JP2004505732A - ポンピングチャンバ内での気泡の形成を最小限に抑えるマイクロカセットの自動プライミング - Google Patents

Abstract

マイクロプロセッサが、液体供給源からポンプカセット内への液体の流れを制御して、空気トラップの底に液体層を確立し、それによって、空気トラップ内の気泡がポンピングチャンバ内へ移動するのが妨げられる。この液体層は、一方向の弁として作用し、空気がポンピングチャンバから上昇し、液体層を通って空気トラップ内へ通過できるようにするが、空気が液体層を通ってポンピングチャンバ内へ下降するのを妨げる。次いで、マイクロプロセッサは、液体供給源をカセットに接続する近位側液体管路から空気が除去されるまで、カセットを逆方向にプライミングする。空気が除去された時点で、液体は、液体供給源からポンプで送られ、ポンピングチャンバおよび遠位側液体管路から空気が除去されるまでカセットを順方向にプライミングする。

Description

【０００１】
発明の分野
本発明は、一般に、容積式容積注入ポンピングシステム（ｐｏｓｉｔｉｖｅ　ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ　ｖｏｌｕｍｅｔｒｉｃ　ｉｎｆｕｓｉｏｎ　ｐｕｍｐｉｎｇ　ｓｙｓｔｅｍ）で使用されるカセットの自動プライミングのための方法および装置に関し、より詳細には、自動プライミング動作中のカセット内での気泡の蓄積を最小限に抑えるための方法および装置に関する。
【０００２】
発明の背景
薬物を患者の身体内に注入するため、医療従事者によって様々なタイプのポンプが使用されている。中でもカセット式注入ポンプは、他のタイプの注入ポンプよりも正確に制御された薬物注入の流量および体積を提供するので、しばしば好まれている。カセット式ポンプは、通常、薬物タンク（ｒｅｓｅｒｖｏｉｒ）と患者の身体との間に延びる液体管路に結合された、使い捨て可能なプラスチック製のカセットを用いる。カセットはポンプによって駆動され、液体を薬物タンクから液体管路を介して注入する。
【０００３】
カセット式注入ポンプの従来技術の一構成では、カセットが、後部に結合された前部を有するプラスチック製のシェルまたはハウジングを備える。薄いエラストマー性のシートまたは膜が、その２つの部分の間に封じ込まれている。液体は、タンクから入口ポートを通って、エラストマー性の膜とハウジング内に形成された凹部との間に画定されたポンピングチャンバ内へ流れる。カセットは、マイクロプロセッサ制御装置およびモータまたはソレノイド式駆動装置を通常備える、ポンプシャシ内の適当なレセプタクル内に挿入される。モータまたはポンプ駆動装置のソレノイドによって作動するプランジャは、エラストマー性の膜をポンピングチャンバ内へ移動させて、液体を加圧下でポンピングチャンバから出口ポートへ通す。これによって、ポンプシャシは、液体をカセットを通してポンピングする駆動力をもたらす。マイクロプロセッサ制御装置は、選択された流量で選択された液体体積を、患者へ送出するようにプログラミングされることができる。さらに、ポンプシャシは、通常、薬物注入プロセスをモニタし制御するための１つまたは複数の圧力センサおよび気泡センサを備え、薬物送出中に起こる可能性のある問題から保護する。
【０００４】
多くの従来技術のポンプシステムでは、最初にシステムをタンクまたは液体供給源に接続するときは常に、また、新しい供給源が接続される場合、または使用済みの液体供給源を換える場合に再び、手動でプライミング処置を行う必要がある。ポンピングシステムをプライミングする目的は、ポンピングシステムを確実に適正に機能させることであり、さらに重要なことには、最初にカセットに接続したときに、液体管路内に捉えられる可能性のある気泡が患者の血流に入らないようにするためである。気泡は有害な結果となる可能性があるからである。しかし、手動によるプライミング処置は、時間がかかり労力を要し、しばしば医者または看護士が行う必要があり、医療コストを上げる傾向がある。本願と同じ譲受人に譲渡された米国特許第５，４９６，２７３号に記載されているシステムのような自動プライミングシステムが、従来技術で知られている。
【０００５】
注入ポンプのプライミングのための一般的な方法は、液体管路の遠位端が患者から確実に取り外されているようにし、液体内に空気が観察されなくなるまでポンプを作動させて、液体をその液体管路の端部から遠位に排出することである。このプライミング技術は効果的であるが、かなりの体積の液体を、システムのプライミングに使用しなければならない。医療環境では、液体は、しばしば高価な薬物を含む医療用溶液であり、衛生上の懸念によりプライミング中に排出された液体は再利用できない。このため、逆方向（ｂａｃｋ）プライミング技術が、プライミング中に失われる液体量を最小限にするために有益である。逆方向プライミングは、液体供給源からポンプ内へ液体を導入し、次いで、ポンプが液体に力を加えて、逆方向に（近位に）流し、それによってポンプからの空気を、液体供給源内へ排出するものである。この空気は、液体供給源内の液体を通って上方に移動し、容器の頂部内の上部空間へ上昇する。逆方向プライミングは、ポンプの１ストロークで移動可能な液体体積が、ポンプの近位側入口ポートから液体供給源まで導く液体管路の容積よりも大きいときにのみ可能である。逆方向プライミングを用いることにより、患者から取り外した遠位側液体管路から液体を排出することによって生じる液体の浪費を最小限にすることができる。
【０００６】
従来の方法による自動プライミングでは、ポンプおよびポンプに結合される液体管路内に含まれる空気の大部分を取り除くことができるが、自動プライミングプロセスでは、プライミングプロセス中に液体中に微小の気泡が発生する可能性がある。この問題が生じるのは、プライミングサイクル中、ポンプ内の液体／空気の混合物の攪拌、およびポンピングプロセスに付随するポンプ内の圧力状態の変化により、小さい気泡が形成されるからである。カセットの内部壁に沿った表面張力によって、かなりの体積のこれらの小さい気泡が捕捉され、プライミングプロセス中にこれらの気泡を除去することは難しい。ある一定時間が過ぎると、こうした気泡が合体して、より大きな気泡を形成する可能性があるので、こうした気泡は望ましくない。ポンプカセットの空気トラップ内に含まれる気泡は、ほとんど問題ではない。空気トラップの目的は、ポンプによって送出される液体に巻き込まれた気泡を保持することであり、空気トラップの壁に密着した微小の気泡は、空気トラップの頂部へ上昇し、ポンプから出るのを妨げられる可能性が高いからである。しかし、カセットのポンピングチャンバ内に形成され、またはポンピングチャンバへ移動する気泡は、さらに厄介な問題である。こうした気泡があると、その存在によってポンピングチャンバの利用可能な液体体積が僅かに変わってしまうため、ポンピングプロセスの正確さに影響が出るからである。さらに、ポンピングチャンバ内の気泡は、患者にポンプで送られる液体内に巻き込まれる可能性がある。こうした気泡の相対体積は小さいので、患者への実際の危険性はわずかであるとはいえ、明らかに、自動プライミングシーケンス中にカセット式ポンプのポンピングチャンバ内での気泡の蓄積を最小限に抑える方法を提供することが望ましい。
【０００７】
好ましくは、このような方法は、自動プライミングプロセス中に気泡が空気トラップからポンピングチャンバへ移動するのを妨げるが、気泡がポンピングチャンバから空気トラップ内へ逃げて、空気トラップで保持されるようにする。この方法は、好ましくは、追加の構成部品を必要とせず、その代わりにソフトウェアの修正のみを必要として実施され、既存のポンピングシステムに適合可能である。この方法は、好ましくは、カセット内の状態に応じて自動プライミングプロセスを制御するため、ポンプカセット内の空気の有無についての実時間測定を使用する実験的に決定されたアルゴリズムを用いる。従来技術では、ポンプカセットのポンピングチャンバ内への気泡の移動を最小限に抑える自動プライミングアルゴリズムは提供されていない。
【０００８】
発明の概要
本発明によれば、カセットのポンピングチャンバ内への気泡の移動を最小限に抑えるように、患者へ液体を注入するために使用するカセット式ポンプをプライミングするための方法が限定される。この方法は、液体の層がポンピングチャンバから空気トラップを分離するように、カセットの空気トラップ内に液体の層を形成するステップと、システムの近位容積から空気が除去されるまで、カセットを逆方向にプライミングするステップとを含む。このカセットは、次いで、システムのポンピングチャンバおよび遠位容積から空気が除去されるまで、順方向にプライミングされる。
【０００９】
一実施形態では、液体をカセット内へ導入し、カセット内の近位側空気センサによって空気が検出されなくなるまで、その液体を近位方向にポンピングすることによって、空気を近位容積から除去する。次いで、追加の液体をカセット内へ導入し、所望の液体体積が遠位に送出されるまで、追加の液体を遠位方向にポンピングすることによって、空気をポンピングチャンバおよび遠位容積から除去する。
【００１０】
一実施形態では、カセット内の近位側空気センサが液体を検出するまで、各ポンプサイクル中、使い捨て可能なカセット内へフルストローク分の液体を導入することによって液体層が形成される。そのフルストロークによってもたらされる液体の導入中、空気は、使い捨て可能なカセットから遠位に放出される。ポンピングは、ポンプサイクルのこの時点で中止される。フルストローク分を超える液体が、次のポンプサイクル中にカセット内に送出される。好ましくは、後者のステップで、空気トラップの内部容積に近い液体体積が送出される。
【００１１】
他の実施形態では、液体をカセット内へ導入し、各ポンプサイクル中にポンプのフルストローク分の液体を使用して、使い捨て可能なカセット内の近位側空気センサによって空気が検出されなくなるまで、その液体を近位方向にポンピングすることによって、逆方向プライミングを完了する。好ましくは、近位側空気センサによって空気が検出されなくなるまで、逆方向プライミングを継続し、次いで、追加のポンプの１フルストローク分の液体を逆方向にプライミングし、近位容積内の全ての空気が、近位容積と流体連通している液体供給源内に排出されるようにする。逆方向プライミングを成功させるには、ポンプのフルストローク分の液体体積が、近位容積を超えていなければならない。
【００１２】
順方向プライミング、ならびにポンピングチャンバおよび遠位容積からの空気の除去に関し、一実施形態では、ポンプのフルストローク分の液体を、各ポンプサイクルで遠位に送出する。他の実施形態では、遠位容積がポンプのフルストローク分の液体体積を超える場合、ポンプのフルストローク分の液体を送出した後、次のポンプのストロークを変更して、フルストローク分の液体と遠位容積の差を埋めるのに十分な液体のみを送出する。他の実施形態では、遠位容積がポンプのフルストローク分の液体体積より小さい場合、ポンプのフルストローク分の液体を使用して順方向プライミングが行われる。他の実施形態では、遠位容積がポンプのフルストローク分の液体体積より小さい場合、ポンプの部分的ストローク分の液体を使用して順方向プライミングが行われる。
【００１３】
好ましくは、プライミングされるポンプは、供給源と流体連通して結合するように構成された入口ポートと、患者の注入部位と流体連通して結合するように構成された出口ポートとの間に、液体経路を画定するハウジングを備える。また、好ましくは、ポンプは、入口ポートに近接して検出すべき空気の表示信号を出す入口空気センサと、好ましくは入口空気センサとポンピングチャンバとの間に配置される空気トラップとを備える。流体経路は、被動部材によってポンピングチャンバ内へ押されるときに、液体をポンピングチャンバから入口ポートおよび出口ポートの一方を通って移動させるエラストマー性の膜で覆われた、ポンピングチャンバを含む。十分な液体をカセットの空気トラップ内へ導入することによって、液体層が、空気トラップからの空気がポンピングチャンバ内へ入るのを妨げながら、ポンピングチャンバからの空気が空気トラップへ入るのを可能にする一方向弁として作用し、ポンピングチャンバの内部容積と空気トラップの内部容積を分離させる。好ましくは、液体層が空気トラップの底を実質的に覆う。一実施形態では、液体層は、各ポンプサイクルで標準の液体体積を送出するストロークを使用して、入口空気センサが空気を検出しなくなるまで、順方向にポンピングし、次いで、追加のサイクルで標準の液体体積よりも大きな体積を送出する特別に長いストロークを使用して、順方向の追加の１サイクル中ポンピングすることによってもたらされる。好ましくは、この特別長いストロークによって送出される体積は、空気トラップの内部容積と実質的に等しい。他の実施形態では、特別長いストロークによって送出される体積は、所望のサイズで空気トラップ内に液体層を生成するように実験的に決定される。
【００１４】
本発明の他の態様は、上記の方法で実施するステップと一般に合致する機能を果たす要素を備える装置を対象とする。
【００１５】
上記の態様および本発明に伴う多くの利点は、以下の詳細な説明を添付の図面と併せて参照することにより、よりよく理解され、容易に評価されるであろう。
【００１６】
好ましい実施形態の説明
本発明の概要
本発明は、自動プライミングシーケンス中に、注入ポンプのカセット内の空気トラップからポンピングチャンバ内への気泡の移動を最小限にするためのアルゴリズムを用いる。本発明の好ましい一実施形態は、ＰＬＵＭ（登録商標）Ｃａｓｓｅｔｔｅと共に使用する、Ａｂｂｏｔｔ　ＬａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓのＰＬＵＭＡ＋（登録商標）Ｉｎｆｕｓｉｏｎ　Ｐｕｍｐに組み込まれる。この実施形態で使用されるアルゴリズムは、こうした特定の製品のために実験的に決定された変数を用いている。しかし、類似のアルゴリズムが、他の構成の注入カセットおよびカセット式ポンプのための実験的に決定された変数を使用できることに留意されたい。したがって、本発明は、以下に論じるポンプおよびカセットの特定の構成に限定されるものではない。
【００１７】
以下の説明および特許請求の範囲に関して、本明細書で使用する用語「近位（ｐｒｏｘｉｍａｌ）」および「入口（ｉｎｌｅｔ）」は、各液体管路が、液体供給源または液体タンクと流体連通して結合された状態で、１本または複数本の液体管路に接続するように構成されたカセットの一部分を指しそれと同義である。用語「遠位（ｄｉｓｔａｌ）」および「出口（ｏｕｔｌｅｔ）」も同様に、患者と流体連通する液体管路に接続するように構成されたカセットの一部分を指しそれと同義である。用語「逆方向プライム」または「逆方向プライミング」は、液体および／または空気を近位方向にポンピングし、液体および／または空気を患者ではなく液体供給源へ送出するように、ポンプを作動することを指すものと理解されたい。同様に、「順方向プライム」または「順方向プライミング」は、液体および／または空気を遠位方向にポンピングし、液体および／または空気をポンプの出口へ送出するように、ポンプを作動することを意味するものと理解されたい。空気が患者の身体内へ注入されるのを妨げるために、プライミング中、液体管路の遠位端は、患者から一時的に外されることに留意されたい。用語「近位容積（ｐｒｏｘｉｍａｌ　ｖｏｌｕｍｅ）」は、液体供給源で始まりカセット内の近位側空気センサで終わる、液体経路部分の容積を意味することを理解されたい。用語「遠位容積（ｄｉｓｔａｌ　ｖｏｌｕｍｅ）」は、カセット内の遠位側空気センサで始まり遠位側液体管路の遠位側出口（端）で終わる、液体経路部分の容積を意味することを理解されたい。「流体管路（ｆｌｕｉｄ　ｌｉｎｅ）」および「流体供給源（ｆｌｕｉｄ　ｓｕｐｐｌｙ）」などの用語は、しばしばポンプに関連して使用され、用語「流体」は、一般には、気体または液体（または気体と液体の混合物）を意味することを留意されたい。本明細書においては、用語「液体管路」および「液体供給源」を、広義の用語としての「流体管路」および「流体供給源」としてではなく使用している。理論上、供給源から供給され、管路およびポンプを通って流れる材料が、気体または気体と液体の混合物ではなく、液体だからである。これらの管路は液体管路と呼ばれているものの、プライミングされていない状態では、空気が管路の近位および遠位の内部に存在するであろうことを理解されたい。しかし、システムが適正にプライミングされた後は、これらの管路およびポンプを通って流れる流体は、（液体中に僅かな空気が巻き込まれているかまたは全く巻き込まれていない）液体である。これが、用語「流体」と対比して「液体」を使用する所以である。
【００１８】
本発明による好ましい一実施形態の以下の説明は、ＰＬＵＭＡ＋ＰｕｍｐおよびＰＬＵＭ　Ｃａｓｓｅｔｔｅとの併用に関連するので、いくつかの点が、このポンプの動作仕様によって決定される。例えば、この実施形態では、ポンプサイクル当たりの送出可能体積が、０μｌ〜５００μｌであり、好ましい体積は約３３３μｌである。カセットの容積は１１７０μｌであり、カセット内の空気トラップの容積は５５０μｌである。近位容積は３０５μｌ、遠位容積は３３０μｌである。
【００１９】
この最も簡単な形態では、ポンプカセットの自動プライミングは、注入ポンプが、（液体または空気と液体の混合物として）液体を（近位側に取り付けられた薬物容器やタンクなどの）液体供給源から自動的に引き出し、カセット内の空気を排出し、ある体積の液体で遠位の管路をプライミングするプロセスである。このプロセス中、カセット内の空気および液体の攪拌および移動により、小さい気泡が、空気トラップおよびポンピングチャンバの壁に密着することによって、カセット内に捕捉され易くなる。カセットの内部壁の表面張力により、相当量のこれらの小さい気泡が捕捉される。したがって、従来技術の自動プライミング技術では、大部分の空気がカセットから除去されるが、少量の空気が、こうした小さい気泡の形でカセット内に分散される。このため、望ましいプライミング済みカセットに劣るものとなる。空気トラップ内にこうした小さい気泡が存在することは、空気トラップの容積（５５０μｌ）が、こうした小さい気泡のおよその総体積をはるかに超えるので、取るに足りないものであり、正常なポンピング動作中、こうした小さい気泡は空気トラップ内に捕捉されたままである。
【００２０】
しかし、ポンピングチャンバ内のこうした小さい気泡の存在は、さらに厄介である。これらの気泡は、液体をポンピングするために利用可能なポンピングチャンバの容積を僅かに減少させ、このため、所望の体積より僅かに少ない体積の液体が各ポンピングサイクルで送出される。ポンピングサイクル中、ポンピングチャンバ内の圧力状態が変化するので、より大きな誤差すら招く。したがって、ポンピングチャンバ内に捕捉された気泡の全体体積は、常に一定ではなく、ポンピングチャンバ内の圧力が変化するにつれて変化する。ポンピングチャンバの全体容積が知られていても、ポンピングチャンバ内に捕捉された気泡の全体体積が、ポンピングサイクル中ずっと一定ではないので、ポンピングサイクル中に送出される流体の実際の体積を確実に決定することは不可能である。さらに、ポンピングチャンバ内の気泡は、患者へ送出される液体中に逃げる可能性がある。これらの気泡はサイズが小さく、一般には重大な脅威とはならないが、ポンピングチャンバ内のこうした小さい気泡の量を最小限に抑えることにより、正確さと安全性の双方が向上する。
【００２１】
トラップ内に発生する小さい気泡は、正常な作動状態では、トラップ内に保持される可能性が高いが、プライミング中、これらの小さい気泡が、空気トラップからポンピングチャンバへ移動することは可能である。この移動を妨げ、それによってポンピングチャンバ内のこうした小さい気泡の蓄積を最小限に抑える解決方法は、プライミングシーケンス開始時に、空気トラップの底に液体層を確立することである。この液体層は、一方向弁として作用する。使用する液体は主として水性であるので、液体は空気よりも重い。したがって、空気トラップの底にある液体層は、ポンピングチャンバからの気泡が、液体層を通って空気トラップ内へ上昇できるようにし、同時に、空気トラップ内の気泡が、液体層を通ってポンピングチャンバ内へ降下するのを妨げる。この空気トラップは、ＰｌｕｍＡ＋カセット内のポンピングチャンバの上方に配置され、この配置がカセット式ポンプでは比較的に一般的であることに留意されたい。
【００２２】
液体層が定位置に存在した後、アルゴリズムにより逆方向プライミングおよび順方向プライミングを利用して、カセット内から空気を除去し、次いで、カセットおよび遠位の管路を液体で充填する。ポンピングチャンバ内でのこれらの小さい気泡の蓄積を最小限に抑えるアルゴリズムを成功させるには、カセット内の液体経路の物理的容積を完全に把握し、空気トラップをポンピングチャンバから分離する液体層を初めに確立するために必要な、液体流の体積を実験的に決定しなければならない。
【００２３】
このアルゴリズムは３段階のポンピングからなる。
１）空気トラップをポンピングチャンバから分離する液体層を確立する。
２）逆方向プライミングして空気トラップおよび近位容積から空気を除去する。
３）順方向プライミングしてポンピングチャンバおよび遠位容積から空気を除去する。
【００２４】
好ましい実施形態のさらなる詳細は以下の通りである。
好ましい実施形態の詳細
図１を参照すると、本発明を実施するカセット式注入ポンプ１０が示されている。医療用液体Ａの供給源１２は、カセット１５の近位端１３と流体連通して結合される。医療用液体Ａのカセット内への流れは、供給弁１４によって選択的に制御される。追加の医療用液体供給源は、しばしばカセット式注入ポンプと共に使用され、本発明の自動プライミングシーケンスは、カセットおよび複数の液体供給源からの液体管路を自動プライミングするために使用できることに留意されたい。供給弁１４が開位置にあるとき、医療用液体Ａは、空気センサ１６を通って空気トラップ２０内へ流れる。こうした空気センサおよび空気トラップは、カセット式注入ポンプの一般的特徴である。空気センサの目的は、液体がポンピングチャンバ内へ入り患者へ入る前に、医療用液体Ａに巻き込まれた可能性のある気泡を検出することである。患者の血流に過剰な気泡が入ると、有害な結果になる恐れのある空気塞栓症を起こすことがある。
【００２５】
近位側（または入口）圧力センサ１８は、空気トラップ２０内に配置される。医療用液体Ａは、入口弁２２を通って空気トラップを出て、入口弁２２が開位置にある場合は、ポンピングチャンバ２４内へ流れる。出口弁２６が開いて、ポンプサイクルの適切な期間中、医療用液体Ａがポンピングチャンバ２４から出るのを可能にする。好ましい実施形態では、入口弁および出口弁の両方が同時に動く場合、閉じる弁が先に動き、そのすぐ後に開く弁が続くことに留意されたい。したがって、動作に際し、入口弁が開き、続いて出口弁が閉じるのではなく、出口弁が閉じて入口弁が開く（または、入口弁が閉じて出口弁が開く）。
【００２６】
カセット式注入ポンプは、定容積式（ｃｏｎｓｔａｎｔ　ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ）ポンプである。したがって、ポンピングチャンバ２４内の医療用液体体積は、各ポンプサイクルについて概して同じである。上記のように、ポンピングチャンバ２４内に含まれる医療用液体の好ましい送出体積は、この特定の実施形態については３３３μｌである。ポンピングチャンバ２４の一側面は、エラストマー性の膜（図示せず）で覆われている。注入ポンプ１０は、原動機（好ましくは電気ステッパモータ）を組み込むポンプ駆動ユニット３４、エラストマー性の膜に作用する原動機によって駆動されるプランジャ、および供給弁１４、入口弁２２、および出口弁２６を制御する複数の弁アクチュエータ（駆動ユニット構成要素は別に図示せず）を備える。医療用液体は、（入口弁２２が閉じ、出口弁２６が開いている場合）エラストマー性の膜をポンピングチャンバ内に押し込んで、ポンピングチャンバに含まれる液体を移動させる駆動ユニットプランジャの動作によって、ポンピングチャンバ２４から押し出される。
【００２７】
好ましい実施形態では、プランジャの位置は、ステッパモータの−４８９ステップから＋２２０ステップまで可変であり、プランジャのホーム位置は０ステップで定義される。液体３３３μｌを送出するプランジャの標準ストローク距離は、＋１６９ステップである。入口弁２２および出口弁２６は、エラストマー性の膜とカセットの一部分の相互作用によって形成され、駆動ユニット３４のアクチュエータロッド（図示せず）がエラストマー製の膜に作用して、カセットの液体経路を通る流れを封鎖するとき閉じる。弁機構の詳細は、本明細書で開示しないが、当業者には良く知られている。出口弁２６が開位置にある場合、ポンピングチャンバから押し出された医療用液体は、遠位側圧力センサ２８を通過し、遠位側空気センサ３０を通り、遠位端３６でカセットを出て患者３８へ輸送される。本発明と共に使用するための適切な圧力センサ、およびカセットの他の態様の詳細は、本願と同じ譲受人に譲渡された米国特許第５，５５４，１１５号に開示されており、その明細書および図面を参照により詳細に本明細書に特に組み込む。近位側圧力センサ１８、遠位側圧力センサ２８、および遠位側空気センサ３０は、ＰｌｕｍＡ＋カセットの構成要素であるが、これらの構成要素は、本発明の実施のためには必ずしも必要ではない。
【００２８】
注入ポンプ１０は、また、ユーザインターフェース４０および制御ユニット３２を備える。この制御ユニットは、好ましくは、マイクロプロセッサおよび記憶装置（別に図示せず）を備える。ただし、別法として、制御ユニットが、ハードワイヤ式論理制御、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）など、アルゴリズムを実施するための他のタイプの論理装置も使用できることを理解されたい。このアルゴリズムは、記憶装置内の複数の機械語命令およびデータとして記憶され、ユーザが、注入ポンプ１０のための自動プライムシーケンスを開始するために、ユーザインターフェース４０を介してコマンドを入力したときに作動される。機械語命令は、制御ユニット３２のマイクロプロセッサに、近位側空気センサ１６からの情報を受け取りかつモニタし、注入ポンプ用の自動プライムシーケンスを実施させる。
【００２９】
ポンピングチャンバ内の気泡の蓄積は、本発明では、空気トラップとポンピングチャンバを分離し、その後、プランジャの動き、および入口弁と出口弁の動作を制御することによって、カセットをプライミングする液体層を確立することにより、最小限に抑えられる。図２は、３段階プロセスを使用して、図１のカセット式ポンプシステムを自動プライミングするために実施される論理ステップを示す流れ図である。このプロセスは、ブロック４２で、ユーザが、ユーザインターフェース４０を介して自動プライミング開始コマンドを入力することによって開始される。注入ポンプのプライミングシーケンスを開始する前に、ユーザは、ポンプシステムの遠位端３６に接続された遠位側液体管路が、患者に接続されていないようにしなければならないことに留意されたい。プライミングプロセス中、ポンプ内の空気は、この液体管路の遠位端から押し出されるであろうが、患者の体内へ注入されてはならない。好ましくは、ユーザインターフェース４０が、自動プライミングシーケンスを開始する前に、注入ポンプが患者に接続されていないことを確認するようユーザを促し、自動プライミングシーケンスが完了すると、液体管路が患者に再接続されていることを確認するようユーザを促す。
【００３０】
大抵の注入ポンプシステムは、空気および圧力検出警報器を備えているが、好ましくは、自動プライミングシーケンス中はこうした警報器を切る。論理はブロック４４へ進み、マイクロプロセッサがシーケンスの第１段階を実行して、空気トラップの底に液体層を確立し、空気トラップをポンピングチャンバから分離する。次いで、論理はブロック４６へ進み、アルゴリズムの第２段階を実行して、ポンプが液体の流れる方向を逆にし、空気トラップ２０または近位側液体管路内に空気が無くなるまで、逆方向にプライミングする。次いで、論理はブロック４８へ進み、アルゴリズムの第３段階を実行して、ポンプシステム１０が再度、方向を逆にし、順方向にプライミングしてポンピングチャンバから空気を除去し、遠位側液体管路を充填する。第３段階を完了後、論理は最終ブロック５０へ進み、自動プライムシーケンスが完了する。
【００３１】
図３Ａおよび図３Ｂは、近位側液体管路から空気トラップ２０へ入り、空気トラップをポンピングチャンバ２４から分離する液体層１１０ｂを形成する、液体１１０ａを示す概略図である。入口弁２２（図２）は、空気トラップ２０とポンピングチャンバ２４との間の液体経路１１８内に配置されるが、図３Ａおよび図３Ｂでは省略されていることに留意されたい。入口弁２２が開位置にある場合にのみ、空気トラップ２０内の液体層が、ポンピングチャンバを空気トラップから分離する機能を果たすからである。図３Ａでは、液体は、液体供給源１２（図１を参照）から液体経路１１７を通って空気トラップ２０へ流れる。重力および液体表面張力により、滴１１０ａが空気トラップ２０の頂部に形成される。気泡１１２ａ、１１４ａ、および１１６は、それぞれ空気トラップ２０の壁、液体経路１１８の壁、およびポンピングチャンバ２４の壁に密着する。プライミングプロセスのこの段階では、空気トラップ２０、液体経路１１８、およびポンピングチャンバ２４の内部容積は空気で充填され、これらの容積が液体で充填されるまで、分離した小さい気泡が形成されないので、こうした気泡は、想像線で示されていることに留意されたい。しかし、これらの容積内での液体および空気の攪拌が、プライミングプロセスに伴う圧力変化とあいまって、概してこれらの容積の壁に引き付けられたこうした小さい気泡が生じ易い状態が一般に生まれる。気泡１１２ａ、１１４ａ、および１１６は、容積の壁から取り除かれた場合に、一般に、上下に自由に移動することを示す矢印で示してある。こうした気泡が、重力、温度、および圧力状態に応じて上昇または下降し、特定の気泡が液体流に巻き込まれるかどうかに留意されたい。
【００３２】
図３Ｂでは、重力および表面張力によって、滴１１０ａが液体経路１１７内の液体柱から分離し、空気トラップ２０の底へ落下し、空気トラップ２０の底の表面の形状と概して一致する液体層１１０ｂを形成する。液体層１１０ｂの密度は、気泡の密度よりもはるかに高いので、液体層１１０ｂの上方にある気泡がこの液体層の下へ移動するのが妨げられる。したがって、液体層１１０ｂは、一方向の弁として作用する。
【００３３】
気泡１１６は、ポンピングチャンバの壁から引き離された場合、自由に上昇または下降する。しかし、気泡の空気と層の液体の密度差により、気泡１１２ｂおよび１１４ｂは、液体層１１０ｂ中を自由に下方へ通過することはできない。図３Ｂでは、気泡１１４ａが液体経路１１８の壁から離れ、気泡１１４ｂとして液体層１１０ｂを通って上昇している。しかし、気泡１１２ｂは、液体層１１０ｂ中を下方へ通過することはできない代わりに、分離した場合は、上方へのみ移動できる。したがって、液体層１１０ｂは、気泡が空気トラップから出てポンピングチャンバ内へ移動するのを妨げるが、ポンピングチャンバ２４または液体経路１１８からの気泡が、空気トラップ内へ上方へ移動できるようにする。気泡が、空気トラップからポンピングチャンバ２４内へ移動するのを確実に妨げるために、液体層が実質的に空気トラップ２０の底の表面を覆うように、滴１１０ａが液体層１１０ｂを形成するのに十分大きいことが重要である。好ましくは、液体層１１０ｂが確実に十分大きくするために必要な液体体積は、実験的に決定される。好ましい実施形態では、実質的に空気トラップ２０の容積に等しい液体体積を、逆方向プライミングおよび順方向プライミング段階を開始する前に、ポンプに導入する。
【００３４】
図４は、自動プライミングシーケンスの第１段階を実施し、液体層１１０ｂを形成するために実施される、一連の論理ステップを示す流れ図である。このプロセスは、ブロック５２で始まる。論理はブロック５４へ進み、アルゴリズムが、ポンプ制御ユニット３２に入口弁２２を閉じて出口弁２６を開けるよう命令する。次いで論理はブロック５６へ進み、ポンプ制御ユニット３２が、プランジャを＋１６９ステップ位置に突き出す。上記のように、プランジャは、ポンピングチャンバ２４を形成するエラストマー性の膜と接触状態にあり、プランジャが前進するとエラストマー性の膜が移動し、このためにポンピングチャンバ２４の容積が減少し、開いた出口弁２６を通ってポンピングチャンバ２４から空気を追い出す。次いで論理はブロック５８へ進み、ポンプ制御ユニット３２は、出口弁２６を閉じ、入口弁２２を開け、供給弁１４を（まだ開けてない場合は）開ける。医療用液体Ａが、このときカセット内へ流れることができる。論理はブロック６０へ進み、ポンプ制御ユニット３２は、近位側空気センサ１６をモニタしながらプランジャをホーム位置の方へ引き込める。プランジャを引き込め、その結果ポンピングチャンバの容積が増加することによって、液体供給源１２からカセットへ向けて液体を引き出す圧力差が生まれる。制御ユニット３２が、近位側空気センサをモニタし、論理は、判断ブロック６２へ進む。判断ブロック６２では、液体の少なくとも３つの「ステップ」（すなわち、プランジャを作動させるステッパモータの３つのステップに応じた液体体積）が見られる場合、次いで論理はブロック６４に進み、プランジャの引き込みを中止する。この時点で、ポンプ制御ユニット３２は、入口弁２２を閉じ、出口弁２６を開ける。上記のように、プランジャのフルストロークは、好ましくは３３３μｌの液体を送出する。プランジャのホーム位置から＋１６９ステップ位置までの動きが、フルストロークを表す。したがって、プランジャの１ステップは、３３３を１６９で割ったもの、すなわち１．９７μｌに等しく、液体の３ステップは、約６μｌを表す。
【００３５】
この時点で、近位容積（すなわち、液体供給源１２から空気センサ１６までの液体経路によって画定される容積）は、液体で充填され、次の吸入ストロークで液体を空気トラップ２０内へ送出する。近位容積は、決定可能な量であるため、空気センサを使用して、近位容積が液体で充填されたことを決定する代わりに、（１．９７μｌ／ステップに基づいて、または本発明が適用される特定のタイプのポンプ用の全てのレートで）近位容積に等しいステップ数の完了後、プランジャの動きを中止することができる。この代替法は、使用するポンプカセットが、近位側空気センサを組み込んでいない場合に、特に有用である。近位容積が液体で充填された後、プランジャの動きを止めて、次のポンプサイクルで液体層１１０ｂを形成するために十分な液体が確実に送出されるようにすることに留意されたい。
【００３６】
上記のように、滴１１０ａのサイズを制御して、気泡が空気トラップ２０からポンピングチャンバ２４へ移動するのを妨げることができるように、液体層１１０を十分な体積にすることが不可欠である。単に送出される液体の体積を制御することではなく、空気トラップ２０の底の液体層が、複数の小さい滴によって形成された層ではなく、単一の連続的な層となるように、滴のサイズを制御することが好ましい。複数の小さい液体の滴でも、同様に複数の液体の滴の上方からポンピングチャンバ内への気泡の移動が妨げられるが、小さい気泡が、空気トラップの底で複数の小さい液体の滴の隙間に捕捉される可能性がある。これらの捕捉された小さい気泡は、すでに液体層の底に存在するので、その後、ポンピングチャンバ内へ移動する可能性がある。したがって、液体層１１０ｂは、複数のポンプサイクルで送出される複数の小さい滴ではなく、単一のポンプサイクルで単一の滴１１０ａで形成されることが好ましい。アルゴリズムは、空気トラップ２０の遠位側が、単一の連続した液体の滴で覆われることによって、複数の液体の滴の間に巻き込まれた気泡が存在しないようにする。
【００３７】
液体が空気トラップ２０へ入るとき、形成される滴のサイズに多くの要因が影響を与える。これらの要因には、液体の粘性および表面張力、液体経路および空気トラップの物理的容積、重力の影響、ならびに空気トラップ内へ導入された液体体積がある。滴の好ましいサイズを計算できるように、これらのパラメータを決定することができる。次いで、計算値を、実験的にテストできる。ＰｌｕｍＡ＋カセットおよびポンプに適用された好ましい実施形態の実験的テストにより、近位側空気センサ１６によって液体の３ステップがモニタされた後、次のポンプサイクルで、プランジャの２５０ステップ（約５００μｌで空気トラップ２０の容積にほぼ等しい）に等しい液体体積を送出する場合、空気トラップ２０の底に望ましいサイズおよび体積の滴を形成することができることが示された。
【００３８】
判断ブロック６２を再度参照すると、プランジャをホーム位置に戻すときまでに、近位側空気センサ１６が液体の３ステップをモニタしていない場合、論理はブロック５４に戻り、ブロック５４、５６、５８、および６０で説明した論理ステップを、液体の３ステップが検出されるまで繰り返す。近位側空気センサ１６によって液体の３ステップがモニタされた後、論理はブロック６４へ進む。
【００３９】
上記のように、ブロック６４で、ポンプ制御ユニット３２は、プランジャのホーム位置への引き込みを中止し、入口弁２２を閉じ、出口弁２６を開ける。この時点では、液体の滴は空気トラップ２０内に形成されていないが、近位容積は液体で充填されている。入口弁２２が閉位置にあるので、近位容積内の液体は、自動プライムシーケンスのこの部分への移動を妨げられている。次いで論理はブロック６６へ進み、プランジャを＋１６９ステップ位置へ前進させる。この時点で、プランジャおよびポンピングチャンバは、追加の液体をポンプ内に吸入するポンプサイクルの吸入ストロークのための用意ができている。
【００４０】
次いで論理はブロック６８に進み、ポンプ制御ユニット３２は、出口弁２６を閉じ、入口弁２２を開ける。次いで、論理はブロック７０に進み、プランジャを引き込める。この時点で、プランジャは、＋１６９ステップから−８１ステップへ（合計移動２５０ステップ分）引き込められる。このプランジャの動きは、上記で説明した特別に長い吸入ストロークに応じ、空気トラップ２０は液体でほとんど完全に満たされ、十分な液体層１１０ｂが確実に存在し、気泡がポンピングチャンバ２４内へ移動するのを妨げなければならない。次いで論理は判断ブロック７１へ進む。
【００４１】
ブロック７１で、近位側空気センサ１６は、空気が検出されたかどうかを決定する。空気が検出された場合、論理はブロック５２に戻り、空気が検出されなくなるまでブロック５２〜７１で示す論理ステップを繰り返す。空気が検出されない場合、論理はブロック７２へ進み、ポンプ制御ユニット３２が、近位側空気センサ１６を使用して液体および空気をモニタしながら、プランジャを＋１６９ステップ位置へ突き出す。出口弁２６は閉位置にあるので、プランジャの前進は、エラストマー性の膜に作用して、空気をポンピングチャンバ２４から押し出し、開いた入口弁２２を通し、近位方向に液体層１１０ｂを通す。この動作が「逆方向プライミング」である。
【００４２】
次いで、論理は判断ブロック７４に進み、近位側空気センサ１６は、空気が検出されたかどうかを再度決定する。空気が検出されない場合、論理はブロック７６へ進み、第１段階を完了し、ポンプ制御ユニット３２が第２段階を開始する。空気が検出された場合、論理はブロック７５を通ってブロック７０へ戻り、それによってポンプ制御ユニット３２は、流体を平衡状態に置くために、３００ミリ秒待つ。ブロック７０〜７５に示された論理ステップを、空気が検出されなくなるまで繰り返す。
【００４３】
図５は、近位容積（液体供給源１２と空気センサ１６との間）内の気泡が、近位容積から外に液体供給源内へ確実に押し出されるように、追加の１ポンプサイクルの逆方向プライミングを継続する、自動プライミングシーケンスの第２段階を実行するために実施する論理ステップを示す。気泡が液体供給源１２内へ押し出された後、気泡は、液体を通って液体供給源１２用の容器の頂部へ上昇する。逆方向プライミングを効果的に行うには、単一ポンプサイクルで送出される液体体積が、近位容積を超えなければならないことに留意されたい。超えない場合、その後、空気が近位容積内に留まる。例えば、標準ポンプサイクルで３３３μｌの液体を送出し、近位容積が４００μｌの場合、近位容積の６７μｌがプライミングされないままである。好ましい実施形態では、近位容積は３０５μｌ未満であり、送出体積は３３３μｌであるので、近位容積の全てが確実にプライミングされる。
【００４４】
第２段階は、ブロック７８で始まる。論理はブロック７９へ進み、ポンプ制御ユニット３２は、プランジャを引き込める。この時点で、プランジャは合計移動２５０ステップ（上記の特別長いストローク）分引き込められる。このプランジャの引き込みは、吸入ストロークを表すことに留意されたい。空気トラップ２０は、液体で完全に満たされなければならず、気泡がポンピングチャンバ２４内へ移動するのを妨げるための十分な液体層１１０ｂが、確実に存在することに留意されたい。次いで、論理はブロック８０へ進み、ポンプ制御ユニット３２は、入口弁２２を閉じ、出口弁２６を開ける（また、供給弁１４は、すでに開位置にあるべきであるが、確実に開位置にあるようにする）。次いで論理はブロック８２に進み、ポンプ制御ユニット３２は、プランジャを＋１６９ステップ位置に突き出す。これは２５０ステップの移動になり、１６９ステップではないことに留意されたい。このプランジャは、前に、＋１６９ステップ位置から（図４のブロック７２を参照）、２５０ステップ引き込められた（ブロック７９を参照）からである。次いで論理はブロック８４に移り、ポンプ制御ユニット３２が、出口弁２６を閉じ、入口弁２２を開ける。論理はブロック８５に進み、ポンプ制御ユニット３２は、再度特別長いストロークでプランジャを引き込み、プランジャの移動合計は２５０ステップになる。論理はブロック８６に続き、ポンプ制御ユニット３２は、プランジャを＋１６９ステップ位置に前進させ、ポンピングチャンバ２４の容積を減少させる。このプランジャの動きにより、近位容積内の気泡を全て液体供給源１２内へ押し出す。空気はまた、ポンピングチャンバ２４から空気トラップ２０内へ押し出されることにも留意されたい。しかし、空気トラップ２０は、ポンピングチャンバ２４よりもはるかに大きな内部容積を有するので（標準ポンプストロークについて５５０μｌ対３３３μｌ）、近位方向への移動によって空気トラップ２０から逃げる空気は無い。したがって、遠位に液体を送出することなしに、近位容積が完全にプライミングされる。さらに、液体層が、空気トラップとポンピングチャンバを分離し、第３段階でポンピングチャンバおよび遠位容積がプライミングされても、空気トラップからの気泡が、ポンピングチャンバ内へ移動しないようになる。
【００４５】
ブロック８６のステップを完了後、論理はブロック８８へ進み、ポンプ制御ユニット３２は、プランジャをホーム位置へ引き込める。このステップでは、入口弁２２が開位置にあるので、液体供給源１２からの液体がポンピングチャンバ２４を充填する。追加の液体がポンプに入るので、液体層１１０ｂを形成する液体は、ブロック８８の吸入ストローク中に追加の液体がポンプ内へ吸入されると、ポンピングチャンバ２４内へ押し出されることに留意されたい。近位容積内の全ての空気が除去されているので、連続した液体柱が、近位容積および空気トラップを通ってポンプ内へ流れ、この液体がポンピングチャンバ内へ入る。したがって、液体層１１０ｂを形成していた液体は、追加の液体に取って代わられ、気泡は、ポンピングチャンバ内へ移動するのを妨げられたままである。次いで、論理はブロック９０へ進み、第２段階が完了する。
【００４６】
図６は、出口弁２６を通して所定の液体体積を送出し、ポンピングチャンバ２４および遠位容積から空気を除去し、それによって自動プライミングシーケンスを完了する、自動プライミングシーケンスの第３段階を実行するために実施する論理ステップを示す。このプロセスは、ブロック９２で始まる。論理はブロック９４に進み、ポンプ制御ユニット３２は、入口弁２２を閉じ、出口弁２６を開ける（供給弁１４は開位置のままであることを留意されたい）。次いで論理はブロック９６に進み、ポンプ制御ユニット３２は、プランジャを＋１６９ステップ位置へ突き出し、それによってポンピングチャンバ２４内から遠位に流体を送出する。論理はブロック９８へ続き、ポンプ制御ユニット３２は、出口弁２６を閉じ、入口弁２２を開ける。ブロック１００で、ポンプ制御ユニット３２は、プランジャをホーム位置へ引き込め、それによって液体供給源１２からポンピングチャンバ２４内へ標準吸入液体体積（好ましい実施形態では３３３μｌ）の取入れを行う。判断ブロック１０２で、ポンプ制御ユニット３２が、十分な体積が遠位に送出されたかどうかを決定する。遠位容積は知られた量であるので、ポンプ制御ユニット３２は、最後の吸入ストロークで十分な液体が供給されたかを決定することができる。例えば、遠位容積が３３３μｌ未満で、１６９ステップ分の標準吸入ストロークが３３３μｌを送出する場合、十分な遠位容積が送出されている。遠位容積が３３３μｌを超える場合、ポンプ制御ユニット３２は、残りの必要な体積を送出する次の吸入ストロークで必要なステップ数を決定できる。例えば、遠位容積が４００μｌの場合、ブロック９６で３３３μｌが送出され、次いで、６７μｌを次のポンプサイクルで送出することが必要となる。
【００４７】
十分な体積が送出された場合、次いで論理はブロック１０４に進み、第３段階および自動プライミングシーケンスが完了する。判断ブロック１０２で、ポンプ制御ユニット３２が不十分な体積しか送出されていないと決定する場合、論理はブロック９４に戻り、ブロック９４〜１０２で実施される論理ステップを、十分な体積が送出されるまで繰り返す。図６の流れ図は、上記のように、６７μｌの不足がある場合、次いでブロック９６で、プランジャを＋１６９ストローク（標準送出ストローク）に突き出し、液体３３３μｌを送出し、このことが、遠位容積をプライミングするために必要とされたよりも、２６６μｌ多くの液体が遠位に送出されたことを意味することを示す。必要とされるよりも実質的に多い液体を送出することの別法として、ポンプ制御ユニット３２が、不十分な体積の送出に必要なステップ数を計算し、次のポンプサイクルの送出ストローク中に全１６９ステップ分ではなく、プランジャをそのステップ数だけ突き出すこともできる。６７μｌの不足がある例では、３５ステップで６８．９５μｌを送出できるので、ポンプ制御ユニット３２が、プランジャの突き出しを３５ステップに限定し、確実に十分な体積を送出し、医療用液体の浪費を最小限に抑えることができる。
【００４８】
本発明について、本発明を実施するための好ましい実施形態および本発明の変更形態と共に説明したが、特許請求の範囲内で、本発明に他の多くの変更を加えることができることを当業者は理解されたい。したがって、本発明の範囲は、上記の説明によって限定されるものではなく、特許請求の範囲を参照することにより、完全に決定されるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による自動プライミング可能なカセットを備えた、カセット式ポンプシステムの概略構成図である。
【図２】本発明による３段階プロセスを使用して、図１のカセットを自動プライミングするために実施される論理ステップを示す流れ図である。
【図３Ａ】図１のカセット内の空気トラップの底での液体層の形成を示す概略図である。
【図３Ｂ】図１のカセット内の空気トラップの底での液体層の形成を示す概略図である。
【図４】図２の３段階プロセスの第１段階を完了するために実施される論理ステップを示す流れ図である。
【図５】図２の３段階プロセスの第２段階を完了するために実施される論理ステップを示す流れ図である。
【図６】図２の３段階プロセスの第３段階を完了するために実施される論理ステップを示す流れ図である。

Claims (23)

1. 気泡がカセットのポンピングチャンバ内へ送出されるのを妨げるように、液体を患者に注入するためのカセットを使用するポンプシステムをプライミングするための方法であって、
   （ａ）液体の層が、前記ポンピングチャンバの内部容積を空気トラップの内部容積から分離するように、前記カセットの空気トラップ内へ十分な液体を導入するステップと、
   （ｂ）前記ポンプシステムの近位容積から空気が除去されるまで、前記ポンプシステムを逆方向にプライミングするステップと、
   （ｃ）次いで、前記ポンプシステムの前記ポンピングチャンバおよび遠位容積から空気が除去されるまで、前記ポンプシステムを順方向にプライミングするステップとを含む方法。
2. 使い捨て可能なカセットの空気トラップからポンピングチャンバ内への気泡の移動を妨げるように、液体を患者に注入するために使用する使い捨て可能なカセットをプライミングするための方法であって、
   （ａ）液体の層が前記空気トラップ内に堆積され、前記ポンピングチャンバを前記空気トラップの内部容積から分離するように、前記使い捨て可能なカセットの前記空気トラップ内に十分な液体を導入するステップと、
   （ｂ）次いで、さらに多くの液体を前記使い捨て可能なカセットに導入し、前記使い捨て可能なカセット内の近位側空気センサによって空気が検出されなくなるまで、前記さらに多くの液体を、前記使い捨て可能なカセットから近位方向に液体供給源に向かって逆方向にポンピングするステップと、
   （ｃ）次いで、追加の液体を前記使い捨て可能なカセット内に導入し、所望の体積の前記追加の液体が遠位に送出されるまで、前記追加の液体をカセットを通して遠位方向にポンピングするステップとを含む方法。
3. 前記空気トラップ内に十分な液体を導入するステップが、
   （ａ）前記使い捨て可能なカセット内の前記近位側空気センサが液体を検出するまで、前記カセットの連続したポンプサイクル中に、前記液体供給源から前記使い捨て可能なカセット内へ液体が流れるのを可能にするステップと、
   （ｂ）次いで、前記近位側空気センサが液体を検出した後、前記カセットのポンプサイクル中にポンピングを中止するステップと、
   （ｃ）次いで、前記使い捨て可能なカセットの前記空気トラップ内へ、所定の体積の液体をポンピングするステップとを含む、請求項２に記載の方法。
4. 前記使い捨て可能なカセット内へ所定の体積の液体をポンピングするステップが、前記空気トラップの内部容積に近い体積の前記液体を、前記使い捨て可能なカセットの前記空気トラップ内へポンピングするステップを含む、請求項３に記載の方法。
5. 前記さらに多くの液体を前記使い捨て可能なカセットに導入し、前記さらに多くの液体を近位方向にポンピングするステップが、各ポンプサイクル中にポンプのフルストローク分の前記液体を前記使い捨て可能なカセット内へ導入するステップを含む、請求項２に記載の方法。
6. 前記ポンプのフルストローク分の液体体積が近位容積を超えており、前記さらに多くの液体を前記使い捨て可能なカセットに導入し、前記さらに多くの液体を近位方向にポンピングするステップが、前記近位容積内の全ての空気が、前記液体の供給源内へ確実に排出されるように、前記近位側空気センサによって空気が検出されなくなった後、ポンプの１フルストローク分の前記液体を前記使い捨て可能なカセットに導入するステップをさらに含む、請求項５に記載の方法。
7. 前記所望の体積の追加の液体が、ポンプの１フルストローク分の前記液体体積を超えており、前記追加の液体を前記使い捨て可能なカセット内へ導入し、前記追加の液体を遠位方向にポンピングするステップが、各ポンプサイクル中に、ポンプのフルストローク分の前記液体を前記使い捨て可能なカセット内に導入するステップを含む、請求項２に記載の方法。
8. 前記所望の体積の追加の液体が、ポンプの１フルストローク分の前記液体体積を超えており、前記追加の液体を前記使い捨て可能なカセット内へ導入し、前記追加の液体を遠位方向にポンピングするステップが、前記所望の体積の追加の液体とすでに送出された追加の液体の量との差が、前記ポンプの１フルストローク分の液体体積よりも小さくなるまで、各ポンプサイクル中に、ポンプの１フルストローク分の前記液体を前記使い捨て可能なカセット内に導入するステップと、次いで、ポンプの部分的ストローク分の前記液体を前記使い捨て可能なカセット内に導入するステップとを含み、前記ポンプの部分的ストロークの容積が、前記所望の体積の追加の液体とすでに送出された追加の液体の量との差に実質的に等しい、請求項２に記載の方法。
9. 前記所望の体積の追加の液体が、ポンプのフルストローク分の前記液体の体積より少なく、前記追加の液体を前記使い捨て可能なカセット内へ導入し、前記追加の液体を遠位方向にポンピングするステップが、ポンプの１フルストローク分の前記液体を前記使い捨て可能なカセット内に導入するステップを含む、請求項２に記載の方法。
10. 前記所望の体積の追加の液体が、ポンプのフルストローク分の液体体積より少なく、前記追加の液体を前記使い捨て可能なカセット内へ導入し、前記追加の液体を遠位方向にポンピングするステップが、ポンプの部分的ストローク分の前記液体を前記使い捨て可能なカセット内に導入するステップを含み、前記ポンプの部分的ストロークの容積が前記追加の液体の所望の体積に実質的に等しい、請求項２に記載の方法。
11. 請求項２に記載のステップを実施するためのコンピュータで実行可能な命令を有するコンピュータ読取り可能媒体。
12. カセットのポンピングチャンバ内での気泡の蓄積を実質的に妨げる、液体を患者へ注入するための注入ポンプシステムに使用されるカセットをプライミングするための方法であって、
    （ａ）供給源と流体連通して結合されるように構成された入口ポートと、患者の注入部位と流体連通して結合されるように構成された出口ポートとの間に液体経路を画定するハウジングを有するカセットを提供するステップを含み、前記カセットが、前記入口ポートに近接する空気の存在を示す信号を出す入口空気センサをも備え、前記カセット内の前記液体経路が、
    （ｉ）被動部材によって前記ポンピングチャンバ内に押し込まれたとき、液体を前記ポンピングチャンバから前記入口ポートおよび前記出口ポートの一方を通って移動させるエラストマー性の膜で覆われた、ポンピングチャンバと、
    （ｉｉ）前記入口空気センサと前記ポンピングチャンバとの間に配置された空気トラップとを備え、プライミングするための方法が、さらに、
    （ｂ）前記空気トラップ内に配置された液体層が前記ポンピングチャンバを前記空気トラップの内部容積から分離させるように、前記カセットの前記空気トラップ内へ十分な液体を導入するステップを含み、前記液体層が、前記ポンピングチャンバからの空気が前記空気トラップ内へ移動できるようにし、前記空気トラップからの空気が前記ポンピングチャンバ内へ通過するのを妨げる一方向弁として作用し、プライミングするための方法が、さらに、
    （ｃ）カセットを逆方向にプライミングして、前記注入ポンプシステムの近位容積から空気を除去するステップと、
    （ｄ）カセットを順方向にプライミングして、前記注入ポンプシステムの前記ポンピングチャンバおよび遠位容積から空気を除去するステップとを含む方法。
13. 前記カセットの前記空気トラップ内へ十分な液体を導入するステップが、前記液体層が前記空気トラップの底を実質的に覆うように、前記空気トラップの底に前記液体層を形成するステップを含む、請求項１２に記載の方法。
14. 前記カセットの前記空気トラップ内へ十分な液体を導入するステップが、
    （ａ）前記入口空気センサが空気を検出しなくなるまで、各ポンプサイクル中に、標準の液体体積を送出する前記被動部材のストロークを使用して、液体を供給源から前記カセットに向かってポンピングするステップと、
    （ｂ）次いで、追加のポンプサイクル中に、前記供給源から前記カセットへ標準の液体体積よりも多く送出する前記被動部材の特別長いストロークを使用して、追加のポンプサイクルが生じるのを可能にするステップとを含む、請求項１２に記載の方法。
15. 前記特別長いストロークが、前記空気トラップの前記内部容積に実質的に等しい液体体積を送出する、請求項１４に記載の方法。
16. 前記カセットの前記空気トラップ内へ十分な液体を導入するステップが、実験的に決定された液体体積を導入し、前記空気トラップ内に所望のサイズの液体層を形成するステップを含む、請求項１２に記載の方法。
17. 前記カセットを逆方向にプライミングして、前記近位容積から空気を除去するステップが、
    （ａ）前記入口空気センサが空気を検出しなくなるまで、各ポンプサイクル中に、標準の液体体積を送出するストロークを使用して、逆方向にポンピングするステップと、
    （ｂ）１つの追加サイクル中に、前記標準の液体体積を送出するストロークを使用して、前記逆方向に前記１つの追加サイクルの間ポンピングするステップとを含む、請求項１２に記載の方法。
18. 前記カセットを順方向にプライミングして、前記ポンピングチャンバおよび前記遠位容積から空気を除去する前記ステップが、前記遠位容積より大きな液体体積が送出されるまで、順方向に液体をポンピングするステップを含む、請求項１２に記載の方法。
19. 請求項１２に記載のステップを実施するためのコンピュータで実行可能な命令を有するコンピュータ読取り可能媒体。
20. ポンプシステムのプライミング中に、気泡がポンピングチャンバ内で捕捉されるのを実質的に妨げるポンプシステムであって、前記ポンプシステムが、供給源から患者の注入部位内へ流れる液体を注入するために用いられ、
    （ａ）前記供給源と流体連通して結合されるように構成された入口ポートから、注入部位と流体連通して結合するように構成された出口ポートまでの液体経路を画定するハウジングを有するカセットを備え、前記液体経路が、前記カセット内に配置されるとともに、前記液体経路が、
    （ｉ）ポンピングチャンバ内へ押し込まれたとき、前記ポンピングチャンバから前記入口ポートおよび前記出口ポートの一方を通して液体を移動させるエラストマー性の膜で覆われた、ポンピングチャンバと、
    （ｉｉ）前記入口ポートに近接する空気の存在を示す信号を出す入口空気センサと、
    （ｉｉｉ）前記入口空気センサと前記ポンピングチャンバとの間に配置される空気トラップとを備え、ポンプシステムが、さらに、
    （ｂ）前記供給源と前記入口ポートとの間に流体連通をもたらす近位側液体管路と、
    （ｃ）第１の端部が前記出口ポートと流体連通し、第２の端部が前記注入部位と結合するように構成された遠位側液体管路と、
    （ｄ）前記カセットに結合するように構成され、少なくとも１つの原動機およびプランジャを備える駆動ユニットとを備え、前記少なくとも１つの原動機が、前記ポンピングチャンバに対してプランジャを動かして、エラストマー性の膜を変形させ、エラストマー性の膜が前記ポンピングチャンバ内へ変形することによって、液体を前記ポンピングチャンバから前記入口ポートおよび前記出口ポートの一方へ向かって移動させ、ポンプシステムが、さらに、
    （ｅ）前記空気センサからの信号を受け取るように結合され、前記駆動ユニットに結合されて前記少なくとも１つの原動機を制御し、それによって前記プランジャの動きを制御する制御ユニットを備え、該制御ユニットが、機械命令を記憶する記憶装置に結合されたプロセッサを備え、前記機械命令が前記プロセッサによって実行されるとき、前記カセットをプライミングする前に、前記空気トラップの内部容積を前記ポンピングチャンバから分離するために、前記プロセッサに、前記空気トラップ内に液体層を確立させて、気泡が前記空気トラップから前記ポンピングチャンバに入るのを妨げる、ポンプシステム。
21. 標準ポンプサイクル中に前記ポンピングチャンバから移動した液体体積が、前記近位側液体管路、および前記入口ポートと前記空気センサとの間の前記液体経路部分の合計容積を超える、請求項２０に記載のポンプシステム。
22. ポンプシステムのプライミング中に、気泡がポンピングチャンバ内に捕捉されるのを実質的に妨げるポンプシステムであって、前記ポンプシステムが、静脈内管路を通る液体流を形成するために用いられ、
    （ａ）ポンプシャシと、
    （ｂ）静脈内管路と流体連通し、前記ポンプシャシ内に含まれる被動部材からの駆動力を受けるため、ポンプシャシ内に取り付け可能であるポンプとを備え、該ポンプが、
    （ｉ）入口ポートと、
    （ｉｉ）出口ポートと、
    （ｉｉｉ）ポンピングチャンバを含むとともに、入口ポートと出口ポートのと間に延びる液体経路とを備え、前記被動部材が、液体を前記ポンピングチャンバから前記入口ポートおよび出口ポートの一方へ移動させ、ポンプシステムが、さらに、
    （ｃ）前記入口ポートに近接して配置され、空気の存在を示す信号を出す空気センサと、
    （ｄ）前記液体経路内で前記ポンピングチャンバと前記入口ポートとの間に配置された空気トラップと、
    （ｅ）前記ポンプシャシ内に配置され、前記空気センサと電気的に結合され、ポンプサイクル中に空気センサから信号を受け取る制御装置とを備え、該制御装置が、プライミングシーケンス開始前に、ポンプを作動させ、前記空気トラップ内に液体層を形成し、前記液体層が、前記空気トラップを前記ポンピングチャンバから分離し、空気が前記空気トラップから前記ポンピングチャンバ内へ移動するのを妨げ、空気が前記ポンピングチャンバから前記空気トラップ内へ移動できるようにする、ポンプシステム。
23. ポンプシステムを自動プライミングするとき、気泡がポンピングチャンバ内に捕捉されるのを実質的に妨げる自動プライミングポンプシステムであって、
    （ａ）遠位端にある出口と近位端にある入口、および前記遠位端と前記近位端を接続する液体経路を有するポンプユニットを備え、前記液体経路が、
    （ｉ）ポンプによって前記ポンピングチャンバから運ばれる液体が、近位方向および遠位方向の一方に選択的に運ばれる、ポンピングチャンバと、
    （ｉｉ）前記近位端に近接して配置され、前記近位端に近接する空気の存在を示す信号を出す空気センサと、
    （ｉｉｉ）前記空気センサと前記ポンピングチャンバとの間に配置された空気トラップとを備え、自動プライミングポンプシステムが、さらに、
    （ｂ）近位の液体を通して前記ポンプユニットの前記近位端にある前記入口と流体連通する液体供給源を備え、前記近位側液体管路が、単一ポンプサイクル中に、前記ポンプユニット内の前記ポンピングチャンバから排出された液体体積よりも小さい近位容積を画定し、自動プライミングポンプシステムが、さらに、
    （ｃ）前記ポンプユニットに駆動式に接続され、ポンプサイクル中に前記ポンピングチャンバから液体を駆動する力を提供する駆動ユニットと、
    （ｄ）前記駆動ユニットおよび前記空気センサに電気的に接続された制御ユニットとを備え、該制御ユニットが、前記ポンプシステムを通る液体の流れを制御し、機械命令を記憶する記憶装置に結合されたプロセッサを備え、前記機械命令が前記プロセッサによって実行され、前記プロセッサに、
    （ｉ）前記空気トラップ内に液体層を確立し、前記液体層が、前記空気トラップの内部容積を前記ポンピングチャンバから分離し、それによって、前記空気トラップからの気泡が前記ポンピングチャンバ内へ入るのを実質的に妨げるように、前記ポンプユニットによってポンピングされる液体の流れを制御させ、
    （ｉｉ）前記近位側液体管路から空気が除去されるまで、前記ポンプシステムを逆方向にプライミングするように、前記ポンプユニットによってポンピングされる液体の流れを制御させ、
    （ｉｉｉ）前記ポンプユニットの前記ポンピングチャンバ、および前記ポンピングチャンバと前記遠位端との間の前記液体経路部分から空気が除去されるまで、前記ポンプシステムを順方向にプライミングするように、前記ポンプユニットによってポンピングされる液体の流れを制御させる、自動プライミングポンプシステム。

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