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. Reference numeral 100 indicates. This exemplary embodiment is also depicted in FIGS. 2a-6. Further embodiments are shown in FIGS. 7a to 8h and FIGS. 11a to 12 for purposes of illustration and not limitation.

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 flow sensor device 100 for obtaining flow characteristics according to the present invention. 9-10 illustrate a sensor assembly 40 that includes a flow restriction element 50, an upstream fluid pressure sensor 52, and a downstream fluid pressure sensor 56. FIGS. 1 a-3 show one embodiment of a housing 10 for the sensor assembly 40 of the device. Other embodiments or variations of this device as shown in FIGS. 7a to 8h are also suitable for the present invention, as will be understood from the following description.

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 sensor assembly 40 is schematically depicted in FIGS. 9-10. 9 shows a side view of the sensor assembly 40, while FIG. 10 shows a perspective view of the sensor assembly 40. The sensor assembly 40 includes a body 42 that defines a first fluid flow path 44, which includes an inlet 46, an outlet 48, and an inlet 46 along the first fluid flow path 44. And a flow restricting element 50 located between the outlet 48 and the outlet 48. As shown in FIG. 10, positioning extension 43 provides positioning between housing 10 and sensor assembly 40 as described below (FIGS. 5a-5b, 7d-7e, 8d). See also). As embodied herein, the sensor assembly 40 further detects upstream fluid pressure at an upstream location 54 in the first fluid flow path 44 between the inlet 46 and the flow restricting element 50. An upstream fluid pressure sensor 52. The sensor assembly 40 further includes a downstream fluid pressure sensor 56 for detecting downstream fluid pressure at a downstream location 58 in the first fluid flow path 44 between the flow restriction element 50 and the outlet 48. . At least one upstream signal contact 60 is connected to the upstream fluid pressure sensor 52 and at least one downstream signal contact 62 is connected to the downstream fluid pressure sensor 56. Preferably, the signal contacts 60, 62 are located in the positioning extension 43 for easy access, as will be described later.

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 upstream pressure sensor 52 and the downstream pressure sensor 56 are preferably formed on the first inner surface 64 of the first wall 66 of the body 42. The first inner surface 64 is substantially flat. The device further includes a second inner surface 68 of the second wall 70, which is also substantially flat as embodied herein. As embodied herein, a third wall 72 and a fourth wall 74 are further provided to separate the first wall 66 and the second wall 70. The first wall 66, the second wall 70, the third wall 72, and the fourth wall 74 of the sensor assembly 40 together cooperate to define a first fluid flow path 44 therebetween. Work. The first wall 66 and the second wall 70 are preferably formed of glass or a similar suitable substrate. The third wall 72 and the fourth wall 74 are preferably made from silicon or the like, and are first photolithographically deposited and / or using chemical etching or ion bombardment techniques as known to those skilled in the art. Wall 66 and / or second wall 70. The upstream pressure sensor 52 and the downstream pressure sensor 56 of the preferred embodiment are, for example, capacitive pressure sensors as disclosed in US Pat. No. 6,445,053 entitled “Micro-Machine Absolute Pressure Sensor”. The disclosure of which is expressly incorporated herein by reference. This type of pressure sensor is used in the flow measurement device disclosed in US Pat. No. 6,349,740 entitled “Monolithic High-Performance Miniature Flow Control Unit”. Is expressly incorporated herein by reference.

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 upstream pressure sensor 52 and the downstream pressure sensor 56 are not necessarily located in the first flow path 44. For example, pressure sensors 52, 56 are located outside the first fluid flow path 44 and are in fluid communication with the upstream position 54 and the downstream position 58, such as by pressure taps and / or fluid lines (not shown). May be. In further accordance with this alternative embodiment of the present invention, the body may be formed as part of the housing to define the first flow path 44 with the flow restricting element 50. In this manner, as described below, the body of the sensor assembly can be formed during the insert molding process rather than providing separate components.

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 upstream pressure sensor 52 and the downstream pressure sensor 56. Although a capacitive pressure sensor is depicted here, other types of differential pressure measurements can be used. This is particularly applicable when the pressure sensors 52, 56 are not inside the fluid flow path 44. In accordance with this alternative aspect of the present invention, the measurement of the pressure difference between the upstream position 54 and the downstream position 58 can be accomplished in any one of a number of ways.

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 upstream position 54 and the downstream position 58, the respective pressure transmission lines are connected to both ends of the differential pressure measuring device. It is possible to connect to. An example of such an apparatus is a liquid-filled pressure gauge. Alternatively, a diaphragm in which one or more conductive elements are arranged can be used to detect the differential pressure. According to this aspect of the present invention, each of the upstream pressure sensor 52 and the downstream pressure sensor 56 can be considered to be each of the two inputs of the differential pressure measuring device.

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 flow restricting element 50 is formed on the first inner surface 64 and / or the second inner surface 68. The flow restricting element 50 is sufficient to provide a proportionally greater pressure drop in fluid passing through the first fluid flow path 44 over a relatively short distance compared to a flow path without such a flow restricting element. Are dimensioned and shaped. In this preferred embodiment, flow restricting element 50 is preferably formed by depositing a semiconductor material, such as silicon, onto first inner surface 64 and / or second inner surface 68. The flow restricting element 50 can be formed integrally with the first wall 66 and / or the second wall 70 or can be formed separately as an insert. Similarly, the flow restricting element 50 can be provided with a variety of alternative configurations, such as an orifice extending through the wall.

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 sensor assembly 40 can be used. For example, the pressure sensors 52, 56 can be provided on a glass substrate, which can then be placed into a first fluid flow path generally molded within the housing. Alternatively, as already described, the first fluid flow path 44 can be molded into the housing 10 having a line in fluid communication with the pressure taps and pressure sensors 52, 56. In this alternative embodiment of the present invention, the first fluid flow path 44 can be provided in a cylindrical shape. Similarly, the flow restricting element 50 may be provided in the form of an orifice disposed within the first fluid flow path 44 or formed integrally with the first fluid flow path 44. The sensor assembly 40 may be a monolithic sensor assembly having the flow restriction element 50 and the pressure sensors 52, 56 in an integrated structure. A monolithic sensor assembly can reduce assembly cost and size of the sensor assembly.

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 housing 10 embodied herein. The housing 10 has a central portion 12 in which the sensor assembly 40 is accommodated. The housing 10 defines an upstream port 14 located at the upstream end 16 of the housing 10 and a downstream port 18 located at the downstream end 20 of the housing 10.

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 housing 10 further comprises an upstream portion 26 and a downstream portion 28. As depicted herein, according to the present invention, the upstream portion 26 defines the upstream port 14 and the downstream portion 28 defines the downstream port 18. Any of a variety of suitable configurations can be used, but the ports embodied herein each taper to a narrow rectangular cross-section proximate the central portion 12 to provide upstream flow path 27 and Cylindrical holes each defining a downstream flow path 29 are included.

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 upstream connector 15 is located close to the upstream port 14 and the downstream connector 19 is located close to the downstream port 18. Each connector can be provided as a flange that mates with a corresponding flange of the fluid flow system, although other connector embodiments can be envisaged if desired. For example, it is possible to use in particular Luer connectors, screw-type connections or mating connectors. The geometry of the housing 10 and connectors 15, 19 are configured to provide a suitable seal to prevent leakage of liquid or gaseous fluid.

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 upstream engagement portion 22 and the downstream engagement portion 24, as illustrated herein in FIG. 1a. 30 is provided. The positioning surface 30 is configured to provide alignment between the housing 10 and the fluid flow system, as depicted in FIG. When the device 100 is used, the positioning surface 30 ensures that the upstream port 14 is properly aligned with the fluid source. As depicted in FIG. 1a, each of the positioning surfaces 30 can be provided as a flat surface that is clearly tilted to mate with a corresponding flat surface, or is shown in FIG. 7b provided in a fluid flow system. Can be provided as any of a number of other configurations, such as protrusions, keys, or detents. The positioning surface 30 can be provided anywhere on the surface of the housing 10. For example, if the shape or position is asymmetric, only one positioning surface can be provided. If positioning surfaces 30 are provided at both the upstream and downstream positions of the housing 10, the shape of each positioning surface 30 is different so that the device 100 is not installed upside down on the flow system. It will be.

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 central portion 12 of the housing 10 defines a cavity 32 of a predetermined shape. As embodied herein, the present invention is not limited and for purposes of illustration, the cavity 32 is rectangular in shape. The sensor assembly 40 has a shape and size corresponding to the shape and size of the cavity 32, as will be described in detail later. In this manner, the housing can be fabricated separately from the sensor assembly and later installed if desired. In addition, the cavity and sensor assembly can be provided with a corresponding asymmetric shape to ensure only one direction between the two components. The sensor assembly can be held in the cavity by various mechanisms, such as a mating configuration or similar mechanical connection. As a preferred embodiment, it is possible to use adhesives, binders or welding materials. The cavity 32 can preferably have at least one surface 34 provided with one or more recesses 36. As depicted in FIG. 6, the recess 36 is dimensioned to receive a predetermined amount of such material, such as an adhesive, to hold the sensor assembly 40 in the cavity 32.

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 cavity 32 is further configured to accommodate a cap 38, as embodied herein in FIGS. 1a and 4a-4d. The cap 38 also has a shape and size corresponding to the shape and size of the cavity 32. The cap 38 has an upper surface 38a, a lower surface 38b, an end wall 38c, and a side wall portion 38d. The cap 38 is placed into the cavity 32 after the sensor assembly 40 is inserted, with the lower surface 38b adjacent to the sensor assembly 40. Alternatively, the sensor assembly 40 may be first attached to the lower surface 38b of the cap 38 and then installed into the cavity 32. As can be seen in FIG. 1 a, the cap 38 has a profile similar to that of the housing 10 when fully inserted into the cavity 32.

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 fluid pressure sensor 52 and the downstream fluid pressure sensor 56 can be attached to a suitable substrate, such as glass, disposed in the cavity. While defining the side walls of the first fluid flow path 44 with the side walls of the cavity, a cap is placed within the cavity at an appropriate distance from the sensors 52, 56 to complete the fluid flow path 44. If desired, the flow restricting element can be formed on the lower surface 38b of the cap or can be provided as a separate element.

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 housing 10 is preferably made of plastic that is injection molded inside the molding cavity. In particular, the housing can be made from acrylic, cryolite, or composite fiber reinforced material, although any other suitable material such as metals and ceramics can be used. If plastic is used, the housing 10 is preferably formed by liquid injection insert molding. As is known in the art, insert molding for hollow members generally causes liquid plastic material to flow to a preselected volume within the cavity to define voids in the finished article. Use of a removable insert within the molding cavity to prevent the occurrence of However, it will be understood that other techniques such as cutting or machining may be used if desired.

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 housing 10 shown in FIG. 1a is that it can generally be made by injecting plastic material into the mold only once. In this manner, inserts or “slides” are provided in the molding cavity to define the voids to be created for the cavity 32, the upstream channel 27, and the downstream channel 29. A liquid plastic material is then poured into the mold to fill all open spaces. After curing, the slide is removed and the housing 10 is removed from the mold. The net result is a housing 10 as depicted in FIG. The cavity 32 provided in this first exemplary embodiment of the housing 10 allows for the installation of the sensor assembly 40 in the housing 10 as described above and is subsequently shown in FIG. 1a. Installation of the cap 38 is continued. The cap 38 is also preferably made from an injection molded plastic material such as cryolite or acrylic, but can also be made from other plastic materials, composite materials, or metals if desired.

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, probe access port 39 Is defined by a gap between the cap 38 and the sensor assembly 40. Probe access port 39 provides access of probe 90 to at least one of upstream signal contact 60 or downstream signal contact 62 on surface 43, preferably both. The physical geometry of the probe access port 39 provides alignment between the signal contacts 60, 62 and the external probe 90 as described below. In general, however, the probe access port 39 may be of any desired configuration that provides proper positioning between the signal contacts 60, 62 and the probe 90.

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 probe access port 39 is shaped and dimensioned to correspond to a predetermined shape and dimension of the probe to ensure that the probe is properly aligned with the corresponding contact 60,62. have. As a preferred embodiment, a wedge shape is used as the predetermined shape of the connector body of the probe 90 and the corresponding port 39. The contacts 60, 62 are located at the wedge-shaped apex of the adjacent port 39, and the lead 92 of the probe 90 is located at the apex of the connector body. In this manner, the wedge-shaped oblique surfaces interact to more accurately align the lead 92 to the contacts 60, 62, as shown in FIGS. 14a, 14b. In this way, contact is formed between the probe 90 and one longitudinal surface 39a and one radial surface 39b that define the probe access port 39 in the housing 10 and lead 92 on the probe 90 is formed. And a suitable force to ensure contact between the contacts 60, 62 on the sensor assembly 40. These electrical contacts are preferably in close proximity to the positioning surface 30 on the outside of the housing 10, and an external clamp assembly 120, preferably also referenced to the probe 90, engages the positioning surface 30 ( See FIGS. 15a to 15c).

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 probe access port 39. Alternatively, the port 39 may be slotted or take other forms as long as the geometry of the housing 10 provides positioning and alignment between the signal contacts 60, 62 and the lead 92 of the probe 90. .

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 housing 10 includes a second fluid flow path 80. The second fluid flow path 80 provides a flow path arranged for fluid communication in parallel with the first fluid flow path 44 between the upstream port 14 and the downstream port 18. In this manner, the second fluid flow path can function as a bypass line combined with the first fluid flow path. This embodiment is particularly beneficial when more fluid flow must flow through the flow restricting element of the sensor assembly.

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 compressible wall member 82 of the second fluid flow path 80, as shown in FIGS. 8a-8h. The compressible wall member 82 is preferably formed from an elastic material such as silicone.

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 fluid flow path 80 has a first transverse dimension 84 and a second transverse dimension 86 that is orthogonal to the first transverse dimension (see FIG. 8e). As embodied herein, the first transverse dimension 84 is smaller than the second transverse dimension 86, so the cross section of the second fluid flow path has an elliptical shape with a small radius at each vertex 87. (See FIGS. 8d, 8e, and 8h). In this manner, compressible wall member 82 is more easily compressed by applying a force in the direction of the first transverse dimension than if the second fluid flow path has a circular cross-section. be able to. Furthermore, the small radius of each vertex 87 ensures that the second fluid flow path can be closed by applying minimal force.

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 housing 10 with the compressible wall member 82, the housing 10 is formed in a separate manufacturing process.

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 housing 10 shown in FIGS. 7a-7e, 8a-8h, 11a-11b, and 12, preferably the sensor assembly 40 is first moved between the slides in the mold. Disposed where the slide defines a void to be created for the second fluid flow path 80 and the surrounding resilient wall member 82, the upstream flow path 27, the downstream flow path 29, and the probe access port 39. To do. The desired liquid plastic material is then poured into the mold and fills all open spaces as described above. After curing, the housing has a configuration as shown in FIGS. 7a to 7e. The slide that defines the gap to be created for the second fluid channel 80 and the surrounding elastic wall member 82 is replaced with a smaller slide that corresponds to the size and shape of the second fluid channel 80. As embodied herein, an elliptical cross-section elongated slide having a small radius at the apex 87 can be used. The slide that defines the upstream flow path 27 and the downstream flow path 29 is also slightly pulled to create a disk-shaped gap in the upstream flow path and the downstream flow path 29 near the central portion 12. Next, an appropriate liquid elastic resin is injected into the gap, and the elastic wall member 82 of the second fluid flow path 80 and the disk-like shape of the upstream flow path and the downstream flow path 29 in the vicinity of the central portion 12. The seal 85 is formed. After the elastic material is cured, the housing 10 is removed from the mold. The structure resulting from this manufacturing process is depicted in FIGS. 8a to 8h. The seal 85 can help in providing a liquid and gas seal between the device 100 and the fluid flow line 102.

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 channels 27, 29. This facilitates the manufacturing process because slides are commonly used to hold the sensor assembly 40 in place during the manufacturing process. However, as an alternative, the sensor assembly may continue to be placed into a cavity formed in the housing, if desired, in a manner similar to that described above with respect to FIGS.

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 flow measuring device 100 according to the present invention as described above is combined with a probe 90 and a processor 110. A system including it is schematically depicted.

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 probe 90 has a wedge-shaped connector body corresponding to the shape of the probe access port 39, as depicted in FIGS. 14a and 14b. Advantageously, the geometry of the probe access port 39 (periphery of the opening shown in dashed lines) eliminates the need for a lead frame to provide positioning between the probe 90 and the sensor assembly 40.

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, probe 90 includes a connector body 95 having a plurality of leads 92 that are connected to a processor as described below. 14a and 14b, the corresponding shapes of the probe access port 39 and the connector body ensure proper positioning of the contacts 60, 62 on the sensor assembly 40 with the leads 92 on the probe 90. . Preferably, the geometric tolerance between the probe 90 and the probe access port 39 is sufficiently small so that the probe 90 can be press-fit or fitted into the probe access port 39. Further, the lead 92 can be configured to wipe the contacts 60, 62 when inserted as depicted in FIGS. 14a, 14b. Providing a wiping action ensures a stable fit and good electrical contact between the lead 92 and the contacts 60,62. In this way, as described above, the surface 39a and surface for providing the appropriate force to ensure contact between the probe 90 and the leads 92 on the probe 90 and the contacts 60, 62 on the sensor assembly 40. A contact is formed with 39b. The purpose is to ensure accuracy when placing a large number of contacts 92 on the probe 90 at the contacts 60, 62 on the sensor assembly 40. The fit between the lead 92 and the contacts 60, 62 must be assured to ensure a connection that does not create excessive noise that reduces the sensitivity of the system. Contacts 60, 62 are preferably made of gold, although other suitable conductive materials can be used.

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 probe 90 is preferably a flexible printed circuit element. More preferably, the probe includes a plurality of signal leads 92 that are disposed between two or more conductive shield layers 96 that are insulated from the signal leads 92 to minimize noise. Is done. The signal lead 92 defined by the flexible printed circuit element further defines or separately includes a spring element for improving contact. However, in order to prevent damage to the spring-based leads 92, the connector body 95 is configured to prevent excessive bending of the leads beyond specified limits. This is accomplished by accommodating the leads in a sufficient gap gap 98 defined in the connector body 95, as shown in detail in FIG. 14b. To protect the signal leads, the probe connector body can be overmolded with any suitable material, such as plastic or elastomer, or formed by other known techniques.

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 probe 90 can be used. For example, although the probe 90 is depicted here as a single flexible printed circuit element, a plug (not shown) with a plurality of conductive prongs can be used, and the probe access port 39 is connected to the sensor assembly 40. Defined by a plurality of passages (not shown) through the housing 10 configured to provide positioning between the electrical contacts 60 and the plurality of conductive prongs of the probe 90.

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 fluid flow line 102 is provided in communication with the fluid source 104. The fluid source 104 may be a pump 106 connected to the reservoir 108. In accordance with this aspect of the invention, a pump 106 is used to selectively send fluid through the first flow path, such as by positive displacement.

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 fluid source 104 can be used. For example, the fluid source 104 may include a conventional venous supply reservoir, such as a bag or bottle, connected to the fluid flow line 102 for gravity supply. Preferably, a control valve (not shown) is provided in series with the fluid flow line 102 for controlling flow (as described below) by the processor in response to a signal from the device 100 to increase or decrease the flow rate. It is done. The pump and / or control valve can be adjusted manually or automatically.

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 processor 110 is presented. The processor 110 is programmed to change the flow output of the pump 106 in response to signals obtained from the upstream fluid pressure sensor 52 and the downstream fluid pressure sensor 56 to provide a desired fluid flow rate. It may be a control circuit. In the alternative, the processor 110 may be provided in the form of a computer workstation (not shown). Examples of suitable processors are Intel Corporation, Advanced Micro Devices, Inc. ("AMD Company"), and Integrated Device Technology, Inc. ("IDT") and many other types of embedded processors that are commercially available from a number of semiconductor manufacturers.

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 housing 10 in communication with the fluid flow line 102 and a second state that aligns and secures the housing in place. Can be provided. The probe 90 can be inserted into the probe access port 39 and attached to one such lever member to communicate with the contact when the lever member is moved to its second state.

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 locking mechanism 120 connects the housing to the fluid flow line 102. It is provided to connect. The locking mechanism 120 is defined by a locking member 122 and a lever member defined in this embodiment as a cover 130. The cover 130 has two hinges 132 and 134. A hinge 132 connects the locking body 122 to the first cover portion 136 of the cover 130. A hinge 134 connects the first cover portion 136 of the cover 130 to the second cover portion 138 of the cover 130.

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 flow measuring device 100 in the unlocked state. The flow measuring device 100 is adapted to receive a positioning mechanism 30 defined as one or more detents defined by corresponding protrusions when the locking mechanism 120 is in an unlocked state with the cover 130 fully open. Positioned within locking mechanism 120 to engage surface 124.

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 locking mechanism 120 engages the first cover portion 136 of the cover 130 and the tab 135 of the cover 130 about the hinge 132. By rotating it so as to engage with the tab 125 of the stop 122 (in the direction of the arrow “A”), it is changed to the first locked state. A mating is preferably provided, but other closure mechanisms can be used if desired. In this way, in the first locked state, the locking mechanism 120 keeps the housing 10 of the flow device 100 in a state where the positioning surface 30 of the housing 10 is aligned with the receiving surface 124. 102 is held at a predetermined position. In this way, the locking mechanism 120 ensures alignment between the fluid flow line 120 and the flow sensor device 100.

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 locking device 120 includes a second cover portion 138 centered about the hinge 134, as embodied herein in FIGS. 15b-15c. By rotating the tab 137 of the second cover portion 138 until it engages with the tab 127 of the locking body 122 (in the direction of the arrow “B”), the first locking state is changed to the second locking state. It is changed to. If desired, the second cover portion 138 can be operated independently of the first cover portion 136 and the second cover portion 138 for independent operation, eg, opposite the hinge 132. A hinge may be connected along the longitudinal edge 134 'to the locking body.

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 second cover portion 138 to the second locking state advances the probe 90 to the probe access port 39 of the housing 10. As such, a probe may be provided on the second cover portion 138 or otherwise attached. As embodied herein, the second cover portion 138 defines an opening 138a that fits around the probe 90 to provide positioning. As a result, the second cover portion 138 ensures a firm contact for performing fluid flow measurement and the like, so that the probe 90 can be held in place.

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 fluid flow path 80, as embodied herein for purposes of illustration and not limitation. The form is shown in Figures 15a-15c. The valve includes at least a portion of the second fluid flow path, where the valve is defined by a compressible wall member. As embodied herein, the second fluid flow path 80 is in a first state, ie, an open state, so that fluid can pass through in an initial state. After being placed into the locking mechanism 120, an actuator embodied as a protrusion 139 can be provided on one of the cover portions, the protrusion 139 moving the valve to the second state so that the second fluid It is pressed against the compressible wall member 82 of the flow path 80. As already explained, the cross section of the second fluid flow path 80 is preferably elliptical with a small radius at the apex. The dimension of the channel 80 parallel to the line of force applied by the protrusion 139 is smaller than the dimension of the channel 80 perpendicular to the line of force of the protrusion 139. In this manner, the force required to compress the compressible wall member and close the valve is relatively small. As embodied herein, the protrusion 139 is a pin, but other actuators may be used depending on the valve.

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 fluid flow path 80 can be opened by opening a valve to increase the flow through the flow measuring device 100. This can be accomplished by opening the appropriate cover portion, or by configuring the actuator, for example the protrusion 139, to move independently so that it can be moved to a position to actuate the valve.

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 protrusion 139. For example, a spring-biased pinch valve (not shown) can be used. Alternatively, the second fluid flow path 80 can be made of an elastic material that is biased to remain closed, and the resistance of the flow path can be overcome by increasing the fluid pressure. Alternatively, it can be overcome by applying a lateral force to open the oval channel. In addition or alternatively, the second fluid flow path 80 is initially sealed, and then it is necessary to deliver a large amount of useful drug to the patient through the device 100 in a relatively short time. If it does, a fragile membrane (not shown) can be provided that is ruptured by an actuator or rapid pressure rise.

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 fluid flow path 44 by applying a fluid differential pressure known to the inlet 46 and outlet 48 of the sensor assembly 40. be able to. As the fluid flows through the first flow path 44, a differential pressure reading is detected at the upstream position 54 relative to the downstream position 58. This difference in fluid pressure indicates that the fluid flow loses energy between position 54 and position 58 due to frictional interaction with the surface of the first flow path 44, particularly the flow restricting element 50. Reflects. These losses can be empirically correlated to the volumetric flow rate of a given fluid passing through the first flow path 44 at a selected temperature. Various sensors for obtaining such information are known, but in the preferred embodiment, capacitive pressure sensors are used.

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 capacitive pressure sensor 52, 56 is used to measure pressure by detecting a change in the capacity of the pressure sensor. This measurement is accomplished by applying a voltage to each pressure sensor 52, 56. As a result, a voltage signal representative of the pressure sensor capacity, ie, a voltage signal representative of the flow pressure at either the upstream position 54 or the downstream position 58 at a particular point in time, is generated. The signal obtained from each pressure sensor 52, 56 is sent to the processor 110. FIG. 16 depicts the level of signal from each pressure sensor over time. The output of the upstream pressure sensor is indicated by reference numeral 151, and the output of the downstream pressure sensor is indicated by reference numeral 152. As shown, the levels of the signals indicated by reference numerals 151 and 152 are separated by a voltage level difference. This difference in signal level is indicated by ΔV and represents the pressure drop, ie, the flow rate, between the upstream position 54 and the downstream position 58.

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 pressure sensor 52, 56 represents a differential pressure, the fluid flow rate is empirically determined by a given difference in voltage output between the pressure sensor 52 and the pressure sensor 56. It is possible to Furthermore, in this empirical case, if the Reynolds number of the flow is known, or if the viscosity, density, and / or temperature of the fluid is known, then using known techniques, Features can be determined or calculated. Thus, based on empirical experiments and information, the desired flow characteristics for the fluid passing through the first fluid flow path, as well as the voltage signal received from the pressure sensor, as well as the known or rigorously evaluated fluid Can be determined based on the physical characteristics of

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 upstream pressure sensor 52 and the downstream pressure sensor 56 instead of empirically correlating the level of the output signal directly to the flow rate. including. The flow passes through the first flow path 44 of the sensor assembly 40 by passing through the inlet 46, the upstream position 54, the flow restricting element 50, the downstream position 58, and the outlet 48, as seen in FIGS. Pass through. Although it is not necessary to actually convert the signal output into a pressure reading before determining the flow rate through the first fluid flow path 44 of the sensor assembly 40, it is desirable to obtain an actual pressure measurement. A situation can arise. For example, knowing the total pressure at position 54 of upstream pressure sensor 52 or position 58 of downstream pressure sensor 56 or the differential pressure across flow restrictor 50 is operating in a situation where the system requires monitoring. May be useful in some cases. The flow rate of the fluid flow through the first flow path 44 can then be calculated based on the pressure difference measured and calculated by the upstream pressure sensor 52 and the downstream pressure sensor 56.

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 fluid flow path 44 determines that the pressure difference measured by the pressure sensors 52, 56 approaches zero. Contains.

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 pressure sensors 52 and 56 when a bolus of 50 microliters of air is detected in the first flow path 44. The first signal trajectories 151 (FIG. 16) and 156 (FIG. 17, with the same data stretched in time) can be seen above zero units, and the second signal trajectory 158 is zero units. Where each unit may be an indicator of voltage or relative pressure. During normal liquid flow, the signal levels are separated by several units as described above. On the other hand, as air is injected into the line, the voltage signals converge towards each other, reflecting the reduced pressure differential and the presence of air in the flow line. The convergence of this signal trajectory is that the presence of gas mixed in the liquid has a large difference in fluid resistance that causes pressure equalization, while the air quickly traverses the restriction and the first flow path 44. This is due to the generation of a pressure shock wave at the downstream position 58.

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 upstream pressure sensor 52 and the downstream pressure sensor 56 are of the capacitive type disclosed, for example, in US Pat. No. 6,445,053, entitled “Micro-Machine Absolute Pressure Sensor”. It is a pressure sensor and can be arranged with a spacing of less than 1 mm. This small two-sensor assembly embodiment allows detection and measurement of small bubbles as small as 1 μl. The conventional fluid flow measurement system detects bubbles of about 50 μl, but cannot accurately measure the size of the bubbles. In a preferred embodiment of the present invention, bubbles of 1 μl or more can be detected. Generally, this system detects bubbles in the range of 1 μl to 50 μl. Larger bubbles can also be detected, but are limited only by the time measurement of the system.

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 pressure sensors 52, 56 during a short occurrence of fluid flow and associated transients in the function of flow detection and integration. It is useful to be able to receive and compile only. By changing the time interval between short occurrences of fluid flow, changing the average flow to a wide range of delivery rates can facilitate system calibration and ensure accurate operation. it can.

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 fluid flow path 80 can be provided in the housing 10 for illustrative purposes only. When the flow sensor device 100 is placed in the second locked engagement assembly 120, the protrusion 139 closes the second fluid flow path as depicted in FIG. 15c. For example, by opening the valve 140 by opening a cover member to prime the third flow system to purge all air, or in a patient emergency or other situation where a sudden increase in flow is natural. In some cases, the flow through the housing 10 can be increased.

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.

本発明による流れの特徴を取得するための装置の第1の代表的な実施形態の側面図である。1 is a side view of a first exemplary embodiment of an apparatus for obtaining flow characteristics according to the present invention. FIG. 本発明による流れの特徴を取得するための装置の第1の代表的な実施形態の断面図である。1 is a cross-sectional view of a first exemplary embodiment of an apparatus for obtaining flow characteristics according to the present invention. 本発明による流れの特徴を取得するための装置の第1の代表的な実施形態の断面図である。1 is a cross-sectional view of a first exemplary embodiment of an apparatus for obtaining flow characteristics according to the present invention. 図1aから図1cの装置の平面図である。FIG. 2 is a plan view of the apparatus of FIGS. 図1aから図1cの装置の側面断面図である。2 is a side cross-sectional view of the apparatus of FIGS. 図1aから図1cの装置の端面図である。2 is an end view of the apparatus of FIGS. 図1aから図1cの装置の斜視図である。2 is a perspective view of the apparatus of FIGS. 図1aから図1cの装置とともに使用するためのキャップ部の平面図である。2 is a plan view of a cap portion for use with the apparatus of FIGS. 1a to 1c. FIG. 図1aから図1cの装置とともに使用するためのキャップ部の側面図である。FIG. 2 is a side view of a cap portion for use with the apparatus of FIGS. 図1aから図1cの装置とともに使用するためのキャップ部の端面断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional end view of a cap portion for use with the apparatus of FIGS. 図1aから図1cの装置とともに使用するためのキャップ部の端面断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional end view of a cap portion for use with the apparatus of FIGS. 図1aから図1cの装置の端面断面図である。2 is a cross-sectional end view of the apparatus of FIGS. 図1aから図1cの装置の拡大詳細図である。FIG. 2 is an enlarged detail view of the apparatus of FIGS. 図1aから図1cの流量測定値を得るための装置の選択された一部分についての拡大図である。FIG. 2 is an enlarged view of a selected portion of the apparatus for obtaining the flow measurements of FIGS. 1a-1c. 本発明による流れ測定装置の第2の代表的な実施形態について、製造プロセスの第1の段階の後の側面図である。FIG. 6 is a side view after a first stage of the manufacturing process for a second exemplary embodiment of a flow measuring device according to the present invention. 本発明による流れ測定装置の第2の代表的な実施形態について、製造プロセスの第1の段階の後の平面図である。FIG. 6 is a plan view after a first stage of the manufacturing process for a second exemplary embodiment of a flow measuring device according to the present invention; 本発明による流れ測定装置の第2の代表的な実施形態について、製造プロセスの第1の段階の後の断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view after a first stage of the manufacturing process for a second exemplary embodiment of a flow measuring device according to the present invention. 本発明による流れ測定装置の第2の代表的な実施形態について、製造プロセスの第1の段階の後の断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view after a first stage of the manufacturing process for a second exemplary embodiment of a flow measuring device according to the present invention. 本発明による流れ測定装置の第2の代表的な実施形態について、製造プロセスの第1の段階の後の断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view after a first stage of the manufacturing process for a second exemplary embodiment of a flow measuring device according to the present invention. 図7aから図7eの装置について、製造プロセスの第2の段階の後の平面図である。FIG. 7b is a plan view of the apparatus of FIGS. 7a to 7e after a second stage of the manufacturing process. 図7aから図7eの装置について、製造プロセスの第2の段階の後の断面図である。FIG. 7b is a cross-sectional view of the apparatus of FIGS. 7a to 7e after a second stage of the manufacturing process. 図7aから図7eの装置について、製造プロセスの第2の段階の後の断面図である。FIG. 7b is a cross-sectional view of the apparatus of FIGS. 7a to 7e after a second stage of the manufacturing process. 図7aから図7eの装置について、製造プロセスの第2の段階の後の断面図である。FIG. 7b is a cross-sectional view of the apparatus of FIGS. 7a to 7e after a second stage of the manufacturing process. 図7aから図7eの装置について、製造プロセスの第2の段階の後の端面図である。FIG. 7b is an end view of the apparatus of FIGS. 7a to 7e after a second stage of the manufacturing process. 図7aから図7eの装置について、製造プロセスの第2の段階の後の断面図である。FIG. 7b is a cross-sectional view of the apparatus of FIGS. 7a to 7e after a second stage of the manufacturing process. 図7aから図7eの装置について、製造プロセスの第2の段階の後の断面図である。FIG. 7b is a cross-sectional view of the apparatus of FIGS. 7a to 7e after a second stage of the manufacturing process. 図7aから図7eの装置について、製造プロセスの第2の段階の後の断面図である。FIG. 7b is a cross-sectional view of the apparatus of FIGS. 7a to 7e after a second stage of the manufacturing process. 流量測定値を得るための本発明による装置のセンサアセンブリ部分の概略図である。FIG. 2 is a schematic view of a sensor assembly portion of an apparatus according to the present invention for obtaining a flow measurement. 本発明による装置のセンサアセンブリ部分の概略の斜視図である。FIG. 2 is a schematic perspective view of a sensor assembly portion of an apparatus according to the present invention. 本発明による図7aから図7eの装置の側面断面図である。FIG. 7b is a side cross-sectional view of the apparatus of FIGS. 7a to 7e according to the present invention. 本発明による図7aから図7eの装置の拡大詳細図である。FIG. 7b is an enlarged detail view of the apparatus of FIGS. 7a to 7e according to the present invention. 本発明による図7aから図7eの装置の斜視図である。FIG. 7b is a perspective view of the device of FIGS. 7a to 7e according to the present invention. 本発明による流体流れシステムの概略図である。1 is a schematic diagram of a fluid flow system according to the present invention. 本発明による使用のためのプローブの代表的な実施形態の斜視図である。1 is a perspective view of an exemplary embodiment of a probe for use according to the present invention. FIG. 本発明による使用のためのプローブの代表的な実施形態の拡大詳細図である。FIG. 3 is an enlarged detail view of an exemplary embodiment of a probe for use in accordance with the present invention. 本発明による使用のための代表的な係止機構の概略図である。FIG. 3 is a schematic view of an exemplary locking mechanism for use in accordance with the present invention. 本発明による使用のための代表的な係止機構の概略図である。FIG. 3 is a schematic view of an exemplary locking mechanism for use in accordance with the present invention. 本発明による使用のための代表的な係止機構の概略図である。FIG. 3 is a schematic view of an exemplary locking mechanism for use in accordance with the present invention. 本発明による装置を使用して得られた流れ測定データを描いた図である。FIG. 6 depicts flow measurement data obtained using an apparatus according to the present invention. 本発明による装置を使用して得られた空気検出データを描いた図である。FIG. 3 depicts air detection data obtained using an apparatus according to the present invention. 本発明による装置を使用している流体ラインの下流側の閉塞について、圧力センサのデータを描いた図である。FIG. 6 depicts pressure sensor data for a blockage downstream of a fluid line using a device according to the present invention. 本発明による装置を使用している流体ラインの上流側の閉塞について、圧力センサのデータを描いた図である。FIG. 6 depicts pressure sensor data for an upstream blockage of a fluid line using a device according to the present invention. 本発明による装置を横切る気泡について、圧力センサのデータを描いた図である。FIG. 6 depicts pressure sensor data for bubbles crossing a device according to the present invention.

Claims (15)

流体流れシステムの流れの特徴を得る方法であって、前記方法が、
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.
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、請求項1に記載の方法。  The method of claim 1, wherein the determining step includes determining a pressure difference between the upstream fluid pressure sensor and the downstream fluid pressure sensor. 決定する工程が、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、請求項2に記載の方法。  The method of claim 2, wherein the determining step further comprises calculating a flow rate of fluid passing through the first fluid flow path based on the pressure differential. 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、請求項1に記載の方法。  The method of claim 1, wherein the determining comprises detecting the presence of air in the first fluid flow path. 第1の流体流路内の空気の存在を検出する工程が、上流側流体圧力センサからの信号および下流側流体圧力センサからの信号の収束および特有の波形を特定することを含む、請求項4に記載の方法。  5. The step of detecting the presence of air in the first fluid flow path includes identifying the convergence and characteristic waveform of the signal from the upstream fluid pressure sensor and the signal from the downstream fluid pressure sensor. The method described in 1. 流体を第1の流体流路を通って断続的なパルス状に送出する工程をさらに含み、さらに、決定する工程が、各パルスによって送られる流体の量を特定することを含み、決定する工程が、第1の流体流路内の流体圧力を検出することを含む、請求項1に記載の方法。  Further comprising delivering fluid in intermittent pulses through the first fluid flow path, and further comprising determining the amount of fluid delivered by each pulse; The method of claim 1, comprising detecting fluid pressure in the first fluid flow path. 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.
決定する工程が、流体流れシステムにおける閉塞の存在を検出することを含む、請求項1に記載の方法。  The method of claim 1, wherein the determining includes detecting the presence of an occlusion in the fluid flow system. 流体流れシステムにおける閉塞を検出する工程が、閉塞の位置を検出することをさらに含む、請求項8に記載の方法。  The method of claim 8, wherein detecting an occlusion in the fluid flow system further comprises detecting the location of the occlusion. 閉塞を検出する工程が、上流側流体圧力センサからの信号および下流側流体圧力センサからの信号の特有の波形を特定することを含む、請求項9に記載の方法。  The method of claim 9, wherein detecting the occlusion includes identifying a characteristic waveform of the signal from the upstream fluid pressure sensor and the signal from the downstream fluid pressure sensor. 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、請求項1に記載の方法。  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. The method of claim 1, comprising: 流体流れシステムの流れの特徴を得る方法であって、前記方法が、A method for obtaining flow characteristics of a fluid flow system, the method comprising:
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1の流体流路内の空気の存在を検出する工程が、上流側流体圧力センサからの信号および下流側流体圧力センサからの信号の収束および特有の波形を特定することを含む、請求項12に記載の方法。13. The step of detecting the presence of air in the first fluid flow path includes identifying convergence and characteristic waveforms of signals from upstream fluid pressure sensors and signals from downstream fluid pressure sensors. The method described in 1. ハウジング工程において設けられるハウジングが、A housing provided in the housing process;
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.
流体流れシステムの流れの特徴を得る方法であって、前記方法が、A method for obtaining flow characteristics of a fluid flow system, the method comprising:
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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