JP2013079956A - 流体マニホールド - Google Patents

流体マニホールド Download PDF

Info

Publication number
JP2013079956A
JP2013079956A JP2012216094A JP2012216094A JP2013079956A JP 2013079956 A JP2013079956 A JP 2013079956A JP 2012216094 A JP2012216094 A JP 2012216094A JP 2012216094 A JP2012216094 A JP 2012216094A JP 2013079956 A JP2013079956 A JP 2013079956A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
film
pressure plate
fluid
channel
cassette system
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2012216094A
Other languages
English (en)
Other versions
JP6316535B2 (ja
Inventor
Barry Donald
ドナルド・バリー
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
DePuy Mitek LLC
Original Assignee
DePuy Mitek LLC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by DePuy Mitek LLC filed Critical DePuy Mitek LLC
Publication of JP2013079956A publication Critical patent/JP2013079956A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6316535B2 publication Critical patent/JP6316535B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L3/00—Containers or dishes for laboratory use, e.g. laboratory glassware; Droppers
    • B01L3/50—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes
    • B01L3/502—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures
    • B01L3/5027—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip
    • B01L3/502707—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip characterised by the manufacture of the container or its components
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L3/00—Containers or dishes for laboratory use, e.g. laboratory glassware; Droppers
    • B01L3/50—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes
    • B01L3/502—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures
    • B01L3/5027—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip
    • B01L3/50273—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip characterised by the means or forces applied to move the fluids
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L3/00—Containers or dishes for laboratory use, e.g. laboratory glassware; Droppers
    • B01L3/50—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes
    • B01L3/502—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures
    • B01L3/5027—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip
    • B01L3/502738—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip characterised by integrated valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B43/00—Machines, pumps, or pumping installations having flexible working members
    • F04B43/12—Machines, pumps, or pumping installations having flexible working members having peristaltic action
    • F04B43/14—Machines, pumps, or pumping installations having flexible working members having peristaltic action having plate-like flexible members
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K99/00—Subject matter not provided for in other groups of this subclass
    • F16K99/0001—Microvalves
    • F16K99/0034—Operating means specially adapted for microvalves
    • F16K99/0055—Operating means specially adapted for microvalves actuated by fluids
    • F16K99/0057—Operating means specially adapted for microvalves actuated by fluids the fluid being the circulating fluid itself, e.g. check valves
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M39/00—Tubes, tube connectors, tube couplings, valves, access sites or the like, specially adapted for medical use
    • A61M39/22—Valves or arrangement of valves
    • A61M39/24—Check- or non-return valves
    • A61M2039/2473—Valve comprising a non-deformable, movable element, e.g. ball-valve, valve with movable stopper or reciprocating element
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2200/00—Solutions for specific problems relating to chemical or physical laboratory apparatus
    • B01L2200/02—Adapting objects or devices to another
    • B01L2200/026—Fluid interfacing between devices or objects, e.g. connectors, inlet details
    • B01L2200/027—Fluid interfacing between devices or objects, e.g. connectors, inlet details for microfluidic devices
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2300/00—Additional constructional details
    • B01L2300/08—Geometry, shape and general structure
    • B01L2300/0809—Geometry, shape and general structure rectangular shaped
    • B01L2300/0816—Cards, e.g. flat sample carriers usually with flow in two horizontal directions
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2300/00—Additional constructional details
    • B01L2300/08—Geometry, shape and general structure
    • B01L2300/0861—Configuration of multiple channels and/or chambers in a single devices
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2300/00—Additional constructional details
    • B01L2300/08—Geometry, shape and general structure
    • B01L2300/0887—Laminated structure
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2300/00—Additional constructional details
    • B01L2300/12—Specific details about materials
    • B01L2300/123—Flexible; Elastomeric
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2400/00—Moving or stopping fluids
    • B01L2400/04—Moving fluids with specific forces or mechanical means
    • B01L2400/0475—Moving fluids with specific forces or mechanical means specific mechanical means and fluid pressure
    • B01L2400/0481—Moving fluids with specific forces or mechanical means specific mechanical means and fluid pressure squeezing of channels or chambers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2400/00—Moving or stopping fluids
    • B01L2400/06—Valves, specific forms thereof
    • B01L2400/0605—Valves, specific forms thereof check valves
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2400/00—Moving or stopping fluids
    • B01L2400/06—Valves, specific forms thereof
    • B01L2400/0633—Valves, specific forms thereof with moving parts
    • B01L2400/0655—Valves, specific forms thereof with moving parts pinch valves
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2400/00—Moving or stopping fluids
    • B01L2400/08—Regulating or influencing the flow resistance
    • B01L2400/082—Active control of flow resistance, e.g. flow controllers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L3/00—Containers or dishes for laboratory use, e.g. laboratory glassware; Droppers
    • B01L3/50—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes
    • B01L3/502—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures
    • B01L3/5027—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip
    • B01L3/502746—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip characterised by the means for controlling flow resistance, e.g. flow controllers, baffles
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T137/00—Fluid handling
    • Y10T137/0318—Processes
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T137/00—Fluid handling
    • Y10T137/8593—Systems
    • Y10T137/85938—Non-valved flow dividers

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Hematology (AREA)
  • Clinical Laboratory Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Reciprocating Pumps (AREA)
  • Automatic Analysis And Handling Materials Therefor (AREA)
  • Fluid-Pressure Circuits (AREA)
  • Infusion, Injection, And Reservoir Apparatuses (AREA)

Abstract

【課題】流体管理カセットシステムを提供する。
【解決手段】流体管理カセットシステムが、対向する第１の圧板及び第２の圧板を備え、対向する第１のフィルム及び第２のフィルムがそれらの圧板同士の間で圧縮される。それらの圧板の一方又は両方に形成された１つ又は２つ以上のチャネルが、フィルムを用いて通路を形成し、その通路を通じて流体が方向付けられ得る。弁及び他の流体制御機構が組み込まれ得る。
【選択図】図１

Description

本願は流体マニホールドに関し、より具体的には、流体流路が１対のフィルムの間に形成されるマニホールド及びそれに関連付けられる方法に関する。
生物医学的な処理及び解析の分野においては、通常、装置を制御するために連結と相互作用とを必要とする配管を用いて、様々な位置の間で流体が操作及び案内される。これらの流体システムは、１台又は２台以上の脱着式配管ハーネスと処理機とを備える。配管ハーネス又はカセットは一般に、純度又は無菌性を確実にするために、１回使用の使い捨て型となっている。配管ハーネスは、再使用型の処理機に操作者によって装填されるが、その操作者は、ポンプ及び弁などの制御装置をハーネスに連結しなければならない。ハーネスの複雑度により、相当な訓練、時間、及び誤りの可能性が、配管ハーネスの使用には存在する。漏れの可能性を有する複数の連結部が、配管区間と構成要素との間に存在する。更に、使い捨て型の配管ハーネス又はカセットの材料及び組立費は相当なものであり、製品及び手技の商業的な採択に影響を及ぼしている。
時間を節約し、誤りを回避するために、この装填プロセスで役立てるべく、特注のカセット及び様々な種類の配管ホルダーなど、多数のシステムが発明されてきた。硬質部材内に形成されたチャネルの中に配管機能が組み込まれたマニホールドシステムが開発されてきた。通常、マニホールド、カセット、及び配管ホルダーによる取組みは、基本的な配管ハーネス以上に材料費を増加させるものである。加えて、カセット及び配管ホルダーは、製造時に定義される単一の流体構成を与える。マニホールドは、いくぶんか構成の柔軟性を増すが、設計に組み込まれている通路に限定される。
本発明による流体管理カセットシステムは、第１の圧板と、その第１の圧板と対向する第２の圧板とを備える。互いに対向する関係にある第１のフィルム及び第２のフィルムが、第１の圧板と第２の圧板との間で圧縮される。１つ又は２つ以上のチャネルが、第１の圧板と第２の圧板の少なくとも一方に形成されており、それにより、流体が、１つ又は２つ以上のチャネルにおいて第１のフィルムと第２のフィルムとの間に形成された通路を通じて方向付けられ得る。
好ましくは、第１のフィルムは、第２のフィルムに面する内向きの面を有し、第２のフィルムは、第１のフィルムに面する内向きの面を有し、第１のフィルムの内向きの面及び第２のフィルムの内向きの面は無菌性である。好ましくは、それらのフィルムは、使い捨て式でありかつ交換式である。また好ましくは、それらのフィルムは、バッグを形成するように、それらの周辺部の周りで封止される。
好ましくは、第１又は第２のフィルムの一方に抗してチャネルの中へと移動可能な弁要素を備える弁が存在する。本発明の一態様において、通路は、弁要素が完全にチャネルの中へと移動されると封鎖される。弁要素は、全体的な封鎖を伴うことなく通路における流動制限をもたらすように、部分的にチャネルの中へと移動可能となり得る。
本発明の一態様において、第１の圧板と第２の圧板の少なくとも一方は各区間の行列を備え、各区間は、第１の圧板と第２の圧板のもう一方へ向かう延出位置から、第１の圧板と第２の圧板のもう一方から離れた後退位置に移動可能であり、チャネルは、各区間をそれらの後退位置に配列することによって形成される。
流量制限弁が、チャネルの中へと移動可能な区間のうちの１つ又は２つ以上を用いて、チャネルの中に実現され得る。
本発明の一態様において、流体ポンプが、第１の圧板と第２の圧板の少なくとも一方に形成される。例えば、１つ又は２つ以上のチャネルのうちの１つの途中にあるチャンバであって、チャンバの中に続く入口を形成し、チャンバの中への流れを許可するように構成されている逆止め弁を有する、チャンバが、チャンバにあるポンプ要素と共に用いられることができ、そのポンプ要素は、チャンバにて第１のフィルムと第２のフィルムの一方に対して圧力を加えるように構成されている。その圧力はチャンバから流れを追い出し、逆止め弁は、流れが逆行するのを防止する。好ましくは、出口からチャンバへの逆流を防止するために、別の逆止め弁が出口に設けられる。それに代わって、ポンプは、蠕動的なポンプ作用を達成するように、１つ又は２つ以上のチャネルのうちの１つに沿って移動可能である容積型の要素を備え得る。
本発明による方法は、流体流動を管理するためのものである。その方法は、対向する第１の圧板と第２の圧板との間に、対向する第１のフィルム及び第２のフィルムを閉じ込めることと、第１の圧板と第２の圧板の少なくとも一方の中に形成されたチャネルを用いて、第１のフィルムと第２のフィルムとの間に流体通路を形成することと、その通路を通じて流体を流動させることと、を含む。
好ましくは、第１及び第２のフィルムは通路に表面を有し、前記表面は、通路を通じて流体を流動させる工程に先立って無菌性となる。
好ましくは、通路を通じて流体の流動を妨げる工程は、その通路を通じた流動を遮るように、第１のフィルムと第２のフィルムの少なくとも一方に抗してチャネルの中へと弁要素を移動させることを含む。チャネルの中へと弁要素が移動することにより、通路を通じた流動が完全に阻止されるか、あるいは単純に通路を部分的に封鎖することによって流動を絞ることができる。
本発明の一態様において、第１の圧板と第２の圧板の少なくとも一方は各区間の行列を備え、各区間は、第１の圧板と第２の圧板のもう一方へ向かう延出位置から、第１の圧板と第２の圧板のもう一方から離れた後退位置に移動可能であり、チャネルは、各区間をそれらの後退位置に配列することによって形成される。
チャネルに沿って流体をポンプ圧送することは、チャネルに沿った流動を誘発するように、チャネルに沿って波状のパターンをなして各区間を係合させることによって達成され得る。
本発明による流体マニホールドの分解斜視図。 図１の流体マニホールドの斜視図。 図１の線３−−３に沿った断面図であり、これらの圧板は、それらの間のバッグと共に、分離した構成で示されている。 図３と同様の断面図であるが、圧板が互いに押し付けられ、流路が流体を輸送している。 図１の線５−−５に沿った断面図であり、ポンプチャンバを示している。 図１の線６−−６に沿った断面図であり、逆止め弁を示している。 本発明による別の流体マニホールドの底部ブロックの斜視図であり、この流体マニホールドは、再構成可能な流体チャネルを有している。 図７のマニホールドの流路の時系列とした側面図であり、蠕動的なポンプ作用を示している。 図７のマニホールドの流路の時系列とした側面図であり、蠕動的なポンプ作用を示している。 図７のマニホールドの流路の時系列とした側面図であり、蠕動的なポンプ作用を示している。 図７のマニホールドの流路の時系列とした側面図であり、蠕動的なポンプ作用を示している。
図１及び２は、本発明による流体マニホールドシステム１０を示しており、この流体マニホールドシステム１０は、全体として、付形底部ブロック１２と、柔軟流体バッグ１４と、非付形頂部ブロック１６とを備えている。バッグ１４は、好ましくは、限定するものではないが、ＰＶＣ、ポリウレタン、ポリエチレン、シリコーン、及びプリプロピレンなどの生体適合性材料のフィルムを折り畳むかあるいは封止し、１つ又は２つ以上の入口連結部１８と、１つ又は２つ以上の出口連結部２０とを取り付けることによって形成された液体又は気体収容区画である。他の構成も可能であり、例えば、流体輸送管（図１及び２には示さない）が、既にバッグ１４に連結されて設けられ、流体供給源又は分配機器に連結するための流体輸送管用のコネクタを支持していてもよい。連結部と配管のいずれか又は両方が、バッグ１４と一体に形成され得る。頂部ブロック１６は、平坦な下部表面２２を有し、この下部表面２２は、バッグ１４を形成する頂部フィルム２４と接触する。底部ブロック１２は、チャネル２８を上に形成された上部表面２６を有し、この上部表面２６は、バッグ１４を形成する下部フィルム３０と接触する。平坦であるというよりも、頂部ブロックの下部表面２２は、底部ブロック１２のチャネル２８と位置合わせされた相手チャネル（図示せず）を有してもよく、あるいは、相手チャネルはチャネル２８に対して独立に位置付けられる。
ここでまた図３〜６を参照すると、バッグ１４と、頂部ブロック１６及び底部ブロック１２と、チャネル２８との間の相互作用が、バッグ１４を通じた流体通路３２を形成している。バッグは、いくつかの領域ではバッグを押さえ付ける圧板として機能するブロック１２と１６との間に閉じ込められているが、チャネル２８が存在する場所では閉じ込められていない。バッグは、通路３２を封止するガスケットとして機能するように柔軟となっている。好ましくは、バッグ１４の材料自体が、ガスケットとして封止する際のその作用を高めるように、いくぶんかの弾力性を有している。ブロック１２及び１６は、耐久性を得るために好ましくは剛性であるが、一方又は両方が、封止を支援するために、弾性材料から形成されるかあるいは弾性材料を張り付けられ得る。これは好都合にも、平坦な表面２２に張り付けられ得るものであり、摩耗したとき、あるいは異なる弾性特性が望まれるとき、交換され得るものである。
チャネル２８の構成（図１及び２に最良に示される）により、流体通路３２が決まる。図示の流体マニホールドシステム１０は、入口３４を有し、チャネル２８は入口３４から逆止め弁３６に続いている。逆止め弁からチャネル２８は可変流弁３８に、次いでポンプチャンバ４０に続いている。ポンプチャンバ４０から２つのチャネル２８が、第１の出口弁４２と出口４４に、そして第２の出口弁４６と第２の出口４８に続いている。入口３４はバッグの入口連結部１８と、出口４４及び４８はバッグの出口連結部２０と対応し、好ましくは、バッグ１４が誤って配置されるのを防止するためにバッグ１４が１方向にのみ嵌合するような構成となっている。
出口弁４２及び４６は、通路３２を封鎖して流路３２を通じた流れを防止する単純なプランジャ５０である。可変流弁３８はまた、通路３２を部分的に封鎖するように調節され得るプランジャを備えている。逆止め弁３６は弁本体４１を備え、弁本体４１は、曲線状の入口表面４３と、平坦な出口表面４５とを有し、バネ４７によって付勢及び閉鎖される。入口表面４３に抗する流れは、バネ４７の付勢力に打ち勝つように圧力を与え、流れを許可するように弁本体４１を移動させて開放する。出口表面４５に抗する流れは、この付勢力に打ち勝つのに十分な圧力を発生させない。
空気線５２を通じてポンプチャンバ４０に吸引力と圧力を交互に加えることによってポンプ効果を達成することができ、逆止め弁３６によって流れは出口４４及び４８に向けられることになる。ポンプチャンバ４０への逆流を防止するため、またポンプ効率を向上させるために、更なる逆止め弁（図示せず）が、ポンプチャンバ４０からの出口に望ましいものとなり得る。また、ポンプチャンバ４０にてフィルム３０に抗して移動するピストン（図示せず）など、機械的な解決策が用いられてもよい。それに代わって、蠕動的なポンプ作用を達成するために、ローラ（図示せず）又は他の容積型の駆動装置が通路３２の一区間に利用され得る。
ひずみゲージなどの力測定センサをブロック１２又は１６の一方の流路３２のところに配置することによって、圧力センサ（図示せず）が実現されてもよい。通路３２内で流体からその圧力センサに加えられる力は、圧力を示すように較正され得る。複数の圧力センサを用いて、また、既知の寸法を有する、それらの圧力センサの間の通路３２の一区間を通じた圧力降下を、おそらくは通路３２の計量用の絞りの支援を受けて算出して、流量が決定され得る。流れの測定値はまた、外部流量計を用いて較正され得る。
流体管理の柔軟性が、ブロック１２に代わるブロック５４（図７を参照）の第２の実施形態で達成され得る。ブロック５４は、区間５６の行列を備え、区間５６の各々は、独立な作動が可能であり、好ましくは可変であり、そのため、特定の区間５６を後退させることによってチャネル５８が形成され、チャネル５８内の区間５６を延出させることによって弁５７が形成され得るようになっている。弁５７は、単に部分的に区間５６を延出させることによって、流量制御弁となり得る。簡略化された変形例のみが、原理を説明する目的で示されており、チャネル５８は、後退した区間５６によって形成され、入口５１から延び、２つの出口５３及び５５へと分岐しており、出口５５は、チャネル５８へと延出している区間５６のうちの１つを備える弁５７によって封鎖されている。ブロック５４の操作部分全体は、区間５６を備えることができ、あるいは、区間５６からなるブロック５４のいくつかの部分のみで、その中に永久的に形成されたいくつかのチャネル又は機構を有することができる。区間５６は、弁及びポンプ並びに他の流量制御品として使用され得る。
例えば、蠕動的ポンプ作用は、図８Ａ〜８Ｄに示すように、チャネル５８内の区間５６を波状に作用させることによって達成され得るものであり、区間５６の各々は、説明のために文字で符号を付けられており、それらは、第１の硬質表面６０と、個々の区間５６から形成された第２の表面６２との間で操作される（バッグ１４は、簡潔にするために省略されているが、表面６０と６２との間に配置される）。時間Ｔ１（図８Ａ）にて、「ａ」と符号を付けられた区間５６が完全に作動されており、「ｂ」と符号を付けられた区間は上昇する途中にある。そのわずか後の時間Ｔ２（図８Ｂ）において、「ａ」と符号を付けられた区間５６は下降する途中にあり、「ｂ」は完全に作動されており、「ｃ」は上昇する途中にある。時間Ｔ３（図８Ｃ）までに、「ａ」は完全に後退し、「ｂ」は下降する途中にあり、「ｃ」は完全に作動されており、「ｄ」は上昇する途中にある。時間Ｔ４（図８Ｄ）までに、「ａ」と「ｃ」の両方が完全に後退しているなどである。この形式で、流れの波がチャネル５８を通じて生成される。
好ましくは、各区間は、制御システム及び独立した直線アクチュエータ又はソレノイド６０を用いて独立に制御及び作動される。空気圧又は油圧シリンダ、機械てこアクチュエータ、電気モータなど、区間５６の移動を独立に制御するための他の好適な機構が企図される。いくつかの用途において、所望の区間が、合理的な費用のアクチュエータよりも小さくてもよく、その場合、アクチュエータ６０は、好ましくは区間５６の行列と一致する行列６２をなして配列されることができ（そのような行列のうちの小部分のみが図７に示されている）、ボーデンケーブルなど、一連の移動作動ライン６４が、アクチュエータの移動を個々の区間５６に伝達し得る。したがって、アクチュエータは、区間５６の寸法を満たすように小型化される必要はなくなる。
本発明について、その好ましい実施形態に関連して説明してきた。明らかに、先の詳細な説明を読み理解すると、修正及び変更が他者にも思い付くであろう。そのような修正及び変更が添付の「特許請求の範囲」及びその等価物の範疇に含まれる限り、本発明はそのような修正及び変更のすべてを含むと解釈されるものとする。
〔実施の態様〕
（１） 流体管理カセットシステムであって、
第１の圧板及び前記第１の圧板と対向する第２の圧板と、
互いに対向する関係にあり、前記第１の圧板と前記第２の圧板との間で圧縮される第１のフィルム及び第２のフィルムと、
１つ又は２つ以上のチャネルであって、前記第１の圧板と前記第２の圧板の少なくとも一方に形成されており、それにより、流体が、前記１つ又は２つ以上のチャネルにおいて前記第１のフィルムと前記第２のフィルムとの間に形成された通路を通じて方向付けられ得る、チャネルと、を備える、流体管理カセットシステム。
（２） 前記第１のフィルムは、前記第２のフィルムに面する内向きの面を有し、前記第２のフィルムは、前記第１のフィルムに面する内向きの面を有し、前記第１のフィルムの内向きの面及び前記第２のフィルムの内向きの面は無菌性である、実施態様１に記載の流体管理カセットシステム。
（３） 弁を更に備え、前記弁は、前記第１のフィルム又は前記第２のフィルムの一方に抗して前記チャネルの中へと移動可能な弁要素を備える、実施態様１に記載の流体管理カセットシステム。
（４） 前記通路は、前記弁要素が前記チャネルの中へと完全に移動されると封鎖される、実施態様３に記載の流体管理カセットシステム。
（５） 前記弁要素は、前記通路における流量制限をもたらすように、部分的に前記チャネルの中へと移動可能である、実施態様３に記載の流体管理カセットシステム。
（６） 前記第１のフィルム及び前記第２のフィルムは、使い捨て式でありかつ交換式である、実施態様１に記載の流体管理カセットシステム。
（７） 前記第１のフィルム及び前記第２のフィルムは、バッグを形成するように周辺部の周りで封止されている、実施態様１に記載の流体管理カセットシステム。
（８） 前記第１の圧板と前記第２の圧板の少なくとも一方は各区間の行列を備え、各区間は、前記第１の圧板と前記第２の圧板のもう一方へ向かう延出位置から、前記第１の圧板と前記第２の圧板のもう一方から離れた後退位置に移動可能であり、前記チャネルは、前記各区間をそれらの後退位置に配列することによって形成される、実施態様１に記載の流体管理カセットシステム。
（９） 前記チャネル内の流量制御弁は、前記チャネルの中へと移動可能な、前記各区間のうちの１つ又は２つ以上の区間を含む、実施態様８に記載の流体管理カセットシステム。
（１０） 前記第１の圧板と前記第２の圧板の少なくとも一方に形成された流体ポンプを更に備える、実施態様１に記載の流体管理カセットシステム。
（１１） 前記ポンプは、前記１つ又は２つ以上のチャネルのうちの１つの途中にあるチャンバと、前記１つ又は２つ以上のチャネルから前記チャンバへと続く入口を形成し、前記チャンバの中への流れを許可するように構成されている逆止め弁と、前記チャンバにあるポンプ要素であって、前記チャンバにて前記第１のフィルムと前記第２のフィルムの一方に対して圧力を加えるように構成されており、それによって前記圧力が前記チャンバから流れを追い出す、ポンプ要素と、を備える、実施態様１０に記載の流体管理カセットシステム。
（１２） 前記ポンプは、蠕動的なポンプ作用を達成するように、前記１つ又は２つ以上のチャネルのうちの１つに沿って移動可能である容積型の要素を備える、実施態様１０に記載の流体管理カセットシステム。
（１３） 流体流動を管理する方法であって、
対向する第１の圧板と第２の圧板との間に、対向する第１のフィルム及び第２のフィルムを閉じ込めることと、
前記第１の圧板と前記第２の圧板の少なくとも一方の中に形成されたチャネルを用いて、前記第１のフィルムと第２のフィルムとの間に流体通路を形成することと、
前記通路を通じて流体を流動させることと、を含む、方法。
（１４） 前記第１のフィルム及び前記第２のフィルムは前記通路に表面を有し、前記表面は、前記通路を通じて流体を流動させる工程に先立って無菌性となる、実施態様１３に記載の方法。
（１５） 前記通路を通じた流動を遮るように、前記第１のフィルムと前記第２のフィルムの少なくとも一方に抗して前記チャネルの中へと弁要素を移動させることによって、前記通路を通じた流体の流動を妨げる工程を更に含む、実施態様１３に記載の方法。
（１６） 前記チャネルの中へと前記弁要素が移動することにより、前記通路を通じた流動が完全に阻止される、実施態様１５に記載の方法。
（１７） 前記チャネルの中へと前記弁要素が移動することにより、前記通路を通じた流動が部分的に阻止される、実施態様１５に記載の方法。
（１８） 前記第１の圧板と前記第２の圧板の少なくとも一方は各区間の行列を備え、各区間は、前記第１の圧板と前記第２の圧板のもう一方へ向かう延出位置から、前記第１の圧板と前記第２の圧板のもう一方から離れた後退位置に移動可能であり、前記方法は、前記各区間をそれらの後退位置に配列することによって前記チャネルを形成する工程を含む、実施態様１３に記載の方法。
（１９） 前記チャネルに沿った流動を誘発するように、前記チャネルに沿って波状のパターンをなして各区間を係合させることによって、前記チャネルに沿って流体をポンプ圧送することを更に含む、実施態様１８に記載の方法。

Claims (19)

  1. 流体管理カセットシステムであって、
    第１の圧板及び前記第１の圧板と対向する第２の圧板と、
    互いに対向する関係にあり、前記第１の圧板と前記第２の圧板との間で圧縮される第１のフィルム及び第２のフィルムと、
    １つ又は２つ以上のチャネルであって、前記第１の圧板と前記第２の圧板の少なくとも一方に形成されており、それにより、流体が、前記１つ又は２つ以上のチャネルにおいて前記第１のフィルムと前記第２のフィルムとの間に形成された通路を通じて方向付けられ得る、チャネルと、を備える、流体管理カセットシステム。
  2. 前記第１のフィルムは、前記第２のフィルムに面する内向きの面を有し、前記第２のフィルムは、前記第１のフィルムに面する内向きの面を有し、前記第１のフィルムの内向きの面及び前記第２のフィルムの内向きの面は無菌性である、請求項１に記載の流体管理カセットシステム。
  3. 弁を更に備え、前記弁は、前記第１のフィルム又は前記第２のフィルムの一方に抗して前記チャネルの中へと移動可能な弁要素を備える、請求項１に記載の流体管理カセットシステム。
  4. 前記通路は、前記弁要素が前記チャネルの中へと完全に移動されると封鎖される、請求項３に記載の流体管理カセットシステム。
  5. 前記弁要素は、前記通路における流量制限をもたらすように、部分的に前記チャネルの中へと移動可能である、請求項３に記載の流体管理カセットシステム。
  6. 前記第１のフィルム及び前記第２のフィルムは、使い捨て式でありかつ交換式である、請求項１に記載の流体管理カセットシステム。
  7. 前記第１のフィルム及び前記第２のフィルムは、バッグを形成するように周辺部の周りで封止されている、請求項１に記載の流体管理カセットシステム。
  8. 前記第１の圧板と前記第２の圧板の少なくとも一方は各区間の行列を備え、各区間は、前記第１の圧板と前記第２の圧板のもう一方へ向かう延出位置から、前記第１の圧板と前記第２の圧板のもう一方から離れた後退位置に移動可能であり、前記チャネルは、前記各区間をそれらの後退位置に配列することによって形成される、請求項１に記載の流体管理カセットシステム。
  9. 前記チャネル内の流量制御弁は、前記チャネルの中へと移動可能な、前記各区間のうちの１つ又は２つ以上の区間を含む、請求項８に記載の流体管理カセットシステム。
  10. 前記第１の圧板と前記第２の圧板の少なくとも一方に形成された流体ポンプを更に備える、請求項１に記載の流体管理カセットシステム。
  11. 前記ポンプは、前記１つ又は２つ以上のチャネルのうちの１つの途中にあるチャンバと、前記１つ又は２つ以上のチャネルから前記チャンバへと続く入口を形成し、前記チャンバの中への流れを許可するように構成されている逆止め弁と、前記チャンバにあるポンプ要素であって、前記チャンバにて前記第１のフィルムと前記第２のフィルムの一方に対して圧力を加えるように構成されており、それによって前記圧力が前記チャンバから流れを追い出す、ポンプ要素と、を備える、請求項１０に記載の流体管理カセットシステム。
  12. 前記ポンプは、蠕動的なポンプ作用を達成するように、前記１つ又は２つ以上のチャネルのうちの１つに沿って移動可能である容積型の要素を備える、請求項１０に記載の流体管理カセットシステム。
  13. 流体流動を管理する方法であって、
    対向する第１の圧板と第２の圧板との間に、対向する第１のフィルム及び第２のフィルムを閉じ込めることと、
    前記第１の圧板と前記第２の圧板の少なくとも一方の中に形成されたチャネルを用いて、前記第１のフィルムと第２のフィルムとの間に流体通路を形成することと、
    前記通路を通じて流体を流動させることと、を含む、方法。
  14. 前記第１のフィルム及び前記第２のフィルムは前記通路に表面を有し、前記表面は、前記通路を通じて流体を流動させる工程に先立って無菌性となる、請求項１３に記載の方法。
  15. 前記通路を通じた流動を遮るように、前記第１のフィルムと前記第２のフィルムの少なくとも一方に抗して前記チャネルの中へと弁要素を移動させることによって、前記通路を通じた流体の流動を妨げる工程を更に含む、請求項１３に記載の方法。
  16. 前記チャネルの中へと前記弁要素が移動することにより、前記通路を通じた流動が完全に阻止される、請求項１５に記載の方法。
  17. 前記チャネルの中へと前記弁要素が移動することにより、前記通路を通じた流動が部分的に阻止される、請求項１５に記載の方法。
  18. 前記第１の圧板と前記第２の圧板の少なくとも一方は各区間の行列を備え、各区間は、前記第１の圧板と前記第２の圧板のもう一方へ向かう延出位置から、前記第１の圧板と前記第２の圧板のもう一方から離れた後退位置に移動可能であり、前記方法は、前記各区間をそれらの後退位置に配列することによって前記チャネルを形成する工程を含む、請求項１３に記載の方法。
  19. 前記チャネルに沿った流動を誘発するように、前記チャネルに沿って波状のパターンをなして各区間を係合させることによって、前記チャネルに沿って流体をポンプ圧送することを更に含む、請求項１８に記載の方法。
JP2012216094A 2011-09-30 2012-09-28 流体マニホールド Active JP6316535B2 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US13/249,470 US20130081697A1 (en) 2011-09-30 2011-09-30 Fluidic manifold
US13/249,470 2011-09-30

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2013079956A true JP2013079956A (ja) 2013-05-02
JP6316535B2 JP6316535B2 (ja) 2018-04-25

Family

ID=47046372

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2012216094A Active JP6316535B2 (ja) 2011-09-30 2012-09-28 流体マニホールド

Country Status (7)

Country Link
US (1) US20130081697A1 (ja)
EP (1) EP2574789A3 (ja)
JP (1) JP6316535B2 (ja)
CN (1) CN103028453A (ja)
AU (3) AU2012227342A1 (ja)
BR (1) BR102012024787A2 (ja)
CA (1) CA2790471A1 (ja)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3840880A1 (en) * 2018-08-21 2021-06-30 Waters Technologies Corporation Reconfigurable fluidic manifold for a liquid chromatography system
CN109745934B (zh) * 2019-03-18 2023-11-21 中国人民解放军军事科学院军事医学研究院 一种阵列式合成装置及喷墨合成仪
CN112747182A (zh) * 2019-10-29 2021-05-04 兴中环保科技股份有限公司 方形回转接头

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS57129718A (en) * 1981-01-09 1982-08-11 Anatros Corp Plastic bag and its manufacture
US4657490A (en) * 1985-03-27 1987-04-14 Quest Medical, Inc. Infusion pump with disposable cassette
JPH07136275A (ja) * 1993-05-26 1995-05-30 Quest Medical Inc 心臓麻痺溶液送出し用心臓麻痺システム及び臨床用多流体ポンピング・システム
US20040234401A1 (en) * 2003-02-24 2004-11-25 Mark Banister Pulse activated actuator pump system
US6905314B2 (en) * 2001-10-16 2005-06-14 Baxter International Inc. Pump having flexible liner and compounding apparatus having such a pump
JP2007517523A (ja) * 2004-01-16 2007-07-05 カリフォルニア インスティテュート オブ テクノロジー マイクロ流体ケモスタットおよびこれを用いてバイオフィルム形成を予防する方法
JP2010167413A (ja) * 2009-01-23 2010-08-05 Millipore Corp 生物学的液体のための回路を提供するための方法および得られた回路

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3176622A (en) * 1962-06-06 1965-04-06 Fred B Pfeiffer Pump
US4014318A (en) * 1973-08-20 1977-03-29 Dockum James M Circulatory assist device and system
US5062774A (en) * 1989-12-01 1991-11-05 Abbott Laboratories Solution pumping system including disposable pump cassette
US5098262A (en) * 1990-12-28 1992-03-24 Abbott Laboratories Solution pumping system with compressible pump cassette
GB2273533B (en) * 1992-12-18 1996-09-25 Minnesota Mining & Mfg Pumping cassette with integral manifold
US5961298A (en) * 1996-06-25 1999-10-05 California Institute Of Technology Traveling wave pump employing electroactive actuators
JP2000314381A (ja) * 1999-03-03 2000-11-14 Ngk Insulators Ltd ポンプ
US6450773B1 (en) * 2001-03-13 2002-09-17 Terabeam Corporation Piezoelectric vacuum pump and method
US6685442B2 (en) * 2002-02-20 2004-02-03 Sandia National Laboratories Actuator device utilizing a conductive polymer gel

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS57129718A (en) * 1981-01-09 1982-08-11 Anatros Corp Plastic bag and its manufacture
US4657490A (en) * 1985-03-27 1987-04-14 Quest Medical, Inc. Infusion pump with disposable cassette
JPH07136275A (ja) * 1993-05-26 1995-05-30 Quest Medical Inc 心臓麻痺溶液送出し用心臓麻痺システム及び臨床用多流体ポンピング・システム
US6905314B2 (en) * 2001-10-16 2005-06-14 Baxter International Inc. Pump having flexible liner and compounding apparatus having such a pump
US20040234401A1 (en) * 2003-02-24 2004-11-25 Mark Banister Pulse activated actuator pump system
JP2007517523A (ja) * 2004-01-16 2007-07-05 カリフォルニア インスティテュート オブ テクノロジー マイクロ流体ケモスタットおよびこれを用いてバイオフィルム形成を予防する方法
JP2010167413A (ja) * 2009-01-23 2010-08-05 Millipore Corp 生物学的液体のための回路を提供するための方法および得られた回路

Also Published As

Publication number Publication date
US20130081697A1 (en) 2013-04-04
EP2574789A2 (en) 2013-04-03
CN103028453A (zh) 2013-04-10
AU2017208193A1 (en) 2017-08-10
AU2012227342A1 (en) 2013-04-18
EP2574789A3 (en) 2013-08-28
CA2790471A1 (en) 2013-03-30
BR102012024787A2 (pt) 2015-01-06
JP6316535B2 (ja) 2018-04-25
AU2016200017A1 (en) 2016-01-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11779691B2 (en) Pumping cassette
US8202489B2 (en) Disposable cassette
FI109090B (fi) Venttiilijärjestelmä, jossa on irrotettava fluidiliitäntä
US9482216B2 (en) Multiple segmented peristaltic pump and cassette
US20200238282A1 (en) Fluid handling apparatus for a bioprocessing system
JP5456904B2 (ja) 平行空気圧インターフェース・プレートを備えたミクロ流体カートリッジ
US20130037142A1 (en) Dialysis system having peristaltic pump arrangement
US6554589B2 (en) Flexible tube pinch mechanism
JP6316535B2 (ja) 流体マニホールド
JP6540705B2 (ja) 生物学的液体処理システムのための遠隔操作弁
ES2103957T3 (es) Colector de multiples valvulas para sistemas de infusion de farmacos.
US20180339102A1 (en) Micropump
CN101701634A (zh) 挤压阀
US7673846B2 (en) Tube configured pressure regulating valve
CN105828852A (zh) 包括内表面改进的泵腔室
US4759264A (en) Parenteral solution diaphragm pump
US11471660B2 (en) Vacuum driven suction and irrigation system
KR20160132956A (ko) 함몰된 필름 밸브를 구비하는 혈액 처리 카세트 및 혈액 처리 장치
US20130028754A1 (en) Peristaltic system, fluid delivery device, pipetting device, sleeve and method for operating the peristaltic system
PL205422B1 (pl) Zawór podwójnie zwrotny

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20150928

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20160727

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20160809

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20161109

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20170106

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20170207

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20170725

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20171122

A911 Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911

Effective date: 20171201

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20180227

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20180328

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6316535

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150