライン３０の外面の周囲で折り曲げ得られるのを可能にするリビングヒンジ５０５２を含む。そして、ブレース５０５０上の１つまたは複数の結合機構５０５３の相互作用を介して、溶液ライン３０の周囲の適所にブレース５０５０を固定することができる。この場合、識別マークまたはコードを担持するように意図された表示面５０５６は、単一部片のままであり、それにより、ブレースを開放することが、コードまたはマークの連続性を中断させない。図４９にもっともよく示すように、実施形態例は、協働するスナップフィット機構である結合機構５０５３を含む。ブレース５０５０の１つの嵌合面は、１つまたは複数（この例では２つ）の係止機構を備えた突起を含む。係止機構は、ブレース５０５０の対向する嵌合面の受入側の結合機構５０５３内への突出を誘導するのに役立つように、傾斜させることができる。実施形態例では、係止機構は、任意選択的に非解放式である。すなわち、突起の端部に実質的に垂直な留め具がある。受入側の結合機構内にスナップ式に嵌まると、この垂直留め具が、受入機構の内壁に対して当接し、結合機構５０５３の分離を困難にする。代替実施系他愛では、受入要素の当接壁から離れるように留め具に角度を付けることができ、２つの構成要素に好適な反らせ力を加えることにより２つの構成要素の分離を可能にする。
【０２２０】
ブレース５０５０の本体は、任意選択的に、溶液ライン３０上の機構と相補的であるさらなる嵌合機構を含むことができ、それにより、ブレース５０５０を、溶液ライン３０の上に１つの向きでのみ設置することができる。これにより、複数の溶液ライン３０上の複数のブレース５０５０の表示面５０５６が、実質的に同じ平面に沿って向けられることを確実にすることができる。溶液ライン３０およびブレース５０５０上に協働する結合機構を含むことは、同様に溶液ライン３０の周囲の支持位置またはブレーシング位置にブレース５０５０さらに保持するのに役立つことができる。
【０２２１】
実施形態例では、かつ図４９にもっともよく示すように、表示面５０５６は、リング状ブレース５０５０本体の１／２から延在するフランジ状突出部または突起として形成される。ブレース５０５０が組み立てられるとき、表示面５０５６は、ブレース５０５０の反対側の半体の一部の上に張り出し、それにより、ブレース５０５０の結合または嵌合要素が、表示面５０５６の下で接合される。
【０２２２】
図示するように、ブレース５０５０の反対側の半体に、表示面５０５６の張出し部分に対する支持面５０５５を含めることができる。この支持面５０５５は、平坦な特徴部分５０５６が曲がるのを防止するのに役立つことができる。表示面５０５６に対して実質的に平行な平面にある平坦な表面または平坦部（ｐｌａｔｅａｕ）を含むように、支持面５０５５を構成することができる。別法として、複数のスタンドオフを使用することができる。ブレース５０５０が組み立てられるとき、支持面５０５５は、表示面５０５６の張出し部分の下に配置される。
【０２２３】
図５０および図５１に、ブレース５０５０の継ぎ目なしの表示面５０５６の別の例を示す。図示するように、ブレース５０５０は、ブレース５０５０が溶液ライン３０の外面の周囲で折り畳まれるのを可能にするリビングヒンジ５０５２を含む。そして、ブレース５０５０の１つまたは複数の結合機構５０５３の相互作用を介して、溶液ライン３０の周囲の適所にブレース５０５０を固定することができる。図５０および図５１における実施形態例では、結合機構５０５３はスナップフィット機構である。ブレース５０５０はまた、ブレース５０５０が組み立てられるときに表示面５０５６の張出し部分の下に配置される支持面５０５５を含む。いくつかの実施形態では、ブレース５０５０の表示面５０５６は、その外周部の少なくとも一部に沿って延在する隆起面またはリムを含むことができる。これは、識別マークがブレース５０５０に付与されるアップリケまたはステッカである状況に対して、ブレース５０５０の上にデータマトリックス１１０３、バーコード、ＱＲコード（登録商標）または他の識別マークを配置するのに役立つことができる。
【０２２４】
図５１にもっともよく示すように、ブレース５０５０はまた、ブレースがサイクラのホルダまたはクレードルに適切に位置するのを可能にする１つまたは複数の位置合せまたは保持機構も含むことができる。たとえば、ブレース５０５０は、キャリッジの相補的な結合機構と協働する１つまたは複数のブレース−キャリッジ結合機構５０５７を含むことができる。こうした機構は、キャリッジ内にブレース５０５０および関連する溶液ライン３０を保持するのに役立つことができる。さらに、こうした機構５０５７は、ブレース５０５０および溶液ライン３０がキャリッジ内に適切な向きで完全に取り付けられかつ適切に設置されるのを確実にするのに役立つことができる。いくつかの実施形態では、１つまたは複数のブレース−キャリッジ結合機構５０５７は、キャリッジ内にスナップフィット係合で結合することができる。取付中の可聴または触知可能なクリック音が、ユーザに対し、ブレース５０５０がキャリッジ内に適切に配置されていることを知らせることができる。実施形態例では、ブレース−キャリッジ結合機構５０５７は、片持ち式突起として示されているが、他の好適な結合構成を使用することができる。たとえば、ブレース−キャリッジ結合機構５０５７は、摩擦嵌めまたは締り嵌め機構であり得る。好ましくは、結合構成は、ユーザがキャリッジから溶液ライン３０を容易に取り外すことができるように、キャリッジにブレース５０５０の解除可能な結合を提供する。
【０２２５】
いくつかの代替実施形態では、ねじ等の１つまたは複数の締結具を用いて、溶液ライン３０の周囲にブレース５０５０の一部を固定することができる。代替構成では、管セットの製造中に、単一切片のブレース５０５０を使用することも可能である。
【０２２６】
図５２は、溶液ライン３０の代表的な縦断面図を示し、溶液ライン３０の周囲の適所にあるブレース５０５０を示す。特に、プレース５０５０は、隔壁３０ｂが位置する溶液ライン３０の部分の周囲の適所にある。溶液ライン３０のこの領域の周囲にブレース５０５０を配置することは、カセットと溶液ライン３０との間の接続が試みられるときに、本来、隔壁３０ｂのカセットスパイクとの位置ずれをもたらす、製造または滅菌中の溶液ライン３０の歪みを防止するのに役立つ。さらに、ブレース５０５０は、スパイクから力を受けているとき、溶液ライン３０の著しい曲げまたは変形を防止することができる。したがって、ブレース５０５０を含むことにより、サイクラのキャリッジ１４６が溶液ライン３０をカセット２４のスパイク上に押し付けるときに、隔壁３０ｂを通る突刺しをより容易にすることができる。図５３は、周囲にブレースが設置される溶液ラインを受け入れるように構成された保持機構１０９２を含むキャリッジ１４６の実施形態例を示す。図示するように、図５３に示すキャリッジ１４６のクレードルまたはスロット１０８６は、図３９および図４０に示すようなＩＤ部１０９０を含まない。この場合、各ブレースに、セット構成要素用の識別マーク（たとえば、データマトリックス１１０３）を含めることができる。
【０２２７】
ここで図５４も参照すると、図５３の領域ＢＱの詳細図が示されている。図５４に示す詳細図は、キャリッジ１４６の２つの例としての保持機構１０９２の拡大図を示す。図示するように、保持機構１０９２は、溶液ラインがキャリッジ１４６のスロット１０８６内に設置されるときにブレースを受け入れるようなサイズとすることができる。キャリッジ１４６の保持機構１０９２は、設置された溶液ラインの突刺し中にブレースを支持するのに役立つ支持機構を含む。したがって、保持機構１０９２は、溶液ラインが、溶液ラインの突刺し中に所望のまたは規定された位置合せされた状態にあることを確実にすることができる。保持機構は、ブレースとブレースが配置されるクレードルまたは凹部との間にスナップフィットを提供するクリップまたはクリップ部を備えることができる。
【０２２８】
具体的な実施形態では、保持機構１０９２は、支持機構または部材としての役割を果たす少なくとも１つの支持壁または肩部を含むことができる。図５３および図５４に示す実施形態例では、各保持機構１０９２に対して、第１支持壁５５１０ａおよび第２支持壁５５１０ｂが含まれる。これらの支持壁５５１０ａ、５５１０ｂは、突刺し動作中にブレースに対して支持を提供するようにブレースの一部と相互作用することができるフランジとして示されている。たとえば、各支持壁５５１０ａ、５５１０ｂは、突刺し中にブレースの少なくとも１つの面と当接することができる。支持壁または肩部５５１０ａ、５５１０ｂはまた、キャリッジ１４６内のラインの設置中にスロット１０８６内に溶液ラインを適切に配置するのに役立つことも可能である。いくつかの実施形態では、ブレースは、キャリッジ１４６の支持壁５５１０ａ、５５１０ｂを受け入れるようなサイズである凹部または溝を含むことができる。
図５１に示す例としてのブレース５０５０実施形態を用いて、図５３および図５４に示すキャリッジ１４６に設置されるときに第１支持壁または肩部５５１０ａによって、ブレース５５００の上流面５５１２を支持することができる。図５１における例としのブレース５０５０は、凹状部分５５１４を含む。ブレース５０５０の凹状部分５５１４は、ブレース５５００が保持部材またはクリップ１０９２に設置されたときに、キャリッジ１４６の第２支持壁５５１０ｂが凹部内に捕捉されるようなサイズであり得る。そして、第２支持壁または肩部５５１０ｂによって、ブレース５０５０の下流面５５１６を支持することができる。キャリッジ１４６に設置された溶液ラインの突刺し中、力は、ブレース５０５０から支持壁５５１０ａ、５５１０ｂを通ってキャリッジ１４６まで伝達される。したがって、ブレース５０５０とキャリッジ１４６の支持壁５５１０ａ、５５１０ｂとの相互作用は、ラインの突刺し全体を通して溶液ラインを所望の位置合せで拘束するのに役立つことができる。
【０２２９】
図５４にはまた、任意選択的なキャリッジ−ブレース結合機構５５１８も示す。こうした機構は、ブレース５０５０とともに溶液ラインを受け入れるように設計されたキャリッジ１４６に含めることができる。これらの機構５５１８は、ブレース５０５０に含まれる１つまたは複数の機構と協働することができ、それにより、ブレース５０５０は、スロットまたはクレードル１０８６の保持またはクリップ部１０９２内で、適所に結合されかつ保持される。これは、溶液ラインがキャリッジ１４６から不注意で外れないようにするのに役立つことができる。好ましくは、ブレースがキャリッジ−ブレース結合機構５５１８内に結合されるときに、可聴または触知可能効果がもたらされる。これは、ユーザに対して、ブレースがクレードルまたはスロット１０８６の保持またはクリップ部１０９２内に完全に取り付けられたことを警告することができる。
【０２３０】
実施形態では、キャリッジ−ブレース結合機構５５１８は、クレードルまたはスロット１０８６内に突出する突起であり、機構５５１８の位置における保持またはクリップ部１０９２の幅は、ブレース５０５０の幅よりわずかに小さい幅まで低減し、ブレース５０５０がクリップ部１０９２にスナップ式に嵌まることができる前に、ブレース−キャリッジ結合機構５０５７の幾分かの内側の偏向を必要とする。
【０２３１】
図５４に示す実施形態例では、キャリッジ−ブレース結合機構５５１８を傾斜させるかまたは段状にすることができる。傾斜構成は、治療後に保持またはクリップ部１０９２からブレースを取り除くのを容易にすることができる。傾斜部の高さまたは勾配は、ユーザが保持またはクリップ部１０９２からブレースを取り除いているときに所望の程度の抵抗を提示するように選択される。
【０２３２】
図５５に、キャリッジ１４６の別の実施形態例を示す。図示するように、図５５に示す例としてのキャリッジ１４６は、複数の溶液ラインクリップまたは保持要素５５２０を含む。図示するように、キャリッジ１４６の各スロット１０８６の溶液ライン部１０８８内に、溶液ライン保持要素５５２０が含まれる。溶液ライン保持要素５５２０は、溶液ラインを配置することができる受入構造として作用することができる。溶液ライン保持要素５５２０は、キャリッジ１４６のスロット１０８６内の適所に溶液ラインを保持するのに役立つ。さらに、溶液ライン保持要素５５２０は、溶液ラインが、キャリッジ１４６またはスロット１０８６の溶液ライン部１０８８から不注意で外れるのを防止するのに役立つように構成される。溶液ライン保持要素５５２０は、各溶液ライン部１０８８の一体的な連続部として示されているが、代替実施形態では、個々の構成要素としてキャリッジ１４６に組み立てることができる。
【０２３３】
いくつかの実施形態では、トラックまたはキャリッジスロット１０８６内の捕捉された溶液ラインが外れることに対する非対称な抵抗を提供するように、溶液ライン保持要素５５２０を構成することができ、それにより、第１端部（たとえば、上流位置）から引っ張られるときに溶液ラインを取り除くために必要な力は、第２端部（たとえば、下流位置）から引っ張られる場合に溶液ラインを取り除くために必要な力より小さい。これは、突刺し中または治療中に、溶液ラインがキャリッジ１４６からまたはトラックから偶発的にまたは不注意で外れないことを確実にするのに役立つことができる。さらに、この構成により、ユーザは、治療が完了した後、ラインの第１（たとえば、上流）セグメントを引き寄せることにより、キャリッジ１４６から溶液ラインを比較的容易に取り除くことができる。引張方向は、概して、スロット１０８６の軸に対して鋭角である。概して、トラックまたはスロット１０８６内に位置する可撓性チューブセグメントのための保持部材５５２０は、チューブセグメントを配置することができる底部ウェルまたはチャネルと、チューブセグメントを挿入しまたは取り除くことができる頂部開口部とを有する、クリップを備えることができる。ウェルの頂部の近くの保持部材５５２０の内側に向けられた突起は、チューブセグメントを保持し、それが保持部材５５２０の頂部から滑り出るのを防止するのに役立つ。保持部材から所定の力を用いてチューブセグメントが取り除かれるのを可能にするために、チューブセグメント捕捉部分に対して加圧するか、または突起をわずかに離れるように（たとえば、横方向に）反らさなければならない。チューブセグメントに対して垂直向きではなく、保持部材５５２０の第１面は、保持部材５５２０に入る際にチューブセグメントの第１部分から離れるように傾斜させることができる。これは、第１部分を引き寄せるときに、管セグメントを保持部材５５２０から取り除くために必要な力を低減させるという効果を有することができる。したがって、ユーザは、チューブセグメントの第１部分を把持することによって、保持部材５５２０からチューブセグメントを容易に取り除くことができ、保持部材５５２０の他方の側のチューブセグメントの第２部分に力が向けられる場合、チューブセグメントを取り除くためにより大きい力が必要である。好ましくは、自動接続装置を備えた腹膜透析サイクラでは、チューブセグメントの第２部分はカセットスパイクを受け入れ、チューブセグメントの第１部分は溶液バッグに通じる（すなわち、保持部材５５２０の上流にある）。
【０２３４】
ここでまた図５６を参照すると、図５５の領域ＢＳの詳細図が示されている。図５６に示す詳細図は、キャリッジ１４６内に含まれる例としての溶液ライン保持要素５５２０の拡大図を示す。図示するように、溶液ライン保持要素５５２０は、溶液ライン部１０８８の壁からスロット１０８６内に内側に突出する。この例では、溶液ライン保持要素５５２０は、「Ｕ」字形状を有している。溶液ラインは、溶液ライン保持要素５５２０内にクリップ留めされかつそれによって保持されるとき、要素５５２０のクレードル部分５５２４の上に載る。
【０２３５】
図示するように、溶液ライン保持要素５５２０の側壁５５２６の間の距離は、側壁５５２６がキャリッジ１４６の上面５５２２に向かって延びるに従い逓減する。側壁５５２６の間の距離は、キャリッジ１４６の上面５５２２におけるまたはその近くの溶液ラインの直径より小さい可能性がある。別法として、側壁５５２６は、同様の効果を達成する段を含むことができる。
【０２３６】
溶液ラインが溶液ライン保持要素５５２０内に結合されると、ユーザに対して、溶液ライン保持要素５５２０の頂部において溶液ラインが側壁５５２６の間に嵌まるように溶液ラインを変形させるために十分な力を加えるように要求することができる。側壁５５２６がラインの上に張り出す程度によって、保持要素５５２０からラインを取り除くために必要な力の大きさが決まる。
【０２３７】
図５６に示すように、溶液ライン保持要素５５２０の下流面または上流面のいずれかに、案内機構、輪郭または傾斜部を含めることができる。実施形態例では、溶液ライン保持要素５５２０の上流面に、案内機構が示されている。案内機構は、溶液ラインが容易に取り除かれるのを可能にする役割を果たすことができる。こうした案内機構はまた、溶液ラインクリップまたは保持機構５５２０内への溶液ラインの設置も容易にすることができる。
【０２３８】
図５６に示す実施形態例では、案内機構は、各側壁５５２６の面取部または傾斜部として示されている。他の実施形態では、案内機構は、たとえば、隅肉、丸い縁部、じょうご形特徴部分、または各側壁５５２６に含まれる他の輪郭であり得る。
【０２３９】
いくつかの実施形態では、サイクラの物理的干渉要素は、ドア１４１が閉じられたときにキャリッジ１４６内に適切に取り付けられていない場合、溶液ライン３０、そのコネクタ、そのキャップまたは関連するブレースと接触することができる。接触すると、この物理的干渉要素は、ドア１４１がユーザによって閉じられ続ける際に、溶液ライン３０の進路を閉鎖することができる。この物理的干渉要素は、たとえば、ドアが閉じられるサイクラの部分に配置されるかまたはそこから突出することができる。実施形態では、干渉要素は、ユーザがドア１４１を閉鎖位置に向かって枢動させ続ける際に、不適切に取り付けられた溶液ライン３０を適切な取付位置になるように押圧することができるように配置することができる。物理的干渉要素は、たとえば、ドア１４１が閉じられるとき、それ自体と適切に取り付けられた溶液ラインまたはキャリッジ１４６との間に非常にわずかな量の隙間を可能とすることができる。いくつかの実施形態では、ドア１４１が閉鎖位置にあるとき、物理的干渉要素は、溶液ライン３０がキャリッジ１４６内に適切に取り付けられている場合であっても、溶液ライン３０、そのコネクタ、そのキャップまたは取り付けられたブレースの一部と接触しかつ／またはそれに加圧することができる。これは、溶液ラインがキャリッジ１４６内に適切に取り付けられているという追加の確実性を提供することができる。それはまた、溶液ライン３０がキャリッジ１４６の取付位置になるように押圧され得ない場合に、ユーザがサイクラのドア１４１を完全に閉じることができないようにする。
【０２４０】
図５７は、キャリッジ１４６および他の構成要素を含むサイクラの一部のクローズアップ断面図を示し、他の構成要素は、溶液ライン３０からキャップ３１を取り除き、各ライン３０に対する指標を認識し、設置されたカセットのそれぞれのスパイクにライン３０を流体的に係合させるように操作することができる。サイクラのドア１４１は、閉鎖位置で示されている。図示するように、図５７では、溶液ライン３０は、キャリッジ１４６内の適所にある。実施形態例では、溶液ライン３０は溶液ラインキャップ３１を含み、それは、溶液ライン３０のコネクタ端部３０ａの上に設置されている。溶液ライン３０の一部の周囲の適所に、識別タグ１１００が示されており、識別タグ１１００を撮像するようにカメラ１１０４が配置されている。
【０２４１】
この例では、溶液ラインキャップ３１は、図５７において物理的干渉要素としての役割を果たす窓１１０８の一部と接触している（任意選択的に、窓１１０８の一部によって加圧される）。実施形態では、溶液ラインキャップ３１は、干渉要素（この場合、窓１１０８の一部）への損傷を回避するために十分、圧縮性でありかつ軟質である、エラストマ材料（シリコーン等）から作製される。こうした構成により、サイクラのドア１４１を閉じる作用により、溶液ライン３０がキャリッジ１４６内の適切に取り付けられた位置に押圧されることを確実にすることができる。干渉要素の損傷を回避するために、溶液ラインキャップ３１は、好ましくは、物理的干渉要素と接触する溶液ライン３０の第１部分、または物理的干渉要素に対する原則的接触点である。
【０２４２】
ドア１４１を閉じてるときに、窓１１０８が物理的干渉を提供するものである場合、窓１１０８と溶液ライン３０との間の第１または原則的接触点は、好ましくは、窓１１０８の縁部に向かうか、または他の方法で、窓の後方のカメラ１１０４の視野の周縁部または視野外にある。これにより、識別タグ１１００のカメラ１１０４の視野を遮る領域における窓１１０８の摩耗またはすり減りのいかなる可能性も最小限にすることができる。
【０２４３】
窓１１０８に対する損傷のいかなる可能性もさらに最小限にするために、干渉接触点を任意選択的に面取りすることができる５５６０。この面取特徴部分５５６０は、ドア１４１が閉じられる際に、不適切に取り付けられた溶液ライン３０が適切に取り付けられた位置に押しやられるときに、窓に対する損傷を防止するのに役立つことができる。面取特徴部分５５６０はまた、溶液ライン３０が窓１１０８に引っかかるかまたは捕捉され、窓１１０８が損傷するのを防止するのにも役立つことができる。図示するように、窓１１０８のフレーム５５６２はまた、任意選択的に面取部５５６４を含むことができ、その面は、窓１１０８の面取特徴部分５５６０の面に対して実質的に平行に向けられる。面取部５５６４は、同様に、溶液ライン３０の引っ掛かりまたは捕捉を防止するのに役立つことができ、窓に対する損傷を防止するのにも役立つことができる。代替実施形態では、面取特徴部分５５６０および／または面取部５５６４の代わりに丸い特徴部分を用いることができる。
【０２４４】
図５８は、第１実施形態におけるキャリッジ駆動アセンブリ１３２の斜視図を示し、それは、キャリッジ１４６を移動させて、カセット上のスパイク１６０からキャップを取り外し、溶液ライン３０上のキャップ３１を取り外し、スパイク１６０にライン３０を接続するように機能する。駆動要素１３３は、ロッド１３４に沿って左から右に移動するように構成される。この例示的な実施形態では、空気袋が、ロッド１３４に沿って駆動要素１３３の移動に動力を供給するが、モータ、油圧系等を含む、任意の適切な駆動機構を使用することができる。駆動要素１３３は、キャリッジ１４６上の対応するスロット１４６ａと係合する前方に延在するタブ１３５を有する（キャリッジ１４６上の上部スロット１４６ａを示す図３８を参照）。タブ１３５がスロット１４６ａと係合することにより、駆動要素１３３がキャリッジ１４６をガイド１３０に沿って移動させることができる。駆動要素１３３は、窓１３６も含み、それを通して、ＣＣＤまたはＣＭＯＳイメージャ等の撮像デバイスが、キャリッジ１４６に取り付けたライン３０上の指標領域３３の指標の画像情報を取り込むことができる。指標領域３３の指標に関する画像情報は、撮像装置から、たとえば画像解析によってしるしを取得することができる制御システム１６に提供することができる。駆動要素１３３は、ロッド１３４に沿って左右の両方にキャップストリッパ１４９を選択的に移動させることができる。キャップストリッパ１４９は、空気圧式ブラダ等の別個の駆動機構を用いて、前後に延在している。
【０２４５】
図５９は、キャリッジ駆動アセンブリ１３２の左側斜視図を示し、それは、キャップストリッパ１４９のストリッパ要素が、キャップストリッパ１４９のハウジング内の溝１４９ａに沿って出入りして（ロッド１３４に対して概して垂直な方向に）移動するように、いかに配置されるかをより明白に示す。ストリッパ要素の半円形の切出し部の各々は、キャップ３１が駆動要素１３３およびキャリッジ１４６によってストリッパ１４９の正面に適切に配置されるとき、前方に延在することによって、ライン３０上のキャップ３１の対応する溝と係合することができる。ストリッパ要素がキャップ３１と係合した状態で、キャップストリッパ１４９は、駆動要素１３３が移動する際にキャリッジ１４６とともに移動することができる。図６０は、キャリッジ駆動アセンブリ１３２の部分背面図を示す。この実施形態では、駆動要素１３３は、第１空気袋１３７によってカセット２４の取付位置１４５に向かって移動し、第１空気袋１３７は、駆動要素１３３を図６０における右側に移動させるように拡張する。駆動要素は、第２空気袋１３８によって左側に移動することができる。別法として、駆動要素１３３は、たとえば、ボールねじアセンブリ（キャリッジ駆動アセンブリがボールナットに取り付けられている）またはラック・ピニオンアセンブリ等の直線駆動ギヤアセンブリに結合された１つまたは複数のモータによって前後に移動することができる。キャップストリッパ１４９のストリッパ要素１４９１は、第３空気袋によって、または、別法として、上述したように、直線駆動アセンブリに結合されたモータによって、キャップストリッパハウジングを出入りして移動することができる。
【０２４６】
図６１〜図６３Ｂは、キャリッジ駆動アセンブリ１３２およびキャップストリッパ１４９の別の実施形態を示す。図６１におけるキャリッジ駆動アセンブリ１３２の背面図に示すように、この実施形態では、駆動要素１３３は、ねじ駆動部機構１３２１によって左右に移動する。図６２におけるキャリッジ駆動アセンブリ１３２の右背面斜視図に示すように、ストリッパ要素は、空気袋１３９によって外側および内側に移動するが、上述したように他の構成も可能である。
【０２４７】
図６３Ａおよび図６３Ｂは、キャップストリッパ１４９のストリッパ要素１４９１に対する別の実施形態の左正面斜視図および右正面斜視図を示す。図５９に示す実施形態におけるストリッパ要素１４９１は、溶液ライン３０のキャップ３１と係合するように構成されたフォーク形状要素のみを備えていた。図６３Ａおよび図６３Ｂの実施形態では、ストリッパ要素１４９１は、フォーク形状要素６０のみではなく、ストリッパ要素１４９１に枢動可能に取り付けられたロッカアーム６１も含む。より詳細に後に説明するように、ロッカアーム６１は、カセット２４からのスパイクキャップ６３の取外しに役立つ。ロッカアーム６１の各々は、溶液ラインキャップ係合部分６１ａおよびスパイクキャップ係合部分６１ｂを含む。ロッカアーム６１は、通常、図６３Ｂにおけるロッカアーム６１に示すようにスパイクキャップ係合部分６１ｂがストリッパ要素１４９１の近くに配置されるように、移動するように付勢される。しかしながら、キャップ３１が対応するフォーク形状要素６０によって受け入れられると、溶液ラインキャップ係合部分６１ａは、キャップ３１と接触し、それにより、図６３Ａに示すように、ロッカアーム６１が枢動して、スパイクキャップ係合部分６１ｂがストリッパ要素１４９１から離れるように移動する。この位置によって、スパイクキャップ係合部分６１ｂは、スパイクキャップ６３、特に、スパイクキャップ６３のフランジに接触することができる。
【０２４８】
図６４は、ストリッパ要素１４９１の正面図と、図６５〜図６７に示すいくつかの断面図の位置とを示す。図６５は、ストリッパ要素１４９１の近くにスパイクキャップ６３または溶液ラインキャップ３１配置されていない、ロッカアーム６１を示す。ロッカアーム６１は、スパイクキャップ係合部分６１ｂと透析液キャップ係合部分６１ａとの間のおよそ中間の箇所で、ストリッパ要素１４９１に枢動可能に取り付けられる。上述したように、ロッカアーム６１は、通常、図６５に示すように左回りに回転するように付勢され、それにより、スパイクキャップ係合部分６１ｂは、ストリッパ要素１４９１の近くに配置される。図６６は、ストリッパ要素１４９１が、フォーク形状要素６０と係合する溶液ラインキャップ３１がない場合にスパイクキャップ６３に向かって前進する場合であっても、ロッカアーム６１がこの位置（すなわち、スパイクキャップ係合部分６１ｂがストリッパ要素１４９１の近くに位置している状態）を維持することを示す。その結果、ロッカアーム６１は、溶液ラインキャップ３１が存在しない限り、右回りに回転しないかまたはスパイクキャップ６３と係合しない。したがって、溶液ラインキャップ３１と係合しないスパイクキャップ６３は、カセット２４から取り外されない。
【０２４９】
図６７は、溶液ラインキャップ３１がフォーク形状要素６０と係合し、ロッカアーム６１の溶液ラインキャップ係合部分６１ａと接触する例を示す。これにより、ロッカアーム６１が右回り方向に（図に示すように）回転し、スパイクキャップ係合部分６１ｂがスパイクキャップ６３と係合する。この実施形態では、部分６１ｂの係合は、スパイクキャップ６３の第２フランジ６３ａに隣接して部分６１ｂを配置することを含み、それにより、ストリッパ要素１４９１が右側に（図６７に示されるように）移動するとき、スパイクキャップ係合部分６１ｂは、第２フランジ６３ａと接触し、対応するスパイク１６０からスパイクキャップ６３を引っ張るのに役立つ。溶液ラインキャップ３１が、シリコーンゴム等の可撓性材料から作製され、それによって、スパイクキャップ６３の返し部６３ｃがキャップ３１の孔３１ｂ（図７１を参照）を拡張し、キャップ３１内の週方向内部溝または凹部によって捕捉されるのを可能にする。スパイクキャップ６３の第１フランジ６３ｂが、溶液ラインキャップ３１の端部用の止め具として作用する。別の例では、スパイクキャップ６３は、第１フランジ６３ｂを含まない。キャップ３１の孔３１ｂにおける溝または凹部を画定する壁は、対称であるか、または、好ましくは非対称的に配置されて返し部６３ｃの形状に一致することができる（キャップ３１および溝または凹部の断面図については図８４を参照）。スパイクキャップ６３の第２フランジ６３ａは、ロッカアーム６１のスパイクキャップ係合部分６１ｂが、必要な場合、スパイク１６０からスパイクキャップ６３を解除するように追加の引張り力を提供するために係合する、歯として作用する。
【０２５０】
図６８および図６９は、キャップストリッパ１４９のストリッパ要素１４９１に対する別の実施形態の２つの異なる斜視図を示す。図５９に示す実施形態におけるストリッパ要素１４９１は、溶液ライン３０のキャップ３１と係合するように構成されたフォーク形状要素６０を使用する。図６８に示す実施形態では、ストリッパ要素１４９１は、フォーク形状要素６０を含むのみではなく、複数の検出要素１１１２および複数のロッカアーム１１１４をさらに含むことも可能である。検出要素１１１２およびロッカアーム１１１４は、ストリッパ要素１４９１に沿って垂直に延びる２つの平行な列に配置することができる。実施形態では、各縦列は、５つの個々の検出要素１１１２およびロッカアーム１１１４を含むことができ、そのそれぞれが、フォーク形状要素６０の各々に対応した列に概して整列するように配置される。各検出要素１１１２は、対応するロッカアーム１１１４のうちの１つに機械的に接続されるかまたは連結され得る。さらに、各検出要素１１１２およびロッカアーム１１１４を備えるアセンブリは、各ロッカアーム１１１４が非係合位置に向かって付勢された状態を維持する付勢ばね（図示せず）と、フォーク形状要素６０における溶液ラインキャップ３１が接触しかつその存在によって移動する位置にある検出要素１１１２とを含むことができる。各検出要素１１１２は、フォーク形状要素６０の対応する溶液ラインキャップ３１と接触することによってストリッパ要素１４９１の後方に向かって変位し傾斜することができる。検出要素１１１２とロッカアーム１１１４との間の機械的な接続により、ロッカアーム１１１４は、溶液ラインキャップ３１と検出要素１１１２との接触時にスパイクキャップ６３に向かって枢動可能に回転するかまたは横方向に傾斜することができる。ロッカアーム１１１４は、スパイクキャップ６３に向かって回転または傾斜する際、スパイクキャップ６３の第２フランジ６３ａと係合することができ、ストリッパアセンブリがその対応するスパイクからスパイクキャップ６３を取り外すのを可能にする。
【０２５１】
図７０Ａ〜図７０Ｃは、検出要素１１１２と溶液ラインキャップ３１との間、およびロッカアーム１１１４とスパイクキャップ６３との間の関係を示す。図７０Ｃは、スパイクキャップ６３および溶液ラインキャップ３１がない場合の検出要素１１１２およびロッカアーム１１１４を示す。図７０Ｂに示すように、溶液ラインキャップ３１の外側フランジ３１ｃは、検出要素１１１２と接触するように十分に大きい直径を有している。図７０Ａに示すように、溶液ラインキャップ３１がない場合、単にスパイクキャップ６３のみが存在するだけでは、検出要素１１１２を変位させかつスパイクキャップ６３から離れるように回転させるほど十分には、検出要素１１１２と接触しない。図７０Ｂに示すように、検出要素１１１２の変位は、スパイクキャップ６３に向かってロッカアーム１１１４を回転または傾斜させ、最終的には、スパイクキャップ６３のフランジ６３ａに隣接して位置する箇所まで回転または傾斜させる。図７０Ａに示すように、ロッカアーム１１１４は、非展開位置にあるとき、スパイクキャップ６３の第２フランジ６３ａの外周を所定量（たとえば、０．０４０インチ）だけあけることができる。ロッカアーム１１１４が展開位置に移動する時、その移動範囲は、確実な係合を確保するようにその対応するスパイクキャップ６３に対してわずかな圧縮力を与えるように構成され得る。
【０２５２】
ロッカアーム１１１４がスパイクキャップ６３のフランジ６３ａに隣接して配置されると、右側へのストリッパ要素１４９１の移動は、フランジ６３ａを介してスパイクキャップ６３を係合させ、スパイクキャップ６３をその対応するスパイク１６０から引っ張るのに役立つ。溶液ラインおよびそれに関連する溶液ラインキャップ３１がない場合、ストリッパ要素１４９１は、対応するスパイクキャップ６３を取り外さず、その関連するスパイク１６０が封止されたままにする。このように、カセットスパイク１６１は、使用する必要がある溶液ラインの数が最大数よりも少ないとき、最大数より少ない個数のカセットスパイク１６１にアクセスすることができる。
【０２５３】
図７１は、キャップ３１が取り外されている、溶液ライン３０のコネクタ端部３０ａのクローズアップ組立分解図を示す。図７１では、キャップ３１は、明確にするために図７２に示すもののようなフィンガプルリングなしに示されている。プルリングは、サイクラ１４でのキャップ３１の操作には存在する必要がない。しかしながら、それは、必要な場合、オペレータが溶液ライン３０の終端部からキャップ３１を手動で取り外すことを可能にする際に有用である場合がある。この例示的な実施形態では、指標領域３３の指標は、図３７および図３８に示すように取り付けられたときにキャリッジ１４６の対応するスロット内に嵌まるようなサイズでありかつそのように構成された環状形状を有する。当然ながら、指標は、任意の適切な形態であり得る。キャップ３１は、コネクタ端部３０ａの最先端に上に嵌まるように構成され、それは、内部孔、シール、および／または、カセット２４のスパイク１６０との漏れのない接続を可能にする他の特徴を有する。コネクタ端部３０ａは、キャップ３１が取り外されている場合であっても、コネクタ端部３０ａからのライン３０内の溶液の漏れを防止する貫通可能な壁または隔壁（図示せず、図８４の項目３０ｂを参照）を含むことができる。コネクタ端部３０ａがカセット２４に取り付けられたとき、スパイク１６０によって壁または隔壁に穴をあけることができ、ライン３０からカセット２４への流れを可能にする。上述したように、キャップ３１は、キャップストリッパ１４９のフォーク形状要素６０が係合する溝３１ａも含むことができる。キャップ３１は、スパイクキャップ６３を受け入れるように構成された孔３１ｂをも含むことができる。孔３１ｂおよびキャップ３１は、キャップストリッパ１４９が溝３１ａと係合しかつスパイク１６０のスパイクキャップ６３が孔３１ｂに受け入れられた状態で、キャップ３１がスパイクキャップ６３を適切に把持することができ、それにより、キャリッジ１４６／キャップストリッパ１４９がカセット２４からキャップ３１を引き離すときに、スパイクキャップ６３が、スパイク１６０から取り外されかつキャップ３１によって支持されるように、構成することができる。この取外しは、上述したように、ロッカアーム６１が第２フランジ６３ａまたはスパイクキャップ６３の他の機構と係合することによって補助することができる。その後、キャリッジ１４６によってスパイク１６０に取り付けられたコネクタ端部３０ａおよびライン３０から、キャップ３１およびスパイクキャップ６３を取り外すことができる。
溶液ラインコネクタヒータ
一実施形態では、溶液ライン３０の指標領域３３の近くに、コネクタヒータを設けることができる。コネクタヒータは、溶液ラインをカセット２４のスパイク１６０に取り付けるために必要なキャリッジの力を制限するために、コネクタ端部３０ａ、特に穴あけ可能な壁または隔壁３０ｂの温度を制御することができる。溶液ラインの接続端部３０ａの穴あけ可能な壁または隔壁３０ｂの硬さに影響を与えるのに、周囲温度（室温）の十分な変動がある可能性があり、堅さはさらに、溶液ライン３０のコネクタ端部３０ａにスパイク１６０を接合する際のキャリッジ１４６の性能に影響を与える可能性がある。たとえば、低い周囲温度では、穴あけ可能な壁または隔壁３０ｂの硬さが高いほど、スパイク１６０が穴をあけるために必要な力が大きくなる可能性がある。一方、高い周囲温度では、穴あけ可能な壁または隔壁は、スパイク１６０が接触するときに分離するのではなく変形するように軟質である可能性がある。
【０２５４】
コネクタ端部３０ａの温度は、複数の方法で制御することができ、それには、適切な位置に（たとえば、ドア１４１の位置２８０７またはその近くに）加熱素子を配置することと、コネクタ端部３０ａの温度をモニタリングする温度センサを設置することと、コントローラを用いて温度データを受け取り加熱素子の動作を調整することとを挙げることができる。温度は、ストリッパ要素１４９１またはキャリッジ１４６に取り付けられた温度センサ素子によって測定することができる。別法として、コネクタ端部３０ａの表面温度を測定するように調整された赤外線（ＩＲ）センサを用いて、コネクタ端部３０ａの温度を求めることができる。
【０２５５】
コントローラは、自動化コンピュータ３００におけるソフトウェアプロセスであり得る。別法として、ハードウェアインタフェース３１０にコントローラを実装することができる。コントローラは、たとえば複数の方法のうちの１つで、抵抗ヒータに送られる電力を調整することができる。たとえば、コントローラは、抵抗ヒータへの電力の流れを調整することができるＭＯＳＦＥＴにＰＷＭ信号を送信することができる。コントローラは、複数のアルゴリズムを通して、測定温度を所望の温度に制御することができる。１つの例示的なアルゴリズムは、ヒータ電力を設定する、測定温度に対する比例−積分（ＰＩ）フィードバックループを含む。別法として、測定された周囲温度に基づいてヒータ電力を設定する開ループアルゴリズムにおいて、ヒータ電力を調整することができる。
【０２５６】
別の実施形態では、コネクタ端部３０ａの温度を、たとえば位置２８０７においてドア１４１に放射ヒータを取り付けることによって制御し、コネクタ端部に照準を定めることができる。別法として、たとえばドア１４１の位置２８０７に熱電素子を取り付けることによって、コネクタ端部の温度を制御することができる。熱電素子は、キャリッジ１４６に取り付けられたときにコネクタ端部の周囲の領域に加熱または冷却のいずれかを提供することができる。温度を所与の範囲内で維持するように、コントローラによって放射ヒータまたは熱電素子を調整することができる。コネクタ端部３０ａに対する好ましい温度範囲は、穴あけ可能な壁または隔壁を構成する材料によって決まり、経験的に確定することができる。一実施形態では、穴あけ可能な壁はＰＶＣであり、好ましい温度範囲は、約１０℃〜３０℃、またはより好ましくは、約２０℃〜３０℃の温度範囲に設定される。
【０２５７】
実施形態では、ドアが閉じられた後に、かつ溶液ライン３０がカセット２４に取り付けられる前に、指標領域３３の近くのコネクタヒータを使用することができる。コネクタ３０ａの近くの測定温度が好ましい範囲外である場合、自動化コンピュータ３００またはコントローラは、コネクタヒータを有効にする。自動化コンピュータ３００またはコントローラは、測定温度が好ましい範囲内になるまで、自動接続プロセスを遅らせることができる。自動接続プロセスが完了した後、コネクタヒータを無効にすることができる。
セット装填および動作
治療が完了するか、またはライン３０および／またはカセット２４がサイクラ１４から取り外す用意ができると、ドア１４１を開くことができ、かつカセット２４およびライン３０がサイクラ１４から取り外される前に、キャップ３１および取り付けられたスパイクキャップ６３を、スパイク１６０およびライン３０に再び取り付けることができる。別法として、キャップ３１および取り付けられたスパイクキャップ６３を再び取り付けることなく、カセット２４とライン３０を備えた透析液容器とを、サイクラ１４から一括して取り外すことができる。この手法の利点としては、取外しプロセスの簡略化と、不適切にキャップを再取付けするかまたは不適切にキャップを封止することによる、サイクラへののまたは周辺領域へのいかなる流体の漏れの可能性も回避することとが挙げられる。
【０２５８】
図７２〜図８０は、ライン取付けおよび自動接続動作中のキャリッジ１４６、キャップストリッパ１４９、およびカセット２４の斜視図を示す。ドア１４１および他のサイクラ構成要素は、明確にするために示していない。図７２では、キャリッジ１４６は、ドア１４１が図８に示された位置で開いているかのように、下方に折り畳まれた位置で示されている。ライン３０およびカセット２４は、ドア１４１上に下げられるように配置される。図７３では、ライン３０は、キャリッジ１４６内に装填され、カセット２４は、取付位置１４５に装填される。この時点で、サイクラの動作準備をするために、ドア１４１を閉じることができる。図７４では、ドア１４１は閉じられている。ライン３０上の指標領域３３に位置する識別子または指標は、さまざまなライン特性を識別するために読み取ることができ、それにより、サイクラ１４は、何の溶液がどのくらい装填されるか等を確定することができる。図７５では、キャリッジ１４６は、左側に移動し、ライン３０のキャップ３１をカセット２４上の対応するスパイクキャップ６３と係合させている。この動きの間、駆動要素１３３は、キャップストリッパ１４９と係合し、同様にキャップストリッパ１４９を左側に移動させる。しかしながら、キャップストリッパ１４９は、後退位置に残る。図７６では、キャップストリッパ１４９は、前方に移動して、フォーク形状要素６０をキャップ３１に係合させ、それにより、スパイクキャップ６３に結合されているキャップ３１に係合する。存在する場合、ロッカアーム６１は、スパイクキャップ６３に対する係合位置に移動することができる。次に、図７７に示すように、キャリッジ１４６およびキャップストリッパ１４９は、カセット２４の対応するスパイク１６０からキャップ３１およびスパイクキャップ６３を引っ張るように、カセット２４から離れるように右側に移動する。存在する場合、ロッカアーム６１が、カセット２４からスパイクキャップ６３を引っ張るのに役立つことができるのは、この動きの間である。図７８では、キャップストリッパ１４９は、右側へのその移動を停止しており、一方、キャリッジ１４６は、カセット２４から離れるように移動し続ける。これにより、ライン３０のコネクタ端部３０ａがキャップ３１から引っ張られ、フォーク形状要素６０によってキャップストリッパ１４９にキャップ３１およびスパイクキャップ６３が取り付けられたままになる。図７９では、キャップストリッパ１４９は、後退し、再びカセット２４に向かって移動するためにキャリッジ１４６用の経路をあける。図８０では、キャリッジ１４６は、カセット２４に向かって移動して、ライン３０のコネクタ端部３０ａをカセット２４の対応するスパイク１６０に係合させる。キャリッジ１４６は、サイクラ動作中にこの位置にあり続けることができる。治療が完了すると、図７２〜図８０に示す移動を逆に行って、スパイク１６０および溶液ライン３０に再びキャップを嵌め、サイクラ１４からカセット２４および／またはライン３０を取り外すことができる。
【０２５９】
サイクラを使用して新たな治療を開始するいかなる試みもなされる前に、キャップストリッパ１４９からすべてのキャップ３１が取り外されたことを確認するように、サイクラを構成することができる。実施形態では、治療の最後にまたは新たな治療に先立つ起動期間中のいずれかにおいて、サイクラに新たなカセットまたは溶液ラインセットが設置される前に、これを行うことができる。別法としてまたはさらに、新たなカセットおよび溶液ラインセットの設置の後に、ただし好ましくはいずれのカセットスパイクキャップも溶液ラインキャップと係合する前に、残留キャップ検出手順を行うことができる。
【０２６０】
キャップ検出システムは、サイクラに取り付けられるときに、設置されたカセットおよび１つまたは複数の溶液ラインのセットが存在する平面に対してキャップストリッパの位置を検出する、センサを備える。キャップストリッパの前方または後方（すなわち、平面に向かうかまたは平面から離れる）移動は、位置センサ（たとえば、ホールセンサ）を用いてサイクラコントローラによってモニタリングすることができる。ユーザによってキャップストリッパから溶液ラインキャップ／スパイクキャップが取り外されていない場合、その存在が、キャップストリッパの完全な展開に対応する所定位置への平面に向かうキャップストリッパの移動を妨げる。キャップストリッパにキャップが存在することにより、平面に向かうキャップストリッパの完全な展開が妨げられ、コントローラは、ユーザに対して警告を発することができる。サイクラに１つまたは複数の溶液ラインが取り付けられている場合、干渉は、キャップストリッパの残っている１つまたは複数のキャップと溶液ラインの１つまたは複数のキャップとの間である可能性がある。サイクラに溶液ラインが取り付けられていない場合、コントローラは、キャップストリッパに対して、以下の箇所まで、平面に対して平行な方向に横方向に移動するように命令することができ、すなわち、キャリッジの隆起した特徴（たとえば、壁５５１０ａまたは５５１０ｂ）が、平面に向かうキャップストリッパの命令された移動の間にキャップストリッパにおけるいずれかの残りのキャップとの干渉を提供した箇所である。
【０２６１】
実施形態では、キャップストリッパ１４９に対する位置センサは、ドア１４１が閉じられるときキャップストリッパのキャリッジに向かう前方の展開の程度を検出するように構成される。ドア１４１が閉じられた後（図７４）、かつキャリッジ１４６のいかなる横方向の移動の前にも、サイクラコントローラは、キャップストリッパ１４９の前方展開を開始する。キャップストリッパ１４９の位置は、１つまたは複数の変位センサによって、または適切な位置に照準が合わせられたカメラによってモニタリングすることができる。たとえば、キャップストリッパ１４９に埋め込まれるかまたは取り付けられた磁石を検知するように、１つまたは複数のホール効果センサを構成することができる。先行する取付操作からの１つまたは複数のキャップ３１がキャップストリッパ１４９内に残っている場合、残りのキャップ３１は、キャリッジ１４６の新たに設置された溶液ラインおよびキャップ３１に対して押され、キャップストリッパ１４９が完全展開位置から変位するのを防止する。新たなカセットまたは溶液ラインセットが設置されていない場合、サイクラコントローラは、所定位置まで横方向にキャリッジ１４６の移動を指示することができ、その所定位置により、キャリッジ１４６のうちの１つまたは複数の特徴が、キャップストリッパ１４９の残留キャップ３１に対して干渉要素として作用するが、キャップストリッパ１４９は、残留キャップ３１を保持していない場合に完全に展開することができる。いくつかの実施形態では、自動接続プロセスを継続することができるために、キャップストリッパ１４９は所定閾値位置を越えて移動する必要がある場合がある。所定閾値位置は、残りのキャップ３１が存在する場合にキャップストリッパ１４９の展開が妨げられる箇所を十分に超えるように、選択することができる。
【０２６２】
ホール効果センサは、キャップストリッパ１４９から保護され、分離され、仕切られ、または流体的に隔離された位置に設置することができるが、依然としてキャップストリッパ１４９上の磁石を検知することができる。
【０２６３】
キャップストリッパ１４９が膨張式空気袋によって展開される場合、任意選択的に、残りのキャップ３１があるか確認するときに、空気袋を最大圧力まで膨張させることができない。代わりに、膨張圧は、キャップストリッパ１４９をキャリッジ１４６に向かって変位させるために十分であればよく、キャリッジに設置された溶液ラインキャップと実際に係合するために必要な圧力未満である。この圧力はたとえば、所定圧力である可能性があり、または可変であって、キャップストリッパ１４９を移動させるために必要なレベルに達する可能性がある。こうした実施形態では、位置センサが移動を検知すると、コントローラは、空気袋膨張を中止するかまたは膨張圧を制限することができる。いくつかの実施形態では、コントローラは、空気袋膨張圧が制限される前に、キャップストリッパ１４９に対して所定量だけ展開するように要求する場合がある。
【０２６４】
膨張式空気袋以外の機構を用いてキャップストリッパ１４９を移動させる実施形態では、この治療前キャップ検出試験中に展開機構によって加えられる力を制限するように、他の装置を導入することができる。たとえば、歯車およびモータアセンブリにトルクもしくは圧力センサまたは歪みゲージを接続して、アセンブリによって加えられる力を制限するようにコントローラに対して同様の情報をフィードバックすることができる。
【０２６５】
限定されないが、光学センサ、接触センサ（たとえば、マイクロスイッチ）、距離測定センサ等を含む、他の位置センサを使用することができる。他の実施形態では、サイクラは、検知要素１１１２（たとえば、図６８を参照）を使用して、キャップストリッパ１４９内にキャップ３１が存在するか否かを判断することができる。カメラを用いて、形状、色、不透明度、光吸収または反射測定等、キャップストリッパ１４９上のキャップ３１の特性を特定することができる。
【０２６６】
図８１は、キャップストリッパ１４９における残りのキャップ３１の存在を検出するために使用することができる複数のステップの例を詳述するフローチャートを示す。図８１に示すステップは、キャップストリッパ１４９を展開し、その変位をモニタリングすることによって、残りのキャップ３１の存在を検出する。さらに、図８１に示すフローチャートは、サイクラにセットが設置された後に、キャップストリッパ１４９内にキャップ３１が存在するか確認する。カセットおよび溶液ラインが設置される前にかつ／または設置された後に、試験を行うことができる。
【０２６７】
図示するように、ステップ５０７０において、ユーザは、キャリッジ１４６内に溶液ラインを配置し、サイクラのドアを閉じることができる。ステップ５０７２において、サイクラは、サイクラのドアが閉じられたことを記録することができる。サイクラは、ドアが閉じられたと記録した後、ステップ５０７４において、キャップストリッパ１４９をキャリッジ１４６に向かって展開することができる。
【０２６８】
新たなカセットおよび溶液ラインセットの設置の前に、この手順を行うことができる。こうした実施形態では、ステップ５０７０および５０７２を行わない場合がある。代わりに、キャリッジ１４９を所定位置まで横方向に移動させるステップを行うことができる。所定位置は、キャリッジ１４９がキャップを支持するキャップストリッパ１４９に対する干渉要素として作用するように、選択することができる。
【０２６９】
そして、サイクラは、キャップストリッパ１４９が所定閾値位置を越えて変位することができるか否かを確認することができる。キャップストリッパ１４９が所定位置を越えて変位することができない場合、ステップ５０７６において、ユーザに対して、キャップストリッパ１４９内に残っているキャップ３１の存在を通知することができる。キャップストリッパ１４９が所定閾値を越えて変位することができる場合、サイクラは、ステップ５０７８において、溶液ライン接続プロセスの後のステップに進むことができる。このステップでは、サイクラは、たとえば、カセットスパイクキャップをキャリッジ内に設置された溶液ラインキャップに接続することができる。図８２は、サイクラのプロセッサによってサイクラのユーザインタフェースに表示されるように生成することができる例としてのスクリーンショット５５９０を示す。図８２に示す例としての画面５５９０は、たとえば、図８１のステップ５０７６において表示することができる。図示するように、例としての画面５５９０は、ユーザに対し、サイクラのキャップストリッパに溶液ラインキャップが存在することを通知する。画面５５９０はまた、キャップストリッパから溶液ラインキャップをいかに取り外すかに関する指示も含む。実施形態例では、指示はテキストでの指示であるが、他の実施形態では、指示は、テキスト、グラフィックおよび／またはアニメーションの任意の組合せを含むことができる。
【０２７０】
指示は、ユーザインタフェースのユーザ選択可能ボタン５５９２に関連づけることができる複数のステップに分割される。たとえば、サイクラのユーザインタフェースは、タッチスクリーンであり得る。ユーザは、画面５５９０上の選択可能なボタン５５９２のうちの１つを、触る、タップする、ダブルタップする等を行い、関連するステップをいかに行うかに関するより詳細な指示を得ることができる。たとえば、サイクラのプロセッサは、ユーザがボタン５５９２のうちの１つと対話したことを検出すると、追加の詳細とともに画面５５９０上に表示するためのメッセージを生成することができ、または追加の情報を含む新たな画面を表示することができる。別法として、サイクラのプロセッサは、ユーザがボタン５５９２のうちの１つと対話したことを検出すると、追加の詳細を提供する別の画面を表示するための生成することができる。
【０２７１】
画面５５９０はまた、次へボタン５５９４も含む。ユーザは、次へボタン５５９４と対話して、サイクラのプロセッサに対して、残留キャップがキャップストリッパから取り外されたことを通知することができる。いくつかの実施形態では、サイクラは、キャップがあるか再検査して、それらがキャップストリッパから取り外されたことを確認することができる。任意選択的に、サイクラプロセッサが、サイクラのドアが開かれかつ閉じられたことを検出するまで、次へボタンを無効にすることができる。
【０２７２】
図８３は、サイクラのプロセッサによってサイクラのユーザインタフェースに表示するために生成することができる例としての画面５６００を示す。図８３に示す例としての画面５６００は、たとえば、ユーザが、図８２において「溶液ラインキャップを取外し廃棄する」と表示されたボタン５５９２と対話することに応答して、表示することができる。例としての画面５６００は、ユーザがステップをいかに完了することができるかを記述するテキストを含む。さらに、例としての画面５６００は、サイクラ１４のグラフィック５６０２を含む。グラフィック５６０２は、ユーザに対して、１つまたは複数の溶液ラインキャップ３１が位置する場所を示すことができる。いくつかの実施形態では、画面５６００は、任意選択的に、溶液ラインキャップ３１をいかに取り外すかをユーザにデモンストレーションするアニメーションを含むことができる。
【０２７３】
キャップ３１およびスパイクキャップ６３の取外しをさらに例示するために、図８４は、ライン３０の接続の５つの異なる段階でのカセット２４の断面図を示す。上部スパイク１６０では、図７４におけるように、スパイクキャップ６３は依然としてスパイク１６０上の適所にあり、溶液ライン３０は、カセット２４から離れて配置されている。頂部から下方の第２スパイク１６０では、図７５および図７６におけるように、溶液ライン３０およびキャップ３１は、スパイクキャップ６３の上で係合する。この時点で、キャップストリッパ１４９は、キャップ３１およびスパイクキャップ６３と係合することができる。頂部から第３スパイク１６０では、溶液ライン３０、キャップ３１およびスパイクキャップ６３は、図７７におけるように、カセット２４から離れるように移動している。この時点で、キャップストリッパ１４９は、右側への移動を停止することができる。頂部から第４スパイク１６０では、溶液ライン３０は、図７８におけるように、右側に移動を続け、ライン３０からキャップ３１を取り外す。キャップ３１および６３が後退すると、溶液ライン３０は、図８０におけるように、左側に移動し、ライン３０のコネクタ端部３０ａをスパイク１６０に流体接続する。
【０２７４】
キャリッジ１４６およびキャップストリッパ１４９がそれらの期待される位置まで完全に移動することを確かめるのに役立つように、さまざまなセンサを使用することができる。実施形態では、キャリッジ駆動アセンブリ１３２に、６つのホール効果センサ（図示せず）、すなわち、キャリッジ１４６用の４つおよびキャップストリッパ１４９用の２つを備えることができる。キャップストリッパ１４９が完全に後退したとき検出するように、第１キャップストリッパセンサを配置することができる。キャップストリッパ１４９が完全に拡張したときを検出するように、第２キャップストリッパセンサを配置されることができる。キャリッジ１４６が「ホーム」位置にある、すなわちカセット２４およびライン３０の装填を可能にする位置にあるときを検出するように、第１キャリッジセンサを配置することができる。キャリッジ１４６がスパイクキャップ６３と係合する位置にあるときを検出するように、第２キャリッジセンサを配置することができる。ライン３０からキャップ３１を取り外す位置にキャリッジ１４６が到達したときを検出するように、第３キャリッジセンサを配置することができる。ライン３０のコネクタ端部３０ａをカセット２４の対応するスパイク１６０に係合させる位置にキャリッジ１４６が移動したときを検出するように、第４キャリッジセンサを配置することができる。他の実施形態では、単一のセンサを用いて、上述したキャリッジ位置の２つ以上を検出することができる。キャップストリッパおよびキャリッジセンサは、電子制御基板（「自動接続基板」）に入力信号を提供することができ、電子制御基板は、ユーザインタフェース１４４を介してユーザに所定の確認またはエラーコードを通信することができる。
【０２７５】
図６９は、キャリッジ駆動アセンブリ１３２の代替実施形態の斜視図を示す。図５８に示す実施形態におけるキャリッジ駆動アセンブリ１３２は、駆動要素１３３、ロッド１３４、タブ１３５および窓１３６のみを含んでいた。図６９の実施形態では、キャリッジ駆動アセンブリ１３２は、駆動要素１３３、ロッド１３４、タブ１３５および窓１３６を含むだけでなく、縦列の自動ＩＤビューボックス１１１６をさらに含むことができる。ビューボックス１１１６は、窓１３６に隣接して直接的に配置することができる。また、ビューボックス１１１６は、キャリッジ１４６がガイド１３０に沿って右または左のいずれかに移動するとき、キャリッジ１４６に位置する５つのスロット１０８６の各々の水平軸が、対応するビューボックス１１１６の中心を通るように配置し、かつそのような形状にすることができる。ビューボックス１１１６は、カメラ基板１１０６に取り付けられた自動ＩＤカメラ１１０４が、溶液ラインをスパイクキャップ６３に係合させる前に、溶液ラインキャップ３１がライン３０上に配置されているか否かを検出するのを可能にすることができる。別法として、いくつかの実施形態では、個々のビューボックスは不要である場合がある。代わりに、窓１３６を拡大して、単一の窓１３６を通してキャップ３１を見ることができるようすることができる。溶液ライン３０のキャップ３１があるか確認することにより、ユーザがキャップ３１を早期に取り外していないという確認を可能にすることができる。キャップ３１の存在または不在が確定されると、カメラ１１０４は、電子制御基板（本明細書では自動接続基板とも呼ぶ）に、対応する入力信号を提供することができ、電子制御基板は、ユーザインタフェース１４４を介してユーザに、ライン３０におけるキャップ３１の存在に関する所定の確認またはエラーコードを通信することができる。
【０２７６】
本開示の別の態様によれば、キャリッジ駆動アセンブリ１３２は、自動接続基板１１１８を含むことができる。キャリッジ駆動アセンブリ１３２の頂部に自動接続基板１１１８を取り付けることができ、自動接続基板１１１８は、アセンブリ１３２の全長にわたって延在することができる。この例示的な実施形態では、自動接続基板１１１８にＬＥＤ１１２０もまた実装することができる。ＬＥＤ１１２０は、フォーク形状要素６０のすぐ上の固定位置に位置することができる。また、ＬＥＤ１１２０は、ＬＥＤ１１２０から放出される光がストリッパ要素１４９１にわたって下方に進むように向けることができる。本開示の別の態様によれば、キャリッジ駆動アセンブリ１３２は、流体基板１１２２もまた含むことができる。キャリッジ駆動アセンブリ１３２の底部に流体基板１１２２を取り付けることができ、流体基板１１２２もまた、アセンブリ１３２の長さにわたって延在することができる。この例示的な実施形態では、流体基板１１２２の、自動接続基板１１１８に実装されるＬＥＤ１１２０のすぐ下の位置に、受光器１１２４（図示せず）を実装することができる。したがって、ＬＥＤ１１２０は、フォーク形状要素６０にわたって光を放出することができ、光が受光器１１２４によって検出された場合、ストリッパ要素１４９１には溶液ラインキャップ３１は残っていないが、光が受光器１１２４に向かう途中で遮られた場合、ストリッパ要素１４９１にキャップ３１が残っている可能性がある。このＬＥＤ１１２０および受光器１１２４の組合せにより、ユーザまたはサイクラ１４によってストリッパ要素１４９１に不注意に残されている可能性があるキャップ３１の検出が可能になる。本開示の態様によれば、流体基板１１２２は、キャリッジ駆動アセンブリ１３２の内部に存在する可能性があり、サイクラ１４を故障させる可能性がある、湿度、湿気または他の液体を検出することも可能である。
【０２７７】
キャリッジ１４６がスパイクキャップ６３と係合する力を、いくつのライン３０が設置されているかに応じて調整する際に、利点があり得る。カセット２４への接続を完了するために必要な力は、スパイクキャップ６３に結合しなければならないキャップ３１の数に応じて増大する。指標領域３３でライン指標からの情報を検出し読み取る検出装置を用いて、駆動要素１３３に加えられる力を調整するのに必要なデータを提供することも可能である。力は、たとえば、第１空気袋１３７、またはモータ／ボールねじ等のリニアアクチュエータを含む、複数の装置によって生成することができる。ライン検出センサから入力を受け取り、適切な制御信号をリニアアクチュエータのモータ、または空気袋１３７の膨張を制御する空気圧弁のいずれかに送るように、電子制御基板（たとえば、自動接続基板等）をプログラムされることができる。コントローラ１６は、駆動要素１３３の移動の程度または速度を、たとえば、リニアアクチュエータのモータに印加される電圧を調整することにより、または、空気袋１３７の膨張を制御する空気圧弁を調整することにより、制御することができる。
【０２７８】
本開示の態様によれば、キャリッジ駆動アセンブリ１３２が、膜ポートをスパイク１６０と係合させるために、キャリッジ１４６上に少なくとも５５０Ｎ（１２４ｌｂｆ）の力を発生させることができることが必要な場合がある。この力は、カセット２４の上に突き出る膜ポートの搬送方向において測定されるべきである。スパイク１６０上に滅菌ＰＶＣ膜ポートを突き刺すために必要な最大力は、１１０Ｎであり得る。さらに、スパイク１６０上に滅菌ＪＰＯＣ膜ポートを突き刺すために必要な最大力は、１１０Ｎであり得る。これらの力要件により、キャリッジ駆動アセンブリ１３２が５つのＪＰＯＣポートを突き刺すことができることが確実になる。代替実施形態では、現挿入力に基づいて、ＰＶＣポートの力要件をさらに低下させることができる。
【０２７９】
ライン３０上のキャップ３１がカセット２４のスパイク１６０上のキャップ６３とともに取り外される本発明の態様は、動作の単純さに加えて、他の利点を提供することができる。たとえば、スパイクキャップ６３がライン３０上のキャップ３１とのそれらの係合によって取り外されるため、キャリッジ１４６上の特定のスロットにライン３０が取り付けられていない場合、その位置におけるスパイクキャップ６３は取り外されない。たとえば、カセット２４は５つのスパイク１６０および対応するスパイクキャップ６３を含むが、サイクラ１４は、サイクラ１４に関連づけられた４本以下（さらには０本）のライン３０で動作することができる。ライン３０が存在しないキャリッジ１４６上のそれらのスロットには、キャップ３１、したがって、その位置でスパイクキャップ６３が取り外すことができる機構はない。したがって、所定のスパイク１６０にいずれのライン３０も接続されない場合、そのスパイク１６０上のキャップ６３は、カセット２４の使用中に適所に残ることができる。これは、スパイク１６０における漏れおよび／またはスパイク１６０における汚染を防止するのに役立つことができる。
【０２８０】
図８４におけるカセット２４は、たとえば、図３、図４、および図６に示す実施形態に示すものとは異なるいくつかの特徴を含む。図３、図４、および図６の実施形態では、ヒータバッグポート１５０、排液ラインポート１５２および患者ラインポート１５４は、中心チューブ１５６およびスカート１５８を有するように構成される。しかしながら、上述しかつ図８４に示すように、ポート１５０、１５２、１５４は、中心チューブ１５６のみを含み、スカート１５８は含まない可能性がある。これもまた図８５に示す。図８５に示す実施形態は、左側ポンプチャンバ１８１の外面に形成された隆起リブを含む。隆起リブは、右側ポンプチャンバ１８１にも設けることができ、カセット取付位置１４５におけるドア１４１内の機構とのポンプチャンバ１８１の外壁のさらなる接触点に提供することができ、ドア１４１が閉鎖されたときに、制御面１４８に対してカセットを押圧する。隆起リブは必須ではなく、代わりに、ポンプチャンバ１８１は、図８５の右側ポンプチャンバ１８１に対して示すように、リブまたは他の特徴を有していない場合がある。同様に、図３、図４および図６の実施形態におけるスパイク１６０は、スパイク１６０の基部にスカートまたは同様の特徴を含まないが、図８４における実施形態は、スカート１６０ａを含む。これも図８５に示す。スカート１６０ａとスパイク１６０との間の凹部のスパイクキャップ６３の端部を受け入れるように、スカート１６０ａを配置することができ、それは、スパイク１６０とスパイクキャップ６３との間のシールを形成するのに役立つ。
【０２８１】
図８４に示す別の本発明の特徴は、スパイク１６０を通るスパイク１６３の先端チップと内腔１５９との配置に関する。この態様では、スパイク１６０の先端チップは、スパイク１６０の幾何学中心に概して沿って延びるスパイク１６０の長手方向軸にまたはその近くに配置される。長手方向軸にまたはその近くにスパイク１６０の先端チップを配置することは、スパイク１６０を対応する溶液ライン３０と係合させるときの位置決め公差を緩和するのに役立ち、ライン３０のコネクタ端部３０ａにおける隔壁または膜３０ｂをスパイク１６０が穿刺するのに役立つことができる。その結果、スパイク１６０の内腔１５９は、たとえば、図８４に示しかつ図８６のスパイク１６０の端面図に示すように、スパイク１６０の底部の近くで、スパイク１６０の長手方向軸から概してずれて配置される。また、スパイク１６０の先端部は、スパイク１６０のより基端側の部分と比較して、幾分か直径が縮小している（この実施形態では、スパイク１６０は、実際には、本体１８からスパイク１６０の長さの約２／３において直径の段階的変化がある）。先端部におけるスパイク１６０の直径の縮小は、スパイク１６０とライン３０の内壁との間の隙間を提供することができ、したがって、隔壁３０ｂに対して、スパイク１６０によって穴があけられるときに、スパイク１６０とライン３０との間に配置されるように折り返すための空間が与えられる。（たとえば、図８７に示す）スパイク１６０上の段状の特徴１６０ｂは、隔壁３０ｂがライン３０の内壁に接続される位置においてライン３０と係合するように配置することも可能であり、したがって、ライン３０とスパイク１６０との間に形成されるシールが強化される。
【０２８２】
別の実施形態では、図８７に示すように、スパイク１６０からスパイクキャップ６３を取り外すために必要な力を低減させるか、または、溶液ライン３０のコネクタ端部３０ａに突き刺すために必要な力を低減させるように、スパイク１６０の基部１６０ｃの長さを短縮することができる。基部１６０ｃを短縮することにより、スパイク１６０とそのキャップ６３との間、またはスパイク１６０とコネクタ端部３０ａの内面との間の摩擦接触の面積が低減する。さらに、スパイク１６０の基部におけるスカート１６０ａの代わりに、個々のポスト１６０ｄを用いることができる。ポスト１６０ｄにより、スパイク１６０上にスパイクキャップ６３を適切に取り付けることができるとともに、透析液送達セット１２のパッケージの前または後の滅菌プロセス中にスパイク１６０の周囲の滅菌流体または気体のより完全な循環もまた可能にする。
【０２８３】
図８７に示す実施形態をより完全に利用するために、図８８に示すスパイクキャップ６４を使用することができる。スパイクキャップ６４の基部上のスカート６５が、図８７に示すスパイク１６０の基部のポスト１６０ｄの上にぴったりと嵌まるように構成される。さらに、スパイク１６０の基部の内周内の断続的なリブ６６および６７により、スパイクキャップ６４とスパイク１６０の基部１６０ｃとの間がぴったりと嵌まることができるとともに、減菌気体または流体が、キャップが嵌められたスパイク１６０の基部にわたってより遠くに浸透することも可能になる。図８９に示すように、スパイクキャップ６４の断面図では、３個１セットの内側リブ６６，６７，６８は、スパイクキャップ６４とスパイク１６０の基部１６０ｃとの間の滑り嵌めを提供するように使用されることが可能である。実施形態では、リブ６６およびリブ６７は、それらの周縁に沿って中断部または間隙６６ａおよび６７ａを有し、カセットの外部の気体または流体がスパイク１６０の基部１６０ｃの上に流れるのを可能にする。スパイクキャップ６４とスパイク１６０の基部１６０ｃとの間の封止係合を形成するために、第３リブ６８が、円周方向に手が加えられておらず、スパイク１６０の外面の残りの部分から基部１６０ｃを封止する。他の実施形態では、スパイクキャップ６４内のリブに対して、円周方向にではなく長手方向に、または、スパイクキャップ６４とスパイク１６０との間がぴったりはまるようにする他の任意の向きで、方向づけることができるとともに、リブはまた、外部気体または流体がスパイク１６０の基部１６０ｃの外側に接触することができるようにする。図示する実施形態では、たとえば、カセットを酸化エチレンガスに暴露することによって、カセット、スパイクキャップ、およびスパイク１６０の基部１６０ｃの大部分の外面を減菌することができる。段状の特徴１６０ｂおよびスパイク１６０の先端部の直径は、スパイクキャップ６４の重なる部分の内径より小さいため、カセットの内部からスパイク内腔に入るいかなる気体または流体も、封止リブ６８までスパイク１６０の外面に達することができる。したがって、カセットの流体通路に入る酸化エチレン等のいかなる減菌ガスも、スパイク１６０の外表面の残りの部分に達することができる。実施形態では、ガスは、たとえば、患者ライン３４または排液ライン２８の端部にいて、通気キャップを通してカセットに入ることができる。
【０２８４】
スパイクキャップ３４は、スパイク１６０の端部と接触する３つ以上の中心合せリブ６４Ｄを含む。リブ６４Ｄは、スパイクキャップ３４の主アクセスに沿って向けられ、スパイクキャップ３４の閉鎖端部の近くに位置する。好ましくは、キャップ／スパイクの向きを拘束しすぎることなく、スパイクにおいてキャップの閉鎖端部を中心合せするために少なくとも３つのリブ６３Ｄがある。スパイクキャップ６４は、溶液キャップ３１の孔３１ｂへのスパイクキャップ３４の貫通を容易にするように鈍いチップを備えたテーパ状端部を含む。テーパ状端部は、孔３１ｂと位置がずれた場合にスパイクキャップ３４を案内する。鈍いチップは、孔３１ｂの内縁を捕らえ溶液キャップ材料内に食い込む可能性がある鋭利なチップとは異なり、溶液キャップ３１の破損を回避する。対照的に、鈍いチップは、孔３１ｂの縁部を越えて摺動することができる。カセット２４およびライン３０がサイクラ１４に装填されると、サイクラ１４は、流体を溶液ライン３０からヒータバッグ２２にかつ患者まで移動させるようにカセット２４の動作を制御しなければならない。図９０は、カセット２４内の流体圧送および流路をもたらすように（たとえば、図６に示す）カセット２４のポンプチャンバ側と相互作用するサイクラ１４の制御面１４８の平面図を示す。停止しているとき、一種のガスケットとして記載することができ、シート状のシリコーンゴムを含むことができる制御面１４８は、概して平坦であり得る。弁制御領域１４８１は、たとえば、シート表面の中または上の刻み目、溝、リブまたは他の特徴によって制御面１４８に画定される（または画定されない）場合があり、シートの平面に対して概して横切る方向に移動可能であるように配置され得る。内側／外側に移動することによって、弁制御領域１４８１は、カセット２４のそれぞれの弁ポート１８４、１８６、１９０および１９２を開閉し、したがってカセット２４内の流れを制御するように、カセット２４上の膜１５の関連する部分を移動させることができる。２つのより大きな領域、すなわちポンプ制御領域１４８２は、ポンプチャンバ１８１と協働する膜１５の関連する形状部分１５１を移動させるように、同様に移動可能であり得る。膜１５の成形部分１５１のように、ポンプ制御領域１４８２は、制御領域１４８２がポンプチャンバ１８１内に拡張される際に、ポンプチャンバ１８１の形状に対応するような形状とすることができる。このように、ポンプ制御領域１４８２における制御シート１４８の部分は、ポンプ動作中に必ずしも引き伸ばされる必要がなく、または他の方法で弾性変形する必要はない。
【０２８５】
領域１４８１および１４８２の各々は、関連する真空または導出ポート１４８３を有することができ、それを使用して、たとえば、カセット２４がサイクラ１４内に装填され、ドア１４１が閉じられた後、カセット２４の膜１５とサイクラ１４の制御面１４８との間に存在する可能性があるいかなる空気または他の流体のすべてまたは実質的にすべてをも取り除くことができる。これは、制御領域１４８１および１４８２との膜１５の密な接触を確実にするのに役立ち、ポンプ動作および／またはさまざまな弁ポートの開／閉状態によって所望の体積の送達を制御するのに役立つことができる。真空ポート１４８２は、制御面１４８がカセット２４の壁または他の比較的剛性のある特徴と接触するように王タスされない位置に形成される。たとえば、本発明の一態様によれば、カセットのポンプチャンバの一方または両方は、ポンプチャンバに隣接して形成された真空通気間隙領域を含むことができる。図３および図６に示すようなこの例示的な実施形態では、ベース部材１８は、ポンプチャンバ１８１を形成する楕円形状のくぼみに隣接しかつその外側の真空通気ポート間隙または拡張機構１８２（たとえば、ポンプチャンバに流体接続される凹状領域）を含むことができ、それにより、ポンプ制御領域１４８２のための真空通気ポート１４８３が、妨げなしに、膜１５と制御面１４８との間から（たとえば、膜１５の破裂によって）いかなる空気または流体も取り除くことができる。拡張機構は、ポンプチャンバ１８１の外周部内に位置することも可能である。しかしながら、ポンプチャンバ１８１の外周部の外側に通気ポート機構１８２を配置するにより、液体を圧送するためにポンプチャンバ容積のより多くを確保することができ、たとえば、ポンプチャンバ１８１の最大設置面積を、透析液を圧送するために使用することができる。好ましくは、拡張機構１８２は、ポンプチャンバ１８１に対して垂直方向に下方の位置に配置され、それにより、膜１５と制御面１４８との間で漏れるいかなる液体も、可能な限り早急に真空ポート１４８３を通して引き出される。同様に、弁１４８１に関連づけられた真空ポート１４８３は、好ましくは、弁１４８１に対して垂直方向に下方の位置に配置される。
【０２８６】
図９１は、制御面１４８の基部要素１４８０とその弁およびポンプ制御領域１４８１，１４８２との間の丸みのある遷移部を有するように、制御面１４８を構成しまたはモールディングすることができることを示す。基部要素１４８０から弁制御領域１４８１およびポンプ制御領域１４８２に遷移するように小さい半径であるように、接合部１４９１および１４９２をそれぞれモールディングすることができる。丸みのあるまたは滑らかな遷移部は、制御面１４８を構成する材料の早期の疲労および破損を防止するのに役立ち、その寿命を延ばすことができる。この実施形態では、真空ポート１４８３からポンプ制御領域１４８２および弁制御領域１４８１に至るチャネル１４８４は、遷移部の特徴に対応するように幾分か長くする必要がある可能性がある。
【０２８７】
カセット２４の反対側の制御面１４８の側、たとえば、制御面１４８を形成するゴム製シートの背面において、空気圧および／または容積を制御することによって、制御領域１４８１および１４８２を移動させることができる。たとえば、図９２に示すように、制御面１４８の背面に、各制御領域１４８１、１４８２に関連して配置された制御チャンバまたはくぼみ１７１Ａと、各制御領域１４８２に関連して配置されかつ互いから隔離された（または、望ましい場合は少なくとも互いから独立して制御することができる）制御チャンバまたはくぼみ１７１Ｂとを含む、嵌合または圧力送達ブロック１７０を接するように配置することができる。嵌合または圧力送達ブロック１７０の表面は、カセット２４が、嵌合ブロック１７０が背面に接する制御面１４８に動作的に関連するように押圧されるとき、カセット２４と嵌合インタフェースを形成する。したがって、嵌合ブロック１７０の制御チャンバまたはくぼみは、カセット２４の相補的な弁またはポインピングチャンバに結合され、嵌合ブロック１７０に隣接する制御面１４８の制御領域１４８１および１４８２、ならびにカセット２４に隣接する膜１５の関連する領域（成形部分１５１等）を挟装する。空気または他の制御流体は、領域１４８１、１４８２に対する嵌合ブロック１７０の制御チャンバまたはくぼみ１７１Ａ、１７１Ｂを出入りして移動することができ、それにより、要求に応じて制御領域１４８１および１４８２を移動させて、カセット２４の弁ポートを開閉し、かつ／または、ポンプチャンバ１８１におけるポンプ作用を行う。図９２に示す１つの例示的な実施形態では、制御チャンバ１７１は、弁制御領域１４８１の各々の背面に接する円筒形状領域として配置され得る。制御チャンバまたはくぼみ１７１Ｂは、ポンプ制御領域１４８２の背面に接する楕円体、卵形体または半球体の空隙またはくぼみを含むことができる。各制御チャンバ１７１Ａに対して、流体制御ポート１７３Ａを設けることができ、それにより、サイクラ１４は、弁制御チャンバ１４８１の各々における流体の体積および／または流体の圧力を制御することができる。各制御チャンバ１７１Ｂに対して、流体制御ポート１７３Ｃを設けることができ、それにより、サイクラ１４は、容積制御チャンバ１４８２の各々における流体の体積および／または流体の圧力を制御することができる。
たとえば、嵌合ブロック１７０は、さまざまなポート、チャネル、開口部、空隙、および／または制御チャンバ１７１と連通して好適な空気圧／真空が制御チャンバ１７１に加えられるのを可能にする他の特徴を含む、マニホールド１７２と嵌合することができる。図示しないが、空気圧／真空の制御は、制御可能な弁、ポンプ、圧力センサ、アキュムレータ等を使用することにより、任意の好適な方法で行なうことができる。当然ながら、制御領域１４８１、１４８２は、重力ベースのシステム、液圧系統および／または機械的システム（リニアモータによる等）により、または、空気圧系統、液圧系統、重力ベースのシステムおよび機械的システムを含むシステムの組合せによる等、他の方法で、移動させることができることが理解されるべきである。
【０２８８】
図９３は、ポンピングカセットを動作させる流体流制御装置で使用され、かつ圧力分散マニホールド１７２およびサイクラ１４の嵌合ブロック１７０として使用されるのに好適な、一体型圧力分散モジュールまたはアセンブリ２７００の組立分解図を示す。図９４は、空気圧マニホールドまたはブロック、供給圧力用ポート、空気圧制御弁、圧力センサ、圧力送達または嵌合ブロック、ならびに、ポンピングカセット上のポンプおよび弁を作動させる可撓性膜を備える領域を含む制御面またはアクチュエータを備える、一体型モジュール２７００の図を示す。一体型モジュール２７００はまた、ポンピングカセットのポンピングチャンバ内に存在する流体の体積を求めるＦＭＳ容積測定プロセスのために、空気圧マニホールド内に基準チャンバも含むことができる。一体型モジュールはまた、真空ポート、ならびに、アクチュエータとポンピングカセットの可撓性ポンプおよび弁膜との間のインタフェースから流体トラップおよび液体検出システムまでの一組の通路またはチャネルも備えることができる。いくつかの実施形態では、空気圧マニホールドは、単一ブロックとして形成することができる。他の実施形態では、空気圧マニホールドは、互いに嵌合された２つ以上のマニホールドブロックから、ガスケットがマニホールドブロック間に配置されて形成することができる。一体型モジュール２７００は、流体流制御装置において比較的小さい空間を占有し、マニホールドポートをポンピングカセットに嵌合する圧力送達モジュールまたはブロックの対応するポートに接続するチューブまたは可撓性導管の使用をなくす。他のあり得る利点もあるが特に、一体型モジュール２７００は、腹膜透析サイクラの空気圧作動アセンブリのサイズおよび組立コストを低減させ、その結果、サイクラを小型にしかつ安価にすることができる。さらに、圧力分散マニホールドブロックの圧力または真空分散ポートと嵌合圧力送達ブロックの対応する圧力または真空送達ポートとの間の距離が短いことにより、ポートを接続する導管の剛性と合わせて、取り付けられたポンピングカセットの応答性とカセットポンプ容積測定プロセスの正確さとを向上させることができる。腹膜透析サイクラ１４で使用される場合、実施形態では、金属圧力送達ブロックに直接嵌合する金属圧力分散マニホールドを備える一体型モジュールはまた、制御弁１７１Ｂとサイクラ１４の基準チャンバ１７４との間のいかなる温度差も低減させることができ、それにより、ポンプ容積測定プロセスの正確さを向上させることができる。
【０２８９】
図９３に、一体型モジュール２７００の組立分解図を提示する。嵌合ブロックまたは圧力送達ブロックに取り付けられたアクチュエータ面は、ガスケットまたは制御面１４８に類似しているかまたは等価であり、ガスケットまたは制御面１４８は、前後に移動して、ポンプカセット２４の膜１５を押すかまたは引き寄せることにより、流体を圧送しかつ／または弁を開閉するように配置された可撓性領域を含む。サイクラ１４に関して、制御面１４８は、制御領域１４８１、１４８２の後方の制御容積１７１Ａ、１７１Ｂに供給される正および負の空気圧によって駆動される。制御面１４８は、リップ２７４２によって嵌合ブロック１７０の正面の隆起面２７４４の上にぴったりと嵌まることにより、圧力送達ブロックまたは嵌合ブロック１７０に取り付けられる。嵌合ブロック１７０は、１つまたは複数の対応するポンプ制御面１４８２の卵形湾曲形状と整列しかつそれを支持して、ポンプ制御チャンバを形成する、１つまたは複数の表面くぼみ２７４６を含むことができる。表面くぼみがあってもなくても、同様の構成は、ポンピングカセットの１つまたは複数の弁を制御するために対応する制御面１４８１と整列するように弁制御領域１７１Ａを形成する際に含めることができる。嵌合ブロック１７０は、制御流体または気体のポート１７３Ｃから背面全体ポンプ制御面１４８２までの流れを容易にするように、ポンプ制御面１４８２の後方の嵌合ブロック１７０のくぼみ２７４６の表面の溝２７４８をさらに含むことができる。別法として、溝２７４８を有するのではなく、くぼみ２７４６に粗化面または接線方向に多孔性の面を形成することができる。
【０２９０】
嵌合ブロック１７０は、圧力分散マニホールド１７２を制御面１４８に接続し、制御面１４８のさまざまな制御領域に圧力または真空を送達する。嵌合ブロック１７０はまた、弁制御領域１４８１およびポンプ制御領域１４８２に圧力および真空を供給し、真空ポート１４８３およびポンプ制御容積１７１Ｂから圧力センサへの接続部に真空を供給する空気圧導管を提供するという意味で、圧力送達ブロックと呼ぶこともできる。ポート１７３Ａは、制御容積１７１Ａを圧力分散マニホールド１７２に接続する。ポート１７３Ｃは、ポンプ制御容積１７１Ｂを圧力分散マニホールド１７２に接続する。真空ポート１４８３は、ポート１７３Ｂを介して圧力分散マニホールド１７２に接続される。一実施形態では、ポート１７３Ｂは、制御面１４８を通過するように圧力分散ブロック１７０の表面の上方に延在して、制御面１４８をポート１７３Ｂ上に引っ張って流れを遮ることなく、ポート１４８３において真空を提供する。
【０２９１】
圧力送達ブロック１７０は、圧力分散マニホールド１７２の表面に取り付けられる。ポート１７３Ａ、１７３Ｂ、１７３Ｃは、弁ポート２７１４に接続する、圧力分散マニホールド１７２の空気圧回路と整列する。一例では、圧力送達ブロック１７０は、圧力分散マニホールド１７２と嵌合し、それらの間に正面平形ガスケット２７０３が締め付けられる。ブロック１７０およびマニホールド１７２は、機械的に合わせて保持され、それは、実施形態では、ボルト２７３６または他のタイプの締結具を使用することによる。別の例では、平形ガスケット２７０３ではなく、圧力送達ブロック１７０または圧力分散マニホールド１７２のいずれかに、高コンプライアンス要素が配置されるかまたはモールドされる。別法として、接着剤、両面テープ、摩擦溶接、レーザ溶接または他の接合方法によって、圧力分散マニホールド１７２に圧力送達ブロック１７０を接合することができる。ブロックおよびマニホールド１７２は、金属またはプラスチックから形成することができ、材料に応じて接合方法は変わる。
【０２９２】
圧力分散マニホールド１７２は、空気圧弁２７１０用のポート、基準チャンバ１７４、流体トラップ１７２２および空気圧回路、または圧力リザーバ、弁の間の空気圧接続を提供する一体化モジュール２７００接続部を含み、複数のカートリッジ弁２７１０を受け入れるポート２７１４を含む。カートリッジ弁２７１０は、限定されないが、弁制御容積１７１Ａへの流れを制御するバイナリ弁２６６０と、ポンプ制御容積１７１Ｂへの流れを制御するバイナリ弁Ｘ１Ａ、Ｘ１Ｂ、Ｘ２、Ｘ３と、空気袋２６３０、２６４０、２６５０および圧力リザーバ２６１０、２６２０への流れを制御するバイナリ弁２６６１〜２６６７とを含む。カートリッジ弁２７１０は、弁ポート２７１４内に押し込まれ、回路基板２７１２を介してハードウェアインタフェース３１０に電気的に接続される。
【０２９３】
圧力分散マニホールド１７２における空気圧回路は、正面および背面の溝またはスロット１７２１と、一方の面の溝１７２１を弁ポート２７１４、流体トラップ１７２２に、かつ対向する面の溝およびポートに接続するおよそ垂直な孔との組合せによって形成することができる。いくつかの溝１７２１は、基準チャンバ１７４に直接接続することができる。単一の垂直孔が、溝１７２１を、間隔が密でありかつ互い違いにされている複数の弁ポート１７４に接続することができる。溝１７２１が互いから、一例では、図９３に示すように正面平形ガスケット２７０３によって隔離されるとき、封止された空気圧導管が形成される。
【０２９４】
流体トラップ１７２２内の液体の存在は、一対の導電性プローブ２７３２によって検出することができる。導電性プローブ２７３２は、圧力分散マニホールド１７２の流体トラップ１７２２に入る前に、背面ガスケット２７０４、背面プレート２７３０および孔２７５０を通って摺動する。
【０２９５】
背面プレート２７３０は、基準容積１７４、圧力分散マニホールド１７２の背面の溝１７２１を封止し、圧力センサ２７４０用のポートならびに圧力および真空ライン２７３４用のポートと、雰囲気２７３２への通気孔とを提供する。一例では、圧力センサは、単一基板２７４０にはんだ付けされ、かつ背面プレート２７３０の背面ガスケット２７０４に対してまとめて押圧される、ＩＣチップであり得る。一例では、ボルト２７３６が、背面プレート２７３０、圧力分散マニホールド１７２および圧力送達ブロック１７０を締め付け、それらの間にガスケット２７０３、２７０２がある。別の例では、上述したように、圧力送達マニホールド１７２に背面プレート２７３０を接合することができる。図９５に、組み立てられた一体型モジュール２７００を提示する。
【０２９６】
図９５は、一体型マニホールド２７００内の空気圧回路とマニホールドの外側の空気圧要素との概略図を提示する。ポンプ２６００は、真空および圧力を生成する。ポンプ２６００は、３方弁２６６４および２６６５を介して、通気孔２６８０と負圧または真空リザーバ２６１０および正圧リザーバ２６２０に接続されている。正圧リザーバ２６２０および負圧リザーバ２６１０内の圧力は、圧力センサ２６７８、２６７６によってそれぞれ測定される。ハードウェアインタフェース３１０は、ポンプ２６００の速度および３方弁２６６４、２６６５、２６６６の位置を制御して、各リザーバ内の圧力を制御する。自動接続ストリッパ要素空気袋２６３０は、３方弁２６６１を介して、正圧ライン２６２２または負圧もしくは真空ライン２６１２のいずれかに接続されている。自動化コンピュータ３００は、ストリッパ要素１４６１の位置を制御するように、弁２６６１の位置を命令する。オクルーダ空気袋２６４０およびピストン空気袋２６５０は、３方弁２６６２および２６６３を介して圧力ライン２６２２または通気孔２６８０のいずれかに接続されている。自動化コンピュータ３００は、カセット２４を制御面１４８に対して確実に係合させるようにドア１４１が閉じられた後に、ピストン空気袋２６５０を圧力ライン２６２２に接続するように、弁２６６３に命令する。オクルーダ空気袋２６４０は、弁２６６２および制限部２６８２を介して圧力ライン２６２２に接続されている。オクルーダ空気袋２６４０は、弁２６６２を介して通気孔２６８０に接続されている。オリフィス２６８２は、有利に、圧力ライン２６２２内の圧力を維持するために、オクルーダ１４７を後退させるオクルーダ空気袋２６４０の充填を遅らせる。圧力ライン２６２２内の高圧は、さまざまな弁制御面１７１Ａおよびピストン空気袋２６５０がカセット２４に対して駆動された状態で維持し、オクルーダ１４７が開放する際、患者との間の流れを阻止する。逆に、オクルーダ空気袋２６４０から通気孔２６８０へｎ接続は制限されず、そのため、オクルーダ１４７は迅速に閉鎖することができる。
【０２９７】
弁制御面１４８１は、弁制御容積１７１Ａ内の圧力によって制御され、弁制御容積１７１Ａ内の圧力は、３方弁２６６０の位置によって制御される。弁２６６０は、ハードウェアインタフェース３１０に送られる自動化コンピュータ３００からのコマンドを介して個々に制御することができる。ポンプ制御容積１７１Ｂ内の圧送圧力を制御する弁は、２方弁Ｘ１Ａ、Ｘ１Ｂによって制御される。弁Ｘ１Ａ、Ｘ１Ｂは、一例では、自動化コンピュータ３００によって命令される圧力に達するように、ハードウェアインタフェース３１０によって制御することができる。各ポンプ制御チャンバ１７１Ｂ内の圧力は、センサ２６７２によって測定される。基準チャンバ内の圧力は、センサ２６７０によって測定される。２方弁Ｘ２、Ｘ３は、それぞれ、基準チャンバ１７４をポンプ制御チャンバ１７１Ｂおよび通気孔２６８０に接続する。
【０２９８】
流体トラップ１７２２は、本明細書の別の場所で説明したように、動作中に真空ライン２６１２に対するものある。流体トラップ１７２２は、いくつかのラインによって、圧力送達ブロック１７０のポートに接続される。流体トラップ１７２２内の圧力は、背面プレート２７３０に取り付けられている圧力センサ２６７４によってモニタリングされる。
【０２９９】
治療の最後に、ドアを開く前または開いている間に、制御面１４８から膜１５を分離するために、真空ポート１４８３を採用することができる。負圧源によって真空ポート１４８３に提供される真空は、治療中に制御面１４８に対して膜１５を封止係合させる。場合によっては、真空の印加が断続的である場合であっても、ドア１４１が開放位置に自由に回転するのを防止して、カセット膜１５から制御面を分離するために、実質的な量の力が必要である可能性がある。したがって、実施形態では、圧力分散モジュール２７００は、正圧源と真空ポート１４８３との間の弁付きチャネルを提供するように構成される。真空ポート１４８３において正圧を供給することは、制御面１４８から膜１５を分離するのに役立つことができ、それにより、カセット２４が制御面１４８からより容易に分離することができ、ドア１４１を自由に開くことができる。真空ポート１４８３に対する正圧を提供するように、自動化コンピュータ３００によってサイクラにおける空気圧弁を制御することができる。マニホールド１７２は、この目的に対して専用の別個の弁付きチャネルを含むことができ、または別法として、特定の順序で操作される、既存のチャネル構成および弁を採用することができる。
【０３００】
一例では、真空ポート１４８３を正圧リザーバ２６２０に一時的に接続することにより、真空ポート１４８３に正圧を供給することができる。真空ポート１４８３は、通常、治療中、マニホールド１７２における共通の流体接続チャンバまたは流体トラップ１７２２を介して真空リザーバ２６１０に接続される。一例では、コントローラまたは自動化コンピュータは、正圧リザーバと容積制御チャンバ１７１Ｂとの間の弁Ｘ１Ｂと、負圧リザーバと同じ容積制御チャンバ１７１Ｂとの間の弁Ｘ１Ａとを同時に開放することができ、それにより、流体トラップ１７２２および真空ポート１４８３内の空気が加圧される。加圧空気は、真空ポート１４８３を通って膜１５と制御面１４８との間に流れ、膜と制御面との間のいかなる真空結合も破断する。しかしながら、例示するマニホールドでは、キャップストリッパ１４９のストリッパ要素１４９１は、共通の流体収集チャンバ１７２２流体に正圧が供給されている間に拡張することができ、それは、ストリッパ空気袋２６３０は真空供給ライン２６１２に接続されているためである。この例では、後続するステップにおいて、流体トラップ１７２２を、新たに加圧される真空ラインから弁によってオフに調整することができ、正圧リザーバおよび真空リザーバを容積制御チャンバ１７１Ｂに接続する２つの弁Ｘ１Ａ、Ｘ１Ｂを、閉鎖することができる。そして、真空ポンプ２６００は、真空リザーバ２６１０および真空供給ライン２６１２内の圧力を低減させるように操作され、それにより、ストリッパ要素１４９１を引っ込めることができる。そして、制御面１４８からカセット２４を取り外し、ストリッパ要素１４９１を後退させた後に、ドア１４１を開くことができる。
【０３０１】
本開示の態様によれば、膜１５における漏れを検出するために、真空ポート１４８３を使用することができ、真空ポート１４８３に接続された導管またはチャンバ内の液体センサが、膜１５が穿孔されているか、または他の方法で膜１５と制御面１４８との間に液体が導入される場合に、液体を検出することができる。たとえば、真空ポート１４８３は、嵌合ブロック１７０における相補的な真空ポート１７３Ｂと整列し、それに封止して関連づけられることが可能であり、それにより、相補的な真空ポート１７３Ｂを、マニホールド１７２の共通の流体収集チャンバ１７２２に通じる流体通路１７２１と封止して関連づけることができる。流体収集チャンバ１７２２は入口を含むことができ、そこを通して、制御面１４８のすべての真空ポート１４８３に真空をかけ分散させることができる。流体収集チャンバ１７２２に真空をかけることにより、真空ポート１７３Ｂおよび１４８３の各々から流体を引き出すことができ、したがって、さまざまな制御領域において膜１５と制御面１４８との間の任意の空間から流体が除去される。しかしながら、領域のうちの１つまたは複数に液体が存在する場合、関連する真空ポート１４８３は、真空ポート１７３Ｂ内にかつ、流体収集チャンバ１７２２に通じるライン１７２１内に液体を引き込むことができる。いかなるこうした液体も、流体収集チャンバ１７２２に集まり、１つまたは複数の好適なセンサ、たとえば、液体の存在を示すチャンバ１７２２内の導電率の変化を検出する一対の導電率センサによって検出することができる。この実施形態では、流体収集チャンバ１７２２の底側にセンサを配置することができ、真空源は、チャンバ１７２２の上端においてチャンバ１７２２に接続する。したがって、液体が流体収集チャンバ１７２２内に引き込まれる場合、液体レベルが真空源に達する前に、液体を検出することができる。任意選択的に、真空源内に液体が入るのをさらに抵抗するのに役立つように、チャンバ１７２２への真空源接続箇所に、疎水性フィルタ、弁または他の構成要素を配置することができる。このように、液体によって汚染される危険性があるように真空源弁が配置される前に、コントローラ１６によって液体漏れを検出しそれに対して作用する（たとえば、警告を発する、液体入口弁を閉鎖する、圧送動作を中止する）ことができる。
【０３０２】
図９５に示す概略図例には、校正ポート２６８４が示されている。校正ポート２６８４を用いて、空気圧系統におけるさまざまな圧力センサ２６７０、２６７２、２６７４、２６７６、２６７７、２６７８を校正することができる。たとえば、校正ポート２６８４を介してサイクラの空気圧回路に圧力基準を接続することができる。圧力基準が接続された状態で、圧力センサ２６７０、２６７２、２６７４、２６７６、２６７７、２６７８のすべてを同じ流体体積に接続するように、空気圧系統の弁を作動させることができる。そして、圧力基準を用いて空気圧系統において既知の圧力を確立することができる。圧力センサ２６７０、２６７２、２６７４、２６７６、２６７７、２６７８の各々から圧力測定値を圧力基準の既知の圧力と比較することができ、それにしたがって、圧力センサ２６７０、２６７２、２６７４、２６７６、２６７７、２６７８を校正することができる。いくつかの実施形態では、圧力センサ２６７２、２６７４、２６７６、２６７７、２６７８のうちの選択された圧力センサを、グループでまたは個々に校正するために、基準の圧力に接続しかつ基準の圧力にすることができる。
【０３０３】
取外し可能なカセットにおいてダイヤフラムベースのポンプおよび弁を作動させるように構成される任意の流体処理装置（すなわち、ベースユニット）は、その空気圧（または液圧）カセットインタフェースを利用して、専用校正カセット（または「カセット固定具」）を介して校正基準圧力を受け取ることができる。校正カセットは、標準流体ポンピングカセットと同じ全体的な寸法を有することができ、それにより、カセットインタフェースまたはベースユニットの制御面との封止インタフェースを提供することができる。ポンプまたは弁領域のうちの１つまたは複数が、それが嵌合するインタフェースの対応する領域を連通するのを可能にすることができ、それにより、校正カセットを通して、ベースユニットの空気圧または液圧流路内に（たとえば、空気圧または液圧マニホールドを介して）、基準空気圧または液圧を導入することができる。
【０３０４】
たとえば、空気圧作動式腹膜透析サイクラでは、サイクラの空気圧回路に対して、サイクラのカセットインタフェースを通して直接アクセスすることができる。これは、たとえば、制御面１４８がカセット固定具に対してシールを生成するのを可能にする変更されたカセットまたはカセット固定具を用いて達成することができる。さらに、カセットインタフェースの真空ポート１７３Ｂを流体連通している少なくとも１つのアクセスポートを含むように、カセット固定具を構成することができる。（たとえば、制御面にスリットまたは細孔を有する実施形態では）真空ポートがない場合、代わりに、カセットインタフェースまたは制御面の真空通気孔機構と連通するようにアクセスポートを配置することができる。
【０３０５】
外部カセットポートから装置インタフェースに面するアクセスポートまで直接流路を有するように、カセット固定具（または校正カセット）を構築することができ、外部カセットポートは、圧力基準に接続するために利用可能である。上述したように、圧力センサ２６７０、２６７２、２６７４、２６７６、２６７７、２６７８のすべてまたはいくつかを、圧力分散マニホールドにおける空気圧制御弁を適切に作動させることにより、共通の容積に流体連通するように配置することができる。圧力基準を用いてその容積内で既知の圧力を確立することができる。圧力センサ２６７０、２６７２、２６７４、２６７６、２６７７、２６７８の各々からの圧力測定値を圧力基準の既知の圧力を比較することができ、それに従って、圧力センサ２６７０、２６７２、２６７４、２６７６、２６７７、２６７８を校正することができる。
【０３０６】
圧力分散マニホールドのいくつかの実施形態では、圧力センサ２６７０、２６７２、２６７４、２６７６、２６７７、２６７８のすべてが、一度に共通の容積に接続されることが可能ではない場合がある。その場合、個々の圧力センサ２６７０、２６７２、２６７４、２６７６、２６７７、２６７８への流路は、すべてのセンサの校正を確実にするために、逐次開放される必要がある場合がある。さらに、校正されると、圧力センサ２６７０、２６７２、２６７４、２６７６、２６７７、２６７８のうちの１つまたは複数を用いて、ベースユニットまたはサイクラの圧力分散マニホールドにおいて圧力センサ２６７０、２６７２、２６７４、２６７６、２６７７、２６７８を校正することができることが留意されるべきである。先行して校正された１つまたは複数の圧力センサを、未校正圧力センサとの共通容積内に（たとえば、好適な弁作動を介して）配置することができる。共通容積の圧力は、校正された圧力センサを介して既知であり得る。未校正圧力センサの測定値を共通容積の既知の圧力を比較し、その後、それにしたがって校正することができる。
【０３０７】
図９６は、カセット固定具４５７０の実施形態の概略図を示す。図示するように、カセット固定具４５７０は、上述した標準ポンプカセット２４と同じ外形を有している。カセット固定具４５７０は、ベースユニットのカセットインタフェース（制御面）の対応する領域と整列するように、標準カセットの所定の弁またはポンプ領域に関連づけられたアクセスポート４５７２を含む。カセット固定具４５７０は、それ以外は、平坦な平滑インタフェース面を有することができ、それにより、制御面は、ベースユニットまたはサイクラに嵌合したときにそれに対して封止することができる。好ましくは、カセット固定具４５７０は、金属または他の硬質な堅い材料から形成される。圧力下での屈曲または変形に対する抵抗は、複数のサイクラの複数回の校正にわたる信頼性および一貫性を向上させるのに役立つことができる。図示するように、カセット固定具４５７０は、カセット固定具４５７０の面に凹状に設けられたアクセスポート４５７２を含む。アクセスポート４５７２は、カセット固定具４５７０から離れるように通じる管４５７４まで延在する流路４５７３と連通する。実施形態例では、基準圧力源４５７６に管を介して接続されるように、カセットの側にカセットポートまたは取付具を含めることができる。
【０３０８】
図９７および図９８は、図３に示すカセット２４等、変更されたカセットから適合したカセット固定具４５７０の他の表現を示す。こうした例では、カセット固定具４５７０は、サイクラに設置されたときにサイクラの制御面またはカセットインタフェース１４８（たとえば、図９０を参照）に面するカセットの制御側から、シートまたは膜を除去するかまたはそれを含めないことによって、作製することができる。図３を参照すると、たとえば、カセット２４には膜１５が含まれていない場合がある。したがって、カセット２４を通してサイクラの空気圧回路に直接アクセスすることができる。別法として、カセット固定具４５７０を生成するように、カセットの一部のみにおいて膜またはシートを断続的にする（たとえば、除去する、穿孔する、スリット状にする等）ことができる。たとえば、カセット固定具４５７０のアクセスポート４５７２が位置する領域において、膜をこのように変更することができる。
【０３０９】
さらに、標準カセットの外部接続箇所のうちの１つまたは複数に管４５７４を取り付けて、カセット固定具４５７０の必要な流体連通路を生成することができる。外部接続箇所は、標準カセットの上に任意の管取付箇所を含むことができ、または校正手順において繰り返し使用するためにより頑強な取付具を備えることができる。図３を参照すると、外部接続箇所は、カセットスパイク１６０および／またはポート１５０、１５２および１５４を含むことができる。そして、他の外部接続箇所のすべてに対して、閉鎖し、栓をし、または他の方法で封止することができるように、カセットを変更することができる。
【０３１０】
上述したように、管４５７４は、圧力基準４５７６に接続路を提供するように、カセット固定具４５７０のアクセスポート４５７２に流体接続された流体流路４５７３からつながっている。アクセスポート４５７２は、カセット本体における既存の開口部または弁ポートであり得る。さらに、流体路４５７３は、アクセスポート４５７２から管４５７４またはカセット側の関連する取付具までの流体連通を可能にする、カセット本体の任意の既存の通路または通路の組合せであり得る。たとえば、流路４５７３は、１つもしくは複数の弁ポート、弁ウェル、ポンプチャンバおよび／またはカセット本体のチャネル、またはそれらの任意の組合せを含むことができる。
【０３１１】
一実施形態では、たとえば、制御チャンバ１７１Ｂの内壁は、図９２に示すようにポンプ制御領域１４８２に関連づけられた制御チャンバ１７１Ｂに対して、ポンプチャンバのスペーサ要素５０に幾分か類似する隆起要素を含むことができる。これらの隆起要素は、平坦な特徴、リブ、または制御ポートを完全に後退した制御領域１４８２から引っ込んだ状態を維持する他の突出部の形態をとることができる。この構成により、制御チャンバ１７１Ｂにおいてより均一な圧力または真空の分散を可能にすることができ、制御面１４８によるいかなる制御ポートの時期尚早の閉塞も防止することができる。（少なくともポンプ制御領域における）予備成形された制御面１４８は、送達ストローク中はカセット２４のポンプチャンバの内壁に対して、または充填ストローク中は制御チャンバ１７１の内壁に対して完全に拡張されるとき、著しい伸張力を受けない可能性がある。したがって、制御領域１４８２は、制御チャンバ１７１Ｂ内に非対称に拡張して、チャンバが完全に空にされる前に、制御チャンバの１つまたは複数のポートを時期尚早に閉鎖する可能性がある。制御チャンバ１７１Ｂの内面に、制御領域１４８２と制御ポートとの間の接触を防止する特徴があることは、制御領域１４８２が、充填ストローク中に制御チャンバ内壁と均一に接触することができることを確実にするのに役立つことができる。
【０３１２】
上で示唆したように、サイクラ１４は、システムのさまざまな弁、圧力センサ、モータ等と電気的に通信するデータプロセッサを備えた制御システム１６を含むことができ、好ましくは、所望の動作シーケンスまたはプロトコルに従ってこうした構成要素を制御するように構成されている。制御システム１６は、指定されたタスクを実行する、適切な回路、プログラミング、コンピュータメモリ、電気的接続、および／または他の構成要素を含むことができる。システムは、制御面１４８の領域および他の空気圧作動構成要素の動作を制御するように、所望の空気または他の流体圧（大気圧もしくは他の何らかの基準を上回る正圧、または大気圧もしくは他の何らかの基準を下回る負圧もしくは真空）を発生させる、ポンプ、タンク、マニホールド、弁、または他の構成要素を含むことができる。制御システム１６（またはその少なくとも一部）に関するさらなる詳細については後述する。
【０３１３】
１つの例示的な実施形態では、バイナリ弁によって、ポンプ制御チャンバ１７１Ｂ内の圧力を制御することができ、バイナリ弁は、たとえば、制御チャンバ１７１を好適な圧力／真空に露出させるように開放し、圧力／真空源を遮断するように閉鎖する。ポンプ制御チャンバ１７１Ｂ内の圧力を制御するように調整することができる鋸歯形状の制御信号を用いて、バイナリ弁を制御することができる。たとえば、ポンプ送達ストロークの間（すなわち、膜１５／制御面１４８を移動させポンプチャンバ１８１から液体を押し出すように、ポンプ制御チャンバ１７１Ｂ内に正圧が導入されている）、制御チャンバ１７１Ｂ内に好適な圧力（たとえば、約７０ｍｍＨｇ〜９０ｍｍＨｇの圧力）を確立するために比較的急速に開閉するように、鋸歯信号によってバイナリ弁を駆動することができる。制御チャンバ１７１Ｂ内の圧力が約９０ｍｍＨｇを超えて上昇する場合、より長期間、バイナリ弁を閉鎖するように、鋸歯信号を調整することができる。制御チャンバ１７１Ｂ内で圧力が約７０ｍｍＨｇ未満に低下する場合、制御チャンバ１７１内の圧力を上昇させるように、バイナリ弁に鋸歯制御信号を再び印加することができる。したがって、通常のポンプ動作中、バイナリ弁は、複数回開閉され、１回以上の延長期間、閉鎖することができ、それにより、液体がポンプチャンバ１８１から押し出されるときの圧力は、所望のレベルまたは範囲（たとえば、約７０ｍｍＨｇ〜９０ｍｍＨｇ）で維持される。
【０３１４】
いくつかの実施形態では、かつ本開示の態様によれば、たとえば、膜１５がポンプチャンバ１８１のスペーサ５０と接触するか、またはポンプ制御領域１４８２がポンプ制御チャンバ１７１Ｂの壁と接触するとき、膜１５／ポンプ制御領域１４８２の「ストローク終了」を検出することが有用である場合がある。たとえば、圧送動作中、「ストローク終了」の検出は、（ポンプチャンバ１８１を充填するかまたはポンプチャンバ１８１から流体を押し出すように）新たなポンプサイクルを始動するために、膜１５／ポンプ制御領域１４８２の移動を反転させるべきであることを示すことができる。ポンプ用の制御チャンバ１７１Ｂ内の圧力が、鋸歯制御信号によって駆動されるバイナリ弁によって制御される１つの例示的な実施形態では、ポンプチャンバ１８１内の圧力は、比較的高周波数で、たとえば、バイナリ弁が開閉される周波数またはその近くの周波数で変動する。制御チャンバ１７１Ｂ内の圧力センサがこの変動を検出することができ、この変動は、概して、膜１５／ポンプ制御領域１４８２がポンプチャンバ１８１の内壁またはポンプ制御チャンバ１７１Ｂの壁と接触していないときに、相対的に高い振幅を有する。しかしながら、膜１５／ポンプ制御領域１４８２がポンプチャンバ１８１の内壁、またはポンプ制御チャンバ１７１Ｂの壁と接触すると（すなわち、「ストローク終了」）、圧力変動は、概して、ポンプ制御チャンバ１７１Ｂ内の圧力センサによって検出可能であるように、減衰するかまたは他の方法で変化する。圧力変動のこの変化を用いて、ストローク終了を特定することができ、ポンプならびにカセット２４および／またはサイクラ１４の他の構成要素を、それにしたがって制御することができる。
【０３１５】
一実施形態では、制御チャンバ１７１Ｂにかけられる空気圧は、制御チャンバ１７１Ｂに接続された圧力変換器２６７２（図３７Ｃ）、および圧力リザーバ２６２０、２６１０と制御チャンバ１７１Ｂとの間の高速動作のバイナリ弁Ｘ１Ａ、Ｘ１Ｂから信号を受け取るプロセッサによって、能動的に制御される。プロセッサは、制御容積１７１Ｂ内で所望の圧力を達成するように弁のデューティサイクルを変更する閉ループ比例または比例−積分フィードバック制御を含む種々の制御アルゴリズムを用いて、圧力を制御することができる。一実施形態では、プロセッサは、バンバン（ｂａｎｇ−ｂａｎｇ）コントローラと呼ばれることが多いオン−オフコントローラを用いて、制御チャンバ内の圧力を制御する。オン−オフコントローラは、送達ストローク中に制御容積１７１Ｂ内の圧力をモニタリングし、圧力が低い方の第１限界未満となると（制御容積１７１Ｂを正圧リザーバ２６２０に接続する）バイナリ弁Ｘ１Ｂを開放し、圧力が高い方の第２限界を超えると、バイナリ弁Ｘ１Ｂを閉鎖する。充填ストローク中、オン−オフコントローラは、圧力が第３限界より大きいとき、（制御容積１７１Ｂを負圧リザーバ２６１０に接続する）バイナリ弁Ｘ１Ａを開放し、圧力が第４限界未満であるとき、バイナリ弁Ｘ１Ａを閉鎖し、ここで、第４限界は第３限界より低く、第３限界および第４限界はともに、第１限界未満である。送達ストローク中および後続するＦＭＳ測定中等、経時的な圧力のプロットを図１１４に示す。制御チャンバ圧力２３００は、膜１５が制御チャンバ１７１Ｂを横切って移動する際、低い方の第１限界２３１２と高い方の第２限界２３１０との間で振動する。膜１５が移動を停止すると、圧力は、両限界の間の振動を停止する。膜１５は、通常、カセットの競技場段５０と接触するか、または制御チャンバ表面１７１Ｂと接触するとき、移動を停止する。膜１５はまた、出口流体ラインが閉塞される場合も、移動を停止することができる。
【０３１６】
自動化コンピュータ（ＡＣ）３００は、圧力信号を評価することによってストロークの終了を検出する。ストローク終了（ＥＯＳ）を示す圧力振動の最後を検出する、多くのあり得るアルゴリズムがある。米国特許第６，５２０，７４７号明細書において「Ｄｅｔａｉｌｅｄ  Ｄｅｓｃｒｉｐｔｉｏｎ  ｏｆ  ｔｈｅ  ｓｙｓｔｅｍ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄ  ｏｆ  Ｍｅａｓｕｒｉｎｇ  Ｃｈａｎｇｅ  Ｆｌｕｉｄ  Ｆｌｏｗ  Ｒａｔｅ」と題するセクション、および同第８，２９２，５９４号明細書においてストロークの終了を検出するためのフィルタリングについて記述するセクションにおいて、ＥＯＳを検出するアルゴリズムおよび方法は、参照により本明細書に組み込まれる。
【０３１７】
ＥＯＳを検出するアルゴリズムの一例、ＡＣ３００は、圧力が、送達ストローク中に第１限界および第２限界を超える間、または充填ストローク中に第３限界および第４限界を超える間の時間を評価する。オン−オフコントローラは、充填ストロークまたは送達ストローク中に制御チャンバ容積が変化する際、圧力が２つの限界の間で振動するのに応答して、弁Ｘ１Ａ、Ｘ１Ｂを開閉する。膜１５がストローク終了で移動を停止すると、圧力がそれ以上一方または両方の限界を超えないように、圧力変化は著しく減少する。ＡＣ３００は、圧力が交互の限界を超える間の時間を測定することによって、ＥＯＳを検出することができる。圧力が最後の限界を超えてからの時間が所定閾値を超える場合、ＡＣ３００はＥＯＳを宣言することができる。アルゴリズムは、ＡＣ３００が限界超過の間の時間を測定しない初期段階をさらに含むことができる。
【０３１８】
別のアルゴリズム例では、ＡＣ３００は、時間に対する圧力信号の微分を評価する。微分が最短時間に対して最小閾値未満のままである場合、ＡＣ３００はＥＯＳを宣言することができる。さらなる例では、最小閾値は、スロトーク中の平均圧力微分の絶対値の平均である。アルゴリズムは、一組のデータ点に対する曲線あてはめの傾き（時間に対する微分）を計算し、そこでは、データ点は、移動窓から取得される。そして、ストロークにわたって各傾きの絶対値を平均することにより、平均圧力微分の絶対値が計算される。ＥＯＳアルゴリズムの別の例では、ＡＣ３００は、初期遅延後まで圧力データを含まない場合がある。ＡＣ３００は、ストロークの初期の部分の間に時々発生する不規則な圧力トレースによる、不正確なＥＯＳ検出を回避するために、初期圧力データを無視する。別の例では、ＡＣ３００は、ストロークの後の方の部分における圧力の２次微分が、最短時間、閾値未満のままであり、待ち時間が経過した後にのみ、ＥＯＳを宣言する。
【０３１９】
ＥＯＳを宣言する基準は、種々の圧送条件に対して最適化することができる。最適化されたＥＯＳ検出条件としては、２次圧力微分閾値、２次微分閾値未満であり続ける最最短時間、初期遅延の持続時間、および待機期間の長さが挙げられる。これらのＥＯＳ検出基準は、異なるように、たとえば、バッグ２０、２２からの充填ストローク、患者への送達ストローク、患者からの充填ストローク、およびバッグ２０、２２への送達ストロークに対して最適化することができる。別法として、各ＥＯＳ検出基準は、制御チャンバ１７１Ｂ内の圧送圧力の関数であり得る。
オクルーダ
本発明の一態様では、１つまたは複数の可撓性ラインを開閉するオクルーダが、一対の対向する閉塞部材を含むことができ、それらは、ばね鋼から作製された平板（たとえば、板ばね）等の弾性要素として構成することがき、オクルーダを動作させるように閉塞部材の一方または両方に力を加えるように構成された力アクチュエータを有する。いくつかの実施形態では、力アクチュエータは、弾性要素間に配置された拡張可能または拡大可能な部材を備えることができる。拡張可能部材のサイズが低減した状態で、弾性要素は、平坦または略平坦な状態であり、ピンチヘッドに対して、ラインを閉鎖した状態で挟むように１本または複数のラインに係合させる。しかしながら、拡張可能部材が弾性要素を引き離すとき、弾性要素は、ピンチヘッドを曲げて引き戻す可能性があり、ラインを解放して、ラインを通る流れを可能にする。他の実施形態では、閉塞部材は、力アクチュエータによって加えられる力のレベルに対して本質的に剛性があるものとすることができる。いくつかの実施形態では、力アクチュエータは、一方または両方の対向する閉塞部材に力を加えて、閉塞部材間の距離を、それらが対向する領域の少なくとも一部で増加させ、可撓性管の開閉を行うことができる。
【０３２０】
患者ライン３４および排液ライン２８、ならびに／またはサイクラ１４もしくはセット１２の他のライン（たとえば、ヒータバッグライン２６等）を閉鎖するかまたは閉塞するために使用することができるオクルーダ１４７の例示的な実施形態について、図９９は組立分解図を示し、図１００は部分的組立図を示す。オクルーダ１４７は、任意選択的なピンチヘッド１６１、たとえば、ドア１４１に対して押圧するようにチューブと接触し、チューブを閉鎖するように挟む、概して平坦な刃状要素を含む。他の実施形態では、ピンチヘッドの機能は、閉塞部材１６５の一方または両方の延在する縁部に置き換えることができる。ピンチヘッド１６１は、Ｏリングまたは他の部材等のガスケット１６２を含み、それは、ピンチヘッド１６１と協働して、たとえば、閉塞されたラインのうちの１つに漏れがある場合に、サイクラ１４ハウジングへの流体（たとえば、空気または液体）の進入に抵抗するのに役立つ。ベローズガスケット１６２は、サイクラハウジングのフロントパネル、すなわち、ドア１４１を開けることによって露出するパネルに取り付けられたピンチヘッドガイド１６３に取り付けられ、ピンチヘッド１６１がそのピンチヘッドガイド１６３を貫通する。ピンチヘッドガイド１６３は、ピンチヘッド１６１の摺動に対する拘束および／または実質的な抵抗なしに、ピンチヘッド１６１がピンチヘッドガイド１６３を出入りして移動することを可能にする。枢動軸１６４は、例示的な実施形態では、各々がたとえば標準的なドアヒンジで見いだされるようなフック形状の枢動軸軸受を含む板ばね１６５を備える、一対の対向した閉塞部材を、ピンチヘッド１６１に取り付ける。すなわち、ピンチヘッド１６１上の軸ガイドの開口部と板ばね１６５上のフック形状の軸受によって形成された開口部とは、互いに位置合せされ、枢動軸１６４はそれらの開口部に挿入され、そのため、ピンチヘッド１６１および板ばね１６５は、互いに枢動可能に接続される。板ばね１６５は、鋼等の任意の好適な材料から作製することができ、応力をうけていないとき、概して平坦である配置することができる。板ばね１６５の反対側の端部は、同様のフック形状の軸受を含み、それは、第２枢動軸１６４によってリニアアジャスタ１６７に枢動可能に接続される。この実施形態では、力アクチュエータは、板ばね１６５間に配置された空気袋１６６を備え、空気袋１６６は、流体（たとえば、圧力下の空気）が空気袋に導入されたときに、枢動軸１６４間の領域で拡張して板ばね１６５を互いから押し離すことができるように、配置されている。感圧接着剤（ＰＳＡ）テープによって、１つまたは複数の板ばね１６５に空気袋１６６を取り付けることができる。リニアアジャスタ１６７は、サイクラハウジング８２に固定されている一方、ピンチヘッド１６１は浮遊することができるが、その移動は、ピンチヘッドガイド１６３によって案内される。リニアアジャスタ１６７は、その下端部にスロット孔を含み、アセンブリ全体が適所に調整されるのを可能にし、したがって、オクルーダ１４７がサイクラ１４に設置されたときに、ピンチヘッドを適切に配置することを可能にする。ハウジング８２に対するリニアアジャスタ１６７の位置を調整するのに役立つように、ターンバックル１６８または他の構成を使用することができる。すなわち、概して、板ばね１６５が互いの近くに配置されかつ空気袋１６６が実質的に空にされるかまたは大気圧にされた状態で、ピンチヘッド１６１が、チューブの切断、撚れまたは他の損傷なしにチューブに対して流れを閉鎖するように挟むように、患者ラインおよび排液ラインを好適に押圧するように、ピンチヘッド１６１を適切に配置する必要がある。リニアアジャスタ１６７のスロット開口部は、オクルーダ１４７のこの高精度の位置決めおよび適所における固定を可能にする。解除ブレード１６９によって提供されるようなオーバーライド解除装置が、任意選択的に板ばね１６５の間に配置され、より詳細に後述するように、板ばね１６５を押し離すように回転することができ、それにより、ピンチヘッド１６１をピンチヘッドガイド１６３内に引き戻す。たとえば、停電、空気袋１６６の故障、または他の状況の場合に、オクルーダ１４７を使用不可にするように、解除ブレード１６９を手動で操作することができる。
【０３２１】
オクルーダのいくつかの実施形態構成する際に有益な可能性があるいくつかの構成要素の追加の構成および記載は、米国特許第６，３０２，６５３号明細書に提供されている。板ばね１６５は、曲げ力に弾性的に抵抗し、かつ、所望の数の押し潰すことができるチューブを閉塞するように曲げ変位に応じて、十分な復元力を提供するのに十分な長手方向剛性（曲げに対する抵抗）を有する、任意の材料から構成することができる。例示的な実施形態では、各板ばねは、応力を受けていないとき、シートまたは板の形状で、本質的に平坦である。１つまたは複数の弾性閉塞部材（ばね部材）を利用する代替実施形態では、曲げ力に対して弾性的に抵抗し、所望の数の押し潰すことができるチューブを閉塞するように曲げ変位に応じて、十分な復元力を提供するのに十分な長手方向剛性（曲げに対する抵抗）を有する、任意の閉塞部材を利用することができる。好適であり得るばね部材は、当業者に明らかであるように、限定されないが、円筒状、角柱状、台形、正方形または矩形の棒またはビーム、Ｉ形ビーム、楕円形ビーム、椀状面等を含む、多種多様な形状を有することができる。当業者は、本教示および特定の用途の要件に基づいて板ばね１６５の適切な材料および寸法を容易に選択することができる。
【０３２２】
図１０１は、オクルーダ１４７の上面図を示し、空気袋１６６が収縮し、板ばね１６５が、互いの近くに位置して平坦または略平坦な状態である。この位置では、ピンチヘッド１６１は、ピンチヘッドガイドとサイクラ１４のフロントパネル（すなわち、ドア１４１内側のパネル）から完全に拡張され、患者ラインおよび注入ラインを閉塞することができる。一方、図１０２は、膨張した状態の空気袋１６６を示し、板ばね１６５は押し離され、それにより、ピンチヘッド１６１をピンチヘッドガイド１６３内に後退させる。リニアアジャスタ１６７は、サイクラハウジング８２に対して適所に固定され、従って、ハウジング８２のフロントパネルに対して固定されることに留意されたい。板ばね１６５が互いから離れるように移動する際、ピンチヘッド１６１は、フロントパネルに対して後方に移動し、それは、ピンチヘッド１６１が、ピンチヘッドガイド１６３を自由に出入りして移動するように配置されているためである。この状態は、ピンチヘッド１６１が患者ラインおよび排液ラインを閉塞するのを防止し、オクルーダ１４７がサイクラ１４の通常動作中のままであるという状態である。したがって、上述したように、サイクラ１４のさまざまな構成要素は、空気圧／真空を使用して動作することができ、たとえば、制御面１４８は、適切な空気圧／真空の駆動下で動作して、カセット２４に対する流体圧送および弁動作をもたらすことができる。したがって、サイクラ１４は、通常動作しているとき、システム動作を制御するだけでなく、空気袋１６６を膨張させて、ピンチヘッド１６１を後退させ、患者ラインおよび排液ラインの閉塞を防止するように、十分な空気圧をせいせいすることができる。しかしながら、システムシャットダウン、故障、障害または他の状態の場合に、空気袋１６６への空気圧を終了させることができ、それにより、空気袋１６６が収縮し、板ばね１６５がまっすぐになってピンチヘッド１６１を拡張してラインを閉塞する。図示する構成の１つのあり得る利点は、板ばね１６５の復元力が平衡し、それにより、ピンチヘッド１６１が、ピンチヘッドガイド１６３に対して移動するときに、概してピンチヘッドガイド１６３に拘束されない。さらに、板ばね１６５の対向する力は、アセンブリの枢動軸およびブッシングの非対称な磨耗の量を低減させる傾向がある。また、板ばね１６５がおよそ直線位置になると、板ばね１６５は、ピンチヘッド１６１の長さに概して沿った方向に力をかけることができ、その力は、板ばね１６５に対して空気袋１６６によってかけられる力よりも数倍大きく、それにより、板ばね１６５を互いから分離し、ピンチヘッド１６１を後退させる。さらに、板ばね１６５が平坦または略平坦な状態では、ピンチヘッド１６１によってかけえられる挟み力を克服するために、押し潰された管の中の流体によってかけられる必要がある力は、それらの端部においてかつ平坦にされた板ばねの平面に対して本質的に平行に板ばねに加えられたときに、必要な比較的に大きい力に達し、それにより、平坦にされた板ばねのカラム安定性を破壊することによって板ばねを座屈させる。その結果、オクルーダ１４７は、故障の可能性が低減して、ラインを閉塞するのに非常に有効なものとすることができ、一方でピンチヘッド１６１を後退させるために空気袋１６６によって加える必要のある力が、比較的小さくなる。例示的な実施形態の２重の板ばね配置には、板ばねを曲げるために必要な任意の所与の力に対して、かつ／または、板ばねの任意の所与のサイズおよび厚さに対して、ピンチヘッドによって提供される挟み力を著しく増大させるというさらなる利点があり得る。
【０３２３】
いくつかの状況では、ラインに対するオクルーダ１４７の力は、比較的大きい場合があり、ドア１４１を開くのを困難にする場合がある。すなわち、ピンチヘッド１６１がラインに接触して閉塞しているとき、ドア１４１は、オクルーダ１４７の力に対向しなければならず、場合によっては、これにより、ドア１４１を閉鎖状態で維持するラッチを手で操作することが困難になるかまたは不可能になる可能性ある。当然ながら、サイクラ１４が始動され、動作するための空気圧を生成している場合、オクルーダ空気袋１６６を膨張させ、オクルーダピンチヘッド１６１を後退させることができる。しかしながら、サイクラ１４でのポンプ故障の等、場合によっては、空気袋１６６の膨張が不可能であるかまたは困難である可能性がある。ドアの開放を可能にするために、オクルーダ１４７は、手動解除機構を含むことが可能である。この例示的な実施形態では、オクルーダ１４７は、図９９および図１００に示すような解除ブレード１６９を含むことができ、それは、板ばね１６５間で回転移動するように枢動可能に取り付けられた一対の羽根を含む。停止しているとき、解除ブレードの羽根は、図１００に示すようにばねと整列することができ、オクルーダが通常動作するのを可能にする。しかしながら、板ばね１６５が平坦な状態にあり、ピンチヘッド１６１を手動で後退させる必要がある場合、たとえば、六角レンチまたは他の工具を解除ブレード１６９に係合させ、解除ブレード１６９を回すことによって、解除ブレード１６９を回転させることができ、それにより、羽根が板ばね１６５を押し離す。六角レンチまたは他の工具を、サイクラ１４のハウジング８２の開口部、たとえば、サイクラハウジング８２の左側ハンドルくぼみの近くの開口部に挿入し、オクルーダ１４７を係合解除しかつドア１４１が開かれ得るように、操作することができる。
ポンプ送達体積測定
本発明の別の態様では、サイクラ１４は、流量計、重量計、または流体体積もしくは重量の他の直接的な測定手段を使用することなく、システム１０のさまざまなラインに送達される流体の体積を求めることができる。たとえば、一実施形態では、カセット２４内のポンプ等のポンプが移動させる流体の体積は、ポンプを駆動するために使用される気体の圧力測定値に基づいて求めることができる。一実施形態では、体積の確定は、２のチャンバを互いから隔離し、隔離した２つのチャンバのそれぞれの圧力を測定し、（２つのチャンバを流体接続することにより）２つのチャンバ内の圧力が部分的にまたは実質的に等しくなるようにし、圧力を測定することによって行うことができる。測定した圧力と、チャンバのうちの一方の既知の容積と、均等化が断熱で生じるという想定とを使用して、他方のチャンバ（たとえば、ポンプチャンバ）の容積を計算することができる。一実施形態では、チャンバが流体接続された後で測定された圧力は、実質的には互いに等しくない可能性があり、すなわち、チャンバ内の圧力は、まだ完全には均等化していない可能性がある。しかしながら、後に説明するように、これらの実質的に等しくない圧力を用いて、ポンプ制御チャンバの容積を求めることができる。
【０３２４】
たとえば、図１０３は、カセット２４のポンプチャンバ１８１ならびに関連する制御構成要素、および流入路／流出路の概略図を示す。この例示的な例では、ヒータバッグ２２と、ヒータバッグライン２６と、カセット２４を通る流路とを含むことができる液体供給源が、ポンプチャンバの上側開口部１９１に液体入力を提供するように示されている。液体出口は、この例では、ポンプチャンバ１８１の下側開口部１８７から液体を受け取るように示され、たとえば、カセット２４の流路および患者ライン３４を含むことができる。液体供給源は、たとえば、弁ポート１９２を含む弁を含むことができ、弁は、ポンプチャンバ１８１との間の流れを可能にする／妨げるように、開閉することができる。同様に、液体出口は、たとえば弁ポート１９０を含む弁を含むことができ、弁は、ポンプチャンバ１８１との間の流れを可能にする／妨げるように、開閉することができる。当然ながら、液体供給源は、１つまたは複数の溶液容器、患者ライン、カセット２４内の１つまたは複数の流路、または他の液体源等の任意の好適な構成を含むことができ、液体出口は、同様に、排液ライン、ヒータバッグおよびヒータバッグライン、カセット２４内の１つまたは複数の流路、または他の液体出口等の任意の好適な構成を含むことができる。概して、ポンプチャンバ１８１（すなわち、図１０３における膜１４の左側）は、動作中に水または透析液等の非圧縮性の液体で充填される。しかしながら、初期動作中、プライミング中、または後述するような他の状況等のいくつかの状況では、ポンプチャンバ１８１内に空気または他の気体が存在する場合がある。また、ポンプの容積および／または圧力検出に関する本発明の態様は、カセット２４のポンプ構成に関して記載されているが、本発明の態様は、任意の好適なポンプまたは流体移動システムで使用することができることが理解されるべきである。
【０３２５】
図１０３はまた、（互いに隣接する）膜１５および制御面１４８２の右側に制御チャンバ１７１Ｂも概略的に示し、それは、上述したように、ポンプチャンバ１８１に対する制御面１４８２のポンプ制御領域１４８２に関連づけられた嵌合ブロック１７０Ａにおける、空隙または他の空間として形成することができる。膜１５／制御領域１４８２を移動させてポンプチャンバ１８１内の液体の圧送を行うように、好適な空気圧が導入されるのは、制御チャンバ１７１Ｂ内である。制御チャンバ１７１は、ラインＬ０と連通することができ、ラインは、別のラインＬ１と、圧力源８４、たとえば、空気圧源または真空源と連通する第１弁Ｘ１とに分岐する。圧力源８４は、ピストンポンプを含むことができ、そこでは、チャンバ内をピストンが移動して制御チャンバ１７１に送達される圧力が制御されるか、または、膜１５／制御領域１４８２を移動させかつ圧送作用を行なうために好適な気体圧力を送達ように、異なるタイプの圧力ポンプおよび／またはタンクを含むことができる。ラインＬ０はまた、別のラインＬ２および基準チャンバ１７４（たとえば、後述する測定を行なうように好適に構成された空間）と連通する第２弁Ｘ２に通じることができる。基準チャンバ１７４はまた、通気孔または他の基準圧力（たとえば、大気圧源または他の基準圧力源）に通じる弁Ｘ３を有するラインＬ３と連通する。弁Ｘ１、Ｘ２およびＸ３の各々を、独立して制御することができる。制御チャンバおよび基準チャンバに関連づけられた圧力を測定するように、圧力センサを配置することができ、たとえば、１つのセンサを制御チャンバ１７１に、別のセンサを基準チャンバに配置することができる。これらの圧力センサは、任意の好適な方法で圧力を検出するように配置することができ、かつそのように動作することができる。圧力センサは、サイクラ１４用の制御システム１６、または、ポンプもしくは他の機構によって送達される体積を求める他の好適なプロセッサと連通することができる。
【０３２６】
上述したように、ポンプチャンバ１８１、液体供給源および／または液体出口の圧力を測定し、かつ／または、ポンプチャンバ１８１から液体供給源または液体出口に送達される液体の体積を測定するように、図１０３に示すポンプ機構の弁および他の構成要素を制御することができる。体積測定に関して、ポンプチャンバ１８１から送達される流体の体積を求めるために使用される１つの技法は、２つの異なるポンプ状態にある基準チャンバ内の圧力に対する制御チャンバ１７１Ｂの相対圧力を比較することである。相対圧力を比較することにより、制御チャンバ１７１Ｂの容積の変化を求めることができ、それは、ポンプチャンバ１８１の容積の変化に対応し、ポンプチャンバ１８１から送達され／ポンプチャンバに受け入れられる体積を反映する。たとえば、ポンプチャンバ充填サイクル中に（たとえば、圧力源から開放した弁Ｘ１を通して負圧を加えることによって）制御チャンバ１７１Ｂ内の圧力が低下して、膜１５およびポンプ制御領域１４８２を制御チャンバ壁の少なくとも一部と接触するように（または膜１５／領域１４８２の別の好適な位置に）引き込んだ後、圧力源から制御チャンバを隔離するように弁Ｘ１を閉鎖することができ、弁Ｘ２を閉鎖することができ、それにより、制御チャンバ１７１Ｂから基準チャンバを隔離する。弁Ｘ３を開放して、基準チャンバを大気圧に通気し、その後、閉鎖して、基準チャンバを隔離することができる。弁Ｘ１が閉鎖され、制御チャンバおよび基準チャンバ内の圧力が測定されている状態で、次いで、弁Ｘ２を開放して、制御チャンバおよび基準チャンバ内の圧力の均等化を開始させる。基準チャンバおよび制御チャンバの初期圧力を、基準チャンバの既知の容積と、均等化が開始された後（必ずしも完了している必要はない）で測定された圧力とともに使用して、制御チャンバの容積を求めることができる。ポンプ送達サイクルの最後に、シート１５／制御領域１４８２がポンプチャンバ１８１のスペーサ要素５０と接触するように押し込まれるとき、上記プロセスを繰り返すことができる。充填サイクルの最後の制御チャンバ容積を送達サイクルの最後の容積をと比較することにより、ポンプから送達された液体の体積を求めることができる。
【０３２７】
概念的には、（たとえば、弁Ｘ２を開放時の）圧力均等化プロセスは、断熱で、すなわち、制御チャンバおよび基準チャンバ内の空気その周囲環境の空気との間に熱伝導が発生することなく、生じるものとして見られる。その概念的な考えは、弁Ｘ２が閉鎖されるとき、最初に弁Ｘ２に仮想ピストンが位置し、弁Ｘ２が開放されるとき、仮想ピストンがラインＬ０またはＬ２中で移動して、制御チャンバおよび基準チャンバ内の圧力を均等化させるというものである。（ａ）圧力均等化プロセスは比較的迅速に生じ、（ｂ）制御チャンバおよび基準チャンバ内の空気は、濃度がおよそ同じである元素を有し、（ｃ）温度が同様であるため、圧力均等化が断熱で生じるという想定は、容積測定にわずかな誤差しか導入しない可能性がある。また、一実施形態では、均等化が開始された後で得られた圧力は、実質的な均等化が生じる前に測定することができ、ポンプチャンバ容積を求めるために使用される初期圧力測定と最終圧力測定との間の時間がさらに短縮する。さらに、熱伝導を低減させるように、たとえば、膜１５／制御面１４８２、カセット２４、制御チャンバ１７１、ライン、基準チャンバ１７４等に対して低い熱伝導率の材料を使用することによって、誤差をさらに低減させることができる。
【０３２８】
弁Ｘ２が開放されかつ圧力が均等化する後まで、弁Ｘ２が閉じた状態の間に、断熱系が存在すると想定すると、以下の式があてはまる。
ＰＶγ＝定数            （１）
式中、Ｐは圧力であり、Ｖは容積であり、γは定数（たとえば、気体が空気等の二原子の場合には約１．４）に等しい。したがって、弁Ｘ２が開放し圧力均等化が生じる前後の制御チャンバおよび基準チャンバ内の圧力および容積を関連づけるように、以下の式を書くことができる。
【０３２９】
ＰｒＶｒγ＋ＰｄＶｄγ＝定数＝ＰｆＶｆγ            （２）
式中、Ｐｒは、弁Ｘ２を開放する前の基準チャンバならびにラインＬ２およびＬ３の圧力であり、Ｖｒは、弁Ｘ２を開放する前の基準チャンバならびにラインＬ２およびＬ３の容積であり、Ｐｄは、弁Ｘ２を開放する前の制御チャンバならびにラインＬ０およびＬ１の圧力であり、Ｖｄは、弁Ｘ２を開放する前の制御チャンバならびにラインＬ０およびＬ１の容積であり、Ｐｆは、弁Ｘ２を開放した後の基準チャンバおよび制御チャンバの均等化した圧力であり、Ｖｆは、制御チャンバ、基準チャンバ、ならびにラインＬ０、Ｌ１、Ｌ２、およびＬ３を含むシステム全体の容積であり、すなわち、Ｖｆ＝Ｖｄ＋Ｖｒである。Ｐｒ、Ｖｒ、Ｐｄ、Ｐｆおよびγは既知であり、Ｖｆ＝Ｖｒ＋Ｖｄであるため、この数式を用いて、Ｖｄについて解くことができる（ここでは、容積の値等を求める際の「測定された圧力」の使用について言及するが、こうした測定された圧力値は、必ずしもｐｓｉ単位等の任意の特定の形式である必要はないことが理解されるべきである）。代わりに、「測定された圧力」または「求められた圧力」は、電位、抵抗値、マルチビットのデジタル数字等、圧力を表す任意の値を含むことができる。たとえば、ポンプ制御チャンバ内の圧力を測定するために使用される圧力変換器は、ポンプ制御チャンバ内の圧力を表すアナログの電位、抵抗、または他の表示を出力することができる。変換器からの生の出力は、測定された圧力、および／または変換器からのアナログ出力を使用して生成されたデジタル数字、変換器出力に基づいて生成されるｐｓｉまたは他の値等、何らかの変更された形式の出力として使用することができる。同じことが、求められた容積等の他の値にも当てはまるが、必ずしも立方センチメートル等の特定の形式である必要はない。代わりに、求められた容積は、容積を表す任意の値を含むことができ、たとえば、たとえば立方センチメートルで実際の容積を生成するために使用することができる。
【０３３０】
ポンプによって送達される体積を求めるための流体管理システム（「ＦＭＳ」）技法の実施形態では、弁Ｘ２の開放時の圧力均等化が断熱系で生じると想定される。したがって、以下の式３は、圧力均等化前後の基準チャンバシステムの容積の関係を与える。
【０３３１】
Ｖｒｆ＝Ｖｒｉ（Ｐｆ／Ｐａｔｍ）−（１／γ）            （３）
式中、Ｖｒｆは、基準チャンバの容積、ラインＬ２およびＬ３の容積、ならびに開放後の弁Ｘ２の左または右に移動することができる「ピストン」の移動からもたらされる容積調整を含む基準チャンバシステムの最終（均等化後）容積であり、Ｖｒｉは、「ピストン」が弁Ｘ２に位置する状態での基準チャンバならびにラインＬ２およびＬ３の初期（均等化前）容積であり、Ｐｆは、弁Ｘ２が開放された後の最終均等化圧力であり、Ｐａｔｍは、弁Ｘ２開放前の基準チャンバの初期圧力（この例では大気圧）である。同様に、式４は、圧力均等化前後の制御チャンバシステムの容積の関係を与える。
【０３３２】
Ｖｄｆ＝Ｖｄｉ（Ｐｆ／Ｐｄｉ）−（１／γ）            （４）
式中、Ｖｄｆは、制御チャンバの容積、ラインＬ０およびＬ１の容積、ならびに開放後の弁Ｘ２の左または右に移動することができる「ピストン」の移動からもたらされる容積調整を含む制御チャンバシステムの最終容積であり、Ｖｄｉは、「ピストン」が弁Ｘ２にある位置する状態での制御チャンバならびにラインＬ０およびＬ１の初期容積であり、Ｐｆは、弁Ｘ２が開放された後の最終圧力であり、Ｐｄｉは、弁Ｘ２開放前の制御チャンバの初期圧力である。
【０３３３】
基準チャンバシステムおよび制御チャンバシステムの容積は、弁Ｘ２が開放され、圧力を均等化した後で、同じ絶対量だけ変化するが、式５に示すように、符号が異なる（たとえば、弁Ｘ２が開放したときに容積の変化が「ピストン」の左または右への移動によってもたらされるためである）。
【０３３４】
ΔＶｒ＝（−ｌ）ΔＶｄ            （５）
（基準チャンバおよび制御チャンバの容積の変化は、仮想ピストンの移動のみによるものであることに留意されたい。基準チャンバおよび制御チャンバは、通常条件下での均等化プロセス中に実際には容積が変化しない）。また、式３からの関係を用いて、基準チャンバシステムの容積変化は、以下の式から与えられる。
【０３３５】
ΔＶｒ＝Ｖｒｆ−Ｖｒｉ＝Ｖｒｉ（−１＋（Ｐｆ／Ｐａｔｍ）−（１／γ））        
（６）
同様に、式４を用いて、制御チャンバシステムの容積の変化は、以下の式から与えられる。
【０３３６】
ΔＶｄ＝Ｖｄｆ−Ｖｄｉ＝Ｖｄｉ（−１＋（Ｐｆ／Ｐｄｉ）−（１／γ）） 
（７）
Ｖｒｉが既知であり、ＰｆおよびＰａｔｍが測定されるかまたは既知であるため、ΔＶｒを計算することができ、それは、式５によれば（−）ΔＶｄと等しいと想定される。したがって、Ｖｄｉ（基準チャンバとの圧力均等化前の制御チャンバシステムの容積）は、式７を用いて計算することができる。この実施形態では、Ｖｄｉは、Ｌ０およびＬ１が固定および既知の量である、制御チャンバならびにラインＬ０およびＬ１の容積を表す。ＶｄｉからＬ０およびＬ１を減算して、制御チャンバのみの容積が得られる。上記式７を用いて、たとえば、（たとえば、充填サイクルの最後および排液サイクルの最後の）ポンプ動作の前（Ｖｄｉ１）および後（Ｖｄｉ２）の両方で、制御チャンバの容積の変化を求めることができ、したがって、ポンプによって送達される（またはポンプによって取り込まれる）流体の体積の測定値が提供される。たとえば、Ｖｄｉ１が充填ストローク終了での制御チャンバの容積であり、Ｖｄｉ２がそれに続く送達ストローク終了での制御チャンバの容積である場合、ポンプによって送達される流体の体積は、Ｖｄｉ２からＶｄｉ１を減算することによって推定することができる。この測定は圧力に基づいて行われるため、体積の確定は、完全ポンプストロークに対するか部分的ポンプストロークに対するかに関わらず、ポンプチャンバ１８１内の膜１５／ポンプ制御領域１４８２の略任意の位置に対して行うことができる。しかしながら、充填スロトーク端および送達ストローク終了で行われる測定は、ポンプ動作および／または流量への影響がほとんどまたはまったくなしに達成することができる。
【０３３７】
本発明の一態様は、制御チャンバに対して容積を求めることおよび／または他の目的に使用される圧力測定値を特定する技術を含む。たとえば、圧力センサを用いて、制御チャンバ内の圧力および基準チャンバ内の圧力を検出することができるが、検出された圧力値は、弁の開閉、制御チャンバへの圧力導入、基準チャンバの大気圧または他の基準圧力への通気等に応じて変化する可能性がある。また、一実施形態では、制御チャンバと基準チャンバとの間の圧力均等化前の時点から均等化後まで断熱系が存在すると想定されるため、時間的に近いタイミングで測定された適切な圧力値を特定することは、誤差を低減させるのを役立つことができる（たとえば、圧力測定で経過する時間が短いほど、システムで交換される熱の量を低減させることができるためである）。したがって、ポンプ等によって送達される体積を求めるために適切な圧力が使用されることを確実にするのに役立つように、測定された圧力値は、注意深く選択される必要がある可能性がある。
【０３３８】
上述したように、図１０３のＬ３は、通気孔に通じる弁Ｘ３を有することができる。いくつかの実施形態では、この通気孔は、大気、または他の実施形態では、別の基準圧力と連通することができる。いくつかの実施形態では、制御チャンバを通気することができるように（たとえば、図９５を参照）、弁を介して制御チャンバ１７１Ｂにこの通気孔を接続することができる。従来の装置では、通気孔を用いて、制御チャンバ１７１Ｂを、充填ストロークの後の負圧から制御チャンバ１７１Ｂの正の加圧前の周囲圧力にしていた。これにより、制御チャンバ１７１Ｂは、圧力源８４に接続される前により高い開始圧力になり、したがって、正圧源またはリザーバ８４における圧力の消耗が最小限である。その結果、正圧リザーバに供給するポンプは、それほど頻繁に作動しないことが必要である。
【０３３９】
一方、その後、すでに正圧である制御チャンバ１７１Ｂを、ＦＭＳ測定のために後にチャンバを正に再度加圧する前により低い圧力に通気することは、いくつかのシナリオでは有利である可能性があると判断された。この新たなステップは、圧力源８４をその圧力設定値で維持するために追加の作業（たとえば、ポンプ実行時間）が必要であるが、（たとえば、関連するポンピングチャンバとの間に通じるラインが閉塞することによる、または部分的閉塞による）背圧からのいかなるあり得る望ましくない影響も軽減するのに役立つように、それを行うことができる。さらに、これは、体積（容積）測定および流体計算の全体的な正確さを向上させるのに役立つことができる。これに対する１つのあり得る理由は、ポンプチャンバ出口弁１９０（この場合は、空気圧作動式膜弁）は、制御チャンバ１７１Ｂが正に加圧されたままであるとき、効率的に閉鎖しない可能性があるということである。
【０３４０】
いくつかの実施形態では、サイクラ１４の制御システム１６は、送達されたかまたは充填された流体体積を求める測定を行う前に、制御チャンバ１７１Ｂを通気することができる。さらに、いくつかの実施形態では、サイクラ１４の制御システム１６は、設置されたカセット２４に含まれる第２制御チャンバによって圧送動作を行う前に、第１制御チャンバ１７１Ｂを通気することができる。
【０３４１】
図１０３に示す実施形態例では、この通気または背圧逃しは、弁Ｘ２およびＸ３を開放し弁Ｘ１を閉鎖することによって達成することができる。したがって、基準チャンバ１７４を介して通気孔と連通するように、制御チャンバ１７１Ｂを配置することができる。他の実施形態では、当然ながら、通気孔とより直接連通するように、制御チャンバ１７１Ｂを配置することができる。たとえば、通気孔と直接連通している流体路に関連づけられた追加の弁を含めることができる。他の任意の好適な構成を使用することも可能である。
【０３４２】
いくつかの実施形態では、好適なまたは所定の期間、通気孔と流体連通するように制御チャンバ１７１Ｂを配置することにより、制御チャンバ１７１Ｂを通気することができる。他の実施形態では、制御チャンバ１７１Ｂの通気を制御するために、サイクラ１４の制御システム１６は、制御チャンバ１７１Ｂまたは基準チャンバ１７４の一方または両方に関連づけられた（または、たとえば圧力分散モジュール等、制御チャンバに流体的に接続可能な位置にある）圧力センサからのデータを使用することができる。こうした実施形態では、圧力センサからのデータを用いて、制御チャンバ１７１Ｂが十分に通気されたか否かを判断することができる。制御チャンバ１７１Ｂが十分に通気されたと判断されると、サイクラ１４の制御システム１６は、通気孔から制御チャンバ１７１Ｂを隔離するように適切な弁を閉鎖することができる。制御システム１６が、制御チャンバ１７１Ｂが十分に通気されたと判断するために、制御チャンバ１７１Ｂの圧力は、必ずしも、通気孔の圧力と完全に均等化する必要はない。
【０３４３】
いくつかの実施形態では、制御チャンバ１７１Ｂ内の背圧を逃すために、代わりに、制御チャンバ１７１Ｂを、適切なまたは所定の期間、負圧源にさらすことができる。こうした実施形態では、圧力源８４と連通するように制御チャンバ１７１Ｂを配置することができる。図１０３に示す実施形態例では、これは、弁Ｘ１を開放し、少なくとも弁Ｘ３を閉鎖することによって、達成することができる。正に加圧された制御チャンバ１７１Ｂの場合、制御チャンバ１７１Ｂが接続される圧力源は、負圧源であり得る。いくつかの実施形態では、サイクラ１４の制御システム１６は、短期間、負圧源への弁を開放するのみである場合がある。短期間は、制御チャンバ１７１Ｂ内の圧力を、圧力源と均等化することができる前に所定値の所定範囲内（例では、これは、およそ大気圧であり得る）にするために十分な時間であり得る。他の実施形態では、同じ効果をもたらすように、弁Ｘ１を調整することができる。それが可変弁である場合、コントローラによってそのオリフィス開口部を調整することができ、バイナリ弁である場合、コントローラは、たとえばパルス幅変調を用いて、弁を横切る圧力送達の速度および大きさを調整することができる。
【０３４４】
説明のために、図１０４は、弁Ｘ２の開放前の時点から、弁Ｘ２が開放されてチャンバ内の圧力を均等化させて幾分かの時間の後までの、制御チャンバおよび基準チャンバに対する例示的な圧力値のプロットを示す。この例示的な実施形態では、制御チャンバ内の圧力は、均等化前の基準チャンバ内の圧力よりも高いが、制御チャンバ圧力は、充填ストローク中および／または充填ストローク終了等、いくつかの構成における均等化前の基準チャンバ圧力よりも低い場合があることが理解されるべきである。また、図１０４におけるプロットは、均等化圧力に印を付けた水平線を示すが、この線は明確にするためにのみ示されていることが理解されるべきである。均等化圧力は、概して、弁Ｘ２の開放前には知られることはない。この実施形態では、圧力センサは、制御チャンバおよび基準チャンバの両方に対して約２０００Ｈｚのレートで圧力を検出するが、他の適切なサンプリングレートを使用することができる。弁Ｘ２の開放前に、制御チャンバおよび基準チャンバ内の圧力はおよそ一定であり、チャンバ内にはいかなる空気または他の流体も導入されていない。したがって、弁Ｘ１およびＸ３は、概して、弁Ｘ２の開放前に閉鎖される。また、ポンプチャンバ、液体供給源または液体出口における圧力変動の影響を阻止するために、弁ポート１９０および１９２等、ポンプチャンバ内に通じる弁を閉鎖することができる。
【０３４５】
最初に、測定された圧力データは、制御チャンバおよび基準チャンバに対する初期圧力、すなわちＰｄおよびＰｒを特定するように処理される。１つの例示的な実施形態では、初期圧力は、測定された圧力データで使用される１０ポイントスライディングウィンドウの解析に基づいて特定される。この解析は、たとえば最小二乗法を用いて、各ウィンドウ（またはセット）内のデータに対する最良適合線を生成し、最良適合線の傾きを求めることを含む。たとえば、新しい圧力が制御チャンバまたは基準チャンバに対して測定されるたびに、最新の測定値および９個の先の圧力測定値を含むデータセットに対して、最小二乗適合線を求めることができる。このプロセスは、圧力データのいくつかのセットに対して繰り返すことができ、最小二乗適合線の傾きが最初に負（または非ゼロ）になり、後続のデータセットに対してさらに負の方に進み（またはゼロの傾きから逸脱し）続けるときに関して、判断を行うことができる。最小二乗適合線が好適な増加する非ゼロの傾きを有し始める点を用いて、チャンバの初期圧力、すなわち弁Ｘ２が開放される前の時点での圧力を特定することができる。
【０３４６】
一実施形態では、基準チャンバおよび制御チャンバに対する初期圧力値は、連続した５個のデータセットの最後にあると判断することができ、そこでは、それらのデータセットに対する最良適合線の傾きは、第１データセットから第５データセットまで増加し、第１データセットに対する最良適合線の傾きが、最初は非ゼロになる（すなわち、第１データセットに先行するデータセットに対する最良適合線の傾きが、ゼロであるかまたは十分に非ゼロではない）。たとえば、圧力センサは、弁Ｘ２が開放する前の時点で開始して、１／２ミリ秒毎に（または他のサンプリングレート）サンプリングすることができる。圧力測定値が行われる度に、サイクラ１４は、先の９個の測定値とともに最新の測定値を取得し、セット内の１０個のデータ点に対する最良適合線を生成することができる。次の圧力測定値を取得する際に（たとえば、１／２ミリ秒後）、サイクラ１４は、９個の先の測定値とともに測定値を取得し、再度、セット内の１０点に対する最良適合線を生成することができる。このプロセスを繰り返すことができ、サイクラ１４は、１セット１０個のデータ点に対する最良適合線の傾きが最初に非ゼロになる（または他の方法で、好適に傾斜する）とき、たとえば、１０個のデータ点の５個の後続のセットに対する最良適合線の傾きが後のデータセット各々に応じて増大することを確定することができる。使用する所定の圧力測定値を特定するために、１つの技法は、制御チャンバまたは基準チャンバに対する初期圧力、すなわちＰｄまたはＰｒとして使用される測定値として、第５データセット（すなわち、最良適合線が一貫した傾きで増大していることが分かり、第１測定値が時間的に最も早く取得された圧力測定値である、第５データセット）の中の第３測定値を選択することである。この選択は、経験的方法を使用して、たとえば、圧力測定値をプロットし、次いで、圧力が均等化プロセスを開始した時点を最適に表わす点を選択することにより、選択された。当然ながら、適切な初期圧力を選択するために他の技法を使用することができる。
【０３４７】
１つの例示的な実施形態では、選択されたＰｄおよびＰｒの測定が行われた時点が、所望の時間閾値内、たとえば、互いの１〜２ミリ秒以内にあったことを、確認することができる。たとえば、上述した技法を用いて、制御チャンバ圧力および基準チャンバ圧力が解析され、圧力均等化が開始される直前に圧力測定値（したがって、時点）が特定される場合、圧力が測定された時点は、互いに比較的接近しているべきである。そうでなければ、圧力測定値の一方または両方を無効にする誤差または他の障害条件があった可能性がある。ＰｄおよびＰｒが発生した時点が適切に互いに接近していることを確認することによって、サイクラ１４は、初期圧力が適切に特定されたと確認することができる。
【０３４８】
チャンバに対する測定された圧力を用いてポンプチャンバ容積を確実に求めることができるように、制御チャンバおよび基準チャンバ内の圧力が均等化したときを特定するために、サイクラ１４は、制御チャンバおよび基準チャンバの両方に対する圧力測定値からの一連のデータ点を含むデータセットを解析し、データセットの各々に対する最良適合線を（たとえば、最小二乗法を使用して）求め、制御チャンバ用のデータセットおよび基準チャンバ用のデータセットに対する最良適合線の傾きが、最初に適切に互いに類似する、たとえば、傾き両方ともゼロに近いかまたは互いの閾値内にある値を有するときを特定することができる。最良適合線の傾きが類似するかまたはゼロに近いとき、圧力は、均等化したと判断することができる。いずれかのデータセット用の第１圧力測定値を、最終均等化圧力、すなわちＰｆとして使用することができる。１つの例示的な実施形態では、圧力均等化が、弁Ｘ２が開放された後、概して約２００ミリ秒〜４００ミリ秒以内に発生し、均等化の大部分が、約５０ミリ秒以内に発生したことが分かった。したがって、制御チャンバおよび基準チャンバ内の圧力は、弁Ｘ２が開放される前の時点から均等化が達成される時点まで、均等化処理全体の間におよそ４００回〜８００回以上の回数、サンプリングすることができる。
【０３４９】
場合によっては、代替的なＦＭＳ技法を用いて、制御チャンバ容積測定の正確さを向上させることが望ましい場合がある。圧送されている液体と制御チャンバ気体と基準チャンバ気体との間の温度の実質的な差は、圧力均等化が断熱的に発生するという想定に基づいた計算に著しい誤差を導入する可能性がある。制御チャンバと基準チャンバとの間の十分な圧力均等化まで圧力測定を行なうのを待機することは、過剰な量の熱伝達を発生させる可能性がある。本発明の一態様では、互いに実質的に同等でない、すなわち、完全な均等化が発生する前に測定される、ポンプチャンバおよび基準チャンバの圧力値を用いて、ポンプチャンバ容積を求めることができる。
【０３５０】
一実施形態では、弁Ｘ２の開放から完全な圧力均等化を通して均等化期間全体にわたってチャンバ圧力を測定し、断熱計算に対する均等化期間中にサンプリング点を選択することによって、熱伝達を最小限にすることができ、断熱演算誤差を低減させることができる。ＡＰＤシステムの一実施形態では、制御チャンバと基準チャンバとの間の完全な圧力均等化の前に取得される、測定されたチャンバ圧力を用いて、ポンプチャンバ容積を求めることができる。一実施形態では、これらの圧力値は、チャンバが最初に流体的に接続され、均等化が開始されてから約５０ミリ秒後に測定することができる。上述したように、一実施形態では、完全な均等化は、弁Ｘ２が開放されてから約２００ミリ秒〜４００ミリ秒後に発生する可能性がある。したがって、測定された圧力は、弁Ｘ２が開放された（または、均等化が開始された）後の時点で取得することができ、それは、均等化期間全体の約１０％〜５０％以下である。言い換えれば、測定された圧力は、圧力均等化の５０％〜７０％が発生した時点で取得することができる（すなわち、基準チャンバおよびポンプチャンバ圧力は、初期チャンバ圧力と最終均等化圧力との間の差の約５０％〜７０％変化した。コンピュータ対応のコントローラを用いて、均等化期間中に、制御チャンバおよび基準チャンバ内の実質的な回数の圧力測定を行い、格納し、解析することができる（たとえば、４０回〜１００回の個々の圧力測定）。均等化期間の最初の５０ミリ秒間にサンプリングされた時点のうち、断熱計算を行なうための理論上最適化されたサンプリング点がある（たとえば、最適化されたサンプリング点が、弁Ｘ２が開放して約５０ミリ秒後で発生する、図１０４を参照されたい）。最適化されたサンプリング点は、２つのチャンバの気体体積間の熱伝達を最小限にするように、弁Ｘ２の開放の後の十分に早い時点で発生するが、圧力センサの特性と弁作動の遅延とによる圧力測定の著しい誤差を導入するほど早い時点では発生しない。しかしながら、図１０４に示すように、ポンプチャンバおよび基準チャンバに対する圧力は、この時点では互いに実質的に同等ではない可能性があり、したがって、均等化は完了していない可能性がある。（場合によっては、弁Ｘ２の開放の直後に確実な圧力測定値を取得することが技術的に困難である可能性があり、それは、たとえば、圧力センサの固有の不正確さ、弁Ｘ２を完全に開放するために必要な時間、および、弁Ｘ２の開放の直後の制御チャンバまたは基準チャンバの一方の圧力の急激な初期変化等のためである）。
【０３５１】
圧力均等化の間、制御チャンバおよび基準チャンバに対する最終圧力が同じでないとき、式２は以下のようになる。
ＰｒｉＶｒｉγ＋ＰｄｉＶｄｉγ＝定数＝ＰｒｆＶｒｆγ＋ＰｄｆＶｄｆγ 
（８）
式中、Ｐｒｉ＝弁Ｘ２を開放する前の基準チャンバ内の圧力、Ｐｄｉ＝弁Ｘ２を開放する前の制御チャンバの圧力、Ｐｒｆ＝最終基準チャンバ圧力、Ｐｄｆ＝最終制御チャンバ圧力である。
【０３５２】
最適化アルゴリズムを用いて、ΔＶｄおよびΔＶｒの絶対値間の差が均等化期間にわたって最小化（または所望の閾値未満に）される圧力均等化期間中の時点を選択することができる。（断熱過程では、この差は、式５によって示すように、理想的にはゼロであるべきである。図１０４では、ΔＶｄおよびΔＶｒの絶対値間の差が最小化される時点は、５０ミリ秒の線で発生し、そこには「最終圧力が特定された時点」とマークされている）。最初に、制御チャンバおよび基準チャンバから、弁Ｘ２の開放と最終圧力均等化との間の複数点ｊ＝１〜ｎにおいて、圧力データを収集することができる。Ｖｒｉ、すなわち、圧力均等化前の基準チャンバシステムの固定容積は既知であるため、Ｖｒｊ（弁Ｘ２が開放された後のサンプリング点ｊでの基準チャンバシステム容積）に対する後続の値は、均等化曲線に沿った各サンプリング点Ｐｒｊで式３を用いて計算することができる。Ｖｒｊのこうした値の各々に対して、ΔＶｄに対する値は、式５および式７を用いて計算することができ、それにより、Ｖｒｊの各値は、Ｖｄｉｊ、Ｖｄｉに対する推定値、圧力均等化前の制御チャンバシステムの容積をもたらす。Ｖｒｊの各値およびＶｄｉｊのその対応する値を用いて、かつ、式３および式４を用いて、均等化曲線に沿った各圧力測定点において、ΔＶｄおよびΔＶｒの絶対値の差を計算することができる。これらの差の二乗の和は、Ｖｒｊの各値およびその対応するＶｄｉｊに対する圧力均等化の間のＶｄｉの計算値における誤差の測定値を提供する。｜ΔＶｄ｜および｜ΔＶｒ｜の二乗差の最小和をもたらす基準チャンバ圧力をＰｒｆ、その関連する基準チャンバ容積をＶｒｆとして示すと、Ｖｒｆに対応するデータ点ＰｒｆおよびＰｄｆを用いて、Ｖｄｉの最適化された推定値、すなわち制御チャンバシステム初期容積を計算することができる。
【０３５３】
ＰｄｆおよびＰｒｆに対する最適化された値を補足する均等化曲線上場所を求める１つの方法は、以下の通りである。
１）制御チャンバおよび基準チャンバから、弁Ｘ２を開放する直前に開始し、ＰｒおよびＰｄが等しい値に近づいている状態で終了する一連の圧力データセットを収集する。Ｐｒｉが、捕捉された最初の基準チャンバ圧力である場合には、図１０４における後続するサンプリング点は、Ｐｒｊ＝Ｐｒ１，Ｐｒ２，．．．Ｐｒｎと称される。
【０３５４】
２）式６を用いて、Ｐｒｉの後の各Ｐｒｊについて、対応するΔＶｒｊを計算する（ここで、ｊは、Ｐｒｉの後のｊ番目の圧力データ点を表す）。
ΔＶｒｊ＝Ｖｒｊ−Ｖｒｉ＝Ｖｒｉ（−１＋（Ｐｒｊ／Ｐｒｉ）−（１／γ））
３）こうしたΔＶｒｊ各々について、式７を用いて、対応するＶｄｉｊを計算する。
たとえば、
ΔＶｒ１＝Ｖｒｉ＊（−１＋（Ｐｒ１／Ｐｒｉ）−（１／γ））
ΔＶｄ１＝−ΔＶｒ１
したがって、
Ｖｄｉ１＝ΔＶｄ１／（−１＋（Ｐｄ１／Ｐｄｉ）−（１／γ））
・
・
Ｖｄｉｎ＝ΔＶｄｎ／（−１＋（Ｐｄｎ／Ｐｄｉ）−（１／γ））
圧力均等化の間に、１セットのｎ個の制御チャンバシステム初期容積（Ｖｄｉ１〜Ｖｄｉｎ）を、基準チャンバ圧力データ点のセットＰｒ１〜Ｐｒｎに基づいて計算し、このとき、圧力均等化期間全体にわたる制御チャンバシステム初期容積（Ｖｄｉ）の最適化された測定値をもたらす時点（ｆ）を選択することができる。
【０３５５】
４）式７を用いて、Ｖｄｉ１〜Ｖｄｉｎの各々について、時点ｋ＝１〜ｎに対する制御チャンバ圧力測定値Ｐｄを用いてすべてのΔＶｄｊ，ｋを計算する。
Ｐｒ１に対応するＶｄｉに対して、
ΔＶｄ１，１＝Ｖｄｉ１＊（−１＋（Ｐｄ１／Ｐｄｉ）−（１／γ））
ΔＶｄ１，２＝Ｖｄｉ１＊（−１＋（Ｐｄ２／Ｐｄｉ）−（１／γ））
・
・
・
ΔＶｄ１，ｎ＝Ｖｄｉ１＊（−１＋（Ｐｄｎ／Ｐｄｉ）−（１／γ））
・
・
・
Ｐｒｎに対応するＶｄｉに対して、
ΔＶｄｎ，ｌ＝Ｖｄｉｎ＊（−１＋（Ｐｄ１／Ｐｄｉ）−（１／γ））
ΔＶｄｎ，２＝Ｖｄｉｎ＊（−１＋（Ｐｄ２／Ｐｄｉ）−（１／γ））
・
・
・
ΔＶｄｎ，ｎ＝Ｖｄｉｎ＊（−１＋（Ｐｄｎ／Ｐｄｉ）−（１／γ））
５）ΔＶｒおよびΔＶｄｊ，ｋの絶対値間の二乗誤差和を取る。
【０３５６】
【数１】
2020179186.tif 000003
【０３５７】
［Ｓ１は、第１データ点Ｐｒ１を用いてＶｒ１およびΔＶｒからＶｄｉ、すなわち、制御チャンバシステムの初期容積を求めるときの、均等化期間中のすべてのデータ点にわたって、｜ΔＶｄ｜−｜ΔＶｒ｜の二乗誤差和を表す。］
【０３５８】
【数２】
2020179186.tif 000004
【０３５９】
［Ｓ２は、第２データ点Ｐｒ２を用いてＶｒ２およびΔＶｒからＶｄｉ、すなわち、制御チャンバシステムの初期容積を求めるときの、均等化期間中のすべてのデータ点にわたって、｜ΔＶｒ｜−｜ΔＶｄ｜の二乗誤差和を表す。］
【０３６０】
【数３】
2020179186.tif 000005
【０３６１】
６）次いで、ステップ５から最小二乗誤差和Ｓ（または所望の閾値未満の値）を生成するＰｒ１とＰｒｎとの間のＰｒデータ点は、選択されたＰｒｆとなり、そこから、Ｐｄｆ、およびＶｄｉの最適化された推定値、すなわち、制御チャンバ初期容積を求めることができる。この例では、Ｐｄｆが、Ｐｒｆと同時にまたは略同時に発生する。
【０３６２】
７）制御チャンバ容積の推定値が望まれるときにはいつでも、上記手続きを適用することができるが、好ましくは各充填ストローク終了および各供給ストローク終了に適用されることができる。充填ストロークの終了での最適化されたＶｄｉと、対応する送達ストロークの終了での最適化されたＶｄｉとの間の差を用いて、ポンプによって送達される液体の体積を推定することができる。
空気検出
本発明の別の態様は、ポンプチャンバ１８１内の空気の存在と、存在する場合は、存在する空気の体積とを判断することを含む。こうした判断は、たとえば、カセット２４から空気を除去するようにプライミング手順が適切に行なわれたことを確実にするのに役立ち、かつ／または、空気が患者に送達されないことを確実にするのに役立つために重要である可能性がある。いくつかの実施形態では、たとえば、ポンプチャンバ１８１の底部の下部開口部１８７を通して患者に流体を送達するとき、ポンプチャンバに閉じ込められた空気または他の気体は、ポンプチャンバ１８１内に残る傾向がある可能性があり、その気体の体積がポンプチャンバ１８１の有効デッドスペースの容積よりも大きくない限り、患者に圧送されることが阻止される。後述するように、本発明の態様に従って、ポンプチャンバ１８１に含まれる空気または他の気体の体積を求めることができ、気体の体積がポンプチャンバ１８１の有効デッドスペースの容積よりも大きくなる前に、ポンプチャンバ１８１から気体をパージすることができる。
【０３６３】
ポンプチャンバ１８１内の空気の量の判断は、充填ストロークの終了に行うことができ、したがって、圧送プロセスを中断することなく行なうことができる。たとえば、膜１５およびポンプ制御領域１４８２がカセット２４から引き離され、それにより、膜１５／領域１４８２が制御チャンバ１７１の壁と接触することになる充填ストロークの終了では、弁Ｘ２を閉鎖することができ、たとえば、弁Ｘ３を開放することによって、基準チャンバを大気圧に通気することができる。その後、弁Ｘ１およびＸ３を閉鎖することができ、弁Ｘ２において仮想「ピストン」が固定される。次いで、弁Ｘ２を開放することができ、制御チャンバの容積を求めるように圧力測定を行なう場合に上述したように、制御チャンバおよび基準チャンバ内の圧力を均等化することができる。
【０３６４】
ポンプチャンバ１８１内に気泡がない場合、基準チャンバシステムの既知の初期容積と基準チャンバの初期圧力とを使用して求められた、基準チャンバの容積の変化、すなわち、仮想「ピストン」の移動による変化は、制御チャンバシステムの既知の初期容積と制御チャンバ内の初期圧力とを用いて求められた制御チャンバの容積の変化と等しくなる。（制御チャンバの初期容積は、膜１５／制御領域１４８２が制御チャンバの壁と接触しているか、または、ポンプチャンバ１８１のスペーサ要素５０と接触している状態で既知であり得る。）しかしながら、ポンプチャンバ１８１内に空気が存在する場合、制御チャンバの容積の変化は、実際には、制御チャンバ容積とポンプチャンバ１８１内の気泡との間で分散される。その結果、制御チャンバシステムの既知の初期容積を用いる、計算された制御チャンバに対する容積の変化は、基準チャンバに対する計算された容積の変化と等しくはならず、したがって、ポンプチャンバ内の空気の存在が通知される。
【０３６５】
ポンプチャンバ１８１内に空気がある場合、制御チャンバシステムの初期容積Ｖｄｉは、実際には、式９に示すように、制御チャンバならびにラインＬ０およびＬ１の容積の和（Ｖｄｆｉｘと呼ぶ）＋ポンプチャンバ１８１内の気泡の初期体積（Ｖｂｉと呼ぶ）に等しい。
【０３６６】
Ｖｄｉ＝Ｖｂｉ＋Ｖｄｆｉｘ            （９）
充填ストロークの終了において膜１５／制御領域１４８２が制御チャンバの壁に対して押圧された状態で、たとえば、制御チャンバ壁の溝または他の特徴の存在、ならびに、ラインＬ０およびＬ１の容積（合わせてＶｄｆｉｘ）による、制御チャンバ内の任意の空気空間の容積は、きわめて正確に知ることができる。（同様に、膜１５／制御領域１４８２がポンプチャンバ１８１のスペーサ要素５０に対して押圧された状態で、制御チャンバならびにラインＬ０およびＬ１の容積を正確に知ることができる）。充填ストロークの後、制御チャンバシステムの容積は、正圧の制御チャンバプリチャージを用いて試験される。この試験された容積と充填ストロークの終了での試験された容積との間のいかなる相違も、ポンプチャンバ内の空気の体積を示すことができる。式９から式７に代入して、制御チャンバの容積の変化ΔＶｄが、以下の式によって与えられる。
【０３６７】
ΔＶｄ＝（Ｖｂｉ＋Ｖｄｆｉｘ）（−１＋（Ｐｄｆ／Ｐｄｉ）−（１／γ））  （１０）
ΔＶｒは式６から計算することができ、式５から、ΔＶｒ＝（−１）ΔＶｄであることが分かるため、式１０は、以下のように書き換えることができる。
【０３６８】
（−ｌ）ΔＶｒ＝（Ｖｂｉ＋Ｖｄｆｉｘ）（−１＋（Ｐｄｆ／Ｐｄｉ）−（１／γ））（１１）
そして、再び、以下のように書き換えることができる。
【０３６９】
Ｖｂｉ＝（−１）ΔＶｒ／（−ｌ＋（Ｐｄｆ／Ｐｄｉ）−（１／γ））−Ｖｄｆｉｘ（１２）
したがって、サイクラ１４は、式１２を用いて、ポンプチャンバ１８１内に空気があるか否か、かつ泡のおよその体積を求めることができる。この気泡体積の計算は、たとえば、（式６から求められるような）ΔＶｒおよび（Ｖｄｉ＝Ｖｄｆｉｘを用いて式７から求められるような）ΔＶｄの絶対値が、互いに等しくないことが分かった場合に、行なうことができる。すなわち、ポンプチャンバ１８１内に空気が存在しない場合、ＶｄｉはＶｄｆｉｘと等しくなるべきであり、したがって、Ｖｄｉの代わりにＶｄｆｉｘを用いて式７から与えられるΔＶｄの絶対値は、ΔＶｒと等しくなる。
【０３７０】
充填ストロークが完了した後、かつ、上述した方法にしたがって空気が検出される場合、空気が膜１５のポンプチャンバ側に位置しているかまたは制御側に位置しているかを判断するのは困難である可能性がある。圧送されている液体中に気泡が存在する可能性があり、または、不完全なポンプストロークおよび不完全なポンプチャンバの充填をもたらした圧送中の状態（たとえば、閉塞等）により、ポンプダイヤフラム１５の制御（空気圧）側に残留空気がある可能性がある。この時点で、負圧のポンプチャンバプリチャージを用いる断熱ＦＭＳ測定を行うことができる。このＦＭＳ容積が正圧のプリチャージを伴うＦＭＳ容積と一致する場合、膜は、両方向に自由に移動することができ、それは、ポンプチャンバが（場合によっては、たとえば閉塞により）単に部分的に充填されていることを示唆する。膜１５／領域１４８２が制御チャンバの内壁に接触したときに、負圧のポンプチャンバプリチャージＦＭＳ容積の値が名目制御チャンバ空気体積と等しい場合、可撓性膜のポンプチャンバ側の流体中に気泡があると断定することが可能である。
ポンプ送達容積測定のためのポリトロープＦＭＳ
ＦＭＳの概論
本開示の別の態様では、図１のサイクラ１４は、流量計、重量計、または流体の体積もしくは重量の他の直接的な測定法を使用することなく、システム１０のさまざまなラインにおいて送達される流体の体積を求めることができる。たとえば、一実施形態では、カセット２４を含む空気圧駆動式ダイヤフラムポンプ等のダイヤフラムポンプによって移動する流体の体積は、ポンプを駆動するために使用される気体の圧力測定値に基づいて求めることができる。
【０３７１】
一実施形態では、体積の確定は、本明細書では２チャンバ流体測定システム（２チャンバＦＭＳ）プロセスと呼ぶプロセスによって達成される。ダイヤフラムポンプによって圧送される流体の体積は、ダイヤフラムの一方の側における空気圧チャンバの容積の変化から計算することができる。空気圧チャンバの容積は、各充填ストロークおよび送達ストロークの終了時に測定することができ、後続する測定値の間の容積の差が、ポンプによって移動する流体の体積である。
【０３７２】
空気圧チャンバまたは第１チャンバの容積は、ダイヤフラムポンプ内外の液体弁を閉鎖することと、既知の容積の第２チャンバ（基準チャンバ）から第１チャンバを隔離することと、第１チャンバを第１圧力にプリチャージする一方で、第２チャンバを第２圧力にプリチャージし、その後、２つのチャンバを流体的に接続することと、圧力が均等化する際に各チャンバ内の少なくとも初期圧力および最終圧力を記録することとを含む、２チャンバＦＭＳプロセスによって測定される。第１チャンバの容積は、少なくとも初期圧力および最終圧力と第２チャンバの既知の容積とから計算することができる。
【０３７３】
第１チャンバが、第２チャンバ内の圧力を上回る圧力にプリチャージされる場合、２チャンバＦＭＳプロセスは、正圧ＦＭＳまたは＋ＦＭＳと呼ばれる。第１チャンバが、第２チャンバ内の圧力を下回る圧力にプリチャージされる場合、２チャンバＦＭＳプロセスは、負圧ＦＭＳまたは−ＦＭＳと呼ばれる。ここで図１０５を参照すると、第１チャンバは制御チャンバ６１７１であり、第２チャンバは基準チャンバ６２１２である。
【０３７４】
第１チャンバ容積を計算するアルゴリズムの形式は、第１チャンバおよび第２チャンバと２つのチャンバを接続する流体ラインとの熱伝達特性によって決まる可能性がある。均等化中の構造と気体との間の熱伝達量は、均等化中およびその後の第１チャンバ内および第２チャンバ内両方の圧力に影響を与える。均等化中、圧力が高い方のチャンバ内の気体は、他方のチャンバに向かって膨張する。この膨張気体は、より低い温度まで温度が低下し、したがってより低い圧力になる。膨張ガスの温度低下および圧力の喪失は、より高温の構造からの熱伝達によって減速されるかまたは低減する可能性がある。同時に、最初は低圧であるチャンバ内の気体は、均等化中に圧縮される。この圧縮ガスの温度は、圧力とともに上昇する。圧縮ガスの加熱および圧力の上昇は、より低温の構造からの熱伝達によって減速されるかまたは低減する可能性がある。
【０３７５】
構造（チャンバ壁、チャンバ内の固体材料）と気体との間の熱伝達の相対的な重要性は、チャンバの平均水力直径、気体の熱拡散率、および均等化過程の持続時間の関数である。一例では、２つの容積は、膨張過程および圧縮過程を等温であるものとしてモデル化することができるように、圧力均等化中に各チャンバ内で気体温度が一定であるように十分な表面積および熱質量を提供する、フォームまたは他のマトリックス等の熱吸収材料で充填される。別の例では、２つのチャンバは、ごくわずかな熱伝達を提供するようなサイズおよび形状であり、そのため、膨張過程および圧縮過程は、断熱的であるものとしてモデル化することができる。別の例では、制御チャンバ６１７１の形状およびサイズは、測定毎に変化する。充填ストローク後の測定において、制御チャンバ６１７１が小さく、かつ気体のすべてがチャンバ壁６１７０または膜６１４８の比較的近くである場合、気体と構造との間の熱伝達は著しい。送達ストロークの後の測定では、制御チャンバ６１７１は大きくかつ開放しており、そのため、気体の多くが、チャンバ壁６１７０またはダイヤフラム６１４８から比較的隔離され、気体への熱伝達はごくわずかである。部分ストロークの後の測定では、構造と気体との間の熱伝達は著しいが、一定温度を確実にするほど十分ではない。これらのすべての測定において、膨張過程および圧縮過程は、ポリトロープとしてモデル化することができ、熱伝達の相対的な重要性は、測定毎に変化する可能性がある。ポリトロープモデルは、すべての幾何学的形状に対して均等化プロセスを正確にモデル化し、第１チャンバおよび第２チャンバ内の異なるレベルの熱伝達の影響を取り込むことができる。均等化プロセスのより詳細なモデルは、第２チャンバの圧力および容積の知識から第１チャンバの容積をより正確に求める。
【０３７６】
このセクションは、ポリトロープ２チャンバＦＭＳプロセスに対して第１チャンバ６１７１の容積を計算するアルゴリズムについて記載する。第１サブセクションは、容積、圧力源、弁および圧力センサの例示的な配置に対して２容積ＦＭＳまたは２チャンバＦＭＳプロセスについて記載する。次のサブセクションは、＋ＦＭＳプロセスからのデータに対するポリトロープＦＭＳアルゴリズムについて概念的に記載し、その後、圧力データから第１容積を計算する正確な式を提示する。次のサブセクションは、−ＦＭＳプロセスからのデータに対するポリトロープＦＭＳアルゴリズムの概念および式を提示する。最後のサブセクションは、いずれかの式のセットを用いて第１チャンバ６１７１の容積を計算するプロセスを提示する。
【０３７７】
記載されているモデルは、空気圧作動式ダイヤフラムポンプを用いる任意のシステムまたは装置に適用することができる。システムの構成要素は、流体源または流体宛先のいずれかへの弁付き接続部を備えた少なくとも１つのチャンバ入口または出口を有するダイヤフラムポンプと、流体送達または充填のためにポンプチャンバに正圧または負圧を提供する、ダイヤフラムによってポンプチャンバから分離された空気圧制御チャンバであって、既知の容積の基準チャンバと正圧源または負圧源とに対する弁付き接続部を有する空気圧制御チャンバとを含み、コントローラが、システムの弁を制御し、制御チャンバおよび基準チャンバ内の空気圧をモニタリングする。図１０５に、システムの例を概略的に示すが、入口、出口、ならびに流体および空気圧導管および弁の具体的な構成は、この例示から幾分か変更することができる。以下の記述は、例として腹膜透析サイクラおよびポンプカセットを用いるが、本発明は、この特定の適用に決して限定されない。
２チャンバＦＭＳプロセス用のハードウェア
ここで図１０５を参照すると、図１０５は、２チャンバＦＭＳプロセスに関与するサイクラおよびカセット６２４の要素を概略的に提示する。カセット６２４は、２つの液体弁６１９０、６１９２を含み、それらは、液体供給源６１９３および液体出口６１９１に流体的に接続されている。カセット６２４は、可変液体体積ポンプチャンバ６１８１が、制御チャンバ６１７１から可撓性膜６１４８によって分離されている、ダイヤフラムポンプを含む。制御チャンバ６１７１の容積は、膜６１４８およびチャンバ壁６１７０によって画定される。制御チャンバ６１７１は、上述した未知の容積の第１チャンバである。
【０３７８】
制御ライン６２０５もまた接続弁６２１４に通じ、接続弁６２１４は、基準ライン６２０７および基準チャンバ６２１２（たとえば、後述する測定を行うように好適に構成された空間）と連通する。基準チャンバ６２１２は、上述した既知の容積を有する第２チャンバである。基準チャンバ６２１２はまた、大気圧への通気孔６２２６に通じる第２弁６２１６を有する出口ライン６２０８と連通する。別の例では、通気孔６２２６は、１つまたは複数の空気圧ポンプ、圧力センサおよびコントローラによって所望の圧力に制御されるリザーバであり得る。弁６２２０、６２１４および６２１６は、コントローラ６１１００によって独立して制御することができる。
【０３７９】
圧力源６２１０は、ライン６２０９および６２０５を介して制御チャンバ６１７１に選択的に接続される。圧力源６２１０は、１つまたは複数の空気圧ポンプによって、指定された異なる圧力に保持される、１つまたは複数の別個のリザーバを含むことができる。各空気圧ポンプは、コントローラ６１１００により、圧力センサによって測定される各リザーバ内の指定された圧力を維持するように制御することができる。第１弁６２２０が、圧力源６２１０と制御チャンバ６１７１との間の流体接続を制御することができる。コントローラ６１１００は、圧力源６２１０におけるリザーバのうちの１つをライン６２０９に選択的に接続して、圧力センサ６２２２によって測定される制御チャンバ内の圧力を制御することができる。いくつかの例では、コントローラ１１００は、ＡＰＤサイクラにおけるより大きい制御システムの一部であり得る。
【０３８０】
制御チャンバ６１７１は、ライン６２０４を介して制御圧力センサ６２２２に接続されている。ライン６２０３を介して基準チャンバ６２１２に、基準圧力センサ６２２４を接続することができる。圧力センサ６２２２、６２２４は、日本国のフリースケールセミコンダクタ（Ｆｒｅｅｓｃａｌｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓ）製のＭＰＸＨ６２５０Ａ等、絶対圧力を測定する電気機械圧力センサであり得る。制御圧力センサ６２２２および基準圧力センサ６２２４は、コントローラ６１１００に接続されており、コントローラ６１１００は、後続する容積計算のために制御圧力および基準圧力を記録する。別法として、圧力センサ６２２２、６２２４は、周囲圧力に対する制御チャンバおよび基準チャンバ内の圧力を測定する相対圧力センサである場合があり、コントローラ６１１００は、周囲圧力を測定する絶対圧力センサを含むことができる。コントローラ６１１００は、センサ６２２２、６２２４および絶対周囲圧力センサからの相対圧力信号を結合して、制御チャンバ６１７１および基準チャンバ６２１２内の絶対圧力をそれぞれ計算することができる。
【０３８１】
２チャンバＦＭＳプロセスを実行し、制御チャンバ６１７１内および基準チャンバ６２１２内の結果としての圧力を測定して、制御チャンバ６１７１の容積を計算するように、コントローラ６１１００によって、図１０５に示すＦＭＳハードウェアの弁および他の構成要素を制御することができる。コントローラ６１１００は、単一のマイクロプロセッサまたは複数のプロセッサであり得る。一例では、圧力信号は、Ａ−Ｄ基板によって受け取られ、６１１００コントローラに渡される前にバッファリングされる。別の例では、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）が、コントローラ６１１００と弁およびセンサとの間のすべてのＩ／Ｏを処理することができる。別の例では、ＦＰＧＡは、圧力データをフィルタリングし、格納し、かつ／または処理して、制御チャンバの容積を計算することができる。
ＡＰＤサイクラにおける２チャンバＦＭＳプロセス
ここで図１０６における圧力対時間プロットと図１０５の要素とを参照する。例示的な圧送および測定プロセスが、時間に対する制御チャンバ圧力６３００および基準チャンバ圧力６３０２のプロットに記載されている。上述したように、入口弁６１９２を閉鎖し出口弁６１９０を開放した後、チャンバ圧力は、送達ストローク６３３０中に流体をポンプチャンバ６１８１から押し出す正圧弁６３０５に対して制御される。送達ストローク６３３０の終了時、出口流体弁は閉鎖され、＋ＦＭＳプロセスが発生して、制御チャンバ６１７１の容積を測定することができる。別の場所に記載するようなＦＭＳプロセスは、制御チャンバ圧力６３３０をプリチャージ圧力６３０７にすることと、圧力安定化期間６３３８とそれに続く均等化プロセス６３４０を可能にすることから構成することができる。他の例では、制御チャンバ圧力６３３０を、プリチャージ圧力６３０７まで上昇する前に、略大気圧に戻すことができる。均等化プロセス６３４０の終了時、基準チャンバ圧力６３０２および場合によっては制御チャンバ圧力６３００を略大気圧値に戻すことができる。
【０３８２】
充填ストローク６３２０は、入口弁６１９２を開放した後に発生し、制御チャンバ圧力６３００を負圧６３１０にし、一方で、基準チャンバは略大気圧、または測定された一定圧力のままである。負圧は、流体をポンプチャンバ６１８１内に引き込む。充填ストローク６３２０の終了時、入口弁６１９２が閉鎖され、＋ＦＭＳプロセスが発生して、制御チャンバ６１７１の容積を求めることができる。いくつかの実施形態では、＋ＦＭＳプロセスの後に−ＦＭＳプロセスが発生することができる。−ＦＭＳプロセスは、制御チャンバを負圧６３１７にプリチャージして、圧力安定化６３４２および最終的に均等化プロセス６３４５を可能にすることを含むことができる。−ＦＭＳプロセスから求められる制御チャンバ容積を、＋ＦＭＳプロセスから求められる制御チャンバ容積と比較して、ポンプチャンバ６１８１内に、ある体積の空気または気体があるか否かを判断することができる。（たとえば、ポンプチャンバが、ポンプチャンバ剛性壁の上のリブまたはスタンドオフを備えるエアトラップを含む場合、空気は、スタンドオフの間に蓄積する可能性があり、完全可動域にあるダイヤフラムは、スタンドオフによって圧縮することを防止することができ、空気は、＋ＦＭＳプロセスのみでは検出することができない。）一例では、−ＦＭＳプロセスは、送達ストローク６３３０の後に発生する。
【０３８３】
図１０７のフローチャート、図１０５の要素、および図１０８Ａ、図１０８Ｂの圧力対時間プロットを参照することにより、＋ＦＭＳプロセスおよび−ＦＭＳプロセスについてより詳細に記載する。２チャンバＦＭＳプロセスは、ステップ６４１０で開始し、そこでは、膜６１４８の位置が固定される。両液圧弁６１９０、６１９２を閉鎖することにより、膜６１４８の位置を固定することができる。いくつかの例では、液体に気泡が存在する場合、制御チャンバ圧力が変化する際に、膜６１４８の位置は変化する。しかしながら、液圧弁６１９０、６１９２の間の非圧縮液体の体積は固定である。２チャンバＦＭＳプロセスは、概して、膜６１４８の両側の空気または気体の体積を測定し、そのため、膜６１４８の液体側におけるポンプチャンバ６１８１内の気泡は、制御チャンバ６１７１の測定された容積内に含まれる。
【０３８４】
ステップ６４１２において、制御チャンバ６１７１は、接続弁６２１４を閉鎖することにより、基準チャンバ６２１２から流体的に隔離される。そして、ステップ６４１２において、基準チャンバ６２１２および制御チャンバ６１７１は、互いに流体的に隔離される。実施形態では、ステップ６４２４において、第２弁６２１６を開放することにより、基準チャンバ６２１２は通気孔６２２６に接続される。コントローラ６１１００は、基準圧力センサ６２２４が、基準圧力が周囲圧力に達したことを示すまで、第２弁６２１６を開放したまま保持する。別法として、コントローラ６１１００は、基準圧力センサ６２２４によって測定される、基準チャンバ６２１２内の所望の初期基準圧力に達成するように、第２弁６２１６を制御することができる。別法として、接続弁６２１４を閉鎖することができ、ＦＭＳプロセスが開始する前に、第２弁６２１６が開放する。ステップ６４２８において、基準チャンバ６２１２内の所望の圧力が達成されると、第２弁６２１６は閉鎖され、それにより、基準チャンバ６２１２が流体的に隔離される。制御チャンバステップ６４１４および６４１８と同時に発生するように、基準チャンバステップ６４２４および６４２８をプログラムすることができる。
【０３８５】
ステップ６４１４において、制御チャンバ６１７１は、第１弁６２２０を開放することにより制御チャンバ６１７１を圧力源６２１０に接続することによって、所望の圧力に加圧される。コントローラ６１１００は、圧力センサ６２２２によって制御チャンバ６１７１内の圧力をモニタリングし、所望のプリチャージ圧力に達するように第１弁６２２０を制御する。所望のプリチャージ圧力は、基準チャンバ６２１２の初期基準圧力を著しく上回るか、または初期基準圧力を著しく下回ることができる。一例では、制御チャンバ６１７１は、＋ＦＭＳプロセスの場合、基準圧力のおよそ４０ｋＰａ上回る圧力までプリチャージされる。別の例では、制御チャンバ６１７１は、−ＦＭＳプロセスの場合、基準圧力をおよそ４０ｋＰａ下回る圧力までプリチャージされる。他の実施形態では、プリチャージ圧力は、初期基準圧力の１０％〜１８０％の範囲内の任意の圧力であり得る。
【０３８６】
コントローラ６１１００は、ステップ６４１８において第１弁６２２０を閉鎖し、圧力センサ６２２２によって制御チャンバ６１７１内の圧力をモニタリングする。制御チャンバ６１７１内の圧力は、ステップ６４１８の間、気体が制御チャンバ壁６１７０および膜６１４８と熱的に均等化するために、周囲圧力に向かって移動することができる。ステップ６４１８中の圧力の大きい変化は、測定を無効にする空気または液体の漏れを示す場合がある。圧力変化の速度が所定の許容可能な速度を超える場合、２チャンバＦＭＳプロセスを中止することができ、または制御チャンバ６１７１の計算された容積を廃棄することができる。加圧ステップ６４１４からの遅延の後に、圧力変化の速度を検査して、制御チャンバ６１７１内の気体が制御チャンバ６１７１の境界６１７２、６１４８との熱平衡に近づくのを可能にすることができる。一例では、ステップ６４１８中の圧力変化の最大許容可能速度は、１２ｋＰＡ／秒である。圧力変化の速度がこの所定値を超える場合、２チャンバＦＭＳプロセスを中止して再開することができる。別の実施形態では、圧力変化の最大許容可能速度は、計算された制御チャンバ容積の関数であり、すなわち、それに基づいて変化する。一例では、最大許容圧力変化は、２５ｍｌ容積の場合は３ｋＰＡ／秒、２ｍｌ容積の場合は２５ｋＰＡ／秒である。一例では、制御チャンバ６１７１の計算された容積にもたらされる漏れ速度に関わらず、ＦＭＳプロセスを完了するように行うことができる。圧力変化の測定された速度が、計算された制御チャンバ容積に対する許容可能限界を超える場合、計算された容積を廃棄することができ、ＦＭＳプロセスを再開することができる。
【０３８７】
ステップ６４３２において、コントローラ６１１００が、２つのチャンバ間の接続弁６２１４を開放すると、制御チャンバ６１７１および基準チャンバ６２１２は流体的に接続される。コントローラ６１１００は、制御チャンバ６１７１および基準チャンバ６２１２内の圧力が均等化する際、圧力センサ６２２２、６２２４によって、各チャンバ内の圧力をモニタリングする。コントローラ６１１００は、ステップ６４３２において、初期圧力対と均等化の最後における少なくとも１つの圧力対とを記録することができる。圧力対は、およそ同時に記録された、制御圧力センサ６２２２からの信号と、基準圧力センサ６２２４からの信号とを指す。ステップ６４３２は、接続弁６２１４が開放する直線の期間から、制御チャンバ６１７１および基準チャンバ６２１２内の圧力が略等しい時点までおよぶ。
【０３８８】
ステップ６４３６において、２チャンバＦＭＳプロセスは完了し、そこで、記録された圧力の対を用いて、制御チャンバ６１７１の容積が計算される。制御チャンバ６１７１容積の計算については詳細に後述する。
【０３８９】
＋ＦＭＳプロセスは、図１０８Ａにおいて圧力対時間プロットとして概略されている。図１０７におけるステップの参照番号に対応する参照番号が、図１０８Ａにおいてそれらのステップが示される場所を示すために含まれている。制御チャンバ６１７１の圧力は、線６３０２としてプロットされている。基準チャンバの圧力は、線６３０４としてプロットされている。図１０７のステップ６４１０、６４１２、６４２４、６４２８が完了した後に、圧力対時間プロットが開始する。この時点で、基準チャンバ６２１２内の圧力は、所望の基準圧力６３１２にある。制御チャンバ６１７１内の圧力は、任意圧力６３０６で開始し、ステップ６４１４の間、プリチャージ圧力６３１６まで上昇する。任意圧力６３０６は、先の圧送動作の終了時の制御チャンバ６１７１の圧力である可能性がある。別の実施形態では、任意圧力６３０６は大気圧であり得る。ステップ６４１８の間、制御チャンバ圧力６３０２は低下する可能性がある。ステップ６４３２において、制御チャンバ圧力６３０２および基準チャンバ圧力６３０４は、平衡圧力６３２４に向かって均等化する。
【０３９０】
−ＦＭＳプロセスは、図１０８Ｂにおいて圧力対時間プロットとして概略されている。制御チャンバ６１７１（図１０５）の圧力は、線６３０２としてプロットされている。基準チャンバ６３１２（図１０５）の圧力は、線６３０４としてプロットされている。水平時間軸は、図１０７における同じ参照番号で識別されるプロセスステップに対応する期間で分割されている。圧力対時間プロットは、基準チャンバ６２１２内の圧力（線６３０２が所望の基準圧力６３１２であり、制御チャンバ６１７１内の圧力（線６３０４）が任意圧力であるときに開始する。ステップ６４１４の間、制御チャンバ圧力６３０２は、負のプリチャージ圧力６３１７まで低下する。制御チャンバ圧力６３０２は、ステップ６４１８の間、ステップ６４１４の急な膨張によって冷却される気体が制御チャンバ壁６１７２、６１４８によって加熱される際に、上昇する可能性がある。ステップ６４３２において、制御チャンバ圧力６３０２および基準チャンバ圧力６３０４は、平衡圧力６３２４に向かって均等化する。
ポリトロープ＋ＦＭＳアルゴリズム
ここで図１０５を参照すると、例示の目的で、均等化プロセスは、３つの別個の構造、すなわち制御チャンバ６１７１、基準チャンバ６２１２、および２つのチャンバ６１７１、６２１２を接続するマニホールド通路６２０４、６２０５、６２０７、６２０９の流体容積を含む。一例では、各構造は、著しく異なる水力直径を有し、したがって、構造と気体との間の異なるレベルの熱伝達を有する。この例では、基準チャンバ６２１２は、水力直径が３．３ｃｍであるおよそ立方形状を有している。およそ３０マイクロ秒の均等化プロセス中の熱伝達は極めてわずかであり、基準チャンバ６２１２容積内の気体は、断熱的に圧縮される可能性があり、そのようにモデル化することができる。対照的に、例示的な構造では、マニホールド通路６２０４、６２０５、６２０７、６２０９は、およそ０．２ｃｍの水力直径を有し、それは、基準チャンバ６２１２容積の水力直径の約１５分の１である。マニホールド通路６２０４、６２０５、６２０７、６２０９内の熱伝達は高く、これらの通路６２０４、６２０５、６２０７、６２０９を通過する気体は、およそマニホールド壁の温度で等温的に圧縮または膨張する可能性がより高い。この例での制御チャンバ６１７１の水力直径は、充填ストロークの終了時にポンピングチャンバ６１８１が液体で満杯であり、かつ制御チャンバ６１７１が最小容積であるとき、およそ０．１ｃｍの最小の値を有する。この例での制御チャンバ６１７１の水力直径は、ポンピングチャンバ６１８１が液体を送達し、制御チャンバ６１７１が最大容積であるとき、およそ２．８ｃｍの最大値を有する。制御チャンバ６１７１内の気体の膨張は、制御チャンバ６１７１のサイズによって変化するポリトロープ係数によってより適切にモデル化することができる。制御チャンバ６１７１容積が最小であり、かつ膨張過程が略等温的となる場合、ポリトロープ係数はおよそ１に設定することができる。制御チャンバ６１７１が最大であり、かつ膨張過程が略断熱的である場合、ポリトロープ係数は、およそ比熱比（ｃｐ／ｃｖ）に設定することができ、それは、空気の場合は１．４に等しい。部分ストローク時の２チャンバＦＭＳ測定の場合、膨張過程は、著しい熱伝達をともなって発生するが、それは等温的であるほど十分ではない。部分ストローク時の測定の場合、ポリトロープ係数は、１〜１．４の値に設定することができる。制御チャンバ６１７１の容積がこの解析の未知の量であるため、制御チャンバ６１７１に対するポリトロープ係数は、制御チャンバ６１７１容積の推定値に基づくことができる。
【０３９１】
ここで図１０９Ａを参照すると、制御チャンバ６５１０、基準チャンバ６５２０およびマニホールドライン６５３０、６５３１の構造内の気体は、構造６５１０、６５２０、６５３０、６５３１を通して混合しないが、膨張し、収縮しかつ移動する３つの気体質量６５１２、６５３２、６５２２としてモデル化することができる。概念的に、モデル化の目的で、これらの質量６５１２、６５３２、６５２２は、各々、移動し、サイズを変更し、構造とエネルギーを交換することができる閉鎖系であるが、質量は、閉鎖系に入ることも閉鎖系から出ることもできない。閉鎖系モデルは、熱力学および流体力学において十分に理解される概念である。これらの質量はまた、制御チャンバ系５６１２、基準チャンバ系６５２２およびマニホールドまたは相互接続ライン系６５３２と呼ぶことも可能である。
【０３９２】
３つの質量６５１２、６５３２、６５２２の熱力学的モデルに基づいて、測定された制御チャンバ６５１０および基準チャンバ６５２０の圧力から、制御チャンバ６５１０の容積を計算することができる。制御チャンバ質量または気体６５１２は、均等化プロセスの終了時に制御チャンバ６５１０を占有する気体である。基準チャンバ気体６５２２は、均等化プロセスの開始時に基準チャンバ６５２０を占有する気体である。マニホールド気体６５３２は、制御チャンバ気体と基準チャンバとの間の接続導管を含む、制御チャンバ気体６５１２と基準チャンバ気体６５２２との間の構造の平衡状態を満たす。
【０３９３】
そして、３つの閉鎖系に対する初期状態、圧力対、熱伝達想定、および一定総容積の制約から、３つの閉鎖系６５１２、６５３２、６５２２の容積および温度を計算することができる。圧力均等化は、各容積６５１０、６５２０、６５３０、６５３１に対する異なるポリトロープ係数を用いて、各々における熱伝達の相対的重要性を取り込むことによってモデル化することができる。３つの系６５１２、６５３２、６５２２に対する理想気体およびポリトロープ過程式を結合し配列して、制御チャンバ６５１０の容積を計算することができる。以下の段落は、ＦＭＳプロセスの圧力均等化ステップ（図１０７および図１０８Ａの６４３２を参照）中に測定された圧力に基づく制御チャンバ６５１０容積の計算を可能にする式の１つまたは複数のセットの導出について記載する。
＋ＦＭＳに対する閉鎖系の説明
図１０９Ａにおける上方の像は、＋ＦＭＳプロセスにおける圧力均等化の開始時の３つの閉鎖系６５１２、６５３２、６５２２の位置を提示する。下方の像は、圧力均等化の終了時の３つの閉鎖系６５１２、６５３２、６５２２の位置を提示する。均等化プロセス中、閉鎖系６５１２、６５３２、６５２２の位置は、図１０９Ａに提示する２つの極値の間にある。例として、制御チャンバ系６５１２および基準チャンバ系６５２２のいずれも、それらのそれぞれの構造を満たさない。以下の段落は、閉鎖系６５１２、６５３２、６５２２をより詳細に提示する。
【０３９４】
制御チャンバ気体系６５１２は、圧力均等化後に制御チャンバ６５１０を充填する気体である。圧力均等化の前、制御チャンバ気体系６５１２は、最終均等化圧力より高く、したがって制御チャンバ６５１０全体を占有しない、プリチャージ圧力に圧縮される。制御チャンバ気体系６５１２は、＋ＦＭＳプロセスの圧力均等化の間、ポリトロープ過程において膨張しているものとしてモデル化することができ、そこでは、圧力および容積は、以下の式によって関連づけられる。
【０３９５】
ｐｆＶｃｃｎＣＣ＝定数
式中、ｐｆは均等化圧力であり、Ｖｃｃは制御チャンバ６５１０の容積であり、ｎＣＣは制御チャンバ６５１０に対するポリトロープ係数である。
【０３９６】
基準気体系６５２２は、均等化前の基準容積６５２０全体を占有する気体である。基準気体系６５２２は、制御チャンバ６５１０内のより高い圧力の気体が膨張し、マニホールド気体系６５３２を基準チャンバ６５２０内に押し込む際に、圧縮される。図９３に示す一例では、（図９３において１７４として示す）基準チャンバは、圧力均等化の間の圧縮過程または膨張過程を断熱的としてモデル化することができるように十分に開放しているかまたは内部特徴／要素がない。この場合、ポリトロープ係数（ｎ）は、およそチャンバ内に存在する気体の比熱比に等しく設定することができる。基準チャンバ気体６５２２の圧力および容積は、以下の式によって関連づけられる。
【０３９７】
ｐＲ０ＶＲｅｆｎＲ＝定数
式中、ｐＲ０は初期基準圧力であり、ＶＲｅｆは基準チャンバの容積であり、ｎＲは、基準チャンバ内の気体に対する比熱比である（ｎＲ＝１．４空気）。別の例では、チャンバ６５２０が、近等温膨張を提供する、連続気泡フォーム、ワイヤメッシュ、粒子等の熱吸収材料で少なくとも部分的に充填されている場合、基準チャンバに対するポリトロープ係数（ｎＲ）は、およそ１．０の値を有する可能性がある。
【０３９８】
＋ＦＭＳプロセスでは、導管またはマニホールド気体系６５３２は、均等化の前に、相互接続容積６５３０、６５３１および制御チャンバ６５１０の一部６５３４の容積すべてを占有する。均等化後、導管気体系６５３２は、相互接続容積６５３０、６５３１および基準容積６５２０の一部を占有する。相互接続容積６５３０の弁６５４０の制御チャンバ側に存在する導管気体系６５３２の部分には、本明細書では、６５３３と表記されている。相互接続容積６５３１の弁６５４０の基準チャンバ側に存在する導管気体系６５３２の部分は、６５３５と称する。均等化前に制御チャンバ６５１０内に存在する導管気体系６５３２の部分には、本明細書では、６５３４と表記されている。均等化後に基準チャンバ６５２０内に存在する導管気体系６５３２の部分は、６５３６と称する。
【０３９９】
一例では、相互接続容積６５３０および６５３１は、狭い通路である可能性があり、それは、高い熱伝達を提供し、かつ容積６５３０および６５３１内の導管気体系６５３２が通路の固体の境界または壁の温度に近いことを確実にする。相互接続容積６５３０、６５３１またはマニホールド通路を包囲する構造の温度は、本明細書では壁温度（Ｔｗ）と呼ぶ。別の例では、容積６５３０、６５３１内の導管気体系６５３２の温度は、一部には、壁温度の関数である。制御チャンバ６５３４内の導管またはマニホールド気体系の部分は、制御チャンバ気体系６５１２と同じ温度でモデル化することができる。導管気体系６５３４の制御チャンバ部分は、制御チャンバ気体系６５１２と同じように膨張し、制御チャンバ気体系６５１２と同じ温度を有するものと考えることができる。基準チャンバ６５３６内のラインまたはマニホールド気体系の部分は、一部には壁温度の関数である温度によってモデル化することができる。別の例では、導管気体系６５３６の基準チャンバ部分は、基準チャンバ６５２０の境界と熱的に相互作用しないものとしてモデル化することができ、それにより、導管気体系部分６５３６の温度は、壁温度および基準チャンバ６５２０圧力の関数である。
【０４００】
このセクションにおける式は、以下の命名法を使用する。
変数
γ：比熱比
ｎ：ポリトロープ係数
ｐ：圧力
Ｖ：容積
Ｔ：温度
上付き文字：
ｎ：ポリトロープ係数
ｎＣＣ：制御チャンバに対するポリトロープ係数
ｎＲ：基準チャンバに対するポリトロープ係数
下付き文字：
ｃ：制御チャンバ系
ＣＣ：物理的制御チャンバ
ｆ：均等化の終了時の値
ｉ：ｉ番目の値
ＩＣ：物理的相互接続容積またはマニホールド通路
ＩＣ＿Ｒ：弁の基準チャンバ側における物理的相互接続容積
ＩＣ＿ＣＣ：弁の制御チャンバ側における物理的相互接続容積
ｌ：ラインまたは相互接続／マニホールド系
０：均等化の開始時の値
ｐｍｐ：ポンプ
ｒ：基準系
Ｒｅｆ：物理的基準チャンバ
ｗ：相互接続容積の壁
制御チャンバ６５１０に対する式は、図１０９Ａにおける３つの別個の質量系の概念的モデルから、制御チャンバ質量６５１０、基準チャンバ質量６５２０および相互接続容積質量６５３０、６５３１の総容積が一定であると理解することにより、導出することができる。この関係は、以下のように、圧力均等化の開始から終了まで各ｉ番目の値のセットに対してゼロである各閉鎖系６５１２、６５２２、６５３２の容積変化の和として表すことができる。
０＝制御チャンバ質量の容積変化＋相互接続質量の容積変化＋基準チャンバ質量の容積変化
０＝ΔＶｃｉ＋ΔＶｒｉ＋ΔＶｌｉ            （１３）
式中、ΔＶｃｉ、ΔＶｒｉ、ΔＶｌｉのｉ番目の値は、同じ時点におけるこれらの値を表す。ポリトロープ過程および理想気体の法則の圧力／容積関係に基づいて、制御チャンバ気体系の容積変化（ΔＶｃｉ）、基準気体系の容積変化（ΔＶｒｉ）および導管気体系の容積変化（ΔＶｌｉ）に対して、式を展開することができる。制御チャンバ気体系６５１２のｉ番目の容積変化に対する式は、制御チャンバ質量６５１２のｉ番目の容積から均等化の開始時における制御チャンバ質量６５１２の容積を減じた値に等しい。時点ｉにおける制御チャンバ質量６５１２の容積は、以下のように、制御チャンバ６５１０の容積に、時点ｉにおける制御チャンバ６５１０圧力に対する最終制御チャンバ６５１０圧力の比を１／制御チャンバ６５１０のポリトロープ係数で累乗した値を乗じることから計算される。
制御チャンバ質量の現容積変化＝制御チャンバ質量の現容積−制御チャンバ質量の初期容積
【０４０１】
【数４】
2020179186.tif 000006
【０４０２】
基準気体系容積変化（ΔＶｒ）に対する式は、ポリトロープ過程に対する圧力／容積関係から導出される。基準チャンバ気体系６５２２のｉ番目の質量変化に対する式は、基準チャンバ質量６５２２のｉ番目の容積から均等化の開始時の基準チャンバ質量６５２２の容積を減じた値に等しい。時点ｉにおける基準チャンバ質量６５２０の容積は、以下のように、基準チャンバ６５２０の構造上の容積に、時点ｉにおける基準チャンバ６５２０圧力に対する初期基準チャンバ６５２０圧力の比を１／基準チャンバ６５２０のポリトロープ係数で累乗した値を乗じることから計算される。
基準チャンバ質量の現容積変化＝基準チャンバ質量の現容積−基準チャンバ質量の初期容積
【０４０３】
【数５】
2020179186.tif 000007
【０４０４】
相互接続気体系６５３２の容積変化（ΔＶｌ）に対する式は、系の一定質量気体から導出される（Ｖ＊ρ＝一定）。導管気体系６５３２のｉ番目の容積変化に対する式は、系の現質量から相互接続気体系６５３２の最初の容積を減じた値に等しい。相互接続またはライン気体系６５３２の現容積は、初期質量に、系の現密度に対する初期密度の比を乗じたものである。相互接続気体系６５３２の初期容積は、以下のように、図１０９Ａの上方の像に描かれている容積６５３４、６５３３および６５３５の和である。
相互接続質量の現容積変化＝相互接続質量の現容積＋相互接続質量の初期容積
【０４０５】
【数６】
2020179186.tif 000008
【０４０６】
密度項ρｌ０、ρｌｉは、均等化の開始時および均等化の間のいずれかの時点ｉでの導管気体系における気体の平均密度である。導管気体系６５３２は、異なる温度および圧力としての気体を含む。導管気体系６５３２は、６５３４と表記されている容積内の制御チャンバ６５１０内の容積内の気体と、６５３３と表記されている弁６５４０の制御チャンバ側のマニホールド通路内の気体と、６５３５と表記されている弁６５４０の基準チャンバ側におけるマニホールド通路内の気体と、６５３６と表記されている基準チャンバ内の気体とを含む。
【０４０７】
これらの４つの式を結合して、以下のように、圧力均等化の開始時における測定された圧力の対（ＰＣＣ  ０、ＰＲｅｆ  ０）と、均等化中の任意の時点での測定された圧力の対（ＰＣＣ  ｉ，ＰＲｅｆ  ｉ）と、均等化のおよそ終了時における制御チャンバ６５１０圧力（ＰＣＣｆ）と、基準チャンバの一定容積（ＶＲｅｆ）および相互接続容積（ＶＩＣ）との関数として、制御チャンバ６５１０の容積（ＶＣＣ）に対する式を展開することができる。
【０４０８】
【数７】
2020179186.tif 000009
【０４０９】
式中、マニホールドまたはライン系６５３２の密度（ρｌ  ０、ρｌ  ｉ）は、後述するように関連する温度とともに、初期圧力対（ＰＣＣ  ０、ＰＲｅｆ  ０）および均等化中の任意の圧力対（ＰＣＣ  ｉ，ＰＲｅｆ  ｉ）を用いて評価される。
【０４１０】
式（１６）における導管気体系の密度（ρｌ  ０、ρｌ  ｉ）は、各物理的容積（すなわち、制御チャンバ６５１０、基準チャンバ６５２０および相互接続容積６５３０、６５３１）に対して容積−加重平均密度から計算することができる。
【０４１１】
【数８】
2020179186.tif 000010
【０４１２】
式中、Ｒは空気に対する普遍気体定数であり、温度ＴＩＣ＿ＣＣ、ＴＩＣ＿Ｒ、Ｔｌｒは、一部には、相互接続容積壁の温度の関数であり得る。別の例では、温度ＴＩＣ＿ＣＣ、ＴＩＣ＿Ｒ、Ｔｌｒは、一部には相互接続容積壁の温度および制御チャンバの気体温度（ＴＣＣｉ）の関数であり得る。別の例では、温度ＴＩＣ＿ＣＣ、ＴＩＣ＿Ｒ、Ｔｌｒは、相互接続壁温度（Ｔｗ）であり得る。別の例では、温度は、制御チャンバ温度（ＴＣＣｉ）であり得る。ΔＶｒｉの値は、式（１４）から計算される。ΔＶｃｆ−ΔＶｃｉの値は、６５３４の容積であり、以下のように計算される。
【０４１３】
【数９】
2020179186.tif 000011
【０４１４】
圧力均等化の前の導管気体系６５３２の密度は、各物理的容積（すなわち、制御チャンバ６５１０および相互接続容積６５３０、６５３１）に対する容積−加重平均密度である（１８）と同様の式から計算することができる。
【０４１５】
【数１０】
2020179186.tif 000012
【０４１６】
式（１８）で使用された制御チャンバ気体系容積の変化（ΔＶｃｆ）は、以下のように、制御チャンバ６５１０の物理的容積に、量１から、初期制御チャンバ圧力に対する最終制御チャンバ圧力の比に１／制御チャンバのポリトロープ係数を乗算した値を減じた値を乗じることから計算される。
【０４１７】
【数１１】
2020179186.tif 000013
【０４１８】
密度比（ρｌ  ０／ρｌ  ｆ）が圧力比（Ｐｌ  ０／Ｐｌ  ｆ）に等しいように、導管気体系６５３２に対する一定温度を想定することにより、制御チャンバ６５１０容積の推定値を導出することができる。推定をさらに簡略化するために、ポリトロープ係数の代わりに、比熱比（γ）が用いられる。このより簡略化した式では、制御チャンバ６５１０容積は、圧力均等化の開始時の測定された圧力対（ＰＣＣ  ０、ＰＲｅｆ  ０）および均等化の終了時の測定された圧力対（ＰＣＣ  ｆ、ＰＲｅｆ  ｆ）と、基準チャンバの一定容積（ＶＲｅｆ）および相互接続容積（ＶＩＣ）との関数である。
【０４１９】
【数１２】
2020179186.tif 000014
【０４２０】
３つの閉鎖系６５１２、６５２２、６５３２内の気体は、理想気体としてモデル化することができ、そのため、以下のように、初期状態および新たな圧力または容積から温度を求めることができる。
【０４２１】
【数１３】
2020179186.tif 000015
【０４２２】
制御チャンバ内の気体の初期温度（ＴＣＣ０）は、相互接続容積壁の温度と、プリチャージ圧力６３１６（図１０８Ａ）と、プリチャージの直前の制御チャンバ６５１０内の圧力６３０６とから計算することができる。制御容積内のガスのプリチャージ圧力への圧縮は、ポリトロープ過程としてかつ式（２３）における理想気体の法則を用いてモデル化することができる。プリチャージの前の制御チャンバ６５１０圧力６３０６は、本明細書では圧送圧力（Ｐｐｍｐ）と呼ぶ。
【０４２３】
【数１４】
2020179186.tif 000016
【０４２４】
膨張中の第ｉステップにおける制御チャンバ６５１０内の気体の温度（ＴＣＣｉ）は、以下のように、式（２３）を用いて、初期制御チャンバ６５１０温度と、プリチャージ圧力６３１６（図１０８Ａ）と、ｉ番目の制御チャンバ６５１０圧力（ＰＣＣｉ）とから計算することができる。
【０４２５】
【数１５】
2020179186.tif 000017
【０４２６】
式１４、１７、１９、２１、２５で使用される制御チャンバ気体系に対するポリトロープ係数の値（ｎＣＣ）は、制御チャンバ６５１０の容積によって変化し、小さい容積に対するおよそ１から大きい容積に対するおよそ比熱比までの範囲であり得る。空気および主に二原子分子の他の系に対する比熱比は、１．４である。一例では、（＋ＦＭＳの場合の）ｎＣＣの値は、以下のように、推定された制御チャンバ容積（式２２）の関数として表すことができる。
【０４２７】
ｎＣＣ＝１．４−３．４１９×１０−５（２３．５６−ＶＣＣＥｓｔ）３．０７４  （２６）
制御チャンバの容積（ＶＣＣ）とポリトロープ係数（ｎＣＣ）との関係を求める方法については、以下のセクションに記載する。
ポリトロープ−ＦＭＳアルゴリズム
上述した＋ＦＭＳアルゴリズムに類似する−ＦＭＳアルゴリズムを展開して、図１０５における制御チャンバ６１７１の容積を−ＦＭＳプロセスに対する制御チャンバ６１７１および基準チャンバ６２１２の圧力から計算することができる。−ＦＭＳプロセスでは、第１チャンバ（たとえば、６１７１）は、既知の第２チャンバ（たとえば、６２１２）より低い圧力にプリチャージされる。
【０４２８】
ここで図１０９Ｂを参照すると、制御チャンバ６５１０、基準チャンバ６５２０およびマニホールドライン６５３０、６５３１の構造内の気体は、構造６５１０、６５２０、６５３０、６５３１を通して混合しないが、膨張し、収縮しかつ移動する３つの気体質量６５１２、６５３２、６５２２としてモデル化することができる。３つの質量６５１２、６５２２、６５３２の熱力学的モデルに基づいて、測定された制御チャンバ６５１０および基準チャンバ６５２０の圧力から、制御チャンバ６５１０の容積を計算することができる。−ＦＭＳアルゴリズムでは、制御チャンバ質量６５１２は、均等化プロセスの開始時に制御チャンバ６５１０を占有する気体である。基準チャンバ質量６５２２は、均等化プロセスの終了時に基準チャンバ６５２０を占有する気体である。マニホールド気体６５３２は、制御チャンバと基準チャンバとの間の接続導管を含む、制御チャンバ気体６５１２と基準チャンバ気体６５２２との間の構造の平衡状態を満たす。
【０４２９】
そして、３つの概念的閉鎖系６５１２、６５３２、６５２２の容積および温度を、３つの閉鎖系６５１２、６５３２、６５２２に対する初期状態、圧力対、熱伝達想定および一定総容積の制約から計算することができる。圧力均等化は、各容積６５１０、６５２０、６５３０、６５３１に対する異なるポリトロープ係数を用いて、各々における熱伝達の相対的重要性を取り込むことによってモデル化することができる。３つの系６５１２、６５２２、６５３２に対する恒量、理想気体およびポリトロープ過程式を結合し配列して、制御チャンバ６５１０の容積を計算することができる。以下の段落は、−ＦＭＳプロセスの圧力均等化ステップ中に測定された圧力に基づく制御チャンバ６５１０容積の計算を可能にする式の１つまたは複数のセットの導出について記載する。
−ＦＭＳに対する閉鎖系の説明
図１０９Ｂにおける上方の像は、−ＦＭＳプロセスにおける圧力均等化の開始時の３つの閉鎖系６５１２、６５２２、６５３２の位置を提示する。下方の像は、圧力均等化の終了時の３つの閉鎖系６５１２、６５２２、６５３２の位置を提示する。均等化プロセス中、閉鎖系６５１２、６５２２、６５３２の位置は、図１０９Ｂに提示する２つの極値の間にある。例として、制御チャンバ系６５１２および基準チャンバ系６５２２のいずれも、それらのそれぞれの構造を満たさない。以下の段落は、閉鎖系をより詳細に提示する。
【０４３０】
−ＦＭＳアルゴリズムにおける制御チャンバ気体系６５１２は、圧力均等化前に制御チャンバ６５１０を充填する気体である。圧力均等化中、最初に高い方の圧力基準チャンバ気体系６５２２が、膨張し、マニホールド気体系６５３２を制御チャンバ６５１０内に押し込む際、制御チャンバ気体系６５１２は圧縮される。制御チャンバ気体系６５１２は、−ＦＭＳプロセスの圧力均等化中、ポリトロープ圧縮によってモデル化することができ、そこでは、圧力および容積は、以下の式によって関連づけられる。
【０４３１】
ｐ０ＶｃｃｎＣＣ＝定数
式中、ｐ０は制御チャンバ６５１０内の初期圧力であり、Ｖｃｃは制御チャンバ６５１０の容積であり、ｎＣＣは制御チャンバ６５１０に対するポリトロープ係数である。
【０４３２】
−ＦＭＳアルゴリズムにおける基準気体系６５２２は、均等化後の基準容積６５２０全体を占有する気体である。基準気体系６５２２は、均等化中、基準チャンバ６５２０内のより高い圧力の気体が、マニホールド気体系６５３２を基準チャンバ６５２０から押し出して制御チャンバ６５１０に向かわせる際、膨張する。図９３に示す一例では、（図９３において１７４と表記されている）基準チャンバは、圧力均等化中の圧縮または膨張過程を断熱的としてモデル化することができるように十分に開放しているかまたは内部特徴／要素がなく、そのため、ポリトロープ係数（ｎＲ）は、およそチャンバ内に存在する気体の比熱比に等しく設定することができる。基準チャンバ気体６５２２の圧力および容積は、以下の式によって関連づけられる。
【０４３３】
ｐＲ０ＶＲｅｆｎＲ＝定数
式中、ｐＲ０は初期基準圧力であり、ＶＲｅｆは基準チャンバの容積であり、ｎＲは、基準チャンバに対する比熱比である（ｎＲ＝１．４空気）。別の例では、基準チャンバ６５２０が、近等温膨張を提供する、連続気泡フォーム、ワイヤメッシュ、粒子等の熱吸収材料で充填されている場合、基準チャンバに対するポリトロープ係数（ｎＲ）は、およそ１．０の値を有する可能性がある。
【０４３４】
−ＦＭＳプロセスでは、導管またはマニホールド気体系６５３２は、均等化の前に、相互接続容積６５３０、６５３１および基準チャンバ６５２０の一部６５３６の容積すべてを占有する。均等化後、導管気体系６５３２は、相互接続容積６５３０、６５３１および制御チャンバ６５１０の一部６５３４を占有する。相互接続容積６５３０の弁６５４０の制御チャンバ側に存在する導管気体系６５３２の部分には、本明細書では、６５３３と表記されている。相互接続容積６５３１の弁６５４０の基準チャンバ側に存在する導管気体系６５３２の部分は、６５３５と称する。制御チャンバ６５１０内に存在する導管気体系６５３２の部分には、本明細書では、６５３４と表記されている。基準チャンバ６５２０内に存在する導管気体系６５３２の部分は、６５３６と称する。
【０４３５】
一例では、相互接続容積６５３０および６５３１は、狭い通路である可能性があり、それは、高い熱伝達を提供し、容積６５３０および６５３１内の導管気体系６５３２が通路の固体の境界または壁の温度に近いことを確実にする。相互接続容積６５３０、６５３１またはマニホールド通路を包囲する構造の温度は、本明細書では壁温度（Ｔｗ）と呼ぶ。別の例では、容積６５３０、６５３１内の導管気体系６５３２の温度は、一部には壁温度の関数である。制御チャンバ６５３４内の導管気体系の部分は、制御チャンバ気体系６５１２と同じ温度でモデル化することができる。導管気体系６５３４の制御チャンバ部分は、制御チャンバ気体系６５１２と同じように膨張し、制御チャンバ気体系６５１２と同じ温度を有するものと考えることができる。基準チャンバ６５３６内のラインまたはマニホールド気体系の部分は、一部には壁温度の関数である温度によってモデル化することができる。別の例では、導管気体系６５３６の基準チャンバ部分は、基準チャンバ６５２０の境界と熱的に相互作用しないものとしてモデル化することができ、それにより、基準チャンバにおける導管気体系部分６５３６の温度は、壁温度および基準チャンバ６５２０圧力の関数である。
【０４３６】
このセクションにおける式は、以下の命名法を使用する。
変数
γ：比熱比
ｎ：ポリトロープ係数
ｐ：圧力
Ｖ：容積
Ｔ：温度
上付き文字：
ｎ：ポリトロープ係数
ｎＣＣ：制御チャンバに対するポリトロープ係数
ｎＲ：基準チャンバに対するポリトロープ係数
下付き文字：
ｃ：制御チャンバ系
ＣＣ：物理的制御チャンバ
ｆ：均等化の終了時の値
ｉ：ｉ番目の値
ＩＣ：物理的相互接続容積またはマニホールド通路
ＩＣ＿Ｒ：弁の基準チャンバ側における物理的相互接続容積
ＩＣ＿ＣＣ：弁の制御チャンバ側における物理的相互接続容積
ｌ：ラインまたはマニホールド／相互接続系
０：均等化の開始時の値
ｐｍｐ：ポンプ
ｒ：基準系
Ｒｅｆ：物理的基準チャンバ
ｗ：相互接続容積の壁温度
制御チャンバ６５１０に対する式は、図１０９Ｂにおける３つの別個の質量系の概念的モデルから、制御チャンバ質量６５１２、基準チャンバ質量６５２２および相互接続容積質量６５３２の総容積が一定であると理解することにより、導出することができる。この関係は、以下のように、圧力均等化の開始から終了まで各ｉ番目の値のセットに対してゼロである各閉鎖系６５１２、６５２２、６５３２の容積変化の和として表すことができる。
０＝制御チャンバ質量の容積変化＋相互接続質量の容積変化＋基準チャンバ質量の容積変化
０＝ΔＶｃｉ＋ΔＶｒｉ＋ΔＶｌｉ            （１３）
式中、ΔＶｃｉ、ΔＶｒｉ、ΔＶｌｉのｉ番目の値は、同じ時点におけるこれらの値を表す。ポリトロープ過程および理想気体の法則の圧力／容積関係に基づいて、制御チャンバ気体系の容積変化（ΔＶｃｉ）、基準気体系の容積変化（ΔＶｒｉ）および導管気体系の容積変化（ΔＶｌｉ）に対して、式を展開することができる。制御チャンバ気体系６５１２のｉ番目の容積変化に対する式は、制御チャンバ質量６５１２のｉ番目の容積から均等化の開始時における制御チャンバ質量６５１２の容積を減じた値に等しい。時点ｉにおける制御チャンバ質量６５１２の容積は、以下のように、制御チャンバ６５１０の容積に、時点ｉにおける制御チャンバ６５１０圧力に対する最終制御チャンバ６５１０圧力の比を１／制御チャンバ６５１０のポリトロープ係数で累乗した値を乗じることから計算される。
制御チャンバ質量の現容積変化＝制御チャンバ質量の現容積−制御チャンバ質量の初期容積
【０４３７】
【数１６】
2020179186.tif 000018
【０４３８】
基準気体系容積変化（ΔＶｒ）に対する式は、ポリトロープ過程に対する圧力／容積関係から導出される。基準チャンバ気体系６５２２のｉ番目の質量変化に対する式は、基準チャンバ質量６５２２のｉ番目の容積から均等化の開始時の基準チャンバ質量６５２２の容積を減じた値に等しい。時点ｉにおける基準チャンバ質量６５２０の容積は、以下のように、基準チャンバ６５２０の構造上の容積に、時点ｉにおける基準チャンバ６５２０圧力に対する初期基準チャンバ６５２０圧力の比を１／基準チャンバ６５２０のポリトロープ係数で累乗した値を乗じることから計算される。
基準チャンバ質量の現容積変化＝基準チャンバ質量の現容積＋基準チャンバ質量の初期容積
【０４３９】
【数１７】
2020179186.tif 000019
【０４４０】
相互接続気体系６５３２の容積変化（ΔＶｌ）に対する式は、系の一定質量気体から導出される（Ｖ＊ρ＝一定）。導管またはマニホールド気体系６５３２のｉ番目の質量変化に対する式は、系６５３２の現質量から系６５３２の最初の質量を減じた値に等しい。相互接続またはマニホールド気体系６５３２の現質量は、初期質量に、系６５３２の現密度に対する初期密度の比を乗じたものである。相互接続気体系６５３２の初期容積は、以下のように、図１０９Ｂに描かれている容積６５３４、６５３３および６５３５の和である。
相互接続質量の現容積変化＝相互接続質量の現容積＋相互接続質量の初期容積
【０４４１】
【数１８】
2020179186.tif 000020
【０４４２】
密度項ρｌ０、ρｌｉは、均等化の開始時および均等化中のいずれかの時点ｉでの導管気体系における気体の平均密度である。導管気体系６５３２は、異なる温度および圧力としての気体を含む。導管気体系６５３２は、６５３４と表記されている容積内の制御チャンバ６５１０内の容積内の気体と、６５３３と表記されている弁６５４０の制御チャンバ側のマニホールド通路内の気体と、６５３５と表記されている弁６５４０の基準チャンバ側におけるマニホールド通路内の気体と、６５３６と表記されている基準チャンバ内の気体とを含む。
【０４４３】
これらの４つの式を結合して、以下のように、圧力均等化の開始時における測定された圧力の対（ＰＣＣ  ０、ＰＲｅｆ  ０）と、均等化中の任意の時点での測定された圧力の対（ＰＣＣ  ｉ，ＰＲｅｆ  ｉ）と、均等化のおよそ終了時における基準チャンバ６５２０圧力（ＰＲｅｆ  ｆ）と、基準チャンバの一定容積（ＶＲｅｆ）および相互接続容積（ＶＩＣ）との関数である、制御チャンバ６５１０の容積（ＶＣＣ）に対する式を展開することができる。
【０４４４】
【数１９】
2020179186.tif 000021
【０４４５】
式中、ライン系６５３２の密度（ρｌ  ０、ρｌ  ｉ）は、後述するように関連する温度とともに、初期圧力対（ＰＣＣ  ０、ＰＲｅｆ  ０）および均等化中の任意の圧力対（ＰＣＣ  ｉ，ＰＲｅｆ  ｉ）を用いて評価される。
【０４４６】
式（２９）における導管気体系の密度（ρｌ  ０、ρｌ  ｉ）は、各物理的容積（すなわち、制御チャンバ６５１０、基準チャンバ６５２０および相互接続容積６５３０、６５３１）に対して容積−加重平均密度から計算することができる。
【０４４７】
【数２０】
2020179186.tif 000022
【０４４８】
式中、Ｒは空気に対する普遍気体定数であり、温度ＴＩＣ＿ＣＣ、ＴＩＣ＿Ｒ、ＴｌＣは、一部には相互接続容積壁の温度の関数であり得る。別の例では、温度ＴＩＣ＿ＣＣ、ＴＩＣ＿Ｒ、ＴｌＣｒは、一部には相互接続容積壁の温度および基準チャンバの気体温度（ＴＲｅｆｉ）の関数であり得る。別の例では、温度ＴＩＣ＿ＣＣ、ＴＩＣ＿Ｒ、ＴｌＣは、相互接続壁温度（Ｔｗ）であり得る。別の例では、温度は、基準チャンバ温度（ＴＲｅｆ  ｉ）であり得る。
【０４４９】
式（３１）に対するΔＶｃｆの値は、式（２７）から計算され、最終制御チャンバ圧力（ＰＣＣｆ）はＰＣＣｉに使用され、ＶＣＣ  ＥｓｔはＶＣＣに使用される。
式（３１）に対するΔＶｒｉの値は、式（２８）から計算される。
【０４５０】
圧力均等化の前の導管気体系６５３２の密度は、各物理的容積（すなわち、制御チャンバ６５１０および相互接続容積６５３０、６５３１）に対する容積−加重平均密度である式（３１）と同様の式から計算することができる。
【０４５１】
【数２１】
2020179186.tif 000023
【０４５２】
密度比（ρｌ  ０／ρｌ  ｆ）が圧力比（Ｐｌ  ０／Ｐｌ  ｆ）に等しいように、導管またはマニホールド気体系６５３２に対する一定温度を想定することにより、制御チャンバ６５１０容積の推定値を導出することができる。推定をさらに簡略化するために、ポリトロープ係数の代わりに、比熱比（γ）が用いられる。このより簡略化した式では、−ＦＭＳプロセスにおける制御チャンバの容積（ＶＣＣ）は、３つの圧力（すなわち、圧力均等化の開始時の測定された圧力対（ＰＣＣ  ０、ＰＲｅｆ  ０）および単一の均等化圧力（Ｐｆ））とともに、基準チャンバの一定容積（ＶＲｅｆ）および相互接続容積（ＶＩＣ）と、基準チャンバに対するポリトロープ係数（ｎＲ）および制御チャンバに対するポリトロープ係数（ｎＣＣ）との関数として表すことができる。
【０４５３】
【数２２】
2020179186.tif 000024
【０４５４】
３つの閉鎖系６５１２、６５２２、６５３２内の気体は、理想気体としてモデル化することができ、そのため、以下のように、初期状態および新たな圧力または容積から温度を求めることができる。
【０４５５】
【数２３】
2020179186.tif 000025
【０４５６】
制御チャンバ内の気体の初期温度（ＴＣＣ  ０）は、相互接続容積壁の温度と、プリチャージ圧力６３１６（図１０８Ｂ）と、プリチャージの直前の制御チャンバ６５１０内の圧力６３０６（図１０８Ｂを参照）とから計算し、それをポリトロープ過程としてかつ式（２３）における理想気体の法則を用いてモデル化することができる。プリチャージの前の制御チャンバ圧力６３０６は、本明細書では圧送圧力（Ｐｐｍｐ）と呼ぶ。
【０４５７】
【数２４】
2020179186.tif 000026
【０４５８】
制御チャンバ気体系に対するポリトロープ係数の値（ｎＣＣ）は、制御チャンバ６５１０の容積によって変化し、小さい容積に対するおよそ１から大きい容積に対するおよそ比熱比までの範囲であり得る。空気および主に二原子分子の他の系に対する比熱比は、１．４である。一例では、−ＦＭＳの場合のｎＣＣの値は、以下のように、推定された制御チャンバ容積（式２１）の関数として表すことができる。
【０４５９】
ｎＣＣ＝１．５０７−１．５５１２×１０−５（２３．５６−ＶＣＣ  Ｅｓｔ）３．４２５５  （３４）
制御チャンバの容積（ＶＣＣ）とポリトロープ係数（ｎＣＣ）との関係を求める方法については、以下のセクションで記載する。
ポリトロープ係数ｎＣＣを求める
ポリトロープ係数ｎＣＣの値は、経験的にまたは解析的に求めることができる。可能な理解において、ポリトロープ係数は、構造との熱伝達による気体のあり得る温度を、圧力変化によってもたらされる温度変化と比較する。ポリトロープ係数の値は、圧力変化、圧力変化の速度、ならびに気体体積の形状およびサイズによって変化する可能性がある。
【０４６０】
一実施形態では、ポリトロープ係数ｎＣＣは、既知の容積を用いて制御チャンバ６１７１（図１０５）を生成し、＋ＦＭＳプロセスまたは−ＦＭＳプロセスを実行して、均等化中に制御チャンバおよび基準チャンバの圧力を記録することによって、実験的に求められる。式（１７）、（１８）、（２０）を含むポリトロープ＋ＦＭＳアルゴリズムは、制御チャンバに対するポリトロープ係数（ｎＣＣ）の値を解くために、圧力測定値のセットおよび既知の制御チャンバ容積（ＶＣＣ）に適用される。ポリトロープ係数を求めるこのプロセスは、充填ストロークの後の制御チャンバ６１７１の典型である１．２８ｍｌから、送達ストロークの後の制御チャンバ６１７１の典型である２３．５６ｍｌの範囲のいくつかの異なる容積に対して繰り返された。ｎＣＣの確定の正確さを向上させるために、各容積に対して何回か、ＦＭＳプロセスを繰り返すことができる。＋ＦＭＳプロセスに対するこの実験的確定の一例を図１１０Ａに示し、そこでは、６つの異なる容積に対して式（２２）によって計算されるように、制御チャンバの推定された容積（ＶＣＣ  Ｅｓｔ）に対して、ｎＣＣの値がプロットされている。データに指数方程式をあてはめて、推定された容積制御チャンバに関してポリトロープ係数を表す式（２６）を生成した。図１１０Ａにおけるプロットは、単純な式によってデータをより適切にあてはめるために、値１．４−ｎＣＣ対２３．５６−ＶＣＣ  Ｅｓｔをプロットしている。
【０４６１】
同様に、既知の制御チャンバ容積に−ＦＭＳプロセスを適用し、均等化中に制御チャンバおよび基準チャンバの圧力を記録することによって、−ＦＭＳに対するポリトロープ係数（ｎＣＣ）を求めることができる。式（３０）、（３１）、（３２）を含むポリトロープ−ＦＭＳアルゴリズムは、制御チャンバに対するポリトロープ係数（ｎＣＣ）の値を解くために、圧力測定値のセットおよび既知の制御チャンバ容積（ＶＣＣ）に適用される。ポリトロープ係数を求めるこのプロセスは、いくつかの異なる容積に対して繰り返された。−ＦＭＳプロセスに対するｎＣＣに対する結果としての値の例を図１１０Ｂに示し、そこでは、６つの異なる容積に対して式（３３）によって計算されるように、制御チャンバの推定された容積（ＶＣＣ  Ｅｓｔ）に対して、ｎＣＣの値がプロットされている。データに指数方程式をあてはめて、推定された容積制御チャンバ（ＶＣＣ  Ｅｓｔ）に関してポリトロープ係数（ｎＣＣ）を表す式（３４）を生成した。図１１０Ｂにおけるプロットは、単純な式によってデータをより適切にあてはめるために、値１．５０７−ｎＣＣ対２３．５６−ＶＣＣ  Ｅｓｔをプロットしている。
【０４６２】
一実施形態では、取付プレート１７０（図９２）の正面に機械加工された容積を取り付けることにより、一定の既知の制御チャンバ容積が生成され、それにより、機械加工された容積は、取付プレートに封止され、制御チャンバを圧力源および圧力センサに接続するポート１７３Ｃを覆う。
ＶＣＣに対するポリトロープＦＭＳ校正手続き
ここで図１１１および図１１２を参照すると、図１１１および図１１２は、２チャンバＦＭＳプロセスおよびポリトロープＦＭＳアルゴリズム中に記録された圧力データから制御チャンバの容積を計算するフローチャートを提示する。図１１１のフローチャートは、制御チャンバ（ＶＣＣ）の容積を計算するために必要な圧力データが最小限である比較的単純なプロセスを提示する。図１１２のフローチャートは、均等化プロセス中に複数の圧力対を必要とする、制御チャンバ（ＶＣＣ）の容積をより正確に計算するより複雑な計算について記載する。
【０４６３】
図１１１に提示する単純なポリトロープＦＭＳ計算手続きは、プロセッサまたはコントローラによって実行され、上述した＋ＦＭＳプロセスまたは−ＦＭＳプロセスのいずれかを完了することと、均等化プロセス中に記録された複数の圧力対をメモリに格納することとを含むステップ６４００で開始する。ステップ６６１４において、コントローラは、複数の圧力対を解析して、均等化プロセスが開始したときの制御チャンバ圧力および基準圧力として初期制御チャンバ圧力（ＰＣＣ  ０）および初期基準圧力（ＰＲｅｆ  ０）を特定する。均等化の開始または初期圧力を特定する方法または手続きについては、ポンプ送達容積測定と題する先のセクションに記載されており、そこでは、初期制御チャンバ圧力および基準チャンバ圧力はＰｄおよびＰｒと称される。ステップ６６１８において、コントローラは、複数の圧力対を解析して、制御チャンバ圧力および基準チャンバ圧力が、略均等化され、または十分低い割合で変化しているとき、最終制御チャンバ圧力（ＰＣＣ  ｆ）および最終基準圧力（ＰＲｅｆ  ｆ）を特定する。制御チャンバ圧力および基準チャンバ圧力が略均等化したときを特定する１つまたは複数の方法については、ポンプ送達体積測定と題する先のセクションに記載されている。
【０４６４】
別法として、ＦＭＳプロセス６４００中、制御チャンバおよび基準チャンバに対する初期圧力および最終圧力を特定するステップ６６１４および６６１８が発生する場合がある。コントローラまたはＦＰＧＡプロセッサは、初期圧力および最終圧力を特定し、それらの値のみを格納することができる。一例では、初期圧力は、接続弁が開放するときの制御チャンバ圧力および基準圧力である可能性があり、最終圧力は、均等化の後に基準チャンバおよび制御チャンバを通気するように第２弁が開放するときの制御チャンバ圧力および基準圧力である可能性がある。
【０４６５】
ステップ６６２０において、＋ＦＭＳプロセスの場合は式（２２）、−ＦＭＳの場合は式（３４）を用いて、初期圧力および最終圧力から制御チャンバの容積が推定される。ステップ６６４１において、＋ＦＭＳプロセスの場合、式（２６）において制御チャンバ容積の結果として推定値（ＶＣＣ  Ｅｓｔ）を用いて、制御チャンバに対するポリトロープ係数（ｎＣＣ）が計算される。このポリトロープ値（ｎＣＣ）および推定された容積（ＶＣＣ  Ｅｓｔ）は、初期圧力および最終圧力の対とともに、＋ＦＭＳプロセスの場合は式（１７）、（１８）、（１９）に供給され、制御チャンバ容積（ＶＣＣ）が計算される。−ＦＭＳプロセスの場合、ステップ６６４１において、式３４を用いてポリトロープ係数（ｎＣＣ）が計算され、制御チャンバ容積（ＶＣＣ）が式（３０）、（３１）、（３２）を用いて計算される。
【０４６６】
図１０５におけるコントローラ６１１００等のプロセッサは、格納された圧力対に対してステップ６６１４〜６６１８（図１１１）を実行することができる。代替実施形態では、プロセッサ６１１００は、圧力均等化の間、圧力対を格納することなくステップ６６１４およびステップ６６１８を実行することができる。
【０４６７】
図１１２に、制御チャンバ容積（ＶＣＣ）のより複雑な計算について記載する。ＦＭＳを計算し６４００、初期制御チャンバ圧力（ＰＣＣ  ０）および基準チャンバ圧力（ＰＲｅｆ  ０）を特定し６６１４、最終制御チャンバ圧力（ＰＣＣｆ）および最終基準チャンバ圧力（ＰＲｅｆ  ｆ）６６１８を特定し、制御チャンバ容積（ＶＣＣ  Ｅｓｔ）６６２０を推定する初期ステップは、図１１１に対して上述したものと同じである。
【０４６８】
ステップ６６２４、６６２８、６６３０および６６４０は、ポンプ送達体積測定と題するセクションにおいて上述した計算ステップと同様であるが、制御チャンバ容積（ＶＣＣ）の計算が、＋ＦＭＳプロセスの場合は式（１７）、（１８）、（１９）に基づき、−ＦＭＳプロセスの場合は式（３０）、（３１）、（３２）に基づくことが異なる。ステップ６６２４において、制御チャンバ圧力（ＰＣＣ  ｉ）および基準チャンバ圧力（Ｐｒ  ｉ）の圧力対が、補間によって先の後続する圧力対と相関されて、厳密に同時に発生した圧力対（ＰＣＣ  ｉ＊、Ｐｒ  ｉ＊）が計算される。他の実施形態では、ステップ６６２４はスキップされ、後続する計算は、未補正圧力対（ＰＣＣ  ｉ、Ｐｒ  ｉ）を使用する。ステップ６６２８において、各圧力対に対して、制御チャンバ容積（ＶＣＣ）が計算される。ステップ６６３０、６６４０において、ポンプ送達体積測定と題するセクションに記載する最適化アルゴリズムが実行されて、最適最終圧力対（ＰＣＣ  ｆ、ＰＲｅｆ  ｆ）および結果としての制御チャンバ容積（ＶＣＣ）が特定される。
【０４６９】
代替実施形態では、図１０５においてコントローラ６１１００とは別個のプロセッサにおいて、図１１１、図１１２に記載されている計算を実行することができる。計算は、たとえば、ＦＰＧＡにおいて実行することができ、ＦＰＧＡもまた、アクチュエータ、弁および圧力センサからの入出力信号を処理する。
ポリトロープＦＭＳアルゴリズムによる空気検出
ここで図１０３を参照すると、本発明の別の態様は、ポンプチャンバ１８１内の空気の存在、および存在する場合、存在する空気の体積の確定を含む。こうした確定は、たとえば、カセット２４から空気を除去するためにプライミング手順が適切に行われることを確実にするのに役立ち、かつ／または空気が患者に送達されないことを確実にするのに役立つように、重要である可能性がある。いくつかの実施形態では、たとえば、ポンプチャンバ１８１の底部の下部開口部１８７を通して患者に流体を送達するとき、ポンプチャンバに閉じ込められた空気または他の気体は、ポンプチャンバ１８１内に残る傾向がある可能性があり、気体の体積がポンプチャンバ１８１の有効デッドスペースの容積より大きくない限り、患者に圧送されることが阻止される。後述するように、本発明の態様に従って、ポンプチャンバ１８１内に収容された空気または他の気体の体積を求めることができ、気体の体積が、ポンプチャンバ１８１の有効デッドスペースの容積より大きくなる前に、ポンプチャンバ１８１から気体をパージすることができる。
【０４７０】
充填ストロークの終了時、ポンプチャンバ１８１内の空気の量の確定を行うことができ、したがって、それは、圧送プロセスを妨げることなく行うことができる。たとえば、膜１５およびポンプ制御領域１４８２が制御チャンバ１７２の壁と接触するように、膜１５／領域１４８２がカセット２４から離れるように引っ張られる充填スロトークの終了時。図１０７に記載したような＋ＦＭＳ手続きを実行して、上述したように、圧力均等化を測定し、制御チャンバ１７１（図１１）の見かけの容積を計算することができる。しかしながら、膜がスペーサ５０から離れている場合、充填ストロークの後の＋ＦＭＳ手続きはまた、膜１５の液体側におけるあらゆる気体または気泡の体積も測定する。
【０４７１】
膜１５が制御チャンバ壁１７２に接しているときの制御チャンバの容積は、概して、設計および製造プロセスに基づいて既知である。この最小制御チャンバ容積はＶＣＣ  Ｆｉｘである。充填コマンドの終了時に＋ＦＭＳ手続きの間に測定された制御チャンバ容積は、ＶＣＣ＋である。測定された制御チャンバ容積（ＶＣＣ＋）がＶＣＣ  Ｆｉｘより大きい場合、制御システム６６またはコントローラ１１００は、制御チャンバ容積（ＶＣＣ−）を計算する−ＦＭＳ手続きを命令することができる。−ＦＭＳ手続きが、実質的に＋ＦＭＳと同じ制御チャンバ容積を与える場合、コントローラは、充填ラインが閉塞されていることを認識することができる。別法として、−ＦＭＳ手続きがより小さい制御チャンバ容積を生成する場合、コントローラは、以下のように、気泡の和のサイズ（ＶＡＢ）として差を認識する。
【０４７２】
ＶＡＢ＝ＶＣＣ＋−ＶＣＣ−            （３０）
膜１５がスペーサ５０に接しているとき、送達ストロークの終了時、同様の方法を使用することができる。＋ＦＭＳ手続きは、膜１５がスペーサ５０に接しているとき、液体における空気の体積を測定するのではなく、制御チャンバ１７１内の空気の体積のみを測定する。しかしながら、−ＦＭＳ手続きは、スペーサ５０から離れるように膜を引っ張り、膜１５のドライ側（すなわち、制御チャンバ１７１）および液体側（ポンプチャンバ１８１）における空気の体積を測定する。したがって、送達ストロークの終了時、液体における空気の体積（ＶＡＢ）もまた求めることができる。
【０４７３】
ＶＡＢ＝ＶＣＣ−−ＶＣＣ＋            （３１）
空気校正
本開示のさらなる態様は、ＦＭＳプロセスに関連づけられた圧力測定とは無関係に圧力測定を用いる制御チャンバ容積６１７１（図１０５）の直接測定により、−ＦＭＳプロセスおよび＋ＦＭＳプロセスを校正する方法を含む。２チャンバＦＭＳプロセスを校正するこの方法は、本明細書では空気校正方法と呼ぶ。このセクションにおけるハードウェアの言及は、図１０５に向けられるが、等価なハードウェアコンポーネント他の空気圧作動式ダイヤフラムポンプにも等しく適用される。空気校正方法は、限定されないが、制御チャンバ容積の全範囲にわたり２チャンバＦＭＳ方法の正確さを向上させ、基準チャンバ６２１２に対する名目容積（ＶＲｅｆ）および相互接続容積６２０４、６２０５、６２０７、６２０９の容積（ＶＩＣ）の使用を可能にすることを含む、複数の利点を提供する。本方法はまた、基準チャンバ６２１２および相互接続容積６２０４、６２０５、６２０７、６２０９の実際の容積と名目容積との差の補償も可能にする。本方法はまた、制御チャンバ６１７１、基準チャンバ６２１２および相互接続容積６２０４、６２０５、６２０７、６２０９を含む２チャンバＦＭＳハードウェアの種々の容積における実際の熱伝達と想定された熱伝達と差の補償も可能にする。
【０４７４】
空気校正方法は、制御チャンバ６１７１圧力測定値を押しのけられた液体の測定値と結合して、制御チャンバ壁６１７２と触れるときとカセット６２４のスペーサ６５０と接触するときとの間のいくつかの膜６１４８位置において、制御チャンバ６１７１の容積を測定する。制御チャンバ容積のこれらの測定値（ＶＣＩｓｏ）は、制御チャンバ容積に対するＦＭＳ校正値（ＶＦＭＳ  ｉ）と比較されて、計算されたＦＭＳ容積各々（ＶＦＭＳ  ｉ）に対する校正係数（ＣＣａｌ  ｉ）が計算される。そして、ＣＣａｌ  ｉ値対ＶＦＭＳ  ｉ値のプロットに校正式をあてはめることができる。そして、校正式を用いて、制御チャンバ容積計算の正確さを向上させることができる。空気校正方法は、＋ＦＭＳプロセスおよび−ＦＭＳプロセスの両方に適用することができ、各々に対して別個の校正式をもたらすことができる。
＋ＦＭＳの場合の空気校正
図１１３におけるフローチャート６７００は、空気校正方法の例を記載している。空気校正に対するハードウェア設定は、液体でプライミングされる空気圧駆動式ポンプと、（図１０５において液体出口６１９１と表記されている）重量計またはメスシリンダに配管された出口とを含む。ハードウェア設定はまた、制御容積またはチャンバ６１７１、圧力センサ６２２２、６２２４、複数の弁６２１４、６２２０および基準容積またはチャンバ６２１２等、２チャンバＦＭＳハードウェアも含む。空気圧弁６２１４、６２２０に命令し、圧力センサ６２２２、６２２４からの圧力を記録し、２チャンバＦＭＳ手続きおよび計算を実行するコントローラ６１１００もまた含まれている。
【０４７５】
ハードウェア設定の一例は、図１０に示す、カセット２４およびカセット２４が設置されるＡＰＤサイクラ１４の組合せである。この例では、カセット２４の出力は、重量計、メスシリンダまたは他の流体測定装置に配管される。
【０４７６】
再び図１１３と図１０５におけるハードウェア関連を参照すると、第１ステップ６７０５は、ポンプまたはカセット６２４および出力ラインを液体でプライミングする。プライミングはまた、ポンプチャンバ６１８１に流体を充填する。
【０４７７】
サイクル６７１０に対して括弧によって示すように、手続きは、空気校正方法の間、ステップ６７１５〜６７４０を通して複数回、循環する。空気校正サイクル６７１０の第１ステップは、ｉ＝１の場合に制御チャンバ容積（ＶＦＭＳｉ）の暫定的な測定値を生成する＋ＦＭＳプロセス６７１５を完了する。空気校正手続きは、ステップ６７１５において代替的に使用することができる他の容積測定技法に対して、等しく適用される。ステップ６７２０において、制御チャンバ６１７１内の圧力は、第１弁６２２０を制御し、気体がチャンバ壁６１７２およびガスケット６１４８と熱平衡になるのを可能にするように、所定期間気体を保持することにより、およそＰ１まで上昇する。一例では、圧力は、１５秒〜３０秒間、Ｐ１で保持される。別の例では、圧力はＰ１まで上昇し、空気圧弁６２２０は閉鎖され、制御チャンバ６１７１内の気体は、壁６１７２、６１４８と熱平衡状態になる。弁６２２０および６２１４を閉鎖することにより、制御チャンバ６１７１は隔離される。ステップ６７２０の終了時の圧力は、Ｐｌｉに記録される。
【０４７８】
ステップ６７２５において、カセット６２４の液圧弁６１９０が解放されるかまたは開放され、それにより、制御チャンバ６１７１内の圧力が、液圧弁６１９０を通って（図１０５において出気体出口６１９１と表記されている）重量計の上に流体を押し出すことができる。ステップ６７３０において、制御チャンバ６１７１内の気体または空気が、ポンプ側６１８１の液体との圧力平衡に達し（それは迅速に発生する）、制御チャンバ壁６１７２、６１４８と熱平衡状態になり（それには数秒間かかる可能性がある）ように、液圧弁６１９０は十分長く開放して保持される。一例では、液圧弁は、１５秒間〜３０秒間開放して保持される。ステップ６７３５において、制御チャンバ６１７１内の圧力はＰ２ｉにおいて記録され、重量計の変化はＭｉで記録される。そして、液圧弁６１９０は閉鎖される。
【０４７９】
ステップ６７４０において、以下のように、第１圧力および第２圧力（Ｐ１ｉ、Ｐ２ｉ）ならびに押しのけられた液体質量（Ｍｉ）から、校正係数（ＣＣａｌ）が計算される。
【０４８０】
【数２５】
2020179186.tif 000027
【０４８１】
式中、ＶＣＩｓｏ  ｉは、以下のように、ｉ番目の位置における制御チャンバの等温確定容積であり、
【０４８２】
【数２６】
2020179186.tif 000028
【０４８３】
式中、ρはカセット６２４内の液体の密度であり、ＶＦＭＳ  ｉは、＋ＦＭＳプロセスに対して式（１７）、（１８）、８１９）毎に計算される。
膜６１４８がポンプ容積またはチャンバ６１８１の反対側に達し、スペーサ６５０と接触するまで、サイクル５６１０を複数回繰り返すことができる。ステップ６７４５において、ＦＭＳ確定容積ＣＣａｌ（ＶＶＭＳ）の関数としての校正係数に対する式が、データにあてはめられる。ここで、すべてのあり得る容積に対して制御チャンバ６１７１容積のより正確な測定値を得るために、以下のように、先のセクションで記載した制御チャンバ６１７１の容積に対するＦＭＳ計算の出力を補正することができる。
【０４８４】
ＶＣＣ＝ＶＦＭＳ・Ｃｃａｌ（ＶＦＭＳ）            （３７）
−ＦＭＳの場合の空気校正
−ＦＭＳプロセスの場合もまた、図１１３に記載する空気校正手続きによって校正係数を得ることができる。−ＦＭＳ空気校正方法では、ポンプチャンバ６１８１および重量計（たとえば、液体出口６１９１）への流体ラインがプライミングされ（ステップ６７０５）、重量計上の容器に部分的に液体が充填される。ステップ６７１５において、−ＦＭＳプロセスが完了して、式（３０）、（３１）、（３２）を用いて制御チャンバ６１７１容積の−ＦＭＳ測定値（ＶＦＶＭＳ  ｉ）がもたらされる。ステップ６７２０において、制御チャンバ６１７１の圧力が、周囲圧力より十分低い圧力Ｐ１にチャージされる。ステップ６７２５において、制御チャンバ６１７１内の低い圧力が、ポンプチャンバ６１８１内にかつ重量計の容器から流体を引き出す。ステップ６７３０〜ステップ６７４５は、＋ＦＭＳ空気校正手続きに対して上述したものと同じである。−ＦＭＳ計算容の関数としての校正係数積ＣＣａｌ（ＶＦＭＳ）に対する結果としての式を、−ＦＭＳ結果に適用することができる。
さらに高精度な空気校正
ＶＣＩＳＯ  ｉ−１の値およびＶＣＩＳＯ  ｉ＋１の値を考慮することにより、ＶＣＩＳＯ  ｉ値の正確さをさらに向上させることができる。図１１３に記載した手続きは、制御チャンバ６１７１容積を逐次求め、それにより、それらの値が関連するようにすることができる。したがって、ＶＣＩＳＯ  ｉの値を、ｉ−１番目の位置からｉ番目の位置へ、ｉ＋１番目の位置へ等、平滑に変化するように期待することができる。近くの結果に対するこの依存性は、ポンプによって移動する液体の体積がわずかであるため正確に測定することがより困難である、最大値および最小値において特に有用である。いかなる制御チャンバ容積（ＶＣＩｓｏ  ｉ）の値も、以下のように、先の制御チャンバ容積（ＶＣＩｓｏ
ｉ−１）に押しのけられた液体体積を足したもの、続く制御チャンバ体積（ＶＣＩｓｏ
い＋１）から押しのけられた液体体積を引いたものを含む、２つの他の独立した測定値によって表すことができる。
【０４８５】
ＶＣＩｓｏ  ｉ＝ＶＣＩｓｏ  ｉ−１＋ρ・ｍｉ−１＝ＶＣＩｓｏ  ｉ＝ＶＣＩｓｏ  ｉ＋１−ρ・ｍｉ＋１
したがって、ＶＣＩｓｏの値を、隣接する値および押しのけられた体積（ρ・ｍｉ−１）と平均することによりより高精度にすることができる。
【０４８６】
【数２７】
2020179186.tif 000029
【０４８７】
結果としての平均された値ＶＣＩｓｏ  ｉ，１を、式（３８）の右辺に挿入することにって再度平均して、ＶＣＩｓｏ  ｉ，２をもたらすことができる。ＶＣＩｓｏ  ｉの値が変化を止めるかまたはある値に収束するまで、この反復的平均プロセスを続けることができる。
【０４８８】
このプロセスは、第１容積と最後の容積とに対してわずかに異なり、それは、１つの辺にのみ値があるためである。第１容積ＶＣＩｓｏ１，１および最後の容積ＶＣＩｓｏ  Ｎ，１を平均する式は以下の通りである。
【０４８９】
【数２８】
2020179186.tif 000030
【０４９０】
この場合もまた、結果としての平均値ＶＣＩｓｏ  １，１およびＶＣＩｓｏ  Ｎ，１を式（３９）（４０）の右辺に挿入して、ＶＣＩｓｏ  １，２およびＶＣＩｓｏ  Ｎ，２を計算することができる。ＶＣＩｓｏ  １およびＶＣＩｓｏ  Ｎの値が変化を止めるかまたはある値に収束するまで、この反復的平均プロセスを続けることができる。ＶＣＩｓｏ  １およびＶＣＩｓｏ  Ｎの初期値が疑わしいかまたは信頼性が低いと認められる場合、以下のように、ＶＣＩｓｏ  １，２およびＶＣＩｓｏ  Ｎ，２の初期値を、それらのより信頼性の高い近傍値に基づいて設定することができる。
【０４９１】
ＶＣＩｓｏ  １，１＝（ＶＣＩｓｏ  ２−ρ・ｍ２）
ＶＣＩｓｏ  Ｎ，１＝（ＶＣＩｓｏ  Ｎ−１−ρ・ｍＮ−１）
そして、ＶＣＩｓｏ  １，２およびＶＣＩｓｏ  Ｎ，２に対する後続する平均は、上述したように進行することができる。
実質的に瞬時のまたは連続的な流量およびストローク容積推定
いくつかの実施形態では、圧送ストロークが発生している間、ダイヤフラムポンプのポンプチャンバへのまたはポンプチャンバからの流量、および／またはポンプチャンバのストローク容積（すなわち、ダイヤフラムがポンプチャンバを横切った程度）を推定することができる。これは、ダイヤフラムポンプの流体送達ストローク中に、または流体充填ストローク中に達成することができる。これらの推定値は、ポンプストロークの進行中、コントローラ解析に対して十分なデータが収集されると入手可能である可能性があり、それにより、コントローラは、連続的に更新される圧力情報に対して作用して、ポンピングチャンバを出入りして移動する流体の累積的体積を計算することができる。こうしたリアルタイム情報は、ストロークの終了を早期に判断するのに役立つことができ、行われる部分ストロークの数を低減させることができ、わずかな体積または増分の流体のより正確な送達を可能にすることができ、厳密な目標流体体積をより効率的に送達することができ、閉塞および他の流量低減状態の早期の検出を可能にすることができるとともに、流体ライン等のプライミングに役立つことができる。この情報はまた、ポンピングカセットを通る流体スループットを増大させるのにも役立つことができる。
【０４９２】
ポンプストローク中の流量およびストローク容積またはストロープ進行の推定は、ポンプストロークが進行している間に制御チャンバ内の圧力減衰をモニタリングすることによって達成することができる。圧力減衰の速度をモニタリングすることから生成されるデータは、コントローラが、ポンピングチャンバを通る流体流量を求めるために使用することができる。ポンプストローク中の圧力減衰は、ポンピングチャンバが流体で満たされるかまたは流体が空けられる際の制御チャンバの容積の変化を示すため、ポンプストロークの過程にわたってこの減衰をモニタリングすることにより、コントローラは、発生時にストローク容積を推定することができる。
【０４９３】
オン／オフ、バイナリまたは「バンバン」圧力コントローラが使用される実施形態では、圧力コントローラは、圧送中に所望の圧力を維持するために、制御チャンバを圧力リザーバに接続し分離するように弁を繰り返し作動させる必要がある場合がある。たとえば、送達ストローク中、流体がポンピングチャンバから圧送される際、関連する制御チャンバの容積が増大する。これにより、制御チャンバの圧力が減衰することになる。ポンピングチャンバを充填するように負圧を加えるか、またはポンピングチャンバから流体を排出するように正圧を加えて、プロセスまたはアルゴリズムを用いることができる。本明細書で用いる「圧力減衰」という用語は、測定されている実際の圧力の絶対値の減衰（すなわち、正圧が加えられる場合は周囲圧力に向かう低下、または負圧が加えられる場合は周囲圧力に向かう上昇）を指すように意図される。制御チャンバ内の圧力が許容圧力範囲外になると、圧力コントローラは、弁を圧力リザーバに開放することによって制御チャンバ圧力を調整することができる。許容圧力範囲は、圧力設定値の範囲内にあり得る。この圧力調整または維持は、制御チャンバ圧力をおよそ所望の値にかつ／または許容範囲内に戻るようにするために十分な期間、好適な圧力源にチャンバを接続することを含むことができる。圧力は、この場合もまた、流体がポンピングチャンバにまたはポンピングチャンバから送達されるに従って減衰し、再加圧が再度必要になる。このプロセスは、ストロークの終了に達するまで継続する。
【０４９４】
再加圧を繰り返すことにより、事実上、実質的に鋸歯に見える圧力調整波形が生成される。上述したような圧力調整波形を示すプロット例を、図１１４に示す。図示するように、波形は、下限圧力閾値２３１２と上限圧力閾値２３１０との間で振動する。ストロークが進行するにしたがって圧力は減衰し（データ点２３０２〜２３０４を参照）、流体はポンピングチャンバから出て、制御チャンバの容積が変化する。図１１４のプロット例では、流体がダイヤフラムポンプのポンピングチャンバから出て宛先に圧送される際、制御チャンバ容積は拡張している。圧力減衰が横ばい状態になるとき２３０５、ストローク終了が示され、その時点で、チャンバ容積を固定し（すなわち、ポンピングチャンバへの入口流体弁および出口流体弁を閉鎖し）、既知の基準容積の圧力によってチャンバ圧力を均等化する２３３２ことにより、ＦＭＳ容積確定を行うことができる。
【０４９５】
各圧力減衰は、ポンプストロークの過程の間に制御チャンバの容積がおよそ既知であり得るように、モニタリングすることができる。この情報により、チャンバの初期容積と比較した場合に発生したポンプストローク容積の量を求めることができる。ポンピングチャンバの初期容積は、たとえば、ストローク前ＦＭＳ測定を行うことによって求めることができる。この方法は、概して、閉鎖チャンバの容積を、既知の容積および圧力の基準チャンバと連通したときのその圧力の変化をモニタリングすることによって求めることを含む。この確定は、ポンプの制御チャンバの一定容積を確保するようにポンピングチャンバの流体入口出口弁を閉鎖することと、その後、基準チャンバに制御チャンバを接続することとを含む。系の熱伝達特性および動力学に応じて、過程を等温または断熱としてモデル化することができる。系はまた、測定の正確さを最適にするためにポリトロープ過程としてモデル化することも可能である。制御チャンバの初期容積を求める他の方法を使用することができる。たとえば、初期制御チャンバ容積が、実質的に、圧送システムのチャンバの測定中に物理的に測定された制御容積であると想定するように、コントローラをプログラムすることができる。この想定は、たとえば、コントローラが先行するストローク終了状態に完全に達したと計算したときに採用することができる。
【０４９６】
ポンプストローク中のダイヤフラムポンプの制御チャンバおよびポンピングチャンバにおけるリアルタイムのまたは連続した容積変化の確定は、先に開示した圧力ベースの容積確定とは、流体入口または出口入口が開放したままであって、流体がポンピングチャンバに流入しまたはポンピングチャンバから流出し続けるのを可能にするという点で、実質的に異なる。さらに、既知の容積および圧力の基準チャンバは不要である。制御チャンバ／基準チャンバ均等化プロセス（「２チャンバ」ＦＭＳ）からこのプロセスを識別するために、本明細書に記載する連続測定プロセスは、「１チャンバ」ＦＭＳとみなすことがより適切であり得る。ポンピングチャンバが入口流体ラインまたは出口流体ラインに対して開放したままであるが、関連する制御チャンバは、閉鎖系を維持し、それにより、初期容積が既知となると第２容積を求めることができる。制御容積が気体源またはシンクから隔離されている（すなわち、制御容積の質量に変化がない）間、圧力データが繰り返しサンプリングされる。これらの状況の下で、ポリトロープ過程を用いるアルゴリズムに基づくコントローラの計算は、より正確な結果を提供することができる。この方法は、今になって実現可能であり、それは、迅速なデータ収集および計算が可能な電子プロセッサが今では利用可能であるためである。たとえば、高速特定用途向け集積回路を採用することができ、または好ましくは、ＦＰＧＡデバイスが、今ではこのタスクに専用とすることができ、主システムプロセッサから、その計算資源を共有しその効率を低下させなければならないという負担を軽減する。いくつかの実施形態では、ポンプストローク中にオンザフライまたはリアルタイム容積測定を行いながら、他のタスクに対して幾分かの資源を維持するために必要な時間ブロックに対して、十分にロバストなＦＰＧＡが再構成可能または再プログラミング可能であり得る。リアルタイムまたはオンザフライ容積測定は、制御チャンバ圧力またはポンピングチャンバ圧力を調整するために使用される供給弁の閉鎖と開放との間の２つの時点で、制御チャンバの容積を見付けることによって達成することができる。２つの時点の間の容積差により、コントローラは、比較的リアルタイムの流量を推定することができる。
【０４９７】
図１１４に示すように、高速コントローラは、一連の圧力データ点２３０２、２３０３、２３０４を収集することができ、それらの各々により、コントローラは、各点に関連づけられたチャンバ容積変化を連続して計算することができる。コントローラが、制御チャンバの開始容積を求めたと想定すると、後続する圧力減衰点における容積の変化を計算することができる。そして、たとえば点２３０３における終了容積を計算するために点、点２３０２に関連づけられた終了容積を２３０３における開始容積として使用することができ、以下続く。
【０４９８】
図１１５は、トレースが、制御チャンバ内の圧力とそのチャンバからの推定された圧送体積とを表す、例としてのグラフ５７００を示す。体積推定トレース５７０２は、圧力トレース５７０４の各圧力減衰５７０８時に圧力データ点をサンプリングすることによって生成される。上述したように、コントローラは、２つの圧力データ点の間の圧力差を使用して、関連づけられたポンピングチャンバ内で押しのけられた容積を求めることができる。そして、コントローラは、ポンピングチャンバを出入りして移動した流体の累積体積を計算することができる。さらなる圧力減衰５７０８および再加圧事象５７０６が発生するに従い、体積推定トレース５７０４によって示される累積体積が増大する。プロセッサは、データ点を迅速にサンプリングし解析することができるため、例としてのグラフ５７００に示すように、体積推定値を連続的に更新することができる。その結果、ストロークが進行している間に、ポンピングチャンバにまたはポンピングチャンバから送達される体積を正確に推定することができる。この推定値は、流体の圧送を停止させることなく、かつ基準チャンバを使用することなく生成される。
【０４９９】
ポンプストローク全体を通して制御（またはポンピング）チャンバの圧力減衰をモデル化するために、あらゆる好適な数学的方法を使用することができる。しかしながら、ポンプストロークの１つの時点における圧力減衰曲線が、ポンプストローク中の別の時点における圧力減衰曲線に極めて類似するように見えるが、ポンピングチャンバにおける容積変化の異なる量を表す可能性があることが理解されるべきである。ポリトロープモデルを使用することによりポンプストローク中の圧力減衰曲線を解析するようにコントローラをプログラムすることは、容積変化のこれらのあり得る差を解くのに役立つことができる。
【０５００】
１チャンバＦＭＳ（ポリトロープモデルを用いて制御チャンバまたはポンピングチャンバにおけるリアルタイムなまたは連続的な容積変化を計算する）は、ポンプ制御チャンバを圧力リザーバ（正圧または負圧）に接続するバイナリオリフィス弁または可変オリフィス弁のいずれかを用いるシステムにおいて実現可能であり得る。いずれかのタイプの弁が閉鎖されている時間（ただし、この期間は、可変弁が使用される場合よりはるかに短い可能性がある）、圧力データを収集し解析することができる。いずれの場合も、流体が出ていく間の圧力減衰（または、流体が入ってくる間の圧力上昇）をサンプリングすることができ、容積変化を計算することができ、プロセスを繰り返して、リアルタイム容積変化データを提供することができる。以下の説明では、制御チャンバまたはポンプチャンバ内の圧力を調整するためにバイナリ弁を用いるシステムに対して、ポリトロープモデリング過程が適用される。この説明は、他のタイプの弁および圧力調整プロトコルに適用される。
【０５０１】
概して、流体ポンピングチャンバが可撓性ダイヤフラムによって制御チャンバから分離されている任意の気体駆動式（たとえば、空気駆動式）ダイヤフラムポンプに対して、１チャンバＦＭＳプロトコルを適用することができる。ポンプストローク中、流体がポンピングチャンバに入るかまたはポンピングチャンバから出る際、コントローラが、制御チャンバおよびダイヤフラムに送達される圧力を調整するため、制御チャンバは、少なくともその時間の一部において、閉鎖系となる。制御チャンバ内の圧力が高い閾値に達するかまたはそれを超えると、制御チャンバを圧力源に接続する弁が閉鎖する。ポンピングチャンバ内外の流体移動から圧力が減衰すると、弁は再度（完全にまたは部分的に）開放し、ポンプストローク中、空気が入ってくるか又は出ていくことに対して制御チャンバが閉鎖される交互の期間がもたらされる。制御チャンバが隔離されるこれらの段階中、圧力の変化は、制御チャンバ、したがってポンピングチャンバの容積の変化を反映する。圧力減衰期間の開始時における初期容積は、先の測定値から既知となるかまたは推定されなければならない。そして、終了容積が、初期容積と終了容積との間の測定圧力差から計算することができる。そして、制御チャンバ隔離段階中に圧力がさらに減衰するため、次の計算に対する初期容積として、終了容積を使用することができる。このように、コントローラは、ポンプストロークの圧力減衰段階中に圧力測定値を迅速に収集して、ポンピングチャンバの容積の変化を略連続的に計算することができ、したがって、ポンプに入るかまたはポンプから出る瞬間的な流体流量を推定することができる。閉鎖系における気体の圧力と体積との間の関係は、理想気体の挙動を記述する標準方程式によって制御され、計算においてポリトロープ過程を想定することは最適である可能性があり、そこでは、ポリトロープ係数は、１とポンプで使用される気体の比熱比を表す値（その気体に対する断熱係数）との間で変化する可能性がある。
【０５０２】
ポリトロープ係数は、以下の式によって制御される。
ＰＶｎ＝定数
式中、Ｐは圧力であり、Ｖは容積であり、ポリトロープ指数「ｎ」は、１とγ（γは１．４であり、空気を含む大部分の気体に対して断熱系を記述する係数である）との間の数である。式の右辺は定数であるため、２つの連続した時点を比較することができる。２つの連続した時点を比較するために、以下の式を採用することができる。
【０５０３】
【数２９】
2020179186.tif 000031
【０５０４】
式中、Ｐｔは時点ｔにおける圧力であり、Ｖｔは時点ｔにおける容積であり、Ｐｔ−１は時点ｔ−１における圧力であり、Ｖｔ−１は時点ｔ−１における容積である。
Ｖｔを解くために式を再配置し、簡略化して以下の式をもたらす。
【０５０５】
【数３０】
2020179186.tif 000032
【０５０６】
上記式に示すように、チャンバの現容積Ｖｔは、先行する時間間隔の終了時の容積が求められた場合に求めることができる。そして、この容積を用いて、望ましい場合はストローク容積を求めることができる。さらに、ＶｔとＶｔ−１との間の時間の長さを追跡することにより、その期間にわたる流量を求めることが可能である。連続的に対にされた圧力データ値を用いて複数の流量確定値を平均することにより、ポンプストロークの一部にわたる平均流量を求めることができる。さらに、制御チャンバの開始容積および名目終了容積が既知であることにより、ポンプストロークを完了するために必要な時間の長さを独立して求めることができる。例では、データサンプルセットは、１０ミリ秒毎に収集することができ、２０データサンプルを含むことができる。こうした実施形態では、ＶｔとＶｔ−１との間の時間の長さは０．５ミリ秒となる。好ましいデータサンプリングレートは、特に、ポンプストロークの予測される持続時間、コントローラによって観察される圧力減衰速度、圧力信号に関連づけられた測定誤差または雑音の程度、ならびにコントローラのサンプリング速度および処理能力（たとえば、専用ＦＰＧＡが使用されているか否か）によって決まる。
【０５０７】
いくつかの実施形態では、コントローラは、サンプリングされた各データ点において容積データを計算することができる。これには、測定点の間の熱伝達の影響を最小限にするという利点がある。一方、測定中の信号雑音は、実際の容積の変化に対して正確さの低い計算をもたらす可能性がある。別の実施形態では、プロセッサは、熱伝達が許容可能なレベルであると推定される期間内で圧力データ点のセットをサンプリングすることができ、圧力データセットを、プロセッサによってフィルタリングするかまたは平滑化することができ、その後、その期間の最後に、初期平滑化圧力測定値および最終平滑化圧力測定値を用いて最終容積が計算される。したがって、測定の正確さに対する信号雑音の影響を低減させることができる。
【０５０８】
圧送ストローク中、圧力データ収集が可能ではないかまたは勧められない期間がある。たとえば、圧力供給源が開放しており、ポンプチャンバ圧力が急上昇しているとき、流体のポンピングチャンバへの流入または流出が続く。最初の近似として、この短い期間中の流体流量は、圧力供給弁の開放の直前に測定された流量からおよそ変化しないままであると想定することができる。そして、このように推定された容積変化は、最後に測定された圧力データ点を表す容積に加算して、次に測定される圧力データ点に対する初期容積に達することができる。さらに、ストローク中、圧力データ点が無視される可能性がある規定された時点があり得る。たとえば、データサンプリングレートに応じて、加圧事象の間に圧力上昇の直前の圧力情報は不正確である可能性がある。加圧事象の直後のデータ点に対してもまた、幾分かのエイリアシングが存在する可能性がある。実施形態では、加圧事象の前および後の所定期間内にコントローラによって収集されるデータ点を廃棄するかまたは無視して、流量確定プロセスの正確さをさらに向上させることができる。
【０５０９】
圧力データ収集および解析にＦＰＧＡを使用する実施形態では、下位のサンプリングレートから生じる問題は、それほど重要ではない可能性がある。いくつかの実施形態では、ＦＰＧＡはまた、圧送システムにおける関連する弁を制御するための資源容量を有することも可能である。圧力供給弁を制御することにより、ＦＰＧＡは、圧力データのサンプリングをより効率的に予定することができる可能性がある。事象の同期化を改善することができ、データサンプリングによるエイリアシング問題を低減させることができる。
【０５１０】
ポンプストロークの開始時に、いくつかの推定も行うことができる。第１圧力減衰事象の前に、ポンピングチャンバ内へのまたはポンピングチャンバから出るわずかな量の流体移動が存在する可能性がある。慣性力が初期流体流を制限する可能性があるが、圧力減衰中の第１データサンプリング点の前に初期流体流および容積変化を推定するようにコントローラをプログラムすることができる。こうした推定により、ストロークの開始時に圧力減衰情報が入手できない間に、チャンバ容積の変化の推定を可能にすることができる。ストロークの開始時に移動したと推定される流体の量は、制御チャンバおよびポンピングチャンバに加えられる圧送圧力によって決まる可能性がある。加えられた圧力の値に基づいて所定体積の流体移動を含むように、コントローラをプログラムすることができる。別法として、推定された流量を求めるために、複数のデータ点がサンプリングされた後、その流量を用いて、データが入手可能でなかった間に移動した体積に対して外挿することができる。たとえば、その期間にわたる流量が、現時点で推定される流量に実質的に等しかったと想定することができる。そして、流量が一定であるというこの推定を用いて、データが入手可能でなかった期間にわたって移動した体積の推定値を求めることができる。
【０５１１】
図１１６は、ポンプストローク中に制御チャンバ容積変化を推定するために使用することができる複数のステップの例を詳述するフローチャートを示す。図示するように、ステップ５２００においてフローチャートは開始し、そこでストローク前ＦＭＳ測定が行われ、それは、実施形態では、ポンピングチャンバおよび制御チャンバの容積を固定することと、制御チャンバ圧力を測定することと、基準容積チャンバと圧力を均等化することとを含む。この測定は、開始制御チャンバ容積測定値を提供することができる。別法として、コントローラが、ポンピングチャンバの先行するストローク終了が完全に完了したと計算した場合、コントローラによって、開始制御チャンバ容積は、一定かつ既知の量であると想定することができる。そして、ステップ５２０２において、ポンプストロークを開始することができる。ステップ５２０４において、ストロークが流体を押しのけ、流体をポンピングチャンバ内にまたはポンピングチャンバから移動させる際に、制御チャンバ圧力減衰（または、圧力の絶対値の減衰）をモニタリングすることができる。いくつかの具体的な実施形態では、各減衰曲線に沿って複数のデータ点をサンプリングすることができ、上述した数学的モデルを用いて、ポンプストロークが進行するに従い制御チャンバ容積の変化を求めることができる。データ点および容積情報は、メモリ５２０８に保存することができる。
【０５１２】
ストロークの終了が検出されないと想定して、制御チャンバ内の圧力が所定範囲外になる（たとえば、所定圧力値未満になる）と、ステップ５２１０を実行することができる。ステップ５２１０では、圧力コントローラは、制御チャンバに対する圧力維持を行って（すなわち、制御チャンバを再加圧して）制御チャンバ圧力をおよそ（たとえば、その範囲の高い圧力限界またはその近くであり得る）所定所望値に戻すことができる。ステップ５２１０を完了した後、収集されたデータを再度メモリ５２０８に保存しながら、ステップ５２０４を繰り返すことができる。これは、ストローク終了状態が検出されるまで続けることができる。（ストロークの終了の検出については別の場所に記載している。）
ストローク終了状態が検出される場合、ステップ５２１２において、（制御気体圧力を測定することによって容積を求める）ストローク後ＦＭＳ測定を行うことができる。この測定値をステップ５２００からの測定値と比較して、ストローク中に移動した総体積を確認しかつ／またはより精密に求めることができる。さらに、このストローク後ＦＭＳ測定値は、そのポンプチャンバによって行われる次のストロークに対する開始制御チャンバ容積測定値としての役割を果たすことができる。
【０５１３】
ポンプがそのポンプストロークを完全に完了したと判断する他の手段を使用することができる。そうする場合、その後、その判断の結果を用いて、コントローラを、次のポンプストロークに対する制御チャンバの開始容積に初期化することができる。圧力測定による容積確定以外の方法を用いて、ポンプストロークが完全に完了したか否かに関わらず、制御チャンバおよびポンピングチャンバの最終容積を評価することができる。しかしながら、最終チャンバ容積が求められ、その後、その値を用いて、コントローラを次のポンプストロークに対するチャンバの開始容積に初期化することができる。
【０５１４】
上述した数学的モデルのポリトロープ係数「ｎ」を、所定値で初期化することができる。たとえば、いくつかの実施形態では、係数を１．４または（空気に対する断熱過程を表す）γに設定することができる。初期化値は、実施形態、制御流体のタイプまたは意図された流量によって異なる可能性がある。たとえば、相対的に高速な流量の実施形態は、断熱系としてより適切にモデル化することができ、より低速な流量の実施形態は、等温系としてより適切にモデル化することができる。
【０５１５】
そして、複数のポンプストロークにわたって、計算されたリアルタイム流量とストローク終了時の測定された最終容積変化との間のより大きい合致をもたらす値に、係数を調整することができる。これは、任意の好適なソフトウェアアルゴリズムを用いて１つまたは複数のポンプストロークにわたって収集されたフィードバックを用いることにより、または比例コントローラもしくはＰＩＤコントローラ等のコントローラを用いることにより、行うことができる。フィードバックは、ストローク前ＦＭＳ測定およびストローク後ＦＭＳ測定の比較によって求められる計算された送達済み体積の形態であり得る。最終ＦＭＳ測定容積と、「ｎ」に対する現行値を用いて求められた、推定されたリアルタイム容積変化とを比較することができる。それらの容積が、所定量を超えて異なる場合、「ｎ」に対する値を調整することができる。そして、新たな係数値を保存し、次のポンプストロークに対する初期値として使用することができる。例では、いくつかのポンプストロークにわたって収集されたデータを用いて、係数「ｎ」を調整することができる。たとえば、複数のストロークに対して移動した最終（たとえば、ＦＭＳ測定）容積をもたらした「ｎ」の値を、合わせて平均することができる。周囲条件の著しい変化（たとえば、流体または環境の温度の変化）がない場合、平均または他の数値フィルタリング手続きにより、正確な流量およびストローク容積測定値を生成するために必要な時間を短縮することができ、それは、コントロータに対して、ストローク前ＦＭＳ測定値およびストローク後ＦＭＳ測定値の繰返しの比較を行わせる必要がない可能性があるためである。
【０５１６】
図１１７は、上述したように数学的モデルの係数を調整する複数のステップの例を概説するフローチャートを示す。図示するように、ステップ５２２０において、ストローク前ＦＭＳ測定を行って、制御チャンバに対する開始容積を求めることができる。そして、ステップ５２２２において、ストロークを開始することができる。ステップ５２２４において、圧力調整波形における圧力減衰をモニタリングすることができる。事前に定義された初期指数係数値とともに数学的圧力−容積モデル例を用いて、制御チャンバの容積変化を求めることができる。ストロークが完了すると、ステップ５２２６において、ストローク後ＦＭＳ測定を行って、ストローク終了制御チャンバ容積を求めることができる。ステップ５２２８において、ステップ５２２０および５２２６からの容積測定値を比較して、ストロークに対する総制御チャンバ容積変化を求めることができる。この比較に基づいて係数を調整して、必要な場合は２つの最終値を整合させることができる。たとえば、ＦＭＳ測定値を用いることによって見つけられる容積変化をもたらした値に、係数を調整することができる。
【０５１７】
上述したように、ストロークが進行している際の流量推定値は、限定されないが、閉塞の検出、低流量状態または流れなし状態の検出、ストローク終了の検出、流体ラインプライミング状態の検出等を含む複数の目的に使用することができる。流量推定値をモニタリングして、ストローク終了状態が存在する可能性があるか否かを判断することができる。たとえば、リアルタイム流量が事前に定義された閾値（たとえば、１５ｍＬ／分）未満に低下した場合、ポンプストロークが完全に完了した（すなわち、ポンプの物理的限界を考慮して、最大体積の流体が移動した）ことを示す可能性がある。流量推定値が事前に定義された閾値未満に低下した場合、チャンバに対してＦＭＳ測定を実行することができ、送達された体積を確認することができる。ＦＭＳ測定により、ストロークの終了に達したと判断される場合、チャンバは、次の圧送動作（またはポンプストローク）に移ることができる。ストローク終了状態に達していない場合、コントローラは、たとえば、ポンプストロークを再開しようと試みることを含む複数の動作を行うことができる。別法として、流量低減状態の検出は、流体ライン閉塞を示す可能性があり、閉塞警告または警報をトリガすることができ、または、流体押戻しを試みて閉塞が存在するか否かを判断することができる。
【０５１８】
いくつかの実施形態では、作動可能（ａｒｍｉｎｇ）ルーチン（ソフトウェアトリガ）があるようにコントローラをプログラムして、コントローラがストローク終了状態を時期尚早に宣言しないようにすることができる。これは、ストローク終了確定の間違ったトリガを回避するのに役立つことができる。たとえば、ストロークの開始時に蓄積圧力データがないことにより、流量確定に対する信号雑音の影響が増大する可能性がある。例では、ポンプストロークの始動後に所定期間が経過した後にのみトリガが作動可能となるように、コントローラをプログラムすることができる。いくつかの実施形態では、ソフトウェアトリガは、所定流量値の達成であり得る。または、コントローラが、所定体積の流体が移動したと推定した後に、トリガを作動可能とすることができる。ストローク終了状態が検出される前にストローク終了検出トリガが作動可能となることが必要であることは、行われる部分ストロークの数を低減させるのに役立つことができ、ポンピングカセットを通して流体のスループットを増大させるのに役立つことができる。作動可能基準に達せず、ストロークの終了が決して検出されないシナリオを防止するのに役立つために、ストロークが所定時間進行した後に、トリガを作動可能とすることができる。他の実施形態では、作動可能基準が満たされることなくストロークの開始以来所定期間が経過した後、ストロークの終了を自動的にトリガすることができる。
【０５１９】
図１１８は、リアルタイム流量推定値に基づいてストロークの終了を検出する複数のステップ例を概説するフローチャートを示す。図示するように、ステップ５２４０において、ストローク前測定を行うことにより、制御チャンバの開始容積を求めることができる。そして、ステップ５２４２において、ポンプストロークが開始する。ストロークが進行するに従い、ステップ５２４４において、制御チャンバ圧力調整または維持波形における圧力減衰がモニタリングされる。圧力減衰に基づいて、流量が推定される。ストローク終了作動可能基準が満たされると、コントローラは、流量が予め確立されたかまたは所定の流量を超えたか否かを判断する。流量が所定流量を超えた場合、ステップ５２４６において、ポンプストロークは続き、ステップ５２４４において、流量推定が続く。流量が所定流量未満に低下した場合、ステップ５２４８において、ストロークは終了に達した可能性があり、ストローク終了ＦＭＳ測定を行って制御チャンバ容積を求めることができる。
【０５２０】
いくつかの実施形態では、ストロークの進行にわたる制御チャンバ容積変化の推定値を用いて、ストロークを完了するために必要な時間の長さを予測することができる。名目のまたは予測されたストロークの終了容積は既知であり、制御チャンバ容積変化を用いて流量を求めることができるため、コントローラは、この情報を用いて、ストローク全体がどれくらいかかるべきであるかを推定することができる。それに対応して、コントローラは、ストロークの残りの部分を完了するためにどれくらいの時間が必要であるかを推定値を計算することができる。予測されたストローク終了時間に達すると、ストロークを停止することができ、ＦＭＳ測定を行うことができる。ＦＭＳ測定値が、ストロークが部分ストロークであることを示す場合、複数の動作を行うことができる。いくつかの実施形態では、サイクラは、ストロークの再試行を試みることができる。別法として、流量低減状態のコントローラによる検出は、閉塞警告または警報を示すものであり得るか、または押戻しの試みを行って、ライン終了閉塞を緩和することができるか否かを判断することができる。
【０５２１】
図１１９は、ストロークを完了するために必要な時間を予測することによってストロークの終了を判断するために使用することができる複数のステップ例を概説するフローチャートを示す。図示するように、ステップ５２５０において、ストローク前ＦＭＳ測定を行って、制御チャンバの開始容積を求めることができる。ステップ５２５２においてストロークが開始される。ストロークが開始すると、ステップ５２５４において、ストロークタイマを始動させることができる。ストロークが進行するに従い、ステップ５２５６において、制御チャンバに対する圧力調整または維持波形における圧力減衰がモニタリングされる。これを用いて、制御チャンバ容積および流量を推定することができる。そして、ステップ５２５８において、これらの推定値を用いて、推定ストローク時間を予測することができる。現チャンバ容積と予測されたストローク終了チャンバ容積との差を見付けることにより、推定ストローク時間を計算することができる。そして、推定された流量を用いて、ストロークを完了するために必要な時間の長さを見付けることができる。推定されたストローク終了時間が、経過したストローク時間より長い場合、ステップ５２５６、５２５８および５２６０を繰り返すことができる。推定されたストローク終了時間が実際の経過したストローク時間以下である場合、コントローラは、ストローク終了状態を宣言することができる。ステップ５２６２において、ストロークは終了し、ＦＭＳ測定を行って、制御チャンバのストローク後容積を求めることができる。いくつかの実施形態では、所定の長さのストローク時間が残るか、または所定量のストローク容積が発生するまで、残りのストローク時間推定を行うことができる。時間が経過するまで、コントローラはストロークを続け、その後、ステップ５２６２を行うことができる。
【０５２２】
上述した例示的な数学的モデルによって提供されるリアルタイム流量推定が利用可能であることにより、同様に流量低減状態の早期の検出を可能にすることができる。コントローラにストロークが終了するのを待たせ、容積測定を行い、その測定値を先の測定値と比較する代わりに、予測された流量閾値未満であるリアルタイム流量に応答するように、コントローラをプログラムすることができる。その時点でポンプストロークを停止して、流量推定値を確認するようにより精密な容積測定を（たとえば、ＦＭＳ測定を介して）行うように、コントローラをプログラムすることができる。したがって、流量低減によってもたらされる延長した圧送ストロークを完了する必要なしに、流量低減状態を検出することができる。これは、時間を節約することができ、患者の不快感を低減させることができ、ポンピングカセットの全体的な流体スループットを増大させるのに役立つことができる。それはまた、治療が、排液段階の最後から次のサイクルの充填段階まで迅速に移行することができるようにすることも可能である。この効率の向上により、より長い治療時間を滞留に割り当てることができる。一例では、流量推定値が５０ｍＬ／分の閾値未満であるときに流量低減状態を宣言するように、コントローラをプログラムすることができる。いくつかの実施形態では、流量低減状態が宣言される前に、流量は、所定期間（たとえば、３０秒間）、閾値未満であり続けなければならない場合がある。
【０５２３】
任意選択的に、異なる流量閾値によって定義される複数の流量低減状態分類法があり得る。たとえば、低い流量閾値（たとえば、＜５０ｍＬ／分）に加えて、低い流量閾値より低く（たとえば、＜１５ｍＬ／分）設定される「流れなし」閾値を認識するように、コントローラをプログラムすることができる。
【０５２４】
図１２０は、ポンプストローク中に流量低減状態を検出するために使用することができる複数のステップ例を概説するフローチャートを示す。図示するように、ステップ５２７０において、ストローク前ＦＭＳ測定を行って、制御チャンバの開始容積を求めることができる。そして、ステップ５２７２においてストロークが開始される。ステップ５２７４において、圧力調整または維持波形における圧力減衰をモニタリングすることができ、それにより、リアルタイム制御チャンバ容積変化および流量を推定することができる。流量が、所定期間、所定流量を超える限り、コントローラはポンプストロークを続ける。ステップ５２７４に記載したように、コントローラは、圧力減衰波形をモニタリングし続ける。ストロークの終了に達した場合、ステップ５２７６においてストローク終了ＦＭＳ測定を行って、ストローク終了制御チャンバ容積を求めることができる。コントローラが、流量が所定期間、所定流量未満であると判断した場合、ステップ５２７８においてＦＭＳ測定を行って、流量低減状態が存在することを確認することができる。流量低減状態が確認されない場合、ストロークは続くことができ、コントローラは、ステップ５２７４において上述したように、制御チャンバ圧力調整または維持波形に基づいて、流量を計算し続ける。
【０５２５】
ステップ５２７８において、ＦＭＳ測定によって流量低減状態が確認された場合、ステップ５２８０において、流量低減または閉塞通知、警告または警報をユーザに送信することができる。これは、ユーザインタフェースを介して行うことができ、可聴メッセージまたは音声、振動表示等によって達成することができる。サイクラコントローラによって生成される応答は、検出される流量によって決まる可能性がある。閉塞が存在することを示す前に、流体リザーバ（または、流体ラインに応じて、腹膜腔内）への流体の押戻しをトリガすることができる。押戻しの試みが不成功である場合、コントローラは、閉塞警告を発することができる。
【０５２６】
いくつかの実施形態では、流量低減状態が検出された場合、サイクラコントローラは、圧送動作（たとえば、排液段階）に対する目標体積が達成されたか否か（たとえば、腹膜排液の完了）を確認することができる。目標体積以上が移動した場合、コントローラは、圧送動作が完了したことを宣言することができる。いくつかの実施形態では、装置コントローラは、流体リザーバ（たとえば、溶液バッグ、ヒータバッグまたは患者の腹膜）が実質的に空であることを確実にするために、最低限の規定された時間が経過していることを要求することができる。
【０５２７】
ポンプストローク中の流体流のリアルタイム測定により、フルポンプストローク容積未満、またはフルポンプストローク容積の整数倍の所定流体体積送達を目標とすることができる。圧力測定を通して推定されたチャンバ容積変化が、目標体積が送達されたかまたは引き出されたことを示すときに、ストロークを終了するようにコントローラをプログラムすることができる。これが発生すると、コントローラは、ＦＭＳ測定を開始して、目標体積に実際に達したことを確認することができる。リアルタイム流体流測定により、複数回ＦＭＳ測定を行う必要をなくすことができる一方で、目標体積を超過するのを回避するように小さい容積の部分ストロークを繰り返し行うことができる。こうした目標設定方式は、目標体積に近づくが超過しないで費やされる時間の長さが、本来、圧送動作における比較的長い時間をとる小児科用途において特に望ましい場合がある。
【０５２８】
図１２１は、流体の目標体積が移動したときを判断するために使用することができる複数のステップ例を概説するフローチャートを示す。図示するように、ステップは、ストローク中の圧力減衰の測定値に基づいて、推定された、移動した体積を利用して、目標体積が達成されていると推定されたときにストロークを終了する。ステップ５２９０において、圧送動作が開始する。この動作は、たとえば、腹膜透析サイクルに対する充填段階であり得る。圧送動作が開示すると、ＦＭＳ測定を行うことができ、ステップ５２９２に示すように、ポンプストロークが開始される。ストローク中、ステップ５２９４において、圧力調整または維持波形における圧力減衰をモニタリングすることができる。これにより、ストロークが進行するに従い、容積および流量の推定が可能になる。ステップ５２９６において、ストロークが終了することができ、ストローク後ＦＭＳ測定を行うことができる。サイクラコントローラは、計算された溶液体積を追跡して、目標体積と圧送動作中に送達された流体の総体積との差が全ポンプチャンバ体積より大きいか否かを確かめる。大きい場合、コントローラは、ステップ５２９７において、続けて次のポンプストロークを命令する。目標体積と圧送された総体積との差が、１つの全ポンプチャンバの体積未満となるまで、ステップ５２９４、５２９６および５２９７を繰り返すことができる。その容積未満となった時点で、ステップ５２９８において、別の全チャンバ体積の送達により目標体積が超過された場合、ステップ５２９８が行われる。
【０５２９】
ステップ５２９８において、圧送動作のための総送達体積と圧送動作に対する目標体積との差として、目標設定トリガを設定することができる。そして、ステップ５３００において、コントローラが、圧力減衰測定を通して目標体積に達したことを計算するまで、ポンプストロークは続けることができる。計算した時点で、ステップ５３０２を行うことができ、そこでは、ストロークは終了し、ＦＭＳ測定を行って、目標体積の流体が移動したことを確認することができる。
【０５３０】
ポンプストローク中に圧力減衰曲線から推定された流量を計算することにより、コントローラは、所定流体体積をより精密に送達するために、１つまたは複数の弁を事前に閉鎖することも可能である。すなわち、コントローラコマンドと弁の機械的応答との間に遅延を考慮して、目標体積が送達される前に弁を閉鎖することができる。そして、弁を物理的に閉鎖するために必要な期間中発生する流れにより、目標体積を実質的に満たすことができる。特に、コントローラは、弁を物理的に閉鎖するために必要な時間の長さを推定することができる。いくつかの実施形態では、この推定値は事前プログラムされた値であり得る。たとえば、特定の弁の構成に対して、応答遅延はおよそ１００ミリ秒であり得る。流量のリアルタイム計算に基づいて、弁応答遅延中に移動した流体の体積を推定することができる。この流体の量を目標体積から減じて、弁閉鎖トリガ体積をもたらすことができる。弁閉鎖トリガ体積が満たされると、サイクラコントローラは、弁に対して閉鎖するように命令することができる。
推定された流量および推定されたストローク容積を用いる流体ラインプライミング状態
いくつかの実施形態では、ストローク中に計算された流量と推定されたストローク容積とを用いて、流体ラインのプライミング状態を判断することができる。図２０〜図２８に関連して上述したように、患者ラインは、空気の流れに対して比較的わずかなインピーダンスを示すが、異なる流体、たとえば透析液等の液体の流れに対して比較的高度なインピーダンスを示す特徴部分（たとえば、オリフィス等の制限部）を含むことができる。この特徴部分は、ラインの終端下流端部に対して基端側にまたはその端部に位置することができる。特徴部分は、流体ラインの主要部分における流体導管の断面積より小さい断面積を有する流路を有することができる。液体がその特徴部分に達すると、流れは速度を落とし、これは、ポンプストローク中に行われる流量推定に反映される（すなわち、圧力減衰曲線はより浅い減少を示す）。流量をモニタリングすることができ、流量が、制限された流量まで低減するか、または制限された流量の範囲内まで低減したと判断された場合、コントローラは、ライン内の流体が制限部に達したと宣言することができる。ストローク容積推定はまた、流量の変化が、ストローク終了状態または液体流が特徴部分によって妨げられることによるか否かを判断する際にも有用であり得る。インピーダンス特徴部分は、ラインの端部の近くに配置することができ、それにより、液体が特徴部分に達したことが検出されると、ラインはプライミングされるべきであると判断することができる。
【０５３１】
ライン内のインピーダンス変化を検出することには、他の用途があり得る。たとえば、流量制限部を用いて、制限部を通過して流れる流体が、組成、密度、粘度等が変化したときを検出することができる。こうした実施形態では、インピーダンス制限部は、導管内の関心位置に配置することができる。導管を通る流量をモニタリングして、異なる特性または特徴の組成物または流体が制限部に達するときの流れの変化を検出することができる。
【０５３２】
図１２２は、圧力減衰曲線の傾きをモニタリングし、流量を計算し、またはストローク容積を推定することにより、患者ラインがプライミングされたことを検出する方法を概説するフローチャートを示す。フローチャート例では、単に例示の目的で、流体ラインのプライミングのための送達ストロークが示されている。チャンバがそのストロークを終了した後、そのチャンバは、充填ストロークを行い、再充填されると想定することができる。フローチャートはまた、各チャンバが充填状態にあって開始する。
【０５３３】
ステップ５３３０においてラインのプライミングが開始される。これは、ステップ５３３２において、ストローク前ＦＭＳ測定を行うことと、ストロークを開始することを含むことができる。ストロークが進行している際に、ステップ５３３４は発生することができる。ステップ５３３４において、圧力維持波形における圧力減衰をモニタリングすることができ、それにより、流量およびストローク容積計算または推定を行うことができる。流量が、患者ライン内の液体が制限部に達したことを示す場合、ステップ５３３６において、ユーザに対して、ラインがプライミングされたことを通知することができる。
【０５３４】
流量が、制限部に達したことを示さない場合、ストローク容積閾値に達するまで、ストロークは続けることができる。ストローク容積推定値が、ストローク容積閾値に達したことを示すと、ステップ５３３８において、ストロークを終了することができ、ストローク後ＦＭＳ測定を行うことができる。ストローク容積閾値は、全チャンバ体積を送達するために必要な容積未満であるように設定することができる。したがって、患者ラインがプライミングされるとき、部分ストロークを意図的に送達することができる。これにより、検出された流量の低下が、ストローク終了状態に達したことに起因しないことが確実になる。ステップ５３３８におけるストローク後ＦＭＳ測定が終了すると、ステップ５３４０において次のポンプストロークが開始することができる。単一ポンプシステムでは、コントローラは、ポンピングチャンバを流体で再充填するようにポンプ充填動作を命令することができる。複式ポンプシステムでは、コントローラは、第２ポンプに対して、そのポンプチャンバからの流体の送達を開始するように交互に命令することができる。図示するように、次のストロークが開始した後、フローチャートはステップ５３３４にリセットする。ストローク中、流量およびストローク容積はこの場合もまた推定される。サイクラは、流量が、ラインがプライミングされたことを示すまで、ポンプストロークを行い続けることができる。
【０５３５】
図１２３は、流量を計算することによって、患者ラインがプライミングされたことを検出するために使用されるステップを概説するフローチャートを示す。チャンバは、そのストロークを終了した後、充填ストロークを行い、再充填される。フローチャートによって示されるステップは、各チャンバが充填状態にあって開始するように想定される。
【０５３６】
ステップ５３５４において、コントローラが流量を計算するために、圧力調整または維持波形における圧力減衰をモニタリングすることができる。流量の速度が低下したと判断されると、ステップ５３５６において、現ストロークを終了することができ、ストローク後ＦＭＳ測定を行うことができる。そして、ステップ５３５８において、次の圧送ストロークを開始することができる。図１２３における実施形態例では、５３５８における後続する圧送ストロークは、多チャンバポンピングカセットにおける別のポンピングチャンバから送達される。ステップ５３６０において、圧力維持波形における圧力減衰をモニタリングすることができ、それにより、コントローラは、スロトーク中に流量を計算することができる。このストロークの開始時の流量推定値が、低速または低い流量状態を示す場合、コントローラは、ラインがプライミングされていると宣言することができる。好ましくは、この判断は、ラインが実際に十分にプライミングされている場合に圧送される流体の量を最小限にするように、短時間で行われる。ステップ５３６２において、ストロークが終了し、ＦＭＳ測定を行うことができる。そしてステップ５３６４において、ユーザに対して、ラインがプライミングされたことを通知することができる。
【０５３７】
流量が低速ではなくかつ低くない場合、コントローラは、先の流量の低減が、ストローク終了状態に達しているためであったと結論付けることができる。この場合、フローチャートはステップ５３５４に戻り、ストロークは継続し、制御チャンバに対する圧力維持波形における圧力減衰がモニタリングされ続ける。流量推定が行われ続け、フローチャートにおいて概説されるステップは、ラインがプライミングされたと判断されるまで、上述したように繰り返すことができる。
【０５３８】
図１２４は、流体の目標送達体積を設定することにより、患者ラインがプライミングされたことを検出するステップを概説するフローチャートを示す。この体積は、セットに含まれる患者ラインの名目内部容積に等しいように設定することができる。ステップ５３７２において、ストローク前ＦＭＳ測定を行うことができ、ストロークを開始することができる。ステップ５３７４において、ポンプストローク中の圧力維持波形における圧力減衰をモニタリングすることができ、それにより、流量推定およびストローク容積推定を行うことができる。いくつかの実施形態では、ステップ５３７４は任意選択的であり得る。ストロークが送達されると、ストロークを終了することができ、ストローク後ＦＭＳ測定を行うことができる。流体の目標体積と送達された流体の総体積との差が、ポンプチャンバの全体積より大きい場合、ステップ５３７８を行うことができ、次の圧送ストロークが開始する。図示するように、送達ストロークが進行している間、ステップ５３７４を繰り返すことができる。
【０５３９】
ストロークが完了した後、流体の目標体積と送達された流体の総体積との差が、全ポンピングチャンバの体積未満である場合、サイクラは、ステップ５３８０において次の送達圧送ストロークに進むことができる。推定された流量が、速度が低下したように観察されると、コントローラは、ラインがプライミングされるべきであると宣言することができる。ステップ５３８４において、ストロークを終了することができ、ＦＭＳ測定を行うことができる。そして、ステップ５３８６において、ユーザに対し、ラインがプライミングされたことを通知することができる。
【０５４０】
いくつかの実施形態では、コントローラは、第２ポンプに対するラインを弁で調整し、ポンプストロークを開始するように第２ポンプに命令することによって、ラインがプライミングされたことを確認することができる。第２ポンプストローク中の圧力減衰が、第１ポンプと同様の流量低減を示す場合、コントローラは、ラインが実際にプライミングされたことを宣言することができる。
セット識別
いくつかの実施形態では、コントローラが計算した流量と推定されたストローク容積とを用いて、サイクラにいずれのタイプの流体ラインセットが設置されているかを判断することができる（流体ラインセットのタイプは、管長、直径、滴下チャンバのサイズおよび数のばらつきにより、総容積が異なる可能性がある）。コントローラはまた、同じ手続きを用いて、流体セットに関する先に収集された情報をクロスチェックすることも可能である。この情報は、サイクラのユーザインタフェースを介して、ユーザ入力を通して収集することができる。さらに、いくつかの実施形態では、コントローラは、バーコード、データマトリックスもしくは他の識別マークを読み取るように構成された入力デバイスまたはセンサを用いることにより、この情報を収集することができる。
【０５４１】
事前設定された圧送圧力を用いて、こうした判断に対して流量を計算するときにラインを通して流体を圧送することができる。流量の低下は、より小さい直径のライン、またはより長いラインを示す。このように、コントローラは、たとえば、医療機器に、成人用セットが設置されているか（より小さい流体導管を有する）小児用セットが設置されているかを判断することも可能である。この判断は、医療機器がセットの患者ラインをプライミングしているときに行うことができる。医療機器は、たとえば、ラインをプライミングするために圧送された体積の量をモニタリングすることにより、長さの異なるラインを備えたセットを識別することができる。長いライン（たとえば、延長部を含むセット）は、短いラインより大きいプライミング体積を必要とする。いくつかの実施形態では、流量データおよびプライミング体積データを合わせて解析して、セットタイプを識別することができる。機器にいずれのセットが設置されているかを判断するために、流量データおよびプライミング体積データを、医療機器で使用することができる複数の異なるセットからの予測された値のリストと比較することができる。
【０５４２】
図１２５は、医療機器（腹膜透析サイクラ等）に１つまたは複数の異なるセットのうちのいずれのセットが設置されたかを識別するために、サイクラが使用することができる複数のステップ例を概説するフローチャートを示す。図１２５に示す実施形態例では、この判断は、セットに含まれるライン（たとえば、患者ライン）のプライミング中に行われる。ステップ５５８０においてラインがプライミングされる際、ステップ５５８４および５５８２において、それぞれ、プライミング中の流量およびプライミング中にラインに送達された体積がモニタリングされる。上述したように、異なるセットの間の流量のばらつきが設置されたセットのタイプに起因することを確実にするのに役立つように、所定の圧送圧力を用いることができる。
【０５４３】
医療機器は、本明細書に記載するもののうちの任意のもの等のプライミングセンサによって、ラインのプライミング状態を検出することができる。プライミングが終了すると、コントローラは、ステップ５５８６において、プライミングされた流量および体積を、医療機器に設置されることが可能な種々のセットに対する予測された値の格納されたリストと比較することができる。いくつかの実施形態では、これらの予測値は、製造時に経験的に求めることができる。任意選択的に、セットの各々に対してある範囲の値を列挙することができる。ステップ５５８８において、セットタイプが識別される。これは、このリストにおけるいずれのセットタイプが、プライミング中の観察された流量およびプライミング体積値に最も近いかを判断することによって行うことができる。ステップ５５８８において識別されたセットタイプが、そのセットに関する先に収集されたデータと一致しない場合、コントローラは、ユーザに通知することができる。この通知は、ユーザインタフェースにおける視覚的通知を含むことができ、それには、可聴音声または警告が伴うことも可能である。
【０５４４】
さらに、そのセットに関して（たとえば、セット上のマークもしくはしるしから、または治療プログラムから）他のデータが収集された場合、それを用いて、ステップ５５８８において識別されたセットタイプが予測されたセットタイプであることを確認することができる。ステップ５５８８において識別されたセットタイプが、他の先に収集されたセットに関連するデータと一貫しない場合、ステップ５５８９を行うことができ、コントローラは、ユーザに対する通知を生成することができる。
頭高検出
いくつかの状況では、カセット２４またはシステムの他の部分に関する患者の高さ位置を確定することが有用である場合がある。たとえば、透析患者は、いくつかの状況では、充填または排液動作中に、流体が患者の腹膜腔に流入するかまたは腹膜腔から流出することによる「強く引く」または他の動きを感じる場合がある。この感覚を低減させるために、サイクラ１４は、充填および／または排液動作中に患者ライン３４に加えられる圧力を低下させることができる。しかしながら、患者ライン３４に対する圧力を適切に設定するために、サイクラ１４は、サイクラ１４、ヒータバッグ２２、ドレイン、またはシステムの他の部分に対する患者の高さを確定することができる。たとえば、充填動作を行なっているとき、患者の腹膜腔がヒータバッグ２２またはカセット２４の５フィート上方に配置される場合、サイクラ１４は、患者ライン３４において透析液を送達するために、患者の腹膜腔がサイクラ１４の５フィート下方に配置される場合よりも高い圧力を使用する必要がある可能性がある。この圧力は、たとえば、所望の目標ポンプチャンバ圧力を達成するために、可変時間間隔でバイナリ空気圧供給源弁を交互に開閉することによって、調整することができる。たとえば、ポンプチャンバ圧力が所定量だけ目標圧力を下回るとき、弁を開放した状態で維持し、ポンプチャンバ圧力が所定量だけ目標圧力を上回るとき、弁を閉鎖した状態で維持するように時間間隔を調整することによって、平均の所望の目標圧力を維持されることができる。ポンプチャンバの充填時間および／または送達時間を調整することにより、完全なストローク容積の送達を維持するようないかなる調整も行うことができる。可変オリフィスの供給源弁が使用される場合、目標ポンプチャンバ圧力は、弁が開閉される間隔のタイミングを調整するのに加えて、供給源弁のオリフィスを変化させることによって達することができる。患者の姿勢を調整するために、サイクラ１４は、流体の圧送を一瞬停止して、患者ライン３４を、（たとえば、カセット２４における好適な弁ポートを開開放することにより）カセットにおける１つまたは複数のポンプチャンバ１８１と開放した流体連通状態のままにすることができる。しかしながら、ポンプチャンバ１８１用の上部弁ポート１９２等の他の流体ラインを閉鎖することができる。この状態では、ポンプのうちの１つに対する制御チャンバ内の圧力を測定することができる。本技術分野において周知であるように、この圧力は、患者の「頭」の高さに相関し、サイクラ１４が患者への流体の送達圧力を制御するために使用することができる。同様の手法を用いて、（一般に既知となる）ヒータバッグ２２および／または溶液容器２０の「頭」高を求めることができき、それは、これらの構成要素の頭高は、好適な方法で流体を圧送するために必要な圧力に対して影響を与える可能性があるためである。
サイクラのノイズ低減特徴
本発明の態様によれば、サイクラ１４は、動作中にかつ／またはアイドル状態にあるとき、サイクラ１４によって発生するノイズを低減させる１つまたは複数の特徴を含むことができる。本発明の一態様では、サイクラ１４は、サイクラ１４のさまざまな空気圧系統を制御するために使用される圧力および真空の両方を発生させる単一のポンプを含むことができる。一実施形態では、ポンプは、圧力および真空の両方を同時に発生させることができ、それにより、全体的な実行時間を短縮し、ポンプをより低速に（したがって、より静かに）運転するのを可能にする。別の実施形態では、空気ポンプの始動および／または停止を、一定の割合で増減させることができ、たとえば、始動時のポンプ速度または出力を増加させ、かつ／または、運転停止時のポンプ速度または出力を減少させる。この構成は、空気ポンプの始動および停止に関連する「オン／オフ」ノイズを低減させるのに役立つことができ、そのため、ポンプノイズはそれほど顕著ではない。別の実施形態では、空気ポンプは、目標出力圧力または体積流量に近づくとき、低いデューティサイクルで動作することができ、それにより、空気ポンプは、運転が止められ、短時間後にオンにされる場合とは対照的に、動作し続けることができる。その結果、空気ポンプのオン・オフのサイクルの繰返しによってもたらされる中断を回避することができる。
【０５４５】
図１２６は、サイクラ１４の内部の斜視図に示し、ハウジング８２の上部が取り外されている。この例示的な実施形態では、サイクラ１４は、単一の空気ポンプ８３を含み、それは、遮音筺体内に収容された実際のポンプおよびモータ駆動部を含む。遮音筺体は、金属製またはプラスチック製のフレーム等の外側シールドと、外側シールド内の、モータおよびポンプを少なくとも部分的に包囲する遮音材料とを含む。この空気ポンプ８３は、空気圧および真空を同時に、たとえば、一対のアキュムレータタンク８４に提供することができる。タンク８４のうちの１つは、正圧の空気を貯蔵し、他方のタンクは、真空を貯蔵する。サイクラ１４の構成要素に供給される空気圧／真空を提供しかつ制御するように、タンク８４に好適なマニホールドおよび弁の構成を結合することができる。
【０５４６】
本発明の別の態様によれば、オクルーダ等、サイクラ動作中に比較的一定の圧力または真空の供給を必要とする構成要素は、少なくとも比較的長い時間、空気圧／真空源から隔離することができる。たとえば、サイクラ１４におけるオクルーダ１４７は、患者ラインおよび排液ラインは、流れに対して開放したままであるように、概して、オクルーダの空気袋１６６内に一定の空気圧を必要とする。サイクラ１４が電源故障等なしに適切に動作し続ける場合、空気袋１６６は、システム動作の開始時に一度膨張し、動作停止まで膨張し玉まであり得る。本発明者らは、いくつかの状況において、空気袋１６６等の比較的静的な空気式装置は、「きしむ」か、または他の方法で、供給された空気圧のわずかな変動に応じてノイズを発生する可能性があることを認識した。こうした変動により、空気袋１６６のサイズがわずかに変化する可能性があり、それにより、関連する機械部品移動し、ノイズを発生させる可能性がある。空気袋１６６および同様の空気圧式動力要件を有する他の構成要素の態様によれば、空気袋または他の空気圧式構成要素内の圧力変動を低減させ、したがって、圧力変化の結果として生成される可能性があるノイズを低減させるように、たとえば、弁を閉鎖することによって、空気ポンプ８３および／またはタンク８４から隔離することができる。空気圧供給源から隔離することができる別の構成要素は、ドア１４１におけるカセット取付位置１４５の空気袋であり、それは、ドア１４１が閉じられると、制御面１４８に対してカセット２４を押圧するように膨張する。要求に応じて、他の適切な構成要素を隔離することができる。
【０５４７】
本発明の別の態様によれば、空気圧式構成要素が駆動される速度および／または力は、構成要素の動作によって生成されるノイズを低減するように制御することができる。たとえば、カセット２４の弁ポートを開閉するようにカセット膜１５の対応する部分を動作させる弁制御領域１４８１の移動により、膜１５がカセット２４を打ち（ｓｌａｐ）かつ／またはカセットからから離れる際の「ポップ」ノイズがもたらされる可能性がある。こうしたようなノイズは、たとえば、制御領域１４８１を移動させるために使用される空気の流量を制限することにより、弁制御領域１４８１の動作速度を制御することによって、低減させることができる。たとえば、関連する制御チャンバに通じるライン内に好適に小さいサイズのオリフィスを設けることによって、または他の方法で、空気流を制限することができる。
【０５４８】
サイクラ１４のマニホールドにおいて１つまたは複数の空気圧供給源弁の作動に対してパルス幅変調（ＰＷＭ）を適用するようにもまた、コントローラをプログラムすることができる。カセット２４のさまざまな弁およびポンプに送達される空気圧は、カセット２４における弁またはポンプの作動の期間中に、関連するマニホールド供給源弁を繰り返し開閉させることによって、制御することができる。そして、膜１５／制御面１４８に対する圧力の上昇率または下降率は、作動期間中の特定のマニホールド弁の「オン」部分の持続時間を調整することによって制御することができる。マニホールド供給源弁にＰＷＭを適用するさらなる利点は、より高価ででありかつ信頼性が低い可能性がある可変オリフィス供給源弁ではなく、バイナリ（オン−オフ）供給源弁のみを用いて、カセット２４の構成要素に可変空気圧を送達することができるということである。
【０５４９】
本発明の別の態様によれば、１つまたは複数の弁要素の移動は、弁の循環運動によって発生するノイズを低減させるように好適に減衰させることができる。たとえば、流体（強磁性流体等）に対して、高周波電磁弁の弁要素を提供して、要素の動作を減衰させ、かつ／または、開位置と閉位置との間の弁要素の移動によって発生するノイズを低減させることができる。
【０５５０】
別の実施形態によれば、空気圧制御ライン通気孔を互いに接続し、かつ／または、共通の遮音空間に導くことができ、それにより、空気圧または真空の解放に関連するノイズを低減させることができる。たとえば、オクルーダの空気袋１６６が通気されて、板ばね１６５（例えば、図９９参照）が互いに向かって移動し、１つまたは複数のラインを閉塞することが可能になると、解放される空気圧は、解放に関連するノイズがより容易に聞こえる可能性がある空間に解放されるのとは対照的に、遮音筺体内に解放することができる。別の実施形態では、空気圧を解放するように構成されたラインを合わせて、空気真空を解放するように構成されたラインと接続することができる。（周囲環境、アキュムレータ等への通気孔を含む可能性がある）この接続により、圧力／真空解放によって発生するノイズをさらに低減させることができる。
制御システム
図１に関して記載した制御システム１６は、透析治療を制御し、透析治療に関する情報を通信する等、複数の機能を有している。これらの機能は、単一のコンピュータまたはプロセッサによって処理することができるが、それらの機能の実施が物理的にかつ概念的に分離された状態で維持されるように、異なる機能に対して異なるコンピュータ使用することが望ましい場合がある。たとえば、１台のコンピュータを使用して透析機類を制御し、別のコンピュータを使用してユーザインタフェースを制御することが望ましい場合がある。
【０５５１】
図１２７は、制御システム１６の例示的な実施態様を例示するブロック図を示し、そこでは、制御システムは、透析機類を制御するコンピュータ（「自動化コンピュータ」３００）と、ユーザインタフェースを制御する別個のコンピュータ（「ユーザインタフェースコンピュータ」３０２）とを備える。後述するように、セーフティクリティカルなシステム機能は、自動化コンピュータ３００上でのみ実行することができ、それにより、ユーザインタフェースコンピュータ３０２は、セーフティクリティカルな機能の実行から隔離される。
【０５５２】
自動化コンピュータ３００は、透析治療を実施する弁、ヒータおよびポンプ等のハードウェアを制御する。さらに、自動化コンピュータ３００は、本明細書においてさらに記載するように、治療の順序付けをし、ユーザインタフェースの「モデル」を維持する。図示するように、自動化コンピュータ３００は、コンピュータ処理ユニット（ＣＰＵ）／メモリ３０４、フラッシュディスクファイルシステム３０６、ネットワークインタフェース３０８およびハードウェアインタフェース３１０を備える。ハードウェアインタフェース３１０は、センサ／アクチュエータ３１２に結合される。この結合により、自動化コンピュータ３００が、センサを読み取り、ＡＰＤシステムのハードウェアアクチュエータを制御して治療動作をモニタリングしかつ実行することができる。ネットワークインタフェース３０８は、ユーザインタフェースコンピュータ３０２に自動化コンピュータ３００を結合するインタフェースを提供する。
【０５５３】
ユーザインタフェースコンピュータ３０２は、ユーザならびに外部デバイスおよびエンティティを含む外部世界とのデータ交換を可能にする構成要素を制御する。ユーザインタフェースコンピュータ３０２は、コンピュータ処理ユニット（ＣＰＵ）／メモリ３１４、フラッシュディスクファイルシステム３１６およびネットワークインタフェース３１８を備え、それらは各々、自動化コンピュータ３００上のそれらの相当物と同じかまたは同様であり得る。Ｌｉｎｕｘ（登録商標）オペレーティングシステムは、自動化コンピュータ３００およびユーザインタフェースコンピュータ３０２の各々で実行することができる。自動化コンピュータ３００のＣＰＵとして使用され、かつ／または、ユーザインタフェースコンピュータ３０２のＣＰＵとして使用されるのに好適であり得る例示的なプロセッサは、Ｆｒｅｅｓｃａｌｅ社のＰｏｗｅｒＰＣ５２００Ｂ（登録商標）である。
【０５５４】
ネットワークインタフェース３１８を介して、ユーザインタフェースコンピュータ３０２を自動化コンピュータ３００に接続することができる。自動化コンピュータ３００およびユーザインタフェースコンピュータ３０２の両方を、ＡＰＤシステムの同一のシャーシ内に含めることができる。別法として、一方もしくは両方のコンピュータまたは前記コンピュータの一部（たとえば、ディスプレイ３２４）を、シャーシの外側に配置することができる。自動化コンピュータ３００およびユーザインタフェースコンピュータ３０２は、広域ネットワーク、ローカルエリアネットワーク、バス構造、無線接続、および／または他の何らかのデータ転送媒体によって結合することができる。
【０５５５】
ネットワークインタフェース３１８を用いて、インターネット３２０および／または他のネットワークにユーザインタフェースコンピュータ３０２を結合することも可能である。こうしたネットワーク接続を用いて、たとえば、診療所または臨床医への接続を開始し、リモートデータベースサーバに治療データをアップロードし、臨床医から新しい処方箋を取得し、アプリケーションソフトウェアをアップグレードし、サービスサポートをしゅとくし、供給品を要求し、かつ／または、保守に使用するためにデータをエクスポートすることができる。一例によれば、コールセンタの専門家は、ネットワークインタフェース３１８を通じてインターネット３２０上の警報ログおよび透析機構成情報にリモートでアクセスすることができる。望ましい場合は、ユーザインタフェースコンピュータ３０２は、接続が遠隔の開始プログラムによってではなく、単にユーザによってまたは他の方法でシステムによってローカルに開始することができるように構成することができる。
【０５５６】
ユーザインタフェースコンピュータ３０２は、図３７に関して記載したユーザインタフェース１４４等のユーザインタフェースに結合されるグラフィックインタフェース３２２もまた備える。１つの例示的な実施態様によれば、ユーザインタフェースは、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）を含み、かつタッチスクリーンに関連づけられた、ディスプレイ３２４を備える。たとえば、ＬＣＤの上にタッチスクリーンを重ねることができ、それにより、ユーザは、指またはスタイラス等でディスプレイに触れることによって、ユーザインタフェースコンピュータ３０２に入力を与えることができる。ディスプレイはまた、特に、音声プロンプトおよび録音された発話を再生することができる音声システムに関連づけることも可能である。ユーザは、自身の環境および選好に基づいてディスプレイ３２４の明るさを調整することができる。任意選択的に、ＡＰＤシステムは、光センサを含むことができ、光センサによって検出される周辺光の量に応じて、ディスプレイの明るさを自動的に調整することができる。
【０５５７】
ディスプレイの明るさは、２つの異なる条件、すなわち、高い周辺光および低い周辺光についてユーザが設定することができる。光センサは、周辺光のレベルを検出し、制御システム１６は、測定された周辺光に基づいて、ディスプレイの明るさを高い周辺光または低い周辺光のいずれかに対して予め選択されたレベルに設定する。ユーザは、各条件に対して１〜５の値を選択することにより、高い周辺光および低い周辺光に対して明るさのレベルを選択することができる。ユーザインタフェースは、各条件に対するスライダバーであり得る。別の例では、ユーザは、数を選択することができる。制御システムは、ディスプレイの光のレベルに一致するようにボタンの光のレベルを設定することができる。
【０５５８】
ディスプレイ３２４のＬＣＤディスプレイおよび／またはタッチスクリーンは、欠陥を発生する場合があり、その場合、それらは、表示せずかつ／または正確に応答しない。その原因の１つの理論（ただし唯一の理論ではない）は、ユーザから画面への静電気放電であり、それは、ＬＣＤディスプレイおよびタッチスクリーン用のドライバのメモリの値を変化させる。ソフトウェアが、ＵＩＣエグゼクティブ３５４を処理するか、またはＡＣエグゼクティブ３５４が、タッチスクリーンおよびＬＣＤディスプレイ用のドライバの定数メモリレジスタをチェックする低優先度サブプロセスまたはスレッドを含む場合がある。スレッドが、メモリレジスタにおける定数値のうちのいずれかが、ユーザインタフェースコンピュータ３０２または自動化コンピュータ３００の別の場所に格納された定数値と異なることを見つけた場合、そのスレッドは、ＬＣＤディスプレイおよび／またはタッチスクリーン用のドライバを再初期化する別のソフトウェアプロセスを呼び出す。一実施形態では、ＬＣＤディスプレイは、セイコーエプソン（Ｓｅｉｋｏ  Ｅｐｓｏｎ）  Ｓ１ｄ１３５１３チップによって駆動され、タッチスクリーンは、Ｗｏｌｆｓｏｎ  Ｍｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ
ＷＭ９７１５６チップによって駆動される。定数レジスタ値の例としては、限定されないが、画面上に表示されるピクセルの数、表示される色の数が挙げられる。
【０５５９】
さらに、ユーザインタフェースコンピュータ３０２は、ＵＳＢインタフェース３２６を備える。ＵＳＢフラッシュドライブ等のデータ記憶デバイス３２８は、ＵＳＢインタフェース３２６を介してユーザインタフェースコンピュータ３０２に選択的に結合され得る。データ記憶デバイス３２８は、患者特定データを格納するために使用される「患者データキー」を含むことができる。透析治療および／または調査質問（たとえば、体重、血圧）からのデータは、患者データキーに記録することができる。このように、患者データは、ＵＳＢインタフェース３２６に結合されたときはユーザインタフェースコンピュータ３０２によってアクセス可能であり、インタフェースから取り外されたときは携帯可能であり得る。患者データキーは、サイクラスワッピング中に１つのシステムまたはサイクラから別のシステムまたはサイクラにデータを転送し、臨床ソフトウェアからシステムに新しい治療およびサイクラ構成データを転送し、システムから臨床ソフトウェアに治療履歴および装置履歴情報を転送するために使用することができる。例示的な患者データキー３２５を、図１２８に示す。
【０５６０】
図示するように、患者データキー３２５は、コネクタ３２７と、コネクタに結合されたハウジング３２９とを備える。患者データキー３２５は、任意選択的に専用ＵＳＢポート３３１に関連づけることができる。ポート３３１は、（たとえば、ＡＰＤシステムのシャーシ内の）凹部３３３と、凹部内に配置されるコネクタ３３５とを備える。凹部は、ポート３３１に関連づけられたハウジング３３７によって少なくとも部分的に画定され得る。患者データキーコネクタ３２７およびポートコネクタ３３５は、選択的に互いに電気的にかつ機械的に結合されるように適合される。図１２８から理解することができるように、患者データキーコネクタ３２７およびポートコネクタ３３５が結合されると、患者データ記憶デバイス３２５のハウジング３２９は、凹部３３３内に少なくとも部分的に受け入れられる。
【０５６１】
患者データキー３２５のハウジング３２９は、それが関連づけられるポートを示す視覚的手掛かりを含み、かつ／または、正しくない挿入を防止するような形状であり得る。たとえば、ポート３３１の凹部３３３および／またはハウジング３３７は、患者データキー３２５のハウジング３２９の形状に対応した形状を有することができる。たとえば、各々、非矩形形状を有するか、または、図１２８に示すように上部刻み付けを備えた楕円形形状等の不規則な形状を有することができる。ポート３３１の凹部３３３および／またはハウジング３３７ならびに患者データキー３２５のハウジング３２９は、それらの関連づけを示すためのさらなる視覚的手掛かりを含むことができる。たとえば、各々、同一材料から形成され、かつ／または、同一もしくは同様の色および／もしくはパターンを有することができる。
【０５６２】
さらなる実施形態では、図１２９に示すように、患者データキー３２５のハウジング３２９は、キー３２５の上ではねる可能性があるいかなる液体もコネクタ３２７から離れるようにかつハウジング３２９の反対側の端部に向かって運ぶように、コネクタ３２７から離れる方向に傾斜するように構成され、そこでは、ハウジング３２９の孔３３９は、患者データキー３２５およびそのポートコネクタ３３５との継手から液体を排液するのに役立つことができる。
【０５６３】
一実施形態では、ポート３３１および凹部３３３は、図３５に示すようにサイクラ１４のフロントパネル１０８４に位置する。ドア１４１が閉じられ、治療が開始される前に、患者データキー３２５はポート３３１内に挿入される。ドア１４１は、ドア１４１が閉じられるときに患者データキー３２５を収容する第２凹部２８０２を含む。患者データキー３２５をドア１４１の後方に配置することにより、すべての治療データをＰＤＫに記録することができることが確実になる。この位置により、ユーザが治療の途中でキーを取り外すことが防止される。
【０５６４】
別法としてまたはさらに、患者データキー３２５は、ＡＰＤシステムが、患者データキーが期待されたタイプおよび／または製造元のものであることを確認するために読取可能な、確認コードを含むことができる。こうした確認コードは、患者データキー３２５のメモリに格納され、ＡＰＤシステムのプロセッサが、患者データキーから読み取りかつ処理することができる。別法としてまたはさらに、こうした確認コードを、たとえば、バーコードまたは数値コードとして、患者データキー３２５の外側に含めることができる。この場合、コードは、カメラおよび関連するプロセッサ、バーコードスキャナ、または別のコード読取デバイスによって読み取ることができる。
【０５６５】
システムの電源が入れられたときに患者データキーが差し込まれていない場合、キーの挿入を要求する警告を生成することができる。しかしながら、システムは、それが事前に構成されている限り、患者データキーなしで実行することができる可能性がある。したがって、自身の患者データキーを喪失した患者は、交換キーを取得することができるようになるまで治療を受けることができる。データを、患者データキーに直接格納するか、または、ユーザインタフェースコンピュータ３０２に格納した後に患者データキーに転送することができる。データはまた、患者データキーからユーザインタフェースコンピュータ３０２に転送することも可能である。
【０５６６】
さらに、ＵＳＢインタフェース３２６を介してユーザインタフェースコンピュータ３０２にＵＳＢ  Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標)アダプタ３３０を結合して、たとえば、データが近くのＢｌｕｅｔｏｏｔｈ対応装置と交換されるのを可能にすることができる。たとえば、ＡＰＤシステムの付近にあるＢｌｕｅｔｏｏｔｈ対応体重計は、ＵＳＢ  Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈアダプタ３３０を使用してＵＳＢインタフェース３２６を介してシステムに患者の体重に関する情報を無線で転送することができる。同様に、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ対応血圧計カフは、ＵＳＢ  Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈアダプタ３３０を使用してシステムに患者の血圧に関する情報を無線で転送することができる。Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈアダプタは、ユーザインタフェースコンピュータ３０２に内蔵されることができ、または、外部にあり得る（たとえば、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈドングル）。
【０５６７】
ＵＳＢインタフェース３２６は、いくつかのポートを備えることができ、これらのポートは、異なる物理位置を有し、かつ異なるＵＳＢ装置に使用され得る。たとえば、患者データキー用のＵＳＢポートを透析機の表面からアクセス可能にすることが望ましい可能性があり、別のＵＳＢポートを透析機の背面に設けてその後面からアクセス可能とすることができる。Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ接続用のＵＳＢポートは、シャーシの外側に含めるか、または、代わりに、たとえば、透析機の内部もしくはバッテリドアの内側に配置することができる。
【０５６８】
上述したように、セーフティクリティカルな意味合いを有する可能性がある機能は、自動化コンピュータにおいて隔離することができる。セーフティクリティカルな情報は、ＡＰＤシステムの動作に関係する。たとえば、セーフティクリティカルな情報は、治療を実施またはモニタリングするＡＰＤ手続きおよび／またはアルゴリズムの状態を含むことができる。非セーフティクリティカルな情報は、ＡＰＤシステムの動作に本質的ではない画面表示の視覚的表現に関する情報を含むことができる。
【０５６９】
自動化コンピュータ３００上でセーフティクリティカルな意味合いを有する可能性がある機能を隔離することにより、ユーザインタフェースコンピュータ３０２は、セーフティクリティカルな動作の処理から解放され得る。したがって、ユーザインタフェースコンピュータ３０２で実行するソフトウェアの問題またはそのソフトウェアに対する変更は、患者に対する治療の送達に影響を与えることがない。ユーザインタフェースビューを展開するために必要な時間を短縮するために、ユーザインタフェースコンピュータ３０２によって使用することができるグラフィカルライブラリ（たとえば、Ｔｒｏｌｌｔｅｃｈ社のＱｔ（登録商標）ツールキット）の例を考える。これらのライブラリは、自動化コンピュータ３００のものとは別個のプロセスおよびプロセッサによって所例されるため、自動化コンピュータは、システムの残りの部分（セーフティクリティカルな機能を含む）に影響を当てあえる可能性がある、ライブラリ（同じのプロセッサまたはプロセスによって処理される場合）のあらゆる潜在的な欠陥から保護される。
【０５７０】
当然ながら、ユーザインタフェースコンピュータ３０２は、ユーザに対するインタフェースの提示を担当するが、たとえばディスプレイ３２４を介して、ユーザインタフェースコンピュータ３０２を使用してユーザがデータを入力することも可能である。自動化コンピュータ３００の機能とユーザインタフェースコンピュータ３０２の機能との間の隔離を維持するために、ディスプレイ３２４を介して受け取られるデータは、解釈さえるために自動化コンピュータに送り、表示するためにユーザインタフェースコンピュータに戻すことができる。
【０５７１】
図１２７は２つの別個のコンピュータを示すが、セーフティクリティカルな機能の格納および／または実行の、非セーフティクリティカルな機能の格納および／または実行からの分離は、ＣＰＵ／メモリコンポーネント３０４および３１４等の別個のプロセッサを含む単一のコンピュータを有することによって提供することができる。したがって、別個のプロセッサまたは「コンピュータ」を提供することは必要ではないと認識されるべきである。さらに、別法として、単一のプロセッサを用いて、上述した機能を行うことができる。この場合、透析機類を制御するソフトウェアコンポーネントの実行および／または格納を、ユーザインタフェースを制御するものから機能的に隔離することが望ましい場合があるが、本発明はこれに関して限定されない。
【０５７２】
システムアーキテクチャの他の態様はまた、安全の問題に対処するように設計することも可能である。たとえば、自動化コンピュータ３００およびユーザインタフェースコンピュータ３０２は、各コンピュータのＣＰＵによって有効化または無効化することができる「安全ライン」を含むことができる。安全ラインは、ＡＰＤシステムのセンサ／アクチュエータ３１２のうちの少なくともいくつかを有効にするのに十分な電圧（たとえば、１２Ｖ）を発生させる電圧源に結合することができる。自動化コンピュータ３００のＣＰＵおよびユーザインタフェースコンピュータ３０２のＣＰＵの両方が安全ラインにイネーブル信号を送ると、電圧源によって発生する電圧は、センサ／アクチュエータに送られ、いくつかの構成要素を作動させかつ無効にすることができる。その電圧は、たとえば、空気圧弁およびポンプを作動させ、オクルーダを無効にし、ヒータを作動させることができる。一方のＣＰＵが安全ラインにイネーブル信号を送るのを止めたとき、電圧経路を（たとえば、機械的リレーによって）遮断して、空気圧弁およびポンプの作動を停止し、オクルーダを有効にし、ヒータの作動を停止することができる。このように、自動化コンピュータ３００またはユーザインタフェースコンピュータ３０２の一方が必要とみなすとき、流体路から患者を迅速に隔離することができ、加熱および圧送等の他の活動を停止することができる。各ＣＰＵは、セーフティクリティカルなエラーが検出されるか、または、ソフトウェアウォッチドッグがエラーを検出するとき等、任意の時点で安全ラインを無効にすることができる。無効にされると、自動化コンピュータ３００およびユーザインタフェースコンピュータ３０２の両方がセルフテストを完了するまで、安全ラインを再び有効することができないように、システムを校正することができる。
【０５７３】
図１３０は、ユーザインタフェースコンピュータ３０２および自動化コンピュータ３００のソフトウェアサブシステムのブロック図を示す。この例では、「サブシステム」は、関連するシステム機能の所定のセットに割り当てられたソフトウェア、場合によっては、ハードウェアの集まりである。「プロセス」は、独立した実行ファイルとすることができ、それは、それ自体の仮想アドレス空間中で実行し、プロセス間通信機能を用いて他のプロセスにデータを渡す。
【０５７４】
エグゼクティブサブシステム３３２は、自動化コンピュータ３００のＣＰＵおよびユーザインタフェースコンピュータ３０２のＣＰＵで実行しているソフトウェアの実行のインベントリを作成し、実行を確認し、開始し、モニタリングするために使用されるソフトウェアおよびスクリプトを含む。カスタムエグゼクティブプロセスは、上述したＣＰＵの各々で実行される。各エグゼクティブプロセスは、それ自体のプロセッサにソフトウェアをロードしかつそれをモニタリングし、他のプロセッサ上のエグゼクティブをモニタリングする。
【０５７５】
ユーザインタフェース（ＵＩ）サブシステム３３４は、ユーザおよび診療所とのシステム対話を処理する。ＵＩサブシステム３３４は、「モデル・ビューコントローラ」設計パターンに従って実施され、データの表示（「ビュー」）をそのデータ自体（「モデル」）から分離する。特に、システム状態およびデータ変更機能（「モデル」）およびサイクラ制御機能（「コントローラ」）は、自動化コンピュータ３００上のＵＩモデルおよびサイクラコントローラ３３６によって処理され、サブシステムの「ビュー」部分は、ＵＩコンピュータ３０２上でＵＩスクリーンビュー３３８によって処理される。ログ閲覧またはリモートアクセス等のデータ表示およびエクスポート機能は、全体的にＵＩスクリーンビュー３３８によって処理され得る。ＵＩスクリーンビュー３３８は、ログ閲覧および臨床医インタフェースを提供するもの等、追加のアプリケーションをモニタリングしかつ制御する。これらのアプリケーションは、ＵＩスクリーンビュー３３８によって制御されるウィンドウ中で生成され、それにより、警告、警報またはエラーの場合に、ＵＩスクリーンビュー３３８に制御を返すことができる。
【０５７６】
治療サブシステム３４０は、透析治療の送達を指示し、そのタイミングを調整する。それはまた、処方箋を確認し、処方箋、時間および利用可能な流体に基づいて治療サイクルの回数および持続時間を計算し、治療サイクルを制御し、供給バッグ内の流体を追跡し、ヒータバッグ内の流体を追跡し、患者の体内の流体の量を追跡し、患者から取り除かれた限外ろ過の量を追跡し、警告または警報状態を検出することを担当することができる。
【０５７７】
透析機制御サブシステム３４２は、透析治療を実施するために使用される透析機類を制御し、治療サブシステム３４０によって呼び出されたときに、高レベルな圧送および制御機能を調整する。特に、透析機制御サブシステム３４２によって以下の制御機能を実行することができる。すなわち、エアコンプレッサ制御、ヒータ制御、流体送達制御（圧送）および流体体積測定である。透析機制御サブシステム３４２は、後述するＩ／Ｏサブシステム３４４によってセンサの測定値も信号で通信する。
【０５７８】
自動化コンピュータ３００のＩ／Ｏサブシステム３４４は、治療を制御するために使用されるセンサおよびアクチュエータへのアクセスを制御する。この実施態様では、Ｉ／Ｏサブシステム３４４は、ハードウェアへの直接アクセスが可能な唯一のアプリケーションプロセスである。したがって、Ｉ／Ｏサブシステム３４４は、他のプロセスが、ハードウェア入力の状態を取得し、ハードウェア出力の状態を設定するのを可能にする、インタフェースを公開する。
ＦＰＧＡ
いくつかの実施形態では、図１３２におけるハードウェアインタフェース３１０は、機械制御機能の定義されたセットを実行し、さらなる安全性の層をサイクラコントローラ１６に提供することができる、自動化コンピュータ３００およびユーザインタフェース３０２とは別のプロセッサであり得る。フィールドログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）等の第２プロセッサが、いくつかの計算タスクを自動化コンピュータ３００からハードウェアインタフェース３１０（たとえば、ＦＰＧＡ）に移動させることによって、サイクラ１４の応答性および速度を向上させることができ、それにより、自動化コンピュータ３００はより多くの資源を流体管理および治療制御にあてることができ、それは、これらは資源集約的な計算を含むためである。ハードウェアインタフェース３１０は空気圧弁を制御でき、さまざまなセンサからのデータを記録し、一時的に格納することができる。ハードウェアインタフェース３１０による弁、圧力レベルおよびデータ記録のリアルタイム制御により、自動化コンピュータ３００は、コマンドを送り、データを受け取ることができる（自動化コンピュータ３００で実行しているソフトウェアプロセスまたは機能が、それらに対して用意ができたとき）。
【０５７９】
ハードウェアインタフェースプロセッサ３１０は、有利には、（限定されないが）腹膜透析サイクラ１４を含む任意の医療流体送達装置に実装することができ、そこでは、１つまたは複数のポンプ、および流体の１つまたは複数の供給源容器（たとえば、透析液バッグ、または注入すべき流体を収容するヒータバッグ）からの１つまたは複数の弁の構成によって、流体が患者またはユーザに圧送される。それはまた、患者またはユーザからの流体を容器（たとえば、排液バッグ）まで圧送するように構成された流体送達装置（たとえば、腹膜透析サイクラ）に実装することも可能である。メインプロセッサは、所定の機能（たとえば、透析液バッグからヒータバッグへの圧送、ヒータバッグからユーザへの圧送、またはユーザから排液容器への圧送）を行い、１つの位置から次の位置へ圧送される流体の体積を監視するように、ポンプおよび弁の適切な順序およびタイミングの制御に対して専用であり得る。二次（ハードウェアインタフェース）プロセッサ（たとえば、ＦＰＧＡ）は、対応して、連続した一定速度（たとえば、約１００Ｈｚまたは２０００Ｈｚ）でさまざまなセンサ（たとえば、ポンプに関連づけられた圧力センサ、または加熱システムに関連づけられた温度センサ）から受け取られるデータを収集しかつ格納し、メインプロセッサによって要求されるまでデータを格納することに専用であり得る。二次プロセッサはまた、メインプロセッサで発生するいかなるプロセスからも独立した速度で、またはスケジュールで、ポンプの圧送圧力を制御することも可能である。他の機能（後記参照）に加えて、二次プロセッサは、メインプロセッサからのコマンドに基づいて個々の弁を開開閉することも可能である。
【０５８０】
一例では、ハードウェアインタフェース３１０は、限定されないが以下を含む複数の機能を実行するプロセッサであり得る。
・予測可能であり、かつ高分解時間ベースに基づいた空気圧式圧力センサデータの収集、・自動化コンピュータ３００によって要求されるまでのタイムスタンプでの圧力データの格納、
・その自動化コンピュータ３００から受け取ったメッセージの確認、
・１つまたは複数の空気圧弁２６６０〜２６６７の自動制御の提供、
・ピック・アンド・ホールド（Ｐｉｃｋ＆Ｈｏｌｄ）機能を提供し、かつ／または電流フィードバックによりいくつかの弁を制御する、可変パルス幅変調（ＰＷＭ）デューティサイクルでのいくつかの弁の制御、
・弁の組合せ、最大圧力および温度ならびに能力の自動化されかつ冗長な安全性検査の提供、
・必要に応じてサイクラ１４をフェールセーフモードにする、他のコンピュータ３００、３０２からの独立性、
・サイクラ１４でのボタンの状態のモニタリングおよびボタン照明のレベルの制御、
・自動接続ねじ駆動機構１３２１の制御および自動接続位置検知のモニタリング、
・溶液キャップ３１および／またはスパイクキャップ６３の存在の検出、
・空気圧式ポンプの制御、
・プライミングセンサＬＥＤおよび検出器の制御、
・過電圧の検出および過電圧を検出するハードウェアの試験、
・１つまたは複数の流体検出器の制御およびモニタリング、
・ドア１４１のラッチ１０８０および近接センサ１０７６のモニタリング、
・システムレベルでの臨界電圧のモニタリング。
【０５８１】
ハードウェアインタフェース３１０は自動化コンピュータ３００およびユーザインタフェース３０２のプロセッサとは別個のプロセッサ、Ａ／Ｄ変換器および１つまたは複数のＩＯ基板を備えることができる。別の実施形態では、ハードウェアインタフェースはＦＰＧＡ（フィールドプログラマブレゲートアレイ）からなる。一実施形態では、ＦＰＧＡはカリフォルニア州（Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ）のＸｉｌｉｎｘ  Ｉｎｃ．製の４００Ｋゲートおよび２５６ボールパッケージでのＳＰＡＲＴＡＮ（登録商標）３Ａである。ハードウェアインタフェース３１０は、制御ＣＰＵ機能のうちの多くについて独立した安全性モニタとして動作するように採用されるインテリジェントエンティティである。ハードウェアインタフェースまたは制御ＣＰＵのいずれかが一次コントローラとしての役割を果たし、他方がモニタとしての役割を果たす、いくつかのセーフティクリティカル動作がある。
【０５８２】
ハードウェアインタフェース３１０は、限定されないが、以下を含む以下の自動化コンピュータ３００の機能を監視する役割を果たす。
・自動化コンピュータ３００から受け取られているシステム制御データの完全性のモニタリング、
・治療中の患者の危険性をもたらす可能性がある組合せについての命令された弁の構成の評価、
・過剰に高いかまたは低い温度についての流体およびパンの温度のモニタリング、
・過電圧モニタのモニタリングおよび試験、および
・自動化コンピュータ３００がハードウェアインタフェースから戻された重要なデータを確認する手段の提供。
【０５８３】
図１３１は、自動化コンピュータ３００、ＵＩコンピュータ３０２およびハードウェアインタフェースプロセッサ３１０の一構成の概略図である。ハードウェアインタフェース３１０は、通信ラインを介して自動化コンピュータ３００に接続されており、サイクラ１４内のセンサおよびアクチュエータ３１２に接続している。電圧源２５００が、コンピュータ３００、３０２、３１０のうちの任意のものが有効または無効にすることができるセーフティクリティカルアクチュエータのための電力を提供する。セーフティクリティカルアクチュエータは、限定されないが、空気圧弁、空気圧式ポンプ、およびヒータ回路上の安全リレーを含む。空気圧系統は、電源が切られたときに安全な状態であるように構成されている。空気圧安全状態は、患者に対するライン２８、３４を閉塞すること、制御チャンバ１７１を隔離すること、および／またはカセット２４上のすべての弁１８４、１８６、１９０、１９２を閉鎖することを含むことができる。ヒータ回路２２１２における安全リレー２０３０は開放しており、リレーの電源を切られたときに電気的な加熱を防止する。各コンピュータ３００、３０２、３１０は、各々、弁、ポンプおよび安全リレーへの電力を中断することができる別個の電気的スイッチ２５１０を制御する。３つのコンピュータのうちのいずれかが障害状態を検出した場合、それは、３つのスイッチ２５１０のうちの１つを開放することによって、サイクラ１４をフェールセーフ状態にすることができる。電気的スイッチ２５１０は、ＵＩコンピュータ３０２および自動化コンピュータ３００それぞれにおける安全性エグゼクティブプロセス３５２、３５４によって制御される。
【０５８４】
図１３２は、ハードウェアインタフェース３１０と、さまざまなセンサと、空気圧弁と、バッグヒータと、自動化コンピュータ３００との間の接続の概略図である。ハードウェアインタフェース３００は、パルス幅変調ＤＣ電圧を介して、空気圧弁２６６０〜２６６７の各々および空気圧式ポンプまたはコンプレッサ２６００を制御する。図１３２は、空気圧弁２６６０〜２６６７、ポンプ２６００およびヒータ安全リレー２０３０へ電力を供給する安全ライン２６３２の代替実施形態を提示し、そこでは、単一のスイッチ２５１０が、３つのコンピュータ３００、３０２、３１０に接続されたＡＮＤゲート２５３２によって駆動される。プライミングセンサはハードウェアインタフェース３１０によって制御されかつモニタリングされる。ボタンＬＥＤの明るさは、ＰＷＭ電圧を介してハードウェアインタフェース３１０によって制御される。
【０５８５】
図１３２に列挙されたボタン、圧力センサ、温度センサおよび他の要素からのデータ信号は、ハードウェアインタフェース３１０によってモニタリングされ、データは、自動化コンピュータ３００によって呼び出されるまでバッファメモリに格納される。デジタル入力は、ハードウェアインタフェース３１０に直接に接続される。圧力センサ、温度センサ、電流センサ等からのアナログ信号は、アナログ・デジタル変換器（ＡＤＣ）基板に接続され、ＡＤＣ基板は、アナログ信号をデジタル値に変換し、デジタル値をスケーリングおよび／またはオフセットすることができる。ＡＤＣの出力はＳＰＩバスによってハードウェアインタフェース３１０に通信される。データは一定速度でバッファに記録されかつ格納される。圧力リザーバおよび流体トラップに関する圧力データ、温度測定値および電流測定値を含むデータ信号のうちのいくつかは、比較的低速で記録される可能性がある。低速データは１００Ｈｚで記録される可能性である。断熱ＦＭＳ容積測定アルゴリズムは、規則的な間隔で記録される高速圧力データを用いて改善することができる。好ましい実施形態では、制御容積１７１および基準チャンバ１７４のセンサからの圧力データは、２０００Ｈｚで記録される。データは、タイムスタンプと共にランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）に格納することができる。データ収集の速度は、好ましくは、自動化コンピュータ３００から、かつハードウェアインタフェースのプロセスまたはサブルーチンから独立して進行することができる。データは、プロセスがその値を呼び出すとき、自動化コンピュータ３００に報告される。
【０５８６】
ハードウェアインタフェース３１０から自動化コンピュータ３００の間のデータの転送は、データパケットが、受信側コンピュータによって使用されるために確認され、その後受け入れられる前に、転送されバッファに格納される、２ステッププロセスで発生する可能性がある。一例では、送信側コンピュータは、第１データパケットを送信し、その後、第１データパケットに対する巡回冗長検査（ＣＲＣ）値の第２の送信を行う。受信側コンピュータは、第１データパケットをメモリバッファに格納し、新しいＣＲＣ値の第１データパケットを計算する。そして、受信側コンピュータは、新しく計算されたＣＲＣ値を、受け取ったＣＲＣ値と比較し、２つのＣＲＣ値が合致する場合に第１データパケットを許容する。巡回冗長検査（ＣＲＣ）は、生データに対する偶発的な変化を検出するためにデジタルネットワークおよび記憶デバイスにおいて通常用いられる、誤り検出符号である。これらのシステムに入るデータのブロックは、それらの内容の多項式の除法の剰余に基づいて、添付された短い検査値を獲得し、取得時、計算が繰り返され、検査値が合致しない場合は、想定されるデータ破損に対して補正措置を行うことができる。ＣＲＣ値が合致しない場合、データは自動化コンピュータとハードウェアインタフェースとの間で転送されない。複数の連続データパケットがＣＲＣ試験に失敗する場合、受信側コンピュータは警報を発信し、安全ライン２６３２の電源を切ることよって、透析機をフェールセーフ状態にすることができる。一例では、警報状態は、第３の連続的に失敗したＣＲＣ検査の際に発生する。
【０５８７】
自動化コンピュータ３００はコマンドを通過させて、選択された弁を開放し、指定された容積における指定された圧力をハードウェアインタフェース３００に対して設定する。そして、ハードウェアインタフェース３１０は、ＰＷＭ電圧を各弁に提供することによって弁の位置を制御する。弁が最初に高い電圧または電流で駆動され、次いで、より低い電圧または電流で適所に保持される、ピック・アンド・ホールドアルゴリズムでの要求通りに、ハードウェアインタフェース３１０は弁を開放する。弁のピック・アンド・ホールド動作は、有利には、消費電力を低減させ、サイクラ１４内部の放熱のレベルを低下させることができる。
【０５８８】
ハードウェアインタフェース３１０は、指定された容積内の圧力を、指定された容積での測定された圧力に基づいて、指定された容積と適切な圧力リザーバとの間の弁を開閉することによって制御する。ハードウェアインタフェース３１０はまた、圧力リザーバ内の圧力を、圧力リザーバにおける測定された圧力に基づいて、空気圧式ポンプと圧力リザーバのうちの１つとの間の弁を開閉することにより制御することができる。指定された容積は、制御チャンバ１７１、基準容積１７４、流体トラップ、ならびに正圧リザーバおよび負圧リザーバの各々を含むことができる。ハードウェアインタフェース３１０は、限定されないが、オン−オフ制御、またはＰＷＭ信号での弁の比例制御を含む複数の制御方式を介して、これらの指定された容積の各々における圧力を制御することができる。一例では、上述したように、ハードウェアインタフェース３１０は、第１限界および第２限界を設定し、圧力が第２の上限を超えたときは弁を閉鎖し、圧力が第１の下限未満であるときは弁を開放する、時々はバンバンコントローラと呼ばれる場合があるオン−オフコントローラを実装する。別の例では、ハードウェアインタフェース３１０は、指定された容積と両方の圧力リザーバとの間の弁を作動させて、所望の圧力を達成することができる。他の例では、自動化コンピュータ３００は１つまたは複数の弁を指定し、所定の弁に対して、指定されたセンサによって測定される圧力を制御するように命令することができる。
【０５８９】
ハードウェアインタフェース３１０は、自動接続キャリッジの位置および動作を制御する。自動接続キャリッジ１４６の移動および位置決めは、キャリッジ１４６の測定された位置に基づいてハードウェアインタフェースによってリアルタイムで制御される。自動化コンピュータ３００はキャリッジに対して特定の機能または位置を命令することができる。ハードウェアインタフェース３１０は、自動化コンピュータ３００のメモリまたは処理に負荷をかけることなく、命令された機能を実行する。キャリッジ１４６の位置決めは、位置センサからのフィーバックループで制御される。さらに、上述したように、ＦＰＧＡは、検出素子１１１２によって溶液キャップ３１および／またはスパイクキャップ６３の存在を検出する。別法として、キャップ３１および／またはスパイクキャップ６３の存在は、限定されないが、ビジョンシステム、溶液キャップおよび／またはスパイクキャップ６３によって閉鎖される可能性がある光学センサ、またはたとえば、ストリッパ要素１４９１におけるマイクロスイッチを含む、さまざまな検出技術によって検出することができる。
【０５９０】
ハードウェアインタフェース３１０は、自動化コンピュータ３００またはユーザインタフェースコンピュータ３０２から独立して安全機能を実施することができる。安全ライン２６３２を無効にし、かつ／または安全性エグゼクティブ３５２、３５４に対する警報を通知するハードウェアインタフェース３１０の独立した動作により、安全でない状態が発生する可能性がさらに低減する。ハードウェアインタフェース３１０は、任意の時点において、規定された弁の組合せについて、警報を送り、かつ／または安全ライン２６３２の電源を切ることができる。許可されていない弁の位置に基づいてサイクラ電源を切ることにより、患者が保護され、（必要な場合はリセットの後に）治療を完了する可能性が維持される。ハードウェアインタフェース３１０は、ヒータパンおよび／またはバッグボタンにおける過剰な温度、制御チャンバまたはリザーバ内の過剰な圧力を含む安全でない状態において、警報を発し、安全ラインの電源を切ることも可能である。ハードウェアインタフェースは、水または他の液体が流体トラップ内で検出されるとき、警報を発し、安全ラインの電源を切ることができる。
ヒータ制御システム
（限定されないが）デュアル電圧ヒータ制御システムならびにヒータ漏電最適化および安全システムを含む、ヒータ制御システムの以下の説明は高電圧（たとえば、ライン電圧）でヒータを作動させる任意の装置に適用することができる。たとえば、これらのヒータ制御システムは、目下開示されている腹膜透析サイクラに組み込むことができる。さらに、それらは、米国特許第５，３５０，３５７号明細書、同第５，４３１，６２６号明細書、同第５，４３８，５１０号明細書、同第５，４７４，６８３号明細書および同第５，６２８，９０８号明細書に開示されている腹膜透析システム、または米国特許第８，２４６，８２６号明細書、同第８，３５７，２９８号明細書、同第８，４０９，４４１号明細書および同第８，３９３，６９０号明細書に開示されている血液透析システム等、任意の血液透析システムに組み込むことができる。
【０５９１】
上述した制御システムを用いて、患者に送達される溶液が所定の温度の範囲内に維持されるのを確実にすることができる。治療プロセス中、サイクラ１４は、ヒータバッグライン２６を介して、接続された透析液容器２０からの溶液でヒータバッグ２２を充填する。ヒータバッグ２２は、電気抵抗ヒータを含むことができるヒータパン１４２の上に載っている。断熱カバー１４３でヒータバッグ２２を覆うことができる。ヒータコントローラは、患者に溶液を送達する前に溶液の温度を所望の設定値に制御するために、ヒータパン１４２に送達される熱エネルギーを制御するように機能する。患者を傷つけるかあるいは患者に不快感をもたらすか、または低体温または高体温をもたらすことを回避するために、溶液温度は、患者の腹腔に送達される前に安全範囲内にあるべきである。ヒータコントローラはまた、ヒータパンの温度を、触れて安全な温度に制限することも可能である。ヒータコントローラは、最も効果的な治療を確実にするために、溶液を適時に許容可能な温度の範囲内に加熱しかつ維持するように構成される。
【０５９２】
図１３３は、溶液ヒータシステム５００の例示的な実施形態の概略図である。この例では、溶液ヒータシステム５００は、サイクラ１４のハウジング８２内に配置される。ハウジングは、ハウジング８２の頂部に取り付けることができる断熱蓋１４３を含む。したがって、ハウジング８２およびヒータ蓋１４３は、溶液ヒータシステム５００の構成要素を収容する役割を果たす領域を画定することができる。溶液ヒータシステムは、以下の要素を含むことができる。すなわち、ハウジング８２、ヒータ蓋１４３、ヒータパン２２、ヒータ要素５０８、ヒータ温度センサ５０４、ボタン温度センサ５０６、断熱リング５０７およびヒータ制御電子回路５０である。ヒータパン１４２は、ハウジング８２の内部に配置され、ヒータトレイ１４２の上部に配置されるときに、ヒータバッグ２２を収容することができる。好ましくは、バッグ内の流体がバッグ内の流体の量に関わらず入口／出口と常に接触していることを確実とするのに役立つように、ヒータバッグの入口および／または出口をつるされた位置に配置するように、ヒータパン１４２は傾けられる。実施形態では、ヒータパン１４２の床に沿って配置された最大６またはそれより多くのヒータパン温度センサ５０４（図１３３には、１つの例示的なヒータパン温度センサ５０４のみを示す）があり得る。さらに、ヒータパン１４２内に配置されたボタン温度センサ５０６があり得る。バッグ内の流体または透析液の温度の近似を提供するために、ボタンセンサ５０６は、断熱リング５０７によってヒータパン１４２から熱的に隔離されながら、ヒータバッグと十分に熱的に接触するように配置される。別の実施形態では、ボタンセンサ５０６は、アルミニウムボタン上に取り付けられた一対のサーミスタを備えることができる。アルミニウムボタンは、たとえば、ＬＥＸＡＮ（登録商標）３４１２Ｒプラスチックまたは別の低熱伝導材料から作製された断熱リングによって熱的に隔離される。ヒータバッグが満杯のおよそ１／３未満であるときにヒータバッグ内の流体の温度をより適切に測定するために、流体ラインがヒータバッグ２２に接続するトレイの端部の近くに、ボタン温度センサ５０６を配置することができるボタンセンサ５０６はまた、流体または透析液温度センサと呼ぶことも可能である。ヒータパン１４２の下に、パンの上端の方により向けて配置された、複数のヒータ要素５０８もある場合があり、バッグセンサは、バッグ内の流体温度のより正確な読取りを提供し、かつヒータ要素５０８によって比較的影響を受けないために、パンのつるされた部分により向けられるように配置されている。ヒータ要素５０８の熱出力は、ヒータバッグ内の所望の流体温度を達成するように、ヒータ制御電子回路５０５によって制御することができる。ヒータ制御電子回路５０５は、限定されないが、パルス幅変調（ＰＷＭ）信号（図１３４に表すＰＷＭ信号５１１）を生成するヒータ制御モジュール５０９を含むことが可能である。入出力（ＩＯ）サブシステム３４４における電気的ハードウェアは、ＰＷＭ信号５１１に基づいて、電力をヒータ要素５０８に接続し、ＩＯサブシステム３４４のハードウェアは、ヒータパン温度センサ５０４およびボタン温度センサ５０６の出力を読み取る。ＰＷＭ信号５１１は、ヒータ要素５０８の各々に供給される電力を制御することができ、その結果、溶液ヒータシステム５００は、次いで、ヒータバッグ２２をユーザが設定可能な快適温度まで加熱することができ、この温度は、好ましい安全温度範囲内に制御することができる。溶液ヒータシステム５００は、ヒータパン１４２の表面温度を、触れて安全な温度に限定することも可能である。ヒータ制御回路５０５のハードウェア部品は、コントローラ１６の一部であり得る。ヒータパン１４２およびヒータバッグ２２をサイクラ１２の電子部品および空気圧式構成要素から熱的に隔離するように機能する、ヒータ要素５０８の下方に配置された断熱材５１０もあり得る。さらに、ヒータ蓋１４３は、ヒータバッグ２２を周囲環境から隔離することができる。したがって、溶液ヒータシステム５００は、ボタン温度センサ５０６によって測定される、ヒータバッグ２２内部の溶液温度を、可能な限り迅速に所望の流体設定値温度５５０（図１３５参照）にし、治療サイクルの残りを通じてその所望の流体設定値温度５５０を維持するように構成することができる。いくつかの実施形態では、温度センサは、ハードウェアインタフェース３１０に接続する。同じのハードウェアインタフェース３１０が、ヒータを無効にする安全リレーを制御することが可能である。
【０５９３】
いくつかの実施形態では、ヒータ要素は、スイッチの温度が第１所定値を超えると開放する熱スイッチを含むことができる。スイッチの温度が第２のより低い所定値未満に低下すると、スイッチは再度閉鎖する。熱スイッチは、ヒータ要素に直接組み込むことができ、またはヒータ要素の外側に、もしくはヒータパン上に取り付けることができる。熱スイッチは、安全でないパン温度に対して保護する追加の層を提供する。
【０５９４】
別の例では、熱スイッチは、ワンタイムヒュージブルリンクを備えた温度ヒューズであり得る。切れた温度ヒューズを交換するためにサービスコールが必要となり、これは、治療を再開する前に、サイクラ１４を検査し、かつ／または試験する機会を有利に提供することができる。図１３４はヒータ制御サブシステムのソフトウェアコンテキストの概略ブロック図を示す。実施形態では、ヒータ制御回路５０５のロジックは、ＡＰＤシステムのソフトウェアアーキテクチャにおいて透析機制御サブシステム３４２のヒータ制御モジュール５０９として実装することができる。ヒータコントローラソフトウェアは、後述するように、コントローラ１６（図１２７）において実装することができる。さらに、治療サブシステム３４０は、ヒータバッグ容積およびボタン温度センサ５０６に対する設定値等の情報を、透析機制御サブシステム３４２に供給することができる。ヒータ要素５０８は、治療サブシステム３４０によって有効にすることができる。透析機制御サブシステム３４２はまた、透析機制御サブシステム３４２の下方に位置するＩ／Ｏサブシステム３４４から温度値を読み取ることも可能である。さらに、ヒータコントローラ５０９は、ＰＷＭ信号５１１を出力することができ、ＰＷＭ信号５１１は、さらに、ヒータ要素５０８に供給される電力を制御することができる。
【０５９５】
実施形態では、透析機制御サブシステム３４２は、Ｉ／Ｏサブシステム３４４を処理し、変数を更新し、状態を検出するように定期的に（たとえば、およそ１０ミリ秒毎に）呼び出すことができる。透析機制御サブシステム３４２は、更新された信号をヒータ制御モジュール５０９に定期的に（たとえば、およそ１０ミリ秒毎に）送ることも可能である。更新された信号は、ヒータバッグ容積、ヒータパン温度５１５、ボタン温度５１７、設定値温度５５０およびヒータ有効化機能を含むことができる。ヒータ制御モジュールは、これらの信号の一部またはすべてを連続的に平均することができるが、より低い頻度では（たとえば、２秒毎に）単にその出力５１１を計算および更新することができる。
【０５９６】
別の態様では、溶液ヒータシステム５００は、ヒータバッグ２２内の溶液温度を、所望の流体設定値温度５５０の所与の範囲内に制御できることができる（図１３４および図１３９〜図１４１を参照）。さらに、溶液ヒータシステム５００は、周囲温度（たとえば、およぼ５℃〜およそ３７℃）、バッグ充填容積（たとえば、およそ０ｍＬ〜およそ３２００ｍＬ）、および容積容器２０の温度（たとえば、およそ５℃〜およそ３７℃）の比較的広い範囲等、種々の異なる動作条件下で予め定義された仕様内で機能するように設計されている。さらに、ヒータバッグ２２内の溶液と補充サイクル中に導入された溶液とが異なる温度である可能性がある場合であっても、溶液ヒータシステム５００は仕様内で機能することができる。溶液ヒータシステム５００はまた、公称電圧の±１０％程度に変動するヒータ供給電圧にて仕様内で機能するようにも設計されている。
【０５９７】
溶液ヒータシステム５００は、非対称システムであるとみなすことができ、そこでは、溶液ヒータシステム５００は、ヒータ要素５０８によって透析液温度を上昇させることができるが、ヒータバッグ２２内の溶液温度を低下させるためには、自然対流に依存する。熱損失は、断熱材５１０および断熱カバー１４３によってさらに制限することができる。１つのあり得る結果は、温度オーバシュートの場合に、ヒータバッグが低速に温度を低下させる一方で、ＡＰＤシステム１０は患者充填を遅延させることができるということである。ヒータパン１４２上にヒータ要素を配置するあり得る結果は、ヒータパン１４２が、加熱プロセス中のヒータバッグ２２の温度よりも実質的に高い温度である可能性があるということである。ボタン温度センサ５０６によって記録されるヒータバッグ温度に対する単純なフィードバック制御は、ヒータパンにおけるより高い温度での熱エネルギーによってヒータバッグ２２が所望の設定値温度５５０よりオーバシュートするのを回避するように、十分速やかにヒータの電源を切ることができない可能性がある。別法として、ヒータ５０８を制御して、ヒータバッグ温度がオーバシュートしないようにするヒータパン温度５０４を達成することにより、ヒータシステムが低速になり、したがって、治療が遅延する可能性がある。
【０５９８】
ヒータバッグ内の溶液がオーバシュートなしに設定値温度５５０に達する時間を最小限にするために、ヒータ制御モジュールは、一部にはヒータパン１４２、ヒータバッグ２２およびヒータバッグ２２内の流体の平衡温度を制御することによって、ヒータバッグ内の所望の流体温度を達成するようにヒータ要素５０８の電力を変化させる制御ループを実施することができる。一実施形態では、比例積分（ＰＩ）コントローラが、ヒータバッグ２２およびヒータパン１４２の温度ならびにヒータバッグ内の溶液の体積の関数である平衡温度５３２を制御する。平衡温度は、ヒータバッグ２２およびヒータパン１４２内の溶液が、ヒータの電源を切りかつそれら２つの構成要素が平衡に達するようにした場合に、到達する温度であると理解することができる。平衡温度は、各々の熱体積によって重み付けされた、ヒータパン１４２に対する目標温度および溶液充填ヒータバッグの測定された温度の加重平均としても理解することができる。平衡温度は、測定されたヒータパン温度および溶液温度の加重平均として計算することも可能であり、そこでは、温度は、それらのそれぞれの熱体積によって重み付けされる。実施形態では、ヒータパンおよびヒータバッグ内の流体の加重平均温度は、目標ヒータパン温度にヒータパンの熱体積を掛け、これに、流体温度にヒータバッグ内の流体の熱体積を掛けたものを足した和として計算することができ、ここで、和は、ヒータパンの熱体積にヒータバッグ内の流体の熱体積を足した和で割る。ヒータパンおよび流体の加重平均に対して、別法として、ヒータパンおよびバッグ内の流体の質量、またはヒータパンの容積およびバッグ内の流体の体積によって重み付けすることができる。
【０５９９】
平衡温度の制御は、たとえば、比例、積分および／または微分コントローラを用いる単一のフィードバックループ、ならびに入れ子型ループ等、複数の制御方式を用いて実施することができる。カスケード型入れ子型制御ループを用いる制御方式の一実施形態は図１３５に示す。外側ループコントローラ５１４は、内側ループコントローラ５１２に供給されるヒータパン設定値温度５２７を変化させることによって、ボタン温度センサ５０６によって測定されるヒータバッグ温度を流体設定値温度５５０に制御することができる。別法として、外側ループコントローラ５１４は、ヒータパン設定値温度５２７を変化させることによって、ヒータバッグ２２、流体およびヒータパン１４２の平衡温度を流体設定値温度５５０に制御することができる。ヒータバッグ２２および流体の温度は、ボタン温度センサ５０６によって測定することができ、ヒータパン温度は、ヒータパン温度センサ５０４のうちの１つまたは複数によって測定することができる。外側ループコントローラは、以下の要素のうちの１つまたは複数を含むことができる。すなわち、比例コントローラ、積分コントローラ、微分コントローラ、飽和限界、アンチワインドアップロジックおよび０次ホールドロジック要素である。
【０６００】
内側ループコントローラ５１２は、ヒータ要素５０８の熱出力を変化させることにより、ヒータパン温度をヒータパン設定値温度５２７に制御することができる。パンの温度は、ヒータパン温度センサ５０４のうちの１つまたは複数によって測定することができる。内側ループコントローラは、以下の要素のうちの１つまたは複数を含むことができる。すなわち、比例コントローラ、積分コントローラ、微分コントローラ、飽和限界、アンチワインドアップロジックおよび０次ホールドロジック要素である。
【０６０１】
ヒータ制御モジュール５０９の例示的な実施態様は、比例積分微分（ＰＩＤ）コントローラとカスケード結合されたＰＩ調節器を利用する。図１３５の実施形態では、ＰＩＤ内側ループコントローラ５１２は、ヒータパン１４２の温度を制御することができ、ＰＩ外側ループコントローラ５１４は、ヒータパン温度センサ５０４およびボタン温度センサ５０６によって測定される、ヒータバッグ、ヒータバッグ内の流体およびヒータパンの平衡温度を制御することができる。ループコントローラ５１４は、溶液ヒータシステム５００による所望の流体設定値５５０のいかなるオーバシュートも、後述するようにロジック制御型積分器によって最小限にすることがでできるという点で、標準ＰＩ調節器とは異なる。実施形態では、ヒータパン温度信号５１５およびボタン温度センサ（ヒータバッグ）信号５１７は、比較的高いフレームレート（たとえば、フル１００Ｈｚフレームレート）で一対の制御フィルタ５１９を通してローパスフィルタ処理され、一方、ヒータ制御モジュール５０９は、より低いレート（たとえば、１／２Ｈｚのレート）でヒータの出力を変化させることが可能である。
【０６０２】
図１３６は、内側ループコントローラ５１２（ヒータパンコントローラ）の一実施形態の概略図を示す。この実施形態では、内側ループコントローラ５１２は、限定されないが、差分素子５１９を含む標準ＰＩＤ調節器を用いて、温度誤差を生成し、比例利得素子５２２を用いて、ＰＷＭ信号５１１を生成する。内側ループコントローラ５１２は、オフセット誤差を低減させる離散時間積分器５１６さらに含むことができる。内側ループコントローラ５１２は、内側ループコントローラ５１２の出力が飽和すると、温度誤差が長時間存在することによるオーバシュートを最小限にする、アンチワインドアップロジック素子５１８も含むことができる。内側ループコントローラ５１２は、ヒータパンの実際の温度５１５に作用してヒータの応答性を向上させる、離散微分項５２０をさらに含むことができる。内側ループコントローラ５１２は、最大および／または最小の許容されたヒータコマンドまたはＰＷＭ信号５１１を設定する飽和限界素子５２１をささらに含むことができる。内側ループコントローラ５１２は、およそ２秒毎に発生するコントローラの計算の間でＰＷＭ信号５１１を一定に保持する、０次ホールドロジック５２３をさらに含むことができる。
【０６０３】
図１３７は、外側ループコントローラ５１４（ボタン温度センサコントローラ）の概略図を示す。この例では、外側ループコントローラ５１４は、差分素子５３１、積分器５３４および比例利得素子５２６を含むことができる変更されたＰＩ型調節器を利用する。外側ループコントローラ５１４は、ヒータ制御モジュール５０９におけるロジックによって積分器のスイッチが入れられるかまたは切られるのを可能にする、積分器切換えロジック５２２および対応するスイッチ５２９をさらに含むことができる。外側ループコントローラ５１４は、外側ループコントローラ５１４の応答性を向上させる、コマンドフィードフォワード５２４をさらに含むことができる。外側ループコントローラ５１４は、ボタン温度センサ目標温度５１７とヒータパン目標温度５２７との加重組合せに作用する、比例フィードバック項５２６をさらに含むことができる。結果としての測定値は、上述したような平衡温度５３２である。外側ループコントローラ５１４は、飽和限界素子５２１および／またはローパスフィルタ５４２をさらに含むことができる。外側ループ内の飽和限界素子５２１は、最大の許容された目標パン温度５２７を設定する。ローパスフィルタ５４２は、溶液ヒータシステム５００の帯域幅の外側の周波数で過渡制御信号をフィルタリングによって除去するように設計することができる。
【０６０４】
外側ループコントローラ５１４における積分素子５３４は、以下の条件のうちのいくつかまたはすべてが存在するとき、スイッチ５２９によってオンにすることができる。すなわち、ボタン温度５１７の変化の速度が所定閾値未満であり、ボタン温度５１７が流体設定値温度５５０の所定の度数内にあり、またはバッグの容積が所定の最小値よりも大きく、コントローラ５１２、５１４の何れも飽和されていない。平衡温度フィードバックループは、溶液ヒータシステム５００の過渡挙動を制御することができ、包囲している周囲温度が通常〜上昇範囲にあるときに優位であり得る。積分器５１６の動作は、相対的に低音の環境においてのみ重要である可能性があり、その結果、平衡時に、ボタンセンサ実温度５１７とヒータパン実温度５１５との間の実質的な温度差がもたらされる可能性がある。フィードフォワード項５２４は、ヒータパン目標温度５２７まで流体設定値温度５５０を通過することができる。この動作は、ゼロの代わりに流体設定値温度５５０でヒータパン目標温度５２７を始動させ、それにより、溶液ヒータシステム５００の過渡応答が向上する。
【０６０５】
ヒータモジュール５０９は、ヒータパン実温度５１５が所定閾値（この閾値は、最大の許容されたヒータパン目標温度５２７よりもわずかに高いように設定することができる）を超える場合、ＰＷＭ信号５１１をオフにするチェック部も含むことができる。このチェック部は、通常動作下ではトリガされる可能性はなく、ヒータパン１４２の温度が所定の最大値にある間に、ヒータバッグ２２が取り除かれた場合、トリガされ得る。
【０６０６】
ＰＩコントローラ５１４は、平衡温度５３２に作用する比例項を含むことができる。平衡温度は、ヒータ５０８の電源がオフにされ、かつヒータパン１４２および溶液充填ヒータバッグ２２が平衡となることができる場合にもたらされる、ボタンセンサ５０６によって測定されるヒータバッグ温度である。平衡温度は、制御容積解析５４６におけるヒータパン１４２およびヒータバッグ２２の概略ブロック図を示す図１３８を参照することによって、よりよく理解することができる。制御容積解析５４６は、平衡温度５３２を求めることができるモデル環境を示す。この例示的な実施形態では、溶液ヒータシステム５００は、少なくとも２つの熱質量、すなわちヒータパン１４２およびヒータバッグ２２を備えることができる、制御容積５４８としてモデル化することができる。制御容積５４８の境界は、熱伝達がヒータパン１４２とヒータバッグ２２との間のみである、完全な断熱材として機能するように想定することができる。このモデルでは、ヒータ要素５０８を介して熱エネルギー５４９をシステムに加えることができるが、熱エネルギーは、ヒータパン１４２およびヒータバッグ２２から取り除かれない場合がある。このモデルでは、溶液ヒータシステム５００におけるように、ヒータパン１４２およびヒータバッグ２２が平衡となるに従い、ヒータバッグ２２がその目標温度に到達するのに、ちょうど十分であるようにヒータパン１４２を加熱することが望ましい。したがって、以下のように、平衡温度５３２はヒータバッグ２２の初期温度およびヒータパン１４２の初期温度の関数として計算することができる。
【０６０７】
Ｅ＝ＭｐｃｐＴｐ＋ＶｂρｂｃｂＴｂ＝（Ｍｐｃｐ＋Ｖｂρｂｃｂ）Ｔｅ
式中、Ｍｐ、ｃｐは、ヒータパン１４２の質量および比熱であり、Ｖｐ、ρｂ、ｃｂは、バッグ内の溶液の体積、密度および比熱であり、ＴｐおよびＴｂは、それぞれ、ヒータパン５１５およびボタン５１７の温度である。以下のように、平衡温度について解くことにより、パンおよびボタン温度の線形組合せが得られる。
【０６０８】
Ｔｅ＝ｃＴｂ＋（１−ｃ）Ｔｐ
式中、
【０６０９】
【数３１】
2020179186.tif 000033
【０６１０】
定数ｃは平衡定数であり、ｋは、溶液に対するヒータパンの熱体積比である。添字ｂは、ヒータバッグ２２内の溶液を示す一方で、ρはヒータパン１４２を示す。
このモデルでは、初期過渡状態の間にヒータモジュール５０９が平衡温度５３２を制御するのを可能にすることにより、ヒータバッグ２２の迅速な加熱が可能となる一方で、ヒータパン実温度５１５が、熱オーバシュートを防止するように十分早期に低下することができる。ｃパラメータを経験的に求めることができる。ヒータモジュール５０９は、所望の設定値５５０に到達するのに必要な全エネルギーを過小に見積もるように、ｃを測定された値より大きい値に設定することができ、溶液ヒータシステム５００の熱オーバシュートをさらに制限する。
【０６１１】
図１３９は、通常の条件下で作動する開示された実施形態の溶液ヒータシステム５００の性能をグラフにより示す。ヒータパンセンサ５０４、ボタン温度センサ５０６およびさらなる温度プローブの測定された温度が、時間に対してプロットされている。流体温度プローブは、制御方式を確認する実験設定の一部であった。流体プローブ温度は、線５５２として示されている。ボタン温度は、線５１７として示されており、ヒートパン温度は、線５１５として示されている。線５５０は、ボタン温度センサ５０６に対する目標温度である。この試験の開始時、ヒータバッグは実質的に空であり、ヒータは電源がオフであり、流体は移動しておらず、それにより、すべての温度は公称値にある。時点Ｔ＝１において、２５℃の流体が、ヒータバッグ２２内に流れ込み始め、プローブおよびボタン温度５５２、５１７を低下させる一方で、ヒータが、電源がオンになり、ヒータパン温度５１５を上昇させる。通常の動作下では、平衡温度５３２の比例制御は、ヒータバッグ２２内の溶液を所望の流体設定値温度５５０に近い温度まで加熱するのに十分であり得る。したがって、図１３９では、溶液ヒータシステム５００は有効に機能し、ヒータパン実温度５１５、ボタンセンサ実温度５１７およびプローブ温度５５２は、すべて、およそ５０分以内に流体設定値温度５５０に収束する。
【０６１２】
図１４０は、周囲温度が３５℃である高温環境で作動させる溶液ヒータシステム５００の性能をグラフで示す。上述したように、試験は、ヒータバッグが実質的に空である状体で開始する。流体が流れを開始し、ヒータの電源がオンとなると、プローブ温度５５２およびボタン温度５１７は低下し、ヒータパン温度５１５は上昇する。高温環境では、溶液ヒータシステム５００は、通常の条件と実質的に同様に機能する。したがって、平衡温度５３２の比例制御は、この場合もまた、ヒータバッグ２２内の溶液を所望の流体設定値温度５５０近くの温度まで加熱するのに十分あり得る。図１３９では、溶液ヒータシステム５００は有効にかつ所望の仕様内で機能し、ヒータパン実温度５１５、ボタンセンサ実温度５１７およびプローブ温度５５２は、すべて、およそ３０分以内に所望の設定値温度５５０に収束する。
【０６１３】
図１４１は、周囲温度が１０℃でありかつ供給源流体が５℃である場合に低温環境で作動させる溶液ヒータシステム５００の性能をグラフで示す。上述したように、試験は、ヒータバッグが実質的に空である状態で開始する。流体が流れ開始し、かつヒータの電源がオンとなると、プローブ温度５５２およびボタン温度５１７は低下し、ヒータパン温度５１５は上昇する。低温環境では、所望の流体設定値温度５５０を平衡温度５３２と等しく設定することにより、ボタンセンサ５０６の温度に定常状態誤差がもたらされるか可能性がある。低温環境での熱損失は、熱平衡中にヒータパン１４２とボタンセンサ５０６との間の大きな温度差を必要とする可能性がある。平衡温度５３２は、ヒータパン１４２およびボタンセンサ５０６の加重和であるため、ヒータパン１４２の温度が平衡時に所望の流体設定値温度５５０を上回る場合、ボタンセンサ５０６の温度は流体設定値温度５５０未満である可能性がある。これは、平衡温度５３２が流体設定値温度５５０と等しい場合であっても発生する可能性がある。この定常状態誤差を補償するために、ボタンセンサ５０６の温度誤差に作用する外側ＰＩコントローラ５１４に積分項を追加することができる。積分器５３８は、以下の条件のうちの１つまたは複数が満足されるとオンとすることができる。すなわち、ボタンセンサ５０６の温度の一次導関数が低く、ボタンセンサ５０６が流体設定値温度５５０に近くかつヒータバッグ２２の容積が最小閾値を超え、内側ＰＩＤループ５１２または外側ＰＩコントローラ５１４のいのいずれも飽和されていない。この例示的な実施形態では、積分項の切換えにより、通常動作作中に積分器５３８の影響を最小限にすることができ、温度過渡状態の間に積分によってもたらさるオーバシュートを最小限にすることも可能である。したがって、図１４１では、溶液ヒータシステム５００は、有効にかつ所望の仕様内で機能し、ヒータパン実温度５１５、ボタンセンサ実温度５１７およびプローブ温度５５２は、すべて、およそ３０分以内に流体設定値温度５５０に収束する。
【０６１４】
要約すると、開示した温度コントローラは、２つ構成要素システムの優れた熱制御を達成することができ、そこでは、第１構成要素の質量が経時的に変化し、第２構成要素がヒータまたはクーラを含み、両方の構成要素は断熱容積内にある。この熱制御は、平衡温度を制御することによって達成することができる。温度コントローラは、両方の構成要素の温度ならびに可変構成要素の質量を求める。温度コントローラは、第２構成要素の加熱または冷却を変化させて、平衡温度を所望の設定値温度にする。平衡温度は、２つの構成要素の熱体積加重平均温度である。コントローラは、比例フィードバックループを用いて、平衡温度を制御することができる。
【０６１５】
温度コントローラはまた、設定値温度と第１構成要素の温度との間の差に応答する積分項も含むことができる。積分項は、任意選択的に、以下の条件のうちのいくつかまたはすべてが満足されるとオンにすることができる。
・第１構成要素の温度変化の速度が低い、
・第１部分の温度が設定値温度に近い、
・第１部分の容積が何らかの最小レベルを超える、
・制御出力信号が飽和しない。
【０６１６】
温度コントローラは、設定値温度を比例および積分項の出力に加えるフィードフォワード項も含むことができる。
さらに、温度コントローラは、外側ループコントローラが、少なくとも平衡温度に対する比例制御項を含みかつ内側コントローラに対する設定値温度を出力する、カスケード温度コントローラの外側ループコントローラであり得る。内側コントローラは、ヒータ要素またはクーラ要素を備えた第１構成要素の温度を、外側コントローラによって生成される設定値温度に制御する。
ユニバーサル電源
本開示の態様によれば、ＡＰＤシステム１０はユニバーサル電源を含むことができ、ユニバーサル電源は、サイクラ１４における電気機械要素および電子回路のうちのいくつかまたはすべてに対して、ライン電圧をＤＣ電圧の１つまたは複数のレベルに変換し、ヒータパン１４２用の電気ヒータにＡＣ電力を提供する。サイクラ１４における電気機械要素は、空気圧弁、電気モータおよび空気圧ポンプを含むことができる。サイクラ１４における電子回路は、制御システム１６、ディスプレイ３２４およびセンサを含むことができる。ＡＣ電力は、ヒータコントローラに供給されて、ヒータトレイ１４２上のヒータバッグ２２ないの溶液の温度を、ユーザ／患者に溶液を送達する前に所望の設定値に制御する。ユニバーサル電源は、２つ（またはそれより多くの）ヒータ要素の構成を変化させて、ＡＣライン電圧の２つの範囲、たとえば、１１０Ｖｒｍｓ±１０Ｖｒｍｓの第１の範囲、および２２０Ｖｒｍｓ±２０Ｖｒｍｓの第２の範囲に対応する。この構成は、複数の異なる国においてＡＰＤシステム１０の使用に対応するように意図される。治療セッションの開始中、ＡＰＤサイクラ１４は、ヒータバッグライン２６を介して、接続された溶液容器２０からの溶液でヒータバッグ２２を充填する。代替実施形態では、溶液の予め充填されたバッグを治療の開始時にヒータパン１４２の上に配置することができる。
ＰＷＭヒータ回路
ＡＰＤサイクラにおけるヒータコントローラは、ヒータパン１４２に取り付けられたヒータ要素に送達される電力を調整する。ＡＰＤサイクラは、世界中のさまざまな場所で使用することができ、１００Ｖｒｍｓ〜２３０Ｖｒｍｓの電力を供給するＡＣ電源に差し込むことができる。ヒータコントローラおよび回路は、十分なヒータ電力を供給し続け、かつ複数の方法でヒューズを飛ばすこともヒータ要素を損傷することもなく、種々のＡＣ電圧に適合することができる。
【０６１７】
ヒータ回路の一実施形態を図１４２に提示し、そこでは、パルス幅変調器（ＰＷＭ）ベースの回路２００５が、ＡＣ電源２０４０の１つのリードとヒータ素子２０００との間に接続されたパルス幅変調（ＰＷＭ）素子２０１０により、ヒータパン１４２の温度を制御する。コントローラ２０３５はリレー２０３０およびＰＷＭ素子２０１０に動作可能に接続されている。コントローラ２０３５は、電圧検出部２０２０および温度センサ２００７に問い合わせることにより、ヒータの動作をモニタリングする。コントローラ２０３５は、ＰＷＭ素子２０１０への信号を介してヒータ２０００に送達された電力の量を調整することができる。ＰＷＭまたはパルス幅変調素子は、一定期間の０％〜１００％の幾分かは閉鎖されている。ＰＷＭ素子２０１０が、時間の０％閉鎖されているとき、いかなる電気エネルギーもヒータ２０００まで流れない。ＰＷＭ素子が１００％閉鎖されているとき、ヒータはＡＣ電源２０４０に連続的に接続されている。コントローラ２０３５は、ＰＷＭ素子２０１０を０％〜１００％（両端値を含む）の値の範囲に設定することにより、ヒータ２０００によって消失された電力の量を調整することができる。
【０６１８】
ＰＷＭ素子２０１０は、大きな電流に対して１秒当たり複数回オン・オフを切り替える。ＰＷＭ素子２０１０は、典型的には、何らかの種類の固体リレー（ＳＳＲ）である。ＡＣ電圧のためのＳＳＲは、典型的には、電源スイッチを制御するトリガ回路を含む。トリガ回路は、たとえば、リードリレー、変圧器または光カプラであり得る。電源スイッチは、シリコン制御整流器（ＳＣＲ）またはＴＲＩＡＣであり得る。ＳＣＲまたはＴＲＩＡＣはサイリスタとも呼ばれる。ＳＳＲの一例は、Ｃｒｙｄｏｍ  Ｉｎｃ．によるＭＣＸ２４０Ｄ５（登録商標）である。
【０６１９】
一例では、コントローラ２０３５は、温度センサ２００７によって測定されるヒータパン１４２の温度を制御するために、ＰＷＭ素子値を調整することができる。別の例では、コントローラ２０３５は、ヒータバッグ２２内の流体の温度を制御するように、ＰＷＭ素子値を調整することができる。別の例では、コントローラ２９３５は、ヒータ電力の固定スケジュールを提供するように、ＰＷＭ素子２０１０を制御することができる。コントローラ２０３５は、ヒータ回路を開放し、ヒータ２０００への電力の流れを停止する、安全リレー２０３０に命令することができる。安全リレー２０３０は、コントローラ２０３５とは独立して安全回路を提供するために、別個のコントローラ（図示せず）によって制御することができる。
【０６２０】
ＰＷＭベースの回路２００５は、ＡＣ電源２０４０で電圧を示す信号をコントローラ２０３５に提供する、電圧検出素子２０２０を含むことができる。一例では、電圧検出素子２０２０は、ＡＣ電源２０４０前後のＡＣ電位を測定することができる。別の例では、電圧検出素子２０２０は、ヒータ２０００を通る電流の流れを測定することができる。コントローラ２０３５は、ヒータ素子２０００、ＰＷＭ素子２０１０信号および測定された電流の既知の抵抗から、ＡＣ電源の前後の電圧を計算することができる。
【０６２１】
ＰＷＭベースの回路２００５は、種々のＡＣ電源電圧に対応するように、ＰＷＭ素子２０１０の最大許容デューティサイクルを変化させることができる。ヒータ素子２０００は、最低のあり得るＡＣ電圧で最大必要電力を提供するように設計することができる。コントローラは、ＡＣ電源における電圧の範囲に対する一定の最大ヒータ電力を提供するように、ＰＷＭ素子２０１０のデューティサイクルを変化させることができる。たとえば、１１０ボルトＡＣラインからヒータ２０００に供給される電圧は、１００％デューティサイクルにて供給することができ、ＰＷＭ素子２０１０が２５％に設定されている場合、同じ量の電力を、２２０ボルトＡＣラインからヒータ２０００に送達することができる。ヒータパン１４２の温度を制御するように、ＰＷＭ素子２０１０のデューティサイクルを、最大値未満にさらに低下させることができる。
【０６２２】
ヒータ素子２０００およびヒータパン１４２の温度は、素子およびヒータパンの熱質量の関数である時定数に対する平均ヒータ電力によって制御することができる。平均ヒータ電力は、比較的一定であるヒータの抵抗、およびヒータ素子２０００の前後のｒｍｓ電圧から計算することができる。実際的なサイズのヒータでは、ＰＷＭ周波数はヒータシステムの時定数よりはるかに高速であり、そのため、ヒータ素子の前後の有効電圧は、単に、ＰＷＭデューティサイクルにｒｍｓ電圧を掛けたものである。
【０６２３】
図１４２の回路のヒータパン温度を制御するための一方法は、コントローラ２０３５に対して、２０２０における測定された電圧に基づいて最大ＰＷＭデューティサイクルを設定するように指示することができる。最大デューティサイクルは、所望の最大ヒータ電力、ヒータ素子２０００の既知の抵抗、および測定された電圧から計算することができる。計算の１つのあり得る例は以下の通りである。
【０６２４】
ＰＷＭＭＡＸ＝（ＰＭＡＸ＊ＲＨＥＡＴＥＲ）０．５／Ｖｒｍｓ
式中、ＰＷＭＭＡＸは最大許容ＰＷＭデューティサイクルであり、ＰＭＡＸは最大ヒータ電力であり、ＲＨＥＡＴＥＲはヒータ素子２０００の公称抵抗であり、Ｖｒｍｓは電圧検出部２０２０によって測定される供給電圧である。計算の別の例は以下の通りである。
【０６２５】
ＰＷＭＭＡＸ＝ＰＭＡＸ／（Ｉ２＊ＲＨＥＡＴＥＲ）
式中、Ｉは、電圧が印可されるときのヒータを通る電流である。コントローラ２０３５は、最大ＰＷＭデューティサイクルを設定した後に、次いで、温度センサ２００７によって測定されるヒータパン１４２の温度を制御するように、ＰＷＭ素子２０１０のＰＷＭデューティサイクルを変化させる。コントローラは、たとえば、ＰＩＤフィードバックループ、またはＰＩフィードバックシステムを含む多数の方法で所望の温度を達成するように、ＰＷＭ素子を制御することができる。
【０６２６】
代替方法および構成では、ＰＷＭ回路２００５は、電圧検出部２０２０を含んでいない。この代替方法では、コントローラ２０３５は、温度センサ２００７によって測定される所望のヒータパン温度を達成するように、ＰＷＭ素子２０１０のＰＷＭデューティサイクルを変化させる。コントローラ２０３５は、最小ＰＷＭデューティサイクルで加熱サイクルを開始し、温度センサが所望の温度をコントローラ２０３５に報告するまでＰＷＭデューティサイクルを増大させる。ＰＷＭ速度の上昇の割合は、ヒューズ２０５０をトリップさせて飛ばす可能性がある過剰な電流を回避するように、制限されるかまたは制御される。コントローラ２０３５は、別法として、フィードバック計算においてＰＷＭデューティサイクル増大の速度を制限するように小さな利得を用いることができる。別法として、コントローラはフィードフォワード制御を用いて、ＰＷＭデューティサイクル増大の速度を制限することができる。
デュアル電圧ヒータ回路
ヒータの抵抗を変化させるデュアル電圧ヒータ回路２０１２の例を、図１４３において概略ブロック図として示す。図１４３のブロック図は、１１０Ｖｒｍｓおよび２２０Ｖｒｍｓの２つの標準ＡＣ電圧に対するおよそ一定のヒータ電力を提供する、デュアル電圧ヒータ回路２０１２の一例を提示する。デュアル電圧ヒータ回路２０１２は、ヒータを再構成することによって最大電流を制限し、それにより、回路２００５におけるようなＰＷＭ素子のデューティサイクルを設定するソフトウェアのエラーに対して感受性が低くなる。回路２０１２は、ＰＷＭ素子２０１０を通る最大の電流の流れを低下させ、それにより、より小型かつより安価なＳＳＲが可能になる。回路２０１２におけるヒータ構成の選択は、ヒータ調整から分離されて、制御および信頼性を向上させる。ヒータ電力を調整するＰＷＭ素子２０１０Ａ、２０１０Ｂは、典型的には、典型的には故障時閉の状態にあり、したがって最大電力を提供する、ＳＳＲである。ヒータ選択リレー２０１４は、高いサイクル用途に対して理想的よりは劣るが、典型的には、一部には電気機械式リレーが故障時開である傾向があるため、セーフティクリティカル回路に対して好ましい可能性がある。プロセッサによるヒータ構成の選択により、ヒータ構成のさらなる制御が可能になる。
【０６２７】
場合によっては電圧降下によるＡＣ電源電圧変動の場合、コントローラは、好ましくはヒータ構成を一定に保持する。対照的に、瞬時の電圧に基づいてヒータ構成を自動的に変化させる回路は、ヒータ構成の間で変動する可能性がある。この結果、回路が、一時的により低いレベルからその元のレベルに戻るライン電圧に十分高速に応答しない場合は、高い電流の流れがもたらされる可能性がある。これは、電圧変動に応答するためにハードウェア対応回路のみが使用される場合に、問題である可能性が高い。入力電圧変動のあり得る原因を解析するため、またはある期間にわたって平均されるヒータを通る測定された電流の流れのみに応答するために、プログラマブルコントローラが使用される場合、より効率的かつ信頼性の高い解を得ることができる。実施形態では、プロセッサは、ヒータ構成（並列または直列）を選択する際にユーザまたは患者からの入力を受け取り、デュアル電圧ヒータ回路２０１２は、変動するライン電圧に応答して構成の間で自動的に切り替わらない。別の実施形態では、プロセッサは、全出力で直列の構成（すなわち、より高抵抗の構成）で電流の流れを測定し、治療の開始時にＡＣ電源電圧に適切なヒータ構成を選択し、治療が続く間、構成を変化させない。
【０６２８】
デュアル電圧ヒータ回路２０１２は、ヒータ素子２００１、２００２を備えることができ、それらは、ＡＣ電源２０４０において２つの異なる電圧に対して同一のヒータ電力を提供するように、互いに並列または直列に接続することができる。各ヒータ素子２００１、２００２は、１つまたは複数のヒータ下位素子を備えることができる。ヒータ素子２００１、２００２の電気抵抗は好ましくはおよそ等しい。コントローラ２０３５は、電流検知部２０２２から信号を受け取り、ヒータ素子２００１、２００２を直列または並列に接続させるようにヒータ選択リレー２０１４を制御することができる。コントローラ２０３５は、種々のＡＣ電源電圧からもたらされる電流の流れを制限するように、２つのヒータ素子の電気的構成を変化させることができる。電流検知部２０２２の一例は、Ａｃｍｅ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃ製の電流検知変圧器ＡＣ−１００５である。
【０６２９】
ヒータ素子２００１、２００２における電力は、温度センサ２００７によって測定される所望の温度を達成し、または上述したように他の制御目標を達成するように、コントローラ２０３５によって制御されるＰＷＭ素子２０１０Ａ、２０１０Ｂにより、さらに調整することができる。ＰＷＭ素子２０１０Ａ、２０１０Ｂは、Ｃｒｙｄｏｍ  Ｉｎｃ．によるＭＣＸ２４０Ｄ５（登録商標）等の固体リレーであり得る。安全リレー２０３０は、ヒータ素子２００１、２００２をＡＣ電源２０４０から分離するように構成することができる。安全リレー２０３０は、コントローラ２０３５または別のプロセッサもしくは安全回路（図示せず）によって制御することができる。
【０６３０】
安全リレー２０３０およびヒータ選択リレー２０１４は、固体または電気機械式リレーであり得る。好ましい実施形態では、安全リレー２０３０および／またはヒータ選択リレー２０１４は、電気機械式リレーである。電気機械式リレーの一例はＯＭＲＯＮ  ＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣ  ＣＯＭＰＯＮＥＮＴＳ製および他の製造業者製のＧ２ＡＬ−２４−ＤＣ１２リレーである。電気機械式リレーは、セーフティクリティカル回路に対して好ましいことが多く、それは、それらが、固体リレーよりもロバストであり信頼性が高いと考えられ、かつ故障時開の傾向があるためである。それらはまた、コントローラソフトウェアにおけるさまざまな障害に対して感受性がより低い可能性がある。
【０６３１】
一例では、ヒータ選択リレー２０１４は、出力がヒータ素子２００１、２００２に接続する、二極双投リレーを備える。非通電状態であるヒータ選択リレー２０１４は、ヒータ素子２００１、２００２を直列に接続し、それにより、電流は一方の素子を通った後、他方の素子を通って流れる。直列構成は、一回路例では、以下によって達成することができる。すなわち、ヒータ素子２００１の第１端部を、ＰＷＭ素子２０１０Ａを介してＬ１回路２０４１に接続し、ヒータ素子２００１、２００２の接合された端部を、第１極２０１４Ａを介して開回路に接続し、ヒータ素子２００２の第２端部を、第２極２０１４Ｂを介してＬ２回路２０４２に接続する。通電状態では、ヒータ選択リレー２０１４は、ヒータ素子を並列に接続し、それにより、およそ半分の電流が、各ＰＷＭおよびヒータ素子を通って流れる。並列構成は、同じ回路例において以下によって達成することができる。すなわち、ヒータ素子２００１の第１端部を、ＰＷＭ素子２０１０Ａを介してＬ１回路２０４１に接続し、ヒータ素子２００２の第２端部を、ＰＷＭ素子２０１０Ｂを介してＬ１回路２０４１に接続し、ヒータ素子２００１、２００２の接合された端部を、第１極２０１４Ａを介してＬ２回路２０４２に接続する。好ましい回路は、電源が切られた状態でヒータ素子２００１、２００２を直列に接続し、それは、より高い電圧ＡＣ電源に接続された場合、結果としてのより高い抵抗は電流の流れを制限し、ヒューズ２０５０の過負荷または加熱素子２００１、２００２の過熱を回避するため、それがより安全な構成であるためである。
【０６３２】
ヒータ構成を変化させることによってヒータの有効抵抗を変化させるヒータ回路２１１２の別の例を、図１４４において概略ブロック図として示されている。ヒータ回路２１１２は、（図１４３に示す）ヒータ回路２０１２と同様であるが、Ｌ１電源回路およびＬ２電源回路が壁ソケットにおいて反転された場合に、ヒータ回路２１１２がより良好な漏れ電流保護を提供することが異なる。Ｌ１電源回路およびＬ２電源回路の反転は、ヒータ回路に電力を供給する建物において電力が間違って配線されている場合にあり得る。住居用の建物での配線は、すべての電気系統が資格を持った人によって設置されかつ保守される病院ほど、信頼性が高くない可能性がある。
【０６３３】
ヒータ回路２１１２におけるＰＷＭ素子２０１０Ａ、２０１０Ｂと、公称Ｌ１回路２０４１と、ヒータ素子２００１、２００２と、ヒータ選択リレー２０１４と、公称Ｌ２回路２０４２との間の電気的構成要素および接続は、壁ソケットの極性に関わらず漏れ電流を最小限にするように配置される。図１４４に示すような非通電状態では、ヒータ選択リレー２０１４は、ヒータ素子２００１、２００２を直列にＰＷＭ素子２０１０Ａと接続する。ヒータ素子を直列に接続する１つの可能な回路は以下を含む。すなわち、ＰＷＭ素子２０１０Ａを介してＬ１回路２０４１に接続されたヒータ素子２００１の第１端部、第１極２０１４Ａ、Ｌ１  ２０１４Ｃおよび第２極２０１４Ｂを介してヒータ素子２００２の第１端部に接続されたヒータ素子２００１の第２端部、およびＰＷＭ素子２０１０Ｂを介してＬ２回路２０４２に接続されたヒータ素子２００２の第２端部である。通電状態では、ヒータ素子２００１、２００２およびＰＷＭ素子２０１０Ａ、２０１０Ｂは、並列に接続される。通電状態では、ヒータ選択リレー２０１４は、回路２１２２においてヒータ素子を並列に接続し、それにより、およそ半分の電流が、各ＰＷＭおよびヒータ素子を通って流れる。２つのヒータおよびＰＷＭ素子を並列に接続するため１つのあり得る回路は、以下を含む。すなわち、ＰＷＭ素子２０１０Ａを介してＬ１回路２０４１に接続されたヒータ素子２００１の第１端部、第１極２０１４Ａを介してＬ２回路に接続されたヒータ素子２００１の第２端部、ヒータ素子２００２の第１端部は、第２極２０１４Ｂを介してＬ１回路２０４１に接続され、ヒータ素子２００２の第２端部は、ＰＷＭ素子２０１０Ｂを介してＬ２回路２０４２に接続される。安全リレー２０３０は、Ｌ２回路２０４２に位置し、障害が発生した場合に開放することによって電流の流れなしのフェールセーフ状態をもたらす。安全リレーの制御については後述する。コントローラ２０３５は、電流検知部２０２２によって測定される電流の流れを、ヒューズ２０５０、ヒータ素子２００１、２００２、ＰＷＭ素子２０１０Ａ、２０１０Ｂに対する定格電流未満のレベルまで制限するように、ヒータ構成を制御し、全ヒータ電力を制限する。コントローラ２０３５は、センサ２００７によって測定されるヒータパン１４２の温度を制御するように、ＰＷＭ素子２０１０Ａ、２０１０Ｂのデューティサイクルを変化させる。
デュアル電圧ヒータ回路の実施態様
本発明の一実施形態の回路図２２１２を図１４５に示し、これは、図１４３におけるヒータ回路２０１２と等価である。回路２２１２では、リレーコイル２０１４Ｄが非通電状態であるとき、ヒータ素子２００１、２００２はヒータ選択リレー２０１４によって直列に接続される。コントローラ（図示せず）は、トランジスタスイッチ２２２４Ａを閉鎖するノード２２２４において信号を供給し、ＶｓＤＣ電力２２１４を用いてリレーコイルに通電することによって、ヒータ素子２００１、２００２およびＰＷＭ素子２０１０Ａ、２０１０Ｂを並列に接続する。コントローラは、ノード２２２０における信号を介し、かつＶｓｕｐｐｌｙ２２１０で電力が供給されるＰＷＭ素子２０１０Ａ、２０１０Ｂのデューティサイクルを変化させることによって、ヒータ電力を調整する。電流の流れは電流検知部２０２２で測定される。安全リレー２０３０は通常開放している。安全リレー２０３０は、コントローラとは別個のＦＰＧＡ基板によって制御することができる。ＦＰＧＡ基板は、ヒータパン温度ならびに電流検知およびいくつかの他のパラメータを含むＡＰＤサイクラの動作をモニタリングする。ＦＰＧＡ基板は、ノード２２２８において信号を取り除くことにより、リレーを開放することができる。安全リレーコイル２０３０Ｄには、Ｖｓａｆｅｔｙ２２１８によって電力が供給される。
【０６３４】
一例では、電圧を供給するＶｓｕｐｐｌｙ２２１０、Ｖｓ２２１４、Ｖｓａｆｅｔｙ２２１８は同じ電圧源であり得る。別の例では、各電圧源は、安全性を追加するために、ヒータ回路の追加の動作制御を提供するように制御可能である。一例では、Ｖｓａｆｅｔｙ２２１８は、ＡＰＤサイクラ１４における複数のプロセッサによって制御され得る。プロセッサのうちのいずれかがエラーを検出して機能しなくなる場合、Ｖｓａｆｅｔｙ回路が開放され、安全リレー２０３０が開放され、ヒータ電力はオフにされる。
デュアル電圧ヒータ回路の動作
典型的なデュアル電圧シナリオでは、ユーザは、１１０ボルト環境または２２０ボルト環境のいずれかで（すなわち、大部分の場合、装置が露出される可能性がある電圧の１００％の差）腹膜透析システムを使用したい場合がある。しかしながら、より一般的には、デュアル電圧ヒータ回路は、第１電圧とそれより高い第２電圧とを使用することができる任意のシナリオに対して構成することができる。回路切替えシステムは、コントローラが、ヒータに印可されている第１電圧または第２電圧からもたらされる電流の流れを識別することができることによってのみ、制限される。システムの要素は、ヒータ選択リレーによって第２ヒータ素子に接続された第１ヒータ素子を備えるヒータを含むことができ、ヒータ選択リレーは、第１ヒータ素子を第２ヒータ素子と直列にまたは並列に接続するように構成される。電流検知素子が、ヒータを通る電流の流れを測定するように構成される。そして、電流検知素子から電流の流れ情報を受け取り、最適な程度のヒータ機能および応答性を提供するために予め確定された伝流の流れにより密に近似するように、並列構成または直列構成のいずれかに切り替わるように、ヒータ選択リレーに命令するように、コントローラを構成することができる。大部分の場合、最初の使用に対して、ヒータ選択リレーが直列構成にあるデフォルトモードでサイクラを始動させることがより安全である可能性がある。
【０６３５】
ヒータ回路は、損害を与える電流がヒータ素子２００１、２００２またはヒューズ２０５０を通って流れるのを可能とすることなく、適切なヒータ電力を提供するように操作される。ヒータ回路２２１２は、治療がＡＰＤサイクラ１４で実行される前に構成することができ、ＡＣ電源における電圧変化に関わらず動作中に変更されない可能性がある。（図１２７における）制御システム１６は、ヒータ選択リレー２０１４が非通電状態でヒータ制御回路２２１２を起動し、そのため、ヒータ素子は直列に接続されて、電流を最小限にする。起動処理の一部として、自動化コンピュータ３００におけるソフトウェアは、ＰＷＭ素子２０１０Ａ、２０１０Ｂに対して１００％デューティサイクルまで命令することによってヒータの電流の流れ試験を行うことができ、結果としての試験電流は、電流検知部２０２２によって測定され、自動化コンピュータ３００に通信される。ＰＷＭ素子２０１０のデューティサイクルは、電流の流れ試験の後にゼロにリセットされ得る。
【０６３６】
一方法例では、自動化コンピュータ３００は、所定値に対して、測定された試験電流を評価する。測定された試験電流が所与の値を上回る場合、自動化コンピュータ３００はＡＤＰサイクラ起動手続きを進める。測定された試験電流値が、その同じ所与の値未満である場合、自動化コンピュータ３００は、ヒータ選択リレーに通電して、ヒータ素子２００１、２００２を並列に再構成する。電流の流れ試験が繰り返され、新しい測定された試験電流が所定値を上回る場合、自動化コンピュータ３００はＡＤＰサイクラ起動手続きを進める。並列ヒータ素子による電流の流れ試験からの測定された試験電流が所定の値より未満である場合、自動化コンピュータ３００は、ユーザインタフェースコンピュータ３０２にエラーを通信する。
【０６３７】
別法として、自動化コンピュータ３００は、測定された試験電流およびヒータ素子構成に基づいて試験電圧を計算することができる。試験電圧が１８０Ｖｒｍｓ〜２５０Ｖｒｍｓの範囲である場合、自動化コンピュータ３００はＡＤＰサイクラ起動手続きを進める。試験電圧が９０Ｖｒｍｓ〜１３０Ｖｒｍｓの範囲である場合、自動化コンピュータ３００は、ヒータ選択リレーに通電して、ヒータ素子２００１、２００２を並列に再構成し、電流の流れ試験を繰り返し、試験電圧を再計算する。試験電圧が９０Ｖｒｍｓ〜１３０Ｖｒｍｓの範囲である場合、自動化コンピュータ３００は、ユーザインタフェースコンピュータ３０２にエラーを通信しない場合、ＡＤＰサイクラ起動手続きを進める。
【０６３８】
別の方法例では、自動化コンピュータ３００は、直列に構成されたヒータ素子での測定された試験電流を、電流値の直列低範囲および直列高範囲と比較する。直列低範囲は、直列に配置されたヒータ素子を通って流れる低いＡＣ電圧と一致する。直列高範囲は、直列に配置されたヒータ素子を通って流れる高いＡＣ電圧と一致する。例示的な実施形態では、低いＡＣ電圧は１００Ｖ〜１３０Ｖのｒｍｓ値を含み、高いＡＣ電圧は２００Ｖ〜２５０Ｖのｒｍｓ値を含む。
【０６３９】
測定された試験電流が低範囲および高範囲の外にある場合、自動化コンピュータ３００は、ヒータ回路が破壊されていると判断し、ユーザインタフェースコンピュータ３０２にエラーを通信することができる。測定された試験電流が高範囲内にある場合、ヒータ構成は変更されないままであり、ＡＰＤサイクラ１４の起動は継続することができる。測定された試験電流が低範囲内にあり、かつヒータ素子が直列に配置される場合、自動化コンピュータ３００は、ノード２２２４における信号を介してヒータ選択リレー２０１４に通電することによって、ヒータ素子２００１、２００２を並列配置に再構成することができる。自動化コンピュータ３００は、ハードウェアインタフェース３１０に送られるコマンドを介してヒータ選択リレー２０１４を制御し、ハードウェアインタフェース３１０は、それにより、ヒータ選択リレー２０１４を作動させる信号を提供する。
【０６４０】
自動化コンピュータ３００は、ＰＷＭ素子２０１０Ａ、２０１０Ｂに対して１００％デューティサイクルまで再度命令し、電流検知部２０２２で電流の流れを測定することによって、ヒータ素子を並列配置に再構成した後に、電流の流れ試験を繰り返すことができる。測定された試験電流を、電流値の並列低範囲に対して評価することができる。測定された試験電流が並列低範囲値内である場合、ＡＤＰサイクラ起動手続きを進める。新たに測定された試験電流が並列低範囲値外である場合、自動化コンピュータ３００はユーザインタフェースコンピュータ３０２にエラーを通信する。
【０６４１】
ヒータ選択リレー２０１４が切り替えられる間に、安全リレー２０３０に対してノード２２２８における信号を介して開放するように命令するように、ハードウェアインタフェース３１０で実装されるＦＰＧＡコントローラをプログラムすることができる。安全リレー２０３０は、ヒータ選択リレー２０１４が開閉される度に開放されて、ヒータ選択リレー２０１４内で一方の極から他方の極への短絡を防止することができる。
ユーザ入力によるデュアル電圧ヒータ回路の動作
代替実施形態では、ヒータ素子２００１、２００２を再構成する前に、自動化コンピュータ３００はユーザの介入を要求する場合がある。ユーザ入力の要求により、本発明の一実施形態の価値のある安全性特徴が提供される。図１４６は、利用可能なＡＣ電圧に対してヒータ素子を適切に構成する際にユーザを含める方法２２４０を例示する論理フローチャートを示す。ステップ２２４１において、（図１２７における）制御システム１６は、ヒータ選択リレー２０１４が非通電状態で、ヒータ制御回路２２１２（図１４５）を起動し、そのため、ヒータ素子は、直列に接続されて、電流を最小限にする。設定２２４２において、自動化コンピュータ３００は、ＰＷＭ素子２０１０Ａ、２０１０Ｂに対して１００％デューティサイクルまで命令し、電流は電流検知部２０２２によって測定され、測定された試験電流はプロセッサに通信される。ＰＷＭ素子２０１０のデューティサイクルは、試験電流が測定された後に、ゼロにリセットされ得る。ステップ２２４４において、自動化コンピュータ３００は、測定された試験電流を第１範囲と比較する。ステップ２２４５において、測定された試験電流が第１範囲内にある場合、ヒータ構成は正しく、ステップ２２５４にいて、ＡＰＤ動作は進行する。代替実施形態において、方法２２４０はステップ２２４５Ａを含み、そこでは、ユーザインタフェースコンピュータ３０２が、ステップ２２４５から進む前に、自動化コンピュータ３００が測定された試験電流およびヒータ構成から判断したＡＣ電源電圧を確認するように、ユーザに対して要求する。ユーザがＡＣ電圧レベルを確認しない場合、方法２２４０はステップ２２５２まで進み、エラーを表示する。
【０６４２】
ステップ２２４６において、測定された電流が第２範囲の外にある場合、方法２２４０は、ステップ２２５２においてエラーを表示し、そうでない場合、方法２２４０はステップ２２４７まで進む。ステップ２２４７において、ユーザが低いＡＣ電圧を確認する場合、ステップ２２４８においてヒータ構成が変更され、そうでない場合、方法２２４０はステップ２２５２においてエラーを表示する。ステップ２２４８において、自動化コンピュータ３００は、ノード２２２４における信号を介してヒータ選択リレー２０１４に通電することによって、ヒータ素子２００１、２００２を並列配置に再構成する。ステップ２２４８においてヒータ素子を再構成した後、方法２２４０はステップ２２４２においてヒータを再試験し、方法２２４０の論理フローチャートを続ける。
【０６４３】
代替実施形態、ユーザまたは患者は、制御システム１６のメモリにＡＣ電圧を高いかまたは低いものとして格納することができ、それにより、自動化コンピュータ３００は、各治療においてユーザまたは患者に対して、ＡＣ電圧を確認するように問い合わせる必要はない。図１４７は、ＡＣ電圧値が制御システム１６のメモリに格納される方法２２６０を例示する論理フローチャートを示す。ステップ２２４１〜２２４６は、上述した方法２２４０と同じである。ステップ２２４９において、メモリに対して、格納されたＡＣ電圧値について問合せがなされる。格納されたＡＣ電圧値が低い場合、方法２２６０はステップ２２４８に進み、ヒータ素子を並行配置に再構成する。格納されたＡＣ電圧が高いかまたはゼロである場合、ユーザインタフェースコンピュータ３０２は、低いＡＣ電源電圧を確認するようにユーザに問い合わせることができる。ユーザが低いＡＣ電圧を確認した場合、方法２２６０はステップ２２４８に進み、ヒータ素子を並行配置に再構成する。ステップ２２４８はまた、格納されたＡＣ電圧を低く設定することも含むことができる。ステップ２２４８においてヒータ素子を再構成した後、方法２２６０はステップ２２４２においてヒータを再試験し、方法２２６０の論理フローチャートを続ける。
【０６４４】
一例では、方法２２６０はステップ２２４５Ａを含むことができ、それは、試験電圧をメモリから読み出すか、または測定された試験電流およびヒータ構成から計算し、次いで、ユーザインタフェースコンピュータ３０２に対して試験電圧を確認するようにユーザに要求する。本方法は、２２４５と２２４６との間にステップを含むことができ、そこでは、ヒータが並列配置に再構成され、かつ電流が高い範囲内にない場合、方法はステップ２２５２に進み、ＡＰＤサイクラ１４の電源を遮断する。
【０６４５】
方法２２４０，２２６０は、複数の異なる方法によって、測定された試験電流を評価することができる。好ましい方法については上述しており、代替例は、後述するようなものである。ステップ２２４５における第１範囲は、現ヒータ素子構成に対する所望の量の最大ヒータ電力を提供する、電流レベルの範囲であり得る。別法として、ステップ２２４５は、測定された試験電流およびヒータ素子構成から試験電圧を計算し、試験電圧が以下のヒータ構成に対して正しいか否かを評価することができる。すなわち、並列構成に対しておよそ１１０Ｖｒｍｓ、および直列構成に対しておよそ２２０Ｖｒｍｓである。別法として、ステップ２２４５は、測定された試験電流が所与の所定値を上回るか否かを試験することができる。ステップ２２４６における第２範囲は、直列構成でのおよそ１１０Ｖｒｍｓに対応する電流値の範囲であり得る。別法として、ステップ２２４６は、測定された試験電流およびヒータ素子構成から試験電圧を計算し、試験電圧が直列構成に対しておよそ１１０Ｖｒｍｓであるか否かを評価することができる。別法として、ステップ２２４６は、測定された試験電圧が所与の所定値未満であるか否かを評価することができる。
【０６４６】
別の実施形態では、方法２２６０における選択されたＡＣ電圧値を、予測される使用位置に基づいて工場または流通センタにおいて予めロードすることができる。たとえば、ＡＰＤサイクラが米国、カナダまたは日本で用いられる場合、ＡＣ電圧値は低いように選択され得る。別の例では、ＡＰＤサイクラが欧州またはアジアで用いられる場合、ＡＣ電圧値は高い方に選択され得る。
【０６４７】
透析機が所与の地域で動作することが予測される場合、このデータベースは、工場において透析機にロードされるか、または動作する場所で初期設定中に技術者によってロードされる地域電圧と同程度に単純であり得る。これらの地域ＡＣ電圧値の規定は、手動で、メモリスティックもしくは同様のデバイスを用いて、個人データキー（ＰＤＫ）、コンパクトディスク、バーコードリーダを用いて、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）または無線接続を用いてワールドワイドウェブで、または当業者には明らかな他のデータ転送機構を用いて、入力することができる。他の実施形態では、地域電圧のセット制御システム１６がアクセスすることができ、それを用いて、ユーザのいる地域における典型的な動作電圧をユーザに知らせることができる。一実施形態では、ステップ２２４７においてユーザ入力を受け入れて先の設定から電圧を変化させる前に、ユーザに対して、地域の典型的な電圧を通知し、したがって、地域電圧の値に精通していないユーザに対して、電圧不適合性に対してセーフガードを提供するように自身の現在地を知ることのみが要求される。
【０６４８】
別の実施形態では、ＡＰＤサイクラ１４に、その現在地を確定する機構、たとえば、ＧＰＳトラッカ、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ接続および接続場所確定する機構、またはユーザインタフェース３０２を用いて国または大陸等の現在地を入力することができるモードが備えられる。実施形態では、直列ヒータ構成で起動し、電流の流れ試験を行った後、ユーザに対して、自身の現在地に関して単に問い合わせることができ、その問合せに対する応答が測定された試験電流およびヒータ構成に関連する電圧、ならびにその地域に対する典型的な電圧の両方に一致する場合、処理を進めることができる。
【０６４９】
本発明の一実施形態では、手動スイッチ（図示せず）、または別法としてロジックスイッチを用いて、ＡＰＤ機を使用に適した安全な電圧に設定する。瞬時電圧が測定され、所定の値としてまたはカテゴリ記述子として、この測定値がユーザに表示される。ユーザは、測定された電圧がその時点で構成されている透析機に対して安全な動作範囲内にあると応答しなければならず、または別法として、電力が加熱素子まで流される前に、透析機の構成を変更することによって応答しなければならない。構成は、たとえば、ユーザインタフェースコンピュータ３０２を介して電子的に変更することができ、またはスイッチを入れるか又は切ることによって手動で行うことができる。
【０６５０】
本発明の別の実施形態では、整流器が、あらゆる入ってくる交流（ＡＣ）を単一の直流（ＤＣ）に変換する。ヒータ回路は、図１４０におけるヒータ回路２００５に類似しているが、電圧検出２０２０素子が、ＡＣ電圧を選択されたＤＣ電圧に整流するユニバーサルＤＣ電源に置き換えられていることが異なる。ヒータ素子２００１、２００２に供給される電力は、整流器におけるＰＷＭ素子によって、または別個のＰＷＭ素子２０３０によって調整することができる。ヒータ回路は、安全リレー２０１０を含むことができる。単一の電圧ＤＣ電源により、１つのヒータ構成の使用が可能になる。この実施形態におけるＰＷＭ素子は、１つまたは複数のＩＧＢＴまたはＭＯＳＦＥＴスイッチと、および関連する電気的ハードウェアとを備えることができる。好ましい実施形態では、入ってくる交流は、１２Ｖ〜４８Ｖの範囲の直流に変換される。
【０６５１】
別の実施形態では、ヒータ素子２０００は正温度係数（ＰＴＣ）素子を備えることができ、それは、それ自体が、熱の消失を制限する。ＰＴＣ素子の内部電気抵抗は、温度によって上昇し、そのため、電力レベルは自己制御式である。ＰＴＣヒータ素子は、１１０Ｖｒｍｓ〜２２０Ｖｒｍｓの電圧で作動するように規格されたＳＴＥＧＯ等の会社から市販されている。ＰＴＣ加熱素子を採用するヒータ回路は、電圧検出素子２０２０が取り除かれたヒータ回路２００５に類似する。ヒータ電力は、Ｔｒｉａｃを用いてＰＷＭ素子２０１０によって制御される。
さらなるヒータ回路実施形態
デュアル電圧ヒータ回路の別の実施形態では、ヒータ素子は、スイッチを調整することにより、ＡＣ電源の両ラインから分離される。この実施形態はまた、第１コントローラおよび第２コントローラが調整スイッチを有効にするときにのみ調整スイッチを閉鎖するＡＮＤ回路も備えることができる。第１コントローラは、ヒータ素子に送達される電力を制御するために、調整スイッチにＰＷＭ信号を送出することができる。第２コントローラは、ＰＤシステムが許容可能に動作している場合に、調整スイッチを有効にすることができる。第２コントローラは、警告もしくは警報または安全でない状態が存在する場合に、調整スイッチを無効にすることができる。調整スイッチの制御を可能にするＡＮＤ回路は、別個の安全リレーを不要にする。この実施形態では、コントローラからの信号によって制御することができる電圧セレクタスイッチか、またはユーザによって制御される外部スイッチか、または手動で切り替えるためのジャンパスイッチを含むことができる。
【０６５２】
図１４８は、自動腹膜透析機等、任意の流体処理装置に含めることができる例としてのヒータ回路２９３０を示す。図１４８に示す例としてのヒータ回路２９３０は、およそ同じ熱出力を依然として生成しながら、複数の電圧で動作するように構成され得る適合的または再構成可能ヒータ素子２９１７を含む。さらに、ヒータ回路２９３０は、ラインおよび中性線が壁ソケットにおいて反転されるときであっても、強化された漏れ保護を提供する。
【０６５３】
図示するように、図１４８におけるヒータ回路２９３０は、コントローラ２９０４を含む。コントローラ２９０４は、ヒータ回路２９３０のさまざまな構成要素を制御することができる。いくつかの実施形態では、コントローラ２９０４は、１つまたは複数のプロセッサを含むことができる。たとえば、コントローラ２９０４は、制御プロセッサと、制御プロセッサから独立した安全プロセッサとを含むことができる。
【０６５４】
コントローラ２９０４は、ヒータ素子２９１７にＡＣ電源２９００のライン端部を選択的に接続し、ヒータ素子２９１７を通る電流の流れを可能にすることにより、ヒータパン２９１４の温度を制御することができる。実施形態例では、ヒータ素子２９１７は、２つの抵抗素子２９１８Ａ、２９１８Ｂのセットを含む。他の実施形態では、ヒータ素子２９１７は、３つ以上の抵抗素子、または抵抗素子のさらなるセットを含むことができる。さらに、各抵抗素子は、いくつかの実施形態では、１つまたは複数の下位素子を含むことができる。
【０６５５】
図示するように、ヒータ素子２９１７の抵抗素子２９１８Ａ、２９１８Ｂの構成は、ヒータ選択リレー２９２０によって変更可能である。ヒータ選択リレー２９２０は、コントローラ２９０４からの信号によって制御することができる。図１４８における実施形態例では、ヒータ選択リレー２９２０は、二極双投リレーとして示されている。ヒータ選択リレー２９２０は、電気機械式リレーであるかまたは固体リレーであり得る。ヒータ選択リレー２９２０は、比較的低頻度に（たとえば、起動時のみ）切り替えられるため、電気機械式リレーを使用することが望ましい可能性がある。
【０６５６】
非導通状態（図１４８に示す）では、ヒータ選択リレー２９２０は、ヒータ素子２９１７を、その抵抗素子２９１８Ａ、２９１８Ｂが互いに直列であるように構成することができる。この構成は、より高抵抗な構成であり、ＡＣ電源２９００がより高電圧（たとえば、２３０Ｖ）で装置に電力を供給しているときに使用することができる。他の実施形態では、これは、装置の起動時の安全性の理由のためにデフォルト構成であり得る。
【０６５７】
好ましくは、ヒータ選択リレー２９２０の非導通状態は、抵抗素子２９１８Ａ、２９１８Ｂを直列にするように構成される。この直列構成は、起動時、入ってくるＡＣ電源２９００電圧が既知でなく、測定されず、または事前設定されていない可能性があるため、抵抗素子２９１８Ａ、２９１８Ｂを通る電流の流れを最も制限するものである。ヒータ回路２９３０のコントローラ２９０４が、装置の電源が入れられた後、ヒータ素子２９１７の適切な構成を（供給源の測定を通して、またはユーザの問い合わせを通して、または使用時の電気プラグの形状または構成の検出を通して）確定するように構成されている場合、抵抗素子２９１８Ａ、２９１８Ｂのセットは、好ましくは装置に電源が入れられたときに直列であるように構成される。
【０６５８】
図示するように、ヒータ回路２９３０は、電流検知素子２９０６を含む。こうした素子を用いて、ヒータ素子２９１７を通る電流の量を求めることができる。
電流検知素子２９０６からの信号は、コントローラ２９０４に提供することができる。いくつかの実施形態では、電流検知素子２９０６からの信号を、増幅またはフィルタリングの目的で、種々のタイプの回路を通るように送ることができる。
【０６５９】
ヒータ素子２９１７を通る電流の量に応じて、ヒータ選択リレー２９２０の構成を変更することができる。いくつかの実施形態では、電流検知素子２９０６が所定閾値未満の電流の流れを検出した場合、ヒータ選択リレー２９２０は、ヒータ素子２９１７の構成を変更することができる。電流検知素子２９０６が、所定閾値を上回る電流の流れを検出した場合、ヒータ選択リレー２９２０は、ヒータ素子２９１７をその現構成で維持することができる。
【０６６０】
いくつかの実施形態では、さらなる閾値を採用することができる。たとえば、電流の流れなし閾値、または並列構成障害閾値があり得る。こうした直列障害または電流なし閾値を用いて、たとえばヒータ素子２９１７がオンであるように命令されたとき、障害状態を検出することができる。たとえば、温度ヒューズが飛んだシナリオでは、開回路が存在する可能性があり、いかなる電流もヒータ素子２９１７を通って流れない可能性がある。電流の流れが、電流の流れなし閾値未満であると判断された場合、ヒータ選択リレー２９２０をその現構成で維持することができ、コントローラ２９０４は、ヒータ素子２９１７を無効にすることができる。さらに、こうしたシナリオでは、装置は、ユーザに対して、障害状態が存在することを通知することができる。ヒータ素子２９１７が並列で構成され、抵抗素子２９１８Ａ、２９１８Ｂのうちの一方が機能していない（たとえば、その温度ヒューズが飛んだ）シナリオを検出するように、並列構成障害閾値を設定することができる。電流検知素子２９０６がこうした状況を示す電流を検出した場合、装置は、ユーザに対して、障害状態が存在することを通知することができる。いくつかの実施形態では、任意選択的に、治療を続けることができる。この場合、ユーザに対して、ヒータバッグ内の流体が単一抵抗素子２９１８Ａ、２９１８Ｂのみで加熱されるためにより長い時間がかかるため、治療が、より少ないサイクルを含む可能性があることを示すことができる。
【０６６１】
代替実施形態では、コントローラ２９０４が、上述したロジックのうちの任意のもの等、他のロジックを採用して、ヒータ選択リレー２９２０がヒータ素子２９１７構成を変更するべきときおよび場合を判断することができる。
【０６６２】
好ましくは、ヒータ素子は、装置に電源が入れられる毎に１回のみ、コントローラによって再構成することができる。さらに、コントローラ２９０４は、好ましくは、ヒータ選択リレー２９２０を切り替えるときにヒータ素子２９１７を無効にすることができる。図１４８に示す実施形態例では、これは、たとえば、パルス幅変調素子２９０８、２９１０を両方ともオフに切り替えることによって達成することができる。
【０６６３】
他の用途に対して、電流検知素子２９０６を有利に使用することも可能である。起動時にまたは治療前の間に、電流検知素子２９０６を使用して、ヒータ素子２９１７／ヒータ回路２９３０が適切に機能しているか否かを評価することができる。たとえば、ヒータ素子２９１７に対するイネーブル信号がオンで張り付くことがないことを確実にするために、コントローラは、ヒータ素子２９１７に対して１００％デューティサイクルで動作するように命令しながら、イネーブル信号をオフに設定することができる。イネーブル信号が使用される実施形態では、イネーブル信号がオフに設定されると、ヒータ素子２９１７は、命令されたデューティサイクルに関わらず、電力が供給されるべきではない。加熱が発生しているか否かを判断するために、ヒータパン２９１４に関連づけられた１つまたは複数の温度センサからの温度線がデータをモニタリングする代わりに、電流検知素子２９０６をモニタリングすることができる。電流がヒータ素子２９１７を通って流れている場合、障害状態が存在すると判断することができる。これにより、こうした障害が存在するか否かの信頼性の高い判断を迅速に行うことができる。温度センサに頼る場合、試験中、ヒータパン２９１４がウォームアップするための時間が割り当てられなければならない。こうしたウォームアップ時間は、代わりに電流検知素子２９１７がモニタリングされる場合、不要である。たとえば、起動中に、コントローラ２９０４がヒータ素子２９１７に対して電力が供給されるように命令するときにヒータ素子２９１７が電流を引き込むと判断するためにもまた、電流検知素子２９０６を使用することができることを留意するべきである。ヒータ素子２９１７に対して電力が供給されるように命令されるときに、ヒータ素子２９１７が電流を引き込まない場合、障害状態を通知することができる。上記障害が確定されると、ユーザに対して、障害状態が存在することを通知することができる。
【０６６４】
ヒータ素子２９１７を再構成することができないか、または（たとえば、回路基板のジャンパによって）手動でしか再構成することができない実施形態では、ヒータ回路２９３０に電流検知素子２９０６を含めることもまた有利であり得る。たとえば、電流検知素子２９０６をモニタリングして、ＡＣ電源２９００が構成に対して意図された電圧を供給していることを確実にすることができる。電流検知素子２９０６が、ＡＣ電源２９００が意図された電圧でないことを示す場合、ユーザに通知するように装置を構成することができ、装置は、ＡＣ電源２９００電圧に応じて、ヒータ素子２９１７への電力を遮断することができる。たとえば、ヒータ素子２９１７が１２０Ｖ動作に対して構成されている場合、電流検知委素子２９０６をモニタリングして、電流の流れが、ＡＣ電源２９００が２３０Ｖを供給していることを示さないと判断することができる。電流検知素子２９０６が、１２０Ｖに対して構成されたヒータ素子２９１７が２３０Ｖ  ＡＣ電源２９００から電力を受け取っていることを検出する場合、コントローラ２９０４によってヒータ素子２９１７を無効にすることができる。さらに、装置は、ユーザに対して（ユーザインタフェースを介して）装置が正しくない電源電圧に接続されていることを通知することができる。
【０６６５】
ヒータ素子２９１７が２３０Ｖで動作するように構成されている場合、電流検知素子２９０６をモニタリングして、電流の流れが、ＡＣ電源２９００が１２０Ｖを供給していることを示さないと判断することができる。電流検知委素子２９０６が、２３０Ｖに対して構成されたヒータ素子２９１７が１２０Ｖ  ＡＣ電源２９００から電力を受け取っていることを検出する場合、装置は、ユーザに対して（たとえば、ユーザインタフェースを介して）装置が正しくない電源電圧に接続されていることを通知することができる。このシナリオでは、ユーザは、治療を続けることができるが、ヒータ素子２９１７が、ヒータ素子２９１７がその意図されたＡＣ電源２９００電圧にあった場合ほど迅速にヒータバッグ内の流体を加熱することができない可能性があるため、ユーザに提供される通知は、ユーザに対して、治療がより少ないサイクルを含む可能性があることを知らせることができる。
【０６６６】
上述したように、コントローラ２９０４は、ＡＣ電源２９００をヒータ素子２９１７に選択的に接続し、ヒータ素子２９１７を通る電流の流れを可能にすることにより、ヒータパン２９１４の温度を制御することができる。実施形態例では、この選択的な接続は、パルス幅変調素子（たとえば、固体リレー）２９０８、２９１０を用いて確立することができる。パルス幅変調素子２９０８、２９１０は、１秒間に複数回、大きい電流の流れのオン／オフを切り替えることができる任意の好適なタイプのスイッチであり得る。好ましい実施形態では、パルス幅変調素子２９０８、２９１０は固体リレーである。ここうした実施形態では、パルス幅変調素子２９０８、２９１０は、具体的には、ＴＲＩＡＣ、すなわちシリコン制御整流器の好適な配置であり得る。好ましくは、トリガ回路とパルス幅変調素子２９０８、２９１０との間の結合の程度は最小限にするべきである。いくつかの実施形態では、光カプラを使用することができる。こうした実施形態では、パルス幅変調素子２９０８、２９１０の各々は、感光ダイオードを含むことができ、ＬＥＤを照明する調整回路によって制御することができる。
【０６６７】
コントローラ２９０４によってパルス幅変調素子２９０８、２９１０に印可される信号は、パルス幅変調素子２９０８、２９１０のデューティサイクルを制御することができる。パルス幅変調素子２９０８、２９１０のデューティサイクルを変更することにより、コントローラ２９０４は、ヒータ素子２９１７がオンでありヒータパン２９１４を加熱している時間の長さを定義することができる。コントローラ２９０４は、ヒータパン２９１４に関連づけられた複数のセンサ２９１６Ａ、２９１６Ｂからのフィードバックに基づいて、パルス幅変調素子２９０８、２９１０を調整することができる。実施形態例では２つのセンサ２９１６Ａ、２９１６Ｂが示されているが、さまざまな実施形態は、より多いかまたは少ないセンサを含むことができる。さらにまたは別法として、コントローラ２９０４は、電流検知素子２９０６からの情報を用いて、パルス幅変調素子２９０８、２９１０のデューティサイクルを制御することができる。さまざまな実施形態では、コントローラ２９０４は、本明細書に記載するロジックのうちの任意のものを採用して、ヒータパン２９１４の温度またはパルス幅変調素子２９０８、２９１０のデューティサイクルを制御することができる。
【０６６８】
複数のセンサ２９１６Ａ、２９１６Ｂは、熱電対もしくはサーミスタまたは他の好適な温度センサ等の温度センサを含むことができる。こうした実施形態では、複数のセンサ２９１６Ａ、２９１６Ｂは、ヒータパン２９１４の温度に関連する情報を提供することができる。いくつかの実施形態では、こうしたセンサ２９１６Ａ、２９１６Ｂは、ヒータパン２９１４の上に載っている物体（たとえば、透析液バッグまたはリザーバ）の温度を測定するように配置することができる。こうした実施形態では、ヒータパン２９１４からセンサを、実質的に熱的に隔離することができる。いくつかの実施形態では、センサ２９１６Ａ、２９１６Ｂのうちの１つまたは複数を、ヒータパン２９１４の上の物体の温度を測定するように配置することができ、センサ２９１６Ａ、２９１６Ｂのうちの１つまたは複数を、ヒータパン２９１４自体の温度を測定するように構成することができる。いくつかの具体的な実施形態では、５つのセンサが、ヒータパン２９１４の上の物体の温度を測定することができ、２つのセンサを用いて、ヒータパン２９１４の上の物体の温度を測定することができる。こうした実施形態では、ヒータパン２９１４の上の物体の温度を測定するセンサからの温度データは、ヒータパン２９１４の温度を制御する制御ループ内に供給することができる。いくつかの実施形態では、制御ループを用いて、ヒータパン２９１４に対する目標温度を設定することができる。
【０６６９】
複数のセンサ２９１６Ａ、２９１６Ｂは、いくつかの実施形態では圧力センサを含むことができる。こうした実施形態では、１つまたは複数の圧力センサは、ヒータパン２９１４の上に載っている物体（透析液バッグまたはリザーバ）の重量に関する情報を提供することができる。いくつかの実施形態では、複数のセンサ２９１６Ａ、２９１６Ｂは、ヒータパン２９１４の上に載っている物体（たとえば、透析液バッグまたはリザーバ）に入りかつ／またはそこから出る流体流をモニタリングするように構成された１つまたは複数のセンサを含むことができる。
【０６７０】
実施形態例では、コントローラ２９０４は、ヒータパン２９１４の上に載っている透析液リザーバ内の透析液を加熱するように、パルス幅変調素子２９０８、２９１０を調整することができる。コントローラ２９０４は、透析液を所定温度範囲内に加熱するロジックを採用することができる。コントローラ２９０４は、複数のセンサ２９１６Ａ、２９１６Ｂからのフィードバックを使用して、好ましくは、受容者の体温を著しく上昇または低下させないように選択された、所定温度範囲内への透析液の加熱を制御することができる。適切な範囲の選択は、加熱され注入される流体の質量または体積によって決まり、そのいずれかまたは両方を、測定し計算に含めて、適切な温度範囲を求めることができる。たとえば、透析リザーバの重量をモニタリングする圧力センサから、流体の質量を計算することができ、膜ベースのポンプにおける圧力−容積関係のＦＭＳ測定値から、注入される流体の体積を求めることができる。
【０６７１】
図１４８に示すヒータ回路２９３０はまた、複数の安全リレー２９１２Ａ、２９１２Ｂ、ならびに１つまたは複数のヒューズ（もしくは回路ブレーカ）２９０２も含むことができる。安全リレー２９１２Ａ、２９１２Ｂは、図示するようにコントローラ２９０４によって制御することができ、またはコントローラ２９０４とは無関係の別個のコントローラによって制御することができる。障害状態が検出された場合に、回路を開放するように、安全リレー２９１２Ａ、２９１２Ｂを切り替えることができる。安全リレー２９１２Ａ、２９１２Ｂは、任意の好適な種々のリレー、たとえば固体リレーまたは電気機械式リレーであり得る。いくつかの実施形態では、パルス幅変調素子２９０８、２９１０が、安全リレー２９１２Ａ、２９１２Ｂの役割も果たすことができる。すなわち、パルス幅変調素子２９０８、９２１０および安全リレー２９１２Ａ、２９１２Ｂは、別個の構成要素である必要はない。１つまたは複数のヒューズ２９０２は、さらに、障害状態が発生した場合にヒータ回路２９３０を保護する役割を果たすことができる。ヒューズ２９０２に過剰な量の電流が流れた場合、ヒューズ２９０２は、トリップするかまたは飛んで、ヒータ回路２９３０を高電流から保護することができる。いくつかの実施形態では、公称活線および公称中性線の各々は、別個のヒューズ２９０２を含むことができる。
【０６７２】
図１４８におけるヒータ回路２９３０はまた、接触または漏れ電流を最小限にするように配置される。ヒータ回路２９３０は、外線および中性線が壁ソケットにおいて反転される場合であっても、接触または漏れ電流から保護されるように配置される。図示するように、実施形態例では、ヒータ素子２９１７とヒータパン２９１４との間に容量結合がある可能性がある。図１４８に示す実施形態例では、この容量結合は、コンデンサ２９２６によって示されている。この容量結合により、幾分かの量の接触または漏れ電流が存在する可能性がある。漏れ電流を制限するために、加熱素子２９１７とヒータパン２９１４との間に、好適な断熱材または断熱層（図示せず）を設けることができる。断熱材は、誘電率が低く絶縁耐力が高いあらゆる好適な断熱材料から選択することができる。筐体および任意のコーティングに対する材料選択は、漏れ電流を最小限にするのに役立つように選択することができることも留意されるべきである。
【０６７３】
さらに、接触または漏れ電流の低減に役立つように、安全リレー２９１２Ａ、２９１２Ｂおよびパルス幅変調素子２９０８、２９１０の配置および後続する制御を構成することができる。ヒータ素子２９１７がより高電圧であるとき、ヒータ素子２９１７とヒータパン２９１４との間の漏れ電流が高くなる。したがって、ヒータ素子２９１７がＡＣ電源２９００のフル電圧のままである状況に対して保護することが望ましい場合がある。こうしたシナリオは、ヒータ素子２９１７が、オンでない（すなわち、電流を流していない）ときにＡＣ電源２９００に接続される場合に発生する可能性がある。一対の安全リレーが、ヒータが使用されていないときにＡＣ電源電圧がヒータ素子に達するのを防止するのに有効である可能性がある。しかしながら、ＰＷＭ信号を用いるヒータの動作中、ヒータ素子は、ＡＣ電源接続の極性に応じて、ＰＷＭ信号の「オフ」段階の間にＡＣ電源電圧にさらされる可能性がある。固体リレー（またはＰＭＷ素子）を（たとえば、２２０ボルトシステムにおける）ＡＣ電源の第１極および第２極の両方に、または（たとえば、１１０ボルトシステムにおける）ＡＣ電源の外線および中性線の両方に接続することにより、両固体リレーに同じＰＷＭ信号を命令することによって、ＡＣ電源接続の極性に関わらず、ＰＷＭ信号の「オフ」段階がヒータ素子をＡＣ電源電圧から確実に隔離することが有効に確実になる。デュアル固体リレー配置を用いて、高電圧によって電力が供給されかつ一連のオン−オフ（ＰＷＭ等）信号によって制御される負荷を有する任意の装置（たとえば、ヒータまたはモータ）によって、接触または漏れ電流をより全般的に低減させることができる。高電圧源の各極に接続されかつ同じ制御信号を受け取る固体リレーは、高電圧源によって電力が供給される装置の接触または漏れ電流を有効に低減させることができる。
【０６７４】
典型的な１１０ボルトシステムにおいてこれが発生する可能性がある状況としては、公称中性線がＡＣ電源２９００によって提供される電気に対する閉鎖戻り経路を提供する場合が挙げられる。これは、公称中性線がパルス幅変調素子２９０８、２９１０を含まない場合に発生する可能性がある。これはまた、公称中性線におけるパルス幅変調素子２９０８、２９１０が、１００％デューティサイクルに調整される場合も発生する可能性がある。これらのシナリオにおいて、複数の外線および中性線が壁コンセントにおいて反転される場合、ヒータ素子２９１７がオフであるとき、ヒータ素子２９１７は、ＡＣ電源２９００のフル電圧のままになる。
【０６７５】
ヒータ回路２９３０の外線および中性線の両方の脚に（または、たとえば、ＡＣ電源の第１極および第２極の両方に）パルス幅変調素子２９０８、２９１０を配置することにより、こうしたシナリオを阻止することができ、したがって、ヒータ素子２９１７、したがってヒータパン２９１４の容量結合による漏れ電流を最小限にすることができる。図示するように、コントローラ２９０４は、パルス幅変調素子２９０８、２９１０の各々に同じ制御信号を送信するように構成することができる。したがって、パルス幅変調素子２９０８、２９１０を、同じデューティサイクルで互いに直列に並んで作動させることができる。このように、外線および中性線の極性が反転した場合であっても、ヒータ素子２９１７がフルＡＣ電源２９００電圧のままであることを防止することができる。パルス幅変調素子２９０８、２９１０をこのように制御することにより、パルス幅変調素子２９０８、２９１０のうちの一方がアクティブ状態であり他方がそうでないシナリオが防止される。したがって、ヒータ素子２９１７を、フルＡＣ電源２９００電圧のままであることを阻止することにより、漏れ電流を最小限にするヒータ回路２９３０は、コントローラ２９０４、ヒータ素子２９１７、パルス幅変調素子２９０８、２９１０およびＡＣ電源２９００を含むことができる。ヒータ回路２９３０はまた、他の機能も有することができ、図１４８に示すように他の任意選択的な追加の構成要素を含むことができる。
【０６７６】
図１４８に示すように、安全リレー２９１２Ａおよび２９１２Ｂは、コントローラ２９０４（または、コントローラ２９０４から独立した追加のただし図示しないコントローラ）によって直列に並んで作動させることができる。これは、たとえば、パルス幅変調素子２９０８、２９１０が閉鎖位置で機能しなくなる状況を支援するのに役立つことができる。
【０６７７】
図１４９は、経時的なヒータ素子からヒータパンへの漏れ電流を示す例としてのグラフ２９５０を示す。図示するように、加熱は、約５０秒で開始する。このグラフ２９５０は、公称中性線がＡＣ電源からの電力のための閉鎖戻り経路を提供し、回路の極性が反転している状況における、経時的な漏れ電流をプロットしている。すなわち、公称中性線は、実際には、外線または活線である。図示するように、漏れ電流は、およそ６８マイクロアンペアで開始し、およそ６５秒で７３マイクロアンペアまで上昇し、次に、コントローラは、ヒータ回路のＰＷＭを開始し、それにより、ヒータがオンであるときのおよそ７０マイクロアンペアの低い値とヒータがオフであるときのおよそ９０マイクロアンペア〜１００マイクロアンペアとの間で、漏れ電流が変動する結果となる。これは、ヒータが比較的高いＡＣ電源電圧（たとえば、２３０Ｖ）のままであり得るためである。ヒータがオンにされると、ヒータ素子の抵抗素子の前後の電圧降下により、ヒータ素子とヒータパンとの間の容量結合を通過する電流の量が低減し、したがって、漏れ電流が低下する。図示するように、図１４９における例としてのグラフ２９５０において、漏れ電流は、ヒータがオフであるときは約１００μＡ〜９０μＡであり、ヒータがオンであるときは約７０μＡ〜６５μＡである。
【０６７８】
図１５０は、経時的なヒータ素子からヒータパンへの漏れ電流を示す別の例としてのグラフ２９６０を示す。この場合もまた、加熱は約５０秒で開始する。このグラフ２９６０は、図１４８に関連して上述したように、公称活線および公称中性線が直列で調整される状況における、経時的な漏れ電流をプロットしている。図示するように、グラフ２９６０における漏れ電流は、およそ６５マイクロアンペアで開始し、コントローラがヒータのＰＭＷを開始するとき、およそ６５秒においておよそ７０マイクロアンペアまで増大する。そして、漏れ電流は、ヒータがオフである間、約４４μＡに降下し、ヒータがオンとなると、およそ６５マイクロアンペア〜７０マイクロアンペアに戻る。ヒータがオンにされるとき、漏れ電流はグラフ２９５０（図１４９）と略同じである。しかしながら、図１５０では、ヒータがオフにされると、漏れ電流は４４μＡであり、それは、グラフ２９５０のものより著しく低い。
【０６７９】
図１５１は、ヒータ回路２９３２の例を示し、そこでは、ＰＷＭ素子または固体リレー２９０８、２９１０が、ＡＣ電源からの各ラインにおいて、ヒータ電力がオフである間はヒータ素子を十分に隔離し、ヒータ素子への容量結合を受ける可能性があるヒータトレイ２９１４への漏れ電流を低減させるように、配置されている。ＰＷＭ素子２９０８、２９１０は、コントローラ２９０４および安全コントローラ２９３４の両方によって制御される。各ＰＷＭ素子２９０８、２９１０は、ＡＮＤ回路（図１５１には示さず）から制御信号を受け取り、ＡＮＤ回路は、さらに、コントローラ２９０４からかつ安全コントローラ２９３４から制御信号を受け取る。ＡＮＤ回路は、コントローラ２９０４および安全コントローラ２９３４の両方からイネーブルコマンドを受け取るときにのみ、ＰＷＭ素子２９０８、２９１０にイネーブルまたは「オン」信号を出力する。上記安全システムの実施に対して、図１５１に示すすべての構成要素が必要であるとは限らない。ヒューズ２９０２、ＰＷＭ素子２９０８、２９１０、電流検知部２９０６、ヒータ選択リレー２９２０、ヒータ２９１７、ヒータ素子２９１８Ａ、２９１８Ｂ、温度センサ２８１９Ａ、２９１６Ｂおよびヒータトレイ２９１４を含むヒータ回路２９３２の構成要素については、より詳細に上述している。
【０６８０】
図１５１Ａは、ヒータ回路２９３２の別の例を示す。図示するヒータ回路２９３２Ａは、図１５１に示すものに類似している。ヒータ回路２９３２Ａは、第１コントローラ２９３１および第２コントローラ２９３３を含む。ＰＷＭ素子２９０８、２９１０は、第１コントローラ２９３１および第２コントローラ２９３３の両方によって制御される。各ＰＷＭ素子２９０８、２９１０は、ゲート回路（図１５１Ａには示さず）から制御信号を受け取り、ゲート回路は、さらに、第１コントローラ２９３１からかつ第２コントローラ２９３３から制御信号を受け取る。ゲート回路は、第１コントローラ２９３１および第２コントローラ２９３３の両方からイネーブル信号を受け取るときにのみ、ＰＷＭ素子２９０８、２９１０にイネーブルまたは「オン」信号を出力する。
【０６８１】
図１５１Ａにはまた、安全電圧源２９３７も示されている。実施形態では、安全電圧源２９３７からの電圧は、ＰＷＭ素子２９０８、２９１０がヒータ２９１７への電流の流れを可能にするために必要である可能性がある。いくつかの実施形態では、ゲート回路はまた、ＰＷＭ素子２９０８、２９１０がヒータ２９１７への電流の流れを可能にするために、安全電圧源２９３７からの電圧を必要とする可能性がある。安全電圧源２９３７は、実施形態例におけるように、第１プロセッサ２９３１または第２プロセッサ２９３３のいずれかによって制御することができる。任意選択的に、安全電圧源２９３７は、代わりにまたはさらに、専用ハードウェアコンポーネント２９３９によって制御することができる。このコンポーネント２９３９は、たとえば、過電圧状態をモニタリングすることができる。専用ハードウェアコンポーネント２９３９は、ＰＷＭ素子２９０８、２９１０がヒータ２９１７への電流の流れを可能にしないように、安全電圧源２９３７を制御することができる。たとえば、専用ハードウェアコンポーネント２９３９によって過電圧状態が検出された場合、安全電圧源２９３７は、ＰＷＭ素子２９０８、２９１０がヒータ２９１７への電流の流れを可能にしないように制御することができる。
【０６８２】
図１５２〜図１５７は、図１４８に示す回路２９３０の具体的な例を示す。こうした回路は、ヒータ素子を通る検知された電流の流れに基づいて、ヒータ素子の構成を切り替えることができる。具体的な回路例はまた、ヒータ素子の公称活線側とともにヒータ素子の公称中性側にパルス幅変調素子を設け、各々を互いに直列で制御することにより、漏れ電流を最小限にするようにも構成することができる。ＡＣ電源が公称２２０ＶＡＣ〜２３０ＶＡＣを送達する場合、「中性線」は第２活線であり、公称「活線」によって供給される交流電圧と位相がずれた交流電圧を提供する。本明細書において、ヒータの中性線または中性側は、１２０ＶＡＣ電源の中性側に、または２２０ＶＡＣ〜２３０ＶＡＣ電源の異相側に接続されたワイヤまたはヒータを指す。
【０６８３】
図１５２は、回路例に対するＡＣ電源入力２９９０を示す。トレース３０００および３００２は、回路の、ここではＬ１およびＬ２として示す外線および中性線を表す。実施形態例では、Ｌｉｎｅ（外線）／Ｈｏｔ（活線）およびＲｅｔｕｒｎ（帰線）／Ｎｅｕｔｒａｌ（中性線）の代わりにＬ１およびＬ２の手法を用いて、回路の漏れ電流特性がＬ１およびＬ２の極性とは無関係であることを強調する。ここで図１５３も参照すると、図示するように、ＡＣ電源入力２９９０は、回路のＡＣスイッチ２２９２に接続されている。実施形態例では、この接続は、３００８におけるＡＣ  Ｌ１スイッチ極と３０１０におけるＡＣ  Ｌ２スイッチ極とによって行われる。ＡＣ  Ｌ２スイッチｏｕｔ３０１２は、電源スイッチ２９９２を回路例のヒータ回路構成２９９４（図１５４参照）の一端に接続する。ＡＣ  Ｌ１スイッチｏｕｔ３０１４は、電源スイッチ２９９２を回路例のヒータ回路構成２９９４の他端に接続する。
【０６８４】
図１５４に示すように、ＡＣ  Ｌ１スイッチｏｕｔ３０１４およびＡＣ  Ｌ２スイッチｏｕｔ３０１２の両方は、それぞれ、パルス幅変調素子３０１３および３０１５に接続されている。実施形態例では、パルス幅変調素子３０１３および３０１５は固体リレーである。いくつかの実施形態では、パルス幅変調素子３０１３および３０１５は、ゼロクロスオーバスイッチング特性を有する固体リレーであり得る。具体的には、実施形態例では、パルス幅変調素子は、シリコン制御整流器である。他の実施形態では、他のタイプのリレーを用いることができる。たとえば、いくつかの実施形態では、パルス幅変調素子３０１３および３０１５はＴＲＩＡＣであり得る。
【０６８５】
実施形態例では、３０７１からの安全電圧が、パルス幅変調素子（固体リレー）３０１３および３０１５に接続されて示されている。図１５１Ａに関連して上述したように、安全電圧は、安全電圧源２９３９（図１５１Ａを参照）から提供することができる。安全電圧の存在は、パルス幅変調素子（固体リレー）３０１３および３０１５がヒータ素子３０１９への電流の流れを可能にするために必要である可能性がある。フェールセーフ状態では、ヒータシステムのプロセッサ（たとえば、図１５１Ａのプロセッサ２９３３）または専用ハードウェアコンポーネント（図１５１Ａの２９３９を参照）が、安全電圧がパルス幅変調素子３０１３および３０１５に達するのを防止することができる。
【０６８６】
パルス幅変調素子（固体リレー）３０１５は、ヒータＡＣ  Ｌ１  ３０１６を介して加熱素子３０１９に接続される。ヒータＡＣ  Ｌ１  ３０１６は、加熱素子３０１９に向かう途中、電流検知素子３０１７を通過することができる。電流検知素子３０１７は、加熱素子３０１９を通る電流の流れを検知するように構成することができる。いくつかの実施形態では、電流検知素子３０１７は電流検知変圧器であり得る。電流検知素子３０１７および関連する構成要素については、本明細書において後にさらに記載する。パルス幅変調素子３０１５は、ヒータ制御部Ａ３０５０を通して送られる信号によって、アクティブ（オン）状態と非アクティブ（オフ）状態との間で調整することができる。この信号についてもまた、本明細書において後述する。
【０６８７】
パルス幅変調素子３０１５はまた、ヒータＡＣ  Ｌ１  ３０１６を介してヒータ構成リレー３０２６に接続されている。実施形態例では、ヒータ素子３０１９は、直列にまたは並列に配置することができる抵抗素子の少なくとも１つのセットからなるヒータ素子である。実施形態例では、ヒータ構成リレー３０２６は電気機械式リレーである。他の実施形態では、ヒータ構成リレー３０２６は、他の任意の好適なタイプのリレーであり得る。図示するように、ヒータ素子３０１９は、直列動作するように構成される。直列構成では、ヒータＡＣ  Ｌ１  ３０１６は、ヒータ構成リレー３０２６の構成３０２８Ｂを通してヒータ素子３０１９に接続しないが、図示するように、ヒータ素子３０１９の一端に直接接続される。並列構成では、ヒータ構成リレー２０２６の両構成スイッチ３０２８Ａおよび３０２８Ｂは、対向する位置にある。この位置では、ヒータＡＣ  Ｌ１  ３０１６は、ヒータ素子３０１９の一端に直接接続され、ヒータ構成リレー３０２６およびヒータＡＣ  Ｌ１／Ｌ２  ３０２４を通して加熱素子３０１９の別の端部に接続されている。
【０６８８】
実施形態例では、直列構成で示すように、パルス幅変調素子３０１３は、以下を通してヒータ素子３０１９に接続される。すなわち、ＡＣ  Ｌ２スイッチ３０３２、（構成スイッチ３０２８Ｂを介して）ヒータ構成リレー３０２６、およびヒータＡＣ  Ｌ１／Ｌ２  ３０２４である。ヒータ素子３０１９が並列で構成される場合、パルス幅変調素子３０１３は以下を通して加熱素子３０１９に接続される。すなわち、ＡＣ  Ｌ２スイッチ３０３２、（構成スイッチ３０２８Ａを介して）ヒータ構成リレー３０２６およびヒータＡＣ  Ｌ２  ３０２０である。パルス幅変調素子３０１３は、ヒータ制御部Ｂ  ３０５８を通して送られる信号によって、アクティブ（オン）と非アクティブ（オフ）との間で調整することができる。この信号については、本明細書において後述する。
【０６８９】
実施形態例では、ヒータ構成リレー２０２６の構成スイッチ３０２８Ａおよび３０２８Ｂの位置は、構成選択部３０７８を通して送られる信号を介して制御することができる。別法として、いくつかの実施形態では、構成は、手動構成選択部３０８０を通して手動で設定することができる。たとえば、構成を選択するために、複数のピンの上にジャンパボックスを手動で配置することができる。選択される構成に応じて、ヒータ構成リレー２０２６の構成スイッチ３０２８Ａおよび３０２８Ｂを、ヒータ構成リレー３０２６のコイル３０８２に通電するか否かによって、適切に配置することができる。構成信号は、構成選択部３０７８および手動構成選択部３０８０を通して送られる構成信号については、本明細書においてさらに後述する。
【０６９０】
図１５５は、図１５２から図１５７に図示する回路で使用することができる、調整回路もしくはゲート回路、または「ＡＮＤ」回路の例を示す。図示するように、図１５５に示す調整回路例は、電流制御式スイッチであり得る複数のスイッチを含む。ＡＮＤ回路は、コントローラおよび安全プロセッサにそれぞれ接続されている３０４０においてかつ３０４２において正の電圧が印可されるとき、３０７１から３０５０を通して電圧の接地経路を提供するように構成される。ＡＮＤ回路は、制御プロセッサの他方がイネーブル信号を供給している場合にのみ、供給コントローラ（たとえば、図１５１のコントローラ２９０４または安全コントローラ）からＰＷＭ信号をＰＷＭ素子３０１５（図１５４）に渡す役割を果たす。例では、ＡＮＤ回路は、安全プロセッサ２９３４（図１５１）がイネーブル信号を出力している場合にのみ、供給コントローラ（たとえば、図１５１のコントローラ２９０４または安全コントローラ２９３４）からＰＷＭ信号をＰＷＭ素子３０１５（図１５４）に渡す役割を果たす。図示するように、スイッチは３つのトランジスタ３０４４、３０４６および３０４８を備え、それらはたとえばＭＯＳＦＥＴであり得る。付随するプルアップ抵抗器およびプルダウン抵抗器も含まれる。実施形態例では、トランジスタ３０４６および３０４４は、制御プロセッサおよび安全プロセッサ（いずれも図示せず）からの信号によってそれぞれ制御される。したがって、ヒータ素子３０１９（図１５４を参照）が、トランジスタ３０４８を通してヒータ制御部Ａ３０５０（同様に図１５４を参照）を介してオンに切り替えられるために、制御部および安全プロセッサの両方が協働して、ヒータ素子３０１９に電源を入れるべきであることを命令しなければならない。制御プロセッサからの信号は、制御プロセッサヒータ信号ライン３０４０を通って調整回路内に進むことができる。安全プロセッサからの信号は、安全プロセッサ信号ライン３０４２を通って調整回路内に進むことができる。
【０６９１】
制御プロセッサおよび安全プロセッサからの信号は、センサデータを組み込むロジックに基づくことができる。たとえば、制御プロセッサおよび安全プロセッサは、ヒータ素子に関連づけられた温度センサ等、１つまたは複数のセンサからのデータを用いて、ヒータ素子がオンであるべきかまたはオフであるべきときを判断することができる。ヒータ素子の制御に使用することができる種々のタイプの制御ロジックについては、本明細書の別の場所に記載されている。
【０６９２】
いくつかの実施形態では、制御プロセッサおよび安全プロセッサは、それらのそれぞれのトランジスタ３０４６および３０４４に同じ信号を送ることができる。いくつかの実施形態では、制御プロセッサおよび安全プロセッサは、それらのそれぞれのトランジスタ３０４６および３０４４に異なる信号を送ることができる。具体的な実施形態では、制御プロセッサ（または別法として安全プロセッサ）は、トランジスタ３０４６にイネーブル信号を送ることができる。他方のプロセッサは、パルス幅変調信号をトランジスタ３０４４に送ることができる。トランジスタ３０４８は、イネーブル信号およびパルス幅変調信号の両方が、ヒータ素子３０１９に電源を入れるべきであると命令したときに、ヒータ素子３０１９（図１５４を参照）がオンに切り替えることができる。パルス幅変調（ＰＷＭ）素子３０１５（図１５４を参照）は、この例では、ＰＷＭを行っているプロセッサによってトランジスタ３０４４に印可されるパルス幅変調信号によって有効に調整される。この構成により、プロセッサが矛盾するコマンドを発行する場合、すなわち障害状態において、パルス幅変調素子３０１５（図１５４を参照）は、ヒータ素子３０１９を通る電流の流れを可能にしないことも確実になる。
【０６９３】
図１５６は、図１５２から図１５７に示す回路例で用いることができる、調整回路もしくはゲート回路または「ＡＮＤ」回路を示す。図示するように、図１５６に示す調整回路例は、図１５５に示すものに類似している。ＡＮＤ回路は、コントローラおよび安全プロセッサにそれぞれ接続されている３０４０においてかつ３０４２において正の電圧が印可されるとき、ＰＷＭ素子３０１３（図１５４）に、３０７１から３０５８を通る電圧の接地経路を提供するように構成される。ＡＮＤ回路は、制御プロセッサの他方がイネーブル信号を供給している場合にのみ、供給コントローラ（たとえば、図１５１のコントローラ２９０４または安全コントローラ２９３４）からＰＷＭ信号をＰＷＭ素子３０１３（図１５４）に渡す役割を果たす。例では、ＡＮＤ回路は、安全プロセッサ（図１５１）がイネーブル信号を出力している場合にのみ、供給コントローラ（たとえば、図１５１のコントローラ２９０４または安全コントローラ２９３４）からＰＷＭ信号をＰＷＭ素子３０１３（図１５４）に渡す役割を果たす。調整回路は、３つのトランジスタ３０５２、３０５４および３０５６を含み、それらは、たとえばＭＯＳＦＥＴであり得る。付随するプルアップ抵抗器およびプルダウン抵抗器もまた含まれる。実施形態例では、トランジスタ３０５４および３０５２は、それぞれ、制御プロセッサおよび安全プロセッサ（いずれも図示せず）からの信号によって制御される。したがって、ヒータ素子３０１９（図１５４を参照）が、トランジスタ３０５６を通してヒータ制御部Ｂ３０５８（同様に図１５４を参照）を介してオンに切り替えられるために、制御プロセッサおよび安全プロセッサの両方が協働して、ヒータ素子３０１９に電力を供給すべきであることを命令しなければならない。制御プロセッサからの信号は、制御プロセッサヒータ信号ライン３０４０を通って調整回路内に進むことができる。安全プロセッサからの信号は、安全プロセッサ信号ライン３０４２を通って調整回路内に進むことができる。
【０６９４】
実施形態例では、図１５６における制御プロセッサヒータ信号ライン３０４０および安全プロセッサ信号ライン３０４２を制御するために印可される信号は、図１５５においてプロセッサヒータ信号ライン３０４０および安全プロセッサ信号ライン３０４２を制御するために印可される信号と同一であり得る。すなわち、両パルス幅変調素子３０１３および３０１５（図１５４を参照）は、いくつかの実施形態では、同じデューティサイクルで直列に並んでパルス幅変調することができる。したがって、図１５２に示す回路におけるＬ１およびＬ２の極性に関わらず、ヒータ素子３０１９が電源電圧で保持される状態にはならない。ヒータ素子３０１９は、「オン」状態ではないとき、電源電圧源に接続されない。これはまた、ヒータ素子３０１９の構成とは無関係に当てはまることが留意されるべきであり、すなわち、ヒータ素子３０１９は、直列で構成されても並列で構成されても、電源電圧であり続けることはない。
【０６９５】
いくつかの実施形態では、単一の調整回路のみがあり得る。こうした実施形態では、調整回路の第３トランジスタ（３０４８または３０５６）が、両パルス幅変調素子３０１３および３０１５（図１５４を参照）の状態を制御することができる。さらに、図１５５および図１５６に示す調整回路を用いて、パルス幅変調素子３０１３および３０１５を、必要な場合にそれらが安全リレーとして機能するように、制御することができる。たとえば、障害状態が検出される場合、一方または両方のプロセッサによって送られる制御信号は、パルス幅変調素子３０１３および３０１５がオフまたは非アクティブ状態になるように命令することができる。
【０６９６】
図１５５および図１５６の両方において、３０４５からの安全電圧は、ゲート回路に接続されているように示されている。図１５１Ａに関連して上述したように、安全電圧は、安全電圧源２９３９（図１５１Ａを参照）から提供することができる。実施形態では、安全電圧の存在は、ゲート回路が、パルス幅変調素子（固体リレー）３０１３および３０１５（図１５４を参照）がヒータ素子３０１９への電流の流れを可能にすることができるために必要であり得る。フェールセーフ状態では、ヒータシステムのプロセッサ（たとえば、図１５１Ａのプロセッサ２９３３）または専用ハードウェアコンポーネント（図１５１Ａの２９３９を参照）が、安全電圧がゲート回路に達するのを阻止することができる。
【０６９７】
図１５７は、電流検知素子３０１７（図１５４を参照）を含むヒータ回路の実施形態に含めることができる回路例を示す。図１５７に示す回路例を用いて、電流検知素子３０１７からの信号を処理しフィルタリングすることができる。図示するように、電流検知素子３０１７からの信号は、トレース３０７０および３０７４によって運ぶことができる。この信号は、好適な整流器３０７３を介して整流され得る。図１５７における例としての整流器３０７３は、４倍（ｑｕａｄｒｕｐｌｅ）ショットキーバリアダイオードとして示されている。電圧制限素子３０７２もまた含まれる。実施形態例では、電圧制限素子３０７２は、ツェナーダイオードとして示されている。実施形態例では、信号は、ユニティゲイン増幅器３０７５を通過する。信号はまた、ローパスフィルタ３０７７にもかけられることができ、ローパスフィルタ３０７７は、整流されたＡＣ信号を平滑にする役割を果たすことができる。いくつかの実施形態では、増幅するために、演算増幅器に信号を通すことができる。一例では、演算増幅器３０７９のゲインは、およそ４．４に設定することができる。図示するように、実施形態例では、その後、信号は、さらなるローパスフィルタ３０８１を通過することができる。そして、信号は、トレース３０７６を介してコントローラ（図示せず）に供給することができる。
【０６９８】
さまざまな実施形態において、信号は、異なる程度の増幅およびフィルタリングを受ける可能性がある。たとえば、いくつかの実施形態では、信号は、さらなるフィルタリングを受ける可能性がある。いくつかの実施形態では、別個の回路基板（たとえば、コントローラが存在する基板）における信号に対してさらなるフィルタリング、増幅等を行うことができる。好ましくは、信号が飽和しないように、構成要素が選択される。特に、構成要素は、好ましくは、信号が、回路にもたらされる可能性がある予期される最高電流で飽和しないように選択される。
【０６９９】
コントローラ（図示せず）は、トレース３０７６からの信号を用いて、ヒータ素子３０１９がいかに構成されるべきであるかに関する判断を行うことができる。そして、コントローラは、この判断に基づいて、ヒータ構成リレー３０２６（図１５４を参照）にコマンド信号を送ることができる。上述したように、この信号は、構成選択部３０７８トレースを通して送ることができる。
データベースおよびインタフェースシステム
図１３０を参照すると、同様にユーザインタフェースコンピュータ３０２上のデータベースサブシステム３４６は、透析機、患者、処方箋、ユーザ入力および治療履歴の情報の内蔵記憶に使用されるデータベースにすべてのデータを格納し、そうしたデータベースからすべてのデータを取り出す。これは、こうした情報がシステムによって必要とされるときに共通のアクセスポイントを提供する。データベースサブシステム３４６によって提供されるインタフェースは、いくつかのプロセスによってそれらのデータ格納の必要に対して使用される。データベースサブシステム３４６は、データベースのファイルメンテナンスおよびバックアップも管理する。
【０７００】
ＵＩ画面ビュー３３８は、治療履歴データベースをブラウズするために治療ログエリアプリケーションを呼び出すことができる。このアプリケーション（これは、別法として複数のアプリケーションとして実施することができる）を使用して、ユーザは、自身の治療履歴、自身の処方箋、および／または履歴上の透析機状態情報をグラフィカルに見直すことができる。アプリケーションは、データベースサブシステム３４６にデータベースクエリを送信する。アプリケーションは、患者が透析されている間、透析機の安全な動作を妨げることなく実行することができる。
【０７０１】
リモートアクセスアプリケーション（これは、単一のアプリケーションまたは複数のアプリケーションとして実施することができる）は、遠隔システム上の解析および／または表示用の治療および透析機診断データをエクスポートする機能を提供する。治療ログクエリアプリケーションは、要求された情報を取り出すために使用することができ、データは、転送用のＸＭＬ等の透析機の中立的なフォーマットに再フォーマットすることができる。フォーマットされたデータは、メモリ記憶デバイス、直接ネットワーク接続、または他の外部インタフェース３４８によって外部に転送することができる。ネットワーク接続は、ユーザによる要求に応じて、ＡＰＤシステムによって開始することができる。
【０７０２】
サービスインタフェース３５６は、治療が進行していないときに、ユーザが選択することができる。サービスインタフェース３５６は、１つまたは複数の専用アプリケーションを備えることができ、それらは、試験結果をログ記録し、たとえば、診断センタにアップロードすることができる試験レポートを任意選択的に生成する。メディアプレーヤ３５８は、たとえば、ユーザに提示される音声および／または映像を再生することができる。
【０７０３】
１つの例示的な実施態様によれば、上述したデータベースは、ＳＱＬｉｔｅ（登録商標）、すなわち、内蔵型であり、サーバ不要であり、ゼロコンフィギュレーションであるトランザクションＳＱＬデータベースエンジンを実装するソフトウェアライブラリを使用して実装される。
【０７０４】
エグゼクティブサブシステム３３２は、２つのエグゼクティブモジュール、すなわち、ユーザインタフェースコンピュータ３０２上のユーザインタフェースコンピュータ（ＵＩＣ）エグゼクティブ３５２、および自動化コンピュータ３００上の自動化コンピュータ（ＡＣ）エグゼクティブ３５４）を実施する。各エグゼクティブは、オペレーティングシステムがブートされた後で実行するスタートアップスクリプトによって開始され、それが開始するプロセスのリストを含む。エグゼクティブは、それらのそれぞれのプロセスリストを調べるため、各プロセスイメージは、プロセスが開始される前にファイルシステムのその完全性を保証するために確認される。エグゼクティブは、各子プロセスをモニタリングして、各々が予期されるように開始することを確実にし、たとえば、Ｌｉｎｕｘ親−子プロセス通知を使用して、子プロセスが実行する間、それらをモニタリングし続ける。子プロセスが終了するかまたは失敗したとき、エグゼクティブは、（ＵＩビューの場合のように）それを再始動するか、または、システムをフェールセーフモードにして透析機が安全な方法で動作することを確実にする。エグゼクティブプロセスはまた、透析機が電源を切られているときに、オペレーティングシステムをクリーンにシャットダウンすることも担う。
【０７０５】
エグゼクティブプロセスは、互いに通信して、それらがさまざまなアプリケーションコンポーネントのスタートアップおよびシャットダウンを調整するのを可能にする。ステータス情報は、２つのエグゼクティブ間で定期的に共有され、プロセッサ間のウォッチドッグ機能をサポートする。エグゼクティブサブシステム３３２は、安全ラインの有効化または無効化を担う。ＵＩＣエグゼクティブ３５２およびＡＣエグゼクティブ３５４の両方が安全ラインを有効にしたときに、ポンプ、ヒータおよび弁は作動することができる。それらのラインを有効にする前に、エグゼクティブは、各ラインを独立して試験して、適切な動作を確実にする。さらに、各エグゼクティブは、他の安全ラインの状態をモニタリングする。
【０７０６】
ＵＩＣエグゼクティブ３５２およびＡＣエグゼクティブ３５４は、協働して、ユーザインタフェースコンピュータ３０２と自動化コンピュータ３００との間の時間を同期させる。時間基準は、スタートアップ時にアクセスされるユーザインタフェースコンピュータ３０２上のバッテリバックアップのリアルタイムクロックを介して構成される。ユーザインタフェースコンピュータ３０２は、リアルタイムクロックに対して自動化コンピュータ３００のＣＰＵを初期化する。その後、各コンピュータ上のオペレーティングシステムは、自身の内部時間を維持する。エグゼクティブは、協働して、パワーオンセルフテストを定期的に実行することによって計時を十分に確実にする。自動化コンピュータの時間とユーザインタフェースコンピュータの時間との間の差が、所与の閾値を超えた場合、警告を生成することができる。
【０７０７】
図１５８は、ＡＰＤシステムのさまざまなサブシステムとプロセスとの間の情報の流れを示する。上述したように、ＵＩモデル３６０およびサイクラコントローラ３６２は、自動化コンピュータ上で実行する。ユーザインタフェースの設計は、ＵＩビュー３３８によって制御される画面表示を、サイクラコントローラ３６２によって制御される画面間の流れと、ＵＩモデル３６０によって制御される表示可能なデータ項目とから分離する。これにより、表示画面の視覚的な表現を、基礎をなす治療ソフトウェアに影響を与えることなく変更することができる。治療の値および状況はすべて、ＵＩモデル３６０に格納され、セーフティクリティカルな治療機能からＵＩビュー３３８を隔離する。
【０７０８】
ＵＩモデル３６０は、システムおよび患者の現状態について記述する情報を集約し、ユーザインタフェースを介して表示することができる情報を維持する。ＵＩモデル３６０は、オペレータに現時点では見えないかまたは他の方法で認識可能でない状態を更新することができる。ユーザが新たな画面に進むとき、ＵＩモデル３６０は、新たな画面およびその内容に関する情報をＵＩビュー３３８に提供する。ＵＩモデル３６０は、インタフェースを露出させて、ＵＩビュー３３８または他の何らかのプロセスが現ユーザインタフェース画面および表示すべき内容について照会できるようにする。したがって、ＵＩモデル３６０は、リモートユーザインタフェースおよびオンラインアシスタンス等のインタフェースがシステムの現動作状態を取得することができる共通点を提供する。
【０７０９】
サイクラコントローラ３６２は、オペレータ入力、時間および治療層状態に基づいてシステムの状態に対する変更を処理する。許容可能な変更は、ＵＩモデル３６０において反映される。サイクラコントローラ３６２は、治療層コマンド、治療ステータス、ユーザ要求、およびタイミングが調整されたイベントを調整する階層的状態機械として実装され、ＵＩモデル３６０の更新を介してビュー画面制御を提供する。サイクラコントローラ３６２はまた、ユーザ入力を有効にする。ユーザ入力が許容された場合、ユーザ入力に関する新たな値が、ＵＩモデル３６０を介してＵＩビュー３３８に反映される。治療プロセス３６８は、サイクラコントローラ３６２に対するサーバとして作用する。サイクラコントローラ３６２からの治療コマンドは、治療処理３６８によって受け取られる。
【０７１０】
ＵＩコンピュータ３０２上で実行するＵＩビュー３３８は、ユーザインタフェース表示画面を制御し、タッチスクリーンからのユーザ入力に応答する。ＵＩビュー３３８は、ローカル画面状態を追跡し続けるするが、透析機の状態情報を維持しない。透析機状態および表示されるデータ値は、それらがユーザによって変更されている最中でない限り、ＵＩモデル３６０から供給される。ＵＩビュー３３８は、終了し再開された場合、現データを有する現状態に対する基礎画面を表示する。ＵＩビュー３３８は、ＵＩモデル３６０から画面のどのクラスを表示すべきかを判断し、それは、ＵＩビューに画面の提示を残す。ユーザインタフェースのセーフティクリティカルな態様はすべて、ＵＩモデル３６０およびサイクラコントローラ３６２によって処理される。
【０７１１】
ＵＩビュー３３８は、ユーザインタフェースコンピュータ３０２に他のアプリケーション３６４をロードしかつそれらを実行することができる。これらのアプリケーションは、非治療制御タスクを実行することができる。例示的なアプリケーションとしては、ログビューア、サービスインタフェース、およびリモートアクセスアプリケーションが挙げられる。ＵＩビュー３３８は、ＵＩビューによって制御されるウィンドウ内にこれらのアプリケーションを配置し、それにより、ＵＩビューがステータス、エラーおよび警告画面を必要に応じて表示することができる。いくつかのアプリケーションは、能動的療法中に実行することができる。たとえば、ログビューアは、能動的療法中に実行することができるが、サービスインタフェースおよびリモートアクセスアプリケーションは、一般に実行することができない。ＵＩビュー３３８に従属するアプリケーションが実行しており、進行中の治療がユーザの注意を必要とするとき、ＵＩビュー３３８は、アプリケーションを停止し、画面および入力の機能の制御を取り戻すことができる。停止されたアプリケーションは、ＵＩビュー３３８が再開するかまたは中止することができる。
【０７１２】
図１５９は、図１３０に関して記載した治療サブシステム３４０の動作を例示する。治療サブシステム３４０の機能は、３つのプロセス、すなわち、治療制御、治療計算および溶液管理にわたって分割される。これにより、機能分解、試験の容易さおよび更新の容易さが可能になる。
【０７１３】
治療制御モジュール３７０は、そのタスクを達成するように、治療計算モジュール３７２、溶液管理モジュール３７４および透析機制御サブシステム３４２（図１３０）のサービスを使用する。治療制御モジュール３７０の責務には、ヒータバッグ内の流体体積を追跡すること、患者体内の流体体積を追跡すること、患者排液体積および限外ろか液を追跡すること、サイクル体積を追跡およびログ記録すること、治療体積を追跡およびログ記録すること、透析治療（排液−注入−滞留）の実行を調整すること、および治療セットアップ動作を制御することが挙げられる。治療制御モジュール３７０は、治療計算モジュール３７０によって指図されるように治療の各段階を実行する。
【０７１４】
治療計算モジュール３７０は、腹膜透析治療を構成する排液−充填−滞留サイクルを追跡しおよび再計算する。患者の処方箋を用いて、治療計算モジュール３７２は、サイクルの数、滞留時間、および必要な溶液の量（総治療体積）を計算する。治療が進むと、これらの値のサブセットが、実際の経過時間を考慮して再計算される。治療計算モジュール３７２は、治療シーケンスを追跡し、要求されたときに、治療段階およびパラメータを治療制御モジュール３７０に渡す。
【０７１５】
溶液管理モジュール３７４は、溶液供給バッグの配置をマッピングし、各供給バッグ内の容積を追跡し、容積データベース中の処方に基づいて透析液の混合を命令し、要求された体積の混合液または非混合液のヒータバッグへの移送を命令し、透析液処方および利用可能なバッグ容積を使用して利用可能な混合液の体積を追跡する。
【０７１６】
図１６０は、治療の初期の「補充」および「透析」部分の間の、上述した治療モジュールプロセスの例示的な相互作用を描くシーケンス図を示す。例示的な初期補充プロセス３７６中、治療制御モジュール３７０は、治療計算モジュール３７２から最初に充填するための用の溶液ＩＤおよび体積をフェッチする。溶液ＩＤは、患者ラインのプライミングおよび最初の患者充填に備えて、ヒータバッグを溶液で充填する要求とともに、溶液管理モジュール３７４に渡される。溶液管理モジュール３７４は、ヒータバッグへの溶液の圧送を開始するために要求を透析機制御サブシステム３４２に渡す。
【０７１７】
例示的な透析処理３７８の間、治療制御モジュール３７０は、一度に１サイクル（初期排液、充填、滞留−補充、および排液）を実行し、治療計算モジュール３７２の制御下でこれらのサイクルを順番に行う。治療中、治療計算モジュール３７２は、実際のサイクルタイミングで更新され、それにより、必要な場合に治療の残りの部分を再計算することができる。
【０７１８】
この例では、治療計算モジュール３７２は「初期排液」としての段階を指定し、治療制御モジュールは、透析機制御サブシステム３４２に対して要求する。治療計算モジュール３７２によって指定される次の段階は「充填」である。その命令は、透析機制御サブシステム３４２に送られる。治療計算モジュール３７２は、治療制御モジュール３７０によって再び呼び出され、それは、「滞留」段階の間にヒータバッグに流体を補充することを要求する。溶液管理モジュール３７４は、透析機制御サブシステム３４２を呼び出すことによってヒータバッグ内の流体を補充するために、治療制御モジュール３７０によって呼び出される。治療制御モジュール３７０が、次の段階を得るように治療計算モジュール３７２を呼び出すことで、処理が継続する。これは、段階がなくなるまで繰り返され、治療は完了する。
ポンプモニタ／Ｍａｔｈリピータ
ポンプモニタ／Ｍａｔｈリピータプロセスは、安全エグゼクティブ３５４とは別個の自動化コンピュータ３００で実行するソフトウェアプロセスまたは機能である。ポンプモニタ／Ｍａｔｈリピータプロセスは、独立して実行する２つの別々のスレッドまたはサブ機能で実施される。本明細書においてＭＲスレッドと呼ぶｍａｔｈリピータスレッドは、ＦＭＳ計算の結果を確認する。ＰＭスレッドと呼ぶポンプモニタスレッドは、透析機プロセス３４２からのルーチンステータスメッセージで提供される情報から関連するエンドポイントにわたる正味の流体および空気の流れをモニタリングする。関連するエンドポイントとしては、限定されないが、５つのあり得るバッグスパイク、ヒータバッグ、患者ポートおよび排液ポートを挙げることができる。ＰＭスレッドはまた、ＩＯサーバプロセスからの情報を介してヒータパン温度もモニタリングする。流体流、空気流または温度に対する予め規定された限界を超えた場合、ＰＭスレッドは安全エグゼクティブ３５４に警報を通信する。
【０７１９】
ＭＲスレッドは、高速圧力データを受け入れ、上述したＦＭＳ計算を繰り返して、押しのけられた流体体積を再計算する。ＭＲスレッドは、その再計算された流体体積を透析機プロセス３４２によって計算された体積と比較し、メッセージを安全エグゼクティブに送る。別の例では、ＭＲスレッドは、２つの流体体積値が一致しない場合、エラー状態を宣言する。
【０７２０】
ＰＭスレッドは、サイクラ１４の機能に対する安全チェックとして圧送プロセスのいくつかの態様をモニタリングする。ＰＭスレッドは、ハードウェアインタフェース３１０が、透析機サブシステム３４２による命令されたポンプ作用に対応しない弁の開放を通知する場合、無効なポンプ動作エラー状態を宣言する。無効な弁状態の例は、ポンプがアイドルモードにあった間に、いずれかのポート弁１８６、１８４（図６）が開放している場合である。カセットにおける弁の状態は、ハードウェアインタフェース３１０によって通電される対応する空気圧弁２７１０の状態にマッピングされる。無効な弁状態の別の例は、指定された流体の供給源またはシンクに対応しない開放したポート弁１８４、１８６である。
【０７２１】
ヒータボタン温度センサ５０６が所与温度未満を報告する間に過剰な流体が患者に圧送される場合、ＰＭスレッドはエラー状態を宣言する。好ましい実施形態では、ボタン温度が３２℃未満である間に、５０ｍｌを超える流体が患者に圧送される場合、ＰＭスレッドはエラー状態を宣言する。
【０７２２】
ＰＭスレッドは、患者に圧送される流体の量に対して数値アキュムレータを維持する。患者に圧送される流体の全体積が指定量を超える場合、ＰＭスレッドはエラーを宣言する。指定量は、処方情報において定義することができ、１チャンバ容積またはおよそ２３ｍｌに等しい追加の体積を含むことができる。
【０７２３】
ＰＭスレッドは、各バッグから取得される空気に対するＦＭＳ方法によってポンピングチャンバ内で測定された空気の量に対して、数値アキュムレータを維持する。いずれかのバッグからの空気の総量がそのバッグに対する空気の最大許容体積を超える場合、ＰＭスレッドはエラーを宣言する。好ましい実施形態では、ヒータバッグに対する最大許容空気体積は３５０ｍｌであり、供給バッグに対する最大許容空気体積は２００ｍｌである。バッグからの大きい空気体積は、それが雰囲気への漏れを有する可能性があることを示す。ヒータバッグに対する最大許容空気体積は、流体が加熱されるときのガス抜けを考慮するには大きすぎる場合がある。
警告／警報機能
ＡＰＤシステムにおける状態またはイベントが、ログ記録され、もしくはユーザに表示され、または両方の警告および／または警報をトリガする場合がある。これらの警告および警報は、ユーザインタフェースサブシステムに存在するユーザインタフェース構成体であり、システムの任意の部分で発生する状態によってトリガされる場合がある。これらの状態は３つのカテゴリ、すなわち（１）システムエラー状態、（２）治療状態および（３）システム動作状態にグループ化することができる。
【０７２４】
システムエラー状態は、ソフトウェア、メモリ、またはＡＰＤシステムのプロセッサの他の態様において検出されるエラーに関する。これらのエラーは、システムの信頼性に問題を生じさせ、「復帰不可能」とみなされる場合がある。システムエラー状態は、表示されるかまたは他の方法でユーザに知らされる警報をもたらす。警報はまた、ログ記録することができる。システムエラー状態の場合、システムの完全性を保証することができないため、システムは、フェールセーフモードに入り、そこでは、本明細書に記載する安全ラインに無効にされる。
【０７２５】
図１３０に関連して記載した各サブシステムには、それ自体のシステムエラーのセットを検出する責務がある。サブシステム間のシステムエラーは、ユーザインタフェースコンピュータエグゼクティブ３５２および自動化コンピュータエグゼクティブ３５４によってモニタリングされる。システムエラーが、ユーザインタフェースコンピュータ３０２上で実行しているプロセスに起因する場合、システムエラーを報告しているプロセスは終了する。ＵＩ画面ビューサブシステム３３８が終了する場合、ユーザインタフェースコンピュータエグゼクティブ３５２は、たとえば、最大３回までそれを再起動しようと試みる。ＵＩ画面ビュー３３８の再起動に失敗し、治療が進行中である場合、ユーザインタフェースコンピュータエグゼクティブ３５２は、透析機をフェールセーフモードに移行させる。
【０７２６】
システムエラーが自動化コンピュータ３００上で実行しているプロセスに起因する場合、そのプロセスは終了する。自動化コンピュータエグゼクティブ３５４は、プロセスが終了したことを検出し、治療が進行中である場合は安全な状態に移行する。
【０７２７】
システムエラーが報告されると、たとえば、視覚的および／または音声のフィードバックでユーザに通知するともに、そのエラーをデータベースにログ記録する試みがなされる。システムエラー処理は、エグゼクティブサブシステム３３２においてカプセル化されて、復帰不可能イベントの一様な処理を確実にする。ＵＩＣエグゼクティブ３５２およびＡＣエグゼクティブ３５４のエグゼクティブプロセスは、互いにモニタリングし、それにより、一方のエグゼクティブプロセスが治療中に機能しなくなった場合に、他方のエグゼクティブが透析機を安全な状態に移行させる。
【０７２８】
「治療状態」は、治療が許容可能な境界を越えることに関連づけられたステータスまたは変数によってもたらされる。たとえば、治療状態は、境界外センサ測定値によってもたらされる可能性がある。これらの状態は、警告または警報に関連づけられ、その後、ログ記録され得る。警報は、重大なイベントであり、一般に即時の措置を必要とする。警報は、状態の重大度に基づいて、たとえば、低、中、または高として優先順位づけすることができる。警告は、警報ほど重大ではなく、一般には、治療の喪失または不快以外の、いかなる危険も関連づけられていない。警告は、３つのカテゴリ、すなわちメッセージ警告、エスカレート警告、およびユーザ警告のうちの１つに分類される可能性がある。
【０７２９】
警報または警告状態をもたらす可能性がある治療状態の検出に対する責務は、ＵＩモデルと治療サブシステムとの間で共有される。ＵＩモデルサブシステム３６０（図１５８）には、治療前および治療後の警報および警告条件の検出の責務がある。治療サブシステム３４０（図１３０）には、治療中の警報および警告条件を検出する責務がある。
【０７３０】
治療状態に関連づけられた警告または警報の処理に対する責務もまた、ＵＩモデルと治療サブシステムとの間で共有される。治療前および治療後、ＵＩモデルサブシステム３６０には、警報または警告を処理する責務がある。治療セッション中、治療サブシステム３４０には、警報または警告状態を処理し、警報または警告条件が存在することをＵＩモデルサブシステムに通知する責務がある。ＵＩモデルサブシステム３６０には、警告をエスカレートさせる責務、および、警報または警告条件が検出されたときに、ユーザに視覚的および／または音声のフィードバックを提供するように、ＵＩビューサブシステム３３８と協働する責務がある。
【０７３１】
「システム動作状態」には、警告または警報が関連づけられていない。これらの状態は、システム動作の記録を提供するように単にログ記録される。聴覚的または視覚的なフィードバックを提供する必要はない。
【０７３２】
上述したシステムエラー状態、治療状態、またはシステム動作状態に応じて講じることができる措置は、その状態を検出したサブシステム（または層）によって実施され、それは、そのステータスをより高位のサブシステムに送る。この状態を検出したサブシステムは、状態をログ記録し、状態に関連づけられた任意の安全考慮事項に注意することができる。これらの安全考慮事項は、以下のうちの任意の１つまたは組合せを含むことができる。すなわち、治療を中断してオクルーダを作動させるすること、安全ラインを停止させてオクルーダを閉鎖し、ヒータの電源を切り、弁から動力を取り除くこと、および、システムがサービスに戻ることを要求するパワーサイクルの後であっても、サイクラが治療を実行するのを防止することである。ＵＩサブシステム３３４には、自動的にクリアすることができる状態（すなわち、非ラッチ状態）と、ラッチされ、単にユーザ対話によってクリアすることができるユーザ復帰可能状態とに対する責務があり得る。
【０７３３】
各状態は、ソフトウェアが状態の重大度に応じて作用するのを可能にするいくつかの情報を含むように定義することができる。この情報は、数値識別子を含むことができ、それは、ルックアップテーブルと組み合わせて、優先順位、エラーの記述的な名称（すなわち、状態名）、状態を検出したサブシステム、どのステータスまたはエラーがその状態をトリガするかの記述、および、その状態が上述した１つまたは複数の行為を実施するか否かに対するフラグを規定するように使用することができる。
【０７３４】
状態は、優先順位でランク付けすることができ、それにより、複数の状態が発生したとき、優先順位が高い方の状態を最初に処理することができる。この優先順位ランク付けは、状態が治療の管理を止めるか否かに基づくことができる。治療を止める状態が発生した場合、この状態は、ステータスを次のより高位のサブシステムに中継する手続きを取る。上述したように、状態を検出するサブシステムは、状態を処理し、上方のサブシステムにステータス情報を送る。受け取られたステータス情報に基づいて、上位サブシステムは、異なる行為およびそれに関連づけられた異なる警告／警報を有する可能性がある異なる状態をトリガすることができる。各サブシステムは、新たな状態に関連づけられた任意の追加の行為を実施し、上方のサブシステムにステータス情報を渡す。１つの例示的な実施態様によれば、ＵＩサブシステムは、所与の時点で１つの警告／警報のみを表示する。この場合、ＵＩモデルは、それらの優先順位によってアクティブなイベントをすべてソートし、最優先イベントに関連づけられた警告／警報を表示する。
【０７３５】
重大度、あり得る損害、およびその損害の兆候に基づいて、警報に優先順位を割り当てることができる。以下の表１は、この方法で優先順位をいかに割り当てることができるかの例を示す。
【０７３６】
【表１】
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【０７３７】
表１に関連して、あり得る損害の兆候は、傷害が発生するときを指し、それが現れるときを指すものではない。「即時」として示す兆候がある、あり得る損害は、手動の是正措置では通常十分でない時間内に発展する可能性がある損害を示す。「迅速」として示す兆候がある、あり得る損害は、手動の是正措置に通常十分な時間内に発展する可能性がある損害を示す。「遅延」とし示す候がある、あり得る損害は、「迅速」の下で与えられるよりも長い、特定できない時間内に発展する可能性がある損害を示す。
【０７３８】
図１６１〜図１６６は、タッチスクリーンユーザインタフェースに表示することができる警告および警報に関する例示的な画面ビューを示す。図１６１は、警報の第１画面を示し、それは、略図３８０と、ユーザに対して自身の移送セットを閉鎖するように指示するテキスト３８２とを含む。この画面は、視覚的な警告３８４を含み、音声警告にも関連づけられている。音声警告は、タッチスクリーンの「音声オフ」オプション３８６を選択することによってオフにすることができる。ユーザは、移送セットを閉鎖すると、タッチスクリーン上の「確認」オプション３８８を選択する。図１６２は、ユーザに対して自身の移送セット閉鎖するように指示する同様の警報画面を示す。この場合、排液が停止されたことの表示３９０と、「治療終了」を選択する指示３９２とが提供されている。
【０７３９】
上述したように、警告は、一般には、治療の喪失または不快以外の危険性には関連づけられていない。したがって、警告によって、治療を中断する場合もあれば中断しない場合もある。警告は、イベントがクリアした場合に警告が自動的にクリアするような「自動復帰可能」であるか、または、警告をクリアするためにユーザインタフェースとのユーザ対話が必要であるような「ユーザ復帰可能」であり得る。音量をある範囲内で変化させることができる可聴警告プロンプトを用いて、警告に対してユーザの注意を引くことができる。さらに、情報または指示をユーザに対して表示することができる。こうした情報または指示をユーザが見ることができるように、警告中は、ユーザインタフェースの自動輝度調整機能は、警告中に無効にすることができる。
【０７４０】
ユーザの不安の程度を低減させるために、警告は、警告がどれくらい重要であるか、および、ユーザの応答がどれくらい迅速に必要であるかに基づいて、種々のタイプに分類することができる。３つの例示的なタイプの警告は、「メッセージ警告」、「エスカレート警告」および「ユーザ警告」である。これらの警告は、情報がどのようにユーザに視覚的に提示されるか、および、可聴プロンプトがどのように使用されるかに基づいて、異なる特性を有する。
【０７４１】
「メッセージ警告」は、ステータス画面の最上部に現われる可能性があり、ユーザ対話が必要でない場合は情報目的で使用される。警告をクリアするためにいかなる措置も講じる必要がないため、可聴プロンプトは、一般には、患者の邪魔をし、場合によっては患者を起こことがないように使用される。しかしながら、任意選択的に可聴警告を提示することができる。図１６３は、例示的なメッセージ警告を示す。特に、図１６３は、透析液が所望の温度または範囲未満であるときにユーザに通知するために使用することができる温度不足メッセージ警告３９４を示す。この場合、ユーザは、いかなる措置も講ずる必要はないが、透析液が加熱されている間、治療が遅れることになると通知される。患者がさらなる情報を望む場合には、タッチスクリーン上で「ビュー」オプション３９６を選択することができる。これにより、図１６４に示すように、警告に関するさらなる情報３９８画面上に現われる。メッセージ警告はまた、ユーザが修正しようとしている低流量イベントがあるときにも使用することができる。この場合、ユーザがその問題を解決したか否かについてユーザにフィードバックを提供するように、低流量イベントがクリアされるまで、メッセージ警告を表示することができる。
【０７４２】
「エスカレート警告」は、耳障りでない方法で、措置を講ずるようにユーザを促すように意図されている。エスカレート警告中、タッチスクリーン上に視覚的なプロンプトを表示することができ、可聴プロンプトを（たとえば、１回）提示することできる。所与の時間の後、警告をもたらしたイベントがクリアされない場合、より強調された可聴プロンプトを提示することができる。さらなる時間の後、警告をもたらすイベントがクリアされなかった場合には、警告は、「ユーザ警告」にエスカレートされる。ユーザ警告の１つの例示的な実施態様によれば、視覚的なプロンプトは、警告がクリアされ、可聴プロンプト（消音することができる）が提示されるまで、表示される。ＵＩサブシステムは、エスカレート警告からユーザ警告への移行を処理しない。むしろ、元のイベントをトリガさせたサブシステムが、ユーザ警告に関連づけられた新たなイベントをトリガする。図１６５は、エスカレート警告に関する情報を表示する画面ビューを示す。この例示的な警告は、画面上の警告メッセージ４００と、排液ラインにキンクおよびクランプの閉鎖がないか確認するようにユーザに指示するプロンプト４０２とともに、可聴プロンプトを含む。可聴プロンプトは、ユーザによって消音されるまで継続することができる。図１６６は、可聴プロンプトを消音するために選択することができる「音声オフ」オプション４０４を含む画面ビューを示す。この警告は、直接的に、またはエスカレート警告方式の一部として使用することができる。
【０７４３】
各警告／警報は、以下のものによって指定される。すなわち、警告／警報用の一意の識別子である警告／警報コード、警告／警報の記述的な名称である警告／警報名、警告のタイプまたは警報のレベルを含む警告／警報タイプ、可聴プロンプトが警告／警報に関連づけられているか否かの指示、警告および関連するイベントをユーザが回避（または無視）することができるか否かの指示、および警告／警報をトリガする１つまたは複数のイベントのイベントコードである。
【０７４４】
警報、エスカレート警告およびユーザ警告中、イベントコード（上述したように、警報または警報コードとは異なる可能性がある）は、必要な場合にユーザがサービススタッフに対してコードを読むことができるように画面上に表示することができる。別法としてまたはさらに、音声ガイダンスシステムを使用することができ、それにより、遠隔のコールセンタに接続されると、システム構成、状態およびエラーコードに関する関連情報を声に出すことができる。システムは、ネットワーク、電話接続または他の何らかの手段を介して遠隔のコールセンタに接続することができる。
【０７４５】
治療サブシステムによって検出される状態の一例を、図１６７に関連して後述する。この状態は、ＡＰＤシステムが、空気管理に対して重要である水平な面に配置されていないときにもたらされる。より詳細には、この状態は、傾きセンサが、ＡＰＤシステムが水平面に対して３５°等の所定閾値を超えて傾けられたことを検出したときに、もたらされる。後述するように、復帰可能なユーザ警告は、傾きセンサが所定閾値よりも大きな絶対値の角度を検出した場合に、治療サブシステムによって生成され得る。不快な警報を回避するために、ユーザに対して、治療が始まる前に、ＡＰＤシステムを水平にするように指示することができる。傾き閾値は、この治療前時間中には低い可能性がある（たとえば、３５°）。ユーザに対して、その問題が修正されたか否かに関するフィードバックを与えられることも可能である。
【０７４６】
傾きセンサが、治療中に傾きの角度が閾値を超えたことを検出した場合、透析機サブシステム３４２は、ポンプチャンバ内の空気を検出するのと同様の方法でポンプを停止することによって応答する。治療サブシステム３４０は、ステータスを要求し、透析機層３４２が傾きのために圧送を休止したと判断する。治療サブシステム３４０はまた、透析機の角度に関するステータス情報も受け取る。この時点で、治療サブシステム３４０は、傾き状態を生成し、治療を休止し、圧送を休止するように透析機サブシステム３４２にコマンドを送る。このコマンドは、流体測定システム（ＦＭＳ）の測定を行い、患者弁を閉鎖する等の、クリーンアップをトリガする。治療サブシステム３４０はまた、タイマを始動させ、ＵＩモデル３６０に自動復帰可能傾き状態を送り、ＵＩモデル３６０は、その状態をＵＩビュー３３８に送る。ＵＩビュー３３８は、その状態をエスカレート警告にマッピングする。治療サブシステム３４０は、傾きセンサ測定値をモニタリングし続け、それが閾値未満に低下した場合に、状態をクリアして治療を再開させる。タイマが終了する前に条件がクリアしない場合には、治療サブシステム３４０は、自動復帰可能傾き状態に取って代わるユーザ復帰可能「傾きタイムアウト」状態をトリガする。治療サブシステム３４０は、この状態をＵＩモデル３６０に送り、ＵＩモデル３６０は、その状態をＵＩビュー３３８に送る。ＵＩビュー３３８は、その状態をユーザ警告にマッピングする。この状態は、治療再開コマンドがＵＩサブシステムから受け取られる（たとえば、ユーザが復旧ボタンを押す）まで、クリアすることができない。傾斜センサ測定値が閾値未満である場合、治療が再開する。それが閾値未満でない場合、治療層は、自動復帰可能傾き状態をトリガし、タイマを始動させる。
優先順位が付けられた可聴信号
サイクラは、可聴信号および音声ガイダンスをユーザに提供して、限定されないが、数字選択、音声効果（ボタン選択、動作選択）、透析機状態、動作方向、警告および警報を含む広範囲の情報を伝えることができる。サイクラコントローラ１６は、制御システム１６のコンピュータ３００、３０２の一方または両方のメモリに格納された格納済み音声ファイルからの可聴信号および発声を、スピーカが報知することができるようにすることができる。別法として、特殊なボイスチップによって発声を格納し生成することができる。
【０７４７】
場合によっては、サイクラは、非常に短い間に同時にまたは逐次、報知するべき複数の可聴信号がある可能性がある。短い時間にいくつかの信号を報知することは、ユーザを圧倒し、その結果、不快感がもたらされるか、または臨界安全情報が失われる。サイクラコントローラ１６は、各可聴信号に優先順位を割り当て、優先順位の低い方の信号を抑制して、優先順位の高い方の可聴信号を明瞭に伝えることができるようにすることができる。一例では、可聴信号は、以下のように、優先順位の最も高い警報信号から優先順位の最も低い連続した数の報知まで優先順位が付けられる。
１．警報
２．警告
３．音の効果
４．音声ガイダンス
５．連続した数に対する報知。
【０７４８】
警報および警告については上述した。音の効果は、ボタンまたは選択肢が選択されたことを示す音を確認させることができる。音の効果は、サイクラによって特定の措置が講じられていることを報知しまたは確認させることも可能である。音声ガイダンスは、特定の手続きを実行し、ヘルプにアクセスし、コールセンタおよび他の案内指示にコンタクトをとる、音声指示を含むことができる。連続した数に対する報知は、ユーザがキー入力したばかりの数をユーザまたはコールセンタに復唱することを含むことができ、または、報知は、要求された入力に対するユーザ許容値を読むことができる。
可聴睡眠補助
サイクラ１４は、夜に癒し音を再生して睡眠を補助するオプションを含むことができる。雨、海洋波等の音の再生は音療法と呼ばれる。睡眠のための音療法は、ユーザによっては、夜間のノイズに対するより高い許容性、および睡眠障害を最小限にするよりリズミカルな癒し音での、夜間のノイズのマスキングまたは置き換えを提供することができる。音療法は、聴覚過敏および耳鳴り等の聴覚疾患を患っている人に役立つことができる。ユーザインタフェース３２４は、ユーザに、音のタイプ、音量レベルおよび持続時間を選択しするためのメニューを提供することができ、それにより、音療法は、睡眠の初期期間および／またはその前に再生することができる。音ファイルはコンピュータ３００、３０２のメモリに格納することができ、サイクラ１４中のスピーカによって再生することができる。別の例では、サイクラは外部スピーカを駆動するための出力ジャックを含むことができる。別の例では、音ファイルおよび／またはスピーカドライバ電子回路は、自動化コンピュータ３００またはユーザインタフェースコンピュータ３０２いずれかとは別個であり得る。音ファイルは、限定されないが、雨音、雷を伴う豪雨、海洋波、雷、森の音、コオロギ、白色雑音、および桃色雑音（振幅が変動し低音域がより豊か）を含むことができる。バッテリ動作
サイクラは、バックアップ電源として用いられる充電式リチウムイオンバッテリを含むことができる。最低限、このバッテリは、ユーザに警告しかつ治療の現状態を保存することなくサイクラの電源が切られないことを確実にするのに役立つ。バッテリに残っている電荷の量次第であるバッテリ電源時に、サイクラによって電源管理システムを実施することができる。バッテリが十分に充電されている場合、サイクラは電力使用制限または短い停電が治療の完了を妨げないようにすることができる。サイクラ制御回路は、バッテリの充電の状態を測定することができ、バッテリ充電レベルを動作可能な状態と相関させることができる。この情報は、試験を通じて経験的に得ることができ、バッテリ充電レベルとさまざまなサブシステムを動作させることができることとの間の相関を、メモリに格納することができる。以下の機能を、バッテリ充電レベルと関連づけられることができる。
レベル４：治療の１サイクルを行うのに十分な電力。たとえば、バッテリの充電レベルがおよそ１１００ミリアンペア−時間と等しいか、またはそれよりも大きい場合に実施される。
レベル３：ユーザ排液を行うのに十分な電力。たとえば、バッテリの充電レベルがおよそ５００ミリアンペア−時間と等しいか、またはそれよりも大きい場合に実施される。
レベル２：治療を終了し、警告を表示し、治療後分析を通じてユーザを案内するのに十分な電力。たとえば、バッテリの充電レベルがおよそ３００ミリアンペア−時間と等しいか、またはそれよりも大きい場合に実施される。
レベル１：治療を終了し、警告を表示するのに十分な電力。たとえば、バッテリの充電レベルがおよそ２００ミリアンペア−時間と等しいか、またはそれよりも大きい場合に実施される。
レベル０：動作するのに十分でない電力。
【０７４９】
バッテリに十分な電荷がある場合（レベル４）、サイクラは、現サイクルが終了するまで治療を続ける。これは、ヒータバッグを補充すること、または溶液を加熱することを含まない場合がある。したがって、既に充填段階である場合、サイクラは、ヒータバッグ内の溶液が適切な温度範囲にあり、かつヒータバッグ内に十分な溶液がある場合、治療を続けることができる。バッテリが２０分間の排液を行うのに十分な容量しか有していない場合（レベル３）、サイクラはユーザに警告し、ユーザに対して、排液するか、または排液なしに治療を終了するオプションを与える。バッテリがユーザに警告するのに十分な電力をしか有していない場合（レベル２）、サイクラは、ユーザに対して排液するオプションを与えず、ユーザは、治療後分析を通じて案内される。分析を通じてユーザを案内するのに十分な電力が無い場合（レベル１）、ユーザは接続を切るように促され、次いで、サイクラは電源が切られる。このバッテリレベルでは、サイクラはドアを解放するのに十分な電力を有していない場合があり、そのため、ユーザは治療を分析することができない場合がある。起動中、サイクラは、バッテリの状態にアクセスして、バッテリに障害がある場合、または、主電源が失われた場合に少なくとも患者に警告するために十分な電荷を有していない場合、ユーザに警告する。警告を提供しかつ治療後分析を通じてユーザを案内するのに十分な容量を有するバッテリなしには、ユーザが治療を開始することができないように、サイクラをプログラムすることができる。（バッテリレベル２）。
【０７５０】
バッテリ充電レベルおよび利用可能な治療選択肢または透析機動作の別の例は、以下のように、４つのバッテリ充電レベルおよび利用可能な治療選択肢または透析機動作を設定する。
レベル４：
充填プロセスが開始されなかった場合、ＡＣ電力が回復するまで動作を停止する。停止は３０分に限られる。
【０７５１】
充填プロセスが開始された場合、充填プロセス、滞留プロセスおよび排液プロセスを含むサイクルを完了する。
バッテリ動作中に加熱がないため、ヒータバッグは再充填されない。
【０７５２】
治療を終了し、サイクラ１４から透析液供給セット１２ａを取り外すことを含む治療後分析を通じてユーザを案内する。
レベル３：
充填プロセスまたは排液プロセスにある場合、ＡＣ電力が回復するまで動作を停止する。停止は３０分に限られる。
【０７５３】
排液プロセスが開始されている場合、サイクルを完了する。
バッテリ動作中に加熱がないため、ヒータバッグは再充填されない。
治療を終了し、サイクラ１４から透析液供給セット１２ａを取り外すことを含む治療後分析を通じてユーザを案内する。
レベル２：
治療を終了し、サイクラ１４から透析液供給セット１２ａを取り外すことを含む治療後分析を通じてユーザを案内する。
レベル１：
治療を終了する。
レベル０：
動作するのに十分でない電力。
【０７５４】
警告は、レベル１〜４でユーザまたは患者に表示される。制御システム１６は、最終の画面タッチから所与の時間の後に表示画面３２４の輝度を低下させることによって、バッテリ電力に対してサイクラ動作を延長することが可能である。別の例では、最近のメッセージ、警告または警報が現れてから所与の後に、表示画面３２４は輝度を低下させることができる。一例では、表示画面３２４は、より最近の画面タッチまたは最後の画面タッチから２分後に輝度を低下させる。表示画面３２４は、バッテリ電力に対する動作を示すメッセージまたはシンボルを含むことができる。
【０７５５】
バッテリを空気圧弁に接続する電気回路は、供給された可変バッテリ電圧を一貫した電圧まで上昇させる、調節された電圧ブーストコンバータを含むことができる。供給されたバッテリ電圧は、バッテリが放電されるに従って低下する可能性がり、一例では、完全充電時のＬｉ−イオンバッテリは１２．３Ｖを供給することができる。バッテリが、十分に放電された時に９Ｖ程度まで使い尽くされるに従い、供給電圧は低下する可能性がある。空気圧弁は、確実に十分に開放するために最低限の電圧を必要とする可能性がある。一例では、弁を確実に開放するための最低限の電圧は１２Ｖであり得る。
【０７５６】
調節された電圧ブーストコンバータは、供給バッテリと弁との間に配置されて、バッテリが放電するに従い弁を確実に開放するのに十分な電圧を確保することができる。調節された電圧ブーストコンバータは、可変バッテリ電圧入力より高い値において調節された電圧を出力する。一例では、調節された電圧ブーストコンバータは、Ｔｅｘａｓ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ製のＴＰＳ６１１７５等の集積チップであり得る。バッテリと弁との間で、調節された電圧降圧型／ブーストコンバータを使用することも可能である。降圧型／ブーストコンバータは、入力電圧より高い、それと等しい、またはそれよりも低い供給電圧から調節された電圧出力を供給することができる。
【０７５７】
一実施形態では、弁駆動装置のＰＷＭデューティサイクルは、測定されたバッテリ電圧によって変化する可能性がある。弁をピック・アンド・ホールド式で作動させることができ、最初に相対的に高い電圧が印可されて弁を開放し、次いで、それより低い電圧が印可されて、弁を所望の状態で保持する。保持機能に対するＰＷＭデューティサイクルは、測定されたバッテリ電圧とは反比例してスケーリングされて、一貫した平均電圧または電流を弁に提供することできる。ＰＷＭデューティサイクルは、より高い電圧の開放動作またはピック動作に対して、測定されたバッテリ電圧とは反比例してスケーリングされ得る。画面表示
上述したように、ＵＩビューサブシステム３３８（図１５８）には、ユーザに対してインタフェースを提示する責務がある。ＵＩビューサブシステムは、自動化コンピュータ上で実行しているＵＩモデルサブシステム３６０（図１５８）のクライアントであり、ＵＩモデルサブシステム３６０とインタフェースする。たとえば、ＵＩビューサブシステムは、所与の時点でいずれの画面がユーザに表示されるべきかを判断するように、ＵＩモデルサブシステムと通信する。ＵＩビューは、画面ビュー用のテンプレートを含むことができ、表示言語、スキン、音声言語、および文化的な配慮がなされたアニメーション等、場所特有の設定を処理することができる。
【０７５８】
ＵＩビューサブシステムにおいて発生する３つの基本的なタイプのイベントがある。これらは、個々の画面によって処理されるローカル画面イベント、画面イベントがＵＩモデルサブシステムにまで伝播させなければならないモデルイベント、およびタイマで発生し、ステータスについてＵＩモデルサブシステムに問い合わせるポーリングイベントである。ローカル画面イベントは、ＵＩビューレベルにのみ影響を与える。これらのイベントは、ローカル画面移行（たとえば、単一モデル状態に対する複数画面の場合）、設定を見るため更新（たとえば、地域および言語オプション）、所与の画面からメディアクリップの再生する要求（たとえば、指示アニメーションまたは音声プロンプト）であり得る。モデルイベントは、ＵＩビューサブシステムが、イベントをいかに処理するかを判断するためにＵＩモデルサブシステムと相談しなければならないときに発生する。このカテゴリに該当する例は、治療パラメータの確認、または「治療開始」ボタンの押下である。これらのイベントは、ＵＩビューサブシステムによって開始されるが、ＵＩモデルサブシステムにおいて処理される。ＵＩモデルサブシステムは、このイベントを処理し、ＵＩビューサブシステムに結果を返す。この結果は、ＵＩビューサブシステムの内部状態を決定する。ポーリングイベントは、タイマがタイミング信号を生成し、ＵＩモデルサブシステムがポーリングされるときに発生する。ポーリングイベントの場合、ＵＩビューサブシステムの現状態は、評価のためにＵＩモデルサブシステムに送られる。ＵＩモデルサブシステムは、状態情報を評価し、ＵＩビューサブシステムの所望の状態で応答する。これは、以下を構成することができる。すなわち、（１）状態変化、たとえば、ＵＩモデルサブシステムおよびＵＩビューサブシステムの主な状態が異なる場合、（２）画面更新、たとえば、ＵＩモデルサブシステムからの値が画面上に表示された値を変更する場合、または、（３）状態変化なし、たとえば、ＵＩモデルサブシステムおよびＵＩビューサブシステムの状態が同一である場合、である。図１６８は、上述した機能を実行するＵＩビューサブシステム３３８の例示的なモジュールを示す。
【０７５９】
図１６８に示すように、ＵＩモデルにイベントを通信するためにＵＩモデルクライアントモジュール４０６が使用される。このモジュール４０６は、現ステータス用のＵＩモデルをポーリングするためにも使用される。応答ステータスメッセージ内に、ＵＩモデルサブシステムは、自動化コンピュータおよびユーザインタフェースコンピュータのクロックを同期させるために使用される時間を埋め込むことができる。
【０７６０】
グローバルスロットモジュール４０８は、複数のコールバックルーチン（スロット）が、所与のイベント（信号）が発生するときに通知されるされるように申し込むことができる機構を提供する。これは、スロットを多くの信号に結び付けることができるため、「多対多」関係であり、同様に、１つの信号を、その起動の際に呼び出される多くのスロットに結び付けることができる。グローバルスロットモジュール４０８は、ＵＩモデルポーリングまたは画面の外側で発生するボタン（たとえば、音声プロンプトボタン）の押下に対するアプリケーションレベルのタイマ等の非画面の所定スロットを処理する。
【０７６１】
画面リストクラス４１０は、すべての画面のリストをテンプレートおよびデータテーブルの形式で含む。画面は、テンプレートと、その画面を埋めるために使用される関連するデータテーブルと構成される。テンプレートは、包括的な方法でウィジェットが配置されたウィンドウであり、ウィジェットにはいかなるコンテンツも割り当てられていない。データテーブルは、ウィジェットを埋めるために使用されるコンテンツと、ウィジェットの状態とを記述するレコードを含む。ウィジェット状態は、確認済みであるかあるいは未確認であり（チェックボックス型のウィジェットの場合）、可視であるかあるいは隠されており、または有効もしくは無効であり得る。データテーブルは、ボタン押下の結果として発生する行為についても記述することができる。たとえば、テンプレート「ｌ」に由来するウィンドウ「Ａ」上のボタンは、ＵＩモデルにイベントを送ることができるが、同様にテンプレート「ｌ」に由来するウィンドウ「Ｂ」上の同じボタンは、ＵＩモデルにイベントを伝播させることなく単にローカル画面移行をもたらすことができる。データテーブルは、コンテキストに応じたヘルプシステムへのインデックスをも含むことができる。
【０７６２】
画面リストクラス４１０は、ＵＩモデルから意図された画面にデータを転送し、ＵＩモデルから適切な画面に基づくデータを選択し、画面を表示させる。画面リストクラス４１０は、以下の２つの要素に基づいていずれの画面を表示させるかを選択する。すなわち、ＵＩモデルによって報告される状態、およびＵＩビューの内部状態である。場合によっては、ＵＩモデルは、ＵＩビューに対して、それがカテゴリ内の任意の画面を表示することができることを単に通知することができるのみである。たとえば、そのモデルは、透析機がアイドル状態である（たとえば、治療が始められていない、または、セットアップ段階がまだ発生していない）と報告することができる。この場合、ユーザがメニューからそのサブメニューに進むとき、ＵＩモデルに相談する必要はない。変更を追跡するために、ＵＩビューは、現画面をローカルに格納する。この画面のローカルシーケンスは、上述したテーブルエントリによって処理される。テーブルエントリは、それぞれのボタンが押下されたときに開始する動作を列挙している。
【０７６３】
言語マネージャクラス４１２には、翻訳に関するインベントリの作成を行い、翻訳を管理する責務がある。インストールされた言語のリストに対して、翻訳のいずれかが破損されており、かつ／または欠落している場合にＵＩビューに警告を発するように、チェックサムを実行することができる。ストリングの翻訳を望むいかなるクラスも、それを行うように言語マネージャクラス４１２に要求する。翻訳は、ライブラリ（たとえば、Ｑｔ（登録商標））によって処理することができる。好ましくは、翻訳は、レンダリングの時点に可能な限り接近して要求される。この目的のために、大部分の画面テンプレートメンバアクセス方法は、レンダリング用のウィジェットにそれを渡す直前に翻訳を要求する。
【０７６４】
スキンは、ユーザインタフェースの「外観および操作感」を決定するスタイルシートおよび画像を含む。スタイルシートは、フォント、色、およびウィジェットがそのさまざまな状態（正常、押された、無効にされた等）を表示するためにいずれの画像を使用するか等の事項を制御する。いかなる表示されたウィジェットも、スキン変化によってその外観を変更することができる。スキンマネージャモジュール４１４には、画面リスト、さらには画面ウィジェットに、いずれのスタイルシートおよびスキングラフィックスを表示すべきかを通知する責務がある。スキンマネージャモジュール４１４は、アプリケーションが表示することを望む可能性がある任意のアニメーション化したファイルも含む。スキン変更イベント時、スキンマネージャは、作業セットディレクトリ内の画像およびスタイルシートを、アーカイブから取り出された適切なセットで更新する。
【０７６５】
映像マネージャモジュール４１６には、特定の映像を表示する要求を与えられると場所に適切な映像を再生する責務がある。場所変更イベント時、映像マネージャは、作業セットディレクトリ内の映像およびアニメーションをアーカイブからの適切なセットで更新する。映像マネージャは、音声マネージャモジュール４１８における音声を伴う映像も再生する。これらの映像の再時、映像マネージャモジュール４１６は、最初に要求された映像クリップに属する録画を再生するように、音声マネージャモジュール４１８に適切な要求を行う。
【０７６６】
同様に、音声マネージャモジュール４１８には、特定の音声クリップを再生する要求が与えられと、場所に適した音声を再生する責務がある。場所変更イベント時、音声マネージャは、作業セットディレクトリ内の音声クリップをアーカイブからの適切なセットで更新する。音声マネージャモジュール４１８は、ＵＩビューによって開始された音声をすべて処理する。これには、音声プロンプト用のアニメーションおよび音声クリップのダビングも含まれる。
【０７６７】
データベースクライアントモジュール４２０は、データベースマネージャプロセスと通信するために使用され、それは、ＵＩビューサブシステムとデータベースサーバ３６６（図１５８）との間のインタフェースを処理する。ＵＩビューは、このインタフェースを用いて、設定を格納しかつ取り出し、変数（たとえば、体重および血圧）に関する質問に対するユーザ提供の回答によって治療ログを補足する。
【０７６８】
ヘルプマネージャモジュール４２２は、コンテキストに応じたヘルプシステムを管理するために使用される。ヘルプボタンを提示する画面リストにおける各ページ、コンテキストに応じたヘルプシステムへのインデックスを含むことができる。このインデックスは、ヘルプマネージャがページに関連づけられたヘルプ画面を表示することができるように使用される。ヘルプ画面は、テキスト、画像、音声および映像を含むことができる。
【０７６９】
自動ＩＤマネージャ４２４は、治療前セットアップ中に呼び出される。このモジュールには、溶液バッグコード（たとえば、データ行列コード）の画像（たとえば、写真画像）を取り込む責務がある。そして、画像から取り出されたデータは、透析機制御サブシステムに送られ、治療サブシステムによって、溶液バッグの中身とともにコードに含まれる他の任意の情報（たとえば、製造元）を識別するために使用される。
【０７７０】
上述したモジュールを使用して、ＵＩビューサブシステム３３８は、ユーザインタフェース（たとえば、図１２７のディスプレイ３２４）を介してユーザに表示される画面ビューをレンダリングする。図１６９〜図１７５は、ＵＩビューサブシステムによってレンダリングすることができる例示的な画面ビューを示す。これらの画面ビューは、たとえば、例示的な入力機構、ディスプレイフォーマット、画面移行、アイコンおよびレイアウトを例示している。図示する画面は、一般に治療中または治療前に表示されるが、図示するものとは異なる入出力機能に対して、画面ビューの態様を使用することができる。
【０７７１】
図１６９に示す画面は、指定された治療４２８を開始するための「治療開始」４２６と、設定を変更するための「設定」４３０との間で選択するオプションをユーザに提供する初期画面である。アイコン４３２および４３４は、それぞれ、明るさおよび音声レベルを調整するために提供され、情報アイコン４３６は、ユーザがより情報を求めることを可能にするために提供される。これらのアイコンは、他の画面にも同様に現れることができる。
【０７７２】
図１７０は、治療のステータスの情報を提供するステータス画面を示す。特に、画面は、行われている治療のタイプ４３８、完了予定時刻４４０、ならびに現充填サイクル数および充填サイクルの総数４４２を示す。現充填サイクルの完了パーセンテージ４４４および治療全体の完了パーセンテージ４４６は、数値的かつグラフィカルに表示される。ユーザは、治療を休止するために「休止」オプション４４８を選択することができる。
【０７７３】
図１７１は、さまざまな快適さ設定を含むメニュー画面を示す。メニューは、明るさ矢印４５０、音量矢印４５２、および温度矢印４５４を含む。各それぞれの対の上向き矢印または下向き矢印のいずれかを選択することによって、ユーザは、画面の明るさ、音量および流体温度を増減させることができる。現明るさパーセンテージ、音量パーセンテージおよび温度も表示される。設定が要求通りであるときに、ユーザは、「ＯＫ」ボタン４５６を選択することができる。
【０７７４】
図１７２は、ヘルプメニューを示し、それは、たとえば、前の画面上でヘルプボタンまたは情報ボタンを押すことによって到達することができる。ヘルプメニューは、ユーザを支援するためのテキスト４５８および／またはイラスト４６０を含むことができる。テキストおよび／またはイラストは「コンテキストに応じた」ものであるか、または、前の画面のコンテキストに基づいたものであり得る。ユーザに提供される情報を１つの画面中で好都合に提供することができない場合、たとえば、マルチステッププロセスの場合、ユーザが一連の画面間で前後に移動することを可能にするように、矢印４６２を提供することができる。ユーザは、所望の情報を得ると、「戻る」ボタン４６４を選択することができる。追加の支援が必要な場合には、ユーザは、「コールサービスセンタ」オプション４６６を選択して、システムにコールサービスセンタに連絡を取らせることができる。
【０７７５】
図１７３は、ユーザがパラメータのセットを設定することを可能にする画面を例示する。たとえば、画面は、現治療モード４６８および最小排液体積４７０を表示し、ユーザがこれらのパラメータを変更するために選択することができるようにする。パラメータは、現画面上のラウンドロビン（ダイヤル）式メニューから所望のオプションを選択することによる等、複数の方法で変更することができる。別法として、ユーザが変更するパラメータを選択すると、図１７４に示すもの等、新たな画面が現れることができる。図１７４の画面は、ユーザが、キーパッド４７４を使用して数値４７２を入力することにより、最低排液体積を調整することを可能にする。入力すると、ユーザは、ボタン４７６および４７８を使用して値を確認するかまたは取り消すことができる。再び図１７３を参照すると、ユーザは、その後、「戻る」の矢印４８０および「次へ」の矢印４８２を使用して、各々が異なるパラメータのセットを含む、一連のパラメータ画面を通じて移動することができる。
【０７７６】
所望のパラメータがすべて設定されるかまたは変更されると（たとえば、ユーザが一連のパラメータ画面を通じて移動したとき）、ユーザが設定を見直しかつ確認することを可能にするように、図１７５に示すもの等の画面を提示することができる。変更されたパラメータは、ユーザの注意を引くために、何らかの方法で任意選択的に強調表示することができる。設定が要求通りであると、ユーザは、「確認」ボタン４８６を選択することができる。
自動腹膜透析治療制御
持続携帯式腹膜透析（「ＣＡＰＤ」）は、従来、手動で行われ、患者またはユーザは透析液をバッグから自身の腹膜腔内に移送し、３時間〜６時間、腹部において流体を滞留させ、その後、流体を収集バッグまたは排液バッグに空けることができる。これは、通常、１日当たり３回または４回行われる。自動腹膜透析（「ＡＰＤ」）は、ＡＰＤが、（たとえば、眠っているかまたは夜に）数時間の時間、一連の注入−滞留−排液サイクルを行う腹膜透析機（「サイクラ」）を用いて達成される点で、ＣＡＰＤとは異なる。ＡＰＤでは、サイクルの注入段階中に導入された流体に任意の限外ろ過流体を足したものは、サイクルの続くは排液段階中に完全には排液されない場合がある。これはベッドにおけるユーザの姿勢の結果である場合があり、たとえば、腹膜腔内の凹所で流体が隔離することになり、体内留置カテーテルが、存在する流体のすべてにアクセスするのが妨げられる。持続的周期的腹膜透析（「ＣＣＰＤ」）では、サイクラは、各連続サイクルにて保持された流体（残留腹腔内容積）の蓄積を防止するために、注入段階および滞留段階後に十分な排液を行うように試みる。ＡＰＤは、概して、ユーザはサイクラに接続されて眠っている間に、透析液の複数の短い夜間の交換を含む。夜間治療の最後に、ある体積の透析流体（場合によっては、組成が異なる）が、溶質の継続した交換、廃棄化合物の移送、および限外ろ過のために、日中、腹膜腔に残る場合がある。間欠式腹膜透析（「ＩＰＤ」）では、延長された残留（または日中）滞留サイクルなしに、透析液の複数回の交換がある期間にわたって（たとえば、夜間に）行われる。
【０７７７】
サイクラでの治療は、概して、初期排液段階で開始して、腹膜腔の流体が空になるのを確実にするよう試みる。透析液の特徴は、通常、患者の組織から腹膜腔内空間、すなわち限外ろ過に対する流体の幾分かの移送をもたらす。一連のサイクルを通じて治療が進行するに従い、排液段階が、充填段階中に注入された流体の体積に、透析液が腹膜腔中にある期間に生じた限外ろ過された流体の体積をたしたものを排液しない場合、流体は腹膜内腔に蓄積する可能性がある。モードによっては、排液体積が注入された流体の体積に予測された限外ろ過（「ＵＦ」）体積を足したものに一致しない場合、ユーザに警報を発するようにサイクラをプログラムすることができる。予測されるＵＦ体積は、特に、個々の患者の生理学、透析液の化学的組成、および透析液が腹膜腔に存在すると予測される時間の関数である。
【０７７８】
他のモードでは、所定量の排液時間が経過し、かつ先の充填体積の所定の最小パーセンテージ（たとえば、８５％）が排液された場合、サイクラは次の充填−滞留−排液サイクルに進むことが可能である。この場合、最短排液時間後にかつ最小排液パーセンテージに到達する前に、排液流が所定の速度未満に減少する場合、警報を発するようにサイクラをプログラムすることができる。腹膜腔からの流体を圧送するときに所定の流量を維持しようと試みるが失敗した数分（たとえば、２分）後にユーザに警告するように、サイクラをプログラムすることができる。低流量状態は、ストローク終了がコントローラによって検出される前にポンプチャンバを充填するのに必要な時間が増大するため、サイクラによって検出可能であり得る。ゼロ流量または流れなし状態は、コントローラが時期尚早のストローク終了状態を検出するため、サイクラによって検出可能であり得る。ユーザに警告し、または新たな導入−滞留−排液サイクルを開始する前の時間遅延の時間は、低流量状態において数分間（たとえば、２分間）であるようにプログムすることができ、流れなし状態ではより短い（たとえば、３０秒間）であり得る。流れなし状態の間のより短い待機時間は、たとえば、患者のより程度の高い不快感に関連づけられる可能性があり、または患者ラインもしくはカテーテルにおける曲がり等の迅速に修正可能な問題の結果である可能性があるため、好ましい可能性がある。この遅延時間は、サイクラ製造段階でプログラムすることができ、または処方パラメータとして臨床医によって選択可能であり得る。遅延の程度は、特に、ユーザまたは臨床医の（腹膜内体積（「ＩＰＶ」）が低いかまたはゼロに近い場合に、透析はほとんど発生しない可能性があることに留意して）目標総治療時間を超えないようにしたいという反対に作用する欲求によって決まる可能性がある。完全排液が達成されない場合、サイクラは各サイクルで蓄積されていると推定される流体の量を追跡し、累積ＩＰＶが所定量を超える場合には警告または警報を発することも可能である。この最大ＩＰＶは、個々の患者／ユーザの特別な生理学的特徴を考慮し、臨床医によってサイクラにプログラムされた治療処方のパラメータであり得る。
【０７７９】
一連のＣＣＰＤサイクル中に流体の累積貯留を取り扱う一方法は、ＣＣＰＤ治療をタイダル腹膜透析（「ＴＰＤ」）治療に変えることである。ＴＰＤは、一般に、排液体積が、意図的に（処方パラメータとして臨床医が最初に入力することも可能な）初期充填体積の指示された分率とされる、導入−滞留−排液サイクルを含む。注入流体の所定のパーセンテージ、または所定量の流体は、治療の間の後続する充填−滞留−排液サイクル中に腹膜腔に留まるように構成される。好ましくは、後続する充填体積もまた、比較的一定の残留腹膜内体積を維持するために、排液体積（予測されたＵＦを減じる）に一致するように減少する。たとえば、３０００ｍｌの初期充填体積は、治療の開始時に導入することができ、それに続いて、後続する排液体積および充填体積に予測されたＵＦ体積を加えたものは、わずか１５００ｍｌ、すなわち初期充填体積の５０％になる。そして、腹膜腔内の保留または残留流体が、治療の最後に完全に排液される。代替モードでは、所定または規定数の充填−滞留−排液サイクル後に完全排液を試みることができる（たとえば、３サイクルのタイダル治療後に完全排液を試みることができ、このグループ分けは治療「クラスタ」を含む）。ＴＰＤは、ユーザが、繰り返される大きな充填体積、または腹膜腔を十分に空にしようとする繰り返される試みに関連する不快感をそれほど経験しない可能性がある点で、有益であり得る。小さい腹膜腔内流体体積に関連する低流量状態もまた、低減させることができ、したがって、全治療時間の延長を回避するのに役立つ。小さい残留体積を排液しようとする試みに関連する不快感を低減させるために、たとえば、タイダル排液体積を、初期注入体積の７５％（±予測ＵＦ体積）に設定することができ、たとえば、治療の持続時間に、またはサイクルのクラスタの持続時間に、腹膜腔内の保留または残留体積としておよそ２５％を残す。
【０７８０】
ユーザが、（たとえば、快適さの理由で）後続する排液段階の最後に腹膜腔内に残留体積の流体を維持するように選択する場合、治療の過程の間、治療のＣＣＰＤモードを治療のＴＰＤモードに変えるように、サイクラをプログラムすることも可能である。この場合、サイクラは、治療に加えられる余分のサイクルの数および注入する残りの透析液の体積に基づいて、残留体積（または初期充填体積のあるパーセントとしての体積）の選択肢を計算するようにプログラムされる。たとえば、サイクラコントローラは、さらなる１つ、２つまたはそれより多くのサイクルを含む残りのサイクルに基づいて、残りの充填体積を計算することができる。これらの可能性の各々に対して充填体積を求めることにより、サイクラコントローラは、ＩＰＶが最大規定ＩＰＶ（最大ＩＰＶ）未満のままであることを確実にしながら、残りの排液段階各々の最後にどれくらいの残留体積が残る可能性があるかを計算することができる。次いで、サイクラは、１つ、２つまたはそれより多くのサイクルによって延長された治療において残りのサイクルの各々に対して利用可能な（初期充填用体積のパーセンテージとして、または体積測定に関して）広範囲のあり得る残留体積をユーザに提示することができる。ユーザは、選択された余分のサイクルの数および排液後残留体積の所望の量に基づいて、選択を行うことができる。タイダル治療への切換えは、ユーザへの低排液流量警告の数を低減させるのに役立つことができ、これは、夜間の治療中に特に有利であり得る。
【０７８１】
タイダルモードへの切換えでは、保留または残留体積パーセンテージ（充填体積＋予測されたＵＦのパーセントとしての腹膜腔に残留する体積）を選択するように、サイクラをプログラムすることができる。別法として、保留体積は、広範囲の値からユーザ選択可能または臨床医選択可能とすることができ、任意選択的に、臨床医は、ユーザよりより広い範囲のあり得る値を選択することができる。実施形態では、サイクラは、残りの充填体積および予測された残留ＩＰ体積のパーセンテージに対する１つ、２つまたは３つのさらなるサイクルを追加する影響を計算し、ユーザまたは臨床医にそれらの計算した値の中から選択するオプションを与えることができる。任意選択的に、残留ＩＰ体積パーセンテージを所定の最大値（たとえば、初期充填体積＋予測されたＵＦのパーセンテージ、または最大許容ＩＰＶのパーセンテージ）未満に維持するように、サイクラを拘束することができる。
【０７８２】
ＣＣＰＤがＴＰＤに変えられる場合、治療セッションに対する規定体積の透析液のすべてを用いるために、治療に対して１つまたは複数の治療サイクル（充填−滞留−排液サイクル）を追加する必要がある場合がある。そして、後には注入される残りの体積は、サイクルの残りの数によって除算される。さらに、臨床医またはユーザが、さらなるサイクルに対応するように目標全治療時間を延長することを選択し（サイクルベースとする治療）、または必要な場合に後に充填−滞留−排液サイクル時間を短縮するように滞留時間を調整（すなわち、滞留時間を短縮）することにより、目標治療時間を維持しようと試みる（時間ベースの治療）ことを可能とするように、サイクラをプログラムすることができる。
【０７８３】
代替実施形態では、サイクラは、指定された排液時間間隔内でどれくらいの流体を排液することができるかに応じて、残留ＩＰ体積がサイクル毎に（任意選択的に所定限界内で）変動するのを可能にすることができる。事前に計画された時間内で治療を完了するようにサイクラがプログラムされている場合、排液段階で利用可能な時間は制限される可能性があり、または、サイクラが、低速で流体を長時間引き出そう試みることを防止するするように、排液段階を終了することができる。ＣＣＰＤからＴＰＤに切換える際、サイクラが、利用可能な透析液で完全な治療を行うように１つまたは複数のさらなるサイクルを追加する場合、計画された治療終了時間を満足させるには、滞留時間の短縮、または各排液段階の低減が必要である可能性があり、それにより、排液流状態に応じて、タイダルモードに対する残留体積が変化する可能性がある。サイクラが残留体積の量を推定し追跡する際、後続する全体積に予測ＵＦ体積を足したものが規定された最大ＩＰＶに達するかまたはそれを超えるか否かを計算するように、サイクラをプログラムすることができる。規定された最大ＩＰＶに達するかまたは超える場合、サイクラはユーザに警告し、ユーザに対して以下の２つ以上のオプションを提供することができる。すなわち、ユーザは治療を終え、残留腹膜腔内体積をより低下させようと試みて排液段階を繰り返すかもしくは延長し、または、後続する充填体積を低減させるようにサイクルを追加することができる。さらなる１つまたは複数のサイクルを追加することによる治療時間に対する影響（より低い体積での充填および排液時間の短縮に対するサイクル数の増大）を計算した後、サイクラは、任意選択的に、さらなる１つまたは複数のサイクルによってもたらされる追加の治療時間を相殺するのに必要な時間の長さ分、後続する滞留時間を縮小することができる。
【０７８４】
サイクラに接続されていない間、同じかまたは異なる組成の新鮮な透析液を送達する任意選択的な最後の充填段階を、延長された滞留時間（たとえば、「昼間治療」のための延長された滞留段階、すなわち、夜間治療に続く日中）にユーザの腹膜腔に提供するように、サイクラをプログラムすることができる。ユーザの選択時、最後の充填体積は、夜間治療中に使用された充填体積より少ないように選択することができる。サイクラはまた、任意選択的に、（夜間治療の終了後の比較的長時間、ユーザによって運ぶことができる）最終充填体積の注入の前に、腹膜腔を完全に空にする機会をユーザに与えるように、任意選択的な余分の最終排液を選択するようにユーザを促すことができる。この機能が有効である場合、サイクラは、ユーザに対して、起き上がるかもしくは立つかまたは他の方法で動き回ってこの最終排液段階中に腹膜腔内のあらゆる閉じ込められた流体を動かすように、促すことができる。
【０７８５】
透析機をオンまたはオフにして滞留段階中に生成された限外ろ過（「ＵＦ」）流体の予測量を考慮し、注入された体積に加えてこの予測ＵＦを含む最小排液体積が治療の開始時に最初に、または治療中の充填−滞留−排液サイクル中に排液されない場合、ユーザに警告するように、サイクラをプログラムすることも可能である。実施形態では、最小初期排液体積および最短初期排液時間に対して、測定された排液流量が所定の何分間かで所定の閾値未満まで低減した場合に、排液段階を休止しまたは終了ように、サイクラをプログラムすることができる。最小初期排液体積は、先行する夜間治療における最終充填段階の体積に、日中治療の滞留段階からの予測ＵＦ体積を足した分を含むことができる。最小（またはそれより多くの）初期排液体積が達成され、最短初期排液時間に達し、かつ／または排液流量が低減した場合、サイクラコントローラによって追跡されたＩＰＶは、初期排液段階の最後にゼロに設定することができる。上記の場合でない場合、サイクラはユーザに警告することができる。サイクラは、ユーザが最小初期排液体積の要件をとばすのを可能にすることができる。たとえば、ユーザは、ＡＰＤを開始する前のいずれかの時点で手動により排液されている場合がある。ユーザが最小初期排液体積に従わないように選択する場合、ユーザによって選択された治療のタイプに関わらず、第１サイクルの最後に完全排液を行うように、サイクラをプログラムすることができる。有効である場合、この特徴は、第２充填−滞留−排液サイクルが、可能な限りゼロに近いＩＰＶで開始するのを確実にするのに役立ち、規定された最大ＩＰＶが治療の後続サイクルの間に超過されるべきでないことを確実とするのに役立つ。
【０７８６】
ユーザが治療を休止するのを可能にするように、サイクラをプログラムすることも可能である。休止中、ユーザには、充填体積を低減させ、治療時間を短縮し、計画された「日中治療」を終了し、または治療をすべて終了することによって治療を変更するオプションがあり得る。さらに、ユーザには、治療中の任意の時点においても即時の排液を行うオプションがあり得る。予定されていない排液の体積はユーザが選択することができ、その際、サイクラは、サイクルを、中断された段階で再開することができる。
【０７８７】
処方者または「臨床医」モードを有するように、サイクラをプログラムすることができる。臨床医が、特定の患者またはユーザのための治療処方箋を形成するとともに、ユーザがユーザアクセス可能パラメータを調整することができる範囲を設定するパラメータのセットを作成しまたは変更するのを可能する、ソフトウェアアプリケーションを有効にすることができる。臨床医モードは、臨床医が、本来ユーザがアクセス可能な１つまたは複数の治療パラメータを固定するとともに、ユーザが変更しないようにパラメータをロックするのを可能にすることができる。臨床医モードは、権限のないアクセスを防止するようにパスワードで保護することができる。臨床医モードアプリケーションは、データベースとインタフェースして、処方箋を構成するパラメータを読み出しかつ書き込むように構築することができる。好ましくは、「ユーザモード」により、ユーザは、治療の治療前始動段階の間にユーザアクセス可能パラメータにアクセスし、それを調整することができる。さらに、「能動治療モード」は、治療中にユーザが任意選択的に利用可能であり得るが、ユーザモードで利用可能なパラメータまたはパラメータ範囲のサブセットのみにアクセス可能である。実施形態では、能動治療モード中に現治療のみに影響を与えるようにパラメータの変更を可能にするように、サイクラコントローラをプログラムすることができ、パラメータ設定は、後続する治療の前に先に規定された値にリセットされる。いくつかのパラメータは、好ましくは、まったくユーザ調整可能ではなく、処方箋設定を通じて臨床医の同意を得てユーザが調整可能であるか、または処方箋をプログラムする際に臨床医が設定した値の範囲内においてのみユーザが調整可能である。ユーザによってのみ調整可能でない可能性があるパラメータの例としては、たとえば、最小初期排液体積または最短初期排液時間、最大初期充填体積、および最大ＩＰＶが挙げられる。ユーザ調整可能パラメータはとしては、たとえば、（たとえば、１サイクル〜５サイクルで調整可能な）クラスタにおけるタイダル排液頻度、および（たとえば、たとえば８５％のデフォルト値から所定量だけ上下に調整可能な）排液すべきタイダル治療充填体積のパーセンテージを挙げることができる。代替実施形態では、臨床医モードにより、臨床医は、ユーザが、夜間充填−滞留−排液サイクルに割り当てられた初期充填体積の所定倍（たとえば、２００％）を超えるように最大ＩＰＶをプログラムするのを、防止することができる。
【０７８８】
ルーチンとしてユーザに警告し、いつ、所定の範囲外であるユーザ調整可能パラメータが入力されたときに確認を要求するように、サイクラをプログラムすることも可能である。たとえば、最大ＩＰＶが、臨床医モードにおいてユーザ調整可能とされている場合、サイクラは、ユーザが、夜間治療に対するプログラムされた充填体積の割合の範囲（たとえば、１３０％〜１６０％）外にある最大ＩＰＶ値を選択しようと試みる場合に、そのユーザに対して警告することができる。
【０７８９】
初期排液体積が、臨床医モードにおいてユーザ調整可能とされている場合、ユーザに警告し（かつ、場合によっては確認を求める）ように、サイクラをプログラムすることができ、ユーザは、最後の治療の充填体積の所定のパーセンテージ未満である初期排液体積を（たとえば、それが最終充填体積の７０％未満であるように調整されている場合）選択する。別の例では、臨床医モードによって全予測ＵＶ体積がユーザ調整可能とされている場合、ユーザに警告し（かつ、場合によっては確認を求める）ようにサイクラをプログラムすることができ、ユーザは（たとえば、総予測ＵＦ体積が総夜間治療体積の７％未満に設定されている場合）夜間治療のために処理された総体積のあるパーセンテージ未満であるように、総予測ＵＦ体積を選択する。概して、予測ＵＦ体積は、腹膜透析でのユーザの以前の経験に基づいて、臨床医が経験的に判断することができる。さらなる実施形態では、治療の１つまたは複数の先行するサイクルにおける実際のＵＦ体積に従って、予測ＵＦ体積値を調整するように、サイクラをプログラムすることができる。この体積は、ＣＣＰＤモードにおいて、測定された全総排液体積とそれに先立つ測定された充填体積との差を計算することによって計算することができる。場合によっては、いつ腹膜腔から流体が十分に排液されるかを判断することが困難である場合があり、複数のサイクルにわたって、全排液体積と先行する充填体積との差の平均を取ることが好ましい場合がある。
【０７９０】
プログラム可能な治療設定のいくつかとしては、以下を挙げることができる。
−サイクラを使用する日中交換の回数、
−各日中交換に使用されるべき溶液の体積、
−夜間治療に対する総時間、
−（日中滞留段階が使用される場合、最終充填体積を含まない）夜間治療に対して使用されるべき透析液の総体積、
−１サイクル当たりに注入されるべき透析液の体積、
−タイダル治療における、各サイクル中に排液されかつ再充填されるべき流体の体積（夜間治療での初期充填体積のパーセンテージ）、
−夜間治療中に生成されるべき推定限外ろ過体積、
−治療の最後に送達されるべきであり、かつ長い期間に腹膜腔に残るべき（たとえば、日中滞留）溶液の体積、
−治療を進めるのに必要な最小初期排液体積、
−（腹膜腔に導入された測定された体積、腹膜腔から取り出された測定された体積、および治療中に生成された限外ろ過の推定体積に基づく可能性がある）サイクラが患者の腹膜腔に存在するのを可能にする、存在することが既知であるかまたは予測された最大腹腔内体積である。
【０７９１】
サイクラに対するより高度なプログラム可能治療設定のうちのいくつかとしては、以下を挙げることができる。
−タイダル腹膜透析中に行われるべき全排液の頻度、
−後続する充填が可能になる前に排液されなければならない、日中治療の間に腹膜に送達体積の最小パーセンテージ、
−推定総ＵＦの所定のパーセンテージが収集されない場合に、治療の最後に余分の排液段階を行うようにユーザを促すこと、
−治療が開始する前に初期排液を行うのに必要な時間の最短長さ、
−日中治療モードまたは夜間治療モードのいずれかにおいて、後続する排液を行うために必要な時間の最短長さ、
−充填時間または排液時間のいずれかが変更されたときに、一定の全治療時間を維持する（したがって、ユーザの計画が崩れるのを回避するのに役立つ）ように、サイクラコントローラによって調整された可変滞留時間である。
【０７９２】
サイクラは、ユーザに対して、推奨される値の範囲外で入力されたパラメータに関する警告または警報を提供することができる。たとえば、以下の場合に警報を発することができる。
−治療前の最小初期排液体積が、先行する治療の最後における現規定最終充填体積の所定のパーセンテージ未満である（たとえば、＜７０％）、
−最大ＩＰＶが、１サイクル当たりの充填体積の所定のパーセンテージ範囲外である（たとえば、＜１３０％または＞１６０％）、
−治療の最後に余分の排液を行うように警告をトリガするためのＵＶ体積閾値が、１回の治療当たりの推定ＵＦ体積の所定のパーセンテージ未満である（たとえば、＜６０％）、−計算されたまたは入力された滞留時間が、所定の何分間か未満である（たとえば、＜３０分）、
−１回の治療当たりの推定ＵＦ体積が、１回の治療当たりの総透析液体積の所定のパーセンテージより大きい（たとえば、＞２５％）、
−流体ラインのプライミング、および空気緩和処置中に排液する流体の損失を考慮するために、治療のためのすべての透析液バッグ容積の和が、ＣＣＰＤ治療セッション中に使用される溶液の体積より幾分か大きくあるべきである。
【０７９３】
臨床医モードでは、選択可能な最大ＩＰＶがあることに加えて、初期排液、日中治療排液および夜間治療排液に対して別個の最短排液時間を許容するように、サイクラをプログラムすることができる。ユーザモードでは、または能動治療モードでは、治療の開始時にユーザが初期排液段階をスキップするかまたは短縮するのを防止するように、サイクラをプログラムすることができる。さらに、サイクラは、一連のエスカレートする低排液流量警告が発せられた後にのみ、初期排液段階の早期の終了を可能にすることができる。（初期警告は、腹膜透析カテーテルの位置を変更するかまたはカテーテルを再配置するようにユーザに指示することができ、それに続いて、低流量状態が最大数の警告まで続く場合、さらなる代替指示を行うことができる。）サイクラは、段階をとばすことを含む、計画された治療に対してユーザが行ういかなる変更も確認するように、ユーザに要求することも可能である。臨床医は、処方箋設定において、ユーザが夜間治療中に排液段階をとばすのを防止するように指定することができる。治療中、（限外ろ過によって生成されるさらなるＩＰＶを考慮するために）排液体積が先行する充填体積を超えない限り、ＩＰＶをゼロにリセットしないように、サイクラコントローラをプログラムすることができる。充填中に、ユーザに対して推定ＩＰＶを表示するように、サイクラをプログラムすることも可能であり、サイクラは、いずれかの排液体積が所定量だけ充填体積を超えた（たとえば、排液体積が充填体積＋予測ＵＦ体積よりも大きい）場合、ユーザに通知することができる。
【０７９４】
ユーザ入力におけるエラーを特定し、明らかな入力エラーをユーザに通知するように、サイクラをプログラムすることも可能である。たとえば、臨床医またはユーザによって入力される処方パラメータに基づいて、サイクラによって計算される治療中のサイクルの数は、所定範囲内（たとえば、１〜１０）にあるべきである。同様に、サイクラによって計算される滞留時間は、ゼロを超えるべきである。さらに、ユーザまたは臨床医によって入力される最大ＩＰＶは、１サイクル当たりの充填体積に予測ＵＦ体積を足した体積以上であるべきである。さらに、１サイクル当たりの充填体積に対して所定量大きい最大ＩＰＶに対する入力値（たとえば、最大ＩＰＶ≦初期充填体積の２００％）を拒絶するように、サイクラをプログラムすることができる。場合によっては、溶液が日中治療中等、長時間、腹膜腔内に残る場合、最大ＩＰＶを最終充填体積以下に設定するように、サイクラをプログラムすることが望ましい可能性がある。この場合、サイクラコントローラが、最終排液体積が完全な排液未満になると計算する場合、ユーザに警告するようにサイクラをプログラムすることができ、その際、サイクラは、ユーザに、治療を終了するか、または別の排液段階を行う選択肢を提供することができる。
警報を最小限にしながらＩＰＶを増大させる管理
実施形態では、持続的周期的腹膜透析（「ＣＣＰＤ」）治療から標準タイダル腹膜透析（「ＴＰＤ」）治療に変えることなく、治療中に増大するＩＰＶを追跡し管理するように、サイクラをプログラムすることができ、これは、残留体積を初期充填体積のあるパーセンテージに固定するである。むしろ、適応的タイダル治療モードを始動することができ、そこでは、いずれかの排液段階中にもたらされる可能性があるいずれかの低速排液状態に応答して、残留体積が変動し、または「浮動する」。いずれかの後続する充填体積に予測ＵＦを足した体積が規定された最大ＩＰＶ（「最大ＩＰＶ」）を超えない限り、このモードが動作するのを可能とするように、サイクラをプログラムすることができる。したがって、滞留段階ＩＰＶは、治療中に、好ましくは臨床医モードで臨床医によって設定され最大ＩＰＶまで、増減することができる。この適応的タイダル治療モードでは、治療中の各排液段階において、サイクラは、割り当てられた時間内で、または低流量状態もしくは流れなし状態が規定されたもしくは予め設定された何分間か検出されていない限り、完全排液を試み続ける。排液段階の最後における残留体積は、次の充填段階において、または次の滞留段階の間に、最大ＩＰＶを超えることになる量を超えない限り、変動し、または「浮動する」ことができる。好ましい実施形態では、サイクラが、後続する導入段階または滞留段階が最大ＩＰＶに達しないかまたはそれを超過しないと計算する限り、ユーザに警告または警報を発しないように、サイクラをプログラムすることができる。
【０７９５】
サイクラコントローラが、次の充填体積によってＩＰＶが最大ＩＰＶを超過しない可能性があると計算するまで、治療の各サイクル中に全充填体積を送達するように、サイクラをプログラムすることができる。（たとえば、排液段階の最後等）好都合な時点で、次のサイクルが先にプログラムされた充填体積で進行するのを可能とするように、排液の最後に最大許容可能残留ＩＰ体積を表す、最大残留ＩＰ体積を計算するように、サイクラコントローラをプログラムすることができる。排液された流体の量により残留ＩＰＶが最大残留ＩＰＶ未満となる限り、警報するかまたは警告を発することなく、サイクラによって部分的排液を可能とすることができる。排液段階の最後における推定または予測ＩＰＶが最大残留ＩＰＶ未満である場合、サイクラは、最大ＩＰＶを超過する危険を冒すことなく、次のサイクルにおいて全充填段階に進むことができる。排液の最後における推定ＩＰＶが最大残留ＩＰＶを超える場合、サイクラコントローラは、後続する充填にＵＶを足した体積が最大ＩＰＶを超える可能性があるという警告をユーザにトリガすることができる。実施形態では、サイクラは、この警告に応答するいくつかのオプションをユーザに表示することができる。すなわち、それにより、ユーザが、治療を終了し、別の排液段階を試み、またはサイクル修正治療モードに入るように進むことができ、そこでは、後続する各充填容積は低減し、治療に１つまたは複数のサイクルが治療に追加される（それにより、その治療中に、新鮮な透析液の残りの体積が使用されることが確実になる）。実施形態では、臨床医またはユーザが、サイクラが治療の最初に、治療中にユーザに警告する必要なしにサイクル修正治療モードに自動的に入ることを可能にすることができる。
【０７９６】
状況によっては、さらなるサイクルの数は、計画された総治療時間によって制限される可能性がある。たとえば、夜間治療の時間は、ユーザが覚醒し、または起きて仕事に行くように予定されている時刻によって制限される可能性がある。夜間治療では、たとえば、予定された時刻で治療を終えるために治療に対して計画されたすべての透析液の使用を優先するように、サイクラコントローラをプログラムすることができる。臨床医またはユーザが、滞留時間を調整可能であるように選択した場合、サイクラコントローラは、（１）１つまたは複数のサイクルを追加して、充填体積に予測ＵＦを足した体積が最大ＩＰＶを超えないことを確実にし、（２）透析液のすべてが治療で使用されることを確実にし、（３）残りのサイクルの滞留時間を短縮することによって、目標治療終了時刻に達するように試みる。ユーザに利用可能な代替オプションは、治療終了時刻を延ばすことである。好ましい実施形態では、治療に１つまたは２つのさらなるサイクルを追加して、最大ＩＰＶを超過しないために充填体積の低減を可能にするように、サイクラをプログラムすることができる。サイクラは、増加したサイクルによって引き起こされた、低減した充填体積を用いて、最大残留ＩＰＶを再計算するようにプログラムされる。したがって、排液中の低流量状態が同じＩＰＶで発生する場合、新たなより高い最大残留ＩＰＶにより、透析が最大ＩＰＶを超過することなく進むことができる。最大許容数の余分のサイクル（たとえば、例示的な夜間治療シナリオにおいては２サイクル）を追加することによって充填体積を十分低減させることができない場合、サイクラは、ユーザに２つのオプション、すなわち排液段階を再度試みるか、または治療を終了するとうオプションを提示することができる。充填体積の調整後に充填体積を再びリセットし、排液の最後における低流量状態が、新しく再計算されかつリセットされた最大残留ＩＰＶを超えるＩＰＶで再度もたらされる場合、場合によっては、さらなるサイクルを追加するように、サイクラをプログラムすることができる。したがって、時期尚早な低流量状態が繰り返しもたらされる場合、最大ＩＰＶを超えないように後続する充填体積を繰り返し調整するように、サイクラをプログラムすることができる。
滞留時間短縮に対する補充の制限
実施形態では、１つは複数のサイクルを追加することによってサイクラが充填体積を低減させる場合、それによって、総計画治療時間内で治療セッションを終わらせるように試みるために、滞留時間も短縮することができる。このモードは夜間治療に対して有用である可能性があり、それにより、患者に対して、朝の計画された覚醒時刻前に治療が終了していることを適度に保証することができる。しかしながら、治療中の必要に応じて、サイクラはヒータバッグを補充し続け、補充は、概して、滞留段階中（ＰＤカセットが、本来患者との間で圧送を行っていないときに）起こる。したがって、状況によっては、残りの滞留時間における必要な低減により、残りの総滞留時間が、残りの新鮮な透析液でヒータバッグを補充するために必要な総推定時間未満となる場合、総治療時間を延長する必要がある可能性がある。したがって、サイクラコントローラは、残りの治療サイクルで利用可能な最大滞留時間低減を計算し、残りの新鮮な透析液が適切に加熱されることを確実とするように総治療時間を延長することができる。サイクラコントローラは、ヒータバッグ内の透析液の体積、ヒータバッグ内の透析液の温度、および注入されるように予定されている残りの新鮮な透析液の体積を追跡するため、（その固有の圧送能力を想定して）ヒータバッグを所定容積まで補充するために必要な時間、およびヒータバッグ内の透析液を、ユーザの体内に注入される前に規定された温度にするために必要な時間の長さの推定値を計算することができる。代替実施形態では、サイクラコントローラは、ヒータバッグを補充するようにポンプを作動させるために、いずれかの時点でユーザとの間の圧送動作を中断することができる。たとえば、ヒータバッグ内中の流体の体積が、最後のサイクルの間ではなく、治療中のいずれかの時点において所定体積未満に低下するのを防止するように、サイクラコントローラをプログラムすることができる。
【０７９７】
実施形態では、サイクラが流体をユーザにまたはユーザから移送しているときより大きい流量で、流体をヒータバッグに送達するように、サイクラをプログラムすることができる。バイナリ弁を用いて、正圧リザーバ／負圧リザーバとカセットポンプの制御チャンバまたは作動チャンバとの間の制御流体または気体の流れが調整される場合、コントローラは、ポンプの制御チャンバまたは作動チャンバ内で測定される種々の圧力レベルにおいて弁に対してオン−オフコマンドを発行することができる。したがって、コントローラがバイナリ弁に対して「オフ」コマンドをトリガする、ポンプ制御チャンバまたは作動チャンバ内の圧力閾値は、サイクラがユーザの腹膜腔に流体を送達しまたは腹膜腔から流体を引き出しているとき、対応する圧力閾値より、ヒータバッグとの間の送達中により大きい絶対値を有することができる。ポンプダイヤフラムに加えられる平均圧力が高いほど、圧送している流体の流量が大きくなることを予測することができる。可変オリフィス弁を用いて、圧力リザーバとカセットポンプの制御チャンバまたは動作チャンバとの間の制御流体または気体の流れを調節する場合、同様な手法を用いることができる。この場合、コントローラは可変オリフィス弁によって提供される流れ抵抗を調整して、ポンプダイヤフラムがそのストロークを通して移動する際、ポンプ制御室内の所望の圧力を所定の範囲内で維持することができる。
例示的な治療のモード
図１７６は、ＣＣＰＤモードにあるときの、サイクラの適応的タイダルモードのグラフ表示（体積または時間のいずれも比例尺ではない）である。明瞭にするため、治療の開始時における初期排液は省略している。最大ＩＰＶ（最大ＩＰＶ）７００は、好ましくは臨床医によって設定された処方パラメータである。初期充填体積７０２もまた、好ましくは処方パラメータとして臨床医によって設定される。予測ＵＦ体積は、滞留段階７０６の間のさらなるＩＰＶ増加７０４によって表される。治療全体に対する予測ＵＦ体積は、臨床医が処方箋に入力することができ、それにより、サイクラは、治療中のサイクルの数、および、したがって、１サイクル当たりの予測ＵＦ体積に基づいて、１サイクル当たりの滞留時間を計算することができる。限外ろ過は、充填−滞留−排液サイクル全体を通して行われることが予測されることに留意するべきであり、予測ＵＦ体積は、サイクル期間全体を通して限外ろ過された流体の体積を含むことができる。大部分の場合、滞留時間は、充填時間または排液時間よりはるかに長く、充填または排液中の限外ろ過体積は比較的わずかなものとなる。充填時間および排液時間は、圧力リザーバとポンプとの間の制御弁を調節するためにコントローラが用いる圧力設定値を変更することによって、調整可能であり得る。しかしながら、ユーザに対する流体供給流量および圧力の調整可能性は、好ましくは、ユーザの快適さを確保するために制限される。したがって、１サイクル当たりの予測ＵＦ体積７０４は、そのサイクルの間の限外ろ過を適度に表すことができる。この例におけるサイクルの排液段階７０８は、治療のＣＣＰＤモードで発生するような、完全排液である。
【０７９８】
最大ＩＰＶ７００、初期充填体積７０２および予測ＵＦ体積が、臨床医によって入力されると、サイクラコントローラによって最大残留体積７１０を計算することができる。最大残留体積７１０は、最大ＩＰＶ７００に達する前により多くの流体を収容するように腹膜腔内で利用可能な「上部空間」７１２を示すものである。治療のＣＣＰＤモード内の適応的タイダルモードでは、排液体積７１４、７１６が推定残留体積７１８、７２０を最大残留体積７１０未満のままにする限り、最大ＩＰＶ７００は突破されないことが予測されるために、後続充填体積７２２、７２４は変化しないままであり得る。図１７６に示すように、残留体積７１８および７２０での低流量状態の発生により、次の注入段階７２２および７２４を開始するようにサイクラがトリガされる。治療のこの形態の間、サイクラは、推定されたゼロＩＰＶに達するまで低流量状態または流れなし状態はもたらされないと想定して、割り当てられた時間内で完全排液７２６を行うように試み続ける。したがって、たとえ完全排液が（低流量または流れなし状態のために）行われない場合であっても、この場合、完全な充填体積が導入され続け、残留ＩＰＶは所定範囲内で浮動することができ、ユーザは、好ましくは、何らかの警報または警告通知によって妨げられない。
【０７９９】
図１７７、最大残留ＩＰＶ７１０に達しない不完全排液をサイクラがいかに扱うことができるかをグラフによって示すものである。この場合、第３サイクルの排液段階７３０に、サイクラが最大残留ＩＰＶ７１０未満で腹膜腔から排液するのを妨げる低流量状態または流れなし状態がもたらされる。推定残留体積７３２（低流量状態の所定持続時間後の推定残留体積）を考慮すると、サイクラは、後続する充填段階体積７３４によって、規定された最大ＩＰＶ７００に達するかまたはそれを超過する７３６可能性があることを計算する。したがって、排液段階７３０の最後に、サイクラは、ユーザに対してこの問題を警告することができる。そして、ユーザには、治療を終了し、サイクラに対して（場合によっては、ＰＤカテーテルの位置を変更するか、またはそれを再配置した後に）排液段階を再度試みるよう指示し、または後続する充填体積が低減し、透析液の計画された全体積で治療が完了するように、１つまたは複数のサイクルが追加される、サイクル修正治療モードに入るようにサイクラに指示するオプションがあり得る。割り当てられたまたは規定された総治療時間を超えないために、サイクラは、低減した充填体積および排液体積を考慮するように充填時間および排液時間を短縮し、次いで、治療セッションの指定された終了時刻を満足するために、滞留時間を短縮する必要があるか否かおよびどれぐらい短縮する必要があるかを判断することにより、変更されたサイクルの持続時間を計算することができる。
【０８００】
ユーザは、任意選択的に、治療の開始時にＣＣＰＤのサイクル修正モードを有効にすることができ、それにより、治療中の低流量状態の発生が、警告または警報によってユーザを妨げることなく、サイクル修正モードをトリガすることができる。そうでない場合、ユーザは、最大残留ＩＰＶを超える低流量状態の発生時、サイクル修正モードを選択することができる。ユーザがサイクル修正モードに入ることを選択した場合、サイクラコントローラは、さらなる１つ、２つまたはそれより多くのサイクルの各々に対して必要な充填体積（残りの充填体積を、残りの計画されたサイクルにさらなる１つまたは複数のサイクルを足したもので割ったもの）を計算することができる。１つのさらなるサイクルによって、最大ＩＰＶに達するかまたはそれを超過するのを回避するのに十分に低い充填体積（予測ＵＦを足す）がもたらされる場合、サイクラは（自動的に、またはユーザの選択時に）その新たな充填体積７３８でＣＣＰＤを再開させる。そうでない場合、サイクラコントローラは、治療のさらなる２つのサイクルに基づいて新たな充填体積を計算する。（まれには、残りの治療中に最大ＩＰＶが突破されないことを確実とするために、３つ以上のさらなるサイクルが必要である場合がある。さらなるサイクルが残りの滞留時間の実質的な短縮を必要とする場合、特に、最短滞留時間が規定されているか、またはヒータバッグ補充制限が総治療時間の延長を必要とする場合、サイクラはユーザに警告することできる。）このとき低減した充填体積７３８により、サイクラコントローラは、１サイクル当たりの新たな充填体積と予測ＵＦ体積との和の関数である、修正された最大残留ＩＰＶ７４０を再計算することができる。推定残留ＩＰ体積を修正された最大残留体積７４０未満のままにするいかなる後続する排液段階も、好ましくは、ユーザに対してそれ以上警告または警報をトリガせず、適応的タイダル治療モードを有効なままにすることができる。実施形態では、サイクラは、計画された総治療時間を超えないために、残りの滞留段階の持続時間を短縮した場合、予測ＵＦ体積を再計算することができる。予測ＵＦ体積において再計算されたいかなる低減も、修正された最大残留ＩＰＶをさらに増大させることができる。図１７７に示す例では、サイクラは、ＣＣＰＤモード治療を実行し続け、残りのサイクルにおいて十分排液させることが可能になる。ユーザにそれ以上不都合を感じさせないために、（特に、透析液の総体積および総治療時間が規定されたパラメータの範囲内で維持されている場合）、サイクラは、任意選択的に、治療に対するそれ以上の調整を行わないようにすることができる。
【０８０１】
図１７８は、サイクラコントローラが、治療中にユーザの最大ＩＰＶ７００に他するかまたはそれを超過する可能性があると計算した場合、計画された標準タイダル腹膜透析（ＴＰＤ）治療はまた、ＴＰＤ治療のサイクル修正モードになる可能性があることを示す。この例では、ユーザまたは臨床医は、標準的なタイダル治療を選択しており、そこでは、（実際体積測定に関する、または初期充填体積のパーセンテージとしての）計画された残留ＩＰ体積が選択されている。サイクラの任意選択的な特徴として、ユーザまたは臨床医は、治療セッション中のサイクルクラスタ構成する、３つのタイダル充填−滞留−排液サイクル毎の後に完全排液７４４を行うことも選択している。この例では、第３サイクル７４６の最後に、最大残留体積７１０未満の排液を妨げる低流量状態が発生する。ユーザまたは臨床医の選択時、サイクラは、ユーザに警告して、治療を終了し、排液段階を繰り返し、もしくはサイクル修正ＴＰＤ治療を開始するように選択させ、または、サイクラは自動的にサイクル修正ＴＰＤ治療を開始することができる。この場合、充填体積の結果としての低減を伴う第６サイクルをサイクル修正充填体積７４８に追加することが、本来発生していた７５０、最大ＩＰＶ７００の超過を、回避するのに十分である。この例では、サイクルは、続けてクラスタの最後に完全排液７４４を行うが、その後、標準ＴＰＤ治療を再開する。計画された残留体積が、クラスタの初期充填体積のあるパーセンテージであるように指定されている場合、そのパーセンテージを、修正された残留ＩＰＶ７５２に適用することができる。そして、サイクラは、修正された残留ＩＰＶ７５２まで排液するために、修正された充填体積７４８の適切な割合に予測ＵＦ体積を足したものを計算することにより、後続する排液体積７５４を計算することができる。サイクラが、最大ＩＰＶ７００が突破されないと計算する限り、いかなる後続する充填体積７５８も、修正された充填体積７４８と同様なままであり得る。別法として、比較的一定の修正された滞留段階ＩＰＶ７５６を維持するように設計されるように、後続する充填体積を低減させることができる。この場合、残りの透析溶液全体が、修正された充填体積７４８と、修正された滞留段階ＩＰＶ７５６を維持するために低減した後の充填体積との間で適切に分割されることを確実にするために必要なさらなる計算を行うように、サイクラコントローラをプログラムすることができる。代替実施形態では、臨床医またはユーザは、規定された残留ＩＰ体積７４２が治療全体を通して体積的に比較的一定であるように選択することができる。この場合、サイクラコントローラは、残留ＩＰ体積７４２のパーセンテージ値を体積測定値（たとえば、ミリリットル単位）に変換し、サイクル修正モードが開始された後にその目標残留体積を使用し続けることができる。いずれの場合も、サイクラコントローラは、任意の修正された充填体積を計算する際、最大ＩＰＶ７００範囲を適用し続けることができる。
【０８０２】
図１７９は、標準タイダル治療中に、適応的タイダル治療モードをいかに採用することができるかを示す。この例では、最大残留体積７１０未満で低速排液状態７６０がもたらされる。サイクラの任意選択的な特徴として、ユーザまたは臨床医は、この例において、治療セッション中のサイクルクラスタを構成する、４つのタイダル充填−滞留−排液サイクル毎の後に完全排液７６４を行うことも選択している。この場合、サイクラは、タイダル充填体積７６２が維持された場合に、最大ＩＰＶ７００に達しないと計算する。別の低速排液状態を回避するために、修正された残留ＩＰ体積７６０においてタイダル治療を継続するように、サイクラをプログラムすることができる。別法として、事前に規定された残留ＩＰ体積７４２に戻って排液するように試みるように、サイクラをプログラムすることができる。タイダル治療は、最大ＩＰＶ７００を破る危険なしに続けることができるため、ユーザに対して、適応的タイダル治療モードの修正されたまたは浮動する残留体積の開始について警告する必要はない。全排液７６４は規定されたように開始され、成功した場合、サイクラコントローラは、最初に規定されたタイダル治療パラメータを再度開始することができる。実施形態では、タイダル治療クラスタの最後に全排液を達成することができない場合、ユーザに警告するようにサイクラをプログラムすることができる。
適応的充填
いくつかのシナリオでは、プログラムされた治療からの変化または変更により、サイクラが、規定されたように治療を完了することができなくなる場合がある。たとえば、治療中に予期されたより多くの溶液体積が使用され、治療に対してプログラムされた数のサイクル「ｎ」が維持される場合、治療において少なくとも１回の充填を完了するために十分な溶液が利用可能でないため、治療の最後の充填は、規定されたように完了しない可能性がある。（一般に、充填体積は、滞留段階中に最低体積の腹膜内流体をもたらすのに十分でなければならない。）一例では、各滞留段階の間に、最低量の流体体積が腹膜腔に存在することを確実にするように、各充填サイクル体積を調整するように、サイクラをプログラムすることができる。たとえば、先の流体排液体積が（たとえば、治療中のユーザの動作により）予測された量を超える場合、または、事前プログラムされた最大ＩＰＶもしくは新たに調整された最大ＩＰＶを超過するのを回避するために、コントローラが、先行するサイクルの間に、予期された排液体積を超える場合、充填体積は予期される量より大きい必要がある可能性がある。この場合、そのサイクルに対して所定の滞留体積を維持するために、後続する充填体積は、予期された量より大きい可能性がある。これにより、最後のサイクルに対して充填体積に利用可能な溶液の量が低減する可能性があり、それによって、最後のサイクル中に、要求された腹膜内滞留体積が提供されなくなる。
【０８０３】
これらのシナリオを回避するために、治療中、サイクラコントローラは、治療に対してプログラムされたサイクルの数から少なくとも１つのサイクルを切り捨てるように命令することができる。したがって、治療にわたって発生するサイクルの数は、「ｎ」より１つまたは複数少なくなる。たとえば、治療の開始時にまたは治療中の任意の時点で、治療に対してサイクルの分数または非整数の回数が計算される場合、サイクルを切り捨てることができる。さらに、それは、ユーザが、タイダル治療中に、その治療に対してプログラムされたタイダルパーセンテージおよび／または率から逸脱する排液を行う場合、発生する可能性がある。たとえば、ユーザは、タイダル治療中、完全排液を行うように選択する場合がある。その場合、コントローラは、治療のすべてのプログラムされたサイクルを完了するために十分な透析液が溶液バッグ内にそれ以上残っていない可能性があるため、１つのサイクルを切り捨てることができる。
【０８０４】
治療から１つのサイクルが切り捨てられる場合、たとえば、予測滞留時間を延長するように、治療の残りの段階の予測時間を調整することができる。この予測滞留時間の延長により、腹膜腔内により大量のＵＦが蓄積する可能性がある。たとえば、ユーザがタイダル治療中に完全排液を行う場合、腹膜腔内への新鮮な溶液の注入により、限外ろ過が増大する可能性があり、腹膜腔は、その後、新鮮な溶液によって初期充填体積まで再充填される。いくつかの溶質に対する濃度勾配が高くなり、滞留段階の間、より多くの限外ろ過をもたらす可能性がある。さらに、コントローラが、治療にわたる事前プログラムされた予測総ＵＦに基づいて１サイクル当たりの予測ＵＦを計算する場合、サイクルを切り捨てることにより、コントローラは、１サイクル当たりのより大きいＵＦ体積を再計算しかつ予測することができる。実施形態では、コントローラは、治療からサイクルが切り捨てられた後、総治療時間の任意の低減を考慮し、任意選択的に、治療の早期におけるより新鮮な溶液の使用からの増大した限外ろ過を考慮して、残りのサイクルに対する予測限外ろ過体積値を再計算することができる。
【０８０５】
いくつかのシナリオでは、この増大は、患者の解剖学的リザーバ体積、または具体的な例では腹膜内体積（ＩＰＶ）が、サイクル中に事前プログラムされた最大体積を超えるのに十分である可能性がある。これは、最大ＩＰＶが異常に低く設定される場合に発生する可能性がより高い。いくつかの実施形態は、治療の開始時に１回、１サイクル毎にＵＦを計算することによってこうしたシナリオを回避することができるが、こうした治療の変更に応答する適応的充填体積を使用することが好ましい場合がある。いくつかの実施形態では、治療におけるサイクルの数を、プログラムされた数、「ｎ」で維持することができる。そして、最大ＩＰＶ閾値を超えないことを確実にするように、その治療に対するプログラムされた充填体積から残りのサイクルに対する充填体積が変更される。
【０８０６】
図１８０は、タイダル治療に対する経時的な腹膜リザーバ体積を示す例としてのプロット５３９０を示す。プロットは、例示的な目的で示されており、正確な縮尺ではない。タイル治療例は、２０００ｍＬの総治療体積と、１０００ｍＬの初期充填体積と、５０％のタイダルパーセンテージとを有するようにプログラムされる。治療に対する総予測ＵＦは、７５０ｍＬに設定される。最大ＩＰＶ体積５３９２は１４００ｍＬに設定される。治療は、合計３つのサイクルを有するようにプログラムされるかまたは計算される。図１８０では、治療は、サイクルが切り捨てられることなく、プログラムされたように進む。
【０８０７】
初期排液５３９４が行われ、患者ＩＰＶが０ｍＬまで低下する。そして、１０００ｍＬの初期充填５３９６が腹膜腔に送達される。図示するように、充填が完了した後、ＵＦ体積５３９８が患者の腹膜腔に蓄積しているために、ＩＰＶが上昇する。実施形態例では、１サイクル毎に２５０ｍＬのＵＦが蓄積する。例としてのプロット５３９０はＵＦが滞留段階中に蓄積しているものとして示すように見えるが、これは、単に例示の目的である。現実には、このＵＦは、充填、滞留および排液にわたって連続的に蓄積する。
【０８０８】
第１滞留５４００が完了すると、第１サイクルの排液５４０２において、患者から初期充填体積および予測ＵＦの５０％が排液される。これにより、患者ＩＰＶは５００ｍＬになる。そして、５００ｍＬの充填５４０４が患者に圧送されて、患者は、次のサイクルの滞留５４０６に対して１０００ｍＬ  ＩＰＶになる。滞留５４０６が完了すると、この排液および充填プロセスは、排液５４０８および充填５４１０によって繰り返される。最後のサイクルの滞留５４１２の後、患者は、排液５４１４において空になるように完全に排液される。治療にわたって送達された総体積は、プログラムされたように２０００ｍＬである。最大ＩＰＶ閾値５３９２もまた、治療のいかなる時点においても突破されていない。
【０８０９】
図１８１は、タイダル治療に対する経時的な腹膜リザーバ体積を示す例としてのプロット５４２０を示す。この治療は、図１８０に示すものと同じパラメータを有するようにプログラムされる。プロット５４２０は、実線および破線で示されている。実線は、治療が図１８０と同じである、プロット５４２０の部分を示す。破線は、プロット５４２０が図１８０に示すプロット５３９０から逸脱している場所を示す。
【０８１０】
最初に、初期排液５４２２が、患者を排液して空にし、その後、図１８０におけるように、初期充填５４２４が患者に対して１０００ｍＬを送達する。これにより、治療の残りに対して、１０００ｍＬの総治療体積が残る。第１滞留５４２６が発生している間、２５０ｍＬのＵＦが蓄積する。これにより、治療の残りの部分に対して５００ｍＬの予測ＵＦ体積が残る。
【０８１１】
図１８１の治療の間、ユーザは、第１滞留５４２６の後に完全排液５４２８を行うように選択する。完全排液５４２８の終了時、患者は空の状態にされている。そして、サイクラは、治療の第２充填５４３０において患者を充填する。この充填５４３０は、滞留体積をプログラムされた量で維持するために、患者に１０００ｍＬの溶液を送達する。第２充填５４３０の後、プログラムされた２０００ｍＬ治療体積が使用されており、患者に送達する溶液はそれ以上残っていない可能性がある。その結果、実施形態例では、これにより、治療から１つのサイクルを切り捨てられ、治療を２サイクルに短縮される。そして、その後、好ましくは、５００ｍＬの残りの予測ＵＦ体積が、第２サイクルの残りの充填−滞留段階に対して再分配される。図示するように、これにより、最大ＩＰＶ閾値５３９２（この例では１４００ｍＬに設定されている）を超える（充填体積＋ＵＦ＝１５００ｍＬ）。
【０８１２】
いくつかの実施形態では、こうしたシナリオが発生する前に、それを認識しかつそれに適応するように、サイクラコントローラを構成することができる。これは、サイクルを切り捨てて充填を行う前に、コントローに対して、現患者体積に次の充填体積および１サイクル当たりの予測ＵＦを足したものが最大ＩＰＶ閾値５３９２を超過しないように計算させることによって、達成することができる。計算が、最大ＩＰＶ閾値５３９２を超過することを示す場合、コントローラは、最大ＩＰＶ閾値５３９２の突破が回避されるように充填体積を変更することができる。これにより、治療に対してプログラムされた「ｎ」回の充填の「ｎ」の数（この例では、３回の充填）を維持することができる。
【０８１３】
残りのサイクルにわたって残りの治療体積が分散されるように、充填体積を、最初にプログラムされた体積から適応させるかまたは変更することができる。これにより、充填体積とサイクル中に蓄積する予測ＵＦとが、最大ＩＰＶ閾値５３９２を超過しないことを確実にすることができる。全治療体積の透析液が使用されることも確実にすることができる。全治療体積を使用することにより、治療中に使用されるように計画された溶液の廃棄物が最小限になる。新たに計算された適応充填体積の受入を承認するかまたは確認するように、ユーザを促すことができる。他の実施形態では、ユーザに対して、治療を変更する１つまたは複数のオプションを提示することができ、それらの各々が、最大ＩＰＶ閾値５３９２を超過するのを回避する。ユーザは、所望のオプションを選択することができる。オプションは、本明細書に記載するものに限定される必要はない。
【０８１４】
以下の式を用いて、サイクルに対する適応充填体積を求めることができる。
ＶＴ＝（ＶＮＥＷ＊残りの全充填）＋（（タイダル％＊ＶＮＥＷ）＊残りのタイダル充填）
式中、ＶＴは、残りの治療体積に等しく、ＶＮＥＷは、そのサイクルに対する新たな充填体積または適応充填体積に等しい。
【０８１５】
式を再配置して、適応充填体積を求めるためにＶＮＥＷを解くことができる。図１８１における治療例を用いて、非適応充填体積により最大ＩＰＶ閾値５３９２を超過することが検出されるとき、以下のようにＶＮＥＷを求めることができる。
【０８１６】
１０００ｍＬ＝（ＶＮＥＷ＊１）＋（（０．５＊ＶＮＥＷ）＊１）
これを以下のように簡略化し、
１０００ｍＬ＝１．５ＶＮＥＷ
それを再配置して、以下のようにＶＮＥＷを解くことができる。
【０８１７】
ＶＮＥＷ＝１０００ｍＬ／１．５＝６６６．６ｍＬ
上記式は、治療体積の残りのサイクルにおいてタイダルパーセンテージが維持されていると想定する。任意選択的に、式により、治療の残りのサイクルにおいてタイダルパーセンテージを変更することができる。
【０８１８】
図１８２は、タイダル治療に対する経時的な腹膜内体積を示す例としてのプロット５３５０を示す。治療パラメータは、図１８０および図１８１においてプログラムされたものと同じである。図示するように、ユーザが完全排液５４５２を開始した後、充填体積を適応させる。適応充填体積により、治療中に最大ＩＰＶ閾値５３９２を超過しないことと、プログラムされた治療体積の全体が消費されることが確実になる。サイクルは切り捨てられておらず、それは、サイクルを切り捨てることにより、最大ＩＰＶ閾値５３９２を超えることなく全治療体積を使用することができないためである。さらに、図１８２に示す例としてのプロット５３５０では、タイダルパーセンテージはプログラムされた値で維持される。
【０８１９】
いくつかの実施形態では、サイクルを切り捨てることができ、その後、最大ＩＰＶ閾値５３９２が突破されるか否かを判断する計算を行うことができる。そして、切り捨てられたサイクルを戻して、治療に対するプログラムされたサイクルの数が維持されるようにすることができる。別法として、サイクルを切り捨てる前に事前に計算を行って、サイクルを切り捨てることにより最大ＩＰＶ閾値５３９２を超過することになるか否かを判断することができる。
【０８２０】
再び図１８２を参照すると、ＶＮＥＷとして上述したように計算して、第２充填５４５４は６６６ｍＬ（便宜上まるめている）である。そして、サイクル中に蓄積したＵＦ５３９８の２５０ｍＬにより、最大ＩＰＶ５３９２は超過しない。第２排液５４５６の間、タイダルパーセンテージは５０％で維持され、患者は３３３ｍＬまで排液される。３３３ｍＬの最後のサイクルの充填５４５８により、患者のＩＰＶは計算された新たな充填体積、ＶＮＥＷに戻される。この場合もまた、最後のサイクルに対するＵＦ５３９８は、最大ＩＰＶ閾値を超過することなく蓄積することができる。そして、最後の排液５４６０において患者が排液されて空になり、治療が終了する。
【０８２１】
いくつかの実施形態では、コントローラは、患者のＩＰＶを初期充填体積により近接して維持するように、タイダルパーセンテージを調整することができる。別法として、いくつかの実施形態では、第１適応充填体積が患者に送達された後、タイダル治療を非タイダル治療に変えることができる。たとえば、第１適応充填を送達することができ、滞留が経過することができる。続く排液において、サイクラは、そのサイクルに対する予測ＵＦのみを排液することができ、治療はＵＦ維持モードに入ることができる。いくつかの実施形態では、予測ＵＦに流体の任意選択的な追加のマージンを足したものを排液することができる。これにより、次の充填によって、患者のＩＰＶをおよそ初期充填体積に戻すことができる。この場合もまた、これにより、治療に対する最大ＩＰＶ閾値５３９２を超過することなく、全治療体積を使用することができるはずである。別の実施形態では、残りの溶液体積が複数のサイクル間で分割されて、タイダル治療をＣＣＰＤ治療に変えることができる。
【０８２２】
いくつかの実施形態では、治療から１サイクルを依然として切り捨てながら、充填体積を適応させることができる。こうしたシナリオでは、充填体積を低減させて、１サイクルが切り捨てられた後の１サイクル当たりの予測ＵＦにより、最大ＩＰＶ閾値５３９２を超過しないようにすることができる。いくつかの実施形態では、充填体積は、以下のように再計算することができる。
【０８２３】
ＶＮＥＷ＝最大ＩＰＶ−（予測ＵＦ＋任選択的なマージン）
この式を用いて、かつ図１８１に示す治療例を参照すると、ユーザが完全排液を行うように選択した後、最後のサイクルが切り捨てられた後の新たな予測ＵＦに基づいて、充填体積を再計算することができる。充填体積を、８２５ｍＬ（予測ＵＦに対して１５％マージン）に変更することができる。したがって、最大ＩＰＶ閾値５３９２を突破することなく、治療を完了することができる。こうした実施形態では、治療の最後に、幾分かの溶液が再使用される。
【０８２４】
適応的充填体積を実施することに加えて、事前にプログラムされた充填体積未満の充填体積（「縮小充填」）を行うように、コントローラを任意選択的にプログラムすることができる。これは、たとえば、プログラムされた治療体積が複数の定義されたサイクルに均一に分割されない場合に発生する可能性がある、計算されたサイクルの数が非整数である場合に、有用であり得る。治療は、プログラムされた充填体積の所定パーセンテージ（たとえば、８５％）が利用可能である場合、最後のサイクルに対して縮小充填を行うことができる。所定パーセンテージが利用可能でない場合、コントローラは、サイクルを切り捨て、余分な溶液を未使用のままにすることができる。
【０８２５】
場合によっては、治療の一部の間に、予測されるより多くの溶液が使用される場合、最後のサイクルに対する残りの溶液体積が、所定パーセンテージ閾値未満になる可能性がある。これは、体積目標設定の際の許容差等、複数の要素に応じて発生する可能性がある（たとえば、わずかな過剰送達があり得る可能性がある）。したがって、コントローラは、それに応じて最後のプログラムされたサイクルを切り捨てることができ、１サイクル当たりの予測ＵＦを増大させるように、残りの滞留段階を再構成することができ、これにより、最大ＩＰＶ閾値５３９２を超過する可能性がある。
【０８２６】
いくつかの実施形態では、この状況は、サイクラコントローラが治療の最後のサイクルを切り捨てないようにすることによって回避することができる。取り付けられたバッグ内の残りの体積は、プログラムされた充填体積の何パーセントが残っているかに関わらず、最後の充填に対して患者に送達することができる。別法として、治療がＣＣＰＤ治療である場合、治療をタイダル治療に変えることができる。プログラムされた充填体積がサイクルを切り捨てることなく維持されるように、タイダルパーセンテージを選択することができる。
【０８２７】
いくつかの実施形態では、こうしたシナリオは、治療の開始時に（たとえば、第１充填中）縮小充填を行うことによって回避することができる。これにより、残りの治療体積を残りのサイクルで分割することができ、それにより、実質的にプログラムされた全充填体積を各サイクル中に患者に送達することができる。したがって、最後の充填体積は、所定パーセンテージ閾値により近接した体積の代わりに、プログラムされた充填体積のすべてまたは略すべてであるように予期される。これにより、バッファ体積が有効に生成される。最後の充填サイクルが依然として行われるか否かは、依然として、プログラムされた充填体積閾値の所定パーセンテージによって決まる可能性がある。しかしながら、バッファ充填体積を実施することにより、閾値が満足されない可能性を低減させることができる。
【０８２８】
プログラムされた充填体積のパーセンテージとして、閾値充填体積に対して範囲を割り当てるように、コントローラを任意選択的にプログラムすることができる。この範囲は、プログラムされた充填体積閾値の所定パーセンテージの周囲に配置されたヒステリシスバンドとして見ることができる。このヒステリシスバンドは、予測される使用済み体積と治療中に使用された実際の体積との小さい差に対応する際に有用であり得る。所定パーセント閾値の一方の側または両側におけるパーセンテージ値の範囲としてヒステリシスバンドを採用するように、コントローラをプログラムすることができる。いくつかの実施形態では、このヒステリシスバンドは、臨床医またはユーザがプログラム可能であり得る。
ポンプ動作同期
さまざまな実施形態において、圧送中、カセットのポンプチャンバを同期させることができる。ポンプ動作の以下の説明は、２つ以上のポンプを有するポンプカセットを動作させる任意の装置に適用することができる。実施形態では、こうした装置は、たとえば、腹膜透析サイクラであり得る。他の実施形態では、それは、ポンプカセットを用いる静脈内注入ポンプシステムもしくは体外循環圧送システム（たとえば、血液透析または心肺バイパスシステム等）、またはポンプカセットを用いる別のタイプの圧送システムであり得る。以下のポンプ同期化動作を実施することができる例示的なシステムは、たとえば、米国特許第５，３５０，３５７号明細書、同第５，４３１，６２６号明細書、同第５，４３８，５１０号明細書、同第５，４７４，６８３号明細書および同第５，６２８，９０８号明細書に開示されている腹膜透析システムを含む。それらはまた、たとえば、米国特許第８，２４６，８２６号明細書、同第８，３５７，２９８号明細書、同第８，４０９，４４１号明細書および同第８，３９３，６９０号明細書に開示されている血液透析システムも含むことができる。それらはまた、たとえば、米国特許第８，１０５，２６５号明細書に開示されている心肺バイパスシステムも含むことができる。以下の説明では、サイクラという用語は、ポンプカセットの使用を組み込むことができる他の圧送装置（上述したもの等）を包含するように意図されている。
【０８２９】
複数の異なる同期方式を使用することができる。こうした同期方式は、圧送動作のさまざまなステップ（すなわち、カセットポンピングチャンバの充填および送達、ならびに任意の関連する体積（容積）測定、通気等）が発生するときを時間的に指示する役割を果たすことができる。さらに、こうした同期方式は、カセットの複数のポンピングチャンバにわたって発生する圧送動作を時間的に構造化するのに役立つことができる。
【０８３０】
いくつかの実施形態では、圧送動作は、異なるタスクが実行されているときに異なる同期方式を使用することができる。たとえば、第１タイプのチャンバ同期方式は、患者から流体を排液しているときに使用することができ、第２タイプのチャンバ同期方式は、治療が終了した後に、ヒータバッグ（または他のリザーバ）から残りの透析液体積を空けるときに使用することができる。選択される同期方式は、流体体積の比較的大きいスループットを処理するように最適化することができる。同期方式はまた、患者の不快感を最小限にするようにも最適化することができる。実行されているタスクに応じて、適切であるように各異なる圧送動作に対して、複数の同期方式のうちの１つまたは複数を割り当てることができる。
【０８３１】
図１８３は、２チャンバポンプカセットにおいて圧送動作を同期させるために使用することができる複数のステップ例を詳述するフローチャートを示す。実施形態例に示すように、フローチャートは、２チャンバカセットに対する同期方式を示すが、手続は、多チャンバカセットに対して容易に一般化することができる。たとえば、追加のポンプチャンバを備えるカセット（たとえば、並列で動作するように編成されたチャンバのセット）に対して同様の方式を使用することができる。図示するように、ステップ４０００において、コントローラにより、チャンバＡが充填ステップを行うことができる。充填ステップは、カセットの目標チャンバを、そのチャンバが所望の供給源リザーバと流体連通している間に、負圧にさらすことを含む。いくつかの実施形態では、目標チャンバを実質的に充填するために十分な所定期間、負圧を加えることができる。部分充填体積のみが望ましい場合、サイクラコントローラは、充填サイクル中の周期的間隔での一連の体積測定を通して、充填体積とその充填体積に達するためにかかる時間との関係を計算することにより、任意の所望のポンプ充填体積を推定できる。
【０８３２】
ステップ４００２において、次いで、装置またはサイクラは（装置コントローラを介して）、チャンバＡに充填された体積の測定を行うことができる。たとえば、基準チャンバに関連する圧力測定（ＦＭＳ）、音響式容積検出、ポンプ膜位置検出等を含む、任意のタイプの体積測定手段を用いて、このステップを行うことができる。図１８３に示すように、本明細書に記載するＦＭＳ方法のうちの任意のものを含む、ＦＭＳタイプ測定を使用することができる。チャンバ内の現体積の測定値を、先行する測定値（たとえば、先行する送達の後に取得された体積測定値）と比較して、チャンバが充填された体積を求めることができる。さらに、いくつかの実施形態では、この測定値は、たとえば、完全な充填を表す基準時間のパーセンテージとしての測定前に充填モードで費やされる時間、膜が完全に後退するときの全液体体積のパーセンテージを示すものとしての、ポンピングチャンバ内のポンプダイヤフラムの関連部分の光学、超音波もしくは電気体積検出または推定値、または試験中に経験的に求められた基準変動に対してモデル化された、ポンプチャンバがその変位を通して移動する際に検出される、圧力波形の変動等、現体積を推断することができる間接的測定値であり得る。略この時点で、サイクラはまた、ステップ４００４、すなわちチャンバＢの充填も開始することができる。
【０８３３】
ステップ４００６において、サイクラは、チャンバＡ内に収容されている体積を所望の宛先に送達することができる。送達ステップは、カセットの宛先チャンバを、そのチャンバが所望の宛先リザーバと流体連通している間に、正圧にさらすことを含むことができる。いくつかの実施形態では、指定されたチャンバの体積の大部分またはすべてを実質的に送達するために充分な所定期間、正圧を加えることができる。チャンバＡを送達した後、ステップ４００８において、サイクラは、ステップ４００６の間にチャンバＡに送達された体積の測定を行うことができる。いくつかの実施形態では、チャンバ内の現体積の測定値を、先行する測定値（たとえば、ステップ４００２において取得された体積測定値）と比較して、チャンバＡから送達された体積を求めることができる。ステップ４００２、４００６および４００８が完了する際、チャンバＢは充填し続けることができる。
【０８３４】
図示するように、ステップ４００８が完了した後、サイクラは、チャンバＡが再充填される前に所定期間経過するのを待機することができる。この期間は、ステップ４００４を完了するために必要となる時間の長さに略等しいように選択することができ、それは、たとえば、治療の開始時における一連の圧送ステップを通して、経験的に求めることができる。
【０８３５】
チャンバＢの充填が完了した後、ステップ４０１０において、サイクラは、ステップ４００４の間にチャンバＢに充填された体積の測定を行うことができる。いくつかの実施形態では、これは、チャンバＡが、所定期間が経過するのを待機している間か、または別法としてその期間の最後に行うことができる。したがって、ステップ４０１０において測定が行われている間、チャンバＡはステップ４０００に戻り、再充填を開始することができる。
【０８３６】
そして、ステップ４０１２において、サイクラはチャンバＢ内の体積を送達することができる。ステップ４０１２は、チャンバＡが再充填されている間に行うことができる。チャンバＢからの送達の後、ステップ４０１４において、サイクラは、ステップ４０１２の間にチャンバＢから送達された体積の測定を行うことができる。この場合もまた、チャンバＡが再充填している際にこれを行うことができる。
【０８３７】
図示するように、ステップ４０１４が完了した後、装置は、チャンバＢが再充填される前に所定期間が経過するのを待機することができる。この期間は、ステップ４０００を完了するために必要となる時間の長さに略等しいように選択することができる。チャンバＡが再充填を終了した後、装置は、上述したように、ステップ４００２において再充填された体積を測定することができる。この時点で、装置は、ステップ４００４に戻ることができ、チャンバＢの再充填である。フローチャートにおけるステップ例は、所望のタスクが完了する（たとえば、患者が排液されて空になる）まで必要に応じて繰り返すことができる。
【０８３８】
図１８４は、２チャンバカセットにおいて圧送動作を同期させる別の実施形態を示す。実施形態例に示すように、フローチャートは、２チャンバポンプカセットに対する同期方式を示すが、手続は、追加のチャンバがあるカセット（たとえば、並列で動作するように編成されたチャンバのセット）で使用されるように容易に一般化することができる。図示するように、ステップ４０２０において、装置は、チャンバＡに対して充填ステップを行わせることができる。ステップ４０２２において、装置は、ステップ４０２０の間にチャンバＡに充填された体積の測定を行うことができる。上述したように、このステップを行うために、任意のタイプの好適なセンサまたは好適な測定手段を用いることができる。図１８４に示すように、本明細書に記載するもののうちの任意のもの等、ＦＭＳタイプ測定を使用することができる。他の実施形態では、上述したように、音響式容積検出または他の好適な測定手段のうちの任意のものを使用することができる。
【０８３９】
そして、ステップ４０２４において、サイクラは、チャンバＡに収容されている体積をその宛先に送達することができる。この時点で、サイクラは、ステップ４０２８、すなわちチャンバＢの充填も開始することができる。チャンバＡを送達した後、ステップ４０２６において、サイクラは、ステップ４０２４の間にチャンバＡから送達された体積の測定を行うことができる。ステップ４０２４および４０２６が完了する際、チャンバＢは充填し続けることができる。
【０８４０】
図示するように、ステップ４０２６が完了した後、サイクラは、チャンバＡ内の体積が適切に送達されたことを確認することができる。これは、たとえば、ステップ４０２２および４０２６からの測定値を比較することを含むことができる。サイクラは、この比較を用いて、充填体積の所定量または割合が送達されたか否かを判断することができる。充填体積の所定量または割合が送達されると、サイクラは、チャンバが十分に送達されたとみなすことができる。サイクラは、チャンバＡ体積が完全に送達されていないと判断する場合、再度ステップ４０２４および４０２６を行うことができる。これらのステップは、各試みからの累積体積がステップ４０２２からの測定値の所定量または割合の範囲内になるまで繰り返すことができる。いくつかの実施形態では、サイクラが次のステップに進みチャンバＢを送達しようと試みる前にステップを繰り返すことができる回数に対して制限があり得る。いくつかの実施形態では、この制限に達すると、所定量の流体が送達されていない場合、サイクラコントローラにより、閉塞警報等をトリガすることができる。
【０８４１】
チャンバＡが完全に送達されたと判断された後、ステップ４０３０を行うことができる。ステップ４０３０において、サイクラは、ステップ４０２８中にチャンバＢ内に充填された体積の測定を行うことができる。さらに、チャンバＡの充填体積が完全に送達された（または、再試行制限に達した）と判断された後、サイクラは、所定期間が経過したか否かを確認することができる。所定期間が経過していない場合、サイクラは、チャンバＡが再充填される前に所定期間の残りが経過するのを待機することができる。この期間は、ステップ４０２８を完了するために必要となる時間の長さに略等しいように選択することができる。ステップ４０３２は、所定期間が経過した後にも行うことができる。チャンバＡが再充填され始める前にステップ４０３２が開始することが望ましい場合がある。
【０８４２】
チャンバＢを送達した後、ステップ４０３４において、サイクラは、ステップ４０３２の間にチャンバＢから送達された体積の測定を行うことができる。ステップ４０３２および４０３４が完了する際、チャンバＡは充填し続けることができる。
【０８４３】
図示するように、ステップ４０３４が完了した後、サイクラは、チャンバＢ内の体積が完全に送達されたことを確認することができる。これは、たとえば、ステップ４０３０および４０３４からの測定値を比較することを含むことができる。サイクラは、この比較を用いて、充填体積の所定量または割合が送達されたか否かを判断することができる。サイクラは、チャンバＢ体積が完全に送達されていないと判断した場合、再度ステップ４０３２および４０３４を行うことができる。各試みからの累積体積がステップ４０３０からの測定値の所定量または割合の範囲内になるまで、これらのステップを繰り返すことができる。いくつかの実施形態では、装置が次のステップに進みチャンバＡを送達しようと試みる前にこれらのステップが繰り返される回数に対して、制限があり得る。制限がある場合、その制限に達すると、システムコントローラによって、閉塞警報等をトリガすることができる。他の実施形態では、この制限に達すると、サイクラはトラブルシューティングモードに入り、さまざまな状態（たとえば、閉塞）について試験し、必要な場合は警告または警報を発することができる。
【０８４４】
チャンバＢが完全に送達されたと判断された後、ステップ４０２２を行うことができる。ステップ４０２２において、サイクラは、ステップ４０２０の間にチャンバＡ内に充填された体積の測定を行うことができる。さらに、チャンバＢの全体積が完全に送達された（または、試みの制限に達した）と判断された後、サイクラは、所定期間が経過したか否かを確認することができる。所定期間が経過していない場合、サイクラは、チャンバＢが再充填される前に所定期間の残りが経過するのを待機することができる。この期間は、ステップ４０２０を完了するために必要となる時間の長さに略等しいように選択することができる。ステップ４０２４は、所定期間が経過した後も行うことができる。ステップ４０２４は、好ましくは、チャンバＢの再充填が開始した後に開始することができる。所望のタスクが完了する（たとえば、患者が排液されて空になる）まで、必要に応じてフローチャートのステップ例を繰り返すことができる。
【０８４５】
図１８５は、２チャンバカセットにおいて圧送動作を同期させる別の実施形態を詳述するフローチャートを示す。具体的には、図１８５に示すフローチャートは、２チャンバポンプカセットからの流体の送達を同期するために追うことができる複数のステップ例を示すが、この方式は、追加のチャンバがあるカセット（たとえば、並列に動作するように編成されたチャンバのセット）で使用されるように、容易に一般化することができる。図１８５に示すフローチャートは、チャンバＡおよびチャンバＢの各々が充填され、充填体積の初期測定が行われた後に開始する。
【０８４６】
図示するように、送達同期方式例では、チャンバは、それらの体積を順々に逐次送達する。ステップ４０４０で開始して、チャンバＡは、その体積を所望の宛先に送達することができる。そして、サイクラは、ステップ４０４２で送達された体積の測定を行うことができる。この測定値を初期充填体積測定値と比較して、どれくらいの体積が送達されたかまたは体積全体が送達されたか否かを判断することができる。
【０８４７】
フローチャート例では、ステップ４０４４、４０４６、４０４８、４０５０は破線輪郭形式で示されている。これらのステップは、任意選択的であり、すべての実施形態に含まれるとは限らない。いくつかの実施形態では、サイクラは、チャンバ内の体積を一度にすべては送達しない場合がある。代わりに、いくつかの実施形態では、体積全体がチャンバから送達される前に、複数回の送達ステップおよび測定ステップを行うことができる。この場合、ステップ４０４４、４０４６、４０４８、４０５０は、チャンバ体積全体を送達するために充分なさらなる送達ステップおよび測定ステップを提供する。いくつかの実施形態では、より多いかまたは少ない送達ステップおよび測定ステップを使用することができる。
【０８４８】
さらに、いくつかの実施形態では、４０４２において取得された測定値が所望の値未満であるか、またはチャンバが完全に送達されなかったことを示す場合、サイクラは、チャンバ体積を複数回送達しようと試みることができる。この場合、チャンバ体積全体が送達されるまで、必要に応じて、ステップ４０４４、４０４６、４０４８、４０５０を行うことができる。いくつかの実施形態では、サイクラがチャンバ体積全体を送達するのを可能にするように、さらなるステップを追加することができる。いくつかの実施形態では、サイクラが送達しようと試みるのを止め、次のチャンバに対して作用するように進む前に行うことができる送達ステップおよび測定ステップの数に対して制限があり得る。
【０８４９】
実施形態例では、チャンバＡから送達を完了した後、サイクラはステップ４０５２に進むことができる。ステップ４０５２において、サイクラは、チャンバＢからの送達を開始することができる。ステップ４０５２を完了した後、サイクラは、ステップ４０５４で送達された体積の測定を行うことができる。この測定値を初期充填体積測定値と比較して、どれくらいの体積が送達されたかまたは体積全体が送達されたか否かを判断することができる。
【０８５０】
フローチャート例では、ステップ４０５６、４０５８、４０６０および４０６２は破線輪郭形式で示されている。これらのステップは、任意選択的であり、すべての実施形態に含まれるとは限らない。いくつかの実施形態では、サイクラは、チャンバ内の体積を一度にすべては送達しない場合がある。代わりに、いくつかの実施形態では、体積全体がチャンバから送達される前に、複数回の送達ステップおよび測定ステップを行うことができる。さらに、いくつかの実施形態では、４０５２で取得された測定値が所望の測定値未満である場合、サイクラは、チャンバ体積を複数回送達しようと試みることができる。こうした実施形態では、サイクラは、ステップ４０４４、４０４６、４０４８、４０５０に関して上述したステップと同様に動作することができる。
【０８５１】
チャンバＡおよびチャンバＢの各々が空にされた後、サイクラは、チャンバの各々を再充填することができる。そして、サイクラは、各チャンバを占有する流体の体積を測定することができる。これらの測定を行った後、サイクラは、再度、上述したようにチャンバＡおよびチャンバＢを送達することができる。所望のタスクが完了する（たとえば、患者が排液されて空になる）まで、必要に応じてこのプロセスを繰り返すことができる。
【０８５２】
ポンプカセットのポンピングチャンバにおいて存在するいかなる圧力の大きさも、ポンピングチャンバの容積測定が試みられる前に、解放するかまたは低減させることが有利である可能性がある。実施形態では、ＦＭＳチャンバ容積測定が行われる前に、ポンプ制御チャンバを雰囲気に通気することができる。他の実施形態では、ＦＭＳ測定の所定のまたは規定されたレベルの正確さを得ることができる限り、ポンピングチャンバ内の既存の圧力の大きさを、必ずしもそれが大気圧に達するようにすることなく、低減させることができる。以下の説明は、２ポンプカセットに対する通気処置を含むが、この通気処置は、単一ポンピングチャンバを有するポンプカセット、または複数のポンピングチャンバを有するポンプカセットに、等しく適用することができる。以下のポンプ通気動作を実施することができる例示的なシステムは、たとえば、米国特許第５，３５０，３５７号明細書、同第５，４３１，６２６号明細書、同第５，４３８，５１０号明細書、同第５，４７４，６８３号明細書および同第５，６２８，９０８号明細書に開示されている腹膜透析システムを含み、それらの特許の内容は、全体として参照により本明細書に組み込まれる。それらはまた、たとえば、米国特許第８，２４６，８２６号明細書、同第８，３５７，２９８号明細書、同第８，４０９，４４１号明細書および同第８，３９３，６９０号明細書に開示されている血液透析システムも含むことができ、それらの特許の内容もまた、全体として参照により本明細書に組み込まれる。それらはまた、たとえば、米国特許第８，１０５，２６５明細書に開示されている心肺バイパスシステムも含むことができ、その特許の内容もまた、全体として参照により本明細書に組み込まれる。
【０８５３】
図１８６は、２チャンバカセットにおいて圧送動作を同期させる別の実施形態を詳述するフローチャートを示す。具体的には、図１８６に示すフローチャートは、２チャンバポンプカセットからの流体の送達を同期させるために追うことができる複数のステップ例を示すが、この方式は、さらなるチャンバがあるカセット（たとえば、並列に動作するように編成されたチャンバのセット）で使用されるように容易に一般化することができる。図１８６に示すフローチャートは、チャンバＡおよびチャンバＢの各々が充填され、充填体積の測定が行われた後に開始する。
【０８５４】
図示するように、フローチャート例は、図１８６に示すものに類似している。図１８５からのステップのすべてが含まれるが、追加のステップ４０６４が追加されていることが異なる。この追加されたステップでは、チャンバ内の圧力が、チャンバから、たとえばチャンバと連通している閉塞したまたは部分的に閉塞した流体ラインのために発生した可能性があるあらゆる背圧を軽減するように、変更される。実施形態では、チャンバは通気される。いくつかの実施形態では、チャンバを雰囲気に通気することができる。他の実施形態では、チャンバを、送達ストローク中またはその後にチャンバ内に存在する圧力未満の圧力である圧力源に通気することができる。代替実施形態では、ステップ４０６４においてチャンバを通気せず、負圧にさらすことができる。本技術分野において既知であるポンピングチャンバを通気する他の任意の手法を使用することも可能である。これは、体積（容積）測定および流体計算の全体的な正確さを向上させるのに役立つことができる。さらに、この通気は、（たとえば、閉塞したまたは部分的に閉塞したラインによる）背圧からのいかなるあり得る影響も軽減するのに役立つことができる。通気ステップは、本明細書では背圧軽減ステップと呼ぶことも可能である。
【０８５５】
図１８６に示すように、通気ステップ４０６４は、チャンバＡがその体積の送達を終了した後に、かつチャンバＢがその体積の送達を開始する前に行われる。代替実施形態では、追加の通気ステップ（図１８６には示さず）がある場合があり、または通気ステップ４０６４は異なる時点で行うことができる。たとえば、いくつかの実施形態では、チャンバのいずれかに対して各送達後体積測定が行われる前に、通気ステップ４０６４を行うことができる。別法として、チャンバのいずれかに対して充填後および送達後両方の体積測定が行われる前に、通気ステップ４０６４を行うことができる。さらに、限定されないが本明細書に記載したものを含む、他の任意の同期方式に、通気ステップを追加することができることが留意されるべきである。たとえば、図１８４に示す同期方式に、１つまたは複数の通気または背圧軽減ステップを追加することができる。具体的な例では、図１８４における各送達と送達後測定との間に、背圧軽減または通気ステップを追加することができる。
【０８５６】
図１８７Ａは、２チャンバカセットにおいて圧送動作を同期させる別の実施形態を詳述するフローチャートを示す。具体的には、図１８７Ａに示すフローチャートは、２チャンバポンプカセットからの流体の送達を同期させるために追うことができる複数のステップ例を示すが、この方式は、さらなるチャンバがあるカセット（たとえば、並列に動作するように編成されたチャンバのセット）で使用されるように容易に一般化することができる。図１８７Ａに示すフローチャートは、チャンバＡおよびチャンバＢの各々が充填され、充填体積の測定が行われた後に開始する。
【０８５７】
図示するように、ステップ４０７０において、サイクラは、チャンバＡから体積を送達することによって開始する。そして、ステップ４０７２において、サイクラは、チャンバＡを通気する。チャンバＡを通気した後、サイクラは、ステップ４０７４において、ステップ４０７０の間にチャンバＡから送達された体積の測定を行う。サイクラは、ステップ４０７４からの測定値を用いて、チャンバＡ内の体積が完全に送達されたことを確認することができる。これは、たとえば、初期充填測定値をステップ４０７４からの測定値と比較することを含むことができる。サイクラは、この比較を用いて、充填体積の所定量または割合が送達されたか否かを判断することができる。サイクラは、チャンバＡ体積が完全に送達されなかったと判断する場合、ステップ４０７０、４０７２および４０７４を再度行うことができる。各試みからの累積体積が、チャンバＡ内に充填された体積の初期測定値の所定量または割合の範囲内になるまで、これらのステップを繰り返すことができる。他の実施形態と同様に、サイクラが行うことができる再試行の回数を制限するように、サイクラ（すなわち、そのコントローラ）をプログラムすることができる。この制限に達すると、サイクラコントローラは、ユーザ警告または警報をトリガすることができる。
【０８５８】
チャンバＡ内の体積が所望の宛先に送達された後、サイクラは、ステップ４０７６においてチャンバＡの充填を開始することができる。チャンバＡが充填を開始した後、またはチャンバＡが充填した後、ステップ４０７８において、サイクラはチャンバＢの送達を開始する。チャンバＢが送達された後、ステップ４０８０において、チャンバＢを通気することができる。通気した後、ステップ４０８２において、サイクラは、ステップ４０７８の間にチャンバＢから送達された体積の測定を行う。サイクラは、ステップ４０８２からの測定値を用いて、チャンバＢ内の体積が完全に送達されたことを確認することができる。これは、たとえば、初期充填測定値をステップ４０８２からの測定値と比較することを含むことができる。サイクラは、この比較を用いて、充填体積の所定量または割合が送達されたか否かを判断することができる。サイクラは、チャンバＢ体積が完全に送達されなかったと判断した場合、ステップ４０７８、４０８０および４０８２を再度行うことができる。各試みからの累積体積が、チャンバＢ内に充填された体積の初期測定値の所定量または割合の範囲内になるまで、これらのステップを繰り返すことができる。記載した他の実施形態と同様に、サイクラが行うことができる再試行の回数を制限するように、サイクラ（すなわち、そのコントローラ）をプログラムすることができる。この制限に達すると、サイクラコントローラは、ユーザ警告または警報をトリガすることができる。
【０８５９】
チャンバＢ内の体積が所望の宛先に送達された後、ステップ４０８４において、サイクラは、チャンバＡの充填を開始する。チャンバＢが充填を開始した後、またはチャンバＢが充填した後、ステップ４０７０において、サイクラはチャンバＡの送達を開始する。所望のタスクが完了する（たとえば、患者が排液されて空になる）まで、必要に応じて、フローチャートにおけるステップ例は繰り返すことができる。
【０８６０】
１つまたは複数の通気または背圧軽減ステップを含む圧送動作プロセスを実証する複数のフローチャートを、図１８６、図１８７Ａおよび図１８９に示す。背圧軽減ステップによる圧送動作中のポンプチャンバ内の加圧を示すグラフ例を、図１８７Ｂに示す。
【０８６１】
図１８７Ｂは、送達ストローク、背圧軽減ステップおよび体積測定ステップにわたる制御チャンバ内の圧力をプロットする例としてのグラフ４０７１を示す。グラフ４０７１は、任意の同期方式においてこうしたステップを行う任意のポンプチャンバを例示するものであるが、図１８７ＡにおけるチャンバＡに対する参照数字が、例としての送達ストローク４０７０、背圧軽減ステップ４０７２および体積測定ステップ４０７４を示すように、グラフ４０７１に含まれている。
【０８６２】
図示するように、正圧で送達ストローク４０７０が行われる。流体が送達される際、制御チャンバの容積が増大し、コントローラは、チャンバに対して、その圧力が所望または所定範囲内にあり続けるように再加圧されるように命令する。送達ストローク４０７０の終了時、サイクラコントローラにより、背圧軽減ステップ４０７２が命令される。例としての背圧軽減ステップ４０７２において、制御チャンバは周囲圧力に向かって通気される。これは、たとえば、チャンバを雰囲気と連通させるために、空気圧回路における任意の好適な弁または弁の組合せを作動させることによって行うことができる。本明細書の別の場所で記載したように、他の実施形態では、背圧軽減ステップは、雰囲気以外の通気リザーバ（たとえば、送達圧力または送達圧力範囲の圧力未満の圧力のリザーバ）にチャンバを接続することを含むことができる。
【０８６３】
背圧軽減ステップ４０７２が完了した後、（たとえば、ＦＭＳ処置を介して）体積測定４０７４を行うことができるように、チャンバを再加圧することができる。例としてのグラフ４０７１において、この体積測定は、チャンバを既知の正圧に加圧し、その後、それを、既知のまたは測定された圧力で既知の容積を有する基準チャンバと均等化させることによって行われる。別の場所に記載したように、均等化後圧力が読み取られ、チャンバの容積が求められる。
【０８６４】
図１８８は、２チャンバカセットにおいて圧送動作を同期させる別の実施形態を詳述するフローチャートを示す。具体的には、図１８８に示すフローチャートは、２チャンバポンプカセットからの流体の送達を同期させるために追うことができる複数のステップ例を示すが、この方式は、さらなるチャンバがあるカセット（たとえば、並列に動作するように編成されたチャンバのセット）で使用されるように容易に一般化することができる。図１８８に示すフローチャートは、チャンバＡおよびチャンバＢの各々が充填され、充填体積の測定が行われた後に開始する。
【０８６５】
図１８８は、チャンバＡおよびチャンバＢからの送達を互いに交互配置または交差配置することができる同期方式を示す。図示するように、一方のチャンバは流体を送達している場合があり、一方で、他方のチャンバは体積測定を行っている場合がある。いくつかの実施形態では、１つまたは複数のチャンバが送達ステップ中に完全に空にならない場合、こうした同期方式が使用される。他の実施形態では、サイクラは、全チャンバ容積を１つのステップで送達するようにプログラムされない場合がある。たとえば、こうした実施形態において、こうした同期方式を使用することができる。
【０８６６】
ステップ４０９０において、サイクラは、チャンバＡから送達する。チャンバＡから送達した後、ステップ４０９２において、サイクラは、ステップ４０９０の間チャンバＡから送達された体積の測定を行う。図示するように、ステップ４１０２において、サイクラは、略同時に、チャンバＢからの送達を開始する。したがって、サイクラは、送達と体積測定とを交互配置または交差配置することができる。図示するように、チャンバＡに対するステップ４０９４、４０９６、４０９８および４１００とステップ４１０４、４１０６、４１０８、４１１０および４１１２とは、同様に互いに交互配置または交差配置され得る。いくつかの実施形態では、または場合によっては、より多いかまたは少ないステップを含めることができる。たとえば、チャンバからの全体積が所望の宛先に送達されるまで、サイクラはさらなる交互配置されたステップを行うことができる。
【０８６７】
図１８９は、２チャンバカセットにおいて圧送動作を同期させる別の実施形態を詳述するフローチャートを示す。具体的には、図１８９に示すフローチャートは、２チャンバカセットからの流体の送達を同期させるために追うことができる複数のステップ例を示すが、この方式は、さらなるチャンバがあるカセット（たとえば、並列に動作するように編成されたチャンバのセット）で使用されるように容易に一般化することができる。図１８９に示すフローチャートは、チャンバＡおよびチャンバＢの各々が充填され、充填体積の測定が行われた後に開始する。
【０８６８】
図示するように、図１８９におけるフローチャート例は、図１８８に示すものに類似している。図１８９からのステップのすべてが含まれるが、さらなるステップ４１２０、４１２２、４１２４、４１２６、４１２８および４１３０が追加されている点が異なる。これらの追加されたステップにおいて、チャンバから、たとえばチャンバと連通している閉塞したまたは部分的に閉塞した流体ラインのために発生した可能性があるあらゆる背圧（正または負）を軽減するように、チャンバ内の圧力を変更することができる。実施形態では、チャンバは通気される。チャンバが通気されるいくつかの実施形態では、チャンバを、たとえば、雰囲気に、または大気圧を超える正圧源または大気圧未満の負圧源に通気することができる。通気は、所定期間行うことができる。さまざまな実施形態において、所定期間は、必ずしも、チャンバが通気源と、それが雰囲気であっても正圧源または負圧源であっても、実質的均等化することができるために充分な持続時間である必要はない。他の実施形態では、送達圧力より低い圧力の圧力源に、チャンバを通気することができる。代替実施形態では、チャンバを通気せずに、負圧にさらすことができる。ポンピングチャンバを通気する他の任意の好適な手段を使用することも可能である。この通気は、（たとえば、閉塞したまたは部分的に閉塞による）背圧からのいかなるあり得る影響も軽減するのに役立つことができる。さらに、これは、体積測定および流体計算の全体的な正確さを向上させるのに役立つことができる。
【０８６９】
図示するように、例示的な実施形態では、送達後体積測定の前に、背圧軽減ステップ４１２０、４１２２、４１２４、４１２６、４１２８および４１３０が行われる。これらのステップは、送達ステップおよび体積測定ステップのように、交互配置または交差配置されない。代わりに、これらのステップのタイミングは、背圧軽減を最適化するために、独立して行うことができる。
【０８７０】
さらに、いくつかの実施形態では、サイクラによってすべての体積測定が行われる前に、通気ステップを含めることができる。たとえば、いくつかの実施形態は、充填ステップ中に充填された体積を求めるために体積測定を行う前に通気ステップを含めることができる。こうしたさらなる通気ステップは、上述した同期方式のうちの任意のものに追加することができる。送達後通気ステップと同様に、充填後通気ステップは、独立して行うことができ、他のステップと交互配または交差配置されない可能性がある。
【０８７１】
いくつかの実施形態では、圧送動作の同期は、共有されたリソースシステムを使用し、独立した状態機械としてカセットの各ポンプチャンバを運転することによって達成することができる。独立した状態機械が動作を行うために、排他的なアクセストークンまたはリソースを所有している必要がある場合がある。すなわち、独立した状態機械（すなわち、ポンプチャンバ）がトークンを所有している場合、他方のチャンバは、そのトークンを同様に所有することができない。チャンバに対して動作（たとえば、ＦＭＳ、充填または送達）が終了するとすぐに、チャンバは関連するトークンを解放することができる。これにより、トークンまたはリソースが別のチャンバが所有するために利用可能となる。そして、別のチャンバが取得する用意ができるとすぐに、解放されたトークンを別のチャンバが所有することができる。
【０８７２】
充填動作の具体的な例を用いて、充填バスリソースまたはトークンを所有するために、チャンバ独立状態機械が必要である場合がある。同様に、送達動作は、送達リソースまたはトークンを所有するために独立した状態機械を必要とする場合がある。充填バスおよび送達バスの各々を、排他的アクセスリソースとして処理することができる。
【０８７３】
こうした方式により、圧送動作およびポンプ同期を管理する別個のソフトウェア層を不要にすることができる。代わりに、この層の機能は、同期方式の創発挙動として具現化される。さらに、こうした方式は、図１８４に示すもの等、他の同期方式と比較した場合、ポンピングカセットを通る流体のスループットを増大させるのに役立つことができる。このスループットの増大により、接続された患者の規定された充填または排液を完了するためにサイクラに必要な時間を短縮することができる。その結果、より大きいスループットは、各サイクルの滞留段階で費やされる治療の割合を増大させるのに役立つことができる。
【０８７４】
ポンピングカセットが並列して操作されるように構成された複数のポンプチャンバを含む実施形態では、互いに並列に動作するポンプチャンバを、単一の独立した状態機械に割り当てることができる。さらに、いくつかの実施形態では、非ポンプチャンバ独立状態機械を含めることも可能である。この独立した状態機械は、圧送動作を制御するために１つまたは複数のリソースを所有する能力を有することができる。
【０８７５】
上記説明では、トークンは、相互排他または相互排除トークンとして記載されている。しかしながら、任意の好適な種々の同期トークンも使用することができることが理解されるべきである。たとえば、いくつかの実施形態では、セマフォトークンを使用することができる。こうした実施形態では、セマフォトークンは、バイナリセマフォトークンであり得る。
【０８７６】
図１９０は、ポンプチャンバが排他的アクセストークンを取得する独立した状態機械として扱われる同期方式を概説するフローチャートを示す。実施形態例では、２つのポンプチャンバのみが含まれているが、当業者には理解されるように、こうした方式は、あらゆる数のポンプチャンバを備えたポンプカセットに対して、一般化することができる。フローチャート例では、いかなる圧送動作もこのように同期させることができるため、ポンプチャンバは、概して動作「Ｘ」と呼ぶ圧送動作を同期させている。動作「Ｘ」を行うために、ポンプチャンバは、その動作に対するバスの所有権を有していなければならない。この所有権は、トークン「Ｘ」によって制御される。
【０８７７】
フローチャート例は、ポンピングカセットのチャンバＡが動作「Ｘ」を行う用意ができており、チャンバＢはまだ動作「Ｘ」を行う用意ができていない状態で、開始する。図示するように、ステップ５０９０において、チャンバＡは、トークン「Ｘ」を取得する。そして、ステップ５０９２において、チャンバＡは動作「Ｘ」の実行を開始する。チャンバＡが動作「Ｘ」を行っている間、チャンバＢは、動作「Ｘ」を行う用意ができる。チャンバＢは、動作「Ｘ」を行う用意ができているため、ステップ５０９４を実行し、トークン「Ｘ」を利用することができるか確認する。その時点でトークンはチャンバＡによって保持されており、トークンは排他的なアクセスリソースとして処理されるため、チャンバＢは、圧送動作を行うためにトークンを所有することができない。そして、チャンバＢは、トークンを利用することができるか繰り返し確認することができる。別法として、チャンバＢは、トークン「Ｘ」が利用可能となるとすぐに使用するために、トークン「Ｘ」を予約することができる。チャンバＡは、動作「Ｘ」の実行を終了すると、ステップ５０９６においてトークン「Ｘ」の所有権を解放する。これにより、チャンバＢはトークンを取得し保持することができる。図示するように、ステップ５０９８において、チャンバＢは、トークン「Ｘ」を取得する。そして、ステップ５１００において、チャンバＢは、動作「Ｘ」の実行を開始する。いくつかの実施形態では、ポンプチャンバがリソースまたはトークンを解放する前に、追加のロジックを採用することができる。たとえば、いくつかの実施形態では、コントローラは、ポンプチャンバが所定量より多い流体を移送したか否かを確認することができる。これは、部分ストロークのみが完了した場合にポンプチャンバがトークンを解放するのを防止するのに役立つことができる。部分ストロークに対する確認は、ポンピングカセットを通る流体のスループットを増大させるのに役立つことができる。さらに、部分ストロークに対する確認は、実施形態に応じて空気管理に役立つことができる。
【０８７８】
図１９１は、そのチャンバがトークンの所有権を解放する前に、圧送ストローク中に移動した流体の量が確認される、フローチャート例を示す。図１９１に示すフローチャートは、チャンバが、所定の圧送動作、動作「Ｘ」を行う用意ができた後に、かつチャンバがその動作に対してトークンが利用可能であるか確認した後に、開始する。図示するように、ステップ５１１０において、チャンバは、トークン「Ｘ」を取得する。チャンバがトークン「Ｘ」を所有することにより、他のいかなるチャンバも動作「Ｘ」を行うことができない。そして、ステップ５１１２において、チャンバは動作「Ｘ」を行うことができる。
【０８７９】
そして、コントローラは、ポンプチャンバが部分ストロークしか行っていないか否かを判断することができる。これは、たとえば、コントローラが、ステップ５１１２において行われた圧送動作に対するストロークの終了を検出した後に行うことができる。コントローラは、部分ストロークが発生したか否かを、たとえばポンプストローク中にチャンバによって送達された体積を推定することによって判断することができる。いくつかの実施形態では、これは、ポンプストロークが発生する際に瞬時の流量情報をモニタリングすることによって行うことができる。こうした瞬時の流量情報のモニタリングについては、本明細書の別の場所に記載されている。別法としてまたはさらに、コントローラは、部分ストロークが発生したか否かを判断するために、発生したストローク容積の量を推定することができる。こうしたストローク容積のモニタリングについてもまた、本明細書の別の場所に記載されている。
【０８８０】
推定値が、ストロークが部分ストロークではなかったことを示す場合、チャンバは、ステップ５１１４において所有していたトークンを解放することができる。トークンを解放した後、ステップ５１１６において、チャンバは、ストローク後ＦＭＳ測定を行うことができる。そして、この測定値をストローク前ＦＭＳ測定値と比較して、ストローク中に送達された総体積を比較的精密に求めることができる。
【０８８１】
体積推定値が、部分ストロークが発生したことを示す場合、ステップ５１１８において、チャンバによってトークンを保持することができ、コントローラは、ステップ５１２０においてにそのチャンバに対してＦＭＳ測定を行うことができる。このＦＭＳ測定値をストローク前ＦＭＳ測定値と比較して、部分ストロークが実際に発生したか否かを判断することができる。ステップ５１２０からのＦＭＳ測定値が、ストロークが部分ストロークではなかったことを示す場合、ステップ５１２２においてチャンバはトークンを解放することができる。ステップ５１２０からのＦＭＳ測定値が、部分ストロークが発生したことを示す場合、チャンバは、ステップ５１１２に戻り、再度圧送動作を行うことができる。その動作に対するトークンが保持されていたため、別のチャンバが動作を終了しトークンを解放するのを待機する必要はない。
【０８８２】
サイクラは、所定量の流体が移動するか、または流量低減警告がトリガされるまで、圧送動作を繰り返すことができる。所定量の流体は、たとえば、９０％ストローク容積によって移動するように予測される流体の量であり得る。別法として、圧送動作に対して可能な再試行の数に対する制限があり得る。この制限を超えた場合、警告または警報（たとえば、低流量、流れなし、閉塞等）をトリガすることができる。いくつかの実施形態では、制限を超えた場合、チャンバによってトークンを解放することができる。そして、別のチャンバがトークンを取得し、圧送動作を行うように試みることができる。その動作がまた許容された再試行の数を超過した場合、上述したもの等の警告または警報をトリガすることができる。
ポンプ動作を測定と同期
いくつかの実施形態では、１つのチャンバにおける圧力変化が、別のチャンバがＦＭＳ測定またはＦＭＳ測定の所定部分を行っている間（測定は、ポンプの制御チャンバ内の圧力の正確な確定に基づく）、発生しないかまたは制限されるように、多チャンバカセットの圧送動作を同期させることが望ましい場合がある。これは、ポンピングカセットのポンピングチャンバ間に加圧活動の何らかの伝達がある可能性があり、体積またはＦＭＳ測定中、別のポンピングチャンバに大きい圧力スイングを発生しているときに、圧力センサが受ける変動をもたらす実施形態において、望ましい可能性がある。チャンバがＦＭＳ測定を受けている間に、他のチャンバにおける圧力スイングまたは変化が発生しないことを確実にすることにより、圧力スイングによってもたらされるＦＭＳ測定に対するいかなる影響または妨害も回避することができる。たとえば、ポンピングチャンバ／制御チャンバの組合せにおいて、ＦＭＳ測定またはＦＭＳ測定の一部が行われている間、コントローラは、他のポンピングチャンバが、大きい圧力変化（たとえば、約７ｋＰａ〜８ｋＰａを超える圧力変化）を伴う動作を行うのを阻止することができる。たとえば、ポンピングチャンバに対して、カセットの別のポンピングチャンバにおいてＦＭＳ測定が行われている間、ポンプストローク、通気、ＦＭＳプリチャージの実行等を開始することを阻止することができる。
【０８８３】
いくつかの実施形態では、これは、図１９０および図１９１に関連して上述したトークンと同様に機能する１つまたは複数のトークンを生成することによって達成することができる。一般に、トークンは、コントローラによってコントローラのポンプ制御部分にまたは別個のポンプコントローラに、指定されたポンプを用いて動作を行うように与えられる認証タグとして見ることができる。認証タグまたはトークンは、その動作が完了すると、ポンプコントローラによって放棄することができ、その後、認証タグは、コントローラのポンプ制御部分にまたは別個のポンプコントローラに、別のポンプに割り当てるために利用可能となる。上述したように、ポンプ（すなわち、ポンピングチャンバおよび関連する制御チャンバを含むポンプ）は、独立した状態機械として扱うことができる。これらのトークンは、ポンプ／ポンプチャンバが所定動作を行うために、ポンプ／ポンプチャンバが「所有する」必要がある、排他的アクセストークンであり得る。一実施形態では、ポンプ状態機械によって取得されたとき、そのポンプおよび関連する制御チャンバがＦＭＳ測定を行うのを可能にする、ＦＭＳトークンがあり得る。さらに、ＦＭＳトークンは、ポンプチャンバがＦＭＳトークンを所有しているとき、他のポンプ／ポンピングチャンバが充填または送達のリソースまたはトークンを取得するのを有効に阻止することができる。（ポンプ／ポンプチャンバによるリソーストークンの所有は、そのポンプのコントローラによる認証タグまたはトークンの所有を指すように意図される。）別法として、ポンプチャンバ状態機械がＦＭＳトークンを所有するとき、他のポンピングチャンバは、依然として充填トークンまたは送達トークンを取得することができるが、そのストロークを直ちに開始することはできない。他のチャンバが同様に通気するのを阻止するように、ＦＭＳトークンを任意選択的に構成することができる。
【０８８４】
他の実施形態では、さらなるトークンを生成することができる。これは、個々のポンプの測定の正確さを維持しながら、ポンピングカセット流体スループットを増大させるのに役立つことができる。ダイヤフラムポンプの制御チャンバの測定（たとえば、圧力測定）中、ポンプカセットの他のダイヤフラムポンプにおける圧送動作を停止させるべきである臨界時間があり得る。測定トークンは、測定が必要であるポンプに割り当てるか、またはそうしたポンプが取得することができ、動作開始トークンは、圧送動作（たとえば、充填、送達、通気等）を行う用意ができている他の任意のポンプに割り当てるか、またはそうしたポンプが取得することができる。測定中に、別のポンプの動作が測定を妨げる可能性がある期間がある場合、動作開始トークンは、一時的に優先的に、臨界時間中に測定トークンを所有しているポンプに割り当てるか、またはそうしたポンプが取得することができる。実施形態では、測定が行われているポンプは、臨界測定時間より十分先の時点で動作開始トークンを取得することができ、それにより、動作中の圧力変化が測定中のポンプの臨界期間を侵害する可能性がある場合に、他のいかなるポンプも動作を開始することができないことを確実にすることができる。
【０８８５】
たとえば、いくつかの実施形態では、ＦＭＳ（すなわち、測定）トークンと、ストローク開始（すなわち、動作開始）トークン（本明細書では、「ＳＳトークン」と呼ぶ場合がある）とがあり得る。こうした実施形態では、ＦＭＳトークンがポンプチャンバによって所有されている（すなわち、コントローラが、ポンプチャンバにＦＭＳトークンを割り当てているか、またはポンプチャンバの状態機械がトークンを取得した）場合、それにより、他のチャンバがＦＭＳ測定を行うのを阻止することができる。ストローク開始トークンがチャンバによって所有されているとき、それにより、他のチャンバが、充填または送達のリソースまたはトークンを取得するのを阻止するか、またはトークンが取得された後にストロークが開始するのを阻止することができる。これにより、他のチャンバがストロークを開始し、付随する圧力変化を受けるのを有効に抑制することができる。任意選択的に、ストローク開始トークンはまた、他のチャンバの通気も同様に阻止することができる。
【０８８６】
図１９２は、ポンプチャンバがＦＭＳ測定を行っているときに使用することができる複数のステップを概説するフローチャートを示す。フローチャート例では、ＦＭＳトークンおよびＳＳトークンを用いて、ＦＭＳ測定の同期が促進される。図示するように、ステップ５１３０において、ポンプチャンバは圧送ストロークの実行を終了する。ストロークが終了すると、ストロークを終了したポンプチャンバが、ステップ５１３２においてＦＭＳトークンが利用可能であるか否かを確認することができる。
【０８８７】
ＦＭＳトークンが利用可能でない場合、ポンプチャンバはステップ５１３４に進むことができる。これは、たとえば、別のチャンバがＦＭＳ測定を行っており、したがって、ＦＭＳトークンを所有している場合に発生する可能性がある。ステップ５１３４において、ポンプチャンバは、ＦＭＳトークンが利用可能になるのを待機する。ＦＭＳトークンが利用可能である場合、またはＦＭＳトークンが利用可能となると、ステップ５１３６において、ポンプチャンバは、ＦＭＳトークンを取得しかつ保持する。チャンバは、ＦＭＳトークンを所有すると、ステップ５１３８においてＦＭＳ測定の実行を開始する。チャンバがＦＭＳトークンを所有しているため、この時点では、他のいずれのチャンバもＦＭＳ測定を開始することができない。しかしながら、ストローク開始トークンは依然として所有されていないため、他のチャンバは依然としてストロークを開始することができる。
【０８８８】
チャンバは、ＦＭＳ測定プロセスの所定点に達すると、ステップ５１４０に進み、ＳＳトークンを取得しかつ保持することができる。この所定点は、たとえば、ＦＭＳ測定が開始した所定期間後に、または臨界測定期間に達する所定時間前に、達することができる。たとえば、この所定点は、基準チャンバおよび制御チャンバの均等化が発生する所定時間前であるように設定することができる。ＳＳトークンが保持されているため、他のチャンバは、ストローク（または、任意選択的に、それらの制御チャンバの通気）を開始することを阻止することができる。上述したように、これは、種々の方法で達成することができる。いくつかの実施形態では、他のチャンバが新たなリソースまたはトークンを取得するのを阻止することができる。別法として、チャンバは、新たなトークンまたはリソースを取得することができるが、ストロークを開始することはできない場合がある。
【０８８９】
ステップ５１４２において、ＦＭＳ測定は終了する。ＦＭＳ測定が終了した後、ステップ５１４４および５１４６それぞれにおいて、チャンバはＳＳトークンおよびＦＭＳトークンを解放することができる。そして、ステップ５１４７において、チャンバは、ストローク開始チェック（本明細書では、ＳＳＣと呼ぶ場合がある）を行って、ストローク開始トークンが利用可能であるか否かを判断することができる。ストローク開始チェックは、たとえば、ストローク開始トークンを取得し、迅速にまたは即座に解放することによって行うことができる。チャンバはまた、この時点で、リソース（たとえば、充填バス）が利用可能であるか否かも確認することができる。ＳＳトークンが利用可能でない場合、ステップ５１４８において、ポンプチャンバはＳＳトークンが利用可能になるのを待機する。さらに、チャンバはまた、所望のリソースまたはトークンが利用可能となるのを待機しなければならない場合もある。ＳＳトークンが利用可能である場合、またはＳＳトークンが利用可能となると、ポンプチャンバはステップ５１５０に進み、（要求したトークンを取得したと想定して）ストロークを開始するとことができる。
【０８９０】
図１９３は、ＦＭＳトークンのみを用いてＦＭＳ測定を同期させる実施形態例を示す。図示するように、フローチャートは、ステップ５１６０において、ポンピングチャンバがストロークを終了した状態で開始する。ストロークが終了すると、ポンピングチャンバは、ＦＭＳトークンが利用可能であるか確認することができる５１６２。ＦＭＳトークンが利用可能でない場合、ステップ５１６３において、チャンバは、ＦＭＳトークンが利用可能となるまで待機することができる。ＦＭＳトークンが利用可能である場合、またはＦＭＳトークンが利用可能となると、ステップ５１６４において、チャンバはＦＭＳトークンを取得することができる。ＦＭＳトークンが保持されているため、他のチャンバがＦＭＳ測定を開始するのを阻止することができる。さらに、他のチャンバがストロークを開始することを阻止することができる。チャンバによってＦＭＳトークンが取得されると、ステップ５１６６において、チャンバは、ＦＭＳ測定を行うことができる。ＦＭＳ測定が完了すると、ステップ５１６８において、ＦＭＳトークンを解放することができる。
【０８９１】
ステップ５１７０において、コントローラは、その後、チャンバに対してＦＭＳチェックを行って、ＦＭＳ測定が目下進行中であるか否かを判断することができる。コントローラはまた、この時点でチャンバに対してリソース（たとえば、充填バス）が利用可能であるか否かも確認することができる。ＦＭＳトークンが利用可能でない場合、ステップ５１７２において、ポンプチャンバは、ＦＭＳトークンが利用可能になるのを待機する。さらに、チャンバはまた、所望のリソースが利用可能になるのを待機しなければならない場合もある。ＦＭＳトークンが利用可能である場合、またはＦＭＳトークンが利用可能となると、ポンプチャンバは、ステップ５１７４に進み、（必要なトークンを取得したと想定して）ストロークを開始することができる。
【０８９２】
ここで図１９４〜図１９９を参照すると、複数のグラフ例が、経時的な２つのポンピングチャンバのトークン所有と制御チャンバ圧力との１つまたは複数の関係を示す。図１９４〜図１９７および図１９９におけるグラフの下半分は、チャンバＡ圧力トレース５１３３およびチャンバＢ圧力トレース５１３５を示す。これらのグラフの各々の上部は、２つのチャンバによるトークンおよび／またはリソースの所有を示す。具体的には、これらのグラフ例は、充填バスフィールド５１８０、送達バスフィールド５１８２、ＦＭＳトークンフィールド５１８４、およびＳＳトークンフィールド５１８６を示し、これらのリソースまたはトークンの各々が所定チャンバによって所有されているときを示す。これらのグラフはまた、各ポンピングチャンバがストローク開始チェックを行うときを示すストローク開始検査（ＳＳＣ）フィールド５１８８も有する。例示の目的で、図１９４〜図１９９に示すグラフは、２つのポンピングチャンバ（チャンバＡおよびチャンバＢ）を備えたポンピングカセットに対するものである。図示するプロセスは、複数のダイヤフラムポンプを備えたカセットに対して同様に一般化することができる。２つのチャンバを識別するために、グラフ例では、チャンバＡには明るい灰色が割り当てられ、チャンバＢには暗い灰色が割り当てられている。
【０８９３】
ここで主に図１９４を参照すると、ストローク開始トークンおよび体積測定トークンを用いる圧送同期をグラフで示す例としてのグラフ５１３１が示されている。これらのトークンの所有権ステータスは、それぞれ、ＳＳトークンフィールド５１８６およびストローク開始チェックフィールド５１８８に示されている。例としてのグラフ５１３１に示す同期方式は、測定されているチャンバ（たとえば、チャンバＡ）における体積測定の臨界期間中に、他のチャンバ（たとえば、チャンバＢ）における大きい圧力スイングを防止するために、体積測定トークンおよびストローク開始トークンを採用する。同期方式は、図１９２に関連して図示し記載したものと同様である。上述したように、この構成は、測定が行われているチャンバにおける体積測定に対する、別のチャンバにおける大きい圧力変化の、いかなる影響も低減させるのに役立つことができる。
【０８９４】
図示するように、グラフ５１３１は、チャンバＡが充填ストロークを行うことで開始する。充填ストローク中、制御チャンバ（たとえば、チャンバＡ）は、負圧にあって、関連するポンプチャンバから流体を引き込む。この負圧を、チャンバＡの圧力トレース５１３３に示す。充填バスフィールド５１８０に示すように、チャンバＡは、充填ストロークの持続時間にわたって充填バストークンの制御５１３７を保持する。これにより、チャンバＢが充填ストロークを開始することが阻止される。チャンバＡは、充填ストロークを完了したとき５１３９、ポンピングチャンバ内に引き込まれた体積の量を測定するために、利用可能な場合はＦＭＳまたは体積測定トークン５１４１を取得することができる。チャンバＡはまた、任意選択的に、この時点で充填バストークンを解放することができる。例としてのグラフ５１３１の充填バスフィールド５１８０に示すように、チャンバＡは、充填ストローク５１３９を完了した後の期間５１４３、充填バストークンを保持する。チャンバＡに対する圧力トレース５１３３によって示すように、例としての期間５１４３は、チャンバＡの圧力が負の充填圧力から略周囲圧力まで上昇するために充分である。
【０８９５】
チャンバＡが充填トークン５１４５を解放すると、チャンバＢはストローク開始チェックを行う５１４９。ストローク開始トークンが別のポンプチャンバによって所有されていないため（ストローク開始フィールド５１８６を参照）、チャンバＢは充填バストークンを取得する５１５１。チャンバＢによって充填バストークンが取得されると、チャンバＢ圧力トレース５１３５によって示すように、チャンバは充填を開始する５１５８。チャンバは、充填し続け、充填バストークンを保持し、例としてのグラフ５１３１の残りの間、負圧である。
【０８９６】
チャンバＡに対する体積測定中、チャンバは、既知の正圧５１５２になる。これにより、たとえば、チャンバの容積を求めるために、隔離されたチャンバが、既知の圧力である既知の容積の基準チャンバと均等化することができる。基準チャンバに対する圧力トレースは、例としてのグラフ５１３１には含まれておらず、本明細書では、体積測定については別の場所でさらに詳述している。チャンバＡの体積測定プロセス中、ストローク開始トークンフィールド５１８６に示すように、チャンバはストローク開始トークンを取得する５１５３。
【０８９７】
上述したように、体積測定を行っているチャンバによってストローク開始トークンを取得することができ、それにより、体積測定中の臨界時間に、他のチャンバにおける大きい圧力変化が阻止される。実施形態例では、ストローク開始トークンを取得し、臨界時間に所定の先行するマージン期間を足した時間にわたって保持することができる。
【０８９８】
いくつかの実施形態では、ストローク開始トークンを取得し、体積測定プロセスに対して必要な予測時間の後半の半分に近い期間、保持することができる。他の実施形態では、ストローク開始トークンを取得し、チャンバが基準チャンバ５１５４と均等化するために必要な時間と、任意選択的な所定の先行する期間５１５５と、チャンバが初期圧力からストロークのためのその調整範囲５１５７になるために必要な最長予測時間５１５６との和に等しい期間、保持することができる。チャンバがストローク開始トークンを保持することができる期間は、ＦＭＳまたは体積測定トークンが保持される期間より短い可能性があり、それは、ＦＭＳ測定プロセスの必ずしもすべてが、近くのまたは隣接するチャンバの加圧の影響を受けやすいとは限らないためである。これにより、他のチャンバが、体積測定中に長期間待機する必要がない可能性があるため、流体スループットを増大させることができる。代わりに、チャンバは、別のチャンバに対する体積測定プロセスの大部分の間に、ストロークを開始することができる可能性がある。
【０８９９】
均等化プロセス５１５４は、行われている体積測定動作のタイプによって決まる可能性がある。均等化期間５１５４は、いくつかの実施形態では、具体的な体積測定動作に対して経験的に求めるかまたは事前設定することができる。いくつかの実施形態では、均等化期間５１５４は、臨界期間とみなすことができる。
【０９００】
先行する期間５１５５は、均等化期間５１５４の直接の事前設定された期間であり得る。いくつかの実施形態では、先行する期間５１５５において収集されたデータを、後処理において、体積測定に関するさらなる情報を収集するために使用することができる。たとえば、いくつかの実施形態では、先行する期間５１５５からの圧力データを後処理して、そのデータがシステムにおける漏れを示すか否かを判断することができる。こうした実施形態では、先行する期間５１５５および均等化期間は、まとめて臨界期間を構成することができる。他の実施形態では、先行する期間５１５５は、（たとえば、漏れ試験が行われる実施形態では）任意選択的とすることができ、臨界期間の一部として含まれない。
【０９０１】
最長予測期間５１５６もまた、経験的に求められた事前設定期間であり得る。期間５１５６は、チャンバの圧力が初期圧力（たとえば、通気されたまたは周囲圧力／大気圧）から圧送動作のための圧力調整範囲５１５７に変化するために必要な最長予測期間であり得る。圧力調整範囲５１５７は、コントローラが、圧送中、均一な圧送流を確実にするのに役立つように、チャンバを設定値で維持しようと試みる圧力範囲であり得る。図１９４におけるグラフ例に示す圧力調整範囲５１５７は、コントローラが、充填ストローク中にチャンバを維持しようと試みる圧力範囲である。最長予測期間５１５６の少なくとも一部は、臨界期間に対する追加されたマージンとしての役割を果たすことができる。
【０９０２】
チャンバＡに対する体積測定が完了すると５１５９、チャンバは、ストローク開始トークンを解放する５１６１。この時点で、チャンバＡは、流体で満杯であり、送達ストロークを行う用意ができている。チャンバＡは、ストローク開始チェック５１６５を行い、ストローク開始トークンが別のチャンバによって所有されていないため（ストローク開始トークンフィールド５１８６を参照）、チャンバＡは、送達バストークン５１６７を取得し、送達ストローク５１６９を開始する。チャンバが送達ストロークを行っているとき、制御チャンバは正圧にさらされ、流体を関連するポンピングチャンバから押し出すことができる。これは、チャンバが送達バストークンを所有している期間（約４．３秒で開始する）の間におけるチャンバＡ５１３３に対する圧力トレースに示されている（送達バストークンフィールド５１８２を参照）。
【０９０３】
ここで主に図１９５を参照すると、ストローク開始トークンおよび体積測定トークンを用いる圧送同期をグラフによって示す例としてのグラフ５１７１が示されている。これらのトークンの所有権ステータスは、それぞれ、ＳＳトークンフィールド５１８６およびストローク開始チェックフィールド５１８８に示されている。例としてのグラフ５１７１に示す同期方式は、別の体積測定の臨界期間中に他のチャンバにおける大きい圧力スイングを防止するために、体積測定トークンおよびストローク開始トークンを採用する。さらに、グラフ５１７１に示す同期方式例は充填バストークンを使用し、その所有権は、充填バスフィールド５１８０において識別されている。例としてのグラフ５１７１は、両チャンバが空になり始めるときにこうした同期方式がいかに動作することができるかを示す。この状態のチャンバから開始するストロークは、開始ストロークと呼ぶことができる。このシナリオは、たとえば、サイクラ内に新たなカセットが存在するとき、またはチャンバのすべてが完全に送達された状態で先行する圧送手順が終了した後に発生する可能性がある。
【０９０４】
図示するように、例としてのグラフ５１７１は、チャンバＡが体積測定５１７３を行うことで開始する。体積測定の前に、チャンバＡは、ＦＭＳトークン５１７５を取得し、ＦＭＳまたは体積測定トークンを保持する。チャンバＡが体積測定トークンを所有しているため、チャンバＡの体積測定が完了するまで、チャンバＢは待機しなければならない。チャンバＡの体積測定中のある時点において、チャンバＡは、ストローク開始トークン５１７６を取得し、ストローク開始トークンを保持する。これは、図１９２および図１９４に関連する上述した記載と同様である。
【０９０５】
チャンバＡの体積測定が終了すると５１７７、チャンバは、ＦＭＳまたは体積測定トークン５１７９を解放し、ストローク開始トークン５１８１を解放する。そして、チャンバＢは、ＦＭＳまたは体積測定トークンを取得し５１８３、体積測定を行う５１８５。チャンバＢの体積測定は、チャンバＡと同様に行うことができる。
【０９０６】
実施形態例では、チャンバＡの体積測定が行われた後、チャンバは、任意選択的に周囲圧力に向かって、または実施形態例では、大気圧もしくは周囲圧力の範囲内に通気される５１８７。負圧ストロークの前にチャンバ圧力を周囲圧力に向かって低下させるために必要な作業の何らかを行うように、大気圧を利用することにより、空気圧ポンプに対する負荷を低減させるために、チャンバを通気することができる。別の場所で述べたように、チャンバ内の流体に対するまたは出口弁閉鎖に対する背圧の影響を軽減し、後続する体積測定の正確さを向上させるのに役立つために、正圧ストロークの後にかつＦＭＳ測定プリチャージの前にもまた、通気を行うことができる。
【０９０７】
チャンバＡは、任意選択的に通気されると、ストローク開始チェック５１８９を行うことができる。チャンバＢは、体積測定を行うプロセスにあるが、ストローク開始トークンをまだ受け取っていない（ストローク開始トークンフィールド５１８６を参照）。その結果、チャンバＡによって行われるストローク開始チェック５１８９が成功する。チャンバＡは、充填バス５１９１を取得し、充填ストロークを開始する。これは、充填バストークンがチャンバＡによって保持されている間、チャンバＡ圧力トレース５１３３の負圧によって示される。
【０９０８】
チャンバＢは、その体積測定５１９３を終了すると、任意選択的に、チャンバＡと同様にチャンバを通気することができる５１９５。チャンバＢが通気を完了した後、充填バストークン（充填バストークンフィールド５１８０を参照）がチャンバＡに所有されているため、チャンバＢは、充填バストークを取得することができない。その結果、チャンバＢは、チャンバＡによって充填バストークンが解放されるまで待機しなければならない５１９７。チャンバＢ圧力トレース５１３５によって示すように、チャンバが、充填バストークンが利用可能になるのを待機する間、圧力は一定のままである。チャンバＡがその充填ストロークを終了し、充填バストークンを解放するとすぐに、チャンバＢは、充填バストークンを取得し、充填ストロークを開始する。
【０９０９】
ここで主に図１９６を参照すると、ストローク開始トークンおよび体積測定トークンを用いる圧送同期をグラフによって示す例としてのグラフ５１９９が示されている。これらのトークンの所有権ステータスは、それぞれ、ＳＳトークンフィールド５１８６およびストローク開始チェックフィールド５１８８に示されている。例としてのグラフ５１９９に示す同期方式は、体積特定トークンおよびストローク開始トークンを採用して、対象となるポンプチャンバの別の体積測定の臨界期間中に他のチャンバにおける大きい圧力スイングを防止する。さらに、グラフ５１９８に示す同期方式例は、充填バストークンおよび送達バストークンを使用し、それらの所有権は、それぞれ充填バスフィールド５１８０および送達バスフィールド５１８２において識別される。例としてのグラフ５１９８は、一方のチャンバが充填を終了し、別のチャンバが充填に移行する用意ができているときに、こうした同期方式がいかに動作するかを示す。このシナリオは、圧送手順全体を通して数回発生する可能性がある。送達ストロークを行っているチャンバ間の同様の移行もまた発生する可能性がある。例の目的で、グラフ５１９８は、チャンバＡが（チャンバＡ圧力トレース５１３３によって示すように）充填ストロークを行っており、チャンバＢが空であって（チャンバＢ圧力トレース５１３５に対して示すように）充填ストロークを行うのを待機している状態で、開始する。
【０９１０】
図示するように、チャンバＡは、充填ストローク５２０１を完了すると、ＦＭＳまたは体積測定トークン５２０３を取得することができる。実施形態例では、チャンバＡは、チャンバ圧力を周囲圧力の範囲内にする任意選択的な通気５２０５を行う前に、ＦＭＳまたは体積測定トークン５２０３を取得する。上述したように、たとえばポンプ実行時間を最小限にするように、任意選択的に通気を行うことができる。例としてのグラフ５１９８の充填バスフィールド５１８０に示すように、チャンバＡは、充填ストローク５２０１を完了した後、期間５２０７にわたって充填バストークンを保持する。チャンバＡに対する圧力トレース５１３３によって示すように、例としての期間５２０７は、チャンバＡの圧力が周囲圧力の近くまたはその範囲内に通気されるために充分である。チャンバＡは、十分に通気されると、充填バストークンを解放することができる５２０９。チャンバＡの体積測定は、図１９２および図１９４に関連して上述したものと同様である。
【０９１１】
チャンバＡによって充填バストークンが解放される５２０９と、チャンバＢは、その後すぐに、ストローク開始チェック５２１１を行い、充填バストークン５２１３を取得することができる。チャンバＢ圧力トレース５１３５によって示すように、チャンバＢは、充填バストークンを取得するとすぐに充填を開始する５２１５。チャンバＢは、充填バストークンを保持し、例としてのグラフ５１９８の残りに対して充填ストロークを行い続ける。したがって、同期方式例では、充填バスは、一方のチャンバから、利用可能となるとすぐに別のチャンバに移行することができる。この迅速な移行により、バスがチャンバによって使用されていないときの時間の長さが最小限になるため、流体スループットを増大させることができる。送達バストークンに対する移行は同様に発生することができる。当業者には理解されるように、こうした同期方式は、送達バストークンがポンプチャンバによって所有されていない時間の長さを同様に最小限にする。これもまた、流体スロープットを増大させるのに役立つことができる。
【０９１２】
チャンバＡに対する体積測定が完了すると５２１７、チャンバは、ストローク開始トークンを解放する５２１９。この時点で、チャンバＡは、流体で満杯であり、送達スロトークを行う用意ができている。チャンバＡは、ストローク開始チェック５２２１を行い、ストローク開始トークンが別のチャンバによって所有されていないため（ストローク開始トークンフィールド５１８６を参照）、チャンバＡは、送達バストークン５２２３を取得し、送達ストローク５２２５を開始する。これは、チャンバが送達バストークンを所有している間、チャンバＡ圧力トレース５１３３の正圧によって示される。チャンバＡは、送達バストークンを保持し５２２３、例としてのグラフ５１９９の残りに対して送達ストロークを行い続ける。
【０９１３】
ここで主に図１９７を参照すると、ストローク開始トークンおよび体積測定トークンを用いる圧送同期をグラフによって示す例としてのグラフ５２２７が示されている。これらのトークンの所有権ステータスは、それぞれＳＳトークンフィールド５１８６およびストローク開始チェックフィールド５１８８に示されている。例としてのグラフ５２２７に示す同期方式は、体積測定トークンおよびストローク開始トークンを採用して、別の体積測定の臨界期間中のチャンバ内における大きい圧力スイングを防止する。さらに、グラフ５２２７に示す同期方式例は、充填バストークンおよび送達バストークンを使用し、それらの所有権は、それぞれ充填バスフィールド５１８０および送達バスフィールド５１８２において識別される。例としてのグラフ５２２７は、圧送手順が完了し、圧送が停止したときに同期方式がいかに動作することができるかを示す。圧送が停止する前の最終ストロークを、終端ストロークと呼ぶことができる。こうしたシナリオは、たとえば、目標体積が圧送宛先に送達されたときに発生する可能性がある。例の目的で、グラフ５２２７は、チャンバＡが（チャンバＡ圧力トレース５１３３によって示すように）送達ストロークを行っており、チャンバＢが（チャンバＢ圧力トレース５１３５に対して示すように）充填ストロークを行っている状態で開始する。例としてのグラフ５２２７において、コントローラは、チャンバＡからの現送達ストローク中に、目標体積に達成することを認識している。
【０９１４】
図示するように、チャンバＢは、充填ストローク５２２９を完了すると、ＦＭＳまたは体積測定トークン５２３１を取得することができる。実施形態例では、チャンバＢは、チャンバ圧力を周囲圧力の範囲内にする任意選択的な通気５２３３を行う前に、ＦＭＳまたは体積測定トークンを取得する５２３１。例としてのグラフ５２２７の充填バスフィールド５１８０に示すように、チャンバＢは、充填ストロークを完了した５２２９後、期間５２３５にわたって充填バストークンを保持する。チャンバＢに対する圧力トレース５１３３によって示すように、例としての期間５２３５は、チャンバＢの圧力が周囲圧力の近くまたはその範囲内に通気されるのに十分である。チャンバＢは、十分に通気されると、充填バストークン５２３７を解放することができる。チャンバＢの体積測定は、図１９２および図１９４に関連して上述した体積測定と同様であり得る。チャンバＢは、その体積測定を終了する５２３９と、圧送動作を停止し、所有するいかなるトークンも解放し、コントローラが圧送を再開するように命令するのを待機することができる。
【０９１５】
チャンバＡは、その送達ストロークを続け、目標体積が圧送宛先に送達されるまで、送達バストークンを保持する（送達バストークンフィールド５１８０を参照）。例としてのグラフ５２２７において、コントローラは、目標体積に達したことを示す、送達ストローク中に維持される送達済み体積推定値に基づいて、送達ストロークを停止するように命令する５２４１。こうした体積推定値については、本明細書の別の場所に記載されている（たとえば、図１１４〜図１２１を参照）。他の実施形態では、コントローラは、単にストロークが終了するのを可能にすることができる。
【０９１６】
送達体積推定値が、目標送達体積に達したことを示す場合、チャンバからの送達ストロークは終了することができる５２４３。この時点で、チャンバは、ＦＭＳトークン５２４５を取得し、ポンピングチャンバ内に引き込まれた体積の量を測定することができる。チャンバＡはまた、いくつかの実施形態では、この時点で送達バストークンもまた解放することができる。例としてのグラフ５２２７の送達バスフィールド５１８２に示すように、チャンバＡは、送達ストローク５２４３を完了した後、期間５２４７にわたって送達バストークンを保持する。チャンバＡに対する圧力トレース５１３３によって示すように、例としての期間５２４７は、チャンバＡの圧力が周囲圧力の近くまで低下するのに十分である。任意選択的に、体積測定のために再加圧される前に、期間５２４７の間、周囲圧力に向かってチャンバを通気することができる。この通気手順により、正圧リザーバポンプの仕事量が増大する可能性があるが、それは、ポンピングチャンバおよびその出口弁に存在する可能性があるいかなる背圧も解放するという利益のために行う。そして、チャンバＡにおいて体積測定５２４９を行うことができ、この測定が完了すると、チャンバは、圧送動作を停止し、所有するトークンを解放し、コントローラが圧送を再開するように命令するのを待機することができる。
【０９１７】
ここで主に図１９８および図１９９を参照すると、２つの例としてのグラフ５１７８（図１９８）および５２５１（図１９９）が示されている。例としてのグラフ５１７８は、圧送チャンバの圧力（ｋＰａ）とともに、複数のポンプストロークにわたる複数のリソースおよびトークンの所有権ステータスを詳述する。複数の圧送ストロークは、空のポンピングチャンバに対して行われる（図１９５に関して記載した）開始ストローク、送達および充填移行（図１９６に関連して記載した充填移行）、および（図１９７に示す）目標体積が送達されるときに行われる終端ストロークを含む。
【０９１８】
具体的には、例としてのグラフ５１７８は、充填バスフィールド５１８０、送達バスフィールド５１８２、ＦＭＳトークンフィールド５１８４、およびＳＳトークンフィールド５１８６を示し、これらのリソースまたはトークンの各々が所定のチャンバによって所有されるときを示す。グラフ５１７８はまた、各ポンピングチャンバがストローク開始チェックを行うときを示すストローク開始チェックフィールド５１８８も有する。例示の目的で、図１９９に示すグラフ５１７８は、２つのポンピングチャンバを備えたポンピングカセットに対するものであり、このプロセスは、複数のダイヤフラムポンプを備えたカセットに同様に一般化することができる。ポンピングチャンバＡの圧力は、グラフ５１７８の上部において線５１９０によって示されている。ポンピングチャンバＢの圧力は、グラフ５１７８の下部において線５１９２によって示されている。例としてのグラフ５１７８において、ヒータバッグから患者に流体を圧送ポンピングチャンバがプロットされている。ポンピングチャンバを識別することを可能にするために、ポンプチャンバＢによるトークン所有を示すグラフの要素は、ポンプチャンバＡに関連づけられたものより太い線で示されている。
【０９１９】
図１９９に示すグラフ５２５１は、図１９８に示すものと同じであるが、圧力トレース（線５１９０および５１９２）が互いに重なっているという点が異なる。以下の説明は、グラフ５１７８（図１９８）を直接参照するが、その説明は、グラフ５１７８（図１９８）および５２５１（図１９９）の両方に適用される。グラフ５２５１（図１９９）で使用する参照信号は、図１９８に関連して使用し記載したものと同じである。
【０９２０】
グラフまたはプロット５１７８は、両ポンプチャンバが、初期ＦＭＳ測定がいずれかに対して行われる前に空の状態で開始する。プロット５１７８のこの部分は、「圧送開始」と表記された破線ボックスによって示す。複数の開始ストロークを詳述する例としてのグラフについては、図１９５に関連して詳細に記載している。図示するように、ポンプチャンバＡは、ＦＭＳ測定を行うことによって開始する。図示するように、チャンバは、ＦＭＳ測定を行っている間にＦＭＳトークンを制御する。チャンバＡがＦＭＳトークンの所有権を有するため、チャンバＢは、ＦＭＳ測定を行うために待機しなければならない。図示するように、チャンバＡは、ＦＭＳ測定の一部に対してＳＳトークンの所有権を取得する。例としてのプロット５１７８において、この部分は、ＦＭＳ測定の平衡期間を含む。完了すると、チャンバＡはＦＭＳトークンを解放し、ＦＭＳトークンは、その後、チャンバＢによって所有または取得され、チャンバＢは、それ自体のＦＭＳ測定を行う。
【０９２１】
チャンバＢがＦＭＳを行っている間、ただしチャンバＢがＳＳトークンの所有権を取得する前、チャンバＡは、ＳＳＣフィールド５１８８に示すようにストローク開始チェックを行う。ストローク開始トークンが利用可能であるため、チャンバＡは充填ストロークを開始する。この充填ストロークは、ストローク開始トークンがチャンバＢによって保持された後に続けることができる。充填バスフィールド５１８０に示すように、チャンバＡは、充填リソースまたはトークンの所有権を取得し、その充填ストロークを終了するまで充填バスの所有権を保持する。
【０９２２】
チャンバＢは、そのＦＭＳ測定を完了すると、充填ストロークを開始する用意ができている。しかしながら、チャンバＢは、充填トークンが利用不可能であるため、充填ストロークを開始することができない。チャンバＢは、「充填移行」と表記された破線ボックスに示すように、充填ストロークを開始するためにチャンバＡによって充填リソースが解放されるまで、待機しなければならない。充填移行例については、図１９６に関して詳細に上述している。充填バスが利用可能となるとすぐに、チャンバＢは、ストローク開始チェックを行い、充填トークンの所有権を取得し、その充填ストロークを開始する。チャンバＡは、この充填ストロークが行われている間、ＦＭＳ測定を行う。ＦＭＳ測定を完了した後、チャンバは、送達ストロークにおいて充填されたチャンバ体積を送達する用意ができている。チャンバＢがその充填ストロークを依然として行っている間、チャンバＡは、ストローク開始チェックを行い、送達バスフィールド５１８２に示すように送達トークンの所有権を取得し、送達ストロークを開始する。
【０９２３】
チャンバＢは、その充填ストロークを終了し、ＦＭＳ測定を行って充填された体積を求めた後、送達ストロークを開始する用意ができている。しかしながら、チャンバＢは、送達トークンが利用可能でないため、送達ストロークを開始することができない。チャンバＢは、送達ストロークを開始するためにチャンバＡによって送達トークンが解放されるまで待機しなければならない。送達トークンが利用可能となるとすぐに、チャンバＢは、ストローク開始チェックを行い、送達トークの所有権を取得し、その送達ストロークを開始する。この交互圧送プロセスは、所望の体積の流体を移動させるために必要な長さ続くことができる。いくつかの実施形態では、ユーザは、（たとえば、ユーザインタフェースを通して）サイクラとの対話と介してこのプロセスを同様に停止または一時停止することができる。
【０９２４】
図示するように、図１９８に示す圧送同期方式は、いかなる流体圧送も発生していない時間の長さを低減させる役割を果たすため、効率的である。送達バスフィールド５１８２に示すように、第１送達ストロークが開始した後、流体をポンプからその宛先に送達する送達バスが占有されていない時間が比較的わずかである。さらに、これは、各ＦＭＳ測定の規定された部分の間に、大きい圧力スイングを回避すると同時に、達成される。
【０９２５】
上述したように、所望の体積の流体が移動すると、またはユーザが圧送を一時停止するかまたは停止すると、圧送動作は終了することができる。例としてのプロット５１７８において、これは、「圧送停止」と表記された破線ボックスに示されている。圧送手順の終端ストロークを詳述するグラフ例については、図１９７に関して詳細に記載している。チャンバは、それらの現圧送ストロークを終了すると、ＦＭＳ測定を行い、次のストロークに対してトークンを取得するように試みない。いくつかの実施形態では、チャンバは、それらの現ストロークが完了するまで、圧送を停止することができる。たとえば、チャンバは、ストロークの進行にわたって送達される体積を瞬時に推定することができる。所望の量の体積または目標体積が移動すると、ＦＭＳを行うことができ、圧送動作を停止することができる。
【０９２６】
別法として、移動した流体の体積が所望の体積に近くなると、チャンバは、ＦＭＳ測定値が取得された後に部分ストロークを行うことができる。たとえば、サイクラによって流れが停止する前の短い期間、チャンバを、圧力源に接続するかまたは圧送圧力で維持することができる。そして、ＦＭＳ測定を行うことができる。短い期間は、実質的にフルストローク容積を具現化するために必要である時間の一部であり得る。したがって、目標体積に達するまで、複数の部分ストロークとそれに続くＦＭＳ測定を行うことができる。
組込み正圧リザーバおよび負圧リザーバ
図２００は、装置用のハウジングまたは筐体４２００の一部の底面、正面、左斜視図例を示す。この実施形態では、ハウジング部分は装置のハウジングの底部を含む。装置は、いくつかの実施形態では、腹膜透析サイクラまたは他の透析機であり得る。装置は、血液透析機、心肺バイパス機、または機械または装置のさまざまな動作に対して正圧リザーバまたは負圧リザーバが必要である任意の流体送達機であり得る。圧力リザーバは、装置のハウジングの一部としてモールディングすることができ、空間のあり得る節約を可能にし、装置がより小さい設置場所を占有するのを可能にし、これは、携帯型装置に対して特に有利である。図示するように、ハウジング部分４２００は、多目的構成要素として形成される。すなわち、ハウジング部分４２００は、装置の構成要素を封入する構造としての役割を果たすことができるだけでなく、装置の構成要素または構成要素の一部を含むように構造化することができる。これらの構成要素または構成要素の一部は、ハウジング部分４２００構造の組込み、一体化部分であり得る。たとえば、ハウジング部分４２００は、圧力タンク、リザーバもしくは容器、手持ちもしくは把持構造、さまざまなベイ、コンパートメントおよび／または構成要素保持機構等を含むかまたはその一部を含むように、形成することができる。
【０９２７】
ハウジング部分４２００は、任意の好適な方法で形成することができる。具体的な実施形態では、ハウジング部分４２００は、射出成形することができる。こうした実施形態では、ハウジング部分４２００に対する型（図示せず）は、ハウジング部分４２００の一部として含まれる各所望の構成要素または各所望の構成要素の一部を形成するような形状とすることができる。ハウジング部分４２００はまた、ＲＩＭ成形し、圧縮成形し、３Ｄ印刷し、材料添加プロセスで作製し、ソリッドストックから機械加工し、真空もしくは圧力成形することも可能である。さらに、いくつかの実施形態では、ハウジング部分４２００は、Ｎｏｒｙｌ等の構造フォームから構成することができる。
【０９２８】
図２００に示す実施形態例に示すように、ハウジング部分４２００は、圧力リザーバ４２０１の一部を含む。完全に組み立てられると、封止部材または封止アセンブリ４２０４（図２０１を参照）が、圧力リザーバ４２０１の一部を覆い、圧力リザーバ４２０１を完成することができる。実施形態例では、ハウジング部分４２００は、単一圧力リザーバ４２０１の一部を含む。他の実施形態では、ハウジング部分４２００は、任意の好適な数の圧力リザーバを可能にするように構成することができる。さまざな実施形態では、ハウジング部分４２００は、ハウジング部分４２０２の任意の好適な位置に圧力リザーバ４２０１を配置することができるように形成することができる。装置が完全に組み立てられると筐体内に収容される他の構成用途に関連するあらゆる空間要件または要求に対応する位置に、圧力リザーバ４２０１を配置することが望ましい場合がある。
【０９２９】
図示するように、圧力リザーバ４２０１の一部は、例としてのハウジング部分４２００の底面内に凹状に設けられている。他の実施形態では、圧力リザーバ４２０１の一部は、たとえば、ハウジング部分４２００の表面から部分的にまたは全体的に盛り上がっている場合がある。さらに、ハウジング部分４２００の一部として形成される圧力リザーバ４２００の一部は、空間効率が高いような形状または寸法とすることができる。実施形態例では、圧力リザーバ４２０１は、およそ矩形の寸法を有している。さまざまな実施形態では、圧力リザーバは丸いか、または、圧力リザーバ４２０１の構造の頑強性を向上させるようにより劇的に丸い縁を含むことができる。これは、たとえば、圧力リザーバ４２０１が比較的高いかまたは低い圧力を収容するように意図されている場合、または圧力リザーバ４２０１が物理的応力、衝撃等を受ける可能性がある場合に望ましい場合がある。さらに、いくつかの実施形態では、圧力リザーバ４２０１構造は、限定されないが、支柱、丸天井、控え壁、逆控え壁、リブ等、１つまたは複数の支持構造を含むように形成することができる。
【０９３０】
図２００に示す例としての圧力リザーバ４２０１は、ポート４２０５を含む。ポート４２０５は、ハウジング部分４２００の壁を通して延在する空隙であり得る。ポート４２０５は、圧力リザーバ４２０１からの流体連通を可能にすることができる。さまざまな実施形態において、ハウジング部分４２００の上側においてポート４２０５に管（図示せず）を（永久的にまたは継手により）封止することができる。したがって、圧力リザーバ４２０１は、液圧系統または空気圧系統のための圧力源として使用することができる。さらに、圧力リザーバ４２０１の圧力を調整するように、圧力リザーバ４２０１内外に流体を圧送することができる。いくつかの実施形態では、ポート４２０５を使用して、圧力リザーバ４２０１の圧力を（たとえば、ポンプを使用して）調整し、かつ空気圧系統または液圧系統の構成要素の所望の圧力で流体を提供することができる。いくつかの実施形態では、圧力リザーバは、２つのポート４２０５を含むことができる。一方のポート４２０５は、圧力調整／維持に使用することができ、他方は、空気圧系統の構成要素に所望の圧力で流体を提供するために使用することができる。圧力リザーバ４２０１を空気圧系統の所望の構成要素と連通させるために必要な管の量および／または管の経路設定を最小限にするように、ポート４２０５を配置することができる。たとえば、いくつかの実施形態では、ポート４２０５は、装置が完全に組み立てられたときに液圧式マニホールドまたは空気圧式マニホールドに空間的に近接するかまたは隣接するように、配置することができる。
【０９３１】
ここで図２０１もまた参照すると、図２００に示す例としてのハウジング部分４２００の別の底面、正面、左斜視図が示されている。図示するように、ハウジング部分４２００は、組立状態にあり、ハウジング４２００に封止部材４２０３が取り付けられて、圧力リザーバ４２０１を完成している。図示するように、封止部材４２０３は、実施形態例では、カバープレートとして示されている。他の実施形態では、封止部材４２０３は異なり得る。
【０９３２】
ハウジング部分４２００に封止部材４２０３をあらゆる好適な方法で取り付けることができる。いくつかの実施形態では、封止部材４２０３は、ハウジング部分４２００に取外し可能に取り付けることができ、またはハウジング部分４２００に永久的に取り付けることができる。いくつかの実施形態では、１つまたは複数の好適な締結具を用いて封止部材４２０３を取り付けることができる。こうした実施形態では、封止部材とハウジング部分４２００との間にガスケット（図示せず）を配置することができる。こうした実施形態では、ガスケットは、種々の好適なガスケットのうちの任意のものであり得る。たとえば、ガスケットは、平形ガスケット、フォームインプレース（ｆｏｒｍ−ｉｎ−ｐｌａｃｅ）ガスケット、またはハウジング部分と封止部材との間の接触面に沿うように設計されたスケルトン（ｓｋｅｌｅｔａｌ）ガスケットであり得る。ガスケットは、エラストマ材料、または、ハウジング部分の壁と封止部材との間に流体シールを形成するのに好適な他の圧縮性材料を含むことができる。ガスケットが含まれる実施形態では、封止部材４２０３は、ガスケットを保持しかつ圧縮する役割を果たすとともにシールを形成するのに役立つ１つまたは複数のリブ機構を含むことができる。さらに、ハウジング部分４２００に、封止部材４２０３の１つまたは複数のリブと協働することができる、凹部またはチャネル等の協働する機構を含めることができる。別法として、いくつかの実施形態では、ハウジング部分４２００にリブを含めることができる。こうした実施形態では、封止部材に、溝またはチャネル等の協働する機構を含めることができる。さまざまな実施形態では、ガスケットの代わりにＯリングを用いることができる。封止部材４２０３を取り外し可能にすることは、装置のモジュール性を向上させることができるため、望ましい場合がある。すなわち、封止部材４２０３に障害が生じた場合に、封止部材４２０３を取り外して交換することができる。したがって、ハウジング部分４２００全体を廃棄する必要がない。
【０９３３】
いくつかの実施形態では、封止部材４２０３をハウジング部分４２００に接着剤または糊を介して取り付けることができる。いくつかの実施形態では、溶剤結合を用いることができる。いくつかの実施形態では、超音波溶接を介してハウジング部分４２００に封止部材４２０３を取り付けることができる。こうした実施形態では、ハウジング部分４２００および封止部材４２０３に使用される一方または両方の材料は、容易に超音波溶接されることが望ましい場合がある。いくつかの実施形態では、振動溶接、ホットプレート溶接またはレーザ溶接を用いて、ハウジング部分４２００に封止部材４２０３を取り付けることができる。レーザ溶接実施形態では、封止部材４２０３は、好ましくは、使用されるレーザの波長において光学的に透明である。ハウジング部分４２００は、好ましくは、レーザの波長に対して吸収性である。別法として、レーザ溶接の前に、封止部材４２０３とハウジング部分４２００との間に、レーザ波長に対して吸収性である材料を配置することができる。そして、この材料は、レーザによって溶融すると封止部材４２０３およびハウジング部分４２００を合わせて溶接する役割を果たすことができる。いくつかの実施形態では、ハウジング部分４２００に封止部材４２０３をオーバモールドすることができる。いくつかの実施形態では、ハウジング部分４２００の適所に封止部材４２０３をスナップフィットまたは圧入することができる。こうした実施形態では、ガスケットを使用することができる。
【０９３４】
いくつかの実施形態では、封止部材４２０３は、堅いかまたは弾性率の高い材料から作製することができる。別法としてまたはさらに、封止部材４２０３は、圧力リザーバ４２０１がその最大または最小圧力にあるときに著しく変形しないように好適に厚い場合がある。封止部材２４０３は、アルミニウムまたは強化プラスチック材料から構成することができる。いくつかの実施形態では、封止部材４２０３は、不透明部分の上にオーバモールドされた透明な窓部分を含むことができる。別法として、封止部材４２０３全体を透明な材料から作製することができる。
【０９３５】
図２０２は、ハウジング部分４２００の具体的な例の別の底面、正面、左側斜視図を示す。図示するように、ハウジング部分４２００は、複数の圧力リザーバ区画４２０２ａ、４２０２ｂを含む。（圧力リザーバ区画４２０２ａおよび４２０２ｂは、別法として、デュアル圧力リザーバ実施形態では、単に２つの別個の圧力リザーバ４２０４ａおよび４２０４ｂとして示すことができる。）この例では、デュアル圧力リザーバは、ハウジング部分４２００の一体構成要素として形成され、デュアル圧力リザーバは、正に加圧された空気を貯蔵する第１区画と負に加圧された空気を貯蔵する第２区画とを備え、２つの区画は、仕切り壁４２０４によって互いに隔離されている。他の実施形態では、圧力リザーバ区画は、２つの異なる正圧の空気、または２つの異なる負圧の空気を貯蔵するように構成することができる。他の実施形態では、３つ以上の区画がある場合があり、各々、異なる圧力、すなわち正圧または負圧で空気または別の気体を貯蔵するように構成される。実施形態例では、圧力リザーバ区画４２０２ａ、４２０２ｂは、バッフルまたは仕切り４２０４によって互いに分離されるかまたは隔離されている。実施形態例では、仕切り４２０４は、ハウジング部分４２００の一体部として形成される。この例では、仕切り４２０４は、圧力リザーバ区画４２０２ａ、４２０２ｂが実質的に等しい容積であり、実質的に同じ全体形状を有するように配置されるが、それらは、各圧力リザーバに対する装置の動作要件に応じて異なるサイズまたは形状であり得る。
【０９３６】
仕切り４２０４は、圧力リザーバ区画４２０２ａ、４２０２ｂの壁の強度を増大させるのに役立つことができる。実施形態例では、仕切り４２０４は、ハウジング部分２４００の底面に対して概して垂直な方向に延在するおよそ平面の突起である。他の実施形態では、仕切り４２０４は、圧力リザーバの剛性または頑強性を増大させるのに役立つように湾曲部または曲がり部を含むことができる。他の実施形態では、仕切り４２０４は、より多くの圧力リザーバを画定するのに役立つことができる。たとえば、いくつかの実施形態では、仕切り４２０４は、「Ｘ」または「Ｙ」の形状をとることができる。
【０９３７】
図示するように、図２０２の実施形態例は、複数の支持部材または補強材４２０６をさらに含む。支持部材または補強材４２０６は、ハウジング部分４２００の一体部分として形成することができる。他の実施形態では、異なる数の支持部材４２０６を含めることができる。実施形態例では、支持部材４２０６はリブとして示されている。上述したように、支持部材４２０６の他の変形を使用することができる。図示するように、支持部材４２０６は、圧力リザーバ４２０２ａ、４２０２ｂの側壁または周囲壁から仕切り４２０４までわたることができる。他の実施形態、特にリブではない支持部材４２０６を含む実施形態では、支持部材４２０６は、圧力リザーバ４２０２ａ、４２０２ｂの側壁と仕切り４２０４との間の距離全体を延在しない場合がある。支持部材４２０６は、実質的に平面である場合があり、ハウジング部分４２００の底面に対して概して垂直な方向に延在することができる。支持部材４２０６は、限定されないが以下を含む複数の機能を提供することができる。すなわち、圧力リザーバの剛性を増大させること、仕切り２４０４の剛性を増大させること、圧力下で圧力リザーバの壁または周囲壁が曲がらないようにすること、および圧力リザーバが圧力下にあるときにガスケットが変位しないようにすることである。補強材は、形状が平面である必要はなく、たとえば、リザーバ区画の側壁または周囲壁から対向する仕切り壁まで延在する棒形状であり得る。
【０９３８】
実施形態例では、支持部材４２０６は、対向する側または各支持部材４２０６における容積の間の流体連通を可能にするように構造化される。実施形態例では、支持部材４２０６は、仕切り４２０４の底部まで延在しない。これは、各支持部材４２０６の各側の容積が支持部材４２０６の反対側の容積と流体連通することを確実にするように行うことができる。いくつかの実施形態では、支持部材４２０６の一部は、仕切り２４０４の底面まで延在し、かつそれと実質的に同じ高さであり得る。他の実施形態では、支持部材４２０６は、支持部材４２０６の反対側の容積の間の流体連通を可能にする切取り部または開口部を含むことができる。実施形態例では、ハウジング部分４２００の一部としてリップまたは棚状部４２０８も示されている。棚状部４２０８は、実施形態例では、圧力リザーバ４２０２ａ、４２０２ｂの一部を包囲する。棚状部４２０８は、封止部材に対する取付面としての役割を果たすことができる。実施形態例では、棚状部４２０８に複数のねじ穴が含まれる。組み立てられると、こうした孔に締結具をねじ込んで、ハウジング部４２００に封止部材を結合することができる。または仕切り４２０４は、同じ目的で１つまたは複数のねじ穴を含むことができる。こうした実施形態では、図示するように、仕切り４２０４は、こうしたねじ穴の付近で厚化することができる。
【０９３９】
棚状部４２０８の外周部に沿って、隆起部４２０９を含めることができる。隆起部は、ハウジング部分４２００の底面に対して実質的に垂直な方向にハウジング部分４２００から突出する。隆起部４２０９は、組立中、封止部材の位置を決めるのに役立つような役割を果たすことができる。封止部材が取外し可能でない実施形態では、隆起部４２０９の表面に封止部材を接着、接合、溶接等を行うことができる。隆起部４２０９は、封止部材の厚さと実質的に同じかまたはそれより大きい高さを有することが望ましい場合がある。
【０９４０】
図２０３は、図２０２に示す例としてのハウジング部分４２００の組み立てられた、底面、正面、左斜視図を示す。図示するように、封止部材４２０７は、複数の締結具を介してハウジング部分４２００に結合されている。実施形態例では、封止部材４２０７はカバープレートである。上述したように、いくつかの実施形態では、圧力リザーバの周囲にシールを形成するのに役立つように、封止部材とハウジング部分４２００との間にガスケット、Ｏリング等を取り込むことができる。
【０９４１】
ここで図２０２および図２０４の両方を参照すると、各圧力リザーバ４２０２ａ、４２０２ｂは、１つまたは複数のポート４２１０ａ、４２１０ｂを含むことができる。ポート４２１０ａ、４２１０ｂは、実施形態例では、ハウジング部分４２００の厚さ全体を通して延在する空隙である。ポート４２１０ａ、４２１０ｂにより、圧力リザーバ４２０２ａ、４２０２ｂを出入りする流体連通を可能にすることができる。さまざまな実施形態では、ハウジング部分４２００の上側において、ポート４２０５に管（図示せず）を永久的に封止するかまたは可逆的に結合することができる。図２０２および図２０３に示すハウジング部分４２００の上面図を図２０５に示す。図示するように、こうした管の取付を容易にするように、取付機構４２１１（たとえば、ニップル）を含めることができる。こうした機構はまた、ハウジング部分４２００と一体的に形成することも可能である。実施形態例では、取付機構４２１１は、およそ円筒状または切頭円錐形である。他の実施形態では、取付機構４２１１は、かえし付き中空突起であり得る。また図２０５に示すように、各ポート４２１０ａ、４２１０ｂに、それが接続されるチャンバまたはリザーバ４２０２ａ、４２０２ｂを示すしるしを関連づけることができる。実施形態例では、正圧リザーバおよびそれに対する負圧リザーバを示すために「＋」および「−」が含められる。いくつかの実施形態では、しるしは、高圧チャンバまたはリザーバへの接続およびそれに対する低圧リザーバへの接続を示すために、「高」および「低」を示すことができる。
【０９４２】
管が取付機構４２１１に取り付けられた状態で、圧力リザーバ４２０２ａ、４２０２ｂを、空気圧系統または液圧系統用の圧力源として使用することができる。さらに、圧力リザーバ４２０２ａ、４２０２ｂの圧力を調整するように、圧力リザーバ４２０２ａ、４２０２ｂ内外に流体を圧送することができる。いくつかの実施形態では、同じポート４２１０ａ、４２１０ｂを使用して、各圧力リザーバ４２０２ａ、４２０２ｂの圧力を（たとえば、ポンプを使用して）調整するとともに、空気圧系統または液圧系統の構成要素に所望の圧力で流体を提供することができる。いくつかの実施形態では、圧力リザーバは、２つのポートを含むことができる。一方のポートは、圧力調整／維持に使用することができ、他方は、空気圧系統または液圧系統の構成要素に所望の圧力で流体を提供するために使用することができる。ポート４２１０ａ、４２１０ｂは、圧力リザーバ４２０２ａ、４２０２ｂを空気圧系統の所望の構成要素と連通させるために必要な管の量および／または管の経路設定を最小限にするように配置することができる。たとえば、いくつかの実施形態では、ポート４２１０ａ、４２１０ｂは、空気圧マニホールドまたは液圧マニホールドと空間的に近接するかまたは連続するように配置することができる。
【０９４３】
いくつかの実施形態では、装置の他の構成要素を、ハウジングまたはハウジング部分４２００を一体的に形成することができる。図示するように、図２０２における実施形態例では、手掛け４２１４ａ、４２１４ｂがハウジング部分４２００の一体部分として含まれる。手掛け４２１４ａ、４２１４ｂは、ハウジング部分４２００の底面に凹状に形成されている。手掛け４２１４ａ、４２１４ｂは、装置を支持するのに役立つことができる。さらに、１つまたは複数の格納コンパートメント４２１２を、ハウジング部分４２００の一体部分として形成することができる。こうした格納コンパートメント４２１２は、たとえば、装置に電力を供給するように使用することができるオンボード電源（たとえば、バッテリ）を収容するために使用することができる。ここで図２０３も参照すると、格納コンパートメント内に格納された任意のものを保持するために格納コンパートメント４２１２の上にカバー４２１３を結合することができる。いくつかの実施形態では、格納コンパートメント４２１２は、組み立てられた装置の内部にアクセスできるようにする空隙４２１５（図２０４を参照）等を有することができる。
【０９４４】
図２０５に示すハウジング部分４２００の上面、正面、右斜視図を参照すると、ハウジング部分４２００と一体的に形成された複数の追加の機構が示されている。たとえば、ポンプ保持機構４２２０が、ハウジング部分４２００の一体形成部分として示されている。ポンプ保持機構４２２０は、実施形態例では、ハウジング部分４２００の上面に対して実質的に垂直な角度でハウジング部分４２００の上面から延在する、四方が壁のおよそ矩形の構造である。ポンプ保持機構４２２０は、装置のポンプ構成要素を保持機構４２２０内に格納することができるような寸法とすることができる。いくつかの実施形態では、ポンプ保持機構４２２０を、フォーム、弾性材料および／または消音材料で裏打ちすることができる。これは、ポンプ構成要素を運転するときに発生するノイズを低減させるのに役立つことができる。
【０９４５】
図２０５における実施形態例には、マニホールド保持機構４２２２も示す。図示するように、マニホールド保持機構４２２２は、ハウジング部分４２００の一体形成部分である。マニホールド保持機構４２２２は、ハウジング部分４２００の上面に対して実質的に垂直な角度でハウジング部分４２００の上面から延在する、四方が壁のおよそ矩形の構造である。マニホールド保持機構４２２２は、装置用のマニホールドをマニホールド保持機構４２２２の壁内に配置することができるような寸法とすることができる。また、図示するように、マニホールド保持機構４２２２は、複数のオーガナイザ機構４２２４を含む。これらのオーガナイザ機構４２２４は、マニホールドとの間の管を整理して適所に保持するのに役立つような役割を果たすことができる。実施形態例では、オーガナイザ機構４２２４は、マニホールド保持機構４２２２の上縁に凹状に形成されている。
【０９４６】
図２０６は、圧力リザーバの容積を封止するようにハウジング部分に取り付けることができる、封止部材、カバープレートまたは蓋４２３０の底面斜視図を示す。図示するように、封止部材、カバープレートまたは蓋４２３０は、１つまたは複数の支持部材または補強材４２３２を含むことができる。図８４における具体的な実施形態例では、６つの支持部材または補強材４２３２がある。実施形態例では、支持部材４２３２は、リブとして示されている。図示するように、封止部材４２３０の中間または中心面に沿って支持部材の間に間隙がある。この間隙は、図２０２の仕切り４２０４等の仕切りが支持部材４２３２の間に嵌まることができるようなサイズとすることができる。カバープレートが単一圧力リザーバ用である実施形態では、こうした間隙を含める必要はない。支持部材４２３２は、封止部材４２３０に対して強度または剛性を提供するのに役立つことができる。さらに、支持部材４２３２は、圧力下にあるときに圧力リザーバの壁が変形しないようにすることができる。たとえば、支持部材４２３２は、圧力リザーバが負圧下にあるときに圧力リザーバの側壁が曲がらないようにすることができる。いくつかの実施形態では、支持部材４２３２は、少なくとも１つのあり継ぎ機構を含むことができる。こうした機構は、たとえば、支持部材４２３２の側縁に沿って位置することができ、圧力リザーバの一部として含まれる協働するあり継ぎ機構に挿入することができる。したがって、あり継ぎ機構は、たとえば、圧力リザーバが正圧下にあるときに圧力リザーバの側壁が外側に曲がらないようにする役割を果たすことができる。いくつかの実施形態では、溶剤結合、超音波、化学もしくはレーザ溶接、または他の任意の好適な手段を介して、圧力リザーバおよび／または仕切りの壁に指示部材４２３２を取り付けることができる。図示するように、支持部材４２３２は、封止部材４２３０の縁部までは延在していない。これにより、封止部材４２３０は、図２０２に示す棚状部４２０８等のハウジング部分の棚状部の上に着座することができる。
【０９４７】
さらに、いくつかの実施形態では、支持部材は、組立中に圧力リザーバ内に配置することができる独立型構成要素として含めることができる。こうした実施形態では、組立中に圧力リザーバの表面に支持部材を取り付けることができる。
【０９４８】
いくつかの実施形態では、圧力リザーバが同心であるように圧力リザーバを配置することが望ましい場合がある。１つの包囲された圧力リザーバは、別の包囲する圧力リザーバの設置場所内にあり得る。さまざまな実施形態では、圧力リザーバは、別の設置場所内にあり得るが、必ずしも同心ではない。圧力リザーバは、実質的に等しい容積である場合もあればそうでない場合もある。さらに、いくつかの実施形態では、圧力リザーバを異なる寸法とすることができる。たとえば、一方の圧力リザーバは比較的浅くかつ広い場合があり、他方のリザーバは比較的薄くかつ深い場合があるが、両リザーバは実質的に等しい容積を有することができる。
【０９４９】
こうした圧力リザーバは、完全に組み立てられたときにリザーバを互いから流体的に隔離する仕切りによって分離することができる。仕切りは、任意の種々の閉鎖形状の形態をとることができる。圧力リザーバの容積を封止するために、封止部材、いくつかの実施形態では、ガスケットおよび／またはＯリングを使用することも可能である。封止部材はまた、圧力リザーバの１つまたは複数の壁を画定することも可能である。
【０９５０】
こうした圧力リザーバを異なる圧力（たとえば、正圧および負圧）に加圧することができる。包囲する圧力リザーバは負圧で維持することができ、包囲される圧力リザーバは正圧で維持することができる。さらに、包囲する圧力リザーバの上にある封止部材の部分の表面積は、包囲される圧力リザーバの表面積より大きい可能性がある。したがって、包囲する圧力リザーバ内の負圧は、封止部材を圧力リザーバと封止関係になるように吸引する役割を果たすことができる。
【０９５１】
図２０７は、複数の同心圧力リザーバ４２４２、４２４４の部分を含むハウジング構造４２４０の実施形態の底面斜視図を示す。例としての構造４２４０は、本技術分野において既知である任意の好適な方法で形成することができる。具体的な実施形態では、こうした構造４２４０は、射出成形、ＲＩＭ成形、圧縮成形、３Ｄ印刷、材料添加プロセスでの作製、ソリッドストックからの機械加工、真空または圧力成形等を施すことができる。さらに、いくつかの実施形態では、構造４２４０は、Ｎｏｒｙｌ等の構造フォームから構築することができる。上述したように、いくつかの実施形態では、筐体の一体形成部分または筐体の一部として構造を含めることができる。完全に組み立てられると、カバープレート等の封止部材または封止アセンブリが、圧力リザーバ４２４２、４２４４を完全に封止するように圧力リザーバ４２４２、４２４４の開放部分を覆うことができる。こうした封止部材を上述したように取り付けることができる。
【０９５２】
実施形態例では、圧力リザーバ４２４２、４２４４は、同心状に配置される。一方の圧力リザーバ４２４４は、圧力リザーバ４２４２の他方の設置場所内に配置される。圧力リザーバ４２４２、４２４４は、実施形態例では、およそ矩形の設置場所を有する。他の実施形態では、圧力リザーバ４２４２、４２４４は、他の任意の好適な形状をとることができる。いくつかの実施形態では、圧力リザーバ４２４２、４２４４は、構造４２４０の頑強性を増大させるように丸い、半球状等であり得る。複数の圧力リザーバを、一方を他方の中に同心状に配置することができ、各内部リザーバは、それをその隣接する外部リザーバから分離する仕切り壁を有している。また、さまざまな実施形態では、圧力リザーバは、構造４２４０の頑強性を増大させる支持部材を含むことができる。支持部材を含む実施形態では、支持部材は、限定されないが本明細書に記載するもの等、任意の好適なさまざまな支持部材であり得る。
【０９５３】
２つの圧力リザーバ４２４２、４２４４の間に、仕切り４２４６が含まれる。仕切り４２４６は、封止部材またはカバープレートが適所にあるときに２つの圧力リザーバ４２４２、４２４４を流体的に隔離する役割を果たす。図示するように、仕切り４２４６は、構造４２４０の底面に対して実質的に垂直な方向に延在する壁状突起であり得る。実施形態例では、仕切り４２４６は、競技場形状である。他の実施形態では、仕切り４２４６は、限定されないが卵形、円形、多角形等を含む他の任意の閉鎖形状であり得る。いくつかの実施形態では、仕切り４２４６の底面に溝４２４８を凹状に設けることができる。実施形態例に示すように、溝４２４８は、仕切り４２４６の底面のおよそ中心に配置される。こうした溝４２４８は、Ｏリング（図示せず）を収容するようなサイズとすることができる。Ｏリングは、封止部材が適所にあるときに圧力リザーバ４２４２、４２４４の間に流体シールを生成するのに役立つことができる。
【０９５４】
他の実施形態では、たとえば、Ｏリングの代わりに好適なガスケットを使用することができる。さらに他の実施形態では、構造に（たとえば、溶接、接着剤、溶接結合等を介して）封止部材を直接取り付けることができる。こうした場合、溝４２４８は必要ではない可能性がある。
【０９５５】
図示するように、外側圧力リザーバ４２４２の設置場所の面積は、内側圧力リザーバ４２４４の面積より大きい場合がある。各圧力リザーバ４２４２、４２４４の深さは、各圧力リザーバ４２４２、４２４４がおよそ等しい容積であることを確実にするように選択することができる。実施形態例では、内側圧力リザーバ４２４４の設置場所の面積は比較的小さいため、内側圧力リザーバ４２４４は、圧力リザーバ４２４２より大きい深さを有する。これにより、圧力リザーバ４２４２、４２４４の各々は比較的等しい容積を有することができる。この構成は、装置が各圧力リザーバ容積に対して有することができる異なる動作要件に応じて変化する可能性がある。
【０９５６】
いくつかの実施形態では、圧力リザーバ４２４２、４２４４のうちの一方は正圧を保持するように構成することができ、他方は負圧を保持するように構成される。こうした実施形態では、外側圧力リザーバ４２４２は負圧にあり、内側圧力リザーバ４２４４より大きい面積の設置場所を有することが望ましい場合がある。これにより、封止部材に対して、装置が完全に組み立てられ加圧されるときに、構造４２４０の上に封止部材を吸引するように作用する吸引力を有効に提供することができる。これはまた、封止部材が構造４２４０に取り付けられるときに生成されるシールの頑強性を増大させる役割も果たすことができる。実施形態では、カバープレートにおける外側リザーバの表面積は、カバープレートにおける内側リザーバの表面積より大きい。したがって、外側リザーバに負圧を充填することは、２つのリザーバに対してカバープレートをより有効に封止し、（外側リザーバの周囲壁における）カバープレートの外周部から、内側リザーバから外側リザーバを分離する仕切り壁まで、カバープレートの外側領域全体に対して均一に封止吸引を提供することができる。２つのリザーバの容積をおよそ等しく維持することが望まれる場合、カバープレートにおける表面積の差を補うように、内側リザーバを外側リザーバより深く構築することができる。
【０９５７】
図示するように、図２０７の実施形態例では、突起４２５０は、内側圧力リザーバ４２４４の内部容積内に延在する。突起４２５０は、実施形態例では、実質的に円筒状であり、構造４２４０の底面に対して実質的に垂直な方向に延在する。図示するように、いくつかの実施形態では、突起４２５０は、ねじ穴を含むことができる。構造４２４０に封止部材を結合するために、この穴に締結具をねじ込むことができる。いくつかの実施形態では、突起４２５０は、突起４２５０の底面に凹状に設けられた溝４２５１を含むことができる。こうした溝４２４８は、Ｏリング（図示せず）を収容するようなサイズとすることができる。Ｏリングは、封止部材が適所にあるときに締結具の周囲に流体シールを生成するのに役立つことができる。
【０９５８】
実施形態例では、構造４２４０の一部としてリップまたは棚状部４２５２も示されている。棚状部４２５２は、実施形態例では、圧力リザーバ４２４２、４２４４の一部を包囲している。棚状部４２５２は、封止部材に対する取付面としての役割を果たすことができる。実施形態例では、棚状部４２５２に複数のねじ穴が含まれる。組み立てられると、こうした穴に締結具をねじ込んで、封止部材を構造４２４０に結合することができる。いくつかの実施形態では、仕切り４２４６が、同じ目的で１つまたは複数のねじ穴を含むことができる。こうした実施形態では、こうしたねじ穴の付近で仕切り４２４６を厚化することができる。
【０９５９】
図示するように、棚状部４２５２は、溝４２５４も含むことができる。溝４２５４は、任意の好適な方法で棚状部４２５２に凹状に設けることができる。実施形態例では、溝４２５４は、外側圧力リザーバ４２４２の外周部に対して基端側の棚状部４２５２内に凹状に設けられる。こうした溝４２４８は、Ｏリング（図示せず）を収容するようなサイズとすることができる。Ｏリングは、封止部材が適所にあるときに外側圧力リザーバ４２４２の周囲に流体シールを生成するのに役立つことができる。
【０９６０】
構造４２４０の底部の外周部の周囲に、盛り上がった隆起部４２５６があり得る。実施形態例では、隆起部４２５６は、構造４２４０の底面に対して実質的に垂直な方向に延在している。隆起部４２５６は、組立中に封止部材の位置を決めるのに役立つような役割を果たすことができる。封止部材が取外し可能ではない実施形態では、封止部材に対して、隆起部４２５６の表面に接着、接合、溶接等を行うことができる。隆起部４２５６が、いくつかの実施形態では封止部材の厚さと実質的に同じかまたはそれより大きい高さを有することが望ましい場合がある。
【０９６１】
ここで図２０８もまた参照すると、圧力リザーバ４２４２、４２４４の各々に対して１つまたは複数のポート４２５８ａ、４２５８ｂを含めることができる。ポート４２５８ａ、４２５８ｂは、構造４２４０の厚さ全体を通して延在する空隙であり得る。たとえば、上述したように、ポート４２５８ａ、４２５８ｂに、管（図示せず）を封止または結合することができる。管が取り付けられた状態で、圧力リザーバ４２４２、４２４４を、空気圧系統または液圧系統のための圧力源として使用することができる。さらに、圧力リザーバ４２４２、４２４４の圧力を調整するように、圧力リザーバ４２４２、４２４４内外に流体を圧送することができる。いくつかの実施形態では、同じポート４２５８ａ、４２５８ｂを用いて、各圧力リザーバ４２４２、４２４４の圧力を（たとえば、ポンプを用いて）調整するとともに、空気圧系統または液圧系統の構成要素に所望の圧力で流体を提供することができる。いくつかの実施形態では、圧力リザーバは２つのポートを含むことができる。一方のポートは圧力調整／維持に使用することができ、他方のポートは、空気圧系統または液圧系統の構成要素に所望の圧力で流体を提供するために使用することができる。
【０９６２】
図２０９は、図２０７および図２０８に示す構造例の上面斜視図を示す。図示するように、内側圧力リザーバ４２４４の深さは、外側圧力リザーバ４２４２の深さより大きい。さらに、図２０９では、ポート４２５８ａ、４２５８ｂが見える。図示するように、管の取付を容易にするように、取付機構４２６０を含めることができる。こうした機構は、構造４２４０に対して一体的に形成することができる。実施形態例では、取付機構４２６０は、およそ円筒状または切頭円錐形である。他の実施形態では、取付機構４２６０は、かえし付き突起であり得る。また図２０９に示すように、各ポート４２５８ａ、４２５８ｂに、ポート４２５８ａ、４２５８ｂが流体連通を提供する圧力リザーバ４２４２、４２４４に関連づけられた圧力のタイプを示すしるしを関連づけることができる。実施形態例では、正圧リザーバおよび負圧リザーバを示すように、「＋」および「−」が含められる。いくつかの実施形態では、しるしは、異なる加圧を有するリザーバを示すことができる。
【０９６３】
図２１０は、図２０９の線２０９−２０９における例としての構造４２４０の断面図を示す。図示するように、図２１０には、両方の圧力リザーバ４２４２、４２４４が示されている。仕切り４２４６、および仕切り４２４６の底面の溝４２４８もまた、棚状部４２５２、盛り上がった隆起部４２５６、および棚状部４２５２の溝４２５４とともに示されている。
ヒータバッグ補充
患者に送達するべき流体の加熱により、実質的な量のエネルギーが消費される。患者の体腔内に、または静脈内に流体を注入するように構成されたいかなる医療装置にも、送達される流体を収容するヒータバッグに作用する加熱装置の効率を向上させるコントローラを備えることができる。以下の説明は、このシステムを例示するために腹膜透析サイクラを用いるが、それは、ヒータバッグ内への流体の補充、患者への加熱流体の送達、流体が患者の体内に残る時間、ならびに患者からの流体の回収および排液を制御する任意の医療注入装置に同様に適用することができる。透析液の注入に関して、場合によっては、溶液が、患者の体内への注入を待機している間に高温（たとえば、体温）で維持される時間の長さを低減することが有利である場合もある。
【０９６４】
透析機で使用することができる透析液には多くの異なるタイプがある。これらの溶液は、たとえば、異なる濃度の浸透剤、異なるタイプの浸透剤、異なる電解質成分、異なるｐＨ緩衝成分、さまざまな添加剤等を有することができる。これらの溶液の相違により、溶液は、さまざまな条件下で異なるように作用することができる。この理由で、サイクラ挙動は、好ましくは、透析機で使用することができるいかなる溶液の必要にも対応する。別法として、使用されている溶液のタイプに応じて異なる挙動を有するように、サイクラコントローラをプログラムすることができる。たとえば、透析液において溶質の沈殿を防止するように、溶液タイプによっては、高温になると使用可能期間が制限される場合がある。こうした透析液特性に対応するように、サイクラ挙動を設計することができる。
【０９６５】
上述したように、サイクラのさまざまな実施形態は、ヒータアセンブリを含むことができ、ヒータアセンブリは、そのアセンブリに載っているヒータバッグ内の透析液を患者に送達する前に加熱する。ヒータアセンブリは、任意の１回の充填動作において標準的な患者に送達される溶液の量より大きい容積を有する溶液バッグまたはヒータバッグを受け入れるようなサイズである、ヒータパンまたはトラフを備えることができる。標準的な実施では、ヒータバッグは通常、実質的に充填されて維持され、バッグ内に収容される溶液は、規定された温度範囲内で維持される。
【０９６６】
いくつかの実施形態では、ヒータバッグ容積全体を実質的に透析液で充填し、それをその満杯状態でまたはその近くで維持する代わりに、ヒータバッグを透析液で部分的にのみ充填する場合がある。これにより、いくつかの充填動作、滞留動作および排液動作に対して大量の透析液が加熱されたままであることが回避される。したがって、患者に送達される前に透析液が高温で維持される時間の長さを最小限にすることができる。
【０９６７】
たとえば、２回のプログラムされた充填の体積より少ない溶液の量をヒータバッグに圧送することができる。この量は、次サイクル充填体積（たとえば、図１７８の充填段階７５８の体積）と呼ぶことができる。次サイクル充填体積は、患者の腹膜腔の次の充填を完了するために必要な溶液の量を含むことができる。いくつかの実施形態では、次サイクル充填体積に、溶液のマージンまたはマージン体積を追加することも可能である。したがって、ヒータバッグには、次の患者充填を完了するために必要な溶液体積よりわずかに多い容積まで補充される。この追加の溶液は、患者の充填中のヒータバッグからの流量が、動作全体を通して比較的高いままであることを確実にするのに役立つことができ、予想より多くの溶液が必要である場合に備えてマージンとしての役割を果たすことができる。マージン体積は、たとえば、プログラムされた一定体積であるか、または充填体積（もしくは、別のプログラムされた治療体積パラメータ）のパーセンテージとして指定することができる。このようにヒータバッグを補充することにより、溶液が患者に送達される前に高温で保持される時間の長さを最小限にすることができる。例示的な実施形態では、補充体積を以下のように求めることができる。
【０９６８】
ＶＲ＝ＶＦ＋任意選択的なマージン−ＶＨ
式中、ＶＲは、ヒータバッグに移送される所定の補充体積であり、ＶＦは、プログラムされた次の充填体積であり、ＶＨは、補充動作の開始時のヒータバッグの体積である。
【０９６９】
ヒータバッグが補充される時刻もまた、その中身が高温で維持される時間の長さを最小限にするように予定することができる。これは、次の充填動作が予定される直前にヒータバッグを補充することによって行うことができる。たとえば、サイクルの滞留段階（たとえば、図１７８の滞留段階７５６）の最後の近くで、ヒータバッグを再充填することができる。いくつかの実施形態では、サイクラは、ヒータバッグを補充しかつ次の充填のために溶液を加熱するために必要となる時間の長さを求めるかまたは推定することができる。
【０９７０】
移送された補充溶液の加熱は、ヒータバッグの補充動作が開始するとすぐに開始することができる。ヒータバッグ内の補充された溶液の温度を上昇させるために必要な推定加熱時間を計算するように、コントローラをプログラムすることができる。いくつかの実施形態では、その計算は、移送が開始する際のヒータバッグの温度低下、および／またはヒータバッグに移送される補充溶液の体積に基づくことができる。計算は、たとえば、ヒータバッグ内の初期体積、その温度、および所定体積の補充流体がバッグ内に移送される際の温度低下の度合い等の変数を含むことができる。加熱時間がいかに計算されるかに関わらず、それが、補充体積移送時間を超えるようにコントローラによって推定される場合、コントローラは、残りの滞留時間が、補充体積を所定温度にするために必要な推定時間未満となる前に補充動作を開始するように、ポンプに命令することができる。
【０９７１】
任意選択的に、サイクラは、現滞留の後の後続する排液動作に対して必要となる時間の長さを推定することができる。そして、この時間推定値を、移送時間推定値に加え、それに、ヒータバッグ内の流体を加熱するためにどれくらいの時間が利用可能であるかを求める際のさらなる時間マージンを加えることができる。推定は、サイクラが補充を予定しているときを考慮することができる。たとえば、いくつかの実施形態では、現サイクルの排液の開始前に計算された時間の長さが残っていると判断されるときに、補充が開始することができる。この時間の長さは、以下のように計算することができる。
【０９７２】
排液前の時間（補充開始時間）＝任意のマージン＋補充体積移送時間＋（ゼロより大きい場合（補充体積加熱時間−排液時間））
任意選択的に、コントローラは、後続する排液段階（たとえば、図１７８の排液段階７５４）が、ヒータバッグ流体をその目標温度まで上昇させるために提供する寄与を計算することができる。これにより、コントローラは、滞留段階（たとえば、滞留段階７５６）の間、排液段階（たとえば、排液段階７５４）の間に流体を加熱し続けるために利用可能な時間の長さだけ後にヒータバッグ充填を開始することができる。いくつかの実施形態では、溶液が、次のサイクルの開始までにプログラムされた温度未満でないことを確実にするのに役立つように、少なくとも１つの推定時間長さ（たとえば、補充／流体移送時間または加熱時間）は、追加の時間マージンを含むことができる。これは、補充における体積移送が予想より長くかかるために排液が延期されないことを確実にするのに役立つことができる。
【０９７３】
別法として、ヒータバッグの総容積は、比較的小さい（たとえば、約１回半の充填の体積未満である）場合がある。これは、ヒータバッグ内の溶液が、過剰に長い期間、高温で維持されないことを確実にするのに役立つことができる。代わりに、ヒータバッグ内の溶液は、数回のサイクル（たとえば、２回のサイクル）にわたって使用される。こうした実施形態では、ユーザに利用可能な複数のセットがある可能性があり、それらの各々は、異なるヒータバッグサイズを有する。これにより、ユーザは、自身の規定された充填に対して適切なヒータバッグで治療を行うことができる。いくつかの実施形態では、異なる材料から作製されたヒータバッグを備えるセットもまた利用可能とすることができる。たとえば、二酸化炭素等の気体に対して実質的に不透過性であるヒータバッグを備えたセットがあり得る。
【０９７４】
図２１１は、ヒータバッグを透析液で補充するために使用することができる複数のステップ例を概説するフローチャートを示す。図２１１に示すステップは、ヒータバッグ内の溶液が患者に送達する前に加熱される時間の長さを最小限にするのに役立つことができる。フローチャートは、ヒータバッグが最初に充填され、治療の開始時に加熱された後に開始する。図示するように、ステップ４９００において、サイクラは、患者の腹膜腔をヒータバッグからの溶液で充填する。これにより、ヒータバッグを実質的に消費して略空にすることができる。そして、サイクルの滞留段階が開始することができる。サイクラコントローラは、残りの滞留時間が、次の充填のためにヒータバッグを補充し溶液を加熱するために必要な時間以上であることを確実にするように、残りの滞留時間をモニタリングする。残りの滞留時間が、次の充填のためにヒータバッグを補充し溶液を加熱するために必要な時間を超えなくなると、ステップ４９０４を行うことができる。別法として、サイクラは、ヒータバッグを補充し溶液を加熱するために充分な時間があるように、補充を予定することができる。そして、サイクラコントローラは、予定された時間まで待機し、ステップ４９０４に進む。
【０９７５】
ステップ４９０４において、サイクラは、次の充填動作に必要な体積でヒータバッグを補充する。上述したように、サイクラは、次の充填に必要である体積より多い体積までヒータバッグを充填することができる。たとえば、ヒータバッグは、次の充填に必要な体積に、充填体積の１０％〜２５％の追加のマージン体積を足した体積まで充填することができる。サイクラはまた、補充期間にヒータバッグに圧送される溶液を、所定温度設定値の所定範囲内まで加熱し始めることも可能である。この温度設定値は、一定であるか、または、ユーザによって、もしくは処方パラメータおよび腹膜透析サイクラの設定を変更する権限が与えられた臨床医によって、プログラム可能であり得る。
【０９７６】
滞留段階に対して割り当てられた時間が経過した後、サイクラは、ステップ４９０６に進み、患者の排液を開始する。任意選択的に、溶液の温度設定値の範囲内までの加熱は、ステップ４９０６が行われる際に続けることができる。排液動作が完了した後、サイクラはステップ４９００に戻り、ヒータバッグからの溶液で患者を再充填する。溶液が温度設定値の範囲内にない場合、代わりに、サイクラは、溶液が所望の温度設定値の範囲内になるまで、ステップ４９０８において溶液を加熱し続けることができる。これは、所望の温度を著しく上回るかまたは下回る溶液が患者に送達されないことを確実にするのに役立つ。
溶液期限切れタイマ
いくつかの実施形態では、透析治療で使用されるように設定されるかまたは計画された溶液が期限切れになったと判断するように、サイクラをプログラムすることができる。さらに、溶液が期限切れになったときにユーザに通知するように、サイクラをプログラムすることができる。サイクラコントローラは、期限切れ溶液の使用を禁じることができ、いくつかの実施形態では、新鮮な溶液による新たな治療を設定することができるように、ユーザに対して治療を終了するかまたは中止するように要求することができる。これは、たとえば、非常に長い治療（たとえば、最大４８時間）がプログラムされている場合があるサイクラにおいて、またはユーザが長い期間治療を一時停止することができるサイクラにおいて、望ましい場合がある。
【０９７７】
いくつかの実施形態では、サイクラは、治療の事前に規定された時点で開始するかまたは開始するようにトリガすることができる、１つまたは複数の溶液期限切れタイマを有することができる。溶液期限切れタイマの各々は、異なる溶液リザーバに対して使用することができる。たとえば、第１溶液期限切れタイマは、第１溶液リザーバに使用することができ、第２溶液期限切れタイマは、第２溶液リザーバに使用することができる。第１溶液期限切れタイマは、第１事前規定時点で開始するようにトリガすることができ、第２溶液期限切れタイマは、第２事前規定時点で開始するようにトリガすることができる。同じタイプの透析液を収容する複数の溶液リザーバに対して、単一の溶液期限切れタイマを使用することも可能である。溶液期限切れタイマは、治療に対して溶液を利用する所定期間を割り当てることができる。所定時間長は、使用されいる溶液のタイプによって変化する可能性がある。複数の溶液期限切れタイマがある場合、所定時間長は各タイマによって異なる可能性がある。タイマが満了する前に治療が溶液を使用しない場合、サイクラは、溶液を期限切れになったとみなし、それに従って処理することができる。異なる期間が割り当てられた複数の溶液期限切れタイマがある場合、１つの溶液期限切れタイマの満了により、１つまたは複数の他の溶液期限切れタイマもまた満了する可能性がある。
【０９７８】
いくつかの実施形態では、溶液期限切れタイマに割り当てられた時間の長さは、溶液の温度によって変化する可能性がある。計画された溶液バッグに貯蔵された溶液は、第１溶液期限切れタイマに管理される可能性があり、その後、ヒータバッグに移送された後、異なる溶液期限切れタイマに管理される可能性がある。サイクラが溶液を、ユーザまたは処方者によって規定された温度設定値まで加熱する実施形態では、システムコントローラは、温度設定値の値に基づいてその溶液期限切れタイマに対する満了時間を計算することができる。
【０９７９】
いくつかの実施形態では、２つの溶液期限切れタイマを使用することができる。一方の溶液期限切れタイマは、計画された溶液バッグのセット用とすることができ、別の溶液期限切れタイマは、ヒータバッグ用とすることができる。溶液バッグ期限切れタイマは、サイクラコントローラが、溶液バッグがセットに接続されたと判断するときに開始するように、プログラムすることができる。ヒータバッグ期限切れタイマは、ヒータバッグが、新鮮な溶液で再充填される前に残留体積まで消耗される度に、開始することができる。たとえば、図２１１に関連して上述したように補充を予定する実施形態では、タイマは、ヒータバッグの補充毎に再始動することができる。
【０９８０】
さまざまな実施形態では、サイクラと使用されるのに適合性がある各タイプの透析液に対して、１つまたは複数の溶液期限切れ時刻を確立することができる。サイクラコントローラは、治療で使用するためにいずれのタイプの溶液がプログラムされているかを判断することができる。治療に使用される溶液に関する情報は、溶液ラインにおけるバーコード等から読み取ることも可能であり、または、サイクラのユーザインタフェースを介してユーザが入力することができる。溶液期限切れタイマに対して割り当てられた所定期間は、治療で使用される透析液に整合させるように選択することができる。たとえば、サイクラコントローラは、所定溶液タイプを、ルックアップテーブルにおいてその溶液に対してプログラムされた所定期間に整合させることができる。治療に対して２種以上の溶液が使用される場合、使用期限が最も短い溶液を使用して、溶液期限切れタイマに割り当てられた所定期間を設定することができる。複数の溶液期限切れタイマを、治療中に使用される異なる溶液タイプの各々に対して１つのタイマがあるように設定することも可能である。
【０９８１】
別法として、１つまたは複数の溶液期限切れタイマは、溶液に特定でない場合がある。こうした実施形態では、この溶液期限切れタイマは、使用期限が短い溶液に対して適切であるように設定することができる。さまざまな溶液に対する溶液使用期限は、製造業者の推奨する値に基づいて判断することができる。
【０９８２】
溶液バッグの使用期限が切れると、サイクラは、たとえば、その溶液バッグからの流体を引き出さなくなる場合がある。セットに接続された溶液バッグはまだ期限が切れていない場合、治療を続けることができる場合がある。さらに、いくつかの実施形態では、サイクラのユーザインタフェースは、溶液バッグの期限切れをユーザに通知することができる。こうした実施形態では、ユーザは、溶液バッグを交換するオプションを有することができる。
【０９８３】
別法として、セットに取り付けられた溶液バッグの全てに対して単一の溶液バッグ期限切れタイマしかない場合がある。タイマが満了すると、ユーザに対して、現治療を中止し、新鮮な供給物で新たな治療を開始するように要求することができる。溶液バッグ期限切れタイマが満了すると、それにより、ヒータバッグ期限切れタイマも満了する場合がある。
【０９８４】
ヒータバッグの使用期限が切れる場合、ユーザに対してヒータバッグ内の溶液を送達しないように、サイクラコントローラをプログラムすることができる。サイクラは、たとえば、ヒータバッグ内の溶液のすべてを排液ラインに圧送して廃棄することができる。そして、ヒータバッグを再充填することができ、ヒータバッグ期限切れタイマを再始動することができる。ユーザに対して、ヒータバッグの期限切れを通知することができる。別法として、ヒータバッグを再充填するのに十分な溶液がない場合、現治療を中止し、新鮮な供給物で新たな治療を開始するように、ユーザに要求することができる。いくつかの実施形態では、いかなる残りの溶液も、ヒータバッグに送達し加熱することができる。そして、この溶液は、新たな供給物が収集されている間、患者の体内に滞留することができるように、患者に送達することができる。これは、治療の損失を最小限にするように役立つことができる。
【０９８５】
図２１２は、サイクラによって溶液期限切れタイマを用いて採用することができる複数のステップ例を概説するフローチャートを示す。フローチャート例では、サイクラは、溶液バッグ期限切れタイマおよびヒータバッグ期限切れタイマを有する。図示するように、ステップ４９２０において、サイクラは、溶液バッグがセットに接続されていると判断する。そして、ステップ４９２２において、サイクラは、溶液バッグ期限切れタイマを開始することができる。そして、ステップ４９２４において、サイクラはヒータバッグを充填することができる。ヒータバッグが充填された後、ステップ４９２６において、サイクラは、ヒータバッグ期限切れタイマを始動することができる。
【０９８６】
ステップ４９２８において、治療が行われる。治療中、ヒータバッグが空になり補充される場合、ステップ４９３０において、ヒータバッグ期限切れタイマをリセットすることができる。一方、いかなる期限切れタイマも経過する前に治療が終了した場合、治療を正常に完了することができる。治療が終了する前に期限切れタイマが経過した場合、サイクラは、ステップ４９３２において溶液の使用期限が切れたことを示すことができる。満了したのがヒータバッグ期限切れタイマであり、溶液バッグ内に十分な溶液がある場合、ステップ４９３４において、サイクラは、ヒータバッグ内の溶液を廃棄し、ヒータバッグを、溶液バッグからの溶液で補充する。ヒータバッグを補充するために充分な溶液がない場合、サイクラはステップ４９３６に進み、ユーザに対して、治療を中止し新鮮な供給物で新たな治療を開始するように指示することができる。満了したのが溶液バッグ期限切れタイマである場合もまた、サイクラはステップ４９３６に進むことができる。
【０９８７】
図２１３は、サイクラのユーザインタフェースに表示するためにプロセッサが生成することができる例としての画面５６１０を示す。例としての画面５６１０は、ユーザに対し、溶液期限切れタイマが満了したことを示す。こうした画面は、たとえば、図２１２のステップ４９３２において表示することができる。実施形態例では、満了した溶液期限切れタイマは、ヒータバッグ溶液タイマである。
【０９８８】
図示するように、例としての画面５６１０は、溶液の使用期限が切れたことを宣言しエラーコードを提供する、警告５６１２を含む。画面５６１０はまた、ユーザに対して、問題の解決方法を通知するテキストも含む。例としての画面５６１０では、テキストは、ユーザに対し、ヒータバッグ溶液を廃棄し交換することができるように、充填段階を延期するように指示する。ユーザがヒータバッグ内の溶液を確認するかまたは交換するように選択する別の画面に進むように、ユーザに対して要求することができる。実施形態例では、こうした画面には、画面５６１０上の治療オプションボタン５６１４と対話することによって進むことができる。いくつかの実施形態では、ユーザが溶液を交換するまで、画面５６１０上の再開ボタン５５１６を無効にすることができる。
【０９８９】
例としての画面５６１０には、時間通知５５１８も示されている。時間通知５５１８は、ユーザに対し、溶液タイマが満了しようとしているときを通知することができる。時間通知５５１８は、溶液期限切れタイマが満了する前に所定の長さの時間が残っているとき、表示されるようにトリガすることができる。いくつかの実施形態では、たとえば、ユーザが治療中にサイクラから外れる可能性がある実施形態では、時間通知５５１８は、ユーザに対し、再接続して溶液タイマが満了しないように治療を続けなければならないときを通知することができる。実施形態例では、タイマ通知５５１８は、ユーザに対して、ヒータバッグ期限切れタイマが満了しないようにユーザが７：５５ＰＭまでに再接続しなければならないことを通知する、再接続期限である。クロック５６２０によって示すように、再接続期限は３分間過ぎている。
流量検査
患者の腹膜腔から溶液を排液するとき、患者が不快な引っ張られる感覚を知覚することは普通ではない。さらに、この引っ張られる感覚は、腹膜腔が空であるかまたは略空であるときに発生しやすい可能性がある。この理由で、サイクラが、患者が取り除く必要がある流体を収容していることを確実にするように流量検査を行うことが望ましい場合がある。こうした流量検査は、たとえば、すべての排液の前に行うことができ、またはいくつかのタイプの排液の前に行うことができる。たとえば、初期排液中に不快感がより頻繁に報告されるため、初期排液がサイクラによって行われる前に流量検査を行うことができる。流量検査は、コントローラが、排液を必要とする患者の腹膜腔内に何らかの流体体積があるか否かを判断するまで、患者から流体を取り除こうと徐々に試みることができる。サイクラは、たとえば、患者の体内に実際に取り除くべき流体があると示唆するように、所定閾値を超える流量に達する可能性があるか否かを確認することができる。これは、排液すべき流体が比較的わずかであるかまたは不十分な量である場合、知覚される引っ張られる感覚を最小限にするかまたは防止する役割を果たすことができる。サイクラコントローラは、流量検査中に求められる流量に基づいて、排液に対する圧送圧力を設定することができる。事前設定閾値を超える流量により、排液がより大きい力（より大きい負圧）を用いて進行することができる。
【０９９０】
従来の装置では、流量検査を行う代わりに、サイクラコントローラは、標準または公称事前設定圧力で腹膜腔から流体を引き出そうと試みる。サイクラは、最短排液経過時間または最小排液体積に達するまで排液段階を続けるようにプログラムされる。結果としての流量が所与の閾値（たとえば、４５秒間にわたり、１５ｍｌ／分）未満であった場合、サイクラは、ライン閉塞がなかったことを確認するために流体を押し戻すよう試みる。ライン閉塞が検出されなかった場合、圧送は低圧で再開することができる。流量が別の期間（たとえば、３００秒間）閾値未満のままであった場合、サイクラは、ユーザに対して警告するか、または、ユーザが排液段階の残りを迂回するのを可能にする。この手順により、場合によっては、患者の不快感が発生する可能性があり、それは、ここでは、流量検査手続きによって軽減することができる。
【０９９１】
いくつかの実施形態では、サイクラは、流量検査圧力で患者から流体を引き出そうと試みることにより、流量検査を行うことができる。流量検査圧力は、通常排液動作中に使用されるものより正である（すなわち、大気圧に近い）ように選択することができる。たとえば、流量検査圧力と通常排液圧力との差は、およそ２ｋＰａ〜６ｋＰａであり得る。一例では、流量検査圧力は約−６．５ｋＰａに設定することができ、通常排液圧力は約−９．５ｋＰａに設定することができる。他の圧力値を使用することができる。選択される圧力は、その圧力での圧送動作が行われている間に、選択される圧力から所定マージンだけ逸脱することができる公称値であり得る。さらに、いくつかの実施形態では、異なる排液に対して異なる流量検査圧力を使用することができる。たとえば、初期排液中に使用される流量検査圧力は、治療中排液の間に使用されるものより弱い（すなわち、負圧が小さくなる）可能性がある。通常の排液圧力より弱い真空をもたらすように流量検査圧力を選択することは、患者にとって穏やかに感じられる可能性がある。いくつかの実施形態では、ユーザまたは臨床医には、流量検査圧力を設定するオプションがあり得る。
【０９９２】
図２１４Ａおよび図２１４Ｂは、サイクラが流量検査で開始する初期排液を行うフローチャートを示す。上述したように、流量検査は、治療中の他の排液に対しても同様に行うことができる。図示するように、ステップ５５３０において排液は開始する。ステップ５５３２に示すように、排液は、流量検査圧力である第１圧力での流量検査で開始する。実施形態例では、排液は、−６．５ｋＰａの排液圧力で開始する。
【０９９３】
流量検査中の流量が、流量閾値より大きいと判断される場合、サイクラは、閾値を超える流量が所定期間（たとえば、３０秒間）維持されることを確認することができる。流量閾値は、たとえば、およそ３５ｍｌ／分〜７５ｍｌ／分の値であり得る。実施形態では、流量閾値は、およそ５０ｍｌ／分であり得る。
【０９９４】
流量が閾値を超えて維持される場合、ステップ５５４４において、サイクラコントローラは、排液圧力を通常の排液圧力とみなされる第２圧力に設定することができる。この圧力は、流量検査圧力より概して大きい（すなわち、より負である）。実施形態例では、通常の排液圧力は、−９．５ｋＰａとして示されている。排液中の流量は、流量が流量閾値未満に低減するか否かを判断するようにモニタリングし続けることができる。
【０９９５】
流量検査または通常圧力での排液中の流量が、流量閾値以下であると判断される場合、ステップ５５３４において、排液動作に対する圧力を流量低減圧力に設定することができる。実施形態例では、流量低減圧力は、流量検査圧力と同じであるが、これは常に当てはまるとは限らない。流量低減状態が、所定期間（たとえば、３０秒間）続く場合、ステップ５５３６においてユーザに対して流量低減警告を通知することができる。いくつかの実施形態では、この警告は、無音警告であり、サイクラのユーザインタフェース上にテキスト通知として表示され得る。
【０９９６】
流量が流量なし未満である場合、いくつかの実施形態では、ステップ５５３８において、押戻し試行を行うことができる。押戻し試行では、サイクラは、わずかな体積の流体を患者の腹膜腔内に圧送するように試みることができる。これにより、サイクラコントローラは、ラインが閉塞されているか否かを判断することができ、それは、サイクラが、閉塞が存在する場合、流体を送達することができなくなるためである。低流量状態が表面に対してまたは組織凹部内にひっかかっている腹膜カテーテルチップに関連する場合、わずかな量の流体の押戻しは、カテーテルチップを分離するために十分であり得る。したがって、サイクラコントローラが必ずしもユーザに通知する必要なく、低流量状態を軽減することができる。この場合、コントローラは、流量検査手続きを再試行することができる。いくつかの実施形態では、規定された期間（たとえば、３０秒間）、流量が低流量未満であった場合にのみ、ステップ５５３８を行うことができる。ステップ５５３８における押戻し試行が失敗した場合、ステップ５５４０において、サイクラは、ユーザに対して、閉塞が存在することを通知することができる。そして、ステップ５５４２において排液を一時停止することができ、ユーザには、排液を続けるかまたは迂回するオプションがあり得る。ユーザが排液を続けるように選択した場合、ステップ５５３２において、別の流量検査を行うことができ、フローチャートはやりなおすことができる。
【０９９７】
押戻し試行が成功し、または流量が流れなし閾値を超えるために押戻し試行が不要である場合、サイクラは、最短排液時間が満了または経過したか否かを確認することができる。この時間は、たとえば、臨床医がプログラム可能なパラメータであり得る。最短排液時間が経過した場合、サイクラは、流量のモニタリングを続け、ステップ５５３４またはステップ５５４４に戻ってそれに従って排液圧力を設定することができる。
【０９９８】
最短排液時間が満了した場合、サイクラは、流量が、所定期間より長く流量閾値以下であったか否かを判断するように確認することができる。この期間もまた、臨床医等のユーザによって変更可能であり得る。実施形態例では、期間は、１５０秒として示されている。
【０９９９】
流量が、所定期間をより長く、流量閾値以下であった場合、ステップ５５４６において、ユーザに対して流量低減警告を通知することができる。この警告は、サイクラのユーザインタフェースに表示されるテキスト通知を含むことができ、可聴ノイズまたは音声が付随することができる。流量が流量閾値以下のままである場合、ステップ５５４８において、ユーザに対して別の流量低減警告を通知することができる。この警告は、ステップ５５４６において通知されたものよりレベルの高い警告であり得る。そして、ステップ５５４２において排液を一時停止することができ、上述したように、ユーザは、排液を迂回するかまたは続けるか選択することができる。
【１０００】
ステップ５５４６が行われる前または行われた後、流量が流量閾値を超えるかまたは超えて上昇する場合、サイクラコントローラは、最小所定排液体積が患者から排液されたか否かを判断するように確認することができる。最小排液体積を満たさなかった場合、サイクラは、流量のモニタリングを続け、ステップ５５３４またはステップ５５４４に戻って、それに従って排液圧力を設定することができる。最小排液体積を満たした場合、サイクラは、流量が流量なしを超えるか否かを判断するように確認することができる。流量が流量なしを超える場合、ステップ５５５０において、サイクラは、排液を終了し、サイクルの次の段階に進むことができる。図２１４Ａおよび図２１４Ｂに示すフローチャート例は初期排液に適用されるため、ステップ５５５０において、患者の腹膜内体積も同様にゼロに設定することができる。同様のロジックが他の治療排液で使用される実施形態では、患者体積は排液の後にゼロにリセットされない可能性がある。代替実施形態では、患者から最小排液体積が排液された場合、サイクラは直接ステップ５５５０に進むことができる。
【１００１】
患者から最小排液体積が排液された後、流量が流量なし未満であると判断された場合、ステップ５５５２において、サイクラコントローラは、サイクラに対して押戻しを行うように命令することができる。いくつかの実施形態では、この押戻しは必ずしも行う必要はない場合がある。たとえば、いくつかの実施形態では、ステップ５５４４において押戻しが行われた場合、ステップ５５５２において、押戻しを行わない場合がある。押戻しが成功した場合、サイクラは、ステップ５５５０において、排液を終了し、サイクルの次の段階に進むことができる。押戻し試行が不成功である場合、ステップ５５５４において、ユーザに対して閉塞警告を通知することができる。そして、ステップ５５４２において排液を一時停止することができる。そして、ユーザは、排液を迂回し、問題の解決を試み、上述したように排液を続けるように選択することができる。
【１００２】
いくつかの実施形態では、通常排液またはソフト排液のいずれかを行うようにサイクラを構成することができる。これは、サイクラのユーザインタフェースを介してユーザまたは介護者が選択可能であり得る。サイクラのプロセッサまたはコントローラは、ユーザインタフェースに表示する、ユーザが、圧送圧力を第１圧送圧力（たとえば、通常の圧送圧力）から第２圧送圧力（たとえば、ソフト圧送圧力またはより弱い圧送圧力）に変更するのを可能にする画面を生成することができる。この画面は、好ましくは、排液中にユーザに提示される。圧送圧力は、任意選択的に、ポンピングチャンバ充填ストロークに対してのみ変更することができる。ユーザが、ユーザインタフェースを介して圧送圧力を変更することに応じて、プロセッサは、サイクラの空気圧回路を制御して、設置されたカセットのポンピングチャンバに異なる圧送圧力を加えることができる。
【１００３】
いくつかの実施形態では、この特徴は、臨床医が有効または無効にすることができる。たとえば、臨床医は、排液中に引っ張りまたは不快感を報告する患者に対して、こうしたオプションを有効にすることができる。さまざまな実施形態において、このオプションは、いくつかのタイプの排液に対してのみ有効にすることができる。たとえば、臨床医は、初期排液中にユーザがソフト排液を行うことを可能にすることができる。
【１００４】
こうしたオプションにより、ユーザは、通常の排液圧力での排液が不快感をもたらしている場合に、より穏やかな排液に切り替えることができる。ソフト排液または通常排液を選択するオプションが利用可能である場合、サイクラは、好ましくは、デフォルトで通常動作を実行するべきであり、それは、ソフト排液は、治療に対する滞留時間を短縮する可能性があるためである。オプションは、たとえば、サイクラコントローラによって流量低減状態が検出された後にのみ、利用可能とすることができる。他の実施形態では、ユーザに、治療を開始したときに通常排液とソフト排液とを選択するオプションがあり得る。いくつかの実施形態では、ユーザは、所定の排液をソフト排液として指定し、他の排液を通常排液として指定することができる場合がある。
【１００５】
ソフト排液は、通常排液の圧力より弱い圧力とすることができ、事前設定され得るか、またはユーザインタフェースを介してユーザ定義可能であり得る。ソフト排液は、いくつかの実施形態では、流量検査中に使用される圧送圧力と同様の圧送圧力を使用することができ、または流量検査に対して定義された圧力設定値を使用することができる。ソフト排液圧送圧力は、たとえば、約２ｋＰａ〜６ｋＰａだけ、通常の排液圧送圧力より弱い場合がある。いくつかの実施形態では、臨床医等のユーザが、通常排液およびソフト排液に対して圧力設定値を定義することができる。別法として、低減した圧送圧力は、広範囲の圧送圧力から選択することができる。任意選択的に、臨床医は、別の排液プロファイルを生成することができる。たとえば、臨床医は、通常排液、それよりソフトな排液、および最もソフトな排液の圧力を定義することができる。ユーザは、望ましい場合にこれらの事前定義された排液タイプのうちの任意のものを選択することができる場合がある。ユーザが、治療の過程に対して最大治療時間を設定している場合、コントローラは、流量低減状態が検出されない限り、排液圧力を変更することができない。
【１００６】
図２１５は、排液中にサイクラのユーザインタフェースに表示することができるユーザインタフェース画面例を示す。具体的には、図２１５に示す画面は、初期排液画面５０００である。図示するように、初期排液画面５０００は、排液および治療に関する種々の情報を含む。図示するように、画面は、ソフト排液オプション５００２へのスイッチも含む。ソフト排液オプション５００２へのスイッチは、いくつかの実施形態では、排液中の任意の時点で選択することができる。他の実施形態では、ソフト排液オプション５００２へのスイッチは、ユーザが排液を一時停止する一時停止ボタン５００４を押した後までは、有効にすることができず、またはグレーアウトさせることができる。これは、排液動作を不要に遅くする、ソフト排液オプション５００２へのスイッチの偶発的なボタン押下を、回避するのに役立つことができる。他の実施形態では、ソフト排液オプション５００２へのスイッチは、すべての排液画面に提示されるとは限らない。かわりに、ユーザが、ユーザインタフェースのメニューオプション５００６を選択することにより、ソフト排液オプション５００２へのスイッチに進む必要がある場合がある。ソフト排液オプション５００２が選択され、排液圧力がソフト排液圧力まで低下すると、ユーザインタフェースを同様に使用して、望ましい場合、通常の排液に戻ることができる。当業者には理解されるように、他の実施形態は、たとえば、通常排液、よりソフトな排液および最もソフトな排液等、複数の異なるタイプの排液に対するオプションを有することができる。いくつかの実施形態では、ボタンを提供する代わりに、ソフト排液オプション５００２へのスイッチを、スライダバーの形態で実施することができる。バーの一端は、排液中に使用されるように定義することができる最も弱い圧力であり得る。バーの多端は、通常の排液圧力であり得る。ユーザは、バーの各端部の間の圧力の範囲における任意の場所から所望の圧力を選択することができる。任意選択的に、コントローラは、治療時間、圧送時間、または圧送圧力の変化に応答してある体積の流体を排液するために必要な時間を延長するかまたは短縮する別の基準に対する影響を計算し、ユーザインタフェースにこの影響に関する情報を表示することができる。実施形態では、圧送圧力の変化が依然として望まれることをユーザインタフェースにおいて確認するようにユーザに要求することができる。
【１００７】
トリガする流量またはその低い流量での持続時間は、患者関連または臨床医関連の要素に応じて変化する可能性がある。さらに、サイクラが低圧で圧送を続ける時間の長さが変化する可能性がある。いくつかの実施形態では、治療の任意の時点における流量に基づいて、圧送圧力を調整することができる。たとえば、流量低減が存在すると判断される場合、患者の不快感を最小限にするように圧送圧力を低下させることができる。こうした流量低減状態は、たとえば、たとえば５０ｍＬ／分の低流量状態であり得る。種々の流量状態に割り当てられる複数の圧送圧力があり得る。たとえば、通常流量状態（たとえば、５０ｍＬ／分より高い流量）で使用される「通常の」圧送圧力があり得る。通常流量状態の流量より低い流量状態に対する低い流れ圧力があり得る。流量が非常に低い（たとえば、１５ｍＬ／分以下）である場合に使用することができる流れなし圧送圧力もあり得る。
【１００８】
圧送圧力は、別個に定義される流量状態（たとえば、通常流量、低流量、流れなし）に基づいて割り当てられる必要はない。代わりに、こうした実施形態では、圧送圧力は、勾配で調整することができる。すなわち、圧送圧力は、流量に対して比較的連続して大きさを増大または低減させることができる。勾配は、線形である場合もあれば非線形である場合もある。たとえば、圧力の上昇の大きさは、流量の増大の大きさに比例することができ、圧力の低下の大きさは、流量の低減の大きさに比例することができる。圧送圧力は、流量データが利用可能となると実質的に連続的に調整することができる。この連続的な調整は、各ストロークの後に行うことができ、または、ストロークの進行中に流量が推定される場合、各ストロークが進行するに従って行うことができる。ポンプ圧力変動を所定圧力範囲内に制限するように、コントローラをプログラムすることができる。使用される圧送圧力が、流量に対して大きさが増減する実施形態では、排液動作は、依然として流量検査で開始することができる。すなわち、排液動作は、排液段階に対する負圧が所定期間、初期流量検査圧力で設定されている状態で開始することができる。この圧力は、排液動作の開始時にユーザが経験するいかなる引っ張られる感覚も最小限にするために、流量低減状態（たとえば、−６．５ｋＰａ）に対して適切であるように、選択することができる。流量が、所定期間より長く、事前定義された閾値未満となる場合、サイクラコントローラは、圧送圧力の調整を停止することができる。排液動作中に排液される総体積が、その排液に対する目標体積未満である場合、押戻しを行って、閉塞があるか確認することができる。排液された総体積が、少なくとも、その排液動作に対する目標体積に達した場合、サイクラコントローラは、排液動作が完了したと判断して、治療の次の段階に移ることができる。
【１００９】
いくつかの実施形態では、定義された流量状態の各々に対して複数の異なる圧力があり得る。これらの異なる圧力は、圧送ストローク中に移動している流体に対する供給源および宛先に基づいて割り当てることができる。たとえば、流体が、定義された流量または流量範囲で患者の腹膜腔内に充填されているとき、第１圧送圧力を使用することができる。流体が、定義された流量または流量範囲で患者から排液されているとき、第２圧力を使用することができる。患者にまたは患者から（たとえば、チャンバからドレイン、チャンバからヒータバッグ、ヒータバッグからチャンバへ等）いかなる流体も圧送されていない場合、第３圧力（すなわち、圧力リザーバからの利用可能な最大圧力により近い）を選択することができ、その場合、流量に基づいて圧力を変更する必要はない可能性がある。
自動化排出物サンプリング
いくつかの実施形態では、治療をプログラムするとき、ユーザは、自動化サンプリングパラメータを有効／無効にするかまたはオン／オフにすることができる場合がある。自動化サンプリングパラメータにより、サイクラは、治療中、排出物サンプリングバッグを患者からの使用済み透析液で自動的に充填する。ユーザは、取得される自動化サンプルのさまざまな態様を指定するために使用することができる複数の追加のパラメータを定義することができる場合がある。たとえば、これらの追加のパラメータを用いて、取得すべきサンプル体積、および治療においてサンプルを取得すべきときを定義することができる。そうしたパラメータを用いて、どれくらいのサンプルを取得するべきであるか、またはどれくらいのサンプルバッグを充填するべきかを定義することも可能である。いくつかの実施形態では、自動化サンプリングパラメータが有効になった場合にのみ、これらの追加のパラメータを編集するために有効にするかまたはアンロックすることができる。いくつかの実施形態では、ユーザが選択することができる定義可能なパラメータを含む、種々の事前設定サンプリングレジメンがあり得る。たとえば、サンプリングレジメンは、腹膜炎検査に対して適切なパラメータを含むことができる。サンプリングレジメンはまた、腹膜平衡試験または腹膜輸送機能試験に適切であるパラメータも含むことができる。
【１０１０】
一実施形態では、サイクラ内に設置されたセットと流体連通するように、排出物サンプリングリザーバを配置することができる。サイクラは、治療プログラムによって規定されるように、接続された患者から使用済み流体を排出物サンプリングリザーバ内に圧送することができる。さまざまな実施形態では、ユーザに対して、排出物サンプリングリザーバが接続された透析液セットの流体ポートを特定するように要求することができ、または所定のポートにリザーバを取り付けるように指示することができる。別法として、自動化排出物サンプリングを伴う治療で使用されるように意図されたセットを提供することができる。こうした実施形態では、排出物サンプリングリザーバを、透析液セットの所定ポートに取り付けることができ、サイクラコントローラは、自動化サンプリング動作を行っているときにそのポートへの圧送を命令することができる。いくつかの実施形態では、セットは、自動化サンプリングリザーバに一意である自動化サンプリングリザーバ用のコネクタを含むことができ、それは、自動化サンプリングリザーバの対応する一意の嵌合コネクタにのみ結合することができる。
【１０１１】
他の実施形態では、サイクラに設置されたセットまたは流体ラインの特徴を用いて、サイクラが自動化排出物サンプルを取得するべきであると判断することができる。こうした実施形態では、特徴は、たとえば、サイクラにおいて１つまたは複数のセンサによって検知される所定の幾何学的形状であり得る。サイクラコントローラは、センサから、所定の形状が存在することを示すデータを受け取ると、治療中に流体を排出物サンプリングリザーバに圧送するようにサイクラに対して命令することができる。いくつかの実施形態では、センサが検出可能であり得る複数の異なる幾何学的形状があり得る。各幾何学的形状は、異なるサンプリングパラメータを含む排出物サンプルプログラムに対応することができる。センサは、限定されないが接触センサ（たとえば、マイクロスイッチ）等、任意の好適なセンサまたはセンサの組合せであり得る。
【１０１２】
別法として、セットまたは流体ラインの特徴は、カセットまたは流体ラインの一部として含まれる磁石または磁気特徴であり得る。サイクラに設置されると、サイクラ内のホール効果センサが、磁石または磁気特徴の存在を検出することができる。サイクラコントローラは、ホール効果センサから、磁石または磁気特徴が存在することを示すデータを受け取ると、治療中に排出物リザーバに流体を圧送するようにサイクラに対して命令することができる。
【１０１３】
別の実施形態では、サイクラは、光学センサを用いて、サイクラに設置されたセットまたは流体ラインの識別マークを読み取るかまたは復号することができる。識別マークは、治療中に自動化排出物サンプルを取得するべきであるという、コントローラによって解釈可能なコードを含むことができる。さらに、治療中に取得される排出物サンプルに関するさまざまなパラメータを指定するように、識別マークをさらに符号化することができる。こうした識別マークは、限定されないが、２次元しるし（たとえば、バーコード、データマトリックス等）、または他の任意の好適なしるし等のしるしを含むことができる。いくつかの実施形態では、セットまたは流体ラインの一部の上にスナップ式に嵌まることができる識別タグ１１００（図４１を参照）にしるしを含めることができる。
【１０１４】
図２１６は、サイクラを用いてプログラムし自動化排出物サンプルを収集するために使用することができるステップを概説するフローチャートを示す。図示するように、ステップ５７２０において、ユーザは、治療のプログラミングを開始する。これは、サイクラのユーザインタフェースにおいて本技術分野において一般に定義されるもののうちの任意のもの等、さまざまな治療パラメータを指定することを含むことができる。ステップ５７２２において、ユーザは、自動化サンプリングオプションまたはパラメータを有効にする。これは、サイクラのユーザインタフェースを用いて行うことができる。いくつかの実施形態では、その後、ユーザは、カスタマイズされたかまたはユーザが指定したサンプリングプログラムまたは事前設定サンプリングプログラムを選択することができる。これは、いくつかの実施形態では、サイクラのユーザインタフェースに表示されるプロンプトとのユーザによる対話によって達成することができる。
【１０１５】
ユーザが、事前設定されたサンプリングプログラムまたはレジメンを使用するように選択する場合、ステップ５７２４において、サイクラは、装置のユーザインタフェースに１つまたは複数の事前設定レジメンのリストを表示する。これらの事前設定レジメンは、たとえば、腹膜炎検査、腹膜平衡試験、単一サンプル等を含むことができる。いくつかの実施形態では、これらの事前設定値は、治療中にプログラムされた他のパラメータに結び付けることができる。たとえば、事前設定が選択されると、サンプリングリザーバ内に圧送されるべき流体の量は、患者充填体積によって決まる可能性がある。さらに、場合によっては、事前設定値が選択されると、ユーザは、１つまたは複数のさらなるパラメータを入力しなければならない場合がある。たとえば、ユーザが単一サンプルを収集すべきであると選択した場合、治療においてこれが発生するときを定義するように、ユーザに対して要求することができる。ステップ５７２６において、ユーザは、所望のサンプリングレジメンまたはプログラムをリストから選択することができる。これは、サイクラのユーザインタフェースとの任意の好適なタイプの対話を介して行うことができる。その後、ステップ５７２８において、ユーザは、治療のプログラミングを終了することができる。
【１０１６】
ユーザが、ユーザ指定またはカスタムサンプリングレジメンを定義するように選択した場合、ステップ５７３０において、サイクラは、サイクラのユーザインタフェースに、自動化サンプリングに関する１つまたは複数のパラメータを表示することができる。そして、ステップ５７３２において、ユーザは、サイクラが行うべき自動化サンプリングに関する１つまたは複数のパラメータを定義することができる。これは、サイクラのユーザインタフェースとの任意なタイプの対話を介して行うことができる。定義されるパラメータは、限定されないが、上述したもののうちの任意のものであり得る。そして、ステップ５７３４において、ユーザは、治療のプログラミングを終了することができる。
【１０１７】
ステップ５７３６において、治療を開始する。ステップ５７３８において、治療は、サイクラによって自動化サンプルが取得されるべきときまで、プログラムされているように継続する。サンプルを取得るべきときになると、ステップ５７４０において、サイクラは、治療プログラムによって指定されているようにサンプルを取得する。治療中に、取得すべきさらなるサンプルがある場合、サイクラは、ステップ５７３８に戻り、別のサンプルを取得すべきときまで治療を続ける。治療において取得するべきさらなるサンプルがない場合、ステップ５７４２において、サイクラは治療を完了する。
【１０１８】
図２１７は、サイクラを用いてプログラムし自動化排出物サンプルを収集するために使用することができる複数のステップ例を詳述するフローチャートを示す。実施形態例では、サイクラは、セット上のしるしを読み取るように構成されたセンサを含む。セット上のしるしは、セットまたは行うべき治療に関する情報を含むことができる。しるしはまた、サイクラによって自動化排出物サンプルを取得するべきであるか否かおよびその方法も指定することができる。
【１０１９】
図示するように、ステップ５７５０において、ユーザは、サイクラにセットを設置する。そして、サイクラは、セット５７５２上のしるしを読み取ることができる。ステップ５７５４において治療を開始する。しるしが、治療中に自動化サンプルを取得するべきではないことを示す場合、ステップ５７６０において、サイクラは治療を行い完了する。
【１０２０】
しるしが、自動化サンプリングレジメンまたはプログラムを指定する場合、ステップ５７５６において、サイクラによって自動化サンプルを取得するべきときまで、治療は、プログラムされているように続く。サンプルを取得するべきときになると、ステップ５７５８において、サイクラは、しるしによって指定されるようにサンプルを取得する。代替実施形態では、しるしは、サンプルを取得するべきであるか否かを指定することができ、サイクラは、事前にプログラムされたサンプリング手続きを行う。治療中に取得するべきさらなるサンプルがある場合、サイクラは、ステップ５７５６に戻り、別のサンプルを取得するべきときまで治療を続ける。治療中に取得するべきさらなるサンプルがない場合、ステップ５７６０において、サイクラは治療を完了する。
【１０２１】
本発明の態様について、その具体的な実施形態とともに記載したが、当業者には、多くの代替形態、変更形態および変形形態が明らかとなるであろうということは明白である。したがって、本明細書に示す本発明の実施形態は、限定するものではなく例示的なものとして意図されている。本発明の趣旨および範囲から逸脱することなく、さまざまな変更を行うことができる。
【図１】
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【図１Ａ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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【図４８】
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【図４９】
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【図５０】
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【図５１】
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【図５２】
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【図５３】
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【図５４】
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【図５５】
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【図５６】
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【図５７】
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【図５８】
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【図５９】
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【図６０】
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【図６１】
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【図６２】
2020179186.tif 000097
【図６３Ａ】
2020179186.tif 000098
【図６３Ｂ】
2020179186.tif 000099
【図６４】
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【図６５】
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【図６６】
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【図６７】
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【図６８】
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【図６９】
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【図７０】
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【図７１】
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【図７２】
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【図７３】
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【図７４】
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【図７５】
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【図７６】
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【図７７】
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【図７８】
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【図７９】
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【図８０】
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【図８１】
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【図８２】
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【図８３】
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【図８４】
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【図８５】
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【図８６】
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【図８７】
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【図８８】
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【図８９】
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【図９０】
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【図９１】
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【図９２】
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【図９３】
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【図９４】
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【図９５】
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【図９６】
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【図９７】
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【図９８】
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【図９９】
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【図１００】
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【図１０１】
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【図１０２】
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【図１０３】
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【図１０４】
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【図１０５】
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【図１０６】
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【図１０７】
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【図１０８Ａ】
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【図１０８Ｂ】
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【図１０９Ａ】
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【図１０９Ｂ】
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【図１１０Ａ】
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【図１１０Ｂ】
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【図１１１】
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【図１１２】
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【図１１３Ａ】
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【図１１３Ｂ】
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【図１１３Ｃ】
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【図１１３Ｄ】
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【図１１４】
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【図１１５】
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【図１１６】
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【図１１７】
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【図１１８】
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【図１１９】
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【図１２０】
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【図１２１】
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【図１２２】
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【図１２３】
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【図１２４】
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【図１２５】
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【図１２６】
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【図１２７】
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【図１２８】
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【図１２９】
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【図１３０】
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【図１３１】
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【図１３２】
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【図１３３】
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【図１３４】
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【図１３５】
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【図１３６】
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【図１３７】
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【図１３８】
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【図１３９】
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【図１４０】
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【図１４１】
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【図１４２】
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【図１４３】
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【図１４４】
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【図１４５】
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【図１４６】
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【図１４７】
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【図１４８】
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【図１４９】
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【図１５０】
2020179186.tif 000192
【図１５１】
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【図１５１Ａ】
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【図１５２】
2020179186.tif 000195
【図１５３】
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【図１５４】
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【図１５５】
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【図１５６】
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【図１５７】
2020179186.tif 000200
【図１５８】
2020179186.tif 000201
【図１５９】
2020179186.tif 000202
【図１６０】
2020179186.tif 000203
【図１６１】
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【図１６２】
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【図１６３】
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【図１６４】
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【図１６５】
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【図１６６】
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【図１６７】
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【図１６８】
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【図１６９】
2020179186.tif 000212
【図１７０】
2020179186.tif 000213
【図１７１】
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【図１７２】
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【図１７３】
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【図１７４】
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【図１７５】
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【図１７６】
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【図１７７】
2020179186.tif 000220
【図１７８】
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【図１７９】
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【図１８０】
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【図１８１】
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【図１８２】
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【図１８３】
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【図１８４】
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【図１８５】
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【図１８６】
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【図１８７Ａ】
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【図１８７Ｂ】
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【図１８８】
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【図１８９】
2020179186.tif 000233
【図１９０】
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【図１９１】
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【図１９２】
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【図１９３】
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【図１９４】
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【図１９５】
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【図１９６】
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【図１９７】
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【図１９８】
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【図１９９】
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【図２００】
2020179186.tif 000244
【図２０１】
2020179186.tif 000245
【図２０２】
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【図２０３】
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【図２０４】
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【図２０５】
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【図２０６】
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【図２０７】
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【図２０８】
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【図２０９】
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【図２１０】
2020179186.tif 000254
【図２１１】
2020179186.tif 000255
【図２１２】
2020179186.tif 000256
【図２１３】
2020179186.tif 000257
【図２１４Ａ】
2020179186.tif 000258
【図２１４Ｂ】
2020179186.tif 000259
【図２１５】
2020179186.tif 000260
【図２１６】
2020179186.tif 000261
【図２１７】
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【手続補正書】
【提出日】令和2年7月30日(2020.7.30)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
患者の腔から流体を引き出すために使用される負圧を調整するシステムにおいて、
前記腔に接続された流体ラインに負圧を提供するポンプと、
前記ポンプによって提供される前記負圧を測定し、及び制御するコントローラとを備え、
前記コントローラは前記流体ラインから前記ポンプへの流体の流量を測定し、
前記コントローラは、前記流体の測定流量の関数として、所定の負圧の範囲内で連続的に変化する量の負圧を提供することより、前記ポンプを制御する、システム。
【請求項２】
前記ポンプは前記腔に接続された流体ラインに負圧を提供する気圧差動式ダイヤフラムポンプであり、
前記コントローラは前記ポンプの作動チャンバと連通する圧力センサから圧力を測定し、
前記コントローラは前記作動チャンバに負の空気圧を送達するために圧力送達マニホールドのバルブを制御し、
前記コントローラは測定した前記圧力に基づいて前記流体ラインから前記ポンプに向かう流体の流量を決定する、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記負圧の増加量は、前記流体の測定した前記流量の増加量と比例する、請求項１又は２に記載のシステム。
【請求項４】
前記負圧の減少量は、前記流体の測定した前記流量の減少量と比例する、請求項１又は２に記載のシステム。
【請求項５】
前記コントローラは前記ポンプの圧送ストロークの後の負圧の量を調整する、請求項１又は２に記載のシステム。
【請求項６】
前記コントローラは前記ポンプの圧送ストロークが進行している間の負圧の量を調整する、請求項１又は２に記載のシステム。
【請求項７】
前記コントローラは所定の期間にわたり初期負圧値を印加するようにポンプを制御する、請求項１又は２に記載のシステム。
【請求項８】
前記初期負圧値は所定の負圧の範囲の最小負圧値に設定される、請求項７に記載のシステム。
【請求項９】
前記流体の測定された流量が、ある所定の期間にわたって事前に定義された閾値未満となる場合、前記コントローラは負圧の調整を停止する、請求項１又は２に記載のシステム。
【請求項１０】
前記コントローラは、ある所定の期間の間に排出された流体の総体積が目標体積よりも小さい場合、前記流体ラインに正の圧力を印加するようにポンプを制御する、請求項１又は２に記載のシステム。
【請求項１１】
前記コントローラは、排出された前記流体の総体積が一定の目標体積以上となる場合には、廃液サイクルを終了するようにポンプを制御する、請求項１又は２に記載のシステム。
【請求項１２】
前記コントローラは、前記ポンプの作動チャンバに接続された圧力センサから制御チャンバ圧力を測定し、及び前記ポンプの前記作動チャンバとバルブを介して連通する基準チャンバに接続された圧力センサから基準チャンバ圧力を測定し、
前記コントローラは前記制御チャンバ圧力及び前記基準チャンバ圧力に基づいて、前記流体ラインから測定された流体の流量を決定する、請求項１又は２に記載のシステム。