JP4067715B2 - ディスペンサユニット - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、非ガス流動物質のためのディスペンサユニットに関し、特に物質の流量を測定することにより、計量された物質を分配するディスペンサユニットに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ユニットからの物質の流量を測定することにより、分配すべき物質の量を計量するディスペンサユニットは公知である。一般的な流量測定の手法は、例えばディスペンサの流出口などの流量制限部の両端で生じた圧力差を、その物質が流れている状態で測定することである。
【０００３】
この手法によって動作する１つの公知のディスペンサユニットは米国特許出願 US 4922852 明細書に記載されている。このディスペンサユニットは加圧された流体のためのホルダを有し、このホルダには分配用ノズルが接続されている。圧力変換器が設けられており、流体が流れている状態でノズルの両端の圧力降下を測定することにより、流体の流量を感知する。バルブも設けられており、このバルブは感知された流量に応答して制御でき、計量された流体をノズルを通して送出する。非常に小さな流量、例えば０．００５〜２０ｍｌ／分の範囲の流量、またはその中での変動を測定するために圧力変換器はきわめて高感度に作られなければならないが、これは高価で困難である。さらに、時間と共にベースライン出力がドリフトすると不正確な流量読み取りにつながるため、圧力変換器は非常に安定でなければならない。圧力変換器の頻繁な校正がこの問題を軽減するためにたいてい要求されるが、これには時間がかかる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、ディスペンサユニットにおいて、流量情報を供給するための圧力測定の実行に関連して公知のディスペンサユニットで生じる問題を軽減することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前記課題は本発明により、ディスペンサユニットを、
流量計は、ホルダ内部の垂直方向に離れた２個所間の圧力差を物質表面の上方１個所と下方１個所で検出するように構成されたセンサを有し、
流量計は搬送中に複数回、検出された圧力差の変化率の計算から流量を表す信号を出力する、
ように構成して解決される。
【０００６】
【発明の実施の形態】
ホルダ内の物質表面の上下での圧力差の変化率を使用することによって、比較的短時間の間に記録された逐次的な圧力測定値だけが必要となる。これは圧力センサのベースラインの何らかのずれが、物質の流量の検出にもたらし得る影響を低減する。さらに、センサは狭い圧力領域で線形に応答しさえすればよい。
【０００７】
さらに、流量検出はセンサより上にある物質により生じた圧力に依存するため、ホルダの寸法は、そのホルダ内の物質量のわずかな変化により大きな圧力変化がホルダ基部にあるセンサの所で生じるように、容易に構成できる（すなわち、ホルダを比較的細長く作製することにより）。
【０００８】
有利には、ホルダは満杯の時その内部の物質の上方に物質のない空間を形成する大きさに作製され、基部に設けられた通流開口部を有する。この開口部を通って、物質はホルダの内部と外部の間を搬送される。物質のない空間と前記開口部に近傍する個所との間の圧力差を測定するセンサにより、実質的にすべての物質の流量を計量できる。
【０００９】
簡単な場合には、圧力センサは差圧計でよく、これによりホルダ内の測定個所間の圧力差を表す出力が迅速かつ直接的に得られる。択一的に、圧力センサは２つの独立なユニットを有することができ、ホルダ内の物質表面の上方で１個所、下方で１個所圧力を測定するように配置される。この後者の場合、差圧計は２つの検知された圧力間の差を検出するように構成されている必要がある。
【００１０】
最も有利には、ディスペンサユニットは液体麻酔剤送出装置の一部として使用され、そこで小さな流量を有する計量された液体を分配するために典型的に使用される。
【００１１】
本発明の第二の態様によると、非ガス麻酔剤のためのディスペンサユニットを有する麻酔剤送出装置が提供されており、このディスペンサユニットはキャリアガスを供給するように接続可能な開口部を有し、このキャリアガスは呼吸ガスに計量された麻酔剤を送出する。この送出装置のディスペンサユニットは本発明の第１の態様によるユニットであり、そのユニットの流量計はホルダからの麻酔剤の流量を表す出力信号を供給するように構成されている。この出力信号は有利には、バルブの制御に使用される。このバルブはキャリアガスへの麻酔剤の流量を調節するために設けられており、前記流量計に作動接続されており該流量計からの出力に依存して流量を自動的に調節する。
【００１２】
本発明の各態様の実施例を、ただ例示的なものとして、添付図を参照しながら説明する。
【００１３】
【実施例】
図１は、動作状態にあるディスペンサユニット１を示している。このディスペンサユニットは、流出口３を有するホルダ２を含む。この状態では流出口３はホルダ２の物質保持部分１８の基部、すなわちホルダ２から分配すべき量の麻酔剤液４の底にある。ホルダ２に収容され得る液４の最大量は、このホルダの動作状態中に、液のない空間から成るセクション５が液４表面の上方に形成されるような量である。ディスペンサユニット１は、差圧変換器７および計算ユニット８を含む流量計６も有する（この計算ユニットは、当分野で一般的な技術を使用してプログラムされた専用マイクロプロセッサから成っていてもよい）。変換器７の第１の入力側は、ホルダ２の内側の流出口３に近傍した個所と、キャピラリ９を通して圧力的に連通している。第２のキャピラリ１０はホルダ２の液４により占められた領域を通り、同ホルダの液のない空間であるセクション５内に開放端を以て終端する。キャピラリ１０の反対側の端は差圧変換器７の第２の入力側に接続しており、セクション５の液のない空間と変換器７の間を圧力的に連通している。以上のような構成により、差圧変換器７は液４表面の上下の個所の間の圧力差ΔＰを測定するように構成されており、測定した差に比例する電気信号を計算ユニット８へ出力する。
【００１４】
択一的に、差圧変換器７は物質４表面の上下にそれぞれ配置された２つの圧力センサ１９、２０で置換可能であり、これは図１に破線で示してある。このセンサ１９、２０からの出力は次に計算ユニット８に供給される。この択一的実施例では物質４表面の上下間の圧力差を、２つのセンサ１９、２０からの測定値から検出するように構成されている。
【００１５】
ホルダ２は断面積Ａを有し、密度ρの流体を収容すると仮定すると、流量Φは下の式で与えられることが容易に示される。
【００１６】
Φ=（Ａ／（ρ＊ｇ））＊（（ΔＰ１−ΔＰ２）／Δｔ） （１）
ただし、
ｇは重力加速度、
ΔＰ１は時間ｔ１に測定された圧力差
ΔＰ２はその後の時間ｔ２に測定された圧力差
Δｔは時間差ｔ２−ｔ１
である。
【００１７】
この実施例では、差圧変換器７は圧力差ΔＰを継続的に測定し、出力信号を供給するように動作する。この場合、計算ユニット８は変換器７からの出力信号を周期的に受信し、格納するように動作する記憶手段１１を含む。プロセッサユニット１２は計算ユニット８内にあり、記憶手段１１にアクセスして格納された圧力差の値ΔＰを読み出し、その変化率、従って流量Φを計算するように構成されている。流量Φは上式（１）を使用して、前記２つの値をメモリ１１に格納する間の時間差Δｔの情報から求められる。そのように計算された流量Φを表す電気信号は、続いてディスペンサユニット１外部での使用のために流量計６から出力される。例えばディスプレイを動作させて、計算された流量Φを視覚的に表示したり、他の装置に制御情報を供給したりする。
【００１８】
当業者なら理解するだろうが、上述の実施例で流量計６はホルダ２からの流出を測定するのに使用されたのに対して、流量計がホルダ２への流入を測定するようにも構成できるが、これは本発明の枠内であり発明性のない変形例である。
【００１９】
図１のディスペンサユニットを組み込んだ装置が図２に示してあり、麻酔剤送出装置１３を形成している。キャリアガス源１４は送出導管１５に接続されており、導管自体も患者の人工呼吸器（示されていない）の呼吸ガス導管に接続可能である。液体麻酔剤ホルダ２は送出導管１５内のガスと、バルブ１６を通して液体を連通するように接続されている。このバルブはホルダ２からの麻酔剤の流量を、制御ユニット１７からの制御信号に応答して自動的に変化させるように動作する。流量計６はホルダ２からの流量を検出し、検出値を表す信号を制御ユニット１７へ出力する。次にこの制御ユニットは信号を処理して、検出された流量値に依存してバルブ１６を操作し、麻酔剤の必要な濃度をキャリアガス内に提供する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の態様によるディスペンサユニットの概略図である。
【図２】本発明の第２の態様による麻酔剤送出装置の一部の概略図である。
【符号の説明】
１ ディスペンサユニット
２ ホルダ
３ 流出口
５ 物質のない空間
６ 流量計
７ 差圧変換器
８ 計算ユニット
９、１０ キャピラリ
１３ 麻酔剤送出装置
１６ バルブ
１８ 物質保持部分

Claims (6)

1. 流動物質用ホルダ（２）および流量計（６）を有する非ガス流動物質用ディスペンサユニットであって、
   前記ホルダには開口部（３）が設けられており、該開口部を通してホルダ（２）の内部と外部の間で物質が搬送され、
   前記流量計は搬送中の物質の流量を測定するように構成されたディスペンサユニットにおいて、
   流量計（６）は、ホルダ（２）内部の垂直方向に離れた２個所間の圧力差を、物質表面の上方１個所と下方１個所で検出するように構成されたセンサを有し、
   流量計（６）は搬送中に複数回、検出された圧力差の変化率の計算から流量を表す信号を出力するように構成されている、
   ことを特徴とするディスペンサユニット。
2. 前記ホルダ（２）は、相互にガスが連通している物質保持部分（１８）および物質のない部分（５）から構成され、
   使用時は物質（４）表面上方に物質のない部分（５）および物質（４）の底部に近傍する開口部（３）が形成され、
   前記センサ（７）は開口部（３）に近傍した個所と物質のない部分（５）内の個所との間の圧力差を測定するように構成されている、請求項１記載のディスペンサユニット。
3. 前記センサは、ホルダ内の前記個所と圧力的に連通しているように構成された差圧変換器（７）を有する、請求項１または２いずれかに記載のディスペンサユニット。
4. 前記センサは２つの圧力センサ素子（１９、２０）を有し、前記２つの素子はそれぞれ異なる個所で圧力を測定するように配置されており、
   前記流量計（６）は測定された圧力間の差を検出するようにさらに構成された、請求項１または２いずれかに記載のディスペンサユニット。
5. 非ガス麻酔剤のためのディスペンサユニット（１）を含む麻酔剤送出装置（１３）であって、
   前記ディスペンサユニットは開口部（３）を有し、
   計量された麻酔剤を呼吸ガスに送出するためのキャリアガス（１４）を供給するように接続可能である形式の麻酔剤送出装置（１３）において、
   前記ディスペンサユニットは請求項１〜４いずれかに記載のユニットであり、
   前記流量計（６）は出力信号としてホルダ（２）からの麻酔剤の流量を表す信号を供給するように構成されていることを特徴とする、麻酔剤送出装置。
6. 自動流量制御バルブ（１６、１７）がさらに設けられており、
   前記バルブはキャリアガスへの麻酔剤の流量を調節するように構成され、また流量計（６）に作動接続されており、該流量計からの出力に依存して自動的に前記流量を調節する、請求項５記載の麻酔剤送出装置。

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