JP3520088B2 - 選択的に開放する双方向クラッキング弁 - Google Patents

選択的に開放する双方向クラッキング弁

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Description

【発明の詳細な説明】 発明の分野 本発明は、一般的に洗浄弁、特に、大量の流体の流れ
を可能にするために、弁の弾性部分を変形させることに
よって選択的に開放するまで、弁を通る流体の流れを通
常は制限する弁に関する。
発明の背景 弁を開放する際に、弁の両側に圧力差が所定の圧力を
超えるまで、流体の流れを阻止するように設計した弁に
関して数多くの特殊な応用例がある。このような弁は、
流体圧力がクラッキング圧力を超えると「割れて開く」
ので「クラッキング弁」と呼ばれている。このような弁
の例が、譲渡された米国特許第5,055,001号に開示して
あり、それは、クラッキング弁が用いられている容積ポ
ンプ（volumetric pump）も開示している。この特許で
は、スプリングバイアスフット（spring biased foo
t）は、チューブ内部の流体圧力がスプリングのクラッ
キング圧力を超えて、変形したチューブを強制的に十分
に開放し、流体がそこに流れるまで、流体が流れること
を防止するためにチューブを変形するチューブの部分に
力を加える。このタイプのクラッキング弁は、機械的に
比較的複雑であり、製作費も比較的高価になる。前述の
クラッキング弁は、スプリングバイアスフットをチュー
ブの部分から持ち上げて離すと、単純にチューブの部分
を通る自由な流体の流れを可能にするように十分に開く
ことができるので、チューブはその固有な弾性特性に起
因する通常の丸い断面を有していると想定できる。前記
特許に記載の容積ポンプ駆動メカニズムは、モータ作動
カムを用いて、入口クラッキング弁を開放し、流体がチ
ューブのポンプ作用部を充填するようにしている。しか
し、この特許に開示してあるクラッキング弁の設計で
は、ラインを通る流体の自由な流れを防止しなければな
らない他の応用例で使用することが、実際にできない。
例えば、薬を患者の脈管内に注入するポンプに接続し
て用いるチューブセットがポンプに取り付けられる時
に、注入源からチューブを介する自由な流体の流れは、
チューブがポンプに取り付けられるまで防止しなければ
ならない。普通、チューブセットがポンプにラッチされ
ると、ポンプのあるメカニズムが、チューブを圧縮し
て、流体の自由な流れを妨げる。この問題に対して最も
広く用いられている対策は、ポンプに取り付けるまで、
チューブセットにピンチクランプを単に当てることであ
る。この手法もよいが、ピンチクランプは、薬品注入シ
ステムをセットする時に組み立てる、まさに別の機器で
ある。そのうえ、ほとんどのポンプが、チューブセット
を通る流体の流れの無いことを検出して警報を始動する
センサを搭載しているので、注入作業の進行を防止する
か、少なくとも注入作業を遅らせる、ピンチクランプを
取り除くことを時々忘れる。
チューブセットが患者の脈管システムに移植したカテ
テールに結合されてポンプに組み込まれる前に、それ
は、ラインを介する流体の自由な流れを単純にすること
によって、注入剤が一般的に充填される。ピンチクラン
プは、液を注入したチューブセットをポンプに組み込む
ために用いられる。最初にチューブセットに液を注入す
る流体の自由な流れを可能にするために、手動で開放で
きるポンプの下流側に設けた単一弁を用いると、更に好
都合になることが明らかである。この弁は、圧力が所定
のクラッキング圧力より大きくない限り、チューブを通
る流体の流れも阻止しなければならない。ポンプで生成
した圧力より実質的に小さいクラッキング圧力を選択す
ると、弁を通る流体の流れは、ポンプが始動されると可
能になる。
押し込まれる時に流体の流れを可能にする弁は周知の
技術である。例えば、米国特許第4,337,770号は、動脈
カテテールシステム用の流れ調整装置を開示している。
その装置は、医療流体の連続して調整する流れをカテテ
ールに送るが、押し込まれた時に、実質的に大きい流体
の流れを呈する。この装置は、医療用流体の注入源のチ
ューブによって接続するようになされた入口と、カテテ
ールのチューブによって接続するようになされた出口と
を具備する、制御部材を備えている。柔軟な導管が、入
口と出口との間に第一の通路の部分を形成している。シ
リンダ状の中空の延長部が、出口から、柔軟な導管の内
部で同軸で、その中間部の周囲に向けて延長している。
シリンダ状のプラグ部材はまた、柔軟な導管の内部で同
軸に位置し、その末端の中間に隆起するバンドを備えて
おり、その隆起するバンドは、柔軟な導管が圧迫されて
いない時に、柔軟な導管の内部の周辺を十分に密閉でき
る直径部を備えている。毛状の穴が、プラグ部材を介し
て、その中心の長手方向の軸に沿って延長し、比較的遅
い連続して調節される速度で装置を通って流体が流れる
ことを可能にしている。しかし、柔軟な導管が圧迫され
る時に、プラグ部材上の隆起するバンドと柔軟な導管の
内面との間のシールが損傷し、流体は、柔軟な導管の歪
みによって生じた通路を通って、プラグ部材の周囲に実
質的に大容量で流れることになる。この装置は、従っ
て、柔軟な導管の弾性特性を用いて、流体に関して制御
され増加された流れを選択的に可能にしている。プラグ
部材と柔軟な導管から形成した弁は、従って、低コスト
で容易に製造できる比較的単純な構成を有する。しか
し、柔軟な導管が圧迫されていない時に呈する毛管穴を
通る流体の拘束された流れは、流体圧力がクラッキング
圧力を超えると、弁に自由に流れる流体を要求する応用
例では、許容できないことである。
いま説明したばかりの流れ調整装置のように、圧迫さ
れた時に十分な流れを可能にするために開放する、クラ
ッキング弁は、流体の流れを制御する従来技術の装置と
比べると、具体的な利点を提供すると思われる。必要に
応じて、カテテール・システムに注入することができる
流体の流れは、単にクラッキング弁を圧迫することによ
り、容易に実施できると思われる。しかし、弁を介する
自由な流体の流れは、ラインに結合するポンプが生成し
た流体圧力がクラッキング圧力を超えるまで阻止される
と考えられる。
発明の概要 本発明によれば、弁を圧迫して選択的に開放されるま
で自由な流体の流れを制限する弁は、第一ポートと第二
ポートとを有する弁体を備えている。弁体の内部に、第
一と第二のポートの中間に、対向する表面を有する全体
的に平らな弾性膜が設けられている。スリットが、弾性
膜の内部に設けてあり、その対向する表面の間を延長し
ている。第一と第二のポート間の流体の流れは、スリッ
トがクラッキング圧力を超える弾性膜を横断する流体圧
力に対応して開放する時に可能になる。選択的に弾性膜
を変形し、強制的にスリットを広げて、弁を通る実質的
に拘束されない通路を形成する手段も備えているので、
選択的に開放される時に、流体が第一と第二のポート間
を自由に流れることができる。
弾性膜が、その周囲を弁体によって、固定され支えら
れている。好適には、弁体が弾性材料を備えており、選
択的に変形させる手段は、弁体の外部から延びているタ
ブを、その対向する側面上に備えている。タブは、オペ
レータによって圧迫されると弁体を歪めるので、歪めら
れた弁体が弾性膜を変形してスリットを広げる。
選択的に変形させる手段は、スリットが強制的に広げ
られている変形した状態で弾性膜を選択的にラッチする
手段を備えているので、流体が連続して弁を自由に流れ
ることができる。この場合、弾性膜を選択的にラッチす
る手段は、タブが互いに圧迫される時に、他のタブと噛
み合うように、一つのタブから延びているラッチを備え
ている。
あるいは、選択的に変形させる手段は、タブが弾性膜
を圧迫することによって動かされる時に、弾性膜を変形
させるように、弾性膜に作用する少なくとも一つのタブ
を備えている。
弁は、好ましくは弁体を支えるキャリアを備えてお
り、選択的に変形させる手段がキャリアの柔軟な部分を
備えている。互いに圧迫される時に、これらの柔軟な部
分が、弁体を締めつけるので、弾性膜の変形が弁を通る
実質的に拘束されない通路を形成することになる。この
実施例では、キャリアが、弁体の対向する末端に取り付
けてあり、第一と第二のポートに結合される。
弾性膜と弁体が一体成形したシラスティック（Silast
ic;Dow Chemical Co.製のシリコーンゴムの商品名）
材料を備えていることも好ましい。弁体が全体的に細長
い形状をしており、弾性膜が弁体の長手方向の軸を横断
して横方向に延びている。
図面の簡単な説明 本発明の前述の見解と付随する長所は、添付の図面と
共に、次に示す詳細な説明を参照すると、真価がより明
確になり、容易に理解できると思われる。
第１図は、本発明に従って構成した弁の等角図であ
る。
第２図は、第１図に示す弁の長手方向の横断面図であ
る。
第３図は、第２図の断面の線３−３に沿って描いた、
弁の断面図である。
第４図は、力が膜の模式的に対向する端部に加わる時
に広がるスリットを示す、スリットが形成されている弁
の平らな弾性膜の等角切断図である。
第５図は、双方向クラッキング弁の第二の実施例の横
方向断面図である。
第６図は、双方向クラッキング弁の第三の実施例の横
方向断面図である。
第7A図は、双方向クラッキング弁の第四の実施例の等
角図である。
第7B図は、双方向クラッキング弁の第四の実施例の横
方向断面図である。
好ましい実施例の詳細な説明 第１図ないし第３図をみると、本発明に従う双方向ク
ラッキング弁10が、幾つかの異なる図に図示してある。
双方向クラッキング弁10の詳細は、第２図と第３図に示
す断面図からほぼ明らかになると思われる。双方向クラ
ッキング弁の弁キャリア12は、一端に第一チューブカッ
プラ14を、対向する端部に第二チューブカップラ16を備
えている。第一と第二のチューブカップラ14と16は、全
体的にシリンダ状の形状をしており、各々、第一ポート
18と第二ポート20の中心を通って延びる長手方向の軸を
備えている。第一と第二のポート18と20は、チューブの
端部（図示せず）と接続するようになされており、それ
らは、そこに挿入され、適切な接着剤または溶剤を用い
て規定位置に接合されるか、または摩擦ばめによって規
定位置に保持される。
第一と第二のチューブカップラ14と16は各々対向する
内部端部22と24を備えており、その間にギャップ26が形
成されている。双方向クラッキング弁10の好ましい実施
例では、ギャップ26は、弁キャリアの全長の1/3より少
し長く延びている。内側端部22と24が直面する表面に、
各々、全体的に、第一と第二のポートを通って延びる長
手方向の軸の周囲に中心をもつ、環状の溝30と32が形成
されている。環状の溝30と32に、弾性シリンダ28の端部
が組み込まれている。双方向クラッキング弁10の制作中
に、環状の溝30と32の内部に弾性シリンダ28と接合する
ために適切な接着剤または溶剤を使用するか、または摩
擦ばめによって弾性シリンダを環状の溝30と32の内部に
保持する。
弾性シリンダ28の内部の横方向に、ほぼその中間点
に、一体成形の弾性膜34の中心があり、弾性膜34は弾性
シリンダの内周面を横断し且つその間に延びている。ス
リット36は、弾性膜34を介して、弾性膜の表面を横断し
て延びている。弾性膜と弾性シリンダは、好都合にシラ
スティック材料を備えている。
弾性膜34は、弾性膜を横断する差動流体圧力が所定の
クラッキング圧力を超えるまで、第一ポート18と第二ポ
ート20との間で、双方向クラッキング弁10を通る流体の
流れを阻止する。所定のクラッキング圧力の大きさは、
その厚み、弾性、表面積のように、弾性膜のある特性を
指定することにより、双方向クラッキング弁の設計中に
確立される。これらのパラメータを制御すると、比較的
低いクラッキング圧力、例えば、数インチの水柱に相応
する圧力を確立できる。弾性膜34を横断するいずれかの
方向の差圧が所定のクラッキング圧力より低い場合、流
体は、普通、双方向クラッキング弁10を通って流れな
い。しかし、このクラッキング圧力を超えると、スリッ
ト36が強制的に開くので、高いほうの圧力にある第一と
第二のポート18と20の一方から他方に向けて、流体が流
れることができる。
代わりに、スリット36は、第４図の矢印に示すよう
に、弾性膜34の直径方向の対向する側に圧迫すると、第
一ポート18と第二ポート20との間で流体の実質的な流れ
を可能にするように、選択的に手動で開放できる。弾性
膜の対向する側に印加された対向する力は、スリット36
を広げるので、第一と第二のポート間で、開放したスリ
ットを通って流体が流れることができる。
このように双方向クラッキング弁10の手動開放を促す
ために、この装置は、側面タブ40と側面タブ42とを備え
ており、その両方が、ブリッジ38から上方に延長し、ブ
リッジ38は、第一チューブカップラ14を第二チューブカ
ップラ16に接続し、弁キャリア12の底部に沿って二つの
間に延びている。普通、ギャップ26の内部に設けてあ
る、側面タブ40と42は、ブリッジ38から上方に延びてお
り、弾性シリンダ28と接線方向に接触し、その対向する
側面の上に位置している。その上、スリット36は一般に
側面タブ40と42を横切る向きになっている。従って、ス
リット36の対向する端部は、各々、側面タブ40と42に全
体的に隣接して設けられている。
オペレータは、側面タブ40を側面タブ42方向に圧迫し
て、例えば、親指と人差し指との間で二つのタブを握っ
て、圧迫すると、双方向クラッキング弁10を通る流体の
流れを可能にするために、スリット36を選択的に強制的
に広げることができる。この力は、全体的に第４図に示
すように、弾性膜に伝わるので、流体が双方向クラッキ
ング弁を通って流れることができる。
双方向クラッキング弁を開放状態にロックするため
に、側面タブ42は、最も効果的に第３図に示すように、
全体的にブリッジ38と平行し、装置の最上部を横断して
延びるアーム44を備えている。アーム44は、側面タブ40
の上端と対向して設けてある、ラッチ46をその遠方末端
部に備えている（図に示すように）。ラッチ46は下向き
に延びる噛み合い面48を備えている。傾斜面50が、アー
ム44の遠方末端に設けてあり、アームの最上部に対して
鋭角に延びており、噛み合い面48に向けて傾いている。
この傾斜面の角度は、側面タブ40と42がオペレータによ
って圧迫される時に、ラッチ46を側面タブ40の最上部端
部52の上方に滑らせることができる。噛み合い面48が側
面タブ40の外面とラッチするように、十分な圧力が側面
タブ40と42の外面に加わると、オペレータは、タブがス
リット36を開放状態に維持するように変形した位置にラ
ッチされるので、側面タブ40と42を互いに圧迫するよう
に加えられた力を解放できる。
双方向クラッキング弁10が開放条件にラッチした後
に、スリット36を閉じる時に、オペレータは、単に傾斜
面50を持ち上げて、噛み合い面48を最上部端部52から解
放する。側面タブ40と42の固有の弾性により、第３図に
全体的に示すように、それらが正規の位置に戻る。スリ
ット36は、弾性膜34を横断する差動流体圧力がクラッキ
ング圧力を超えない限り、閉じて、双方向クラッキング
弁を通る流体の流れを阻止する。
双方向クラッキング弁10に対する種々の変更例が当業
者には自明のことと思われる。例えば、第５図に示すよ
うに、両方向クラッキング弁10′は、双方向クラッキン
グ弁10の側面タブ40より比較的厚い側面タブ40′を備え
ている。側面タブ40′は、従って、側面タブ42よりはる
かに堅く、側面タブ40′と42が互いに圧迫される時に実
質的に変形しない状態を保つ。この堅さの違いのため
に、側面タブ42だけが大きく変形して、弾性シリンダ28
を圧縮する。この圧縮がスリット36を強制的に開放し
て、流体が装置に流れるようにする。
タブの構成とスリット36の向きを変えると、第６図に
示すような双方向クラッキング弁10′も形成できると考
えられる。この実施例では、側面タブ42′が、側面タブ
42の代わりに用いられている。側面タブ42′は、側面タ
ブ42より短く、弾性シリンダ28の上方で接線方向に接触
して設けてあるアーム60に対して直角に結合している。
下向きのアーム62が、アーム60に接続している。下向き
のアーム62は、双方向クラッキング弁10のアーム44の上
にラッチ46のようなラッチ46′を備えている、すなわ
ち、ラッチ46′が、噛み合い面48′に向けて傾いている
傾斜面50′を備えている。双方向クラッキング弁10′を
開放状態に保つために、アーム60が、ブリッジ38の下面
でラッチ46′と噛み合うように、ブリッジ38に向けて圧
迫される。
別の実施例の双方向クラッキング弁70が第7A図と第7B
図に図示してある。この実施例では、弁キャリアのタブ
が、省略してあり、代わりに一体化して弾性シリンダ2
8′の一部として形成してあるので、それらは、圧縮力
がスリット36を選択的に開放するオペレータの親指と人
差し指によって加えられる、フィンガーパッド72を形成
することになる。双方向クラッキング弁70にはラッチメ
カニズムがない。しかし、フィンガーパッドが互いに圧
縮される時に、平行して長手方向に延びるラチェットが
フィンガーパッド72の下端と噛み合うようにブリッジ38
に設けてあるので、双方向クラッキング弁を開放状態に
ロックできることが明らかである。
双方向クラッキング弁の好ましい実施例は各々が弁キ
ャリアを用いているが、弾性シリンダと弾性膜が、チュ
ーブを弾性シリンダの末端に直接結合し、適切な溶剤ま
たは接着剤または摩擦ばめを用いると、弁キャリアなし
に使用できることが明らかである。弾性シリンダの対向
する側面を圧迫すると、弾性膜のスリットが強制的に開
放するので、双方向クラッキング弁を通る流体の流れが
選択的に可能になる。この実施例は明確に図示されてい
ない。しかし、その構成は、更なる部品を必要としない
ので、図面から明らかである。あるいは、弁キャリアが
単に削除される。
双方向クラッキング弁のこれら及び他の変更例が、下
記の特許請求の範囲に属することは、当業者に自明のこ
とと思われる。したがって、本発明の範囲は、いかなる
場合でも、この開示の内容に限定されるものではなく、
特許請求の範囲の参照によって全体的に決定される。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭50−133522（ＪＰ，Ａ) 実開 平３−9752（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭61−89561（ＪＰ，Ｕ) 特表 昭55−500411（ＪＰ，Ａ) 米国特許5201725（ＵＳ，Ａ) 米国特許2755060（ＵＳ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F16K 7/00 - 7/20 F16K 17/18

Claims (15)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】選択的に開放されるまで、自由な流体の流
    れを制限する弁であって、 （ａ）弾性材料からなり、第一ポートと第二ポートとを
    有する弁体と、 （ｂ）弁体の内部に設けられ、第一と第二のポートの中
    間に位置し、周囲が弁体によって固定かつ支持された、
    対向する表面を有する全体的に平らな弾性膜と、 （ｃ）前記の弾性膜の内部に設けられ、その対向する表
    面間に延び、クラッキング圧力を超える弾性膜を横断す
    る流体圧力に応じて開いたときに第一と第二のポート間
    の流体の流れを可能にする、スリットと、 （ｄ）弁体の対向する各側で外部に延びており、オペレ
    ータによって圧迫されたときに弁体を歪め、歪められた
    弁体が弾性膜を変形して強制的にスリットを広げると共
    に、弁を経由する実質的に拘束されない流体連通通路を
    形成し、流体が第一と第二のポート間を自由に流れるこ
    とができる、タブとを備える弁。
  2. 【請求項２】前記タブは、スリットが強制的に広げられ
    た変形した状態に弾性膜を選択的に維持する手段を備
    え、流体が連続して弁を自由に流れることを可能にする
    請求の範囲第１項に記載の弁。
  3. 【請求項３】前記弾性膜を選択的に維持する手段が、タ
    ブが互いに圧迫される時に他のタブと噛み合うように、
    一つのタブから延びているラッチを備えている請求の範
    囲第２項に記載の弁。
  4. 【請求項４】弁体を支えるキャリアをさらに備え、前記
    タブが、互いに圧迫される時に弁体を締め付け、弾性膜
    の変形によって弁を通る実質的に拘束されない通路を形
    成させる、キャリアの柔軟な部分を備えている請求の範
    囲第１項に記載の弁。
  5. 【請求項５】キャリアが、弁体の対向する端部に取り付
    けてあり、第一と第二のポートに結合されている請求の
    範囲第４項に記載の弁。
  6. 【請求項６】弾性膜と弁体が一体成形したシラスティッ
    ク材料を備えている請求の範囲第１項に記載の弁。
  7. 【請求項７】弁体が全体的に細長い形状をしており、弾
    性膜が弁体の長手方向の軸を横断して横方向に延びてい
    る請求の範囲第６項に記載の弁。
  8. 【請求項８】流体圧力の関数として流体の流れを阻止す
    るが、選択的に開放できる弁であって、 （ａ）弁体の内部に形成され、前記の弁体が有する第一
    と第二のポートの間に設けられている、横方向の障壁
    と、 （ｂ）横方向の障壁に形成され、流体をスリットを通っ
    て流すことができるのに十分なクラッキング圧力を超え
    る横方向の障壁に作用する流体圧力差に応答して、第一
    と第二のポート間で弁体を通る流体の流れを可能にする
    ために、強制的に開放されるスリットと、 （ｃ）弁体を支え、弁体の対向する各側に設けてある対
    向する柔軟な部材を備える、弁体用のキャリアとを備え
    ており、前記の柔軟な部材が、互いに圧迫されるときに
    弁体を歪めるようになされており、横方向の障壁のスリ
    ットを広げて、弁体を通る実質的に自由な流体の流れを
    可能にする弁。
  9. 【請求項９】キャリアが、弁体の対向する端部に結合さ
    れ、第一と第二のポートの周囲に延びて、弁体を通る流
    体通路がキャリアをも通過できるようになっている請求
    の範囲第８項に記載の弁。
  10. 【請求項１０】キャリアが弁部材の近くに延びるベース
    を具備し、前記のベースが柔軟な部材を支えて、それら
    の部材が弁部材の対向する側面の近くでベースに対して
    横方向に延びるようになっている請求の範囲第９項に記
    載の弁。
  11. 【請求項１１】横方向の障壁と弁体が一体化して形成さ
    れている請求の範囲第８項に記載の弁。
  12. 【請求項１２】スリットが柔軟な部材を横断する方向に
    全体的に延び、弁体が柔軟な部材間で圧縮され、その歪
    みが横方向の障壁に伝わってスリットを強制的に開放す
    る請求の範囲第８項に記載の弁。
  13. 【請求項１３】柔軟な部材の一つに取り付けられ、二つ
    の柔軟な部材が互いに圧迫される時に他の柔軟な部材と
    選択的に噛み合い、弁体を歪められた状態に保って、ス
    リットを広げ弁を通る実質的に連続する自由な流体の流
    れをもたらすラッチを更に備えている特許請求の範囲第
    ８項に記載の弁。
  14. 【請求項１４】柔軟な部材の一方が他方より実質的に堅
    固であり、前記の他方の柔軟な部材が、前記の一方の柔
    軟な部材に向けて圧迫する時に前記の一方の柔軟な部材
    に向けて弁体を圧縮するようになされており、スリット
    を広げて、弁を通る実質的に自由な流れをもたらす請求
    の範囲第８項に記載の弁。
  15. 【請求項１５】弁体は実質的にシリンダの形状をしてお
    り、第一と第二のポートが弁体の対向する開放した端部
    から形成されている請求の範囲第８項に記載の弁。
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