(57)【要約】      （修正有）【課題】特にＩＶ投与セット、他の医療および非医療システムなどに使用するのに適した、新しい改良型の静脈内ポンプを提供する。【解決手段】歩行容量ポンプ装置は、筐体４と、流体を受ける入口１２と流体を放出する出口１６とを有し、前記筐体の一部として形成された流路手段８と、流路手段を通って流体を送給するように計測された容量の流体をポンピングする往復作動可能な容量ポンプ手段と、流路手段に結合されるポンプ室であって、該ポンプ室に流体を流入させる第１開口と、該ポンプ室から流体を流出させる第２開口とポンプ手段を受け入れる第３開口とを有するポンプ室と、制御信号に応じてポンプ手段を操作するモータ手段と、モータ手段に制御信号を選択的に供給し、モータ手段を作動させかつ送給パラメータの一つ又は複数に変化させる手段となるプログラム可能な制御手段とを備える。【選択図】図１
2007021237.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
歩行容量ポンプ装置であって、
筐体と、
流体を受ける入口と流体を放出する出口とを有し、前記筐体の一部として形成された流路手段と、
流路手段を通って流体を送給するように計測された容量の流体をポンピングする往復作動可能な容量ポンプ手段と、
流路手段に結合されるポンプ室であって、該ポンプ室に流体を流入させる第１開口と、該ポンプ室から流体を流出させる第２開口とポンプ手段を受け入れる第３開口とを有するポンプ室と、
制御信号に応じてポンプ手段を操作するモータ手段と、
モータ手段に制御信号を選択的に供給し、モータ手段を作動させかつ送給パラメータの一つ又は複数に変化させる手段となるプログラム可能な制御手段とを備える装置。
【請求項２】
さらに、流路手段、ポンプ手段、モータ手段および制御手段を中に配置する筐体を含む、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記制御手段が、流量、総投与時間、ある期間にわたる投与回数またはポンプ・サイクル、および送給すべき総流体量で構成されたグループから選択された１つ以上の送給パラメータを変更するために、手動操作可能な手段を含む、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記手動操作可能手段が、筐体の外表面とほぼ面一の頂部面を有する回転式ノブを備える、請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記ノブが、ノブの設定を目に見えるように表示する指標を頂部面に刻まれた、請求項４に記載の装置。
【請求項６】
前記筐体が、
モータ手段とプログラム可能な制御手段とを配置したベース筐体と、
流路手段とポンプ手段とを配置したケースと、
ケースをベース筐体にクリップ留めできるクリップ手段とを備え、
前記モータ手段が、ベース筐体の下壁にある開口部を通して露出する駆動手段を含み、
前記ポンプ手段が、前記駆動手段と嵌合可能で、ケースがベース筐体にクリップ留めされると、該駆動手段によって駆動される被動ハブを含む、請求項２に記載の装置。
【請求項７】
前記駆動手段および被動ハブが、おおむね同じ回転軸を中心に回転可能で、駆動手段はギア駆動突起手段を含み、駆動ハブは、係合ごとに同じ相対回転角度でギア駆動突起手段によって被動回転するため係合可能なハブ駆動突起手段を含む、請求項６に記載の装置。
【請求項８】
さらに、ケースをベース筐体にクリップ留めすると、プログラム可能な制御手段に信号を送るためベース筐体に配置された手段を含む、請求項６に記載の装置。
【請求項９】
さらに、駆動手段の周囲に配置されてそれと一緒に回転するシール手段を含み、前記シール手段が、複数の第１同心壁を含み、ベース筐体が、前記開口部の周囲に、前記下壁の内面に形成された複数の第２同心壁を含んで、第１同心壁と対合して噛み合い、液体が前記開口部を通ってベース筐体に侵入するのを防止する、請求項６に記載の装置。
【請求項１０】
シール手段と下壁の相互に噛み合う壁が、液体に触れると毛管作用を生成するような間隔をあけた、請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
さらに、流路手段の入口の下流に配置されて、流路手段へ入る流体の流れを制御する入口弁手段と、流路手段の出口の上流に配置されて、流路手段から出る流体の流れを制御する出口弁手段とを含み、前記入口および出口弁手段は常時閉で、ポンプ手段が作動中はプログラム可能な制御手段の制御下で選択的に開くよう作動可能である、請求項１に記載の装置。
【請求項１２】
前記入口および出口弁手段がそれぞれ、
流路手段の少なくとも一部の一方側に形成され、流路手段の当該部分へと変形して流体の流れを遮断することができる弾性膜と、
膜を流路手段内へと変形して流体の流れを遮断するよう動作でき、流路手段から離れて膜を解放し、流体が流れることができるように動作可能なニップル手段と、
通常はニップル手段が膜を変形するように偏寄されたばね手段と、
ニップル手段を選択的に流路手段から離れるよう動作させ、流体が流れることができるようにする手段とを備える、請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
前記弾性膜が高分子材料で構成される、請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
前記弾性膜が、シリコン、ポリウレタン、及び天然ゴム、ポリシロキサン改質剤、スチレン／エチレンブチレン／スチレン、およびＥＰＤＭ／ポリプロピレン合金とで構成されたグループから選択された材料で構成される、請求項１２に記載の装置。
【請求項１５】
前記ニップル手段が、
第１端部および第２端部を有し、第１端部から間隔をあけた軸を中心に旋回するように装着される細長いレバーと、
レバーからほぼ直角に第１端部から延在して、レバーが第１位置へと旋回すると膜に接触してこれを変形し、レバーが第２位置へと旋回すると膜を解放するニップルとを備える、請求項１２に記載の装置。
【請求項１６】
前記モータ手段が、その上で規定されたカム・トラックを有するギア手段を含み、前記カム・トラックは、モータ手段の作動中に動作し、前記動作手段が、
一方端から間隔をあけて軸を中心に旋回するよう装着された起動レバーと、
起動レバーから延在し、起動レバーが旋回すると、細長いレバーの第２端部に接触して、これを第２位置へと移動させる押し手段と、
起動レバー上に配置されてカム・トラックに載り、その上で動いて起動レバーを旋回させるカム従動手段とを備える、請求項１５に記載の装置。
【請求項１７】
前記ばね手段は、通常は細長いレバーの第１端部とニップルとを接触させて膜を変形させるよう偏寄される、請求項１６に記載の装置。
【請求項１８】
前記ギア手段が、
カム・トラックを回転させるギア手段の回転中心である軸手段を含み、前記軸手段が、ギア手段が回転するにつれ支持体上に載る下端部を含み、さらに、
前記軸手段の下端部を受け、これを保持する支持カップ・ベアリングを含む、請求項１６に記載の装置。
【請求項１９】
前記軸手段の下端部が概ね球形で、支持カップ・ベアリングが概ね凹状で、逆さまの円錐形側壁に軸手段の下端部が当たる、請求項１８に記載の装置。
【請求項２０】
前記モータ手段がさらに、駆動シャフトと、駆動シャフトに装着されて、モータが作動すると第１軸を中心に回転するピニオン・ギアとを含み、前記駆動手段が、概ね第１軸に対して垂直の第２軸に装着され、これを中心に回転するディスクを備え、前記ディスクが、ディスクの円周に配置されてその軸方向に延在し、ピニオン・ギアと噛み合って、ピニオン・ギアが回転するとディスクを回転させる歯を含む、請求項６に記載の装置。
【請求項２１】
前記駆動手段がさらに、ディスクの歯に対して同心円状に配置された環状ビードを含み、前記モータ手段がさらに、ピニオン・ギアに隣接して配置されてそれと共に回転し、環状ビードとの回転接触を維持し、これによってピニオン・ギアとディスクの歯との間に所定の空間関係を確立し、これを維持するローラ手段を含む、請求項２０に記載の装置。
【請求項２２】
前記ケースが、
下側に少なくとも流路手段の一部が形成され、ポンプ手段が配置された本体と、
本体の上側に配置された頂部カバーと、
本体の下側に配置された底部カバーと、
少なくとも本体の一部の上、および本体と底部カバーとの間に配置され、流路手段の少なくとも一部の一方側を形成するガスケット膜とを含む、請求項６に記載の装置。
【請求項２３】
前記ポンプ手段が、回転するとポンプ手段を駆動し、ガスケット膜を通って延在して被動ハブと結合するポンプ・クランク・シャフトを含み、前記ガスケット膜がポンプ・クランク・シャフトの周囲に無菌シールを形成する、請求項２２に記載の装置。
【請求項２４】
さらに、流路手段の圧力増加を検出するために、出口付近で流路手段の側部を形成するガスケットの一部に隣接して配置された圧力過剰感知手段を含む、請求項２２に記載の装置。
【請求項２５】
流路手段内の圧力が上昇すると、ガスケット膜が膨らみ、前記圧力過剰感知手段が、ガスケット膜の膨らみを検出する手段を備える、請求項２４に記載の装置。
【請求項２６】
さらに、流路手段の圧力低下を検出するために、入口付近で流路手段の側部を形成するガスケット膜の一部に隣接して配置された圧力不足感知手段を含む、請求項２２に記載の装置。
【請求項２７】
流路手段内の圧力が低下すると、ガスケット膜が流路手段に向かって内側に撓み、前記圧力不足感知手段が、ガスケット膜の撓みを検出する手段を備える、請求項２６に記載の装置。
【請求項２８】
さらに、流路手段内に形成され、流体が出口を通って出る前に流れるフィルタ室と、流体がフィルタ室から出口へと流れるにつれ、流体を濾過するためにフィルタ室と出口との間に配置された親水性膜とを含む、請求項１に記載の装置。
【請求項２９】
さらに、フィルタ膜と出口との間に配置され、流体中の空気がそれを通って外側へと拡散できるようにする疎水性膜を含む、請求項２８に記載の装置。
【請求項３０】
ポンプ手段が、
ポンプ室の第３開口部に配置されて往復し、ポンプ室を出入りして流体を送給するピストン手段と、
第３開口部の上およびピストン手段の周囲に配置されて、流体がポンプ室から第３開口部を通って漏出するのを防止する括約筋シールとを備える、請求項１に記載の装置。
【請求項３１】
ポンプ手段が、さらに、
モータ手段に結合されて、モータ手段が作動すると回転するクランク手段と、
クランク手段とピストン手段との間に旋回する状態で結合され、クランク手段が回転するとピストン手段を往復させる接続手段とを備える、請求項３０に記載の装置。
【請求項３２】
前記モータ手段が、回転してポンプ手段を作動させる駆動手段を含み、前記駆動手段のシャフトがローブを含み、前記装置がさらに、駆動手段のシャフトが１回転するとローブによって操作可能になってモータ手段を切るスイッチ手段を含む、請求項１に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、静脈内（ＩＶ）治療システムなどの医療システムを含む種々の用途に適した、軽量で安価な歩行容量ポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
患者への流体の静脈内投与は、特に、疾病や傷害のために消化管が正常に機能できない患者に生命維持栄養素を投与する、種々の深刻な感染症を治療する抗生物質を投与する、急性または慢性の疼痛に苦しむ患者に鎮痛薬を投与する、癌患者の治療に化学療法薬剤を投与するなどのために、周知の医療処置である。
【０００３】
薬剤の静脈内投与はしばしば、例えば投与する流体の瓶、通常は逆さまに配置した無菌プラスチック管セット、および流体を瓶からＩＶセットを通して患者に送り出すポンプなどを含む、いわゆるＩＶ投与セットに接続するか、それに内蔵したＩＶポンプを使用する必要がある。ＩＶ供給管と場合によっては何らかの監視装置への流体の流れを手動で停止するため、他の機構も含むことができる。
【０００４】
現在のＩＶポンプは、概ね２つの基本的なタイプがある。電子ポンプと使い捨ての非電子ポンプである。電子ポンプは大幅に小型化され、実際に幾つか使い捨ての構成要素を含んでいるが、それでも非常に費用がかかり、頻繁に保守して連続して使用しなければならず、例えば自分で処置することが望ましい場合に、素人には操作が困難なことがある。
【０００５】
使い捨ての非電気ポンプは通常、硬質外被容器に入った小型の弾性袋で構成され、容器内で袋には加圧したＩＶ溶液が充填される。弾性袋の収縮によって生じた圧力により、ＩＶ溶液は一定流量で固定オリフィスを通り、患者の静脈に入る。これらのポンプは電子ポンプよりはるかに安価で、（使用するたびに廃棄されるので）保守の必要がないが、その欠点には、監視機能がない、様々な流量を選択できない、流体容量が制限される、および使い捨て製品にしてはまだ比較的費用が高いことなどがある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特にＩＶ投与セット、他の医療および非医療システムなどに使用するのに適した、新しい改良型の静脈内ポンプを提供することが、本発明の目的である。
簡単に製造され、低コストの部品を使用するようなポンプを提供することが、本発明のさらなる目的である。
効率的で信頼性の高いようなポンプを提供することも、本発明の目的である。
容易に小型化できるようなポンプを提供することが、本発明の追加の目的である。
【０００７】
歩行でき、低コストで、したがって使い捨てのポンプを提供することが、本発明の別の目的である。
低いエネルギー消費量で作動できるよう、低摩擦の構成要素を備えたポンプを提供することが、本発明のさらなる目的である。
本発明の一つの態様によると、流量またはポンピング速度、総作動時間、投与間の時間隔などを容易に変更できるようなポンプを提供することが、本発明のさらに別の目的である。
本発明の別の態様によると、作動パラメータをマイクロプロセッサで制御するようなポンプを提供することも、本発明の目的である。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の以上およびその他の目的は、筐体を含み、その中で流体を受ける入口と流体を放出する出口を有する流路を規定する歩行容量ポンプの特定の例証的実施例で十分に理解される。筐体内には、流路を通って流体をポンピングするために作動可能なポンプ、制御信号に応じてポンプを操作するモータ、および制御信号を選択的にモータに供給して、モータを作動し、流体を断続的または連続的にポンピングさせるプログラム可能なコントローラも配置される。
【０００９】
本発明の一つの態様によると、プログラム可能なコントローラには、露出して、筐体を通じてアクセス可能な回転式のノブを設け、これは選択された位置に回転されると、ポンプの作動パラメータを確立するとともに、どのパラメータを選択したか見るために表示も行う。
【００１０】
本発明の別の態様では、筐体はモータおよびプログラム可能なコントローラを配置したベース筐体と、流路が規定され、ポンプが配置されたケースと、ケースをベース筐体にクリップ留めできるクリップ機構とを含む。モータは、ベース筐体の壁を通って露出する駆動ギアを含み、ポンプは駆動ハブを含み、これはケースをベース筐体にクリップ留めすると、駆動ギアと嵌合可能で、それによって駆動される。
【００１１】
本発明のさらに別の態様によると、ポンプは単純な円周ポリマー・シールまたは括約筋シールを使用して、ポンピングされる流体を保持し、その損失または漏出を防止する。
【００１２】
本発明の上記および他の目的、特徴および利点は、添付の図面類と組み合わせて提示された以下の詳細な説明を考察すると明白になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明を簡単に理解し、説明するために、図面類で、同様の部品または構成部品は、図面ごとに同様の番号で特定する。
【００１４】
図１は、電気モータ、バッテリ電源およびポンピング動作を制御するプログラム可能なマイクロプロセッサなど、本発明のポンプ・ドライバ構成要素が配置されたベース筐体４を有する、マイクロプロセッサ制御の歩行容量ポンプの、一つの例証的な実施例の上方斜視図である。ベース筐体４にはカセット８が着脱可能な状態で装着され、これにはポンプ機構と、患者に導入する流体をポンピングする流路と、流体の流れを制御する弁とが含まれる。送込管１２がカセット８に結合されて、ポンピング機構の動作の結果、流体を源からカセットの流路へと送り、排出管１６もカセットに結合されて、流体を流路から目的へと送る。ベース筐体４の側部には、患者がプログラム可能なマイクロプロセッサを起動することができる実行／停止スイッチ２０が装着されている。
【００１５】
カセット８は、１対の装着クリップ２４（図５も参照）によってベース筐体４の所定の位置に保持され、これは、カセット８をベース筐体４上の所定に位置に押し込むと外側に撓む。特に、装着クリップ２４が外側に撓むと、クリップの橋部にあるタブ２４ａ（図５）が、ベース筐体４の上壁４ａにある窪み２８の側部に形成されたサイド・スロット６内に延びる。カセット８を解放するには、装着クリップ２４を内側に押してタブ２４ａを内側に撓ませ、それをスロット６から引き抜く。これでカセット８を取り外すことができる。
【００１６】
図２は、カセットを外して、ベース筐体の上壁４ａに形成されたカセットを受ける窪み２８を露出させた、ベース筐体４の上方斜視図である。ベース筐体４の上壁４ａにある開口部を通して、圧力センサ・ボタン３２ａおよび３２ｂ（以下で述べる）、フェース駆動ギア７２（これも以下で述べる）、および弁アクチュエータ・レバー・ピン４０が露出し、ピンは以下で説明するように、カセット内に形成された流路に配置された弁を選択的に開閉して流体を流したり、流れを防止したりする。
【００１７】
図３は、筐体の下壁４ｂを通って露出した４つの回転式ノブ４４ａ、４４ｂ、４４ｃおよび４４ｄを示す、ベース筐体４の底部の斜視図である。ノブ４４ａから４４ｄの頂部は、下壁４ｂとほぼ面一で、したがって衣類または他の品目がノブに引っかからず、したがってノブは衝突などによって不注意に動くことがない。ノブ４４ａから４４ｄの頂部表面には、矢印の形状の窪みが形成され、それに硬貨、爪、ドライバまたは他の道具を挿入して、ノブを所望の位置に回転する。ノブは、ベース筐体４に含まれたプログラム可能なマイクロプロセッサの「プログラム」に使用し、ノブのパラメータ設定に従ってポンプを操作する。つまり、各ノブの回転または角度位置は、ある期間の流量、投与数またはポンプ・サイクル、総投与時間、ポンピングされる流体の総量など、ポンプの特定の作動パラメータを確立する。
【００１８】
ノブの設定は、種々の方法でプログラム可能なマイクロプロセッサに連絡することができ、例えば金属の導電ワイパーをノブの下側に設けて、ベース筐体４に含まれたプリント回路板９４（図４）の銅のパターンに押しつけ、プログラム可能なマイクロプロセッサが、銅のパターン上のワイパーの位置から２進コード化した信号またはビットを読めるようにする。
【００１９】
ノブ４４ａ、４４ｂ、４４ｃおよび４４ｄの設定は、窪みの矢印が指す方向によって選択されたパラメータを、見えるように表示することも理解される。ノブの周囲に配置されたラベルは、ノブの様々な回転位置のパラメータ値を特定することができる。
【００２０】
次に図４を参照すると、上壁４ａおよび下壁４ｂを含むベース筐体４の上方分解図が図示されている。プログラム可能なマイクロプロセッサ５９と、ポンプを作動させるモータとを作動させるための電源であるバッテリ５４および５８を受け、これを保持するブラケット５０が、下壁４ｂに形成される。小型電気モータ６４を受け、これを保持するために、下壁４ｂにはブラケット６０も形成される。モータ駆動シャフト６８（およびピニオン・ギア）がモータ６４の前方に延在して、フェース駆動ギア７２と嵌合し、モータ６４を作動するとこれを回転する。
【００２１】
図１２は、ローラ延長部７８を伴うピニオン・ギア７６を端部に装着したモータ駆動シャフト６８の一部の部分断面図を示す。ピニオン・ギアの歯は、図１２に示すように、フェース駆動ギア７２の縁に形成されて軸方向に延在するギアの歯８０と噛み合う。フェース・ギアの歯８０の内部には環状ビード８４が形成されて、フェース駆動ギア７２の円周方向に延在し、その上を、モータ駆動シャフト６８が回転するにつれてローラ７８が転がり、したがってピニオン・ギアを回転してフェース駆動ギアを回転させる。ローラ７８と環状ビード８４との接触により、ピニオン・ギアの歯７６はフェース・ギアの歯８０から特定の距離を維持し、したがって２つのギア間の摩擦が減少し、ノイズが軽減される。摩擦が減少すると、エネルギー消費量も減少する。（ベース筐体全体を示す図で、フェース駆動ギア７２がピニオン・ギア７６の頂部に図示されていることに留意されたい。）
【００２２】
フェース駆動ギア７２は、図１０Ａから図１０Ｅでさらに詳細に図示されている。ギア７２はディスク８２を含み、図１０Ｄおよび図１０Ｅに示すように、その外縁の下側に歯８０が形成されている。前述したように、環状ビード８４が歯８０のすぐ内側にある（しかし、外側にあってもよい）。中心窪み８６がディスク８２の下側に形成され、スピンドル８８が窪み８６から下方向に延在して（図１０Ｃ）概ね球形の先端８８ａで終了する。スピンドル８８は、ベース筐体４の下壁４ｂに配置されたベアリング・カップ９０（図４）内で、フェース駆動ギア７２を回転式に支持する。特に、フェース駆動ギア７２のスピンドル８８は、回路板９４の開口部を通ってベアリング・カップ９０へと延在し、これによってフェース駆動ギアが回転できるようにする。
【００２３】
図１３は、ベアリング・カップ９０内に配置されたスピンドル８８の下端と先端８８ａの側断面図を示す。ベアリング・カップ９０の側壁９０ａは、逆転した円錐の形状で、したがって球形の先端８８ａと側壁９０ａとの接触面は小さく、これはフェース駆動ギア７２の回転時の摩擦を減少させ、したがってポンプ作動時の動力消費量を減少させる。フェース駆動ギア７２の他の特徴を後に検討する。
【００２４】
次に図４に戻ると、４つのプログラミング・ディスク１００が図示され、それぞれが、ノブを回転すると回転するようにプログラミング・ノブに結合され、したがって回路板９４の下側の電気接点と様々な電気接点パターンを生成することができる。これらの電気接点は、ディスク１００の電気接点１００ａが様々な接点に接触すると、プログラミング・ノブの様々な設定値がマイクロプロセッサ５９によって検出されるように配置される。
【００２５】
回路板９４は、ベース筐体４の下壁４ｂに装着され、既に示したように、ポンプの作動を制御するプログラム可能なマイクロプロセッサ５９は、マイクロプロセッサと信号をやりとりする他の回路類と同様に、回路板に装着される。
【００２６】
フェース駆動ギア７２の上表面には、カム・トラック７４（図４、図１０Ａおよび図１０Ｂ参照）が形成され、その上に１対の弁アクチュエータ・レバー１１０が載り、これに従う。各レバー１１０は、細長いビーム１１２、ビームの一方端にほぼ直角に配置されたピボット軸１１４、ビーム１１２の下表面の下に回転式に装着されて突き出し、カム・トラック７４に載ってこれに従うカム従動ローラ１１６、およびビーム１１２の軸１１４の位置から反対の端部から上方向に突き出し、ベース筐体の上壁４ａに形成された開口部１２０を通って延在するレバー・ピン１１２を含む。弁起動レバー１１０の構成と配置は、図９Ａおよび図９Ｂの側面図でも見ることができる。フェース駆動ギア７２が回転するにつれ、レバー１１０はフェース・ギアが１回転するたびに１回、上方向に交互に旋回し、以下で述べるように入口弁と出口弁を開く。
【００２７】
フェース駆動ギア７２の上側には駆動ハブ７５も配置され、これは毛管ラビリンス・シール７７に囲まれる。駆動ハブ７５は、ポンプの駆動に使用するクランク・シャフトと結合された対応の被動ハブと対合するよう設計される。駆動ハブ７５の詳細な構成は図１１Ａに示され、被動ハブ７３は図１１Ｂに示される。ハブは両方とも駆動突起７５ａおよび７３ａを含み、対合するハブ上の駆動突起を嵌合させ、回転状態で駆動する。図１１Ｂのハブ７３は、逆さまにして、図１１Ａのハブ７５の頂部に配置された状態で見ることができる。この構成で、ハブ７５を上から見て反時計回りに回転すると、ハブ７３が同様にその方向に回転することが明白である。図１１Ａのハブ７５は、唯一の角度位置で、つまりハブ７５の駆動突起７５ａがハブ７３の駆動突起７３ａと嵌合する時に、図１１Ｂのハブ７３と嵌合し、したがって２つの駆動ハブは、作動位置にある場合は、常に互いに対して同じ相対的角度位置にあることに留意されたい。
【００２８】
毛管ラビリンス・シール７７は、図１０Ａ、図１０Ｂおよび図１４にも詳細に図示され、複数の同心円の環状壁７７ａを含み、これは、フェース駆動ギア７２をベース筐体４に設置すると、ベース筐体４の下壁４aの下側に形成された相補的な環状壁４ｃ（図１４）と環状に交互配置される。このような毛管ラビリンス・シール７７とベース筐体４の上壁４ａの下面にある相補的環状壁４ｃとの交互配置または噛み合いは、図８にも図示されている。毛管ラビリンス・シール７７の目的は、カセット８からベース筐体へのアクセスが必要な位置で、水または他の流体がベース筐体４の内部に侵入するのを防止することである。本発明の毛管ラビリンス・シール７７があると、液体は狭い「毛管トラップ」７７ｂ（図１４）に引き込まれ、毛管ラビリンス壁７７ａとベース筐体の環状壁４ｃとの間のギャップによって形成されたこれより大きい「毛管中断部」または溜め７７ｃによって、これらトラップから出るのが防止される。したがって、毛管トラップ７７ｂにあるいかなる液体も、これらのトラップに留まる傾向がある。というのは、毛管中断部または溜め７７ｃの毛管引力に対して、その毛管作用の方がはるかに大きいからである。毛管トラップ７７ｂを通り抜ける液体があっても、それは毛管中断部または溜め領域７７ｃを満たし、それ以上は進まない。
【００２９】
再び図４を参照すると、ベース筐体に形成された、圧力過剰／不足センサ・ボタン１３４（以下で述べる）と呼ばれるものを受ける２つの開口部１３０が図示されている。最後に、フェース駆動ギア７２のハブ７５を受けて、これへのアクセスを提供する開口部１３８が上壁４ａに形成され、被動ハブとカセット８に配置されたクランク・シャフトを嵌合させる。
【００３０】
図５、図６および図７は、それぞれ下方斜視図、上方斜視分解図、および下方斜視分解図でカセット８を示す。カセット８は、頂部カバー２００、主本体２０４および底部カバー２９７で構成される。本体２０４の下側および底部カバー１０８の上の一部に流路システム２１２（図７）が形成され、入口２１６（図６）を通る流体を受けて、出口２２０（図５および図７）へとポンピングする。
【００３１】
カセット８は、本体２０４の上側に装着されたポンプ機構２２４と、流路システム２１２を通る流体の流れを制御する弁システム２２８と、圧力過剰および不足センサ２３２（図５および図７）と、空気排除および流体フィルタ室２３６（図６）も含む。ポンプ機構２２４はクランク２２４ａを含み、そのクランク・シャフト２２４ｂは本体２０４の開口部２４０および底部カバー２０８の開口部２４２を通って延在して、図５で最もよく分かるように、底部カバーの下にある程度の距離突き出す。前述した被動ハブ７３は、クランク・シャフト２２４ｂの端部に配置される（図５）。前述したように、被動ハブ７３は、フェース駆動ギア７２に含まれた駆動ハブ７５（図４）と嵌合し、それはピニオン・ギア７６（図１２）およびモータ７４（図４）によって駆動されて回転する。したがって、クランク２２４ａはモータの作動時は常に回転するようになっている。
【００３２】
ポンプ機構２２４は、接続棒２２４ｃおよびピストン２２４ｄも含む。クランク２２４ａは、旋回する状態で接続棒２２４ｃの一方端に結合され、接続棒の他方端は、旋回する状態でピストン２２４ｄの接続ニップル２２４ｅ（図６および図７）に結合される。ピストン２２４ｄは、摺動可能な状態で口２５０を通ってポンピング室２５４に入るよう配置され、ピストン・ガイド２５８内に摺動可能な状態で保持される（図６）。ピストン括約筋シール２６０は、図６および図７ではピストン２２４ｄの周囲に配置されるよう図示されているが、シールは保持空洞２６４の口２５０の前に配置することもある。シール２６０はポンピング動作中に流体が室２５４から漏出するのを防止し、しかも非常に抵抗が非常に少なく、したがってポンピング中のエネルギー消費量が最小限になる。
【００３３】
図１５は、保持空洞２６４に配置されたピストン括約筋シール２６０の側断面図を示し、シールは前方に延在する枝２６０ａと、後方に延在する枝２６０ｂとを含み、両方ともピストン２２４ｄを囲んで、これと接触する。クランク２２４ａを回転して、接続棒２２４ｃがピストン２２４ｄを動かすようにすると、ピストンは往復してポンピング室２５４を出入りし、カセット８を通して流体をポンピングする。
【００３４】
弁システム２２８は、図６および図７では１対の弁レバー２２８ａおよび２２８ｂを含むよう図示され、それぞれがビーム２２８ｃ、ピボット軸２２８ｄおよび弁閉鎖ニップル２２８ｅを含む（図６）。弁レバー２２８ａおよび２２８ｂは、底部カバー２０８に旋回状態で装着されて、スロット２７０に嵌合する（図６）。板ばね２２８ｆが、底部カバー２０８の下側に形成されたスロット２７４に圧入される（図５および図７）。ばね２２８ｆは、弁閉鎖ニップル２２８ｅの位置のすぐ下でビーム２２８の下側に押しつけられ、ニップルを上方向に押しやり、個々の弁を常時閉とする（以下で述べる）。弁を開くために、ニップル２２８ｅの位置と反対側のビーム２２８ｃの端部は、弁起動レバー１１０の対応するレバー・ピン１１８によって、（ニップルを下方向に旋回させるよう）上方向に移動する（図４）。レバー・ピン１１８は、底部カバー２０８の対応する開口部２７８を通って延在し、レバー２２８ａおよび２２８ｂと接触して、弁を開く。
【００３５】
圧力過剰および不足センサ２３２は開口部２３２ａおよび２３２ｂを含み、これを通って圧力センサ・ボタン１３４（図４および図８）が延在してガスケットまたは膜２８２と接触し、流体がそこを流れてカセット８に入り、カセット８から出る。カセット８の出口２２０より下流の圧力が増加して、例えば管の閉塞を示すと、膜２８２はボタン１３４の一方に向かって膨らみ、そのボタンが動いて可動接触ばねを押し、回路板９４上の静止接点と電気的に接触して、プログラム可能なマイクロプロセッサ５９に、「圧力過剰状態」が出口の下流に存在することを示す。これで、マイクロプロセッサ５９は、アラーム９５（図４）を鳴らすか、ポンピングを停止する、あるいは両方をすることができる。例えば、閉塞がカセット８の出口２１６より上流の管で発生し、ポンプが作動していたか、作動していると、入口付近の流路で真空が発生し、膜２８２の別の部分がさらに流路へと引っ張られ（膨らむ反対）、対応するボタン１３４がわずかに流路に向かって動き、回路板９４上の回路およびプログラム可能なマイクロプロセッサ５９に対して、上方で閉塞が発生したことを示す。アラーム９５は、圧力可能の感知時と同様に、鳴るかポンピングを停止する、あるいはその両方をすることができる。これについては全て、他の図の検討の時にさらに説明する。
【００３６】
空気排除および流体フィルタ室２３６（図６）は、カセット８の流路を流れる流体から空気を排除し、流体を濾過して汚染物質などを除去する。これについては、以下で検討する。
【００３７】
膜ガスケット２８２は、カセット８の本体２０４下側の有意の部分を覆って、カセットを通って延在する流路を規定する（その一方側を形成する）よう配置される。ガスケット２８２によって、流量制御弁および圧力過剰および不足センサも作動することができ、回転するクランク・シャフト２２４ｂの周囲に無菌シール３０９も設けることができる。
【００３８】
図８はベース筐体４の断面図で、モータ６４、モータの駆動シャフト６８に装着されたピニオン・ギア７６、および歯８０が前述したようにピニオン・ギアの歯７６と噛み合うフェース駆動ギア７２を示す。フェース駆動ギア７２のスピンドル８８は、ベアリング・カップ９０内に回転状態で支持される。圧力センサ・ボタン１３４が開口部１３０内に配置されて図示され、ボタンの上端が膜２８２とほぼ接触している。膜２８２に、それと接触する流体の過剰圧力がかかると、膜が変形してボタン１３４に押しつけられて、ボタンが接触ばね３００に押し当てられ、したがって接触ばね自体が撓んでプログラム可能なマイクロプロセッサ５９に、出口の下流で圧力過剰状態が検出されたという信号を送る。接触ばね３００が十分撓むと、回路板９４上の静止接点と電気的に接触し、この電気的接触がマイクロプロセッサ５９に検出される。圧力不足センサは同様の方法で作動するが、ただしばね３０８（図７参照）が膜２８２の上に配置され、これによって膜が押し下げられて異なる圧力センサ・ボタンに当たり、したがって接触ばね３００の異なる部分に力を加える。次に、圧力不足状態が入口の上流で発生すると、膜２８２がブタンから引き離され、（ポンピング作用によって生じた負圧のせいで）圧力不足ばね３０８を圧迫し、このためボタンが接触ばねへの力を解除する。この状態が検出され、プログラム可能なマイクロプロセッサが、圧力不足状態が発生していることを警告する。
【００３９】
接触ばね３００の圧力不足部分は、通常、カセット８がベース筐体４にクリップ留めされている場合は静止接点３０４と接触している。カセット８をベース筐体にクリップ留めすると、圧力不足バネ３０８（図７）が膜２８２を外方向に押し、ボタン１３４の１つに押し当てる。このボタンは接触ばね３００の圧力不足部分を押下し、したがってこれは静止接点３０４との電気的接続を中断する。次に、カセット８を取り外すか、上流で圧力不足状態が発生すると、接触ばね３００のこの圧力不足部分が元の位置に戻ることができ、静止接点３０４と接触する。この接点の閉鎖がマイクロプロセッサ５９によって感知されると、これはアラーム９５を鳴らすか、他の適切な措置をとる。
【００４０】
電気接触ばね３００の圧力過剰部分は、通常は静止接点３０４と接触していない。センサの下流が圧力過剰状態になると、既に説明したように、膜２８２が外側に膨らんで、ボタン１３４を押して動かし、ボタンが電気接触ばね３００の圧力過剰部分を撓ます。ばね３００は、十分撓むと静止接点３０４と接触し、この電気的接触がマイクロプロセッサ５９に感知され、これは適切な措置をとることができる。
【００４１】
図８は、１回転ごとにプリント回路板９４上の接点から接触ばね３１５を離す、フェース駆動ギアのスピンドル８８の一方側に形成されたローブ８８ｂも示す。モータの接触ばね３１５が撓むと、そうさせたモータ６４およびマイクロプロセッサ５９への電力供給線を遮断する。したがって、フェース駆動ギア７２が１回転するごとに、モータが自動的に切れる。これで、プログラム可能なマイクロプロセッサ８９が、マイクロプロセッサに「プログラムされた」投与スケジュールに応じて、（モータの接触ばねの開接続を迂回することによって）次の投与のためにモータを始動する。
【００４２】
図９Ａおよび図９Ｂは、それぞれ流量制御弁の開放時および流量制御弁の閉鎖時のベース筐体４およびカセット８の側断面図を示す。ここで図９Ａを参照すると、一方の弁アクチュエータ・レバー１１０が、（カム・トラック上で上方向に動くカム・ローラ１１６の結果）上方向に旋回して、一方の弁レバー２２８の後端を押し上げ、弁閉鎖ニップル２２８ｅを押し下げて膜２８２を解放し、したがって流体を運ぶ流路３１０が開く。
【００４３】
フェース駆動ギア（図示せず）が回転し続けるにつれ、駆動ギア上に形成されたカム・トラックが下方向に湾曲し、したがって、カム・ローラ１１６は図９Ｂに示すように下方向に動作することができる。したがって、弁アクチュエータ・レバー１１０のレバー・ピン１１８が下方向に動作して弁レバー２２８を解放し、これによって弁レバーの戻りばね２２８ｆは弁閉鎖ニップル２２８ｅを押し上げることができ、膜２８２を変形させ、流路３１０の通路に押し込んで流体の流れを遮断する。前述した方法で、膜２８２は交互に変形して流体の流れを遮断したり、解放して流体が流れるようにし、流体は弁の通常位置で遮断される。言うまでもなく、２つの弁を使用し、１つは流路の入口付近、１つは出口付近にして、流体の流れを制御する。
【００４４】
次に図９Ｂを参照すると、親水性フィルタ膜３２０と、外側への開口部３２８を覆う疎水性膜３２４とを含む空気排除および流体フィルタ室２３６の断面図が図示されている。流路３１０を流れる流体は、室２３６に流れ込み、疎水性膜３２４によって流体中の空気は膜を通って筐体の外部に拡散できるが、流体は通過できない。室２３６の他方側には、２つの目的を果たす親水性膜３２０がある。つまり流体は通過させるが空気は通過させず、また流体を濾過するのである。例証的に、親水性膜の孔サイズは１．２ミクロンで、膜の表面積は４．０平方センチメートルである。
【００４５】
図１６は、カセットを通って延在する流路２１２を含む、本発明の主要構成要素の一部の概略図で、流路は入口２１６および出口２２０を有する。圧力不足センサ２３２ａは、（例えば上流の閉塞によって）流路のその位置に吸引が発生した場合に、マイクロプロセッサ５９に信号を送るため流路に配置されるよう図示されている。流体は、圧力不足センサ２３２ａから、モータ６４の力でフェース駆動ギア７２（図１６には図示せず）が回転することによって前述したように機械的に開閉する入口弁４００へと流れる。ポンプ機構２２４は交互に、流体を入口弁４００からポンプ室２５４へと吸い込み、次に流体をポンプ室から吸い出して、出口弁４０４を通し、これはフェース駆動ギア７２の回転によって開いている。そこから、流体は空気排除および流体フィルタ室２３６を通って、圧力過剰センサ２３２ｂへと流れる。過剰圧力が発生すると、前述したようにマイクロプロセッサ５９に信号が送られる。次に、流体は出口２２０から流れ出す。マイクロプロセッサ５９は、モトローラ（Motorola）製のMC 68HC05モデルなど、任意の適切なタイプのマイクロプロセッサでよい。
【００４６】
上記の配置構成は、本発明の原理の応用の例証に過ぎないことを理解されたい。本発明の精神および範囲から逸脱することなく、当業者には無数の変形および代替配置構成が考案でき、添付の請求の範囲は、このような変形および配置構成を対象とするものとする。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】図１は、本発明の原理により作成された歩行容量ポンプの上方斜視図である。
【図２】図２は、本発明のポンプのベース筐体の上方斜視図である。
【図３】図３は、ベース筐体の下方斜視図である。
【図４】図４は、ベース筐体およびそれに含まれる構成要素の分解図である。
【図５】図５は、本発明のポンプのカセットの下方斜視図である。
【図６】図６は、カセットの上方分解図である。
【図７】図７は、カセットの下方分解図である。
【図８】図８は、ベース筐体に装着したカセットの側断面図で、種々の構成要素を示す。
【図９】ＡおよびＢは、本発明のポンプの側断面図で、それぞれ開位置および閉一にある流量制御弁を示す。
【図１０】ＡからＥは、本発明に使用するのに適したフェース駆動ギアの例証的実施例の様々な図を示す。
【図１１】ＡおよびＢは、本発明でモータがポンプを作動させる駆動ハブと被動ハブの斜視図である。
【図１２】図１２は、本発明のモータ駆動シャフトおよびピニオン・ギア、およびフェース駆動ギアの部分側面図である。
【図１３】図１３は、本発明に使用するフェース・ギアのスピンドルと支持ギア・カップの部分側断面図でる。
【図１４】図１４は、本発明に使用する例証的な毛管ラビリンス・シールの部分側断面図である。
【図１５】図１５は、本発明のピストン括約筋シールの部分側断面図である。
【図１６】図１６は、本発明の流路、ポンプ、弁、圧力センサおよびフィルタの略図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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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】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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