(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
プランジャ（73）を有するポンプドライバ（72）によって駆動されるようになされたポンプカセット（10）であり、
カセット入口（61）、カセット出口（62）およびその間の流路と、
ポンピングチャンバ（22）に向かい合い該ポンピングチャンバ（22）中の流体の流れを制御するために前記プランジャ（73）が通過できるプランジャ開口（18）を有する剛性の表面部材（12）と、
前記ポンピングチャンバ（22）を形成する拡大へこみ部分（20）を前記流路に沿って有する剛性の底面部材（14）と、
前記表面部材と前記底面部材（12、14）の間に位置するエラストマー部材（16）と、
前記カセット（10）に設けられ、剛性の底面部材（14）と係合してカセット（10）中を通る流体の流れを制御するための少なくとも一つの入口および少なくとも一つの出口流れ制御部材（49a、49b）と、
前記エラストマー部材（16）上に設けられる補助流れ制御部材（24）とを備えているポンプカセットであって、
前記補助流れ制御部材（24）が、第１の位置と第２の位置のいずれかで選択的に動作可能であり、補助流れ制御部材（24）の位置に応じて、第１の位置における補助流れ制御部材（24）の動作は、流体がカセット（10）を通って自由に流れることを可能にし、第２の位置における補助流れ制御部材（24）の動作は、カセット（10）を通る流体の流れを阻止するように少なくとも一つの出口流れ制御部材（49b）を作動することを特徴とするポンプカセット。
【請求項２】
前記少なくとも一つの入口流れ制御部材が、プランジャ開口（18）に隣接して取り付けられており、前記流路中の前記プランジャ開口（18）基部側に設けられた第１の一方向逆止弁（49a）を備え、前記少なくとも一つの出口流れ制御部材が、前記流路中の前記プランジャ開口（18）の末端側に設けられた第２の一方向逆止弁（49b）を備えており、前記プランジャ（73）がエラストマー部材（16）と係合して、剛性の底面部材（14）から離れる方向に移動して流体をポンピングチャンバ（22）へ流れさせるときに、前記第１の一方向逆止弁（49a）を開放して前記第２の一方向逆止弁（49b）を閉鎖し、前記プランジャ（73）がエラストマー部材（16）と係合して、剛性の裏面部材（14）の方向へ移動して流体をポンピングチャンバ（22）から排出するときに、前記第１の一方向逆止弁（49a）を閉鎖して前記第２の一方向逆止弁（49b）を開放するようになされている請求の範囲第１項に記載のポンプカセット。
【請求項３】
前記第１および第２の一方向逆止弁（49a、49b）が、前記エラストマー部材（16）と一体に成形されたフラッパバルブ（49a、49b）を備える請求の範囲第２項に記載のポンプカセット。
【請求項４】
前記エラストマー部材（16）が、外周リッジ（47a）およびそれから離隔されてその間にチャネル（47b）を形成する内周リッジ（47c）を備えて、それぞれのリッジおよびチャネル（47a、47b、47c）が、フラッパバルブ（49a、49b）と共にエラストマー部材（16）の中央ダイアフラム部分（17）を囲み、該フラッパバルブが、中央プランジャ部分（44）および中央ダイアフラム部分（17）の基部側および末端側圧力監視部分（45、46）それぞれを画定するように、中央ダイアフラム部分（17）上に置かれている請求の範囲第３項に記載のポンプカセット。
【請求項５】
前記基部側フラッパバルブ（49a）がポンピングチャンバ（22）内に、かつ前記末端側フラッパバルブ（49b）がポンピングチャンバ（22）外に配置されるように、フラッパバルブ（49a、49b）が、剛性の底面部材（14）に面するエラストマー部材（16）側に配置され、前記中央ダイアフラム部分（17）の基部側および末端側圧力監視部分（45、46）が、ほぼサイズが等しい中央ダイアフラム部分（17）の基部側および末端側監視領域を構成するように形成されている請求の範囲第４項に記載のポンプカセット。
【請求項６】
前記補助流れ制御部材が、前記プランジャ開口（18）の末端側でカセット上に取り付けられた流れストッパ（24）を備えており、前記流れストッパ（24）が、スイッチ本体（25）と、スイッチ本体（25）中を延びてその両側に突き出す中央シャフト（26）とを備えており、該中央シャフト（26）が揺動自在なように前記剛性の底面部材（14）上に支持されており、前記スイッチ本体（25）が、流体がカセット（10）を流れるようにする第１の位置と流体が流れるのを阻止する第２の位置との間で、カセット（10）の軸線上で中央シャフト（26）のまわりを揺動自在である請求の範囲第１項から第５項のいずれか一項に記載のポンプカセット。
【請求項７】
前記流れストッパ（24）の中央シャフト（26）が、カセット（10）の剛性の底面部材（14）上に設けられたカセット出口（62）の両側に配置されたクレードル支持体（64）に取り付けられている請求の範囲第６項に記載のポンプカセット。
【請求項８】
前記スイッチ本体（25）が、中央シャフト（26）の一方の側に配置された凸形スイッチアクチュエータ（28）と、中央シャフト（26）の他方の側に配置された凹形スイッチアクチュエータ（27）とを含み、中央シャフト（26）のまわりで前記第１の位置と第２の位置の間を揺動自在にするための二つの係合可能部分を備えている請求の範囲第７項に記載のポンプカセット。
【請求項９】
前記凹形スイッチアクチュエータ（27）が、剛性の表面部材（12）の末端側端壁（34b）上の相補形もどり止め（35a）と係合するためのもどり止め部材（29a）をその下端に備えた外部脚部（29）を含む請求の範囲第８項に記載のポンプカセット。
【請求項１０】
前記凹形スイッチアクチュエータ（27）が、その末端にクラウン（30）を含み、前記クラウン（30）の一末端（30b）が、カセット（10）のエラストマー部材（16）のダイアフラムの圧力監視部分と係合し、前記クラウン（30）の他末端（30b）が、ポンプドライバ（72）に関連する圧力センサ（74）に係合して、カセット（10）がポンプ（69）内に設置されたときに液圧を監視する請求の範囲第９項に記載のポンプカセット。
【請求項１１】
前記カセット（10）が、スイッチ本体（25）に係合して流れストッパ（24）の動きを制限するストッパ（65）を流れストッパ（24）の下に含んでいる請求の範囲第10項に記載のポンプカセット。
【請求項１２】
前記カセット（10）中の液圧を監視する圧力監視手段を更に含む請求の範囲第１項に記載のポンプカセット。
【請求項１３】
前記圧力監視手段が、ポンプドライバ（72）に関連する圧力監視部材（74、75）を受容するよう構成された前記剛性の表面部材（12）を貫通する少なくとも一つのセンサ開口（18a、40）を含む請求の範囲第12項に記載のポンプカセット。
【請求項１４】
前記圧力監視手段が、前記剛性の底面部材（14）中における前記少なくとも一つのセンサ開口（18a、40）の反対側にへこみ（56、57）を含み、エラストマー部材（16）の一部分が、前記剛性の底面部材（14）中の前記少なくとも一つのセンサ開口（14a、40）の反対側でへこみ（56、57）を覆って、カセット（10）の圧力監視チャンバ（56、57）を画定する請求の範囲第13項に記載のポンプカセット。
【請求項１５】
前記圧力監視手段が、前記ポンピングチャンバ（22）の下流に前記カセット（10）を通る流路の部分に沿って配置された末端側圧力監視チャンバ（57）と、前記ポンピングチャンバ（22）の上流に前記カセット（10）を通る流路の部分に沿って配置された基部側圧力監視チャンバ（56）とを含む請求の範囲第14項に記載のポンプカセット。
【請求項１６】
基部側でカセット入口（61）に、末端側で基部側圧力監視チャンバ（56）に接続されたポンピングチャンバ入口（59）と、末端側監視チャンバ（57）の末端側とカセット出口（62）との間に接続されたポンピングチャンバ出口（60）とを含む請求の範囲第15項に記載のポンプカセット。
【請求項１７】
前記ポンピングチャンバ（22）からカセット出口（62）へ流れる流体の圧力を監視するため、前記補助流れ制御部材（24）が、ポンピングチャンバ出口（60）を覆っており、末端側圧力監視チャンバ（57）を覆うエラストマー部材（16）の部分と係合するように圧力監視部材（75）を配置する、請求の範囲第16項に記載のポンプカセット。
【請求項１８】
前記カセット入口および出口（61、62）を剛性の底面部材（14）に対して安定させるために、補剛壁（63）が、カセット入口および出口（61、62）と剛性の底面部材（14）との間に設けられる請求の範囲第17項に記載のポンプカセット。
【請求項１９】
クレードル支持体（64）が、剛性の底面部材（14）のポンピングチャンバ出口（60）の両側に配置されており、スイッチ本体（25）中を延びてその両側に突き出る中央シャフト（26）のまわりの移動のために補助流れ制御部材（24）を支持し、中央シャフト（26）が、揺動自在なように剛性の底面部材（14）上に支持されており、スイッチ本体（25）が、流体がカセット（10）を流れるようにする開放位置と流体が流れるのを阻止する係合位置との間で、カセット（10）の軸線上で中央シャフト（26）のまわりを揺動自在である請求の範囲第18項に記載のポンプカセット。
【請求項２０】
スイッチストッパ（65）が、前記剛性の底面部材（14）の出口チャネル上に配置されており、補助流れ制御部材（24）の運動を制限する請求の範囲第19項に記載のポンプカセット。
【請求項２１】
全体として楕円形の係合可能な表面部分（43）が、前記剛性の表面部材（12）の基部側区画の下にあり、外周リッジ（43a）およびそれより内側にずれてその間にチャネル（43b）を形成する内周リッジ（43c）を含み、エラストマー部材（16）が、その両面に外周リッジ（47a）、およびそれより内側にずれてその間に周縁チャネル（47b）を画定する内周リッジ（47c）を有する全体として楕円形の部材（47）を備えており、前記剛性の底面部材（14）が、その内部の基部側区画に外周リッジ（54a）およびそれより内側にずれてその間にチャネル（54b）を画定する内周リッジ（54c）を有する全体として楕円形の係合可能な裏面部分（54）を含み、係合可能な表面部分（43）、係合可能な裏面部分（54）およびエラストマー部材（16）のそれぞれのリッジおよびチャネル（43a、43c、43b、54a、54c、54b、47a、47c、47b）は、サイズおよび形態が互いに相補的でカセット（10）を組み立てたときその間で液密係合が可能になる請求の範囲第１項に記載のポンプカセット。
【請求項２２】
前記エラストマー部材（16）が、その一端にカセット組立時に補助となる位置決めタブ（48）を含む請求の範囲第21項に記載のポンプカセット。
【請求項２３】
前記エラストマー部材（16）のそれぞれのリッジおよびチャネル（47a、47b、47c）が、中央プランジャ係合部（44）および少なくとも一つの圧力監視部分（45、46）を含むエラストマー部材（16）の中央ダイアフラム部分（17）を取り囲む請求の範囲第22項に記載のポンプカセット。
【請求項２４】
少なくとも一つのへこみ（56）が、前記剛性の底面部材（14）中にポンピングチャンバ（22）に隣接して設けられており、エラストマー部分（16）と剛性の底面部材（14）の間に圧力監視チャンバ（56）を画定する請求の範囲第23項に記載のポンプカセット。
【請求項２５】
第２のへこみ（57）が、前記剛性の底面部材（14）中にポンピングチャンバ（22）に隣接して設けられて、ポンピングチャンバ（22）に隣接する第２の圧力監視チャンバ（57）を画定し、それによってポンピングチャンバ（22）の対向する両側に基部側および末端側圧力監視チャンバ（56、57）を配設し、圧力監視チャンバ（56、57）及びポンピングチャンバ（22）が、カセット（10）中に通る流路中に配置されている請求の範囲第24項に記載のポンプカセット。
【請求項２６】
少なくとも一つのスロット（71）が、カセット（10）の対向する各側壁に設けられており、スロット（71）が、互いに対向し、ポンプ（69）上の装置（71a）と共にカセット（10）をポンプ（69）と動作可能に係合した状態に保つように動作可能である請求の範囲第25項に記載のポンプカセット。
【請求項２７】
前記少なくとも一つのスロットが、一対の離隔したスロット（71）を備えており、カセット（10）を保持するポンプ装置が、カセット（10）上のスロット（71）とそれぞれ係合するスナップ（71a）をポンプ（69）上に備える請求の範囲第26項に記載のポンプカセット。
【請求項２８】
開放箱形区画（35）が、プランジャ開口（18）の末端側の剛性の表面部材（12）上に設けられている請求の範囲第１項に記載のポンプカセット。
【請求項２９】
前記箱形区画（35）が、プランジャ開口（18）を含む剛性の表面部材（12）の部分から上の第１の段差部（37）を含み、前記第１の段差部（37）がプランジャ開口（18）に隣接し、第２の段差部（36）が箱形区画（35）の中間部分に設けられ、そこから剛性の表面部材（12）の末端側端壁（34b）まで延び、切欠き部分（40）が、箱形区画（35）の第１の段差部（37）の上面（37b）に設けられている請求の範囲第28項に記載のポンプカセット。
【請求項３０】
前記箱形区画（35）が、第１の段差部（37）から剛性の表面部材（12）の末端側端部まで、剛性の表面部材（12）の対向する内側壁（32a、32b）上に延びる内側フランジ（39）を含み、前記内側フランジ（39）が、剛性の表面部材（12）の中間部分からその末端側端部まで延びる一般に平行な第１の段差部（37）の上面（37b）の延長部を有し、前記フランジ（39）が、やはりプランジャ開口（18）を含む剛性の表面部材（12）の部分に一般に平行でそれから上方に離隔されており、前記内側フランジ（39）にはそれぞれ一般に前記第２の段差部（36）に開口が設けられ、クレードルガイド（42）が、前記開口から前記開放箱形区画（35）の内側側壁（32a、32b）に沿って下降する請求の範囲第29項に記載のポンプカセット。
【請求項３１】
各クレードルガイド（42）が、それぞれの下端にクレードルストッパ（42a）を含む請求の範囲第30項記載のポンプカセット。
【請求項３２】
前記補助流れ制御部材が、カセット（10）の開放区画に挿入された流れストッパ（24）を備えており、該流れストップ（24）のシャフト（26）が、クレードルガイド（42）に沿って下降しクレードルストッパ（42a）を通過して、カセット（10）の剛性の底面部材（14）上に揺動自在に取り付けられており、前記流れストッパ（24）の圧力監視センサ（30、30b）が、剛性の表面部材（12）の第１の段差部（37）の切り欠き部分（40）に配置されている請求の範囲第31項に記載のポンプカセット。
【請求項３３】
エラストマー部材（16）が、プランジャ開口（18）を横切って配置されたダイアフラム部分（17）を含む請求の範囲第１項記載のポンプカセット。
【発明の詳細な説明】
関連出願
本出願と同時に「使い捨て注入ポンピングチャンバカセットと共に使用可能な押しボタン式流れストッパ」と題する米国特許出願第242,761号が出願される。
近年、患者の静脈または動脈に流体を送り込む容積式流体注入ポンピング装置の使用が増加している。ほとんどの場合、そのような装置は病院または他の療養所で使用されている。そのような装置は、主に送出速度及び投与量が非常に正確であり、多くの流体源から融通性のある制御供給ができ、特に所定時間にわたって患者に送り込む強力な薬の量を正確に制御できることから、広く従来の重力流れ制御装置に取って代わってきた。
一般的な容積式注入ポンプシステムには、ポンプドライバ装置と使い捨てカセットとが設けられている。使い捨てカセットは、一人の患者におけるの一回の流体送り込みサイクルだけに使用されるものであり、一般的にそれぞれたわみ管を介して流体供給容器と注入を受ける患者とに接続された入口及び出口を備えた小さいプラスチック部品である。カセットにはポンピングチャンバが設けられ、チャンバを通る流体の流れはドライバ装置によって制御されて作動するプランジャまたはピストンによって制御される。
例えば、カセットチャンバの一つの壁を、プランジャ及びドライバによって往復動することによって流体が流れるようにする可撓性ダイアフラムによって形成することができる。ポンプドライバ装置には、カセットのポンピングチャンバに出入りする流体の流れを制御するプランジャまたはピストンが設けられており、それはまた、流体を患者に所定速度で所定状態で、また特定の選択時間だけ、または総投与量だけ送出することができる制御機構を備えている。ポンプドライバ装置はまた、ポンピングチャンバの入口及び出口通路を含むカセット内の様々な通路の開閉を行う弁部材と共に、圧力感知及び他の流体流れ監視装置を備えることができる。
従来の使い捨てポンピングチャンバカセットは、三つの部材から容易に低コストで製造できる。従来のカセットの大きさは、多数の制御及び監視機構を組み込むことを可能にする。従来のカセットは、例えば圧力監視、気泡検出監視、多重入口の取り付け、漏れ検出監視機能を備えており、これらの機能はすべて基本カセット構成を変更しないで実施することができる。
しかし、製造の容易さ、機能的使用及び寸法の点からみると、上記の制御及び監視機能をすべてカセットに設けることによって従来カセットは複雑になっている。病院用ではなく患者が家庭で使用したり、歩行注入状態で患者が持ち運びする注入ポンピング装置では、カセットを大きさだけでなく機能及び操作方法の点で簡単にして、一般のユーザが毎日繰り返しポンプにカセットを入れて容易に使用でき、毎日またはもっと頻繁に不都合なく装置及び使用できるようにすることが望ましい。さらに、病院では外来適用例が増えており、これには自宅療養用に設計されたカセットが単純で操作が容易であることが必要である。
本発明の使い捨ての流体注入ポンピングチャンバカセットは従来技術のカセットを基にしているが、本カセットの方が構造及び操作が簡単で、カセットの外形が相当に小さく、気泡検出監視や漏れ検出監視等の制御及び監視機能をカセットから外すことによって、カセットをさらに単純化し、大きさを縮小しており、また本発明の改良カセットを流れる流体の送出量をさらに制御するために押しボタン式流れストッパを設けている。
本発明のカセットは、剛性の表面部材及び剛性の裏面部材と、その間に配置されたエラストマーのダイアフラムとを備えている。裏面部材は、カセットの一端部から他端部へ流体を流すことができる形状になっており、ポンピングチャンバを形成する拡大へこみ部分を備えている。表面部分は、プランジャを通過させることができるようにポンピングチャンバに向き合わせて露出開口を備えている。逆止弁またはフラッパバルブ等の流れ制御部材がエラストマー部材内に一体成形されて、カセットを通る流体の流れを制御できるように流路の入口と出口との間に配置されている。
プランジャの両側にいわゆるフラッパバルブが配置されており、カセットを通る流路内に位置している。カセットには、流れストッパをカセットに取り付けるためのクレードル支持構造体が設けられている。流れストッパは、クレードル支持構造体上で、流体がカセットを流れることができるようにする開放位置と、流れストッパがカセットを通る流体の流れを止める係合位置との間を揺動自在な回転式押しボタン部材である。
特に以下の図面を参照した本発明の詳細な説明を読めば、本発明をさらに理解できるであろう。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明の改良型ポンピングチャンバカセットの斜視図である。
第２図は、第１図のカセットの分解斜視図である。
第３図は、第１図のカセットの分解立面図である。
第3A図は、第３図の3A−3A線に沿った図である。
第4A図は、本発明の改良型カセットの流れストッパの上面図である。
第4B図は、本発明の改良型カセットのカバーの上面図である。
第4C図は、本発明の改良型カセットのエラストマーダイアフラムの上面図である。
第4D図は、本発明の改良型カセットのベース部材の上面図である。
第５図は、カセットの流れストッパが開放位置にある、本発明の改良型カセットの立面図である。
第６図は、流れストッパが係合位置にある場合の第５図と同様な立面図である。
第７図は、本発明の改良型カセットがポンプに挿入するために隣接して配置された、ポンプ及びポンプドライバの概略図である。
好ましい実施形態の詳細な説明
本発明のポンピングカセット10が第１図から第５図に示されている。カセット10は、剛性の表面部材12及び剛性の裏面部材14と、その間に配置されたエラストマー部材16とを備えている。表面部材12にプランジャ開口18が設けられ、エラストマー部材16が開口全体に広がっている。裏面部材14には、プランジャ開口18の後側に拡大へこみ20部分を備えており、これがポンピングチャンバ22の下側流体タンクを形成している。
揺動自在なスイッチ本体25を有する流れストッパ24が表面部材12に取り付けられている。スイッチ本体25は、スイッチ本体24の両側から突出したシャフト26に取り付けられており、さらにその上表面に凹状のスイッチアクチュエータ27と凸状のスイッチアクチュエータ28とを備えている。
脚部29が凹状スイッチアクチュエータ27の下方へ延出している。凹状スイッチアクチュエータ27の脚部29の下端部にストッパ29aが設けられている。凸状スイッチアクチュエータ28の下側外端部の中間点に、上端部30a及び下端部30bを備えたクラウン部材30が配置されている。
表面部材12は、両側壁32a、32b及び端部壁34a、34bを備えたほぼ矩形の部材31である。側壁32a、32bとそれぞれの端部壁34a、34bとの各接合部には、第4B図の平面図に示されているように、丸味が付けられている。表面部材12は長さが約4.3センチメートル（cm）、幅が1.8cmである。表面部材12の末端部には、長さが幅よりもわずかに大きく約2.1cmであるほぼ正方形の開放部分35が設けられている。開放部分35に近接した末端側の端部壁34bの高さは、基部側の端部壁34aの高さ（0.55cm）の約２倍である約1.1cmである。側壁32a、32bは、末端側の端部壁34bとの接合位置ではそれと同じ高さになっているが、二つの段差部36及び37で基部側の端部壁34aの高さまで段階的に低くなっている。第１の段差部36は開放部分35のほぼ中間点に位置し、第２の段差部37は開放部分の内端部35aの位置にある。基部側の端部壁34aの高さにある上表面38が、第２の段差部37の立ち上がり部分37aから基部側の端部壁までをほぼ覆っている。
開放部分35には、第２の段差部37の上表面37bの両端部から側壁32a、32bに沿って末端側の端部壁34bの内側まで延在している、向き合った内部フランジ39を備えている。上表面37bにはさらに、その中間部分に半円形の切り欠き部40が設けられており、この切り欠き部40は表面部材12の長手方向軸線に沿ってほぼ中心位置にあり、切り欠き部40の開放面が部分35に面している。
向き合った内部フランジ39はほぼそれぞれの中間位置に開口41を設けており、これはさらに各開口39の向き合った周縁部の位置に側壁32a、32bに一体成形して設けられて下向きに延出したレールまたはガイド組42によっても形成されている。レールまたはガイドの各組42の各レールまたはガイドの下端部がもどり止め42aになっている。
表面部材12の上表面38は第２の段差部37の底部から基部側の端部壁32aまで延在して、プランジャ開口18とその開口18及び端部壁32a間に配置された基部センサ開口18aとを除いた上表面38を塞いでいる。
上表面38の下側には、プランジャ開口18を中心にして配置されて、それから外向きに両端部壁32a、32bに向かって延出して、第１のセンサ開口18a及び第２の段差部37の上表面37bの内端部に設けられた切り欠き部40によって一部が形成された第２のセンサ開口を取り囲む一体型表面楕円形部材43が設けられている。楕円形部材43の外周リッジ43aとその内側の第２の周縁リッジ43cとの間に周縁チャネル43bが形成されている。第３図に示されているように、表面楕円形部材43の、第２の段差部37の表面37bの切り欠き開口40に向き合った部分が段差部37の表面から離して設けられている。
エラストマー部材16は、幾分楕円形の可撓性を備えたエラストマー成形部材で、表面部材12の上表面38の下側の楕円形部材43の形状にほぼ一致している。エラストマー部材16には、中央プランジャ係合ダイアフラム部分44とその部分44の両端部のセンサ係合ダイアフラム部分45、46とを備えたダイアフラム17が設けられている。部材16の外周リッジ47aと、リッジ47aの内側にあってそれより幾分低い第２の周縁リッジ47cとの間に溝47bが形成されている。エラストマー部材16は、その上下表面が対称的であって、エラストマー部材の下側にも同様な周縁リッジ47a及び47cが設けられ、その間に同様な周縁溝47bが形成されている。リッジ47a、溝47b及びリッジ47cはダイアフラム部分44、45及び46を取り囲んでいる。エラストマー部材16の末端部に端部タブ48が一体成形されて、組付けの際に部材をカセット10内に適正に配置できるようにしている。第３図、第4c図に示されているように、フラッパバルブ49a及び49bがエラストマー部材16の下側に一体成形されている。フラッパバルブ49aは末端感知ダイアフラム46の外側で中央プランジャ係合ダイアフラム部分44内に配置され、フラッパバルブ49bは末端感知ダイアフラム47内に配置されているため、ダイアフラム部分46及び47の感知面積をほぼ等しくするため、基部感知ダイアフラム部分46が末端感知ダイアフラム部分47よりも小さくなっていることに注意されたい。
ベース部材14は、底壁50、側壁51a、51b及び端部壁52a、52bを備えた矩形のほぼ箱形部分53を設けている。側壁51a、51bと端部壁52a、52bとの接合によって箱形部分53が形成され、箱形部分の形状を表面部材12の外形に一致させるために接合部に丸味が付けられている。ベース部材14の箱形部分53は、長さが約4.5cm、幅が2.0cmである。側壁51a、51b及び端部壁52a、52bは均一の高さ（0.9cm）である。底壁50には、表面部材12上の表面楕円形部材43と形状が同じで、エラストマー部材16の形状にほぼ一致したベース楕円形部材54が担持されている。ベース楕円形部材54には、外周リッジ54aと、それの内側にあってそれより幾分低い第２の周縁リッジ54cとが設けられ、その間に溝54bが形成されている。ベース楕円形部材54の構造は表面楕円形部材43の構造にほぼ一致している。
ベース楕円形部材54の内部に大きい中央流体チャンバ22が設けられている。二つの小さい圧力監視チャンバ、すなわち基部圧力監視チャンバ56及び末端圧力監視チャンバ57が中央流体チャンバ22の両端部に接続されて、カセット10の長手方向軸線に沿って配置されている。
基部側の端部壁52aと基部圧力監視チャンバ56との間に、ベース部材14の底壁50内に成形された管状の基部流体流入チャネル59が接続されている。同様な末端流体排出チャネル60が、末端圧力監視チャンバ57と末端側の端部壁52bとの間に接続されている。流体流入ポート61がベース部材14の基部側の端部壁52aに成形されて、流体入口チャネル59に接続されている。流体排出ポート62が末端側の端部壁52bに成形されて、流体排出チャネル60に接続されている。補剛材または補剛壁63が端部壁52a、52bの各々からそれぞれの流体流入及び流体排出ポート61及び62まで延在して、ベース部材14に取り付けられた流体61及び62を固定支持する三角形の支持構造体をベース部材14の各端部に形成している。また、中央流体チャンバ22と基部及び末端圧力監視チャンバ56、57とは、ベース部材14の側壁51a、51bの底部の下方まで延在していないことにも注意されたい。
ベース楕円形部材54より末端位置で末端圧力監視チャンバ57と端部壁52bとの間において、クレードル支持体64が末端流体排出チャネル60の両側で底壁50に取り付けられている。ベース部材14と表面部材12とを組み合わせたとき、クレードル支持体64は表面部材12のクレードルガイド42とほぼ整合する。クレードル支持体64より末端位置で流体排出チャネル60にスイッチストッパ65が取り付けられている。ベース部材14の側壁にノッチ71が設けられている。
組み付けた状態のカセットが第５図及び第６図に示されており、ベース部材14にエラストマー部材16をはめ付けてから、その上に表面部材12が被せられている。最後に、流れストッパ24を表面部材12の開口35に挿入して、シャフト26をクレードルガイド42に沿って下降させることによって、ベース部材14の底壁50に設けられた両方のクレードル支持体64に流れストッパ24を取り付ける。
次にカセット10のアセンブリを詳細に説明するが、第５図及び第６図を第１図の組み立て状態のカセット10と関連付けて考えればさらに理解しやすいであろう。
第５図及び第６図において、ベース部材14のベース楕円形部材54にエラストマー部材16を以下のようにはめ付ける。ベース部材14のベース楕円形部材54の外周リッジ54aがエラストマー部材16の下側溝47bと係合し、エラストマー部材の外側リッジ47aがベース楕円形部材54の外周リッジ54aの外側にくるようにして、ベース楕円形部材54にエラストマー部材16をはめ付ける。部材54の内周リッジ54cがエラストマー部材16の下側の内側リッジ47cを部材54の溝54b内に捕らえる。
エラストマー部材16をベース部材14上に所定位置に配置した状態で、表面部材12をベース部材14の開放箱形部分53に押し込んで、表面部材12の部材43の外周リッジ43aをエラストマー部材16の上側の溝47bに押し込む。部材43の内側周縁リッジ43cがエラストマー部材16の上側の内側リッジ47cを部材43の溝43b内に捕らえる。表面楕円形部材43、エラストマー部材16及びベース楕円形部材154が特殊な形状であり、またそれらが噛み合うように組み付けられることによって、部材16をカセット10内に液密状態でしっかり固定保持することができる。
エラストマー部材16をベース部材14と表面部材12との間に液密係合させた状態で配置してから、部材12及び14を従来手段で、例えば超音波溶液によって接合する。カセット10を組み立てるとき、逆止弁または「フラッパ」バルブ49a及び49bをベース部材14のへこみ20の向き合った上縁部20a及び20bにそれぞれ隣接配置する。
第１図のカセットアセンブリでは、表面部材12のプランジャ開口18がベース部材14のへこみ20と整合している。
流れストッパ24は以下のようにしてカセット10内に取り付けられる。スイッチ本体25を表面部材12の開口35にはめ込み、シャフト軸26を表面部材12のクレードルガイド42に沿って滑らせて、ベース部材14の底壁50上に設けられたクレードル支持体64内に配置する。第３図では、クレードルガイド42の各々の下端部に内向きのもどり止め42aを設けて、流れストッパ24が取り付け位置にあるときには、軸26がクレードルガイド42のもどり止め42aを滑って通過することによって、クレードルガイド42の下端部とベース部材14のそれぞれの対向クレードル支持体64との間に捕らえられるようにしていることに注意されたい。
第５図において、流れストッパ24を時計回りに回転させると、凹状スイッチアクチュエータ27が凸状スイッチアクチュエータ28より下方に位置して、カセット10の流れストッパが開放位置に入り、逆止弁またはフラッパバルブ49a及び49bがわずかに開く。カセット10は自由流れ状態にある、すなわちカセットに流入する流体によってフラッパバルブ49a、49bに加えられる重力によって、フラッパバルブが開き、流体がカセットを流れることができる。流れストッパ24を第５図の開放位置に保持するため、流れストッパ24の下側脚部29の下側脚部ストッパ29aが表面部材12の末端側の端部壁34bの下側の内側縁部に設けられたもどり止め35bの下方に位置することに注意されたい。さらに、流れストッパ24がシャフト26のまわりでそれ以上回転するのを防止するため、スイッチストッパ65が凹状スイッチアクチュエータ27と係合する。
流れストッパ24がシャフト26のまわりを第６図の係合位置まで回転したとき、ストッパ29aがもどり止め35bの上方へ移動して、クラウン30の下端部30bがエラストマー部材16のダイアフラムと係合することによってフラッパバルブ49bを移動させてへこみ20の縁部20bと係合させて、流入ポート61と排出ポート62との間の流路を閉鎖する第６図に示されている位置に流れストッパを保持することができる。第５図の開放位置にあるとき、流体がカセットを流れることができるようにすることによってカセット10をポンプの外部で作動させることができるが、後述するようにポンプ内でカセットを作動させることもできる。
第７図は、プランジャ73、基部圧力センサ74及び末端圧力センサ75を備えたポンプドライバ72を内部に支持しているポンプハウジング70を設けたポンプ69を示している。カセット10が、ポンプハウジング70に取り付けたときに、ベース部材14の側壁のノッチ71と係合するスナップ71aで所定位置に保持されることによって、カセットをポンプ69内に固定することができる。このように、カセット10をポンプ69に取り付けるが、カセット全体を覆ったりカセットを作動させるドアがない。カセット10を保護するポンプドアがないため、プランジャ開口18や流れストッパ24等のすべての作用カセット部材をポンプとカセットの接合面に配置することが望ましい。カセット10をポンプ69内に設置したとき、ポンプ側の係合表面76が凸状スイッチアクチュエータ28と係合して流れストッパ24を閉鎖位置へ回転させることによって、流体がカセットを流れないようにする。このように、カセット10をポンプ69内に装填したとき、流れストッパ24がフラッパバルブ49a、49bと協働する補助流れ制御部材として作動する。
カセット10をポンプハウジング70内に設置したときのポンプドライバ72の作動は以下の通りである。ポンピングサイクルの流体流入時及び流体排出時の両方において、プランジャ73がエラストマー部材16のダイアフラムの中央部分44と係合してそれを押し付ける。ポンピングサイクルの流体流入時に、ここではプランジャ73がそれのストロークの上端部に位置しており、末端圧力センサ75が流れストッパ24のクラウン部材30の上端部30aと係合して、入口ポート61から排出ポート62へ通じるカセットの流路を流れる流体の圧力を感知することができる。末端圧力センサ75が末端圧力監視チャンバ57内の圧力を感知できるようにするため、ストッパ29aともどり止め35bとの間の距離が約70/1000（0.070）インチになっている。プランジャ73がそれのポンピングストロークの頂点に達したとき、ポンピングチャンバ22への流体の流入が完了する。
その後、プランジャ73が下降して、下降中のプランジャによって発生してチャンバ22内の流体を圧縮する圧力により、フラッパバルブ49aが閉じ、また凸状スイッチアクチュエータ28の付勢力に逆らってフラッパバルブ49bが開くことによって、ポンピングチャンバ22から排出チャネル60を通り、さらに排出ポート62を通って流体を排出することができる。末端圧力センサ75に接したクラウン30の移動によって、ポンプの作動サイクル中の、流体流入時から流体排出時までの全体を通して、流れストッパ24がカセット10の流体排出側の末端圧力を感知することができる。
本発明は、より精密なカセットに使用できるようなドライバ機構に適用できる簡単で製造が容易な使い捨て流体ポンプカセットを提供するものである。流れストッパ24は、流体の流れの制御及び流体圧の測定の両方を行う簡単な手段をカセット10に与えている。
本発明のカセットは、従来のカセットで必要であったようなカセットの入口及び出口に設けられた大がかりな弁機構を必要とせず、また本カセット用のカセット内空気検出機構はカセットの外部に、例えばカセットの入口管または出口管に設けられる。このため、本カセットは従来の複雑で大型のカセットに代わる、簡単で小型の、低コストで複雑でない代替物を提供している。
本発明の好ましい実施形態を以上に説明してきたが、当業者には他の実施例も明らかであろう。そのような実施例は、特にそうでないと明言されていない限り、以下の請求の範囲に含まれるものと解釈されるべきでない。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図３Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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