(57)【要約】  出口の上流に位置する入口を有する少なくとも部分的に圧縮可能なポンプ要素の第１の部分の隣接したセクションを順次圧縮するように構成された複数の蠕動ポンプ・アクチュエータを含む、ポンプ機構が開示される。複数のポンプ・アクチュエータは、各隣接した対のポンプ・アクチュエータ間に第１の位相オフセットを伴って、共通の駆動周波数で往復運動する。ポンプ機構はまた、第１の部分と出口との間に配置された少なくとも部分的に圧縮可能なポンプ要素の第２の部分を選択的に圧縮するように配列された、少なくとも１つの補償アクチュエータ含む。少なくとも１つの補償アクチュエータは、最適な変位で、且つ基本駆動周波数の整数倍の変調周波数で、且つ隣接したポンプ・アクチュエータとの間に第２の位相オフセットを伴って、往復運動するように構成される。
2015500941.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも部分的に圧縮可能なポンプ要素の第１の部分の隣接するセクションを順次圧縮するように構成された複数の蠕動ポンプ・アクチュエータであって、前記少なくとも部分的に圧縮可能なポンプ要素は入口及び前記入口の下流に位置する出口を有し、前記複数の蠕動ポンプ・アクチュエータは、基本駆動周波数を含む動作で往復運動するようにさらに構成され、また前記複数の蠕動ポンプ・アクチュエータのうちの最後のポンプ・アクチュエータが前記出口の最も近くに位置する、複数の蠕動ポンプ・アクチュエータと、
前記少なくとも部分的に圧縮可能なポンプ要素の第２の部分を選択的に圧縮するように配列された少なくとも１つの補償アクチュエータであって、前記少なくとも部分的に圧縮可能なポンプ要素の前記第２の部分は前記少なくとも部分的に圧縮可能なポンプ要素の前記第１の部分と前記出口との間に配設され、前記少なくとも１つの補償アクチュエータは、前記最後のポンプ・アクチュエータに対して所定の位相シフトで、前記基本駆動周波数を含む動作で往復運動するように構成されている、少なくとも１つの補償アクチュエータと
を有するポンプ機構。
【請求項２】
前記少なくとも１つの補償アクチュエータのうちの第１の補償アクチュエータが前記最後のポンプ・アクチュエータに隣接し、また
前記第１の補償アクチュエータの前記動作の前記基本駆動周波数が、前記最後のポンプ・アクチュエータの前記動作の前記基本駆動周波数に対して９０°から２７０°の間の位相シフトを有している、請求項１に記載のポンプ機構。
【請求項３】
前記第１の補償アクチュエータの前記動作の前記基本駆動周波数が、前記最後のポンプ・アクチュエータの前記動作の前記基本駆動周波数に対して約１８０°の位相シフトを有している、請求項２に記載のポンプ機構。
【請求項４】
前記少なくとも１つの補償アクチュエータの前記動作が、前記基本駆動周波数の整数倍である１つ又は複数の高次高調波を含む、請求項１に記載のポンプ機構。
【請求項５】
前記１つ又は複数の高調波が、前記最後のポンプ・アクチュエータに対してそれぞれの位相シフトを有する、請求項４に記載のポンプ機構。
【請求項６】
駆動軸と、
前記駆動軸に固定的に結合された複数のポンプ・カムであって、それぞれが前記複数のポンプ・アクチュエータを往復運動させるように構成された複数のポンプ・カムと、
前記駆動軸に固定的に結合された少なくとも１つの補償カムであって、それぞれが前記少なくとも１つの補償アクチュエータを往復運動させるように構成された少なくとも１つの補償カムと
をさらに有する、請求項１に記載のポンプ機構。
【請求項７】
前記複数のポンプ・カムが同一の輪郭であり、且つ隣接する各ポンプ・カム間に一定の位相オフセットを伴う、請求項６に記載のポンプ機構。
【請求項８】
前記少なくとも１つの補償カムが前記ポンプ・カムと実質的に同一の輪郭を有する、請求項７に記載のポンプ機構。
【請求項９】
前記少なくとも１つの補償カムが前記ポンプ・カムとは異なる輪郭を有する、請求項７に記載のポンプ機構。
【請求項１０】
第２の補償アクチュエータと、
前記基本駆動周波数の第２高調波を含む動作で前記第２の補償アクチュエータを往復運動させるように構成された第２の輪郭を有する第２の補償カムと
をさらに有する、請求項９に記載のポンプ機構。
【請求項１１】
前記駆動軸が、３６０°の回転にわたって変動する角速度で回転する、請求項６に記載のポンプ機構。
【請求項１２】
前記駆動軸が３６０°の回転を１回終えるのに必要とされる時間周期の逆数によって基本周波数が決定され、また
角速度が変動する前記駆動軸の前記角速度が、前記基本駆動周波数の１つ又は複数の整数高調波を含む、請求項１１に記載のポンプ機構。
【請求項１３】
前記高調波のそれぞれが、前記基本駆動周波数に対してそれぞれの位相シフトを含む、請求項１２に記載のポンプ機構。
【請求項１４】
所定の角速度で回転するように構成された駆動軸と、
前記駆動軸に固定的に結合された複数のポンプ・カムであって、前記複数のポンプ・カムのそれぞれが、前記複数のポンプ・アクチュエータのそれぞれを往復運動させるように構成され、前記複数のポンプ・カムが、前記最後のポンプ・アクチュエータに対応する最後のポンプ・カムを含み、前記複数のポンプ・カムのそれぞれが、基本高調波周波数及び第１の振幅を含む形状を有している、複数のポンプ・カムと、
前記少なくとも１つの補償アクチュエータのそれぞれを往復運動させるように構成された少なくとも１つの補償カムであって、前記基本高調波周波数、及び第２の振幅、及び前記最後のポンプ・カムに対する位相シフトを含む形状を有する少なくとも１つの補償カムと
をさらに有する、請求項１に記載のポンプ機構。
【請求項１５】
前記角速度が一定である、請求項１４に記載のポンプ機構。
【請求項１６】
前記補償カムの前記形状が、前記基本高調波周波数の整数倍である少なくとも１つの高調波周波数を含む、請求項１４に記載のポンプ機構。
【請求項１７】
前記少なくとも１つの補償カムの前記形状が、前記基本高調波周波数の整数倍である少なくとも１つの追加的な高調波周波数を含み、各追加的な高調波周波数が、それぞれの振幅、及び前記最後のポンプ・カムに対するそれぞれの位相シフトを有している、請求項１４に記載のポンプ機構。
【請求項１８】
出口を有する静脈内（ＩＶ）セットとともに使用するためのポンプ・システムであって、
回転するように構成された駆動モータと、
前記駆動モータに結合された駆動軸と、
前記駆動軸に沿って一列に配設され且つ前記駆動軸に結合された複数のポンプ・カムであって、前記複数のポンプ・カムは、隣接するポンプ・カムの各対の間に共通の回転オフセットを伴って共通の輪郭を有しており、且つ最後のポンプ・カムを有している、複数のポンプ・カムと、
前記最後のポンプ・カムに隣接して前記駆動軸に固定的に結合された、前記最後のポンプ・カムに対して回転的にオフセットしている補償カムと、
前記複数のポンプ・カムにそれぞれ結合された複数のポンプ・アクチュエータであって、前記駆動軸が回転したときに前記ＩＶセットの第１の部分の隣接セクションを蠕動的に動かすように構成されたポンプ・アクチュエータと、
前記補償カムに結合された補償アクチュエータであって、前記第１の部分と前記出口との間に配設された前記ＩＶセットの第２の部分を選択的に圧縮するように配置された補償アクチュエータと
を有するポンプ・システム。
【請求項１９】
前記補償カムが、前記最後のポンプ・カムに対して９０°〜２７０°の範囲内で回転的にオフセットしている、請求項１８に記載のポンプ・システム。
【請求項２０】
前記駆動モータと前記駆動軸との間に結合された伝動装置をさらに有し、前記伝動装置は、前記駆動軸の回転が基本周波数と前記基本周波数の整数倍の変調周波数とを含むように、前記駆動軸の速度を調節するように構成されている、請求項１８に記載のポンプ・システム。
【請求項２１】
前記駆動モータは、前記駆動モータの回転が基本周波数と前記基本周波数の整数倍の変調周波数とを含むように、可変速度で回転するように構成されている、請求項１８に記載のポンプ・システム。
【請求項２２】
出口の上流に位置する入口を有する少なくとも部分的に圧縮可能なポンプ要素の第１の部分を蠕動的に動かすステップであって、前記第１の部分は前記入口と前記出口との間に配設され、それにより、第１の最大値と第１の最小値との間で周期的に変動する第１の流量で流体を前記出口から流出させるステップと、
前記第１の部分と前記出口との間に配設された前記少なくとも部分的に圧縮可能なポンプ要素の第２の部分を動かすステップであって、それによりゼロを中心に周期的に変動する第２の流量で前記流体を前記出口から流出させ、また前記第１及び第２の流量の和が、前記第１の最大値未満である第２の最大値、及び前記第１の最小値未満である第２の最小値を有するステップと、
を含む方法。
【請求項２３】
前記第１及び第２の流量の前記周期的変動が、それぞれ基本周波数を含み、
前記第１及び第２の流量の前記基本周波数の間に位相オフセットが存在する、請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
前記第１の流量と前記第２の流量との間の前記位相オフセットが、９０°〜２７０°の範囲内である、請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
前記出口における前記第１及び第２の流量の和が、前記流体の圧送中は常にゼロよりも大きい、請求項２２に記載の方法。
【請求項２６】
前記第１の流量の前記周期的変動が、前記基本周波数の整数倍である少なくとも１つの高次周波数を含む、請求項２３に記載の方法。
【請求項２７】
前記第２の流量の前記周期的変動が、前記基本周波数の整数倍である少なくとも１つの高次周波数を含む、請求項２３に記載の方法。
【請求項２８】
入口及び出口を有する蠕動ポンプ機構であって、前記入口を通じて流体を受け取るように、また公称流量に関して経時的に周期的に変動する流量で前記出口を通じた前記流体の出力流れを提供するように構成された蠕動ポンプ機構と、
前記ポンプ機構の前記出口に流体的に結合された入口、及び出口を有する可変容積であって、前記出力流れの前記周期的変動と同期して変化するように構成された可変容積と
を有するポンプ機構。
【請求項２９】
前記ポンプ機構の前記出口を通じた前記出力流量が前記公称流量を上回っているときに少なくともその一部の期間、前記可変容積が増大し、また
前記ポンプ機構の前記出口を通じた前記出力流量が前記公称流量を下回っているときに少なくともその一部の期間、前記可変容積が減少する、請求項２８に記載のポンプ機構。
【請求項３０】
少なくとも部分的に圧縮可能なポンプ要素の第１の部分の隣接するセクションを順次圧縮するように構成された複数の蠕動ポンプ・アクチュエータであって、前記少なくとも部分的に圧縮可能なポンプ要素は入口及び前記入口の下流に位置する出口を有し、前記複数の蠕動ポンプ・アクチュエータは、基本駆動周波数を含む動作で往復運動するようにさらに構成され、また前記複数の蠕動ポンプ・アクチュエータのうちの第１のポンプ・アクチュエータが前記入口の最も近くに位置する、複数の蠕動ポンプ・アクチュエータと、
前記少なくとも部分的に圧縮可能なポンプ要素の第２の部分を選択的に圧縮するように配列された少なくとも１つの吸入補償アクチュエータであって、前記少なくとも部分的に圧縮可能なポンプ要素の前記第２の部分は前記入口と前記第１の部分との間に配設され、前記少なくとも１つの吸入補償アクチュエータは、前記第１のポンプ・アクチュエータに対して所定の位相シフトで、前記基本駆動周波数を含む動作で往復運動するように構成されている、少なくとも１つの吸入補償アクチュエータと
を有するポンプ機構。
【請求項３１】
前記少なくとも１つの吸入補償アクチュエータのうちの第１の吸入補償アクチュエータが前記第１のポンプ・アクチュエータに隣接し、また
前記第１の吸入補償アクチュエータの前記基本駆動周波数が、前記第１のポンプ・アクチュエータの前記動作の前記基本駆動周波数に対して９０°から２７０°の間の位相シフトを有している、請求項３０に記載のポンプ機構。
【請求項３２】
前記第１の吸入補償アクチュエータの前記動作の前記基本駆動周波数が、前記第１のポンプ・アクチュエータの前記動作の前記基本駆動周波数に対して約１８０°の位相シフトを有している、請求項３１に記載のポンプ機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、参照により本明細書に組み込まれる、２０１１年１２月８日に出願し、「ＳＹＳＴＥＭ  ＡＮＤ  ＭＥＴＨＯＤ  ＦＯＲ  ＩＭＰＲＯＶＥＤ  ＦＬＯＷ  ＵＮＩＦＯＲＭＩＴＹ  ＩＮ  Ａ  ＰＥＲＩＳＴＡＬＴＩＣ  ＰＵＭＰ  ＭＥＣＨＡＮＩＳＭ」と題した米国特許出願第１３／３１５，１９６号に関し、且つその利益を主張するものである。
【０００２】
本開示は、蠕動ポンプ・システムに関し、具体的には、蠕動ポンプ・システムを含む静脈内（ｉｎｔｒａｖｅｎｏｕｓ、ＩＶ）ポンプに関する。本開示は、蠕動ポンプ機構における流れの一様性を改善するためのシステム及び方法について説明する。
【背景技術】
【０００３】
入院中の患者は、ＩＶポンプを使用した注入を介して薬物及び医薬用流体を投与されることが多い。ＩＶポンプの１つの従来の構成は、患者への医薬用流体の流れを作り出すために、ＩＶセットのチューブの一部分の蠕動動作を使用する。このタイプのポンプ機構は、単純且つ確実であり、また、ＩＶセットのポンプ部分は、柔軟なチューブの真っ直ぐな一片で、ＩＶセットを比較的低コストなものにしている。
【０００４】
蠕動ポンプ・システムの１つの欠点は、蠕動アクチュエータの動作によって生成された「波」がポンプ・システムの出口に達するにつれて、流量が経時的に変動することである。瞬間流量は、平均流量に対して変動する。この変動は、重篤な臓器系の機能を調節するために短い反応時間（半減期）を有する薬物が投与されているときに、患者を臨床的に著しく不安定な状態にする可能性がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
正味出力流量における変動の量が減少した蠕動ポンプのシステム及び方法を提供することが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
幾つかの実施例では、入口とこの入口の下流に位置する出口とを有する少なくとも部分的に圧縮可能なポンプ要素の第１の部分の隣接したセクションを順次圧縮するように構成された複数の蠕動ポンプ・アクチュエータを含む、ポンプ機構が開示される。複数のポンプ・アクチュエータはさらに、基本駆動周波数を有する動作で往復運動するように構成される。複数のポンプ・アクチュエータのうちの最後のポンプ・アクチュエータは、出口の最も近くに位置する。ポンプ機構はまた、少なくとも部分的に圧縮可能なポンプ要素の第１の部分と出口との間に配置された少なくとも部分的に圧縮可能なポンプ要素の第２の部分を選択的に圧縮するように構成された、少なくとも１つの補償アクチュエータを含む。少なくとも１つの補償アクチュエータは、最後のポンプ・アクチュエータに対して或る位相シフトにおいて基本駆動周波数を有する動作で往復運動するように構成される。
【０００７】
幾つかの実施例では、出口を有する静脈内（ＩＶ）セットとともに使用するためのポンプ・システムが開示される。このポンプ・システムは、回転するように構成された駆動モータと、駆動モータに結合された駆動軸と、駆動軸に沿って１列に配置され且つ駆動軸に結合された複数のポンプ・カムとを含む。複数のポンプ・カムは、各対の隣接したポンプ・カムの間に共通の回転オフセットを伴って共通の輪郭を有する。複数のポンプ・カムは、最後のポンプ・カムを含む。ポンプ・システムはまた、最後のポンプ・カムに隣接して駆動軸に固定的に結合された、補償カムを含む。補償カムは、最後のポンプ・カムに対して回転的にオフセットしている。ポンプ・システムはまた、複数のポンプ・カムにそれぞれ結合された、複数のポンプ・アクチュエータを含む。ポンプ・アクチュエータは、駆動軸が回転されたときにＩＶセットの第１の部分の隣接したセクションを蠕動的に動かすように構成される。ポンプ・システムはまた、補償カムに結合された補償アクチュエータを含む。補償アクチュエータは、第１の部分と出口との間に配置されたＩＶセットの第２の部分の一セクションを選択的に圧縮するように配列される。
【０００８】
幾つかの実施例では、出口の上流に位置する入口を有する少なくとも部分的に圧縮可能なポンプ要素の、入口と出口との間に配置された第１の部分を蠕動的に動かして、第１の最大値と第１の最小値との間で周期的に変動する第１の流量で流体を出口から流出させるステップと、第１の部分と出口との間に配置された少なくとも部分的に圧縮可能なポンプ要素の第２の部分を動かして、ほぼゼロで周期的に変動する第２の流量で流体を出口から流出させるステップであって、第１の流量と第２の流量の和が、第１の最大値未満である第２の最大値、及び第１の最小値未満である第２の最小値を有するステップと、を含む方法が開示される。
【０００９】
幾つかの実施例では、入口と出口とを有する蠕動ポンプ機構を含むポンプ機構が開示される。このポンプ機構は、入口を通じて流体を受け取り、且つ基準流量（ｎｏｍｉｎａｌ  ｆｌｏｗ  ｒａｔｅ）に対して経時的に周期的に変動する流量で出口を通じた流体の出力流れを提供するように、構成される。ポンプ機構はまた、ポンプ機構の出口に流体的に結合された入口、及び出口を有する、可変容積を含む。この容積は、出力流れの周期的変動と同期して変化するように構成される。
【００１０】
さらなる理解を提供するために含まれ且つ本明細書に組み込まれてその一部を構成する添付の図面は、開示された実施例を例示するものであり、また、開示された実施例の原理について説明とともに解説するのに役立つものである。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１Ａ】ＩＶポンプを使用した医療用流体の注入を受けている患者の図である。
【図１Ｂ】例示的なＩＶセットの図である。
【図１Ｃ】第２の例示的なＩＶセットの図である。
【図２Ａ】本開示の幾つかの態様による、図１Ａのポンプ・モジュールに含まれたポンプ・システムの例示的な一実施例の斜視図である。
【図２Ｂ】本開示の幾つかの態様による、図２Ａのポンプ・システムの側断面図である。
【図３】本開示の幾つかの態様による、例示的なカムシャフトの斜視図である。
【図４Ａ】本開示の幾つかの態様による、補償アクチュエータを伴わない１２個のポンプ・アクチュエータと一定の角速度で回転するその駆動軸とを有する蠕動ポンプ・システムの出力流れを示す図である。
【図４Ｂ】本開示の幾つかの態様による、図３に示されるような１０個のポンプ・アクチュエータ及び２個の補償アクチュエータ、並びに一定の角速度で回転するその駆動軸を有するポンプ・システムの出力流れを示す図である。
【図５Ａ】本開示の幾つかの態様による、動作中の図３のポンプ・システムの順次的な構成を示す図である。
【図５Ｂ】本開示の幾つかの態様による、動作中の図３のポンプ・システムの順次的な構成を示す図である。
【図５Ｃ】本開示の幾つかの態様による、動作中の図３のポンプ・システムの順次的な構成を示す図である。
【図５Ｄ】本開示の幾つかの態様による、動作中の図３のポンプ・システムの順次的な構成を示す図である。
【図６】本開示の幾つかの態様による、円形オフセット・カムによって駆動されるアクチュエータの基本変位曲線を示す図である。
【図７】本開示の幾つかの態様による、第２の高調波を包含する形状を有するカムによって駆動されるアクチュエータの変位曲線を示す図である。
【図８】本開示の幾つかの態様による、第３の高調波を包含する形状を有するカムによって駆動されるアクチュエータの変位曲線を示す図である。
【図９】本開示の幾つかの態様による、無段変速装置の例示的な一実施例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下の説明は、蠕動ポンプ・システムからの流れの一様性を向上させるためのシステム及び方法の実施例を開示する。幾つかの実施例では、ポンプ・システムは、少なくとも１つの補償アクチュエータを含み、この補償アクチュエータは、ポンプ・カムを駆動しそれによりポンプ・アクチュエータを作動させる駆動軸と同一の駆動軸に結合された補償カムによって駆動するか、又は、線形ステッパ・モータなどの独立した動力源（ｍｏｔｉｖｅ  ｓｏｕｒｃｅ）によって動かすことができる。幾つかの実施例では、駆動軸の回転速度は、ポンプ・システムによって送達される流体の流量をさらに平滑化するように調節される。
【００１３】
以下に提示される詳細な説明は、主題技術の様々な構成を説明するものとして意図されたものであって、主題技術を実施することができる唯一の構成を表すことを意図したものではない。添付の図面は、本明細書に組み込まれ、且つ詳細な説明の一部を構成する。詳細な説明は、主題技術の完全な理解を提供するための具体的詳細を含む。しかし、それらの具体的詳細なしに主題技術が実施されうることは、当業者には明らかであろう。場合によっては、主題技術の概念を分かりやすくするために、良く知られた構造及び構成要素はブロック図の形で示されている。理解しやすくするために、同様の構成要素は同一の要素番号で標識される。
【００１４】
図１Ａは、ＩＶポンプ３０を使用した医療用流体の注入を受けている患者１０を示す。この実例では、ＩＶポンプ３０は、制御ユニット３２、及びポンプ・モジュール３４を含む。流体容器３６が、患者の頭の位置又はその上方に吊されて、ＩＶセット２０を介してＩＶポンプ・モジュール３４に、次いで患者１０に接続される。
【００１５】
図１Ｂは、例示的なＩＶセット２０Ａを示す。この例示的なＩＶセット２０は、図１Ａの流体容器３６などの流体供給源に接続されるように構成されたバッグ・スパイク２２付きのドリップ・チャンバを含む。ドリップ・チャンバ２２は、チューブ２４を通じてポンプ・セグメント２６に接続され、次いでポンプ・セグメント２６は、さらなるチューブ２４を通じてフィッティング２８に接続される。この実例では、フィッティング２８は、静脈注射用の針などの任意の血管アクセス・デバイス（ｖａｓｃｕｌａｒ  ａｃｃｅｓｓ  ｄｅｖｉｃｅ、ＶＡＤ）（図示せず）に接続するのに適した、ニードルレス・ルアー・コネクタである。ポンプ・セグメント２６は、ポンプ・モジュール３４と嵌合し、且つポンプ・モジュール３４内のポンプ機構（不可視）によって動かされるように構成されて、流体をバッグ・スパイク２２からフィッティング２８へと流す。図１Ｂの例示的なＩＶセット２０Ａはまた、逆止弁２３と、２つのニードルレス・アクセス・ポート２５とを含む。
【００１６】
図１Ｃは、第２の例示的なＩＶセットを示す。この例示的なＩＶセット２０Ｂは、機能的に図１Ｂのバッグ・スパイクと同一のドリップ・チャンバ２２を含む。ドリップ・チャンバ２２は、チューブ２４を通じてフィッティング２８に接続される。ＩＶセット２０Ｂでは、ポンプ・セグメントは、チューブ２４に結合された位置決めフィッティング２１Ａ及び２１Ｂを含む、同一のチューブ２４のうちの或る長さである。この様式のＩＶセットは、ＩＶセット２０Ａよりも廉価でありうる。図１Ｃの例示的なＩＶセット２０Ｂはまた、ローラ・クランプ２７を含む。
【００１７】
図２Ａは、本開示の幾つかの態様による、図１Ａのポンプ・モジュール３４に含まれたポンプ・システム４０の例示的な一実施例の斜視図である。ポンプ・システム４０は、端部に軸受要素４８が位置決めされた駆動軸６２に結合されているモータ４２を含む。軸受要素４８は、駆動軸６２の端部を支持するために、ケーシング（図２Ａでは不可視）と嵌合するように構成される。一連のカム６０が、駆動軸６２に沿って配列され、また、適合する一連のアクチュエータ４４及び４５Ａ、４５Ｂが、それぞれのポンプ・カム６０上に配列される。カム６０の配列については、図３に関してより詳細に論じる。
【００１８】
図２Ｂは、本開示の幾つかの態様による、図２Ａのポンプ・システム４０の側面断面図である。カム軸４６の複数のカム６０は、駆動軸６２に沿って一列に配列され、且つ、駆動軸６２に固定的に取り付けられている。各ポンプ・カム６０Ａ〜６０Ｊは、軸に対して漸増する回転（位相）位置に−図２の実例では概して３６°で−取り付けられる。軸６２が回転するにつれて、アクチュエータは、正弦波の往復動作で動く。この実例では、カム６０は円形であり、また、駆動軸６２からのカム６０の表面の距離が変化するように、中心からオフセットした位置で駆動軸６２に取り付けられる。このタイプのカム６０は、当業者に知られている。アクチュエータ４４Ａ〜４４Ｊのそれぞれは、カム６０のうちの１つに嵌合する開口部を有する。駆動軸６２が回転するにつれて、アクチュエータ４４のそれぞれは、駆動軸６２の回転速度と適合する周波数で上下に往復運動する。図２Ｂの実施例は、図５Ａ〜図５Ｄに関してより詳細に説明されるカム６４Ａ及び６４Ｂによって駆動される、２つの補償アクチュエータ４５Ａ、４５Ｂを含む。ポンプ・システム４０は、アクチュエータ６０の先端６１の下方に位置するプラテン４９を含み、また、ポンプ・システム４０は、アクチュエータ４４とプラテン４９との間に可撓性のチューブ５０を受け入れるように構成される。この実例では、可撓性のチューブ５０は、図１ＢのＩＶセット２０のポンプ・セグメント２６の一部である。各アクチュエータ４４がプラテン４９に向かって下降するにつれて、先端６１がチューブ５０を圧縮し、また、アクチュエータ４４が完全に下降すると、チューブ５０が十分に圧縮されて、チューブ５０を通る流れを遮断する狭窄点又は閉塞５４Ａ、５４Ｂが形成される。図２Ａ及び図２Ｂに示されるポンプ・システム４０のような蠕動ポンプでは、アクチュエータ４４の垂直位置が「波」パターンを形成するようにカム６０が配列されていることが分かる。駆動軸６２が回転するにつれて、「波」はこの実例では左側から右側へ動き、それによりチューブ５０内の流体の制御チャンバ５６を、右側へ移行するように付勢して、最終的には矢印によって示されるように出口５２Ｂから放出させる。それと同時に、流体が、最も左のアクチュエータ４４が下降したときに形成された新しい制御チャンバ５６内へ、入口５２Ａを通じて吸い込まれる。幾つかの実施例では、駆動軸６２は、定角速度で作動され、それにより不規則な流れを生み出す。すなわち、アクチュエータ４４Ｊの下に閉塞があるときには、流れは完全に止まり、アクチュエータ４４Ｂ〜４４Ｅの下に閉塞があるときには、流れは平均より高い流量に達する。
【００１９】
幾つかの実施例では、アクチュエータ４４は、チューブ５０の代わりに非管状ポンプ要素（図示せず）を動かすように構成される。幾つかの実施例では、ポンプ要素は、その開放側を覆う柔軟な膜の付いた剛体Ｕ形チャネルを有して、少なくとも部分的に圧縮可能なポンプ要素を形成する。この少なくとも部分的に圧縮可能なポンプ要素の働き及び挙動は、本開示においてチューブ５０に関して説明されたのと同じである。
【００２０】
図３は、本開示の幾つかの態様による、例示的なカム軸４６の斜視図である。ポンプ・カム６０Ａ〜６０Ｊは、この実例では駆動軸６２の下流端に配置された２つの補償カム６４Ａ及び６４Ｂとともに、駆動軸６２に沿って配列される。補償カム６４Ａ、６４Ｂの機能は、図５Ａ〜図５Ｄに関してより詳細に説明される。この実例では、ポンプ・カム６０Ａ〜６０Ｊは、それぞれのアクチュエータ４４を駆動軸６２の回転の周波数において概して正弦波の動作で上下に往復運動させる、同一の輪郭を有する。例えば、駆動軸６２が毎秒回転数（ｒｅｖ／ｓｅｃ）１の一定速度で回転している場合、アクチュエータ４４の動作は、１Ｈｚの周波数を持つ近似正弦曲線（ａｐｐｒｏｘｉｍａｔｅ  ｓｉｎｕｓｏｉｄ）となる。駆動軸６２の回転速度が変更される、例えば回転速度が１ｒｅｖ／ｓｅｃの定常状態速度に対して正弦的に変動する場合、アクチュエータ４４の動作は、１Ｈｚの基本周波数と、駆動軸速度の変動率に関連する二次周波数とを持った、より複雑な動作になる。幾つかの実施例では、駆動軸６２の速度は、基本速度の整数倍の比率で変動する。幾つかの実施例では、駆動軸６２の速度は、基本回転速度の比率の２倍の比率で変動する。
【００２１】
幾つかの実施例では、補償は、ポンプ・カム６０Ａ〜６０Ｊと同じ速度で動いている補償カム６４Ａ、６４Ｂの形状によってもたらされる。補償の有効性は、カムの幾何学的形状、ポンプ・カムに対する位相、及び幅を選択することによって左右される。幾つかの実施例では、補償カム６４Ａ、６４Ｂのうちの少なくとも一方の輪郭は、非円形の形状である。幾つかの実施例では、形状は、円形輪郭の第１の高調波変調を含む位相及び振幅を伴った正弦波状のものである。幾つかの実施例では、補償カム６４Ａ、６４Ｂのうちの少なくとも一方の形状は、カムの形状の第２の高調波変調を含む位相及び振幅を有する。
【００２２】
幾つかの実施例では、補償は、例えばポンプ・カム６０Ａ〜６０Ｊと共通のモータで駆動される場合はギア・リンケージを使用することにより、或いは補償カム６４Ａ、６４Ｂに結合された独立した駆動モータの直接制御により、補償カム６４Ａ、６４Ｂがそれぞれ回転しているときにそのうちの一方又は両方の角速度を調節することによってもたらされる。幾つかの実施例では、変調周波数は、基本駆動周波数の２倍である。幾つかの実施例では、瞬間角速度は、ポンプ・カム６０Ａ〜６０Ｊによって生じる流量の第１の高調波を含む可変流れを生み出すように変化する。幾つかの実施例では、瞬間角速度は、流量変動の第２の高調波を含む可変流れを生み出すように変化する。幾つかの実施例では、瞬間角速度は、流量変動のより高次の高調波を含む可変流れを生み出すように変化する。
【００２３】
図４Ａは、本開示の幾つかの態様による、補償アクチュエータ４６の無い１２個のポンプ・アクチュエータ４４と定角速度で回転するその駆動軸６２とを有する蠕動ポンプ・システム４０の出力流れを示す。１２個のポンプ・アクチュエータ４４Ａ〜４４Ｊ並びに４５Ａ及び４５Ｂは、各側のポンプ・カム６０に対して回転配向において一定の漸増位相オフセットを有するポンプ・カム６０Ａ〜６０Ｊ並びに６４Ａ及び６４Ｂによって駆動される。図４Ａの実例では、ポンプ・カム６０Ｅは、ポンプ・カム６０Ｄより３０°進んで、またポンプ・カム６０Ｆより３０°遅れて位置決めされる。駆動軸６２が一定速度で回転するにつれて、図２Ｂに関して説明された閉塞波パターンは、１２個のポンプ・カム６０Ａ〜６０Ｊ並びに６４Ａ及び６４Ｂの列の長さを移行して、参考線７２として示されている平均流量と線７０によって示されている経時的な実流量とを有する流れを生み出す。流量７０は、駆動軸６２の回転と同じ周波数で変動する。
【００２４】
図４Ｂは、本開示の幾つかの態様による、図３に示されるような１０個のポンプ・アクチュエータ４４Ａ〜４４Ｈ及び２個の補償アクチュエータ４５Ａ、４５Ｂ、並びに定角速度で回転するその駆動軸６２を有するポンプ・システム４０の出力流れを計算するように構成された、図４Ａに使用したのと同一のシミュレーションの結果を示す。この実例では、補償カム６４Ａ、６４Ｂは、ポンプ・カム６０Ａ〜６０Ｊに類似した輪郭を有するが、「揚程」が少ない。即ち、補償アクチュエータ４５Ａ、４５Ｂの往復運動の範囲は、ポンプ・アクチュエータ４４Ａ〜４４Ｊの往復運動の範囲よりも小さい。この減少された揚程により、結果としてチューブ５０の不完全な圧縮又は閉塞がもたらされる。２個の補償カム６４Ａ、６４Ｂは、互いに回転的に整列され、且つ、隣接するポンプ・アクチュエータ４４Ｈから約１８０°オフセットしている。結果として得られる瞬間流量７４及び平均流量７２は、図４Ａと同一の時間及び流量の目盛に記入される。１０個のポンプ・アクチュエータを使用する構成を用いると、１２個のポンプ・アクチュエータを使用する構成を用いた場合よりも制御チャンバ５６の容積がわずかに小さくなるので、図４Ｂのポンプ・システム４０のモータ４２は、同一の平均流量を提供するために、図４Ａのポンプ・システム４０よりもわずかに高い平均角速度で作動された。流量における最大変動量は、図４Ｂのポンプ・システム４０、即ち、補償カム６４Ａ、６４Ｂ及び補償アクチュエータ４５Ａ、４５Ｂを含むポンプ・システム４０のほうが低いことが分かる。幾つかの実施例では、変動量は、ポンプ・カム６０Ａ〜６０Ｊ及び補償カム６４Ａ、６４Ｂのうちの一方又は両方の回転率を調節することによって、さらに減少される。
【００２５】
図４Ａに示されるような出力流れが１００％変動しうるのと同じ方法で、入口流量、即ち入口５２Ａを通じて蠕動ポンプ機構４６に吸い込まれる流体の流量は、経時的に変動する。流体の一次供給源と二次供給源とが「Ｙ」接合部において結合されていて、流体の二次供給源が枯渇するまで流れを止めるように意図された流れ制御弁を一次供給源が含んでいるような注入システムの幾つかの構成では、負の圧力スパイクが、一次供給源からの意図せぬ流れを生じさせうる。他の構成では、ポンプからの吸入率の急激な高まりによって誘発された、流体供給源からポンプまでのラインにおける負の圧力スパイクが、流体内に気泡を生じさせうる。これらの構成では、ＩＶポンプに吸い込まれる流体の流入率を一定にすることが望ましい。幾つかの実施例では、１つ又は複数の吸入補償カム（図３には図示せず）が、ポンプ・カム６０Ａに隣接して設けられ、また、吸入補償アクチュエータ（図２Ａ又は図２Ｂには図示せず）が、アクチュエータ４４Ａに隣接して設けられて、チューブ５０の入口５２Ａとアクチュエータ４４Ａがチューブ５０に接触する位置との間の部分を選択的に圧縮して、それにより、入口を通じた流体の流入率を平滑化する。吸入補償カムは、それぞれの吸入補償アクチュエータを第１のポンプ・アクチュエータ４４Ａと位相を異にして動かすという点で、補償カム６４Ａ、６４Ｂとほぼ同じように機能する。第１のポンプ・カム４４Ａが下降している又はチューブ５０を完全に圧縮しているときに吸入補償アクチュエータの下の可変容積を拡大することにより、また、第１のポンプ・アクチュエータ４４Ａが上昇しているときに可変容積をつぶすことにより、吸入流量は、補償アクチュエータ４５Ａ、４５Ｂによる出力流量の平滑化と同じように平滑化される。
【００２６】
図５Ａ〜図５Ｄは、本開示の幾つかの態様による、動作中の図３のポンプ・システム４０の順次的な構成を示している。図５Ａは、矢印５４Ａで示された狭窄点がポンプ・アクチュエータ４４Ｊの下に位置し、また補償アクチュエータ４５Ａ、４５Ｂがプラテン（図５Ａ〜図５Ｄには図示せず）上方の最大高さに位置する、駆動軸６２の回転位置におけるポンプ・システム４０を示す。ポンプ・アクチュエータ４４Ａは、ほぼその最大伸長にあり、且つ、制御チャンバ５６を形成するために、破線矢印５４Ｂで示された位置に別の狭窄点を形成しようとしている。
【００２７】
図５Ｂは、駆動軸６２が約９０°回転した後の、図５Ａと同一のポンプ・システム４０を示している。狭窄点５４Ｂが形成されて、ポンプ・アクチュエータ４４Ａの下からポンプ・アクチュエータ４４Ｂの下へと右側に移動しており、それにより制御チャンバ５６は右側に移動される。ポンプ・アクチュエータ４４Ｊは上方に移動しており、それにより以前の狭窄点５４Ａが開口され、制御チャンバ５６内の流体の一部が右側に流れることが可能になる。補償アクチュエータ４５Ａ、４５Ｂは上方に移動しており、それにより補償アクチュエータ４５Ａ、４５Ｂの下にあるチューブ内の流体の一部が移動される。この移動される流体も右側へ流れることになり、狭窄点５４Ｂの移動によって誘発される流れを増大させる。
【００２８】
補償アクチュエータ４５Ａ、４５Ｂの利点は、制御チャンバ５６の形状に関係している。制御チャンバ５６から補償アクチュエータ４５Ａ、４５Ｂを過ぎる液体の流れは、どの時点においても、ポンプ・アクチュエータ４４Ｊの下の制御チャンバの容積の作用である。図５Ｂの位置では、ポンプ・アクチュエータ４４Ｊの下の制御チャンバ５６の容積は、これと同じ瞬間におけるポンプ・アクチュエータ４４Ｇの下の制御チャンバ５６の最大容積に比べて、比較的小さい。したがって、流量もまた比較的少なく、図４Ａの流量における最下点のうちの１つに相当するはずである。しかし、これと同じ時点における補償アクチュエータ４５Ａ、４５Ｂの下降運動が、さらなる流れを作り出し、その結果、補償アクチュエータ４５Ａ、４５Ｂが無い場合よりも、ポンプ・システム４０から排出される全流量が多くなる。図５Ｄに関して、制御チャンバ５６からの最大流量時に反対の効果が起こり、それにより図４Ｂの流量と同様の流量が作り出されることが分かるであろう。
【００２９】
図５Ｃは、駆動軸６２が図５Ｂの構成からさらに約９０°回転した後のポンプ・システム４０を示している。この時点では、狭窄点５４Ｂは、右側へ、即ち患者の方へ移動していて、今やポンプ・アクチュエータ４４Ｅの下に位置し、制御チャンバ５６の最高点は、ポンプ・アクチュエータ４４Ｊの下にある。この時、制御チャンバ５６からの流量は、その最大量にある。補償アクチュエータ４５Ａ、４５Ｂは、その最大伸長を過ぎて運動方向を逆転していて、今や補償アクチュエータ４５Ａ、４５Ｂの下にあるチューブ５０の部分の容積を拡張している。このチューブ５０の拡張は、制御チャンバ５６から放出される流体の一部を吸収し、それにより、ポンプ・システム４０から排出される流体の全流量が減少する。したがって、補償アクチュエータ４５Ａ、４５Ｂの上昇運動は、ポンプ・システム４０から排出される流体の最大瞬間流量を減少させ、補償アクチュエータ４５Ａ、４５Ｂの下降運動は、ポンプ・システム４０から排出される流体の最小流量を増加させ、それにより、図４Ａに示されている非補償の流量に比べて、図４Ｂに示されているより一様な流量が生み出される。
【００３０】
図５Ｄは、駆動軸６２が図５Ｃの構成からさらに約９０°回転した後のポンプ・システム４０を示している。補償アクチュエータ４５Ａ、４５Ｂはなおも上昇しているが、その最大上昇位置に近づくにつれて減速している。制御チャンバ５６からの流量から分流されている流体の量は、図５Ｃの構成に比べて減少しており、また、制御チャンバ５６からの流量は、制御チャンバ５６の後縁がポンプ・アクチュエータ４４Ｊの下の位置に近づくにつれて減少する。さらに９０°回転すると、ポンプ・システム４０は図５Ａの位置に戻っており、それにより１つの運動サイクルが完了する。幾つかの実施例では、補償アクチュエータ４５Ａ、４５Ｂは、隣接したポンプ・アクチュエータ４４Ｊが最大限にチューブ５０（図５Ａ〜図５Ｄには図示せず）の方へ変位されたときに、最大限の追加的な流れを伴う正弦的な流れ、即ち右側に進んでポンプ・システム４０から出て行く流れを生み出すように、また、隣接したポンプ・アクチュエータ４４Ｊが最大限にチューブ５０から離れる方向に変位されたときに、制御チャンバ５６から放出される流体の一部を事実上吸収する、負の流れと考えることができる最大限の減算的な流れ（ｓｕｂｔｒａｃｔｉｖｅ  ｆｌｏｗ）を生み出すように、構成される。
【００３１】
図５Ａ〜図５Ｄに示されている実施例では、補償カム６４Ａ、６４Ｂの対の回転位置、したがって補償アクチュエータ４５Ａ、４５Ｂの動作は、同一である。幾つかの実施例では、補償カム６４Ａ、６４Ｂの回転位置は、互いにオフセットされる。幾つかの実施例では、補償カム６４Ｂの最大揚程は、補償カム６４Ａの揚程とは異なる。
【００３２】
さらに、幾つかの実施例では、駆動軸６２の回転速度は一定であるが、幾つかの実施例では、駆動軸６２の回転速度は、平均速度に対して変動する。幾つかの実施例では、駆動軸６２の回転速度の変動は、基本回転周波数の２倍の周波数において調節される。幾つかの実施例では、ポンプ・カム及び補償カムに関する変調角速度（ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ  ａｎｇｕｌａｒ  ｖｅｌｏｃｉｔｙ）の位相関係は、流量の変動をさらに少なくするように調整される。幾つかの実施例では、駆動軸６２の回転速度の変動は、駆動モータ４２と駆動軸６２との間の機械システムによって達成される。幾つかの実施例では、駆動軸６２の回転速度の変動は、駆動モータ４２の速度を調節することによって達成される。
【００３３】
図６は、本開示の幾つかの態様による、円形オフセット・カム６０によって駆動されるアクチュエータ４４の基本変位曲線７２を示している。円形カム６０は、回転軸線、即ち図３に示されている軸６２からオフセットしているので、関連するアクチュエータ４４の変位プロファイル７２は、基本変調周波数及びほぼ正弦波の形状を含む動作で往復する。幾つかの実施例では、第１の補償アクチュエータ４５Ａは、図２Ｂに示されるように、複数のポンプ・アクチュエータ４４Ａ〜４４Ｊのうちの最後のポンプ・アクチュエータ４４Ｊに隣接して配置される。補償アクチュエータ４５Ａは、最後のポンプ・アクチュエータ４４Ｊの基本駆動周波数に対して位相シフトされた基本周波数を有する動作で、往復運動する。幾つかの実施例では、補償アクチュエータ４５Ａとポンプ・アクチュエータ４４Ｊとの間の位相シフトは１８０°であり、つまり、ポンプ・アクチュエータ４４Ｊがその最小高さに達したときに、補償アクチュエータ４５Ａはその最大高さに達する。幾つかの実施例では、補償アクチュエータ４５Ａとポンプ・アクチュエータ４４Ｊとの間の位相シフトは、９０°から２７０°の間である。
【００３４】
図７は、本開示の幾つかの態様による、第２の高調波を包含する形状を有するカム６０によって駆動されるアクチュエータ４４の変位曲線７４を示している。第２の高調波だけの形状は、曲線７６によって示されている。曲線７６は曲線７２の周波数の２倍の周波数を有することが分かる。曲線７４は、曲線７２及び７６の合計であり、また、曲線７４の正の変位ピークは、曲線７２の正の変位ピークよりも大きいが、曲線７４の負の変位ピークは、曲線７２の負の変位ピークよりも小さい、即ちよりポジティブであることが分かる。
【００３５】
図８は、本開示の幾つかの態様による、第３の高調波を包含する形状を有するカム６０によって駆動されるアクチュエータ４４の変位曲線７８を示している。曲線８０は、第３の高調波の形状を示しており、また、周波数は曲線７２の周波数の３倍であることが分かる。曲線７８は、曲線７２及び８０の合計であり、また、頂部が平坦であって、正及び負のピークの両方に対して曲線７２よりも小さいことが分かる。
【００３６】
図９は、本開示の幾つかの態様による、無段変速装置９０の例示的な一実施例を示している。この実施例では、円形の輪郭を有する駆動輪９２が、定角速度でモータ４２（図９には図示せず）によって駆動される。円形駆動輪は、駆動ベルト９６を介してカム輪９４に結合され、カム輪９４は、駆動軸６２に結合される。カム輪９２は、この実例では、楕円形の輪郭（尺度によらず示されている）を有する。駆動輪９２が一定速度で回転するにつれて、カム輪９６は可変速度で回転することになり、ここで、瞬間角速度は、カム輪９４の回転の中心から駆動ベルト９６とカム輪９４との接点９３までの瞬間オフセット距離９５の関数である。カム輪９４が回転するときにいかなる弛みをも引き締めるために、テークアップ輪９８が付勢されて、駆動ベルト９６に横方向の力を加える。
【００３７】
図６〜図８に開示された原理に基づいて、フーリエ級数を使用して任意の周期波形を形成するのと同様に、図６の基本波のうちの１つ又は複数の高調波を含むカムを使用することによって任意の形状の変位曲線を形成することができることは、当業者には明らかになるであろう。各高調波成分は、基本曲線の大きさ及び位相に対して独立した大きさ及び位相角を有しうる。
【００３８】
カムの形状を定めるための別の手法は、まず所望の変位プロファイルを決定し、次いでこのプロファイルを作り出すカム形状を経験的に決定することである。アクチュエータとカムとの接点は、カムが回転するにつれて横方向に、即ちアクチュエータの運動方向に平行な線に対して垂直にシフトしうるので、所望の変位曲線を作り出すカム形状を決定するための設計過程は、反復過程になりうる。したがって、第２及び第４の高調波プロファイルによって変調される基本オフセット円形輪郭を持った補償カムを有する蠕動ポンプは、出力流れの変動を少なくするために変化させることが可能な６つの独立した変数を有する。幾つかの実施例では、補償カム６４Ａ、６４Ｂのうちの１つ又は複数は、蠕動ポンプの正味出力流れの変動を、補償カム６４Ａ、６４Ｂに対して純粋に円形のカム輪郭を使用して得られる変動より少なくするために、本明細書で説明されるように成形される。
【００３９】
幾つかの実施例では、成形補償カムの回転率を変えることにより、出力流れの変動をさらに少なくすることができる。図３における構成要素の参照番号を使用すると、ポンプ・カム６０Ａ〜６０Ｊが、定角速度で回転する第１の軸に取り付けられ、また、補償カム６４Ａ、６４Ｂが、可変伝動装置を介して駆動モータに結合されるか又は独立した変速モータされることなどにより可変速度で回転することができる場合、補償カム６４Ａ、６４Ｂの流れ変動は、補償カムの回転速度を周期的に変えることによりさらに調整することができる。
【００４０】
開示されたポンプ・システム及び方法は、従来の蠕動ポンプの流れよりもより一様な流体の流れを提供する。蠕動ポンプ・アクチュエータの下流の補償アクチュエータの追加、及び、ポンプ・アクチュエータの蠕動運動に対する補償アクチュエータの運動におけるオフセットが、最大流量を減少させ且つ最少流量を増加させ、それにより、従来の蠕動ポンプの流量の変動に比べて、経時的により一様な流量がもたらされる。補償カムは、純粋に円形の補償カムを使用したときに存在する残留変動を少なくするために、補償カムの基本円形輪郭に高次高調波を加えた形状とすることができる。さらに、駆動軸の速度もまた、正味出力流量の変動をさらに少なくするために、変化させることができる。モータが一定速度で回転しているときに駆動軸の速度を変化させるために伝動装置又はリンケージを使用することにより、騒音、振動、及び変速モータの提供に関わるコストを回避することができる。
【００４１】
開示された過程におけるステップ若しくはブロックの具体的な順序又は階層は、例示的な手法の例証であることが理解される。デザインの好みに基づき、過程におけるステップ若しくはブロックの具体的な順序又は階層は、置き換えてもよいことが理解される。添付の方法の請求項は、見本順序における様々なステップの要素を提示するものであって、提示された具体的な順序又は階層に限定されるように意図されたものではない。
【００４２】
先の説明は、いかなる当業者にも本明細書に記載の様々な態様を実践することを可能とするように提供される。これらの態様に対する様々な修正は、当業者には容易に明らかになるであろう。また、本明細書に置いて定義された包括的な原理は、他の態様に適用されうる。したがって、特許請求の範囲は、本明細書に示されている態様に限定されるものではなく、特許請求の範囲の用語と整合する最大限の範囲に一致すべきものである。
【００４３】
一要素に対する単数での参照は、特にそのように記述されている場合を除き、「唯一の」を意味するのではなく、「１つ又は複数の」を意味するように意図されたものである。特に記述されない限り、「幾つかの」という用語は、１つ又は複数を意味する。
【００４４】
男性に属する代名詞（例えば、彼の）には、女性及び中性（例えば、彼女の及びその）が含まれ、その逆も同様である。当業者に知られているか又は今後知られるようになる、本開示を通して説明された様々な態様の要素に対する全ての構成上及び機能上の均等物は、参照により本明細書に明確に組み込まれ、また、特許請求の範囲に含まれることが意図されている。さらに、本明細書において開示されたことには、そのような開示が特許請求の範囲に明確に記載されているかどうかに関わらず、公衆に提供されるように意図されたものはない。特許請求の範囲にない要素については、その要素が「〜するための手段（ｍｅａｎｓ  ｆｏｒ）」という用語を使用して明確に記載されていない限り、又は、方法のクレームの場合、その要素が「〜のための操作（ｏｐｅｒａｔｉｏｎ  ｆｏｒ）」という用語を使用して記載されていない限りは、米国特許法第１１２条第６段落の規定の下で解釈されるべきである。
【００４５】
本開示の実施例が詳細に説明され且つ示されたが、これらは単に例示及び実例としてのものであって、限定的なものとしてとられるべきではなく、本発明の範囲が添付の特許請求の範囲に記載の用語によってのみ限定されることは、明白に理解されるべきである。
【００４６】
本明細書に記載された全ての要素、部品、及びステップが含まれることが好ましい。当業者には明らかなように、これらの要素、部品、及びステップのうちの任意のものは、他の要素、部品、及びステップに置き換えるか、又は完全に削除してもよいことが、理解されるべきである。
【００４７】
１つの態様では、本書は以下のことを開示する。出口の上流に位置する入口を有する少なくとも部分的に圧縮可能なポンプ要素の第１の部分の隣接した部分を選択的且つ連続的に圧縮するように構成された複数の蠕動ポンプ・アクチュエータを含む、ポンプ機構が開示される。複数のポンプ・アクチュエータはさらに、各隣接対のポンプ・アクチュエータ間に第１の位相オフセットを伴って共通の駆動周波数で往復運動するように構成される。ポンプ機構はまた、第１の部分と出口との間に配置された少なくとも部分的に圧縮可能なポンプ要素の第２の部分を選択的に圧縮するように配列された、少なくとも１つの補償アクチュエータを含む。少なくとも１つの補償アクチュエータは、最適な変位で、且つ基本駆動周波数の整数倍の変調周波数で、且つ隣接したポンプ・アクチュエータとの間に第２の位相オフセットを伴って、往復運動するように構成される。
【００４８】
本書は、少なくとも以下の概念を開示する。
【００４９】
概念１  入口及び前記入口の下流に位置する出口を有する少なくとも部分的に圧縮可能なポンプ要素の第１の部分の隣接したセクションを順次圧縮するように構成された、複数の蠕動ポンプ・アクチュエータであって、基本駆動周波数を含む動作で往復運動するようにさらに構成され、それらのうちの最後のポンプ・アクチュエータが前記出口の最も近くに位置する、複数の蠕動ポンプ・アクチュエータと、
前記少なくとも部分的に圧縮可能なポンプ要素の前記第１の部分と前記出口との間に配置された前記少なくとも部分的に圧縮可能なポンプ要素の第２の部分を選択的に圧縮するように配列された、少なくとも１つの補償アクチュエータであって、前記最後のポンプ・アクチュエータに対して或る位相シフトにおいて前記基本駆動周波数を含む動作で往復運動するように構成された、少なくとも１つの補償アクチュエータと
を備える、ポンプ機構。
【００５０】
概念２  前記少なくとも１つの補償アクチュエータのうちの第１の補償アクチュエータが、前記最後のポンプ・アクチュエータに隣接し、また、
前記第１の補償アクチュエータの前記動作の前記基本駆動周波数が、前記最後のポンプ・アクチュエータの前記動作の前記基本駆動周波数に対して９０°から２７０°の間の位相シフトを有する、
概念１に記載のポンプ機構。
【００５１】
概念３  前記第１の補償アクチュエータの前記動作の前記基本駆動周波数が、前記最後のポンプ・アクチュエータの前記動作の前記基本駆動周波数に対して約１８０°の位相シフトを有する、概念２に記載のポンプ機構。
【００５２】
概念４  前記少なくとも１つの補償アクチュエータの前記動作が、前記基本駆動周波数の整数倍である１つ又は複数の高次高調波を含む、概念１又は２に記載のポンプ機構。
【００５３】
概念５  前記１つ又は複数の高調波が、前記最後のポンプ・アクチュエータに対してそれぞれの位相シフトを有する、概念４に記載のポンプ機構。
【００５４】
概念６  駆動軸と、
前記駆動軸に固定的に結合された複数のポンプ・カムであって、それぞれが前記複数のポンプ・アクチュエータを往復運動させるようにそれぞれ構成された、複数のポンプ・カムと、
前記駆動軸に固定的に結合された少なくとも１つの補償カムであって、それぞれが前記少なくとも１つの補償アクチュエータを往復運動させるようにそれぞれ構成された、少なくとも１つの補償カムと
をさらに備える、概念１から５までのいずれか一概念に記載のポンプ機構。
【００５５】
概念７  前記複数のポンプ・カムが、隣接した各ポンプ・カム間に一定の位相オフセットを伴って輪郭が同一である、概念６に記載のポンプ機構。
【００５６】
概念８  前記少なくとも１つの補償カムが、前記ポンプ・カムと実質的に同一の輪郭を有する、概念７に記載のポンプ機構。
【００５７】
概念９  前記少なくとも１つの補償カムが、前記ポンプ・カムとは異なる輪郭を有する、概念７に記載のポンプ機構。
【００５８】
概念１０  第２の補償アクチュエータと、
前記基本駆動周波数の第２の高調波を含む動作で前記第２の補償アクチュエータを往復運動させるように構成された、第２の輪郭を有する第２の補償カムと
をさらに備える、概念９に記載のポンプ機構。
【００５９】
概念１１  前記駆動軸が、３６０°の回転にわたって変動する角速度で回転する、概念６に記載のポンプ機構。
【００６０】
概念１２  基本駆動周波数が、前記駆動軸が３６０°の回転を１回終えるのに必要とされる時間周期の逆数によって決定され、また、
角速度が変動する前記駆動軸の前記角速度が、前記基本駆動周波数の１つ又は複数の整数高調波を含む、
概念１１に記載のポンプ機構。
【００６１】
概念１３  前記高調波のそれぞれが、前記基本駆動周波数に対してそれぞれの位相シフトを含む、概念１２に記載のポンプ機構。
【００６２】
概念１４  或る角速度で回転するように構成された駆動軸と、
前記駆動軸に固定的に結合された複数のポンプ・カムであって、前記複数のポンプ・カムのそれぞれが、前記複数のポンプ・アクチュエータを往復運動させるように構成され、前記複数のポンプ・カムが、前記最後のポンプ・アクチュエータに対応する最後のポンプ・カムを含み、前記複数のポンプ・カムのそれぞれが、基本高調波周波数及び第１の振幅を含む形状を有する、複数のポンプ・カムと、
前記少なくとも１つの補償アクチュエータのそれぞれを往復運動させるように構成された少なくとも１つの補償カムであって、前記基本高調波周波数、及び第２の振幅、及び前記最後のポンプ・カムに対する位相シフトを含む形状を有する、少なくとも１つの補償カムと
をさらに備える、概念１から５のいずれか一概念に記載のポンプ機構。
【００６３】
概念１５  前記角速度が一定である、概念１４に記載のポンプ機構。
【００６４】
概念１６  前記補償カムの前記形状が、前記基本高調波周波数の整数倍である少なくとも１つの高調波周波数を含む、概念１４に記載のポンプ機構。
【００６５】
概念１７  前記少なくとも１つの補償カムの前記形状が、前記基本高調波周波数の整数倍である少なくとも１つの追加的な高調波周波数を含み、各追加的な高調波周波数が、それぞれの振幅、及び前記最後のポンプ・カムに対するそれぞれの位相シフトを有する、
概念１４に記載のポンプ機構。
【００６６】
概念１８  出口を有する静脈内（ＩＶ）セットとともに使用するためのポンプ・システムであって、
回転するように構成された駆動モータと、
前記駆動モータに結合された駆動軸と、
前記駆動軸に沿って一列に配置され且つ前記駆動軸に結合された複数のポンプ・カムであって、各対の隣接したポンプ・カムの間に共通の回転オフセットを伴って共通の輪郭を有し、最後のポンプ・カムを含む、複数のポンプ・カムと、
前記最後のポンプ・カムに隣接して前駆駆動軸に固定的に結合され、前記最後のポンプ・カムに対して回転的にオフセットした、補償カムと、
前記複数のポンプ・カムにそれぞれ結合された複数のポンプ・アクチュエータであって、前記駆動軸が回転されたときに前記ＩＶセットの第１の部分の隣接したセクションを蠕動的に動かすように構成された、ポンプ・アクチュエータと、
前記補償カムに結合された補償アクチュエータであって、前記第１の部分と前記出口との間に配置された前記ＩＶセットの第２の部分を選択的に圧縮するように配列された、補償アクチュエータと
を備える、ポンプ・システム。
【００６７】
概念１９  前記補償カムが、前記最後のポンプ・カムに対して９０°〜２７０°の範囲内で回転的にオフセットしている、概念１８に記載のポンプ・システム。
【００６８】
概念２０  前記駆動モータと前記駆動軸との間に結合された伝動装置をさらに備え、前記伝動装置が、前記駆動軸の回転が基本周波数と前記基本周波数の整数倍の変調周波数とを含むように、前記駆動軸の速度を調節するように構成されている、概念１８又は１９に記載のポンプ・システム。
【００６９】
概念２１  前記駆動モータが、前記駆動モータの回転が基本周波数と前記基本周波数の整数倍の変調周波数とを含むように、可変速度で回転するように構成されている、概念１８、１９、又は２０に記載のポンプ・システム。
【００７０】
概念２２  出口の上流に位置する入口を有する少なくとも部分的に圧縮可能なポンプ要素の、前記入口と前記出口との間に配置された第１の部分を蠕動的に動かして、第１の最大値と第１の最小値との間で周期的に変動する第１の流量で流体を前記出口から流出させるステップと、
前記第１の部分と前記出口との間に配置された前記少なくとも部分的に圧縮可能なポンプ要素の第２の部分を動かして、ほぼゼロで周期的に変動する第２の流量で前記流体を前記出口から流出させるステップであって、前記第１及び第２の流量の和が、前記第１の最大値未満である第２の最大値、及び前記第１の最小値未満である第２の最小値を有するステップと、
を含む、方法。
【００７１】
概念２３  前記第１及び第２の流量の周期的変動が、それぞれ基本周波数を含み、
前記第１及び第２の流量の前記基本周波数間に位相オフセットが存在する、
概念２２に記載の方法。
【００７２】
概念２４  前記第１の流量と第２の流量との間の前記位相オフセットが、９０°〜２７０°の範囲内である、概念２３に記載の方法。
【００７３】
概念２５  前記出口における前記第１及び第２の流量の和が、前記流体の圧送中は常にゼロよりも大きい、概念２２、２３、又は２４に記載の方法。
【００７４】
概念２６  前記第１の流量の前記周期的変動が、前記基本周波数の整数倍である少なくとも１つの高次周波数を含む、概念２３に記載の方法。
【００７５】
概念２７  前記第２の流量の前記周期的変動が、前記基本周波数の整数倍である少なくとも１つの高次周波数を含む、概念２３に記載の方法。
【００７６】
概念２８  ポンプ機構であって、
入口及び出口を有する蠕動ポンプ機構であって、前記入口を通じて流体を受け取り、且つ基準流量に対して経時的に周期的に変動する流量で前記出口を通じた前記流体の出力流れを提供するように構成された、蠕動ポンプ機構と、
前記ポンプ機構の前記出口に流体的に結合された入口、及び出口を有する可変容積であって、前記出力流れの前記周期的変動と同期して変化するように構成された、可変容積と
を備える、ポンプ機構。
【００７７】
概念２９  前記ポンプ機構の前記出口を通じた前記出力流量が前記基準流量を上回っているときに、少なくともそのうちの一部の期間に前記可変容積が増大し、また、
前記ポンプ機構の前記出口を通じた前記出力流量が前記基準流量を下回っているときに、少なくともそのうちの一部の期間に前記可変容積が減少する、
概念２８に記載のポンプ機構。
【００７８】
概念３０  入口及び前記入口の下流に位置する出口を有する少なくとも部分的に圧縮可能なポンプ要素の第１の部分の隣接したセクションを順次圧縮するように構成された複数の蠕動ポンプ・アクチュエータであって、基本駆動周波数を含む動作で往復運動するようにさらに構成され、それらのうちの第１のポンプ・アクチュエータが前記入口の最も近くに位置する、複数の蠕動ポンプ・アクチュエータと、
前記少なくとも部分的に圧縮可能なポンプ要素の前記入口と前記第１の部分との間に配置された前記少なくとも部分的に圧縮可能なポンプ要素の第２の部分を選択的に圧縮するように配列された、少なくとも１つの吸入補償アクチュエータであって、前記第１のポンプ・アクチュエータに対して或る位相シフトにおいて前記基本駆動周波数を含む動作で往復運動するように構成された、少なくとも１つの吸入補償アクチュエータと
を備える、ポンプ機構。
【００７９】
概念３１  前記少なくとも１つの吸入補償アクチュエータのうちの第１の吸入補償アクチュエータが、前記第１のポンプ・アクチュエータに隣接し、また、
前記第１の吸入補償アクチュエータの前記動作の前記基本駆動周波数が、前記第１のポンプ・アクチュエータの前記動作の前記基本駆動周波数に対して９０°から２７０°の間の位相シフトを有する、
概念３０に記載のポンプ機構。
【００８０】
概念３２  前記第１の吸入補償アクチュエータの前記動作の前記基本駆動周波数が、前記第１のポンプ・アクチュエータの前記動作の前記基本駆動周波数に対して約１８０°の位相シフトを有する、概念３１に記載のポンプ機構。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図５Ｄ】
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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４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【国際調査報告】
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