JPH0266B2 - - Google Patents

Description

請求の範囲 １ 可撓性壁のチユーブを通過して供給容器から
人体に流体を注入するための定量装置であつて、 前記チユーブの側壁に対しその内孔を閉塞する
ため圧縮的に係合された少なくとも１個の加圧部
材を含んでいる定量手段と、 前記チユーブを通過して流体を押し出すように
前記チユーブに沿つて前記加圧部材の係合点を前
進させるための駆動手段と、 前記係合点の下流で前記チユーブ内の流体の圧
力を上昇させるように前記チユーブの下流で前記
チユーブを連続的にかつ少なくとも部分的に絞る
ための下流昇圧手段と、 前記昇圧手段の下流で前記チユーブと作動的に
係合した圧力トランスジユーサーを含み、かつ前
記チユーブ内の圧力レベルを連続的に表わすレベ
ルを有する出力信号を発生するための圧力感知手
段と、 前記出力信号に応答し、前記圧力レベルがあら
かじめ定めたレベルに達した場合前記駆動手段の
運転を中断するための圧力モニター回路とを備え
ることを特徴とする前記定量装置。

２ 前記圧力感知手段は連続的なアナログ出力信
号を発生する圧力トランスジユーサーを備える請
求の範囲第１項の定量装置。

３ 前記圧力モニター回路は前記アナログ信号が
参照信号のレベルに達するとき制御信号を発生す
る比較増幅器を備える請求の範囲第３項の定量装
置。

本発明の背景 本発明は流体注入システム、そしてさらに詳し
くは投与セツトを通過する流体の流量を正確に定
量化するための改良された装置に関する。

非経口液および血液のような流体の人体への注
入は通常投与セツトを通過する流体の流量を制御
するための定量化手段と組合わされた投与セツト
によつて達成される。この応用に魅力的な定量手
段の一形体は、投与セツトのチユーブの一部を繰
り返してそして次第に圧縮膨張させ、流体が制御
された流量でセツトを通つて流れることを生じさ
せ、それにより流体との直接の接触の必要性とそ
れに伴う汚染のリスクを避けるように作動するぜ
ん動型ポンプである。

その部分的な弾性力のため、投与セツトに普通
用いられるビニルおよび他の熱可塑性プラスチツ
ク材料製のチユーブは、ぜん動型ポンプの作動に
はつきものであるような繰り返しての緊張−圧縮
サイクルの結果、時間とともにその形状および寸
法が永久に変化することがあり、該ポンプによつ
て送られる流体の流量が時間とともに望ましくな
く変わる結果となる。改良された定量正確性のた
め緊張−圧縮サイクルの影響を最小にするシステ
ムがサーマン、エス、ジエスに対し1979年５月22
日に発行され、そして本出願人に譲渡されたアメ
リカ特許第4155362号に記載されている。基本的
に、このシステムはぜん動型ポンプの下流におい
て、チユーブが圧縮に続いてそのもとの形状に復
帰することを助ける下流流体圧力をポンプ圧縮点
において得るように流れ制御手段を備える。該流
れ制御手段は、上流圧下の不存在下においてチユ
ーブの全閉塞を起すことによりポンプヘツドが係
合しない場合に、重力流を防止する追加の機能を
実行する。このシステムはイリノイ州デイヤフイ
ールドのバクスター、トラベノール、ラボラトリ
ーズ、インコーポレイテツドのトラベノール、デ
イビジヨンによつて製作されるモデル2M8014注
入ポンプに成功のうちに組み入れらている。

不規則の流れに対する保護の追加のレベルが本
発明の定量装置によつて提供され、該装置は閉塞
場所の下流のチユーブ内の流体圧力をモニター
し、そして定量装置の作動を中断し、そして該圧
力があらかじめ定めた最高レベル以上に上昇した
場合警報を発し、定量装置と患者の間でチユーブ
が折れまたは閉塞されていることを指示する。

先行技術システムは、閉塞の場合ポンプの作動
を停止させるために、チユーブの壁に対してバネ
で押し付けられそしてチユーブ内の流体の圧力に
位置が依存するプランジヤーに機械的に連結され
た電気スイツチに依存していた。不幸にも、シス
テムが遭偶する比較的小さい圧力変化に対するこ
のような機械的作動スイツチの不感受性および必
然的なスイツチング点の予測不能性は、正常作動
中の偽警報を避けるのに望まれる以上に高い限界
レベルを設定することを必要とした。その結果、
このようなシステムの閉塞に対する感度は望まれ
る以下に小さい。本発明はこれらの感度について
の制限を克服する下流閉塞を検出するための改良
されたシステムに関する。

従つて本発明の一般的な目的は、改良された新
規な流体注入システムを提供することである。

本発明のもつと特定な目的は、阻止された流体
の流れに対し改良された保護を有する新規で改良
された人体へ流体を注入する装置を提供すること
である。

本発明の他の目的は、装置の下流で流体圧力が
あらかじめ定めた作動範囲を超過した時装置の運
転が中断され、そして警報音が発せられる、投与
セツトの圧縮し得るチユーブを通過する流体の流
れを制御するための新規で改良された装置を提供
することである。

本発明の概要 本発明は投与セツトのチユーブを通過する人体
への流体の流れを制御するための定量装置に関す
る。該定量装置はチユーブの側壁に圧縮的に係合
する加圧部材と、該チユーブの一部セグメントに
沿つて該加圧部材の係合点を進行させ該チユーブ
セグメントの下流のチユーブを通過する流れを強
制するための駆動手段と、そして前記係合点の下
流で前記セグメント内の流体の圧力を上昇させる
ように該チユーブセグメントの下流でチユーブの
内孔を連続的に少なくとも部分に制限する下流昇
圧手段とを含む。前記昇圧手段の下流でチユーブ
へ作動的に係合された圧力トランスジユーサーが
流体圧力の指標である出力信号を連続的に発生す
る。この信号へ応答する圧力モニター回路は前記
下流圧力があらかじめ定めた最高レベルを超過す
るとき出力信号を発生し、装置の運転を打ち切
り、そして警報を発する。

【図面の簡単な説明】

新規であると信じられる本発明の特徴は請求の
範囲に詳細に記載されている。本発明は、その他
の目的および利点と共に、添付図面と共に以下の
説明を参照することによつて最善に理解すること
ができる。図面のいくつかの図において類似の参
照番号は類似の要素を同定する。

第１図は本発明によつて構成した定量装置を組
込んだ注入システムの正面図である。

第２図は第１図に示す定量装置の拡大斜視図で
ある。

第３図は流れ制御ステーシヨンの主要エレメン
トを示すため一部を断面としそして一部を破断し
た定量装置の流れ制御ステーシヨンの拡大正面図
である。

第４図は第３図の線４−４に沿つた定量装置の
流れ制御ステーシヨンの断面図である。

第５図は機能的デザインの形で定量装置の制御
回路を示す流れ制御ステーシヨンの部分断面図で
ある。

第６図は定量化装置の圧力モニターシステムの
単純化した概略図である。

好ましい具体例の説明 図面、特に第１図を参照すると、本発明によつ
て構成した、容器１１から人体の静脈または動脈
へ流体を注入するための注入システム１０は、使
いすて投与セツト１２と、そして流れ制御定量装
置１３とを含む。その設計および構成は慣用のも
のでよい投与セツトは、点滴室１５、チユーブク
ランプ１６、針アダプター１７、およびビニルの
ような熱可塑性材料で好ましくは製作された可撓
性透明チユーブ１８のある長さを含む。汚染の危
険を避けるため、投与セツトは無菌でそして非発
熱源的条件に包装され、そして１回使用後廃棄さ
れる。

第２図を参照すると、静脈または動脈中へ流体
の流れを制御するための投与セツト１２と共に使
用される定量装置１３は、便利な運搬のため一端
にハンドル２１を有する一般に四角のハウジング
２０を含む。ハウジングの前表面は、オペレータ
ーが定量装置の作動を制御し、そしてモニターす
ることを許容する制御パネル２２と、そして投与
セツト中の流体の流れ制御を実行するようにチユ
ーブ１８の一部を圧縮するためのぜん動型定量ス
テーシヨン２３を含む。チユーブセグメント１８
の一部をオペレータが見るための好都合な位置
に、それにより流れの不規則性がもつと容易に観
察できるように維持するため、みぞ２４が定量ス
テーシヨン上に設けられる。

定量装置の運転モードは押しボタンストツプス
イツチ２５、押しボタンスタートスイツチ２６、
および押しボタンパワーオン／オフスイツチ２７
によつて制御される。これらの各押しボタンスイ
ツチは、好ましくはオペレーターへの装置の運転
モードの内部指示器を含む。種々の異常運転状態
は、モード制御押しボタンの左方（第２図で見
て）に制御パネル２２上に含まれる指示ライト２
８によつて告知される。

制御パネル２２はさらに、注入された体積のデ
ジタルデイスプレー２０、注入すべき体積のテジ
タルデイスプレー２０、および流体の流量のデジ
タルデイスプレー３２を含む。デイスプレー３０
によつてデイスプレーされる体積は実際に注入さ
れた流体の体積であり、そしてオペレーターによ
つて押しボタンリセツトスイツチ３３によつてゼ
ロヘリセツトすることができる。デイスプレー３
１による注入すべき体積は、オペレーターによつ
て押しボタンスイツチ３４のセツトが所望の注入
体積を指示するようにあらかじめセツトされる。
定量装置１３の種々の指示器、制御スイツチおよ
び他の特徴の作動は、すべて1977年12月２日出願
のサーマン、エス、ジエスおよびノーム、シムの
第856863、ノーム、シムの第857018号、ノーム、
シムおよびビンセント、エル、クニツグの第
856927号、およびサーマン、エス、ジエスの第
856926号のアメリカ特許出願に詳細に記載されて
いる。

投与セツト１２のチユーブ１８は定量装置１３
の流れ制御ステーシヨン２３を通過する。慣用の
実際では、流れ制御ステーシヨン２３は、チユー
ブの挿入または除去を容易にするため制御ノブ３
７によつて開くことのできるスライド自在に取り
付けられたプラテンアセンブリ３６を備える。さ
らにこのため、追加の制御ノブ３８が下流閉塞お
よび流れ制御ステーシヨン内に収容されている安
全エレメントの使用者による操作を許容するため
設けられている。第３図を参照すると、流れ制御
ステーシヨン２３はその周辺に等間隔で配置され
た４個の加圧ローラー４１を有するローター４０
の形の定量手段を含む。該ローラーは自由回転の
ためそれぞれのシヤフト４２に取り付けられ、そ
して該シヤフトはそれぞれの放射状くぼみ４５内
で往復動のためローター上に取り付けられた個々
の架台４３上に支持されている。架台はそれぞれ
のらせんばね４６によつて放射方向外側にバネで
片寄せられている。

流れ制御ステーシヨンはさらに、ローター４０
の外周とその形状が実質的に対応する円弧状作業
表面５１を提供する加圧プレート５０を含む。こ
の表面はローラー４１と共に隣接するローラー間
の距離に相当するローター外周の少なくとも一部
のまわりで、チユーブ１８を圧縮係合にもたら
す。該加圧プレートは、チユーブ１８の装置およ
び除去を容易にするため、加圧プレート上に設け
られた垂直スロツト５３内での運動に制限された
偏心カム５２の回転によつてローター４０へ向つ
てそしてそれから遠方へ往復動することができ
る。カムの回転はノブ３７へ連結されたシヤフト
５４によつて達成される。ノブ３７が第３図に示
すようにその底位置にある時、加圧プレートはチ
ユーブ１８がローラーによつて完全に閉塞させる
のに充分なほどローターの外周の近くへ移動す
る。

ローター４０および加圧プレート５０によつて
提供されるぜん動ポンプ構造を通過した後、チユ
ーブ１８は流れシステム内の泡の存在を検出する
ための気泡検出ステーシヨン６２を両者で構成す
る。光源６０と、そして光検出器６１との間を延
びる。チユーブは次に流れ制御ステーシヨン６３
の形の下流昇圧手段を通過する。このステーシヨ
ンはスライド自在に取り付けられた、チユーブセ
グメント１８の側壁に向つて片寄せられたプラン
ジヤー６７を含む。チユーブセグメントと係合す
るプランジヤーの端部は、チユーブを閉塞するく
さび形状の作動表面７０と、液体がその上に作用
する一般に平坦な制御表面７１とを有する一般に
Ｌ字ヘツド６８を含む。プランジヤーの中央部は
静止取付けブロツク７３内にスライド自在に収容
され、そしてヘツド６８をチユーブとの係合に片
寄せるらせん圧縮バネ７４の中心を通つて延び
る。

プランジヤー６７はチユーブセグメント１８の
装置および除去を容易にするため、前方パネル上
の使用者作動ノブ３８によつて開くことができ
る。プランジヤーの自動的解放は、７８において
プラテンアセンブリ３６へ回転自在に取り付けら
れ、そしてプランジヤーに対して直角な平面内に
おいて作動のためらせんバネ７９によつて片寄せ
られているラツチ部材７７によつて得られる。該
プランジヤーはプランジヤーがその全開位置へ動
くときラツチ部材７７をその中に収容するスロツ
ト８０を含む。プランジヤーの端部８１は、ラツ
チ部材がスロツト８０中に嵌着する前にその移動
を容易にするため先細となつている。一旦ラツチ
部材がスロツト中に収容されると、プランジヤー
はロツクされ、そしてチユーブ１８は容易に除去
することができる。プラテンアセンブリ３６が後
で閉じられるときにプランジヤーが解放されるこ
とを確実にするため、取り付けブロツク７３は、
加圧プレートがノブ３７の回転によつてその閉じ
た位置へ復帰するとき回動自在に取り付けられた
ラツチ部材７７をスロツト８０から移動させるよ
うに作用する先細の端部表面を有する作動ピン８
２を備えている。このように、プランジヤーは定
量ステーシヨンが閉じられる時、投与セツトチユ
ーブ１８に対して再びバネで片寄せられるように
なるため自動的に解放される。これは背圧および
プランジヤーによつて提供される重力流の保護な
しに、このシステムの不注意による運動を防止す
る。

作動において、ローターアセンブリ４０は、加
圧ローラー４１が圧力プレート５０に対してチユ
ーブ１８と圧縮係合するように時計方向（第３図
で見て）に係合される。第５図に示すように、ロ
ーラーに４１によつてチユーブへ加えられる力
は、チユーブを完全に閉塞し、そのためローター
アセンブリが回転するときチユーブの内孔中の液
体が押し進められるのに充分である。ローターア
センブリの回転速度を正確に制御することによ
り、チユーブを通過する流体の流量を正確に制御
することが可能である。

流れ制御ステーシヨン６３はチユーブを部分的
に閉塞することにより、加圧ローラーの係合点の
下流でチユーブの内孔内の流体圧力を上昇させ
る。この圧力はローター４０の回転毎に前進させ
られる流体の体積の変動を最小化するように、加
圧ローラーによる圧縮の前後にチユーブ壁が非圧
縮形状に膨張するのを助ける。この定量装置の特
徴は前述のアメリカ特許第4155362号に詳細に記
載されている。

本発明によれば、定量装置１３は該装置の下流
においてチユーブが閉塞された場合、またはチユ
ーブが破裂もしくは患者から外れた場合、運転を
中断するための圧力モニターシステム８０を含
む。第５図を参照すると、このモニターシステム
は閉塞ステーシヨン６３の下流でチユーブ１８の
横でそれと作動的接触係合にあるハウジング２０
に取り付けた圧力トランスジユーサー８１を含む
ことが見られる。該圧力トランスジユーサーの反
対側に、ハウジング２０上に圧力表面８２が設け
られ、そのためチユーブの内孔内の圧力の変化は
トランスジユーサーの感知表面に伝えられる。

トランスジユーサー８１における圧力変化は、
チユーブ内のその瞬間の流体圧力の指示であるレ
ベルを有するアナログ信号を発生させる。この信
号は圧力モニター回路８３へ印加され、そこで下
流圧力が許容できる作動範囲にあるかどうかを決
定するため、あらかじめ定めた上限に対して比較
される。チユーブの閉塞または折れを意味する、
この信号が高過ぎる場合には、制御信号が発生さ
れる。

この制御信号は、慣用の形式でよく、そして定
量装置のぜん動ローター４０と組み合わされたス
テツパーモータ８５を駆動するのに必要なパワ
ー、タイミングおよび制御回路を含むポンプ制御
回路８４へ印加される。加えて、ポンプ制御回路
８４は、定量装置の作動が中断されるとき可聴警
報を発生させるように警報８６へ印加される出力
信号を提供する。ローターが回転する速度、およ
びそれによる装置の流体運搬速度は、ポンプ制御
回路へ印加される入力信号によつて決定される。
この速度は通常ユーザーによつて適当な前方パネ
ルスイツチおよび読取りによつて設定される。

第６図を参照すると、圧力トランスジユーサー
８１は慣用の実際に従い、加えられる圧力の変化
に反比例して抵抗が変化する一対の可変抵抗エレ
メント８７および８８よりなることが見られる。
この応用のために市販されている圧力トランスジ
ユーサーの形の一つは、アメリカ合衆国カリフオ
ルニア州キヤピストラノのEndevcoによつて販売
されているタイプ8805M2の圧電抵抗トランスジ
ユーサーである。２個の抵抗エレメントは調整さ
れた一方電流源とアースとの間に接続され、そし
て共通の端子は応差増幅器９０の非反転端子へ接
続される。増幅器９０の反転端子は平衡調節電位
差計９１のアームへ接続され、該電位差計９１は
抵抗器９２および９３を経由して調整電流源およ
びアースへ接続される。

応差増幅器９０の出力はコンパラタ９４の入力
の一方へ接続される。コンパラタ９４の残りの入
力は第１の電位差計９６よりなる上限電圧源へ接
続される。電位差計９６は調整電流源とアースと
の間に接続される。

作動において、応差増幅器９０の非反転入力に
おける電圧レベルはチユーブ１８の側壁によつて
トランスジユーサー８１へ加えられた下流圧力の
関数である。電位差計９１を調節することによ
り、増幅器９０の反転入力における電圧レベル
は、電圧コンパラタ９４および９５へ加えられた
応差増幅器の出力が下流圧力が公称レベルにある
ときあらかじめ定めた参照レベルであるようにセ
ツトされる。該圧力が上昇するとき、応差増幅器
９０の出力は、それがコンパラタ９４の他の入力
へ加えられる最高圧力参照レベルへ達し、該コン
パラタが出力信号を発生するまで参照レベル以上
に上昇する。この出力信号は、ポンプ制御回路８
４へ加えられるときポンプの運転を停止し、そし
て警報８６を鳴らす。このように高圧力状態また
は低圧力状態のいずれかの場合も、運転が中止さ
れ、警報が鳴る。

実際においては、電位差計９６は流体圧力が正
常運転中遭偶する５ないし10psi（0.3515348ない
し0.7030696Kg／cm²）の圧力範囲以上に上昇し、
そして大体12ないし15psi（0.8436835ないし
1.0546044Kg／cm²）に達する時、コンパラタ９４
によつて出力信号が発生され、ポンプの運転が停
止されるようにセツトすることができる。この12
ないし15psi圧力限界は、機械的に作動されるス
イツチで可能な30ないし40psi（2.109209ないし
2.812278Kg／cm²）の最小限界レベルよりも相当に
低く、それによりより大きい閉塞検出感度を提供
する。

下流圧力レベルが広い作動範囲を上廻ることを
示すアナログ信号を誘導することにより、本発明
の圧力モニター回路は圧力作動スイツチでは必要
とされるであろう精密スイツチ、機械的連結およ
び精密な調整の必要性を回避する。加えられる圧
力に応答してアナログ信号を発生するタイプのホ
ール効果装置のような他のタイプの圧力センサー
が使用可能であることが認められるであろう。こ
の装置では、圧力応答運動のため磁石が取り付け
られ、そして磁気感応ホール効果アナログセンサ
ーが磁界に応答し、アナログ出力信号を発生す
る。このような装置の一種がアメリカ合衆国ニユ
ーハンプシヤー州コンコードのスプラツク、エレ
クトリツク、カンパニーによつて製造されたモデ
ルUGN−3600Mとして市販されている。この応
用に対して有用な他のタイプの装置は、直線電圧
応差トランス（LVDT）および回転電圧応差ト
ランス（RVDT）を含む。

本発明の特定の具体例を図示し、記載したが、
その広い局面において本発明を逸脱することなく
変更および修飾が可能であることは当業者に自明
であろうし、そしてそれ故、請求の範囲の役目は
そのような変更および修飾を本発明の真の精神お
よび範囲に属するものとしてカバーすることであ
る。