JP2015520001A - ライン内エアの検出及び管理のための方法及び装置 - Google Patents

Abstract

プログラムされた治療流量で患者に流体を送達するように動作する注入ポンプにおいて、ライン内エア検知は、連続量のエアが第１閾値を超えると検出された際に、治療流量より高い流量でボーラス量の流体を送達するようにポンピング機構に命令することによって改善される。多くの場合、ボーラスは、ライン内エアセンサの観測ゾーンから微小気泡を除去し、ライン内エア警報状態を避けるのに効果的である。ボーラスにも関わらず連続量のエアが続き第２閾値を超えて増えた場合、警報が鳴り得る。本発明は誤警報を減らす。

Description

本発明は、医療用注入ポンプの分野、より詳細には医療用注入ポンプのためのライン内エア検知及び管理方法に関する。

所定の液体送達パラメータに従って、患者に栄養液及び薬剤を送達するためのプログラム可能な注入ポンプは、広く使用されている。注入ポンプの１つの種類は、液体源から患者へ液体を運ぶ、可撓性の連結管に沿って配置される、蠕動ポンプである。蠕動ポンプは、管の連続部分を進行的に圧搾して、流体を患者へ向かう流動方向に管を通して流動させるための、ポンピング機構を有する。一般的な配置では、ポンピング機構は、モータ駆動ホイールを含み、これは、このホイールの周囲部分の周りに配置される管のセグメントに係合する、放射状のフィンガ又はローラを有する。ホイールが回転するにつれ、流体は、管を通って患者へポンプ注入される。ポンプホイールの周りに配置される管セグメントは、ポンプのチャネル又は収容部領域での受容のために設計されるカセットにより、Ｕ形構成に保持されてもよい。カセットは、液体源から来る管の引込線及び患者へ行く管の引出線を、ポンプにより受容されるＵ形管セグメントの反対端へ接続するための終点を提供してもよい。

経腸栄養用栄養液又は静脈内治療用薬液のポンプ注入時に認識されている安全性に対する懸念点は、患者内にポンプ注入されている液体中の気泡形成である。安全対策として、注入ポンプに、ライン内エア状態を検出して警報を鳴らすライン内エアセンサを設けることが知られている。例えば、ライン内エアセンサは、管を通して超音波を方向付けるように配置される超音波発信装置と、管及びこれによって運ばれる流体を通過した後の超音波を受信するための、発信装置から管を経て反対側にある受信装置と、を備える場合がある。受信装置は、超音波信号が、発信装置から受信装置まで伝わる際に液体又はエアを通過したかどうかを示す出力信号を発生する。

センサの測定ゾーンを通過する各増分量の流体を観察するために、ライン内エアセンサの出力が、流体が管を通ってポンプ輸送されている間に定期的にサンプリングされる。既知の気泡検出アルゴリズムでは、一連の連続したセンサ読み取り値が、所定量の液体（例えば、０．３７５ミリリットル）が存在しない状態で、所定量のエア（例えば、１．５ミリリットル）がセンサを通過したことを示すと、ライン内エア警報状態が検出される。

栄養液を含む食品ボトルを勢いよく振って内容物を混合すると起こる問題が、特定されている。このような場合、ライン内エアセンサの下流側で微小気泡がまとまることがあり、結局ライン内エア警報を引き起こす場合がある。ポンプによる流体の送達は、別個の時間セグメントにおいて実施されてよく、この間、ポンプのモータが事実上動作して時間セグメントのごく一部のみでポンプ注入が行われ、残りの時間セグメントについては動作していない。重力によって、振り混ぜに起因するエアの微小気泡が上流に浮かんでライン内エアセンサの場所で集まることがあり、「誤」警報を鳴らすであろうライン内エア状態の検出をもたらす可能性がある。

好ましくはポンプ装置又はセンサ装置を変更せずに、この種の誤警報を防ぐニーズが存在する。

本発明は、上記問題に取り組み、他の重要な考慮すべき事柄に最適化されているポンプ装置又はセンサ装置に対して変更なくそれに取り組む。

一態様では、本発明は、注入ポンプに接続される管を通る液体流におけるライン内エア状態を検出する方法を提供する。この方法は、概して、（ｉ）管に沿った検知位置にライン内エアセンサを設ける工程であって、ライン内エアセンサが、所与の時間においてセンサによって観測されたある量の流体がエアか液体かを示す信号を発生する工程と、（ｉｉ）ポンプを操作して治療流量で流体を送達する工程と、（ｉｉｉ）流体がセンサを通過して流れる際のセンサ信号をサンプリングする工程と、（ｉｖ）センサが最後に液体を観測してからセンサによって観測されたエアの総量を算出する工程と、（ｖ）エアの総量が第１閾値を超えると、ポンプを操作して治療流量より高いボーラス流量でボーラス量の流体を送達する工程と、（ｖｉ）エアの総量が第１閾値より高い第２閾値を超えると、ライン内エア状態を検出する工程と、を含む。上記方法では、工程（ｖ）におけるボーラス送達は、多くの場合、警報を必要とするライン内エア状態を避けるために蓄積された気泡を除去するのに有効である。

上で概要を示した方法は更に、ボーラス量によって送達された過剰量を相殺するために、ポンプを操作してボーラス量の送達後に治療流量より低い低流量で送達する工程を含んでよい。ポンプは、ボーラス量の送達の結果、治療流量に対して過剰に送達された量が相殺されるまで低流量で操作され、その後、治療流量においてプログラムされた治療を再開してよい。

別の態様では、本発明は、配置されたライン内エアセンサの観測ゾーンから微小気泡を除去し、注入ポンプに接続される管を通って流れる流体を観測する方法を提供する。この方法は、概して、（ｉ）センサが最後に液体を観測してからセンサによって観測されたエアの総量を算出する工程と、（ｉｉ）エアの総量が所定の閾値を超えると、ポンプを操作してプログラムされた治療流量より高いボーラス流量でボーラス量の流体を送達する工程と、を含む。ボーラス流量は、ポンプのプライミングに使用されるプライミング流量と実質的に等しくてよい。

別の態様では、本発明は、（ｉ）ポンピング機構に接続される管を通って流体を流すように動作するポンピング機構であって、モータと、モータに通電するためのモータ制御装置と、を備えるポンピング機構と、（ｉｉ）管を通って流れる流体を観測するために管に沿った検知位置において配置されるライン内エアセンサであって、所与の時間においてセンサによって観測されたある量の流体がエアか液体かを示す信号を発生するライン内エアセンサと、（ｉｉｉ）メモリモジュールと、（ｉｖ）メモリモジュール、ポンピング機構、及びライン内エアセンサに接続されるマイクロプロセッサと、を概して備え、マイクロプロセッサが、ポンピング機構に治療流量で流体を送達させる命令をプログラム可能であり、メモリモジュールが、管を通って流れる連続量のエアが所定の第１量閾値を超えることを示すライン内エアセンサからの信号に応えて、治療流量を超えるボーラス流量でのボーラス量の流体の送達を、マイクロプロセッサによってポンピング機構に命令させるプログラミング命令を記憶する、注入ポンプを包含する。

メモリモジュールは、管を通って流れる連続量のエアが第１量閾値より高い所定の第２量閾値を超えることを示すライン内エアセンサからの信号に応えて、マイクロプロセッサによってライン内エア警報状態を示させるプログラミング命令も記憶してよい。

ボーラスで送達された過剰量を相殺するため、メモリモジュールは、マイクロプロセッサによって、ボーラス量の送達後に治療流量より低い低流量で流体を送達させるようポンピング機構に命令させるプログラミング命令を記憶してよい。低流量は、治療流量の所定の割合、例えば５０％であってよい。また、メモリモジュールは、マイクロプロセッサによって、過剰量の相殺の完了後に治療流量で流体を送達させるようポンピング機構から命令させる更なるプログラミング命令を記憶してもよい。

本発明は、以下の図面を参照して、以下に詳細に説明される。
本発明の実施形態に従って形成される注入ポンプの模式図であり、基本的な動作を例示するために、カセット及び管は、ポンプ内に据付けられて示される。 図１で示される注入ポンプの電子ブロック図である。 本発明の実施形態に従って、治療中に注入ポンプのライン内エアセンサを監視し、ライン内エア状態を検出する方法を示すフローチャートである。 本発明の実施形態に従って、治療中に注入ポンプのライン内エアセンサを監視し、ライン内エア状態を検出する方法を示すフローチャートである。 本発明の実施形態に従って、治療中に注入ポンプのライン内エアセンサを監視し、ライン内エア状態を検出する方法を示すフローチャートである。 本発明の実施形態に従って、ライン内エアセンサによって観測されるある量の流体がエアか液体かを判定する微小気泡検出ルーチンのフローチャートである。 本発明の実施形態に従って、ポンプによって実行されるボーラス相殺論理を示すフローチャートである。 本発明の代表的な実施形態に従って、ライン内エアセンサゾーンから微小気泡を除くためにボーラスが送達され、引き続いて相殺される様々な状態における、モータ速度対時間を示すグラフである。 本発明の代表的な実施形態に従って、ライン内エアセンサゾーンから微小気泡を除くためにボーラスが送達され、引き続いて相殺される様々な状態における、モータ速度対時間を示すグラフである。 本発明の代表的な実施形態に従って、ライン内エアセンサゾーンから微小気泡を除くためにボーラスが送達され、引き続いて相殺される様々な状態における、モータ速度対時間を示すグラフである。 本発明の代表的な実施形態に従って、ライン内エアセンサゾーンから微小気泡を除くためにボーラスが送達され、引き続いて相殺される様々な状態における、モータ速度対時間を示すグラフである。

図１及び２は、本発明を具体化するプログラム可能な注入ポンプ１０を模式的に描写する。注入ポンプ１０は、ハウジング１２と、ハウジングの外面上のポンプホイール又はロータ１４及びカセット収容部１６と、カセット収容部及びポンプホイール上で開閉するようにハウジングに接続されるドア１８と、を含む。図１で示されるように、投与セットは、流体源から患者に流体を運ぶためのポンプに関連付けて据付けてもよい。投与セットは、流体源からポンプに延びる上流管４と、ポンプから患者に延びる下流管８と、カセット収容部１６中に受容されるカセット５と、ポンプホイール１４の周りに配置されるＵ形管セグメント６と、を含んでよい。カセット５は、上流管４を管セグメント６の上流末端に、並びに下流管８を管セグメント６の下流末端に接続するための接続終点５Ｕ及び５Ｄで構成され、上流管からポンプを通る下流管への流路を完成する。

ポンプホイール１４は、管を通る流体流動を意図された流動方向に引き起こすように動作するポンピング機構の部分である。ポンピング機構は、ポンプホイール１４に接続され、ポンプホイールをその軸の周りで回転させるように動作する電子モータ２０を更に含む。ポンプホイール１４は、ホイールの周囲部分の周りに配置された管セグメント６に係合する放射状フィンガ又はローラ（図示せず）を有する。ポンプホイール１４が回転するとき、管セグメント６の連続部分が進行的に圧搾され、患者へ向かう流動方向に、管を通って、流体を流動させる。注入される流体の流量は、モータ２０が駆動される速度、及び／又はモータ２０が所与の速度で駆動される時間の長さを制御することによって調節できる。当業者は、上に記載される蠕動ポンピング機構の変形が可能であることを理解するであろう。例えば、モータ２０は、並べて配置された１連の並列フィンガ又はローラに接続されたカム部材を駆動することができ、それにより、蠕動ポンピング作用は、図１で示されるように、管の湾曲したセグメントの代わりに管の直線のセグメントに適用される。本発明は、特定のポンピング機構構成に限定されない。

注入ポンプ１０には、ポンピングホイール１４から上流の管セグメント６に沿った場所の上流閉塞センサ２２、及びポンピングホイール１４から下流の管セグメント６に沿った場所の下流閉塞センサ２４が提供されてよい。上流センサ２２及び下流センサ２４は各々、管内のそれぞれの局所流圧を示す、それぞれのセンサ信号を提供する。例えば、上流及び下流センサ２２、２４は、管内で流圧により引き起こされる可撓性の管壁のたわみを検出し、このたわみに比例した電子信号を提供するための、管セグメント６の外壁に係合するように配置される、変換器又は歪みゲージであってよい。

注入ポンプ１０は更に、所与の時間においてセンサによって観測されたある量の流体がエアか液体かを検出するライン内エアセンサ２６を備える。本実施形態では、ライン内エアセンサ２６は、管セグメント６の部分を横切って互いに反対側にある１対の圧電セラミック素子２６Ａ及び２６Ｂを含む、超音波変換器を備えてよい。１つのセラミック素子２６Ａは、周波数範囲内の共振を通って掃引する周波数において、マイクロプロセッサ３０によって駆動される。超音波エネルギーは、素子２６Ａによって伝送されて管の一方の側に入り、エネルギーの一部は反対側の素子２６Ｂによって受信される。液体が管中に存在する場合、素子２６Ｂによって受信された超音波エネルギーは、プリセットされたコンパレータ閾値より大きくなり、続いて論理レベルを「高」に変換する。エアが管中に存在する場合、超音波エネルギーの伝搬用媒体の密度は低く、素子２６Ｂによって生じる信号が閾値以下に減じられ、論理レベルを「低」に変換する。したがって、今記載した実施形態では、素子２６Ｂによって受信された超音波エネルギーの振幅は、管の中の液体とエアとの間の差を判定する主要原理である。管は、ライン内エアセンサ素子２６Ａ及び２６Ｂに乾燥連結されてよく、すなわち、センサ配置に超音波ゲルの使用を必要としない。

図２中に見られるように、注入ポンプ１０は、ユーザが、患者に送達されるべき液体の量及びこの液体が送達されるべき速度を判断する注入治療プロトコルを選択し、及び／又は作り出し、その後稼働させることを可能にするように構成される。注入ポンプ１０は、キーパッド、スイッチ、及びダイヤル制御器等の、入力装置を有するユーザインターフェース３２に接続されるマイクロプロセッサ３０を含む。注入ポンプ１０は、マイクロプロセッサ３０に接続されたディスプレイ３４もまた含む。ディスプレイ３４は、時にはユーザインターフェース３２の部分として作用する、タッチスクリーンディスプレイであってよい。マイクロプロセッサ３０は、選択された治療プロトコルを管理するように、電動モータ２０を駆動するためのモータ制御装置３６に接続される。ポンプ動作を制御するためにマイクロプロセッサにより実行される命令を記憶するための１つ以上のメモリモジュール３８は、マイクロプロセッサ３０に接続されるか、又はこれと一体化される。記憶された命令は、ソフトウェアルーチンで組織化されてもよい。記憶されたソフトウェアルーチンは、存在し得る微小気泡を検出し、ボーラス放出によってこれらの除去を試み、ボーラスによって送達された過剰の流体を相殺して、プログラムされた治療送達速度を達成するルーチンである。これらのルーチンは、以下に詳細に説明される。本発明の目的において、マイクロプロセッサ３０は、ライン内エアセンサ２６からの信号を受信する。マイクロプロセッサ３０は上流閉塞センサ２２及び下流閉塞センサ２４にも接続される。閉塞センサからのアナログ電圧信号を、マイクロプロセッサ３０によって利用されるデジタル形式に変換するアナログデジタル変換回路２３が示されるが、別の形式の閉塞センサ及びマイクロプロセッサインターフェイスを使用してもよい。注入ポンプ１０は、マイクロプロセッサ３０に接続される、可聴信号生成器３５もまた含んでよい。

本発明の実施形態では、流体送達は、規則的時間セグメント、例えば１分間セグメントで実行される。治療流量は、０．１ミリリットル／時間（ｍＬ／ｈｒ）〜４００ｍＬ／ｈｒの範囲内で選択されてよい。モータ２０は、所与の回転速度、例えば４０ｒｐｍで操作されてよい。例として、各モータ回転は、１２段階の徐々に増える回転モータ、つまり「目盛り」から構成されてよく、ここで流体送達を分解すると１目盛りあたり１８マイクロリットルである。したがって、１ミリリットルの流体をポンプ注入するのに約５６回の目盛りが必要とされる。選択した治療速度が６０ｍＬ／ｈｒの場合、各１分間セグメント間に平均１ミリリットルがポンプ注入されなくてはならない。全１分間セグメントについてモータを４０ｒｐｍで操作すると仮定すると、４８０回の目盛りとなり、選択した流量に対して過剰量の流体が送達される。結果的に、１ミリリットルを送達するのに必要な各時間セグメント部分のみ動作し、残りの時間セグメントは動作しないようにモータを制御できる。この例では、１ミリリットルは約５６回の目盛りで送達され、これはモータ速度４０ｒｐｍにおいて約７秒に相当する。時間セグメントの残りの５３秒間にモータは動作していない。理解され得るように、治療送達速度は、各時間セグメント中のモータが動作している長さを変更することによって、モータ速度（ｒｐｍ）を変えずに調整できる。

以下に詳細に示すように、本発明は、ライン内エアが第１閾値を超えた場合に、より高い流量の流体ボーラスが命令されて送達され、選択した治療流量に対して流量を一時的に低下させることによって、ボーラスによって送達された過剰の流体を相殺する方法によって具体化される。本発明の実施形態では、ボーラスは、ポンプのプライミング流量（例えば７００ｍＬ／ｈｒ）で送達される流体１．０ミリリットルであってよく、これは、治療に対して選択可能な最大流量より高い。当然のことながら、本発明から逸脱せずに、他のボーラス量及びボーラス流量を使用できる。

ここで、本発明の実施形態に従って、ポンプに記憶され実行されるソフトウェアルーチンによって実施されるライン内エア検出論理の概略を示す、図３Ａ〜３Ｃを参照する。示される実施形態では、ライン内エアセンサ２６は、ブロック１２０でサンプリングされる。上記のように、ライン内エアセンサ２６は、センサがエア又は液体のいずれかを観測したことを示す、デジタル信号をもたらす。ブロック１２２では、非常に小さい気泡を無視する論理を含む、微小気泡ルーチンが呼び出される。微小気泡ルーチンの様式は、図４を参照して以下に詳細に説明される。センサ２６によって観測された増分量の流体がエアである場合、判断ブロック１２４からブロック１２６、１２８、及び１３０に流れる。ブロック１２６では、センサ２６が最後にエアを観測してから観測された液体の総量を追跡する変数ＶＯＬ＿ＬＩＱを、ゼロに設定する。ブロック１２８では、センサ２６が連続閾値量の液体（例えば０．３７５ｍＬ）を最後に観測してから観測したエアの総量を追跡する変数ＶＯＬ＿ＡＩＲは、ポンプモータ２０の徐々に増える１段階、つまり「目盛り」ずつセンサ２６を通過する量に相当する、追加の増分量ＶＯＬ＿ＩＮＣずつ増える。例として、現在のポンプ実施形態では、増分量は約１８マイクロリットルである。したがって、サンプリングされたセンサ信号がエアを示す場合、この例では、ＶＯＬ＿ＡＩＲは１８マイクロリットルずつ増加する。判断ブロック１３０は、ＶＯＬ＿ＡＩＲが第１の所定の閾値、例えば１．０ミリリットルを超えるかどうかを確認する。超えない場合、フローは元に戻り、ライン内エアセンサ２６によって次にサンプリングされた値を処理する。

判断ブロック１２４に戻り、センサ２６によって観測された増分量の流体がエアの代わりに液体である場合、ブロック１３２に従って、ＶＯＬ＿ＬＩＱはＶＯＬ＿ＩＮＣずつ増加する。判断ブロック１３４は、ＶＯＬ＿ＬＩＱが、本実施形態では０．３７５ｍＬである所定の閾値を超えるかどうかを判定する。超える場合、ブロック１３６においてＶＯＬ＿ＡＩＲがゼロに設定され、その後フローは元に戻り、ライン内エアセンサ２６によって次にサンプリングされた値を処理する。超えない場合、判断ブロック１３４はブロック１３６を迂回する。

判断ブロック１３０が、ＶＯＬ＿ＡＩＲが第１閾値である１．０ミリリットルを超えると判断する場合、蓄積されたエアが、センサ２６の場所で集まる微小気泡によるものである場合にライン内エア警報状態となることを避けるため、本発明の工夫に満ちた手法が用いられる。より詳細には、エアの総連続量が第１閾値を超えると、ポンプは、センサから離れる方向に微小気泡を除去するために、治療流量より高いボーラス流量でボーラス量の流体を送達するように命令される。図３Ｂの判断ブロック１３８は、現在ボーラスが送達されているかどうかを示すブール変数ｂＢＯＬ＿ＡＣＴＩＶＥの値を確認する。送達されていない場合、フローはブロック１４０に移動してｂＢＯＬ＿ＡＣＴＩＶＥの値をＴｒｕｅに設定し、その後ブロック１４２に移動してボーラス送達を開始する。ボーラスが開始されると、フローはブロック１２０に戻る。

判断ブロック１３８がｂＢＯＬ＿ＡＣＴＩＶＥをＴｒｕｅであると判定する場合は、ボーラス送達が既に命令されたことを意味する。このような場合、判断ブロック１４４は、ＶＯＬ＿ＡＩＲが第２の所定の閾値、例えば１．５ミリリットルを超えるかどうかを確認する。第２閾値を超える場合、送達されたボーラスはライン内エアを除去できなかった。その結果、ブロック１５０において警報状態が示され、ブロック１５２でポンピングが止まる。ＶＯＬ＿ＡＩＲが第２閾値を超えない場合、判断ブロック１４４はブロック１４６に直接流れ、ボーラス量を追跡する変数ＶＯＬ＿ＢＯＬを増やす。この例示的実施形態では、ボーラス量１．０ミリリットルが使用される。したがって、ボーラスで送達された流体が１．０ミリリットルに達するまで、判断ブロック１４８はブロック１２０に戻り、ここで判断ブロック１４８は、図３Ｃのブロック１５４に進む。ブロック１５４では、ブール変数ｂＢＯＬ＿ＡＣＴＩＶＥの値がＦａｌｓｅに設定され、この時点でボーラス送達が完了する。

次にブール変数ｂＢＯＬ＿ＣＯＭＰの値が判断ブロック１５６で確認される。ｂＢＯＬ＿ＣＯＭＰの値は、ボーラス相殺が実行中かどうかを示す。ｂＢＯＬ＿ＣＯＭＰの値がＦａｌｓｅである場合、フローはブロック１５８に向かい、ｂＢＯＬ＿ＣＯＭＰの値をＴｒｕｅに設定してから、ブロック１６０に進み、ボーラス相殺を開始する。本発明を具体化するボーラス相殺スキームは、図５及び６Ａ〜６Ｄを参照して後ほど説明する。判断ブロック１５６においてｂＢＯＬ＿ＣＯＭＰの値がＴｒｕｅである場合、フローは判断ブロック１６２に枝分れし、ボーラス相殺が完了したかどうか確認する。完了した場合、ブロック１６４において、ポンプは治療のために選択された元のポンピング速度に戻る。

最後に、判断ブロック１６６は、プログラムされた治療が終了したかどうかを評価する。終了していない場合、フローは図３Ａのブロック１２０に戻る。

上記のように、微小気泡ルーチンは、ブロック１２２で実行され、気泡に対応できる。栄養液の容器等の液体源を勢いよく振盪して内容物を混合する場合に気泡が形成され得る。本発明の実践に好適な微小気泡ルーチンを図４に示す。ルーチンは、現在のポンプ目盛りによって移動され、センサ２６によって観測される、サンプリングされた増分量の流体における、それぞれエア量及び液体量を表す入力値ＡＩＲＩＮ及びＬＩＱＩＮを受け入れることができる。各モータ目盛りが約１８マイクロリットルに相当するこの例では、ＡＩＲＩＮは、ライン内エアセンサ２６がエアを観測した場合は１８マイクロリットルの値、又は、ライン内エアセンサ２６が液体を観測した場合はゼロの値のいずれかを有する。反対に、ＬＩＱＩＮは、ライン内エアセンサ２６がエアを観測した場合はゼロ、ライン内エアセンサ２６が液体を観測した場合は１８マイクロリットルのいずれかの値を有する。

微小気泡ルーチンは、出力値ＡＩＲＯＵＴ及びＬＩＱＯＵＴを返す。このルーチンは、非ゼロ値であるＡＩＲＯＵＴを返す前に、所定の閾値量に達するまで、エアの連続出現を探すように設計される。この実施形態では、ＡＩＲＯＵＴ値は、ルーチンを４回連続して呼び出すことでＡＩＲＩＮがエアを示すまでゼロに保持され、この４回の時点で、センサ読み取り値は、単に気泡を示すだけではなく、ライン内エア警報起動の可能性となる実際の気泡を示すと見なされる。この時点で、４つの読み取り値は単一のＡＩＲＯＵＴ値（例えば７２マイクロリットル）に累積される。したがって、ＡＩＲＯＵＴの値は、顕著な量のエアが検出されると、最初にゼロから分解量の４倍（例えば７２マイクロリットル）に跳ねあがる。この閾値に達すると、一連の連続したエア読み取り値が液体読み取り値によって中断されるまで、後続のルーチン呼び出しにおいてＡＩＲＯＵＴはＡＩＲＩＮに設定される。ＡＩＲＩＮの連続値が、４回の連続した非ゼロ値に達することなく、ゼロと非ゼロ値（例えば１８マイクロリットル）との間で変動する場合、気泡が存在することを示し、ＡＩＲＩＮ値は無視される。ＬＩＱＩＮ値がゼロを超える場合、ＬＩＱＯＵＴ値はＬＩＱＩＮ値と等しく設定される。認識され得るように、微小気泡ルーチンは、泡を示す小さい気泡を無視することによって誤ったライン内エア警報の減少に役立つ。

微小気泡ルーチンの実施形態が図４に示される。示される微小気泡ルーチンの最初のブロック２００は、ＡＩＲＯＵＴ及びＬＩＱＯＵＴの値をゼロに設定する。判断ブロック２０２は、ＡＩＲＩＮの値を確認する。ＡＩＲＩＮ値がゼロを超える（例えば１８マイクロリットル）場合、センサ２６は、サンプリングされた増分量中に液体ではなくエアを認め、フローを判断ブロック２０４に進める。判断ブロック２０４では、変数ＬＡＳＴＡＩＲＯＵＴの値をゼロと比較する。ＬＡＳＴＡＩＲＯＵＴは、以前に呼び出した微小気泡ルーチンから得られたＡＩＲＯＵＴ値を記憶する。そのため、判断ブロック２０４は、以前のルーチン呼び出しによってエアが見つかったかどうかを判定する。エアが以前の呼び出しにおいて見られた場合、フローはブロック２０６に枝分れし、ここでＡＩＲＯＵＴ値はＡＩＲＩＮ値と等しく設定される。言い換えれば、以前にエアが見つかった場合、ルーチンはエアの計数を維持する。

判断ブロック２０４においてＬＡＳＴＡＩＲＯＵＴがゼロに等しい場合、フローはブロック２０８に向かって変数ＢＵＢＢＬＥ値を設定し、これによってルーチンの連続呼び出しを通して気泡量を蓄積する。ブロック２０８は、ＡＩＲＩＮによってＢＵＢＢＬＥ値を増やす。判断ブロック２１０は、ＢＵＢＢＬＥを所定の閾値量と比較する。この例では、閾値量は５５マイクロリットルであるが、別の閾値量を選択してもよい。理解され得るように、１８マイクロリットルであるエア読み取り値が４回連続することが、ＢＵＢＢＬＥ値が５５マイクロリットルである閾値量を超えるのに必要とされる。閾値に達しなかった場合、フローはブロック２１２及び２１４を迂回し、ＡＩＲＯＵＴ値はゼロのままである。しかし、判断ブロック２１０において閾値に達したことが分かった場合、ブロック２１２はＡＩＲＯＵＴ値をＢＵＢＢＬＥ値と等しく設定し、ブロック２１４はＢＵＢＢＬＥ値をゼロにリセットする。

ここで判断ブロック２０２に再度注目する。センサ２６がエアの代わりに液体を認識する場合、ＡＩＲＩＮはゼロに等しくなり、判断ブロック２０２は、ブロック２１６及び２１８の方向に流れる。ブロック２１６はＢＵＢＢＬＥ値をゼロにリセットし、ブロック２１８はＬＩＱＯＵＴ値をＬＩＱＩＮ値と等しく設定する。

論理フローの経路に関わらず、フローはブロック２２０に到達し、ここでＬＡＳＴＡＩＲＯＵＴ値はＡＩＲＯＵＴに等しく設定され、その後ルーチンは、ＡＩＲＯＵＴ値及びＬＩＱＯＵＴを呼び出しプログラムに返す。

ここで、本発明の実施形態によるボーラス相殺の説明が、図５及び６Ａ〜６Ｄを参照して示される。図３Ｂのブロック１４２に従ってポンプによってボーラスが送達されると、後続のポンプ制御及び操作を調整し、ボーラスで「予定より早く」送達された過剰の流体を相殺する必要がある。ポンプによって実行されるボーラス相殺論理の代表的な実施形態を図５に示す。ブロック３００では、ボーラスが送達される時間セグメントにおいて送達された過剰の流体量の算出が行われる。場合によっては、ボーラスは、過剰量がゼロになるように、プログラムされた治療での規定のセグメント量の範囲内で送達されてよい。これらの場合、相殺する必要はない。したがって、最初の判断ブロック３０２は、算出された過剰量がゼロを超えるかどうかを確認し、超えない場合、ボーラス相殺は完全に迂回される。過剰量の算出の結果ゼロを超える量である場合、フローはブロック３０４に進み、ここで規定のセグメント量の割合としてボーラス量の算出が行われる。その後、判断ブロック３０６は、ブロック３０４で算出されたボーラス割合が所定の閾値割合、例えば２５％を超えるかどうかに基づいて、フローを枝分れさせる。超えない場合、フローはブロック３０８に枝分れし、次のセグメント量はブロック３００で算出された過剰量まで減少する。言い換えれば、ボーラス相殺全体が、ボーラス送達セグメントの直後のセグメントにおいて達成される。判断ブロック３０６が、ボーラス割合が所定の閾値割合（例えば２５％）を超えると判定した場合、過剰のボーラスの相殺は、減少ルールを実行することによって複数の後続セグメントに及ぶ。例えば、次のセグメントで送達される量は、ブロック３１０に示されるように、５０％又はその他何らかの割合まで減少する。判断ブロック３１２によって確認されるように、減少ルールは、過剰量が相殺されるまで連続セグメントにおいて実行される。

図６Ａ〜６Ｄは、実際のポンピング状態下においてボーラス相殺論理をどのように機能させるかについての４つの例を提供する。図６Ａでは、ポンプの治療流量は、６０ミリリットル／時間未満に選択されると考えられる。流体送達は１分間セグメントで予定され、ここでブロック４０２は規定の治療セグメント中のモータ動作時間を示す。次のセグメントでは、予定されたポンピング時間４０４が約半分終了した時点で、ブロック４００で示されるようなボーラス送達が起こる。示され得るように、モータ速度は、規定の治療送達中に使用されるモータ速度と比較して、ボーラス送達中に増加し、ボーラス量が短時間で送達されるように、選択可能な最大治療流量を上回る高流量を達成する。ボーラスによって送達される量（例えば１．０ミリリットル）は、規定の治療流量（治療流量が６０ミリリットル／時間であると仮定すれば、１．０ミリリットル未満）でのセグメント中に送達され得る量の２５％を超える。結果的に、図５の論理下において、後続セグメント中にポンプ注入される量は、ボーラスによって送達された過剰量が相殺されるまで、規定のセグメント量に対して５０％まで減少し、このことは、ブロック４０２ほど幅広くないブロック４０６及び４０８において見られ、これらのセグメントにおいてポンプ動作時間が短くなっていることを示す。警報が避けられた場合、相殺が完了すると、セグメントは選択した治療用ポンピング速度（例えば、ブロック４０２）に戻る。

図６Ｂは、選択した治療流量が６０ミリリットル／時間を超え、ボーラス４００がセグメント内で比較的早期に送達される状況を示す。この場合、ボーラス量全体がセグメント量の範囲内で送達され、選択した治療流量において、セグメント中に送達された総量が、既に予定された量（ブロック４１４）に等しくなるようにする。この状況では、相殺は不要であり、図５の論理は相殺を迂回する。結果的に、ブロック４１２、４１６、及び４１８は同一であり、治療流量に相当する。

図６Ｃは、図６Ａと類似するが、治療流量が１５０ミリリットル／時間を超える状況を示す。ブロック４２２とブロック４０２とを比較して、ブロック４２２に関連するセグメント中でより長い時間、モータが動作したまま維持されることに気づくと、治療速度の高さが理解され得る。ボーラス４００は、予定されたブロック４２４中に送達される。より高い流量であるのにも関わらず、ボーラス量は予定されたセグメント量の２５％を更に超え、そのため後続セグメントは、過剰量の相殺が完了するまで、５０％の量が減少される。この減少は、ブロック４２２に対して、短い時間のブロック４２６及び４２８において見られる。治療流量が高くなると、相殺の完了に要する時間は短くなる。

図６Ｄは、治療流量が２４０ミリリットル／時間を超える状況を示す。ブロック４３２の幅で示されるように、各セグメント中、より長い時間でモータが動作したまま維持され、治療流量に達する。ボーラス４００は、動作中のポンピング時間４３４の終了付近で引き起こされる。この場合、選択した治療速度（治療流量が２４０ミリリットル／時間であると仮定すれば、４．０ミリリットル超）下で送達されるボーラス量（例えば１．０ミリリットル）は、セグメント量の２５％未満である。ここでブロック４３６に示されるように、図５の論理は次のセグメントのボーラス量全体を減少させ、１つのセグメント以内で相殺を完全に達成する。ブロック４３８は治療流量に従って予定されたセグメント量に相当し、ブロック４３８はブロック４３２と同一である。

本発明は、方法、及びこの方法を実施するプログラムされたポンプ装置として具体化される。本発明の方法及びポンプ装置の例示的実施形態が、本明細書で詳細に説明されるが、しかしながら、当業者は、付属の請求項により定義されるように、本発明の趣旨及び範囲から逸脱することなく、修正を行うことができることを認識するであろう。

Claims (18)

1. 注入ポンプに接続される管を通る液体流におけるライン内エア状態を検出する方法であって、
   前記管に沿った検知位置にライン内エアセンサを設ける工程であって、該ライン内エアセンサが、所与の時間において前記センサによって観測されたある量の流体がエアか液体かを示す信号を発生する工程と、
   前記ポンプを操作して治療流量で前記流体を送達する工程と、
   前記流体が前記センサを通過して流れる際の前記センサ信号をサンプリングする工程と、
   前記センサが最後に液体を観測してから前記センサによって観測されたエアの総量を算出する工程と、
   前記エアの総量が第１閾値を超えると、前記ポンプを操作して前記治療流量より高いボーラス流量でボーラス量の流体を送達する工程と、
   前記エアの総量が前記第１閾値より高い第２閾値を超えると、前記ライン内エア状態を検出する工程と、を含む、方法。
2. 前記ポンプを操作して、前記ボーラス量の送達後に前記治療流量より低い低流量で流体を送達する工程を更に含む、請求項１に記載の方法。
3. 前記ポンプを操作して、前記ボーラス量の送達の結果、前記治療流量に対して過剰に送達された量が相殺されるまで前記低流量で流体を送達する、請求項２に記載の方法。
4. 前記ポンプを操作して、前記過剰量が相殺された後に前記治療流量で流体を送達する工程を更に含む、請求項３に記載の方法。
5. 前記ポンプが均等な時間セグメントによって操作され、前記低流量が、前記ボーラス量が送達された時間セグメントに続く複数の前記時間セグメントにわたって適用される、請求項３に記載の方法。
6. 前記複数の時間セグメントが連続した時間セグメントである、請求項５に記載の方法。
7. 前記複数の連続した時間セグメントが、前記ボーラス量が送達された時間セグメントの直後に続く、請求項６に記載の方法。
8. 前記ポンプが均等な時間セグメントによって操作され、前記低流量が、前記ボーラス量が送達された時間セグメントに続く単一の時間セグメントのみに適用される、請求項３に記載の方法。
9. 前記単一の時間セグメントが、前記ボーラス量が送達された時間セグメントの直後に続く、請求項８に記載の方法。
10. 配置されたライン内エアセンサの観測ゾーンから微小気泡を除去し、注入ポンプに接続される管を通って流れる流体を観測する方法であって、前記ポンプが治療流量で流体を送達するようにプログラムされ、
    前記センサが最後に液体を観測してから前記センサによって観測されたエアの総量を算出する工程と、
    前記エアの総量が所定の閾値を超えると、前記ポンプを操作して前記治療流量より高いボーラス流量でボーラス量の流体を送達する工程と、を含む、方法。
11. 前記注入ポンプが所定のプライミング流量を有し、該流量で前記ポンプが前記ポンプのプライミングのために操作され、前記ボーラス流量が前記プライミング流量と実質的に等しい、請求項１０に記載の方法。
12. ポンピング機構に接続される管を通って流体を流すように動作するポンピング機構であって、モータと、該モータに通電するためのモータ制御装置と、を備えるポンピング機構と、
    前記管を通って流れる流体を観測するために前記管に沿った検知位置において配置されるライン内エアセンサであって、所与の時間において前記センサによって観測されたある量の流体がエアか液体かを示す信号を発生するライン内エアセンサと、
    メモリモジュールと、
    該メモリモジュール、前記ポンピング機構、及び前記ライン内エアセンサに接続されるマイクロプロセッサと、を備え、該マイクロプロセッサが、前記ポンピング機構に治療流量で流体を送達させる命令をプログラム可能であり、
    前記メモリモジュールが、前記管を通って流れる連続量のエアが所定の第１量閾値を超えることを示す前記ライン内エアセンサからの信号に応えて、前記治療流量を超えるボーラス流量でのボーラス量の流体の送達を、前記マイクロプロセッサによって前記ポンピング機構に命令させるプログラミング命令を記憶する、注入ポンプ。
13. 前記メモリモジュールが、前記管を通って流れる連続量のエアが前記第１量閾値より高い所定の第２量閾値を超えることを示す前記ライン内エアセンサからの信号に応えて、前記マイクロプロセッサによってライン内エア警報状態を示させるプログラミング命令を記憶する、請求項１２に記載の注入ポンプ。
14. 前記メモリモジュールが、前記マイクロプロセッサによって、前記ライン内エアセンサからの信号を評価してエアと微小気泡を含む液体を区別させるプログラミング命令を記憶する、請求項１２に記載の注入ポンプ。
15. 前記メモリモジュールが、前記ボーラス量の送達の結果前記治療流量に対して過剰に送達された量が相殺されるまで、前記マイクロプロセッサによって、前記ボーラス量の送達後に前記治療流量より低い低流量で流体を送達させるよう前記ポンピング機構に命令されるプログラミング命令を記憶する、請求項１２に記載の注入ポンプ。
16. 前記低流量が前記治療流量の所定の割合である、請求項１５に記載の注入ポンプ。
17. 前記所定の割合が５０％である、請求項１６に記載の注入ポンプ。
18. 前記メモリモジュールが、前記マイクロプロセッサによって、前記過剰量が相殺された後に前記治療流量で流体を送達させるよう前記ポンピング機構に命令されるプログラミング命令を記憶する、請求項１５に記載の注入ポンプ。

Images