JP2011515626A - 平滑な穴を有する改良バーブクランプ - Google Patents

平滑な穴を有する改良バーブクランプ Download PDF

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Abstract

流路と外面を規定する所定の内径を有するフレキシブルチューブ用バーブクランプを提供する。
フレキシブルチューブへ流動性液体またはガス接続をするため、バーブクランプを設ける。フレキシブルチューブは、所定の内径で規定された内穴を有し、流体流路を提供する。バーブクランプは、フレキシブルチューブと同じ所定の内径であり、チューブに挿入可能なテーパ端を有するバーブコネクタを備えている。スリーブとコレットをチューブとバーブコネクタ上で係止して、バーブとチューブの間に液体材料が流入するのを防ぐ。チューブの内径とバーブコネクタの内径の間の変化をなくし、バーブクランプの外部と内部の間のチューブに圧力差が生じないように、バーブコネクタのテーパ端は、一点で終わっている。

Description

本出願は、米国特許出願10/963,457号の一部係属出願である。2004年1013日に出願された係属中の出願は、2003年10月17日に出願された仮特許出願60/512,231号の優先権を主張している。
本発明は、管状体の締結装置に関する。
フレキシブルチューブを通して流体が移動することは、様々な環境において広く用いられている。最終的に、フレキシブルチューブは、ガスまたは流体の供給部位である流動性流体の供給源に接続されるか、またはフレキシブルチューブに接続される。フレキシブルチューブの端部では、堅く、漏れのない接合をすることが必要である。これらの要件は、フレキシブルチューブを用いる全ての環境において必要であるが、医療と医薬品および飲食物分野において重要である。医療と医薬品分野において、フレキシブルチューブと付属の接合部は、ルアー継手(luer fittings)、素早い接続(quick connects)、または血液ポンプ、酸素濃縮器、睡眠時無呼吸装置、医療運搬容器、IV(静脈注射)バッグなどの衛生器具に用いられる。ある環境、特に医療分野において、接続箇所において、チューブと接続器具の間で液体が漏れるのを完全に防ぐことが必要不可欠である。接続箇所で隙間があったり突然交換したりすると、液体、例えば、バイオ、血液、医薬品、栄養素(foodstuff)などの液体が残って(entrap)しまう。この残った流体中に有害なバクテリアが増殖する可能性がある。
本発明は、上述した問題に対処する。本発明は、フレキシブルチューブをバーブ継手(barb fitting)またはコネクタ、あるいはバーブが付いていない真直ぐなルーメン(lumen)に結合するのに用いられる改良バーブクランプ(improved barb clamp)である。特に、フレキシブルチューブを特別に構成されたバーブ継手に結合することで、チューブの内径とバーブ継手の内径の間の変化(transition)がごくわずかか全くない。
本発明の一態様において、チューブの内径とバーブ継手の内径の間の変化をなくし、改良バーブ継手のチューブの一部とバーブ継手の外側のチューブの一部との間のチューブの圧力差がなくなるように、バーブ継手は、終端点に向けてテーパ状になっている。
本発明を実施するために熟考された最良の実施形態の以下の説明を添付図面と一緒に読んだとき、本発明の別の用途が当業者に明らかになるだろう。
ここで行う説明は、添付図面に言及するものであり、各図面を通して、同一の参照番号は同一の部分を示す。
本発明のバーブクランプの断面図である。 本発明のバーブクランプの代替物の部分断面図である。 本発明のバーブクランプのコレット(collet)の平面図である、 本発明のバーブクランプのスリーブ(sleeve)の断面図である。 本発明による改良バーブクランプの断面図である。 改良バーブクランプの別の実施形態の断面図である。 改良コレットとスリーブの別の実施形態の断面図である。 ある形状を図示するため切り取った部分を有する図7に示す実施形態の透視図である。 係止解除位置(unlock position)にある図7に示すバーブクランプのコレットとスリーブの断面図である。 係止位置(lock position)にある図7に示すコレットとスリーブの断面図である。 チューブの上に係止された図10に示すバーブクランプのコレットとスリーブの断面図である。
図1,2は、バーブ継手12とフレキシブルチューブ14を結合する本発明のバーブクランプコネクタ10を示し、以下に説明する。バーブ継手12は、一般的に、プロプロリエン(proprolyene)またはエチレン製医療または医薬品バッグに熱溶接が可能な非金属材料から製造されている。同じおよび類似の材料をバイオテクノロジー、医薬品、医療、および食品の継手接続および多種多様の用途に用いることができる。必要であれば、継手も他のプラスチックやステンレススチールから製造することができる。図1,2に示すように、バーブ継手12は、別の構成も取り得るが、フレキシブルチューブ14へ360度の径方向に圧縮接続するため、少なくとも1つの拡大またはバーブ端部16を備えるのが普通である。もしバーブクランプ10を医療または医薬品環境で用いようとする場合には、バーブ継手12をFDA(Drug and Food Administration:アメリカ食品医薬品局)承認ポリプロリエン、シリコン、TPE,TPRなどから製造するのが好ましい。バーブ継手12は、バーブクランプ10の留め具を規定するフランジ部17も備えてもよい。
バーブクランプ10は、コレット18とスリーブ20を備えている。コレット18とスリーブ20は、図1〜6に示すようなものであり、2002年3月18日に出願された米国特許出願10/100,519号で論じられたコレットとスリーブと類似している。なお、この米国特許出願には、現在2004年9月28に米国特許6,796,586が発行された。
コレット18は、基本的にチューブ14の端部を収容する貫通穴19を有する環状部材である。スリーブ20も、チューブ14の端部を収容する貫通穴21を有する環状部材であり、その直径はコレット18をその中に収容できるだけの大きさである。
図3を参照すると、コレット18は、チューブ14の周囲で径方向に収縮する弾性手段を提供する外側の面22を有している。コレット18は、不連続な環状リングを形成する第1の端部23を有している。外側の面22に沿って第1の端部23に隣接しているのは、環状溝26である。第2の端部24方向に移動し、環状溝26を越えると、コレットは、8つの弾性舌部28を形成する。舌部28は、径方向に広がっているか、またはコレット18の第2の端部24でやや拡大している。舌部(tang)28は、各舌部28のほぼ中間点で広がり始めている。各舌部28は、各舌部28の中間部分で径方向に広がっているか、または多少拡大している。舌部28は、第2の端部から延在し、環状溝26で終っている狭貫通スロット25により形成されている。図3,5に示す狭貫通スロット25は、丸みを帯びた終端部25aを有しているが、この終端部25aは、尖端(図示せず)を有してもよい。
小さな傾斜出張り(small ramping ledge)30が、狭貫通スロット25の各終端部25aの上に突出している。以下に説明するように、小さな傾斜出張り30は、コレットの強度を高め、スリーブ20に対し停止手段を提供する。小さな各傾斜出張り30間に、環状溝26の中に延存する凹平面部30aがある。8つの舌部28は、管状部材14の周囲で舌部が収縮できるようにする弾性封止を形成している。あらゆる他の舌部28の間に、第1の端部23から関連する舌部28の中間部分27まで延在する。貫通スロット29がある。貫通スロット29は、図3,5に示すように、丸みを帯びた終端部29aまたは尖った終端部(図示せず)でもよい。貫通スロット29は、耐久性を犠牲にすることなく、コレット18の第1の端部23に反発力を付与する。以降に示す理由により、コレット18の内側の面31は、棚状物(shelf)32を除き、基本的に平滑で、中間部分27の各舌部28の上に均等に位置している。
図4を参照すると、スリーブ20は、平滑な外側の環状面34を有している。スリーブ20は、弓状の底部を形成し、コレット18への組み付けを容易にする第1または底端部36を有している。内側の面40は、スリーブ20の第2または頂端部38でわずかに外側に向かうテーパを形成している。内側の面40は、内面から延在する環状突出部42を除き、スリーブ20の全長にわたり基本的に平滑である。バーブクランプ10が係合したとき、環状突出部42の大きさを調節し、スリーブ20上に置き、コレット18の環状溝26内に配設して係止する。従って、環状突出部42は、スリーブ20の第2または頂端部38に近接して位置している。
スリーブ20の第2または上端部38が、チューブ端から遠くに離れて間隔を空けるように、チューブ14の端部の上に最初に配置され、コレット18の第1の端部23が、スリーブ20に最も接近するように、次にチューブ14の上に配置される。そして、バーブ継手12の拡大端部16が、チューブ14内に配置される。バーブ継手12の拡大端部16は、チューブ14の内部にぴったりと収容される大きさに設定されている。次いで、コレット18が、バーブ継手12の拡大端部(expanded end)16を有するチューブ14の上を摺動する。コレット18の内側の面31に位置するスリーブ32は保持器であり、チューブ14の周囲とバーブ継手12が、チューブ14から簡単に外れないように、バーブ継手12の拡大端部16の下を径方向に360度加圧する。スリーブ20の第1または底端部36が、コレット18の第1の端部23に最初に遭遇するように、スリーブ20が、コレット18上を摺動する。スリーブ20が、コレット18上を摺動するので、コレット18上の舌部28が、チューブ14とバーブ継手12の径方向に内側に押圧されるため、コレット18の環状棚状物32が、チューブ14とバーブ継手12の内側に押圧され、その間を堅く密封し、これによりバーブ16の下に棚状物32を係止することができる。スリーブ20の内側の面40上の環状突出部42が、コレット18の環状溝26内に位置するまで、スリーブ20は、コレット18上を摺動し続ける。コレット18の外側の面34上の小さな出張り30が停止し、係止することで、環状突出部42が、環状溝26から外れることを防止している。コレット18とスリーブ20が、互いに係止されたとき、バーブクランプ10は、「カチッ」と音がする。分離や漏れを防ぐために、工具を用いてのみ、バーブクランプ10を外すことができる。
図5,6に示す改良バーブクランプ10は、図1〜4に関して説明したのと同じ多くの特徴を有している。しかしながら、改良バーブクランプ10は、工夫を凝らして設計されたバーブ継手112もさらに備えている、これは、バーブクランプ10の穴または流路の断面積が、バーブクランプ10の外側のチューブ14内の流路100aの断面積と同じになるように設計されている。バーブクランプ10外の流路100は、チューブ14の内側の穴により規定される。改良バーブクランプ10内の流路100aは、バーブ継手112,212の内側の穴により規定される。図1,2から分かるように、チューブ14の流路100の断面積は、図1に100aで示すように、バーブクランプ10内で小さくなる。従来技術のバーブ継手12の自由端50は、チューブ14が、バーブクランプ10に入り、流路100aが変化するとき、流路100の断面積を変化させる厚さの先端が丸い端部52を有する。バーブ接続を設計するときに遭遇する1つの問題は、バーブ継手12をチューブ14に挿入するために、一般に、バーブ継手12の穴の断面積を小さくすることが必要であることである。しかしながら、改良バーブクランプ10は、基本的に、チューブ14と同じ直径の穴のバーブ継手112,212を提供するが、チューブ14に容易に挿入することができる。
図5,6に示すように、改良バーブクランプ110において、バーブ継手112,212は、チューブ14の穴100と同じ断面積の工夫を凝らした大きさの穴を有している。改良バーブ継手112,212が、チューブ14に取り付けられたとき、チューブ14の内径とバーブ継手112の内径の間に変化はない。その結果、チューブまたはバーブクランプ110の外側から内側へ流動する流体に圧力差は生じない。システム全体を通して一定の圧力または一定の流体速度を維持することは、ある医療用途においては必要不可欠であろう。これを達成するため、バーブ継手112,212の自由端150は、尖端152に向けて徐々にテーパ状になっている。バーブ継手112の自由端150上の尖端152もチューブ14へのバーブ継手112の容易な挿入を可能にする。この構成を採用した結果、液状材料は、バーブ継手112または212およびチューブ14の間で決して漏れることはない。
図6は、チューブ14が、バーブクランプ内にあるか否かにかかわらず、チューブ14の流路と同じ内径を維持しているバーブクランプ110の別の構成を示す。図6において、バーブクランプ112は、バンパ留め具(bumper stop)230を備えてもよい。これは、フランジ17が、コレット18,218とスリーブ20の別の留め具を規定している間に、フランジ17に装着され、チューブ14の別の留め具として機能することが示されている。テーパ端240になるようにコレット218を変更し、スリーブのテーパ端40に対応させてもよい。さらに、頑丈なグリップにすべくチューブ14の中にもっと先に延在するように、コレット218の環状棚状物232を再構成してもよい。
バーブクランプ10が、医療や医薬品環境にある場合、コレット18とスリーブ2は、FDA承認材料から製造すべきである。この材料は、弾力がなければならない。スリーブ20は、ポリカーボネート、シリコン、またはポリプロピレンから好適に製造される。アセチル、シリコン、またはポリプロピレンからコレット18を製造するのが好ましい。改良バーブクランプの構成成分は、医療用途のために、高圧減菌器内で殺菌可能なポリプロピレンなどの上記の材料から製造される。少なくとも1つのコネクタ、コレット、およびスリーブの製造において用いられるプラスチックに抗菌添加物を添加してもよい。
図7〜11は、本発明によるバーブクランプ310の別の構成を示す。この実施形態のバーブクランプ310は、前の実施形態で開示したのと同じ材料で製造される、先ず、図11を参照すると、バーブクランプ310がチューブ314の上に組み付けられて、チューブ314を係止接続状態に保持している。バーブコネクタまたはバーブクランプ312は、管状構成を有している。バーブコネクタ12は、流路を規定している一定の直径の平滑な内穴313を有している。バーブコネクタ312の内穴313の一定の直径は、フレキシブルチューブ314の所定の内径315に等しい。バーブコネクタ312は、フレキシブルチューブ314の一端に配設する第1の端部を有している。第1の端部322は、内穴313から始まり、第1の端部322の終端部で尖端を規定している、内穴313から径方向に外側に延在している、外部の角度方向または傾斜面323を有している。その結果、バーブコネクタ312の第1の端部322は、バーブコネクタ312の流路に垂直な縁を有しておらず、取り付けたとき、バーブクランプ310の内側または外側のチューブ314の流路内に圧力差は生じない。角度方向面323は、第1の端部322の全径方向外周に沿って延在している。角度方向面323は、外側の面に沿って形成されたバーブ先端324で終わっている。バーブ継手312は、バーブコネクタ312をチューブ314に挿入する留め具として機能する、第1の端部322から離隔したフランジ部326も備えてもよい。バーブ継手312の尖った第1の端部322の構成により、チューブ314内の流路が、バーブコネクタ312の内側か外側にあるか否かにかかわらず、チューブ314の流路直径を一定にする。
バーブクランプ310は、コレット318とスリーブ320を備えている。コレット310とスリーブ320は、図7〜11に示すようなものである。例示した実施形態において、以下に説明するように、コレット318とスリーブ320は、脆弱なタブ(frangible tabs)328により一緒に接続される。コレット318は、チューブ314の端部を受容する貫通穴319を有する環状部材である。コレット318の外面330は、二層構造(bi-level configuration)を有しており、そこでは、第1の端部332に隣接する外面330aの直径が、第2の端部334に隣接する外面330bの直径以下である。第1と第2の外面330a,330bは、分離しており、コレット318の中間点に位置する出張り336により規定されている。
コレット318の内側の面319は、第1の端部332を除き、基本的に平滑な径方向面を有しており、そこでは、環状隆起(annular ridge)338がある。環状隆起338は、環状隆起338の縮小直径方向に内側に曲がっている導入環状面(lead-in annular surface)340により規定されている。角の前縁340は、コネクタ312とチューブ314のバーブ端部322の進入と組み付けを容易にする。コレット318の第2の端部334は、流路に垂直な径方向面を有している。複数の脆弱なタブ328は、第2の端部の径方向面334に接続され、そこから延在している。以下に説明するように、脆弱なタブ328の反対端部もスリーブ320の内面に接続されている。
細長い貫通スリット342は、コレット318の第1の端部332で始まり、そこで開口している。複数のスリット342は、コレット318の円周に沿って等間隔に形成されている。スリット342は、細長い水平方向の縁343a,343bを有し、互いに間隔が空けられ、その間に隙間を形成している。スリット342は、第1の端部332からコレット318の本体に軸長方向の約3分の2延在している。一例のみをあげれば、貫通スリット342は、脆弱なタブ328と一直線に位置している。
コレット318の第2の端部334は、複数の貫通スリット344も備えている。貫通スリット344は、スリット342と同じに構成されている。スリット344は、水平方向に間隔を空けた縁345a,345bも備えている。スリット344は延在し、コレット318の第2の端部334に開口し、コレット318の本体に軸長の3分2延在している。スリット344は、隣接スリット342の間に等間隔に形成されている。従って、スリット342,344の両セットが延在するコレット318の中心部が存在する。バーブクランプ310が、係止位置にあるとき、スリット342,344は、チューブ314の周囲を弾性封止する。
スリーブ320は、平滑な外側の面350を有している。スリーブの内側の面357は、スリーブの第1の端部354に形成された径方向の縁352を有している。スリーブの内側の面351は、縁(lip)352に隣接する拡大径方向部358を有している。拡大部358は、バーブクランプが、係止位置にあるとき、コレット318の外側の第2の部分330bを収納できる大きな直径を有している。拡大部358は、縮小直径部362により規定された出張り360で終わっている。小さな直径部362の後に拡大端部366に向けて外側に傾斜している傾斜部364が軸方向に続いている。拡大部358は、スリーブ320の第2の端部356に隣接している。脆弱なタブ328の反対端部は、スリーブの内側の拡大端部366の壁に位置し、そこに接続されている。コレット318とスリーブ320に脆弱なタブ328を接続することで、バーブクランプが、係止解除位置にあるとき、脆弱なタブ328が、コレットとスリーブの間で唯一の接続になるように、スリーブ320の第2の端部356とコレット318の第2の端部334の間で隙間329を形成する。コレット318とスリーブ320に対する脆弱なタブ328の位置では、所定の加えられた力で、コレット318から脆弱なタブ328が外れてしまう。
取り付け時に、スリーブ320端部が、最初にチューブ314上になって、装着したコレット318とスリーブ320が、チューブ314の端部の上にずり落ちてしまう。バーブ継手またはコネクタ312が、チューブ314の端部に挿入され、尖ったバーブ端部322に達する。いったんバーブコネクタ312が、チューブ314の端部に堅く装着されると、コレット318が、チューブ314のその端部上で逆に滑って、チューブ314とバーブコネクタ312の両端部を取り囲む。係止器具を用いて、脆弱なタブ328を壊し、スリーブ320をコレット318から脱着して、コレット318上でスリーブ320を摺動させることができる。脆弱なタブ328は、コレット318から取り壊されるが、スリーブの内部面366上のタブ328の部分は、接触したままであり、スリーブ320に接続されている。
スリーブ320が、コレット318上を移動するので、コレット318の第2の端部334は、スリーブ320の内面362に装着された脆弱なタブ328部を破損してしまう。スリーブ320が、コレット318上でその軸方向移動を続けると、コレットの第2の端部334が、傾斜部364に沿って移動し、スリット344が一緒に押し潰され、水平方向の縁345a,345bの間の隙間がなくなって、チューブ314の周囲を弾性封止する。コレット318の第2の端部334が係止されるまで、スリーブ320が、コレット318上を移動し続け、スリーブの径方向の縁352の下に当接する。径方向の縁352は、コレット318に対するスリーブ320のさらに先への軸方向移動を停止させる。図10,11に示す係止位置において、コレット318の第2の外面330bは、スリーブ320の拡大部358に隣接している。
コレット318上の出張り336は、カチッと閉じて、スリーブ320の内側に出張り360上で保持される。スリーブ320の小さな直径部362は、コレット318の第1の部分330aを収縮させて、スリット312の水平方向の縁343a,343bの間の隙間をなくす。縮小直径部362が設けられ、隙間342,344の各々の収縮に影響を及ぼす。スリーブ320に接続されたままのタブ部328は、第1の端部332に隣接するコレット318の外面330aをしっかりと把持する。スリーブ320が、コレット318、バーブ継手312、およびチューブ314の上で係止されたとき、チューブ314は、360度径方向に圧縮接続される。
現在最も実際的であると考えられるものと、好適な実施形態に関して本発明を説明したが、本発明は、開示した実施形態に限定されず、それどころか、添付クレームの精神と範囲内に含まれる様々な変更例と等価な構成を網羅することを意図することを理解すべきである。ここで範囲とは、上記の全ての変更例と法により許されている等価な構成を包合するために、最も広い解釈に一致する。

Claims (11)

  1. 流路と外面を規定する所定の内径を有するフレキシブルチューブ用バーブクランプであって、
    前記チューブの端部内に配設する第1の端部を持つ管状構成を有し、流路を規定する一定直径の平滑な内穴を有し、前記内穴の一定の直径が、前記フレキシブルチューブの所定の内径に等しいバーブコネクタと、
    前記バーブコネクタの第1の端部上で摺動可能な貫通穴を有し、第1の端部、第2の端部、および内面と外面を有し、前記内面が、前記開口の第1の端部で周方向の縁を有し、前記外面が、二層構造を有し、ここで、前記第1の端部に隣接する外面の直径が、出張りを規定する前記第2の端部に隣接する前記外面の直径以下である円筒状コレットと、
    前記コレットを摺動可能に収容する貫通中心穴を有し、第1と第2の端部を有し、前記スリーブの第2の端部が、前記脆弱なタブにより前記スリーブの第2の端部に接続され、前記スリーブの貫通穴が、前記内面により規定され、前記内面が、第1の周方向部、第2の周方向部、第3の周方向部、および第4の周方向部
    を有し、前記第1の周方向部の直径が大きく、前記スリーブの第2の端部に隣接して位置し、前記脆弱なタブが、前記第1の周方向部に接続された各タブの一端を有し、前記第2の周方向部が、前記第1の周方向部と隣接して位置し、前記第3の周方向部により規定された縮小直径部へ傾斜し、前記第3の周方向部が、前記スリーブの中間点の出張りで終わっている円筒状スリーブとを備える
    ことを特徴とするバーブクランプ。
  2. 前記バーブコネクタの前記第1の端部の外面が、径方向に曲がって、バーブ端部への傾斜を規定し、前記傾斜が、前記内穴から始まり、前記バーブ端部で終わり、前記バーブコネクタの前記第1の端部で終わっている尖端を形成していることを特徴とする
    請求項1に記載のバーブクランプ。
  3. 前記コレットの前記第1と第2の端部が、その中に形成された貫通スリットを有し、水平方向の縁により規定された前記貫通スリットが、その間に隙間を有し、前記第2の端部の前記貫通スリットが、前記第1の端部で前記スリットに対しオフセットしていることを特徴とする
    請求項2に記載のバーブクランプ。
  4. 前記スリットが、その各端部から延在し、そこで開口し、前記コレットの軸方向に約3分の2延在していることを特徴とする
    請求項3に記載のバーブクランプ。
  5. 前記脆弱なタブが、前記コレットの前記第1の端部で前記貫通スリットと軸方向に一列に位置していることを特徴とする
    請求項4に記載のバーブクランプ。
  6. 前記スリーブの内面に形成された前記出張りは、前記バーブ継手が、係止位置にあるとき、前記コレットの外面上の出張りを収容することを特徴とする
    請求項5に記載のバーブクランプ。
  7. 前記第4の周方向部が、前記出張りで始まり、前記スリーブの第1の端部の径方向の縁に延在していることを特徴とする
    請求項1に記載のバーブクランプ。
  8. 前記バーブクランプが、係止位置にあるとき、前記スリーブ上の前記脆弱なタブが、前記コレットの外面を把持することを特徴とする
    請求項1に記載のバーブクランプ。
  9. 前記径方向の縁が、前記スリーブに対する前記コレットの軸方向移動の止め具を規定することを特徴とする
    請求項7に記載のバーブクランプ。
  10. 前記コレットが、前記第2の端部で垂直に位置している平面を有し、前記脆弱なタブの一端が、前記平面に接続され、前記脆弱なタブの他端が、前記第1の周方向部に接続されていることを特徴とする
    請求項1に記載のバーブクランプ。
  11. 前記バーブクランプが、係止位置にあるとき、前記第1の周方向部に接続されている前記脆弱なタブの端部が、前記コレットの外側を把持することを特徴とする
    請求項10に記載のバーブクランプ。
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