JP6600684B2 - 自動装脱着蠕動ポンプ装置 - Google Patents

Description

［関連出願］
この出願は、ここに参照として全体が組み込まれる２０１４年１１月２６日出願の米国非仮出願第１４／５５４，２８９号の利益を主張する。

本発明の開示は、可撓性管の内部で流体を送液するシステムと方法に関する。より特定的には、本開示は医療機器に関連して用いられる流体を蠕動送液するためのシステムと方法に関する。

医療分野において、ローラポンプまたは蠕動ポンプには多くの用途がある。例えば、ローラポンプは自動化アフェレーシスや血液処理装置のような医療機器内で、可撓性管を通して流体（例えば血液や血液成分）を押し出すために使用され得る。ローラポンプの動作は、可撓性管を閉塞する回転ローラーを使った容積変化による流体の押出しである。一般的に、ローラポンプは単純に構成され、一定の流れを生成し、流動媒体が中を輸送される使い捨ての管を用いる。

ローラポンプは、一般的に、ポンプ駆動部とポンプヘッドとを備える。ポンプ駆動部は、流動媒体を送液するために、ポンプヘッドの回転を引き起こす。ポンプヘッドはしばしばポンプ固定子とポンプ回転子とを備える。ポンプ固定子は、１以上の管がポンプ回転子によって押し付けられる内周表面（または「液路」）を有する室またはハウジングであり得る。ポンプ回転子は、固定子と液路に対して相対的に回転可能であり、ポンプ固定子内に位置する管のループにポンプ回転子が１以上のローラを係合させるように、ポンプ固定子内で整列され得る。ポンプ駆動部の他の部分である回転シャフトによるポンプ回転子の回転に際し、ローラは、管に沿って回転しながら、ポンプ固定子の内周表面に対して管ループを圧縮し得る。そして管内部に含まれる流動媒体はポンプ回転子の回転の方向に移送される。

本主題には、以下に記述され主張される装置およびシステムにおいて、別個に、または共に具体化され得るいくつかの局面がある。これらの局面は単独で、または、ここに記述される主題の他の局面と組み合わせて使用され得、これらの局面を組み合わせて記載することは、これらの局面を別個に使用することを排除すること、または、そのような局面を、ここに添付する特許請求の範囲に述べられているように別個にまたは別の組み合わせにおいて主張することを排除することを意図しない。

例示的な実施形態に従えば、本開示は、血液処理手順において使用する蠕動ポンプ装置に関し、回転軸周りに回転可能なポンプ回転子と、軸の周方向において空間が設けられたポンプ液路と、ポンプ回転子の頂部に配置されるポンプキャップとを備え、ポンプキャップは、管の装着時にある長さの管の管ループに係合して管ループを管ループの長さに沿って液路内で案内するように形成される指を有し、ポンプキャップはさらに、指の反対側において外側に配置される張力付与壁を備え、張力付与壁は、管の取り外し時にある長さの管ループに係合し、管ループが液路から抜ける時に管長に張力を与えるように構成されている。

例示的な実施形態に従えば、本開示は、ポンプ液路に対するポンプ管ループの装着と取り外しの方法に関し、方法は、ある長さの管の可撓性管ループをポンプ液路の近傍に配置すること、ポンプ回転子の頂部に位置し管ループを管ループ長に沿って液路内部で案内するポンプキャップの指と管ループを係合させること、そして、可撓性管ループをポンプ液路から取り外すことを含み、ポンプ回転子は回転軸周りに回転可能であり、ポンプ液路は軸の周方向において空間が設けられており、指の反対側において外側に配置される張力付与壁は、管ループが液路から抜ける時にある長さの管ループと係合し、管長に張力を付与する。

例示的な実施形態に従えば、本開示は、回転軸周りに回転可能なポンプ回転子と、軸の周方向において空間が設けられたポンプ液路とを備える、医療機器において使用される蠕動ポンプ装置に関する。装置はまた、ポンプ回転子の頂部に配置されるポンプキャップを備え、ポンプキャップは、管の装着時にある長さの管の管ループと係合して管ループを管ループの長さに沿って液路内で案内するように構成される指を有する。ポンプキャップはさらに、指と反対側において外側に配置される張力付与壁を備え、張力付与壁は、管の取り外し時に管ループのある長さと係合し、管ループが液路から抜ける時に管長に張力を与えるように構成される。指は、ポンプ回転子の回転軸からポンプ回転子の表面を超えて外側に向かって放射状に延び、張力付与壁はポンプ回転子の周面に全体的に沿う外形を有する。

本実施形態の特徴、局面、有利な点は以下の記載、添付の特許請求の範囲、そして以下に簡単に説明される図面に表わされる例示的な実施形態から明らかである。
１つの例示的な実施形態に従った蠕動ポンプ装置を組み込む流体処理システムの斜視図である。 １つの例示的な実施形態に従った、図１の流体処理システムと組み合わせて使用され得る使い捨て流体回路とカセットの概略図である。 例示的な実施形態に従った公知技術のポンプキャップの斜視図である。 例示的な実施形態に従ったポンプ装置の斜視図である。 例示的な実施形態に従ったポンプ回転子アセンブリとポンプキャップの斜視図である。 例示的な実施形態に従った、装着の様々な時点における、カセットと、関連付けられた管ループの斜視図である。 例示的な実施形態に従った、取り外しの様々な時点における、カセットと、関連付けられた管ループの斜視図である。

いくつかの実施形態は、管ループの液路に対する装着と取り外しの間、ポンプ管ループのもつれ、まとまり、および／または、折り畳みを最小にし得る。

いくつかの実施形態は、医療手順に先立って、ポンプ管ループのポンプ液路への自動的な装着と、手順の完了に際してポンプ液路からのポンプ管ループの自動的な取り外しを可能にし得る。

いくつかの実施形態は、装着と取り外しの課題を、より短い、そして、より長い管ループによって、最小にし得る。

いくつかの実施形態は、装着と取り外しの課題を、より速い、そして、より遅いポンプ回転速度によって、最小にし得る。

いくつかの実施形態は、装着と取り外しの課題を、より速い、そして、より遅いカセットの装脱着の速度によって、最小にし得る。

図１は、使い捨て流体回路１２（図２）と合わせて使用される蠕動ポンプ装置９２を組み込んでいる例示的な流体処理システム１０を示す。流体処理システム１０は、ここに全体が参照として組み込まれる米国特許第５，８６８，６９６号に詳細に記載され、イリノイ州、レイク ズーリック、フェンウォール、インコーポレイテッドによってＡＭＩＣＵＳ（登録商標）セパレータとして販売されているシステムのような、アフェレーシス装置の１以上の特徴を有し得るが、いかなる適切なアフェレーシス装置または血液処理システムであっても使用され得る。システム１０は、全血、血液成分、または他の生物学的細胞材料の懸濁液を含むがこれらに限定されない、様々な流体の処理に使用され得る。改良されたポンプ装置９２は、例示的なシステム１０と使い捨て流体回路１２とを参照してここに記載されるが、これらの原理は、本開示の範囲から離れることなく、他の流体処理システムと使い捨て流体回路においても使用され得ると理解されるべきである。

使い捨て流体回路１２に入る流体はその中へ、流体回路１２のカセット１６，１６ａ，１６ｂから伸びる１以上の可撓性管ループ５０に作用する流体処理システム１０の１以上のポンプ９２によって送液され得る。管ループ５０は、直立し、カセット１６，１６ａ，１６ｂから外側に曲げられた位置にあり得る。例示的なカセット１６、例示的なポンプ機構、そして、関連付けられるカセットホルダ９４は、ここに全体が参照として組み込まれる米国特許第５，４８０，２９４号に詳細に記載されているが、いかなる適切なカセット、ポンプ機構、カセットホルダであっても使用され得る。ポンプ機構は任意で、図３に図示されるような、公知技術のポンプキャップ１００ａのようなポンプキャップを装備し得る。公知のポンプキャップ１００ａの外形は、全体的に、下にあるポンプ機構の回転子の周に沿っており、回転子とポンプ機構を保護する役割を担い得る。

図１のカセットホルダ９４に戻ると、それぞれは、所望の操作位置において、２つの対向する側端部１３０に沿って、カセット１６，１６ａ，１６ｂの１つを受容し、つかみ得る。カセットホルダ９４は、１組の蠕動ポンプ装置９２を含み得る。カセットホルダ９４によってカセット１６が掴まれると、図２に示すようにカセット１６から伸びる管ループ５０はポンプ装置９２と操作可能に係合し得る。ポンプ装置９２は、カセット１６を通る流体流を引き起こすように操作され得る。図１の実施形態は流体回路１２の管ループ５０と係合するように構成されている３つのカセットホルダ９４を図示しているが、流体処理システム１０にはいくつのカセットホルダ９４が組み込まれてもよい。図１にはまた、カセットホルダ９４の両端の外側に配置されている蠕動ポンプ装置９２が図示されているが、ポンプ装置９２は、カセット１６，１６ａ，１６ｂから伸びる管ループ５０の方向と数に応じて、様々な構成で配置され得る。

図３Ａ，３Ｂでは、ポンプ装置９２の詳細が示されている。ポンプ装置９２は、回転軸Ａ周りに回転可能なポンプ回転子アセンブリ２９２を備え得る。外壁２９４は、少なくとも部分的にそれぞれの回転子アセンブリ２９２の背面側に延在し得る。外壁２９４と回転子アセンブリ２９２との間の空間は、軸Ａの周方向において空間が設けられたポンプ液路２９６を形成する。カセット１６，１６ａ，１６ｂが側端部１３０によって掴まれると、管ループ５０はポンプ液路２９６内に延在し得る。カセット１６と管ループ５０の装着は、全体的にポンプ回転子の回転軸Ａに平行な方向において管ループ５０とカセット１６をポンプ回転子に向かって動かす側端部１３０によってなされ得る。カセット１６と管ループ５０の取り外しは、全体的にポンプ回転子の回転軸Ａに平行な方向において管ループ５０とカセット１６とをポンプ回転子から離れるように動かす側端部１３０によってなされ得る。それぞれの回転子アセンブリ２９２は、直径方向に離隔されたローラー３００のセットを含み得るが、１以上のローラー３００の間隔は様々であり得る。使用において、ポンプ回転子２９２が回転すると、ローラー３００は連続して、関連付けられた管ループ５０をポンプ液路２９６の外壁２９４に対して圧縮し得る。この蠕動ポンプの動作は、関連付けられたループ５０を通して流体を圧迫し得る。

それぞれの回転子アセンブリ２９２は、アセンブリ２９２にふたをするポンプキャップ１００を有し得る。ポンプキャップ１００は、張力付与指３０２を含み得、これはポンプ回転子アセンブリ２９２の回転軸Ａから外側に、回転子アセンブリ２９２の周面を超えて、放射状に延在し得る。張力付与指３０２は、回転子アセンブリ２９２と液路２９６のの高さよりも上方に配置され得、管ループ５０をつかみ、液路２９６内に案内することによって、管ループ５０の液路２９６への円滑な装着を容易にし得る。張力付与指３０２は、所望の蠕動ポンプ動作が生じるように、管ループ５０が、それぞれのポンプ液路２９６内において適切に配向され、整列されていることを確実にし得る。

回転子アセンブリ２９２のポンプキャップ１００もまた、張力付与指３０２の反対側において外側に、また、回転子アセンブリ２９２と液路２９６の高さよりも上方に配置される張力付与壁３０３を含み得る。張力付与壁３０３の外形は、全体的に、回転子アセンブリ２９２の周に従い得る。張力付与壁３０３は、取り外しの間、管ループ５０のたるみをふせぎ、管ループ５０が液路２９６を抜ける時に管ループ５０に張力を与えることによって、液路２９６からの管ループ５０の円滑な取り外しを容易にし得る。管ループ５０に張力を与えることは、取り外しの工程の間に管ループ５０が曲がり折り畳まれることを最小化し得る。

図４は、液路２９６に装着される直前のカセット１６と関連付けられた管ループ５０を図示する。管ループ５０は、液路２９６の上方であって全体的に回転子アセンブリ２９２の上方においてポンプキャップ１００の高さにおいて液路２９６の近傍に配置されている。ポンプ回転子２９２は、管ループ５０が液路２９６内に置かれるのに先立って、回転軸Ａ周りに回転を始め得る。

図４Ｂでは、カセットホルダ９４の側端部１３０がカセット１６をカセットホルダ９４内に装着すると、カセット１６に最も近い管ループ５０の位置から、管ループ５０が回転子アセンブリ２９２周りにおいて液路２９６内に装着を開始し得る。カセット１６から遠い管ループ５０の部分はまだ未装着であり得、ポンプキャップ１００の一部をまたぎ得る。

図４Ｃを参照すれば、回転軸Ａ周りのポンプ回転子２９２の回転は、指３０２に管ループ５０を掴ませるので、カセット１６に近いほうのループ５０の部分は指３０２の下に捕まえられる。指３０２は、管ループ５０を液路２９６の中に、その長さに沿って案内し得る。指３０２は、管ループ５０を完全に液路２９６内に案内するために、ポンプ回転子２９２の１以上の回転を必要とし得る。管ループ５０がより短い場合には、管ループ５０を完全に液路２９６内に案内するために、指３０２のより多い回転を要し得る。管ループ５０が液路２９６内に完全に装着されると、回転ポンプ回転子２９２のローラー３００は管ループ５０に沿った流体の輸送を促進し得る。

図５Ａは、カセット１６がカセットホルダ９４内に装着されており、ちょうど取り外しの工程が始まったときの実施形態を示す。側端部１３０はカセット１６を取り外し位置に持ち上げ、管ループ５０においてカセット１６に最も近い部分は最初に液路２９６から抜け得る。ポンプ回転子２９２と、従ってポンプキャップ１００は、取り外しの工程の間、回転し続け得る。

図５Ｂを参照すれば、カセット１６からより遠い管ループ５０の部分は、液路２９６から抜け続け、張力付与壁３０３は管ループ５０に次第により接触し得る。張力付与壁３０３は、たわみを避けるために管ループ５０の長さに沿って張力を生成し得、従って管５０の曲がりと折れの部分を最小化し、また、液路２９６から管ループ５０の全ての部分が抜けるように促進する。図５Ｃは、管ループ５０の全体が液路２９６から抜けた時点を示す。張力付与壁３０３は、ループ５０が液路２９６内に後退しないように、張られた管ループ５０の長さを保持し得る。張力付与壁３０３は、従って、流体処理システム１０とポンプ装置９２が、より短い管ループやより長い管ループに適応することを可能にする。

ここに開示された実施の形態は、本主題の説明の目的のためであり、主題は詳細に示されていない様々な他の形態と組み合わせにおいて具体化され得ると理解される。従って、ここに開示される特定の実施形態と特徴は、添付の特許請求の範囲において定義された主題を限定するものと解釈されない。

Claims (20)

1. 周を有し回転軸周りに回転可能なポンプ回転子と、
   前記回転軸の周方向において空間が設けられたポンプ液路と、
   管ループと、
   前記ポンプ回転子の頂部に配置されるポンプキャップとを備え、
   前記ポンプキャップは、前記管ループの取り外し状態において前記管ループに係合して、前記管ループの少なくとも一部を前記管ループの前記少なくとも一部の長さに沿って前記液路内に案内するように構成された指を有し、
   前記管ループの最遠位部は、前記管ループの取り外し状態において前記ポンプキャップの前記指を超えて前記回転軸から直径方向外側に延びるように構成されており、
   前記ポンプキャップはさらに、前記回転軸に対して前記指の反対側に配置される張力付与壁を備え、
   前記張力付与壁は、単一の連続した長い弓状の面を有し、前記管ループの取り外し状態において管ループと係合し、前記管ループが前記液路から抜けるときに前記管ループの前記少なくとも一部の長さに張力を与えるように構成され、
   前記張力付与壁は前記指と同一平面上にあり、前記指の直径方向の最外端の弓状の広がりよりも大きい前記回転軸を中心とする弓状の広がりを有する、血液処理操作において使用される蠕動ポンプ装置。
2. 前記ポンプ回転子は直径方向に間隔をおいて配置されるローラーのセットを含む、請求項１に記載の蠕動ポンプ装置。
3. 前記指は前記ポンプ回転子の前記回転軸から前記ポンプ回転子の前記周を超えて外側に放射状に延びている、請求項１に記載の蠕動ポンプ装置。
4. 前記液路は、ポンプ回転子と、少なくとも部分的に前記ポンプ回転子の背面側に延在する外壁との間に空間を有する、請求項１に記載の蠕動ポンプ装置。
5. 前記管ループの前記少なくとも一部の長さは、前記管ループを全体的に前記ポンプ回転子の前記回転軸に平行な方向において、前記ポンプ回転子に向かって動かすことによって前記液路内に装着されるように構成されている、請求項１に記載の蠕動ポンプ装置。
6. 前記指の少なくとも一部および／または前記張力付与壁の少なくとも一部は、前記ポンプ回転子と前記液路の上方に配置されている、請求項１に記載の蠕動ポンプ装置。
7. 前記張力付与壁は、前記液路から前記管ループが抜ける時に前記管ループに次第に接触する、請求項１に記載の蠕動ポンプ装置。
8. 回転軸を有するポンプ回転子から周方向において空間が設けられたポンプ液路に対するポンプ管ループの少なくとも一部の装脱着方法であって、
   ある長さの管ループをポンプ液路の近傍に配置し、
   前記管ループをポンプ回転子の頂部に配置されるポンプキャップの指に係合させ、
   前記管ループの係合に先立って前記管ループの最遠位部が前記ポンプキャップの前記指の直径方向の最外端を超えて直径方向に外側に延び、
   前記指を用いて前記液路内に前記管ループの少なくとも一部を案内し、そして、
   前記回転軸に対して前記指の反対に位置し、前記管ループが前記液路を抜ける時に前記管ループに係合して前記管ループの前記少なくとも一部に張力を与える前記ポンプキャップの張力付与壁によって前記ポンプ液路から前記管ループを取り外すことを含み、
   前記張力付与壁は、単一の連続した細長い弓状面を形成し、前記指と同一平面上にあり、前記指の直径方向の最外端の弓状の広がりよりも大きい前記回転軸を中心とする弓状の広がりを有する、方法。
9. 前記ポンプ回転子は、直径方向に間隔をおいて配置されるローラーのセットを含む、請求項８に記載の方法。
10. 前記指は前記ポンプ回転子の前記回転軸から前記ポンプ回転子の周を超えて外側に放射状に延びている、請求項８に記載の方法。
11. 前記張力付与壁は、取り外しの間、前記管ループのたるみを防ぐように構成されている、請求項８に記載の方法。
12. 前記液路は、前記ポンプ回転子と少なくとも部分的に前記ポンプ回転子の背面側に延在する外壁との間に空間を有する、請求項８に記載の方法。
13. 前記管ループの前記少なくとも一部の長さは、全体的に前記ポンプ回転子の前記回転軸に平行な方向において、前記ポンプ回転子に向かって前記管ループを動かすことによって前記液路内に装着されるように構成されている、請求項８に記載の方法。
14. 前記指の少なくとも一部および／または前記張力付与壁の少なくとも一部は、前記ポンプ回転子と前記液路の上方に配置されている、請求項８に記載の方法。
15. 周を有し回転軸周りに回転可能なポンプ回転子と、
    前記軸の周方向において空間が設けられたポンプ液路と、
    前記ポンプ回転子の頂部に配置されたポンプキャップとを備え、
    前記ポンプキャップは、管ループの少なくとも一部を前記管ループの前記少なくとも一部の長さに沿って前記液路内に装着する時に前記管ループの前記少なくとも一部と係合し案内する指を有し、
    前記指は、前記装着する時に先立って前記回転軸に対して前記管ループの最遠位部の直径方向内側に配置されるように構成されている直径方向の最外端を含み、
    前記ポンプキャップはさらに、前記回転軸に対して前記指の反対側に配置される張力付与壁を備え、
    前記張力付与壁は、前記管ループの前記少なくとも一部の取り外しの時において前記管ループと係合し、前記管ループが前記液路から抜ける時に前記管ループの前記少なくとも一部の長さに張力を与えるように構成された、単一の連続した長い弓状の面を有し、
    前記張力付与壁は前記指と同一平面上にあり、前記指の直径方向の最外端の弓状の広がりよりも大きい前記回転軸を中心とする弓状の広がりを有する、医療機器において使用される蠕動ポンプ装置。
16. 前記液路は、前記ポンプ回転子と少なくとも部分的に前記ポンプ回転子の背面側に延在する外壁との間に空間を有する、請求項１５に記載の蠕動ポンプ装置。
17. 前記張力付与壁は、前記液路から前記管ループが抜けるときに前記管ループに次第に接触するように構成されている、請求項１５に記載の蠕動ポンプ装置。
18. 前記ポンプキャップは、前記張力付与壁から延びる底部の縁をさらに備え、前記底部の縁の平坦部分は、前記張力付与壁を越えて直径方向外側に延びている、請求項１に記載の蠕動ポンプ装置。
19. 前記ポンプキャップは、前記張力付与壁から延びる底部の縁をさらに備え、前記底部の縁の平坦部分は、前記張力付与壁を越えて直径方向外側に延びている、請求項８に記載の方法。
20. 前記ポンプキャップは、前記張力付与壁から延びる底部の縁をさらに備え、前記底部の縁の平坦部分は、前記張力付与壁を越えて直径方向外側に延びている、請求項１５に記載の蠕動ポンプ装置。

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