JPH05506111A - 生理学的流動シミュレーションのためのコンピュータ制御ポジティブ容積形ポンプ - Google Patents

Abstract

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Description

【発明の詳細な説明】 生理学的流動シミュレーションのためのコンピュータ制御ポジティブ容積形ポン プ 〔発明の利用分野Ｊ 本発明は、一般的には流動シミュレーション装置に関するもので、より特殊的に は生理学的疑似流動波形を生成させるためのコンピュータ制御ポジティブ容積形 ポンプに関するものである。

［発明の背景］ 血管血流力学の研究には、現実的な動脈血流波形を生体外で再生できることが、 非常に重要である０分岐と狭窄を有する動脈模型における従来の流動性研究でも 、疑似の搏動性流動が広範に利用されている。これらの幾つかの模型において、 流動の測定に以下のものを含む数多くの様々な技術が用いられている。すなわち 、（１）レーザ・ドツプラ流体速度測定法（Ｋｕ。

Ｄ、Ｎ、およびＧｉｄｄｅｎｓ、Ｄ、Ｐ、著「頚動脈分岐模型における搏動性流 動のレーザ・ドツプラ流体速度計による測定Ｊ　（１９８７）バイオメカエック ス誌、２０，４０７−４２１）、（２）　ドツプラ超音波滑管と、人のアテロー ム硬化冠動脈における搏動性流動と定常流動の実験的研究Ｊ　（１９８３）バイ オメカエックス誌、１６，９３３−９４６）および（Ｆｅｉ、Ｄ、Ｙ、Ｂ１１１ ｊａｎ、Ｃ，、Ｒｉｔｔｇｅｒｓ、Ｓ、Ｅ、著「狭窄頚動脈分岐模型における流 動力学の第１部二基礎的速度測定Ｊ　（１９８８）、医学・生物学における超音 波誌、１４．２１−３１＞、（３）磁力共振（Ｅｖａｎｓ、Ａ、Ｊ、、Ｈｅｄｌ ｕｎｄ。

Ｌ、Ｗ、、Ｈｅｒｆｋｅｎｓ、Ｒ，Ｊ、、Ｕｔｚ、Ｊ、Ａ、、Ｆｒａｍ、Ｅ、に 、著「制限フリップ角と傾斜再焦点反響を用いる動力学ＭＲｒによる定常および 搏動性流動の評価Ｊ　（１９８７）磁力共振イメージング誌、５，４７５−４８ ２、および（４）デジタル・ラジオグラフィ（Ｃｕｎｎｉｎｇｈａｍ、ｒ、Ａ、 。

Ｙａｍａｄａ、Ｓ、、Ｈｏｂｂｓ、Ｂ、Ｂ、、Ｆｅｎ５ｔｅｒＡ、著ｒ感光性半 導体素子配列ベースの撮像システムによる動脈血流の特性記述Ｊ　（１９８９） Ｍｅｄ、Ｐｈｙｓ、、１６．　１７９−１８７ン生理学的搏動性流動については また１組織潅流における搏動の果たす役割の研究をする必要がある（Ｔｒａｎｍ ｅｒ、Ｂ、１．、Ｇｒｏｓｓ、Ｃ，Ｅ、、Ｋｉｎｄｔ、Ｇ、Ｗ、、Ａｄｅｙ、Ｇ 、Ｒ，著「搏動性対非搏動性心臓血管研究Ｊ　（１９８６）Ｍｅｄ、＆　Ｂｉｏ ｌ、Ｅｎｇ、＆　Ｃｏｍｐｕｊ、、２２．８６−最後に、動脈血流を模擬できる ことはまた。ドツプラ超音波のような血ｆｌ測定の全ての診療技術の質の保証と 較正にとって、欠くべからざるものである、ことをここに記す、（ＭｃＤｉ　ｃ ｋｅｎ、Ｗ、Ｎ、著「超音波ドツプラ流動計器の較正のための多用途検体」　（ １９８６）、医学および生物学における超音波誌、２６．２４５−２４９、およ びＳｈｏ　ｒ　ｔ　ｌ　ａｎｄ、　Ａ、Ｐ、、Ｃｏｃｈｒａｎｅ、Ｔ、、ｒ生体 外におけるドツプラ分光波形の生成：血管疾患・診断の支援」　（１９８９）医 学および生物学における超音波誌、１５．７３７−７４８） 時変流動の研究調査に用いられていた従来の技術はほとんどすべて、多くの心臓 周期のゲート式収集を必要としたので、流動波形における周期対周期の時変性は 、小さくなければならなかった。また、診療計器の絶対較正のために流動源が利 用される、質の保証には、長期的安定性が必要になる。したがって、血流シミュ レータは、３０ｍ１　ｓ−１のピーク時流量が報告されている（Ｍａｒｑｕｉｓ 、Ｃ１，Ｍｅｉｓｔｅｒ。

Ｊ、−Ｊ、、Ｍｏｏｓｅｒ、Ｅ、、およびＭｉｓｓ。

ｍａｎ、Ｒ，著「閉塞後反応的充血中における共通大腿勧請血流変数のパルス・ ドツプラ数４１１測定Ｊ　（１９８５）、超音波診療誌、１４，１６５−１７０ ）末梢の脈管構造において、流動をシミュレートするためには、広範囲の流量が 得られなければならない、流動逆転のある波形を含む、様々な種預の搏動性波形 の生成が、容易にプログラムできなければならない、また。

シミュレータは、多くの実験的調査と較正手続きの基礎として、連続的定常流動 を生成できなければならない、そのうえ、ポンプ機構は気泡や空洞を生じないこ とが、非常に大事で、それは、気泡は流体の力学的特性を変え、またこれらが存 在すると、特に超音波計装では、測定による人工産物が生じる恐れがあるからで ある。最後に、生理学的流動をシミュレートする装置は、調査中に模型血管シス テムの周辺抵抗によって影響されないだけの充分な圧力を発生し得る、理想的な 発生源として機能しなければならない。

以下の例のように、多くの様々なポンプが上記の要件を満たすものとして提案さ れており、また、Ｌａｗ１９８７）もその論文「生理学的流動シミュレーション 、のためのコンピュータ制御搏動ポンプ・システムＪＭｅｄ、＆　Ｂｉｏｌ、Ｅ ｎｇ、＆　Ｃｏｍｐｔ、。

２５．５９０−５９５において、従来の全ての提案の検討を行っている。従来の 技術による装置をその基礎的なポンプの種類にしたがって、簡略化して分類すれ ば以下の３種になる。すなわち、ギア・ポンプ、嬬動ポンプ、またはピストン・ ポンプである。

ギア・ポンプは、搏動性波形を発生させるために、用いられてきた（Ｉｓｓａｒ ｔｉｅｒ、Ｐ、、Ｓｉ。

ｆｆｉ、Ｍ、、Ｐｅ１ｉｓｓｉｅｒ、Ｒ，、（１９７８）の論文「流体力学的ジ ェネレータによる血流のシミュレーションＩＭｅｄ、Ｐｒｏｇ、Ｔｅｃｈｎｏｌ 、、６．３９−４０）、Ｌかしながら、この方法の欠点には、ギアの動きによっ て生じる。＠濁粒子の損傷と空洞への高い感度がある。

ローラの後ろ板の機械的操作またはコンピュータ制御によって、生理学的流動波 形をシミュレートするために、修正嬬動ポンプが用いられている（Ｄｏｕｖｉｌ 　１ｅ、Ｙ、Ｊｏｈｎｓｔｏｎ、に、Ｗ、Ｋａｓｓａｍ、Ｍ、、Ｚｕｅｃｈ、Ｐ 、、Ｃｏｂｂｏｌｄ、Ｒ。

Ｓ、Ｃ，、Ｊｉｒｅｓ、Ａ、、（１９８３）の論文、ｒ頚動諏ドツプラ・スペク トルＩＩＡ輻の研究のための生体外の模型とその応用ｊ医学および生物学におけ る超音波誌、１４．２１−３１．Ｌａｗ、Ｙ、Ｆ、、Ｃ。

ｂｂｏｌｄ、Ｒ，Ｓ、Ｃ，、Ｊｏｈｎｓｏｎ、に、Ｗ、、Ｂａｓｃｏｍ、Ｐ、Ａ 、Ｊ、、（１９８７）の論文、ｒ生理学的流動シミュレーションのためのコンピ ュータ制御搏動ポンプ・システムＪＭｅｄ、＆Ｂｉｏ１．Ｅｎｇ、＆　Ｃｏｍｐ ｔ、、２５，５９０−５９５）、Ｌかし、この方法によっては、ａ定された波形 の部分集合しか形成されず、定常流動の生成には適していない、また、この技術 では、新しい波形をプログラムすることや、逆流を作ることが困難である。

末梢動脈血流をシミュレートするために、カム駆動ピストン・ポンプが用いられ ている（Ｋｉｙｏｓｅ。

Ｔ、Ａ、、Ｋｕｓａｂａ、Ｍ、、Ｉｎｏｋｕｃｈｉ。

Ｙ、、Ｔａｋａｍａｔｓｕ、Ｕ、、（１９７７）の論文「末梢動脈における血流 の実験的模型シミュレーションためのポンプ・システムの開発ｊＦｕｃｕｏｍａ Ａｃｔａ　Ｍｅｄ、、６８．８６−９１、　Ａｐｐｕｇｌｉｅｓｓｅ　Ｒ，、Ｊ ａｒｅｓ、Ａ、、Ｋａｇｇａｍ、Ｍ、、Ｊｏｈｎｓｔｏｎ　Ｋ、Ｗ、、Ｃｏｂｂ ｏｌｄ、Ｒ，Ｓ、Ｃ，、Ｈｕｍｍｅｌ、Ｒ，Ｌ、、Ａｒａｔｏ、Ｐ、（１９８０ ）の論文「ドツプラ超音波に関する生体外における血流力学研究のための搏動視 覚化Ｊ　Ｄｉｇ、８ｔｈ　Ｃａｎ、Ｂｉｏｌ、Ｅｎｇ。

、ｃｏｎｆ、、３−４．およびＰｏｏｔｓ、に、、Ｃｏｂｂｏｌｄ、Ｒ，Ｓ、Ｃ ，、Ｊｏｈｎｓｔｏｎ、に、Ｗ、、Ａｐｐｕｇｌ　１ｅｓｅ、Ｒ，、Ｋａｇｓａ ｍ、Ｍ、、Ｚｕｅｃｈ、Ｐ、Ｅ、、Ｈｕｍｍｅ　ｌ、Ｒ。

Ｌ、（１９８６）の論文「ドツプラ超音波に対する光互変性染色適用の新しい搏 動性流動視覚化法ｊＡｎｎ、Ｂｉｏｄｍｅｄ、Ｅｎｇ、、１４，２０３−２１８ ）、この種類のポンプも、新波形をプログラミングする場合と定常流動を生成す る場合に困難が生じるという一般的な欠陥を免れていない。

上述の流動シミュレータは全て、もう一つ別の大きな欠点、すなわち、フィード バックを行い、出力波形を決定するには、ある種の形の流動監視をなさなければ ならないという問題がある。

Ｗｅ　ｒｎｅｃｋ、Ｎ、Ｍ、、Ｊｏｎｅｓ、Ｎ、Ｂ。

、Ｍｏｒｇｏｎ、Ｊ、、（１９８４）０’）論文「心臓血管研究のためのフレキ シブル流体シミュレータ」Ｍｅｄ、＆　Ｂｉｏｌ、Ｅｎｇ、＆　Ｃｏｍｐｔ、、 ２２．８６〜８９．に報告されている流動シミュレータの変形は、理想流動源と して動作するサーボ・モータ駆動ピストン°ポンプを用いている。二の方法は、 上述の各設計における限界の多くを克服しているが、中断されない定常的流動の 生成には適していない。

〔発明の詳細な説明］ 本発明は、不定時間周期中の定常流動と共に、逆流を含む、生理学的血流波形を 発生させるために、コンピュータ制御ポジティブ容積形ポンプを供するものであ る。

より特殊的には、本発明のポンプには、双方向流動口を有するシリンダが備えら れており、このシリンダは向かい合っているその両端で４路弁の２つの口に接続 され、さらに上記弁の残りの２つの口の一方は、流体を再貯蔵するためのタンク に接続され、他方は出口に接続されている。コンピュータ制御のステップモータ によって、シリンダ内のピストンが動き、流体の流れがシリンダの中へと、また はシリンダの外へと向かうよう正確に制御される。ユーザ入力の流体の流動波形 を受け、これに対する応答として、ステップモータおよび４路弁の動作を制御し 、生理学的疑似流動波形を発生させるため、コンピュータが設置されている。

シリンダ内ピストンの各行程の終了時において、上記の弁は、シリンダ両端の口 の中へと、または外へと流体流動の方向を逆転させ、そうすることによって、ユ ーザ入力の繰り返される連続的周期の流体流動波形と同様に、定常流体流動の生 成を容易にするように、再配置することもできる。

〔図面の簡単な説明］ 以下の図面を参照しながら、本発明の実施例の詳細な説明が後に行われる。

図１は、本発明に基づくポジティブ容積形ポンプの模式的説明図である。

［２ａと２ｂはそれぞれ、上記ポンプの好結果をもたらした実施例原型の側面図 および背面図である。

図３は、本発明の実施例のホスト・コンピュータとマイクロ・ステップ制御装置 のブロック線図である。

図４０に示されているものと同様に１図４ａと４ｂは、本発明の実施例に従った ホスト・コンピュータの動作を示す流れ線図である。

図５０に示されているものと同様に、図５ａと５ｂは１本発明の実施例に従った マイクロ・ステップ制御装置の動作を示す流れ線図である。

図６ａと６ｂはそれぞれ、測定流量対プログラム流量、および残留誤差対プログ ラム流量を示すグラフで図７ａは、人の大腿部の測定血流波形を示し、図７ｂは 、本発明の実施例のポンプによって生成された模擬血流波形を示す。

図８ａは、人の頚動脈から測定された血流波形を示し、図８ｂは１本発明の実施 例のポンプによって生成された模擬頚動脈血流波形を示す。

図９は、本発明を具体化したもう一つ別の実施例のポジティブ容積形ポンプの模 式的説明図である。

〔実施例の詳細な説明１ 本発明を具体化した実施例のコンピュータ制御ポジティブ容積形ポンプは１図１ に模式的に示されている。

上記のポンプには、ピストンｌ　（この実施例では直径６　ａｍ　）が備えられ ており、このピストンは、アクリル製の管シリンダ５内に収められている親ネジ ３上で駆動される。ピストン】は、シリンダ５に対して○リング７によってシー ルされ、ピストンの側軸開口部を通る細い側軸シャフト９によって、シリンダ内 で回転しないようになっている。親ネジ３は、コンピュータ制御ステップモータ １１（カリフォルニア州カパティノ、コンピュ−タ社製）により回転される。こ のモータ１１は、秒あたり８回転までの回転速度で０．５Ｎ−ｍのトルクを発生 させる。マイクロ・ステップモータ制御装置１３は、モータ１１に制御信号を送 り、このモータのシャフトの各回転はそれぞれ、２５，０００の個別マイクロス テップに分けられる＃親ネジ３のピッチは、一つのマイクロステップによってポ ンプ・シリンダ５からの移動が０．１９８μＩたけ生じるように１選択される。

本発明を具体化したこの実施例では、シリンダ５は、４５０ｍ１の有効行程容積 の特性を有するが、最小の設計変更でこの容積を大きくも、小さくもできる。

マイクロ・ステップモータ制御装置１３は、ステップモータＩｆの動作をｆｐＪ 御するため、ホストコンピュータ１５と共に働く、特に、ユーザ入力流体流動波 形がホストコンピュータ１５に入力される。ホストコンピュータ１５内において 、時間の関数としての流量が先ず数値化され、所与の時間間隔に応じて内挿され る。

次に、モータ制御装置１３がステップモータ１１のシャフト回転を発生させ、所 与の時間間隔ごとに適当な量の流体を排出する０本発明のこの実施例では、制御 装置の構造により、上記間隔は２ミリ秒から５０ミリ秒までの間で選択可能であ る。一旦波形データが入れられれば、モータ制御装置１３は、ホストコンピュー タ１５からの命令がなくとも、予め設定された回数だけ完全な波形を繰り返す、 有効波形は、ステップモータ１１の可能なトルクとシリンダ５の有効容積によっ てのみ制限される。

４路スプール弁１６（ミズーリ州ハイランド、ナマティクス社マーク７）は、ピ ストンｌがシリンダ内においてその行程の端に達したとき、シリンダ５の向かい 合った両端において取入れ路と排出路を交代させるために、用いられ、このよう にして、ポンプは、ピストン１の一方の側のシリンダ５部分を再充填し、ピスト ン１の他方の側のシリンダから流体を排出して、はぼ１００％のデユーティサイ クルを実現する。容易に逆流を発生させられるように、受動的逆止め弁ではなく 、能動的な制御弁が望ましい。

流体は、タンク１７から弁１６を経由して、シリンダ５に供給される。タンク１ ７には、磁気攪拌器１９（図１に模式的に図示されている）が挿入されていて、 流体を常に攪拌している。

本発明を具体化したポンプの好結果を得た原型は、図２ａと２ｂに示されている 。この原型装置は、ポンプ・アセンブリ（弁１６とモータ１１を含む）と、モー タ制御装置１３および２５Ｘ５０Ｘ５０ｃｍ３の金属容器内のタンク１７よりな る０図２ａの側面図は。

タンク１７、磁気攪拌器１９．弁１６およびモータ制御ハードウェアを示してい る。攪拌器１９は、テフロンＴＭでコーティングするのが望ましく、回転可能な 磁石上に設置され、これによって連続的に回転され、流体を攪拌する８図２ｂの 背面図には、ポンプ・モータ・アセンブリが、その上部に取り付けられているモ ータ励振器と共に示されている。

図３においては、ハードウェアのブロック線図によって、マイクロ・ステップモ ータ制御装置１３とコンピュータ１５のより詳細な説明がなされている。上述の ように、ポンプは、埋込みの８０２８６ペースのホストコンピュータ１５によっ て制御されている。ホストコンピュータは、搭載の６８００８マイクロプロセツ サを備えているモータ制御装置（カリフォルニア州、カパテイノ、コンビュモー タ社の型式ＰＣ−２３）と連結している。制御装置１３はまた。スプール弁１６ に必要な制御信号を発生させ、補助Ｉ１０接続２１を経由してＴＴＬ論理パルス を生成し、ゲート式データ収集を可能にする。

ユーザ定義の波形データは、幾つかの方法のうちの任意の一つを用いてホストコ ンピュータ１５に入力できる。たとえば、キーボード２３より直接、ホストコン ピュータ１５にデータを入れることができる。デ−夕は１秒あたり数ミリリット ルの単位で、ある数の個別流動点からなり、これは、望みの流動波形を表す。

一つの流動波形を表すために、最大４００までの点を入力できる。また、ユーザ は時間間隔も入力でき、それは２ミリ秒から５０ミリ秒までの範囲である。

また別の方法として、携１ｊＦＬＣＤ　（液晶ディスプレイ）遠隔操作装置２５ により直接、ホストコンピュータ１５に入力する二ともできる。この場合、上述 の情報を含むデータは、キーバッドでユーザにより入力され、このキーバッドは 直列線２７を経由してホストコンピュータ１５と連結している。

好結果を生んだ原型では、キーバッドとＬＣＤ遠隔制御装置２５は、液晶ディス プレイ付きのＱＴＥＲＭ−ＩＩの遠隔キーバッドである。

さらに別の方法では、磁気媒体を経由して外部コンピュータからデータを送る二 ともできる。この場合。

上述の情報を含むアスキーコード・データファイルが、外部コンピュータにより フロッピーディスクに書き込まれる１次にこのディスクは、そのフロッピーディ スク駆動装置２９を経由して、ホストコンピュータ１５によって読み取られる。

さらにもう一つの方法では、外部装置から波形データをＲ３−２３２シリアル通 信線により転送することもできる。上述の情報を含むアスキーコード・データは 周知の方法で、Ｒ３−２３２シリアル連結線から送られ、ホストコンピュータ１ ５に受入れられる。

最後に挙げる方法では、マウス（表示されていない）のようなグラフィック・タ ブレットまたは指示装置を介して、アナログ信号の形でユーザ波形データを直接 、ホストコンピュータ１５に入力することも可能である。二の場合、波形はユー ザにより入力され、波形の個々の表示は１周知の容易に入手できるソフトウェア を用いて、ホストコンピュータ１５によってなされる。ユーザが望みの流量と時 間間隔のデータを入力すれば、ホストコンピュータ１５が秒あたりミリリットル の単位で、正しい波形を計算する。

上述の周辺装置の他に、ホストコンピュータ１５はまた１周知の方法でビデオモ ニター３３を内蔵している。さらに、圧力変換器３５をアナログデジタル変換器 ３７に接続することもでき、このアナログデジタル変換器３７は、後により詳細 に説明されるように、ポンプのフィードバック制御のために、ＩＳＡ母線を介し てホストコンピュータ１５に接続されている。　図２に示されているホストコン ピュータ１５とマイクロステップ制御装置１３は、ポンプを制御するプロセスで それぞれ異なる役割を果たしている。ホストコンピュータ１５は、ユーザにイン タフェースを提供する。

このホストコンピュータ１５は、キーボード２３．モニター３３、遠隔制御装置 ２５、フロッピーディスク駆動装置２９およびＲ３−２３２シリアルロ３１のよ うな入力と出力の各装置を制御する。そのうえ、該ホストコンピュータＩ５は、 秒あたりミリリットルの単位で流動データをアスキーコード書式データファイル から、マイクロステップ１ｌｉｌｆｆ御装置Ｉ３が実行できる命令に変換する。

またこのホストコンピュータＩ５は。

後により詳細に説明されるように、圧力情報を得るため、アナログデジタル変換 器３７のような追加の装置を作動させるためにも用いられる。

一方、マイクロステップ制御装置１３は、ステップモータ１１の回転速度を制御 し、がつスプール弁１６、ＥＣＧＩＩＩＩＩＯ３９および補助Ｉ／○接ｌ！１２ １の状態を設定する。制御装置１３はまた、後により詳細に説明されるように、 シリンダ５の向かい合った両端にある、左リミットスイッチ４１と右リミットス イッチ４３の状態を監視する。マイクロステップ制御装置１３によって実行され る指令は全て、ホストコンピュータ１５から発信される。その結果、ユーザは、 キーボード２３またはその他のインタフェースで、流体流動波形を入力し、ポン プは、要求されている波形を生成するため、適当な流体流動を発生させる。二の 点において、マイクロステップ駆動回路４５の回路は、モータＪｌの運転を制御 するため、制御装置１３からのデジタル指令信号を変換する６本発明の好結果を 得た原型では、駆動装置４５は、コンピュ−タ社のＤＢ型マイクロステップ・モ ータ駆動装置である。

図４０に示されていると同様に２図４ａと４ｂを組み合わせた流れ線図には、ホ ストコンピュータ１５を通るデータと指令の流れが示されている。ホストコンピ ュータ１５によってなされる主な作業は、ユーザよりのデータと指令の収集と、 マイクロステップ制御装置Ｉ３にとって実行可能な形にこのデータと指令を変換 することである。

図５０について示されているように、図５ａと図５ｂを組み合わせた図には、マ イクロステップ制御装置１３を通るデータと指令の流れが示されている。この制 御装置１３はホストコンピュータ１５からの指令を全て受け取る。そして、これ らの指令は、直ちにか、またはバッファが入るか、２つの方法のいずれかで実行 される。モータ速度、ＥＣＧ状態および補助状態についての指令は通常、バッフ ァが入っているが、運転停止および時間間隔の設定に関する指令は、直ちに実行 される。　図４ａと４ｂの流れ線図に戻ると、ユーザ定義の流動波形が先ず、キ ーボード２３．ＬＣＤ遠隔制御装置２５．Ｒ３−２３２０３１またはマウス／グ ラフィック・タブレットを介して、該システムに入力される（段階４７）、デー タは、アスキーコード・テキストファイルとして構成され、さらにこのデータに は１秒あたりのミリリットル単位で流動データに関し、またミリ秒単位で時間ペ ースに関し、要求される流動の情報と構造パラメータが含まれている（段階４９ ）。

次に、ホストコンピュータ１５内で走行しているソフトウェアによって、ユーザ および／またはフロッピーディスク駆動装置からのデータと命令の収集が開始さ れる（段階５１）、もしユーザが、受けたデータの保管を望むならば、そのデー タをフロッピーディスク駆動装置２９にアスキーコード・テキストファイルとし て保管することができる（段階５３と５５）。

一方、ユーザが、ユーザ定義の流動波形を生成するために、ポンプの始動を要求 する場合、アスキーコード・データはミリリットル７秒からモータ１１の回転秒 ごとのマイクロステップ数を含む２つの配列に変換される（段階５７と５９）、 第１配列には、シリンダ５内の左から右にピストンを移動させるデータがあり、 第２配列には、ピストンを右から左に移動させるデータがある、 段階６１では、スプール弁１６、ＥＧＧ出口３９、補助口２１の状態、および波 形（すなわち、波形ループ）の繰返し回数を制御するため、マイクロステップ制 御装置１３に特有な指令が、ホストコンピュータ１５によって生成される。

それから、リミットスイッチ４１と４３を使用許可にするため、マイクロステッ プ制御装置１３にさらに指令が送られる（段階６３）、上述のように、リミット スイッチが使用許可になり、そのスイッチ４１と４３のいずれか一つが始動され れば、モータ１１は直ちに停止される。

次に、ホストコンピュータ１５は、モータ１１の回転を開始させるために、マイ クロステップ制御装置１３に命令を送り、ポンプ・ピストンをシリンダ５内にお いて左のリミットスイッチ４１の方向に移動させる（段階６５）、さらに、左の リミットスイッチ４１が始動したことを制御装置１３が検出する（段階６９）ま で、ホストコンピュータ１５は、マイクロステップ制御装置１３の状態を監視す る（段階６７）、この手順は、当該システムの始動のために要求されるものであ る。

段階７１において、リミットスイッチ４１と４３を使用禁止にするため、マイク ロステップ制御装置１３に対する指令がホストコンピュータ１５によって生成さ れる。

次に、ユーザ定義の時間間隔（すなわち、２ミリ秒〜５０ミリ秒）が、マイクロ ステップ制御装置１３に転送される（段階７３）。

さらに、ホストコンピュータ１５からマイクロステップ制御装置１３に波形デー タが転送され、制御装置１３のデータバッファに収められる（段階７５）、この データは、段階５９に関して前に説明した第１配列に相当するもので、その結果 、ピストン１はシリンダ５の左側からその右側に移動させられる。

これが波形の第１ループであると、ホストコンピュータ１５が確認すると（段階 ７７）、ここに貯蔵されているバッファ付き指令の実行を開始させるため、制御 装置１３に対し指令が発せられる（図５ｂについて後により詳細な説明がなされ る）。

この段階において、ユーザ定義の流動波形にしたがって、ピストンｌをシリンダ ５の左側からその右側に移動させるよう、制御装置１３は必要な指令を実行する 。ピストン１が、シリンダ５内において左から右にその行程の最終に達すると、 ホストコンピュータ１５は、マイクロステップ制御装置１３にさらに後続の波形 データを送り、このデータは再び制御装置１３のデータバファに収められる（段 階８１）、この後続データは、段階５９に関して前に説明した第２配列に相当す るもので、その結果、ピストン１はシリンダ５の右側からその左側に移動させら れる。

段階７５，７７および８１の周期は、ユーザがこのプロセスを打ち切る指令を出 さない限り、いつまでも繰り返される（段階８３）。

このような停止または打切りの指令を受けると、ホストコンピュータ１５は、マ イクロステップ制御装置１３に、モータ回転を停止し、指令バッファをクリアす る指令を送る（段階８５）。

ホストコンピュータ１５で走行している総合ソフトウェアは割込み駆動型で、い つまでも連続して走行する（すなわち、電源が遮断されるまで）（段階８６）、 　図５ａに戻って、マイクロステップ制御装置１３内のソフトウェア・プロセス をより詳細に説明する。

ホストコンピュータ１５におけるソフトウェア走行の場合と同様に、制御される ソフトウェアも割込み駆動型である。したがって、ソフトウェアは、割込みが受 け入れられるまで、８７として示されているブロックを連続して起動させる（す なわち、段階８９または９７）、ブロック８７により行われる第１の機能は、ま ずリミットスイッチ４１と４３の状態を調べることである（段階８９）、このリ ミットスイッチの内の一つが始動されていれば（段階９１）、かつ両リミットス イッチが使用許可状態であれば（段階９３）、モータ回転は停止される（段階９ ５）。

ブロック８７においてなされる第２の機能は、ホストコンピュータ１５よりの指 令を検査することである（段階９７）、ある指令が受け取られ（段＃９９ン、か つその指令が流動データ指令の形であれば（段階１０１）、そのとき該指令は、 制御装置１３のためにデータバッファ内に収められる（段階１０３）。

一方、ホスト指令が、ＥＣＧ、弁１６または補助状態のいずれかに関係している 場合（段＃１０５）、この指令も、指令バッファ内に収められる（段階１０３） 。

ホスト指令が状態のための要求である場合（段階ｌ０７）、制御装置１３は、状 態の信号を生成し、ホストコンピュータ１５に転送する（段階１０９）。

ホストコンピュータ１５よりの指令が、時間間隔の設定に関する場合（段階７３ 参照）、制御装置１３において５時間間隔は、２ミリ秒と５０ミリ秒の間に設定 される（段階１１１と１１３）。

ホストコンピュータよりの指令がモータ回転の停止に関する場合（段階８５参照 ）、制御装置１３は、モータ１１の回転を停止する（段階１１５と１１７）。

ホストコンピュータからの指令がリミットスイッチ４１と４３を使用許可にする か、または使用禁止にすることに関する場合（段階１１９）、両リミットスイッ チがソフトウェアによって無動作にさせられる（すなわち、使用禁止されるンか 、または始動させられた（すなわち、使用許可された）とき、モータ回転を停止 するように、制御装置１３を介して両リミットスイッチがプログラムされる（段 階１２１）。

ホストコンピュータの指令がモータ回転の開始に関するものである場合（段階６ ５参照）、制御装置１３は、リミットスイッチ４１が始動させられるまで（この スイッチが使用許可されていると仮定して）、モータ１１の回転を始動する（段 階１２３と１２５）。

そのほか、段階１２７と１２９に示されているように、ホストコンピュータの指 令が、データバッファに貯蔵されている指令の実行に関する場合（段階７９参照 ）、ブロック１３１に示されているバッファ付き指令が実行される。

特に、バッファ付き指令ブロック１３１内では、制御装置１３は、弁１６からシ リンダ５の一方の端まで両路の一方を入口として構成するため、かつ弁１６から シリンダ５の反対側の端まで両路の他方を出口として構成するため、スプール弁 １６の方向を設定する（段階１３３）。

次に、ステップモータ１１の速度が設定され（段階１３５）、ＥＣＧ制御ビット が設定され（段階１３７）、そして補助制御ビットが設定される（段階１３９） 　。

このとき、ピストン１がシリンダ５内でその行程の最後に達するまで、予め定め られた回数のために第１配列または第２配列のいずれか一つに含まれているデー タにしたがって（段階１４１）、ユーザ入力の流動波形が実行される。要求され るループ数または繰返しの回数は、前もってホストコンピュータ１５により計算 されている。シリンダ５の一方の側から他方の側にピストンを移動させるために 、一旦波形データが実行されると、モータの回転は停止される（段階］４３）、 　流体流動波形の次の周期に関する配列データを実行させるため、二のプロセス は、次のホストコンピュータ指令が受け取られると、繰り返される（たとえば、 段階７５または８１）。

本発明のポンプは、研究および較正に用いられる多種の模擬血液流体を使用する ことができる。この実施例では、平均直径２０μｍの微結晶セルロース散乱剤を 含む油乳濁液（たとえば、オンタリオ州ミシソガのアエラ・チク社製の機械加工 用半合成切削剤、５ｙｎ−ｃｕｔ　ＧＰＴＭ）が、用いられている。この流体の 音響速度と粘性は、水で希釈して調整することができる。溶液を適当に希釈して 、１５５０ｍ／ｓの音響速度と０．０３ストークス（２２”Ｃで）の運動粘性率 にする。

別種の実施例としては、使用流体としてグリセロールと水の混合液を用いること もできる。適当な比率（水５に対してグリセロール４）で、この混合液の粘性は 、血液の粘性に近くなる（Ｗ、Ｎ、ＭｃＤｋ　ｉ　ｃｋｅｎの論文「超音波ドツ プラ流動機器のための可転性試験対象Ｊ　（１９８６）医学および生物学におけ る超音波誌、２６，２４５−２４９ページ）、流体の塩分濃度は、電磁流量計の 正確な作動を保証するため、標準生理学的水準（重量比０．９％）に調整される 。適当な音響信号を与えるため、平均直径２０μｍの微結晶セルロース粒子を加 える（リットルあたり５ｇ）。

好結果をもたらした実施例で、二の粒子は、ミズリー州セントルイスのシグマ・ ケミカル社製のＳ　ｉｍａｃｅｌｌＴＭ　Ｔｙｐｅ２０が用いられている。

本発明を具体化して、好結果を得られた原型実施例では、定常的流量と搏動性波 形の双方が確認された。

図６ａと６ｂにおいては２秒あたり０．０５から３０ミリリツトルの範囲を越え て、プログラムされた流量に対する測定出力流量が示されている。観測された流 量は、全動作範囲を越えること±０．０８ｍ１／ｓの範囲内に収まっている。特 に、図６ａでは、プログラムされた流量に対する測定流量は、最適適合線で示さ れている１図６ｂでは５図６ａから最適適合を減じた後の残差誤差が表示されて いる。

本発明のコンピュータ制御ポンプはまた、互換性を確認するため、診療ドツプラ 超音波機器を用いて、試験された１図７と８において、測定データは、生体内測 定における生理学的波形と比較した。模擬の頚動脈と大腿部の波形のために示さ れているが、双方のケースにおいて、模擬の生理学的波形と測定された生理学的 波形には非常な類似性が認められる。

特に、図７ａには、人の大腿部の血流波形が示されていて、ｌ３Ｕ７ｂには、本 発明のポンプによって生成された模擬大腿部流動波形が示されている。同様に２ 図８ａには３人の頚動脈からの実際の血流波形が示され、図８ｂには、模擬の頚 動脈流波形が示されている。

結局、本発明に従ったポンプは、搏動流動と定常流の波形を発生させるために供 せられる１本発明のポンプは、制御弁１６を備えるともに、シリンダ５が入口／ 出口の２相を持つことにより、定常流のためにほぼ１００％のデユーティサイク ルを存するような、従来の設計に勝る利点を持っている。末梢血管系に特有な安 定した流量を再生するように、ポンプがプログラムされている場合、弁切替冬の 間隔は１２秒で、観測された流動の混乱時間に比して長い、弁１６の切替えとこ れに関連するピストンｌの逆転は、はとんど流れのない点またはゼロ流動点でも 生じえるので、搏動性波形において検出される０、４秒の流動障害は、あまり問 題ではない、さらに、Ｉ１０接続２１よりのＴＴＬ出力信号は、流動混乱異常を データ収集から除外するために利用される。

開ループ動作は長時間非常に安定的であると観測されているので１本発明のポン プにおいては連続的フィードバックの必要はない、最大流量はピストン直径と可 能なモータ・トルクにのみ左右されるので、本発明のポンプの基本設計は、より 大きいか、より小さい流量を得るために、簡単に修正できる。

本発明のポンプは１診療ドツプラ超音波機器の絶対較正に理想的であり、その結 果、絶対流動源になり。

実際の流量を測定するための計装を追加する必要がな本発明のその他の実施例や 変形も可能である。たとえば、図９には、水平に向かい合っているルーサイト製 のシリンダ５ａと５ｂ内でコンピュータ制御ステップモータＩＩによって駆動さ れる、ラックに取り付けら６れた２つのピストン１ａと１ｂに、単一のピストン ｌとシリンダ５が置き換えられている、別種の実施例が示されている。モータ１ １とピストンｌａとｌｂ間の伝動装置は、ラックＢとビニオン１０の形になって いる。ラックとビニオンのための歯車変位により、−回のモータ・マイクロステ ップによフて、ポンプ・シリンダ５ａと５ｂからｏ、ｓｉｏμｍの排出が起こる 、図９の設計では、各シリンダ５ａと５ｂは１８０ミリリツトルの有効行程容積 を有しているが、最小の変更によってより大きい量またはより小さい量が可能で ある。その他の全ての点にわいて９図９の別種の実施例は５図１の実施例に関す る上述の場合と同じような方法で作動する。

またその他の代替案や変形も考慮される。たとえば、当該の実施例の設計に対す る少しの変形のみが認められ、ポンプにより供給される流量の範囲を簡単に変更 できる。ピストンｌの直径、親ネジ３のピッチおよび駆動モータの寸法は、微小 血管系の実験的研究に使用するため非常に小さい流ｆｆ１（たとえば、０．００ １ｍ　ｌ　／　ｓ　−０、１ｍ　ｉ　／　Ｓ　）になるよう、構成することがで きる。一方、ピーク時の大動脈血流に特有な。

ずっと大きな流量（たとえば、１０　ｍ　ｌ　／　ｓ〜２００ｍ　Ｉ　／　ｓ　 ）を生成するために、より大きな構成要素を利用することもできる。

アクリル製のポンプ駆動シリンダ５は、高圧を要求したり、溶剤、ケトンまたは 弱酸に曝される応用例において、ガラスやステンレス・スチールのような、その 他の適当な材料で作ることができる。さらに、ポンプ・シリンダ５とタンク１７ は、加熱流体の処理を必要とする応用例において、加熱抵抗素子によって一定の 温度に維持される、 アナログデジタル変換器３７を追加することにより、ポンプ出力は外部圧力変換 器３５からのフィードバックによって制御可能になる。このようにして、ポンプ は、一定の圧力または搏動性圧力の波形を供するために、コンピュータ制御圧力 源として作動することができる。運転中において、制御装置１３が一旦ホストコ ンピュータ１５から指令を受けると、数秒から数分の間、ホストコンピュータ１ ５からの後続の介入なしに、制御装置１３は実行する。この間、ホストコンピュ ータ１５は自由に、変換器３５より受けた圧力データを数値化したり、このデー タをコンピュータ１５の主記憶装置に貯蔵したり、もしくはディスクに（すなわ ち、フロッピーディスク駆動装ｆ２９を介して）保管したりできる。このデータ は、制御装置１３に送られる指令を補正するのに利用でき、その結果、流動波形 は、運転中に修正することができる。

本発明のポンプは、高水準のコンピュータ制御と可転性構造を有しているので、 血流のシミュレーションという主要な応用のほかに、様々な分野に応用できる、 こうした応用の幾つかの例を以下に示す。

人の器官は、病院間の輸送中に輸血を必要とする。

現在、これは定常流で行われているが、血液の搏動が組織潅流において一定の役 割を果たすという、指摘も論文「急性脳虚血の処置における搏動性対非搏動性血 流Ｊ　（１９８６）Ｎｅｕｒｏｓｕｒｇｅｒｙ誌、１９．７２４−７３１頁参照 ）したがって、本発明のボンプは、輸血に用いることができ、器官の生存時間を 延長することができる。また本発明のコンピュータ制御ポンプは、生体において 見られる血流波形と非常によく似た血流波形で、心臓や腎臓のような摘出器官を 潅流するのに用いることができる。運搬の便のために。

装置の寸法を縮小でき、電池で作動するように変えることもできる。

人工心臓弁補綴装置の開発により、新しい設計の試験が必要になっている。この 試験は、時に加速された流量で、圧力シミュレータと流動シミュレータを用いて 行われている０本発明のコンぎユータ制御ポンプは、人の大動脈に見られる血流 波形と同様な幅の血流波形を生成するので、上記の機能を果たすことができる、 人工心臓弁補綴装置を試験するためにピーク時流量を増大させる必要から生じる 修正は、上述の通りである。！！！濁粒子粒子まり損害を与えず、生理学的に正 しい血流波形を生成できる、本発明のポンプの性能によって、さらに心室装置と して利用することも可能である。外部ポンプは、患者が手術を待っている間に１ 弱っている心臓の負荷を軽減するものとして、知られている１本発明のポンプは 、適当な圧力変換器３５に接続されて、心拍数または血圧の変化に対応すること ができる。このような心臓補助用外部ポンプの構造に用いられる材質は、血液と 適合していなければならず。

装置の滅菌を可能にするものでなければならない８本発明のポンプにおける、上 記のような修正はすべて、簡単に実施できる。

特に化学工業において、幾つかの工程で、生産中に少量の触媒の制御された注入 が必要になる０本発明のコンピュータ制御ポンプを用いれば、高温、高圧で。

高い正確度をもって流体を注入できる。シリンダとモータの設計は、特定の応用 に合わせて修正できるが、基本設計とソフトウェア制御は同じままである。各モ ータ制御装置１１は、３つの駆動モータを制御することができるので、一つのポ ンプで幾つかの処理ステーションを制御することができる。

本装置は高い正確度（±０．０８ｍ１／ｓｅｅの流量誤差と±Ｏ，００１ｍ１の 容積誤差）を有するので、パッケージ中における流体の正確な処理に理想的で業 ）では特にそうである、こうした応用においては。

正確な量の流体のコンピュータ制御処理によって２本技術による大きなコスト削 減が可能になる。

本発明のコンピュータ制御ポンプは、弁１６の出口に接続されている流体シリン ダと相まって、精密動作制御装置として機能できる。流体処理における高い正確 度は、動作制御の高い正確度を生む、閉鎖空間または過酷な環境における動作？ Ｊ　＃のため、小型のシリンダを用いることもできる。二うした場合でも、基本 コンピュータ制御ソフトウェアは変更されず　上記のように制御装置１３によっ て最大限３つの流体シリンダが制御される。

以下に示されている特許請求の範囲から逸脱しない限り、本発明のその他の修正 も変更も可能である。

第４ｂ図 第５ｂ図 第８ａ図 第８ｂ図 要約書 流体を貯蔵するためのタンク、流体を受入れかつ排出するためのシリンダ手段、 流体をシリンダ手段内に入れたりシリンダ手段から排出したりするためのシリン ダ手段内のピストン手段、タンクに接続された入口を有する４路弁、シリンダ手 段の両端に接続された１対の双方向口、そして１か所の出口を備え、さらに。

時間の関数として、予め定められた流量で表されているユーザの流動波形を受信 し、そしてこれに応じて。

ピストンを移動させ、シリンダ手段の両端の一方に弁を通してタンクから、およ びシリンダ手段の両端の他方から弁を通して出口に向かって、ユーザの流動波形 にしたがい流体流動を供給するために４路弁を構成するための手段を備えている 、ポジティブ容積形ポンプ。

補正書の写しく翻訳文）提出書く特許法第１８４条の７第１項）平成４年ｌＯ月 ２７日

Claims (23)

【特許請求の範囲】
1. １．ａ）流体を貯蔵するタンク、 ｂ）流体を受入れ、かつ排出するシリンダ手段ｃ）前記流体を前記シリンダ手段 内に送入し、かつ前記シリンダ手段から排出するための前記シリンダ内のピスト ン手段、 ｄ）前記タンクに接続されている入口、前記シリンダ手段の両端に接続されてい る１対の双方向口、および出口を有する４路弁、および ｅ）時間の関数としての予め定められた流量で表現されたユーザの流動波形を受 信し、これに応じて、前記弁を通って前記タンクから前記シリンダ手段の両端の 一方へ、また、前記弁を通って前記シリンダ手段の両端の他方から前記出口へと 、該ユーザ流動波形にしたがって流体の流れを供給するため、前記ピストンを移 動させ、かつ、前記４路弁を構成する手段を備えているポジティブ容積形ポンプ 。
2. ２．前記受信のための手段は、さらに、ｉ）ステップモータの回転運動を前記ピ ストン手段の直線駆動連動に変えるため、ギアを介して該ピストン手段に接続さ れたステップモータを備え、さらに ｉｉ）前記の４路弁を構成し、また、予め定められた時間間隔にしたがって該ユ ーザ流動波形を数値化し、内挿して、そのうえ、これに応じて、予め定められた 速度で前記ステップモータを回転させるため、制御信号を生成して前記ステップ モータに伝送し、これにより、時間の関数として予め定められた流量で前記流体 を排出するため、前記シリンダ内の該ピストン手段を移動させる制御手段を備え ている請求項１記載のポジティブ容積形ポンプ。
3. ３．前記制御手段はまた、 ｉｉｉ）前記ステップモータの時計回り回転の秒あたりマイクロステップを表す 第１の数値配列に、また、前記ステップモータの反時計回り回転の秒あたりマイ クロステップを表す第２の数値配列に、予め定められた前記流量を変換するホス トコンピュータ、および ｉｖ）前記第１の数値配列を受信し、これに応じて、前記シリンダ手段によって 一方の方向に流体の流れが向かうよう前記４路弁を構成するため、第１の弁方向 信号を生成し、かつ、転送し、さらに前記ステップモータの時計回り回転のため 前記ステップモータに前記制御信号の最初の一つを生成し、かつ、転送し、その うえ、前記第２の数値配列を受信し、これに応じて、前記シリンダ手段によって 他方の方向に流体流動が向かうよう前記４路弁を構成するため、第２の弁方向信 号を生成し、かつ、転送し、さらに前記ステップモータの反時計回り回転のため 前記ステップモータに前記制御信号の第２の一つを生成し、かつ、転送するため に、前記ホストコンピュータ、前記４路弁および前記ステップモータに接続され ているマイクロステップ制御装置を備えている請求項２記載のポジティブ容積形 ポンプ。
4. ４．前記シリンダ手段の両端への前記ピストン手段の運動を検出するため、また それに応じて、前記ステップモータの回転を直ちに停止させるための前記制御手 段への信号を生成するための、該制御手段に接続され、かつ、前記シリンダ手段 の両端に位置する一対のリミットスイッチを備えている請求項２記載のポジティ ブ容積形ポンプ。
5. ５．前記ステップモータの各回転は、２５，０００回の前記マイクロステップか らなる請求項３記載のポジティブ容積形ポンプ。
6. ６．前記マイクロステップの１回はそれぞれ、前記流体の０．１９８μｌの排出 容積に相当する請求項５記載のポジティブ容積形ポンプ。
7. ７．前記ステップモータは、秒あたり０ないし８回転の回転速度で、０．５Ｎ− ｍのトルクを生じる請求項２記載のポジティブ容積形ポンプ。
8. ８．予め定められた前記時間間隔は、２ｍｓないし５０ｍｓの範囲にある請求項 ２記載のポジティブ容積形ポンプ。
9. ９．前記タンクはまた、前記流体を混合するための磁気撹拌器を備えている請求 項１記載のポジティブ容積形ポンプ。
10. １０．前記ユーザ流動波形を受け、入力するための前記手段に接続された、携帯 キーパッド、コンピュータキーボードまたはデジタルデータ・インタフェースの いずれか一つを備えている請求項１記載のポジティブ容積形ポンプ。
11. １１．前記出口に接続された圧力変換器、またこの圧力変換器に接続されたアナ ログデジタル変換器および前記ポンプのフィードバック制御を行うための前記ホ ストコンピュータを備えている請求項３記載のポジティブ容積形ポンプ。
12. １２．前記シリンダ手段は、前記双方向口のそれぞれにこのシリンダの両端にお いて接続されているアクリル製の管と、前記両端の間に延びている偏軸シヤフト とを備えている請求項１記載のポジティブ容積形ポンプ。
13. １３．前記ギアは、前記ステップモータに接続され、前記シリンダ手段の両端に 延びている、親ネジである請求項１２記載のポジティブ容積形ポンプ。
14. １４．前記親ネジが通る中央ねじきり口と、前記シリンダ内で前記ピストン手段 が回転しなように前記偏軸シャフトが通って延びている偏軸口とを有する環状デ ィスクが、前記ピストン手段に備えられている請求項１３記載のポジティブ容積 形ポンプ。
15. １５．前記ステップモータの回転の１回のマイクロステップが、０．１９８μｌ の流体排出容積に相当するように、前記親ネジは予め定められたピッチ特性を有 している請求項１３記数のポジティブ容積形ポンプ。
16. １６．前記管は、約４５０ｍｌの有効行程容積特性を有している請求項１２記載 のポジティブ容積形ポンプ。
17. １７．前記シリンダ手段は、１対の水平に向かい合っているルーサイト製管より なり、前記各管の一端は、それぞれ前記双方向口の一つに接続されている請求項 １記載のポジティブ容積形ポンプ。
18. １８．前記ギアはラックピニオン・ギアで、このギアにおいてこのピニオンは前 記１対の管の中間にある前記ステップモータに接続されている請求項１７記載の ポジティブ容積形ポンプ。
19. １９．前記ピストン手段には、前記ラックの両端に接続され、前記１対の管の一 つにそれぞれ設置されている、１対の環状ディスクが備えられている請求項１８ 記載のポジティブ容積形ポンプ。
20. ２０．平均直径が２０マイクロメータの微結晶セルロース散乱剤を含む油乳濁液 よりなる、ポジティブ容積形ポンプに用いられる流体。
21. ２１．２２°Ｃで０．０３ストークスの運動粘性率になるように水で希釈され、 その結果、１５５０ｍ／ｓｅｃの音響速度とされている請求項２１記載の流体。
22. ２２．グリセロール４に対して水５が含まれ、また、リットルあたり５ｇの平均 直径２０マイクロメータの微結晶セルロース粒子を含む、ポジティブ容積形ポン プに用いられる流体。
23. ２３．重量比約０．９％の塩分濃度水準に調整されている請求項２２記載の流体 。