特許 7163269 膜をベースとする弁

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-10-21

(45)【発行日】2022-10-31

(54)【発明の名称】膜をベースとする弁

(51)【国際特許分類】

   F16K 7/17 20060101AFI20221024BHJP

【ＦＩ】

F16K7/17 B

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2019213144

(22)【出願日】2019-11-26

(62)【分割の表示】P 2017171473の分割

【原出願日】2008-02-26

(65)【公開番号】P2020034002

(43)【公開日】2020-03-05

【審査請求日】2019-12-26

(31)【優先権主張番号】60/904,024

(32)【優先日】2007-02-27

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(31)【優先権主張番号】60/921,314

(32)【優先日】2007-04-02

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(31)【優先権主張番号】11/871,680

(32)【優先日】2007-10-12

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】594010009

【氏名又は名称】デカ・プロダクツ・リミテッド・パートナーシップ

(74)【代理人】

【識別番号】100105957

【弁理士】

【氏名又は名称】恩田 誠

(74)【代理人】

【識別番号】100068755

【弁理士】

【氏名又は名称】恩田 博宣

(72)【発明者】

【氏名】デマーズ、ジェイソン エイ．

(72)【発明者】

【氏名】ウィルト、マイケル ジェイ．

(72)【発明者】

【氏名】グラント、ケビン エル．

(72)【発明者】

【氏名】デール、ジェームス ディ．

(72)【発明者】

【氏名】トレイシー、ブライアン

【審査官】谿花 正由輝

(56)【参考文献】

【文献】特開２００７－０３５５８２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０９－２８７４４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１０－１９６８１４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１０－２８１３３２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ１６Ｋ７／１７

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

膜をベースとする弁であって、
上板（２１４）と、底板（２１６）と、前記上板と前記底板との間に位置する中板（２０４）とを備え、
可撓性の膜（２０２）が前記上板と前記中板との間に設けられ、
前記上板が、前記膜へ空気圧を供給するように構成された空気圧ポート（２０８）を有し、
前記中板が、前記膜と流体連通状態にある液体吸入口（２１８）及び液体排出口（２２０）と、前記液体吸入口と流体連通状態にある起伏した弁座（２１０）とを有し、
前記底板が前記液体吸入口及び前記液体排出口を形成し、
前記膜が、前記中板と面する液体側と、反対側に位置して前記上板に面する作動側とを有し、前記膜及び前記上板が制御ガス室（２１２）を形成し、前記膜及び前記中板が弁室（２０６）を形成し、
前記膜の肉厚のリム（２２２）が前記中板内の溝に前記上板によって保持されるように構成され、
前記膜の前記液体側の面は、前記上板に向かう方向である第１方向に凸となる断面弧状の第１領域と、該第１領域の内部にあり前記第１方向と反対の第２方向に凸となる断面弧状の第２領域とを有する予め形成された形状であり、前記膜は前記空気圧ポートを通じた正圧を受けることにより前記起伏した弁座（２１０）に向けて押圧されて前記起伏した弁座（２１０）をシールするように形成されて配置されている、
膜をベースとする弁。

【請求項2】

前記膜の予め形成された前記形状は、前記空気圧ポートを通じた大気を受けることにより、流れを許容すべく前記弁を開いた状態に保持する形状である、請求項１に記載の膜をベースとする弁。

【請求項3】

平面視において前記膜の前記第２領域の中心は前記膜の前記第１領域からずれている、請求項１に記載の膜をベースとする弁。

【請求項4】

前記中板は、前記制御ガス室を形成するように前記膜が配置される凹みを有する、請求項１に記載の膜をベースとする弁。

【請求項5】

前記中板と前記底板（２１６）との間に形成された液体溝を備え、該液体溝は前記中板の前記液体吸入口及び前記液体排出口を形成する、請求項１に記載の膜をベースとする弁。

【請求項6】

前記空気圧ポートは、前記上板に形成された溝によって形成されている、請求項１に記載の膜をベースとする弁。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は膜をベースとする弁に関する。

【背景技術】

【0002】

従来より各種ポンプカセットが知られている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特表２００１－５１３４０４号公報

【文献】特表昭６３－５０３１１６号公報

【文献】米国特許出願公開第２００５／００６９４２５号明細書

【文献】特表２００５－５２８１６８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本発明の目的は、膜をベースとする弁及び可撓性の膜を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0005】

ポンプカセットの一態様によれば、同ポンプカセットは、少なくとも一つの流体吸入路と、少なくとも一つの流体排出路とを有するハウジングを含む。また、カセットは、少なくとも一つの往復圧力容量型膜ポンプをハウジング内に含む。圧力ポンプは、流体吸入路からの流体を流体排出路へ汲み出す。また、少なくとも一つの定量ポンプに加えて、中空スパイクがハウジング上に設けられる。定量ポンプは、ハウジング上の中空スパイク及び定量ポンプ流路に流体接続される。定量ポンプ流路は、流体排出路に流体接続される。

【0006】

カセットのこの態様の各種実施形態は、一以上の以下のものを含む。この場合、往復圧力容量型膜ポンプは、湾曲した硬質な室壁と、同硬質な室壁に取り付けられた可撓性膜とを含む。可撓性膜及び硬質な室壁はポンプ室を形成する。また、この場合、カセットは、定量ポンプ流路に流体接続される通気口を含む。この場合、カセットは、通気口に接続されたフィルタを含む。カセットハウジングは、天板、中板、及び底板を含む。いくつかの実施形態は、一以上の以下のものを更に含む。容器を受容及び保持するための容器支持デバイスと、カセット上のスパイクに取り付けるためのカセット取り付けデバイスとを含む容器取付具。容器取付装置は、ハウジングと、同ハウジングの内側にある針とを含む。針は、容器支持装置と流体連結している。また、この場合、カセットは少なくとも一つの弁を更に含む。いくつかの実施形態において、弁は、ハウジングを二つの室に分割する膜を有する弁ハウジングと、作動室と、液室とを含む。いくつかの実施形態において、作動室は少なくとも一つの開口を有し、液体室は少なくとも一つの開口を有する。弁のいくつかの実施形態において、作動室は二つの開口を有する。弁のいくつかの実施形態において、液室は実質的に滑らかな表面を含む。弁のいくつかの実施形態において、作動室は少なくとも一つの膨らみ形状を含む。弁のいくつかの実施形態において、弁は火山形状の弁である。

【0007】

ポンプカセットの別の態様によれば、同ポンプカセットは、少なくとも一つの流体吸入路と、少なくとも一つの流体排出路とを有するハウジングを含む。また、カセットは、少なくとも一つの往復圧力容量型膜ポンプをハウジング内に含む。圧力ポンプは、流体吸入路からの流体を流体排出路へ汲み出す。また、カセットは、ハウジング内に第２流体投与システムを含む。第２流体投与システムは、計量膜ポンプと、第２流体の所定量を第２流体排出路へ汲み出すための第２流体吸入路と、第２流体を第２流体排出路に流体連結するための中空スパイクと、第２流体吸入路に流体接続された通気口とを含む。

【0008】

カセットのこの態様の各種実施形態は、一以上の以下のものを含む。この場合、往復圧力容量型膜ポンプは、湾曲した硬質な室壁と、同硬質な室壁に取り付けられた可撓性膜とを含む。この場合、カセットハウジングは、天板、中板、及び底板を含む。

【0009】

ポンプカセットの別の態様によれば、同カセットは、患者から血液を汲み出すための少なくとも一つの血液吸入路と、血液を透析装置へ汲み出すための少なくとも一つの血液排出路とを含む。また、カセットは、少なくとも二つの往復圧力容量型膜ポンプをハウジング内に含む。圧力ポンプは、患者から血液を透析装置へ汲み出す。また、カセットは、少なくとも二つの弁を含み、同弁はハウジング及び膜を有する。膜はハウジングを作動室及び液室という二つの室に分割する。作動室は少なくとも一つの開口を有し、液室は少なくとも二つの開口を有する。液室は実質的に滑らかな表面を含む。また、カセットは、ヘパリン投与システムをハウジング内に含む。ヘパリン投与システムは、膜ポンプと、ヘパリンの所定量を血液排出路へ汲み出すためのヘパリン吸入路と、ヘパリンをヘパリン排出路に流体連結するための中空スパイクと、ヘパリン吸入路に流体接続される空気補足用のエアフィルタとを含む。

【0010】

カセットのこの態様の各種実施形態は、一以上の以下のものを含む。この場合、往復圧力容量型膜ポンプは、湾曲した硬質な室壁と、同硬質な室壁に取り付けられた可撓性膜とを含む。可撓性膜及び硬質な室壁はポンプ室を形成する。この場合、カセットハウジングは、天板、中板、及び底板を含む。この場合、往復圧力容量型膜ポンプは、少なくとも一面上にディンプルが形成された膜を含む。

【0011】

本発明のこれら態様は排他的ではないことを意味しており、添付の特許請求の範囲及び図面と併せて理解する場合、本発明の他の特徴、態様、及び効果は当業者にとって容易に明らかになるであろう。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1A】カセットの実施形態に組み込まれたポッドポンプの例示的な一実施形態を示す断面図。

【図1B】カセットの実施形態に組み込まれたポッドポンプの別の実施形態を示す断面図。

【図2A】カセットのいくつかの実施形態に組み込まれた空気圧制御弁の一形式の一実施形態を示す断面図。

【図2B】カセットのいくつかの実施形態に組み込まれた空気圧制御弁の一形式の別の実施形態を示す断面図。

【図2C】カセットのいくつかの実施形態に組み込まれた空気圧制御弁の一形式の別の実施形態を示す断面図。

【図2D】カセットのいくつかの実施形態に組み込まれた空気圧制御弁の一形式の別の実施形態を示す断面図。

【図2E】弁膜の実施形態を示す平面図及び底面図。

【図2F】弁膜の実施形態を示す平面図及び底面図。

【図2G】弁膜の一実施形態を示す平面図及び断面図。

【図3A】カセット内のポッドポンプを示す平面図。

【図3B】カセット内のポッドポンプを示す断面図。

【図4A】可変膜を有するカセット内のポッドポンプを示す平面図。

【図4B】可変膜を有するカセット内のポッドポンプを示す断面図。

【図4C】ディンプルが形成された可変膜を有するカセット内のポッドポンプを示す平面図。

【図4D】ディンプルが形成された可変膜を有するカセット内のポッドポンプを示す断面図。

【図4E】可変表面を有する単一リング膜を示す図。

【図4F】可変表面を有する単一リング膜を示す図。

【図5A】可変膜の各種実施形態を示す図。

【図5B】可変膜の各種実施形態を示す図。

【図5C】可変膜の各種実施形態を示す図。

【図5D】可変膜の各種実施形態を示す図。

【図5E】定量ポンプ膜の各種実施形態を示す図。

【図5F】定量ポンプ膜の各種実施形態を示す図。

【図5G】定量ポンプ膜の各種実施形態を示す図。

【図5H】定量ポンプ膜の各種実施形態を示す図。

【図6A】滑らかな表面を有する二重リング膜を示す図。

【図6B】滑らかな表面を有する二重リング膜を示す図。

【図6C】ディンプルが形成された表面を有する二重リング膜を示す図。

【図6D】ディンプルが形成された表面を有する二重リング膜を示す図。

【図6E】可変表面を有する二重リング膜を示す図。

【図6F】可変表面を有する二重リング膜を示す図。

【図6G】可変表面を有する二重リング膜を示す断面図。

【図7】ポッドポンプを駆動するために使用される圧力駆動システムを示す概略図。

【図8】カセットの流体流路の一実施形態を示す概略図。

【図9A】カセットの例示的実施形態の外側天板を示す等角図。

【図9B】カセットの例示的実施形態の外側天板を示す平面図。

【図9C】カセットの例示的実施形態の内側天板を示す等角図。

【図9D】カセットの例示的実施形態の内側天板を示す平面図。

【図9E】カセットの例示的実施形態の天板を示す側面図。

【図10A】カセットの例示的実施形態に従う中板の液体側を示す等角図。

【図10B】カセットの例示的実施形態に従う中板の液体側を示す平面図。

【図10C】カセットの例示的実施形態に従う中板の気体側を示す等角図。

【図10D】カセットの例示的実施形態に従う中板の気体側を示す平面図。

【図11A】カセットの例示的実施形態に従う底板の内側を示す等角図。

【図11B】カセットの例示的実施形態に従う底板の内側を示す平面図。

【図11C】カセットの例示的実施形態に従う底板の外側を示す等角図。

【図11D】カセットの例示的実施形態に従う底板の外側を示す平面図。

【図11E】カセットの例示的実施形態に従う底板を示す側面図。

【図12A】薬瓶が取り付けられたカセットの例示的かつ組み付けられた実施形態を示す平面図。

【図12B】薬瓶が取り付けられたカセットの例示的かつ組み付けられた実施形態を示す底面図。

【図12C】薬瓶を有するカセットの例示的かつ組み付けられた実施形態を示す分解図。

【図12D】薬瓶を有するカセットの例示的かつ組み付けられた実施形態を示す分解図。

【図13A】組み付けられたカセットの例示的実施形態を示す断面図。

【図13B】組み付けられたカセットの例示的実施形態を示す断面図。

【図13C】組み付けられたカセットの例示的実施形態を示す断面図。

【図14A】定量ポンプの組み付けられた別の実施形態を示す図。

【図14B】定量ポンプの組み付けられた別の実施形態を示す図。

【図14C】定量ポンプの組み付けられた別の実施形態を示す分解図。

【図14D】定量ポンプの組み付けられた別の実施形態を示す分解図。

【図14E】カセットに接続された定量ポンプの組み付けられた別の実施形態を示す図。

【図14F】カセットに接続された定量ポンプの部分的に組み付けられた実施形態を示す図。

【図15A】定量ポンプの別の実施形態に従う外側天板を示す等角図。

【図15B】定量ポンプの別の実施形態に従う外側天板を示す平面図。

【図15C】定量ポンプの別の実施形態に従う内側天板を示す底面図。

【図15D】定量ポンプの別の実施形態に従う内側天板を示す底面図。

【図16A】定量ポンプの別の実施形態に従う液体側中板を示す等角図。

【図16B】定量ポンプの別の実施形態に従う液体側中板を示す平面図。

【図16C】定量ポンプの別の実施形態に従う気体側中板を示す等角図。

【図16D】定量ポンプの別の実施形態に従う気体側中板を示す底面図。

【図17A】定量ポンプの別の実施形態に従う内側底板を示す等角図。

【図17B】定量ポンプの別の実施形態に従う内側底板を示す平面図。

【図17C】定量ポンプの別の実施形態に従う外側底部を示す等角図。

【図17D】定量ポンプの別の実施形態に従う外側底部を示す底面図。

【図18A】カセットの別の実施形態に従う外側天板を示す等角図。

【図18B】カセットの別の実施形態に従う外側天板を示す平面図。

【図18C】カセットの別の実施形態に従う内側天板を示す底面図。

【図18D】カセットの別の実施形態に従う内側天板を示す底面図。

【図18E】天板の別の実施形態を示す側面図。

【図19A】カセットの別の実施形態に従う液体側中板を示す等角図。

【図19B】カセットの別の実施形態に従う液体側中板を示す平面図。

【図19C】カセットの別の実施形態に従う気体側中板を示す等角図。

【図19D】カセットの別の実施形態に従う気体側中板を示す底面図。

【図19E】中板の別の実施形態を示す側面図。

【図20A】カセットの別の実施形態に従う内側底板を示す等角図。

【図20B】カセットの別の実施形態に従う内側底板を示す平面図。

【図20C】カセットの別の実施形態に従う外側底板を示す等角図。

【図20D】カセットの別の実施形態に従う外側底板を示す底面図。

【図20E】底板の別の実施形態を示す側面図。

【図21A】薬瓶を有するカセットの組み付けられた別の実施形態を示す平面図。

【図21B】薬瓶を有するカセットの組み付けられた別の実施形態を示す底面図。

【図21C】薬瓶を有するカセットの組み付けられた別の実施形態を示す分解図。

【図21D】薬瓶を有するカセットの組み付けられた別の実施形態を示す分解図。

【図22A】組み付けられたカセットの別の実施形態を示す断面図。

【図22B】組み付けられたカセットの別の実施形態を示す断面図。

【図23A】カセットの別の実施形態に従う外側天板を示す等角図。

【図23B】カセットの別の実施形態に従う外側天板を示す平面図。

【図23C】カセットの別の実施形態に従う内側天板を示す底面図。

【図23D】カセットの別の実施形態に従う内側天板を示す底面図。

【図23E】天板の別の実施形態を示す側面図。

【図24A】カセットの別の実施形態に従う液体側中板を示す等角図。

【図24B】カセットの別の実施形態に従う液体側中板を示す平面図。

【図24C】カセットの別の実施形態に従う気体側中板を示す等角図。

【図24D】カセットの別の実施形態に従う気体側中板を示す底面図。

【図24E】中板の別の実施形態を示す側面図。

【図25A】カセットの別の実施形態に従う内側底板を示す等角図。

【図25B】カセットの別の実施形態に従う内側底板を示す平面図。

【図25C】カセットの別の実施形態に従う外側底板を示す等角図。

【図25D】カセットの別の実施形態に従う外側底板を示す底面図。

【図25E】底板の別の実施形態を示す側面図。

【図26A】カセットの組み付けられた別の実施形態を示す平面図。

【図26B】カセットの組み付けられた別の実施形態を示す底面図。

【図26C】カセットの組み付けられた別の実施形態を示す分解図。

【図26D】カセットの組み付けられた別の実施形態を示す分解図。

【図27A】組み付けられたカセットの別の実施形態を示す断面図。

【図27B】組み付けられたカセットの別の実施形態を示す断面図。

【発明を実施するための形態】

【0013】

本発明の特徴及び効果は、図面と併せて以下の詳細な説明を参照することによってより良く理解されるであろう。
１．ポンピングカセット
１．１ カセット
ポンピングカセットは種々の特徴、例えば、ポッドポンプ、流路、そして、いくつかの実施形態では弁を含む。この説明で図示して説明されるカセットの実施形態は、例示的ないくつかの代替の実施形態を含む。しかしながら、カセットの任意の改変が同様の機能性を含むことを意図している。また、ここで説明されるカセットの実施形態は、図８Ａ及び図８Ｂに示される流体の概略図の実施である。他の実施形態では、カセットは、多様の流体経路、多様な弁の配置、及び多様なポッドポンプの配置のうち少なくとも何れか１つ、並びに多様の数を有するものが本発明の範囲内にある。

【0014】

例示的実施形態では、カセットは天板、中板、及び底板を含む。各板について多様の実施形態が存在する。一般に、天板はポンプ室及び流路を含み、中板は補足的な流路、定量ポンプ及び弁を含み、底板は作動室（いくつかの実施形態では、天板及び底板はバランス室の補助的な部分を含む）を含む。

【0015】

一般に、中板と底板との間に膜が配置されるが、バランス室に関して、膜の一部は中板と天板との間に配置される。いくつかの実施形態は、カセットに取り付けられた膜を含む。その取り付けは、オーバーモールド、捕捉、接着、圧着、溶接、又は任意の処理或いは方法で行われる。しかしながら、例示的実施形態では、板が組みつけられるまで、膜は天板及び底板から分離している。

【0016】

カセットは多様な材料で形成されてもよい。一般に、各種実施形態では、使用される材料は硬質かつ非可撓性を有するものである。好適な実施形態では、板はポリサルフォンから形成されるが、他の実施形態では、カセットは任意の他の硬質な材料から形成され、例示的実施形態では、任意の熱可塑性又は熱硬化性の材料から形成される。

【0017】

例示的実施形態では、膜を正確な位置に配置し、板を順に組み付け、そして板を接続することにより、カセットが形成される。一実施形態において、板はレーザー溶接技術を用いて接続される。しかしながら、他の実施形態において、板は、接着、機械的締結、拘束、超音波溶接、又は板を一緒に取り付ける任意の他の方法で取り付けられてもよい。

【0018】

実際、カセットは、任意の流体源から任意の場所へ流れる任意の種類の流体を汲み出すために使用される。流体の種類は、栄養のあるもの、栄養のないもの、無機化学薬品、有機化学薬品、体液、又は他の任意の流体を含む。加えて、いくつかの実施形態の流体は気体を含むため、いくつかの実施形態では、カセットは気体を汲み出すために使用される。

【0019】

カセットは、所望の場所から来る流体を所望の場所へ汲み出して方向付けるように機能する。いくつかの実施形態において、外側のポンプは流体をカセット内へ汲み出して、カセットポンプは流体を外へ汲み出す。しかしながら、いくつかの実施形態において、ポッドポンプは流体をカセット内へ引き込むとともに、流体をカセットの外へ汲み出す。

【0020】

上述したように、弁の位置に依存して、流体経路の制御が伝達される。従って、異なる位置にある弁又は付加的な弁は、カセットの別の実施形態である。加えて、図示されて上述される流路及び経路は、流路及び経路の単なる例である。他の実施形態は、より多い流体経路、又はより少ない流体経路を有してもよいし、それら加えて或いはそれらに代えて異なる流体経路を有してもよい。更に他の実施形態において、弁はカセットに設けられない。

【0021】

また、上述したポッドポンプの数は、実施形態に依存して変更されてもよい。例えば、図示された上述される例示的かつ代替の実施形態は二つのポッドポンプを含むが、他の実施形態では、カセットは一つのポッドポンプを含む。更に別の実施形態において、カセットは三つ以上のポッドポンプを含む。ポッドポンプは単一のポンプであってもよいし、より連続的な流れを提供すべく二つ並んで機能してもよい。何れかのポンプ又は双方のポンプがカセットの各種実施形態で使用されてもよい。

【0022】

各種の流体吸入口及び流体排出口は流体ポートである。実際、弁の配置及び制御に依存して、流体吸入口は流体排出口となる。従って、流体吸入口又は流体排出口として流体ポートを割り当てることは、説明の目的のみのためである。各種実施形態は、交換可能な流体ポートを有する。流体ポートは、カセット上に特定の流体経路を付与するために提供される。これら流体ポートを常時全て使用する必要はなく、代わりに実際には各種の流体ポートの使用により、カセットの使用の柔軟性が提供される。

【0023】

１．２ 例示的の圧力ポッドポンプの実施形態
図１は、カセットの例示的実施形態に従って、流体制御又はポンプカセット（図３及び図４も参照）に組み込まれた例示的なポッドポンプ１００を示す断面図である。この実施形態において、ポッドポンプは、三つの硬質な部品、即ち、「上」板１０６、中板１０８、及び「底」板１１０から形成される（用語「上部」及び「底部」は相対的なものであり、図１で示される向きを参照して便宜上ここで使用されていることを留意されたい。）。上部及び底板１０６，１１０は、概して半球状の部分を含む。一緒に組みつけられたとき、半球状の部分は、ポッドポンプ１００である半球状の室を形成する。

【0024】

膜１１２は、ポッドポンプ１００の中央の空洞を二つの室に分離する。一実施形態において、これら室は、汲み出される流体を受容するポンプ室、及びポンプを空気圧で駆動する制御気体を受容するための作動室である。吸入口１０２は流体がポンプ室内へ進入することを許容し、排出口１０４は流体がポンプ室から出て行くことを許容する。吸入口１０２及び排出口１０４は、中板１０８と天板１０６との間に形成される。空気圧は、正の気圧又は負の気圧による何れかの力として気圧ポート１１４を通じて提供される。正の気圧は、ポンプ室の容量を最小化、即ち、吸引するようにポッドポンプの空洞の一方の壁に膜１１２を向かわせるものである。負の気圧は、ポンプ室の容量を最大化するようにポッドポンプ１００の空洞の他方の壁に膜１１２を向かわせるものである。

【0025】

膜１１２は、中板１０８内の突出部１１８によってきつく保持される肉厚のリム１１６に提供される。従って、製造する際、（例示的実施形態において）底板１１０が中板１０８に接続されるまで、膜１１２は溝１０８内に配置され、かつ溝１０８によって保持される。

【0026】

図１Ａ及び図１Ｂに示されていないが、ポッドポンプのいくつかの実施形態において、流体側には溝が室壁上に存在する。溝は、空になっているときに膜の折曲部が流体を捕捉することを防止するように作用する。

【0027】

図１には、カセットにおける往復容量型ポンプ１００の断面図が示されている。このポッドポンプ１００は、可撓性膜１１２（「ポンプ隔壁」又は「膜」とも称される）を備えており、この膜１１２は、ポンプ室（「液室」又は「液体ポンプ室」とも称される）壁１２２と作動室（「空気圧室」とも称される）壁１２０とが接続する部分に取り付けられている。膜１１２は、その内部空間を容量可変ポンプ室（ポンプ室壁１２２の硬質な内面と膜１１２の表面とによって区画される）と補助容量可変作動室（作動室壁１２０の硬質な内面と膜１１２の表面とによって区画される）とに好適に分割している。天板１０６は、吸入口１０２と排出口１０４とを備えており、これら吸入口１０２及び排出口１０４の双方は、ポンプ室／液室に流体連通している。底板１１０は、作動或いは空気圧ポート１１４を備えており、このポート１１４は、その作動室に流体連通している。以下より詳細に説明するように、空気圧ポート１１４において、負圧又は大気への通気と正圧とを相互に供給することにより、膜１１２が上述の内部空間において前後に移動可能である。膜１１２が前後に往復移動する際に、ポンプ室と作動室との容積の和は、一定の値に維持される。

【0028】

流体ポンプの標準運転時に、作動或いは空気圧ポート１１４に負圧又は大気圧への通気を供給することにより、ポンプ室／液室を膨張させるとともに、吸入口１０２を介して流体をポンプ室に流入させるように、膜１１２を作動室壁１２０に向けて後退させる。一方、正の気圧を供給することにより、ポンプ室を縮小させるとともに、排出口１０４を介してこのポンプ室における液体を圧出するように、膜１１２をポンプ室壁１２２に向けて押圧する。このようなポンプ運転の間に、膜１１２が前後に往復移動する際に、ポンプ室壁１２２及び作動室壁１２０の内面は、膜１１２の移動を制限する。図１Ａに示される実施形態においては、ポンプ室壁１２２及び作動室壁１２０の内面は、硬質で滑らかな半球状である。硬質な作動室壁１２０の代わりに、代替の硬質な制限構造、例えば空気圧を提供するためのベゼルの一部及び一群のリブのうち少なくとも何れか一方は、ポンプ室の容積が最大値に達する際に、その膜の移動を制限することができる。ベゼル及びリブ構造は、米国特許出願第１０／６９７，４５０号明細書（２００３年１０月３０日に出願された「空気制御のためのベゼルアセンブリ」と題する米国特許出願公開第２００５／００９５１５４号明細書）と、それに関連するＰＣＴ出願（２００４年１０月２９日に出願された「空気制御のためのベゼル装置」と題する国際出願第ＵＳ２００４／０３５９５２号であり、国際公開第２００５／０４４４３５号）とに記載されている。これら二出願の全体は、本明細書において参照のために援用されている。したがって、この硬質な制限構造、例えば、硬質な作動室壁１２０、ベゼル又は一群のリブは、ポンプ室の容積が最大値に達した際に、膜１１２の形状を定める。好ましい実施形態においては、ポンプ室の容積が最小値になったときに、膜１１２（硬質な制限構造に寄せたとき）及びポンプ室壁１２２の硬質な内面により、球状のポンプ室が形成される。

【0029】

従って、図１Ａに示される実施形態において、膜１１２の移動は、ポンプ室壁１２２及び作動室壁１２０により制限される。空気圧ポート１１４を介して供給される正圧と大気への通気又は負圧とが十分に強い間に、膜１１２は、作動室壁１２０によって制限される位置から、ポンプ室壁１２２によって制限される位置に向かって移動する。膜１１２が作動室壁１２０に押圧された場合には、膜及びポンプ室壁１２２により、そのポンプ室の最大容積が定められる。膜がポンプ室壁１２２に押圧された場合には、ポンプ室の容積が最小になる。

【0030】

例示的実施形態において、ポンプ室壁１２２及び作動室壁１２０の双方が半球形状を有し、これにより、ポンプ室は、その容積が最大になったときに回転楕円体となる。容積が最大になった際に回転楕円体、具体的には球状になるポンプ室を使用することにより、ポンプ室の全体において循環流が発生する。このような形状により、ポンプ室において流れの停滞領域の発生を抑制することができる。以下更に説明するように、吸入口１０２及び排出口１０４の位置は、ポンプ室における流体の流れにおいて衝撃を発生し、一実施形態において、その流れに停滞領域が発生する可能性を低下させる傾向がある。従って、他の形状と比較して、球状（一般に、回転楕円体）は、液体がポンプ室に流入する際、同ポンプ室を通過する際、及び同ポンプ室から流出する際に、より少ない剪断及び乱流を発生させる傾向がある。

【0031】

図３Ａ～４Ｂには、ポンプ室内における隆起流体経路３０が示されている。この隆起流体経路３０により、膜がストロークの終点に達した後に、流体がポッドポンプを継続して流れることができる。従って、この隆起流体経路３０は、ポッドポンプにおいて膜に起因して空気又は流体が捕捉される可能性、又はポッドポンプの吸入口或いは排出口が膜によって遮断され、連続的な流れが抑制される可能性を最小限に抑制する。隆起流体経路について、図９Ａ～９Ｂ及び図１８Ａ～１８Ｅを参照して更に説明する。例示的実施形態において特定の寸法を有する隆起流体経路３０が示されているが、別の実施形態においては、図１８Ａ～１８Ｅに示されるように、隆起流体経路３０がより狭く、更に別の実施形態において、所望の流量又は流体の態様を得るために、隆起流体経路３０を任意の寸法に設定することができる。従って、ここで表示、説明される隆起流体経路、ポッドポンプ及び弁の寸法又は他の特性は、例示的実施形態及び別の実施形態にすぎない。他の実施形態は、容易に想到することができる。

【0032】

従って、例えば、ポンプによって汲み出す全ての流体が血液である場合、遠心分離器（これが赤血球に大きな圧迫を加える）は、たくさんの溶血反応及び患者への損害を引起こすことがある。これに対して、上述した種類のポッドポンプ（これが低い剪断力及び乱流を発生させる）は、溶血反応を大幅に低減することができる。同様に、ポンプによって汲み出す流体が界面活性剤、又は他の泡立つ傾向のある流体である場合には、ポッドポンプにおける剪断力及び乱流が低減されることにより、泡立ちを低減することができる。

【0033】

一般的には、剪断力及び乱流のうち少なくとも何れか一方を低減するためには、吸入口及び排出口は、流れの方向の急な、又は突然の変化を回避するように形成されることが望ましい。また、一般的には、吸入口及び排出口（及びポンプ室自体）は、バリを含まないことが望ましい。液体が円滑に流動することを促進するために、吸入口及び排出口のうち少なくとも何れか一方は、丸みを帯びた縁を有してもよい。血液の場合についてこの利点を説明したが、これは一例にすぎず、カセットポンプは、任意の流体を汲み出すことができ、上述した、剪断力に対して敏感な流体又は生物流体に関する利点は、他の流体においても同様に適用することができる。

【0034】

１．３ バランスポッドの例示的実施形態
図１Ｂには、バランスポッドの例示的実施形態が示されている。このバランスポッドは、図１Ａを参照して上述したポッドポンプとほぼ同様に構成されている。しかしながら、バランスポッドは、作動室及びポンプ室の代わりに、二つの流体バランス室を含み、作動ポートを有していない。更に、各バランス室は、吸入口１０２と排出口１０４とを備えている。この例示的実施形態において、各バランス室壁１２０，１２２には、溝１２６がそれぞれ形成されている。溝１２６については、後でより詳細に説明する。

【0035】

膜１１２は、二つの室の間にシールを施す。これらのバランス室は、二つの室が等しい容積流量を維持するように、流体の流入と流出とのバランスを保つ。吸入口１０２と排出口１０４とは、同じ側にあるように示されているが、別の実施形態においては、各室の吸入口１０２と排出口１０４とは、異なる側にある。また、吸入口１０２と排出口１０４とは、バランス室が結合された部分における流体経路に応じて両側にあってもよい。

【0036】

バランス室の一実施形態において、膜１１２は、以下に図６Ａ～図６Ｇを参照して説明する形態を含んでいる。しかしながら、別の実施形態においては、膜１１２は、二重輪が適用できないように、被覆され、又は他の態様に構成されてもよい。

【0037】

１．４ 定量ポンプ及び流体制御システム
この定量ポンプは、任意の流体を供給又は排出可能な任意のポンプであってもよい。この流体は、医薬品、無機化合物又は無機成分、有機化合物又は有機成分、栄養補給食品、栄養成分、栄養化合物又は栄養溶液、或いはポンプによって汲み出し可能な他の任意の流体を含み、これらに限らない。一実施形態において、定量ポンプは膜ポンプである。例示的実施形態において、定量ポンプは、容積がより小さいポッドポンプである。この例示的実施形態において、比較的に大きいポッドポンプ（例えば図１Ａに示されるように）と同様に、吸入口と排出口とを備えている。しかしながら、ポッドポンプと比較して、それらの吸入口及び排出口は、一般的に遥かに小さいものである。例示的な一実施形態において、各吸入口及び排出口の周りには、火山形状の弁のような隆起リングが形成されている。定量ポンプは、膜を備えている。図５Ｅ～５Ｈには、定量ポンプの膜の様々な実施形態が示されている。一実施形態では、定量ポンプは、所定量の流体を流路の外部に汲み出す。流体がポッドポンプ内にあると、カセットの外部に位置する基準室は、ＦＭＳにより排出された容量を測定する。

【0038】

従って、この実施形態により、排出された流体がその後に流体排出口、バランス室或いはポッドポンプに流れることはない。従って、一実施形態において、定量ポンプは、流路から所定量の流体を排出するために使用される。別の実施形態において、定量ポンプは、所定量の流体を排出することにより他の効果を実現するために使用される。

【0039】

ＦＭＳは、例えば本明細書において参照のために援用される、米国特許第４，８０８，１６１号明細書、米国特許第４，８２６，４８２号明細書、米国特許第４，９７６，１６２号明細書、米国特許第５，０８８，５１５号明細書、米国特許第５，３５０，３５７号明細書に記載の技術を用いて、特定の流体制御システムにおける測定、例えば膜のストロークの間にポンプ室を通じて汲み出される主流体の量の測定、又はポンプ室における空気の測定を実行するように使用されてもよい。

【0040】

多数の実施形態において、定量ポンプは、第２流体を流路に汲み出すように使用されることもある。一実施形態において、定量ポンプは、治療品又は化合物を流路に汲み出す。一実施形態では、溶液を作るために、定量ポンプを用いて所定量の化合物を混合室に汲み出す。これらの実施形態のうちの一部では、定量ポンプは、ＦＭＳによる容積測定のために設けられている。他の実施形態では、定量ポンプはこのために設けられたものではない。

【0041】

ＦＭＳによる測定のために、カセットの外部、例えば空気マニホールド（図示略）には、固定された小さな基準空気室が設けられている。弁により、その基準室と第２圧力センサとが隔離されている。基準室に空気を充填してその圧力を測定し、そしてポンプ室への弁を開くことにより、定量ポンプのストローク容積を正確に計算することができる。基準室がポンプ室に接続された際に、基準室の一定の容積及び圧力の増加に基づいて、その室側にある空気の量を算出することができる。

【0042】

１．５ 弁
カセットの例示的実施形態では、一つ以上の弁を備えている。弁は、流路を連通又は遮断することにより、流れを調整するように使用されている。カセットの多数の実施形態に含まれる弁は、一つ以上の火山形状の弁又は滑らかな形状の弁を含んでいる。カセットの所定の実施形態において、チェック弁を含んでもよい。図２Ａ及び２Ｂには、火山形状の弁の実施形態が示され、図２Ｃには、円滑型弁の実施形態が示されている。更に、図３Ａ～４Ｂは、吸入口及び排出口を有するカセットにおけるポッドポンプの例示的実施形態を示している。

【0043】

一般的には、上述したこの種の往復容量型ポンプは、多数の弁を用いて、或いはこれらの弁と併用されて、ポンプを流れる流体を制御することができる。従って、例えば往復容量型ポンプ又はバランスポッドは、流入弁及び流出弁のうち少なくとも何れか一方を用いて、或いはこれらの弁と併用することが可能である。それらの弁は、パッシブ弁又はアクティブ弁である。往復容量型ポンプの例示的実施形態において、膜は、作動室を圧力作動システムに接続する空気圧ポートを通じて供給される気体の、負圧及び正圧、或いは正圧及び大気への通気により、前後に移動しようとする。得られる膜の往復動により、吸入口から流体をポンプ室に吸入し（流出弁は、流体が排出口からポンプ室に吸い戻されることを抑制する）、そして排出口を通じてその流体をポンプ室の外部に汲み出す（流入弁は、流体が流体吸入口から押し戻されることを抑制する）。

【0044】

例示的実施形態において、アクティブ弁は、ポンプ及びカセットを流れる液体を制御している。このアクティブ弁は、制御装置により、流れを所望の方向に導くように駆動されることが可能である。このような構成により、制御装置は、流体が両方向においてポッドポンプを流れるように流れを制御することができる。典型的なシステムにおいて、通常は、流れの方向は、第１方向、例えば吸入口から排出口への方向である。特定の場合には、流れの方向は、その逆方向、例えば排出口から吸入口への方向であってもよい。このような流れの反転は、例えばポンプに呼び水を差す際に、異常な流路の状態（例えば、流路の閉鎖、妨害物、未接続、又は漏れ）をチェックするために、又は異常な流路の状態を解消する（例えば、妨害物を取り除く）ために実行されることが可能である。

【0045】

弁の気圧作動により、圧力制御及びシステムにおいて発生可能な最大圧力に対する自動制限が提供される。システムという背景において、気圧作動は、全てのソレノイド制御弁を流体経路から離間したシステムの片側に容易に配置することができる、という別の利点を有する。

【0046】

図２Ａ及び２Ｂは、火山形状の弁の二つの実施形態の断面図である。これらの火山形状の弁は、カセットの実施形態に使用可能な気圧制御弁である。膜２０２は、中板２０４とともに弁室２０６を区画している。空気圧は、正圧又は負圧による何れかの力として空気圧ポート２０８を通じて提供される。正圧は、弁を閉塞、即ち、吸引するように弁座２１０に膜２０２を向かわせるものである。負圧は、いくつかの実施形態において、通気口を大気に連通させて弁を開くために膜を弁座２１０から離間させるものである。制御ガス室２１２は、膜２０２、天板２１４、及び中板２０４によって区画されている。中板２０４には、凹みが形成されており、膜２０２は、制御ガス室２１２を膜２０２の一方側に形成するとともに、弁室２０６を他方側に形成するようにその凹みに配置されている。

【0047】

空気圧ポート２０８は、天板２１４に形成された溝により定められている。カセットにおいていくつかの弁の気圧制御を提供することにより、全ての弁は、一つの気圧源により同時に開弁又は閉弁されるように、連動されることが可能である。中板２０４に形成されて流体経路と一致する溝は、底板２１６とともに、弁吸入口２１８及び弁排出口２２０を区画している。中板２０４を貫通するように同板に形成された貫通孔は、吸入口２１８と弁室２０６とを連通するとともに、弁室２０６と排出口２２０とを連通している。

【0048】

膜２０２は、肉厚のリム２２２によって構成され、このリム２２２は、中板２０４における溝２２４に緊密に係合されている。従って、天板２１４が中板２０４に連結される前に、膜２０２は、溝２２４に配置されて保持されることが可能である。従って、この弁の設計は、製造における利点を開示することができる。図２Ｂ～２Ｃに示されるように、天板２１４は、膜２０２が所定の方向において溝２２４から過度に離間すること、及び膜の肉厚のリム２２２が溝２２４から外れることを抑制するために、制御ガス室２１２内にまで延びる補助部材を備えてもよい。図２Ａ及び２Ｂには、二つの実施形態における気圧ポート２０８の制御ガス室２１２に対する位置が示されている。

【0049】

図２Ｃに示される実施形態では、弁室において弁座機構が省略されている。正しくは、図２Ｃにおいて、この実施形態における弁は、火山形状の構造を備えていないため、弁室２０６、即ち流体側は、隆起部を有しておらず、円滑である。この実施形態は、剪断に敏感な流体を汲み出すカセットに適用されている。図２Ｄは、弁室が弁膜のシールに有利な隆起領域を有する実施形態を示している。図２Ｅ～２Ｇには、弁膜の異なる実施形態が示されている。ある例示的実施形態を表示、説明したが、別の実施形態において、弁及び弁膜の変形例が利用されることが可能である。

【0050】

１．６ ポッド膜の例示的実施形態
図４に示されるように、一実施形態において、膜は、変化する断面の厚さを有する。より薄い、より厚い、又は変化する膜は、選択された膜の材料の強度、屈曲特性又は他の特性に適用するために使用されることが可能である。より薄い、より厚い、又は変化する膜壁の厚さは、膜の制御のために採用されることも可能である。これにより、膜が所定の領域において、他の領域と比較してより湾曲し易くし、ポンプの駆動及びポンプ室における主流体の流れの制御に有利である。この実施形態において、膜の断面が最も厚い部分は、膜の中心部にある。しかしながら、変化する断面を有する他の実施形態においては、最も厚い部分及び最も薄い部分は、膜の任意部分に位置してもよい。従って、例えば、比較的に薄い断面は中心の近くに位置し、比較的に厚い断面は膜の周囲の近くに位置してもよい。また、他の構造も可能である。図５Ａ～５Ｄには、異なる態様の表面を有する膜の実施形態が示されている。これらの表面は、膜の作動側及び汲み出し側のうち少なくとも一方の異なる部分に位置する、異なる厚さ及び形状のうち少なくとも一方の円滑面（図５Ａ）、リング（図５Ｄ）、リブ（図５Ｃ）、くぼみ又はドット（図５Ｂ）を含んでいる。膜の一実施形態において、膜は、少なくとも一つの断面において正接の勾配を有するが、他の実施形態において、膜は完全に円滑、或いは実質的に円滑である。

【0051】

図４Ｃ，４Ｅ及び４Ｆには、膜の代替実施形態が示されている。この実施形態においては、膜は、くぼみ又はドット付きの表面を有している。
膜は、主流体に対して所望の耐久性及び適合性を有する任意の可撓性材料によって形成されることが可能である。膜は、作動室に供給される流体、液体又は気圧又は真空に応じて湾曲可能な任意の材料によって形成されることができる。膜の動作を促進するために、膜の材料は、生物適合性、温度適合性、又は膜によってそれらの室に汲み出し或いは導入される様々な流体との適合性により選択されてもよい。その例示的実施形態では、膜は高伸張シリコーンによって形成されている。しかしながら、他の実施形態においては、膜は、シリコーン、ウレタン、ニトリル、ＥＰＤＭ（これらに限定されない）を含む任意のエラストマー、ゴム、又は他のゴム、エラストマー或いは可撓性材料によって形成されている。

【0052】

その膜の形状は、多数の変数に基づいて定められる。これらの変数は、室の形状、室のサイズ、主流体の特性、ストローク毎に汲み出される主流体の体積、及び膜がハウジングに取り付けられる方法又はモードを含むが、これらに限らない。膜のサイズは、多数の変数に基づいて定められる。これらの変数は、室の形状、室のサイズ、主流体の特性、ストローク毎に汲み出される主流体の体積、及び膜がハウジングに取り付けられる方法又はモードを含むが、これらに限らない。従って、様々な実施形態において、膜の形状及びサイズをこれらの変数又は他の変数に基づいて変更することができる。

【0053】

膜は任意の厚さを有することができる。しかしながら、一実施形態において、その厚さの範囲は、０．００２～０．１２５インチ（０．０５１ミリメートル～３．１７５ミリメートル）である。その所望の厚さは、膜に使用される材料により異なる。一実施形態において、高伸張シリコーンは０．０１５インチ～０．０５０インチ（０．３８１ミリメートル～１．２７０ミリメートル）の厚さで使用されている。しかしながら、他の実施形態においては、この厚さを変更してもよい。

【0054】

例示的実施形態では、膜は、膜の領域の少なくとも一部において実質的にドーム状の部分を含むように、予め成形されている。図４Ｅ及び４Ｆには、ドーム状の膜の一実施形態が示されている。また、このドームの寸法を上述した変数の一部又はそれ以上に基づいて変更することができる。しかしながら、他の実施形態においては、膜は予め成形されたドーム状を含まなくてもよい。

【0055】

例示的実施形態において、膜のドームは、液状射出成形により成形されている。しかしながら、他の実施形態においては、そのドームは、圧縮成形により成形されてもよい。代替の実施形態において、膜は実質的に平面状である。他の実施形態においては、そのドームのサイズ、幅、又は重量を変更してもよい。

【0056】

様々な実施形態において、膜は様々な手段及び方法により適切な位置に保持可能である。一実施形態において、膜はカセットの複数の部分の間にクランプで固定され、これらの形態の一部において、カセットのリムは、膜を把持する構造を備えてもよい。他の実施形態において、膜は少なくとも一つのボルト又は他の装置によりカセットに固定されている。別の実施形態において、膜は一枚の樹脂部材によりオーバーモールドされており、その樹脂部材は、溶接又は他の方法によりカセットに付着している。別の実施形態において、膜は、図１Ａ及び１Ｂを参照して説明した中板と底板との間に挟まれている。膜をカセットに取り付けるいくつかの実施形態を説明したが、膜をカセットに取り付ける任意の方法又は手段を採用することができる。一つの代替実施形態において、膜はカセットの一部に直接取り付けられている。一実施形態において、膜においてそれらの板によって挟まれている周縁部の厚さは、膜の他の部分の厚さよりも厚い。一実施形態において、この比較的に厚い部分はガスケットであり、一実施形態では、Ｏリング、リング或いは他の形状のガスケットである。図６Ａ～６Ｄには、二つのガスケット６２，６４を有する膜の一実施形態が示されている。一実施形態では、ガスケット６２，６４は膜とカセットとの付着ポイントを備えている。別の実施形態において、膜は三つ以上のガスケットを有している。一実施形態において、一つのガスケットを有する膜が含まれている。

【0057】

ガスケットの一実施形態において、ガスケットは膜に接触している。しかしながら、他の実施形態においては、ガスケットは膜と分離した部分である。一実施形態において、ガスケットは膜と同じ材料によって形成されている。しかしながら、他の実施形態においては、ガスケットは膜とは異なる材料によって形成されている。一実施形態において、ガスケットは、膜の周囲にあるリングをオーバーモールドすることにより形成されている。ガスケットは、ポッドポンプハウジングの実施形態を補完するために要求される任意形状のリング又はシールであってもよい。一実施形態において、そのガスケットは、圧縮式のガスケットである。

【0058】

１．７ 混合ポッド
カセットの一実施形態は、混合ポッドを備えている。混合ポッドは、混合のための室を有している。一実施形態において、混合ポッドが可撓性構造であり、一実施形態において、混合ポッドの少なくとも一部が可撓性構造である。混合ポッドは、Ｏリング等のシール、又は膜を備えることができる。この混合ポッドは、所望の任意形状を有することができる。例示的実施形態において、混合ポッドは、膜及び作動ポートを有しないことを除いて、ポッドポンプと同様である。この混合ポッドの一実施形態では、混合ポッド室をシールするためのＯリングシールを備えている。従って、例示的実施形態においては、混合ポッドは、流体吸入口及び流体排出口を備える球状の中空のポッドである。ポッドポンプと同様に、室は所望の任意サイズを有することができる。

【0059】

２．圧力ポンプ作動システム
図７は、負圧及び正圧の双方によりポッドポンプ（例えば図１Ａに示されるポッドポンプ）を駆動可能な圧力ポンプ作動システムの一実施形態を示す図である。この圧力作動システムは、正圧及び負圧を間欠的に又は交互に、ポッドポンプの作動室における気体に供給することができる。しかしながら、一実施形態（図７はこれらの実施形態を示さない）において、ポッドポンプは、正圧及び大気への通気を供給している。このポッドポンプ（可撓性膜、吸入口、排出口、空気圧ポート、ポンプ室、作動室を含み、或いは流入チェック弁及び流出チェック弁、又は他の弁を含む）は、より大きな使い捨てのシステムの一部である。その空気作動システム（作動室圧力変換器、正圧供給弁、負圧供給弁、正圧ガス容器、負圧ガス容器、正圧容器の圧力変換器、負圧容器の圧力変換器、及び電子制御装置（一実施形態では、ユーザインターフェースコンソール、例えばタッチパネル画面を含む）を備える）は、基本単位の一部であってもよい。

【0060】

正圧リザーバは作動室に対して制御ガスの正圧を加えることで、膜をポンプ室が最小容量になる位置（膜がポンプ室の硬質な壁面に当接する位置）へと付勢する。負圧リザーバは作動室に対して制御ガスの負圧を加えることで、膜を反対方向に、つまり、ポンプ室が最大容量になる位置（膜が作動室の硬質の壁面に当接する位置）へと付勢する。

【0061】

弁機構は、それぞれのリザーバと作動室との流体連通状態を制御するのに用いられる。図７に示すように、独立した弁がそれぞれのリザーバに用いられる。正圧供給弁は正圧リザーバと作動室との間の流体連通を制御し、負圧供給弁は負圧リザーバと作動室との間の流体連通を制御する。これら二つの弁は制御装置によって制御される。二つの独立した弁に代えて単一の三方弁を用いてもよい。弁としてはバイナリー開閉弁や可変絞り弁が使用可能である。

【0062】

制御装置は三個の圧力変換器、つまり作動室圧力変換器、正圧リザーバ圧力変換器、及び負圧リザーバ圧力変換器から圧力情報を入力する。名称から明らかなように、これらの変換器は、作動室の圧力、正圧リザーバの圧力、そして負圧リザーバの圧力を計測する。作動室変換器はベースユニット内に位置するとともに、ポッドポンプ空気圧ポートを通じて作動室と流体連通している。制御装置は二つのリザーバの圧力を監視し、圧力（正圧又は負圧）が両リザーバに適切に加えられるようにする。例示的実施形態において、正圧リザーバは約７５０ｍｍＨｇ（９９９８６Ｐａ）に保たれ、負圧リザーバは－４５０ｍｍＨｇ（５９９９２Ｐａ）に保たれる。図７に示すように、単数又は複数の圧縮機型のポンプ（図示せず）により、両リザーバ内に所望の圧力が維持される。例えば、二つの独立した圧縮機がそれぞれ二つのリザーバに対応するように設けられる。リザーバ内の圧力は単純なバングバング制御を用いて制御されてもよい。この場合、正圧リザーバに対応する圧縮機は、リザーバ内の圧力が所定の閾値を下回ると起動され、負圧リザーバに対応する圧縮機はリザーバ内の圧力が所定の閾値を越えると起動される。ヒステリシスの量は両リザーバについて同一であっても、異なっていてもよい。ヒステリシスバンドを縮小すればリザーバ内圧力の厳格な制御が可能になるが、これは通常、圧縮機の周期周波数の上昇を伴う。リザーバ圧力の非常に厳格な制御が必要な場合や、特定の使用において非常に厳格な制御が望ましい場合は、バングバング制御の代わりにＰＩＤ制御を採用して、圧縮機に対してＰＷＭ信号を用いることも可能である。

【0063】

正圧リザーバにより供給される圧力は、正常な状態において、膜をポンプ室の固い壁面に密着させるくらいの強さがあることが望ましい。同様に、負圧リザーバにより供給される負圧（すなわち真空）は、正常な状態において、膜を動作室の壁面に密着させるくらいの強さがあることが望ましい。しかしながら、より好ましい実施形態においては、リザーバによって供給される正圧及び負圧は十分安全な範囲のものとなる。つまり、正圧供給弁又は負圧供給弁が全開状態であっても、膜に作用する正圧又は負圧が、ポッドポンプを損傷させたり危険な流体圧力（すなわちポンプにより血液や流体の供給を受けている患者に害が及ぶような圧力）を発生させるほど強いものにならないようにする。

【0064】

当然のことながら、図７に示すような二つのリザーバを用いた空気圧式作動システムの代わりに、他の作動システムを用いて膜を前後に動かしてもよい。しかしながら、一般的には二つのリザーバを用いた空気式作動システムの使用が好ましい。特に、弾性を有する膜を使用する場合は、単一の供給弁と単一のリザーバ圧センサとともに、単一の正圧リザーバ又は単一の負圧リザーバを用いた空気圧作動システムを採用してもよい。このような空気圧作動システムは正のガス圧又は負のガス圧をポッドポンプの作動室に断続的に供給する。単一の正圧リザーバを用いた実施形態においては、作動室に断続的に正圧を供給してポンプを動作させることで、膜をポンプ室の壁面に向けて動かし、ポンプ室の内容物を排出する。また、これによりガス圧力を放出し、膜が弛緩位置に戻ることで流体をポンプ室に引き入れる。単一の負圧リザーバを用いた実施形態においては、作動室に断続的に負圧を供給してポンプを動作させることで、膜を作動室の壁面に向けて動かして、流体をポンプ室に引き入れる。また、これによりガス圧力を放出し、膜が弛緩位置に戻ることで流体をポンプ室から排出する。

【0065】

３．流体の操作
図２Ａ～図２Ｄに示すように、例示的実施形態の流体弁は可撓性膜を備えた小さな室を備え、該膜は室を中央付近で流体側と空気圧側に二分している。この例示的実施形態の流体弁は三つの吸入／排出ポートを有し、そのうちの二つは室の流体側に、残りは空気圧側に設けられている。室の空気圧側に設けられたポートは室に対し正圧又は真空を供給可能である（いくつかの実施形態では、真空ではなく大気を導入する）。室の空気圧部分に真空が供給されると、膜は気体側に引き込まれ、流体経路を開放する。これにより、流体が室の空気圧側に流入あるいは流体側から流出することが可能になる。室の空気圧部分に正圧が供給されると、膜は室の流体側に向かって押圧され、流体経路を塞ぎ、流体の流れを止める。流体ポートの一つに設けられた火山形状の弁の実施形態（図２Ａ，２Ｂに示す）において、このポートは閉弁の際にまず密閉し、弁の中に残っている流体は火山形状の部分を使わずにポートから排出される。加えて、図２Ｄに記載の実施形態の弁では、二つのポートの間に設けられた隆起部分が、作動ストロークの早い段階で（すなわち膜がポートを直接的に密封するより前に）二つのポートを互いに対して密閉することを可能にする。

【0066】

再び図７を参照して説明すると、圧力弁は流路中の異なる場所に位置するポンプを作動させるために用いられる。この構成では、圧力制御が必要なポンプ室のそれぞれに設けられた圧力センサと二つの可変オリフィス弁とを使用した圧力制御を可能にしている。実施形態の一つにおいて、一つの弁が高圧力供給源に接続され、もう一つの弁が低圧シンクに接続されている。高速制御ループが圧力センサを監視し弁の位置を制御することで、ポンプ室に必要な圧力が保たれる。

【0067】

圧力センサは、室の空気圧部分の圧力を監視するために用いられる。室の空気圧側に対して正圧と真空を交互に作用させることで、膜が室の容量全体にわたって交互に移動される。それぞれのサイクルにおいて、空気圧が真空としてポッドに作用したときに、流体が吸入流体ポートの上流側弁を通って引き込まれる。続いて、空気圧が正圧としてポッドに作用したときに、流体は排出ポートと下流側弁とを通じて排出される。

【0068】

多くの実施形態において、圧力ポンプは二つの室からなる。二つの室が１８０度の位相差で動作しているとき、流れは基本的に継続する。
４．容量の計測
カセット内の流速はストローク端を検知可能な圧力ポッドポンプにより制御される。外部制御ループにより、必要な流れを発生させるための正確な圧力値が決定される。圧力ポンプは、各ストロークの完了を検出するためのストローク端アルゴリズムを実行可能である。膜が動いている間、室内の計測圧力は所望の正弦波圧力となる。膜が室の壁面に接触すると、正弦波に沿った変化をやめ、圧力は一定になる。圧力信号のこの変化がストロークの終わり、つまり、ストローク端を検出するのに使われる。

【0069】

圧力ポンプの容量は既知である。従って、ストローク端は、室内に既知の容量の流体があることを示す。よって、ストローク端を使えば、容量と等しい割合で流体の流れを制御することができる。

【0070】

上に詳述したように、定量ポンプで圧送された流体の容量を測定するためＦMSを使用してもよい。いくつかの実施形態では、ＦＭＳ容量計測システムを使用せずに定量ポンプで流体を圧送してもよい。しかし、例示的実施形態では、圧送された流体の正確な容量を算出するために、ＦＭＳ容量計測システムが使用される。

【0071】

５．ポンピングカセットの例示的実施形態
流体経路及び吸入口、排出口などの用語は説明のためにのみ用いられる。他の実施形態では吸入口が排出口として用いられることもある。これらの名称は単に、カセットへの別々の入り口領域を示すものである。（流体排出口にもなりうる）流体吸入口が、例えば、第１流体排出口、第２流体排出口とされる。これは、流体がその吸入口／排出口を通ってカセットから外部にまたカセット内に移動することが可能であることを意味している。いくつかの場合、図面中の二つ以上の吸入口／排出口が同一の符号を付される。これは、その符号を付される吸入口／排出口のすべてが同一の定量ポンプ或いは複数のポッドポンプ（代替実施形態では単一のポッドポンプでもよい）で汲み出すことを意味するに過ぎない。

【0072】

図８には、ポンピングカセット８００の流体回路の例示的実施形態が示されている。他の回路図は容易に識別可能である。カセット８００は、少なくとも一つのポッドポンプ８２０，８２８と少なくとも一つの定量ポンプ８３０とを有する。また、カセット８００は、流体吸入口８１０を有する。吸入口８１０を通って供給源からカセットに流体が流れ込む。流体としては少なくとも一つのポッドポンプ８２０，８２８によって付与される流速を有する。カセット８００は流体排出口８２４を有する。排出口８２４を通って、少なくとも一つのポッドポンプ８２０，８２８に付与された流速を有する流体がカセット８００から排出される。

【0073】

例示的実施形態では、二つのポッドポンプ８２０，８２８が使用される。しかしながら、代替実施形態では、カセットは一つ又は複数のポッドポンプを有する。例示的実施形態では、二つのポッドポンプによって安定した流れが提供される。流体が流体排出口８２４から排出される前に、定量ポンプ８３０は所定量の第２流体を第２流体供給源から流路に圧送する。

【0074】

図８に示すカセット８００の流体回路図は、各種のカセット装置で実施可能である。従って、カセット８００の種々の実施形態は図８の流体回路図で示す流体経路を含むものに限定されるものではない。加えて、弁の種類、弁の作動の順序、そしてポンプの数は、この流体回路図の種々の実施形態に応じて変更可能である。

【0075】

図８に示すように、流体は流体吸入口８１０からカセットに入り、第１ポンプ流体経路８１２か第２ポンプ流体経路８１８に圧送される。一実施形態においては、ポンプ吸入弁８１４，８０８が交互に開閉し、ある時点で開放している弁８１４，８０８が流体をそれぞれの流体経路８１２，８１８とそれぞれのポッドポンプ８２８，８２０に流れることを許容する。次に、それぞれのポンプ吸入弁８１４，８０８が閉じ、対応するポンプ排出弁８１６，８２２が開く。流体はポッドポンプから流体排出口８２４を通って排出される。しかしながら、他の実施形態では、両弁８０８，８１４が同時に開閉する。いくつかの実施形態ではカセット内に弁が設けられない。定量ポンプ８３０は所定量の第２流体をカセットに接続された流体供給源から汲み出す。定量ポンプ８３０はポッドポンプ８２０，８２８から独立して作動されるので、ポッドポンプ８２０，８２８とは違う流量で圧送が可能である。定量ポンプ８３０は所定量の第２流体を、流体が流体排出口８２４から排出される前に、第２流体供給源からポイント８２６の流路に圧送する。供給源はポイント８２６の主流体経路と交差する流体経路を介して定量ポンプに接続されている。弁８３２，８３６は流体を第２供給源からポイント８２６の流体経路に圧送する。

【0076】

いくつかの実施形態では、定量ポンプ８３０が使用されなかったり、ポッドポンプ８２０，８２８とはかなり異なったポンピングパターンを有したりする。例示的実施形態では、定量ポンプは流体管理システム（ＦMS）容積測定容量を有する。基準室はカセットの外部に位置する。例示的実施形態では、第２流体供給源はカセットのスパイクに直接的に接続されている液体薬瓶である。スパイクは流路に直接的に接続されている。その他の実施形態では、第２流体供給源に接続されたチューブに接続される。薬瓶に収容される液体は限定されないが、いくつかの実施形態ではヘパリンなどの治療用液体が収容される。しかしながら、他の実施形態では、第２流体は化学療法薬剤、栄養補給剤、抗生物質、そして、その他の栄養価がある治療用液体や栄養価がない治療用液体を含む。

【0077】

液体は流体吸入口８１０及び流体排出口８２４に圧送される。いくつかの実施形態では、液体は供給源から連続した流体回路の一部である処理領域に圧送され、供給源に戻される。一実施形態では、カセットは透析装置に接続された流体排出口８２４を通じて患者から血液を採取するのに用いられる。血液は透析装置内を流れたあとチューブを通って患者に戻される。

【0078】

図８に示される流体経路回路図の実施形態は構造として実施可能である。例示的実施形態において、この構造は複数の作動膜を有する三枚板構造のカセットである。カセットの代替実施形態も以下に詳述する。図９Ａ，９Ｂは例示的実施形態に係るカセットの天板９００の外側を示している。天板９００はポッドポンプ８２０，８２８の半分を含む。この半分は供給源からの流体が流れる液体側の半分である。二つの流体経路８１８，８１２が図示される。これらの流体経路はそれぞれ対応するポッドポンプ８２０，８２８に続いている。ポッドポンプ８２０，８２８は隆起流路９０８，９１０を有する。隆起流路９０８，９１０は、膜（図示せず）がストローク端に達した状態でも流体がポッドポンプ８２０，８２８中を流れることを許容する。従って、隆起流路９０８，９１０は、膜により空気あるいは流体がポッドポンプ８２０，８２８によって止められたり、膜がポッドポンプ８２０，８２８の吸入口や排出口を塞いで連続した流れを妨げるのを抑制したりする。例示的実施形態では隆起流路９０８，９１０は所定のサイズを有しており、該サイズは流体経路８１８，８１２と同じである。しかしながら、代替実施形態では、図１８Ａ～図１８Ｅに示すように、隆起流路９０８，９１０は幅が狭い。また、その代替実施形態では、その目的が所望の流速や流体の挙動を達成することであるため、隆起流路９０８，９１０はどのようなサイズでもよい。いくつかの実施形態では、隆起流路９０８，９１０及び流体経路８１８，８１２は異なるサイズを有する。従って、隆起流路、ポッドポンプ、弁、又はその他の部材に関して図示され詳述されるサイズは、単に例示的実施形態及び代替実施形態であるに過ぎない。他の実施形態は容易に想定可能である。

【0079】

例示的実施形態のカセットでは、天板は容器留め部９０４及びスパイク９０２を有する。スパイク９０２は中空であり流路に連通している。いくつかの実施形態では、針がスパイクに装着される。他の実施形態では、針は容器取付具（図１２Ｃの１２０６参照）に接続されている。

【0080】

図９Ｃ，９Ｄには天板９００の内側が示される。隆起流路９０８，９１０はポッドポンプ８２０，８２８の吸入流路９１２，９１６及び排出流路９１４，９１８に接続される。隆起流路を以下に詳述する。

【0081】

定量ポンプ（図示せず、図１０Ｃ，１０Ｄに示す）はスパイクの中空経路９０２及び通気口９０６に接続されている。例示的実施形態では、通気口９０６はエアフィルタ（図示せず）を備えている。例示的実施形態では、エアフィルタは粒子用エアフィルタである。例示的実施形態では、エアフィルタはソミクロン（ｓｏｍｉｃｒｏｎ）疎水性エアフィルタである。様々な実施形態では、フィルタのサイズが変更可能であり、所望の結果を得るためにサイズを変更する場合もある。定量ポンプは通気口９０６から空気を取り入れ、スパイクの中空経路９０２を通じて第２流体（図示せず）の容器に圧送し、所定量の第２流体を容器（図示せず）からポイント８２６の流路に、スパイクの中空経路９０２を通じて圧送する。この定量ポンプの流体経路は図９Ｃに矢印にて示される。

【0082】

図１０Ａ，１０Ｂには中板１０００の液体側が示される。内側天板に形成された流体経路と相補的な領域が示される。これらの領域は若干盛り上がっており、レーザー溶接可能な表面仕上げを施されている。例示的実施形態では、製造方法としてレーザー溶接が採用されている。流体吸入口８１０及び流体排出口８２４も図示されている。

【0083】

図１０Ｃ，１０Ｄには、例示的実施形態における中板１０００の空気側が示される。弁孔８０８，８１４，８１６，８２２の空気側は中板（図１０Ａに図示）の流体側に形成された孔に対応する。図１２Ｃ、１２Ｄに示すように、膜１２２０によって弁８０８，８１４，８１６，８２２が完成し、膜１２２６によってポッドポンプ８２０，８２８が完成する。弁膜の一実施形態が図２Ｅに示される。図２Ｆ，２Ｇには弁膜の付加的な他の実施形態が示される。定量ポンプ８３０は膜１２２４により完成する。定量ポンプ膜の一実施形態が図５Ｆに示される。定量ポンプ膜の他の実施形態が図５Ｅ～図５Ｈに示される。弁８０８，８１４，８１６，８２２，８３２，８３４，８３６は空気圧で作動される。膜が孔から遠ざかるように引っ張られると、液体が引き込まれ、膜が孔に向かって押されると、流体の流れは弁８０８，８１４，８１６，８２２，８３２，８３４，８３６の開閉により方向が決定される。

【0084】

図１０Ａ，１０Ｃに示すように、定量ポンプは三つの孔１００２，１００４，１００６を有する。孔１００２から空気が定量ポンプ内に引き込まれる。第２孔１００４から空気がスパイク／供給源容器に押し出され、液体が供給源容器から引き込まれる。第３孔１００６は第２流体を定量ポンプ８３０から流路８２６に押し出す。

【0085】

弁８３２，８３４，８３６は第２流体定量ポンプを作動させる。弁８３２は第２流体／スパイク弁であり、弁８３４は空気弁であり、弁８３６は領域８２６に延びる流路への流体の流れを制御する弁である。

【0086】

図１１Ａ及び図１１Ｂは、底板１１００の内側を示す。ポッドポンプ８２０，８２８、定量ポンプ８３０、そして弁８０８，８１４，８１６，８２２，８３２，８３４，８３６の作動／空気室の内部が示されている。ポッドポンプ８２０，８２８、定量ポンプ８３０、そして弁８０８，８１４，８１６，８２２，８３２，８３４，８３６は空気圧供給源により作動される。図１１Ｃ及び図１１Ｄは、底板１１００の外側を示す。空気供給源はカセットのこの部分に取り付けられる。一つの実施形態では、チューブが弁とポンプ１１０２の各部分に接続される。いくつかの実施形態では、弁は連動され、同一の空気通路で複数の弁が作動される。図１２Ａ及び図１２Ｂは、第２流体の容器／供給源１２０２が取り付けられた組立状態のカセット１２００を示す。容器１２０２は第２流体の供給源を収容し、容器取付具１２０６によってスパイク（図示せず）に取り付けられている。エアフィルタ１２０４は通気口（図示せず。図９Ａの９０６に図示）に取り付けられている。図１２Ａには示さないが、容器留め部（図９Ａに９０４として図示）が容器取付具１２０６の下方に設けられる。図１２Ａ及び図１２Ｂに示される組立状態のカセット１２００の分解図が図１２Ｃ及び１２Ｄに示される。これらの図面には代表的実施形態のポッドポンプ膜１２２６が示される。例示的実施形態は図４Ｅ及び図４Ｆに記載の膜を有する。膜のガスケットは（天板９００内に設けられた）液室と（底板１１００内に設けられた）空気／作動室との間を密閉する。膜１２２６のドーム上のディンプルは、他の特徴に加えて、ストローク端で空気や液体が逃げられる空間を確保する。他の実施形態におけるカセットでは、図５Ａ，５Ｃ，５Ｄに示される膜を使用してもよい。代替実施形態におけるカセットでは、図６Ａ～図６Ｇに示される膜を使用してもよい。上記に詳述したように、これらの膜は二重ガスケット６２，６４を含む。二重ガスケット６２，６４の構造は、ポッドポンプの両面が液体を含む場合や、両室を密閉するのが望ましい実施形態で使用するのが望ましい。これらの実施形態では、ガスケットや他の構造（図示せず）に代わるリムが内底板１１００に追加され、ガスケット６２と協働で底板１１００内のポッドポンプ室を密閉する。図１３Ａはカセットのポッドポンプ８２０，８２８の断面図を示す。膜１２２６の取り付け状態の詳細がこの図に示される。再び、例示的実施形態では、膜１２２６ガスケットが中板１０００と底板１１００に挟持される。中板１０００のリムは、天板９００内にあるポッドポンプ８２０，８２８の室を密閉するガスケットとしての機能を備える。

【0087】

図１３Ｂの断面図は組立状態のカセット内の弁８３４，８３６を示す。例示的実施形態において、中板１０００と底板１１００に挟まれることで膜１２２０は組みつけられ固定されている。図１３Ｃの断面図は組立状態のカセット内の弁８１６，８２２を示す。例示的実施形態において、中板１０００と底板１１００に挟まれることで膜１２２０は組みつけられ固定されている。

【0088】

図１４Ａ及び図１４Ｂは代替実施形態に係る定量ポンプ１４００の組立状態を示す。この実施形態では、定量ポンプ１４００はカセット（図示せず）に接続されており、従ってカセットとは別体である。図１４Ａに示すように、定量ポンプ１４００は天板１４０６を有し、カセット１４０２と連通する。容器１４０４は定量ポンプ１４００内に位置する。容器１４０４は液状の第２流体を収容し、カセット１４０２との流体接続によって、カセット流体経路と接続されている。図１４Ｂに示すように、定量ポンプ１４００は底板１４０８を有する。底板１４０８は空気作動ポート１４１６を有する。図１４Ｃと図１４Ｄは定量ポンプの分解図である。中板１４１２を完成させる膜１４１０が示される。カセット１４１４に上の組立状態の定量ポンプが図１４Ｅに示される。図１４Ｆには、カセット１４１４上の、部分的に組み立てられた定量ポンプが示されている。この状態では、中板１４０８は天板１４０６によって覆われていない。

【0089】

図１５Ａ～図１５Ｄに示すように、代替実施形態に係る定量ポンプの天板は、図９Ｃ及び図９Ｄの定量ポンプを参照して説明された例示的実施形態のカセットにあるような特徴を多数備えたものである。いくつかの実施形態の空気吸入口１４１６は上記実施形態のようにエアフィルタを有する。図１５Ｃには空気流の流体経路が矢印で示されている。空気は空気吸入口から取り入れられて、容器（図示せず）に押し出される。図１５Ｄには第２流路が矢印で示されている。第２流体は容器（図示せず）から汲み出され、ポイント８３６のカセットに排出される。従って、図１４Ａ～図１７Ｄに示される代替実施形態の定量ポンプは図８に示される流体経路の別の適用例であり、定量ポンプ部分がカセットと別体で、カセットに装着されている。

【0090】

図１６Ａ及び図１６Ｂには流体の流路である孔が示される。図１６Ａ，１６Ｄには中板１４１２の空気側が示される。定量ポンプ８３０を含む弁８３２，８３４，８３６の空気側が示される。弁８３２，８３４，８３６の孔及び定量ポンプ８３０は、図８の回路図や図１０Ａ～図１０Ｃに示されるカセットの中板の例示的実施形態に示される定量ポンプの周りにある弁に対応する。従って、定量ポンプ、対応する弁及び流路が本実施形態のカセットの外にあるにも関わらず、弁と流路は類似している。従って、例示的実施形態の定量ポンプの特徴についての説明は代替実施形態に係る定量ポンプにあてはまる。

【0091】

図１７Ａ及び図１７Ｂは、内側の底板１４０８の外側を示す。弁８３２，８３４，８３６の動作側と定量ポンプ８３０が示される。図１７Ｃ及び図１７Ｄに示すように、外側底板１４０８は作動ポート１７０２を有する。空気が作動ポート１７０２を通って定量ポンプと弁を作動させる。

【0092】

上記したように、例示的実施形態に係るカセットは図８に示す例示的流体経路の回路を有するものである。しかしながら、例示的実施形態と同一の構成を多く有しつつ、僅かに異なる構造を有するカセットの代替実施形態も可能である。そのような代替実施形態の一が図１８Ａ～図２２Ｂに示される。

【0093】

図１８Ａ～図２２Ｂに示す別の実施形態において、図９Ａ～図１２Ｄに対して使用された部材の対応する部材番号が適用される。図２２Ａ及び図２２Ｂの断面図は、図１３Ａ及び図１３Ｃにそれぞれ対応する。図９Ａ～図９Ｅの例示的実施形態と比較する場合、二つの実施形態はわずかに異なるのみであり、この変更は図１８Ａ～図１８Ｅに最も現れている。特に、図１８Ａ～図１８Ｅの別の実施形態におけるポッドポンプ８２０，８２８上の隆起流路９０８，９１０は、図９Ａ～図９Ｅに示される別の実施形態におけるものよりも小さい寸法を有する。加えて、図９Ａ～図９Ｅの例示的実施形態における流路９０８，９１０は、縁がより角ばっているのに対して、図１８Ａ～図１８Ｅに示される実施形態では、流路はより丸みを帯びた縁を有する。レーザー溶接としてより容易に製造が可能なより角ばっている例示的実施形態の縁は、この実施形態において効率的かつ効果的である。

【0094】

ここで、図２３Ａ～図２７Ｂを参照すると、カセットの別の代替実施形態が示される。しかしながら、この実施形態において、定量ポンプはカセット内に組み込まれたり統合されたりしていない。従って、カセットのこの実施形態において、定量ポンプが所望される場合、別の定量ポンプがカセットに接続される。別の定量ポンプの一実施形態は、図１４Ａ～図１７Ｄを参照して説明及び示される。多くの特徴、即ち、ポッドポンプ及び流路は、図９Ａ～図１２Ｄに示される例示的実施形態と類似している。従って、図９Ａ～図１２Ｄに対応する図の説明及び部材番号が図２３Ａ～図２６Ｄに適用される。図２７Ａ及び図２７Ｂに示される別の実施形態の断面図は、図１３Ａ及び図１３Ｃに示される断面図にそれぞれ対応する。

【0095】

ここで、図２４Ｃ及び図２４Ｄを参照すると、別の視点から見た弁８０８，８１４，８１６，８２２が示されている。図２４Ｃ及び図２４Ｄの弁８０８，８１４，８１６，８２２を図１０Ｃ及び図１０Ｄの実施形態の８０８，８１４，８１６，８２２と比較すると、図２４Ｃ及び図２４Ｄの弁８０８，８１４，８１６，８２２は隆起部２４１０を含むのに対して、図１０Ｃ及び図１０Ｄの弁８０８，８１４，８１６，８２２は隆起部２４１０を含まない。図１０Ｃ及び図１０Ｄに示される弁８０８，８１４，８１６，８２２は、滑らかな構造を含み、隆起部又は浮き模様の付いた部分を全く含まない。再度、図２４Ｃ及び図２４Ｄを参照すると、弁８０８，８１４，８１６，８２２の隆起部２４１０は、特定の流体経路から次の流体経路へ流れる流体に対して異なる封止機構を提供する（ここで、各流体経路は、弁８０８，８１４，８１６，８２２内の孔によって示される）。

【0096】

ここで、図２３Ａ及び図２３Ｂを参照すると、天板９００の別の実施形態が示されている。再度、この別の実施形態を図９Ａ及び図９Ｂに示される例示的実施形態と比較すると、図９Ａ及び図９Ｂでは、天板９００は一つの一体型部品である。しかしながら、図２３Ａ及び図２３Ｂを再度参照すると、天板９００は４つの別々の部品９００ａ，９００ｂ，９００ｃ，９００ｄである。製造する際、４つの板が中板（図２４Ａ及び図２４Ｂに示す）の流体側に個別にレーザー溶接又は超音波溶接される。

【0097】

次に、図２５Ａ及び図２５Ｂを参照すると、底板１１００の別の実施形態が示されている。再度、この別の実施形態を図１１Ａ及び図１１Ｂに示される例示的実施形態と比較すると、図１１Ａ及び図１１Ｂでは、底板１１００は一つの一体型部品である。しかしながら、図２５Ａ及び図２５Ｂを再度参照すると、底板１１００は二つの別々の部品１１００ａ，１１００ｂである。製造する際、二つの板が中板（図２４Ｃ及び図２４Ｄに示す）の気体側に個別にレーザー溶接又は超音波溶接される。ここで、図２７Ａを参照すると、天板９００ａ，９００ｂ及び底板１１００ａ，１１００ｂからなる多数の部品構造が明らかに示されている。図２７Ｂは、付加的に天板９００ａ，９００ｂの別々の構造を示す。

【0098】

５．１ ポンピングカセットの例示的実施形態
実際、カセットは、任意の流体源から任意の場所へ流れる任意の種類の流体を汲み出すために使用される。流体の種類は、栄養のあるもの、栄養のないもの、無機化学薬品、有機化学薬品、体液、又は他の任意の流体を含む。加えて、いくつかの実施形態の流体は気体を含むため、いくつかの実施形態では、カセットは気体を汲み出すために使用される。

【0099】

カセットは、所望の場所から来る流体を所望の場所へ汲み出して方向付けるように機能する。いくつかの実施形態において、外側のポンプは流体をカセット内へ汲み出して、カセットポンプは流体を外へ汲み出す。しかしながら、いくつかの実施形態において、ポッドポンプは流体をカセット内へ引き込むとともに、流体をカセットの外へ汲み出す。

【0100】

上述したように、弁の位置に依存して、流体経路の制御が伝達される。従って、異なる位置にある弁又は付加的な弁は、カセットの別の実施形態である。加えて、図示されて上述される流路及び経路は、流路及び経路の単なる例である。他の実施形態は、より多くの流体経路、又はより少ない流体経路を有してもよいし、それら加えて或いはそれらに代えて異なる流体経路を有してもよい。更に他の実施形態において、弁はカセットに設けられない。

【0101】

また、上述したポッドポンプの数は、実施形態に依存して変更されてもよい。例えば、図示された上述される例示的かつ代替の実施形態は二つのポッドポンプを含むが、他の実施形態では、カセットは一つのポッドポンプを含む。更に別の実施形態において、カセットは三つ以上のポッドポンプを含む。ポッドポンプは単一のポンプであってもよいし、より連続的な流れを提供すべく二つ並んで機能してもよい。何れかのポンプ又は双方のポンプがカセットの各種実施形態で使用されてもよい。

【0102】

吸入口及び排出口という用語は、交換可能なものとして使用される。流体は出口から「流入」しても入口から「流出」してもよい。加えて、吸入口／吸出口（「ポート」）が付加されてもよい。カセット上に特定の流体経路を付与するために付加的なポートが提供される。これら付加的なポート常時全て使用する必要はなく、代わりに実際には各種のポートの使用により、カセットの使用の柔軟性が提供される。

【0103】

ポンピングカセットは無数の用途に使用される。しかしながら、例示的な一実施形態において、ポンピングカセットは、患者からカセットの外側の透析装置へ血液を汲み出して、その血液が透析装置を通過してカセットの外側のラインを介して患者へ戻すように流れるのに十分な汲み出し力を提供するために使用される。

【0104】

例示的実施形態は、二つのポッドポンプ、血液吸入口、血液排出口、及びヘパリン定量ポンプを含む。弁は、図２Ｄに関して上述した滑らかな弁である。例示的実施形態において、ポッドポンプ膜は、図４Ｅ及び図４Ｆに示されるようにディンプルが形成された膜である。

【0105】

血液ポンプカセットは、二重の針及び単一の針の双方の動作を支持する。二つの針で動作する場合、室は交互に充填及び放出するため、血液は両通路内で効果的に連続的なものである。単一の針で動作する場合、ポンプはまず動脈管を介して両ポンプ室を充填し、それから静脈管へ放出する。

【0106】

ここで、図１２Ｃ及び図１２Ｄを参照すると、例示的実施形態において、流体又は血液吸入路は底部８１０に向けられ、流体又は血液排出路は上部８２４に向けられる。従って、実際、常の治療の流れがポンプ室を通じて上方へ向かって上部から出て行くように、血液ポンプカセットは方向付けられる。この実施形態において、血液ポンプカセットに流入する実質的に全て又は全ての空気は、透析装置に向かって押される。しかしながら、他の実施形態では、血液吸入路は上部に向けられる。

【0107】

この例示的実施形態において、定量ポンプは、薬瓶又は容器から測定された量のヘパリンを取り出し、そのヘパリンを血液回路／流路内へ送出するヘパリンポンプであり、かつ単一室ＦＭＳ定量ポンプである。この特徴により、血液ポンプカセットがヘパリンの処方を投与することを可能とする。

【0108】

いくつかの実施形態は、流路内に設けられた空気トラップ、及び少なくとも一つのセンサ素子のうち少なくとも何れか一方を含む。センサ素子は、任意の流体又は非流体センサデータを判断する機能を有する任意のセンサである。一実施形態において、これらのセンサ素子は単一の流路内に含まれる。いくつかの実施形態において、２以上の流路は三つのセンサ素子を含む。三つのセンサ素子の実施形態において、二つのセンサ素子は伝導度センサであり、第３センサ素子は温度センサである。伝導度センサ素子及び温度センサ素子は、本技術分野における任意の伝導度センサ素子又は温度センサ素子である。一実施形態において、伝導度センサ素子は黒鉛棒である。他の実施形態において、伝導度センサ素子は、ステンレス鋼、チタン、プラチナ、或いは、耐腐食皮膜されているが電気的に導電性を有する任意の他の金属からなる棒である。伝導度センサ素子は、プローブ情報を制御装置又は他のデバイスに送信する電気的な導線を含む。一実施形態において、温度センサは、ステンレス鋼のプローブ内に埋め込まれたサーミスタである。しかしながら、別の実施形態において、２００７年１０月１２日に出願され、「センサ装置システム、デバイス、及び方法」と題する係属中の米国特許出願（ＤＥＫＡ－０２４ＸＸ）で説明されたものと同様に、温度センサ素子及び伝導度センサ素子の組み合わせが使用される。別の実施形態において、カセット内にセンサがないもの、又は温度センサのみがあるもの、一以上の伝導度センサのみがあるもの、或いは別の種類のセンサのみがあるものの何れかである。

【0109】

血液ポンプカセットの実施形態について説明したが、他の実施形態が容易に認識される。定量ポンプは、所定量の流体を投与又は除去するために使用される。ＦＭＳを用いることにより、この量が計測されるため、追加又は除去される流体の実質的に正確（およそ実質的に正確）な量が分かる。このポンプカセットの他の実施形態は、上述したように異なる膜、又はオーバーモールドされた膜、或いは他の膜の使用を含む。膜の各種実施形態のいくつかは、図４Ｃ～図６Ｇを関して上述されて示されている。

【0110】

実際、カセットは、任意の流体源から任意の場所へ流れる任意の種類の流体を汲み出すために使用される。流体の種類は、栄養のあるもの、栄養のないもの、無機化学薬品、有機化学薬品、体液、又は他の任意の流体を含む。加えて、いくつかの実施形態の流体は気体を含むため、いくつかの実施形態では、カセットは気体を汲み出すために使用される。

【0111】

カセットは、所望の場所から来る流体を所望の場所へ汲み出して方向付けるように機能する。いくつかの実施形態において、外側のポンプは流体をカセット内へ汲み出して、カセットポンプは流体を外へ汲み出す。しかしながら、いくつかの実施形態において、ポッドポンプは流体をカセット内へ引き込むとともに、流体をカセットの外へ汲み出す。

【0112】

ここでは、本発明の原理について説明してきたが、この説明は本発明の範囲の限定としてではなく例示としてのみ行ったものであることを当業者によって理解されるであろう。ここで図示及び説明された実施形態に加えて、他の実施形態が本発明の範囲内にあると意図されている。当業者による改変及び置換は、本発明の範囲内にあると考慮される。

【符号の説明】

【0113】

８００，１２００，１４０２，１４１４…カセット、８３０，１４００…定量ポンプ。

【図1A】

【図1B】

【図2A】

【図2B】

【図2C】

【図2D】

【図2E】

【図2F】

【図2G】

【図3A】

【図3B】

【図4A】

【図4B】

【図4C】

【図4D】

【図4E】

【図4F】

【図5A】

【図5B】

【図5C】

【図5D】

【図5E】

【図5F】

【図5G】

【図5H】

【図6A】

【図6B】

【図6C】

【図6D】

【図6E】

【図6F】

【図6G】

【図7】

【図8】

【図9A】

【図9B】

【図9C】

【図9D】

【図9E】

【図10A】

【図10B】

【図10C】

【図10D】

【図11A】

【図11B】

【図11C】

【図11D】

【図11E】

【図12A】

【図12B】

【図12C】

【図12D】

【図13A】

【図13B】

【図13C】

【図14A】

【図14B】

【図14C】

【図14D】

【図14E】

【図14F】

【図15A】

【図15B】

【図15C】

【図15D】

【図16A】

【図16B】

【図16C】

【図16D】

【図17A】

【図17B】

【図17C】

【図17D】

【図18A】

【図18B】

【図18C】

【図18D】

【図18E】

【図19A】

【図19B】

【図19C】

【図19D】

【図19E】

【図20A】

【図20B】

【図20C】

【図20D】

【図20E】

【図21A】

【図21B】

【図21C】

【図21D】

【図22A】

【図22B】

【図23A】

【図23B】

【図23C】

【図23D】

【図23E】

【図24A】

【図24B】

【図24C】

【図24D】

【図24E】

【図25A】

【図25B】

【図25C】

【図25D】

【図25E】

【図26A】

【図26B】

【図26C】

【図26D】

【図27A】

【図27B】