(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体送出を制御する流体送出システムの作動方法であって、当該方法は、
前記流体送出システムが、ダイアフラムポンプのチャンバへ流体を引き込むことと、
前記流体送出システムが、送出段階の間、前記チャンバに圧力を印加し、印加された圧力により前記チャンバ内の流体を対象のレシピエントに送出するようにポンプを駆動することと、
前記流体送出システムが、前記送出段階の間の複数の異なる時間に、前記チャンバへの圧力の印加を一時的に中断して、前記チャンバ内の流体が対象のレシピエントに送出するようにどの程度ポンプされたかを算出することとを含み、
前記方法はさらに、
前記流体送出システムが、前記送出段階の間の複数の異なる時間に前記チャンバ内の流体の量を算出することと、
前記流体送出システムが、前記送出段階の間の複数の異なる時間に、前記チャンバ内の流体の前記算出された量に基づき前記チャンバ内の流体を対象のレシピエントに運ぶ流量率を算出することと、
を含む方法。
【請求項２】
前記流体送出システムが前記チャンバに圧力を印加することは、
実質的に一定の圧力を前記チャンバに印加して対象のレシピエントに流体を輸送する導管に前記チャンバから流体を排出すること、
を含む請求項１に記載の方法。
【請求項３】
方法がさらに、
前記流体送出システムが前記算出された流量率を所望の流量率と比較することと、
前記流体送出システムが前記算出された流量率と前記所望の流量率との差が閾値よりも大きいことを検出することに応答して、前記チャンバから対象のレシピエントへの流体の流量率を前記所望の流量率により近づけるように調整することと、
を含む請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記流量率を調整することが、前記送出段階の間に、前記チャンバに印加された圧力の大きさを調整することを含む、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記流量率を調整することが、前記チャンバと対象のレシピエントの間に配置されたインライン流量抵抗器の抵抗を調整することを含む、請求項３に記載の方法。
【請求項６】
前記流体送出システムが前記チャンバへの圧力の印加を中断することは、
前記チャンバおよびガス貯蔵タンクの圧力の大きさを異なるように制御し、前記貯蔵タンクの大きさは既知の大きさであり、前記チャンバの大きさは未知の大きさであり、
前記貯蔵タンクと前記チャンバの間のバルブを開けて、前記貯蔵タンクと前記チャンバのガスの圧力を実質的に等化にすることと、
前記貯蔵タンクの測定された圧力および前記チャンバの測定された圧力に基づいて、前記貯蔵タンクのガスの温度および前記チャンバのガスの温度を推定することと、
前記貯蔵タンクおよび前記チャンバのガスの測定された圧力およびガスの推定された温度の少なくとも一部に基づいて、どの程度の流体が前記チャンバ内に残存しているかを算出すること、
を含む請求項１に記載の方法。
【請求項７】
方法はさらに、
前記流体送出システムが、圧力を印加した後に、前記チャンバへ引き込まれた流体が前記チャンバにどの程度残存しているかの少なくとも一部に基づいて流体が対象のレシピエントにどの程度ポンプされたかを算出することを含む、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記流体送出システムが前記チャンバへの圧力の印加を中断することは、前記チャンバ内の流体をレシピエントにポンプすることを実質的に停止させる、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
方法はさらに、
前記流体送出システムが、前記チャンバへの圧力の印加を中断することに続いて前記チャンバへの圧力の印加を再開し、圧力の印加を再開することにより前記チャンバ内の流体をレシピエントへ再び流すことを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
流体送出システムであって、当該システムは、
ダイアフラムポンプと、
前記ダイアフラムポンプと通信の制御が可能なコントローラとを含み、
当該コントローラは、
ダイアフラムポンプのチャンバへ流体を引き込み、
送出段階の間に、前記チャンバに圧力を印加し、印加された圧力が前記チャンバ内の流体を対象のレシピエントにポンプし、
前記送出段階の間の複数の異なる時間に、前記チャンバへの圧力の印加を一時的に中断して、前記チャンバ内の流体が対象のレシピエントにどの程度ポンプされたかを算出し、
前記送出段階の間の複数の異なる時間に、前記チャンバ内の流体の量を算出し、
前記送出段階の間の複数の異なる時間に、前記チャンバ内の流体の前記算出された量に基づいて前記チャンバ内の流体を対象のレシピエントに運ぶ流量率を算出するように動作可能である、流体送出システム。
【請求項１１】
前記コントローラはさらに、
実質的に一定の圧力を前記チャンバへ印加して、対象のレシピエントに流体を輸送する導管へ前記チャンバから流体を排出するように動作可能である、請求項１０に記載の流体送出システム。
【請求項１２】
前記コントローラはさらに、
前記算出された流量率を所望の流量率と比較し、
前記算出された流量率と前記所望の流量率との差が閾値よりも大きいことを検出することに応答して、前記チャンバから対象のレシピエントへの流体の流量率を、前記所望の流量率により近づけるように調整するように動作可能である、請求項１０に記載の流体送出システム。
【請求項１３】
前記コントローラはさらに、
前記送出段階の間に、前記チャンバに印加された圧力の大きさを調整するように動作可能である、請求項１０に記載の流体送出システム。
【請求項１４】
前記コントローラはさらに、
前記チャンバと対象のレシピエントの間に配置されたインライン流量抵抗器の抵抗を調整するように動作可能である、請求項１０に記載の流体送出システム。
【請求項１５】
流体送出システムはさらに、
ガス貯蔵タンクと、
前記チャンパと前記ガス貯蔵タンクとの間に配置されたバルブとを含み、
前記コントローラはさらに、
チャンバおよびガス貯蔵タンクの圧力の大きさを異なるように制御し、前記ガス貯蔵タンクの大きさは既知の大きさであり、前記チャンバの大きさは未知の大きさであり、
前記貯蔵タンクと前記チャンバの間のバルブを開けて、前記ガス貯蔵タンクと前記チャンバ内のガスの圧力を実質的に等化し、
前記ガス貯蔵タンクの測定された圧力および前記チャンバの測定された圧力に基づいて前記ガス貯蔵タンクのガスの温度および前記チャンバのガスの温度を推定し、
前記ガス貯蔵タンクおよび前記チャンバのガスの測定された圧力およびガスの推定された温度の少なくとも一部に基づいてどの程度の流体が前記チャンバ内に残存しているかを算出するように動作可能である、請求項１０に記載の流体送出システム。
【請求項１６】
前記コントローラはさらに、
圧力を印加した後に、前記チャンバへ引き込まれた流体がどの程度前記チャンバに残存しているかの少なくとも一部に基づいて、流体が対象のレシピエントにどの程度ポンプされたかを算出するように動作可能である、請求項１０に記載の流体送出システム。
【請求項１７】
前記コントローラはさらに、
前記チャンバへの圧力の印加を中断して、前記チャンバ内の流体を前記レシピエントにポンプすることを実質的に停止するように動作可能である、請求項１０に記載の流体送出システム。
【請求項１８】
前記コントローラはさらに、
前記チャンバへの圧力の印加を中断することに続いて前記チャンバへの圧力の印加を再開し、圧力の印加を再開することにより前記チャンバ内の流体をレシピエントへ再び流すように動作可能である、請求項１０に記載の流体送出システム。
【請求項１９】
内部に記憶される命令を有するコンピュータ可読のハードウェア記憶装置であって、前記命令が、コンピュータプロセッサハードウェアによって実行される場合は、前記コンピュータプロセッサハードウェアに、
ダイアフラムポンプのチャンバへ流体を引き込む動作と、
送出段階の間に、前記チャンバに圧力を印加し、印加された圧力が前記チャンバ内の流体を対象のレシピエントにポンプする動作と、
前記送出段階の間の複数の異なる時間に、前記チャンバへの圧力の印加を一時的に中断して、前記チャンバ内の流体が対象のレシピエントにどの程度ポンプされたかを算出する動作と、
前記送出段階の間の複数の異なる時間に、前記チャンバ内の流体の量を算出する動作と、
前記送出段階の間の複数の異なる時間に、前記チャンバ内の流体の前記算出された量に基づいて、前記チャンバ内の流体を対象のレシピエントに運ぶ流量率を算出する動作と、
を実行させるコンピュータ可読のハードウェア記憶装置。
【請求項２０】
前記流体送出システムが前記チャンバへの圧力の印加を中断することは、チャンバおよびガス貯蔵タンクの圧力の大きさを異なるように制御することを含み、前記貯蔵タンクの大きさは既知の大きさであり、前記チャンバの大きさは未知の大きさであり、
さらに、
前記貯蔵タンクと前記チャンバの間のバルブを開けて、前記貯蔵タンクと前記チャンバのガスの圧力を実質的に等化にすることと、
前記貯蔵タンクの測定された圧力および前記チャンバの測定された圧力に基づいて、前記貯蔵タンクのガスの温度および前記チャンバのガスの温度を推定することと、
前記貯蔵タンクおよび前記チャンバのガスの測定された圧力およびガスの推定された温度の少なくとも一部に基づいて、どの程度の流体が前記チャンバ内に残存しているかを算出することと、
を含む請求項１に記載の方法。
【請求項２１】
前記チャンバに圧力を印加することが、実質的に一定の圧力を前記チャンバへ印加して、対象のレシピエントに流体を輸送する導管へ前記チャンバから流体を排出することを含む、請求項６に記載の方法。
【請求項２２】
前記チャンバへの圧力の印加を中断することが、前記チャンバ内の流体をレシピエントにポンプすることを実質的に停止させる、請求項６に記載の方法。
【請求項２３】
方法はさらに、
前記チャンバへの圧力の印加を中断することに続いて前記チャンバへの圧力の印加を再開し、圧力の印加を再開することにより前記チャンバ内の流体をレシピエントへ再び流すことを含む、請求項６に記載の方法。
【請求項２４】
流体送出システムであって、
チャンバを含むダイアフラムポンプと、
ガス貯蔵タンクと、
前記チャンパと前記ガス貯蔵タンクとの間に配置されたバルブと、
前記ダイアフラムポンプと通信の制御が可能なコントローラとを含み、
当該コントローラは、
ダイアフラムポンプのチャンバへ流体を引き込み、
送出段階の間に、前記チャンバに圧力を印加し、印加された圧力が前記チャンバ内の流体を対象のレシピエントにポンプし、
前記送出段階の間の複数の異なる時間に、前記チャンバへの圧力の印加を一時的に中断して、前記チャンバ内の流体が対象のレシピエントにどの程度ポンプされたかを算出するように動作可能であり、
前記コントローラはさらに、
チャンバおよびガス貯蔵タンクの圧力の大きさを異なるように制御し、前記ガス貯蔵タンクの大きさは既知の大きさであり、前記チャンバの大きさは未知の大きさであり、
前記貯蔵タンクと前記チャンバの間のバルブを開けて、前記ガス貯蔵タンクと前記チャンバのガスの圧力を実質的に等化し、
前記ガス貯蔵タンクの測定された圧力および前記チャンバの測定された圧力に基づいて、前記ガス貯蔵タンクのガスの温度および前記チャンバのガスの温度を推定し、
前記ガス貯蔵タンクおよび前記チャンバのガスの測定された圧力およびガスの推定された温度の少なくとも一部に基づいてどの程度の流体が前記チャンバ内に残存しているかを算出するように動作可能である、流体送出システム。
【請求項２５】
前記コントローラはさらに、
実質的に一定の圧力を前記チャンバに印加して、対象のレシピエントに流体を輸送する導管に前記チャンバから流体を排出させるように動作可能である、請求項２４に記載の流体送出システム。
【請求項２６】
前記チャンバへの圧力の印加を中断することが、前記チャンバ内の流体をレシピエントにポンプすることを実質的に停止させる、請求項２４に記載の流体送出システム。
【請求項２７】
前記コントローラはさらに、
前記チャンバへの圧力の印加を中断することに続いて前記チャンバへの圧力の印加を再開し、圧力の印加を再開することにより前記チャンバ内の流体をレシピエントへ再び流すように動作可能である、請求項２４に記載の流体送出システム。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
流体をレシピエント（受容者；recipient）に運ぶ従来の技法は、流体源からダイアフラムポンプのチャンバへ流体を引き込むことを含むことができる。チャンバが充填された後、それぞれの流体送出または配送システムは圧力をチャンバに印加し、これによりチャンバ内の流体は該当する患者に運ばれる。流体がレシピエントに運ばれる率または速度は、チャンバに印加される圧力の大きさによって変化し得る。
【０００２】
最終的に、十分な時間にわたりチャンバに圧力を印加した後、チャンバ内の流体全てがレシピエントに運ばれる。
【０００３】
多くの適用例において、ダイアフラムポンプのチャンバに引き込まれる流体の量は、患者に運ばれるべき流体の量よりも実質的に少ない。ある時間にわたって適正な量の流体を患者に運ぶために、流体送出システムは流体源からチャンバへ流体を引き込み、その後チャンバに圧力を印加して流体をレシピエントへ運ぶサイクルを繰り返す。
【０００４】
従来の技法によれば、ダイアフラムポンプ内のチャンバへ流体を引き込み、且つそこから流体を放出する連続的な動作の間の経過時間量に基づき、流体送出システムは、流体が該当の患者に運ばれる率を決定することができる。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本願における実施形態は、従来の方法に対して新規性のあるものである。
【０００６】
温度推定および制御
より具体的には、第１の実施形態によれば、流体送出システムは、第１のボリューム（例えば第１のチャンバ）および第２のボリューム（例えば第２のチャンバ）を備える。第１のボリュームは既知の大きさで構成され、第２のボリュームは未知の大きさで構成されると想定されたい。一実施形態において、流体送出システムにおけるコントローラは、該当するレシピエントへ流体を運ぶように、第１のボリュームおよび第２のボリュームの圧力の大きさを制御する。
【０００７】
レシピエントに運ばれる流体のより正確な測定をもたらすために、コントローラは、第１のボリューム（容積）におけるガスの温度と、第２のボリューム（容積）におけるガスの温度とを推定する。コントローラは、第１のボリュームにおける圧力の測定と、第２のボリュームにおける圧力の測定とに基づいて温度を推定する。言い換えると、一実施形態において、コントローラは、第１のボリュームおよび第２のボリュームにおける圧力の測定から少なくとも部分的に推定されたガスの温度を導き出す。
【０００８】
温度を推定することに加えて、本願で説明されるコントローラは、第１のボリュームおよび第２のボリュームにおける、測定された圧力とガスの推定された温度との組合せに基づき、第２のボリュームの大きさを算出するように構成され得る。
【０００９】
別の実施形態によれば、本願で説明される流体運搬システムは、第１のボリュームと第２のボリュームの間に配置されたバルブを備える。流体送出システムのコントローラは、初めにバルブを閉じて、第１のボリュームと第２のボリュームの間のガスの移動を防止する。バルブが閉じられている間、コントローラは、第２のボリュームの圧力とは実質的に異なるように第１のボリュームの圧力を制御する。第２のボリュームのサイズを決定する測定サイクルの間に、コントローラは、第１のボリュームと第２のボリュームの間のバルブを開いて、ガスの移動を可能にし、且つ第１のボリュームおよび第２のボリュームを実質的に同じ圧力に等化する。別の実施形態によれば、コントローラは、バルブを開く前および後のガスの測定された圧力に少なくともある程度基づいて第２のボリュームの大きさを算出する。
【００１０】
第１のボリュームおよび／または第２のボリュームの熱的影響（thermal effect）は、算出されたボリュームに影響を与えることがある。さらに別の実施形態によれば、第１のボリュームにおけるガスの温度および第２のボリュームにおけるガスの温度を推定するために、コントローラは、第１のボリュームおよび第２のボリュームにおけるガスの圧力の変化による熱効果に少なくともある程度基づいて、第１のボリュームにおけるガスの推定された温度と、第２のボリュームにおけるガスの推定された温度とを導き出す。
【００１１】
第１のボリュームおよび第２のボリュームの物理的属性は、ガスの実際のガス温度および推定されたガス温度それぞれに影響を及ぼし得る。別の実施形態によれば、第１のボリュームにおけるガスの温度および第２のボリュームにおけるガスの温度を推定する際、コントローラは、ガスと、第１のボリュームおよび第２のボリュームを規定するそれぞれの物理的境界との間の推定された熱伝達に少なくともある程度基づいて、第１のボリュームにおけるガスの温度と、第２のボリュームにおけるガスの温度とを導くように構成できる。
【００１２】
さらに非限定的な例として、第２のボリュームが、ダイアフラムポンプ内の第１のチャンバであってもよいことに留意されたい。ダイアフラムポンプは、第１のチャンバに隣接して配置された第２のチャンバを備えることができる。ダイアフラムポンプにおける可撓性の薄膜は、第１のチャンバと第２のチャンバの間の境界を規定する。コントローラは、第２のチャンバ内の流体を対象のレシピエントにポンプで注入するように、第１のチャンバ（第２のボリューム）に印加される圧力を制御する。本願で説明されるように、コントローラは第２のボリュームに負圧を印加して、第２のボリュームの大きさを減少させ、ダイアフラムポンプの第２のチャンバへ流体を引き込むことができる。コントローラは第１のチャンバ（第２のボリューム）に正圧を印加して、ダイアフラムポンプの第２のチャンバから流れの最後にいる該当のレシピエントに流体を放出することができる。
【００１３】
さらに別の実施形態によれば、コントローラが第２のボリュームに正圧を印加する場合、レシピエントへ流体を運ぶ結果として、第２のボリュームは経時的に変化する。第１のボリュームにおけるガスの温度および第２のボリュームにおけるガスの温度を推定する際、コントローラは、ある期間にわたっての、第２のボリュームにおける算出された変化に少なくともある程度基づいて、第１のボリュームにおけるガスの温度と、第２のボリュームにおけるガスの温度とを導き出すように構成できる。
【００１４】
更なる実施形態において、コントローラは、第２のボリューム（ダイアフラムポンプ内の第１のチャンバのボリューム）の算出された大きさを使用して、ダイアフラムポンプの第２のチャンバから対象のレシピエントへ流体を運ぶ流量率または流速（flow rate）を決定する。
【００１５】
断続的な制御操作
第２の実施形態によれば、流体送出システムにおけるシステムコントローラは、ダイアフラムポンプのチャンバへ流体を引き込むことを開始する。送出段階（delivery phase）の間、コントローラは、チャンバへ正圧を印加する。印加された正圧は、チャンバ内の流体を対象のレシピエントへ注入する。送出段階の間の１回または複数回、コントローラは、チャンバへの圧力の印加を一時的に中断または遮断して、チャンバ内の流体が対象のレシピエントにどの程度注入されたかを算出する。
【００１６】
より具体的には、流体送出システムは、まず、ダイアフラムポンプ内のチャンバの充填を開始すると想定されたい。流体送出システムはチャンバに圧力を作用させて、ダイアフラムポンプ内の流体の一部を下流のレシピエントに運ぶ。流体送出システムはチャンバへの圧力の印加を一時的に中断する。一実施形態において、圧力の印加の中断は、チャンバへ印加される圧力を減少させることを含む。減少した圧力は、レシピエント対するチャンバ内の流体の注入（ポンピング）を失速させるか、または短時間の間停止させる原因となる。圧力の遮断時間は非常に短いものであり得るので、注目に値しないか、または重要でない。
【００１７】
圧力の印加を一時的に中断するこのような時間の間、流体送出システムは、ダイアフラムポンプのチャンバ内に残っている流体の量を算出する。
【００１８】
チャンバ内に残存する流体の量を算出した後、流体送出システムはチャンバへ圧力（場合によっては、中断の前に印加されたものと同一または実質的にほぼ同等の圧力）を再び印加し、これにより、チャンバ内の流体は、レシピエントに対する流体の通常の移送を再開する。言い換えると、チャンバへの圧力の印加の再開が、チャンバ内の流体を再びレシピエントへ流す原因となる。
【００１９】
一実施形態において、流体送出システムは、送出段階の間に複数回、チャンバ内に残存する流体の量を算出するように、チャンバへの圧力の印加を中断するこうしたプロセスを繰り返す。複数の測定により、流体送出システムは、ある期間にわたってのレシピエントに対する流体の量または流れを正確に検出する。
【００２０】
さらに別の実施形態においては、上述のように、コントローラは、チャンバから、対象のレシピエントに流体を運ぶ個々の導管へ流体を排出するように、（圧力の印加を一時的に中断するステップの前および後で）実質的に一定の圧力をチャンバに印加するように構成できる。
【００２１】
送出段階の別々の時間でのチャンバ内に残存する流体の算出量を用いて、コントローラは、チャンバ内の流体を対象のレシピエントへ運ぶ流量率を算出できる。
【００２２】
別の実施形態によれば、コントローラは、算出された流量率を設定値などの所望の流量率と比較するように構成できる。算出された流量率と所望の流量率の間の差が閾値よりも大きいと検出することに応答して、コントローラは、所望の流量率により近づくように、チャンバから対象のレシピエントへの流体の流量率を調整するように構成できる。
【００２３】
流体の流量率がそれぞれの所望の設定値と異なる場合、コントローラは、流体の流量率を調整するように任意の適切な制御パラメータを修正できることに留意されたい。例えば、一実施形態において、コントローラは、送出段階の間にチャンバ に印加される圧力の大きさを調整して、流体送出率または速度（flow delivery rate）を増加または減少させる。さらに、または代替的に、コントローラは、チャンバと対象のレシピエントの間に配置されたインライン流量抵抗器（in-line fluid flow resistor）の抵抗を調整するように構成できる。
【００２４】
チャンバに対する駆動圧力（drive pressure）を中断することは、チャンバおよびガス貯蔵タンク内の圧力の大きさを異ならせるように制御することを含むことができる。貯蔵タンクは既知の大きさのボリュームとすることができ、チャンバは未知の大きさのボリュームとすることができる。言い換えると、上述のように、チャンバは、可変のボリューム、すなわち、流体がレシピエントへ運ばれるにつれて変化する大きさを表すことができる。
【００２５】
別の実施形態において、コントローラは、貯蔵タンクとチャンバの間のバルブを開いて、貯蔵タンクおよびチャンバにおけるガスの圧力を実質的に均一にする。流体送出率をより正確に算出するために、前述のように、コントローラは、貯蔵タンクにおける測定された圧力と、チャンバの測定された圧力とに基づいて、貯蔵タンクにおけるガスの温度およびチャンバにおけるガスの温度を推定するように構成できる。コントローラは貯蔵タンクおよびチャンバにおける、ガスの測定された圧力およびガスの推定された温度に少なくともある程度基づいて、どの程度の流体がチャンバ内に残存しているかを算出する。
【００２６】
また、前述のように、コントローラは、正圧をダイアフラムポンプに印加した後に、チャンバへ引き込まれた流体がチャンバ内にどの程度残存しているかに少なくともある程度基づいて、流体が対象のレシピエントに対してどの程度注入されたかを算出するように構成できる。
【００２７】
これらのおよびその他の具体的な実施形態が、以下で詳細に開示される。
【００２８】
本願で説明されるいずれのリソース（resources）も、本願で説明される方法の動作の一部または全部を実施および／またはサポートするように、１つまたは複数のコンピュータ化されたデバイス、流体送出システム、サーバ、基地局、ワイヤレス通信機器、通信管理システム、ワークステーション、携帯型またはラップトップ型コンピュータ等を含むことができることに留意されたい。言い換えると、１つまたは複数のコンピュータ化されたデバイスまたはプロセッサは、本発明の様々な実施形態を実行するために、本願で説明される通りに動作するようにプログラムおよび／または構成できる。
【００２９】
本願におけるさらに別の実施形態は、上記で概説され、且つ下記で詳細に開示されるステップおよび動作を実行するソフトウェアプログラムを含む。１つのこのような実施形態は、ソフトウェア命令が後続の実行のために符号化される、一時的でない（non-transitory）コンピュータ可読の記憶媒体（すなわち、物理コンピュータ可読のハードウェア記憶媒体）を含むコンピュータプログラムプロダクトを含む。こうした命令は、プロセッサを有するコンピュータ化されたデバイス（例えば、コンピュータ処理ハードウェア）において実行される場合は、本願で開示される動作を実行するようにプロセッサをプログラムし、および／またはプロセッサがそれを実行する原因となる。こうした構成は、一般に、光学媒体（例えば、ＣＤ‐ＲＯＭ）、フロッピーディスク、ハードディスク、メモリスティック等などの一時的でないコンピュータ可読の記憶媒体に、または、１つもしくは複数のＲＯＭ、ＲＡＭ、ＰＲＯＭ、等におけるファームウェアまたはショートコードなどのその他の媒体上で構成または符号化されたソフトウェア、コード、命令、および／またはその他のデータ（例えば、データ構造）として、または、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）等として提供される。ソフトウェアやファームウェア、またはその他のこのような構成は、コンピュータ化されたデバイスにインストールされて、こうしたコンピュータ化されたデバイスに本願で説明される技法を実行させることができる。
【００３０】
従って、本願における実施形態は、本願で説明される動作をサポートする、方法、システム、コンピュータプログラム製品等を対象とするものである。
【００３１】
本願における一実施形態は、そこに記憶された命令を有する、コンピュータ可読の記憶媒体および／またはシステムを備える。命令は、コンピュータプロセッサハードウェアによって実行される場合には、コンピュータプロセッサハードウェアに、既知の大きさから成る第１のボリューム、および未知の大きさから成る第２のボリュームにおける圧力の大きさを制御させ；第１のボリュームにおける圧力の測定および第２のボリュームにおける圧力の測定に基づいて、第１のボリュームにおけるガスの温度および第２のボリュームにおけるガスの温度を推定させ；第１のボリュームおよび第２のボリュームにおけるガスの測定された圧力およびガスの推定された温度に基づいて、第２のボリュームの大きさを算出させる。
【００３２】
本願における別の実施形態は、そこに記憶された命令を有する、コンピュータ可読の記憶媒体および／またはシステムを備える。命令は、コンピュータプロセッサハードウェアによって実行される場合には、コンピュータプロセッサハードウェアに、ダイアフラムポンプのチャンバに流体を引き込むのを開始させ；チャンバ内の流体を対象のレシピエントに対して汲み上げる送出段階の間に、チャンバに圧力を印加し；チャンバ内の流体が対象のレシピエントにどれ程注入されたかを算出するように、送出段階の間の複数の別々の時間に、チャンバへの圧力の印加を一時的に中断させる。
【００３３】
本願におけるさらに別の実施形態は、そこに記憶された命令を有する、コンピュータ可読の記憶媒体および／またはシステムを備える。命令は、コンピュータプロセッサハードウェアによって実行される場合には、コンピュータプロセッサハードウェアに、既知の大きさから成る第１のボリューム、および未知の大きさから成る第２のボリュームにおける圧力の大きさを異ならせるように制御させ；第１のボリュームおよび第２のボリュームにおける圧力を均一にするように、第１のボリュームと第２のボリュームの間のバルブの開放を開始させ；第１のボリュームにおける測定された圧力および第２のボリュームにおける測定された圧力に基づいて、第１のボリュームにおけるガスの温度および第２のボリュームにおけるガスの温度を推定させ；第１のボリュームおよび第２のボリュームにおけるガスの測定された圧力およびガスの推定された温度に基づいて、第２のボリュームの大きさを算出させる。
【００３４】
上記の動作の順序は、理解しやすいように加えられたものである。本願で説明される処理ステップのいずれも、任意の適切な順序で実施できることに留意されたい。
【００３５】
本開示の他の実施形態は、上記で概説され、且つ下記で詳細に開示されるいずれの方法の実施形態のステップおよび動作を実施するように、ソフトウェアプログラムおよび／またはそれぞれのハードウェアを備える。
【００３６】
本願で説明されるようなコンピュータ可読の記憶媒体上のシステム、方法、装置、命令等は、厳密には、ソフトウェアプログラム、ファームウェアとして、ソフトウェア、ハードウェアおよび／またはファームウェアの混合として、またはプロセッサ内部また動作システム内部またはソフトウェアアプリケーション内部にあるようなハードウェア単体として実施されてもよいことを理解すべきである。
【００３７】
本願で説明するように、本願の技法は、レシピエントへ流体を送出するのに使用するのにも適している。しかしながら、本願における実施形態がこのような用途での使用に限定されず、本願で説明される技法は、他の用途にも同様に適していることに留意すべきである。
【００３８】
さらに、本願における異なる特徴、技法、構成等のそれぞれが本開示の別々の場所で説明されるであろうが、適切な場合には、概念のそれぞれが、相互に独立して、または相互に組み合わせて選択的に実施できることが意図されることに留意されたい。従って、本願で説明される１つまたは複数の本発明は、多くの様々な方法で実施および検討できる。
【００３９】
また、本願における実施形態についてのこうした前置きの説明は、本開示または請求される発明についての実施形態および／または漸進的な進歩性の態様全てを特定するものでは決してない。そうではなく、この簡潔な記載は、一般的な実施形態、および従来の技法に対する新規性の対応部分を示すのみである。本発明の追加の詳細および／または可能な観点（置換）について、読み手は、下記でさらに説明される本開示の詳細な説明の部分と対応する図面とに導かれる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本願の実施形態に従った流体送出システムを示す例示的な図である。
【図２】本願の実施形態に従った流体送出システムにおける構成要素およびパーティショニングのより具体的な詳細を示す例示的な図である。
【図３】本願の実施形態に従った流体送出システムにおいて使用されるダイアフラムポンプの詳細を示す例示的な図である。
【図４】本願の実施形態に従った流体測定サイクルの間の仮定のガス温度の変化を示す例示的な図である。
【図５Ａ】本願の実施形態に従った、対象のレシピエントに流体を運ぶように、ある期間にわたってダイアフラムポンプに異なる圧力を印加することを示す例示的なタイミング図である。
【図５Ｂ】本願の実施形態に従った、対象のレシピエントに流体を運ぶように、ある期間にわたってダイアフラムポンプに異なる圧力を印加することを示す例示的なタイミング図である。
【図６】本願の実施形態に従った、ダイアフラムポンプへの正圧の印加の一時的中断または減少と、ガス温度の推定とを示す例示的なタイミング図である。
【図７】本願の実施形態に従った、機能のいずれかを実行するための例示的なコンピュータアーキテクチャを示す図である。
【図８】本願の実施形態に従った、流量制御測定および管理を容易にする方法を示す例示的な図である。
【図９】本願の実施形態に従った、流量制御測定および管理を容易にする方法を示す例示的な図である。
【図１０】本願の実施形態に従った、流量制御測定および管理を容易にする方法を示す例示的な図である。
【００４１】
本発明の前述およびその他の目的、特徴および利点は、添付の図面を参照するように、本願における好ましい実施形態の下記のより詳細な説明から明らかとなろう。図面において、類似の参照記号は、異なる図面を通して同一の部分を参照する。図面は必ずしも等倍で描かれておらず、実施形態、原則、概念等を示すことに重点が置かれている。
【発明を実施するための形態】
【００４２】
本願に記載される流体送出または配送システムは、患者などのレシピエントに静脈内輸液を正確に運ぶために、バルブ、可変の流量制限（variable flow restriction）、基準ボリューム（reference volume）、直接圧力測定等のシステムを使用する。通常、流体は、手または腕の静脈を通して患者に投入される。静脈の圧力は、典型的に、大気よりも高い約５ｍｍＨｇである。
【００４３】
市場において現在入手可能な従来の流体ポンプは、個々の流体源がポンプに対して予め決められた場所にあることを要求する。同様に、ポンプは患者に対して予め決められた場所になければならない。ソース位置または患者位置のいずれかの変化は、ポンプメカニズム上のシステム圧力の影響により、流速を不正確にさせることがある。臨床の場における多くの理由から、ポンプが、ソース流体およびポンプ位置には関わりなく、流体を患者へ運ぶことができることが望ましい。
【００４４】
本願における実施形態は、圧縮ガス（空気）を使用して、ポンプ、患者、流体源の広範囲の相対位置の下、患者に対して流体を移動させるのに必要とされる所定の差圧を誘導する。運ばれる流体は、患者の下方または患者の上方にあってもよい。ポンプは、流体位置に関わらず、患者の上方または下方にあってもよい。ある例においては、流体は可能な限り低い圧力、且つ連続的な流量率（流速）で運ばれるのが望ましい。システムが流量率を測定でき、かつ対象の流量率から離れたどんな変動も調整できるので、ポンプは、低い圧力を使用すること可能であり、また、様々な相対的なポンプおよび／または患者の場所に対応することが可能である。
【００４５】
今日の市場には、主として２つのタイプのＩＶポンプがある。即ち、シリンジポンプ、および線形の蠕動ポンプである。両方とも、多くの状況において患者に非常に高い圧力を提供できる容積式ポンプ（positive displacement pump）である。この技術には多くの制限がある。一例として、こうしたリスクを軽減するために、危険なほどの高圧力を検出してポンプを停止させるために、圧力センサが設けられる。この技術の構成およびチューブの弾力性により、大きなボーラスの（large boluses of）流体が意図せず患者に投入されることがたびたびある。対照的に、流体を患者に押し出すように、剛性の機械的ピストンではなく駆動圧力を直接的に使用すると、あらゆる障害（disturbances）が、検出システムを必要とすることなく、直接的にポンプを停止させる。
【００４６】
ここで、より具体的に、図１は、本願の実施形態に従った流体送出（配送）システムを示す例示的な図である。
【００４７】
図示するように、流体送出環境１０１は、流体送出システム１００を備える。流体送出システム１００は、流体源１２０−１、流体源１２０−２、およびレシピエント１０８を備える。流体送出システム１００は、コントローラ１４０およびカセット１０４を備え、１つまたは複数の流体源１２０からレシピエント１０８への流体のデリバリを促進する。
【００４８】
一実施形態において、カセット１０４は、流体送出システム１００のハウジングのキャビティ内に挿入される、使い捨てのカートリッジである。送出の間、異なる流体源１２０からの流体は、さらに以下で説明するように、カセット１０４、チューブ１０３、およびその対応する構成要素（使い捨てチューブセットを含む）との接触を制限される。別の患者に流体を運ぶ場合、介護者（caregiver）は、流体送出システム１００のキャビティに新しいカセットを挿入する。新しいカセットは、新しい（無菌の）チューブの対応するセットを備える。こうして、流体送出システム１００は、洗浄される必要なく、多くの患者に使用できる。
【００４９】
上述のように、動作の間、流体送出システム１００のコントローラ１４０は、１つまたは複数の流体源１２０（流体源１２０−１および／または流体源１２０−２など）からレシピエント１０８への流体の送出を制御する。この例示的な実施形態に示すように、チューブ１０５−１は、流体源１２０−１からカセット１０４へ流体を運ぶ。チューブ１０５−２は、流体源１２０−２からカセット１０４へ流体を運ぶ。流体源１２０−１および流体源１２０−２が同一の流体または異なる流体を貯蔵してもよいことに留意されたい。
【００５０】
コントローラ１４０は、流体源１２０−１および／または流体源１２０−２からチューブ１５０−３を通してレシピエント１０８に受け取られる流体を運ぶように、カセット１０４内の１つまたは複数の構成要素を制御する。
【００５１】
制御システム：
非限定的な例として、質量流量（mass flow）に基づいた測定システムは、理想気体の法則および質量保存を考慮に入れる。この数式は、閉じた系に有効である。
Ｍａ１＋Ｍｂ１＝Ｍａ２＋Ｍｂ２      （式１）
0006356154.tif 000002
Ｒは定数であり、それゆえ、これらの式の因数は、以下になる。
0006356154.tif 000003
【００５２】
本願で開示する温度の推定により、迅速な測定が可能となり、また、システムの状態がサイクルを通して一定であると想定するのではなく、全てのシステムの状態（温度など）を考慮に入れることで、測定中に流れを停止することなく装置が動作できる。
【００５３】
より具体的には、一実施形態において、適切な駆動圧力がダイアフラムポンプの駆動チャンバ側に印加されて、対象のレシピエントに対して、ダイアフラムポンプの流体チャンバ側における流体の送出を開始できる。さらに本願における実施形態は、ある期間にわたってダイアフラムポンプの流体チャンバ内に流体がどの程度あるかを識別するためのボリュームチェックを実施するように、送出サイクルの間に１回または複数回、駆動チャンバへの圧力の印加を中断することを含むことができる。
【００５４】
一実施形態において、対象のレシピエントに注入される流体の流量率は、ある期間にわたる駆動チャンバのボリュームの変化と等しい。
【００５５】
ダイアフラムポンプへの圧力の印加を中断する時間の間、本願における実施形態は、対象のレシピエントに流体を送出する流量率（流速）を算出する場合に、（圧力変化の結果として）１つまたは複数のチャンバ内のガスの温度変化を考慮に入れることを含むことができる。
【００５６】
一実施形態において、質量バランス（mass balance）測定は、作動流体（working fluid）の温度に左右される。上述した必要な測定速度を考慮すると、ガスは、測定サイクルの間に断熱的な昇温および冷却を経験する。必要とされる時間枠で（温度センサにより）ガス温度を直接的に測定するのは、不可能ではないにしても、困難であろう。それゆえ、熱推定器（thermal estimator）がガス温度を予測するのに使用される。言い換えると、本願で説明する１つまたは複数のボリュームにおけるガスの温度は、非常に素早く変化するので、物理的な温度センサは個々の温度変化を検出できない。
【００５７】
図４は、送出サイクルの間の異なるリソースにおけるガス温度を示す、仮説の例示的な図である。本願で説明するように、１つまたは複数の温度は、以下で詳細に説明される既知のシステム情報に基づいて推定できる。
【００５８】
一実施形態において、安全で信頼性の高い注入ポンプのために必要とされる性能特性を実現するのに使用される、理想気体の法則のアプローチへのいくつかの追加がある。まず、ポンプが患者よりも著しく高い場所にある場合など、流速が低いときに出口圧力が低いという共通の条件がある。このような場合、必要とされる駆動またはポンプ圧力もやはり非常に低い。非常に低い駆動圧力は、一般的な低価格の圧力変換器で測定するのが困難であり、また、正のタンク（positive tank）において低い圧力を正確に制御および維持するのが非常に困難である。より高い流速またはより高い出口圧力のとき、必要とされる駆動圧力がいっそう高くなる。この広範なダイナミックレンジは、圧力測定分解能を維持するのを困難にする。
【００５９】
ｉ）出口圧力が比較的広範囲である場合に、所望の流量率の範囲の全てを達成するために、ｉｉ）圧力測定分解能を最大にするために、ｉｉｉ）大気付近での低圧力測定を避けるのに十分な程高く駆動圧力を維持するために、本願における実施形態は、ポンプチャンバの下流に加えられる、可変の流量制限を含むことができる。
【００６０】
非限定的な例として、この流量制限は、可変のオリフィスとすることができる。所望の設定値の流量率である場合、可変の流量制限開口部（valiable fluid restriction opening）は、最小の駆動圧力を維持するように変化される。この可変の流量制限は、さらに、必要であれば、積極的に遮断または閉鎖され得る安全メカニズムの働きをする。
【００６１】
注入システムの別の要件は、連続的な流れを維持することであろう。一実施形態において、本願で説明される流体送出システムは、流量率（流速）の測定の間に、ポンピングを停止しない。それゆえ、本願における実施形態は、流体送出の連続的または実質的に連続的な流れをそれぞれの対象のレシピエントに提供することを含むことができる。
【００６２】
測定誤差を生じさせないために、ボリューム測定のサイクルは、約ミリ秒など、非常に高速に実行され得る。本願の実施形態によれば、測定サイクルは、２００ミリ秒よりも少ないものとすることができる。ダイアフラムポンプのチャンバを流体で充填するなどの充填サイクルは、流量変動（flow variation）を最小にするように、やはり非常に素早く実行され得る。
【００６３】
上記の理由の全てにより、ガスがこうした高速で移動される場合、等温の理想気体の法則およびボイルの法則が崩れ始める。特に、ガスが等温であるという仮定は、もはや当てはまらない。ガスは、測定サイクルの間に断熱的な昇温および冷却を経験することが観察される。前述のように、本願における実施形態は、これらの誤差を補償するようにガス温度を推定することを含む。
【００６４】
ガスの断熱的な昇温および冷却による温度効果を説明するために、圧力およびボリュームの関係は、上述のように、以下を生じさせるように変形される。
0006356154.tif 000004
【００６５】
非限定的な例として、温度は、冷却ループの各時間ステップでシステム状態の変数を追うことによって推定できる。ボリューム、オリフィスのサイズ、および測定された圧力と組合される熱伝達係数などの送出システムの物理パラメータにより、システムは、ポンプサイクルの間の任意の地点で、ガスボリュームのそれぞれにおける推定温度を、以下のエネルギー平衡方程式を使用して算出することができる。
0006356154.tif 000005
Ｖ＝ボリューム
Ｃｖ＝一定のボリュームでの比熱
Ｃｐ＝一定の圧力での比熱
Ｔ＝温度
Ｑ＝質量流量
Ｈ＝熱伝達係数
【００６６】
事象検出：
薬剤およびその他の流体の送出エラーを防止するために、測定および制御システムは、通常は、いくつかの外乱を素早く検出でき、かつ場合によってはそこから自動的に回復できなければならない。本願における一定の実施形態によれば、流体送出システム１００は、以下の状況を素早く検出できる。
―流体送出経路が塞がれるか、またはねじれると、蠕動の機械的に作動されるポンプは、駆動圧力が限界を超えたことを圧力センサが測定するまで、流体の送出を試み続ける。この圧力は、流体経路チューブの壁を通して測定され、それゆえ、比較的高い圧力に設定されなければならない。これは、閉鎖が解かれた場合に、患者に危険を生じさせ、または流体のボーラス（bolus）の放出を生じさせる。本願で説明される流体送出システム１００は、低い駆動圧力で動作し、また、管路の圧力よりもむしろ、液体の流れをモニタするように構成できる。このように、駆動圧力を危険なレベルまで上昇させることなく、または、ボーラスとして放出され得る高圧力の液体で流体管路を充満させることなく、システムは、流れの中断を簡単に検出でき、且つユーザに閉鎖状態があることを示すことができる。
―ソース流体からの圧力が予想外に突然上昇することは、いつでも生じ得る。これは、患者または介護者が不注意に袋を絞ったり押したりして、患者に対して流体を押し出すことにより誘発される。本願の実施形態によれば、流体送出システム１００は、圧力を繰り返し常にモニタするので、こうした状況が検出され、流れが中断され、かつアラームが作動され得る。
―多くの場合、介護者が、Ｙ部位またはその他のアクセスポートを介してＩＶライン（静脈ライン）へ薬剤を注入することにより、薬剤は小さなシリンジに運ばれる。流体のこうした少量の有限的な投入は、ボーラス（Bolus）または「ＩＶプッシュ」と呼ばれる。このような動作は、多くの場合、適正な量の時間をかけて提供されず、または、タイムリーに診療記録に記録されない。本願で説明される流体送出システム１００は、シリンジを介して管路に流体を投入する介護者の動作によって誘起される圧力またはラインの閉塞を検出するように構成できる。
―流体源１００により用いられる、閉ループ測定および制御システムは、ソース流体の粘度の違いを検知できる。それゆえ、様々なタイプの流体の差、例えば血液、食塩水またはデキストロースと混合された食塩水の違いを識別できる。さらに別の実施形態によれば、流体送出システム１００は、ソースラインにおける空気とソースラインにおける流体を区別するように構成できる。空気を検出するこうした機能は、注入された流体の全体のボリュームをより正確に算出するために使用でき、同様に、空のソースコンテナを自動的に検出することや、ユーザに適切に通知することなど、いくつかのワークフローの利点を可能にする。
【００６７】
投与量修正（Dose Correction）：
わずかな量の薬剤を投与する間に生じる非常に一般的な問題は、薬剤源と患者をつなぐチューブのボリュームが未知であるために、誤差が誘発されることである。場合によっては、チューブおよび輸液セット（administration set）の含有ボリュームは、送出される薬剤の量よりも何倍も大きいことがある。今日、介護者は、手動でラインをフラッシュし、投与量をチューブを介して患者へ押し出さなければならない。余分の薬剤は、正しい量が患者に運ばれるように余分の薬剤が薬局によって提供され、そして、チューブのボリューム内に残された薬剤が捨てられるか、あるいは不正確な量が投与される。流体送出システム１００が、閉ループであり、かつ直接的に移動される流体のボリュームを測定し、さらに輸液セットの含有ボリュームが既知であるので、正しい投与量が首尾一貫して患者に送出される。さらに、輸液セットのこの実施形態（カセットおよびチューブなど）は、２つの入力に対応する。１つ目の入力は、シリンジを介した薬剤送出に使用でき、２つ目の入力は、ラインをフラッシュして、服用量をチューブを介して押し出すのに使用できる。
【００６８】
２次投与オートメーション（Secondary Administration Automation）：
抗生物質などのたいていの薬剤は、生理食塩水などの１次流体（primary fluid）と併せて投与される。この２次または「ピギーバック」の投与は、今日、介護者が２次流体コンテナを１次のものに対して特定の高さに置くことを必要とする。この方法は、適切に機能するために重力に依存する。ＩＶプッシュまたはボーラス注入（Bolus delivery）のように、これは装置によって記録されず、それゆえ、介護者が流体送出を適切に記録に残すことが必要とされる。２つの入力の輸液セットと組み合わされた、閉ループ制御および直接的な容積の流体測定（closed loop control and direct volumetric fluid measurement）により、２次流体投与の完全な自動化が可能になる。本願における特定の実施形態によれば、流体送出システム１００は、
―２次的にシリンジまたはバックから送出‐断続的または完全
―１次流体源１２０−１と２次流体源１２０−２間の自動的な切替え
―２次をスケジュール（すなわち、時間遅延または中断）
―流体源、ポンプまたは患者の相対的な位置とは無関係に、２次流体を送出
―全ての流体送出事象を適切かつ正確に送出、測定および記録
をすることが可能である。
【００６９】
実施形態のより詳細な説明
１つの非限定的な実施形態において、本願で説明される流体ポンプシステム（fluid pumping system）は、可撓性のダイアフラムにより分岐されるボリュームから構成されるポンピングチャンバ（「ＩＰＣ」‐中間ポンピングチャンバ）の周辺に集中される。ＩＰＣの一方の側は、流体システムの空気部分（pneumatic portion）に接続される。ＩＰＣの他方の側は、流体システムの水圧部分（hydraulic portion）に接続される。水圧のポンピング（hydraulic pumping）は、ＩＰＣの空気部分に正の圧力と負の圧力を交互に印加して、これによりダイアフラムが前後（または内外）に動くことによって達成される。
【００７０】
図２は、本願の実施形態従った、流体送出システムおよび対応する使い捨てのカセット内に配置された構成要素を示すより詳細な例示的な図である。
【００７１】
前述のように、流体送出システム１００のコントローラ１４０は、流体源１２０−１および流体源１２０−２などの１つまたは複数の流体源からそれぞれのレシピエント１０８へ流体を正確に運ぶように、使い捨てのカセット１０４内のダイアフラムポンプ１３０および１３１の動作を制御する。
【００７２】
一実施形態において、システムを通る液体の流れは、正タンク（Positive Tank）１７０‐１、およびモータや他の適切なリソースにより制御される調整可能な水圧抵抗器（流体抵抗器１１５などの構成要素）からの駆動圧力の調整によって制御される。流量率(流速)は、以下で説明する周期的なボリューム算出を用いて測定され、制御パラメータは、それゆえ、測定された流量率と対象(ターゲット)の流量率との間の誤差をゼロにさせるように調整される。
【００７３】
ポンプサイクルの概説
さらに別の実施形態によれば、ポンプサイクルとは、ダイアフラムポンプへ流体を引き込み、このダイアフラムポンプに圧力を印加して流体をレシピエントに運ぶ動きとして定義される。特定の非限定的な例示的な実施形態によれば、ポンプサイクルは、１つの極端な状態（「満杯（フル）」など）から別の極端な状態（「空（エンプティ）」など）への、ダイアフラムポンプ１３０内の薄膜(メンブラン)１２７の少なくとも部分的な移動として定義できる。
【００７４】
図２と、より具体的に図３とに示すように、薄膜１２７は、チャンバ１３０‐１およびチャンバ１３０‐２を含むようにダイアフラムポンプ１３０を分割する。薄膜１２７により、チャンバ１３０‐１内の流体が、チャンバ１３０‐２へ通過するのが防止され、逆もまた同様である。
【００７５】
チャンバ１３０‐１およびチャンバ１３０‐２にダイアフラムポンプ１３０を分割する薄膜１２７は、可撓性である。負圧がチャンバ１３０‐２に印加されると、チャンバ１３０‐１のボリュームが拡張し、流体源１２０−１からチャンバ１３０‐１へ流体を引き込む。
【００７６】
逆に、正圧がチャンバ１３０‐２に印加されると、チャンバ１３０‐１のボリュームが減少して、チャンバ１３０‐１からそれぞれのレシピエント１０８へ流体を放出する。
【００７７】
チャンバ１３０‐１およびチャンバ１３０‐２の全体のボリュームまたは容量は、薄膜１２７の位置に関わらず実質的に一定である。チャンバ１３０‐２内の流体のボリュームを知ることに基づいて、チャンバ１３０‐１の対応するボリュームを決定することができる。例えば、ダイアフラムポンプ１３０の全体のボリュームがＶｔｏｔａｌである場合、チャンバ１３０‐２のボリュームはＶ２であり、流体送出システム１００は、ＶｔｏｔａｌからＶ２を減算することにより、チャンバ１３０‐１のボリュームを決定できる。
【００７８】
ダイアフラムポンプ１３１は、ダイアフラムポンプ１３０と同様の方法で動作する。薄膜１２８は、チャンバ１３１‐１およびチャンバ１３１‐２を含むようにダイアフラムポンプ１３１を分割する。薄膜１２８により、チャンバ１３１‐１内の流体が、チャンバ１３１‐２へ通過することが防止され、その逆もまた同様である。
【００７９】
チャンバ１３１‐１およびチャンバ１３１‐２にダイアフラムポンプ１３１を分割する薄膜１２８は、可撓性である。負圧がチャンバ１３１‐２に印加されると、チャンバ１３１‐１は、流体源１２０‐２からチャンバ１３１‐１へ流体を引き込む。逆に、正圧がチャンバ１３１‐２に印加されると、ダイアフラムポンプ１３１は、チャンバ１３１‐１からそれぞれのレシピエント１０８へ流体を放出する。
【００８０】
ダイアフラムポンプ１３０について前述したのと同様に、チャンバ１３１‐１およびチャンバ１３１‐２の全体のボリュームまたは容量は、薄膜１２８の位置に関わらず実質的に一定である。チャンバ１３１‐２内の流体のボリュームを知ることに基づいて、コントローラ１４０は、チャンバ１３１‐１の対応するボリュームを決定できる。例えば、ダイアフラムポンプ１３１の全体のボリュームがＶｔｏｔａｌであり、チャンバ１３１‐２のボリュームがＶ２であると規定される場合、流体送出システム１００は、ＶｔｏｔａｌからＶ２を減算することにより、チャンバ１３１‐１のボリュームを決定できる。
【００８１】
この例示的な実施形態では、図２に示すように、温度センサ１５２は、チャンバ１５０（共通のタンク）内のガスの温度（例えば、ＴＴＣ）を測定してベースライン(基準)を提供し、このベースラインから、次のリソース、すなわち、チャンバ１５０、ポンプチャンバ１３０‐２、正タンク１７０‐１、負タンク１７０‐２等のうちの１つまたは複数におけるガスの温度を推定する。
【００８２】
さらに以下で説明するように、温度の推定により、ポンプチャンバ１３０‐１内の流体は、導管経路１３８（ダイアフラムポンプ１３０から、チェックバルブ１２５‐２、フィルタ１１２、流体抵抗器１１５、ガス検出リソース１１０、およびチューブ１０５‐３の結合を介して、レシピエント１０８へ至る経路など）を通って、対象のレシピエント１０８へ向かう方向で注入されている。
【００８３】
最初に、流体源１２０‐１からの流体によりチャンバ１３０‐１を充填するために、流体送出システム１００のコントローラ１４０は、チャンバ１３０‐２へ負圧または真空（vacuum）を印加する。このとき、ポンプチャンバ１３０‐２はボリュームが減少し、これによりチャンバ１３０‐１は、流体源１２０‐１からチェックバルブ（逆止弁）１２５‐１を通って受け取られる流体により充填される。チェックバルブ１２５‐１により、流体が、ダイアフラムポンプ１３０から流体源１２０‐１への逆方向に流れるのが防止される。チェックバルブ１２５‐２により、流体が、導管経路１３８からポンプチャンバ１３０‐１へ逆方向に流れるのが防止される。
【００８４】
充填以前には、チャンバ１３０‐１には実質的に流体が無いと想定されたい。一実施形態においては、上述のように、タンク１７０‐２からの負圧によりチャンバ１３０‐１へ流体を引き込むように、コントローラ１４０‐１は、それぞれの制御信号Ｖ１およびＶ５を発生させて、バルブ１６０‐１および１６０‐５を開け（他のバルブは閉じている）、流体源１２０‐１およびバルブ１２５‐１からチャンバ１３０‐１へ流体を引き込む。
【００８５】
チャンバ１３０‐１が流体で充填されるのに続いて、コントローラ１４０‐１は、タンク１７０‐１からダイアフラムポンプ１３０のチャンバ１３０‐２に正圧を印加するように、バルブ１６０の設定を制御する。例えば、制御信号Ｖ４およびＶ５の生成を介して、コントローラ１４０は、バルブ１６０‐４および１６０‐５を開け、その他の全てのバルブを閉じる。正タンク１７０‐１からポンプチャンバ１３０‐２へのガスの流れは、チャンバ１３０‐１からチェックバルブ１２５‐２を通して、導管経路１３８に沿って、対象のレシピエント１０８に至るまでの流体の注入をもたらす。前述のように、正圧をチャンバ１３０‐２に印加する間、チェックバルブ１２５‐１は、チャンバ１３０‐１内の流体が、流体源１２０‐１へと逆流するのを防止する。
【００８６】
図示するように、カセット１０４を通る導管経路１３８は、流体内の空気および／または粒子状の物質が対象のレシピエント１０８へ注入されるのを排除するフィルタリソース１１２を含むことができる。
【００８７】
さらに、導管経路１３８は、インライン流れ抵抗器（in-line flow resistor）１１５を含んでもよい。一実施形態において、コントローラ１４０は、対象のレシピエント１０８に流体を送出する割合を制御する１つの手段としてインライン流れ抵抗器を使用する。例えば、チャンバ１３０−２内の所定の駆動圧力で、流速を減少させるために、コントローラ１４０は、インライン流れ抵抗器１１５の抵抗を増加させる。チャンバ１３０‐１から対象のレシピエント１０８への流体の流速を増加させるために、コントローラ１４０は、インライン流れ抵抗器１１５の抵抗を減少させる。
【００８８】
チャンバ１３０‐２内の駆動圧力が、対象のレシピエント１０８へ流体を送出する割合を制御する別の方法であることに留意されたい。インライン流れ抵抗器１１５の所定の位置で、コントローラは、タンク１７０‐１における対象の駆動圧力を設定するように、空気ポンプ１８０および圧力ゲージ１３５‐４を使用できる。こうした駆動圧力は、チャンバ１３０‐１内の流体を対象のレシピエント１０８へ押し出すように、ポンプチャンバ１３０‐２に印加され得る。チャンバ１３０‐１から対象のレシピエント１０８への流体の流速を増加させるために、コントローラ１４０は、正タンク１７０‐１における駆動圧力を増加させるように構成されてもよい。流速を減少させるために、コントローラ１４０は、負タンク１７０‐１における駆動圧力を減少させるように構成されてもよい。
【００８９】
導管経路１３８は、ガス検出器リソース１１０も含むことができることに留意されたい。ガス検出器リソース１１０は、導管経路１３８から対象のレシピエント１０８へ注入される流体内の空気（または他のガス）の存在を検出するように構成され得る。コントローラ１４０によってモニタされるガス検出器リソース１１０からのフィードバックに基づき、コントローラ１４０は、対象のレシピエント１０８に注入される流体内のガスの存在を検出した場合に、アラームを鳴らすように構成されてもよい。
【００９０】
送出段階の間、コントローラ１４０は、チャンバ１３０‐１内の流体が対象のレシピエント１０８に注入されるように、タンク１７０‐１またはタンク１５０からのガスによりチャンバ１３０‐２に圧力を印加するように主に構成されてもよい。導管経路１３８を通って対象のレシピエント１０８に至るチャンバ１３０‐１内の流体の送出は、予め選択された流体送出速度に従って、コントローラ１４０によって制御されてもよい。言い換えると、コントローラ１４０は、それぞれの流体流速を制御するように、チャンバ１３０‐１に印加される正圧を制御する。以下でさらに説明するように、本願における実施形態は、チャンバ１３０‐１に残っている流体の測定を実施するために、チャンバ１３０‐２への圧力の印加を少なくとも一時的に中断することを含むことができる。図示し、且つ説明するように、チャンバ１３０‐２への圧力の印加を中断すると、チャンバ１３０‐２における圧力を少なくとも一時的に減少させることができる。
【００９１】
流体送出段階の間に、コントローラ１４０は、チャンバ１３０‐２に実質的に一定の圧力を供給する。薄膜１２７が可撓性であるので、チャンバ１３０‐２における圧力は、チャンバ１３０‐１内の流体に力を作用させる。一般に、チャンバ１３０‐２への適切な圧力の印加を介して、コントローラ１４０は、所望の流速で流体をかなり正確に注入することができる。しかしながら、一定の状況においては、送出システム１００は乱れることがあり、結果として流速の誤差が生じる。例えば、前述のように、流体源１２０‐１は圧縮されることがあり、流体源１２０‐１の高さが変化されることがある。これらの状況のいずれも、所望の流体送出速度の正確性に影響を及ぼすことがある。
【００９２】
流体送出段階の間に、ポンプチャンバ１３０‐２へ正圧を印加することに加えて、本願における実施形態は、チャンバ１３０‐１に引き込まれた流体が、導管経路１３８を通って対象のレシピエント１０８へどの程度注入されたかを折々で確認することを含むことができる。こうすることで、システム状態が乱れた時間の間であっても、コントローラ１４０は流体の実際の流速を正確に決定することが可能となる。
【００９３】
より具体的には、それぞれの送出段階の間に流体送出速度を測定する１つの方法は、送出段階の間の１つまたは複数の測定時間（MESURMENT times）に、チャンバ１３０‐１内の流体が導管経路１３８上で対象のレシピエント１０８にどれ程注入されたかを繰り返し測定することである。例えば、コントローラ１４０は、正圧送出サイクルの複数のサンプル時間にわたり、チャンバ１３０‐２内のガスのボリュームを確認し始めることができる。送出段階の開始時に、チャンバ１３０‐２内にどれ程のガスが最初にあるかは既知であるので、異なる時間にどれ程のガスがチャンバ１３０‐２内にあるかを算出すること等に基づいて、コントローラは、チャンバ１３０‐２を充填する時間と時間の間に、流体源１２０‐１から導管経路１３８を通って対象のレシピエント１０８へ流体を注入または送出する率を正確に測定できる。こうして、コントローラ１４０は、追加の流体によりチャンバ１３０‐１を再充填する連続的なサイクルの間の非常に小さな時間単位で、流体送出を正確に測定できる。
【００９４】
一実施形態において、前述のように、チャンバ１３０‐１、チャンバ１３０‐２およびそれらの間の導管を含むダイアフラムポンプ１２０‐１の全体のボリュームは、既知の量である。本願における一実施形態は、チャンバ１３０‐２のボリュームを知ることに基づいて、どれほどの流体がチャンバ１３０‐１に残っているかを算出することを含む。すなわち、チャンバ１３０‐１のボリュームは、ダイアフラムポンプ１３０の全体のボリュームからチャンバ１３０‐１のボリュームを減算することによって算出できる。以下で説明するように、チャンバ１３０‐２のボリュームは、初めは未知の量であるが、圧力および推定された温度に基づいて算出される。
【００９５】
図５Ａは、本願の実施形態に従った流体送出の間の流体測定を示す例示的な図である。図示するように、グラフ５１０‐１は、送出サイクルのうちの９５％を超えて圧力が印加される例を示す。ＰＣは、チャンバ１３０‐２におけるガスの圧力を表し、ＣＯＭはチャンバ１５０におけるガスの圧力を表す。
【００９６】
チャンバ１３０‐２に圧力を印加する各時間（流体送出と表示された時間）の間に、流体送出システム１００のコントローラ１４０は、ダイアフラムポンプ１３０のチャンバ１３０‐２のボリュームを決定するように、周期的または不定期に、複数回、測定を実行する（「測定」と表示されている）。非限定的な例示的な実施形態として、コントローラ１４０は、流体送出サイクルの流体送出（FLUID DELIVERY）部分の間に、ほぼ一定の圧力の印加を開始し、その間にチャンバ１３０‐２に印加された圧力は、それぞれ測定（MEASUREMENT）中に短時間減少される。
【００９７】
この例示的な実施形態において、グラフ５２０‐１は、測定の１つ１つの間に発生するそれぞれのガスの温度変化を表す。例えば、Ｔｃｏｍは、チャンバ１５０内のガスの測定された温度を表し、Ｔｐｃは、チャンバ１３０‐２内のガスの温度を表す。
【００９８】
一般に、１つの非限定的な例示的な実施形態において、流体送出に対する測定実施のデューティーサイクルは、比較的短い。すなわち、１つの非限定的な例示的な実施形態において、流体送出サイクル（送出段階）のほとんどは、ポンプ１３０のチャンバ１３０‐１内の対応する流体をレシピエント１０８へ送出するのに使用できる。送出サイクルのわずかな部分で、コントローラ１４０は、図示するように、チャンバ１３０‐２の対応するボリューム測定を実施するようにそれぞれのリソースを動作させる。チャンバ１３０‐２のボリュームが知られた後に、チャンバ１３０‐１のボリュームが容易に推定できることを思い起こすべきである。
【００９９】
図５Ｂは、本願の実施形態に従った流体送出のより特定の詳細を示す例示的な図である。
【０１００】
グラフ５１０‐２は、流体送出サイクルの間にシステムにおいて測定された圧力を示す。グラフ５２０‐２は、流体送出サイクルの間にシステムにおいて測定された、推定された温度を示す。
【０１０１】
本願の説明では、左側の水圧チャンネル（例えば、流体源１２０−１からチェックバルブ１２５‐１を介してダイアフラムポンプ１３０に流れ、導管経路１３８を通って対象のレシピエント１０８へ至る）からの注入に重点が置かれるが、同一のパターン、挙動および測定は、右側のチャンネル（例えば、流体源１２０−２からチェックバルブ１２５‐２を介してダイアフラムポンプ１３１に流れ、対象のレシピエント１０８へ至る）にも同様に当てはまる。
【０１０２】
前述のように、１つまたは複数のダイアフラムポンプは、１つまたは複数の流体を対象のレシピエント１０８へ運ぶように、任意の適切な方法で動作され得る。例えば、コントローラ１４０は、対象のレシピエント１０８へ送出される流体のそれぞれの流量率を個々に正確に制御できる。
【０１０３】
１つの非限定的な例示的な実施形態において、コントローラ１４０は、流体源１２０‐１から対象のレシピエント１０８へ、第１の流体送出速度で第１の流体を注入できる。コントローラ１４０は、流体源１２０‐２から対象のレシピエント１０８へ、第２の流体送出速度で第２の流体を注入でき、第１の送出速度は、第２の送出速度と異なるものとすることができる。
【０１０４】
図５Ｂにおける時間［Ａ］またはその付近で、送出サイクルは、正タンク１７０‐１および負タンク１７０‐２における圧力をリセットすることによって始まる。コントローラ１４０は、ソレノイドバルブ（電磁弁）１６５‐１、１６５‐２、１６５‐３、１６５‐４および１６５‐５を（制御信号Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ３およびＶ５の生成により）閉位置に設定する。コントローラ１４０は、タンクを所望の駆動圧力にするように、空気ポンプ１８０を作動させる（ＯＮにする）。
【０１０５】
時間［Ｂ］で、バルブ１６０‐１（Ｖ１）および１６０‐５（Ｖ５）は、負タンク１７０‐２における圧力をチャンバ１３０‐２に印加するように開放される。負圧は、タンク１５０に向かって薄膜１２７を引っ張り、流体源１２０‐１からの流体でチャンバ１３０‐１を充填する。チェックバルブ１２５‐１（ＣＶ１）は、差圧により開放される。流体源１２０‐１からの液体などの流体は、ダイアフラムポンプ１３０のチャンバ１３０‐１に引き込まれる。
【０１０６】
時間［Ｃ］で、バルブ１６０‐４（信号Ｖ４の生成による）および１６０‐５（信号Ｖ５の生成による）は、正タンク１７０‐１における圧力を、ダイアフラムポンプ１３０のチャンバ１３０‐２に印加するように開放される。正圧により、チェックバルブ１２５‐１（ＣＶ１）は閉鎖され、チェックバルブ１２５‐２（ＣＶ２）は開放される。これにより、ダイアフラムポンプ１３０のチャンバ１３０‐２内の液体が、患者などの対象のレシピエント１０８に向かって導管経路１３８を流れる。
【０１０７】
一実施形態において、ダイアフラムポンプ１３０のチャンバ１３０‐２が正圧を提供された後のある時に、コントローラ１４０は、時間［Ｄ］、［Ｅ］、［Ｆ］等などでボリューム算出を実行する。ボリューム算出の態様は、以下で詳細に説明される。前述のように、１つまたは複数のボリューム算出は、チャンバ１３０‐１が空である時間の間（例えば、時間［Ｃ］から［Ｉ］の間）に周期的に実施できる。
【０１０８】
時間［Ｉ］での最後のボリューム測定の後、または送出段階の間の任意の時に、コントローラ１４０は、ボリューム測定から流速を算出する。算出された流速に基づき、コントローラ１４０は、２つの流れ制御パラメータ、すなわち、正タンク１７０‐１における対象の駆動圧力と、インライン流体抵抗１１５とのうちの１つまたは両方に調整が必要とされるかどうかを決定できる。
【０１０９】
一般に、ダイアフラムポンプ１３０のチャンバ１３０‐２におけるガスの圧力が増加すると、流体送出の率は増加し、チャンバ１３０‐２に印加されるガス圧力の大きさが減少すると、流体送出のそれぞれの率は減少する。
【０１１０】
さらに、流体抵抗器１１５により提供される流体抵抗の量が増加すると、チャンバ１３０‐１内の流体がレシピエント１０８へ運ばれる率が減少し、流体抵抗器１１５によって提供される流体抵抗の量が減少すると、チャンバ１３０‐１内の流体がレシピエント１０８に運ばれる率が増加する。
【０１１１】
正タンク１７０‐１および負タンク１７０‐２における圧力を再びリセットするように空気ポンプ１８０が時間［Ｊ］でオンにされるときに、流体送出サイクルは再始動する。
【０１１２】
測定サイクルの概説
図６は、本願の実施形態に従った流体送出サイクルの間の測定（MEASUREMENT）（時間Ｅ）を示す例示的な図である。
【０１１３】
グラフ６１０は、複数のボリュームのそれぞれにおけるガスの圧力を表す。この例示的な実施形態において、グラフ６１０においてＰＣと示された圧力信号は、圧力センサ１３５‐５（これは圧力信号Ｐ５を生成する）により測定された、チャンバ１３０‐２におけるガスの圧力を表す。グラフ６１０においてＣＯＭと示された圧力信号は、圧力センサ１３５‐３（これは圧力信号Ｐ３を生成する）により測定された、チャンバ１５０におけるガスの圧力を表す。
【０１１４】
グラフ６２０は、チャンバ１５０およびチャンバ１３０‐２におけるそれぞれのガスの推定された温度を表す。
【０１１５】
それぞれの流体送出サイクルの開始時に、チャンバ１５０（共通のタンク）、正タンク１７０‐１およびダイアフラムポンプ１３０（例えば左側のＩＰＣ）は全て、システムの駆動圧力などの同一の圧力下にある。駆動圧力は、時間Ｔ１より前の、チャンバ１３０‐２に印加されたガスの圧力を表す。
【０１１６】
グラフ６１０における地点［１］で、コントローラ１４０は、バルブ１６０の全てを閉鎖してガスボリュームを分離するように、制御信号Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３等を発生させる。コントローラは、チャンバ１５０（共通のタンク）を大気圧へ放出させるように、バルブ１６０‐３を（信号Ｖ３により）開かれた状態に制御する。
【０１１７】
チャンバ１５０内の圧力が、おおよそ地点［２］で大気圧に達すると、コントローラ１４０は、全てのガスボリュームが再び分離されるように、バルブ１６０‐３を（信号Ｖ３の生成により）再び閉じた位置に制御する。
【０１１８】
短時間の安定化期間（おおよそ５０ミリ秒）の後、ほぼ時間Ｔ１で、（地点［３］および［４］として示す）、コントローラ１４０は、チャンバ１３０‐２内のガスをチャンバ１５０内のガスと統合させるように、バルブ１６０‐５を（信号Ｖ５の生成により）開いた状態に制御する。チャンバ１３０‐２およびタンク１５０におけるガス圧力は、グラフ６１０における地点［５］またはその周辺で等しくなる。一実施形態において、チャンバ１３０‐２およびチャンバ１５０におけるボリュームは、ほぼ同一である。この例示的な実施形態においては、バルブ１６０‐５の開放により、チャンバ１３０‐２における圧力が約５０％減少する。チャンバ１３０‐２に印加される圧力の減少量は、チャンバ１３０−２のボリュームおよびチャンバ１５０のボリュームによって決まる。
【０１１９】
別の短時間の安定化期間（約５０ミリ秒など、または地点［６］）の後、コントローラ１４０は、チャンバ１３０‐２（左側のＩＰＣ）およびチャンバ１５０を正タンク１７０‐１に接続して、全ての３つのガスを再び駆動圧力にするように、バルブ１６０‐４を（信号Ｖ４の生成により）開いた状態に制御する。この間に、チャンバ１３０‐２内の圧力により、チャンバ１３０‐１はそれぞれの流体を対象のレシピエント１０８へ注入する。このように、本願における実施形態は、異なる時間で圧力測定を達成するように、駆動圧力の印加を少なくとも一時的に中断することを含む。
【０１２０】
一実施形態において、コントローラ１４０によって提示される実際のボリューム算出は、地点［３］、［４］、および［５］またはそれらの付近で、コントローラ１４０によって収集された圧力の測定に基づいて行われる。
【０１２１】
実質的に時間Ｔ１または地点［３］で、コントローラ１４０は、チャンバ１３０‐２に印加されたガスの圧力Ｐｐｃを決定するように、圧力センサ１３５‐５によって発生された信号Ｐ５を受信する。
【０１２２】
実質的に時間Ｔ１または地点［４］で、コントローラ１４０は、チャンバ１５０内のガスの圧力Ｐｃｏｍを決定するように、圧力センサ１３５‐３によって発生された信号Ｐ３を受信する。
【０１２３】
実質的に時間Ｔ２または地点［５］で、コントローラ１４０は、チャンバ１５０内のガスの圧力Ｐｍｅｒｇｅを決定するように、圧力センサ１３５‐３または圧力センサ１３５‐５によって発生された信号Ｐ３またはＰ５を受信する。
【０１２４】
一実施形態によれば、コントローラ１４０は、次のような等温の理想気体の法則を用いて、チャンバ１３０‐２内のガスのボリュームを決定する。
Ｐ１Ｖ１＝Ｐ２Ｖ２      （式６）
Ｖｐｃ＝ダイアフラムポンプ１３０（左側のＩＰＣ）のチャンバ１３０‐２の未知のボリューム
Ｖｃｏｍ＝チャンバ１５０（共通のタンク）の既知のボリューム
Ｐｐｃ＝地点［４］でのチャンバ１３０‐２（左側のＩＰＣ）の圧力
Ｐｃｏｍ＝地点［３］でのチャンバ１５０（共通のタンク）の圧力
Ｐｍｅｒｇｅ＝Ｐｐｃ＝Ｐｃｏｍ  ２つのチャンバ（１３０‐２および１５０）が地点［５］で均一にされたときの圧力
0006356154.tif 000006
【０１２５】
等温算出（isothermal calculation）は、システムにおける一過性の熱効果の全てが消散すべき時間（time to dissipate）を有していたと仮定する。この消散は、システムの詳細に応じて、発生するのに約数秒間を要することがある。システムが熱平衡に戻る前にボリューム算出が実施される場合、残りの温度差がボリューム算出に誤差を引き起こし、これは、結果として生じる流量率算出に誤差の原因となる。
【０１２６】
一実施形態によれば、輸液ポンプシステムにおいて必要とされる流量率の範囲を達成するために、且つ、測定サイクルの間のボリューム変化による誤差を最小にするために、この実施形態は、一過性の熱効果が放散する前に、対象のレシピエント１０８に注入された流体のボリュームを算出するように構成できる。ボリューム算出の正確性を保つために、本願における実施形態は、より正確な流体送出率を生成するように、熱効果を考慮する。
【０１２７】
一実施形態において、ガスの温度変化は非常に素早く発生するので、標準的な温度センサによって測定できない。言い換えると、グラフ６００に示されたそれぞれの圧力変化の間に、温度センサは、タンク１５０、チャンバ１３０‐２内等の素早く変化するガスの温度を正確に測定することはできないであろう。この問題に対処するために、本願における一実施形態は、実際の流体送出率を計算するように、対象のボリュームの温度を推定することを含む。前述のように、温度センサ１５２は、共通のタンク１５０内の平均的なガスの温度を測定する。しかしながら、その熱質量のために、温度センサ１５２は、チャンバ１５０内のガスの実際の温度を正確に反映することはできないであろう。
【０１２８】
ある期間にわたって様々なボリューム（例えば、タンク１５０、チャンバ１３０‐２等）内のガスの温度に影響を及ぼすいくつかのパラメータがある。例えば、温度変化は、主に空気圧システム内の３つの原因から生じる。すなわち、
１．チャンバ内の圧力変化による断熱昇温または断熱冷却
２．ガスとチャンバ壁の間の熱伝達
３．ＩＰＣチャンバの外側の流量率によるボリューム変化
である。
【０１２９】
本願における一実施形態は、対象のチャンバの温度を正確に推定するように、流体送出システム１００をモデリングすることを含む。例えば、前述のように、図６に関して図示し、且つ説明したチャンバ（ポンプチャンバ１３０‐２およびチャンバ１５０など）の圧力の変化は、ポンプチャンバ１３０‐２および共通のタンク１５０の温度を変化させる。より具体的には、図６における地点１および地点２の間で、共通のタンク１５０の圧力は著しく低下し、チャンバ１５０（共通のタンク）内のガスの温度Ｔｃｏｍを低下させる。前述のように、それぞれのチャンバ（例えば、Ｐ５、Ｐ３等）内のガスの圧力は、それぞれの圧力センサ１３５‐５、１３５‐３等を用いて継続的且つ正確に測定される。
【０１３０】
一実施形態において、第１のモデルは、断熱昇温および／または断熱冷却によるチャンバ内の温度変化を推定するのに使用される。言い換えると、適切な方程式が、圧力変化の結果として、チャンバ内のガスの温度の変化を決定するのに使用できる。ガスの圧力の増加は、温度の上昇を生じさせ、ガスの圧力の低下は、温度の低下を生じさせる。
【０１３１】
チャンバ内のガスの温度に影響を及ぼす別のパラメータは、チャンバそれ自体と、その間にある導管の熱的特性である。図２の太線は、流体送出システム１００内の様々な構成要素に接続する導管を表す。例えば、ダイアフラムポンプ１３０とバルブ１６０‐５の間に延びる太線は導管を表し、バルブ１６０‐５とチャンバ１５０の間の太線が導管を表す。それぞれの導管を経由して、流体送出システム１００内の構成要素のそれぞれ（チェックバルブ１２５‐１、ダイアフラムポンプ１３０、バルブ１６０‐５等）は相互に接続される。
【０１３２】
本願の実施形態によれば、チャンバ（例えば、共通のタンク１５０、ポンプチャンバ１３０‐２等）の熱的性質は、圧力変化によって引き起こされる温度変化があった場合に、それらがどれ程迅速に熱を低下または供給（sink or source）するかを識別するように、特徴付けまたはモデリングされ得る。一例として、前述のように、タンクの圧力の減少は、タンクのガスの温度の減少を生じさせ得る。タンクそれ自体の温度は、ガスの温度よりも大きいかもしれず、タンクまたはチャンバからその内部のガスへの熱の流れという結果となる。熱流により、チャンバ内のガスの温度は、時間を経て、最後にはそれぞれのタンク内の温度と実質的に同一となる。逆にタンクの圧力の上昇は、温度の上昇を生じさせ得る。ガスからタンクまたはチャンバへの熱の流れは、ガスの温度を減少させる。
【０１３３】
本願における一実施形態は、ガスの温度を推定することと、それぞれの熱モデルを使用して熱的な熱の流れ（thermal heat flow）を考慮に入れることを含む。熱モデルは、ガスからそれぞれのチャンバまたはタンクへの熱の移動、および／またはそれぞれのチャンバまたはタンクからガスへの熱の移動を考慮に入れる。熱伝達は、タンクおよびそれぞれの相互接続を製造するのに使用される材料の種類に応じて変化する可能性がある。金属などの特定の材料は、熱的導電性がより高く、プラスチックなどの材料は、熱的導電性がより低い。
【０１３４】
上述のように、圧力の変化によるガスの温度の変化は、決定的なものであり、それゆえ、正確に推定することができる。しかしながら、タンクからガスへの、またはガスからタンクへのエネルギーの流れは、温度に影響するであろう。本願における実施形態は、熱モデリングに基づき、様々な時間でのエネルギーのこうした流れを考慮することで、温度のより正確な推定をもたらすことを含む。
【０１３５】
チャンバ内のガスの温度に影響を及ぼす別の要因は、ポンプチャンバ１３０‐２のボリュームであり、ダイアフラムポンプチャンバ内の流体が対象のレシピエントに注入されることにより、ある期間にわたってどれ程迅速にそのボリュームが変化するか、である。例えば、ポンプチャンバ１３０‐２内の流体が、対象のレシピエント１０８に対して非常に遅い速度で注入される場合、ボリューム変化の効果は、ごくわずかであるか、場合によっては無視できるものである。逆に、ポンプチャンバ１３０‐１内の流体が、対象のレシピエント１０８に対して比較的速い速度で注入される場合、ボリューム変化の効果はより重大となる。本願で説明するように、本願における実施形態は、ボリュームの変化を考慮に入れる。
【０１３６】
一実施形態において、コントローラ１４０は、例えば１秒と１ナノ秒の間の時間における別々の地点での温度の推定を生じさせる。制御システムの各時間ステップ（すなわち、温度の推定を生成する各別個の時間）の間に、これらの３つのソースによる温度の変化が、測定された圧力を入力として用いて、各空気圧のボリュームについて算出される。構成要素（例えば、断熱効果、熱伝達効果、ボリューム変化効果）がそれぞれの推定された温度を生成するように、個別に、および／または組合せて使用できる。
【０１３７】
以下の方程式において、サブスクリプト（下付き文字）「ｉ」および「ｊ」は、空気圧のボリューム１３０‐２、１５０、１７０‐１、１７０‐２のそれぞれを示すのに使用される。サブスクリプト「ｉ」は、温度が推定されるチャンバを表し、サブスクリプト「ｊ」は関連するチャンバを表す。例えば、ポンプチャンバ１３０‐２の温度を推定する場合、サブスクリプト「ｉ」はポンプチャンバ１３０‐２を表し、サブスクリプト「ｊ」は共通のタンク１５０を表す。共通のタンク１５０の温度を推定する場合、サブスクリプト「ｉ」は共通のタンク１５０を表し、サブスクリプト「ｊ」はポンプチャンバ１３０‐２を表す。
【０１３８】
非限定的な例として、時間（ｎ＋１）での温度が変化率に基づいて算出される。
0006356154.tif 000007
【０１３９】
熱伝達効果は、チャンバ内のガスの温度、チャンバ壁の温度、およびそれら２つの間の熱伝達係数に基づく。例えば、一実施形態では以下である。
熱伝達効果  Ｈ（Ｔｗａｌｌ−Ｔｉ）      （式１１）
Ｔｉ＝チャンバｉの最後の温度推定
Ｈ＝熱伝達係数
Ｔｗａｌｌ＝温度センサ１５２により検知された周囲温度
圧力変化効果は、２つのチャンバ間の差圧による、１つのチャンバから別のチャンバへの質量流量に基づく。
0006356154.tif 000008
Ｍｉ＝チャンバｉ内のガスの質量
Ｑｉｊは、チャンバｉからチャンバｊへの質量流量率である。
Ｃｉｊは、チャンバｉとチャンバｊの間のバルブの流出係数（discharge coefficient）である。
Ａｉｊは、チャンバｉとチャンバｊの間のバルブのオリフィスの領域である。
ｐｉは、チャンバｉ内のガスの密度である。
【０１４０】
ボリューム変化の影響は、問題となっているチャンバの実際のボリュームのどんな変化にも基づくものである。一実施形態において、こうした効果は、薄膜１２７の動きにより大きさが変化し得るチャンバ１３０‐２のみに適用される。
0006356154.tif 000009
Ｖ＝ボリューム
Ｃｖ＝一定のボリュームでの比熱
Ｃｐ＝一定の圧力での比熱
【０１４１】
ポンピングおよび推定サイクルを通して、推定された温度曲線は、図５ａ、図５ｂおよび図６に見ることができる。
【０１４２】
この方法において、制御システムは、温度を考慮に入れた、修正された理想気体の法則のボリューム算出において使用され得る各ガスチャンバの推定された温度を有する。
0006356154.tif 000010
Ｖｐｃ=ダイアフラムポンプ１３０のチャンバ１３０‐２（例えば、左側のＩＰＣ）の未知のボリューム
Ｖｃｏｍ＝チャンバ１５０の既知のボリューム
Ｐｃｏｍ１＝ポイント［３］でのチャンバ１５０の圧力センサ１３５‐３からの圧力Ｐ３
Ｐｃｏｍ２＝ポイント［５］でのチャンバ１５０の圧力センサ１３５‐３からの圧力Ｐ３
Ｐｐｃ１＝ポイント［４］でのチャンバ１３０‐２の圧力センサ１３５‐５からの圧力Ｐ５
Ｐｐｃ２＝ポイント［５］でのチャンバ１３０‐２の圧力センサ１３５‐５からの圧力Ｐ５
Ｔｃｏｍ１＝ポイント［３Ａ］でのチャンバ１５０の推定された温度
Ｔｃｏｍ２＝ポイント［５Ａ１］でのチャンバ１５０の推定された温度
Ｔｐｃ１＝ポイント［４Ａ］でのチャンバ１３０‐２の推定された温度
Ｔｐｃ２＝ポイント［５Ａ２］でのチャンバ１３０‐２の推定された温度
【０１４３】
前述のように、チャンバ１３０‐１のボリュームは、ダイアフラムポンプ１３０の全体のボリュームから、算出されたＶＰＣ（例えば、ポンプチャンバ１３０‐２のボリューム）を減算することによって算出できる。ダイアフラムポンプ１３０の全体のボリュームは、チャンバ１３０‐１のボリュームに、チャンバ１３０‐２のボリュームを足したものと等しく、既知の量である。
【０１４４】
さらなる実施形態では、チャンバ１３０‐１のボリュームは算出されず、流量率（流速）は、チャンバ１３０‐２のボリュームについての後続の算出の間のボリュームの差を単に取ることによって算出される。言い換えると、ある期間にわたってのポンプチャンバ１３０‐２のボリュームの変化は、ポンプ流量率を示しており、この流量率を算出するための基礎として使用できる。コントローラ１４０は、図５ｂにおける時間Ｃ、Ｄ、Ｅ等でなされた複数の測定に基づいて、ダイアフラムポンプ１３０のチャンバ１３０‐１から流体を送出するそれぞれの流量率を正確に決定するように構成できる。流量率＝（チャンバ１３０‐１内の流体のボリュームの変化）／（送出時間の範囲）、である。
【０１４５】
温度補償されたボリューム算出（本願に記載したガス温度の推定に基づく）を用いると、システムは、算出の精度を維持しながら、約数秒間ではなく、約８０ミリ秒で生じる測定シーケンスを有することが可能となる。
【０１４６】
図７は、本願の実施形態に従った、本願で説明する動作のいずれかを実施するためのコンピュータ装置の例示的なブロック図である。
【０１４７】
一実施形態において、流体送出システム１００は、コントローラ１４０を動作するためのコンピュータシステム７５０を含む。
【０１４８】
図示するように、本例のコンピュータシステム７５０は、相互接続７１１、プロセッサ７１３（１つまたは複数のプロセッサ装置、コンピュータプロセッサハードウェア等など）、コンピュータ可読の記憶媒体７１２（データを記憶するためのハードウェア記憶装置など）、Ｉ／Ｏインターフェース７１４、および通信インターフェース７１７を含む。
【０１４９】
相互接続７１１は、プロセッサ７１３、コンピュータ可読の記憶媒体７１２、Ｉ／Ｏインターフェース７１４、および通信インターフェース７１７間の接続を提供する。
【０１５０】
Ｉ／Ｏインターフェース７１４は、リポジトリとの接続を提供し、もしあれば、再生装置、表示スクリーン、入力リソース７９２、コンピュータマウス等などの他の装置との接続を提供する。
【０１５１】
コンピュータ可読の記憶媒体７１２（非一過性のハードウェア媒体など）は、メモリ、光学記憶装置、ハードドライブ、回転ディスク等などの任意のハードウェア記憶リソースまたは装置とすることができる。一実施形態において、コンピュータ可読の記憶媒体７１２は、プロセッサ７１３によって実行される命令を記憶する。
【０１５２】
通信インターフェース７１７により、コンピュータシステム７５０およびプロセッサ７１３は、遠隔リソースから情報を取得し、別のコンピュータと通信するように、ネットワーク１９０などのリソースを介して通信することが可能となる。Ｉ／Ｏインターフェース７１４により、プロセッサ７１３は、記憶された情報をリポジトリ７８０から取得することが可能となる。
【０１５３】
図示するように、コンピュータ可読の記憶媒体７１２は、プロセッサ７１３によって動作されるコントローラアプリケーション１４０‐１（例えば、ソフトウェア、ファームフェア等）により符号化される。コントローラアプリケーション１４０‐１は、本願で説明した動作のいずれかを実行するように命令を含むように構成できる。
【０１５４】
一実施形態の動作の間、プロセッサ７１３（例えば、コンピュータプロセッサハードウェア）は、コンピュータ可読の記憶媒体７１２に記憶されたコントローラアプリケーション１４０‐１における命令を、開始し、起動し、動作し、解読し、または実行するために、相互接続７１１の使用を介して、コンピュータ可読の記憶媒体７１２にアクセスする。
【０１５５】
コントローラアプリケーション１４０‐１の実行は、プロセッサ７１３におけるコントローラプロセス１４０‐２などの処理機能を生成する。言い換えると、プロセッサ７１３と関連したコントローラプロセス１４０‐２は、コンピュータシステム７５０におけるプロセッサ７１３内またはその上でコントローラアプリケーション１４０‐１を実行する１つまたは複数の態様を表す。
【０１５６】
コンピュータシステム７５０が、コントローラアプリケーション１４０‐１を実行するために、他のプロセス、および／またはハードウェアリソースの割り当ておよび使用を制御するオペレーティングシステムなどのソフトウェアおよびハードウェア構成要素を含んでもよいことを、当業者は理解するであろう。
【０１５７】
他の実施形態に従い、コンピュータ システムは、これに限定されるのではないが、ワイヤレスアクセスポイント、モバイルコンピュータ、パーソナルコンピュータシステム、ワイヤレスデバイス、基地局、電話機、デスクトップコンピュータ、ラップトップ、ノートブック、ネットブックコンピュータ、メインフレームコンピュータシステム、ハンドヘルドコンピュータ、ワークステーション、ネットワークコンピュータ、アプリケーションサーバ、記憶デバイス、カメラ、カムコーダ、セットトップボックス、携帯機器、テレビゲーム機、携帯型テレビゲーム機などの家庭用電子機器、スイッチ、モデム、ルータなどの周辺機器、または一般的に任意のタイプのコンピュータ装置または電子装置を含め、任意の様々なタイプの装置とすることができることに留意されたい。１つの非限定的な例の実施形態では、コンピュータ８５０は、流体送出システム１００内に属する。しかしながら、コンピュータシステム８５０は、任意の場所にあってもよく、または本願で述べた機能を実施するように、ネットワーク環境１００における任意の適切なリソースに含まれてもよい。
【０１５８】
図８、図９および図１０におけるフローチャートを用いて、異なるリソースによりサポートされる機能が次に説明される。以下のフローチャートにおけるステップは、任意の適切な順序で実施できることに留意されたい。
【０１５９】
図８は、実施形態に従った例示的な方法を示すフローチャート８００である。上述の概念に関していくつかの重複があることに留意されたい。
【０１６０】
処理ブロック８１０において、コントローラ１４０は、第１のボリューム（チャンバ１５０など）および第２のボリューム（チャンバ１３０‐２など）における圧力の大きさを制御する。第１のボリュームは、既知の大きさ（すなわち、サイズ）から構成される。第２のボリュームは、未知の大きさ（すなわち、サイズ）から構成される。
【０１６１】
処理ブロック８２０において、コントローラ１４０は、第１のボリュームにおける圧力の測定および第２のボリュームにおける圧力の測定に基づいて、第１のボリュームにおけるガスの温度および第２のボリュームにおけるガスの温度を推定する。
【０１６２】
処理ブロック８３０において、コントローラ１４０は、第１のボリュームおよび第２のボリュームにおけるガスの推定された圧力およびガスの推定された温度に基づいて、第２のボリュームの大きさを算出する。
【０１６３】
図９は、実施形態に従った例示的な方法を示すフローチャート９００である。
【０１６４】
処理ブロック９１０において、コントローラ１４０は、ダイアフラムポンプ１３０のチャンバへ流体を引き込む。
【０１６５】
処理ブロック９２０において、送出段階の間に、コントローラ１４０は、チャンバ１３０‐１に圧力を印加する。印加された圧力が、チャンバ１３０‐１内の流体を対象のレシピエント１０８へ注入する。
【０１６６】
処理ブロック９３０において、送出段階の間の複数の異なる時間で、コントローラ１４０は、チャンバ１３０‐１内の流体が対象のレシピエント１０８にどれ程注入されたかを算出するために、チャンバ１３０‐２への圧力の印加を一時的に中断する。
【０１６７】
図１０は、実施形態に従った例示的な方法を表すフローチャート１０００である。上述の概念に関していくつかの重複があることに留意されたい。
【０１６８】
処理ブロック１０１０において、コントローラ１４０は、第１のボリューム（チャンバ１５０など）および第２のボリューム（チャンバ１３０‐２など）における圧力の大きさを異ならせるように制御する。第１のボリュームは既知の大きさから構成される。第２のボリュームは未知の大きさから構成される。
【０１６９】
処理ブロック１０２０において、コントローラ１４０は、第１のボリュームおよび第２のボリュームにおける圧力を均等にするように、第１のボリュームと第２のボリュームの間のバルブ１６０‐５の開放の開始する（他のバルブは閉じられている）。
【０１７０】
処理ブロック１０３０において、コントローラ１４０は、第１のボリュームにおける測定された圧力および第２のボリュームの測定された圧力に基づいて、第１のボリュームにおけるガスの温度よび第２のボリュームにおけるガスの温度を推定する。
【０１７１】
処理ブロック１０４０において、コントローラ１４０は、第１のボリュームおよび第２のボリュームにおける、ガスの測定された圧力およびガスの測定された温度に基づいて、第２のボリュームの大きさを算出する。
【０１７２】
本願における技法は、流体送出システムにおいて使用されるのに適していることに再び留意されたい。しかしながら、本願における実施形態が、このような適用例での使用に限定されず、本願で説明された技法がその他の適用例にも同様に適していることに留意すべきである。
【０１７３】
本願において説明された記載に基づいて、多くの具体的な詳細が、請求される主題を完全に理解するために述べられてきた。しかしながら、請求される主題が、これらの具体的な詳細を伴わずに実施されてもよいことが、当業者に理解されよう。他の例では、当業者に知られた方法、装置、システム等は、請求される主題を不明瞭にしないように、詳細に説明されていない。詳細な説明の幾つかの部分は、コンピュータメモリなどのコンピュータシステムメモリ内に記憶されたデータビットまたは２値デジタル信号上での動作のアルゴリズムまたは記号表記の観点で表されている。これらのアルゴリズムの説明または表記は、当技術分野における他の当業者にこれらの作業の趣旨を伝えるための、データ処理の分野における当業者によって使用される技法の例である。本願で説明したようなアルゴリズムは、一般には、動作の自己矛盾のないシーケンスまたは所望の結果を導く同様の処理であると考えられる。この文脈で、動作または処理は、物理的な量の物理的な操作を含む。一般に、必ずしも必要でないが、このような量は、記憶され、伝達され、結合され、比較され、または操作されることが可能な電気信号または磁気信号の形を取ることができる。主に共通仕様の理由から、ビット、データ、値、要素、記号、文字、ターム、番号、数字または同種ものとしてこのような信号を参照することが時には好都合である。しかしながら、これらおよび同様の用語全てが、適切な物理的量と関連すべきであり、これらは単に便宜上の表示に過ぎないことを理解すべきである。特段の規定がない限り、以下の説明から明らかなように、本明細書全体を通して、「処理（processing）」、「コンピュータ（computing）」、「算出（calculating）」、「決定（determining）」などの用語を用いた説明は、メモリ、レジスタまたは他の情報記憶装置、伝達装置、コンピュータプラットフォームの表示装置内で、物理的な電子量または磁気量として表されるデータを操作または伝達する、コンピュータまたは同様の電子コンピュータ装置などのコンピュータプラットフォームの動作またはプロセスを参照することが理解される。
【０１７４】
本発明が、好ましい実施形態を参照して図示され説明されたが、形態および詳細の様々な変更が、添付の特許請求の範囲によって規定される本願の精神および範囲から逸脱することなくなされることが、当業者によって理解されよう。このような修正形態は、本願の範囲に包含されることが意図される。このように、本願の実施形態についての前述の説明は、限定的であることを意図していない。むしろ、本願に対する限定は、以下の特許請求の範囲に示される。
【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５Ａ】
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【図５Ｂ】
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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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