JPS62500984A - 医療用注入コントロ−ラ−およびユ−ザ−インタ−フェイス - 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】 医療用注入コントローラーおよびユーザーインターフェイス肢血公… 本発明は、自動化された医療用注入システム、そして詳しくはユーザーが投与量 および時間データをコントローラーへ入力することができ、その後患者への注入 液の流れを制御するようにクランプを調節することによって選定した投与量を達 成するように作動するそのようなシステムに関する。あらかじめ選定した滴下速 度を維持するように、またはあらかじめ選定した容積が放出された後流れを打ち 切るように作動する、多数のそのようなシステムが既知である。

一つのブローチは、あらかじめ定めた間隔で振動する液滴形成器の作動によって 液滴形成を誘発することである。他のアプローチは、現在の滴下速度を決定し、 もしそれがあらかじめ定めた速度と違っていれば、システムの出口流チューブ上 のクランプを、滴下速度をあらかじめ定めた速度へ一致させる方向に増分的に作 動することである。そのような速度修正制御システムの一つの難点は、あらかじ め定めた速度を達成するためのクランプの調節は常にいくらかの容積放出エラー を招来し、そしてこれらのエラーの累積は放出された総容積に大きな不一致を招 来し得ることである。特に、患者への注入チューブがつぶる普通に発生する出来 事において、流量はゼロへ低下することがあり、流れを再開した時、あらがしめ 定めた速度への後からの調節は失われた期間を補償しないことである。現在のシ ステムは単に閉塞アラームをそのような場合に作動するだけであり、介助者へ投 与量修正を任せる。現在のシステムはまた、流体放出パラメータの非順序的入力 を許容するユーザーインターフェイスを有する傾向を有し、そしてそのようなパ ラメータは確立されたプラクティスの限度内であることが既知の値の範囲の外と なることがあり得る。

オｍ列１皿 既知の注入制御システムのこれらおよび他の欠点は、滴下タイプ医療用注入シス テムのためのコントローラーが、マイクロプロセッサ−と、投与量および時間デ ータのユーザー人力のためのキーボードを含んでいる、本発明によって解決され る。好ましい具体例においては、コントローラーは滴下検知器からの信号を受信 し、そして現在の滴下速度および放出された液滴の総数を連続的にモニターする 。放出された総液滴数に基づいて、正しい所定容積の放出を招来する目標速度が 誘導され、そしてこの目標速度が現在の滴下速度と異なれば、コントローラーは 目標速度を達成する修正クランプ調節のシリーズを開始する。好ましい具体例に おいては、ハードウェア流動検知器は、好ましくはマイクロプロセンサーの制御 プログラム中に実現されるアラームおよび追加のアラームを作動し、極端に高い または低い流量を指示する。好ましい具体例においては、長期アラームは必要な 容積許容範囲を達成することが不首尾であることを指示するいくつかの状態を指 示し、そして他のアラームは、あらかじめセットした中間しきい値容積の放出前 に目標速度が達成できない場合に作動される。好ましい具体例によるユーザーイ ンターフェイスは、あらかじめ定めた限度内である値の入力のための値のみをデ ィスプレーする。

図ｍ４肌 第１図は、先行技術流体放出システムの概略形を図示する。

第２図は、本発明のコンポーネントの概略図を図示する。

第３図および３Ａ図は、先行技術速度制御システムの速度グラフと、そしてその ようなシステムの放出容積をそれぞれ図示する。

第４図は、本発明のコントローラーの速度修正プログラムの論理フローチャート を図示する。

第５図は、本発明のコントローラーのクランプ制御作業の論理フローチャートを 図示する。

第６および６Ａ図は、本発明の速度制御グラフおよび放出される容積グラフをそ れぞれ図示する。

第７図は、コントローラーの好ましい具体例の許容差バンドと、調節係数を図示 する。

第８図は、好ましい具体例のコントローラー構造のブロック図を図示する。

血ユΩ寵■星脱所 第１図には、流体入口および出口チューブを持つ滴下室を囲んでいる滴下検知器 １と、所望の滴下速度ヘセットすることができるコントローラー２と、該コント ローラーによって制御される出口チューブのまわりのクランプ３と、そしてアラ ーム４とを含んでいる典型的な先行技術注入制御システムの概略図が図示されて いる。一般に、滴下速度は出口チューブのクランプ絞りの程度に依存し、そのた めコントローラー２は検知器がら液滴検知信号を受信し、そのような信号の頻度 をそのプログラムした滴下速度と比較し、そしてもし滴下速度がプログラムした 速度よりそれぞれ低いがまたは高ければ、クランプ３を開くかまたは閉じるよう に作動することによって所望の速度を維持することができる。そのような装置は 、さもなけれる介助者の時間をかなり節約することができる。

そのような先行技術システムの定量的作動が第３および３Ａ図にグラフとして示 されている。第３図は、実際の滴下速度がプログラムした滴下速度Ｒから許容限 度りより大きい量だけ異なるときはいつでも、実際の滴下速度を修正するように クランプを制御することにより、プログラムした滴下速度Ｒを維持するようにセ ントされている“先行技術システムの実際の放出速度の例証グラフを図示する。

典型的には１分間当たりの液滴数である滴下速度は垂直軸にプロットされ、そし て時間は横軸にプロットされる。注入開始は、例証目的のため１＝０として取ら れる。図示した例においては、当初の流れはプログラムした速度よりいくらか上 であり、そしてそのため、時間ｔ＝ａにおいてコントローラーはクランプを閉じ 、流量のがなり急激な減少を招来する。この例において、速度はオーバーシュー トし、時間ｔ＝ｂにおいて下限Ｒ−Ｌに到達し、その時コントローラーはクラン プを開き、速度を上昇せしめる。クランプ調節は、時間ｔ＝ｃにおいて例えば流 れチューブがつぶれた時発生し得るように、流量が急にゼロへ落ちるまで速度が 限界Ｒ±Ｌの外へ変動する時はいつでも継続する。このシステムの典型的システ ムにおいては、そのような出来事はコントローラーによるクランプの開きを生じ 、そして多分アラームを作動するであろう。その後、チューブが偶然または人間 の介入によって開かれる時間ｔ＝ｄまで、流体は放出されない。チューブがｔ＝ ｄにおいて開放される時、速度はプログラムした速度Ｒへ向かってシュートし、 そして前のようにＲ−）　１．ヘオーバーシュートし、その時修正クランプ調節 が再び発生ずる。そのような装置の全体の制御は、閉塞された時を除き、固定さ れたプログラムされた速度の上下を振動する速度をもたらすことが見られる。

そのような速度制御プロセスの放出容積に対する正味のＬ９が第３Ａ図にプロッ トされている。コンスタントを放出速度Ｒζこ相当するプログラムした容積Ｐ■ は、傾斜Ｒの直線である。第３図に示し。

た速度に対する実際Ｇこ放出された容積は、プログラムし２だ容積より大きい速 度で累積することによって始まるカーブＤＶで示される。

チューブが閉塞される時、ＤＶ左カーブ上“０”と記した閉塞期間中放出容積の 変化は発生せず、そして閉塞が続くとき、実際の容積はこのため最終的にプログ ラムした容積の下へ落ちる。その後流れが再開される時、現在の容積放出は理想 の速度近くで起こるが、しかしランダムベースによる時を除き、閉塞中に失われ た容積を取り戻すことはない。もしこの赤字（第３図において“Ｂ”）が速度コ ントローラーのオーバーシュート揺動に比較して大きければ、閉塞容積赤字は後 の放出を通じて残り、そして単独または後での閉塞赤字と結合して、総放出投与 量に実質的な誤差をもたらす。

第２図へ転すると、検知器１．コントローラー２．アラーム４およびコントロー ラーによって制御されるクランプ３が概略的に図示されている。コントローラー ２はデータ入力手段を有し、それは好ましい具体例においては多数のキーを含み 、それによってディスプレー６上の注意するメツセージに応答するユーザーは所 望の投与量および時間情報を入力することができる。例えば液晶もしくはガリウ ムヒ素ディスプレーをすることができるディスブし・−６は、ユーサーノデータ 入力および設定命令、Ｊ１シ↑ａデータおよびアラーム警告、およびユーザーへ の修正指令をディスプレーするために使用される。

コント・ローラー２は、読み取り専用メモリに記憶された命拾プログラムの制御 のもとに作動（、、そし、て当分野でよく理解されている態様でデータの記憶お よび操作のための読み取り書き出しメモリを含んでいるマイクロブロセ・）１Ｆ −を含む。後でさらに詳しく論するように、コントローラー・２の作動は、ディ スブ「／−」−の注意するメソセー・ゾと相互活動するユーザー・が、総股Ｌｊ 、ｆｌ、開始および停１ｆｊＪＥ人時間、七ノＩ・のタイプ、または注入の速度 および時間を特定もしくは誘導するのに適した他のデ〜りのよ・）なデータをキ ーインすることによって開始される。その（＆コンｌ−ローラーは液滴が落下す る毎に検知器から信号を受信し、４その記憶されたプログラムの制御のもとに作 動し、クランプ３の調節を修正するだめの修正信号を発生し、そしてまた検知信 号から得られた現在の速度および容’ｂｌデータをディスプレーするようにディ スプレー６を駆動するための信号を発生ずる。このコントローラーは、好ましく は１９８３年３月２８日および１９８３年１１月１１日出願された私の米国特許 用ＷｉＴｈ４７９．３２８および５５１，９５６に示されているようなりランプ を制御するために使用される。前記出願をここに参照として取り入れる。開放ま たは閉鎖方向のどちらへも小さい増分または連続量で便利に駆υＪされ、そして 調節の変更間で安定した流唄を維持するそのようなりランプは、後で記載する本 発明コントローラーのくり返し制御および調節管理に通している。

コントローラー２は、その速度制御プログラムを実行するための第１のマイクロ プロセッサ−と、そしてコンピュータ分野において理解されている態様で、すべ ての現在の状態および計算を指示する記憶されたデータを周期的に交換し、そし てそれを第１のマイクロプロセンサーのそれらに対してチェックするスレーブと して配置された第２のマイクロプロセッサ−を含んでいる。スレーブはすべての 累積データおよびプログラムステップのチェックのフェイルセーフ機能を果たし 、そしてい（つかの安全アラームを駆動しそしてコントローラーに対し追加の入 力／出力較正能力を提供するように作用する。

第８図へ転すると、−次もしくはマスター処理セクション８０とスレーブもしく はバックアップセクション８１とよりなるコントローラー２の構成が図示されて いる。スレーブセクション８１は、プロトタイプ具体例においては８０５１チツ プであるマイクロプロセッサ−８１０と、マイクロプロセッサ−のだめの演算命 令のセットがその中に書き込まれるＲＯＭ８１１と、そしてデータの記ｉ、ｑお よび検索のためのＲＡＭ８１２とを含む。スレーブセクション８１はまた、多数 の入力／出力ライン８１３を含み、入力ラインは例えば滴下検知器から落下する 液滴を指示する信号を受信するだめのラインを含む。出力ラインは、例えば各種 のアラームを作動するための、そして文字数字式ディスプレーを駆動するための 適宜に符号化された情報のためのラインを含むことができる。マスター処理シテ スム８０も、マイクロプロセッサ−８００，ＲＯＭ８０１．ＲＡＭ８０２、およ び入力／出力セクション８０３を含む。しかしながら、これら後者のエレメント は、キーボード８０６およびディスプレー８０７へも接続されているゲート列８ ０５を経由してマスターマイクロプロセッサ−８０１と通信する。図示するよう に、ゲート列は、与えられた時間に信号がキーボード８００．ディスプレー８０ ７゜ＲＡＭ８０２．ＲＯＭ８０１または入力／出力ライン８０３の一方または他 方へまたはそれから流れることを可能化するように、マスタープロセッサー８０ １から信号を受信する。加えてデータリング８３は、データがマスタープロセッ サ−８０１からスレーブプロセッサー８１１へ直接流れることを許容する。コン トローラーのマスタースレーブ演算の間、ＲＡＭ中のすべてのデータおよび制御 プログラムのすべての命令は１分毎に相互に対してチェックされ、そしてコント ローラーの二つのセクションが一致しなかった場合、アラームが鳴り、そして適 当な警告メソセッージがディスプレー８０７上にディスプレーされる。

先行技術注入コントローラーを１する明瞭な改良と考えられる本発明の一面は、 本発明がデータ入力に適応する態様にある。最初コントローラーをオンヘターン するようにスタートボタンを押す時、ＲＯＭから直接読み取ることができる注意 メソセージがディスプレー８０７上にディスプレーされ、ユーザーに次のキーボ ード入力は注入速度（または期間）をセットするであろうことを警告する。図示 した具体例においては、全部数字のキーボードではな（、増加、減少および選定 キーを含む。ディスプレー上の注急に続いて、ユーザーは、所望の速度がディス プレー８０７上にディスプレーされるまで、順次増加および／減少キーを押すだ けでよい。このように増加または減少キーは、入力の他の可能なタイプの数のあ らかじめセットした数の範囲もしくはあらかじめ定めた七ノドを通じ、ディスプ レーが実際に上位または下位を表示することを生じさせる。このアプローチは、 すべてのタイプのデータのための一般化されたシステムを許容する。このアプロ ーチは、許容し得る値のみの選択をディスプレーしそして許容することにより、 許容限界外のデータの入力の問題を巧妙に回避する。さらに、数字入力のための 解決法は、入力されるめいめのパラメータのために仕立てることができる。この データ入力モードの二つの追加の利点は、それが簡単化されたキーボードを許容 することと、そしてユーザーが順番に設定の各ステップを注意して実施すること を要求することである。もしカバーすべき範囲があるならば、システムは、例え ば増加または減少キーの最初の押しは遅いスクローリングを生じ、あらかじめ定 めた期間それを押し続けると速いスクローリングを生じ、二段スピードスクロー リングは所望の値に急速に収斂し、その後でより遅いスクローリングによって最 終選定に精密性を達成することを許容する。ディスプレーが最後に所望値または 入力を指示するとき、作動パラメータとしてのその選定は単に選定キーを押すこ とによって達成される。

投与速度もしくは期間がセットされた後、ゲート列８０５はディスプレー８０７ を、ユーザーへ時間をセットするように警告するため、ｃｐｕｓ　ｏ　ｏまたは ８１０からの第２の注意メツセージを受信するように接続する。その時キーボー ドおよびディスプレーは、その間に該投与量が放出されるべき時間長をユーザー が入力するため、列８０５を経由して接続される。

使用されている七ノドを指示するため、ユーザーに入力したデータを確認させる ため、および例えばクランプまたは滴下検知器が正しく取り付けられていないこ とを指示する任意の必要な警告をディユーザーが決定した投与量および時間デー タを入力するためのここに記載したタイプのメニュー駆動キーボードの使用は、 医療用注入技術の分野において新しいそして著しい進歩を提供するものと信じら れる。

流れ制御の実施において、本発明コントローラーの精密な作動と、そしてその先 行技術装置からの特徴点は、本装置によって調節された流量と、そして典型的条 件において本システムの総放出容積を図示する第６および６Ａ図に図示されてい る。これらの図は、上で論じた先行技術の第３および３Ａ図に類似であり、そし てそれとの比較のために提供される。

第６図には、ユーザーが入力した投与量および時間データに相当するコンスタン トな理想的流量であるプログラムした速度Ｒが示されている。注入の途中で順番 に決定される、目標速度１．目標速度２、目標速度３　、、、、、、、等と命名 された他のコンスタントな速度のシーケンスも示されている。流れが停止した時 のチューブの完全閉塞の場合に相当する、別のコンスタントな速度セグメント“ θ″が示されている。図示するように、目標速度はプログラムした速度の上また は下に位置し得る。実際の制御速度は、任意の与えられた時点において、その時 点において実際の目標速度に到達するようにコントローラーによって調節される 。

与えられた時点における目標速度は、後で論するように、そのプログラムの作動 に従ってコントローラーによって誘導され、累計液滴カウントおよびプログラム 速度の両方に関連して誘導され、そしてプログラムされた容積を回復する速度に なるように、すなわち実際に放出された容積中の誤差を最小化するように計算さ れる。このため第６図に示すように、システムが過剰放出を招来する高い速度で 作動を開始する時、正しい累積容積を回復する、プログラムした速度Ｒより小さ い速度（目標速度１）が計算される。例証速度クラブ第６図に示すように、時間 すにおいて、調節は速度をプログラムした速度Ｒ以下へ低下したが、放出された 容積は未だ理想的容積に追いつかず、そして新しい目標速度２が計算される。図 示するように、この計算された目標速度２は実際の速度さえよりも低く、そして クランプがこの速度へ向がってさらに閉じられる時、流量は対応して低下する。

同様に、時間ｄにおいて総放出容積がプログラムした容積より下へ下降した時、 プログラムした速度より少し上の新しい目標速度３がセ゛ットされ、そしてクラ ンプは実際の滴下速度を目標速度３へ向かって修正するように駆動される。時間 「において、閉塞の結果として速度が０へ低下し、実際に放出された容積量とプ ログラムした容積量との不一致を生じ、それはもっと高い目標速度４をすぐ設定 することを必要とするが、引き続く閉塞のため実現されない。その後、時間ｇに おいてチューブがもはやはさみつぶされなくなった時、さらに高い目標速度５が セットされ、それへ向がって速度が急上昇する。その後もし重大な閉塞が発生し なければ、失われた容積は取り戻され、そして目標速度はプログラムした速度へ 近い範囲となる。この修正シリーズの間、閉塞したセントを１告するため、およ び過剰な注入速度へ動くことなしに放出された容積を修正することができないと き適切な行動を開始するための各種のアラームが提供される。

長期間の容積誤差をなくすように現在の滴下速度を適応するように規定された速 度へ調節する第６図に図示したこの速度制御は、特にチューブ閉塞の−またはそ れ以上の期間が発生した時、先行技術の接近許容範囲固定速度コントローラーを 上進る有意な改良を提供することが認められるであろう。

第６Ａ図において、第６図の速度カーブに対する得られた放出容積がプロットさ れている。前と同様に、直線は固定した平均放出速度Ｒに対し各時点ｔにおける 予期される放出量に相当する、理想的もしくはプログラムされた容積ＰＶを示す 。総放出容積はカーブＤ■によって指示され、それは実際の平均速度が目標速度 へ調節された時、線Ｐｖへ接近するであろう。閉塞０は、以前と同様に閉塞期間 中ＤＶカーブのコンスタントもしくは水平部分を生ずるが、しかし第３Ａ図の場 合と異なり、目標速度が閉塞ロスを取り戻すように上げられるから、総容積は閉 塞が止んだとき、単に失われた投与量に等しい量だけカーブの下を追跡するので はなく、プログラムされたカーブＰＶへ再接近する。このように以後の閉塞０２ ，０３等が発生した場合、容積はそれ以上の誤差を累積せず、むしろ各誤差は時 間内に修正される。

コントロールユニットの詳細な作動を、装置の制御プログラムの論理的フロー構 造を図示する第４図に関してこれから説明する。

論じたように、コントローラーはマイクロプロセンサー制御のちとに作動し、そ のため、これから論する演算の実行のためのクロックとして役立つ周波数標準が 設けられることは容易に認識されるであろう。クロックは２４時間リアルタイム クロックとして構成され、そして信号を２−５秒毎に提供するのに有効なタイマ ー割り込み４１ヲ有スる。コントローラーは液？＋ｉ検知信号を受信し、そして その時そのプログラムのもとで当分野において理解されている態様で、例えば現 在の液滴速度およびプログラムされた速度を指示する値の表示を発生する。これ らの表示はＲＡＭに記憶される。このため任意の与えられた時点においてそのよ うなデータ、および多分例えば流動または空の容器の発生を指示することができ るハードウェアセンサーからの信号が利用可能であろう。第４図に示すように、 タイマー割り込みは、制御プログラムにおいて、アラーム条件の発生を信号する ため、ＲＡＭに記憶されたそのような誘導されたデータと、ハードウェアセンサ ーによって発生された信号とに応じて作動する安全サブルーチン、低流量チェッ カー４２の運転を開始する。

この周期的なアラーム条件のポーリングに加え、：１ントローう−は各液滴落下 の発生毎に信号を受信し、そしてそのような信号毎に／＆、滴割り込みルーチン ４３を開始し、それにより当該液滴と前回の液滴信号の発生との間の時間間隔が 処理のため記憶さね７る。特に、落下する液滴のタイミングの変動は各目的に安 定な流量においてさえも大きくなり（口るから、各液滴についてのタイミング情 報はその長さくすなわち入力された数）が選定した流れ制御速度の関数である待 ちラインに記憶され、そして全体の待ちラインについてのデータが現在の滴下速 度を決定するために平均される。本装置は毎分０−３００滴の範囲に放出速度を 維持するように設８１され、そして２プラス毎分当たりの液滴数で表した制御速 度を３０で割った商（丸い数へ四捨五入した）に等しい、（ユＣＮ　’Ｔで表さ れる待ちライン長さへ設定することが実際の滴下速度の合理的に安定な測定を提 供することが判明した。このため、位えば滴下速度が毎分３０滴以下である時、 ２滴だけを累積すればよく、毎分３００滴においては、１２滴が累積される。マ ・イクロブロセノサーの制御プログラムは最初にＲＡＭ中にＱ　ＣＮ　Ｔアドレ スのＩＪソング確立し、その中へ第４図の４７に関しく（で論する時間平均化の ヘースである最ｅの０、ＣＮ　Ｔ滴下間隔がゲートされる。

液滴割り込みルーチン４３は安全チェックの他のセット、ずなわち流＠）Ｊおよ び高滴下速度チェッカー　４４のそれらを開始する。好ましい具体例において（ 、ｔ、ハードう工１′流動検知器が設けられ、それは容器と滴下室中の下の液と の間の物理的流動が発生しした時、高信号を発生ずる。、−のハード・リニア流 動検知器は光学的検知器と３″ることができ、該光？ｖ的校知器は各［二１的光 源信号の５％の範囲内の光源光強度の連μ）豹変化を感知す７＋よう１こ作動４ るが、またはそれは例えば静電荷作用もし２くはコンア連結層一連結ユ、レクト ロニノクナンサー−１゛′もよい。高速度千工・・カー４４は、流ＩＪＪ投知器 ラインが高の場合アラ−・ムをトリガ″ＪＺＥ、、加えて、速用（・エソカー４ ４は、もし毎分４００滴以−］ニの滴Ｔ−）や度が化１゛シ、ぞ（，２て連続し て５滴続いたならば？う−ムを作動４−る。

コンｉ−じ一う−のこのステー・ジに低速度−ｒ＝−入構造が組入れられ、そし て滴下速度の関数である、適応Ｊるよ・）？、こ規定された閉塞時間間隔の間液 滴の不存在を信に；−る閉塞時間力・；７ンターを含んでいる。各滴下信号の発 生（１、二より、（・（ツカー手１３．！２は適応するように規定された時間間 隔である閉塞時間・＼力・す〕・′ターを七ソ１する。

カウンターはその時タイマー７ｊｌ１２〕込み４１が１・２の信号４Ｕにカウン トダウンする。好ましい具体例においては、閉塞時間は、介助者が注入セットを ブライミングすることを許容するのに七分な、２ｏまたは４０秒のよ・５な期間 であるよ’）ｌに最初七ノ］・される。その後、次の滴下信号によ２つ、カウン ター・は、゛コンｌ−ローラーがある流量を確立するとき、他の同様に長い間隔 ヘリセットされる。一旦いくらかの／＆　？ｉＭが落下したならば、流量が決定 され、閉塞時間カウンターは、好ましい具体例においては、その量が大体０．２ ないし１０秒である大体の秒の時間間隔ヘリセットされる。その後、カウンター はタイム割り込み４１からの信号毎にカウントダウンし、各滴下信号の発生によ って適応するように規定された閉塞時間へリヤ２ノ１−される。

もしカウンターが好ましい具体例においては（−１）秒へ等しい下方しきい値へ 到達すれば、閉塞信号がチェッカー４２の出力に出現する。この信号は次にユー ザー警告音（チューブがつぶれた時）と、滴下流を再確立しようとしてクランプ を開くクランプ開放制御管理を作動させる。しかしながら、滴）信号の不存在は 有害な条（侍である流動の発生から認識不可能であるため、閉塞信号力甲シいて いる場合には、閉塞信号はソレノイドをトリガされる絞りクランプが流れを完全 に遮断するように作動する。この絞りクランプは、好まし２い具体例においては 、トリガされた時、ハウジングから突出しそして除去し得るクランプ１ニツトの フェースに対して流れチューブを捕捉し、それによって逃げ出す注入を防止する ためチューブを完全に押しつぶすよ′うにクランピングエレメント下流に配置き れた、制御ハウジング内に装着されたプランジャーを含む。この態様で、普通に 発生するアラーム条件を示す誘導されたもしくは記憶されたデータがコントロー ラーの正常な作動の間にポーリングされ、もし必要ならば適当なアラームが作動 される。

なお第４図を参照すると、前記のアラームザブルー千ンが作動した後、速度時間 計算４５が実行され、時間（２−４秒屯位）が（ＩＩられ、その時速度修正アル ゴリズムが次に実行されるであろう。これは、速度が規則的に保たれているもの と仮定しバー、（１）、　ＣＮ　Ｔ液滴が発生した時間であるよ・うにセントさ れる６論じ一ζいるプロトタイプ具体例においては、この時間間隔は、（ＱＣＮ Ｔ−１）かける現在の液滴制御速度の逆数−、セ、７　＋□される。この時間間 ｇ、）の終わりに達ｊ〜たことが決定された時、コン［用］−ラーはディズブし ・−を更新する次のステップへ・進み、そして次にその速度制御（現能を実行す るように進む。

第４図の論理フローに；１辷１゛よう乙こ、ご、の点において進行前に、ショー ・千ニックおよび進行ルーチン４Ｇが呼出される。累計放出容積がディスプレー され、そしても；３．実際の時間がユーザーによっで前もつ−こ入力された終１ ′肋間に達ｊ、５（−いれば、現在の放出は流産され、そＬ７て放出は例えば毎 分５滴とすることができるＫＶＯ速度に再確立され、さもなげれば次の制（Δ１ １ステ・２ブが開始される。好ましい具体例Ｑこおいては、累計容積はＣＣでｉ −’　、（ズブし・−され、そして滴数からＣｌ１１への換算はマシン内のブ１ ．］グラフ、された換算係数を通む７て実行される。その速度制御を実施する第 １のステップと１ノこ、現在の待ちライン中のＱ　ＣＮ　Ｔ滴数間の間隔の１〜 計の平均の逆数に等しい、平均速度４７の？がセノ１〜さりろ。第２の？である δ）１節係数４８は、実際の放出容積とプログラムした′）マ積との比率に等し く七ソ！−される。最後に、新し、い目標速度は、本発明の好ましい具体例にお いては、プログラムした速度からブ「１グラ、ｌ・シた速度が目る調節係数だ！ ３異なるｍ６こ等しくセットされる。これは、経過時間に等しい時間量乙、二お いて累積された誤差分子稍ｒ　：、ニー　４−ろ「−Ｉ村１ｉｉｉ度を生ずる。

；ド発明の第２のそして好まし、い具体例においては、容積比から比率的ζこ誘 導された調節係数ごはなく、流量を・あまり急激に修正することなく放出誤差を 速く修正するため、後で論する容積許容差バンドと呼ばれる、現在の状態の放出 容積誤差の範囲に基づいて、５つの分数調節係数が規定される。

好ましい具体例のこれらの調節係数、およびそれらが対応する容積許容差バンド は第７図に表Ｉとして述べられている。第１図の表Ｉは、放出容積誤差を修正す るため、（１＋Ｋ（修正係数〕Ｒの倍数として、与えられた許容差バンドのため 目標速度ヘセソトするために採用される調節Ｋを示し、この場合“修正係数”は ここでは単に量（ＰＶ−ＤＶ）の表示を指示する。（Ｒはプログラムした速度と して第６図に関して前に定義したとおりである。）図示するように、理想的なプ ログラムされた速度は、誤差をすばやく修正するために、方向および放出された 容積の誤差の量パーセンテージに応じて、０．　５．　１０．　２５または５０ ％だけ段階的に増加（または減少）される。特に、容積誤差が許容差バンドの下 限（例えば１０％以上、そのため１０ないし２５％許容差バンド中へ）入るや否 や、目標速度は放出容積誤差をゼロにするように、該バンドの上限（例えばこく では２５％）に相当する係数でセントされる。このため容積誤差は、通常の放出 状況では、時間が進むにつれ次第に狭い許容差バンド内へ入るように速やかに制 御されるであろう。

それにもかかわらず、チューブのつぶれが発生した場合、クランプの調節はプロ グラムした容積を再捕捉するのに無効となり、そして放出誤差は大きな速度修正 を必要とするより大きい許容差バンドへ発展し得る。さらに、長剣いた放出時間 の後例えば許容差バンド４への到達は、それ自体立会い人へ連絡しなければなら ない条件である、大きく間違った放出速度の長い期間または同様な状！３（例え ば破れた出力流れライン）を指示する。従って、マックスバンドと呼ぶ、最大の 許容し得る許容差バンドが制御ソフトウェア中に規定され、そして速度計算手段 ４９はまた現在の許容差バンドをマ・７クスハンドの量と比較し、もし必要とす る目標速度がマックスバンドをこえていれば長期速度アラームを作動する。第７ 図の表■はマックスバンドの適応する定義を述べている。前に議論した制御ステ ップは、一般に閉塞または液もれが存在しなければ量フックスバンドを減らし、 そして放出が進むにつれ、次第に長くなる閉塞の事例はこのアラーム条件をトリ ガすることなく調和されることができることが見られるであろう。今や長期バン ド許容差マックスバンドをこえていないものと仮定して、コントローラーは、ク ランプ制御手段５０によって目標速度を達成するためクランプを調節するように 進行する。この作業をこれから詳しく議論する。

第５図は、第４図の目標速度手段４９による速度設定を実施するための本コント ローラーのクランプ制御の論理フローを図示する。

議論した好ましい具体例においては、クランプシステムは、かみ合う歯車状イン ターフェイスを介して、二方向回転電気ステンパモータによって駆動され、そし てクランプは回転により調節されるスクリュー型クランプである。従って制御パ ラメータは、ここでは“モータ方向”、“旋回”および“スピード”のような用 語で規定される。しかしながら、例えばソレノイド駆動ラチェットクランプを使 用する他の増分的クランプ制御方法も、当業者に自明なタイプの修飾をした土木 発明によって制御するのに等しく従うことができ、そしてそのようなりランプの 方向およびスピードの制御は実質上同じコントローラーを使用して実行されるこ とが認められるであろう。

クランプ制御の第１のステップは、クランプパラメータ決定手段５１を使用して モータ運動の方向およびそのスピードを規定するパラメータを決定することであ る。議３４する具体例では、モータは二方向性であり、そして５段階スピードの どれかにおいて作動されることができ、速ければ速いスピードはより高い流量の ために使用される。モータ方向は単に現在の滴下速度が現在の目標速度よりもし きい値量だけ上であるか下であるかに依存するであろう。一旦モータパラメータ が決定されれば、実際および前もって記憶されている目標速度の間の不一致のチ ェック５２が実施され、そしてもしそれらが５％以内に一致すればモータ運動は 開始されない。そうでなければ比較手段５３°がこれら速度を比較し、そして速 度不一致が、好ましい具体例においてはＱＣＮＴ８または毎分３２滴のどちらか 少ない方として規定された第１のしきい値量より大きい場合には、旋回と呼ぶク ランプの加速された調節が行われる。そうでなければ、すなわちもしクランプ運 動を必要とするが、しかし速度不一致はクランプの加速された再位置決めを必要 とする程大きくなければ、クランプバラメーク決定手段５１によって決定された パラメータに従ってモータ作動５６が実行される。その場合は、ステンバモータ であるモータは、適切な方向に選定されたスピードで運動するように作動される 。

比較手段５３が高い速度不一致が存在することを決定した場合、クランプの旋回 が開始され、そして速度不一致がＱＣＮＴ４または毎分１６滴以内になるまで継 続する。旋回は以下のように達成される。第１に、安全対策として、容積は各落 下液滴の発生によって更新され続け、そして固定増分、例えば１成が放出された 時、旋回条件のチェック５４がなされる。もし旋回が続けば（すなわち速度がＱ ＣＮＴ４または毎分１６滴以内へ制御されていない）、アラームが作動される。

このチェック５４は、チューブ閉塞、滴下室またはクランプ上部の流れラインの 完全性の故障、また他のクランプもしくはクランプ制御システムの故障を共通し て信号する。正常な作動中、全体の速度チェックおよび目標速度設定作業は、第 ４図の制御図の速度時間計算手段４５によって決定された間隔において、各ＱＣ ＮＴ滴毎に一回だけ通常実施されることが認識されるであろう。

速度誤差が大きく、そしてクランプが動かされている時、速度時間計算４５の決 定は、実際問題として流れが修正さなないで進むことを許容する程長い間隔を生 ずることがあり、または進行している調節によって重くゆがめられてクランプの 過度の修正を招来する速度データで平均速度計算が行われることを招来し得る。

従って旋回の間、計算した速度時間の修正５２が、目標速度設定および流れ調節 ステップのもっと頻繁な実行を確実にするために実施される。好ましい具体例に おいては、ルーチン４５の速度時間計算の新しい値の決定は、速度チェックおよ び他の計算を開始するための以前に計算された時間間隔の半分より１／１６秒長 い、（古い速度時間計算／２）＋１に等しくセットされる。このため、旋回が続 いている時の大きい制御されない流れ不一致に対し、クランプは次第に短くなる 時間間隔でリセットされるであろう。速度設定およびクラン、プ運動プログラム が連続して実施されるのを防止するため、置換された時間間隔または速度時間計 算に対して下限が設定され、その時速度設定およびクランプ運動が発生する。こ の限界はもし現在の滴下速度が毎分３０滴以下であれば１／４秒である。毎分３ ０滴またはそれ以上の滴下速度に対しては、この圃界は３／１６秒である。この 態様でクランプモータの一回またはそれ以上のおおまかな作動が行われ、単なる 滴下速度および累積液滴カウント決定に基づいて安定した制御ループの作動範囲 内の目標速度を得るような態様でクランプが動かされる。

容積誤差の累積、またはヒステリシス、速度を基にしたコントローラーの特性を 排除する医療用注入のだめのコントローラーを提供する本発明は、先行技術を上 進る顕著な改良を表すことが認められるであろう。許容差バンドのシリーズおよ び修正係数の少ない数を使用する好ましい具体例においては、全体の速度制御お よびアラーム構造サブシステムは、簡単な数字累計、比較、および四捨五入作業 によって実行することができ、計算集中算術作業の必要性を回避する。そのため 装置は小さい命令セットを必要とし、それを１個またはそれ以上の容易に入手し 得るマイクロプロセッサ−チップを使用する小型のそして自動制御システムに安 価で安全に実現させる。

（光１〒壕、符障 （モ（〒符舒） 壺ムｎ−／−Ｌ７’＝：ら 国際調査報告

Claims (17)

【特許請求の範囲】
1. １．容器から流れチューブおよびクランプ装置を介して滴下室を通って患者へ流 体の流れを制御するための医療用注入システムであって、 ユーザーが所望の投与データを入力することを許容するためのデータ入力手段と 、 ユーザーによって入力されたデータを記憶し、滴下検知器から得られた滴下検知 信号を受信し、そして総放出容積を提供するようにそのような信号を累積するた めのデータ累積手段と、クロック信号パルスを提供するためのタイミング手段と 、前記タイミング手段と通信し、滴下検知器から得られた滴下検知信号を受信し 、そしてそれから現在の滴下速度を決定するための滴下速度分析手段と、 前記タイミング手段および前記データ累積手段と通信し、与えられた時点におい てユーザー入力データに相当する容積へ放出された容積を修正するための目標速 度をくり返して誘導するための目標速度手段と、 前記滴下速度分析手段および前記目標速度手段と通信し、現在の滴下速度が目標 速度へ近づくようにクランプを調節するためのクランプ制御手段を備えているこ とを特徴とする前記システム。
2. ２．前記目標速度手段は、与えられた時点において総放出容積と所望の容積との 間の相対的誤差の連続的範囲に対応する複数の許容差バンドを決定するための手 段を含み、そしてまたユーザー入力データから決定されるプログラム速度の関数 として前記目標速度を決定するための手段を含み、前記関数はめいめいの許容差 バンドについて別個である第１項のシステム。
3. ３．めいめいの許容差バンド内のプログラム速度の前記関数は、当該バンド内の プログラム速度の倍数である定数である第２項のシステム。
4. ４．めいめいの許容差バンドは内限および外限によって規定され、めいめいのそ のような許容差バンドに関する前記定数は、概して該バンド外限と相対的誤差の 代数記号の積である第３項のシステム。
5. ５．バンドの外限は概してその内限の２倍である第４項のシステム。
6. ６．０％−２．５％，２．５％−５％，５％−１０％，１０％−２５％，２５％ −５０％のおおよその相対的誤差の内外限によって規定された許容差バンドを含 んでいる第５項のシステム。
7. ７．（ｉ）システムは修正し得るあらかじめ定めた時間間隔の終わりにおいてラ ン信号をくり返して発生するための間隔信号手段をさらに含み、 （ｉｉ）目標速度手段は前記間隔信号手段と通信し、そして前記あらかじめ定め た間隔の終わりにおいて目標速度を誘導するための手段を含み、 （ｉｉｉ）システムは、（ａ）現在の速度が目標速度からあらかじめ定めた量よ り多く異なる時をくり返して決定するための旋回手段と、そして（ｂ）前記旋回 手段および間隔信号手段と通信し、旋回手段が現在の速度が目標速度からあらか じめ定めた量より多く異なることを決定するたび毎に、あらかじめ定めた間隔を 下限に従ってより短い間隔へ修正するための修正手段を含んでいる第２項のシス テム。
8. ８．（ｉ）システムは修正し得るあらかじめ定めた時間間隔の終わりにおいてラ ン信号をくり返して発生するための間隔信号手段をさらに含み、 （ｉｉ）目標速度手段は前記間隔信号手段と通信し、そして前記あらかじめ定め た間隔の終わりにおいて目標速度を誘導するための手段を含み、 （ｉｉｉ）システムは、（ａ）現在の速度が目標速度からあらかじめ定めた量よ り多く異なる時をくり返して規定するための旋回手段と、そして（ｂ）前記旋回 手段および間隔信号手段と通信し、旋回手段が現在の速度が目標速度からあらか じめ定めた重より多く異なることを決定するたび毎に、あらかじめ定めた間隔を 下限に従ってより短い間隔へ修正するための修正手段を含んでいる第３項のシス テム。
9. ９．（ｉ）データ累積手段はさらに、タイミング手段と通信し、連続した滴下検 知信号のあらかじめ定めた数が発生する時間を表すデータ信号を累積するための 待ち行列手段を含み、前記あらかじめ定めた数は滴下速度の大きさの可変増加関 数であり、（ｉｉ）前記滴下速度分析手段は、前記待ち行列手段と通信し、待ち 行列中のデータ信号からあらかじめ定めた液滴数の平均滴下速度を決定するため の手段を含み、そのため滴下速度の相対的大きさの変化にも拘わらず安定した滴 下速度の測定が提供される第１項のシステム。
10. １０．前記あらかじめ定めた数はＣ＋（Ｒ／３０）にほぼ等しい（ここでＣは定 数であり、Ｒは毎分当たりの液滴数で表した滴下速度を表し、カッコ〔〕はカッ コした量より小さい最大整数を表すステップ関数を規定する。）第９項のシステ ム。
11. １１．Ｃ＝２である第１０項のシステム。
12. １２．（ｉ）前記滴下速度分析手段と通信し、現在の低下速度の関数として閉塞 数を繰り返して決定するための閉塞数手段と、（ｉｉ）閉塞数手段およびタイミ ング手段と通信し、クロック信号パルス毎に閉塞数を減分し、そして閉塞数がし きい値へ減分された時アラーム信号を提供するためのリセットし得る閉塞時間カ ウンター手段にして、もしアラーム信号が提供されなかったならば滴下検知信号 を受け取った時新しい閉塞数ヘリセットされる前記手段とをさらに含んでいる第 １項のシステム。
13. １３．（ｉ）前記滴下速度分析手段と通信し、現在の滴下速度の関数として閉塞 数を繰り返して決定するための閉塞数手段と、（ｉｉ）閉塞数手段およびタイミ ング手段と通信し、クロック信号パルス毎に閉塞数を減分し、そして閉塞数がし きい値へ減分された時アラーム信号を提供するためのリセットし得る閉塞時間カ ウンター手段にして、もしアラーム信号が提供されなかったならば滴下検知信号 を受け取った時新しい閉塞数ヘリセットされる前記手段とをさらに含んでいる第 ９項のシステム。
14. １４．前記閉塞数は２ＱＣＮＴ＋Ｄへ反比例する（ここでＱＣＮＴはあらかじめ 定めた数であり、Ｄは定数である。）第１３項のシステム。
15. １５．Ｄが大体６である第１４項のシステム。
16. １６．流体の患者への放出に関する少なくとも一つのパラメーターの人手による 入力のための手段と、現在の流体放出を指示する信号を受信するための手段と、 そして入力されためいめいのパラメーターに基づいて放出を制御するための手段 を持っているタイプの改良された医療用コントローラーであって、改良点として 、入力すべきパラメーターを同定するためのパラメーター同定手段と、 スクローリングキーと、 パラメーター同定手段およびスクローリングキーと通信し、スクローリングキー により作動された時、パラメーター同定手段によって同定されたパラメーターに 対するあらかじめ定めた範囲にわたってスクローリングするためのスクローリン グ手段と、スクローリング手段によって変更された同定された現在の値を記憶す るための記憶手段と、 パラメーター同定手段によって同定されたパラメーターとそして記憶手段中のパ ラメーター値をディスプレーするためのディスプレー手段と、 選定キーと、 選定キーおよび記憶手段と通信し、選定キーによって作動された時、入力された めいめいのパラメーターがそのようなパラメーターのための値のあらかじめ定め た範囲内に自動的になるように、記憶手段中のパラメーター値を入力するための 選定手段とを備えることを特徴とする前記コントローラー。
17. １７．第２のスクローリングキーをさらに備え、前記スクローリング手段は、あ らかじめ定めた値の範囲にわたって第１および第２の方向に、そして前記スクロ ーリングキーによって作動された時第１の方向に、そして第２のスクナローリン クキーによって作動された時第２の方向にスクローリングするための手段を含ん でいる第１６項のコントローラー。