JP6325554B2 - 医療用注入システムの流れ制御 - Google Patents

Description

本願は医療用注入システムに関し、より詳しくはその中の流れを制御する装置と方法に関する。

図１Ａは、医用画像撮影のために患者の血管系に造影剤を送達するための、ある例示的な医療用注入システム１００（ＡＣＩＳＴ ＣＶｉ（登録商標）システム）の斜視図を示す。
図１Ａは、補給チューブライン２７−Ｆを介して加圧ユニット１３０のシリンジ型容積移送式真空ポンプへの供給を行う第一の流体貯蔵部１３２と、例えばＸ線不透過造影剤を、患者チューブライン１２２にそのコネクタ１２０において連結された、例えば挿入カテーテル（図示せず）を介して患者の血管系に注入するための、ユニット１３０に連結された注入チューブライン２７−Ｉを示している。
図１Ａは第二の流体貯蔵部１３８をさらに示しており、そこから生理食塩水等の希釈剤が、チューブライン１２２へと供給するさらに別のチューブライン１２８を通じて、蠕動ポンプ１０６により吸引される。
マニホルド弁１２４とこれに関連するセンサ１１４が、チューブライン１２２への、加圧ユニット１３０からの、およびチューブライン１２８からの流体の流れを制御する。

図１には示されていないが、ユニット１３０のシリンジ型容積移送式真空ポンプは補給ポートと注入ポートを含み、そこにそれぞれチューブライン２７−Ｆとチューブライン２７−Ｉが連結され、チューブライン２７−Ｆ内の逆止弁（図示せず）とチューブライン２７−Ｉ内の弁１２４がチューブライン２７−Ｆとチューブライン２７−Ｉを通る流れを制御するために利用される。
例えば、ユニット１３０のポンプが作動されて貯蔵部１３２から流体を吸引すると、チューブライン１２２とチューブライン１２８から注入チューブライン２７−Ｉを通る流れが弁１２４によってブロックされ、ポンプが満杯になった後、ポンプが作動されてその中の流体を加圧すると、弁１２４が開き、加圧された流体がチューブライン２７−Ｉを通ってチューブライン１２２へと流れることができ、その一方で、補給チューブライン２７−Ｆを通る流れは上記の逆止弁によってブロックされる。
医療用注入システムのチューブライン、例えば注入システム１００のチューブライン２７−Ｆとチューブライン２７−Ｉを通る流れを制御するための他の様々な機構が当業界で知られている。
例えば、適当な挟圧弁装置が、本願と同じ譲受人に譲渡された特許文献１に記載されている。
それでもなお、医療用注入システム内の流れを制御するための弁動作を簡素化し、その効率を向上させるための改良された弁装置が依然として求められている。

米国特許第８，１５２，７８０号明細書

本発明の装置と方法は、医療用注入システムの１本または複数のチューブラインを通る流れを制御することに関する。
ポンプに連結された補給および注入チューブラインを含む注入システムにより利用可能ないくつかの方法によれば、２本のチューブラインは弁装置の中で、２本のラインのうちの第一のラインが装置の挟圧部材と装置のばね式アンビルとの間に配置され、２本のラインのうちの第二のラインが装置の挟圧部材と装置の第二のばね式アンビルとの間に配置されるように位置付けられ、その後、挟圧部材が、挟圧部材が第一のチューブラインを第一のばね式アンビルに押し付けて圧縮する第一の位置から、挟圧部材が第二のチューブラインを第二のバネ式アンビルに押し付けて圧縮する第二の位置へと、およびその逆へと移動される。
挟圧部材が第一のチューブラインを圧縮すると、そこを通る流れがブロックされ、その一方でポンプは第二のチューブラインを通じて流体を吸引し、挟圧部材が第二のチューブラインを圧縮すると、そこを通る流れがブロックされ、その一方でポンプは第一のチューブラインを通じて、いくつかの実施形態と方法によれば、例えば最高約８２７０ＭＰａ（１２００ｐｓｉ）の注入圧力で流体を注入する。
代替的な注入システムにおいては、単独のチューブラインを、挟圧部材と共に１つのばね式アンビルのみを含む同様の弁アセンブリの中に位置付けてもよい。

いくつかの好ましい実施形態によれば、挟圧部材は、例えばモータによって駆動される回転可能シャフトに連結され、これは挟圧部材をシャフトの中心軸の周囲で、第一と第二の位置間で、それらの間の中立位置（チューブラインが初めに弁装置の中の所定の位置に位置付けられたときに、挟圧部材が配置されてもよい位置）を通過して移動させる。
さらに、挟圧部材は好ましくは、偏心の、すなわちシャフトの中心軸からオフセットした補助軸の周囲で回転可能であり、それによって挟圧部材は、第一と第二の位置間で往復するように移動されると、回転してチューブラインと接触状態および非接触状態となる。
ばね式アンビルの各々のばね部材は、固定端部と浮動端部を有する長い撓み材の形態であってもよく、そこにアンビルブロックが取り付けられ、その上に対応するアンビルが形成される。
いくつかの好ましい方法と実施形態によれば、各ばね部材には、例えば挟圧部材を移動させて弁装置内のチューブラインの一方を圧縮する前に、プリロードが付与される。
さらに、プリロードが付与された各ばね式アンビルと、第一と第二の位置の一方または両方にある挟圧部材との間には、好ましくは、対応するチューブラインの壁厚の約２０％の圧搾による減少分からプリロードが付与された対応するばね部材の最大動作時撓みを差し引いたものにあたる最小ギャップが設定され、この動作時撓みは好ましくは、プリロードが付与されたばね部材の、あるばね定数について、動作時撓みの範囲全体にわたるばらつきが公称値の約１５％以内である約２０．４ｋｇ（４５ｌｂｓ）より大きい挟圧力を提供するように設定される。

以下の図面は、本願の特定の方法と実施形態を例示しており、したがって、本発明の範囲を限定しない。
図面は（特にことわりがない限り）正確な縮尺によらず、後述の詳細な記載の中の説明と共に使用されるものである。
以下に方法と実施形態を添付の図面に関連して説明するが、図中、同様の番号は同様の要素を指す。

本発明の実施形態を利用してもよい例示的な医療用注入システムの少なくとも一部の斜視図である。 本発明の実施形態を利用してもよい例示的な医療用注入システムの少なくとも一部の斜視図である。 本発明のいくつかの実施形態と方法による、容積移送式真空ポンプから弁装置を通って延びる補給および注入チューブラインの平面図である。 いくつかの実施形態による図２Ａの装置の拡大平面図である。 いくつかの実施形態による弁装置の斜視図である。 いくつかの実施形態による図２Ｂの切断線４−４を通る長手方向断面図である。 図式的なばね要素を用いた、ある例示的弁装置の概略図である。 いくつかの実施形態による適当なステッピングモータのトルク出力を示す図である。 例示的弁装置の説明に関して参照するための別の概略図である。

以下の詳細な説明は本質的に例示的なものであり、本発明の範囲、適用可能性、または構成をいかようにも限定するものではない。
むしろ、以下の説明は例示的な方法と実施形態を実現するための実践的な例を提供する。
構成、材料、寸法の例が選択された要素について提供されており、すべての他の要素には、本発明の分野の当業者の間で知られているものが利用される。
当業者であれば、提供されている例の多くに、利用可能な適当な代替案があることがわかるであろう。

図２Ａは、本発明のいくつかの実施形態と方法による補給チューブライン２７−Ｆの一部と注入チューブライン２７−Ｉの一部の平面図であり、その両方が容積移送式真空ポンプ２３０から弁装置２３を通って延びる。
補給チューブライン２７−Ｆはポンプ２３０の補給ポート２６−Ｆに、注入チューブライン２７−Ｉはポンプ２３０の注入ポート２６−Ｉに連結されているように示されている。
図１Ａを再び参照すると、ポンプ２３０はシステム１００の加圧ユニット１３０によって使用され、それと統合されていてもよく、弁装置２３はシステム１００において使用されて、チューブライン２７−Ｆとチューブライン２７−Ｉを通る流れを制御することによって上記の逆止弁とマニホルド弁１２４の役割を受け継いでもよいことがわかるであろう。
図２Ａは、挟圧部材２３３と、第一のばね式アンビル２７１と、第二のばね式アンビル２７２と、を含む弁装置２３を示し、注入チューブライン２７−Ｉは第一のアンビル２７１と挟圧部材２３３の間に、補給チューブライン２７−Ｆは第二のアンビル２７２と挟圧部材２３３の間に延びるように示されている。
チューブライン２７−Ｆとチューブライン２７−Ｉの各々は、ナイロン補強ポリウレタンまたは柔軟ＰＶＣ材料から形成されてもよく、これらはどちらも当業者の間で知られている。
図２Ａにおいて、ポンプ２３０のプランジャ３２が矢印Ｉに従って動き、流体を加圧し、注入チューブライン２７−Ｉから注入するとき、挟圧部材２３３は補給チューブライン２７−Ｆをばね式アンビル２７２に押し付けて圧縮し、ポンプ２３０からその中を通る流体の流れをブロックする。
図２Ａはさらに、挟圧部材２３３がシャフト２３２に連結されているように示しており、これは好ましくは、その中心軸２０３の周囲で、例えば図２Ｂの両方向矢印ａに従って往復するように回転可能であり、部材２３３を第一と第二の位置１、２間で移動させる。

図２Ｂは、弁装置２３の拡大平面図であり、破線は挟圧部材２３３の、図２Ａ示されるものと同じ第二の位置２に移動する前の第一の位置を示す。
図２Ａ−Ｂは、挟圧部材２３３の中心が、偏心の、すなわち中心軸２０３からオフセットした補助軸２１３にあるように示している。
図２Ｂをさらに参照すると、挟圧部材２３３を第一の位置１と第二の位置２の間で中立位置Ｎを通過して移動させるためのシャフト２３２の回転が、補助軸２１３の３つの位置により示されている。
本発明の好ましい方法によれば、ポンプ２３０とチューブライン２７−Ｆ、２７−Ｉが注入システムの中に装着されたときに、挟圧部材２３３は当初、例えばライン２７−Ｆと２７−Ｉを弁装置２３内の挟圧部材２３３と対応するばね式アンビル２７１、２７２との間に位置付けるのをより容易にするために中立位置Ｎにあることがわかるであろう。
それから、いったんポンプ２３０とチューブライン２７−Ｆ、チューブライン２７−Ｉが装着されると、挟圧部材２３３は第一の位置１へと移動してとチューブライン２７−Ｉからの流れをブロックし、その後、ポンプ２３０のプランジャ３２が矢印Ｆ（図２Ａ）に従って移動され、チューブライン２７−Ｆへと流体が吸引される。
プランジャ３２が所定の量の流体をポンプ２３０に吸引した後、挟圧部材２３３は第一の位置１から図２Ａに示される第二の位置２へと移動され、チューブライン２７−Ｆを通る流れをブロックし、その一方で、ポンプ２３０はとチューブライン２７−Ｉを通じて流体を例えば最高約８２７０ＭＰａ（１２００ｐｓｉ）の注入圧力で押し出す。

図３は、いくつかの実施形態による弁装置２３の斜視図である。
図３はシャフト２３２を示し、これは構造３０５の中で、例えば、図４Ａの断面図において見える玉軸受４２２により支持される。
図４Ａは、いくつかの実施形態による図２Ｂの切断線４−４を通る長手方向断面図である。
図４Ａは、シャフト２３２が弁装置２３の固定された筐体内に格納されるモータ３３５、例えばステッピングモータ（すなわち、ｈｔｔｐ：／／ｃａｔａｌｏｇ．ｏｒｉｅｎｔａｌｍｏｔｏｒ．ｃｏｍに記載されている品番ＰＫ２３５ＰＤＡ）のシャフト３１５に連結されたシャフト２３２を示している。
再び図１Ａを参照すると、前述のように、弁装置２３はシステム１００によって、例えば装置２３を参照文字Ｐにより示される近辺に取り付けることによって使用されてもよく、それによってモータ３３５は、ポンプ２３０の補給および注入ポート２６−Ｆ、２６−Ｉが存在する略垂直な平面Ｖの後方に位置し、シャフトはチューブライン２７−Ｆ、２７−Ｉに向かって延び、それゆえ、ライン２７−Ｆ、２７−Ｉは、図２Ａに示されるように、弁装置２３の中に位置付けられてもよい。
さらに、図１Ｂに関して、代替的な構成を有する注入システム２００は１対の弁装置２３を利用してもよい。
図１Ｂが示すシステム２００は、１対のスリーブ２１６Ａ、２１６Ｂを含み、その各々にポンプ２３０（図２Ａ）のようなポンプが格納されていてもよく、各ポンプから対応するコンパートメント２１８Ａ、２１８Ｂの中に延ばされるチューブラインセット２７−Ｆ、２７−Ｉが略水平な平面Ｈ内にある。
図の実施形態によれば、２つのポンプの一方は、固定部２０２Ａに取り付けられた貯蔵部から補給される例えば生理食塩水を送出してもよく、ポンプのもう一方は、固定部２０２Ｂに取り付けられた貯蔵部から補給される例えば造影剤を送出してもよく、ガイド２２０が、生理食塩水と造影剤の注入ラインを患者ラインに接続するようにコンパートメント２１８Ａ、２１８Ｂから延びるように示されている。
図１Ｂをさらに参照すると、システム２００によって使用される各弁装置２３のモータ３３５は、平面Ｈの下の、参照文字Ｐにより示される近辺に取り付けられていてもよく、各々のシャフト２３２は対応するチューブライン２７−Ｆ、２７−Ｉのセットに向かって延び、それゆえ、チューブラインの各セットは、図２Ａに示されるように、対応する弁装置２３の中に位置付けられていてもよい。

弁装置２３のモータ３３５は、作動されると（すなわち、使用者によって作動されるか、ポンプ２３０に連結されたセンサからのトリガ信号に応答して作動される）、挟圧部材２３３を位置１へと付勢してチューブライン２７−Ｉをばね式アンビル２７１に押し付けて圧縮するか、位置２へと付勢してチューブライン２７−Ｆをばね式アンビル２７２に押し付けて圧縮するのに十分なトルクでシャフト２３２を駆動し、それによってライン２７−Ｉと２７−Ｆを通る流れを連続して効率的にブロックする。
先に概説したように、いったんチューブライン２７−Ｉ、２７−Ｆが弁アセンブリ２３の中の所定の位置に位置付けられたら、モータ３３５が作動されて、挟圧部材２３３を第一の位置１へと移動させてもよく、この位置では部材２３３がチューブライン２７−Ｉをアンビル２７１に押し付けて圧縮し、その一方でポンプ２３０が貯蔵部、例えば図１の貯蔵部１３２からチューブライン２７−Ｆを通じて流体を吸引し、その後、いったんポンプ２３０に補給されたら、モータが作動されて、挟圧部材２３３を第二の位置２へと移動させることによってチューブライン２７−Ｆを圧縮し、その一方でポンプはチューブライン２７−Ｉを通じて流体を注入する。
１回または複数の画像撮影手順の過程で、ポンプ２３０には約５回から最高約２５回補給する必要がありうるため、挟圧部材２３３は第一と第二の位置１、２間で十分な回数だけ繰り返し移動され、ポンプ２３０の内部空間への補充を行い、それによって必要な回数の注入に対応できるようにする。
いくつかの好ましい方法によれば、モータ３３５はシャフトを中心軸２０３の周囲で約１８０度にわたり中立位置Ｎを通過して往復するように駆動し、挟圧部材２３３を第一と第二の位置１、２間で移動させるか、あるいはモータ３３５はシャフト２３２を中心軸２０３の周囲で３６０度駆動して、挟圧部材２３３を第一と第二の位置１、２間で移動させてもよい。
ステッピングモータは好ましくは、エンコーダを含み、シャフト２３２の回転のステップをモニタして、システム動作中、挟圧部材２３３の位置を常に追跡し、確認する。

図３は、対応するばね部材に取り付けられることによるばね式のアンビル２７１、２７２の各々をさらに示しており、その各々は長い撓み材３７０の形態である。
図３は、支持構造３０５に取り付けられた各撓み材３７０の第一の端部３０１と、対応する撓み材３７０の浮動的な第二の端部３０２に固定された対応するアンビルブロック２５７上に形成されたアンビル２７１、２７２の各々を示している。
参照番号３０７は例示的な固定手段の位置を示しており、そのいくつかは図４Ａの中で見ることができる。
アンビル２７１、２７２の各々は好ましくは、チューブライン２７−Ｆ、２７−Ｉの各々の外径より大きいか、これと等しい幅ｗにわたって延び、各々の半径Ｒ−ｎは例えば約１．５ｍｍ（０．０６ｉｎ）〜約２ｍｍ（０．０８ｉｎ）であってもよく、チューブライン２７−Ｉ、２７−Ｆを効果的に挟圧、過度な応力を加えることによってその壁に損傷を与えない。
アンビルブロック２５７は好ましくは、ステンレススチールから形成される。

図２Ｂと４Ａをさらに参照すると、チューブライン２７−Ｆ、２７−Ｉを形成する管の、ある壁厚と材料特性について、最小ギャップｇ_minが挟圧部材２３３とアンビル２７１、２７２の各々との間に画定される（ｇ_minは第二のアンビル２７２と第二の位置２にある部材２３３との間に示されている）。
チューブライン、例えばライン２７−Ｉと２７−Ｆが、例えば図２Ａに示されるように弁装置２３の中に位置付けられると、撓み材３７０によって提供されるばね負荷により、アンビル２７１、２７２の各々とそれぞれ第一と第二の位置１、２にある挟圧部材２３３との間に、例えばチューブライン２７−Ｉ、２７−Ｆの各々を形成するチューブの標準的誤差範囲での壁厚を通じて、比較的一定の挟圧圧力が確立される。
さらに、アンビル２７１、２７２のばね負荷によって、前述のように１回の画像撮影手順の過程または複数回の画像撮影手順が行われる１日で発生しうる複数の挟圧サイクル、例えば最高約２５サイクルに応答してチューブライン２７−Ｉ、２７−Ｆの何れかの硬さが横ばい／低下しても、比較的一定の挟圧圧力が維持される。

再び図４Ａを参照すると、いくつかの好ましい方法と実施形態によれば、撓み材３７０にはプリロードが付与されて、挟圧部材２３３により加えられる所望の挟圧力が設定され、例えば最高約６０，０００回の挟圧サイクルに相当する弁装置２３の寿命が終わるまで各撓み材３７０が受ける周期的負荷の振幅が縮小される。
図４Ａはプリロード支持部４１７を示しており、その各々は好ましくは、支持構造３０５の中に形成され、各支持部４１７は対応する長い撓み材３７０の浮動的な第二の端部３０２においてアンビルブロック２５７の付近に配置される。

図４Ａはさらに、ニードルベアリングアセンブリ４２３によって支持される挟圧部材２３３をさらに示しており、部材２３３は補助軸２１３の周囲で回転可能である。
このような支持部は、挟圧部材２３３が回転してチューブライン２７−Ｆ、２７−Ｉと接触状態および非接触状態になるようにし、それによって挟圧部材の第一のおよび第二の位置１、２への、およびそこからの移動を容易にし、対応するチューブライン２７−Ｆ、２７−Ｉをその長手方向軸の方向に沿って変位させず、および／またはチューブライン２７−Ｆ、２７−Ｉの過度な摩耗を発生させないために好ましい。

[実施例]
ある例示的実施形態によれば、各チューブライン２７−Ｉ、２７−Ｆはナイロン補強ポリウレタンのチューブにより形成され、その呼び外径は約４．７８ｍｍ（０．１８８ｉｎ）、呼び壁厚ｔは約１．２７ｍｍ（０．０５ｉｎ）である。
挟圧部材２３３と各ばね式アンビル２７１、２７２は、部材２３３と各アンビル２７１、２７２が例示的なチューブライン２７−Ｉ、２７−Ｆの各々に、各チューブラインが弁装置２３の中に位置付けられた時（すなわち、図２Ａによる）、および部材２３３がそれぞれ第一と第二の位置１、２にあるときに十分な挟圧力を加えるように、弁装置２３の中で適当に寸法が決定され、支持され、配置される。
最大注入圧力約８２７０ＭＰａ（１２００ｐｓｉ）でこの例示的チューブラインを通る流れを防止する十分な挟圧力は約２０ｋｇ（４５ｌｂｓ）であることがわかっているが、８２７０ＭＰａ（１２００ｐｓｉ）を超える注入圧力での、挟圧部材２３３とばね式アンビル２７２との間の補給チューブライン２７−Ｆの挟圧を通じて亀裂／漏れが生じる前のチューブの不具合（すなわち、約１０３４３ＭＰａ（１５００ｐｓｉ）での破裂）を確実にするために、この例示的実施形態については、４．５ｋｇ（１０ｌｂｓ）の安全マージンによって挟圧力は約２５ｋｇ（５５ｌｂｓ）となる。
それゆえ、注入チューブライン２７−Ｉを通じて注入している間の補給チューブライン２７−Ｆを通る逆流が確実に防止される。
さらに、この例示的実施形態において、上記の例示的なステッピングモータ（品番ＰＫ２３５ＰＤＡ：ｈｔｔｐ：／／ｃａｔａｌｏｇ．ｏｒｉｅｎｔａｌｍｏｔｏｒ．ｃｏｍ）は、図５Ａに示されるトルク曲線に従って動作し、各チューブライン２７−Ｉ、２７−Ｆのための上記のチューブが弁装置２３の中の所定の位置に位置付けられたときに、シャフト３１５と２３２を介して十分なトルクを加えて、挟圧部材２３３を第一の位置１から第二の位置２へと、およびその逆へと、失速せずに繰り返し移動させる。

図４Ａを参照すると、例示的な長い撓み材３７０の各々は十分に硬化されたステンレススチールの条片から形成され、そのばね定数は約７６．９８Ｎ／ｍｍ（４３９ｌｂ／ｉｎ）であり、各撓み材３７０は対応する固定端３０１と対応するアンビルブロック２５７との間に約３６．１ｍｍ（１．４２ｉｎ）の長さＬにわたって延びる。
部材２３３が第一の位置１にある時（図２Ｂ）の第一のアンビル２７１と挟圧部材２３３の間と、図４Ａに示されるように部材が第二の位置２にある時の第二のアンビル２７２と挟圧部材２３３の間の最小ギャップｇ_minは、この例示的実施形態では約１．２７ｍｍ（０．０５ｉｎ）である。
図４Ｂに示される略図を参照すると、この最小ギャップｇ_minは、チューブライン２７−Ｉ、２７−Ｆの各々の壁厚ｔの２０％という所望の圧搾による減少分に応じて、および約０．７６ｍｍ（０．０３ｉｎ）であるばね式アンビル２７１、２７２の最大動作時撓みδｓに応じて設定される。
図４Ｂは、チューブライン２７−Ｆ、２７−Ｉの撓みが、２０％の減少分に各チューブラインの内径ＩＤを加算したものと等しいことを示している。
図４Ｂはプリロード撓みδｐをさらに示し、これは、各ばね式アンビル２７１、２７２について約２．３ｍｍ（０．０９ｉｎ）に設定された場合、例えば、挟圧部材２３３がそれぞれ第一と第二の位置１、２に位置付けられたときにプリロード支持部４１７が各例示的撓み材３７０（図４Ａ）と接触することによって、ばね式アンビル２７１、２７２の各々が位置付けられているチューブライン２７−Ｉ、２７−Ｆに加える半径方向力Ｆ_R（図５Ｂで概略的に示される）が上記の２５ｋｇ（５５ｌｂｓ）の挟圧力に略維持されることが確実となる。
留意すべき点として、図４Ｂは、ばね式アンビル２７１、２７２とチューブライン２７−Ｆ、２７−Ｉを、プリロードを付与することと、挟圧部材２３３が上記の中立位置Ｎから、および上記の第一と第二の位置１、２の一方へと移動することに応答して推移する図式的なばね要素として示しており、挟圧部材２３３は、最大動作時撓みδｓが実現されたときに、上または下の死点ＤＣにある。
好ましい実施形態によれば、撓み材３７０のばね定数、最小ギャップｇ_min、プリロード撓みδｐによって、最大動作時撓みδｓが決まり、これは圧搾による減少が２０％の場合、２５ｋｇ（５５ｌｂｓ）の挟圧力のばらつきを、動作時撓みδｓ（すなわち、各チューブライン２７−Ｆ、２７−Ｉの初期圧縮から上側死点ＤＣまで）の範囲全体を通じて公称値の約１５％以内に制限する。

図５Ｂは、挟圧部材２３３の直径Ｄとずれｅが半径方向力Ｆ_Rと牽引力Ｆ_Dに関連して、部材２３３を第一および第二の位置１、２（図２Ｂ）へと移動させるのに必要なトルクをどのように決定するかを概略的に示したものである。
上記のプリロード撓みδｐは、挟圧部材２３３の周辺に関するニードルベアリングアセンブリ４２３についての約０．００５の最大転がり摩擦係数μと共に、挟圧部材２３３に対して、部材２３３が回転して所定の位置に位置付けられたチューブライン２７−Ｆ、２７−Ｉの各々と接触する際にかかる牽引力ＦＤを制限するのに役立つ。
さらに、約２８ｍｍ（１．１ｉｎ）に設定される挟圧部材２３３の直径Ｄと、約３ｍｍ（０．１１８ｉｎ）に設定される中心軸２０３からの補助軸２１３のオフセットｅにより、約１２．４度の最大圧力角αが確立され、これもまた、牽引力Ｆ_Dを制限するのに寄与する。
最大圧力角と牽引力の両方に関する等式が図５Ｂに示されており、また、挟圧部材２３３を第一と第二の位置１、２に移動させるのに必要な最大トルクＴを決定する等式も示されている。
それゆえ、この例示的実施形態によれば、図５Ａに示されるトルク曲線に従って動作する上記のステッピングモータは、挟圧部材２３３を第一と第二の位置１、２へと繰り返し移動させることができ、そこで上記の挟圧力がそれぞれ各チューブライン２７−Ｉ、２７−Ｆに加えられる。
さらに、このモータは、挟圧部材２３３を中立位置Ｎから第一と第二の位置１、２の何れかに約２５０ｍｓｅｃの時間内に移動させる速度でシャフト２３２を駆動してもよい。
好ましくは、図２Ｂに関連して上述したように、モータは挟圧部材２３３を第一および第二の位置１、２間で往復するように１８０度移動させるが、この例示的実施形態は、挟圧部材２３３を３６０度移動させることも排除しない。

最後に、留意すべき点として、開示された弁装置の実施形態は、例えばポンプの補給とそれに関連する補給チューブラインを必要としないシステムの中の注入ラインだけを通る流れを制御するために使用してもよい。
これに関連して、上記の実施形態は、２つの位置１、２間で往復運動するように移動することによって２本の注入ラインを通る流れを連続的に制御するように動作しても、または例えば中立位置Ｎと第一の位置１との間でのみ移動することによって、単独の注入ラインの流れを制御するように動作してもよい。

上記の詳細な説明の中で、本発明は具体的な実施形態に関連して説明した。
しかしながら、付属の特許請求の範囲に記載されている本発明の範囲から逸脱することなく、各種の改良と変更を加えることができることがわかるであろう。

Claims (16)

1. 医療用注入システムの１対のチューブラインを通る流れを制御するための弁装置であって、
   回転可能シャフトと、
   前記回転可能シャフトに連結された挟圧部材であって、前記シャフトが回転されると前記シャフトの中心軸の周囲で移動するようになっている挟圧部材と、
   第一のばね部材に取り付けられ、前記シャフトの第一の側にある第一のアンビルと、
   第二のばね部材に取り付けられ、前記シャフトの第二の側であって、前記第一の側と略反対の第二の側にある第二のアンビルと、
   を含み、
   前記第一と第二のばね部材の各々が長い撓み材を含み、各撓み材が、固定された第一の端部と浮動的な第二の端部を有し、各第二の端部がそこに取り付けられた対応するアンビルを有し、
   さらに、１対のプリロード支持部を含み、各プリロード支持部が、対応する前記撓み材の対応する浮動的な第二の端部の付近に配置され、それにプリロードを付与し、
   前記シャフトの回転によって、前記挟圧部材が前記第一のアンビルに隣接する第一の位置から前記第二のアンビルに隣接する第二の位置へと移動し、
   前記挟圧部材が前記第一の位置にあるとき、前記第一のアンビルと前記挟圧部材との間の最小ギャップが、前記１対のチューブラインの一方の壁厚の２倍より小さい、
   ことを特徴とする装置。
2. 前記挟圧部材が前記第二の位置にあるとき、前記第二のアンビルと前記挟圧部材との間の最小ギャップが、前記１対のチューブラインのもう一方の壁厚の２倍より小さい、
   ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
3. さらに、前記シャフトを支持する固定構造を含み、各撓み材の前記第一の固定端部が前記構造に連結され、各プリロード支持部が前記構造の中に形成される、
   ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
4. 前記最小ギャップが、前記１対のチューブラインの前記一方の前記壁厚の約２０％の圧搾による減少分から前記プリロードが付与された撓み材の最大動作時撓みを差し引いたものに対応し、
   前記挟圧部材が前記第一の位置にあるとき、前記プリロードが付与された撓み材の前記最大動作時撓みとばね定数が、前記１対のチューブラインの前記一方に、前記最大動作時撓みの範囲全体にわたって公称値の約１５％以内で変化する約２０ｋｇ（４５ｌｂｓ）より大きい挟圧力を提供する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
5. 前記挟圧部材が、前記シャフトの前記中心軸からオフセットした補助軸の周囲で回転可能に取り付けられる、
   ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
6. 各アンビルの半径が約１．５ｍｍ（０．０６ｉｎ）〜約２ｍｍ（０．０８ｉｎ）である、ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
7. 医療用注入システムであって、
   入口ポートと出口ポートを有するポンプと、
   前記ポンプの前記出口ポートに連結された第一の端と、前記ポンプから流体を注入するために患者ラインに接続されるようになされた第二の端部を含む第一のチューブラインと、
   前記ポンプの前記入口ポートに連結された第一の端部と、前記ポンプに前記流体を補給するために流体貯蔵部に接続するようになされた第二の端部を含む第二のチューブラインと、
   前記ポンプに入り、そこから出る流れを制御する弁装置と、を含み、
   前記弁装置が、
   回転可能シャフトと、
   前記回転可能シャフトに連結された挟圧部材であって、前記シャフトが回転されると前記シャフトの中心軸の周囲で移動するようになっている挟圧部材と、
   第一のばね部材に取り付けられ、前記シャフトの第一の側にある第一のアンビルと、
   第二のばね部材に取り付けられ、前記シャフトの第二の側であって、前記第一の側と略反対の第二の側にある第二のアンビルと、を含み、
   前記第一と第二のばね部材の各々が長い撓み材を含み、
   各撓み材が、固定された第一の端部と浮動的な第二の端部を有し、各第二の端部がそこに取り付けられた対応する前記アンビルを有し、
   さらに、一対のプリロード支持部を含み、各プリロード支持部が、対応する前記撓み材の対応する浮動的な第二の端部の付近に配置され、それにプリロードを付与し、
   前記第一のチューブラインが、前記挟圧部材と前記弁装置の前記第一のアンビルとの間に位置付けられ、
   前記第二のチューブラインが、前記挟圧部材と前記弁装置の前記第二のアンビルとの間に位置付けられ、
   前記シャフトの回転によって、前記挟圧部材が第一の位置から第二の位置へと移動し、
   前記挟圧部材が、前記第一の位置において前記第一のチューブラインを前記第一のアンビルに押し付けて圧縮し、
   前記挟圧部材が、前記第二の位置において前記第二のチューブラインを前記第二のアンビルに押し付けて圧縮する、
   ことを特徴とするシステム。
8. 前記弁装置が、前記シャフトを支持する固定構造をさらに含み、各撓み材の前記第一の固定端部が前記構造に連結され、各プリロード支持部が前記構造内に形成される、
   ことを特徴とする請求項７に記載のシステム。
9. 各アンビルと対応する前記位置にある前記挟圧部材との間の最小ギャップが、前記対応するチューブラインの壁厚の約２０％の圧搾による減少分からプリロードが付与された各撓み材の最大動作時撓みを差し引いたものに対応し、
   プリロードが付与された各撓み材の前記最大動作時撓みとばね定数が、前記挟圧部材と対応する前記ばね式アンビルとの間で圧縮されている各チューブラインに、前記最大動作時撓みの範囲全体にわたって公称値の約１５％以内で変化する２０．４ｋｇ（約４５ｌｂｓ）より大きい挟圧力を提供する、
   ことを特徴とする請求項７に記載のシステム。
10. 前記弁装置の前記挟圧部材が、前記シャフトの前記中心軸からオフセットした補助軸の周囲で回転可能に取り付けられる、
    ことを特徴とする請求項７に記載のシステム。
11. 前記弁装置の各アンビルの半径が約１．５ｍｍ（０．０６ｉｎ）〜約２ｍｍ（０．０８ｉｎ）である、
    ことを特徴とする請求項７に記載のシステム。
12. 医療用注入システムのチューブラインを通る流れを制御するための弁装置であって、
    回転可能シャフトと、
    前記回転可能シャフトに連結された挟圧部材であって、前記シャフトが回転されると前記シャフトの中心軸の周囲で移動するようになっている挟圧部材と、
    ばね部材に取り付けられ、前記シャフトに沿って配置されるアンビルと、
    を含み、
    前記ばね部材が、固定された第一の端部と浮動的な第二の端部を有する長い撓み材を含み、前記第二の端部がそこに取り付けられた対応する前記アンビルを有し、
    前記撓み材の前記浮動的な第二の端部に隣接して配置され、そこにプリロードを付与するためのプリロード支持部をさらに含む、
    前記シャフトの回転により、前記挟圧部材が中立位置と挟圧位置との間で移動し、前記挟圧位置が前記アンビルに隣接し、
    前記挟圧部材が前記挟圧位置にあるとき、前記アンビルと前記挟圧部材との間の最小ギャップが前記チューブラインの壁厚の２倍より小さい、
    ことを特徴とする弁装置。
13. さらに、前記シャフトを支持する固定構造を含み、
    前記撓み材の前記第一の固定端部が前記構造に連結され、前記プリロード支持部が前記構造内に形成される、
    ことを特徴とする請求項１２に記載の装置。
14. 前記最小ギャップが、前記チューブラインの前記壁厚の約２０％の圧搾による減少分から前記プリロードが付与された撓み材の最大動作時撓みを差し引いたものに対応し、
    前記挟圧部材が前記挟圧位置にあるとき、前記プリロードが付与された撓み材の前記最大動作時撓みとばね定数が、前記最大動作時撓みの範囲全体にわたり公称値の約１５％以内で変化する、約２０．４ｋｇ（４５ｌｂｓ）より大きい挟圧力をチューブラインに提供する、
    ことを特徴とする請求項１２に記載の装置。
15. 前記挟圧部材が、前記シャフトの前記中心軸からオフセットした補助軸の周囲で回転可能に取り付けられる、
    ことを特徴とする請求項１２に記載の装置。
16. 前記アンビルの半径が約１．５ｍｍ（０．０６ｉｎ）〜約２ｍｍ（０．０８ｉｎ）である、
    ことを特徴とする請求項１２に記載の装置。

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