JP2017185293A - 連続多流体ポンプ装置、駆動および作動システムならびに方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】新規な切換弁を提供する。【解決手段】医療用流体送達デバイス用切換弁であって、出口チャネルと流体連通する弁孔と、第1の出口ポートと、第2の出口ポートと、弁孔内に配置されると共に流路を有する弁軸を備える切換弁本体を具備し、切換弁本体は流路を、第1の出口ポート、第2の出口ポートおよび遮断位置のうちの一つと流体連通状態とするよう構成されており、流路は、リップシール機構、薄壁弁軸内に配置されたエラストマコア、複数のOリングシール、協働するスリーブの放射状隆起間に配置された複数の指要素を有するセグメント化された弁軸、柔軟な材料の下側部分および硬い材料の上側部分を有する弁軸、外側弁円柱形壁と弁軸との間の弁孔内に着座させられた柔軟な封止材料の内側ライナおよびその組み合わせからなる群から選ばれた封止機構を備える切換弁。【選択図】図2
Description
関連出願の相互参照
本出願は、2011年9月21日に出願され、「Continuous Multi-Fluid Delivery System and method」と題する米国仮特許出願第61/537,371号明細書の利益を主張し、その出願は全体として参照により本明細書に組み込まれる。
本明細書に記載された発明は、1つまたは複数の流体が患者の体内に注入/注射される医療用診断および治療処置における多流体送達用途のための流体ポンプ装置ならびに関連する駆動および作動システムを備える、流体送達システムに関する。
本出願は、2011年9月21日に出願され、「Continuous Multi-Fluid Delivery System and method」と題する米国仮特許出願第61/537,371号明細書の利益を主張し、その出願は全体として参照により本明細書に組み込まれる。
本明細書に記載された発明は、1つまたは複数の流体が患者の体内に注入/注射される医療用診断および治療処置における多流体送達用途のための流体ポンプ装置ならびに関連する駆動および作動システムを備える、流体送達システムに関する。
医療分野において、患者に流体を提供するために使用される流体送達装置は一般に知られており、多くの異なる形態で存在する。この目的で一般に使用されるシステムは、自然落下システムであり、そこでは、流体を収容するバッグが患者の身体の高さより上方で支持され、患者への流量が、バッグと患者との間に延在する可撓性チューブに対するクランプの総圧力によって制御される。チューブを通る流体の流量は、チューブの狭窄の量に相関することは容易に理解されよう。医療分野では、圧力下で患者に流体を送達する手動装置が知られている。こうした手動圧送装置の例は、例として、Kingらの米国特許第3,464,359号明細書、Bergmanの同第2,062,285号明細書、およびWandelの同第1,748,810号明細書から知られている。
医療分野において、圧力下で患者に流体を送達するシリンジベースの注入ポンプおよび蠕動ポンプも使用されており、それらは、患者への流体の流量および定量送達に対してより正確な制御を提供する。患者に流体を送達するように適合されたシリンジポンプの例は、Layerらの米国特許第5,529,463号明細書に記載されており、その出願は、この目的のためのマルチシリンジポンプを開示している。圧力下で患者に一定流量の流体を送達するのに適している蠕動ポンプシステムは、ともにFutterknechtの米国特許第6,558,125号明細書および同第6,488,660号明細書に記載されている。
患者に流体を厳密に制御された方法で送達する必要がある多数の医療処置がある。1つのこうした用途には、診断用コンピュータ断層撮影(CT)スキャン中にX線画像をより高画質化するために患者に造影剤流体を送達することが含まれる。従来、こうした造影剤流体は、シリンジベースの注射システムを使用して患者に送達されていた。こうした注射システムでは、造影剤流体はその元の容器から使い捨てシリンジまで搬送される必要がある。そして、注射システムは、厳密に必要な時に、制御された流量で流体を患者に送達するためにシリンジ内の流体を加圧する。いくつかのシリンジベースの注射システムは、2つの異なるタイプの流体の逐次または同時の送達を容易にするように2つの別個のシリンジを収容することができる。
シリンジベースの流体注射システムの1つの限界は、各患者処置の前に使い捨てシリンジを補充し交換する必要があるということである。Evans,IIIらの米国特許第5,806,519号明細書は、各患者に対してシリンジを補充し交換する必要なしに複数の患者に連続して流体を送達するために使用することができる流体送達システムを記載している。この限界を克服することを目的とする別の流体送達システムは、米国特許第6,558,125号明細書および同第6,488,660号明細書(Futterknecht)に開示されている。これらの後者の特許は、流体を造影剤瓶から患者に直接送達するために蠕動ポンプを利用する流体送達システムを開示している。このシステムでは、各患者毎に使い捨てシリンジを交換する必要がなくなるが、ローラ型蠕動ポンプの使用により、本質的にシステムの圧力能力がおよそ200psiに制限される。不都合なことに、多くのCT処置および実質的にすべての血管造影処置では、流体が相対的に高い圧力で送達される必要がある。
患者への流体の流量および定量送達のより正確な制御を可能にするために、医療分野では容積形ポンププラットフォームが開発された。これらの装置は、シリンジの使用をなくし、蠕動ポンプにわたって圧力範囲を増大させる。1つのこうした容積形ポンプ装置は、Reillyらの米国特許第5,196,197号明細書および同第6,197,000号明細書に開示されており、それらは、カム式マルチピストンポンプを使用する、患者に造影剤流体を連続的に送達するシステムを記載している。こうしたポンプは、流体を比較的高圧で制御された方法で送達することができる。医療処置を受けている患者に流体を送達するために使用されるように意図された容積形ポンププラットフォームの別の例は、国際公開第2006/056828号パンフレットに開示されており、それは、医療処置中に制御されかつ連続した流体の流量を送達するように適合された往復運動しかつ回転するピストンを備えた蠕動ポンプを開示している。特開平61−42199号公報および同61−4220号公報(ともに根本杏林堂に譲渡)は、医療処置中に制御されかつ連続した流体の送達を可能にする別のマルチピストンシリンダポンプを開示している。
医療分野において患者に対する流体送達用に知られている容積形ポンププラットフォームにはいくつかの不都合がある。1つの不都合は、これらのポンププラットフォームは、通常、単一の流体タイプを圧送することに限定されているということである。CT処置等、多くの医療処置では、患者の体内の対象領域に正確に送達された造影剤流体および生理食塩水の組合せを使用することが多い。たとえば、造影剤流体の最初の注入が行われた後、生理食塩水流体のボーラスを投与して対象領域内に造影剤流体を移動させることができる。2つ以上の異なるタイプの流体を送達することができるために、流体送達システムが、2つの利用可能な流体源のうちの一方または場合によっては混合装置もまた設けられている場合は両方から選択するのを可能にする、外部選択弁(止水せん等)を、ポンプ入口の上流に追加することができる。流体送達システムに2つの相互接続されたポンプが存在する場合、システムは、2つの流体の制御された混合物を送達することができる可能性がある。しかしながら、2つのポンプの各々を、そのそれぞれの流体タイプの必要な流量を提供するように独立して制御しなければならない。こうした2ポンプシステムでは、下流混合装置が使用される場合もある。
本開示は、駆動および作動システムに関連する流体ポンプ装置の例示的な実施形態と、駆動および作動システムの例示的な実施形態と、駆動および作動システム並びに流体ポンプ装置を備える流体送達システムの例示的な実施形態とともに、流体ポンプ装置を組み立てる方法と、流体ポンプ装置、駆動および作動システムならびに流体送達システムの1つまたは複数の実施形態を動作させる方法とを提示する。一実施形態では、流体ポンプ装置は、複数のポンプシリンダと、ポンプシリンダの各々の中で往復動作可能なプランジャと、少なくとも1つの流体源とポンプシリンダとの間に選択的な流体連通を確立する入口切換弁とを備えている。入口切換弁を、ポンプシリンダの横方向外側に配置することができる。
入口切換弁を、ポンプシリンダに対して略平行に向けることができる。流体ポンプ装置は、ポンプシリンダへの流体連通を制御するポンプマニホールドをさらに備えることができ、入口切換弁は、ポンプマニホールド内への流体流を制御するように少なくとも1つの流体源との流体連通を制御する。ポンプマニホールドは、入口マニホールドチャネルおよび出口マニホールドチャネルを備え、ポンプマニホールドからの流体流を制御するように出口マニホールドチャネルと流体連通する出口切換弁をさらに備えている。出口切換弁は、内部に弁軸が配置された出口切換弁シリンダを備え、出口切換弁は、患者出口ポートおよび廃棄物出口ポートを備えている。出口切換弁軸は、患者出口ポートまたは廃棄物出口ポートとの選択的な流体連通を確立するように流路を画定している。出口切換弁軸は、先細り端を画定することができる。ポンプマニホールドは、入口マニホールドチャネルおよび出口マニホールドチャネルを備えることができ、ポンプシリンダは、各々、入口マニホールドチャネルと流体連通する少なくとも1つの入口開口部と、出口マニホールドチャネルと流体連通する少なくとも1つの出口開口部とを備えることができる。ポンプシリンダは、それぞれの入口逆止弁および出口逆止弁を介して入口マニホールドチャネルおよび出口マニホールドチャネルと選択的に流体連通することができる。少なくとも1つの出口開口部を、気泡排出のためにポンプシリンダの各々の高い箇所に配置することができる。
入口切換弁は、内部に弁軸が配置されている入口切換弁シリンダを備えることができ、弁軸は、軸方向通路と軸方向通路に接続された複数の半径方向入口ポートとを画定している。半径方向入口ポートを、弁軸の周囲において異なる角度方向に配置することができる。半径方向入口ポートを、別法として、弁軸の周囲において異なる角度方向に、かつ弁軸に沿って異なる軸方向位置に配置することができる。生理食塩水マニホールドが、生理食塩水流体源とポンプシリンダとの間の選択的な流体連通を確立するように、入口切換弁を介してポンプシリンダと選択的に流体連通することができる。生理食塩水マニホールドは、複数のポンプシリンダを横切って延在することができる。
別の実施形態では、流体ポンプ装置は、複数のポンプシリンダと、ポンプシリンダの各々の中で往復動作可能なプランジャと、少なくとも1つの流体源とポンプシリンダとの間に選択的な流体連通を確立する入口切換弁とを備えることができる。入口切換部をポンプシリンダの横方向外側に配置することができ、識別しるしを、流体ポンプ装置上に設け、流体ポンプ装置に対する識別情報で符号化することができる。
入口切換弁は、内部に弁軸が配置された入口切換弁シリンダを備えることができ、弁軸は、軸方向通路と軸方向通路に接続された複数の半径方向入口ポートとを画定し、識別情報は、少なくとも入口切換弁シリンダ内の弁軸の初期角度方向またはその表現を含む。半径方向入口ポートを、弁軸の周囲において異なる角度方向に配置することができる。別法として、半径方向入口ポートを、弁軸の周囲において異なる角度方向に、かつ弁軸に沿って異なる軸方向位置に配置することができる。入口切換弁シリンダを、ポンプシリンダに対して略平行に向けることができる。
識別しるしは、任意選択的に符号化された透明部材であり得る。識別しるしを、ポンプシリンダのうちの1つの上に配置することができる。入口切替弁は、内部に弁軸が配置された入口切換弁シリンダを備えることができ、識別情報は、少なくとも入口切換弁シリンダ内の弁軸の初期角度方向またはその表現を含むことができる。弁軸は、弁軸の周囲において異なる角度方向に配置された複数の半径方向入口ポートを備えることができる。別法として、弁軸は、弁軸の周囲において異なる角度方向に、かつ弁軸に沿って異なる軸方向位置に配置された複数の半径方向入口ポートを備えることができる。入口切換弁シリンダを、ポンプシリンダに対して略平行に向けることができる。入口切換弁シリンダは、複数の流体源と接続する複数の入口ポートを備えることができる。
識別情報は、ポンプ形態/タイプ番号、製造バッチ番号、ポンプタイプ識別子、ポンプ逐次識別番号またはそれらのあらゆる組合せのうちの少なくとも1つを含むことができる。
さらに別の実施形態では、流体ポンプ装置は、複数のポンプシリンダと、ポンプシリンダの各々の中で往復動作可能なプランジャであって、各プランジャがそこから基端方向に延在するピストンインタフェース部材を備え、ピストンインタフェース部材が、互いに向かって圧縮可能な少なくとも2つの部品に分割される、プランジャと、少なくとも1つの流体源とポンプシリンダとの間に選択的な流体連通を確立する入口切換弁とを備えている。配置された入口切換弁は、ポンプシリンダの横方向外側であり得る。
プランジャは、各々、先端ディスクおよび基端ディスクを備えることができる。プランジャを、それぞれのポンプシリンダ内において往復動作可能とすることができ、それにより、各プランジャの先端ディスクがポンプシリンダの圧送ゾーン内で動作可能であり、かつ基端ディスクがポンプシリンダの隔離ゾーン内で動作可能である。先端ディスクおよび基端ディスクの各々の少なくとも円周方向に、シールを設けることができる。
駆動ピストンとインタフェースするように、ピストンインタフェース部材の少なくとも2つの部品の上に各々にラジアルリップを設けることができる。支持部材を、ピストンインタフェース部材に同軸状に配置することができる。ピストンインタフェース部材の少なくとも2つの部品の各々のラジアルリップは、駆動ピストンのソケット内に画定された受入溝とインタフェースすることができる。ピストンインタフェース部材を、略円柱形状とすることができ、少なくとも2つの部品は少なくとも2つの弓形セグメントを画定することができる。
別の実施形態では、複数のポンプシリンダと、ポンプシリンダの各々の中で往復動作可能なプランジャと、少なくとも1つの流体源容器とポンプシリンダとの間に選択的な流体連通を確立する入口切換弁であって、ポンプシリンダの横方向外側に位置する入口切換弁とを備える、流体ポンプ装置を含む流体送達システムが提供される。駆動および作動システムが、ポンプシリンダ内のプランジャを独立して往復動作させる。
入口切換弁を、ポンプシリンダに対して略平行に向けることができる。
ポンプマニホールドが、ポンプシリンダへの流体連通を制御することができ、入口切換弁は、ポンプマニホールド内への流体流を制御するように少なくとも1つの流体源との流体連通を制御することができる。ポンプマニホールドは、入口マニホールドチャネルおよび出口マニホールドチャネルを備えることができ、ポンプシリンダは、各々、入口マニホールドチャネルと流体連通する少なくとも1つの入口開口部と、出口マニホールドチャネルと流体連通する少なくとも1つの出口開口部とを備えることができる。ポンプシリンダは、それぞれの入口逆止弁および出口逆止弁を介して入口マニホールドチャネルおよび出口マニホールドチャネルと選択的に流体連通することができる。少なくとも1つの出口開口部を、気泡排出のためにポンプシリンダの各々の高い箇所に配置することができる。
入口切換弁は、内部に弁軸が配置されている入口切換弁シリンダを備えることができ、弁軸は、軸方向通路と軸方向通路に接続された複数の半径方向入口ポートとを画定することができる。半径方向入口ポートを、弁軸の周囲において異なる角度方向に配置することができる。弁軸は、別法として、弁軸の周囲において異なる角度方向に、かつ弁軸に沿って異なる軸方向位置に配置された複数の半径方向入口ポートを備えることができる。
生理食塩水マニホールドが、生理食塩水流体源とポンプシリンダとの間に選択的な流体連通を確立するように、入口切換弁を介してポンプシリンダと選択的に流体連通することができる。生理食塩水マニホールドは、複数のポンプシリンダを横切って延在することができる。入口切換弁を、プランジャとは独立して駆動および作動システムによって動作可能とすることができる。
識別しるしを、流体ポンプ装置上に設け、流体ポンプ装置に対する識別情報で符号化することができる。入口切換弁は、内部に弁軸が配置された入口切換弁シリンダを備えることができ、識別情報は、少なくとも入口切換弁シリンダ内の弁軸の初期角度方向またはその表現を含むことができる。弁軸は、複数の半径方向入口ポートを備えることができる。半径方向入口ポートを、弁軸の周囲において異なる角度方向に配置することができる。別法として、半径方向入口ポートを、弁軸の周囲において異なる角度方向に、かつ弁軸に沿って異なる軸方向位置に配置することができる。入口切換弁シリンダを、ポンプシリンダに対して略平行に向けることができる。
識別しるしは、任意選択的に符号化された透明部材であり得る。識別しるしを、ポンプシリンダのうちの1つの上に配置することができる。
プランジャの各々は、そこから基端方向に延在するピストンインタフェース部材を備えることができ、ピストンインタフェース部材を、互いに向かって圧縮可能な少なくとも2つの部品に分割することができる。プランジャは、各々、先端ディスクおよび基端ディスクを備えることができる。プランジャを、それぞれのポンプシリンダ内において往復動作可能とすることができ、それにより、プランジャの各々の先端ディスクがポンプシリンダの圧送ゾーン内で動作可能であり、かつ基端ディスクがポンプシリンダの隔離ゾーン内で動作可能である。先端ディスクおよび基端ディスクの各々の少なくとも円周方向にシールを設けることができる。駆動および作動システムの駆動ピストンとインタフェースするように、ピストンインタフェース部材の少なくとも2つの各々の上に、ラジアルリップを設けることができる。ピストンインタフェース部材に支持部材を同軸状に配置することができる。
流体ポンプ装置を動作させる駆動および作動システムを設けることができる。駆動および作動システムは、流体ポンプ装置を受け入れる伸長可能かつ後退可能なポンプ引出しを有しており、流体ポンプ装置は、複数のポンプシリンダとポンプシリンダの各々の中で往復動作可能なプランジャとを備えている。駆動ピストンが設けられ、ポンプシリンダ内でプランジャを独立して往復動作させるように、それぞれ、プランジャに機械的に接続されるように適合されている。ピストンリニアアクチュエータが駆動ピストンにそれぞれ結合され、駆動モータが、ピストンリニアアクチュエータにそれぞれ動作可能に結合されて、プランジャを独立して往復動作させるようにピストンリニアアクチュエータに原動力を提供する。
流体ポンプ装置は、少なくとも1つの流体源容器とポンプシリンダとの間に選択的な流体連通を確立するように入口切換弁をさらに備えることができ、入口切換弁を、ポンプシリンダの横方向外側に配置することができる。
少なくとも1つの流体源容器とポンプシリンダとの間に選択的な流体連通を確立するように入口切換弁の動作を制御するように、入口切換弁に機械的に接続されるように適合された入口切換弁アクチュエータを設けることができる。
ポンプマニホールドが、ポンプシリンダへの流体連通を制御することができ、ポンプ締付機構が、流体ポンプ装置がポンプ引出し内に装填された時に、ポンプ引出しに流体ポンプ装置を固定しポンプマニホールドに圧縮力を加えるように動作可能であり得る。ポンプ締付機構は、流体ポンプ装置がポンプ引出し内に装填された時にポンプマニホールドと係合する締付ブロックを備えることができる。締付ブロックを、クランプ作動機構によって、締付ブロックをポンプマニホールドと係合させかつ係合解除させるように動作させることができる。ポンプマニホールドは、圧力検知ダイアフラムを備えた圧力検知ポートを備えることができ、駆動および作動システムは、圧力検知ポートとインタフェースするように適合された圧力測定機構をさらに備えることができる。締付ブロックをポンプマニホールドと係合させるクランプ作動機構の動作により、同時に、圧力測定機構を圧力検知ダイアフラムと動作可能にインタフェースさせることができる。駆動および作動システムは、圧力検知ポートとインタフェースするように適合された圧力測定機構をさらに備えることができる。
ポンプマニホールドは、入口マニホールドチャネルおよび出口マニホールドチャネルを備えることができ、出口切換弁は、ポンプマニホールドからの流体流を制御するように出口マニホールドチャネルと流体連通することができる。駆動および作動システムは、出口切換弁の動作を制御するように出口切換弁アクチュエータをさらに備えることができる。
流体ポンプ装置のプランジャは、各々、それぞれの駆動ピストンとの機械的接続を可能にするように互いに向かって圧縮可能な少なくとも2つの部品に分割されるピストンインタフェース部材を備えることができる。それぞれの駆動ピストンとインタフェースするために、少なくとも2つの部品の各々の上にラジアルリップを設けることができる。ピストンインタフェース部材に、支持部材を同軸状に配置することができる。さらに、駆動および作動システムの対応する駆動ピストンのソケット内の受入溝とインタフェースするように、それぞれのピストンインタフェース部材の少なとも2つの部品の各々の上に、ラジアルリップを設けることができる。
別の実施形態は、流体ポンプ装置を流体送達システムの駆動および作動システムとインタフェースさせる方法に関する。流体ポンプ装置は、概して、複数のポンプシリンダと、ポンプシリンダの各々の中で往復動作可能なプランジャとを備え、プランジャの各々は、そこから基端方向に延在するピストンインタフェース部材を備える。ピストンインタフェース部材は、互いに向かって圧縮可能な少なくとも2つの部品に分割される。プランジャは、駆動および作動システムのそれぞれの駆動ピストンとインタフェースし、それにより、ピストンインタフェース部材の各々の少なくとも2つの部品は、互いに向かって圧縮されて、それぞれの駆動ピストンとの機械的係合を可能にする。駆動ピストンは、それぞれのポンプシリンダ内でプランジャを独立して往復動作させる。
流体ポンプ装置は、少なくとも1つの流体源容器とポンプシリンダとの間に選択的な流体連通を確立するように入口切換弁をさらに備えることができ、入口切換弁はポンプシリンダの横方向外側に位置する。
プランジャは、各々、先端ディスクおよび基端ディスクを備える。プランジャを、それぞれのポンプシリンダ内において往復動作可能とすることができ、それにより、プランジャの各々の先端ディスクがポンプシリンダの圧送ゾーン内で動作可能であり、かつ基端ディスクがポンプシリンダの隔離ゾーン内で動作可能である。先端ディスクおよび基端ディスクの各々の少なくとも円周方向にシールを設けることができる。駆動および作動システムのそれぞれの駆動ピストンのソケットの受入溝とインタフェースするように、それぞれのピストンインタフェース部材の少なくとも2つの部品の各々の上に、ラジアルリップを設けることができる。ピストンインタフェース部材に支持部材を同軸状に配置することができる。代替形態では、ピストンインタフェース部材の少なくとも2つの部品の各々の上にラジアルリップを設けることができ、それぞれの駆動ピストンは、各々、受入溝を画定する先端ソケットを備えることができ、それにより、プランジャをそれぞれの駆動ピストンとインタフェースさせるステップは、それぞれの駆動ピストンの先端ソケット内にピストンインタフェース部材を受け入れることと、少なくとも2つの部品のラジアルリップを、それぞれの駆動ピストンの各々の先端ソケットの受入溝と係合させることとを含む。
別の実施形態は、流体ポンプ装置を組み立てる方法であって、複数のポンプシリンダとポンプシリンダの横方向外側に位置する少なくとも1つの入口切換弁シリンダとを有するポンプ本体を提供するステップと、弁軸を備える入口切換弁本体を入口切換弁シリンダ内に挿入して、弁軸が入口切換弁シリンダ内の所定角度方向になるようにするステップと、それぞれのプランジャをポンプシリンダ内に挿入するステップとを含む、方法に関する。
ポンプ本体は、ポンプシリンダを横切って延在しかつ少なくとも1つの生理食塩水チャネルを画定する生理食塩水マニホールドをさらに備えることができ、本方法は、少なくとも1つの生理食塩水チャネルを閉鎖するようにポンプ本体に生理食塩水マニホールドキャップを設置するステップをさらに含むことができる。
ポンプ本体は、前部プレートを備えることができ、ポンプシリンダは、前部プレートから基端方向に延在することができ、本方法は、前部プレート上にポンプマニホールドプレートを設置してポンプマニホールドを形成するステップをさらに含むことができる。前部プレートにマニホールドプレートを設置してポンプマニホールドを形成するステップ中に、マニホールドプレートと前部プレートとの間に少なくとも1つの逆止弁を捕捉することができる。前部プレートは、少なくとも1つのチャネル部材によって画定される少なくとも1つの入口マニホールドチャネルを備えることができ、本方法は、少なくとも1つの入口マニホールドチャネルを閉鎖するように少なくとも1つのチャネル部材に入口マニホールドキャップを設置するステップをさらに含むことができる。マニホールドプレートは、出口切換弁シリンダを備えることができ、本方法は、出口切換弁シリンダ内に弁軸を備える出口切換弁本体を挿入するステップをさらに含むことができる。出口切換弁シリンダは、患者出口ポートおよび廃棄物出口ポートを備えることができ、出口切換弁本体の弁軸は流路を画定し、出口切換弁本体を出口切換弁シリンダ内に挿入するステップは、廃棄物出口ポートと流体連通するように流路を位置合せすることを含むことができる。出口切換弁本体を出口切換弁シリンダ内に挿入するステップの前に、出口切換弁シリンダの内壁面に潤滑剤を噴霧するステップを行うことができる。
本方法は、入口切換弁本体を入口切換弁シリンダ内に挿入するステップおよびそれぞれのプランジャをポンプシリンダ内に挿入するステップの前に、ポンプシリンダの内壁面にかつ少なくとも1つの入口切換弁シリンダの内壁に潤滑剤を噴霧するステップをさらに含むことができる。
入口切換弁シリンダ内に入口切換弁本体を挿入するステップと、ポンプシリンダ内にそれぞれのプランジャを挿入するステップとを同時に行うことができる。
入口切換弁本体の弁軸の所定角度方向を、ポンプ本体に設けられた識別しるしに符号化することができ、識別しるしはバーコードであり得る。
本方法は、入口切換弁位置番号を生成するステップと、入口切換弁位置番号をポンプ本体に設けられた識別しるしとして符号化するステップとをさらに含むことができる。入口切換弁位置番号は、入口切換弁シリンダ内の入口切換弁本体の弁軸の所定角度方向に対応することができる。本方法は、ポンプシリンダのうちの1つに識別しるしをエッチングするステップをさらに含むことができる。
本明細書に詳細に記載するさまざまな実施形態のさらなる詳細および利点は、添付の図面の図に関連してさまざまな実施形態の以下の詳細な説明を見ることによって明らかとなろう。
以下説明の目的で、使用する空間的向きを示す用語は、添付図面の図で方向付けられるように、またはそうでない場合は以下の詳細な説明に記載されるように、参照される実施形態に関連するものとする。しかしながら、以下に記載する実施形態は、多くの代替的な変形および形態を呈することができることが理解されるべきである。添付図面の図に例示されかつ本明細書に記載される具体的な構成要素、装置、特徴および動作手順は単に例示的なものであり、限定するものとしてみなされるべきではないことも理解されるべきである。
最初に図1〜図6を参照すると、概して使い捨てポンプカセットの形態で提供される流体ポンプ装置10が示されている。流体ポンプ装置またはポンプカセット10(以下、「ポンプ10」と呼ぶ)は、使い捨て構成要素として意図されているが、廃棄する前に複数回使用されるように意図されている。こうした複数回の使用は、単一の患者または複数の患者に関与する可能性がある医療用診断および治療処置で、複数の患者に対するかまたは複数のかつ不連続な回数の使用に対するものであり得る。ポンプ10は、ポンプ10のさまざまな構成要素を受け入れ、駆動しかつ作動させる駆動および作動システム400とインタフェースするように適合されている。駆動および作動システム400を、本明細書では図46〜図60に関連して説明する。本明細書において図46〜図60に関連して説明するように、駆動および作動システム800のさまざまな構成要素の動作を制御する制御システム800もまた提供される。
ポンプ10を、前側または先端側12と、後側または基端側14と、前側または先端側12から後側または基端側14に向かって見て右側16と、前側または先端側12から後側または基端側14に向かって見て左側18とを有するようにみなすことができる。概して、図1に概略的に示すように、ポンプ10は、本明細書で考察する、駆動および作動システム400を含む流体送達システム2の一部であり得る。ポンプ10は、概して、流体供給部20、ポンプ計量および加圧部22ならびにポンプ出口部24を備えている。流体供給部20は、ポンプ10に供給されるさまざまな流体を収容する1つまたは複数の流体源容器30と、1つまたは複数の流体をポンプ10に導く流体供給セット32(本明細書において考察する図40〜図43を参照)とを含む。種々の患者および/または処置の必要を満たすために、ポンプ10に流体供給セット32のさまざまな変形および実施形態を関連付けることができる。流体供給セット32のさまざまな変形および実施形態の各々は、1つまたは複数の流体供給チューブ34を備え、それらは各々、一端がポンプ10に接続され、他端が流体源容器30にアクセスするために使用されるスパイク36に接続されている。
ポンプ出口部24は、使い捨ての単回使用または単一患者供給セット40(以下、「患者供給セット40」、本明細書で考察する図44を参照)を含み、それは両側に自由端がある医療用配管を備え、自由端の各々は、所望の流体または流体の混合物を患者の体内の所望の位置に搬送するために患者の体内に挿入されるカテーテル等への流体接続を行うために使用される流体コネクタ42を有している。流体コネクタ42のうちの少なくとも一方は、患者からの逆流を阻止する逆止弁(図示せず)を含むことができる。さらに、ポンプ出口部24は、廃棄流体を収集し貯蔵するためにポンプ10に関連する廃棄物収集システム44を備えている。廃棄物収集システム44は、概して、本明細書においてさらに考察する図45に示すように、廃棄物収集容器48に接続された廃棄物収集チューブセット46を備えている。廃棄物収集チューブセット46は、ポンプ10と流体接続するように適合されている。
ポンプ10は、ポンプ計量および加圧部22の一部を形成している。ポンプ10は、概して、ポンプマニホールド80と、ポンプ本体100と、ポンプ本体100に動作可能に関連付けられた複数の独立して動作可能なプランジャ200と、ポンプ本体100に接合されてポンプマニホールド80を形成するポンプマニホールドプレート230と、ポンプ10からの流体送達または出力を制御するポンプ本体100に関連付けられた出口切換弁280と、ポンプ本体100への流体流を制御するポンプ本体100に関連付けられた複数の入口切換弁300とを備えている。動作時、ポンプ10は、典型的には、流体源容器30に収容された複数のかつ異なる流体とインタフェースして、いくつかの流体源容器30からの流体タイプを選択し流体を個々にまたは混合流体として患者に連続的に送達するように、駆動および作動システム400によって作動しまたは動作する。ポンプ10は、駆動および作動システム400の指示された動作の下で、流体源容器30から直接流体を引き込み、患者供給セット40(図44に示す)を介する患者への適切な体積および指定された流体流量ならびに注入時間を正確に計量する。上述したように、さまざまな流体供給セット32を、種々の患者および/または処置の必要を満たすようにポンプ10に関連付けることができ、これらのさまざまな変形または実施形態は、図40〜図43に関連して本明細書においてさらに詳述する。
ポンプ10を動作させる駆動および作動システム400は、ポンプ10から患者供給セット40に分配される流体を、患者供給セット40およびそれに接続されたカテーテル内のあらゆる抵抗に打ち勝つのに十分に加圧し、それにより、正確な流体体積および圧力が、患者の体内の所望の治療または診断位置に送達される。ポンプ10からの流体流は、留置カテーテルを介して患者に実質的に連続的に送達され、単一流体であるか、またはあらゆる所望の比率の混合物になるように結合され出口切換弁280を介して単一流として送達される、実質的に同時に送達される複数の流体であり得る。
図7〜図10をさらに参照すると、ポンプ本体100は、典型的には、射出成形プロセスを介してポリカーボネートおよび同様のポリマー材料から形成された一体型または単一体として形成されている。ポンプ本体100は、前部または先端プレート102と前部プレート102から基端方向に延在する複数のポンプシリンダ104とを備えている。図示する実施形態では、ポンプ10には合計4つのポンプシリンダ104が設けられており、本明細書においてさらに詳細に説明するように、2つの右側ポンプシリンダ104が1つの流体回路を提供し、2つの左側ポンプシリンダ104が第2流体回路を提供する。ポンプ10に4つのポンプシリンダ104が設けられているが、ポンプ10を、ポンプシリンダ104の追加の対を含むように「スケーラブル」とすることができ、またはポンプ10に、2つのタンデムポンプシリンダ104のみを設けることができる。ポンプシリンダ104は円柱形状を有することが好ましいが、縦または横断面において他の対称または非対称断面形状(D字型等)を有することも可能である。各ポンプシリンダ104は、ポンプチャンバ106を画定し、ポンプシリンダ104内において往復動作可能なプランジャ200を受け入れる。プランジャ200は、駆動および作動システム400によって独立して動作可能である。それぞれのポンプシリンダ104は、各々、ポンプチャンバ106を画定する内壁または内面108を有している。ポンプシリンダ104は、各々、前部プレート102および開放した後端または基端112によって形成された概して閉鎖された前端または先端壁110を有している。
さらに、ポンプ本体100は、2つの外側ポンプシリンダ104の横方向外側に前部プレート102から基端方向に延在する複数の入口切換弁シリンダ114を備えている。各入口切換弁シリンダ114は、入口切換弁シリンダ114内で回転動作可能な入口切換弁300を受け入れる円柱状チャンバ116を画定している。駆動および作動システム400はまた、入口切換弁シリンダ114内に配置されたそれぞれの入口切換弁300を独立して作動させる。図示する実施形態では、2つの入口切換弁シリンダ114は、ポンプ10内に、1つの流体回路を提供する2つの「右側」ポンプシリンダ104とポンプ10内に第2流体回路を提供する2つの「左側」ポンプシリンダ104とに対する流入をそれぞれ制御するように設けられている。それぞれの入口切換弁シリンダ114は、前部プレート102に形成された前端または先端開口部118と入口切換弁300を受け入れる後端または基端開口部120とを有している。
各入口切換弁シリンダ114は、図示する実施形態では、ポンプシリンダ104のポンプチャンバ106内に受け取られる撮像用造影剤等の診断または治療(たとえば医薬)流体の2つの流体源にポンプ10を接続するために使用される一対の入口ポート122、124を備えている。さらに、各入口切換弁シリンダ114は、図示する実施形態では、典型的には生理食塩水等のフラッシング流体または希釈流体の供給源にポンプ10を接続するために使用されるさらなる後端または基端入口ポート126を備えている。したがって、最後部入口ポート126を、以下、「生理食塩水ポート126」と呼び、入口ポート122、124を、以下、それぞれ「第1入口ポート122、第2入口ポート124」と呼ぶ。入口ポート122、124、126は、入口切換弁シリンダ114に沿って軸方向に間隔を空けて配置され、第1入口ポート122は前部プレート102の近くに位置し、生理食塩水ポート126は、入口切換弁シリンダ114の後端または基端開口部120の近くに位置する。生理食塩水ポート126は、第1ポート122および第2ポート124より低い高さに位置し、本明細書に記載するように、ポンプ本体100の下側に位置する生理食塩水マニホールドに連結する。したがって、生理食塩水ポート126は、第1入口ポート122および第2入口ポート124の場合のように入口切換弁300の弁本体と交差するかまたはそれと直接対向するのではなく、本明細書に記載するように、より低い高さに位置し、生理食塩水マニホールド130内の2つの生理食塩水チャネルのうちの一方にアクセスするように入口切換弁シリンダ114および生理食塩水マニホールド130内に通じている。入口切換弁シリンダ114の第1入口ポート122および第2入口ポート124ならびに生理食塩水ポート126を、ポンプ10に治療あるいは診断(たとえば医薬)流体または生理食塩水を提供する1つまたは複数の流体源容器30にポンプ10を接続するために使用される流体供給チューブ34に、取外し可能なまたは永久的な流体接続を行うように、ルアー型コネクタ先端またはかかり付き(barbed)接続先端および同様の流体接続機構を形成することができる。
ポンプ10の図示する実施形態は、例示の目的で、6つの供給ポート、すなわちポンプ10の右側16および左側18の各々に3つあるように示されている。これらの供給ポートは、ポンプ本体100の2つの右側入口ポート122、124および右側生理食塩水ポート126と、ポンプ本体100の2つの左側入口ポート122、124および左側生理食塩水ポート126とを含む。しかしながら、これらの具体的な形態は、ポンプ10のさまざまな構成要素、特徴および望ましい動作特性を説明するために便宜上示されており、非限定的であるようにみなされるべきである。したがって、ポンプ10は、要求に応じて、各側16、18により少ないかまたは多いポート122、124、126を備えることができる。
それぞれの入口切換弁シリンダ114の生理食塩水ポート126は、ポンプ本体100の下側を横切ってかつポンプシリンダ104を横切って延在する生理食塩水マニホールド130と流体連通している。生理食塩水マニホールド130は、前部プレート120に対して略平行に向けられている。生理食塩水マニホールド130は、典型的には、2つのそれぞれの流体源容器30内に収容された2つの生理食塩水源S1、S2に2つの生理食塩水ポート126を介して流体連通して配置されるように適合されている。生理食塩水マニホールド130は、2つの生理食塩水チャネル132、134に分岐している。本明細書においてさらに説明するように、生理食塩水流体源容器30は物理的に入口切換弁300からポンプ10の反対側にあり得るが、それぞれの入口切換弁300は、生理食塩水チャネル133、134を介して生理食塩水流体源容器30のS1、S2の供給源のどちらからも生理食塩水を引き出すことができるように構成されている。ポンプ10の図示する実施形態では、生理食塩水マニホールド130の前方あるいは先端または「第1」生理食塩水チャネル132には、右側入口切換弁シリンダ114に位置する生理食塩水ポート126に接続された流体源容器30内の生理食塩水源S2によって生理食塩水が供給され、生理食塩水マニホールド130の後方あるいは基端または「第2」生理食塩水チャネル134には、左側入口切換弁シリンダ114の左側に位置する生理食塩水ポート126に接続された流体源容器30内の生理食塩水源S1によって生理食塩水が供給される。生理食塩水チャネル132、134の形状を、各生理食塩水チャネル132、134内の空気の閉じ込めおよび圧力降下(たとえば流量制限)の可能性を最小限にするように、平滑な内面および湾曲があるように形成することができる。生理食塩水マニホールドキャップ136が生理食塩水チャネル132、134を閉鎖し、医療用接着剤、溶剤結合、レーザおよび超音波溶接ならびに同様の接合技法を介して、ポンプ本体100の下側に形成された生理食塩水マニホールド130の適所に固定され得る。
前方生理食塩水チャネル132が右側生理食塩水源S2に接続され、後方生理食塩水チャネル134が左側生理食塩水源S1に接続されているため、後方生理食塩水チャネル134が最後方生理食塩水チャネルであるために左側生理食塩水源S1からの生理食塩水を使用して空気をパージすることが望ましい。流体プライミング動作に対して左側生理食塩水源S1に接続された最後方生理食塩水チャネル134を使用することにより、ポンプ10内の流体通路を、生理食塩水を用いて後方から前方にプライミングすることができ、空気は、入口切換弁300の各々の後方から前方にパージされる。この結果は、最後方生理食塩水チャネル134の「後方に」他のポートがないために起こる。たとえば、入口ポート122、124のうちの一方がプライミング流体を供給するために使用された場合、空気のすべてを入口切換弁300からパージすることは不可能である。これは、流体が流れない2つの前部入口ポート122、124の後方の入口切換弁300に「デッドスペース」があるためである。入口切換弁300のこの部分におけるいかなる空気もプラミングの後に残る。
前部プレート102の前側または先端側140は、ポンプシリンダ104の各々に1つ、複数の入口開口部142を画定している。入口開口部142は、ポンプシリンダ104の各々の先端壁110に設けられている。入口開口部142は、流体がそれぞれのポンプシリンダ104のポンプチャンバ106に入るのを可能にする。入口開口部142は、それぞれのポンプシリンダ104のポンプチャンバ106とそれぞれ一致するように前部プレート102において間隔を空けて配置されている。したがって、図示する実施形態では、4つの間隔を空けて配置された入口開口部142が、各ポンプシリンダ104に対して1つ設けられ、図9に示すように、ポンプシリンダ104の各々の底部中心の近くにあるように位置決めされている。入口開口部142の各々に入口逆止弁支持構造144が設けられ、それは望ましくは、入口逆止弁194を支持するように入口開口部142の各々の凹部に配置されている。入口逆止弁194は、各ポンプシリンダ104内への流体流を調節する可撓性ポリマー、典型的にはポリウレタンのディスクである。入口逆止弁支持構造144は、中心ハブ146と中心ハブ146から半径方向外側に延在する1つまたは複数のプロング(突起)148とを備えている。図示する実施形態では、入口逆止弁支持構造144内に、合計3つのプロング148が存在する。中心ハブ146は、望ましくは、入口逆止弁194の前後に圧力勾配が存在しない時に入口逆止弁194が閉鎖することを確実にするように、入口逆止弁194に予荷重力が加えられ得るようにする中心に位置する予荷重ピン150を有している。予荷重力は、入口逆止弁194の「クラッキング」または開放圧を過度に増大させるように高すぎるようには設定されず、それは、そのような増大により、望ましくないように、逆止弁194の前後により高い圧力勾配がもたらされるためである。予荷重ピン150はまた、入口逆止弁194に対して経時的に圧縮永久ひずみを発生させる可能性がある長期保管の影響を阻止するのにも役立つ。入口切換弁シリンダ114に至る前部プレート102の前端または先端開口部118は、前部プレート102の前側140に形成されかつ前端または先端開口部118の周囲に延在する1つまたは複数の同心状リブまたはリム152によって、円周方向に境界が定められている。
前部プレート102の前側140は細長い凹部154をさらに画定し、凹部154は、前側140を横切って入口開口部142の高さ位置の上方に延在するが、依然としてそれぞれのポンプシリンダ104のポンプチャンバ106と一致している。細長い凹部154は周囲凹部156によって境界が定められ、それにより、細長いOリングあるいはガスケットまたは同様の封止要素等の封止要素が、周囲凹部156内に配置され、かつ細長い凹部154の周囲に流体封止境界を形成することができる。複数の凹状領域158が、細長い凹部154内に画定され、ポンプシリンダ104によって画定されたポンプチャンバ106とそれぞれ一致するように細長い凹部154内に間隔を空けて配置されている。したがって、図示する実施形態では、合計4つの凹状領域158が設けられている。各凹状領域158は、典型的には、ポンプシリンダ104の各々の先端壁110に少なくとも1つの頂部または空気排出開口部160を画定し、望ましくは、それぞれのポンプシリンダ104のポンプチャンバ106内の気泡用に排出開口部を提供するように、図9に示すように、ポンプシリンダ104の各々の頂部中心の近くであるように位置決めされている。凹状領域158の各々は、前部プレート102に、典型的には頂部空気排出開口部160の両側に、かつポンプシリンダ104の各々の先端壁110に1つまたは複数の出口開口部162をさらに画定して、流体がそれぞれのポンプシリンダ104から出るのを可能にする。細長い凹部154の上面または上脚部は実質的に平坦かつ水平であり、その中心線は凹状領域158からわずか上方に上昇し、それにより、細長い凹部154内に存在するいかなる空気も出口切換弁280を通って上方に放出され得ることも留意される。
要約すると、各ポンプシリンダ104は、そのポンプチャンバ106と流体連通する入口開口部142と、そのポンプチャンバ106と流体連通する1つまたは複数の出口開口部162とを有し、1つまたは複数の出口開口部162は、前部プレート102の前側140に画定された細長い凹部154における凹状領域158のうちの1つに画定されている。次に図10を参照すると、ポンプシリンダ104は、概して、ポンプチャンバ106内に矢印164によって識別される作業または圧送領域またはゾーンと、ポンプチャンバ106内に矢印166によって識別される隔離領域またはゾーンとを有している。プランジャ200は、明確にするために図10の図では除去されている。
プレート支持構造または溝168を、外側ポンプシリンダ104のうちの1つ頂部または上方に面する側に設ける等、ポンプシリンダ104のうちの少なくとも1つに設けることができる。プレート支持構造168は、駆動および作動システム400の動作を制御する制御システム800が、たとえばポンプ10の形態を確定することができるように、ポンプ10に関する識別情報が符号化されているポンプ標識プレート170を支持する。ポンプ10の形態は、典型的には、ポンプ10とともに製造されまたはポンプ10に関連付けられ種々の患者および/または処置の必要を満たすように使用される流体供給セット32のタイプまたは形態によって決まる。
ポンプ10の形態をまた、あるいは別法として、ポンプ標識プレート170を支持するポンプシリンダ104から反対側の外側ポンプシリンダ104に取り付けられるかまたはそのようにエッチングされる等、ポンプシリンダ104のうちの1つの頂部または上方に面する側に取り付けられるかまたはそのようにエッチングされる、図2に示すようなバーコードしるし等、識別しるし172に符号化することができる。ポンプ標識プレート170および識別しるし172を、ポンプ本体100またはポンプマニホールドプレート230のあらゆる好適な表面または位置に配置することができることが理解されよう。識別しるし172はまた、ポンプ10に関する関連情報を格納する好適な機構として、図3に示すような好適なRFID(無線周波数識別装置)タグでもあり得る。識別しるし172は、ポンプ10の形態および他の識別情報を特定するために、駆動および作動システム400に関連してポンプ10を設置する前にスキャンされる。ポンプ標識プレート170および/または識別しるし172は、ポンプ通し番号、製造識別番号、使用期限、製造ロットコード/バッチ番号、入口切換弁300のポンプ本体100におけるそれぞれの入口切換弁シリンダ114における初期角度方向、情報の妥当性を確認するための暗号ハッシュコードおよび同様の情報等、追加の関連情報を含むことができる。ポンプ標識プレート170が伝えることができる情報は、識別しるし172より限られており、識別しるし172は、典型的には上述した情報のすべてを含む。したがって、別法として、ポンプ標識プレート170を、たとえば本明細書において考察する図40〜図43に示すようなポンプ10の具体的な形態を特定するポンプタイプ情報等、限られた情報のみで符号化することができる。さらに、識別しるし172がRFID(無線周波数識別装置)タグである場合、RFIDタグまたは装置は、ポンプタイプ/形態、ポンプ通し番号、製造識別番号、使用期限、製造ロットコード/バッチ番号、および入口切換弁300のポンプ本体100のそれらのそれぞれの入口切換弁シリンダ114における入口切換弁300の初期角度方向等、上に列挙したものと同じ情報を格納することができる。RFIDタグは、読出し/書込み機能を有することができるため、「タグ付けされた」ポンプ10が何回使用されたか、圧送流体の体積、ピーク圧力および同様の動作情報に関する情報も格納することができる。RFIDタグを、ポンプ10のあらゆる好適な面に配置することができ、駆動および作動システム400に関連する等、ポンプ10に近接するアンテナによって読出しおよび書込みを行うことができる。
ポンプ標識プレート170は、典型的には、プレート支持構造168内に嵌まりかつそれによって固定される光学的に符号化された透明ポリマー部材として提供される。標識プレート170は、壁の少なくとも一部に沿って配置された1本の材料を提供する。1本の材料は、内部を通して電磁エネルギーを伝播する。1本の材料は、少なくとも2つの標識または溝174を含むことができ、溝の各々は、その1本の材料に沿って種々の所定の長手方向位置に配置され、溝の各々は、ポンプシリンダ104のうちの1つ等のバレルが駆動および作動システム400と係合しそれにより流体送達システム2の流体インジェクタ部分に取り付けられると、センサと長手方向に整列するように位置決めされている。ポンプ標識プレート170は、少なくともポンプ10の形態が、駆動および作動システム400に関連して設置した後に光学的に読み取られるかまたは確認されるのを可能にする、一連の溝174を備えている。したがって、駆動および作動システム400は、光学検出器および同様の技術を含むことができ、パワー流体インジェクタに取り付けられた流体圧送構成要素のサイズを含む、形態を特定する光学技術を開示し、かつこれらおよび他のあらゆる関連出願に対して全体として参照により本明細書に組み込まれる、ともにCowanらの米国特許第7,018,363号明細書および同第7,462,166号明細書の開示にしたがって、ポンプ標識プレート170を提供しかつそれを情報によって符号化することができる。上述したCowan特許は、概して、そこでの光学技術をポンプ10のポンプシリンダ104に適用することができるようなシリンジおよび同様のポンプ装置に関する。ポンプシリンダ104は、上述したCowan特許に開示されているような円柱状シリンダ本体および同様のポンプ装置と類似し、概して同様に動作可能である。したがって、上述したCowan特許に記載されている光学技術をポンプシリンダ104に適用することができ、それにより、ポンプ標識プレート170に、これらの特許に詳述されている光学技術が提供されるか、またはポンプシリンダ104が、これらの特許に開示されたさまざまな方法および実施形態でマークされまたは他の方法で識別される。ポンプ標識プレート170は、ポンプ10に識別しるし172を適用する例示的な要素として提供され、この適用は、上述したCowan特許に見られる光学技術の概してポンプ10特にポンプ本体100への適用を明示的に含むため、限定するものとみなされるべきではない。ポンプ本体100は、ポンプ10の組立て中のレーザ溶接プロセス中にレーザ光を吸収するように透明であり得るが、透明なポンプ本体100はまた、ポンプ標識プレート170の溝174に含まれる情報の光学的読取における光学センサ性能にも役立つ。さらに、プレート支持構造168を、ポンプ標識プレート170とスナップ−ロック嵌合するように適合させることができる。プレート支持構造168は、ポンプ標識プレート170を受け入れるポンプシリンダ104の凹状溝176と、溝176においてポンプ標識プレート170を拘束する一対のフランジ178とを備えることができる。さらに、スナップ−ロック嵌合を、ポンプシリンダ104の溝176内に形成されたスナップ−ロックタブ180と、ポンプ標識プレート170の下側に画定された対応する嵌合凹部(図示せず)とによって提供することができる。
図11〜図14をさらに参照すると、上述したように、プランジャ200は、ポンプシリンダ104の各々の中で往復動作可能であり、駆動および作動システム400によって独立して制御される。各プランジャ200は、ポリカーボネートおよび同様のポリマー材料から射出成形される剛性プランジャ本体202を備えている。プランジャ本体202は、前端または先端ディスク206と後端または基端ディスク208との間に延在する一連の壁セグメント204を含むように形成された単体の中実体であり得る。後端または基端ディスク208には、ポンプ10用の駆動および作動システム400に関連する独立した駆動ピストン50とインタフェースするように適合されたピストンインタフェース部材または装置210が形成されている。ピストンインタフェース部材210は、少なくとも2つの部品または半体に分割されて、駆動ピストン50の先端凹部またはソケット52に受け入れられるように、互いに向かって、またはプランジャ200の中心長手方向軸に向かって半径方向内側に圧縮され得る、反対側の半体または脚部212を形成する。さらに、ピストンインタフェース部材210は、駆動ピストン50の先端ソケット52に設けられたラジアルリップまたはリム54から基端方向内側に画定された対応する溝または凹部53と係合するように、インタフェース半体または脚部212の各々に設けられる円周方向ラジアルリップまたはリム214を備えている。係合するリップまたはリム54、214は、プランジャ200と駆動ピストン50との間の係合を確実にする。したがって、各プランジャ本体202の後端または基端ディスク208は、プランジャ200が作動する駆動ピストン50の先端ソケット52に「スナップ式に嵌まる」のを可能にするいくつかの特徴を有している。上述した「スナップ嵌合」接続の望ましい結果は、それが非方向特定であり、駆動ピストン50がプランジャ200のあらゆる半径方向の方向においてプランジャ200と係合することができる、というものである。さらに、ピストンインタフェース部材210を、プランジャ200の中心長手方向軸に向かって内側に圧縮され得る複数の部分または部品212に分割することができることが理解されよう。さらに、ピストンインタフェース部材210を略円柱形状とすることができ、したがって、複数の部分または部品を弓状セクションまたはセグメントとして形成することができる。
プランジャ200が、駆動ピストン50に関連して適所に「スナップ式に嵌められる」と、駆動ピストン50は、プランジャ200を関連するポンプシリンダ104内で往復式に移動させることができる。プランジャ200は、ポンプシリンダ104内で前方にまたは先端方向に移動することによりポンプシリンダ104のポンプチャンバ106内の流体を加圧している時、後端または基端ディスク208から基端方向に延在している中心リングまたは円柱状支持部材216は、作動している駆動ピストン50先端ソケット52の平坦な内側端部または底部56に接して着座し、それにより、圧縮性軸方向荷重を駆動ピストン50に伝達する。ピストンインタフェース部材212内に同軸状に配置された支持部材216。ポンプ10が駆動および作動システム400から取り除かれる時、駆動ピストン50は、プランジャ本体202の後端または基端ディスク208が固定された突起と接触するまで後方にまたは基端方向に後退する。駆動ピストン50のさらなる後退により、ピストンインタフェース部材210と駆動ピストン50との間のスナップ嵌合インタフェースが係合解除される。
各プランジャ200は、2つのオーバモールドされたシールと、前端または先端ディスク206の前側の円周方向にかつその上に設けられた前側または先端リップシール218と、後端または基端ディスク208の円周方向に設けられた後部または基端ビードシール220とを備えている。オーバモールドされたリップシール218を備えた前端ディスク206を使用して、ポンプシリンダ104の圧送ゾーン164内の液体が封止され、オーバモールドされたビードシール220を備えた後端ディスク208を使用して、ポンプシリンダ104の内壁108の湿潤部分が周囲環境に露出されるのが防止される。シール218、220を、ポリウレタンおよび同様のポリマー材料から作製することができる。前部リップシール218は、望ましくは、少なくとも400psi、望ましくは少なくとも500psiの流体圧に耐えるように適合され、望ましくは流体圧によって液圧式に作動する。したがって、圧力が高いほど封止力が大きくなる。後部リップシール220は、典型的には、ポンプシリンダ104の開放した後端または基端112内に引き込まれる可能性がある塵埃および粒子に対して封止し、ポンプシリンダ104の隔離ゾーン166内の圧縮によって作動する。封止ランナ222が、壁セグメント204のうちの2つ以上またはすべてに沿って前部リップシール218から後部ビードシール220まで延在することができる。図示する実施形態では、シールランナ222は、プランジャ本体202の反対側の側部に位置する壁セグメント204のうちの2つに沿って延在している。シールランナ222は、典型的には、前端ディスク206および後端ディスク208それぞれに前部リップシール218および後部ビードシール220を形成するために使用されるオーバモールドプロセス中に形成される。前端ディスク206の「平坦な」前部は、ポンプシリンダ104のポンプチャンバ106内の残留流体体積を最小限にするために望ましく、ポンプ10の流体プライミング中にポンプチャンバ106から気泡を放出するのに役立ち、フラッシング処置中にポンプチャンバ106を洗浄するのに役立つ。
駆動ピストン50とプランジャ200との間のスナップ嵌合接続の保持力は、プランジャ200に加えられる予測された後退力より著しく大きいことが留意される。予測された後退力は、ポンプシリンダ104の充填中のプランジャ200に対する真空/吸引力と、上述したプランジャシール218、220とポンプシリンダ104の内壁108との間の摩擦との合計である。スナップ嵌合保持力が低すぎる場合、プランジャ200は、使用中に駆動ピストン50から尚早に外れる可能性がある。
さらに図15〜図19を参照すると、ポンプ10は、上述したように、ポンプマニホールドプレート230のポンプ本体100との接続または接合によって形成されるポンプマニホールド80を備えている。ポンプマニホールド80は、概して、ポンプマニホールドプレート230をポンプ本体100の前部プレート102に組み付けることによって形成される。ポンプマニホールドプレート230(以下、「マニホールドプレート230」)は、前側または先端側232および後側または基端側234を備えている。マニホールドプレート230は、概して、ポンプ本体100の前部プレート102の形状に対応するような形状であり、マニホールドプレート230の後側234が前部プレート102の前側140と係合するように前部プレート102と接合されている。マニホールドプレート230の前側232は、マニホールドプレート230の側方右半体および左半体に設けられた右入口マニホールドチャネル236および左入口マニホールドチャネル236を含む。入口マニホールドチャネル236は、概して、マニホールドプレート230の前側232に沿って長手方向に延在している。2つの入口マニホールドチャネル236は、それぞれ、ポンプ本体100の2つの右側ポンプシリンダ104および2つの左側ポンプシリンダ104に対応している。上述したように、図示する実施形態では、ポンプ10に合計4つのポンプシリンダ104が設けられ、2つの「右」側ポンプシリンダ104は1つの流体回路を提供し、2つの「左」側ポンプシリンダ104は第2流体回路を提供する。「右」入口マニホールドチャネル236は2つの「右」側ポンプシリンダ104に対応し、「左」入口マニホールドチャネル236は2つの「左」側ポンプシリンダ104に対応している。本明細書に記載する駆動および作動システム400と関連してポンプ10の装填を容易にするために、マニホールドプレート230に位置合せ溝穴または穴237を設けることができる。
右入口マニホールドチャネル236および左入口マニホールドチャネル236の各々は、マニホールドプレート230の前側232に設けられた隆起したチャネル部材またはフランジ壁238によって画定されている。マニホールドプレート230は、入口マニホールドチャネル236の各々に、入口切換弁シリンダ114に至るポンプ本体100の前部プレート102の先端または前端開口部118と一致する側方開口部240を画定している。したがって、各側方開口部240は、「右」入口切換弁300および「左」入口切換弁300を対応する「右」入口マニホールドチャネル236および「左」入口マニホールドチャネル236とそれぞれ流体連通して配置するように、対応する前端開口部118と位置が合う。さらに、マニホールドプレート230は、右入口マニホールドチャネル236および左入口マニホールドチャネル236の各々に、ポンプ本体100の前部プレート102の入口開口部142に対応する入口開口部242の2つの組を画定している。上述したように、入口開口部142は、それぞれのポンプシリンダ104のポンプチャンバ106とそれぞれ一致するように前部プレート102に間隔を空けて配置され、図9に示すように、入口開口部142は、ポンプシリンダ104の各々の底部中心の近くであるように位置決めされている。入口開口部242のそれぞれの組は、望ましくは、円形パターン等、所定パターンに配置された複数の開口部242であり、ポンプ本体100の前部プレート102の入口開口部142と流体連通することができる。しかしながら、各入口マニホールドチャネル236の入口開口部242の2つの組を、別法として、それぞれの入口マニホールドチャネル236の2つの単一の大きい開口部として設けることができる。入口開口部242の図示する円形配置は、望ましくは、入口マニホールドチャネル236を画定するチャネル部材238の頂部部品の近く等、「高い」箇所に位置する少なくとも1つの入口開口部242を含む。この「高い箇所」の入口開口部242は、気泡が入口マニホールドチャネル236内に閉じ込められる可能性を最小限にし、それは、ポンプ10に対する初期流体プライミングプロセス中に入口マニホールドチャネル236に存在するあらゆる空気がポンプシリンダ104内に引き込まれるためである。入口開口部242の数およびサイズを、ポンプシリンダ104の充填中に下にある入口逆止弁194の前後の圧力降下を最小限にしながら、入口逆止弁のポリマー材料を高圧下で入口開口部242内に「突出」させる可能性がある、ポンプシリンダ104における高圧の可能性を最小限にするように選択することができる。
マニホールドプレート230の後側または基端側234はまた、後側234を横切ってマニホールドプレート230の入口開口部242の組の高さ位置より上方に延在するが、依然としてそれぞれのポンプシリンダ104のポンプチャンバ106に一致するかまたは対応する、細長い出口マニホールドチャネルまたは凹部244も画定している。出口マニホールドチャネル244は、概して、ポンプ本体100の前部プレート102の前側140に画定された細長い凹部154に対応している。細長い凹部154は、出口マニホールドチャネル244より大きいようにサイズが決められ、上述したように、周囲凹部156によって境界が定められ、それにより、細長いOリングまたはガスケット等が、周囲凹部156内に配置され、マニホールドプレート230がポンプ本体100の前部プレート102に接合されてポンプマニホールド80を形成する時に、出口マニホールドチャネル244の周囲に流体封止境界を形成することができる。上述した封止機構の変形では、溶接継手、典型的にはレーザ溶接部が、周囲凹部156の位置を占有し、封止するOリングまたはガスケットは必要ではなく、この実施形態または変形は添付の図に示されている。細長い凹部154はまた、マニホールドプレート230がポンプ本体100の前部プレート102に接合された時に出口マニホールドチャネル244の後壁も形成する。
出口マニホールドチャネル244を使用して、それぞれのポンプシリンダ104がマニホールドプレート230の出口切換弁280と流体連通して配置される。複数の出口逆止弁受入凹部246が、出口マニホールドチャネル244の一部として画定されている。出口逆止弁受入凹部246は、出口マニホールドチャネル244に間隔を空けて配置されている。受入凹部246の各々は、出口逆止弁196を収容する。したがって、ポンプ本体100のポンプシリンダ104の各々に対して出口逆止弁受入凹部246が設けられ、それにより、出口逆止弁196は、ポンプ本体100の前部プレート102の空気排出開口部160および出口開口部162のそれぞれの組の各々と対向する。出口逆止弁受入凹部246は、マニホールドプレート230にそれぞれ画定された入口開口部242の組の真上に位置している。出口逆止弁受入凹部246の各々は、出口逆止弁196に予荷重力が加えられるのを可能にする中心に位置する予荷重ピン250をさらに含み、それにより、出口逆止弁196の前後に圧力勾配がない場合に出口逆止弁196が閉鎖するのを確実にする。出口逆止弁196は、各ポンプシリンダ104からの流体流を調節する、可撓性ポリマーディスク、典型的にはポリウレタンディスクである。したがって、出口マニホールドチャネル244のそれぞれの出口逆止弁受入凹部246内に出口逆止弁196が位置しており、出口逆止弁196の各々は、それぞれ、ポンプシリンダ104のポンプチャンバ106に至る前部プレート102の出口開口部162および頂部開口部160の対応する組に関連している。
マニホールドプレート230の後側または基端側234は、ポンプシリンダ104のポンプチャンバ106に至る前部プレート102の入口開口部142に対向する皿型領域または凹部252をさらに備えている。皿型領域または凹部252は、それぞれの入口逆止弁194用の弁座を形成している。図示するように、たとえば、図7において、ポンプ本体100の前部プレート102の前側140に画定された細長い凹部154の周囲に延在する周囲凹部156はまた、入口開口部142の各々の周囲に延在するかまたはその各々の境界を定めている。したがって、入口開口部142を、細長い凹部154の周囲に配置された、Oリング、ガスケットまたは溶接部等の同じ封止要素によって封止して、それぞれの皿型凹部領域252の周囲に流体封止境界を形成することができる。封止要素(たとえばOリング、ガスケットまたは溶接部)は、マニホールド230がポンプ本体100の前部プレート102に接合されてポンプマニホールド80を形成する時、出口マニホールドチャネル244およびそれぞれの皿型凹部領域252の周囲に流体封止境界を形成することができる。上述したように、添付した図の周囲凹部156の位置では、溶接された継手、レーザまたは超音波溶接部が好ましい。
上述したように、入口逆止弁194は、ポンプ本体100の前部プレート102に設けられたそれぞれの入口逆止弁支持構造144によって対向する入口開口部142の適所に保持される。1つまたは複数の受入溝穴254を、マニホールドプレート230の後側234にさらに設け、皿型凹部252の周囲の間隔が空けられた円周方向位置に配置することができる。1つまたは複数の受入溝穴254は、ポンプ本体100の対向する前部プレート102に設けられた入口逆止弁支持構造144の半径方向プロング148から延在する対応するタブ256を受け入れるように適合され、それにより、マニホールドプレート230の後側または基端側234に形成された皿型凹部252に対向して入口逆止弁194を固定する。タブ256のさらなる目的は、入口逆止弁194を入口開口部142に対して中心に維持することである。概して、入口逆止弁194のディスク縁と入口開口部142の壁との間に幾分かの隙間を設けて、入口逆止弁194が開放した時に流体がそこを通過して流れるのを可能にすることが望ましい。3つの小さいタブ256が、動作中に入口逆止弁194を中心に維持するとともに、それらの周囲の大部分が入口開口部142の壁に接触しないままにする。
マニホールドプレート230の前側232は、マニホールドプレート230の前側232の周囲に境界を形成する外側円周方向フランジまたはチャネル258と、一連の補強リブ260とを備えている。外側フランジ258および補強リブ260は、ポンプ本体100およびマニホールドプレート230を形成する成形されたポリマー材料の厚さを増大させることなく、ポンプマニホールド80を補強するかまたはそれに剛性を提供する。さらに、外側フランジ258および補強リブ260は、本明細書に記載するように、駆動および作動システム400によって加えられる締付力を、高応力を受ける溶接された継手に伝達する。さらに、外側フランジ258および補強リブ260を、ポンプ10を動作させるために使用される駆動および作動システム400に関連してポンプ10を方向付けかつ位置決めするためにも使用することができ、それにより、駆動および作動システム400は、ポンプシリンダ104内に配置されたそれぞれのプランジャ200を捕捉し独立して動作させるように、それぞれの駆動ピストン50を動作させることができる。補強リブ260を、マニホールドプレート230の前側232の面に配置することができ、またはマニホールドプレート230の前側232の外側フランジ258の一部として形成することができる。一対の位置決めまたは補強タブ261を、入口マニホールドチャネル236を画定するそれぞれのチャネル部材238の各々に設け、概して入口マニホールドチャネル236の入口開口部242の2つの円形の組の間に配置することができる。補強タブ261は、たとえばおよそ少なくとも400psi、多くの場合は500psi以上の内部流体圧を受ける時に、ポンプシリンダ104の端部のたわみを防止するのに役立つ。右入口マニホールドチャネル236および左入口マニホールドチャネル236の各々にマニホールドキャップ262が設けられ、超音波またはレーザ溶接プロセスおよび同様の接合技法を介して、入口マニホールドチャネル236を画定するそれぞれのチャネル部材238に固定されている。
マニホールドプレート230は、レーザ溶接プロセスおよび同様の接合プロセスを介してポンプ本体100の前部プレート102の前側140に接合される。このレーザ溶接プロセスは、ポンプ本体100の前部プレート102にマニホールドプレート230を固定し、マニホールドプレート230と前部プレート102との間に画定された流体経路の周囲に気密シールを形成する。このレーザ溶接プロセスの結果として、マニホールドプレート230の入口開口部242のそれぞれの組が、ポンプ本体100の前部プレート102のそれぞれの入口開口部142に対応して配置され、右マニホールドチャネル236および左マニホールドチャネル236と2つの右ポンプシリンダ104および2つの左ポンプシリンダ104それぞれとの間に(分離する入口逆止弁194を横切って)流体連通を提供する。さらに、レーザ溶接プロセスは、入口逆止弁194を、入口逆止弁194用の弁座を形成するそれぞれの皿型凹部252と関連して固定する。入口逆止弁194は、上述したように、それぞれの入口逆止弁支持構造144によって入口開口部142内の適所に保持される。さらに、レーザ溶接プロセスは、入口逆止弁支持構造144の放射状プロング148に関連する係合タブ256を、マニホールドプレート230の後部基端側234のそれらの対応する受入溝穴254内に固定し、それにより、入口逆止弁194用の弁座を形成する皿型凹部252内に入口逆止弁194をさらに固定し位置合せする。さらに、レーザ溶接プロセスは、出口マニホールドチャネル244を前部プレート102の出口開口部162および頂部開口部160のそれぞれの組と(分離する出口逆止弁196を横切って)流体連通するように配置して、流体がそれぞれのポンプシリンダ104のポンプチャンバ106を出て出口マニホールドチャネル244に入るのを可能にする。出口逆止弁196は、出口マニホールドチャネル244の出口逆止弁受入凹部246内に、レーザ溶接プロセス中に前部プレート100の前側140の細長い凹部154に画定された複数の凹状領域158と対向して、同様に固定され位置合せされる。複数の凹状領域158が、皿型凹部252が入口逆止弁194用の弁座を形成するのと同様にそれぞれの出口逆止弁196用の弁座を形成する。さらに、レーザ溶接プロセスは、上述した周囲凹部156に溶接継手を提供し、それは、マニホールドプレート230がポンプ本体100の前部プレート102に接合された時に、出口マニホールドチャネル244およびそれぞれの皿型凹状領域252の周囲に流体封止境界を形成する。
さらに図20〜図21を参照すると、動作時、入口マニホールドチャネル236内の圧力が関連するポンプシリンダ104内の圧力より大きい場合、入口逆止弁194は、変形して、関連するポンプシリンダ104のポンプチャンバ106内に入る、矢印F1によって示す流体流を可能にする。ポンプシリンダ104内の圧力が関連する入口マニホールドチャネル236内の圧力より大きい場合、入口逆止弁194は、マニホールドプレート230の後側または基端側234に形成された皿型凹部252に対して押圧され、ポンプシリンダ104から出て対応する入口マニホールドチャネル236内に入る流体流を阻止する。同様に、ポンプシリンダ104内の圧力が出口マニホールドチャネル244内の圧力より大きい場合、ポンプシリンダ104に関連する出口逆止弁196は、変形して、矢印F2によって示すように、ポンプシリンダ104からの流体流を可能にする。出口マニホールドチャネル244内の圧力の方が大きい場合、ポンプシリンダ104に関連する出口逆止弁196が、前部プレート102の前側140の細長い凹部154に画定されたそれぞれの凹状領域158内に押し込まれ、ポンプシリンダ104のポンプチャンバ106に至る前部プレート102の出口開口部162および頂部開口部160のそれぞれの組を封止し、出口マニホールドチャネル244からポンプシリンダ104内に入る流体流を阻止する。
図22〜図26をさらに参照すると、マニホールドプレート230は、マニホールドプレート230の頂部から上方に、特にマニホールドプレート230の前側232の周囲に境界を形成する外側フランジ258から上方に延在する、出口切換弁シリンダ264をさらに備えている。出口切換弁シリンダ264は、内部に出口切換弁280の本体を受け入れる弁孔266を画定している。弁孔266および弁孔266への接続通路268は、望ましくは、出口マニホールドチャネル244の上方に位置し、流体プライミングプロセス中に、出口マニホールドチャネル244内に最初に閉じ込められたいかなる空気も上昇して接続通路268および弁孔266内に入るのを可能にする。
出口切換弁280は、ポンプ10からの流体送達または出力を制御する。弁孔266は、接続通路268を介して出口マニホールドチャネル244と流体連通している。出口切換弁シリンダ264は、スワバブル弁274および廃棄物出口ポート272を受け入れる患者出口ポート270を含む一対の出口ポート270、272をさらに画定している。スワバブル弁274を、医療用接着剤、溶剤結合、レーザおよび超音波溶接および同様の接合技法を介して患者出口ポート270内に固定することができる。代替例として、患者ポート270を、スワバブル弁274の軸の周囲にオーバモールドすることができ、それにより、接着剤、溶剤または溶接の必要がなくなる。スワバブル弁274は、概して、患者出口ポート270に患者供給セット40を接続するために使用される。弁はスワバブルであるため、複数の接続を、接続を損なうことなく行うことができる。スワバブル弁274の自己封止シリコーン軸(図示せず)はまた、患者供給セット40が取り除かれた時に流体の滴りを防止する。
出口切換弁280は、アクチュエータインタフェース頭部284と丸いかまたは先細りの底縁または底端288で終端する垂下する弁軸286を備えた一体型の出口切換弁本体282を備えている。出口切換弁本体282に対して好適な材料選択肢としては、限定されないが、(無添加および繊維強化)ポリエチレン、ポリプロピレン、(繊維強化されたものを含む)ナイロン、Ultem(登録商標)PEI(ポリエーテルイミド)、(無添加およびシリコーンまたはシロキサン含む)ポリカーボネートおよび同様の材料が挙げられる。弁軸286は、弁軸286の底縁または底端288まで平滑に先細りになる90°流路290を画定している。弁軸286の丸い底端288まで先細りになる流路290の「ベル」形状により、気泡が弁軸286の下方で閉じ込められる可能性が最小限になる。流路が弁軸286の一方の側で終端して290、患者出口ポート270および廃棄物出口ポート272と流体連通する出口ポート291を画定している。出口切換弁本体282のアクチュエータインタフェース頭部284は、ポンプ10を動作させる駆動および作動システム400に関連する本明細書に記載する弁アクチュエータとインタフェースするように適合されている。弁アクチュエータは、出口切換弁280の動作を制御して、少なくとも以下のような向きに弁軸286を配置する。すなわち、(1)流路290を患者出口ポート270と流体連通し、したがって出口マニホールドチャネル244に至る接続通路268と流体連通するように配置し、(2)流路290を、廃棄物出口ポート272と流体連通し、したがって出口マニホールドチャネル244に至る接続通路268と流体連通するように配置し、(3)流路290を、流路290が患者出口ポート270または廃棄物出口ポート272のいずれとも位置合せされていない遮断位置または「オフ」位置に配置し、それにより、出口マニホールドチャネル244からいずれの出口ポート270、272への流体流も阻止する。
アクチュエータインタフェース頭部284は、概してT字型であり、たとえば、駆動および作動システム400に関連する弁アクチュエータと係合するように2つの外側に延在するタブ292および凹状領域294を備えている。アクチュエータインタフェース頭部284のT字型は、出口切換弁本体282が弁アクチュエータと係合するように摺動するのを可能にし、また、出口切換弁本体282を、1つの特定の向きのみにおいて弁アクチュエータが係合することができるように「鍵をかける」。アクチュエータインタフェース頭部284と駆動および作動システム400の弁アクチュエータとの間のこのインタフェースはまた、出口切換弁本体282が高作動圧下でマニホールドプレート230の出口切換弁シリンダ264から上方に排出されるのを防止する。
さらに、出口切換弁280は、出口切換弁本体282を支持する出口切換弁シリンダ264に画定された、圧力検知ダイアフラム298を支持する後部または基端圧力検知ポート296を備え、圧力検知ダイアフラム298は、駆動および作動システム400とインタフェースして弁孔266内の流体圧を測定することができるようにする。圧力検知ダイアフラム298は、出口マニホールドチャネル244における流体圧を測定するために使用される薄いポリウレタン(および同様のポリマー材料)ダイアフラムである。圧力検知ダイアフラム298は、望ましくは、圧力検知ポート296内にオーバモールドされ、圧力検知ポート296内の流体圧をその外面に伝達しながらポート296を封止する。圧力検知ダイアフラム298は、患者の体内に流体を注入するちょうどその時ではなく、いかなる時でも、接続通路268を介して弁孔266に接続されている出口マニホールドチャネル244内の圧力が測定されるのを可能にする。一例として、流体プライミングまたはフラッシング動作中、制御システム800は、出口マニホールドチャネル244内の圧力をモニタリングし、廃棄物接続チューブセット46が閉塞されているかまたはねじれているか否かを判断することができる。駆動および作動システム400に関連して本明細書に記載するように、駆動および作動システム400の一部として設けられるロードセルまたは同様の装置がダイアフラム298とインタフェースして、ダイアフラム298における流体圧を測定する。
上述したように、廃棄物収集システム44は、マニホールドプレート230の出口切換弁シリンダ264の廃棄物出口ポート272に接続され、廃棄流体を収集し貯蔵するために使用される。特に、廃棄物収集チューブセット46は、廃棄物出口ポート272に接続されて、出口切換弁280が、流路290を廃棄物出口ポート272と流体連通して配置するように作動した時、廃棄物収集容器48に廃棄流体を導く。
図25A〜図25Qは、出口切換弁本体282のさらなる実施形態を示し、そこでは、出口切換弁本体282は種々の封止機構で具現化されている。図25A〜図25Cに示す第1のこうした例では、剛性弁軸286に、たとえばTPU(熱可塑性ポリウレタン)等の熱可塑性材料から形成された柔軟な(コンプライアンスの高い)オーバモールドされたリップシールを備えるリップシール機構1200が設けられている。柔軟なシールにより、弁軸286を、マニホールドプレート230の出口切換弁シリンダ264の弁孔266内に封止することができる。弁軸286は、可撓性熱可塑性リップシール機構1200が取り付けられている剛性ポリカーボネート軸であり得る。リップシール機構1200は下部リップシール1202を備え、下部リップシール1202は、弁軸286の下方部分と弁孔266との間に柔軟シールを提供し弁軸286を弁孔266内で中心合せする。さらに、リップシール機構1200は上部リップシール1204を備え、上部リップシール1204は、異物粒子が弁孔266に入るのを防止し、他のリップシールのいずれかが漏れる場合に流体が弁孔266から出るのを防止する。さらに、リップシール機構1200はポートリップシール1206を備え、ポートリップシール1206は、弁軸286の側壁の流路290によって画定された出口ポート291を包囲し、弁軸286の側壁とマニホールドプレート230の出口切換弁シリンダ264の弁孔266との間の柔軟なシールを提供する。さらに、リップシール機構1200は、ポートリップシール1206からおよそ180°反対の位置において弁軸286に位置する隔離シール1208を備えている。隔離シール1208は、弁軸286が「オフ」位置にある時に廃棄物出口ポート272から患者出口ポート270を隔離するために使用され、これらのポートの各々は、互いおよび流路290から隔離される。リップシール1202、1204、1206の幾何学的形状は、高圧流体がシールと接触する(たとえば、シールが液圧的に作動する)時により高レベルの封止力を提供する。
流路290は、上述したように、弁軸286の底部に入口を有し、出口マニホールドチャネル244に常に接続されている。出口ポート291は弁軸286の側壁に位置し、出口ポート291を、患者出口ポート270または廃棄物出口ポート272のいずれかに流れを誘導するように回転させることができる。流路290の形状は、上述したように、気泡を閉じ込める可能性を最小限にする。さらに、出口ポート291は、流路290への入口より高い高さにあるため、気泡は、選択された出口ポート、すなわち患者出口ポート270または廃棄物出口ポート272まで上昇し、廃棄物出口ポート272を介して典型的には出口切換弁280から放出される自然の傾向がある。
リップシール1202、1204、1206の直径は、弁孔266の直径よりわずかに大きく、そのため、弁軸286が弁孔266組み付けられた時、リップシール1202、1204、1206は、弁孔266の壁に対してわずかに圧縮される。低流体圧時、組立プロセスからの初期圧縮は、低流体圧に対して封止するのに十分であり、シールが柔軟でありかつ容易に変形するため、弁軸286と出口切換弁シリンダ264の弁孔266との間の封止力(および摩擦トルク)は低い。高流体圧時、リップシール1202、1204、1206は、「液圧的に作動」する。リップシール1202、1204、1206に対する流体の液圧は、さらなる封止力をもたらす。このさらなる力は、圧力が増大するに従い、リップシール1202、1204、1206を出口切換弁シリンダ264に対してより堅固に押圧し、圧力が高いほど、初期圧縮の程度が大きい必要なしに封止力がより大きくなる。
弁軸286が、流路290が患者出口ポート270と流体接続するように位置決めされると、下部リップシール1202は、高圧流体が弁軸286の周囲の環状空間に入るのを阻止する。ポートリップシール1206は、流路290の中心から患者出口ポート270に流体を誘導し、高圧流体が弁軸286の周囲の環状空間に入るのを阻止する。出口切換弁シリンダ264において患者出口ポート270の真向かいにポートがないため、弁軸286がこの位置にある時、隔離シール1208は不要である。流体が出口ポート291から放出される際、弁軸286を患者出口ポート270から離れるように押す傾向がある液圧反力がある。この反力に抵抗し下部リップシール1202が過剰に変形するのを防止するために、弁軸286の側部に剛性支持パッド1210を設けることができる。通常動作状態では、上部リップシール1204は、弁軸286が弁孔266内で中心にあるように維持し、他のリップシールのうちの1つが漏れた場合に流体が排出されるのを防止するために使用される。
弁軸286が、流路290が廃棄物出口ポート272と流体接続されるように位置決めされると、下部リップシール1202は、低圧流体が弁軸286の周囲の環状空間に入るのを阻止する。ポートリップシール1206は、流体を流路290の中心から廃棄物出口ポート272に誘導し、低圧流体が弁軸286の周囲の環状空間に入るのを阻止する。出口切換弁シリンダ264において廃棄物出口ポート272の真向かいにポートがないため、弁軸286がこの位置にある時に隔離シール1208は不要である。患者出口ポート270は、弁軸286の周囲の環状空間に接続され、この環状空間はこの時点で他のいかなるポートとも接続されていないため、患者出口ポート270は、他のすべてのポートから隔離されたままである。通常動作状態では、上部リップシール1204は、弁軸286を弁孔266内に中心にあるように維持し、他のリップシールのうちの1つが漏れた場合に流体が排出されるのを防止するために使用される。
図25Dに示す第2封止例では、弁軸286は薄い円柱状壁1212で形成され、エラストマコア1214が薄壁円柱状弁軸286内に配置されている。弁軸286の開放中心には、TPU(熱可塑性ウレタン)およびシリコーンゴム等の材料から作製された柔軟なエラストマコア1214で充填され、弁軸286を通る画定された流体経路を提供するように流路290を画定している。薄い円柱状側壁1212は、流路290の出口ポート219に接続された開口部1216を画定している。弁本体282の上方部分は、駆動および作動システム400とインタフェースする上述した特徴を維持する。弁本体282の下方部分を形成する弁軸286の薄い円柱状壁1212を、弁軸286の外径が出口切換弁シリンダ264の弁孔266に一致しかつそれに対して封止するのを可能にするように容易に変形させることができる。エラストマコア1214は流路290を画定し、流路290は、そこへの入口から弁軸286の開口部1216に接続された出口ポート291まで流体を誘導する役割を果たし、流路290は、流れ経路における空気の閉じ込めおよび停滞領域の可能性を最小限にする上述した特徴を維持する。エラストマコア1214は、概して軟質であり、弁軸286の1つまたは複数の円柱状壁1212を著しく堅くしないように十分柔軟である。弁軸286に内圧が加わると、弁軸286の円柱状側壁1212は外側に拡張して、弁軸286の外径と弁孔266との間の封止力を増大させる。
図25E〜図25Gに示す第3封止例では、上述した封止機構1200に類似する封止機構1220が提供されるが、それは、ここでは、剛性ポリカーボネート軸でありかつ図24A〜図24Bおよび図25A〜図25Cに関連して上述したようなものと同じ概略構造を有する弁軸286に、複数のOリングシールを備えている。封止機構1220の一実施形態では、弁軸286に成形された溝に、4つのOリングシール1222〜1228が設置されている。第1Oリングシール1222は、弁軸286の下方部分と弁孔266との間に柔軟シールを提供し、弁孔266内で弁軸286を中心合せする。第2Oリングシール1224は、弁孔266内に異物粒子が入るのを阻止し、他のシールのいずれかが漏れた場合に流体が弁孔266から出るのを阻止する。第3Oリングシール1226は、弁軸286の側壁の出口ポート291を包囲し、弁軸286と出口切換弁シリンダ264の弁孔266との間に柔軟シールを提供する。第4隔離Oリングシール1228は、出口ポート291を包囲する第3Oリングシール1226からおよそ180°反対側の弁軸に位置している。隔離Oリングシール1228は、弁軸286が「オフ」位置にある時、廃棄物出口ポート272から患者出口ポート270を隔離するために使用される。Oリングシール1222〜1228を、ポリウレタン、シリコーンまたはEPDMを含むあらゆるタイプの好適なエラストマ材料から作製することができる。
図25H〜図25Iに示す混合実施形態では、薄い円柱状壁1212と薄壁円柱状弁軸286内に配置されたエラストマコア1214とを有する、図25Dに示すような弁軸286が、弁軸286の上方部分によって画定された棚状突起1232の溝内に配置されるかまたはそれに対して取り付けられた封止Oリング1230と結合されている。Oリング1230を、シリコーンゴム、ポリウレタン、EPDMまたは他の好適なエラストマから作製することができる。弁軸286と出口切換弁シリンダ264との間で漏れる可能性があるいかなる流体も、弁軸286の頂部の上部Oリング1230によって出口切換弁シリンダ264の外側に漏れるのが防止される。
図25J〜図25Lに示すような別の封止機構1234では、弁軸286は、間に空間1238があって複数の指要素1236を画定するようにセグメント化され、弁軸286は、協働するスリーブ要素1240によって封止される。各指要素1236は、弁孔266の壁に対して外側に拡張するように付勢される片持ち板ばねのように作用する。指要素1236を、図示するように円柱状形態に成形することができ、または最初に弁軸286を弁孔266内に設置するために内側に圧縮されるように円錐状形態に成形することができる。いずれの形態でも、指要素1236は、弁孔266に対して半径方向外側の力を提供して封止を強化する。
スリーブ要素1240は、弁孔266の壁に対して封止面としての役割を果たし、TPUおよび他の好適なエラストマ材料から作製することができる。スリーブ要素1240は、指要素1236を強制的に離しかつ半径方向外側に向ける、指要素1236の間の空間1238に捕捉される内部の軸方向に延在する放射状隆起1242を備えている。スリーブ要素1240は、流路290の上端をさらに画定し、対応する開口部1246、1248が、それぞれ弁軸286およびスリーブ要素1240内で画定され、流路290の出口ポート291を画定している。低流体圧で使用される場合、指要素1236のばね作用が、スリーブ要素1240を、それが弁孔266の壁に対して封止されるまで半径方向外側に押圧する。指要素1236の間の空間1238に捕捉される放射状隆起1242はまた、指要素1236を強制的に円周方向に離し、封止力を増大させるのに役立つことも可能である。高流体圧で使用される場合、弁軸286における流路290の内側の流体圧もまた、指要素1236およびスリーブ要素1240に対する半径方向外側の力を発生させるのに役立ち、弁孔266の壁に対する封止力を増大させる。
図25M〜図25Nに示すような別の封止機構1250では、弁本体282は、複合形態であり、すなわち、硬いポリカーボネート材料または同様の材料から形成された上方部分1252と、TPUまたは他の好適なエラストマ材料から形成された柔軟な下方部分1254とを有している。下方部分1254は、概して弁軸286を形成し、上方部分1252は、駆動および作動システム400とインタフェースする上述した特徴を画定している。概して弁軸286を形成する下方部分1254は、弁孔266の壁に対して封止する一体型の上方封止ビード1256および下方封止ビード1258と、流路290の出口ポート291の周囲にシールを形成してこのポートの周囲に十分な封止力をもたらす別の封止ビード1260とを有している。概して弁軸286を形成する下方部分1254に対して使用される材料は、図25A〜図25Lに関連して説明した先の封止機構におけるさまざまな流体シールに対して使用される材料より高いデュロメータ(高い剛性)を有することができる。
図25O〜図25Qに示すようなさらに別の封止機構1270では、柔軟な封止材料から形成されたスリーブまたはライナ1272が、弁軸286の上ではなく出口切換弁シリンダ264の弁孔266内に取り付けられている。弁本体282は、図24A〜図24Bに関連して上述したようなものと同じ概略形態を有し、弁孔266における好適な封止特性を確保するために、アクチュエータインタフェース頭部284の下方に形成された上方隆起または棚状突起または封止ビード1274と、弁軸286の流路290の出口ポート291の周囲の外側隆起ビード1276とが追加されている。弁本体282を、ポリカーボネート等の剛性材料から作製することができる。エラストマスリーブまたはライナ1272を、TPUまたは同様のエラストマから作製することができる。ライナ1272は、弁軸286に設けられた隆起または棚状突起および/または封止ビード1274を受け入れる上方凹状領域1278を画定し、弁軸286の流路290の出口ポート291ならびに患者出口ポート270および廃棄物出口ポート272との流体連通を提供するようにそれぞれの側部開口部1280を画定している。ライナ1272は、流路290の出口ポート291の周囲の外側隆起ビード1276との接触を防止するように1つまたは複数の軸方向凹状領域1282を含むことができ、軸方向凹状領域1282は、ポンプ装置10の輸送または保管中に隆起ビード1276を方向付けるための好適な位置である。輸送および保管中に隆起ビード1276を凹状領域1282内に配置することにより、ライナ1272は、封止特性の低減をもたらす可能性がある圧縮永久ひずみまたはクリープが起こる可能性が低くなる。構成要素を統合するために圧力検知ダイアフラム298をライナ1272の一部として組み込むことが望ましい場合もある。
図27〜図29をさらに参照すると、上述したように、入口切換弁シリンダ114の各々に入口切換弁300が設けられている。各入口切換弁シリンダ114は、入口切換弁シリンダ114内で回転動作可能な入口切換弁300を受け入れる円柱状チャンバ116を画定している。ポンプ10を動作させる駆動および作動システム400はまた、望ましくは、それぞれの入口切換弁300を動作させる別個の弁アクチュエータを含む。それぞれの入口切換弁300は、各々、アクチュエータインタフェース頭部304を備える入口切換弁本体302と、前部プレート102と当接し(または前部プレート102に近接して配置され)前部プレート102に形成された前端または先端開口部118の周囲に延在する先端縁または先端308で終端する、細長くかつ中空の弁軸306とを備えている。弁軸306は、軸方向孔または通路310を画定している。入口切換弁本体302のアクチュエータインタフェース頭部304は、駆動および作動システム400に関連する、本明細書に記載する入口切換弁アクチュエータとインタフェースするように適合されている。アクチュエータインタフェース頭部304は、形状を概して丸いかまたは円形とすることができ、基端方向に延在するタブ312または複数のこうしたタブ312と、アクチュエータインタフェース頭部304内の内部に形成されたインタフェース係合部材314とを備えている。基端方向に延在するタブ312と内部係合部材314とは、駆動および作動システム400に関連する入口切換弁アクチュエータと係合するためのインタフェースする特徴を形成している。安全性の目的で、弁軸306は、1つの特定の角度方向において駆動および作動システム400と係合することが望ましい。弁軸306を2つ以上の角度方向で設置することができる場合、誤ったタイプの流体を送達することがあり得る可能性がある。
弁軸306は、中心または軸方向通路310に連結する一連の半径方向入口開口部またはポート320を画定している。半径方向入口開口部またはポート320は、弁軸306の周囲の異なる角度位置に、かつ弁軸306に沿った異なる軸方向位置に配置されている。半径方向入口開口部またはポート320は、受入れ側の入口切換弁シリンダ114の第1入口ポート122を弁軸306内の軸方向通路310と流体連通して配置するための第1入口ポート322と、受入れ側の入口切換弁シリンダ114の第2入口ポート124を弁軸306の軸方向通路310と流体連通して配置するための第2入口ポート324と、生理食塩水マニホールド130の生理食塩水チャネル132、134のいずれかと弁軸306の軸方向通路310との間の流体連通を可能にするように位置決めされた第3入口ポート326および第4入口ポート328とを含む。それぞれの入口ポート322、324、326、328は、弁軸306の周囲の異なる角度位置において画定され、弁軸306に沿って間隔が空けられた軸方向位置に位置決めされ、それにより、最大でも、これらの入口ポート322〜328のうちの1つのみが、いかなる時点でも弁軸306の軸方向通路310との流体連通を可能にし、それにより、第1入口ポート122、第2入口ポート124または生理食塩水チャネル132、134のうちの1つから弁軸306内への流体流を可能にする。特に、それぞれの入口ポート322〜328は、弁軸306の周囲の異なる角度位置および弁軸306に沿った間隔が空けられた軸方向位置において画定され、それにより、第1入口ポート122および第2入口ポート124ならびに生理食塩水マニホールド130の生理食塩水チャネル132、134のうちの1つのみが、いかなる時点でも弁軸306の軸方向孔または通路310と流体連通している。したがって、第1入口ポート322が第1入口ポート122と流体連通している場合、生理食塩水マニホールド130の生理食塩水チャネル132、134の両方と同様に、第2入口ポート124は、弁軸306によって流体流に対して閉鎖される。同様に、第2入口ポート324が第2入口ポート124と流体連通している場合、生理食塩水マニホールド130の生理食塩水チャネル132、134の両方と同様に、第1入口ポート122は弁軸306によって流体流に対して閉鎖される。第3入口ポート326が第1または前方生理食塩水チャネル132に位置合せされる場合、第2または最後方生理食塩水チャネル134と同様に、第1入口ポート122および第2入口ポート124は、弁軸306によって流体流に対して閉鎖される。さらに、第4入口ポート328が第2または最後方生理食塩水チャネル134と位置合せされると、第1または前方生理食塩水チャネル132と同様に、第1入口ポート122および第2入口ポート124は弁軸306によって流体流に対して閉鎖される。
図示する構成では、入口ポート322〜328は、弁軸306に沿って軸方向に間隔を空けて配置され、第1入口ポート322は弁軸306の先端308の近くに位置し、最後のまたは第4入口ポート328はアクチュエータインタフェース頭部304の近くに位置している。先に説明したように、ポート122〜126および対応するポート322〜328の上述した軸方向順序は、空気管理問題に対して望ましい。特に、添付した図のポンプ10では、プライミングの目的で最後方生理食塩水チャネル134に最初に生理食塩水が充填されるように、「左」生理食塩水源S1が左生理食塩水ポート126に接続される。弁軸306の最後方または第4入口ポート334は、最後方位置に配置されて、入口切換弁300全体が離れた後端または基端から生理食塩水でプライミングされるのを可能にするように最後方生理食塩水チャネル134との流体連通を確立する。この「生理食塩水」ポートが他のあらゆる「前方」位置に配置された場合、この位置の後方に空気が閉じ込められるため、入口切換弁300の全長から空気のすべてを除去することが不可能である。生理食塩水入口ポート328とアクチュエータインタフェース頭部304に隣接する軸方向通路310の基端または後部からの距離は、気泡がこの入口ポート328および軸方向通路310の端部の後方で閉じ込められる可能性を制限するのが可能であるように最短化されることが留意される。
特に図28C〜図28Dを参照すると、入口切換弁300に、弁軸306上の封止機構1300を設けることができる。封止機構1300は、Oリングに類似する一連のエラストマシールを使用して、入口切換弁シリンダ114内で弁軸306を封止する。4つの入口ポート322〜328の各々は、図示する実施形態による2つの方法で封止される。第1に、円形封止ビード1302が、弁軸306の入口ポート322〜328の各々の周囲に設けられ、このシールにより、弁軸306の中心または軸方向通路310にある可能性があるいかなる流体も、弁軸306と入口切換弁シリンダ114との間の空間内に移動するのが阻止される。第2に、2つの円周方向封止リング1304、1306が、各入口ポート322〜328の両側に軸方向に配置され、入口切換弁シリンダ114において入口ポート322〜328を隔離するために使用される。これらの円周方向シールリング1304、1306は、第1入口ポート122、第2入口ポート124または生理食塩水チャネル132、134のうちの一方に接続された流体が、入口切換弁シリンダ114内で互いに混合するのを阻止する。上述したシール1302、1304、1306の各々は、TPU(熱可塑性ポリウレタン)または同様のエラストマから作製され、オーバモールドプロセス中に剛性弁軸306に取り付けられる。弁軸306を、ポリカーボネートおよび同様の材料から作製することができる。各シール1302、1304、1306は、入口切換弁シリンダ114に対して封止する「D字型」断面を有している。
図28E〜図28Fを参照すると、入口切換弁300に、弁軸306上の代替封止機構1310を設けることができる。この実施形態では、剛性弁軸306上に軟質(TPUすなわち熱可塑性ポリウレタンまたは同様の材料)のスリーブ1312がオーバモールドされており、剛性弁軸306は、弁軸306にこわさおよびねじれ剛性を提供するようにポリカーボネートであり得る。オーバモールドされたスリーブ1312は、弁軸306が入口切換弁シリンダ114に対して封止することができるように柔軟な面を提供する。柔軟な面により、いずれかの構成要素に表面欠陥が存在する場合であっても、弁軸306が入口切換弁シリンダ114の内壁に対して完全に封止することができる。
入口ポート322〜328に対して上述した半径方向位置および軸方向位置である場合、駆動および作動システム400の本明細書に記載する入口切換弁アクチュエータは、右入口切換弁300および左入口切換弁300の動作を制御して、弁軸306を以下のような向きに配置する。すなわち、(1)第1入口ポート322を第1入口ポート122に接続して、接続された流体源容器30内に収容された治療または診断(たとえば医薬)流体A1、B1の第1供給源と対応する入口マニホールドチャネル236との間に流体連通を提供し、一方で、第2入口ポート124と生理食塩水マニホールド130の生理食塩水チャネル132、134の両方とが弁軸306によって流体流に対して閉鎖され、(2)第2入口ポート324を第2入口ポート124と接続して、接続された流体源容器30に収容された治療または診断(たとえば医薬)流体A2、B2の第2供給源と対応する入口マニホールドチャネル236との間に流体連通を提供し、一方で、第1入口ポート122と生理食塩水マニホールド130の生理食塩水チャネル132、134の両方とが弁軸306によって流体流に対して閉鎖され、(3)第3入口ポート326を生理食塩水マニホールド130の第1または前方生理食塩水チャネル132と接続して、第3入口ポート326を、生理食塩水ポート332(図5B)を介して生理食塩水マニホールド130の第1または前方生理食塩水チャネル132と接続して、接続された流体源容器30に収容された生理食塩水の第2供給源S2と対応する入口マニホールドチャネル236との間に流体連通を提供し、一方で、第1入口ポート122および第2入口ポート124と生理食塩水マニホールド130の第2または後方生理食塩水チャネル134が弁軸306によって流体流に対して閉鎖され、(4)第4入口ポート328を、生理食塩水ポート334(図5B)を介して生理食塩水マニホールド130の第2または最後方生理水チャネル134と接続して、接続された流体源容器30に収容された生理食塩水の第1供給源S1と対応する入口マニホールドチャネル236との間に流体連通を提供し、一方で、第1入口ポート122および第2入口ポート124と生理食塩水マニホールド130の第1または前方生理食塩水チャネル132とが、弁軸306によって流体流に対して閉鎖され、(5)弁軸306が、第1入口ポート122および第2入口ポート124の各々と第1生理食塩水チャネル132および第2生理食塩水チャネル134との各々を閉鎖するような位置にあり、それにより、流体源容器30内に収容されたさまざまな外部流体源から対応する入口マニホールドチャネル236への流体流を阻止する、「オフ」位置である。したがって、添付の図に見られるポンプ10の実施形態におけるこれらの入口切換弁300の各々に対して、少なくとも合計5つの異なる動作状態が存在する。しかしながら、この実施形態は限定するものとみなされるべきではなく、それは、それぞれの入口切換弁シリンダ114に追加の入口ポート(図示せず)を設けることができ、対応する入口ポート(図示せず)が、要求に応じて追加の接続された流体源を収容するようにそれぞれの入口切換弁300の弁軸306に設けられているためである。
特に図5Aおよび図5Bを参照すると、生理食塩水マニホールド130は、ポンプシリンダ104を横切って延在するように形成され、それぞれの入口切換弁シリンダ114に連結する反対側の端部を有していることが理解されよう。この形態では、生理食塩水チャネル132、134は、2つの外側入口切換弁シリンダ114の間の長さに延在している。生理食塩水ポート332、334は、入口切換弁シリンダ114の各々の底部において、入口切換弁シリンダ114を生理食塩水チャネル132、134に接続するように画定されている。第1または前方生理食塩水ポート332は、入口切換弁シリンダ114を第1または前方生理食塩水チャネル132に接続し、第2または後方生理食塩水ポート334は、入口切換弁シリンダ114を第2または後方生理食塩水チャネル134に接続する。したがって、作動した入口切換弁300の弁軸306が回転して、第3入口または「生理食塩水」ポート326を生理食塩水マニホールド130の第1または前方生理食塩水チャネル132に接続すると、第3入口「生理食塩水」ポート326は、入口切換弁シリンダ114の第1または前方生理食塩水ポート332と実際に位置合せされる。さらに、作動した入口切換弁300の弁軸306が回転して、第4入口「生理食塩水」ポート328を生理食塩水マニホールド130の第2または後方生理食塩水チャネル134と接続すると、第4入口または「生理食塩水」ポート328は、入口切換弁シリンダ114の第2または後方生理食塩水ポート334に実際に位置合せされる。
添付の図に示すポンプ10の例示的な形態では、左側入口ポート122、124を、2つの左ポンプシリンダ104に受け入れられる、治療または診断(医薬)流体A1、A2の2つの異なる供給源にそれぞれ接続することができ、左側生理食塩水ポート126を、「S1」として示す生理食塩水の第1供給源に接続することができる。ポンプ10の左側18において、流体源容器30のうちの1つに提供される流体「A1」を第1入口ポート122に接続することができ、流体源容器30のうちの1つに提供される流体「A2」を第2入口ポート124に接続することができ、またはその逆も可能である。同様に、右側入口ポート122、124を、2つの右ポンプシリンダ104に受け入れられる治療または診断(たとえば医薬)流体B1、B2の2つの異なる供給源にそれぞれ接続することができ、右側生理食塩水ポート126を、「S2」として示す生理食塩水の第2供給源に接続することができる。2チャネル生理食塩水マニホールド130により、ポンプ10の動作中にいずれかの生理食塩水源S1、S2からの生理食塩水を入口切換弁300のいずれかから引き出すことができる。ポンプ10の右側16において、流体源容器30のうちの1つに提供される流体「B1」を第1入口ポート122に接続することができ、流体源容器30のうちの1つに提供される流体「B2」を第2入口ポート124に接続することができ、その逆も可能である。さらに、ポンプ10に対する代替形態として、流体A1、A2を、あらゆる所望の対で右側入口ポート122、124に接続することができ、流体B1、B2をあらゆる所望の対で左側入口ポート122、124に接続することができる。
したがって、本開示において単に例示の目的で、流体源容器30内に収容される流体A1、A2の流体流は、左側入口切換弁300によって制御され、流体源容器30内に収容される流体B1、B2の流体流は、右側入口切換弁300によって制御される。上述したように、それぞれの入口切換弁300は、生理食塩水マニホールド130の生理食塩水チャネル132、134のいずれかから生理食塩水を引き出すことができる。このため、それぞれの入口切換弁300は、いずれかの生理食塩水源S1、S2から引き出すことができる。したがって、ポンプ10の各「半分」は、2つの関連するポンプシリンダ104内に供給されるいくつかの流体源からの選択を可能にする単一の入口切換弁300を有している。したがって、2つの左側ポンプシリンダ104への流体の制御は、左側入口切換弁300によって提供され、2つの右側ポンプシリンダ104への流体の制御は、右側入口切換弁300によって提供される。
したがって、本開示において単に例示の目的で、流体源容器30内に収容される流体A1、A2の流体流は、左側入口切換弁300によって制御され、流体源容器30内に収容される流体B1、B2の流体流は、右側入口切換弁300によって制御される。上述したように、それぞれの入口切換弁300は、生理食塩水マニホールド130の生理食塩水チャネル132、134のいずれかから生理食塩水を引き出すことができる。このため、それぞれの入口切換弁300は、いずれかの生理食塩水源S1、S2から引き出すことができる。したがって、ポンプ10の各「半分」は、2つの関連するポンプシリンダ104内に供給されるいくつかの流体源からの選択を可能にする単一の入口切換弁300を有している。したがって、2つの左側ポンプシリンダ104への流体の制御は、左側入口切換弁300によって提供され、2つの右側ポンプシリンダ104への流体の制御は、右側入口切換弁300によって提供される。
入口切換弁300の弁軸306の初期角度方向を、製造業者が事前設定することができ、この方向を、上述したポンプ本体100のポンプ標識プレート170にかつ/または識別しるし172に符号化することができる。それにより、制御システム800は、弁軸306の初期または事前設定角度方向を確定し、それに従って駆動および作動システム400を動作させることができる。弁軸306の角度方向が制御システム800による制御に対して必要でない場合(識別しるし172に対して読出し−書込みRFIDタグが使用される場合等)、入口切換弁300の弁軸306は、先に概説した「オフ」位置等、あらゆる好適な初期角度方向を有することができる。駆動および作動システム400に関連付けられると、それぞれのプランジャ200を、プランジャ200の先端がポンプシリンダ104の先端壁110と接触するまで、ポンプチャンバ106の圧送ゾーン164内に前方に押し込むことができる。そして、ポンプ10内のさまざまな流体経路のプライミングを行うことができる。
格納/隔離ゾーン166はポンプシリンダ104の各々における主作業/圧送ゾーン164より大きい直径を有し、それにより、前端または先端リップシール218は、保管中に大きい直径の保管/隔離ゾーン166内に未圧縮状態で存在することができる。このシール218が作業/圧送ゾーン164内に格納された場合、シール218が、経時的に、使用中にそれ以上適切に圧搾/圧縮されない程度まで「クリープを起こす」かまたは「弛緩する」かまたは圧縮永久ひずみを受け、シール218が適切に封止するのが阻止される可能性がある。
さらに図30〜図36を参照すると、ここでは、ポンプ10における「プライミングされた」ポンプシリンダ104のうちの1つの概略動作は、主に図32〜図36に示すようなポンプ本体100の右外側ポンプシリンダ104を参照して提供される。最初に、図30に示すポンプ10の水平断面図によって示すように、それぞれのプランジャ200は、それぞれのポンプシリンダ104のポンプチャンバ106内の隔離ゾーン166に位置し、入口切換弁300は「オフ」位置にある。ポンプ10内の流体経路のプライミングが完了したと想定すると、たとえば、図32に示すように、弁軸306を入口切換弁シリンダ114内に、弁軸306内の第1入口ポート322と右入口切換弁シリンダ114の第1入口ポート122との間の流体連通を可能にするような角度方向で配置するように、右側切換弁300を作動させることができる。右外側ポンプシリンダ104のポンプチャンバ106内のプランジャ200の後退により、接続された流体源容器30内の流体B1が、弁軸306内の軸方向通路310を通って右側入口マニホールドチャネル236内に引き込まれて、下にある入口逆止弁194に作用し入口逆止弁194を開放する(図20の先の考察も参照)。流体流は、入口開口部142において入口逆止弁支持構造144によって支持される入口逆止弁194に作用し、流体B1が入口開口部142を通過してポンプシリンダ104のポンプチャンバ106に入ることができるように入口逆止弁194を開放する。入口逆止弁194は、ポンプシリンダ104のポンプチャンバ106内への流体流を調節する。流体B1の流体流を、図32において矢印A1によって識別する。
次に、望ましい場合は、第2治療または診断(たとえば医薬)流体を、右外側ポンプシリンダ104のポンプチャンバ106内に引き込み、ポンプチャンバ106内に存在する流体B1と混合させることができる。そうする場合、図33に示すように、弁軸306を入口切換弁シリンダ114内に、弁軸306内の第2入口ポート324と入口切換弁シリンダ114の第2入口ポート124との間の流体連通を可能にするような角度方向で配置するように、右側切換弁300を作動させることができる。右外側ポンプシリンダ104のポンプチャンバ106内のプランジャ200のさらなる後退により、接続された流体源容器30内の流体B2が、弁軸306内の軸方向通路310を通って右側入口マニホールドチャネル236内に引き込まれて、下にある入口逆止弁194に作用し入口逆止弁194を開放する(図20の先の考察も参照)。流体流は、入口開口部142において入口逆止弁支持構造144によって支持される入口逆止弁194に作用し、流体B2が入口開口部142を通過してポンプシリンダ104のポンプチャンバ106に入ることができるように入口逆止弁194を開放する。入口逆止弁194は、ポンプシリンダ104のポンプチャンバ106内への流体流を調節する。流体B2の流体流を、図33において矢印A2によって識別する。上記に提示したシナリオでは、流体B1は流体B2とは異なるものと想定されているが、これらの流体はまた、同様に同じ医療用流体でもあり得る。この例は、望ましい場合にポンプシリンダ104のそれぞれのポンプチャンバ106内の流体の混合を、流体の混合に関連する制御システム800における適切な安全プロトコルとともに示すために提供される。代替例として、流体B1、B2が同じ流体である場合、流体送達システム2は、流体B1を保持している流体源容器30から、この容器が空になるまで連続的に流体を送達することができ、その後、システム2は、流体B2を保持している「バックアップ」流体源容器30に切り換わることができる。
さらに、望ましい場合は、ポンプ10の両側に設けられた接続された生理食塩水流体源容器30に収容されている生理食塩水源S1、S2からの生理食塩水を、ポンプチャンバ106内に存在する流体B1、B2と混合されるように右外側ポンプシリンダ104のポンプチャンバ106内に引き込むことができる。右側入口切換弁300を、いずれかの生理食塩水源S1、S2から引き出すように動作させることができる。望ましい動作手法では、生理食塩水S1、S2の流体B1および/またはB2との混合は、生理食塩水をポンプ10の一方の側の2つのポンプシリンダ104で送達し、診断または治療(たとえば医薬)流体B1、B2をポンプ10の他方の側の2つのポンプシリンダ104で送達することによって行うことができる。本例では、望ましい場合、たとえば次に生理食塩水S2に混入するために、図34に示すように、弁軸306を、弁軸306内の第3入口ポート326と生理食塩水マニホールド130の第1または前方生理食塩水チャネル132に連結する入口切換弁シリンダ114内の生理食塩水ポート332との間の流体連通を可能にするような角度方向配置するように、右側切換弁300を作動させることができる。右外側ポンプシリンダ104のポンプチャンバ106内におけるプランジャ200のさらなる後退により、接続された流体源容器30内の食塩水S2が、生理食塩水チャネル132から入口切換弁シリンダ114の生理食塩水ポート332を通って、弁軸306内の軸方向通路310内にかつ右側入口マニホールドチャネル236内に引き込まれ、下にある入口逆止弁194に作用してそれを開放する(図20の先の考察も参照)。流体流は、入口開口部142の入口逆止切換弁支持構造144によって支持される入口逆止弁194に作用し、生理食塩水S2が入口開口部142を通過しポンプシリンダ104のポンプチャンバ106に入ることができるように入口逆止弁194を開放する。入口逆止弁194は、ポンプシリンダ104のポンプチャンバ106内への流体流を調節する。生理食塩水S2の流体流を、図34において矢印A3によって識別する。
さらに、生理食塩水S1が、ポンプシリンダ104のポンプチャンバ106内に現時点で存在する流体B1、B2および生理食塩水S2内に混入されることも望まれる場合、図35〜図36に示すように、弁軸306を、弁軸306内の第4入口ポート328と生理食塩水マニホールド130の第2または最後方生理食塩水チャネル134に連結する入口切換弁シリンダ114内の生理食塩水ポート334との間の流体連通を可能にするような角度方向に配置するように、右側切換弁300を作動させることができる。右外側ポンプシリンダ104のポンプチャンバ106内におけるプランジャ200のさらなる後退により、接続された流体源容器30内の生理食塩水S1が、生理食塩水チャネル134から入口切換弁シリンダ114内の生理食塩水ポート334を通って、弁軸306内の軸方向通路310内にかつ右側入口マニホールドチャネル236内に引き込まれて、下にある入口逆止弁194に作用しかつそれを開放する(図20の先の考察も参照)。流体流は、入口開口部142内に入口逆止弁支持構造144によって支持された入口逆止弁194に作用し、生理食塩水S1が入口開口部142を通過してポンプシリンダ104のポンプチャンバ106内に入ることができるように入口逆止弁194を開放する。入口逆止弁194は、ポンプシリンダ104のポンプチャンバ106内への流体流を調節する。生理食塩水S1の流体流を、図35〜図36において矢印A4によって識別する。
上述したことから明らかとなるように、それぞれのポンプシリンダ104のポンプチャンバ106内におけるプランジャ200の後退により、流体が対応する入口マニホールドチャネル236内に引き込まれて入口逆止弁194に作用する。流体流は入口逆止弁194に作用し、入口逆止弁194はポンプシリンダ104のポンプチャンバ106内への流体流を調節する。プランジャ200がポンプシリンダ104内で後退する時等、入口マニホールドチャネル236内の圧力がポンプシリンダ104のポンプチャンバ106内の圧力より大きい場合、入口逆止弁194は変形して、ポンプチャンバ106内への流体流を可能にする。プランジャ200がポンプシリンダ104内で前方にまたは先端方向に移動している時等、ポンプシリンダ104のポンプチャンバ106内の圧力が入口マニホールドチャネル236内の圧力より大きい場合、入口逆止弁194は、マニホールドプレート230の後側または基端側234に形成された切換弁凹部252に対して押圧され、ポンプシリンダ104から出て対応する入口マニホールドチャネル236に入る流体流を阻止する。
流体は、プランジャ200がポンプシリンダ104内で後退する際に入口開口部142を介してポンプシリンダ104のポンプチャンバ106に入る際、ポンプシリンダ104の前部圧送ゾーン164に入る。ポンプシリンダ104の後部隔離ゾーン166は、上述したように滅菌の目的で存在している。圧送ゾーン164の領域におけるポンプシリンダ104の内径は、望ましくは、隔離ゾーン166の領域におけるポンプシリンダ104の内径よりわずかに小さい。隔離ゾーン166の領域におけるポンプシリンダ104の大きい方の内径は、使用前のプランジャ200用の格納位置としての役割を果たし、前部リップシール218が長期格納中に圧縮されかつ永久的に変形するのを防止する。この格納形態は、上述した図30に示されている。使用中、前部リップシール218は、ポンプシリンダ104の前部圧送ゾーン164内に残り、後部ビードシール220は後部隔離ゾーン166内に残る。2つのシール218、220は同じ面に接触しないため、周囲環境からの汚染の可能性が低減する。
入口切換弁300の各々に対して、入口切換弁シリンダ114の最後方生理食塩水ポート334は、後端または基端開口部120の近くに位置し、したがって、入口切換弁本体302の弁軸306内の軸方向通路310の基端の近くに位置し、それにより実質的に弁300全体を、生理食塩水を使用してプライミングすることができる。プライミング中、空気が、プライミング生理食塩水によって、切換弁300の後方から弁軸306内の軸方向通路310の全長を下って、関連する入口マニホールドチャネル236内にかつ関連するポンプシリンダ104のポンプチャンバ106内に押し込まれる。望ましくは、弁軸306内の軸方向通路310は、ある角度で向けられるかまたは勾配を有するのではなく概して水平であり、それにより、気泡の除去が促進される。しかしながら、望ましい場合、弁軸306内の軸方向通路310は、弁軸306からの空気の除去に役立つように、対応する入口マニホールドチャネル236に向かって概して上方に傾斜することができる。入口切換弁300の入口切換弁シリンダ114および弁軸306もまた、対応するポンプシリンダ106に対して概して平行である。上述した構成およびプライミング手順の結果として、入口切換弁シリンダ114内においてかつ弁軸306内の軸方向通路310において、よどみ領域すなわち「デッドエリア」が最小限になり、気泡が閉じ込められる可能性が最小限になる。流体源容器30内に収容される生理食塩水S1または生理食塩水S2を、流体によるポンプ10のプライミングに使用することができる。生理食塩水は、大部分の治療または診断(たとえば医薬)流体よりはるかに安価であるため、ポンプ10に対するプライミング動作に対して好ましい。治療または診断(たとえば医薬)流体を必要とする流体注射または注入処置が行われた後、ポンプ10からポンプシリンダ104のポンプチャンバ106の中身をフラッシングすることが望ましい場合があり、接続された流体源容器30内の生理食塩水S1、S2をこの目的で使用することができる。この「生理食塩水」フラッシングステップはまた、望ましくは、ポンプシリンダ104の上流および下流の流路における残留流体もフラッシングする。
図29A〜図29Hを参照すると、入口切換弁300の弁軸306内の入口ポート322〜328は、望ましくは、プライミングされていない入口ポート122、124または生理食塩水マニホールド130に接続されたプライミングされていないポート332、334の「クロスオーバ(交差)」を最小限にするようなそれぞれの角度位置に配置される。実際には、最後方生理食塩水ポート334が生理食塩水で最初にプライミングされ、それは、最初に設置された流体源容器30は、ポンプ10の左後部位置に設置される生理食塩水流体源容器30であり、「クロスオーバ」の最小化は、主に、入口122、124および生理食塩水ポート332に関連する問題であるためである。プライミングされていないポートに対してクロスオーバすることにより、望ましくないように、切換弁300の弁軸306内の軸方向通路310内に空気が導入される可能性がある。したがって、生理食塩水マニホールド130の最後方生理食塩水チャネル134は、ポンプ10の左側18に位置する生理食塩水ポート126に接続された生理食塩水源S1によって生理食塩水が供給され、生理食塩水を、左入口切換弁300および右入口切換弁300の両方の最後方入口ポート328に送達する。次に、前方生理食塩水チャネル132は、ポンプ10の右側16に位置する生理食塩水ポート126に接続された生理食塩水源S2によって生理食塩水が供給され、左入口切換弁300および右入口切換弁300の両方の最後部から2番目の入口ポート326に流体を送達する。弁軸306を、最後方入口ポート328と生理食塩水ポート334との間の流体連通を可能にする位置から、生理食塩水「S1」を収容する左側生理食塩水流体源容器30に接続された生理食塩水チャネル134および弁軸306の「オフ」位置まで、残りの入口ポート322〜326のいずれも、入口切換弁シリンダ114の入口ポート122、124または生理食塩水マニホールド130の生理食塩水チャネル132に至る前方生理食塩水ポート332のいずれにもクロスオーバすることなく、移動することができるように、入口ポート322〜328は配置されている。したがって、弁軸306を、流体源が設置されまたは接続されたあらゆる入口ポート122、124と生理食塩水源S1、S2が設置されまたは接続されたあらゆる生理食塩水ポート332、334とから、流体が源設置されまたは接続された他のあらゆるこうしたポートまで、プライミングされていない入口ポートにクロスオーバすることなく回転させることができる。図29A〜図29Hは、入口ポート322〜328の角度位置決めによりいかにプライミングされていない流体ポートの「クロスオーバ」が防止されるかを示すいくつかの例示的なシナリオを示す。
図29Aにおいて、入口切換弁300の弁軸306は、「オフ」位置で示されており、生理食塩水S1を収容する生理食塩水流体源容器30が設置され、プライミングされており、第1「生理食塩水」ポートS1として使用される用意ができている。図29Bに示すように、本明細書において考察するように、弁軸306を、オフ位置と第1生理食塩水ポートS1との間で、ポートA1、A2またはS2等のいかなるプライミングされていないポートも通過する必要なく回転させることができる。弁軸306がプライミングされていないポートを通過する場合、入口切換弁300の弁軸306内の軸方向通路310内に空気が導入される可能性がある。この空気は、最終的に、流体注入が制御システム800によって中止されない限り、患者出口ポート270にかつ患者に送達される可能性がある。図29A〜図29Bによって示すように、第1生理食塩水ポートS1は常に最初にプライミングされたポートであることが望ましく、それは、第2生理食塩水ポートS2が第1生理食塩水ポートS1より前にプライミングされた場合、弁軸306はプライミングされていない第1生理食塩水ポートS1を通過するように強制されるためである。
図29Cおよび図29Dは、第1生理食塩水ポートS1および第1「造影剤」ポートA1が設置され、プライミングされ、使用の用意ができた後の入口切換弁300を示す。この場合もまた、この状況において、弁軸306を、ポートA2またはS2等のいかなるプライミングされていないポートも通過する必要なく、第1生理食塩水ポートS1からオフ位置を通過して第1造影剤ポートA1まで自由に回転させることができる。この場合もまた、第2「造影剤」ポートA2が第1造影剤ポートA1の前に流体でプライミングされていた場合、入口切換弁300の弁軸306は、プライミングされていない第1造影剤ポートA1を通過しなければならない。この理由で、流体源容器30を、本明細書において概説したような具体的な順序で装填するべきである。簡単に言えば、第1生理食塩水源S1は、第2生理食塩水源S2より前に設置されるべきであり、第1「医療用」流体源A1は、第2のこうした供給源A2より前に設置されるべきである、等である。
図29Eおよび図29Fは、第1造影剤源A1を収容する流体源容器30が空になり、第2造影剤源A2を収容する流体源容器30が設置された後の入口切換弁300を示す。第1造影剤源A1を収容する流体源容器30が空になると、接続された流体供給チューブ34に関連する空気検出器が制御システム800に警告し、制御システム800は、いかなる空気も入口切換弁300内に引き込まれる可能性がある前に、流体源容器30を使用して駆動および作動システム400を停止するように作動させる。したがって、第1造影剤源A1を収容する流体源容器30に接続された流体供給チューブ34は、流体源容器30がその時点で空であってもプライミングされたままである。弁軸306を、第2生理食塩水ポートS2等のプライミングされていないポートを通過する必要なく、第1生理食塩水ポートS1から、オフ位置を越え、依然としてプライミングされている第1造影剤ポートA1を越えて、第2のプライミングされた造影剤ポートA2まで移動させることができる。第1造影剤ポートA1に接続された流体供給容器30がこの時点で空であっても、接続された流体供給チューブ34は流体によってプライミングされたままであるため、弁軸306は依然としてこのポートを通過することができる。
図29Gおよび図29Hは、第1生理食塩水源S1および第1造影剤ポートA1を収容する流体源容器30が空になり、第2生理食塩水源S2を収容する流体源容器30が設置された後の入口切換弁300を示す。この場合もまた、上述したことと同様に、第1生理食塩水ポートS1および第1造影剤ポートA1は、それらのそれぞれの流体源容器30が空になった場合であってもプライミングされたままである。弁軸306は、最初に第2生理食塩水ポートS2に位置している場合、第1生理食塩水ポートS1、オフ位置および第1造影剤ポートA1のポートを越えて安全に移動して第2造影剤ポートA2にアクセスすることができる。
上述したことすべてから明らかとなるように、流体は、入口切換弁300によって選択されるように、ポンプ本体100の前部プレート102およびマニホールドプレート230の対応するかまたは位置が合っている開口部118、240を介して、関連する入口マニホールドチャネル236に入る。左入口マニホールドチャネル236および右入口マニホールドチャネル236は、出口マニホールドチャネル244の下方にマニホールドプレート230を横切って低く位置し、それにより、生理食塩水プライミング中に、閉じ込められた空気が上方に上昇しそれぞれのポンプシリンダ104のポンプチャンバ106内に入ることができる。入口マニホールドチャネル236はまた、気泡が閉じ込められる可能性を最小限にするように「行き止まり」を回避し、流体がポンプ10から容易にフラッシングされ得るように、平滑な内面および湾曲で形成されている。さらに、入口マニホールドチャネル236の幅および高さは、ポンプ10をプライミングするために必要な流体の体積を最小限にするように総密閉体積を最小限に維持しながら、圧力降下(たとえば流量制限)を最小限にするようにサイズおよび形状が決められている。入口切換弁300からの流体は、ポンプ10の同じ側でポンプシリンダ104のいずれかまたは両方に対して利用可能である。
さらに図37〜図39を参照すると、ポンプシリンダ104のポンプチャンバ106内のプランジャ200の前方または先端方向の移動中、ポンプシリンダ104のポンプチャンバ106内の圧力は、出口マニホールドチャネル244内の圧力より大きく、ポンプシリンダ104に関連する出口逆止弁196は、変形して、ポンプシリンダ104からの流体流を可能にする。したがって、上述した例では、右外側ポンプシリンダ104のポンプチャンバ106は、診断または治療(たとえば医薬)流体B1、B2および生理食塩水S1、S2を含む混合流体を収容する。右外側ポンプシリンダ104内のプランジャ200がポンプシリンダ104内で前方にまたは先端方向に移動する際、ポンプチャンバ106内の圧力は出口マニホールドチャネル244内の圧力より大きく、右外側ポンプシリンダ104に関連する出口逆止弁196は、変形して、流体B1、B2および生理食塩水S1、S2を含む混合流体の流体流が、ポンプシリンダ104の先端壁110に存在する空気排出開口部160および出口開口部162を介して右外側ポンプシリンダ104から出て、外側マニホールドチャネル244に入ることを可能にする。ポンプチャンバ106から出口マニホールドチャネル244までの流体B1、B2および生理食塩水S1、S2を含む混合流体の流体流を、図38〜図39では矢印A5によって識別する。出口マニホールドチャネル244は、4つのポンプシリンダ104の各々から放出される流体を収集し、出口切換弁280およびその中の流路290に至る接続通路268を介して、結合された流体流を誘導する。したがって、上述した例では、流体B1、B2および生理食塩水S1、S2を含む混合流体の流体流は、圧力下で出口マニホールドチャネル244内に送達され、出口切換弁280内の流路290に至る接続通路268に入る。出口切換弁280は、混合流体を、患者供給セット40が接続されている患者出口ポート270に、または廃棄物収集システム44が接続されている廃棄物出口ポート272に選択的に誘導することができる。
逆に、プランジャ200がポンプシリンダ104内で後退する場合等、出口マニホールドチャネル244内の圧力の方が大きくなると、ポンプシリンダ104に関連する出口逆止弁196は、前部プレート102の前側140の細長い凹部154に画定された凹状領域158内に押圧され、ポンプシリンダ104のポンプチャンバ106に至る前部プレート102の出口開口部162および頂部開口部160を封止し、出口マニホールドチャネル244からポンプシリンダ104内への流体流を阻止する。この結果は、出口逆止弁196の各々に対して発生し、対応するプランジャ200がポンプシリンダ104のポンプチャンバ106内に後退する時、それぞれのポンプシリンダ104からの流体流を阻止する。
出口逆止弁196は、各ポンプシリンダ104からの流体流を調節する。圧力制限は、ポンプ10の出口側における重大な問題ではないため、ポンプシリンダ104の各々に対する1つまたは複数の出口開口部162および頂部開口部160は、対応する出口逆止弁196に対する圧力応力を低減するように、ポンプシリンダ104への入口開口部142に比較して小さい可能性がある。さらに、出口マニホールドチャネル244に位置する出口逆止弁受入凹部246における予荷重ピン250が、出口逆止弁196に比較的高い力を加え、それにより、弁196が、比較的高いクラッキング圧を有し、流体源容器30から出口切換弁280までの重力による自由流れを阻止するのに役立つ。予荷重ピン250の圧縮、および出口逆止弁196を構成するポリマーディスクの厚さを、流体源容器30から出口切換弁280までの重力による自由流れを阻止するように最適化することができる。予荷重ピン250は、出口逆止弁196を構成するポリマーディスクに対して付勢力または予荷重力を加え、それにより、ポリマーディスクを最初に開放するために、「クラッキング圧」と呼ばれることが多い一定の流体圧が必要である。概して、ポンプ10に関連する流体源容器30は、患者供給セット40がポンプ10、すなわち患者出口ポート270に連結する位置より高い高さに位置している。したがって、ポンプ10が動作していない時、流体が重力のみで流体源容器(複数可)30から患者まで流れる可能性がある。この状況を防止するために、出口逆止弁196に対する予荷重を、それらのクラッキング圧がこの水頭圧より高いように十分高くすることができる。
出口マニホールドチャネル244は、4つのポンプシリンダ104の各々から放出される流体を収集し、結合された流体流を出口切換弁280に誘導する。出口切換弁280により、流体出力は、患者供給セット40が接続されている患者出口ポート270に、または廃棄物収集システム44が接続されている廃棄物出口ポート272に誘導され得る。上述したように、弁軸286を、以下を含む3つのあり得る位置のうちの1つまで回転させることができる。すなわち、(1)流路290を患者出口ポート270と流体連通するように配置すること、(2)流路290を廃棄物出口ポート272と流体連通するように配置すること、および(3)流路290を、患者出口ポート270または廃棄物出口ポート272のいずれかの流れが阻止される遮断位置に配置することである。
上述したように、マニホールドプレート230は、ポンプ本体100の前部プレート102にレーザ溶接され、それによりこれら2つの構成要素を合わせて固定し、重要な流体路領域周囲に気密シールを形成する。出口マニホールドチャネル244は、概して高圧、たとえば少なくとも400psi、多くの場合は少なくとも500psi以上の圧力下にあるため、出口マニホールドチャネル244の周囲の周囲凹部156における溶接された継目は、気密シールを維持しながら高応力を繰り返し耐えることは完全に可能ではない可能性がある。この特定の溶接された継手に対する応力を低減するために、駆動および作動システム400は、ポンプ本体100の前部プレート102の後側に数100ポンドの力を加えるようにばね式クランプ(本明細書に記載)を有し、ポンプ10が、少なくとも400psi、望ましくは少なくとも500psi以上の流体圧に耐えることを可能にする。この締付力は、同様に、ポンプ本体100の前部プレート102とマニホールドプレート230との間の1つまたは複数のレーザ溶接された継手の分離を防止する。
上述したように、流体供給セット32のさまざまな変形および実施形態を、本明細書に記載するように、種々の患者および/または処置の必要を満たすようにポンプ10に関連付けることができる。ポンプ10および流体供給セット32の具体的な形態の組合せは、流体送達システムまたはユニット2に対する多目的または多患者使い捨てセットを形成する。さらに図40〜図43を参照すると、流体供給セット32のさまざまな変形および実施形態の各々は、1つまたは複数の流体供給チューブ34を備え、それらは各々、一端がポンプ10に接続され、反対側の端部が、流体源容器30にアクセスするために使用されるスパイク36に接続されている。いくつかの変形または形態では、流体供給セット32は、ポンプ10の汚染なしに流体源容器30が交換され得るようにすることができる。
図40に、流体供給セット32の「基本」実施形態を示す。基本流体供給セット32は、6つの流体源容器30をポンプ本体100の入口切換弁シリンダ114の6つの入口ポート122、124、126に接続する6つの流体供給チューブ34を備えている。基本形態は、たとえば、1日に8回〜12回の処置を行う典型的な最終使用者用であり、たとえば最大約15人の患者に対して使用することができる。この形態では、造影剤流体A1、A2、たとえば同じタイプまたは銘柄の造影剤流体を収容する2つの造影剤流体源容器30を、左側入口切換弁シリンダ114の第1入口ポート122および第2入口ポート124に接続することができ、造影剤流体B1、B2、たとえば同じタイプまたは銘柄であるが造影剤流体A1、A2とは異なる造影剤流体を収容する2つの造影剤流体源容器30を、右側入口切換弁シリンダ114の第1入口ポート122および第2入口ポート124に接続することができる。しかしながら、望ましい場合、上述した設置された流体源容器30のうちの4つのすべてに同じタイプの流体が存在し得る。生理食塩水S1、S2を収容する流体源容器30は、上述したように、入口切換弁シリンダ114の各々の生理食塩水ポート126に接続されている。基本流体供給セット32は、典型的には、流体供給チューブ34の各々の自由端のスパイク36に永久的に取り付けられ、流体供給チューブ34の各々の他端は、それぞれの入口ポート122、124、126に永久的に接続される。しかしながら、望ましい場合は、スパイク36のうちの1つまたは複数は交換可能なスパイクであり得る。たとえば、交換可能なスパイク36を、生理食塩水S1、S2を収容する生理食塩水流体源容器30にアクセスするために設けることができる。各スパイク36に取り付けられた流体源容器30が空になると、その特定の流体供給チューブ34および関連する入口ポート122、124、126は、流体源容器30を交換することに関与する汚染の危険のために、それ以上使用するべきではない。
図41において、「高使用」流体供給セット32が示されており、すべてのスパイク36が交換可能であるという点でのみ、基本形態とは異なっている。スパイク36に接続するために流体供給チューブ32の自由端に、スワバブル弁70を設けることができる。この変形では、各スパイク36に1つの流体源容器30を取り付けることができ、空になると、空の容器30および使用済みスパイク36を取り除き破棄することができる。そして、永久的に取り付けられたスワバブル弁70を洗浄し、弁70に新たなスパイク36を取り付けることができる。スパイク36が新たな容器30各々とともに交換され、対応するスワバブル弁70が適切に洗浄される限り、所与の流体供給セット32に複数の流体源容器30を設置することができる。
図42において、流体供給セット32の別の変形が示されており、週末に行われる可能性がある等、数人の患者のみに限定使用されるように意図されている。流体供給セット32のこの変形を、たとえば最大約5人の患者に使用することができ、この変形は、左側入口切換弁シリンダ114または右側入口切換弁シリンダ114の第1入口ポート122のうちの1つに接続された、所望の治療または診断(たとえば医薬)流体を収容する単一流体源容器30を有している。生理食塩水を収容する生理食塩水流体源容器30は、同じ入口切換弁シリンダ114の生理食塩水ポート126に接続されている。スパイク36は、流体供給チューブ34に永久的に取り付けられるように示されており、そのため、流体源容器30が空になると、その特定の流体供給チューブ34および入口ポート122、126は、それ以上使用されるべきではない。しかしながら、スワバブル弁70を、図41に示すように使用することも可能である。
図43において、流体供給セット32のさらなる変形が示されており、小型の単一患者流体源容器30と使用されるように意図されている。この変形は、たとえば最大約15人の患者に使用されるように意図されている。この変形では、流体源容器30内の第1タイプの治療または診断(たとえば医薬)流体A1が、入口切換弁シリンダ114のうちの1つの第1入口ポート122に接続されており、第2タイプの治療または診断(たとえば医薬)流体B1が、他方の入口切換弁シリンダ114の第1入口ポート122に接続されている。流体源容器30内の生理食塩水S1は、入口切換弁シリンダ114のうち1つの生理食塩水ポート126に接続されている。この変形では、交換可能スパイク36に接続するために流体供給チューブ32の自由端にスワバブル弁70が設けられている。したがって、それぞれのスパイク36に取り付けられた流体源容器30が空になると、空の容器30および使用済みスパイク36を取り除き破棄することができる。そして、永久的に取り付けられたスワバブル弁70を洗浄することができ、新たな流体源容器30とともに、新たなスパイク36を弁70に取り付けることができる。
図44に示すように、単一患者供給セット40は、概して、各々流体コネクタ42を備える反対側の自由端を有する医療用配管を備えている。患者端流体コネクタ42を使用して、所望の流体または流体の混合物を患者の体内の所望の位置まで搬送するために患者の体内に挿入されたカテーテルへの流体接続が行われる。患者端流体コネクタ42は、患者からの逆流を阻止するように逆止弁(図示せず)を含むことができる。他方の自由端流体コネクタ42は、マニホールドプレート230の出口切換弁シリンダ264の患者出口ポート272に接続されている。
さらに、図45は、「高使用」流体供給セット32を有するポンプ10に関連する廃棄物収集システム44を示す。上述したように、廃棄物収集システム44は、概して、廃棄流体を収集し貯蔵するために使用される廃棄物収集容器48に接続された廃棄物収集チューブセット46を備えている。廃棄物収集チューブセット46は、ポンプ10と流体接続するように適合されている。特に、廃棄物収集システム44は、上述したように、マニホールドプレート230の出口切換弁シリンダ264の廃棄物出口ポート272に接続されており、廃棄物収集チューブセット46は、出口切換弁280が流路290を廃棄物出口ポート272と流体連通して配置するように駆動された時、廃棄流体を廃棄物収集容器48に導く。廃棄物収集チューブセット46の流体コネクタに逆止弁(図示せず)を組み込むことができ、それは、廃棄物収集容器48からポンプ10内への偶発的な逆流を阻止する。さらに、廃棄物収集容器48が取り除かれ新たな廃棄物収集容器48と交換される場合、逆止弁は、満杯の廃棄物収集容器48の中身が取扱い中に排出されるのを防止する。
上述したように、流体送達システム2は、ポンプ10のさまざまな構成要素を動作させる原動力を提供するようにポンプ10とインタフェースする駆動および作動システム400を備えている。次に図46〜図60を参照して、駆動および作動システム400の詳細について説明する。駆動および作動システム400は、可動支持体または上部構造700によって支持されており、可動支持体または上部構造700は、ポンプ10に関連するさまざまな診断または治療(たとえば医薬)流体を支持し、維持しかつモニタリングする流体管理システム720も支持している。特に、流体管理システム720は、図60に関連して本明細書に記載するように、流体送達システム2に対して空気管理機能を提供する。可動支持体または上部構造700により、流体送達システム2は、例として、コンピュータ断層撮影(CT)スキャナを利用する医療用撮像室等、さまざまな医療環境で適用される可動システムであり得る。結果として、流体送達システム2を、流体注入およびスキャン処置中に患者に近接して配置することができ、「短い」患者供給セット40を使用することができる。さらに、行われている処置のタイプに応じて、CTスキャナガントリの正面またはガントリの後方のいずれかに流体送達システム2を配置することが望ましい場合がある。この配置は、通常、スキャンが、胸部および腹部スキャンのために患者の手/腕が患者の頭部より上方にあって行われているか、または頭部および首部スキャンのために患者の脇腹にあって行われているかによって確定される。さらに、患者がCTスキャナのベッドに配置されるかまたはそこから移動されるのを可能にするように、システム2を容易に邪魔にならないように移動することができる。さらに、流体送達システム2は、各々が可動支持体700に支持される駆動および作動システム400ならびに流体管理システム720のさまざまな構成要素および機能の動作を連係させかつ制御する、上述した制御システム800を含む。
図47は、流体送達システム2の駆動および作動システム400のブロック概略図である。概して、駆動および作動システム400は、ポンプ10のポンプ引出し402内への装填/ポンプ引出し402からの取出しを可能にするように可動支持体700において伸長可能かつ後退可能である可動ポンプ引出し部402を備えている。駆動および作動システム400はまた、それぞれのプランジャ200を動作させるピストン50の往復動作および入口切換弁300の回転動作に対する原動力を発生させる駆動部440も備えている。さらに、駆動および作動システム400は、原動力を駆動部440からピストン50および入口切換弁300に変換しかつ/または伝達する駆動インタフェース部460を備えている。さらに、駆動および作動システム400は、ポンプ10を駆動および作動システム400に関連して固定する、本明細書においてポンプ締付機構520とも呼ぶポンプ締付部520を備えている。さらに、駆動および作動システム400は、ポンプ10の出口切換弁280を動作させる出口切換弁作動部580を備えている。駆動および作動システム400は、望ましくは、制御システムが駆動部440の動作を制御するのを可能にするように制御システム800に電子的に接続されかつインタフェースされる駆動制御盤802と、駆動および作動システム400のさまざまなセンサからセンサ情報を収集しこの電子情報を制御システム800に中継して制御システム800が駆動部440、駆動インタフェース部460、ポンプ締付機構520および出口切換弁作動部580の動作を制御するのを可能にするセンサ制御盤804とを含む、制御システム800のいくつかの構成要素をさらに支持している。上述した部分の各々について、以下、図46〜図60に関連して説明する。
ポンプ引出し402は、概して、可動支持体700から伸長可能かつ後退可能であり、駆動部440、駆動インタフェース部460、ポンプ締付部520および出口切換弁作動部580のさまざまな構成要素を搭載し支持する駆動および作動支持構造420を備えている。ポンプ引出し402は、ハンドルハウジング部404と、上述した、廃棄物収集容器48および関連する廃棄物収集配管セット46の少なくとも一部を収容する廃棄物収集コンパートメント406とを有している。ハンドルハウジング部404は、引出し棚プレート410に機械的に取り付けられている複合引出し支持構造408によって支持されている。ハンドルハウジング部404は、ポンプ引出し402の表面的な外面の一部を形成するように引出し支持構造408に取り付けられている。
ポンプ10を引き出し棚プレート410上に支持し維持するために、引出し棚プレート410の上面にポンプクレードル412が固定して取り付けられている。ポンプクレードル412は、ポンプ10をポンプ引出し402内に固定するようにポンプ10の形状に予め成形されており、上述した流体供給セット32のさまざまな実施形態の流体供給チューブ34とインタフェースするように、予め成形されたクレードル付属物414を備えている。クレードル付属物414は、ポンプ10をポンプ引出し402に容易に装填するために形成されている。ハンドルハウジング部404は、2つの面板418の間に挟装された補強および係止支持プレート416を含む、上述したような単一構成要素または複合構造体であり得る。使用者がポンプ引出し402を摺動可能に操作することができるように、ハンドルハウジング部404の外側面に引出しハンドルHが一体的に形成されている。廃棄物収集コンパートメント406を、引出し棚プレート410の側面から着脱可能に懸架することができる。係止支持プレート416を、ステンレス鋼または医療環境における用途に好適な別の金属等の金属から作製することができ、面板418は、ポンプ引出し402の飾り用のまたは表面的な外側外観を向上させる適応性を有するポリマー被覆面板であり得る。
駆動および作動支持構造420は、頂部の先端方向に延在する支持プレート424と底部の先端方向に延在する支持プレート426とを支持する後部支持プレート422を備えている。ポンプ引出し402の引出し棚プレート410は、底部支持プレート426の上側の両側に取り付けられた一対の取付フランジ428によって、底部支持プレート426に対して摺動可能に移動するように軸支されて(journalled)いる。後部支持プレート422の前方または先端方向のかつ底部支持プレート426の下方の領域を封入するように、底部支持プレート426に駆動筐体またはハウジング430を固定することができる。駆動筐体430は、本明細書に記載するように、駆動制御盤802とともに駆動および作動システム400の駆動部分のさまざまな駆動モータを封入する。駆動制御盤802を支持するために、ベースプレート432を、後部支持プレート422の下端に接続するかまたはそこから延在させることができ、支持ロッドが、剛性を与える目的で駆動制御盤802から底部支持プレート426まで延在することができる。後述するように、入口切換弁300を動作させるために使用される駆動ピストン50およびアクチュエータ構成要素を支持するために、中間支持プレート434が、底部支持プレート426の上部にかつ後部支持プレート422の前方に位置している。中間支持プレート434に、入口切換弁300を動作させるために使用される駆動ピストン50およびアクチュエータ構成要素のためにいくつかの支持開口部436が設けられている。入口切換弁300を動作させるために使用される駆動ピストン50およびアクチュエータ構成要素を支持するために、中間支持プレート434の支持開口部436の各々に支持要素438が設けられている。これらの支持要素438は、駆動ピストン50の場合はブッシングであり、アクチュエータ構成要素の場合は支持玉軸受であり得る。
上述したように、ポンプ引出し402の引出し棚プレート410は、底部支持プレート426の上側の両側に取り付けられた一対の取付フランジ428によって底部支持プレート426に対して摺動可能に移動するように軸支されている。この摺動可能な移動により、ポンプ引出し402は、ポンプ引出し402が可動支持体700内に受け入れられる閉鎖位置から、可動支持体700から外側の伸長位置まで移動することができ、それにより、使用者はポンプ10をポンプクレードル412内に装填することができる。ハンドルハウジング部404のハンドルHは、使用者により、ポンプ引出し402を伸長させかつ閉鎖するために使用される。引出し棚プレート410の摺動移動により、ハンドルハウジング部404および引出し棚プレート410から垂下する廃棄物収集コンパートメント406を、単一ユニットとしてポンプ引出し402の閉鎖または後退位置からポンプ引出し402の伸長または装填位置まで合わせて移動させることができる。底部支持プレート426の上側の両側に取り付けられた一対の取付フランジ428は、ポンプ引出し402の伸長または装填位置とポンプ引出し402の閉鎖または後退位置の両方で引出し棚プレート410を支持し、ポンプ引出し402が取付フランジ428から完全に外れる程度まで引出し棚プレート410を伸長することができないように、伸長制限器を設けることができる。本明細書においてさらに記載するように、流体送達システム2の動作中にポンプ10が固定されるように、ポンプ引出し402を閉鎖位置で係止するために、係止支持プレート416と駆動および作動構造420との間に係止接続を設けることができる。
駆動部440は、本実施形態では、駆動ピストン50を個々に動作させる4つのそれぞれのピストンリニアアクチュエータ462を駆動する原動力を提供する、サーボモータ等の4つのピストンアクチュエータ駆動モータ442を備えている。ピストンリニアアクチュエータ462の各々に対してホームセンサ824が設けられ、それにより、ピストン駆動モータ442が、4つのピストンリニアアクチュエータ462を各アクチュエータ462用の「ホームセンサ」824が作動するまで移動させることにより、それらを「ホーム」ポジションまで移動させることができ、それによりそれらの位置をゼロにリセットする。各ホームセンサ824は、図54および図58に最もよく示すようにセンサ制御盤804に電子的に接続されている。さらに、モータエンコーダカウント826が4つのピストン駆動モータ442の各々に関連し、ピストン駆動モータ442が前進するかまたは後退する、たとえば、ポンプ10のポンプ本体100のそれぞれのポンプシリンダ104におけるプランジャ200の押しのけ量の0.075μLに等価の距離前進しまたは後退する毎にエンコーダカウントを記録する。各駆動モータエンコーダ826は、駆動制御盤802に電子的に接続されている。
駆動部440は、同様に本明細書に記載されるようなそれぞれの入口切換弁300を独立して動作させる一対の切換弁アクチュエータ464を駆動する原動力を提供する、ステッピングモータ等の一対の入口切換弁アクチュエータ駆動モータ444を備えている。ピストン駆動モータ442は、底部支持プレート426の真下で後部支持プレート422の前側または先端に面する側に取り付けられ、各々、ピストンリニアアクチュエータ462に原動力を出力するように後部支持プレート422の開口部を通って延在する駆動シャフト446を有している。同様に、それぞれの入口切換弁駆動モータ444は、底部支持プレート426の真下で後部支持プレート422の前側または先端に面する側に取り付けられ、各々、入口切換弁アクチュエータ464に原動力を提供するように後部支持プレート422の開口部を通って延在する駆動シャフト448を有している。それぞれの駆動モータ442、444は、制御システム800によって駆動制御盤802とのそれぞれの電子接続450を介して電子的に制御される。ピストン駆動モータ442の各々の駆動シャフト446に駆動プーリ452が取り付けられ、同様に、入口切換弁駆動モータ444の各々の駆動シャフト448に、駆動プーリ454が取り付けられている。上述したことから理解されるように、4つの別個のポンプシリンダ104と2つの別個の入口切換弁300とを備えるポンプ10に基づいて、駆動ピストン50の各々にピストン駆動モータ442が設けられ、入口切換弁300の各々に入口切換弁駆動モータ444が設けられている。しかしながら、上述したように、この例示的な形態は、限定するものとみなされるべきではなく、それは、より少ないかまたは多いポンプシリンダ104および入口切換弁300を備える他の形態が流体送達システム2に望ましい場合があるためである。
上述したように、流体送達システム2の動作中にまたは他の好適な時点でポンプ10を固定することができるように、ポンプ引出し402を閉鎖位置で係止するために、係止支持プレート416と駆動および作動支持構造420との間に、望ましくは係止接続が設けられる。この係止接続を、対向する頂部支持プレート424の前端または先端508に設けられた対応する一連の係止溝穴458と係合する、係止支持プレート416の上端または上縁における一連の係止歯456によって提供することができる。係止溝穴458は、係止歯456を受け入れる略L字型形態を画定することができる。係止支持プレート416は、面板418の間の制限された横方向の左右の移動を可能にするように、2つの対向する面板418の間に挟装され支持される。この限られた横方向の左右移動により、L字型係止溝穴458に係合した後の係止歯456を、係止支持プレート416の限られた横方向移動によって係止溝穴458の長手方向または進入経路(entry leg)から係止溝穴458の横方向に延在するまたは「くの字部(dog leg)」内に配置することができる。係止歯456を係止溝穴458の横方向に延在する部分または「くの字部」内に移動させることにより、ポンプ引出し402が係止位置または係止状態になる。底部支持プレート426に設けられた「上部」係止溝穴458と同様の「下部」係止溝穴(図示せず)を係合させるように、「上部」係止歯456と同様の「下部」係止歯(図示せず)の組を係止支持プレート416の底部に設けることができる。
係止溝穴458は、ポンプ引出し402が使用者によって閉鎖位置または後退位置まで移動する時に係止歯456が係止溝穴458の長手方向または進入経路に自動的に係合するように、係止歯456と概して対向している。上述した係止位置(たとえば、係止歯456が係止溝穴458の横方向に延在する部分と係合する)と、係止歯456が係止歯456と位置合せされる係止溝穴458の長手方向または進入経路と位置合せされる解放または係止解除位置との間で、係止支持プレート416を作動させるために、カム機構等のロックアクチュエータ(図示せず)を設けることができる。係止溝穴458における係止歯456の存在を確定するために、頂部支持プレート424に引出し閉鎖センサ818が設けられている。引出し閉鎖センサ818は、センサ制御盤804に電子的に結合され、それにより、制御システム800は、係止歯456が係止溝穴458に係合する時、および係止支持プレート416を係止溝穴458の横方向に延在する部分と係止係合するように横方向に移動させるようロックアクチュエータを作動させるべきか否か(そのため、係止支持体が頂部支持プレート424および底部支持プレート426と係止するか、またはポンプ10を装填するかまたは取り除くためにポンプ引出し402を開放することができるように、頂部支持プレート424および底部支持プレート426から係止解除される)を判断することができる。
上述したように、カム機構等のロックアクチュエータ(図示せず)を、係止支持プレート416と関連付けて、係止支持プレート416を係止位置と係止解除位置との間で移動させることができる。カム機構を、本明細書に記載する2つの内側ピストンリニアアクチュエータ462のうちの1つ、典型的には図47〜図59に示す駆動および作動システム400の実施形態では左内側ピストンリニアアクチュエータ462の伸長および後退によって動作させまたは作動させることができる。左内側ピストンリニアアクチュエータ462の動作により、ポンプ引出し402を係止し係止解除する係止位置と係止解除位置との間で係止支持プレート416を移動させるようにカム機構が移動する。たとえば、内側ピストンリニアアクチュエータ462のうちの1つ、典型的には左内側ピストンリニアアクチュエータ462の後退により、ポンプ引出し402を係止解除する係止解除位置まで係止支持プレート416を横方向に移動させるようにカム機構が移動する。ポンプ引出し402は、ポンプ10の右側16および左側18に対応する右側および左側を有している。そして、使用者は、ポンプ引出し402を開放し、ポンプ10をポンプ引出し402内に挿入することができる。そして、使用者はポンプ引出し402を閉鎖することができる。ポンプ引出し402が閉鎖されると、上述したように、制御システム800は引出し閉鎖センサ818によってそのように警告され、ポンプ引出し402を係止するように係止支持プレート416を移動させるように左内側ピストンリニアアクチュエータ462を作動させることができる。特に、制御システム800は、ポンプ引出し402が、引出し閉鎖センサ818を介して閉鎖されたことを検出し、左内側ピストンリニアアクチュエータ462をわずかに前方に移動させるように左内側ピストンリニアアクチュエータ462に関連する駆動モータ442を作動させて、係止支持プレート416を係止位置まで横方向に移動させるようにカム機構を作動させる。制御システム800は、係止支持プレート416のシフトした横方向位置を検出することができる頂部支持プレート424に設けられた引出し係止センサ820によって、ポンプ引出し402が係止されたことを確認する。手動係止装置を、上述した自動ロックアクチュエータの代りに設けることができ、または自動ロックアクチュエータの付加物として設けることができ、手動係止装置は、使用者または操作者が操作するために、可動支持体700の外側にハンドルまたは他の好適な手動アクチュエータを有することができることが理解されよう。引出し係止センサ820を安全装置として使用することができ、それは、このセンサが、ポンプ引出し402が閉鎖されたことを示すように作動しない場合、あり得る使用者の損傷を防止するために制御システム800によっていかなる駆動動作も可能とならないためである。
駆動インタフェース部460は、ピストン駆動モータ442の駆動シャフト446の回転出力を駆動ピストン50の往復並進運動に変換し、さらに、入口切換弁駆動モータ444の駆動シャフト448の回転出力を入口切換弁アクチュエータ464の対応する制御された回転運動に伝達しかつ変換し、入口切換弁アクチュエータ464は、それぞれの入口切換弁300の角度位置決め、したがって入口切換弁300の動作状態を制御する。1つの例示的な実施形態では、駆動インタフェース部460は、ボールねじリニアアクチュエータの形態の4つのピストンリニアアクチュエータ462を備え、それらは、ピストン駆動モータ442の駆動シャフト446の回転駆動出力をピストン50の往復並進移動に変換し、それにより、ピストン50は、それぞれのポンプシリンダ104内でプランジャ200を往復してかつ独立して動作させることができる。図示する実施形態では、各ボールねじ型ピストンリニアアクチュエータ462は、機械分野において周知であるように、ねじ込係合によりボールねじナット468に回転軸支されたボールねじシャフト466を備えている。各ボールねじナット468は、個々のスライドブロック470に固定して取り付けられ、駆動および作動支持構造420の頂部支持プレート424の上側の取付フランジ428の間に配置された支持プラットフォーム472上で誘導されて摺動往復運動するように取り付けられ得る。
ボールねじシャフト466は、各々、後部支持プレート422の対応する取付開口部476を通って延在する基端部474を有している。各ボールねじシャフト466の基端部474は、好適な回転スラスト支持軸受478によって受入側の取付開口部476に回転支持される。それぞれの取付開口部476で軸受478を拘束するために、後部支持プレート422の先端側または前側に支持プレート480が設けられている。図53の図から理解されるように、それぞれのピストン50は、各々、基端58を有し、基端58において外側に開放する中心または軸方向孔60を画定している。ピストン50の各々の基端58は、基端58をあらゆる所望の方法で対応するスライドブロック470に取り付け、それにより、個々のスライドブロック470の往復運動によって接続された駆動ピストン50が同時に往復運動するようにする、リップまたはフランジ62を有することができる。ボールねじシャフト466の各々の基端部474にはアクチュエータプーリ482が取り付けられており、タイミングベルト484が、駆動シャフト446およびボールねじシャフト466を回転式にインタフェースするように、対応するピストン駆動モータ442の駆動シャフト446の駆動プーリ452およびアクチュエータプーリ482に通されている。プーリ452、482およびタイミングベルト484は、機械分野の当業者に理解されるように、関連する駆動シャフト446の駆動する回転運動がボールねじシャフト466に加えられるのを可能にする。ボールねじシャフト466が右回りまたは左回りに回転する際、ボールねじナット468は、この回転運動を関連するスライドブロック470の直線往復運動、したがって接続された駆動ピストン50の直線運動に変換する。駆動ピストン50は、支持開口部436内で駆動ピストン50の直線往復運動を支持するように、それぞれの支持開口部436内の支持要素438、すなわちブッシングによって、中間支持プレート434のそれぞれの支持開口部436において支持される。
それぞれの入口切換弁アクチュエータ464は、入口切換弁駆動モータ444の駆動シャフト448の回転出力を、それぞれの入口切換弁300の角度位置決め、したがって入口切換弁300の動作状態を制御する入口切換弁アクチュエータ464の対応しかつ制御された回転運動に伝達しかつ変換するように適合された、回転運動アクチュエータである。それぞれの入口切換弁アクチュエータ464は、対応する入口切換弁300の入口切換弁本体302のアクチュエータインタフェース頭部304とインタフェースするように適合された先端またはアクチュエータ端488と、後部支持プレート422のそれぞれの取付開口部476のうちの1つを通って延在する基端490とを有する、切換ロッド486を備えている。切換ロッド486は、好適な回転支持軸受492によってそれぞれの取付開口部476内に回転支持され、後部支持プレート422のそれぞれの取付開口部476内にボールねじシャフト466の基端部474を支持する回転スラスト支持軸受478を固定するために使用される、上述したものと同じ支持プレート480によって、それぞれの取付開口部476内で拘束される。ロータリエンコーダ等の電気機械角度位置センサ494が、各切換ロッド486の基端490に機械的に結合されている。角度位置センサ494は、センサ制御盤804への電子リンクまたは接続496を介して制御システム800に電子的に連結されている。角度位置センサ494は、センサ制御盤804を介して制御システム800に中継される、関連する入口切換弁300の入口切換弁本体302の弁軸306の所定の角度方向を確定するように動作可能である。したがって、制御システム800による入口切換弁駆動モータ444の制御された動作により、関連する入口切換弁300を、上述したいくつかの動作位置のうちの1つに角度的に位置決めすることができる。
切換ロッド486の各々の先端488を、切換弁300の入口切換弁本体302のアクチュエータインタフェース頭部304の対応する係合構成要素または構造とインタフェースする係合またはインタフェース要素498で構成することができる。上述したように、これらの対応する係合構成要素または構造は、アクチュエータインタフェース頭部304に形成された基端タブ312およびインタフェース係合部材314を含む。上述したように、安全の目的で、弁軸306は、1つの特定の角度方向においてのみ駆動および作動システム400に係合することが望ましい。したがって、アクチュエータインタフェース頭部304の上述した特徴は、好ましくは、弁軸306が係合またはインタフェース要素498と係合するために1つの特定の方向にあることが必要であり、この情報を、上述したポンプ本体100のポンプ標識プレート170にかつ/または識別しるし172に符号化することができる。それにより、制御システム800は、入口切換弁シリンダ114の弁軸306の初期または事前設定された角度方向を確定し、入口切換弁アクチュエータ464を、弁軸306を右角度方向で係合させるように動作させることができる。弁軸306が2つ以上の角度方向で係合することができる場合、患者に誤ったタイプの流体を送達する可能性がある。誤ったタイプの流体が送達される可能性があるのは、2つ以上の角度係合方向で、角度位置センサ494と入口切換弁300の弁軸306の実際の位置との間にそれ以上一意の事前定義された関係がなく、制御システム800が、入口切換弁300が意図されない位置に向けられるようにする可能性があり、それにより、意図されない流体がポンプ10によって送達されるためである。
それぞれの切換ロッド486は、切換ロッド486の自由な回転運動を可能にするように、中間支持プレート434の支持開口部436内に支持されている。上述したように、ブッシング等の支持要素438が、駆動ピストン50の直線往復運動を支持する中間支持プレート434の支持開口部436の各々に設けられている。切換ロッド486の場合、支持要素438は、切換ロッド486のそれぞれの対の回転運動を容易にする支持玉軸受である。それぞれの切換ロッド486の各々の基端490には、アクチュエータプーリ500が取り付けられており、タイミングベルト502が、駆動シャフト448および切換ロッド486を回転式にインタフェースするように、駆動する入口切換弁駆動モータ444の駆動シャフト448の駆動プーリ454とアクチュエータプーリ500とに通されている。プーリ454、500およびタイミングベルト502は、関連する駆動シャフト448の駆動する回転運動が、関連する切換ロッド486に伝達され与えられるのを可能にする。駆動シャフト448が右回りまたは左回りに回転する際、プーリ454、500およびタイミングベルト502は、回転運動を切換ロッド486に伝達し、それにより、対応する入口切換弁300を、上述したいくつかの動作位置のうちの1つ、または制御システム800にプログラムされたあらゆる角度位置に角度的に位置決めすることができる。プーリ454、500およびタイミングベルト502は、駆動シャフト448の制御された回転運動が関連する切換ロッド486に伝達され与えられるのを可能にし、一方で、角度位置センサ494は、切換ロッド486の角度位置を連続的にモニタリングし、したがって、制御システム800が、関連する入口切換弁300の入口切換弁本体302の弁軸306の所定の角度方向を確定し制御するのを可能にする。それぞれの切換ロッド486の各々の基端490のアクチュエータプーリ500を、好適な機械的締結具機構を介して切換ロッド486に固定することができ、それぞれの角度位置センサ494を、後部支持プレート422の後側または基端側に取り付けられた支持ブラケットにより、それぞれの切換ロッド486の基端490に機械的に接続されるように支持することができる。上述したそれぞれのスライドブロック470はまた、先細り上端部504も画定し、その使用については本明細書において考察する。
上述したように、駆動および作動システム400のポンプ締付部または機構520は、ポンプ10を駆動および作動システム400に関連して固定する。頂部支持プレート424は、概して、頂部支持プレート424の前端または先端508から後方にまたは基端方向に延在する基端方向に延在する部分または溝穴512を画定している。基端方向に延在する溝穴512は、本明細書に記載するように、ポンプ締付部または機構520のいくつかの構成要素を支持する、基端溝穴512の壁に沿った対向する内部棚状突起514を含む。頂部支持プレート424の頂部支持プレート424の基端の前方にまたは先端方向に、一連の細長い開口部516もまた設けられており、スライドブロック470の上端部504が頂部支持プレート424を通って上方に突出するのを可能にし、さらに頂部支持プレート424に対するスライドブロック470の摺動往復運動を誘導する。したがって、合計4つの細長い開口部516が、頂部支持プレート424の頂部支持プレート424の基端の前方にまたは先端方向に、流体送達システム2の図示する実施形態では4つのスライドブロック470の各々に1つが設けられている。さらに、本明細書に記載する目的で、頂部支持プレート424のスライドブロック開口部516の先端方向または前方に、一対のアクチュエータ開口部518が設けられている。
ポンプ締付部または機構520は、概して、前端または先端524および後端または基端526を有する締付ブロック522を備えている。一対のガイドロッド528が、締付ブロック522から基端方向にまたは後方に延在している。ガイドロッド528には、後部支持プレート422の前側または先端側に取り付けられた先端方向に延在するガイドロッド530の対応する対が対向している。ポンプ引出し402、特にポンプ引出し402の引出し支持構造408の方向において締付ブロック522に付勢力を加えるために、ガイドロッド528、530の2つの対向する対に一対の予荷重締付ばね532が取り付けられている。締付ブロック522は、一連の間隔が空けられたC字型支持付属物534によって垂直方向に支持され、それらの支持付属物534は、頂部支持プレート424において基端溝穴512の壁に沿った対向する棚状突起514と係合するように、締付ブロック522から上方に延在し、それにより、締付ブロック522は、頂部支持プレート424の下方に垂下するように支持されている。図示する実施形態では、2つの前方または先端支持付属物534および2つの後方または基端支持付属物534を含む合計4つの支持付属物534が設けられている。締付ブロック522の本体は頂部支持プレート424の下方に位置決めされ、頂部支持プレート424は上方移動に対して締付ブロック522を拘束し、一方で、締付ブロック支持付属物534の、頂部支持プレート424の基端溝穴512の壁に沿った対向する棚状突起514との係合により、頂部支持プレート424の近位溝穴512内の前方および後方移動が可能になる。
概して、使用時、上述したようにポンプ10がポンプ引出し402のポンプクレードル412内に装填されると、締付ブロック522を使用して、ポンプマニホールド80、特にポンプ本体100の前部プレート102の後側または基端側に圧縮力が与えられる。この圧縮力は、それぞれの皿型凹状領域252の周囲においてかつ出口マニホールドチャネル244の周囲において周囲凹部156に位置する封止要素(たとえば、Oリング、ガスケットまたは溶接部、典型的にはレーザ溶接部)に与えられる。圧縮力は、周囲凹部156の封止要素(たとえば、Oリング、ガスケット、またはレーザあるいは超音波溶接部)を封止し、ポンプマニホールド80がより高い圧力に耐えることができるようにする。上述したように、レーザ溶接継手は、典型的には、添付の図の周囲凹部156の位置を占有するが、望ましい場合は、別法として、この位置にOリング、ガスケットまたは同様の要素を設けることができる。締付ブロック522の圧縮力は、溶接継手、Oリング、ガスケット等のいずれとして設けられていても封止要素を同様に固定し、ポンプマニホールド80がより高い動作圧力に耐えることができるようにする。ポンプ締付機構520、特に締付ブロック522の別の特徴は、使用時にポンプ10が移動するのを防止するのに役立つということである。それぞれのプランジャ200がポンプシリンダ104内で後退する時、それぞれのプランジャ200のプランジャシール218、220とポンプシリンダ104の内壁108との間の摩擦による摩擦力と、充填(たとえば、ポンプシリンダ104内のポンプ200の後退または引出し)中のポンプシリンダ104内の真空による真空力との両方がある。これらの摩擦力および真空力が、ポンプ本体100全体をポンプクレードル412内において後方に「引っ張る」。ポンプ締付機構520は、これらの摩擦力および真空力に作用してポンプ10を適所に保持するのに役立つ。
マニホールドプレート230の前面または前側232の外側フランジ258および補強リブ260は、締付ブロック522によって加えられる締付力を、相対的に高い流体圧および応力を受ける周囲凹部156のレーザ溶接継手、Oリングまたはガスケットとともに、マニホールドプレート230とポンプ本体100の前部または先端プレート102との間の他の1つまたは複数のレーザ溶接継手に伝達する。さらに、マニホールドプレート230の前面または前側232のそれぞれの右入口マニホールドチャネル236および左入口マニホールドチャネル236ならびに補強リブ260を封止するマニホールドキャップ262はすべて、実質的に同じ平面にあり、それにより、締付ブロック522によってマニホールド80に加えられる締付力は、不均一に、かつ/またはマニホールドプレート230とポンプ本体100の前部または先端プレート102との間のさまざまなレーザ溶接継手、特に相対的に高い流体圧および応力を受ける周囲凹部156のレーザ溶接継手に損傷を与えるように、ポンプ本体100の前部プレート102およびマニホールドプレート230をたわませない。この前部「平面」形態により、締付ブロック522は、高い荷重がかけられた場合に上述した特徴がたわむのを防止することができる。締付ブロック522によって加えられる締付力がない場合、さまざまなレーザ溶接継手ならびにポンプ本体100およびマニホールドプレート230の成形された特徴は、はるかに強度が高く剛性でなければならない可能性がある。
締付ブロック522は、頂部支持プレート424のそれぞれの側方開口部518を通って上方に延在する一対のアクチュエータブロック536をさらに備えている。側方アクチュエータブロック開口部518は、アクチュエータブロック536よりわずかに大きくかつ長く、それにより、アクチュエータブロック開口部518内のアクチュエータブロック536による前方向または後方向の限られた移動が可能になる。こうした移動が提供されて、頂部支持プレート424の基端溝穴512における後部支持プレート422に向かう締付ブロック522のわずかな後退が可能になり、手動で締付ブロック522を後退させ圧縮ばね532を圧縮する必要なく、ポンプ10のポンプクレードル412からの装填および取外しが可能になる。締付ブロック522は、締付ブロック522の上側または上面に設けられた前方リップまたはフランジ538をさらに画定している。
頂部支持プレート424の基端溝穴512における後部支持プレート422に向かう締付ブロック522のわずかな後退を可能にして、ポンプ10のポンプクレードル412からの装填および取外しを可能にするように、クランプ作動機構540が設けられている。クランプ作動機構540は、締付ブロック522の手動操作なしにポンプ10のポンプ本体100の前部プレート102との係合から締付ブロック522を後退させるように適合されている。クランプ作動機構540は、たとえば、ピボットピン544によって頂部支持プレート424に枢支接続された一対の枢動カムアーム542を備えている。カムアーム542は、アクチュエータブロック536とインタフェースするように、アクチュエータブロック536の外側で頂部支持プレート424の上側に枢支接続されている。カムアーム542は、頂部支持プレート424のそれぞれのアクチュエータブロック開口部518を通って上方に延在するそれぞれのアクチュエータブロック536と動作可能に係合している第1端またはフック端546を備えている。カムアーム542の対向する第2端は、頂部支持プレート424の2つの外部または外側スライドブロック開口部516を通って上方に突出する2つの外部または外側スライドブロック470のうちのスライドブロック470の上端部504と接触するカム端548として形成されている。少なくともこれらの2つの外部または外側スライドブロック470の上端部504は、カムアーム542のカム端548と対向する先細りカム面550を備え、それにより、2つの外部または外側スライドブロック470の後方移動により、それらのそれぞれのピボットピン544を中心とするカムアーム542の外側枢動運動がもたらされる。特に、ポンプ引出し402のポンプクレードル412から使い捨てポンプ10を装填するかまたは取り外すことが望ましい場合、2つの外部スライドブロック470に関連するピストンリニアアクチュエータ462を、スライドブロック470が後部支持プレート422に向かってそれらのスライドブロック開口部518内を基端方向にまたは後方に移動するように駆動することができる。この基端方向または後方の移動により、2つの外部スライドブロック470の上端部504の先細りカム面550が、カムアーム542の各々のカム端548と接触し、ピボットピン544を中心にカムアーム542を枢動させる。カムアーム542のカム端548は、頂部支持プレート424の側方外側に向かって横方向外側に枢動し、一方で、カムアーム542のフック端546は、頂部支持プレート524のそれらのそれぞれのアクチュエータブロック開口部518においてわずかに後方にまたは基端方向にかつ後部支持プレート422に向かって、締付ブロック522から上方に延在するそれぞれのアクチュエータブロック536を移動させ、それにより、関連する締付ばね532をわずかに圧縮する。アクチュエータブロック536が後方にまたは基端方向に移動すると、締付ブロック522は、ポンプ10との接触する圧縮係合から、特にポンプ10のポンプ本体100の前部プレート102の後側または基端側との圧縮係合から取り除かれる。そして、ポンプ10を、締付ブロック522からの妨害なしにポンプ引出し402内のポンプクレードル412から取り除き、新たなポンプ10と交換することができる。上述したように、新たなポンプ10がポンプクレードル412に配置され、ポンプ引出し402が閉鎖され係止されると、2つの外部スライドブロック470に関連するピストンリニアアクチュエータ462を、スライドブロック470がそれらのスライドブロック開口部518内で先端方向にまたは前方に移動し、締付ブロック522が交換ポンプ10のポンプ本体100の前部プレート102の後側または基端側と圧縮係合することができるように駆動することができる。
ポンプ締付部または機構520は、出口切換弁280、特にマニホールドプレート230の出口切換弁シリンダ264に画定された後部または基端圧力検知ポート296とインタフェースする圧力測定機構552をさらに備えている。圧力測定機構552は、締付ブロック522の上面に取り付けられた中空支持ブロックまたはハウジング554を備えている。支持ブロックまたはハウジング554は、圧力センサインタフェースピン558と圧力センサインタフェースピン558と動作可能に係合する圧力測定ロードセル560とを支持する内部チャンバ556を画定している。支持ブロックまたはハウジング554は、貫通孔を画定する円柱状前部または先端ポート564を画定する前端または先端562を備え、貫通孔を通って、圧力センサインタフェースピン558が、前部ポート564から外側に延在してマニホールドプレート230の出口切換弁シリンダ264の後部または基端圧力検知ポート296の圧力検知ダイアフラム298と接触するように突出する。支持ブロック554の先端562は、締付ブロック522の頂部リップまたはフランジ538と接触するかまたはそれに接して着座している。前部ポート564は、後部または基端圧力検知ポート296と係合するように適合されている。圧力測定ロードセル560は、圧力センサインタフェースピン558と動作可能に係合し、それにより、出口マニホールドチャネル244の流体圧変化に影響を与える、後部または基端圧力検知ポート296の圧力検知ダイアフラム298に与えられる流体圧変化が、圧力測定ロードセル560に伝達される。圧力測定ロードセル560は、圧力検知ダイアフラム298の移動を、電子リンクまたは接続566を介してセンサ制御盤804に送信される電子信号に変換する。センサ制御盤804は、この圧力情報を制御システム800に連続的に中継し、それにより、出口マニホールドチャネル244内の流体圧を測定し追跡することができるようにする。この測定により、制御システム800は、出口切換弁280の回転位置に応じて患者出口ポート270または廃棄物出口ポート272における流体圧を確認することができる。
圧力測定ロードセル560は、支持ブロックまたはハウジング554の後側から後方にまたは基端方向に延在するばねガイド570の一端に支持される予荷重ばね568によって予荷重が加えられ、締付ブロック522から上方に延在する2つの最後部(たとえば基端)支持付属物534に固定されたばね支持体572に固定された第2端を有している。支持ブロック554内の内部チャンバ556を閉鎖するためにカバー574を設けることができる。支持ブロック554を、基端溝穴512の壁に沿った対向する棚状突起514との好適な制約接続、または締付ブロック522自体との好適な接続により、頂部支持プレート424の基端方向に延在する溝穴512内で上方移動に対して固定することができる。予荷重ばね568は、圧力測定ロードセル560に十分な予荷重を提供し、さらに、ポンプ10が動作中でありかつ圧力下にある時、支持ブロック554の前端または先端562の前部ポート564が、マニホールドプレート230の出口切換弁シリンダ264の後部または基端圧力検知ポート296において動作可能に取り付けられるかまたは係合したままであることを確実にする。前部ポート564と圧力検知ポート296との間の動作可能な係合は、前部ポート564から外側にかつ先端方向に突出する圧力センサインタフェースピン558と、出口切換弁シリンダ264の圧力検知ポート296の圧力検知ダイアフラム298との間の動作可能な接触またはインタフェースを維持する。圧力を測定するためにダイアフラムおよびロードセルを使用する多くの圧力検知装置が利用可能であるが、本実施形態では、圧力検知ダイアフラム298は使い捨てポンプ10に位置し、圧力測定ロードセル560および圧力センサインタフェースピン558は再使用可能駆動および作動システム400に位置するため、圧力測定ロードセル560に対してより頑強かつ高感度のロードセルを使用することができる。この構成により、圧力測定ロードセル560に対して高精度ロードセルを使用することができるとともに、流体接触ダイアフラム298を滅菌の目的で、高頻度で交換することができる。
上述したことから、上述したように、締付ブロック522をポンプ本体100の前部プレート102との圧縮係合から後退させるクランプ作動機構540が、上述した圧力測定機構552の動作にも影響を与えることが理解されよう。たとえば、ポンプ10がポンプ引出し402のポンプクレードル412に装填され、既存のポンプを取り除くことが望まれる場合、2つの外部または外側スライドブロック470に関連するピストンリニアアクチュエータ462を、スライドブロック470が後部支持プレート422に向かってそれらのそれぞれのスライドブロック開口部518内で基端方向にまたは後方に移動し、それにより、上述したように、締付ブロック522がクランプ作動機構540を介して基端方向にまたは後方に同時に移動するように、動作させることができる。この移動により、締付ブロック522が、ポンプ10のポンプ本体100の前部プレート102と接触した状態から分離する。支持ブロック554が締付ブロック522によって支持されているため、締付ブロック522の前方または後方の移動により、圧力測定機構552が全体として同様に移動する。したがって、クランプ作動機構540が上述したように締付ブロック522を後退させる際、圧力測定機構552が同様に後退し、支持ブロック554の前端または先端562の前部ポート564は、同様に、マニホールドプレート230の出口切換弁シリンダ264の後部または基端圧力検知ポート296から分離し、圧力センサインタフェースピン558は、圧力検知ポート296の圧力検知ダイアフラム298との動作可能な接触状態から取り除かれる。ポンプ引出し402に新たなポンプ10を装填する時、2つの外部または外側スライドブロック470と関連するピストンリニアアクチュエータ462を、スライドブロック470がそれらのそれぞれのスライドブロック開口部518内において先端方向にまたは前方に移動し、締付ブロック522が交換ポンプ10のポンプ本体100の前部プレート102の後側または基端側を圧縮係合することができるように、駆動することができる。締付ブロック522のこの先端方向または前方の移動により、支持ブロック554の前端または先端562の前部ポート564がマニホールドプレート230の出口切換弁シリンダ264の後部または基端圧力検知ポート296と係合するように配置され、圧力センサインタフェースピン558は、出口切換弁シリンダ264の圧力検知ポート296の圧力検知ダイアフラム298と動作可能に接触または係合して配置される。上述したように、予荷重ばね568は、圧力測定ロードセル560に十分な予荷重を提供し、さらに、ポンプ10が動作状態にありかつ圧力下にある時、支持ブロック554の前端または先端562の前部ポート564がマニホールドプレート230の出口切換弁シリンダ264の後部または基端圧力検知ポート296に動作可能に取り付けられまたは係合したままであることを確実にする。
動作時、圧力検知ダイアフラム298を通って伝達される流体圧は、圧力測定ロードセル560に代表的な力を加え、圧力測定ロードセル560は、圧力依存の力を制御システム800が使用することができる電子信号に変換する。圧力センサインタフェースピン558に加えられる力は、流体圧および圧力検知ダイアフラム298の断面積に対して実質的に比例する。圧力検知ダイアフラム298の断面積が実質的に一定のままであるため、圧力測定ロードセル560の出力は、概して、流体圧に比例する。支持ブロック554の前端または先端562の前部ポート564と出口切換弁シリンダ264の後部または基端圧力検知ポート296との間に、圧力測定ロードセル560と使い捨てポンプ10との間の適切な位置合せを確保するための特徴を設けることができる。エラストマ圧力検知ダイアフラム298は、望ましくは、マニホールドプレート230が成形された後に行われる二次成形動作中に形成される。
出口切換弁作動部580は、出口切換弁作動部580のさまざまな構成要素を支持する頂部支持プレート424の頂部に配置されている。出口切換弁作動部580は、出口切換弁280を動作させる駆動および機械的インタフェース構成要素を提供する。出口切換弁作動部580は、頂部支持プレート424の上側に配置されかつ支持される支持プラットフォーム582を備えている。支持プラットフォーム582は、頂部支持プレート424の基端溝穴512を横切って延在している。出口切換弁作動部580は、出口切換弁駆動モータ600によって駆動される出口切換弁アクチュエータ584をさらに備えている。出口切換弁アクチュエータ584は、上端または頂端588および下端または底端590を備えるアクチュエータ要素586を備えている。アクチュエータ要素586の頂端588は、支持プラットフォーム582に支持されるアクチュエータ筐体ハウジング594に好適な回転支持軸受592によって回転支持されている。アクチュエータ筐体594の回転支持軸受592は、アクチュエータ要素586の上端または頂端588を垂直に回転支持している。ロータリエンコーダ等の電気機械角度位置センサ596が、アクチュエータ要素586の上端または頂端588に機械的に結合されている。角度位置センサ596は、センサ制御盤804への電子リンクまたは接続598を介して制御システム800に電子的に連結されている。角度位置センサ596は、センサ制御盤804を介して制御システム800に中継される、出口切換弁280の出口切換弁本体282の弁軸286の所定角度方向を確定するように動作可能である。上述したことから、制御システム800が、アクチュエータ要素586に関連する角度位置センサ596から信号情報を受け取り、出口切換弁280の出口切換弁本体282の弁軸286の角度方向を、上述した動作状態またはマニホールドプレート230の出口切換弁シリンダ264のいずれか所望の角度位置のうちのいずれか1つに設定するように、駆動モータ600を動作させることができることが理解されよう。
出口切換弁駆動モータ600は、同様に、出口切換弁アクチュエータ584に隣接する支持プラットフォーム582によって支持される。出口切換弁駆動モータ600は、支持プラットフォーム582を通って延在する出口駆動シャフト602を有している。駆動プーリ604が、支持プラットフォーム582の下方で駆動シャフト602に取り付けられ、アクチュエータプーリ606が、アクチュエータ要素586の下端または底端590に取り付けられている。タイミングベルト608が、駆動シャフト602の駆動プーリ604とアクチュエータ要素586の下端または底端590に取り付けられたアクチュエータプーリ604とに通され、駆動シャフト602およびアクチュエータ要素586を回転式にインタフェースし、それにより、駆動シャフト602の回転がアクチュエータ要素586に対して対応する回転運動を与える。出口切換弁駆動モータ600を、電子リンクまたは接続610を介してセンサ制御盤804に電子的に連結されるサーボモータまたはステッピングモータとすることができ、それにより、制御システム800は、駆動モータ600の動作を制御し、したがって出口切換弁アクチュエータ584の動作を制御することができる。センサ制御盤804は、電子リンクまたは接続610を介して駆動モータ600に動力を提供する。したがって、出口切換弁駆動モータ600の制御された動作により、出口切換弁280を、上述した所望の動作位置、またはあらゆる所望の角度位置のうちの1つに角度的に位置決めすることができ、出口切換弁280の弁軸286の角度位置は、アクチュエータ要素586の頂端588に結合されかつセンサ制御盤804を介して制御システム800に連結された角度位置センサ596によってモニタリングされる。
アクチュエータ要素586の下端または底端590には、出口切換弁280の出口切換弁本体282の弁軸286の頂端においてアクチュエータインタフェース頭部284を受け入れるU字型ポケット614を画定するアクチュエータ頭部612が形成されている。上述したように、アクチュエータインタフェース頭部284は、略T字型であり、2つの外側に延在するタブ292を備えている。U字型ポケット614は、外側に延在するタブ292がアクチュエータ頭部612の面に接して着座した状態で、T字型インタフェース頭部284を収容する。アクチュエータインタフェース頭部284のT字型は、出口切換弁本体282が、アクチュエータ頭部612のポケット614と係合するように摺動するのを可能にし、出口切換弁本体282を、それを1つの特定の方向のみにおいてアクチュエータ頭部612が係合することができるように「鍵をかける」。アクチュエータインタフェース頭部284とアクチュエータ頭部612との間のインタフェースはまた、出口切換弁本体282が、高圧下でマニホールドプレート230の出口切換弁シリンダ264から上方に放出されるのも防止し、それは、アクチュエータ要素586が、アクチュエータ筐体594の回転支持軸受592によって垂直方向において制限されているためである。アクチュエータ要素586は、望ましくは、締付ブロック522および圧力測定機構552の上方に垂直に位置決めされ、それにより、ポンプ10がポンプ引出し402のポンプクレードル412内に装填されると、出口切換弁280の出口切換弁本体282の弁軸286の頂端のアクチュエータインタフェース頭部284が、アクチュエータ頭部612のU字型ポケット614に直径方向に対向して配置される。したがって、ポンプ引出し402が閉鎖すると、U字型ポケット614は、T字型アクチュエータインタフェース頭部284を自動的に受け入れる。
ベースプレート432および後部支持プレート422に、主電源結合部620を取り付けることができる。電源結合部620は、駆動制御盤802およびセンサ制御盤804に電力を提供し、駆動制御盤802からの好適な電源ケーブル622が、駆動部440のさまざまなピストン駆動モータ442および入口切換弁駆動モータ444に電力を提供する。ベースプレート432は、駆動制御盤802を制御システム800に電子的に接続する電子接続ポート624を含む。センサ制御盤804を、同様に、センサ制御盤804を制御システム800に電子的に接続するために電子接続ポート624に電子的に接続することができる。
駆動制御盤802およびセンサ制御盤804に、電力および信号結合部620を接続することができる。電力および信号結合部620は、センサ制御盤804に電力を提供し、制御信号を駆動制御盤802とセンサ制御盤804との間で転送する。駆動制御盤802からの好適な電源ケーブル622が、駆動部440のさまざまなピストン駆動モータ442および入口切換弁駆動モータ444に電力を提供する。駆動制御盤802は、駆動制御盤802を制御システム800に電子的に接続する電子接続ポート624を含むことができる。センサ制御盤804を、同様に、電力および信号結合部620および電子接続ポート624を介して制御システム800に電子的に接続することができる。駆動制御盤802は、後部支持プレート422から後方に延在するベースプレート432によって支持されている。
上述したように、駆動および作動システム400ならびに望ましくは制御システム800は、可動支持体700によって支持されかつ収容されている。可動支持体700は、概して、車輪付きベース706に接続された支持台または柱704によって垂直方向に支持された支持ハウジング702を備えている。車輪付きベース706により、可動支持体700を病院または同様の医療施設内で移動可能とすることができる。台704は、可動支持体700を移動させるハンドル構造708を含むことができる。台704の側部に、スパイク動作中に、上述した流体源容器30等の瓶または容器を安定して支持する瓶または容器支持体710を設けることができる。瓶または容器支持体710は、瓶または容器がスパイクされ、スパイク中、ポンプ引出し402の近くの位置において直立姿勢で維持されるのを可能にし、それは、流体供給セット32のさまざまな実施形態の流体供給チューブ34が、通常、ポンプ10に永久的に取り付けられているためである。さらに、支持ハウジング702は、可動支持体700の支持ハウジング702に対して閉鎖しかつその一部を形成するそれぞれの側方コンパートメントドア714内に支持された、図60に示すような2つの側方流体処理コンパートメント712を備えることができる。これらの側方流体処理コンパートメント712は、流体管理システム720の構成要素を収容し、したがって、側方流体処理コンパートメント712は、ポンプ10に関連するさまざまな診断または治療(たとえば医薬)流体を支持し維持する。可動支持体700はまた、図46Aに示すように制御システム800の構成要素を支持する。本明細書では制御システム800の詳細を提供するが、図46Aは、ローカルユーザインタフェースディスプレイ806、典型的にはタッチスクリーンと、バーコードまたはRFIDタグリーダ等のパッケージリーダ808と、患者供給セット40の医療用配管とインタフェースしそれを受け入れる患者出口空気検出器810とを含む、支持ハウジング702に支持された制御システム800のいくつかの構成要素を示す。マニホールドプレート230の出口切換弁シリンダ264の患者出口ポート270に取り付けられたスワバブル弁274用の排出開口部を提供するように、支持ハウジング702に患者出口ポート開口部716がさらに設けられている。さらに、ポンプ引出し402のハンドルハウジング部404および廃棄物収集コンパートメント406は、支持ハウジング702の正面からアクセス可能であり、支持ハウジング702の一部として外観上溶け込むように形成されている。望ましい場合は、支持ハウジング702は、台704から取外し可能とすることができ、支持ハウジング702を頭上支持システム(図示せず)に取り付けるために頂面または上面に頭上取付点718を含むことができる。支持ハウジング702および支持台704は、合わせて、あらゆる好適な装飾的外観を有することができる。
図60に示すように、各流体処理コンパートメント712は、流体管理システム720を封入している。特に、流体管理システム720は、同一の流体処理機構を各流体処理コンパートメント712内に1つ備えている。各流体処理機構は、生理食塩水バッグ等の生理食塩水流体源容器30を支持する生理食塩水容器支持体またはハンガ724と、流体源容器30のうちの1つを反転した流体送達方向で支持する一対の流体容器支持体726とを備えている。支持体またはハンガ724、726に対して、この目的で参照により本明細書に組み込まれるDegenteshらの米国特許第7,240,882号明細書に記載されているもの等、あらゆるタイプの支持体またはハンガを提供することができる。
流体処理コンパートメント712の内部の、生理食塩水容器支持体724およびそれぞれの流体容器支持体726の各々の上方および下方に、上部表示灯728および下部表示灯730が設けられている。上部表示灯728および下部表示灯730を、制御システム800により、流体源容器30が注入処置のために配置されるべきであるそれぞれの流体処理コンパートメント712内の位置に関して、視覚的手段(場合によっては可聴手段または他の手段によって補強される)を介して操作者に警告するように制御することができる。表示灯728、730を、所定流体に対応するようにカラーコード化することができる。たとえば、例として、生理食塩水支持体724に関連する表示灯728、730を青色とすることができ、左流体処理コンパートメント712の流体容器支持体726用の表示灯728、730は緑色であり、右流体処理コンパートメント712の流体容器支持体726用の表示灯728、730は紫色である。さらに、流体処理コンパートメント712の各々の内部の下隅に、ポンプ接続ステータスバー732が設けられ、それは、図60において732a、732b、732cとして示される3つの表示灯を含む。これらの表示灯732a、732b、732cは、それぞれ、表示灯728、730の3つの対に対応し、理想的には、対応する表示灯728、730として同じカラーコードを有している。したがって、表示灯732aを、生理食塩水支持体724に関連する表示灯728、730に対応するように青色とすることができ、表示灯732bを、左流体処理コンパートメント712の「中心」または「中間」流体容器支持体726に関連する表示灯728、730に対応するように緑色とすることができ、等である。
流体処理コンパートメント712に新たな流体源容器30が設置されると、制御システム800は、その供給源位置に対する3つの表示灯728、730、732すべてが合わせて点滅するかまたは明滅するようにする。表示灯728、730は、それぞれ、使用者に対し、流体源容器30を配置すべき場所と、いずれの関連する空気検出器がその流体源容器30に対して作動しているかとを示す。下部表示灯730はまた、使用者に対し、ポンプ10のその側の3つの流体源チューブ34のいずれが流体源容器30に連結するために使用されるべきかを示す。流体源容器30が設置され正しくプライミングされると、3つの表示灯728、730、732のすべてが点滅または明滅から連続した「オン」に変化する。これは、望ましい場合に流体源容器30が「有効」であり使用することができることを示す。流体源容器30が空になると、制御システム800は3つの表示灯728、730、732すべてを「オフ」にして、流体源容器30がそれ以上利用可能でないことを示す。流体源容器30の「開放寿命」が尽きた場合、または使用者が流体源容器30をそれ以上使用するべきではないことを示す場合、表示灯728、730、732は「オフ」になる。表示灯728、730、732は、典型的には、流体注入中には使用されず、それは、それらが、典型的には、流体注入中は側方コンパートメントドア714の後方に閉鎖されているためである。
上述したように、図示する実施形態の各ポンプ10は、各側部に、2つの流体入口ポート122、124と単一の生理食塩水入口ポート126とを含む、3つの入口ポート122、124、126が設けられたポンプ本体100を備えている。ポンプ10のこの実施形態に適応するために、各流体処理コンパートメント712は、ポンプ本体100の側部の入口ポート122〜126に関連するように3つの流体容器30を支持するように適合されている。しかしながら、ポンプ10のこの形態は、上述したように単に例示的なものであり、限定するものみなされるべきではない。ポンプ10およびそれぞれの流体処理コンパートメント712の上述した対応する形態は、排他的であるものとみなされるべきではなく、ポンプ10およびそれぞれの流体処理コンパートメント712を、さらなる流体(たとえば4種類以上の流体)またはそれより少ない流体(たとえば3種類未満の流体)を含むように拡張することができる。しかしながら、各々が最大3つの流体源容器30を支持する2つの流体処理コンパートメント712の構成が、望ましくは、ポンプ10とインタフェースするために有効である。
それぞれの流体処理コンパートメント712はまた、各々、それぞれの流体源容器30からの流体を導くために使用される流体供給チューブ34に対して、一連の流体入口空気検出器812、814、816を支持している。入口空気検出器は、それぞれ、流体処理コンパートメント712の内の生理食塩水支持体724およびそれぞれの流体容器支持体726に関連している。空気検出器812〜816および患者出口空気検出器810は、流体送達システム2の動作制御のために気泡検出情報を制御システム800に提供する。医療分野において周知であるように、さまざまな空気検出器810〜816は従来の光学または超音波空気検出器であり得る。
さらに、患者の快適さおよび他の目的のために、各流体処理コンパートメント712内にさまざまな流体源容器30内に収容された流体を加温状態で維持することが望まし場合が多い。たとえば、放射線透過撮像処置で使用される造影剤の場合、造影剤の温度の上昇はまた、他の利点もあるが特に、患者の体内により容易に注入するために造影剤の粘度を低減するという望ましい効果もある。したがって、各流体処理コンパートメント712は、対流加熱システム734によって加温される。対流加熱システム734は、各流体処理コンパートメント712内で吸気口736を通して空気取り入れ、単純な電気抵抗コイル等の加熱システムを横切って空気を加温し、加熱空気を、空気出口738を介して流体処理コンパートメント712の内部に戻すことができる装置または構成要素(図示せず)を含むことができる。
流体注入中、ユーザインタフェースディスプレイ806の1つまたは複数の表示灯807を制御システム800によってオンにして、流体が注入されていることを示すことができる。たとえば、表示灯807は、ユーザインタフェースディスプレイ806の左上隅および右上隅に位置する2つの多色表示灯であり得る。表示灯807は、点滅しているかまたは連続して「オン」とすることができ、注入されている流体に応じて、白色、青色、緑色、紫色等の光を放出することができる。たとえば、患者の体内に生理食塩水が注入されている場合、流体処理コンパートメント712の表示灯728、730、732に関連して上述した色規則に基づいて、表示灯807は青色であり得る。両表示灯807が、望ましくは常に同じ状態(点滅または連続した「オン」および同じ色)を表示する。追加のかつより大きい表示灯(図示せず)をユーザインタフェースディスプレイ806にまたは支持ハウジング702に配置することができ、使用者が、流体送達システム2が位置している室内のいずれからもこれらの表示灯を見ることができるようなサイズとすることができる。これらの「大きい方の」表示灯(図示せず)は、望ましくは、流体送達システム2の用意ができた(armed)時にかつ流体注入中に指示し、目下いずれのタイプの流体が注入されているかを示すことができる。たとえば、生理食塩水が注入されている場合、これらの大きい方の表示灯は青色を点滅させることができ、左流体処理コンパートメント712からの造影剤が注入されている場合、大きい方の表示灯は緑色を点滅させることができる。
制御システム800が、流体送達システム2の動作を制御するために適切なソフトウェアとともにシステムコントローラまたはコンピュータ822を備え、この制御コンピュータが、可動支持体700に物理的に搭載されて存在するか、または制御室等のいずれかの外部位置に位置して、要求に応じて、駆動制御盤802およびセンサ制御盤804等の支持ハウジング702に関連する電子コンポーネント、例として、角度位置センサ494、596、引出し閉鎖センサ818および引出し係止センサ820等のセンサ、ならびにユーザインタフェースディスプレイ806と、配線接続または無線接続を介してインタフェースすることができることが理解されよう。駆動および作動システム400のさまざまな構成要素を制御するマイクロプロセッサおよび同様のコンポーネントは、完全にシステムコントローラ822とともに存在することができるが、コンピュータ分野の当業者による要求に応じて、これらの制御コンポーネントを、システム制御コンピュータ822と駆動制御盤802およびセンサ制御盤804との間で分散させることができる。システムコントローラ822は、図46Bに示すように、コンピュータネットワーク900(Ethernet(登録商標)接続を介する)、CTスキャナ902、タッチスクリーン等の遠隔設置ディスプレイ904および同様の外部装置等の外部装置と、有線または無線接続を介してインタフェースすることができる。さらに、コンピュータ分野の当業者には、処理、データ記憶および他のコンピュータ実施タスクのすべてを、制御システム800、システムコントローラ822、または制御システム800および/またはシステムコントローラ822と通信するこうした機能を備えた他のあらゆるデバイスによって実行することができることが理解されよう。こうしたデバイスは、コンピュータネットワーク900または有線あるいは無線データ通信用の他のあらゆる手段を介して制御システム800およびシステムコントローラ822と通信することができる。
本開示は、ここで、流体送達システム2で使用されるポンプ10の組立てに関するさらなる情報を提供する。以下の考察は、使い捨てポンプ10を構築するプロセスに対する組立てに関し、例示的であり非限定的であるものとして意図されている。ポンプ10の「バッチ」または「ラン」の組立てを開始する前に、オペレータは、製造工場の製造プロセス制御コンピュータ内に製造バッチ番号およびポンプタイプ番号を入力する。ポンプ逐次識別番号付けが00001で開始しない場合、開始番号もまた指定される。製造プロセス制御コンピュータは、各ポンプ10に対して一意の逐次識別を割り当てる。この番号は、通常、バッチの第1ポンプ10に対して00001で開始し、後続する各ポンプ10に対して1ずつ増加させる。次に、生理食塩水マニホールドキャップ136が生理食塩水マニホールドチャネル132、134の上に設置され、ポンプ本体100に溶接、典型的にはレーザ溶接される。入口逆止弁194および出口逆止弁196が上述したそれらのそれぞれの凹部に配置される。そして、ポンプ本体100に前部マニホールドプレート230を設置することができ、これらの2つの構成要素の間に逆止弁194、196を捕捉する。そして、前部マニホールドプレート230が、ポンプ本体100に溶接、典型的にはレーザ溶接される。それぞれの入口マニホールドチャネル236を形成する2つのチャネル部材238の各々に、入口マニホールドキャップ262が設置される。
次に、製造プロセス制御コンピュータは、各ポンプ10に対して入口切換弁位置番号を選択し、この番号を、逐次、バッチの第1ポンプ10に対して01で開始して、後続する各ポンプ10に対して1ずつ増加させて割り当てることができる。許可された最大値、たとえば36に達すると、カウンタは、次のまたは第37ポンプ10に対して01の値に戻るようにリセットされる。別法として、製造プロセス制御コンピュータは、逐次値を割り当てる代りに、入口切換弁300の弁軸306の初期角度位置に対して01と許可された最大値、たとえば36との間の番号をランダムに選択することができる。指定された入口切換弁位置番号は、製造ロットコードおよびポンプタイプ/形態識別子等、必要に応じて他の情報とともに一意に割り当てられた通し番号と結合される。そして、この結合されたデータが、14文字列に符号化される。14文字データ列を使用して、たとえば、本開示において上述したように、ポンプ10に直接レーザエッチングすることができる、バーコードラベル等の識別しるし172が作成される。符号化データ列を使用して、例として対応する機械読取可能バーコードマトリックスが生成され、ラベルはまた、望ましくは、人が読取可能な英数字文字で同じ情報を含む。シリコーン潤滑剤のミストを、ポンプシリンダ104の内壁面に、入口切換弁シリンダ114の内面に、かつマニホールドプレート230の出口切換弁シリンダ264の内面に噴霧することができる。次に、製造工場の弁挿入組立ステーションで、製造プロセス機器は、ポンプ本体100のバーコードラベル等の識別しるし172を読み取り、符号化情報は、復号アルゴリズムを使用して復号され、入口切換弁位置番号が抽出される。抽出された入口切換弁位置番号は、ルックアップテーブルとともに使用されて、左入口切換弁300および右入口切換弁300の組み立てられた位置が確定される。たとえば、抽出された入口切換弁位置番号が19/36である場合、左入口切換弁300の弁軸306を、左入口切換弁シリンダ114の弁軸306の所定角度方向に対応する角度位置「4」等、1つの所定位置に配置することができ、右入口切換弁300の弁軸306を、右入口切換弁シリンダ114の弁軸306の所定角度方向に対応する角度位置「1」等、別の所定位置に配置することができる。次に、2つの弁軸306および4つのプランジャ200が自動挿入取付具内に装填され、自動挿入取付具は、サーボモータを使用して、左弁軸306および右弁軸306の角度方向を、抽出された入口切換弁位置番号によって示される角度位置に一致するように調整する。自動挿入取付具は、両弁軸306および4つのプランジャ200すべてを、それぞれの入口切換弁シリンダ114およびポンプ本体100のポンプシリンダ104内に同時に挿入する。弁軸306およびプランジャ200を、2つ以上のステッププロセスで、例えば一度に1つ、それぞれの入口切換弁シリンダ114およびポンプ本体100のポンプシリンダ104内に挿入することができることが理解されよう。
さらに、出口切換弁280に対して、出口切換弁本体282の弁軸286は、マニホールドプレート230の出口切換弁シリンダ264内に挿入される。挿入の前に、弁軸286の角度方向は、流路290が出口切換弁シリンダ264の廃棄物出口ポート272と位置合せされるかまたは流体連通することを確実にするように調整される。次に、流体供給チューブ34が、たとえば入口ポート122、124、126の一体型かかりを介して入口切換弁シリンダ114の入口ポート122、124、126に取り付けられる。次に、ポンプ標識プレート170が、ポンプシリンダ104のうちの1つの外側の凹状溝176内に設置される。上述したように、標識プレート170は、ポンプ10に対する関連する流体供給セット32に基づくポンプ10の少なくとも所定ポンプ形態を示す溝174を含む。ポンプ標識プレート170の溝パターン174は、ポンプ10およびその関連する流体供給チューブ34(図40〜図43参照)の形態と一致する。廃棄物収集容器48が取り付けられた廃棄物収集チューブセット46が、マニホールドプレート230の出口切換弁シリンダ264の廃棄物出口ポート272に取り付けられる。
上述した説明では、任意選択的に使い捨てポンプカセットとして提供される流体圧送装置を含む流体送達システムの実施形態と、その組立ておよび使用ならびに動作方法を提供したが、当業者は、本発明の範囲および趣旨から逸脱することなくこれらの実施形態に対して変更および改変を行うことができる。したがって、上述した説明は、限定的であるのではなく例示的であるように意図されている。上述した発明は、添付の特許請求の範囲によって定義され、特許請求の範囲の均等性の意味および範囲内にある本発明に対するすべての変更は、それらの範囲内に包含されるべきである。
2 流体送達システム(ポンプシリンダ)
4 弁軸
10 流体ポンプ装置
12 先端側
14 基端側
20 流体供給部(加圧部)
24 ポンプ出口部
30 造影剤流体源容器(生理食塩水流体源容器)
32 流体供給チューブ(基本流体供給セット)
34 流体供給チューブ
36 交換可能スパイク
40 単一患者供給セット
42 自由端流体コネクタ(患者端流体コネクタ)
44 廃棄物収集システム
46 廃棄物接続チューブセット(廃棄物収集チューブセット)
48 廃棄物収集容器
50 駆動ピストン
52 先端ソケット
53 凹部
54 リム
56 底部
58 基端
60 軸方向孔
62 フランジ
70 スワバブル弁
80 ポンプマニホールド
100 ポンプ本体
102 前部プレート
104 ポンプシリンダ
106 ポンプチャンバ
108 内面
110 先端壁
112 基端
114 入口切換弁シリンダ
116 円柱状チャンバ
118 開口部
120 前部プレート
122〜125 入口ポート
126 生理食塩水入口ポート
130 生理食塩水マニホールド
132 生理食塩水マニホールドチャネル
133 生理食塩水チャネル
134 生理食塩水マニホールドチャネル
136 生理食塩水マニホールドキャップ
142 入口開口部
144 入口逆止切換弁支持構造
146 中心ハブ
148 放射状プロング
150 予荷重ピン
152 リム
154 凹部
156 周囲凹部
158 凹状領域
160 頂部空気排出開口部
162 出口開口部
164 圧送ゾーン
166 隔離ゾーン
168 溝
170 ポンプ標識プレート
174,176 溝
176 凹状溝
178 フランジ
180 スナップ−ロックタブ
194,196 逆止弁
200 ポンプ
202 プランジャ本体
204 壁セグメント
206 前端ディスク
208 後端ディスク
210 ピストンインタフェース部材
212 部品
212 脚部
214 リム
216 支持部材
218 先端リップシール
218 プランジャシール
219 出口ポート
220 後部リップシール(プランジャシール)
222 シールランナ
230 前部マニホールドプレート
236 入口マニホールドチャネル
237 穴
238 チャネル部材
240 側方開口部
242 入口開口部
244 出口マニホールドチャネル
246 出口逆止弁受入凹部
250 予荷重ピン
252 皿型凹部領域
254 受入溝穴
256 係合タブ
258 外側フランジ
260,261 補強タブ
262 入口マニホールドキャップ
264 出口切換弁シリンダ
266 弁孔
268 接続通路
270 患者出口ポート
272 患者出口ポート
274 スワバブル弁
280 出口切換弁
282 出口切換弁本体
284 アクチュエータインタフェース頭部
286 薄壁円柱状弁軸
288 底端
290 流路
291 出口ポート
292 タブ
294 凹状領域
296 基端圧力検知ポート
298 流体接触ダイアフラム
300 切換弁
302 入口切換弁本体
304 アクチュエータインタフェース頭部
306 弁軸
308 先端
310 軸方向通路
312 基端タブ
314 インタフェース係合部材
320 ポート
322 第1入口ポート
323 入口ポート
324 第2入口ポート
325 入口ポート
326 第3入口ポート
327 入口ポート
328 第4入口ポート
332 前方生理食塩水ポート
334 最後方生理食塩水ポート
400 作動システム
404 ハンドルハウジング部
406 廃棄物収集コンパートメント
408 支持構造
410 棚プレート
412 ポンプクレードル
414 クレードル付属物
416 係止支持プレート
418 面板
420 作動支持構造
422 後部支持プレート
424 頂部支持プレート
426 底部支持プレート
428 取付フランジ
430 駆動筐体
432 ベースプレート
434 中間支持プレート
436 支持開口部
438 支持要素
440 駆動部
442 ピストンアクチュエータ駆動モータ
444 入口切換弁アクチュエータ駆動モータ
446,448 駆動シャフト
450 電子接続
452,454 駆動プーリ
456 係止歯
458 字型係止溝穴
460 駆動インタフェース部
462 ピストンリニアアクチュエータ
464 入口切換弁アクチュエータ
466 シャフト
468 ナット
470 外部スライドブロック
472 支持プラットフォーム
474 基端部
476 取付開口部
478 回転スラスト支持軸受
480 支持プレート
482 アクチュエータプーリ
484 タイミングベルト
486 切換ロッド
488 アクチュエータ端
490 基端
492 回転支持軸受
494 電気機械角度位置センサ
496 接続
498 インタフェース要素
500 アクチュエータプーリ
502 タイミングベルト
504 上端部
508 先端
512 近位溝穴
514 内部棚状突起
516 外側スライドブロック開口部
518 スライドブロック開口部
520 ポンプ締付機構
522 締付ブロック
524 頂部支持プレート
526 基端
528,530 ガイドロッド
534 締付ブロック支持付属物
536 アクチュエータブロック
538 フランジ
540 クランプ作動機構
542 枢動カムアーム
544 ピボットピン
546 フック端
548 カム端
550 カム面
552 圧力測定機構
554 支持ブロック
556 内部チャンバ
558 圧力センサインタフェースピン
560 圧力測定ロードセル
562 先端
564 前部ポート
566 接続
570 ガイド
572 支持体
574 カバー
580 出口切換弁作動部
582 支持プラットフォーム
584 出口切換弁アクチュエータ
586 アクチュエータ要素
588 頂端
590 底端
592 回転支持軸受
594 アクチュエータ筐体ハウジング
596 電気機械角度位置センサ
598 接続
600 出口切換弁駆動モータ
602 出口駆動シャフト
604,606 アクチュエータプーリ
608 タイミングベルト
610 接続
612 アクチュエータ頭部
614 字型ポケット
620 電源結合部
622 電源ケーブル
624 電子接続ポート
700 可動支持体
702 支持ハウジング
704 支持台
706 ベース
708 ハンドル構造
710 容器支持体
712 流体処理コンパートメント
714 側方コンパートメントドア
716 患者出口ポート開口部
718 頭上取付点
720 流体管理システム
724 生理食塩水容器支持体
726 流体容器支持体
728 上部表示灯
730 下部表示灯
732 ポンプ接続ステータスバー
732a〜c 表示灯
734 対流加熱システム
736 吸気口
738 空気出口
800 制御システム
802 駆動制御盤
804 センサ制御盤
806 ローカルユーザインタフェースディスプレイ
806 ユーザインタフェースディスプレイ
807 表示灯
808 パッケージリーダ
810 患者出口空気検出器
811 空気検出器
812 流体入口空気検出器
813 空気検出器
814 流体入口空気検出器
815 空気検出器
816 流体入口空気検出器
818 閉鎖センサ
820 係止センサ
822 システム制御コンピュータ
824 ホームセンサ
826 駆動モータエンコーダ
900 コンピュータネットワーク
902 スキャナ
904 遠隔設置ディスプレイ
1200 封止機構
1202 下部リップシール
1204 上部リップシール
1206 ポートリップシール
1208 隔離シール
1210 剛性支持パッド
1212 円柱状壁
1214 エラストマコア
1216 開口部
1220 封止機構
1222〜1228 リングシール
1230 リング
1232 棚状突起
1234 封止機構
1236 指要素
1238 空間
1240 スリーブ要素
1242 放射状隆起
1246 開口部
1248 開口部
1250 封止機構
1252 上方部分
1254 下方部分
1256 上方封止ビード
1258 下方封止ビード
1260 封止ビード
1270 封止機構
1272 ライナ
1274 封止ビード
1276 外側隆起ビード
1278 上方凹状領域
1280 側部開口部
1282 軸方向凹状領域
1300 封止機構
1302 円形封止ビード
1304 円周方向シールリング
1306 円周方向シールリング
1310 代替封止機構
1312 スリーブ
4 弁軸
10 流体ポンプ装置
12 先端側
14 基端側
20 流体供給部(加圧部)
24 ポンプ出口部
30 造影剤流体源容器(生理食塩水流体源容器)
32 流体供給チューブ(基本流体供給セット)
34 流体供給チューブ
36 交換可能スパイク
40 単一患者供給セット
42 自由端流体コネクタ(患者端流体コネクタ)
44 廃棄物収集システム
46 廃棄物接続チューブセット(廃棄物収集チューブセット)
48 廃棄物収集容器
50 駆動ピストン
52 先端ソケット
53 凹部
54 リム
56 底部
58 基端
60 軸方向孔
62 フランジ
70 スワバブル弁
80 ポンプマニホールド
100 ポンプ本体
102 前部プレート
104 ポンプシリンダ
106 ポンプチャンバ
108 内面
110 先端壁
112 基端
114 入口切換弁シリンダ
116 円柱状チャンバ
118 開口部
120 前部プレート
122〜125 入口ポート
126 生理食塩水入口ポート
130 生理食塩水マニホールド
132 生理食塩水マニホールドチャネル
133 生理食塩水チャネル
134 生理食塩水マニホールドチャネル
136 生理食塩水マニホールドキャップ
142 入口開口部
144 入口逆止切換弁支持構造
146 中心ハブ
148 放射状プロング
150 予荷重ピン
152 リム
154 凹部
156 周囲凹部
158 凹状領域
160 頂部空気排出開口部
162 出口開口部
164 圧送ゾーン
166 隔離ゾーン
168 溝
170 ポンプ標識プレート
174,176 溝
176 凹状溝
178 フランジ
180 スナップ−ロックタブ
194,196 逆止弁
200 ポンプ
202 プランジャ本体
204 壁セグメント
206 前端ディスク
208 後端ディスク
210 ピストンインタフェース部材
212 部品
212 脚部
214 リム
216 支持部材
218 先端リップシール
218 プランジャシール
219 出口ポート
220 後部リップシール(プランジャシール)
222 シールランナ
230 前部マニホールドプレート
236 入口マニホールドチャネル
237 穴
238 チャネル部材
240 側方開口部
242 入口開口部
244 出口マニホールドチャネル
246 出口逆止弁受入凹部
250 予荷重ピン
252 皿型凹部領域
254 受入溝穴
256 係合タブ
258 外側フランジ
260,261 補強タブ
262 入口マニホールドキャップ
264 出口切換弁シリンダ
266 弁孔
268 接続通路
270 患者出口ポート
272 患者出口ポート
274 スワバブル弁
280 出口切換弁
282 出口切換弁本体
284 アクチュエータインタフェース頭部
286 薄壁円柱状弁軸
288 底端
290 流路
291 出口ポート
292 タブ
294 凹状領域
296 基端圧力検知ポート
298 流体接触ダイアフラム
300 切換弁
302 入口切換弁本体
304 アクチュエータインタフェース頭部
306 弁軸
308 先端
310 軸方向通路
312 基端タブ
314 インタフェース係合部材
320 ポート
322 第1入口ポート
323 入口ポート
324 第2入口ポート
325 入口ポート
326 第3入口ポート
327 入口ポート
328 第4入口ポート
332 前方生理食塩水ポート
334 最後方生理食塩水ポート
400 作動システム
404 ハンドルハウジング部
406 廃棄物収集コンパートメント
408 支持構造
410 棚プレート
412 ポンプクレードル
414 クレードル付属物
416 係止支持プレート
418 面板
420 作動支持構造
422 後部支持プレート
424 頂部支持プレート
426 底部支持プレート
428 取付フランジ
430 駆動筐体
432 ベースプレート
434 中間支持プレート
436 支持開口部
438 支持要素
440 駆動部
442 ピストンアクチュエータ駆動モータ
444 入口切換弁アクチュエータ駆動モータ
446,448 駆動シャフト
450 電子接続
452,454 駆動プーリ
456 係止歯
458 字型係止溝穴
460 駆動インタフェース部
462 ピストンリニアアクチュエータ
464 入口切換弁アクチュエータ
466 シャフト
468 ナット
470 外部スライドブロック
472 支持プラットフォーム
474 基端部
476 取付開口部
478 回転スラスト支持軸受
480 支持プレート
482 アクチュエータプーリ
484 タイミングベルト
486 切換ロッド
488 アクチュエータ端
490 基端
492 回転支持軸受
494 電気機械角度位置センサ
496 接続
498 インタフェース要素
500 アクチュエータプーリ
502 タイミングベルト
504 上端部
508 先端
512 近位溝穴
514 内部棚状突起
516 外側スライドブロック開口部
518 スライドブロック開口部
520 ポンプ締付機構
522 締付ブロック
524 頂部支持プレート
526 基端
528,530 ガイドロッド
534 締付ブロック支持付属物
536 アクチュエータブロック
538 フランジ
540 クランプ作動機構
542 枢動カムアーム
544 ピボットピン
546 フック端
548 カム端
550 カム面
552 圧力測定機構
554 支持ブロック
556 内部チャンバ
558 圧力センサインタフェースピン
560 圧力測定ロードセル
562 先端
564 前部ポート
566 接続
570 ガイド
572 支持体
574 カバー
580 出口切換弁作動部
582 支持プラットフォーム
584 出口切換弁アクチュエータ
586 アクチュエータ要素
588 頂端
590 底端
592 回転支持軸受
594 アクチュエータ筐体ハウジング
596 電気機械角度位置センサ
598 接続
600 出口切換弁駆動モータ
602 出口駆動シャフト
604,606 アクチュエータプーリ
608 タイミングベルト
610 接続
612 アクチュエータ頭部
614 字型ポケット
620 電源結合部
622 電源ケーブル
624 電子接続ポート
700 可動支持体
702 支持ハウジング
704 支持台
706 ベース
708 ハンドル構造
710 容器支持体
712 流体処理コンパートメント
714 側方コンパートメントドア
716 患者出口ポート開口部
718 頭上取付点
720 流体管理システム
724 生理食塩水容器支持体
726 流体容器支持体
728 上部表示灯
730 下部表示灯
732 ポンプ接続ステータスバー
732a〜c 表示灯
734 対流加熱システム
736 吸気口
738 空気出口
800 制御システム
802 駆動制御盤
804 センサ制御盤
806 ローカルユーザインタフェースディスプレイ
806 ユーザインタフェースディスプレイ
807 表示灯
808 パッケージリーダ
810 患者出口空気検出器
811 空気検出器
812 流体入口空気検出器
813 空気検出器
814 流体入口空気検出器
815 空気検出器
816 流体入口空気検出器
818 閉鎖センサ
820 係止センサ
822 システム制御コンピュータ
824 ホームセンサ
826 駆動モータエンコーダ
900 コンピュータネットワーク
902 スキャナ
904 遠隔設置ディスプレイ
1200 封止機構
1202 下部リップシール
1204 上部リップシール
1206 ポートリップシール
1208 隔離シール
1210 剛性支持パッド
1212 円柱状壁
1214 エラストマコア
1216 開口部
1220 封止機構
1222〜1228 リングシール
1230 リング
1232 棚状突起
1234 封止機構
1236 指要素
1238 空間
1240 スリーブ要素
1242 放射状隆起
1246 開口部
1248 開口部
1250 封止機構
1252 上方部分
1254 下方部分
1256 上方封止ビード
1258 下方封止ビード
1260 封止ビード
1270 封止機構
1272 ライナ
1274 封止ビード
1276 外側隆起ビード
1278 上方凹状領域
1280 側部開口部
1282 軸方向凹状領域
1300 封止機構
1302 円形封止ビード
1304 円周方向シールリング
1306 円周方向シールリング
1310 代替封止機構
1312 スリーブ
Claims (20)
- 医療用流体送達デバイス用の切換弁であって、
出口チャネルと流体連通する弁孔と、
第1の出口ポートと、
第2の出口ポートと、
前記弁孔内に配置されると共に流路を有する弁軸を備える切換弁本体と、を具備し、
前記切換弁本体は、前記流路を、前記第1の出口ポート、前記第2の出口ポートおよび遮断位置のうちの一つと流体連通状態とするよう構成されており、
前記流路は、リップシール機構、薄壁弁軸内に配置されたエラストマコア、複数のOリングシール、協働するスリーブの放射状隆起間に配置された複数の指要素を有するセグメント化された弁軸、柔軟な材料の下側部分および硬い材料の上側部分を有する弁軸、外側弁円柱形壁と前記弁軸との間の前記弁孔内に着座させられた柔軟な封止材料の内側ライナ、およびその組み合わせからなる群から選ばれた封止機構を備える、切換弁。 - 前記第1の出口ポートは、患者流体供給セットと流体連通する患者出口ポートであり、かつ、前記第2の出口ポートは、廃棄物容器と流体連通する廃棄物出口ポートである、請求項1に記載の切換弁。
- 駆動および作動システムと関連付けられた弁アクチュエータとインタフェースするよう構成されたアクチュエータインタフェース頭部をさらに備える、請求項1に記載の切換弁。
- 前記弁アクチュエータが前記切換弁本体の動作を制御する、請求項3に記載の切換弁。
- 圧力検知ダイアフラムを備えた近位圧力検知ポートをさらに備える、請求項1に記載の切換弁。
- 前記封止機構は、高圧流体が前記リップシールと接触するとき、より高レベルの封止力を提供するよう構成された幾何学的形状を有する柔軟なオーバモールドされたリップシールを備えるリップシール機構を備える、請求項1に記載の切換弁。
- 前記リップシール機構は、前記弁軸の下側部分と前記弁孔との間の下部リップシールと、前記弁軸の上側部分と前記弁孔との間の上部リップシールと、前記弁軸の側壁と前記弁孔との間の、前記流路によって画定される出口ポートを取り囲むポートリップシールと、を備える、請求項6に記載の切換弁。
- 前記リップシールは、液圧が前記弁孔の内壁に対してより堅固に前記リップシールを押し付けるように、前記弁孔の直径よりもわずかに大きな直径を有する、請求項7に記載の切換弁。
- 前記封止機構は、薄壁弁軸内に配置されたエラストマコアを備え、前記弁軸の薄壁円柱状側壁は出口ポートに接続された開口部を画定すると共に、前記エラストマコアは前記出口ポートに流体を導くために通路を画定し、かつ、前記エラストマコアおよび前記弁軸が内部流体圧を受けるとき、前記弁軸の前記円柱状側壁は、前記弁軸の外径と前記弁孔との間の封止力を増大させるように外向きに拡張する、請求項1に記載の切換弁。
- 前記封止機構は、剛性弁軸にモールドされた溝内に複数のOリングを備え、第1のOリングは、前記弁軸の下側部分と前記弁孔との間に流体シールを提供し、第2のOリングは、前記弁軸の上側部分と前記弁孔との間に流体シールを提供し、第3のOリングは、前記弁軸の側壁の出口ポートを取り囲むと共に前記弁軸と前記弁孔との間に流体シールを提供する、請求項1に記載の切換弁。
- 前記封止機構は、協働するスリーブの放射状隆起間に配置された複数の指要素を有するセグメント化された弁軸を備え、前記指要素は前記弁孔の内壁に対して外向きに拡張するように付勢される、請求項1に記載の切換弁。
- 低流体圧時、前記複数の指要素のばね作用が、前記弁孔の前記内壁内で流体シールを形成するように前記スリーブを半径方向外向きに押圧し、かつ、高流体圧時、流体圧および前記複数の指要素の前記ばね作用が、低流体圧時に比べて、前記弁孔の前記内壁に対して増大した流体封止力を提供する、請求項11に記載の切換弁。
- 前記封止機構は、柔軟な材料の下側部分および硬い材料の上側部分を有する弁軸を備え、かつ、前記下側部分は、前記弁軸を形成すると共に、前記弁孔の内壁に対して封止するための一体型上側および下側封止ビードと、前記流路の前記出口ポートの周囲に対して封止するための出口封止ビードと、を備える、請求項1に記載の切換弁。
- 前記封止機構は、外側弁円柱状壁と前記弁軸との間の前記弁孔内に着座させられた柔軟な封止材料の内側ライナを備え、前記内側ライナは、弁アクチュエータインタフェース頭部の下方の、前記弁軸上の上方隆起、棚状突起または封止ビードを受け入れるための上方凹状領域を備え、かつ、前記弁本体は、前記流路の出口ポートを画定する側方開口部の周りに外側隆起ビードを備える、請求項1に記載の切換弁。
- 前記ライナは、さらに、前記ライナと前記弁本体の前記外側隆起ビードとの接触を防止するよう構成された一つ以上の軸方向凹状領域を備える、請求項14に記載の切換弁。
- 流体送達システムであって、
流体送達デバイスと、
出口切換弁であって、
前記流体送達デバイスと流体連通状態の弁孔と、
第1の出口ポートと、
第2の出口ポートと、
前記弁孔内に配置されると共に流路を有する弁軸を備える切換弁本体と、を具備し、
前記切換弁本体は、前記流路を、前記第1の出口ポート、前記第2の出口ポートおよび遮断位置のうちの一つと流体連通状態とするよう構成されており、
前記流路は、リップシール機構、薄壁弁軸内に配置されたエラストマコア、複数のOリングシール、協働するスリーブの放射状隆起間に配置された複数の指要素を有するセグメント化された弁軸、柔軟な材料の下側部分および硬い材料の上側部分を有する弁軸、外側弁円柱形壁と前記弁軸との間の前記弁孔内に着座させられた柔軟な封止材料の内側ライナ、およびその組み合わせからなる群から選ばれた封止機構を備える、出口切換弁と
を具備する、流体送達システム。 - 前記第1の出口ポートは、患者流体供給セットと流体連通する患者出口ポートであり、かつ、前記第2の出口ポートは、廃棄物容器と流体連通する廃棄物出口ポートである、請求項16に記載の流体送達システム。
- 前記切換弁本体の動作を制御する弁アクチュエータをさらに備える、請求項16に記載の流体送達システム。
- 前記システムは、患者に対して、一つ以上の医療用診断あるいは治療流体を送達するよう構成される、請求項16に記載の流体送達システム。
- 前記一つ以上の医療用診断あるいは治療流体は、高圧下で、前記患者に対して送達される、請求項19に記載の流体送達システム。
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