JP4617356B2 - Combined flow, bubble, and occlusion detector - Google Patents
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Description
本発明は、有益な薬剤を患者へと投与するために使用されるシステムなど、流体流れシステムの流れの特徴を取得するための流れセンサ装置に関する。特に、本発明は、有益な薬剤の流れを測定し、さらに随意により流体流れシステムにおける空気の存在を測定するため、流路に第1および第2の圧力センサを備えている流れ測定装置に向けられている。さらに、本発明は、そのような流れの特徴を取得するための関連するシステムおよび方法を包含する。 The present invention relates to a flow sensor device for obtaining flow characteristics of a fluid flow system, such as a system used to administer a beneficial agent to a patient. In particular, the present invention is directed to a flow measurement device comprising first and second pressure sensors in a flow path for measuring beneficial drug flow and optionally measuring the presence of air in a fluid flow system. It has been. Furthermore, the present invention encompasses related systems and methods for obtaining such flow characteristics.
所定の量の有益な薬剤を、液体の形態にて患者へと長い時間期間にわたって投与する場合、流量および空気の存在などといった該当流れの特徴を取得しかつ監視することが、必須ではないにせよ有用である。そのような情報を得るための方法が、長年存在してきているが、これまでのところ、使い捨て使用に向けた信頼できる低コストのシステムは、開発されていない。 If a given amount of beneficial agent is administered to a patient in liquid form over a long period of time, it may not be necessary to obtain and monitor relevant flow characteristics such as flow rate and the presence of air. Useful. Although methods for obtaining such information have existed for many years, so far, no reliable low-cost system for disposable use has been developed.
例えば、使い捨てのIV流体ラインまたは同様の供給セットにおける流体流れの測定は、一般的には、現時点までのところ、経済的および技術的に実施可能になっていない。低コストの電子式流れセンサが、しばらく存在しているが、この問題を解決するための実現可能な代案は今までのところ提示されていない。そのような装置の商品化を妨げているものとして、低コストの流れセンサシステムの不十分なダイナミックレンジ、およびセンサアセンブリ全体の認容できないコストが挙げられる。 For example, measurement of fluid flow in a disposable IV fluid line or similar supply set has generally not been economically and technically feasible to date. Low cost electronic flow sensors have been around for some time, but no feasible alternative has been presented so far to solve this problem. Preventing the commercialization of such devices includes the poor dynamic range of low cost flow sensor systems and the unacceptable cost of the entire sensor assembly.
流れセンサの低コストでの製造における1つの問題は、製造プロセスにある。典型的には、シリコンチップが、リードフレームへとワイヤボンドされ、封止されてプリント回路基板へとはんだ付けされる。この構成は、チップからリードフレームへとワイヤを溶着させるという手作業の工程を必要とし、これがかなりの追加の製造コストを引き起こしうる。 One problem in the low cost manufacturing of flow sensors is in the manufacturing process. Typically, a silicon chip is wire bonded to a lead frame, sealed and soldered to a printed circuit board. This configuration requires a manual process of welding the wires from the chip to the lead frame, which can cause significant additional manufacturing costs.
同様に、医療の分野において、IVラインまたは他の医療用の供給セットにおいて空気の存在を検出するための経済的かつ信頼できるシステムが、長年必要であった。典型的には、流体ラインにおける空気の存在は、別個の超音波または光学センサを使用して、流体の経路の外側から検出されているが、これらのセンサが、使い捨ての配管または流体経路の成形部品を通じて連通していなければならない。超音波の手法は、位置ずれおよび他の幾何形状の変化にさらされる可能性があり、これが、使い捨ての流体経路の配管または他の構成部品の内部の流体の周囲への信号の伝導、およびこれら流体を通っての信号の伝導に、影響を及ぼす可能性がある。光学的な手法は、空気または液体の存在に応じて反射性または導通性となる特有の幾何形状を、流体経路内に成形する必要がある。これらのシステムは、使い捨ての流体経路の変化性にさらされ、使い捨ての流体経路と相互連絡する。さらには、これらの空気検出システムの追加のコストが、幅広い採用に対する妨げとなっている。 Similarly, in the medical field, an economical and reliable system for detecting the presence of air in an IV line or other medical supply set has been needed for many years. Typically, the presence of air in the fluid line is detected from outside the fluid path using separate ultrasonic or optical sensors, but these sensors are used to form disposable piping or fluid paths. You must communicate through the parts. Ultrasound techniques can be subject to misalignment and other geometrical changes, including the conduction of signals to and around the fluid inside the pipes or other components of the disposable fluid path. It can affect the conduction of signals through the fluid. Optical techniques require the formation of a unique geometry in the fluid path that becomes reflective or conductive in response to the presence of air or liquid. These systems are subject to the variability of the disposable fluid pathway and interact with the disposable fluid pathway. Furthermore, the additional cost of these air detection systems has hindered widespread adoption.
このように、使い捨て用途における使用を可能にできる十分に安価な、信頼できる流体流れ検出システムへの必要性が、当技術分野に存在している。また、IVラインおよび供給セットなどの流体システムにおいて空気の存在を検出するための安価かつ信頼できるシステムの必要性が存在し続けている。 Thus, a need exists in the art for a sufficiently inexpensive and reliable fluid flow detection system that can be used in disposable applications. There also continues to be a need for inexpensive and reliable systems for detecting the presence of air in fluid systems such as IV lines and supply sets.
本発明の目的および利点は、以下の説明に記載されて明らかになり、本発明を実施することによって分かるであろう。本発明のさらなる利点は、本明細書および特許請求の範囲に特に指摘される方法およびシステムによって、さらには添付の図面から、実現および獲得されるであろう。 Objects and advantages of the present invention will become apparent from the following description and will be apparent from the practice of the invention. Additional advantages of the present invention will be realized and obtained by the methods and systems particularly pointed out in the written description and claims as well as from the appended drawings.
これらの利点および他の利点を達成するため、本発明の目的によれば、具体化され広く述べられるように、本発明は、流体流れシステムの流れの特徴を取得するための装置に向けられている。 To achieve these and other advantages, in accordance with the purpose of the present invention, as embodied and broadly described, the present invention is directed to an apparatus for obtaining flow characteristics of a fluid flow system. Yes.
この装置は、センサアセンブリを含んでいる。センサアセンブリは、入口と出口とを有する第1の流体流路を画定する本体、および入口と出口との間で第1の流体流路に沿って位置している流れ制限要素を備えている。上流側流体圧力センサが、入口と流れ制限要素との間の第1の流体流路の上流側位置において上流側流体圧力を検出するために設けられている。さらにセンサアセンブリは、流れ制限要素と出口との間の第1の流体流路の下流側位置において下流側流体圧力を検出するための下流側流体圧力センサを備えている。また、センサアセンブリは、上流側流体圧力センサに接続された上流側信号接点、および下流側流体圧力センサに接続された下流側信号接点を備えている。 The device includes a sensor assembly. The sensor assembly includes a body defining a first fluid flow path having an inlet and an outlet, and a flow restricting element positioned along the first fluid flow path between the inlet and the outlet. An upstream fluid pressure sensor is provided for detecting upstream fluid pressure at an upstream position of the first fluid flow path between the inlet and the flow restricting element. The sensor assembly further includes a downstream fluid pressure sensor for detecting downstream fluid pressure at a location downstream of the first fluid flow path between the flow restriction element and the outlet. The sensor assembly also includes an upstream signal contact connected to the upstream fluid pressure sensor and a downstream signal contact connected to the downstream fluid pressure sensor.
さらにこの装置は、ハウジングを備えている。ハウジングは、上流側部分および下流側部分を有している。ハウジングの上流側部分が、センサアセンブリの入口と流体連通する上流側ポートを画定する。ハウジングの下流側部分が、センサアセンブリの出口と流体連通する下流側ポートを画定する。さらにハウジングは、上流側信号接点および下流側信号接点の少なくとも一方へとプローブのアクセスを提供するように構成された、プローブアクセスポートを画定する。 The device further includes a housing. The housing has an upstream portion and a downstream portion. An upstream portion of the housing defines an upstream port in fluid communication with the inlet of the sensor assembly. A downstream portion of the housing defines a downstream port in fluid communication with the outlet of the sensor assembly. The housing further defines a probe access port configured to provide probe access to at least one of the upstream signal contact and the downstream signal contact.
本発明のさらなる態様によれば、ハウジングが、装置と流体流れシステムとの適切な位置決めを保証するように構成された、少なくとも1つの位置決め表面を有している。位置決め表面は、上流側ポートが、流体源に整列されることを保証する。位置決め表面は、ハウジングの下流側部分の表面の構成とは異なるハウジングの上流側部分の表面の構成を含むことができる。本発明の一態様によれば、位置決め表面が、少なくとも1つの平坦面を含んでいる。さらに、位置決め表面が、移動止めを備えてもよい。 According to a further aspect of the invention, the housing has at least one positioning surface configured to ensure proper positioning of the device and the fluid flow system. The positioning surface ensures that the upstream port is aligned with the fluid source. The positioning surface may include a configuration of the surface of the upstream portion of the housing that is different from the configuration of the surface of the downstream portion of the housing. According to one aspect of the invention, the positioning surface includes at least one flat surface. Further, the positioning surface may comprise a detent.
本発明のさらなる態様によれば、ハウジングが、所定の形状の空洞を画定しており、センサアセンブリが、この空洞へと受け入れられるように対応する形状を有している。空洞が、少なくとも1つの表面を有しており、この表面が、センサアセンブリを空洞内に保持するための材料を受け入れるための少なくとも1つの凹所を備えることができる。さらには、キャップを、センサアセンブリに近接して空洞内に配置することができる。ハウジングは、Luerコネクタまたはフランジなどのコネクタを、流体流れシステムとの接続のために上流側ポートおよび下流側ポートの少なくとも一方の近傍に有することができる。 According to a further aspect of the invention, the housing defines a cavity of a predetermined shape, and the sensor assembly has a corresponding shape to be received into the cavity. The cavity may have at least one surface that may include at least one recess for receiving material for holding the sensor assembly within the cavity. Furthermore, a cap can be placed in the cavity proximate to the sensor assembly. The housing may have a connector, such as a Luer connector or a flange, in the vicinity of at least one of the upstream port and the downstream port for connection to the fluid flow system.
本発明の他の態様によれば、ハウジングが、それを通過する第2の流体流路を画定することができる。第2の流体流路を、上流側ポートと下流側ポートとの間で、第1の流体流路と並列に流体連通するように配置することができる。さらには、第2の流体流路を通過する選択的な流れのために、バルブを設けることができる。例えば、バルブを、第2の流体流路の少なくとも一部を画定する圧縮可能な壁部材として形成することができる。圧縮可能な壁部材は、弾性材料から形成することができる。好ましい実施形態においては、第2の流体流路が、第1の横断寸法、および第1の横断寸法に直交する第2の横断寸法を有している。好ましくは、より容易に圧縮が可能であるよう、第1の寸法が、第2の寸法よりも小さい。好ましくは、第2の流体流路の断面が、第2の流体流路の圧縮を容易にするため、各頂点に小さな半径を有する楕円形状を有している。 According to another aspect of the present invention, the housing can define a second fluid flow path therethrough. The second fluid flow path can be arranged in fluid communication between the upstream port and the downstream port in parallel with the first fluid flow path. Furthermore, a valve can be provided for selective flow through the second fluid flow path. For example, the valve can be formed as a compressible wall member that defines at least a portion of the second fluid flow path. The compressible wall member can be formed from an elastic material. In a preferred embodiment, the second fluid flow path has a first transverse dimension and a second transverse dimension that is orthogonal to the first transverse dimension. Preferably, the first dimension is smaller than the second dimension so that it can be more easily compressed. Preferably, the cross section of the second fluid channel has an elliptical shape with a small radius at each vertex to facilitate compression of the second fluid channel.
本発明の他の態様によれば、流体センサシステムが提供される。このシステムは、上述の流量測定を得るための装置、ならびに流体の流れの特徴を表わしている信号を受け取るためのプローブ、およびそのような信号を処理するためのプロセッサを備えている。プローブは、くさび構成など、所定の形状を有するコネクタ本体を含むことができ、プローブアクセスポートが、プローブが上流側信号接点および下流側信号接点の少なくとも一方に適切に整列するよう保証するため、対応する形状を有している。さらにプローブは、複数のリードを備えている。少なくとも1つのリードが、上流側信号接点との通信のために設けられ、少なくとも1つのリードが、下流側信号接点との通信のために設けられている。プローブ上の少なくとも1つのリードが、上流側信号接点および下流側信号接点の少なくとも一方を拭うように構成されている。好ましくは、ハウジングが、ハウジングの長手方向の1つの表面および垂直方向の1つの表面において接触を提供し、プローブ上のリードと上流側信号接点および下流側信号接点との間の接触を確実にするための適切な力をもたらすように構成されている。信号接点は、外部のクランプアセンブリ(やはりプローブを基準とする)と係合するハウジングの外側の位置決め表面に近接して位置してよい。 According to another aspect of the invention, a fluid sensor system is provided. The system includes a device for obtaining the flow measurement described above, as well as a probe for receiving a signal representative of fluid flow characteristics, and a processor for processing such a signal. The probe can include a connector body having a predetermined shape, such as a wedge configuration, and the probe access port is adapted to ensure that the probe is properly aligned with at least one of the upstream signal contact and the downstream signal contact. It has a shape to The probe further includes a plurality of leads. At least one lead is provided for communication with the upstream signal contact and at least one lead is provided for communication with the downstream signal contact. At least one lead on the probe is configured to wipe at least one of the upstream signal contact and the downstream signal contact. Preferably, the housing provides contact at one longitudinal surface and one vertical surface of the housing to ensure contact between the leads on the probe and the upstream and downstream signal contacts. Is configured to provide the appropriate force for. The signal contacts may be located proximate to the positioning surface on the outside of the housing that engages the external clamp assembly (also referenced to the probe).
本発明のさらなる態様によれば、このシステムが、流体源に連通している流体流れラインをさらに備えている。好ましくは係止機構が、ハウジングを流体流れラインに組み合わせるために設けられている。係止機構は、ハウジングを受け入れるための非係止状態、ハウジングを流体流れラインに整列させるための第1の係止状態、およびプローブをハウジング内に位置させるための第2の係止状態を有している。さらに、上述のとおり、ハウジングにバルブ付きの第2の流体流路が画定されている場合には、このシステムがさらに、係止機構が、第1の係止状態から第2の係止状態へと動かされるときに、バルブを第1の状態から第2の状態へと変化させるためのアクチュエータを備えることができる。このアクチュエータは、弾性壁部材を圧縮するための突起を含むことができる。本発明の一実施形態においては、この突起がピンである。 According to a further aspect of the invention, the system further comprises a fluid flow line in communication with the fluid source. Preferably a locking mechanism is provided for combining the housing with the fluid flow line. The locking mechanism has an unlocked state for receiving the housing, a first locked state for aligning the housing with the fluid flow line, and a second locked state for positioning the probe within the housing. is doing. Further, as described above, if the housing is defined with a second fluid flow path with a valve, the system further includes a locking mechanism from the first locked state to the second locked state. And an actuator for changing the valve from the first state to the second state. The actuator can include a protrusion for compressing the elastic wall member. In one embodiment of the present invention, the protrusion is a pin.
さらに本発明によれば、流体源が、流体を第1の流体流路を通って選択的に送るために、流体流れシステムへと接続されたポンプを備えている。プロセッサが、プローブによってセンサから取得した信号に応答して、ポンプを制御するように構成されている。 Further in accordance with the present invention, the fluid source comprises a pump connected to the fluid flow system for selectively delivering fluid through the first fluid flow path. A processor is configured to control the pump in response to a signal obtained from the sensor by the probe.
さらに本発明によれば、流れの測定値を得るための方法が提供される。この方法は、上述のような流量測定値を得るための装置を設ける工程、第1の流体流路を通じて流体の流れを導く工程、上流側流体圧力センサおよび下流側流体圧力センサの位置における第1の流体流路内の流体の圧力に対応する信号を取得する工程、およびこの信号にもとづいて流れの特徴を決定する工程を含んでいる。 Further in accordance with the present invention, a method for obtaining a flow measurement is provided. The method includes providing a device for obtaining a flow rate measurement as described above, directing a fluid flow through the first fluid flow path, a first fluid pressure sensor, and a first fluid pressure sensor at a location of the downstream fluid pressure sensor. Obtaining a signal corresponding to the pressure of the fluid in the fluid flow path, and determining a flow characteristic based on the signal.
本発明のさらなる態様によれば、決定する工程が、上流側流体圧力センサと下流側流体圧力センサとの間の圧力差を決定することを含んでいる。決定する工程が、この圧力差にもとづいて、第1の流体流路を通過する流体の流量を計算することをさらに含むことができる。 According to a further aspect of the invention, the determining step includes determining a pressure difference between the upstream fluid pressure sensor and the downstream fluid pressure sensor. The determining step can further include calculating a flow rate of the fluid passing through the first fluid flow path based on the pressure difference.
本発明の他の態様によれば、決定する工程が、第1の流体流路内の空気の存在を検出することを含んでいる。この第1の流体流路内の空気を検出する工程は、上流側流体圧力センサから受け取られる信号および下流側流体圧力センサから受け取られる信号の収束および特有の波形を特定することを、含むことができる。 According to another aspect of the invention, the determining step includes detecting the presence of air in the first fluid flow path. Detecting air in the first fluid flow path may include identifying convergence and characteristic waveforms of signals received from the upstream fluid pressure sensor and signals received from the downstream fluid pressure sensor. it can.
本発明のまた別の態様によれば、流体を第1の流体流路を通って断続的なパルス状で送出する工程、ならびに上流側流体圧力センサおよび下流側流体圧力センサを使用して、第1の流体流路内の流体の圧力を検出することによって、各パルスによって送られる流体の量を決定する工程をさらに含んでいる方法が提供される。 According to yet another aspect of the present invention, the step of delivering fluid in intermittent pulses through the first fluid flow path, and using the upstream fluid pressure sensor and the downstream fluid pressure sensor, A method is provided that further includes determining the amount of fluid delivered by each pulse by detecting the pressure of the fluid in one fluid flow path.
本発明のさらに別の態様によれば、ハウジング工程において設けられるハウジングが、第2の流体流路、および第2の流体流路を通る流れを選択するためのバルブを備えている方法が提供される。バルブが、流れが第2の流路を通ることを可能にする第1の状態と、流れが第2の流路を通ることを妨げる第2の状態とを有している。この方法は、ハウジングを通る流れを増加させるために、バルブを開く工程をさらに含んでいる。 According to yet another aspect of the present invention, there is provided a method wherein a housing provided in a housing process comprises a second fluid flow path and a valve for selecting a flow through the second fluid flow path. The The valve has a first state that allows flow to pass through the second flow path and a second state that prevents flow from passing through the second flow path. The method further includes opening the valve to increase flow through the housing.
次に、現時点における本発明の好ましい実施形態(その例が、添付の図面に示されている)を、詳細に参照する。本発明の方法および対応する工程は、装置の詳細な説明に関連して説明される。本明細書に提示される方法および装置は、流量の測定など、流体流れシステムの流れの特徴を取得するために使用される。本発明は、患者への有益な薬剤の管理下での投与において、詳細には定常量の有益な薬剤が、長い時間期間(例えば、数日)にわたって測り取られる場合に、特に適している。本発明によれば、そのような測定値を得るための装置であって、製造が安価でありかつ使用が容易である装置を提供することが可能でありかつ望まれる。本発明は、リザーバと供給チューブとを備える流れシステムが、使用後に使い捨てできるように意図される、静脈(IV)用途または同様の供給セットにおいて、特に有利に使用することができる。 Reference will now be made in detail to the presently preferred embodiments of the invention, examples of which are illustrated in the accompanying drawings. The method and corresponding steps of the present invention will be described in connection with a detailed description of the apparatus. The methods and apparatus presented herein are used to obtain flow characteristics of a fluid flow system, such as flow measurement. The present invention is particularly suitable for the administration of a beneficial agent to a patient, particularly when a steady amount of beneficial agent is measured over a long period of time (eg, several days). According to the present invention, it is possible and desirable to provide an apparatus for obtaining such measurement values, which is inexpensive to manufacture and easy to use. The present invention can be used particularly advantageously in intravenous (IV) applications or similar supply sets where a flow system comprising a reservoir and a supply tube is intended to be disposable after use.
本発明を限定するものではなく、あくまで説明および例証の目的のため、本発明による流れの特徴を取得するための装置の典型的な実施形態が、図1aから図1cに示されており、概して参照符号100によって示されている。この典型的な実施形態は、図2aから図6にも描かれている。本発明を限定するものではなく、あくまで例証の目的のため、さらなる実施形態が、図7aから図8h、および図11aから図12に示されている。
For purposes of explanation and illustration only, and not as a limitation of the invention, an exemplary embodiment of an apparatus for obtaining flow characteristics according to the invention is shown in FIGS.
例えば、導入のみを目的とし、図1aから図6に、本発明によって流れの特徴を取得するための流れセンサ装置100が示されている。図9から図10は、流れ制限要素50、上流側流体圧力センサ52、および下流側流体圧力センサ56を含む、センサアセンブリ40を示している。図1aから図3は、この装置のセンサアセンブリ40のためのハウジング10の一実施形態を示している。図7aから図8hに示されているようなこの装置の他の実施形態または変形も、後述の説明から理解されるとおり、本発明に適している。
For example, for purposes of introduction only, FIGS. 1a-6 show a
本発明による流れセンサ装置は、センサアセンブリを含む。センサアセンブリは、一般的には、上流側圧力センサおよび下流側圧力センサを流れ制限要素によって隔てて有する第1の流体流路を含む。 The flow sensor device according to the present invention includes a sensor assembly. The sensor assembly generally includes a first fluid flow path having an upstream pressure sensor and a downstream pressure sensor separated by a flow restriction element.
本発明を限定するものではなく、あくまで説明を目的とし、センサアセンブリ40が、図9から図10に概略的に描かれている。図9が、センサアセンブリ40の側面図を示す一方で、図10が、センサアセンブリ40の斜視図を示している。センサアセンブリ40は、第1の流体流路44を画定する本体42を備えており、第1の流体流路44は、入口46、出口48、および第1の流体流路44に沿って入口46と出口48との間に位置する流れ制限要素50を有している。図10に示されているように、位置決め延長部43が、後述のとおりハウジング10とセンサアセンブリ40との間の位置決めを提供している(図5aから図5b、図7dから図7e、図8dも参照されたい)。ここに具体化されているように、さらにセンサアセンブリ40は、入口46と流れ制限要素50との間の第1の流体流路44内の上流側位置54において、上流側の流体圧力を検出するための上流側流体圧力センサ52を含む。さらにセンサアセンブリ40は、流れ制限要素50と出口48との間の第1の流体流路44内の下流側位置58において、下流側の流体圧力を検出するための下流側流体圧力センサ56を含む。少なくとも1つの上流側信号接点60が、上流側流体圧力センサ52へと接続され、少なくとも1つの下流側信号接点62が、下流側流体圧力センサ56へと接続される。好ましくは、信号接点60、62は、後述のとおり、アクセスが容易であるよう位置決め延長部43に位置している。
For purposes of illustration and not limitation, the
本発明の一態様によれば、センサアセンブリを、本体が、図10に示したように1つ以上の壁によって構成されるよう、独立した一構成部品として構成することができる。ここに具体化されているように、上流側圧力センサ52および下流側圧力センサ56は、好ましくは、本体42の第1の壁66の第1の内表面64に形成される。第1の内表面64は、実質的に平坦である。さらにこの装置は、やはりここに具体化されているとおり実質的に平坦である、第2の壁70の第2の内表面68を含む。ここに具体化されているように、さらに第3の壁72および第4の壁74が、第1の壁66と第2の壁70とを離間させるために設けられている。センサアセンブリ40の第1の壁66、第2の壁70、第3の壁72、および第4の壁74が、まとまって、これらの間に第1の流体流路44を画定するように協働する。第1の壁66および第2の壁70は、好ましくはガラスまたは同様の適切な基板で形成される。第3の壁72および第4の壁74は、好ましくはシリコンなどから作られ、当業者に知られているとおり、フォトリソグラフィー堆積および/または化学エッチングあるいはイオン衝撃の技術を使用して、第1の壁66および/または第2の壁70に形成されることができる。好ましい実施形態の上流側圧力センサ52および下流側圧力センサ56は、例えば「Micro−Machined Absolute Pressure Sensor」という名称の米国特許第6,445,053号明細書に開示されている容量式の圧力センサであり、この米国特許の開示は、参照により本明細書に明示的に組み込まれる。この形式の圧力センサは、「Monolithic High−Performance Miniature Flow Control Unit」という名称の米国特許第6,349,740号明細書に開示されている流れ測定装置に使用されており、この米国特許の開示は、参照により本明細書に明示的に組み込まれる。
According to one aspect of the present invention, the sensor assembly can be configured as an independent component such that the body is configured by one or more walls as shown in FIG. As embodied herein, the
本発明の他の実施形態(図示せず)によれば、上流側圧力センサ52および下流側圧力センサ56が、必ずしも第1の流路44内に位置していなくてもよい。例えば、圧力センサ52、56が、第1の流体流路44の外部に位置し、圧力タップおよび/または流体ライン(図示せず)などによって、上流側位置54および下流側位置58と流体連通してもよい。この代案となる本発明の実施形態にさらに従えば、流れ制限要素50を備える第1の流路44を画定するために、本体をハウジングの一部として形成してもよい。このやり方においては、後述されるように、センサアセンブリの本体を、別個の構成部品を設けるのではなく、挿入成形プロセスの際に形成することができる。
According to another embodiment (not shown) of the present invention, the
代案となる種々の構成および構造を、上流側圧力センサ52および下流側圧力センサ56について使用することができる。ここでは容量式の圧力センサが描かれているが、他の形式の差圧測定を使用することも可能である。これは、圧力センサ52、56が、流体流路44の内部にない場合に、特に適用可能である。本発明のこの代案となる態様によれば、上流側位置54と下流側位置58との間の圧力差の測定を、多数のやり方のうちの任意の1つによって達成することができる。
Various alternative configurations and structures can be used for the
例えば、圧力タップ(図示せず)が、圧力伝達ライン(図示せず)に接続されて上流側位置54および下流側位置58に設けられる場合、それぞれの圧力伝達ラインを、差圧測定装置の両端に接続することが可能である。このような装置としては、液体充填圧力計を挙げることができる。あるいは、内部に1つ以上の導電素子が配置されてなるダイアフラムを、差圧を検出するために使用することができる。本発明のこの態様によれば、上流側圧力センサ52および下流側圧力センサ56のそれぞれを、差圧測定装置の2つの入力のそれぞれであると考えることができる。
For example, when a pressure tap (not shown) is connected to a pressure transmission line (not shown) and provided at the
既に述べたように、本発明によれば、流れ制限要素が、第1の流体流路に沿って入口と出口との間に位置している。図9から図10を参照すると、流れ制限要素50は、第1の内表面64および/または第2の内表面68に形成される。流れ制限要素50は、そのような流れ制限要素を持たない流路に比べ、比較的短い距離にわたって第1の流体流路44を通過する流体に、比例的に大きい圧力低下をもたらすように、十分に寸法および形状付けられている。この好ましい実施形態においては、流れ制限要素50が、好ましくは、シリコンなどの半導体材料を第1の内表面64および/または第2の内表面68へと堆積させることによって形成される。流れ制限要素50を、第1の壁66および/または第2の壁70と一体に形成することができ、あるいはインサートとして別個に形成することができる。同様に、流れ制限要素50を、壁体を貫いて延びるオリフィスなど、代案となる種々の構成を備えて設けることができる。
As already mentioned, according to the invention, the flow restricting element is located between the inlet and the outlet along the first fluid flow path. With reference to FIGS. 9-10, the
センサアセンブリ40の構造について、様々な構成を使用することができる。例えば、圧力センサ52、56をガラス基板上に設けることができ、次いでこれを、ハウジング内に全体として成形された第1の流体流路へと配置することができる。代案として、既に説明したように、第1の流体流路44を、圧力タップおよび圧力センサ52、56に流体連通するラインを有するハウジング10へと、成形して設けることができる。本発明のこの代案となる態様においては、第1の流体流路44を、円筒形の形状で設けることができる。同様に、流れ制限要素50を、第1の流体流路44内に配置され、あるいは第1の流体流路44と一体に形成されるオリフィスの形態で設けることができる。センサアセンブリ40は、流れ制限要素50および圧力センサ52、56を一体化された構造に有するモノリシックなセンサアセンブリであってよい。モノリシックなセンサアセンブリは、組み立てコストおよびセンサアセンブリのサイズを低減することが可能である。
Various configurations for the structure of the
本発明によれば、流れセンサ装置が、センサアセンブリのためのハウジングをさらに含む。ハウジングは、センサアセンブリを収容して保護するとともに、流体流れシステムにおける適切な設置を保証するように構成されている。 In accordance with the present invention, the flow sensor device further includes a housing for the sensor assembly. The housing is configured to contain and protect the sensor assembly and to ensure proper installation in the fluid flow system.
本発明を限定しようとするものではないが、例えば、図1aから図1cが、ここに具体化されたハウジング10を描いている。ハウジング10は、センサアセンブリ40が収容される中央部分12を有している。ハウジング10は、ハウジング10の上流側端16に位置する上流側ポート14、およびハウジング10の下流側端20に位置する下流側ポート18を画定する。
While not intending to limit the invention, for example, FIGS. 1 a-1 c depict a
さらに、ここに具体化されているように、ハウジング10は、上流側部分26および下流側部分28をさらに備えている。ここに描かれているように、本発明によれば、上流側部分26が上流側ポート14を画定し、下流側部分28が下流側ポート18を画定する。種々の適切な構成のいずれかを使用することができるが、ここに具体化されているポートはそれぞれ、中央部分12に近接する狭い矩形の断面へと先細りになって、上流側流路27および下流側流路29をそれぞれ画定する円筒形の孔を含む。
Further, as embodied herein, the
本発明の好ましい実施形態においては、上流側コネクタ15が、上流側ポート14に近接して位置し、下流側コネクタ19が、下流側ポート18に近接して位置している。各コネクタは、流体流れシステムの対応するフランジとかみ合うフランジとして設けることができるが、所望であれば、他のコネクタの実施形態も想定することができる。例えば、特にLuerコネクタ、ねじ式接続、または嵌め合いコネクタを、使用することも可能である。ハウジング10およびコネクタ15、19の幾何形状は、液体または気体流体の漏れを防止するために適切なシールを提供するように、構成されている。
In a preferred embodiment of the present invention, the
さらに、本発明によれば、ハウジングに、流体流れシステムにおいて流れセンサ装置の適切な位置決めを保証するように構成された、少なくとも1つの位置決め表面が設けられる。特に、センサアセンブリへの入口が、流体流れシステムの上流側(すなわち、流体源)に位置決めされる一方で、センサアセンブリの出口が、流体流れシステムの下流側に位置決めされることを保証することが有益である。 Further in accordance with the present invention, the housing is provided with at least one positioning surface configured to ensure proper positioning of the flow sensor device in the fluid flow system. In particular, ensuring that the inlet to the sensor assembly is positioned upstream of the fluid flow system (ie, the fluid source), while the outlet of the sensor assembly is positioned downstream of the fluid flow system. It is beneficial.
本発明を限定するものではなく、例示を目的として、図1aにおいて、ここに具体されるとおり、上流側の係合部分22および下流側の係合部分24のそれぞれに、1つ以上の位置決め表面30が設けられる。位置決め表面30は、図13に描かれているとおり、ハウジング10と流体流れシステムとの間に整列をもたらすように構成されている。装置100が使用されるとき、位置決め表面30が、上流側ポート14が流体源に適切に整列するように保証する。図1aに描かれているとおり、位置決め表面30のそれぞれを、対応する平坦な表面とかみ合うように明確に傾けられた平坦な表面として設けることができ、あるいは流体流れシステムに設けられる図7bに示されているような突起、キー、または移動止めなど、いくつかあるほかの構成のいずれかとして設けることができる。位置決め表面30は、ハウジング10の表面の任意のどこかに設けることができる。例えば、形状または位置が非対称である場合、ただ1つの位置決め表面を設けることができる。位置決め表面30が、ハウジング10の上流側位置および下流側位置の両方に設けられる場合には、それぞれの位置決め表面30の形状が、装置100を流れシステムへと逆さに設置することがないように異なっているであろう。
For purposes of illustration and not limitation of the present invention, one or more positioning surfaces are provided in each of the
本発明の一態様によれば、図1b、図1a、および図2bに描かれているように、ハウジング10の中央部分12が、所定の形状の空洞32を画定する。ここに具体化されているように、本発明を限定するものではなく、例示を目的として、空洞32は矩形の形状である。センサアセンブリ40は、詳しくは後述するが、空洞32の形状および寸法に対応する形状および寸法を有している。このようなやり方で、ハウジングを、所望であればセンサアセンブリとは別個に製作し、後に設置することができる。さらに、2つの構成部品間にただ1つの方向を保証するため、空洞およびセンサアセンブリに、対応する非対称形状を設けることができる。センサアセンブリは、嵌め合い構成または類似の機械的な接続など、様々な機構によって空洞内に保持されることができる。好ましい実施形態として、接着剤、結合剤、または溶接材料を使用することが可能である。空洞32は、好ましくは、1つ以上の凹所36が設けられている少なくとも1つの表面34を有することができる。図6に描かれているように、凹所36は、接着剤など、センサアセンブリ40を空洞32内に保持するための所定量のそのような材料を、受け入れるような寸法とされている。
According to one aspect of the invention, as depicted in FIGS. 1b, 1a, and 2b, the
本発明を限定するものではなく、例示を目的として、図1aおよび図4aから図4dにおいてここに具体化されているように、さらに空洞32が、キャップ38を収容するように構成されている。キャップ38も、空洞32の形状および寸法に対応する形状および寸法を有している。キャップ38は、上面38a、下面38b、端壁38c、および側壁部分38dを有している。キャップ38は、センサアセンブリ40が挿入された後に空洞32へと、下面38bがセンサアセンブリ40に隣接するように配置される。あるいは、まずセンサアセンブリ40をキャップ38の下面38bへと取り付け、次いで空洞32へと設置してもよい。図1aに見られるように、空洞32へと完全に挿入されたとき、キャップ38は、ハウジング10の外形と類似する外形を有している。
For purposes of illustration and not limitation, the
本発明のさらに他の態様によれば、空洞およびキャップを、センサアセンブリの第1の流体流路を画定するために組み合わせて使用することができる。例えば、上流側流体圧力センサ52および下流側流体圧力センサ56を、空洞内に配置されるガラスなどの適切な基板に取り付けることができる。空洞の側壁で第1の流体流路44の側壁を画定しつつ、キャップを、センサ52、56から適切に離間させて空洞内に配置し、流体流路44を完成させる。所望であれば、流れ制限要素を、キャップの下面38bに形成することができ、あるいは別個の要素として設けることができる。
According to yet another aspect of the invention, the cavity and cap can be used in combination to define the first fluid flow path of the sensor assembly. For example, the upstream
ハウジング10は、好ましくは、成形空洞の内側に射出成形されるプラスチックで製作される。特に、ハウジングを、アクリル、氷晶石(Cryolite)、または複合繊維強化材料から製作することができるが、金属およびセラミックスなどの他の任意の適切な材料も使用可能である。プラスチックが使用される場合、ハウジング10は、好ましくは、液体射出インサート成形によって形成される。当技術分野において知られているとおり、中空部材のためのインサート成形は、一般的には、完成した物品における空隙を画定するため、液体プラスチック材料が空洞内のあらかじめ選択された容積へと流れることがないようにするために、成形空洞内で取り外し可能なインサートを使用することを含んでいる。しかしながら、所望であれば、切削または機械加工など他の技術を使用してもよいことを理解できるであろう。
The
例えば図1aに示したハウジング10の利点は、一般的には、プラスチック材料を金型へとただ1回だけ注入することによって製作が可能である点にある。このやり方で、空洞32、上流側流路27、および下流側流路29のために生成されるべき空隙を画定するため、インサートまたは「スライド」が、成形空洞内に設けられる。次に、液体プラスチック材料が、金型へと注入され、すべての開放空間を満たす。硬化の後、スライドが取り外され、ハウジング10が金型から取り出される。最終的な結果は、図3に描かれているようなハウジング10である。このハウジング10のこの第1の代表的な実施形態に設けられている空洞32が、上述のとおり、ハウジング10内へのセンサアセンブリ40の設置を可能にしており、その後に図1aに示されているようなキャップ38の設置が続く。キャップ38も、好ましくは氷晶石またはアクリルなどの射出成型プラスチック材料から製作されるが、やはり所望であれば、他のプラスチック材料、複合材料、または金属から製作することができる。
For example, the advantage of the
さらに、本発明によれば、ハウジングが、上流側信号接点および下流側信号接点の少なくとも一方へのプローブのアクセスを提供するように構成された、プローブアクセスポートを画定する。 Further in accordance with the present invention, the housing defines a probe access port configured to provide probe access to at least one of the upstream signal contact and the downstream signal contact.
本発明を限定するものではなく、例示を目的として、特に図1a、図3、図5a、図5b、および図14a、図14bを参照すると、ここに具体化されているとおり、プローブアクセスポート39が、キャップ38とセンサアセンブリ40との間のすき間によって画定されている。プローブアクセスポート39は、表面43上の上流側信号接点60または下流側信号接点62の少なくとも一方、好ましくは両者へと、プローブ90のアクセスを提供している。プローブアクセスポート39の物理的幾何形状が、後述のとおり信号接点60、62と外部のプローブ90との間の整列をもたらしている。しかしながら、一般的には、プローブアクセスポート39は、信号接点60、62とプローブ90との間に適切な位置決めを提供する所望の任意の構成であってよい。
For purposes of illustration and not limitation of the present invention, and with particular reference to FIGS. 1a, 3, 5a, 5b, and 14a, 14b, as embodied herein,
特に、本発明の他の態様によれば、プローブアクセスポート39は、プローブが対応する接点60、62に適切に整列することを保証するため、プローブの所定の形状および寸法に対応する形状および寸法を有している。好ましい実施形態として、プローブ90のコネクタ本体および対応するポート39の所定の形状として、くさび形状を使用することが挙げられる。接点60、62が、近接するポート39のくさび形状の頂点に位置し、プローブ90のリード92が、コネクタ本体の頂点に位置する。このやり方で、くさび形状の斜めの表面が、図14a、図14bに示すように、リード92を接点60、62へとより正確に整列させるべく相互作用する。このようにして、プローブ90と、ハウジング10にプローブアクセスポート39を画定する1つの長手方向の表面39aおよび1つの径方向の表面39bとの間で、接触が形成され、プローブ90上のリード92とセンサアセンブリ40上の接点60、62との間の接触を確実にする適切な力がもたらされる。これらの電気的接触は、好ましくは、ハウジング10の外側の位置決め表面30に密に近接しており、やはり好ましくはプローブ90を基準とする外部のクランプアセンブリ120が、位置決め表面30に係合する(図15aから図15cを参照されたい)。
In particular, according to another aspect of the invention, the
プローブアクセスポート39について、種々様々な構成を使用することができる。代案として、ハウジング10の幾何形状が、信号接点60、62とプローブ90のリード92との間に位置決めおよび整列をもたらす限りにおいて、ポート39がスロット状であってよく、あるいは他の形態をとってもよい。
A wide variety of configurations can be used for the
本発明の他の態様によれば、さらにハウジングが、装置の上流側ポートと下流側ポートとの間に、第2の流体流路を画定することができる。 In accordance with another aspect of the present invention, the housing can further define a second fluid flow path between the upstream port and the downstream port of the device.
本発明を限定するものではなく、例示を目的として、図7aから図7eおよび図8aから図8hが、本発明による流れ測定装置の第2の典型的な実施形態を示している。ここに具体化されているように、ハウジング10が、第2の流体流路80を含む。第2の流体流路80は、上流側ポート14と下流側ポート18との間の第1の流体流路44と並列な流体連通のために配置された流路を提供している。このやり方で、第2の流体流路が、第1の流体流路に組み合わせられたバイパスラインとして機能することができる。この実施形態は、より多くの流体流れを、センサアセンブリの流れ制限要素を通して流さなければならない場合に、特に有益である。
For purposes of illustration and not limitation, FIGS. 7a-7e and 8a-8h show a second exemplary embodiment of a flow measuring device according to the present invention. As embodied herein, the
好ましくは、選択的に第2の流体流路を通して流体を流すため、バルブが、第2の流体流路に動作可能に連通して設けられる。種々の適切なバルブ構成のいずれかを設けることができる。しかしながら、好ましい実施形態においては、図8a〜図8hに示されているように、バルブが、第2の流体流路80の圧縮可能な壁部材82で形成されている。圧縮可能な壁部材82は、好ましくは、シリコーンなどの弾性材料から形成される。
Preferably, a valve is provided in operative communication with the second fluid flow path for selectively flowing fluid through the second fluid flow path. Any of a variety of suitable valve configurations can be provided. However, in a preferred embodiment, the valve is formed with a
さらに、第2の流体流路80は、第1の横断寸法84、および第1の横断寸法に直交する第2の横断寸法86を有している(図8eを参照されたい)。ここに具体化されているように、第1の横断寸法84が、第2の横断寸法86よりも小さく、したがって第2の流体流路の断面は、各頂点87に小さな半径を有する楕円形状を有している(図8d、図8e、図8hを参照されたい)。このやり方で、圧縮可能な壁部材82を、力を第1の横断寸法の方向に加えることで、第2の流体流路が円形の断面を有している場合に比べてより容易に圧縮することができる。さらに、各頂点87の小さな半径が、第2の流体流路を最小限の力を加えることによって閉じることができるよう保証する。
Further, the second
図7aから図7eおよび図8aから図8hの本発明の第2の代表的な実施形態による装置の形成時に、変更された製造プロセスが使用されることに留意されたい。圧縮可能な壁部材82を備えるハウジング10を形成するとき、ハウジング10は、別個の製造工程にて形成される。
Note that a modified manufacturing process is used when forming the device according to the second exemplary embodiment of the present invention of FIGS. 7a to 7e and 8a to 8h. When forming the
図7a〜図7e、図8a〜図8h、図11a〜図11b、および図12に示したハウジング10の実施形態を製作するため、好ましくは、まずセンサアセンブリ40が、金型内のスライド間に配置され、ここでスライドが、第2の流体流路80および周囲の弾性壁部材82、上流側流路27、下流側流路29、ならびにプローブアクセスポート39のために作成されるべき空隙を画定する。次に、所望の液体プラスチック材料が、金型へと注入され、上述のとおりすべての開放空間を満たす。硬化の後、ハウジングは、図7aから図7eに示したような形態を有している。第2の流体流路80および周囲の弾性壁部材82のために作成されるべき空隙を画定するスライドが、第2の流体流路80の寸法および形状に対応するより小さなスライドに交換される。ここに具体化されているように、頂点87に小さな半径を有する楕円形断面の細長いスライドを、使用することができる。上流側流路27および下流側流路29を画定するスライドも、中央部分12の付近の上流側流路および下流側流路29に円板状の空隙を作成するため、わずかに引き込まれる。次に、適切な液体弾性樹脂が、空隙へと注入され、第2の流体流路80の弾性壁部材82、ならびに中央部分12の付近の上流側流路および下流側流路29の円板状のシール85が形成される。弾性材料が硬化した後、ハウジング10が、金型から取り出される。この製造プロセスからもたらされる構造が、図8aから図8hに描かれている。シール85は、装置100と流体流れライン102との間に液体および気体のシールを設けるうえで、役に立つことができる。
In order to fabricate the embodiment of the
さらに図11aから図11bに描かれているように、センサアセンブリを、ハウジングへと、流路27、29に突き出すように固定することができる。これは、スライドが、製造プロセスの間にセンサアセンブリ40を所定の位置に保持するために一般に使用されるため、製造プロセスを容易にする。しかしながら、代案として、センサアセンブリを、所望であれば図1aから図3に関して上述したやり方と同様のやり方で、ハウジングに形成された空洞へと続けて配置してもよい。
Further, as depicted in FIGS. 11 a to 11 b, the sensor assembly can be secured to the housing so as to protrude into the
本発明の他の態様によれば、流体センサシステムが設けられる。このシステムは、上述のような流れの特徴を取得するための装置、ならびに流体の流れの特徴を表わす信号を受信するためのプローブ、およびプローブからの信号を処理するためのプロセッサを含んでいる。 According to another aspect of the invention, a fluid sensor system is provided. The system includes a device for obtaining flow characteristics as described above, and a probe for receiving signals representative of fluid flow characteristics, and a processor for processing signals from the probes.
本発明を限定するものではなく、例示を目的として、ここに具体化されているとおり、図13を参照すると、上述のような本発明による流れ測定装置100を、プローブ90およびプロセッサ110と組み合わせて含むシステムが、概略的に描かれている。
For purposes of illustration and not as a limitation of the present invention, and as embodied herein, referring to FIG. 13, a
既に説明したように、本発明の一態様は、プローブに所定の形状を有するコネクタ本体を設けることを含み、ハウジングのプローブアクセスポートが、プローブが上流側信号接点および下流側信号接点の少なくとも一方と適切に整列することを保証するため、対応する形状を有している。 As already described, one aspect of the present invention includes providing a probe with a connector body having a predetermined shape, wherein the probe access port of the housing is connected to at least one of the upstream signal contact and the downstream signal contact. To ensure proper alignment, it has a corresponding shape.
例えば、ここに具体化されているように、プローブ90が、図14a、図14bに描かれているように、プローブアクセスポート39の形状に対応するくさび型のコネクタ本体を有している。有利には、プローブアクセスポート39の幾何形状(破線で示されている開口の外周)が、プローブ90とセンサアセンブリ40との間の位置決めをもたらすためのリードフレームの必要性を無くしている。
For example, as embodied herein, the
特に、プローブ90が、複数のリード92を有するコネクタ本体95を含み、これらのリード92が、後述のとおりプロセッサへと接続される。図14a、図14bを参照すると、プローブアクセスポート39とコネクタ本体との対応する形状が、センサアセンブリ40上の接点60、62について、プローブ90上のリード92との適切な位置決めを保証している。好ましくは、プローブ90とプローブアクセスポート39との間の幾何形状の公差は、プローブ90をプローブアクセスポート39へと圧入でき、あるいは嵌め合わせることができるよう、十分に小さい。さらには、リード92を、図14a、図14bに描かれているように挿入されるときに、接点60、62を拭うように構成することができる。払拭作用をもたらすことで、リード92と接点60、62との間の安定な嵌まり合いおよび良好な電気的接触が保証される。このようにして、上述したとおり、プローブ90と、プローブ90上のリード92とセンサアセンブリ40上の接点60、62との間の接触を確実にすべく適切な力をもたらすための表面39aおよび表面39bとの間に、接触が形成される。この目的は、プローブ90上の多数の接点92を、センサアセンブリ40上の接点60、62に配置する際に精度を確保することにある。リード92と接点60、62との間の嵌まり合いは、システムの感度を低下させる過剰な雑音を生み出すことがない接続を保証するため、確実でなければならない。接点60、62は、好ましくは金で製作されるが、他の適切な導電材料を使用することが可能である。
In particular,
プローブ90は、好ましくは、フレキシブルプリント回路素子である。より好ましくは、プローブは、複数の信号リード92を含み、これら複数の信号リード92は、雑音を最小限にするため、信号リード92から絶縁された2つ以上の導電シールド層96の間に配置される。フレキシブルプリント回路素子によって画定された信号リード92は、接触を向上させるためのばね要素をさらに画定し、あるいは別個に含む。しかしながら、ばねベースのリード92の破損を防止するため、コネクタ本体95が、規定の制限を超えるリードの過剰な曲げを防止するように構成される。これは、図14bの詳細に示されているように、コネクタ本体95に画定された十分な間隙のすき間98にリードを収容することによって達成される。信号リードを保護するため、プローブのコネクタ本体を、プラスチックまたはエラストマーなどの任意の適切な材料でオーバーモールドすることができ、あるいは他の知られている技術によって形成することができる。
The
プローブ90について、他の様々な構成および構造を使用することができる。例えば、ここではプローブ90が、ただ1つのフレキシブルプリント回路素子として描かれているが、複数の導電プロングを備えるプラグ(図示せず)を使用することができ、プローブアクセスポート39が、センサアセンブリ40の電気接点60とプローブ90の複数の導電プロングとの間に位置決めをもたらすように構成された、ハウジング10を貫く複数の通路(図示せず)によって画定される。
Various other configurations and structures for the
本発明のさらなる態様によれば、このシステムがさらに、流体源に流体連通する流体流れラインを有する流体流れシステムを含んでいる。ここに具体化されているように、例示の目的のための図13を具体的に参照すると、流体流れライン102が、流体源104に連通して設けられている。流体源104は、リザーバ108へと接続されたポンプ106であってよい。本発明のこの態様によれば、ポンプ106が、容積式などによって第1の流路を通って流体を選択的に送るために使用されている。
According to a further aspect of the invention, the system further includes a fluid flow system having a fluid flow line in fluid communication with the fluid source. As embodied herein, with specific reference to FIG. 13 for illustrative purposes, a
流体源104について、他の様々な構成が使用可能である。例えば、流体源104が、重力による供給のために流体流れライン102に接続された、袋や瓶などといった従来からの静脈供給リザーバを含むことができる。好ましくは、流量を増減させるべく装置100からの信号に応答して、プロセッサによって(以下に述べるように)流れを制御するため、流体流れライン102に直列に、制御バルブ(図示せず)が設けられる。ポンプおよび/または制御バルブは、手動または自動で調節することが可能である。
Various other configurations for the
既に述べたように、このシステムは、プローブによって受信した信号を処理するプロセッサを含む。プロセッサは、当技術分野において知られているように、従来からのワークステーション上で動作するソフトウェアプログラム、チップに埋め込まれたハードウェア、あるいはハードウェアに組み込まれた装置など、様々な形態で設けることができる。 As already mentioned, the system includes a processor that processes the signal received by the probe. As is known in the art, the processor may be provided in various forms such as a software program running on a conventional workstation, hardware embedded in a chip, or a device embedded in hardware. Can do.
本発明のさらなる態様によれば、プロセッサが、プローブによってセンサから得た信号に応答して、ポンプを制御する。 According to a further aspect of the invention, the processor controls the pump in response to a signal obtained from the sensor by the probe.
本発明を限定するものではなく、例示を目的として、図13を具体的に参照すると、プロセッサ110を含むシステムが提示されている。プロセッサ110は、所望の流体流量をもたらすため、上流側流体圧力センサ52および下流側流体圧力センサ56から得られた信号に応答して、ポンプ106の流れの出力を変化させるようにプログラムされた、制御回路であってよい。代案として、プロセッサ110を、コンピュータワークステーション(図示せず)の形態で設けることができる。適切なプロセッサの例は、Intel Corporation、Advanced Micro Devices,Inc.(「AMD社」)、およびIntegrated Device Technology,Inc.(「IDT社」)などといった多数の半導体製造業者から市販されている、種々様々な埋め込み型のプロセッサである。
For purposes of illustration and not limitation of the present invention, with particular reference to FIG. 13, a system including a
本発明のまたさらなる態様によれば、さらにこのシステムが、ハウジングを流体流れラインに組み合わせるための係止機構を備えることができる。一般に、係止機構は、ハウジングを受け入れるための非係止状態と、ハウジングを流体流れラインに整列させるための第1の係止状態とを少なくとも有している。好ましい実施形態においては、さらに係止機構が、プローブをハウジング内に配置させるための第2の係止状態をさらに含む。 In accordance with yet a further aspect of the present invention, the system can further comprise a locking mechanism for combining the housing with the fluid flow line. Generally, the locking mechanism has at least a non-locking state for receiving the housing and a first locking state for aligning the housing with the fluid flow line. In a preferred embodiment, the locking mechanism further includes a second locking state for positioning the probe within the housing.
係止機構は、種々の形態および構成のいずれかにて設けることができる。例えば、それぞれがハウジング10を流体流れライン102と連通して受け入れることができる第1の状態と、ハウジングを所定の位置に整列させて固定する第2の状態とを備える、1つ以上のレバー部材を設けることができる。プローブ90を、プローブアクセスポート39へと挿入されて、レバー部材がその第2の状態へと動かされたときに接点と連絡するよう、そのようなレバー部材の1つへと取り付けることができる。
The locking mechanism can be provided in any of various forms and configurations. For example, one or more lever members each having a first state that can receive the
本発明を限定するものではなく、例示を目的として、ここにさらに具体化されて図15aから図15cに概略的に描かれているように、係止機構120が、ハウジングを流体流れライン102に接続するように設けられている。係止機構120は、係止体122、およびこの実施形態においてはカバー130として定められているレバー部材によって、画定されている。カバー130は、2つのヒンジ132および134を有している。ヒンジ132が、係止体122をカバー130の第1のカバー部分136に接続する。ヒンジ134が、カバー130の第1のカバー部分136をカバー130の第2のカバー部分138に接続する。
For purposes of illustration and not limitation, the present invention is further embodied herein, and as shown schematically in FIGS. 15a-15c, a
図15aに示されているように、非係止状態において係止機構は、流れ測定装置100を受け入れることができる。流れ測定装置100は、係止機構120が、カバー130が完全に開いた非係止状態にあるときに、1つ以上の移動止めとして定められた位置決め表面30が対応する突起によって画定された受け入れ表面124とかみ合うように、係止機構120内に配置される。
As shown in FIG. 15 a, the locking mechanism can receive the
係止機構を、非係止状態から第1の係止状態へと変化させることができる。ここに具体化され、図15aから図15bに描かれているとおり、係止機構120が、カバー130の第1のカバー部分136を、ヒンジ132を中心にして、カバー130のタブ135が、係止体122のタブ125とかみ合うように回転させる(矢印「A」の方向に)ことによって、第1の係止状態へと変化させられる。好ましくは嵌まり合いが設けられるが、所望であれば他の閉鎖機構を使用することが可能である。このようにして、第1の係止状態において、係止機構120が、流れ装置100のハウジング10を、ハウジング10の位置決め表面30が受け入れ表面124に整列した状態に保たれるよう、流体流れライン102の所定の位置に保持する。このようにして係止機構120が、流体流れライン120と流れセンサ装置100との間の整列を保証する。
The locking mechanism can be changed from the non-locking state to the first locking state. As embodied herein and depicted in FIGS. 15a to 15b, the
さらに係止装置は、第2の係止状態を含むことができる。本発明を限定するものではなく、例示を目的として、図15bから図15cにおいてここに具体化されているように、係止装置120が、ヒンジ134を中心にして第2のカバー部分138を、第2のカバー部分138のタブ137が、係止体122のタブ127に係合するまで回転させる(矢印「B」の方向に)ことによって、第1の係止状態から第2の係止状態へと変化させられる。所望であれば、第2のカバー部分138を、独立した動作のため、第1のカバー部分136と第2のカバー部分138とを別個独立に動作させることができるよう、例えばヒンジ132と反対の長手縁134’に沿って、係止体へとヒンジによって接続してもよい。
Furthermore, the locking device can include a second locking state. For purposes of illustration and not limitation, the
好ましい実施形態においては、図15cから最もよく見て取れるように、係止機構の第2のカバー部分138の第2の係止状態への移動が、プローブ90をハウジング10のプローブアクセスポート39へと前進させるように、プローブが、第2のカバー部分138に備え付けられ、あるいは他の方法で取り付けられている。ここに具体化されているように、第2のカバー部分138が、プローブ90の周囲に嵌まって位置決めをもたらす開口138aを画定する。この結果、第2のカバー部分138が、流体の流れの測定などを行なうための堅固な接触を確保するため、プローブ90を所定の位置に保持することができる。
In the preferred embodiment, as best seen in FIG. 15 c, movement of the locking mechanism
本発明のさらなる態様によれば、図7aから図8hの実施形態に関して既に説明したように、第2の流体流路に選択的に流れを通すために、バルブを設けることが可能である。バルブは、流れが第2の流路を通ることを可能にする第1の状態と、流れが第2の流路を通ることを防止する第2の状態とを有している。この好ましい実施形態のシステムは、係止機構が、第1の係止状態から第2の係止状態へと動かされたときに、バルブを第1の状態から第2の状態へと変化させるためのアクチュエータをさらに含む。 According to a further aspect of the present invention, a valve can be provided to selectively pass the flow through the second fluid flow path, as already described with respect to the embodiment of FIGS. 7a to 8h. The valve has a first state that allows the flow to pass through the second flow path and a second state that prevents the flow from passing through the second flow path. The system of this preferred embodiment is for the valve to change from the first state to the second state when the locking mechanism is moved from the first locked state to the second locked state. The actuator further includes.
本発明を限定するものではなく、例示を目的として、ここに具体化されているように、第2の流体流路80を有する、本発明による図7aから図8hの第2の典型的な実施形態が、図15a〜図15cに示されている。バルブが、第2の流体流路の少なくとも一部を含み、ここでバルブは、圧縮可能な壁部材によって画定される。ここに具体化されているように、第2の流体流路80は、初期状態において、流体が通過できるように第1の状態すなわち開いた状態にある。係止機構120へと配置された後、カバー部分の一方に突起139として具体化されたアクチュエータを設けることができ、突起139が、バルブを第2の状態へと動かすように、第2の流体流路80の圧縮可能な壁部材82へと押し付けられる。既に説明したように、第2の流体流路80の断面は、好ましくは頂点に小さな半径を有する楕円形である。突起139によって加えられる力の線に平行な流路80の寸法は、突起139の力の線に直交する流路80の寸法よりも小さい。このやり方で、圧縮可能な壁部材を圧縮してバルブを閉じるために必要な力が、比較的小さくなる。ここに具体化されているように、突起139はピンであるが、バルブに応じて他のアクチュエータを使用することも可能である。
The second exemplary implementation of FIGS. 7a-8h according to the present invention having a second
本発明のさらなる態様によれば、所望であれば、流れ測定装置100を通過する流れを増加させるため、バルブを開くことによって第2の流体流路80を開くことが可能である。これは、適切なカバー部分を開くことによって達成でき、あるいは例えば突起139であるアクチュエータを、バルブを作動させる位置へと動かすことができるように独立して運動するように構成することによって達成できる。
According to a further aspect of the present invention, if desired, the second
突起139について、様々な構造を使用することができる。例えば、ばねで付勢されたピンチ弁(図示せず)を使用することができる。あるいは、第2の流体流路80を、閉じた状態に保たれるように付勢された弾性材料で製作することができ、流路の抵抗力に、流体の圧力の増加によって打ち勝つことができ、あるいは楕円形の流路を開くように側方向の力を加えることによって打ち勝つことができる。これに加え、あるいはこれに代えて、最初は第2の流体流路80を封鎖しており、その後、有用な薬剤を、装置100を通じて患者へと比較的短い時間で大量に届けることが必要になった場合に、アクチュエータまたは急激な圧力上昇によって破られる、壊れやすい膜(図示せず)を設けることができる。
Various structures can be used for the
さらに、本発明によれば、流体流れシステムの流れの特徴を得るための方法が提供される。この方法は、上述の装置を設けること、第1の流体流路を通って流体の流れを導くこと、上流側流体圧力センサおよび下流側流体圧力センサの位置において、第1の流体流路内の流体圧力に対応する信号を得ること、およびこの信号にもとづいて流れの特徴を決定することを含む。この方法は、本発明の装置およびシステムに関連して詳しく説明される。 Further in accordance with the present invention, a method for obtaining flow characteristics of a fluid flow system is provided. The method includes providing the above-described device, directing fluid flow through the first fluid flow path, and in the first fluid flow path at the location of the upstream fluid pressure sensor and the downstream fluid pressure sensor. Obtaining a signal corresponding to the fluid pressure and determining a flow characteristic based on the signal. This method is described in detail in connection with the apparatus and system of the present invention.
ここに具体化されているとおり、図9および図10を参照すると、流体を、センサアセンブリ40の入口46および出口48にわかる流体の差圧を加えることによって、第1の流体流路44を通して流すことができる。流体が、第1の流路44を通って流れるとき、差圧の読み取りが、下流側位置58より上流側位置54において検出される。この流体の圧力の差は、第1の流路44の表面、特に流れ制限要素50との摩擦の相互作用ゆえに、流体の流れが、位置54と位置58との間でエネルギーを損失することを反映している。これらの損失を、選択された温度において第1の流路44を通過する所与の流体の体積流量に、経験的に相関付けることができる。このような情報を得るための種々のセンサが、知られているが、好ましい実施形態においては、容量式の圧力センサが使用される。
As embodied herein, with reference to FIGS. 9 and 10, fluid flows through the first
例I−流れの測定
ここに具体化されているとおり、それぞれの容量式圧力センサ52、56が、当該圧力センサの容量の変化を検出することによって、圧力を測定するために使用される。この測定は、各圧力センサ52、56に電圧を加えることによって達成される。この結果、圧力センサの容量を表わしている電圧信号、すなわち特定の時点における上流側位置54または下流側位置58のいずれかの流れの圧力を表わしている電圧信号が生成される。各圧力センサ52、56から得られた信号は、プロセッサ110へと送られる。図16が、各圧力センサからの時間にわたる信号のレベルを描いている。上流側圧力センサの出力が、参照符号151によって示され、下流側圧力センサの出力が、参照符号152によって示されている。図示のとおり、参照符号151および152によって示されている信号のレベルが、電圧レベルの差によって隔てられている。この信号レベルの差が、ΔVで示されているが、上流側位置54と下流側位置58との間の圧力低下、すなわち流量を表わしている。
Example I-Flow Measurement As embodied herein, each
各圧力センサ52、56から得られた相対電圧が、差圧を表わしているため、圧力センサ52と圧力センサ56との間の電圧出力の所与の差によって、流体の流量を経験的に明らかにすることが可能である。さらに、この経験的な事例において、流れのレイノルズ数が知られており、あるいは流体の粘度、密度、および/または温度が知られているならば、知られている技術を使用し、さらなる流れの特徴を決定することができ、あるいは計算することができる。このように、経験的な実験および情報にもとづき、第1の流体流路を通過する流体について所望の流れの特徴を、圧力センサから受け取った電圧信号、ならびに知られているまたは厳密に評価できる流体の物理的特性にもとづいて、決定することができる。
Since the relative voltage obtained from each
本発明のさらなる態様によれば、決定する工程が、上流側流体圧力センサと下流側流体圧力センサとの間の圧力差を決定することを含むことができる。さらには、決定する工程は、信号測定値ではなくて圧力差にもとづいて、第1の流体流路を通過する流体の流量を計算し、あるいは他の方法で決定することを含むことができる。 According to a further aspect of the invention, the determining step can include determining a pressure difference between the upstream fluid pressure sensor and the downstream fluid pressure sensor. Further, the determining step can include calculating or otherwise determining the flow rate of the fluid through the first fluid flow path based on the pressure differential rather than the signal measurement.
さらに、本発明の方法は、出力信号のレベルを直接的に流量へと経験的に相関付ける代わりに、上流側圧力センサ52と下流側圧力センサ56との間の実際の圧力差を決定する工程を含む。流れは、図9から図10に見られるように、入口46、上流側位置54、流れ制限要素50、下流側位置58、および出口48を過ぎることによって、センサアセンブリ40の第1の流路44を通過する。センサアセンブリ40の第1の流体流路44を通過する流量を決定する前に、必ずしも実際に信号出力を圧力の読み取り値に変換する必要はないが、実際の圧力測定値を得ることを望ましくする状況が生じうる。例えば、上流側圧力センサ52の位置54または下流側圧力センサ56の位置58の全圧、あるいは流れ制限装置50両端の差圧を知ることが、システムが監視を必要とする状況で運転されている場合に有用でありうる。次いで、第1の流路44を通過する流体の流れの流量を、上流側圧力センサ52および下流側圧力センサ56によって測定されて計算された圧力差にもとづいて、計算することができる。
Further, the method of the present invention determines the actual pressure difference between the
例II−空気の検出
本発明の他の態様によれば、決定する工程が、第1の流体流路中の空気の存在を検出することを含んでいる。第1の流体流路中の空気を検出する工程は、上流側流体圧力センサから受信される信号と下流側流体圧力センサから受信される信号との収束を識別することを含むことができる。
Example II-Air Detection According to another aspect of the present invention, the determining step includes detecting the presence of air in the first fluid flow path. Detecting air in the first fluid flow path can include identifying convergence between a signal received from the upstream fluid pressure sensor and a signal received from the downstream fluid pressure sensor.
ここに具体化されているように、第1の流体流路44中の空気の存在を決定する工程は、圧力センサ52、56によって測定される圧力差がゼロに接近するときを決定することを含んでいる。
As embodied herein, the step of determining the presence of air in the first
図16から図17は、第1の流路44において50マイクロリットルの空気のボーラスが検出されたときの、各圧力センサ52、56の信号出力を描いている。第1の信号の軌跡151(図16)および156(図17、同じデータについて時間軸を引き伸ばしたもの)を、ゼロ単位の上方に見ることができ、第2の信号の軌跡158は、ゼロ単位の下方にあり、ここで各単位は、電圧または相対圧力の指標であってよい。通常の液体の流れの際には、信号のレベルが、上述のように数単位ほど離間している。一方で、空気がラインへと注入されると、電圧信号が、圧力差の減少および流れライン中の空気の存在を反映して、互いに向かって収束する。この信号の軌跡の収束は、液体中に混入した気体の存在が、圧力の均等化を生じさせる流体抵抗の大きな違いを有する一方で、空気が制限部を迅速に横切り、第1の流路44の下流側位置58に圧力衝撃波を生じることに起因する。
16 to 17 illustrate signal outputs of the
例えば、空気の塊(すなわち、気泡)が、センサアセンブリを通過するとき、気泡が上流側および下流側の圧力センサの両者を包み、圧力差をゼロに接近させる。きわめて小さい気泡(約1マイクロリットル)を検出できるよう、センサアセンブリの体積を小さくすることができる。さらには、空気がセンサを過ぎるとき、流体抵抗の急激な変化が、実質的な過渡スパイクを生み出す。これらの過渡を監視することによって、気泡を上流側の閉鎖から区別することができる。好ましい実施形態においては、上流側圧力センサ52および下流側圧力センサ56が、例えば「Micro−Machined Absolute Pressure Sensor」という名称の米国特許第6,445,053号明細書に開示されている容量式の圧力センサであり、1mm未満の離間で配置することが可能である。この小型の2センサアセンブリの実施形態によれば、1μlといった小さい気泡の検出および測定が可能である。従来の流体流測定システムは、50μl程度の気泡を検出したが、気泡の大きさを正確に測定することはできない。本発明の好ましい実施形態においては、1μl以上の気泡を検出することができる。一般に、このシステムは、1μl〜50μlの範囲の気泡を検出する。より大きな気泡も検出可能であるが、単にシステムの時間測定によって制限される。
For example, when a mass of air (ie, a bubble) passes through the sensor assembly, the bubble envelops both the upstream and downstream pressure sensors, causing the pressure differential to approach zero. The volume of the sensor assembly can be reduced so that very small bubbles (about 1 microliter) can be detected. Furthermore, when the air passes the sensor, a sudden change in fluid resistance creates a substantial transient spike. By monitoring these transients, bubbles can be distinguished from upstream closure. In a preferred embodiment, the
一般的には、信号の収束の程度が、流路において検出された空気の量を表わしている。すなわち、流路が本質的に空気で満たされている場合に、圧力差がゼロへと低下する。小さな体積のセンサアセンブリにおいては、気泡が迅速にアセンブリを通過する。気泡がセンサアセンブリを通過すると、上流側の圧力P1が、当初の流れの値へと回復する。図20に示すように、気泡が装置を横断する時間Δtを測定することによって、気泡の大きさを決定することができる。気泡の体積は、以下の式によって計算することが可能である。
気泡の体積=気泡の速度×Δt×流路の断面積
In general, the degree of convergence of the signal represents the amount of air detected in the flow path. That is, when the flow path is essentially filled with air, the pressure difference drops to zero. In small volume sensor assemblies, air bubbles quickly pass through the assembly. As the bubble passes through the sensor assembly, the upstream pressure P1 is restored to the original flow value. As shown in FIG. 20, the size of the bubble can be determined by measuring the time Δt for the bubble to cross the device. The bubble volume can be calculated by the following equation.
Bubble volume = bubble velocity × Δt × channel cross-sectional area
例えば、システムが、流体の実際の流れを制御する上流側のポンプを含む場合、実際の空気の体積を定量化することが可能である。 For example, if the system includes an upstream pump that controls the actual flow of fluid, the actual air volume can be quantified.
例III−パルス状の流れ
本発明のさらに他の態様によれば、第1の流体流路を通過する流体を断続的にパルス状にする工程、ならびにポンプがパルス動作するたびに届けられる流体の量を決定するため、上流側流体圧力センサおよび下流側圧力センサを使用して、第1の流体流路の流体の圧力を検出する工程をさらに含んでいる方法が提供される。この流れの特徴を得るための方法は、流体流れシステムを通過する流量が十分に小さくて、背景雑音が連続流れの信号測定を妨げる場合に、特に有用である。
Example III-Pulsed Flow According to yet another aspect of the invention, intermittently pulsing the fluid passing through the first fluid flow path, as well as the fluid delivered each time the pump is pulsed. A method is provided that further comprises detecting the pressure of the fluid in the first fluid flow path using the upstream fluid pressure sensor and the downstream pressure sensor to determine the amount. This method for obtaining flow characteristics is particularly useful when the flow rate through the fluid flow system is sufficiently small and background noise prevents continuous flow signal measurements.
本発明のこの態様によれば、各信号の軌跡が振幅を得て、ゼロへと低下し、次いで周期的な流れにおいて予想されるとおり推移を繰り返すことで明らかである、パルス状の動作を示している点を除き、図16のものに類似するデータ信号出力(図示せず)が生じる。信号曲線の下方の領域を積分し、選択された時間期間にわたって第1の流体流路を通過して流れた流体の規定の体積へと経験的に相関付けることができる。これは、きわめて小量の有益な薬剤を、長い期間期間にわたって患者へと届けることが望まれる場合に有利である。なぜならば、そのような時間にわたるわずかな定常流は、検出のために十分に高い差圧信号を生み出さないためである。 According to this aspect of the invention, the trajectory of each signal gains amplitude, drops to zero, and then exhibits a pulsed behavior that is evident by repeating the transition as expected in a periodic flow. A data signal output (not shown) similar to that of FIG. 16 results. The region below the signal curve can be integrated and empirically correlated to a defined volume of fluid that has flowed through the first fluid flow path over a selected time period. This is advantageous when it is desired to deliver a very small amount of beneficial agent to the patient over a long period of time. This is because a slight steady flow over such a time does not produce a sufficiently high differential pressure signal for detection.
具体的には、本発明のこの態様による方法を実行する場合、流れの検出および積分の機能において、流体流れの短い発生およびそれに関連する過渡の最中に、圧力センサ52、56から受け取られる信号の受信およびコンパイルのみを可能にすることが有用である。流体流れの短い発生の間の時間間隔を変化させることにより、平均の流れを幅広い範囲の送出量へと変化させることで、システムの較正を促進することができ、正確な動作を保証することができる。
Specifically, when performing a method according to this aspect of the invention, signals received from
本発明のさらに他の態様によれば、ハウジング工程によって設けられたハウジングが、第2の流体流路、および第2の流体流路を通る流れの選択のためのバルブを含む方法が提供される。バルブは、流れが第2の流路を通ることを可能にする第1の状態と、流れが第2の流路を通ることを防止する第2の状態とを有している。さらにこの方法は、ハウジングを通る流れを増加させるために、バルブを開く工程を含んでいる。 According to yet another aspect of the invention, a method is provided wherein a housing provided by a housing process includes a second fluid flow path and a valve for selection of flow through the second fluid flow path. . The valve has a first state that allows the flow to pass through the second flow path and a second state that prevents the flow from passing through the second flow path. The method further includes opening the valve to increase flow through the housing.
上述のように、あくまで説明を目的とし、ハウジング10に第2の流体流路80を設けることができる。流れセンサ装置100が、第2の係止状態の係止アセンブリ120に配置されるとき、突起139が、図15cに描かれているように第2の流体流路を閉じる。例えばカバー部材を開くことによってバルブ140を開放することで、第3の流れシステムをプライミングしてすべての空気をパージするため、あるいは流量の急激な増加が当然である患者の緊急または他の状況の場合に、ハウジング10を通る流れを増加させることが可能である。
As described above, the second
例IV−閉塞の検出
本発明のさらなる態様によれば、センサアセンブリを、流体ラインにおける閉塞(部分的な閉塞を含む)の有無、および閉塞の位置を決定するために使用することができる。図18に示されているように、上流側の圧力センサが、圧力の低下を検出する一方で、下流側のセンサが、比較的一定の圧力を検出している場合に、流体ラインの上流側における閉塞を検出することができる。図19に示されているように、上流側の圧力センサが、比較的一定の圧力を検出しており、下流側の圧力センサが、下流側の圧力の上昇を検出した場合に、流体ラインの下流側における閉塞を検出することができる。
Example IV-Detection of an Occlusion According to a further aspect of the invention, a sensor assembly can be used to determine the presence or absence of an occlusion (including a partial occlusion) in a fluid line and the location of the occlusion. As shown in FIG. 18, the upstream side of the fluid line when the upstream pressure sensor detects a pressure drop while the downstream sensor detects a relatively constant pressure. Occlusion can be detected. As shown in FIG. 19, when the upstream pressure sensor detects a relatively constant pressure and the downstream pressure sensor detects an increase in downstream pressure, the fluid line A blockage on the downstream side can be detected.
本発明の装置、方法、およびシステムについて、本発明の精神および範囲から逸脱することなく、様々な修正または変更が可能であることを、当業者であれば理解できるであろう。すなわち、本発明は、特許請求の範囲およびそれらの等価物に包含される修正および変更をも含む。 Those skilled in the art will appreciate that various modifications or changes can be made to the apparatus, methods, and systems of the present invention without departing from the spirit and scope of the invention. That is, the present invention also includes modifications and variations that are encompassed by the claims and their equivalents.
Claims (15)
流量測定値の取得のために、使い捨ての流れセンサ装置を、液体である医療用流体の送出流路に一体化させる工程を備えており、該一体化させる工程が、
液体である医療用流体の送出流路の一体部分を画定するように、ハウジングを位置させる工程と、
センサアセンブリを、液体である医療用流体の送出流路においてハウジング内に位置させる工程とを備えており、該センサアセンブリが、
入口および出口を有する第1の流体流路を画定する本体と、
入口と出口との間で第1の流体流路に沿って位置する流れ制限要素と、
入口と流れ制限要素との間の第1の流体流路の上流側位置において、上流側流体圧力を検出するための上流側流体圧力センサと、
流れ制限要素と出口との間の第1の流体流路の下流側位置において、下流側流体圧力を検出するための下流側流体圧力センサと、
上流側流体圧力センサに接続された上流側信号接点と、
下流側流体圧力センサに接続された下流側信号接点とを含んでおり、
前記ハウジングは、上流側部分および下流側部分を含み、上流側部分が、センサアセンブリの入口と流体連通する上流側ポートを画定し、下流側部分が、センサアセンブリの出口と流体連通する下流側ポートを画定し、前記ハウジングがさらに、上流側信号接点および下流側信号接点の少なくとも一方へのプローブのアクセスを提供するように構成されたプローブアクセスポートを画定し、前記方法がさらに、
第1の流体流路を通じて液体である流体の流れを導く工程と、
上流側流体圧力センサおよび下流側流体圧力センサの位置における第1の流体流路内の流体圧力に対応する信号を取得する工程と、
信号にもとづいて流れの特徴を決定する工程とを含む、方法。A method for obtaining flow characteristics of a fluid flow system, the method comprising:
In order to obtain a flow rate measurement value , the disposable flow sensor device is provided with a process of integrating the delivery flow path of the medical fluid that is a liquid , and the integrating process includes:
Positioning the housing so as to define an integral part of a delivery path for liquid medical fluid;
Positioning the sensor assembly within the housing in a delivery path for the medical fluid that is a liquid, the sensor assembly comprising:
A body defining a first fluid flow path having an inlet and an outlet;
A flow restricting element located along the first fluid flow path between the inlet and the outlet;
An upstream fluid pressure sensor for detecting upstream fluid pressure at an upstream position of the first fluid flow path between the inlet and the flow restricting element;
A downstream fluid pressure sensor for detecting downstream fluid pressure at a downstream position of the first fluid flow path between the flow restriction element and the outlet;
An upstream signal contact connected to the upstream fluid pressure sensor;
Connected to the downstream side fluid pressure sensor and a downstream-side signal contact and Nde including,
The housing viewed including the upstream portion and downstream portion, the upstream portion, downstream defining an upstream port to the inlet in fluid communication with the sensor assembly, the downstream portion, to an outlet in fluid communication with the sensor assembly Defining a port, the housing further defining a probe access port configured to provide probe access to at least one of the upstream signal contact and the downstream signal contact, the method further comprising:
Directing a fluid flow that is a liquid through the first fluid flow path;
Obtaining a signal corresponding to the fluid pressure in the first fluid flow path at the location of the upstream fluid pressure sensor and the downstream fluid pressure sensor;
Determining flow characteristics based on the signal.
第2の流体流路と、
第2の流体流路を通る選択的な流れのためのバルブとを含み、バルブは、流れが第2の流体流路を通ることを可能にする第1の状態と、流れが第2の流体流路を通ることを防止する第2の状態とを有し、
方法が、ハウジングを通る流れを増加させるためにバルブを開く工程をさらに含む、請求項4に記載の方法。A housing provided in the housing process;
A second fluid flow path;
A valve for selective flow through the second fluid flow path, the valve having a first state that allows the flow to pass through the second fluid flow path, and a flow in the second fluid flow path. A second state for preventing passage through the flow path,
The method of claim 4, further comprising opening a valve to increase flow through the housing.
流量測定値の取得のための装置を設ける工程を含み、前記装置が、Providing a device for obtaining flow measurements, said device comprising:
センサアセンブリを備え、前記センサアセンブリが、入口および出口を有する第1の流体流路を画定する本体と、入口と出口との間で第1の流体流路に沿って位置する流れ制限要素と、入口と流れ制限要素との間の第1の流体流路の上流側位置において、上流側流体圧力を検出するための上流側流体圧力センサと、流れ制限要素と出口との間の第1の流体流路の下流側位置において、下流側流体圧力を検出するための下流側流体圧力センサと、上流側流体圧力センサに接続された上流側信号接点と、下流側流体圧力センサに接続された下流側信号接点とを含み、前記装置がさらに、A sensor assembly, wherein the sensor assembly defines a first fluid flow path having an inlet and an outlet, and a flow restricting element positioned along the first fluid flow path between the inlet and the outlet; An upstream fluid pressure sensor for detecting upstream fluid pressure at a location upstream of the first fluid flow path between the inlet and the flow restricting element, and a first fluid between the flow restricting element and the outlet A downstream fluid pressure sensor for detecting downstream fluid pressure, an upstream signal contact connected to the upstream fluid pressure sensor, and a downstream side connected to the downstream fluid pressure sensor at the downstream position of the flow path A signal contact, the device further comprising:
上流側部分および下流側部分を含むハウジングを備え、上流側部分が、センサアセンブリの入口と流体連通する上流側ポートを画定し、下流側部分が、センサアセンブリの出口と流体連通する下流側ポートを画定し、前記ハウジングがさらに、上流側信号接点および下流側信号接点の少なくとも一方へのプローブのアクセスを提供するように構成されたプローブアクセスポートを画定し、前記方法がさらに、A housing including an upstream portion and a downstream portion, wherein the upstream portion defines an upstream port in fluid communication with the inlet of the sensor assembly, and the downstream portion includes a downstream port in fluid communication with the outlet of the sensor assembly. The housing further defining a probe access port configured to provide probe access to at least one of the upstream signal contact and the downstream signal contact;
第1の流体流路を通じて流体の流れを導く工程と、Directing a fluid flow through the first fluid flow path;
上流側流体圧力センサおよび下流側流体圧力センサの位置における第1の流体流路内の流体圧力に対応する信号を取得する工程と、Obtaining a signal corresponding to the fluid pressure in the first fluid flow path at the location of the upstream fluid pressure sensor and the downstream fluid pressure sensor;
信号にもとづいて流れの特徴を決定する工程とを含み、Determining flow characteristics based on the signal,
決定する工程が、第1の流体流路内の空気の存在を検出することを含む、方法。The method wherein the determining includes detecting the presence of air in the first fluid flow path.
第2の流体流路と、A second fluid flow path;
第2の流体流路を通る選択的な流れのためのバルブとを含み、バルブは、流れが第2の流体流路を通ることを可能にする第1の状態と、流れが第2の流体流路を通ることを防止する第2の状態とを有し、A valve for selective flow through the second fluid flow path, the valve having a first state that allows the flow to pass through the second fluid flow path, and a flow in the second fluid flow path. A second state for preventing passage through the flow path,
方法が、ハウジングを通る流れを増加させるためにバルブを開く工程をさらに含む、請求項12に記載の方法。The method of claim 12, further comprising opening a valve to increase flow through the housing.
流量測定値の取得のための装置を設ける工程を含み、前記装置が、Providing a device for obtaining flow measurements, said device comprising:
センサアセンブリを備え、前記センサアセンブリが、入口および出口を有する第1の流体流路を画定する本体と、入口と出口との間で第1の流体流路に沿って位置する流れ制限要素と、入口と流れ制限要素との間の第1の流体流路の上流側位置において、上流側流体圧力を検出するための上流側流体圧力センサと、流れ制限要素と出口との間の第1の流体流路の下流側位置において、下流側流体圧力を検出するための下流側流体圧力センサと、上流側流体圧力センサに接続された上流側信号接点と、下流側流体圧力センサに接続された下流側信号接点とを含み、前記装置がさらに、A sensor assembly, wherein the sensor assembly defines a first fluid flow path having an inlet and an outlet, and a flow restricting element positioned along the first fluid flow path between the inlet and the outlet; An upstream fluid pressure sensor for detecting upstream fluid pressure at a location upstream of the first fluid flow path between the inlet and the flow restricting element, and a first fluid between the flow restricting element and the outlet A downstream fluid pressure sensor for detecting downstream fluid pressure, an upstream signal contact connected to the upstream fluid pressure sensor, and a downstream side connected to the downstream fluid pressure sensor at the downstream position of the flow path A signal contact, the device further comprising:
上流側部分および下流側部分を含むハウジングを備え、上流側部分が、センサアセンブリの入口と流体連通する上流側ポートを画定し、下流側部分が、センサアセンブリの出口と流体連通する下流側ポートを画定し、前記ハウジングがさらに、上流側信号接点および下流側信号接点の少なくとも一方へのプローブのアクセスを提供するように構成されたプローブアクセスポートを画定し、前記方法がさらに、A housing including an upstream portion and a downstream portion, wherein the upstream portion defines an upstream port in fluid communication with the inlet of the sensor assembly, and the downstream portion includes a downstream port in fluid communication with the outlet of the sensor assembly. The housing further defining a probe access port configured to provide probe access to at least one of the upstream signal contact and the downstream signal contact;
第1の流体流路を通じて流体の流れを導く工程と、Directing a fluid flow through the first fluid flow path;
上流側流体圧力センサおよび下流側流体圧力センサの位置における第1の流体流路内の流体圧力に対応する信号を取得する工程と、Obtaining a signal corresponding to the fluid pressure in the first fluid flow path at the location of the upstream fluid pressure sensor and the downstream fluid pressure sensor;
信号にもとづいて流れの特徴を決定する工程とを含み、Determining flow characteristics based on the signal,
決定する工程が、第1の流体流路内の空気の存在を検出すること、および第1の流体流路内に空気が存在している時間量を決定することによって、空気の体積を計算することを含む、方法。The determining step calculates the volume of air by detecting the presence of air in the first fluid flow path and determining the amount of time that air is present in the first fluid flow path. Including the method.
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