JP3179958U - 摺動コア流体供給装置 - Google Patents

Abstract

【課題】一定した流量が得られる弾性ポンプを提供する。
【解決手段】支持コア３２、リストリクタおよび膨張可能な袋を含む流体供給のためのポンプ３０であって、支持コア３２はポンプ３０の軸に沿って長手方向に伸長するように構成され、リストリクタは、支持コア３２の長手方向の伸長を所定の最大長に制限し、膨張可能な袋は、少なくとも１つの位置において支持コア３２に取り付けられ、且つ、流体を受け入れるように構成されている。
【選択図】図２Ａ

Description

本考案は、流体供給装置に関する。

弾性ポンプが、医療の場で患者に流体および薬剤を投与するために広く使用されている。あるポンプにおいて、流体は、シリコンまたは他のゴム重合体からなる薬品リザーバまたは袋に貯蔵されている。袋は、一定長の中心支持コアに対して、不変距離だけ隔離されたコアに沿った位置で取り付けられる。注液されたとき、袋は、膨張し、増大した袋の表面積は、流体を加圧して、流体を袋の外に押し出すエネルギーを蓄積する。流体の流量は、しばしば、ガラスキャピラリまたはＰＶＣチューブの一部のような制限オリフィスによって限定される。

図１を参照すると、標準的な弾性ポンプの典型的な流量プロファイル１８（つまり、時間に対する流量）は、ポンプからの流体の流量が流体を供給する間一定ではないことを示す。流れの流量は、大きな初期過渡上昇２０を有し、低い流量の谷型段階２１が続き、第２過渡上昇２２で終了する。そのようなプロファイルの谷型および過渡上昇は、十分な流量を提供するために平均化されるかもしれない。有毒性薬品の投与のようないくつかの場合、または、ごく僅かな治療薬投与が必要なときには、初期過渡上昇は、過剰投与または他の望まざる状態をもたらすかもしれない。

初期過渡上昇２０は、膨張した袋によって流体に加えられる強い力によって生成される。流量の初期過渡上昇を緩和するために、充填されたポンプは、袋にその弾性のいくらかを失わせ、その中の流体に作用する力を減少させるために、流体供給を開始する前に待機時間だけ別にしておかれ得る。

谷型段階２１は、２つの減少の組み合わせに起因する。流体が袋から出るので、袋は収縮し、袋に蓄積されたエネルギーは減少する。したがって、袋により流体に印加される圧力は減少し、流量の低下を生じる。同時に、しかしながら、袋の物理的収縮は、袋壁の厚みの増加をもたらし、それによって、袋が流体により大きい圧力を加える。先ず、最初の作用は、突出している。袋が空になるので、後の作用は、徐々に大きくなり、流体供給の最後の第２の過渡上昇２２として現れる。

もしも、袋壁の厚みが均一でなければ、袋は、流体を受け入れたとき、薄い部分がより早く膨張するので、厚みのバラツキをさらに大きくする。この作用は、膨張した袋に非対称な形状を持たせ、そして、不均一な流量および同様のポンプの間の流量のバラツキをもたらす。この作用に対抗するために、袋は、しばしば、その非対称な膨張を制限する堅固なカバーまたは柔軟で膨張しないカバーのような外カバーの中に入れられる。あるポンプでは、袋は、その中の流体に力を作用させるゴム重合体からなり、そして、袋の内側のシリコンライニングは、流体がゴム重合体と接触するのを防止する。

全体的局面において、流体の供給のためのポンプは、ポンプの軸に沿って長手方向に移動するように形成されたコアと、コアが予め定めた最大長よりも長手方向に移動することを制限するように構成されたリストリクタと、少なくとも１箇所において支持コアに取り付けられ、流体を受け入れるように構成された膨張可能な袋とを含む。

実施形態は、次の中の１以上を含む。ポンプは、支持コアの少なくとも一部において、袋を取り囲むカバーを含む。カバーは、袋が流体で満たされたときに、袋がカバーの大きさおよび形状と実質的に無関係な大きさおよび配置を有するような大きさおよび形状を有する。カバーは、袋が流体で満たされたときに、袋の外表面とカバーの内表面との間に隙間が存在するような大きさおよび寸法である。袋は、実質的にシリコンからなる。袋が支持コアに取り付けられている位置は、充填されたときの袋の容量と、ポンプから供給される流体の所望の流量との少なくとも１つに基づいて選択される。

コアは、互いに対して長手方向に摺動するように構成された第１部材および第２部材を含む。ポンプは、第１部材と第２部材とを接続するコネクタを含む。リストリクタは、流路に配置された玉型支持体を含む。流路の長さは、支持コアの所望の最大長に基づいて定められる。支持コアは、流体が袋に入るときに長手方向に膨張し、流体が袋から出るときに長手方向に収縮するように構成される。ポンプは、実施的に一定の流量を供給するように構成される。

他の局面において、ポンプから流体を供給する方法は、袋の中への流体の受け入れと、ポンプからの流体の供給とを含む。袋の中への流体の受け入れは、ポンプの軸に沿った支持コアを長手方向の伸長させることと、袋を膨張させることとを含む。ポンプからの流体の供給は、袋を収縮させることと、支持コアをポンプの長手方向の軸に沿って短縮することとを含む。

実施形態は、次の中の１以上を含んでもよい。ポンプからの流体の供給は、実質的に一定の流量で流体を供給することを含む。支持コアの伸長は、支持コアの第１部材を支持コアの第２部材に対して長手方向に摺動させることを含む。袋の膨張は、袋を取り囲むカバーの大きさおよび形状と実質的に無関係な形状および配置に袋を膨張させることを含む。袋は、実質的にシリコンからなる。

ポンプは、上述のように多くの利点を有する。とくに、ポンプのコアの摺動は、袋が満たされるか流体がポンプから供給されることによるポンプに動きの追加の自由度を提供する。この動きの追加の自由度は、流体供給の流れのプロファイルに作用して、ポンプが、流量の初期過渡上昇を低減して、或いは、初期過渡上昇なく、流体を供給することを可能にする。さらに、コアの摺動は、袋が袋壁の厚みに僅かなバラツキがあっても均等に充填されるように実質的に対称に膨張することを可能にする。主としてシリコンである袋の組成は、袋の対称な膨張をさらに促進する。この対称な膨張の結果として、袋は、均一な圧力を内側の流体に作用させて、流体供給中の一定した流量を可能にする。このように、比較的一定の流量がポンプからの流体の供給の大部分に亘って維持される。また、対称な袋の膨張は、ポンプからの流体の供給開始時の流量の過渡上昇を低減または除去することを助ける。ポンプが袋を満たされてすぐに、袋によって内部の流体に作用する圧力を緩和するために必要な時間を待つことなく、一定した流量が得られる。加えて、袋の膨張ひいてはその中に収容された流体に作用する圧力が同様の装置の間で一定になるので、装置間のバラツキが低減される。

標準的な弾性ポンプと摺動コアポンプの流量プロファイルを示す図である。 袋が略空の摺動コアポンプを示す図である。 袋が略満杯の摺動コアポンプを示す図である。 摺動コアポンプの部分拡大図である。 摺動コアポンプの部分拡大側面図である。 摺動コアポンプの部分拡大平面断面図である。 摺動コアポンプの部分拡大側面断面図である。

図２Ａを参照すると、スライディングコアポンプ３０は、抗生物質、鎮痛剤または化学療法薬剤のような流体を患者に供給する。ポンプ３０は、袋４および外カバー３４を保持する概略円筒形の支持コア３２を含む。流体は、流体に圧力を作用させて、流体供給ライン１０を通して流体をポンプの外に押し出そうとする袋４の中に貯留される。流体供給ライン１０の末端に接続された患者コネクタ１３（例えばルアー継手）は、患者への流体の供給を促進する。ある実施形態では、流体供給ライン１０は、エアトラップおよび抗菌フィルター９、または、例えばガラス毛管またはＰＶＣチューブの一部分で有り得るマイクロボア制限チューブ１２のような、他の構成要素に接続される。流体供給ライン１０に接続されたクランプ１１が、ポンプ３０からの流体の流れを開始および終了させる。

図２Ａおよび３を参照すると、支持コア３２は、第１摺動コア部材１および第２摺動コア部材３を含む可動または伸縮可能な構成要素を包含する。摺動コア部材１および３は、環状のコネクタ２と共に保持されている。他の実施形態では、第１摺動コア部材１は、第２摺動コア部材３の円形穴の中に挿入される。袋４は、袋の所望の充填容積に基づいて選択された２つの位置８ａおよび８ｂにおいて、支持コア３２に取り付けられている。第１摺動コア部材１および第２摺動コア部材３は、ポンプ３０の軸８に沿って、互いに対して長手方向に移動できる。摺動コア部材１および３の移動は、楕円形への長手方向で同心の袋４の伸長を導く。摺動コア部材１および３のこの相対運動は、可変距離８ｃだけ離れた位置８ａおよび８ｂの相対変位を生じる。流体が袋４の中に導入されている間、袋４が膨張して支持コア３２が伸長するのにしたがって、距離８ｃが増大する。流体が袋４から供給されている間、袋４が収縮して支持コア３２が短縮するのにしたがって、距離８ｃが減少する。図２Ａは、袋４の中に少しの流体がある開始位置の支持コア３２を示す。図２Ｂを参照すると、流体が袋４の中に導入され、摺動コア部材１は摺動コア部材３に対して長手方向に移動し、袋４は風船状に膨張している。

摺動コア部材１および３の軸８に沿った長手方向の相対移動は、典型的にはガラスまたは医療グレード高分子化合物からなる玉型支持体５によって制限される。玉型支持体５は、摺動コア部材１および３のスロット６および／または堀または溝７の中に配置される。支持コア３２の伸長の正弦波、スロット６および溝７の長さによって定められる。図４Ａおよび４Ｂに示した実施形態では、２つのスロット６ａおよび６ｂ並びに２つの溝７ａおよび７ｂが利用されている。一般に、玉型支持体５、スロット６および溝７の数は、支持コア３２の大きさ、並びに、位置８ａと８ｂとの間の所望の相対変位に基づいて変わる。他の実施形態では、摺動コア部材１および３の長手方向の移動は、ストッパおよびガイドアセンブリによって、或いは、摺動コア部材１および３の軸８に沿った自由な移動を許すがこの動きに所定の終点または制限を提供するような他の構造によって制限される。

袋４は、袋の中に閉じ込められた空気を透過性の膜を通してゆっくりと消散させられる柔軟な膜で形成される。ある実施形態では、袋４は、自己通気性材料で形成される。袋４の材料は、医薬品にも適合する。例えば、袋４は、シリコンまたは他のゴム重合体で形成される。ある実施形態では、袋４は、主にシリコンからなる。

再度、図２を参照すると、カバー３４は、袋を（例えばパンク、摩耗または汚れから）保護し、ロット番号、充填容積、流量、流れ継続時間等の可変の製造データおよび装置ＩＤを印刷するための表面領域を提供する。カバー３４は、充填された状態および空の状態のいずれでも、変形、その他、袋４が膨張や収縮をするような袋の支持コア３２に対する全体形状または配置に影響することなく、袋４を取り囲むように形成されている。つまり、袋４が流体で満たされるので、袋は、カバー３４の大きさおよび形状と無関係な形状および配置をとる。１つの例では、カバーは真空成形されて、カバーの内表面と完全に充填された状態の袋４の外表面との間に空隙３５を有する。カバー３４は、（例えば不図示の弾性バンドで）固定されて、コア３２を位置４０ａおよび４０ｂに支持する。カバー３４は、支持コア３２に取り付けられ、摺動コア部材１および３と連動するので、カバー３４の両端は、袋４が膨張するのに連れて、長手方向に互いに離れるように移動する。カバー３４は、例えばＰＶＣからなるソフトカバーであってもよい。他の例では、硬く堅固なカバーが袋４を保護する。硬く堅固なカバーは、変形、その他、袋４が膨張や収縮をするような袋の支持コア３２に対する全体形状または配置に影響することなく、完全に膨張した状態の袋４を完全または部分的に包含してもよい。

図４Ｃを参照すると、ポンプ３０は、支持コア３２の開放端４４に、それを通して流体が袋４の導入される充填口４２を含む。充填口４２は、多くのシリンジおよび他の標準的な装置に適合可能である。充填口４２の抗サイフォン逆止弁４６は、充填中および充填後の袋４からの流体の漏れを防止する。フリップキャップアセンブリ４８は、支持コア３２に取り付けられて充填口４２を覆う。支持コア３２の反対側の端部４９では、送出口５０が流体供給ライン１０に接続されている。２つの流路５２および５４が、支持コア３２の中に延伸する。流路５２は、充填口４２袋の内側に接続するが、流路５４は、袋４の内側を送出口５０に接続する。

支持コア３２の構成は、摺動コア部材１および３を含めるために、ポンプ３０に袋が充填されるような、或いは、流体がポンプから供給されるような動きの追加の自由度を与える。図１を再度参照すると、動きの追加の自由度は、摺動コアポンプ３０に流れのプロファイル２４を与える。直ちに流体がポンプから供給されるので、袋４は収縮し、摺動コア部材１および３は長手方向内側に移動する。摺動コア部材１および３の運動は、袋４がその中に収容している流体に印加する圧力を小さくする。低減された力は、流体供給の最初の初期過渡上昇を最小化する。

一度、摺動コア部材１および３がそれらの定位置に退避したなら（例えば、摺動コア部材１および３が当接するとき、または、距離８ｃが最小であるとき）、袋４は収縮を続けて流体を吐出するが、支持コア３２のさらなる後退はない。この点で、流量は、摺動コアを有しないポンプからの供給の間に得られる流量と同様の段階２８に入る。容量、壁厚、形状および袋４の弾性に関連して距離８ｃを調節することにより、摺動コアポンプ３０の略平坦な流量プロファイルが達成され得る。

ある実施形態では、連続流れ、ボーラス効果のある連続流れ、ボーラス流れおよび可変流れを含む多様なモードの流体供給が可能である。

上述の説明は、添付の特許請求の範囲に記載された考案の範囲を限定しない説明を企図する。これらおよび他の実施形態は、以下の特許請求の範囲に含まれる。

Claims (12)

1. 流体を供給するためのポンプであって、
   当該ポンプの軸に沿って長手方向に伸長する支持コアと、
   前記支持コアの長手方向の伸長を所定の最大長に制限するように構成されたリストリクタと、
   少なくとも１つの位置で前記支持コア取り付けられ、流体を受け入れるように構成されたに膨張可能な袋と、を含むポンプ。
2. 前記袋と前記支持コアの少なくとも一部分とを取り囲むカバーをさらに含む請求項１に記載のポンプ。
3. 前記カバーは、前記袋に流体が充填されたとき、前記袋が当該カバーの大きさおよび形状と実質的に無関係な大きさおよび配置を有するような大きさおよび形状を有する請求項２に記載のポンプ。
4. 前記カバーは、前記袋に流体が充填されたとき、前記袋の外表面と当該カバーの内表面との間に隙間が存在するような大きさおよび寸法を有する請求項２に記載のポンプ。
5. 前記袋は、実質的にシリコンで形成されている請求項１に記載のポンプ。
6. 前記袋が前記支持コアに取り付けられている位置は、流体が充填されたときの前記袋の容積、および、当該ポンプから供給される流体の所望の流量の少なくとも１つに基づいて選択されていることを特徴とする請求項１に記載のポンプ。
7. 前記支持コアは、互いに対して長手方向に摺動するように構成された第１部材および第２部材を含む請求項１に記載のポンプ。
8. 前記第１部材と前記第２部材とを接続するコネクタをさらに含む請求項７に記載のポンプ。
9. 前記リストリクタは、溝に配置された玉型支持体を含む請求項１に記載のポンプ。
10. 前記溝の長さは、前記支持コアの所定の最大長に基づいて定められる請求項９に記載のポンプ。
11. 前記支持コアは、流体が前記袋に入るときに長手方向に伸長し、流体が前記袋から出るときに長手方向に短縮する請求項１に記載のポンプ。
12. 実質的に一定の流量で流体を供給するよう構成されている請求項１に記載のポンプ。

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