JP2004530473A - 光学的気泡検知装置 - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
本発明は、気泡が誤って患者に供給される危険性を減らすような方法で、患者に溶液を管理投与するための装置に関する。より特定すると、本発明は、患者に供給されている溶液内の気泡を光学的に検知するための装置に関する。
【背景技術】
【0002】
腸管外給送装置及び腸内給送装置は、患者に溶液を供給するために使用される。腸管外給送装置においては、平衡食塩水のような溶液が患者の循環系に投与される。腸内給送装置は、一つの理由又は別の一つの理由により、自分自身で食べることが出来ない患者のために備えられる。
【0003】
腸管外給送装置及び腸内給送装置の両方に対する一つの共通する問題は、多量の空気が溶液に供給されることが望ましくないということである。腸内装置においては、過剰な空気は、患者の消化器系を刺激し且つ他の医療状況を複雑化するかも知れない。更に、空気は、腸内給送ポンプの容積の計算を不正確にさせ得る。
【0004】
腸管外用途においては、この危険性は益々大きくなり得る。腸管外給送ライン内の空気は望ましくないけれども、多量の空気は、脈管組織内に重大な問題を惹き起こし得る。極端な場合には、過剰な空気は、患者の死を惹き起こすことさえあり得る。従って、空気が患者の脈管系へ給送されないことが腸管外用途においては重要である。
【0005】
患者の体内へ解放される空気によって惹き起こされる健康上の問題に加えて、腸管外給送チューブ内又は腸内給送チューブ内に空気が存在することはまた、所望の溶液が患者に給送されていないことをも意味する。1立方センチメートルの空気の各々は、患者に給送されない腸内給送溶液、薬剤等の1立法センチメートルに相当する。装置を通過する空気の量を検知することができない場合には、装置は、患者に給送された溶液の実際の量を正確に判定することができない。長時間に亘る装置を通過する適度な空気の量は、装置が供給されるように指示された溶液の量と実際に供給された量との間に著しい不均衡を生じさせ得る。
【0006】
チューブ内を通過する液体内の空気を検知するために使用することができる多くの機構が存在する。これらの機構のうちの多くは、提供する正確さが不十分であるか又は使用方法が複雑である。他のものは、比較的正確であるけれども、必要とされるよりも遙かに大きな力の引き出しを必要とする。更に別の空気検知器は、センサーの故障によって導管内の空気に関する誤った情報を付与されるのを防止するために、本来備わっている保全性の検査を提供しない。
【0007】
上記のものは全て不利な点を有するけれども、腸内給送ポンプ等において使用される殆どの空気検知器の主要な不利な点はコストの問題である。殆どの腸内給送ポンプは、気泡を検査するために超音波センサーを使用している。しかしながら、このようなセンサーは、光センサーのコストの50倍以上のコストがかかる。
【0008】
従って、より低廉で作動が容易な泡の存在を判定するための改良されたセンサーの必要性がある。
【発明の開示】
【0009】
本発明の目的は、導管内の泡を検知するための改良されたセンサーを提供することである。
本発明のもう一つの目的は、製造及び使用が容易なセンサーを提供することである。
【0010】
本発明の更に別の目的は、光の屈折を利用して導管内の空気の存在を判定するセンサーを提供することである。
本発明の更に別の目的は、比較的低廉な光センサーを提供することである。
【0011】
本発明の上記の及びその他の目的は、サンプルセルを使用する光学的空気/液体検知装置の特定の図示された実施形態において実現される。サンプルセルは、空気が導管内に存在していないときに、サンプルセルから第1の方向へ光が通過し、導管内に空気が存在しているときは第2の方向へ光が通過する、ような角度で光を導管内の液体内へ屈折させる一対の側壁を有する。
【0012】
サンプルセルは、発光器と光検知器との間に設けられる。光は、発光器から射出され、サンプルセルを通過するときに屈折される。サンプルセル内に空気が存在すると、光の屈折率が変化し、それによって、光検知器が受け取る光が変化する。ここで使用されている光という用語は、人間に見える波長域の電磁放射線に限定されないことは理解されるべきである。それどころか、本発明の好ましい実施形態は赤外線を利用している。
【0013】
本発明の一つの特徴に従って、導管内の空気の量は、第2の方向へ屈折される光の量に影響を及ぼす。第2の方向へ屈折される光の量に対する第1の方向へ屈折される光の量は、導管内の相対的な空気の量を示している。
【0014】
本発明のもう一つ別の特徴に従って、サンプルセルは、ある光が常にサンプルセルを通過して光検知器によって受け取られるようにする構造及び配置とされている。光検知器によって光が検知されない場合には、装置は、同装置が故障したことを容易に判断することができる。
【0015】
本発明のもう一つ別の特徴に従って、サンプルセルは、光検知器から射出された光の全てが光検知器に到達しないように配置される。従って、光検知器が発光器から射出された光のほぼ全てを受け取ったことを指示している場合には、光センサー装置は、サンプルセルがセンサーの発光器と光検知器との間に適正に装填されていないことを容易に判断することができる。
【0016】
本発明の更に別の特徴に従って、サンプルセルの外形は三角形とされる。サンプルセルの形状は、同サンプルセルを通過する光の流れを調整し、それによって、導管内に空気が存在するか否かに応じて光を光検知器へと導く。
【0017】
本発明の更に別の特徴に従って、ハウジングが設けられ、同ハウジングは、空気チャネルによってサンプルセルから隔てられている。サンプルセルの形状と同様に、ハウジングは、サンプルセル内の導管内に空気が存在するか否かの判定を容易にするために、光をサンプルセル内で所望の角度で導く助けとなる。
【0018】
ハウジングは、サンプルセルに類似した材料によって作られ且つサンプルセルの側壁に平行な角度で配置されるのが好ましい。これによって、サンプルセルを通るときに所望の角度で光の屈折が提供される。
【0019】
本発明のもう一つ別の特徴に従って、サンプルセル容器にチャネルが設けられる。可撓性のチューブをチャネル内に適正に取り付けることによって、溶液が存在するときには光は第1の方向に屈折せしめられ、導管が空気で満たされているときには光は第2の方向すなわち光検知器に向けて屈折せしめられるように、所望の角度で配置された第1及び第2の側壁をチューブが形成することができる。
【0020】
本発明の好ましい実施形態においては、サンプルセルは、光信号発信器と光信号検知器とから延びている平面に対して同じ鋭角で、互いに対して約45度乃至100度の角度で配置されている側壁を有している。2つの側壁は、相対的に60度の角度で且つ光信号発信器及び光信号検知器からサンプルセル内を通過する水平面又はその他の面が同じ相対的な鋭角で配置されているのがより好ましい。同じ角度ということは、側壁が反対方向ではあるけれども、各側壁が上記平面から類似した鋭角を有していることを意味している。
【0021】
本発明のもう一つ別の特徴に従って、サンプルセルは、同サンプルセルの壁が、光が省略される面から直角よりも小さい限り、空気の存在を判定するために使用することができることが判明した。しかしながら、サンプルセルの壁が直角に近くなればなるほど、光センサーの構成要素は、サンプルセルの壁からより遠く離れていなければならない。更に、光信号発信器及び光信号検知器の位置は、空気が存在するが液体は存在しない場合又はその逆の場合に、光が光センサーへと屈折されることを確実にするように調整することができる。
【詳細な説明】
【0022】
本発明の上記及びその他の目的、特徴並びに利点は、添付図面と組み合わせてなされた以下の詳細な説明を考慮に入れることによって明らかとなるであろう。
本発明の種々の構成要素に参照番号が付与され、当業者が本発明を製造し且つ使用することができるように本発明が説明されている図面を参照する。以下の説明は、本発明の原理の単なる例示であり、特許請求の範囲を狭く解釈するものと考えられるべきではないことは理解されるべきである。
【0023】
図1を参照すると、全体が符号100で示された、本発明の原理に従って作られた光センサー装置の斜視図が示されている。光センサー装置100は、全体が符号104で示された光センサーを含んでいる。光センサー104は、光を射出する発光器部分108と、同発光器によって射出された光を検知し且つ受け取った光の量に比例する電圧を発生する光検知器部分112とを含んでいる。発光器部分108と光検知器部分112とはキャビティ116を形成しており、光は、このキャビティを通ってこれらの2つの部分の間を移動する。(当業者は、光センサー104は、対になされた発光器と検知器とによって作ることができ又は2つの別個の部分によって作ることができることを理解するであろう。)
光センサー104は、更に、同光センサーと関連する腸内給送ポンプへと電気信号を送ったり同給送ポンプから電気信号を受け取るために使用される複数のリード線120を含んでいる。当業者は、このように機能する光センサーは低廉で容易に入手可能であることを理解するであろう。
【0024】
光センサー104内のキャビティ116を貫通して延びるように、サンプルセル130が配置されている。サンプルセル130は、導管138を形成しているサンプルセルの壁134を含んでいる。この好ましい実施形態においては、サンプルセルの壁134は、三角形の導管を形成している。サンプルセルの壁134は、断面が逆等辺三角形である導管を形成しているのが最も好ましい。サンプルセルの壁134はまた、三角形の底部先端に配置されたベース142を形成していることもまた好ましい。
【0025】
ハウジング150が、サンプルセル130に隣接し且つ同サンプルセル130に隣接し且つ同サンプルセル130に沿って延びるように配置されている。ハウジング150は、水平に延びているのが好ましいベース部分154と、上方及び下方に延びている一対の側壁158と、上方のフランジ部分162とを有している。ハウジング150の各々の側壁158は、サンプルセルの壁134の各々の側壁134a及び134bに対して平行に配置されているのが好ましい。使用されているプラスチックに応じて、側壁134a、134b及び158の角度は、45度乃至100度であるのが好ましいであろう。これらは、光信号発信器108と光信号検知器112との間を妨害されないで光が沿って流れる平面から、互いに60度の角度で配置されるのが最も好ましい。
【0026】
ハウジング150とサンプルセル130とは、相互に隔てられていて、それらの間に空気チャンバ170を形成している。ハウジング150はいくつかの目的を果たす。第一に、ハウジング150は、水又はその他の液体がキャビティ116内に入って光センサー104を損傷させるのを防止する。第二に、ハウジング150は、たとえ、水がハウジング150とサンプルセル130との間の空気チャンバ170を満たしたとしても、液体又は空気の存在を示す流体経路が首尾一貫しているように設計されている。
【0027】
図2.Aを参照すると、光センサー104の発光器108と光検知器112との間のキャビティ116内に設けられたサンプルセル130の断面図が示されている。ハウジング150は、空気チャンバ170を形成するために、サンプルセル130から隔てられ且つ平行に設けられている。
【0028】
図示されているように、サンプルセル130は、三角形の導管138を形成している3つの部分からなるサンプルセルの壁134によって形成されているのが好ましい。導管は、逆等辺三角形である断面を有しているのが好ましい。このような構造においては、サンプルセルの壁134のうちの2つの側壁134a及び134bは、相互に60度だけずらされている。2つの側壁はまた、60度の角度だけ水平面2A−2Aからずらされている。水平面2A−2Aは、光信号発信器108から光信号検知器112まで直接光が沿って通過する面を示している。
【0029】
このような角度構造は、サンプルセル130内に空気が存在し、相対量の空気が存在するか否かの決定を容易に助長する光の流れのパターンを提供する。以下に更に詳細に説明するように、47度乃至70度、好ましくは60度の角度の対応角度で側壁を配置させることによって、導管が内部に液体を有する場合には、光が第1の方向に好都合に屈折され、導管が空気で満たされている場合には、光が面2A−2Aに向かって第1の方向へと屈折されて戻されるようにすることができる。
【0030】
サンプルセル130の底部には、逆等辺三角形に類似の先端を形成するよりもむしろ、短い距離だけ水平方向に(すなわち、面2A−2Aと平行に)延びているベース部分142が設けられている。ベース部分142は、ある量の光がサンプルセル130内を通過し且つ空気又は水がサンプルセルの導管138内に存在するか否かに拘わらず光検知器112によって受け取られるのを可能にする。これは、検知信号の欠如は、発光器108が作動しておらず、光センサー104を交換しなければならないことを意味するので、特有の保全性の検査を形成する。
【0031】
ハウジング150は、光センサー104が水等によって損傷されないように保護し且つサンプルセル130を通る光の流れを助長するように配置されている。図2.Bに示されているように、発光器108からの光は、ハウジング150内へと或いはハウジング150から通過するときに屈折する。この光は、サンプルセルの壁134a内へと通過するときに再び屈折する。
【0032】
水又は何らかの透明な溶液が導管138内に存在する場合には、水は、光がサンプルセルの壁134aから液体内へと通過するときに、極めて小さい角度屈折させるだけである。これは、サンプルセルの壁134を形成しているプラスチックの屈折率と液体の屈折率とが極めて類似しているからである。
【0033】
屈折率が類似していることにより、光の大部分は、サンプルセル130を通るほぼ真っ直ぐな経路をたどり、光検知器112へと戻らないであろう。もちろん、少量の光は、ベース部分142を通過し、光検知器112によって検知されるであろう。
【0034】
図2.Cを参照すると、図2.Aのものと類似した図であるが、導管138の内部に大きな気泡が配置されている図が示されている。ベース部分142を通過する光の経路は、同じすなわち経路2A−2Aに沿っている。残りの光の経路は、導管138に到達するまでは図2.Aと同じである。空気とプラスチックとは著しく異なる屈折率を有するので、光は、導管138を横切ってほぼ水平方向に移動するように曲げられる。光がサンプルセルの壁134bの対向部分に当たると、光は下方へ屈折される。光は、空気チャンバ170及びハウジング150へ入り或いは出て行くときに再び屈折され、光検知器112へと導かれる。光検知器112によって受け取られる光の量は、大まかには、導管138内の泡の大きさに比例する。従って、小さい気泡は、小さな電圧の増加を形成し、一方、大きな泡は、実質的な電圧の増加を形成するであろう。光センサー104によって形成される電圧を監視することによって、泡の概略の大きさを判定することができる。しかしながら、腸内給送状況での実際的な用途においては、所与の時間に亘って発生される多量の空気の存在を表す信号は、一般的に、より密接な関係を有するであろう。従って、例えば、10個の空気の存在を示す信号は、溶液が枯渇したか又は極めてたくさんの気泡を有することを示すであろう。
【0035】
図示されている構造を利用して、ゼロの電圧の読みは、サンプルセル130のベース部分をある光が通過しているはずであるときに、センサーが誤動作していることを示す。1ボルトの読みは、サンプルセルが液体で一杯であり、ポンプが指示された容積を給送していることを示す。
【0036】
これとは対照的に、3乃至4ボルトの読みは、予想されるよりも遙かに多量の光が戻され、それによって、泡が存在していることを示している。電圧がこの範囲に含まれる場合には、泡の大きさを示す。5ボルトの読みは、サンプルセル130とハウジング150とが、光センサー104内に適正に取り付けられていないことを示し、警告が発せられる。
【0037】
所与の時間内における気泡の信号の数を監視することによって、センサーが使用されるポンプは、患者に給送される溶液の容積が正しいことを確実にするように調整することができる。気泡信号の数が余りに高い場合には、ポンプは停止し、溶液が枯渇したか又は適正に装填されていないことを示す警告を発する。
【0038】
図2.Dを参照すると、導管138内に不透明な溶液を有するサンプルセル130の断面図が示されている。この溶液は不透明であるので、光信号発信器108からの光は、導管138内の溶液によって遮断され、光が光信号検知器112に導かれない。実質的には、光信号検知器112に到達する唯一の光は、ベース部分142を通過したものである。従って、光信号検知器112は、サンプルセル130が透明な溶液によって満たされているか又は不透明な溶液によって満たされているかに関係なく、同じ信号を受け取る。大きな泡が溶液(透明であるか又は不透明である)に取り代わっている場合には、泡は、光検知器112がより多くの光を検知し且つ泡の存在を示すようにさせるであろう。
【0039】
図3及び3.Aを参照すると、各々、全体が符号180によって示されているアダプタ及び給送ポンプ190と結合されたアダプタ180の底面斜視図が示されている。アダプタ180は、光センサー装置104のサンプルセル130を含んでいる。図3に示されているように、サンプルセル130のベース部分142は、サンプルセルの底部に配置されて、ある光を、サンプルセルの内容物に関係なく光検知器へと通過させる。
【0040】
アダプタ180は、サンプルセル130が腸内給送ポンプ190に便利に取り付けられるのを可能にする。米国特許第09/836,851号(本明細書に特別に組み入れられている)に更に詳細に説明されているように、ポンプは、一般的に、両端が第1のコネクタ184及び第2のコネクタ188に取り付けられている注入装置の作動部分196に沿ったアダプタの2つの側部180a及び180bを受け入れる一対のチャネル192及び194を含んでいる。
【0041】
サンプルセル130は、第1のコネクタ内に形成されており且つ腸内給送ポンプ190内の一つのチャネル192内に載置される構造とされている。ハウジング150(図1乃至2.D)は、典型的には、サンプルセル130に関連するチャネル192の壁として形成されている。発光器108と光検知器112(図3.Aにおいては見ることができない)は、典型的には、上記した方法で機能するようにチャネル192の両側に設けられる。
【0042】
アダプタ180はまた、ポンプ190の他方のチャネル194内に配置されるような構造とされた自由流通防止装置212を含んでいる。典型的には、サンプルセル130及びハウジング150は上流に配置され、一方、自由流通防止装置212は、典型的には、ローター204の下流に配置され、ローター204は、注入装置の作動部分196と係合し、同作動部分を圧縮する複数のローラー206によって、サンプルセル130及び自由流通防止装置212内で液体を移動させる。アダプタは定位置へと押し込まれ、サンプルセル130は、自動的に、ポンプ190内に収納された光信号発信器108と光信号検知器112との間に配置される。ポンプ190がハウジング150を形成している場合には、サンプルセル130はまた、空気チャンバを形成するのに十分なようにチャネルの壁から離れて配置されるのが好ましいであろう。
【0043】
アダプタ180がポンプ190内に適正に装填されていない場合には、光信号検知器112によって受け取られる光の量は、所定の範囲外となるであろう。典型的には、光信号検知器112は、通常よりもはるかに多い光を受け取り、それによって、サンプルセル130が平面内に無いことを示すであろう。
【0044】
図4を参照すると、本発明の原理に従って作られたサンプルセル230の断面図が示されている。逆等辺三角形の断面を備えた導管を形成しているサンプルセル130が好ましいけれども、このような形状は、本発明が適正に機能するために必要ではない。従って、図4に示されているように、導管238は、ダイヤモンド形状である断面を有していても良い。角度付きの側壁234a及び234bは、45度乃至100度、好ましくは60度だけ互いに角度が付けられており且つ光射出面からほぼ同じ鋭角をなしていることにより、光は、図2.B及び2.Cにおいて上記したものと同じハウジング150及びセンサー104と共に使用できるようにしている。従って、図4に示されているように、導管238内の気泡によって、光が光信号検知器112へと屈折せしめられる。
【0045】
図4に示された構造の一つの利点は、サンプルセル230が、その大きさの増加により、より多量の溶液が導管内を流通せしめられるであろうということである。しかしながら、このような構造は、部分的に充填された導管が、検知されない空気を通過させる可能性を増大させるかも知れない。
【0046】
図5は、本発明の原理によるサンプルセルのもう一つ別の実施形態250の断面図を示している。サンプルセル250は、空気が存在しているときに所望の光の屈折を提供するために、側壁254aと254bとを、約45度乃至100度の角度、好ましくは60度の角度に維持しつつ、より多量の溶液が導管258内を流れるように丸い頂部壁254を有している。
【0047】
サンプルセルの最も重要な特徴は、側壁の接線形状及び光の伝搬面に対して鋭角であることであるので、当業者は、多くの他の形状を導管を形成するために使用することができることを理解するであろう。例えば、導管は、二等辺三角形を形成するか又は五角形又はその他の形状を形成することができる断面を有することができる。しかしながら、光を発光器へと適正に屈折させて戻すためには、側壁は、約45度乃至100度の角度だけ分離されているか又は光の伝搬面に対して同様の鋭い角度を有するべきである。
【0048】
図6を参照すると、本発明の原理に従って作られ、全体が符号300で示されたサンプルセル容器の更に別の実施形態の斜視図が示されている。サンプルセル容器300は、互いに係合可能な上方部分304と下方部分308とを有している。下方部分308には、可撓性チューブを受け入れるためのチャネルが形成されている。チャネル312は、チューブの底部を受け入れるためのベース部分316と中央部分320とを有しているのが好ましく、中央部分320は、相対的に約45度乃至100度の角度又は類似した鋭い角度でベース部分に向けて下方且つ内方へ傾斜を付けられている2つの対向する傾斜が付けられた側壁によって形成されており、すなわち、各々が水平面に対して同じ相対的な角度を有していて、2つの側壁が最終的に交差し且つ45度乃至100度、好ましくは約60度の角度を有している。
【0049】
チャネル312はまた、上方部分304上に設けられた突出部330を受け入れる構造とされた頂部322をも有している。図6.Aに示されているように、上方部分304が閉じられると、突出部330は、チャネル312内へと下方へ延びて、その中に配置された可撓性チューブを中央部分320及びベース部分316と接触する状態へと付勢する。このことにより、次いで、可撓性チューブはチャネルの形状と一致せしめられ且つ図1乃至2.Dに示されたサンプルセル130と類似した形状を有するチューブを形成する。
【0050】
図6.Bを参照すると、可撓性チューブ340が内部に設置されているサンプルセル容器300の断面図が示されている。突出部330は、可撓性チューブ340を下方に押し込んで、チューブがチャネル312の形状にほぼ一致した状態であり、ベース部分342と、反対方向であるけれども共に水平面から同じ角度で配置されている2つの側壁346a、346bを有している中央部分と、ほぼ水平な頂部346cとを有している。このようにして、可撓性チューブ340は、発信器と光検知器との間に配置されたときにほぼ三角形である導管を形成するサンプルセルを形成し、可撓性チューブ340によって形成されたサンプルセルは、図1乃至2.Dに関して上記したサンプルセル130と実質的に同じ方法で機能するであろう。
【0051】
当業者は、このような構造が望ましいことを理解するであろう。なぜならば、このような構造は、腸内給送ポンプの一般的な注入装置が、チューブを切断しなければならなかったり又はサンプルセルを有するアダプタを付加したりすることなく、本発明の原理によるサンプルセルを提供するようになされることを可能にするからである。更に、サンプルセル容器300は、注入装置が交換されるときに繰り返し使用し、それによってコストを最少に維持することができる。
【0052】
図7及び7.Aを参照すると、本発明のサンプルセルの更に別の実施形態の斜視図及び断面図が示されている。サンプルセル350は、矩形断面のハウジング354及びその中を貫通している三角形の導管を形成している。以前の実施形態と同様に、導管358は、等辺三角形の断面を有しているけれども、導管の内容物に応じた種々の方向の光の屈折を助長するように光の屈折が処理されるならば、二等辺三角形、ダイヤモンド形状、パイ形状又はその地の形状が同様に機能するであろう。
【0053】
当業者は、図7及び7.Aに示された形状は、最少コストでの光学的泡検知を提供するために腸内給送ポンプのための一般的な注入装置のためのコネクタとして使用することができるという点において有利である。
【0054】
互いに45度乃至100度の角度、特に約60度の角度をなして配置された2つの傾斜した側壁を有する上記の実施形態は、本発明を実施するための好ましい構造であるけれども、本発明の利点のうちの幾つかを依然として確保しつつ角度を更に広くすることができることが判明した。図8には、全体が符号400で示されたサンプルセルの断面図が示されている。サンプルセル400は、第1の側壁404a及び第2の側壁404bを有しているセルの壁404によって形成されている。
【0055】
全体が符号408によって示されている光センサー装置は、発光器412と光検知器416とを含んでいる。発光器412は、光(すなわち、電磁放射線)を平面8Aに沿って射出する。光信号発信器412とサンプルセル400とは、側壁404aが平面8Aに対して直角よりも小さい角度で配置されるような構造とされている。従って、側壁404aは、光が側壁の外側に入射するときに屈折させる。
【0056】
サンプルセル400が内部に透明な液体を含んでいる場合には、光は、側壁404aから、液体424内を通り、平面8A’によって示された反対側の側壁404bを通過するときに最小の屈折を受ける。従って、光は、光信号検知器416に到達しない。もちろん、サンプルセル404内に配置された液体が不透明である場合には、液体は、光を遮断し且つ光信号検知器416によって受け取られるのを阻止して、透明な液体と同じ結果を与える。
【0057】
サンプルセル400内に気泡424’が存在する場合には、平面8Aに沿って伝搬する光は、第1の側壁404aに入射するとき或いはそこから出て行くときの両方、及び典型的には第2の側壁404bに入射するとき或いはそこから出て行くときに屈折され、その結果、光は、面8A”に従い、光信号検知器416に到達するであろう。このようにして、サンプルセルの壁404内で比較的小さな角度を使用したときでさえ、空気が存在しているとき及びサンプルセルが液体で満たされていないときに、光は、光信号センサーへと導かれ得る。
【0058】
図8に示されたサンプルセル400は、平面8Aに対して直角より小さい角度の壁404aと、平面8Aに対してほぼ直角に配置された壁とを有しているけれども、光信号発信器412及び/又は光信号検知器を動かすことによって、直角よりも小さい角度の2つを含む種々の異なる壁形状を使用することができることが理解されるであろう。
【0059】
図9を参照すると、全体が符号450によって示されたサンプルセルの更に別の実施形態が示されている。サンプルセル450は、平面9Aに対して90度より若干ずらして配置されている一対の側壁450a及び450bを有している。側壁450a及び450bは、光を、上記した方法と類似の方法で屈折させる。しかしながら、直角より小さい角度(すなわち、90度より小さい角度)は余りに小さいので、光信号発信器462及び光信号検知器466は、サンプルセル450から更に隔てられている。
【0060】
平面9Aに沿って伝搬する光は側壁454aに当たったときに屈折される。比較的透明な液体がサンプルセル450内に配置されている場合には、光は、比較的真っ直ぐなラインである平面9A’をたどり、光信号検知器466へ到達しない。しかしながら、所定量の空気がサンプルセル450内に存在している場合には、光は、第1の側壁454aからサンプルセル内の導管458内へ通過し、導管から第2の側壁454b内へ通過し、及び第2の側壁からサンプルセルと光信号検知器との間の空気内へと通過するときに、屈折されて光信号検知器466に向かって戻される。光信号発信器462及び光信号検知器466のサンプルセル450からの距離は、光が屈折された面に沿って移動する比較的長い距離を提供することによって、屈折量を大きくする。
【0061】
このようにして、改良された光学的泡検知器が開示された。当業者は、本発明の範囲及び精神から逸脱することなく、ここに記載された実施形態及び方法に対して施すことができる多くの変形を理解するであろう。添付の特許請求の範囲は、このような変形例を包含することを意図している。
【図面の簡単な説明】
【0062】
【図1】図1は、本発明の原理に従って製造された光学的検知装置の斜視図である。
【図2.A】図2.Aは、図1に示された光学的検知装置の断面図である。
【図2.B】図2.Bは、液体が充填されたサンプルセルの導管を備えた、図2.Aに示された光学的検知装置の断面図である。
【図2.C】図2.Cは、図2.Aに示された光学的検知装置の断面図であり、導管がその内部に気泡を有している。
【図2.D】図2.Dは、不透明な溶液を備えた図2の光学的検知装置の断面図である。
【図3】図3は、内部に光センサー装置のサンプルセルを有している腸内給送ポンプにおいて使用するためのアダプタの底面斜視図である。
【図3.A】図3.Aは、アダプタ及び腸内給送ポンプの頂部分解斜視図である。
【図4】図4は、本発明の原理に従って作られたサンプルセルの代替的な形状の断面図である。
【図5】図5は、本発明の原理に従って作られたサンプルセルの更に別の形状の断面図である。
【図6】図6は、本発明の原理に従って作られたサンプルセル容器の開口状態を示している斜視図である。
【図6.A】図6.Aは、閉塞状態の図6のサンプルセル容器の斜視図である。
【図6.B】図6.Bは、内部にサンプルセルを形成している図6及び6.Aのサンプルセル容器の断面図である。
【図7】図7は、本発明の原理によるサンプルセルの更に別の実施形態の斜視図である。
【図7.A】図7.Aは、図7のサンプルセルの断面図である。
【図8】図8は、本発明の更に別の実施形態の断面図である。
【図9】図9は、本発明の原理に従って作られたサンプルセル及び光センサー装置の更に別の実施形態を示している。
Claims (51)
- 液体の流れを監視するためのサンプルセルであって、
導管を形成しているセルの壁を含み、同導管は三角形の断面を有している、サンプルセル。 - 請求項1に記載の液体の流れを監視するためのサンプルセルであって、
前記導管が、逆等辺三角形の断面形状を有している、サンプルセル。 - 請求項1に記載の液体の流れを監視するためのサンプルセルであって、
前記セルの壁が、ほぼ三角形の外形を有している、サンプルセル。 - 請求項3に記載の液体の流れを監視するためのサンプルセルであって、
前記セルの壁が、逆等辺三角形を形成している、サンプルセル。 - 請求項4に記載の液体の流れを監視するためのサンプルセルであって、
前記セルの壁が、更に、前記等辺三角形の底部に配置されたベース部分を形成している、サンプルセル。 - 請求項5に記載の液体の流れを監視するためのサンプルセルであって、
前記導管が前記ベース部分の上方で終わっている、サンプルセル。 - 請求項1のサンプルセルを含む流体監視装置であって、
前記サンプルセルに隣接して配置されたハウジングを更に含んでいる、装置。 - 請求項7に記載の装置であって、
前記サンプルセルが、互いに接線方向に配置された一対の側壁を有し、前記ハウジングが、前記サンプルセルの側壁と平行に配置された一対の側壁を有する、装置。 - 請求項8に記載の装置であって、
前記サンプルセルの側壁及び前記ハウジングの側壁が、各々、相対的に約47乃至70度の角度で配置されている、装置。 - 請求項9に記載の装置であって、
前記サンプルセルの側壁が、約60度の角度で相互にずらされている、装置。 - 請求項8に記載の装置であって、
前記サンプルセルの側壁と前記側壁とが、水平面から約60度の角度で配置されている、装置。 - 請求項7に記載の装置であって、
前記ハウジングが、空気チャンバを形成するために、前記サンプルセルから隔てられている、装置。 - 請求項7に記載の装置であって、
前記ハウジングが、上方フランジ部分を更に含んでいる、装置。 - 請求項7に記載の装置であって、
前記ハウジングが、概して水平のベース部分を更に含んでいる、装置。 - 請求項14に記載の装置であって、
前記ハウジングが、腸内給送ポンプのチャネルの壁として形成されている、装置。 - 請求項7に記載の装置であって、
自由流通防止機構を更に含んでいる、装置。 - 請求項7に記載の装置であって、
チューブが取り付けられたカートリッジを更に含んでいる、装置。 - 請求項7に記載の装置であって、
発光器と光検知器とを更に含んでいる、装置。 - 請求項18に記載の装置であって、
前記サンプルセルがベース部分を有し、前記ハウジングがベース部分を有し、少なくとも一つの前記サンプルセルのベース部分と前記ハウジングのベース部分とが、前記発光器と前記光検知器との間で光を伝搬させるように配置されている、装置。 - 請求項18に記載の装置であって、
前記サンプルセルと前記ハウジングとは、各々、前記発光器と前記光検知器との間に延びている面から約60度の角度で配置された側壁を有している、装置。 - 請求項1のサンプルセルを含んでいる泡検知装置であって、
光信号発信器と光信号検知器とを更に含んでいる、装置。 - 請求項21に記載の装置であって、
前記サンプルセルがベース部分を有し、同サンプルセルのベース部分は、前記発光器と前記光検知器との間で光を伝搬させるように配置されている、装置。 - 注入装置内の気泡の監視に使用するためのサンプルセルであって、
約45度乃至100度の角度で相互に接線方向に配置された第1及び第2の側壁を含んでいる、装置。 - 請求項23に記載のサンプルセルであって、
前記第1及び第2の側壁に隣接して配置されたベース部分を更に含み、同ベース部分は、光を最少の屈折でほぼ水平方向に通過させるような形状とされている、サンプルセル。 - 請求項23によるサンプルセルを含んでいる気泡センサー装置であって、
光信号発信器と光信号検知器とを更に含んでいる気泡センサー装置。 - 請求項25に記載の気泡センサー装置であって、
前記光信号発信器が前記第1の側壁に隣接して配置されており、前記光信号検知器が前記第2の側壁に隣接して配置されている、気泡センサー装置。 - 請求項26に記載の気泡センサー装置であって、
光射出面が、光信号発信器から光信号検知器まで延びており、各側壁が、他方の側壁の光射出面からの鋭角と実質的に同じである前記光射出面からの鋭角を有している、気泡センサー装置。 - 請求項27に記載の気泡センサー装置であって、
前記第1の側壁と第2の側壁との両方が、前記光射出面から60度の角度で配置されている、気泡センサー装置。 - 請求項25に記載の気泡センサー装置であって、
前記サンプルセルに隣接して配置されているハウジングを更に含んでいる、気泡センサー装置。 - 請求項29に記載の気泡センサー装置であって、
前記ハウジングが、前記サンプルセルと前記光信号発信器と前記光信号センサーとの間に配置されている、気泡センサー装置。 - 請求項29に記載の気泡センサー装置であって、
前記ハウジングが、前記サンプルセルの第1の側壁とほぼ平行に配置された側壁と、前記サンプルセルの前記第2の側壁とほぼ平行に配置された第2の側壁とを有している、気泡センサー装置。 - 請求項23に記載のサンプルセルであって、
導管を形成しており、同導管は三角形の断面を有している、サンプルセル。 - 請求項23に記載のサンプルセルであって、
導管を形成しており、同導管がダイヤモンド形状の断面を有している、サンプルセル。 - 注入装置内の気泡を監視するための方法であって、
第1の側壁と第2の側壁とを有するサンプルセルであって、同第1の側壁と第2の側壁とが、約45度乃至100度の相対角度で配置されており且つその内部に導管を有しているサンプルセルを選定することと、
光信号発信器から光信号検知器に向けて且つサンプルセル内へと光を伝搬させ且つ前記導管内に空気が存在している場合には前記光信号検知器に向けて多量の光を屈折させることと、を含む方法。 - 請求項34に記載の方法であって、
より特別には、約60度の角度で相対的にずらされている側壁を有するサンプルセルを選定すること、を含む方法。 - 請求項34に記載の方法であって、
前記光信号発信器から光信号検知器へ光を通過させるが、前記導管内は通過させないこと、を更に含む方法。 - 請求項34に記載の方法であって、
光を屈折させるために、前記サンプルセルに隣接してハウジングを配置することを更に含む、方法。 - サンプルセル内の泡を検知するための方法であって、
導管を有するサンプルセルを、光信号発信器と光信号検知器との間に配置することと、
前記導管が空気で満たされている場合に、光を前記光信号検知器に向けて屈折させ、前記導管が液体で満たされている場合に、光を前記光信号検知器に向けて屈折させないことと、を含む方法。 - 請求項38に記載の方法であって、
光を前記平面に沿って伝搬させることと、同平面に対して直角よりも小さい角度で配置されたサンプルセルの壁によって光を屈折させることと、を含む方法。 - 請求項38に記載の方法であって、
前記サンプルセル内の不透明な液体によって光の伝搬を止めることを含む方法。 - 請求項38に記載の方法であって、
前記サンプルセルが液体で満たされている場合に、一の方向に光を導くこと及び同サンプルセルが内部に気泡を有する場合に第2の方向に光を導くことを含む方法。 - 可撓性のチューブによってサンプルセルを形成する方法であって、
互いに近づく方向に傾斜が付けられ且つ約45度乃至100度の角度で相対的にずらされて配置されている一対の側壁を形成しているチャネルが内部に形成されたサンプルセル容器を選定することと、
前記可撓性チューブが前記サンプルセル容器の側壁の対に対して概して平行に配置された側壁を有するように、前記可撓性のチューブを前記側壁の対と係合させて同可撓性のチューブを変形させることと、を含む方法。 - 請求項42に記載のサンプルセルを形成する方法であって、
前記サンプルセル容器のチャネルがベース部分を更に含む、方法。 - 可撓性のチューブ片によってサンプルセルを形成するためのサンプルセル容器であって、
内部にチャネルが形成された下方部分を含み、前記チャネルは、約45度乃至100度の角度で相対的に接線方向に配置された一対の内方へ傾斜している側壁を有している、サンプルセル容器。 - 請求項44に記載のサンプルセルを形成するためのサンプルセル容器であって、
前記下方部分内のチャネル内に載置するための突出部を有する上方部分を更に含んでいる、サンプルセル容器。 - サンプルセル内の空気の存在を判定するための方法であって、
側壁を有するサンプルセルを選定することと、
発光器からの光を、平面に沿ってサンプルセルに向けて導き、同サンプルセルの前記側壁が前記平面から直角よりも小さい角度であるようにすることと、
前記サンプルセルが実質的に空気で満たされているときに、光が光検知器へと導かれるように、光を前記サンプルセル内へと選択的に屈折させることと、を含む方法。 - 請求項46に記載の方法であって、
前記サンプルセルが光が通過する一対の側壁を有し、前記側壁が45乃至110の角度で相対的に離れるように角度が付けられている、方法。 - 請求項46に記載の方法であって、
屈折された光の検知を最大にするように光センサーを配置することを含む方法。 - 泡を監視するための方法であって、
導管の両側に設けられた第1の側壁及び第2の側壁を有するサンプルセルを選定することと、
光を、前記第1の側壁、前記導管及び前記第2の側壁を通るように屈折させて、前記サンプルセルが内部に気泡を有するときに、光が光信号検知器に到達し、サンプルセルが液体で満たされているときに、前記導管内を通過する光のうちのどの光も実質的に前記光検知器に到達しないようにすることと、を含む方法。 - 請求項49に記載の方法であって、
平面に沿って光を射出することと、同平面に対して直角よりも小さい角度で前記第1の側壁を配置することと、を含む方法。 - 請求項49に記載の方法であって、
相対的に約45度乃至100度の角度で配置された第1及び第2の側壁を備えたサンプルセルを選定することを含む、方法。
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