JP2022506199A - 流体圧センサ保護 - Google Patents

Abstract

高圧の間、圧力センサのダイヤフラムの両側の圧力を均等にすることによって、高圧流体流の適用における低圧血圧センサを保護するための実施形態が開示される。センサ保護装置は、圧力センサ組立体と、ハウジングと、プランジャ組立体とを有しうる。低圧の間、一次流路内の流体は、ハウジングを通って流れ、その圧力をダイヤフラムの第１側に移すことができ、プランジャ組立体は、ハウジング内の二次流路への流体流を阻止し、大気圧をダイヤフラムの第２側に移すことができる。高圧の間、流体は依然として一次流路を流れることができ、プランジャ組立体は、流体を二次流路に流入させ、同じ流体からの圧力をダイヤフラムの第２側に圧力を伝達し、ダイヤフラムの前後の圧力を等しくすることができる。プランジャ組立体は、低圧構成と高圧構成の間で自動的に遷移しうる。【選択図】図１

Description

関連出願の参照
本願は、２０１８年１０月３１日付の米国仮出願第６２／７５３，４７２号の利益を主張するものであり、その内容については、参照することによって本願に組み込まれている。

本開示は、一般に、医療技術の分野に関し、より詳細には、高圧流体流の適用における低圧センサを保護するための装置、システム、及び方法に関する。

低圧で作動するように設計された従来の圧力センサは、高圧の適用では故障しうる。例えば、低圧センサには、４０ｋＰａ（５．８ｐｓｉ）までの圧力測定を行うことができ、約０．８７ＭＰａ（約１２５ｐｓｉ）の過圧評価を有するものがある。これらの圧力センサは、過圧評価を超える圧力で故障し、破裂することがある。上記の高圧は、例えば、血管造影の造影剤の注入処置を含む様々な用途において流体ライン内で発生する。

高圧血管造影の造影剤の注入圧に曝された低圧センサは故障する可能性が高い。正確な圧力測定は、（例えば、血圧を測定するために）血管造影処置中に望ましいものであり、典型的には、流体ライン内の圧力を測定するための圧力センサを用いて行われる。血管造影の造影剤の注入処置は、多くの構成要素を利用して、高圧で流体ラインを通して患者に造影剤などの流体を静脈内に導入することができる。例えば、造影剤動注システムは、流体注入ラインを介して造影剤を注入する加圧ユニットに連結された造影剤の供給源を有し、特定の医療処置中の造影を容易にすることができる。造影剤は典型的には、場合によっては８．３ＭＰａ（１２００ｐｓｉ）までの高圧で注入される。従来の低圧圧力センサは、これらの圧力に曝されると、故障するであろう。

血管造影の造影剤の注入処置などの用途において従来の低圧センサを用いると、いくつかの課題がある。低圧センサのダイヤフラムは血管造影の造影剤の注入圧で破裂し、使用できなくなる。一方、血管造影剤の注入圧に耐えるように設計された高圧センサのダイヤフラムは、典型的には、血管造影剤の注入処置中に正確な血圧測定を行うのに十分な感度を有しない。それゆえ、以前の解決は、上記の処置で血圧を測定するために、流体注入ラインとは別の追加の構成要素を必要とした。

本明細書に開示されている実施形態は、圧力センサのダイヤフラムの両側の圧力を均等にすることによって、高圧適用の間、従来の低圧血圧センサを保護し、それによって、ダイヤフラムが破裂するのを防止する。センサ保護装置は、圧力及び流体流に応じて、ダイヤフラムの前後の圧力差に影響を及ぼすように複数の構成の間で遷移することができる。センサ保護装置の多くの例では、操作者の直接的な介在をほとんど又は全く行わずに、装置自体で作動しうる。

低圧の間、センサ保護装置は圧力を測定するためにダイヤフラムの前後の圧力差を作り出すことができる。センサダイヤフラムの第１側は、一次流路内の流体からの圧力に曝されうる。次いで、センサ保護装置は、センサダイヤフラムの対向する第２側が大気圧に曝されることを保証し、それによって、センサダイヤフラムの前後の圧力差を生成することができる。この圧力差は、流体の圧力を確立するために使用されうる。

高圧作動の間、装置はダイヤフラムの前後の平衡を作り出しうる。センサダイヤフラムの第１側は、一次流路内の流体からの圧力に曝されたままとしうる。しかしながら、一次流路内の増加した圧力によって、センサ保護装置内の弁を開き、流体が一次流路から二次流路へ流れるのが可能となりうる。センサ保護装置は、センサダイヤフラムの第２側が、（大気圧の代わりに）二次流路内の流体からの圧力に曝されることを保証することができる。上記の場合、一次流路内の流体からの圧力は、二次流路内の流体からの圧力と等しくなり得、したがって、センサダイヤフラムの前後の圧力差は生じない。

センサ保護装置は、高圧構成から低圧構成に遷移することができる。センサダイヤフラムの第１側は、一次流路内の流体からの圧力に曝されたままとしうる。一次流路内の圧力が低下すると、センサ保護装置内の弁が閉じることができ、それによって、流体が一次流路から二次流路に入るのを防止することができる。センサ保護装置は、センサダイヤフラムの第２側が再び大気圧に曝されることを保証することができる。

いくつかの例には、センサ保護装置が含まれる。センサ保護装置は、圧力センサ組立体と、センサ保護ハウジングと、プランジャ組立体とを有しうる。圧力センサ組立体は、第１側及び第２側を有するダイヤフラムと、ダイヤフラムを収容する圧力センサハウジングとを有しうる。圧力センサハウジングは、流体がダイヤフラムの第１側に押圧されることを可能にするように構成された第１センサポートと、流体がダイヤフラムの第２側に押圧されることを可能にするように構成された第２センサポートとを有しうる。センサ保護ハウジングは、入口と、出口と、圧力センサ組立体を収容するセンサ室と、入口から出口までの一次流路と、二次流路とを有しうる。多くの実施形態では、センサ室は、第１センサポートと位置合わせされた第１室ポートと、第２センサポートと位置合わせされた第２室ポートとを有する。一次流路は、流体が第１室ポート及び第１センサポートを通って流れることを可能にしうる。二次流路は、流体が第２室ポート及び第２センサポートを通って流れることを可能にしうる。プランジャ組立体は、多くの場合、二次流路に配置される。多くの実施形態では、プランジャ組立体は、プランジャと、軸方向付勢部材とを有する。軸方向付勢部材は、プランジャの位置を調整するように構成されうる。例えば、軸方向付勢部材は、センサ保護ハウジング内の流体の圧力が所定値より低い場合に、プランジャをプランジャ閉鎖位置に配置するように構成することができる。また、軸方向付勢部材は、センサ保護ハウジング内の流体の圧力が所定値より高い場合に、プランジャをプランジャ開放位置に配置するように構成されうる。プランジャは、プランジャ閉鎖位置にある場合に、第２室ポート及び第２センサポートを通って流体が流れるのを防止しうる。プランジャは、プランジャ開放位置にある場合に、第２室ポート及び第２センサポートを通って流体が流れるのを許容するようにすることができる。

いくつかの例には、圧力センサを保護する方法が含まれる。この方法の１つのステップは、入口と、出口と、第１室ポート及び第２室ポートを有するセンサ室と、入口から出口までの一次流路と、二次流路とを有するセンサ保護ハウジングを提供するステップを有しうる。この方法の１つのステップは、センサ保護ハウジングの二次流路内に配置されたプランジャ組立体を提供するステップを有しうる。プランジャ組立体は、プランジャと、軸方向付勢部材とを有しうる。この方法の１つのステップは、圧力センサ組立体をセンサ保護ハウジングのセンサ室内に挿入するステップを有しうる。圧力センサ組立体は、第１側及び第２側を有するダイヤフラムと、圧力センサハウジングとを備えうる。いくつかの例では、圧力センサハウジングは、ダイヤフラムを収容する。いくつかの例では、圧力センサハウジングは、流体がダイヤフラムの第１側に押圧されることを可能にするように構成された第１センサポートと、流体がダイヤフラムの第２側に押圧されることを可能にするように構成された第２センサポートとを有する。圧力センサ組立体をセンサ室に挿入するステップは、第１センサポートと第１室ポートを位置合わせさせ、第２センサポートと第２室ポートを位置合わせさせるステップを有しうる。この方法の１つのステップは、流体の圧力で流体を入口を通ってセンサ保護ハウジングに流入させるステップを有しうる。流体は、一次流路に沿って流れ、出口から出て、第１室ポート及び第１センサポートを通って流れうる。流体の圧力が所定値より高い場合、流体は、第２室ポート及び第２センサポートを通って二次流路に沿って流れうる。プランジャは、流体の圧力が所定値より低い場合、流体が第２室ポート及び第２センサポートを通って二次流路に沿って流れるのを防止することができる。

いくつかの例には、センサ保護装置が含まれる。センサ保護装置は、センサ保護ハウジング及びプランジャ組立体を有しうる。センサ保護ハウジングは、入口と、出口と、センサ室と、入口から出口までの一次流路と、二次流路とを有しうる。センサ室は、第１室ポートと第２室ポートとを有しうる。多くの場合、センサ室は、圧力センサ組立体を収容するように構成することができる。圧力センサ組立体は、第１側及び第２側を有するダイヤフラムを有しうる。圧力センサ組立体は、ダイヤフラムを収容する圧力センサハウジングを有しうる。圧力センサハウジングは、流体がダイヤフラムの第１側に押圧されることを可能にするように構成された第１センサポートと、流体がダイヤフラムの第２側に押圧されることを可能にするように構成された第２センサポートとを有しうる。第１室ポートは、第１センサポートと位置合わせするように構成されうる。第２室ポートは、第２センサポートと位置合わせするように構成されうる。一次流路は、流体が第１室ポート及び第１センサポートを通って流れることを可能にすることができる。二次流路は、流体が、第２室ポート及び第２センサポートを通って流れることを可能にすることができる。プランジャ組立体は、二次流路内に配置することができる。多くの例では、プランジャ組立体は、プランジャと、軸方向付勢部材とを有する。軸方向付勢部材は、センサ保護ハウジング内の流体の圧力が所定値より低い場合に、プランジャをプランジャ閉鎖位置に配置するように構成されうる。軸方向付勢部材は、センサ保護ハウジング内の流体の圧力が所定値より高い場合に、プランジャをプランジャ開放位置に配置するように構成されうる。プランジャは、プランジャ閉鎖位置にある場合に、第２室ポート及び第２センサポートを通って流体が流れるのを防止することができる。プランジャは、プランジャ開放位置にある場合に、第２室ポート及び第２センサポートを通って流体を流れるのを許容しうる。

様々な例として、以下の特徴の１つ以上が挙げられる。センサ保護ハウジングは、第１相補的セグメント及び第２相補的セグメントから構成されうる。圧力センサ組立体をセンサ保護ハウジングのセンサ室内に挿入するステップは、第１相補的セグメント及び第２相補的セグメントを１つ又は複数の係合セクションによって共に係合するステップを有しうる。いくつかの例では、第１相補的セグメントは、入口及び二次流路を有する。いくつかの例では、第２相補的セグメントは出口を有する。センサ室及び一次流路は、１つ又は複数の係合セクションの間に形成されうる。いくつかの例では、ダイヤフラムの第１側に押圧された流体と、ダイヤフラムの第２側に押圧された流体は、流体の圧力が所定値より高い場合に、等しい圧力である。いくつかの例では、ダイヤフラムの第２側は、流体の圧力が所定値より低い場合に、大気圧に曝される。いくつかの例において、所定値は、０．４ＭＰａ（６０ｐｓｉ）～６．９ＭＰａ（１０００ｐｓｉ）の間の値（例えば、３．４ＭＰａ（５００ｐｓｉ）～４．８ＭＰａ（７００ｐｓｉ）の間の値）である。圧力センサハウジングは、第１センサポートにわたって配置された第１伝達媒体リザーバと、第２センサポートにわたって配置された第２伝達媒体リザーバとを有しうる。第１伝達媒体リザーバに第１伝達媒体を充填して、センサ保護ハウジング内の流体からの圧力ダイヤフラムの第１側への圧力に変換させることができる。第２伝達媒体リザーバに第２伝達媒体を充填して、センサ保護ハウジング内の流体からの圧力をダイヤフラムの第２側への圧力に変換させることができる。いくつかの例において、第１伝達媒体及び第２伝達媒体は、それぞれ、フルオロシリコーンゲルを有する。いくつかの例では、プランジャは、成形エラストマー、加硫ゴム製品又は加硫合成ゴムを備える。上記の多くの例では、プランジャは、二次流路を密閉し、流体がプランジャを通って流れるのを防止する。軸方向付勢部材は、圧縮バネを有しうる。

本明細書に開示されているセンサ保護装置を用いることは、いくつかの利点を提供することができる。上記の装置は、操作者の直接的な介在をほとんど又は全く行わずに、低圧構成と高圧構成を「自動的に」切り替えることができる。さらに、センサ保護装置は、注入流体ラインと直列的に配置することができ、別個の構成要素を必要としない。さらに、高圧造影剤の注入以外の血管造影処置の間において、正確な血圧測定を得ることができる。

１つ以上の例の詳細を、添付の図及び以下の記載に示す。その他の特徴、目的及び利点は、以下の記載及び図から明らかになるであろう。

以下の図は、本発明の特定の実施形態の例示であり、従って、本発明の範囲を限定するものではない。図は、以下の記載の説明と併せて使用することを目的とする。本発明の実施形態は、以下、添付図とともに記載され、同様の数字が同様の要素を示す。

図１は、センサ保護装置を有しうる造影剤注入器の例示的な実施形態の斜視図である。 図２は、従来の圧力センサの側立面図である。 図３は、プランジャ閉鎖位置にあるプランジャを備えた例示的な圧力センサ保護装置の側立断面図である。 図４は、第１相補的ハウジングセグメント及び第２相補的ハウジングセグメントの側立分解図である。 図５は、第１及び第２相補的ハウジングセグメントと共に組み立てられた例示的な圧力センサ保護装置の側立面図である。 図６は、プランジャがプランジャ開放位置にある、例示的な圧力センサ保護装置の側立断面図である。 図７は、プランジャがプランジャ閉鎖位置にある例示的な圧力センサ保護装置内の流体流路の側立断面図であり、流体流路を示す矢印が付されている。 図８は、プランジャがプランジャ開放位置にある例示的な圧力センサ保護装置内の流体流路の側立断面図であり、流体流路を示す矢印が付されている。

以下の詳細な記載は、本質的に例示的であり、いくつかの実用的な例示及び例を提供する。当業者は、記載された例の多くが種々の適切な代替例を有することを認識するであろう。いくつかの例示的なセンサ保護システム、装置、及び、技術が、添付の図に加えて、以下のように提供される説明を用いて本明細書に開示される。本明細書に開示されているシステム、装置、及び技術の各々は、単独で、又は、本明細書に開示されている他のシステム、装置、及び技術の１つ以上（例えば全て）と組み合わせて使用することができる。図１は、流体注入システム１００の斜視図である。図１は、第１流体源１３２と、流体注入システム１００の注入ヘッド１０４から延びるスリーブ１０８内に取り付けられた流体加圧ユニット１３０とを有する、流体注入システム１００を示す。第１流体源１３２は、ホルダ１１０から吊るされており、流体（例えば、造影剤）を流体加圧ユニット１３０に供給するように入力管ライン３０８を介して流体加圧ユニット１３０に連結されている点が示されている。流体加圧ユニット１３０は、内部に延在するプランジャシャフト４２０を有するリザーバ３０１と、リザーバ３０１内に取り付けられかつプランジャシャフト４２０に連結されるプランジャ３２０とを有する点が示されている。

図示の実施形態によれば、プランジャシャフト４２０は、注入ヘッド１０４内に収容されたモータ組立体に連結されており、プランジャシャフト４２０を作動させて、プランジャ３２０をリザーバ３０１内で往復方向に駆動する。注入ヘッド１０４は、モータ組立体を駆動するプログラマブルコントローラアレイを有しうる。いくつかの実施形態において、プログラム可能なコントローラアレイは、デジタルコンピュータを有し、例えば流体注入システム１００の制御パネル１０２を介してプログラムしうる。プランジャシャフト４２０が作動して、プランジャ３２０を吸引行程で注入ヘッド１０４に向かって近位側に移動させると、第１流体源１３２からの流体は、入力管ライン３０８を介してリザーバ３０１内に引き込まれる。プランジャシャフト４２０がプランジャ３２０を圧縮行程で遠位側に移動させると、流体は、出力管ライン３０４を通ってリザーバ３０１から排出される。図１は、さらに、流体注入システム１００のモジュール１１２に取り付けられている、管ライン１２２に連結されている出力管ライン３０４を示しており、管ライン１２２は、例えば、画像化を容易にするために、リザーバ３０１から排出される流体が患者に注入されるように、コネクタ１２０を介して患者ライン１２５に接続されうる。

図１をさらに参照して、流体注入システム１００は、第２流体源１３８を有し、この第２流体源１３８は、フック１３７から吊るされており、第２流体源１３８から、例えば、生理食塩水などの希釈剤が、蠕動ポンプ１０６によって管ライン１２８を通して引き出される。蠕動ポンプ１０６は、注入ヘッド１０４に取り付けられて示されている。流体注入システム１００は、さらに、管ライン１２８から、又は、出力管ライン３０４を介して流体加圧ユニット１３０から、管ライン１２２への流体流を制御するための、マニホールドセンサ１１４及びマニホールド弁１２４を有する。マニホールド弁１２４は、バネ付勢のスプール弁、又は、例えば、逆止弁などの別のタイプの弁を備えうる。マニホールドセンサ１１４は、マニホールド弁１２４の位置を検出し、この位置を注入ヘッド１０４に報告することができる。

圧力変換器１２６が、管ライン１２８に連結されて示されている。管ライン１２２が、患者内に延びる患者ライン１２５に接続されているとき、圧力変換器１２６は、患者のための血行動態監視として機能することができる。圧力変換器１２６は、検出された圧力を、流体注入システム１００又は別の監視装置によって監視する又は別の方法で使用することができる電気信号に変換する。

圧力変換器１２６と同様に、多くの実施形態では、流体注入システム１００は、管ライン１２２内の圧力を測定するために、管ライン１２２に連結された圧力センサ組立体１５０を有しうる。いくつかの例において、圧力センサ組立体１５０は、例えば、血管造影注入処置の間、患者ライン１２５から管ライン１２２内の血圧を測定することができる。多くの場合、圧力センサ組立体１５０は、本明細書の他の場所で開示されているようなセンサ保護装置を有しうる。圧力センサ組立体１５０は、検出された圧力を、流体注入システム１００又は別の監視装置によって監視又は別の方法で使用され得る電気信号に変換することができる。

気泡検出器１１６が、管ライン１２２に連結されて示されている。気泡検出器１１６は、管ライン１２２内の測定可能な量又は他の方法で有意な量の空気を検出すると、警報信号を発生させることができる。さらに、流体注入システム１００は、気泡検出器１１６が管内で空気を検出すると、流体注入処置を自動的に一時停止又は終了させることができる。

臨床医などの、流体注入システム１００の操作者は、所定の注入処置に使用される様々なパラメータ及び／又はプロトコルを設定するために、流体注入システム１００の制御パネル１０２を使用することができる。操作者は、例えばタッチスクリーンパネルを介して制御パネル１０２と相互作用して、流量、最大噴射量、最大噴射圧力、立ち上がり時間、又は、他のパラメータのための噴射パラメータを入力することができる。制御パネル１０２は、流体注入システム１００の動作パラメータを操作者にさらに表示することができ、かつ／又は、例えば、気泡検出器１１６によって空気が検出されたことを示す警告又は警報メッセージを表示することができる。

また、図１は、制御パネル１０２に接続され、又は、制御パネル１０２から切り離されたコネクタ１３４を介して、制御パネル１０２に連結された手動制御装置１３６を示す。操作者は、流体注入システム１００からの流体の注入を制御するために、手動制御装置１３６を操作することができる。例えば、操作者は、可変流量制御装置として手動制御装置１３６を使用して、流体注入システム１００からの流体の流量（例えば、流体加圧ユニット１３０から出る流体流）を可変制御しうる。手動制御装置１３６は、電気装置又は空気圧装置を備えうる。

流体注入システム１００は、多くの患者処置にわたって多くの注入物を送達することもあるので、注入流体を定期的に交換する必要がある場合がある。注入ヘッド１０４は、例えば、第１流体源１３２からの注入体積の監視及び初期入力体積との比較に基づいて、自動的にリザーバ３０１に第１流体源１３２から流体を補充させることができる。場合によっては、流体注入システム１００の操作者は、リザーバ３０１内の流体体積が臨界体積まで枯渇していることを検出すると、流体補充処置を手動で開始する必要があることがある。注入ヘッド１０４は、注入体積以外の作動状態情報に基づいて、リザーバ３０１への補給を自動的に開始し得ることに留意されたい。例えば、流体注入システム１００が、現在、蠕動ポンプ１０６から流体を送達しているが、リザーバ３０１からではなく、リザーバ３０１が最大容積まで満たされていないと注入ヘッド１０４が判断した場合、注入ヘッド１０４は、入力管ライン３０８を介して、追加の流体をリザーバ３０１内に引き込むために、モータ組立体によってプランジャシャフト４２０を作動させうる。

流体注入システム内の圧力センサ組立体として使用できる、図２の従来の圧力センサ組立体２０１は、圧力を測定することを可能にするいくつかの構成要素を有しうる。例えば、従来の圧力センサ組立体２０１は、ダイヤフラム２１０と、第１伝達媒体リザーバ２２０と、大気ゲージポート２３０とを有しうる。ダイヤフラム２１０は、シリコーン又は他の適切な材料を備えうる。多くの例において、ダイヤフラム２１０は、第１伝達媒体リザーバ２２０と大気ゲージポート２３０との間に配置することができる。ダイヤフラム２１０の上記の配置によって、圧力測定を容易にすることができる。

従来の圧力センサ組立体２０１の構成要素は、圧力をダイヤフラム２１０に変換させて、ダイヤフラム２１０の前後の圧力差を生成することによって、圧力測定を行うことができる。第１伝達媒体リザーバ２２０は、測定される流体と相互作用するポート２２５を有しうる。第１伝達媒体リザーバ２２０は、圧力を測定されるべき流体からダイヤフラム２１０の第１側２１２へ変換するために伝達媒体２２７で満たされうる。伝達媒体リザーバ２２０は、熱可塑性物質（例えば、ＰＣ、ポリ塩化ビニルなど）を備えうる。伝達媒体２２７は、低デュロメーター（例えば、約１０アンプ）のフルオロシリコーンゲルを備え得る。大気ゲージポート２３０は、ダイヤフラム２１０の第２側２１４を大気圧に曝すことができ、したがって、ダイヤフラム２１０の前後の圧力差を作り出すことができる。

図２に示すような低圧の従来の圧力センサ組立体２０１は、低圧で血圧を測定することができるが、高圧の適用で使用される場合には故障しうる。多くの実施形態において、低圧の従来の圧力センサ組立体２０１は、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）に基づく圧力センサとしうる。圧力又は圧力に比例する計量値を測定するための従来の圧力センサ組立体２０１としてＭＥＭＳに基づく圧力センサを用いることは、ＭＥＭＳ圧力センサのコンパクトな形態の要因、汎用性、及び精度にとって好ましい。上記のセンサは、種々の形態をとることができるが、共通の形態は、容量式又はピエゾ抵抗式の信号変換と相まって特定範囲の圧力に対して定格された撓み可能なシリコーンダイヤフラム２１０を採用している。測定される媒体の移動は、ダイヤフラム２１０に変換され、それによって、測定可能な撓みをダイヤフラム２１０内に生成し、圧力差がゼロの場合又は流れがない場合には、測定可能な撓みをダイヤフラム２１０内に生成しない。ダイヤフラム２１０が移動すると、ＭＥＭＳに基づく従来の圧力センサ組立体２０１は、ダイヤフラム２１０に課される撓みの関数として信号（例えば、電気信号）を生成する。しかしながら、撓みに比例する圧力が、圧力評価及び所定の故障閾値（例えば、過圧評価）を超えると、ダイヤフラム２１０は破裂して使用できなくなる。

注入処置中に流体流圧力を測定するように配置された図３～図８に示すような圧力センサ保護装置３００は、高圧及び低圧に曝されうる。多くの例において、センサ保護装置３００は、注入器と患者との間に配置することができる。例えば、センサ保護装置３００は、ポンプラインに配置することができ、これは、高圧注入流体、低圧血液、又は、その両方を受け入れることができる。したがって、センサ保護装置３００をポンプライン内に配置することにより、圧力センサ組立体３４１は、造影剤が注入されていない場合に血圧を測定し、損傷を受けることなく注入中に高圧造影剤に曝されることが可能である。

図３に示される例示的なセンサ保護装置３００は、高圧流体流の適用で従来の低圧血圧センサを保護することができる。センサ保護装置３００は、圧力センサ組立体３４１と、センサ保護ハウジング３０２と、プランジャ組立体３８１とを有しうる。低圧の間、センサ保護装置３００は、圧力センサ組立体３４１のいくつかの構成要素の前後の圧力差で圧力を測定することを可能にすることができる。対照的に、高圧流体流の間、センサ保護装置３００は、例えば、圧力センサ組立体３４１を平衡状態にすることによって、圧力センサ組立体３４１のいくつかの構成要素の前後の圧力差を生じ得ない。従って、センサ保護装置３００は、高圧流体流の適用の間に圧力センサ組立体３４１が故障するリスクを制限しながら、従来の血圧測定技術及び装置の使用を可能にすることができる。

圧力センサ組立体３４１は、第１伝達媒体リザーバ３２３を有しかつ第２伝達媒体リザーバ３２５も有し得る圧力センサハウジングを備えた従来の圧力センサと同様としうる。第２伝達媒体リザーバ３２５は、第２センサポート（例えば、大気ゲージポート）３３０にわたって配置され得る。伝達媒体２２７は、第２伝達媒体リザーバ３２５を満たし、流体からダイヤフラム３１０の第２側３１４へ圧力を変換することができる。圧力センサ組立体３４１は、セラミック基板を備えうる。流体伝達媒体２２７は、低デュロメーター（例えば約１０アンプ）のフルオロシリコーンゲルを備えうる。測定されるべき流体は、センサ保護ハウジング３０２を通して圧力センサ組立体３４１に導入することができる。

センサ保護装置３００は、流体を圧力センサ組立体３４１に送ることができるセンサ保護ハウジング３０２を有しうる。センサ保護ハウジング３０２は、入口３０３と、出口３１１と、センサ室３０５と、一次流路３０６と、二次流路３０７とを有しうる。入口３０３は、センサ保護ハウジング３０２の近位端３９３にしうる。出口３１１は、センサ保護ハウジング３０２の遠位端３９７にしうる。多くの実施形態におけるセンサ保護ハウジング３０２は、成形された又は機械加工された熱可塑性材料（例えば、ポリカーボネート、ポリ塩化ビニル、ＰＳＵなど）を有しうる。

図４に示されるように、いくつかの実施形態では、センサ保護ハウジング３０２は、相補的セグメント４００で構成されうる。多くの実施形態では、図４に示されるセンサ保護ハウジング３０２の相補的セグメント４００は、センサ保護ハウジング３０２のいくつかの構成要素の１つ以上の構成要素又は部分を有しうる。例えば、第１相補的セグメント４０１は、入口３０３と二次流路３０７を有しうる。第２相補的セグメント４０２は、出口３１１を有しうる。いくつかの例では、センサ保護ハウジング３０２の１つ又は複数の構成要素（例えば、センサ室３０５及び一次流路３０６）は、相補的セグメント４００内のいくつかの（例えば、１つ又は複数の）係合セクションの間に形成されうる。

図５に示されるセンサ室３０５は、圧力センサ組立体３４１を収容し、センサ保護ハウジング３０２の他の構成要素からの流体に曝されうる。センサ室３０５は、第１伝達媒体リザーバ３２３内の第１センサポート５２５と位置合わせする、第１側５１０に第１室ポート５１２を有しうる。上記の例では、第１側５１０における第１室ポート５１２は、ダイヤフラム３１０の第１側３１２を、一次流路３０６内の流体（例えば、高圧流体及び低圧流体の両方）からの圧力に曝すことができる。第２側５１６における第２室ポート５１８は、第２伝達媒体リザーバ３２５内の第２センサポート３３０と位置合わせされうる。上記の例では、第２側５１６における第２室ポート５１８は、ダイヤフラム３１０の第２側３１４を大気圧又は高圧流体からの圧力に曝すことができる。

高圧流体及び低圧流体の両方が、一次流路３０６を通ってセンサ保護ハウジング３０２に出入りすることができる。一次流路３０６は、センサ保護ハウジング３０２内の入口３０３から流体を受け入れることができる。一次流路３０６は、一次流路３０６内の第１室ポート５１２を通して、センサ室３０５の第１側５１０に流体を供給しうる。一次流路３０６は、センサ保護ハウジング３０２内の出口３１１を通して流体を排出することができる。

低圧流体ではなく、高圧流体は、センサ保護ハウジング３０２を離れることなく、二次流路３０７に入ることができる。二次流路３０７は、一次流路３０６と接合部５３０を形成することができる。二次流路３０７は、二次流路３０７内の第２室ポート５１８を通して、センサ室３０５の第２側５１６に高圧流体を供給することができる。

図６に示されるプランジャ組立体３８１は、センサ保護ハウジング３０２内の高圧流体流に曝されうる。センサ保護装置３００内のプランジャ組立体３８１は、軸方向付勢部材６０２と、コア６０６と、プランジャ６０７とを有しうる。多くの例では、プランジャ組立体３８１のいくつかの構成要素を共に接続することができる。プランジャ組立体３８１は、センサ保護ハウジング３０２内に収容され、流体流に曝され得る。

プランジャ組立体３８１は、センサ保護ハウジング３０２内において、入口３０３からの流体流とは反対において配置されうる。プランジャ組立体３８１は、センサ保護ハウジング３０２の二次流路３０７内にありうる。プランジャ６０７は、二次流路３０７内にプランジャ座部６２０とプランジャ停止部６３０との間に配置されうる。プランジャ座部６２０は、接合部５３０近傍において二次流路３０７の近位端６９１に位置しうる。プランジャ停止部６３０は、二次流路３０７の遠位端６９３に位置しうる。いくつかの実施態様において、プランジャ組立体３８１は、（例えば、圧縮がゼロの状態で）完全に伸長させられ、自由に二次流路３０７内を移動することができる。

プランジャ組立体３８１は、センサ保護ハウジング３０２内を二次流路３０７に沿って移動することができる。軸方向付勢部材６０２は、プランジャ停止部６３０の近傍において第１先端６０３を有しうる。軸方向付勢部材６０２は、多くの場合、圧縮バネ（例えば、コイルバネ）とし、金属（例えば、ステンレス鋼）を備えうる。コア６０６は、例えば、軸方向付勢部材６０２の第１先端６０３とは反対にある第２先端６０４において、軸方向付勢部材６０２に接続することができる。二次流路３０７内のプランジャ組立体３８１の移動は、プランジャ停止部６３０によって遠位方向において制限され、プランジャ座部６２０によってセンサ保護ハウジング３０２の近位方向において制限され得る。したがって、プランジャ組立体３８１は、二次流路３０７内をプランジャ停止部６３０とプランジャ座部６２０との間で移動することができる。

プランジャ組立体３８１の移動は、流体流又は流体の圧力に依存して、流体が、センサ保護ハウジング３０２を離れることなく、圧力センサ組立体３４１のセンサ室３０５内の第２室ポート５１８にアクセスできるようにしうる。例示的なプランジャ６０７を、コア６０６の上部に構築することができる。プランジャ６０７は、二次流路３０７内にきつく篏合しうる。プランジャ６０７の前端６０８は、低圧でプランジャ座部６２０にあり、高圧の間、センサ室３０５内の第２室ポート５１８から離れうる。プランジャ６０７の後端６０９は、軸方向付勢部材６０２の近傍にありうる。プランジャ６０７は、成形エラストマー又は加硫ゴム製品（例えば、ＴＰＶ、ＴＰＵ、ＴＰＥ、シリコーンなど）又は加硫合成ゴム（例えば、イソプレン、ＥＰＤＭなど）を有しうる。

プランジャ６０７は、図７及び８に見られるように、プランジャ閉鎖位置とプランジャ開放位置との間を移動するように構成することができる。例えば、低圧の間、プランジャ６０７は、図７に示されるように、プランジャ閉鎖位置にありうる。したがって、流体は、センサ保護ハウジング３０２の入口３０３を通ってセンサ保護ハウジング３０２に流入し、一次流路３０６を通って、第１室ポート５１２を通ってセンサ室３０５の第１側５１０に流入し、センサ保護ハウジング３０２の出口３１１を通ってセンサ保護ハウジング３０２から流出する。上記の位置において、プランジャ６０７は、流体がセンサ室３０５の第２側５１６に流入することができないように、流体が二次流路３０７に流入するのを防止する。上記の位置では、プランジャ６０７は、二次流路３０７を密閉して、流体がプランジャ６０７を通過して流れるのを防止することができる。その代わり、センサ室３０５の第２側５１６は、大気圧に曝され得、それによって、ダイヤフラム３１０の前後の圧力差を生成し得る。上記の状況によっては、圧力測定値を確立するために、圧力センサ組立体３４１は、センサ室３０５の第１側５１０における流体の圧力とセンサ室３０５の第２側５１６における大気圧との間の圧力差を測定することができる。

多くの実施形態では、流体流が低圧から高圧に遷移するにつれて、プランジャ６０７は、図７のプランジャ閉鎖位置から図８のプランジャ開放位置に移動することができる。圧力が上昇して所定値より高くなると、プランジャ６０７は、プランジャ開放位置に押し込まれ、それによって、軸方向付勢部材６０２を圧縮する。上記の場合、流体は、センサ保護ハウジング３０２の入口３０３を通してセンサ保護ハウジング３０２に流入し、一次流路３０６を通して、第１室ポート５１２を通してセンサ室３０５の第１側５１０に流入し、センサ保護ハウジング３０２の出口３１１を通してセンサ保護ハウジング３０２の外に流れることができる。上記の場合、流体は、また、二次流路３０７を通って、第２室ポート５１８を通って、センサ室３０５の第２側５１６に流入しうる。したがって、センサ室３０５の第１側５１０及び第２側５１６は、高圧流体から同じ圧力に曝され、ダイヤフラム３１０を保護することができる。

多くの実施形態は、ほとんど又は全く直接的な操作者の介在なしで、プランジャ６０７の遷移を、それ自体で低圧構成に戻すことができる。圧力が所定値より低く戻ると、軸方向付勢部材６０２は、プランジャ６０７をプランジャ閉鎖位置に押し戻す。流体は、一次流路３０６を通って流れることができ、圧力センサ組立体３４１は、ダイヤフラム３１０の前後の、大気圧との流体の圧力の差を測定することができる。

軸方向付勢部材６０２がプランジャ６０７を移動させる所定値は、圧力センサ組立体の故障閾値及び所望のシステム応答時間などの種々の要因に基づいて選択され得る。所定値は、圧力センサ組立体の故障閾値よりも低いように選択されうる。例えば、圧力センサ組立体の故障閾値が０．７ＭＰａ（１００ｐｓｉ）～１．４ＭＰａ（２００ｐｓｉ）である場合、０．４ＭＰａ（６０ｐｓｉ）の所定値が選択され得る。比較的に高い故障閾値（例えば、８．３ＭＰａ（１２００ｐｓｉ））を有する圧力センサ組立体では、比較的に高い所定値（例えば、６．９ＭＰａ（１０００ｐｓｉ））が選択され得る。多くの実施形態において、所定値は３．４ＭＰａ（５００ｐｓｉ）～４．８ＭＰａ（７００ｐｓｉ）の間（例えば４．１ＭＰａ（６００ｐｓｉ））としうる。選択された所定値は、軸方向付勢部材６０２の選択、場合によっては、プランジャ６０７と二次流路３０７との間の摩擦の程度を介して実施されうる。上述のように、所望のシステム応答時間は、所定値の選択の要因となり得る。圧力センサ組立体の故障閾値よりも低いが比較的に近い所定値を選択することは、高圧注入が完了した場合にプランジャ６０７がプランジャ閉鎖位置に完全に戻ることを保証し、高圧注入が完了した後すぐに圧力センサ組立体が圧力の検出を開始することを可能にし得る。

上記の作動は、主に注入と共に説明してきたが、当業者は、センサ保護装置３００が様々な異なる用途で使用され得るということを認識するはずである。例えば、センサ保護装置３００は、血液以外の作動流体で低圧センサを保護するために使用することができる。例えば、上記流体の中には、生理食塩水が含まれ得る。

高圧適用において低圧センサを保護するための例示的な方法も開示される。この方法は、センサ保護装置を提供するステップを有しうる。センサ保護装置は、本明細書に開示されているセンサ保護装置と同様とし得る。いくつかの実施形態において、高圧適用は、本明細書の他の箇所に開示されている注入システムである。この方法は、流体ラインを通して高圧システムからセンサ保護装置に流体を供給するステップを有しうる。流体ライン内の流体が高圧である場合、二次流路内の弁は開いて、流体が一次流路から二次流路へ流れるのを可能にし、それによって、圧力センサ組立体を平衡状態にする。流体ライン内の流体が低圧である場合、二次流路内の弁は閉じられ、一次流体ライン内の流体の圧力は、大気圧と対比して測定することが可能である。

いくつかの開示された実施形態を参照して、様々な例が記載されている。これらの実施形態は、例示の目的のために提示されたものであり、制限されるものではない。当業者は、本発明の範囲から逸脱することなく、様々な変化、適応、及び修正を行うことができることを認識するであろう。

Claims (20)

1. センサ保護装置において、
   前記センサ保護装置は、
   （ａ）圧力センサ組立体であって、（ｉ）第１側及び第２側を有するダイヤフラムと、（ｉｉ）前記ダイヤフラムを収容する圧力センサハウジングであって、流体を前記ダイヤフラムの前記第１側に押圧することを可能にするように構成された第１センサポートと、流体を前記ダイヤフラムの前記第２側に押圧することを可能にするように構成された第２センサポートとを備える、圧力センサハウジングとを備える、圧力センサ組立体と、
   （ｂ）センサ保護ハウジングあって、前記センサ保護ハウジングは、（ｉ）入口と、（ｉｉ）出口と、（ｉｉｉ）前記圧力センサ組立体を収容しかつ前記第１センサポートに位置合わせされた第１室ポートと前記第２センサポートに位置合わせされた第２室ポートを有する、センサ室と、（ｉｖ）前記第１室ポートと前記第１センサポートを通って流体が流れることを可能にする、前記入口から前記出口までの一次流路と、（ｖ）前記第２室ポートと前記第２センサポートを通って流体を流れることを可能にする二次流路とを有する、センサ保護ハウジングと、
   （ｃ）前記二次流路内に配置されたプランジャ組立体であって、前記プランジャ組立体は、（ｉ）プランジャと、（ｉｉ）前記センサ保護ハウジング内の流体の圧力が所定値より低い場合に前記プランジャをプランジャ閉鎖位置に配置するように構成された軸方向付勢部材であって、前記軸方向付勢部材は、前記センサ保護ハウジング内の流体の圧力が前記所定値より高い場合に前記プランジャをプランジャ開放位置に配置するように構成されており、前記プランジャは、前記プランジャ閉鎖位置にある場合に流体が前記第２室ポート及び前記第２センサポートを通って流れるのを防ぎ、かつ、前記プランジャ開放位置にある場合に前記第２室ポート及び前記第２センサポートを通って流れるのを許容する、軸方向付勢部材とを備える、プランジャ組立体とを備える、センサ保護装置。
2. 前記プランジャが前記プランジャ開放位置にある場合に、前記ダイヤフラムの前記第１側に押圧された流体と、前記ダイヤフラムの前記第２側に押圧された流体は、等しい圧力である、請求項１に記載のセンサ保護装置。
3. 前記プランジャが前記プランジャ閉鎖位置にある場合に、前記ダイヤフラムの前記第２側は大気圧に曝される、請求項１に記載のセンサ保護装置。
4. 前記所定値が０．４ＭＰａ（６０ｐｓｉ）～６．９ＭＰａ（１０００ｐｓｉ）の間の値である、請求項１に記載のセンサ保護装置。
5. 前記圧力センサハウジングは、
   前記第１センサポートにわたって配置された第１伝達媒体リザーバであって、前記センサ保護ハウジング内の流体から前記ダイヤフラムの前記第１側に圧力を変換するように、第１伝達媒体が充填される、第１伝達媒体リザーバと、
   前記第２センサポートにわたって配置された第２伝達媒体リザーバであって、前記センサ保護ハウジング内の流体から前記ダイヤフラムの前記第２側に圧力を変換するように、第２伝達媒体が充填される、第２伝達媒体リザーバとを備える、請求項１に記載のセンサ保護装置。
6. 前記第１伝達媒体及び前記第２伝達媒体が、それぞれ、フルオロシリコーンゲルを備える、請求項５に記載のセンサ保護装置。
7. 前記プランジャが、成形エラストマー、加硫ゴム製品又は加硫合成ゴムを備え、前記プランジャが、流体がプランジャを越えて流れるのを防止するために前記二次流路を密閉する、請求項１に記載のセンサ保護装置。
8. 前記軸方向付勢部材は、圧縮バネを備える、請求項１に記載のセンサ保護装置。
9. 圧力センサを保護する方法において、
   前記方法は、
   （ａ）センサ保護ハウジングであって、（ｉ）入口と、（ｉｉ）出口と、（ｉｉｉ）第１室ポート及び第２室ポートを有するセンサ室と、（ｉｖ）前記入口から前記出口までの一次流路と、（ｖ）二次流路とを有する、センサ保護ハウジングを提供する段階と、
   （ｂ）前記センサ保護ハウジングの前記二次流路内に配置されたプランジャ組立体であって、（ｉ）プランジャと（ｉｉ）軸方向付勢部材とを有するプランジャ組立体を提供する段階と、
   （ｃ）前記センサ保護ハウジングの前記センサ室内に圧力センサ組立体を挿入する段階であって、前記圧力センサ組立体は、（ｉ）第１側及び第２側を有するダイヤフラムと、（ｉｉ）前記ダイヤフラムを収容する圧力センサハウジングであって、流体を前記ダイヤフラムの前記第１側に押圧することを可能にするように構成された第１センサポートと、流体を前記ダイヤフラムの前記第２側に押圧することを可能にするように構成された第２センサポートとを備える、圧力センサハウジングとを備え、前記センサ保護ハウジングの前記センサ室内に前記圧力センサ組立体を挿入する段階は、前記第１センサポートを前記第１室ポートに位置合わせさせる段階と、前記第２センサポートを前記第２室ポートに位置合わせさせる段階とを備える、段階と、
   （ｄ）流体の圧力で流体を前記入口を通して前記センサ保護ハウジングに流入させる段階であって、（ｉ）流体が前記一次流路に沿って流れ、前記出口を出て前記第１室ポート及び前記第１センサポートを通って流れ、（ｉｉ）流体の圧力が所定値より高い場合に流体が前記第２室ポート及び前記第２センサポートを通って前記二次流路に沿って流れ、（ｉｉｉ）前記流体の圧力が所定値より低い場合に前記プランジャが前記第２室ポート及び前記第２センサポートを通って前記二次流路に沿って流体が流れるのを防ぐ、段階とを備える、方法。
10. 前記センサ保護ハウジングが、第１相補的セグメント及び第２相補的セグメントから構成されており、前記センサ保護ハウジングの前記センサ室内に圧力センサ組立体を挿入する段階は、前記第１相補的セグメント及び前記第２相補的セグメントを１つ又は複数の係合セクションによって共に係合する段階を備える、請求項９に記載の方法。
11. 前記第１相補的セグメントが前記入口及び前記二次流路を有し、前記第２相補的セグメントが前記出口を有し、前記センサ室及び前記一次流路が、１つ以上の係合セクションの間で形成されている、請求項１０に記載の方法。
12. 前記流体の圧力が前記所定値より高い場合に、前記ダイヤフラムの前記第１側に押圧させられた流体と、前記ダイヤフラムの前記第２側に押圧させられた流体は、等しい圧力である、請求項９に記載の方法。
13. 前記流体の圧力が前記所定値より低い場合に、前記ダイヤフラムの前記第２側は大気圧に曝される、請求項９に記載の方法。
14. 前記所定値が０．４ＭＰａ（６０ｐｓｉ）～６．９ＭＰａ（１０００ｐｓｉ）の間の値である、請求項９に記載の方法。
15. 前記圧力センサハウジングは、
    前記第１センサポートにわたって配置された第１伝達媒体リザーバであって、前記センサ保護ハウジング内の流体から前記ダイヤフラムの前記第１側に圧力を変換するように、第１伝達媒体が充填されている、第１伝達媒体リザーバと、
    前記第２センサポートにわたって配置された第２伝達媒体リザーバであって、前記センサ保護ハウジング内の流体から前記ダイヤフラムの前記第２側に圧力を変換するように、第２伝達媒体が充填されている、第２伝達媒体リザーバとを備える、請求項９に記載の方法。
16. 前記第１伝達媒体及び前記第２伝達媒体が、それぞれ、フルオロシリコーンゲルを備える、請求項１５に記載の方法。
17. 前記プランジャが、成形エラストマー、加硫ゴム製品又は加硫合成ゴムを備え、前記プランジャが、流体が前記プランジャを越えて流れるのを防止するために前記二次流路を密閉する、請求項９に記載の方法。
18. 前記軸方向付勢部材は、圧縮バネを備える、請求項９に記載の方法。
19. センサ保護装置において、
    前記センサ保護装置は、
    （ａ）センサ保護ハウジングであって、前記センサ保護ハウジングは、（ｉ）入口と、（ｉｉ）出口と、（ｉｉｉ）第１室ポート及び第２室ポートを有しかつ圧力センサ組立体を収容するように構成されたセンサ室であって、前記圧力センサ組立体は、第１側及び第２側を有するダイヤフラムと、センサ室であって、流体を前記ダイヤフラムの前記第１側に押圧することを可能にするように構成された第１センサポートと、流体を前記ダイヤフラムの前記第２側に押圧することを可能にするように構成された第２センサポートとを備え、前記第１室ポートは前記第１センサポートと位置合わせされるように構成され、前記第２室ポートは前記第２センサポートと位置合わせされるように構成されている、センサ室と、（ｉｖ）前記第１室ポート及び前記第１センサポートを通って流体が流れることを可能にする、前記入口から前記出口までの一次流路と、（ｖ）前記第２室ポート及び前記第２センサポートを通って流体が流れることを可能にする二次流路とを備える、センサ保護ハウジングと、
    （ｂ）前記二次流路内に配置されたプランジャ組立体であって、前記プランジャ組立体は、（ｉ）プランジャと、（ｉｉ）前記センサ保護ハウジング内の流体の圧力が所定値より低い場合に前記プランジャをプランジャ閉鎖位置に配置するように構成された軸方向付勢部材であって、前記軸方向付勢部材は、前記センサ保護ハウジング内の流体の圧力が前記所定値より高い場合に前記プランジャがプランジャ開放位置に配置するように構成されており、前記プランジャは、前記プランジャ閉鎖位置にある場合に流体が前記第２室ポート及び前記第２センサポートを通って流れるのを防ぎ、かつ、前記プランジャ開放位置にある場合に前記第２室ポート及び前記第２センサポートを通って流れるのを許容する、軸方向付勢部材とを備える、プランジャ組立体とを備える、センサ保護装置。
20. 前記所定値が０．４ＭＰａ（６０ｐｓｉ）～６．９ＭＰａ（１０００ｐｓｉ）の間の値である、請求項１９に記載のセンサ保護装置。

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