JPH0716516B2 - 非経口用溶液ポンプ組み立て体 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は流体送り込み装置の改良に関し、且つ詳細には
使い捨てポンピングカセツト（pumpingcassette）を有
している非経口的な溶液又は静脈内のポンプ（intraven
ous pumps）に関する。

従来の技術及び発明が解決しようとする問題点 静脈内に又は動脈内に流体を送り込むポンピングシステ
ムは従来の技術において公知であり、且つ全世界の病院
において広く日常使用されている。これ等のシステムは
すべて制御された送り込み速さで、患者の必要量に基づ
いて、そして麻酔剤（drug）の場合には送り込まれる麻
酔剤濃度に基づいて、グルコース溶液及び血漿の如き静
脈内の又は動脈内の送り込みのために、及び麻酔剤の送
り込みのために通常使用されている。

最も古い、且つ最も普通に使用されてきた流体送り込み
システムは重力供給に依存している。ポンピングシステ
ムはポンプモータ制御によつて移動性及び流量の確実な
制御の利点を提供する。従来の技術のポンプは蠕動性の
（peristaltis）ポンプ及び確実な容積ポンプの双方を
含んでいる。双方とも高価であり且つ高い運転費の欠点
を有している。移動可能なユニツトは多くの電力を消費
し、且つ大きな、重いバツテリイ容器（battery pack
s）を必要とし、そして使い捨てのポンピングチヤンバ
は複雑であり、且つ高価である。

確実な流体変位部材をチユーブ又はポンピングチヤンバ
セグメントに対して圧縮し又は適用して、そして蠕動性
のポンプ及び類似のシステムを含んでいる更に確実に制
御されたチユーブ締め部材（pinching member）によつ
てポンピングチヤンバへ又はそれからの流体の流れを制
御するポンプが、例えば米国特許第4,199,307号、第4,2
73,121号、第4,290、346号及び第4,515,589号に記載さ
れている。蠕動性のポンプ及び背圧モニタの組合わせが
米国特許第2,460,355号に記載されている。

ポンピングチヤンバとして使い捨ての皮下注射器を使用
しており、且つ背圧モニタを備えた注射ポンプ（syring
e pumps）が米国特許第3,739,943号に記載されている。

半径方向に分かれたばね要素を備えたピストンポンプが
米国特許第4,276,004号に記載されている。ポンプチヤ
ンバを駆動部材から隔離するために、弾性のゴムバリヤ
ーでカバーされたピストン又は同等の変位部材を備えた
ピストンポンプが米国特許第4,140,118号、第4,336,800
号、第4,453,931号、第4,453,932号、第4,457,753号、
及び第4,519,732号に記載されている。殆んどのピスト
ンポンプは入口及び出口逆止弁を有している。米国特許
第4,126,132号及び第4,468,222号の入口及び出口逆止弁
の１方又は双方はポンピングカセツト（pumping casset
te）を操作ハウジング内に装填する前に流体プライミン
グステツプ中開いており、そしてカセツトをハウジング
内に挿入することによつて操作位置に自動的に作動され
る。米国特許第4,468,222号では、使い捨てカセツトは
ポンピングチヤンバの１つの壁を規定している弾性ダイ
アフラムと、１部片に成型された構造体の入口及び出口
弁部材とを具備している。

ダイアフラムポンプは通常駆動部材に連結されている弾
性のダイアフラム部材を有しており、且つ米国特許第2,
812,716号及び第2,954,738号に記載された如き入口及び
出口逆止弁と通常組合わされている。これ等のポンプ
は、正の圧力及び負の圧力サイクル中、ダイアフラムの
たわみが、プログラミングによつて適切に補償されるこ
とができない非線形関数においてポンピングチヤンバの
容積を変化するので、非経口的な溶液の送り込みに必要
な正確さに欠けている。ダイアフラムポンプはゴムダイ
アフラムによつてポンピングチヤンバから隔離された同
心の円筒状セグメントを具備しているダイアフラムポン
プが米国特許第1,923,970号及び第3,200,757号に記載さ
れている。しかし乍ら、これ等の高摩擦ダイアフラムは
非経口的な溶液送り込みシステムに使用するのに適して
おらず、且つ本発明のポンプの単一のセグメントに分か
れた（unitary segmented）ダイアフラムの利点を有し
ていない。

セグメントに分かれた（segmented）ダイアフラムはま
た米国特許第1,034,323号、第1,229,860号、第4,078,58
0号、第4,203,031号及び第4,231,287号に記載された如
き弁構造体に使用されてきた。分かれたダイアフラムは
米国特許第3,677,161号のカメラレンズ位置づけシステ
ム及び米国特許第4,364,386号の圧力制御器に使用され
てきた。

問題点を解決するための手段 使い捨てダイアフラムポンプカセツトは、非可撓性プレ
ート上にヒンジ式に（hingingiy）取付けられておりそ
してポンピングチヤンバ表面に対向してポンピングチヤ
ンバを形成する、ヒンジ付きの硬質プレートを備えた可
撓性のダイアフラム部材を具備している。このポンプは
可撓性の伸張可能なウエブによつて非可撓性プレートに
一体に連結された可動な円形プレートを具備している逆
止弁手段を含んでいる。この可撓性のダイアフラム部材
は縁が共通の平面にある、少くとも３つの非可撓性ダイ
アフラムプレートを具備することができ、各々のダイア
フラムプレートは少くとも２つの真すぐなダイアフラム
プレートヒンジ縁を有している。各々のダイアフラムプ
レートヒンジ縁は隣接するダイアフラムプレートの第２
のダイアフラムプレートヒンジ縁に隣接しており、且つ
それに整列している。各々のダイアフラムプレートヒン
ジ縁及び第２のダイアフラムプレートヒンジ縁の隣接縁
は可撓性のヒンジストリツプ（hinge strip）によつて
相互にに取付けられている。

好ましい入口逆止弁は入口逆止弁プレートと、逆止弁プ
レートに対向している弁座手段と、入口逆止弁プレート
と弁座手段との間の中央の流れ通路を備えた可撓性のダ
イアフラムデイスクとを具備する。本実施態様におい
て、可撓性の入口ダイアフラムデイクスは、弁座に面し
ている流体入口に連絡している入口側と、入口逆止弁プ
レートに面していてポンピングチヤンバに連絡している
出口側とを有している。入口逆止弁プレートは、可撓性
の入口ダイアフラムデイスクを弁座手段に対して押圧す
ることによつて入口逆止弁を作動する逆止弁作動部材で
ある。

好ましい出口逆止弁は弁座手段を含んでいる出口逆止弁
プレートと、弁座手段に対向している出口逆止弁チヤン
バと、出口逆止弁プレートと出口逆止弁チヤンバとの間
に中央の流れ通路を備えた可撓性の出口ダイアフラムデ
イスクとを具備している。本実施態様において、可撓性
の出口ダイアフラムデイスクは、弁座手段に面していて
ポンピングチヤンバと連絡している入口面と、出口逆止
弁チヤンバに面していて流体出口と連絡している出口面
とを有している。出口逆止弁プレートは弁座手段を可撓
性の出口ダイアフラムデイスクに対して押圧することに
よつて出口逆止弁を作動する逆止弁作動部材である。

本発明の１つの目的は、最少の労力と低い不良率で組立
てられ、且つ結合されることができる、安価に、容易に
成型された部品ら作られたポンピングチヤンバ及び弁構
造体を具備している低価格の使い捨てカセツトを備えた
非経口的な溶液のポンプを提供することである。

本発明の他の目的は操作のために少量のエネルギーを必
要とし、且つプライム（prime）、取付け及び操作が容
易である高精度のポンプの提供である。

本発明のこれ等の及び他の目的は以下に提供された本発
明の説明において容易に明らかとなるのであろう。

本発明の非経口的溶液送り込みポンプは容易に組み立て
ることができる少数の成型部品より成る低コストの使捨
て可能なカセットを有する。それは構造及び操作の経済
性を与える。電源及び制御装置を含むポンプハウジング
及びカセットは持ち運び可能でありそして軽量である。

第１図は本発明に従う非経口的ポンプ送り込みシステム
の略図である。流体バッグ又はビン２は標準臨床支持ポ
ール４につり下げられている。流体投与セットは標準滴
下チャンバ６及びＹ−接合部８を含む。滴下チャンバは
随意の滴モニタ12と組み合わせることができる。可撓性
管14はポンプ及び制御装置ハウジング18に取り付けられ
て示されたポンプカセット16へと延びておりそしてポン
プカセット16と接続されている。出口管20はポンプカセ
ット16と接続しそして処置される患者に至っている。

第２図はモータ及び制御装置ハウジング18並びにそれに
囲まれた駆動システムと係合して位置付けられた本発明
のポンプカセット16の部分断面図である。DCモータ24は
ベアリング28によって支持された駆動シャフト26を有
し、駆動シャフト26の遠位端は駆動ホイール30に接続さ
れている。駆動ホイール30は、駆動ビーム38の可動端36
に取り付けられたカム従動子34によって係合されるカム
溝32をその背景に有する。駆動ビーム38の反対側端部40
はピン42の回りに旋回運動（pivotal movement）するよ
うに取り付けられている。かかり（barbs）又は自己ね
じ込みねじ山（self-threading threads）45を有する雄
駆動コネクタ44は駆動ビーム38の中央部分に取り付けら
れておりそしてポンプカセット16の後部プレート上の中
央ダイアフラムプレートと一体的な雌リセプタ46に係合
する。可撓性プレートダイアフラムは1985年、11月18日
に出願された本出願人の同時係属米国特許出願第799,23
5号に記載されているので参照されたい。可撓性プレー
トダイアフラムは以後更に詳細に示される。

駆動シャフト26の中心軸からのカム溝32の距離は駆動シ
ャフトが回転するにつれて変わり、駆動シャフトの回転
運動をカム従動子34及びカセット駆動コネクタ44の往復
変位に転換する。かくして、駆動コネクタ44はダイアフ
ラムプレートに往復運動を付与する。雌駆動コネクタ46
はダイアフラムプレートの一部である。環状可撓性はね
かけシールド（splash shield）48は雌駆動コネクタ及
びハウジング18の取り囲んでいる縁に取り付けられてい
て液体汚染物がハウジング18の内側に到達するのを防止
する。

液体ソース２からの入口管14はカセット16の管コネクタ
入り口50取り付けられる。患者へと延びている出口管20
はカセットの管コネクタで出口52に取り付けられてい
る。

カセット16はタブ又は耳54及び56によってハウジング18
に取り付けられており、タブ又は耳54及び56はカセット
16から対応する溝の中へと延びており、この対応する溝
はハウジングの前面から延びている保持突起60及び62に
よって規定されている。

第３図は組み立て前の５つの使捨て可能なカセット要素
の１つの態様の部品分解断面図である。

使捨て可能なカセット16は前部プレート70、後部プレー
ト72、弾性入り口逆止弁ワッシャ74、弾性出口逆止弁ワ
ッシャ76及び出口逆止弁係合ノブ78を具備する。前部プ
レート70は、管14（第１図）に入りそして管14を伸張さ
せるための入り口流体通路82を有するニップル延長部80
と管がニップル80の上を滑るにつれて管壁を受け入れる
ための取り囲んでいる環状凹部84から成る入り口管コネ
クタ50を有する。入り口通路82は入り口逆止弁入り口86
及び環状入り口逆止弁キャビティ88と連通している。入
り口逆止弁キャビティ88は定置弁座要素90を取り囲む。
円形入り口逆止弁ワッシャリセプタは逆止弁ワッシャ74
の縁を支持するための環状リム92によって規定されてい
る。

スエージジョイント溝（swage joint groove）94及びス
エージ突起96は前部プレート70の後部縁の回りに完全に
延びている。ポンピングキャビティ98は入り口逆止弁要
素と出口逆止弁要素との間に前部プレート70の後部に位
置している。

前部プレートの出口逆止弁要素は円錐形出口逆止弁キャ
ビティ102を取り囲む環状溝100によって規定された出口
逆止弁ワッシャリセプタを含む。出口逆止弁出口104は
出口管コネクタ52の出口管ニップル延長部108における
出口流通路106及びキャビティ102と連通する。ニップル
108は出口管がニップル108の端部の上を滑るとき出口管
を受け入れる環状管リセプタ110によつて取り囲まれて
いる。

入り口逆止弁ワッシャ74は中心流路112を有するディス
クの形態にある弾力のある弾性材料である。出口逆止弁
ワッシャ76は中心流路114を有するディスクの形態にあ
る弾力のある弾性材料である。

後部逆止弁プレート72も一体的構造でありそして逆止弁
作動要素、セグメントに分かれたポンプダイアフラム及
びポンプ駆動装置コネクタ要素を含む。前面プレート70
が硬貨プラスチックから作られているのに対して、後部
プレートは厚くなった部分においては本質的に硬質であ
りそして薄くなった部分においては可撓性且つ伸張性が
あるポリエチレンの如きプラスチックから作られる。

厚くなった非可撓性後部プレート120は厚くなった非可
撓性入り口逆止弁動作ディスク122を取り囲んでおりそ
して可撓性伸張性環状接続ウエブ124によって該厚くな
った非可撓性入り口逆止弁作動ディスク122に接続され
ている。ディスク122の前面は環状の突起したうね126を
有する。ポンプダイアフラムは雌ポンプ駆動リセプタ46
と一体的な非可撓性中央プレート128を備え、非可撓性
中央プレート128は非可撓性後部プレート120によって取
り囲まれておりそして硬質のヒンジ付きポンプセグメン
ト130及び132によって非可撓性後部プレート120に接続
されている。ポンプセグメント130は薄くなった可撓性
ヒンジ部分134によって中央プレート128に接続されてお
りそして薄くなった可撓性ヒンジ部分136によって後部
プレート120に接続されている。ポンプセグメント132は
薄くなった可撓性ヒンジ部分138によって中央プレート1
28に接続されておりそして薄くなった可撓性ヒンシ部分
140によって後部プレート120に接続されている。

後部プレート72の出口逆止弁要素は、後部プレート120
と一体的な且つそれから後方に外向きに延びているネジ
を切られた出口逆止弁作動ノブリセプタ142を含む。厚
くなった非可撓性出口逆止弁作動ディスク144は薄くな
つた可撓性伸張性環状ウエブ146によってノブリセプタ1
42の底部縁に接続されている。円形出口逆止弁キャビテ
ィはディスク144の前部中央面の円形凹部148によって規
定されている。プレート120の出口逆止弁部分の前面か
ら延びている環状の突起したうね150は前部ピース及び
後部ピースが接合されているとき出口逆止弁ディスク76
を所定位置にしっかりと取り付ける（secure）。スエー
ジショイントうね要素152は後部プレート72の周囲の前
面から延びている。

出口逆止弁作動ノブ78は掴みフランジ部分160と、ねじ
を切られたリセプタ142に係合するためのねじを切られ
たシリンダ状部分162と、出口逆止弁ディスク144に対し
て進むとき出口逆止弁ディスク144の対向表面に係合す
るための軸線方向同軸突起164を有する。

第４図は組み立て期間中の第３図に示された前部プレー
ト及び後部プレートのスエージ閉鎖要素（swage clousr
e elements）の部分詳細断面図である。第５図は組み立
ての後の第３図に示された前部プレート及び後部プレー
トのスエージ閉鎖の図である。前部プレート70のスエー
ジ閉鎖溝94は前部プレートの後部側の壁表面168及び壁
表面172を有するうね170によって規定されている。うね
170の反対側174はスエージされて確実な閉鎖を形成する
前部プレートから延びているナイフエッジ突起を形成す
るように傾斜している。スエージ閉鎖溝の底部は鋭いエ
ッジのシーリングうね176を有する鋭いナイフエッジの
うね176は後部プレート72のスエージ閉鎖うね152の対向
面178に向かって延びている。スエージジョイントうね
要素152はシーリングうね176に対向する前面178と傾斜
した側壁180及び182を有し、傾斜した側壁180及び182は
スエージ閉鎖溝の対応する傾斜した側壁168及び172に緊
密な圧縮において係合して液体漏れのないシールを形成
する。スエージ閉鎖当接表面184は表面178に平行であ
る。

第５図において、完成したスエージ閉鎖ジョイントが示
される。前部プレートの硬質プラスチックから形成され
たナイフエッジのうねは、後部プレートのより硬質のプ
ラスチックから作られた閉鎖うねの対向表面へと高圧下
に強制されて第２の液体漏れのないシールを形成する。
うね170の前縁（leading edge）は高い圧力下に当接表
面184の上にスエージされて、前部プレート及び後部プ
レートを恒久的係合において動かないように保持する確
実な係合を形成する。スエージ溝及びうねはカセットの
全周の回りに延び、かくしてカセットの縁の回りに液体
漏れのない二重シールを形成する。スエージ閉鎖及びシ
ールは前部プレート及び後部プレートを形成している材
料が非相溶性でありそして溶接、溶媒接着、接着（glui
ng）又は他の標準方法によって確実に接合され得ない場
合に必要である。最適には、後部プレートは、厚い場合
には比較的硬質でありそして薄い断面においては屈伸性
（yieldable）且つ可撓性である材料から作られる。こ
のような材料の例は後部プレートの最適材料である低密
度及び高密度ポリエチレンの如きポリオレフィンであ
る。対照的に、前部プレートは高い剛性を必要としそし
て好ましくはポリエチレンにしっかりと接合できないAB
Sポリマー又は同様なもので形成される。二重シールさ
れたスエージ閉鎖はこのような２つの非相容性プラスチ
ックを相互に接合して内側チャンバから液体を漏えいさ
せない確実な一体構造を形成する。

第６図は第３図に示された後部プレートの背面図であ
り、第７図は後部プレートの正面図であり、そして第８
図は線７−７に沿って取られた第７図に示された後部プ
レートの断面図である。第６図において、第３図の断面
図に示された逆止弁及びダイアフラムの全体構造を示す
ことができる。駆動装置リセプタ46をその上に支持する
硬質六角形ダイアフラムプレート128は、この寸法のポ
ンプに最適の構造である６つの硬質台形プレートによっ
て、取り囲んでいる硬質後部プレート72に接合されてい
る。各台形プレートは136及び140の如き薄くなった可撓
性の、屈伸性ヒンジによって六角形ダイアフラムプレー
ト128に接合される。隣接した台形プレートの隣接縁は
例えば131及び133の如き薄くなった可撓性、屈伸性ヒン
ジによつて接合される。このパターンは各台形プレート
に関して繰り返される。

好ましくい可撓性ダイアフラム部材は縁が共通面内にあ
る少なくとも３つの非可撓性ダイアフラムプレートを有
し、各ダイアフラムプレートは少なくとも２つの真っ直
ぐなダイアフラムプレートヒンジ縁を有している。各ダ
イアフラムプレートヒンジ縁は隣接ダイアフラムプレー
トの第２のダイアフラムプレートヒンジ縁に隣接してお
りそして該第２ダイアフラムプレートヒンジ縁と整列し
ている（aligned）。各ダイアフラムプレートヒンジ縁
及び第２ダイアフラムプレートヒンジ縁のの隣接縁は可
撓性ヒンジストリップによって相互に取り付けられてい
る。最適には、プレートの第１列（srray）が同一の縁
を有する少なくとも３つの同一のプレートを具備し、そ
のそれぞれの同一の縁は軸方向対称中心から等距離に位
置付けられる。更に、可撓性部材は第６図に示された如
き中心プレートを含むことができ、中心プレートの軸線
方向中心は上記軸方向対称中心にある。中心プレートは
最適には同じ長さの真っ直ぐなプレート縁を有し、そし
て該中心プレートは中心プレートの真っ直ぐな側部にヒ
ンジ式に接続されたプレートの列を含む。その場合に
は、プレートの列の各プレートは真っ直ぐな中心プレー
トヒンジ縁を有し、この中心プレートヒンジ縁は中心プ
レート縁に隣接して配置され且つ中心プレート縁と整列
しており、そして可撓性ヒンジストリップにより中心プ
レート縁にヒンジ式に接続されている。

図面に示された態様においては、合計６枚のプレートが
軸方向中心の回りに対称な列において組み立てられてい
る。プレートの数は所望により選ぶことができ、意図す
るように操作するためには最小３枚のプレートが必要で
あることは容易に明らかであろう。可撓性ヒンジ要素は
ダイアフラム要素の運動期間中曲げ（flexure）及び伸
長（stretching）の両方によって変形させられ、そして
セグメントの数が減少するにつれて、曲げを達成するた
めにより大きいエネルギーが消費される。ヒンジの伸長
変形はダイアフラムの中心に向かって増加し。そしてこ
の変形はプレートの数を減少させることによつて増加す
る。セグメントの数を増加すると可撓性ヒンジ面積は増
加しそしてダイアフラム運動に必要とされる伸長を減
じ、両者はエネルギー要求を減少させる。ヒンジ幅を増
加しそしてヒンジの厚さを減少させることも又可撓性及
び弾性を増加させ、更にエネルギー要求を減少させる。
しかしながら、プレートの数を増加させ、相対的ヒンジ
面積を増加してそしてヒンジ厚さを減少させることは非
線形ポンピングエラー（non-linear pumping errors）
を増加させる。

可撓性プレートダイアフラムの重要な成功は液体圧力の
関数であるポンピング容量変動の減少である。正のポン
ピング行程期間中ポンピングチャンバにおいて上昇しそ
して充てん行程期間中降下する液体圧力はダイアフラム
を伸長させて、ポンピングチャンバの容量を増減させそ
して行程当たりの液体容量出力又は入力の非線形変量
（non-linear variable）を導入する傾向がある。故に
正の行程期間中排出される容量（displaced volume）は
単純な変位（displacement）により計算される容量より
も少なく、そして充てん行程期間中充てんされる容量は
単純な変位計算により計算される容量よりも小さい。変
形の程度は変動するポンピングチャンバ圧力の関数であ
り、該圧力ポンピング速度及び出口及びライン背圧の関
数であり、この型の変形はマイクロコンピューター制御
調節によっては十分に補償することができず、そしポン
ピング精度をひどく損なう。

この効果は本発明以前に知られた可撓性ダイアフラムポ
ンプに関して非常に顕著である。ピストンポンプはこの
問題を回避するが、より多くのパワーを使用し、そして
ピストンの回りのポンポングチャンバからの漏えいを防
止するのにより複雑な構造を必要とする。

しかしながら、本発明のプレートダイアフラム構造によ
れば、ポンピングチャンバの増加した圧力はプレート要
素を問題となる程には曲げず、変位と送り込まれる容量
間のより線形の関係が達成される。本発明のヒンジ付き
プレートダイアフラムによれば、ダイアフラム曲げは相
対的に非可撓性のプレートによって抵抗される。ヒンジ
区域のみが曲がる。故に、曲げを受ける区域は例えば、
持ち運び可能なバッテリー操作式ユニットの設計された
パワー及び圧力拘束と矛盾なく、最小にされる。中心プ
レート及び６つの等しいセグメントを有する第１図のダ
イアフラムはこれらのファクターの研究された妥協を表
し、そして図面に示された非経口的溶液送り込みのため
のポンプ構成との使用のための好ましい構造を表すると
考えられる。

可撓性プレート構成部品を支えるプレート及びダイアフ
ラムの個々のプレート要素は最大の精度を達成するため
に比較的硬質であることが好ましい。これは硬質プレー
ト要素を可撓性シートに結合させることにより達成する
ことが出来る。例えば、比較的硬質のポリマーを可撓性
弾性ポリマーに接合させて所望の剛性及び可撓性を組み
合わせることができる。本発明の好ましい態様において
は、ヒンジ付きプレートダイアフラムを支える前部プレ
ートの要素は単一の均質なプラスチックシートから形成
される。剛性は厚さにより達成されそして可撓性は薄さ
により達成される。例えば、ポリエチレンの如きポリオ
レフィンをこの構造のために使用することが出来る。こ
の態様においては、硬質プレート及び可撓性ヒンジは単
一ユニットの一体的部品である。

対応する逆止弁要素は同様に同じプラスチックのシート
から形成することが出来る。後部プレートはABSポリマ
ーの如き適当な硬質プラスチックから作ることができ
る。

第７図及び第８図を参照すると、後部プレート72の前表
面が示されている。後部プレートの周囲の回りに延びて
いるスエージうね152内には逆止弁122及び144並びに前
部プレートの対応する溝及びうねと一緒になってカセッ
トの弁及びポンピングキャビティ及び流体流路を形成す
る溝及びうねが配置されている。入り口逆止弁面122は
前部プレートの入り口逆止弁ディスクリセプタ92の縁に
対して入り口逆止弁ディスク74（第３図参照）を押圧す
る円形うね200によって取り囲まれている。これは入り
口チャンネル204及び206に通じる円形液体流チャンネル
溝202により取り囲まれている。入り口チャンネル206は
ポンプダイアフラムの内側表面212を取り囲んでいるう
ね208及び210により規定されたポンピングチャンバに向
かって通じる。入り口端部216を有する溝214は、流体を
正確な寸法の狭い通路に沿って方向づけそして流体を21
8における出口に戻す、随意のエアインライン（ari-in-
line）流体流路を構成する。この型のエアライン検出器
が省かれる場合には、この通路は完全に省かれる。次い
で流体は出口逆止弁チャンバ144に通じる出口逆止弁通
路222の入り口220に前部プレートの通路によつえ向けら
れる。逆止弁チャンバ144を取り囲んでいるうね224は前
部プレートの出口逆止弁リセプタ100の縁に対して出口
逆止弁ディスク76（第３図）を押圧する。

第９図は第３図に示された前部閉鎖プレートの背面図で
ある。カセットにおける流路は、第９図に示された前部
閉鎖プレートの背面の及び第７図に示された後部プレー
トの対応する係合する前表面の整列した溝又はチャンネ
ルのパターンによつて形成される。溝及びチャンネルは
対向プレートの平らな対向表面と一緒になって囲われた
通路を規定しており、そして第７図及び第９図に示され
た特徴については以下の説明で言及する。

４つのタブ又は取り付けフランジ54がカセットの各コー
ナーに１個ずつ配置されている。スエージ溝94及びスエ
ージうね96は前部プレートの全周の回りに延びている。
入り口通路86並びに同心への弁座90及び逆止弁ディスク
リセプタ92を有する円形の入り口逆止弁構造が後部プレ
ートのそれぞれの要素に対向するように位置付けられた
前部プレートの上部に配置されている。弁座90はは入り
口逆止弁ワッシャ又はダイアフラム74に当接するための
高くなった円形うねを備えている。出口逆止弁要素は同
心であり（concentric）、入り口通路104、円錐102を規
定する弁キャビティ及び出口逆止弁ディスクリセプタは
前部プレートの後表面に形成されている。

六角形ダイアフラムポンプチャンバ230は６つの傾斜し
た縁表面232,234,236,238,240及び242によって規定され
ている。流体は傾斜した縁表面に平行な且つポンプチャ
ンバの外部の傾斜した表面に隣接して配置されたポンプ
チャンバの５つの側部のうねと溝を係合することによつ
てポンプチャンバ内に更に閉じ込められる。流体保持溝
244か対応する流体保持うね210（第７図）に係合するよ
うに配置されている。六角形の４つの側部の周りに延び
ている流体保持溝246は対応する流体保持うね208に係合
するように配置されている。傾斜した縁表面の６番目の
側部240にぴったり隣接しそして該側部240と境界を接し
ている縁248の圧力スエージシールのぴったりした近接
（elose proximity）はポンプチャンバ六角形の６つの
側部に対応する有効な流体保持バリヤーを与える。

ポンプチャンバ入り口溝250はカセットの入り口端部に
位置付けられていて、入り口逆止弁チャンバからの流体
流を直接ポンピングチャンバに向けるための、入り口溝
206の端部207と連通している。ポンプ出口溝252の端部
はカセットの入り口端部に位置付けられていて随意のエ
アインライン検出通路214（第７図）に入り口端部216と
連通している。流体流路254はカセットの出口端部にお
ける出口逆止弁の付近に流体流を向ける。流体流出通路
254の入り口端部256は随意のエアインライン検出器通路
の出口端部218と連通している。流体流出通路254の出口
端部258は出口逆止弁入り口通路222（第７図）の入り口
端部220と連通している。溝216−218が省かれる場合に
は溝端部252及び256は直接連通し、そして液体は出口25
2から流体流出通路254の入り口256に直接流れる。

第10図はプライミング期間中のポンプダイアフラム及び
作動していない逆止弁を示すカセット組み立て体の部分
断面図であり、第11図は作動後の逆止弁を示すカセット
組み立て体の図である。最初、ノブ78が第11図に示され
た位置に回転させられてダイアフラムディスク76に対し
て要素144を押圧して逆止弁を動作する。これは出口弁
を閉じ、そしてこの位置において、ポンプカセットは従
来のローラクランプの機能を果たして、所望されるまで
システムを通る流体流を阻止する。入り口管14を入り口
管ニップル80及び液体ソースに接続し、そして出口管20
を出口管ニップルに接続した後、出口逆止弁はノブ78を
第10図に示された位置に回転させることによつて作動解
除される（開かれる）。次いで流体はソース２から入り
口管14、入り口通路82を通って入り口逆止弁入り口86に
流れる。入り口逆止弁ワッシャ又はダイアフラム74は入
り口逆止弁の座90から間隔をおいて配置されており、そ
して流体はうね90と入り口逆止弁ダイアフラムの対向表
面との間を及び逆止弁ダイアフラムの中心開口112を通
って進む。次いで流体は入り口逆止弁作動器の面を横切
って出口通路204に進む。次いで流体はダイアフラムポ
ンプチャンバに向けられ、ポンプチャンバが流体で満た
されるまでポンプチャンバ内の空気を置換する。次いで
流体は随意のエアインライン検出器ループ214（第７
図）及び通路254を通って流体が出口逆止弁チャンバに
達するまで進み続け、通路222を通って入る。出口逆止
弁ダイアフラム開口114は遮断されていないので、流体
は開口114を自由に通過して出口逆止弁104に入り、出口
通路106を通って出口管20に至る。かくして、空気はポ
ンピングユニットから置換され、そしてそれは操作のた
めにプライミングされる。

ノブ78が次いで回転させられて出口逆止弁を作動させ
（押し下げる）、中心ディスク144を出口逆止弁ダイア
フラムと接触するように動かし、出口逆止弁ダイアフラ
ム76の中心開口114を塞ぐ。薄くなった連続ウエブ部分1
46は破断することなく伸長して、後部プレートから外れ
たり出口逆止弁の一体性を失わせたりすることなく、中
心ディスク144の運動を許容する。最終位置は第11図に
示されている。プライミングされた本発明のセットポン
プカセットは次いで第２図に示された位置においてモー
タ駆動装置ハウジングに取り付けられ、自己ネジ切りモ
ータ駆動部材44は駆動装置リセプタ146にしっかりと取
り付けられる。

モータ駆動装置に接続されたポンピングカセツトはモー
タ駆動装置ハウジングが示されていないことを除いて第
11図に示されている。モータ駆動装置ハウジングに取り
付けられる際には、入り口逆止弁部材122はハウジング
の突き出している表面によって押し下げられる。中心デ
ィスク122は入り口逆止弁ダイアフラム74に向けて押圧
され、円形うね200はダイアフラム74を内方に且つ弁座9
0の高くなった円形うねに対して押圧する。かくして、
入り口逆止弁はポンピングカセットをモータ駆動装置ハ
ウジングの高くなった部分に対して押圧する操作によつ
て作動される。

出口逆止弁が別個のノブ78によってではなくモータ駆動
装置ハウジングの部分によって作動されうるように構成
すること又は入り口逆止弁がモータハウジング表面によ
ってではなく制御ノブによって別個に作動されるように
構成されうること及び、これらの態様が本発明の範囲内
に包含されることは当業者には容易に明らかであろう。
しかしながら、第10図及び第11図に示された態様は、好
ましい態様である。ポンピングが終了した後、ポンピン
グカセットはモータ駆動装置から外されそしてモータ駆
動装置ハウジングから除去される。入り口逆止弁は入り
口逆止弁要素が第10図に示された最初のプライミング位
置に戻されると開位置に作動解除される。流体ソースが
１図に示された如きより高い高さに配置されていると仮
定すると。ノブ78は所望の重力流速（gravity floe rat
e）を確立する位置に回転させることできる。

第12図はポンピングサイクルの出力位相期間中第10図の
設置されたカセット組み立て体の部分断面図であり、第
13図はポンピングサイクルの充てん位相期間中の設置さ
れたカセット組み立て体を示す。出力位相期間中、モー
タ駆動要素44はポンピングカセットに向かって進み、中
央ダイアフラムセグメント128の面212をポンプチャンバ
キャビティの対向面に向けて動かし、かくしてポンピン
グチャンバ容積を減少させる。この運動はヒンジセグメ
ント134,136,138及び140の曲げ（幾らかの伸長を伴う）
及び硬質プレートセグメント130及び132の対応する運動
によつて可能とされる。硬質プレートセグメントと小さ
い面積のヒンジとの組み合わせは弾力のあるポンプダイ
アフラムの方式におけるポンピング表面の曲げによるポ
ンピングチャンバ容積の問題になるような変形を防止す
る。かくして本発明のポンプはピストンポンプの精度と
共にダイアフラムポンプの独特の特徴を合わせ持ってい
る。本発明のポンプ構成によれば、ポンピング変位（pu
mping displacement）の関数である出力容量が達成さ
れ、ダイアフラムポンプの簡単な構造及びエネルギー効
率と共にピストンポンプの制御精度を可能とする。

ポンピングチャンバから出た流体は出口通路252を通っ
て最終的に出口逆止弁に排出される。要素144と出口逆
止弁ダイアフラム76との間の圧力は要素144の表面から
ダイアフラム表面を変位させ、ダイアフラム通路114を
露出させる。液体は開口114及び出口通路106を通って管
20に進む。ソースへの液体の逆流は入り口逆止弁の構造
によって防止される。作動器122の表面、うね200及び入
り口逆止弁ダイアフラム74によって規定された容積121
はポンピングチャンバと直接連通しており、そしてポン
プの出力位相の増加した圧力はダイアフラム74を座90に
対してしっかりと押圧し、流体が入り口通路に逃げるの
を防止する。

ポンプの充てん位相の逆の流れは第13図に示されてい
る。ポンプ要素の逆の運動は中央硬質ダイアフラムセグ
メント128を前部プレートの対向表面から遠ざかるよう
に引っ張り、ポンピングチャンバの容積を増加させる。
硬質のヒンジ付きプレート130及び132は追従し、プレー
ト構造はヒンジ134,136,138及び140の回りに曲がる。硬
質プレート構造は再び作動器44の変位の直接の関数であ
る容積変化を達成し、正確な充てん容積を達成する。容
積はポンプチャンバ圧力及び大気圧の差によっては問題
になる程には影響を受けない。

充てん位相期間中のポンピングチャンバ及びチャンバ12
1の圧力は入り口導管82及び入り口逆止弁入り口86にお
ける相対的圧力以下に下がる。入り口流体圧力は入り口
逆止弁ダイアフラム74の面を弁座90から遠ざかるように
変位させ、流体流が入り口逆止弁を通って通路204及び
ポンピングチャンバに至るのを可能とする。出口流体通
路106及び出口逆止弁チャンバ104の圧力も充てん位相期
間中ポンピングチャンバの圧力を越え、出口逆止弁ダイ
アフラム76を出口逆止弁要素144の表面に対してしっか
りと押圧する。充てん位相期間中の出口導管20からの液
体の逆流はこのようにして防止される。

出口逆止弁組み立て体は追加の安全性を提供する。カセ
ット16がハウジング18から除去されるならば、出口逆止
弁作動器144は前方位置にとどまり、ディスク76に対し
て押圧しそして流体が患者に更に流れるのを防止する。

第14図はモータハウジングに取り付けられた本発明の使
捨て可能なカセットの部分図である。前部プレートの取
り付けタブ又は耳54及び56（第９図）は上部取り付けフ
ランジ60及び61によつて規定された取り付け溝250（点
線で示された）及び取り付け溝252にカセット16の時計
回りの回転によって係合させられる。回転は溝の端部25
4及び256とタブとの当接によって終了する。駆動要素44
はその軸線の回りの回転に対して固定されている。タブ
54及び56を取り付けフランジ60及び61と係合させるカセ
ットの回転は駆動要素44の表面のかかり（barbs）又は
自己ねじ切りねじ山（self-threading screwthreabs）4
5にリセプタ46をねじ込む。

【図面の簡単な説明】

第１図は非経口的なポンプ送り込みシステムの概略図で
ある。 第２図は駆動システム及びモータハウジングに係合して
位置づけされた本発明のポンプの部分断面図である。 第３図は組立の前に使い捨てカセツト要素の１実施態様
の分解断面図である。 第４図は組立中第３図に示された前部及び背部プレート
のスエージ閉鎖要素の部分詳細断面図である。 第５図は組立後の第３図に示された前部及び背部プレー
トのスエージ閉鎖の部分詳細断面図である。 第６図は第３図に示された後部プレートの背面図であ
る。 第７図は第３図に示された後部プレートの正面図であ
る。 第８図は８−８線に沿つて切断してときの第７図に示さ
れた後部プレートの断面図である。 第９図は第３図に示された前部閉鎖プレートの背面図で
ある。 第10図はプライミング中のポンプダイアフラム及び不作
動の逆止弁を示しているカセツト組立の部分断面図であ
る。 第11図は作動後の逆止弁を示している第10図のセセツト
組立体の部分断面図である。 第12図はポンピングサイクルの出力段階中の第10図の据
付けられたカセツト組立体の部分断面図である。 第13図はポンプサイクルの充填段階中の第10図の据付け
られたカセツト組立体の部分断面図である。 第14図はモータハウジングに取付けられた本発明の使い
捨てカセツトの部分的断片の図である。 図において、２…流体バッグ、４…臨床支持ポール、14
…可撓性管、16…ポンプカセット、18…ポンプ及び制御
装置ハウジング、20…出口管、24…DCモータ、30…駆動
ホイール、38…駆動ビーム、44…駆動コネクタ、46…雌
リセプタ、70…前部プレート、72…後部プレート、74…
入り口逆止弁ワッシャ、76…出口逆止弁ワッシャ、120
…非可撓性後部プレート、122…非可撓性入り口逆止弁
作動ディスク、130…ポンプセグメント、144…非可撓性
出口逆止弁作動ディスク、である。

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】非可撓性チヤンバ表面を有する第１プレー
   ト（70）； 該非可撓性チヤンバ表面に対向した可撓性チヤンバ表面
   を有し、周辺において第１プレートに取り付けられてい
   る第２プレート（72）； 該可撓性チヤンバ表面及び非可撓性チヤンバ表面によっ
   て限定されたポンピングチヤンバ（98）；及び 該第１プレート及び第２プレートによって限定された、
   ポンピングチヤンバ（98）への及びポンピングチヤンバ
   （98）からの流体の流れを制御するための逆止弁手段を
   具備し； 該可撓性チヤンバ表面は、周辺が第２プレート（72）の
   中央部に可撓的に接続している非可撓性ダイヤフラム
   （128）を具備する、 ポンプ機構と共に使用するためのダイヤフラムポンプカ
   セットにおいて、 該非可撓性ダイヤフラム（128）は、共通の平面内に実
   質的に平坦なチヤンバ表面と縁とを有する少なくとも３
   つの非可撓性周辺プレート（130）の列によって囲まれ
   ており； 各周辺プレート（130）は少なくとも２つのまっすぐな
   側縁を有し； まっすぐな側縁の各々は隣接する周辺プレート（130）
   のまっすぐな側縁に隣接しかつこれに対向しており； 対向したまっすぐな側縁の各対は薄い可撓性ヒンジスト
   リップ（131,133）によって一緒に取り付けられてお
   り、該可撓性ヒンジストリップ（131,133）は対向した
   まっすぐな該縁の夫々の対を対向するまっすぐな該縁に
   沿って一定の距離だけ分離していることを特徴とするダ
   イヤフラムポンプカセット。
2. 【請求項２】周辺プレート（130）の少なくとも１つの
   列が、共通の平面に垂直な対称中心軸の周りに位置して
   おり、該対称中心軸に駆動コネクタ（46）が位置づけら
   れている、特許請求の範囲第１項記載のポンプカセッ
   ト。
3. 【請求項３】非可撓性ダイヤフラム（128）が同じ長さ
   のまっすぐな縁を有し、列をなしている各周辺プレート
   （130）が該非可撓性ダイヤフラムの縁に隣接しかつこ
   れと整列して位置づけられたまっすぐな内側縁を有し、
   非可撓性ダイヤフラムのまっすぐな縁の各々は可撓性ヒ
   ンジストリップによって隣接する周辺プレート（130）
   の内側縁にヒンジ接続されている、特許請求の範囲第１
   項または第２項記載のポンプカセット。
4. 【請求項４】第２プレート（72）がまっすぐな縁を有す
   る開口を含み、列をなした周辺プレート（130）の各は
   該開口の縁に隣接しかつこれと整列して位置づけられた
   まっすぐな外側縁を有し、該開口の縁の各々は可撓性ヒ
   ンジストリップによって隣接する周辺プレート（130）
   の外側縁にヒンジ接続されている、特許請求の範囲第１
   〜３項のいずれかに記載のポンプカセット。
5. 【請求項５】非可撓性ダイヤフラム（128）及び周辺プ
   レート（130）は非可撓性ダイヤフラム（128）の中心軸
   の周りに対称に配置されている、特許請求の範囲第１〜
   ４項のいずれかに記載のポンプカセット。
6. 【請求項６】列中に６箇の周辺プレート（130）が存在
   する、特許請求の範囲第１〜５項のいずれかに記載のポ
   ンプカセット。
7. 【請求項７】周辺プレート（130）は台形である、特許
   請求の範囲第１〜６項のいずれかに記載のポンプカセッ
   ト。
8. 【請求項８】非可撓性チヤンバ表面を有する第１プレー
   ト（70）； 該非可撓性チヤンバ表面に対向した可撓性チヤンバ表面
   を有し、周辺において第１プレートに取り付けられてい
   る第２プレート（72）； 該可撓性チヤンバ表面及び非可撓性チヤンバ表面によっ
   て限定されたポンピングチヤンバ（98）；及び 該第１プレート及び第２プレートによって限定された、
   ポンピングチヤンバ（98）への及びポンピングチヤンバ
   （98）からの流体の流れを制御するための逆止弁手段を
   具備し； 該可撓性チヤンバ表面は、周辺が第２プレート（72）の
   中央部に可撓的に接続している非可撓性ダイヤフラム
   （128）を具備し； 該非可撓性ダイヤフラム（128）は、共通の平面内に実
   質的に平坦なチヤンバ表面と縁とを有する少なくとも３
   つの非可撓性周辺プレート（130）の列によって囲まれ
   ており； 各周辺プレート（130）は少なくとも２つのまっすぐな
   側縁を有し； まっすぐな側縁の各々は隣接する周辺プレート（130）
   のまっすぐな側縁に隣接しかつこれに対向しており； 対向したまっすぐな側縁の各対は薄い可撓性ヒンジスト
   リップ（131,133）によって相互に取り付けられてお
   り、該可撓性ヒンジスリップ（131,133）は対向したま
   っすぐな該縁の夫々の対を対向するまっすぐな該縁に沿
   って一定の距離だけ分離していることを特徴とするダイ
   ヤフラムポンプカセット、及び モータ駆動手段の組合わせを、非経口用溶液送り込みシ
   ステムに使用する方法。