(57)【要約】【課題】  抵抗の広い範囲に渡って正確で、しかもノイズの影響にはより鈍感なシステムを提供する。【解決手段】  プロセッサは、ポンプ毎の流量を疑似ランダムコードに従って制御する。結果として生じる圧力信号の部分が感知され、その部分は疑似ランダムコードに従ってデコードされる。デコードされた圧力値から平衡圧の推定値が生成され、一方でデコードされていない圧力信号から圧力サンプルの合計値が生成される。システムの流量に対する抵抗は、推定平衡圧力値と圧力合計値から求められる。低流量に関しては、プロセッサは、一連の流体ボーラスでポンプ毎の流体を制御するが、各流体ボーラスは別々のタイムスロット開始時に送出される。平衡圧は各タイムスロットの終わりに測定され、圧力サンプルの合計は圧力信号から生成される。【選択図】          図１
2004154587.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
患者へ流体を注入するシステムにおいて、
流体ソースと、
上記流体ソースから患者へ流体を供給するための導管と、
上記流体導管に作用して、導管を通る流体の流量を制御する流量制御装置と、
上記流体導管に作用して、流量変化のパターンで導管に流れを生じさせるよう流量制御装置を制御するための流量制御装置プロセッサとを備え、上記パターンは、選択された数のタイムスロットを包囲し、これらタイムスロットの少なくともあるものは、アクティブなタイムスロットであり、上記パターンは、各アクティブなタイムスロットに注入周期を含み、その周期中に、流体は迅速に連続的に供給される実質的に等しい量の流体ボラスのトリル状パターンで注入されることを特徴とするシステム。
【請求項２】
上記流量変化のパターンは、各アクティブなタイムスロットに流量制御装置のインアクティビティの周期を含み、このインアクティビティの周期は、注入周期より長さが長い請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
上記注入周期は、各アクティブなタイムスロットの開始部分に生じ、そして上記流量制御装置のインアクティビティの周期は、注入周期の直後に続き、そしてタイムスロットの終了部分まで延びる請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
上記トリル状流体ボラスは、各々、加速／減速流量波形に基づいて供給される請求項１ないし３のいずれかに記載のシステム。
【請求項５】
流量制御装置が流体導管に対しその導管を通る流体のフローを制御するように作用する流体送出アッセンブリにおいてフローに対するインピーダンスをモニターするためのシステムにおいて、
流量を選択するためのセレクタと、
その選択された流量を高流量スレッシュホールド及び低流量スレッシュホールドと比較することにより、その選択された流量が高流量であるか、中間流量であるか又は低流量であるかを決定するように構成された比較器と、
導管内の圧力をモニターし、そしてそのモニターされた圧力に応答して圧力信号を発生するように構成されたセンサーと、
流量を選択された流量に関して変化させるように流量制御装置を制御し、流量の変化は、流量が高い流量であるか、中間の流量であるか又は低い流量であるかに基づき、上記圧力信号を受け取り、そして圧力信号の関数としてシステムの流れ抵抗を計算するように構成されたプロセッサと、
を備えたことを特徴とするシステム。
【請求項６】
高い流量の場合に、プロセッサは、２つ以上の異なる個別の流量で流量を変化するように流量制御装置を制御し、そしてプロセッサは、流量の変化及び圧力信号からシステムの流れ抵抗を直接的に決定するよう構成された請求項５に記載のシステム。
【請求項７】
中間流量の場合に、上記プロセッサは、
選択された流量に対する擬似ランダムパターンで流量を変化させるように流量制御装置を制御し、上記擬似ランダムパターンは、選択された数のタイムスロットを包囲し、
各タイムスロットから受け取られた圧力信号の代表値を決定し、
各タイムスロットから受け取られた圧力信号の代表値を、擬似ランダムパターンに基づいてデコードして、デコードされた圧力信号を形成し、そして
デコードされた圧力信号の関数として流れ抵抗を決定する、
というように構成された請求項５又は６に記載のシステム。
【請求項８】
上記プロセッサは、更に、
各タイムスロットから受け取られた圧力信号の少なくとも一部分の圧力信号平均を計算し、この平均圧力信号は、代表的な圧力値として使用され、
推定される平衡圧力を決定し、そして
受け取られた圧力信号から圧力の和を決定する、
というように構成された請求項５ないし７のいずれかに記載のシステム。
【請求項９】
上記流量制御装置は、サイクルを有し、そして低い流量の場合に、上記プロセッサは、
流量制御装置のサイクルを複数のタイムスロットに分割し、各タイムスロットは、他のタイムスロットと長さが等しく、そして
各タイムスロットの間に流体の単一ボラスを注入するように流量制御装置を制御する、
というように構成された請求項５ないし８のいずれかに記載のシステム。
【請求項１０】
上記プロセッサは、更に、
受け取った圧力信号から圧力の和を決定し、
モニターされる圧力信号から推定平衡圧力を決定し、そして
圧力の和及び推定平衡圧力から流れ抵抗を計算する、
というように構成された請求項５ないし９のいずれかに記載のシステム。
【請求項１１】
流量制御装置が流体導管に対しその導管を通る流体のフローを制御するように作用する流体送出システムにおいて流れ抵抗を決定するための方法において、
流量を選択し、
その選択された流量を高流量スレッシュホールド及び低流量スレッシュホールドと比較することにより、その選択された流量が高流量であるか、中間流量であるか又は低流量であるかを決定し、
流量を選択された流量に関して変化させ、流量の変化は、流量が高い流量であるか、中間の流量であるか又は低い流量であるかに基づき変化する種々の動作パラメータの関数であり、
導管内の流体圧力応答をモニターし、そしてその圧力応答を表わす圧力信号を発生し、そして
その発生された圧力信号の関数としてシステムの流れ抵抗を計算する、
という段階を含むことを特徴とする方法。
【請求項１２】
高い流量の場合に、流量を変化する上記段階は、２つ以上の異なる個別の流量で流量を変化することを含み、そして流量の変化及び発生された圧力信号からシステムの流れ抵抗を直接決定する請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
上記異なる個別の流量の平均値が、選択された流量に対応する請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
中間流量の場合に、流量を変化する上記段階は、選択された流量に対して擬似ランダムパターンに基づき流量を変化することを含む請求項１１ないし１３のいずれかに記載の方法。
【請求項１５】
システムの流れ抵抗を計算する上記段階は、
モニターされた圧力を擬似ランダムパターンに基づいてデコードして、デコードされた圧力信号を発生し、
そのデコードされた圧力信号を処理して、推定平衡圧力を決定し、そして
その推定平衡圧力から流れ抵抗を計算する、
という段階を更に含む請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
システムの流れ抵抗を計算する上記段階は、
モニターされた圧力信号の平均値を、選択された時間周期にわたる圧力信号の平均値として計算し、
モニターされた圧力信号の平均値を擬似ランダムパターンに基づいてデコードして、デコードされた圧力信号平均値を形成し、
そのデコードされた圧力信号平均値を処理して推定平衡圧力を決定し、そして
その推定平衡圧力から流れ抵抗を計算する、
という段階を更に含む請求項１４又は１５に記載の方法。
【請求項１７】
上記擬似ランダムパターンは、ＰＲＢＳコードより成る請求項１４ないし１６のいずれかに記載の方法。
【請求項１８】
上記流量制御装置は、ポンプサイクルを有する蠕動式ポンプであり、そして流量が低い場合に、流量を変化する上記段階は、
ポンプサイクルを複数のタイムスロットに分割し、各タイムスロットは、他のタイムスロットと長さが等しく、そして
各タイムスロットにおいて、流体の単一ボラスを注入する、
という段階を更に含む請求項１１ないし１７のいずれかに記載の方法。
【請求項１９】
流れ抵抗を決定する上記段階は、推定平衡圧力及び圧力の和を使用することを含み、そして上記方法は、流れ抵抗を決定する段階の前に、
モニターされた圧力信号から圧力の和を決定し、
モニターされた圧力信号から推定平衡圧力を決定し、そして
圧力の和及び推定平衡圧力から流れ抵抗を決定する、
という段階を更に含む請求項１１ないし１８のいずれかに記載の方法。
【請求項２０】
流量制御装置が流体導管に対しその導管を通る流体のフローを制御するように作用する流体送出システムにおけるフローパラメータをモニターする方法において、
流体導管に作用し、導管内に流量変化のパターンを生じさせるように流量制御装置を制御し、上記パターンは、選択された数のタイムスロットを包囲し、上記タイムスロットの少なくとも幾つかは、アクティブなタイムスロットであり、上記パターンは、各アクティブなタイムスロットに注入周期を含み、この周期中に流体は迅速に連続的に供給される実質的に等しい量の流体ボラスのトリル状パターンで注入され、
導管内の流体の圧力応答をモニターし、そしてその圧力応答を表わす圧力信号を発生し、そして
その発生された圧力信号の関数としてフローパラメータを計算する、
という段階を含むことを特徴とする方法。
【請求項２１】
各アクティブなタイムスロットは、流量制御装置インアクティビティの周期を有し、そして上記方法は、流量制御装置インアクティビティの各周期中にそれ以上の流体注入を停止するように流量制御装置を制御する段階を更に含む請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
上記注入周期は、アクティブなタイムスロットの開始部分に生じる請求項２０又は２１に記載の方法。
【請求項２３】
流量制御装置インアクティビティの周期は、注入周期より長さが長い請求項２０ないし２２のいずれかに記載の方法。
【請求項２４】
流体を注入する上記段階は、加速／減速流れ波形に基づき流体ボラスのトリル状パターンを供給することを含む請求項２０ないし２３のいずれかに記載の方法。
【請求項２５】
上記流量制御装置は、サイクル当たり複数の運動ステップを有する注入装置を含み、各ステップは、ステップ量の流体を導管に通流させ、上記方法は、ステップを複数のスーパーステップにグループ編成する段階を更に含み、各スーパーステップは、スーパーステップ量の流体を導管に通流させるものであり、各スーパーステップ量は、他のスーパーステップ量にほぼ等しい請求項２０ないし２４のいずれかに記載の方法。
【請求項２６】
各流体ボラスは、１つ以上のスーパーステップ量を含む請求項２５に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は流体送出システムに関する。より厳密には、本発明は流体を患者に注入する流体送出システムにおける流体のフローに対する抵抗をモニターすることに関する。
【背景技術】
【０００２】
患者に流体が注入される状況は様々である。流体送出システムの活用例には、静脈内注入、動脈内注入、腸水薬の注入、硬膜外空間への薬物の注入、並びに動脈の血管特質、泌尿系、リンパ管系、或いは脳脊髄系を判定するための診断的注入が含まれる、(しかし決してこれらに限定されない)。
【０００３】
患者へ流体を注入するための送出システムには、一般的に、投与する流体の供給源、注入針又はカニューレ、流体供給源をカニューレへ接続する投与セット、及び容積移送式真空注入ポンプのような流量制御装置が含まれる。投与セットは通常ある長さの柔軟なチューブを含んでいる。柔軟なチューブの遠位端には、患者の血管或いは他の身体部位内へ挿入して流体注入液を送出するため、カニューレが取り付けられている。流量制御装置は、流体を、投与セットのチューブを経由してカニューレへそして患者の身体内へと向かわせるために柔軟なチューブ上で作動するぜん動型ポンプであることが多い。ある一般的に使用される流量制御装置は、数個のカムと、柔軟なチューブの部分をポンピング区域に沿って順番に塞ぎ閉塞区域を移動させる、カムにより作動するフィンガーとを有する線形ぜん動型ポンプである。
【０００４】
注入処置中には、投与ラインの閉塞というような、患者へ流体を適切に送出できなく事態が起こることもある。このような事態は直ちに検知され、修復されることが望ましい。
【０００５】
このような事態を検知し、且つ流体送出システムの状態を把握するための一般的な手法は、投与セットの圧力をモニターすることである。流体送出に伴う問題を圧力の変化で標示することができる。例えば、圧力が選定された閾値を越えるのは、システムに閉塞が発生していることを表している。同様に、圧力の低下は流体供給源が空であるか、流体送出システムに何らかの欠陥があることを表している。
【０００６】
圧力だけをモニターすることで流体送出システムの状態を判定する際の問題点は、システムが低流量で作動しているときには圧力の立ち上がり速度が遅いことである。低流量では、流路に取り込まれる単位時間当たりのエネルギーは非常に小さい。従って、圧力が立ち上がって閾値を越え閉塞を標示するには相当な時間がかかることになる。又、閾値を比較的低圧に設定すると、せき、くしゃみ、又はベッドに起き上がる等という患者の動作により、圧力が瞬間的に閾値を越え、その結果流体送出システムの欠陥を標示する間違ったアラームを発してしまうことになる。圧力のみのモニタリングに伴うもう１つの問題点は、送出カニューレが細胞間質組織内に誤って置かれ、圧力が上昇する場合に発生する。その結果の圧力上昇量は流量により異なる。例えば、１０ｍｌ／時の流量では、圧力の上昇は普通約１０ｍｍＨｇであり、２ｍｌ／時の流量では、圧力の上昇は通常たったの約２ｍｍＨｇである。このような小さな相対変化は、静脈圧、システム構成要素を持ち上げること、或いは流量それ自体の他にも、患者の動きのような他に変化を起こす源が存在するせいで、瞬時の圧力読み取りから或いは圧力の傾向からでさえ検知することは難しい。
【０００７】
フィリップ社に与えられた米国特許第４，８９８，５７６号に記されているように、流体ラインインピーダンスの抵抗部の測定値を使って、流体ラインの状態をモニターすることができる。圧力が立ち上がるのを単に待っているのではなく積極的に抵抗をモニターする際に使用される１つの手法は、流量の変化である。流量の変化に伴う圧力の変化は、各流量において圧力が平衡に到達するのに十分な時間が許容される場合には、システムの流体インピーダンスの抵抗部を正確に表すことが分かっている。この手法は、流量が高い場合は圧力が高くなり、有効であることが分かっている。このように高流量の状態で変化が起これば、圧力も迅速且つ測定可能なように変化する。流量の変化に対し圧力が迅速に反応するので、フローの均一性に関して重大な臨床的影響無しに、流量を選定された流量の周りに変化させることができる。
【０００８】
しかしながら低流量では、流量の均一性という臨床的必要条件により、流体ライン上に課すことのできるフローに対する変化の度合いが制限される。従って、抵抗を判定する目的で異なる圧力応答を得るために流量を交互に替えることは、圧力応答を得るのに比較的長い時間を必要とするだけでなく、流量変化が持つであろうフローの均一性に関する有害な影響を考えると望ましくない。
【０００９】
抵抗は種々の圧力と抵抗のモデルを使って正確に測定することができる。例えば、本願でも参考資料として挙げているドーン社に与えられた米国特許第５，０８７，２４５号に説明されているように、圧力と流量の間の非線形関係と時間により変化するインピーダンス（抵抗とコンプライアンス）を考慮に入れた流体抵抗を求めるための手法は、注入システムにおいて流体のボーラスを誘発することと、その結果としての圧力波と圧力減衰応答をモニターすることを含んでいる。既知量の流体を注入すると、圧力波が発生し、その後平衡圧へと減衰する。平衡圧と圧力減衰応答を利用すると、流量と圧力との間に非線形的関係が存在する場合でも、またインピーダンス（抵抗とコンプライアンス）が時間により変化する場合でも、次の方程式により流体抵抗を求めることができる。
【００１０】
【数１】
2004154587.tif 000003
ここに、∫Ｆ(ｔ)ｄｔ＝Ｑ＝流体の既知の送出量
Ｐ(ｔ)＝時間経過に伴う圧力変化
Ｐ0＝平衡又はオフセット圧力
Ａp＝圧力応答波形の下の面積
Ａf＝流体流量波形の下の面積
である。
【００１１】
このように、注入システムを通して流体の既知量を注入し、その結果生じる圧力が平衡圧へと減衰していく過程をモニターし、平衡圧と圧力応答の間の差の積分を求めることにより、流体のフローに対する抵抗を求めることができる。しかしながら、流体の既知量を注入した後、圧力を平衡圧に減衰させるためにシステムを通して更に流体量を追加注入することはできない（即ち、追加フローステップを開始しない）。流体抵抗が比較的高いというようなある種の状況下では、圧力を平衡圧に減衰させるためには、流体注入の一時停止を比較的長くすることも必要となることがある。特定のアプリケーションでは、流体フローステップ間のこのような長い遅滞は望ましくない場合もある。
【００１２】
審査中の米国特許出願第０８／３０５，９０４号に述べられているように、疑似ランダム２進法シーケンス（ＰＲＢＳ）コードは、「仮想」波形を創造することにより、平衡圧に到る遅延を効果的に排除するために使用されてきた。しかしながら、ＰＲＢＳコーディング／デコーディング処理に関わる必要条件が高度なため、ＰＲＢＳコードは線形且つ時間的変化のない圧力と抵抗との組み合わせ、すなわち次のような方程式に関してのみ使用されてきた。
【００１３】
【数２】
2004154587.tif 000004
ここに、Ｆ＝流量
Ｐ＝圧力
であって、抵抗とコンプライアンスは停留値（即ち、時間或いは流量により変
化しない値）である。
このような線形且つ時間により変化しない推定手法は、流体抵抗が０乃至１５００流体オーム（但し、１流体オーム＝１ｍｍＨｇ／リットル／時間として）であるときには比較的正確である。しかしながら、流体インピーダンス（即ち、抵抗とコンプライアンス）は実際上時間により変化ししかも非線形であるので、上で引用した推定手法は、流体抵抗が１５００流体オームを越える場合には、精度が落ちる。
【００１４】
【特許文献１】米国特許第４，８９８，５７６号
【特許文献２】米国特許第５，０８７，２４５号
【特許文献３】米国特許出願第０８／３０５，９０４号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
流体抵抗は、総システム流体インピーダンスの一部であると理解されたい。流体インピーダンスは、システムコンプライアンスとイナータンスと抵抗の関数である。
【００１６】
非線形で時間により変化する抵抗の関係を生む原因には、柔軟なチューブの粘弾性が含まれており、これは陽圧過渡状態という次のアプリケーションをゆっくり収縮させる。更に、人体の血液のフローのような患者の体液システムについての生化学的及び抵抗物理学的観点から見ると、圧力／流量の関係は更に複雑化する。
【００１７】
低流量と高抵抗の両方が現れる非経口注入システムの適用例がいくつかある。例えば、小児や幼児、特に未熟児への非経口液の注入は、低流量と高抵抗に関係してくる。
【００１８】
流体注入システムのモニタリングに伴う別の問題は、圧力のモニタリングの精度を落とす種々の「ノイズ」源により起きる。このようなノイズ源には、流体注入システム自体の動き、及び呼吸や歩行のような患者の動作が含まれる。加えて、単一の流体送出システムカニューレを通して流体を注入するのに２つ以上のポンプと投与セットを使用すると、個々の投与セットの流量を個別にモニターすることを妨害するノイズを引き起こしかねない。
【００１９】
従って、当業者は、流体送出の欠陥状態をより迅速に検知し、しかも低流量での特性が先行システムより改良された流体送出モニタリングシステムへの必要性を認識している。臨床学的に受け入れられる流量パターンを維持しながら、オフセット圧力の存在を補償することができ、しかもあまりに小さくて従来の圧力モニタリングシステムでは気づくことのできないような圧力変化を生じさせる部分的すなわち「ソフトな」閉塞を検知できるシステムの必要性も認識されている。更に、同じ流体ラインの別のポンプによって引き起こされるような、導管に圧力変化を起こす別の源に対してより鈍感なシステムへの必要性も認識されている。抵抗の広い範囲に渡って正確で、しかもノイズの影響にはより鈍感なシステムを有することが更に望まれる。本発明は、これらの必要性及び他の必要性を満たすものである。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
簡単且つ概括的に述べれば、本発明は、流体送出アッセンブリの１つ或いはそれ以上のフローパラメーターをモニターするシステムに着目している。導管を流れる流体の動きを制御するために、流体制御装置が流体導管上で作動する流体送出システムでは、１つ或いはそれ以上のフローパラメーターをモニターするためのシステムは、導管で感知された圧力に応えて圧力信号を出すための、導管に連結された圧力センサーと、その圧力信号を受信し、これらの圧力信号を処理し、そして前記の処理に基づきフローパラメーターを確定するプロセッサーとから成っている。
【００２１】
ある更に詳細な態様では、前記プロセッサは流体抵抗を定める。
【００２２】
更に別の態様では、プロセッサは流量制御装置を制御して、選択された流量が高・中・低のいずれであるかによって規定の流量を適用することで、導管内に様々な流量を発生させる。
【００２３】
更に別の態様では、繰り返す一様でないフローパターンを作り出すために疑似ランダムコードが使用されるが、これは、測定され次に推定平衡圧或いは総オフセット圧を計算するためにディコードされる圧力応答を引き起こす。疑似ランダムコード期間中の圧力応答も合計される。圧力応答合計と推定平衡圧を使用して次に流体抵抗が求められる。
【００２４】
また別の態様では、選択された流量が低位の閾値を下回ると、プロセッサはタイムスロット長を定め、タイムスロットの開始時に流体のボーラスを送出するように流量制御装置を制御する。圧力応答は平衡圧を求めるためにモニターされ、そして圧力応答の合計が求められる。抵抗は、求められた平衡圧と圧力応答の合計を用いて計算される。
【００２５】
更により詳細な態様では、選択された流量が高位の閾値を越える場合、プロセッサは、複数の異なる流量を導管内に発生させるために流量制御装置を制御する。プロセッサーはそこで、フローに対するインピーダンスを決定するため圧力の差と流量の差を処理する。
【００２６】
また更なる態様では、プロセッサは、タイムスロット開始時に、間隔の狭い連続した、すなわち「トリル」なフロー波形を送出するために、流量制御装置を制御する。
【００２７】
２つ又はそれ以上の流体注入セグメントを含み、それらのセグメントはそれぞれが別々の流体源と別々の流体ラインで作動する別々の流量制御装置とを含んでおり、しかも２つ又はそれ以上の流体注入セグメントのそれぞれが流体を患者に送出する共通の流体ラインへと給配されている流体送出システムであって、しかも流体注入セグメントの内の少なくとも１つは流量制御装置を制御するプロセッサを含んでいる、そのような流体送出システムで使用される別の態様では、プロセッサは、他の流体注入セグメントにより発生する圧力応答漏話をフィルターにかけるため疑似ランダムコーディング及びデコーディング処理を用いる。
【００２８】
本発明のもう一つ別の詳細な態様では、前記システムは、信号品質とノイズの評価を行う。
【発明の効果】
【００２９】
抵抗の広い範囲に渡って正確で、しかもノイズの影響にはより鈍感なシステムを有することが更に望まれる。本発明は、これらの必要性及び他の必要性を満たすものである。
【００３０】
本発明の他の特性及び利点は、以下の発明の詳細な説明を付随の図面と関連づけ参照することで明らかになるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
ここで図面をより詳しく参照していくが、別々の図にある同じ符号は同一或いは対応する要素を示すものであって、図１には本発明の態様を取り入れた抵抗モニタリングシステム１０を示している。抵抗モニタリングシステムは、ポンプモーター１４がポンピング機構１６を駆動している流体送出システムの導管１２に連結されているが、このポンピング機構は、示される実施例では、ポンプモーター１４に連結されていて一連のぜん動要素２０を動かす回転するカムシャフトから成っている。ぜん動要素２０は、導管１２上で作動して、流体を流体源２２から導管１２経由で患者２４へとカニューレを介して移動させる。
【００３２】
キーパッドのようなユーザー入力装置２８は、流量選択の様なオペレーターの命令をプロセッサ３０に伝える。プロセッサ３０は、ポンピング機構１６を駆動するポンプモーター１４の作動を制御する。モーター位置センサー３２は、モーター１４とポンピング機構１６の位置を求め、プロセッサ３０に位置信号を伝える。
【００３３】
ポンピング機構の下流には、導管１２内の圧力を感知するため、導管１２に連結された圧力センサー３４がある。アナログ・デジタル変換器３６（「Ａ・Ｄ」）はセンサー３４からのアナログ圧力出力信号を受信して、それらをプロセッサ３０により制御される特定のサンプルレートでデジタルフォーマットに変換する。プロセッサ３０はデジタル圧力信号を受信し、以下により詳細に説明するようにそれらを処理して、フローに対する抵抗を計算する。表示装置３８は抵抗を表示する。１つ或いはそれ以上のアラーム４０が、不十分な抵抗レベルを標示するために設けられている。抵抗モニタリングシステムに対するバックアップとして、アラームシステム４０を、圧力が設定閾値を越えると作動するように設定することもできる。このようなバックアップシステムがあれば、プロセッサ３０はモニターされた圧力を圧力閾値と比較する。モニターされた圧力（或いは、アラームの誤作動を防ぐためには、いくつかの最新のモニターされた圧力値の平均）が閾値を越えた場合は、アラームシステム４０が作動する。このような圧力閾値は、アラームの誤作動を防ぐために比較的高くするのが普通である。ある好適実施例では、圧力閾値は６００ｍｍＨｇである。
【００３４】
流量の選択はキーパッド２８で行われ、プロセッサ３０に受信される。ユーザーはキーパッド２８で高い抵抗範囲或いは低い抵抗範囲を選択することもできる。ある実施例では、低い抵抗範囲は０乃至２，０００流体オームであり、高い抵抗範囲は０乃至６，０００流体オームである。範囲の選択は、抵抗パーセント(方程式４を参照しながら後述)を求めるためだけでなく、表示及びアラームシステムを駆動するためにも使用される。ユーザーは、特定のアプリケーション次第で抵抗の高低を選択する。
【００３５】
ある好適実施例では、プロセッサ３０は、ユーザー入力装置２８から選択された流量を受信した後、その流量が「高」流量、「中」流量、「低」流量の何れであるかを判定するために、選択された流量を流量閾値と比較４２する。２種類の閾値、すなわち低閾値と高閾値が、高流量、中流量、低流量を分類するために使用される。高い閾値を越える選択流量は高流量、低い閾値を下回る選択流量は低流量、そして高低閾値の中間にある選択流量は中流量と見なされる。ある好適実施例では、低閾値は毎時０．５ミリリットルであり、高閾値は毎時５０ミリリットルである。
【００３６】
図１に示す抵抗モニタリングシステムでは、一つの態様として、流体システムの抵抗を求めるために３通りのアプローチが使用されており、このため継続的且つ正確な抵抗確定を行う流体送出システムにより、流量と抵抗の範囲を広くとれるようになっている。
【００３７】
高流量に関しては、双速度アプローチが使用され、これによりプロセッサ３０は、モーターを作動させる２通り以上の流量を選択する４４。流量コマンドがモーター制御装置４６に送られ、モーター制御装置４６はポンプ機構１６を通してポンプモーター１４を導管１２上で作動させ、それら個別の流量で流体を導管１２を通して送り出す。ある実施例では、流量は、フローの均一性を維持する目的で、平均すると選択された流量になるように選択される。
【００３８】
導管１２内でのフロー波形に対する圧力応答は、ＡＤ変換器３６によりプロセッサ３０に送られるデジタル圧力信号を用いて、圧力センサー３４によってモニターされる。これら圧力信号は処理される４８が、高いレートに関しては、各双速度範囲の最も新しい回転についての全ポンプ回転平均を包含している。次にその出力をフロー表情報２８と共に使用して流体抵抗が計算される５０。計算された抵抗は、抵抗計算の精度を向上させるために、移動平均或いは移動中央フィルターを介する等してろ過される５２。ろ過された抵抗は表示機器３８に表示されアラームシステム４０に送られる。
【００３９】
比較的高い流量で流量を変化させると、先に説明したように広範で迅速な圧力応答が起こり、システムの流体フローの抵抗は次の式により比較的迅速に求めることができる。
【００４０】
【数３】
2004154587.tif 000005
ここに、Ｒ＝抵抗
Ｆ1＝第１流量
Ｆ2＝第２流量
Ｐ1＝第１流量での圧力
Ｐ2＝第２流量での圧力
である。
【００４１】
抵抗パーセンテージを求めるのに使用でき、しかもサンプルレートを考えに入れた関係式は以下のようになる。
【００４２】
【数４】
2004154587.tif 000006
ここに、Ｒ％＝抵抗パーセント
スケール＝スケール因数で、０乃至２，０００流体オームまでの低ユーザー選択
抵抗スケールに対しては(１／２０)若しくは(１００／(２０００流体オーム))に
等しく、０乃至６，０００流体オームまでの高ユーザー選択抵抗スケールに対し
ては(１００／(６００流体オーム))に等しい
Ｐ＝ｍｍＨｇ単位の圧力
Ｆ＝毎時リットル単位のフロー
Ｍ＝高レートでの１回転運動のサンプル
Ｎ＝低レートでの１回転運動のサンプル
である。
【００４３】
従って、高流量(表示実施例では５０ｍｌ／時を越える)に関しては、流量を選択された流量に近い２通り以上の流量に変化させる「双速度」アプローチが使用される。応答する圧力信号はモニターされる。このアプローチでは、流量に起因する圧力の変化は、抵抗を直接計算するために使用される。選択された流量とそれら各々が適用される時間は、平均すると選択された流量になることを基本としているので、流量変更による重大な臨床的影響は無い。
【００４４】
上述の高−低流量手法を用いて高流量での流体抵抗を求めることに関しては、参考資料として挙げている審査中の米国特許出願第０８／３０５，９０４号に更に詳しく説明されている。
【００４５】
低流量に関しては、ある実施例では０．５ｍｌ／時より低い流量になっているが、抵抗は第２の手法を用いて求められている。駆動制御装置はＰＲＢＳエンコーディングを使用していない。代わりに、モーター制御装置４６はユーザーの選択する流量を使用して、図２に示すように、ポンプサイクルを全て同じ長さを有する多数のタイムスロットＴＳに分割する。タイムスロットの長さは最大にされ、モーターは各タイムスロット中に流体容積ＱTsを送出するように制御されるが、タイムスロットの開始に向けて単一ボーラス６５として送出されることが望ましい。その結果生じる圧力波形６６を図２ｂに示す。タイムスロット長を最大にすることにより、導管内の圧力が平衡圧Ｐ0へと減衰するのに十分な時間がとれるが、この平衡圧は、ノイズの衝撃や他の偽信号を低減させるために、特定タイムスロットの波形の最後の部分６７(即ち、「テイル」)の平均値として計算されることになる。
【００４６】
再度図１を参照すると、圧力はセンサー３４によってモニターされ、圧力信号はＡ／Ｄ変換され３６、タイムスロットからの圧力信号のテイル部分はタイムスロット・テイル・アベレージ(ＴＴＡ)のような信号平均５４を計算するために使用されている。ＴＴＡ値は、Ｐ0を決定する５６ために用いられる。Ａ／Ｄ変換された圧力信号はまた、圧力信号値の合計を生成するために信号処理に回される。圧力合計値とＰ0値は抵抗を計算する５０のに使われる。抵抗値は精度を増し且つノイズ影響を取り除くためにろ過される５８。ろ過された抵抗値は、次に表示機器３８とアラームシステム４０に送られる。
【００４７】
中度の流量に関しては、ある実施例では流量を０．５ｍｌ／時から５０ｍｌ／時の間としているが、実際の流量は、選択された流量周りに変位する疑似ランダムパターンにより、選択された流量付近で変動する。疑似ランダムパターンは疑似ランダムエンコーダにより提供されるが、実施例で示されているのは、疑似ランダム２進法シーケンス(ＰＲＢＳ)エンコーダ６０であって、この演算については図７に関連してより詳しく述べることとする。ＰＲＢＳコードはモーター制御装置４６に送られるが、この制御装置は、図６及び図７に関連して以下でより詳細に論じるように、(参照用テーブル６２からの)容積データ、ＰＲＢＳコード、及びユーザーが選択した流量を用いて、所要の反復的で一様でないフローパターンを定める。モーター制御装置４６はまた、ポンプサイクルを多数のタイムスロットＴＳに分割する。モーター制御装置４６は、次にポンプモーター１４を導管１２上でポンプ機構１６により作動させて、流体を定められた反復的で一様でないフローパターンで導管１２を経由して送り出す。
【００４８】
図２ｃ及び図２ｄはサンプルフローとＰＲＢＳコードからの圧力波形を示している。図２ｃの例では、長さ７で１１１０１００の要素を有するＰＲＢＳコードが、流体注入を制御するために使用されている。ＰＲＢＳコードの１つの要素(即ち、１つの１或いは１つの０)を各タイムスロットに割り当てる。図２ｃに示すように、対応するＰＲＢＳ要素１を有する各タイムスロットに対して、望ましくはタイムスロット開始時に、容積ＱTSの単一の小さな流体ボーラスが注入される。その結果生じる圧力波形６８を図２ｄに示す。
【００４９】
再度図１に関してであるが、中度の流量に関しては、導管１２内に生じる圧力は、圧力信号を出力する圧力センサー３４によりモニターされる。圧力信号の全てあるいは一部は平均化５４されて、ベースライン・サンプル・アベレージ（ＢＬＳＡｓ）のような平均圧力値を生成する。ベースライン・サンプル・アベレージは、図２ｄに示すテイル部分６９のような、タイムスロット内の圧力信号の部分の平均である。
【００５０】
再び図１に関してであるが、ＢＬＳＡｓは変化の疑似ランダムパターンに従ってデコードされ６４、デコードされた平均圧力値は、推定平衡圧力(Ｐ0)確定５６のために使用される。
【００５１】
圧力信号の平均化５４は、デコーディングの処理要件を減らし、且つノイズ／偽信号を排除するために含まれていることに注目されたい。システムは、平均化処理をしないで圧力信号をデコードすることによって演算することもできる。しかしながら、デコーディングは、図９に関連して論じるが、プロセッサ集約的である。従って、丁度平均圧力値に代えて、全ての圧力信号をデコードすることは実質上処理要件を増やすことになってしまう。
【００５２】
計算されたＰ0値は、ノイズの影響を低減させ且つＰ0値の精度を増すために、図１１に関連して以下に説明する中央フィルター処理を介する等して、ろ過される４９。ろ過されたＰ0値は抵抗計算５０に提供される。
【００５３】
Ａ／Ｄ変換された圧力信号を処理して４８、圧力合計値を出す。圧力合計値とろ過された平衡圧力Ｐ0を用いて抵抗を計算する５０。計算された抵抗は、値の精度を増すために、図１１に関連して以下に説明する中央フィルター処理を介する等して、ろ過される５８。フィルターにかけられた抵抗は、表示装置３８及びアラームシステム４０に提供される。
【００５４】
Ｐ0値と抵抗値は各々の新しいタイムスロットで更新可能であり、全く新しいＰＲＢＳコードサイクルを完全に行う必要はない。例えば、図２ｄに示すように、更新されたＰ0値と抵抗値は、示される最初のＭ個のタイムスロット（ＴＳaからＴＳgまでで、コード長Ｍ＝７）を含む範囲７０ａに亘って定めることが可能である。ＴＳhのような別のタイムスロットからデータを受信すると、更新されたＰ0値と抵抗値をＴＳbからＴＳhまでのタイムスロットを含む新しい範囲７０ｂに亘って定めることができる。更に、ＴＳiのようなまた別のタイムスロットからデータを受信すると、更新されたＰ0値と抵抗値をＴＳcからＴＳiまでのタイムスロットを含む新しい範囲７０ｃに亘って定めることができる。このように、たとえＭ個のタイムスロットがＰ0値と抵抗値を定めるために使用されるとしても、Ｐ0値と抵抗値の更新計算をするために、Ｍ個のタイムスロットを待つ必要はない。代わりに、新しいタイムスロットに新しい圧力データが受信される都度、Ｐ0値と抵抗値計算の更新計算が、新しいタイムスロットと直近の(Ｍ−１)個のタイムスロットからのデータを利用して行われる。
【００５５】
疑似ランダムパターンを使用するための論理的説明の概説を図３に示すが、これらはさまざまなフロー波形とそれらに対応する圧力波形を示している。図３ａでは、誘発されたフロー波形７１ａは、期間Ｔの開始時に注入された流体７２ａの単一のボーラスを含んでいる。ボーラス７２ａは容積ＱTを有する。発生した圧力波形７４ａは初期ピーク７６ａを有するが、それは期間Ｔの終わり或いは終わり間近で平衡圧力Ｐ0まで減衰する。平衡圧力は、流体送出システムにおける流体抵抗を正確に求めるために使用することができる。しかしながら、圧力が平衡圧まで減衰するのを待つと、１分またはそれ以上という長い時間がかかるかもしれない。
【００５６】
多くの状況で、圧力が平衡圧まで減衰するのに必要とされる整定時間は、静脈内流体送出システムで実際に使用するにはあまりに長時間かかりすぎる。又、大きい単一の流体ボーラスを送出するのは望ましくない。図３ｂのフロー波形７１ｂに示すように、期間Ｔを通じて等しい間隔をあけて、連続したより小さい流体ボーラス７２ｂを送出することが望ましい場合が度々ある。しかしながら、このように等しい間隔をとった小型ボーラス７２ｂは図３ｂに示すような圧力波形７４ｂを発生させる結果となり、フローボーラスの間に圧力が平衡圧まで減衰するのに十分な時間が無い。このような場合には、平衡圧力を直接測定することは不可能となる。
【００５７】
本発明のある態様では、期間Ｔが分割されるタイムスロットの数Ｍに等しい長さの疑似ランダムコードを使用して、タイムスロットの数Ｍで間隔をとった小さなボーラスを使い、連続した小型流体ボーラスを期間Ｔを通して送出する。図３ｃに示す例では、疑似ランダムシーケンスは、長さＭが７に等しい疑似ランダム２進法シーケンス(ＰＲＢＳ)である。示されるＰＲＢＳコードは１１１０１００であって、１は特定のタイムスロットＴＳで送出される流体のボーラスを標示し、０はそのタイムスロットＴＳで送出される流体が無いことを標示している。
【００５８】
図３ｃに示すように、ＰＲＢＳコーディングされた流体送出に起因する圧力波形７４ｃは、各ボーラス７２ｃの間には圧力波形７４ｃが平衡圧まで減衰するのに十分な時間が無いことを表している。従って、平衡圧を直接測定することはできない。しかしながら、デコーディング処理で同じＰＲＢＳコード（１１１０１００）を使用して、図３ｃの圧力波形全体をデコードすることによって、図３ｄに示すように推定圧力波形７４ｄを生成することができる。推定圧力波形７４ｄは、仮想の流体７２ｄの単一ボーラスが期間Ｔの開始時に送出されたとした場合対応する。更に、推定圧力波形７４ｄの最後の部分は、フローボーラスの間に圧力が適切に減衰するための十分な時間が与えられたなら、実際に発生するであろう平衡圧力Ｐ0の近接した近似値Ｐ0estを提供する。
【００５９】
従って、実際に送出されるフローと実測圧力は図３ｃに示される波形７１ｃ、７４ｃに準じているとしても、実測圧力波形７４ｃをＰＲＢＳコードでデコードすることにより、図３ｄにあるような「仮想」圧力波形７４ｄを算出でき、この「仮想」圧力波形７４ｄは、Ｐ0を規定する目的のために必要とされる図３ａの圧力波形に対応している。
【００６０】
しかしながら、圧力波形全体、或いはその重要部分のみをデコードするだけでも、何百もの独立した圧力信号をデコードすることが必要である。デコーディングはプロセッサ集約的手順なので、デコードされる信号の数を減らすことが望ましい。図３ｅに示すように各タイムスロットＴＳから平均圧力値７８を取り、各タイムスロットについてたった１つの平均圧力をデコードすることにより、図３ｆに示すように、結果として得られる推定圧力波形７４ｆを使用して平衡圧力を求めることができ、その結果得られる推定平衡圧力Ｐ0estは、平均を出さずに圧力信号全てをデコードすれば生成されるであろう推定平衡圧力に近接した近似値となることが分かっている。
【００６１】
従って、実際に送出されるフローと実測される圧力が図３に示される波形７１ｃ、７４ｃに準じているとしても、圧力信号の平均を出し、そしてその平均圧力値をＰＲＢＳコードでデコードすることにより、図３ｆに示されるような「仮想」圧力波形７４ｆを計算することが可能となり、この「仮想」圧力波形は平衡圧力を求める目的のために要求される図３ａ及び図３ｄからの圧力波形７４ａ、７４ｄに対応している。
【００６２】
図４は更に、疑似ランダム流体フローを創造することと、その結果生じる圧力をモニターすることと、「仮想」圧力を創造するために結果としての圧力をデコードすることと、推定平衡圧力Ｐ0を求めることのプロセスについて示している。８０では、Ｑ＝選択された流体の容積、Ｔ＝期間とした場合のＱ／Ｔという所要流量を示している。容量Ｑを期間Ｔ中に単一の流体ボーラスとして送出するのではなく、ＰＲＢＳコーダーは、実施例では１１１０１００と表されているＰＲＢＳコード８２を引き出す。モーター制御装置は、流体のボーラスを４つの別々ではあるが容積がほぼ等しいボーラスＱTSになるよう分割し、それらボーラスは８４に示すように、期間中にＰＲＢＳコードの疑似ランダムパターンに従って送出される。トランスデューサーまたは他の圧力センサー８６は、結果として生じる圧力８８を測定するために、圧力信号を作り出す。
【００６３】
ブロック平均化のような平均を出すプロセス９０は、９２に示すように各タイムスロットからの圧力信号の一部の平均を出すために使用される。示されている実施例では、各タイムスロットのテイル部分９４だけの平均を出している。その結果として得られる平均圧力値はＰＲＢＳデコーダー９６に送り込まれる。
【００６４】
ＰＲＢＳデコーダー９６は平均された圧力値を処理して、「仮想」圧力値９８を定める。これらの「仮想」圧力値を使用して平衡圧力(Ｐ0)を求め、次にその平衡圧力を使って流体抵抗を計算する。
【００６５】
図５は、平衡圧力を求めるための疑似ランダムフローパターンのコーダー及びデコーダーを使用して流体抵抗を定めるためのプロセスを部分的に示している。ユーザーは、導管１２を通って患者２４へ送出される所要流量２８を選択する。ＰＲＢＳエンコーダー／モジュレーター６０は、ユーザーが選択した流量に基づき、所要ＰＲＢＳコード及びタイムスロット長を定め、それからモーター制御装置４６が、ＰＲＢＳコードとタイムスロット長に従って、ポンプモーター１４と機構１６を作動させて導管１２にフローを発生させる。
【００６６】
センサー３４は、結果として導管内に発生した圧力をモニターして圧力信号を出すが、この信号は流量抵抗を求めるためＡ／Ｄ変換器３６を通る。圧力信号はＰＲＢＳコード長に等しいタイムスロットの数に亘って圧力合計４８を求めるために使用される。圧力信号の複数部分についても平均を出し５４、独立したタイムスロットについてのテイル平均すなわちベースライン・サンプル・アベレージ(ＢＬＳＡｓ)を定める。ＢＬＳＡｓは次に、ＰＲＢＳコードの逆数を用いて復調される。復調されたＢＬＳＡｓは、平衡圧力Ｐ0の確定５６のために使用される。
【００６７】
種々のタイムスロットについて平衡圧力Ｐ0値を計算する際には、システムノイズ、大きなオフセット変化、及び硬閉塞を始めとする雑多な要因のせいで、Ｐ0推定値の品質と精度が変動することもある。これらの要因は、ベースライン及び／又はインピーダンスに、デコードされた出力を不安定にさせてしまうような大きな変化を作り出し、ひいては推定Ｐ0値の品質と精度を下げてしまうことになりかねない。このような条件による抵抗の総体的な誤計算を防ぐために、システムは、正規化合計絶対デルタ(ＮＳＡＤ)パラメータを計算することにより信号品質１０２を定めるが、これはノイズの評価を提供する。ＮＳＡＤが、ある選択されたタイムスロットに設定されたＮＳＡＤ閾値を越えると、そのタイムスロットについて計算された推定Ｐ0は廃棄され、ＮＳＡＤをＮＳＡＤ閾値より下にするために最も新しいタイムスロットからのＰ0に置き換えられる。ＮＳＡＤ計算とその使用についての詳細は、図１１に関連してさらに詳しく論じる。
【００６８】
ＮＳＡＤの計算に加え、推定Ｐ0値の精度と品質は、各推定Ｐ0値をＰ0中央フィルター１０４に通すことにより更に補強される。中央フィルターの詳しい内容は、図１１に関連してより詳細に論じる。
【００６９】
推定Ｐ0値と圧力合計を用いて、次のような方程式で流体抵抗計算５０を行う。
【００７０】
【数５】
2004154587.tif 000007
ここに、∫ｆ(ｔ)ｄｔ＝Ｑ＝ＰＲＢＳコード長における流体の既知の送出量
Ｐ0＝推定平衡若しくはオフセット圧力
である。
【００７１】
推定抵抗は、圧力合計と、アクティブタイムスロットからの推定Ｐ0値プラス前のＭ−１個のタイムスロットの圧力合計を使った計算により、各タイムスロットに関して更新することができるので、Ｍ個のタイムスロットからのデータが抵抗を見積もるために使用される。多数のタイムスロットからのデータを活用することにより、更新された抵抗推定の精度と品質が上がる。更新された抵抗の精度と品質は、平衡圧力Ｐ0での使用に関して説明した中央フィルター１０４と同様の抵抗中央フィルター５８を使用することにより更に改善できる。抵抗用の中央フィルターは配列中の直近の抵抗推定値を記憶し、ろ過された抵抗値を定める。中央フィルター作動の詳細は、図１１に関連してより詳しく論じる。図５に示す実施例では、フィルターにかけられた抵抗値は、視認棒グラフ表示及び／又は記述式傾向プロッターのような表示機器３８の他に、ワーニング／アラームシステム４０にも出力される。
【００７２】
これから図６から図１３までについて説明するが、フロー送出から始めて、中程度流量のシステムと方法の特定要素について更に詳しく説明していく。典型的な流体注入ポンプは、ポンプ回転当たり多数のステップを有するステップモーターにより駆動する。ポンプの性質上、種々のステップにより送出される容積は広範に変化する。中にはマイナスの容積(即ち、負のフロー)を送出するポンプステップもある。一貫した送出流体体積を提供するために、本発明の好適実施例では、ポンプサイクルは複数のスーパーステップに分割されており、各スーパステップはほぼ等しい体積の流体Ｑｓｓを送出する。
【００７３】
モーターステップのスーパーステップへの組込は、個々のステップ当たりの流体のフローにおける、時間により変わる或いは圧力により変わる変化に関わる更新された情報を用いて、ダイナミックに定められる。しかしながら、ある好適実施例では、ステップのスーパーステップへの分割は、特定のポンプタイプに対する参照用テーブルを使用して行われる。
【００７４】
図６に示す実施例では、ポンプモーターは、１回転当たり、０から１９９までインデクスを付けられた２００のステップを提供する。ポンプ１回転につき、ポンプは、通常マイクロリットルで表される容積Ｑrevの流体を吐き出す。しかしながら、ステップ当たりの容積(即ち、Ｑs)はステップ毎に広範に変化し、中にはマイナスの容積を提供するものもある。フローを均等にするために、個々のモーターステップをスーパーステップと呼ぶより数の少ない運動へとグループ分けをし、各スーパーステップの容積(即ち、Ｑss)は実質上他のスーパーステップの容積と同じになるようにしている。図６に示す実施例には、ポンプ１回転当たり３２のスーパーステップがある。
【００７５】
モーターステップ毎に送り出される容積はステップ間で大幅に変化するので、個々のスーパーステップのステップ数は、各スーパーステップがほぼ等しい流体容積となるようにそれぞれ異なるはずである。例えば、（例として図示するだけであるが）図６に示すようなグループ分けでは、スーパーステップ０（即ち、Ｑss0）はモーターステップを２つだけ（Ｑs0、Ｑs1）含み、スーパーステップ１（即ち、Ｑss1）は３つのモーターステップ（Ｑs2、Ｑs3、Ｑs4）を含み、スーパーステップ２９（即ち、Ｑss29）は１０１のモーターステップ（Ｑs88からＱs188）を含んでいる。各スーパーステップが大幅に異なる数のモーターステップから成っているとしても、各スーパーステップは、他のスーパーステップとほぼ同じ流体体積Ｑssを送出する。
【００７６】
本発明のある好適実施例では、１つ或いはそれ以上のスーパーステップ体積(Ｑss)が、流体が送出される各タイムスロット（例えば、各タイムスロットは２進コード１で表現される）の間に送出される。各流体送出タイムスロットの間に送出される流体のスーパーステップの数は、選択された流量及び他のシステムパラメータによって変化する。（非流体送出タイムスロット、例えばＰＲＢＳコードビットが０のタイムスロットの間に流体は送出されない。)「フロー」(即ち、流体送出)タイムスロット毎のスーパーステップの代表的な数を表Ａに示す。
【００７７】
タイムスロット長は、コード長Ｍと、ユーザーが選択したレートと、選択レートでのコード数／回転の関数として求められる。規定された数のコードが１回転毎に実行され、且つコード当たり体積をコード当たり合計時間で割った値がユーザーが選択した流量になることを保証するため、タイムスロット長を計算するのが好ましい。ある好適実施例では、コード長Ｍの値及びコード／回転の値は、選択されたレートの関数として参照用テーブルにより規定されており、タイムスロット長は計算されるか、又は選択レートの関数として規定されている。ある好適実施例では、タイムスロットは期間Ｔが約１分になるように選択されており、このようにしてＴを超えない期間についての平均流量が、確実にオペレーターの要求条件と正確に合致するようにしている。
【００７８】
表Ａは、本発明の一実施例でのコード長Ｍの値とコード／回転の値を載せている。表Ａにある表の値においては、この値は、１８３マイクロリットルの回転容積にに対し０．６乃至４９．９ｍｌ／時の流量範囲につきコードの持続時間が約５２秒未満になるように選択された。表Ａにある値は、特定のポンプ装置、具体的にはＩＶＡＣ署名版のポンプ(バージョン７１００及び７２００)に対して規定されたものであって、これに対して本発明では２００のポンプステップを３２のスーパーステップに分類している。しかしながら、他のポンプモーター及び機構に対しても本発明は適用でき、Ｍ、ＢＩＣ等の他の値を種々のポンプ及び他のパラメータについて選択してもよい。
【００７９】
【表１】
2004154587.tif 000008
【００８０】
ＰＲＢＳコードは、１つの完結したポンプサイクルに確実に丁度適合する長さであることが望ましい。ポンプサイクルに確実に丁度適合するには、ＰＲＢＳコードはＮ個のフロー送出タイムスロット(即ち、その間に流体のスーパーステップが送出される、即ち「アクティブ」なタイムスロット)を持つべきで、そうするとポンプサイクル当たりのスーパーステップの総数は(引用例では３２個)丁度Ｎで割りきれる。表Ａに示す例では、長さ７のＰＲＢＳコードは、４個のフロー送出タイムスロットを有することになり、各フロー送出タイムスロット中、流体の１スーパーステップがポンプにより導管に送り出されることになろう。ＰＲＢＳコードサイクル毎に４個のアクティブタイムスロットがあるので、８ＰＲＢＳサイクルを掛けて(即ち、８ＰＲＢＳサイクル掛ける４個のアクティブタイムスロット／ＰＲＢＳサイクル)、３２のスーパーステップとなる。
【００８１】
同様に長さ１５のＰＲＢＳコードは８個のアクティブタイムスロットを有し、３２は８で割りきれる。長さ３１のＰＲＢＳコードについては、１６のアクティブタイムスロットがあって、これも３２に分割できる。
【００８２】
より高い流量については、１を超える流体のスーパーステップが各アクティブタイムスロットの間に送出される場合があることも注目されるべきである。表Ａにある例では３．１ｍｌ／時の流量については、１タイムスロット当たり２つ以上のスーパーステップが必要となる。タイムスロット当たりのスーパーステップの数は、ポンプサイクル当たりのスーパーステップの総数に均等に分割できる数であることが望ましい。
【００８３】
２以上の流体のスーパーステップが単一のタイムスロットの間に送出される場合、スーパーステップは、単一のボーラスとしてかまたは図１３に関連して後に説明する「トリリング」方式を使用してかの何れかで、タイムスロット開始時に送出されることが望ましい。
【００８４】
図７は、ＰＲＢＳコード生成のためのプロセスを示している。各疑似ランダム２進法シーケンス(ＰＲＢＳ)は１及び０のコード値から成り、各々１又は０が１つのタイムスロットと組み合わせられている。コード値１と組み合わせられたタイムスロットはその開始時に１またはそれ以上のスーパステップを生みだし、コード値０を組み合わせられたタイムスロットはフローを発生させない。コードが反復する期間は普通４０乃至１００秒であって、流量により異なる。コーディングされたフローパターンは、コードの期間中の公称の一定フローにより生み出されるであろうものに等しい累積フローを生み出す。
【００８５】
ある好適実施例では、ＰＲＢＳコードは、ｋを整数値としてＭ＝２k−１となるような、Ｍという整数長でのみ作り出される。ほとんどのアプリケーションに用いられるコード長は７、１５又は３１である。ＰＲＢＳコードは１と０の連続から成り、１の数はいつも０の数より１多い。１の総数は常時２の偶数倍数となる。
【００８６】
ある好適実施例では、ＰＲＢＳコードシーケンスは、図７に示すようなフィードバックアルゴリズムを使用して定められる。３つの重要な値が、何れのＰＲＢＳシーケンスについてもそのタイプと位相を定義するために使用される。コード長Ｍは、ＰＲＢＳコードの長さを定義する。ＯＣＴＡＬジェネレーターコードはＰＲＢＳタイプを定め、２進初期化コード(ＢＩＣ)はコード内の位相すなわち開始点を定める。代表的なコード長Ｍ、ＯＣＴＡＬ、及びＢＩＣの値を下表Ｂに示す。
【００８７】
【表２】
2004154587.tif 000009
【００８８】
表ＢのＯＣＴＡＬ値は、ニューヨークのマクミラン出版社発行の、ゼイマーとパターソンの論文「デジタル通信と伝播スペクトルシステム」の３９０ページから採っている。表では基数８(即ちｏｃｔａｌ)フォーマットで表記されているＯＣＴＡＬコードは、所定長のいくつか可能性の有るＰＲＢＳコードの何れが形成されるかを決める。
【００８９】
ある特定のコード及び関連するローテーション(即ち、開始点)は、特定のポンプが、機構とセンサーとが生成する人工物の影響を最小に抑えるための最適な性能を提供するように定められている。表ＢのＢＩＣ値は、コード内の位相すなわち開始点を定めているのだが、特定ポンプのフロー特性に基づき経験的に定められており、詳細は図１２に関連して後述する。
【００９０】
図７に示すＰＲＢＳコーディングプロセスでは、選択されたＯＣＴＡＬコードが２進フォーマットに変換されて乗数１と０の配列を創造する。最も重要でないＯＣＴＡＬコードのビット(１sb)は捨てられ、残りのコードが、次に最も重要でないビット(１sb+1)(最も重要でないビットは既に廃棄済み)から最も重要なビット(ｍsb)まで、オクタルコード(２進形式)配列１１４で並べられる。オクタルコード(２進形式)配列は、シフトレジスターの「次」数の出力を演算するために使用される。
【００９１】
２進初期化コード(ＢＩＣ)は、シフトレジスターの初期値を確立し、ひいてはＰＲＢＳコードの始めの数ビット及びＰＲＢＳコードのポンプ機構の物理的回転に対する関係を定めるために使用される。ＢＩＣ位相値は、スーパーステップ０を開始するために整列されているモーター／回転モニターに対応する。図７に示すように、ＢＩＣは、最も重要性の少ないビット(１sb)から最も重要なビット(ｍsb)へと配列１１５で並んでいる。システム作動の際、ＢＩＣ配列は、ジェネレーター配列要素１１６をプリロードするために使用される。
【００９２】
第１演算では、オクタル・コード(２進形式)配列要素(１１４aから１１４dまで)には、乗算器(１１７aから１１７dまで)により示されるように、ジェネレーター配列要素(１１６aから１１６dまで)が掛けられる。その結果生じる値は一連の排他的論理和(「ＸＯＲ」)関数ゲート１１８を通過して処理されるが、このとき各ＸＯＲ関数ゲートは１組の値を入力値として受信し、１または０何れかを出力する。ＸＯＲゲートは(１と１)又は(０と０)の入力に応答して０を、そして(１と０)又は(０と１)の入力に応答して１を出力する。図７に示すように、２個の乗算器(１１７aと１１７b)により積算された２つの値は１つのＸＯＲゲート(１１８a)に入力され、残り２個の乗算器(１１７cと１１７d)により積算された２つの値はまず別のＸＯＲゲート(１１８b)に通される。これらＸＯＲゲートのそれぞれ(即ち、１１８a及び１１８b)は、１または０の信号値を出力する。これらＸＯＲゲート(１１８aと１１８b)の出力は第３のＸＯＲゲート１１８cへと入力され、１または０の信号値が出力される。
【００９３】
ジェネレーター配列の最も左の値（即ち、レジスター１１６aの値）は、ＰＲＢＳ配列の第１要素としてモーター制御装置に出力される。他の全てのレジスターの値は左側に１つずつシフトされて、最後のレジスター１１６aを空のままにしておく。第３ＸＯＲゲート１１８cからの出力値が、次に、最後のレジスター１１６aに入れられる。
【００９４】
図７に示すプロセスは、４要素ＢＩＣに特定したものである。しかしながら、同様のプロセスは、異なる長さのＢＩＣを用いたＰＲＢＳの生成にも使用することができる。
【００９５】
先に論じたプロセスは、ＰＲＢＳコードのＭ個の要素が生成されるまで繰り返される。
【００９６】
上記の論述は、ＰＲＢＳコードの使用に焦点を当てている。しかしながら、疑似ランダム２進法コード以外の疑似ランダムコードも本発明には適用できる。例えば、２、４、０、３という値を持つ４ビットコードのような非２進値から成る疑似ランダムコードを使用してもよい。０．６、１．２、０．８という値を持つ３ビットコードのような非整数値コードでさえ使用することができる。このような実施例では３つの流体ボーラスが送出され、各ボーラスは各々特定ビット(即ち、０．６、１．２、０．８)に比例する体積を有することになる。替わりに、ボーラスの体積はほぼ同じであってもよいが、その場合はボーラス間の間隔が特定ビット値に比例(正比例または反比例)して変わることになる。
【００９７】
疑似ランダムコードは、そのコードに関してその周波数応答が全ての周波数でのエネルギーを含んでいるものである。これにより、適当な逆数コードが創造されることになる。非２進値及び非整数値は本発明において適用できるが、そこではこれらの値を、平衡圧力を正確に推定するため、且つ「仮想」波形を定めるために使用することができる。しかしながら、非２進値及び非整数値を使用すると関係する処理が複雑になる。コードを１１０１のような疑似ランダム２進法コードに制限すると、処理が簡単になり、システムの効率が向上する。従って、ＰＲＢＳコードは、本発明の望ましい実施例なのである。
【００９８】
図３及び図４に示すように、ＰＲＢＳコードに従って送出されるフローは、対応する圧力波形を生みだすこととなり、それがトランスデューサーまたは他のセンサーでモニターされて対応する圧力信号が作り出される。圧力信号は、ＰＲＢＳデコーダーを介してデコードされ、対応する「仮想」波形が創造されることになる。しかしながら、圧力センサーは一般に毎秒多数の圧力信号を出すので、何百もの圧力信号がほとんどのタイムスロットについて創造される。各タイムスロットにつき圧力信号全てをデコードするのは極めてプロセッサ集約的である。しかしながら、各タイムスロットからの選択圧力信号の平均を出すことにより、そして各タイムスロットからの信号平均値をデコードするだけで、Ｐ0の精度を維持しながら、所要デコーディングの量を劇的に低減することができる。１つのタイムスロット内の各々のそして全ての圧力信号をデコードするのでなく、そのタイムスロットの１部分だけの平均を出し、この平均値をデーコードして推定Ｐ0を求めることができる。圧力信号の平均化を用いて求められた推定Ｐ0は、各々のそして全ての圧力信号をデコードすることにより求められる推定Ｐ0に極めて近い。しかしながら、処理要件は、圧力信号平均化を利用すると劇的に減少する。
【００９９】
図８は、圧力信号の平均値を求めるある好適実施例における圧力波形１２０を示しており、タイムスロットの平均を出された部分１２２は「テイル」部である終わりの２５％部分を含んでいる。この平均はベースライン・サンプルとして知られている。この処理は、高周波数による人工物の影響を最小に抑え、効果的な分析を向上させ、しかもデコーダー演算を低減する。
【０１００】
圧力信号の平均を出すことは、タイムスロットの２５％までだけ、すなわちテイル部分だけに限定される必要はないということに注目されたい。圧力信号の他の部分及び他のパーセンテージの平均を出すことも可能で、それでも比較的正確なＰ0推定値を出すことができる。正確なＰ0推定値は、タイムスロット全体についての圧力信号から平均を出すことによっても求められる。この平均は次にデコードされるが、その結果得られる推定Ｐ0は、タイムスロットのテイル部分だけについて平均を出すことにより、或いはタイムスロット全体に渡り各々のそして全ての圧力信号を直接デコードすることにより求められる推定Ｐ0に極めて近い。
【０１０１】
デコーディングに関して、各平均値は、ＰＲＢＳコードの長さ（即ち、長さ＝Ｍ）に等しい長さのシフトレジスター配列へと入力される。シフトレジスター並列は、最も新しいＭ個のタイムスロットから平均された圧力値を含んでいる。平均圧力値はここでデコードされて、デコードされた圧力値を用いて、推定Ｐ0を求める。
【０１０２】
抵抗確定の精度を更に向上させることとして、Ａ／Ｄ変換器から受信されるデジタル圧力信号を、平均を求める処理の前に事前積算してもよい。多くのＡ／Ｄ変換器は、計算毎に約０．５ｍｍＨｇしか分析できず、これでは低レートでの低い抵抗を正確に測定するには不十分である。ある好適実施例では、平均を求める処理に先立ち、元のままのＡ／Ｄ計算値に２５６を事前積算することにより、付加的な分析を得ることができる。次に事前積算値の平均を出し、そして求められた平均を今度は縮尺を掛けられた単位でＰＲＢＳデコーダーに入力すると、縮尺の上がった応答値が出てくる。
【０１０３】
図９は、ＰＲＢＳデコーダーを用いて圧力信号をデコードするためのプロセスを示している。結果として得られた圧力信号のデコーディングは、抵抗計算毎にＭ2の加算または減算、及び抵抗計算毎にＭのアレー・ローテート演算を必要とする。各タイムスロットの最初のａｄサンプルでは、モーター制御装置はデコーダーに、実行中のエンコーディング値(０、１)を送る。デコーダーは、Ｍ要素シフト配列に、エンコーディング値が０なら値−１を入力し、エンコーディング値が１なら＋１を入力する。その結果としての＋１または−１の配列は、Ｃビット配列として知られているが、デコーディングのために使用される。Ｃビット配列は、ＲＵＮが作動中のときはいつでも、初期化され全て０になる。Ｐ0推定選択論理は、Ｍ個のタイムスロットが以降のＲＵＮ作動を経過するまでデコードされた出力の使用を排除するので、Ｃビット配列は、使用の必要が生じるまでには新しい値で満たされるようになっている。
【０１０４】
圧力サンプルＰの長さＭのアレーについてデコードされた出力は、数学的には次の式で表される。
【０１０５】
【数６】
2004154587.tif 000010
ここに、インデクスｉは０からＭ−１まで変化し、０番インデクスは最も早期のデコーダー値を指す。Ｃビット配列は、１と−１の値しか含まないため、上記の乗算は、Ｃビット配列要素の値次第で、論理テスト及び加算または減算に置き換えてもよい。
【０１０６】
図９は、圧力ベースライン・サンプル・アベレージ(ＢＬＳＡｓ)の３ビット配列をデコードするために使用される、単純なＭ＝３のコードに対するデコーディングプロセスを示している。各サンプルボックスには処理に使われる値のインデクスが含まれているが、０は現在のサンプル（すなわちローテートされていないコードビット）を表している。Ｃビット配列値は、１１０というＰＲＢＳコードに対応して＋１、＋１、−１である。
【０１０７】
図９ａは、シフトレジスターＣビット及びＢＬＳＡ内のＣビット配列及びＢＬＳＡ配列要素の整列を示している。１タイムスロットが完了する都度、エンコーダーはＣビットの最も右の(現在のもの−インデクス０のもの)要素をその現在値(１または−１)に置き換える。Ｃビット内で先に保持されていた値は左にシフトされ、最も古い(一番左側の)ものが捨てられる。同様に、各タイムスロットの完了に伴い、ベースライン・サンプル・アベレージは、ＢＬＳＡの一番右側(現在のもの−インデクス０のもの)の要素に置かれるＢＬＳＡ値を生み出す。ＢＬＳＡ配列内で先に保持されていた値は左にシフトされ、一番古い(即ち、一番右側の)値が捨てられる。
【０１０８】
配列のローディングとシフティングに続き、ＢＬＳＡ配列の実際のデコーディングが起きる。図９ａに示すように、２つのシフトレジスター配列の各対応する要素の積が形成される。次に、これらの積が合計される。この結果、最も早期の「仮想圧力インパルス」応答が作り出され、これはレジスター及びデコード(０)の表示の右側の時軸グラフで要素０としてインデクスが付けられる。
【０１０９】
次に図９ｂについて説明するが、Ｃビットの要素はローテートされるので、このため最新の要素は、元は最も古い要素が占めていた位置に移され、他の全ての要素(最も古い要素含めて)は右側に１つシフトされる。これら全ての操作は、データ要素を全く喪失しないように、一時的に保持するレジスター(図示せず)又はマイクロプロセッサの同等の機能性の補助を得て実行されるのが望ましい。
【０１１０】
再度、各シフトレジスター位置について対応する積が形成され、積の合計が計算される。これにより、２番目に早期の「仮想圧力インパルス」応答要素が作り出され、レジスター及びデコード(１)の表示の右側の時軸グラフで要素１としてインデクスが付けられる。
【０１１１】
要素のローテーション、対応する要素の乗算、及び積の合計のプロセスは、残りのＣビット要素についても繰り返されるが、図９の３要素配列では残りの要素はたった１つである。図９ｃに示すように、結果として得られる要素は、レジスター及びデコード(２)の表示の右側の時軸グラフで要素２としてインデクスが付けられる。
【０１１２】
上述のデコーディングプロセスは一般的に「循環たたみこみ」として知られており、信号処理技術では有名である。
【０１１３】
ＰＲＢＳデコーディングの別の例を表Ｃに示す。示している例では、１１１０１００というＰＲＢＳコードは、導管内のフローを生成するために使用されるものであるが、ここでは測定された圧力信号の配列をデコードするために使用されており、示している例では(４５６４５４３)となっている。最初の列、即ち列Ａについて、２進値(１１１０１００)は、値１に替えて(＋)符号、値０に替えて(−)符号というようにして、(＋)プラス符号または(−)マイナス符号に置き換えられるので、その結果(＋＋＋−＋−−)となっている。それ以降の各列(即ち、列Ｂから列Ｇ)に関しては、＋／−符号は各々１つずつ右側にシフトされる(一番右の欄の＋／−符号は一番左の欄に移される)。
【０１１４】
【表３】
2004154587.tif 000011
【０１１５】
列Ａから列Ｇまでの結果としての＋／−符号は、次にデコードされる圧力値に割当てられ、その結果としての値が各列(ＡからＧまで)を通して足し合わせられる。こうして、列Ａが７個の圧力平均値(４、５、６、４、５、４、３)から成る配列に割り当てられると、(＋４、＋５、＋６、−４、＋５、−４、−３)に変換され、これを足し算するとその結果＋９という値になる。列Ｂは(−４、＋５、＋６、＋４、−５、＋４、−３)に変換し、足し算するとその結果＋７という値が出る。列Ｃは(−４、−５、＋６、＋４、＋５、−４、＋３)に変換し、足し算すると＋５という値になる。列Ｄから列Ｇまでの結果は各々３、３、３、１という値になる。従って、デコードされた圧力波形を表現するデコードされた配列は、(９７５３３３１)である。(実際に表Ｃに示されている平均圧力値は実測に基づいておらず、単に説明の目的で使用しているサンプル数字であることを理解されたい。)
【０１１６】
圧力信号はデコードされた後、推定Ｐ0を求めるために使用できる。Ｐ0の推定には様々な方法が使用できるが、好適な方法は、ユーザーが選択する流量、開始時からの時間、デコードされた圧力応答の値、及び前の抵抗見積もりによって異なる。本発明のある好適実施例では、推定Ｐ0を求めるための方法は、表Ｄに記すように、種々のパラメータの関数として選択される。
【０１１７】
推定Ｐ0を求める様々な方法について以下に説明する。Ｐ0を求める特定の方法を選択するための論理を表Ｄに示す。
【０１１８】
ユーザーが選択したフロー範囲が０．５ｍｌ／時又はそれ以下の場合に関しては、各タイムスロットにはモニターされる圧力がＰ0値まで減衰するのに十分な時間があるのが普通である。しかしながら、過渡圧力及びセンサーの特異性により、モニターされる圧力に短いスパイクや他の不整合が起こりうる。モニターされる圧力に生じるこのような不整合の影響を低減するために、推定Ｐ0値は、タイムスロット中の圧力示度の最後の２５％のような最終部分の平均として求められる。疑似ランダムコーディング又はデコーディングは全く含まれない。０．５ｍｌ／時又はそれ以下のような低流量でのＰ0の求めかたは、図１４及び図１５に関連して後程詳しく説明する。
【０１１９】
疑似ランダムコーディング及びデコーディングが使用される場合に役に立つＰ0を求める別の手法グループを、三点ブロック平均化として説明する。三点ブロック平均化は、Ｍ数(即ち、長さＭ)のサンプルを有する、デコーダーから出力される圧力サンプルを、３ブロックのサンプルに分割して、サンプルの各ブロックの平均を採るという処理である。その結果出てくるブロック平均を用いて推定Ｐ0を求める。
【０１２０】
無論、Ｍは常時３で割り切れるとは限らない。しかしながら、Ｍが３で割り切れない場合でも、Ｍ−１は常時３で割り切れるであろう。従って、Ｍが３で割り切れない際には、デコードされた出力値の最後のサンプルを捨てて、サンプルの残りの数が３ブロックに等しく分割できるようにする。
【０１２１】
図１０には、Ｍ＝１５の場合の、デコードされたサンプル１２８の出力の各ブロックの平均が示されている。結果として出てくる平均を次のように定義する。
【０１２２】
【表４】
2004154587.tif 000012
Ａ0＝サンプルの第１ブロックの平均
Ａ1＝サンプルの第２ブロックの平均
Ａ3＝サンプルの第３ブロックの平均
中間値(即ち、隣り合う平均値の差)は次のようになる。
Ｄ1＝Ａ0−Ａ1
Ｄ2＝Ａ1−Ａ2
【０１２３】
上記の値、即ち、Ａ0、Ａ1、Ａ2、Ｄ1、Ｄ2の全て或いは一部を用いてＰ0を求めることができる。Ａ0、Ａ1、Ａ2、Ｄ1、Ｄ2を用いて推定Ｐ0を求める様々な手法に関し以下に説明する。どの手法を使用するかは、ポンプ特性、流量、ＮＳＡＤの状態等の特定のパラメータによって異なる。本発明のある好適実施例では、Ｐ0を求める手法は、表Ｄにあるパラメータを使用して選択する。
【０１２４】
三点ブロック平均化を使用して推定Ｐ0を求める公式には、次の式が含まれる。
【０１２５】
【数７】
2004154587.tif 000013
Ｐ0＝Ａ2、
Ｐ0＝Ａ1及びＡ2の平均
【０１２６】
三点ブロック平均化を使用しない、Ｐ0を求めるもう一つのの方法は、各タイムスロットからの圧力信号のテイル部分だけの平均を出すことを含んでいる。これらのテイル平均はデコードされない。
【０１２７】
代わりに、テイル平均そのものが平均され、その結果単一の平均値が出る。そして、その平均値が推定Ｐ0として使われる。この方法は、抵抗中央フィルターの出力からの先行する最新の測定値が低抵抗値を示しているような、低い抵抗が予想されるような状況においては一般的に有効である。
【０１２８】
上記の説明に示すように、Ｐ0を推定するには様々な方法がある。特定の方法の適合度は、流量、設定されたコンプライアンス等様々な条件により異なる。最適な方法を確定するためには、特定装備の広範囲にわたるテストが必要になろう。表ＤはＰ0を推定するための種々の好適な方法を示しているが、好適な方法とは、選択流量、ＮＳＡＤ因数(即ち、デコードされた信号の安定度)、計算された抵抗、及びシステムが作動している時間の関数である。
【０１２９】
ベースライン又はインピーダンスに大きな変化が(ノイズ、大幅なオフセット変化、または硬閉塞のような要因により)発生すると、デコードされた出力は不安定になる。このような条件下で抵抗の計算を全体的に誤るのを防ぐためには、替わりの推定方法を選択しなければならない。表Ｄに示すもののようなＰ0推定選択論理のある好適実施例は、デコードされた信号の安定度を求める方法を必要とする。これは、正規化合計絶対デルタ(ＮＳＡＤ)として知られている「推定ノイズ」パラメータを計算することにより実行される。ＮＳＡＤは、(異なるコード及び駆動パターンを正規化するために)、差Ｄ1及びＤ2の絶対値の和をコード長(Ｍ)とタイムスロット毎のスーパステップの積で割ったものと定義づけられる。ＮＳＡＤはこうして次の公式で定義される。
【０１３０】
【数８】
2004154587.tif 000014
ＮＳＡＤは閾値ＮＳＡＤthreshと比較されるが、閾値自体も選択される流量により異なる。異なる選択流量に対するＮＳＡＤthreshの値の好適実施例を表Ｅに示す。ＮＳＡＤがＮＳＡＤthreshを超えると、表Ｄに示すように「真」の条件がＰ0確定方法選択論理処理に入力される。
【０１３１】
【表５】
2004154587.tif 000015
【０１３２】
流体抵抗が非常に低いときは、差の値Ｄ1及びＤ2は非常に小さくなる。値(Ｄ2−Ｄ1)を分母に持つ公式を用いてＰ0を求める場合、差Ｄ2−Ｄ1はゼロに近づく。差(例：Ｄ2−Ｄ1)を、上記式８のようなＰ0を求めるための方程式の分母に使用すると、大きく且つ不安定なＰ0推定が結果として出る。このような不安定な結果を生み出すであろう状況を識別するために、ＮＳＡＤ値は最小ＮＳＡＤ閾値ＮＳＡＤminthreshと比較されるが、この最小閾値は好適実施例では０．２５ｍｍＨｇ／(Ｍ＊スーパーステップ・タイムスロット)に等しく、そして、この論理的結果は表Ｄに概要を示すＰ0推定方法選定プロセッサーで使用される。
【０１３３】
抵抗が比較的低くなると、Ｐ0を推定するための最も安定した方法では、Ｍが利用できるベースライン・サンプル・アベレージ(ＢＬＳＡ)値の直接平均を推定Ｐ0値として使用するが、この場合は圧力平均のデコーディングは行わない。この手法は、抵抗推定フィルターからの出力が抵抗閾値Ｒthreshを下回るときに使用され、ある好適実施例ではこの閾値は６００流体オームである。
【０１３４】
システム起動直後のようなフローの無い期間に引き続き、機構の起動以来少なくともＭ個のタイムスロットが時間経過するまでは、ＰＲＢＳデコーダーからの出力は不完全且つ不正確である。従って、推定Ｐ0を正確に計算するためにはシステムのデータが不十分である。機構の起動以来、時間経過をしたタイムスロットがＭタイムスロットより少ない場合は、Ｐ0推定値を求めるには他の方法を使用しなければならない。そのような方法を２つ表Ｄに示している。１つの実施例では、０．６乃至５０ｍｌ／時の選択流量に対し、使用されるＰ0はポンプ作動直前（即ち、システムラン直前）に導管内で測定された圧力である。０．５ｍｌ／時若しくはそれ以下のレートについては、個々のタイムスロットだけについてのベースライン・サンプル・アベレージを、図１４及び図５に関連してより詳しく説明する抵抗計算の特別な「低流量」モードと組み合わせて使用する。
【０１３５】
時には偽の信号及び他の過渡期の特異事象が発生して、たまたまあるタイムスロットの推定Ｐ0が不正確になることもある。図１１に示すように、このような不正確なＰ0推定の影響は、中央フィルターを使用することによって、低減したり、時には排除することもできる。中央フィルターは、最新のＰ0値を記憶するための配列を含んでいる。表Ｆに示すある好適実施例では、Ｐ0フィルター配列のサイズはＭであり、それゆえ１コード長分のＰ0値を記憶する。
【０１３６】
【表６】
2004154587.tif 000016
【０１３７】
図１１に示す中央フィルタープロセスは、長さ７の配列を包含している。この配列は最新の７個の値を格納する。個々のデータ要素の相対年齢は、リンクしたリストに維持されており、(Ａ)で示すように、最も古いものから最も新しいものまで相対的な年齢を示している。
【０１３８】
データ要素は、(Ｂ)に示すように、最も小さなものから最も大きなものへと、配列中に維持され格納される。(Ｃ)に示すように「１１」という新しい値が提示されると、(Ｄ)に示す例では「２５」になっている最も古い値が捨てられる。新しい値は、捨てられた古い値の位置に入る。示される例では、各配列スロットに「２５」という値が演算前に事前にローディングされていたことに注意されたい。最新値(即ち「１１」)の導入に先立ち、４個の新しい値(「９」、「１２」、「１８」、「４３」)だけが配列に加えられた。
【０１３９】
新たに値(「１１」)を加えた配列が、典型的なバブルソート法を介するなどしてソートされ、(Ｅ)に示すように最小値から最大値まで順番に全ての値を配置する。その結果(Ｆ)に示すように値が順番に並んだ配列は、最小値から最大値まで全ての要素を有することになる。例では「１８」となっている中心値は、(Ｇ)に示すように新しく中央フィルターに掛けられた値である。
【０１４０】
ろ過処理は、単純に現在のＰ0値と他の直近のＰ0値で平均を出すというような他の方法によっても行うことができる点に注意されたい。しかしながら、中央フィルターに掛ける処理は、平均を出すことに関して、特に図１１に示す例に出現する「４３」というような極端な値を排除することに関して一定の利点がある。
【０１４１】
Ｐ0及び抵抗計算の精度を向上させるためのもう１つの方法はＢＩＣコードを使用することを包含しているが、これは回転と同期的に起きるノイズ源の影響を低減することに利用される。回転同期性のノイズ源は、特定のスーパーステップ内で予測可能に発生する圧力信号において変則的なものである。これらノイズ源はデコードされた波形を歪ませ、推定Ｐ0値に大幅な狂いを生じさせかねない。回転同期性のノイズ源は、機構が引き起こすセンサーオフセットシフトとスーパーステップ間のフローの変化を含んでいる。
【０１４２】
スーパーステップ間のフロー体積Ｑssにおける変化は、小さな変化から、スーパーステップが実質的にマイナスのフローを生み出してしまう状況まで、幅がある。各スーパーステップが、図１２に示すように、ほぼ等しい体積の流体を送出するよう選択されていても、流体の送出は下流の圧力のような種々のシステムパラメータ次第で、スーパーステップ間で時間経過に伴い変動する。ある好適実施例では、スーパーステップはポンプ特性に基づき事前に設定されており、流体送出体積の時間による変化を補償するためにダイナミックに調整することはない。しかしながら、下流圧が大きい等のようなある種の状況下では、異なるスーパーステップにより送出される体積は、１つ或いはそれ以上のスーパーステップがマイナスの流体体積を送出するところまで、広範囲に変動することすらある。例えば、比較的低い下流圧で作動しているポンプは、図１２ａに示すように、実質的にほぼ均等な流体送出体積を生み出すが、同一ポンプであってもより高い下流圧で作動する場合は、図１２ｂに示すように、送出される流体体積は変動することになる。
【０１４３】
ほとんどのスーパーステップでは、下流圧によって送出容積に変化が生じないか又は極わずかな変化しか生じないが、１つ或いはそれ以上のスーパーステップでは送出体積に変化が見られる。例えば、図１２ａ及び図１２ｂの例で示す、仮想の２００ステップ、３２スーパーステップのポンプでは、スーパステップ２９(ＳＳ29)は、低い下流圧では小さなプラスの送出体積Ｑss29(図１２ａ)だったものが、高い下流圧では大幅にマイナスの送出体積(図１２ｂ)になってしまう。スーパーステップの送出量におけるこのような時間経過及び圧力に伴う変動(即ち、人工物)は、平衡圧Ｐ0及び抵抗Ｒを正確に求めようとするときに問題を起こすこともある。
【０１４４】
同期性ノイズ源は一般的に性質上予測可能である。Ｐ0とＲを求める際に付随する回転同期性ノイズ源により起きる問題は、(図１２ｂのマイナス送出量スーパーステップＳＳ29のように)「ノイジー」なスーパーステップを特定のＰＲＢＳコードステップとペアにすることにより大幅に排除できる。これは、２進初期化コード(「ＢＩＣ」)により実現され、ＢＩＣはシフトレジスターの初期値を確立し、ひいてはポンプ機構の物理的回転に対するコードの関係を求めるために使用される。ＢＩＣ位相値は、一般に、スーパーステップ０(ＳＳ0)を開始させるために調整されているモーター／回転モニターに対応している。機構に対するコードの正しい位相は、Ｐ0推定における人工物誘因エラーを最小限に抑えるのに役立つ。ある好適実施例では、ＢＩＣは、特定のシステムに関しての同期性ノイズ源に依って、特定のポンプ及び流量につき経験的に定められている。２００ステップ型ＩＶＡＣ署名版ポンプ(バージョン７１００及び７２００)に関しては、各種流量に対する望ましいＢＩＣを先に表Ｂに示している。
【０１４５】
妥当な小サイズのタイムスロットを維持しながら、圧力が減衰するのに許容される時間を最低限に抑えるためには、一般的に、タイムスロット開始時のようなタイムスロットの狭い時間範囲で流体を送出することが望ましい。このような送出は、単一の加速／減速波形を使用して１つ又はそれ以上のスーパーステップ体積（Ｑｓｓ）を送出することにより発生するのが理想的である。例えば図１３ａでは、単一の加速／減速波形１３０として送出される４つのスーパーステップを示している。加速／減速波形は、審査中の米国特許出願第０８／５２６，４６８号に詳しく説明されており、本願でも参考資料として挙げている。
【０１４６】
しかしながら、２つ以上のスーパーステップが１つのタイムスロットで発生する場合、或いは単一のスーパステップが相当量の流体の送出に関連する場合、単一の加速／減速波形１３０ａでこのように多量の流体を送出することは、図１３ａに示すように、望ましくないほどに高い瞬間的流量を引き起こし、それが第２の送出中に第１の流体源からの「共鳴フロー」を創造しかねない。その上、単一の加速／減速波形を使用すると、ポンプ速度を瞬間的に望ましくないほどに高くしかねない。
【０１４７】
ポンプ及び流体注入の瞬間的速度を下げるために、流体送出は「トリル」されてもよい。トリル処理は、単一の波形を複数のより小さい波形１３０ｂへと分割することであって、図１３ｂに示すように、各小波形は加速／減速波形になっているのが望ましい。図１３ｂに示す実施例では、図１３ａで単一ボーラス波形１３０ａとして送出された４つのスーパーステップ体積(４Ｑss)は、４つの別々の波形１３０ｂとして送出され、小波形１３０ｂそれぞれが１つのスーパーステップ流体体積(Ｑss)を送出している。個々の波形１３０ｂは、流体送出が狭い時間帯で起きるように、互いに間隔が密になっていることが望ましく、そうするとタイムスロットの残りで圧力が安定化／減衰し、Ｐ0の推定がより正確になる。
【０１４８】
正確なＰ0値に加えて、抵抗を求めるにも、各タイムスロットについての圧力信号の合計(即ち、圧力サンプル)を求めることが必要である。圧力を合計するには信号をデコードする必要はなく、従って、デコードされていない、すなわち「生」の信号を合計処理に使用する。各タイムスロット中、そのタイムスロット中に収集された圧力サンプルの全部又は実質部分の合計を計算する。タイムスロットについての合計値は、タイムスロット合計配列(ＴＳＳＡ)として知られている長さＭの配列の１要素として入力される。ある好適実施例では、良好な起動条件を保証するため、この配列は最初全て０に設定される。各抵抗計算に際して、ＴＳＳＡの合計(即ち、過去のＭ個のタイムスロットを通しての全ての圧力サンプルの合計)は更新され、抵抗計算のために使用される。
【０１４９】
図１４は、７というＰＲＢＳコード(Ｍ)に対応して長さが７であって、対応するデコードされていない圧力波形１３２について圧力合計を求めるために使用されるサンプルＴＳＳＡを示している。各タイムスロットは、圧力波形を定義するデコードされていない複数の圧力サンプル１３４を有する。ＴＳＳＡの各要素１３６は、特定のタイムスロットからのデコードされていない圧力サンプル１３４の合計を格納するために使用される。次にＴＳＳＡの全要素を一緒に加算して圧力合計１３８を求める。
【０１５０】
ＴＳＳＡは、最新のタイムスロットについて、刻々変動する圧力合算値の総計を保持するために使用するのが望ましいという点に注意されたい。換言すると、ＴＳＳＡは、新しいタイムスロットからの圧力信号が受信される都度、「最も古い」タイムスロットからのデータを新しいデータに置き換えながら更新される。
【０１５１】
一旦圧力合計及びＰ0が分かると、抵抗は次の式で求められる。
【０１５２】
【数９】
2004154587.tif 000017
ここに、Ｒ＝流体オームで表した抵抗
Ｐ＝ｍｍＨｇで表した圧力
２７７．７７でｍｍＨｇ秒／μリットルが流体オームに換算される
(即ち、ｍｍＨｇ時／リットル)。
【０１５３】
ΣSampleSumjの値はΣTimeSlotSumArrayjに寄与する圧力サンプルの総数に等しいことが重要である。
【０１５４】
各タイムスロットについて新しい抵抗推定値が計算される。しかしながら、偽の信号及びタイムスロット間の他の過渡特異性は、計算される抵抗値の精度を低下させる。これら特異性の影響を低減するために、計算抵抗値は中央フィルターで処理される。従って、新しい各抵抗推定値は抵抗中央フィルター配列に入力される。抵抗中央フィルターは、Ｐ0中央フィルターと同様に作動し、一般的にシステムの流体抵抗の正確な推定値であるろ過された抵抗値を生み出す。Ｐ0フィルターでもそうであったように、中央フィルターは配列中の抵抗推定値の中央値を定め、この中央値がろ過された抵抗値となる。抵抗中央フィルター配列はレートにより異なる長さを有し、ある好適実施例に関しての値を表Ｇに示す。フィルターの配列要素は、起動時の過渡現象を最小に抑えるために、最初は０に設定するのが望ましい。ユーザーが選択した流量が流体射出システムを停止せずに変えられる場合、全フィルター配列要素は、直近のろ過された抵抗値で先ず設定されている。ある好適実施例では、ろ過抵抗値は表示機器及びアラーム処理システム上に表示される。
【０１５５】
【表７】
2004154587.tif 000018
【０１５６】
抵抗を求めることに加えて、このシステムではコンプライアンス、システムインピーダンス等を始めとする他のフローパラメータを求めることもできる。例えばこのシステムを利用すると、次の式を使って時定数ＴＣ(コンプライアンスの時間倍に等しい)を求めることができる。
【０１５７】
【数１０】
2004154587.tif 000019
上の式を、離散形に換えると次のようになる。
【０１５８】
【数１１】
2004154587.tif 000020
ここに、ｋ＝インデクス範囲
ΔＴ＝タイムスロット間隔(即ち、タイムスロット長)
Ｍ＝サンプル数
Ｐ(ｋ)＝デコーダーからのＭ個のサンプル
Ｐ0＝推定平衡圧力
である。
【０１５９】
上記で求められたＴＣを、別々に求めた(ろ過された抵抗値のような)抵抗値と組み合わせて使用すると、システムコンプライアンスは容易に求められる。ＴＣ＝コンプライアンス×抵抗なので、ＴＣをＲで割るとコンプライアンスが容易に計算できる。
【０１６０】
疑似ランダムコードを使用する他の利点は、他のノイズ源により生じる圧力信号を、たとえ共通の流体注入システムで作動しているポンプによって生じる圧力信号であっても、それらを区別する能力である。図１７に示す実施例では、流体注入システムすなわちアッセンブリ１５０には、２つの流体注入セグメント１５２ａと１５２ｂが含まれ、それぞれが別々の流体源２２ａと２２ｂ、別々のプロセッサ３０ａと３０ｂ、別々のポンプモーター１４ａと１４ｂ、別々の流体ライン１２ａと１２ｂ上で作動する別々のポンプ機構１６ａと１６ｂとから成っている。別々の流体ライン１２ａと１２ｂは、共通のカニューレ２６を介して患者２４へ注入するための共通の流体ライン１２ｃへと連結されている。従って、２つのシステムの流体ラインは実質的に共通の流体導管を形成していることになる。このように、ポンプ機構１６ａにより引き起こされる流体フローは、導管１２ａの圧力センサー３４ａだけでなく導管１２ｂの圧力センサー３４ｂでもモニターされる対応する圧力応答を生じさせる。同様に、ポンプ機構１６ｂにより引き起こされる流体フローは、導管１２ｂの圧力センサー３４ｂだけでなく導管１２ａの圧力センサー３４ａでもモニターされる対応する圧力応答を生じさせる。適正なろ過処理をしないと、このような圧力応答漏話が、抵抗値や他の測定値の精度を落とすことになる。
【０１６１】
疑似ランダムコーディング及びデコーディングは本質的にこのような漏話をろ過処理で除去し、各々別々の注入セグメント１５２ａと１５２ｂが流体抵抗を正確に定められるようにしている。例えば、注入セグメント１５２ａは、注入セグメント１５２ｂにより生じるフローパターンと区別がつく流体フローパターンを結果として生じさせる疑似ランダムコードを使用して作動することが望ましい。結果としての圧力応答を疑似ランダムコードに従いデコードすることによって、注入セグメント１５２ａのプロセッサ３０ａは、注入セグメント１５２ｂにより生じる漏話の多くを自動的にろ過除去する。従って、抵抗は比較的精度よく求めることができる。精度は、図１１に示す中央フィルター手法を用いることにより更に改善できる。このように、各注入セグメント１５２ａ、１５２ｂの個々のプロセッサ３０ａと３０ｂは、モニターされた圧力信号を、それぞれのポンプ機構１６ａと１６ｂで流体フローを生成するために特定のプロセッサ３０ａと３０ｂにより使用される疑似ランダムコードでろ過することにより、個別に抵抗値を求めることができる。
【０１６２】
図１７は、注入セグメント１５２ａと１５２ｂの両方が、プロセッサ制御の注入機構を有するものとして示している。ある実施例では、各プロセッサ３０ａ、３０ｂは、各々１つの疑似ランダムコードに従って流体フローを制御する。これは更に、各プロセッサーが互いに反対側の注入セグメントからの漏話をろ過で取り除く性能を向上させる。しかしながら、両方のプロセッサ３０ａと３０ｂが同じ疑似ランダムコードを使用していた場合、漏話をろ過して取り除くコーディング／デコーディング処理の能力はひどく低下することになるであろう。その上、疑似ランダムコードには、それぞれが(１５２ａ、１５２ｂのような)別々の注入セグメントで使用された場合、漏話をろ過して取り除くコーディング／デコーディング処理の能力を低下させてしまいかねない特定の組み合わせが存在する。従って、別の実施例では、プロセッサ３０ａ、３０ｂは、各注入セグメント１５２ａ、１５２ｂが、相手方の注入セグメントとは異なる疑似ランダムコードに従って流体を注入していることを保証するために協調作動する。プロセッサは更に協調作動して、相手方の注入セグメントにより作り出される漏話をろ過して取り除くための各プロセッサの能力を向上させる疑似ランダムコードを選択する。例えば、プロセッサ３０ａと３０ｂは、コーディング／デコーディング処理を介して漏話をろ過して取り除くための、プロセッサ３０ａ、３０ｂの能力を向上させるＰＲＢＳコードを生成する異なるオクタルコードを意図的にに選択する。もう１つの実施例では、別々の注入セグメント１５２ａ、１５２ｂは、各ポンプ機構１６ａ、１６ｂを駆動するために使用される疑似ランダムコーディングを調整する単一のプロセッサにより制御されている。
【０１６３】
図１７に示す実施例では、両方の注入セグメント１５２ａ、１５２ｂは、流体注入を制御するプロセッサ３０ａ、３０ｂを含んでいる。しかしながら、注入セグメントの内の１つだけが、疑似ランダムコードに従って流体の注入を制御するプロセッサを含んでいる場合でも、抵抗値を求めることができる。例えば、注入セグメント１５２ａが、疑似ランダムコードに従って作動しない従来型の注入機器であった場合、注入セグメント１５２ｂはそれでも、プロセッサ３０ｂが疑似ランダムコーディング／デコーディングを使用している限り、抵抗を定めることが可能である。
【０１６４】
(３０ｂのような)特定のプロセッサにより使用される圧力センサーは、必ずしも(導管１２ｂのような)流体導管の直ぐ隣に置く必要はない。圧力応答は、流体注入システム全体を通して同等であることがしばしばなので、圧力センサーは、ポンプ機構１６ａ及び１６ｂの下流の注入システムのどこにでも置くことができる。例えば、圧力センサーは、センサー３４ｃで示されているように共通の導管１２ｃに置いてもよい。このように、プロセッサ３０ｂはセンサー３４ｃが出す圧力信号を受信し、それらの信号を合計しデコードして、抵抗値とシステムの他のパラメータを正確に求める。
【０１６５】
図１７は２つの注入セグメント１５２ａ及び１５２ｂを示しているが、(ＰＲＢＳコーディングのような)疑似ランダムコーディングは、３つ以上の流体注入セグメントを有する注入システムに使用することもできる。各追加注入セグメントが、システムに付加的「ノイズ」すなわち漏話を加えてしまうことになっても、疑似ランダムコーディング／デコーディング処理は漏話の多くを排除することができる。
【０１６６】
中程度の流量についての上記のシステム及び方法は、疑似ランダムコーディング及びデコーディングをモニターされる圧力応答と併用していることにより、流体抵抗及び他のパラメータを広い範囲の流量に関して求めるのに効果的である。しかしながら、流量が非常に低い場合、生じる圧力は極めて小さい。その結果、Ｐ0推定におけるわずかなエラーが計算抵抗値に大きなエラーを生じさせかねない。０．５ｍｌ／時以下のような極端に低い流量では、機械的連結により引き起こされエラーと圧力トランスデューサーの温度変動が、ＰＲＢＳエンコードされた出力に重大なエラーを生じさせ、それがひいては計算抵抗値の大きなエラーにつながりかねない。従って、計算処理には代替方法が望ましい。
【０１６７】
図１５は、非常に低い流量に関して抵抗値を求めるための、本発明のある好適実施例でのシステム及び方法を示しているもので、抵抗はタイムスロット毎に求められる。駆動制御装置はＰＲＢＳエンコーディングを使用していない。その代わりに、タイムスロット長を最大にして、全てのタイムスロット長を同じ値に設定し、各タイムスロットは単一のスーパーステップを含むようにしている。これにより、各タイムスロットで生じるべき抵抗推定値を継続的に更新することができる。
【０１６８】
図１５に示される患者２４へ流体を注入するシステムにおいて、ユーザーは流量をキーボードまたは他の流量入力機器２８で選択する。すると、モーター制御装置４６が選択された流量を使用してタイムスロット長を定めるが、タイムスロット長は最大長であることが望ましい。モーターポンプ１４は、ポンプ機構１６を導管１２上で作動させて、流体の１つのスーパーステップを各タイムスロット毎に送出させるが、タイムスロットの開始時に向けて単一ボーラスとして送出するのが望ましい。タイムスロット長を最大化することにより、モニターされる圧力が平衡圧まで減衰するのに十分な時間が許容される。
【０１６９】
センサー３４は結果として生じる圧力をモニターし、Ａ／Ｄ変換され３６圧力合計処理４８及びテイル平均計算５４に使用される圧力信号を提供する。テイル平均計算は、図１６に示すようにタイムスロットの１部分だけについて行う。
【０１７０】
図１６は、図１５に示すシステムと方法を使用して作り出されたサンプル圧力波形１４０を示している。生じる圧力波形１４０を、３つの続いて起きるタイムスロットＴＳn-1、ＴＳn、ＴＳn+1について示している。各タイムスロットは、最初に大きくなった圧力波形１４２が平衡圧へと減衰していく様を示している。タイムスロットの減衰していく圧力波形の最後の部分はテイル１４４として知られており、同様にこの最後の部分について出された平均もタイムスロット・テイル・アベレージ(ＴＴＡ)として知られている。平衡圧力Ｐ0は、患者の動きなどにより生じる過渡的な圧力特異事象が、求められる平衡圧力値をゆがめるのを防ぐために、圧力の平均値として求められる。図１６に示す実施例では、各タイムスロット毎のＴＴＡは、タイムスロットの最後の２５％に亘ってモニターされる圧力の平均値として定められる。
【０１７１】
再度図１５に触れるが、ＴＴＡは計算されると５４、流体抵抗計算５０のタイムスロット全体に亘る圧力の全合計と組み合わせて使用される。ある好適実施例では、抵抗は次の公式を使って求められる。
【０１７２】
【数１２】
2004154587.tif 000021
ここに、Ｒ＝流体オームで表した抵抗
Ｐ＝ｍｍＨｇで表した圧力
２７７．７７でｍｍＨｇ秒／μリットルが流体オームに換算される
(即ち、ｍｍＨｇ時／リットル)。
【０１７３】
流体抵抗を求める手法は、流体送出システムの軟閉塞や他の異常を検知する際には一般的に正確である。しかしながら、下流の硬閉塞の場合には、タイムスロットの他の圧力サンプル値同様にＴＴＡも、ポンプが流体体積のスーパーステップを閉塞した流体送出システム内に排出しようとすることにより生じる圧力全量により上昇する。従って、圧力波形は、波形全体が上昇していることを除けば、隣接するタイムスロットの間では実質的に同一であることがしばしばだ。このことは図１６に示されており、第１タイムスロット(即ち、ＴＳn-1)における圧力波形部は、各タイムスロットにおける波形が前のタイムスロットよりわずかに上昇していることを除けば、第２及び第３タイムスロット(即ち、ＴＳn及びＴＳn+1)における圧力波形と実質的に同じである。このように、単独でＴＴＡだけを使用することは、閉塞の検知の妨げになりかねない。
【０１７４】
この問題を改善するためには、閾値を確立して、隣接するタイムスロット間の圧力値の比較的大きな変化を検知する。ある好適実施例では、閾値すなわちスルー限界は、選択された値を前のタイムスロットからのＴＴＡ(即ち、Ｐ0)に加算することにより求められる。タイムスロットからのＴＴＡがスルー限界閾値を超えている(即ち、前のタイムスロットのＴＴＡを選択された値以上に超えている)場合は、硬閉塞であることを標示していることになる。この手法は硬閉塞の正確な検知を考慮に入れていると同時に、緩慢な乱れ(即ち、湿気を徐々に含む、接着剤の養生、シリコン構造体内の移植イオンの転移などのような非常に緩慢なプロセスにより生じる１ｍｍ／Ｈｇ未満の圧力変化)も追跡する。この手法により、機械的連結によるエラーを避けることもできる。
【０１７５】
図１６の実施例では、スルー限界閾値を設定するために前のタイムスロット・テイル・アベレージに加算される選択された値は２ｍｍＨｇである。硬閉塞によって隣接するタイムスロット間に生じる圧力増加は普通２ｍｍＨｇより大きいが、機械的連結及び同様の要因で生じるスーパーステップ毎の圧力エラーの大きさは一般的に２ｍｍＨｇ未満である。従って、システムでは、タイムスロットのＴＴＡを前のタイムスロットのＴＴＡに対して比較する。より新しいタイムスロットのＴＴＡが１つ前のタイムスロットのＴＴＡに比較して２ｍｍＨｇ以上増加しているなら、実行中のＰ0値は前のＴＴＡ＋２ｍｍＨｇまでに制限される。硬閉塞は著しくより大幅な圧力増加を生み出すので、この制限されたＰ0推定値から算出される抵抗値は非常に高くなり、硬閉塞を標示する。
【０１７６】
例で述べると、図１６のタイムスロットＴＳnのＴＴＡnは、タイムスロットＴＳn-1のＴＴＡn-1より０．５ｍｍＨｇだけ大きい。このような増加は種々のエラー因子による可能性が高く、必ずしも硬閉塞を標示するものとは限らない。しかしながら、タイムスロットＴＳn+1のＴＴＡn+1はタイムスロットＴＳnのＴＴＡnよりも２．５ｍｍＨｇ高い。ＴＴＡn+1がＴＴＡnよりも２ｍｍＨｇを超えて高いので、スルー限界を超えていることになる。図１５に示すように、スルー限界検査１４６が、隣接するＴＴＡ値間にあまりにも大きな差異があると判定すると、実行中のＰ0値は前のＴＴＡ＋２ｍｍＨｇに制限される。制限されたＰ0値を使用して抵抗を求めるときには、大きな抵抗値となることが多く、システムは閉塞アラームを発動することになる。
【産業上の利用可能性】
【０１７７】
本発明は流体を患者に注入する流体送出システムにおける流体のフローに対する抵抗のモニターに関するものである。
【０１７８】
本発明の好適実施例及び代替実施例について説明及び図示してきたが、本発明は、当業者の能力の範囲内で、且つ発明的才能の行使無しに、変更及び調整を加えられる余地がある。それゆえ、本発明の真意と範囲を逸脱することなく、本発明の形態、詳細、及び使用方法における様々な変更が行われうるであろうことを理解されたい。従って、付随の請求項によるもの以外については、発明は限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【０１７９】
【図１】図１は、脈管内流体注入システムに適用されるものとして、本発明の原理を組み入れた流体ラインの異常を検知するためのシステムを表す略ブロック線図である。
【図２】図２（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）は、流体の流量と、対応する圧力応答のグラフ表示である。
【図３】図３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）、（ｆ）は、種々の流体流量波形と、対応する圧力応答のグラフ表示である。
【図４】図４は、ＰＲＢＳコーディングとデコーディングを使用して推定圧力波形を生成するための処理を示す略ブロック線図である。
【図５】図５は、本発明の好適実施例による、抵抗を求めるための処理を示す略フローチャートである。
【図６】図６は、サンプルモーターステップ及びスーパーステップ割り当てを表すグラフ表示である。
【図７】図７は、ＰＲＢＳコード生成のグラフ表示である。
【図８】図８は、ベースラインサンプル平均値算出区域を示す圧力応答のグラフ表示である。
【図９】図９（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は、ＰＲＢＳデコーディングのグラフ表示である。
【図１０】図１０は、ブロック平均を示しているデコードされた圧力応答のグラフ表示である。
【図１１】図１１は、中間のろ過処理を示す略ブロック線図である。
【図１２】図１２（ａ）、（ｂ）は、隣接のポンプステップに起因するフロー波形のグラフ表示である。
【図１３】図１３（ａ）は、加速／減速波形によるフロー波形のグラフ表示であり、図１３（ｂ）は、トリルされた加速／減速波形によるフロー波形のグラフ表示である。
【図１４】図１４は、圧力波形と対応するタイムスロット合計配列のグラフ表示である。
【図１５】図１５は、本発明の１つの実施例により抵抗を求めるためのプロセスを示す略フローチャートである。
【図１６】図１６は、非常に低い流量での圧力波形のグラフ表示である。
【図１７】図１７は、２つの流体注入セグメントを有する流体注入システムの抵抗をモニターするためのシステムを示す略線図である。
【符号の説明】
【０１８０】
１０  抵抗モニタリングシステム
１２  導管
１４  ポンプモーター
１６  ポンピング機構
２０  ぜん動要素
２４  患者
【図１】
2004154587.tif 000022
【図２】
2004154587.tif 000023
【図３】
2004154587.tif 000024
【図４】
2004154587.tif 000025
【図５】
2004154587.tif 000026
【図６】
2004154587.tif 000027
【図７】
2004154587.tif 000028
【図８】
2004154587.tif 000029
【図９】
2004154587.tif 000030
【図１０】
2004154587.tif 000031
【図１１】
2004154587.tif 000032
【図１２】
2004154587.tif 000033
【図１３】
2004154587.tif 000034
【図１４】
2004154587.tif 000035
【図１５】
2004154587.tif 000036
【図１６】
2004154587.tif 000037
【図１７】
2004154587.tif 000038