JPS59115052A - 流体流れ制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、一般的に流体流れ制御装置の改良、更に具
体的に云えば、流体流量の広い範囲にわたり、医療用流
体の非経口投与に用いる高度に正確な、新規で改良され
た自動的な流体流れ制御装置に関する。４にこの発明は
、複数個のカム従動フィンガがＩＶ管を通る流体の流れ
の軸線に沿ってＩＶ管を漸進的にマツサージして、正圧
の下に管に流体を通すぜん動形のＩＶ注入ポンプに用途
がある。この様なぜん動ポンプは例えば米国特許第３．
７３６，９３０号に記載されている。

長年の間、人体に液体栄養素、血液又は血しようの様な
液体を徐々に非経口投与する場合の普通の医療手順は、
普通業界で静脈投与装置と呼ばれている装置を使うこと
であった。この静脈装置は普通は倒立の姿勢に支持され
た液体のびんと、典型的な透明なプラスチックで作られ
た静脈供給管と、液体がびんから、選択的に調整し得る
割合で、びん０下方０透明な満室′滴下“７）　？ニー
　ｈ　Ｚ＞“出来７′１様にするロール・クランプの様
な適当な弁機構とで構成されるのが普通である。満室は
、看護婦又はその他の付添いが、液体がびんから滴り落
ちる速度を観察出来る様にすると共に、患者に通ずる主
供給管に空気が入り込まない様に、満室の下端に液体に
対する貯蔵槽を作るという２つの作用をする。

満室から滴が流れる割合を観察するのは、成る期間にわ
たって患者に供給される液体の量を制御する簡単な方法
であるが、それが最終的に有効である為には、滴の流れ
を比較的絶えず監視することが必要である。勿論、この
様に頻繁に監視することは、それに監視するステーショ
ンの数と一日あたす、各々のステーションを監視すべき
回数とを乗ずれば、利用し得る延べ労働時間の実質的な
百分率になることがある。更に、仕事の重圧により、気
持の急ぐ看護婦が流量を測定並びに調節する際に行なう
観察並びに計算は、必ずしも信頼性がなく、その為誤り
が生じ、その結果注入流量が望ましくない値になり、危
険を招く惧れさえある。

最近、流量を感知して調整するという種々の仕事を達成
する為の多数の電気監視装置、滴流制御装置及び注入ポ
ンプが開発されている。特に、重症の患者、心臓病の患
者並びに小児科の患者、又は割合効き目の強い薬を投与
する時の様に、所望の流量を精密に選択することが出来
なければならないと共に、それが成る所定の限界を越え
て変動してはならないという多数の場合がある。後の場
合、正圧ＩＶ注入ポンプが広く用いられている。

然し、こういうポンプは一般的にその役には立っている
が、圧送サイクル全体にわたる患者への流体の流れの一
様性の観点からすると、必ずしも満足ではない。この点
について云うと、普通のせん動ポンプで、ＩＶ管をマツ
サージするフィンガを構成するカム従動体の典型的には
正弦状の動作によっては、管が一番上流側のカム従動体
のクランプから解放される時に始まり、且つ完全な１圧
送サイクルの後に、この上流側のカム従動体によって同
じクランプされた位置に戻る圧送サイクル全体にわたり
、流体がＩＶ管を介して一様に駆動されない。

この様なＩＶぜん動ポンプは「ロービング」と呼ばれる
現象があるのが特徴である。これは、流量が実質的にゼ
ロまで突然に減少し、その後流量が増加するという流体
の流れの成る期間である。

圧送サイクル中、一番上流側のカム従動体が前進してＩ
Ｖ’ｌを挾んで締切る点で、この流れのゼロの状態が入
力側で起る。この状態は出力側でも、一番下流側のカム
従動体がＩＶ管から引き戻される詩にも起る。この様な
ロービングを補償する為、従来、入力側に対して流れが
ゼロになる期間又はその近くで、注入ポンプのモータ駆
動装置を加速して、流れが減少する期間を最小限に抑え
る試みがある。然し、流体の流れの一様性を改善しよう
とするこういう試みは出力側で一様な流れが得られない
事態を強めるだけであり、従って満足すべきものではな
かった。

非経口投与装置の開発並びに利用の当事者、特にぜん動
形の正圧ＩＶ注入ポンプの設計に携わる者は、上に述べ
た欠点のない様な、流体の流れを制御する改良された、
比較的簡単で経済的で、信頼性があって安定で正確な手
段に対する必要性を認識していた。勿論、この発明はこ
の要望に応えるものである。

簡単に且つ一般的に云うと、この発明は流体の流れを一
層一様にすると共にロービングを最小限に抑える様な、
ぜん動ＩＶ注入ポンプに用いる新規で改良された方法並
びに装置を提供する。

これに制約するつもわけないが、例として云うと、この
発明の流体流れ制御装置は、ＩＶ管をマツサージして、
正圧の下に管を介して流体を送込むモータ駆動の複数個
のカム従動体を持つ。カム従動体の数並びに１個の３６
０°圧送サイクルに対するそれ等の角度間隔は、ＩＶ管
の流体入力及び流体出力の間に同相関係が得られる様に
選ばれる。

モータ駆動装置の速度は、流体の流れが減少する望まし
くない期間を補償する様に、圧送サイクル中の所定の点
で自動的に且つ選択的に高くする。

この点について云うと、カム従動体を前述の様に配置し
て、ＩＶ管の流体入力及び流体出力の間に所望の同相関
係が得られる様にしなければ、ぜん動ポンプのモータ駆
動装置を単に加速するだけでは、ロービング現象を実質
的に軽減するにけ不十分であることが判った。所望の位
相関係が守られていない場合、一番上流側のカム従動体
が挾みつけによってＩＶ管を締切る時に発生する流れが
ゼロの期間の影響を小さくする為に、単にモータを加速
しても、出力の流量には依然としてロービングが起る。

カム従動体がＩＶ管の入力及び出力の間に正確に完全な
１サイクルを生ずる様に、即ち、一番上流側のカム従動
体が挾みっけによってＩＶ管を締切り且つ同時に機械的
なぜん動駆動装置にある一番下流側のカム従動体が常に
ＩＶ管から引離される様に、カム従動体の間隔を定める
ことにより、このロービング現象が実質的に軽減される
。

ぜん動形のＩＶ注入ポンプに対するこの発明の新規で改
良された駆動装置は、極めて正確で信頼性があり且つ使
い易い。この装置は、従来の如何なるぜん動注入ポンプ
によっても達成することの出来なかった様な流体流量の
高い一様性をもたらす。

この発明の上記並びにその他の目的並びに利点は、以下
図面について更に詳しく説明する所から明らかになろう
。

図面について説明すると、この発明の特徴を用いた流体
の流れを制御する新規で改良された装置が示されている
。以下の説明では、普通静脈投与を表わす「■Ｖ」と云
う言葉を使うが、これは例にすぎず、この発明の流れ制
御装置が、静脈投与以外の非経口投与にも適しているこ
とを承知きれたい。

図面に示したＩＶ注入ポンプ装置が、注入ポンプに対す
る駆動装置として直流ステップ・モータｌＯを０用いて
おり、カム軸ｌ／に対して階段形の増分的な機械的な出
力を供給する。このカムｌ１ｌｉＩＩＩがＩＶ供給管／
３をマツサージするフィンガを構成する複数個のカム従
動体／２Ａ乃至／ＪＬを駆動する。これらのカム従動体
が、供給管に実質的な正圧を発生することの出来るぜん
動圧送作用をする。

マツサージ作用をするフィンガ又はカム従動体／２Ａ乃
至／ＪＬを使う基本的なぜん動駆動装置は周知である。

こういうカム従動体が選択的に且つ漸進的にｒｖ管／３
に入り込んで、適当な液体源からの流体を矢印で示す向
きに患者へ送込む。

カム軸／／によってカム従動体／、２Ａ乃至／、２Ｌを
作動すると、カム従動体は一番上流側の位置／２Ａから
一番下流側の位置ｌコＬまで略正弦状に前進する。この
発明では、流体入力及び流体出力を精密に同相にすると
共に、通常は流体の流れが減少する期間になる期間の間
、ステップ・モータ／θを加速することにより、前に説
明したロービング現象が最小限に抑えられ、こうして圧
送サイクル全体にわたって流体の流れの一様性がよくな
ることが判った。

ぜん動機構のカム従動体／コＡ乃至ｌコＬは周知であっ
て、カム軸／ｌによって駆動される。このカム軸がステ
ップ・モータ１０によって駆動され、その速度は線／ｌ
Ｉからのパルス列入力によって変えられて、所望の流体
流量を生ずる。

ステップ・モータ１０は普通の設計の適当なモータ制御
回路／Ａによって付勢され且つ制御される。

この回路がオア・ゲート／ざから線／７を介して制御パ
ルス列を受取る。線／ｑを介してオア・ゲート１ｇに入
る一方の入力は所望のモータ速度であり、これは普通の
親指で廻すホイール又はキーボード速度選択器コｌによ
って典型的に設定される速度で、速度発生回路−〇によ
って発生される。

ロービング現象を補償する為、カム従動体／、２Ａ乃至
／ＪＬの数並びに間隔は、入力及び出力の流れの特性が
等りくなる様に選ばれている。この点について云うと、
カム装置は、カム軸の１回転あたり、完全な１圧送サイ
クルを発生するものでなければならない。典型的には、
現在好ましいと考えられる実施例では、１２個のカム及
び関連したカム従動体を設け、隣合ったカム従動体の間
の間隔は３０°であって、こうして入力及び出力の間に
正確に３６０°即ち完全な正弦波を生じ、入力及び出力
の間に所望の同相の流れ特性を設定する。こ５０、ヵ４
ヨ７．オヵ、１工１．オいヵヵヶ、オ　　　ｉ出力の流
れを同９時に平坦にすることが可能になる。

上に述べた加速が、圧送サイクル中の所定の点で、サイ
クルの所定の部分にわたって、ステップ・モータ１０に
追加の駆動パルスを供給して、他の場合に流体の流れが
減少する望ましくない期間を補償する。即ち、入力側に
ある一番上流側のカム従動体／コＡが■■管／３を締切
り、出力側にある一番下流側のカム従動体／、２Ｌが同
時にＩＶ管／３から引離される期間を補償する。

ロービング現象を軽減する為に、ステップ・モータ１０
及びぜん動駆動機構の所望の加速を達成する為、カム軸
ｌ／の一定の角度変位を通じてステップ・モータを加速
しなければならない。この点について云うと、ぜん動駆
動装置は復号ディスクコ３を持っていて、このディスク
は、装置の流れ特性の摂動に対して既知の関係を持つ１
個の位置を表わすフラグを持っている。これに関連して
、オア・ゲート７ｇは別の制御パルス入力２して、線コ
Ｓを介して、加速装置コロによって発生された付加的な
パルスを含むパルス列をも受取る。これらの付加的な制
御パルスが線／９からの通常のパルス速度に加算され、
モータ制御回路１６を介して、圧送サイクル中の所定の
補償期間の間、モータ１０に対して付加的な駆動パルス
を供給する。

速度発生回路コＯが、加速装置コロ内にあるアンド・ゲ
ート３０に対し、線２ｇを介して付加的な加速クロック
速度を供給する。ゲート３０け加速制御１フリップフロ
ップ３／の出力によって選択的に付能される。

復号ディスクコ３の位置を感知することにより、圧送サ
イクルの位置の表示が行なわれる。この位置の検出は周
知の任意の方法で行なうことが出来るが、即ち、光学式
でも、機械的でも磁気的！も可能であるが、図面では、
光放出ダイオード３Ｊ及び光感釦装置３ｔを利用した光
学式位置検量装置が示されている。これによって、復号
ディスクの周縁の適当な開口を検出し、これによって加
速装置−６をトリガして、線コＳを介して付加的なパル
スを供給し、ステップ・モータｌＯを所望の形で加速す
る。

現在好ましいと考えられるこの発明の実施例では、復号
ディスクコ３又はその他の適当なフラグ装＠が、一番上
流側のカム従動体／コＡが締切るよりも約６０°前に、
ステップ・モータｌＯの加速を開始し、カム従動体／、
２Ａが締切ってから約３０゜経つまで、加速期間が継続
する。然し、この様に加速装置を始動並びにオフに転す
る点は、使うＩＶ管の形式並びに寸法毎に最適にすべき
である。

光感釦装置３１Ｉの電気出力が加速装置、２乙にある増
幅器３３に送られ、増幅器の出力が制御フリップフロッ
プ３／のセット端子に対する入力になる。フリップフロ
ップ３／のセット入力がパルス駆動される様な復号ディ
スクコ３の位置であると、フリップフロップのＱ出力が
「真」になり、アンド・ゲート３０を付能し、こうして
加速クロック速度を線３７を介してアドレス計数器３ｇ
及び速度掛算器３９に通過させる。

速度掛算器３９が加速クロック速度を乗算し１出力制御
パルスを線コＳを介してオア・ゲート／ｇに供給するの
で、加速制御パルスが通常のモータ速度制御パルスに加
算され、モータ制御回路／６を介して付加的な付勢パル
スとして送られ、各々の圧送サイクルにわたり、所望の
一様な流体の流量が得られる様にプログラムされた一層
高い速度でステップ・モータ／θを駆動する。

速度掛算器３９け適当なＲＯＭ４’Ｏによって制御され
る。このＲＯＭは、一様な流体の流れを保つのに必要な
所望の速度計画を持っている。この為、ＲＯＭダＯがア
ドレス計＠器３ｇの状態に従って、速度掛算器３９の電
気出力を調整する。計数器３ｇがＲＯＭダ０を制御する
。

アドレス計数器３ｇが一杯に計数した時（これは計数器
に供給された対応する数のパルスによって表わされる様
な所定量だけステップ・モータ１０が回転したことを表
わす）、計数器のオーツマフロー状態が線４！／を介し
て制御フリップフロップ３／のリセット入力に送られる
。これによって７リツプ７０ツブ３１のＱ出力が「虚偽
」になり、こうしてアンド・ゲート３０を不作動にして
、復号ディスク２３のフラグを次に検出することによっ
て再びトリガされるまで、加速装置コロをオフに転する
。今述べた状態は、この発明の装置によって得られる各
々の一様な圧送サイクルに同時に発生する。

希望によっては、この発明は、ＲＯＭｌ１０を単に取除
くことにより、一層簡略な形で実施すると吉が出来る。

この様な装置では、速度掛算器３９によって線形加速が
行なわれ、アドレス計数器は、線３７からの対応する数
の検出されたクロック・パルスによって表わされる所定
の期間の後・同じ様に作用して、オバーフローし、制御
フリップフロップ３／をリセットし、こうして次の圧送
サイクルまで加速装置をオフに転する。

この発明の新規で改良された流体流れ制御装置は極めて
正確で信頼性があって使い易く、これによって各々の圧
送サイクルの間、並びにサイクル毎に、終始−帰一様な
流体の流れを生じ、然もロービング現象を軽減する。以
上の説明から、この発明の特定の形式を図示し且つ説明
したが、この発明の範囲内で種々の変更が可能であるこ
とは明らかであろう。この点について云うと、上に説明
した装置はハードウェアの形で例示し且つ説明したが、
当業者であれば、この装置の一部分に適当なソフトウェ
アを使うことが出来ることは明らかであろう。従って、
この発明は特許請求の範囲の記載のみによって限定され
ることを承知されたい。

【図面の簡単な説明】

図面はこの発明の特徴を取入れなぜん動形ＩＶ注入ポン
プのブロック図である。 主な符号の説明 ｌＯニステップ・モータ ／ｌ：カム軸 ｌコニカム従動体 ／３：Ｉｖ管 コＯ：速度発生回路 ２６：加速装置

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）ＩＶ管を漸進的にマツサージする様になっていて、
   その数並びに相対的な間隔は、各々の圧送サイクルにわ
   たって前記ＩＶ管に同相の流体入力及び流体出力が得ら
   れる様になっている複数個のせん動カム従動体と、該ぜ
   ん動カム従動体を駆動する駆動手段と、各々の圧送サイ
   クルの間、流体の流量が減少する望ましくない期間を補
   償する様に、前記駆動手段の速度を高める加速手段とを
   有する流体流れ制御装置。 ２、特許請求の範囲１）Ｋ記載した流体流れ制御装置に
   於て、前記加速手段が、各圧送サイクル中、流れが実質
   的にゼロになる前の所定の期間の開作動され、流れがゼ
   ロになった後の所定の期間の開作動状態にとソまる様に
   した流体流れ制御装置。 ３）ＩＶ管の中に漸進的に入り込んで、該ＩＶ管を介し
   て正圧の下に流体を推進させる複数個のカム従動体を含
   むぜん動形ポンプ駆動装置に対する流体流れ制御装置に
   於て、前配ぜん動駆動装置を駆動する駆動手段と、圧送
   サイクル中、流れがゼｐになる点よね前の所定の点を検
   出する感知手段と、該感知手段に応答して、圧送サイク
   ルの所定の部分にわたって予定の形で駆動手段を加速す
   る加速手段とを有し、こうしてロービングを最小限に抑
   えると共に流体の流れの一様性を高める流体流れ制御装
   置。 ４）特許請求の範囲１）又は３）に記載した流体流れ制
   御装置に於て、前記加速手段が、各圧送りイクル中、流
   体の流れを一様にしてロービングを最小限にする様に調
   整された可変の割合で前記駆動手段を加速する流体流れ
   制御装置。 ５）特許請求の範囲４）に記載した流体流れ制御装置に
   於て、前記加速手段が線形である流体流れ制御装置。 ６）特許請求の範囲４）に記載した流体流れ制御装置に
   於て、前記加速手段がプログラムされた加速計画を持っ
   ている流体流れ制御装置。 ７）正圧ぜん動形駆動注入ポンプによってＩＶ管に生ず
   る流体の流れの一様性を改善する方法に於て、当該ＩＶ
   Ｗの流体入力及び流体用カの間に同相関係が得られる様
   な相対的な間隔を持つ複数個のカム従動フィンガを有す
   るぜん動機構を用いて前記ＩＶ’ｌｌ’をマツサージし
   、圧送サイクルの特定された部分の間、前記ぜん動機構
   を加速して、流体の流れが減少する望ましくない期間を
   補償する工程から成る方法。 ８）特許請求の範囲７）に記載した方法に於て、前記加
   速する工程が、圧送サイクル中、流れが実質的にゼロに
   なる前の所定の点を検出して、前記ぜん動機構を加速す
   る工程を含む方法。 ９）特許請求の範囲８）に記載した方法に於て、前記ぜ
   ん動機構の加速が直線的である方法。 １０）特許請求の範囲８）に記載した方法に於て、前記
   ぜん動機構の加速が各々の圧送サイクルに対してプログ
   ラムされた加速計画に従う方法。