JP6470565B2 - 赤外線反射エアインラインセンサシステム - Google Patents

Description

[0001]本開示は、一般には、健康及び栄養物に関する。より詳細には、本開示は、流体ポンプシステムの管セット（ｔｕｂｉｎｇ ｓｅｔ）中の空気を検出するためのデバイス及び方法に関する。

[0002]食物又は他の形態の栄養物を経口的に摂取することができない人間の患者など、哺乳動物への栄養組成物の送出は、多くの場合、決定的に重要である。例えば、口より下の場所にある胃腸管に食物を直接届ける栄養補給チューブを有する経腸瓶及び経腸容器は、患者が食物を口に入れてとることができないか、又は拒む間、生命を維持するためにしばしば使用される。瓶及び容器、並びに栄養補給チューブ及び他の人工送出システム及び経路は、急性の病状の治療中に一時的に使用することができる。慢性の病状では、そのようなシステム及び経路は、患者の寿命の残りの期間に亘って持続する治療養生法の一部として使用することができる。使用の期間に関係なく、これらのデバイスは、多くの場合、患者のための栄養補給、したがって栄養供給の唯一の手段を提供する。

[0003]医療用流体を投与するための経腸栄養補給システムの一部としての経腸栄養補給チューブセットに関連して経腸栄養補給ポンプを使用することは、医療技術において周知である。経腸栄養補給チューブセットは、一般に、ポンプデバイスに組み込み可能な中心に集められたより短い管区間に接続された、いくつかの長い管区間を含むことになる。経腸栄養補給チューブセットに関する１つの一般的な問題は、栄養補給の間に及び／又は後で、膨満、痛み、又は一般的な不快を引き起こすことがある空気塊（例えば、泡）を含むことがあることである。

[0004]本開示は、エアインラインセンサシステム及びエアインラインセンサシステムを使用する方法に関する。一般的な実施形態において、本開示は、流体流路を形成する第１及び第２の円筒状部分を有するアダプタデバイス（以下、アダプタとも称する。）を提供する。流体流路は、第１及び第２の円筒状部分の両方を通って延びる。第１の円筒状部分は２つの隣り合う楔形突出部を含む。一実施形態では、各楔形突出部は赤外線透過性である少なくとも一部分を有し、各楔形突出部は外側面及び内側面を形成する。楔形突出部の内側面は、実質的に三角形に整形された凹部を形成することができる。

[0005]一実施形態では、アダプタは、流体が流通できるように構成及び配置される中空内部を形成する内面を有する。アダプタの内面の少なくとも一部分は平坦であり、赤外線透過性とすることができる。別の実施形態では、アダプタの内面の少なくとも一部分は赤外線透過性とすることができる。

[0006]一実施形態では、アダプタはポリプロピレンから製造される。

[0007]別の実施形態では、カセットが提供され、硬質フレームと、チューブと、流体流路を形成する第１及び第２の円筒状部分を有する少なくとも１つのアダプタとを含む。第１の円筒状部分は２つの隣り合う楔形突出部を含む。一実施形態では、各楔形突出部は赤外線透過性である少なくとも一部分を有し、各楔形突出部は外側面及び内側面を形成する。楔形突出部の内側面は、実質的に三角形に整形された凹部を形成することができる。

[0008]一実施形態では、少なくとも１つのアダプタがカセットの第１の端部に配置される。

[0009]一実施形態では、アダプタの第１の円筒状部分はチューブと対合するように構成される。アダプタの第２の円筒状部分は第２のチューブと対合するように構成することができる。

[0010]一実施形態では、カセットは第１及び第２のアダプタを含み、第１のアダプタはカセットの第１の端部に配置され、第２のアダプタはカセットの第２の端部に配置される。

[0011]さらなる別の実施形態では、センサシステムが提供され、センサシステムは、ポンプデバイスと、ポンプデバイスに着脱可能に取り付けられるカセットとを含む。ポンプデバイスは、赤外線発光器及び赤外線検出器を有する少なくとも１つの赤外線反射センサを含む。カセットは、チューブと、流体流路を形成する第１及び第２の円筒状部分を有する少なくとも１つのアダプタとを含む。一実施形態では、各楔形突出部は赤外線透過性である少なくとも一部分を有し、各楔形突出部は外側面及び内側面を形成する。楔形突出部の内側面は、実質的に三角形に整形された凹部を形成することができる。赤外線反射センサは、赤外線光が第１の楔形突出部の外側面を通して透過され、第１の円筒状部分の内側面から反射された赤外線光の少なくとも一部分が赤外線検出器によって検出されうるように位置づけられる。

[0012]一実施形態では、ポンプデバイスは経腸栄養補給ポンプである。

[0013]一実施形態では、赤外線発光器及び赤外線検出器は、ポンプデバイス内で同じ側に位置づけられる。別の実施形態では、２つの赤外線センサが設けられ、ポンプデバイスの端部ごとに１つのセンサが設けられる。赤外線発光器及び赤外線検出器は、赤外線発光器が赤外線光を上向きに放出するように、ポンプデバイスの下部の内部に配置することもできる。少なくとも１つのアダプタは、カセットの端部に配置することができ、第１及び第２の隣り合う楔形突出部が下方に向けられて赤外線発光器及び赤外線検出器と通じるように構成される。

[0014]さらなる別の実施形態では、経腸栄養補給システム用の管セット中の空気を検出する方法が提供される。この方法は、経腸栄養補給チューブに密閉的に取り付けられるアダプタを有するカセットを用意するステップと、経腸栄養補給チューブ内の空気を検出するステップとを含む。アダプタは流体流路を形成する第１及び第２の部分を含む。第１の部分は２つの隣り合う楔形突出部を含み、各楔形突出部は赤外線透過性である少なくとも一部分を有し、各楔形突出部は外側面及び内側面を形成する。検出するステップは、第１の楔形突出部の外側面に赤外線光を送り、検出器を使用して反射赤外線光の量を検出することによって行われる。

[0015]一実施形態では、赤外線光は第１の楔形突出部の外側面を通して透過され、反射赤外線光は第２の楔形突出部の外側面を通過する。

[0016]一実施形態では、この方法は、経腸栄養補給を患者に行うためにポンプデバイスにカセットを挿入するステップをさらに含む。

[0017]一実施形態では、この方法は、経腸栄養補給チューブで空気が検出される場合、経腸栄養補給サイクルを停止するステップをさらに含む。代替として、この方法は、経腸栄養補給チューブで閾値量の空気が検出される場合、可聴警報を鳴らすステップをさらに含むことができる。

[0018]本開示の利点は、管セット中の空気を検出するための改良されたインラインセンサを提供することである。

[0019]本開示の別の利点は、経腸栄養補給用の管セット中の空気を検出する改良された方法を提供することである。

[0020]本開示のさらなる別の利点は、費用効率の高い、空気を検出するための改良されたセンサを提供することである。

[0021]本開示のさらなる別の利点は、動作が簡単である、空気を検出するための改良されたセンサを提供することである。

[0022]本開示の別の利点は、経腸栄養補給用の管セット中の空気を検出するために使用することができるアダプタを提供することである。

[0023]本開示のさらなる別の利点は、経腸栄養補給用の管セット中の空気を検出するために使用することができるアダプタを有するカセットを提供することである。

[0024]追加の特徴及び利点が本明細書に記載され、以下の詳細な説明及び図から明らかになるであろう。

第１の媒質からより高い屈折率を有する第２の媒質に進む光を示す図である。 第１の媒質からより低い屈折率を有する第２の媒質に進む光を示す図である。 入射光線の全反射を示す図である。 臨界角よりも大きい角度を有する入射光線を示す図である。 臨界角よりも小さい角度を有する入射光線を示す図である。 本開示の一実施形態によるエアインラインセンサシステムを有するポンプデバイス及びカセットの斜視図である。 本開示の一実施形態による、カセットがポンプデバイスに挿入された状態の図６のポンプデバイス及びカセットの斜視図である。 本開示の一実施形態による、アダプタと、赤外線発光器及び赤外線光検出器を有する赤外線センサとの斜視図を示す。 本開示の一実施形態によるエアインラインセンサシステムで使用するためのアダプタの斜視図である。 本開示の一実施形態による、線１０−１０に沿った図８のアダプタ及び赤外線センサの断面図である。

[0035]経腸栄養補給ポンプは、経腸栄養補給中の患者に送出される栄養物のタイミング及び量を制御するデバイスである。経腸栄養補給は、通常の食物摂取経路により食べることができない患者への栄養流体の投与である。経腸投与は、一般に、栄養補給袋と、患者に差し込まれたカテーテルとの間の１組のチューブを通して行われる。使い捨てカセットは、一般に、使用済みチューブを容易に廃棄することができるように管の少なくとも一部分を支持している。経腸栄養補給ポンプは、通常、第１の側からの１つのチューブと第２の側の患者への別のチューブとにより栄養補給袋に接続される。

[0036]経腸流体の性質、投与プロセス、及び他の経腸栄養補給条件によっては、ある量の空気が栄養補給流体の代わりに投与される場合があり、このことは、患者に不快又は苦痛を容易にもたらしうる。この問題の典型的な例は、栄養食物袋が空になる場合に生じる。経腸ポンプが投与を継続する場合、空気が患者への管を通って食物の代わりにポンプ注入される。

[0037]本開示は、経腸栄養補給システムのチューブに栄養流体の代わりに空気が存在することを感知することができるセンサシステムに関する。ポンプ注入された空気の体積がプログラムされた閾値に達した場合、アラームをユーザに送ることができる。センサシステムは、さらに、小さい気泡と、チューブ中における所定量の空気の存在との間を識別し、それによって、ユーザへの誤ったアラームを避けることができる。

[0038]管中の空気の存在及び量の検出は、スネルの法則から導出される全反射（「ＴＩＲ」：ｔｏｔａｌ ｉｎｔｅｒｎａｌ ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ）原理と、表面で反射及び透過される光の相対量を特定するフレネルの式とに基づく。この法則及びこの式は、異なる屈折率によって特徴づけられる２つの媒体間の面を光ビームが通過するときの光ビームの振舞いを記述する。

[0039]スネルの法則は、光線がある媒体から別の媒体に進むときの物理的原理を記述する。具体的には、スネルの法則は、屈折角の正弦に対する入射角の正弦の比が一定であることを述べている。この定数は、（ｉ）２つの媒体の位相速度（「ν」）の比、又は（ｉｉ）２つの媒体の屈折率（「ｎ」）の逆比のいずれかに等しい。したがって、スネルの法則は図１に示され、以下のように要約することができる。
[0040]

…式１

[0041]式１において、θ_ｉは光線の入射角であり、θ_ｏは屈折角であり、θ_ｒは反射角であり、ν_ｉ及びν_ｏは２つの材料の位相速度であり、ｎ_ｉ及びｎ_ｏは２つの材料の屈折率である。

[0042]出射光線角の可能値に基づいて、式１によって導出される以下の不等式が確かめられるであろう。
[0043]

…式２

[0044]光が、第１の媒体からより高い屈折率によって特徴づけられる第２の媒体に進むとき、光ビームは、図１に示すように、２つの媒体間の分離面での法線に対する角度を減少させる。図１にさらに示すように、ある量の部分反射も生じる。

[0045]別の例では、光が、第１の媒体からより低い屈折率によって特徴づけられる第２の媒体に進むとき、光ビームは、図２に示すように、２つの媒体間の分離面での法線に対する角度を増加させ、ある量の部分反射も生じる。この状況（光が、第１の媒体からより低い屈折率によって特徴づけられる第２の媒体に進む）において、屈折率の比が固定され、≧１である場合、入来角の正弦は、以下の不等式を満たす値のみを仮定することができる。
[0046]

…式３

[0047]式３に関して、sinθ_ｉ＝ｎ_ｏ／ｎ_ｉである場合、屈折及び部分反射の両方が生じる。sinθ_ｉ＝ｎ_ｏ／ｎ_ｉである場合、θ_ｏ＝π／２及びθ_ｉは臨界角となる。sinθ_ｉ＞ｎ_ｏ／ｎ_ｉである場合、屈折は生じず、ＴＩＲが生じる。

[0048]入射角を増加させることによって、屈折角も増加し、屈折したビームが２つの媒体の分離面と平行になる点に近づく。この入射角は「臨界角」と呼ばれる。さらに、入射角の増加が屈折をもたらすことができない場合、図３に示すように、代わりにＴＩＲが生じる。「全（ｔｏｔａｌ）」という語は重要であるが、それは、ある量の光が反射され、ある量の光が屈折される図１及び２と対照的に、ＴＩＲが生じると、入射光ビームのエネルギーはすべて反射して戻されるからである。

[0049]したがって、臨界角は、出射光線の屈折率と入射光線の屈折率との間の比のアークサインとして定義される。数式では、臨界角は以下のように定義される。
[0050]

…式４

[0051]例として、水から空気への臨界角は約４８．６°であり、図２及び３ではθ_ｃで示される。図２に示すように、θ_ｉはθ_ｃよりも小さく、そのため、部分反射及び部分屈折が生じる。図３に示すように、θ_ｉはθ_ｃよりも大きく、そのため、ＴＩＲが生じる。したがって、２つの材料の屈折率に関係する臨界角が同じであれば、入射角が異なると、入射光線の経路が異なることになる。

[0052]別の例では、入射角は同じままであるが、第２の材料の性質が変化し、それにより、やはり、屈折率を変化させる。図４に示すように、θ_ｃ１はθ_ｉよりも小さく、そのため、ＴＩＲが生じる。図５に示すように、θ_ｃ２はθ_ｉよりも大きく、そのため、部分反射及び部分屈折が生じる。したがって、第２の材料の屈折率を考慮に入れると、同じ入射角に対して異なる量の光が反射されうる。

[0053]言い換えれば、第１の材料の反射面で受け取られた光の量を測定することによって異なる材料を区別することが可能である。例えば、食物が水と同様の屈折率を有し、散乱、周辺光、粘着性食物などのような低位の他の影響が存在しないか、又は軽減されていると仮定すると、ＴＩＲ状況を利用して、例えば経腸ポンプの管中の空気の存在を決定することができる。

[0054]したがって、入射角及び２つの媒体の屈折率が与えられると、スネルの法則により、屈折角及び臨界角を決定できる方法が与えられる。同じデータを使用して、フレネルの式により、透過された光の量に対する反射された光の相対量を決定することができる。例えば、図４及び５を参照すると、フレネルの式は、反射された光の量及び透過された光の量を与えることができる。これらの値を正確に決定することは、例えば、経腸ポンプの管中の空気又は食物の存在を明確に区別するのを支援することができるので重要である。

[0055]図１を再び参照すると、反射される入射パワーの割合は反射率（「Ｒ」）によって与えられ、屈折される割合は透過率（「Ｔ」）によって与えられる。Ｒ及びＴの計算は入射光線の偏光に依存する。ｓ偏光（図１の面に垂直）及びｐ偏光（図１の面内）を考慮すると、Ｒ係数及びＴ係数は以下によって与えられる。
[0056]

…式５
[0057]

…式６

[0058]入射光が無偏光である場合、反射係数は次の通りである。
[0059]

[0060]出願人は、現在、第１の媒体の材料、２つの媒体間の面の周囲形状、入射角、及び光を発生して感知する方法を適切に選ぶことによって、第２の媒体が、例えば、空気であるか流体であるかを区別することができるセンサを設計することが可能であることを見いだしている。例えば、第１の媒体が１．５の屈折率を有し、空気の屈折率が１であり、水の屈折率が１．３３である場合、約４２°と約６２°との間の入射角により、ユーザは反射された光の量を読取ることによって第２の媒体が空気であるか水であるかを決定することができる。これは、例えば、第１の媒体が経腸栄養補給のためのカセットの管（又は同様の構造物）である場合に好都合であることになる。

[0061]図６〜７に示すように、一実施形態では、本開示は、ポンプデバイス３０に着脱可能に取り付けることができるカセット２０を含むエアインラインセンサシステム１０を提供する。カセット２０は、図６に示すものなどの任意の好適な形状を有するハウジング又は支持構造体を含むことができる。カセット２０は、図７で見て分かるように、ポンプデバイス３０内に部分的に又は全面的に挿入されるように設計することができる。カセット２０の設計は、チューブの経路選択／誘導を行うこと、又はポンプデバイス３０内に含まれるローター（例えば、蠕動ポンプの一部）の上にチューブセットからチューブを伸ばすことを必要とせずに、経腸栄養補給チューブセットをポンプデバイス３０に装填するのに役立つことができる。代替のカセット構成の非限定的な例は、米国特許第Ｄ５０４，５０６号、第Ｄ５０５，１９９号、第Ｄ４５５，４８９号、第Ｄ５０１，９２４号、及び第Ｄ５０７，６４７号に記載されており、これらは参照により本明細書に組み込まれる。カセット２０は、任意の好適な硬質、半硬質、又は可撓性材料から製作することができる。カセット２０は、さらに、ポンプデバイス３０に一方向にのみ挿入することができるように設計することができる。

[0062]カセット２０には、可撓性であり、硬質又は半硬質の部分を有することができるチューブ２２が含まれる。チューブ２２は、栄養補給チューブであり、ポンプデバイス３０のポンプ（例えば、蠕動ポンプ）のローターとともに組み込まれるように構成及び配置することができる。

[0063]ポンプデバイス３０は経腸栄養補給ポンプとすることができる。ポンプデバイス３０内に含まれるポンプは蠕動ポンプとすることができる。ポンプデバイスの非限定的な例は米国特許第６，６５９，９７６号に記載されており、参照により本明細書に組み込まれる。図７に示すように、ポンプデバイス３０は、モニタ／情報スクリーン３６と、ポンプデバイス３０を操作するための制御パッド３８とを含むことができる。モニタ／情報スクリーン３６及び制御パッド３８は、さらに、本開示の実施形態のエアインラインセンサシステムとともに使用することができる。ポンプデバイス３０は、電源ボタン３２と、カセット２０をポンプデバイス３０から開放するための解放機構３４とをさらに含むことができる。

[0064]ポンプデバイス３０は、１つ又は複数の赤外線センサ４０及び５０をさらに含むことができる。一実施形態では、ポンプデバイス３０は、図６に示されるように、カセット２０が溶液バッグに接続されるポンプデバイス３０の入口側に置かれる、１つの赤外線センサ４０を含む。赤外線センサ４０、５０は、それぞれ、赤外線反射発光器４２及び５２を含む。赤外線センサ４０、５０は、それぞれ、ポンプデバイス３０の内側セクション内にエアインラインセンサシステム１０の一部として位置づけられた赤外線検出器４４及び５４をさらに含む。赤外線発光器４２、５２は発光ダイオードとすることができる。赤外線検出器４４、５４はフォトダイオード又はフォトトランジスタとすることができる。ユーザによる取り扱いに起因する赤外線センサ４０及び５０への損耗又は損傷を避けるために、赤外線センサ４０及び５０はポンプデバイス３０内に配置される。このことは、本システムの中で最も高価な要素が赤外線センサ４０及び５０であるので重要である。

[0065]赤外線センサ４０、５０は、図８に示すように、赤外線の放出デバイス４２及び検出デバイス４４を有する任意の好適な赤外線センサとすることができる。赤外線センサ４０、５０の非限定的な例には、Ｆａｉｒｃｈｉｌｄ ＳｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒによってＱＲＤシリーズの下で開発された赤外線センサが含まれる。赤外線発光器４２、５２、及び赤外線検出器４４、５４は任意の好適な支持体（例えば、ポンプデバイス３０内の）で支持されるか、又はそれに位置づけることができる。

[0066]カセット２０は、チューブ２２と、エアインラインセンサシステムの一部としての、図６に示すような少なくとも１つのアダプタ６０とをさらに含む。カセット２０がポンプデバイス３０に挿入されると、赤外線反射発光器４２、５２及び赤外線検出器４４、５４は、図８に示すように、アダプタ６０と並んで且つ隣接するように位置づけることができる。このようにして、赤外線センサ４０、５０は、図６では、カセット２０の上部に配置されるようにポンプデバイス３０の上部の内部に配置されるとして示されているが、赤外線センサ４０、５０は、カセット２０が、図７に示すように、ポンプデバイス３０に装填されるときカセット２０の下部に配置されるように、ポンプデバイス３０の下部の内部に配置することもできる。一実施形態では、赤外線センサ４０、５０は、ポンプデバイス３０の下部の内部に配置され、赤外線反射発光器４２、５２からの赤外線光を上向きに放出して、アダプタ６０の一部分に接触させ、アダプタ６０の一部分は、赤外線検出器４４、５４で受け取られるように赤外線光を下方方向に反射する（及び／又は屈折させる）。

[0067]図９に最も明確に示すように、アダプタ６０は、中間の第３の部分６６によって分離された第１の部分６２及び第２の部分６４を有する。第１の部分６２は、第１の部分６２の自然な表面から延びる２つの楔形突起６８を含む。言い換えれば、図９に示すように、アダプタ６０は実質的に円筒状に整形され（自然な円筒状整形面を有し）、楔形突起６８は、楔形突起６８がアダプタ６０に含まれていない場合に楔形突起６８の真下で円筒状整形面になるはずの表面から延びる。図９では実質的に円筒状として示しているが、アダプタ６０は、アダプタ６０を管アダプタとして機能させることができる当技術分野で既知の任意の形状を有することができることが当業者なら認識されよう。

[0068]楔形突起６８は実質的に三角形に整形され、楔形突起６８間に実質的に三角形に整形された凹部７０が形成される。凹部７０の反対側の楔形突起６８の平坦部分は、図１０に示すように、入射赤外光線の透過及び反射赤外光線のための表面として使用することができる。このように、一実施形態では、赤外線反射発光器４２、５２は赤外線光を放出することができ、赤外線光はレンズ（例えば、プリズム）７８によって収束されて、その後、アダプタ６０の材料を通ってアダプタ６０の内壁７２に透過することができ、内壁７２は、アダプタ６０と、経腸栄養補給システムのアダプタ６０及びチューブ２２を通って流れる中身（例えば、栄養組成物、水、空気など）との間の媒体分離面として働く。赤外線光が媒体分離面７２に当たると、入射赤外光線は反射及び／又は屈折される。反射光はアダプタ６０を通して反射され、赤外線検出器４４、５４による赤外光線の受取りの前にレンズ（例えば、プリズム）８０で収束されうる。反射及び／又は屈折された赤外線光の測定の容易さ及び精度のために、アダプタ６０の内壁７２は、窪み７０の中間を通り抜け、さらにアダプタ６０を２つの等しい半分に二分するラインに実質的に垂直であるべきである。アダプタ６０の内壁の残りの部分は、アダプタ６０を流体が通過しやすいように実質的に円筒状とすることができる。

[0069]プリズム７８、８０に関して、プリズム７８、８０を含まない代替の実施形態が本開示で提供されることを当業者なら認識されよう。例えば、一実施形態では、図１０のプリズム７８、８０は含まれない。代わりに、赤外線反射発光器４２、５２と赤外線検出器４４、５４との相対角度を増加させることができる。プリズム７８、８０を除去し、赤外線反射発光器４２、５２と赤外線検出器４４、５４との相対角度を増加させることによって、より安価な赤外線センサ４０、５０を製造し、プリズム７８、８０の使用から生じることがあるいかなるありうる問題も（例えば、反射又は屈折の問題を引き起こす欠陥を）避けることが可能になる。

[0070]別の実施形態では、アダプタの内面の少なくとも一部分は赤外線透過性とすることができる。例えば、内面は、特に、ある範囲の入射光角度にわたって赤外線透過性とすることができ、その結果、内面とアダプタ中の流体又は空気塊との間の界面はそれらの角度の範囲を変化させる。楔形突起６８又はアダプタ６０の任意の一部分は、所望の入射光角度の範囲及び／又はアダプタ６０を通って流れる流体又は空気塊のタイプに応じて赤外線透過性とすることができる。本明細書で説明する発光器のうちのいずれによって放出される赤外線光は、内面を通過し、流体又は空気塊から反射され、本明細書で説明するような赤外線検出器のうちのいずれによって感知されうる。

[0071]一実施形態では、楔形突起６８は、図９に示すように、アダプタ６０の前端部に向けた傾斜部分６８ａを有することができる。楔形突起６８の傾斜部分６８ａは、アダプタ６０を通して流体をポンプ注入するのに使用するためにアダプタ６０のまわりにチューブ２２を圧入するときにユーザを支援することができる。傾斜部分６８ａは、さらに、チューブ２２が第１の部分６２の全長に亘って延びないように停止手段として働くことができる。言い換えれば、本アダプタ６０の使用の１つの利点は、赤外線光が媒体分離面７２に達するのにチューブ２２とアダプタ６０とを通って進む必要がないことである。代わりに、赤外線光は、媒体分離面７２に達するのにアダプタ６０を通過する必要があるにすぎない。

[0072]アダプタ６０の第２の部分６４は、栄養組成物供給バッグに接続される管部分７４、及び／又は流体送出のために患者に接続される管部分７６に取り付けられるように構成及び配置される。第２の部分６４は、限定はしないが圧入、接合、溶接、接着剤などを含む当技術分野で既知の任意の手段によって管部分７４、７６に取り付けることができる。一実施形態では、第２の部分６４は管部分７４、７６に接合される。第２の部分６４は、第１の部分６２よりも小さいか、それと同じか、又はそれよりも大きい直径を有することができる。一実施形態では、第２の部分６４は、第１の部分６２よりも大きい直径を有する。

[0073]第３の部分６６は、第１の部分６２及び第２の部分６４の中間に配置され、第１の部分６２及び第２の部分６４よりも大きい直径を有する。第３の部分６６は、アダプタ６０をカセット２０に適切に位置合せし配置するのに有効である。図６に示すように、アダプタ６０は、カセット２０の外側縁部に配置し、アダプタ６０の第１の部分６２をカセット２０の同様の大きさの孔に挿入し、アダプタ６０の第１の部分６２をチューブ２２内に圧入することによって、カセット２０の外側縁部に置くことができる。このようにして、第３の部分６６は、アダプタ６０がカセット２０の内部に挿入されすぎないようにし、患者に流体を送出している間管２２、７４、７６を所定位置に保持するのに役立つ。

[0074]図９に示したように、及び上述で部分的に説明したように、アダプタ６０は、少なくとも楔形突起６８と、管セット中の空気を検出するのに使用される物理的原理を利用し、成形性の問題を解決するために採用された内壁７２とを含む特別な形状を有する。しかし、アダプタ６０の形状が好都合であるだけでなく、アダプタ６０を製造するために使用される材料も有益である。一実施形態では、アダプタ６０は、限定はしないが、ポリプロピレン、テフロン（登録商標）、メチルメタクリレートアクリロニトリルブタジエンスチレンコポリマー（「ＭＡＢＳ」）などのような食品級ポリマーから製造することができる。一実施形態では、アダプタ６０は、食物で使用するのに適切であり、低い粘着係数を有するポリプロピレンで製作される。食物がアダプタ６０の内部にくっつかないようにすることによって、大量の赤外線光がアダプタ６０を通過できるようになり、粘性の増加した材料を使用することもできる。

[0075]次に、図１０を参照すると、赤外線反射発光器４２、５２は光ビームをアダプタ６０の区間に送り込み、アダプタ６０はカセット２０に取り付けられ、バッグからの栄養組成物を一方の側から受け取り、他方の側で患者に橋渡しする。アダプタ６０、したがってチューブ２２を通過する食物又は空気によって、異なる量の光が、反射角で置かれた検出器４４、５４に移送されることになる。ＬＥＤ駆動回路及びフォトセンサ増幅器及びフィルタ回路は出力をアナログ−デジタル変換器に送ることになり、それにより、ポンプのマイクロコントローラは最適量の赤外線光を供給し、アダプタ６０、したがってチューブ２２中に栄養流体ではない空気があることを判定することができる。

[0076]上述で簡単に述べたように、流体は、図６に示すように、バッグから患者の方向にチューブ２２を通って流れることができる。チューブ２２はカセット２０の範囲内で延びる。アダプタ６０は、栄養組成物原料を含むバッグに結びついているチューブ７４にチューブ２２を連結させるために使用される。同様に、アダプタ６０は、栄養組成物を受け取る人に結びついているチューブ７６にチューブ２２を連結させるために使用される。このようにして、チューブ２２は、チューブ２２がアダプタ６０に密閉的に連結されるまでアダプタ６０の第１の部分６２に対して圧入することができる。２つのアダプタ６０が存在する一実施形態では、チューブ２２はカセット２０の両端でアダプタ６０に連結される。

[0077]赤外線センサ４０及び５０は、ポンプデバイス３０内のポンプ（図示せず）の両側に位置づけることができる。例えば、ポンプは、ポンプデバイス３０の中央の場所に配置することができ、カセット２０の中央の切り抜き部分２８にあるチューブ２２と相互作用することになる。したがって、赤外線センサ４０は、ポンプの上流において、ポンプの上流に配置されたアダプタ６０と相互作用する（例えば、容器又はバッグから栄養組成物を受け取る）ような場所に置くことができる。同様に、赤外線センサ５０は、ポンプの下流において、ポンプの下流に配置されたアダプタ６０と相互作用する（例えば、栄養組成物を患者に送る）ような場所に置くことができる。同様に、一実施形態では両方の赤外線センサ４０、５０を含むことができ、別の実施形態では１つの赤外線センサ４０を含むことができ、又はさらなる別の実施形態では１つの赤外線センサ５０を含むことができる。

[0078]動作の間、部分２８の近くに配置されたポンプデバイス３０内のポンプ（図示せず）は、カセット２０を通るバッグからの栄養組成物を、チューブ７４、第１のアダプタ６０、チューブ２２、第２のアダプタ６０、及びチューブ７６を介して患者までポンプ注入する。バッグとポンプとの間又はポンプと患者との間のライン中で空気が検出されない場合、ポンプデバイス３０は栄養補給を患者に送出し続けることになる。しかし、第１又は第２のアダプタ６０のどちらかでセンサシステム１０によって空気が検出された場合、赤外線センサ４０、５０はこの情報をポンプデバイス３０の中央処理装置に送り、中央処理装置は保管情報及びパラメータを使用して、バッグと患者との間のラインにどのくらいの空気が感知されたかを求めることができる。管中で所定の閾値量の空気が検出された場合、エアインラインセンサシステム１０はセーフモードに入り、患者に警告するために警報を鳴らすことができ、又はポンプデバイス３０は自動的に止まって流体などの送出を止める。

[0079]別の実施形態では、ポンプデバイス３０は、内面に配置された透明な窓（図示せず）を有することができる。窓は、例えば、成形プラスチックから製作することができ、赤外線センサ４０、５０と外部液体源との間の障壁として役立つことができる。窓は化学的にドープされ、赤外線透明／透過面となることができ、その結果、赤外線光は窓を通ることができる。窓の目的は、電気構成要素及び機械構成要素を含むポンプデバイス３０の内部に液体が入らないようにすることである。例えば、ポンプデバイス３０の洗浄中、水、石けん、及び／又は洗浄化学薬品がポンプデバイス３０に漏れないようにし、いかなる電気構成要素又は機械構成要素も損傷又は破壊しないようにすることが望ましい。

[0080]別の実施形態では、赤外線発光器から放出される赤外線光はパルス化されても連続であってもよい。赤外線光の連続放出を行う利点には、カセットを通してポンプ注入され、患者に供給されるいかなる流体も常時モニタリングする（例えば、検出する）ことが含まれる。このようにして、連続検出により、問題のあるポンプ状態（例えば、気泡）を検出し損なう可能性が低減される。しかし、赤外線光がパルス化される実施形態を提供することにもいくつかの利点がある。例えば、パルス化赤外線光検出は、周辺光の排除性能、赤外線放出光の量の安定（例えば、発光器が加熱しない）、発光器のより長い寿命（経時変化によって光学特性が劣化しないことになる）、及び電力消費の低減を可能にする。そのため、現在開示しているポンプ及びポンプシステムはパルス化又は連続赤外線光放出を含むことができることを当業者なら認識されよう。

[0081]代替の実施形態では、本開示は、赤外線発光器及び赤外線検出器を含む赤外線反射センサを組み込んでいるカセットを提供する。これに関連して、ポンプデバイスは赤外線反射センサを収容していない。しかし、カセットの赤外線反射センサは、ポンプデバイスと相互作用し、その結果、赤外線反射センサの結果がポンプデバイスモニタに表示されうるように構成及び配置することができる。

[0082]さらなる実施形態において、本開示は、経腸栄養補給システムの管中の空気を検出する方法を提供する。この方法は、栄養補給チューブと、赤外線発光器及び赤外線光検出器を含む赤外線反射センサとを含むエアインライン感知システムを用意することを含む。栄養補給チューブは、経腸栄養補給システムのポンプデバイスに取り付けることができるカセットの一部として組み込むことができる。

[0083]この方法は、栄養補給チューブと流体連通するアダプタの方に赤外線光を送り、赤外線検出器を使用して反射赤外線光を検出することによって、例えば、反射及び／又は屈折された光の量に基づいて、栄養補給チューブ内の空気を検出することをさらに含む。栄養補給チューブ内で空気が検出された場合、ポンプデバイスは、例えば経腸栄養補給サイクルの間に停止することができる。

[0084]出願人は、経腸栄養補給システムのアダプタ及び／又は管が流体又は空気を含んでいるかどうかを判定することができるように独特のアダプタをエアインラインセンサシステムに組み合わせた。しかし、上述の物理的原理を採用して、経腸栄養補給ポンプ用のそのようなエアインラインセンサを実施する試みは、容易には達成されなかった。このようにして、出願人は以下の潜在的な困難な状況を認識した。（ｉ）ポンプの物理的寸法のため大きい反射面が可能でなかった、（ｉｉ）センサのコストは商業化を制限するものではなかった、（ｉｉｉ）光源はコリメートされたＸ線とすることができず、それ故に、二次レベル光学現象が考慮された、（ｉｖ）ポンプ内の光のすべてが反射又は屈折されるわけではなく、光の吸収及び散乱も考慮された、（ｖ）周辺光がフォトセンサの読取りに影響を与えることがある、（ｖｉ）いくつかの食物は高い粘性を示し、均質ではなく、それはチューブクリアランス（ｔｕｂｅｓ ｃｌｅａｒａｎｃｅ）の問題を生じさせることがある、（ｖｉｉ）高度のクリアランスをもつほとんどの食物材料は非常に低い屈折率を有しており、それは、チューブと相互作用する、付着及び滑りやすさの問題をもたらした、（ｖｉｉｉ）レンズをもつ光学部品の一貫した成形が困難であった、（ｉｘ）光学的な構成要素の光学／電気パラメータの広がりが概ね高かった、（ｘ）光学的な構成要素の経時変化がセンサ感度に影響することがあった。

[0085]本エアインラインセンサを実現する際の困難さを克服することによって、出願人は、先行技術の空気センサと比べて多くの利点を提供する改良されたエアインラインセンサを実現することができた。例えば、本エアインラインセンサは、いろいろな使用環境で働く低コストで信頼できる解決策である。本エアインラインセンサはチューブが塞がれているかどうかにかかわらず働き続け、光が反射又は吸収されるいかなるプレートも必要としない。本開示のエアインラインセンサは、さらに、多種多様な食物で動作し、同様の光システムで一般に見いだされる経時変化及び関連する問題に対して耐力がある。

[0100]本明細書で説明した現在の好ましい実施形態への様々な改変及び変更が当業者には明白であることが理解されるべきである。そのような改変及び変更は、本主題の趣旨及び範囲から逸脱することなく、及び意図した利点を減ずることなく行うことができる。それ故に、そのような改変及び変更は添付の特許請求の範囲によって包含されることが意図される。

Claims (18)

1. 流体流路を形成する第１及び第２の円筒状部分（６２，６４）を備え、一方のチューブ（２８）を他方のチューブ（７６）に連結させるように構成されるアダプタデバイス（６０）であって、
   前記第１の円筒状部分（６２）が２つの隣り合う楔形突出部（６８）を含み、各楔形突出部（６８）が赤外線透過性である少なくとも一部分を有し、各楔形突出部（６８）が外側面及び内側面を形成し、
   前記２つの楔形突出部（６８）は、実質的に三角形に整形され、前記２つの楔形突出部（６８）の間に実質的に三角形に整形された凹部（７０）を形成し、前記第１の円筒状部分（６２）の内壁（７２）は、前記アダプタデバイス（６０）と、前記アダプタデバイス（６０）を通って流れる中身との間の媒体分離面として働き、
   前記第１の円筒状部分（６２）の前記内壁（７２）は、前記凹部（７０）の中間を通り抜け、さらに前記アダプタデバイス（６０）を２つの等しい半分に二分するラインに実質的に垂直である、アダプタデバイス（６０）。
2. 前記流体流路が、前記第１及び第２の円筒状部分（６２，６４）の両方を通って延びる、請求項１に記載のアダプタデバイス（６０）。
3. 前記内壁（７２）の一部分が平坦であり、赤外線反射性である、請求項２に記載のアダプタデバイス（６０）。
4. 前記内壁（７２）の一部分が赤外線透過性である、請求項２に記載のアダプタデバイス（６０）。
5. 前記アダプタデバイス（６０）はポリプロピレン製である、請求項１に記載のアダプタデバイス（６０）。
6. 硬質フレームと、
   チューブ（２２）と、
   請求項１に記載の少なくとも１つのアダプタデバイス（６０）と、
   を備えるカセット（２０）。
7. 前記少なくとも１つのアダプタデバイス（６０）が当該カセット（２０）の端部に配置される、請求項６に記載のカセット（２０）。
8. 前記アダプタデバイス（６０）の前記第１の円筒状部分（６２）が、前記チューブ（２２）と対合するように構成及び配置される、請求項６に記載のカセット（２０）。
9. 前記アダプタデバイス（６０）の前記第２の円筒状部分（６４）が、前記他方のチューブ（７６）と対合するように構成及び配置される、請求項６に記載のカセット（２０）。
10. 第１及び第２のアダプタデバイス（６０）を含み、前記第１のアダプタデバイス（６０）が当該カセット（２０）の第１の端部に配置され、前記第２のアダプタデバイス（６０）が当該カセット（２０）の第２の端部に配置される、請求項６に記載のカセット（２０）。
11. 赤外線発光器（４２，５２）及び赤外線検出器（４４，５４）を有する少なくとも１つの赤外線反射センサ（４０，５０）を含むポンプデバイス（３０）と、
    前記ポンプデバイスに着脱可能に取り付けられる、請求項６に記載のカセット（２０）と、
    を含む、センサシステム。
12. 前記ポンプデバイス（３０）が経腸栄養補給ポンプである、請求項１１に記載のセンサシステム。
13. 前記赤外線発光器（４２，５２）及び前記赤外線検出器（４４，５４）が、前記ポンプデバイス（３０）内で同じ側に位置づけられる、請求項１１に記載のセンサシステム。
14. 前記赤外線発光器（４２，５２）が赤外線光を上向きに放出するように、前記赤外線発光器（４２，５２）及び前記赤外線検出器（４４，５４）が前記ポンプデバイス（３０）の下部の内部に配置される、請求項１１に記載のセンサシステム。
15. 前記少なくとも１つのアダプタデバイス（６０）が前記カセット（２０）の端部に配置され、前記第１及び第２の隣り合う楔形突出部（６８）が下方に向けられて前記赤外線発光器（４２，５２）及び前記赤外線検出器（４４，５４）と通じるように、前記少なくとも１つのアダプタデバイス（６０）が構成される、請求項１４に記載のセンサシステム。
16. 経腸栄養補給システム用のカセット（２０）のチューブ（２２）の中の空気を検出するためのエアインラインセンサシステム（１０）の作動方法であって、
    カセット（２０）を用意するステップであって、前記カセット（２０）は、チューブ（２２）と、前記チューブ（２２）に密閉的に取り付けられる、請求項１に記載のアダプタデバイス（６０）とを有する、前記ステップと、
    赤外線反射発光器（４２，５２）が、前記第１の楔形突出部（６８）の外側面に赤外線光を送るステップと、
    検出器（４４，５４）が、反射赤外線光の量を検出するステップと、
    マイクロコントローラが、前記反射赤外線光の量から、前記チューブ（２２）内の空気を検出するステップと、
    を含む、方法。
17. 前記エアインラインセンサシステム（１０）はポンプデバイス（３０）を有し、前記カセット（２０）は前記ポンプデバイス（３０）に挿入されている、請求項１６に記載の方法。
18. 前記チューブ（２２）で閾値量の空気が検出される場合、マイクロコントローラが可聴警報を鳴らすステップをさらに含む、請求項１６に記載の方法。

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