JP2022546194A - 凸形プラテン表面を有する注入ポンプ機器 - Google Patents

Abstract

蠕動注入ポンプシステムが、線形蠕動圧送機構に対向する凸形プラテン表面を有する。凸形プラテン表面は注入ポンプに取外し可能に装填可能な投与セットのカセットの一部でもよく、または凸形プラテン表面はポンプ自体のフィーチャでもよい。独立して制御される補償指部を有し得ることを断念することなく圧送効率が改善される。凸形プラテン表面は、台形のプロファイルを有してもよく、湾曲したプロファイルを有してもよく、中間の湾曲した部分によって連結された上流傾斜部分および下流傾斜部分を有するハイブリッドプロファイルを有してもよい。【選択図】図７

Description

関連出願の相互参照
[0001]本出願は２０１９年１１月１４日出願の米国特許出願第１６／６８３，７３５号の優先権を主張し、その開示全体を参照によって本明細書に援用する。

[0002]本発明は、蠕動注入ポンプ、およびそこに取外し可能に装填可能なカセットに関する。

[0003]プログラム可能注入ポンプが、経腸栄養向けの流動食および疼痛管理などの種々の目的のための液体薬剤の制御された送達を行うために使用されている。一般的な装置では、注入ポンプが、可撓性の管を備える使い捨ての投与セットを受け、その可撓性の管を通して注入液体が圧送される。投与セット管の一セグメントは弾力的に変形可能でもよく、注入ポンプの蠕動圧送機構によって係合されるように設計される。圧送機構は、変形可能な管セグメントに沿って配置される一連の圧送指部を含むことができる。圧送指部は周期的に駆動されて、圧送方向において管に液体を流れさせるように蠕動式に管セグメントに作用することができる。管セグメントの圧送機構から反対側の面にはプラテン表面が提供されて、圧送セグメントが圧送指部によって順次係合されている間、管セグメントを支える。プラテン表面は、ポンプの一部、たとえば投与セットがポンプに装填されたときに管セグメントを覆って閉じる扉の内側表面でもよい。別法として、投与セットは、ポンプに装填可能であり管セグメントがそこを通って延在するカセットを含んでもよく、プラテン表面はカセットの一部でもよい。

[0004]プログラム可能注入ポンプでは、容積的な確度および患者への液体流の連続性を得るために、液体流の線形性（すなわち一定流量）が非常に重要である。蠕動圧送機構は流れの線形性および連続性に関して固有の欠点を有するが、これは圧送サイクルが流れのない領域およびバックサクション領域を有するからであり、これらは管セグメント内の液体の押しのけ容積から上流の管セグメントの局所的に変形させられた部分が、その非変形状態へと弾力的に戻ることが可能になるときに発生する。これは通常は圧送サイクルの約３０％であり、すなわち３０％の時間は流れがない。

[0005]たとえば米国特許第６，２６７，５５９号に開示されているような線形蠕動注入ポンプが知られている。圧送指部はまっすぐな管セグメントに沿って互いに平行に配置されており、概して正弦曲線状に、各カムまたは作動装置によって独立して駆動させることができる。線形蠕動ポンプでは、圧送サイクルの流れのない領域およびバックサクション領域を軽減するために独立して作動される補償指部を提供することにより、流れの線形性を改善するための努力がなされてきた。

[0006]曲線蠕動注入ポンプが米国特許第６，１６４，９２１号から知られている。このポンプは単一の回転可能カムを有し、単一の回転可能カムは、カムが回転すると複数の圧送指部を概して半径方向に周期的に駆動させるように構成される。投与セットの管セグメントは、半径方向の圧送指部とポンプのヒンジ式の扉に設けられた凹形プラテン表面との間の湾曲した経路に沿って配置される。湾曲したプラテン表面を用いると、同じ圧送機構長さに対して管セグメントをより長くすることが可能になり、それにより、それぞれの圧送指部ストロークがより大きい体積の液体を圧送するので、このタイプのポンプにより、線形蠕動ポンプに比べて圧送効率が改善される。しかし、曲線蠕動ポンプでは、圧送指部は単一のカムによって半径方向に作動され、したがって独立して制御され得ないので、独立して作動される補償指部を実施することができない。

[0007]本開示には、線形蠕動圧送機構に対向して凸形プラテン表面を有する蠕動注入ポンプシステムが記載されている。凸形プラテン表面は、注入ポンプに取外し可能に装填可能な投与セットのカセットの一部でもよい。別法として、凸形プラテン表面はポンプ自体のフィーチャでもよい。本開示によれば、独立して制御される補償指部を有し得ることを断念することなく圧送効率が改善される。

[0008]一実施形態によれば、液体を患者に送達するための、ポンプと共に使用されるカセットが、凸形プラテン表面を含むカセット本体と、カセット本体にマウントされて液体の流れを輸送する、弾力的に変形可能な管のセグメントとを備え、管セグメントの少なくとも一部は、凸形プラテン表面によって決定される非線形経路に沿って、凸形プラテン表面に隣接して延在する。凸形プラテン表面は台形のプロファイルを有することができ、上流表面領域、下流表面領域、および上流表面領域と下流表面領域との間の中間表面領域を含むことができ、管セグメントは、凸形プラテン表面の台形のプロファイルに沿う。凸形プラテン表面は湾曲したプロファイルを有してもよい。凸形プラテン表面は、傾斜した線形プロファイルをそれぞれ有する上流表面領域および下流表面領域と、上流表面領域および下流表面領域を連結し、湾曲したプロファイルを有する中間表面領域とによって画定されるハイブリッドプロファイルを有してもよい。

[0009]別の実施形態によれば、注入ポンプは、投与セット管を覆って閉じるためのヒンジ式の扉を含み、凸形プラテン表面がポンプ扉の下側に設けられる。凸形プラテン表面は、上に概要を示した種々の凸形プロファイルのうちのいずれかを有することができる。

[0010]次に、添付図面と共に解釈される以下の詳細な説明において、本発明の特質および動作モードをより詳しく説明する。

[0011]本開示の一実施形態に従って形成された注入ポンプおよび投与セットの一部を示す分解斜視図である。 [0012]ポンプの内部の構成要素を見せるためにポンプのハウジングが取り外された状態の、図１に示した注入ポンプの図である。 [0013]図３Ａは図１に示した投与セットのカセットの平面図であり、カセットのピンチアームがその閉位置で示されている。[0014]図３Ｂは図３Ａに示したカセットの底面図である。 [0015]図４Ａはカセットの別の平面図であり、カセットのピンチアームはその開位置で示されている。[0016]図４Ｂは図４Ａに示したカセットの底面図である。 [0017]ポンプの扉を閉じる前に注入ポンプに装填されたカセットを示す斜視図である。 [0018]概ね図４Ａの線ＶＩ－ＶＩに沿って取られた、カセットの断面図である。 [0019]カセットの凸形プラテン表面および管セグメントと共に圧送機構を示す概略図である。 [0020]本開示の代替実施形態による、カセットプラテン表面の別の考えられる構成を示す断面図である。 [0021]本開示の別の代替実施形態による、カセットプラテン表面のさらに別の考えられる構成を示す、図８に類似した図である。 [0022]本開示の別の実施形態による、凸形プラテン表面を有する注入ポンプの部分断面正面図である。 [0023]本開示の一実施形態による圧送機構のカムシャフトの斜視図である。

[0024]図１には、注入ポンプ１０と、注入ポンプ１０によって取外し可能に受けられるように設計された使い捨ての投与セット３０の一部とが示してある。図２において理解されるように、注入ポンプ１０は電気モータ１４を有する圧送機構１２を含み、この電気モータ１４は駆動歯車１５に連結させられており、この駆動歯車１５は、カムシャフト１８に固定された被動歯車１６に噛み合わされている。複数の偏心カム２０が、カムシャフトと共に回転するようにカムシャフト１８にマウントされており、それぞれのカム２０は各圧送指部２２に係合するように構成されている。理解され得るように、モータ１４は、カムシャフト１８の軸を中心にカムシャフト１８およびカム２０を回転させるように動作可能であり、それにより、圧送指部２２のそれぞれは、カムシャフト１８から離れるように、またカムシャフト１８に向かうように往復運動式で半径方向に運動する。偏心カム２０は、圧送指部２２が運動すると圧送機構１２の長手方向に沿って、すなわちカムシャフト１８の軸に平行な方向において周期的な蠕動圧送動作が行われるように構成され得る。図７および図１１では、カム２０は１対の端部カム２０Ａ、２０Ｃと１対の端部カム２０Ａ、２０Ｃの間に位置付けられた中間カム２０Ｂとを区別するようにラベル付けされている。

[0025]図１に示してあるように、投与セット３０は、注入液体を輸送するための管３２と、注入ポンプ１０に装填可能なカセット３４とを備える。カセット３４は図３Ａ、図３Ｂ、図４Ａ、および図４Ｂにも示されている。管３２は弾力的に変形可能な管セグメント３２Ｂを含むことができ、弾力的に変形可能な管セグメント３２Ｂは、カセット３４の一部として設けることができ、カセット３４がポンプに装填されたときに注入ポンプ１０の圧送機構１２によって動作可能に係合されるものである。管３２は、注入液体の供給源（図示せず）から来て管セグメント３２Ｂの流入端部に連結される上流管３２Ａと、管セグメント３２Ｂの流出端部に連結され、患者（図示せず）へと通じる下流管３２Ｃとを追加的に含むことができる。管セグメント３２Ｂは上流管３２Ａおよび下流管３２Ｃとは異なる材料で製作されてもよく、管セグメント３２Ｂの材料は、圧送機構１２によって係合されたときに所望の弾性および流量パラメータを有するように選択される。たとえば、管セグメント３２Ｂは軟質ＰＶＣまたはシリコーンで製作されてもよく、管３２Ａ、３２Ｃは標準的なＰＶＣの投与セット管でもよい。

[0026]管セグメント３２Ｂに加えて、カセット３４は一体構造であり得るカセット本体３６を備える。本明細書において、用語「一体構造の」は、単一の同質部品として成形された、または単一の同質部品として付加製造されたことを意味する。カセット本体３６は、一体構造のプラスチック部品として、成形されてもよく、たとえば３次元プリンティングによって付加製造されてもよい。非限定的な一例として、カセット本体３６はポリカーボネートまたはＴＲＩＴＡＮ（商標）ブランドのプラスチックから成形されてもよい。

[0027]カセット本体３６は、一体構造のカセット本体の一部として一体に形成された自由流動防止装置３７を備えることができる。図示されている実施形態では、自由流動防止装置３７は、固定ピンチ要素３８と、可動ピンチ要素４２を有するピンチアーム４０とを含む。ピンチアーム４０は、普通は図３Ａおよび図３Ｂに示してある閉位置に存在し、閉位置では、可動ピンチ要素４２は、管セグメントを通る液体の流れを止めるように、固定ピンチ要素３８と協働して管セグメント３２Ｂを変形させる。ピンチアーム４０は閉位置から離れて図４Ａおよび図４Ｂに示されている開位置へと弾力的に曲がることができ、開位置では、可動ピンチ要素４２は、固定ピンチ要素３８に対し、管セグメント３２Ｂを通る液体の流れが可能になるように位置決めされ、ピンチアーム４０が閉位置から離れるように曲がると、ピンチアームは閉位置に向かってばね付勢される。自由流動防止装置３７および注入ポンプ１０は、カセット３４が注入ポンプ１０に適切に装填されたときにピンチアーム４０が閉位置から開位置へと曲げられるよう、互いに協働するように構成され得る。たとえば、ポンプ１０はカセット３４を取外し可能に受けるように構成されたカセットインターフェース６０（図１）と、扉６２とを含むことができ、扉６２は、図５に示された装填位置と、扉が閉じられ、カセットを覆う圧送位置との間で、カセットインターフェース６０に対して動くことができる。図示されている実施形態では、カセット３４は、カセット３４の管セグメント３２Ｂが圧送機構１２に向き、圧送機構によって動作可能に係合され得るよう、図５に示すようにカセットインターフェース６０に配置され、扉６２は、扉６２のカム表面６４がピンチアーム４０に係合し、ピンチアームをその閉位置（図３Ａおよび図３Ｂ）からその開位置（図４Ａおよび図４Ｂ）へと曲げるようにカセット３４を覆って閉じられ、それにより、管セグメント３２Ｂを通る流れが可能になる。

[0028]カセット本体３６は、圧送機構１２とは反対側の管セグメント３２Ｂの面を安定化させるためのプラテン表面４４を含み、したがって、圧送指部２２がプラテン表面４４に向かって変位すると、管セグメント３２Ｂは弾力的に変形して、蠕動的に管セグメントに液体を流す。管セグメント３２Ｂの少なくとも一部は、凸形プラテン表面によって決定される非線形経路に沿って、凸形プラテン表面４４に隣接して延在する。カセット本体３６は、プラテン表面４４に隣接して管セグメント３２Ｂを保持するための少なくとも１つの把持具５０を含むことができる。たとえば、第１の把持具および第２の把持具５０が、プラテン表面４４の両端部の近くにそれぞれ配置されてもよい。

[0029]図６および図７において最もよく理解されるように、プラテン表面４４は管セグメント３２Ｂに向かって凸形である。たとえば、図示されている実施形態では、プラテン表面４４は台形のプロファイルを有することができ、傾斜した上流表面領域４４Ａ、傾斜した下流表面領域４４Ｃ、および上流表面領域４４Ａと下流表面領域４４Ｃとの間に延在する平坦な中間表面領域４４Ｂを含むことができ、管セグメント３２Ｂは凸形プラテン表面４４の台形のプロファイルに沿う。プラテン表面４４の台形のプロファイルは等脚台形のプロファイルとして構成されてもよく、すなわち上流表面領域４４Ａおよび下流表面領域４４Ｃは中間表面領域４４Ｂについて対称になり得る。上流表面領域４４Ａは管セグメント３２Ｂの軸方向において中間表面領域４４Ｂより長くてもよい。同様に、下流表面領域４４Ｃは管セグメント３２Ｂの軸方向において中間表面領域４４Ｂより長くてもよい。図示されている実施形態では、上流表面領域４４Ａおよび下流表面領域４４Ｃは、台形のプロファイルにおいて中間表面領域４４Ｂと共に約１８８°の各優角を形成する。しかし、プラテン表面４４は隣接する表面領域同士の間の他の優角値で構成されてもよく、上流表面領域４４Ａと中間表面領域４４Ｂとの間に形成される優角は、中間表面領域４４Ｂと下流表面領域４４Ｃとの間に形成される優角と等しい必要はない。

[0030]図８には、本開示の代替実施形態による、凸形に湾曲したプロファイルを有するカセットプラテン表面１４４を含むカセット１３４が示してある。湾曲したプラテン表面１４４は一定の曲率半径によって画定された円弧形状のプロファイルを有してもよく、または湾曲したプラテン表面１４４は様々な曲率半径によって画定された複数の湾曲部分を含む混合湾曲プロファイルを有してもよい。

[0031]図９には、本開示の別の実施形態による、ハイブリッド凸形構成を有するカセットプラテン表面２４４を含むカセット２３４が示してある。凸形プラテン表面２４４は、傾斜した線形プロファイルをそれぞれ有する上流表面領域２４４Ａおよび下流表面領域２４４Ｃ、ならびに湾曲したプロファイルを有する中間表面領域２４４Ｂを含むことができる。理解され得るように、中間表面領域２４４Ｂは上流表面領域２４４Ａと下流表面領域２４４Ｃとの間に延在し、それらを連結する。図６および図７を参照して上に述べた台形のプロファイルと同様に、上流表面領域２４４Ａおよび下流表面領域２４４Ｃのプロファイルは、中間表面領域２４４Ｂについて対称でもよい。上流表面領域２４４Ａは管セグメント３２Ｂの軸方向において中間表面領域２４４Ｂより長くてもよい。同様に、下流表面領域２４４Ｃは管セグメント３２Ｂの軸方向において中間表面領域２４４Ｂより長くてもよい。

[0032]上述の実施形態では、凸形プラテン表面４４、１４４、および２４４は、使い捨ての投与セットの一部として提供されるカセットの一部として形成される。図１０には本開示の別の実施形態が示してあり、凸形プラテン表面３４４が注入ポンプ３１０の一部として提供されている。

[0033]注入ポンプ３１０は、蠕動圧送機構を含むという点で上述の注入ポンプ１０に類似し得る。注入ポンプ３１０は、ポンプ３１０の圧送機構と動作可能に係合するように投与セット３３０の管を受け、位置付けるように構成される。投与セット３３０は、圧送機構の作用を受ける管セグメント３３２Ｂと、注入液体の供給源（図示せず）から来てフランジ付きコネクタ３３５によって管セグメント３３２Ｂの流入端部に連結される上流管３３２Ａと、別のフランジ付きコネクタ３３５によって管セグメント３３２Ｂの流出端部に連結され、患者（図示せず）へと通じる下流管３３２Ｃとを有するとして示されている。管セグメント３３２Ｂは上流管３３２Ａおよび下流管３３２Ｃとは異なる材料で製作されてもよく、管セグメント３３２Ｂの材料は、ポンプ３１０の圧送機構によって係合されたときに所望の弾性および流量パラメータを有するように選択される。たとえば、管セグメント３３２Ｂは軟質ＰＶＣまたはシリコーンで製作されてもよく、管３３２Ａ、３３２Ｃは標準的なＰＶＣの投与セット管でもよい。

[0034]ポンプ３１０は、投与セット３３０を取外し可能に受けるように構成された管インターフェース３６０を含むことができる。たとえば、ポンプインターフェース３６０は、フランジ付きコネクタ３３５を受ける凹部を含んで、ポンプ３１０の圧送機構の上に管セグメント３３２Ｂを位置付けることができる。扉３６２はポンプインターフェース３６０および投与セット３３０の装填された部分を覆って閉じるように、ポンプ３１０の本体３１１にヒンジ留めされ得る。図１０では、ヒンジ式の扉３６２は、扉３６２の下側に設けられ得るプラテン表面３４４のプロファイルを見せるために切り取られている。凸形プラテン表面３４４のプロファイルは上述の凸形プラテン表面４４、凸形プラテン表面１４４、または凸形プラテン表面２４４のプロファイルに類似していてもよい。

[0035]図７および図１１から最もよく理解されるように、本開示による凸形プラテン表面の使用は、圧送機構１２の新規な構成を伴う場合がある。上述のように、圧送機構１２は、平行な圧送指部２２と、平行な圧送指部２２にそれぞれ関連付けられたカム２０とを含み、カムは、駆動シャフト１８の回転軸によって画定されるカム軸を中心に回転するように駆動シャフト１８に連結されて、圧送指部２２を管セグメントに係合するよう周期的に駆動させる（この係合は、圧送指部２２の端部の最上部に配置された可撓性の流体封止部により間接的でもよい）。複数のカム２０は、１対の端部カム２０Ａ、２０Ｃと、１対の端部カム２０Ａ、２０Ｃの間の少なくとも１つの中間カム２０Ｂとを含むことができ、１対の端部カム２０Ａ、２０Ｃのそれぞれは、それぞれの中間カム２０Ｂのカムストロークよりも大きいカムストロークを有する。本明細書の文脈では、「カムストローク」は、カムが回転することにより、カム２０によって関連付けられた圧送指部２２にもたらされた、管セグメント３２Ｂまたは３３２Ｂに向かう方向における線形総変位量を指す。たとえば、カム２０がカムの幾何中心からある偏心距離だけ間隔を空けられた回転偏心軸を有する円形カムである場合、カムストロークはその偏心距離の２倍になる。それぞれのカム２０に対応するカムストロークは、凸形プラテン表面４４、１４４、２４４、３４４の特定のプロファイル、およびプラテン表面プロファイルに沿ったカムの位置に合うように設計され得る。

[0036]凸形プラテン表面を用いると、同じ圧送機構長さに対して管セグメントをより長くすることが可能になり、それによってそれぞれの圧送指部ストロークがより大きい体積の液体を圧送するので、本開示に記載した改善により、線形蠕動ポンプに比べて圧送効率が向上する。さらに、端部カム２０Ａおよび２０Ｃの一方または両方は、圧送サイクルの流れのない領域およびバックサクション領域を軽減するために、中間カム２０Ｂとは独立して構成されて、関連付けられたその各圧送指部２２を補償指部の方式で作動させることができる。

[0037]本開示には例示的な実施形態が記載されているが、詳細な説明は、添付の特許請求の範囲に記載の範囲を、記載された特定の実施形態に限定するものではない。特許請求の範囲は、特許請求の範囲に記載の範囲に含まれ得る、記載された実施形態の代替形態、修正形態および均等物を対象として含むものである。

Claims (19)

1. 液体を患者に送達するための、ポンプと共に使用されるカセットであって、
   凸形プラテン表面を含むカセット本体と、
   前記カセット本体にマウントされて液体の流れを輸送する、弾力的に変形可能な管のセグメントであって、前記管セグメントの少なくとも一部が、前記凸形プラテン表面によって決定される非線形経路に沿って、前記凸形プラテン表面に隣接して延在する、弾力的に変形可能な管のセグメントと
   を備える、カセット。
2. 前記凸形プラテン表面が台形のプロファイルを有し、上流表面領域、下流表面領域、および前記上流表面領域と前記下流表面領域との間の中間表面領域を含み、前記管セグメントが前記凸形プラテン表面の前記台形のプロファイルに沿う、請求項１に記載のカセット。
3. 前記上流表面領域および前記下流表面領域が前記中間表面領域について対称である、請求項２に記載のカセット。
4. 前記上流表面領域が、前記管セグメントの軸方向において前記中間表面領域より長い、請求項２に記載のカセット。
5. 前記下流表面領域が、前記管セグメントの軸方向において前記中間表面領域より長い、請求項２に記載のカセット。
6. 前記凸形プラテン表面が湾曲したプロファイルを有する、請求項１に記載のカセット。
7. 前記凸形プラテン表面が、傾斜した線形プロファイルをそれぞれ有する上流表面領域および下流表面領域と、前記上流表面領域および前記下流表面領域を連結し、湾曲したプロファイルを有する中間表面領域とによって画定されるハイブリッドプロファイルを有する、請求項１に記載のカセット。
8. 液体を患者に送達するための機器であって、
   液体の流れを輸送するための、弾力的に変形可能な管のセグメントと、
   凸形プラテン表面と、
   前記凸形プラテン表面に対向する蠕動圧送機構と
   を備え、
   前記管セグメントの少なくとも一部が、前記凸形プラテン表面によって決定される非線形経路に沿って、前記凸形プラテン表面に隣接して延在し、前記圧送機構によって係合されるように前記凸形プラテン表面と前記圧送機構との間に配置される、機器。
9. 前記凸形プラテン表面が台形のプロファイルを有し、上流表面領域、下流表面領域、および前記上流表面領域と前記下流表面領域との間の中間表面領域を含み、前記管セグメントが、前記凸形プラテン表面の前記台形のプロファイルに沿う、請求項８に記載の機器。
10. 前記上流表面領域および前記下流表面領域が前記中間表面領域について対称である、請求項９に記載の機器。
11. 前記上流表面領域が、前記管セグメントの軸方向において前記中間表面領域より長い、請求項９に記載の機器。
12. 前記下流表面領域が、前記管セグメントの軸方向において前記中間表面領域より長い、請求項９に記載の機器。
13. 前記凸形プラテン表面が湾曲したプロファイルを有する、請求項８に記載の機器。
14. 前記凸形プラテン表面が、傾斜した線形プロファイルをそれぞれ有する上流表面領域および下流表面領域と、前記上流表面領域および前記下流表面領域を連結し、湾曲したプロファイルを有する中間表面領域とによって画定されるハイブリッドプロファイルを有する、請求項８に記載のカセット。
15. 前記圧送機構および前記凸形プラテン表面が注入ポンプの構造的構成要素である、請求項８に記載の機器。
16. 前記圧送機構が注入ポンプの構造的構成要素であり、前記凸形プラテン表面が前記注入ポンプに装填可能なカセットの構造的構成要素である、請求項８に記載の機器。
17. 前記管セグメントが前記カセットの構造的構成要素である、請求項１６に記載の機器。
18. 前記圧送機構が、複数の平行な圧送指部と、前記複数の平行な圧送指部にそれぞれ関連付けられた複数のカムとを含み、前記複数のカムが、カム軸を中心に回転するように駆動シャフトに連結されて、前記複数の平行な圧送指部を前記管セグメントに係合するよう周期的に駆動させ、前記複数のカムが、１対の端部カムと、前記１対の端部カムの間の少なくとも１つの中間カムとを含み、前記１対の端部カムのうちの少なくとも一方が、それぞれの中間カムのカムストロークよりも大きいカムストロークを有する、請求項８に記載の機器。
19. 前記１対の端部カムのそれぞれが、それぞれの中間カムのカムストロークよりも大きいカムストロークを有する、請求項１８に記載の機器。
    

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