JPS63248988A - 液体ポンプ装置 - 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】 本発明は、流体給送装置に関し、静脈ポンプによる非経
口溶液の給送を制御するための制御技術に関する。

静脈内や動脈内に流体を給送するポンプ装置は先行技術
で周知であり、世界中の病院で日常広く使用されている
。これらの装置は、グルコース溶液および血漿のような
流体の静脈内や動脈内給送、および薬剤の給送に、すべ
て患者の必要に基づく制御された給送量で共通に使用さ
れる。薬剤の場合、薬剤濃縮物が給送される。

同時に出願した米国特許出願第１１６．０１４０号、名
称「ポンプ圧センサ」は、モータ駆動の７レキシプルビ
ームが使ｉハ捨てポンプカセットを交互に圧縮および拡
張することを組合わせた新規なポンプ圧センサについて
述べている。７レキシプルビームの移動は、７レキシプ
ルビームおよび付随のセンサビームに取付けられたコン
デンサープレートの相対移動をもたらす。コンデンサー
プレートのキャパシタンスの変化量を測定することによ
υ、ポンプ送出力の基部即ちカセツｈ１通ってポンプ送
出される溶液を得ることができる。かかる装置は、使い
捨てカセットを使用することが各注入操作毎に新しい殺
菌済カセットを使用することになるため、使用者にとっ
て望ましいものである。カセットは安価な重合体材料で
製造されるため、この装置は経済的である。

しかしながら、プラスチックカセットの使用は、流体の
測定精度を確保する上で困難をもたらす。

ポンピング力がカセットに与えられるとき、グラスチッ
ク材は歪んだシ、あるいは膨張し、カセットの容積が変
化する。かかる現象はカセットコンプライアンスと呼称
される。従って、ポンピング力が除かれ、入口圧力に対
する負圧が補給中にカセット内に発生されるとき、プラ
スチックカセットはゆるんで異なる容積とな９、これは
デプライアンスと呼称される。カセットの変化するコン
プライアンスとデプライアンスは流体給送量の誤差をも
たらす。

本発明の原理に従えば、カセットのコンプライアンスま
たはデプライアンスを求める技術が得られる。測定され
たカセットコンプライアンス筐たはデプライアンスは、
ポンピング周期中にポンプ送出された流体の実際の容量
を求めるのに使用され、それからこの実際の容量は、正
確に制御された流体給送のためにポンピング速度を校正
するのに使用される。

デプライアンスまたはコンプライアンスの測定の精度は
、ポンピング周期におけるカセット内の流体圧力を正確
に知る上での前提となる。これはビームコンデンサープ
レートにより測定されるポンピング力の検出に精度を必
要とする。本発明の別の態様によれば、プレートキャパ
シタンスはａ。

Ｃ０信号でプレートを励起することによシ測定される。

検知されるａ、Ｃ，信号は、キャパシタンスの変化に伴
い振幅が変化する。ａ、　ｃ、信号は検知された振幅で
、ポンピング力を表わす信号を提供する。

それからこの信号はデジタル信号を発生するために使用
され、該デジタル信号は定量的にポンピング力を特定す
る。

所望のポンピング速度がカセットコンプライアンスの影
響に対して一旦校正されると、ポンプは所望の流体送出
し速度を達成するように制御しなければならない。本発
明のさらに別の態様によれば、ポンプモータはフィード
バックルーズにより正確に制御される。ループにおいて
、モータば、ループエラーファクタに比例する信号によ
って駆動される。ループエラーファクタは部分的には第
１の所定数によって決定される。モータが回転すると、
その位置は位置センサにより監視される。

センサからの位ｔｍ号は、制御数を発生させるために、
所望の流体送出し速度から導かれるポンプ速度制御信号
と組合わされて使用される。制御数は、ループエラーフ
ァクタを発生するために、第１の所定数から差し引かれ
る。この制御技術は特に、精度が非常に重要である低い
流体送出し速度で正確な制御を提供する。

第１図には、本発明の原理に従って構成されたポンプ制
御装置が示される。この制御装置は、モータ駆動ポンプ
およびカセット装置の作動を制御する。モータ駆動ポン
プおよびポンプカセット装置は前述の米国特許出願筒１
１６．０１４０号により詳細に記述されており、その内
用はこの明［Ｆでは参考として引用される。第１図に示
す通シ、この米国出願の装置はり、Ｃ，モータ４４を具
備し、このり、Ｃ，モータはモータシャフト４６を回転
するために駆動される。シャフト４６には駆動ホイール
５０が接続され、駆動ホイール５０はカム溝５２を含む
。駆動ホイールの外周には、ホイールの外周まわシにノ
ツチと歯５６を等間隔に形成するだめにセレーションを
刻設しておる。駆動ホイールが回転すると、歯５６は光
学位置エンコーダ９０を通過する。ホイールの歯は、歯
５６と介在するノツチに指し向けられた２本の光線を遮
断する。２本の光線はノツチと歯を横切る距離の四分の
−の距離だけ離間され、２個の光センサにより受は入れ
られる。光線が歯により遮断されると、センサは相対的
に直角位相にある２つの方形波を発生する。構成された
実施例では、ホイールの周りに３２個の歯があシ、それ
によシ直角位相信号はホイール回転の’／１２８の位置
解像度を提供する。

駆動ホイール５０の縁に沿って磁石９４が配設されてい
る。磁石が位置エンコーダ９０付近を通過すると、この
磁石はエンコーダの磁気リードスイッチを閉成する。リ
ードスイッチの閉成は、ポンピング周期が「ホーム」即
ち基準位置に達したことを装置に知らせる。

カム溝５２に載っているのはカム１５である。

このカムは、シャフト４６からの溝の半径方向距離がポ
ンピング周期中に変化するのにつれて溝に追従する。こ
の変化は、カムとこのカムを取付けたビームを矢印１６
で示すように側方に移動させる。すなわちカム溝とカム
はモータシャフトの回転を直線往復運動に変換する。

カムが往復動すると、カムはセンサビーム７０およびこ
れに取付けられているフレキシブルビーム６８の底を移
動させる。フレキシブルビーム６８はピボットビン６２
によシ上部でビン止めされ、可撓性ビームの底部が移動
すると、ビームはこのビンを支点に撓む。センサビーム
はポンプ運転中は撓まない状態のままである。ピボット
ビンと駆動ベアリングの中間で可撓性ビームに配設され
ているのは、側方に延びるポンプアクチェータ７４であ
る。ポンプアクチュエータには、それがポンプカセット
７７の駆動レセプタ１４６に係合したときセルフスレッ
ディングとなるように、あごが取付けらｎている。駆動
レセプタ１４６はポンプカセットのダイアフラムの外面
に配設されている。

駆動レセプタとダイアフラムはポリエチレンのような重
合体材料でできておシ、レセプタ１４６が容易にあご付
ポンプアクチュエータに螺着されるようになっており、
またダイアフラムがアクチュエータによシ駆動されると
きにカセット内の流体室の内外に容易に移行するように
なっている。ダイアフラムがアクチュエータにより流体
室内に進入すると、室内の圧力はカセットの底部にある
出口弁を強制的に開くまで増加する。それにより流体は
吐出し、チューブ８８を遡ってポンプ送出される。アク
チュエータがダイアフラムから後退すると、出口弁が閉
じ、減少する室内圧力がカセットの上部にある大口弁を
開き、入口チューブ８０により供給される流体で室を満
たす。すなわち、ボンダの全周期は、補給操作とポンピ
ング操作とから成る。

フレキシブルビーム６８の頂部にはコンデンサープレー
ト６４が配設されており、センサビームの頂部にはコン
デンサーグレート６６が配設されている。フレキシブル
ビームがポンプ周期中に撓むと、２つのコンデンサープ
レートが相対的に移動する。キャパシタンスはそれに応
じて変化し、それによりポンプアクチュエータ７４によ
ってカセットダイアフラムに付勢された力の大きさとな
る。この力は正または負のいずれにもなり、ポンプカセ
ットの室内流体圧に関連している。

コンデンサープレート６４．６６はリード線４０゜４２
により力検出回路１００に接続されている。

この回路が作動し、コンデンサープレート６４゜６６か
らの信号をデコードして、カセット７７に対するポンプ
アクチュエータの力を表わす信号を提供する。この信号
は力校正および検出回路１０２に付与され、この回路は
定量的な力測定値を発生する。力の測定値は、カセット
内の流体圧を表わす信号とカセット出口の背圧を表わす
信号を発生する圧力変換ルーチン１０４によって使用さ
れる。

流量変換器、ディスプレー、アラーム、および制御補助
装ｆｆｆ１２０は装置における種々の運転パラメータの
視覚表示を提供し、装置の故障状態を監視し、装置運転
パラメータのエントリーのためのユーザーインターフェ
ースを提供する。特に、補助装置１２０はオペレータが
所望流量をエントリーするための手段を提供し、この所
望流量はポンプ運転の割合を確立するためにモータコン
トローラによシ使用される。

カセット圧力測定値は、モータコントローラ１１０から
の位置信号と共に非ポンプ送出容量決定補助装置１０６
に適用され、カセットのコンプライアンスまたはデプラ
イアンスのためにポンプ送出されないカセットの流体流
量の百分率を求めることができる。実際にポンプ送出さ
れる流体容量の基準量は速度変換器１０８に一定量付与
され、速度変換器１０８はポンプモータ速度の制御のた
めの信号を発生する。速度制御信号は、ポンプモータ４
４の閉ループ制御を実行するモータコントローラ１１０
に付与される。モータ駆動信号はリード線４８によｆｉ
　Ｄ、Ｃ，モータに与えられ、位置信号はリード線９２
に帰還されてモータ制御ループを閉成する。

第２図には、力検出回路１００と力校正および検出回路
１０２が詳細に示されている。例えば、１００ＫＨｚの
クロック信号ＣＬＫが、「Ｄ」型クリップフロッグ１３
０のクロッキング入力端子に加えられる。フリップフロ
ップ１３０のＱ出力はフリップフロップのＤ入力端子に
接続され、フリップ７０ツブが絶えずＣＬＫ信号を２分
割するようになっている。フリップフロップ１３０はＣ
ＬＫＩ信号を発生し、ＣＬＫｔ信号はコンデンサープレ
ートの１つとスイッチ１５２の制御入力端子に加えられ
る。補足的なＣＬＫＩ信号はトリミングコンデンサー１
３２に加えられ、ＣＬＫＩ信号はスイッチ１５４の制御
入力端子にも加えられる。トリミングコンデンサー１３
２は、装置の漂遊キャパシタンスを零にするように調整
される。

コンデンサープレート６４．６６は、一般的には約１　
ｐｆの範囲にわたってプレートの間隔に伴い変化するキ
ャパシタンスＣｓを発生する。プレートのキャパシタン
スの変化は、増幅器１４０の出力端子に加えられたａ、
ｃ、ｃＬＫｌ信号の振幅変調により影響される。

変調されたキャパシタンス信号は増幅器１４０の一方の
入力端子に加えられる。増幅器１４０は帰還抵抗器１４
４と帰還コンデンサー１４２を有する。加えられたａ　
、ｃ　、信号に対するこの増幅段階のゲインはＣｓ／Ｃ
ｆに等しい。ここでＣｆはコンデンサー１４２のキャパ
シタンスである。増幅器１４０の第２の入力端子は基準
電圧Ｖ／２を入力する。第２図の回路は、普通の＋５ｖ
Ｄ、ｃ、電源により励起されるように設計されている。

この供給電圧は分圧器（図示せず）に加えられ、この分
圧器は低インピーダンスの中間電圧ｖ／２を発生する。

キャパシタンス検知回路の基準をこの中間電圧レベルに
合わせることにより、ａ、Ｃ，キャパシタンス信号は、
２つの供給レールの中間でこの電圧レベル付近に有効的
に基準合わせされる。増幅器１４０の出力端子における
公称信号レベルは、最高最低電圧が約５０ｍＶである。

増幅器１４０の出力端子におけるａ、　ｃ、信号は、同
期検知器１５０の２つの入力端子に静電容量的に連結さ
れ、この同期検知器はキャパシタンス信号の振幅変調を
同期的に検知する。また同期検知器増幅器１５６の入力
端子に連結されているのは、２つの同期的に制御される
スイッチ１５２，１５４の出力端子である。スイッチは
コンデンサーグレー４６４．６６を励起する同じＣＬＫ
ＩおよびＣＬＫｌ波形により切換えられるため、スイッ
チングは常にキャパシタンス信号と既知の位相関係にあ
る。これらのスイッチは、　　ａ、Ｃ，キャパシタンス
信号に同期して扁い負ゲインまたは高い正ゲインをもつ
ように交互に増幅器１５６を作動させる。

こうして同期検知器１５０はコンデンサープレート６４
．６６のキャパシタンス即ちアクチュエータカを表わす
り、Ｃ，ノベルを発生する。例示した実施例では、同期
検知器は約２０のゲインをもつ。

増幅器１５６に加えられる信号のスイッチング時に起き
る「スパイク」は、コンデンサー１５８゜１６２により
分離される。

同期検知器１５０によシ発生されたり、Ｃ，信号は、さ
らに増幅器１６０よシさらに増幅を受け、増幅器１６０
の出力端子に最終のり、Ｃ，信号を発生するが、このり
、Ｃ，信号はカセットにおけるアクテユエータカを表わ
すものである。その後、力信号は検知されて、力の定量
化されたデジタル量を与えるように校正される。

力を表わすり、Ｃ，［号は比較器１７０の非反転入力端
子に加えられ、比較器１７０はこの信号のレベルを、デ
ジタル／アナログ（Ｄ／Ａ）変換器１８２により発生さ
れた信号のレベルと比較する。

比較器のヒステリシスは、比較器１２０にヒステリシス
を与えるために抵抗器１７２．１７４の相対値により決
定され、ヒステリシスがトゲリングを伴うことなく強制
的に状態を変化させるようになっている。比較器によっ
て発生される比較信号は２つの状態のうちの一方を表わ
し、力表示信号がＤ／Ａ変換器により発生されたコンピ
ュータ発生信号よシ大きいかまたは小さいかを表示する
。

比較信号の状態は連続近似サブシステム１８０により検
出され、サブシステムはコンピュータ制御器を介して力
表示信号をバス１８８における８ビットデジタル信号に
一致させようとする。サブシステム１８０は、最大のビ
ットで始マリ、比較信号の状態で検出された変化に従っ
てバス１８８で順次ビットを設定することにより連続近
似でこれを行う。バス１８８における連続的に更新され
る信号は、繰返しアナログ信号に変換さ汎、８ビツトす
べてが決定されるまで、力の表示信号と比較される。８
回の反復の後、バス１８８上のデジタル信号は力表示信
号を一部２５６の範囲内で突合わせる。この反復技術に
よυ、増幅器１６０の出力端子に別のアナログ／デジタ
ル変換器（Ａ／Ｄ）を設ける必要性が無くなる。

バス１８８上の８ビツトの力信号が決定されると、その
信号はカルツクアップ表１８４に供給され、カルツクア
ップ表は定量化きれたアクチュエータカである相応のデ
ジタル信号を発生する。これは、突合わせが求められた
とき、カルツクアップ表を能動化できることにより、第
２図に示したハードウェアで行うことができる。しかし
、それはまたソフトウェアでも容易にできる。連続近似
比較の８回の反復が常に突合わせを生じることになるた
め、システムは、カルツクアップ表１８４からの値を受
入れる前に、８回の連続近似反復を行うまで待機する。

同時に、表は正確な力値を与えられる。

第１図の構成の製作および校正中、カルツクアップ表は
実験的な力設定値から算出することができる。カセット
７７は、ポンプアクチュエータγ４に１２の既知の力を
連続的に付与する手段に置換される。これらの力は、例
えば、＋７．５１ｂ乃至−３１ｂの範囲にわたって分布
することができる。

名刀が付与された後、バス１８８上のデジタル値が表示
され、記録される。１２個すべての値が記録されたとき
、それらは曲線あてはめルーチンに入れられ、該曲線あ
てはめルーチンは、２５６個の別々の力値から成る曲線
を１２個の測定値にあてはめる。それから２５６個の力
値は、システムでカルツクアップ表としての役割を果た
すリードオンリーメモリに入れられる。

カルツクアップ表１８４から力値を受入れた後、圧力変
換ルーチン（第１図）は測定値を、システムにとって知
る必要のある幾つかの圧力レベルに変換する。例えば、
カセット内の流体圧力（ｐ、ｓ、ｉ、）は、力値をカセ
ット流体室の相当面積で割ることにより求めることがで
きる。流体室面積は、既知の力をカセットに付与し、そ
の結果として生じる室圧ｐ、ｓ、ｉ、’ｅ測定すること
によシ実験的に容易に求めることができる。カポンドと
結果として生じる圧力ｐ、ｓ、ｉ、と全組合わせると、
相当する面積ｌｎ２が得られる。例えば、カセットが帆
５　ｒｒｌ　　の面積をもつことが知られており、しか
も力値が６．２５ポンドであれば、カセット圧力は２の
商、すなわち１２．５　ｐ、ｓ、ｉ、である。それから
注入場所における流体圧即ち背圧を求めるために、カセ
ット出口弁を開くのに要する圧力即ちクラッキング圧力
がカセット圧力から差し引かれる。例えば出口クラッキ
ング圧力が５ｐ４．！、であったとすれば、１２．５　
ｐ、ｓ、ｉ　、のカセット圧力は７．５　ｐ、ｓ、ｉ。

の背圧測定値を生じるであろう。この背圧測定値は、こ
れが受入れ可能な範囲内に維持していることをみるため
にサブシステム１２０により絶えず監視される。

測定される力に及ぼすその他のファクタも、圧力を求め
る上で考慮に入れることができる。例えば、ポンプアク
チュエータまたは駆動ホイールは、装置の機械構成部品
からのノ（ツクラッシュを除去するためにばね付勢して
よく、またばね力は検知されるアクチュエータの力に影
響を及ぼすことがあり、力の計算に組入れねばならない
。プラスチックカセットの使用の場合、カセットは弾性
の力を表わすことがあり、これはポンプ操作周期および
ポンプ速度の関数である。またプラスチックカセットは
、ポンプ操作周期の関数としてカセットのプラスチック
材料の経年に伴い若干の応力緩牙口を表わすことが予想
できる。これらすべてのファクタは力を圧力測定値に変
換する上で考慮に入れられる。

カセット圧力測定値は、各ポンピング周期の期間中にポ
ンプカセットによりポンプ送出される液体の実際の容量
を求めるのに使用される。第３図は、カセットによりポ
ンプ送出される容量を求める原理を例示している。第３
ａ図の曲線２００は、カムの高さ、即ち１つのポンピン
グ周期にわたる、駆動シャフト４６によるカム溝５２の
変動を表わす。

ポンピング周期は、液体が出口チューブ８８を通って吐
出されるときのポンピング操作と、液体がチューブ８０
を通ってカセットに再補給されるときの補給操作の２相
の操作に分けられる。図の上部には、カム位置が全周期
の度数で示され、また位置上ンサ信号の１２８の異なる
位相の表示でも示され、これはカム位置を示す。この例
では、ポンピング操作は位置Ｏから位置６４まで延び、
補給操作は位置６４から位置１２８まで延びるが、２つ
の操作は所望であれば不均等に比例させることができる
。

第３ｂ図の曲線２０２は、完全な非コンプライアンド、
即ち剛性カセットに対する典型的な圧力応答を示す。か
かるカセットの場合、ポンピング操作が始まると最高圧
力まで直ちに上昇するであろう。第３ｂ図の例示におい
て、最高圧力は＋１２．５ｐ　、ｓ　、ｉ　、とじて示
されている。周期がカム位置６４においてポンピングか
ら補給に移行すると、カセット圧力は直ちにここでは一
２ｐ、ｓ、ｉ、として示された補給圧力まで降下する。

これらの圧力は、１つの段階から別の段階まで、カセッ
トの出口における背圧、並びにカセットに対する流体源
の高さによって求められる入口ヘッド圧のようなファク
タの関数として変化するであろう。

カセット７７のような重合体カセットでは、圧力応答曲
線は曲線２０２で示される通りではなく、コンプライア
ンスとデプライアンスの影響を示すであろう。５０％コ
ンブライアントであるカセットに対する圧力応答曲線が
第３Ｃ図に示される。

５０％コンプライアンスにより、カセット圧力は、１ｉ
Ａ２１０で示す通シポンピング操作の最初の半分（位置
Ｏ〜３２）にわたって徐々に上昇する。位置３２におい
て、出口弁がそれの解放（クラッキング）圧力で開くと
、コンプライアンスが吸収され、圧力レベルは最高圧力
Ｐ　ｐｕｍｐから離れる。

圧力は充填操作が位置６４で開始するまで線２１２で示
す通りの値を維持する。それから、カセットのデプライ
アンスは圧力に影響を与え、この圧力は線２１４で示す
ように、位置９６までゆっくり降下する。その後、充填
圧力は、補給操作が位置１２８で完了するまでレベルＰ
ｆｉｌｌを維持する。

カセットコンプライアンスの量は、線２１０で示す通り
、ポンピング周期のコンブライアント相の期間中の圧力
変化を測定することにより求めることができる。しかし
ながら、２イン２１４付近の補給操作の期間中に起きる
デプライアンスの影響によりカセットコンプライアンス
を測るのが好ましい。これの理由は、流体室圧力がその
ときの末端圧力と別であるからである。補給操作が始ま
ると、カセットの出口弁が閉じ、それによりカセットデ
プライアンスを注入場所における圧力の影響から隔絶す
る。ポンピング操作がプンプンイアンス決定のために使
用されるとき、出口弁は開放か、はぼ開放のいずれかで
ある。弁が実際に開くときの圧力レベルは、患者による
移動が注入場所における背圧を急激に解放したシあるい
は増加したシする可能性のようなシステムの制御を越え
た変数の関数である。このような移動は、１つのポンピ
ング周期から別のポンピング周期１で異なる圧力で出口
弁を開かせるばか９でなく、ポンプカセット内で変化す
る背圧もコンプライアンスを測定される期間にコンプラ
イアンスを変化させることがある。これらの困難性と不
正確さは、補給操作中におけるデプライアンスを測定す
ることにより回避される。

同時に第４図のフローチャートを参照すると、カセット
のコンプライアンスとデプライアンスのためにポンプ送
出されない液量を求める技術が理解される。プロセスは
、位置センサ９０から「ホーム」信号を受信して始まる
。これは、磁石９４がスイッチに対向したときにリード
スイッチの閉成により発生される信号である。ホーム信
号は、カムが位置６４に近づき補給操作が始まることを
システムに知らせる。それからシステムは対応するカム
位置でのカセット圧力を迅速にサンプリングし始める。

最初、これらの測定値は、ライン２１２上のサンプリン
グ地点で示す通シ、カセットがＰｐｕｍｐ圧力で依然加
圧されているとき、ポンピング操作の終末にある。補給
操作が始まると、カセット出口弁は閉じるとともに、シ
ステムはライン２１４上のサンプリング地点で示す通シ
、デプライアンスの影響が起きる際の圧力と位置の測定
値の対を取得し始める。最後に、安定した補給圧力レベ
ルＰｆＮｌに達し、システムはこの最終レベルにおける
多数のデータ対を取得する。

次に、システムは絶対圧カレペルＰｐｕｍｐを求める。

システムはこれを、測定値が積算平均値の９７優に達す
るまで、連続する初期圧力測定値を積算して平均するこ
とによυ行う。この手段はＰ　ｐｕｍｐの値を設定する
。同様の手段は絶対圧力レベルＰ　ｆｉｌｌを求めるの
に使用される。その後に生じる圧力測定値は、測定値が
積算平均値の１０３％に達するまで、取得期間に関して
後退する操作を行うことによυ積算および平均化される
。この平均化操作はＰｆｉｌｌ圧カレペルを設定する。

それから曲線あてはめ操作がライン２１４を求めるのに
使用される。曲線あてはめに使用されるデータ対は、Ｐ
ｆｉｌｌレヘルの１０６％からＰ　ｐｕｍｐレベルの９
３％貰での範囲にあるものである。デプライアンスを少
しも表わさないカセットの場合、これらのデータ点はほ
んの数点しかなく、それに対して高デプライアントのカ
セットはそのような測定値が１００以上生じる可能性が
ある。これらのデータ点にあてはめられる曲線ＤＥＰＬ
はカム位置の変化をカセット圧力の変化に換算したデプ
ライアンス曲線を規定する。

ついで上記の３つの測定値は、カセットがデプライアン
スを受けている間におけるカム位置の数を計算するのに
使用される。この計算は、ＰｐｕｍｐとＰｆｉｌｌの差
をデプライアンス曲線ＤＥＰＬで割ることで行われる。

この計算は、カセットがコンブライアント力の緩和を受
け、この容量変化のために補給されなかったときのカム
位置の数を決定する。このインターバルは「補給されな
い位置の数」として第３図に示され、この例では３２位
置である。

デブライアンスの期間中に生じるカム位置の数は、それ
から非ポンプ送出容量を求めるのに使用される。これは
ポンピング周期中にカセットに残シのコンプライアンス
の間に増加された流体室容積を占有する液量である。非
ポンプ送出容量は、デグライアンス位置の数を補給位置
の総数で割や、さらにこの割合に公称カセット容積を掛
けて求められる。カセット容積は、カセットダイアフラ
ムが流体室内に侵入されたときのカセットダイアフラム
の変位を測定することにより実験的に求めることができ
る。構成された実施例では、カセット容積は３５０μ沼
として測定された。従って、この例では、非ポンプ送出
容量は（３５０μ４）率（３２位置／６４位ｔ）即ち１
７５μノに等しい。

こうして、ポンプ周期中に実際にポンプ送出される液量
は、公称カセット容積から非ポンプ送出容量を差し引く
ことによシ容易に求められる。上記の例では、１周期で
実際にポンプ送出されるこの容量は１７５μノである。

この技術は、指定されたシステムに採用できる補給位置
に対するポンピング位置のいかなる比率にも適用可能で
ある。例えば、ポンピング周期の四分の−の期間にカセ
ットを迅速に補給し、それから周期の残り四分の三の期
間でポンプ送出するのが望ましい。このようなポンプ送
出／補給比率は、静脈の開放を保持するべくポンピング
周期のほとんどにわたって注射場所に十分な背圧を維持
するのに使用でき、極めて低い注入比率が望ましい０ 実際にポンプ送出される容量の算定は、注入比率を正確
に測定し患者に送９込まれる液量の正確なランニング測
定を保持するために各ポンピング周期ごとに行われる。

コンブ２イアンスの影響は単一カセットの使用中全体に
ほぼ一定に維持するが、２０％までのコンブライアント
変動が重合体のカセットの違いで観察された。

第１図のモータ４４に対する制御ループの原理を第５ａ
図に例示する。原則的には、カウンタ２４０は所定パル
スＮ宛一定割合で増分される。

カウンタの出力はエラー信号であり、このエラー信号の
「カウント」はそのうちり、Ｃ，モータ２４４を起動す
るレベルに達する。モータが起動されるとき、それの位
置変化は位置エンコーダ２９０により検出され、この位
置エンコーダ２９０ｒｉ位置信号Ｐを発生する。位置信
号Ｐは速度制御係数にと結合され、積の項ＫＰを発生す
る。項ＫＰはカウンタ２４０ｔ−減少させ、それにょシ
フイードバック制御形態でカウントを減少させる。従っ
て、モータ制御に対する制御アルゴリズムは、カウント
＝Ｎ−ＫＰ として表わすこともできる。

この制御技術は特に非常に低注入速度でのポンピング系
の制御に特に正確であることが判った。

カウンタ２４０を増分する割合は、カウンタが一定の割
合で増分されるために常に正確に知られている。注入速
度は、既知の割合のこの一定数Ｎがら項ＫＰを差し引く
ことによシ制御される。極めて低い注入速度では、モー
タは駆動および停止を行うように制御され、ポンプ運動
において振動や急激な変化を伴うことなくこれを行うこ
とが望ましい。ＫＰ項を介して負帰還を制御することに
ょυ、滑らかな動作が得られる。カウントがモータを起
動するレベルに達すると、位置変化が直ちに検出され、
カウンタ２４０は項ＫＰづつ減少される。低注入速度で
は、減少量はカウントをモータ起動のレベル以下に減少
させ、負帰還のためにモータを停止させる。それから、
カウンタは、モータが再び起動されるまで一定割合で増
加され、こうして制御パターンは、この制御された反復
形態で継続する。

この制御技術では、比較的小さなに値は比較的高速注入
で使用され、一方、比較的大きなに値が非常に低い注入
速度で使用される。このような関係は、増分項Ｎが一定
割合であるために現われる。

この関係は、低注入速度の正確な制御のために高い分解
能を必要とする低注入速度での大きいに値の使用を規定
する。

項には２つの方法で表わされる。

Ｋ＝ｆ／割合　　　　　（１１ に＝Ｎ几／Ｖａ　　　　　　（２） ここで割合は流量ｒｔｔｌ／　ｈｒ　、　ＮＲは−ポン
プ周期におけるＮパルスの数（またはポンプモータの回
転数）％”Ｒは一回転でポンプ送給される容量μＡ、ｆ
は変換係数である。項には、μ２当りのＮパルスの数で
表わされる。従って、２つの式のうち、第１の式から、
ｆは（Ｎパルス）（７Ｍ）／（μ））（ｈｒ、）で表わ
される。い−ｊＮの一定割合が２．５　ｍ５ｅｃごとに
１パルス（あるいは１つ多いカウント）とすれば、１秒
につき４００パルスのパルス割合である。こうして変換
係数ｆは直線変換計算から１４４０（Ｎパにス）　（１
ｒＬｅ）／（μ形）（ｈｒ、）として求めることができ
る。

簡単な例は、本発明の制御技術の実行において、これら
の式の使用を例示する。第１図において、割合−速度変
換器がサブシステム１２（ｌ介してオペレータから所望
の流量を受入れることが判る。

所望流量がｌｏｏｍ／ｈｒであり、かつポンプモータの
各回転中にポンプ送液される容量が３５０μぶであると
仮定する。式（１１はいま以下のように計算される。

Ｋ＝１４４０／流量＝１４４０／ＬＯＯ＝１４．４式（
２）がポンプモータの１回転においてＮパルスの数につ
き解くとき、 ＮＦＬ二ＫｖＲ（３） であることが判る。

この式（３）は、つぎのようになることが判る。

Ｎ凡＝（１４，４）（３５０）＝５０４０すなわち、ポ
ンプモータの回転につき５０４ＯＮパルスである。第３
図より、ポンプ１回転で１２８個の検出されたモータ位
置がある。５０４０を１２８で割ると、Ｋ値は３９．３
７５となる。従って、位置信号Ｐが発生されるごとに、
カウンタ２４０は所望の流量１００　ｍｌ／　ｈｒでポ
ンプ装置を運転するために、理想的には３９．３７５づ
つ減少される。

時間の経過によってカウントは指定レベル付近で安定す
るが、ＮとＫＰは絶えず増加する。従って、時間にかか
わらず、 Ｎ二ＫＰ でちゃ、ここで式の両側はこの例では５０４０の倍数で
ある。

次に第５．６．７図を参照すると、割合−速度変換器１
０８と第１図のモータコントローラ１１０がさらに詳細
に示されている。Ｋ値の計算はサブシステム３００で行
われ、このサブシステムは原点位置信号、第１図の非ポ
ンプ送出容量決定サブシステム１０６からの最終ポンプ
送出容量の決定結果、およびオペレータ入力の所望流量
を受入れる。サブシステム３００も、２．５　ｍ５ｅｃ
、タイマー３０２からのタイマー断続も入力する。タイ
マー３０２はタイマー断続パルスを８分割カウンタ３０
４と２位置スイッチ３０６０１つの入力端子に加える。

スイッチ３０６のアームはパルスＮを１６ビツト加算器
３４０の加算入力端子に供給する。加算器３４０のもう
１つの入力端子では、Ｐ信号が発生するごとにに値が差
し引かれる。加算器３４０の出力の低い方の８ビツト（
０〜７）はＤ／Ａ変換器３５０の入力端子に印加される
。加算器出力の次に最も大きいビット８は制限検知器３
４４に印加され、加算器３４０のサインビット１６はＤ
／Ａ不能サブシステム３４２に印加される。制限検知器
３４４の出力端子はサブシステム３４２の入力端子に接
続される。

Ｄ／Ａ変換器３５０の出力端子はパルス幅変調器３５２
に接続され、このパルス幅変調器は、変調器への入力信
号のレベルに和尚する幅をもつパルスを発生する。変調
器３５２からのパルスは、ＭＯ８ＦＥＴ３５４を介して
モータ回路のコイル３６０に印加される。コイル３６０
は、供給電圧ｖｂの供給源に接続されたモータ４４にり
、Ｃ，−ｆｉ圧を確立するために、印加パルスからのエ
ネルギーを蓄えて解放する。モータ１４４と直列に、ス
イッチ３６４ａ　、３６４ｂが遮断され、スイッチ３６
４ａ　、３６４ｂはコイ＃３６４　Ｃが励磁されたとき
開かれる。ダイオード３６２はモータ４４とコイル３６
０を横断して接続されている。

モータ４４のシャフトおよび駆動ホイールの回転により
、ホイールの歯で光学エンコーダ９０の光ビームを遮断
する。エンコーダの四分の一位置信号が位置変化検知回
路３９０に加えられる。ホーム信号がサブシステム３０
０に加えられる。位置変化信号Ｐは、検知回路３９０に
より、サブシステム３００および加算器３４０、並びに
非ポンプ送液容量決定サブシステム１０６（第１図）に
供給される。

作動時において、加算器３４０に積算される総数は、ス
イッチ３０６が第５図に示したように設定されたとき、
　２．５　ｍ５ｅｃ、ごとにＮパルスの付加によシ絶え
ず漸増される。これは比較的高い流量に対するスイッチ
の位置である。非常に低い流量では、スイッチは別の位
置に設定される。　２．５ｍ５ｅｃ、ごとに発生するタ
イマー断続パルスは、それから８で割られ、それによ’
９２３　ｍ５ｅｃ、ごとにＮパルスを発生する。このス
ケーリングの目的を次に説明する。

モータ位置の変化が回路３９０により検出されるごとに
、Ｐパルスが発生し、加算器３４０でその積算総計から
に値を差し引かせる。こうして、加算器３４０に積算さ
れる総計は、２．５　ｍ５ｅｃ　、または２０　ｍ５ｅ
ｃごとにＮパルスづつ、絶えず漸増され、Ｐパルスが発
生されるごとに周期的にＫづつ漸減される。

加算器３４０の低い方の８ビツトはＤ／Ａ変換器３５０
に接続され、このＤ／Ａ変換器３５０はカウントをアナ
ログ電圧レベルに変換する。これらのビットは弐Ｎ−に
＊Ｐを表わす。さらにＤ／Ａ変換器の出力レベルはパル
ス幅変調器３５２により発生されたパルス幅を変調し、
パルス幅はモータ４４に加えられるり、Ｃ，レベル即ち
モータの速度を決定する。構成された実施例において、
約３２の加算器カウントが閾値であシ、この閾値でモー
タは回転を開始する。３２以上のカウントでは、モータ
を比例的に高速度で回転させる。加算器のカウントが２
５６に達すると、加算器のビット８が状態を変化させ、
過速度状態を表示する。

このビットは制限検知器３４４によシ検出され、ソフト
ウェアによシボンブを停止するのに使用される。加算器
のカウントが先ず２５６に達すると、低い方のビットθ
〜７は、初期の間はモータの高速を維持するように２５
５のカウントに保持され、その間、システムはこれが瞬
間的な状態であるかどうかを判断するためにポンプの運
転を監視する。

もし瞬間的な状態であれば、加算器は直ちにカウントを
２５６以下に減らす。しかし、もしカウントが不当な期
間２５６以上維持すると、制限検知器３４４はＤ／Ａ不
能化サブシステム３４２ｅトリガーし、Ｄ／Ａ変換器が
不能とし、モータから電圧を除去する。

既述の通シ、装置が非常に低流量で運転されるとき、Ｋ
の値はかなり大きい。加算器カウントからこれらの大き
い値を差し引くことは、Ｎパルスが総計を正数に戻るよ
うに増加する筐で、負の数を加算器に積算させることが
できることが予想される。加算器が負の数を維持してｒ
るとき、加算器のサインピッ）１６はＤ／Ａ不能化サブ
システムによｌ）Ｄ／Ａ変換器をディスエーブルとさせ
る。

これにより、Ｄ／Ａ変換器がたとえ正であってもＤ／Ａ
変換器が負数の値に応答するのを阻止され、また加算器
が正数に戻るように漸増されている間、装置のバッテリ
電力を保存する。

故障検知用ツェナーダイオード３７０と抵抗器３７２が
モータの両端間に接続され、抵抗器３７４゜３７６はダ
イオード３７０と抵抗器３γ２の分岐部全トランジスタ
３８００ペースに接続する。コイル３６４Ｃはトランジ
スタ３８０．３８２のコレクタとアースとの間で接続さ
れる。ＭＯ８ＦＥＴ３５４の短絡のような宿成部品の故
障によるモータのランナウェイに対する保獲のために、
ツェナーダイオード３７０はモータの起動電圧を絶えず
監視する。過剰のモータ電圧はダイオード３７０を導通
させ、との導通はトランジスタ３８０を作動させる。コ
イル３６４Ｃが励磁されてスイッチ３６４ａ　、３６４
ｂを開き、それにより線電流からモータを外す。

トランジスタ３８２は、ポンプ停止系（図示せず）に検
知される非制御モータの運転に応答する。

この系において、ウォッチドッグタイマーは制御系のマ
イクロプロセッサにより常時周期的にアクセスされる。

マイクロプロセッサが位置変化信号によυ、モータがそ
のように行うようには制御されずに回転していることを
検知すれば、マイクロプロセッサはウォッチドッグタイ
マーへのアクセスを停止する。マイクロプロセッサによ
レアクセスされずに所定時間が過ぎると、ウォッチドッ
グタイマーはポンプ停止系によりトランジスタ３８２と
コイル３６４Ｃを励磁させ、トランジスタ３８２および
コイル３６４Ｃはスイッチ３６４ａ、３６４ｂを開き、
モータを線電流から外す。

バッテリ電力を保存するために、光学エンコーダは周期
的に作動されるだけである。タイマーが断続するごとに
、光学エンコーダ９０における光ビームエミッタの１つ
が励磁され、それに対応するビームセンサからの出力が
検知され、記憶される。２．５　ｍ５ｅｃ経過後、次の
タイマー継続は検知回路３９０を励磁させ、他の光学信
号を検知させる。２つのセンナ信号の状態は、先に記憶
された状態と比較される。もし何の変化も検知されなけ
れば、出力は発生されない。しかし１つの信号の状態変
化が検知されれば、検出回路３９０は出カ端子ＫＰ位置
変化パルスを発生する。この比較技術は、回転の正およ
び負の両方向を検出することが可能であシ、位置信号を
使用するサブシステムは相応に応答するように調整され
る。最新のホーム信号以降に発生するＰパルスの数、即
ち現在のカム位置の測定値は、サブシステム３００のＰ
パルスカウンタにより積算される。

本発明の好適実施例において、Ｋ計算サブシステム３０
０の機能は、第６図、第７図のフローチャートに概略を
示したマイクロプロセッサのソフトウェアルーチンによ
り効率的に行われる。第６図のフローチャート上部に始
′！シ、ポンプが注入操作中、以前に送出した溶液の総
容量（ポンプ送液総容量）は、サブシステム１０６によ
り測定された最終ポンプ周期中のポンプ送液容量を現在
の積算値に加えることによシ更新される。それからその
操作における測定流量（正味）は、ポンプ送液総容量を
ポンプ運転回数（持続ポンプ送液総回数）で割ることに
よシ計算される。最終ポンプ周期中に測定された流量は
、最終のポンプ送液容量を最新ポンプ回転の持続時間で
割ることにより計算される。長期間の流量誤差（正味）
は、正味測定流量をオペレータの所望流量（流量正味目
標値）から差し引くことばよシ計算される。前回のポン
プ周期にわたる短期間の流量誤差（最終流量誤差）は、
最新のポンプ回転の流量目標値から最終の流量測定値を
差引くことによって計算される。流量の大きな変化に迅
速な応答を提供するために、微分の項は、最終の数個の
流量誤差の加重合計を平均スルことにより計算される。

次のポンプ回転のだめの目標流量、即ち流量設定値は、
正味流量目標値および正味流量誤差、最終流量誤差、流
量誤差微分に重みづけを行うとともに平均をとることに
よシ計算される。重みづけ係数Ｇｌ　、Ｇ２　、Ｇ３に
対する値の選択は、種々の長期および短期作動パラメー
タの変化に対する系の所望の応答を選択するための手段
を提供する。

ｍｌ／ｈｒ、で表わされる流量設定値計算は、コンプラ
イアンス測定用サブシステムにより測定される最終ポン
プ周期中に実際にポンプ送出される容量から始筐るため
、カセットコンプライアンスについてすでに調整されて
いる。従って、実際の数値は一般的にオペレータにより
設定された所望流量より大きくなるとみられる。もしカ
セットが５０予のコンプライアンスであれば、例えば所
望１００ｍ１／ｈｒ、に対する流量設定値の場合、注入
量はコンプライアンスの修正の結果として２００　ｔｕ
ｔ／ｈｒ　。

となる。以上のよとによシ、流量設定値計算は継続的に
系を所望流量に誘導することが予想される。

流量設定図表が求められると、モータ制御ル−プで適宜
のに値に到達させる幾つかの方法がある。

１つの直接的な方法は、直接にに値のルックアツプ表に
アクセスするために流量設定図表を使用することである
。各流量設定図表は、ポンピング周期中の各時期で使用
されるべき表からの対応するに値あるいはに値群にアク
セスする。例えば、流量図表は、ポンピング操作中に使
用されるべきに値と、充填操作中に使用されるべきに値
との２つのに値を検索することができる。２つのに値以
外の多くのに値は、例えば周期中にポンプを増速し、そ
れから減速するのに使用することができる。

このようなに値ルックアップ表を作成したが、多量のメ
モリを使用していることが判る。従って、第７図のフロ
ーチャートにより概略説明したソフトウェアルーチンに
従ってＫを計算するのが好筐しい。ホーム位置信号の発
生のように、ポンピング周期の所定地点で始まるポンピ
ング周期ごとに新しいに値が計算される。プログラムは
先ず、流量設定数値が高流量（高速）、中間流量、″ま
たは低流量（低速）の範囲内にあるかどうかを判定する
。もしその数値が以下の例において７４０　Ｉｌｌ／ｈ
ｒ、であるように高い範囲内にあれば、プログラムはフ
ローチャートの左側のコラムを下方に進行する。

フローチャートの各ブランチにおける第１のステップは
、ポンプの回転ごとにタイマー断続カウントＴＣを計算
することである。コンプライアンス測定は、各ポンピン
グ周期中に３００μ形が実際にポンプ送出されるものと
して決定されたと仮定する。上記式（１１、（３）を使
用すれば、Ｎａ　＝（１４４０／７４０）（３００）＝
５８４ＴＣ／回転であることが判る。

次のステップは、５８４　ＴＣ／回転を１２８のポンプ
位置にわたって分布することである。５８４を１２８で
割れば、各位置に対する４つの初期ＫＯ値と金９７２を
得る。１２８のポンプ位置は３２位置の４つのグループ
に分けられ、２つのグループはポンピング操作用、丑た
２つのグループは補給操作用である。４つのグループの
各位置に対するこの例でのＫＯ値は、それぞれ４．４．
４である。

そして余υの７２は、最終３２の補給位置のグループで
始まる３２位置の各グループにわたって３２の増分で分
配される。数３２は余シフ２から差し引かれ、さらに余
り４０となる。後の余りが正であるため、最終グループ
の位置に対するに値は５に増分され、４つのグループの
順序は４，４゜４．５である。

余９４０は再び３２減じられ、再び正の余りであり、こ
のときは８に等しい。正の余りはもう１つのグループを
増分し、４グループの順序は４゜４．５．５となる。

余シ８は再び３２減じられ、このときは負の結果となる
。この負の結果に応答して、ルーチンはループを出て、
次の周期に対するに値は４，４゜５．５のグループ順序
である。

これは、ポンプ周期の最初３２Ｐパルスにつき４のに値
が使用されることを意味する。従って、この四分の一周
期におけるに値の合計は１２８である。同じ４０に値は
ポンピング操作の第２の半分の期間中に使用され、従っ
て、ポンピング中の全に値は２５６である。

同様に、５のに値は補給操作の６４Ｐパルスに使用され
、補給操作にわた５３２ＯＫ値の積算となる。ポンピン
グおよび補給の両方の期間中、５７６のに値の総計は加
算器のカウント総計から差し引かれ、このときの期間、
５７６Ｎパルスが加算器に加増する。これは所望５８４
ＴＣ／回転の１．４％の範囲内にあシ、ポンプが所望速
度よシ僅かに速く運転していることを意味する。この小
さい誤差は、新しいポンピング周期が終了した後、流量
設定図表の再計算の間に調整される。

フローチャートの中間ブランチを例示するために、流量
設定図表は８５ｍＡ’／ｈｒ、であり、１回転でポンプ
送出される測定容量は３０２．２μ！であると仮定する
。再び式（１１、（３）　Ｔｈ使用すれば、ＮＲ＝（１
４４０／８５）（３０２，２）＝５１２０ＴＣ／回転で
あることが判る。この中間注入速度において、所定に値
は、約１７５成／　ｈｒの相当流量での補給速度を維持
するために使用される。補給中の各位置に対する所定に
値ｉ”ｔ、１６であυ、６４の補給位置にわたるに積算
総計が１０２４となる。５１２０のＴＣ／回転数置はこ
のに積算値だけ減少されて４０９６の数値となυ、この
数値はポンピング周期にわたって配分しなければならな
い。４０９６を６４のポンピング位置で割れば、６４の
に値が得られ、このに値はポンピング操作中に各Ｐパル
ス発生時に差し引かれる。従って、この例では、１６の
Ｋが補給申告位置で加算器カウント積算値から差し引か
れ、６４０にはポンピング申告位置で差し引かれ、Ｋの
総計５１２０の場合、Ｎパルスの期待数に相当する。中
間速度に対するこれらのに値は高速の例で使用された４
および５の値より実質的に大きいことが判る。

７０−チャートの第３の緩速ブランチは、中間速度手順
の変更である。これらの非常に低い流量では、期待され
るＴＣ／回転は非常に大きい。例えば、１回転にって３
００μ形のカセットポンピングを使用するＬｍｌ／ｈｒ
の流量は、４３２，０００のＴＣ／回転の数値となる。

しかしながら、ポンピング周期のほとんどの期間で正の
背圧を維持するために、カセットは再度、ｌ　７５　ｒ
ｔｔｔ／　ｈｒの相当流量で補給され、１０２４の総に
値を必要とする。

ＴＣ／回転数値はこの量ＴＣｆｉｌｌ宛減少される。

ポンピング周期は同じ１７５μ／ｈｒの流量で開始し、
カセット圧力は、出口クラッキング圧力に到達し出口弁
が開いた際出口圧力が安定するまで監視される。例えば
、これは１０のポンピング位置を採用することができ、
このポンピング位置は１６０のに値を積算する。Ｔ　Ｃ
Ｔｏ　Ｃｒａｃｋと呼ばれるこの数もＴＣ／回転数値か
ら差し引かれる。

これら２つの操作を行った後では、ポンプは高速で補給
され迅速にポンプ送出して注入場所に正の背圧を確立す
る。

しかしながら減少されたＴＣ／回転数値はなおも４３０
，０００を越えたままであり、この数は、１ｍｌ／　ｈ
　ｒの所望流量を確立するために、ボンピンク操作の残
υの位置数、この例では５４の位置数にわたって配分さ
れる。これはほぼ８０００の非常に大きいＫとなる。こ
の大きい値について系の規模を定めるために、Ｋ値は８
で割られ、ポンピング操作の残位置ＫＰＲ約１０００に
対するＫを得る。

それに応じて、スイッチ３０６は、タイマー断続パルス
列を８で割るために切換えられ、Ｎパルスの数を設定す
る。

第７図に示したような計算の終シにスケーリングを行う
代りに、予備スケール数で計算シーケンスを開始するの
が好ましい。液体の実際のポンプ送出は、最初１０のポ
ンピング位置の後に出口クラッキング圧力が達成されて
から初めて開始するため、液体は６４のポンピング位置
の最終５４の間のみポンプ送出される。従って、１つの
全ポンピング周期の期間におけるポンプ送出容量、この
例では３５０μノは、５４／６４を掛けねばならない。

これによｆｉ　２９５．３μノの１回転当りの容量が得
られる。そして式（１１、（３）は、この値を用い、ま
たｆ／８＝１４４０／８＝１８０のスケール値を用いて
解かれる。従って、ＮＲ＝（１８０／１）（２９５，３
）＝５３，１５４Ｔｃ／回転であることが判る。

ＴＣｆｉｌｌ　Ｋ値は８でスケールされてｌ　０２４／
８＝１２８となシ、ＴＣＴｏｃｒｎｃｋ値は同様にスケ
ールされて１６０／８＝２０が得られる。これら２つの
値を５３，１５４から差し引かれ、その結果、液体を送
出する５４のポンピング位置にわたって配分されるべき
ＴＣ／回転数値が５３，００６となる。

ポンピング位置当シのに値は約９８２であることが判る
。出口弁が開くまで、６４の補給位置の各々につき２の
スケール値と１０のポンピング位置の各々につき２のス
ケール値が、ポンピング周期のそれらの相の間使用され
る。

１ｒｔｔｌ／ｈｒのこの非常に低い流量において、ポン
プは約２０秒で１つの位置進んでいることが予想される
。また、Ｋ値がその都度１０００オーダーで差し引くこ
とは加算器のカウントを実質上置の数にさせることが判
シ、これは非常に低い注入量を維持するのに必要とする
モータの始動および停止の運転モードを確立する。

本発明の具体的な実施態様はつぎのように要約される。

（１）前記全周期に対する前記一部分の割合を求めるた
めの手段と、 コンプライアンスのためにポンプ送出されない液量を求
めるべく前記割合と前記室の公称容積との積を計算する
ための手段と、 をさらに備えた請求項１記載の装置。

（２）前記装置によシボンプ送出されない液量を求める
べく前記室の前記公称容積からコンプライアンスのため
にポンプ送出されない前記液量を差し引くための手段を
さらに備えた前記（１）記載の装置。

（３）周期の前記一部分が前記補給周期の一部分であシ
、前記全周期が全補給周期である請求項１記載の装置。

（４）前記補給圧力レベルが最低圧力レベルであり、前
記ポンプ圧力レベルが最高圧力レベルである、請求項２
記載の装置。

（５）前記移動変量が生じる周期中における前記移動手
段の全移動量に対する前記移動変量の割合を求めるだめ
の手段をさらに備え、 前記割合が前記室のコンプライアンスの基準である、前
記（４）記載の装置。

（６）コンプライアンスのためにポンプ送出されなかっ
た液量を測定するべく前記割合と前記室の公称容積の積
を求めるための手段をさらに備えた前記（５）記載の装
置。

（７）前記装置によりポンプ送出された液量を求めるた
めに、前記公称容積からコンプライアンスのためにポン
プ送出されなかった前記液量を差し引くための手段をさ
らに備えた前記（６）記載の装置。

（８）前記移動変量が生じる前記周期が補給周期である
前記（５）記載の装置。

（９）さらに、ｅ）コンプライアンス比を得るべく、コ
ンプライアンスの前記基準値を、前記移動変量を測定し
た周期期間における前記移動手段の全移動変量で割る段
階を備えた請求項３記載の方法。

ａωさらに、ｆ）コンプライアンスのためにポンプ送出
されなかった液量を求めるべく前記コンプライアンス比
に前記室の公称容積を乗じる段階を含む前記（９）記載
の方法。

αυ′さらに、ｇ）ポンプ送液された液量を求めるため
に、前記公称容積からコンプライアンスのためにポンプ
送液されなかった前記液量を差し引く段階を含む、前記
α〔記載の方法。

αの前記所定側、合の各々が、所望液流量を提供する前
記割合よシ大きい、請求項４記載の方法。

０四前記所定割合の各々が互いに等しい、前記α功記載
の方法。

（１４）前記状態が前記ポンプ送出手段により付与され
る力であシ、さらに、 検知した振幅変調を表わす前記力を数値化するための手
段、 を含む、請求項５記載の液体ポンプ装置。

α９前記数値化手段が力を表わすデジタル信号の連続的
な近似を実行するための手段を具備する、前記（１４１
記載の液体ポンプ装置。

αＧ前記モータ移動検知手段が位置センサから成る、請
求項６記載の液体ポンプ装置。

αＤ前記計数手段は、指定方向におけるモータ位置変化
が検知されたときはいつでもＫの量宛減少される、前記
霞記載の液体ポンプ装置。

ａ８前記反復信号が用語Ｎで表わされ、前記モータ位置
変化が用語Ｐで弐わされ、前記モータ制御信号が弐Ｎ−
ＫｘＰで表わされる、前記αＤ記載の液体ポンプ装置。

α１前記モータを起動するための前記手段がデジタル／
アナログ変換器とパルス幅変調器を具備する、前記αη
記載の液体ポンプ装置。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の原理に従って構成したボンプ制御装
置を示すブロック図である。 第２図は、第１図の力検出回路網および力校正・検知機
構の細部を示すブロック図である。 第３図は、本発明の非ポンプ送出容量決定技術の原理を
示す波形図である。 第４図は、非ポンプ送出容量の決定を行うためのフロー
チャートである。 第５図は、第１図のモータコントローラの＋ｙＥＥ１ｍ
ｋ示ｆブロック図である。 第５ａ図は、第５図に使用したモータ制御の原理を示す
ブロック図である。 第６図および第７図は、第５，５ａ図のモータコントロ
ーラにおけるポンプ速度制御数の決定を示す７０−チャ
ートである。 ４４・・・Ｄ、Ｃ，モータ、５０・・・駆動ホイール、
６２・・・ピボットビン、６８・・・フレキシブルビー
ム、７０・・・センサビーム、７７・・・ポンプカセッ
ト、９０・・・位置エンコーダ、９４・・・磁石、１０
０・・・力検出回路、１０２・・・力校正および検出回
路、１０４・・・圧力変換ルーチン、１０６・・・非ポ
ンプ送出容量決定補助装置、１０８・・・流量／速度変
換器、１１０・・・モータコントローラ、１２０・・・
流量変換、ディスプレー、管轄および制御補助装置、１
５０・・・同期検知器、連続近似サブシステム、２４０
・・・カウンタ、２４４・・・Ｄ、Ｃ，モータ、２９０
・・・位１３７　ｘ　：ｙコーグ、３００・・・サブシ
ステム、３０２・・・タイマー、３４０・・・１６ビツ
ト加算器、３５０・・・Ｄ／Ａ変換器５３５２・・・パ
ルス幅変調器、３９０・・・位置変化検知回路。 特許出願人　クリティコン・インコーホレイテッド（外
２名）

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）ポンプ室を具備し、コンプライアンスを呈し得る
   とともに補給周期とポンピング周期で作動し得る、液体
   ポンプ装置において、 補給中およびポンピング中に前記室内の圧力を測定する
   ための手段と、 前記室内の圧力が、実質的に一定のポンプ圧と実質上一
   定の補給圧との間で移行する周期の部分を決定するため
   の手段とを備え、 前記全周期に対する前記部分の割合が前記室のコンプラ
   イアンスを示す、液体ポンプ装置。
2. （２）交互のポンピング周期および補給周期において液
   体をポンプ室の中に入れ、そして該ポンプ室から送出す
   るための交互移動手段により液体をポンプ送出する液体
   ポンプ装置において、 前記室における前記移動手段の移動量を決定するための
   手段と、 前記室内の圧力を測定するための手段と、 前記室内の圧力が補給圧力レベルとポンプ圧力レベルと
   の間で移行する際、前記移動手段の移動変量を測定する
   ための手段と、 を備えた液体ポンプ装置。
3. （３）ポンピングおよび補給の交互周期で液体移送手段
   を内外に移動させるようにした液体ポンピング室のコン
   プライアンスを測定する方法であつて、ａ）実質的に一
   定のポンプ圧レベルを測定する段階と、 ｂ）実質的に一定の補給圧レベルを測定する段階と、 ｃ）圧力が前記ポンプ圧レベルと補給圧レベルとの間で
   移行した際の前記移動手段の移動変量を測定する段階と
   、 ｄ）コンプライアンスの基準値を得るために前記ポンプ
   圧レベルと補給圧レベルの差を前記移動変量で割算する
   段階と、 を備えた方法。
4. （４）入口と出口を有し、室内が指定圧力レベルに達し
   たときに開く弁を前記出口に配置したポンプ室を具備し
   、前記室が液体で満たされる補給操作の期間と、前記室
   内の液体に圧力がかけられるポンピング操作の期間に作
   動し得る液体ポンプ装置を運転する方法であつて、 前記補給操作の期間に所定の割合で前記ポンプ装置を運
   転する段階と、 前記指定圧力レベルに達するまで前記ポンピング操作の
   初期部分の期間に所定の割合で前記ポンプ装置を運転す
   る段階と、 その後、ポンピング操作の期間中に、所望の液流量を提
   供する割合で前記ポンプ装置を運転する段階と、 を備えた方法。
5. （５）液体をポンプ送出するための手段の移動が、１対
   のコンデンサープレートに、対応する相対移動をもたら
   す液体ポンプ装置において、 ａ、ｃ、信号で前記プレートを励起するための手段と、 前記プレートのキャパシタンスの変動により与えられた
   前記ａ、ｃ、信号の振幅変調を同期的に検知するための
   手段とから成り、 前記検知された振幅変調が前記装置によりポンプ送出さ
   れた液体の状態を表わすようにした、液体ポンプ装置。
6. （６）液体ポンプ装置において、ポンプモータの速度を
   制御するための装置が、 モータの移動を検知するための手段と、 所望ポンピング率に基づく速度制御係数を計算するため
   の手段と、 所定割合で反復する信号源と、 モータ制御信号を発生するように、前記反復信号に応じ
   て増加するとともに検知モータ移動および前記速度制御
   係数に応じて減少する計数手段と、前記モータ制御信号
   に応答して前記ポンプモータを起動するための手段と、 を備えている装置。