JP2023511568A - カプラおよびフローチューブを超音波流量計に接合する装置および方法 - Google Patents

Abstract

流体薬剤の流れを感知するためのフローセンササブアセンブリであって、入口および出口を有するフローチューブと、フローチューブの入口に固定された第１のカプラと、フローチューブの出口に固定された第２のカプラと、第１のカプラに固定された第１のピエゾ素子と、第１のピエゾ素子と第２のピエゾ素子との間の所定の距離を画定するために第２のカプラに固定された第２のピエゾ素子と、第１のカプラ、フローチューブ、および第２のカプラと係合する、少なくとも１つの吸収スリーブと、を備えた、フローセンササブアセンブリ。

Description

本出願は、２０２０年１月２２日に出願された「カプラおよびフローチューブを超音波流量計に接合する装置および方法」と題された米国仮出願第６２／９６４，３０９号の優先権を主張し、その開示全体が参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。

本出願は、一般的に、流体医薬品の流れを感知するためのフローセンササブアセンブリに関する。
関連技術の説明

図１および２を参照すると、超音波流量計を利用するフローセンサシステム１は、流体フローチューブ６に結合された２つの圧電トランスデューサ４を有するフローチューブサブアセンブリ２を含む。トランスデューサ４は、フローチューブ６がカプラ７、８に取り付けられた状態で、それぞれ第１および第２のカプラ７、８に取り付けられる。トランスデューサ４が電気パルスによって励起されると、超音波が流体およびフローチューブ６に伝達される。システムは、流体を通って移動する波を分析して速度を決定し、速度は、上流トランスデューサから受信された信号と下流トランスデューサから受信された信号との間のシフトに比例する。フローチューブ材料内を移動する波または信号は、信号ノイズとして望ましくなくトレッド（ｔｒｅａｄｅｄ）する。フローチューブサブアセンブリ２は、カプラ７、８の間のフローチューブ６にわたって配置された吸収チューブ９を含む。フローチューブ６を通って移動する超音波エネルギーは、吸収チューブ９によって低減される。図１および２のシステム１は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる米国特許第９，９７０，７９４号のフローセンサシステムであり得る。

一態様または実施形態では、流体医薬品の流れを感知するためのフローセンササブアセンブリは、入口および出口を有するフローチューブと、フローチューブの入口に固定された第１のカプラと、フローチューブの出口に固定された第２のカプラと、第１のカプラに固定された第１のピエゾ要素と、第１のピエゾ要素と第２のピエゾ要素との間の所定の距離を画定するために第２のカプラに固定された第２のピエゾ要素と、第１のカプラ、フローチューブ、および第２のカプラと係合された少なくとも１つの吸収スリーブとを含む。

少なくとも１つの吸収スリーブは、第１のカプラおよびフローチューブと係合される第１の吸収スリーブと、ならびに第２のカプラおよびフローチューブと係合される第２の吸収スリーブとを含み得、第１の吸収スリーブは、ギャップを画定するために第２の吸収スリーブから離間されている。フローチューブは、第１の吸収スリーブと第２の吸収スリーブとの間のギャップ内の任意の吸収材料によって覆われ得ない。第１の吸収スリーブおよび第２の吸収スリーブは、それぞれ、第１のカプラと第２のカプラとの間のフローチューブの長さの少なくとも１０％を覆い得る。第１の吸収スリーブおよび第２の吸収スリーブは、それぞれ、第１のカプラと第２のカプラとの間のフローチューブの長さの２５％をカバーし得る。少なくとも１つの吸収スリーブは、熱可塑性ポリウレタンを含み得、フローチューブは、ステンレス鋼を含み得る。

フローチューブは、少なくとも１つの吸収スリーブを介して第１のカプラおよび第２のカプラに固定され得る。第１および第２のカプラとフローチューブとの間の界面は、接着剤を含み得ない。

少なくとも１つの吸収スリーブは、第１および第２のカプラおよびフローチューブに圧入され得る。少なくとも１つの吸収スリーブは、第１および第２のカプラおよびフローチューブに接着され得る。少なくとも１つの吸収スリーブは、第１および第２のカプラおよびフローチューブ上にオーバーモールドされ得る。

一態様または実施形態では、流体医薬品の流れを感知するためのフローセンササブアセンブリは、入口および出口を有するフローチューブと、フローチューブの入口に固定された第１のカプラと、フローチューブの出口に固定された第２のカプラと、第１のカプラに固定された第１のピエゾ要素と、第１のピエゾ要素と第２のピエゾ要素との間の所定の距離を画定するために第２のカプラに固定された第２のピエゾ要素と、および少なくとも１つの吸収スリーブとを含み、フローチューブは少なくとも１つの吸収スリーブを介して第１のカプラおよび第２のカプラに係合される。

本開示の上述およびその他の特徴および利点、並びにそれらを達成する方法は、添付の図面と併せて取られた本開示の実施形態の以下の説明を参照することにより、より明らかになり、本開示自体もよりよく理解されるであろう。

図１は、従来のフローセンサシステムの斜視図である。 図２は、図１の従来のフローセンサシステムのフローチューブサブアセンブリの断面図である。 図３は、本出願の一態様または実施形態によるフローチューブサブアセンブリの上面図である。 図３Ａは、図３のフローチューブサブアセンブリの領域Ａの拡大図である。 図３Ｂは、図３のフローチューブサブアセンブリの領域Ｂの拡大図である。 図４は、図３のフローチューブサブアセンブリを従来のフローチューブサブアセンブリと比較する信号レベル対時間のグラフである。 図５は、図３のフローチューブサブアセンブリを従来のフローチューブサブアセンブリと比較する信号レベル対時間の拡大グラフである。

対応する参照符号は、いくつかの図の中で対応している部分を示している。本明細書に提示される例示は、本開示の例示的な実施形態を示しており、そのような例示は、いかなる形でも本開示の範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。

以下の説明は、当業者が本発明を実施するために企図される説明された実施形態を作成および使用することを可能にするために提供される。しかしながら、様々な修正、等価物、変形、および、代替物は、当業者に容易に明らかなことである。任意の、および、全てのそのような修正、変形、等価物、および代替物は、本発明の主旨および範囲の中に入ることが意図されたものである。

以下、説明の目的のために、「上部」、「下部」、「右」、「左」、「垂直」、「水平」、「最上部」、「最下部」、「横」、「縦」、および、それらの派生語は、図面において配向されるように、本発明に関するものとする。しかしながら、本発明は、それとは反対に明示的に特定されない限り、様々な代替的な変形を前提としてもよいことは理解されよう。また、添付の図面に示され、および、以下の明細書に記載される具体的な装置は、単に、本発明の例示的な実施形態であることも理解されるべきである。そのため、本明細書に開示される側面に関連する具体的な寸法および他の物理的な特徴は、限定的なものであるとしてみなされるべきではない。本明細書および特許請求の範囲で使用されるすべての数字および範囲は、「約」という用語によって全ての事例で修正されるものとして理解されるべきである。「約」とは、記載値のプラスまたはマイナス２５パーセント、例えば、記載値のプラスまたはマイナス１０パーセントを意味する。しかし、これは等価物の理論の下での値のいかなる分析にも限定されないと考えるべきである。

別段の指示がない限り、本明細書に開示されるすべての範囲または比率は、開始値および終了値、ならびにそれらに含まれる任意のおよびすべてのサブ範囲またはサブ比率を包含すると理解されるべきである。例えば、「１～１０」の指定された範囲または比率は、１の最小値と１０の最大値との間の（およびを含む）すべてのサブ範囲またはサブ比率を含むと見なされるべきである。すなわち、すべてのサブ範囲またはサブ比率は、１以上の最小値で始まり、１０以下の最大値で終わる。本明細書に開示される範囲および／または比率は、指定された範囲および／または比率にわたる平均値を表す。

用語「第１の」、「第２の」などは、任意の特定の順序または年表を指すことを意図するものではなく、異なる条件、特性、または要素を指す。

図３、３Ａ、および３Ｂを参照すると、流体医薬品の流れを感知するためのフローセンササブアセンブリ１０は、入口１４および出口１６を有するフローチューブ１２と、フローチューブ１２の入口１４に固定された第１のカプラ１８と、フローチューブ１２の出口１６に固定された第２のカプラ２０と、第１のカプラ１８に固定された第１のピエゾ素子２２と、第１のピエゾ素子２２と第２のピエゾ素子２４の間に所定の距離Ｄを画定するために第２のカプラ２０に固定された第２のピエゾ素子２４と、ならびに第１のカプラ１８、フローチューブ１２、および第２のカプラ２０と係合された少なくとも一つの吸収スリーブ２６と、を含むことを特徴とする。フローチューブにのみ吸収スリーブ２６を提供し、第１および第２のカプラ１８、２０に接触または係合しないのとは対照的に、第１のカプラ１８、フローチューブ１２、および第２のカプラ２０と係合する少なくとも１つの吸収スリーブ２６を提供することは、第１および第２のカプラ１８、２０を介してフローチューブ１２の材料に伝達される超音波エネルギーの量を減少させ、それによって信号ノイズの量を減少させる。フローセンササブアセンブリ１０は、図１のフローセンサシステム１と関連して利用され得るが、フローセンササブアセンブリ１０は、他の適切なフローセンサシステムと共に利用され得る。

図３、３Ａおよび３Ｂに示されるように、一態様または実施形態では、少なくとも１つの吸収スリーブ２６は、第１のカプラ１８およびフローチューブ１２と係合する第１の吸収スリーブ２８と、第２のカプラ２０およびフローチューブ１２と係合する第２の吸収スリーブ３０とを含む。第１の吸収スリーブ２８は、ギャップ３２を画定するために第２の吸収スリーブ３０から離間されている。フローチューブ１２は、第１の吸収スリーブ２８と第２の吸収スリーブ３０との間のギャップ３２内の任意の吸収材料によって覆われない。第１の吸収スリーブ２８は、第１のカプラ１８およびフローチューブ１２の両方と直接係合される。第２の吸収スリーブ３０は、第２のカプラ２０およびフローチューブ１２の両方と直接係合される。

別の態様または実施形態では、第１の吸収スリーブ２８および第２の吸収スリーブ３０を提供するよりも、少なくとも１つの吸収スリーブ２６は、第１のカプラ１８と係合し、フローチューブ１２に沿って延在し、第２のカプラ２０と係合する単一の材料片を含む。

一態様または実施形態では、第１の吸収スリーブ２８および第２の吸収スリーブ３０はそれぞれ、第１のカプラ１８と第２のカプラ２０との間のフローチューブ１２の長さの少なくとも１０％を覆う。一態様または実施形態では、第１の吸収スリーブ２８および第２の吸収スリーブ３０はそれぞれ、第１のカプラ１８と第２のカプラ２０との間のフローチューブ１２の長さの２５％を覆う。一態様または実施形態では、第１の吸収スリーブ２８および第２の吸収スリーブ３０はそれぞれ、６．２ｍｍの外径、１．３８ｍｍのフローチューブ１２上の内径、および２．９１ｍｍの第１および第２のカプラ１８、２０にわたる内径を有する。一態様または実施形態では、１２ｍｍの長さのフローチューブ１２は、第１の吸収スリーブ２８および第２の吸収スリーブ３０のそれぞれと直接接触する。

一態様または実施形態では、少なくとも１つの吸収スリーブ２６は、熱可塑性ポリウレタンから製造され、フローチューブ１２は、ステンレス鋼から製造される。熱可塑性ポリウレタンは、ＬｕｂｒｉｚｏｌからのＰｅｌｌｅｔｈａｎｅ（登録商標）であり得る。熱可塑性ポリウレタンは、ＡＳＴＭＤ２２４０に準じて試験した５３Ｄ－７６Ｄまたは８０Ａ－９１Ａの範囲のショア硬さを有し得る。一態様または実施形態では、少なくとも１つの吸収スリーブ２６は、ＬｕｂｒｉｚｏｌのＰｅｌｌｅｔｈａｎｅ（登録商標）２３６３－５５ＤＥから製造される。ポリオキシメチレン（ＰＯＭ）などの好適な音響減衰特性を有する他の材料も利用され得る。

再び図３、３Ａ、および３Ｂを参照すると、フローチューブ１２は、少なくとも１つの吸収スリーブ２６を介して第１のカプラ１８および第２のカプラ２０に固定される。より具体的には、一態様または実施形態では、第１および第２のカプラ１８、２０がフローチューブ１２に対して拘束されないように、第１第２のカプラ１８、２０およびフローチューブ１２との間に固定された直接接続がなく、それによって超音波の強度が増加する。第１および第２のカプラ１８、２０とフローチューブ１２との間の界面は接着剤を含まず、少なくとも１つの吸収スリーブが第１および第２のカプラ１８、２０をフローチューブ１２に固定する。

一態様または実施形態では、少なくとも１つの吸収スリーブ２６は、第１および第２のカプラ１８、２０、ならびにフローチューブ１２に圧入される。一態様または実施形態では、少なくとも１つの吸収スリーブ２６は、第１および第２のカプラ１８、２０、ならびにフローチューブ１２に接着される。一態様または実施形態では、少なくとも１つの吸収スリーブ２６は、第１および第２のカプラ１８、２０、ならびにフローチューブ１２の上にオーバーモールドされる。これらおよび他の固定技術の様々な組み合わせが利用され、少なくとも１つの吸収スリーブ２６を第１および第２のカプラ１８、２０ならびにフローチューブ１２に固定し得る。

図４および５を参照すると、図３のフローチューブサブアセンブリ１０を従来のフローチューブサブアセンブリと比較する、信号レベル対時間のグラフが示される。図４に示されるように、図３のフローチューブサブアセンブリ１０の流体を通ってくるエネルギーの信号レベルは、従来のフローチューブサブアセンブリと比較して高い。さらに、図５に示されるように、図３のフローチューブサブアセンブリ１０のフローチューブ１２を通ってくるエネルギーのノイズレベルは、従来のフローチューブサブアセンブリと比較して低い。

したがって、本出願のフローチューブサブアセンブリ１０は、従来のフローチューブサブアセンブリと比較して、より高いフロー信号およびより低いフローチューブノイズ信号を提供することによって、信号対ノイズ比を改善する。フローチューブサブアセンブリ１０はまた、カプラ１８、２０とフローチューブ１２との間の別個の組み立て方法の必要性を排除する。

本開示は例示的な構造を有するように記載されてきたが、本開示は、本開示の精神および範囲の中でさらに修正され得るものである。したがって、本願は、その一般原則を用いた本開示のあらゆる変形、使用、または適応を包含することを意図している。可能な限り、任意の実施形態または態様の１つまたは複数の特徴を、任意の他の実施形態または態様の１つまたは複数の特徴と組み合わせることができる。さらに、本願は、本開示が関連する技術分野における既知又は慣例の範囲内で、添付の請求項の範囲内に収まるような本開示からの逸脱をカバーすることを意図している。

Claims (20)

1. 流体薬剤の流れを感知するためのフローセンササブアセンブリであって、
   入口および出口を有するフローチューブと、
   前記フローチューブの前記入口に固定された第１のカプラと、
   前記フローチューブの前記出口に固定された第２のカプラと、
   前記第１のカプラに固定された第１のピエゾ素子と、
   前記第１のピエゾ素子と第２のピエゾ素子との間の所定の距離を画定するために前記第２のカプラに固定された第２のピエゾ素子と、
   前記第１のカプラ、前記フローチューブ、および前記第２のカプラと係合する、少なくとも１つの吸収スリーブと、
   を備えた、フローセンササブアセンブリ。
2. 前記少なくとも１つの吸収スリーブは、前記第１のカプラおよび前記フローチューブと係合する第１の吸収スリーブと、前記第２のカプラおよび前記フローチューブと係合する第２の吸収スリーブとを備え、前記第１の吸収スリーブは、ギャップを画定するために前記第２の吸収スリーブから離間される、請求項１に記載のフローセンササブアセンブリ。
3. 前記フローチューブが、前記第１の吸収スリーブと前記第２の吸収スリーブとの間の前記ギャップ内の任意の吸収材料によって覆われていない、請求項２に記載のフローセンササブアセンブリ。
4. 前記第１の吸収スリーブおよび前記第２の吸収スリーブがそれぞれ、前記第１および第２のカプラの間の前記フローチューブの長さの少なくとも１０％を覆う、請求項２に記載のフローセンササブアセンブリ。
5. 前記第１の吸収スリーブおよび前記第２の吸収スリーブがそれぞれ、前記第１および第２のカプラの間の前記フローチューブの長さの２５％を覆う、請求項４に記載のフローセンササブアセンブリ。
6. 前記少なくとも１つの吸収スリーブが熱可塑性ポリウレタンを備え、前記フローチューブがステンレス鋼を備えた、請求項１－５のいずれか一項に記載のフローセンササブアセンブリ。
7. 前記フローチューブが、前記少なくとも１つの吸収スリーブを介して前記第１のカプラおよび前記第２のカプラに固定される、請求項１－６のいずれか一項に記載のフローセンササブアセンブリ。
8. 前記第１および第２のカプラと前記フローチューブとの間の界面には接着剤がない、請求項１－７のいずれか一項に記載のフローセンササブアセンブリ。
9. 前記少なくとも１つの吸収スリーブが、前記第１および第２のカプラならびに前記フローチューブに圧入される、請求項１－８のいずれか一項に記載のフローセンササブアセンブリ。
10. 前記少なくとも１つの吸収スリーブが、前記第１および第２のカプラならびに前記フローチューブに接着される、請求項１－９のいずれか一項に記載のフローセンササブアセンブリ。
11. 前記少なくとも１つの吸収スリーブが、前記第１および第２のカプラならびに前記フローチューブ上にオーバーモールドされる、請求項１－９のいずれか一項に記載のフローセンササブアセンブリ。
12. 流体薬剤の流れを感知するためのフローセンササブアセンブリであって、
    入口および出口を有するフローチューブと、
    前記フローチューブの前記入口に固定された第１のカプラと、
    前記フローチューブの前記出口に固定された第２のカプラと、
    前記第１のカプラに固定された第１のピエゾ素子と、
    前記第１のピエゾ素子と第２のピエゾ素子との間の所定の距離を画定するために前記第２のカプラに固定された第２のピエゾ素子と、
    少なくとも１つの吸収スリーブと、
    を備え、前記フローチューブは、前記少なくとも１つの吸収スリーブを介して前記第１のカプラおよび前記第２のカプラに固定される、フローセンササブアセンブリ。
13. 前記少なくとも１つの吸収スリーブは、前記第１のカプラおよび前記フローチューブと係合する第１の吸収スリーブと、前記第２のカプラおよび前記フローチューブと係合する第２の吸収スリーブとを備え、前記第１の吸収スリーブは、ギャップを画定するために前記第２の吸収スリーブから離間される、請求項１２に記載のフローセンササブアセンブリ。
14. 前記フローチューブが、前記第１の吸収スリーブと前記第２の吸収スリーブとの間の前記ギャップ内の任意の吸収材料によって覆われていない、請求項１３に記載のフローセンササブアセンブリ。
15. 前記第１の吸収スリーブおよび前記第２の吸収スリーブがそれぞれ、前記第１および第２のカプラ間の前記フローチューブの長さの少なくとも１０％を覆う、請求項１３に記載のフローセンササブアセンブリ。
16. 前記第１の吸収スリーブおよび前記第２の吸収スリーブがそれぞれ、前記第１および第２のカプラの間の前記フローチューブの長さの２５％を覆う、請求項１５に記載のフローセンササブアセンブリ。
17. 前記少なくとも１つの吸収スリーブが熱可塑性ポリウレタンを備え、前記フローチューブがステンレス鋼を備えた、請求項１２－１６のいずれか一項に記載のフローセンササブアセンブリ。
18. 前記第１および第２のカプラと前記フローチューブとの間の界面には接着剤がない、請求項１２－１７のいずれか一項に記載のフローセンササブアセンブリ。
19. 前記少なくとも１つの吸収スリーブが、前記第１および第２のカプラならびに前記フローチューブに圧入される、請求項１２－１８のいずれか一項に記載のフローセンササブアセンブリ。
20. 前記少なくとも１つの吸収スリーブが、前記第１および第２のカプラならびに前記フローチューブに接着される、請求項１２－１９のいずれか一項に記載のフローセンササブアセンブリ。

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