(57)【要約】  例えばカセット内のポンプチャンバと共に使用するための、改良された連続性低流量吐出システムおよび方法を伴う医療用ポンプが開示される。ポンプは、ポンプチャンバに対して力を及ぼすためのポンプドライブと、ポンプドライブによりポンプチャンバに対して及ぼされる力／圧力を検出するためのセンサとを含む。ポンプドライブ位置センサはポンプドライブの位置を検出する。また、医療用ポンプは、処理ユニットと、検出された力／圧力値の変化率を計算し且つ検出された力／圧力値の変化率が変化率閾値を満たすかどうかを決定するように構成されているプログラミングコードを有するメモリとを含む。変化率閾値が満たされると、プログラミングコードは、有効ポンプサイクルの終了前にポンプドライブがどの程度更に移動すべきかを決定するために残余ポンプドライブ移動値を計算するように構成されている。プログラミングコードは、更に、残余ポンプドライブ移動値を使用して有効ポンプサイクルの残りのためにポンプドライブを駆動させるための１つ以上の信号をトリガするように構成されている。
2010501286.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポンプドライブおよび力／圧力センサを有する医療用ポンプに低流量の連続性を与えるための方法であって、
サイクル開始位置を決定するステップと、
所望の吐出速度に基づく駆動速度でポンプドライブを駆動させるステップと、
ポンプドライブの駆動が起こるときに力／圧力センサに対して及ぼされる力／圧力を表わす複数の力／圧力値を力／圧力センサを使用して経時的に検出するステップと、
検出された力／圧力値の変化率を計算するステップと、
検出された力／圧力値の変化率が第１の変化率値を満たすかどうかを第１の決定ステップにおいて決定するステップと、
第１の決定ステップが真である場合に、検出された力／圧力値の変化率が第２の変化率値を満たすかどうかを第２の決定ステップにおいて決定するステップと、
第２の決定ステップが真である場合に、有効ポンプサイクルの終了前にポンプドライブがどの程度更に移動すべきかを決定するために残余ポンプドライブ移動値を計算するステップと、
残余ポンプドライブ移動値を使用して有効ポンプサイクル吐出を完了させるステップと
を含む、方法。
【請求項２】
ポンプドライブの位置を連続的に検出することを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
残余ポンプドライブ移動値を計算するステップが、
有効サイクル移動値を与えるステップと、
第２の決定ステップが真であるときに、既に移動したサイクル値を決定するステップと、
既に移動したサイクル値を有効サイクル移動値から差し引くステップと
を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
残余ポンプドライブ移動値をステップ移動サイズ値で割ることにより、有効サイクルを完了させるべくポンプドライブステップ値を決定するステップを更に含む、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
駆動速度が、一定速度と可変速度とからなるグループから選択される、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
第１および第２の変化率値がいずれも所定値であり、第１の決定ステップが、検出された力／圧力値の変化率が第１の変化率値よりも大きいかどうかを決定することを含み、第２の決定ステップが、検出された力／圧力値の変化率が第２の変化率値よりも小さいかどうかを決定することを含み、第１の変化率値が第２の変化率値よりも小さい、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
第１および第２の変化率値を計算するステップを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
第１および第２の変化率値が、前のサイクルからの最も高い変化率値の所定のパーセンテージとして計算される、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
ポンプドライブが、ポンプチャンバ内に力／圧力を及ぼすためのプランジャを駆動させるカムを駆動するために設けられる、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
サイクルが、加圧段階、圧送段階、および、引き込み段階を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
ポンプドライブが、圧送段階が完了された後にサイクル開始位置へと引き込まれる、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
ポンプドライブを駆動させるために所定の駆動速度を計算するステップが、サイクル較正値に基づいている、請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
ポンプドライブがサイクルにおける最小許容ポンプドライブ移動値を超えて移動したかどうかを決定するステップを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
ポンプドライブがサイクルにおける最大許容ポンプドライブ移動値を超えて移動したかどうかを決定するステップを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
複数の検出された力／圧力値を記憶するステップと、
複数の時間間隔のそれぞれにおいて平均の力／圧力値を計算するとともに、平均の力／圧力値を使用して、検出された力／圧力値の変化率を決定するステップと、
を更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１６】
所定の初期移動値がサイクル開始位置に関して満たされたかどうかを決定するステップと、
所定の初期移動値が満たされるまで以下のステップ、
ａ）第１の決定ステップ、
ｂ）複数の力／圧力値を検出するステップ、
ｃ）検出された力／圧力値の変化率を計算するステップ、及び／又は
ｄ）残余ポンプドライブ移動値を計算するステップのうちの少なくとも１つを妨げるステップと
を更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１７】
第１の決定ステップが真であった後に更なる移動値が満たされたかどうかを決定するステップと、
更なる移動値が満たされるまで以下のステップ、
ａ）第２の決定ステップ、
ｂ）複数の力／圧力値を検出するステップ、
ｃ）検出された力／圧力値の変化率を計算するステップ、及び／又は
ｄ）残余ポンプドライブ移動値を計算するステップのうちの少なくとも１つを妨げるステップと
を更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１８】
ポンプドライブおよび力／圧力センサを有する医療用ポンプに低流量の連続性を与えるための方法であって、
サイクル開始位置を決定するステップと、
所望の吐出速度に基づく駆動速度でポンプドライブを駆動させるステップと、
ポンプドライブの駆動が起こるときに力／圧力センサに対して及ぼされる力／圧力を表わす複数の力／圧力値を力／圧力センサを使用して経時的に検出するステップと、
所定の初期移動値がサイクル開始位置に関して満たされたかどうかを決定するステップと、
検出された力／圧力値の変化率を計算するステップと、
検出された力／圧力値の変化率が変化率閾値よりも小さい場合に、有効ポンプサイクルの終了前にポンプドライブがどの程度更に移動すべきかを決定するために残余ポンプドライブ移動値を計算するステップと、
所定の初期移動値が満たされるまで以下のステップ、
ａ）複数の力／圧力値を検出するステップ、
ｂ）検出された力／圧力値の変化率を計算するステップ、
検出された力／圧力値の変化率が変化率閾値よりも小さいかどうかを決定するステップ、及び／又は、
ｃ）残余ポンプドライブ移動値を計算するステップのうちの少なくとも１つを妨げるステップと、
残余ポンプドライブ移動値を使用して有効ポンプサイクル吐出を完了させるステップと
を含む方法。
【請求項１９】
初期移動値が時間と距離とからなるグループから選択される、請求項１６に記載の方法。
【請求項２０】
ポンプドライブおよび力／圧力センサを有する医療用ポンプに低流量の連続性を与えるための方法であって、
サイクル開始位置を決定するステップと、
所望の吐出速度に基づく駆動速度でポンプドライブを駆動させるステップと、
ポンプドライブの駆動が起こるときに力／圧力センサに対して及ぼされる力／圧力を表わす複数の力／圧力値を力／圧力センサを使用して検出するステップと、
検出された力／圧力値の変化率を計算するステップと、
検出された力／圧力値の変化率が変化率閾値を満たしたかどうかを決定するステップと、
検出された力／圧力値の変化率が変化率閾値を満たした場合に、所定の更なる移動値が満たされたかどうかを決定すること、及び／又は、所定の更なる移動値に基づいてポンプドライブを駆動させることのうちの少なくとも一方を行なうステップと、
所定の更なる移動値が満たされ及び／又は実現された場合に、有効ポンプサイクルの終了前にポンプドライブがどの程度更に移動すべきかを決定するために残余ポンプドライブ移動値を計算するステップと、
残余ポンプドライブ移動値を使用して有効ポンプサイクル吐出を完了させるステップと
を含む方法。
【請求項２１】
ポンプドライブおよび力／圧力センサを有する医療用ポンプに低流量の連続性を与えるための方法であって、
吐出サイクル開始位置を決定するステップと、
吐出されるべき残りの物質の量を決定するステップと、
所望の吐出速度に基づく駆動速度でポンプドライブを駆動させるステップと、
ポンプドライブの駆動が起こるときに力／圧力センサに対して及ぼされる力／圧力を表わす複数の力／圧力値を力／圧力センサを使用して移動距離にわたって検出するステップと、
検出された力／圧力値の変化率を移動距離にわたって決定するステップと、
検出された力／圧力値の変化率が第１の変化率値を満たすかどうかを第１の決定ステップにおいて決定するステップと、
第１の決定ステップが真である場合に、吐出されるべき残りの物質の量が変化したかどうかを決定するステップと、
吐出されるべき残りの物質の量が変化閾値よりも多く変化した場合に、吐出サイクルを終了させるステップと
を含む、方法。
【請求項２２】
物質の量が、重量と体積とからなるグループから選択される、請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
残りの物質の量が変化閾値よりも多く変化しなかった場合に、物質吐出を引き離すためにポンプドライブを逆方向に駆動させるステップを更に含む、請求項２１に記載の方法。
【請求項２４】
残りの物質の量が変化閾値よりも多く変化しなかった場合に、物質吐出を引き離すための時間間隔内で、ポンプドライブの駆動を順方向と逆方向とで複数回交互に行なうステップを更に含む、請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
検出された力／圧力値の変化率が第２の変化率値を満たすかどうかを第２の決定ステップにおいて決定するステップと、
第２の決定ステップが真である場合に、吐出されるべき残りの物質の量が変化したかどうかを決定するステップと、
を更に含む、請求項２１に記載の方法。
【請求項２６】
ポンプドライブおよび力／圧力センサを有する医療用ポンプに低流量の連続性を与えるための方法であって、
サイクル開始位置を決定するステップと、
所望の吐出速度に基づく駆動速度でポンプドライブを駆動させるステップと、
ポンプドライブの駆動が起こるときに力／圧力センサに対して及ぼされる力／圧力を表わす複数の力／圧力値を力／圧力センサを使用して検出するステップと、
検出された力／圧力値の変化率を計算することによって吐出開始位置を決定するとともに、変化率閾値が満たされたときの吐出開始位置を決定するステップと、
吐出開始位置に関して残余ポンプドライブ移動値を計算するステップであって、
有効サイクル移動値を受けるステップと、
吐出開始位置に基づいて既に移動したサイクル値を決定するステップと、
既に移動したサイクル値を有効サイクル移動値から差し引くステップと
を含むステップと、
残余ポンプドライブ移動値を使用してポンプドライブを駆動させるステップと
を含む方法。
【請求項２７】
ポンプチャンバと共に使用するための、物質の低流量吐出のための医療用ポンプであって、
ポンプチャンバに対して力を及ぼすためのポンプドライブと、
ポンプドライブによりポンプチャンバに対して及ぼされる力／圧力を検出するためにポンプドライブと動作可能に結合されるセンサと、
ポンプドライブの位置を検出するためにポンプドライブに動作可能に接続されるポンプドライブ位置センサと、
ポンプドライブ、力／圧力センサ、および、ポンプドライブ位置センサと電子通信するプロセッサと、
プロセッサと電子通信し、プロセッサによる実行のためのプログラミングコードを含むメモリと
を含み、
プログラミングコードが、
検出された力／圧力値の経時的な変化率を計算し、
検出された力／圧力値の変化率が第１の変化率値を満たすかどうかを第１の決定ステップにおいて決定し、
第１の決定ステップが真である場合に、検出された力／圧力値の変化率が第２の変化率値を満たすかどうかを第２の決定ステップにおいて決定し、
第２の決定ステップが真である場合に、有効ポンプサイクルの終了前にポンプドライブがどの程度更に移動すべきかを決定するために残余ポンプドライブ移動値を計算し、
残余ポンプドライブ移動値を使用して有効ポンプサイクルの残りのためにポンプドライブを駆動させるための複数のポンプドライブ信号をトリガする
ように構成されている、医療用ポンプ。
【請求項２８】
ポンプドライブがステッピングモータを含み、プログラミングコードが、更に、モータステップサイズ値にしたがってステッピングモータを駆動させるためにモータステップサイズ値を決定するように構成されている、請求項２７に記載の医療用ポンプ。
【請求項２９】
ポンプドライブがステッピングモータを含み、プログラミングコードが、更に、残余ポンプドライブ移動値を計算するのに用いる設定モータＲＰＭ値を受けるように構成されている、請求項２７に記載の医療用ポンプ。
【請求項３０】
プログラミングコードが、更に、推定増分吐出量を計算するように構成されている、請求項２７に記載の医療用ポンプ。
【請求項３１】
ポンプドライブが、ポンプチャンバに対して力を及ぼすためのポンプエレメントを駆動させる、請求項２７に記載の医療用ポンプ。
【請求項３２】
ポンプチャンバが、カセット、チューブ、及び／又は、シリンジのうちの少なくとも１つの一部である、請求項２７に記載の医療用ポンプ。
【請求項３３】
ポンプドライブ位置センサが約０．１５ミルから約０．４５ミルの分解能を有する、請求項２７に記載の医療用ポンプ。
【請求項３４】
ポンプチャンバと共に使用するための、物質の低流量吐出のための医療用ポンプであって、
ポンプチャンバに対して力を及ぼすためのポンプドライブと、
ポンプドライブによりポンプチャンバに対して及ぼされる力／圧力を検出するためにポンプドライブと動作可能に結合されるセンサと、
ポンプドライブの位置を検出するためにポンプドライブに動作可能に接続されるポンプドライブ位置センサと、
ポンプドライブ、力／圧力センサ、および、ポンプドライブ位置センサと電子通信するプロセッサと、
プロセッサと電子通信し、プロセッサによる実行のためのプログラミングコードを含むメモリと
を含み、
プログラミングコードが、
サイクル開始位置を決定し、
検出された力／圧力値の変化率を計算し、
所定の初期移動値がサイクル開始位置に関して満たされたかどうかを決定し、
所定の初期移動値が満たされるまで以下のステップ、
ａ）複数の力／圧力値を検出するステップ、及び／又は、
ｂ）検出された力／圧力値の変化率を計算するステップのうちの少なくとも１つを妨げ、
検出された力／圧力値の変化率が変化率閾値よりも小さいかどうかを決定し、
検出された力／圧力値の変化率が変化率閾値よりも小さい場合に、有効ポンプサイクルの終了前にポンプドライブがどの程度更に移動すべきかを決定するために残余ポンプドライブ移動値を計算し
残余ポンプドライブ移動値を使用して有効ポンプサイクルの残りのためにポンプドライブを駆動させるための複数のポンプドライブ信号をトリガする
ように構成されている、医療用ポンプ。
【請求項３５】
ポンプチャンバと共に使用するための、物質の低流量吐出のための医療用ポンプであって、
ポンプチャンバに対して力を及ぼすためのポンプドライブと、
ポンプドライブによりポンプチャンバに対して及ぼされる力／圧力を検出するためにポンプドライブと動作可能に結合されるセンサと、
ポンプドライブの位置を検出するためにポンプドライブに動作可能に接続されるポンプドライブ位置センサと、
ポンプドライブ、力／圧力センサ、および、ポンプドライブ位置センサと電子通信するプロセッサと、
プロセッサと電子通信し、プロセッサによる実行のためのプログラミングコードを含むメモリと
を含み、
プログラミングコードが、
サイクル開始位置を決定し、
検出された力／圧力値の変化率を計算し、
検出された力／圧力値の変化率が変化率閾値を満たしたかどうかを決定し、
検出された力／圧力値の変化率が変化率閾値を満たした場合に、所定の更なる移動値が満たされたかどうかを決定すること、及び／又は、所定の更なる移動値に基づいてポンプドライブを駆動させることのうちの少なくとも一方を行ない、
所定の更なる移動値が満たされ又は実現された場合に、有効ポンプサイクルの終了前にポンプドライブがどの程度更に移動すべきかを決定するために残余ポンプドライブ移動値を計算し、
残余ポンプドライブ移動値を使用して有効ポンプサイクルの残りのためにポンプドライブを駆動させるための複数のポンプドライブ信号をトリガする
ように構成されている、医療用ポンプ。
【請求項３６】
ポンプチャンバと共に使用するための、物質の低流量吐出のための医療用ポンプであって、
ポンプチャンバに対して力を及ぼすためのポンプドライブと、
ポンプドライブによりポンプチャンバに対して及ぼされる力／圧力を検出するためにポンプドライブと動作可能に結合されるセンサと、
ポンプドライブの位置を検出するためにポンプドライブに動作可能に接続されるポンプドライブ位置センサと、
ポンプドライブ、力／圧力センサ、および、ポンプドライブ位置センサと電子通信するプロセッサと、
プロセッサと電子通信し、プロセッサによる実行のためのプログラミングコードを含むメモリと
を含み、
プログラミングコードが、
吐出サイクル開始位置を受け、
吐出されるべき残りの物質の量を決定し、
検出された力／圧力値の変化率を移動距離にわたって決定し、
検出された力／圧力値の変化率が第１の変化率値を満たすかどうかを第１の決定ステップにおいて決定し、
第１の決定ステップが真である場合に、吐出されるべき残りの物質の量が変化したかどうかを決定し、
吐出されるべき残りの物質の量が変化閾値よりも多く変化した場合に、残余ポンプドライブ移動値を使用して有効ポンプサイクルの残りのためにポンプドライブを駆動させるための複数のポンプドライブ信号をトリガする
ように構成されている、医療用ポンプ。
【請求項３７】
ポンプチャンバと共に使用するための、物質の低流量吐出のための医療用ポンプであって、
ポンプチャンバに対して力を及ぼすためのポンプドライブと、
ポンプドライブによりポンプチャンバに対して及ぼされる力／圧力を検出するためにポンプドライブと動作可能に結合されるセンサと、
ポンプドライブの位置を検出するためにポンプドライブに動作可能に接続されるポンプドライブ位置センサと、
ポンプドライブ、力／圧力センサ、および、ポンプドライブ位置センサと電子通信するプロセッサと、
プロセッサと電子通信し、プロセッサによる実行のためのプログラミングコードを含むメモリと
を含み、
プログラミングコードが、
サイクル開始位置を受け、
検出された力／圧力値の変化率を計算することによって吐出開始位置を決定するとともに、変化率閾値が満たされたときの吐出開始位置を決定し、
吐出開始位置に関して残余ポンプドライブ移動値を計算し、その場合、
有効サイクル移動を表わす有効サイクル移動値を受けるステップと、
吐出開始位置に基づいて既に移動したサイクル値を決定するステップと、
既に移動したサイクル値を有効サイクル移動値から差し引くステップと
を含み、
残余ポンプドライブ移動値を使用して有効サイクル移動の残りのためにポンプドライブを駆動させるための複数のポンプドライブ信号をトリガする
ように構成されている、医療用ポンプ。
【請求項３８】
ポンプチャンバと共に使用するための、物質の低流量吐出のための医療用ポンプであって、
ポンプチャンバに対して力を及ぼすためのポンプドライブと、
ポンプドライブによりポンプチャンバに対して及ぼされる力／圧力を検出するためにポンプドライブと動作可能に結合されるセンサと、
ポンプドライブの位置を検出するためにポンプドライブに動作可能に接続されるポンプドライブ位置センサと、
ポンプドライブ、力／圧力センサ、および、ポンプドライブ位置センサと電子通信するプロセッサと、
プロセッサと電子通信し、プロセッサによる実行のためのプログラミングコードを含むメモリと
を含み、
プログラミングコードが、
検出された力／圧力値の変化率を計算し、
検出された力／圧力値の変化率が第１の変化率値を満たすかどうかを第１の決定ステップにおいて決定し、
第１の決定ステップが真である場合に、残余ポンプドライブ移動値を計算すること、及び／又は、吐出されるべき残りの物質の量が変化したかどうかを決定することのうちの少なくとも一方を行ない、
有効ポンプサイクルの残りのためにポンプドライブを駆動させるための複数のポンプドライブ信号をトリガする
ように構成されている、医療用ポンプ。
【請求項３９】
残余ポンプドライブ移動値を計算することが、有効ポンプサイクルの終了前にポンプドライブがどの程度更に移動すべきかを決定するために行なわれる、請求項３８に記載の医療用ポンプ。
【請求項４０】
複数のポンプドライブ信号をトリガするステップが、複数のポンプドライブ信号をトリガするために残余ポンプドライブ移動値を使用する、請求項３８に記載の医療用ポンプ。
【請求項４１】
プログラミングコードが、更に、
吐出サイクル開始位置を受け、
吐出されるべき残りの物質の量を決定し、
吐出されるべき残りの物質の量が変化閾値よりも多く変化した場合に、残余ポンプドライブ移動値を使用して有効ポンプサイクルの残りのためにポンプドライブを駆動させるための複数のポンプドライブ信号をトリガする
ように構成されている、請求項３８に記載の医療用ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願の相互参照）
本出願は、２００４年３月２６日に出願された米国特許出願第１０／８１０，１２３号の一部継続出願である。
【０００２】
（連邦政府委託研究または開発）
なし
本発明は、流体などの物質を患者へ吐出するための医療用ポンプに関する。特に、本発明は、物質の低流量吐出を患者に対して行なう医療用ポンプに関する。
【背景技術】
【０００３】
現代の医療的ケアは、多くの場合、流体及び／又は流体薬物などの物質を患者へ吐出するために医療用ポンプ装置の使用を伴う。医療用ポンプは、患者に対する物質の制御された吐出を可能にし、また、そのようなポンプは、ポンプの吐出速度および投与量の非常に高い精度に主に起因して、また、吐出スケジュールが柔軟であるがなお制御されることが可能であることに起因して、重力流れシステムに大きく取って代わった。
【０００４】
典型的な容量型ポンプシステムは、ポンプ装置ドライバと、カセット、シリンジバレル、または、チューブの部分を含むがこれらに限定されない様々な形態で形づくられる使い捨て可能な流体チャンバまたはポンプチャンバとを含む。一人の患者のため及び１つの流体吐出ラウンドのためだけに使用されるように構成されている使い捨て可能なカセットは、一般に、柔軟なチューブを介して流体吐出容器と流体を受ける患者とに接続される入口および出口をそれぞれ有する小さなプラスチックユニットである。カセットはポンプチャンバを含む。この場合、チャンバを通じた流体の流れは、装置ドライバにより制御態様で作動されるプランジャまたはポンプエレメントによって制御される。
【０００５】
例えば、カセットチャンバは、流体を流すためにプランジャおよびドライバによって往復動される柔軟な弾性ダイヤフラムまたは膜によって形成される１つの壁または壁部を有してもよい。ポンプドライバ装置は、カセット内のポンプチャンバへの及びポンプチャンバからの流体の流れを制御するためのプランジャまたはポンプエレメントを含むとともに、予め設定された速度で所定の態様で且つ特定の予め選択された時間または全投与量だけ、流体が患者へ吐出されるようにするための制御機構も含む。
【０００６】
流体は、入口を通じてカセット内に入るとともに、加圧下で出口を通じて押し出される。流体は、ポンププランジャが膜をポンプチャンバ内へ押し込んで流体を移動させるときに出口へと吐出される。ポンププランジャが引き込む取り入れストローク中、ポンプチャンバを覆う膜が、その前の完全に移動した形態から引き返し、その結果、流体が、開放した入口を通じてポンプチャンバ内へ引き込まれる。圧送ストローク中、ポンププランジャは、ポンプチャンバ内に収容された流体を加圧して出口を通じて押し出すために、膜を元のポンプチャンバ内へ押し込む。したがって、流体は、連続的な流れではなく、一連の間隔を隔てたパルス状態で、カセットから流れる。
【０００７】
医療用ポンプのための要件の１つは、それが正確な吐出速度で正確な量を吐出できるということである。従来のポンプは、一般に、吐出量および吐出速度を評価するために名目上のデータまたは経験的なデータに依存しており、また、この名目上のデータまたは経験的なデータからの変動に起因して実際の吐出を調整するための機構を備えていない。実際の吐出中における調整のこの欠如は、これらのポンプの精度及び／又は流れ連続性を制限する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
また、医療用ポンプは１ｍＬ／時などの低流量で動作されており、医療用ポンプが実際に物質を患者へいつ吐出しているかについての決定は困難となり得る。流体の流れなどの物質の実際の吐出が生じているという誤った表示を検出データが与える可能性があることが分かった。実際に、吐出が現実に始まっていないのに、漏れや、圧力などの検出データによって示唆される何らかの他の理由によって、物質の吐出が始まったことを示す検出データが現実に生じる可能性があることが突き止められた。特殊新生児カセットなどの特殊物品を使用することなく、低流量の伝統的な医療用ポンプを用いようとする場合には、他の想定し得る困難が起こる。特に、機械的な摩擦及び／又は電気的なノイズは、吐出が実際に始まったことを示す誤ったデータを引き起こす可能性もあり、それにより、流量零の期間が生じる。この摩擦及び／又はノイズは、カセットダイヤフラム、プランジャ先端仕上げ、及び／又は、内部圧力／力センサ曲げバイアスに対するプランジャ本体Ｏリングを含むがこれらに限定されない多くのものによって起こる可能性がある。
【０００９】
したがって、本発明の主な目的は、これらの欠陥を克服するとともに、低流量における更に小さい増分で、より連続的な態様で（低流量の連続性（Ｌｏｗ  Ｆｌｏｗ  Ｃｏｎｔｉｎｕｉｔｙ）として知られる）、物質を幼児などの患者へ正確に吐出する、医療用ポンプおよび医療用ポンプを動作させる方法を提供することである。一般に、低流量の連続性は、「流量零」期間が２０秒を超えず且つボーラス量が２マイクロリットルを超えずに１ｍｌ／時から０．１ｍｌ／時以下の速度で吐出できるポンプの能力として規定される。低流量の連続性における最も高い緊急医療研究会（ＥＣＲＩ）業界基準を満たすため、また、「Ｅｘｃｅｌｌｅｎｔ」ＥＣＲＩ定格を達成するために、ポンプは、少なくとも、２０秒という最大「流量零」期間を伴って０．１ｍｌ／時の流量において２マイクロリットル以下の増分で流体を吐出しなければならない。
【００１０】
本発明は、前述した問題および他の問題を解決するため、また、従来の医療用ポンプによって与えられない利点および態様を与えるために提供される。本発明の特徴および利点の十分な議論は、添付図面を参照して進む以下の詳細な説明に従う。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、例えばカセット内のポンプチャンバと共に使用するための、改良された連続性の低流量吐出システムおよび方法を伴う医療用ポンプに関する。ポンプは、ポンプチャンバに対して力を及ぼすためのポンプドライブと、ポンプドライブによりポンプチャンバに対して及ぼされる力／圧力を検出するためのセンサとを含む。また、ポンプドライブ位置センサはポンプドライブの位置を検出することができる。医療用ポンプは、処理ユニットと、検出された力／圧力値の変化率を計算し且つ検出された力／圧力値の変化率が変化率閾値を満たすかどうかを決定するように構成されているプログラミングコードを有するメモリとを含む。変化率閾値が満たされると、プログラミングコードは、有効ポンプサイクルの終了前にポンプドライブがどの程度更に移動すべきかを決定するために残余ポンプドライブ移動値、例えば直線距離、角距離、または、時間を計算するように構成されている。プログラミングコードは、更に、残余ポンプドライブ移動値を使用して有効ポンプサイクルの残りのためにポンプドライブを駆動させるための１つ以上の信号をトリガするように構成されている。
【００１２】
１つの実施形態において、医療用ポンプのポンプドライブはステッピングモータを含む。他の実施形態において、ポンプドライブは直流モータを含む。いずれの実施形態も、一定速度態様または変速態様でモータを駆動させるように構成することができる。プログラミングコードは、更に、推定増分吐出量を計算するように構成されている。また、医療用ポンプはポンプエレメントを含むこともでき、また、ポンプドライブは、ポンプチャンバに対して力を及ぼすためにポンプエレメントを駆動させる。
【００１３】
特定の実施形態において、ポンプドライブは、ポンプチャンバ内に力／圧力を及ぼすためのプランジャを駆動させるカムを駆動する。そのような実施形態において、医療用ポンプは複数のサイクルで動作し、各サイクルは３つの段階に分けられる。第１の段階は加圧段階であり、この加圧段階において、ポンプドライブは、ポンプチャンバの出口バルブが「クラックして」物質の有効吐出を始めるまでプランジャにカセットのポンプチャンバへ力を及ぼさせるカムを駆動する。以下で詳しく説明するように、医療用ポンプは、ポンプチャンバ「クラッキング」の誤った検出を防止するとともに、低流量吐出速度で連続性を与えるために、有効な吐出が実際にいつ起こっているのかについての正確な検出に基づいて特定の決定および計算を行なう。この実施形態において、第２の段階は有効吐出が始まるときに開始し、それにより、ポンプは、ボーラス量の物質を解放し始める。その後、ステッピングモータは、サイクルにおける有効吐出が完了されるまで、計算された数の吐出ステップを、そのようなステップのために計算された時間にしたがって段階的に行なう。有効な吐出が完了されると、引き込み段階が始まる。この引き込み段階において、ポンプドライブは、プランジャを引き込ませてポンプチャンバに対する圧力印加を止めるようにカムを駆動させる。その後、ポンプチャンバは、伸張して、次のサイクルのためにより多くの物質をポンプチャンバ内へ引き込む。引き込みが完了されると、サイクルが終了され、次のサイクルを開始できる状態となる。
【００１４】
１つの実施形態において、医療用ポンプは、ポンプドライブの位置を連続的に検出するとともに、この位置情報からサイクル開始位置を決定する。医療用ポンプは、所望の吐出速度に基づく駆動速度でポンプドライブを駆動させるとともに、ポンプドライブの駆動が起こるときに力／圧力センサに対して及ぼされる力／圧力を表わす複数の力／圧力値を力／圧力センサを使用して検出する。プログラミングコードは、検出された力／圧力値の変化率を計算し、検出された力／圧力値の変化率が第１の変化率値または閾値を満たすかどうかを第１の決定ステップにおいて決定するように構成されている。第１の決定ステップが真である場合、プログラミングコードは、更に、検出された力／圧力値の変化率が第２の変化率値または閾値を満たすかどうかを第２の決定ステップにおいて決定するように構成されている。第２の決定ステップが真である場合、プログラミングコードは、更に、有効ポンプサイクルの終了前にポンプドライブがどの程度更に移動すべきかを決定するために残余ポンプドライブ移動値を計算するように構成されているとともに、残余ポンプドライブ移動値を使用してポンプに吐出の有効ポンプサイクルを完了させるようにする。
【００１５】
他の実施形態において、医療用ポンプは、有効サイクル移動値情報を有することにより、また、ポンプドライブの位置の連続的な検出を使用し且つ第２の決定ステップが真である場合にはこの位置情報を使用して既に移動したサイクル値を決定することにより、残余ポンプドライブ移動値を計算する。プログラミングコードは、既に移動したサイクル値を有効サイクル移動値から差し引くことによって残余ポンプドライブ移動値を計算するように構成されている。ステッピングモータが使用される場合には、残余ポンプドライブ移動値が決定されると、残余ポンプドライブ移動値をステップ移動サイズ値で割ることにより、有効サイクルを完了させるためのポンプドライブステップ値を決定することができる。
【００１６】
１つの実施形態において、第１および第２の変化率値はいずれも、所定の値、例えば時間毎の力の変化の設定された大きさである。また、第１の決定ステップは、検出された力／圧力値の変化率が第１の変化率値よりも大きいかどうかを決定することができ、また、第２の決定ステップは、検出された力／圧力値の変化率が第２の変化率値よりも小さいかどうかを決定することができる。様々な実施形態において、第１の変化率値は、第２の変化率値と等しくてもよく、第２の変化率値より小さくてもよく、あるいは、第２の変化率値より大きくてもよい。他の実施形態では、例えば各サイクル毎に、第１および第２の変化率値を計算できる。この計算の１つの例は、前のサイクルからの最も高い変化率値の所定のパーセントを使用することである。
【００１７】
医療用ポンプは、前述したように、誤った有効吐出の検出が生じるのを様々な方法で防止することができる。また、医療用ポンプは、この機能を、ポンプドライブが１つのサイクルにおける最小許容ポンプドライブ移動値を超えて移動したかどうかを決定することによって果たすことができる。また、医療用ポンプは、ポンプドライブが１つのサイクルにおける最大許容ポンプドライブ移動値を超えて移動したかどうかを決定することもできる。更に、医療用ポンプは、複数の時間間隔のそれぞれにおいて平均の力／圧力値を計算することができるとともに、少なくとも閾値決定ステップを行なうために検出値を直接に使用する代わりに、平均の力／圧力値を使用して、検出された力／圧力値の変化率を決定することができる。
【００１８】
有効な吐出が始まる時期についての誤った検出を防止するため、医療用ポンプは、これに加えて或いはこれに代えて、直線距離、角距離、または、時間などの所定の初期移動値が直線距離、角距離、または、時間などのサイクル開始位置に関して満たされたかどうかを決定することができる。この値が満たされると、医療用ポンプは、上記第１の決定ステップが起こるのを防止でき、複数の力／圧力値を検出する上記ステップを防止でき、及び／又は、検出された力／圧力値の変化率を計算する上記ステップを防止できる。上記防止技術に代えて或いは加えて、医療用ポンプは、上記第１の決定ステップが真であった後に更なる移動値が満たされたかどうかを決定することができる。移動値が満たされた場合、医療用ポンプは、上記第２の決定ステップが起こるのを防止でき、複数の力／圧力値を検出する上記ステップを防止でき、及び／又は、検出された力／圧力値の変化率を計算する上記ステップを防止できる。
【００１９】
更なる有効吐出検出技術のうちの１つの例として、医療用ポンプは、サイクル開始位置を決定し、所望の吐出速度に基づく駆動速度でポンプドライブを駆動させ、ポンプドライブの駆動が起こるときに力／圧力センサに対して及ぼされる力／圧力を表わす複数の力／圧力値を力／圧力センサを使用して経時的に検出し、所定の初期移動値がサイクル開始位置に関して満たされたかどうかを決定し、検出された力／圧力値の変化率を計算する。しかしながら、医療用ポンプは、所定の初期移動値が満たされるまで、複数の力／圧力値を検出することを防止し、及び／又は、検出された力／圧力値の変化率を計算することを防止する。医療用ポンプは、検出された力／圧力値の変化率が変化率閾値よりも小さいかどうかを決定し、検出された力／圧力値の変化率が変化率閾値よりも小さい場合には、有効ポンプサイクルの終了前にポンプドライブがどの程度更に移動すべきかを決定するために残余ポンプドライブ移動値を計算する。次いで、医療用ポンプは、残余ポンプドライブ移動値を使用して有効ポンプサイクル吐出を完了する。
【００２０】
更なる例において、検出された力／圧力値の変化率が変化率閾値を満たした場合、医療用ポンプは、所定の更なる移動値が満たされたかどうかを決定するとともに、所定の更なる移動値に基づいてポンプドライブを駆動させる。所定の更なる移動値が満たされ及び／又は実現された場合、医療用ポンプは、有効ポンプサイクルの終了前にポンプドライブがどの程度更に移動すべきかを決定するために残余ポンプドライブ移動値を計算する。次いで、医療用ポンプは、残余ポンプドライブ移動値を使用して有効ポンプサイクル吐出を完了させる。
【００２１】
シリンジポンプなどの１つの特定の実施形態において、ポンプは、吐出サイクル開始位置を決定するとともに、吐出されるべき残りの物質の重量または体積などの量を決定する。医療用ポンプは、所望の吐出速度に基づく駆動速度でポンプドライブを駆動させ、ポンプドライブの駆動が起こるときに力／圧力センサに対して及ぼされる力／圧力を表わす複数の力／圧力値を力／圧力センサを使用して移動距離にわたって検出するとともに、検出された力／圧力値の変化率を移動距離にわたって決定する。また、医療用ポンプは、検出された力／圧力値の変化率が第１の変化率値を満たすかどうかを第１の決定ステップにおいて決定し、第１の決定ステップが真である場合に、吐出されるべき残りの物質の量が変化したかどうかを決定する。吐出されるべき残りの物質の量が変化閾値よりも多く変化した場合に、医療用ポンプは吐出サイクルを完了させる。残りの物質の量が変化閾値よりも多く変化しなかった場合、医療用ポンプは、１つ以上のステップまたは移動で有効な吐出が起こらなかったと見なすとともに、何らかの形態の「固着」が生じていると見なす。医療用ポンプの１つ以上の移動部分を引き離すため、医療用ポンプは、物質吐出を引き離すためにポンプドライブを逆方向に駆動させることができる。吐出を引き離すために、ポンプドライブの更なる連続的な順方向移動及びその後の逆方向移動を行なうことができ、これは「ディザリング（ｄｉｔｈｅｒｉｎｇ）」と称することができる。
【００２２】
１つの実施形態では、ポンプチャンバがチューブセグメントなどの１つのラインから形成され、また、例えば医療用蠕動ポンプ内には、ラインおよびポンプチャンバに対して圧力／力を及ぼすためにフィンガなどの複数のポンプエレメントが設けられる。前述した実施形態、以下の説明、および、図面を見れば当業者が理解できるように、前の実施形態の構成およびプロセスステップはこの実施形態に等しく適用される。
【００２３】
本システムおよび本方法の１つの利点は、「Ｅｘｃｅｌｌｅｎｔ」定格のためのＥＣＲＩ要件が得られるという点である。具体的には、医療用ポンプは、０．１ｍｌ／時の流量で２マイクロリットル以下の増分またはボーラス量の物質を吐出する。この場合、「流量零」期間は２０秒ｆ未満である。本発明の他の利点は、物質の吐出の各ステップが小さな許容誤差内で一貫しているという点である。
【００２４】
本発明の他の特徴および利点は、以下の図面と関連して解釈される明細書から明らかである。
【００２５】
本発明を理解するため、ここで、添付図面を参照して、本発明を一例として説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の医療用ポンプの１つの実施形態の例図である。
【図２】本発明の医療用ポンプの他の実施形態の例図である。
【図３】本発明の医療用ポンプの１つの実施形態を動作させる１つの方法のフローチャートである。
【図４】本発明の医療用ポンプの１つの実施形態における経時的に検出された力／圧力値および経時的に検出された力／圧力値の変化のグラフである。
【図５】本発明の医療用ポンプの１つの実施形態における検出された力／圧力値のポンプドライブ移動角度にわたる変化のグラフである。
【図６】フィルタリングステップが行なわれた後の本発明の医療用ポンプの１つの実施形態における検出された力／圧力値のポンプドライブ移動角度にわたる変化のグラフである。
【図７】第１の低流量吐出速度での図２の実施形態の流量零吐出性能およびボーラス吐出性能の並行グラフである。
【図８】第２の低流量吐出速度での図２の実施形態の流量零吐出性能およびボーラス吐出性能の並行グラフである。
【図９】本発明の医療用ポンプの他の実施形態の例図である。
【図１０】通常の動作を描いた、図９の実施形態におけるポンプモータドライブ移動にわたって検出された印加力／圧力のグラフである。
【図１１】引き離し動作を描いた、図９の実施形態におけるポンプモータドライブ移動にわたって検出された印加力／圧力のグラフである。
【図１２】第１の低流量吐出速度での図９の実施形態の流量零吐出性能およびボーラス吐出性能の並行グラフである。
【図１３】第２の低流量吐出速度での図９の実施形態の流量零吐出性能およびボーラス吐出性能の並行グラフである。
【図１４】本発明の医療用ポンプの更なる実施形態の例図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
本発明は多くの異なる形態の実施形態を許容できるが、この開示が本発明の原理の例示として見なされるべきであり本発明を図示の実施形態に限定しようとするものではないという了解の下で、本発明の好ましい実施形態を図面に示すとともにここで詳しく説明する。
【００２８】
医療用ポンプとしては、腸内ポンプ、輸液ポンプ、カセットポンプ、シリンジポンプ、蠕動ポンプ、または、経静脈的に或いは経動脈的に流体を患者へ吐出するための任意の容積流体移送式ポンプ装置が挙げられるが、これらに限定されない。最初に図１を参照すると、流体などの物質を患者へ吐出するためのカセット１２またはチューブなどの使い捨て可能なポンプチャンバに関連して医療用ポンプ１０の１つの実施形態が与えられている。本発明の医療用ポンプの様々な実施形態において、ポンプチャンバは、医療用ポンプのタイプに応じて、カセット、チューブ、及び／又は、シリンジのうちの少なくとも１つの一部である。医療用ポンプ１０は、ポンプ性能を評価するために使用される公称値からの変化に基づいて物質の実際の吐出を調整するための機構を提供する。ポンプ１０には処理ユニット３０が含まれており、この処理ユニット３０は、以下で更に詳しく説明する様々な動作を実行する。入力／出力装置３２が処理ユニット３０と通信し、この入力／出力ユニット３２により、ユーザは、処理ユニット３０から出力を受けることができ及び／又は処理ユニット３０へ情報またはコマンドを入力することができる。当業者であれば分かるように、入力／出力装置３２は、別個のディスプレイ装置及び／又は別個の入力装置として設けられてもよい。メモリ３４が処理ユニット３０と通信し、このメモリ３４は、処理ユニット３０がポンプ１０の動作状態を計算して出力するために必要なコードおよびデータを記憶する。メモリ３４は、ポンプ１０の動作状態を決定して制御するべくデータを処理するために本発明にしたがって形成されるプログラミングコード３６を記憶する。ポンプ１０で時間を記録するためにクロック３７が使用される。クロック３７は、処理ユニット３０に接続されており、データを経時的に相関させ或いは時間依存作業を行なうための時間情報を処理ユニット３０に対して与える。電気モータ３８が処理ユニット３０によって制御され、この電気モータ３８は、モータ３８に接続されるシャフト４２を回転駆動するための原動力としての機能を果たすために電源４０によって給電される。処理ユニット３０は、使用されるモータに応じて、また、ポンプ１０を通じた所望の流量に応じて、モータ３８に一定の速度で或いは異なる速度で作動するように命令を出す。ダウンストロークすなわちストロークの吐出部分では、モータ３８が電源４０から直接に作動する。アップストローク、すなわち、ストロークの引き込み部分または充填部分は、処理ユニット３０によって設定される電圧で行なわれ、それにより、引き込み時間が処理ユニット３０により変えられる。この場合、より高い所望の流量は、より速い引き込み速度を必要とする。プランジャなどのポンプエレメント４４がシャフト４２と動作可能に結合される。ポンプエレメント４４は、動力が与えられると、前後に往復動して周期的にダウンストロークし、それにより、ポンプエレメント４４は、ポンプチャンバ２４を押圧して該チャンバから流体を放出する。アップストローク時、ポンプエレメント４４は、ポンプチャンバ２４から圧力を解放し、それにより、流体を入口ポート１４からポンプチャンバ２４内へと引き込む。このようにして、ポンプエレメント４４は、ポンプサイクル中にポンプチャンバ２４を断続的に加圧する。電源４０、モータ３８、及び／又は、ポンプエレメント４４は、協働して、単独で、あるいは、その何らかの組み合わせで、本明細書の目的のためのポンプドライブと見なされてもよい。当業者であれば分かるように、他の部分及び／又は要素がポンプドライブを形成してもよい。また、ポンプチャンバの使用によって患者に対する物質の吐出を推し進めるために処理ユニット３０によってポンプドライブが制御されるという了解の下、電源４０、モータ３８、ポンプエレメント４４、及び／又は、他の要素のそれぞれの一部が、本明細書中においてポンプドライブと称されるものを形成できる。
【００２９】
ポンプエレメント４４によってポンプチャンバ２４に対して及ぼされる力または圧力を検出するために、力／圧力センサ４６がポンプエレメント４４と動作可能に結合される。図１に示されるように、センサ４６は、ポンプエレメントに対して直接に接続することができるとともに、ポンプチャンバ２４とモータ３８のシャフト４２との間にポンプエレメント４４と一直線を成して位置する。この実施形態において、センサ４６は、医療用ポンプ１０に含められる唯一の力／圧力センサであり、ポンプエレメント４４に作用する力／圧力を検出するとともに、この力／圧力に基づいて力／圧力信号を生成する働きをする。力／圧力センサ４６は、処理ユニット３０と電子通信して、ポンプ１０の動作状態を決定するのに用いる力／圧力信号を処理ユニット３０へ送る。当業者であれば分かるように、圧力センサ４６は、ポンプエレメント４４によってポンプチャンバ２４にのしかかるようにもたらされる圧力または関連する力を動作可能に検出できる力変換器、歪みゲージ、または、任意の他の装置であってもよい。
【００３０】
ポンプエレメント４４の位置を直接的に或いは間接的に検出するために、位置センサ４８がポンプエレメント４４に動作可能に結合される。位置センサ４８は、ポンプ１０の各ポンプサイクルを、各サイクル内の各位置でポンプエレメント４４の位置を検出することによって探知する。図示のように、位置センサ４８はシャフト４２と結合される。位置センサ４８は、シャフト４２の回転位置を検出することによってポンプドライブ移動信号を生成する。位置センサ４８は、処理ユニット３０と電子通信して、位置信号を処理ユニット３０へ送る。処理ユニット３０は、以下で更に詳しく説明するように、この情報を様々な方法で利用する。１つの方法としては、入ってくる力／圧力データを、時間、直線距離、及び／又は、回転距離または移動の角度などのポンプサイクル内の特定の移動値と関連付けることが挙げられる。当業者であれば分かるように、位置センサ４８は、シャフト４２またはポンプエレメント４４に取り付けられたカムを代わりに探知することができる。また、当業者であれば分かるように、本明細書において使用される位置センサ４８としては、回動ダイヤルインジケータなどの機械的な表示器、電子スイッチ、ホール効果センサ、および、光学的な位置検出器が挙げられるが、これらに限定されない。位置センサ４８の分解能は、以下の説明から更に良く理解されるように、改良された連続性を得るのに役立つ。低摩擦ポンプシステムでは、更に細かいポンプドライブステップサイズおよび更に高い分解能のポンプドライブ位置センサ４８を使用できる。１つの実施形態において、ポンプドライブ位置センサ４８は、０．１ｍＬ／時の吐出速度において約０．３５ミルの分解能を有する。少なくとも約０．１５ミルの分解能が０．０４ｍＬ／時ほどの低い速度を引き起こすことができ、また、依然として「Ｅｘｃｅｌｌｅｎｔ  ＥＣＲＩ低流量の連続性」定格を満たすことができることが突き止められた。ステップサイズは所望の吐出速度に応じて選択され、また、０．１５から０．４５ミルの間のどこの値も０．０４から１．０ｍＬ／時の速度においてかなりの連続性の改善を与える。
【００３１】
好ましい実施形態では、モータ３８は、モータ１回転当たり５１２カウントの全分解能においては、直角位相で使用される１２８カウント磁気抵抗エンコーダを有するブラシＤＣモータである。ポンプサイクルを行なうために必要とされるモータシャフト４２の回転数に応じて、サイクルを非常に細かい位置数へと分けることができる。例えば、１ポンプサイクルまたは１ストローク（１つの実施形態では、３６０度）を完了するためにポンプシャフト４２の１０回転を要する場合には、各サイクルを５１２０個の移動位置または移動値へと分けることができる。したがって、この例では、位置センサ４８は、処理ユニット３０が他の計算および決定の中で決定し及び／又は利用するための１サイクル当たり５１２０個の移動位置という分解能を可能にする情報を与えることができる。１つのそのようなモータは、型番１６Ｇ８８．２１４Ｅ，ＭＲ１２８，Ｂ１６２７：１の下、Ｐｏｒｔｅｓｃａｐ（ａ  Ｄａｎａｈｅｒ  ｃｏｍｐａｎｙ）によって製造されている。このモータまたは類似のモータの使用については以下で更に詳しく説明する。
【００３２】
図２を参照すると、図１に類似する配置が示されている。しかしながら、カセット１２の内部構造が示される特定のカセット１２が描かれている。図１にも示されるように、カセット１２は、本体１８に形成される入口１４および出口１６を含んでもよい。入口流体ライン２０が、本体１８の入口ポート１４を、ＩＶバッグまたは他の流体容器などの流体源に対して結合する。同様に、出口流体ライン２２が、本体１８の出口ポート１６を、患者の身体に対して結合する。図２に示されるように、本体１８内には入口バルブ２６および出口バルブ２８が位置している。ポンプチャンバ２４は、入口ポート１４と出口ポート１６との間に流体連通状態で接続される。ポンプチャンバ２４は、カセット１２を通り抜ける流体を計量するように作動する。入口バルブ２６は入口ポート１４とポンプチャンバ２４との間にある。入口バルブ２６は、入口ポート１４とポンプチャンバ２４との間の流体連通を物理的に開閉する働きをする。出口バルブ２８はポンプチャンバ２４と出口ポート１６との間にある。出口バルブ２８は、ポンプチャンバ２４と出口ポート１６との間の流体連通を物理的に開閉する働きをする。ポンプチャンバ２４、入口バルブ２６、および、出口バルブ２８は全て、カセット１２を通じた流体の流れを制御するためにポンプ１０と動作可能に結合される。カセットは、流体吐出前にポンプチャンバ２４の加圧を必要とする受動バルブシステムである。入口バルブ２６および出口バルブ２８は、ポンプチャンバ２４に作用するポンプエレメント４４の圧力に反応する。作動時、流体などの物質は、入口１４を通じて流れ込むとともに、加圧下で出口１６を通じて押し出される。流体は、ポンプ１０が膜２３を移動させてそれによりポンプチャンバ２４を圧縮させて流体を放出するときに、出口１６へと吐出される。このカセットの更なる詳細および他の詳細並びに情報は、その全体が参照により本明細書に組み込まれ且つ本明細書の一部を成す２００５年９月２９日に公開された米国特許出願公開第２００５／０２１４１２９Ａ１号明細書において見出すことができる。
【００３３】
図２の実施形態において、力／圧力センサ４６は、カセット１２のポンプチャンバ２４内に少なくとも部分的に位置する圧力プローブを含む。圧力プローブからの電流信号は、ポンプエレメント４４によってポンプチャンバ２４に対して及ぼされる力に比例する。図１の場合と同様に、力／圧力センサ４６は、医療用ポンプ１０に含められる唯一の力／圧力センサであり、ポンプエレメント４４に作用する力／圧力を検出するとともに、この力／圧力に基づいて処理ユニット３０への力／圧力信号を生成するように構成されている。
【００３４】
本発明の医療用ポンプ１０は、ポンプ性能を評価するために使用される公称データからの変化に基づいて流体の実際の吐出を制御し或いは調整するための機構を提供する。処理ユニット３０は、動作状態プログラミングコード３６をメモリ３４から検索するとともに、それをポンプサイクル中に受けられる力／圧力データおよび移動データに対して適用する。力／圧力データおよび移動データは処理ユニット３０によって処理される。例えばポンプチャンバ２４がポンプエレメント４４に抗して及ぼす力／圧力を検出するとともに、その力／圧力データを解析することにより、医療用ポンプ１０を動作させるのに用いる様々なパラメータを決定することができる。処理ユニット３０は、これらのパラメータを閉ループサイクル／ストロークフィードバックシステムで利用して、吐出パラメータを決定し及び／又は計算する。
【００３５】
具体的には、図２の実施形態などの１つの実施形態において、処理ユニット３０はプログラミングコード３６を実行する。図３を参照すると、プログラミングコード３６の１つの実施形態の実行が示されている。ブロック３００は、サイクル開始位置にあるモータ３８及び／又はポンプエレメント４４などのポンプドライブを表わしている。また、ブロック３００は、前のポンプサイクルの終了も表わしている。ブロック３０４は、ポンプドライブを駆動させ始めて、ポンプエレメント４４をポンプチャンバ２４へ向けて前進させ、最終的にポンプエレメント４４が力／圧力をポンプチャンバ２４に対して加えるようにさせ始めるステップを表わしている。サイクル開始位置またはポンプドライブ開始位置は、サイクルの開始時に処理ユニット３０によってメモリ３４に記憶されるポンプドライブ位置値及び／又はそれと関連する時間値を有する。サイクルは、０度から始まり、または、「カム」実施形態では下死点（ＢＤＣ）から始まる。この場合、ポンプエレメント４４がこの時点でポンプチャンバ２４に加える力／圧力は最小の大きさである。ポンプエレメント４４などのポンプドライブの開始位置は０度にある。これはサイクルの加圧段階を始める。経験的なデータにより、加圧段階の本当の始まりと終わりは約０度から約３０度の範囲にあることが分かった。しかしながら、加圧段階の実際の終わりと吐出段階の始まりとを決定することは、この事象の誤った表示をするよりも、本発明の１つ以上の態様を達成するのに重要である。サイクルの加圧段階中、ポンプエレメント４４がカセット１２へと移動し（これは、１つの実施形態ではカセット１２のポンプチャンバ２４内で流体が圧縮されるため、加圧ストロークと称されてもよい）、それにより、出口バルブ２８が閉じられたままの状態でポンプチャンバ２４内に力／圧力が形成される。
【００３６】
ポンプドライブの駆動が少なくとも加圧段階にわたって継続する間、ブロック３０８は、センサ４６が力／圧力を連続的に検出し且つ処理ユニット３０が検出された力／圧力サンプルをメモリ３４内に記憶することを表わしている。ブロック３１２は、処理ユニット３０が複数の時間間隔のそれぞれにおいて平均の力／圧力値を計算してその平均の力／圧力値をメモリ３４に記憶することができることを表わしている。処理ユニット３０は、本明細書中で説明するように、これらの平均の力／圧力値を更なる計算および決定の中で利用することができる。特に、ブロック３１６は、処理ユニット３０が、メモリ３４に記憶されたセンサ４６からの実際の或いは平均の検出された力／圧力値を使用して、直線移動距離或いは角移動距離または移動角度などのポンプドライブの移動にわたる或いは経時的な、検出される力／圧力値の変化率を決定し或いは計算することを表わしている。処理ユニット３０は、これらの変化率値をメモリ３４に記憶する。
【００３７】
引き続いて図３を参照すると、ブロック３２０は、検出された力／圧力値の決定された或いは記憶された変化率値が所定の変化率値または閾値を満たしているかどうかを処理ユニット３０が決定することを表わしている。特に、加圧段階の終わりが完了しているかどうかを決定する際の重大な事象を検出された力／圧力値の降下が表わしているかどうかを医療用ポンプ１０の処理ユニット３０が決定する前に、プログラミングコード３６は、そのような降下が重大だと判断される前に変化率のための初期値または第１の閾値を必要とする可能性がある。この第１の閾値決定は、加圧段階の終了の誤った決定を防止するのに役立つ。１つの実施形態において、処理ユニット３０は、第１の変化率閾値を超えたかどうかを決定する。また、ブロック３２０は、所定の初期移動値がサイクル開始位置に関して満たされたかどうかを処理ユニットが決定することも表わしている。特に、経験的なデータは、少なくとも移動時間または移動距離などの所定の移動値に達する前に加圧段階が終了しないことを示す。１つの実施形態では、サイクル開始位置に関して所定の初期移動値が満たされる前に、処理ユニット３０は、実際の物質吐出が始まっているという誤った決定を防止するため、必要に応じて、ブロック３０８、ブロック３１６、ブロック３２０、および、ブロック３４０のステップのうちの少なくとも１つ、または、図３に示される他のステップを行なわない。
【００３８】
このように、ブロック３２０において、処理ユニット３０は、第１の変化率閾値を超えたかどうか及び所定の初期移動値を超えたかどうかの両方を決定する。これらの状態の両方が満たされない場合、ブロック３２４は、１サイクルにおける最大移動時間または最大移動距離などの最大許容ポンプドライブ移動値を超えてポンプドライブが実際に移動したかどうかを処理ユニット３０が決定することを表わしている。好ましい実施形態において、最大許容ポンプドライブ移動値は５０度の角距離であり、これは、出口バルブ２８の観察される開放または「クラッキング」に関して同様のカセット１２の大きなサンプルを検査することにより経験的に得られたものである。最大閾値を超えた場合、処理ユニット３０およびプログラミングコード３６は、医療用ポンプの動作上の問題が起こったと見なし、ブロック３４２へ移行する。具体的に、ブロック３４２において、処理ユニット３０およびプログラミングコード３６は、ポンプドライブ、ポンプエレメント、及び／又は、ポンプチャンバに対して及ぼされる力／圧力が適切に生じていないと見なし、警告状態を引き起こすことができるとともに、医療用ポンプ１０のディスプレイに警告を表示させ及び／又は警告音を出させることができる。ブロック３４２に表わされるように、処理ユニット３０およびプログラミングコード３６は、この警告状態下で、医療用ポンプ１０の動作を自動的に停止させ且つポンプサイクルを停止させるように構成されてもよい。あるいは、処理ユニット３０およびプログラミングコード３６は、医療用ポンプ１０の動作を続け且つ吐出サイクルを継続するように構成されてもよいが、「Ｅｘｃｅｌｌｅｎｔ」ＥＣＲＩ定格を満たさない或いは超えない態様で、程度が更に低い定格であるが、例えば「Ｇｏｏｄ」ＥＣＲＩ定格などが達成されてもよい。再びブロック３２４を参照すると、この最大閾値が満たされなかった場合、図３のブロック３２８、３３２、及び３３６に示されるように、処理ユニット３０およびプログラミングコード３６は、ポンプドライブの駆動を引き起こし、検出された力／圧力値を受けて記憶するとともに、変化率値を計算して記憶することなどをし続ける。
【００３９】
第１の変化率閾値を超え且つ所定の初期移動値を超えた場合には、力／圧力値の変化率が第２の閾値を満たすときに加圧段階が完了して実際の吐出が始まるかなりの確率が存在することを経験的なデータが示すことが分かった。具体的には、ブロック３２８において、処理ユニット３０は、更に、検出された力／圧力値の変化率が第２の変化率値を満たすかどうか、より具体的には、検出された力／圧力値の変化率が第２の閾値または変化率値よりも小さいかどうかを決定する。この決定が満たされない場合、流れは、１サイクルにおける最大移動時間または最大移動距離などの最大許容ポンプドライブ移動値を超えてポンプドライブが実際に移動したかどうかを処理ユニット３０が決定することを表わすブロック３３２へと移行する。この最大閾値を超えた場合、ブロック３４２に関して前述したように、処理ユニット３０およびプログラミングコード３６は、再び、ポンプドライブ、ポンプエレメント、及び／又は、ポンプチャンバに対して及ぼされる力／圧力が適切に生じていないと見なし、警告状態を引き起こすことができるとともに、医療用ポンプ１０のディスプレイに警告を表示させ及び／又は警告音を出させることができ、及び／又は、更なる措置を講じる或いは措置を講じない。再びブロック３３２を参照すると、最大閾値が満たされなかった場合、流れは、図３に示されるように処理ユニット３０がポンプドライブの駆動を引き起こし、検出された力／圧力値を受けて記憶するとともに、変化率値を計算して記憶することなどをし続けることを表わすブロック３３６へと移行する。
【００４０】
ブロック３２８において第２の変化率閾値が満たされる場合、または、ブロック３３２或いはブロック３２４において最大ポンプドライブ移動値を超える場合には、プログラミングコード３６および処理ユニット３０がブロック３４０へと移行する。ブロック３４０は、有効ポンプサイクルの終了前にポンプドライブがどの程度更に移動すべきかを決定するために処理ユニット３０が残余ポンプドライブ移動値を計算することを表わす。これは、ポンプチャンバ２４内の圧力／力が出口バルブ２８を開放するのに十分であると処理ユニット３０およびプログラミングコード３６が結論付けるポイントである。ポンプサイクルの吐出段階中、ポンプエレメント４４は、出口バルブ２８を再開放して流体を一連のボーラスの状態でポンプチャンバ２４から放出するのに十分な増分圧力をポンプチャンバ２４内に形成するようにカセット１２へと移動する。
【００４１】
１つの実施形態において、有効吐出サイクルまたはポンプサイクルの吐出段階は、一般に、回転の約３０度から１８０度までである。しかしながら、処理ユニット３０は、加圧段階が終了した時期を正確に決定したため、また、処理ユニット３０は、ポンプドライブが位置する場所の検出された位置情報、例えば回転位置情報またはステッピングモータ位置情報を受けるため、処理ユニット３０は、ポンプサイクルの吐出段階を完了するためにどの程度の更なる移動が必要とされるのかを決定でき、また、この残余移動値を利用することにより、吐出段階を正確に制御して、低流量の連続性を達成するとともに、Ｅｘｃｅｌｌｅｎｔ  ＥＣＲＩ定格を満たし或いは超える。１つの実施形態において、これらの決定および計算は以下のように行なわれる。例として、０．１ｍＬ／時の所望の吐出速度Ｑが使用される。この吐出速度は、動作のためのポンプのプログラミング時に介護人または他の手段によって入力されて、メモリ３４に記憶される。０．０５８８０１５のストローク長較正値ＳＬ（インチ）が使用され、これは、米国特許第６，４７１，４３６号明細書に開示されるものと同様のカム構成およびＤＣモータ３８によって駆動されるポンプ１０の場合のカムオフセットの２倍を表わしている。この値ＳＬは、ポンプエレメント４４（この場合は、プランジャ）の全移動値を規定する。０．０７２３のストローク量較正値ＳＶ（ｍＬ）が使用され、これは、当業者であれば分かるように、ルックアップテーブルからのストローク長に基づいて決定される。較正値は、一般に、永久メモリ３４に記憶され、あるいは、工場で医療用ポンプ１０にハードコードされる。加圧段階の終了が決定された加圧角度ＥＰ（度）の最後は、処理ユニット３０によって読み取られ、メモリ３４に記憶される。この角度は、動的な値であり、各ポンプサイクル毎に測定されて決定される。この例の目的のため、加圧の終わりは２２．７８６４５８３３°である。ステッピング値ＥＳの終端、または、この例では角度（°）も、永久メモリ３４に記憶されるか、そうでなければ、工場で医療用ポンプ１０にハードコードされる。この例では、この角度が１７５°に設定される。これは、１７５°から１８０°の角度間では物質または流体のかなりの或いは有効な吐出が与えられないからである。経験的に、この角度は、所与のストロークにおいて吐出が起こる時期の最後であることが突き止められた。したがって、この例では、残余移動値は、２２．７８６４５８３３°から１７５°の角度間の距離及び／又は時間である。ポンプドライブまたはプランジャステップサイズＳＳ（インチ）は所望の吐出速度Ｑに基づいて知られる。このパラメータが決定されてメモリ３４に記憶される。したがって、０．１ｍＬ／時の吐出速度Ｑにおいて、ポンプドライブのためのステップサイズは０．０００３５インチである。１つのステップから次にステップ（または、パルス）（この例では、０．０００３５インチ）へとポンプドライブを移動させるためのポンプドライブステップ時間ＴＭ（秒）も同様に決定されてメモリ３４に記憶される。したがって、この例では、ポンプドライブステップ時間が０．５秒である。ポンプドライブ引き込み時間ＴＲ（秒）も永��メモリ３４に記憶されるか、そうでなければ、工場で医療用ポンプ１０にハードコードされる。ＴＲは、ポンプドライブが本サイクルの吐出段階の終わりから次のサイクルの始めへと移動するのに要する時間の推定量、または、この例ではプランジャがサイクル開始位置へと引き込むのに要する時間量であり、この例では２秒である。ポンプドライブＲＰＭ値ＰＭも永久メモリ３４に記憶されるか、そうでなければ、工場で医療用ポンプ１０にハードコードされる。この例では、２５ＲＰＭの値を有する定速モータが使用される。
【００４２】
この例で利用するための１つの更なる重大なパラメータは、加圧に起因して吐出されるべき量ＶＰ（ｍＬ）である。この値は、メモリ３４内にファクタで予め設定することもできる。これは、この想定値が「Ｅｘｃｅｌｌｅｎｔ」定格におけるＥＣＲＩ要件から直接に取得されるからである。具体的には、加圧に起因して吐出されるべき量は０．００２０ｍＬになると思われる。「Ｅｘｃｅｌｌｅｎｔ」定格における要件を超えることを望む場合には、アルゴリズムにおいてＶＰの下側の値を選択することができる。ＶＰの高い方の値は、ＥＣＲＩ「Ｇｏｏｄ」または「Ｆａｉｒ」定格を達成するために使用できる。以下のように、上記測定情報および決定情報を用いて、更なる吐出パラメータを決定し及び／又は計算することができる：
ＬＥ−補正ファクタ（１７５°から１８０°の直線距離）として使用される、有効な吐出の終わりと半サイクル（ストローク）との間の直線距離の隔たり（インチ）
Ｖ−ステッピングに起因して吐出される量（ｍＬ）（全てのＶＳ−ＶＰの和）（加圧ボーラスを除く）
ＴＰ−加圧継続時間（秒）（ポンプサイクルの開始から加圧段階の終了までの時間）
ＬＰ−加圧段階に起因する直線距離（インチ）（ＴＰにわたって移動する距離）
ＬＲ−直線ステッピング範囲（インチ）（１７５°までの加圧（「クラッキング」）の終了後におけるポンプドライブ（プランジャ）移動距離）
Ｎ−低流量を維持するためにＬＲを分割して処理ユニット３０が計算を行うステップ数
ＶＳ−ステップ毎に吐出される量（ｍＬ）（ステップ毎に２μＬを超えるかどうかをチェックするために使用される）
処理ユニット３０は、吐出段階を開始して完了するためにポンプドライブにおける全ステップ時間ＴＴを決定することができる。これは、２０秒要件を超えるかどうかをチェックするために使用される。以下の式を使用してＴＴを決定することができる：
Ｑ＝（ＶＰ＋Ｎ×ＶＳ）／（ＴＰ＋（Ｎ×ＴＴ）＋ＴＲ）
有効吐出が要する全時間を決定するために、処理ユニット３０によって全ドウェル時間ＴＤを決定することもできる。以下は、上記パラメータの決定／計算に関する更なる情報を与える：
ＬＥ（インチ）＝０．５×ＳＬ×（１−ＣＯＳ（（１８０−ＥＳ）×ＰＩ（）／１８０））
Ｖ（ｍＬ）＝ＳＶ−ＶＰ
ＴＰ（ｓ）＝ＥＰ×６０／（（ＰＭ／２７）×３６０）
ＬＰ（インチ）＝０．５×ＳＬ×（１−ＣＯＳ（ＥＰ×ＰＩ（）／１８０））
ＬＲ（インチ）＝ＳＬ−ＬＰ−ＬＥ
Ｎ＝ＲＯＵＮＤ（ＬＲ／ＳＳ，０）
ＶＳ（ｍＬ）＝（ＳＶ−ＶＰ）／Ｎ
ＴＴ（ｓ）＝（３６００×（ＶＰ＋Ｎ×ＶＳ）／Ｑ−ＴＲ−ＴＰ）／Ｎ
ＴＤ（ｓ）＝［（３６００×（ＶＰ＋Ｎ×ＶＳ）／Ｑ−ＴＲ−ＴＰ）／Ｎ］−ＴＭ
Ｑ（ｍＬ／時）＝３６００×（ＶＰ＋Ｎ×ＶＳ）／（ＴＰ＋（Ｎ×ＴＴ）＋ＴＲ）
【００４３】
したがって、上記した典型的な値を使用するこれらのパラメータにおける値は以下の通りである：
ＬＥ＝０．０００１１インチ
Ｖ＝０．０７０３０ｍＬ
ＴＰ＝４．１０１５６２５秒
ＬＰ＝０．００２２９インチ
ＬＲ＝０．０５６４０インチ
Ｎ＝１６１
ＶＳ＝０．０００４４ｍＬ
ＴＴ＝１６．１３秒
ＴＤ＝１５．６３秒
【００４４】
前述したように、モータ３８の１つの形態は、モータ１回転当たり５１２カウントの全分解能においては、直角位相で使用される１２８カウント磁気抵抗エンコーダを有するブラシＤＣモータである。このモータにおいて、１回の出力シャフト回転は、ギアボックス減少に起因して、２７回のモータ回転へと変わる。したがって、ポンプサイクルまたはストロークが完了される（すなわち、１回の出力シャフト回転が完了される）と、モータが２７回回転される。したがって、１つのストロークは、２７カウントの５１２倍、すなわち、１３８２４カウントに相当する。３８．４カウント毎に、出力シャフトが１°（１３８２４カウント／３６０°）回転する。あるいは、エンコーダカウント毎に出力シャフトが０．０２６°回転する。
【００４５】
このように、１つのステップ動作は非常に細かい移動距離である。しかしながら、小さいステップサイズが常にかなりのポンプエレメント動作または吐出へと変わるとは限らない。例えば、時間ｔ１でプランジャが８９°にあるとすると、プランジャ直線位置はＬｃａｍ（１−ｃｏｓ（８９°））すなわち０．０２９４７６４２７”である。時間ｔ２では、モータが８９．０２６°にあり、そのため、直線位置はＬｃａｍ（１−ｃｏｓ（８９．０２６°））すなわち０．０２９４９００３９”である。したがって、プランジャは、８９°から８９．０２６°へと０．００００１３６１１インチ移動した。これは明らかに微々たる距離である。また、プランジャ／カセットサブシステムにおける摩擦がどんな動作をも防止する場合がある。したがって、実際の動作が何もなければ、有効な吐出は存在しない。
【００４６】
本発明は、０．１ｍＬ／時において、恐らく、ステップサイズが同様に下げられる場合（現在、ステップサイズは、０．１ｍＬ／時において０．３５ミルに設定される）には更に低い約０．０８ｍＬ／時においても低流量の連続性の「Ｅｘｃｅｌｌｅｎｔ」ＥＲＣＩ定格を超える。限定因子は、ポンプドライブエンコーダではなく、非常に細かい度合いでステップするときに医療用ポンプシステムが克服しなければならない摩擦である。ステップサイズは、医療用ポンプシステム摩擦および出力バルブクラッキング圧を克服できるように十分に大きくなければならない。
【００４７】
再び図３を参照すると、ブロック３４０は、ポンプドライブの残りの移動を計算してサイクルにおける有効吐出を完了するために１つ以上の前述した例示的な決定及び／又は計算を行なう処理ユニット３０を表わしている。処理ユニット３０が必要な吐出パラメータ決定を行なうと、処理ユニット３０は、ポンプサイクルの吐出段階の有効吐出のために使用されるべきステップの数Ｎおよび各ステップのサイズＳＳなどの決定されたパラメータを利用して、ポンプドライブの駆動、この例ではポンプモータ３８のステッピングを制御する。したがって、ブロック３４４は、ポンプドライブを停止させてポンプドライブを引き続いて駆動させないようにする信号を処理ユニット３０が送ることを表わしている。これは、加圧段階が完了しており、この時点で、初期ボーラス吐出が起こるからである。その後、有効な吐出がブロック３４６へと移行する。ブロック３４６は、計算されたパラメータにしたがってパルス吐出方式でポンプドライブを駆動させるために処理ユニット３０およびプログラミングコード３６が１つ以上の信号をポンプドライブへ送ることを表わしている。
【００４８】
ブロック３４８は、有効吐出サイクルが完了しているかどうかを処理ユニット３０およびプログラミングコード３６が決定し続けることを表わしている。有効吐出サイクルが完了している場合には、処理ユニット３０により、ポンプドライブが次のサイクルの始めへとリセットされる。例えば、前述したカムを使用する本実施形態では、ポンプドライブを次のサイクルの始めへと至らせるために、時間ＴＲにわたってポンプドライブが駆動される。特に、ポンプサイクルの有効吐出段階は、５度短い上死点（ＴＤＣ）すなわち回転の１７５°で終わり、また、ブロック３５２に示されるように、引き込み段階または減圧段階は１８０°で始まる。減圧段階はポンプチャンバ２４を減圧し、これは約１８０°から２１０°で起こる。減圧段階中、ポンプエレメント４４がカセット１２から離間し（アップストローク、減圧ストローク、または、吸込ストロークと呼ばれる）、力／圧力が降下する。入口バルブ２６が閉じられたままの状態でポンプエレメントがその初期位置へ戻るため、ポンプチャンバ２４内に負圧が形成される。ポンプチャンバ２４内の負圧が入口バルブ２６を開放するのに十分であると、引き込み段階中での再充填段階が始まる。再充填段階中、ポンプエレメント４４は、カセット１２から離間移動することにより、入口バルブ２６を開放して流体をポンプチャンバ２４内に引き込むのに十分な負圧をポンプチャンバ２４内に形成する。引き込み段階の再充填段階は約２１０°から３６０°すなわち下死点（ＢＤＣ）で起こり、それにより、ブロック３００に示されるように、ポンプドライブが次のサイクルの始めに至る。
【００４９】
ポンプドライブステップ値は、ポンプドライブを駆動させるための時間、ポンプドライブを駆動させるための直線距離、ポンプドライブが移動する角距離または角度、及び／又は、何らかの他の移動値であってもよい。以下で更に詳しく説明するように、モータは、一定の速度で或いは可変速度で駆動することができる。前述した例では、プランジャなどのポンプエレメント４４の変速動作を生み出す定速のモータまたはモータドライブが使用された。しかしながら、定速プランジャなどの一定速度のポンプエレメント動作を生み出すために変速モータまたはモータドライブが使用されてもよい。当業者であればこの説明から分かるように、それに応じて、計算、決定、および、吐出方式は変わる。具体的には、カムシャフトを駆動させるモータを実施する実施形態であって、回転カムがプランジャを直線的な動きで駆動する実施形態では、以下が当てはまる。この駆動技術により、モータ回転速度が一定のとき、プランジャの線速度が正弦波形態で変化する。これは、更に、カムを使用して流体吐出におけるＥＣＲＩ「Ｅｘｃｅｌｌｅｎｔ」定格を達成するための少なくとも２つの想定し得る実施につながる。その１つの実施は、一定の線速度でプランジャを駆動させることであり、また、他の実施は、一定の回転速度すなわち回転／分（ＲＰＭ）でモータを駆動させることである。一定のプランジャ速度において、モータは、回転カムを介してプランジャを駆動させる。一定プランジャ速度加圧方式は、モータＲＰＭを変化させてプランジャ速度を一定に保つ。加圧が達成されると、ＥＣＲＩ「Ｅｘｃｅｌｌｅｎｔ」定格に準拠するべく２０秒未満のプランジャ動作と２μＬ未満のボーラスサイズとの間でドウェル時間を得るために、残りの吐出ストロークが必要数の一定のプランジャ変位セグメントへと分けられる。一定ＲＰＭ加圧方式はプランジャ速度を変えることができる。加圧が達成されると、残りの吐出ストロークは、個々のボーラスが２μＬを超えず且つボーラス吐出間のドウェル時間が２０秒未満となるように必要数の一定のモータ角動作へと分けられる。あるいは、ポンプエレメント４４を一定の速度で直接に駆動させるためにリニアポンプドライブが使用されてもよく、その場合も先と同様、それに応じて、計算、決定、および、吐出方式が変わる。当業者であれば分かるように、また、少なくとも図９から図１４を参照して説明するように、他の構成も可能である。
【００５０】
図４および図５を参照すると、経時的に及びポンプドライブ移動角度にわたって検出された力／圧力値、および、経時的な及びポンプドライブ移動角度にわたる検出された力／圧力値の変化のグラフが医療用ポンプ１０の１つの実施形態において示されている。機械的な摩擦および他の摩擦によって第１の変化率閾値が満たされる可能性があり、さもなければ、これが加圧段階の終わりの誤った決定を引き起こす場合がある。例えば、図１および図２の実施形態におけるポンプエレメント（プランジャ先端）とカセットとの間の摩擦によって、ポンプドライブ移動に起因する実際の力／加圧ではないのに、第１の変化率閾値が満たされる可能性がある。第１の閾値の誤ったトリガは、長い期間の流量零を含む可能性があり、これは、ＥＣＲＩによって設定される最大２０秒に違反する可能性がある。医療用ポンプ１０の１つの実施形態において、第１および第２の変化率閾値は、予め決定して永久メモリ３４に記憶することができ、あるいは、工場で医療用ポンプ１０にハードコード化することができる。１つの実施形態において、第１および第２の変化率閾値は４００ｄＧｍｆ／ｓｅｃ  ｄＦ／ｄｔおよび５００ｄＧｍｆ／ｓｅｃ  ｄＦ／ｄｔのそれぞれに設定することができる。図４および図５のグラフ中で動作の時間および角度が増大するにつれて、変化率は、増大して４００ｄＧｍｆ／ｓｅｃ  ｄＦ／ｄｔ値を超えた後、５００ｄＧｍｆ／ｓｅｃ  ｄＦ／ｄｔ値を超える。その後、変化率値はピーク点４００、５００で最高になる。ピーク点に達すると、変化率値は第２の閾値５００ｄＧｍｆ／ｓｅｃ  ｄＦ／ｄｔを下回る。このことは、加圧段階が完了して、吐出段階が始まっていることを示している。その後、ポンプドライブは、図５にパルス５１０によって示されるように、脈動吐出を行なう。このように、図４および図５は、サイクルの吐出段階において適切な決定および計算を処理ユニット３０によって行なうことができるように、加圧段階の終わり及び吐出段階の始めの適切な検出を示している。
【００５１】
図６は、１つ以上のフィルタリングステップが行なわれた後における医療用ポンプの１つの実施形態における検出された力／圧力値のポンプドライブ移動角度にわたる変化のグラフである。前述したように、摩擦は、高いランダムなｄＦ／ｄｔピークを引き起こす可能性があるとともに、それらのピークのうちの１つが実際に正しい加圧ピークであるとシステムを騙して信じさせる可能性がある。加圧決定の「誤った」終了後に医療用ポンプ１０が脈動モード内で「ステッピング」を始めると、カセット１２が実際には正しく加圧されないため、現実には流体が吐出されない。前述したように、これは、長い期間の流量零およびボーラス零を引き起こす可能性がある。潤滑剤または医療用ポンプ１０に対する他の効果のない予防メンテナンス措置を使用するのではなく、あるいは、他の高価な摩擦予防設計実施を使用するのではなく、１つの実施形態では特定量の角変位が満たされなかった場合に第１および第２の変化率閾値を超える任意の突然の増大およびその後の第２の変化率閾値を下回る任意の降下を医療用ポンプ１０に無視させるためにプログラミングコード３６フィルタを使用することができる。具体的には、プログラミングコード３６は、１０°の角度移動などの所定の初期移動値に達したかどうかを決定し且つ所定の初期移動値が満たされ或いは所定の初期移動値を超える前に、処理ユニット３０が特定のステップを行なうのを防止するようにプログラムすることができる。行なわれることが防止され得るステップとしては、先の説明から分かるように、複数の力／圧力値を検出すること、検出された力／圧力値の変化率を計算すること、検出された力／圧力値の変化率が変化率閾値を満たすかどうかを決定すること、及び／又は、残余ポンプドライブ移動値を計算すること、のうちの１つ以上が挙げられるがこれらに限定されない。
【００５２】
所定の初期移動値に達した後、処理ユニット３０は、第１の変化率閾値が満たされたかどうかを決定する。第１の変化率閾値が満たされた場合、プログラミングコード３６は、更なる６°の角度移動などの所定の更なる移動値にわたってポンプドライブを駆動させるようにプログラムすることもできる。また、処理ユニット３０は、所定の更なる移動値が満たされたかどうかを連続的に決定するようにプログラムすることもできる。ポンプドライブが所定の更なる移動値を完了するまで、処理ユニット３０は特定のステップを行なうことが防止され得る。これらのステップとしては、先の説明から分かるように、複数の力／圧力値を検出すること、検出された力／圧力値の変化率を計算すること、検出された力／圧力値の変化率が変化率閾値を満たすかどうかを決定すること、及び／又は、残余ポンプドライブ移動値を計算すること、のうちの１つ以上が挙げられるがこれらに限定されない。約６°の所定の初期移動値は、加圧段階の終了の誤った表示を防止することが分かった。この値は、あまり大きくないことが経験的にも分かってきた。大きすぎる値によって、加圧段階の終了を見逃す場合があり、あるいは、加圧段階の終了が処理ユニット３０によって検出されない場合がある。図６は、これらのフィルタを使用した加圧段階の実際の終わり及び有効吐出段階の始めの適切な検出を示している。
【００５３】
図７および図８を参照すると、スクリーン表示は、第１の低流量吐出速度および第２の低流量吐出速度での図２の実施形態の流量零吐出性能およびボーラス吐出性能の並行グラフを示している。具体的には、これらのグラフは、０．１ｍＬ／時および１．０ｍＬ／時のそれぞれにおける医療用ポンプ１０のＬＦＣ性能を示している。前述したように、ＬＦＣは、加圧段階及びその後の吐出の脈動モードによって得られる。図６および図７の上側のグラフを用いて示される医療用ポンプ１０の性能は、「流量零期間」結果と注入時間を描いている。流量零期間は、吐出される量の変化が全く無いこと或いは変化がほぼ無いことが記録される期間である。流量零期間に関するＥＣＲＩ「Ｅｘｃｅｌｌｅｎｔ」ＬＦＣ定格を満たすためには、これらの期間が０．１ｍＬ／時において２０秒を超えることができない。検査された医療用ポンプ１０はその要件を満たす。図８に示されるように、１．０ｍＬ／時において、脈動流量零期間は加圧流量零期間よりも短い。図７および図８の下側のグラフは、「ボーラスサイズ」結果と注入時間を示している。ボーラスサイズは、マイクロリットルで報告されており、所定期間内に吐出される流体の量を示している。吐出されるボーラスに関するＥＣＲＩ「Ｅｘｃｅｌｌｅｎｔ」ＬＦＣ定格を満たすためには、これらの量が０．１ｍＬ／時において２．０μＬを超えることができない。検査された医療用ポンプ１０はその要件も満たす。０．１ｍＬ／時において、プログラミングコード３６設計を考慮すると、脈動ボーラスは加圧ボーラスよりも小さい。
【００５４】
図９は、前述した実施形態と同様であり且つ同様の機能を利用する本発明の更なる実施形態を示している。図９の医療用ポンプ１０の１つの形態において、医療用ポンプ１０はシリンジポンプである。医療用ポンプ１０は、使い捨て可能な物質またはポンプチャンバ、例えば流体などの物質を患者へ吐出するためのバイアル瓶またはシリンジ９００と接続して設けられる。ポンプまたはモータドライブ９０４は、処理ユニット３０によって制御され、モータ９１２に接続されるネジ付きシャフト９０８を回転駆動するための原動力としての機能を果たすために電源４０によって給電される。処理ユニット３０は、使用されるモータのタイプに応じて、また、ポンプ１０を通じた所望の流量に応じて、モータ９１２に一定の速度で或いは異なる速度で作動するように命令を出す。ポンプエレメント９１６がシャフト９０８と動作可能に結合される。給電されると、ステッピングモータ９１２がネジ付きシャフト９０８を回転させ、それにより、ポンプエレメント９１６がポンプチャンバ９００へと移動し、ポンプエレメント９１６がポンプチャンバ９００内の物質を押圧して流体をポンプチャンバから放出する。電源４０、モータドライブ９０４、モータ９１２、及び／又は、ポンプエレメント９１６は、協働して、単独で、あるいは、その何らかの組み合わせで、本明細書の目的のためのポンプドライブと見なされてもよい。当業者であれば分かるように、他の部分及び／又は要素がポンプドライブを形成してもよい。また、ポンプチャンバ９００の使用によって患者に対する物質の吐出を推し進めるために処理ユニット３０によってポンプドライブが制御されるという了解の下、電源４０、モータドライブ９０４、モータ９１２、ポンプエレメント９１６、及び／又は、他の要素のそれぞれの一部が、本明細書中においてポンプドライブと称されるものを形成できる。
【００５５】
ポンプエレメント９１６によってポンプチャンバ９００内の物質に対して及ぼされる力または圧力を検出するために、力／圧力センサ９２０がポンプエレメント９１６と動作可能に結合される。図９に示されるように、センサ９２０は、ポンプエレメント９１６に対して直接に接続することができるとともに、ポンプチャンバ９００とモータ９１２のネジ付きシャフト９０８との間にポンプエレメント９１６と一直線を成して位置する。この実施形態において、センサ９２０は、医療用ポンプ１０に含められる唯一の力／圧力センサであり、ポンプエレメント９１６に作用する力／圧力を検出するとともに、この力／圧力に基づいて力／圧力信号を生成する働きをする。力／圧力センサ９２０は、処理ユニット３０と電子通信して、ポンプ１０の動作状態を決定するのに用いる力／圧力信号を処理ユニット３０へ送る。当業者であれば分かるように、圧力センサ９２０は、ポンプエレメント９１６によってポンプチャンバ９００にのしかかるようにもたらされる圧力または関連する力を動作可能に検出できる力変換器または任意の他の装置であってもよい。
【００５６】
ポンプエレメント９１６の位置を直接的に或いは間接的に検出するために、位置センサ４８が、モータ９１２及び／又はモータドライブ９０４に動作可能に結合される。位置センサ４８は、ポンプ１０からの物質の吐出を、吐出内の各位置でポンプエレメント９１６の位置を検出することによって探知する。図示のように、位置センサ４８はモータ９１２およびネジ付きシャフト９０８と結合され得る。位置センサ４８は、ネジ付きシャフト９０８の回転位置を検出することによってポンプドライブ移動信号を生成する。位置センサ４８は、処理ユニット３０と電子通信して、位置信号を処理ユニット３０へ送る。処理ユニット３０は、前述したと同様の方法で、例えば入ってくる力／圧力データを、時間、直線距離、及び／又は、回転距離または移動の角度などの吐出内の特定の移動値と関連付けることによって、この情報を利用する。また、当業者であれば分かるように、本明細書において使用される位置センサ４８としては、回動ダイヤルインジケータなどの機械的な表示器、電子スイッチ、ホール効果センサ、および、光学的な位置検出器が挙げられるが、これらに限定されない。
【００５７】
本発明の医療用ポンプ１０は、ポンプ性能を評価するために使用される公称データからの変化に基づいて流体の実際の吐出を制御し或いは調整するための機構を提供する。処理ユニット３０は、動作状態プログラミングコード３６をメモリ３４から検索するとともに、それを吐出中に受けられる力／圧力データおよび移動データに対して適用する。力／圧力データおよび移動データは処理ユニット３０によって処理される。例えば、ポンプチャンバ９００がポンプエレメント９１６に抗して及ぼす力／圧力を検出するとともに、その力／圧力データを解析することにより、医療用ポンプを動作させるのに用いる様々なパラメータを決定することができる。処理ユニット３０は、これらのパラメータを閉ループサイクル／ストロークフィードバックシステムで利用して、吐出パラメータを決定し及び／又は計算する。
【００５８】
図９の実施形態において、処理ユニット３０は、吐出サイクル開始位置を決定するとともに、吐出されるべき残りの物質の重量または体積などの量を決定する。この実施形態の目的のためのサイクルは、患者への物質の吐出、または、ポンプドライブまたはモータ移動距離にわたる時間間隔と見なすことができる。あるいは、サイクルは、ポンプチャンバ９００内の物質の患者への全吐出と見なすことができる。カセットまたはカムが使用されなければ、加圧段階および引き込み段階に出くわすことはない。流体などの物質がポンプチャンバ９００から患者へ吐出されると、ポンプチャンバ９００内の物質の重量が減少する。更に図１０を参照すると、グラフは、検出された力／圧力値と時間または距離を単位とするポンプドライブまたはポンプ移動を示している。この図で破線によって分けられるように、吐出内で様々な間隔が示されている。物質の重量及び／又は体積は、各間隔の始めに処理ユニット３０によって測定され及び／又は決定される。更に図１１を参照すると、グラフは、検出された力／圧力値と時間または距離を単位とするポンプドライブまたはポンプ移動を示している。物質の第２の重量及び／又は体積が、各間隔毎に処理ユニット３０によって測定され及び／又は決定される。医療用ポンプ１０は、所望の吐出速度に基づく駆動速度でポンプドライブを駆動するとともに、ポンプドライブの駆動が起こるときに力／圧力センサ９２０に対して及ぼされる力／圧力を表わす複数の力／圧力値を力／圧力センサ９２０を使用して移動距離にわたって検出する。更に、処理ユニット３０は、検出された力／圧力値の変化率を移動距離にわたって決定するとともに、検出された力／圧力値の変化率が第１の変化率値を満たすかどうかを第１の決定ステップにおいて決定する。先の実施形態と同様に、処理ユニット３０は、所定の間隔にわたる吐出が始まったかどうかを決定しようとする。所定の間隔にわたる吐出が始まった場合、処理ユニット３０は、吐出されるべき残りの物質の量が変化したかどうかを決定する。本実施形態の１つの形態では、実際の吐出が起こっている場合、ポンプチャンバ内の物質の重量または体積が変化する。したがって、吐出されるべき残りの物質の量が変化閾値よりも多く変化した場合には、医療用ポンプによって引き起こされる何らかの摩擦が「固着」を引き起こさなかったと思われ、また、実際の吐出が起こっていると考えられる。残りの物質の量が変化閾値よりも多く変化しなかった場合、処理ユニット３０は、１つ以上のステップまたは動作で有効な吐出が起こらなかったと決定するとともに、何らかの形態の「固着」が行なわれていると決定する。具体的には、図１１は、ポンプドライブがＬＦＣで物質を患者へ吐出しようとするときに物質の重量または体積決定が間隔の始めに処理ユニット３０で行なわれる第１のポイント１１００を示している。また、図１１は、ポンプドライブがＬＦＣで物質を患者へ吐出しようとするときに物質の重量または体積決定が間隔の中盤または終盤に処理ユニット３０で行なわれる第２のポイント１１００も示している。第１のポイント１１００で取得される重量及び／又は体積値と第２のポイント１１０４で取得されるそれとの値の差が、所定の閾値を満たさない場合、或いは上記差が変化しない場合、処理ユニット３０は、有効な吐出が行なわれなかったと決定するとともに、ポンプドライブまたは医療用ポンプ１０の他の動作部が固着されていると決定する。医療用ポンプ１０の１つ以上の可動部を引き離すため、処理ユニット３０は、ポンプドライブを逆方向に駆動させて物質吐出を引き離す。図１１の円１１０８に示されるように、吐出を引き離すために、ポンプドライブの更なる連続的な順方向動作及びその後の逆方向動作を行なうことができ、これは「ディザリング」と称することができる。
【００５９】
図１２および図１３を参照すると、スクリーン表示は、第１の低流量吐出速度および第２の低流量吐出速度での図９の実施形態の流量零吐出性能およびボーラス吐出性能の並行グラフを示している。具体的には、これらのグラフは、０．１ｍＬ／時および１．０ｍＬ／時のそれぞれにおける医療用ポンプ１０のＬＦＣ性能を示している。ＬＦＣは吐出の脈動モードによって得られる。医療用ポンプ１０の性能は、「流量零期間」結果と注入時間を描いている図１２および図１３の上側のグラフ中に示されている。流量零期間は、吐出される量の変化が全く無いこと或いは変化がほぼ無いことが記録される期間である。流量零期間に関するＥＣＲＩ「Ｅｘｃｅｌｌｅｎｔ」ＬＦＣ定格を満たすためには、これらの期間が０．１ｍＬ／時において２０秒を超えることができない。図１３に示されるように、１．０ｍＬ／時において、脈動流量零期間は加圧流量零期間よりも短い。図１２および図１３の下側のグラフは、「ボーラスサイズ」結果と注入時間を示している。ボーラスサイズは、マイクロリットルで報告されており、所定期間内に吐出される流体の量を示している。吐出されるボーラスに関するＥＣＲＩ「Ｅｘｃｅｌｌｅｎｔ」ＬＦＣ定格を満たすためには、これらの量が０．１ｍＬ／時において２．０μＬを超えることができない。検査された医療用ポンプ１０はその要件も満たす。０．１ｍＬ／時において、プログラミングコード３６設計を考慮すると、脈動ボーラスは加圧ボーラスよりも小さい。
【００６０】
図１４は、前述した実施形態と同様であり且つ同様の機能を利用する本発明の更なる実施形態を示している。図１４の医療用ポンプ１０の１つの形態において、医療用ポンプ１０は蠕動ポンプである。医療用ポンプ１０は、使い捨て可能な物質またはポンプチャンバ、例えば流体などの物質を患者へ吐出するためのチューブ１４００と接続して設けられる。医療用ポンプ１０は、ポンプ性能を評価するために使用される公称値からの変化に基づいて物質の実際の吐出を調整するための機構を提供する。ポンプドライブおよびモータ、または、モータの組１４０４は、処理ユニット３０によって制御されるとともに、ポンプドライブ／モータ１４０４に接続される１つ以上のポンプエレメントまたはフィンガ１４０８を直線駆動または回転駆動するための原動力としての機能を果たすために電源４０によって給電される。処理ユニット３０は、使用されるモータに応じて、また、ポンプ１０を通じた所望の流量に応じて、ポンプドライブ／モータ１４０４に一定の速度で或いは異なる速度で作動するように命令を出す。サイクルまたはストロークの吐出部分は、ポンプドライブ／モータ１４０４を電源４０から直接に作動させることができる。サイクルまたはストロークの引き込み部分または充填部分は、処理ユニット３０によって設定される電圧で行なうことができ、それにより、引き込み時間が処理ユニット３０により変えられる。この場合、より高い所望の流量は、より速い引き込み速度を必要とする。フィンガなどのポンプエレメント１４０８がポンプドライブ／モータ１４０４と動作可能に結合される。動力が与えられると、ポンプエレメント１４０８が移動し、それにより、ラインのポンプチャンバ１４００が押圧されて該チャンバから或いは該チャンバを通じて流体が放出する。アップストローク時、ポンプエレメント１４０８は、ポンプチャンバ１４００から圧力を解放し、それにより、流体をポンプチャンバ１４００内へと引き込む。このようにして、ポンプエレメント１４０８は、ポンプサイクル中にポンプチャンバ１４００を断続的に加圧する。電源４０、ポンプドライブ／モータ１４０４、及び／又は、ポンプエレメント１４０８は、協働して、単独で、あるいは、その何らかの組み合わせで、本明細書の目的のためのポンプドライブと見なされてもよい。当業者であれば分かるように、他の部分及び／又は要素がポンプドライブを形成してもよい。また、ポンプチャンバの使用によって患者に対する物質の吐出を推し進めるために処理ユニット３０によってポンプドライブが制御されるという了解の下、電源４０、ポンプドライブ／モータ１４０４、ポンプエレメント１４０８、及び／又は、他の要素のそれぞれの一部が、本明細書中においてポンプドライブと称されるものを形成できる。
【００６１】
ポンプエレメントによってポンプチャンバ１４００に対して及ぼされる力または圧力を検出するために、力／圧力センサ１４１２がそれぞれポンプエレメント１４０８のうちの１つと動作可能に結合される。図１４に示されるように、センサ１４１２は、ポンプエレメントに対して直接に接続することができ、また、ポンプエレメント１４０８に作用する力／圧力を検出するとともに、この力／圧力に基づいて力／圧力信号を生成する働きをする。力／圧力センサ１４１２は、処理ユニット３０と電子通信して、ポンプ１０の動作状態を決定するのに用いる力／圧力信号を増幅器１４１６を介して処理ユニット３０へ送る。当業者であれば分かるように、圧力センサ１４１２は、ポンプエレメント１４０８によってポンプチャンバ１４００にのしかかるようにもたらされる圧力または関連する力を動作可能に検出できる力変換器または任意の他の装置であってもよい。
【００６２】
ポンプエレメント１４０８の位置を直接的に或いは間接的に検出するために、位置センサ４８がポンプエレメント４４に動作可能に結合される。位置センサ４８は、ポンプ１０の各ポンプサイクルを、各サイクル内の各位置でポンプエレメント１４０８の位置を検出することによって探知する。位置センサ４８は、ポンプドライブ／モータ１４０４の回転位置または直線位置を検出することによってポンプドライブ移動信号を生成する。位置センサ４８は、処理ユニット３０と電子通信して、位置信号を処理ユニット３０へ送る。処理ユニット３０は、前述したのと同様の方法で、例えば、入ってくる力／圧力データを、時間、直線距離、及び／又は、回転距離または移動の角度などの吐出内の特定の移動値と関連付けることによって、この情報を利用する。
【００６３】
本発明の医療用ポンプ１０は、ポンプ性能を評価するために使用される公称データからの変化に基づいて流体の実際の吐出を制御し或いは調整するための機構を提供する。処理ユニット３０は、動作状態プログラミングコード３６をメモリ３４から検索するとともに、それを吐出中に受けられる力／圧力データおよび移動データに対して適用する。力／圧力データおよび移動データは処理ユニット３０によって処理される。例えば、ポンプチャンバ１４００がポンプエレメント１４０８に抗して及ぼす力／圧力を検出するとともに、その力／圧力データを解析することにより、医療用ポンプを動作させるのに用いる様々なパラメータを決定することができる。処理ユニット３０は、これらのパラメータを閉ループサイクル／ストロークフィードバックシステムで利用して、吐出パラメータを決定し及び／又は計算する。
【００６４】
図１４の医療用ポンプ１０の１つの実施形態において、医療用ポンプ１０は、ポンプチャンバ１４００を取り囲むチューブセグメントなどのラインの「伸展性（ｃｏｍｐｌｉａｎｃｅ）」を測定することができる。具体的には、ある単位の力がチューブに印加されると、変位を測定し或いは決定することができ、逆もまた同様である。チューブセグメントなどの特定のラインにおける伸展性は、印加された力にわたるこの変位の比率として決定され得る。また、医療用ポンプ１０は、蠕動サイクルなどのポンプサイクル中に一定の力値を印加することができる。医療用ポンプ１０の処理ユニット３０およびプログラミングコード３６は、ポンプエレメント１４０８によってチューブラインに作用する印加力を制御し、また、その伸展性に応じてチューブ変位が変化する。チューブ変位はストローク量の大きさを動かす。したがって、チューブセグメントの伸展性が高くなればなるほど、ポンプエレメントによる印加力の同じ大きさにおいてストローク量も大きくなる。処理ユニット３０およびプログラミングコード３６は、力／圧力センサからの信号を閉ループ態様で使用して、ポンプドライブおよびモータ動作を制御する。
【００６５】
以下は、改良された精度および低流量の連続性を得るために位置センサおよび力／圧力センサを備える蠕動ポンプなどの医療用ポンプ１０がどのようにして排出量を更に正確に制御できるのかを説明する。医療用ポンプ１０および処理ユニット３０、並びに、プログラミングコード３６は、これらの別個の関係を使用することができる。第１の関係は、蠕動サイクルなどの１つのサイクル中に移動する量（ストローク量）とラインまたはチューブの伸展性との間の関係である。蠕動作用などの力／圧力作用における伸展性（力毎の変位）、および、ストローク量は、一組のライン（チューブ）サンプルに関して測定される。ラインのサンプル組は、製造チューブの母集団を統計的に表わすように選択することができる。その後、そのデータを使用して、以下のように、１）平均ストローク量、２）平均ライン（チューブ）伸展性、３）ライン（チューブ）伸展性値の広がり、および、４）伸展性とストローク量との間の（線形）関係を定めることができる：
Ｑ＝定数×伸展性（方程式１）
ここで、
Ｑは、１ストローク当たりの量
定数は、量×変位当たりの力
伸展性は、力毎の変位
である。
この関係は、異なる温度で定めることができ、また、それに応じて適用できる。したがって、特定の投与ラインセットにおけるストローク量は、２つの成分、すなわち、平均成分とデルタ成分との和として決定される。
Ｑ（ストローク量）＝Ｑａｖｅｒａｇｅ＋Ｑｄｅｌｔａ
【００６６】
平均成分は、ライン母集団において先に計算された平均ストローク量に基づいている。一方、デルタ成分は、特定のライン（チューブ）の伸展性から決定される。その後、ストローク量のデルタ成分（Ｑｄｅｌｔａ）を決定するために、特定のラインの伸展性とライン母集団における平均値との間の差に方程式１の定数が掛け合わされる。したがって、特定のライン（チューブ）に関してストローク量を決定することができる。その後、ストローク量を使用してポンプ速度（単位時間当たりのストローク）を計算することができる。例えば、ストローク量が０．０７ｍＬ／ストロークであり、流量が７０ｍＬ／時である場合、ポンプ作用は１０００ストローク／時の速度を有する。
【００６７】
第２の関係は、ライン（チューブ）サイズと伸展性との間の関係である。投与ラインセット（ＩＤｓ）は、一般に、０．１３８”外径と、３つの公称内径、すなわち、０．１００”マクロ口径、０．０５”ミクロ口径、および、０．０３８”ミニ口径とを有するチューブを使用する。平均伸展性値に加えて、伸展性値の広がりを使用して、各ライン識別表示（チューブＩＤ）毎に伸展性値の範囲を決定することもできる。特定のラインにおいて、医療用ポンプ１０および処理ユニット３０、並びに、そのプログラミングコード３６は、最初に、３つのライン（チューブ）ＩＤにおける伸展性範囲に基づいてラインＩＤを決定するために伸展性を計算する。また、ポンプは、各ラインＩＤが使用するための方程式１で先に述べた別個の関係を有する。
【００６８】
第３の関係は、蠕動サイクルなどの医療用ポンプサイクル内の排出量と変位との間の関係である。非線形関係は、母集団を表わす統計的に重要なサンプルセットにおける同様の関係の平均として、ライン母集団において定められる。該関係は、低流量でのステップの数およびサイズを調整して低流量の連続性を得るために、代数的に或いはルックアップテーブルとしてプログラミングコード３６に組み込むことができる。
【００６９】
強調すべきことは、本発明の前述した実施形態が実施例であって、本発明の原理の明確な理解のためだけに示されているということである。本発明の思想および原理から実質的に逸脱することなく、本発明の前述した実施形態に対して多くの変形および改良が成されてもよい。そのような全ての改良は、この開示の範囲内で且つ以下の請求項によって本明細書に含められるものである。
【図１】
2010501286.tif 000003
【図２】
2010501286.tif 000004
【図３】
2010501286.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
2010501286.tif 000014
【図１３】
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【図１４】
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【国際調査報告】
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