JPH10502431A - 流れの均一性を増すシステム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 運動増分（８０）として運動するポンピングメカニズム（４２）は、これらの運動増分の間隔が、各運動増分によってもたらされるボリューム（７６）に正比例するように制御される。さらなる面では運動増分はグループ化され、グループ当たりのボリュームがほぼ等しくなるようにされる。メカニズムは、各グループ内の複数の運動増分にわたって連続的に運動させられる。グループは、グループ当たりの流れのボリュームがほぼ等しくなるように間隔があけられる。流量が増加すると、グループ数は減少する。流量が増加すると、各グループ内の運動増分の数、及び各グループのボリュームは増加する。

Description

【発明の詳細な説明】 流れの均一性を増すシステム 背景 本発明は、一般的には導管を通る流体の流れを制御することに関し、詳しく述 べれば導管に動作するポンプを制御して導管を通る流体の流れの均一性を増すこ とに関する。 非経口流体を静脈から患者へ点滴するために使用する若干のシステムにおいて は、ポンピングメカニズムを投与セットのある長さのチューブまたは柔軟な導管 と係合させ、選択された流量で非経口流体を患者へポンプする。一つの広く使用 されている型のポンピングメカニズムは蠕動ポンプであり、投与セットの導管を 順次に閉塞してチューブを通して流体を患者へ移動させる。 線形型の蠕動ポンプは１列の隣り合う往復動指を含んでおり、これらの指が流 体投与セットの導管を順次に駆動してチューブの隣接するセグメントを波状に閉 塞し、導管を通して流体を押し進める。指の順次往復運動は、一配列では、駆動 電動機によって回転させられるカムシャフトを使用して達成している。カムシャ フトの長さに沿って複数の隣り合うカムが配置されており、これらのカムはほぼ 対称的なローブジオメトリを有していて１つのカムが各指を動作させるようにな っている。カムは、隣接するローブが異なる角位置でカムシャフトに対して突き 出るように、カムシャフトに沿って配置されている。ポンピング指自体は、関連 するカムローブの角位置、及びカムシャフトの回転に従って順次に前進及び後退 する。 駆動電動機は、典型的には、その出力シャフトの１回転当たりある数の電動機 ステップ（例えば、回転の 360°当たり 200ステップ）を有するステップ電動機 からなる。要約すればステップ電動機出力シャフトは、ポンプサイクルを限定す る１回転を、電動機ステップの増分ステップ状に同じ時間で順次に運動して回転 する。典型的には、ポンプサイクルはポンピングメカニズムの１回転として限定 される。例えば 12 指線形蠕動ポンプの場合には、12 指の全てが流体導管に係 合してしまうと１ポンプサイクルが完了し、サイクルが開始された位置に戻る。 通常の場合にはステップ電動機も 360°回転するので、その回転中はその全ての ステップを通して運動している。 電動機の各増分運動が、カム及び指に対応する増分運動を生じさせる。常時少 なくとも１本のポンピング指が導管に係合しているので、各ステップによって生 じた流体の離散したボリューム、即ち「ステップボリューム」が導管を通してポ ンプされる。線形蠕動ポンプの共通特性は、このステップボリュームが他のステ ップボリュームとは異なることであり、またポンプサイクルの若干の点において ステップボリュームが負になる（逆流する）ことさえあり得ることである。この 逆流は、線形蠕動ポンプの下流の指が導管から後退した時に、導管の下流部分か らの逆流サージが導管のポンピングセグメントを充填する（両者の圧力差によっ て）ために発生する。 従来の線形蠕動ポンプのポンプサイクル流れパターンを図１及び２に示す。両 図は、200 電動機ステップのポンプサイクルを示している。図１はステップ電動 機を使用する線形蠕動ポンプのポンプサイクルを極グラフで表した流れパターン であり、一方図２は同じ流れパターンの線形グラフである。 図１には、個々の電動機ステップ１０が参照点「０」から開始され、時計方向 に等角度増分の 200ステップを経て順次に移動して元の参照点「０」に戻るよう に示されている。これにより、ポンプサイクル流れパターン１２が得られる。円 １４は０流、即ち流れがない状態を表しており、正の流れ１６はこの円の外側に 表され、負の流れ１８はこの円の内側に表される。正味の逆流、即ち負の流れ期 間は、弧２０によって指示されている。特定の電動機ステップ１０に対応するパ ターン１２の部分を参照することによって、そのステップによってポンプされる ボリューム（ステップボリューム）を決定することができる。ステップボリュー ムは、例えば重量測定のような公知手段によって、測定することができる。 図２は、図１と同一のデータを線形グラフフォーマットで示している。個々の 電動機ステップ１０はＸ軸とＹ軸とが交差する参照点「０」から開始され、その 後の各電動機ステップはＸ軸に沿って表されている。各電動機ステップ回転に対 応してポンプされる個々のステップボリュームから、ポンプサイクル流れパター ン１２が得られる。０流はＸ軸２２で表されており、正の流れは正のＹ軸２４で 表され、負の流れは負のＹ軸２６で表される。正味の逆流、即ち負の流れ期間２ ８も示されている。図１及び２から明白なように、ポンプサイクル３０中、電動 機のステップ毎に異なるボリュームがポンプされる。 蠕動ポンプサイクル内の流れの均一性を増す一つの努力は、ポンピングメカニ ズムの設計を検討することであった。例えば、ポンピング指がチューブのセグメ ントと係合したり、非係合になったりする際の、これらの指の前進を加速、減速 、または制限するように設計された非対称カムローブが開発されている。これら の設計の若干は、特定の設計流量において電動機のステップ当たりポンプされる ボリュームの均一性を増している。しかし、この設計流量から大きく異なる流量 においては、これらの設計の有効性が低下することが分かっている。 流れの均一性を増す別の努力は、主として図１及び２のポンプサイクル中に発 生する逆流期間２０及び２８に向けられていた。逆流の効果を低下させる１つの 技術は、ポンピングサイクルの逆流期間の箇所でポンプを「スピードアップ」さ せることである。このスピードアップサイクル中には、逆流が発生するステップ の部分において電動機がより早く運動するように、ステップ電動機の速度を増加 させる。次いで、サイクル内の残余の電動機ステップ中は電動機は通常速度で運 動する。この「スピードアップサイクル」は逆流時間期間を短縮させるので、逆 流を薄める効果を有している。 図３に、スピードアップサイクルを除いて、電動機がステップを通して連続的 に運動する典型的なステップ電動機サイクルを示す。ポンプは、選択された流量 当たり安定な速度で回転する。電動機も、そのステップを等しい時間３６で運動 するが、逆流が発生する点またはその直前にスピードアップし、早めのステップ ３８を取るスピードアップサイクル３９を構成する。この技術はこの分野に価値 ある貢献をしたことが検証されており、流れの均一性を増したが、スピードアッ プ領域２８内を除いて流れパターンは図２に示すものと同じように現れ続ける。 図示のようにパターンの残りの部分においては、ステップ当たりの流れは変化す る。ポンプサイクル全体にわたって流れの均一性を更に改善することが望まれて いる。 ポンピングメカニズムの別の問題は、メカニズムを運動させる駆動力を電動機 に発生させるのに必要な電力である。典型的には、連続的にポンピング動作を行 わせるために電動機を連続的に運動させるには、電力レベルを増加させる必要が ある。また、電動機を停止から起動して１ステップ運動させるには大きめの電力 が必要である。この問題は、電池給電装置においては特に重要である。電力は少 ない方が望ましく、流れの均一性を増すためのシステムが電力要求に不利な衝撃 を与えるべきではない。電動機のさらなる問題は、音響雑音である。ステップ電 動機を屡々起動し、停止させると、音響雑音レベルを増加させ得ることが分かっ ている。同様に、流れの均一性を増すためのシステムが、電動機及びポンピング メカニズムの音響雑音出力を不当に増加させるべきではない。 従って、当分野においては、若干の流量において有効性を制限するような特別 に設計された機械的装置を使用することなくポンプの流れの均一性を増し、同時 にそれでも電池電力によって動作させることが可能であり、しかも不快な量の音 響雑音を発生しないようなシステムが望まれている。 発明の概要 要約すれば、そして一般的に言えば、本発明は、ポンピングメカニズムの運動 を制御することによって導管内の流体の流れを制御し、流れの均一性を増すため のシステム及び方法を提供する。一面においては、選択された流量に応答して導 管を通る流体の流れを制御してより均一な流れを供給するシステムを提供する。 本システムは、より均一な流れを発生させるために、選択された流量に応答して 導管を通る流体の流れを制御するポンピングメカニズムを備えている。このポン ピングメカニズムは、導管に対して運動増分として動作し、各運動増分が導管を 通してポンプされるボリューム増分を発生させる。運動増分の間隔は、ボリュー ム増分に正比例するように制御される。単位時間当たり、より均一な流れが得ら れる。 詳しく説明すれば、ポンピングメカニズムは、ポンピングメカニズムに結合さ れ該メカニズムを駆動するステップ電動機を備え、ステップ電動機の各ステップ が関連するボリューム増分を生じさせ、このボリューム増分がポンピングメカニ ズムによって導管を通して運動させられる。関連するステップに対応するボリュ ーム増分に正比例する量だけステップの間隔をあけるように、プロセッサがステ ップ電動機を制御する。 更に詳細に述べれば、ポンピングメカニズムは、複数の蠕動指を有する蠕動メ カニズムを備え、これらの指の１つは下流指であり、全ての指は導管と係合した り、非係合になったりするように運動可能であり、これら全ての指の運動がステ ップ電動機によって制御される。１本の、または複数の指が非係合になって流体 導管内に負の流れを生じさせるようになった時に、プロセッサはステップ電動機 を遅滞なく所定数のステップを通して連続的に運動させるように制御する。 本発明の別の面においては、プロセッサは、所定数の運動増分を通して連続的 に運動させ、運動増分の複数のグループを形成させるように駆動装置を制御する 。またプロセッサは、運動増分グループ間の間隔を、関連する運動増分グループ に対応するボリューム増分の合計に正比例する時間量だけあけさせるように駆動 装置を制御する。各運動増分グループ内に含まれる運動増分の数は、各運動増分 のボリューム増分の合計がほぼ等しくなるように選択される。 さらに詳細に説明すれば、プロセッサは選択された流量に応答し、選択された 流量に依存して各運動増分グループ内の運動増分の数を変化させる。一つの場合 には、流量が増加すると、運動増分グループの数が減少し、各グループ内の運動 増分のグループの数が増加する。 プロセッサは所定の時間期間内にポンピングメカニズムが各運動増分グループ を運動するようにポンピングメカニズムを制御し、またプロセッサはポンピング メカニズムが時間期間の一部分の間は各グループ内の運動増分を通して連続的に 運動し、時間期間の残余の部分の間は運動しないようにポンピングメカニズムを 制御する。詳しく述べれば、ポンピングメカニズムは、関連する時間期間の始め に各運動増分グループの運動増分を通して連続的に運動し、残余の関連する時間 期間には運動しない。 以上により、流れの均一性が増し、ステップのグループを作ることによって電 動機運動を支える電力要求が減少する。 本発明の他の特色及び長所は、例として本発明の特色を示している添付図面に 基づく以下の説明から明白になるであろう。 図面の簡単な説明 図１は、一般的な線形蠕動ポンプの１ポンプサイクル中に、電動機ステップ当 たりポンプされるボリュームを表す極グラフである。 図２は、図１に示すポンプサイクルの線形グラフである。 図３は、ステップ電動機の電動機ステップの線形グラフであり、スピードアッ プサイクルを示す図である。 図４は、本発明の特色を実現した線形蠕動流体送給システムの概要図であり、 流体容器から患者へ送給される非経口流体の流れの均一性を増すようにプロセッ サが駆動電動機を制御することを示す図である。 図５は、流れの均一性を増すために、ポンピングメカニズムの増分運動と、増 分運動間の間隔を異ならせることによって生ずる異なる増分ボリュームを示すグ ラフである。 図６は、本発明の一面に従って電動機ステップを時間的に順次にグループ化す ることを示す線形グラフである。 図７は、図６に示す時間にわたって重畳されたボリューム流を表す線形グラフ であり、流れの均一性が増している様を示す図である。 図８は、ステップ電動機によって駆動される線形蠕動メカニズムの、異なる目 標ボリュームに対応するステップのグループの表である。 図９は、本発明の一つの面による電動機の順次ステップのグループ化を表す極 グラフであり、グループ化によってポンプサイクルにわたって流れの均一性が増 している様を示す図である。 図１０は、図９に示すデータの線形グラフである。 図１１は、流れの均一性を増すための本発明の面によるポンピングメカニズム の順次ステップをグループ化するプロセスの流れ図である。 好ましい実施例の詳細な説明 添付図面においては、対応要素に対して同一の参照番号を付してある。添付図 面、特に図４を参照する。図４は、本発明の特色を実現した非経口流体送給シス テム４０の概要図である。図示した流体送給システム４０は、投与セットチュー ブ４４のような流体送給導管４２に蠕動波状運動で圧力を加えて、流体を流体容 器４６からカニューレ４８を通して患者の静脈へ点滴する線形蠕動ポンプ４２を 備えている。 蠕動ポンプ４２は、駆動電動機５６の出力シャフト５５に結合されているカム シャフト５４に取付けられた複数のカム５２を含んでいる。図４の番号５２は２ つのカムを指し示しているに過ぎないが、全てのカムを指示しているものと理解 されたい。この場合、電動機はステップ電動機５６からなり、１回転すると駆動 部材の複数のステップを走行するようになっている。カム５２は、チューブ４４ を波状に圧縮するように、関連するポンピング指５８に結合されている。指５８ は、電動機５６によるカムシャフト５４の回転に応答し、チューブの隣接する部 分を順次に閉塞して波状の蠕動運動を発生する。回転位置センサ６０がカムシャ フト５４に接続され、カムシャフトの回転位置を決定することができる。図では センサ６０は、カムシャフトの近端に取付けてあるが、代替として遠端または他 の位置に取付けても差し支えない。 駆動電動機５６とカムシャフト５４、カムシャフトとカム５２、カムとポンピ ング指５８、及び指とチューブ４４とが機械的に接続されているので、カムシャ フト及びステップ電動機が各ステップを運動すると、あるステップボリュームの 流体がチューブを通して一方向、または他の方向の何れかへポンプされる。図１ 及び２に示すように、負の流れのセグメントを有しているとしても、流れのパタ ーンは均一であるとは言い難い。詳細は後述するように、後刻使用するために電 動機の各ステップに対応する流量はメモリ６４内に記憶される。 流体送給システム４０は、メモリ６４と連絡するマイクロプロセッサ６６を有 している。マイクロプロセッサは位置センサ６０とも連絡し、電動機及びカムの 位置を決定する。マイクロプロセッサ６６には操作者入力ユニット即ちキーパッ ド６８が設けられており、それを通して操作者は所望の流量及び他のポンピング パラメタをセットすることができる。メモリ６４は、上述したステップボリュー ムの他に、警報しきい値、及び他のプログラムされたパラメタをも格納すること ができる。 図５に示すポンピングメカニズムの流れの均一性を増すシステムは、ボリュー ム増分を変化させることができる。第１のボリューム増分１５０は、それ以後の ボリューム増分１５２、１５４、及び１５６よりも遙かに大きい。従って、その ボリューム増分１５０と次の増分との間の間隔１５８は、第２のボリューム増分 １５２とその次の増分１５４との間の間隔１６０より大きくなっている。第３の 増分１５４は第２の増分１５２よりも大きいので、第３の増分１５４とその次の 増分１５６との間の間隔１６２は、第２のボリューム増分１５２と第３の増分１ ５４との間の間隔１６０より大きくなっている。以上のように、間隔は増分内の ボリュームに正比例し、ボリューム増分が大きい程、間隔も大きくなる。各増分 を時間的に見ると、流れの変動を補償するようにボリューム増分間の時間を調整 することができるので、流れを均一にすることができる。従って、流れの均一性 が増す。 図６及び７に、本発明のある面に従ってポンプサイクル中の流れの均一性を増 すシステムを示す。この面では、流れの均一性を増すためにステップのグループ が形成される。１ポンプサイクル期間７０は複数の（この場合は８つの）等時間 期間７２に分割されている。これらの期間は、「１」、「２」、「３」等で示さ れている。ポンプ操作者が選択したボリュームの流量に基づいて、各時間期間中 にポンプされる目標ボリュームが計算される。 次いでプロセッサ６６（図４）は各時間期間内に複数の順次電動機ステップを グループ化し、ポンプされるボリュームができる限り目標ボリュームに近くなる ようにする。各ステップグループ７４に割当てられるステップの正確な数は、そ のグループのために使用可能な各ステップの特定ステップボリュームに依存し、 従ってある時間期間内の殆どのステップグループボリューム７６の合計は目標ボ リュームより大きくなるか、または不足するようになる。各順次ステップを考え てプロセッサは、グループボリューム７６が、そのステップを付加する場合と、 そのステップを付加しない場合の何れが目標ボリュームからより離れるかを決定 する。もしそのステップを付加すると差が大きくなるようであれば、そのステッ プは現グループに割当てられないが、直後のグループの最初のステップになる。 図６は、複数のステップを、離散したステップのグループ７４内へグループ化 することを示している。図示のように、最初のグループは５ステップを有し、第 ２グループは３ステップを有している。各ステップグループ７４毎の時間フレー ム７２は、他のグループの時間フレームと同一である。図７は、ステップ当たり のボリューム７６、及びステップボリュームの合計がグループボリューム７５に 等しいことを示している。図示のように、グループボリュームの変化は僅かであ る。 図８に、ステップのグループの表を示す。この表のヘッディングは、各ステッ プのグループによってポンプされる目標ボリューム７７を示している。目標ボリ ュームは選択された流量が増加するにつれて増加する。図示のように５μl（マ イクロリットル）から 40 μl まで、４列の目標ボリュームが存在している。次 の行７９は、ポンプサイクル中のステップのグループの数を示している。この数 は、目標ボリュームに依存して変化する。最低の目標ボリュームでは、32 ステ ップグループが存在する。最大目標ボリュームでは、４ステップグループが存在 するに過ぎない。図示はしてないが、他の目標ボリューム及び他のステップグル ープの数を選択しても差し支えない。 各列の残りの部分は、各グループ内の爾後のステップの数を表している。例え ば５μl 目標ボリュームの列の最初のグループは、その中に３ステップを有して いる。第２のグループは４ステップを有している。第３のグループから最後のグ ループまでは、その中に 94 ステップを含み、これは負の流れ領域を含んでいる 。40 μl の目標ボリュームの列の第１のステップのグループは 25 ステップを 有し、一方最後のグループは 127ステップを有している。 プロセッサ６６（図４）は、選択された流量に基づいて（選択された流量に逆 比例する選択された時間期間の数を用いて）時間期間７９の数、またはステップ グループ／ポンピングサイクルを選択する。また、目標ボリュームが大きくなる 程、ステップグループ内のステップの数が大きくなる。 図９及び１０は、本発明の一実施例の結果として、１ポンピングサイクルにわ たってより均一な流量を図形的に示している。この場合、200 ステップの１電動 機回転またはポンプサイクル８２にわたる８グループのステップ８０が存在して いる。各ステップグループ８０内では、電動機ステップは図６の例に示すように 運動する。得られた流れパターン８４は、図１及び２に示すパターンよりも遙か に均一である。参照円／線８６は流れがない状態を表している。この線の外側／ 上側にプロットされた流れは正の流れであり、この線の内側／下側にプロットさ れた流れは負の流れである。増分ポンプステップの連続ではなく、本発明により グループでポンピングした場合、流れの均一性が増す。図９に示してある角度、 及び図１０の横軸８６に沿って示してあるマークは近似であって、例示のために 含まれているに過ぎない。 図６及び７に示す電動機ステップは、理解し易くするために誇張されている。 １つのグループの最後のステップから次のグループまでには、図示したよりは遙 かに長い時間が残されている。選択された流量、ステップグループの数、及びグ ループ内のステップの数に依存して、ステップ電動機はステップグループ時間フ レームの極く一部中に特定のステップグループに割当てられたステップの数だけ 運動することができる。割当てられたステップの数を運動した後、次のステップ のグループが始まるまで、電動機はそれ以上回転はしない。この「不動作時間」 中、圧力センサは流体ライン内の圧力応答波形の監視、及び／または他のタスク を達成することができる。 このステップのグループ化のアプローチでは、電動機は常に運動してはいない ので、電気エネルギが節約される。更に、電動機が運動する時には、典型的に１ ステップより多いステップを連続して運動する。従って、ステップ電動機を起動 させるのに必要な特別の電力は、それ程屡々発生しない。このようなエネルギの 節約は、ポンプを電池電力で動作させる場合には重要になる。 電動機のステップ当たりポンプされるボリュームを決定する異なる手段が知ら れている。これらの手段には、例えば、重量質量測定、及びポンプ出口における 流れ抵抗を測定することによって流量を決定する Doan の米国特許第 5,087,245 号に開示されているＩＲＭＡ方法を使用する圧力波積分が含まれる。次いで、シ ステムメモリ６４は、後刻プロセッサ６６がステップグループ７４（図６）を確 立するのに使用するために、各ステップボリュームを格納することができる。代 替アプローチでは、各流量または目標ボリュームに関して、特定のステップのグ ループ及びグループボリュームをメモリ６４内に格納し、後刻その流量が操作者 によって選択された時にプロセッサ６６によって検索することができる。 図１１は、ステップを、ステップのグループに割当てるプロセスの流れ図であ る。図示のプロセスはポンプサイクルのボリュームの流れをより均一にするため に、ポンプサイクルを時間期間に分割し、順次ポンプステップボリュームを時間 期間当たりのグループボリュームに編成する。より均一なポンプサイクル流量を 発生させるためにルーチンの始めに操作者は、サイクル当たり等時間期間の数（ グループ）INIT-Iを入力し（１００）、次いでポンプサイクル当たりのボリュー ムに対応するポンプサイクル流量を選択する（１０２）。次に、選択されたボリ ューム／ポンプサイクルを選択さた時間期間の数で除算することによって、時間 期間当たりの目標ボリューム TARGET を計算する（１０４）。 サイクル内のステップ数 N STARTがメモリ内にセットされ、最初の期間のため にステップグループ数ｉが１に初期化され、そしてグループボリューム VOL Aが ０に初期化される（１０６）。現ステップグループのボリュームが計算される（ １０８）。もしこれがあるポンプサイクルの始めであれば、そのボリュームは最 初のステップのボリュームからなる。この計算されたボリュームを VOL Aと名付 ける。次の順次ステップのボリュームが VOL Aに加算され VOL Bが求められる（ １１０）。次に、VOL A と目標ボリュームとの差（ERR A）、及び VOL Bと目標 ボリュームとの差（ERR B）が計算される（それぞれ、１１２、及び１１４）。 これらの差は互いに比較される（１１６）。もし ERR Aが ERR Bより小さいか、 または等しければそのステップグループは完全なものと見做され、検討中のステ ップを含むそれ以上のステップがグループに付加されることはない（１１８）。 次いで、VOL A がグループボリューム PAK(i)として割当てられ、グループ数 PN (n)も割当てられる。 次いで、電動機位置が評価され、そのポンピングサイクルが完全であるか否か が決定される（１２０）。もしそのポンピングサイクルが完全でなければ、その サイクル内にはより多くのポンプステップが残っており、グループボリューム及 び数が初期化され（１２２）、ボリューム及び差１０８−１１６を計算するプロ セスがこの新しいステップグループに関して繰り返される。 ERR A が ERR Bより大きい場合にはそのステップはステップグループに付加さ れず（１２４）、これがそのポンピングサイクル内の最後のステップか否かが決 定される（１２６）。もしこれが最後のステップでなければ、VOL A、VOL B、及 び上記サイクル及び比較１０８−１１６を計算するプロセスが遂行される。 サイクルの全てのステップが使用されてしまうと、プロセスはプロセスステッ プ「Ａ」へ移動し、生成されたグループボリュームの数ｉと、操作者が入力した 時間期間の数とを比較する。もし生成されたグループボリュームの数が選択され た時間期間の数よりも大きければ（１２８）、目標ボリューム TARGET が減少さ れ（１３０）、プロセスは再度「Ｂ」から開始される。もしグループボリューム の数が選択された時間期間の数よりも小さければ（１３２）、目標ボリュームTA RGETが増加され（１３４）、プロセスは再度「Ｂ」から開始される。もし生成さ れたグループボリュームの数が選択された時間期間の数に等しければ、最終ステ ップグループがメモリ内に補間され（１３６）、プロセスは終了する（１３８） 。これでプロセッサは、その電動機の制御中に必要に応じてステップグループを 検索することができる。 ポンピングメカニズムの位置をプロセッサに知らせて特定のステップボリュー ムを決定できるようにするために、カムシャフト、またはポンピングメカニズム の他の運動部分に結合された位置探知システムを使用することができる。そのサ イクル内の蠕動メカニズムの位置を探知する一つの技術は、あるサイクルにおけ るメカニズムの位置を表すマーキングを有し、メカニズムと共に回転するように 取付けられた光ディスクを使用することである。このシステムは Charles R．Ho ldaway及び Wric A．Warner の特許出願「生物医学装置における電動機の位置を 決定するシステム」（代理人番号Ｘ１Ｅ−０２８１）に開示されている。 以上の説明ではステップ電動機を使用しているが、これは単なる例示に過ぎな い。増分運動を発生する他の電動機も使用可能である。 以上に本発明の特定形状を図示し、説明したが、本発明の思想及び範囲から逸 脱することなく種々の変更が可能であることは明白であろう。従って、本発明は 請求の範囲によってのみ限定されるものである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ヴォース グレゴリー アイ アメリカ合衆国 カリフォルニア州 92075 ソラナ ビーチ グレンマウント ドライヴ 405

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 (1) 導管を通る流体の流れの均一性を増すためのシステムであって、 運動増分で運動する駆動装置と、 上記駆動装置に結合され、上記駆動装置の運動増分に応答し、流体を上記導 管を通してボリューム増分としてポンプするポンピングメカニズムと、 を備え、 上記各ボリューム増分は上記駆動装置の関連する運動増分に対応し、少なく とも若干のボリューム増分は他のボリューム増分とは異なっており、 上記関連する運動増分に対応するボリューム増分に正比例する時間量だけ上 記運動増分の間隔をあけるさせるように上記駆動装置を制御するプロセッサ を更に備えていることを特徴とするシステム。 (2) 上記駆動装置は、上記ポンピングメカニズムに結合されているステップ電動 機を備え、上記ステップ電動機の各ステップが関連するボリューム増分をもたら すようになっており、 上記プロセッサは、上記関連するステップに対応する上記ボリューム増分に 正比例する量だけ上記ステップの間隔をあけさせるように上記ステップ電動機を 制御する 請求項(2)に記載のシステム。 (3) 上記ポンピングメカニズムは、複数の蠕動指を有する線形蠕動メカニズムを 備え、上記指の１つは下流指であり、全ての指は上記導管と係合したり、非係合 になったりするように運動可能であり、上記指の運動は上記ステップ電動機によ って制御される 請求項(2)に記載のシステム。 (4) 上記プロセッサは、上記蠕動指の運動が負の流れを発生させた場合には、遅 滞なく所定数のステップを連続的に運動させるように上記ステップ電動機を制 御する請求項(3)に記載のシステム。 (5) 上記プロセッサは、上記駆動装置が所定数の運動増分にまたがって連続的に 運動して複数の運動増分グループを形成するように上記駆動装置を制御し、 上記プロセッサはまた、上記関連する運動増分グループに対応するボリュー ム増分の合計に正比例する時間量だけ上記運動増分グループ間の運動の間隔をあ けさせるように上記駆動装置を制御する 請求項(1)に記載のシステム。 (6) 上記各運動増分グループ内に含まれる運動増分の数は、上記各運動増分グル ープのボリューム増分の合計をほぼ等しくするように選択される 請求項(5)に記載のシステム。 (7) 上記プロセッサは選択された流量に応答し、上記プロセッサは上記選択され た流量に依存して上記各運動増分グループ内の運動増分の数を変化させる 請求項(5)に記載のシステム。 (8) 上記流量が増加すると、上記運動増分グループの数が減少し、上記各グルー プ内の運動増分数が増加するようになっている請求項(7)に記載のシステム。 (9) 導管を通る流体の流れを選択された流量に応答して制御し、より均一な流れ を発生させるシステムであって、 上記導管に対して運動増分で動作し、上記各運動増分によって上記導管内の 流体の流れに関連するボリューム増分を生じさせるポンピングメカニズムと、 上記ポンピングメカニズムが複数の運動増分にまたがって運動する運動増分 グループを形成するように上記ポンピングメカニズムを制御し、各運動増分グル ープのボリューム増分の合計を他の運動増分グループのボリューム増分の合計と ほぼ同一にさせるプロセッサと、 を備えていることを特徴とするシステム。 (10)上記プロセッサは、上記ポンピングメカニズムが各運動増分グループ内の複 数の運動増分にまたがって連続的に運動するように上記ポンピングメカニズムを 制御する請求項(9)に記載のシステム。 (11)上記プロセッサは、所定の時間期間内に各運動増分グループを運動させるよ うに上記ポンピングメカニズムを制御し、 上記プロセッサは、上記ポンピングメカニズムが上記時間期間の一部分中だ け各グループ内の複数の運動増分にまたがって連続的に運動し、上記時間期間の 残余の部分中には運動しないように上記ポンピングメカニズムを制御する 請求項(9)に記載のシステム。 (12)上記ポンピングメカニズムは関連する時間期間の始めに各運動増分グループ の複数の運動増分にまたがって連続的に運動し、上記メカニズムは上記関連する 時間期間の残余には運動しない請求項(11)に記載のシステム。 (13)上記ポンピングメカニズムは下流指を有する複数の蠕動指を有する線形蠕動 メカニズムを備え、上記指は上記導管と係合したり、しなかったりするように運 動可能であって上記導管を通る流体の流れを制御し、 上記プロセッサは、上記下流指が上記流体導管から非係合中に、上記ポンピ ングメカニズムが遅滞なく所定数の運動増分にまたがって連続的に運動するよう に上記ポンピングメカニズムを制御する 請求項(9)に記載のシステム。 (14)上記プロセッサは、選択された流量に基づいて上記グループの数を選択し、 上記グループの数は上記流量に逆比例し、上記各グループのボリュームは上記流 量に正比例する請求項(9)に記載のシステム。 (15)ポンピングメカニズムを動作させて導管を通る流体の流れをより均一にする 方法であって、上記ポンピングメカニズムは運動増分として運動し、各運動増分 によって上記導管を通る流体の流れに特定のボリューム増分を生じさせ、上記ポ ンピングメカニズムはポンピングサイクルを有し、選択された流量に応答するよ うになっており、上記方法は、 上記ポンピングメカニズムを制御し、関連する運動増分に対応するボリュー ム増分に正比例する時間量だけ上記運動増分の間隔をあけさせる段階 を備えていることを特徴とする方法。 (16)上記ポンピングメカニズムが所定数の運動増分にまたがって連続的に運動し て複数の運動増分グループを形成するように上記ポンピングメカニズムを制御す る段階と、 上記関連する運動増分グループに対応するボリューム増分の合計に正比例す る時間量だけ運動増分グループ間の運動の間隔をあけさせる段階と、 を更に備えている請求項(15)に記載の方法。 (17)上記運動増分グループを形成する段階は、各運動増分グループのボリューム 増分の合計がほぼ等しくなるように、各運動増分グループ内に含まれる運動増分 の数を選択する段階を備えている 請求項(16)に記載の方法。 (18)上記運動増分グループを形成する段階は、選択された流量が増加するように 各運動増分グループ内の運動増分の数を選択する段階を備えている 請求項(16)に記載の方法。 (19)上記運動増分グループにまたがって運動させる段階は、所定の時間期間内に 運動させ、 上記時間期間の一部分中は各グループ内の運動増分を連続的に運動させ、上 記時間期間の残余の部分には運動させない、 請求項(18)に記載の方法。 (20)あるグループ内の複数の運動増分にまたがって運動させる段階は、上記関連 する時間期間の始めは上記増分を通して連続的に運動させ、上記関連する時間期 間の残余には運動させない請求項(19)に記載の方法。