(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
蠕動運動で変形した管の長さが、管の内面における流体の温度Ｔfに応じた速度で元の断面形状に回復する、蠕動ポンプの可撓管を通る流体の流れを調整する方法であって、
（Ａ）熱伝導性電気絶縁体の一方側を、前記ポンプ内の前記管の外面に当てて配置し、第１の温度センサーを挿入されている接着材料からなる熱伝導層で前記電気絶縁体の他方側に接着して、前記管から前記第１の温度センサーまでの熱伝達路を規定し、前記第１の温度センサーで測定した、前記第１の温度センサーにおける接着材料の表面の温度Ｔsを求めるステップと、
（Ｂ）第２の温度センサーを、前記ポンプ内で前記熱伝達路から断熱された位置に配置し、前記第２の温度センサーが測定した周囲温度Ｔaを求めるステップと、
（Ｃ）式
0004270474.tif 000013
に従って管の内面における流体の温度Ｔfを周期的に計算するステップとを含み、ここでｂは、温度ＴfおよびＴaとの両方が選択値に固定された場合に温度Ｔsの測定値から計算した（Ｔf−Ｔs）／（Ｔf−Ｔa）と等しい、経験的に予め求めた定数であり、さらに、
（Ｄ）温度Ｔfの計算値の変化と逆に、その関数としてポンプの運転速度を変化させるステップを含む方法。
【請求項２】
蠕動運動で変形した管の長さが、管の内面における流体の温度Ｔfに応じた速度で元の断面形状に回復する、蠕動ポンプの可撓管を通る流体の流れを調整する方法であって、
（Ａ）第１の温度センサーを、前記ポンプ内で、前記管の外面と前記第１の温度センサーとの間に配置され、それと接触して挿入された熱伝導性構造の表面に当てて配置し、前記第１の温度センサーで測定した、熱伝導性構造の表面の温度Ｔsを求めるステップと、
（Ｂ）第２の温度センサーを、前記ポンプ内で前記管および挿入された熱伝導性構造から間隔をあけた位置に配置し、前記第２の温度センサーが測定した周囲温度Ｔaを求めるステップと、
（Ｃ）式
0004270474.tif 000014
に従って管の内面における流体の温度Ｔfを計算するステップとを含み、ここでｂは、温度ＴfおよびＴaとの両方が選択値に固定された場合に温度Ｔsの測定値から計算した（Ｔf−Ｔs）／（Ｔf−Ｔa）と等しい、経験的に予め求めた定数であり、さらに、
（Ｄ）温度Ｔfの計算値の関数として、ある速度でポンプを運転するステップを含む方法。
【請求項３】
前記挿入された熱伝導性構造が電気絶縁体でもある請求の範囲第２項に記載の方法。
【請求項４】
可撓管を有し、蠕動運動で変形した前記管の長さが該管の内面における流体の温度に応じた速度で元の断面形状に回復する、蠕動ポンプであって、
管の温度を感知すべく、管の一部を含む熱伝達路に沿った位置でポンプに配設された第１の温度センサーと、
ポンプの内部の周囲温度を感知するようにポンプに配設されており、前記第１の温度センサから間隔をおき、前記熱伝達路及び管から断熱された第２の温度センサーと、
第１の温度センサーによって感知された管の温度と第２の温度センサーによって感知された周囲温度との両方の関数として、ポンプの運転速度を制御するシステムとを備えている、前記蠕動ポンプ。
【請求項５】
さらに、前記第１の温度センサーと前記管との間に電気絶縁体を含む請求の範囲第４項に記載の蠕動ポンプ。
【請求項６】
蠕動運動で変形した管の長さが、流体の温度に応じた速度で元の断面形状に回復する、蠕動ポンプの可撓管を通る流体の流れを調整する方法であって、
（Ａ）ポンプ内部の前記管の一部を含む熱伝達路上の位置で管の温度を感知するステップと、
（Ｂ）ポンプの内部で、前記管から間隔をおき、前記熱伝達路から断熱された位置で周囲温度を感知するステップと、
（Ｃ）感知された管の温度と感知された周囲温度との両方の関数としてポンプの運転速度を調節するステップとを含む方法。
【請求項７】
ステップ（Ａ）が、熱伝導性電気絶縁体の一方側を、前記ポンプ内の前記管の外面に当てて配置し、第１の温度センサーを挿入されている接着材料からなる熱伝導層で、前記電気絶縁体の他方側に接着して、前記管から前記第１の温度センサーまでの熱伝達路を規定し、前記第１の温度センサーで測定した、前記第１の温度センサーにおける接着材料の表面の温度Ｔsを求めるステップを含み、
ステップ（Ｂ）が、第２の温度センサーを、前記ポンプ内で前記熱伝達路から断熱された位置に配置し、前記第２の温度センサーが測定した周囲温度Ｔaを求めるステップを含み、
ステップ（Ｃ）が
（１）式
0004270474.tif 000015
に従って管の内面における流体の温度Ｔfを周期的に計算するステップとを含み、ここでｂは、温度ＴfおよびＴaとの両方が選択値に固定された場合に温度Ｔsの測定値から計算した（Ｔf−Ｔs）／（Ｔf−Ｔa）と等しい、経験的に予め求めた定数であり、さらに、
（２）温度Ｔfの計算値の変化と逆に、その関数としてポンプの運転速度を変化させるステップを含む請求の範囲第６項に記載の方法。
【請求項８】
可撓管を有し、蠕動運動で変形した前記管の長さが該管の内面における流体の温度に応じた速度で元の断面形状に回復する、蠕動ポンプを通って流れる流体の温度を間接的に感知するシステムであって、
（Ａ）反対側に面する第１および第２の表面を有し、前記管が前記ポンプに装填されている場合に、前記第１の表面が前記管の外面と接触するように露出した状態で、前記ポンプに装着された第１の熱伝導性電気絶縁体と、
（Ｂ）第１の温度センサーと、
（Ｃ）前記第１の温度センサーを前記電気絶縁体の前記第２の表面に接着させる、第１の熱伝導性接着材料と、
（Ｄ）前記接着材料から延在して、前記第１の温度センサーを封入する、第１電気および熱絶縁材料と、
（Ｅ）（１）前記管から間隔をおき、（２）反対側に面する第１および第２の表面を有し、（３）前記第１の表面が前記ポンプ内でポンプの周囲温度に露出した状態で、前記ポンプ内に装着された、第２の熱伝導性電気絶縁体と、
（Ｆ）第２の温度センサーと、
（Ｇ）前記第２の温度センサーを前記第２の熱伝導性電気絶縁体の前記第２の表面に接着する、第２の熱伝導性接着材料と、
（Ｈ）前記第２の熱伝導性接着材料から延在して、前記第２の温度センサーを封入する、第２電気および熱絶縁材料とを備えるシステム。
【請求項９】
前記第１の熱伝導性電気絶縁体が、前記第２の熱伝導性電気絶縁体と同一である請求の範囲第８項に記載のシステム。
【請求項１０】
前記第１および第２の熱伝導性電気絶縁体が、それぞれ、セラミックプレートである請求の範囲第９項に記載のシステム。
【請求項１１】
前記第１の熱伝導性接着材料が、前記第２の熱伝導性接着材料と同一である請求の範囲第８項に記載のシステム。
【請求項１２】
前記第１電気および熱絶縁材料が、前記第２電気および熱絶縁材料と同一である請求の範囲第８項に記載のシステム。
【請求項１３】
さらに、前記温度センサーの１つをそれぞれ受ける２つの間隔をあけた口を規定する熱可塑性ハウジングを含む請求の範囲第８項に記載のシステム。
【請求項１４】
可撓管を有し、蠕動運動で変形した前記管の長さが該管の内面における流体の温度に応じた速度で元の断面形状に回復する、蠕動ポンプの温度感知システムであって、
（Ａ）前記ポンプ内に装着されたハウジングを備え、前記ハウジングが、（１）第１の口を規定する第１の受けブロックと、（２）前記第１の受けブロックから間隔をおき、第２の口を規定する第２の受けブロックとを含み、さらに、
（Ｂ）反対側に面する第１および第２の表面を規定する第１の熱伝導性電気絶縁体プレートを備え、前記第１の熱伝導性電気絶縁体プレートが、前記第１の口の一方端で前記第１の受けブロックに装着されて、前記第１の口から外れた方向に面する前記第１の熱伝導性電気絶縁体プレートの前記第１の表面と、前記第１の口に面する前記第１の熱伝導性電気絶縁体プレートの前記反対側に面する第２の表面とで、前記第１の口を閉塞し、さらに、
（Ｃ）前記第１の口内の第１の温度センサーと、
（Ｄ）前記第１の温度センサーを前記第１の熱伝導性電気絶縁体プレートの前記第２の表面に接着する、第１の熱伝導性接着材料と、
（Ｅ）前記第１の熱伝導性接着材料から延在して、前記第１の温度センサーを封入する、第１電気および熱絶縁材料と、
（Ｆ）反対側に面する第１および第２の表面を規定する第２の熱伝導性電気絶縁体プレートとを備え、前記第２の熱伝導性電気絶縁体プレートが、前記第２の口の一方端で前記第２の受けブロック内に装着されて、前記第２の口から外れた方向に面する前記第２の熱伝導性電気絶縁体プレートの前記第１の表面と、前記第２の口に面する前記第２の熱伝導性電気絶縁体プレートの前記反対側に面する第２の表面とで、前記第２の口を閉塞し、さらに、
（Ｇ）前記第２の口内の第２の温度センサーと、
（Ｈ）前記第２の温度センサーを前記第２の熱伝導性電気絶縁体プレートの前記第２の表面に接着する、第２の熱伝導性接着材料と、
（Ｉ）前記第２の熱伝導性接着材料から延在して、前記第２の温度センサーを封入するＲ、第２電気および熱絶縁材料とを備えるシステム。
【請求項１５】
前記第１の熱伝導性電気絶縁体プレートが、前記第２の熱伝導性電気絶縁体プレートと同一である請求の範囲第１４項に記載のシステム。
【請求項１６】
前記第１の熱伝導性接着材料が、前記第２の熱伝導性接着材料と同一である請求の範囲第１４項に記載のシステム。
【請求項１７】
前記第１電気および熱絶縁材料が、前記第２電気および熱絶縁材料と同一である請求の範囲第１４項に記載のシステム。
【請求項１８】
前記絶縁体プレートがそれぞれセラミックである請求の範囲第１４項に記載のシステム。
【請求項１９】
前記ハウジングの第１の受けブロックが、前記ポンプの対合するスロット領域内でキー関係で受けられるための、間隔をおいて外側に突出する１対のアームを含む請求の範囲第１４項に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は液体供給システムに関し、特に、多種多様な標準的静脈内投与セットおよび流体容器を使用し、非経口流体および経腸流体、ならびに全血または赤血球成分を供給するよう設計された注入ポンプシステムの一部として使用するのに特に適している。
発明の背景および従来技術によって生じる技術的問題
従来の一タイプの注入ポンプシステムは、静脈内投与セットと組み合わせて非経口ポンプを使用する。セットは、熱可塑性チューブで構成され、これを通って流体が、軟質の袋または硬質の瓶など、懸架した容器から、患者に挿入した針またはカニューレなどの患者の留置静脈アクセス装置へと流れる。流体容器と患者との間にある投与セットの管の部分は、非経口ポンプに装着され、これは蠕動運動を介して流体を管に沿って患者へと給送するよう、管の隣接する区間を順次圧縮（スクイーズ）する。
非経口投与するよう意図された液体医療製品は、通常、病院または他の医療施設の中心位置に保存される。このような液体製品には、通常、製品の有効性を保護するか、保存寿命を延ばすために、冷蔵庫またはクーラーで保存されるものもある。
冷蔵された液体製品を保存場所から取り出し、患者に投与するとき、配量容器またはパッケージ内にある液体の大部分は、通常、液体を患者に投与中、比較的低温のままである。低温の液体が流れる投与管セットも、温度が下がる。
従来の投与セットの管は、ポリ塩化ビニルポリマーから成形され、この材料の弾性は、温度の低下とともに大幅に低下する。これに対して、ポリ塩化ビニルポリマーが通常の室温にあるとき、管の可撓性および弾性ははるかに高い。
蠕動ポンプ制御システムは、特定の温度（例えば通常の室温）の管で、一定速度で作動する場合、選択された流量を提供するよう単純に設計することができる。このようなポンプを、通常の室温の管で操作して、管の区間を圧縮し、解放すると、変形した管は比較的迅速に元の断面形状に回復する。したがって、管の同じ区間が蠕動ポンプによって、その後、再び圧縮される前に、管のその区間は、以前のポンプストローク中に管に含まれていたのとほぼ同量の液体で充填される。したがって、管の区間に対してポンプストロークの速度を一定にすると、管の温度が変化しなければ、管のその区間を通って一定流量の液体が給送される。
しかし、管の温度が低下すると、管が硬くなり、弾力が落ちる。これで、給送特性が変化することがある。管を通して冷蔵された低温の液体が給送されるかどうかの状況を考察してみる。蠕動ポンプが低温の管の区間に作用して、最初に管を圧縮または変形して閉形状にし、次に管を解放すると、低温の管は、室温の場合ほど迅速に元の断面形状に回復しない。実際、管は、蠕動ポンプが再び循環して管の同じ区間を圧縮し、閉じる時までに、元の断面形状に回復しないこともある。低温の管が、蠕動ポンプによって再度圧縮される前に、例えば完全に開いた断面形状の役７５％しか回復していない場合、管のその区間は、管の区間がポンプによってその後に圧縮される前に元の断面形状まで完全に回復した場合より、実質的に少ない液体しか含まなくなる。
通常、蠕動ポンプは、調節可能であるが一定の速度で、投与セット管を通して液体を供給するよう意図されている。速度は、ある範囲の速度にわたって、選択した速度に調節することができる。患者が、例えば１時間に１０ミリリットルの液体を受けるものとすると、蠕動ポンプは、ポンプ製造業者が一定温度、一般には通常の室温で管について決定したポンプ動作速度に基づき、その流量を提供するよう設定することができる。管の温度が、ポンプの動作速度と流量との間でポンプ流れ制御システムの関係をポンプ製造業者が確立するのに使用した温度と異なる場合、制御システムは、管がより高温またはより低温にある場合、所望の流量を提供しない。
したがって、蠕動ポンプを通る流体の流れを調整する改良型システムを提供することが望ましい。このような改良型システムは、患者に投与される液体製品の温度変化、さらに周囲温度の変化など、温度変化に対処しなければならない。
好ましくは、このような改良型システムに使用する温度感知器具類は、このようなセンサーへの損傷の可能性をなくす、または少なくとも最小限にするよう、静電放電からも保護しなければならない。
発明の概要
本発明は、上述した利点および特徴を有する設計に対処できる改良型システムを提供する。システムは、使用するのに都合がよく、製造および操作に関して費用対効果が大きい。システムは、特に、蠕動ポンプでの使用に適している。しかし、システムは、管を通して流体を給送し、流体の温度を直接感知できない他のタイプのポンプに適用することができる。
システムは操作が容易であり、多種多様な標準的投与セットおよび流体容器とともに使用することができる。システムは、病院全体の標準化、さらに代替場所、家庭内医療の標準化に対し高まる需要に適合するよう設計される。
本発明の改良型システムは、患者への安全な流体送出の便宜を図る。システムは操作するのに都合がよく、容易に設定される。
本発明の１つの態様は、管を通して流体を給送する改良型蠕動ポンプに関する。改良型蠕動ポンプは、管に隣接して管の温度を感知する温度センサーを備える。冷蔵した液体を管で給送しているために管が冷却されると、その結果、（変形した管の断面が元の形状に回復するのが遅くなるので）給送する流量が低下するが、それは温度の変動にほぼ無関係に所望の速度で流れを維持するのに必要な高いポンプ動作速度と相関させることができる。
本発明の別の態様によると、蠕動ポンプの可撓管を通る流体の流れを調整する方法が提供され、この方法では、蠕動運動で変形した管の区間または長さが、流体の温度に依存する速度で元の断面形状に回復する。この方法は、ポンプ内で管の一部を含む熱伝達路上の位置で温度を感知するステップを含む。熱伝達路は、管から温度センサーまで延在することが好ましい。好ましい実施形態では、熱伝達路は、静電放電保護材料および静電放電保護材料を温度センサーに接着するエポキシ材料など、挿入される材料を含む。
この方法は、さらに、管から間隔をあけ、熱伝達路から熱絶縁された位置で、ポンプ内の周囲温度を感知するステップを含む。この方法は、さらに、２つの感知温度の関数としてポンプの動作速度を調節するステップを含む。
本発明のさらなる態様によると、この方法は、蠕動ポンプ内で、管の外面と第１の温度センサーとの間に配置され、それと接触している挿入熱伝導性構造の表面に当てて第１の温度センサーを配置するステップを含む。熱伝導性構造の表面の温度Ｔsは、第１の温度センサーによって求められる。
第２の温度センサーは、管および挿入熱伝導性構造から間隔を開けた位置でポンプ内に配置される。周囲温度Ｔaは第２の温度センサーによって求められる。
次に、管の内面における流体の温度Ｔfを下式に従って計算する。
0004270474.tif 000002
ここでｂは、温度ＴfおよびＴaの両方が選択値に固定された場合に、温度Ｔsの測定値から計算した（Ｔf−Ｔs）／（Ｔf−Ｔa）に等しい、経験的に決定された定数である。
その後、この方法は、計算した温度Ｔfの関数として、可変速度でポンプを操作する。
本発明のさらに別の態様によると、この方法は、熱伝導性電気絶縁体の一方側を、ポンプ内の管の外面に当てて配置するステップを含む。第１の温度センサーは、管から第１の温度センサーへの熱伝達路を規定するよう、熱伝導性接着材料の挿入層で、電気絶縁体の他方側に接着される。接着材料と第１の温度センサーとの境界における温度Ｔsは、第１の温度センサーによって求められる。
第２の温度センサーは、ポンプ内で熱伝達路から熱的に絶縁された位置に配置される。第２の温度センサーは、熱伝導性接着材料の挿入層で、熱伝導性電気絶縁体の一方側に接着される。周囲温度Ｔaは、第２の温度センサーによって求められる。
この方法は、さらに、下式に従って管の内面における流体の温度Ｔfを定期的に計算する。
0004270474.tif 000003
ここでｂは、温度ＴfおよびＴaの両方が選択値に固定された場合に、温度Ｔsの測定値から計算した（Ｔf−Ｔs）／（Ｔf−Ｔa）に等しい、経験的に前もって決定された定数である。
その後、この方法は、計算した温度Ｔfの変化とは逆に、これの関数としてポンプ動作速度を変化させる。
本発明のさらに別の態様によると、ポンプ内の可撓管を通って流れる流体の温度を間接的に感知するようなシステムが設けられている。システムは、反対側に面する第１および第２の表面を有し、第１の表面が管の外面に接触する状態でポンプに装着された、第１の熱伝導性電気絶縁体を含む。
システムは、第１の温度センサーと、第１の温度センサーを電気絶縁体の第２の表面に接着する第１の熱伝導性接着材料とを含む。
システムは、接着材料から延在して、第１の温度センサーを封入する第１電気および熱絶縁材料を含む。
システムは、（１）管から間隔をあけ、（２）反対側に面する第１および第２の表面を有し、（３）第１の表面がポンプ内でポンプの周囲温度に曝された状態で、ポンプに装着された第２の熱伝導性電気絶縁体も含む。
第２の温度センサーはシステム内に含まれ、第２の熱伝導性接着材料は、第２の温度センサーを第２電気絶縁体の第２の表面に接着する。
システムは、第２の熱伝導性接着材料から延在して、第２の温度センサーを封入する第２電気および熱絶縁材料を含む。
本発明のさらなる態様は、ポンプ内に装着するための特殊なハウジングとともに、上述したタイプの温度感知システムを含む。ハウジングは、（１）第１の口を規定する第１の受けブロックと、（２）第１の受けブロックから間隔をおき、第２の口を規定する第２の受けブロックとを含む。
第１の熱伝導性熱絶縁体は、反対側に面する第１および第２の表面を規定する第１プレートを含む。第１プレートは、第１の口の端で第１の受けブロックに装着され、第１プレートの第１の表面が第１の口を外れた方向を向き、第１プレートの反対側に面した第２の表面が第１の口に面した状態で、第１の口を閉塞する。
第１の温度センサーは、第１の口に配置される。第１の熱伝導性接着材料は、第１の温度センサーを第１プレートの第２の表面に接着する。
第２の熱伝導性電気絶縁体は、第１および第２の表面を反対に規定する第２プレートを含む。第２プレートは、第２口の一方端で第２の受けブロック内に装着され、第２プレートの第１の表面が第２の口を外れた方向を向き、第２プレートの反対側に面した第２の表面が第２の口に面した状態で、第２の口を閉塞する。
第２の温度センサーは、第２の口に配置される。第２の熱伝導性接着材料は、第２の温度センサーを第２プレートの第２の表面に接着する。
本発明の他の多くの利点および特徴は、本発明の以下の詳細な説明、請求の範囲、および添付の図面から容易に明白になる。
【図面の簡単な説明】
明細書の一部を形成する添付図面では、図面を通じて同様の数字を使用して同様の部品を指定する。
第１図は、主な静脈内投与セットの斜視図である。
第２図は、（１）本発明の特徴を組み込み、（２）第１図に示し、第２図では注入ポンプに装填された状態で示した、投与セットに接続された軟質袋容器を支持する注入スタンドに装着された注入ポンプの部分斜視図である。
第３図は、第２図に示した注入ポンプの前部の拡大部分斜視図であり、第３図は、ドアを全開位置にし、投与セットの管をポンプから外した状態を示す。
第４図は、第３図に示したポンプ右側の部分前面図である。
第５図は、第３図と同様の部分斜視図であるが、第５図はポンプに装填された投与セットの管を示す。
第６図は、周囲の構造を削除した状態で温度感知アセンブリを示した斜視図である。
第７図は、概ね第４図の面７−７に沿って切り取った拡大部分断面図である。
第８図は、概ね第５図の面８−８に沿って切り取った拡大部分断面図である。
第９図は、第６図で示した温度感知アセンブリを備えた構成要素の組立分解斜視図である。
第１０図は、温度感知アセンブリハウジングの斜視図である。
第１１図は、第８図と同様の大きく拡大した部分断面図である。
第１２図は、第１１図の点線の境界線Ａ内で示した構造の一部を大きく拡大した部分断面図に、温度対距離のグラフを重ねた図である。
好ましい実施形態の説明
本発明は多くの異なる形態の実施形態が可能であるが、本明細書および添付の図面は、本発明の一例として１つの特定の形態のみを開示する。しかし、本発明はそのように記載された実施形態に限定されるものではない。本発明の範囲は、添付の請求の範囲で指摘される。
記述を容易にするため、本発明の特徴を組み込んだポンプは、１つの通常（直立）の方向で記載され、上、下、水平などの用語は、この方向に関して使用される。しかし、本発明のポンプは、記載された方向とは異なる方向で保存、輸送、および販売できることが理解される。
ポンプを示す図は、当業者に知られ、認識されるいくつかの機械的要素を示す。本発明を理解するには、このような要素の詳細な記述は不必要であり、したがって本明細書では、本発明の新規の特徴を容易に理解するのに必要な程度でのみ提示する。
本発明の特徴を組み込むポンプは、特定の従来の構成要素と一緒に使用され、詳細は十分に図示または記述されていないが、当業者およびこのような構成要素の必要な機能を理解する人には明白である。
本発明の改良型システムは、種々の標準的静脈内投与セットを用いた患者への流体の供給に便宜を図り、このようなセットの１つが第１図に図示され、本明細書では概して参照番号４０で指定される。投与セット４０は、通常、非経口流体、経腸流体、全血、赤血球成分などを、瓶または第２図に示す静脈内投与スタンド４４上で支持された軟質袋４２などの流体容器から供給するのに使用される。投与セット４０の一部が蠕動ポンプ５０と係合し、ポンプ５０より下流の投与セット４０の遠位部分は、患者に挿入される針またはカニューレ（図示せず）などの患者の留置静脈アクセス装置に接続することができる。
容器４２は、任意の適切な従来の、または特殊な設計でよい。容器４２の詳細な設計および特定の構造は、本発明の一部を形成しない。
投与セット４０は、任意の適切な従来の、または特殊な設計でよい。第１図に示すセット４０は、Ａｂｂｏｔｔ  Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ（１００  Ａｂｂｏｔｔ  Ｐａｒｋ  Ｒｏａｄ，Ａｂｂｏｔｔ  Ｐａｒｋ，Ｉｌｌｉｎｏｉｓ  ６００６４−３５００，Ｕ．Ｓ．Ａ．）がＮｏ．１８８１という名称で米国で販売している１次ベント式静脈内セットである。投与セット４０は、点滴室５２の上端で従来の細菌保留エアフィルタ４８から突出する中空の穿孔ピン４６によって画定された近位端を有する。長い中空の軟質管５４は、点滴室５２の底部から、Ａｂｂｏｔｔ  ＬａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓがＣＡＩＲの名称で販売しているタイプのローラクランプ中に延在する。
ローラクランプ５６の下流で、管５４には、Ａｂｂｏｔｔ  ＬａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓがＤＵＯ  ＳＬＩＤＥの名称で販売しているタイプのスライドクランプ６０が配置される。ＤＵＯ  ＳＬＩＤＥクランプ６０については、以下でさらに詳細に述べる。
従来のＹ注射部位６２を、スライドクランプ６０の下流で管５４に設ける。管５４の遠位端には従来のオスアダプタ６４を設ける。アダプタ６４は、静脈穿刺装置に取り付けるよう設計される。
投与セットの構成要素は、任意の適切な特殊または従来の設計でよく、その詳細は本発明の一部を形成しないが、例外として、本発明の好ましい実施形態のいくつかの特徴は、従来の軟質管５４に対応し、それと協力するよう設計される。
第２図で示すように、ポンプ５０はハウジング７０、およびポンプ５０をスタンド４４に取り付けることができる、後ろ側に突出した取付クランプ７２を含む。クランプ７２は、手動操作可能なノブ７３を含む。便利な運搬ハンドル７４が、ハウジング７０の頂部から上方向に突出する。電力は、電源コード７１を介してポンプの後側を通って供給される。
ポンプ５０は、液晶ディスプレー画面装置７８およびキーパッド８０を含む前面パネル７６を有する。前面パネル７６の次には、ドアハンドル９４を取り付けた前部ドア９０がある。第３図に示すように、ドア９０は、最初にハンドル９４を（第２図に示すような）ほぼ垂直な方向から（第３図に示すような）ほぼ水平の方向へと旋回させて、ドア９０をハウジング７０から外し、次にドア９０を外側にスイングさせることにより、約９０°開くことができる。
第３図では、ポンプ構造の詳細をよりよく示すよう、管５４を外した状態で開いたポンプ５０を示す。さらに、第３図で分かるように、ハウジング７０は内部の詳細が分かるように点線によって部分的に透視図で示した外部カバーまたは外殻９６を含む。同様に、第３図では、ドア９０は、内部の詳細をよりよく示すように点線によって部分的に透視図で示した外部カバーまたは外殻９８を有する。
第３図、第４図および第５図で示すように、ポンプハウジング７０の開いた面は、第６図でポンプハウジング７０に装填された状態を示す投与セット管５４を受けるため、受け路１００を画定する。受け路１００は、開いたポンプハウジング７０のほぼ平面の前部内面に沿って画定される。特に、ポンプ５０は、ブロックまたはシャーシ１０４（第３図〜第５図）を含み、これは他のポンプ構成要素が装着されるハウジング７０の一部を実質上画定することを特徴とする。シャーシ１０４は、シャーシに装着されるか、以下で詳細に述べるようにシャーシ１０４と協力するような他の構成要素を受ける種々の空隙および口を含む。
第３図および第４図で示すように、シャーシ１０４の右上隅にある受け路１００は、ほぼ水平に配向し、外殻９６を通ってポンプ５０の右手側へと外側に開く。したがって、外殻９６は受け路１００の入口部分を画定し、外殻９６は、ほぼポンプハウジング７０を形成する部品であることも特徴とする。
本発明の一部ではないが、可動スライドクランプキャリア１３０（第３図、第４図および第５図）は、受け路と、およびポンプの上端にある他の機能と協力するため、ポンプの上端に設けることが好ましい。特に、シャーシ１０４の右手上隅は、挿入ブロックまたはスカート１１０が装着され上方向に突出するポスト１０８を規定する。スカート１１０の前部は、第３図および第４図で分かるように、管受け路１００の水平部分と連絡する垂直溝１１４を規定する。スカート１１０は、垂直溝１１４に沿って内側に延在する切欠き１１８を有し、切欠き１１８はポンプの面で受け路１００の一部を規定する。
スカート１１０の前部の切欠き１１８の底部は、垂直溝１１４の各側で管受け路１００の底部分を形成する。垂直溝１１４は、第３図および第４図で示すように、上方向に延びてスカート１１０の上でハウジング７０に入る。
シャーシ１０４は、管スライドクランプ６０を保持するキャリア１３０を受けるようになっている。キャリア１３０は、第５図で示すようにスライドクランプ６０を概ね垂直方向で受け、保持するようになっている交差したスロット１６１および１６２（第４図）を有する。スライドクランプ６０は、狭い下方部分１４４および広い上方部分（第１図）を有する細長い口１４２（第５図）を規定する。
管５４およびスライドクランプ６０をポンプ５０に挿入する前に、最初に、クランプ６０を、管５４が圧縮されて閉形状になり、それを通る流れを閉塞するよう、クランプ口１４２の狭い部分１４４に配置される方向で、管５４上に配置する。スライドクランプ６０は、クランプ６０がキャリア１３０に挿入された後、管５４に対して下方向のその後の動作に対処するようになっている。
スライドクランプキャリア１３０は、最初に、第３図、第４図および第５図に示すような高い、または上昇位置でクランプ６０を受け、保持し、クランプ口１４２の狭い部分１４４が管５４の周囲にあって、管を圧縮し、閉じるようになっている。キャリア１３０は、その後、下方位置（図示せず）に移動し、クランプ口１４２の広い部分が管の周囲にあって、流せるようになっている。上方の高い位置と下方位置との間でキャリア１３０を移動させる機構については、以下で説明する。
キャリア１３０が高い位置（第５図に図示）から下方位置へと下方向に移動すると、スライドクランプ６０が管５４に対して下方向に運ばれ、管はキャリア１３０の上の棚１２０で管受け路内に保持され、クランプ口１４２の広い部分に配置されるようになる。
スライドクランプ６０を最初にキャリア１３０に十分挿入すると、管５４は、垂直溝１１４の各側で受け路１００を規定する通路内で受けられる。シャーシ１０４は、１対の対向するタブ１７０（第５図）を含み、これは管１７０に隣接する管を局所的に少々変形させることによって管５４を把持するよう、受け路１００の通路内にわずかに突出する。タブ１７０は、別個に成形し、シャーシ１０４の適切な受け空隙に装着された挿入部片であることが好ましい。第３図および第６図に示すように、受け路１００に沿っていくつかのこのような対面するタブ１７０の対を設ける。
蠕動ポンプヘッド１７４を、第３図、第４図および第５図で示すように、管受け路１００の垂直部分に沿って配置する。蠕動ポンプヘッド１７４は、任意の適切な従来の、または特殊な形状を有することができる。蠕動ポンプヘッド１７４は、通常、キー１７４Ａ〜１７４Ｈなどの複数のキーを備え、これはポンプハウジング７０内でキーの背後に垂直に配置されたクランクシャフト（見えない）のカム区間によって、順次係合し、外側に移動して管に当たる。クランクシャフトは、ステッピングモータ（見えない）によって回転する。プラテン１８６（第３図および第５図）がドア９０に装着され、ドア９０を閉じると、ポンプヘッド１７４に隣接する管５４に対面する。
各ポンプヘッドのキー１７４Ａ〜１７４Ｈは、外側に移動して管５４に当たるにつれ、管５４を閉じたドア９０上のプラテン（第３図）に押し当てる。プラテン１８６は、ドアとプラテン１８６との間で作用するばね（見えない）によって、ポンプヘッド１７４に向かうようバイアスがかかる。１つのキー１７４Ａ〜１７４Ｈが外側に移動して管５４をプラテン１８６に対して圧縮し、閉じるにつれ、次の隣接する下流側のキーが外側に移動し、蠕動運動で、管に含まれた流体をさらに管５４の下流に押しやる。上述した蠕動ポンプシステムの要素１７４Ａ〜１７４Ｈおよびプラテン１８６を含む蠕動給送システムは、任意の適切な従来の、または特殊な設計でよい。このような蠕動給送システム構成要素、さらに他の支持構成要素、制御システムなどの詳細な設計および操作は、本発明の一部を形成しない。
管５４は、管受け路１００を画定する通路内で、ポンプヘッド１７４の下に延在する。本発明の一部ではないが、流出防止クランプ１９０（第３図、第４図および第５図）をポンプヘッド１７４の下に設けることが好ましい。管５４は、ポンプの底部付近で、流出防止クランプ１９０を通って延在する。
流出防止クランプ１９０は、係合リブ１９２と、横方向に延在する指押しパッド１９４を含む（第３図）。管係合リブ１９２に隣接して、受け路１００の一方の側では、アンビル１９６がシャーシ１０４の前面から外側に突出する。クランプ１９０が開くと、第６図に示すように、管５４は通常、アンビル１９６と係合リブ１９２の間に装填される。
流出防止クランプ１９０の一部が、シャーシ１０４の背後に延在し、ばねでバイアスがかかった中心上のトグルばねラッチ機構（図では見えない）を含む。通常、ポンプのドア９０を開くと、流出防止クランプリブ１９２に閉位置（図示せず）へのバイアスがかかり、最初に手動で開き、管５４を外すか、装填できるようにしなければならない。
アンビル１９６と管係合リブ１９２との間の管受け路１００でクランプ１９０を開くためには、指押しパッド１９４をシャーシ１０４に向かって後方に押す。指押しパッド１９４を、第３図および第５図に示したようなシャーシ１０４の表面とほぼ平行で、これに隣接する点まで後方に押すと、オペレータの指が指押しパッド１９４から離れた後も、シャーシ１０４の背後にある中心上トグルばねラッチ機構が、流出防止クランプ１９０を開位置に保持する。これは、係合リブ１９２とアンビル１９６との間のクリアランスを確立し、リブ１９２とアンビル１９６との間に管５４が配置できるようにする。
流出防止クランプが第５図の実線で図示した十分に開いた位置にある場合、ラッチ機構の一部（シャーシ１０４の背後で見えない）は、シャーシ１０４の面にある穴２０２からピン２００が延在するよう、前方に押しやられる。次にドア９０が閉じると、ドア９０の一部がピン２００の遠位端と係合し、それを穴２０２の内側に押し込む。ピン２００が内側に動くと、（シャーシ１０４の背後で流出防止クランプ１９０に取り付けられているので）流出防止クランプ１９０が、トグルばね機構の中心上の点よりわずかに先まで閉位置に向かって外側に旋回するが、閉じたドア９０は窪んだ係合表面２０４を有し、これによって指押しパッド１９４およびリブ１９２は、管を圧縮して閉じるような十分に閉じた位置まで動けない。これによって、ドアが閉じている場合、流体はクランプ１９０を通って流れることができる。しかし、次にドア９０が開くと、指押しパッド１９４とリブ１９２が、管を締めて閉じるようなトグルばね機構の影響で、十分に閉じた位置へと自由に完全に動く。
上述した流出防止クランプ１９０は、任意の適切な特殊、または従来の設計でよい。流出防止クランプ１９０を組み込むことと、その詳細な設計および操作は、本発明の一部を形成しない。
本発明によると、ポンプ５０は第３図および第５図に図示するように、流出防止クランプ１９０の下に空気センサーアセンブリ２１０を含む。空気センサーアセンブリ２１０は、管受け路１００の一部を規定するスロットを含む。空気センサーアセンブリ２１０は、管５４内の液体が所定の最少量より多い量の空気（例えば気泡）を含んでいるとアセンブリ２１０が判断すると、アラームを起動するか、ポンプを停止する、またはその両方を行う。空気センサーアセンブリ２１０は、任意の適切な従来通りの、または特殊な設計（例えば超音波圧電変換器を組み込む）でよい。空気センサーアセンブリ２１０の詳細な設計および操作は、本発明の一部を形成しない。
ポンプ５０は、適宜、または所望に応じて他のセンサー、スイッチ、アラームなどを含んでもよいが、このような他の要素は本発明の一部を形成しない。
第３図に図示するように、ドア９０の内面は複数の突起１７２を含むことができ、これは、ドア９０が閉じている場合は、管受け路１００を画定する通路と整列し、受け路１００を画定する通路に管５４を押し込む機能を果たす。
管５４は、上述したポンプ５０の管受け路１００に容易に装填することができる。通常、投与セットの管をポンプ５０に装填する前に、容器４２（第２図）を管５４に接続する。管５４を容器４２に接続する前に、ローラクランプ５６（第１図）を最初に閉じて、管５４を通る流れを閉塞する。次に、容器４２（第２図）の出口を露出させる。次に、投与セットの穿刺ピン４６（第１図）を、捻りの動作で容器４２の出口に挿入する。次に、容器４２をスタンド４４から吊り下げ、点滴室５２（第１図）をスコアマークまで充填する。
管５４をポンプ５０に装填する前に、投与セット４０の準備をする。ポンプ５０を容器４２の下に配置した状態で、管を閉塞しないよう、管に配置されたスライドクランプ６０を開状態にしながら、ローラクランプ５６を開き、投与セットの管５４から空気を追い出す。次にローラクランプ５６を閉じる。これで、投与セット管５４の遠位端にあるオスアダプター６４を静脈穿刺装置に取り付けることができる。静脈穿刺装置が留置していない場合、静脈穿刺する前に装置の準備をしなければならない。
システムから気泡をパージするため、注意しなければならない。空気は、流体が流れている間に、Ｙ字部位６２のバックチェック弁を逆さまにし、激しく叩くことによって、そこから取り除かれる。
管５４をポンプ５０に装填する前に、オペレータは、ローラクランプ５６が容器４２とスライドクランプ６０との間にあることを検証しなければならない。オペレータは、ローラクランプ５６が閉じていることも検証し、点滴室５２に流れがないことを確認しなければならない。次に、管５４がクランプ口の狭い部分１４４で圧縮されて閉じるよう、クランプ６０を押してスライドクランプ６０を閉じる。
次に、ドアハンドル９４を持ち上げて、ポンプドア９０を開く。ドア９０が開くと自動的に閉方向に移動する、流出防止センサー１９０は、指押しパッド１９４を押して、ラッチを開かねばならない。オペレータの指が離れた後、以下で述べるように中心上トグルばね機構とクランプ１９０との動作により、クランプ１９０は開いたままになる。
次に、投与セット管５４をポンプ５０の開いた面に沿って配置する。スライドクランプ６０は、キャリアスロットと整列する。スライドクランプ６０は、その中に配置された閉じた管５４とともに、内側に移動し、したがってスライドクランプ６０をキャリアスロットの中、およびハウジングの垂直溝１１４の中に配置する。その結果、スライドクランプ６０に隣接する管５４の一部分が、キャリア１３０の上で管受け路１００内に画定された通路内に受けられる。
次に、オペレータは、受け路１００の残りの部分に隣接する管５４の残りの部分を整列させ、オペレータはポンプの頂部から底部まで、管５４を受け路１００の通路内に装填する（第５図）。管を伸ばさないよう注意しなければならない。指の爪などの鋭利な物体と管が接触するのを回避しながら、指先で叩いて、受け路１００を画定する通路に管５４を押し込む。
次に、装填した管５４上でドア９０を閉じ、ハンドル９４を第２図および第１１図に図示する十分に閉じた位置まで下方向に押して、ラッチをかける。ドア９０の内側は、ドア９０を閉じた時にそれぞれスライドクランプ６０およびキャリア１３０の外側に突出する部分を受けるために、上溝２４０（第３図および第５図）および空隙または窪み２４２（第３図および第５図）を含む。
次に、ポンプ５０を始動する前に、ポンプ５０の上のローラクランプ５６を開き、点滴室５２への流れがないことを確認しなければならない。
第５図（ポンプ５０に装填された投与セット管５４を示す）を参照すると、図示されたポンプの好ましい形態では、管受け路がほぼハウジング７０（ハウジング７０は、管受け路１００の通路を画定する頂部スカート１１０およびシャーシ１０４を含む）に沿った面に画定されていることが分かる。装填された管５４がある面は、ポンプが通常の動作配向にある場合は、ほぼ垂直である。
ドア９０は、開位置と閉位置との間で旋回するため、ほぼ垂直の軸に装着することが好ましい。図示の好ましい実施形態では、ドア９０の旋回軸は、ポンプヘッド１７４の面に沿って画定された管受け路１００の一部分に平行である。ドアの旋回軸も、管受け路１００の前方にずれる。
特に、ドアの旋回軸は、第３図および第５図に示すように、１対のドアピン受け突起２２０によってシャーシ１０４内に画定される。第５図で図示するように、ドア９０は、それぞれがシャーシの突起２２０の一つを受けるため、２つのスロット２２４を画定する。シャーシの突起２２０はそれぞれ、第５図で見える上穴２２８などのドア９０の穴と整列するピン受け穴を画定する。上ピン２３０（第５図で見える）および下ピン（見えない）などのピンが、シャーシの突起２３０の穴およびドア９０の穴に配置され、ドア９０の旋回運動に対処する接続部を提供する。
開位置（第５図）と閉位置（第２図）との間で回転するよう、ドアハンドル９４がピン２４６（第５図）でドア９０に旋回可能な状態で装着される。ハンドル９４は、ラッチスロット２５０（第５図）および外部カム表面２５４（第５図）を含む。
第５図で示すように、ハウジングシャーシ１０４は、ドアハンドル９４のカム表面２５４を受けるため、窪んだラッチ領域２６０を画定する。ラッチ領域２６０に隣接して、シャーシ１０４の縁からボス２６２（第５図）が外側に突出する。第５図で示すように、ラッチローラ２６８が、ボス２６２に装着されたピン２７０上に配置される。ドア９０を閉じると、ラッチピン２７０とローラ２６８は、ハンドル９４のスロット２５０内で受けられる。ハンドル９４がハンドル旋回ピン２４６の周囲で（第５図で見て反時計回りに）回転するにつれ、ハンドル９４が第２図に示すように十分閉じた方向になるまで、ハンドルラッチスロット２５０がローラ２６８に沿ってスライドする。（１）ラッチスロット２５０の湾曲、および（２）ドアハンドルの旋回ピン２４６とラッチピンローラ２６８との相対的位置のおかげで、システムの弾性（特に、ドア９０のばねでバイアスがかかったプラテン１８６によって与えられる）が、ドアハンドル９４を十分に閉じた位置に保持してドア９０をラッチで閉じた状態に維持する、中心上トグルラッチ動作を生じる。
キャリア１３０（第５図）は、前記で、高い位置（第５図）と下方位置（図示せず）との間で移動できると述べた。ドアハンドル９４がラッチをかけた閉位置（第２図に図示）へと移動すると、キャリア１３０が、次に説明する連結機構によって、高い位置と下方位置との間で移動する。特に、ドアハンドル９４上の外部カム表面２５４は、カム従動（ｃａｍ  ｆｏｌｌｏｗｅｒ）要素またはクランク（第５図）と係合するよう設計される。クランク２８０は、カム従動表面２８２を画定する。第５図で示すように、カム従動表面２８２を画定するクランク２８０の部分は、窪んだラッチ領域２６０を画定するシャーシ１０４の部分で、スロット２８３中に延在する。クランク２８０は、窪んだラッチ領域２６０に隣接して、シャーシ１０４の背後に旋回可能な状態で装着される。第５図で分かるように、シャーシ１０４は後方に突出する装着ボス２８４を有し、ボス２８４は受けピン２９０の穴２８６を規定する。クランク２８０が、旋回可能な状態でピン２９０に装着される。
第５図で示すように、クランク２８０は、スロット２９６および架橋リブ２９８を含む。第５図で示すように、螺旋コイル引張ばね３００の一方端はクランク２８０に接続され、ばね３００の他方端は（図では見えない位置で）シャーシに接続される。ばね３００は、通常、ドアハンドル９４がラッチのかかっていない、または開いた方向（第５図）にあるときには、クランクカム従動表面２８２を窪んだラッチ領域２６０の外側に配置するよう、第５図で見て反時計回りのバイアスをクランク２８０にかける。
第５図で示すよう、クランク２８０は、ピン３１６によって旋回可能な状態でクランク２８０に接続されるリンクまたはアーム３１２の一方端を受けるようになっているスロット３０８を画定する。
リンクまたはアーム３１２は外方向に延在し、アーム３１２の上端（第５図では見えない）はスカート１１０の後部分を通って上方向に延在し、シャーシ１０４のスロットを通って後方に突出するキャリア１３０の後部分に、部分的に旋回可能な状態で接続される。
ドア９０が開いている場合、ばね３００がクランク２８０を引っ張り、クランク２８０を第５図で見て反時計回りに旋回させることが理解される。これは、アーム３１２およびキャリア１３０を、スライドクランプ６０の挿入または取外しに対応する高い位置に保持する。これに対して、ドア９０を閉じ、ドアハンドル９４を上記で詳細に説明したようにラッチをかけて閉じると、ドアハンドルのカム表面２５４がクランク２８０のカム従動表面２８２と係合し、クランク２８２を時計回りに旋回させる。これによって、キャリア１３０（およびその中に配置されたスライドクランプ６０）が下方向に引っ張られ、クランプ口１４２の広い部分が管５４の周囲に位置し、管を通る流れが可能になる。その後、ドアハンドル９４のラッチを外し、第５図に図示する位置に向かって上方向に持ち上げると、ばね３００は再びクランク２８０およびアーム３１２がキャリア１３０（およびそれに担持されたスライドクランプ６０）を高い位置（第５図）に戻すようにする。
キャリア１３０が高い位置（第５図）に戻ると、スライドクランプ６０を外すことができる。キャリア１３０が高い位置にある場合、スライドクランプ６０は、受け路内の管５４上で、管５４がクランプ口１４２の狭い部分１４４で圧縮され、閉じるような方向になることが理解される。したがって、ドア９０が開いてスライドクランプ６０を外せる場合は常に、管５４はスライドクランプ６０によって圧縮され、閉じる。したがって、医療従事者が管５４をポンプから外す前に、ローラクランプ５６（第１図）を閉じ損なった場合、下方クランプ１９０が開き、管５４がポンプから外されても、流体が患者へと自由に流れる危険はない。
所望に応じて、ポンプ５０は上述した可動キャリア１３０、およびそれを移動させる連結機構を削除するよう代替的に設計することができる。このような代替設計では、スライドクランプ６０をポンプ内に配置せずに、管５４がただ受け路１００に装填される。上述したキャリア１３０およびポンプ５０内でそれを移動させる連結機構は、本発明の一部を形成しない。
「発明の背景および従来技術で生じる技術的問題」と題した項で前述したように、従来通りの蠕動ポンプの幾つかのタイプが、選択された流量を正確に送出する能力は、特に、投与セット管５４が比較的迅速に元の断面形状に回復する能力によって左右される。管５４の区間が蠕動ポンプヘッドのキー１７４Ａ〜１７４Ｈの１つによって圧縮されると、管の断面は一時的に平坦になり、閉じる。蠕動ポンプヘッドのキーが変形した管５４から引き離されると、管５４は材料（一般にポリ塩化ビニルポリマー）に固有の弾性により、元の断面形状に回復する傾向がある。管の区間がほぼ元の断面形状に迅速に回復すると、管は、蠕動ポンプヘッドのキーによって圧縮される前に含んでいた液体とほぼ同量を受けることになる。したがって、蠕動ポンプヘッドキーがその後、再び管の同じ区間を圧縮して閉じると、ほぼ同量の液体が管のその区間から押し出される。その結果、ポンプが動作する事で、管を通ってほぼ一定量の液体が流れる。
しかし、（冷蔵した液体製品を患者に給送した場合に生じるように）管の温度が低下すると、管の可撓性が低下し、弾性が低下する。管の壁が変形して閉じた形状から十分に開いた断面形状へと迅速に回復する能力は、大幅に低下する。回復率は温度の低下とともに低下する。非常に低温では、長時間かかっても、管は元の断面形状に回復できないことがある。蠕動ポンプヘッドキーは管に対して周期的に往復運動するので、管が十分迅速に元の断面形状に回復しないと、管が元の形状に回復できる前に、ポンプヘッドキーが管を圧縮してしまう。したがって、管の各部分が含む液体の量は、管が元の断面形状に戻れた場合に管の同じ区間に含まれる液体の量に比べてより少なくなる。管の中の液体量が減少した結果、ポンプの動作速度を上げない限り、ポンプを通る液体の流量が減少する。
蠕動ポンプには、ポンプが通常の室温で管に液体を給送することを仮定する単純な制御システムを設けることができる。このような単純な制御システムは、医療技術者が、所望の流量を選択することができ、それが通常の室温でこのような選択流量を生成する所定の速度でポンプを操作する制御システムによって確立されるよう設計することができる。しかし、給送される液体製品の温度が通常の室温と異なる場合、このような単純な制御システム（所与の温度で所望の流量とポンプの動作速度との間に所定の相関を有する）は、流量を正確に制御しない。
本発明の１つの態様によると、ポンプの動作中に液体の温度を間接的に感知するシステムが提供される。さらに、システムは、温度測定値を使用してポンプの動作速度を調節し、より正確な流量制御を提供する。好ましい実施形態では、システムは周囲温度も考慮に入れる。また、システムの好ましい形態は、静電放電保護も組み込む。システムは、オペレータがポンプに管を装填する、またはポンプから管を外す動作と干渉しない構造に組み込まれる。
第４図は、概ね参照番号４００で指定され、ポンプハウジング７０の上部分に配置された温度感知システムを示す。温度感知システム４００の大部分は、第７図に示すようなポンプシャーシ１０４の内部、および背後に装着される。そのため、シャーシ１０４は、ドア９０で閉じられたポンプの内側前部分から温度感知システムへのアクセスを提供する前口４０２と前口４０４とを含む。口４０２は、（１）管受け路１００によって規定された前部分、および（２）管受け路１００の内側で、これより広い後部分を含む。口４０４は同様の形状を有するが、口４０４は、管受け路１００から横方向に間隔をおく。
口４０２は、受け路１００からとその背後から延在し、したがって口４０２は、管５４が管受け路１００に装填されると、管５４に隣接し、これと連絡する。これに対して、口４０４は、管５４に直接露出していない。口４０４は、周囲の温度エネルギーが温度感知システム４００の一部分に入る（またはそこから出る）流れに対処する「窓」として機能する。
温度感知システム４００は、ハウジング４２０（第６図、第９図および第１０図）を含む。ハウジング４２０は、熱可塑性材料から一体構造として成形することが好ましい。しかし、ハウジング４２０は、所望に応じて複数部片の構造として作成してもよい。
ハウジング４２０は、ねじ４１２を受ける中心口４１０を規定する中心部分４０８（第６図および第７図）を有する。ねじ４１２の遠位端は、ハウジングの中心部分４０８の前部から突出し、ポンプハウジングシャーシ１０４（第７図）の内側に規定された穴４１４でねじで受ける。
ハウジング４２０は、第１の口４３１（第９図および第１０図）を規定する第１の受けブロック４２１を含む。ハウジング４２０は、第２の口４３２（第９図および第１０図）を規定する第２の受けブロック４２２も含む。第２の受けブロック４２２は、第１の受けブロック４２１から間隔をおく。
ハウジング４２０は、製造プロセス中にハウジング４２０がシャーシ１０４内に正確な方向で組み付けられることを保証するため、一意のキー特徴を含む。特に、ハウジング４２０は、第９図に示すように、受けブロック４２１の下に、外側に延在して間隔をおいた１対のアーム４２３および４２５を含む。アーム４２３および４２５は、管の経路の両側に延在する。管保持タブ１７０が、アーム４２３および４２５のそれぞれから内側に突出する。各アームは、第８図に示すように、シャーシ１０４の対合する窪みまたは領域で受けるようになっている。特に、シャーシ１０４は、アーム４２３を受ける窪んだ壁４２７を規定し、シャーシ１０４は、アーム４２５を受ける窪んだ壁４２９を規定する。
ハウジング４２０の他方の側には、第２の受けブロック４２２の下にこのようなアームはない。シャーシ１０４は、ブロック４２２の前方には、口４０４に隣接してアームを受ける窪みがない。したがって、装置の組立中、ハウジング４２０が誤って逆さまになると、シャーシ１０４内に規定された口に合わない。ハウジング４２０は、（図で示したように）適切な方向にあり、アーム４２３および４２５を窪んだスロットの壁４２７および４２９に隣接して受けた場合のみ、シャーシ１０４に適合する。これは、ハウジング４２０がシャーシ１０４内に不正確な方向で組み付けられることを防止するキー付きの関係を確立する。
第１の受けブロック４２１は、第１の口４３１（第６図、第７図および第９図）の周囲で窪んだ肩４４１を規定する。第２の受けブロック４２２は、第２の口４３２（第６図、第７図および第９図）の周囲で窪んだ肩４４２を規定する。
第１プレート４６１は、第１の口４３１（第７図および第９図）の前端で、肩４４１上の第１の受けブロック４２１に装着される。第２プレート４６２は、第２の口４３２の一方端で、窪んだ肩４４２上の第２の受けブロック４２２に装着される。プレート４６１および４６２は同一であることが好ましい。
第１プレート４６１は、反対側に面する第１および第２の表面を有し、第１の口４３１から外れた方向に面するプレート４６１の第１の表面と、第１の口４３１に面するプレート４６１の反対側に面する第２の表面とで、第１の口４３１を閉塞するよう装着される。
第２プレート４６２も、反対側に面する第１および第２の表面を有する。第２プレート４６２は、第２の口４３２を閉塞するよう第２の受けブロック４２２内に装着される。第２プレート４６２の第１の表面は第２の口４３２から外れた方向に面し、第２プレート４６２の反対側に面する第２の表面は、第２の口４３２に面する。
各プレート４６１および４６２は２つの機能を有する。第１に、各プレート４６１および４６２は、静電放電保護バリアとして機能する電気絶縁体である。第２に、各プレート４６１および４６２は、ハウジング４３０との間で熱を伝導する機能を果たすよう熱伝導性である。ここで想定する好ましい実施形態では、各プレート４６１および４６２は、最低１５ｋＶの絶縁耐力および２０℃で２４〜２７ワット／メートル°Ｋの熱伝導性を有するアルミナ（９６％Ａｌ2Ｏ3）から作成される。各プレート４６１および４６２は、（アメリカ標準規格ＡＮＳＩ  Ｂ４６．１−１９８５により）アメリカ標準規格表面組織の３５マイクロインチ以上の表面仕上げを有する。
第７図および第９図で示すように、第１の口４３１は、第１の温度センサーまたは管温度センサー４７１を受けるようになっている。同様に、第２の口４３２は、第２の温度センサーまたは周囲温度制御センサー４７２を受けるようになっている。各温度センサー４７１および４７２は、任意の適切な従来通りの、または特殊なタイプでよい。ここで想定するセンサーは、８０８  Ｕ．Ｓ．Ｈｉｇｈｗａｙ  ＃１，Ａｄｄｉｓｏｎ，Ｎｅｗ  Ｊｅｒｓｅｙ，１０８８１７−４６９５，Ｕ．Ｓ．Ａ．にオフィスを有するＴｈｅｒｍｏｍｅｔｒｉｃｓ  ＣｏｍｐａｎｙがＤＣ９５およびＥＣ９５という名称で米国で販売しているサーミスタで使用しているチップと同様のＮＴＣのサーミスタチップを使用する。サーミスタチップの詳細な電子的設計は、本発明の一部を形成しない。
各温度センサー４７１および４７２は、第１の熱伝導性接着材料４７４（第７図、第８図および第１１図）で、それぞれプレート４６１および４６２の第２の表面に接着される。ここで想定する好ましい実施形態では、接着材料４７４は、７７  Ｄｒａｇｏｎ  Ｃｔ．，Ｗｏｂｕｒｎ，ＭＡ  ０１８８８，Ｕ．Ｓ．Ａ．にオフィスを有するＥｍｅｒｓｏｎ  ＆  Ｃｕｍｉｎｇ，Ｉｎｃ．がＳＴＹＣＡＳＴ  ２８５０  ＦＴという名称で販売しているエポキシ封入剤である。この材料は熱伝導性が比較的高いが、熱膨張率は比較的低い。これは、高圧用途では比較的効果的である。接着材料４７４は、温度センサー４７１および４７２を所定の位置にしっかり保持し、セラミックのプレート（４６１または４６２）から温度センサー（４７１または４７２）への良好な熱伝導を提供するよう機能する。
システムは、電気および熱絶縁材料４７８（第８図および第１１図）も含む。電気および熱絶縁材料４７８は、第１プレート４６１上で第１の熱伝導性接着材料４７４から延在し、第１の温度センサー４７１を封入する。同様に、電気および熱絶縁材料４７８は、第２プレート４６２上で第２の熱伝導性接着材料４７４から延在し、第２の温度センサー４７２を封入する。ここで想定する好ましい実施形態では、絶縁材料４７８は、７７  Ｄｒａｇｏｎ  Ｃｔ．，Ｗｏｂｕｒｎ，ＭＡ  ０１８８８，Ｕ．Ｓ．Ａ．にオフィスを有するＥｍｅｒｓｏｎ  ＆  Ｃｕｍｉｎｇ，Ｉｎｃ．がＥＣＣＯＢＯＮＤ(R)５１という名称で販売するエポキシ接着剤である。
電気および熱絶縁材料４７８は、２つの機能を有する。第１に、各セラミックプレート（４６１または４６２）上の熱伝導性接着材料４７４と直接接触していない各センサーの周囲の区域に関して、各温度センサーを絶縁する働きをする。これによって、各温度センサー４７１および４７２が、熱伝導性接着材料４７４を通してセンサーの前部でセンサーに伝導された熱のみを感知することが保証される。第２に、絶縁材料４７８は静電放電保護バリアとして機能する。
各センサー４７１および４７２が静電放電保護バリアプレート（４６１または４６２）の背後に配置され、静電放電保護バリアの絶縁材料４７８によって囲まれていることを考慮すると、各センサーは、静電放電に対して良好に保護されている。静電放電は、ポンプのオペレータが管５４を装填するか、外すかし、オペレータの手が温度センサー４７１および４７２に隣接するポンプシャーシ１０４の前部に近づくと発生する。プレート４６１および４６２および絶縁材料４７８は、温度センサーの近傍で、このような静電放電の劣化作用を、なくさないまでも、最小限にする。
上述した温度感知システム４００は、システムが感知した温度の関数としてポンプモータの動作速度を制御するため、システムに情報を提供する機能を果たす。システムは、管５４を通って流れる液体の温度を直接感知する必要なく、効果的に機能する。静脈内の流体は、通常、無菌包装され、保存されていることが理解される。通常、ポンプ５０によって給送され、患者に静脈内投与される液体製品の温度を直接感知する実際的な方法はない。実際、液体製品の保全性を確保し、汚染の可能性を最小限にするため、包装または管を通して何らかのセンサーまたは他の計器を挿入し、液体製品に接触させることは、回避することが望ましい。したがって、ポンプの動作中、本発明の温度感知システムは、管５４の内部またはそれに含まれる液体に直接接触せずに蓄積した温度データを使用する。
最初に、ポンプ５０の制御システムが、以下で詳細に説明するような経験的に決定された値に基づき、ポンプ製造業者によってプログラムされる。第１１図を参照すると、管５４を通って流れる流体は、参照文字ｆで指定される。内部位置での管５４内の流体ｆの温度は、第１１図では概ねＴfで指定される。第１２図で示すように、流体温度Ｔfは、流体ｆと管５４の壁の内面との膜境界に存在する。
（ドア９０を閉じた状態で）ポンプ内の周囲温度は、第１１図では概ねＴaで指定される。周囲温度Ｔaは、（制御センサープレート４６２の外面に隣接し、両方のセンサー４７１および４７２の背後にある絶縁材料４７８の後面に隣接する）閉じたポンプ内の空気の温度である。
流体温度Ｔfがポンプ内の周囲温度Ｔaより高い場合は、熱が流体ｆから管５４の壁を通り、セラミックプレート４６１、接着材料４７４、および第１の温度センサー４７１を通って伝達されるので温度勾配が存在する。温度は、熱が構造を通って流れるにつれて低下し、これは、第１センサー４７１の背後にある周囲温度の位置からの距離の関数として温度のグラフで第１２図に概略的に図示される。第１センサー４７１の背後の周囲温度位置は、第１１図および第１２図で、点Ｔaで概略的に図示される。第１２図は、流体温度Ｔfが周囲温度Ｔaより高い環境を表す。
温度Ｔfがポンプ内でこれを囲む周囲温度Ｔaより低くなるよう、液体が冷蔵されていた場合、第１２図の温度勾配のグラフは、温度センサー４７１から流体ｆに向かって距離が増加するにつれ、温度センサー４７１から下向きの方向に傾斜する。熱が温度センサー４７１から流れ出しても、温度センサー４７１に流れ込んでも、ここで提示した分析には違いが出ない。
第１２図で示すように、温度勾配は、管の内側にある流体温度Ｔfと、セラミックプレート４６１と接触した管壁の外側における低い方の温度Ｔtとの間で、管５４の壁をまたいで存在する。
セラミックプレート４６１をまたぐ温度勾配も存在し、したがってプレート４６１の内面における低い方の温度をＴcと指定することができる。
接着材料４７４をまたぐ温度勾配により、低い方の温度Ｔsを、接着材料４７４と接着材料４７４に隣接する温度センサー４７１の表面との境界で指定することができる。
温度勾配はまた、温度センサー４７１をまたいで絶縁材料４７８に隣接する低い方の周囲温度Ｔaの位置まで存在する。
絶縁材料４７８は、周囲制御センサー４７２も囲む。プレート４６２およびセンサー４７２の前にある接着材料４７４は、ポンプ５０の内側前面から周囲制御温度センサー４７２まで、周囲の熱を伝導する。周囲温度Ｔaは、プレート４６２および材料４７４を通してセンサー４７２が感知する。プレート４６２および材料４７４をまたぐ温度勾配は、非常に小さい。したがって、センサー４７２が感知する実際の温度は、プレート４６２の外側にある実際の周囲温度Ｔaに十分近く、したがって温度センサー４７２は周囲温度Ｔaを感知していると見なすことができる。この周囲温度Ｔaへの近似は、ポンプ内に通常存在する周囲温度については十分正確であり、制御センサー４７２による温度測定を、以下で詳細に説明するようにポンプ流体の温度補償システムに使用すると都合がよいことが判明している。
温度感知システム構造の熱伝導を、特定の近似でモデル化することができる。定常熱伝導に関するフーリエの法則によると、流体から多層構造を通る一次元熱伝導率（単位時間当たりのエネルギー）ｑは、概ね、構造の断面積Ａ、各層の熱伝導率ｋ、各層を通る伝導路の長さＬ、流体と隣接する層との境界における流体の流量係数ｈ、および流体と構造の外部との温度差ΔＴの関数として計算することができる。特に、下式のようになる。
0004270474.tif 000004
式１を第１２図に概略的に図示した本発明の構造に当てはめる際には、以下のパラメータが特定される。
ｋtおよびＬtは、それぞれ管５４の熱伝導率および壁の断面路長である。
ｋcおよびＬcは、それぞれ同一の各セラミックプレート４６１および４６２の、熱伝導率および断面の厚さの路長である。ｋeおよびＬeは、それぞれ熱伝導性接着材料４７４の、熱伝導率および断面の路長である。
ｋsおよびＬsは、それぞれセンサー４７１から周囲温度Ｔaの位置までの路に沿った、熱伝導率およびセンサー路長である。ｈfは、管５４の内面における流体境膜係数である。
Ｔfは、管５４内の流体ｆの温度である。
Ｔsは、管温度センサー４７１と熱伝導性接着材料４７４との間の境界の温度である。
Ｔaは、閉じたポンプ内の周囲大気温度である。
他にも幾つかの仮定がたてられる。特に、絶縁材料４７８を囲む周囲大気温度Ｔaは、管温度センサー４７１と周囲温度制御センサー４７２との両方で同じと仮定される。熱伝導率ｋt、ｋc、ｋeおよびｋsおよび境膜係数ｈfは、関係ある範囲全体で、温度に関して一定であると仮定される。伝導路長Ｌt、Ｌc、ＬeおよびＬsはそれぞれ、関係ある断面積Ａ全体で均一であり、断面積Ａは一定であると仮定される。（所望に応じて、丸い管の対数平均域を使用することができる。）
流体ｆから構造を通って、ポンプ５０の実施形態で図示した管温度センサー４７１の周囲の材料４７８に隣接する周囲温度Ｔaの位置までの熱伝導率は、下式の通りである。
0004270474.tif 000005
流体ｆから、温度Ｔsを測定する管温度センサー４７１の位置までの熱伝導率は、下式の通りである。
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式２に代入することによりｑ1＝Ｕ1Ａ（Ｔf−Ｔa）となり、ここで
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式３に代入することによりｑ2＝Ｕ2Ａ（Ｔf−Ｔs）となり、ここで
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熱伝導率は、流体ｆから管温度センサー４７１での周囲温度Ｔaの位置まで熱伝導路に沿って、定常で等しくなければならないので、ｑ1＝ｑ2となる。したがって下式のようになる。
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Ｔfについて式６を解くと、下式が得られる。
0004270474.tif 000010
境膜係数ｈfおよび熱伝導率ｋt、ｋc、ｋeおよびｋfは、一定と仮定することができ、路長Ｌt、Ｌc、ＬeおよびＬaは一定であるので、したがってＵ1およびＵ2は一定である。したがって、商Ｕ1／Ｕ2は一定であり、ｂと指定することができる。ここでｂ＝Ｕ1／Ｕ2である。ｂを上の式７に代入すると、下式が得られる。
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ポンプ製造業者は、最初に、実験によってｂを決定することができ、ここでＴｆは直接測定され、ＴsおよびＴaはそれぞれ、管温度センサー４７１および周囲温度制御センサー４７２から求められる。そのため、式８をｂについて解くと、下式が得られる。
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次に、実験的にｂを求めるために、流体温度Ｔfを、流体ｆに接触する適切な第３の温度センサー（図には図示せず）で直接測定した選択値に維持することができる。Ｔfを一定に維持した状態で、ＴsおよびＴaをそれぞれ、管温度センサー４７１および周囲温度制御センサー４７２から求めることができる。次に定数ｂの値を計算することができる。ポンプ製造業者は、冷蔵した液体および室温（またはそれ以上）の液体で遭遇すると通常予想される温度範囲内の色々な異なる流体温度Ｔfで、幾つかの実験的に求めたｂの値を計算することが好ましい。Ｔfについて本発明で想定する範囲は、約１５°〜３５℃である。Ｔfの範囲にわたって求めた定数ｂの平均値を計算することができる。
次に、定数ｂの平均計算値を上記の式８に使用して、（流体温度を直接測定することが実行不可能な場合に）ポンプの通常の運転中における流体温度Ｔfを計算することができる。Ｔfの計算値は、実際の流体温度の十分に良好な近似値であり、したがってＴfの計算値を、より正確なポンプ流量制御のベースとして使用することができる。そのため、温度センサー４７１および４７２を、ポンプの通常の運転中にセンサーの出力信号を継続的に監視するポンプ制御システムの一部として設ける。（上述した式８にしたがって）流体温度Ｔfを計算するために、適切なマイクロプロセッサシステムを設ける。次に計算した流体温度Ｔfを、ポンプの運転速度を調節するベースに使用する。特に、標準的な室温における特定のポンプ運転速度の流量は、特定のポンプ設計では一定である。標準的室温からの流体温度の変化の関数として流量が変化する値は、ポンプ製造業者によって実験的に容易に求めることができる。ポンプ製造業者は、このような実験データを使用して、適切なポンプモータ速度変動システムを有するポンプ制御システムを提供することができ、ポンプモータ速度変動システムは、看護婦または他の医療専門家が設定した流量を維持するよう、ポンプモータ速度を加速または減速する。
本発明の以上の詳細な説明およびその図から、本発明の新規の概念または原理の精神および範囲から逸脱することなく、多くの変形および改造を実行できることが、容易に理解される。
【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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