JP2801617B2 - 薬剤注入システムのための流体供給制御／モニタリング装置 - Google Patents
薬剤注入システムのための流体供給制御／モニタリング装置Info
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- A61M5/00—Devices for bringing media into the body in a subcutaneous, intra-vascular or intramuscular way; Accessories therefor, e.g. filling or cleaning devices, arm-rests
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- A61M5/168—Means for controlling media flow to the body or for metering media to the body, e.g. drip meters, counters ; Monitoring media flow to the body
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Description
【発明の詳細な説明】 ［関連米国特許出願］ 本願は９件の米国特許出願に関連した出願である。そ
れらの特許出願の出願番号と発明の名称とは以下のとお
りである。
れらの特許出願の出願番号と発明の名称とは以下のとお
りである。
米国特願第127,333号（特開平２−4378が対応）、
「薬剤注入システムの使い捨て式カセット（Disposable
Casset−te for a Medication Infusion System）」、 米国特願第127,350号（特開平２−4383が対応）、
「薬剤注入システムのピストン・キャップ及びブーツ・
シール（Piston Cap and Boot Seal for a Medication
Infusion System）」、 米国特願第128,122号（特開平２−4380が対応）、
「薬剤注入システムの圧力ダイヤフラム（Pressure Dia
phragm for a Medication Infusion System）」、 米国特願第128,009号（特開平２−140173が対応）、
「薬剤注入システムのカセット光学識別装置（Cassette
Optical Identification Apparatus for a Medication
Infusion System）」、 米国特願第128,121号（特開平１−303158が対応）、
「薬剤注入システムの管路内空気検出器「Air−In−Lin
e Detector for a Medication Infusion System）」、 米国特願第127,359号（特開平２−4379が対応）、
「薬剤注入システムのカセット・ローディング／ラッチ
ング装置（Cassette Loading and Latching Apparatus
for a Medication Infusion System）」、 米国特願第127,133号（特開平１−308567が対応）、
「薬剤注入システムの機械式駆動システム（Mechanical
Drive System for a Medication Infusion Syste
m）」、 以上７件の米国特許出願の出願日は、いずれも1987年12
月１日である。
「薬剤注入システムの使い捨て式カセット（Disposable
Casset−te for a Medication Infusion System）」、 米国特願第127,350号（特開平２−4383が対応）、
「薬剤注入システムのピストン・キャップ及びブーツ・
シール（Piston Cap and Boot Seal for a Medication
Infusion System）」、 米国特願第128,122号（特開平２−4380が対応）、
「薬剤注入システムの圧力ダイヤフラム（Pressure Dia
phragm for a Medication Infusion System）」、 米国特願第128,009号（特開平２−140173が対応）、
「薬剤注入システムのカセット光学識別装置（Cassette
Optical Identification Apparatus for a Medication
Infusion System）」、 米国特願第128,121号（特開平１−303158が対応）、
「薬剤注入システムの管路内空気検出器「Air−In−Lin
e Detector for a Medication Infusion System）」、 米国特願第127,359号（特開平２−4379が対応）、
「薬剤注入システムのカセット・ローディング／ラッチ
ング装置（Cassette Loading and Latching Apparatus
for a Medication Infusion System）」、 米国特願第127,133号（特開平１−308567が対応）、
「薬剤注入システムの機械式駆動システム（Mechanical
Drive System for a Medication Infusion Syste
m）」、 以上７件の米国特許出願の出願日は、いずれも1987年12
月１日である。
米国特願第128,966号（特開平１−308569が対応）、
「マルチモード薬剤注入システムの臨床構成（Clinical
Config−uration of Multimode Medication Infusion
System）」、 米国特願第128,978号（特開平１−308568が対応）、
「マルチモード薬剤注入システムだきめのユーザ・イン
タフェース（User Interface for Multimode Medicatio
n Infusion System）」、 以上２件の米国特許出願の出願日は、いずれも本願の優
先権基礎出願である米国特許出願の出願日と同一日であ
る。
「マルチモード薬剤注入システムの臨床構成（Clinical
Config−uration of Multimode Medication Infusion
System）」、 米国特願第128,978号（特開平１−308568が対応）、
「マルチモード薬剤注入システムだきめのユーザ・イン
タフェース（User Interface for Multimode Medicatio
n Infusion System）」、 以上２件の米国特許出願の出願日は、いずれも本願の優
先権基礎出願である米国特許出願の出願日と同一日であ
る。
以上９件の米国特許出願は、いずれも本願の譲受け人
に対して譲渡されている。
に対して譲渡されている。
［産業上の利用分野］ 本発明は、概括的には、患者の体内へ薬剤を連続的に
注入するためのエレクトロメタニカルなシステムに関す
るものであり、より詳しくは、その種の薬剤注入システ
ムにおいて用いられる流体供給制御／モニタリング装置
に関する。
注入するためのエレクトロメタニカルなシステムに関す
るものであり、より詳しくは、その種の薬剤注入システ
ムにおいて用いられる流体供給制御／モニタリング装置
に関する。
［従来の技術］ 近年まで、患者に薬剤を経口投与することが不可能な
場合に採用される薬剤の投与方法には、２つの主要な方
法があった。第１の方法は、注射器と注射針とを用いて
薬剤を患者へ注射し、それによって、明確な分量の薬剤
をあまり頻繁ではない投与間隔で患者に投与するという
方法である。この方法はいかなる場合にも満足できる方
法ではなく、特に、注射される薬剤が死に至らしめる可
能性ある薬剤である場合や、大量に投与したときに望ま
しくない副作用を生じる可能性のある場合、または、所
望の治療効果を得るためには多少なりとも連続的に投与
しなければならない場合等においては、不十分な方法で
ある。この方法は改善すべき多くの問題点を残してい
る。投薬量過剰や有害副作用の危険性は、より少ない注
射量をより頻繁な間隔で投与することによって低減する
ことができるが、それは不便な方法であり、完全に満足
の行く代替案ではない。
場合に採用される薬剤の投与方法には、２つの主要な方
法があった。第１の方法は、注射器と注射針とを用いて
薬剤を患者へ注射し、それによって、明確な分量の薬剤
をあまり頻繁ではない投与間隔で患者に投与するという
方法である。この方法はいかなる場合にも満足できる方
法ではなく、特に、注射される薬剤が死に至らしめる可
能性ある薬剤である場合や、大量に投与したときに望ま
しくない副作用を生じる可能性のある場合、または、所
望の治療効果を得るためには多少なりとも連続的に投与
しなければならない場合等においては、不十分な方法で
ある。この方法は改善すべき多くの問題点を残してい
る。投薬量過剰や有害副作用の危険性は、より少ない注
射量をより頻繁な間隔で投与することによって低減する
ことができるが、それは不便な方法であり、完全に満足
の行く代替案ではない。
多少なりとも連続的に薬剤を投与することによって望
ましい治療効果を得るということが必要となるにつれ
て、患者への薬剤の連続供給を伴なう第２の方法が行な
われるようになってきた。この連続供給は、典型的な一
例としては静脈点滴法等により行なわれる。更には、薬
剤を静脈系を利用して、複雑で取り扱いの容易でない静
脈チューブやホース等の要素の接続構造へ注入すること
によって投与することもある。供給される流体の量を計
量するために薬滴カウンタが用いられ、また、薬剤はし
ばしば静脈管路への注入によって大量に供給され、その
際、薬剤は体液によって幾分希釈される。
ましい治療効果を得るということが必要となるにつれ
て、患者への薬剤の連続供給を伴なう第２の方法が行な
われるようになってきた。この連続供給は、典型的な一
例としては静脈点滴法等により行なわれる。更には、薬
剤を静脈系を利用して、複雑で取り扱いの容易でない静
脈チューブやホース等の要素の接続構造へ注入すること
によって投与することもある。供給される流体の量を計
量するために薬滴カウンタが用いられ、また、薬剤はし
ばしば静脈管路への注入によって大量に供給され、その
際、薬剤は体液によって幾分希釈される。
以上の２つの患者への薬剤投与法に替る比較的最近の
代替法として、薬剤注入ポンプという方法がある。価値
の有る、そして大いに必要な進歩の結果であるこの薬剤
注入ポンプは、これを用いることによって、少量の、慎
重に計量された分量の薬剤を頻繁な間隔で患者に投与す
ることができ、或いはまたある種の装置においては、薬
剤を僅かづつしかも間断無く投与することができるよう
になっている。注入ポンプを使用した治療管理は、電子
的に制御することができ、それによって精密に計量され
た量の薬剤が精密に計画された間隔で投与され、患者の
体内への緩やかな薬剤の注入が行なわれる。注入ポンプ
は、体内の生化学的な平衡状態の本来の維持作用を、極
めて近い形で模倣することを可能にしており、それがで
きるのは、注入ポンプが小分量の薬剤を頻繁に投与する
動作モードで動作するためである。
代替法として、薬剤注入ポンプという方法がある。価値
の有る、そして大いに必要な進歩の結果であるこの薬剤
注入ポンプは、これを用いることによって、少量の、慎
重に計量された分量の薬剤を頻繁な間隔で患者に投与す
ることができ、或いはまたある種の装置においては、薬
剤を僅かづつしかも間断無く投与することができるよう
になっている。注入ポンプを使用した治療管理は、電子
的に制御することができ、それによって精密に計量され
た量の薬剤が精密に計画された間隔で投与され、患者の
体内への緩やかな薬剤の注入が行なわれる。注入ポンプ
は、体内の生化学的な平衡状態の本来の維持作用を、極
めて近い形で模倣することを可能にしており、それがで
きるのは、注入ポンプが小分量の薬剤を頻繁に投与する
動作モードで動作するためである。
使い捨て可能という性質は、薬剤注入システムを設計
する上での重要な考慮事項である。システムの構成要素
のうち、その内部を薬剤がポンピングされて流通するも
のについては滅菌状態としておかなければならず、それ
そえ多くの使用環境においては、構成機器のうちのある
ものは使用の後に廃棄されるようになっている。使い捨
ての要素は、典型的には定期的に交換されており、例え
ば１日毎に交換されている。注入装置の流体ポンプの部
分が使い捨て式とされているということは、非常に望ま
しい特徴である。流体ポンプを、安価な構造の取付け自
在なカセットの形にして、しかもメイン・ポンピング・
ユニットに容易に装着できるように設計しておけば、極
めて好都合である。部品点数が少なく大量生産が容易で
液状薬剤等の治療用流体を高い精度をもって投与するこ
とのできるカセットが、発明の名称を「薬剤注入システ
ムの使い捨て式カセット（Disposable Cas−sette for
a Medication Infusion System）」とした米国特許出願
127,333号に記載されている。この米国特許出願の内容
はここに引用したことにより本開示に包含されるもので
ある。
する上での重要な考慮事項である。システムの構成要素
のうち、その内部を薬剤がポンピングされて流通するも
のについては滅菌状態としておかなければならず、それ
そえ多くの使用環境においては、構成機器のうちのある
ものは使用の後に廃棄されるようになっている。使い捨
ての要素は、典型的には定期的に交換されており、例え
ば１日毎に交換されている。注入装置の流体ポンプの部
分が使い捨て式とされているということは、非常に望ま
しい特徴である。流体ポンプを、安価な構造の取付け自
在なカセットの形にして、しかもメイン・ポンピング・
ユニットに容易に装着できるように設計しておけば、極
めて好都合である。部品点数が少なく大量生産が容易で
液状薬剤等の治療用流体を高い精度をもって投与するこ
とのできるカセットが、発明の名称を「薬剤注入システ
ムの使い捨て式カセット（Disposable Cas−sette for
a Medication Infusion System）」とした米国特許出願
127,333号に記載されている。この米国特許出願の内容
はここに引用したことにより本開示に包含されるもので
ある。
上に引用した使い捨て式カセットは流体の供給を高い
精度で行なう流体ポンプを含み、この精度はこの製品が
寿命を完うするまで維持される。このカセットは更に、
ポンプを簡便に且つ容易にプライミングするための手段
を提供しており、またバブル・トラップを含んでいる。
このバブル・トラップは、現在入手可能なポンプに付随
する問題である頻繁なシャットダウンとアラームとの発
生を防止するものである。このカセットは更に圧力検知
手段やバブル検出手段等の付加的な装置を含んでおり、
それらの装置は従来の一般的な薬剤注入システムにおい
ては別体のアセンブリを構成したものである。
精度で行なう流体ポンプを含み、この精度はこの製品が
寿命を完うするまで維持される。このカセットは更に、
ポンプを簡便に且つ容易にプライミングするための手段
を提供しており、またバブル・トラップを含んでいる。
このバブル・トラップは、現在入手可能なポンプに付随
する問題である頻繁なシャットダウンとアラームとの発
生を防止するものである。このカセットは更に圧力検知
手段やバブル検出手段等の付加的な装置を含んでおり、
それらの装置は従来の一般的な薬剤注入システムにおい
ては別体のアセンブリを構成したものである。
治療用流体の正確且つ安全な供給を確保するために
は、流体モニタリング／制御システムを使い捨て式カセ
ットと共に用いる必要がある。その種のシステムの設計
に際しては、流体の供給の精度に関連するファクタに対
して細心の注意を払う必要があり、また、そのシステム
の安全な作動を確保するために装置のモニタリング機能
が必要とされる。
は、流体モニタリング／制御システムを使い捨て式カセ
ットと共に用いる必要がある。その種のシステムの設計
に際しては、流体の供給の精度に関連するファクタに対
して細心の注意を払う必要があり、また、そのシステム
の安全な作動を確保するために装置のモニタリング機能
が必要とされる。
病院における患者の治療と家庭用ヘルス・ケアの両方
の用途に用いることのできる薬剤注入管理システムを開
発することの必要性は、これまで長い間痛感されつつも
満たされることがなかった。望ましいシステムがいかな
るものかと言えば、それは、現在の用途に適合した信頼
性の高い改良された製品を提供することによって新たな
治療法の採用を促進し、また、治療法を改良し人手と常
備品費用とを低減することによって入院費用を軽減し、
更に、動脈内注入と皮下注入とを可能とするに充分な多
用途性を備えたものであろう。そのようなシステムに要
求される主な用件は、薬剤分量の精度、従来技術なみの
安全性機能、それに患者の接続された別々の管路を各々
が備えている２つ以上のポンピング・チャネルを、夫々
独立して制御できる能力であろう。
の用途に用いることのできる薬剤注入管理システムを開
発することの必要性は、これまで長い間痛感されつつも
満たされることがなかった。望ましいシステムがいかな
るものかと言えば、それは、現在の用途に適合した信頼
性の高い改良された製品を提供することによって新たな
治療法の採用を促進し、また、治療法を改良し人手と常
備品費用とを低減することによって入院費用を軽減し、
更に、動脈内注入と皮下注入とを可能とするに充分な多
用途性を備えたものであろう。そのようなシステムに要
求される主な用件は、薬剤分量の精度、従来技術なみの
安全性機能、それに患者の接続された別々の管路を各々
が備えている２つ以上のポンピング・チャネルを、夫々
独立して制御できる能力であろう。
理想を述べれば、斯かる改良された薬剤注入システム
のポンプは、現在の病院用のポンプと比較してかなり小
型軽量のものであって、しかもそれと同時に複数のポン
ピング・チャネルが組み込まれているものであろう。長
時間のバッテリ電源による動作を可能とする能力と併せ
て、これらの特徴は、移動治療用、集中治療用、救急輸
送用、救急治療用または手術室での用途に特に適合した
装置の中に、必要に応じて組み込むことができる。
のポンプは、現在の病院用のポンプと比較してかなり小
型軽量のものであって、しかもそれと同時に複数のポン
ピング・チャネルが組み込まれているものであろう。長
時間のバッテリ電源による動作を可能とする能力と併せ
て、これらの特徴は、移動治療用、集中治療用、救急輸
送用、救急治療用または手術室での用途に特に適合した
装置の中に、必要に応じて組み込むことができる。
複数のポンピング・チャネルに適合する能力を有し、
種々の使い捨て式の機構を装備し、そして一連のソフト
ウェア機能を備えたシステムであれば、現在入手可能な
幾つかの装置の能力を１つの装置の中に兼ね備えること
も可能であろう。一例を挙げれば、病院において、注射
用ポンプ、PCAポンプ、新生児用ポンプ、汎用ポンプ、
及びコンピュータ接続式ポンプを別々に備える必要は、
これらの全ての装置の要件を選択的な方法で満足するこ
とのできる１つのシステムを用いることによって除去さ
れるであろう。
種々の使い捨て式の機構を装備し、そして一連のソフト
ウェア機能を備えたシステムであれば、現在入手可能な
幾つかの装置の能力を１つの装置の中に兼ね備えること
も可能であろう。一例を挙げれば、病院において、注射
用ポンプ、PCAポンプ、新生児用ポンプ、汎用ポンプ、
及びコンピュータ接続式ポンプを別々に備える必要は、
これらの全ての装置の要件を選択的な方法で満足するこ
とのできる１つのシステムを用いることによって除去さ
れるであろう。
ヘルス・ケアの業界においてはコスト抑制の必要が認
識されている。コストは３つのカテゴリに分類すること
ができる。即ち、材料費、人件費、そして維持費であ
る。静脈注入システムに関しては、主に考慮せねばなら
ない事項は使い捨て品のコストであり、その理由は、年
間の必要個数が大きいからである。使い捨て品のコスト
を低額に抑え、設定が容易で、使い方が簡単で、しかも
信頼性の高い薬剤注入システムは、ヘルス・ケアの分野
への大いなる貢献となることであろう。
識されている。コストは３つのカテゴリに分類すること
ができる。即ち、材料費、人件費、そして維持費であ
る。静脈注入システムに関しては、主に考慮せねばなら
ない事項は使い捨て品のコストであり、その理由は、年
間の必要個数が大きいからである。使い捨て品のコスト
を低額に抑え、設定が容易で、使い方が簡単で、しかも
信頼性の高い薬剤注入システムは、ヘルス・ケアの分野
への大いなる貢献となることであろう。
［発明の構成］ 以上に掲げた望ましい特質を備えた、薬剤注入システ
ムに用いられる流体供給モニタリング／制御装置が供給
される。この装置は、マルチ・チャネル形式のポンピン
グ要素とセンサ・インタフェースとを含む滅菌カセット
が組込まれた使い捨て式の流体通路と共に使用するもの
として構成されている。この装置は、マルチ駆動機構
と、コントローラと、モニタリング・システムとを含ん
で成る。マルチ・チャネルのための流体のポンピング
は、駆動機構内の複数の直流モータを個々に制御するこ
とによって行なわれ、それらの直流モータの各々は、カ
セット内の個々のポンピング・チャネルのための２つの
バルブと往復動するピストンとに連結されている。モー
タはギヤで減速されて適切な最大速度とトルクとを発生
する。カムが、カセット内の流入バルブ、ピストン、及
び吐出バルブを順次駆動する。初期状態においては、カ
ムは「ホーム」ポジション（180度）にあり、流入バル
ブは開放され、吐出バルブは閉塞されており、ポンプ・
シリンダは充填できる状態にある。このホーム・ポジシ
ョンからスタートして、モータはカネを最大速度で回転
させ、ピストンをそのストロークの最上部まで引き戻
し、これによってシリンダを急速に充填する。次に流入
バルブが閉塞されて吐出バルブが開放される。このよう
にして常に一方のバルブを閉塞しておくことによって、
自由な流れ（フリー・フロー）が生じないようにしてい
る。モータへ周期的にパルスを送出することによって、
ある範囲内の種々の流体供給速度が得られる。ピストン
の供給ストロークの終了点においては、モータは最大速
度の動作を行なって吐出バルブを閉塞すると共に流入バ
ルブを開放し、これによってポンピング・サイクルが完
了する。ポンプの平均吐出量は、閉ループ・フィードバ
ック制御を利用して正確な制御を行なうデジタル・フィ
ードバック・コントローラによって、設定点流量の近傍
に維持される。これが必要とされている理由は、諸々の
負荷パラメータにばらつきがあるからであり、それらの
ばらつきは、駆動機構並びにカセットの摩擦、慣性、及
び流体背圧によって生じるものである。コントローラは
定期的に、エンコーダからのフィードバック情報に基づ
いてモータの電圧パルスのパルス巾の算出を行なう。２
つの互いに異なったパルス振幅レベルを用いて、0.1ml/
hr（ミリリットル／時）から999ml/hrまでの範囲内の種
々の平均流量が提供され、行程容積の値としては80マイ
クロリットルが採用されている。モータの駆動速度は流
体の流量と相関しており、これによって流量のキャリブ
レーションが行なわれる。流量の誤差は、モータの回転
速度を正確に制御することによってできる限り小さく抑
えられる。
ムに用いられる流体供給モニタリング／制御装置が供給
される。この装置は、マルチ・チャネル形式のポンピン
グ要素とセンサ・インタフェースとを含む滅菌カセット
が組込まれた使い捨て式の流体通路と共に使用するもの
として構成されている。この装置は、マルチ駆動機構
と、コントローラと、モニタリング・システムとを含ん
で成る。マルチ・チャネルのための流体のポンピング
は、駆動機構内の複数の直流モータを個々に制御するこ
とによって行なわれ、それらの直流モータの各々は、カ
セット内の個々のポンピング・チャネルのための２つの
バルブと往復動するピストンとに連結されている。モー
タはギヤで減速されて適切な最大速度とトルクとを発生
する。カムが、カセット内の流入バルブ、ピストン、及
び吐出バルブを順次駆動する。初期状態においては、カ
ムは「ホーム」ポジション（180度）にあり、流入バル
ブは開放され、吐出バルブは閉塞されており、ポンプ・
シリンダは充填できる状態にある。このホーム・ポジシ
ョンからスタートして、モータはカネを最大速度で回転
させ、ピストンをそのストロークの最上部まで引き戻
し、これによってシリンダを急速に充填する。次に流入
バルブが閉塞されて吐出バルブが開放される。このよう
にして常に一方のバルブを閉塞しておくことによって、
自由な流れ（フリー・フロー）が生じないようにしてい
る。モータへ周期的にパルスを送出することによって、
ある範囲内の種々の流体供給速度が得られる。ピストン
の供給ストロークの終了点においては、モータは最大速
度の動作を行なって吐出バルブを閉塞すると共に流入バ
ルブを開放し、これによってポンピング・サイクルが完
了する。ポンプの平均吐出量は、閉ループ・フィードバ
ック制御を利用して正確な制御を行なうデジタル・フィ
ードバック・コントローラによって、設定点流量の近傍
に維持される。これが必要とされている理由は、諸々の
負荷パラメータにばらつきがあるからであり、それらの
ばらつきは、駆動機構並びにカセットの摩擦、慣性、及
び流体背圧によって生じるものである。コントローラは
定期的に、エンコーダからのフィードバック情報に基づ
いてモータの電圧パルスのパルス巾の算出を行なう。２
つの互いに異なったパルス振幅レベルを用いて、0.1ml/
hr（ミリリットル／時）から999ml/hrまでの範囲内の種
々の平均流量が提供され、行程容積の値としては80マイ
クロリットルが採用されている。モータの駆動速度は流
体の流量と相関しており、これによって流量のキャリブ
レーションが行なわれる。流量の誤差は、モータの回転
速度を正確に制御することによってできる限り小さく抑
えられる。
ドライブ・シャフト・エンコーダが、１）ホーム・ポ
ジション、２）供給ストローク・マーカ、３）インクリ
メント式供給マーカ、並びに４）再充填サイクルの終了
時の制動マーカ、以上の４つに関して、ポンプを動作さ
せるために必要な情報を供給する。流量が非常に小さい
ときには再充填サイクルの終了時にモータを停止させる
必要がある。これは、制動期間にモータの巻線を短絡さ
せることによって行なわれる。
ジション、２）供給ストローク・マーカ、３）インクリ
メント式供給マーカ、並びに４）再充填サイクルの終了
時の制動マーカ、以上の４つに関して、ポンプを動作さ
せるために必要な情報を供給する。流量が非常に小さい
ときには再充填サイクルの終了時にモータを停止させる
必要がある。これは、制動期間にモータの巻線を短絡さ
せることによって行なわれる。
流体供給モニタリング・システムが、患者に危険をも
たらす可能性のある状況を検出する。そのような状況は
例えば、１）システム内のいずれかの箇所で起きた閉塞
を原因とする、流体の流れ損失、２）特定の量を超え
る、供給流体の量の不正確さ、３）かなりの量の空気の
患者の体内への注入、４）カセットが所定の位置に適切
にラッチ（固定）されていないこと、それに、５）装置
の故障、等である。
たらす可能性のある状況を検出する。そのような状況は
例えば、１）システム内のいずれかの箇所で起きた閉塞
を原因とする、流体の流れ損失、２）特定の量を超え
る、供給流体の量の不正確さ、３）かなりの量の空気の
患者の体内への注入、４）カセットが所定の位置に適切
にラッチ（固定）されていないこと、それに、５）装置
の故障、等である。
好適実施例においては、３つのポンピング・チャネル
が個々に運転される。ポンピング機構はモジュラ形式と
されており、これによって構造が簡単に、また試験と修
理が容易になっており、更には、共通部品を使用してチ
ャネルを１つとした形式の装置や、チャネルを２つとし
た形式の装置を作れる可能性をもたらしている。各ポン
プ・モジュールは底部支持構造と、駆動機構と、モータ
と、逆転防止クラッチ（ブレーキ）と、エンコーダとを
含んでいる。
が個々に運転される。ポンピング機構はモジュラ形式と
されており、これによって構造が簡単に、また試験と修
理が容易になっており、更には、共通部品を使用してチ
ャネルを１つとした形式の装置や、チャネルを２つとし
た形式の装置を作れる可能性をもたらしている。各ポン
プ・モジュールは底部支持構造と、駆動機構と、モータ
と、逆転防止クラッチ（ブレーキ）と、エンコーダとを
含んでいる。
［実施例］ 以下の詳細な説明を添付図面と共に参照することによ
り、本発明のより明瞭な理解が得られよう。
り、本発明のより明瞭な理解が得られよう。
第１図は、使い捨て式の流体流路付きカセット12を用
いる薬剤注入システムに使用される。本発明に係る流体
供給モニタリング／制御装置10を図示している。この流
体供給モニタリング制御装置10は、３つの主要な機能ブ
ロックから成っている。即ち、駆動手段14と、モニタリ
ング手段16と、制御手段18とである。使い捨て式の流体
流路付きカセット12は、発明の名称を「薬剤注入システ
ムの使い捨て式カセット（Disposable Cassette for a
Medication Infusion System）」とした、米国特許出願
第127,333号に詳しく記載されている。簡単に述べるな
らば、この使い捨て式カセットは７個だけの部品から構
成されており、また、極めて精度と信頼性の高いピスト
ン式の流体ポンプを採用しており、この流体ポンプは、
構造が単純であるにも拘らず非常に正確度と精密度の高
いアクティブ・バルブ機構を採用している。カセットに
は、流体供給装置によってシステム内に送り込まれる可
能性のある気泡を除去するための、バブル・トラップが
含まれている。カセットは流入チューブと吐出チューブ
とに、標準的なルアー取付具（Luer fittings）を備え
ている。好適実施例においては、カセットは更に、吐出
管路の圧力の検出を可能にする圧力ダイアフラムと、患
者へ供給される流体の中の許容寸法を超える大きさの気
泡を検出するための気泡検出器との、両方を含んでい
る。
いる薬剤注入システムに使用される。本発明に係る流体
供給モニタリング／制御装置10を図示している。この流
体供給モニタリング制御装置10は、３つの主要な機能ブ
ロックから成っている。即ち、駆動手段14と、モニタリ
ング手段16と、制御手段18とである。使い捨て式の流体
流路付きカセット12は、発明の名称を「薬剤注入システ
ムの使い捨て式カセット（Disposable Cassette for a
Medication Infusion System）」とした、米国特許出願
第127,333号に詳しく記載されている。簡単に述べるな
らば、この使い捨て式カセットは７個だけの部品から構
成されており、また、極めて精度と信頼性の高いピスト
ン式の流体ポンプを採用しており、この流体ポンプは、
構造が単純であるにも拘らず非常に正確度と精密度の高
いアクティブ・バルブ機構を採用している。カセットに
は、流体供給装置によってシステム内に送り込まれる可
能性のある気泡を除去するための、バブル・トラップが
含まれている。カセットは流入チューブと吐出チューブ
とに、標準的なルアー取付具（Luer fittings）を備え
ている。好適実施例においては、カセットは更に、吐出
管路の圧力の検出を可能にする圧力ダイアフラムと、患
者へ供給される流体の中の許容寸法を超える大きさの気
泡を検出するための気泡検出器との、両方を含んでい
る。
駆動手段14は、流体を患者へ供給する機能を果たす、
使い捨て式の流体流路付きカセット12に収容されている
１つ或いは２つ以上のポンプを駆動する。カセット12内
のカセット・センサの出力は、接続路19を介してモニタ
リング手段16へ送出される。駆動手段14内の駆動センサ
からの情報は、接続路20を介してモニタリング手段16へ
伝達される。ポジション・フィードバック情報は、接続
路22を介して、駆動手段14から制御手段18へ送出され
る。制御手段18は入力線24上の種々のコマンドに従って
駆動手段を作動させる。制御手段18は更に、モニタリン
グ手段16にも応動する。
使い捨て式の流体流路付きカセット12に収容されている
１つ或いは２つ以上のポンプを駆動する。カセット12内
のカセット・センサの出力は、接続路19を介してモニタ
リング手段16へ送出される。駆動手段14内の駆動センサ
からの情報は、接続路20を介してモニタリング手段16へ
伝達される。ポジション・フィードバック情報は、接続
路22を介して、駆動手段14から制御手段18へ送出され
る。制御手段18は入力線24上の種々のコマンドに従って
駆動手段を作動させる。制御手段18は更に、モニタリン
グ手段16にも応動する。
駆動手段14と制御手段18の、更なる詳細が第２図に示
されている。使い捨て式の流体流路付きカセット12は、
第２図には、ポンプ・チャネルを１つだけ備えたものが
示されているが、一般的には２つ以上の互いに独立した
ポンプ・チャネルを備えることになる。第２図に示され
た１つだけのポンプ・チャネルは、流体流入流路26及び
それに続く流入バルブ28と、シリンダとピストンとキャ
ップとからなる構造部30と、吐出バルブ32と、流体吐出
流路34とから成っている。
されている。使い捨て式の流体流路付きカセット12は、
第２図には、ポンプ・チャネルを１つだけ備えたものが
示されているが、一般的には２つ以上の互いに独立した
ポンプ・チャネルを備えることになる。第２図に示され
た１つだけのポンプ・チャネルは、流体流入流路26及び
それに続く流入バルブ28と、シリンダとピストンとキャ
ップとからなる構造部30と、吐出バルブ32と、流体吐出
流路34とから成っている。
駆動手段14は、直流モータと複数のギアとから成る機
構36を含んで成り、ギアで減速された出力軸上にはカム
38が備えられている。カム38は流入バルブ・アクチュエ
ータ40と、ピストン・アクチュエータ42と、吐出バルブ
・アクチュエータ44とを駆動する。これらのアクチュエ
ータは夫々、流入バルブ28と、構造部30内のピストン
と、吐出バルブ32とに、いずれも機械的に結合されてお
り、また、これらのバルブとピストンとは全てカセット
12の内部にある。機構36には無鉄コア（ironless cor
e）直流モータが用いられている。このモータは、典型
的な一例としては、組込式ギア減速ユニットを備え、そ
れによって出力軸の速度を減速しているものである。
構36を含んで成り、ギアで減速された出力軸上にはカム
38が備えられている。カム38は流入バルブ・アクチュエ
ータ40と、ピストン・アクチュエータ42と、吐出バルブ
・アクチュエータ44とを駆動する。これらのアクチュエ
ータは夫々、流入バルブ28と、構造部30内のピストン
と、吐出バルブ32とに、いずれも機械的に結合されてお
り、また、これらのバルブとピストンとは全てカセット
12の内部にある。機構36には無鉄コア（ironless cor
e）直流モータが用いられている。このモータは、典型
的な一例としては、組込式ギア減速ユニットを備え、そ
れによって出力軸の速度を減速しているものである。
発明の名称を「薬剤注入システムの使い捨て式カセッ
ト（Disposable Cassette for a Medica−tion Infusio
n System）」とした、米国特許出願第127,333号に記載
されているように、モータの出力軸を備えている側の端
部が、駆動モジュールのシャシーの一側の頂部に取付け
られており、その出力軸は駆動モジュールのシャシーを
貫通して延伸している。駆動プーリーがこの出力軸上に
取付けられており、この駆動プーリはモータによって駆
動される。一方向ベアリングが駆動モジュールのシャシ
ーの反対側の頂部に載置されている。この一方向ベアリ
ングは、その内部に駆動軸を回転自在に支持している。
駆動軸の両端は一方向ベアリングから外部へ延出してい
る。一方向ベアリングは、駆動軸が一方向へのみ回転で
きるようにしている。好適実施例においては、この回転
は上方から見て時計回りとされている。一方向ベアリン
グから延出しているこの駆動軸の下端には、パワー・モ
ジュール・カム38が取付けられている。駆動ベルトが、
駆動プーリの周囲とパワー・モジュール・カム38の溝の
内部とに架装されている。以上により、モータはパワー
・モジュール・カム38並びに駆動軸を駆動することにな
る。
ト（Disposable Cassette for a Medica−tion Infusio
n System）」とした、米国特許出願第127,333号に記載
されているように、モータの出力軸を備えている側の端
部が、駆動モジュールのシャシーの一側の頂部に取付け
られており、その出力軸は駆動モジュールのシャシーを
貫通して延伸している。駆動プーリーがこの出力軸上に
取付けられており、この駆動プーリはモータによって駆
動される。一方向ベアリングが駆動モジュールのシャシ
ーの反対側の頂部に載置されている。この一方向ベアリ
ングは、その内部に駆動軸を回転自在に支持している。
駆動軸の両端は一方向ベアリングから外部へ延出してい
る。一方向ベアリングは、駆動軸が一方向へのみ回転で
きるようにしている。好適実施例においては、この回転
は上方から見て時計回りとされている。一方向ベアリン
グから延出しているこの駆動軸の下端には、パワー・モ
ジュール・カム38が取付けられている。駆動ベルトが、
駆動プーリの周囲とパワー・モジュール・カム38の溝の
内部とに架装されている。以上により、モータはパワー
・モジュール・カム38並びに駆動軸を駆動することにな
る。
エンコーダ46は、第３図に示されているように、カセ
ット12内のポンプの作動に必要な４種類の情報を提供す
る。種々のポンピング・サイクルのセグメント（扇形）
が図示されているが、それらは、「ホーム」・ポジショ
ンと、供給ストローク・セグメントと、吐出バルブ閉塞
セグメントと、流入バルブ開放セグメントと、充填スト
ローク・セグメントと、流入バルブ閉塞セグメントと、
吐出バルブ開放セグメントとから成っている。
ット12内のポンプの作動に必要な４種類の情報を提供す
る。種々のポンピング・サイクルのセグメント（扇形）
が図示されているが、それらは、「ホーム」・ポジショ
ンと、供給ストローク・セグメントと、吐出バルブ閉塞
セグメントと、流入バルブ開放セグメントと、充填スト
ローク・セグメントと、流入バルブ閉塞セグメントと、
吐出バルブ開放セグメントとから成っている。
第４図は、ポジション・センサによって検出される複
数の基準マークを有するエンコーダ・ディスク48の上面
図である。エンコーダ・ディスク48はモータの駆動軸の
上端に固定載置されており、駆動軸及びカム38と共に回
転する。ポジション・センサはギア減速ユニットの出力
軸が延出している一方向ベアリングの上方に、固定載置
されている。ポジション・センサは、第２図に示すよう
に、ポジション・フィードバック情報をポジション検出
回路50へ供給する。好適実施例においては、ポジション
・センサは更に方向を検出する能力も持っている。
数の基準マークを有するエンコーダ・ディスク48の上面
図である。エンコーダ・ディスク48はモータの駆動軸の
上端に固定載置されており、駆動軸及びカム38と共に回
転する。ポジション・センサはギア減速ユニットの出力
軸が延出している一方向ベアリングの上方に、固定載置
されている。ポジション・センサは、第２図に示すよう
に、ポジション・フィードバック情報をポジション検出
回路50へ供給する。好適実施例においては、ポジション
・センサは更に方向を検出する能力も持っている。
第４図に関し、ポジション・センサによって検出され
る基準マーク、例えば供給ストローク、マーカ、インク
リメント式供給マーカ、それに制動マーカ等は、種々の
電子信号に変換される。エンコーダ・ディスク48とカム
38とは、「ホーム」ポジションが正しい位置に来るよう
に、互いの位置を揃えられている。ホーム・ポジション
は、カセット12の安全且つ容易な装填が確実に行なえる
ようにするために、カセットのピストン・ラッチを予め
定められている位置に位置決めするために用いられる。
供給マーカ52は、システムが流体の供給を実行している
か、それとも再充填を実行しているか（再充填は、充填
のためのバルブ操作と、充填と、供給のためのバルブ操
作とを含む）を表示するものである。この情報が必要と
される理由は、ピストンは供給サイクルの間は制御され
た速度でシリンダ内を移動させられねばならず、一方、
再充填は、流体の供給の中断をできる限り短くするため
に、できるだけ速やかに完了されなければならないから
である。インクリメント式供給マーカ54は、エンコーダ
・ディスク48の周辺部のトラックに沿って、緻密な間隔
で設けられている。このインクリメント式供給マーカ54
は流体の吐出量を正確且つ精密に制御するためのフィー
ドバック信号に変換される。供給を行なうために少量の
インクリメントが必要な場合には、再充填サイクルの終
了点においてモータを停止させる必要がある。これは、
制動マーカ56の期間にモータの巻線を短絡させることに
よって実現される。
る基準マーク、例えば供給ストローク、マーカ、インク
リメント式供給マーカ、それに制動マーカ等は、種々の
電子信号に変換される。エンコーダ・ディスク48とカム
38とは、「ホーム」ポジションが正しい位置に来るよう
に、互いの位置を揃えられている。ホーム・ポジション
は、カセット12の安全且つ容易な装填が確実に行なえる
ようにするために、カセットのピストン・ラッチを予め
定められている位置に位置決めするために用いられる。
供給マーカ52は、システムが流体の供給を実行している
か、それとも再充填を実行しているか（再充填は、充填
のためのバルブ操作と、充填と、供給のためのバルブ操
作とを含む）を表示するものである。この情報が必要と
される理由は、ピストンは供給サイクルの間は制御され
た速度でシリンダ内を移動させられねばならず、一方、
再充填は、流体の供給の中断をできる限り短くするため
に、できるだけ速やかに完了されなければならないから
である。インクリメント式供給マーカ54は、エンコーダ
・ディスク48の周辺部のトラックに沿って、緻密な間隔
で設けられている。このインクリメント式供給マーカ54
は流体の吐出量を正確且つ精密に制御するためのフィー
ドバック信号に変換される。供給を行なうために少量の
インクリメントが必要な場合には、再充填サイクルの終
了点においてモータを停止させる必要がある。これは、
制動マーカ56の期間にモータの巻線を短絡させることに
よって実現される。
再び第２図に関し、制御手段18は、モータ駆動操作回
路58、ポジション検出回路50、及びフィードバック・コ
ントローラ60を含んで成ることが見て取れる。フィード
バック・コントローラ60へは、ポジション検出入力62、
コマンド入力64、カセット識別入力66、及びアラーム入
力68がある。フィードバック・コントローラ60はソフト
ウェアによって実現されている。第５図に示すように、
マイクロプロセッサ70は、流量評価部72、非線形コント
ローラ74、及びモータ供給電圧ユニット76を含んで成る
ものである。
路58、ポジション検出回路50、及びフィードバック・コ
ントローラ60を含んで成ることが見て取れる。フィード
バック・コントローラ60へは、ポジション検出入力62、
コマンド入力64、カセット識別入力66、及びアラーム入
力68がある。フィードバック・コントローラ60はソフト
ウェアによって実現されている。第５図に示すように、
マイクロプロセッサ70は、流量評価部72、非線形コント
ローラ74、及びモータ供給電圧ユニット76を含んで成る
ものである。
モータ駆動操作回路58は、パルス・ジェネレータ78、
モータ駆動回路80、及びコントロール・ロジック・ユニ
ット82を含んで成る。パルス・ジェネレータ78へは、デ
ータバスを介してマイクロプロセッサ70から適切なパル
ス巾の値が入力される。パルス巾の値をロードしたなら
ば、マイクロプロセッサ70は入力信号線83を介して、パ
ルス・ジェネレータ78をスタートさせる。パルス・ジェ
ネレータ78の出力は、パルス巾の持続期間中は論理状態
が「ハイ（高レベル）」になっており、そうでないとき
には理論状態が「ゼロ」になっている。パルス・ジェネ
レータ78は、ゲート入力線84を介して、コントロール・
ロジック・ユニット82によりゲート制御されている。
モータ駆動回路80、及びコントロール・ロジック・ユニ
ット82を含んで成る。パルス・ジェネレータ78へは、デ
ータバスを介してマイクロプロセッサ70から適切なパル
ス巾の値が入力される。パルス巾の値をロードしたなら
ば、マイクロプロセッサ70は入力信号線83を介して、パ
ルス・ジェネレータ78をスタートさせる。パルス・ジェ
ネレータ78の出力は、パルス巾の持続期間中は論理状態
が「ハイ（高レベル）」になっており、そうでないとき
には理論状態が「ゼロ」になっている。パルス・ジェネ
レータ78は、ゲート入力線84を介して、コントロール・
ロジック・ユニット82によりゲート制御されている。
供給標識信号、ホーム標識信号、及び制動標識信号
が、エンコーダ46からコントロール・ロジック・ユニッ
ト82へ送出される。マイクロプロセッサ70からコントロ
ール・ロジック・ユニット82への入力信号線には、カウ
ンタ・リセット85、カウンタ・イネーブル86、パルス・
スタート88、及び制御イネーブル90の、各信号線があ
る。コントール・ロジック・ユニット82は、リセット入
力線94、イネーブル入力線96、及びゲート入力線98を介
して、ポジション・カウンタ92へ接続されている。エン
コーダ46は、インクリメント式ポジション・パルスを、
入力線100を介してポジション・カウンタ92へ送出す
る。
が、エンコーダ46からコントロール・ロジック・ユニッ
ト82へ送出される。マイクロプロセッサ70からコントロ
ール・ロジック・ユニット82への入力信号線には、カウ
ンタ・リセット85、カウンタ・イネーブル86、パルス・
スタート88、及び制御イネーブル90の、各信号線があ
る。コントール・ロジック・ユニット82は、リセット入
力線94、イネーブル入力線96、及びゲート入力線98を介
して、ポジション・カウンタ92へ接続されている。エン
コーダ46は、インクリメント式ポジション・パルスを、
入力線100を介してポジション・カウンタ92へ送出す
る。
マイクロプロセッサ70は、所定の間隔（例えば３秒間
隔）でポジション・カウンタ92の出力のサンプリングを
行なうことによって、供給流体の量を判定する。カセッ
トの行程容積の値が、流量評価部72へ入力され、この値
がポジション・カウンタ92からのデータと共に使用され
て、評価流量信号reが決定される。評価流量信号reは比
較器102へ入力される。比較器102へのもう一方の入力
は、流量コマンド信号104である。流量コマンド信号104
は更に、並行接続線106を介してモータ供給電圧ユニッ
ト76へも入力する。非線形コントローラ74への入力信号
はサンプリングされた誤差信号ｅであり、この誤差信号
ｅは流量コマンド信号rcと評価流量信号reとの差であ
る。この非線形コントローラ74は、誤差信号に基づいて
パルス巾の調節を行なうアルゴリズムである。その算出
されたパルス巾カウントは次にモータ・パルス巾ジェネ
レータ78へ転送される。
隔）でポジション・カウンタ92の出力のサンプリングを
行なうことによって、供給流体の量を判定する。カセッ
トの行程容積の値が、流量評価部72へ入力され、この値
がポジション・カウンタ92からのデータと共に使用され
て、評価流量信号reが決定される。評価流量信号reは比
較器102へ入力される。比較器102へのもう一方の入力
は、流量コマンド信号104である。流量コマンド信号104
は更に、並行接続線106を介してモータ供給電圧ユニッ
ト76へも入力する。非線形コントローラ74への入力信号
はサンプリングされた誤差信号ｅであり、この誤差信号
ｅは流量コマンド信号rcと評価流量信号reとの差であ
る。この非線形コントローラ74は、誤差信号に基づいて
パルス巾の調節を行なうアルゴリズムである。その算出
されたパルス巾カウントは次にモータ・パルス巾ジェネ
レータ78へ転送される。
第６図は、３つの互いに独立したポンピング・チャネ
ルを備えた実施例のためのモータ制御アルゴリズム構造
を構成する複数のソフトウェア・プロシージャの、模式
的なブロック図である。３組の、モータとそれに組合わ
されたギア構造とから成る組36a、36b、36cが、３つの
異なったソフトウェア要素によって制御され、これらの
ソフトウェア要素は互いに協働して、３つのポンプに、
制御された流体の供給を行なわせる。これら３つのソフ
トウェア・プロシージャは、注入制御タスク108、モー
タ制御タスク112、及びポンプ制御タイマ110である。こ
れら３つのソフトウェア要素は、以後、ICT、MCT、及び
PCTと略称し、これらについては以下に更に詳細に説明
する。
ルを備えた実施例のためのモータ制御アルゴリズム構造
を構成する複数のソフトウェア・プロシージャの、模式
的なブロック図である。３組の、モータとそれに組合わ
されたギア構造とから成る組36a、36b、36cが、３つの
異なったソフトウェア要素によって制御され、これらの
ソフトウェア要素は互いに協働して、３つのポンプに、
制御された流体の供給を行なわせる。これら３つのソフ
トウェア・プロシージャは、注入制御タスク108、モー
タ制御タスク112、及びポンプ制御タイマ110である。こ
れら３つのソフトウェア要素は、以後、ICT、MCT、及び
PCTと略称し、これらについては以下に更に詳細に説明
する。
動作の説明 カセットの装填とラッチ 装填とラッチの手順を行なうことによりカセットが装
置に止着され、これによってシステムは流体供給の準備
が整う。流体の供給及びモニタリングを正確に確実に行
なうためには、カセットは装置の表面にしっかりと保持
されなけらばならず、また、ピストンはピストン・アク
チュエータによってしっかりと保持されなければならな
い。カセットのスライド・クランプがカセットを装置に
ラッチ（固定）する。装填が行なわれる間に、ピストン
・アクチュエータのラッチ（固定具）がピストンをクラ
ンプする。カセットの装着状態とピストンのラッチ状態
とをモニタする夫々のセンサ入力に基づいて、装置は注
入に先立ち、オペレータに対して準備状態に関するプロ
ンプトを提示する。カセットを装着する方法は１つだけ
であり、取外しと再装着も容易である。
置に止着され、これによってシステムは流体供給の準備
が整う。流体の供給及びモニタリングを正確に確実に行
なうためには、カセットは装置の表面にしっかりと保持
されなけらばならず、また、ピストンはピストン・アク
チュエータによってしっかりと保持されなければならな
い。カセットのスライド・クランプがカセットを装置に
ラッチ（固定）する。装填が行なわれる間に、ピストン
・アクチュエータのラッチ（固定具）がピストンをクラ
ンプする。カセットの装着状態とピストンのラッチ状態
とをモニタする夫々のセンサ入力に基づいて、装置は注
入に先立ち、オペレータに対して準備状態に関するプロ
ンプトを提示する。カセットを装着する方法は１つだけ
であり、取外しと再装着も容易である。
この装填及びラッチのプロセスは、流体の患者への不
測の供給を許容するものではない。装填に先立ってカセ
ットのスライト・クランプが閉じられることによって管
路が閉塞され、更にそれと共にカセットを押圧保持する
ラッチが開かれる。カセットがラッチされるときにカセ
ットのスライド・クランプは開かれるが、その前に流体
流路は吐出バルブによって必ず閉塞される。ピストン・
アクチュエータは、カセットの装填に先立って、充填サ
イクルの開始点（即ちホーム・ポジション）に位置を定
められる。ピストンのいかなる動きもシリンダを充填す
るように作用し、流体を患者へ向けて排出することはな
い。マイクロプロセッサは、適切なカセットの装着状態
とピストンのラッチ状態との検出を行ない、もし不備が
発生していれば、注入は停止されオーディオ・アラーム
信号とビジュアル・アラーム信号とが発生される。
測の供給を許容するものではない。装填に先立ってカセ
ットのスライト・クランプが閉じられることによって管
路が閉塞され、更にそれと共にカセットを押圧保持する
ラッチが開かれる。カセットがラッチされるときにカセ
ットのスライド・クランプは開かれるが、その前に流体
流路は吐出バルブによって必ず閉塞される。ピストン・
アクチュエータは、カセットの装填に先立って、充填サ
イクルの開始点（即ちホーム・ポジション）に位置を定
められる。ピストンのいかなる動きもシリンダを充填す
るように作用し、流体を患者へ向けて排出することはな
い。マイクロプロセッサは、適切なカセットの装着状態
とピストンのラッチ状態との検出を行ない、もし不備が
発生していれば、注入は停止されオーディオ・アラーム
信号とビジュアル・アラーム信号とが発生される。
適切なカセット装着状態の検出 装置は、カセットが適切に装填且つラッチされている
か否かを電子的に検出する。２組のセンサがこれを行な
う。即ち、カセット識別センサとピストン・ラッチ装着
センサとである。有効な識別コードが検出され、またピ
ストン・ラッチが所定の位置にあれば、カセットが適切
に装着されているものと見なされる。
か否かを電子的に検出する。２組のセンサがこれを行な
う。即ち、カセット識別センサとピストン・ラッチ装着
センサとである。有効な識別コードが検出され、またピ
ストン・ラッチが所定の位置にあれば、カセットが適切
に装着されているものと見なされる。
カセット識別センサは、例えば行程容積等のカセット
の特性を識別すると共に、カセットが装着されているか
否かの検出を行なう。装置のセンサ室の内部に備えられ
た、３組の発光器と検出器との組が、カセットのボディ
に型成形で形成されている識別コードを読み取る。３ビ
ットの冗長性コードを用いてそのカセットの流量範囲が
明記されている。
の特性を識別すると共に、カセットが装着されているか
否かの検出を行なう。装置のセンサ室の内部に備えられ
た、３組の発光器と検出器との組が、カセットのボディ
に型成形で形成されている識別コードを読み取る。３ビ
ットの冗長性コードを用いてそのカセットの流量範囲が
明記されている。
ピストン・ラッチ装着センサ（piston latch−in−pl
ace sensor、以下LIPセンサと略す）は、センサ・モジ
ュールの底部の内部に取付けられている発光器と検出器
との組から成る。このセンサはピストン・アクチュエー
タのラッチが閉じているか否かの検出を行なう。このLI
Pセンサは、I/Oポートのポーリングによってマイクロプ
ロセッサへインタフェースされる。検出器の出力は比較
器によってデジタルの論理レベルに変換され、また、ア
ラームの反応に知覚できる程の遅れが生じない程度の最
も遅い反復速度で、ポートに対するポーリングが行なわ
れる。マイクロプロセッサは周期的に複数のラッチ・セ
ンサのチェックを実行し、もしあるセンサが機能不全を
生じていることが発見されたならば、ハードウェア・フ
ォールト・アラームを発生する。カセット識別コード
は、１）LIPセンサの状態に変化が生じた直後、２）電
源が投入された直後、並びに３）「始動（START）」キ
ーが押下された直後に、マイクロプロセッサによって読
み取られる。複数の識別センサはそれらが適切に動作し
ていることを確かめるために、読み取りの前にチェック
される。カセットが適切に装着されたならば、ユーザに
対してオーディオ・フィードバック信号が発生される。
ace sensor、以下LIPセンサと略す）は、センサ・モジ
ュールの底部の内部に取付けられている発光器と検出器
との組から成る。このセンサはピストン・アクチュエー
タのラッチが閉じているか否かの検出を行なう。このLI
Pセンサは、I/Oポートのポーリングによってマイクロプ
ロセッサへインタフェースされる。検出器の出力は比較
器によってデジタルの論理レベルに変換され、また、ア
ラームの反応に知覚できる程の遅れが生じない程度の最
も遅い反復速度で、ポートに対するポーリングが行なわ
れる。マイクロプロセッサは周期的に複数のラッチ・セ
ンサのチェックを実行し、もしあるセンサが機能不全を
生じていることが発見されたならば、ハードウェア・フ
ォールト・アラームを発生する。カセット識別コード
は、１）LIPセンサの状態に変化が生じた直後、２）電
源が投入された直後、並びに３）「始動（START）」キ
ーが押下された直後に、マイクロプロセッサによって読
み取られる。複数の識別センサはそれらが適切に動作し
ていることを確かめるために、読み取りの前にチェック
される。カセットが適切に装着されたならば、ユーザに
対してオーディオ・フィードバック信号が発生される。
ポンプ制御 ポンプの動作のうちの幾つかの点は、カセット識別セ
ンサ並びにピストン・ラッチ・センサからの入力によっ
て制御される。カセットが１つも装着されていない場合
には、即座に機構のホーミング（ホーム・ポジションへ
の復帰）が行なわれる。カセットが装着され、ないしは
部分的に装着されている場合には、ホーミングは実行さ
れない。その理由は、ホーミングが結果的に流体の患者
への不測の供給を引き起こす可能性があるからである。
カセットが適切に装着されている場合には、システムは
注入開始の準備が整っている。カセットが装着されてお
らず、ないしはラッチされていない場合には、注入を開
始しようとしたときにプロンプトが発生される。
ンサ並びにピストン・ラッチ・センサからの入力によっ
て制御される。カセットが１つも装着されていない場合
には、即座に機構のホーミング（ホーム・ポジションへ
の復帰）が行なわれる。カセットが装着され、ないしは
部分的に装着されている場合には、ホーミングは実行さ
れない。その理由は、ホーミングが結果的に流体の患者
への不測の供給を引き起こす可能性があるからである。
カセットが適切に装着されている場合には、システムは
注入開始の準備が整っている。カセットが装着されてお
らず、ないしはラッチされていない場合には、注入を開
始しようとしたときにプロンプトが発生される。
ポンプが注入を実行しているときにピストン・ラッチ
が開いた場合には、注入は停止されオーディオ・アラー
ムとビジュアル・アラームとが発生される。このラッチ
が再び閉じて「開始」キーが押下されたならば、注入が
開始される。カセットが検出されない場合には、カセッ
トが外れたものと見なされ、この状態がクリアされるま
でアラームが（変更されたメッセージと共に）継続し、
そしてクリアされるとピストン・アクチュエータのホー
ミングが行なわれる。
が開いた場合には、注入は停止されオーディオ・アラー
ムとビジュアル・アラームとが発生される。このラッチ
が再び閉じて「開始」キーが押下されたならば、注入が
開始される。カセットが検出されない場合には、カセッ
トが外れたものと見なされ、この状態がクリアされるま
でアラームが（変更されたメッセージと共に）継続し、
そしてクリアされるとピストン・アクチュエータのホー
ミングが行なわれる。
流体のポンピングの制御 流量の範囲は0.1ml/hrから999ml/hrまでである。静脈
開放維持流量（keep−vein−open rate以下KVO流量と略
す）は、少量の流体を、カテーテルの先端に凝血塊が形
成されて管路の閉塞が生じることを防止するのに充分な
頻度の、時間間隔で供給するものである。最小流量にお
ける、パルスとパルスとの間の最小間隔は15秒ないし20
秒である。ステップ入力コマンドに応答する注入流量の
90％セトリング・タイムは30秒ないしそれ以下である。
仕様外の流体供給が120秒間続いた場合には、それがい
かなる流体供給であっても、システムによって検出さ
れ、更にシステムがユーザに対して警告を発する。ポン
プが注入を行なうべき旨のコマンドを受けていないとき
には、流体の供給が行なわれたならば即座にアラームが
発生される。システムは、結果的に誤った流体供給のモ
ニタリングと制御が行なわれることになりかねない。あ
らゆる局所的なセンサ故障を検出する。システムはセン
サの故障時には、フェイル・セーフとなる。
開放維持流量（keep−vein−open rate以下KVO流量と略
す）は、少量の流体を、カテーテルの先端に凝血塊が形
成されて管路の閉塞が生じることを防止するのに充分な
頻度の、時間間隔で供給するものである。最小流量にお
ける、パルスとパルスとの間の最小間隔は15秒ないし20
秒である。ステップ入力コマンドに応答する注入流量の
90％セトリング・タイムは30秒ないしそれ以下である。
仕様外の流体供給が120秒間続いた場合には、それがい
かなる流体供給であっても、システムによって検出さ
れ、更にシステムがユーザに対して警告を発する。ポン
プが注入を行なうべき旨のコマンドを受けていないとき
には、流体の供給が行なわれたならば即座にアラームが
発生される。システムは、結果的に誤った流体供給のモ
ニタリングと制御が行なわれることになりかねない。あ
らゆる局所的なセンサ故障を検出する。システムはセン
サの故障時には、フェイル・セーフとなる。
ポジションの検出 エンコーダ46は、駆動機構とカセットとを制御するた
めのポジション・フィードバック信号を発生する。この
エンコーダは上死点から180度の位置に、カセットの装
填のためのホーム・ポジション・マーカを備えている。
このマーカは充填サイクルの開始点に位置している。供
給サイクル及び再充填サイクルの指標となるロジック信
号DELがこのエンコーダから送出される。DEL信号は、供
給サイクルの間は論理状態が「１」となっており、この
供給サイクルは上死点を基準として０度から120度まで
の範囲である。再充填サイクルの間は、このサイクルは
120度から360度までであるが、DEL信号は論理状態が
「０」となっている。インクリメント式ポジション・マ
ーカは、流体の供給流量を精密にフィードバック制御す
ることを目的として、供給サイクル（０度〜120度）の
部分に設けられている。
めのポジション・フィードバック信号を発生する。この
エンコーダは上死点から180度の位置に、カセットの装
填のためのホーム・ポジション・マーカを備えている。
このマーカは充填サイクルの開始点に位置している。供
給サイクル及び再充填サイクルの指標となるロジック信
号DELがこのエンコーダから送出される。DEL信号は、供
給サイクルの間は論理状態が「１」となっており、この
供給サイクルは上死点を基準として０度から120度まで
の範囲である。再充填サイクルの間は、このサイクルは
120度から360度までであるが、DEL信号は論理状態が
「０」となっている。インクリメント式ポジション・マ
ーカは、流体の供給流量を精密にフィードバック制御す
ることを目的として、供給サイクル（０度〜120度）の
部分に設けられている。
方向の検出 駆動機構の方向の検出は、安全性と正確度についての
理由により必要とされている。駆動機構は機械式ブレー
キを含んでおり、このブレーキは逆回転を防止するが、
機械的負荷とパルス動作とに起因する僅かな逆回転だけ
は防止することができない。この逆回転防止ブレーキの
機能不全はシステムによって検出される。供給サイクル
の部分に設けられている２列の直角インクリメンタル・
ポジション・トラックが、方向の検出のために用いられ
ている。僅かな逆回転は常に生じ得るものであり、それ
によって結果的に、カウントしている体積、即ち供給さ
れる流体の量が不正確なものになる可能性がある。
理由により必要とされている。駆動機構は機械式ブレー
キを含んでおり、このブレーキは逆回転を防止するが、
機械的負荷とパルス動作とに起因する僅かな逆回転だけ
は防止することができない。この逆回転防止ブレーキの
機能不全はシステムによって検出される。供給サイクル
の部分に設けられている２列の直角インクリメンタル・
ポジション・トラックが、方向の検出のために用いられ
ている。僅かな逆回転は常に生じ得るものであり、それ
によって結果的に、カウントしている体積、即ち供給さ
れる流体の量が不正確なものになる可能性がある。
必要解像度 パルスとパルスとの間の最大時間間隔は18秒ないし10
秒である。このことは、少量づつ確実に流すことによっ
て血管との接続箇所を流通可能な状態に保持するために
重要である。カセットのポンプのストローク１回分を供
給するのに必要な時間は［3.6×Q/流量］であり、ここ
で流量はml/hrを単位としたものであり、Ｑはマイクロ
リットルを単位とした行程容積である。パルス間の最大
時間として要求されている値で割る除算を行なうことに
よって、１回の供給サイクル毎に必要とされるパルスの
個数が得られる。一例を挙げれば、行程容積が80マイク
ロリットルのカセットにおいて、流量を0.1ml/hrとし、
パルス間の最大時間が18秒であったとすれば、１回の供
給サイクルに必要な個数は160個である。
秒である。このことは、少量づつ確実に流すことによっ
て血管との接続箇所を流通可能な状態に保持するために
重要である。カセットのポンプのストローク１回分を供
給するのに必要な時間は［3.6×Q/流量］であり、ここ
で流量はml/hrを単位としたものであり、Ｑはマイクロ
リットルを単位とした行程容積である。パルス間の最大
時間として要求されている値で割る除算を行なうことに
よって、１回の供給サイクル毎に必要とされるパルスの
個数が得られる。一例を挙げれば、行程容積が80マイク
ロリットルのカセットにおいて、流量を0.1ml/hrとし、
パルス間の最大時間が18秒であったとすれば、１回の供
給サイクルに必要な個数は160個である。
供給サイクルのインクリメント式ポジション・カウンタ 直角カウント回路が、供給サイクルの間のエンコーダ
・パルスをカウントするために含まれている。このカウ
ンタは、マイクロプロセッサにより所定の間隔でその内
容が読み込まれた後にリセットされる。その出力はカム
の角度位置の変化を表わし、これは流体の供給量と相関
している。このカウンタは、カウントを開始できる状態
となるためには、その前にマイクロプロセッサによって
イネーブルされる必要がある。このカウンタは、供給サ
イクルの間だけパルスのカウントが行なわれるように、
供給サイクル標識信号DELによってゲート制御されてい
る。
・パルスをカウントするために含まれている。このカウ
ンタは、マイクロプロセッサにより所定の間隔でその内
容が読み込まれた後にリセットされる。その出力はカム
の角度位置の変化を表わし、これは流体の供給量と相関
している。このカウンタは、カウントを開始できる状態
となるためには、その前にマイクロプロセッサによって
イネーブルされる必要がある。このカウンタは、供給サ
イクルの間だけパルスのカウントが行なわれるように、
供給サイクル標識信号DELによってゲート制御されてい
る。
制動マーカ 少量の流体のインクリメントが必要とされている低流
量時には、過注入を防止するために、再充填サイクルの
終了点においてモータを停止する必要がある。モータの
停止はモータの巻線を短絡させることによって、より急
速に行なわれる。この種の電子的な制動は、モータによ
って発生される逆起電力を利用したものである。制動は
高流量に対しては使用されず、その理由は、オーバーシ
ュートが大した問題ではないからである。エンコーダ
は、供給サイクルの開始点の手前の所定の角度位置に、
制動に利用されるマーカを備えている。
量時には、過注入を防止するために、再充填サイクルの
終了点においてモータを停止する必要がある。モータの
停止はモータの巻線を短絡させることによって、より急
速に行なわれる。この種の電子的な制動は、モータによ
って発生される逆起電力を利用したものである。制動は
高流量に対しては使用されず、その理由は、オーバーシ
ュートが大した問題ではないからである。エンコーダ
は、供給サイクルの開始点の手前の所定の角度位置に、
制動に利用されるマーカを備えている。
モータ駆動操作回路 駆動機構とカセットの動き（更にはそれらの結果とし
て生じる流体の運き）は、モータ駆動操作回路により制
御される。モータ駆動操作回路は、モータへ入力される
電圧入力を発生すると共に必要に応じて制動を加える。
発生されるこの電圧パルスは、流量コマンド、フィード
バック・コントローラからの出力、並びにポジション検
出回路によって決定される。
て生じる流体の運き）は、モータ駆動操作回路により制
御される。モータ駆動操作回路は、モータへ入力される
電圧入力を発生すると共に必要に応じて制動を加える。
発生されるこの電圧パルスは、流量コマンド、フィード
バック・コントローラからの出力、並びにポジション検
出回路によって決定される。
低流量時には、供給サイクルの間のモータ駆動電圧は
一連のパルス列から成っている。このパルス列の周期は
一定の間隔とされており、この間隔は３秒に設定され、
マイクロプロセッサによって制御されている。高流量時
には、パルス巾が１回のサイクルの長さより大きく、即
ち、１つのパルス巾の中で複数回の回転が行なわれる。
このパルスの巾と振幅とは、適切なモータの回転速度が
得られるようにマイクロプロセッサにより調節されてい
る。ポンプによって発生される流量は、モータの回転速
度をパルス周期に亙って平均した平均値に比例する。
一連のパルス列から成っている。このパルス列の周期は
一定の間隔とされており、この間隔は３秒に設定され、
マイクロプロセッサによって制御されている。高流量時
には、パルス巾が１回のサイクルの長さより大きく、即
ち、１つのパルス巾の中で複数回の回転が行なわれる。
このパルスの巾と振幅とは、適切なモータの回転速度が
得られるようにマイクロプロセッサにより調節されてい
る。ポンプによって発生される流量は、モータの回転速
度をパルス周期に亙って平均した平均値に比例する。
適切なパルス巾は、マイクロプロセッサによって決定
され、更にデータバスを介してパルス・ジェネレータ回
路内へロードされる。パルス巾をロードしたならば、マ
イクロプロセッサはパルス・ジェネレータをスタートさ
せる。パルス・ジェネレータの出力は、パルス巾の持続
期間中は論理状態が「ハイ（高レベル）」になってお
り、それ以外の期間は論理状態が「０」になっている。
パルス巾は供給サイクルの間だけ測定される。従ってパ
ルス・ジェネレータは供給信号DELによってゲート制御
されている。
され、更にデータバスを介してパルス・ジェネレータ回
路内へロードされる。パルス巾をロードしたならば、マ
イクロプロセッサはパルス・ジェネレータをスタートさ
せる。パルス・ジェネレータの出力は、パルス巾の持続
期間中は論理状態が「ハイ（高レベル）」になってお
り、それ以外の期間は論理状態が「０」になっている。
パルス巾は供給サイクルの間だけ測定される。従ってパ
ルス・ジェネレータは供給信号DELによってゲート制御
されている。
パルス巾の変動範囲は１ミリ秒から１秒までの間であ
る。最大は３秒ではなく１秒であり、それは供給サイク
ルが３分の１回転だからである。従って、３秒間の制御
周期の３分の１が、供給サイクルのパルス巾である。
る。最大は３秒ではなく１秒であり、それは供給サイク
ルが３分の１回転だからである。従って、３秒間の制御
周期の３分の１が、供給サイクルのパルス巾である。
定常状態におけるモータの回転速度は駆動電圧の振幅
に比例する。駆動回路を単純化するために２つのパルス
振幅（５ボルトと13ボルト）だけが使用されている。５
ボルトの方は200ml/hr以下の流量コマンドに対して用い
られ、それ以外には13ボルトが用いられる。
に比例する。駆動回路を単純化するために２つのパルス
振幅（５ボルトと13ボルト）だけが使用されている。５
ボルトの方は200ml/hr以下の流量コマンドに対して用い
られ、それ以外には13ボルトが用いられる。
再充填サイクル 再充填は、流体が患者へ供給されていない期間をでき
るだけ短縮するために、できる限り迅速に実行されなけ
ればならない。再充填はパルス巾の値をパルス・ジェネ
レータ内にロードしてモータを始動することによって実
行される。パルス・ジェネレータは、再充填サイクルの
間にカウントが行なわれることがないように、DEL信号
によってゲート制御されている。再充填は、その時点に
おいて選択されている駆動電圧（５ボルトまたは13ボル
ト）を用いて行なわれる。ある設定量以下の流量に対し
ては電子的制動が利用される。マイクロプロセッサによ
って制動がイネーブルされたときには、コントロール・
ロジックがこの機能を実行する。
るだけ短縮するために、できる限り迅速に実行されなけ
ればならない。再充填はパルス巾の値をパルス・ジェネ
レータ内にロードしてモータを始動することによって実
行される。パルス・ジェネレータは、再充填サイクルの
間にカウントが行なわれることがないように、DEL信号
によってゲート制御されている。再充填は、その時点に
おいて選択されている駆動電圧（５ボルトまたは13ボル
ト）を用いて行なわれる。ある設定量以下の流量に対し
ては電子的制動が利用される。マイクロプロセッサによ
って制動がイネーブルされたときには、コントロール・
ロジックがこの機能を実行する。
ホーミング（ホーム・ポジションへの復帰） マイクロプロセッサによって、ホーミングを命令する
コマンドが発生されたときには、モータ電圧が13ボルト
に設定される。エンコーダ上のホーム・ポジション・マ
ーカが検出されると、電子的制動が加えられる。流体が
患者へ供給されることのないようにするために、カムは
ホーム・ポジションに充分近接した位置になければなら
ない。
コマンドが発生されたときには、モータ電圧が13ボルト
に設定される。エンコーダ上のホーム・ポジション・マ
ーカが検出されると、電子的制動が加えられる。流体が
患者へ供給されることのないようにするために、カムは
ホーム・ポジションに充分近接した位置になければなら
ない。
マルチチャネルのポンプ動作における、電源に関する考
慮事項 マルチチャネル動作においては、過大なピーク電流が
電源から流れ出るのを防止するために、複数のモータへ
供給される夫々のパルスの前縁に時間差が設けられる。
電圧がステップ状に増加されるときには、モータ回路内
に過渡的な電流の増加が生じる。このピーク電流は供給
電圧をアーマチュア抵抗で割った商に略々等しく、この
電流が電圧の印加時に発生する。電流は10ないし20ミリ
秒の時定数で、その値から指数関数的に減衰する。40な
いし80ミリ秒に相当する、その時定数の４倍の時間の内
に、この過渡電流はその98％が減衰することになる。
慮事項 マルチチャネル動作においては、過大なピーク電流が
電源から流れ出るのを防止するために、複数のモータへ
供給される夫々のパルスの前縁に時間差が設けられる。
電圧がステップ状に増加されるときには、モータ回路内
に過渡的な電流の増加が生じる。このピーク電流は供給
電圧をアーマチュア抵抗で割った商に略々等しく、この
電流が電圧の印加時に発生する。電流は10ないし20ミリ
秒の時定数で、その値から指数関数的に減衰する。40な
いし80ミリ秒に相当する、その時定数の４倍の時間の内
に、この過渡電流はその98％が減衰することになる。
供給流量のフィードバック制御 モータ回転速度の（従って流体供給量の）閉ループ・
フィードバック制御が、モータ並びに負荷の特性の変動
を補償している。制御システムへの入力は流量コマンド
である。このシステムの出力は流体流量であるが、この
流体流量は直接的に観察することはできないため、間接
的な方法を用いてフィードバック信号を得ている。流量
はマイクロプロセッサの内部において駆動機構の平均回
転速度に基づいて評価され、この平均回転速度は、供給
サイクルのインクリメンタル・ポジションに関する、エ
ンコーダからのデータを用いて算出される。流量コマン
ドと評価流量との間の差が誤差信号である。フィードバ
ック・コントローラは、非線形・比例・積分・微分（no
nlinear propor−tional−plus−integral−derivativ
e、nPID）アルゴリズムを用いてパルス巾を調節するこ
とによって、この誤差信号を０に近付けようとしてい
る。
フィードバック制御が、モータ並びに負荷の特性の変動
を補償している。制御システムへの入力は流量コマンド
である。このシステムの出力は流体流量であるが、この
流体流量は直接的に観察することはできないため、間接
的な方法を用いてフィードバック信号を得ている。流量
はマイクロプロセッサの内部において駆動機構の平均回
転速度に基づいて評価され、この平均回転速度は、供給
サイクルのインクリメンタル・ポジションに関する、エ
ンコーダからのデータを用いて算出される。流量コマン
ドと評価流量との間の差が誤差信号である。フィードバ
ック・コントローラは、非線形・比例・積分・微分（no
nlinear propor−tional−plus−integral−derivativ
e、nPID）アルゴリズムを用いてパルス巾を調節するこ
とによって、この誤差信号を０に近付けようとしてい
る。
流量の評価 平均流体供給流量は、供給サイクルの間にポジション
・カウンタから得られるデータを用いて評価される。マ
イクロプロセッサは周期的にこのカウンタのサンプリン
グを行なって、供給された流体の量を判定する。サンプ
リングの周期には３秒という値が選択されているが、こ
れは、要求されるセトリング・タイム、流量精度とKVO
要件とを満足するための頻繁なパルス発生の必要性、必
要な計算回数の可及的減少（これによって電力が低減さ
れる）、並びにモータの始動と停止の回数の可及的減少
（始動と停止はモータの寿命に悪影響を及ぼす）に基づ
いて選択された値である。あらゆる流量において単一の
サンプリング周期が用いられているため、ソフトウェア
も簡明になっている。80マイクロリットルを供給する１
回の供給ストロークの間に160個のエンコーダ・パルス
が発生されるため、各々のエンコーダ・パルスは0.5マ
イクロリットルの流体の供給を表わしている。
・カウンタから得られるデータを用いて評価される。マ
イクロプロセッサは周期的にこのカウンタのサンプリン
グを行なって、供給された流体の量を判定する。サンプ
リングの周期には３秒という値が選択されているが、こ
れは、要求されるセトリング・タイム、流量精度とKVO
要件とを満足するための頻繁なパルス発生の必要性、必
要な計算回数の可及的減少（これによって電力が低減さ
れる）、並びにモータの始動と停止の回数の可及的減少
（始動と停止はモータの寿命に悪影響を及ぼす）に基づ
いて選択された値である。あらゆる流量において単一の
サンプリング周期が用いられているため、ソフトウェア
も簡明になっている。80マイクロリットルを供給する１
回の供給ストロークの間に160個のエンコーダ・パルス
が発生されるため、各々のエンコーダ・パルスは0.5マ
イクロリットルの流体の供給を表わしている。
フィードバック・コントローラ デジタル・フィードバック・コントローラが、評価流
量を流量コマンドの値に維持するために必要なモータの
パルス巾を決定する。このコントローラへの入力はサン
プリングされた誤差信号ｅであり、この誤差信号ｅは流
量コマンドrcと評価流量reとの差である。所定の時間間
隔で、このコントローラ（デジタル・コンピュータ・プ
ログラムである）が誤差信号に基づいてパルス巾の調節
を行なう。算出されたパルス巾の値は、モータ・パルス
巾ジェネレータへ送られる。パルス巾の初期値は開ルー
プ・データによって決定され、これはセトリング・タイ
ムを短縮するために行なわれている。
量を流量コマンドの値に維持するために必要なモータの
パルス巾を決定する。このコントローラへの入力はサン
プリングされた誤差信号ｅであり、この誤差信号ｅは流
量コマンドrcと評価流量reとの差である。所定の時間間
隔で、このコントローラ（デジタル・コンピュータ・プ
ログラムである）が誤差信号に基づいてパルス巾の調節
を行なう。算出されたパルス巾の値は、モータ・パルス
巾ジェネレータへ送られる。パルス巾の初期値は開ルー
プ・データによって決定され、これはセトリング・タイ
ムを短縮するために行なわれている。
タイミング要件 閉ループの安定度と正確度とを確保するためには、コ
ントローラの内部において諸動作が適切な順序で行なわ
れる必要がある。各々のポンピング・チャネル毎に、３
秒の時間間隔（コントローラのサンプリング周期）で実
行される手順を下記に示す。この手順は、注入が開始さ
れおりしかも機能不全が全く検出されていない場合にの
み、実行されるものである。
ントローラの内部において諸動作が適切な順序で行なわ
れる必要がある。各々のポンピング・チャネル毎に、３
秒の時間間隔（コントローラのサンプリング周期）で実
行される手順を下記に示す。この手順は、注入が開始さ
れおりしかも機能不全が全く検出されていない場合にの
み、実行されるものである。
CONTROLLER 評価流量re（kT）を算出する インクリメント式ポジション・カウンタを読取る インクリメント式ポジション・カウンタを「０」にリ
セットする 誤差信号ｅ（kT）を算出する パルス巾出力の変動分Δｕ（kT）を算出する 変動分と直前の出力との合計 Δｕ（kT）＋ｕ（（ｋ−１）Ｔ）を算出する パルス巾出力を制限する 次回の反復のために値を記憶する、即ち 例えば、kT−→（ｋ−１）Ｔ フィードフォワードの補償増分を加える パルス巾コマンドをジェネレータへ転送する モータを始動する END CONTOROLLER モータ制御のソフトウェア構造 第６図に示すように、３つの異なったソフトウェア部
分、即ち注入制御タスク108と、ポンプ制御タイマ110
と、モータ制御タスク112とが、図示の実施例における
３個のモータに、制御された流体の供給を行なわせてい
る。
セットする 誤差信号ｅ（kT）を算出する パルス巾出力の変動分Δｕ（kT）を算出する 変動分と直前の出力との合計 Δｕ（kT）＋ｕ（（ｋ−１）Ｔ）を算出する パルス巾出力を制限する 次回の反復のために値を記憶する、即ち 例えば、kT−→（ｋ−１）Ｔ フィードフォワードの補償増分を加える パルス巾コマンドをジェネレータへ転送する モータを始動する END CONTOROLLER モータ制御のソフトウェア構造 第６図に示すように、３つの異なったソフトウェア部
分、即ち注入制御タスク108と、ポンプ制御タイマ110
と、モータ制御タスク112とが、図示の実施例における
３個のモータに、制御された流体の供給を行なわせてい
る。
注入制御タスク（ICT）は、３個のポンプへの流体の
供給に関するあらゆる点を秩序立てている。このソフト
ウェア・ブロックは注入を開始ないし停止する際に有効
とされ、それに応じて機能を発揮する。このソフトウェ
ア・ブロックは更に、注入の推移をモニタリングして、
アラーム（管路内空気アラーム、閉塞アラーム、等々）
又は注入が完了した時をシステムに知らせる。ICTはモ
ータを直接制御するものではなく、単に、各々のモータ
がどの時点で流体の注入を開始及び終了すべきか、ない
しは注入流量をどの時点で変更すべきかを決定するだけ
である。注入を開始すべき時、停止すべき時、或いは注
入の流量を変更すべき時には、ICTがポンプ制御タイマ
とモータ制御タスクとのいずれかへ、実際の細かな動作
を実行するようにとのメッセージを送出する。ICTは、
状態変数を保存することによって各々のポンプの状態の
軌跡を保持する。状態変数は、「準備完了（READ
Y）」、「ホーミング実行中（HOMING）」、「注入実行
中（INFUSING）」等の値を取ることができる。
供給に関するあらゆる点を秩序立てている。このソフト
ウェア・ブロックは注入を開始ないし停止する際に有効
とされ、それに応じて機能を発揮する。このソフトウェ
ア・ブロックは更に、注入の推移をモニタリングして、
アラーム（管路内空気アラーム、閉塞アラーム、等々）
又は注入が完了した時をシステムに知らせる。ICTはモ
ータを直接制御するものではなく、単に、各々のモータ
がどの時点で流体の注入を開始及び終了すべきか、ない
しは注入流量をどの時点で変更すべきかを決定するだけ
である。注入を開始すべき時、停止すべき時、或いは注
入の流量を変更すべき時には、ICTがポンプ制御タイマ
とモータ制御タスクとのいずれかへ、実際の細かな動作
を実行するようにとのメッセージを送出する。ICTは、
状態変数を保存することによって各々のポンプの状態の
軌跡を保持する。状態変数は、「準備完了（READ
Y）」、「ホーミング実行中（HOMING）」、「注入実行
中（INFUSING）」等の値を取ることができる。
ポンプ制御タイマ（PCT）は、ICTとMCTをモニタリン
グするための種々のモニタリング機能を、定期的に実行
するプロシージャである。PCTは更に、各々のポンプの
閉ループ制御を実行させるメッセージをモータ制御タス
クへ３秒間隔で送出する。PCTは60ミリ秒毎に実行状態
となる。この60ミリ秒の間隔は、全てのモータ制御のタ
イミングを制御する基本的クロックとなっている。60ミ
リ秒という値の選択は幾つかの考慮事項に基づいたもの
である。PCTのジョブの一部に、エンコーダからのDEL信
号をモニタリングすることがある。モータの最大回転速
度が毎秒５回転であるとすれば、１回の供給サイクルを
67ミリ秒以内で実行することができる。従って、タイマ
は少なくともこの反復速度でDEL信号をサンプリングし
なければならない。モータの閉ループ制御の制御間隔
は、３秒になるように選択されている。PCTはモータ制
御タスクのための基本的なタイミングを提供しているの
であるから、PCTは３秒の整数分の１の反復時間で実行
状態とならねばならない。即ち、このポンプ・タイマの
タイミング反復時間の整数倍が、3000ミリ秒とならなけ
ればならない。必要ピーク電流を低減させるためには、
各々のモータの始動に時間差を設けて、２つのモータを
始動させるコマンドが互いに25ミリ秒より接近しないよ
うにする必要がある。オペレーティング・システムのク
ロックは20ミリ秒の間隔で動作しており、そのため全て
のタイマ・ルーチンは必ず20ミリ秒の整数倍となる。
尚、タイマはできる限り低い反復速度で動作するように
して、マイクロプロセッサの仕事負荷を減少させ、それ
によって電力消費が低減するようにしなければならな
い。
グするための種々のモニタリング機能を、定期的に実行
するプロシージャである。PCTは更に、各々のポンプの
閉ループ制御を実行させるメッセージをモータ制御タス
クへ３秒間隔で送出する。PCTは60ミリ秒毎に実行状態
となる。この60ミリ秒の間隔は、全てのモータ制御のタ
イミングを制御する基本的クロックとなっている。60ミ
リ秒という値の選択は幾つかの考慮事項に基づいたもの
である。PCTのジョブの一部に、エンコーダからのDEL信
号をモニタリングすることがある。モータの最大回転速
度が毎秒５回転であるとすれば、１回の供給サイクルを
67ミリ秒以内で実行することができる。従って、タイマ
は少なくともこの反復速度でDEL信号をサンプリングし
なければならない。モータの閉ループ制御の制御間隔
は、３秒になるように選択されている。PCTはモータ制
御タスクのための基本的なタイミングを提供しているの
であるから、PCTは３秒の整数分の１の反復時間で実行
状態とならねばならない。即ち、このポンプ・タイマの
タイミング反復時間の整数倍が、3000ミリ秒とならなけ
ればならない。必要ピーク電流を低減させるためには、
各々のモータの始動に時間差を設けて、２つのモータを
始動させるコマンドが互いに25ミリ秒より接近しないよ
うにする必要がある。オペレーティング・システムのク
ロックは20ミリ秒の間隔で動作しており、そのため全て
のタイマ・ルーチンは必ず20ミリ秒の整数倍となる。
尚、タイマはできる限り低い反復速度で動作するように
して、マイクロプロセッサの仕事負荷を減少させ、それ
によって電力消費が低減するようにしなければならな
い。
装置のオペレーティング・システムは60秒毎にPCTを
実行状態にする。PCTルーチンは以下の２つの種類の機
能を実行する。１）一般的な、モータのポジションに従
って行なう、３個のポンプの全てのモニタリング。これ
は、各ポンプについてのDEL信号をチェックして各ポン
プが充填サイクルにあるかそれとも供給サイクルにある
かを判定することを必要とする。２）該当する（ただし
モータの制御タイミングとは無関係な）諸機能であっ
て、例えばエンコーダのチェックやVR/VI/TVIの更新が
次に実行される。タイマは次に、いずれのポンプが更な
る処理を必要としているのかを判定する。60ミリ秒の実
行の各々毎に、タイマ・ルーチンは５つの部分からなる
サイクルのうちの、次のステップへと入る。第１ステッ
プから第３ステップまでは、ポンプａ、ｂ、及びｃに対
し専用の処理を行なわせる。第４ステップと第５ステッ
プはノーオペレーションである（PCTによる処理は最早
行なわれない）。第７図はPCTのタイミングを示してい
る。
実行状態にする。PCTルーチンは以下の２つの種類の機
能を実行する。１）一般的な、モータのポジションに従
って行なう、３個のポンプの全てのモニタリング。これ
は、各ポンプについてのDEL信号をチェックして各ポン
プが充填サイクルにあるかそれとも供給サイクルにある
かを判定することを必要とする。２）該当する（ただし
モータの制御タイミングとは無関係な）諸機能であっ
て、例えばエンコーダのチェックやVR/VI/TVIの更新が
次に実行される。タイマは次に、いずれのポンプが更な
る処理を必要としているのかを判定する。60ミリ秒の実
行の各々毎に、タイマ・ルーチンは５つの部分からなる
サイクルのうちの、次のステップへと入る。第１ステッ
プから第３ステップまでは、ポンプａ、ｂ、及びｃに対
し専用の処理を行なわせる。第４ステップと第５ステッ
プはノーオペレーションである（PCTによる処理は最早
行なわれない）。第７図はPCTのタイミングを示してい
る。
各ポンプのためのその専用処理は５回のポンプ制御の
実行のうちの１回だけで行なわれるため、各ポンプの処
理は300ミリ秒の間隔で行なわれており、ポンプとポン
プとの間の処理は少なくとも60ミリ秒である。ポンプ処
理の間のこの60ミリ秒のギャップが、複数のポンプが同
時に始動することを防止している。各ポンプのために30
0ミリ秒毎に実行される前記専用処理は、当該ポンプの
状態変数をチェックすることと、関連する信号をモニタ
リングすることと、そして必要な場合にはICT及び／ま
たはMCTへメッセージを送出することとから成る。
実行のうちの１回だけで行なわれるため、各ポンプの処
理は300ミリ秒の間隔で行なわれており、ポンプとポン
プとの間の処理は少なくとも60ミリ秒である。ポンプ処
理の間のこの60ミリ秒のギャップが、複数のポンプが同
時に始動することを防止している。各ポンプのために30
0ミリ秒毎に実行される前記専用処理は、当該ポンプの
状態変数をチェックすることと、関連する信号をモニタ
リングすることと、そして必要な場合にはICT及び／ま
たはMCTへメッセージを送出することとから成る。
モータ制御タスク（MCT）は、流体が指定された流量
で供給されるようにモータの運転を行なうジョブを扱う
ものである。MCTに対しては、以下のメッセージを受け
取ったならば様々な機能を実行するように、命令してお
くことができる。ａ）「ポンプＸの開ループ制御を実行
せよ」−−この命令に対しては、MCTは「最良と推定さ
れる」電圧とパルス巾のパルスを１つモータへ送出する
ことによって応答し、これによりポンプＸは続く３秒の
間、指定された流量に略々等しい流量で流体を供給する
ことになる。このメッセージはポンプＸに関する流体の
供給の開始、ないし流量の変更を行なうために用いられ
る。ｂ）「ポンプＸの閉ループ制御を実行せよ」−−MC
Tは、それまでの３秒間にモータがどれ程の速さで運転
されていたかについての評価を受取る。MCTはこの情報
を用いて、指定流量を維持するのにモータへ送出すべき
次のパルスの大きさを決定する。指定流量を維持する。
ｃ）「ポンプＸを停止せよ」−−MCTはモータ制御ソフ
トウェアを用意し、モータは停止される。ｄ）「ポンプ
Ｘをホームせよ」−−PCTはモータをホーム・ポジショ
ンへ移動させるのに必要な信号を発生する。
で供給されるようにモータの運転を行なうジョブを扱う
ものである。MCTに対しては、以下のメッセージを受け
取ったならば様々な機能を実行するように、命令してお
くことができる。ａ）「ポンプＸの開ループ制御を実行
せよ」−−この命令に対しては、MCTは「最良と推定さ
れる」電圧とパルス巾のパルスを１つモータへ送出する
ことによって応答し、これによりポンプＸは続く３秒の
間、指定された流量に略々等しい流量で流体を供給する
ことになる。このメッセージはポンプＸに関する流体の
供給の開始、ないし流量の変更を行なうために用いられ
る。ｂ）「ポンプＸの閉ループ制御を実行せよ」−−MC
Tは、それまでの３秒間にモータがどれ程の速さで運転
されていたかについての評価を受取る。MCTはこの情報
を用いて、指定流量を維持するのにモータへ送出すべき
次のパルスの大きさを決定する。指定流量を維持する。
ｃ）「ポンプＸを停止せよ」−−MCTはモータ制御ソフ
トウェアを用意し、モータは停止される。ｄ）「ポンプ
Ｘをホームせよ」−−PCTはモータをホーム・ポジショ
ンへ移動させるのに必要な信号を発生する。
動作シーケンス 種々の注入制御コマンドに応動して以下の諸動作のシ
ーケンスが実行される。
ーケンスが実行される。
ポンプＸの注入を開始せよ−−第８図参照。ICTはモ
ータの状態を「運転開始（START RUN）」にセットす
る。ポンプＸのポンプ制御処理が実行される、PCTの次
の動作時に、「ポンプＸの開ループ制御を実行せよ」の
メッセージがMCTへ送出される。状態変数は「運転中（R
UNNING）」にセットされる。PCTは３秒毎にポンプＸの
モータの評価流量が算出されるようにカウンタをセット
し、また「ポンプＸの閉ループ制御を実行せよ」のメッ
セージがMCTへ送出される。
ータの状態を「運転開始（START RUN）」にセットす
る。ポンプＸのポンプ制御処理が実行される、PCTの次
の動作時に、「ポンプＸの開ループ制御を実行せよ」の
メッセージがMCTへ送出される。状態変数は「運転中（R
UNNING）」にセットされる。PCTは３秒毎にポンプＸの
モータの評価流量が算出されるようにカウンタをセット
し、また「ポンプＸの閉ループ制御を実行せよ」のメッ
セージがMCTへ送出される。
ポンプＸの注入を停止せよ−−ICTは「ポンプＸを停
止せよ」のメッセージをMCTへ送出する。ICTはポンプＸ
の状態を「停止中（STOP−PING）」にセットすることに
より、PCTが以後「ポンプＸの閉ループ制御を実行せ
よ」のメッセージを発生しないようにする。
止せよ」のメッセージをMCTへ送出する。ICTはポンプＸ
の状態を「停止中（STOP−PING）」にセットすることに
より、PCTが以後「ポンプＸの閉ループ制御を実行せ
よ」のメッセージを発生しないようにする。
ポンプＸの流量を変更せよ−−第９図参照。ICTは
「ポンプＸの開ループ制御を実行せよ」のメッセージを
直接MCTへ送出する。MCTが開ループ制御のプロシージャ
を実行した後には、ポンプＸのモータは開ループ運転を
行ない、この開ループ運転は、閉ループ制御の実行をMC
Tに指示する次のメッセージをMCTがPCTから受取るま
で、継続する。
「ポンプＸの開ループ制御を実行せよ」のメッセージを
直接MCTへ送出する。MCTが開ループ制御のプロシージャ
を実行した後には、ポンプＸのモータは開ループ運転を
行ない、この開ループ運転は、閉ループ制御の実行をMC
Tに指示する次のメッセージをMCTがPCTから受取るま
で、継続する。
ポンプＸをホームせよ−−ICTは「ポンプＸをホーム
せよ」のメッセージを直接MCTへ送出し、また、ポンプ
Ｘの状態を「ホーミング実行中（HOMIONG）」にセット
する。MCTはホーミングのシーケンスを開始する。PCT
は、ポンプＸの状態が「ホーミング実行中」であること
を知り、モータのポジションを監視する。モータがホー
ム・ポジションに到達したときに、ポンプの状態変数が
「非装着（NO SET）」にセットされる（ホーミングはカ
セットが装着されていないときにのみ、実行される）。
せよ」のメッセージを直接MCTへ送出し、また、ポンプ
Ｘの状態を「ホーミング実行中（HOMIONG）」にセット
する。MCTはホーミングのシーケンスを開始する。PCT
は、ポンプＸの状態が「ホーミング実行中」であること
を知り、モータのポジションを監視する。モータがホー
ム・ポジションに到達したときに、ポンプの状態変数が
「非装着（NO SET）」にセットされる（ホーミングはカ
セットが装着されていないときにのみ、実行される）。
以上、本発明を有利に用いる態様を説明することを目
的として、薬剤注入システムのための流体供給制御／モ
ニタリング装置の具体例を詳述したが、本発明はこの具
体例に限定されるものではないことが理解されよう。従
って、当業者が想到し得る変更構成例、別構成例、ない
し同様の構成例のそのいずれもが、本発明の範囲に含ま
れるものである。
的として、薬剤注入システムのための流体供給制御／モ
ニタリング装置の具体例を詳述したが、本発明はこの具
体例に限定されるものではないことが理解されよう。従
って、当業者が想到し得る変更構成例、別構成例、ない
し同様の構成例のそのいずれもが、本発明の範囲に含ま
れるものである。
第１図は、流体供給モニタリング／制御装置の構成の模
式的なブロック図、 第２図は、流体供給システムの構成の模式的なブロック
図、 第３図は、ポンピング・サイクルの種々の位相を説明す
る図、 第４図は、エンコーダ・ディスクの上面図であり、該エ
ンコーダ・ディスク上の基準マークの説明を付した図、 第５図は、供給流量制御システムの模式的なブロック
図、 第６図は、流体供給制御ソフトウェア・プロシージャの
模式的なブロック図、 第７図は、ポンプ・コントローラのためのタイミング・
ダイアグラム、 第８図は、注入開始のためのタイミング・ダイアグラ
ム、そして、 第９図は、ポンピング流量変更のためのタイミング・ダ
イアグラムである。 尚、図中、 10……流体供給モニタリング／制御装置、12……使い捨
て式流体流路付きカセット、14……駆動手段、16……モ
ニタリング手段、18……制御手段、20……接続路、22…
…接続路、24……入力線、26……流体流入流路、28……
流入バルブ、30……ポンプのシリンダとピストンを含む
構造部、32……吐出バルブ、34……流体吐出流路、36…
…モータ／ギア機構、38……カム、40……流入バルブ・
アクチュエータ、42……ピストン・アクチュエータ、44
……吐出バルブ・アクチュエータ、46……エンコーダ、
48……エンコーダ・ディスク、50……ポジション検出回
路、52……供給マーカ、54……インクリメント式供給マ
ーカ、56……制動マーカ、58……モータ駆動操作回路、
60……フィードバック・コントローラ、62……ポジショ
ン検出入力、64……コマンド入力、66……カセット識別
入力、68……アラーム入力、70……マイクロプロセッ
サ、72……流量評価部、74……非線形コントローラ、76
……モータ供給電圧ユニット、78……パルス・ジェネレ
ータ、80……モータ駆動回路、82……コントロール・ロ
ジック・ユニット、83……入力信号線、84……ゲート入
力線、85……カウンタ・リセット信号線、86……カウン
タ・イネーブル信号線、88……パルス・スタート信号
線、90……制動イネーブル信号線、92……ポジション・
カウンタ、94……リセット入力線、96……イネーブル入
力線、98……ゲート入力線、100……入力線、102……比
較器、104……流量コマンド信号、106……並行接続線、
108……注入制御タスク（ICT）、110……ポンプ制御タ
イマ（PCT）、112……モータ制御タスク（MCT）。
式的なブロック図、 第２図は、流体供給システムの構成の模式的なブロック
図、 第３図は、ポンピング・サイクルの種々の位相を説明す
る図、 第４図は、エンコーダ・ディスクの上面図であり、該エ
ンコーダ・ディスク上の基準マークの説明を付した図、 第５図は、供給流量制御システムの模式的なブロック
図、 第６図は、流体供給制御ソフトウェア・プロシージャの
模式的なブロック図、 第７図は、ポンプ・コントローラのためのタイミング・
ダイアグラム、 第８図は、注入開始のためのタイミング・ダイアグラ
ム、そして、 第９図は、ポンピング流量変更のためのタイミング・ダ
イアグラムである。 尚、図中、 10……流体供給モニタリング／制御装置、12……使い捨
て式流体流路付きカセット、14……駆動手段、16……モ
ニタリング手段、18……制御手段、20……接続路、22…
…接続路、24……入力線、26……流体流入流路、28……
流入バルブ、30……ポンプのシリンダとピストンを含む
構造部、32……吐出バルブ、34……流体吐出流路、36…
…モータ／ギア機構、38……カム、40……流入バルブ・
アクチュエータ、42……ピストン・アクチュエータ、44
……吐出バルブ・アクチュエータ、46……エンコーダ、
48……エンコーダ・ディスク、50……ポジション検出回
路、52……供給マーカ、54……インクリメント式供給マ
ーカ、56……制動マーカ、58……モータ駆動操作回路、
60……フィードバック・コントローラ、62……ポジショ
ン検出入力、64……コマンド入力、66……カセット識別
入力、68……アラーム入力、70……マイクロプロセッ
サ、72……流量評価部、74……非線形コントローラ、76
……モータ供給電圧ユニット、78……パルス・ジェネレ
ータ、80……モータ駆動回路、82……コントロール・ロ
ジック・ユニット、83……入力信号線、84……ゲート入
力線、85……カウンタ・リセット信号線、86……カウン
タ・イネーブル信号線、88……パルス・スタート信号
線、90……制動イネーブル信号線、92……ポジション・
カウンタ、94……リセット入力線、96……イネーブル入
力線、98……ゲート入力線、100……入力線、102……比
較器、104……流量コマンド信号、106……並行接続線、
108……注入制御タスク（ICT）、110……ポンプ制御タ
イマ（PCT）、112……モータ制御タスク（MCT）。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) A61M 5/00
Claims (11)
- 【請求項１】使い捨て式の流体流路付きカセットを用い
る薬剤注入システムにおける、流体供給モニタリング／
制御装置であって、 前記流体流路付きカセット内のピストンとバルブとを駆
動操作するための、該カセットに作用的に接続された駆
動手段と、 前記カセット内のセンサからの入力と前記駆動手段内の
センサからの入力とを有するモニタリング手段と、 前記モニタリング手段からの入力と、前記駆動手段から
の入力と、コマンド信号からの入力と、前記駆動手段を
制御するように接続された出力とを有する制御手段と、 から成る装置。 - 【請求項２】前記駆動手段が少なくとも１つの駆動機構
を含み、該駆動機構の各々が、 底部支持構造と、 前記支持構造に載置されたモータであって、該モータの
駆動軸には複数のギアが取付けられ、それらのギアの１
つには出力軸が備えられている、モータと、 前記出力軸により駆動されるように連結されたカムと、 前記カセット内のポンプの一部を形成する流入バルブに
機械的に連結された流入バルブ・アクチュエータであっ
て、前記カムによって駆動される流入バルブ・アクチュ
エータと、 前記カセット内のポンプの一部を形成するピストンに機
械的に連結されたピストン・アクチュエータであって、
前記カムによって駆動されるピストン・アクチュエータ
と、 前記カセット内のポンプの一部を形成する吐出バルブに
機械的に連結された吐出バルブ・アクチュエータであっ
て、前記カムによって駆動される吐出バルブ・アクチュ
エータと、 前記支持構造上のエンコーダ手段であって、前記出力軸
に連結され、前記カムの向きを表わす信号を発生するエ
ンコーダ手段と、 から成る、請求項１記載の装置。 - 【請求項３】前記制御手段が１つないし２つ以上のモー
タ制御手段を含み、該モータ制御手段の各々が、 入力コマンドとアラーム信号とに応動し、ポジション検
出入力と制御出力とを有する、フィードバック・コント
ローラと、 前記フィードバック・コントローラの前記出力により制
御されるモータ駆動操作回路と、 前記エンコーダ手段からの入力と、前記フィードバック
・コントローラに接続された出力とを有する、ポジショ
ン検出回路と、 から成る、請求項２記載の装置。 - 【請求項４】前記フィードバック・コントローラの各々
がマイクロプロセッサであり、該マイクロプロセッサ
が、 誤差信号入力と、出力とを有する、非線形コントローラ
と、 ポジション・カウント入力と、カセット行程容積入力
と、評価流量出力とを有する、流量評価部と、 前記流量評価部の前記出力に接続された第１入力と、第
２入力である流量コマンド入力と、前記非線形コントロ
ーラの前記入力に接続された誤差出力とを有する、減算
器と、 前記流量コマンド入力と並列に接続された入力によって
決定されるモータ電圧出力を有する、モータ供給電圧回
路と、 カウンタ・リセット信号、カウンタ・イネーブル信号、
パルス・スタート信号、及び制動イネーブル信号を送出
する、コントロール・ロジック入力信号発生器と、 から成る、請求項３記載の装置。 - 【請求項５】前記モータ駆動操作回路が、 前記非線形コントローラからの入力と、出力とを有す
る、パルス・ジェネレータと、 前記モータ電圧供給回路からの第１入力と、前記パルス
・ジェネレータからの第２入力と、前記モータに制動作
用を及ぼす第３入力とを有する、モータ駆動回路と、 前記パルス・ジェネレータへスタート信号とゲート信号
とを供給し、前記ポジション・カウンタへリセット信号
とイネーブル信号とゲート信号とを供給し、前記モータ
駆動回路へ制動信号を供給し、且つ、前記エンコーダ手
段からの入力線と、前記コントロール・ロジック信号発
生器からの入力線とを有する、コントロール・ロジック
・ユニットと、 から成る、請求項４記載の装置。 - 【請求項６】前記ポジション検出回路が、前記エンコー
ダ手段からの入力と前記流量評価部への出力とを有する
ポジション・カウンタから成る、請求項４記載の装置。 - 【請求項７】前記マイクロプロセッサが、 前記複数のポンプによる流体の供給を秩序立てる、流入
制御タスク（ICT）ソフトウェア・プログラムと、 前記複数のモータを運転して流体を指定された流量で供
給する、モータ制御タスク（MCT）ソフトウェア・プロ
グラムと、 前記ICT及び前記MCTの機能をモニタリングすると共に、
前記複数のポンプの閉ループ制御を実行させるためのメ
ッセージを前記MCTへ送出する、ポンプ制御タイマ（PC
T）ソフトウェア・プログラムと、 を走らせる、請求項４記載の装置。 - 【請求項８】前記モータの各々が、更に、制動のための
逆回転防止クラッチ機構を含んでいる、請求項２記載の
装置。 - 【請求項９】前記エンコーダ手段が、 前記出力軸上に載置されたエンコーダ・ディスクであっ
て、「ホーム」ポジションと、供給サイクルと、充填用
バルブ操作サイクルと、充填サイクルと、供給用バルブ
操作サイクルと、制動を行なうために使われる前記供給
サイクルの開始以前の所定時刻とに、夫々対応する複数
の基準マークをその表面に有する、エンコーダ・ディス
クと、 前記エンコーダ・ディスクが回転する際に、前記マーク
に基づいて電気信号を発生する、電気信号発生手段と、 から成る、請求項２記載の装置。 - 【請求項１０】前記電気信号発生手段が、前記エンコー
ダ・ディスクの前記表面からの光を検出して、前記エン
コーダ・ディスクの前記表面上の前記マークの位置と相
関する電気信号を送出するために用いられる光電式検出
器から成る、請求項９記載の装置。 - 【請求項１１】前記非線形コントローラが、前記誤差入
力へ入力する誤差信号に基づいて、前記パルス・ジェネ
レータの前記出力のパルス巾を調節するデジタル・コン
ピュータ・プログラムから成り、該プログラムが、サン
プリングされたデータの非線形・比例・積分・微分アル
ゴリズムから成る、請求項５の装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US12897387A | 1987-12-04 | 1987-12-04 | |
| US128973 | 1987-12-04 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01297076A JPH01297076A (ja) | 1989-11-30 |
| JP2801617B2 true JP2801617B2 (ja) | 1998-09-21 |
Family
ID=22437874
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63307681A Expired - Lifetime JP2801617B2 (ja) | 1987-12-04 | 1988-12-05 | 薬剤注入システムのための流体供給制御／モニタリング装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0319267B1 (ja) |
| JP (1) | JP2801617B2 (ja) |
| CA (1) | CA1324935C (ja) |
| DE (1) | DE3880449T2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JP2015213842A (ja) * | 2008-05-20 | 2015-12-03 | アヴァント・メディカル・コーポレーション | オートインジェクタシステム |
Families Citing this family (29)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3236057B2 (ja) * | 1992-04-03 | 2001-12-04 | シャープ株式会社 | 輸液装置 |
| EP0916353B1 (en) * | 1997-01-10 | 2004-09-01 | Japan Servo Co. Ltd. | Liquid transportation apparatus |
| US9123077B2 (en) | 2003-10-07 | 2015-09-01 | Hospira, Inc. | Medication management system |
| US8065161B2 (en) | 2003-11-13 | 2011-11-22 | Hospira, Inc. | System for maintaining drug information and communicating with medication delivery devices |
| US7462170B2 (en) * | 2004-05-25 | 2008-12-09 | Covidien Ag | Administration feeding set and valve mechanism |
| CA2647816A1 (en) | 2006-03-28 | 2007-11-08 | Hospira, Inc. | Medication administration and management system and method |
| AU2007317669A1 (en) | 2006-10-16 | 2008-05-15 | Hospira, Inc. | System and method for comparing and utilizing activity information and configuration information from mulitple device management systems |
| JP5717649B2 (ja) * | 2008-12-29 | 2015-05-13 | サノフィ−アベンティス・ドイチュラント・ゲゼルシャフト・ミット・ベシュレンクテル・ハフツング | 電動モータ駆動制御を備える医療注射デバイス |
| US8271106B2 (en) | 2009-04-17 | 2012-09-18 | Hospira, Inc. | System and method for configuring a rule set for medical event management and responses |
| US8777897B2 (en) * | 2009-07-06 | 2014-07-15 | Carefusion 303, Inc. | Fluid delivery systems and methods having wireless communication |
| CA2852271A1 (en) | 2011-10-21 | 2013-04-25 | Hospira, Inc. | Medical device update system |
| WO2014138446A1 (en) | 2013-03-06 | 2014-09-12 | Hospira,Inc. | Medical device communication method |
| US20150066531A1 (en) | 2013-08-30 | 2015-03-05 | James D. Jacobson | System and method of monitoring and managing a remote infusion regimen |
| US9662436B2 (en) | 2013-09-20 | 2017-05-30 | Icu Medical, Inc. | Fail-safe drug infusion therapy system |
| US10311972B2 (en) | 2013-11-11 | 2019-06-04 | Icu Medical, Inc. | Medical device system performance index |
| JP2016537175A (ja) | 2013-11-19 | 2016-12-01 | ホスピーラ インコーポレイテッド | 注入ポンプ自動化システムおよび方法 |
| EP4435259A2 (en) | 2014-02-11 | 2024-09-25 | Smiths Medical ASD, Inc. | Pump startup algorithms and related systems and methods |
| CA2945647C (en) | 2014-04-30 | 2023-08-08 | Hospira, Inc. | Patient care system with conditional alarm forwarding |
| US9724470B2 (en) | 2014-06-16 | 2017-08-08 | Icu Medical, Inc. | System for monitoring and delivering medication to a patient and method of using the same to minimize the risks associated with automated therapy |
| US9539383B2 (en) | 2014-09-15 | 2017-01-10 | Hospira, Inc. | System and method that matches delayed infusion auto-programs with manually entered infusion programs and analyzes differences therein |
| WO2016189417A1 (en) | 2015-05-26 | 2016-12-01 | Hospira, Inc. | Infusion pump system and method with multiple drug library editor source capability |
| WO2018013842A1 (en) | 2016-07-14 | 2018-01-18 | Icu Medical, Inc. | Multi-communication path selection and security system for a medical device |
| NZ771914A (en) | 2018-07-17 | 2023-04-28 | Icu Medical Inc | Updating infusion pump drug libraries and operational software in a networked environment |
| WO2020018389A1 (en) | 2018-07-17 | 2020-01-23 | Icu Medical, Inc. | Systems and methods for facilitating clinical messaging in a network environment |
| US10964428B2 (en) | 2018-07-17 | 2021-03-30 | Icu Medical, Inc. | Merging messages into cache and generating user interface using the cache |
| US10861592B2 (en) | 2018-07-17 | 2020-12-08 | Icu Medical, Inc. | Reducing infusion pump network congestion by staggering updates |
| US10692595B2 (en) | 2018-07-26 | 2020-06-23 | Icu Medical, Inc. | Drug library dynamic version management |
| CA3107315C (en) | 2018-07-26 | 2023-01-03 | Icu Medical, Inc. | Drug library management system |
| JP2024533705A (ja) * | 2021-09-28 | 2024-09-12 | バクスター・インターナショナル・インコーポレイテッド | 輸液システムにおけるパルスモード圧送を制御するためのシステムおよび方法 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2937066A1 (de) * | 1979-09-13 | 1981-03-26 | Clinicon International Gmbh, 6800 Mannheim | Dosiervorrichtung |
| JPS5985665A (ja) * | 1982-09-13 | 1984-05-17 | イメツド・コ−ポレ−シヨン | 患者への流体供給装置および方法 |
| US4601702A (en) * | 1984-05-21 | 1986-07-22 | Quest Medical, Inc. | Volumetric infusion actuator |
| US4812724A (en) * | 1984-11-13 | 1989-03-14 | Liebel-Flarsheim Corporation | Injector control |
| US4617014A (en) * | 1985-11-26 | 1986-10-14 | Warner-Lambert Company | Dual mode I. V. infusion device |
-
1988
- 1988-11-29 CA CA 584369 patent/CA1324935C/en not_active Expired - Fee Related
- 1988-11-30 DE DE19883880449 patent/DE3880449T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1988-11-30 EP EP19880311340 patent/EP0319267B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1988-12-05 JP JP63307681A patent/JP2801617B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015213842A (ja) * | 2008-05-20 | 2015-12-03 | アヴァント・メディカル・コーポレーション | オートインジェクタシステム |
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|---|---|
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| CA1324935C (en) | 1993-12-07 |
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