JP2009526565A - 正確な計測システム - Google Patents
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Abstract
また、本発明は、調節されたプランジャ(11)の位置を検知するために測定駆動システムを駆動されることを可能にするとともに、流体投与容器(5)から正確な体積の流体の供給を実行するため、測定駆動システム自身が再度ゼロとなるよう駆動することを可能にする。かかる測定システムは、測定駆動部(14)の移動、ならびに、これによる流体投与容器からの流体の提供を正確/高精度で行うための流体投与容器内のプランジャの移動、を制御する手段を含んでいる。かかる測定システムは、当該測定システムにおけるデッドボリュームを緩和するようにしてもよい。
【選択図】 図1
.
Description
他の実施形態において、開始点は、流体の投与が開始された時点であって、そこから投与がカウント(測定)された点であってもよい。正確な投与量を測定するため、計数メカニズム40を用いてもよい。図示された実施形態において、回転エンコーダーディスク50(図5および図7示され、以下に詳しい説明が記載される)は、測定駆動部14の運動をカウントし、これにより、投与される流体6の量をカウントするために用いられる。
Claims (60)
- 正確な測定装置であって、
投与される流体を収納し、体積を減少させることが可能な流体投与容器と、
前記流体投与容器に収納された前記流体の体積の変化に応じて自由に移動することができる可動部と、
前記流体投与容器に対して前記可動部が移動すると、前記流体投与容器内の正味流体体積が変化する正味流体体積と、
前記可動部と選択的に接触する測定駆動部と、
前記測定駆動部が再度ゼロにされる点を備えた開始点と、を備え、
前記測定駆動部は、前記開始点から既知の量駆動され、これにより、前記可動部を移動させて前記流体投与容器の減少可能な体積を減少させ、前記流体投与容器から特定の量の流体が投与されること、
を特徴とする測定装置。 - 請求項1の測定装置において、前記開始点は、そこで、前記測定駆動部が、前記流体投与容器の前記可動部と係合する点を含むこと、
を特徴とする測定装置。 - 請求項1の測定装置において、前記開始点は、流体の供給が開始された時点を含むこと、
を特徴とする測定装置。 - 請求項1の測定装置において、前記開始点は、前記流体投与容器に呼び水がなされた(primed)時点を含むこと、
を特徴とする測定装置。 - 請求項1の測定装置において、前記開始点は、前記測定駆動部に最大負荷がかかり始めた(fully loaded)点を含むこと、
を特徴とする測定装置。 - 請求項1の測定装置において、当該正確な測定装置は、前記流体投与容器と当該流体投与容器に内に収納された前記流体間の示差熱膨張(differential thermal expansion)および/または収縮(contraction)に応じて、前記可動部を移動可能とすることにより、前記流体投与容器と当該流体投与容器に収納された前記流体間の示差熱膨張および/または収縮を緩和すること、
を特徴とする測定装置。 - 請求項6の測定装置であって、さらに、スライド力を有し、当該スライド力は、示差熱膨張中に排出バルブの破壊圧(cracking pressure)が加わる前に前記プランジャの移動を確保するために必要とされる力、ならびに、示差熱収縮中に周囲の大気圧による前記プランジャの移動を確保するために必要とされる力であること、
を特徴とする測定装置。 - 請求項1の測定装置において、当該正確な測定装置は、前記流体投与容器と当該流体投与容器に収納された前記流体間の示差熱膨張に応じて、前記可動部を移動可能とすることにより、前記流体投与容器と当該流体投与容器に収納された前記流体間の示差熱膨張を緩和すること、
を特徴とする測定装置。 - 請求項8の測定装置であって、さらに、膨張スライド力を有し、当該膨張スライド力は、示差熱膨張中に排出口からの漏れが生じる前、前記可動部の移動を確保するために必要とされる十分に小さい力であること、
を特徴とする測定装置。 - 請求項1の測定装置において、当該正確な測定装置は、前記流体投与容器と当該流体投与容器に収納された前記流体間の示差熱収縮に応じて、前記可動部を移動可能とすることにより、前記流体投与容器と当該流体投与容器に収納された前記流体間の示差熱収縮を緩和すること、
を特徴とする測定装置。 - 請求項10の測定装置であって、さらに、収縮スライド力を有し、当該収縮スライド力は、示差熱収縮中に排出口からの漏れが生じる前、前記可動部の移動を確保するために必要とされる十分に小さい力であること、
を特徴とする測定装置。 - 請求項1の測定装置において、前記流体投与容器の前記可動部は、温度変化の結果生じる当該前記流体投与容器中の前記流体の正味体積の膨張に応じて、当該前記流体投与容器に対して移動し、および/または、逆の温度変化の結果生じる前記流体投与容器中の前記流体の正味体積の収縮に応じて、当該前記流体投与容器に対して移動すること、
を特徴とする測定装置。 - 請求項1の測定装置において、前記可動部と選択的に接触する前記測定駆動部は、さらに、
当該測定駆動部が、そこで前記流体投与容器の前記可動部と接触する接合位置、ならびに、
当該測定駆動部が、そこで前記流体投与容器の前記可動部と接触しない非接合位置、を備えること、
を特徴とする測定装置。 - 請求項1の測定装置において、当該測定駆動部は、さらに、
モーターと、
前記モーターの出力シャフトと、
前記出力シャフトに接合された歯車列(gear train)と、ならびに
前記歯車列に係合された主ネジ(lead screw)と、を備えており、当該主ネジは、前記流体投与容器の前記可動部と選択的に接触すること、
を特徴とする測定装置。 - 請求項14の測定装置において、当該測定駆動部は、前記流体投与容器から後退し、当該流体投与容器の前記可動部と係合しないようにすることが可能であること、
を特徴とする測定装置。 - 請求項15の測定装置において、前記モーターは、さらに、
反転可能なモーター、を備えており、
前記流体正味体積を減少させるため、前記測定駆動部を前記流体投与容器の前記可動部と係合させ、前方に押すよう前記モーターを順方向に動作させ、ならびに、
前記流体投与容器の前記可動部から前記測定駆動部を後退させるため、前記モーターを逆方向に動作させること、
を特徴とする測定装置。 - 請求項15の測定装置において、前記測定駆動部は、前記測定装置の動作が予想される所定の温度範囲にわたって前記流体投与容器の前記可動部が膨張することを許容するのに十分な距離後退すること、
を特徴とする測定装置。 - 請求項14の測定装置において、当該測定駆動部は、複数のおよび/または可変速度で前進可能であること、
を特徴とする測定装置。 - 請求項18の測定装置であって、さらに、
探索速度ならびに供給速度を含んでおり、
前記測定駆動部は、それが前記可動部に接触するまで、前記探索速度で前記流体投与容器の前記可動部の方向に前進し、ならびに
前記測定駆動部は、当該測定駆動部が前記流体投与容器の前記可動部に接触した後、前記供給速度で前進すること、
を特徴とする測定装置。 - 請求項19の測定装置において、前記モーターは、さらに、複数のおよび/または可変速度モーターを備えること、
を特徴とする測定装置。 - 請求項1の測定装置であって、さらに、
前記測定駆動部が前記可動部に接触することを検知するセンサーを備えること、
を特徴とする測定装置。 - 請求項21の測定装置において、前記センサーは、さらに、スイッチ型のセンサーを備えること、
を特徴とする測定装置。 - 請求項21の測定装置において、前記センサーは、さらに、当該測定装置を駆動するモーターの電流を監視する電子回路ならびにアルゴリズムを備え、前記モーターに負荷がかかり始めると前記開始点が決定されること、
を特徴とする測定装置。 - 請求項1の測定装置において、前記流体投与容器からの前記特定の量の流体は、さらに、服用量を含み、前記流体投与容器は、一以上の服用量を備え、当該測定装置は、ほぼ正確で再現可能な服用量を投与すること、
を特徴とする測定装置。 - 請求項1の測定装置において、前記流体投与容器からの前記特定の量の流体は、さらに、前記流体の設定値を含むこと、
を特徴とする測定装置。 - 請求項1の測定装置であって、さらに、
流体が前記流体投与容器から流出することを可能にするための、前記流体投与容器内の排出開口と、ならびに
前記排出開口と連通するバルブとを備え、当該バルブは、当該バルブの閉鎖力(closing force)を超えるために、前記流体投与容器の前記可動部に対して適切な力が加えられるまで前記流体投与容器からの流体を阻止すること、
を特徴とする測定装置。 - 請求項26の測定装置において、示差熱膨張に応じて前記流体投与容器の前記可動部を移動させるために要求される力は、前記バルブの解放力(opening force)を下回ること、
を特徴とする測定装置。 - 請求項1の測定装置において、示差熱収縮に応じて前記流体投与容器の前記可動部を移動させるために要求される力は、利用可能な大気圧を下回ること、
を特徴とする測定装置。 - 請求項26の測定装置であって、さらに、
前記流体投与容器の前記排出開口と連通する流体通路と、ならびに、
前記流体通路と連通するノズルと、を備え、当該ノズルは、前記流体を霧状物(aerosol)として投与すること、
を特徴とする測定装置。 - 請求項1の測定装置であって、さらに、
前記流体投与容器の前記可動部と前記流体投与容器の固定部との間にシールを備え、
当該シールは、前記流体投与容器の前記可動部が、前記流体投与容器の前記固定部に対して移動することを可能にし、当該シールは、前記流体投与容器と前記可動部間の接合部において、前記流体投与容器内に異物が侵入すること、および/または、前記流体投与容器から流体が放出されることを実質的に阻止すること、
を特徴とする測定装置。 - 請求項1の測定装置において、当該測定装置は、さらに、
複数の歯ならびに回転軸を有するギアと、
前記ギアの片側から前記回転軸に沿って伸びる主ネジ(lead screw)と、を備えており、
当該主ネジは、前記ギアの回転より固定された対のネジ山とネジ止めされ、ならびに、
前記ギアの前記回転は、前記主ネジを軸方向に運動させること、
を特徴とする測定装置。 - 請求項31の測定装置であって さらに、
前記測定駆動部の運動を測定するため、前記ギアにより駆動されるエンコーダーディスクと、
前記エンコーダーディスクの周囲に環状に配された複数のウインドウと、を備えたこと、
を特徴とする測定装置。 - 請求項32の測定装置であって、さらに、
前記複数のウインドウを監視することにより、前記エンコーダーディスクの回転を検知するセンサー備え、
前記複数のウインドウのそれぞれは、前記流体の設定値を表すこと、
を特徴とする測定装置。 - 請求項1の測定装置において、当該測定システムは、さらに、注射器ベース(syringe-based)の測定システムを備えており、
前記流体投与容器は、さらに、注射器を備え、
前記可動部は、さらに、前記注射器内にスライド可能に設けられたピストンプランジャを備え、
前記測定可動部は、さらに、主ネジを備え、
前記測定装置が使用されていない場合、当該主ネジは、前記注射器内の前記注射器と前記流体間の示差熱膨張および/または収縮に応じて、プランジャが前記注射器内を軸方向に移動することを可能にし、ならびに
前記注射器から前記流体を投与する前に、前記主ネジは、前記注射器内の前記プランジャの軸上に位置すること、
を特徴とする測定装置。 - 請求項1の測定装置において、前記流体投与容器内の前記流体は、さらに、エタノール溶液で調合された薬品を含むこと、
を特徴とする測定装置。 - 請求項1の測定装置であって、さらに、モーターを備え、前記測定駆動部は、当該モーターに接続され、
前記測定駆動部は、さらに、あわせ面(mating surface)ならびに先端形状(tip geometry)を備え、
前記可動部は、さらに、あわせ面ならびに当該あわせ面および前記測定駆動部の先端形状に対応する形状を備え、ならびに
前記あわせ面ならびに前記先端形状は、前記モーターのモータ電流の変化を増幅することにより、前記測定駆動部と前記可動部との接触および係合の検知を促進すること、
を特徴とする測定装置。 - 請求項36の測定装置であって、当該測定駆動部は、さらに、主ネジを備え、前記主ネジの先端における前記あわせ面ならびに先端形状は、さらに、
円筒部と、
先細の肩部と、を備え、
前記可動部は、さらに、プランジャを備え、当該プランジャの後端における前記あわせ面ならびに前記先端形状は、さらに、
前記主ネジの前記円筒部を受ける開口と、
前記主ネジの前記先細の肩部に接触する先細面と、を備え、
前記円筒部ならびに前記開口は、良好な接触を確保する案内機能(piloting function)を提供し、前記先細の肩部ならびに前記先細面が、前記主ネジと前記プランジャ間で摩擦接触を形成すること、
を特徴とする測定装置。 - 示差熱膨張を緩和する注射器ベースの測定システムであって、当該注射器ベースの測定システムは、
流体を収納するための内部の体積を定義する注射器と、
前記注射器の前端における排出開口と、
前記注射器の後端における開口を通じて前記注射器内にスライド可能に設けられたピストン型のプランジャと、
前記注射器内の前記プランジャの位置により定義された正味体積であって、当該正味体積は、前記注射器内の前記プランジャの移動とともに変化するものと、ならびに、
前記プランジャに選択的に係合し、外れる(disengages)測定駆動部であって、当該測定駆動部は、前記注射器の前記後端における前記開口を通じて前記プランジャと係合するとともに、前記注射器から前記流体を放出するため前進し、当該測定駆動部は、前記注射器ベースの測定システムが使用されていない場合、前記プランジャから後退することにより前記プランジャから外れるもの、を備えており、
前記プランジャは、前記注射器と当該注射器に収納された前記流体間の示差熱膨張および/または示差熱収縮を緩和するため、前記注射器内を軸方向にスライドすることが可能であること、
を特徴とする測定システム。 - 請求項38の注射器ベースの測定システムにおいて、前記測定駆動部は、さらに、動作ならびに非動作位置を備え、
前記注射器ベースの測定システムが動作していない場合、前記測定駆動部は、前記プランジャと接触せず、
前記注射器ベースの測定システムが動作している場合、前記測定駆動部は、前記プランジャを探索し、位置させ、ならびに、
前記注射器ベースの測定システムの動作中、前記測定駆動部は、前記プランジャと接触し、前記注射器内で前方に押し、前記測定駆動部が前記注射器内で前記プランジャを移動させ、前記排出開口を通じて流体が放出されると、前記正味体積が減少すること、
を特徴とする測定システム。 - 請求項38の注射器ベースの測定システムであって、さらに、
前記注射器ベースの測定システムが動作していない場合、前記測定駆動部と前記プランジャ間に間隔を有し、
当該間隔は、前記注射器と当該注射器に収納された前記液体間の示差熱膨張に応じて、前記プランジャが前記注射器内で後方にスライドすることを可能にすること、
を特徴とする測定システム。 - 請求項38の注射器ベースの測定システムであって、さらに、
前記注射器の前記排出開口と連通するバルブ、ならびに、
示差熱膨張スライド力を備え、当該示差熱膨張スライド力は、温度上昇の結果生じる示差熱膨張に応じて前記プランジャを後方にスライドさせるために必要とされる力であり、
前記示差熱膨張スライド力は、前記バルブの破壊圧を下回ること、
を特徴とする測定システム。 - 請求項41の注射器ベースの測定システムにおいて、前記バルブは、前記測定駆動部が動作し、前記注射器から前記流体を前記バルブ内に強制的に排出させ、前記バルブの破壊圧を克服するために、前記プランジャを十分な距離前方に押すまで、前記注射器からの流体の漏れを実質的に阻止すること、
を特徴とする測定システム。 - 請求項38の注射器ベースの測定システムであって、さらに、
示差熱収縮スライド力を備え、当該示差熱収縮スライド力は、温度下降の結果生じる示差熱収縮に応じて前記プランジャを前方にスライドさせるために必要とされる力であること、
を特徴とする測定システム。 - 請求項43の注射器ベースの測定システムにおいて、前記示差熱収縮スライド力は、利用可能な大気圧を下回ること、
を特徴とする測定システム。 - 請求項38の注射器ベースの測定システムであって、さらに、
前記注射器と前記プランジャ間の締まり嵌め(interference fit)と、
動作スライド力とを備え、当該動作スライド力は、前記注射器と前記プランジャ間の前記締まり嵌めの摩擦力を超えるのに必要とされる力であり、前記動作スライド力は、前記注射器内で前記プランジャを前方にスライドさせ、
前記動作スライド力は、前記プランジャと前記注射器の内壁間の摩擦力および前記注射器内の前記流体の圧力により生じる前記プランジャ上の抵抗力の合計を超えるのに必要とされる力と等しいこと、
を特徴とする測定システム。 - 請求項38の注射器ベースの測定システムであって、さらに、
前記注射器と前記プランジャとの間に形成されたシールを備え、
当該シールは、前記注射器と前記プランジャ間を通じ前記注射器内部から前記液体が漏れることを実質的に阻止し、ならびに
前記プランジャと前記シールは、前記流体を前記注射器内に密封(seal)すること、
を特徴とする測定システム。 - 請求項46の注射器ベースの測定システムであって、さらに、シーリング力を備え、
当該シーリング力は、前記注射器と前記プランジャ間を通じて前記液体が漏れるのを実質的に阻止するのに必要とされる力であり、ならびに
ある一対の素材についての摩擦係数により乗算される前記シーリング力は、前記測定駆動部により前記プランジャを前方に押すため与えられた動作スライド力を下回ること、
を特徴とする測定システム。 - 請求項46の注射器ベースの測定システムであって、さらに、シーリング力を備え、
当該シーリング力は、前記注射器と前記プランジャ間を通じて前記液体が漏れるのを実質的に阻止するのに必要とされる力であり、
ある一対の素材についての摩擦係数により乗算される前記シーリング力は、温度上昇の結果生じる示差熱膨張に応じて前記プランジャを後方にスライドさせるために必要とされる力である示差熱膨張スライド力を下回り、ならびに
ある一対の素材についての摩擦係数により乗算される前記シーリング力は、温度下降の結果生じる示差熱収縮に応じて前記プランジャを前方にスライドさせるために必要とされる力である示差熱収縮スライド力を下回ること、
を特徴とする測定システム。 - 流体の正確な計測を確保するため、測定システムにおける示差熱膨張の影響を緩和する方法であって、かかる方法は、
体積を減少させることが可能な流体投与容器内に投与される流体を収納するステップと、
前記流体が投与される原因となる前記減少可能な体積を減少させるため、前記流体投与容器内をスライド可能な可動部を設けるステップと、
動作モードにおいて、前記流体投与容器の前記減少可能な体積を減少させる原因となる前記可動部を移動させるため、前記可動部と選択的に係合可能な測定駆動部を設けるステップと、ならびに
前記可動部と前記測定駆動部間に間隔を設けるため、非動作モードにおいて、前記測定駆動部が前記可動部から後退可能とすることにより、示差熱膨張の影響を緩和するステップと、を備えること、
を特徴とする方法。 - 請求項49の方法であって、かかる方法は、さらに、
温度上昇および/または下降の結果生じる前記流体投与容器に収納された前記流体の体積の膨張および/または収縮に応じて、前記可動部が前後に移動可能とすることにより、前記流体投与容器と当該流体投与容器に収納された前記流体間の示差熱膨張および/または収縮の影響を緩和するステップ、を備えること、
を特徴とする方法。 - 請求項49の方法であって、かかる方法は、さらに、
温度下降の結果生じる前記流体投与容器に収納された前記流体の体積収縮に応じて前記可動部を前方に移動可能とすることにより、前記流体投与容器と当該流体投与容器に収納された前記流体間の示差熱収縮の影響を緩和するステップ、を備えること、
を特徴とする方法。 - 請求項49の方法であって、かかる方法は、さらに、
温度上昇の結果生じる前記流体投与容器に収納された前記流体の体積膨張に応じて前記可動部を後方に移動可能とすることにより、前記流体投与容器と当該流体投与容器に収納された前記流体間の示差熱膨張の影響を緩和するステップ、を備えること、
を特徴とする方法。 - 請求項49の方法であって、かかる方法は、さらに、
前記測定駆動部を用いて前記可動部を探索するステップと、
前記測定駆動部と前記可動部との係合を検知するステップと、
前記測定駆動部と前記可動部との前記係合、前記測定駆動部による前記可動部の移動、前記測定駆動部の負荷状態、ならびに、流体投与の開始、のいずれかにおいて前記流体を測定するための開始点を指定するステップと、ならびに
前記開始点から流体の投与量を測定するステップと、を備えること、
を特徴とする方法。 - 請求項53の方法であって、かかる方法は、さらに、
前記探索ステップならびに前記開始点を指定する前に、前記ノズルのデッドボリューム(dead volume)に流体を充填するステップ、を備えること、
を特徴とする方法。 - 請求項49の方法であって、かかる方法は、さらに、
前記測定駆動部の運動を検知するステップと、ならびに
前記流体投与容器から設定値の流体を投与するため、前記測定駆動部の前記運動を流体の前記設定値に関連づけるステップと、を備えること、
を特徴とする方法。 - 請求項55の方法において、前記測定駆動部の運動を検知する前記ステップは、さらに、
エンコーダーディスクを、前記測定駆動部を駆動する歯車列と係合させるステップと、ならびに
前記エンコーダーディスクにおける一以上のウインドウであって、当該一以上のウインドウのそれぞれが流体の設定値を表すもの、の数を数えるステップと、を備えること、
を特徴とする方法。 - 請求項49の方法であって、かかる方法は、さらに、
前記可動部と前記流体投与容器間との間に摩擦を生じさせる締まり嵌めを、当該可動部と当該流体投与容器間に設けるステップと、
前記測定システムが、温度上昇に応じて、前記流体投与容器内で前記可動部を後方に移動させるのに必要とされる示差熱膨張スライド力であって、前記可動部と前記流体投与容器間の前記摩擦力を上回るものを有するよう指定するステップと、
前記測定システムが、温度下降に応じて、前記流体投与容器内で前記可動部を前方に移動させるのに必要とされる示差熱収縮スライド力であって、前記可動部と前記流体投与容器間の前記摩擦力と、前記流体投与容器内の前記流体の圧力により生じ前記可動部に作用する前記可動部上の抵抗力との合計を上回るものを有するよう指定するステップと、を備えること、
を特徴とする方法。 - 請求項57の方法であって、かかる方法は、さらに、
前記測定システムの動作中、当該測定システムが、前記流体投与容器内で前記可動部をスライドさせるのに必要とされる動作スライド力を指定するステップ、を備え、当該動作スライド力は、前記可動部と前記流体投与容器間の前記摩擦力と、前記流体投与容器内の前記流体の圧力により生じ前記可動部に作用する前記可動部上の抵抗力との合計を上回ること、
を特徴とする方法。 - 請求項57の方法であって、かかる方法は、さらに、
前記可動部と前記流体投与容器間に締まり嵌めを設けるステップと、ならびに、
前記締まり嵌めを用いて、前記流体を前記流体投与容器内に密封するステップと、を備えること、
を特徴とする方法。 - 請求項49の方法であって、かかる方法は、さらに、前記可動部と前記流体投与容器間の接合部を密封するステップを備えること、
を特徴とする方法。
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