可撓性の管を再形成する機構を有する蠕動輸液ポンプ
輸液ポンプは、出力シャフトを有するアクチュエータであって、平行四辺形構造を形成するように、相互にヒンジによってつながる複数の部材（３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄ）を備え、複数の部材は、出力シャフトにヒンジ接続され、出力シャフト作動距離ｘにおけるポンプアクチュエータが、管類と平坦接触面積を生成し、管類の残りの非接触面積は、少なくとも実質的に円形形状であるように、出力シャフトによって移動され、管類と接触する、長さｌａｃｔｕａｔｏｒを有するポンプアクチュエータと、少なくとも２つの関係を使用して、同一数の変数の値を求め、出力シャフト作動距離ｘにおける管類の断面積を計算するように構成される、論理実装装置とを含む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、医療デバイスに関し、より具体的には、輸液ポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
輸液ポンプまたは管類ポンプは、一般に、患者内に薬物または薬剤を注入するために使用される。管類ポンプは、隔膜ポンプと比較して、比較的に単純である。また、管類ポンプは、管類と直接動作し、使い捨てポンピングカセットまたは可撓性膜との動作を必要としない。故に、治療の消耗品費用は、削減される。さらに、管類は、滅菌および滅菌の維持が、比較的に単純である。
【０００３】
管類ポンプに関する問題の１つは、精度である。蠕動管類ポンプの体積制御は、通常、蠕動ポンプ軌道輪に対して装填された管に対してポンプローラが回転される回数を計数することと、回転毎の体積を仮定することとから成る。仮定される体積は、ポンプローラによって接触される管の内部体積に基づく。推定に関する問題の１つは、ポンプローラが通過後、管がその初期非圧縮形状に復元されない場合である。本問題は、概して、ポンプ管類の持続的圧縮および復元によって、ポンプ管類材料の回復力が次第に弱くなるのに伴って、経時的に悪化する。
【０００４】
故に、精度が向上した輸液または管類型薬剤ポンプを提供する必要性が存在する。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本開示の輸液ポンプは、患者に液体薬物または薬剤を投与するために使用される。ポンプは、薬物または薬剤源から液体を供給し、カテーテルまたは他の注入デバイスを介して、患者に薬物を送達する。輸液ポンプは、液体薬物が患者に注入される様式を制御する。ポンプは、（ｉ）ポンプが、単一速度で、単一体積を送達する、連続モード、（ｉｉ）ポンプが、閾値速度に徐々に増加する速度で、液体薬物を送達し、一定時間の間、閾値速度に残留し、次いで、徐々に減速する、自動漸増減モード、（ｉｉｉ）ポンプが、３時間毎等、比較的に長時間にわたって、間隔を空けて、個別の液体体積を送達する、断続モード、（ｉｖ）ポンプが、個別の時間周期において、固有の注入流量を送達するようにプログラム可能な、カスタムモード、（ｖ）ポンプが、患者による要求に応答して、ボーラス投与量の鎮痛剤を周期的に注入する、疼痛制御鎮痛剤（「ＰＣＡ」）モード等、種々の注入モードを有する。
【０００６】
本開示は、ポンプインストロークに応じて、管類が完全または略完全円形形状に戻るのを支援し、ポンプの全体的効率および精度を向上させる、ポンプアクチュエータを有する、輸液ポンプを提供する。また、ポンピングの際の管類形状変化は、理論的にモデル化可能であって、したがって、ポンピング精度は、ポンピングサイクル内の理論的モデルに基づいて制御可能であって、また、ポンピング精度を向上させる。ポンピング精度は、超低流量が必要とされる時、さらにより重要となり得る。他のポンプでは、管類の回復力は、復元に応じて、その円形形状に管類を戻すことに依存する。しかしながら、時として、特に、反復使用後、管類は、部分的にのみ、その元の円形形状に戻る。これは、不正確かつ不完全なポンプ充填をもたらす。さらに、いくつかのポンプアクチュエータは、管に捻じりまたはトルクを付与し、経時的に、管を永久に捻じる。
【０００７】
本アクチュエータは、上流および下流弁を含む、輸液ポンプと協働する。ポンプインストロークに応じて、上流弁は、開放され、下流弁は、閉鎖される。ここでは、ポンプアクチュエータは、管類をその元の開放された形状、および完全（または、略完全）円形形状に能動的に戻すように作動され、管類に捻じりまたはトルク力を与えることなく行う。これによって、ポンプのコントローラまたは論理実装装置は、ポンプ充填体積が、管類の内径面積に、圧縮および復元される管類の区分の長さを乗じたものと等しくなることを正確に仮定することが可能となる。
【０００８】
ポンプアウトストロークに応じて、弁状態は、入口弁または閉塞器がクランプされる一方、出口弁または閉塞器が開放されるように、切り替えられる。ポンプアクチュエータは、管類を圧縮し、流体体積を患者へと押動する。ポンプアウトストローク終了時に管類区分内に残留する流体体積（最適には、ゼロ）は、そのストロークの間に患者に送達される流体の量である、ポンプインストローク終了時に吸引された流体体積から減算される。ストローク総数にその体積を乗じたものは、治療または治療の一部の間に、患者に送達された総流体体積を提供する。ポンプインおよびポンプアウトストロークが反復される頻度は、薬剤が患者に送達される速度を確立する。本開示のポンプアクチュエータは、ストロークの終了時、ポンプアウト体積が、ゼロまたは事実上ゼロであるように、管類を事実上完全に圧縮するように構成される。
【０００９】
主要実施形態の１つでは、ポンプアクチュエータは、搭載リンクを介して、ともにヒンジ接合される、４つのヒンジ部材を含む。搭載リンクの１つは、線形アクチュエータの出力シャフトに接続される。残りの３つの搭載リンクはそれぞれ輸液ポンプの本体内に形成されるスロットに摺動嵌着する、摺動部を含む。そのような配列によって、ポンプアクチュエータは、出力シャフトを引き込むことによって、または出力シャフトを押し出すことによって、管類を圧縮可能となる。次いで、出力シャフトは、それぞれ、押し出されるか、または引き込まれ、管類をその元の円唇形状に戻す。両場合において、ヒンジ部材は、ポンプインおよびポンプアウトストロークの両方の間、管類の弾性に依存しないように、管類を誘導する。
【００１０】
本第１の実施形態では、管類は、管が圧縮を受けるが、管類を捻じらせ得る捻じりまたはトルク様の力を受けないように、４つの部材ヒンジ接合アセンブリを通して嵌着される。位置センサは、摺動部を感知し、ポンプ充填およびポンプ排出ストローク終了位置を検出するように、機械本体、例えば、リンクに接続される摺動部を受け取る、スロット内に設置可能である。ストローク終了センサは、ポンプアウトまたはポンプインストローク終了位置に到達すると、摺動部の１つを誘導的または容量的に感知する、近接センサであることが可能である。
【００１１】
第２の主要実施形態では、ポンプアクチュエータも同様に、ともにヒンジ接合される、４つのヒンジ部材を含む。ここでは、ヒンジ部材は、ともに直接ヒンジ接合され、第１の主要実施形態の接続リンクおよび付随摺動部を排除する。第１の主要実施形態は、８つのヒンジ接合点（リンクあたり２つ）を含む一方、第２の主要実施形態は、４つのヒンジ接合点を含む。第２の主要実施形態では、摺動部材を輸液ポンプ本体内に形成されるスロット内で摺動させる代わりに、ヒンジ接合点（線形アクチュエータ出力シャフトに接続されるヒンジ接合点の反対側に位置する）は、軸受を介して、機械本体に固定される。２つの残りのヒンジ接合点は、自由に移動する。線形アクチュエータは、機械本体において、ダイヤモンド形状から圧縮された形状にヒンジ部材を移動させ、次いで、ヒンジ部材をダイヤモンド形状に引き戻す。故に、管類は、事実上完全に圧縮され、次いで、事実上完全円形形状に引き戻され、ポンプ効率および精度を向上させる。同様に、管類は、例えば、出力シャフトの方向に、すなわち、管類を捻じらせ得る、接線トルク様ではなく、力が圧力的に印加されるように、ダイヤモンド形状ヒンジ部材構造を通して嵌着される。ストローク終了センサは、適切な位置に設置され、ポンプアクチュエータが、ポンプインストロー終了位置またはポンプアウトストローク終了位置に来ると感知する。
【００１２】
第１および第２の主要実施形態の両方において、管類の断面積は、ポンプアクチュエータを駆動させる、線形アクチュエータの任意の位置に対して把握される。線形アクチュエータの位置は、例えば、エンコーダまたはセンサフィードバックを介して、任意の所与の時点において、把握される。第１の関係は、ポンプアクチュエータのヒンジ部材が、剛体かつ一定であるという事実に基づいて形成される。第２の関係は、非圧縮位置における管類直径が、既知であって、一定であるという事実に基づいて形成される。第３の関係は、構造がポンピングのために折り畳まれるのに伴って、ヒンジ接合された部材構造内で可能な限り拡張するであろうという仮定に基づいて形成される。３つの関係によって、任意の所与の距離ｘにおける断面積のために必要とされる３つの変数を求めることが可能となる。瞬間断面積にポンプアクチュエータ長ｌａｃｔｕａｔｏｒを乗じたものを求めることによって、瞬間体積を求めることが可能となる。経時的流量を微分することによって、線形アクチュエータ運動プロファイルを介して、流量、したがって、流量の制御がもたらされる。プロファイルは、流量が一定である（望ましい）ように展開可能である。
【００１３】
故に、本開示の利点は、改良された医療輸液ポンプを提供することである。
【００１４】
本開示の別の利点は、ポンプインおよびポンプアウトストロークの両方において管類を補助する、ポンプアクチュエータを有する、輸液ポンプを提供することである。
【００１５】
別の本開示のさらに別の利点は、効率および精度が向上した、ポンプアクチュエータを有する、輸液ポンプを提供することである。
【００１６】
さらに、本開示の利点は、管類にトルク力または捻じり力を提供することなく、ポンプ管類を復元するのを補助する、ポンプアクチュエータを有する、輸液ポンプを提供することである。
【００１７】
さらに、本開示の利点は、輸液ポンプ流量を制御するためのシステムおよび方法を提供することである。
【００１８】
付加的な特徴および利点は、本明細書で説明され、以下の発明を実施するための形態および図から明白となるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】図１は、本開示の薬剤ポンプアクチュエータおよび付随輸液ポンプのための弁ならびに薬剤流動配列の概略図である。
【図２】図２Ａから２Ｃは、複数のヒンジ部材および接続系を含む、本開示の輸液ポンプの輸液ポンプアクチュエータの一実施形態の動作を例証する、側面立面図である。
【図３】図３Ａおよび３Ｂは図２Ａから２Ｃの輸液ポンプリトラクタのための流動精度のモデル化を例証する。
【図４】図４Ａおよび４Ｂは、複数の直接ヒンジ接合された部材を含む、本開示の輸液ポンプアクチュエータの別の実施形態の動作を例証する、側面立面図である。
【図５】図５は、本開示の輸液ポンプの図４Ａおよび４Ｂのポンプアクチュエータの部材をヒンジ接合するための一実施形態の上部平面図である。
【図６】図６は、図５の線ＶＩ−ＶＩに沿った断面立面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
図２Ａから２Ｃは、（ｉ）管形状を制御し、（ｉｉ）ポンプストロークの所与の地点における、ポンピングされる管類区画内の面積／体積をモデル化可能にする（流体流量の計算を可能にする）という利点を有する、好ましい実施形態の１つを示す。図４Ａおよび４Ｂもまた、（ｉ）管形状を制御し、（ｉｉ）ポンプストロークの所与の地点における、ポンピングされる管類区画内の面積／体積をモデル化可能にするという利点を有する、別の実施形態を示す。図５および６は、図４Ａならびに４Ｂの実施形態の好適なヒンジ配列を例証する。
【００２１】
次に、図面、特に、図１を参照すると、輸液ポンプ１０の略図が、例証される。ポンプ１０は、供給源７０から、管１８を通して、患者カテーテルまたはカニューレ８２を介して、患者８０に薬物または薬剤をポンピングする。例証される管１８は、ポンプが、供給源７０から流体を引き出し、制御様式において、管１８、カテーテルまたはカニューレ８２を通して、患者８０へと流体を移動可能なように、輸液ポンプ１０内に装填される。輸液ポンプ１０は、論理実装装置１２を含む。論理実装装置１２は、１つ以上の代表プロセッサを制御し、順に、輸液ポンプ１０の種々の側面を制御する監視プロセッサ等の１つ以上のプロセッサを含む。論理実装装置１２は、例えば、監視プロセッサおよび代表制御プロセッサが、適切に動作していることを保証する、安全またはモニタリングプロセッサを採用可能である。プロセッサは、同様に、論理実装装置１２の一部である、１つ以上のメモリと協働する。示されるように、論理実装装置１２は、ユーザインターフェース１４と協働またはそれを制御する。ユーザインターフェース１４は、患者またはオペレータに情報を表示し、また、患者またはオペレータが、ユーザインターフェースから論理実装装置１２に情報を入力可能にする。本目的のために、ユーザインターフェース１４は、タッチスクリーンオーバーレイまたは薄膜スイッチ等の１つ以上の電子機械的入力デバイスと協働可能である。
【００２２】
ユーザインターフェース１４は、（ｉ）ポンプ１０が、管類１８を介して、液体を送達し、単一流量において所望の体積を達成する連続モード、（ｉｉ）輸液ポンプ１０が、閾値まで次第に増加させる速度で供給源７０から液体を送達し、規定時間の間、閾値速度に残留し、次いで、次第に減速する自動漸増減モード、（ｉｉｉ）輸液ポンプ１０が、３時間毎等、比較的に長時間間隔を空けて、ボーラス投与量または体積等の個別の液体体積を送達する、中間モード、（ｉｖ）輸液ポンプ１０が、異なる時間間隔で、固有の注入流量を送達する、カスタムモード、および（ｖ）患者８０が、輸液ポンプ１０に鎮痛剤のボーラス投与量を患者内に周期的に注入させる、ボタンを押下している間の疼痛制御鎮痛剤（「ＰＣＡ」）モードを実行するように、オペレータが、論理実装装置１２に、輸液ポンプ１０を制御するように命令することを可能にする。
【００２３】
種々の送達モードを提供するために、論理実装装置１２は、以下に詳述されるように、上流弁または閉塞器１６ａ、下流弁または閉塞器１６ｂ、およびポンプアクチュエータ２０または４０を動作させる。既知の体積の薬物または薬剤をポンピングするために、論理実装装置は、弁または閉塞器１６ａに、弁アクチュエータ２０または４０の上流の管類１８を圧迫あるいは圧縮させる。また、論理実装装置１２は、弁または閉塞器１６ｂを開放させ、同時または若干後に、弁アクチュエータ２０または４０の一方に、管類１８を圧縮させ、管類を下って、カテーテルまたはカニューレ８２および患者８０に向かって、既知の流体体積を付勢する。既知の流体体積は、ポンプアクチュエータ２０または４０のクランピング部分の長さｌａｃｔｕａｔｏｒに管類１８の内部面積を乗じたものによって設定される。
【００２４】
薬物または薬剤体積が、患者８０に送達された後、論理実装装置１２は、下流弁または閉塞器１６ｂを閉鎖させ、同時または若干後に、弁１６ａを開放させ、供給源７０からの薬剤を弁アクチュエータ２０または４０の入口と流体連通させる。論理実装装置１２は、弁アクチュエータに、管類１８を復元させ、真空を生成し、弁アクチュエータ２０または４０のクランピング部分の長さＬ内の管類１８内に薬物または薬剤を引き込む。
【００２５】
論理実装装置１２は、薬剤の所望の総量が、カニューレまたはカテーテル８２を介して、患者８０に送達されるまで、上述の弁のシーケンスおよびポンプ作動を繰り返す。総体積は、個々のポンプ体積にシーケンス数を乗じたものに等しい。弁１６ａおよび１６ｂが、ポンプ作動と組み合わせて、切り替えられる速度は、薬物または薬剤が患者８０に送達される速度を設定する。
【００２６】
次に、図２Ａから２Ｃを参照すると、輸液ポンプ１０のための図１に説明されるポンプアクチュエータの一実施形態が、ポンプアクチュエータ２０によって例証される。ポンプアクチュエータ２０は、アクチュエータ４０同様、ポンプインストローク時、管類１８が完全円形形状に復元するのを支援し、ポンプアクチュエータおよび結果として生じる輸液ポンプ１０の効率ならびに精度を向上させる。すなわち、管類１８は、ポンプインストロークの間の管類１８の弾性または回復力に依存しないように、ポンプアウトおよびポンプインストロークの両方において、形状を変化させるように制御される。管類１８は、ポリ塩化ビニル（「ＰＶＣ」）またはシリコーン等の好適な非ＰＶＣ材料から成ることが可能である。これらの材料は、回復力を有するが、管類は、そのままにされる場合、自然にその完全形状に戻らない場合がある。本問題は、経時的および使用によって悪化する。さらに、ポンプアクチュエータ２０内の管類１８は、捻られず、むしろ、ポンプアクチュエータ内の管類１８区分が、経時的に捻らないように、垂直力を介して、圧縮される。
【００２７】
図２Ａから２Ｃにおけるポンプアクチュエータ２０は、線形アクチュエータ２２内に退縮される、または線形アクチュエータ２２から押し出される、出力シャフト２４と協働可能な線形アクチュエータ２２を含む（ｌａｃｔｕａｔｏｒは、ページ内または外にある）。一実施形態では、線形アクチュエータは、主ネジ（図示せず）に連結される、ステッパモータあるいはＤＣブラシまたはブラシレスモータ等のモータを含む。出力シャフト２４は、主ネジに直接または間接的に螺合され、ステッパまたはＤＣモータの回転方向に応じて、前後に行ったり来たりする。
【００２８】
出力シャフト２４は、順に、モータリンク２６に接続される。モータリンク２６は、それぞれ、ヒンジ部材３０ａおよび３０ｂの開放円形端内に挿入される、第１ならびに第２のヒンジピン２８ａおよび２８ｂを含む。加えて、ポンプアクチュエータ２０は、それぞれ、第１および第２のヒンジピン２８ａならびに２８ｂを含む、摺動リンク３２ａから３２ｃを含む。また、各摺動リンク３２ａから３２ｃは、輸液ポンプ１０の本体３６の筐体固定具内のスロットによって摺動可能に受け取られる摺動部３４ａから３４ｃを含む。摺動リンク３２ａおよび３２ｃは、それぞれ、ヒンジ部材３０ａおよび３０ｂの対向端に位置する、開放円形端とヒンジ接合接続する、ヒンジピン２８ｂおよび２８ａを含む。摺動リンク３２ａから３２ｃのヒンジピン２８ａおよび２８ｂは、それぞれ、ヒンジ部材３０ｃならびに３０ｄの第１の開放円形端に搭載される。摺動リンク３２ｂは、同様に、それぞれ、部材３０ｃおよび３０ｄの第２の、すなわち、下方開放円形端にヒンジによって接続する、ヒンジピン２８ｂならびにヒンジ２８ａを含み、ポンプアクチュエータ２０の閉鎖クランピング構造を完成させる。シャフト２４および摺動部３４ａから３４ｃは、部材３０ａから３０ｄ、モータリンク２６、ならびに付随摺動リンク３２ａから３２ｃを固定状態ではあるが、開放可能および閉鎖可能状態に維持する。
【００２９】
モータリンク２６および摺動リンク３２ａから３２ｃ（摺動部３４ａから３４ｃ、部材３０ａから３０ｄ、ならびにすべての付随ヒンジピン２８ａおよび２８ｂを含む）は、鋼鉄、ステンレス鋼、またはアルミニウム等の金属、あるいはポリカーボネート等の硬質プラスチックから成ることが可能である。部材３０ａから３０ｄ、リンク２６および３２ａから３２ｃ、ならびに付随ヒンジピン２８ａおよび２８ｂは、図１に示されるアクチュエータ長ｌａｃｔｕａｔｏｒに少なくとも実質的に等しい、図２Ａから２Ｃを示す、ページ内外の奥行を有する。また、摺動部３４ａから３４ｄは、そのような奥行または一連の杭またはプレートを有することが可能である。好ましい実施形態では、輸液ポンプ１０の摺動部３４ａから３４ｃおよび拘束装置３６の表面の材料は、拘束装置３６と摺動部３４ａから３４ｃとの間の摩擦量を制限するように作製される。
【００３０】
図２Ａは、完全に伸展または膨張された管１８を伴う、ポンプアクチュエータ２０を示す。これは、ヒンジ部材３０ａから３０ｄ等のアクチュエータ長ｌａｃｔｕａｔｏｒに対応する管類の区分内に、薬物または薬剤の体積をちょうど引き込んだ時のポンプアクチュエータの位置である。
【００３１】
図２Ｂは、線形アクチュエータ２２が、出力シャフト２４を外側に押動し、管類１８を圧縮可能であることを示す。代替として、線形アクチュエータ２２は、図２Ｃに示されるように、出力シャフト２４を内側に引き、管類１８を圧縮することも可能である。図２Ｂおよび２Ｃは、部分的に圧縮された管類１８を示す。出力シャフト２４は、管類１８が、少なくとも実質的に平坦に押下され、ストロークあたり最大量の送達を得、精度および効率目的のために、管類区分を可能な限りゼロの内側体積に近づかせようとするように、図２Ｂにおける外側方向および図２Ｃの内側方向にさらに移動することも想定される。すなわち、一実施形態では、論理実装装置１２は、管類１８の区分ｌａｃｔｕａｔｏｒ内に残っている液体体積が、ポンプアウトストローク終了時、ゼロであると仮定する。また、論理実装装置１２は、管類１８の区分ｌａｃｔｕａｔｏｒが、図２Ａに示されるように、ポンプインストローク終了時、正確な円形であると仮定する。ポンプアクチュエータ２０の部材およびリンクは、これらの仮定が、可能な限り正確であるように行われることを保証するのを支援する。
【００３２】
それぞれの摺動部３４ａから３４ｃの端を感知し、ポンプアクチュエータ２０に対するストローク終了を検出するように、輸液ポンプ１０の拘束壁３６によって画定される、スロット３８ａから３８ｃ内に誘導または容量近接センサ等のセンサを設置することが想定される。例えば、第１のセンサは、部材３０ａから３０ｄが、図２Ｂで、完全圧縮された管類１８を有する時の摺動部３４ａを感知するように、摺動スロット３８ａ内に設置可能である。摺動部３４ａを感知すると、センサは、信号を論理実装装置１２に送信し、線形アクチュエータ２０から出力シャフト２４のいかなるさらなる外側への移動も停止させる。代替として、近接センサ等のセンサが、スロット３８ｂ内に設置され、図２Ｃで、管類１８が完全圧縮された時の摺動部３４ｂの端を感知する。管類圧縮が、図２Ｂに示されるように行われる場合、ポンプ管１８を充填するためのストローク終了センサは、図２Ａの摺動スロット３８ｂ内に設置され、管類１８が完全円形になる地点まで、外側に押動された時の摺動部３４ｂを感知する。一方、圧縮が、図２Ｃに示されるように行われる場合、センサは、ポンプインストロークが完了した時、図２Ａのスロット３８ａまたは３８ｃ内に設置される。
【００３３】
代替実施形態では、電気スイッチ接点が、ポンプアウトまたはポンプインストロークの終了を示す、センサに関する上述と同様に、摺動部３４ａから３４ｃを介して成される。接点の閉鎖は、論理実装装置１２において感知され、次いで、そのストロークの間のアクチュエータ２２のいかなるさらなる作動も停止させる。さらなる代替実施形態では、強固な停止部が、摺動スロット３８ａから３８ｃ内に設置され、ストローク終了位置において、摺動部３４ａから３４ｃ、したがって、部材３０ａから３０ｄおよび付随リンクを停止させる。ここでは、モータ電流引き込みは、モータが回転を継続しようとするのに伴って増加する。論理実装装置１２は、モータ電流引き込みの増加をすぐに感知し、ポンプアクチュエータ２０が、ポンプインまたはポンプアウトストロークの終了時にあることを判定する。
【００３４】
さらなる代替実施形態では、モータが、電気回転モータである場合、論理実装装置が、アクチュエータ２０、付随部材３０ａから３０ｄ、およびリンク３２ａから３２ｄが移動した距離を判定可能なように、モータは、モータが行った回転（または、下位回転）回数を論理実装装置１２に知らせる、エンコーダを内蔵可能である。センサは、ここでは、エンコーダをリセットし、ポンプインおよびポンプアウトストロークの間、計数を開始させる、「ホーム」位置を設定するように提供可能である。
【００３５】
次に、図３Ａおよび３Ｂを参照すると、ポンプアクチュエータ２０は、出力シャフト２４ならびにモータリンク２６が、移動された距離ｘと、部材３０ａから３０ｄのいずれかと図２Ａから２Ｃ、３Ａならびに３Ｂに示される水平中心線ＣＬとの間の角度である角度シータ「θ」との間の関係を形成するようにモデル化される。図３Ａでは、部材３０ａから３０ｄはそれぞれ、長さＬを有する。ｌｃは、管類１８と部材３０ａから３０ｄの内部表面との間の接触長さであり、出力シャフト２４およびモータリンク２６のアクチュエータ移動距離ｘに関連する。
【００３６】
管類１８は、外側半径Ｒを有し、図３Ａでは、初期外側断面積０＝２пＲをもたらす。図３Ｂは、管類１８が、シャフト２４／リンク２６の移動ｘによって、圧縮され、角度θが、４５°からより小さい角度θ（ｘ）に変化したことを示す。ｒ１（ｘ）およびｒ２（ｘ）は、４つの接触角における正接曲線の半径、すなわち、所与の進行距離ｘの間、管類１８が部材３０ａから３０ｄによって接触される場所と、部材３０ａから３０ｄによって接触されない場所との間の分断点である。図３Ｂは、円形外側断面積Ｓ０が、シャフト２４／リンク２６の任意の移動ｘの間の管類１８の外側断面積である、Ｓ（ｘ）に変化したことを示す。外側断面積の変化（│Ｓ（ｘ）−Ｓ（０）│より管類の厚さの面積に対する一定断面積Ｓｔｈｉｃｋｎｅｓｓ小さい）にポンプアクチュエータ２０の長さｌａｃｔｕａｔｏｒを乗じたものが、移動ｘあたりポンピングされた流体体積に等しいことに留意されたい。したがって、シャフト２４／リンク２６がｘ進行したｔ０からの時間ｔにおける瞬間流量は、時間あたりの流動体積差または（│Ｖ（ｘ）−Ｖ（０）│）／（ｔ−ｔ０）に等しい。
【００３７】
外側断面積（ｘ）は、３つの下位面積：（ｉ）４つの一定長ｌｃ、ｒ２（ｘ）によって画定される、２つのウェッジ外周、および４つの半径ｒ１（ｘ）によって境界された内側（主要）下位面積と、（ｉｉ）ｒ１（ｘ）およびθ（ｘ）の関数である２つの外側（端部）下位面積の和を含むと考えられる。
【００３８】
（ｉ）ｘを把握または測定し、（ｉｉ）（ａ）長さＬが、変化しない（部材３０ａから３０ｄは、剛体であるため、正確である）ことと、（ｂ）管類１８の非接触長（ｌ１またはｌ２内に境界される）が、常に、円唇形状を維持し、部材３０ａから３０ｄの接線となることを仮定し、（ｉｉｉ）既知の距離Ｌおよびｘから角度θを計算することによって、Ｓ（ｘ）を求める際の３つの変数、すなわち、ｒ１（ｘ）、ｒ２（ｘ）、およびｌｃまたは一定長を得る。故に、ｒ１（ｘ）、ｒ２（ｘ）およびｌｃ（ｘ）に関する３つの式によって、Ｓ（ｘ）が求められる。
【００３９】
第１の式では、既知の距離Ｌおよびｘから角度θが、以下のように計算され得る。
【００４０】
【化１】
ｒ１（ｘ）、ｒ２（ｘ）、およびｌｃ（ｘ）に関する第２の式は、図３Ａに見られるように、非圧縮状態における管類１８の初期の既知の半径Ｒから導出される。
２（п−２θ）ｒ１（ｘ）＋４ｌｃ（ｘ）＋２（２θ）ｒ２（ｘ）＝２пＲ （式２）
第３の関係は、ポンピングの際の管類断面積（Ｓ（ｘ））が、常に、管類１８の材料の回復特性によって可能な最大値を維持すると仮定することによって成される。すなわち、管類は、常時、部材３０ａから３０ｄの内側表面に接触するように拡張する。管類は、可能な限り部材内で多くの面積を占めようとするであろう。したがって、数学上、ｘに対するＳ（ｘ）の導関数は、ゼロに等しくなるであろう。
【００４１】
【化２】
故に、ポンプアクチュエータ２０の内側の幾何学形状は、ｘの任意の所与の値に対して、上述の３つの式を使用して、ｌｃ（ｘ）、ｒ１（ｘ）、およびｒ２（ｘ）を求めることによって、モデル化可能であって、順に、Ｓ（ｘ）、ΔＳ（ｘ）、Ｑ（ｘ）、およびｑ（ｘ，ｔ）をもたらす。「シャトル」型ポンプの出力流量および体積は、シャトル移動サイクルおよびサイクルの頻度を介して計算されるため、これは、「シャトル」型ポンプ（例えば、管類１８を囲み、ポンピングのために圧搾する細長いポンプアクチュエータ２０）にとって、非常に有用である。サイクルの頻度は、流量、例えば、１ｍｌ／時、１００ｍｌ／時、または１２００ｍｌ／時を示す。頻度精度は、流量が増加するのに伴って、より重要となる。
【００４２】
サイクル内の流動、すなわち、シャトル移動は、精度、特に、低流量用途にとって、重要である。理想的には、ポンプアクチュエータ２０は、サイクル内の出力流量が一定であるように制御可能なように、線形ポンピング出力を発生させるように移動される。各サイクル内の流量が一定である場合、全体的流量は、より一定に近くなるはずであり、全体的精度を向上させる。上述のように、シャトルポンピングの際、管類の形状を幾何学的にモデル化することによって、インサイクル流量を一定に制御可能となる。
【００４３】
上述のモデル化は、論理実装装置１２内で記憶および処理される。論理実装装置１２は、順に、瞬間流量ｑ（ｘ，ｔ）が、一定となるように制御されるように、アクチュエータ２２への電子信号を制御する。特に、次の期間に対する断面積の変化ΔＳ（ｘ）に基づいて、次の期間に対するΔｘを変動させる運動信号プロファイルを構築し、期間毎に一定の瞬間流量ｑ（ｘ，ｔ）を達成することが想定される。ΔＳ（ｘ）は、上述のモデル化を介して決定される。
【００４４】
次に、図４Ａおよび４Ｂを参照すると、アクチュエータ４０は、ポンプアクチュエータの代替実施形態を例証する。アクチュエータ４０は、４つのヒンジ部材４６ａから４６ｄを使用し、管類１８の区分ｌをダイヤモンド形状に封入するという点において、アクチュエータ２０に類似する。故に、部材４６ａから４６ｄは、図１に示されるように、長さｌを有する。また、ポンプアクチュエータ４０は、上述のように、線形アクチュエータ２２および出力シャフト２４を含む。
【００４５】
出力シャフト２４は、順に、第１のヒンジピン４４ａに接続される軸受搭載部４２に接続される。ヒンジ部材４６ａから４６ｄおよびヒンジピン４４ａから４４ｄのための実施形態は、図５ならびに６に示される。ヒンジピン４４ａは、ヒンジ部材４６ａおよび４６ｂをヒンジ接続する。ヒンジピン４４ｂは、ヒンジ部材４６ａおよび４６ｃをヒンジ接続する。ヒンジピン４４ｄは、ヒンジ部材４６ｂおよび４６ｄをヒンジ接続する。ヒンジ部材４６ｃおよび４６ｄは、軸受ピン４４ｃを介して、ヒンジ接続され、順に、スロット３８内で摺動する、部材３４に接続される。
【００４６】
図４Ａは、完全に退縮されたポンプインストローク終了位置にある、ポンプアクチュエータ４０を示す。管類１８から流体を押し出すために、線形アクチュエータ２２は、出力シャフト２４を固定具３６に向かって伸展させ、管類１８の区分ｌを圧縮し、それによって、液体を患者８０に向かって付勢させる。図４Ｂは、完全ポンプアウトストローク終了位置に近い中間位置にあるポンプアクチュエータ４０を示す。ここでも同様に、ポンプアクチュエータ４０は、ストロークあたりのポンピング効率を最大限にし、ポンピング精度を向上させるように、ポンプアウトストローク時、管類１８を可能な限り平坦化しようとする（管類１８の区分ｌ内のストローク終了時ポンプアウト体積がゼロであることを仮定する）。ポンプアクチュエータ４０が、管類１８の区分ｌを平坦化可能な量が限られる場合、ポンプアウトストローク終了の間の面積Ｓ１が計算され、外挿体積（Ｓ１ｘｌ）がゼロの代わりに、ポンプアウトストローク終了体積として使用される。
【００４７】
図２Ａから２Ｃならびに図４Ａおよび４Ｂでは、管類１８の中心は、例証されるように、固定されたままである。すなわち、それぞれ、アクチュエータ２０および４０の部材３４ｂならびに３４は、付随出力シャフト２４が移動すると、それぞれのスロット３８ｂおよび３８内を移動するため、中心は、出力シャフト２４の上下の移動に伴って、上下に移動しない。管類１８のポンピング部分は、図１に見られるように、管類の周囲の部分と実質的に同一線上にある。これは、精度に影響を及ぼし得る、曲げモーメントが、管類１８上に付与されないため、有利である。
【００４８】
アクチュエータ４０によって移動される、管類のインサイクル（ｉｎ−ｃｙｃｌｅ）管類幾何学形状は、アクチュエータ２０に対して上述と同様に、論理実装装置１２を介して、モデル化および実装可能である。これによって、インサイクル流量は、一定として制御可能となる。
【００４９】
次に、図５および６を参照すると、ヒンジ部材４６ａから４６ｄをヒンジ接続するための一実施形態が、例証される。ヒンジピン４４ａから４４ｄは、上から下に示される。対応するヒンジ部材対、すなわち、ヒンジ４６ｂおよび４６ａ、４６ａおよび４６ｃ、４６ｃおよび４６ｄ、ならびに４６ｄおよび４６ｂが、対応して、上から下に示される。図５に示されるように、ヒンジ部材４６ａから４６ｄはそれぞれ、一対の部材が、図６に見られるように、円形環５４によって形成される整合孔にともに嵌着可能であるように、切り欠き５２として、切り込みが入れられる。
【００５０】
図６における円形環５４は、４６ａ、４６ｃ、４６ｄ、および４６ｂ順番において、ヒンジ部材に対して示される。しかしながら、図５から、ヒンジ部材４６ａから４６ｄはそれぞれ、一対の円形環を含み、そのうちの一方は、ヒンジ部材の左下角に現れ、他方は、ヒンジ部材の右上角に現れることを理解されたい。すなわち、図５を見ると、ヒンジ部材４６ｂは、実際には、１回目は、ヒンジ部材４６ａと組み合わせて、２回目は、ヒンジ部材４６ｄと組み合わせて、２回現れる。図５における最上段または対の要素部材では、ヒンジ部材４６ｂが、ヒンジ部材４６ａを伴って現れる場合、ヒンジ部材４６ｂのための円形環５４は、ヒンジ部材の右上角に現れる。ヒンジ部材４６ｂのための第２の円形環５４は、ヒンジ部材４６ｂが、代って、図５における最終または最下対の要素内のヒンジ部材４６ｄと連結される場合、ヒンジ部材４６ｂの左下角に現れる。これらのヒンジ部材４６ａから４６ｄはそれぞれ、部材のそれぞれが、ともにヒンジ接合され、完全に圧縮可能な（表面１および２が、相互に嵌合するように上方に屈曲可能であることを示す、図６参照）４面閉鎖形状を形成し、区分ｌから液体を押し出し得るように、円形環５４の交互するパターンを含む。次いで、４面形状は、開放され、管類１８を復元し、管類１８のそのような区分ｌ内に流体を吸引可能となる。
【００５１】
図６から、ヒンジ環５４における曲りは、表面１および２に対して、部材４６ａから４６ｄの外側に設置され（部材が屈曲される矢印によって示されるように）、表面１および２を互に対して、ともに平坦にし、ポンプアウトストローク体積がゼロに限りなく近くなるようにすることを理解されたい。また、図５は、ヒンジピン４４ａから４４ｄの端部が、軸受５６ａおよび５６ｂに接続可能であって、順に、図４Ａならびに４Ｂに見られるように、軸受搭載部４２または機械本体３６に固定されることを示す。軸受５６ａおよび５６ｂは、図４Ａならびに４Ｂに見られるように、ヒンジピン４４ｂおよび４４ｄが付随ヒンジ部材の当接円形環５４から解放されるのを防止する、キャップ（図示せず）と置換される。
【００５２】
図５は、テフロン（登録商標）あるいは別様にプラスチックまたは低摩擦材料ワッシャ５８が、嵌合円形環５４との間に挟入可能であることを例証する。例えば、部材４６ａから４６ｄが、金属である場合、ワッシャ５８は、金属／金属接触を防止し、摩擦および雑音を低減するのを支援する。さらに、図５に見られるように、切り欠き５２の縁が、環５４に対して擦過せず、同様に、摩擦および雑音を低減させるように、円形環５４から離れるように、切り欠き５２を伸展させることが想定される。同様に、ある実施形態におけるヒンジピン４４ａから４４ｄは、低摩擦係数を伴う、平滑外観を有する、好適に強固な材料から成る。必要に応じて、ヒンジピン４４ａから４４ｄは、潤滑剤によって、コーティングまたは含浸可能である。
【００５３】
本明細書で説明される現在好ましい実施形態の種々の変更および修正は、当業者にとって明白となることを理解されたい。そのような変更および修正は、本主題の精神および範囲から逸脱することなく、かつその意図した利点を減少させることなく、行なうことができる。したがって、そのような変更および修正は、添付の請求項によって網羅されることが意図される。
【技術分野】
【０００１】
本開示は、医療デバイスに関し、より具体的には、輸液ポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
輸液ポンプまたは管類ポンプは、一般に、患者内に薬物または薬剤を注入するために使用される。管類ポンプは、隔膜ポンプと比較して、比較的に単純である。また、管類ポンプは、管類と直接動作し、使い捨てポンピングカセットまたは可撓性膜との動作を必要としない。故に、治療の消耗品費用は、削減される。さらに、管類は、滅菌および滅菌の維持が、比較的に単純である。
【０００３】
管類ポンプに関する問題の１つは、精度である。蠕動管類ポンプの体積制御は、通常、蠕動ポンプ軌道輪に対して装填された管に対してポンプローラが回転される回数を計数することと、回転毎の体積を仮定することとから成る。仮定される体積は、ポンプローラによって接触される管の内部体積に基づく。推定に関する問題の１つは、ポンプローラが通過後、管がその初期非圧縮形状に復元されない場合である。本問題は、概して、ポンプ管類の持続的圧縮および復元によって、ポンプ管類材料の回復力が次第に弱くなるのに伴って、経時的に悪化する。
【０００４】
故に、精度が向上した輸液または管類型薬剤ポンプを提供する必要性が存在する。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本開示の輸液ポンプは、患者に液体薬物または薬剤を投与するために使用される。ポンプは、薬物または薬剤源から液体を供給し、カテーテルまたは他の注入デバイスを介して、患者に薬物を送達する。輸液ポンプは、液体薬物が患者に注入される様式を制御する。ポンプは、（ｉ）ポンプが、単一速度で、単一体積を送達する、連続モード、（ｉｉ）ポンプが、閾値速度に徐々に増加する速度で、液体薬物を送達し、一定時間の間、閾値速度に残留し、次いで、徐々に減速する、自動漸増減モード、（ｉｉｉ）ポンプが、３時間毎等、比較的に長時間にわたって、間隔を空けて、個別の液体体積を送達する、断続モード、（ｉｖ）ポンプが、個別の時間周期において、固有の注入流量を送達するようにプログラム可能な、カスタムモード、（ｖ）ポンプが、患者による要求に応答して、ボーラス投与量の鎮痛剤を周期的に注入する、疼痛制御鎮痛剤（「ＰＣＡ」）モード等、種々の注入モードを有する。
【０００６】
本開示は、ポンプインストロークに応じて、管類が完全または略完全円形形状に戻るのを支援し、ポンプの全体的効率および精度を向上させる、ポンプアクチュエータを有する、輸液ポンプを提供する。また、ポンピングの際の管類形状変化は、理論的にモデル化可能であって、したがって、ポンピング精度は、ポンピングサイクル内の理論的モデルに基づいて制御可能であって、また、ポンピング精度を向上させる。ポンピング精度は、超低流量が必要とされる時、さらにより重要となり得る。他のポンプでは、管類の回復力は、復元に応じて、その円形形状に管類を戻すことに依存する。しかしながら、時として、特に、反復使用後、管類は、部分的にのみ、その元の円形形状に戻る。これは、不正確かつ不完全なポンプ充填をもたらす。さらに、いくつかのポンプアクチュエータは、管に捻じりまたはトルクを付与し、経時的に、管を永久に捻じる。
【０００７】
本アクチュエータは、上流および下流弁を含む、輸液ポンプと協働する。ポンプインストロークに応じて、上流弁は、開放され、下流弁は、閉鎖される。ここでは、ポンプアクチュエータは、管類をその元の開放された形状、および完全（または、略完全）円形形状に能動的に戻すように作動され、管類に捻じりまたはトルク力を与えることなく行う。これによって、ポンプのコントローラまたは論理実装装置は、ポンプ充填体積が、管類の内径面積に、圧縮および復元される管類の区分の長さを乗じたものと等しくなることを正確に仮定することが可能となる。
【０００８】
ポンプアウトストロークに応じて、弁状態は、入口弁または閉塞器がクランプされる一方、出口弁または閉塞器が開放されるように、切り替えられる。ポンプアクチュエータは、管類を圧縮し、流体体積を患者へと押動する。ポンプアウトストローク終了時に管類区分内に残留する流体体積（最適には、ゼロ）は、そのストロークの間に患者に送達される流体の量である、ポンプインストローク終了時に吸引された流体体積から減算される。ストローク総数にその体積を乗じたものは、治療または治療の一部の間に、患者に送達された総流体体積を提供する。ポンプインおよびポンプアウトストロークが反復される頻度は、薬剤が患者に送達される速度を確立する。本開示のポンプアクチュエータは、ストロークの終了時、ポンプアウト体積が、ゼロまたは事実上ゼロであるように、管類を事実上完全に圧縮するように構成される。
【０００９】
主要実施形態の１つでは、ポンプアクチュエータは、搭載リンクを介して、ともにヒンジ接合される、４つのヒンジ部材を含む。搭載リンクの１つは、線形アクチュエータの出力シャフトに接続される。残りの３つの搭載リンクはそれぞれ輸液ポンプの本体内に形成されるスロットに摺動嵌着する、摺動部を含む。そのような配列によって、ポンプアクチュエータは、出力シャフトを引き込むことによって、または出力シャフトを押し出すことによって、管類を圧縮可能となる。次いで、出力シャフトは、それぞれ、押し出されるか、または引き込まれ、管類をその元の円唇形状に戻す。両場合において、ヒンジ部材は、ポンプインおよびポンプアウトストロークの両方の間、管類の弾性に依存しないように、管類を誘導する。
【００１０】
本第１の実施形態では、管類は、管が圧縮を受けるが、管類を捻じらせ得る捻じりまたはトルク様の力を受けないように、４つの部材ヒンジ接合アセンブリを通して嵌着される。位置センサは、摺動部を感知し、ポンプ充填およびポンプ排出ストローク終了位置を検出するように、機械本体、例えば、リンクに接続される摺動部を受け取る、スロット内に設置可能である。ストローク終了センサは、ポンプアウトまたはポンプインストローク終了位置に到達すると、摺動部の１つを誘導的または容量的に感知する、近接センサであることが可能である。
【００１１】
第２の主要実施形態では、ポンプアクチュエータも同様に、ともにヒンジ接合される、４つのヒンジ部材を含む。ここでは、ヒンジ部材は、ともに直接ヒンジ接合され、第１の主要実施形態の接続リンクおよび付随摺動部を排除する。第１の主要実施形態は、８つのヒンジ接合点（リンクあたり２つ）を含む一方、第２の主要実施形態は、４つのヒンジ接合点を含む。第２の主要実施形態では、摺動部材を輸液ポンプ本体内に形成されるスロット内で摺動させる代わりに、ヒンジ接合点（線形アクチュエータ出力シャフトに接続されるヒンジ接合点の反対側に位置する）は、軸受を介して、機械本体に固定される。２つの残りのヒンジ接合点は、自由に移動する。線形アクチュエータは、機械本体において、ダイヤモンド形状から圧縮された形状にヒンジ部材を移動させ、次いで、ヒンジ部材をダイヤモンド形状に引き戻す。故に、管類は、事実上完全に圧縮され、次いで、事実上完全円形形状に引き戻され、ポンプ効率および精度を向上させる。同様に、管類は、例えば、出力シャフトの方向に、すなわち、管類を捻じらせ得る、接線トルク様ではなく、力が圧力的に印加されるように、ダイヤモンド形状ヒンジ部材構造を通して嵌着される。ストローク終了センサは、適切な位置に設置され、ポンプアクチュエータが、ポンプインストロー終了位置またはポンプアウトストローク終了位置に来ると感知する。
【００１２】
第１および第２の主要実施形態の両方において、管類の断面積は、ポンプアクチュエータを駆動させる、線形アクチュエータの任意の位置に対して把握される。線形アクチュエータの位置は、例えば、エンコーダまたはセンサフィードバックを介して、任意の所与の時点において、把握される。第１の関係は、ポンプアクチュエータのヒンジ部材が、剛体かつ一定であるという事実に基づいて形成される。第２の関係は、非圧縮位置における管類直径が、既知であって、一定であるという事実に基づいて形成される。第３の関係は、構造がポンピングのために折り畳まれるのに伴って、ヒンジ接合された部材構造内で可能な限り拡張するであろうという仮定に基づいて形成される。３つの関係によって、任意の所与の距離ｘにおける断面積のために必要とされる３つの変数を求めることが可能となる。瞬間断面積にポンプアクチュエータ長ｌａｃｔｕａｔｏｒを乗じたものを求めることによって、瞬間体積を求めることが可能となる。経時的流量を微分することによって、線形アクチュエータ運動プロファイルを介して、流量、したがって、流量の制御がもたらされる。プロファイルは、流量が一定である（望ましい）ように展開可能である。
【００１３】
故に、本開示の利点は、改良された医療輸液ポンプを提供することである。
【００１４】
本開示の別の利点は、ポンプインおよびポンプアウトストロークの両方において管類を補助する、ポンプアクチュエータを有する、輸液ポンプを提供することである。
【００１５】
別の本開示のさらに別の利点は、効率および精度が向上した、ポンプアクチュエータを有する、輸液ポンプを提供することである。
【００１６】
さらに、本開示の利点は、管類にトルク力または捻じり力を提供することなく、ポンプ管類を復元するのを補助する、ポンプアクチュエータを有する、輸液ポンプを提供することである。
【００１７】
さらに、本開示の利点は、輸液ポンプ流量を制御するためのシステムおよび方法を提供することである。
【００１８】
付加的な特徴および利点は、本明細書で説明され、以下の発明を実施するための形態および図から明白となるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】図１は、本開示の薬剤ポンプアクチュエータおよび付随輸液ポンプのための弁ならびに薬剤流動配列の概略図である。
【図２】図２Ａから２Ｃは、複数のヒンジ部材および接続系を含む、本開示の輸液ポンプの輸液ポンプアクチュエータの一実施形態の動作を例証する、側面立面図である。
【図３】図３Ａおよび３Ｂは図２Ａから２Ｃの輸液ポンプリトラクタのための流動精度のモデル化を例証する。
【図４】図４Ａおよび４Ｂは、複数の直接ヒンジ接合された部材を含む、本開示の輸液ポンプアクチュエータの別の実施形態の動作を例証する、側面立面図である。
【図５】図５は、本開示の輸液ポンプの図４Ａおよび４Ｂのポンプアクチュエータの部材をヒンジ接合するための一実施形態の上部平面図である。
【図６】図６は、図５の線ＶＩ−ＶＩに沿った断面立面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
図２Ａから２Ｃは、（ｉ）管形状を制御し、（ｉｉ）ポンプストロークの所与の地点における、ポンピングされる管類区画内の面積／体積をモデル化可能にする（流体流量の計算を可能にする）という利点を有する、好ましい実施形態の１つを示す。図４Ａおよび４Ｂもまた、（ｉ）管形状を制御し、（ｉｉ）ポンプストロークの所与の地点における、ポンピングされる管類区画内の面積／体積をモデル化可能にするという利点を有する、別の実施形態を示す。図５および６は、図４Ａならびに４Ｂの実施形態の好適なヒンジ配列を例証する。
【００２１】
次に、図面、特に、図１を参照すると、輸液ポンプ１０の略図が、例証される。ポンプ１０は、供給源７０から、管１８を通して、患者カテーテルまたはカニューレ８２を介して、患者８０に薬物または薬剤をポンピングする。例証される管１８は、ポンプが、供給源７０から流体を引き出し、制御様式において、管１８、カテーテルまたはカニューレ８２を通して、患者８０へと流体を移動可能なように、輸液ポンプ１０内に装填される。輸液ポンプ１０は、論理実装装置１２を含む。論理実装装置１２は、１つ以上の代表プロセッサを制御し、順に、輸液ポンプ１０の種々の側面を制御する監視プロセッサ等の１つ以上のプロセッサを含む。論理実装装置１２は、例えば、監視プロセッサおよび代表制御プロセッサが、適切に動作していることを保証する、安全またはモニタリングプロセッサを採用可能である。プロセッサは、同様に、論理実装装置１２の一部である、１つ以上のメモリと協働する。示されるように、論理実装装置１２は、ユーザインターフェース１４と協働またはそれを制御する。ユーザインターフェース１４は、患者またはオペレータに情報を表示し、また、患者またはオペレータが、ユーザインターフェースから論理実装装置１２に情報を入力可能にする。本目的のために、ユーザインターフェース１４は、タッチスクリーンオーバーレイまたは薄膜スイッチ等の１つ以上の電子機械的入力デバイスと協働可能である。
【００２２】
ユーザインターフェース１４は、（ｉ）ポンプ１０が、管類１８を介して、液体を送達し、単一流量において所望の体積を達成する連続モード、（ｉｉ）輸液ポンプ１０が、閾値まで次第に増加させる速度で供給源７０から液体を送達し、規定時間の間、閾値速度に残留し、次いで、次第に減速する自動漸増減モード、（ｉｉｉ）輸液ポンプ１０が、３時間毎等、比較的に長時間間隔を空けて、ボーラス投与量または体積等の個別の液体体積を送達する、中間モード、（ｉｖ）輸液ポンプ１０が、異なる時間間隔で、固有の注入流量を送達する、カスタムモード、および（ｖ）患者８０が、輸液ポンプ１０に鎮痛剤のボーラス投与量を患者内に周期的に注入させる、ボタンを押下している間の疼痛制御鎮痛剤（「ＰＣＡ」）モードを実行するように、オペレータが、論理実装装置１２に、輸液ポンプ１０を制御するように命令することを可能にする。
【００２３】
種々の送達モードを提供するために、論理実装装置１２は、以下に詳述されるように、上流弁または閉塞器１６ａ、下流弁または閉塞器１６ｂ、およびポンプアクチュエータ２０または４０を動作させる。既知の体積の薬物または薬剤をポンピングするために、論理実装装置は、弁または閉塞器１６ａに、弁アクチュエータ２０または４０の上流の管類１８を圧迫あるいは圧縮させる。また、論理実装装置１２は、弁または閉塞器１６ｂを開放させ、同時または若干後に、弁アクチュエータ２０または４０の一方に、管類１８を圧縮させ、管類を下って、カテーテルまたはカニューレ８２および患者８０に向かって、既知の流体体積を付勢する。既知の流体体積は、ポンプアクチュエータ２０または４０のクランピング部分の長さｌａｃｔｕａｔｏｒに管類１８の内部面積を乗じたものによって設定される。
【００２４】
薬物または薬剤体積が、患者８０に送達された後、論理実装装置１２は、下流弁または閉塞器１６ｂを閉鎖させ、同時または若干後に、弁１６ａを開放させ、供給源７０からの薬剤を弁アクチュエータ２０または４０の入口と流体連通させる。論理実装装置１２は、弁アクチュエータに、管類１８を復元させ、真空を生成し、弁アクチュエータ２０または４０のクランピング部分の長さＬ内の管類１８内に薬物または薬剤を引き込む。
【００２５】
論理実装装置１２は、薬剤の所望の総量が、カニューレまたはカテーテル８２を介して、患者８０に送達されるまで、上述の弁のシーケンスおよびポンプ作動を繰り返す。総体積は、個々のポンプ体積にシーケンス数を乗じたものに等しい。弁１６ａおよび１６ｂが、ポンプ作動と組み合わせて、切り替えられる速度は、薬物または薬剤が患者８０に送達される速度を設定する。
【００２６】
次に、図２Ａから２Ｃを参照すると、輸液ポンプ１０のための図１に説明されるポンプアクチュエータの一実施形態が、ポンプアクチュエータ２０によって例証される。ポンプアクチュエータ２０は、アクチュエータ４０同様、ポンプインストローク時、管類１８が完全円形形状に復元するのを支援し、ポンプアクチュエータおよび結果として生じる輸液ポンプ１０の効率ならびに精度を向上させる。すなわち、管類１８は、ポンプインストロークの間の管類１８の弾性または回復力に依存しないように、ポンプアウトおよびポンプインストロークの両方において、形状を変化させるように制御される。管類１８は、ポリ塩化ビニル（「ＰＶＣ」）またはシリコーン等の好適な非ＰＶＣ材料から成ることが可能である。これらの材料は、回復力を有するが、管類は、そのままにされる場合、自然にその完全形状に戻らない場合がある。本問題は、経時的および使用によって悪化する。さらに、ポンプアクチュエータ２０内の管類１８は、捻られず、むしろ、ポンプアクチュエータ内の管類１８区分が、経時的に捻らないように、垂直力を介して、圧縮される。
【００２７】
図２Ａから２Ｃにおけるポンプアクチュエータ２０は、線形アクチュエータ２２内に退縮される、または線形アクチュエータ２２から押し出される、出力シャフト２４と協働可能な線形アクチュエータ２２を含む（ｌａｃｔｕａｔｏｒは、ページ内または外にある）。一実施形態では、線形アクチュエータは、主ネジ（図示せず）に連結される、ステッパモータあるいはＤＣブラシまたはブラシレスモータ等のモータを含む。出力シャフト２４は、主ネジに直接または間接的に螺合され、ステッパまたはＤＣモータの回転方向に応じて、前後に行ったり来たりする。
【００２８】
出力シャフト２４は、順に、モータリンク２６に接続される。モータリンク２６は、それぞれ、ヒンジ部材３０ａおよび３０ｂの開放円形端内に挿入される、第１ならびに第２のヒンジピン２８ａおよび２８ｂを含む。加えて、ポンプアクチュエータ２０は、それぞれ、第１および第２のヒンジピン２８ａならびに２８ｂを含む、摺動リンク３２ａから３２ｃを含む。また、各摺動リンク３２ａから３２ｃは、輸液ポンプ１０の本体３６の筐体固定具内のスロットによって摺動可能に受け取られる摺動部３４ａから３４ｃを含む。摺動リンク３２ａおよび３２ｃは、それぞれ、ヒンジ部材３０ａおよび３０ｂの対向端に位置する、開放円形端とヒンジ接合接続する、ヒンジピン２８ｂおよび２８ａを含む。摺動リンク３２ａから３２ｃのヒンジピン２８ａおよび２８ｂは、それぞれ、ヒンジ部材３０ｃならびに３０ｄの第１の開放円形端に搭載される。摺動リンク３２ｂは、同様に、それぞれ、部材３０ｃおよび３０ｄの第２の、すなわち、下方開放円形端にヒンジによって接続する、ヒンジピン２８ｂならびにヒンジ２８ａを含み、ポンプアクチュエータ２０の閉鎖クランピング構造を完成させる。シャフト２４および摺動部３４ａから３４ｃは、部材３０ａから３０ｄ、モータリンク２６、ならびに付随摺動リンク３２ａから３２ｃを固定状態ではあるが、開放可能および閉鎖可能状態に維持する。
【００２９】
モータリンク２６および摺動リンク３２ａから３２ｃ（摺動部３４ａから３４ｃ、部材３０ａから３０ｄ、ならびにすべての付随ヒンジピン２８ａおよび２８ｂを含む）は、鋼鉄、ステンレス鋼、またはアルミニウム等の金属、あるいはポリカーボネート等の硬質プラスチックから成ることが可能である。部材３０ａから３０ｄ、リンク２６および３２ａから３２ｃ、ならびに付随ヒンジピン２８ａおよび２８ｂは、図１に示されるアクチュエータ長ｌａｃｔｕａｔｏｒに少なくとも実質的に等しい、図２Ａから２Ｃを示す、ページ内外の奥行を有する。また、摺動部３４ａから３４ｄは、そのような奥行または一連の杭またはプレートを有することが可能である。好ましい実施形態では、輸液ポンプ１０の摺動部３４ａから３４ｃおよび拘束装置３６の表面の材料は、拘束装置３６と摺動部３４ａから３４ｃとの間の摩擦量を制限するように作製される。
【００３０】
図２Ａは、完全に伸展または膨張された管１８を伴う、ポンプアクチュエータ２０を示す。これは、ヒンジ部材３０ａから３０ｄ等のアクチュエータ長ｌａｃｔｕａｔｏｒに対応する管類の区分内に、薬物または薬剤の体積をちょうど引き込んだ時のポンプアクチュエータの位置である。
【００３１】
図２Ｂは、線形アクチュエータ２２が、出力シャフト２４を外側に押動し、管類１８を圧縮可能であることを示す。代替として、線形アクチュエータ２２は、図２Ｃに示されるように、出力シャフト２４を内側に引き、管類１８を圧縮することも可能である。図２Ｂおよび２Ｃは、部分的に圧縮された管類１８を示す。出力シャフト２４は、管類１８が、少なくとも実質的に平坦に押下され、ストロークあたり最大量の送達を得、精度および効率目的のために、管類区分を可能な限りゼロの内側体積に近づかせようとするように、図２Ｂにおける外側方向および図２Ｃの内側方向にさらに移動することも想定される。すなわち、一実施形態では、論理実装装置１２は、管類１８の区分ｌａｃｔｕａｔｏｒ内に残っている液体体積が、ポンプアウトストローク終了時、ゼロであると仮定する。また、論理実装装置１２は、管類１８の区分ｌａｃｔｕａｔｏｒが、図２Ａに示されるように、ポンプインストローク終了時、正確な円形であると仮定する。ポンプアクチュエータ２０の部材およびリンクは、これらの仮定が、可能な限り正確であるように行われることを保証するのを支援する。
【００３２】
それぞれの摺動部３４ａから３４ｃの端を感知し、ポンプアクチュエータ２０に対するストローク終了を検出するように、輸液ポンプ１０の拘束壁３６によって画定される、スロット３８ａから３８ｃ内に誘導または容量近接センサ等のセンサを設置することが想定される。例えば、第１のセンサは、部材３０ａから３０ｄが、図２Ｂで、完全圧縮された管類１８を有する時の摺動部３４ａを感知するように、摺動スロット３８ａ内に設置可能である。摺動部３４ａを感知すると、センサは、信号を論理実装装置１２に送信し、線形アクチュエータ２０から出力シャフト２４のいかなるさらなる外側への移動も停止させる。代替として、近接センサ等のセンサが、スロット３８ｂ内に設置され、図２Ｃで、管類１８が完全圧縮された時の摺動部３４ｂの端を感知する。管類圧縮が、図２Ｂに示されるように行われる場合、ポンプ管１８を充填するためのストローク終了センサは、図２Ａの摺動スロット３８ｂ内に設置され、管類１８が完全円形になる地点まで、外側に押動された時の摺動部３４ｂを感知する。一方、圧縮が、図２Ｃに示されるように行われる場合、センサは、ポンプインストロークが完了した時、図２Ａのスロット３８ａまたは３８ｃ内に設置される。
【００３３】
代替実施形態では、電気スイッチ接点が、ポンプアウトまたはポンプインストロークの終了を示す、センサに関する上述と同様に、摺動部３４ａから３４ｃを介して成される。接点の閉鎖は、論理実装装置１２において感知され、次いで、そのストロークの間のアクチュエータ２２のいかなるさらなる作動も停止させる。さらなる代替実施形態では、強固な停止部が、摺動スロット３８ａから３８ｃ内に設置され、ストローク終了位置において、摺動部３４ａから３４ｃ、したがって、部材３０ａから３０ｄおよび付随リンクを停止させる。ここでは、モータ電流引き込みは、モータが回転を継続しようとするのに伴って増加する。論理実装装置１２は、モータ電流引き込みの増加をすぐに感知し、ポンプアクチュエータ２０が、ポンプインまたはポンプアウトストロークの終了時にあることを判定する。
【００３４】
さらなる代替実施形態では、モータが、電気回転モータである場合、論理実装装置が、アクチュエータ２０、付随部材３０ａから３０ｄ、およびリンク３２ａから３２ｄが移動した距離を判定可能なように、モータは、モータが行った回転（または、下位回転）回数を論理実装装置１２に知らせる、エンコーダを内蔵可能である。センサは、ここでは、エンコーダをリセットし、ポンプインおよびポンプアウトストロークの間、計数を開始させる、「ホーム」位置を設定するように提供可能である。
【００３５】
次に、図３Ａおよび３Ｂを参照すると、ポンプアクチュエータ２０は、出力シャフト２４ならびにモータリンク２６が、移動された距離ｘと、部材３０ａから３０ｄのいずれかと図２Ａから２Ｃ、３Ａならびに３Ｂに示される水平中心線ＣＬとの間の角度である角度シータ「θ」との間の関係を形成するようにモデル化される。図３Ａでは、部材３０ａから３０ｄはそれぞれ、長さＬを有する。ｌｃは、管類１８と部材３０ａから３０ｄの内部表面との間の接触長さであり、出力シャフト２４およびモータリンク２６のアクチュエータ移動距離ｘに関連する。
【００３６】
管類１８は、外側半径Ｒを有し、図３Ａでは、初期外側断面積０＝２пＲをもたらす。図３Ｂは、管類１８が、シャフト２４／リンク２６の移動ｘによって、圧縮され、角度θが、４５°からより小さい角度θ（ｘ）に変化したことを示す。ｒ１（ｘ）およびｒ２（ｘ）は、４つの接触角における正接曲線の半径、すなわち、所与の進行距離ｘの間、管類１８が部材３０ａから３０ｄによって接触される場所と、部材３０ａから３０ｄによって接触されない場所との間の分断点である。図３Ｂは、円形外側断面積Ｓ０が、シャフト２４／リンク２６の任意の移動ｘの間の管類１８の外側断面積である、Ｓ（ｘ）に変化したことを示す。外側断面積の変化（│Ｓ（ｘ）−Ｓ（０）│より管類の厚さの面積に対する一定断面積Ｓｔｈｉｃｋｎｅｓｓ小さい）にポンプアクチュエータ２０の長さｌａｃｔｕａｔｏｒを乗じたものが、移動ｘあたりポンピングされた流体体積に等しいことに留意されたい。したがって、シャフト２４／リンク２６がｘ進行したｔ０からの時間ｔにおける瞬間流量は、時間あたりの流動体積差または（│Ｖ（ｘ）−Ｖ（０）│）／（ｔ−ｔ０）に等しい。
【００３７】
外側断面積（ｘ）は、３つの下位面積：（ｉ）４つの一定長ｌｃ、ｒ２（ｘ）によって画定される、２つのウェッジ外周、および４つの半径ｒ１（ｘ）によって境界された内側（主要）下位面積と、（ｉｉ）ｒ１（ｘ）およびθ（ｘ）の関数である２つの外側（端部）下位面積の和を含むと考えられる。
【００３８】
（ｉ）ｘを把握または測定し、（ｉｉ）（ａ）長さＬが、変化しない（部材３０ａから３０ｄは、剛体であるため、正確である）ことと、（ｂ）管類１８の非接触長（ｌ１またはｌ２内に境界される）が、常に、円唇形状を維持し、部材３０ａから３０ｄの接線となることを仮定し、（ｉｉｉ）既知の距離Ｌおよびｘから角度θを計算することによって、Ｓ（ｘ）を求める際の３つの変数、すなわち、ｒ１（ｘ）、ｒ２（ｘ）、およびｌｃまたは一定長を得る。故に、ｒ１（ｘ）、ｒ２（ｘ）およびｌｃ（ｘ）に関する３つの式によって、Ｓ（ｘ）が求められる。
【００３９】
第１の式では、既知の距離Ｌおよびｘから角度θが、以下のように計算され得る。
【００４０】
【化１】
ｒ１（ｘ）、ｒ２（ｘ）、およびｌｃ（ｘ）に関する第２の式は、図３Ａに見られるように、非圧縮状態における管類１８の初期の既知の半径Ｒから導出される。
２（п−２θ）ｒ１（ｘ）＋４ｌｃ（ｘ）＋２（２θ）ｒ２（ｘ）＝２пＲ （式２）
第３の関係は、ポンピングの際の管類断面積（Ｓ（ｘ））が、常に、管類１８の材料の回復特性によって可能な最大値を維持すると仮定することによって成される。すなわち、管類は、常時、部材３０ａから３０ｄの内側表面に接触するように拡張する。管類は、可能な限り部材内で多くの面積を占めようとするであろう。したがって、数学上、ｘに対するＳ（ｘ）の導関数は、ゼロに等しくなるであろう。
【００４１】
【化２】
故に、ポンプアクチュエータ２０の内側の幾何学形状は、ｘの任意の所与の値に対して、上述の３つの式を使用して、ｌｃ（ｘ）、ｒ１（ｘ）、およびｒ２（ｘ）を求めることによって、モデル化可能であって、順に、Ｓ（ｘ）、ΔＳ（ｘ）、Ｑ（ｘ）、およびｑ（ｘ，ｔ）をもたらす。「シャトル」型ポンプの出力流量および体積は、シャトル移動サイクルおよびサイクルの頻度を介して計算されるため、これは、「シャトル」型ポンプ（例えば、管類１８を囲み、ポンピングのために圧搾する細長いポンプアクチュエータ２０）にとって、非常に有用である。サイクルの頻度は、流量、例えば、１ｍｌ／時、１００ｍｌ／時、または１２００ｍｌ／時を示す。頻度精度は、流量が増加するのに伴って、より重要となる。
【００４２】
サイクル内の流動、すなわち、シャトル移動は、精度、特に、低流量用途にとって、重要である。理想的には、ポンプアクチュエータ２０は、サイクル内の出力流量が一定であるように制御可能なように、線形ポンピング出力を発生させるように移動される。各サイクル内の流量が一定である場合、全体的流量は、より一定に近くなるはずであり、全体的精度を向上させる。上述のように、シャトルポンピングの際、管類の形状を幾何学的にモデル化することによって、インサイクル流量を一定に制御可能となる。
【００４３】
上述のモデル化は、論理実装装置１２内で記憶および処理される。論理実装装置１２は、順に、瞬間流量ｑ（ｘ，ｔ）が、一定となるように制御されるように、アクチュエータ２２への電子信号を制御する。特に、次の期間に対する断面積の変化ΔＳ（ｘ）に基づいて、次の期間に対するΔｘを変動させる運動信号プロファイルを構築し、期間毎に一定の瞬間流量ｑ（ｘ，ｔ）を達成することが想定される。ΔＳ（ｘ）は、上述のモデル化を介して決定される。
【００４４】
次に、図４Ａおよび４Ｂを参照すると、アクチュエータ４０は、ポンプアクチュエータの代替実施形態を例証する。アクチュエータ４０は、４つのヒンジ部材４６ａから４６ｄを使用し、管類１８の区分ｌをダイヤモンド形状に封入するという点において、アクチュエータ２０に類似する。故に、部材４６ａから４６ｄは、図１に示されるように、長さｌを有する。また、ポンプアクチュエータ４０は、上述のように、線形アクチュエータ２２および出力シャフト２４を含む。
【００４５】
出力シャフト２４は、順に、第１のヒンジピン４４ａに接続される軸受搭載部４２に接続される。ヒンジ部材４６ａから４６ｄおよびヒンジピン４４ａから４４ｄのための実施形態は、図５ならびに６に示される。ヒンジピン４４ａは、ヒンジ部材４６ａおよび４６ｂをヒンジ接続する。ヒンジピン４４ｂは、ヒンジ部材４６ａおよび４６ｃをヒンジ接続する。ヒンジピン４４ｄは、ヒンジ部材４６ｂおよび４６ｄをヒンジ接続する。ヒンジ部材４６ｃおよび４６ｄは、軸受ピン４４ｃを介して、ヒンジ接続され、順に、スロット３８内で摺動する、部材３４に接続される。
【００４６】
図４Ａは、完全に退縮されたポンプインストローク終了位置にある、ポンプアクチュエータ４０を示す。管類１８から流体を押し出すために、線形アクチュエータ２２は、出力シャフト２４を固定具３６に向かって伸展させ、管類１８の区分ｌを圧縮し、それによって、液体を患者８０に向かって付勢させる。図４Ｂは、完全ポンプアウトストローク終了位置に近い中間位置にあるポンプアクチュエータ４０を示す。ここでも同様に、ポンプアクチュエータ４０は、ストロークあたりのポンピング効率を最大限にし、ポンピング精度を向上させるように、ポンプアウトストローク時、管類１８を可能な限り平坦化しようとする（管類１８の区分ｌ内のストローク終了時ポンプアウト体積がゼロであることを仮定する）。ポンプアクチュエータ４０が、管類１８の区分ｌを平坦化可能な量が限られる場合、ポンプアウトストローク終了の間の面積Ｓ１が計算され、外挿体積（Ｓ１ｘｌ）がゼロの代わりに、ポンプアウトストローク終了体積として使用される。
【００４７】
図２Ａから２Ｃならびに図４Ａおよび４Ｂでは、管類１８の中心は、例証されるように、固定されたままである。すなわち、それぞれ、アクチュエータ２０および４０の部材３４ｂならびに３４は、付随出力シャフト２４が移動すると、それぞれのスロット３８ｂおよび３８内を移動するため、中心は、出力シャフト２４の上下の移動に伴って、上下に移動しない。管類１８のポンピング部分は、図１に見られるように、管類の周囲の部分と実質的に同一線上にある。これは、精度に影響を及ぼし得る、曲げモーメントが、管類１８上に付与されないため、有利である。
【００４８】
アクチュエータ４０によって移動される、管類のインサイクル（ｉｎ−ｃｙｃｌｅ）管類幾何学形状は、アクチュエータ２０に対して上述と同様に、論理実装装置１２を介して、モデル化および実装可能である。これによって、インサイクル流量は、一定として制御可能となる。
【００４９】
次に、図５および６を参照すると、ヒンジ部材４６ａから４６ｄをヒンジ接続するための一実施形態が、例証される。ヒンジピン４４ａから４４ｄは、上から下に示される。対応するヒンジ部材対、すなわち、ヒンジ４６ｂおよび４６ａ、４６ａおよび４６ｃ、４６ｃおよび４６ｄ、ならびに４６ｄおよび４６ｂが、対応して、上から下に示される。図５に示されるように、ヒンジ部材４６ａから４６ｄはそれぞれ、一対の部材が、図６に見られるように、円形環５４によって形成される整合孔にともに嵌着可能であるように、切り欠き５２として、切り込みが入れられる。
【００５０】
図６における円形環５４は、４６ａ、４６ｃ、４６ｄ、および４６ｂ順番において、ヒンジ部材に対して示される。しかしながら、図５から、ヒンジ部材４６ａから４６ｄはそれぞれ、一対の円形環を含み、そのうちの一方は、ヒンジ部材の左下角に現れ、他方は、ヒンジ部材の右上角に現れることを理解されたい。すなわち、図５を見ると、ヒンジ部材４６ｂは、実際には、１回目は、ヒンジ部材４６ａと組み合わせて、２回目は、ヒンジ部材４６ｄと組み合わせて、２回現れる。図５における最上段または対の要素部材では、ヒンジ部材４６ｂが、ヒンジ部材４６ａを伴って現れる場合、ヒンジ部材４６ｂのための円形環５４は、ヒンジ部材の右上角に現れる。ヒンジ部材４６ｂのための第２の円形環５４は、ヒンジ部材４６ｂが、代って、図５における最終または最下対の要素内のヒンジ部材４６ｄと連結される場合、ヒンジ部材４６ｂの左下角に現れる。これらのヒンジ部材４６ａから４６ｄはそれぞれ、部材のそれぞれが、ともにヒンジ接合され、完全に圧縮可能な（表面１および２が、相互に嵌合するように上方に屈曲可能であることを示す、図６参照）４面閉鎖形状を形成し、区分ｌから液体を押し出し得るように、円形環５４の交互するパターンを含む。次いで、４面形状は、開放され、管類１８を復元し、管類１８のそのような区分ｌ内に流体を吸引可能となる。
【００５１】
図６から、ヒンジ環５４における曲りは、表面１および２に対して、部材４６ａから４６ｄの外側に設置され（部材が屈曲される矢印によって示されるように）、表面１および２を互に対して、ともに平坦にし、ポンプアウトストローク体積がゼロに限りなく近くなるようにすることを理解されたい。また、図５は、ヒンジピン４４ａから４４ｄの端部が、軸受５６ａおよび５６ｂに接続可能であって、順に、図４Ａならびに４Ｂに見られるように、軸受搭載部４２または機械本体３６に固定されることを示す。軸受５６ａおよび５６ｂは、図４Ａならびに４Ｂに見られるように、ヒンジピン４４ｂおよび４４ｄが付随ヒンジ部材の当接円形環５４から解放されるのを防止する、キャップ（図示せず）と置換される。
【００５２】
図５は、テフロン（登録商標）あるいは別様にプラスチックまたは低摩擦材料ワッシャ５８が、嵌合円形環５４との間に挟入可能であることを例証する。例えば、部材４６ａから４６ｄが、金属である場合、ワッシャ５８は、金属／金属接触を防止し、摩擦および雑音を低減するのを支援する。さらに、図５に見られるように、切り欠き５２の縁が、環５４に対して擦過せず、同様に、摩擦および雑音を低減させるように、円形環５４から離れるように、切り欠き５２を伸展させることが想定される。同様に、ある実施形態におけるヒンジピン４４ａから４４ｄは、低摩擦係数を伴う、平滑外観を有する、好適に強固な材料から成る。必要に応じて、ヒンジピン４４ａから４４ｄは、潤滑剤によって、コーティングまたは含浸可能である。
【００５３】
本明細書で説明される現在好ましい実施形態の種々の変更および修正は、当業者にとって明白となることを理解されたい。そのような変更および修正は、本主題の精神および範囲から逸脱することなく、かつその意図した利点を減少させることなく、行なうことができる。したがって、そのような変更および修正は、添付の請求項によって網羅されることが意図される。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
出力シャフト（２４）を有するアクチュエータ（２２）と、
該出力シャフト（２４）とヒンジによってつながる複数の部材（３０、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄ）であって、該部材（３０、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄ）は、出力シャフト（２４）作動距離ｘにおける該部材（３０、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄ）が該部材（３０、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄ）内に挿入された管類（１８）と平坦接触面積を生成するように、互にヒンジによってつながり、該管類（１８）の残りの非接触面積は、少なくとも実質的に円形形状である、複数の部材と、
該出力シャフト（２４）作動距離ｘにおける該管類（１８）の計算された断面積を使用して、該アクチュエータ（２２）を制御し、所望の流量を得るように構成される論理実装装置（１２）と
を備える、輸液ポンプ（１０）。
【請求項２】
前記作動距離ｘにおける前記管類（１８）の計算された断面積を使用するように構成されることは、予測される断面積の変化に基づいて、距離ｘの変化を変動させる運動プロファイルを使用して、前記所望の流量を得ることを含む、請求項１に記載の輸液ポンプ（１０）。
【請求項３】
前記管類（１８）の計算された断面積は、前記管類（１８）の理論的水平中心線に対する前記出力シャフト（２４）作動距離ｘにおける前記部材（３０、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄ）のうちの１つの角度θを把握することによって求められる、請求項１または２に記載の輸液ポンプ（１０）。
【請求項４】
前記出力シャフト２４作動距離ｘにおける前記角度θは、前記部材（３０、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄ）のそれぞれに共通である、請求項３に記載の輸液ポンプ（１０）。
【請求項５】
前記管類（１８）の計算された断面積は、前記部材（３０、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄ）のうちの少なくとも１つの長さを把握することによって求められる、請求項１から４のいずれか一項に記載の輸液ポンプ（１０）。
【請求項６】
前記管類（１８）の計算された断面積は、前記管類（１８）の公称非圧縮半径または直径を把握することによって求められる、請求項１から５のいずれか一項に記載の輸液ポンプ（１０）。
【請求項７】
前記管類（１８）の計算された断面積は、前記管類（１８）の断面厚の面積を除いている、請求項１から６のいずれか一項に記載の輸液ポンプ（１０）。
【請求項８】
前記所望の流量は、一定流量である、請求項１から７のいずれか一項に記載の輸液ポンプ（１０）。
【請求項９】
前記所望の流量は、所望の体積変化に基づき、該所望の体積変化は、前記管類（１８）の所望の断面積の変化に前記部材（３０、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄ）の一定長ｌａｃｔｕａｔｏｒを乗じたものに基づく、請求項１から８のいずれか一項に記載の輸液ポンプ（１０）。
【請求項１０】
出力シャフト（２４）を有するアクチュエータ（２２）と、
長さｌａｃｔｕａｔｏｒを有するポンプアクチュエータ（２０、４０）であって、該ポンプアクチュエータ（２０、４０）は、出力シャフト（２４）作動距離ｘにおける該ポンプアクチュエータ（２０、４０）が管類（１８）と平坦接触面積を生成するように、該出力シャフト（２４）によって該管類（１８）と接触するように移動され、該管類（１８）の残りの非接触面積は、少なくとも実質的に円形形状である、ポンプアクチュエータ（２０、４０）と、
少なくとも２つの関係を使用して、同一数の変数の値を求め、該出力シャフト（２４）作動距離ｘにおける該管類（１８）の断面積を計算するように構成される、論理実装装置（１２）と
を備える、輸液ポンプ（１０）。
【請求項１１】
前記論理実装装置（１２）は、出力シャフト（２４）作動距離ｘにおける前記管類（１８）の計算された断面積を使用して、前記アクチュエータ（２２）を制御し、所望の流量を得るようにさらに構成される、請求項１０に記載の輸液ポンプ（１０）。
【請求項１２】
前記関係のうちの１つは、前記ポンプアクチュエータ（２０、４０）の少なくとも１つの部材（３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄ、４６ａ、４６ｂ、４６ｃ、４６ｄ）の一定長Ｌに基づく、請求項１０または１１に記載の輸液ポンプ（１０）。
【請求項１３】
前記関係のうちの１つは、前記管類（１８）の既知の非圧縮半径に基づく、請求項１０から１２のいずれか一項に記載の輸液ポンプ（１０）。
【請求項１４】
出力シャフト（２４）を有する、アクチュエータ（２２）と、
該出力シャフト（２４）とヒンジによってつながる第１および第２の部材（３０ａ、３０ｂ、４６ａ、４６ｂ）と、
該第１の部材（３０ａ、４６ａ）とヒンジによってつながる第３の部材（３０ｃ、４６ｃ）と、
該第２の部材（３０ｂ、４６ｂ）とヒンジによってつながる第４の部材（３０ｄ、４６ｄ）と
を備え、該第３および第４の部材（３０ｃ、３０ｄ、４６ｃ、４６ｄ）は、該アクチュエータ（２２）が第１の方向に作動されると、該部材（３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄ、４６ａ、４６ｂ、４６ｃ、４６ｄ）を通って延在する管区分（１８）は圧縮され、該区分（１８）から流体を排出し、該アクチュエータ（２２）が第２の方向に作動されると、該管区分（１８）は復元され、該区分（１８）内に流体を引き込むように機械的に保持される、輸液ポンプ（１０）。
【請求項１５】
前記アクチュエータ（２２）は、前記第１の方向に伸展され、前記第２の方向に退縮される、請求項１４に記載の輸液ポンプ（１０）。
【請求項１６】
前記第１の部材（３０ａ）は、摺動部材（３４ａ）を介して前記第３の部材（３０ｃ）とヒンジによってつながり、該摺動部材（３４ａ）は、拘束装置（３６）内に摺動可能に保持される、請求項１４または１５に記載の輸液ポンプ（１０）。
【請求項１７】
前記第２の部材（３０ｂ）は、摺動部材（３４ｃ）を介して、前記第４の部材（３０ｄ）とヒンジによってつながり、該摺動部材（３４ｃ）は、拘束装置（３６）内に摺動可能に保持される、請求項１４から１６のいずれか一項に記載の輸液ポンプ（１０）。
【請求項１８】
前記第３の部材（３０ｃ、４６ｃ）は、前記第４の部材（３０ｄ、４６ｄ）とヒンジによってつながっている、請求項１４から１７のいずれか一項に記載の輸液ポンプ（１０）。
【請求項１９】
前記第３の部材（３０ｃ、４６ｃ）は、摺動部材（３４ｂ、３４）を介して前記第４の部材（３０ｄ、４６ｄ）とヒンジによってつながり、該摺動部材（３４ｂ、３４）は、拘束装置（３６）内に摺動可能に保持される、請求項１８に記載の輸液ポンプ（１０）。
【請求項２０】
前記部材（３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄ、４６ａ、４６ｂ、４６ｃ、４６ｄ）は、奥行を有し、該奥行は、前記区分（１８）の長さを少なくとも実質的に画定する、請求項１４から１９のいずれか一項に記載の輸液ポンプ（１０）。
【請求項２１】
（ｉ）前記第３の部材（４６ｃ）は、前記第１の部材（４６ａ）に直接ヒンジ接合される、（ｉｉ）前記第４の部材（４６ｄ）は、前記第２の部材（４６ｂ）に直接ヒンジ接合される、および（ｉｉｉ）該第３の部材（４６ｃ）は、該第４の部材（４６ｄ）に直接ヒンジ接合される、のうちの少なくとも１つである、請求項１４、１５、１８、１９、または２０のいずれか一項に記載の輸液ポンプ（１０）。
【請求項２２】
前記第３の部材（４６ｃ）は、拘束装置（３６）に固定された場所において、前記第４の部材（４６ｄ）に直接ヒンジ接合される、請求項１４、１５、１８、１９、２０、または２１のいずれか一項に記載の輸液ポンプ（１０）。
【請求項１】
出力シャフト（２４）を有するアクチュエータ（２２）と、
該出力シャフト（２４）とヒンジによってつながる複数の部材（３０、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄ）であって、該部材（３０、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄ）は、出力シャフト（２４）作動距離ｘにおける該部材（３０、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄ）が該部材（３０、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄ）内に挿入された管類（１８）と平坦接触面積を生成するように、互にヒンジによってつながり、該管類（１８）の残りの非接触面積は、少なくとも実質的に円形形状である、複数の部材と、
該出力シャフト（２４）作動距離ｘにおける該管類（１８）の計算された断面積を使用して、該アクチュエータ（２２）を制御し、所望の流量を得るように構成される論理実装装置（１２）と
を備える、輸液ポンプ（１０）。
【請求項２】
前記作動距離ｘにおける前記管類（１８）の計算された断面積を使用するように構成されることは、予測される断面積の変化に基づいて、距離ｘの変化を変動させる運動プロファイルを使用して、前記所望の流量を得ることを含む、請求項１に記載の輸液ポンプ（１０）。
【請求項３】
前記管類（１８）の計算された断面積は、前記管類（１８）の理論的水平中心線に対する前記出力シャフト（２４）作動距離ｘにおける前記部材（３０、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄ）のうちの１つの角度θを把握することによって求められる、請求項１または２に記載の輸液ポンプ（１０）。
【請求項４】
前記出力シャフト２４作動距離ｘにおける前記角度θは、前記部材（３０、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄ）のそれぞれに共通である、請求項３に記載の輸液ポンプ（１０）。
【請求項５】
前記管類（１８）の計算された断面積は、前記部材（３０、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄ）のうちの少なくとも１つの長さを把握することによって求められる、請求項１から４のいずれか一項に記載の輸液ポンプ（１０）。
【請求項６】
前記管類（１８）の計算された断面積は、前記管類（１８）の公称非圧縮半径または直径を把握することによって求められる、請求項１から５のいずれか一項に記載の輸液ポンプ（１０）。
【請求項７】
前記管類（１８）の計算された断面積は、前記管類（１８）の断面厚の面積を除いている、請求項１から６のいずれか一項に記載の輸液ポンプ（１０）。
【請求項８】
前記所望の流量は、一定流量である、請求項１から７のいずれか一項に記載の輸液ポンプ（１０）。
【請求項９】
前記所望の流量は、所望の体積変化に基づき、該所望の体積変化は、前記管類（１８）の所望の断面積の変化に前記部材（３０、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄ）の一定長ｌａｃｔｕａｔｏｒを乗じたものに基づく、請求項１から８のいずれか一項に記載の輸液ポンプ（１０）。
【請求項１０】
出力シャフト（２４）を有するアクチュエータ（２２）と、
長さｌａｃｔｕａｔｏｒを有するポンプアクチュエータ（２０、４０）であって、該ポンプアクチュエータ（２０、４０）は、出力シャフト（２４）作動距離ｘにおける該ポンプアクチュエータ（２０、４０）が管類（１８）と平坦接触面積を生成するように、該出力シャフト（２４）によって該管類（１８）と接触するように移動され、該管類（１８）の残りの非接触面積は、少なくとも実質的に円形形状である、ポンプアクチュエータ（２０、４０）と、
少なくとも２つの関係を使用して、同一数の変数の値を求め、該出力シャフト（２４）作動距離ｘにおける該管類（１８）の断面積を計算するように構成される、論理実装装置（１２）と
を備える、輸液ポンプ（１０）。
【請求項１１】
前記論理実装装置（１２）は、出力シャフト（２４）作動距離ｘにおける前記管類（１８）の計算された断面積を使用して、前記アクチュエータ（２２）を制御し、所望の流量を得るようにさらに構成される、請求項１０に記載の輸液ポンプ（１０）。
【請求項１２】
前記関係のうちの１つは、前記ポンプアクチュエータ（２０、４０）の少なくとも１つの部材（３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄ、４６ａ、４６ｂ、４６ｃ、４６ｄ）の一定長Ｌに基づく、請求項１０または１１に記載の輸液ポンプ（１０）。
【請求項１３】
前記関係のうちの１つは、前記管類（１８）の既知の非圧縮半径に基づく、請求項１０から１２のいずれか一項に記載の輸液ポンプ（１０）。
【請求項１４】
出力シャフト（２４）を有する、アクチュエータ（２２）と、
該出力シャフト（２４）とヒンジによってつながる第１および第２の部材（３０ａ、３０ｂ、４６ａ、４６ｂ）と、
該第１の部材（３０ａ、４６ａ）とヒンジによってつながる第３の部材（３０ｃ、４６ｃ）と、
該第２の部材（３０ｂ、４６ｂ）とヒンジによってつながる第４の部材（３０ｄ、４６ｄ）と
を備え、該第３および第４の部材（３０ｃ、３０ｄ、４６ｃ、４６ｄ）は、該アクチュエータ（２２）が第１の方向に作動されると、該部材（３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄ、４６ａ、４６ｂ、４６ｃ、４６ｄ）を通って延在する管区分（１８）は圧縮され、該区分（１８）から流体を排出し、該アクチュエータ（２２）が第２の方向に作動されると、該管区分（１８）は復元され、該区分（１８）内に流体を引き込むように機械的に保持される、輸液ポンプ（１０）。
【請求項１５】
前記アクチュエータ（２２）は、前記第１の方向に伸展され、前記第２の方向に退縮される、請求項１４に記載の輸液ポンプ（１０）。
【請求項１６】
前記第１の部材（３０ａ）は、摺動部材（３４ａ）を介して前記第３の部材（３０ｃ）とヒンジによってつながり、該摺動部材（３４ａ）は、拘束装置（３６）内に摺動可能に保持される、請求項１４または１５に記載の輸液ポンプ（１０）。
【請求項１７】
前記第２の部材（３０ｂ）は、摺動部材（３４ｃ）を介して、前記第４の部材（３０ｄ）とヒンジによってつながり、該摺動部材（３４ｃ）は、拘束装置（３６）内に摺動可能に保持される、請求項１４から１６のいずれか一項に記載の輸液ポンプ（１０）。
【請求項１８】
前記第３の部材（３０ｃ、４６ｃ）は、前記第４の部材（３０ｄ、４６ｄ）とヒンジによってつながっている、請求項１４から１７のいずれか一項に記載の輸液ポンプ（１０）。
【請求項１９】
前記第３の部材（３０ｃ、４６ｃ）は、摺動部材（３４ｂ、３４）を介して前記第４の部材（３０ｄ、４６ｄ）とヒンジによってつながり、該摺動部材（３４ｂ、３４）は、拘束装置（３６）内に摺動可能に保持される、請求項１８に記載の輸液ポンプ（１０）。
【請求項２０】
前記部材（３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄ、４６ａ、４６ｂ、４６ｃ、４６ｄ）は、奥行を有し、該奥行は、前記区分（１８）の長さを少なくとも実質的に画定する、請求項１４から１９のいずれか一項に記載の輸液ポンプ（１０）。
【請求項２１】
（ｉ）前記第３の部材（４６ｃ）は、前記第１の部材（４６ａ）に直接ヒンジ接合される、（ｉｉ）前記第４の部材（４６ｄ）は、前記第２の部材（４６ｂ）に直接ヒンジ接合される、および（ｉｉｉ）該第３の部材（４６ｃ）は、該第４の部材（４６ｄ）に直接ヒンジ接合される、のうちの少なくとも１つである、請求項１４、１５、１８、１９、または２０のいずれか一項に記載の輸液ポンプ（１０）。
【請求項２２】
前記第３の部材（４６ｃ）は、拘束装置（３６）に固定された場所において、前記第４の部材（４６ｄ）に直接ヒンジ接合される、請求項１４、１５、１８、１９、２０、または２１のいずれか一項に記載の輸液ポンプ（１０）。
【図１】
【図２Ａ−２Ｃ】
【図３】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図５】
【図６】
【図２Ａ−２Ｃ】
【図３】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図５】
【図６】
【公表番号】特表２０１２−５２０１３９（Ｐ２０１２−５２０１３９Ａ）
【公表日】平成２４年９月６日（２０１２．９．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−５５４１９０（Ｐ２０１１−５５４１９０）
【出願日】平成２２年３月１１日（２０１０．３．１１）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２０１０／０２６９４５
【国際公開番号】ＷＯ２０１０／１２０４１６
【国際公開日】平成２２年１０月２１日（２０１０．１０．２１）
【出願人】（５９１０１３２２９）バクスター・インターナショナル・インコーポレイテッド (448)
【氏名又は名称原語表記】ＢＡＸＴＥＲ ＩＮＴＥＲＮＡＴＩＯＮＡＬ ＩＮＣＯＲＰ０ＲＡＴＥＤ
【出願人】（５０１４５３１８９）バクスター・ヘルスケヤー・ソシエテ・アノニム (289)
【氏名又は名称原語表記】ＢＡＸＴＥＲ ＨＥＡＬＴＨＣＡＲＥ Ｓ．Ａ．
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２４年９月６日（２０１２．９．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月１１日（２０１０．３．１１）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２０１０／０２６９４５
【国際公開番号】ＷＯ２０１０／１２０４１６
【国際公開日】平成２２年１０月２１日（２０１０．１０．２１）
【出願人】（５９１０１３２２９）バクスター・インターナショナル・インコーポレイテッド (448)
【氏名又は名称原語表記】ＢＡＸＴＥＲ ＩＮＴＥＲＮＡＴＩＯＮＡＬ ＩＮＣＯＲＰ０ＲＡＴＥＤ
【出願人】（５０１４５３１８９）バクスター・ヘルスケヤー・ソシエテ・アノニム (289)
【氏名又は名称原語表記】ＢＡＸＴＥＲ ＨＥＡＬＴＨＣＡＲＥ Ｓ．Ａ．
【Ｆターム（参考）】
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