(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
供給源から患者に流れる流体を注入するために使用されるポンプであって、
（ａ）前記供給源に流体連通で結合されるように構成された入口ポートから、前記患者の注入部位に流体連通で結合されるように構成された出口ポートへの流路を定めるハウジングを有し、かつ前記入口ポート近位の圧力を表す信号を生成する入口圧力センサと、前記出口ポート近位の圧力を表す信号を生成する出口圧力センサとを含む、使い捨てカセット注入ポンプを含み、前記流路は、
（ｉ）チャンバに押し込まれると、前記出口ポートを介して前記チャンバから前記流体を押しのけるエラストマ膜によって被覆されたチャンバと、
（ｉｉ）前記入口ポートから前記チャンバへの前記流体の流れを制御する入口弁とを含み、前記入口弁は、流体が前記入口ポートから前記チャンバに流れると開放され、かつ前記流体が前記出口ポートを介して押しのけられると閉じられ、前記流路は、さらに、
（ｉｉｉ）前記チャンバから前記出口ポートに向かう前記流体の流れを制御する出口弁を含み、前記出口弁は、前記流体が前記出口ポートを介して押しのけられると開かれ、前記流体が前記入口ポートから前記チャンバに流れ込むと閉じられ、前記ポンプが、さらに、
（ｂ）使い捨てカセットに結合されるように構成され、かつ少なくとも１つの原動機とプランジャとを含む駆動ユニットを備え、前記少なくとも１つの原動機は、前記チャンバに対して前記プランジャを移動させて、前記エラストマ膜を変形させ、これにより前記チャンバから前記出口ポートに向けて流体を押しのけ、前記駆動ユニットは、また前記入口弁および前記出口弁を開閉するために、前記入口弁と前記出口弁とを作動し、前記ポンプが、さらに、
（ｃ）前記入口圧力センサおよび前記出口圧力センサからの信号を受信するように結合され、かつ前記少なくとも１つの原動機を制御するように結合され、かつ前記プランジャの動作を制御する制御ユニットを備え、前記制御ユニットは、前記入口圧力センサおよび前記出口圧力センサによって生成された信号から差圧を決定し、かつ前記プランジャが前記チャンバから前記流体を押しのける前に、前記チャンバに対する前記プランジャの最初の位置を調節して、前記差圧を補償し、前記患者に前記流体を注入する際の前記ポンプの精度が実質的に改善される、ポンプ。
【請求項２】
前記プランジャの最初の位置の調節は、前記流体が前記チャンバから押しのけられるのを可能にするように、前記出口弁が開放される前に、前記チャンバ内の流体の圧力を変える、請求項１に記載のポンプ。
【請求項３】
前記プランジャの最初の位置の調節に応じて、前記制御ユニットは、前記流体が前記プランジャによって前記チャンバから押しのけられる時間の持続時間を変える、請求項１に記載のポンプ。
【請求項４】
前記プランジャは、前記ポンプサイクル中に前記エストラマ膜と常に接触している、請求項１に記載のポンプ。
【請求項５】
前記差圧は、補正後に０．５ｐｓｉ（３．４ｋＰａ）未満である、請求項１に記載のポンプ。
【請求項６】
前記制御ユニットは、制御アルゴリズムを含む機械語命令が格納されたメモリに結合されたプロセッサを備え、前記機械語命令は、前記プロセッサによって実行され、かつ前記プロセッサに前記差圧を決定させ、かつ前記差圧を補償するように前記プランジャの最初の位置を調節させる、請求項１に記載のポンプ。
【請求項７】
前記制御アルゴリズムは、前記出口弁がちょうど開きかつ流体が前記出口弁を介して前記患者に流れ込んだ後に、前記出口圧力センサによって検知された圧力を用いて、前記入口圧力センサと前記出口圧力センサとの間の較正差を決定し、かつ前記較正差は、前記プランジャの最初の位置を調節する際に、前記アルゴリズムによって用いられて、次のポンプサイクル中の差圧を補償する、請求項６に記載のポンプ。
【請求項８】
前記制御アルゴリズムのパラメータは、前記使い捨てカセットおよび前記駆動ユニットの特定の構成に対して実験的に決定される、請求項６に記載のポンプ。
【請求項９】
前記制御ユニットが、前記入口圧力センサと前記出口圧力センサとの間の差圧が、前記入口圧力センサよりも前記出口圧力センサでより大きな圧力が示されていることを決定するときに、前記制御ユニットは、前記プランジャを前記チャンバに向かって前記アルゴリズムによって決定された位置まで進め、かつ前記制御ユニットが、前記入口圧力センサと前記出口圧力センサとの間の差圧が、前記入口センサよりも前記出口センサでより低い圧力が示されていることを決定するときに、前記制御ユニットは、前記プランジャを前記チャンバから後退させて前記アルゴリズムによって決定された位置まで移動させる、請求項６に記載のポンプ。
【請求項１０】
前記プランジャが、その最初の位置から前記アルゴリズムによって決定された補償位置まで前進すると、前進動作は、前記エラストマ膜をより大きく変形させ、かつこれによって、前記チャンバの容量を低減させかつ前記チャンバ内の圧力を増大させ、前記プランジャが、その最初の位置から前記アルゴリズムによって決定された補償位置まで後退すると、後退動作は、前記エラストマ膜の変形を小さくし、これによって前記チャンバの容量を増大させかつ前記チャンバ内の圧力を低減させる、請求項９に記載のポンプ。
【請求項１１】
前記アルゴリズムは、前記プランジャの位置が前記入口に関連する圧力の関数である第１のルックアップテーブルと、前記プランジャの位置が前記出口に関連する圧力の関数である第２のルックアップテーブルとを組み込み、かつ補償されたプランジャの位置は、両方のルックアップテーブルの結果を組み合わせることにより決定される、請求項６に記載のポンプ。
【請求項１２】
前記第１および前記第２のルックアップテーブルは、実験的に決定される、請求項１１に記載のポンプ。
【請求項１３】
前記プランジャが、前記エラストマ膜に力を及ぼし、かつ前記チャンバから前記出口ポートに前記流体を押しのけた後に、前記制御ユニットは、前記アルゴリズムを用いて前記チャンバから押しのけられた実際の流体量を決定し、続いて次のポンプサイクルを修正する補正係数を決定して、前記患者への前記流体の所望の吐出速度を維持する、請求項６に記載のポンプ。
【請求項１４】
静脈ラインを介する流体の流れの所望の吐出速度を維持するシステムであって、
（ａ）ポンプシャーシと、
（ｂ）前記静脈ラインと流体連通され、かつ被駆動部材からの駆動力を受け取るように前記ポンプシャーシに取付け可能なポンプとを備え、前記ポンプは、入口ポートと、出口ポートと、前記入口ポートと前記出口ポートとの間に延在する流路の部分を含んだチャンバを覆うエラストマ膜とを含み、前記被駆動部材は、前記チャンバから前記静脈ラインに前記流体を押しのける前記エラストマ膜に力を及ぼし、前記システムは、さらに、
（ｃ）前記チャンバの上流側の入口圧力を表す入口圧力信号を生成する入口圧力センサと、
（ｄ）前記チャンバの下流側の出口圧力を表す出口圧力信号を生成する出口圧力センサと、
（ｅ）前記入口圧力信号および前記出口圧力信号を受信するように、前記入口圧力センサと前記出口圧力センサとに電気的に結合されたコントローラとを備え、前記コントローラは、前記入口圧力信号および前記出口圧力信号を使用して、前記被駆動部材の最初の位置に適用される第１の補正係数を決定し、前記第１の補正係数は、前記チャンバに対する前記被駆動部材の位置の変化として表され、前記第１の補正係数が、前記被駆動部材に前記チャンバに向かって前進するように要求するときに、前記流体が前記出口ポートから放出されるときの圧力は増大され、かつ前記第１の補正係数が、前記被駆動部材に前記チャンバから後退するように要求するときに、前記流体が前記出口ポートから放出されるときの圧力は低減される、システム。
【請求項１５】
前記第１の補正係数を適用して、各ポンプサイクルの開始時に前記チャンバに対する前記被駆動部材の位置を変える、請求項１４に記載のシステム。
【請求項１６】
前記コントローラは、前記出口圧力信号を監視して、前記出口ポートからの流体の放出に関連する圧力スパイクを決定し、かつ前記入口圧力センサと前記出口圧力センサとの間の較正差を補正するために、前記入口圧力信号に適用される第２の補正係数を決定する、請求項１４に記載のシステム。
【請求項１７】
前記コントローラは、前記入口圧力信号および前記出口圧力信号を用いて、各ポンプサイクル中に吐出された実際の流体量を決定し、かつ前記吐出された実際の流体量と目的とする流体量との間の差を補償するために、次のポンプサイクル中の吐出ストロークの持続時間に適用される第３の補正係数を決定する、請求項１４に記載のシステム。
【請求項１８】
前記コントローラは、プロセッサとメモリとをさらに備え、かつ前記メモリは、機械語命令が前記プロセッサによって実行されるときに、前記プロセッサに複数の論理ステップを実行させる複数の機械語命令を格納し、前記論理ステップは、
（ａ）前記入口圧力センサによって生成された入口圧力信号と、各ポンプサイクル中に前記出口圧力センサによって生成された出口圧力信号とをサンプリングして、前記第１の補正係数を決定し、かつ現在のポンプサイクル中に前記第１の補正係数を適用するステップと、
（ｂ）前記入口圧力センサによって生成された入口圧力信号と、前記流体が前記出口から放出されるときに前記出口圧力センサによって生成された出口圧力信号とをサンプリングして、前記第２の補正係数を決定し、前記第２の補正係数は、前記入口圧力センサと前記出口圧力センサとの間の較正差を補正し、かつ次のポンプサイクル中に入口圧力信号に前記第２の補正係数を適用するステップと、
（ｃ）前記入口圧力センサによって生成された入口圧力信号と、前記流体が前記出口ポートから放出された後に前記出口圧力センサによって生成された出口圧力信号とをサンプリングして、第３の補正係数を決定し、前記第３の補正係数は、ポンプ吐出ストロークの持続時間を調節し、かつ次のポンプサイクル中に前記第３の補正係数を適用するステップとを含む、請求項１４に記載のシステム。
【請求項１９】
圧力の変動の影響を最小限にするように複数のサンプルが平均化され、各々のサンプルは、所定の時間間隔の１つの間および前記駆動力を提供する原動機のステップの持続時間の間に取られる、請求項１４に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
発明の分野
本発明は、一般にポンプの入口と出口との間の圧力差を補償するために使用される方法および装置に関し、さらに特には、医薬流体を血管内に吐出するために使用される、カセット型注入ポンプの入口と出口との間の圧力差を補償する方法および装置に関する。
【０００２】
発明の背景
薬剤を患者の体内に注入するために、医療従事者によって種々のポンプが使用されている。このようなポンプのうちカセット注入ポンプは、他の種類の注入ポンプに比べて、薬剤の注入量および注入速度をより正確に制御できるので、好ましいことが多い。カセットポンプは、薬剤リザーバと患者の身体との間に延在する流体通路に結合された、使い捨てできるプラスチックカセットを使用している。
【０００３】
カセット注入ポンプの従来技術構成の一例では、カセットは、後部に結合された前部を含む、プラスチックシェルまたはハウジングから構成されている。エラストマの薄いシートまたは膜が、この２つの部分の間に包まれている。流体は、ハウジングに形成された経路を介して、２つの部分のうちの１つの部分において凹部よって定められた選択可能な２ヶ所の入口ポートの１つからポンピングチャンバに流れる。カセットは、マイクロプロセッサコントローラとモータ作動されるドライバとを含む、ポンプシャーシの適切な容器に挿入される。ポンプドライバのモータによって作動されるプランジャは、圧力によって流体をポンピングチャンバから出口ポートに送出するために、エラストマ膜の位置を変える。このようにして、ポンプシャーシは、カセットを介して流体を送り込む駆動力を提供する。マイクロプロセッサ制御は、選択された量の流体を、選択された流速で患者に吐出するようにプログラム可能である。また、ポンプシャーシは、薬剤吐出中に生じる可能性のある潜在的問題を回避するために、薬剤注入プロセスを監視するのに使用される、１つまたは複数の圧力センサと気泡センサとを含むことができる。
【０００４】
シングルチャネルカセットポンプおよびマルチチャネルカセットポンプの両方が市販されている。マルチチャネルカセットポンプは、シングルポンプカセットを用いて、２種類以上の医薬流体が選択的に患者に吐出されることを可能にする。多くの場合、このようなポンプは、静脈（ＩＶ）薬物送達療法に関連して使用される。
【０００５】
ポンプの入口および出口の圧力状態が、ほとんど等しければ、カセット型注入ポンプは非常に正確なものになる。しかし、ポンプの入口および出口の圧力が、実質的に変動すれば、カセットポンプの薬物吐出精度は低下する。小児に適用される場合によくみられるように、この吐出速度が比較的低速な場合、およびこの差圧が３ｐｓｉ（２１ｋＰａ）を超える場合には、精度は著しく悪くなり、逆流が起こることになる。逆流の場合、流体は、患者の脈管系からポンプに向かって動くために、患者からの血液が、患者の身体外に溢れ出てこの静脈ラインに入ることになる。このような逆流が起こるのが短い時間であり、かつ吐出速度が著しくは低下しなくても、静脈ラインにほんの微量でも血液があるのを目にすれば、介護者、患者および見舞人を、非常に心配させるものになる。上部圧力により入口圧力は出口圧力より低いために、ポンプの流体源の位置が、患者身体の静脈ラインの入口部位よりも低い場合には、逆流はより生じ易くなる。
【０００６】
差圧が、カセットポンプの流速の精度に及ぼす影響は、ポンプの入口圧力がポンプの出口圧力に比して高いかまたは低いかに左右される。典型的には、流体リザーバの位置がポンプに比べて高い位置にある（すなわち、リザーバの上部圧力）ために、ポンプの入口圧力が高いと、多くの場合流速が、ポンプが吐出のためにプログラムされている所望の設定を超過してしまう。逆に、ポンプの出口に接続された流体ラインの一部分が制限されているか、または患者への入口部分がポンプの入口よりも高い位置に配置されているために生じるように、ポンプの出口圧力が高いと、流速は所望の値以下になってしまう。圧力環境が平衡であれば、カセットポンプは、定量吐出ポンプと同じ用に機能する傾向になるために、各々のポンピングサイクルは同じ量の流体を吐出する。流体の吐出速度は、単位時間当たりのポンピングサイクルの数を変えることにより制御される。したがって、吐出速度が速いと、所定の時間間隔中に実行されるためには、低い吐出速度に比してより多くのポンピングサイクルが必要となる。上記に簡単に記載したこの従来技術のカセットポンプのポンピングサイクルは、定容量の流体が含まれたチャンバに向かってエラストマ膜をそらせるプランジャに対応し、これにより出口弁を介して流体をチャンバから送り出す。このプランジャの位置は、マイクロプロセッサによって制御される。各々のポンピングサイクルの開始時のプランジャの位置を調節することによって、患者の身体に結合された流体ラインに吐出される定容量の流体の出口圧力を変えることが可能である。各々のサイクルの間に吐出される流体量（および故に、その流体が含まれるチャンバの容量）は、比較的小さい（一般に、約３３３μｌの流体がサイクルごとに吐出される）ために、最初のプランジャ位置の非常に小さい変化が、ポンピングチャンバ圧力に、したがって出口圧力大きな影響を及ぼすことになる。
【０００７】
ポンプの入口と出口との間の差圧の作用を最小限にするために、圧力を補償するポンピングサイクルが使用されるカセットポンプを提供することが望まれるのは明白である。この利点を達成し、かつ圧力が変動する状態下で流速が正確であるカセットポンプは、従来技術では開示されていない。好適には、そのようなシステムは、カセットポンプの入口と出口との間の差圧のために必要となる圧力補償を決定するために、多成分圧力カイネティックモデルを使用する。このようなシステムは、好適には、ポンプの入口と出口の両方の圧力のリアルタイム測定を使用して差圧を決定し、次に、実験的に決定されたアルゴリズムを用いて吐出圧力を上げるかまたは下げるかを調節するためにどの程度プランジャの位置を調節すべきかを決定する。吐出流速は、各々のポンプサイクル間に吐出される実際の量に応じて、ポンピングサイクルの速度を変えることによって、最適化がさらに可能となる。好適には、このようなモデルを用いて、シングルチャネルまたはマルチチャネルカセットポンプの医薬流体吐出圧力が補償される。したがって、圧力補償モデルを用いた圧力条件の変動下で医薬流体の投与を正確に制御すれば、従来技術に比して著しい利点が提供されることは明らかになろう。
【０００８】
発明の要約
本発明によれば、ポンプの入口と出口との間に差圧が存在する場合に、患者への流体の正確な吐出を維持する圧力補償ポンプが規定されている。このポンプは、流体ラインと結合され、かつ注入のための供給源からの流体を流体ラインを介して患者に吐出するように構成された流体駆動ユニットを備えている。駆動ユニットの動作を制御するために、制御ユニットが流体駆動ユニットに結合されている。第１の圧力センサは、ポンプに向かう入口圧力を監視し、第２の圧力センサは、ポンプの出口圧力を監視する。第１ならびに第２の圧力センサは、制御ユニットに電気的に結合される。制御ユニットは、ポンプの入口と出口との間の差圧を決定するようにプログラムされており、制御ユニットは、メモリに格納されたアルゴリズムを使用して、入口と出口との間の差圧を補償するために適用される補正係数を決定し、これによって患者への流体の正確な吐出を確実にしている。このポンプの弁間の差圧を補正することに加え、アルゴリズムは、複数の圧力センサ間の較正差を補償する補正係数を含むことができるほか、目的とする取入れ流体量と実際の取入れ流体量との差を補償することに加えて、目的とする吐出流体量と実際の吐出流体量との差を補償する補正係数を含むこともできる。
【０００９】
好適には、制御ユニットは、制御ユニットに備えられたメモリに格納されたプログラムステップに応答するマイクロプロセッサを含んでいる。ポンプは、制御ユニットに結合されたユーザインタフェースを備え、オペレータが、患者への流体の吐出を制御する少なくとも１つのパラメータを入力することを可能にしており、このパラメータは、流体の流速、流体量、流体の流れる時間、および／または流体の流れる所要時間のうちのいずれかに相当するものである。
【００１０】
また好適には、この補正係数は、流体の吐出圧力、および／またはポンプの連続的なサイクル間の時間の持続期間を変更する。補正係数の決定に用いられるアルゴリズムは、実験的に決定される。好適な一実施形態では、流体駆動ユニットは、ポンプ内のチャンバを覆っているエラストマ膜を含んでいる。このチャンバは、供給源および患者と流体連通している。モータに結合された被駆動部材は、エラストマ膜に力を及ぼし、そのエラストマ膜をチャンバ方向に動かし、これによって流体をチャンバから患者に送出する。このアルゴリズムによって決定された補正係数は、エラストマ膜に対する被駆動部材の位置として表される。この実施形態では、アルゴリズムによって決定されたエラストマ膜に対する被駆動部材の補正された位置は、ポンプサイクルの始動時、すなわち被駆動部材が、チャンバから患者に流体を送出させるエラストマ膜に力を及ぼす前の被駆動部材に対する補正された位置に相当する。
【００１１】
制御ユニットが、ポンプの出口圧力が入口圧力よりも大きいと決定すると、制御ユニットは、被駆動部材をチャンバ方向に進めてアルゴリズムによって決定された位置に移動させ、制御ユニットが、出口圧力が入口圧力よりも低いと決定すると、制御ユニットは、チャンバから被駆動部材を引き出してアルゴリズムによって決定された位置まで移動させる。いずれの場合でも、被駆動部材は、ポンプサイクルのどの区間においても、エラストマ膜と常に接触した状態になっている。
【００１２】
このアルゴリズムは、入口圧力を監視するセンサによって測定された圧力に応じて、第１の値を表示する第１のルックアップテーブルと、出口圧力を監視するセンサによって測定された圧力に応じて、第２の値を表示する第２のルックアップテーブルを使用する。補正係数は、第１および第２のルックアップテーブルから得られた、第１の値と第２の値とを組み合わせることによって決定される。好適には、ルックアップテーブルは実験的に決定される。好適には、次のポンプサイクルに対する補正係数を決定する際に、このアルゴリズムは、被駆動部材がエラストマ膜に力を及ぼした後、および流体が動かされて患者に向かっている流体ラインに送出された後に、出口圧力を監視するセンサによって測定された圧力を使用する。被駆動部材がエラストマ膜に力を及ぼした後、および流体がチャンバから送出された後、この制御ユニットはアルゴリズムを用いて、患者に吐出された実際の流体量を決定し、続いて、患者への流体の所望の吐出速度を維持するために、次のポンプサイクルのタイミングをどれぐらい修正するかを決定する補正係数を算出する。好適には、このポンプは、入口弁と出口弁とを備えている。目的とする取入れ流体量と実際の流体量との間の差に対応する補正係数は、チャンバの容量が低減されるように、被駆動部材を第１の位置に移動させ、次にこの被駆動部材を第２の位置に移動させることによって、チャンバが目的とする取入れ流体量で満たされた後、入口ポート近位第１の圧力をサンプリングすることによって決定される。入口の圧力センサは、出口ポート近位第２の圧力センサが、入口ポート近位第１の圧力を所定の量だけ超えているかを決定する。アルゴリズムは、入口ポート近位第１の圧力、入口ポート近位第２の圧力、被駆動部材の第１の位置、および被駆動部材の第２の位置に応じて、実際の取入れ流体量を決定し、かつ目的とする取入れ流体量と実際の取入れ流体量との間の差を決定する。好適には、この所定の量は約１ｐｓｉ（６．９ｋＰａ）である。目的とする取入れ流体量と実際の取入れ流体量との間の差を用いて、次のポンプサイクルの目的とする流体取入れ量に、この目的とする取入れ流体量と実際の取入れ流体量との間の差を加えることによって、流体注入の精度が高められる。好適には、取入れ流体量と近位圧力と被駆動部材の位置との間の関数関係は、実験的に決定される。
【００１３】
このアルゴリズムは、入口の圧力センサと出口の圧力センサとの間の較正差を補償することができる。この機能を達成するために使用されるステップには、出口弁が閉じられた状態で入口弁を開放し、それによりポンピングチャンバを流体で充填するステップと、チャンバが所望の量の流体で満たされたら入口弁を閉じるステップとを含んでいる。次のステップでは、入口センサおよび出口センサを用いて、入口近位圧力と出口近位圧力とを決定する。チャンバ内の流体の圧力が、出口ポート近位圧力と等しくなるように、エラストマ膜の位置が調節され、次に出口弁が閉じられる。続いて、出口の圧力センサを用いて、圧力スパイクが、出口弁の開放に伴って生じるかどうかが決定される（この圧力スパイクは入口の圧力センサと出口の圧力センサとの間の較正差を示すものである）。この圧力スパイクが、アルゴリズムによって用いられ、次のポンプサイクルの較正差を補償する。
【００１４】
代わりの実施形態では、ポンプは、流体を介してポンプの外側とつながっている圧力センサのみを備えており、第１のポンプサイクルは補償されない。出口圧力の２回の読取りは、各サイクル中に、１回目はチャンバが流体で満たされたポンプの開始時、２回目は流体のチャンバから送出が終了するのと同時に行われる。次のポンプサイクルでは、この被駆動部材の位置は、先のポンプサイクル中に読み取られた２つの値間の差圧を補償するように、チャンバに対して調節される。
【００１５】
本発明の別の態様は、上記の装置の構成要素によって実施される機能と概ね一致するステップを含んだ方法に向けられている。本発明のさらなる態様は、上記の説明に概ね一致するステップを同様に含んだアルゴリズムに向けられている。
【００１６】
本発明の上記の態様および付随する利点の多くは、添付図面と共に以下の詳細な説明を参照すれば、より容易に評価されるとともによりよく理解されよう。
【００１７】
好適な実施形態の説明
本発明の概要
本発明は、アルゴリズムを用いて、カセット型注入ポンプの入口と出口との間の差圧を補償して、特に低流速でのポンプの精度を高める。本発明の好適な一実施形態は、Ａｂｂｏｔｔ  Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ社のＰＬＵＭ  Ａ＋（商標）注入ポンプに組み込まれ、そのＰＬＵＭ（商標）カセットと共に用いられよう。この実施形態に用いられるアルゴリズムは、これらの特定の製品に対して実験的に決定される。しかし、他の構成の注入カセットおよび注入ポンプに対して、同様のアルゴリズムを実験的に決定することが可能であることに注目すべきである。したがって、いずれせよ本発明は、以下で考察する特定構成のポンプおよびカセットに限定されるものではない。
【００１８】
以下の説明および同義的に従っている特許請求の範囲と関連して、本明細書で用いられているような「近位」および「入口」という用語は、流体供給または流体のリザーバと結合されるように構成された、流体ライン（または複数のライン）と流体連通で結合されたカセットの部分を意味している。「遠位」および「出口」という用語は、同様に同義的に、患者と結合されるように構成された、流体ラインと流体を介して結合されたカセットの部分を意味している。
【００１９】
本発明の好適な一実施形態の以下の説明は、ＰＬＵＭ  Ａ＋ポンプおよびＰＬＵＭカセットと共に使用することに関しているため、特定の態様は、その動作仕様によって決定される。例えば、この実施形態においてポンプサイクル当たりの吐出可能な量は、０〜５００μｌであり、好適な量は約３３３μｌである。補償されない吐出速度は、０〜９９９ｍｌ／時まで可変であり、補償された吐出速度は、０．１〜５００ｍｌ／時まで可変である。動作可能な遠位圧力および近位圧力の範囲は、約−１１．０ｐｓｉ〜１４．０ｐｓｉ（−７６ｋＰａ〜９７ｋＰａ）である。一般に、圧力サンプリングは、約５０ｍｓのサンプリング期間に対して、約２ｍｓ／サンプルで発生される。圧力検知の変動を最小限にするために、複数のサンプルが平均化される。
【００２０】
本発明のこの実施形態は、ポンプカセットの遠位（出口）圧力および近位（入口）圧力の監視を提供して、この２ヶ所の間の差圧を決定し、ポンピングサイクルを調節してこの差圧を補償する。このポンピングサイクルは、ポンプカセット内の医薬流体の圧力を上昇させるかまたは低下させることによって、また必要であればポンプサイクルのタイミングを変えることによって調節される。各ポンプサイクルの開始に先立ち、この差圧が再び決定される。補正係数がアルゴリズムによって決定され、これに従ってポンプカセット内の医薬流体の圧力が調節される。この流体がポンプカセットを離れるにつれて、その圧力をまた用いて、この時のポンプサイクルによって吐出される流体の実際の量が測定される。この情報はアルゴリズムにより使用され、所望の流速を達成するように次のポンプサイクルをどの程度変動させるべきかが決定される。好適には、このタイミングは、ポンプの吐出ストロークの持続時間を変動させることによって変更される。この圧力補償プロセスは、各サイクルごとに繰り返される。この好適な実施形態のさらなる詳細は以下の通りである。
【００２１】
好適な一実施形態の詳細
図１を参照すると、本発明を実施するマルチチャネルのカセット注入ポンプ１０が示されている。医薬流体Ａの供給源１２および医薬流体Ｂの供給源１４は両方とも、カセット１５の近位端１６に流体連通で結合されている。医薬流体Ａのカセットへの流れは、供給弁２０によって選択的に制御され、医薬流体Ｂの流れは、供給弁１８によって選択的に制御される。カセット１５を用いて、これら２つの医薬流体の一方のみを一度に送る場合、送られる方の医薬流体を選択するように、適切な供給弁１８または２０のみが開放される。次に、選択された医薬流体は、エアセンサ２２を介して混合チャンバ２６に流れ込む。このエアセンサおよび混合チャンバは、カセット注入ポンプの共通な特徴である。エアセンサの目的は、流体がポンピングチャンバに進み、続いて患者に送られる前に、医薬流体Ａおよび／またはＢ内に混入する可能性のある気泡を検出することにある。患者の血流に混入する過剰な気泡は、有害な結果を生むことになる空気塞栓症を生じてしまう。近位（または入口）の圧力センサ２４が、混合チャンバ２６内に配置されている。入口弁がその開放位置にある場合、選択された医薬流体は、入口弁２８を介して混合チャンバを出て、ポンピングチャンバ３０に向かう。本発明と共に用いられる適した圧力センサおよび他の態様のカセットの詳細については、本願と同一の譲受人に譲渡された米国特許第５，５５４，１１５号に開示されており、その明細書および図面は、参照として本明細書に特に組み込まれている。
【００２２】
カセット型注入ポンプは定量ポンプである。したがって、チャンバ３０内の医薬流体の容量は、各ポンプサイクルに対して概ね同じである。このカセットの近位側と遠位側との間の差圧は、ポンピングチャンバ３０内の定容量の流体を、適切に上昇させるかまたは減少させることによって補償することが可能である。前述のように、チャンバ３０に含まれる医薬流体の好適な吐出量は、この特定の実施形態の場合は３３３μｌである。チャンバの容量が小さいため、このチャンバ内の医薬流体の圧力を上昇させるかまたは減少させるためには、チャンバ３０の相対的な容量のきわめて小さな変化のみが必要となる。チャンバ３０の一方の側は、エラストマ膜２９によって被覆されている。医薬流体は、エラストマ膜に作用するプランジャ４２（図２Ａ〜２Ｃに概略的に示されている）の動作によって、ポンピングチャンバ３０から送出され（入口弁２８が閉じ、出口弁３２が開放されている場合）、このエラストマ膜をチャンバに向けて移動させてそこに含まれた流体を吐出する。チャンバ３０内の圧力の調節は、ポンピングサイクルの開始前に、チャンバに対してプランジャの位置を漸進的に変動させることによって容易に達成される。この好適な実施形態では、プランジャの位置は、−４８９ステップ〜＋２２０ステップまで可変であり、ここでは定位置は０ステップに定められている。３３３μｌの流体を吐出するためのプランジャ４２に対する公称のストローク距離は、＋１６９ステップである。
【００２３】
入口弁２８および出口弁３２は、カセット内に形成され、駆動ユニット１９によって駆動されるロッド（図示せず）が、エラストマ膜に作用してカセットの流路を介する流れを遮断するときに閉じられる。この機構の詳細は、ここでは開示されていないが、当業者にはよく知られたものである。出口弁３２がその開放位置にある場合、チャンバから送出された医薬流体は、遠位エアセンサ３６を介して遠位圧力センサ３４を通過して流れ、カセットから出て患者４０に運ばれる。また、マルチチャネル注入ポンプ１０は、制御ユニット１７および駆動ユニット１９を備えている。制御ユニット１７は、好適には、マイクロプロセッサおよびメモリ（図示せず）を含んでいる。しかし、この制御ユニットは、任意に、アルゴリズムを実行するハードワイヤド論理制御装置、特定用途向け集積回路等の他のタイプの論理素子を用いることができることが理解されよう。このアルゴリズムは、複数の機械語命令およびメモリ内のデータとして格納される。このマイクロプロセッサは、遠位圧力センサ３４および近位圧力センサ２４からの情報を受信し、アルゴリズムを実行して、プランジャの位置を進めるべきかまたは戻すべきかを決定し、差圧を補償する（図２Ａ〜Ｃを参照）。駆動ユニット１９は、プランジャ４２に駆動的に結合された原動機（電動機−特定的には示さず）を備え、チャンバ３０からの流体を送出する。
【００２４】
アルゴリズムは、ポンピングストロークが実際に始まる前に、チャンバ３０に対するプランジャの位置を変えて、チャンバ内の圧力を上昇または減少させることによって、カセットの近位端１６と遠位端３８との間で検知された差圧を補償する。また、アルゴリズムは、駆動ユニット１９を制御することによって、ポンプサイクルのタイミングを変えることもできる。このアルゴリズムのさらなる詳細について以下で考察する。
【００２５】
図２Ａ〜２Ｃは、チャンバに対するプランジャの位置の変化が、ポンプサイクル中にどのような影響をチャンバ３０の容量に、したがってポンプサイクル中のチャンバ内にある流体にどのように及ぼすかを示している。簡単にするために、これらの図では医薬流体Ａのみが示されている。しかし、代わりに、本発明は、マルチチャネルカセット注入ポンプ１０を通過する医薬流体Ｂ、または医薬流体Ａと医薬流体Ｂとの混合物の差圧を補償するために適用可能であることを理解すべきである。図２Ａでは、定位置（０ステップ位置）にあるプランジャ４２が示されている。この位置は、ポンプサイクルの開始位置に相当するものであり、差圧の補償は必要ない。プランジャ４２はポンピングチャンバ３０のエラストマ膜と接触しており、この膜をわずかにたわめることに注目されたい。ポンプサイクル開始時では、プランジャ４２は、＋１６９ステップの延長位置にあり、出口弁３２は閉じられており、入口弁２８は開放しており、供給弁２０は開放位置になっている（医薬流体Ａのみを選択するため）。ポンピングチャンバ３０は、プランジャ４２を後退させることにより、カセットポンプに対して適量の医薬流体で、本実施形態では好適には３３３μｌで満たされている。
【００２６】
差圧を適切に補償するためには、吐出圧力を低減させる必要がある（すなわち、近位圧力が遠位圧力を超えているために）とアルゴリズムが決定すると、（入力弁２８および出口弁３２の両方が閉じている間に）プランジャは、アルゴリズムによって決定されたステップ数だけ後退される。駆動ユニット１９は、好適にはステッピングモータ（個別には図示せず）を備えていること、したがって、これはステッピングモータのステップに関するプランジャ４２の変位を意味することは適切であることに注目されたい。図２Ｂは、この差圧条件を補償するために後退されたプランジャ４２を示している。入口弁２８および出口弁３２は、閉位置にあり、ポンピングチャンバ３０の容量は、プランジャの後退により（図２Ａの容量に対して）増大させられていることは明白である。結果的に、プランジャが、公称３３３μｌの流体を押し出すのに必要なステップだけ押し出される前に、ポンピングチャンバ３０内の圧力は効果的に低減される。
【００２７】
逆に、遠位圧力よりも低い近位圧力を補償するために、吐出圧力は増大される必要があるとこのアルゴリズムが決定すると、プランジャは、アルゴリズムに従って決定された増分だけチャンバに向けて最初に進められる。図２Ｃは、プランジャがこの前進位置にあれば、圧力チャンバ３０の容量は低減されていることを明白に示している。したがって、ポンピングチャンバ３０内の医薬流体の圧力は、このような条件下で増大される。
【００２８】
図３は、１つの医薬流体の供給のみが注入される場合の、マルチチャネルカセットポンプ１０のポンピングサイクルのタイミングチャートの詳細を示している。注入ポンプが、この方法で操作されるている間、医薬流体Ａの供給弁２０は常に開放位置にあり、流体Ｂの供給弁１８は常に閉位置にある。もちろん、ユーザは医薬流体Ａの代わりに医薬流体Ｂを吐出することを望むことも可能であり、この場合、弁の位置はそれに応じて変えられる。図３に示すように、カセット注入ポンプの１つのサイクルは、１つの流体の供給分だけが注入されるときには４つの個別の部分を有する。各ポンプサイクルの部分１では、入口弁２８は最初はその開放位置にあり、続いて急速に閉じられる。出口弁３２はその閉位置にあり、プランジャ４２は、最初は定位置４４にある。この時点では、医薬流体Ａはチャンバ３０を満たしており、入口弁が閉じるとチャンバが隔てられ、これによりプランジャ４２の位置が変化すると、チャンバ内に入れられた流体の圧力に影響を及ぼす。近位圧力および遠位圧力が実質的に等しい場合（すなわち、補償が必要ない場合）、プランジャの定位置４４は、プランジャ４２の所望の位置に相当する。
【００２９】
制御ユニット１７内のマイクロプロセッサが、近位圧力センサ２４および遠位圧力センサ３４の両方から圧力読取り値を受信するまで、プランジャ４２は定位置４４のままである。一旦、制御ユニット１７内のマイクロプロセッサが、これらの圧力読取り値を受信すると、これらの圧力読取り値は、制御ユニット１７内のメモリに格納されたアルゴリズムによって用いられ、２つの読取り値間の差圧を決定し、補正係数が決定される。この補正係数は、プランジャ４２の位置のステップの変化として表される。図３に示した例示的なポンプサイクルのタイムチャートでは、このアルゴリズムは、吐出圧力を低減させる（図２Ｂに示されるように）ために、プランジャは後退されるべきであると仮定されている。この補正係数が一旦決定されると、制御ユニット１７は、駆動ユニット１９に、圧力が補正されたプランジャの位置４６（図３の部分１に示されているように）まで所望のステップ数だけ後退させる。この好適な実施形態では、プランジャの最大の延長は、プランジャの定位置から＋２２９ステップであり、最大後退位置はプランジャの定位置から−２２０ステップである。このプランジャに対する最大の公称の吐出延長ストロークは、プランジャの定位置から＋１６９ステップである。近位圧力と遠位圧力とが等しいと、１６９ステップの公称のプランジャ延長ストロークは、所望の３３３μｌの選択された医薬流体を患者に吐出する。
【００３０】
好適には、正確なプランジャ位置を決定するためにアルゴリズムによって用いられる近位圧力および遠位圧力は、複数の圧力読取り値を平均したものになる。以下の関数関係は、一連の圧力データサンプルを平均圧力に変換し、圧力の小さな変動を除外する。平均フィルタ圧力（ＰＡｖｅ）変換は次のようになる。
【数１】
0004673535.tif 000002
【００３１】
部分１の場合、入口弁２８が閉じられると、近位圧力は好適にはモータステップ毎に測定され、近位サスペンド（ｓｕｓｐｅｎｄ）圧力は、式（１）を用いて第１の８データサンプルを平均化することによて算出される。
【００３２】
圧力センサが、モータステップ毎に１回サンプリングされる場合、上記式には例外が存在し、これは５ｍｓｅｃ（ミリ秒）とは異なる。複数の圧力サンプル読取り値から小さな変動を除外する別の方法は、指数関数フィルタ圧力変換式を使用することである。この関数関係は、一連の圧力データサンプルを指数関数フィルタ圧力（ＰＦｉｌｔ）に変換する。指数関数フィルタ圧力変換式を以下に示す。
【数２】
0004673535.tif 000003
【００３３】
上式中０＜α＜１．０である。係数αは、期待される整定時間係数に基づいて選択される。図３の部分１では、圧力読取り値は、プランジャ４２の補正位置調節量を決定するこのアルゴリズムに入力される。上記のように、このアルゴリズムは、本発明が適用される特定のタイプのカセットおよびポンプに基づいて実験的に決定される。図５および図６は、上記ポンプおよびカセットに対して特に決定された、実験的に導かれた関係を示すグラフである。これらのグラフに示したデータは、好適には、制御ユニット１７内のメモリにルックアップテーブルとして格納され、これにより、アルゴリズムおよび上記のような平均圧力データと共に使用されるマイクロプロセッサによってアクセス可能となる。２つのルックアップテーブルが必要となり、１つのルックアップテーブルは、プランジャの位置を平均遠位圧力に応じて表し、他方のルックアップテーブルは、平均遠位サスペンド圧力（以下に示すように、算出された近位圧力に相当するもの）に応じたプランジャの位置を表す。
【００３４】
図５は、プランジャ４２が、特定の遠位圧力読取り値に基づいて移動されるステップの補正数を提供するものであり、この遠位圧力に応じて位置決めされたプランジャ４２を示している。０ｐｓｉ（０ｋＰａ）の遠位圧力読取り値は、データポイント６２に相当し、これは次には０ステップ（想定されるように、０ｐｓｉ（０ｋＰａ）圧力では補償の必要がない）のプランジャ位置調整量に相当するものであることに注意されたい。図５のグラフを参照すると、遠位圧力読取り値が７ｐｓｉ（４８ｋＰａ）の場合、プランジャ位置は、データポイント６４により示されるように７ステップ進められる。同様に、遠位圧力読取り値が、１６ｐｓｉ（１１０ｋＰａ）の場合、プランジャ位置は、データポイント６６により示されるように、１３ステップをわずかに超えるだけ進められる。
【００３５】
上記のように、図５に基づいたルックアップテーブルは、補正されたプランジャ位置を決定するために、プランジャの位置を遠位サスペンド圧力に応じて示す、図６に基づいたルックアップテーブルと共に用いられるべきである。この第１のポンプサイクルでは、ポンプを作動した直後に、この近位圧力が、補正量を決定する際に用いられる。次のポンプサイクルは、この目的のために近位圧力の代わりに遠位サスペンド圧力を使用して、近位圧力センサ２４と遠位圧力センサ３４との間の較正差（また誤差）の影響を回避する。例えば、第１のポンプサイクルでは、遠位圧力読取り値は５ｐｓｉ（３４ｋＰａ）であるかもしれないし、近位圧力読取り値は２ｐｓｉ（１４ｋＰａ）であるかもしれず、この場合明らかに３ｐｓｉ（２１ｋＰａ）の差圧が生じる。アルゴリズムは、両方のルックアップテーブル（図５および図６）を用いて、この差圧を補償するためにプランジャ４２に対する補正位置を決定する。次に、出口弁３２が開放された後、この差圧は補償されているので、遠位圧力センサは圧力スパイクを記録しないであろうと想定される。しかし、実際には、遠位圧力センサ３４によって圧力スパイクが検知されることが多く、これはいくらかの差圧がまだ存在することを示している。この現象の主な原因は、遠位圧力センサおよび近位圧力センサが、互に対する較正をわずかに外れていることにある。例えば、１ｐｓｉ（６．９ｋＰａ）の圧力スパイクがあるということは、遠位圧力センサおよび近位圧力センサの較正が、１ｐｓｉ（６．９ｋＰａ）だけ相違していることを示している。したがって、最初のポンプサイクル後、出口弁３２が開放された後にみられる圧力スパイクに対する補正量を組み込んでいる遠位サスペンド圧力が使用される。
【００３６】
以下の関数関係を用いて、図６のデータと共に使用される遠位サスペンド圧力（ＰＤｘＳｕｓ）が決定される。この第１の関係は、近位圧力センサの読取り値（ＰＰｘＳｕｓ）の伝達特性であり、現在のサイクル（ｎ）に対しては遠位サスペンド圧力（ＰＤｘＳｕｓ）に較正される。
【数３】
0004673535.tif 000004
【００３７】
第１のサイクルでは、遠位サスペンド圧力は、近位圧力センサの読取り値（ＰＰｘＳｕｓ）と等しく設定される。次のポンプサイクルの場合、遠位スパイク振幅であるＰＤｘＡｄｊ（ｎ）は、式３を解いて遠位サスペンド圧力を決定するのに必要となる。この遠位スパイク振幅は、遠位スパイク振幅変換式を用いて得ることができる。この関数関係は、一連の圧力データサンプルを代表的なスパイク振幅に変換する。これらの圧力データサンプルは、図３の部分２の間に遠位圧力センサ３４で取られ、これらの値は出口弁３２が開放した直後に発生する遠位圧力スパイク５０を表している。好適には、このスパイクは大きさが０．５ｐｓｉ（３．４ｋＰａ）未満であり、この場合は、吐出速度の精度は容認可能なものとなる。特に第１のポンプサイクルの間は、遠位圧力センサと近位圧力センサとの間の較正差が修正されていないと、遠位圧力スパイク５０は、０．５ｐｓｉ（３．４ｋＰａ）より大きくなることが多い。この基準圧力は事前擾乱圧力を確立するために使用される、セットにおける第１の少数のデータポイントの平均値である。現在のサイクル（ｎ）の遠位スパイク振幅（ＰＤｘＳｐｋ）変換式を以下に示す。
【数４】
0004673535.tif 000005
【００３８】
上式中、ＶＤＸ＿Ｓｐｋ（ｎ）は、出口弁３２が開放されて約１００ｍｓｅｃ後に測定された遠位スパイク圧力である。
【００３９】
０．０２０Ｖ／ｐｓｉｇ（０．１４ｋＰａ(ゲージ圧））は、スパイク電圧対センサのオフセット圧力（ＰＰｘ−ＰＤｘ）の線形関係の実験的に導かれた傾斜である。０．０４３Ｖは、スパイク電圧対センサのオフセット圧力（ＰＰｘ−ＰＤｘ）の線形関係のオフセット（ｐｓｉｇの）である。
【００４０】
したがって、図６の場合、第１のポンプサイクルは、制御ユニット１７のマイクロプロセッサは、近位圧力の読取り値（上記の式１を用いた平均値）を用いてプランジャ３２に対する位置補正を決定する。次のサイクルでは、制御ユニット１７のマイクロプロセッサは、上式毎に算出される遠位サスペンド圧力を使用する。０ｐｓｉ（０ｋＰａ）の遠位サスペンド圧力の読取り値は、図６のデータポイント７２に相当し、次に０ステップのプランジャの位置調節に相当する（想定されるように、０ｐｓｉ（０ｋＰａ）では補償の必要はない）ことに注目されたい。遠位サスペンド圧力の読取り値が、−６．５ｐｓｉ（−４５ｋＰａ）の場合、このプランジャの位置は、図６のデータポイント６８によって示されているようにステップ９前進されるべきである。同様に遠位サスペンド圧力が−３ｐｓｉ（−２１ｋＰａ）の場合、このプランジャの位置は、データポイント７０によって示されているように、ステップ３．５をわずかに超えるだけ前進されるべきである。また、図６は、使用されるポンプとカセットの特定の組み合わせに対して実験的に決定されたものであることに注意されたい。
【００４１】
ここで図３の部分１に戻ると、圧力が補償されたプランジャの位置４６は、以下にさらに説明されるように決定される。すなわち、遠位圧力センサ３４、図５のデータに基づいたルックアップテーブル、近位圧力センサ２４から平均化された圧力読取り値（式１を用いて）から平均化された圧力読取り値（式１を用いた）、および図６のデータに基づいたルックアップテーブルを用いて決定される。次のサイクルでは、式２、式３、および式４を用いて、遠位サスペンド圧力が決定され、この圧力は、上記のように遠位圧力センサと近位圧力センサとの間の較正差に対する補正係数を含んでいることに注目されたい。
【００４２】
平均の遠位圧力読取り値が、−２ｐｓｉ（−１４ｋＰａ）であると仮定すれば、これに対応するプランジャの位置補正量は、約−２．５ステップ、すなわち定位置から２．５ステップ後退する。この関係は、図５のデータポイント６１を参照することによって明白に理解される。さらに、平均の近位圧力読取り値が、３ｐｓｉ（２１ｋＰａ）であると仮定すれば、図６のデータポイント７４を参照すると、これに対応するプランジャの位置補正量は、約−３．５ステップ、すなわち定位置から３．５ステップ後退する。これら２つの補正量を組み合わせると、結果的には全体のプランジャの位置補正量は、−６ステップ、すなわち６ステップ後退する。したがって、図３の圧力が補償されたプランジャの位置４６は、この量だけ定位置から後退したものである。このような後退によってエラストマ膜がチャンバ３０から引き戻されることが可能となり、これによりチャンバ３０の大きさが増大し、かつこのチャンバ内の医薬流体の圧力が減少する。出口弁３２が開放されている場合、この医薬流体の吐出圧力は、補償されないポンプサイクルにおける吐出圧力から低減される。
【００４３】
この実施形態の場合、近位圧力は遠位圧力を超えているため、この吐出圧力を低下させることは論理的な補償である。最終的に補正されたプランジャの位置４６と、図５および図６のデータに基づいたルックアップテーブルとの間の関係は、次式を用いて説明することができる。
【数５】
0004673535.tif 000006
【００４４】
図３に示した弁サイクルのタイミングの部分２は、弁３２が開くと始まり、この時に遠位圧力センサ３４は、遠位圧力スパイク５０を記録する。この圧力は、好適には２ｍｓ／サンプルで５０ｍｓ間サンプリングされる。これらの圧力サンプルは、平均圧力ではなくピーク圧力が望まれるために平均化されない。遠位スパイク振幅（ＰＤｘＳｐｋ）変換は、（式（４）および式（５））を用いて、この遠位圧力サンプルが遠位圧力スパイクに変換される。図３に示すような遠位圧力スパイク５０は、正の圧力スパイクであるが、同様に負の圧力スパイクにもなる。上記のように、この圧力スパイクは、主として、遠位圧力センサと近位圧力センサとの較正の差に起因したものである。しかし、この圧力スパイクには患者につながっているか、または供給源からカセットにつながっている流体ライン内の圧力変動などの別の原因がある。部分２の最初では、１．５ｐｓｉ（１０ｋＰａ）の遠位圧力スパイク５０が遠位圧力センサ３４によって記録され、これは遠位圧力センサおよび近位圧力センサが、相互に約１．５ｐｓｉ（１０ｋＰａ）だけ誤って較正されていることを示している。図６および遠位サスペンド圧力関連する式に関して説明したように、この情報は、図６に関して上述された次のポンプサイクル中、および遠位サスペンド圧力に関する式に使用される。上記のように、ポンプサイクルの部分２で測定されたこの圧力スパイクが、０．５ｐｓｉ（３．４ｋＰａ）未満の場合、この流体吐出精度は容認可能なものとなる。
【００４５】
図３に示したポンプサイクル部分２では、プランジャ４２が移動する。このプランジャの位置は、＋１６９ステップ進んで位置４８になる。プランジャの実際の移動は、＋１６９ステップにはならないが、代わりに、１６９ステップに、弁サイクルの部分１中にこのプランジャが後退したステップ数（上記の例では６ステップ）を加えたものであることに注意されたい。プランジャが、弁サイクルの部分１中に前進していた場合、プランジャの移動する距離は、１６９ステップからプランジャが前進したステップ数を引いたものとなる。この＋１６９ステップの位置４８は、近位圧力と遠位圧力とが平衡状態のときに、チャンバ３０に含まれた医薬流体を３３３μｌ吐出するのに必要なプランジャの公称ストロークを表している。このプランジャが、圧力が補償されたプランジャ位置４６から＋１６９ステップの位置４８まで移動するのに必要な時間は、先のサイクルの延長された位置（ＴａｂＥｘｔ＿Ｖ（ＰＤｘＰＣ［ｎ−１］））のポンピングチャンバの圧力と、定位置のポンピングチャンバの圧力（ＴａｂＨＯＭ＿Ｖ（ＰＤｘＰＳｕｓ））の関数であることに注意されたい。
【００４６】
以下の関数関係は、必要な時間を示すものであり、図３の部分２における時間区間４５として示されている。
【数６】
0004673535.tif 000007
【００４７】
このプランジャの延長ストロークの持続時間が長いと、吐出速度は遅くなる（吐出量は３３３マイクロｌのままであり、少しの変動を加えたものか引いたものであることに注意されたい）。タイミングの変化は、関数関係および以下に示す実験的決定されたルックアップテーブルを用いて算出される。
【００４８】
期待される吐出速度を維持しながら、流体のストローク量を吐出するのには、平衡状態のプランジャの延長ステップ期間が必要となり、この平衡延長ステップ期間変換は、次式によって定義される（図３、図４および時間区間４５，４５ａおよび４５ｂも参照すること）。
【数７】
0004673535.tif 000008
【００４９】
上式中において、ＴＥｘｔ（ｎ−１）は、最後のサイクルのプランジャ延長ストロークが終了したとき（＋１６９ステップの４８）のタイムスタンプであり、ＴＮｏｗは、プランジャが延長する直前の現在のプランジャ位置のタイムスタンプであり、３３３μｌは、０ｐｓｉｇ（０ｋＰａ(ゲージ圧））での公称プランジャストローク容量であり、ＴＡＢＨｏｍ＿Ｖ（ＰＤｘＳｕｓ）は、近位圧力（遠位圧力に対して較正された）に応じた、プランジャの定位置の誤差容量のルックアップテーブル（図８）からの値であり、ＴＡＢＥｘｔ＿Ｖ（ＰＤｘＰＣ［ｎ−１］））は、先のサイクルからの遠位圧力に応じて示した、＋１６９ステップにおける誤差容量のルックアップテーブル（図７）からの値であり、ＲＤｅｌは、ユーザ固有の吐出速度であり、＋１６９ステップは、公称のプランジャ延長位置（位置４８では＋１６９ステップ）であり、ＸＤｘＥｑは、平衡後および延長直前のプランジャの位置であり、プランジャの延長ステップ期間であるＴＳｔｅｐは、２ｍｓ以上である。
【００５０】
期待される吐出速度は、時間間隔ＴＥｘｔ（ｎ）−ＴＥｘｔ（ｎ−１）を一定に保つことによって維持される。２つのプランジャ延長ストローク誤差容量のルックアップテーブル（図８に示したデータに基づいたＴＡＢＨｏｍ＿Ｖ、および図７に示したデータに基づいたＴＡＢＥｘｔ＿Ｖ）があり、これはチャンバ内の圧力の関数であり、式（７）に示した時間区間に関連している。これら２つのテーブルのデータは、実験的に導かれたものである。これらのテーブルは、取入れストローク（ＰＤｘＳｕｓ）後に入口弁２８が閉じた時、およびプランジャの延長ストローク（ＰＤｘＰＣ）後に出口弁３２が閉じた時の差圧に関連している。これら２つの差圧は、プランジャの定位置４４、および＋１６９ステップの位置４８にて生じる。
【００５１】
上記関係の結果に基づき、プランジャ４２は、算出された時間区間（時間区間４５，４５ａ，４５ｂ等）において延長位置（＋１６９ステップの位置）まで移動される。上記のように、またこの圧力読取り値を用いて、プランジャ４２の取入れストロークに関連するパラメータが算出される。この延長ストロークに従って、実際の吐出量が算出される。実際の吐出量は次の関数関係を用いて算出される。
【数８】
0004673535.tif 000009
【００５２】
上式中、３３３μｌは、０ｐｓｉ（０ｋＰａ）での公称のプランジャストローク容量である。ＴＡＢＨｏｍ＿Ｖ（ＰＤｘＳｕｓ）は、プランジャの定位置の誤差容量のルックアップテーブル（図８）から、近位圧力（遠位圧力に対して較正された）に応じた値である。ＴＡＢＥｘｔ＿Ｖ（ＰＤｘＰＣ［ｎ−１］）は、＋１６９ステップでの誤差容量のルックアップテーブル（図７）から、先のサイクルの遠位圧力に応じた値である。式（９）から分かるように、式（１０）は、上記の平衡ステップ期間変換に関連している。
【００５３】
上記のように実際の吐出量が算出された後、ポンプサイクルは図３に示すように部分３に進む。出口弁３２がその開放位置から閉位置まで動き、入口弁２８は閉位置のままである。プランジャ４２は、位置４８の＋１６９ステップの位置のままである。制御ユニット１７は、遠位圧力センサ３４を用いて遠位圧力を測定して、出口弁が閉じた後のポンプチャンバ３０内の最終圧力を決定する。好適には、この測定は、弁モータステップ毎の遠位圧力を監視すること、および平均フィルタ圧力変換式（式（１））を第１の８つのデータサンプルに適用することにより、最終圧力を決定することによって達成される。
【００５４】
部分４は、その閉位置から開放位置に動く入口弁２８で始まる。プランジャは、＋１６９ステップの延長位置４８から定位置４４まで移動する。この完全なストロークは、チャンバ３０に引き出される必要のある医薬流体Ａの容量に正比例し、この好適な実施形態では３３３ｌである。近位圧力スパイク５１は、入口弁２８が開放すると記録される。しかし、この圧力スパイクは、本発明に関連する補償の計算には用いられない。好適には、この後退のタイミングは、ステッパモータがプランジャを動かすのと同じぐらい速いものである。
【００５５】
部分４の終わりでは、この第１のポンプサイクルは完全なものである。実際の吐出量（上記のように部分２で算出された）に不足があれば、所望の吐出し速度と実際の吐出し速度との間の差を補償するために、ポンプサイクルのタイミングを変えることによって補正される。カセット注入ポンプは、定量吐出ポンプであるため、医薬流体の吐出速度は単位時間当たりのポンプサイクルの数を変えることによって変更される。したがって、ポンプサイクルｎとポンプサイクルｎ＋１との間の時間の長さは、ポンプの制御ユニットにプログラムされた所望の吐出速度と実際の吐出速度との関数である。医薬流体の吐出速度が速くなれば、連続するポンプサイクル間で必要となる時間は短くなる。
【００５６】
この制御ユニットが、適切な時間量が経過し、新しいポンプサイクルが始まると決定すれば、ほぼ上述されたプロセスは、次のポンプサイクルに対して繰り返される。次の（第２の）ポンプサイクルに対するプロセスは、第１のポンプサイクルに対して説明したプロセスと基本的に同じであるが、この第２のポンプサイクルおよびこれに続くすべてのサイクルでは、部分１の近位圧力センサによって、プランジャの補正位置を決定するためのアルゴリズムへの入力として測定された圧力を用いる代わり、上記に詳細に記載したように、遠位サスペンド圧力（遠位圧力センサと近位圧力センサとの間の較正差を補正する）が用いられる。したがって、第２および第３のポンプサイクルに対する圧力が補償されたプランジャの位置４６ａおよび４６ｂは、第１のポンプサイクル中に測定された圧力が補償されたプランジャの位置４６とは異なっていてよい。遠位圧力スパイク５０ａおよび５０ｂの大きさ（絶対値）は、適用された補正のため、遠位圧力スパイク５０の大きさよりも非常に小さいものとなるべきである。また、次の近位圧力スパイク５１ａの大きさは、第１のポンプサイクルの近位圧力スパイク５１から変動してよい。
【００５７】
図４は、供給源１２からの医薬流体Ａおよび供給源１４から医薬流体Ｂの両方を用いた、図１に示したマルチチャネルカセットポンプ１０のポンプサイクルを示している。ここでは、医薬流体は両方の供給源から引き出されるため、図３に関して示した４つの部分のポンプサイクルとは異なり、完全なポンプサイクルは６つの部分から構成されている。部分１では、供給弁２０は開放位置にあり、供給弁１８は閉位置にある。入口弁２８は最初は開放位置にあり、部分１の開始時には急速に閉じられる。出口弁３２は閉位置にあり、部分１を通して閉位置のままである。プランジャ４２は最初は定位置４４にある。部分１開始時には、制御ユニット１７のマイクロプロセッサは、近位圧力センサ２４および遠位圧力センサ３４を用いて、このポンプの入口と出口の圧力をそれぞれ測定する。これらの圧力に基づいて、図３の部分１に関して示したのと同じように、アルゴリズムは、図５および図６に示したデータに基づくルックアップテーブルを用いて、プランジャ４２の位置に必要な調整量を決定してこの差圧を補償する。同様に部分１では、プランジャ４２は、図４の圧力が補償されたプランジャの位置４６まで移動するが、これはプランジャのチャンバからの後退を表すものである。プランジャのこの後退は、近位圧力が遠位圧力を超えていたことを示している。遠位圧力が近位圧力を超えていた場合、プランジャの定位置４４と比較して、プランジャはチャンバ方向に進んだ位置になっていたはずである。
【００５８】
図４のポンプサイクルの部分２は、出口弁３２の開放と共に始まる。出口弁が開放するとすぐに、遠位圧力スパイク５０が、遠位圧力センサ３４によって検知される。上記のように、これからのポンプサイクルでは、先のサイクルに対して測定された圧力スパイクは、アルゴリズムによって使用され、遠位圧力センサおよび近位圧力センサの較正差の補正量が決定され、この補正量を用いて、プランジャの位置が、すなわち、プランジャが前進されるべきか、または後退されるべきかが決定される。チャンバからの流体を強制する場合、プランジャ４２は前進されたまたは後退された圧力補償されたプランジャの位置４６（アルゴリズムによって決定される）から、＋１６９ステップ移動する（位置４８）。出口弁３２は、部分２を通して開放したままである。時間区間４５は、図３に関して示したように平衡ステップ期間変換式の関係（式（８）および（９））を用いて決定される。また、図３に関して記載したように、実際の吐出量が算出される（式（１０））。
【００５９】
図４に示したポンプサイクルの部分３の開始時には、出口弁３２は閉位置まで戻る。プランジャ４２は、＋１６９ステップの位置４８の延長位置を保っている。部分３および部分４の両方において、医薬流体Ｂの供給弁１８が閉じられている間、供給弁２０は開放位置のままである。入口弁２８は、閉位置のままである。制御ユニット１７は、遠位圧力センサ３４を用いて遠位圧力を測定して、出口弁が閉じられた後のポンプチャンバ３０内の最終圧力を決定する。好適には、この測定は、弁モータステップ毎の遠位圧力を監視すること、および平均フィルタ圧力変換式（式（１））を第１の８つのデータサンプルに適用することにより、最終圧力を決定することによって達成される。
【００６０】
図３に関して記載した４つの部分のポンプサイクルと、図４の６つのポンプサイクルとの間の主要な差は、６つのポンプサイクルの部分４、５および６で発生する。部分４では、プランジャ４２は定位置４４には完全には戻らないが、チャンバ３０を算出された医薬流体Ａの容量で満たすことに相当する、中間位置まで戻る。部分５では、カセットコンプライアンス変換式（以下に詳細に記載する）が、結果として１ｐｓｉ（６．９ｋＰａ）の圧力変動になるプランジャの移動に関して用いられる。この得られた値は、部分６で用いられて、医薬流体ＡおよびＢに対する実際の取入れ量が算出される。プランジャ４２は定位置４４に戻り、その際にチャンバ３０を医薬流体Ｂで満たす。以下に詳細に説明するように、プランジャ４２は常に定位置４４まで戻る。部分４の中間位置から定位置４４までのプランジャ４２の移動（チャンバ３０を補正量の医薬流体Ａで満たすために必要な）は、結果的には、ポンプチャンバ３０に吐出される医薬流体Ｂの所望の目的とする取入れ量（以下に記載の式（１３）を参照）とはならない。さらには、部分４からの医薬流体Ａの実際の取入れ量は、圧力状態によって目的とする取入れ量とは異なっているかもしれない。したがって、部分６では、医薬流体ＡおよびＢの実際の取入れ量は、次のポンプサイクル中でアルゴリズムと共にを用いるために用いられるため、医薬流体ＡまたはＢのいずれかの実際の取入れ量の不足は、次のポンプサイクルにおいて補償される。
【００６１】
部分４は、閉位置から開放位置に移動する入口弁２８と共に開始する。このプランジャは、＋１６９ステップの延長位置４８から、医薬流体Ａの取入れ位置４９ａまで移動する。この部分的なストロークは、チャンバ３０に引き込まれるのに必要な医薬流体Ａの量と正比例し、この量は、以下に記載するようなプランジャ基準位置変換式を用いて算出される。適切な量の医薬流体Ａがチャンバ３０に入った後、供給弁２０（医薬流体Ａ用）は閉じられる。４つの部分のポンプサイクルでは、供給弁１８（流体Ｂ用）が常に閉じられている一方、供給弁２０は常に開放していたため、このステップは図３の４つの部分のポンプサイクルに関して記載ものとは異なる。図４の６つの部分のポンプサイクルは、流体ＡおよびＢの両方を含んでいるため、供給弁１８および２０は、そのポンプサイクル中はオンおよびオフを繰り返さなければならない。単一流体４部分ポンプサイクルと同様に、近位圧力スパイク５１は、入口弁２８が開放するのと共に記録される。上記のように、この圧力スパイクは、本発明に関連する補償の計算には用いられない。
【００６２】
この医薬流体の取入れシーケンスが変更される場合、医薬流体Ａおよび医薬流体Ｂの両方を投与する際に、この吐出速度の精度の改善が達成可能であることに注目されたい。例えば、第１のポンプサイクルの医薬流体Ａがポンプチャンバ３０に導かれ、続いて医薬流体Ｂがポンプチャンバ３０に導かれる場合、次のポンプサイクルでは、好適には、医薬流体Ｂがポンプチャンバ３０に導かれ、次に医薬流体Ａが導かれる。医薬流体が最初にポンプチャンバ３０に導かれるシーケンスを変えることによって、医薬流体がポンプチャンバ３０に導かれる順番に応じた、吐出速度の誤差は最小限に抑えられる。このシーケンスがポンプサイクル毎に変えられるか、または医薬流体Ｂの間は、医薬流体Ａと実質的に同じポンプサイクル数に対し、他のいくつかのパターン（第３、第４または第５のサイクル毎のような）がポンプチャンバ３０に最初に導かれるかどうかは関係ない。
【００６３】
このプランジャの後退のタイミングは、好適には、ステッパモータが、プランジャを動かすことができるのと同じぐらい速い。このプランジャ基準位置は、次のポンプサイクルに必要な医薬流体Ａの目的とする取入れ量を達成するのに要求されるプランジャ４２の位置である。医薬流体Ａの目的とする取入れ量は、公称の目的とする取入れ量と、先のサイクルからの医薬流体Ａの延長不足量とから構成されている。入口弁２８が開放すると、近位圧力センサ２４は、圧力スパイク５１を監視する。この圧力スパイクは、ポンプの近位側にあるため、患者への医薬流体の吐出速度には影響を及ぼさず、したがって、（上記のように、遠位圧力スパイク５０と同様に）差圧を補償するためにアルゴリズムによって用いられることはない。
【００６４】
以下の式を用いて、現在のサイクル（ｎ）の場合には、目的とする取入れ量（ＶＡ＿ＴｇｔおよびＶＢ＿Ｔｇｔ）を吐出するのに必要な、プランジャの基準位置（＋１６９ステップに対してＸＲｅｆ）が決定される。この目的とする基準取入れ量は、公称の目的とする取入れ量と、先のサイクルからの延長不足量とから構成されている（以下の式（１４）および式（１５）を参照）。以下には、プランジャの後退ステップのルックアップテーブルＴＡＢＲｔｒｃｔ（図１０のデータに基づいている）が示されており、これは目的とする取入れ量の関数であり、実験的に導かれる。第１の取入れ量が、供給源１２からの医薬流体Ａである場合、プランジャ基準位置の変換式は、次式により決定される。
【数９】
0004673535.tif 000010
【００６５】
上式中、＋１６９ステップは、公称のプランジャ延長位置である。ＶＡ＿Ｔｇｔは、医薬流体Ａの目的とする取入れ量である。ＲＡ＿Ｄｅｆは、医薬流体Ａのユーザ固有の吐出速度である。ＲＢ＿Ｄｅｆは、医薬流体Ｂのユーザ固有の吐出速度である（マルチチャネルのポンピングの場合、図４を参照）。
【００６６】
３３３μｌは、０ｐｓｉｇ（０ｋＰａ(ゲージ圧））の公称のプランジャストローク容量である。ＶＡ＿Ｃｕｍ＿Ｄｅｆ（ｎ−１）は医薬流体Ａの先のサイクルからの累積不足量である。
【００６７】
第１の取入れが医薬流体Ａの場合、医薬流体Ｂの目的とする取入れ量は、次式によって定められる（図４を参照）。
【数１０】
0004673535.tif 000011
【００６８】
上記のように、制御ユニット１７のマイクロプロセッサは、現在のポンプサイクルの量不足を決定し、かつ上記で算出された目的とする取入れ量にこの不足分を加える。次式を用いて、プランジャの延長不足量（ＶＡ＿Ｄｅｆ）および累積不足量（ＶＡ＿Ｃｕｍ＿Ｄｅｆ）が算出される。
【数１１】
0004673535.tif 000012
【００６９】
上式中、ＶＡ＿Ｉｎｔは、医薬流体Ａの実際の取入れ量である。ＶＡ＿Ｔｇｔは、医薬流体Ａの目的とする取入れ量である。ＶＢ＿Ｉｎｔは、医薬流体Ｂの実際の取入れ量である。ＶＢ＿Ｔｇｔは、医薬流体Ｂの目的とする取入れ量である。上記のように、図４のポンプサイクルの部分５は、供給弁２０がその開放位置から閉位置まで移動するときに始まる（また、部分４は終了する）。供給弁１８は閉位置にあり、出口弁３２も同様である。入口弁２８は開放位置のままである。近位基準圧力は、近位圧力センサ２４および平均フィルタ圧力変換式（式（１））を用いて決定される。好適には、第１の８つの圧力サンプルが平均化される。プランジャ４２は、近位圧力センサ２４がトラップ２６で１ｐｓｉ（６．９ｋＰａ）の圧力低下５３を測定するまで、取入れ位置４９ａ（医薬流体Ａについて部分４で算出されたプランジャ基準位置）から移動される。上記のように、この知られている圧力変動を、カセットコンプライアンス変換式（以下に記載）と共に用いて、プランジャＣＭ位置（次のポンプサイクルの最大の精度に必要な、医薬流体Ｂの量に対応する取入れ位置４９ｂ）が決定される。プランジャ基準位置（取入れ位置４９ａ）からプランジャＣＭ位置（取入れ位置４９ｂ）までのプランジャ４２の移動は、８４ステップ、または１６９ステップの完全なストロークの約１／２を超えてはならない。理想的な動作条件では、１０ステップ未満の移動が一般には十分である。好適には、この移動が８４ステップを超えれば、ユーザにエラー状態であることをアラームが音で警告する。エラー状態の考えられる原因の１つは、カセットの漏れである。次に、再び平均フィルタ圧力変換式（式（１））を用いて、近位ＣＭ圧力を決定するために、近位圧力センサ２４が用いられる。続いて、カセットコンプライアンス変換式を用いてカセットコンプライアンスを決定するために、プランジャ基準位置、プランジャＣＭ位置、近位基準圧力、および近位ＣＭ圧力が用いられる。カセットコンプライアンスは、カセット内の流体の量を、圧力およびプランジャの位置とに応じて決定するのに必要である。公称カセット容量のルックアップテーブル（図９のデータに基づいた）があり、これはプランジャ位置の関数でありかつ実験的に導かれる。このルックアップテーブルは、制御ユニット１７内のメモリに格納され、アルゴリズムを使用して差圧を決定するときにマイクロプロセッサが利用することができる。カセットコンプライアンスは、２ヵ所のプランジャ位置の公称カセット容量の変動と、これに対応する近位圧力変動との割合であり、次式から得られる。
【数１２】
0004673535.tif 000013
【００７０】
図４のポンプサイクルの部分６は、閉位置から開放位置まで移動する供給弁１８と共に始まる。供給弁２０は閉位置のままであり、出口弁３２も同様である。入口弁２８は開放位置のままである。プランジャ４２は、プランジャＣＭ位置（医薬流体Ｂの取入れ位置４９ｂ）からプランジャ定位置４４まで移動する。医薬流体ＡおよびＢの実際の取入れ量は、実際の取入れ量変換式（以下に記載）を適用することによって、プランジャ基準位置、プランジャＣＭ位置、遠位サスペンド圧力、遠位ＰＣ圧力、近位基準圧力、近位サスペンド圧力、およびカセットコンプライアンスに応じて算出される。部分６の終わりでは、制御ユニット１７のマイクロプロセッサは、現在のポンプサイクルに対する量不足を決定し、（図３の部分４に関して示したように）次のサイクルの目的とする取入れ量にこの不足分を加える。このような位置が、医薬流体Ｂの最適な実際の取入れ量未満を結果として生じる場合にでも、プランジャ４２は、常にプランジャ定位置に戻ることに注目すべきである。一般に、医薬流体Ｂの実際の取入れ量は、医薬流体Ｂの超過分ではなく不足分を表すことになる。この不足は記録され、かつこの後のサイクルで補正されるように目的とされる。不足が小さい場合、この不足をいくつかのポンプサイクルにわたって蓄積し、かつ蓄積された不足が相当する３０ステップのプランジャの位置補正を超えると、蓄積された不足を補正することが好ましい。実験的データでは、より小さい不足を補正すれば結果的として精度が落ちることを示している。
【００７１】
以下の関数関係を用いて、現在のポンプサイクル（ｎ）の実際の取入れ量（ＶＡ＿ＩｎｔおよびＶＢ＿Ｉｎｔ）が算出される。取入れ量は、公称取入れ量、遠位圧力の注入による誤差量、およびカセットコンプライアンスによる誤差量の３つの構成要素から成る。公称カセット量のルックアップテーブルであるＴＡＢＮ＿Ｃ＿Ｖ（図９のデータに基づく）があり、これはプランジャ位置の関数でありかつ実験的に導かれる。プランジャ延長位置では、遠位注入による誤差量が存在し、これはポンピングチャンバ延長量のルックアップテーブル（図７のデータに基づく）を用いて、遠位差圧（ＰＤｘＳｕｓ＋ＰＤｘＰＣ）に応じて算出される。プランジャが、＋１６９ステップからＸＲｅｆまで移動すると、カセットコンプライアンスによる誤差量が、近位差圧（ＰＰｘＲｅｆ−ＰＰｘＳｕｓ）に応じて存在する。この第１の取入れが供給源１２の医薬流体Ａからの場合、この供給源についての実際の取入れ量変換式は、次式によって定められる。
【数１３】
0004673535.tif 000014
【００７２】
上式で、
【数１４】
0004673535.tif 000015
【００７３】
上式中、ＶＡ＿Ｎｏｍは、医薬流体Ａの公称取入れ量であり、ＶＤｘｉｎｊは、＋１６９ステップでの遠位注入による誤差量であり、ＶＡ＿ｐは、カセットコンプライアンスによる誤差量であり、ＣＣａｓｓは、ＸＲｅｆとＸＣＭとの間のカセットコンプライアンスである。マルチチャネルのポンピングを用いて、医薬流体ＡおよびＢの両方を注入する場合、次式が用いられる。
【数１５】
0004673535.tif 000016
【００７４】
上式中、ＶＢ＿Ｎｏｍは医薬流体Ｂの公称取入れ量である。
【００７５】
続いてこの第１のポンプサイクルが完了し、制御ユニット１７のマイクロプロセッサが、新しいポンプサイクルが開始されるべきである（プログラムされた医薬流体の吐出速度を満たすために）と決定すると、このプロセスが繰り返される。第２のサイクルでは、プランジャの位置４６ａの圧力補償の大きさ、時間区間４５ａの持続時間、ならびに近位圧力スパイク５１ａおよび遠位圧力スパイク５０ａの値は、すべて先のポンプサイクルのそれら要素の対応する大きさから変動することができる。
【００７６】
本発明の好ましい実施形態は、近位圧力センサおよび遠位圧力センサの両方を用いているが、本発明は、また遠位圧力センサのみを有するカセットポンプの精度を高めるために適用すことも可能であることが考慮される。カセットの出口弁が閉位置にある状態での、遠位圧力センサによる実際の圧力の読取りは、第１の遠位圧力の読取りに用いられ、続いて第２の遠位圧力の読取りは、出口弁が開放している間に行われる。次に、第１の圧力読取りと第２の圧力読取りとの間に差圧（チャンバ圧力および出口の流れ圧力に相当する）は、上記のように実験的に決定されたパラメータおよびルックアップテーブルを有するアルゴリズムを用いて補償されて、各連続するポンプサイクルの開始時のプランジャの位置が調節される。このようなシステムでは、アルゴリズムは、第１のポンプサイクルに差圧を補償しない。
【００７７】
二重ラインポンプサイクルの部分の例示的要約
ポンピングサイクル部分１：  ポンピングチャンバ３０を遠位圧力と平衡状態にする。
ステップ１  入口弁２８を閉じている間に、各ステップの近位圧力を測定し、平均フィルタ圧力変換式（（式１））を、第１の８つのデータサンプルに適用することにより、近位サスペンド圧力を決定する。
ステップ２  先のサイクルから遠位圧力スパイクまで、近位圧力を遠位圧力変換式（（式３））に適用することにより、遠位サスペンド圧力を算出する。
ステップ３  遠位圧力を測定し、平均フィルタ圧力（式（１））変換式を適用して、遠位吐出圧力を決定する。
ステップ４  遠位平衡ステップ（式（８）および式（９））変換式を、吐出遠位圧力および遠位サスペンド圧力（先の吐出サイクル中に算出された）に適用して、ポンピングチャンバ３０の圧力を遠位圧力と平衡にするためのステップ数を算出する。
ステップ５  これに従ってプランジャ４２を移動させる。
【００７８】
ポンピングサイクル部分２：遠位圧力スパイク５０（次のサイクルで使用される）を決定し、延長ステップ期間／時間区間４５を算出し、プランジャ４２を、＋１６９ステップの位置４８に移動させる。
ステップ６  出口弁３２を開放している間、５０ｍｓ間に２ｍｓ／サンプルの間隔で遠位圧力をサンプリングする。
ステップ７  遠位スパイク振幅（式（４）および式（５））変換式を遠位圧力サンプルに適用することによって、遠位圧力スパイク５０を算出する。
ステップ８  プランジャ位置、遠位サスペンド圧力、および先のサイクルからの遠位ＰＣ圧力に応じた、平衡化されたステップ期間変換式（式（８）および式（９））を適用することによって、延長ステップ期間／時間区間４５を算出する。
ステップ９  延長ステップ期間／時間区間４５で、プランジャ４２を＋１６９ステップの位置４８まで移動させる。
ステップ１０  吐出された実際の量（式（１０））を算出して報告する。
【００７９】
ポンピングサイクル部分３：遠位ＰＣ圧力を決定する。
ステップ１１  出口弁３２の閉動作を開始し、続いて入口弁２８を開放する。出口弁３２を閉じている間、各ステップ毎に遠位圧力を測定し、平均フィルタ圧力変換式（式（１））を第１の８つのデータサンプルに適用することによって、遠位ＰＣ圧力を決定する。
【００８０】
ポンピングサイクル部分４：プランジャ基準位置を決定し、算出されたラインＡの目的とする取入れ量を取入れる。
ステップ１２  入口弁２８を開放する。
ステップ１３  プランジャ基準位置変換式（式（１１）および式（１２））を適用することによって、ラインＡの目的とする取入れ量を得るのに必要なプランジャ基準位置４９ａを算出する。ラインＡの目的とする取入れ量には、先のサイクルからの延長不足量（式（１４）および式（１５））を含む。
ステップ１４  ＋１６９ステップの位置４８からプランジャ基準位置４９ａまで後退させる。
ステップ１５  供給弁２０を閉じる（ラインＡ医薬流体）。
【００８１】
ポンピングサイクル部分５：カセットコンプライアンスを決定する。
ステップ１６  平均フィルタ圧力変換式（式（１））を適用することによって近位基準圧力を決定する。
ステップ１７  プランジャ４２を移動させて、トラップ２６で１．０ｐｓｉ（６．９ｋＰａ）（圧力低下５３）だけ近位圧力を低下させる。この移動は、プランジャ基準位置４９ａから８４ステップを超えてはならない。この位置は、プランジャＣＭ位置４９ｂである。
ステップ１８  平均フィルタ変換式（式（１））を適用することによって、近位ＣＭ圧力を決定する。
ステップ１９  プランジャ基準位置、プランジャＣＭ位置、近位基準圧力、および近位ＣＭ圧力に応じたカセットコンプライアンス変換式（式（１６））を適用することによって、カセットコンプライアンスを算出する。
【００８２】
ポンピングサイクル部分６：プランジャＣＭ位置からプランジャ定位置までラインＢ流体を取入れる。
ステップ２０  医薬流体Ｂ供給弁１８をラインＢに開放する。
ステップ２１  プランジャＣＭ位置からプランジャ定位置までプランジャ４２を移動させる。
ステップ２２  プランジャ基準位置、プランジャＣＭ位置、遠位サスペンド圧力、遠位ＰＣ圧力、近位基準圧力、近位サスペンド圧力、およびカセットコンプライアンスに応じた、実際の取入れ量変換式（式（１７）〜式（２２）まで）を適用することによって、ラインＡおよびラインＢの実際の取入れ量を算出する。上記のように、医薬流体が、最初にポンプチャンバ３０に導かれるシーケンスは、好適には変更されるが、これにより医薬流体Ａは、医薬流体Ｂがポンプチャンバ３０に最初に導かれるポンプサイクルと同じぐらいのポンプサイクルでポンプチャンバ３０に最初に導かれる。
【００８３】
上記のように、本発明の好適な一実施形態は、Ａｂｂｏｔｔ  ＬａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓのＰＬＵＭ＋（商標）注入ポンプに組み込まれるが、これはそのＰＬＵＭ（商標）カセットと共に用いられる。しかし、他の構成の注入カセットおよび注入ポンプに対して、同様のアルゴリズムを実験的に決定することが可能である。アルゴリズムと注入カセットとの特に効果的な組み合わせは、単一の圧力センサが、ポンピングチャンバ自体に組み込まれた実施形態となるであろうことが想像されよう。アルゴリズムの機能的な必要条件は、ポンピングチャンバ内の圧力が、このポンプサイクルの種々の部分で知られていることである。既存のＰＬＵＭ（商標）カセットは、近位圧力センサおよび遠位圧力センサを備えているが、ポンピングチャンバ内には圧力センサを備えていないので、上記に詳述したアルゴリズムは、ポンプ弁が適切な位置にある状態での、近位圧力および遠位圧力圧力読取値を用いて、ポンプサイクルの種々の時間でのポンピングチャンバ内の圧力に近似する。上記のように、近位圧力センサと遠位圧力センサとの間に可能性がある較正差が存在するために、補正が必要になる。ポンピングチャンバ内に圧力センサを１つだけ用いれば、そのような補正の必要はなくなり、これによりアルゴリズムが単純化される。注入ポンプの他の機能的な条件に応じて、近位圧力センサおよび遠位圧力センサが必要になることもあれば、必要ないこともある。したがって、このアルゴリズムは、近位圧力センサ、遠位圧力センサ、およびポンピングチャンバ圧力センサを有する注入カセットのほか、ポンピングチャンバ圧力センサのみを有する注入カセットに適応させるようにすることが想定される。本発明を実現する好適な実施形態に関して説明してきたが、当業者であれば特許請求の範囲内で多くの変形を行うことが可能であることが理解されよう。したがって、どのような場合であれ本発明の適用範囲は、上記の説明によって限定されることを意図せず、代わりに特許請求の範囲を参照することによって完全に決定される。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明のマルチチャネル圧力補償カセットポンプの概略ブロック図である。
【図２Ａ】  圧力補償が必要でない場合に適当である、被駆動プランジャが、エラストマ膜で被覆されたポンピングチャンバに対して定（補償されていない）位置にある状態を示す、図１のマルチチャネル圧力補償カセットポンプの概略ブロック図である。
【図２Ｂ】  被駆動プランジャが、エラストマ膜で被覆されたポンピングチャンバに対して後退（補償された）位置にある状態、したがって、遠位圧力を超えた近位圧力を補償する状態を示す、図１のマルチチャネル圧力補償カセットポンプの概略ブロック図である。
【図２Ｃ】  被駆動プランジャが、エラストマ膜で被覆されたポンピングチャンバに対して前進した位置にある状態、したがって遠位圧力よりも小さい近位圧力を補償する状態を示す、図１のマルチチャネル圧力補償カセットポンプの概略ブロック図である。
【図３】  本発明の圧力補償シングルチャネルポンプの弁サイクルのブロック図である。
【図４】  本発明の圧力補償マルチチャネルポンプの弁サイクルのブロック図である。
【図５】  遠位圧力に応じた被駆動プランジャの位置を示したグラフである。
【図６】  遠位サスペンド圧力（遠位圧力に対して較正された近位圧力）に応じた、被駆動プランジャの位置を示したグラフである。
【図７】  被駆動プランジャが＋１６９ステップの位置にある状態の、遠位圧力に応じたエラストマポンピングチャンバの容量を示したグラフである。
【図８】  被駆動プランジャが定位置にある状態の、遠位サスペンド圧力に応じた、エラストマポンピングチャンバの容量を示したグラフである。
【図９】  被駆動プランジャに応じた公称カセット容量を示したグラフである。
【図１０】  目的とする取入れ量に応じた、被駆動プランジャの位置を示したグラフである。
【図１】
0004673535.tif 000017
【図２Ａ】
0004673535.tif 000018
【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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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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