(57)【要約】  リードスクリューのねじ山をねじ駆動機構のねじ山と自動的に位置合わせするためのシステムおよび方法。ねじ駆動機構は、リードスクリューの回転運動を直線運動に変換し、装着されたシリンジの内容を放出するように動作する。システムは、リードスクリューに沿ってねじ駆動機構の位置を決定する駆動装置位置センサと、駆動装置位置センサから位置信号を受信し、二組のねじ山の位置合わせを確実に行うために必要なリードスクリューの回転を決定して、その位置合わせを達成するために必要なリードスクリューの回転を行うプロセッサとを備える。システムの較正の変化をチェックし、発見されると、正確さを回復するために変換係数を更新する自動較正ルーチンが含まれる。構成要素の動作を監視するために、種々のセンサが使用される。
2009503373.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
リードスクリューのねじ山をねじ駆動機構のねじ山と位置合わせするためのシステムにし、前記ねじ駆動機構が、前記リードスクリューのねじ山が相互に十分係合している場合に、その回転運動を直線運動に変換するように動作するシステムであって、
前記リードスクリューに結合し、前記リードスクリューを選択的に回転するモータと、
前記ねじ駆動機構に結合し、前記ねじ駆動機構の動作に応答して、シリンジプランジャと選択的に係合し、前記プランジャを動かすプランジャ駆動装置と、
前記リードスクリューに沿った前記ねじ駆動機構の軸方向位置を表す位置信号を提供する位置センサと、
前記ねじ駆動機構の前記ねじ山を前記リードスクリューの前記ねじ山との係合から係合解除し、それによってオペレータが前記ねじ駆動機構を、前記ねじ駆動機構の前記ねじ山が前記リードスクリューの前記ねじ山と再係合できる前記リードスクリューに沿った選択位置へと動かすことができる解放装置と、
前記位置センサから位置信号を受信し、前記位置信号に基づいて前記リードスクリューを所定の回転位置まで回転するために前記モータを制御するプロセッサと、
を備えるシステム。
【請求項２】
前記プロセッサは、オペレータが前記ねじ駆動機構の前記ねじ山を前記リードスクリューの前記ねじ山と再係合させる位置を示す前記位置信号を、前記位置センサから受信し、
前記プロセッサが前記モータを制御して、前記リードスクリューの前記ねじ山が前記ねじ駆動機構の前記ねじ山と前記選択位置で位置合わせされる回転位置まで前記リードスクリューを回転する請求項１に記載のねじ山を位置合わせするためのシステム。
【請求項３】
前記リードスクリューの前記ねじ山がピッチを有し、
前記ねじ駆動機構の前記ねじ山がピッチを有し、
前記プロセッサが前記モータを制御して、前記リードスクリューのねじ山とねじ駆動機構のねじ山が再係合されると、前記位置信号の受信、および前記リードスクリューと前記ねじ駆動機構のうち少なくとも一方の前記ねじ山ピッチに基づいて、前記リードスクリューの前記ねじ山が前記ねじ駆動機構の前記ねじ山と位置合わせされる回転位置まで前記リードスクリューを回転する請求項２に記載のねじ山を位置合わせするためのシステム。
【請求項４】
前記ねじ駆動機構の前記ねじ山と前記リードスクリューの前記ねじ山とが位置合わせされ、相互に十分係合している前記リードスクリューに沿った基準位置が格納されたメモリを備え、
前記プロセッサが、前記位置信号を受信し、前記位置信号を前記基準位置と比較し、前記基準位置および前記位置信号に基づいて、前記モータを制御して、前記リードスクリューのねじ山とねじ駆動機構のねじ山が再係合されるとき、前記リードスクリューの前記ねじ山が前記ねじ駆動機構の前記ねじ山と位置合わせされる回転位置まで前記リードスクリューを回転する請求項２に記載のねじ山を位置合わせするためのシステム。
【請求項５】
シリンジプランジャと前記プランジャ駆動装置との前記係合を検出すると、プランジャセンサ信号を提供するシリンジプランジャセンサをさらに備え、
前記プロセッサが前記プランジャセンサ信号を受信すると、前記プロセッサが、前記モータを制御して前記位置信号を前記基準信号と比較し、前記基準位置と前記位置信号に基づいて、前記リードスクリューのねじ山とねじ駆動機構のねじ山が再係合されるとき、前記リードスクリューの前記ねじ山が前記ねじ駆動機構の前記ねじ山と位置合わせされる回転位置まで前記リードスクリューを回転する請求項４に記載のねじ山を位置合わせするためのシステム。
【請求項６】
前記プロセッサが前記プランジャセンサ信号を受信すると、前記プロセッサが、前記モータを制御して前記位置信号を受信し、前記位置信号を前記基準位置と比較し、前記基準位置と前記位置信号に基づいて、前記リードスクリューのねじ山とねじ駆動機構のねじ山が再係合されるとき、前記リードスクリューの前記ねじ山が前記ねじ駆動機構の前記ねじ山と位置合わせされる回転位置まで前記リードスクリューを回転する請求項５に記載のねじ山を位置合わせするためのシステム。
【請求項７】
前記ねじ駆動機構の前記ねじ山が前記リードスクリューの前記ねじ山と十分係合していることを検出すると、ねじ山係合信号を提供するねじ山係合センサをさらに備え、
前記ねじ山係合信号を受信すると、前記プロセッサが、前記リードスクリューに沿った前記ねじ駆動機構の前記位置を基準位置として格納し、
前記プロセッサが前記位置信号を受信し、前記位置信号を前記基準位置と比較し、前記基準位置と前記位置信号に基づいて、前記モータを制御して、前記リードスクリューのねじ山とねじ駆動機構のねじ山が再係合されるとき、前記リードスクリューの前記ねじ山が前記ねじ駆動機構の前記ねじ山と位置合わせされる回転位置まで前記リードスクリューを回転する請求項２に記載のねじ山を位置合わせするためのシステム。
【請求項８】
シリンジプランジャと前記プランジャ駆動装置との前記係合を検出すると、プランジャセンサ信号を提供するシリンジプランジャセンサをさらに備え、
前記プロセッサが前記プランジャセンサ信号を受信すると、前記プロセッサが、前記位置信号を前記基準信号と比較し、前記基準位置と前記位置信号に基づいて、前記モータを制御して前記リードスクリューのねじ山とねじ駆動機構のねじ山が再係合されるとき、前記リードスクリューの前記ねじ山が前記ねじ駆動機構の前記ねじ山と位置合わせされる回転位置まで前記リードスクリューを回転する請求項７に記載のねじ山を位置合わせするためのシステム。
【請求項９】
前記プロセッサが前記プランジャセンサ信号を受信すると、前記プロセッサが、前記位置信号を受信し、前記位置信号を前記基準位置と比較し、前記基準位置と前記位置信号に基づいて、前記モータを制御して、前記リードスクリューのねじ山とねじ駆動機構のねじ山が再係合されるとき、前記リードスクリューの前記ねじ山が前記ねじ駆動機構の前記ねじ山と位置合わせされる回転位置まで前記リードスクリューを回転する請求項８に記載のねじ山を位置合わせするためのシステム。
【請求項１０】
前記位置センサが、前記リードスクリューに対する前記ねじ駆動機構の前記軸方向位置を表す電気位置信号を提供し、
前記プロセッサが、前記位置信号を受信し、変換係数でこれを処理して、前記リードスクリューに対する前記ねじ駆動機構の前記軸方向位置を決定する請求項２に記載のねじ山を位置合わせするためのシステム。
【請求項１１】
前記ねじ駆動機構の前記ねじ山が前記リードスクリューの前記ねじ山と十分係合していることを検出すると、ねじ山係合信号を提供するねじ山係合センサをさらに備え、
前記ねじ山係合信号を受信すると、前記プロセッサが、前記リードスクリューに沿った前記ねじ駆動機構の前記位置を基準位置として格納し、
前記プロセッサが前記位置信号を受信し、前記位置信号を前記基準位置と比較し、前記基準位置と前記位置信号に基づいて、前記モータを制御して、前記リードスクリューのねじ山とねじ駆動機構のねじ山が再係合されるとき、前記リードスクリューの前記ねじ山が前記ねじ駆動機構の前記ねじ山と位置合わせされる回転位置まで前記リードスクリューを回転する請求項１０に記載のねじ山を位置合わせするためのシステム。
【請求項１２】
前記プロセッサが、前記ねじ駆動機構の前記ねじ山と前記リードスクリューの前記ねじ山との再係合の際に、前記ねじ山係合信号を監視し、前記ねじ山係合信号が受信されない場合は、前記プロセッサが前記変換係数を変更する請求項１１に記載のねじ山を位置合わせするためのシステム。
【請求項１３】
リードスクリューのねじ山をねじ駆動機構のねじ山と位置合わせするための方法にして、前記ねじ駆動機構が、前記リードスクリューのねじ山が相互に十分係合している場合に、その回転運動を直線運動に変換するように動作する方法であって、
前記リードスクリューを選択的に回転するステップと、
前記ねじ駆動機構の動作に応答してシリンジプランジャを動作させるために、前記シリンジプランジャを、前記ねじ駆動機構に結合したプランジャ駆動装置と選択的に係合するステップと、
前記リードスクリューに沿った前記ねじ駆動機構の軸方向位置を、それを表す位置信号を提供する位置センサで感知するステップと、
前記ねじ駆動機構の前記ねじ山を、前記リードスクリューの前記ねじ山との係合から解放装置で係合解除するステップであって、それによってオペレータが、前記ねじ駆動機構の前記ねじ山が前記リードスクリューの前記ねじ山と再係合できる前記リードスクリューに沿った選択位置まで前記ねじ駆動機構を移動させることができるステップと、
前記位置信号に基づいて、前記リードスクリューを所定の回転位置まで回転させるべく、前記モータを制御するステップとを含む方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般には、ねじ駆動機構に関し、より詳細には、駆動装置をリードスクリューと係合させる係合システムおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
人体への非経口流体などの流体の注入は、多くの場合、ねじ駆動機構が装着されたリードスクリューを有するシリンジポンプによって遂行される。リードスクリューの回転は、ねじ駆動機構によって直線運動に変換される。直線運動は、通常はねじ駆動機構にしっかり接続されているプランジャ駆動装置によってシリンジプランジャに伝達される。空の注射器の交換を容易にするには、満杯のシリンジのシリンジプランジャをプランジャ駆動装置と係合させるために、ねじ駆動機構およびプランジャ駆動装置をリードスクリュー上に簡単かつ迅速に再配置できるように、一部のシリンジポンプでは、ねじ駆動機構の一部として割りナットまたは半割りナットを使用する。起動レバーまたはオペレータとの他の機械的インタフェースをプランジャ駆動装置に設けて、割りナットのねじ山をリードスクリューのねじ山から分離し、プランジャ駆動装置を現在のシリンジプランジャから分離する。次に、外せるように、プランジャ駆動装置を手動で空のシリンジから離す。新しいシリンジをシリンジポンプに装填する場合、オペレータは、起動レバーまたは他の機械的インタフェースを操作し続けて、割りナットをリードスクリューから係合解除し、プランジャ駆動装置および割りナットをリードスクリューに沿って適切な位置へと移動させ、新しいシリンジをポンプに挿入する。次に、オペレータはプランジャ駆動装置を新しいシリンジのプランジャフランジと接触させ、プランジャ駆動装置をシリンジプランジャに押し当てたら起動レバーを解放し、それによって割りナットがリードスクリュー上に落下することができる。両方の装置のねじ山が十分に係合するように、割りナットのねじ山の頂は、可能な限りリードスクリューの谷部の中へと落下することが理想的である。残念ながら、ねじ山は必ずしも十分に係合しない。
【０００３】
図１に示すように、場合によっては、割りナットのねじ山１０の頂は、ねじ山が相互に係合するのではなく、リードスクリューのねじ山１２の頂と整合し、接触するので望ましくない。ねじ山のどちらかの組の頂が相対的に平坦なことがあるので、リードスクリューが十分な量だけ回転し、ねじ駆動機構のバイアス装置によって割りナットのねじ山が強制的にリードスクリューのねじ山へと落下し、係合するまで、相互に係合しない。注入率が低い場合は、リードスクリューがこのように十分回転するのにかなり時間がかかることがあり、その間、患者は注入流体を受け取らない。
【０００４】
図２に示すような別のケースでは、起動レバーを解放すると、割りナットのねじ山１０の非駆動表面が、リードスクリューのねじ山１２の非駆動表面と接触することがあるので望ましくない。矢印は、割りナットとプランジャ駆動装置の前進方向を示す。二組のねじ山間のねじ山クリアランス１４のせいで、リードスクリューのねじ山１２の駆動表面が割りナットのねじ山１０の駆動表面と十分に係合し、割りナットとともにシリンジプランジャが実際に動き始める前に、多少の時間量が経過することがある。この時間量は、患者が注入流体を受け取らない期間でもある。
【０００５】
図３に示すようなさらに別のケースでは、割りナットのねじ山１０の駆動表面は、リードスクリューのねじ山１２の駆動表面と一部しか係合することができない。部分的係合は、割りナットのねじ山１０の頂がリードスクリューのねじ山１２の谷部に完全に落下しない場合に生じる。こうなると、満杯のシリンジによって加えられた大きい量の背圧と、リードスクリューのねじ山１２によって生じた力のベクトルが、割りナットのねじ山１０を強制的に上げて、リードスクリューのねじ山１２から出す。割りナットのバイアス力がこれらの係数を克服するのに不十分であると、割りナットのねじ山１０が強制的にリードスクリューのねじ山１２の駆動表面から接触しなくなり、図１に示す位置になる。このケースでは、同様に、患者が注入流体を受け取らない期間が生じ、この期間は図１に関連する期間を超えることがある。
【０００６】
注入率が低い場合は、図１から図３に示す係合しない状態または部分的に係合する状態の前に１時間以上あることがあり、その結果、注入流体が送出しないことが発見され、リードスクリューをゆっくり回転することによって矯正されるか、自動的に克服される。この問題は、ねじ山のクリアランスを除去するためにリードスクリューを自動的に前方向へ、または逆方向と前方向の組合せで回転し、割りナットのねじ山を十分に据え付け、その後にねじ山クリアランスを除去する従来の方式では、部分的にしか克服されない。割りナットのねじ山が、十分な係合を表すとされるねじ山の谷部底深さのパーセンテージに対応する点まで、またはその下までリードスクリューのねじ山内に据え付けられると、プラスの係合信号を与えるために、係合センサが使用される。係合信号がプラスの場合、リードスクリューは前方向へと固定量だけ自動的に回転し、ねじ山クリアランスを除去する。これは、割りナットのねじ山１０がたまたま既に十分に据え付けられている場合でも生じる。それ故、自動回転はシリンジプランジャを割りナットとともに移動させ、過度の流体注入を引き起こすことがある。係合信号がマイナスである場合、リードスクリューは逆方向に固定量だけ回転し、係合センサの別の値が読み取られる。逆回転が固定回数だけ繰り返され、その後にリードスクリューが多少の固定量だけ前方向に回転され、その後に係合センサの別の値が読み取られる。ねじ山の係合の試みが固定回数だけ失敗すると、警報が出される。試みた後に、割りナットのねじ山が十分に据え付けられるとされた場合、リードスクリューは前方向に固定量だけ自動的に回転し、起こり得るねじ山クリアランスを全て除去する。それ故、従来の方式は、常に、リードスクリューのねじ山の頂に対する割りナットのねじ山の頂の直線位置に関係なく、リードスクリューを固定量だけ回転させる。
【０００７】
また、従来の方式の自動回転は、プランジャセンサからの信号がシリンジプランジャの存在を示した後、および係合センサからの信号が割りナットのねじ山１０が十分に据え付けられていないことを示した後に開始される。割りナットのねじ山１０の頂がリードスクリューのねじ山１２の頂に載ったのではなく、オペレータが起動レバーを解放しなかったせいで係合センサがマイナスを示すと、場合によっては、時期尚早に回転するので望ましくない。
【０００８】
それ故、自動回転ルーチンが終了し、オペレータがその後に起動レバーを解放すると、二組のねじ山が再び図１から図３に示した位置のいずれか１つになり、その結果、流体注入が遅れる。その結果、従来の方式で生じたようなシリンジ交換に伴う流体注入の遅れおよび過剰は、より精密で正確な流体注入の制御が必要な低い注入率では望ましくない。
【０００９】
したがって、ポンプ内にシリンジを装着することに伴う流体注入の遅れおよび過剰の可能性を低減する改良型リードスクリュー係合システムの必要性が当業者には認識されている。本発明は、以上および他の必要性を満足する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、ねじ駆動機構のねじ山とシリンジ注入ポンプのリードスクリューのねじ山を、この２つの係合時に自動的に位置合わせし、流体注入の遅れまたは過剰の発生の可能性を低下させ、それ故流体注入をより精密かつ正確に制御できるようにするシステムおよび方法に向けられている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の１つの態様では、ねじ山が十分係合するために、リードスクリューのねじ山をねじ駆動機構のねじ山と位置合わせするためのシステムは、リードスクリューに結合したモータと、ねじ駆動機構に結合したプランジャ駆動装置と、リードスクリューに沿ったねじ駆動機構の軸方向位置を表す位置信号を提供する位置センサと、リードスクリューのねじ山との係合からねじ駆動機構のねじ山を係合解除する解放装置と、位置センサから位置信号を受信し、モータを制御して、位置信号に基づいてリードスクリューを所定の回転位置まで回転するプロセッサとを備える。解放装置によって、オペレータは、ねじ駆動機構をリードスクリューに沿って、ねじ駆動機構のねじ山をリードスクリューのねじ山と再係合できる選択位置まで移動させることができる。
【００１２】
別の態様では、プロセッサは、オペレータがねじ駆動機構のねじ山をリードスクリューのねじ山と再係合する位置を示す位置信号を、位置センサから受信し、プロセッサは、モータを制御して、オペレータによって選択された位置でリードスクリューのねじ山がねじ駆動機構のねじ山と位置合わせされる位置までリードスクリューを回転する。
【００１３】
さらに別の態様では、リードスクリューのねじ山はピッチを有し、ねじ駆動機構のねじ山はピッチを有し、プロセッサは、モータを制御して、ねじ山が再係合されるとき、二組のねじ山が位置合わせされる位置までリードスクリューを回転する。その位置は、位置信号の受信に基づき、リードスクリューとねじ駆動機構の少なくとも一方のねじ山ピッチに基づく。
【００１４】
１つの態様では、ねじ山を位置合わせするためのシステムは、二組のねじ山が位置合わせされ、相互に十分に係合したリードスクリューに沿った基準位置が格納されているメモリを含む。この態様では、プロセッサは、位置信号を基準位置と比較し、モータを制御して、リードスクリューとねじ駆動機構のねじ山が再係合されるとき、二組のねじ山が位置合わせされる位置までリードスクリューを回転する。
【００１５】
別の態様では、ねじ山を位置合わせするためのシステムは、シリンジプランジャとプランジャ駆動装置との係合を検出するとプランジャセンサ信号を提供するシリンジプランジャセンサを含む。この態様では、プロセッサがプランジャセンサ信号を受信すると、プロセッサは位置信号を基準位置と比較し、モータを制御して、ねじ山が再係合されるとき、二組のねじ山が位置合わせされる位置までリードスクリューを回転する。
【００１６】
さらに別の態様では、ねじ山を位置合わせするためのシステムは、ねじ駆動機構のねじ山がリードスクリューのねじ山と十分に係合したことを検出すると、ねじ山係合信号を提供するねじ山係合センサを含む。この態様では、ねじ山係合信号を受信すると、プロセッサはリードスクリューに沿ったねじ駆動機構の位置を基準位置として格納する。また、プロセッサは位置信号を基準位置と比較し、モータを制御して、ねじ山が再係合されるとき、二組のねじ山が位置合わせされる回転位置までリードスクリューを回転する。
【００１７】
１つの態様では、位置センサは、リードスクリューに対するねじ駆動機構の軸方向位置を表す電気位置信号を提供し、変換係数で位置信号を処理して、リードスクリューに対するねじ駆動機構の軸方向位置を決定する。
【００１８】
もう１つの態様では、ねじ山を位置合わせするためのシステムは、ねじ駆動機構のねじ山がリードスクリューのねじ山と十分に係合したことを検出すると、ねじ山係合信号を提供するねじ山係合センサを含む。この態様では、ねじ山係合信号を受信すると、プロセッサはリードスクリューに沿ったねじ駆動機構の位置を、基準位置として格納する。また、プロセッサは位置信号を基準位置と比較し、モータを制御して、ねじ山が再係合されるとき、二組のねじ山が位置合わせされる回転位置までリードスクリューを回転する。
【００１９】
もう１つの態様では、プロセッサは、ねじ駆動機構のねじ山とリードスクリューのねじ山との再係合に関するねじ山係合信号を監視し、ねじ山係合信号を受信しない場合、プロセッサは変換係数を変更する。
【００２０】
本発明の他の特徴および利点は、例示により本発明の原理を示す添付図面と組み合わせて、以下の詳細な説明を考察すると明白になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
次に例示的な図を参照すると、同様の参照番号はいくつかの図で類似した要素または対応する要素を指し、図４には、ポンプ内に装着されたシリンジ１８を有するシリンジポンプ１６が図示されている。シリンジプランジャのフランジ２４とまだ係合していないプランジャ駆動装置２０は、プランジャ駆動装置に押し当てられたシリンジプランジャ２４の存在を検出するために使用されるプランジャセンサボタン２２を含む。流体注入中に、プランジャ駆動装置はシリンジプランジャに押し当てられる。図４では、プランジャセンサボタンが見えるように、プランジャ駆動装置が後方に後退して、シリンジプランジャから離れている。この実施形態では、シリンジプランジャ駆動装置は、また、駆動装置に対してシリンジプランジャフランジを捕捉して、シリンジからの吸い上げを防止する２つの回転アーム２５ａおよび２５ｂを含む。
【００２２】
次に図５を参照すると、リードスクリュー２６が、プランジャ駆動装置２０と結合した可動ねじ駆動機構２８とねじ係合している。ねじ駆動機構は、自身とリードスクリューとの選択的係合または係合解除のためにねじ山係合機構を有する。係合機構は、以下でさらに詳細に説明する半割ナットまたは割りナットの設計である。リードスクリューの回転運動は、ねじ駆動機構によって直線運動に変換される。適切なモータ制御装置３２によって制御されるモータ３０の回転速度が、プランジャ駆動装置の直線運動速度を決定する。ねじ駆動機構の位置は、本明細書で駆動装置位置センサ３４と呼ぶ適切な高分解能位置センサによって感知され、これはリードスクリューに沿ったねじ駆動機構およびプランジャ駆動装置の位置を表す位置信号を提供する。駆動装置位置センサは、ねじ駆動機構の移動範囲を通してリードスクリューに沿って延びる静止電位計を備えることができる。しかし、駆動装置位置センサは任意の形態をとることができる。一例として、センサは、相互に平行な材料の狭い平坦な細片を有する電位計を備えることができる。一方の層が短絡または非抵抗性の性質で、電源Ｖｂが適用される別の層は、抵抗性の性質である。ねじ駆動機構に固定状態で取り付けられた指状ワイパ３５は、短絡層を抵抗性層と接触させるのに十分な力で短絡層を圧する。それ故、ねじ駆動機構が動作すると、抵抗性層の接触点に（Ｖｂと接地電位との間の）電圧ＶＯが生じる。駆動装置位置センサの電位計は、Ｖｉｓｈａｙ  Ｓｆｅｒｎｉｃｅ（ペンシルバニア州モールバン）が製造する導電性プラスチック運動変換器要素ＫＩＴＬＭＦ５Ｄ１０３によって提供されるような少なくとも±０．０１３ｃｍ（±０．００５インチ）の正確さを有することが好ましい。同じ、またはこれより良好な正確さを有する他の適切なタイプのセンサを使用することができ、ポンプの用途に応じて、これより低い正確さも適切であると証明できることを理解されたい。
【００２３】
次に図６を参照すると、プランジャ駆動装置２０の一例の組立分解図が図示されている。プランジャセンサボタン２２をさらに詳細に見るために、前部ハウジング３６が後部ハウジング３８から分離されている。プランジャセンサボタンが、前部ハウジングの通常の位置から引き出されている。シリンジ１８の設置にさらに融通が利くように、プランジャセンサボタンは、面取りした前面４０を有する。プランジャセンサボタンは、シリンジプランジャ２４（図４に図示）に向かってプランジャセンサボタンの外側のバイアスを提供するばね４２を有する。この実施形態では、ばねは後部ハウジングに寄りかかってプランジャセンサボタンを押し、前部ハウジングから出て開口４４を通り延びる。プランジャセンサボタンは、前部ハウジング内でプランジャセンサボタンを保持する環状止めフランジ４６を含む。プランジャセンサボタンは、前部ハウジングに形成された開口を通って延び、設置されたシリンジのシリンジプランジャ２４に押し当てられる。
【００２４】
プランジャセンサボタン２２は、プランジャセンサボタンの位置およびシリンジプランジャ２４の存在を示すフラグ４８も含む。本明細書ではプランジャセンサ５０と呼ぶ第１の光線センサが、プランジャセンサボタンの上に装着されるが、フラグの位置を決定するためにフラグと一直線上になる。プランジャセンサは、プランジャ駆動装置２０がシリンジプランジャに押し当てられているか否かを示すプランジャ信号を提供する。プランジャセンサのトリップ点は、センサに対するフラグの位置に依存する。プランジャセンサボタンが、プランジャ駆動装置の前部ハウジング３６とほぼ面一つになるように、開口４４を通って押し戻されている場合に、プランジャ駆動装置がシリンジプランジャに押し当てられていることをプランジャ信号が示すように、トリップ点を設定することが好ましい。さらなる詳細は、参照により本明細書に組み込むものとするＣｏｎｅｒｏへの米国特許第５，１０６，３７５号に見られる。図示のように、プランジャ駆動装置は割りナット管５２に接続されている。
【００２５】
次に図７を参照すると、ねじ駆動機構２８の組立分解図が図示されている。ねじ駆動機構は、リードスクリュー２６に装着され、カム板６０の上部スロット５８と係合するためにピン５６が装着された第１のフランジ５４を有する割りナット管５２を含む。カム板はそれぞれが２つの割りナット６６のそれぞれのピン６４と係合する２つの細長いスロット６２も含む。割りナットおよびカム板は、支持板６７と割りナットハウジング６８の間に挟まれ、ねじ７０によって所定の位置に保持される。したがって、割りナット管が回転するとカム板が回転し、これで割りナットがリードスクリューのねじ山から分離する。
【００２６】
駆動チューブ７２が、ねじ駆動機構２８をプランジャ駆動装置２０にしっかり結合する。それ故、リードスクリューの回転によって生じるねじ駆動機構の直線運動は、プランジャ駆動装置に伝達され、オペレータがプランジャ駆動装置を動かすと、ねじ駆動機構とともに動く。プランジャ駆動装置２０上の起動レバー７４（図４および図６に図示）は、起動レバーを押すと、割りナット管が回転し、割りナット６６がリードスクリュー２６のねじ山から分離するように、割りナット管５２にしっかり結合される。起動レバー７４を解放すると、割りナット６６がリードスクリューのねじ山と接触する。
【００２７】
図６および図７の両方を参照すると、フラグ８０が割りナット管５２の第１のフランジ５４にしっかり装着されている。割りナット６６をリードスクリュー２６から分離するために起動レバー７４を押すと、フラグが回転する。本明細書ではレバーセンサ８２と呼ぶ第２の光線センサが、割りナットハウジング６８の一部を形成する台８４に装着され、フラグの位置を検出する。レバーセンサは、起動レバーの回転位置を示すレバー信号を提供し、これは割りナットのねじ山がリードスクリューのねじ山内に据え付けられる深さに関連する。起動レバーの回転と割りナットの動作との関係は、割りナットピン６４と係合している細長いスロット６２の形状に依存する。
【００２８】
次に図８を参照すると、起動レバー７４の回転と、リードスクリュー２６から離れる割りナット６６の運動との関係が、非直線の曲線７５として図示されている。レバーセンサ８２のトリップ点は、起動レバーが解放され、休止している場合のセンサ８２に対するフラグ８０の位置に依存する。レバー信号のトリップ点は、図８の曲線上で、押された場合にレバーがほぼ最大に回転し、割りナットがリードスクリューから最大限に離れた状態に対応する点８５に設定することが好ましい。この実施形態では、オペレータが起動レバーを完全に押すと、フラグがレバーセンサの光線を中断し、それによってレバー信号は割りナットのねじ山がリードスクリューのねじ山から完全に分離したことを示す。オペレータが起動レバーを解放し始めると、割りナットのねじ山がリードスクリューのねじ山内に落下する前に、フラグがわずかに動き、これによってレバー信号は、割りナットのねじ山がリードスクリューのねじ山に向かって半径方向に動き始めたことを示す。
【００２９】
次に図９を参照すると、プランジャセンサ５０から、およびプロセッサ８６に結合した駆動装置位置センサ３４からの両方の信号を有する実施形態が図示されている。プロセッサはこれらの信号を分析し、以下で検討するような種々の係数に基づいて、モータ制御装置３２に信号を提供し、リードスクリューの回転を制御する。プロセッサからの信号の情報内容に応じて、モータ制御装置は、リードスクリューを回転するようにモータ３０を制御することができる。
【００３０】
次に図１０を参照すると、シリンジを交換し、リードスクリューのねじ山からの割りナットのねじ山の係合解除を推論するためにプロセッサがプランジャ信号（プランジャ駆動装置と係合したプランジャの有無を示す）を使用する方法を示す作業流れ図が図示されている。流れ図のブロック９０と９２の間で、オペレータは交換を必要とする第１のシリンジをシリンジポンプ１６から外すために、起動レバー７４を押下する。そうすることによって、割りナット６６がリードスクリュー２６から係合解除し、オペレータは、シリンジを外せるように、プランジャ駆動装置２０を後方に滑動させ、シリンジから離すことができる。したがって、ブロック９２では、プランジャセンサ５０からプロセッサ８６へのプランジャ信号は、外すべきシリンジのプランジャからプランジャ駆動装置が係合解除したことを示す。プロセッサは、このプランジャ信号の変化から、割りナットのねじ山がリードスクリューのねじ山から係合解除したばかりであることを推論する。プランジャ信号が変化する前に、割りナットのねじ山がリードスクリューのねじ山と十分に係合している間、プロセッサ８６が駆動装置位置センサ３４から第１の位置信号を受信し、格納する。ブロック９４で、第１のシリンジの代わりに第２のシリンジを設置した後、オペレータは、第２のシリンジのシリンジプランジャに押し当てるように、プランジャ駆動装置を前方に滑動させる。したがってブロック９６で、プランジャ信号はここではプランジャ駆動装置が、第１のシリンジを置換した第２のシリンジのシリンジプランジャと係合していることを示す。これが表示されたら、プロセッサは駆動装置位置センサから第２の位置信号を受信し、格納する。プロセッサは、第１の位置信号および第２の位置信号を使用し、割りナットが後退位置から解放されて移動し、リードスクリューのねじ山と係合する場合に、割りナットのねじ山をリードスクリューのねじ山と十分係合させるために必要なリードスクリューの回転量を決定する。その数字がゼロでない場合、プロセッサ８６はモータ制御装置に信号を提供し、これによってモータは必要な回転数だけリードスクリューを作動させる。
【００３１】
リードスクリューの必要な回転数は、第１および第２の位置信号をリードスクリューのねじ山の既知のピッチと組み合わせて決定することができる。割りナット６６は、駆動装置位置センサ３４に結合されたねじ駆動機構２８の一部であるので、第１の位置信号は、割りナットのねじ山がリードスクリューのねじ山と十分係合していた場合に、リードスクリュー２６に沿った割りナットの分かっている最後の直線位置ＸＥを表す。第２の位置信号は、リードスクリューに沿った割りナットの新しい直線位置ＸＤを表す。ピッチＰは、リードスクリューのねじ山の頂間の直線距離であり、リードスクリューの１回転に伴う直線距離に対応する。以下の関数は、割りナット６６がリードスクリュー２６と係合したままである場合に、割りナット６６をＸＥからＸＤへと後方に移動させるために必要なリードスクリュー２６の逆回転数を与える。
【数１】
2009503373.tif 000003
ここで、
ｎ’Ｒ：リードスクリューの逆回転数、
ΔＸ：位置ＸＥとＸＤの差、
Ｐ：リードスクリューのねじ山のピッチ、
である。
軸方向距離ΔＸは、駆動装置位置センサ３４からの位置信号の対応する変化から決定することができることを理解されたい。それ故、割りナット６６を係合解除し、それをＸＤに再配置し、リードスクリュー２６をｎ’Ｒだけ逆回転させたオペレータは、ねじ山が十分に係合していることを確保する。
【００３２】
次に図１１Ａ、図１１Ｂおよび図１２を参照すると、割りナット６６のねじ山１００がオペレータによってリードスクリュー２６のねじ山１０２から係合解除され、リードスクリュー２６に沿ってＸＥからＸＤへと軸方向に移動しているねじ駆動機構２８が図示されている。それ故、ねじ駆動機構２８および割りナット６６は、図１１Ａの矢印９８として図示されたΔＸによって与えられた軸方向距離だけ移動している。図１２を参照すると、十分なねじ山の係合を確実に行うために、リードスクリュー２６を動作させる前に、リードスクリューのねじ山１０２が回転位置にある状態で、位置ＸＥに割りナットのねじ山１００が図示されている。位置ＸＥおよびＸＤは、点１０１Ａおよび１０１Ｂとして図示されている。想像線で描かれたリードスクリューのねじ山１０２’は、リードスクリュー２６のｎ’Ｒ逆回転後にリードスクリューのねじ山の谷部が割りナットのねじ山の頂と位置合わせされる、リードスクリューのねじ山１０２の所望の回転位置を示す。図１２では、ｎ’Ｒが点１０１Ｃとして図示されている。逆回転数は任意の整数だけ減少させることができ、最大整数はＴＲＵＮＣ（ｎ’Ｒ）で表されるようなｎ’Ｒによって与えられた値を切り捨てることによって求められることを理解されたい。それ故、以下の関数も、十分なねじ山の係合を確保する逆回転を与える。
【数２】
2009503373.tif 000004
図１２では、ＴＲＵＮＣ（ｎ’Ｒ）は点１０１Ｄとして図示され、ｎＲは、点１０１Ｃと１０１Ｄとの差である矢印１０１Ｅとして図示されている。二組のねじ山を位置合わせするための対応する時間を短縮するために、回転数を減少できることが好ましい。さらに、リードスクリュー２６は前方にも動作させることができ、以下の係数が、十分なねじ山の係合を確保する前回転を与えることを理解されたい。
【数３】
2009503373.tif 000005
図１２では、ＴＲＵＮＣ（ｎ’Ｒ＋０．９９）が点１０１Ｆとして図示され、ｎＦが、点１０１Ｆと１０１Ｃの差である矢印１０１Ｇとして図示されている。モータが一方向にしか動作しないように構成するだけでよいように、システムを単純化するために、前方に動作できることが好ましい。また、ｎＦがｎＲより小さい場合は、前方に動作させることによって二組のねじ山を位置合わせするためにかかる時間が短くなる。
【００３３】
正および逆回転数を与える上記関数は、他の関数を使用してもよいという点で例示的である。例えば、回転数は任意の整数の回転数だけ増加することができる。もう１つの例として、前回転数は、また、以下の関数で与えられるように、逆回転数を完全な１回転から引くことによっても決定することができる。
【数４】
2009503373.tif 000006
関数ｎ’Ｆは、ｎＲおよびｎ’Ｒがゼロである場合、ｎ’Ｆが１の値を与え、ｎＦがゼロを与えるという点で、ｎＦとは異なる。逆方向および前方向で最小回転数を与える関数ｎＲおよびｎＦがそれぞれ好ましい。というのは、二組のねじ山を位置合わせするためにかかる最短の時間に対応するからである。さらに、第１の位置信号は、割りナットのねじ山がリードスクリューのねじ山と十分に係合している場合にリードスクリュー２６に沿って感知された割りナット６６の軸方向位置を表し得ることを理解されたい。ねじの係合解除直前に第１の位置信号を得ると、経時的な温度差などによって生じるような不正確さが最小限に抑えられると想定される。
【００３４】
例示のみにより、オペレータが、ピッチが０．１２７ｃｍ（０．０５インチ）のリードスクリューを有する注入ポンプ上でプランジャ駆動装置を５．３５９ｃｍ（２．１１インチ）の距離だけ後方に移動する場合、完全な１回転の０．８０である２８８°前方に回転すると、十分なねじ山の係合が確保される。完全な１回転の０．２０である７２°後方回転しても、十分なねじ山の係合が確保される。
【００３５】
第２の位置信号を取得する場合に、リードスクリューに必要な回転数を決定する上で不正確さが生じ得ることが想定される。図１０に関して以上で検討したように、プランジャ信号の変化は、プロセッサを促して、リードスクリュー２６に沿った割りナット６６の最終位置を表すと仮定される第２の位置信号を取得させる。しかし、プランジャ信号の変化後、割りナットはプランジャはプランジャ駆動装置２０とともに、プランジャ駆動装置がシリンジプランジャに押し当てられる前に、小さいが有意な距離だけ移動する必要がある。図１１Ｂで参照番号１０３で示されたその距離は、プランジャセンサのトリップ後に、シリンジプランジャが実際に前板に接触するように、プランジャセンサボタンがプランジャ駆動装置の前板３６と面一になる点までプランジャセンサボタン２２が移動する距離に対応する。この距離は、ボタンが前板の前方で十分に延長した場合、プランジャセンサ５０に対するフラグ４８の位置に依存する。それ故、プロセッサがリードスクリューの必要な回転数をより正確に決定するために使用できるように、その距離を事前に知ることができると想定される。
【００３６】
正確さを上げるために、シリンジの交換を検出し、割りナットのねじ山がリードスクリューのねじ山から係合解除されたと推論するために、駆動装置位置センサを使用できることがさらに想定される。この方法は、プランジャセンサのみを使用するのとは対照的に、シリンジポンプが、最初に起動レバーを押下し、プランジャ駆動装置を後方に後退させることなく、オペレータがシリンジを持ち上げられるような設計である場合に好ましい。プロセッサは、オペレータがその後にプランジャ駆動装置を滑動させ、別のシリンジを収容させる時間の近くで第１の位置信号を受信して、格納することが好ましく、これは数時間後のこともある。プランジャ駆動装置の後退は、割りナットのねじ山がオペレータによって係合解除したことの指標であるので、実際のねじ山の係合解除の時間のさらに近くで第１の位置信号を受信して、格納し、それ故、経時的な温度差などによって生じるような不正確さが最小限に抑えられる。
【００３７】
図１３では、シリンジの交換を検出し、リードスクリューのねじ山からの割りナットのねじ山の係合解除を推論するためにプロセッサ８６が位置信号を使用する方法を示す作業流れ図が図示されている。流れ図のブロック１０４と１０６の間で、オペレータは、シリンジポンプから第１のシリンジを持ち上げる。しばらくの後、ブロック１０６と１０８の間で、オペレータは起動レバー７４を押して、割りナット６６を係合解除し、プランジャ駆動装置２０を後方に滑動させる。したがってブロック１０８で、駆動装置位置センサ３４からの位置信号が、リードスクリュー２６に沿った割りナットの動作を示す。プロセッサは、モータの回転を伴わない位置信号の変化から、割りナットのねじ山がリードスクリューのねじ山から係合解除したばかりであることを推論する。位置信号が変化する前に、プロセッサ８６は駆動装置位置センサから第１の位置信号を受信し、格納する。ブロック１１２で、第１のシリンジの代わりに第２のシリンジを設置した後、オペレータは、第２のシリンジのシリンジプランジャに押し当てられるように、プランジャ駆動装置を前方に滑動させる。したがってブロック１１４で、プランジャ信号はこの時、プランジャ駆動装置が第２のシリンジのシリンジプランジャと係合していることを示す。これが表示されたら、プロセッサは駆動装置位置センサから第２の位置信号を受信し、格納する。プロセッサは、第１の位置信号および第２の位置信号を使用して、割りナットのねじ山がリードスクリューのねじ山と十分に係合することを確実に行うのに必要なリードスクリューの回転量を決定する。必要な回転量は、図９に関してすでに説明したように決定される。次に、プロセッサ８６は、モータ３０が必要な量だけリードスクリューを回転するために、モータ制御装置３２に信号を提供する。
【００３８】
したがって、図１４では、レバーセンサ８２およびプロセッサ８６に結合する駆動装置位置センサ３４からの信号を有する別の実施形態が図示され、図１５では、シリンジの交換を検出し、リードスクリューのねじ山からの割りナットのねじ山の係合解除を推論するためにプロセッサがレバー信号を使用する方法を示す作業流れ図が図示されている。流れ図のブロック１１６で、オペレータは、シリンジポンプから第１のシリンジを持ち上げる。しばらくの後、ブロック１１８で、オペレータはリードスクリュー２６から割りナット６６を係合解除するために、起動レバー７４を押し始める。次に、オペレータはプランジャ駆動装置２０を後方に滑動させる。したがってブロック１２０で、プロセッサへのレバー信号は、割りナットがリードスクリューから分離されていることを示す。レバー信号が変化する前に、プロセッサは駆動装置位置センサから第１の位置信号を受信し、格納する。ブロック１２２で、第２のシリンジを設置する前に、オペレータが起動レバーを解放し始める。図８に関してすでに説明したように、レバー信号は、割りナットのねじ山がリードスクリューのねじ山と接触する前に、多少の期間を残した状態で表示を変化させる。ブロック１２４で示す、その残りの期間中に、プロセッサは駆動装置位置センサから第２の位置信号を受信し、格納する。プロセッサは、ねじ山のピッチ、第１の位置信号、および第２の位置信号を使用して、割りナットのねじ山がリードスクリューのねじ山と十分に係合することを確実に行うのに必要なリードスクリューの回転量を決定し、必要な回転量は、図９に関してすでに説明したように決定される。プロセッサは、割りナットのねじ山がリードスクリューのねじ山に接触する前に、モータ３０が必要な量だけリードスクリューを回転するために、モータ制御装置３２に即座に信号を提供する。このように接触すると、プロセスは流れ図の最も上から再び開始する。
【００３９】
引き続き図１５を参照すると、流れ図のブロック１１６で、オペレータは第２のシリンジをシリンジポンプ１６に設置する。次にブロック１１８で、オペレータは、リードスクリュー２６から割りナット６６を係合解除するために、起動レバー７４を押し始める。次に、オペレータは、シリンジプランジャに押し当てられるように、プランジャ駆動装置２０を前方に滑動させる。したがって、ブロック１２０で、プロセッサ８６へのレバー信号は、割りナットがリードスクリューから分離していることを示す。レバー信号がこのように変化する前に、プロセッサは、駆動装置位置センサ３４から第１の位置信号を受信し、格納している。ブロック１２２で、オペレータは起動レバーを解放し始める。割りナットのねじ山がリードスクリューのねじ山と接触する前の残りの期間中に、プロセッサは駆動装置位置センサから第２の位置信号を受信し、格納する。プロセッサ８６は、ねじ山のピッチ、第１の位置信号、および第２の位置信号を使用して、割りナットのねじ山がリードスクリューのねじ山と十分に係合することを確実に行うのに必要なリードスクリューの回転量を決定し、必要な回転量は、図９に関してすでに説明したように決定される。プロセッサは、割りナットのねじ山がリードスクリューのねじ山に接触する前に、モータ３０が必要な量だけリードスクリューを回転するために、モータ制御装置３２に即座に信号を提供する。
【００４０】
位置センサ３４が電気的性質である場合、これは位置センサに沿ったねじ駆動機構の位置に従って異なる電圧（または電流、または他のエネルギーレベル）を提供する。これは、本明細書で検討しているシリンジポンプに関しているので、指状ワイパ３５（図５）が位置センサを押す。押された位置で、位置センサは一意の電圧を提供する。例えば、ねじ駆動機構２８の行程の一方端で、位置センサは電圧Ｖ１を提供し、ねじ駆動機構の行程の他方端で、位置センサは、Ｖ１とは異なる第２の電圧Ｖ２を提供することができる。工場で、電圧／距離変換係数を決定し、プロセッサ８６にプログラムすることができる。位置センサが線形であり、ねじ駆動機構が移動するために使用されているリードスクリューの長さの一部と等しい長さである場合、線形位置センサに沿ったねじ駆動機構の位置は、リードスクリューに沿ったねじ駆動機構の位置と等しい。それ故、位置センサによって提供される電圧から、ねじ駆動機構の正確な位置を決定することができる。これを、割りナットのねじ山のピッチでもあるリードスクリューのねじ山の既知のピッチと組み合わせると、位置センサによって出力された電圧から、ねじ駆動機構のリードスクリューに沿った位置を決定することができる。プロセッサは、例えば下式により、電圧から距離の変換係数Ｇで軸方向位置の変化ΔＸを決定することができる。
【数５】
2009503373.tif 000007
ここで、
ΔＶ：Ｖ２とＶ１の電圧差、
ΔＸ：リードスクリュー機構に沿ったねじ駆動機構の軸方向位置の距離単位毎の変化、
Ｇ：電圧から距離単位への変換係数、
である。
【００４１】
最初に、位置センサ３４の変換係数Ｇは、製造プロセス中に決定される。時間の経過とともに、位置センサの正確さがシフトすることがあり、したがってＧに基づくΔＸの計算値は、位置センサおよびリードスクリューに沿ったねじ駆動機構の実際の軸方向距離ΔＸに対応しなくなる。こうなると、ｎＲおよびｎＦを決定するためにΔＸの不正確な値が使用されたので、プロセッサは、リードスクリューを正確な量だけ回転せず、割りナットのねじ山がリードスクリューのねじ山と十分に係合しなくなる。それ故、変換係数Ｇを補正することが望ましいことが理解される。
【００４２】
本発明の実施形態では、図１７に関して以下で詳細に説明するように、変換係数Ｇを補正するために、係合センサを使用する。図１６に概略的に図示された係合センサ１２９は、割りナット６６のねじ山の頂とリードスクリュー２６のねじ山の谷部との半径方向距離を表す係合信号を提供する。半径方向距離を、軸方向距離ΔＸと混同してはならない。本明細書では、半径方向距離とは、リードスクリュー２６の長さに沿って延びる回転軸に対して直角である。それ故、半径方向距離が有意ではない、または存在しないという表示は、ねじ山が十分に係合しているという表示でもある。
【００４３】
図７に戻ると、係合センサ１２９は、割りナットハウジング６８の一部を形成する台８４に装着された第３の光学センサを備えることができる。割りナット管５２上の第２のフランジ１３０も図示されている。起動レバー７４を押してリードスクリュー２６から割りナット６６を分離すると、第２のフランジ１３０上でフラグ１３１が回転する。係合センサ１２９のトリップ点は、センサに対するフラグ１３１の位置に依存する。再び図８を参照すると、起動レバー７４の回転とねじ山間の半径方向距離との曲線関係が図示されている。トリップ点は、割りナット６６のねじ山がリードスクリュー２６のねじ山と十分係合したことに対応する曲線７５上の点１３２に設定することが好ましい。半径方向距離がトリップ点１３２より下に低下すると、十分なねじ山の係合を示す係合センサ信号が提供される。
【００４４】
次に図１７を参照すると、オペレータがプランジャ駆動装置３８を動かす前に、係合信号は、割りナットのねじ山がリードスクリューのねじ山と十分に係合していることを示す。流れ図のブロック１３４で、オペレータは、リードスクリュー２６から割りナット６６を分離するために、起動レバー７４を押し始める。したがってブロック１３５で、レバー信号は、起動レバー７４が押されていることを示す。このようにレバー信号が変化する前に、プロセッサ８６は、駆動装置位置センサ３４から第１の位置信号Ｖ１を受信し、格納している。ブロック１３５と１３６の間で、オペレータはプランジャ駆動装置２０を新しい位置ＸＤへと運び、レバー信号が変化するように、起動レバーを解放し始める。ブロック１３６で、割りナットのねじ山がリードスクリューのねじ山と接触する前の残りの期間中に、プロセッサは駆動装置位置センサから第２の位置信号Ｖ２を受信し、格納する。プロセッサは、Ｇを使用して、割りナットのねじ山がリードスクリューのねじ山と十分係合することを確実に行うように意図されたリードスクリューの必要な回転量を決定する。プロセッサは、割りナットのねじ山がリードスクリューのねじ山に接触する前に、モータ３０が必要な量だけリードスクリューを回転するために、モータ制御装置３２に即座に信号を提供する。ブロック１３８で、ねじ山が接触した後、係合信号は、割りナットのねじ山がリードスクリューのねじ山へと落下した半径方向距離の表示を提供する。ねじ山が十分係合するように、割りナットのねじ山がリードスクリューのねじ山内に十分に落下すると、リードスクリューのさらなる回転、または変換係数Ｇの補正は必要なくなる。そうでない場合には、ブロック１４０で較正手順が自動的に実行される。
【００４５】
較正手順は、オペレータが起動レバー７４を解放し、割りナットのねじ山がリードスクリューのねじ山と十分に係合しない場合は常に実行される。手順は、割りナットのねじ山がリードスクリューのねじ山と十分係合するまで、リードスクリューを２回目の回転を行い、その後にこの実施形態で変換係数Ｇを補正することを含む。最初に、リードスクリューは、例えば完全な１回転の０．１０など、一方向に少量回転することが好ましい。係合信号が、割りナットのねじ山の頂がリードスクリューのねじ山の谷部に、およびその逆に十分落下するというねじ山の十分な係合を示すまで、この方向に回転が継続される。完全な１回転の０．１０の後、係合信号がねじ山の十分な係合を示さない場合は、係合信号がねじ山の十分な係合を示すまで、リードスクリューが逆方向に回転される。このように係合信号がねじ山の十分な係合を示す時、リードスクリュー２６は既知の量ｎＥだけ回転しており、これは図１７のブロック１３６後のリードスクリューの回転位置の変化を表す。ｎＥおよびＧの現在値（Ｇ０と呼ぶ）に基づき、プロセッサ８６は、下式に従ってＧの補正値を決定し、格納する。
【数６】
2009503373.tif 000008
ここで、
Ｇ：ボルトから距離単位への補正した変換係数、
ｎＥ：較正手順中の回転量、
Ｐ：リードスクリューのねじ山ピッチ、
Ｇ０：ボルトから距離単位への変換係数の現在値、
ΔＶ：Ｖ２とＶ１の電圧の差、
である。
【００４６】
Ｇの補正値は、ｎＥに基づいて他の式を使用して決定することができることを理解されたい。例えば、リードスクリューを逆方向に量ｎＥだけ回転する場合、Ｇの補正値は下式によって決定することができる。
【数７】
2009503373.tif 000009
ここで、
Ｇ：ボルトから距離単位への補正した変換係数、
Ｇ０：ボルトから距離単位への変換係数の現在値、
ｎＥ：較正手順中の回転量、
ｎ’Ｒ：リードスクリューの逆回転数、
である。
【００４７】
オペレータが次にプランジャ駆動装置３８を動かす時（図１７のブロック１３５と１３６の間）、プロセッサはＧの補正値を使用して、リードスクリューの必要な回転量を決定する（図１７のブロック１３６）。
【００４８】
例示のみにより、注入ポンプは、ねじ山ピッチが０．１２７ｃｍ（０．０５インチ）のリードスクリューと、ねじ駆動機構２８に接続されているそのワイパが２．５４０ｃｍ（１．０００インチ）の軸方向距離だけ後方に移動すると、位置信号が４ボルト増加する位置センサとを有することができる。したがって、位置センサは０．２５００インチ／ｖの変換係数Ｇを有する。オペレータが、プランジャ駆動装置を軸方向距離ΔＸだけ後方に動かし、位置信号を８．４４０ｖ増加させると、プロセッサは、軸方向距離ΔＸを５．３５９ｃｍ（２．１１０インチ）であると決定し、リードスクリューを逆方向に、完全な１回転の０．２０と等しい量ｎＲだけ回転する。しかし、移動した実際の軸方向距離ΔＸは、５．３５９ｃｍ（２．１１０インチ）でなくてもよい。そのような場合、リードスクリューは、割りナットのねじ山とリードスクリューのねじ山とが十分係合する前に、完全な１回転の０．１０に等しい追加の量ｎＥだけ逆方向に動く必要がある場合がある。したがって、プロセッサは、変換係数Ｇをこの実施形態では０．２５００インチ／ｖから０．２５０６インチ／ｖへと変化させる。オペレータが再びプランジャを後方に動かして、位置信号を８．４４０ボルト増加させると、プロセッサは軸方向距離ΔＸを後方に５．３７２ｃｍ（２．１１５インチ）であると決定し、リードスクリューを完全な１回転の０．３０に等しい量ｎＲだけ逆方向に回転させる。
【００４９】
以上から、本発明の原理による動的リードスクリュー係合システムは、注入ポンプ内の割りナットのねじ山とリードスクリューのねじ山との位置合わせ不良に伴う流体注入の遅れおよび過剰の発生を低減することが認識される。さらに、本発明による駆動装置位置センサを使用した結果、割りナットのねじ山とリードスクリューのねじ山とがさらに正確に位置合わせされる。本発明の態様による動的リードスクリュー係合システムおよび方法は、患者への薬品送出をさらに正確にし、患者に必要な流量が少ない場合、特に有用である。
【００５０】
本発明のいくつかの特定の形態を図示し、説明してきたが、本発明の範囲から逸脱することなしに、種々の変形が可能であることも明白である。例えば、プランジャセンサおよびレバーセンサからの信号は、多種多様な適切な方法で、駆動装置位置センサからの信号と組み合わせて使用することができる。もう１つの例として、多種多様な適切なプランジャセンサ、レバーセンサまたは駆動装置位置センサを使用することができる。本発明の様々なモードを形成するために、開示された実施形態の特定のフィーチャおよび態様の種々の組合せまたはサブ組合せを相互に組み合わせるか、置換できることも想定される。したがって、特許請求の範囲を除き、本発明を制限するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】割りナットのねじ山の頂がリードスクリューのねじ山の頂に位置し、その結果、二組のねじ山が効果的に係合解除されることを示す、リードスクリューのねじ山および割りナットのねじ山の断面図を示す。
【図２】リードスクリューのねじ山の非駆動表面と接触した割りナットのねじ山の非駆動表面の断面図を示し、その結果のねじ山クリアランスを示す。
【図３】割りナットのねじ山とリードスクリューのねじ山との部分係合の断面図を示す。
【図４】プランジャ駆動装置が、プランジャフランジと係合して、シリンジバレルの内容物を注入し始める前に、シリンジプランジャから後退した状態で、ポンプ内に装着されたシリンジを示すシリンジポンプの斜視図を示す。
【図５】動的ねじ山係合システムのブロック図を示し、リードスクリュー、モータドライブ、モータ制御装置、軸受けを含むねじ駆動機構を示し、駆動装置位置センサに結合したプランジャ駆動装置を示す。
【図６】図４のプランジャ駆動装置の組立分解詳細図を示し、レバーが割りナット管に結合された状態で、プランジャセンサおよび起動レバーを示す。
【図７】割りナット、レバーセンサおよびねじ山係合センサの組立分解詳細図を示し、これらが割りナット管に結合された状態を示し、起動レバーの起動を感知するように配置されたレバーセンサを示し、リードスクリューのねじ山に対する割りナットの位置を感知するように配置された係合センサを示す。
【図８】図６の起動レバーの回転と図７の割りナットの半径方向運動との曲線関係のグラフを示し、曲線の平坦な上部分におけるレバーセンサのトリップ点を示す。
【図９】プランジャセンサから、およびプロセッサと結合した駆動装置位置センサからの信号を有し、割りナットのねじ山とリードスクリューのねじ山との位置合わせを制御する動的係合システムのブロック図を示す。
【図１０】ねじ山の位置合わせを制御するためにプランジャセンサからの信号を使用する動的係合方法の流れ図を示す。
【図１１Ａ】動的ねじ山係合システムのブロック図を示し、プランジャ駆動装置に結合したねじ駆動機構を示し、ねじ駆動機構は、プロセッサがねじ山の位置合わせを制御するために使用するシリンジポンプ内に装着されたシリンジのプランジャから特定の距離だけ、オペレータによって後退している。
【図１１Ｂ】図１１Ａのプランジャ駆動装置のプランジャセンサボタンが、プランジャセンサのトリップ点からボタンがプランジャ駆動装置の前面と面一になる点まで移動しなければならない距離の図を示す。
【図１２】割りナットのねじ山と位置合わせ不良であるリードスクリューのねじ山の断面図を示し、ねじ山が十分に係合するためにリードスクリューのねじ山があるべき位置を想像線で示す。
【図１３】ねじ山の位置合わせを制御するためにプランジャセンサおよび駆動装置位置センサからの信号を使用する動的係合方法の流れ図を示す。
【図１４】ねじ山の位置合わせを制御するためにプロセッサに結合されたレバーセンサからの信号を有する動的係合システムのブロック図を示す。
【図１５】ねじ山の位置合わせを制御するためにレバーセンサからの信号を使用する動的係合方法の流れ図を示す。
【図１６】プロセッサに結合されたレバーセンサおよび係合センサからの信号を有する動的係合システムのブロック図を示す。
【図１７】割りナットのねじ山とリードスクリューのねじ山とが十分に係合していることを示す係合センサからの係合信号を使用する動的係合方法の流れ図を示す。
【図１】
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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１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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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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【国際調査報告】
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