JP2023503453A - 流体インジェクタデバイスのための圧力ベースのモータ制御を使用する流体送達のためのシステムおよび方法 - Google Patents

Abstract

設定時間間隔にわたる流体圧力の変化を利用して、プログラムされた流量と比較した真の流量を計算し、設定時間間隔にわたって送達された流体の量のいかなる過剰送達または送達不足も特定し、後続の設定時間間隔にわたる流体流量のいかなる特定された過剰送達または送達不足も補償し、流体注入処置の持続期間にわたって一連の後続の設定時間間隔の間流量アルゴリズムを繰り返す、流量アルゴリズムのためのシステム、方法、およびコンピュータプログラム製品が開示される。

Description

関連出願の相互参照
本出願は、２０１９年１１月２１日に出願された米国仮出願第６２／９３８，３７９号の優先権を主張し、その開示はその全体が参照により本明細書に組み込まれる。

本開示は、一般に、流体注入処置中に流体インジェクタの１つ以上の駆動構成要素のリアルタイムにおける圧力ベースの制御を使用して流体送達を改善するために使用されるシステム、デバイス、製品、装置、および方法に関する。

多くの医療診断および治療処置では、医師または放射線科医などの医療従事者は、動力式流体インジェクタシステムを使用して１つ以上の流体を患者に注入する。血管造影法、コンピュータ断層撮影法（ＣＴ）、分子イメージング（ＰＥＴイメージングなど）、および磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ）などの処置で使用するために、流体の加圧注入用のいくつかの動力式流体インジェクタシステムが開発されている。

患者に送達される流体の実際の流量（または送達される体積）は、プログラムされた流量（または所望の体積）に可能な限り近くなるように目標が定められる。しかしながら、流体送達システムの実際の性能は、流路構成要素の圧力により誘起される膨張およびシステム内における機械的たるみなどの流体送達システムの全体的なインピーダンス、コンプライアンス、およびキャパシタンスに起因する多くの要因の作用である。特定の送達処置では、流体送達システムのインピーダンス、コンプライアンス、およびキャパシタンスは、プログラムされた流量（または所望の体積）からの流体流量の超過または不足（または体積の超過または送達不足）を引き起こす可能性がある。さらに、異なる流体特性（例えば、粘度、密度、体積弾性率）を有する２つ以上の流体の間には固有の相互作用があり、インジェクタによって設定された流量と比較して、インジェクタから出る流量に変則性を引き起こす可能性がある。これらの様々な相互作用の組み合わせは、流体送達システムのコンプライアンスの特徴評価に容易にモデル化することはできない。

既存のインジェクタシステムおよびプロトコルは、システムインピーダンス、コンプライアンス、および／またはキャパシタンスから生じる流体の送達不足または過剰送達に対処することができない。その結果、最適ではない注入ボーラスが発生する可能性がある、および／または流体送達処置は、相対的に大量の無駄な流体、および／または患者への流体の送達不足を引き起こす可能性がある。したがって、当技術分野では、最適な流体送達が獲得されるように、流体注入デバイスを使用した流体注入処置中の流体送達プロファイルを改善するという要望がある。

米国特許第７，５５３，２９４号明細書 米国特許第７，５６３，２４９号明細書 米国特許第８，９４５，０５１号明細書 米国特許第９，１７３，９９５号明細書 米国特許第１０，１２４，１１０号明細書 米国特許第１０，５０７，３１９号明細書 米国特許第１０，５４９，０８４号明細書 米国特許第１０，５８３，２５６号明細書 米国特許出願公開第２０１８／０１６１４９６号明細書 米国特許第７，５４０，８５６号明細書

したがって、注入リザーバ内の流体の圧力変化に応答する流体インジェクタモータのリアルタイム制御によって改善された流体送達を有する流体インジェクタシステムのためのシステム、デバイス、製品、装置、および／または方法が提供される。本開示の実施形態は、造影剤送達のための改善された投薬効率、および造影剤送達の精度に起因して減少した造影剤体積での同様の画像品質を可能にする。

非限定的な実施形態によれば、少なくとも１つの流体を患者に投与する際に使用するための流体インジェクタシステムが提供される。流体インジェクタシステムは、流体インジェクタを使用して流体送達処置の実行中に送達されるプログラムされた流量、およびプログラムされた流量の最大許容可能偏差を記憶するためのメモリを含むことができる。流体インジェクタは、少なくとも１つの流体の圧力を測定するための少なくとも１つのセンサをさらに含むことができ、圧力は、流体送達処置の実行中に流体インジェクタの少なくとも１つの駆動構成要素によって生成される。流体インジェクタは、流体インジェクタの少なくとも１つの駆動構成要素と動作可能に関連付けられた制御デバイスをさらに含むことができ、制御デバイスは、動作を実行するようにプログラムされた、または構成された少なくとも１つのプロセッサを含む。実施形態によれば、少なくとも１つのセンサは、例えばモータの電流を測定することによって、少なくとも１つの駆動構成要素のモータに対する歪みによって圧力を測定することができる。動作は、指定された時間間隔にわたる少なくとも１つのセンサによって測定された圧力の変化に基づいて、流体送達処置の指定された時間間隔の間の実際の流量を決定することと、指定された時間間隔にわたるプログラムされた流量からの実際の流量の偏差を決定することと、指定された時間間隔にわたるプログラムされた流量およびプログラムされた流量からの実際の流量の偏差に基づいて、指定された時間間隔の後の後続の時間間隔のための新しくプログラムされた流量を計算することと、を含んでもよい。

いくつかの非限定的な実施形態によれば、少なくとも１つのプロセッサを含む制御デバイスは、最大許容可能偏差を、指定された時間間隔にわたるプログラムされた流量からの実際の流量の偏差と比較して流量補正を決定することと、プログラムされた流量および流量補正に基づいて後続の時間間隔のための新しくプログラムされた流量を計算することと、を含む動作を実行するようにさらにプログラムされる、または構成されてもよい。

いくつかの非限定的な実施形態によれば、プログラムされた流量からの実際の流量の偏差は所定の境界によって制限されてもよい。いくつかの非限定的な実施形態によれば、流量補正は、プログラムされた流量からの実際の流量の偏差が最大許容可能偏差よりも大きい場合、最大許容可能偏差に等しくてもよい。いくつかの非限定的な実施形態によれば、プログラムされた流量からの実際の流量の偏差と最大許容可能偏差との間の差は、第２の時間間隔の後の、１つ以上の後続の時間間隔における新しい流量補正を決定する際に使用するためのバッファ偏差として記憶されてよい。いくつかの非限定的な実施形態によれば、プログラムされた流量からの実際の流量の偏差が最大許容可能偏差以下である場合、流量補正は実際の流量に等しくてもよい。

いくつかの非限定的な実施形態によれば、制御デバイスは、流体注入処置に関連付けられたデータを入力として受信し、プログラムされた流量で所望の体積の流体を送達するように１つ以上の駆動構成要素を駆動するための命令を出力として提供するように設計された機械学習モデルを使用するように構成される。

いくつかの非限定的な実施形態によれば、指定された時間間隔の間の実際の流量を決定するための動作は、指定された時間間隔の開始時に少なくとも１つのセンサを使用して第１の圧力を測定することと、指定された時間間隔の終了時に少なくとも１つのセンサを使用して第２の圧力を測定することと、指定された時間間隔の間に第１の圧力および第２の圧力を実際の流量に対応する圧力の変化に変換することと、を含んでよい。

いくつかの非限定的な実施形態によれば、圧力の変化は、第２の圧力と第１の圧力との間の差、および流体インジェクタの１つ以上の機構によって決定される少なくとも１つのスケーリング係数に基づいてよい。

いくつかの非限定的な実施形態によれば、少なくとも１つのセンサは、少なくとも１つの駆動構成要素の力の出力を測定するための力センサであってもよい。いくつかの非限定的な実施形態によれば、少なくとも１つのセンサは、流体インジェクタの流体リザーバまたは流路構成要素に関連付けられた圧力センサであってもよい。特定の非限定的な実施形態によれば、少なくとも１つのセンサは、少なくとも１つの駆動構成要素に関連付けられたモータの異常を測定する電流センサであってもよい。

いくつかの非限定的な実施形態によれば、各後続の時間間隔のための流量補正は、最大許容可能偏差と、各後続の時間間隔にわたる新しくプログラムされた流量からの実際の流量の偏差と、の間の差、および少なくとも１つの前の時間間隔からのバッファ偏差に基づいてもよい。

いくつかの非限定的な実施形態によれば、制御デバイスによって実行される動作は、流体注入処置における各後続の時間間隔に対してステップ（ａ）～（ｃ）を繰り返す動作をさらに含んでよく、新しくプログラムされた流量はプログラムされた流量として使用される。いくつかの非限定的な実施形態によれば、制御デバイスによって実行される動作は、後続の時間間隔において新しくプログラムされた流量で流体を送達することをさらに含んでよい。

いくつかの非限定的な実施形態によれば、少なくとも１つの流体を患者に投与する際に使用するための流体インジェクタシステムの性能を監視するためのコンピュータ実装方法は、（ａ）流体インジェクタを使用する流体送達処置中に、送達される流体についてプログラムされた流量およびプログラムされた流量の最大許容可能偏差をメモリデバイスに記憶するステップと、（ｂ）少なくとも１つのセンサを使用して、流体送達処置の実行中に流体インジェクタの少なくとも１つの駆動構成要素によって生成された少なくとも１つの流体の圧力を測定するステップと、（ｃ）少なくとも１つのプロセッサを備える制御デバイスを用いて、流体送達処置の指定された時間間隔にわたる少なくとも１つのセンサによって測定された圧力の変化に基づいて、指定された時間間隔の間の実際の流量を決定するステップと、（ｄ）制御デバイスを用いて、指定された時間間隔にわたるプログラムされた流量からの実際の流量の偏差を決定するステップと、（ｅ）制御デバイスを用いて、プログラムされた流量、および指定された時間間隔にわたるプログラムされた流量からの実際の流量の偏差に基づいて、指定された時間間隔の後の少なくとも１つの後続の時間間隔のための新しくプログラムされた流量を計算するステップと、を含んでよい。

いくつかの非限定的な実施形態によれば、方法は、制御デバイスを用いて、最大許容可能偏差を、指定された時間間隔にわたるプログラムされた流量からの実際の流量の偏差と比較して流量補正を決定するステップと、プログラムされた流量および流量補正に基づいて後続の時間間隔のための新しくプログラムされた流量を計算するステップと、をさらに含んでよい。

いくつかの非限定的な実施形態によれば、方法は、流体注入処置における各後続の時間間隔に対してステップ（ｃ）～（ｅ）を繰り返すステップをさらに含んでよく、新しくプログラムされた流量がプログラムされた流量として使用される。いくつかの非限定的な実施形態によれば、方法は、後続の時間間隔において新しくプログラムされた流量で流体を送達するステップをさらに含んでよい。

いくつかの非限定的な実施形態によれば、少なくとも１つの流体を患者に投与する際に使用するための流体インジェクタシステムの動作を制御するためのコンピュータプログラム製品が提供される。コンピュータプログラム製品は、少なくとも１つのプロセッサによって実行されるとき、少なくとも１つのプロセッサに、流体送達処置中に流体インジェクタの少なくとも１つの駆動構成要素によって生成され、指定された時間間隔にわたる少なくとも１つのセンサによって測定された圧力の変化に基づいて、流体送達処置の指定された時間間隔の間の流体の実際の流量を決定させ、流体インジェクタの少なくとも１つの駆動構成要素と動作可能に関連付けられた制御デバイスを用いて、指定された時間間隔にわたるプログラムされた流量からの実際の流量の偏差を決定させ、プログラムされた流量、および指定された時間間隔にわたるプログラムされた流量からの実際の流量の偏差に基づいて、指定された時間間隔の後の少なくとも１つの後続の時間間隔のための新しくプログラムされた流量を計算させる１つ以上の命令を有する少なくとも１つの非一時的コンピュータ可読媒体を含んでよい。

いくつかの非限定的な実施形態によれば、コンピュータプログラム製品は、少なくとも１つのプロセッサによって実行されるとき、少なくとも１つのプロセッサに、制御デバイスを用いて、最大許容可能偏差を、指定された時間間隔にわたるプログラムされた流量からの実際の流量の偏差と比較させて流量補正を決定させ、制御デバイスを用いて、プログラムされた流量および流量補正に基づいて、指定された時間間隔の後の後続の時間間隔のための新しくプログラムされた流量を計算させる１つ以上の命令をさらに含んでよい。

いくつかの非限定的な実施形態によれば、コンピュータプログラム製品は、流体注入処置における各後続の時間間隔に対してステップ（ａ）～（ｃ）を繰り返すステップをさらに含んでよく、新しくプログラムされた流量がプログラムされた流量として使用される。いくつかの非限定的な実施形態によれば、コンピュータプログラム製品は、後続の時間間隔において新しくプログラムされた流量で流体を送達するステップをさらに含んでよい。

本開示のさらなる実施形態は、以下の条項のうちの１つ以上を特徴とする。

条項１．少なくとも１つの流体を患者に投与する際に使用するように構成された流体インジェクタシステムであって、流体インジェクタを使用する流体送達処置の実行中に送達されるべきプログラムされた流量およびプログラムされた流量の最大許容可能偏差を記憶するためのメモリと、少なくとも１つの流体の圧力を測定するように構成された少なくとも１つのセンサであって、圧力は、流体送達処置の実行中に流体インジェクタの少なくとも１つの駆動構成要素によって生成される、少なくとも１つのセンサと、流体インジェクタの少なくとも１つの駆動構成要素と動作可能に関連付けられた制御デバイスであって、指定された時間間隔にわたる少なくとも１つのセンサによって測定された圧力の変化に基づいて、流体送達処置の指定された時間間隔の間の実際の流量を決定することと、指定された時間間隔にわたるプログラムされた流量からの実際の流量の偏差を決定することと、プログラムされた流量、および指定された時間間隔にわたるプログラムされた流量からの実際の流量の偏差に基づいて、指定された時間間隔の後の後続の時間間隔のための新しくプログラムされた流量を計算することと、を含む動作を実行するようにプログラムされた、または構成された少なくとも１つのプロセッサを含む制御デバイスと、を備える流体インジェクタシステム。

条項２．少なくとも１つのプロセッサを含む制御デバイスは、最大許容可能偏差を、指定された時間間隔にわたるプログラムされた流量からの実際の流量の偏差と比較して流量補正を決定することと、プログラムされた流量および流量補正に基づいて、後続の時間間隔のための新しくプログラムされた流量を計算することと、を含む動作を実行するようにさらにプログラムされる、または構成される、条項１に記載の流体インジェクタシステム。

条項３．プログラムされた流量からの実際の流量の偏差は所定の境界によって制限される、条項１または条項２に記載の流体インジェクタシステム。

条項４．プログラムされた流量からの実際の流量の偏差が最大許容可能偏差よりも大きい場合、流量補正は最大許容可能偏差に等しい、条項２または条項３に記載の流体インジェクタシステム。

条項５．プログラムされた流量からの実際の流量の偏差と最大許容可能偏差との間の差は、第２の時間間隔の後の１つ以上の後続の時間間隔における新しい流量補正を決定する際に使用するためのバッファ偏差として記憶される、条項４に記載の流体インジェクタシステム。

条項６．プログラムされた流量からの実際の流量の偏差が最大許容可能偏差以下である場合、流量補正は実際の流量に等しい、条項２～５のいずれか一項に記載の流体インジェクタシステム。

条項７．制御デバイスは、流体注入処置に関連付けられたデータを入力として受信し、プログラムされた流量で所望の体積の流体を送達するように１つ以上の駆動構成要素を駆動するための命令を出力として提供するように設計された機械学習モデルを使用するように構成される、条項２～６のいずれか一項に記載の流体インジェクタシステム。

条項８．指定された時間間隔の間の実際の流量を決定するための動作は、指定された時間間隔の開始時に少なくとも１つのセンサを使用して第１の圧力を測定することと、指定された時間間隔の終了時に少なくとも１つのセンサを使用して第２の圧力を測定することと、指定された時間間隔の間に第１の圧力および第２の圧力を実際の流量に対応する圧力の変化に変換することと、を含む、条項１～７のいずれか一項に記載の流体インジェクタシステム。

条項９．圧力の変化は、第２の圧力と第１の圧力との間の差、および流体インジェクタの１つ以上の機構によって決定される少なくとも１つのスケーリング係数に基づく、条項８に記載の流体インジェクタシステム。

条項１０．少なくとも１つのセンサは、少なくとも１つの駆動構成要素の力出力を測定するように構成された力センサである、条項１～９のいずれか一項に記載の流体インジェクタシステム。

条項１１．少なくとも１つのセンサは、流体インジェクタの流体リザーバまたは流路構成要素に関連付けられた圧力センサである、条項１～９のいずれか一項に記載の流体インジェクタシステム。

条項１２．各後続の時間間隔のための流量補正は、最大許容可能偏差と各後続の時間間隔にわたる新しくプログラムされた流量からの実際の流量の偏差との間の差、および少なくとも１つの前の時間間隔からのバッファ偏差に基づく、条項２～１１のいずれか一項に記載の流体インジェクタシステム。

条項１３．制御デバイスによって実行される動作は、流体注入処置における各後続の時間間隔に対してステップ（ａ）～（ｃ）を繰り返す動作をさらに含み、新しくプログラムされた流量はプログラムされた流量として使用される、条項１～１２のいずれか一項に記載の流体インジェクタシステム。

条項１４．制御デバイスによって実行される動作は、後続の時間間隔において新しくプログラムされた流量で流体を送達することをさらに含む、条項１～１３のいずれか一項に記載の流体インジェクタシステム。

条項１５．少なくとも１つの流体を患者に投与する際に使用するために構成された流体インジェクタシステムの性能を監視するためのコンピュータ実装方法であって、（ａ）流体インジェクタを使用する流体送達処置中に、送達されるべき流体に対するプログラムされた流量およびプログラムされた流量の最大許容可能偏差をメモリデバイスに記憶するステップと、（ｂ）少なくとも１つのセンサを使用して、流体送達処置の実行中に流体インジェクタの少なくとも１つの駆動構成要素によって生成された少なくとも１つの流体の圧力を測定するステップと、（ｃ）少なくとも１つのプロセッサを備える制御デバイスを用いて、指定された時間間隔にわたる少なくとも１つのセンサによって測定された圧力の変化に基づいて、流体送達処置の指定された時間間隔の間の実際の流量を決定するステップと、（ｄ）制御デバイスを用いて、指定された時間間隔にわたるプログラムされた流量からの実際の流量の偏差を決定するステップと、（ｅ）制御デバイスを用いて、プログラムされた流量、および指定された時間間隔にわたるプログラムされた流量からの実際の流量の偏差に基づいて、指定された時間間隔の後の後続の時間間隔のための新しくプログラムされた流量を計算するステップと、を含む、コンピュータ実装方法。

条項１６．制御デバイスを用いて、最大許容可能偏差を、指定された時間間隔にわたるプログラムされた流量からの実際の流量の偏差と比較して流量補正を決定するステップと、プログラムされた流量および流量補正に基づいて、後続の時間間隔のための新しくプログラムされた流量を計算するステップと、をさらに含む、条項１５に記載のコンピュータ実装方法。

条項１７．プログラムされた流量からの実際の流量の偏差は所定の境界によって制限される、条項１５または１６に記載のコンピュータ実装方法。

条項１８．プログラムされた流量からの実際の流量の偏差が最大許容可能偏差よりも大きい場合、流量補正は最大許容可能偏差に等しい、条項１６または１７に記載のコンピュータ実装方法。

条項１９．プログラムされた流量からの実際の流量の偏差と最大許容可能偏差との間の差は、第２の時間間隔の後の１つ以上の後続の時間間隔における新しい流量補正を決定する際に使用するためのバッファ偏差として記憶される、条項１８に記載のコンピュータ実装方法。

条項２０．プログラムされた流量からの実際の流量の偏差が最大許容可能偏差以下である場合、流量補正は実際の流量に等しい、条項１６～１９のいずれか一項に記載のコンピュータ実装方法。

条項２１．制御デバイスは、流体注入処置に関連付けられたデータを入力として受信し、プログラムされた流量で所望の体積の流体を送達するように１つ以上の駆動構成要素を駆動するための命令を出力として提供するように設計された機械学習モデルを使用するように構成される、条項１６～２０のいずれか一項に記載のコンピュータ実装方法。

条項２２．指定された時間間隔の間の実際の流量を決定するステップは、指定された時間間隔の開始時に少なくとも１つのセンサを使用して第１の圧力を測定するステップと、指定された時間間隔の終了時に少なくとも１つのセンサを使用して第２の圧力を測定するステップと、指定された時間間隔の間に第１の圧力および第２の圧力を実際の流量に対応する圧力の変化に変換するステップと、を含む、条項１５～２１のいずれか一項に記載のコンピュータ実装方法。

条項２３．圧力の変化は、第２の圧力と第１の圧力との間の差、および流体インジェクタの１つ以上の機構によって決定される少なくとも１つのスケーリング係数に基づく、条項２２に記載のコンピュータ実装方法。

条項２４．少なくとも１つのセンサは、少なくとも１つの駆動構成要素の力出力を測定するように構成された力センサである、条項１５～２３のいずれか一項に記載のコンピュータ実装方法。

条項２５．少なくとも１つのセンサは、流体インジェクタの流体リザーバまたは流路構成要素に関連付けられた圧力センサである、条項１５～２３のいずれか一項に記載のコンピュータ実装方法。

条項２６．各後続の時間間隔のための流量補正は、最大許容可能偏差と各後続の時間間隔にわたる新しくプログラムされた流量からの実際の流量の偏差との間の差、および少なくとも１つの前の時間間隔からのバッファ偏差に基づく、条項１５～２５のいずれか一項に記載のコンピュータ実装方法。

条項２７．流体注入処置における各後続の時間間隔に対してステップ（ｃ）～（ｅ）を繰り返すステップをさらに含み、新しくプログラムされた流量がプログラムされた流量として使用される、条項１５～２６のいずれか一項に記載のコンピュータ実装方法。

条項２８．後続の時間間隔において新しくプログラムされた流量で流体を送達するステップをさらに含む、条項１５～２７のいずれか一項に記載のコンピュータ実装方法。

条項２９．少なくとも１つの流体を患者に投与する際に使用するように構成された流体インジェクタシステムの動作を制御するためのコンピュータプログラム製品であって、少なくとも１つのプロセッサによって実行されるとき、少なくとも１つのプロセッサに、流体送達処置中に流体インジェクタの少なくとも１つの駆動構成要素によって生成され、指定された時間間隔にわたる少なくとも１つのセンサによって測定された圧力の変化に基づいて、流体送達処置の指定された時間間隔の間の流体の実際の流量を決定させ、流体インジェクタの少なくとも１つの駆動構成要素と動作可能に関連付けられた制御デバイスを用いて、指定された時間間隔にわたるプログラムされた流量からの実際の流量の偏差を決定させ、制御デバイスを用いて、プログラムされた流量、および指定された時間間隔にわたるプログラムされた流量からの実際の流量の偏差に基づいて、指定された時間間隔の後の後続の時間間隔のための新しくプログラムされた流量を計算させる１つ以上の命令を有する少なくとも１つの非一時的コンピュータ可読媒体を備える、コンピュータプログラム製品。

条項３０．少なくとも１つのプロセッサによって実行されるとき、少なくとも１つのプロセッサに、制御デバイスを用いて、最大許容可能偏差を、指定された時間間隔にわたるプログラムされた流量からの実際の流量の偏差と比較させて流量補正を決定させ、制御デバイスを用いて、プログラムされた流量および流量補正に基づいて、指定された時間間隔の後の後続の時間間隔のための新しくプログラムされた流量を計算させる１つ以上の命令をさらに含む、条項２９に記載のコンピュータプログラム製品。

条項３１．プログラムされた流量からの実際の流量の偏差は所定の境界によって制限される、条項２９または３０に記載のコンピュータプログラム製品。

条項３２．プログラムされた流量からの実際の流量の偏差が最大許容可能偏差よりも大きい場合、流量補正は最大許容可能偏差に等しい、条項３０または３１に記載のコンピュータプログラム製品。

条項３３．プログラムされた流量からの実際の流量の偏差と最大許容可能偏差との間の差は、第２の時間間隔の後の１つ以上の後続の時間間隔における新しい流量補正を決定する際に使用するためのバッファ偏差として記憶される、条項３２に記載のコンピュータプログラム製品。

条項３４．プログラムされた流量からの実際の流量の偏差が最大許容可能偏差以下である場合、流量補正は実際の流量に等しい、条項３０～３３のいずれか一項に記載のコンピュータプログラム製品。

条項３５．制御デバイスは、流体注入処置に関連付けられたデータを入力として受信し、プログラムされた流量で所望の体積の流体を送達するように１つ以上の駆動構成要素を駆動するための命令を出力として提供するように設計された機械学習モデルを使用するように構成される、条項２９～３４のいずれか一項に記載のコンピュータプログラム製品。

条項３６．指定された時間間隔の間の実際の流量を決定するステップは、指定された時間間隔の開始時に少なくとも１つのセンサを使用して第１の圧力を測定するステップと、指定された時間間隔の終了時に少なくとも１つのセンサを使用して第２の圧力を測定するステップと、指定された時間間隔の間に第１の圧力および第２の圧力を実際の流量に対応する圧力の変化に変換するステップと、を含む、条項２９～３５のいずれか一項に記載のコンピュータプログラム製品。

条項３７．圧力の変化は、第２の圧力と第１の圧力との間の差、および流体インジェクタの１つ以上の機構によって決定される少なくとも１つのスケーリング係数に基づく、条項３６に記載のコンピュータプログラム製品。

条項３８．少なくとも１つのセンサは、少なくとも１つの駆動構成要素の力出力を測定するように構成された力センサである、条項２９～３７のいずれか一項に記載のコンピュータプログラム製品。

条項３９．少なくとも１つのセンサは、流体インジェクタの流体リザーバまたは流路構成要素に関連付けられた圧力センサである、条項２９～３７のいずれか一項に記載のコンピュータプログラム製品。

条項４０．各後続の時間間隔のための流量補正は、最大許容可能偏差と各後続の時間間隔にわたる新しくプログラムされた流量からの実際の流量の偏差との間の差、および少なくとも１つの前の時間間隔からのバッファ偏差に基づく、条項３０～３９のいずれか一項に記載のコンピュータプログラム製品。

条項４１．流体注入処置における各後続の時間間隔に対してステップ（ｃ）～（ｅ）を繰り返すステップをさらに含み、新しくプログラムされた流量がプログラムされた流量として使用される、条項２９～４０のいずれか一項に記載のコンピュータプログラム製品。

条項４２．後続の時間間隔において新しくプログラムされた流量で流体を送達するステップをさらに含む、条項２９～４１のいずれか一項に記載のコンピュータプログラム製品。

本開示のこれらおよび他の機構および特徴、ならびに構造の関連要素の動作方法および機能、ならびに部品の組み合わせおよび製造の経済性は、添付の図面を参照して以下の説明および添付の特許請求の範囲を考慮するとより明らかになり、それらのすべてが本明細書の一部を形成し、同様の参照番号は様々な図の対応する部分を示す。

本開示のさらなる利点および詳細は、添付の概略図に示されている例示的な実施形態を参照して以下により詳細に説明される。

本開示の一実施例による流体インジェクタシステムの斜視図である。 図１の流体インジェクタシステムと共に使用するための多用途使い捨てセットの斜視図である。 本開示の別の例による流体インジェクタシステムの斜視図である。 本開示の例による流体インジェクタシステムの電子制御システムの概略図である。 本開示の圧力ベースのサーボ制御の一実施形態を利用する注入プロファイルと比較した、従来のインジェクタ技術を使用する典型的な注入プロファイルを示す図である。 流体注入プロトコルの所定の時間間隔にわたる圧力変化の関数としての流量の変化を示すグラフである。 流体注入プロトコルの所定の時間間隔にわたる圧力の変化の関数としての複数の実際の流量の変化を示すグラフである。 本開示のいくつかの非限定的な実施形態による、流れ制御プロセスの代表的なフローチャートである。 第１の実施例による準最適な境界関数についての時間の関数としての流量の変化を示すグラフである。 図９Ａに示す準最適な境界関数についての時間の関数としての誤差バッファ（ｍｌ）のグラフである。 第２の実施例による準最適な境界関数についての時間の関数としての流量の変化を示すグラフである。 図１０Ａに示す準最適な境界関数についての時間の関数としての誤差バッファ（ｍｌ）のグラフである。 第１の実施例による許容できない境界関数についての時間の関数としての流量の変化を示すグラフである。 図１１Ａに示す許容できない境界関数についての時間の関数としての誤差バッファ（ｍｌ）のグラフである。 第２の実施例による許容できない境界関数についての時間の関数としての流量の変化を示すグラフである。 図１２Ａに示す許容できない境界関数についての時間の関数としての誤差バッファ（ｍｌ）のグラフである。 本開示のいくつかの非限定的な実施形態による、条件を十分満たす境界関数についての時間の関数としての流量の変化を示すグラフである。 図１３Ａに示す条件を十分満たす境界関数についての時間の関数としての誤差バッファ（ｍｌ）のグラフである。 本開示のいくつかの非限定的な実施形態による、圧力最適化のための機械学習で使用される時間の関数としての複数の圧力曲線のグラフである。 本開示のいくつかの非限定的な実施形態による、流量最適化のための機械学習で使用される時間の関数としての複数の流量曲線のグラフである。 本開示のいくつかの非限定的な実施形態による圧力制御システムの概略図である。 本開示のいくつかの非限定的な実施形態による、流れ制御プロセスの代表的なフローチャートである。

図１から図１６において、同様の文字は、場合により、そうでないことが明記されない限り、同じ構成要素および要素を指す。

しかしながら、図面は例示および説明のみを目的としており、本開示の限定の定義としては意図されていないことを明確に理解されたい。

以下の説明の目的のために、「上」、「下」、「右」、「左」、「垂直」、「水平」、「上部」、「底部」、「横」、「縦」という用語、およびそれらの派生語は、図面に配向されているように本開示に関連するものとする。複数患者用使い捨てセットのシリンジに関して使用される場合、「近位」という用語は、シリンジから流体を送達するためのピストンに最も近いシリンジの部分を指す。「左」、「右」、「内側」、「外側」、「上方」、「下方」などの空間または方向の用語は、本発明は様々な代替の方向を採ることができるため、限定的であると見なされるべきではない。

本明細書および特許請求の範囲で使用されるすべての数字は、すべての場合において「約」という用語によって修飾されていると理解されるべきである。「およそ」、「約」、および「実質的に」という用語は、記載された値の±１０％の範囲を意味する。

本明細書で使用される場合、「～のうちの少なくとも１つ」という用語は、「～うちの１つ以上」と同義である。例えば、「Ａ、Ｂ、およびＣのうちの少なくとも１つ」という語句は、Ａ、Ｂ、およびＣのうちのいずれか１つ、またはＡ、Ｂ、およびＣのうちのいずれか２つ以上の任意の組み合わせを意味する。例えば、「Ａ、Ｂ、およびＣのうちの少なくとも１つ」は、Ａ単独のうちの１つ以上、またはＢ単独のうちの１つ以上、またはＣ単独のうちの１つ以上、またはＡの１つ以上とＢの１つ以上またはＡの１つ以上とＣの１つ以上またはＢの１つ以上とＣの１つ以上を含む。同様に、本明細書で使用される場合、「～のうちの少なくとも２つ」という用語は、「～のうちの２つ以上」と同義である。例えば、「Ｄ、ＥおよびＦのうちの少なくとも２つ」という語句は、Ｄ、Ｅ、およびＦのうちの任意の２つ以上の任意の組み合わせを意味する。例えば、「Ｄ、ＥおよびＦのうちの少なくとも２つ」は、Ｄの１つ以上とＥの１つ以上、またはＤの１つ以上とＦの１つ以上、またはＥの１つ以上とＦの１つ以上、またはＤ、ＥおよびＦのすべてのうちの１つ以上を含む。

添付の図面に示され、以下の明細書に記載される特定のデバイスおよびプロセスは、本開示の単なる例示であることも理解されたい。したがって、本明細書に開示される例に関連する特定の寸法および他の物理的特徴は、限定的であると見なされるべきではない。本文書において、「例示的」という用語は、「一例、事例または実例としての役割を果たす」ことを意味するために本明細書では使用される。本明細書で「例示的」として説明される本主題の任意の実施形態または実装形態は、必ずしも他の実施形態よりも好ましいと解釈されるべきではない。

「第１」、「第２」など、またはａ）、ｂ）、ｃ）などの用語は、特定の順序または時系列を指すことは意図されておらず、異なる条件、特性、または要素を指すものである。「少なくとも」という用語は、「以上」と同義である。様々な記載された動作は、異なる順序で実行されてもよい、修正されてよい、または排除されてもよい。さらに、記載された方法にステップが追加されてもよく、記載された実施形態に適合してもよい。さらに、本明細書に記載された動作は、連続して行われてもよく、または特定の動作が並列に処理されてもよい。

シリンジ以上回シリンジ使い捨てセットなどの流体リザーバに関して使用される場合、「遠位」という用語は、患者に最も近い流体リザーバの部分を指す。シリンジ以上回シリンジ使い捨てセットなどの流体リザーバに関して使用される場合、「近位」という用語は、インジェクタシステムに最も近い流体リザーバの部分を指す。

本明細書で使用される場合、「通信」および「通信する」という用語は、情報（例えば、データ、信号、メッセージ、命令、指令など）の受信、受領、送信、転送、提供などを指すことができる。１つのユニット（例えば、デバイス、システム、デバイスまたはシステムの構成要素、それらの組み合わせ、および／またはこれらに類似するもの）が別のユニットと通信することは、一方のユニットが他方のユニットから情報を直接または間接的に受信する、かつ／または他方のユニットに情報を送信することができることを意味する。これは、本質的に有線および／または無線である直接的または間接的な接続を指してよい。さらに、２つのユニットは、送信された情報が第１のユニットと第２のユニットとの間で修正される、処理される、中継される、および／またはルーティングされたとしても互いに通信することができる。例えば、第１のユニットは、第１のユニットが情報を受動的に受信し、第２のユニットに情報を能動的に送信しなくても、第２のユニットと通信することができる。別の例として、少なくとも１つの中間ユニット（例えば、第１のユニットと第２のユニットとの間に位置する第３のユニット）が第１のユニットから受信した情報を処理し、処理された情報を第２のユニットに通信する場合、第１のユニットは第２のユニットと通信することができる。特定の実施形態では、メッセージは、データを含むネットワークパケット（例えば、データパケットなど）を指すことができる。多くの他の構成が可能であることが理解されよう。

本明細書で使用される場合、「サーバ」という用語は、インターネットまたはプライベートネットワークなどのネットワークを介してクライアントデバイスおよび／または他のコンピューティングデバイスと通信し、いくつかの例では、他のサーバおよび／またはクライアントデバイス間の通信を容易にする、プロセッサ、ストレージデバイス、および／または同様のコンピュータ構成要素などの１つ以上のコンピューティングデバイスを指してよい。種々の他の構成が可能であることが理解されよう。本明細書で使用される場合、「システム」という用語は、限定はしないが、プロセッサ、サーバ、クライアントデバイス、ソフトウェアアプリケーション、および／または他の同様の構成要素などの１つ以上のコンピューティングデバイスまたはコンピューティングデバイスの組み合わせを指してよい。加えて、本明細書で使用される「サーバ」または「プロセッサ」への言及は、先行のステップまたは機能を実行するものとして列挙された以前に列挙されたサーバおよび／またはプロセッサ、異なるサーバおよび／またはプロセッサ、ならびに／あるいはサーバおよび／またはプロセッサの組み合わせを指してよい。例えば、本明細書および特許請求の範囲で使用される場合、第１のステップまたは機能を実行するものとして列挙された第１のサーバおよび／または第１のプロセッサは、同じまたは異なるサーバおよび／または第２のステップまたは機能を実行するものとして列挙されたプロセッサを指してよい。

「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」、「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」という用語、またはそれらの任意の他の変形は、構成要素またはステップのリストを含む設定、デバイス、または方法がそれらの構成要素またはステップのみを含むのではなく、明示的に列挙されていない、またはそのような設定、デバイス、または方法に固有の他の構成要素またはステップを含むことができるように、非排他的な包含を網羅することが意図されている。言い換えれば、「．．．ａを備える」が続くシステムまたは装置内の１つ以上の要素は、さらなる制約なしに、システムまたは方法における他の要素または追加の要素の存在を排除しない。「含む（ｉｎｃｌｕｄｅｓ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」という用語、またはそれらの任意の他の変形は、構成要素またはステップのリストを含む設定、デバイス、または方法がそれらの構成要素またはステップのみを含むのではなく、明示的に列挙されていない、またはそのような設定、デバイス、または方法に固有の他の構成要素またはステップを含むことができるように、非排他的な包含を網羅することが意図されている。言い換えれば、「．．．ａを含む」が続くシステムまたは装置内の１つ以上の要素は、さらなる制約なしに、システムまたは方法における他の要素または追加の要素の存在を排除しない。

「実施形態」、「複数の実施形態」、「１つ以上の実施形態」、「いくつかの非限定的な実施形態」、および「一実施形態」という用語は、特に明記しない限り、「本開示の１つ以上の（すべてではない）実施形態」を意味する。互いに通信するいくつかの構成要素を有する実施形態の説明は、すべてのそのような構成要素が必要であることは示唆していない。逆に、本開示の多種多様な可能な実施形態を説明するために、様々な任意選択の構成要素が記載されている。

本明細書で使用される態様、構成要素、要素、構造、行動、ステップ、機能、命令などは、そのように明示的に記載されていない限り、決定的である、または必須であると解釈されるべきではない。本明細書および特許請求の範囲で使用される場合、単数形の「ａ」、「ａｎ」、および「ｔｈｅ」は、文脈上他に明確に指示されない限り、複数の指示対象を含む。また、本明細書で使用される場合、冠詞「ａ」および「ａｎ」は、１つ以上の項目を含むことを意図しており、「１つ以上」および「少なくとも１つ」と交換可能に使用されてよい。さらに、本明細書で使用される場合、「セット」という用語は、１つ以上の項目（例えば、関連するアイテム、無関係なアイテム、関連するアイテムと無関係なアイテムの組み合わせ、および／またはこれらに類似するもの）を含むことが意図されており、「１つ以上」または「少なくとも１つ」と交換可能に使用されてよい。１つのアイテムのみが意図される場合、「１つ」という用語または同様の用語が使用される。また、本明細書で使用される場合、「有する（ｈａｓ）」、「有する（ｈａｖｅ）」、「有する（ｈａｖｉｎｇ）」などの用語は、オープンエンド用語であることを意図している。さらに、「～に基づく」という語句は、特に明記しない限り、「少なくとも部分的に基づく」を意味することが意図されている。

本明細書に単一のデバイスまたは物品が記載されている場合、単一のデバイス／物品の代わりに２つ以上のデバイス／物品（それらが協働するかどうかにかかわらず）が使用される場合があることは明らかであろう。同様に、２つ以上のデバイスまたは物品が本明細書に記載されている場合（それらが協働するかどうかにかかわらず）、２つ以上のデバイスまたは物品の代わりに単一のデバイス／物品が使用されてもよいし、示された数のデバイスまたは物品の代わりに異なる数のデバイス／物品が使用される場合があることは明らかであろう。デバイスの機能および／または特徴は、代替的に、そのような機能／特徴を有するものとして明示的に記載されていない１つ以上の他のデバイスによって具現化されてもよい。したがって、他の実施形態は、デバイス自体を含む必要はない。

本開示の実施形態の以下の詳細な説明では、本明細書の一部を形成し、本開示を実施することができる特定の実施形態を示すために示されている添付の図面を参照する。しかしながら、本開示を開示された形態に限定することは意図されておらず、それどころか、本開示は、本開示の趣旨および範囲内にあるすべての修正物、等価物、および代替物を包含するものであることを理解されたい。他の実施形態が利用されてもよく、本開示の範囲から逸脱することなく、変更を行うことができることを理解されたい。したがって、以下の説明は、限定的な意味で解釈されるべきではない。

様々な実施形態によれば、本開示は、流体インジェクタシステムを使用するときに注入処置または注入プロトコル中に適切な体積の流体が適切な継続期間内で送達されることを確実にするためにモータ制御を利用するアルゴリズム手法および新しい駆動ロジックを提示する。本開示の方法は、コンプライアンスに起因する体積変動、ならびに所与の注入ウィンドウにわたる結果として生じる流体体積の送達の過不足を補償して、流量、体積、および継続期間の精度要件を満たす最適化された流体送達性能を確保する。

ピストン駆動型シリンジベースの流体インジェクタシステム、圧縮ベースの流体インジェクタシステム、および蠕動ポンプを使用する流体送達を含む、いくつかのタイプの流体インジェクタシステムが市場で入手可能である。ピストン駆動型および圧縮ベースの送達技術は、送達される流体の体積および流れプロファイルを制御するために、所与の継続期間にわたって、または特定の位置に対して一定の速度または変化する速度でのピストンまたは圧縮面の移動を利用する。蠕動ポンプ技術は、回転当たりまたは毎分の既知の送達体積で所与のＲＰＭで回転する回転ローラを利用して、所定の時間に対して規定の割合で特定の体積の流体を送達する。従来のインジェクタ技術は、注入の継続期間にわたってプログラムされた、または設定された１つ以上の流体流量に基づいて、送達される流体の体積を測定する。

同様の参照符号がそのいくつかの図を通して同様の部分を指す図１～図２を参照すると、本開示の一実施形態は、特定の実施形態では、単回使用使い捨てセット（ＳＵＤＳ）コネクタおよび流路１９０（詳細には図示略）を使用して患者に流体を送達するように構成された複数回使用使い捨てセット（ＭＵＤＳ）１３０を含んでよく、また様々な実施形態では、１回の注入処置または特定の数（複数回使用）の注入処置の後に処分されてよい２つ、３つ、またはそれ以上の使い捨て流体リザーバまたはシリンジを含んでよい、多流体医療用インジェクタ／インジェクタシステム１００（以下「流体インジェクタシステム１００」）を概ね対象とする。流体インジェクタシステム１００は、ピストン駆動式のシリンジベースの流体送達システムであってもよく、本明細書に記載の複数の構成要素を含んでもよい。一般に、図１～図２に描かれる流体インジェクタシステム１００は、動力式流体インジェクタまたは他の投与デバイスと、本明細書に記載されるように、圧力下で１つ以上の単回投与容器以上回投与容器から患者に１つ以上の流体を送達するために動力式流体インジェクタに関連付けられるように意図された流体送達セットとを有する。流体インジェクタシステム１００、およびそれに関連する流体送達セットの様々なデバイス、構成要素、および特徴が本明細書に記載されている。

方法およびプロセスの様々な例は、図１および図２におけるＭＵＤＳ１３０構成およびＳＵＤＳ１９０構成を有する流体インジェクタシステム１００を参照して示されているが、本開示はそのようなインジェクタシステムに限定されず、これらに限定されないが、特許文献１、特許文献２、特許文献３、特許文献４、特許文献５、特許文献６、特許文献７、特許文献８、および特許文献９に記載されているものなどの他のシリンジベースのインジェクタシステムで利用されてもよく、これらの特許の各々の開示は、この参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。

図１を参照すると、一例による流体インジェクタシステム１００は、様々な機械的駆動構成要素、機械的駆動構成要素を駆動するために必要な電気構成要素および動力構成要素、ならびに流体インジェクタシステム１００に関連付けられた往復運動可能なピストン（図示略）の動作を制御するために使用される電子メモリ、プロセッサ、および電子制御デバイスなどの制御構成要素を囲むインジェクタハウジング１０２を含む。そのようなピストンは、モータによって駆動されるボールねじシャフト、ボイスコイルアクチュエータ、ラックアンドピニオンギア駆動装置、リニアモータ、サーボモータ、ステッピングモータなどの電気機械駆動構成要素を介して往復動作可能であってもよい。

流体インジェクタシステム１００は、少なくとも１つのバルク流体源１２０と接続するための少なくとも１つのバルク流体コネクタ１１８を含んでよい。いくつかの例では、複数のバルク流体コネクタ１１８が設けられる場合もある。例えば、図１の流体インジェクタの実施形態に示すように、３つのバルク流体コネクタ１１８が横並びで、または他の配置で設けられてもよい。いくつかの例では、少なくとも１つのバルク流体コネクタ１１８は、バイアル、ボトル、またはバッグなど、少なくとも１つのバルク流体源１２０に取り外し可能に接続するように構成されたスパイクを含んでもよい。少なくとも１つのバルク流体コネクタ１１８は、ＭＵＤＳ１３０（図２に示す）上またはその一部に形成されてもよい。少なくとも１つのバルク流体源１２０は、流体インジェクタシステム１００によって患者に送達するために、生理食塩水、乳酸リンゲル液、撮像造影媒体溶液、または他の医療用流体などの医療用流体を受け入れるように構成されてよい。

図２を参照すると、ＭＵＤＳ１３０は、１つ以上のバルク流体源１２０から患者に１つ以上の流体を送達するために流体インジェクタシステム１００に取り外し可能に接続するように構成されてよい。ＭＵＤＳ１３０の実施形態の例および特徴は、特許文献６にさらに記載されており、特許文献７に記載されているＳＵＤＳ１９０で作動される。ＭＵＤＳ１３０は、１つ以上のシリンジ１３２などの１つ以上の流体リザーバを含んでよい。本明細書で使用される場合、「流体リザーバ」という用語は、例えば、シリンジ、転動型ダイアフラム、ポンプ、圧縮性バッグなどを含む、流体注入処置中に流体を取り込み、送達することができる任意の容器を意味する。流体リザーバは、システムが閉じられた後流体リザーバと流体連通したままである、または閉鎖システムによって流体経路の残りの部分から流体的に隔離された流体経路を含む、流体リザーバの内部と流体連通する１つ以上のマニホールドまたはチューブの長さなどの流体経路の少なくとも一部の内部容積を含んでよい。流体リザーバの数は、バルク流体源１２０の数に対応してよい。例えば、図２を参照すると、ＭＵＤＳ１３０は、各シリンジ１３２が３つの対応するバルク流体源１２０に流体接続可能である横並びで配置された３つのシリンジ１３２を有してよい。各シリンジ１３２は、対応するバルク流体コネクタ１１８および関連するＭＵＤＳ流路１３４によってバルク流体源１２０のうちの１つに流体接続可能であってもよい。ＭＵＤＳ流路１３４は、バルク流体コネクタ１１８および流体入口ライン１５０に接続するスパイク要素を有してよい。いくつかの例では、バルク流体コネクタ１１８は、ＭＵＤＳ１３０に直接設けられてもよい。

引き続き図１および図２を参照すると、ＭＵＤＳ１３０は、どの医療用流体または医療用流体の組み合わせが複数回投与量バルク流体源１２０（図１参照）から流体リザーバ１３２に引き出されるか、および／またはマニホールド１４８を介して各流体リザーバ１３２から患者に送達されるかを制御するためのストップコック弁などの１つ以上の弁１３６を含んでよい。いくつかの例では、１つ以上の弁１３６は、複数のシリンジ１３２の遠位端またはマニホールド１４８に設けられてもよい。マニホールド１４８は、弁１３６を介してシリンジ１３２の内部容積と選択可能に流体連通してよい。シリンジ１３２の内部容積は、弁１３６を介して、各シリンジ１３２を、対応するバルク流体源１２０に接続するＭＵＤＳ流路１３４の第１の端部と選択可能に流体連通してよい。ＭＵＤＳ流路１３４の対向する第２の端は、それぞれのバルク流体コネクタ１１８に接続されてよい。１つ以上の弁１３６の位置に応じて、流体は、１つ以上のシリンジ１３２の内部容積に引き込まれてもよく、または１つ以上のシリンジ１３２の内部容積から送達されてもよい。第１の充填位置では、１つ以上の弁１３６は、流体がバルク流体源１２０から流体入口ライン１５０を通って所望のシリンジ１３２に流れるように配向される。充填処置の間、１つ以上の弁１３６は、１つ以上の流体出口ライン１５２および／またはマニホールド１４８を通る流体の流れが妨害されるように位置決めされる。第２の送達位置では、１つ以上のシリンジ１３２からの流体はシリンジ弁出口ポートを通ってマニホールド１４８に送達される。送達処置の間、１つ以上の弁１３６は、１つ以上の流体入口ライン１５０を通る流体の流れが妨害されるように位置決めされる。第３の位置では、１つ以上の弁１３６は、１つ以上の流体入口ライン１５０および１つ以上の流体出口ライン１５２またはマニホールド１４８を通る流体の流れが妨害されるように配向される。したがって、第３の位置では、１つ以上の弁１３６の各々は、対応するシリンジ１３２を隔離し、対応するシリンジ１３２の内部容積に出入りする流体の流れを防止し、したがって閉鎖システムを画定する。１つ以上の弁１３６および／または流体出口ライン１５２は、マニホールドに一体化されてもよく、またはマニホールド１４８を介して流体連通してもよい。１つ以上の弁１３６は、手動で、または自動操作によって第１の位置、第２の位置および第３の位置に選択的に配置されてもよい。

引き続き図１および図２を参照すると、いくつかの非限定的な実施形態によれば、流体インジェクタシステム１００は、ＳＵＤＳの少なくとも一部との解放可能な流体接続を形成するように構成された接続ポート１９２を有することができる。いくつかの例では、接続ポート１９２は、ＭＵＤＳ１３０に形成されてもよい。望ましくは、ＳＵＤＳと接続ポート１９２との間の接続は、ＳＵＤＳが接続ポート１９２に対して選択的に接続され、切り離されることを可能にする解放可能な接続である。いくつかの例では、ＳＵＤＳは接続ポート１９２から切り離され、各流体送達処置の後に処分されてもよく、新しいＳＵＤＳが後続の流体送達処置のために接続ポート１９２に接続されてもよい。ＳＵＤＳは、ＳＵＤＳの本体から選択的に切り離され、患者カテーテルに接続され得る遠位端を有するＳＵＤＳ流体ラインによって、１つ以上の医療用流体を患者に送達するために使用されてもよい。

再び図１を参照すると、流体インジェクタシステム１００は、グラフィカルユーザインターフェース（ＧＵＩ）ディスプレイなどの１つ以上のユーザインターフェース１２４を含むことができる。ユーザインターフェース１２４は、注入状態または進行状況、現在の流量、流体圧力、および流体インジェクタシステム１００に接続された少なくとも１つのバルク流体源１２０に残っている体積など、流体インジェクタシステム１００を伴う流体注入処置に関連する情報を表示することができ、オペレータが流体インジェクタシステム１００の動作のための指令および／またはデータを入力することを可能にするタッチスクリーンＧＵＩであってもよい。さらに、流体インジェクタシステム１００および／またはユーザインターフェース１２４は、オペレータによる触覚操作のための少なくとも１つの制御ボタン１２６を含んでもよい。少なくとも１つの制御ボタン１２６は、タッチスクリーンなどのユーザインターフェース１２４のグラフィカル部分であってもよい、および／または流体インジェクタシステム１００の表面上に配置されてもよい。

図１～図２は、流体インジェクタシステム１００の一例を示しているが、本開示は、いかなる特定のタイプまたは種類の流体インジェクタシステム１００にも限定されないことを理解されたい。ここで図３を参照すると、本開示による流体インジェクタシステム１００の別の非限定的な例は、シリンジ１２などの少なくとも１つの流体リザーバと、少なくとも１つのプランジャ１４に接続可能な少なくとも１つのピストン（描かれない）と、流体制御モジュール（描かれない）とを含む。少なくとも１つのシリンジ１２は、一般に、シリンジポート１３などのシステムの少なくとも１つの構成要素と接続するように適合される。流体インジェクタシステム１００は、本明細書で説明するように、少なくとも１つの流体Ｆで充填されるべき少なくとも１つのシリンジ１２を解放可能に受け入れるように構成される。システムは、マルチシリンジインジェクタであってもよく、いくつかのシリンジが横並びに、またはインジェクタに関連付けられたそれぞれのピストンによって別々に作動される別の空間的関係で配向されてよい。

引き続き図３を参照すると、インジェクタシステム１００は、医療処置中に使用されて、少なくとも１つのピストン１０３などの駆動部材で少なくとも１つのシリンジ１２のプランジャ１４を駆動することによって（図４参照）、少なくとも１つの医療用流体Ｆを患者の血管系に注入することができる。少なくとも１つのピストンは、プランジャ１４などの少なくとも１つのシリンジの少なくとも一部に対して往復動作可能であってよい。係合時に、少なくとも１つのピストンは、プランジャ１４を少なくとも１つのシリンジの遠位端１９に向かって移動させ、同様にプランジャ１４を少なくとも１つのシリンジ１２の近位端１１に向かって後退させることができる。図４の流体インジェクタの非限定的な例は、特許文献１０に記載されている。

チューブセット１７（例えば、第１の流体導管１７ａおよび第２の流体導管１７ｂ、ならびに共通の流体導管２０）は、各シリンジ１２の出口ポートと流体連通して、各シリンジをカテーテルと流体連通するように配置して、流体Ｆを各シリンジ１２から血管アクセス部位において患者の中のカテーテル（図示略）に送達することができる。第１の流体導管１７ａおよび第２の流体導管１７ｂは、当技術分野で知られている任意の適切な機構によって共通の流体導管２０に接続されてよい。図３に示す流体インジェクタシステム１００は、シリンジ１２を互いから、およびチューブセット１７の少なくとも一部から隔離することができる弁がないため、開放システムである。しかしながら、図３の流体インジェクタシステム１００を閉鎖システムに変換するために、本明細書に記載の弁１３６と同様の弁をシリンジ１２の遠位に追加することができることを理解されたい。

ここで図４を参照すると、本開示による流体インジェクタシステム１００は、例えば、流体充填、プライミング、および送達動作を含む、１つ以上のインジェクタプロトコルを実行するように構成された電子制御デバイス４００に関連付けられ、それによって制御されてよい。いくつかの例では、電子制御デバイス４００は、所望のガス／空気の除去、流体の充填、および／または流体送達処置に影響を与えるために、様々な弁、ストップコック、ピストン部材、および他の要素の動作を制御することができる。制御デバイス４００は、流体インジェクタシステム１００に統合されてもよい、および／または流体インジェクタシステム１００から分離されるが、流体インジェクタシステムと通信する場合もある。電子制御デバイス４００は、少なくとも１つのプロセッサ４０４、メモリ４０８、入力構成要素４１０、および出力構成要素４１２を含むことができる。電子制御デバイスは、電子制御デバイス４００の構成要素間の通信を可能にするバスをさらに含んでもよい。少なくとも１つのプロセッサ４０４は、ハードウェア、ファームウェア、またはハードウェアとソフトウェアとの組み合わせで実施されてよい。例えば、プロセッサ４０４は、プロセッサ（例えば、中央処理装置（ＣＰＵ）、グラフィックス処理装置（ＧＰＵ）、加速処理装置（ＡＰＵ）など）、マイクロプロセッサ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、および／または機能を実行するようにプログラムすることができる任意の処理構成要素（例えば、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）など）を含むことができる。メモリ４０８は、ハードディスク（例えば、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、ソリッドステートディスクなど）および／または別の種類のコンピュータ可読媒体を含むことができる。入力構成要素４１０は、電子制御デバイス４００がユーザ入力（例えば、ユーザインターフェース１２４）などを介して情報を受信することを可能にする構成要素を含むことができる。出力構成要素４１２は、電子制御デバイス４００（例えば、ユーザインターフェース１２４）からの出力情報を提供する構成要素を含むことができる。

電子制御デバイス４００は、メモリ４０８などのコンピュータ可読媒体によって記憶されたソフトウェア命令を実行する少なくとも１つのプロセッサ４０４に基づいて、１つ以上のプロセスおよび／または方法を実行するようにプログラムされる、または構成されてもよい。実行されると、メモリ４０８に格納されたソフトウェア命令は、少なくとも１つのプロセッサ４０４に、本明細書に記載される１つ以上のプロセスおよび／または方法を実行させることができる。

図４に示す電子制御デバイス４００の構成要素の数および配置は、一例として提供されている。いくつかの非限定的な実施形態では、電子制御デバイス４００は、図４に示すもの以外の追加の構成要素、図４に示すものより少ない構成要素、図４に示すものと異なる構成要素、または異なる配置の構成要素を含む場合がある。追加的または代替的に、電子制御デバイス４００の構成要素のセット（例えば、１つ以上の構成要素）は、電子制御デバイス４００の構成要素の別のセットによって実行されるものとして説明される１つ以上の機能を実行する場合がある。

引き続き図４を参照すると、電子制御デバイス４００、より具体的には少なくとも１つのプロセッサ４０４は、流体インジェクタシステム１００の動作を制御するために流体インジェクタシステム１００の１つ以上の構成要素と動作可能に通信することができる。電子制御デバイス４００は、流体リザーバ５１０ａ、５１０ｂ、５１０ｎからの流体の充填および流体の送達を制御するために、流体インジェクタシステム１００の１つ以上の流体リザーバ５００ａ、５００ｂ、５００ｎにそれぞれ関連付けられた１つ以上の駆動構成要素５００ａ、５００ｂ、５００ｎと動作可能に通信することができる。より具体的には、１つ以上の駆動構成要素５１０ａ、５１０ｂ、５１０ｎの各々は、流体リザーバ５００ａ、５００ｂ、５００ｎの各々に含まれる流体が、関連付けられた駆動構成要素５１０ａ、５１０ｂ、５１０ｎの作動を介して選択的に送達され得るように、流体リザーバ５００ａ、５００ｂ、５００ｎのうちの１つに関連付けられてよい。流体リザーバ５００ａ、５００ｂ、５００ｎは、本明細書で説明するように、図１～図２の流体インジェクタシステム１００のシリンジ１３２および／または図３の流体インジェクタシステム１００のシリンジ１２であってもよく、またはそれに対応してもよい。１つ以上の駆動構成要素５１０ａ、５１０ｂ、５１０ｎは、図１～図３の流体インジェクタシステム１００のピストン（図示略）であってもよい、またはそれに対応してもよい。１つ以上の流体リザーバ５００ａ、５００ｂ、５００ｎは、患者に接続されたカテーテルまたは他の構成要素に流体を送達するためのＳＵＤＳ１９０またはチューブセット１７などの流体導管５３０と流体連通してよい。

閉鎖式の流体インジェクタシステム１００（例えば、図１および図２の流体インジェクタシステム１００）の特定の例では、電子制御デバイス４００はさらに、弁５２０ａ、５２０ｂ、５２０ｎを回転または作動させて、流体リザーバ５００ａ、５００ｂ、５００ｎのうちの１つ以上に出入りする流れを導く、および／または流体リザーバ５００ａ、５００ｂ、５００ｎのうちの１つ以上からの流れを流体導管５３０に対して隔離するために、１つ以上の弁５２０ａ、５２０ｂ、５２０ｎと動作可能に連通してもよい。弁５２０ａ、５２０ｂ、５２０ｎは、図２に記載された弁１３６であってもよい、またはそれに対応してもよい。

特定の例では、少なくとも１つのプロセッサ４０４は、少なくとも１つの流体が患者に送達される流体注入プロトコル（すなわち、流体送達処置）を実行するようにプログラムされる、または構成されてもよい。流体注入プロトコルは、プログラムされた流量、送達されるべき流体の所望の体積、および送達されるべき流体のタイプまたは２つ以上の流体の組み合わせを含むことができる。各流体注入プロトコルは、１つ以上の段階を有することができ、各段階は、所定の流体流量、体積、および流体タイプの設定を有する。

流体注入処置中、例えば、１つ以上の駆動構成要素５１０ａ、５１０ｂ、５１０ｎによってシステムに負荷が加えられて、投与ライン／流路セットを介して１つ以上の流体リザーバ（すなわち、流体リザーバ５００ａ、５００ｂ、５００ｎ）から患者に流体を送達する。結果として生じる各流体リザーバ（すなわち、流体リザーバ５００ａ、５００ｂ、５００ｎ）内の流体圧力の変化は、システムに、流体リザーバ５００ａ、５００ｂ、５００ｎの内部容積の増加（すなわち、膨潤）、および／または、例えば、各駆動構成要素に結合されたプランジャなどの弾性式の機械的撓み、およびインジェクタ構成要素に関連付けられた機械的たるみの形態でいくらかの弾性エネルギーを貯蔵させてよい。この圧力依存性の容積の増加は、システムのコンプライアンス容積として知られている。各流体リザーバ５００ａ、５００ｂ、５００ｎの、および全体としての流体インジェクタシステム１００の既知の特徴に基づいて、システム内の流体圧力の測定された変化は、コンプライアンス容積の対応する変化を計算することを可能にする。一実施形態では、コンプライアンス容積は、流体圧力、流体流量などの変化に関する情報を使用して、少なくとも１つのプロセッサ４０４によって実行されるグローバル方程式を介して決定することができる。別の実施形態では、コンプライアンス容積は、システムの様々な構成要素の膨張、撓みなどを測定することができる１つ以上のセンサの使用を通して決定されてもよい。さらに別の実施形態では、特定の構成要素（例えば、特定のサイズ／モデルの流体リザーバ）のコンプライアンス容積は予め決定されてもよく、構成要素は、様々な圧力および流量条件下で構成要素のコンプライアンス容積の特徴を提供する走査可能なバーコードまたは他のインジケータを含んでもよい。コンプライアンス容積を決定する他の方法も可能であることを理解されたい。

注入処置中、インジェクタから出る流体の流れの増加は、典型的には、インジェクタに関連付けられた流体リザーバまたはポンプ内の圧力の増加を伴う。しかしながら、ある期間にわたる圧力の増加は、例えば、機械的撓み、または異なる密度を有する混合流体の固有の流体力学に起因して、プログラムされた増加を超えるシステムの圧力のさらなる増加をもたらす場合がある。例えば、流体送達の圧力が１秒の期間にわたって１００ｐｓｉだけ増加する場合、このとき圧力の増加を補償するために流体流量を増加させる必要がある。

システムコンプライアンスは、圧力の勾配を引き起こす可能性があり、これは、プログラムされた流量からの実際の流量の偏差を引き起こす。同様に、流体流量の勾配は、流体注入システム内の圧力の勾配をもたらす可能性がある。しかしながら、注入中に圧力が大きく変化しない場合、流体流量は実質的に一定であると見なされる場合がある。これは、システムコンプライアンスの位置ベースの変化から生じる影響または経時的なクリープから生じる影響など、流体インジェクタ機構からの様々な影響が無視される場合に起こりえる。理想的な条件下では、圧力が瞬間的に定常状態圧力に達した場合、流体流量の方形波が存在するはずである。しかしながら、従来の流体注入システムにおけるシステムコンプライアンス、例えば、流体リザーバおよびチューブなどの流体送達構成要素の容積膨張の形態、または加圧送達条件下で機械的たるみを巻き取ることによる容積の増加の形態でのシステムコンプライアンスは、インジェクタが定常状態圧力プロファイルに達する前に流体流れの不正確さをもたらす可能性がある。

図５を参照すると、圧力がほぼ瞬時に定常状態圧力に達する注入プロトコルの流体流れプロファイル（実線）と比較して、コンプライアンス容積が、患者に送達される流体の体積精度に影響を及ぼす（点線）流体注入プロトコルの流体流れプロファイル６１０が示されている。図５に見られるように、例示的な流体注入処置の測定された流量曲線６１０の開始６１５（コンプライアンス容積取り込み中）および終了６１６（コンプライアンス容積解放中）におけるテーリングによって、流体体積送達の不正確さが示されている。経時的なボーラス形状の広がりは、一般にコンプライアンス容積効果に起因する。一方、プログラムされた流量曲線６２０は、好ましくは、プログラムされた流量へのほぼ瞬間的な上昇を有し、これは注入処置の継続期間にわたって維持され、その後、ほぼ瞬間的にゼロ流量に低下する。プログラムされた流量曲線６２０の実質的に正方形のプロファイルは、望ましくは、実質的に瞬時に定常状態の圧力まで上昇し、流体注入処置の開始時および終了時にテーリングを示さないか、または最小限のテーリングしか示さない。

本開示の非限定的な実施形態は、少なくとも１つのプロセッサ４０４などの電子制御デバイス４００を使用して１つ以上の駆動構成要素（例えば、１つ以上の駆動構成要素５１０ａ、５１０ｂ、５１０ｎ）を制御することによって流体流量の圧力ベースの制御を導入することによって、改善された正確な流体送達プロファイルのためのシステム、デバイス、製品、装置、および／または方法に関する。様々な実施形態によれば、１つ以上の駆動構成要素５１０ａ、５１０ｂ、５１０ｎによって指令される流量は、短い時間間隔にわたる以前に測定された圧力の変化に基づいており、流量は、予想される圧力の変化と比較した圧力の変化のアルゴリズム分析によって調整される。流体送達の継続期間にわたるリアルタイムのフィードバックループを使用して、流体の圧力の変化と真の流体流量との間の正確な関係を利用して、次の測定された流体流量に対する調整を行い、短い時間間隔にわたる流体の送達の過不足を補正することができ、その結果、結果として得られる流量プロファイルは、テーリングが最小化された（図５の６２０と同様の）より正方形の流れプロファイルを有することになる。

様々な実施形態によれば、システム応答を調整することは、本方法の実施にとって重要であり得る。システム応答が遅すぎる場合、流体は、より長い期間にわたって望ましくない流量で送達される可能性がある。例えば、図９Ａ、図１０Ａ、図１１Ａおよび図１２Ａを参照すると、実際の流量を示す実線は、所望の流量（破線）または指令された流量（点線）から著しく逸脱している。図９Ｂ、図１０Ｂ、図１１Ｂ、および図１２Ｂに示される関連付けられた誤差バッファ（ｍＬで表される）は、準最適または許容できない流体送達プロファイルを有するシステムの時間の関数としての流体の過剰送達または送達不足を示す。圧力が増加している場合、これは、実際の流量が所望の流量を下回っていること（図９Ａ～図９Ｂ）を意味し、圧力が減少している場合、実際の流量が所望されるものより高くなること（図１０Ａ～図１０Ｂ）を意味する。短い継続期間または少量の注入の場合、図１１Ａ～図１１Ｂに例示されるような過度に減衰した応答は許容不可能である。逆に、初期応答が過度に攻撃的であるか、またはシステムが確立された境界に対して剛性である場合、システムは所望の流量をオーバーシュートする可能性があり、ある程度の期間にわたって所望よりも高い流量で送達し、もとの状態に戻り、所望の流量に近づくために追加の時間を必要とする（図１０Ａ～図１０Ｂ）。境界関数が所与のシステムに対して超応答性である場合、本方法は流量に望ましくない振動を取り込む可能性がある（図１２Ａ～図１２Ｂ）。

図９Ａ～図１２Ｂに示すシナリオを考慮すると、所望のインジェクタ性能を生成するために、本開示は、流量調整がシステムの圧力応答と均衡されるように圧力に対するシステム応答を調整し、これは、流体リザーバ、チューブまたは他の流路構成要素、インジェクタ構成要素含むシステムの剛性、および送達される流体によって決定される。遅いフィードバックまたは補強フィードバックを回避するために、本開示のいくつかの非限定的な実施形態では、本明細書に記載されるシステムおよび方法は、所望の流量のための直接比較器を提供するために、圧力測定値をスケーリングし、入力を流量に変換する。さらに、測定間隔は、所望の応答性を提供するように選択されるが、所与の時間間隔についての圧力の最大許容可能偏差は、過敏な応答を防止し、物理的システムが作用するのに十分な時間を提供する。最大許容可能偏差を誤差バッファに組み込むことにより、望ましくない変動を取り込むことなく、またはシステム構成要素をゆがませることなく、達成される流量の比較的大きな偏差が可能になる。図１３Ａを参照すると、実際の流量を示す実線は、所望の流量（破線）または指令された流量（点線）と実質的に一致する。図１３Ｂに示す関連付けられた誤差バッファ（ｍＬで表される）は、時間の関数としての流体の過剰送達または送達不足を最小限に抑えるように調整される。

様々な実施形態によれば、例えば、１つ以上の駆動構成要素５１０ａ、５１０ｂ、５１０ｎによって加えられる力を判定することによって圧力の変化を測定することができる。いくつかの実施形態では、力センサ５４０は、１つ以上の駆動構成要素５１０ａ、５１０ｂ、５１０ｎの各々に関連付けられてよく、１つ以上の駆動構成要素５１０ａ、５１０ｂ、５１０ｎによって加えられる力を測定するように構成されてもよい。いくつかの実施形態では、圧力は、１つ以上の駆動構成要素５１０ａ、５１０ｂ、５１０ｎを使用して測定することができる。例えば、圧力は、１つ以上の駆動構成要素５１０ａ、５１０ｂ、５１０ｎのモータの電流を測定し、電流測定値を圧力と相関させることによって測定することができる。このように、１つ以上の駆動構成要素５１０ａ、５１０ｂ、５１０ｎがセンサとして機能する。力センサ５４０によって得られた圧力測定値および／または１つ以上の駆動構成要素５１０ａ、５１０ｂ、５１０ｎの電流測定値は、間接的な測定値に基づくため、推定圧力測定値である。さらなる実施形態によれば、圧力の変化は、流体リザーバおよび／または流路セット（例えば、流体リザーバ５００ａ、５００ｂ、５００ｎおよび／または流体導管５３０のうちの１つ以上）内の実際の流体圧力を測定するように構成された１つ以上の圧力センサ５５０などの他の方法によって測定されてもよい。

流体注入処置全体の期間にわたってプログラムされた、または設定された流量によって流体流量を決定する代わりに、プログラムされた流量プロファイルは、流体注入処置中の複数の離散時間間隔の間に実際の流量を測定することによって達成される。実際の流量は、各時間間隔の間の流体圧力の差を測定することによって決定され、その後、各時間間隔に対する実際の流量は所望の流体流量と比較される。圧力は、各時間間隔の後に動的に調整され、１つ以上の後続の時間間隔における流体体積の過剰送達または送達不足を補償する。

いくつかの実施形態では、電子制御デバイス４００は、力センサ５４０および／または圧力センサ５５０などの少なくとも１つのセンサによって決定された圧力測定値に基づいて、１つ以上の駆動構成要素５１０ａ、５１０ｂ、５１０ｎの動作を制御することによって流量制御を実行するように構成されてもよい。さらなる実施形態では、電子制御デバイス４００は、力センサ５４０および／または圧力センサ５５０などの少なくとも１つのセンサによって決定された圧力測定値に基づいて、１つ以上の駆動構成要素５１０ａ、５１０ｂ、５１０ｎの動作を制御することによって圧力制御を実行するように構成されてもよい。例えば、電子制御デバイス４００、より具体的には少なくとも１つのプロセッサ４０４は、流体送達処置の実行中の時間間隔にわたる少なくとも１つのセンサ（例えば、力センサ５４０、圧力センサ５５０、および／または、１つ以上の駆動構成要素５１０ａ、５１０ｂ、５１０ｎのモータの電流）によって測定された圧力の変化に基づいて、流体送達処置の時間間隔中の実際の流量／圧力を決定するように構成されてもよい。時間間隔は、流体送達処置の実行時間の任意の分数とすることができる。いくつかの実施形態では、時間間隔は１ミリ秒～５０００ミリ秒であり得る。言い換えれば、時間間隔中の実際の流量／圧力は、時間間隔の開始時（第１の圧力測定）および終了時（第２の圧力測定）に圧力測定を行うことによって決定することができる。

本明細書で説明するように、圧力は、流体注入デバイスのピストンを動作させるサーボ制御モータまたは蠕動ポンプ注入デバイスを動作させるサーボ制御モータを動かすのに必要な力によって測定されてよい。特定の実施形態によれば、力は、モータが駆動構成要素を移動させるのに必要な電流によって測定することができる。第２の圧力測定値と第１の圧力測定値との間の差は、時間間隔の間に生じる圧力の変化である。

計算された圧力変化は、１つ以上のスケーリング係数を使用してスケーリングされ、例えば、インジェクタシステム内の流体のコンプライアンス容積の取り込みまたは解放によって引き起こされる流体の過剰送達／送達不足を考慮することができる。そのような１つ以上のスケーリング係数は、流体インジェクタシステムおよび／または実行される流体注入処置に固有のものであってもよい。１つ以上のスケーリング係数は、１つ以上の駆動構成要素５１０ａ、５１０ｂ、５１０ｎ、１つ以上の流体リザーバ５００ａ、５００ｂ、５００ｎ、１つ以上の流体リザーバ５００ａ、５００ｂ、５００ｎに含まれる流体、流体導管５３０、および流体送達処置中に流体を送達するのに必要な圧力のうちの少なくとも１つの特徴に基づいて変化してもよい。１つ以上のスケーリング係数は、線形アルゴリズム式などのアルゴリズム式として表すことができる。いくつかの実施形態では、アルゴリズム式は、圧力の変化とスケーリングされた圧力値との間の指数関係などの非線形関数を含む場合がある。

電子制御デバイス４００、より具体的には少なくとも１つのプロセッサ４０４は、流体送達処置の実行中の時間間隔にわたる流体の実際の流量を決定するようにさらに構成されてよい。例えば、実際の流量は、時間間隔の継続期間にわたるスケーリングされた圧力変化の関数として表すことができる。電子制御デバイス４００、より具体的には少なくとも１つのプロセッサ４０４は、実際の流量とプログラムされた流量との間の差の絶対値に基づいて流量の変化を決定するようにさらに構成されてよい。電子制御デバイス４００は、各時間間隔における流量の変化を決定することができる。

いくつかの実施形態では、実際の流量とプログラムされた流量との間の流量の最大許容可能偏差または最大許容可能変化も、電子制御デバイス４００のメモリ４０８に記憶することができる。流量の最大許容可能偏差または最大許容可能変化は、流体送達処置の各時間間隔の間の実際の流量とプログラムされた流量との間の最も大きな許容し得る差を表す。

いくつかの実施形態では、実際の流量とプログラムされた流量との間の流量の偏差または変化は所定の境界によって制限され得る。様々な実施形態において、所定の境界は、予め設定された最小閾値および最大閾値、プログラムされた流量の割合、プログラムされた流量を含む１つ以上の要因に基づく関数、プログラムされた流量からの標準偏差に基づいた統計的限界、プログラムされた流量に対する実際の流量の移動平均、およびそれらの任意の組み合わせであってよい。

電子制御デバイス４００、より具体的には少なくとも１つのプロセッサ４０４は、流量の最大許容可能偏差または最大許容可能変化を、時間間隔にわたる実際の流量とプログラムされた流量との間の流量の変化と比較するようにさらに構成されてよい。この比較の結果は、本明細書で説明するように、後続の時間間隔のために新しくプログラムされた流量を決定するために使用できる流量補正である。このようにして、後続の時間間隔のために新しくプログラムされた流量は、それぞれ、前の時間間隔の間の流体の送達不足または過剰送達を考慮するために、前の時間間隔からプログラムされた流量を増加する、または減少させるように調整されてよい。

いくつかの実施形態では、実際の流量とプログラムされた流量との間の流量の変化が最大許容可能偏差または最大許容可能変化よりも大きい場合、流量補正は流量の最大許容可能変化に等しくてよい。さらなる実施形態では、実際の流量とプログラムされた流量との間の流量の変化が最大許容可能偏差または最大許容可能変化以下である場合、流量補正は実際の流量に等しくてよい。流量の変化と流量の最大許容可能偏差または最大許容の変化との間の差は、第２の時間間隔の後の後続の時間間隔における新しい流量補正を決定するのに使用するためのバッファ偏差として電子制御デバイス４００のメモリ４０８に記憶されてよい。このようにして、流体送達処置中に実際に送達される流体の量の誤差は、誤差が蓄積された時間間隔に対する後続の時間間隔でのみ考慮される代わりに、複数の時間間隔にわたって広げることができる。例えば、流量の変化と流量の最大許容可能偏差または最大許容可能変化との差の一部が、誤差が累積した時間間隔の後の複数の時間間隔のそれぞれに加えられてもよい。各後続の時間間隔のための流量補正は、各後続の時間間隔にわたる、最大許容可能偏差と後続のプログラムされた流量からの実際の流量の偏差との間の差、および前の時間間隔からのバッファ偏差に基づいてよい。

新しくプログラムされた流量の計算は、流体注入処置の最後の時間間隔まで、後続の時間間隔ごとに繰り返すことができる。このようにして、前の時間間隔から新しくプログラムされた流量は、現在の時間間隔のプログラムされた流量として使用され、更新されたプログラムされた流量が、後続の時間間隔のために計算される。

様々な実施形態によれば、電子制御デバイス４００の少なくとも１つのプロセッサ４０４にプログラムされ得るインジェクタロジックの一例は、以下のステップ、すなわち、

すべての変数を０に初期化するステップと、

流体注入処置の指定された時間間隔の間に使用されるべきプログラムされた流量（Ｆｄ）を設定するステップと、

実際の流量とプログラムされた流量との間の流量の最大差として流量の最大許容可能変化（ΔＦｍａｘ）を設定するステップと、

少なくとも１つの駆動構成要素を作動させることによって流体送達処置を開始するステップと、

圧力／力センサおよび／またはモータ電流測定値を使用して、指定された時間間隔の開始時に第１の圧力（Ｐ１）を測定するステップと、

圧力／力センサおよび／またはモータ電流測定値を使用して、指定された時間間隔の終わりに第２の圧力（Ｐ２）を測定するステップと、

指定された時間間隔にわたる圧力の変化（ΔＰ）を決定し、前の時間間隔（ΔＰ＝Ｐ２－Ｐ１＋ＯＤ）からのいずれの過剰送達（ＯＤ）も追加するステップと、

計算された圧力変化（ΔＰ）および１つ以上のスケーリング係数に基づいて、スケーリングされた圧力変化（ΔＰｓ）を決定するステップ（ΔＰｓ＝Ａ＊ΔＰ＋Ｂ、式中、ＡおよびＢは各インジェクタシステムに固有の定数である）と、

指定された時間間隔の終了時（Ｔ２）と開始時（Ｔ１）との間の圧力のスケーリングされた変化に基づいて、指定された時間間隔に対する実際の流量（Ｆａ）を決定するステップ（Ｆａ＝ΔＰｓ／（Ｔ２－Ｔ１））と、

実際の流量（Ｆａ）とプログラムされた流量（Ｆｄ）との差の絶対値に基づいて流量の変化（ΔＦｒ）を決定するステップ（ΔＦｒ＝｜Ｆａ－Ｆｄ｜）と、

流量の変化（ΔＦｒ）を流量の最大許容可能変化（ΔＦｍａｘ）と比較するステップと、

流量の変化（ΔＦｒ）が流量の最大許容可能変化（ΔＦｍａｘ）よりも大きい場合（ΔＦｒ＞ΔＦｍａｘ）、２つ以上の時間間隔にわたる過剰送達または送達不足が補正されるべきであり、

流体流量補正（Ｆ＊）を流量の最大許容可能変化（ΔＦｍａｘ）に等しくなるように設定するステップ（Ｆ＊＝ΔＦｍａｘ）と、

流量の変化（ΔＦｒ）と流量の最大許容可能変化（ΔＦｍａｘ）との間の差を、１つ以上の後続の時間間隔にわたって追加されるべき過剰送達バッファ（ＯＤ）に記憶するステップと、

流量の変化（ΔＦｒ）が流量の最大許容可能変化（ΔＦｍａｘ）以下である場合（ΔＦｒ＜＝ΔＦｍａｘ）、任意の過剰送達または送達不足を後続の時間間隔にわたって補正することができ、

流量補正（Ｆ＊）をデルタ流量に等しくなるように設定するステップＦ＊＝ΔＦｒと、

次の時間間隔のための新しくプログラムされた流量（Ｆｎ）を決定するステップであって、新しい流量は、前の時間間隔に対する所望の流量（Ｆｄ）と流量補正（Ｆ＊）との組み合わせに基づく、ステップ（Ｆｎ＝Ｆｄ＋Ｆ＊）と、

各時間間隔からの新しい流量（Ｆｎ）を後続の時間間隔のプログラムされた流量として使用して、流体送達処置の残りの時間間隔のプロセスを繰り返すステップと、を含んでよい。

さらなる実施形態によれば、電子制御デバイス４００の少なくとも１つのプロセッサ４０４にプログラムされ得るインジェクタロジックの一例は、以下のステップ、すなわち、

圧力値、時間、圧力誤差、および位置誤差を含むすべての変数を０に初期化するステップと、

１つ以上の駆動構成要素５１０ａ、５１０ｂ、５１０ｎの指令された位置の最大変化（Δｘ＿ｃｏｍｍａｎｄ＿ｍａｘ）をプログラムされた流量（Ｆｄ）に設定するステップと、を含む。特定の実施形態では、プログラムされた体積は、位置の指令された変化と測定された圧力変化からの容積成分との和に等しい。特定の実施形態では、容積成分は注入中の測定された圧力に依存する可能性があるため、測定された圧力変化からの容積成分が事前に分からない可能性があるため、すべてのΔｘ＿ｃｏｍｍａｎｄの合計（本明細書で詳述するΔｘ＿ｃｏｍｍａｎｄ＿ｓｕｍ）はプロトコルの開始時に設定されなくてもよい。

第１の時間（ｔ＝０）における現在圧力（Ｐ＿ｍｅａｓｕｒｅｄ）および現在位置（ｘ＿ｍｅａｓｕｒｅｄ）を測定するステップと、

圧力制御ループの反復回数の継続期間に等しく第１のタイマーを設定するステップ（Ｄｕｒａｔｉｏｎ＿１＝Ｎ＊Ｄｕｒａｔｉｏｎ＿２）と、

第２のタイマー－を所定の時間長（例えば、１０μｓ）に等しく設定するステップ（Ｄｕｒａｔｉｏｎ２）と、

測定された圧力と所定の圧力との差を圧力誤差とする式を使用して圧力誤差を計算するステップと、圧力誤差は、以下のように計算することができ、
Ｐｒｅｓｓｕｒｅ＿ｅｒｒｏｒ＝Ｐ＿ｓｅｔ－Ｐ＿ｍｅａｓｕｒｅｄ、または
Ｐｒｅｓｓｕｒｅ＿ｅｒｒｏｒ＝Ｐ＿ｍｅａｓｕｒｅｄ－Ｐ＿ｓｅｔ、
使用される式は、（一般に回路の詳細に関連する）コントローラの最終的な実施態様に依存しており、

式１を使用して、計算された圧力誤差の関数として１つ以上の駆動構成要素５１０ａ、５１０ｂ、５１０ｎの指令された位置の変化を計算するステップであって、

ここで、Ｋ＿Ｐ１、Ｋ＿Ｉ１、およびＫ＿Ｄ１は、それぞれ圧力誤差の値、圧力誤差の積分、および圧力誤差の導関数のいずれかをスケーリングするための利得であり、これらの「圧力利得」は、任意の数の理論的および経験的方法によって得ることができる。例えば、Ｋ＿Ｐ１、Ｋ＿Ｉ１、およびＫ＿Ｄ１の値は、プログラムされた圧力範囲にわたる複数の圧力でシリンジなどの密閉された流体容器内に静圧を生成するためにチーグラー・ニコルズ法を使用して取得することができ、

生じる１つ以上の駆動構成要素５１０ａ、５１０ｂ、５１０ｎの指令された変化の結果が、プログラムされた流量（Ｆｄ）よりも大きい場合、指令された位置の変化はプログラムされた流量（Ｆｄ）に設定され、

１つ以上の駆動構成要素５１０ａ、５１０ｂ、５１０ｎの指令された位置の結果が０未満である場合、指令された位置は０に設定されるステップと、

以下の式を使用して、測定位置および１つ以上の駆動構成要素５１０ａ、５１０ｂ、５１０ｎの指令された位置の関数として位置誤差を計算するステップと、
Ｐｏｓｉｔｉｏｎ＿ｅｒｒｏｒ＝ｘ＿ｍｅａｓｕｒｅｄ－ｘ＿ｃｏｍｍａｎｄ、または
Ｐｏｓｉｔｉｏｎ＿ｅｒｒｏｒ＝－ｘ＿ｃｏｍｍａｎｄ－ｘ＿ｍｅａｓｕｒｅｄ、

式２を使用して、Ｐｏｓｉｔｉｏｎ＿ｅｒｒｏｒの関数としてモータ駆動構成要素に供給される電流（または他の運動指令）を計算するステップであって、

ここで、Ｋ＿Ｐ２、Ｋ＿Ｉ２、Ｋ＿Ｄ２は、それぞれ位置誤差の値、位置誤差の積分、および位置誤差の微分をスケーリングするための利得であり、ｉは電流（または他の指令）であり、これらの「位置利得」は、任意の数の理論的および経験的方法によって得ることができるステップと、

Ｄｕｒａｔｉｏｎ＿１およびＤｕｒａｔｉｏｎ＿２のタイマーを開始するステップと、

計算された電流指令ｉに基づいて計算されたモータ駆動装置を作動させるステップと、

Ｄｕｒａｔｉｏｎ＿２の最後に新しい位置（ｘ＿ｍｅａｓｕｒｅｄ）を測定するステップと、

以前に利用された関係によって新しい位置誤差を計算するステップと、

以前に利用された関係によって新しいモータ駆動指令ｉを計算するステップと、

Ｄｕｒａｔｉｏｎ＿１が終了するまで（すなわち、Ｎ回）ループを繰り返すステップと、

Ｄｕｒａｔｉｏｎ＿１およびＤｕｒａｔｉｏｎ＿２のタイマーをリセットするステップと、

新しい電流圧力（Ｐ＿ｍｅａｓｕｒｅｄ）を測定するステップと、

新しい圧力誤差を計算するステップと、

１つ以上の駆動構成要素５１０ａ、５１０ｂ、５１０ｎの指令された位置の新しい変化を計算するステップと、

Ｄｕｒａｔｉｏｎ＿１およびＤｕｒａｔｉｏｎ＿２のタイマーを開始するステップと、

すべてのΔｘ＿ｃｏｍｍａｎｄ（Δｘ＿ｃｏｍｍａｎｄ＿ｓｕｍ）と測定された圧力変化からスケーリングされた容積成分との和がＶｄに等しくなるまで、圧力および位置制御のループを繰り返すステップと、を含んでよい。容積成分を記述する関数は、一般に、スケーリングされた圧力（ｐ）とスケーリングされたピストン位置（ｘ）との非線形の組み合わせである。例えば、一実施形態によれば、容積成分は、以下の式（３）によって計算され、
Ｖ＿ｃ＝Ａ＋Ｂ＊ｐ＋Ｃ＊ｘ＋Ｄ＊ｐ＾２＋Ｅ＊ｘ＾２＋Ｆ＊ｐ＊ｘ （式３）
式中、Ａ～Ｆはスケーリング係数であり、ｐは圧力であり、ｘはピストン位置である。

図６は、本明細書に記載のインジェクタロジックを使用するインジェクタシステムの一実施形態についての圧力の変化対流量の変化のグラフ関係を示す。例えば、図６のグラフを使用して、流体インジェクタの流量の変化（ｍＬ／ｓ）を、特定の時間間隔（図６の実施形態による１秒）にわたって観察または決定された圧力の変化に基づいて決定することができる。

図７は、本開示のインジェクタロジックを使用するインジェクタシステムの一実施形態についての特定のプログラムされた流量についての実際の流量の結果として生じる変換計算のグラフ関係を示す。図７のプロットを使用して、インジェクタシステムについての真の流量出力間の差が、特定のプログラムされた流体流量について特定の時間間隔（１秒）にわたって観察された圧力変化に対して決定される。

様々な流体インジェクタシステム１００、および様々な流体インジェクタシステム１００の動作を制御するように構成された電子制御デバイス４００の構造を説明してきたが、ここで、流体注入処置中に流体インジェクタシステム１００の１つ以上の駆動構成要素５１０ａ、５１０ｂ、５１０ｎのリアルタイムの圧力ベースの制御を使用して流体送達を改善するための方法８００を図８を参照して説明する。

電子制御デバイス４００を使用する流体インジェクタシステム１００の１つ以上の駆動構成要素５１０ａ、５１０ｂ、５１０ｎの作動などを介して、ステップ８０４で流体送達処置を開始する前に、流体送達処置の指定された時間間隔についてのプログラムされた流量および任意の時間間隔中の流量の最大許容可能変化がステップ８０２で設定される。例えば、プログラムされた流量および流量の最大許容可能偏差または最大許容可能変化は、電子制御デバイス４００のメモリ４０８に記憶されてもよい。

最初の期間中およびステップ８０６において、期間の開始時に第１の圧力が測定され、期間の終了時に第２の圧力が測定される。本明細書で説明するように、圧力は、１つ以上の駆動構成要素５１０ａ、５１０ｂ、５１０ｎに関連付けられた１つ以上の力センサ５４０、ならびに／あるいは流体リザーバ５００ａ、５００ｂ、５００ｎおよび／または流体導管５３０のうちの１つ以上に関連付けられた１つ以上の圧力センサ５５０を使用して測定されてよい。

ステップ８０８において、時間間隔中の圧力の変化が決定される。第２の圧力測定値と第１の圧力測定値との間の差は、時間間隔の間に生じる圧力の変化である。

ステップ８１０において、例えば、インジェクタシステム内の流体のコンプライアンス容積の取り込みまたは解放によって引き起こされる流体の過剰送達／送達不足を考慮に入れるために、１つ以上のスケーリング係数を使用して、スケーリングされた圧力変化が決定される。本明細書に記載されるように、１つ以上のスケーリング係数は、１つ以上の駆動構成要素５１０ａ、５１０ｂ、５１０ｎ、１つ以上の流体リザーバ５００ａ、５００ｂ、５００ｎ、１つ以上の流体リザーバ５００ａ、５００ｂ、５００ｎに含まれる流体、流体導管５３０、および流体送達処置中に流体を送達するのに必要な圧力のうちの少なくとも１つの特徴に基づいて変化してもよい。いくつかの実施形態では、スケーリングされた圧力は、線形または非線形代数方程式などの代数方程式によって決定されてもよい。

ステップ８１２において、時間間隔中の実際の流量が決定される。実際の流量は、時間間隔の継続期間にわたるスケーリングされた圧力の変化の関数として表すことができる。

ステップ８１４において、実際の流量とプログラムされた流量との間の流量の変化が決定される。流量の変化は、実際の流量とプログラムされた流量との間の差の絶対値として表されてよい。

ステップ８１６において、後続の時間間隔においてプログラムされた流量を補正するために使用され得る流量補正が決定される。流量補正は、ステップ８１４で決定された流量の変化と、記憶された流量の最大許容可能変化（ステップ８０２）と、の比較に基づく。ステップ８１４で決定された流量の変化がステップ８０２で設定された流量の最大許容可能変化よりも大きい場合、複数の時間間隔にわたる流体のいかなる過剰送達または送達不足も補正されるべきである。このようにして、流体流量補正は、流量の最大許容可能変化に等しくなるように設定され（ステップ８１８）、流量の変化と流量の最大許容可能変化との間の差は、１つ以上の後続の時間間隔にわたって追加されるべきバッファに記憶される。一方、ステップ８１４で決定された流量の変化がステップ８０２で設定された流量の最大許容可能変化以下である場合、このとき、流量補正を実際の流量と等しくなるように設定することによって、後続の時間間隔の間に流体のいかなる過剰送達または送達不足も補正されるべきである（ステップ８２０）。

ステップ８２２で、後続の時間間隔のための新しくプログラムされた流量が決定され、新しくプログラムされた流量は、現在の時間間隔のためのプログラムされた流量（ステップ８０２）とステップ８１６～８２０で決定された流量補正との組み合わせに基づく。

ステップ８２４において、ステップ８０２～８２２のプロセスは、各時間間隔からの新しくプログラムされた流量を後続の時間間隔においてプログラムされた流量として使用して、流体送達処置の残りの時間間隔の間、繰り返される。

いくつかの非限定的な実施形態によれば、流体注入処置中に流体インジェクタシステム１００の１つ以上の駆動構成要素５１０ａ、５１０ｂ、５１０ｎのリアルタイムの圧力ベースの制御を使用して流体送達を改善するための第２の方法９００を図１６を参照して説明する。方法９００は、図１５に示す圧力制御システムを使用して実施することができる。

電子制御デバイス４００を使用する流体インジェクタシステム１００の１つ以上の駆動構成要素５１０ａ、５１０ｂ、５１０ｎの作動などを介して、ステップ９０４で流体送達処置を開始する前に、流体送達処置の指定された時間間隔についてプログラムされた圧力および任意の時間間隔中の圧力の最大許容可能変化は、ステップ９０２で所定の値に設定されるか、またはゼロに初期化される（図１５のＰ＿ｓｅｔも参照されたい）。例えば、プログラムされた圧力および圧力の最大許容可能偏差または最大許容可能変化は、電子制御デバイス４００のメモリ４０８に記憶されてもよい。

ステップ９０６において、期間の開始時に第１の圧力が測定され、期間の終了時に第２の圧力が測定される。本明細書で説明するように、圧力は、１つ以上の駆動構成要素５１０ａ、５１０ｂ、５１０ｎに関連付けられた１つ以上の力センサ５４０、ならびに／あるいは流体リザーバ５００ａ、５００ｂ、５００ｎおよび／または流体導管５３０のうちの１つ以上に関連付けられた１つ以上の圧力センサ５５０を使用して測定することができる。

ステップ９０８において、圧力の誤差が決定される。圧力の誤差は、測定された圧力とプログラムされた、または所望の圧力との間の差であり得る。

ステップ９１０において、１つ以上の駆動構成要素５１０ａ、５１０ｂ、５１０ｎの指令された位置の変化が、式１を使用してステップ９０８で決定された圧力誤差の関数として計算される（図１５のΔｘ＿ｃｏｍｍａｎｄも参照されたい）。この決定には、圧力誤差の関数として比例積分微分コントローラを使用することができる（図１５のＰＩＤ１参照）。タウ（τ）は、さらなる動作のためにプロセッサによって使用可能になるように圧力データを転送または変換するのにかかるわずかな時間である。例えば、一実施形態によれば、圧力が時間ｔ＝ｔ１で取得される場合、プロセッサは、時間ｔ＝ｔ１＋τ１まで（ハードウェアまたはソフトウェアの遅延、フィルタリングなどに起因して）データを受信せず、この場合、τ１は、最初の測定に関する転送／変換遅延間の遅延である。様々な実施形態によれば、タウ（τ）は非常に小さい（マイクロ秒）が、利得が特定のシステムに合わせて調整されるときにＰＩＤ利得の値に重大な影響を及ぼす可能性がある。図１５を参照すると、タイマー１は、更新された図１５の外側の圧力ＰＩＤループに対応し、タイマー２は、内側位置ＰＩＤループに対応する。様々な実施形態によれば、計算されたモータ指令ｉは、タイマー２の継続期間にわたってモータに加えられる。タイマー２が終了すると、駆動構成要素の位置が測定され９１４（より下位で）、位置誤差が計算され（９１６）、新しいモータ指令ｉが計算される（９１８）。モータ指令ループは、タイマー１が終了するまでタイマー２でＮ回繰り返され、その時点で圧力が再度測定され、圧力誤差が計算され、ＰＩＤループは、新しいデルタｘ＿ｃｏｍｍａｎｄで再び開始する。

ステップ９１２において、指令された位置の変化の上限および下限はゼロよりも大きく、プログラムされた、または所望の流量よりも小さくなるように設定される。

ステップ９１４において、１つ以上の駆動構成要素５１０ａ、５１０ｂ、５１０ｎの現在位置が決定される。いくつかの実施形態では、１つ以上の駆動構成要素５１０ａ、５１０ｂ、５１０ｎの位置は、エンコーダまたはステッピングモータからの情報を使用して決定することができる。

ステップ９１６において、１つ以上の駆動構成要素５１０ａ、５１０ｂ、５１０ｎの位置の誤差が決定される（例えば、図１５のｘ＿ｍｅａｓｕｒｅｄを参照されたい）。いくつかの実施形態では、誤差は、１つ以上の駆動構成要素５１０ａ、５１０ｂ、５１０ｎの位置であり、これは、１つ以上の駆動構成要素５１０ａ、５１０ｂ、５１０ｎの現在位置と、１つ以上の駆動構成要素５１０ａ、５１０ｂ、５１０ｎの指令された位置と、の間の差であってよい。

ステップ９１８において、ステップ９１６において決定された位置誤差の関数として、１つ以上の駆動構成要素５１０ａ、５１０ｂ、５１０ｎに対する移動指令が決定される。移動指令は、式２を用いて表すことができる。この決定のために、第２の比例・積分・微分コントローラが使用されてもよい（図１５のＰＩＤ２参照）。タウ１と同様に、タウ２（τ２）は、ｔ２での測定値と、プロセッサに到達するためのｔ２の転送／変換遅延と、の間の小さな遅延である。

ステップ９２０において、タイマーがアクティブでない場合、第１のタイマーおよび第２のタイマーが開始される。第１のタイマーは、第１のタイマーに基づく圧力制御ループの反復回数の継続期間に等しく、これは所定の時間長に設定される。

ステップ９２２において、第１タイマーがアクティブである場合、第２のタイマーが開始される。１つ以上の駆動構成要素５１０ａ、５１０ｂ、５１０ｎの移動指令は、第１および第２のタイマーの開始（ステップ９２０）、または第２のタイマーの開始（ステップ９２２）に続いてステップ９２４で作動される。

ステップ９２６において、１つ以上の駆動構成要素５１０ａ、５１０ｂ、５１０ｎの移動中に第２のタイマーが終了すると、第２のタイマーはリセットされ、ステップ９１４～９２４が繰り返される。

１つ以上の駆動構成要素５１０ａ、５１０ｂ、５１０ｎの移動中に第１のタイマーが終了した場合、送達された流体の総体積が、ステップ９２８において、１つ以上の駆動構成要素５１０ａ、５１０ｂ、５１０ｎの位置の変化およびシステムのキャパシタンスなどによる任意の容積膨張の関数として計算される。

送達された流体の総体積がプログラムされた、または所望の流体の体積に等しくない場合、ステップ９３０において第１のタイマーおよび第２のタイマーがリセットされ、ステップ９０６～９２４が繰り返される。

送達された流体の総体積がプログラムされた、または所望の体積の流体に等しい場合、流体送達処置はステップ９３２で終了する。

いくつかの非限定的な実施形態では、流体注入処置中に流体インジェクタシステム１００の１つ以上の駆動構成要素５１０ａ、５１０ｂ、５１０ｎのリアルタイムの圧力ベースの制御を使用する流体送達は、訓練データセットに基づいて機械学習モデルに適用することができる。例えば、流体インジェクタシステム１００の制御デバイス４００などの流体インジェクタシステム１００は、所望の流体体積および送達率に基づいて、改善された流体送達出力を提供するために、訓練データセットに基づいて機械学習モデルを生成することができる。訓練データとして使用することができる圧力および流量の最適化曲線を図１４Ａ～図１４Ｂに示す。

いくつかの非限定的な実施形態では、機械学習モデルは、流体送達処置の実行中の所望の流量などの注入処置に関連するデータを入力として受信し、所望の流量で所望の体積の流体を送達するように１つ以上の駆動構成要素５１０ａ、５１０ｂ、５１０ｎを駆動するための命令を出力として制御デバイス４００に提供するように設計されてよい。いくつかの非限定的な実施形態では、流体インジェクタシステム１００は、機械学習モデルを制御デバイス４００のメモリに格納してもよい（例えば、後の使用のために）。

いくつかの非限定的な実施形態では、本明細書に記載されるように、流体インジェクタシステム１００の制御デバイス４００は、機械学習モデルの訓練データ（例えば、訓練データセット）を取得するために、ある時間間隔の間に行われた流体送達処置に関連付けられたデータ（例えば、以前の流体送達処置に関連する履歴データ）を処理することができる。例えば、制御デバイス４００は、データを処理して、データを分析され得る形式に変更して機械学習モデルを生成してもよい。変更されるデータ（例えば、変化から生じるデータ）は、訓練データと称されてよい。いくつかの非限定的な実施形態では、制御デバイス４００は、データの受信に基づいて訓練データを取得するために、選択された時間間隔の間に行われた以前の流体送達処置に関連付けられたデータを処理してもよい。

いくつかの非限定的な実施形態では、制御デバイス４００は、訓練データを分析して機械学習モデルを生成してもよい。例えば、制御デバイス４００は、機械学習技術を使用して訓練データを分析し、機械学習モデルを生成してもよい。いくつかの非限定的な実施形態では、（例えば、選択された時間間隔の間に行われた以前の流体送達処置に関連付けられた履歴データから得られた訓練データに基づいて）機械学習モデルを生成することは、機械学習モデルを訓練することと称されてもよい。機械学習技術は、例えば、決定木、ランダムフォレスト、ロジスティック回帰、線形回帰、勾配ブースティング、サポートベクターマシン、エクストラツリー（例えば、ランダムフォレストの拡張）、ベイズ統計、学習オートマタ、隠れマルコフモデリング、線形分類器、二次分類器、相関規則学習などの教師ありおよび／または教師なし技術を含むことができる。いくつかの非限定的な実施形態では、機械学習モデルは、特定の特徴に固有のモデル、例えば、特定の流体インジェクタシステム１００に固有のモデル、流体インジェクタシステム１００の特定のユーザ、特定の医療機関に関連付けられた流体インジェクタシステム１００の特定のグループなどを含むことができる。追加的または代替的に、機械学習モデルは、特定のエンティティ（例えば、病院などの医療機関）に固有であってもよい。いくつかの非限定的な実施形態では、制御デバイス４００は、１つ以上のエンティティ、特定のエンティティグループ、ならびに／あるいは１つ以上のエンティティの１つ以上のユーザのための１つ以上の機械学習モデルを生成することができる。

追加的または代替的に、訓練データを分析するとき、制御デバイス４００は、訓練データを分析するときに予測を行うために使用され得る予測変数（例えば、特徴）として、１つ以上の変数（例えば、１つ以上の独立変数）を識別することができる。いくつかの非限定的な実施形態では、予測変数の値は機械学習モデルへの入力であってもよい。例えば、制御デバイス４００は、流体送達処置のパラメータを正確に予測するために使用され得る予測変数として変数のサブセット（例えば、適切なサブセット）を識別することができる。

いくつかの非限定的な実施形態では、制御デバイス４００は、機械学習モデルを検証してもよい。例えば、制御デバイス４００は、制御デバイス４００が機械学習モデルを生成した後に、機械学習モデルを検証してもよい。いくつかの非限定的な実施形態では、制御デバイス４００は、検証に使用される訓練データの一部に基づいて機械学習モデルを検証してもよい。例えば、制御デバイス４００は、訓練データを第１の部分と第２の部分とに分割することができ、第１の部分は、上述したように、機械学習モデルを生成するために使用することができる。この例では、訓練データの第２の部分（例えば、検証データ）を使用して、機械学習モデルを検証してもよい。

いくつかの非限定的な実施形態では、制御デバイス４００は、機械学習モデルへの入力として、所望の流量で所望の体積の流体を送達するように１つ以上の駆動構成要素５１０ａ、５１０ｂ、５１０ｎを駆動するための制御デバイス４００への命令などの、流体インジェクタシステム１００に関連付けられた検証データを提供し、送達された流体の体積、およびその体積が送達される流量などの機械学習モデルの出力に基づいて、機械学習モデルが、要求された体積および流量を満たすために必要な流体注入パラメータを正しく予測したか、誤って予測したか、を判定することによって機械学習モデルを検証することができる。いくつかの非限定的な実施形態では、制御デバイス４００は、検証閾値に基づいて機械学習モデルを検証してもよい。例えば、制御デバイス４００は、機械学習モデルによって体積および流量が正しく予測された場合（例えば、機械学習モデルが、所望の流量で所望の体積の流体を送達するように１つ以上の駆動構成要素５１０ａ、５１０ｂ、５１０ｎを駆動するための命令の所定の割合（例えば、７０％超など）を正確に予測する場合）、機械学習モデルを検証するように構成されてもよい。

いくつかの非限定的な実施形態では、制御デバイス４００が機械学習モデルを検証しない場合（例えば、正確に予測された流体注入処置の割合が検証閾値を満たさない場合）、制御デバイス４００は、１つ以上の追加の機械学習モデルを生成することができる。

いくつかの非限定的な実施形態では、機械学習モデルが検証されると、制御デバイス４００は、機械学習モデルをさらに訓練する、および／または新しい訓練データの受信に基づいて新しい機械学習モデルを生成してもよい。新しい訓練データは、１つ以上の流体送達処置に関連付けられた追加のデータを含むことができる。制御デバイス４００は、機械学習モデルを使用して流体注入パラメータを予測し、機械学習モデルの出力を、追加の流体注入処置に関連付けられたデータを含む新しい訓練データと比較することができる。そのような例では、制御デバイス４００は、新しい訓練データに基づいて１つ以上の機械学習モデルを更新することができる。

本開示は、現在最も実用的で好ましい実施形態であると考えられているものに基づいて例示の目的で詳細に説明されているが、そのような詳細はその目的のためだけであり、本開示は開示された実施形態に限定されず、反対に、添付の特許請求の範囲の精神および範囲内にある修正および同等の構成を網羅することが意図されていることを理解されたい。例えば、本開示は、可能な限り、任意の実施形態または態様の１つ以上の特徴を任意の他の実施形態の１つ以上の特徴と組み合わせることができることを企図していることを理解されたい。

１１ 近位端
１２ シリンジ
１３ シリンジポート
１４ プランジャ
１７ チューブセット
１７ａ 第１の流体導管
１７ｂ 第２の流体導管
１９ 遠位端
２０ 共通の流体導管
１００ 流体インジェクタシステム
１０２ インジェクタハウジング
１０３ ピストン
１１８ バルク流体コネクタ
１２０ バルク流体源
１２４ ユーザインターフェース
１２６ 制御ボタン
１３０ ＭＵＤＳ
１３２ シリンジ
１３４ ＭＵＤＳ流路
１３６ 弁
１４８ マニホールド
１５０ 流体入口ライン
１５２ 流体出口ライン
１９０ ＳＵＤＳ
１９２ 接続ポート
４００ 電子制御デバイス
４０４ プロセッサ
４０８ メモリ
４１０ 入力構成要素
４１２ 出力構成要素
５００ａ、５００ｂ、５００ｎ 流体リザーバ
５１０ａ、５１０ｂ、５１０ｎ 駆動構成要素
５２０ａ、５２０ｂ、５２０ｎ 弁
５４０ 力センサ
５５０ 圧力センサ
６１０ 流体流れプロファイル
６１５ 開始
６１６ 終了
６２０ プログラムされた流量曲線
８００ 方法
９００ 方法

Claims (42)

1. 少なくとも１つの流体を患者に投与する際に使用するように構成された流体インジェクタシステムであって、
   流体インジェクタを使用する流体送達処置の実行中に送達されるべきプログラムされた流量および前記プログラムされた流量の最大許容可能偏差を記憶するためのメモリと、
   前記少なくとも１つの流体の圧力を測定するように構成された少なくとも１つのセンサであって、前記圧力は、前記流体送達処置の実行中に前記流体インジェクタの少なくとも１つの駆動構成要素によって生成される、少なくとも１つのセンサと、
   前記流体インジェクタの前記少なくとも１つの駆動構成要素と動作可能に関連付けられた制御デバイスであって、
   （ａ）指定された時間間隔にわたる前記少なくとも１つのセンサによって測定された圧力の変化に基づいて、前記流体送達処置の前記指定された時間間隔の間の実際の流量を決定することと、
   （ｂ）前記指定された時間間隔にわたる前記プログラムされた流量からの前記実際の流量の偏差を決定することと、
   （ｃ）前記プログラムされた流量、および前記指定された時間間隔にわたる前記プログラムされた流量からの前記実際の流量の前記偏差に基づいて、前記指定された時間間隔の後の後続の時間間隔のための新しくプログラムされた流量を計算することと、を含む動作を実行するようにプログラムされた、または構成された少なくとも１つのプロセッサを含む制御デバイスと、
   を備える流体インジェクタシステム。
2. 前記少なくとも１つのプロセッサを含む前記制御デバイスは、前記最大許容可能偏差を、前記指定された時間間隔にわたる前記プログラムされた流量からの前記実際の流量の前記偏差と比較して流量補正を決定することと、前記プログラムされた流量および前記流量補正に基づいて前記後続の時間間隔のための前記新しくプログラムされた流量を計算することと、を含む動作を実行するようにさらにプログラムされるか、または構成される、請求項１に記載の流体インジェクタシステム。
3. 前記プログラムされた流量からの前記実際の流量の前記偏差は、所定の境界によって制限される、請求項１または請求項２に記載の流体インジェクタシステム。
4. 前記プログラムされた流量からの前記実際の流量の前記偏差が前記最大許容可能偏差よりも大きい場合、前記流量補正は前記最大許容可能偏差に等しい、請求項２または請求項３に記載の流体インジェクタシステム。
5. 前記プログラムされた流量からの前記実際の流量の前記偏差と前記最大許容可能偏差との間の差は、第２の時間間隔の後の１つ以上の後続の時間間隔における新しい流量補正を決定する際に使用するためのバッファ偏差として記憶される、請求項４に記載の流体インジェクタシステム。
6. 前記プログラムされた流量からの前記実際の流量の前記偏差が前記最大許容可能偏差以下である場合、前記流量補正は前記実際の流量に等しい、請求項２から５のいずれか一項に記載の流体インジェクタシステム。
7. 前記制御デバイスは、流体注入処置に関連付けられたデータを入力として受信し、前記プログラムされた流量で所望の体積の流体を送達するように前記１つ以上の駆動構成要素を駆動するための命令を出力として提供するように設計された機械学習モデルを使用するように構成される、請求項２～６のいずれか一項に記載の流体インジェクタシステム。
8. 前記指定された時間間隔の間の前記実際の流量を決定するための前記動作は、前記指定された時間間隔の開始時に前記少なくとも１つのセンサを使用して第１の圧力を測定することと、前記指定された時間間隔の終了時に前記少なくとも１つのセンサを使用して第２の圧力を測定することと、前記指定された時間間隔の間に前記第１の圧力および前記第２の圧力を前記実際の流量に対応する圧力の変化に変換することと、を含む、請求項１～７のいずれか一項に記載の流体インジェクタシステム。
9. 前記圧力の変化は、前記第２の圧力と前記第１の圧力との間の差、および前記流体インジェクタの前記１つ以上の機構によって決定される少なくとも１つのスケーリング係数に基づく、請求項８に記載の流体インジェクタシステム。
10. 前記少なくとも１つのセンサは、前記少なくとも１つの駆動構成要素の力出力を測定するように構成された力センサである、請求項１から９のいずれか一項に記載の流体インジェクタシステム。
11. 前記少なくとも１つのセンサは、前記流体インジェクタの流体リザーバまたは流路構成要素に関連付けられた圧力センサである、請求項１から９のいずれか一項に記載の流体インジェクタシステム。
12. 各後続の時間間隔のための前記流量補正は、前記最大許容可能偏差と各後続の時間間隔にわたる前記新しくプログラムされた流量からの前記実際の流量の前記偏差との間の差、および少なくとも１つの前の時間間隔からのバッファ偏差に基づく、請求項２から１１のいずれか一項に記載の流体インジェクタシステム。
13. 前記制御デバイスによって実行される前記動作は、流体注入処置における各後続の時間間隔に対してステップ（ａ）～（ｃ）を繰り返す動作をさらに含み、前記新しくプログラムされた流量は前記プログラムされた流量として使用される、請求項１から１２のいずれか一項に記載の流体インジェクタシステム。
14. 前記制御デバイスによって実行される前記動作は、前記後続の時間間隔において前記新しくプログラムされた流量で前記流体を送達することをさらに含む、請求項１から１３のいずれか一項に記載の流体インジェクタシステム。
15. 少なくとも１つの流体を患者に投与する際に使用するために構成された流体インジェクタシステムの性能を監視するためのコンピュータ実装方法であって、
    （ａ）流体インジェクタを使用する流体送達処置中に、送達されるべき前記流体に対するプログラムされた流量および前記プログラムされた流量の最大許容可能偏差をメモリデバイスに記憶するステップと、
    （ｂ）少なくとも１つのセンサを使用して、前記流体送達処置の実行中に前記流体インジェクタの少なくとも１つの駆動構成要素によって生成された前記少なくとも１つの流体の圧力を測定するステップと、
    （ｃ）少なくとも１つのプロセッサを備える制御デバイスを用いて、指定された時間間隔にわたる少なくとも１つのセンサによって測定された圧力の変化に基づいて、流体送達処置の指定された時間間隔の間の実際の流量を決定するステップと、
    （ｄ）前記制御デバイスを用いて、前記指定された時間間隔にわたる前記プログラムされた流量からの前記実際の流量の偏差を決定するステップと、
    （ｅ）前記制御デバイスを用いて、前記プログラムされた流量、および前記指定された時間間隔にわたる前記プログラムされた流量からの前記実際の流量の前記偏差に基づいて、前記指定された時間間隔の後の後続の時間間隔のための新しくプログラムされた流量を計算するステップと、を含む、コンピュータ実装方法。
16. 前記制御デバイスを用いて、前記最大許容可能偏差を、前記指定された時間間隔にわたる前記プログラムされた流量からの前記実際の流量の前記偏差と比較して流量補正を決定するステップと、前記プログラムされた流量および前記流量補正に基づいて、前記後続の時間間隔のための前記新しくプログラムされた流量を計算するステップと、をさらに含む、請求項１５に記載のコンピュータ実装方法。
17. 前記プログラムされた流量からの前記実際の流量の前記偏差は、所定の境界によって制限される、請求項１５または１６に記載のコンピュータ実装方法。
18. 前記プログラムされた流量からの前記実際の流量の前記偏差が前記最大許容可能偏差よりも大きい場合、前記流量補正は前記最大許容可能偏差に等しい、請求項１６または１７に記載のコンピュータ実装方法。
19. 前記プログラムされた流量からの前記実際の流量の前記偏差と前記最大許容可能偏差との間の差は、第２の時間間隔の後の１つ以上の後続の時間間隔における新しい流量補正を決定する際に使用するためのバッファ偏差として記憶される、請求項１８に記載のコンピュータ実装方法。
20. 前記プログラムされた流量からの前記実際の流量の前記偏差が前記最大許容可能偏差以下である場合、前記流量補正は前記実際の流量に等しい、請求項１６から１９のいずれか一項に記載のコンピュータ実装方法。
21. 前記制御デバイスは、流体注入処置に関連付けられたデータを入力として受信し、前記プログラムされた流量で所望の体積の流体を送達するように前記１つ以上の駆動構成要素を駆動するための命令を出力として提供するように設計された機械学習モデルを使用するように構成される、請求項１６～２０のいずれか一項に記載のコンピュータ実装方法。
22. 前記指定された時間間隔の間の前記実際の流量を決定するステップは、前記指定された時間間隔の開始時に前記少なくとも１つのセンサを使用して第１の圧力を測定するステップと、前記指定された時間間隔の終了時に前記少なくとも１つのセンサを使用して第２の圧力を測定するステップと、前記指定された時間間隔の間に前記第１の圧力および前記第２の圧力を前記実際の流量に対応する圧力の変化に変換するステップと、を含む、請求項１５～２１のいずれか一項に記載のコンピュータ実装方法。
23. 前記圧力の変化は、前記第２の圧力と前記第１の圧力との間の差、および前記流体インジェクタの１つ以上の機構によって決定される少なくとも１つのスケーリング係数に基づく、請求項２２に記載のコンピュータ実装方法。
24. 前記少なくとも１つのセンサは、前記少なくとも１つの駆動構成要素の力出力を測定するように構成された力センサである、請求項１５から２３のいずれか一項に記載のコンピュータ実装方法。
25. 前記少なくとも１つのセンサは、前記流体インジェクタの流体リザーバまたは流路構成要素に関連付けられた圧力センサである、請求項１５から２３のいずれか一項に記載のコンピュータ実装方法。
26. 各後続の時間間隔のための前記流量補正は、前記最大許容可能偏差と各後続の時間間隔にわたる前記新しくプログラムされた流量からの前記実際の流量の前記偏差との間の差、および少なくとも１つの前の時間間隔からのバッファ偏差に基づく、請求項１５から２５のいずれか一項に記載のコンピュータ実装方法。
27. 流体注入処置における各後続の時間間隔に対してステップ（ｃ）～（ｅ）を繰り返すステップをさらに含み、前記新しくプログラムされた流量が前記プログラムされた流量として使用される、請求項１５～２６のいずれか一項に記載のコンピュータ実装方法。
28. 前記後続の時間間隔において前記新しくプログラムされた流量で前記流体を送達するステップをさらに含む、請求項１５～２７のいずれか一項に記載のコンピュータ実装方法。
29. 少なくとも１つの流体を患者に投与する際に使用するように構成された流体インジェクタシステムの動作を制御するためのコンピュータプログラム製品であって、少なくとも１つのプロセッサによって実行されるとき、前記少なくとも１つのプロセッサに、
    （ａ）流体送達処置中に前記流体インジェクタの少なくとも１つの駆動構成要素によって生成され、指定された時間間隔にわたる少なくとも１つのセンサによって測定された圧力の変化に基づいて、前記流体送達処置の指定された時間間隔の間の流体の実際の流量を決定させ、
    （ｂ）前記流体インジェクタの前記少なくとも１つの駆動構成要素と動作可能に関連付けられた制御デバイスを用いて、前記指定された時間間隔にわたるプログラムされた前記流量からの前記実際の流量の偏差を決定させ、
    （ｃ）前記制御デバイスを用いて、前記プログラムされた流量、および前記指定された時間間隔にわたる前記プログラムされた流量からの前記実際の流量の前記偏差に基づいて、前記指定された時間間隔の後の後続の時間間隔のための新しくプログラムされた流量を計算させる、１つ以上の命令を有する少なくとも１つの非一時的コンピュータ可読媒体を備える、コンピュータプログラム製品。
30. 前記少なくとも１つのプロセッサによって実行されるとき、前記少なくとも１つのプロセッサに、前記制御デバイスを用いて、最大許容可能偏差を、前記指定された時間間隔にわたる前記プログラムされた流量からの前記実際の流量の前記偏差と比較させて前記流量補正を決定させ、前記制御デバイスを用いて、前記プログラムされた流量および前記流量補正に基づいて、前記指定された時間間隔の後の前記後続の時間間隔のための前記新しくプログラムされた流量を計算させる、１つ以上の命令をさらに含む、請求項２９に記載のコンピュータプログラム製品。
31. 前記プログラムされた流量からの前記実際の流量の前記偏差は所定の境界によって制限される、請求項２９または３０に記載のコンピュータプログラム製品。
32. 前記プログラムされた流量からの前記実際の流量の前記偏差が前記最大許容可能偏差よりも大きい場合、前記流量補正は前記最大許容可能偏差に等しい、請求項３０または３１に記載のコンピュータプログラム製品。
33. 前記プログラムされた流量からの前記実際の流量の前記偏差と前記最大許容可能偏差との間の差は、第２の時間間隔の後の１つ以上の後続の時間間隔における新しい流量補正を決定する際に使用するためのバッファ偏差として記憶される、請求項３２に記載のコンピュータプログラム製品。
34. 前記プログラムされた流量からの前記実際の流量の前記偏差が前記最大許容可能偏差以下である場合、前記流量補正は前記実際の流量に等しい、請求項３０～３３のいずれか一項に記載のコンピュータプログラム製品。
35. 前記制御デバイスは、前記流体注入処置に関連付けられたデータを入力として受信し、前記プログラムされた流量で所望の体積の流体を送達するように前記１つ以上の駆動構成要素を駆動するための命令を出力として提供するように設計された機械学習モデルを使用するように構成される、請求項２９～３４のいずれか一項に記載のコンピュータプログラム製品。
36. 前記指定された時間間隔の間の前記実際の流量を決定するステップは、前記指定された時間間隔の開始時に前記少なくとも１つのセンサを使用して第１の圧力を測定するステップと、前記指定された時間間隔の終了時に前記少なくとも１つのセンサを使用して第２の圧力を測定するステップと、前記指定された時間間隔の間に前記第１の圧力および前記第２の圧力を前記実際の流量に対応する圧力の変化に変換するステップと、を含む、請求項２９～３５のいずれか一項に記載のコンピュータプログラム製品。
37. 前記圧力の変化は、前記第２の圧力と前記第１の圧力との間の差、および前記流体インジェクタの１つ以上の機構によって決定される少なくとも１つのスケーリング係数に基づく、請求項３６に記載のコンピュータプログラム製品。
38. 前記少なくとも１つのセンサは、前記少なくとも１つの駆動構成要素の力出力を測定するように構成された力センサである、請求項２９～３７のいずれか一項に記載のコンピュータプログラム製品。
39. 前記少なくとも１つのセンサは、前記流体インジェクタの流体リザーバまたは流路構成要素に関連付けられた圧力センサである、請求項２９～３７のいずれか一項に記載のコンピュータプログラム製品。
40. 各後続の時間間隔のための前記流量補正は、前記最大許容可能偏差と各後続の時間間隔にわたる前記新しくプログラムされた流量からの前記実際の流量の前記偏差との間の差、および少なくとも１つの前の時間間隔からのバッファ偏差に基づく、請求項３０～３９のいずれか一項に記載のコンピュータプログラム製品。
41. 前記流体注入処置における各後続の時間間隔に対してステップ（ａ）～（ｃ）を繰り返すステップをさらに含み、前記新しくプログラムされた流量が前記プログラムされた流量として使用される、請求項２９～４０のいずれか一項に記載のコンピュータプログラム製品。
42. 前記後続の時間間隔において前記新しくプログラムされた流量で前記流体を送達するステップをさらに含む、請求項２９～４１のいずれか一項に記載のコンピュータプログラム製品。

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