(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
医療用流体投与システムに用いるためのポンプモジュールであって、
第１の部分及び第２の部分を有しているポンプ本体と、
前記ポンプ本体の前記第１の部分及び前記第２の部分のうち少なくとも１つの部分に形成されている第１の流体チャンバ及び第２流体チャンバと、
前記ポンプモジュールの動作中に、流体を流体源から前記第１の流体チャンバ及び前記第２の流体チャンバに供給するために、及び、流体を前記第１の流体チャンバ及び前記第２の流体チャンバから投与するために、前記ポンプ本体の前記第１の部分及び前記第２の部分のうち少なくとも１つの部分に形成されている流体フローネットワークと、
前記第１の流体チャンバ及び前記第２の流体チャンバに機能的に関連している少なくとも１つの膜と、
それぞれが、前記膜を変位させることによって流体を前記第１の流体チャンバ及び前記第２の流体チャンバそれぞれから送り出すために、前記少なくとも１つの膜と前記第１の流体チャンバ及び前記第２の流体チャンバとに機能的に関連している、第１のアクチュエータ及び第２のアクチュエータと、
を備えているポンプモジュールにおいて、
前記第１の部分が後部とされ、前記第２の部分がカバー部とされ、
前記第１の流体チャンバ及び前記第２の流体チャンバが、前記ポンプ本体の前記後部に形成されており、
前記少なくとも１つの膜が、前記後部と前記カバー部との間に配置されており、
前記カバー部が、前記第１の流体チャンバ及び前記第２の流体チャンバそれぞれに対応している第１の開口部及び第２の開口部を有しており、前記第１の開口部及び前記第２の開口部によって、前記第１のアクチュエータ及び前記第２のアクチュエータそれぞれが前記膜を変位可能とされ、
前記第１のアクチュエータ及び前記第２のアクチュエータが、流体的に分離された第１の送り出し装置及び第２の送り出し装置を有しており、前記第１の送り出し装置及び前記第２の送り出し装置が、前記第１の流体チャンバ及び前記第２の流体チャンバそれぞれから流体を送り出すために、前記膜と接触しており、
流体的に分離された前記第１の送り出し装置及び前記第２の送り出し装置が、プランジャであり、
前記カバー部の前記第１の開口部及び前記第２の開口部と、前記プランジャとが、前記ポンプ本体の前記カバー部を前記ポンプ本体の前記後部から取り外す必要なく、前記プランジャが前記ポンプ本体から完全に引き抜かれるように構成され、前記ポンプ本体の前記後部及び前記カバー部と前記膜とが、前記ポンプモジュールの動作後、前記第１及び第２のプランジャから分離される取り外し可能ユニットを共に形成し、これにより、前記ポンプ本体の前記後部及び前記カバー部と前記膜とが、前記ポンプ本体の前記第１及び第２プランジャから分離する間も係合されたままになり、次いで、前記第１及び第２のプランジャが、前記ポンプ本体と同一の別のポンプ本体に接続されることが可能であることを特徴とするポンプモジュール。
【請求項２】
前記第１の流体チャンバ及び前記第２の流体チャンバが、前記後部に形成された凹所であることを特徴とする請求項１に記載のポンプモジュール。
【請求項３】
前記ポンプ本体が、非コンプライアント材料から構成されていることを特徴とする請求項１に記載のポンプモジュール。
【請求項４】
前記第１のアクチュエータ及び前記第２のアクチュエータが、互いに独立して動作可能とされることを特徴とする請求項１に記載のポンプモジュール。
【請求項５】
前記ポンプ本体の前記後部が、押圧された場合に前記流体フローネットワーク内における流体の流れを遮断する少なくとも１つの押圧点を含んでいることを特徴とする請求項１に記載のポンプモジュール。
【請求項６】
前記カバー部が、前記押圧点に対応している開口部を有しており、
第３の送り出し装置が、前記押圧点及び前記開口部において前記膜と機能的に関連していることを特徴とする請求項５に記載のポンプモジュール。
【請求項７】
前記ポンプ本体の前記カバー部が、少なくとも１つの流体弁を含んでおり、
前記流体弁が、前記流体フローネットワーク内における流体の流れを遮断することを特徴とする請求項１に記載のポンプモジュール。
【請求項８】
前記第１の流体チャンバ及び前記第２の流体チャンバの内径と、前記送り出し装置の外径とが、前記内径と前記外径とが完全に接触するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載のポンプモジュール。
【請求項９】
前記流体フローシステムが、前記第１及び第２の流体チャンバを通る円形の経路と、前記第１の部分において形成される、前記円形の経路と接する半円形の経路と、を備えることを特徴とする請求項１に記載のポンプモジュール。
【請求項１０】
医療用流体投与システム内において流体をポンピングする方法であって、
第１の部分及び第２の部分を有しているポンプ本体を準備するステップであって、前記第１の部分及び前記第２の部分のうち少なくとも１つの部分が、第１の流体チャンバ及び第２の流体チャンバと流体フローネットワークとを含んでおり、少なくとも１つの膜が、前記第１の部分と前記第２の部分との間に配置されている前記ステップと、
流体を前記流体フローネットワークを通じて前記第１の流体チャンバ及び前記第２の流体チャンバに供給するステップと、
第１及び第２のプランジャを有する前記第１の流体チャンバ及び前記第２の流体チャンバにおいて前記膜を変位させるステップであって、これにより流体を前記第１の流体チャンバ及び前記第２の流体チャンバから前記流体フローネットワークを通じて前記ポンプ本体の外部に送り出すステップと、
前記ポンプ本体の前記第１及び第２の部分部と前記少なくとも１つの膜とが、前記ポンプ本体の前記第１及び第２プランジャから分離する間も取り外し可能ユニットとして係合されたままになるように、前記ポンプモジュールの動作後、前記ポンプ本体の前記第１及び第２の部分部と前記少なくとも１つの膜とを、集合的な取り外し可能ユニットとして前記第１及び第２プランジャから分離するステップと、
前記第１及び第２プランジャを前記ポンプ本体と同一の別のポンプ本体に接続するステップと、
を含んでいることを特徴とする方法。
【請求項１１】
前記ポンピングする方法が、
前記流体の少なくとも一部分を前記第１流体チャンバの外部に送り出すために、第１のポンピングサイクルを開始するステップと、
前記第１ポンピングサイクルが完了する前に、前記流体の少なくとも一部分を前記第２の流体チャンバの外部に送り出すために、第２ポンピングサイクルを開始するステップと、
を含んでいることを特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
医療用流体投与システムに用いるためのポンプモジュールであって、
第１の部分及び第２の部分を有しているポンプ本体と、
前記ポンプ本体の前記第１の部分に形成されている流体チャンバと、
前記ポンプモジュールの動作中に、流体を流体源から前記流体チャンバに供給するために、及び、流体を前記流体チャンバから投与するために、前記ポンプ本体の前記第１の部分に形成されている流体フローネットワークと、
前記ポンプ本体の前記第１の部分と前記第２の部分との間に配置されている膜と、
前記膜を変位させることによって流体を前記流体チャンバから送り出すためのプランジャと、
前記流体チャンバに対応している前記ポンプ本体の前記第２の部分に形成されている開口部であって、前記開口部によって前記プランジャが前記膜を変位させる前記開口部と、
を備えている前記ポンプモジュールにおいて、
前記第２の部分に形成されている前記開口部が、前記ポンプ本体の前記第１の部分から前記ポンプ本体の前記第２の部分を取り外す必要なく、前記プランジャが前記ポンプ本体から完全に引き抜かれるように構成されている構成され、前記ポンプ本体の前記後部及び前記カバー部と前記膜とが、前記ポンプモジュールの動作後、前記第１及び第２のプランジャから分離される取り外し可能ユニットを共に形成し、これにより、前記ポンプ本体の前記後部及び前記カバー部と前記膜とが、前記ポンプ本体の前記第１及び第２プランジャから分離する間も係合されたままになり、次いで、前記第１及び第２のプランジャが、前記ポンプ本体と同一の別のポンプ本体に接続されることが可能であることを特徴とするポンプモジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般にポンプに関し、より詳細には医療用流体投与システムに用いるためのポンプモジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
医療用流体を投与するために種々の公知のポンプが用いられる。単独で又はシリンジポンプと組み合わせて働く場合があるシリンジは、高濃度の薬物を含むことができる比較的少量の医療用流体を投与するために広く用いられる。シリンジの最大容量は典型的には約６０ｍＬである。この量が投与された後で、介護者は、医療用流体の静脈内投薬を続けるために使い果たされたシリンジを交換しなければならない。したがって、シリンジは、それら自体では例えば大量の薬物を与えること、大量の血液を投与すること、又は食塩水のような多量の他の流体を火傷患者に投与することに役立たない。
【０００３】
ポンプと組み合わせて用いられるときに、ポンプは、シリンジの単一のプランジャ又はピストンを自動的に作動させることになる。典型的に、プランジャ先端部は、軟らかい応従性のある（compliant）ゴムから形成される。流体を投与するためにプランジャが押されるときに、先端部が圧縮され、シリンジの外壁に押し付けられる。静止後にピストンが動かされるときに、静及び動摩擦（static and dynamic friction）と組み合わせて突く（stick）能力から派生した、当技術分野では公知の用語である「スティクション（Stiction）」が生じる。こうした間欠的作動において、「スティクション」に打ち勝ってピストンの移動を開始するのに要する力は、投与されるべき流体のボーラス、又は正圧を生じさせることがあり、望ましくない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
大量の医療用流体を投与するためのシステムに用いられるポンプは、蠕動ポンプ、ダイヤフラムポンプ、及び単一ピストンポンプを含む。各々のタイプは上手く用いられているが、それらは特定の設計及び／又は用途の制約を受ける。例えば、蠕動ポンプにおける流体流路は常時開であるため、流体が不注意に患者に供給されることがある。これは、ＩＶバッグのような流体源からポンプの入口部に引かれるチューブがクランプされない場合に起こることがある。また、常時開の流れ経路を画定するチューブの継続的圧縮は、管疲労をもたらして管の交換を必要とすることがあり、システムの運転費を増加させる。
【０００５】
蠕動ポンプは、ポンプよりも上の流体源の位置から得られる水頭高さによって影響される。これは、次に、ポンプの流量に伴うさらなる不正確さをもたらすことがある。
【０００６】
大容量の単一ピストンポンプは公知であるが、流体の流れの定常性を呈さない。これは、各ポンピングサイクル毎に「むだ時間（dead time）」が発生するためである。すなわち、所定量の流体がポンピングされ、出力弁が閉じられた後で、ピストンが後退され、ピストンチャンバに流体が再充填されなければならない。例えば、特定の薬物の半減期は秒のオーダーであるため、この流れの定常性の欠如は望ましくない。医療用流体が１つ又は２つの半減期内で患者に送達されず患者によって吸収されない場合、その意図された使用のための医療用流体の効果が低減される。高効力の医療用流体が投与されているときの流れの定常性は、特に重要な考慮事項である。
【０００７】
大容量医療用流体投与システムに用いられる公知のダイヤフラムポンプは、単一のエラストマーダイヤフラムとダイヤフラムを変形させ医療用流体を投与するための関連するピストンとを有するものを含む。このタイプのダイヤフラムポンプはまた、ポンプ入口及び出口ポートと連通するエラストマー逆止め弁を含むことができる。これらの逆止め弁の応従性の性質は、弁のブレーキング圧力、すなわち、弁を開閉するのに要求される圧力の変化をもたらすことがあり、これは次に、流量の正確さの問題をもたらすことがある。送達されている医療用流体の流量の変動に起因した流れの定常性の欠如は、「むだ時間」によって生じた流れの定常性の欠如に関して既に説明されたのと同じ理由のために望ましくない。エラストマーダイヤフラムを有するポンプに関連する別の課題は、ダイヤフラムが充填サイクルの間に変形し、位置エネルギーを保存することである。このエネルギーは、ポンピングサイクルの間に放出され、これは再び流体のボーラスを最初に投与させることがある。流体流量におけるこの一時的なスパイクはまた、流れの定常性に悪影響を及ぼし、したがって望ましくない。
【０００８】
大量の医療用流体を投与するのに用いられる別の公知のダイヤフラムポンプは、交互の様式でポンピングされる２つのエラストマーダイヤフラムを含む。このポンプは、エラストマー逆止め弁と、それに関連する課題を含まない。幾つかの場合において、単一ピストンダイヤフラムポンプと同様に、応従性のあるエラストマーダイヤフラムは、流体充填サイクルの間に加圧されて、それらが変形させられ、エネルギーを保存する。したがって、ポンピングサイクルの開始時に対応する出力弁が開かれるときに、関連するピストンが動かなくても流体のボーラスが投与されることがあり、これは望ましくない。したがって、ボーラスの影響を低減させるダイヤフラムポンプを確立することが望ましいであろう。
【０００９】
医療用流体ポンプに関連するさらに別の課題は、感染制御に関連する病院手順の結果として、所定の比較的短時間後に、流体に曝されたポンプの部分を交換する必要性があることである。この交換は、迅速に費用効果のある方法で達成されなければならない。投与されている流体に曝された、すなわち湿潤した医療用流体投与システムの構成要素は、流体供給放出チューブと、医療用流体に曝されたポンプの部分とを含む。比較的短時間後にこれらの構成要素を交換する必要性のために、容易に費用効果のある方法で交換することができるポンプモジュールを提供する必要性がある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記のことから見て、本発明により、医療用流体投与システムに用いるためのポンプモジュールは、第１及び第２部分を有するポンプ本体を含む。第１及び第２流体チャンバは、第１及び第２部分のいずれか又は両方に形成される。第１及び第２部分のいずれか又は両方はさらに、ポンプモジュールの動作中に、流体源から流体チャンバに流体を供給し、次いで流体チャンバから流体を投与するための流体フローネットワークを含む。第１及び第２流体チャンバと機能的に関連付けられた少なくとも１つの膜が存在し、第１及び第２アクチュエータは、それぞれこの膜と及び第１及び第２チャンバと機能的に関連付けられる。アクチュエータによる膜の変位により、流体は流体チャンバから送り出される。
【００１１】
ポンプモジュールの第１部分は後部とすることができ、第２部分はカバー部とすることができる。流体チャンバは後部に形成することができる。膜は、後部とカバー部との間に配置することができる。カバー部は、第１及び第２流体チャンバに対応する第１及び第２開口部を有することができる。第１及び第２開口部は、第１及び第２アクチュエータが膜を変位することを可能にする。第１及び第２アクチュエータは、それぞれ膜に接触して第１及び第２流体チャンバから流体を送り出す第１及び第２の流体的に分離された送り出し装置を有する。
【００１２】
送り出し装置はプランジャとすることができる。
【００１３】
第１及び第２流体チャンバは後部内の凹所とすることができる。
【００１４】
ポンプ本体は非コンプライアント材料（non-compliant material）から構築することができる。
【００１５】
第１及び第２アクチュエータは互いに独立して作動可能とすることができる。
【００１６】
ポンプの後部は、少なくとも１つの押圧点を含むことができる。押圧点は、流体フローネットワークにおける流体の流れを遮ることができる。カバー部は、押圧点に対応する開口部を含むことができる。第３送り出し装置は、押圧点及び開口部において膜と機能的に関連付けることができる。
【００１７】
ポンプ本体は、流体フローネットワークにおける流体の流れを遮ることができる少なくとも１つの流体弁を含むことができる。
【００１８】
第１及び第２流体チャンバは、膜によって流体的にシールすることができる。膜は、第１及び第２膜を含むことができ、第１及び第２膜は、それぞれ第１及び第２チャンバと関連付けることができる。第１及び第２流体チャンバは、膜及びＯリングで流体的にシールすることができる。
【００１９】
第１及び第２流体チャンバは、送り出し装置の外径との完全接触が存在するように構成された内径を含むことができる。
【００２０】
本発明の第２の態様によれば、非コンプライアント材料を用いて第１及び第２部分を有するポンプ本体を形成するステップと、第１及び第２部分の少なくとも一方に第１及び第２流体チャンバを形成するステップと、ポンプの動作中に流体源から流体チャンバに流体を供給し流体チャンバから流体を投与するために少なくとも第１及び第２部分に流体フローネットワークを形成するステップと、第１及び第２チャンバにそれぞれ対応する第１及び第２開口部を、第１及び第２部分の他方に形成するステップと、第１部分と第２部分との間に膜を配置して、膜が流体チャンバと流体フローネットワークを流体的にシールするステップと、第１及び第２流体チャンバとそれぞれ位置的に関連付けられた第１及び第２アクチュエータを、膜を変位させて流体を第１及び第２チャンバから送り出すために膜と機能的に関連付けられるように提供するステップと、第１部分と第２部分との間に膜を配置し第１部分と第２部分とを互いに固定するステップとを含む、医療用流体投与システムに用いるためのポンプモジュールの製造方法が提供される。
【００２１】
この方法は、流体フローネットワーク内に少なくとも１つの押圧点を形成するステップをさらに含むことができる。さらに、この方法は、第１及び第２開口部の内径と第１及び第２アクチュエータの外径とを、該内径と該外径との間に空隙が存在しないように形成するステップを含むことができる。
【００２２】
加えて、この方法は、張力が維持されるように、後部及びカバー部が隣接するまで膜に張力を与えるステップを含むことができる。
【００２３】
本発明の第３の態様によれば、第１及び第２部分を有するポンプであって、第１及び第２部分の少なくとも一方が第１及び第２流体チャンバと流体フローネットワークとを含み、第１部分と第２部分との間に少なくとも１つの膜が配置される、ポンプを提供することを含む、医療用流体投与システムにおいて流体をポンピングする方法が提供される。流体は、流体フローネットワークを通って流体チャンバに供給される。膜は流体チャンバにおいて変位され、それにより流体が流体チャンバから流体フローネットワークの中に、そしてポンプから送り出される。
【００２４】
この方法は、第１ポンピングサイクルを開始して流体の少なくとも一部を第１流体チャンバから送り出すステップと、第１ポンピングサイクルが完了する前に第２ポンピングサイクルを開始して流体の少なくとも一部を第２流体チャンバから送り出すステップと、をさらに含むことができる。ポンピングするステップは、第１ポンプサイクルの後で及び第２ポンプサイクルの間に第１流体チャンバに再充填するステップをさらに含むことができる。この方法は、第２ポンプサイクルの完了後に及び第３ポンプサイクルの間に第２流体チャンバに充填するステップをさらに含むことができる。
【００２５】
本発明のこれらの及び他の特徴、態様、及び利点は、以下の説明、添付の特許請求の範囲及び添付の図面に関してより良く理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の原理に係るポンプを組み入れた、医療用流体を患者に静脈内投与するためのシステムの概略図である。
【図２】図１に概略的に示されたポンプの斜視図である。
【図３Ａ】ポンプモジュールの断面図である。
【図３Ｂ】図３Ａと同じポンプモジュールの斜視図である。
【図３Ｃ】図２に概略的に示され、関連する送り出し装置を備えた、本発明の一実施形態に係るポンプモジュールの第１又は第２部分の断面図である。
【図４】図２及び図３に示されたポンプの側部立面図である。
【図５Ａ】ポンプの一作動段階の間のポンプの押圧点の位置を示す、図３の全体的断面に示されたポンプの一部の前面立面図である。
【図５Ｂ】ポンプの一作動段階の間のポンプの押圧点の位置を示す、図３の全体的断面に示されたポンプの一部の前面立面図である。
【図５Ｃ】ポンプの一作動段階の間のポンプの押圧点の位置を示す、図３の全体的断面に示されたポンプの一部の前面立面図である。
【図５Ｄ】ポンプの一作動段階の間のポンプの押圧点の位置を示す、図３の全体的断面に示されたポンプの一部の前面立面図である。
【図６Ａ】ポンプの一作動段階の間のポンプ弁の位置を示す、図３の全体的断面に示されたポンプの一部の前面立面図である。
【図６Ｂ】ポンプの一作動段階の間のポンプ弁の位置を示す、図３の全体的断面に示されたポンプの一部の前面立面図である。
【図６Ｃ】ポンプの一作動段階の間のポンプ弁の位置を示す、図３の全体的断面に示されたポンプの一部の前面立面図である。
【図６Ｄ】ポンプの一作動段階の間のポンプ弁の位置を示す、図３の全体的断面に示されたポンプの一部の前面立面図である。
【図７】図２、図３、図４Ａ〜図４Ｂ、図５Ａ〜図５Ｄ、及び図６Ａ〜図６Ｄに示されたポンプに組み入れることができる制御システムの概略図である。
【図８】止め栓アクチュエータ組立体を有するポンプモジュールの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
ここで図面を参照すると、図１は、医療用流体を患者に静脈内投与するためのシステム１０を示し、システム１０は、本発明の原理に係るポンプ１２を組み入れている。ポンプ１２は、筐体１４内に配置することができ、コントローラ１６に電気的に結合することができ、これはまた同じ筐体１４内に配置することができ、ポンプ１２の作動を制御することができる。
【００２８】
ポンプ１２の流体入口（図１には図示せず）は、患者に投与されるべき流体源に流体的に結合される。適切な流体源は、流体２２をその中に収容している一般にＩＶバッグと呼ばれるバッグ２０を含んでもよい。流体２２は、当技術分野では公知のように、食塩水のような種々の薬物及び／又は他の流体を含むことができる。システム１０は、単一部品のチューブ又は多数部品の相互接続されたチューブを含むことができるチューブ２４の第１区域をさらに含む。チューブ２４は、筐体１４のチューブ入口１８を通り抜けることができ、１つ又は複数の導管及び流体コネクタ（図示せず）によってポンプ１２の流体入口（図１には図示せず）に流体的に結合され得る。チューブ２４の反対側の端部は、バッグ２０のポート２８を突き抜けるように適合されたスパイク２６において終端することができる。
【００２９】
システム１０はまた、単一部品のチューブ又は多数部品の相互接続されたチューブを含むことができるチューブ３０の第２区域を含む。チューブ３０は、筐体１４のチューブ出口３２を通り抜けることができ、１つ又は複数の導管及び流体コネクタ（図示せず）によってポンプ１２の流体出口（図１には図示せず）と流体連通することができる。チューブ３０の反対側の端部は、患者の腕３６の中に静脈内挿入されたカテーテル３４において終端することができる。
【００３０】
ここで図２〜図４を参照すると、図１に概略的に示されたポンプ１２がさらに示される。図２から始めると、ポンプ１２は送り出しポンプであり、支持構造体５２のような据え置きの構造体に設置されるように適合されたポンプ本体５０を含む。図示された実施形態において、支持構造体５２は、台板５２ａと、台板５２ａから上方に延びる、垂直方向に延びる部材５２ｂとをさらに含む。しかしながら、ポンプ本体５０は、他の構成を有する多様な据え置きの構造体に設置することができる。図示されるように、このポンプ５０は、アクチュエータ（これらのアクチュエータの主な目的は、詳細に後述される）によって垂直方向に延びる部材５２ｂに固定される。代替的に、ポンプ本体５０は、スリーブを貫通して垂直方向に延びる部材５２ｂの中に又は垂直方向に延びる部材５２ｂの中を通って延びるボルトのような複数の従来のファスナによって、垂直方向に延びる部材５２ｂに固定されてもよい。しかしながら、ポンプ本体５０は、あらゆる他の適切な方法で構造体５２に設置することができる。
【００３１】
ポンプ本体５０は、第１及び第２部分を含み、非コンプライアント材料から形成することができる。適切な材料の例は、アクリル材料又はポリカーボネートのような種々のプラスチックを含む。第１及び第２部分は、例えば図３に示されるように、後部５４及びカバー部５６とすることができ、後部は第１及び第２流体チャンバ６２ａ、６２ｂを含む。流体チャンバ６２ａ及び６２ｂは、射出成形又は他の適切な製造プロセスによって第１及び第２部分のいずれか又は両方内の凹所として形成することができる。図３は、流体チャンバ６２ａ、６２ｂを含んでいる後部５４を示すが、ポンプ本体５０の第１及び第２部分の交換可能な性質がすぐに分かるであろう。流体チャンバ６２ａ、６２ｂの各々は、チャンバ６２ａ、６２ｂの各々が後で説明されるように流体を受け入れるのに適するようにポンプ本体５０に形成された、第１及び第２内部キャビティ６６ａ、６６ｂをそれぞれ画定する内部表面６４を含む。チャンバ６２ａ、６２ｂの一方の一端部の近くに各々配置される少なくとも１つの流体入口６８（本明細書では２つの流体入口を備えるように示される）をポンプ本体５０に形成することができる。後で説明されるように流体がそこから放出される状態でチャンバ６２ａ、６２ｂの反対側の端部に配置される、少なくとも１つの流体出口６９を、ポンプ本体５０に形成することができる。
【００３２】
後部５４内に成形された第１及び第２流体チャンバ６２ａ、６２ｂは、それぞれ第１及び第２内部キャビティ６６ａ、６６ｂを画定する。内部キャビティ６６ａ、６６ｂは、本明細書では内部表面６４によって画定された全体的に円形の形状を有するように示されるが、内部キャビティ６６ａ、６６ｂは、実施されるべき特定の実施形態に最も良く適した形状をとってもよく、送り出しポンプの製造分野の当業者であればすぐに適応できるであろう。流体チャンバ６２ａ、６２ｂの各々は、流体チャンバ６２ａ、６２ｂと流体フローネットワーク７２との間の流体連通が可能となるように、少なくとも１つのオフセット７４をさらに含む。すなわち、流体チャンバ６２ａ、６２ｂの内部表面６４は、内部キャビティ６６を横切って及び内部キャビティ６６を外方に越えて、流体フローネットワーク７２の方に延びるオフセット７４を含む。このようにして、流体は、後述されるような方法で流体チャンバ６２ａ、６２ｂの中に入る又は流体チャンバ６２ａ、６２ｂから送り出されてもよい。オフセット７４は、全体的に半円形の形状を有するように示されるが、こうした形状は限定ではないことを理解されたい。さらに、また図示されるように、チャンバ６２ａ、６２ｂと流体フローネットワーク７２との間の流体連通を与えるのに必要なだけ多くのオフセット７４が存在してもよい。
【００３３】
流体チャンバ６２ａ及び６２ｂは、ここで示された実施形態においては同一の形状にされ全体的に円筒形の形状にされるが、流体チャンバ６２ａ及び６２ｂは、図示されたもの以外の形状を有することができ、又はそれらは互いに同一ではない形状を有することができると考えられ、本発明の範囲内にある。
【００３４】
ポンプ１２は、一対の流体送り出し装置９２（図３Ｃに示される）をさらに含む。流体送り出し装置９２は、ポンプ本体５０に機械的に結合され、流体チャンバ６２ａ及び６２ｂの一方の中に機能的に延長可能であり、流体は、対応するチャンバ６２ａ、６２ｂの一方から送り出される。加えて、流体送り出し装置は、後で説明されるように、ポンプ本体５０とシール係合する状態で配置される。
【００３５】
流体フローネットワーク７２は、少なくとも１つの押圧点７６をさらに含んでもよいが、図示されるように６つの個別の押圧点７６ａ〜ｆを含む。図３におけるようにこれらの押圧点は、プレスポイントが押されたときに流体フローネットワーク７２内の流体の流れが遮られるように、ポンプ本体５０の後部５４における流体フローネットワーク７２内に僅かに凹んだ部分を備える。流体の流れの遮りに関する付加的な詳細は以下のとおりである。
【００３６】
ここで図３Ｂに続くと、カバー部５６、すなわちポンプ本体５０の第２部分が示される。カバー部５６はまた、前述のように後部５４と同じ全体的形状の非コンプライアント材料から形成されてもよい。図３Ｂに示されるように、カバー部５６は、第１及び第２流体チャンバ６２ａ、６２ｂと空間的に対応する第１及び第２開口部７８ａ、７８ｂを含む。すなわち、後部５４とカバー部５６が図３Ｂにおけるように位置合わせされると、カバー部５６の第１及び第２開口部７８ａ、７８ｂは、後部５４の第１及び第２流体チャンバ６２ａ、６２ｂの真上に位置することになる。第１及び第２開口部７８ａ、７８ｂは、カバー部５６の製造中の射出成形によって形成し、成形プロセスの後で、又は別の適切な当技術分野では公知の方法で作製することができる。
【００３７】
カバー部５６は、後部５４の少なくとも１つの押圧点７６に対応する少なくとも１つのオリフィス８０をさらに含んでもよい。押圧点７６及び関連するオリフィス８０の作動は、以下で十分に説明される。
【００３８】
後部６５とカバー部５６との間に配置された膜８２は、流体チャンバ６２ａ、６２ｂと後部５４の流体フローネットワーク７２とを流体的にシールする。１つの膜は、図３Ａ及び図３Ｂに示されるようにすべての前述の流体シールを提供してもよいが、別の実施形態において、例えば図３Ｃにおいては、それぞれ第１及び第２流体チャンバ６２ａ、６２ｂに関連する第１及び第２膜８２ａ、８２ｂを含むことが可能である。
【００３９】
図３Ｃにおいて、それぞれ各流体チャンバ６２ａ、６２ｂに関連する膜８２ａ、８２ｂは、カバー部５６と後部５４が互いに固定されると、定位置に堅固に保持される。図示された実施形態において、後部５４は、カバー部５６に隣接する表面において流体チャンバ６２ａ、６２ｂの内部表面６４の外周部の周りにリム８４を含む。このリム８４は、Ｏリング（図示せず）有り又は無しの状態で膜８２の一部を受け入れることができる。Ｏリングは、膜８２が堅固に保持され、流体チャンバ６２ａ、６２ｂを流体的にシールするように膜とカバー部５６との間に配置される。膜８２を流体チャンバ６２ａ、６２ｂにシールする他の方法は当技術分野では公知であることを認識されたい。加えて、これは前に示したように単一の膜８２を有する実施形態と組み合わせてＯリングシールを含む方法として公知であろう。
【００４０】
図示されるように、送り出し装置９２は、膜８２と係合して膜８２を流体チャンバ６２の中に撓ませる。送り出し装置９２が引き抜かれると、膜８２の応従性の性質が、膜を撓んでいない位置８３に戻すことになる。
【００４１】
ここで図４に移ると、ポンプ１２は、第１及び第２アクチュエータ８８ａ及び８８ｂをさらに含む。第１及び第２アクチュエータ８８ａ、８８ｂは、ポンプ本体５０に機械的に結合され、膜８２を変位させ、それにより流体を第１及び第２流体チャンバ６２ａ、６２ｂから送り出すように、膜８２と機能的に関連付けられる。第１及び第２アクチュエータ８８ａ、８８ｂは、後で説明されるようにポンプ本体５０から流体的に分離される。
【００４２】
一実施形態において、アクチュエータ８８ａ、８８ｂは、ステッパモータ９０と、膜８２と動作可能に係合する送り出し装置９２とを含んでもよい。送り出し装置９２は、流体的にシールされたポンプ本体５０に入り込むことなく流体チャンバ６２ａ、６２ｂから流体を送り出す目的で膜８２と当接しこれを変位させるように、ステッパモータ９０の動作によって延長可能である。図３Ｃに示された送り出し装置９２はプランジャであるが、図示されたプランジャ以外の他のデバイス又は形状及びサイズも可能である。送り出し装置９２が膜８２と係合するときに、材料の応従性を可能にするために、この境界面８５に存在する空隙はないか又は僅かであるべきであることが分かるであろう。そうでなければ、境界面８５内の空隙又は支持されていない材料は、ポンプ１２の正確さに悪影響を及ぼすことになる。図示されるように、第１及び第２送り出し装置９２ａ、９２ｂは、第１及び第２開口部７８ａ、７８ｂにそれぞれ対応する。
【００４３】
送り出し装置９２は、図４に示されるように第１及び第２開口部７８ａ、７８ｂ並びに第１及び第２流体チャンバ６２ａ、６２ｂの位置に確実に対応するように、関連するアクチュエータ８８ａ、８８ｂとともに、垂直方向に延びる部材５２ｂの上に配置される。図示されるように、各ステッパモータ９０ａ、９０ｂは、構造体５２の垂直方向に延びる部材５２ｂに固定される。モータ９０ａ、９０ｂは、あらゆる従来の手段によって垂直方向に延びる部材５２ｂに固定することができる。
【００４４】
再び図３Ｃに移ると、送り出し装置９２と流体チャンバ６２ａ、６２ｂとの間のフィットが示されている。ここでは、送り出し装置９２は、流体チャンバ６２ａ、６２ｂの内部表面６４に良好にフィットされる。特に、流体チャンバ９２ａ、９２ｂの内径９４及び送り出し装置９２の外径９６は、境界面８５に空隙が存在せず、送り出す際の完全な及び十分な移動及び最も効率の良い流体送り出しが保証されるように、堅固なフィッティングとなるように構成される。
【００４５】
アクチュエーティングデバイス８８ａ、８８ｂの各々は、対応する送り出し装置９２に固定される連結部１００をさらに含む。これは、止めねじが送り出し装置９２と接触係合する状態で配置されるまで、止めねじを連結部１００に形成された穴に通すことによって達成することができる。したがって、ステッパモータ９０の動作中に連結部１００が中に又は外に移動されるので、送り出し装置９２は、連結部１００と共に中に又は外に応答可能に動く。
【００４６】
送り出し装置９２はポンプ本体５０から流体的に分離されたままであるので、送り出し装置９２と流体チャンバ６２ａ、６２ｂとの間に係合される広範囲にわたるシール部材のためのさらなる要件は存在しない。したがって、後部５４、カバー部５６、及び膜８２が使い捨てポンプ本体５０を考えてもよいように、流体入口６８と流体出口６９とを係合解除することは全く可能である。
【００４７】
ここで図５Ａ〜図５Ｄに移ると、ポンプ１２は、図５Ａ〜図５Ｄに全体的に７２で示された流体フローネットワークをさらに含み、流体フローネットワークは、ポンプ本体５０に形成され、ポンプ１２の動作中に流体をＩＶバッグ２０（図１参照）のような流体源から流体チャンバ６２ａ、６２ｂに供給するために、及び流体をチャンバ６２ａ、６２ｂからポンプ本体５０の外に投与するために作動可能である。流体フローネットワーク７２は、射出成形によってポンプ本体５０の第１及び第２部分の少なくとも一方に形成することができる。この図示された実施形態において、ポンプ本体５０は、２つの入口６８と入口６８の間から第１及び第２流体チャンバ６２ａ、６２ｂまで延びる流入流体フローネットワーク７２ａ内に配置された４つの押圧点７６ａ〜７６ｄとを含む。次いで、流出流体フローネットワーク７２ｂが第１及び第２チャンバ６２ａ、６２ｂから１つの出口６９まで延び、２つの押圧点７６ｅ、７６ｆが流出流体フローネットワーク７２ｂ内に形成される。ここでは押圧点が特定的に図示されるが、図６Ａ〜図６Ｄは、非変位型の弁との押圧点７６の置き換えを示す。非変位弁の使用はさらに、ポンプ１２の所望の流れの定常性を維持する一助となり、図６Ａ〜６Ｄに示される。
【００４８】
本発明の実施形態において、図５Ａ〜図５Ｄに示されるように、流体フローネットワーク７２を横切る流体の流れは、押圧点７６ａ〜７６ｆによって選択的に変更することができる。特に、各押圧点７６は、後部５４の流体フローネットワーク７２内に凹所７７を含み、カバー部５６の対応する開口部８０（図示せず）を介してアクセスすることができる。流体フローネットワーク７２は、次いで、膜８２によってポンプ本体５０内で流体的にシールされる。ステッパモータ９０及び送り出し装置９２の作動において図示され説明されたように、押圧点７６に関して同様のデバイスをポンプ本体５０に含めてもよい。すなわち、圧力デバイス１０２が、アクチュエータ１０４に機械的に結合され、各押圧点７６において膜８２と機能的に関連付けられる。作動時に、圧力デバイス１０２は、流体チャンバ６２ａ、６２ｂに関連する送り出し装置９２と同様の方法で、すなわち、圧力デバイス１０２毎に別個のアクチュエータ１０４で作動することができ、適切な圧力デバイス１０２は、流体フローネットワーク７２内の流体の流れを可逆的に遮ることができる合わせロッド、プランジャ、ピストン、又は他の同様のデバイスを含んでもよい。ポンプ１２の動作中に、各圧力デバイス１０２に対応するアクチュエータ１０４が、後退位置１０６から延長位置１０８に移動し、延長位置１０８にある間、膜８２は、膜８２が押圧点７６の凹所７７に接触し、流体の流れが遮られるように撓ませられ、すなわち閉鎖される。図示されるように、アクチュエータ１０４の各々は、後退位置１０６及び延長位置１０８を提供するもののような、ステッパモータ、回転アクチュエータ、又は他の機構を含んでもよい。
【００４９】
図７Ａ及び図７Ｂに示されるように、コントローラ１６は、圧力デバイス１０２の別個のアクチュエータ１０４に加えて関連する送り出し装置９２とともにアクチュエータ８８ａ、８８ｂの作動を制御する。コントローラ１６は、アクチュエータ８８ａ、８８ｂ及び圧力デバイス１０２を作動させてポンプの全体にわたる所望の流れパターンを達成するようにプログラムすることができる。アクチュエータ８８ａ、８８ｂは互いに独立して作動され、一方、圧力デバイス１０２のアクチュエータ１０４は互いに独立して作動する。アクチュエータ８８ａ、８８ｂは、圧力デバイス１０２のアクチュエータ１０４とは独立して作動することにもなる。これは、流体が流体チャンバ６２ａ、６２ｂのいずれか一方から個別にポンピングされることを可能にするが、ポンプ本体５０の出口６９を通る一定の流体の流れの放出を維持するのに必要とされるように、流体が流体チャンバ６２ａ、６２ｂから同時にポンピングされることも可能にする。
【００５０】
再び図５Ａ〜図５Ｄを参照すると、最初の段階又はサイクルの間に、ポンプ１２の作動時に、第２の流体チャンバ６２ｂに投与されるべき流体が充填され、一方、流体は、他方の第１流体チャンバ６２ａから、出口６９を通って、図１のチューブ区域３０のようなチューブ区域の中に送り出される。すなわち、流体は、流体入口６８ａを介してポンプ本体５０の中に入る。図５Ａには示されていないが、押圧点７６ｂ及び７６ｃに関連する圧力デバイス１０２は、延長位置まで駆動され、したがって各それぞれのポイントを通る流体の流れを遮る。したがって、流体は第１流体入口６８ａを介して供給され、この第１流体が第２流体チャンバ６２ｂに充填されるように流入流体フローネットワーク７２ａを横切ることになる。別の状況において、流体は、第２入口６８ｂを介してポンプ本体に入り、一方、押圧点７６ａ及び７６ｃに関連する圧力デバイス１０２（図５Ｂには図示せず）は延長位置に駆動される。したがって、第２流体チャンバ６２ｂに第１又は第２入口６８のいずれかによって供給された流体を充填することが可能である。さらに、図５Ａ及び図５Ｂに係る実施形態は、２つの異なる流体源の使用を可能にし、第１流体源は第１入口に流体的に結合され、第２流体源は第２入口に流体的に結合されることが分かる。しかしながら、同じ流体源を第１及び第２流体入口の両方に含めること又は１つのみの流体入口を有することも同様に可能である。
【００５１】
第１送り出し装置９２ａの駆動は、膜８２の変位を引き起こし、したがって第１流体チャンバ６２ａ内の流体が第１流体チャンバ６２ａから送り出されることになる。圧力デバイス１０２ｅは、延長位置に駆動されないので、流体の流れは遮られず、したがって第１流体チャンバ６２ａから流出流体フローネットワーク７２ｂを経由して出力６９まで自由に移動することができる。押圧点７６ｆに関連する圧力デバイス１０２ｆの駆動は、第２流体チャンバ６２ｂの中への意図しない逆充填を防止し、又は代替的にチャンバ６２ｂが充填されているときの流体の漏れを防止する。
【００５２】
第１流体チャンバ６２ａに関連する送り出し装置９２ａがそのストローク又は移行（ｔｒａｎｓｌａｔｉｏｎ）の終わりに到達したときに、圧力デバイス１０２ｅが延長することによって押圧点７６ｅが駆動され、第１流体チャンバ６２ａからの流体の流れの遮りが生じる。第１流体チャンバ６２ａに充填するのに用いられるべき流体に応じて、圧力デバイス１０２ａ、１０２ｂ、及び１０２ｃは後退位置にある。送り出し装置９２ａはまた、流体チャンバ６２ａが送り出し装置９２ａによる膜８２の変位の部分の体積と等しい体積だけの流体で再充填されるように後退させられる。
【００５３】
図９によれば、コントローラは、ポンプ本体５０が図５Ｃ又は図５Ｄのいずれかに図示されるような状態にあるように、関連する圧力デバイス及びアクチュエータを駆動することができる。図５Ｃ及び図５Ｄは、図５Ａ及び図５Ｂに示されたのと同様の方法での同じ又は異なる流体源による第１流体チャンバ６２ａの充填を示す。さらに、簡潔に上記で言及したように、第１流体チャンバ６２ａの充填は、第２流体チャンバ６２ｂからの流体の送り出しの後で又は同時であってもよい。流体チャンバ６２ａ、６２ｂの両方からの同時ポンピングは、比較的短時間にわたって続いてもよく、流体がポンピングされないあらゆる「むだ時間」を減らすことによって出口を通る流体の流れの定常性を保証する。送り出し装置が対応する流体チャンバ６２ａ、６２ｂ内のすべての流体を排出する必要はないことも、当業者であれば分かるであろう。代わりに、送り出されるすなわちポンピングされる流体の量は、撓みデバイスによって膜により変位された体積と等しい。
【００５４】
前述の実施形態は、完全に使い捨てのポンプ本体５０が可能でありながら最も経済的に実現可能なものであるが、特定の状況の下では、流れの連続性をさらに助けるポンプ本体５０を有する必要がある場合がある。すなわち、押圧点７６の使用は、延長位置への駆動により小量の流体を順方向に送り出すように働く正圧、又はボーラスを生じることがある。したがって、ポンプ本体５０の使い捨ての性質を維持しながらより安定な流れを提供するために、流体フローネットワーク７２に配置された押圧点７６は、弁、例えば止め栓型の弁と置き換えられてもよい。図６Ａ〜図６Ｄに図示されるように、図５Ａから図５Ｄまでの押圧点７６は、それぞれの各位置で止め栓型の弁１１０に置き換えられている。一般に、止め栓型弁１１０は、図４のステッパモータ９０と同様の方法で回転アクチュエータ１３６によって作動される。止め栓弁１１０は、ステム１１４と流路１１６とを有する回転可能な弁として知られている。より詳細には、流路１１６は、実質的に直線に及び横方向にステム１１４を通って延びる。各止め栓弁１１０は、各止め栓弁１１０に対応する連結部を含む。
【００５５】
流体フローネットワーク７２内の高くされた部分での圧力デバイス１０２による圧力の印加によって、流体フローネットワーク内の流体の流れを遮るのではなく、後でさらに説明されるように、止め栓弁１１０を第１位置と第２位置との間で回転させるための回転アクチュエータ１３６に結合することによって、止め栓弁１１０の作動がもたらされる。回転アクチュエータ１３６は、送り出し装置９２及び圧力デバイス１０２に関して前述されたようなステッパモータであってもよいが、しかしながら、他の適切な回転アクチュエータ１３６が本発明の範囲内で用いられてもよい。例えば、ステッパモータの代わりにソレノイドにより作動される弁を用いることができ、又は止め栓弁１１０を２つの位置の間で回転させるのに適したあらゆる他のデバイスを用いることができる。
【００５６】
回転アクチュエータ１３６を止め栓弁１１０に結合することができる１つの方法は、連結部によるものである。連結部の１つの例は、図８に示されるように、止め栓１１０の頭部１２２内の中空部１２４によって受け入れられるアクチュエータ１３６の上のアクチュエータ先端部１２０を含む。中空部１２４は、アレンレンチ型アクチュエータ先端部１２０を受け入れるためのアレンレンチ型開口部として形成することができる。このようにして、止め栓１１０の頭部１２２は、アクチュエータ先端部１２０と中空部１２４との間に形成された接続部によって回転される。頭部１２２は、ステム１１４と同じ成形として形成されてもよい。代替的に、頭部１２２は、個別に形成されてもよく、ステム１２４に結合される。次いで、ステム１２４の反対側の端部を、図示のようにねじ付端部２６及びナット１２８などによってポンプ本体５０の中に固定することができる。止め栓弁１１０を固定する他の手段が知られ、適宜用いられる。
【００５７】
弁１１０は、対応する回転アクチュエータ１３６によって、弁１１０の流路１１６が流体フローネットワーク７２と流体連通する第１位置と、ポンプチャンバ１１０が流体フローネットワーク７２と流体連通しない第２位置との間で回転させることができる。前述したとおり、押圧点によって遮られた流体の流れに関する幾つかの詳細において、図６Ａ〜図６Ｄの止め栓弁１１０ａ〜１１０ｆのアクチュエータは、それぞれ図５Ａ〜図５Ｄと同様の方法で作動し、違いは、押圧点が延長位置に駆動するのではなく、止め栓弁１１０が第１位置から第２位置に回転されることである。
【００５８】
上記の説明は本発明の種々の実施形態を特に詳細に記載したが、次の特許請求の範囲によって定義される本発明の真の精神及び範囲から逸脱することなく、多くの修正、置換、及び変更を行うことができることを理解されたい。例えば、図示された実施形態の流体フローネットワーク７２は、６つの押圧点又は２つの入力と単一の出力を備えた止め栓弁を含むが、本発明の原理に係る流体フローネットワークは、異なる数の弁を組み入れることができ、弁は異なる構成を有することができ、すなわち、それらは６つの押圧点ではなくてもよい。また、プランジャは送り出し装置９２として詳細に説明されたが、部材と関連する流体を送り出すためのあらゆるこうした機構が採用されてもよい。本発明の原理に係るポンプは、少量から大量の流体用途又は低い使い捨てコストから高い使い捨てコストにわたる種々の用途に用いることができる。しかしながら、本発明の原理に係るポンプは、大量の流体用途に特に有利な使用を有する。したがって、本発明は、説明されたいずれの特定の実施形態にも限定されないが、以下の特許請求の範囲による定義にのみ限定される。
【符号の説明】
【００５９】
１０  医療用流体投与システム
１２  ポンプモジュール
１４  筐体
１６  コントローラ
１８  チューブ入口
２０  ＩＶバッグ
２２  流体
２４  チューブ
２６  スパイク
２８  ポート
３０  チューブ
３２  チューブ出口
３４  カテーテル
３６  患者の腕
５０  ポンプ本体
５２  支持構造体
５２ａ  台板
５２ｂ  部材
５４  後部
５６  カバー部
６２ａ  第１流体チャンバ
６２ｂ  第２流体チャンバ
６４  内部表面
６６ａ  第１内部キャビティ
６６ｂ  第２内部キャビティ
６８  流体入口
６８ａ  第１流体入口
６８ｂ  第２入口
６９  流体出口
７２  流体フローネットワーク
７２ａ  流入流体フローネットワーク
７２ｂ  流出流体フローネットワーク
７４  オフセット
７６  押圧点
７７  凹所
７８ａ  第１開口部
７８ｂ  第２開口部
８０  オリフィス
８２  膜
８２ａ  第１の膜
８２ｂ  第２の膜
８４  リム
８５  境界面
８８ａ  第１アクチュエータ
８８ｂ  第２アクチュエータ
９０  ステッパモータ
９０ａ  ステッパモータ
９０ｂ  ステッパモータ
９２  流体送り出し装置
９２ａ  第１送り出し装置
９２ｂ  第２送り出し装置
１００  連結部
１０２  圧力デバイス
１０４  アクチュエータ
１０６  後退位置
１０８  延長位置
１１０  止め栓弁
１１４  ステム
１１６  流路
１２０  アクチュエータ先端部
１２２  頭部
１２４  中空部
１２８  ナット
１３６  回転アクチュエータ
【図１】
0005468063.tif 000002
【図２】
0005468063.tif 000003
【図３Ａ】
0005468063.tif 000004
【図３Ｂ】
0005468063.tif 000005
【図３Ｃ】
0005468063.tif 000006
【図４】
0005468063.tif 000007
【図５Ａ】
0005468063.tif 000008
【図５Ｂ】
0005468063.tif 000009
【図５Ｃ】
0005468063.tif 000010
【図５Ｄ】
0005468063.tif 000011
【図６Ａ】
0005468063.tif 000012
【図６Ｂ】
0005468063.tif 000013
【図６Ｃ】
0005468063.tif 000014
【図６Ｄ】
0005468063.tif 000015
【図７】
0005468063.tif 000016
【図８】
0005468063.tif 000017