(57)【要約】医療用流体ポンプシステムと共に使用するように構成される医療用流体送達カセットおよびその関連システムならびに方法。医療用流体送達カセットは、ベースと膜とを備え、それらは共に流体ポンプ室を画定する。医療用流体送達カセットは、膜の内面に外向き力を印加するように構成される部材をさらに備える。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
医療用流体ポンプシステムであって、
カセット筐体を画定し、可動ピストンを備える医療用流体ポンプ機と、
前記医療用流体ポンプ機のカセット筐体内に配置されるように構成される医療用流体カセットと、を備え、前記医療用流体カセットが、
ベースと、
前記ベースに装着され、前記ベースの一部と共に流体ポンプ室を画定する膜であって、前記膜が前記可動ピストンに対面して前記膜が前記可動ピストンによって移動することで前記流体ポンプ室の容積を低減するように、前記カセットが前記医療用流体ポンプのカセット筐体内に位置可能である、前記膜と、
前記流体ポンプ室内に配置され、前記膜の内面に外向き力を印加して前記流体ポンプ室の容積を増大させるように構成される部材と、
を備える医療用流体ポンプシステム。
【請求項２】
前記膜と共に前記流体ポンプ室を画定する前記ベースの領域が前記ベースの凹領域である、請求項１に記載の医療用流体ポンプシステム。
【請求項３】
前記膜が前記ベースと共に、前記流体ポンプ室から前記カセットの入口までつながる流路と前記流体ポンプ室から前記カセットの出口までつながる流路とをさらに画定する、請求項１に記載の医療用流体ポンプシステム。
【請求項４】
前記部材が前記カセットの前記ベースに装着される、請求項１に記載の医療用流体ポンプシステム。
【請求項５】
前記部材が、前記ピストンを収容するように構成される凹部を画定する第１の部分を備える、請求項１に記載の医療用流体ポンプシステム。
【請求項６】
前記部材が、前記第１の部分に装着される第２の部分をさらに備え、前記第２の部分が拡張位置と圧縮位置との間で可動である、請求項５に記載の医療用流体ポンプシステム。
【請求項７】
前記第１および第２の部分が一体的に形成される、請求項６に記載の医療用流体ポンプシステム。
【請求項８】
前記第２の部分が前記第１の部分よりも柔軟である、請求項６に記載の医療用流体ポンプシステム。
【請求項９】
前記第２の部分が、前記拡張位置において略カップ状であり、前記圧縮位置において略平面状である、請求項６に記載の医療用流体ポンプシステム。
【請求項１０】
前記部材が、第１の部分とこの第１の部分に装着される第２の弾性部とを備え、前記第２の弾性部は拡張位置と圧縮位置との間で弾性的に移動するように構成され、前記第１の部分は、前記第２の弾性部が前記圧縮位置から前記拡張位置に移動する際に前記膜に前記外向き力を印加するように構成されている、請求項１に記載の医療用流体ポンプシステム。
【請求項１１】
前記第２の弾性部が前記拡張位置において略カップ状であり、前記圧縮位置において略平面状である、請求項１０に記載の医療用流体ポンプシステム。
【請求項１２】
前記第２の弾性部が、円周状に間隔をおいて配置される複数の開口部を画定する側壁を有するカップ状部材である、請求項１０に記載の医療用流体ポンプシステム。
【請求項１３】
前記第１の部分が、前記ピストンを収容するように構成される凹部を画定する、請求項１０に記載の医療用流体ポンプシステム。
【請求項１４】
前記流体ポンプ室内に配置される前記部材が略平面状のバネである、請求項１に記載の医療用流体ポンプシステム。
【請求項１５】
前記略平面状のバネが、前記膜に直接隣接する前記流体ポンプ室の領域に配置される、請求項１４に記載の医療用流体ポンプシステム。
【請求項１６】
前記略平面状のバネが、ハブ部と、ハブ部から外側に放射状に延在する、円周状に間隔をおいて配置された複数の脚部とを備える、請求項１４に記載の医療用流体ポンプシステム。
【請求項１７】
前記略平面状のバネが、前記ハブ部と反対側の前記複数の脚部の端から延在する複数の足部をさらに備え、前記複数の足部の少なくとも１つが、該少なくとも１つの足部が装着される脚部の幅よりも大きな幅を有する、請求項１６に記載の医療用流体ポンプシステム。
【請求項１８】
前記複数の足部の少なくとも１つが、前記ベースの隣接面にほぼ一致する湾曲構造を有する、請求項１６に記載の医療用流体ポンプシステム。
【請求項１９】
前記略平面状のバネが１つまたはそれ以上の金属で形成される、請求項１４に記載の医療用流体ポンプシステム。
【請求項２０】
前記カセットの前記ベースと前記カセットの前記流体ポンプ室内に配置される前記部材との間に配置される弾性素子をさらに備え、前記弾性素子が前記部材に力を印加するように構成される、請求項１に記載の医療用流体ポンプシステム。
【請求項２１】
前記弾性素子が圧縮後に自己拡張するように構成される、請求項２０に記載の医療用流体ポンプシステム。
【請求項２２】
前記弾性素子がバネを備える、請求項２１に記載の医療用流体ポンプシステム。
【請求項２３】
前記弾性素子がエラストマ部材を備える、請求項２１に記載の医療用流体ポンプシステム。
【請求項２４】
前記医療用流体ポンプ機は、前記カセットが前記カセット筐体内に配置される際に、前記流体ポンプ室内に配置された前記部材に力を印加するように構成された素子を備える、請求項１に記載の医療用流体ポンプシステム。
【請求項２５】
前記素子が、圧縮後に自己拡張するように構成された弾性素子である、請求項２４に記載の医療用流体ポンプシステム。
【請求項２６】
前記素子がバネを備える、請求項２４に記載の医療用流体ポンプシステム。
【請求項２７】
前記素子がバネ荷重ピストンを備える、請求項２４に記載の医療用流体ポンプシステム。
【請求項２８】
前記部材が、前記カセットの前記ベースの開口部内に配置されるステム部を有する、請求項２４に記載の医療用流体ポンプシステム。
【請求項２９】
前記カセットが前記カセット筐体内に配置される際に前記素子が前記ステム部と当接する、請求項２８に記載の医療用流体ポンプシステム。
【請求項３０】
前記ステム部を囲むＯリングをさらに備え、前記Ｏリングが前記ステム部と前記ステム部を配置する前記開口部を画定する前記ベースの一部との間で圧縮される、請求項２９に記載の医療用流体ポンプシステム。
【請求項３１】
前記カセットが、前記ベースに固定されるとともに、前記ベースによって画定される前記開口部上に配置されるシールをさらに備える、請求項２８に記載の医療用流体ポンプシステム。
【請求項３２】
前記カセットが前記カセット筐体内に配置される際に前記素子が前記シールに当接し、前記シールは、前記シールを介して前記素子から前記部材の前記ステム部に力を伝達することができるように変形可能である、請求項３１に記載の医療用流体ポンプシステム。
【請求項３３】
前記シールは、前記力が前記ステム部に伝達される際に流体が前記開口部を介して前記カセットから出るのを防ぐように構成されている、請求項３２に記載の医療用流体ポンプシステム。
【請求項３４】
前記部材は、前記膜に外向き力を印加することによって、前記流体ポンプ室内に約１５０ｍｂａｒ〜約２００ｍｂａｒの真空圧を生成するように構成される、請求項１に記載の医療用流体ポンプシステム。
【請求項３５】
前記部材は、前記膜に最大約２５０Ｎの外向き力を印加するように構成される、請求項１に記載の医療用流体ポンプシステム。
【請求項３６】
前記部材は、前記膜に約２０Ｎ〜約１００Ｎの外向き力を印加するように構成される、請求項３５に記載の医療用流体ポンプシステム。
【請求項３７】
前記医療用流体ポンプ機が第１および第２の可動ピストンを備え、前記膜と前記ベースの領域とが協働して第１および第２の流体ポンプ室を画定し、前記膜が前記第１および第２の可動ピストンに対面して前記膜が前記第１および第２の可動ピストンによって移動することで前記第１および第２の流体ポンプ室の容積を低減するように、前記カセットが前記医療用流体ポンプ機の前記カセット筐体内に位置可能であり、前記第１および第２の流体ポンプ室内にはそれぞれ第１および第２の部材が配置され、前記第１および第２の部材が、前記膜の内面に外向き力を印加して前記第１および第２の流体ポンプ室の容積を増大するように構成されている、請求項１に記載の医療用流体ポンプシステム。
【請求項３８】
前記医療用流体ポンプ機が、第１の端部領域と第２の端部領域とを有するロッドを備え、前記ロッドは、前記第１の端部領域が前記第１の流体ポンプ室に配置される前記第１の部材に力を印加し、前記第２の端部領域が前記第２の流体ポンプ室に配置される前記第２の部材に力を印加するように構成される、請求項３７に記載の医療用流体ポンプシステム。
【請求項３９】
前記第１の端部領域が前記第１の部材に力を印加して前記第１の部材から前記膜に外向き力が印加されると前記第２の端部領域が前記第２の部材から遠ざかり、前記第２の端部領域が前記第２の部材に力を印加して前記第２の部材から前記膜に外向き力が印加されると前記第１の端部領域が前記第１の部材から遠ざかるように、前記ロッドが中央旋回点を中心として旋回可能である、請求項３８に記載の医療用流体ポンプシステム。
【請求項４０】
前記ロッドは、前記第１および第２の可動ピストンによって前記ロッドに力が伝達されるように構成されているとともに、前記ロッドは、前記第１の可動ピストンが前記ロッドの第１の端部領域に力を印加すると前記ロッドが旋回して前記ロッドの第２の端部領域が前記第２の可動ピストンに力を印加し、前記第２の可動ピストンが前記ロッドの第２の端部領域に力を印加すると前記ロッドが旋回して前記ロッドの第１の端部領域が前記第１の可動ピストンに力を印加するように構成されている、請求項３９に記載の医療用流体ポンプシステム。
【請求項４１】
前記カセットの前記ベースが成形トレイ状ベースである、請求項１に記載の医療用流体ポンプシステム。
【請求項４２】
前記膜が前記トレイ状ベースの外周領域にのみ装着される、請求項４１に記載の医療用流体ポンプシステム。
【請求項４３】
前記ベースが、平面と、この平面から延在する複数の隆起特徴とを備え、前記膜が前記ベースに対して押圧される際、前記複数の隆起特徴が前記膜の内面に当接する、請求項４２に記載の医療用流体ポンプシステム。
【請求項４４】
前記膜が前記ベースに対して押圧されると、前記複数の隆起特徴の少なくとも１つが前記膜と共に前記流体ポンプ室を形成する、請求項４３に記載の医療用流体ポンプシステム。
【請求項４５】
前記膜が前記ベースに対して押圧されると、前記複数の隆起特徴の少なくともいくつかが前記膜と共に、前記流体ポンプ室と流体連通する流体経路を形成する、請求項４４に記載の医療用流体ポンプシステム。
【請求項４６】
前記医療用流体ポンプシステムが透析システムである、請求項１に記載の医療用流体ポンプシステム。
【請求項４７】
前記医療用流体ポンプシステムが腹膜透析システムである、請求項４６に記載の医療用流体ポンプシステム。
【請求項４８】
前記医療用流体カセットが使い捨て可能である、請求項１に記載の医療用流体ポンプシステム。
【請求項４９】
医療用流体カセットであって、
ベースと、
前記ベースに装着され、前記ベースの領域と共に流体ポンプ室を画定する膜と、
前記流体ポンプ室内に配置され、前記膜の内面に外向き力を印加して前記流体ポンプ室の容積を増大させるように構成された部材と、
を備える医療用流体カセット。
【請求項５０】
前記膜と共に前記流体ポンプ室を画定する前記ベースの領域が前記ベースの凹領域である、請求項４９に記載の医療用流体カセット。
【請求項５１】
前記膜が前記ベースと共に、前記流体ポンプ室から前記カセットの入口までつながる流路と、前記流体ポンプ室から前記カセットの出口までつながる流路とをさらに画定する、請求項４９に記載の医療用流体カセット。
【請求項５２】
前記部材が前記カセットの前記ベースに装着される、請求項４９に記載の医療用流体カセット。
【請求項５３】
前記部材が、医療用流体ポンプ機のピストンを収容するように構成される凹部を画定する第１の部分を備える、請求項４９に記載の医療用流体カセット。
【請求項５４】
前記部材が、前記第１の部分に装着される第２の部分をさらに備え、前記第２の部分が拡張位置と圧縮位置との間で移動可能である、請求項５３に記載の医療用流体カセット。
【請求項５５】
前記第１および第２の部分が一体的に形成される、請求項５４に記載の医療用流体カセット。
【請求項５６】
前記第２の部分が前記第１の部分よりも柔軟である、請求項５４に記載の医療用流体カセット。
【請求項５７】
前記第２の部分が、前記拡張位置において略カップ状であり、前記圧縮位置において略平面状である、請求項５４に記載の医療用流体カセット。
【請求項５８】
前記部材が、第１の部分とこの第１の部分に装着される第２の弾性部とを備え、前記第２の弾性部は拡張位置と圧縮位置との間で弾性的に移動するように構成され、前記第１の部分は、前記第２の弾性部が前記圧縮位置から前記拡張位置に移動する際に前記膜に前記外向き力を印加するように構成されている、請求項４９に記載の医療用流体カセット。
【請求項５９】
前記第２の弾性部が、前記拡張位置において略カップ状であり、前記圧縮位置において略平面状である、請求項５８に記載の医療用流体カセット。
【請求項６０】
前記第２の弾性部が、円周状に間隔をおいて配置される複数の開口部を画定する側壁を有するカップ状部材である、請求項５８に記載の医療用流体カセット。
【請求項６１】
前記第１の部分が、医療用流体ポンプ機のピストンを収容するように構成される凹部を画定する、請求項５８に記載の医療用流体カセット。
【請求項６２】
前記カセットの前記ベースと前記カセットの前記流体ポンプ室内に配置される前記部材との間に位置する弾性素子をさらに備え、前記弾性素子が前記部材に力を印加するように構成される、請求項４９に記載の医療用流体カセット。
【請求項６３】
前記弾性素子が圧縮後に自己拡張するように構成される、請求項６２に記載の医療用流体カセット。
【請求項６４】
前記弾性素子がバネを備える、請求項６３に記載の医療用流体カセット。
【請求項６５】
前記弾性素子がエラストマ部材を備える、請求項６３に記載の医療用流体カセット。
【請求項６６】
前記部材が、前記カセットの前記ベースの開口部内に配置されるステム部を有する、請求項４９に記載の医療用流体カセット。
【請求項６７】
前記ステム部を囲むＯリングをさらに備え、前記Ｏリングが前記ステム部と前記ステム部を配置する前記開口部を画定する前記ベースの一部との間で圧縮される、請求項６６に記載の医療用流体カセット。
【請求項６８】
前記カセットが、前記ベースに固定されるとともに、前記ベースによって画定される前記開口部上に配置されるシールをさらに備える、請求項６６に記載の医療用流体カセット。
【請求項６９】
前記シールは、前記シールを介して前記部材の前記ステム部に力を伝達することができるように変形可能である、請求項６８に記載の医療用流体カセット。
【請求項７０】
前記シールは、前記力が前記ステム部に伝達される際に流体が前記開口部を介して前記カセットから出るのを防ぐように構成されている、請求項６９に記載の医療用流体カセット。
【請求項７１】
前記部材は、前記膜に外向き力を印加することによって、前記流体ポンプ室内に約１５０ｍｂａｒ〜約２００ｍｂａｒの真空圧を生成するように構成される、請求項４９に記載の医療用流体カセット。
【請求項７２】
前記部材は、前記膜に最大約２５０Ｎの外向き力を印加するように構成される、請求項４９に記載の医療用流体カセット。
【請求項７３】
前記部材は、前記膜に約２０Ｎ〜約１００Ｎの外向き力を印加するように構成される、請求項７２に記載の医療用流体カセット。
【請求項７４】
前記膜と前記ベースの領域とが協働して第１および第２の流体ポンプ室を画定し、前記第１および第２の流体ポンプ室内には第１および第２の部材がそれぞれ配置され、前記第１および第２の部材が、前記膜の内面に外向き力を印加して前記第１および第２の流体ポンプ室の容積を増大させるように構成されている、請求項４９に記載の医療用流体カセット。
【請求項７５】
前記カセットの前記ベースが成形トレイ状ベースである、請求項４９に記載の医療用流体カセット。
【請求項７６】
前記膜が前記トレイ状ベースの外周領域にのみ装着される、請求項７５に記載の医療用流体カセット。
【請求項７７】
前記ベースが、平面と、この平面から延在する複数の隆起特徴とを備え、前記膜が前記ベースに対して押圧される際、前記複数の隆起特徴が前記膜の内面に当接する、請求項７６に記載の医療用流体カセット。
【請求項７８】
前記膜が前記ベースに対して押圧されると、前記複数の隆起特徴の少なくとも１つが前記膜と共に前記流体ポンプ室を形成する、請求項７７に記載の医療用流体カセット。
【請求項７９】
前記膜が前記ベースに対して押圧されると、前記複数の隆起特徴の少なくともいくつかが前記膜と共に、前記流体ポンプ室と流体連通する流体経路を形成する、請求項７８に記載の医療用流体カセット。
【請求項８０】
前記医療用流体カセットが透析カセットである、請求項４９に記載の医療用流体カセット。
【請求項８１】
前記医療用流体カセットが腹膜透析カセットである、請求項８０に記載の医療用流体カセット。
【請求項８２】
前記医療用流体カセットが使い捨て可能である、請求項４９に記載の医療用流体カセット。
【請求項８３】
医療用流体送達方法であって、
流体ポンプ室を覆う膜の部分の内面に外向き力を印加することによって、前記膜と医療用流体カセットの剛体ベースとの間に画定される前記流体ポンプ室に医療用流体を引き込むことを備える医療用流体送達方法。
【請求項８４】
前記流体ポンプ室を覆う前記膜の部分の外面に内向き力を印加することによって、前記医療用流体を前記流体ポンプ室から排出させることをさらに備える請求項８３に記載の医療用流体送達方法。
【請求項８５】
前記外向き力が、前記流体ポンプ室に配置される部材によって前記膜に印加される、請求項８３に記載の医療用流体送達方法。
【請求項８６】
前記部材が、圧縮後に自己拡張するように構成される弾性部材である、請求項８５に記載の医療用流体送達方法。
【請求項８７】
前記流体ポンプ室を覆う前記膜の部分の内面に前記外向き力を印加することによって、約１５０ｍｂａｒ〜約２００ｍｂａｒの真空圧が前記流体ポンプ室内に生成される、請求項８３に記載の医療用流体送達方法。
【請求項８８】
約２０Ｎ〜約１００Ｎの外向き力が前記膜に印加される、請求項８３に記載の医療用流体送達方法。
【請求項８９】
前記医療用流体が透析溶液を備える、請求項８３に記載の医療用流体送達方法。
【請求項９０】
医療用流体ポンプシステムであって、
カセット筐体を画定し、可動ピストンを備える医療用流体ポンプ機と、
前記医療用流体ポンプ機のカセット筐体内に配置されるように構成される医療用流体カセットと、を備え、前記医療用流体カセットが、
凹部を画定するベースと、
前記ベースの凹部内に配置され、前記ベースとの間に流体ポンプ室を画定する部材と、を備え、
前記可動ピストンが前進して前記流体ポンプ室から流体を追い出すことによって前記部材を圧縮することができるように、前記カセットが前記医療用流体ポンプ機の前記カセット筐体内に位置可能であり、前記部材は、前記可動ピストンが前記部材から後退して前記流体ポンプ室に流体を引き込む際に自己拡張するように構成されている、医療用流体ポンプシステム。
【請求項９１】
前記ベースに装着される膜をさらに備える請求項９０に記載の医療用流体ポンプシステム。
【請求項９２】
前記膜の一部が前記ピストンと前記部材との間に配置されるように当該膜の一部が前記ベースの前記凹部を覆う、請求項９１に記載の医療用流体ポンプシステム。
【請求項９３】
前記カセットが前記医療用流体ポンプ機の前記カセット筐体内に位置して前記ピストンが前進するとき前記ピストンが前記部材に直接当接するように、前記膜は、前記ベースの前記凹部と整列する開口部を画定する、請求項９１に記載の医療用流体ポンプシステム。
【請求項９４】
前記部材が略ドーム状部材である、請求項９０に記載の医療用流体ポンプシステム。
【請求項９５】
前記略ドーム状部材は、前記カセットが前記医療用流体ポンプ機の前記カセット筐体内に位置して前記ピストンが前進するとき前記ピストンと当接する面を有し、前記面が略平坦である、請求項９４に記載の医療用流体ポンプシステム。
【請求項９６】
前記凹部が略円柱状である、請求項９４に記載の医療用流体ポンプシステム。
【請求項９７】
前記部材が弾性高分子材料で形成される、請求項９０に記載の医療用流体ポンプシステム。
【請求項９８】
前記部材がポリウレタンで形成される、請求項９７に記載の医療用流体ポンプシステム。
【請求項９９】
前記部材が前記ベースに液密に固定される、請求項９０に記載の医療用流体ポンプシステム。
【請求項１００】
前記部材が、前記凹部を画定する前記ベースの表面に押圧されて液密シールを生成するフランジを含む、請求項９９に記載の医療用流体ポンプシステム。
【請求項１０１】
前記ベースは、前記流体ポンプ室に隣接する前記ベースの表面に画定されるポートまで延在する流体通路を画定し、前記流体通路および前記ポートを介して流体が前記流体ポンプ室まで至ることが可能な請求項９０に記載の医療用流体ポンプシステム。
【請求項１０２】
前記流体通路が前記凹部の長軸に略平行に延在する、請求項１０１に記載の医療用流体ポンプシステム。
【請求項１０３】
前記部材の下にある前記ベースの部分が、前記ポートと流体連通する流路を画定する、請求項１０１に記載の医療用流体ポンプシステム。
【請求項１０４】
前記部材は、自己拡張する際、前記流体ポンプ室内に約１５０ｍｂａｒ〜約２００ｍｂａｒの真空圧を生成するように構成される、請求項９０に記載の医療用流体ポンプシステム。
【請求項１０５】
医療用流体カセットであって、
凹部を画定するベースと、
前記ベースの凹部内に配置され、前記ベースとの間に流体ポンプ室を画定する部材であって、自己拡張可能な部材と、を備え、
前記部材は、圧縮されて流体を前記流体ポンプ室から追い出した後、自己拡張して流体を前記流体ポンプ室に引き込むことが可能である、医療用流体カセット。
【請求項１０６】
前記ベースに装着される膜をさらに備える請求項１０５に記載の医療用流体カセット。
【請求項１０７】
前記膜の一部が前記ベースの凹部を覆う、請求項１０６に記載の医療用流体カセット。
【請求項１０８】
前記凹部内に配置された前記部材が露出されるように、前記膜が、前記ベースの前記凹部と整列する開口部を画定する、請求項１０６に記載の医療用流体カセット。
【請求項１０９】
前記部材が略ドーム状部材である、請求項１０５に記載の医療用流体カセット。
【請求項１１０】
前記略ドーム状部材が、前記凹部の開口部に対面する略平坦面を有する、請求項１０９に記載の医療用流体カセット。
【請求項１１１】
前記凹部が略円柱状である、請求項１０９に記載の医療用流体カセット。
【請求項１１２】
前記部材が弾性高分子材料で形成される、請求項１０５に記載の医療用流体カセット。
【請求項１１３】
前記部材がポリウレタンで形成される、請求項１１２に記載の医療用流体カセット。
【請求項１１４】
前記部材が前記ベースに液密に固定される、請求項１０５に記載の医療用流体カセット。
【請求項１１５】
前記部材が、前記凹部を画定する前記ベースの表面に押圧されて液密シールを生成するフランジを備える、請求項１１４に記載の医療用流体カセット。
【請求項１１６】
前記ベースは、前記流体ポンプ室に隣接する前記ベースの表面に画定されるポートまで延在する流体通路を画定し、前記流体通路および前記ポートを介して流体が前記流体ポンプ室まで至ることが可能な請求項１０５に記載の医療用流体カセット。
【請求項１１７】
前記通路が前記凹部の長軸に略平行に延在する、請求項１１６に記載の医療用流体カセット。
【請求項１１８】
前記部材の下にある前記ベースの部分が前記ポートと流体連通する流路を画定する、請求項１１６に記載の医療用流体カセット。
【請求項１１９】
前記部材は、自己拡張する際、前記流体ポンプ室内に約１５０ｍｂａｒ〜約２００ｍｂａｒの真空圧を生成するように構成される、請求項１０５に記載の医療用流体カセット。
【請求項１２０】
医療用流体送達方法であって、
自己拡張部材に圧縮力を印加した後、前記自己拡張部材を自己拡張させることによって、前記自己拡張部材と医療用流体カセットの剛体ベースとの間に画定される流体ポンプ室に医療用流体を引きこむことを備える医療用流体送達方法。
【請求項１２１】
前記医療用流体が透析液である、請求項１２０に記載の医療用流体送達方法。
【請求項１２２】
前記自己拡張部材に圧縮力を印加することで、前記流体ポンプ室から医療用流体が排出される、請求項１２０に記載の医療用流体送達方法。
【請求項１２３】
前記自己拡張部材に圧縮力を印加することが、前記部材を覆う膜の部分の外面に内向き力を印加することを備える、請求項１２２に記載の医療用流体送達方法。
【請求項１２４】
前記自己拡張部材の拡張によって、前記流体ポンプ室内に約１５０ｍｂａｒ〜約２００ｍｂａｒの真空圧が生成される、請求項１２０に記載の医療用流体送達方法。
【請求項１２５】
前記ポンプ室内に配置される前記部材が、環状リングと前記環状リングから内側に放射状に延在する円周状に間隔をおいて配置された複数の脚部とを有するバネを備える、請求項１に記載の医療用流体ポンプシステム。
【請求項１２６】
前記環状リングが、ピストンヘッドを収容するように構成される中央開口部を画定する、請求項１２５に記載の医療用流体ポンプシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、医療用流体カセットおよびその関連システムおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
透析は、不十分な腎臓機能を有する患者をサポートするために行われる治療である。２つの主要な透析方法は血液透析と腹膜透析である。
血液透析（「ＨＤ」）中、透析器のダイアライザに透析溶液または透析液を流しつつ、患者の血液がダイアライザを通過する。ダイアライザの半透膜が血液とダイアライザ中の透析液とを分離させ、透析液と血流間の拡散および浸透交換とを発生させる。こうした膜を挟んだ交換の結果、尿やクレアチニンのような溶質を含む老廃物が血液から除去される。さらにこうした交換は、血液中のナトリウムや水などのその他の物質のレベルを調節する。このようにして、透析器は血液を浄化する人工腎臓の役割を果たす。
【０００３】
腹膜透析（「ＰＤ」）中、患者の腹膜腔には透析溶液または透析液が定期的に注入される。患者の腹膜の膜状内層は、溶液と血流間の拡散および浸透交換を発生させる天然の半透膜としての役割を果たす。ＨＤにおいてダイアライザを介した連続的交換と同様、患者の腹膜を介した交換も、尿やクレアチニンのような溶質を含む老廃物を血液から除去し、血液中のナトリウムや水などのその他の物質のレベルを調節する。
【０００４】
多くのＰＤ器は、患者の腹膜腔との間で、自動的に透析液を注入、滞留、および排出するように設計される。治療は通常数時間続き、腹膜腔から使用済み透析液を空にする最初の排出サイクルから開始されることが多い。その後、シーケンスは、連続的に行われる充填、滞留、および排出段階へと進む。各段階はサイクルと呼ばれる。
【発明の概要】
【０００５】
本発明の一態様では、医療用流体ポンプシステムは、カセット筐体と医療用流体ポンプ機のカセット筐体内に配置されるように構成される医療用流体カセットとを画定する医療用流体ポンプ機を備える。医療用流体ポンプ機は可動ピストンを備える。医療用流体カセットは、ベースとベースに装着される膜とを備える。膜とベースの領域とは共に流体ポンプ室を画定する。カセットは、膜がピストンに対面するように医療用流体ポンプ機のカセット筐体内に位置可能であり、膜は流体ポンプ室の容積を減少させるようにピストンによって移動させることができる。医療用流体カセットは、流体ポンプ室内に配置され、膜の内面に外向き力を印加して流体ポンプ室の容積を増大させるよう構成される部材をさらに備える。
【０００６】
本発明の別の態様によると、医療用流体カセットは、ベースとベースに装着される膜とを備える。膜とベースの一部は共に流体ポンプ室を画定する。部材は流体ポンプ室内に配置されて、膜の内面に外向き力を印加して流体ポンプ室の容積を増大させるように構成される。
【０００７】
本発明の別の態様によると、医療用流体送達方法は、流体ポンプ室を覆う膜の部分の内面に外向き力を印加することによって、膜と医療用流体カセットの剛体ベースとの間に画定される流体ポンプ室に医療用流体を引き込むことを備える。
【０００８】
本発明の別の態様によると、医療用流体ポンプシステムは、カセット筐体と、医療用流体ポンプ機のカセット筐体内に配置されるように構成される医療用流体カセットとを画定する医療用流体ポンプ機を備える。医療用流体ポンプ機は可動ピストンを含む。医療用流体カセットは、凹部を画定するベースと、ベースの凹部内に配置される部材とを備える。部材とベースは両者の間に流体ポンプ室を画定する。ピストンを前進させて流体を流体ポンプ室から排出させることによって部材を圧縮することができるように、カセットは医療用流体ポンプ機のカセット筐体内に位置可能であり、部材は、ピストンが部材から後退して流体を流体ポンプ室に引き込む際に自己拡張するように構成される。
【０００９】
本発明の別の態様によると、医療用流体カセットは、凹部を画定するベースと、ベースの凹部内に配置される部材とを備える。部材とベースは両者の間に流体ポンプ室を画定し、部材は自己拡張可能であるため、圧縮されて流体を流体ポンプ室から排出させた後に自己拡張して、流体を流体ポンプ室に引き込むことができる。
【００１０】
本発明の別の態様によると、医療用流体送達方法は、自己拡張部材に圧縮力を印加した後、自己拡張部材を自己拡張させることによって、自己拡張部材と医療用流体カセットの剛体ベースとの間に画定される流体ポンプ室に医療用流体を引きこむことを備える。
【００１１】
実施態様は以下の特徴のうち１つまたはそれ以上を含むことができる。
いくつかの実施態様では、膜と共に流体ポンプ室を画定するベースの領域がベースの凹領域である。
【００１２】
いくつかの実施態様では、ベースと共に膜が、流体ポンプ室からカセットの入口までつながる流路と、流体ポンプ室からカセットの出口までつながる流路とをさらに画定する。
いくつかの実施態様では、部材がカセットのベースに装着される。
【００１３】
いくつかの実施態様では、部材が、ピストンヘッドを収容するように構成される凹部を画定する第１の部分を含む。
いくつかの実施態様では、部材が第１の部分に装着される第２の部分をさらに備え、第２の部分が拡張位置と圧縮位置との間で移動可能である。
【００１４】
いくつかの実施態様では、第１の部分と第２の部分が一体的に形成される。
いくつかの実施態様では、第２の部分が第１の部分よりも柔軟である。
いくつかの実施態様では、第２の部分が拡張位置において略カップ状であり、圧縮位置において略平面状である。
【００１５】
いくつかの実施態様では、部材が第１の部分と第１の部分に装着される第２の弾性部とを備える。第２の弾性部は拡張位置と圧縮位置との間を弾性的に移動するように構成され、第２の弾性部が圧縮位置から拡張位置に移動すると、第１の部分が膜に外向き力を印加するように構成される。
【００１６】
いくつかの実施態様では、第２の弾性部が拡張位置において略カップ状であり、圧縮位置において略平面状である。
いくつかの実施態様では、第２の弾性部が、円周状に間隔をおいて配置された複数の開口部を画定する側壁を有するカップ状部材である。
【００１７】
いくつかの実施態様では、第１の部分がピストンヘッドを収容するように構成される凹部を画定する。
いくつかの実施態様では、医療用流体ポンプシステムが、カセットのベースとカセットの流体ポンプ室内に配置される部材との間に位置する弾性素子をさらに備える。弾性素子は部材に力を印加するように構成される。
【００１８】
いくつかの実施態様では、弾性素子が圧縮後に自己拡張するように構成される。
いくつかの実施態様では、弾性素子がバネおよび／またはエラストマ部材を備える。
いくつかの実施態様では、医療用流体ポンプ機が、カセットがカセット筐体内に配置されると、流体ポンプ室に配置される部材に力を印加するように構成される素子を備える。
【００１９】
いくつかの実施態様では、素子が、圧縮後に自己拡張するように構成される弾性素子である。
いくつかの実施態様では、素子がバネおよび／またはバネ荷重ピストンを備える。
【００２０】
いくつかの実施態様では、部材が、カセットのベースの開口部内に配置されるステム部を有する。
いくつかの実施態様では、カセットがカセット筐体内に配置されると、素子がステム部に当接する。
【００２１】
いくつかの実施態様では、医療用流体ポンプシステムはステム部を囲むＯリングをさらに備え、Ｏリングは、ステム部とステム部を配置する開口部を画定するベースの部分との間で圧縮される。
【００２２】
いくつかの実施態様では、カセットが、ベースに固定され、ベースによって画定される開口部上に配置されるシールをさらに備える。
いくつかの実施態様では、カセットがカセット筐体内に配置されると、素子がシールに当接し、シールを介して素子から部材のステム部に力を伝達することができるようにシールが変形可能である。
【００２３】
いくつかの実施態様では、シールは、力がステム部に伝達される際に流体が開口部を介してカセットから出るのを防ぐように構成される。
いくつかの実施態様では、部材が膜に外向き力を印加することによって、流体ポンプ室内に約１５０ｍｂａｒ〜約２００ｍｂａｒの真空圧を生成するように構成される。
【００２４】
いくつかの実施態様では、部材が膜に最大約２５０Ｎ（たとえば、約２０Ｎ〜約１００Ｎ、約５５Ｎ）の外向き力を印加するように構成される。
いくつかの実施態様では、医療用流体ポンプ機が第１および第２の可動ピストンヘッドを備え、膜とベースの領域とが共に第１および第２の流体ポンプ室を画定する。膜が第１および第２のピストンヘッドに対面するように、カセットを医療用流体ポンプ機のカセット筐体内に配置させることができ、第１および第２のピストンヘッドによって膜を移動させて第１および第２の流体ポンプ室の容積を低減させることができる。第１および第２の部材は第１および第２の流体ポンプ室内にそれぞれ配置され、膜の内面に外向き力を印加して第１および第２の流体ポンプ室の容積を増大させるように構成される。
【００２５】
いくつかの実施態様では、医療用流体ポンプ機が第１の端部領域と第２の端部領域とを有するロッドを備え、ロッドは、第１の端部領域が第１の流体室に配置される第１の部材に力を印加し、第２の端部領域が第２の流体室に配置される第２の部材に力を印加することができるように構成される。
【００２６】
いくつかの実施態様では、第１の端部領域が第１の部材に力を印加して第１の部材によって膜に外向き力を印加させると、第２の端部領域が第２の部材から遠ざかり、第２の端部領域が第２の部材に力を印加して第２の部材によって膜に外向き力を印加させると、第１の端部領域が第１の部材から遠ざかるように、ロッドが中央旋回点を中心に旋回可能である。
【００２７】
いくつかの実施態様では、ロッドは、第１および第２のピストンヘッドによってロッドに力を伝達できるように構成され、ロッドはさらに、第１のピストンヘッドがロッドの第１の端部領域に力を印加するとロッドが旋回してロッドの第２の端部領域が第２のピストンヘッドに力を印加し、第２のピストンヘッドがロッドの第２の端部領域に力を印加するとロッドが旋回してロッドの第１の端部領域が第１のピストンヘッドに力を印加するように構成される。
【００２８】
いくつかの実施態様では、カセットのベースが成形トレイ状ベースである。
いくつかの実施態様では、膜がトレイ状ベースの外周領域にのみ装着される。
いくつかの実施態様では、ベースが平面と平面から延在する複数の隆起特徴とを備え、膜がベースに押圧されると複数の隆起特徴が膜の内面に当接する。
【００２９】
いくつかの実施態様では、膜がベースに押圧されると、複数の隆起特徴の少なくとも１つが膜と共に流体ポンプ室を形成する。
いくつかの実施態様では、膜がベースに押圧されると、隆起特徴の少なくともいくつかが膜と共に、流体ポンプ室と流体連通する流体経路を形成する。
【００３０】
いくつかの実施態様では、医療用流体ポンプシステムが透析システム（たとえば、腹膜透析システム）である。
いくつかの実施態様では、医療用流体カセットが使い捨て可能である。
【００３１】
いくつかの実施態様では、膜とベースの領域とが共に第１および第２の流体ポンプ室を画定し、第１および第２の部材が第１および第２の流体ポンプ室内にそれぞれ配置され、膜の内面に外向き力を印加して第１および第２の流体ポンプ室の容積を増大させるように構成される。
【００３２】
いくつかの実施態様では、医療用流体送達方法が、流体ポンプ室を覆う膜の部分の外面に内向き力を印加することによって、医療用流体を流体ポンプ室から排出することをさらに備える。
【００３３】
いくつかの実施態様では、外向き力が、流体ポンプ室に配置される部材によって膜に印加される。
いくつかの実施態様では、部材が、圧縮後に自己拡張するように構成される弾性部材である。
【００３４】
いくつかの実施態様では、流体ポンプ室を覆う膜の部分の内面に外向き力を印加することによって、約１５０ｍｂａｒ〜約２００ｍｂａｒの真空圧が流体ポンプ室内に生成される。
【００３５】
いくつかの実施態様では、約２０Ｎ〜約１００Ｎ（たとえば、約５５Ｎ）の外向き力が膜に印加される。
いくつかの実施態様では、医療用流体が透析溶液である。
【００３６】
いくつかの実施態様では、流体ポンプ室内に配置される部材が略平面状バネである。
いくつかの実施態様では、略平面状バネが、膜に直接隣接する流体ポンプ室の領域に配置される。
【００３７】
いくつかの実施態様では、略平面状バネが、ハブ部とハブ部から外側に放射状に延在する複数の円周状に間隔をおいて配置された脚部とを備える。
いくつかの実施態様では、略平面状バネがハブ部と反対側の複数の脚部の端から延在する複数の足部をさらに備え、複数の足部の少なくとも１つが、その少なくとも１つの足部が装着される脚部の幅よりも大きな幅を有する。
【００３８】
いくつかの実施態様では、複数の足部の少なくとも１つが、ベースの隣接面に略一致する湾曲構造を有する。
いくつかの実施態様では、略平面状バネが１つまたはそれ以上の金属で形成される。
【００３９】
いくつかの実施態様では、ポンプ室内に配置される部材が、環状リングと環状リングから内側に放射状に延在する複数の円周状に間隔をおいて配置された脚部とを有するバネを備える。
【００４０】
いくつかの実施態様では、環状リングが、ピストンヘッドを収容するように構成される中央開口部を画定する。
いくつかの実施態様では、医療用流体ポンプシステムがベースに装着される膜をさらに備える。
【００４１】
いくつかの実施態様では、膜の一部がベースの凹部を覆って、その膜の部分がピストンと部材との間に配置される。
いくつかの実施態様では、カセットが医療用流体ポンプ機のカセット筐体内に位置し、ピストンが前進すると、ピストンが部材に直接当接するように、膜がベースの凹部と整列する開口部を画定する。
【００４２】
いくつかの実施態様では、部材が略ドーム状部材である。
いくつかの実施態様では、略ドーム状部材が、カセットが医療用流体ポンプ機のカセット筐体内に位置し、ピストンが前進すると、ピストンによって当接される面を有し、その面が略平坦である。
【００４３】
いくつかの実施態様では、凹部が略円柱状である。
いくつかの実施態様では、部材が弾性高分子材料製である。
いくつかの実施態様では、部材がポリウレタン製である。
【００４４】
いくつかの実施態様では、部材がベースに液密に固定される。
いくつかの実施態様では、部材が、凹部を画定するベースの表面に押圧されて液密シールを生成するフランジを含む。
【００４５】
いくつかの実施態様では、流体が流体通路およびポートを通過して流体ポンプ室に至ることができるように、ベースが、流体ポンプ室に隣接するベースの表面に画定されるポートまで延在する流体通路を画定する。
【００４６】
いくつかの実施態様では、通路が凹部の長軸に略平行に延在する。
いくつかの実施態様では、部材の下にあるベースの部分が、ポートと流体連通する流路を画定する。
【００４７】
いくつかの実施態様では、部材が自己拡張すると、流体ポンプ室内に約１５０ｍｂａｒ〜約２００ｍｂａｒの真空圧を生成するように構成される。
いくつかの実施態様では、自己拡張部材に圧縮力を印加することで、医療用流体を流体ポンプ室から排出させる。
【００４８】
いくつかの実施態様では、自己拡張部材に圧縮力を印加することが、部材を覆う膜の部分の外面に内向き力を印加することを含む。
いくつかの実施態様では、自己拡張部材の拡張によって、流体ポンプ室内に約１５０ｍｂａｒ〜約２００ｍｂａｒの真空圧が生成される。
【００４９】
実施態様は、以下の利点のうち１つまたはそれ以上を備えることができる。
いくつかの実施態様では、カセットの流体ポンプ室に配置される部材は流体ポンプ室の容積を増大させ、医療用流体を流体ポンプ室に引き込むために、膜の内面に外向き力を印加するように構成される。流体ポンプ室の容積を増大させるために膜に印加される力は、膜の外面に作用するピストンヘッドによって印加される引張力ではなく、流体ポンプ室内に配置される部材によって印加される押圧力であるため、流体をポンプ室に引き込む真空圧は、ピストンヘッドの運動とは関係なく制御することができる。閉塞が流体ポンプ室に流体接続される送達管内で発生する場合でも、これにより真空圧を所望の範囲内に維持することができる。たとえば、閉塞がカセットにつながる患者管路で発生し、流体ポンプ室への流体の流速を低減させた場合、後退するピストンヘッドが膜から分離され、流体ポンプ室内に配置される部材が、膜がカセットのベースから遠ざけられて流体ポンプ室の容積を増大させ流体を流体ポンプ室に引き込む速度を要求する。これは、患者に印加される真空圧が所望の限界を超過することを防ぐのを助ける。
【００５０】
特定の実施態様では、膜に外向き力を印加するために使用される部材は、カセット自体の一部である自己拡張機構である。これによりシステム全体の複雑度が低減される。たとえば、特定の従来のシステムとは異なり、この構成では、流体を流体室に引き込むために、流体ポンプ室を覆う膜の部分に真空圧などの外部力を印加する必要がない。また、この構成では、ユーザは、ポンプ室を覆う膜の部分に他の方法でピストンヘッドを装着する能動的な措置を講じる必要がない。ここに記載のシステムは、その比較的単純な設定および動作により、特定の従来のシステムよりもユーザに優しい。
【００５１】
いくつかの実施態様では、膜に外向き力を印加するために使用される部材が医療用流体ポンプ機から（たとえば、医療用流体ポンプ機のドアから）延在する可動部材（たとえば、ピストン）によって作動される。このような実施態様では、カセットの設計を簡易化することができるため、カセットを比較的安価に生産することができる。さらに、特定の実施態様では、カセットの膜に印加される力を所望のように調節することができるように、医療用流体ポンプ機の可動部材を調節可能である。その結果、単独のカセットを、膜に様々な大きさの力を印加する必要がある各種用途に合わせて使用することができる。
【００５２】
その他の態様、特徴、および利点は、明細書、図面、および請求項から自明になるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】携帯用カート上に配置されるＰＤサイクラを備える腹膜透析（「ＰＤ」）システムを示す斜視図である。
【図２】図１のＰＤシステムのＰＤサイクラおよびＰＤカセットを示す斜視図である。ＰＤサイクラのドアは、使用中にＰＤカセットとインタフェースを取るＰＤサイクラの内面を見せるために開放位置を取っている。
【図３】図１および２のＰＤサイクラの開放されたカセットコンパートメントを示す斜視図である。
【図４】図１のＰＤシステムのＰＤカセットを示す展開斜視図である。
【図５】ＰＤカセットの可撓膜側から見た図４のＰＤカセットを示す斜視図である。
【図６】ＰＤカセットの可撓膜側から見た図４のＰＤカセットを示す平面図である。
【図７】図４のＰＤカセットを示す側面図である。
【図８】ＰＤカセットの剛体ベース側から見た図４のＰＤカセットを示す斜視図である。
【図９】拡張構造における図４のＰＤカセットのバネ部材を示す側面図である。
【図１０】圧縮構造における図４のＰＤカセットのバネ部材を示す側面図である。
【図１１】図１のＰＤシステムのＰＤサイクラのカセットコンパートメント内のＰＤカセットを示す部分斜視図である。
【図１２Ａ】様々な動作段階中における図１のＰＤシステムのＰＤサイクラのカセットコンパートメント内のＰＤカセットを示す断面図である。
【図１２Ｂ】様々な動作段階中における図１のＰＤシステムのＰＤサイクラのカセットコンパートメント内のＰＤカセットを示す断面図である。
【図１２Ｃ】様々な動作段階中における図１のＰＤシステムのＰＤサイクラのカセットコンパートメント内のＰＤカセットを示す断面図である。
【図１３Ａ】ＰＤ治療中の図１のＰＤシステムのＰＤカセットを通る各種流体流路を示す図である。
【図１３Ｂ】ＰＤ治療中の図１のＰＤシステムのＰＤカセットを通る各種流体流路を示す図である。
【図１３Ｃ】ＰＤ治療中の図１のＰＤシステムのＰＤカセットを通る各種流体流路を示す図である。
【図１４】カセットのポンプ室内に配置される弾性を有する略平坦なバネを備えるＰＤカセットを示す展開斜視図である。
【図１５】ＰＤカセットの剛体ベース側から見た図１４のＰＤカセットを示す斜視図である。
【図１６Ａ】様々な動作段階中における、ＰＤサイクラのカセットコンパートメント内の図１４のＰＤカセットを示す断面図である。
【図１６Ｂ】様々な動作段階中における、ＰＤサイクラのカセットコンパートメント内の図１４のＰＤカセットを示す断面図である。
【図１７】ピストンに装着される第２のバネアセンブリを備えるＰＤサイクラと共に使用される図１４のＰＤカセットを示す概略断面図である。
【図１８】ハブ部から延在するダイヤモンド状脚部を備え、図１４および１７のカセットで使用可能であるバネを示す上面図である。
【図１９】隣接する脚部間のスリットを有するハブ部から延在する複数の脚部を備え、図１４および１７のカセットで使用可能であるバネを示す上面図である。
【図２０】カセットのベースと可動カップ状部材との間に配置される弾性ブロックを備えるＰＤカセットを示す断面図である。
【図２１Ａ】様々な動作段階中における、ＰＤサイクラのカセットコンパートメント内の図２０のＰＤカセットを示す断面図である。
【図２１Ｂ】様々な動作段階中における、ＰＤサイクラのカセットコンパートメント内の図２０のＰＤカセットを示す断面図である。
【図２２】ＰＤサイクラのバネ荷重ピストンによって作動されるように構成される可動カップ状部材を備えるＰＤカセットを示す断面図である。
【図２３Ａ】様々な動作段階中における、ＰＤサイクラのカセットコンパートメント内の図２２のＰＤカセットを示す断面図である。
【図２３Ｂ】様々な動作段階中における、ＰＤサイクラのカセットコンパートメント内の図２２のＰＤカセットを示す断面図である。
【図２４】ＰＤサイクラのバネ荷重ピストンによって作動されるように構成される可動カップ状部材を備える別の種類のＰＤカセットを示す断面図である。
【図２５Ａ】様々な動作段階中における、ＰＤサイクラのカセットコンパートメント内の図２４のＰＤカセットを示す断面図である。
【図２５Ｂ】様々な動作段階中における、ＰＤサイクラのカセットコンパートメント内の図２４のＰＤカセットを示す断面図である。
【図２６】ＰＤカセットのポンプ室内でカップ状部材を交互に変位させるために使用可能な旋回可能ロッドを備えるＰＤサイクラのカセットコンパートメント内の図２２のＰＤカセットを示す上面断面図である。
【図２７】カセットの室内に配置された弾性の略ドーム状部材を備えるＰＤカセットの展開斜視図である。
【図２８】ＰＤカセットの剛体ベース側から見た図２７のＰＤカセットを示す斜視図である。
【図２９】図２７のＰＤカセットを示す斜視切断図である。
【図３０Ａ】様々な動作段階中における、ＰＤサイクラのカセットコンパートメント内の図２７のＰＤカセットを示す断面図である。
【図３０Ｂ】様々な動作段階中における、ＰＤサイクラのカセットコンパートメント内の図２７のＰＤカセットを示す断面図である。
【図３１】カセットのポンプ室に配置されるカップ状バネを備えるＰＤカセットを示す展開斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００５４】
本発明の特定の態様では、医療用流体カセット（たとえば、透析流体カセット）は、膜とカセットのベースとの間に形成される室の中に配置される部材を備える。使用中、医療用流体ポンプ機（たとえば、透析器）のピストンが膜と部材に内向き力を印加して、流体を室から外に出す。その後、ピストンは後退させられ、ピストンが後退するにつれ、室内に配置された部材が膜に外向き力を印加して、流体を室内に引き込む。医療用流体カセットと医療用流体ポンプ機の例を後述する。
【００５５】
図１を参照すると、腹膜透析（「ＰＤ」）システム１００は、カート１０４上に配置されるＰＤサイクラ（ＰＤ器とも称する）１０２を備える。再度図２を参照すると、ＰＤサイクラ１０２は、ハウジング１０６、ドア１０８、および、カセット１１２がカセットインタフェース１１０と閉じたドア１０８との間に形成されるカセットコンパートメント１１４内に配置される際、使い捨てＰＤカセット１１２と結合するカセットインタフェース１１０を備える。ヒータトレイ１１６はハウジング１０６の上面に配置される。ヒータトレイ１１６は、透析溶液のバッグ（たとえば、５リットルの透析溶液バッグ）を収容するような寸法と形状を有する。ＰＤサイクラ１０２は、たとえば、ＰＤ治療の設定、開始、および／または終了を許可するためにユーザ（たとえば、患者）によって操作可能なタッチスクリーン１１８および追加の制御ボタン１２０をさらに備える。
【００５６】
透析溶液バッグ１２２はカート１０４の側面のフィンガから吊るされ、ヒータバッグ１２４はヒータトレイ１１６上に配置される。透析溶液バッグ１２２とヒータバッグ１２４はそれぞれ、透析溶液バッグ管路１２６とヒータバッグ管路１２８を介してカセット１１２に接続される。透析溶液バッグ管路１２６は、使用中に透析溶液バッグ１２２からカセット１１２へ透析溶液を通過させるのに使用することができ、ヒータバッグ管路１２８は、使用中にカセット１１２とヒータバッグ１２４間で透析溶液を往復させるのに使用することができる。さらに、患者管路１３０とドレイン管路１３２がカセット１１２に接続される。患者管路１３０はカテーテルを介して患者の腹部に接続し、使用中にカセット１１２と患者間で透析溶液を往復させるのに使用することができる。ドレイン管路１３２はドレイン管またはドレイン管容器に接続することができ、使用中にカセット１１２からドレイン管またはドレイン管容器へ透析溶液を通過させるのに使用することができる。
【００５７】
図３は、ＰＤサイクラ１０２のカセットインタフェース１１０とドア１０８とをより詳細に示す図である。図示されるように、ＰＤサイクラ１０２は、カセットインタフェース１１０に形成されるピストンアクセス口１３６Ａ、１３６Ｂ内で軸方向に移動可能な略半球状のピストンヘッド１３４Ａ、１３４Ｂを有するピストンを備える。ピストンヘッド１３４Ａ、１３４Ｂは、様々な異なるポリマ、金属、および／または合金のいずれかで形成することができる。いくつかの実施態様では、ピストンヘッド１３４Ａ、１３４Ｂはポリオキシメチレン（デラウェア州ウィルミントンのＤｕｐｏｎｔ社により商品名Ｄｅｌｒｉｎで市販されている）製である。ピストンヘッド１３４Ａ、１３４Ｂの半球形状は、機械加工、成形、および／または鋳造などの様々に異なる手法のいずれかを用いて達成することができる。
【００５８】
ピストンは、ピストンアクセス口１３６Ａ、１３６Ｂ内で軸方向に内方および外方にピストンヘッド１３４Ａ、１３４Ｂを移動させるように動作可能なモータに連結されるピストンシャフト（図１２Ａ〜１２Ｃに示す）を備える。後述するように、ドア１０８が閉じた状態でカセット１１２（図２および４〜８に示す）がカセットコンパートメント１１４内に配置されると、ＰＤサイクラ１０２のピストンヘッド１３４Ａ、１３４Ｂはカセット１１２のポンプ室１３８Ａ、１３８Ｂと並ぶ。その結果、ピストンヘッド１３４Ａ、１３４Ｂはカセット１１２の方向に移動し、それによって膜１４０をポンプ室１３８Ａ、１３８Ｂによって画定される容積へと追いやり、ポンプ室１３８Ａ、１３８Ｂによって画定される容積を減少させて透析溶液をポンプ室１３８Ａ、１３８Ｂから追い出す。ピストンヘッド１３４Ａ、１３４Ｂをカセット１１２から後退させて、ポンプ室１３８Ａ、１３８Ｂによって画定される容積から外に出すこともできる。後でより詳細に説明するように、弾性バネ部材１６１Ａ、１６１Ｂがポンプ室１３８Ａ、１３８Ｂに配置されており、ピストンヘッド１３４Ａ、１３４Ｂが後退すると、弾性バネ部材１６１Ａ、１６１Ｂは拡張して、ポンプ室１３８Ａ、１３８Ｂを覆う膜１４０の部分をピストンヘッド１３４Ａ、１３４Ｂの方に押すように構成される。その結果、ポンプ室１３８Ａ、１３８Ｂによって画定される容積が増大し、ピストンヘッド１３４Ａ、１３４Ｂが後退し、弾性バネ部材１６１Ａ、１６１Ｂが拡張すると、透析溶液はポンプ室１３８Ａ、１３８Ｂに引き込まれる。
【００５９】
再度図３を参照すると、ＰＤサイクラ１０２はカセットインタフェース１１０の可膨張性部材アクセス口１４４内に配置された複数の可膨張性部材１４２をさらに備える。カセット１１２がカセットコンパートメント１１４内に配置されたとき、可膨張性部材１４２はカセット１１２の押しつぶし可能なドーム領域１４６と並ぶ。可膨張性部材１４２のうち１つのみが図３に示されているが、ＰＤサイクラ１０２はカセット１１２（図５に示す）の押しつぶし可能なドーム領域１４６のそれぞれと関連づけられた可膨張性部材を備えると理解されたい。可膨張性部材１４２は使用中、所望の形でカセット１１２を通るように透析溶液を方向づけるバルブとしての役割を果たす。具体的には、可膨張性部材１４２はカセットインタフェース１１０の表面を超えて膨張し、膨張したときはカセット１１２の押しつぶし可能なドーム領域１４６に当接し、可膨張性部材アクセス口１４４へと後退し、収縮したときはカセット１１２と当接しなくなる。特定の可膨張性部材１４２を膨張させてカセット１１２上の関連のドーム領域１４６を押し下げることによって、カセット１１２内の特定の流体流路を遮断することができる。このように、透析溶液を、ピストンヘッド１３４Ａ、１３４Ｂを始動することによってカセット１１２を通って送り出し、可膨張性部材１４２を選択的に膨張および収縮させることによってカセット１１２内の所望の流路に沿って誘導することができる。
【００６０】
なお図３を参照すると、位置決めピン１４８はカセットインタフェース１１０から延在している。ドア１０８が開放位置にあるとき、カセット１１２は、カセット１１２の頂部を位置決めピン１４８の下に配置し、カセット１１２の底部をカセットインタフェース１１０の方に押すことによってカセットインタフェース１１０に搭載することができる。カセット１１２は、位置決めピン１４８とカセットインタフェース１１０から延在する下突起１５０との間に確実に保持され、ドア１０８をカセット１１２に対して閉じさせる寸法を有する。位置決めピン１４８は、カセット１１２が閉じたドア１０８とカセットインタフェース１１０との間のカセットコンパートメント１１４内に配置される際に、カセット１１２のポンプ室１３８Ａ、１３８Ｂがピストンヘッド１３４Ａ、１３４Ｂと並ぶように確保するのを助ける。
【００６１】
図３に示すように、ドア１０８は、ドア１０８が閉鎖位置にあるときにピストンヘッド１３４Ａ、１３４Ｂとほぼ整列する凹部１５２Ａ、１５２Ｂを画定する。カセット１１２がカセットコンパートメント１１４内に配置されると、内面が膜１４０と共にポンプ室１３８Ａ、１３８Ｂを形成する、カセット１１２の中空突起部１５４Ａ、１５４Ｂ（図７および８に示す）が凹部１５２Ａ、１５２Ｂに嵌合する。ドア１０８は、使用中にドア１０８とカセットインタフェース１１０との間でカセット１１２を圧縮するように膨張可能なパッドをさらに備える。パッドが膨張した状態で、凹部１５２Ａ、１５２Ｂを形成するドア１０８の部分が突起部１５４Ａ、１５４Ｂを支持し、ドア１０８の平面がカセット１１２のその他の領域を支持する。ドア１０８はピストンヘッド１３４Ａ、１３４Ｂおよび可膨張性部材１４２によって印加される力に対抗して、ピストンヘッド１３４Ａ、１３４Ｂによりポンプ室１３８Ａ、１３８Ｂを覆う膜１４０の部分を押し下げさせるとともに、可膨張性部材１４２によりカセット１１２上の押しつぶし可能なドーム領域１４６を始動させる。
【００６２】
ＰＤサイクラ１０２は、本明細書では詳述しないその他の様々な特徴を備える。ＰＤサイクラ１０２とその各種部品に関するさらなる詳細は、参照によりここに組み込まれる米国特許出願公開第２００７／０１１２２９７号で見られる。
【００６３】
図４はカセット１１２の展開斜視図である。図４に示すように、カセット１１２は、トレイ状剛体ベース１５６、カセット１１２が完全に組み立てられたときにベース１５６の外周に装着される可撓膜１４０、およびベース１５６の凹領域１６３Ａ、１６３Ｂに配置されるバネ部材１６１Ａ、１６１Ｂを備える。隆起部１６５Ａ、１６５Ｂは、凹領域１６３Ａ、１６３Ｂのそれぞれの周囲のベースの平面から延在し、カセット１１２がドア１０８とＰＤサイクラ１０２のカセットインタフェース１１０との間で圧縮されたときに可撓膜１４０の内面に向かって延在し、内面と接触する。凹領域１６３Ａ、１６３Ｂを囲む隆起部１６５Ａ、１６５Ｂに加えて、一連の隆起部１６７がベース１５６の平面から延在して、カセット１１２がドア１０８とＰＤサイクラ１０２のカセットインタフェース１１０との間で圧縮されたときに可撓膜１４０の内面に向かって延在し、内面と接触する。
【００６４】
図５および６はそれぞれ、組み立てられたカセット１１２を示す平面図および斜視図である。図４〜６を参照すると、カセット１１２がドア１０８とＰＤサイクラ１０２のカセットインタフェース１１０との間で圧縮されて、その結果、可撓膜１４０がベース１５６の隆起部１６５Ａ、１６５Ｂに押し付けられると、ベース１５６の凹領域１６３Ａ、１６３Ｂが可撓膜１４０と協働してポンプ室１３８Ａ、１３８Ｂを形成する。具体的には、膜１４０と、ベース１５６の凹領域１６３Ａ、１６３Ｂを形成する中空突起部１５４Ａ、１５４Ｂ（図７および８に示す）との間の容積がポンプ室１３８Ａ、１３８Ｂの役割を果たす。膜１４０はベース１５６に押し付けられると、同様にベース１５６から延在する一連の隆起部１６７と協働して、一連の流体経路１５８と流体経路１５８の拡張部分（たとえば、略円形の拡張部）である複数の押しつぶし可能なドーム領域１４６とを形成する。使用中、透析溶液は流体経路１５８およびドーム領域１４６を通ってポンプ室１３８Ａ、１３８Ｂとの間を往復する。それぞれの押しつぶし可能なドーム領域１４６で、膜１４０は撓んで、隆起部１６７がそこから延在するベース１５６の平面と当接することができる。このような当接は、使用中にドーム領域１４６と対応づけられる経路１５８の領域に沿った透析溶液の流れをほぼ妨げる（たとえば、防止する）。よって、後でより詳細に説明するように、カセット１１２を通る透析溶液流は、ＰＤサイクラ１０２の可膨張性部材１４２を選択的に膨張させることによって押しつぶし可能なドーム領域１４６の選択的押し下げを通じて制御することができる。
【００６５】
ベース１５６の側から見たカセット１１２の側面図およびカセット１１２の上面図である図７および８を参照すると、ベース１５６の凹領域１６３Ａ、１６３Ｂ（図４に示す）が中空突起部１５４Ａ、１５４Ｂによって形成され、可撓膜１４０から遠ざかるように延在している。中空突起部１５４Ａ、１５４Ｂは、カセット１１２の中央垂直軸に対して略対称に配置される。突起部１５４Ａ、１５４Ｂは、ＰＤサイクラ１０２のドア１０８の凹部１５２Ａ、１５２Ｂに嵌合するような寸法と形状を有する。中空突起部１５４Ａ、１５４Ｂは、第１の円柱状領域１５５Ａ、１５５Ｂと、第１の円柱状領域１５５Ａ、１５５Ｂの下方に配置される第２の小径の円柱状領域１５７Ａ、１５７Ｂとを備える。突起部１５７Ａ、１５７Ｂの第１の円柱状領域１５５Ａ、１５５Ｂと第２の円柱状領域１５７Ａ、１５７Ｂとは先細り領域１５９Ａ、１５９Ｂによって接続される。
【００６６】
中空突起部１５４Ａ、１５４Ｂの円柱状領域１５７Ａ、１５７Ｂの各内面は外周に環状流路を形成する。各環状流路は、固定位置のバネ部材１６１Ａ、１６１Ｂをポンプ室１３８Ａ、１３８Ｂ内に保持するため、関連バネ部材１６１Ａ、１６１Ｂの対応構造を収容するように構成される。
【００６７】
ベース１５６の剛性は、カセット１１２をＰＤサイクラ１０２のカセットコンパートメント１１４内の適所に保持し、ベース１５６がピストンヘッド１３４Ａ、１３４Ｂによって突起部１５４Ａ、１５４Ｂに印加される力および可膨張性部材１４２によってベース１５６の平面に印加される力に応答して撓んだり変形したりするのを防止するのに役立つ。
【００６８】
ベース１５６は、様々な比較的剛体の材料で形成することができる。いくつかの実施態様では、ベース１５６は、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリカーボネート、ポリスルホン、およびその他の医療グレードプラスチック材料などの１つまたはそれ以上のポリマで形成される。特定の実施態様では、ベース１５６はステンレス鋼などの１つまたはそれ以上の金属または合金で形成される。もしくは、ベース１５６は、上記ポリマおよび金属の様々な異なる組み合わせで形成することができる。ベース１５６は、機械加工、成形、および鋳造などの様々な異なる手法のいずれかを用いて形成することができる。
【００６９】
再度図５および６を参照すると、流体管路コネクタ１６０はカセット１１２の底縁に沿って配置されている。カセット１１２の流体経路１５８は、ポンプ室１３８Ａ、１３８Ｂから各種コネクタ１６０につながる。コネクタ１６０はカセット１１２の幅に沿って非対称に配置される。コネクタ１６０の非対称配置は、カセット１１２の膜１４０をカセットインタフェース１１０に対面させた状態で、カセット１１２がカセットコンパートメント１１４内に適切に配置されるよう確保するのを助ける。コネクタ１６０は、透析溶液バッグ管路１２６、ヒータバッグ管路１２８、患者管路１３０、およびドレイン管路１３２の端部で接続金具を受け入れるように構成される。接続金具の一端を各管路に挿入および接合し、他端を関連コネクタ１６０に挿入および接合することができる。透析溶液バッグ管路１２６、ヒータバッグ管路１２８、患者管路１３０、およびドレイン管路１３２をカセットに接続させることによって、図１および２に示すように、コネクタ１６０は使用中に透析溶液をカセット１１２から出し入れさせる。
【００７０】
図９は、拡張位置にあるバネ部材１６１Ａの側面図であり、図１０は、圧縮位置にあるバネ部材１６１Ａの側面図である。カセット１１２の他方のバネ部材１６１Ｂはバネ部材１６１Ａと構造上および機能上同一であると理解されたい。図４、９、および１０を参照すると、バネ部材１６１Ａは、接続領域１７３Ａによってより剛体のカップ状部１７１Ａと一体的に接続される弾性カップ状部１６９Ａを備える。弾性カップ状部１６９Ａは、周囲に複数の開口部１７７Ａを有する側壁１７５Ａを備える。開口部１７７Ａは、弾性カップ状部１６９Ａを拡張カップ状位置（図９に示す）からより平坦な圧縮構造（図１０に示す）に圧縮させることができ、圧縮力が解放されたときにて拡張カップ状構造へと弾性的に復帰させることができる寸法と形状を有する。
【００７１】
環状口縁１７９Ａは、弾性カップ状部１６９Ａの縁から外方に放射状に延在する。環状口縁１７９Ａは、ベース１５６の中空突起部１５４Ａの内面によって形成される環状凹部に嵌め込まれる寸法と形状を有する。よって、バネ部材１６１Ａは、環状口縁１７９Ａが中空突起部１５４Ａの環状凹部に嵌め込まれるまでバネ部材１６１Ａをベース１５６の方に押すことによって、ベース１５６に固定することができる。もしくはまたはさらに、バネ部材をベースに装着するのに、接着、熱接合、機械的固定などのその他様々な装着手法のいずれかを使用することができる。
【００７２】
図９に示すように、弾性カップ状部１６９Ａの側壁１７５Ａの開口部１７７Ａのいくつかは、弾性カップ状部１６９Ａの外周に間隔をおいて配置された三角形の開口部である。その他の開口部１７７Ａは、三角形の開口部間に配置される台形の開口部である。開口部１７７Ａにより、隣接する開口部間における側壁１７５Ａの部分は、図１０に示すように、弾性カップ状部１６９Ａが圧縮すると、開口部によって画定される空間内に拡張する。よって、開口部１７７Ａは、弾性カップ状部１６９Ａの径を増大させずに、弾性カップ状部１６９Ａをより平坦な構造に圧縮させることができる。この構造は、使用中に弾性カップ状部１６９Ａとベース１５６の中空突起部１５４Ａ間の摺動接触を防止するのに役立ち、さらに、粒子が弾性カップ状部１６９Ａおよび中空突起部１５４Ａから剥がれ落ち、ポンプ室１３８Ａ内の透析溶液中に集まることを防止するのに役立つ。
【００７３】
弾性カップ状部１６９Ａの材料および形状は、所望の弾性を有する弾性カップ状部１６９Ａを提供するように選択することができる。特定の実施態様では、弾性カップ状部１６９Ａは、剛体カップ状部１７１Ａに約２０Ｎ〜約２５０Ｎ（たとえば、約２０Ｎ〜約１００Ｎ、約５５Ｎ）の外向き力を印加させるように構成される。後により詳細に説明するように、膜１４０の内面にこのような力を印加することで、ポンプ室１３８Ａおよびポンプ室と流体接続する流体管路内に約１５０ｍｂａｒ〜約２００ｍｂａｒ（たとえば、約１５０ｍｂａｒ）の真空圧が生成される。しかしながら、弾性カップ状部１６９Ａは、バネ部材１６１Ａの使用目的や用途に応じて、膜１４０により大きなまたは小さな力を印加するように形成することができる。
【００７４】
図９および１０を参照すると、より剛性の高いカップ状部１７１Ａは、透析器の半球状ピストンヘッド１３４Ａを収容するような寸法と形状の凹部１８１Ａを備える。この構造は、使用中にピストンヘッド１３４Ａが適切にバネ部材１６１Ａと並ぶように確保するのに役立ち得る。カップ状部１７１Ａの側壁１８３Ａは、その外周に間隔をおいて配置された細長スロット１８５Ａを備える。スロット１８５Ａにより、流体はカップ状部１７１Ａの一方の側からカップ状部１７１Ａの他方の側に流れることができる。スロットの代わりに、またはそれに加えて、流体が剛体カップ状部１７１Ａの一方の側から剛体カップ状部１７１Ａの他方の側へと流れることのできる、その他様々な寸法および形状の開口部が使用可能である。
【００７５】
バネ部材１６１Ａのカップ状部１６９Ａ、１７１Ａは、所望の弾性を有するバネ部材１６１Ａを提供する各種材料のいずれかで形成することができる。いくつかの実施態様では、カップ状部１６９Ａ、１７１Ａとコネクタ領域１７３Ａとは同じ材料で形成される。もしくは、カップ状部１６９Ａ、１７１Ａおよびコネクタ領域１７３Ａはそれぞれ異なる材料で形成することができる。バネ部材１６１Ａを形成可能な材料の例は、アセタール、ポリスルホン、ポリカーボネート、ナイロン、エラストマポリエステル、ポリウレタンなどのポリマ、および／またはステンレス鋼などの金属である。
【００７６】
様々な手法のいずれかを用いてバネ部材１６１Ｂを形成することができる。特定の実施態様では、バネ部材１６１Ａは注入成形手法を用いて形成される。いくつかの実施態様では、たとえば、バネ部材１６１Ａは２部の成形部を用いて形成される。第１の成形部は弾性カップ状部１６９Ａを形成するのに使用され、第２の成形部は剛体カップ状部１７１Ａを形成するのに使用される。バネ部材１６１Ａを形成する際、第１および第２の成形部は相互に隣接して配置され、成形インサートは２つの成形部間に配置される。成形インサートは２つのカップ状部１６９Ａ、１７１Ａ間にコネクタ領域１７３Ａを形成するのに使用される。成形インサートは通常、共に摺動してコネクタ領域１７３Ａを形成する２つの半切れを備える。バネ部材１６１Ａの成形後、２つの成形部が互いに離れるように移動させられ、成形インサートの２つの半切れが互いに離れるように移動させられることで、成形バネ部材１６１Ａを成形装置から取り外すことができる。注入成形の代わりに、またはそれに加えて、機械加工法などその他の手法を利用してバネ部材１６１Ａを形成することもできる。
【００７７】
上述したように、膜１４０がベース１５６の外周に装着される。ベース１５６の中央部を覆う膜１４０の部分は通常、ベース１５６に装着されない。その代わりに、膜１４０のこの部分はベース１５６の平面から延在する隆起部１６５Ａ、１６５Ｂ、および１６７上に緩く搭載される。膜１４０をベース１５６の外周に装着するために、接着や熱接合などの任意の様々な装着手法を使用することができる。膜１４０の厚さおよび材料は、膜１４０がピストンヘッド１３４Ａ、１３４Ｂ、および可膨張性部材１４２によって膜１４０に印加される力に応答してベース１５６の方に撓むだけの十分な柔軟性を有するように選択される。特定の実施態様では、膜１４０の厚さは約０．１００ミクロン〜約０．１５０ミクロンである。しかしながら、その他の様々な厚さが、膜１４０の形成に使用される材料の種類によっては十分である可能性がある。
【００７８】
膜１４０を形成するのに、ピストンヘッド１３４Ａ、１３４Ｂの移動と可膨張性部材１４２の膨張とに対応して膜１４０を破損なく撓めることのできる様々な異なる材料を使用することができる。いくつかの実施態様では、膜１４０は３層の積層体を備える。特定の実施態様では、たとえば、積層体の内層と外層は６０％Ｓｅｐｔｏｎ（登録商標）８００４熱可塑性ゴム（すなわち、水素化スチレンブロックコポリマ）と４０％エチレンとから形成される化合物で形成され、中間層は、２５％Ｔｕｆｔｅｃ（登録商標）Ｈ  １０６２（ＳＥＢＳ：水素化スチレン熱可塑性エラストマ）、４０％Ｅｎｇａｇｅ（登録商標）８００３ポリオレフィンエラストマ（エチレンオクテンコポリマ）、および３５％Ｓｅｐｔｏｎ（登録商標）８００４熱可塑性ゴム（すなわち、水素化スチレンブロックコポリマ）から形成される化合物で形成される。もしくは、膜はより多いまたは少ない数の層を含むことができる、および／または異なる材料で形成することができる。
【００７９】
剛体ベース１５６、膜１４０、およびバネ部材１６１Ａ、１６１Ｂは通常、別々に形成されてから組み立てられてカセット１１２を製造する。いくつかの実施態様では、たとえば、剛体ベース１５６およびバネ部材１６１Ａ、１６１Ｂの形成後、バネ部材１６１Ａ、１６１Ｂが剛体ベース１５６の中空突起部１５４Ａ、１５４Ｂによって形成される凹部１６３Ａ、１６３Ｂに挿入される。次に、バネ部材１６１Ａ、１６１Ｂの弾性カップ状部１６９Ａ、１６９Ｂの環状口縁１７９Ａ、１７９Ｂが中空突起部１５４Ａ、１５４Ｂの内面によって形成される環状凹部に嵌めこまれてバネ部材１６１Ａ、１６１Ｂをベース１５６に固定する。その後、膜１４０は剛体ベース１５６の外周に装着される。
【００８０】
もしくは、他の製造手法を使用してカセット１１２を製造することができる。上述したように、たとえば、その他の手法を使用してバネ部材１６１Ａ、１６１Ｂをベース１５６に固定することができる。さらに、バネ部材１６１Ａ、１６１Ｂをベース１５６に装着する代案として、バネ部材１６１Ａ、１６１Ｂをベース１５６と一体的に形成することが可能である。特定の実施形態では、たとえば、ベース１５６とバネ部材１６１Ａ、１６１Ｂとは、一片の材料から機械加工することができる。
【００８１】
図１１に示すように、治療前、ＰＤサイクラ１０２のドア１０８は開放されてカセットインタフェース１１０を露出させており、カセット１１２はインタフェース１１０に隣接する膜１４０と共に配置される。カセット１１２は、カセット１１２のポンプ室１３８Ａ、１３８Ｂがピストンヘッド１３４Ａ、１３４Ｂと並ぶように配置される。ポンプ室１３８Ａ、１３８Ｂが確実にピストンヘッド１３４Ａ、１３４Ｂと並ぶように、カセット１１２は位置決めピン１４８とカセットインタフェース１１０から延在する下側突起１５０との間に配置される。カセットのコネクタ１６０の非対称配置は、カセット１１２が膜１４０を誤った方向に面して（たとえば、ドア１０８の方に外向きに）設置される可能性を低減する重要な特徴としての役割を果たす。さらにまたはもしくは、位置決めピン１４８は、仮に膜１４０がドア１０８の方に外を向く場合でもカセット１１２が位置決めピン１４８に当接し得ないように、突起部１５４Ａ、１５４Ｂの最大突起よりも小さい寸法とすることができる。
【００８２】
カセット１１２をＰＤサイクラ１０２に搭載する間、ピストンヘッド１３４Ａ、１３４Ｂは通常、ピストンアクセス口１３６Ａ、１３６Ｂ内で後退させられる。このピストンヘッド１３４Ａ、１３４Ｂの位置は、カセット１１２の設置間にピストンヘッド１３４Ａ、１３４Ｂが損傷を負う可能性を低減することができる
図１２Ａ〜１２Ｂは、様々な動作段階における、ポンプ室１３８Ａとその関連バネ部材１６１Ａおよびピストンヘッド１３４Ａを示す。他方のバネ部材１６１Ｂおよびピストンヘッド１３４Ｂも同様に作動して、透析溶液を他方のポンプ室１３８Ｂへ、および他方のポンプ室１３８Ｂから送り出すと理解されたい。
【００８３】
図１２Ａを参照すると、カセット１１２がカセットインタフェース１１０に隣接した状態で、カセット１１２がドア１０８とカセットインタフェース１１０との間のカセットコンパートメント１１４に収容されるように、ドア１０８がカセット１１２上で閉鎖される。カセット１１２がカセットコンパートメント１１４内に位置した状態で、ドア１０８内の可膨張性パッドが膨張して、ドア１０８とカセットインタフェース１１０との間でカセット１１２を圧縮する。このカセット１１２の圧縮により、カセット１１２の突起部１５４Ａ、１５４Ｂがドア１０８の凹部１５２Ａ、１５２Ｂ内に保持され、膜１４０が剛体ベース１５６の平面から延在する隆起部１６５Ａ、１６５Ｂ、１６７に緊密に押し付けられて包囲された流体経路１５８、ドーム領域１４６、およびポンプ室１３８Ａ、１３８Ｂを形成する（図５および６に示す）。
【００８４】
動作中、カセット１１２がコンパートメント１１４内に固定された状態で、ピストンヘッド１３４Ａ、１３４Ｂが往復運動して、ポンプ室１３８Ａ、１３８Ｂのそれぞれの容積を順次変更する。通常、ピストンヘッド１３４Ａが拡張すると、他方のピストンヘッド１３４Ｂが後退し、その逆もまた同様である。その結果、透析溶液はポンプ室１３８Ｂに引き込まれるのと同時にポンプ室１３８Ａから排出され、その逆もまた同様である。
【００８５】
図１２Ｂに示すように、カセット１１２をカセットコンパートメント１１４内に配置し、ドア１０８内でパッドを膨張させた後、ピストンヘッド１３４Ａが拡張して、バネ部材１６１Ａの剛体カップ状部１７１Ａによって形成される凹部へと膜を変形させる。ピストンヘッド１３４Ａがこの位置にある状態で、ポンプ室１３８Ａ内に配置されるバネ部材１６１Ａは拡張位置を維持する。この位置で、ポンプ室１３８Ａの容積は最大治療レベルにあり、透析溶液で満杯である。
【００８６】
図１２Ｃを参照すると、ピストンヘッド１３４Ａが外方へ移動して略完全拡張位置に至ると、バネ部材１６１は拡張位置から圧縮位置に移動する。これにより、ポンプ室１３８Ａの容積が低減して、透析溶液をカセットの流体経路１５８を介してポンプ室１３８Ａから排出させる（図５および６に示す）。
【００８７】
透析溶液をポンプ室１３８Ａから排出させた後、ピストンヘッド１３４Ａは再度、図１２Ｂに示す位置に後退する。バネ部材１６１Ａの弾性カップ状部１６９Ａの弾性により、弾性カップ状部１６９Ａは剛体カップ状部１７１Ａに外向き力を印加する。その結果、剛体カップ状部１７１Ａはカセット１１２の膜１４０に外向き力を印加する。よって、ピストンヘッド１３４Ａがカセット１１２の剛体ベース１５６から離れるように後退すると、バネ部材１６１Ａの剛体カップ状部１７１Ａがピストンヘッド１３４Ａの後退方向と同じ方向に膜１４０を移動させることによって、ポンプ室１３８Ａの容積を増大させる。ポンプ室１３８Ａの容積が増大すると、透析溶液がカセット１１２の流体経路１５８を介してカセット１１２のポンプ室１３８Ａに引き込まれる（図５および６に示す）。
【００８８】
透析溶液をポンプ室１３８Ａに引き込んだ後、ピストンヘッド１３４Ａを図１２Ｃに示す位置に再び復帰させ、膜１４０を剛体ベース１５６の方に移動させてポンプ室１３８Ａ、１３８Ｂの容量を低減することによって、透析溶液をポンプ室１３８Ａから追い出すことができる。このプロセスは、所望量の透析溶液がある位置との間（たとえば、患者との間）を往復するまで繰り返される。
【００８９】
上述したように、透析溶液をポンプ室１３８Ａ、１３８Ｂとの間で往復させる間、ＰＤサイクラ１０２の特定の可膨張性部材１４２が選択的に膨張させられて、カセット１１２の所望の経路に沿って、送り出した透析溶液を方向づけることができる。
【００９０】
再度図１および２を参照すると、ＰＤ治療中、患者管路１３０はカテーテルを介して患者の腹部に接続され、ドレイン管路１３２はドレイン管またはドレイン管容器に接続される。ＰＤ治療は通常、前回の治療から患者の腹部に残留する使用済み透析溶液を患者から空にすることで始まる。こうするために、ＰＤサイクラ１０２のポンプが始動されてピストンヘッド１３４Ａ、１３４Ｂを往復させ、選択された可膨張性部材１４２が膨張して使用済み透析溶液を患者からカセット１１２のポンプ室１３８Ａ、１３８Ｂに引き込んだ後、該透析溶液をドレイン管路１３２を介してポンプ室１３８Ａ、１３８Ｂからドレイン管に引き込む。このカセット１１２の流体経路１５８を通る使用済み透析溶液の流路を図１３Ａに示す。
【００９１】
患者から使用済み透析溶液を排出した後、加熱された透析溶液がヒータバッグ１２４から患者に移される。そうするため、ＰＤサイクラ１０２のポンプが始動されてピストンヘッド１３４Ａ、１３４Ｂを往復させ、ＰＤサイクラ１０２の特定の可膨張性部材１４２が膨張して、使用済み透析溶液をヒータバッグ管路１２８を介してヒータバッグ１２４からカセット１１２のポンプ室１３８Ａ、１３８Ｂに引き込んだ後、該透析溶液を患者管路１３０を介してポンプ室１３８Ａ、１３８Ｂから患者に送り出す。このカセット１１２の流体経路１５８を通る透析溶液の流路を図１３Ｂに示す。
【００９２】
いったんヒータバッグ１２４から患者に送り出されたら、透析溶液はある期間、患者内に滞留させられる。この滞留期間中、毒素が患者の血液から腹膜を横断して透析溶液に至る。透析溶液が患者内に滞留すると、ＰＤサイクラ１０２は次のサイクルで患者に送達する新鮮な透析液を用意する。具体的には、ＰＤサイクラ１０２は４つの満杯の透析溶液バッグ１２２のうち１つから加熱のためにヒータバッグ１２４へ新鮮な透析溶液を送り出す。こうするため、ＰＤサイクラ１０２のポンプはピストンヘッド１３４Ａ、１３４Ｂを往復運動させるように始動され、ＰＤサイクラ１０２の特定の可膨張性部材１４２が膨張させられて、選択された透析溶液バッグ１２２からその関連管路１２６を介して透析溶液をカセット１１２のポンプ室１３８Ａ、１３８Ｂに引き込み、その後、ヒータバッグ管路１２８を介して透析溶液をポンプ室１３８Ａ、１３８Ｂからヒータバッグ１２４へと送り出す。このカセット１１２の流体経路１５８を通る透析溶液の流路は図１３Ｃに示される。
【００９３】
透析溶液が所望の期間、患者内に滞留した後、使用済み透析溶液が患者からドレイン管に送り出される。その後、加熱された透析溶液がヒータバッグ１２４から患者に送り出され、所望の期間滞留する。これらのステップは、３つの残りの透析溶液バッグ１２２のうち２つからの透析溶液で繰り返される。最後の透析溶液バッグ１２２からの透析溶液は通常、患者に送達されて、次回のＰＤ治療まで患者内に残される。
【００９４】
透析溶液は単独の透析溶液バッグ１２２からヒータバッグ１２４に送り込まれると説明したが、透析溶液は複数の透析溶液バッグ１２２からヒータバッグ１２４に送り込むこともできる。このような手法は、たとえば、バッグ１２２中の透析溶液が、異なる濃度を有し、治療のための所望の濃度がバッグ１２２のうち２つまたはそれ以上のバッグ中の透析溶液の濃度の中間である場合に有利である可能性がある。
【００９５】
ＰＤ治療の完了後、ピストンヘッド１３４Ａ、１３４Ｂはピストンヘッド１３４Ａ、１３４Ｂが膜１４０に当接しなくなるように十分な距離、カセット１１２から離れて後退する。その後、ＰＤサイクラのドア１０８が開放されて、カセット１１２がカセットコンパートメントから除去され、廃棄される。
【００９６】
カセット１１２のバネ部材１６１Ａ、１６１Ｂは、透析溶液をポンプ室１３８Ａ、１３８Ｂに引き込むためにカセット１１２の流体経路１５８に供給される真空圧が所望の範囲に確実に維持されるように助けることができる。いくつかの実施態様では、たとえば、バネ部材１６１Ａ、１６１Ｂは、印加される真空圧を約１５０ｍｂａｒ〜約２００ｍｂａｒの範囲に制限するように構成される。この構成は、閉塞が患者からカセット１１２につながる患者管路１３０で生じた場合に有利になり得る。ピストンヘッドが膜に装着されるシステムでは、このような閉塞の結果、ポンプ室への透析溶液の流速が低下するにもかかわらず膜がピストンヘッドと共に移動するため、ポンプ室内の真空圧が増大し、患者に印加される真空圧が増大する可能性がある。対照的に、閉塞のせいで低下するポンプ室１３８Ａ、１３８Ｂに向かう透析溶液の流速に対応して、ピストンヘッド１３４Ａ、１３４Ｂは膜１４０よりも速い速度で後退し、膜１４０から解放される。バネ部材１６１Ａ、１６１Ｂは、膜１４０に所望の範囲（たとえば、約２０Ｎ〜約２５０Ｎ、約２０Ｎ〜約１００Ｎ、約５５Ｎ）内の力を印加し続けて、患者管路を介して患者に印加される真空圧を所望の範囲（たとえば、約１５０ｍｂａｒ〜約２００ｍｂａｒ）内に維持する。
【００９７】
さらに、ＰＤシステム１００はポンプ室１３８Ａ、１３８Ｂを覆う膜１４０の部分１６２Ａ、１６２Ｂを移動させるための真空システムを必要としないため、ドア１０８とカセットインタフェース１１０間の略気密シールは通常必要とされない。よって、ポンプ室を覆うカセット膜の部分を後退させるように適合される真空システムを備えるシステムと比較して、ＰＤサイクラ１０２のドアシール機構はより簡易で、よりコスト効率が良い。
【００９８】
特定の実施態様を説明したが、他の実施態様も可能である。
バネ部材１６１Ａの弾性カップ状部１６９Ａの側壁１７５Ａが三角形および台形の開口部１７７Ａを備えると説明したが、その他様々な形状および寸法の開口部を使用して、弾性カップ状部１６９Ａを所望の構造に圧縮することができる。さらに、弾性カップ状部１６９Ａが平坦なカップ状構造に圧縮されるように構成されると説明したが、いくつかの実施態様では、弾性カップ状部１６９Ａは圧縮時に略平面構造を取るように構成される。たとえば、弾性カップ状部１６９Ａが平坦な平面形状に圧縮されるような開口部の寸法と形状を選択することができる。
【００９９】
バネ部材１６１Ａ、１６１Ｂは２つの対向するカップ状部材を有すると説明したが、膜１４０の内面に所望の外向き力を印加することのできるその他の様々な形状のバネ部材が使用可能である。特定の実施態様では、たとえば、１つまたはそれ以上の板バネが、膜１４０の内面に外向き力を印加するように流体ポンプ室全体に延在する。
【０１００】
図１４は、カセット６１２のポンプ室６３８Ａ、６３８Ｂに配置される略平坦なバネ６６１Ａ、６６１Ｂを備えるＰＤカセット６１２の展開図である。図１４および１５に示すように、カセット６１２のベース６５６は、半球状の凹領域６６３Ａ、６６３Ｂを形成するドーム状突起部６５４Ａ、６５４Ｂを備える。ベース６５６の凹領域６６３Ａ、６６３Ｂは覆いかぶさる膜１４０と共に、バネ６６１Ａ、６６１Ｂが配置されるポンプ室６３８Ａ、６３８Ｂを形成する。ベース６５６は凹領域６６３Ａ、６６３Ｂの形状において、カセット１１２のベース１５６と異なる。ベース６５６のその他の構造上および機能上の特徴は上述のベース１５６とほぼ同じである。さらに、膜１４０は、カセット１１２のベース１５６に装着されると説明したのと同じように、ベース６５６に固定することができる。
【０１０１】
バネ６６１Ａ、６６１Ｂはそれぞれハブ部６６３Ａ、６６３Ｂを備え、そこから複数の細長脚部６６５Ａ、６６５Ｂが延在する。拡大されたパッドまたは足部６６７Ａ、６６７Ｂは脚部６６５Ａ、６６５Ｂの端部に装着される。足部６６７Ａ、６６７Ｂは、バネ６６１Ａ、６６１Ｂの外縁に円周状に間隔をおいて配置される。バネ６６１Ａ、６６１Ｂのハブ部６６３Ａ、６６３Ｂと脚部６６５Ａ、６６５Ｂとは略平坦または平面状であり、足部６６７Ａ、６６７Ｂは湾曲構造を有する。足部６６７Ａ、６６７Ｂの曲率半径は、凹領域６６３Ａ、６６３Ｂが形成されるドーム状突起部６５４Ａ、６５４Ｂの内面の曲率半径とほぼ同じである。
【０１０２】
バネ６６１Ａ、６６１Ｂは、ハブ部６６３Ａ、６６３Ｂに印加されバネ６６１Ａ、６６１Ｂをポンプ室６３８Ａ、６３８Ｂ内に（すなわち、ベース６５６の方に）撓ませる力が解放された後、平坦または平面状の非変形位置にバネ６６１Ａ、６６１Ｂを復帰させる弾性をバネ６６１Ａ、６６１Ｂに提供するような材料と寸法で構成される。いくつかの実施態様では、バネ６６１Ａ、６６１Ｂはステンレス鋼（たとえば、３０２ステンレス鋼）製である。しかしながら、もしくはまたはさらに、鋼鉄、真鍮、リン青銅、ポリプロピレン、ポリエーテルイミド（たとえば、Ｕｌｔｅｍ（登録商標））、ナイロン、鋼鉄、真鍮、および／またはリン青銅などのその他の材料を使用して、バネ６６１Ａ、６６１Ｂを形成することができる。特定の実施態様では、バネ６６１Ａ、６６１Ｂはバネ６６１Ａ、６６１Ｂの生体適合性を向上させるポリマコーティングを塗布される。バネ６６１Ａ、６６１Ｂは、たとえば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）コーティングを塗布することができる。
【０１０３】
特定の実施態様では、バネ６６１Ａ、６６１Ｂは厚さが約０．０１インチ〜約０．０４インチである。バネ６６１Ａ、６６１Ｂは、約２．０インチ〜約２．５インチの外径を有することができる。脚部６６５Ａ、６６５Ｂはそれぞれ、約０．５インチ〜約１．０インチの長さ（すなわち、ハブ部６６３Ａ、６６３Ｂと足部６６７Ａ、６６７Ｂとの間の線形距離）、および／または約０．１２インチ〜約０．２０インチの幅を有することができる。
【０１０４】
いくつかの実施態様では、バネ６６１Ａ、６６１Ｂは３０２ステンレス鋼製であり、厚さが約０．０２０インチである。脚部６６５Ａ、６６５Ｂはそれぞれ長さが０．７５インチ、幅が０．１６インチである。
【０１０５】
バネ６６１Ａ、６６１Ｂを製造するには、スタンピング機が通常使用されて、平坦なシート状材料から、バネ６６１、６６１Ｂの形状とほぼ一致する形状の平坦部材が打ち抜かれる。次に、バネ６６１Ａ、６６１Ｂの足部６６７Ａ、６６７Ｂに一致する平坦な部材の部分が、後の形成工程を用いて湾曲形状に形成される。もしくは、スタンピング機に、バネ６６１Ａ、６６１Ｂを単独の打抜き／形成ステップで製造できる形成機能を設けることができる。もしくはまたはさらに、鋳造、成形、エッチングなどのその他各種材料加工手法のいずれかを用いてバネ６６１Ａ、６６１Ｂを形成することができる。
【０１０６】
図１４を参照すると、カセット６１２が完全に組み立てられると、バネ６６１Ａ、６６１Ｂはベース６５６の凹領域６６３Ａ、６６３Ｂに配置される。バネ６６１Ａ、６６１Ｂは、凹領域６６３Ａ、６６３Ｂの最大径と略等しい（すなわち、凹領域６６３Ａ、６６３Ｂを形成するドーム状突起部６５４Ａ、６５４Ｂの最大内径と等しい）径を有する。この構造の結果、バネ６６１Ａ、６６１Ｂは、非変形位置において、ドーム状突起部６５４Ａ、６５４Ｂの内面と当接する足部６６７Ａ、６６７Ｂと共に凹領域６６３Ａ、６６３Ｂの頂部に静止する。
【０１０７】
カセット６１２は、上述のカセット１１２とほぼ同じように使用することができる。具体的には、カセット６１２はＰＤサイクラ１０２のカセットコンパートメント１１４内に配置することができ、ＰＤサイクラ１０２のピストンは流体をポンプ室６３８Ａ、６３８Ｂに引き込み、ポンプ室６３８Ａ、６３８Ｂから押し出すように往復運動させることができる。図１６Ａおよび１６Ｂは、ポンピング工程の２つの異なる段階中における、ＰＤサイクラ１０２のカセットコンパートメント１１４内に配置されるカセット６１２を示す。図１６Ａおよび１６Ｂはポンプ室６３８Ａに関するポンピング工程を示すが、同様のポンピング工程が、カセット６１２のポンプ室６３８Ｂ内でも生じることを理解されたい。
【０１０８】
図１６Ａに示すように、ポンプ室６３８Ａに関連づけられるピストンがカセット６１２のベース６５６Ａ方に前進すると、バネ６６１Ａは変形して、ピストンヘッド１３４Ａの形状にほぼ合致する。その結果、ポンプ室６３８Ａの容積が低減して、流体をポンプ室６３８Ａから外に送り出す。バネ６６１Ａが凹領域６６３Ａ内へ変形すると、バネ６６１Ａの足部６６７Ａはドーム状突起部６５４Ａの内面に力を印加し、その後、連続的な力がバネ６６１Ａに印加されると、その表面に沿って摺動する。各足部６６７Ａの曲率半径はドーム状突起部６５４Ａの内面の曲率半径と略等しいため、ドーム状突起部６５４Ａの内面に印加される力は各足部６６７Ａの幅全体に分布され、ドーム状突起部６５４Ａの内面のスカイビングの発生が低減または防止される。
【０１０９】
図１６Ｂを参照すると、ピストンが後退すると、バネ６６１Ａは変形していない平坦または平面状構造に復帰し、膜１４０に外向き力を印加する。これにより、ポンプ室６３８の容積が増大してポンプ室６３８内に真空が生成され、流体をポンプ室６３８に引き込む。
【０１１０】
ポンプ室６３８Ａ、６３８Ｂと関連づけられるピストンを往復動させることによって、流体は上述したように順次、ポンプ室６３８Ａ、６３８Ｂに引き込まれ、ポンプ室６３８Ａ、６３８Ｂから排出される。
【０１１１】
カセット６１２は、上述のカセット１１２と同様にして組み立てることができる。通常、ベース６５６およびバネ６６１Ａ、６６１Ｂの製造後、バネ６６１Ａ、６６１Ｂが凹領域６６３Ａ、６６３Ｂに挿入される。続いて、膜１４０がベース６５６に装着されて、膜１４０とベース６５６の凹領域６６３Ａ、６６３Ｂとの間に形成されるポンプ室６３８Ａ、６３８Ｂ内のバネ６６１Ａ、６６１Ｂを閉鎖する。
【０１１２】
上述の実施態様ではピストンが膜１４０の外面に直接接触すると説明したが、特定の実施態様では、ピストンヘッドと膜１４０の間に構造が配置される。図１７に示すように、たとえば、第２のバネアセンブリ６８０Ａは、ピン６８２Ａを介してカセット６１２のポンプ室６３８Ａに関連づけられるピストンのピストンヘッド６３４Ａに解放可能に固定される。第２のバネアセンブリ６８０Ａは後述するように、バネ６１２Ａの略全面とバネ６１２Ａを覆う膜１４０の部分全体にピストンヘッド６３４Ａの前進力を分布する役割を果たす。図示されていないが、類似の第２のバネアセンブリはカセット６１２のポンプ室６３８Ｂに関連づけられるピストンのピストンヘッドに接続されると理解されたい。
【０１１３】
第２のバネアセンブリ６８０Ａは、カセット６１２のポンプ室６３８Ａに配置されるバネ６６１Ａの径と略等しい径を有する第２のバネ６８４Ａを備える。第２のバネ６８４Ａはバネ６６１Ａと同様、略平坦または平面形状に付勢される。第２のバネ６８４Ａは、ピストンヘッド６３４Ａがカセットベース６５６の凹領域６６３Ａへと前進すると、ピストンヘッド６３４Ａの形状にほぼ合致するように変形することができる。第２のバネ６８４Ａは上述のバネ６６１Ａ、６６１Ｂと設計および構造を類似させることができる。もしくは、バネ６８４Ａをピストンヘッド６３４Ａの形状にほぼ合致させるように変形しながら、バネ６８４Ａに平面状バイアスを加えるその他の設計と構造も使用可能である。
【０１１４】
カバー６８６Ａは、第２のバネ６８４Ａの底面に装着される。カバー６８６Ａはバネ６８４Ａと６６１Ａとの間にクッションを提供し、膜１４０が膜１４０に作用するバネ６８４Ａ、６６１Ａの力により損傷を負うのを防ぐのに役立つ。カバー６８６Ａは、バネ６６１Ａを覆う膜１４０の部分が略滑らかで皺がよらないように確保するのにも役立つ。これにより、流体がポンプ室６３８Ａから送られる精度を向上させることができる。いくつかの実施態様では、カバー６８６Ａはポリウレタンなどの発泡材料で形成される。しかしながら、膜１４０をバネ６８４Ａ、６６１Ａから保護するその他の比較的軟らかい材料を使用することができる。そのような材料の例はウレタンフォームおよびエチレンプロピレンジエンモノマ（ＥＰＤＭ）である。
【０１１５】
上述したように、第２のバネアセンブリ６８０Ａはピン６８２Ａを介してピストンヘッド６３４Ａに解放可能に固定される。ピン６８２Ａは、ピン６８２Ａが第２のバネ６８４Ａおよび／またはカバー６８６Ａの開口部６８８Ａ、６９０Ａに挿入されたとき、第２のバネ６８４Ａおよび／またはカバー６８６Ａに圧入または摩擦嵌合するような寸法を有することができる。もしくはまたはさらに、ピン６８２Ａには、ピン６８２Ａが開口部６８８Ａ、６９０Ａに挿入されたとき、第２のバネ６８４Ａおよび／またはカバー６８６Ａと解放可能に係合するバヨネットコネクタなどの機械的コネクタが設けられる。
【０１１６】
第２のバネアセンブリ６８０Ａを装着したピストンは、流体をカセット６１２のポンプ室６３８Ａ、６３８Ｂに引き込み、カセット６１２のポンプ室６３８Ａ、６３８Ｂから追い出すために上述のピストンと同じように使用される。ピストンヘッド６３４Ａが前進すると、第２のバネアセンブリ６８０Ａが膜１４０の外面に当接する。第２のバネ６８４Ａの変形への耐性により、ピストンが前進すると、バネ６６１Ａと第２のバネアセンブリ６８０Ａ間に位置する膜１４０の領域は、これらの構造間で圧縮させられる。同様に、各バネの平坦または平面形状に向かうバイアスにより、ピストンがバネ６６１Ａが拡張する（すなわち、平面構造に復帰する）速度以下の速度で後退する際も、ピストンが後退するにつれてバネ６６１Ａと第２のバネアセンブリ６８０Ａ間に位置する膜１４０の部分は圧縮させられる。このため、流体がポンプ室６３８Ａに引き込まれる、およびポンプ室６３８Ａから追い出される精度を向上させることができる。
【０１１７】
第２のバネアセンブリ６８０Ａはピストンヘッド６３４Ａに解放可能に装着されると説明したが、永久装着手法を用いて第２のバネ構造をピストンヘッドに固定することもできる。たとえば、第２のバネ構造はピストンヘッドに熱接合または化学結合される。
【０１１８】
バネ６６１Ａ、６６１Ｂはハブ部６６３Ａ、６６３Ｂから延在する８個の別々の脚部６６５Ａ、６６５Ｂを有すると図示されているが、バネは、所望の外向き力を膜に印加するのに十分な弾性をバネに与える任意の数の脚部を有することができる。特定の実施態様では、たとえば、各バネは、ハブ部から延在する１６個の脚部を備える。いくつかの実施態様では、上述のバネのうち２つのバネのハブ部は積層されて、互いに装着（たとえば、熱接合、化学結合、または接着）される。このような実施態様では、バネは、１つのバネのフィンガがその他のバネの隣接するフィンガ間に形成されたスロットを覆うように配置される。
【０１１９】
同様に、バネ６６１Ａ、６６１Ｂの脚部６６５Ａ、６６５Ｂは別個の細長部材として説明および図示したが、その他の形状および寸法の脚部を使用することもできる。図１８に示すように、たとえば、バネ７６１はハブ部７６３から延在する１２個の脚部７６５を備え、ハブ部７６３と反対側の端部に装着されたパッドまたは足部７６７を有する。各脚部７６５は略ダイヤモンド状であり、中央のダイヤモンド状開口部７６９を備える。
【０１２０】
バネのハブ部は固体ディスクとして説明されているが、特定の実施態様では、バネのハブ部はフィンガ間にスリットを備える。図１９に示すように、たとえば、バネ８６１はハブ部８６３から延在する１２個の脚部７６５を備える。ハブ部８６３は、ハブ部８６３の外周から内方に放射状に延在するスリット８６４を備える。スリット８６４はバネ８６１の隣接する脚部７６５間に配置され、ハブ部８６３よりも大きな動作範囲を脚部７６５に提供することができる。
【０１２１】
図１４〜１９のバネは中央ハブ部から外方に放射状に延在する脚部を備えると説明したが、特定の実施態様では、環状部材から内方に放射状に延在する脚部を備えるバネが使用される。図３１に示すように、たとえば、カセット１０１２は、膜１４０のベース６５６間に形成されるポンプ室６３８Ａ、６３８Ｂ内に配置されるバネ１０６１Ａ、１０６１Ｂを備える。バネ１０６１Ａ、１０６１Ｂはそれぞれ、環状リング１０６３Ａ、１０６３Ｂから延在する複数の脚部１０６５Ａ、１０６５Ｂを備える。環状リング１０６３Ａ、１０６３Ｂは、透析器のピストンヘッドを収容するように構成される中央開口部１０６４Ａを備える。フランジ１０６７Ａ、１０６７Ｂは環状リング１０６３Ａ、１０６３Ｂから外方に放射状に延在する。カセット１０１２がポンプ室６３８Ａ、６３８Ｂ内に配置されるバネ１０６１Ａ、１０６１Ｂと共に完全に組み立てられると、フランジ１０６７Ａ、１０６７Ｂはポンプ室６３８Ａ、６３８Ｂの内面に位置する。
【０１２２】
バネ１０６１Ａ、１０６１Ｂは図１４〜１９に示す上述のバネと同じように働く。透析器のピストンヘッドがポンプ室６３８Ａ、６３８Ｂ内へと前進して流体をポンプ室６３８Ａ、６３８Ｂから追い出すと、ピストンヘッドはバネ１０６１Ａ、１０６１Ｂの環状リング１０６３Ａ、１０６３Ｂに収容される。その結果、脚部１０６５Ａ、１０６５Ｂはベース６５６の方に撓み、ポンプ室６３８Ａ、６３８Ｂの内面とほぼ合致する。続いてピストンヘッドが後退すると、脚部１０６５Ａ、１０６５Ｂが元の略平面位置に復帰する。その際、脚部１０６５Ａ、１０６５Ｂは膜１４０の内面に外向き力を印加して、ポンプ室６３８Ａ、６３８Ｂの容積を増大させ、流体をポンプ室６３８Ａ、６３８Ｂに引き込む。
【０１２３】
バネ１０６１Ａ、１０６１Ｂは、図１４〜１９のバネに関して上記各種材料のいずれかで形成することができる。さらに、バネ６６１Ａ、６６１Ｂはポンプ室６３８Ａ、６３８Ｂ内に緩く配置されると説明したが、バネ１０６１Ａ、１０６１Ｂはカセット１０１２のベース６５６に固定することもできる。バネ１０６１Ａ、１０６１Ｂはたとえば、ポンプ室６３８Ａ、６３８Ｂ内に圧入させる、あるいはポンプ室６３８Ａ、６３８Ｂの内面に接合させる（たとえば、熱接合、接着、または化学結合）ことができる。
【０１２４】
上述のカセットはバネ部材を用いてカセット膜１４０に外向き力を直接的に印加するが、膜１４０に外向き力を直接的または間接的に印加するその他の種類の自己拡張部材をポンプ室内に配置して使用することができる。図２０に示すように、たとえば、カセット２１２は、剛体カセットベース２５６と、使用中にＰＤサイクラ１０２のピストンヘッド１３４Ａと結合するカップ状部材２７１との間に配置される弾性ブロック２６９を備える。剛体ベース２５６は、ポンプ室２３８を形成する中空突起部２５４を備える。ポンプ室２３８は、カップ状部材２７１を収容するような形状の半球状セクション２３９と弾性ブロック２６９を収容するような形状の略円柱状セクション２４１とを備える。弾性ブロック２６９は、ポンプ室２３８の円柱状セクション２４１内の剛体ベース２５６に固定される。弾性ブロック２６９は、たとえば、ポンプ室２３８の円柱状セクション２４１を形成する剛体ベース２５６の部分に接着または熱接合することができる。弾性ブロック２６９のステム部２７３はカップ状部材２７１に形成される凹部２７２まで延在し、カップ状部材２７１に固定される。弾性ブロック２６９のステム部２７３は、たとえば、カップ状部材２７１に接着する、カップ状部材２７１に熱接合する、および／または摩擦嵌合手法を用いてカップ状部材２７１の凹部２７２内に固定することができる。弾性ブロック２６９は、ブロックが圧縮後に弾性的に拡張することができる様々な異なるエラストマ材料のいずれかで形成することができる。ブロックの形成に使用可能なエラストマ材料の例は、ポリイソプレン、ポリウレタン、ラテックス、およびシリコーンである。
【０１２５】
図２１Ａおよび２１Ｂは、様々な動作段階中における、カセットコンパートメント１１４内に配置されるカセット２１２のＰＤサイクラ１０２を示す断面図である。図２１Ａに示すように、ＰＤサイクラ１０２のピストンヘッド１３４Ａが拡張させられると、ピストンヘッド１３４Ａは膜１４０およびカセット２１２のカップ状部材２７１を押して、カップ状部材２７１を剛体ベース２５６の方に向かわせ、弾性ブロック２６９をカップ状部材２７１と剛体ベース２５６間で圧縮させる。これにより、ポンプ室２３８の容積が低減して、透析溶液がポンプ室２３８から排出される。ピストンヘッド１３４Ａが完全に拡張すると、ピストンヘッド１３４Ａに対するカップ状部材２７１の対向面がポンプ室２３８を形成する中空突起部２５４の内面と接触、またはほぼ接触する。カップ状部材２７１と中空突起部２５４とは相互に噛み合う半球形状を有しており、ピストンヘッド１３４Ａが完全な拡張位置にある際、カップ状部材２７１と中空突起部２５４の面間で流体量を低減する（たとえば、最小限にする）。この構造は、ピストンヘッド１３４Ａを拡張して透析溶液をポンプ室２３８から排出した後、ポンプ室２３８に残留する透析溶液の量を低減する（たとえば、最小限にする）のに役立つ。
【０１２６】
図２１Ｂに示すように、ブロック２６９の弾性により、ピストンヘッド１３４Ａが後退すると、弾性ブロック２６９が拡張して、カップ状部材２７１によって、カセット２１２の膜１４０の内面に外向き力を印加させる。その結果、ポンプ室２３８の容積が増大して、透析溶液をポンプ室２３８に引き込ませる。
【０１２７】
弾性ブロック２６９の代わりに、またはそれに加えて、圧縮バネなどの別の種類の弾性部材を剛体ベース２５６とカップ状部材２７１との間に配置することができる。このようなバネは上述の弾性ブロック２６９と同じように働き、ピストンヘッド１３４Ａが後退すると、膜１４０を剛体ベース２５６から遠ざけてポンプ室２３８の容積を増大させる。
【０１２８】
カセット２１２のポンプ室のうち一方のみが図示されているが、カセット２１２はそれぞれがカップ状部材とポンプ室内のカップ状部材を移動させる弾性部材とを含む２つのポンプ室を備えると理解されたい。上述したように、ピストンヘッド１３４Ａ、１３４Ｂは、繰り返し透析溶液をポンプ室に引き込んでからポンプ室から排出するように往復運動させることができる。
【０１２９】
上述のカセットは膜に外向き力を印加する自己拡張部材を備えるが、いくつかの実施態様では、カセットは、ＰＤサイクラの可動部材がカセット膜の内面に外向き力を印加することができるようにＰＤサイクラの可動部材と協働するように構成される。図２２を参照すると、たとえば、カセット３１２は、ポンプ室３３８を形成するカセット膜１４０と共に剛体ベース３５６を備える。通路３４１はベース３５６を通ってポンプ室３３８からベース３５６に形成される開口部３４３まで延在する。カップ状部材３７１はポンプ室３３８内に配置され、ベース３５６の通路３４１に位置するステム部３７３を備える。Ｏリング３７５はカップ状部材３７１のステム部３７３を囲い、ポンプ室３３８内の透析溶液が通路３４１を介して抜け出ないように、ステム部３７３と剛体ベース３５６の包囲部分とで液密シールを形成する。
【０１３０】
図２３Ａおよび２３Ｂは、様々な動作段階中における、カセット３１２がカセットコンパートメント３１４内に配置された、ＰＤサイクラ３０２の部分断面図である。図２３Ａに示すように、ＰＤサイクラ３０２のドア３０８は、カセット３１２が閉じたドア３０８とＰＤサイクラ３０２のカセットインタフェース３１０との間に形成されるカセットコンパートメント３１４内に配置されるとき、カップ状部材３７１のステム部３７３と並ぶバネ荷重ピストン３５３を備える。カセット３１２は、ドア３０８が開放位置にあるときにカセット３１２をカセットインタフェース３１０に固定し、次にドア３０８を閉鎖することによってカセットコンパートメント３１４内に配置される。
【０１３１】
図２３Ａをさらに参照すると、ピストンヘッド１３４Ａが拡張位置に移動すると、ピストンヘッド１３４Ａが膜１４０とカップ状部材３７１を押して、ドア３０８に形成される孔３５５内のバネ荷重ピストン３５３を圧縮する。ピストンヘッド１３４Ａの完全拡張位置では、ピストンヘッド１３４Ａに対するカップ状部材３７１の対向面がポンプ室３３８を形成する剛体ベース３５６の部分の内面と接触またはほぼ接触する。その結果、ポンプ室３３８の容積が低減し、透析溶液がポンプ室３３８から排出される。カップ状部材３７１とポンプ室３３８は噛み合う形状を有しており、ピストンヘッド１３４Ａが完全拡張位置にあるとき、カップ状部材３７１とベース３５６の面間の流体量を低減する（たとえば、最小限にする）。この構造は、ピストンヘッド１３４Ａを拡張させて透析溶液をポンプ室３３８から排出した後にポンプ室３３８に残留する透析溶液の量を低減する（たとえば、最小限にする）のに役立つ。
【０１３２】
図２３Ｂに示すように、バネ荷重ピストン３５３の弾性により、ピストンヘッド１３４Ａが後退すると、バネ荷重ピストン３５３が膜１４０の方に移動して、カップ状部材３７１によって膜１４０に外向き力を印加させる。その結果、ポンプ室３３８の容積が増大して、透析溶液がポンプ室３３８に引き込まれる。
【０１３３】
カセット３１２のポンプ室の一方のみが図示されているが、カセット３１２はそれぞれが使用中にＰＤサイクラのバネ荷重ピストンによって始動されるカップ状部材を含む２つのポンプ室を備えると理解されたい。上述したように、ピストンヘッド１３４Ａ、１３４Ｂは往復運動して、繰り返し透析溶液をポンプ室に引き込んだ後、ポンプ室から排出することができる。
【０１３４】
カセット３１２は液体がポンプ室３３８から抜け出すのを防止するためにカップ状部材３７１のステム部３７３を囲むＯリングを備えると説明したが、その他の手法を用いてポンプ室３３８を封止することができる。図２４に示すように、たとえば、エラストマキャップシール４７５がカセット４１２の剛体ベース３５６に装着されて、カップ状部材４７１のステム部４７３を配置する通路３４１を封止する。キャップシール４７５は、カップ状部材４７１のステム部４７３に形成される凹部４７２へと延在するポスト４７７を備える。キャップシール４７５のポスト４７７は、カップ状部材４７１のステム部４７３に装着される。キャップシール４７５のポスト４７７は、たとえば、カップ状部材４７１のステム部４７３に接着する、カップ状部材４７１のステム部４７３に熱接合する、および／または摩擦嵌合手法を用いてカップ状部材４７１のステム部４７３の凹部内に固定することができる。キャップシール４７５は、通路３４１を形成する剛体ベース３５６の部分を囲む環状隆起部４７９も備える。キャップシール４７５はカセット４１２の剛体ベース３５６に装着される。たとえば、キャップシール４７５の環状隆起部４７９は剛体ベース３５６に接着または熱接合することができる。キャップシール４７５は、シール４７５が弾性的に伸張した後で元の構造に復帰することができる様々に異なるエラストマ材料のいずれかで形成することができる。キャップシール４７５を形成するのに使用可能なエラストマ材料の例はポリイソプレン、ポリウレタン、ラテックス、およびシリコーンである。
【０１３５】
図２５Ａおよび２５Ｂは、様々な動作段階中における、カセットコンパートメント３１４内に配置されるカセット４１２を有するＰＤサイクラ３０２を示す断面図である。図２５Ａに示すように、ピストンヘッド１３４Ａが拡張位置に移動して透析溶液をポンプ室３３８から追い出すと、ピストンヘッド１３４Ａが膜１４０とカップ状部材４７１を押圧して、カップ状部材４７１のステム部４７３を完全に通路３４１内へと押しやる。この位置で、ピストンヘッド１３４Ａに対向するカップ状部材４７１の表面がポンプ室３３８を形成する剛体ベース３５６の部分の内面と接触あるいはほぼ接触し、キャップシール４７５は非変形構造を取る。ピストンヘッド１３４Ａが完全に拡張すると、ステム部４７３はバネ荷重ピストン３５３を圧縮する。
【０１３６】
図２５Ｂを参照すると、ピストンヘッド１３４Ａが後退すると、バネ荷重ピストン３５３はキャップシール４７５およびカップ状部材４７１を膜１４０の方に移動させ、カップ状部材４７１により膜１４０の内面に外向き力を印加させる。その結果、ポンプ室３３８の容積が増大して、透析溶液が室３３８に引き込まれる。キャップシール４７５が通路３４１内へと変形すると、ポンプ室３３８に引き込まれる透析溶液が抜け出さないようにキャップシール４７５と剛体ベース３５６間の液密シールが維持される。
【０１３７】
キャップシール４７５はカップ状部材４７１のステム部４７３の凹部に嵌合するポスト４７７を備えると説明したが、キャップシールをカップ状部材に装着できるその他の様々な構造も使用することができる。
【０１３８】
カセット４１２のポンプ室の一方のみが図示されているが、カセット４１２は、それぞれが使用中にＰＤサイクラのバネ荷重ピストンによって始動されるカップ状部材を含む２つのポンプ室を備えると理解されたい。上述したように、ピストンヘッド１３４Ａ、１３４Ｂは、繰り返し透析溶液をポンプ室に引き込んでからポンプ室から排出するように往復運動させることができる。
【０１３９】
バネ荷重ピストン３５３を用いてカップ状部材３７１のステム部３７３またはキャップシール４７５に力を印加する代わりに、またはそれに加えて、圧縮バネまたはエラストマ部材などのその他の種類の自己拡張弾性部材を使用することができる。ＰＤサイクラ３０２のドア３０８には、たとえば、使用中にカップ状部材３７１のステム部３７３またはキャップシール４７５に力を印加するように配置された圧縮バネまたはエラストマ部材などのその他の種類の自己拡張弾性部材を設けることができる。このような自己拡張弾性部材は上述の弾性ブロック２６９と同様に動作して、ピストンヘッド１３４Ａが後退すると、膜１４０をカセット３１２、４１２の剛体ベース３５６から遠ざけ、ポンプ室３３８の容積を増大させる。同様に、自己拡張弾性部材の代わりにまたはそれに加えて、ＰＤサイクラ３０２のドア３０８は、カップ状部材３７１のステム部３７３またはキャップシール４７５に力を印加するように配置された電気式、油圧式、および／または空気式部材などの動作可能部材を備えることができる。
【０１４０】
いくつかの実施態様では、カップ状部材３７１のステム部３７３またはキャップシール４７５に力を印加するために使用される自己拡張または動作可能部材は、カップ状部材３７１またはキャップシール４７５に様々な大きさの力を印加するように調節可能とすることができる。特定の実施態様では、カップ状部材３７１のステム部３７３またはキャップシール４７５に力を印加するために使用される自己拡張または動作可能部材は、様々な大きさの力を印加するその他の自己拡張または動作可能部材と容易に置き換えることができる。このような実施態様では、カセット３１２、４１２は、様々な大きさの力を膜１４０の内面に印加する必要がある各種用途のために、変更なく使用することができる。
【０１４１】
特定の実施態様では、ＰＤサイクラのドアは、一方のカップ状部材の内向き力を、外向き力として他方のカップ状部材に伝達するように構成される機構を備える。たとえば、閉鎖されたドア５０８とＰＤサイクラ５０２のカセットインタフェース５１０との間に形成されたカセットコンパートメント５１４内のカセット５１２（図２２、２３Ａ、および２３Ｂの上述のカセット３１２と類似）の上断面図である図２６を参照すると、ＰＤサイクラ５０２のドア５０８は、ロッド５５３の対向端に、突起部５５５Ａ、５５５Ｂを有する旋回可能ロッド５５３を備える。突起部５５５Ａ、５５５Ｂは、カセット５１２のポンプ室５３８Ａ、５３８Ｂ内の関連するカップ状部材５７１Ａ、５７１Ｂのステム部５７３Ａ、５７３Ｂと当接する。ロッド５５３は中央旋回軸５５７を中心に旋回可能である。いくつかの実施態様では、たとえば、ピンがロッドに形成される穴に挿入され、ＰＤサイクラのドアに装着されて、ロッド５５３がピンを中心に旋回することができる。しかしながら、もしくはまたはさらにその他の各種機構を用いて、ロッド５５３をドア５０８に旋回可能に装着することもできる。
【０１４２】
使用中、ＰＤサイクラ５０２のピストンヘッド１３４Ａ、１３４Ｂは、一方のピストンヘッドが拡張する間に他方のピストンヘッドが後退する、およびその逆となるように交互に動作する。図２６に示すように、ピストンヘッド１３４Ａが拡張し、カップ状部材５７１Ａをポンプ室５３８Ａに押し込んで透析溶液をポンプ室５３８Ａから排出させると、ロッド５５３が旋回軸５５７を中心に旋回する。具体的には、カップ状部材５７１Ａに当接するロッド５５３の端部５５５Ａがポンプ室５３８Ａから遠ざかり、ロッド５５３の対向端５５５Ｂがポンプ室５３８Ｂに近づく。その結果、ロッド５５３の対向端５５５Ｂが他方のカップ状部材５７１Ｂをカセット５１２の剛体ベース５５６から遠ざけるように移動させて、カップ状部材５７１Ｂによってカセット５１２の膜１４０に外向き力を印加させる。膜１４０に印加された外向き力により、ピストンヘッド１３４Ｂが後退すると、ポンプ室５３８Ｂの容積が増加し、透析溶液がポンプ室５３８Ｂに引き込まれる。透析溶液をポンプ室５３８Ｂに引き込んだ後、ピストンヘッド１３４Ｂが拡張して、カップ状部材５７１Ｂをポンプ室５３８Ｂ内に追いやり透析溶液をポンプ室５３８Ｂから排出させる。それと同時に、ピストンヘッド１３４Ａが後退して、カップ状部材５７１Ａがベース５５６から遠ざけられて透析溶液をポンプ室５３８Ａに引き込む。いくつかの実施態様では、ピストンヘッド１３４Ａ、１３４Ｂは略同一の速度で後退および拡張するため、ポンピング工程全体を通じて、カップ状部材５７１Ａ、５７１Ｂは関連のピストンヘッド１３４Ａ、１３４Ｂと密着したままである。
【０１４３】
上記ＰＤサイクラのピストンヘッド１３４Ａ、１３４Ｂは半球状であると説明したが、ピストンヘッドはその他の様々な形状を取ることができる。いくつかの実施態様では、たとえば、ピストンヘッドは平坦端面を有することができる。このような実施態様では、カセットのポンプ室内に配置されるカップ状部材は、使用中にピストンヘッドの平坦端面と接する平坦面を有することができる。同様に、ピストンヘッド１３４Ａ、１３４Ｂは特定の材料および製造手法を用いて形成されると説明したが、その他各種適切な材料および製造手法を使用することができる。
【０１４４】
上述のカセットのポンプ室内に配置される部材（たとえば、バネ）は液体を通過させるように設計されているが、特定の実施態様では、カセットに液体浸透性自己拡張部材が設けられているため、カセットのポンプ室を出入りする液体が自己拡張部材によってせきとめられる。図２７に示すように、たとえば、カセット９１２は、膜１４０とカセット９１２のベース９５６の円柱状凹領域９６３Ａ、９６３Ｂとの間に形成されるポンプ室９３８Ａ、９３８Ｂに配置される弾性的なドーム状部材９６１Ａ、９６１Ｂを備える。ドーム状部材９６１Ａ、９６１Ｂは液体不浸透性を有し、ドーム状部材９６１Ａ、９６１Ｂのそれぞれの外周に液密シールが設けられるように、凹領域９６３Ａ、９６３Ｂ内に保有される。使用中、後により詳細に説明するように、流体は、ドーム状部材９６１Ａ、９６１Ｂの内面とその下のベース９５６の面との間で、凹領域９６３Ａ、９６３Ｂの底部に形成される流体室９１２Ａ、９７２Ｂに引き込まれる、および流体室９１２Ａ、９７２Ｂから追い出される。
【０１４５】
カセット９１２のベース９５６は上述のカセットのベースと類似する。しかしながら、凹領域９６３Ａ、９６３Ｂと凹領域９６３Ａ、９６３Ｂにつながる流体入口および出口通路とは、上述のカセットの対応機能と異なる構造を有する。図２７および２８に示すように、ベース９５６は、円柱状凹領域９６３Ａ、９６３Ｂを形成する中空の略円柱状突起部９５４Ａ、９５４Ｂを備える。膜１４０に最も近い凹領域の端部近傍に流体入口および出口を備える上述のベースと異なり、流体入口９６５Ａ、９６５Ｂおよび出口９６６Ａ、９６６Ｂは円柱状突起部９５４Ａ、９５４Ｂの側壁で、膜１４０に対向する凹領域９６３Ａ、９６３Ｂの端部近傍に形成される。よって、カセット９１２が完全に組み立てられると、図２９に示すように、流体入口９６５Ａ、９６５Ｂおよび出口９６６Ａ、９６６Ｂはドーム状部材９６１Ａ、９６１Ｂの下方に位置する。
【０１４６】
図２９に示すように、カセット９１２のベース９５６は、ベース９５６の上面（図２９に斜視図で示される）に沿って形成される流体流路から流体入口および出口９６５Ｂ、９６６Ｂまで延在する縦型流体通路９６８Ｂ、９６９Ｂを形成する。これらの通路９６８Ｂ、９６９Ｂは、ドーム状部材９６１Ｂが配置される円柱状突起部９５４Ｂの外面に沿って延在する。ドーム状部材９６１Ｂの下にあるベース９５６の表面領域は流体入口および出口９６５Ｂ、９６６Ｂと並ぶ流路９７０Ｂ、９７１Ｂを形成し、ドーム状部材９６１Ｂの下を通り、ドーム状部材９６１Ｂとベース９５６との間に形成される流体ポンプ室９７２Ｂへと流体を流す。これらの流路９７０Ｂ、９７１Ｂは、ドーム状部材９６１Ｂの方に上方に延在するベース９５６の隆起面９７７Ｂによって分割される。図示されないが、ドーム状部材９６１Ａの下のベース９５６の部分は、ドーム状部材９６１Ｂの下のベース９５６の対応部分と略同一である。
【０１４７】
図２７および２９に示すように、ドーム状部材９６１Ａ、９６１Ｂはそれぞれ、平坦な頂部９７４Ａ、９７４Ｂと、本体９７３Ａ、９７３Ｂの下端部領域の周辺で拡張する環状フランジまたはリング９７６Ａ、９７６Ｂとを有する本体９７３Ａ、９７３Ｂとを備える。ドーム状部材９６１Ａ、９６１Ｂは、ドーム状部材９６１Ａ、９６１Ｂが圧縮後、弾性的に自己拡張できるような材料と寸法で形成される。いくつかの実施態様では、ドーム状部材９６１Ａ、９６１Ｂはポリウレタン製である。しかしながら、もしくはまたはさらに、シリコーン、スチレンブロックコポリマ（たとえば、Ｋｒａｔｏｎ  Ｄ）、クロロプレン、ポリクロロプレン（たとえば、Ｎｅｏｐｒｅｎｅ）、および／または熱可塑性エラストマ（たとえば、Ｍｅｄｉｐｒｅｎｅ）などのその他の弾性材料を使用してドーム状部材９６１Ａ、９６１Ｂを形成することができる。
【０１４８】
ドーム状部材は、ドーム状部材９６１Ａ、９６１Ｂが完全に圧縮された後に完全に拡張させられたとき、所望量（たとえば、１２．７５ｍＬ）の流体がドーム状部材９６１Ａ、９６１Ｂとカセット９１２のベース９５６との間に形成される室９７２Ａ、９７２Ｂを出入りするような寸法を有する。ドーム状部材９６１Ａ、９６１Ｂはたとえば、径が約５０ｍｍ〜約５６ｍｍ、高さ（すなわち側壁の下面から平坦な頂部９７４Ａ、９７４Ｂの上面までの垂直距離）が約１７ｍｍ〜約２３ｍｍ、壁厚が約１．５ｍｍ〜約３．５ｍｍとすることができる。
【０１４９】
特定の実施態様では、ドーム状部材はポリウレタン製であり、径が５３ｍｍ、高さが２０ｍｍ、壁厚が２．４ｍｍである。
再度図２９を参照すると、ドーム状部材９６１Ａ、９６１Ｂは、円柱状突起部９５４Ａ、９５４Ｂによって形成される凹領域９６３Ａ、９６３Ｂに圧入される。具体的には、ドーム状部材９６１Ａ、９６１Ｂのそれぞれのフランジ９７６Ａ、９７６Ｂは、凹領域９６３Ａ、９６３Ｂの径（すなわち、円柱状突起部９５４Ａ、９５４Ｂの内径）よりも大きな約０．０２０インチの径を有する。この構造は凹領域９６３Ａ、９６３Ｂ内にドーム状部材９６１Ａ、９６１Ｂを固定するとともに、ドーム状部材９６１Ａ、９６１Ｂとベース９５６の円柱状突起部９５４Ａ、９５４Ｂの内面との間の液密シールを提供する。さらに、膜１４０は凹領域９６３Ａ、９６３Ｂ上を延在し、ベース９５６の外周で封止されるため、膜１４０は、液体がドーム状部材９６１Ａ、９６１Ｂとベース９５６間を通過する場合でも、液体がカセット９１２から抜け出すのを防止する第２の液密シールを提供する。
【０１５０】
カセット９１２は、上述のカセットと同じように流体を送りだすために使用される。図３０Ａおよび３０Ｂは、ポンピング工程の各種段階中に、ＰＤサイクラ１０２のカセットコンパートメント１１４内に配置されるカセット９１２を示す。図３０Ａに示すように、ＰＤサイクラ１０２のピストンの平坦なピストンヘッド９３４Ｂはドーム状部材９６１Ｂを圧縮して、ドーム状部材９６１Ｂと円柱状突起部９５４Ｂとの間に形成される流体室９７２Ｂから流体を追い出している。ドーム状部材９６１Ｂが圧縮されると、流体は流路９７１Ｂを通って流れ、流体出口９６６Ｂを出て、縦通路９６９Ｂに入る（すべて図２９に示す）。図３０Ｂは、ドーム状部材９６１Ｂが拡張されてドーム状部材９６１Ｂと円柱状突起部９５４Ｂとの間に形成される室９７２Ｂに流体を引き込むように、ピストンが後退している様子を示す。ドーム状部材９６１Ｂが拡張すると、流体は縦通路９６８Ｂを通過し、流体入口９６５Ｂに入り、流路９７０Ｂを通る（すべて図２９に示す）。流路９７０Ｂ、９７１Ｂは面９７７Ｂに対して凹んでいるため、流路９７０Ｂ、９７１Ｂは、ドーム状部材９６１Ｂが完全に圧縮されて面９７７Ｂと接触する、あるいはほぼ接触する場合でも、流体室９７２Ｂと入口および出口９６５Ｂ、９６６Ｂ間の流体連通を確保する。
【０１５１】
カセット９１２は、ドーム状部材９６１Ａ、９６１Ｂをベース９５６の凹領域９６３Ａ、９６３Ｂに圧入した後、他のカセットに対して上述したように膜１４０をベース９５６の外周に装着することによって組み立てることができる。
【０１５２】
ドーム状部材９６１Ａ、９６１Ｂのフランジまたはリング９７６Ａ、９７６Ｂは円柱状突起部９５４Ａ、９５４Ｂの平坦な内面に対して押し付けられると説明したが、円柱状突起部９５４Ａ、９５４Ｂの内面は、代替としてフランジ９７６Ａ、９７６Ｂを収容する環状凹部を備えることができる。この構成の結果、ドーム状部材９６１Ａ、９６１Ｂのフランジ９７６Ａ、９７６Ｂと円柱状突起部９５４Ａ、９５４Ｂの隣接面との間に蛇行路が形成されて、フランジ９７６Ａ、９７６Ｂと円柱状突起部９５４Ａ、９５４Ｂ間を液体が通過することを防ぐのを助ける。
【０１５３】
別の代替例として、ドーム状部材９６１Ａ、９６１Ｂは、ベース９５６の円柱状突起部９５４Ａ、９５４Ｂに接合（たとえば、熱接合、化学結合、または接着）することができる。
【０１５４】
ドーム状部材９６１Ａ、９６１Ｂは円柱状突起部９５４Ａ、９５４Ｂによって形成される凹領域９６３Ａ、９６３Ｂ内に圧入または接合されると説明したが、ドーム状部材９６１Ａ、９６１Ｂは成形手法を用いてカセット９１２のベース９５６で形成することができる。このようにしてドーム状部材９６１Ａ、９６１Ｂを形成するため、ベース９５６の底部が除去され、２部成形体が円柱状突起部９５４Ａ、９５４Ｂに挿入されてドーム状部材９６１Ａ、９６１Ｂを形成する。ドーム状部材９６１Ａ、９６１Ｂの形成後、ベース９５６の底部は再装着される。
【０１５５】
膜１４０は凹領域９６３Ａ、９６３Ｂを含め、ベース９５６のほぼ全面にわたって延在すると説明したが、特定の実施態様では、ピストンヘッドがドーム状部材９６１Ａ、９６１Ｂに直接当接するように、膜が凹領域９６３Ａ、９６３Ｂと並ぶ孔を備える。このような実施態様では、膜が円柱状部材９５４Ａ、９５４Ｂのそれぞれの外周に装着されて（たとえば、熱接合または接着）液密シールを確保する。
【０１５６】
上述のカセットは２つのポンプ室を有すると説明したが、代替としてカセットは２つより少ないまたは多いポンプ室を有することができる。
上述のカセットの各ポンプ室は流体入口および流体出口を備えると説明したが、ポンプ室は代替として入口と出口の両方として使用される単独のポートを備えることができる。
【０１５７】
上述のピストンはピストンのシャフトに装着されるピストンヘッドを有すると説明したが、特定の実施態様では、ピストンヘッドとシャフトが一体的に形成される。いくつかの実施態様では、ピストンヘッドは単にピストンシャフト自体の平坦端面である。
【０１５８】
特定のカセットは、ピストンヘッドがカセットのポンプ室と並ぶような位置にカセットを保持するため、位置決めピンとＰＤサイクラのカセットインタフェースから延在する下突起との間に配置されると説明したが、もしくはまたはさらに、確実にピストンヘッドをポンプ室と並ばせる他の手法を使用することができる。いくつかの実施態様では、たとえば、カセットの中空突起部がＰＤサイクラのドアの凹部に配置された状態で、カセットがＰＤサイクラのドアに押し付けられる。カセットはドアに装着されるリテーナクリップによってこの位置に保持される。ドアを閉鎖すると、ＰＤサイクラのピストンヘッドがカセットのポンプ室と並ぶ。
【０１５９】
上記の特定のＰＤサイクラはタッチスクリーンと関連ボタンを備えると説明したが、ＰＤサイクラはその他の種類の画面とユーザデータ入力システムを備えることができる。特定の実施態様では、たとえば、サイクラは、表示画面に隣接するコンソール上に配置されるボタン（たとえば、フェザータッチボタン）を有する表示画面を備える。特定のボタンを使用中に画面上に表示される動作オプションと並べて配置させることができるため、ユーザはその動作オプションと並んだボタンを押すことによって所望の動作オプションを選択できる。各種表示画面および／または特定の画面上に表示される各種アイテムを通じてユーザを誘導できるように、矢印ボタンの形状の追加ボタンも設けることができる。たとえば、動作パラメータを入力するため、ユーザが数値を入力できる数字キーパッドの形状のその他のボタンも設けることができる。ユーザが矢印キーを用いて誘導した動作オプションを選択する、および／またはユーザが数字キーパッドを用いて入力した値を入力する選択または入力ボタンも設けることができる。
【０１６０】
上述のＰＤサイクラのドアはＰＤサイクラの前面に配置されると図示したが、ドアはＰＤサイクラ上のその他様々な位置に配置することができる。たとえば、ドアは、カセットが略垂直方位の代わりに略水平方位にカセットコンパートメント内に摺動できるようにＰＤサイクラの上面に配置することができる。
【０１６１】
上述のＰＤサイクラのいくつかはドアとカセットインタフェースとの間でカセットを圧縮するためにドアに可膨張性パッドを備えると説明したが、もしくはまたはさらに、ＰＤサイクラはカセットインタフェースの背後に配置される可膨張性パッドを備えることができる。
【０１６２】
上述のカセットはＰＤシステムの一部として説明したが、これらの種類のカセットはその他の様々な種類のカセット型医療用流体ポンプシステムにおいても使用することができる。上述のカセットを使用可能な医療用流体ポンプシステムの他の例は、血液透析システム、血液潅流システム、静脈注入システムである。
【０１６３】
同様に、カセットは透析溶液を送りだすために使用されると説明したが、その他の種類の透析液をカセットを通じて送り出すことができる。一例として、血液透析器と共に使用されるカセットの場合、血液をカセットを通じて送り出すことができる。さらに、食塩水などの呼び水も同様に、上述の様々な異なるシステムおよび手法を用いてカセットを通じて送り出すことができる。同様に、カセットが使用される医療用流体ポンプ機の種類に応じて、透析液の代わりに、その他の様々な種類の医療用流体を上記カセットを通じて送り出すことができる。
【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１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１２Ｃ】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６Ａ】
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【図１６Ｂ】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１Ａ】
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【図２１Ｂ】
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【図２２】
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【図２３Ａ】
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【図２３Ｂ】
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【図２４】
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【図２５Ａ】
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【図２５Ｂ】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０Ａ】
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【図３０Ｂ】
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【図３１】
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【図１】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１３Ｃ】
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【国際調査報告】
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