(57)【要約】【課題】　　液体貫流チューブ内の過剰な空気を検出する装置を提供すること。【解決手段】　装置は、超音波信号を送信する超音波送信器と、超音波信号を受信する超音波受信器とを含む。超音波送信器と超音波受信器とはＩＶチューブによって分離される。装置はさらに、超音波送信器を始動させるために少なくとも２つの送信信号を生成する回路手段と、受信信号を検出する回路手段とを備える。受信信号がＩＶチューブ内に空気が存在することを示すか液体が存在することを示すかを決定する手段が配備される。装置はさらに、空気塞栓の予測で大きな安全要因を与える線形検出ではなく、対数による流体内の空気の検出に依存する。【選択図】　図１４
2004069712.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
　液体貫流チューブにポンプ作用を与える手段と、
　超音波信号を送信する超音波送信器と、
　超音波信号を受信する超音波受信器であって、該超音波送信器とは該チューブによって分離される超音波受信器と、
　該超音波送信器を始動させるために送信信号を生成する回路手段と、
　受信信号を検出する回路手段と、
　該受信信号が該チューブ内に空気が存在することを示すか液体が存在することを示すかを検出するために信号レベルの対数変化を利用する手段と、
　を備えた注入ポンプ。
【請求項２】
　液体貫流チューブ内の過剰な空気を検出する装置であって、
　超音波信号を送信する超音波送信器と、
　超音波信号を受信する超音波受信器であって、該超音波送信器とは該チューブによって分離される超音波受信器と、
　該超音波送信器を始動させるために第１の送信信号および第２の送信信号を生成する回路手段と、
　受信信号を検出する回路手段と、
　該受信信号が該チューブ内に空気が存在することを示すか液体が存在することを示すかを決定する手段と、
　を備えた装置。
【請求項３】
　第３の信号をさらに含む、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
　前記第３の信号はテスト信号である、請求項３に記載の装置。
【請求項５】
　前記超音波送信器は超音波水晶を含み、前記第１の送信信号は、該超音波水晶の厚さの周波数に基づく、請求項２に記載の装置。
【請求項６】
　前記第２の送信信号は、前記超音波水晶の表面積に基づく、請求項５に記載の装置。
【請求項７】
　前記決定する手段は、前記受信信号が前記チューブ内に空気が存在するか液体が存在するかを決定するために、信号レベルの対数変化を利用する、請求項２に記載の装置。
【請求項８】
　液体貫流チューブ内の過剰な空気を検出する装置であって、
　超音波信号を送信する超音波送信器と、
　超音波信号を受信する超音波受信器であって、該超音波送信器とは該チューブによって分離される超音波受信器と、
　該超音波送信器を始動させるために送信信号を生成する回路手段と、
　受信信号を検出する回路手段と、
　該受信信号が該チューブ内に空気が存在することを示すか液体が存在することを示すかを決定するために信号レベルの対数変化を利用する手段と、
　を備えた装置。
【請求項９】
　前記生成する回路手段は、前記超音波送信器を始動させるために少なくとも２つの送信信号を生成する、請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
　前記超音波送信器は超音波水晶を含み、前記第１の送信信号は、該超音波水晶の厚さの周波数に基づく、請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
　前記第２の送信信号は、前記超音波水晶の表面積の周波数に基づく、請求項１０に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
　（発明の分野）
　本発明は、医療用注入ポンプの空気検出器に関する。
【背景技術】
【０００２】
　（発明の背景）
　静脈を介して患者に医療用流体を投与することは、当該分野では周知である。典型的には、ガラスまたは可撓性の容器に入った生理食塩水、ブドウ糖または電解質などの溶液を、カテーテルで患者に導入するポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）の静脈内（ＩＶ）チューブなどの導管を通して患者の静脈系に注入する。流体は繰り返し重力により注入され、流量はローラクランプによって制御される。ローラクランプを調整することによって、所望の流量が得られるまでＩＶチューブの内腔を制限する。
【０００３】
　容器から患者への流れをローラクランプ以外の手段によって調節することも知られている。電子制御の注入ポンプを使用することが次第に一般的になっている。このようなポンプとしては、例えば、蠕動式ポンプおよびバルブ式ポンプが挙げられる。蠕動式ポンプは、典型的には、互いに角度をなして距離をおいて設けられたカムのアレイを備え、これらのカムは、圧力フィンガに接続されたカム従動子を駆動する。これらの要素は互いに協動して圧力フィンガに線形波運動を生じさせる。この線形波運動を利用してＩＶチューブに力を加え、これによってＩＶチューブ内の流体を動かし、流体を送り出す。他のタイプの蠕動式ポンプは、ＩＶチューブ上を転動してＩＶチューブ内の流体を動かす複数のローラ部材を用いる。また、注入ポンプには、上流側バルブと下流側バルブとを有するポンプチャンバを用いて流体を順次送りだしているものもある。このようなバルブ式のポンプは一般に特別なポンプカセットチャンバを使用する必要があり、このチャンバは患者と流体源との間の専用のＩＶチューブ上に設けられる。
【０００４】
　患者に医療用流体を注入するとき特に懸念されることは、ＩＶチューブ内に空気が入り、これが患者の静脈系に注入され得るということである。従来のポンプは、ＩＶチューブ内の空気の存在を検出するように設計された空気検出器を使用している。しかしこのような空気検出器は、試験のためのダイナミックレンジが比較的狭く、このため、このような試験は使用されるＩＶチューブのタイプおよびポンプの環境温度に対して感応しやすい。
【０００５】
　従って、試験のためのダイナミックレンジが広く、このため広い範囲のＩＶチューブおよび適度な温度極値の下でもポジティブな輪郭化が可能な医療用注入ポンプの空気センサが必要とされる。このようなセンサが、ＩＶチューブ内の空気を感知するだけではなく、空のＩＶチューブとＩＶチューブが装着されていない場合とを区別することができれば有利である。このような空気センサのサイズが小さく、空気センサを配備することによるポンプのハウジングへのサイズおよび重さの追加が最小限ですむならばさらに有利である。このような空気センサの電力消費が少なく、このためポンプが補助バッテリ電力で作動しているときバッテリ寿命が延長されるならばさらに有利である。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
　（発明の要旨）
　本発明は、空気が存在するかどうかの試験のためのダイナミックレンジが広いため、すべてのＩＶチューブおよび適度な温度極値の下でもポジティブな輪郭化が可能な医療用ポンプの空気センサを提供する。本発明は、空のＩＶチューブとＩＶチューブが装着されていない場合とを区別することができる。本発明は、サイズが小さく、空気センサを配備することによるポンプハウジングへのサイズおよび重さの追加が最小限ですむ、上記のような空気センサを提供する。本発明は、電力消費が少なく、このためポンプが補助バッテリ電力で作動しているときバッテリ寿命が延長される、上記のような空気センサを提供する。
【０００７】
　本発明は、液体貫流チューブ内の過度の空気を検出する装置を提供する。この装置は、超音波信号を送信する超音波送信器と、超音波信号を受信する超音波受信器とを備える。超音波送信器と超音波受信器とはＩＶチューブによって離される。装置はさらに、超音波送信器を始動させるために、少なくとも２つの送信信号を生成する回路手段と、受信信号を検出する回路手段とを備える。受信信号が、ＩＶチューブに空気が存在することを示すかまたは液体が存在することを示すか、もしくはＩＶチューブが存在しないことを示すかを決定する手段が提供される。
【０００８】
　装置はさらに、空気塞栓の予測で大きな安全要因を与える線形検出ではなく、流体内の空気の対数による検出に依存する。装置はさらに、周囲の干渉から区別する急峻なフィルタ応答を含む。装置はさらに、従来の空気センサより良好な空気と水との間の輪郭を検出する改良された音響機構を提供する。装置はさらに、超音波水晶の「デュアルモード」特性を利用して、第１の周波数の「厚さモード」をチューブ内の空気の検出に用い、一方、第２の周波数の「半径モード」をチューブが存在するかどうかの検出に用いて、チューブ内の微小滴の検出を可能にする。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
　（好適な実施態様の詳細な説明）
　図１に示すように、静脈内流体注入ポンプは一般に参照番号１０として示される。ポンプ１０は標準のＩＶ柱１２に固定される。ポンプ１０は、本体１４と、少なくとも１台のポンプモジュール部１６とを含む。本書明細書において図示および記述する実施態様では、２つのポンプモジュール部１６が配備される。但し、ポンプのユーザの要求に応じて、いかなる数のポンプモジュールの使用も考慮される。例えば、図２には、４台のポンプモジュール１６を装備した注入ポンプが示されている。
【００１０】
　本体１４の表面上部には携帯用ハンドル２０が形成されている。本体１４はさらに液晶表示（ＬＣＤ）領域２３を有し、ポンプ１０についての様々な情報をユーザに伝え、またポンプ１０とのユーザインタフェースを提供するために使用される。これについては後に詳述する。本体１４はデータ入力キー２５を含む。ポンプモジュール１６は、チューブ装着チャネル２７とマイクロプロセッサを備えた表示領域２９とを有する。好適な実施態様では、このマイクロプロセッサは、Ｍｏｔｏｒｏｌａ，　Ｓｃｈａｕｍｂｕｒｇ，　Ｉｌｌｉｎｏｉｓ製の６８ＨＣ１１である。本体１４は、マスタマイクロプロセッサに従属して作動するスレーブマイクロプロセッサを含む。スレーブマイクロプロセッサはさらに、アナログ−デジタル変換器（Ａ／Ｄ変換器）を備える。好適な実施態様では、マスタマイクロプロセッサは、Ｉｎｔｅｌ　Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，　Ｓａｎｔａ　Ｃｌａｒａ，　Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ製の８０Ｃ１８６ＥＢであり、スレーブマイクロプロセッサは、Ｐｈｉｌｉｐｓ　Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓ，　Ｓｕｎｎｙｖａｌｅ，　Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ製の８０Ｃ５５２である。スレーブマイクロプロセッサは、読出し専用メモリ（ＲＯＭ）内に、後述するモニタ機能を駆動させるソフトウェアを含む。
【００１１】
　図３は、注入ポンプ１０の正面の詳細を示す立面図を示す。表示領域２３の側部に沿ってスクロールアップ矢印キー３１とスクロールダウン矢印キー３３とが配備されている。これらのキーは、表示領域内でプログラミングフィールドまたは操作を選択するために使用される。表示領域２３の下部には複数の矢印キー３６が配備され、表示領域２３の選択肢を対話型操作するために使用される。これら矢印キー３６は、表示領域２３に表示される特定の機能と関連して使用されるため、「ソフトキー」と呼ばれる。
【００１２】
　図４に示すように、表示領域２３は４つの表示部分を含む。表示領域の最上部には状況表示３８が位置する。状況表示３８はポンプの注入状況を示す。状況表示３８はまた、警告、警報、および不良状態を表示する。表示領域２３の下部にはプロンプト表示が位置する。プロンプト表示は、ユーザにプロンプトまたは指示を与えるプロンプトライン４１を含む。さらに表示領域２３の下に位置する複数のソフトキー３６のラベルを含むソフトキー領域４０が配備される。これにより、プロンプトに従い、ソフトキー３６に当てられた名称に従って選択を行うことにより、ユーザは表示画面と対話を行うことができる。最後に、表示領域２３の中央部４２は、注入の選択、プログラミング、およびポンプ注入の作動または運転状態の表示のために使用される。
【００１３】
　図３に戻り、本体１４はさらに複数の機能キー４４を含む。機能キー４４は、ユーザインタフェースキーを含む専用キー４６と数字キーパッド５０とを含む。数字キーパッド５０には０から９までの数字と少数点キーとがある。これらの数字および小数点キーは、表示領域２３の強調表示フィールドにプログラミング値を入力するために使用される。この例を図４に示す。数字キーパッド５０はさらに、強調表示フィールドから値を消去するために使用するクリアキー５３を含む。強調表示フィールドから値を不注意に消去しないための安全機能として、強調表示フィールドが消去された後再度クリアキー５３を押した場合は、このフィールドの内容は、マスタマイクロプロセッサに格納された最後の値に復元される。
【００１４】
　専用機能キー４６はメイン表示機能キー５５を含む。メイン表示機能キー５５は、ユーザの対話型操作のいかなる時点からでも表示領域２３を最初の表示またはメイン表示に戻すために使用される。量履歴機能キー５７は、量履歴画面を表示するために使用される。消音機能キー５９は、ポンプの警報および警告を所定の時間、例えば本好適な実施態様では２分間、消音する。バックライト機能キー６１は、ポンプ１０がコンセントに差し込まれるとき１つの目的を実行し、ポンプが補助バッテリ電力に接続されるとき上記の目的に関連するが異なる第２の目的を実行する。コンセントに差し込まれるときは、バックライト機能キー６１は表示バックライトを点灯および消灯させる。補助バッテリ電力に接続するときは、バックライト機能キー６１は表示バックライトを点灯させるが、電力節約のために、所定の時間経過後はバックライトの点灯を止める。
【００１５】
　作動キーにはオン／オフチャージキー６３が含まれる。オン／オフチャージキー６３は、注入ポンプ１０への電力のオン／オフを操作する。ポンプ１０が注入を行っているときは、オン／オフチャージキー６３を押すとシステムは無効になり注入は停止する。作動キーはさらに開始キー６５を含む。プログラミングモード中に必要なプログラミング値がすべて入力されると、開始キー６５は注入を開始させる。警報通告の後、警報状態が解消されると開始キー６５は警報通告を取り消して注入を再び開始する。作動キーはさらに、速度値を選択するために用いられる速度キー６８と、注入ポンプ１０が注入に関してプログラムされるときに量パラメータを選択するために用いられる量キー７０とを含む。
【００１６】
　２つの追加のアイコンがポンプ状態のインジケータとして用いられる。電子プラグアイコン７２は、注入ポンプ１０がコンセントに差し込まれていることを示す。電子プラグアイコン７２はまた、補助バッテリーがコンセントから供給される電力により充電されていることを示す。さらにバッテリーアイコン７４が配備され、ポンプ１０が補助バッテリ電力で作動しているとき点灯する。
【００１７】
　ポンプ１０の本体１４の下には、少なくとも１台のポンプモジュール１６が取り付けられる。ポンプモジュール１６はチューブ装着チャネル２７を含み、このチャネルに装着されることにより標準ＩＶチューブがポンプ１０に装着される。ポンプモジュール１６は自動チューブ装着機能を備える。チューブ装着チャネル２７には鍵付きスロット７８が配備され、ＩＶチューブ７６に配備されたスライドクランプ８０を受容するように設計されている。ポンプモジュール１６はフリーフロー防止機能を備える。
【００１８】
　ＩＶチューブをポンプモジュール１６に適切な向きで装着するために、ポンプモジュール１６はいくつかの安全機能を含む。先ず、スライドクランプ８０は、鍵付きスロット７８に適切な向きでしかはめ込まれないように鍵付きとされる。さらに、チューブ装着チャネル２７の下には流体フロー矢印８１が提供され、ユーザにＩＶチューブ内の流体の流れの適切な方向を示す。さらに、ポンプモジュール１６の左側には静脈内用溶液バッグアイコン８３が配備され、これによりユーザは、静脈内用溶液バッグに接続する側のＩＶチューブの終端がチューブ装着チャネル２７の左側であることがわかる。また、ポンプモジュール１６の右側には患者アイコン８５が配備され、このアイコン８５によりユーザは、患者に接続する側のＩＶチューブの終端がチューブ装着チャネル２７の右側であるべきことがわかる。
【００１９】
　ポンプモジュールの表示領域２９はさらに、文字表示領域を含む。本明細書で述べる実施態様では８文字の表示領域が提供される。この表示領域は、特定の対話型ポンプ操作中にユーザにプロンプトまたは指示を与えるために使用される。表示はまた、警報または警告状態の間に、その特定の状態を識別するために使用される。最後に、表示は注入中に注入の状況を示すために使用される。
【００２０】
　文字表示領域の下には、３個の発光ダイオード（ＬＥＤ）状況インジケータが配備されている。第１のインジケータは緑色ＬＥＤ８７であり、ポンプが注入中であることを示す。第２のインジケータは黄色ＬＥＤ８９であり、ポンプが警告状態にあることを示す。黄色ＬＥＤ８９は、警報が作動しない場合、警告状態の間点灯したままである。第３のインジケータは赤色ＬＥＤ９１であり、ポンプ１０が警報状態にあることを示す。赤色ＬＥＤ９１は、警報状態のときは点滅し、不良状態のときは点灯したままとなる。注入ポンプ１０が補助バッテリ電力で作動している場合は、バッテリ電力を節約するために警告または警報表示は点滅となる。
【００２１】
　ポンプモジュール１６はまた、開放作動キー９４と停止作動キー９６とを備える。装着／非装着作動キー９４は装着機構を開放し、これにより、ＩＶチューブをチューブ装着チャネル２７に装着することができる。ポンプモジュール１６にＩＶチューブが装着されているときは、開放作動キー９４で装着機構が開放することで、ＩＶチューブを取り外すことができる。停止作動キー９６はシステムを無効にして注入を停止させる。
【００２２】
　次に図５に注入ポンプ１０の背面９７を示す。注入ポンプ１０は接地電力コード９８を含み、これによりポンプ１０を壁のコンセントに差込むことで、標準交流電流（ＡＣ）が供給され注入ポンプ１０を通電し、また補助バッテリーを充電する。装置はさらに、ＩＶ柱にポンプ１０を取り付けるために用いられる取付クランプ１００を備えている。オーディオスピーカーグリル１０２が、警告および警報状態を告げる音を発生するために使用されるオーディオスピーカーを覆って配備される。ポンプ１０がコンピューターと接続および通信し得るように、通信ポート１０４が配備される。通信ポート１０４はまた、ナースコール信号をナースステーションに位置するコンピューターに通信するために使用することができる。本好適な実施態様では、ＲＳ２３２互換性インタフェースが外部通信用に配備される。
【００２３】
　さらに、直流電流（ＤＣ）レセプタクル１０７が配備される。ＤＣレセプタクル１０７により、ポンプ１０は外部ＤＣ電源、例えばほとんどの米国内の車に装備されている１２ボルト電源に接続でき、これにより、ポンプ１０は通院患者にも使用することができる。注入ポンプ１０の背面９７はさらに、当該分野では既知の電子ヒューズを含むヒューズ部１０９と、オーディオスピーカー音量コントロール１１０と、メイン表示ためのＬＥＤコントラスト調整１１３とを備える。さらに、パネルロックボタン１１６が配備される。パネルロックボタン１１６を作動させると前面パネルのキーが不能になり、不注意な再プログラミングや、故意のポンプの不正操作が防止される。
【００２４】
　各ポンプモジュール１６の側部には、手動チューブ解放ノブ１１８が配備される。このノブ１１８は、ポンプモジュール１６の自動チューブ装着および取り外し機能を手動で無効にする。これにより、ユーザはポンプ１０からチューブを手動で解放することができる。さらに各ポンプモジュール１６には点滴センサポート１２０が配備される。このポート１２０により、標準ドリップチャンバと共に使用されるオプションの点滴センサがポンプ１０と接続される。
【００２５】
　図６〜図１３には、ユーザの注入ポンプ１０との対話型操作を示す。前述のように、ユーザ対話型操作は、主に、表示領域２３の側部に配備されたスクロールアップおよびスクロールダウン矢印キー３１および３３と、表示領域の下に表示されるソフトキー３６とを含むポンプの表示領域２３にわたって行われる。
【００２６】
　オン／オフチャージキー６３を押してポンプ１０を通電すると、ポンプ自己診断テストが開始される。先ずメイン表示領域２３が明るくなり次に暗くなる。一方、ポンプモジュールの表示２９は文字位置をそれぞれ明るくする。次に、ＬＥＤが点灯し、可聴スピーカーが始動し、続いてバックアップブザーが鳴る。この手順により、ユーザは画面が明るくなったとき表示領域の暗い点またはラインをチェックし、また画面が暗くなったとき表示領域の明るい点またはラインをチェックすることができる。また、ポンプモジュールの表示文字が適切に点灯することを確認し、ＬＥＤのすべてが正常作動状態にあることを確認し、そして可聴スピーカーおよびバックアップブザー音が作動することを聞くことができる。
【００２７】
　表示領域、ＬＥＤ、およびスピーカーのテストが終了すると、画面は図６（ａ）に示すポンプ識別画面を表示する。この画面はバッテリーアイコン１２２を含む。バッテリーアイコン１２２は、再充電可能な補助バッテリーの残りアンペア時の量を図示するゲージ１２４を含む。この最初の画面では、プロンプトライン４１は、ポンプの自己診断テストが進行中であることを明らかにし、ユーザに自己診断テストが終了するまで待つように指示する。
【００２８】
　図６（ｂ）に示すように、自己診断テストが終了すると、プロンプトライン４１はユーザに、ポンプ１０がプログラミングモードへ移行可能状態にあることを通知する。さらに、ユーザが選択した初期設定オプションによっては、いくつかのソフトキーが使用可能となる。例えば、図６（ｂ）に示す実施態様では、「ＰｅｒｓｏｎａｌｉｔｙＴＭ変更」という名称のソフトキーが存在し、これにより、ユーザはプログラミングモードに入って、前回選択した初期設定パラメータセットを変更することができる。さらに、「新しい患者」という名称のソフトキーが存在し、前回のプログラムからの情報がメモリにまだ保持されていることが示される。「新しい患者」ソフトキーを押すと、前回の患者からのプログラミングメモリと量履歴とが消去される。プロンプトライン４１の指示に従ってメイン表示キー５５を押すと、表示領域はメイン表示画面に進む。
【００２９】
　注入ポンプ１０のプログラミングに先立って、ユーザはＩＶチューブをポンプモジュール１６に装着するよう指示される。図７を参照して、ＩＶチューブをポンプモジュール１６の自動チューブ装着スロットに装着する方法について述べる。先ず開放キー９４を押すと、自動チューブ装着機構が開く。図７（ａ）に示すように、ユーザはオン／オフスライドクランプ８０を鍵付きスロット７８に差込む。この鍵付きスロットにより、ＩＶチューブの適切な向きが確実となる。図７（ｂ）に示すように、ユーザは、ＩＶチューブをぴんと張るように引いてチューブ装着チャネル２７に沿って滑り込ませる。ポンプ１０は、ＩＶチューブの存在を検出すると、ＩＶチューブをポンプ駆動機構の適切な位置に自動装着する。開放キー９４を押した後所定の時間内にＩＶチューブが装着されない場合は、自動チューブ装着機構は閉鎖し、不適切なＩＶチューブが不注意に装着されないことを確実にする。さらに、オフのとき開放キー９４を押すと注入ポンプ１０が通電し、ＩＶチューブを装置に装着することができる。
【００３０】
　メイン表示画面は、ポンプ１０が注入を行っていないことを示す停止アイコン１２６を含む。ソフトキー３６は「オプション」キー、「一次」キーおよび「ピギーバック」キーを含む。「一次」ソフトキーの上に配置される停止アイコン１２８はデフォルト注入を示す。表示画面プロンプトは、ユーザに「一次」ソフトキーまたは「ピギーバック」ソフトキーを押して、これら２つの注入のためのプログラミングモードを表示するように指示する。
【００３１】
　注入ポンプ１０のプログラミングを開始するには速度キー６８を押す。これにより、図６（ｄ）に示すように、表示が、速度フィールドが強調表示された速度−量プログラミング画面に切り替わる。「一次」ソフトキーおよび「ピギーバック」ソフトキーのどちらも押されない場合は、プログラミングモードは、デフォルトの注入がプログラムされるものと仮定する。速度−量プログラミング画面のプロンプトラインがユーザに、速度を入力するかモード変更を押すよう指示する。ソフトキーのオプションは「モード変更」キーおよび「ピギーバック」キーを含む。ユーザは数字キーパッド５０を押して所望の流速を入力すると、量または矢印キーを用いて量フィールドを強調表示させることができる。次にユーザは数字キーパッドを使用して注入量を入力することができる。標準一次注入に対しては、これでプログラミングステップは完了する。
【００３２】
　プログラミング中にユーザが不正確な値を入力した場合、クリアキー５３を押すと不正確な値は取り消され、数字キーパッド５０を使用して正確な値をプログラムすることができる。注入を開始するには開始キー６５を押す。プログラムした値が、ユーザが選択した特定の初期設定パラメータセットに基づいてマスタマイクロプロセッサに予めプログラムされている許容範囲を超える場合は、開始キー６５を押したときに許容外警報が作動する。
【００３３】
　注入中には、表示領域は、ポンプが作動中であることを示す動く水滴の絵を点滴アイコンとして示す。プログラムされた送達速度、送達される流体残量、および／または残量を送達する残り時間が表示される。注入完了前に注入を停止させる場合は、停止キー９６を押す。メイン表示上の点滴アイコンが停止アイコンに入れ替わり、ポンプのＬＥＤが消灯する。注入を再始動するには、開始キー６５を押す。
【００３４】
　ポンプ１０が所定時間内に再始動されない場合は、チャネル停止警告音が発せられる。ポンプ１０はまた、警報状態が発生した場合、または運転中にオン／オフチャージキー６３が押された場合にも停止させることができる。ピギーバック注入は、二次注入ＩＶチューブのスライドクランプ８０を閉鎖して停止キー９６を押すことにより停止する。一次注入を続けるためには、「一次」ソフトキーを押してポンプ１０の操作モードを変更し、次に開始キー６５を押して一次注入を開始する。
【００３５】
　注入残量が注入の終了を示すゼロに達すると、ポンプ１０は自動的に静脈開放保持（ＫＶＯ）警告モードに入る。この警告モードの間、ポンプ１０は予めプログラムされたＫＶＯ速度より低い速度でまたはプログラムされた速度で注入を続ける。ＫＶＯ警告モードを終了するには、停止キー９６を押す。その後ポンプ１０は次の注入用にプログラムされるか、またはポンプ１０の電源が切られる。
【００３６】
　注入の終了後、ＩＶチューブを取り外すには開放キー９４を押す。ポンプモジュール１６は自動的にスライドクランプ８０を閉鎖しチューブ装着チャネル２７を開放し、これによりＩＶチューブを取り外すことができる。ＩＶチューブが取り外されると、自動装着機構が閉鎖する。もしくは、所定時間後にＩＶチューブが取り外されなかった場合は、機構は自動的に閉鎖する。
【００３７】
　次に図８は、メインメニューから「オプション」ソフトキーが押された場合にオプションウィンドウを表示するポップアップウィンドウを示す。オプション表示は、フローチェック機能、現在のＰｅｒｓｏｎａｌｉｔｙＴＭ表示機能、下流側閉鎖値の選択、バッテリー充電レベル機能、および初期設定／サービス機能を含む。特定の利用可能な機能を表示させるには、ユーザは、スクロールアップおよびスクロールダウン矢印キー３１および３３を用いて表示する機能を強調表示する。現在のＰｅｒｓｏｎａｌｉｔｙＴＭ表示機能では、現在の初期設定パラメータセットを迅速に見直すことができる。
【００３８】
　本発明はまた、一次注入のためのいくつかの利用可能なプログラミングモードを提供する。プログラミングモード表示で「モード変更」ソフトキーを選択すると、プログラミングモードが一次プログラミング機能のモードである場合は、図９に示すオプションウィンドウが表示される。このオプションウィンドウはモードサブセットおよび機能サブセットを含む。機能サブセットは呼び水入れ機能を含む。
【００３９】
　呼び水入れ機能は、注入前にＩＶチューブ内に空気が存在しないことを確実にするためにユーザがＩＶチューブに呼び水を入れるのを支援する。一次プログラミングモードでは、ＩＶチューブが装着された後、「モード変更」ソフトキーを押すことによって呼び水入れ機能にアクセスする。スクロールアップおよびスクロールダウン矢印キー３１および３３を用いて呼び水入れフィールドを強調表示し、「選択」ソフトキーを押すことによって選択することができる。表示領域は次に、図１０（ａ）に示す呼び水入れメッセージウィンドウを表示する。プロンプトライン４１はユーザに、「呼び水入れ」ソフトキーを押してＩＶチューブに呼び水を入れるように指示する。呼び水入れ機能が完了したことを示すために「終了」ソフトキーも配備されている。呼び水入れが作動している間は、表示領域は、図１０（ｂ）に示す呼び水入れメッセージウィンドウを示す。呼び水入れが完了すると「終了」ソフトキーを押すことにより、表示領域は一次注入プログラムに戻る。
【００４０】
　本発明はまた、いくつかのトラブルシューティング警告、警報、および不良メッセージを提供する。警告、警報、または不良メッセージが発生するときは、表示領域の状況表示部およびポンプモジュールの文字表示部で警告、警報、または不良のいずれであるかがあきらかにされる。警告メッセージは、ユーザの介入を必要とすることもあるが注入は停止されない。警報状態は、注入を自動的に停止させ、注入が再開される前に処置が即座に行われることを必要とする。装置の不良は、いかなる注入も自動的に停止させる。警報状態が発生すれば、現在発生している警告状態は無効にされ、不良が発生すれば、すべての警告および警報は無効にされる。
【００４１】
　警告状態により、ポンプモジュール表示２９の下の黄色警告ＬＥＤ８９が点灯し、警告音が発せられる。警告音は消音キー５９を押せば所定の時間、例えば２分間消音させることができる。警告状態は、ＩＶチューブ内に気泡が検出されたことを示す空気送り出し警告を含む。これについて以下に詳述する。図１１（ａ）に示すように、表示領域はエアインラインアイコン１３１を表示し、ユーザに空気送り出し機能を使用して気泡を表示させることを所望するかどうか尋ねる。空気送り出し機能を選択すると、表示画面は図１１（ｂ）に示す「空気送り出し」画面に進む。気泡を送り出すためには、ユーザは「空気送り出し」ソフトキーを押しそのまま保持する。空気検出機能が再び液体を検出すると、表示画面は、図１１（ｃ）に示す液体アイコン１３３を表示することによって、ユーザに液体を検出したことを知らせる。ユーザは所定の限度に達するまで気泡の送り出しを続ける。気泡検出位置で液体を感知し液体アイコン１３３が表示されると、警報状態はリセットされ、開始キー６５を押すことによって注入を再開することができる。ユーザは最大規定量がポンプで送られるまで空気の送り出しを続けることができる。この最大量がポンプで送られると、図１１（ｄ）に示すように臨床現場のユーザに表示で知らせる。ＩＶチューブを取り外して手作業で洗浄して警報をリセットすべきである。
【００４２】
　ポンプのための初期設定パラメータセットを設定するためには、図８に示すオプションメニューの初期設定／サービス機能を選択する。初期設定／サービス機能を選択すると、図１２（ａ）に示すパスワード入力画面が表れる。パスワードにより、適切な病院職員のみが初期設定／サービスルーチンにアクセスすることが確実となる。プロンプトライン４１はパスワードの入力を促す。承認された職員は数字パスワードを入力して、初期設定／サービスルーチンに入る。パスワード入力画面は、注入ポンプのソフトウェアバージョンの参照一覧表を含む。ルーチンを終了するには「取消」ソフトキーを使用する。
【００４３】
　有効なパスワードが入力されると、図１２（ｂ）に示すような初期設定／サービスメニュー画面が表れる。オプションにはＰｅｒｓｏｎａｌｉｔｙＴＭ初期設定ユーティリティ、装置初期設定ユーティリティ、イベント履歴、サービス機能、装置初期設定転送、ダウンロード初期設定、時間設定、および日付設定が含まれる。１つのオプションが強調表示されると、オプションの特定のコンポーネントを与えるメッセージが表れる。図１２（ｂ）に示す例では、ＰｅｒｓｏｎａｌｉｔｙＴＭ初期設定ユーティリティは、コンポーネントとしてＰｅｒｓｏｎａｌｉｔｙＴＭリスト、注入モードおよび機能、注入限度、警告、および警報、点滴センサ、ならびにラベルライブラリを含む。
【００４４】
　承認された病院職員は、臨床機能限度値および注入警告／警報特性をプログラムすることができる。注入限度値、警告、および警報は、図１２（ｃ）に示すＰｅｒｓｏｎａｌｉｔｙＴＭ初期設定メニューからアクセスし得る。選択を行うと、図１２（ｄ）に示す注入限度値、警告、および警報メニューが表示される。　このメニューでの設定は、全体として注入ポンプ１０に適用されるものであり、個別のチャネルに対してはプログラムできない。
【００４５】
　承認された病院職員は、注入ポンプ１０によって検出すべき気泡のサイズを設定することができる。図１３は、気泡設定を選択すると表示される気泡選択ポップアップウィンドウを示す。画面は、「変更なし」ソフトキーと「選択」ソフトキーとを含む。気泡サイズのオプションが表示される。好適な実施態様では、４つの気泡サイズレベルが表示される。本明細書で述べる好適な実施態様では、これら４つの気泡サイズは、２５マイクロリットル、５０マイクロリットル、１００マイクロリットル、および１５０マイクロリットルである。各気泡サイズレベルは所定の範囲内の気泡を検出する。例えば、２５マイクロリットルレベルは、２５マイクロリットルを超える気泡を検出するが、１０マイクロリットルより小さい気泡は検出しない。５０マイクロリットルレベルは、５０マイクロリットルを超える気泡を検出するが、２５マイクロリットルより小さい気泡は検出しない。１００マイクロリットルレベルは、１００マイクロリットルを超える気泡を検出するが、５０マイクロリットルより小さい気泡は検出しない。１５０マイクロリットルレベルは、１５０マイクロリットルを超える気泡を検出するが、１００マイクロリットルより小さい気泡は検出しない。
【００４６】
　次に図１４は、空気センサ１３５の詳細を示す。送信器ハウジング１３７内には送信器缶１３９が配備されている。送信器缶１３９は保持プレート１４２上に載置され、保持プレートは送信器缶１３９を送信器プレータム（ｐｌａｔｕｍ）面１４４に対して上向きに偏らせる。送信器缶１３９は、スチキャスト（ｓｔｙｃａｓｔ）エポキシに入れられた超音波水晶１４６を含む。超音波水晶１４６の下には、超音波水晶１４６とほぼ同じ直径の銅ディスク１４８が配備されている。銅ディスク１４８は、例えば電子外科用ユニットからの干渉などの周囲ノイズに対する電気バリアとして働く。超音波センサを送信器回路に電気接続するために、同軸ケーブル１５０が配備される。これについて以下に詳述する。同軸ケーブル１５０の外被は、先ず銅ディスク１４８に、次にＩＶチューブに最も近い超音波水晶１４６の前面に接続されて接地される。同軸ケーブル１５０の中央導体は銅ディスク１４８の穴を通って、ＩＶチューブから最も遠い超音波水晶１４６の背面に通じている。この構成はまた外部の干渉に対する保護にも役立つ。送信器ハウジング１３７はチューブ載置領域１５９を規定する。この領域内では送信器缶１３９と送信器ハウジング１３７とが同一面上に並び、平坦な領域を規定する。チューブ載置領域１５９は上向きに延びる背面壁１６２を含み、ＩＶチューブ７６は装着時この壁に対して位置決めされる。超音波信号に対して別の経路が存在せずクリアな超音波信号がチューブの中央を通って直接伝送され得るように、チューブ載置領域１５９は妨害のない状態にされる。
【００４７】
　受信器ハウジング１６４には受信器缶１６６が配備されている。受信器缶１６６は受信器ハウジング１６４内に配備されている。受信器缶１６６は、保持プレート１７０によって受信器プレータム面１６８に対して下向きに偏らされる。受信器缶１６６は、スチキャストエポキシに入れられた超音波水晶１７２を含む。超音波水晶１７２の上は銅ディスク１７５が配備されている。超音波センサを受信器回路に電気接続するために、同軸ケーブル１７７が配備される。これについて以下に詳述する。同軸ケーブル１７７の外被は、先ず銅ディスク１７５に、次に超音波水晶１７２に接続されて接地される。同軸ケーブル１７７の中央導体は、銅ディスク１７５の穴を通って超音波水晶１７２に通じている。この構成は外部の干渉に対する保護として役立つ。
【００４８】
　受信器ハウジング１６４はチューブ固定領域１８１を規定し、この領域内では受信器缶１６６が受信器ハウジング１６４と同一面上に並び、平坦な領域を規定する。チューブ固定領域１８１は下向きに延びる段差１８３を含む。この段差は上向きに延びる背面壁１６２に対向して下向きに延びる。超音波信号に対して別の音響経路が存在せずクリアな超音波信号が受信され得るように、チューブ固定領域１８１は妨害のない状態にされる。チューブ載置領域１５９、チューブ固定領域１８１、上向きに延びる背面壁１６２、および下向きに延びる段差１８３は、チューブ７６を送信器缶１３９と受信器缶１６６との間の適切な位置に固定するように働く。
【００４９】
　送信器缶１３９と受信器缶１６６との間に別の音響経路が設けられないことをさらに確実にするために、伝送器ハウジング１３７は空気絶縁領域を規定し、これは、ＩＶチューブ７６が固定されると、受信器ハウジング１６４と送信器ハウジング１３７との間に空気ギャップ１８７を形成する。同様に、受信器ハウジング１６４は空気絶縁領域を規定し、これは、ＩＶチューブ７６が固定されると、送信器ハウジング１３７と受信器ハウジング１６４との間に空気ギャップ１９２を形成する。
【００５０】
　ＩＶチューブ７６は送信器缶１３９と受信器缶１６６との間に配置される。ＩＶチューブ７６は、送信器ハウジング１３７の上向きに延びる背面壁１６２と、受信器ハウジング１６４の下向きに延びる段差１８３とによって適切な位置に固定される。受信器ハウジング１６４の空気絶縁領域によって形成される空気ギャップ１９２と、送信器ハウジング１３７の空気絶縁領域によって形成される空気ギャップ１８７とにより、送信器缶１３９と受信器缶１６６との間の別の音響経路が取り除かれ、これにより、超音波信号のための経路はＩＶチューブ７６を貫く通路のみとなる。受信器缶１６６を受信器回路に電気接続する同軸ケーブル１７７が、受信器ハウジング１６４内に規定された広角開口部１９４を通って延び、ＩＶチューブ７６が所定の位置に挿入され得るように受信器ハウジング１６４を移動させることが可能になる。
【００５１】
　次に図１５は、空気センサの回路２００の第１の実施態様をブロック図で示す。回路は送信器回路２０１と受信器回路２０２とを含む。送信器回路２０１は、振動を発生させる手段２０４を含む。これは、好適な実施態様では４．５ＭＨｚの発振器である。発振器２０４は空気センサの送信器に一次信号を供給する。受信器のゲインの変動を検出し干渉レベルをチェックするためのテストを行うために、一次信号に減衰を与えてテスト信号を引き出すテスト手段２０６によって二次信号が供給される。本好適な実施態様では、信号の振幅は約１５ｄｂ低減される。通電により、テスト信号を利用するテストモードが使用される。テストモードの間、受信器回路により受信される値をチェックして対応する低減がみられることを確かめる。別の好適な実施態様では、テストモードは断続的に用いられ得る。
【００５２】
　一次信号およびテスト信号は切り替え手段２０８に入力される。本好適な実施態様では、切り替え手段はアナログゲートスイッチである。切り替え手段２０８はこれら２つの信号のうち１つを選択し、超音波送信器１４６に供給する。選択された信号はゲイン２１０を与えられた後、超音波送信器１４６に印加される。
【００５３】
　受信器回路２０２は、超音波送信器１４６から送信される超音波信号を受信する位置にある超音波受信器１７２を含む。好適な実施態様では約１３ｄｂであるゲイン２１２が前置アンプによって印加された後、一次信号はフィルタ２１４を介して受信器／復調器２１６に印加される。このフィルタは、好適な実施態様では４．５ＭＨｚのバンドパスセラミックフィルタである。好適な実施態様では、このスーパーヘテロダイン受信器／復調器は、Ｓｉｇｎｅｔｉｃｓ　Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，　Ｓｕｎｎｙｖａｌｅ，　Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ製のＳｉｇｎｅｔｉｃｓ　ＳＡ　６３７である。受信器／復調器２１６はさらに信号をフィルタ２１８に通し、望ましくないスプリアス信号の極値拒絶を行い、信号を超音波受信器からの信号を較正された直流出力に変換する。好適な実施態様では、これら第２および第３のフィルタは、ＡＶＸ／Ｋｙｏｃｅｒａ　Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，　Ｍｙｒｔｌｅ　Ｂｅａｃｈ，　Ｓｏｕｔｈ　Ｃａｒｏｌｉｎａ製のＰＢＦＳ４５０Ｐ−３０Ｋ　４５０　ＫＨｚバンドパスセラミックフィルタである。次にこの信号は調整され、Ａ／Ｄ変換器２２０に入力される。Ａ／Ｄ変換器２２０は、超音波受信器で受信された高周波信号に対応するデジタル信号を供給する。さらに、送信器回路２０１および受信器回路２０２を制御するための制御回路２２２が配備される。
【００５４】
　次に図１６は、空気センサの回路の第１の実施態様の概略図を示す。先ず送信器回路について述べると、発振手段は水晶振動子ＣＲ１を含む。この水晶振動子は、好適な実施態様では、Ｒａｌｔｒｏｎ　Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，　Ｍｉａｍｉ，　Ｆｌｏｒｉｄａ製のＲａｌｔｒｏｎ　ＡＳ　４．５００−２０−ＳＭＤである。水晶振動子ＣＲ１の出力は、フィードバック抵抗器Ｒ１および信号抵抗器Ｒ２に接続される。インバータＡ１とバイアス抵抗器Ｒ３とが、水晶振動子ＣＲ１の入力および抵抗器Ｒ１をまたいで接続される。好適な実施態様では、インバータは、Ｐｈｉｌｉｐｓ　Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓ，　Ｓｕｎｎｙｖａｌｅ，　Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ製の７４ＨＣ０４型インバータであり得る。発振器の出力は２つの回路への２つの入力を提供する。第１の入力は、抵抗器Ｒ１とインバータＡ２とを介してコネクタに供給される。好適な実施態様では、このコネクタはＪ３コネクタであり、Ｊ３コネクタのピン６に入力される。Ｊ３コネクタのピン１は電源に接続され、ピン３および７は接地される。第２の入力は、抵抗器Ｒ２を介してアナログゲートＵ１に供給される。好適な実施態様では、アナログゲートＵ１は、Ｍａｘｉｍ　Ｃｏｒｐ．，　Ｓｕｎｎｙｖａｌｅ，　Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ製のＤＧ　６０１ＤＹであり、Ｓ１およびＳ２入力ピンに入力される。Ｊ３コネクタのピン４は、プルアップ抵抗器Ｒ４を介してアナログゲートに接続される。Ｊ３コネクタのピン５は、アナログゲートＵ１のＩＮ１ピンに入力される。これにより、信号がゲートＳ１およびＳ２を通って進むかまたはゲートＳ２のみを通って進むかが制御される。
【００５５】
　アナログゲートＵ１の出力は、ハイパスフィルタコンデンサＣ１を介してｎ−ｐ−ｎトランジスタＱ１のベースに入力される。トランジスタＱ１のコレクタは電源に接続され、エミッタは超音波送信器ＵＴに接続され、またバッファ抵抗器Ｒ５を介して接地される。超音波送信器ＵＴもまた接地される。一対のバイアス抵抗器Ｒ６およびＲ７がトランジスタＱ１のコレクタと接地をまたいで接続され、トランジスタのベースは抵抗器Ｒ６およびＲ７の接合点に接続される。
【００５６】
　操作においては、信号の選択はＪ３コネクタのピン５で決定される。一次信号およびテスト信号が所望されるときは、ピン５をローに引き下げることによってアナログゲートＵ１のＳ１ピンが選択される。テスト信号のみが所望されるときは、ピン５をハイに引き上げることによってアナログゲートＵ１のＳ１ピンが選択される。選択された信号は、アナログゲートＵ１から出力され、コンデンサＣ１によってハイパスフィルタリングされ、そしてトランジスタＱ１に入力される。エミッタフォロアトランジスタＱ１は、アナログゲートの比較的高い出力インピーダンスを、超音波送信器ＵＴの、電気的には１０００ｐＦとの直列で２０オーム程度である比較的低いインピーダンスに整合させる。
【００５７】
　次に受信器回路について述べると、ＩＶチューブの超音波送信器ＵＴからの超音波信号を受信する超音波受信器ＵＲが配備される。超音波受信器ＵＲは、コンデンサＣ３を介してｎ−ｐ−ｎトランジスタＱ２のベースに接続され、接地される。トランジスタＱ２への入力は、過渡信号が存在する場合に焼損を防ぐ背面合わせのダイオードＤ１およびＤ２によって制限される。トランジスタＱ２は、コンデンサＣ３と抵抗器Ｒ１０と並列接続されたコンデンサＣ４とによるバンドパスセットを有する。抵抗器Ｒ８およびＲ９はトランジスタＱ２のゲインを設定する。一対の抵抗器Ｒ１１およびＲ１２はバイアストランジスタＱ２への供給路をまたいで接続され、トランジスタのベースは抵抗器Ｒ１１およびＲ１２の接合点に接続される。
【００５８】
　信号はｎ−ｐ−ｎトランジスタＱ３を介してバッファされる。このトランジスタのベースは、ブリーダ抵抗器Ｒ１３を介してトランジスタＱ２のコレクタに接続され、不安定になるのを防ぐ。トランジスタＱ３のコレクタは電源に接続され、エミッタは抵抗器Ｒ１４を介して接地される。信号はトランジスタＱ３のエミッタからコンデンサＣ５を介してフィルタＦ１の入力に供給される。コンデンサＣ７と並列の抵抗器Ｒ１５よりなる整合ネットワークによって小さなゲインが供給される。フィルタＦ１の出力はコンデンサＣ８を介して受信器／変調器Ｕ２に入力される。このコンデンサもまた整合のために最適化されている。これにより、２〜３デシベルのゲインが実現される。
【００５９】
　受信器／変調器Ｕ２は一次信号を電子的に混合して中間信号周波数にする。混合信号は、コンデンサＣ９およびＣ１０に沿って第２の水晶局所発振器ＣＲ２によって供給される。ギルバートセル発振器ＣＲ２の出力は、コンデンサＣ１１を介して受信器／変調器Ｕ２に接続され、タンク回路を形成する。
【００６０】
　受信器／変調器Ｕ２の信号は、信号調整手段とフィルタリング手段とを含み、ピン２０でバンドパスフィルタＦ２を通ってピン１８に出力され、次に、バンドフィルタＦ３を通ってピン１４に出力されるミキサを介して所望の信号を増幅する。前者では幾分帯域制限された信号が増幅され、後者では帯域制限された信号がさらに増幅される。内部フィードバック手段を介することにより、ピン７の受信信号強度インジケータ（「ＲＳＳＩ」）出力は、受信器／復調器Ｕ２のピン１の信号入力ポートに現れる対数入力に対する線形出力を表す。ＲＳＳＩ信号は、抵抗器Ｒ１６およびＲ１７ならびに可変抵抗器ＶＲ１と組み合わされた受信器／復調器Ｕ２の内部作動増幅器によって増幅される。適切な調整の後、ポンプのマイクロプロセッサのＡ／Ｄ変換器にＲＳＳＩ信号が供給される。このようにして、ポンプのマイクロプロセッサは、ＩＶチューブに空気が存在するか液体が存在するかを判定する際に、信号レベルの対数変化の線形出力を表すＲＳＳＩ信号を利用する。
【００６１】
　次に図１７は、空気センサの回路３００の第２の好適な実施態様をブロック図で示す。この回路は、送信器回路３０１と受信器回路３０２の両方を含む。送信器回路３０１は、振動を発生させる手段３０４を含む。これは、好適な実施態様では４．５ＭＨｚの発振器である。発振器３０４は空気センサの送信器に一次信号を供給する。送信器回路３０１はさらに、第２の信号を供給する分周手段３３０を含む。この第２の好適な実施態様では、追加の分周手段３３０が４．５ＭＨｚ信号を１０個に分周し、二次の４５０ＫＨｚ信号を引き出す。受信器のゲインの変動を検出し干渉レベルをチェックするテストを行うために、第１の好適な実施態様で行われたように、一次信号に減衰を与えてテスト信号を引き出すテスト手段３０６によって第３の信号が供給される。
【００６２】
　一次信号、二次信号、およびテスト信号は切り替え手段３０８に入力される。本好適な実施態様では、切り替え手段はアナログゲートスイッチである。切り替え手段３０８はこれら３つの信号から１つを選択し、超音波送信器１４６に供給する。選択された信号にゲイン３１０を与えた後、信号は超音波送信器１４６に印加される。
【００６３】
　受信器回路３０２は、超音波送信器１４６から送信される超音波信号を受信する位置にある超音波受信器１７２を含む。ゲインが前置アンプ３１２によって印加された後、一次信号が選択された場合は、信号は第２の切り替え手段３３２に印加される。この切り替え手段は、好適な実施態様ではアナログゲートスイッチである。二次信号が選択された場合は、信号はフィルタを介して切り替え手段に印加される。好適な実施態様では、このフィルタは４．５ＭＨｚバンドパスセラミックフィルタである。切り替え手段３３２は、選択された信号をフィルタ３１８を介して受信器／復調器３１６に送る。好適な実施態様では、このフィルタは４５０ＫＨｚバンドパスセラミックフィルタである。好適な実施態様では、この受信器／復調器は、Ｓｉｇｎｅｔｉｃｓ　Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，　Ｓｕｎｎｙｖａｌｅ，　Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ製のＳｉｇｎｅｔｉｃｓ　ＳＡ　６３７である。受信器／復調器３１６は、超音波受信器からの信号を較正された直流出力に変換する。次にこの信号はＡ／Ｄ変換器３２０に入力され、Ａ／Ｄ変換器は、超音波受信器で受信された高周波信号に対応するデジタル信号を供給する。
【００６４】
　本発明では、２つの操作モードが単独で、または水晶の本来の設計を利用する組み合わされた方法で存在する。水晶の厚さは、共振の「厚さモード」と呼ばれる第１の操作モードを最適化するように選択される。水晶の直径は、共振の「半径モード」と呼ばれる第２の操作モードを最適化するように注意深く選択される。本好適な実施態様では、共振の厚さモードは４．５ＭＨｚであり、共振の領域モードは４５０ＫＨｚである。各共振モードは、それぞれ単独では実行することができない複数の測定が可能な複数の固有の特性を有する。
【００６５】
　次に図１８は、空気センサの第２の実施態様の好適な回路の概略図を示す。先ず送信器回路について述べると、発振手段は水晶振動子ＣＲ１０１を含む。この水晶振動子は、好適な実施態様では、Ｒａｌｔｒｏｎ　Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，　Ｍｉａｍｉ，　Ｆｌｏｒｉｄａ製のＲａｌｔｒｏｎ　ＡＳ　４．５００−２０−ＳＭＤである。水晶振動子ＣＲ１０１の出力は、抵抗器Ｒ１０１およびフィードバック抵抗器Ｒ１０２に接続される。インバータＡ１０１と抵抗器Ｒ１０３とが、水晶振動子ＣＲ１０１の入力および抵抗器Ｒ１０１をまたいで接続される。発振器の出力は３つの回路に３つの入力を提供する。第１の入力は、抵抗器Ｒ１０１とインバータＡ１０２とを介して、他のポンプ回路によって使用されるコネクタに供給される。好適な実施態様では、このコネクタはＪ３コネクタであり、ピン６に入力される。Ｊ３コネクタのピン１は電源に接続され、ピン３および７は接地される。第２の入力は、抵抗器Ｒ１０２を介してアナログゲートＵ１０１に供給される。好適な実施態様では、アナログゲートＵ１０１は、Ｍａｘｉｍ　Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，　Ｓｕｎｎｙｖａｌｅ，　Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ製のＤＧ　６０１ＤＹであり、Ｓ１およびＳ２入力ピンに入力される。Ｊ３コネクタのピン４は、アナログゲートＵ１０１のＩＮ２入力に入力され、ピン５はＩＮ１ピンに入力される。第３の入力は、インバータＡ１０３を介して分周器Ｕ１０２に供給される。本好適な実施態様では、分周器Ｕ１０２は、Ｔｅｘａｓ　Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ，　Ｄａｌｌａｓ，　Ｔｅｘａｓ製の７４　ＨＣ　３９０カウンタである。
【００６６】
　分周器Ｕ１０２の出力は、アナログゲートＵ１０１のピンＳ３に接続される。アナログゲートＵ１０１の出力は、高域通過コンデンサＣ１０１を介してｎ−ｐ−ｎトランジスタＱ１０１のベースに入力される。トランジスタＱ１０１のコレクタは電源に接続され、エミッタは超音波送信器ＵＴに接続され、また抵抗器Ｒ１０４を介して接地される。超音波送信器ＵＴもまた接地される。一対の抵抗器Ｒ１０５およびＲ１０６が電源と接地をまたいで接続される。一対の抵抗器の共通端末はトランジスタＱ１０１のベースにバイアスを供給する。
【００６７】
　操作においては、信号の選択はＪ３コネクタを介して決定される。一次信号およびテスト信号が所望されるときは、アナログゲートＵ１０１のＳ１ピン経路がＪ３コネクタのピン５をハイに設定することによって選択される。テスト信号が所望されるときは、アナログゲートＵ１０１のＳ２ピンが選択される。二次信号を実現するためには、水晶振動子ＣＲ１０１からの信号がインバータＡ１０３によってバッファされ、分周器Ｕ１０２に入力される。分周器Ｕ１０２の出力はアナログゲートＵ１０１に入力される。一次信号が選択されると、分周器Ｕ１０２とアナログゲートＵ１０１のＳ３ピンとが、Ｊ３コネクタのピン５の入力がインバータＡ１０４を介してアナログゲートＵ１０１へローで入力することにより抑止される。これにより、二次信号から一次信号への漏洩の可能性がなくなる。漏洩がある場合でも、一次信号から二次信号への小さなアーチファクト信号は受信器回路によって除去される。後に詳述するように、選択信号は受信器回路にも入力される。二次信号を選択するためには、Ｊ３コネクタのピン５およびピン４がハイに設定され、これによりアナログゲートＵ１０１のＳ３ピンがイネーブルにされ、Ｓ１およびＳ２ピンが抑止される。
【００６８】
　選択された信号は、アナログゲートＵ１０１から出力され、コンデンサＣ１０１によってフィルタリングされ、そしてトランジスタＱ１０１に入力される。上述のように、トランジスタＱ１０１は、アナログゲートの比較的高い出力インピーダンスを、超音波送信器ＵＴの比較的低いインピーダンスに整合させる。
【００６９】
　次に受信器回路について述べると、ＩＶチューブを介する超音波送信器ＵＴからの超音波信号を受信する超音波受信器ＵＲが配備される。超音波受信器ＵＲは、コンデンサＣ１０３を介してｎ−ｐ−ｎトランジスタＱ１０２のベースに接続され、接地される。トランジスタＱ１０２への入力は、過渡信号が存在する場合に焼損を防ぐ背面合わせのダイオードＤ１０１およびＤ１０２によって制限される。トランジスタＱ１０２は、コンデンサＣ１０２と抵抗器Ｒ１０９と並列接続されたコンデンサＣ１０３とによるバンドパスセットを有する。抵抗器Ｒ１０７およびＲ１０８はトランジスタＱ１０２のゲインを設定する。一対の抵抗器Ｒ１１０およびＲ１１１は電源と接地をまたいで接続される。これら一対の抵抗器の共通接続点はトランジスタＱ１０２のベースをバイアスする。
【００７０】
　信号はｎ−ｐ−ｎトランジスタＱ１０３を介してバッファされる。このトランジスタのベースは、ブリーダ抵抗器Ｒ１１２を介してトランジスタＱ１０２のコレクタに接続され、不安定になるのを防ぐ。トランジスタＱ１０３のコレクタは電源に接続され、エミッタは抵抗器Ｒ１１３を介して接地される。信号は、トランジスタＱ１０３のエミッタからコンデンサＣ１０５を介してフィルタＦ１０１の入力に供給される。コンデンサＣ１０５と並列の抵抗器Ｒ１１４よりなる整合ネットワークによって小さなゲインが供給される。フィルタＦ１０１の出力は、整合コンデンサＣ１０６を介して受信器／変調器Ｕ１０４に入力される。
【００７１】
　信号はまた、トランジスタＱ１０３のエミッタからコンデンサＣ１０４を介して受信器のアナログゲートＵ１０３に供給される。好適な実施態様では、アナログゲートＵ１０３は、Ｍａｘｉｍ　Ｃｏｒｐ．，　Ｓｕｎｎｙｖａｌｅ，　Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ製のＤＧ　６０１ＤＹであり、Ｓ４ピンに入力される。Ｊ３コネクタのピン４からの制御信号は、インバータＡ１０４を介してアナログゲートＵ１０３のＩＮ３ピンに供給される。アナログゲートＵ１０３の出力はフィルタＦ１０２に入力され、その出力は受信器／復調器Ｕ１０４に入力される。これにより、フィルタＦ１０１を迂回する二次信号のための直接の貫通路が形成される。
【００７２】
　一次信号が選択されるときは、受信器回路によって受信される制御信号は、信号をフィルタＦ１０１を介して受信器／復調器Ｕ１０４に送る。二次信号が選択されるときは、受信器回路によって受信される制御信号は、アナログゲートＵ１０３への信号をフィルタＦ１０２を介して受信器／復調器Ｕ１０４に送る。受信器／復調器Ｕ１０４は、両方の信号を二次信号の周波数に標準化する。これを実現するには、一次信号を混合信号と混合させる。第２の水晶振動子ＣＲ１０２によってコンデンサＣ１０７およびＣ１０８に沿って混合局所発振器が提供される。水晶振動子ＣＲ１０２の周波数は、一次信号の組み合わされた周波数が二次信号の周波数と等しくなるように選択される。水晶振動子ＣＲ１０２の出力は、コンデンサＣ１０９を介して受信器／復調器Ｕ１０４に接続される。
【００７３】
　受信器／変調器Ｕ１０４の信号は、信号調整手段とフィルタリング手段とを含み、ピン２０でバンドパスフィルタＦ１０２を通ってピン１８に出力され、次に、バンドフィルタＦ１０３を通ってピン１４に出力されるミキサ出力を介して所望の信号を増幅する。前者では幾分帯域制限された信号が増幅され、後者では帯域制限された信号がさらに増幅される。内部フィードバック手段を介することにより、ピン７の受信信号強度インジケータ（「ＲＳＳＩ」）出力は、受信器／復調器Ｕ１０４のピン１の信号入力ポートに現れる対数入力に対する線形出力を表す。ＲＳＳＩ信号は、抵抗器Ｒ１１５およびＲ１１６と組み合わされた受信器／復調器Ｕ１０４の内部作動増幅器によって増幅される。ＲＳＳＩ信号は、ポンプのマイクロプロセッサのＡ／Ｄ変換器に供給される。このようにして、ポンプのマイクロプロセッサは、ＩＶチューブに空気が存在するか液体が存在するかを決定する際に、信号レベルの対数変化の線形出力を表すＲＳＳＩ信号を利用する。本実施態様では、抵抗器Ｒ１１５およびＲ１１６によって与えられるゲインは一定であり、ゲインが可変である第１の実施態様とは反対である。
【００７４】
　上述の好適な実施態様の様々な変更および改変は当業者には明らかである。このような変更および改変は、本発明の精神および範囲から外れることなく、そしてこれに伴う利点を減らすことなく行われ得る。従って、このような変更および改変は添付の請求の範囲によって包含されるよう意図される。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】図１は、注入ポンプの斜視図である。
【図２】図２は、他の注入ポンプの斜視図である。
【図３】図３は、ポンプの正面の詳細を示した、図１の注入ポンプの立面図である。
【図４】図４は、図１および図２の注入ポンプの表示領域の詳細図である。
【図５】図５は、図１の注入ポンプの背面の立面図である。
【図６（ａ）】図６（ａ）は、図１および図２の注入ポンプのユーザ対話型操作を示す。
【図６（ｂ）】図６（ｂ）は、図１および図２の注入ポンプのユーザ対話型操作を示す。
【図６（ｃ）】図６（ｃ）は、図１および図２の注入ポンプのユーザ対話型操作を示す。
【図６（ｄ）】図６（ｄ）は、図１および図２の注入ポンプのユーザ対話型操作を示す。
【図７（ａ）】図７（ａ）は、図１および図２の注入ポンプのユーザ対話型操作を示す。
【図７（ｂ）】図７（ｂ）は、図１および図２の注入ポンプのユーザ対話型操作を示す。
【図８】図８は、図１および図２の注入ポンプのユーザ対話型操作を示す。
【図９】図９は、図１および図２の注入ポンプのユーザ対話型操作を示す。
【図１０（ａ）】図１０（ａ）は、図１および図２の注入ポンプのユーザ対話型操作を示す。
【図１０（ｂ）】図１０（ｂ）は、図１および図２の注入ポンプのユーザ対話型操作を示す。
【図１１（ａ）】図１１（ａ）は、図１および図２の注入ポンプのユーザ対話型操作を示す。
【図１１（ｂ）】図１１（ｂ）は、図１および図２の注入ポンプのユーザ対話型操作を示す。
【図１１（ｃ）】図１１（ｃ）は、図１および図２の注入ポンプのユーザ対話型操作を示す。
【図１１（ｄ）】図１１（ｄ）は、図１および図２の注入ポンプのユーザ対話型操作を示す。
【図１２（ａ）】図１２（ａ）は、図１および図２の注入ポンプのユーザ対話型操作を示す。
【図１２（ｂ）】図１２（ｂ）は、図１および図２の注入ポンプのユーザ対話型操作を示す。
【図１２（ｃ）】図１２（ｃ）は、図１および図２の注入ポンプのユーザ対話型操作を示す。
【図１２（ｄ）】図１２（ｄ）は、図１および図２の注入ポンプのユーザ対話型操作を示す。
【図１３】図１３は、図１および図２の注入ポンプのユーザ対話型操作を示す。
【図１４】図１４は、本発明の原理に従って構成された空気センサの詳細を示す。
【図１５】図１５は、本発明の原理に従って構成された空気検出回路のブロック図である。
【図１６】図１６は、本発明の原理に従って構成された空気検出回路の概略図である。
【図１７】図１７は、本発明の原理に従って構成された空気検出回路の別の実施態様のブロック図である。
【図１８】図１８は、本発明の原理に従って構成された空気検出回路の別の実施態様の概略図である。
【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（ａ）】
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【図６（ｂ）】
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【図６（ｃ）】
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【図６（ｄ）】
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【図７（ａ）】
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【図７（ｂ）】
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【図８】
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【図９】
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【図１０（ａ）】
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【図１０（ｂ）】
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【図１１（ａ）】
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【図１１（ｂ）】
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【図１１（ｃ）】
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【図１１（ｄ）】
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【図１２（ａ）】
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【図１２（ｂ）】
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【図１２（ｃ）】
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【図１２（ｄ）】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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