JP7029412B2 - 微小流動制限器アセンブリおよびその製造方法 - Google Patents

Description

（関連出願の相互参照）
本願は、２０１６年２月２２日に出願された米国仮出願第６２／２９８，１６８号の優先権の利益を主張するものであり、該米国仮出願の全体の内容は、参照により本明細書中に援用される。

本発明は、概して、流動制限器の分野に関し、より具体的には、医療用途において有用な微小流動制限器に関する。

微小流動制限器は、一般に、注入ポンプシステムと併せて医療分野において使用され、患者への薬および他の流体の流動を調整する。微小流動制限器は、典型的には、５００ミリリットル／時未満の範囲内で流体流動を調整可能であるが、必要に応じて、より高い流量を調整することができる。注入ポンプシステムが動作する、典型的圧力は、約６０ｋＰａ未満である。

既存の微小流動制限器に関して考慮すべき難点は、先行技術において認識されている。具体的には、制限器を通した流動を経時的に維持することに関して、先行技術の微小流動制限器は、流体内の微粒子および泡の存在に起因して、急停止を非常に受けやすいと考えられる。制限器および注入ポンプの最小限の動作圧力を通して流動する少量の流体は、微粒子を移動もしくは別様に克服させ、または泡を破壊し、流体が制限器を通して流動し続けることを可能にするために不十分な圧力を提供すると考えられる。本問題に対処するために、選択先行技術の微小流動制限器は、流体のための複数の蛇行性経路を形成するように具体的に設計されており、そのような経路は、泡を破壊し、微粒子が流体によって循環されることを可能にするように設計されている。

しかしながら、先行技術の流動制限器は、非常に小さい流体路が利用されることに起因して、製造が高価である。いくつかの既存の流動制限器は、コストがかかる処理および後処理ステップを使用して製造されている。加えて、既存の流動制限器は、流動制限器内の微小漏出に起因して、流量が経時的に減少されることに悩まされている。

本発明者らは、予想外にも、先行技術に照らして、微小流動制限器を通して流動する流体によって生成された摩擦帯電が、経時的に制限器を通る流体の流動に影響を及ぼすことを発見した。流体および微小流動制限器の摩擦帯電効果を管理することによって、微小流動制限器は、経時的に意図されるように一貫して機能可能となる。加えて、本発明における流体路の一意の構成は、摩擦帯電効果のより良好な管理を可能にする一方、同時に、製造プロセスを簡略化し、製造コストを低減させる。故に、本発明は、微小流動制限器構成内の摩擦帯電効果からの有意な干渉を伴わずに、経時的に流動する非常に少量の流体の管理を可能にし、これは、より費用効果的な様式における製造を可能にする。

本発明は、アセンブリ流体入口およびアセンブリ流体出口を含む、医療用流体微小流動アセンブリを対象とする。外部表面を有する、マンドレルが、マンドレルの外部表面の少なくとも一部が空洞の内部表面の少なくとも一部と略平行であるように、筐体の空洞内に位置付けられる。少なくとも１つの突出部が、空洞の内部表面またはマンドレルの外部表面のいずれかから延在し、各突出部は、マンドレルの外部表面または空洞の内部表面のいずれかに当接し、シールされた流体チャネルを形成する。シールされた流体チャネルは、アセンブリ流体入口に近接して位置付けられる、チャネル入口と、アセンブリ流体出口に近接して位置付けられる、チャネル出口とを含んでもよい。

シールされた流体チャネルは、ある長さと、平均幅とを有し、ある実施形態では、チャネルの長さは、シールされた流体チャネルの平均幅を１０倍上回ってもよい。シールされた流体チャネルの平均幅は、少なくとも５０ミクロンであってもよく、いくつかの実施形態では、５０ミクロンより広くてもよい。シールされた流体チャネルは、シールされた流体チャネルの長さの少なくとも一部に沿って一定幅を有してもよい、またはチャネルの長さの少なくとも一部に沿って変動する幅を有してもよい。ある実施形態では、シールされた流体チャネルの幅は、シールされた流体チャネルがチャネル出口に近接して最広となるように、チャネルの長さの少なくとも一部に沿って増加してもよい。

マンドレルの外部表面は、多様に成形されてもよく、シールされた流体チャネルが螺旋パターンでマンドレルの外部表面を中心として延在し得るように、円錐形形状を有してもよい。

特定の実施形態では、マンドレルの外部表面の一部は、平面であってもよい。空洞の内部表面の少なくとも一部は、マンドレルの外部表面の平面部分と略平行であるように構成されてもよい。マンドレルの外部表面のうちの少なくとも２つの部分が平面であって、両部分が空洞の内部表面の少なくとも一部と略平行である、構成では、突出部は、少なくとも２つのシールされた流体チャネルが形成されるように、マンドレルまたは空洞のいずれかの各平面表面上に位置付けられてもよい。

突出部は、マンドレルの外部表面の平面部分または空洞の内部表面のいずれかから延在してもよい。いくつかの実施形態では、突出部は、マンドレルの外部表面および空洞の内部表面から延在してもよい。

シールされた流体チャネルは、いくつかの実施形態では、マンドレルの外部表面と筐体の空洞の内部表面との間の平均距離である、平均高さを有する。シールされた流体チャネルはまた、平均幅を有し、いくつかの実施形態では、シールされた流体チャネルの平均幅は、シールされた流体チャネルの平均高さと少なくとも同一、例えば、少なくとも３倍、少なくとも５倍、または少なくとも１０倍である。ある構成では、シールされた流体チャネルの平均高さは、約５ミクロンに等しいまたはそれを上回り、約５００ミクロン未満であってもよい。シールされた流体チャネルを形成する、表面のうちの少なくとも１つは、シールされた流体チャネルの平均高さの約１０％未満、例えば、約５％未満であって、理想的には、可能な限り平滑である、平均表面粗度を有してもよい。

突出部は、第１の表面と、第２の表面とを含んでもよく、第１および第２の表面は、マンドレルの外部表面または空洞の内部表面のいずれかに接触し、シールされた流体チャネルを形成する、頂点を形成する。いくつかの構成では、頂点は、ある構成では、０．００１ミクロンを上回るまたはそれと等しくあり得る、半径として形成されてもよい。

シールされた流体チャネルは、少なくとも部分的に、生理食塩水またはグルコース溶液と接触したとき、略中立摩擦帯電を呈する、材料から形成されてもよい。これを達成するために、シールされた流体チャネルは、少なくとも部分的に、ポリカーボネートから形成されてもよい。シールされた流体チャネルの部分はまた、ポリスルホン、アクリル、ＰＶＣ、ナイロン、ポリエチレン、ポリプロピレンポリマー、またはこれらの材料とポリカーボネートの組み合わせから形成されてもよい。

医療用流体微小流動アセンブリは、約０．０１ｍｌ／時を上回る流量で、いくつかの構成では、約５００ｍｌ／時未満の流量で、シールされた流体チャネルが、流体がアセンブリ流体出口を通して流動することを可能にするように構成されてもよい。

本発明の別の側面によると、医療用流体微小流動アセンブリを製造するための方法が、提供される。本方法は、空洞を備える医療用流体微小流動アセンブリ筐体を形成するステップと、外部表面を備えるマンドレルを形成するステップとを含んでもよい。加えて、医療用流体微小流動アセンブリ筐体またはマンドレルの材料のうちの少なくとも１つの固化に先立って、マンドレルは、空洞の内部表面またはマンドレルの外部表面のいずれかから延在する、少なくとも１つの部分的に固化された突出部が、マンドレルの外部表面または空洞の内部表面のいずれかに当接し、シールされた流体チャネルを形成するように、医療用流体微小流動アセンブリの筐体の空洞内に位置付けられてもよい。部分的に固化された材料は、より大きな変形容量を有し、それによって、幾何学的および製造変動を補償し、より完璧なシールを微小流動アセンブリ筐体とマンドレルとの間に形成し、微小漏出の性質を減少させる。マンドレルを医療用流体微小流動アセンブリ筐体の空洞内に位置付けるステップ後、マンドレルおよび／または医療用流体微小流動アセンブリ筐体は、時間、温度、化学、または他の手段のいずれかを通して固化される。一実施形態では、医療用流体微小流動アセンブリは、組立の間に部分的に固化される、医療用流体微小流動アセンブリ筐体を除き、全ての構成要素が完全に固化されると、組み立てられる。別の実施形態では、マンドレルのみが、部分的に、医療用流体微小流動アセンブリの組立の間に固化される。

別の実施形態では、本方法は、微小流動アセンブリを通して所望の流量を達成するステップを含む。例えば、本方法は、空洞を有する医療用流体微小流動アセンブリ筐体を固定具の中に装填するステップと、硬化性接着剤を空洞の内部表面と支柱との間の筐体の空洞の内部表面の一部上に塗布するステップとを含んでもよい。本方法はさらに、加圧ガスの空気流量、または入口と出口との間の圧力差、例えば、出口における真空を監視するステップと、加圧ガスをシールされた流体チャネルを通してチャネル入口からチャネル出口に通過させるステップと、監視される空気流量に基づいて、マンドレルに対する支柱の圧接を調節するステップとを含んでもよい。硬化性接着剤が、次いで、測定された空気流量が標的空気流量に到達したとき、硬化されてもよい。
本明細書は、例えば、以下を提供する。
（項目１）
医療用流体微小流動アセンブリであって、
アセンブリ流体入口およびアセンブリ流体出口と、
外部表面を有するマンドレルであって、上記マンドレルは、上記マンドレルの外部表面の少なくとも一部が空洞の内部表面の少なくとも一部と略平行であるように筐体の空洞内に位置付けられる、マンドレルと、
上記空洞の内部表面または上記マンドレルの外部表面のいずれかから延在する少なくとも１つの突出部であって、各突出部は、上記マンドレルの外部表面または上記空洞の内部表面のいずれかに当接し、シールされた流体チャネルを形成し、上記シールされた流体チャネルは、上記アセンブリ流体入口に近接して位置付けられるチャネル入口と、上記アセンブリ流体出口に近接して位置付けられるチャネル出口とを有する、突出部と
を備える、医療用流体微小流動アセンブリ。
（項目２）
上記シールされた流体チャネルは、長さと、平均幅とを有し、上記チャネルの長さは、上記シールされた流体チャネルの平均幅を１０倍上回り、上記シールされた流体チャネルの平均幅は、少なくとも５０ミクロンである、項目１に記載の医療用流体微小流動アセンブリ。
（項目３）
上記マンドレルの外部表面の少なくとも一部は、円錐形形状を有し、上記シールされた流体チャネルは、螺旋パターンで上記マンドレルの外部表面を中心として延在する、項目２に記載の医療用流体微小流動アセンブリ。
（項目４）
上記シールされた流体チャネルは、上記シールされた流体チャネルの長さの少なくとも一部に沿って一定幅を有する、項目３に記載の医療用流体微小流動アセンブリ。
（項目５）
上記シールされた流体チャネルは、上記シールされた流体チャネルの長さの少なくとも一部に沿って変動する幅を有する、項目３に記載の医療用流体微小流動アセンブリ。
（項目６）
上記シールされた流体チャネルは、上記シールされた流体チャネルが上記チャネル出口に近接して最広となるように、上記チャネルの長さの少なくとも一部に沿って増加する幅を有する、項目５に記載の医療用流体微小流動アセンブリ。
（項目７）
上記マンドレルの外部表面の少なくとも一部は、平面であり、上記空洞の内部表面の少なくとも一部は、上記マンドレルの外部表面の平面部分と略平行である、項目１に記載の医療用流体微小流動アセンブリ。
（項目８）
上記少なくとも１つの突出部は、上記マンドレルの外部表面の平面部分または上記空洞の内部表面のいずれかから延在する、項目７に記載の医療用流体微小流動アセンブリ。
（項目９）
上記マンドレルの外部表面のうちの少なくとも２つの部分は、平面であり、両部分は、上記空洞の内部表面と略平行であり、突出部が、少なくとも２つのシールされた流体チャネルが形成されるように、上記マンドレルまたは上記空洞のいずれかの各平面表面上に位置付けられる、項目８に記載の医療用流体微小流動アセンブリ。
（項目１０）
上記シールされた流体チャネルはさらに、上記マンドレルの外部表面と上記筐体の上記空洞の内部表面との間の平均距離である平均高さを含み、上記シールされた流体チャネルの平均幅は、上記シールされた流体チャネルの平均高さの少なくとも３倍である、項目２に記載の医療用流体微小流動アセンブリ。
（項目１１）
上記シールされた流体チャネルの平均高さは、約５ミクロンに等しいまたはそれを上回り、約５００ミクロン未満である、項目１０に記載の医療用流体微小流動アセンブリ。
（項目１２）
上記シールされた流体チャネルを形成する上記表面のうちの少なくとも１つは、上記シールされた流体チャネルの平均高さの約１０％未満である平均表面粗度を有する、項目１０に記載の医療用流体微小流動アセンブリ。
（項目１３）
上記シールされた流体チャネルを形成する上記表面のうちの少なくとも１つは、約０．０１２ミクロンを上回り、約５ミクロン未満である、平均表面粗度を有する、項目１に記載の医療用流体微小流動アセンブリ。
（項目１４）
上記突出部はさらに、第１の表面と、第２の表面とを備え、上記第１および第２の表面は、上記マンドレルの外部表面または上記空洞の内部表面のいずれかに接触し、上記シールされた流体チャネルを形成する、頂点を形成する、項目１に記載の医療用流体微小流動アセンブリ。
（項目１５）
上記頂点は、０．００１ミクロンを上回るまたはそれと等しい半径として形成される、項目１４に記載の医療用流体微小流動アセンブリ。
（項目１６）
上記シールされた流体チャネルは、少なくとも部分的に、生理食塩水またはグルコース溶液と接触したときに略中立摩擦帯電を呈する材料から形成される、項目１に記載の医療用流体微小流動アセンブリ。
（項目１７）
上記シールされた流体チャネルは、少なくとも部分的に、ポリカーボネートから形成される、項目１に記載の医療用流体微小流動アセンブリ。
（項目１８）
上記シールされた流体チャネルは、少なくとも部分的に、ポリカーボネート、ポリスルホン、アクリルポリマー、ＰＶＣ（ポリ塩化ビニル）、ナイロン、ポリエチレン、ポリプロピレン、またはそれらの組み合わせから形成される、項目１に記載の医療用流体微小流動アセンブリ。
（項目１９）
上記シールされた流体チャネルは、約０．０１ｍｌ／時を上回り、約５００ｍｌ／時未満の流量で、流体が上記アセンブリ流体出口を通して流動することを可能にするように構成される、項目１に記載の医療用流体微小流動アセンブリ。
（項目２０）
上記シールされた流体チャネルは、約０．０１ｍｌ／時を上回る流量で、流体が上記アセンブリ流体出口を通して流動することを可能にするように構成される、項目１に記載の医療用流体微小流動アセンブリ。
（項目２１）
医療用流体微小流動アセンブリを製造するための方法であって、上記方法は、
空洞を備える医療用流体微小流動アセンブリ筐体を形成するステップと、
外部表面を備えるマンドレルを形成するステップと、
上記医療用流体微小流動アセンブリ筐体または上記マンドレルのうちの少なくとも１つの固化に先立って、上記空洞の内部表面または上記マンドレルの外部表面のいずれかから延在する少なくとも１つの部分的に固化された突出部が、上記マンドレルの外部表面または上記空洞の内部表面のいずれかに当接し、シールされた流体チャネルを形成するように、上記マンドレルを上記医療用流体微小流動アセンブリ筐体の空洞内に位置付けるステップであって、上記シールされた流体チャネルは、チャネル入口と、チャネル出口とを有し、それによって、上記医療用流体微小流動アセンブリ内の垂れを低減させる、ステップと、
上記マンドレルを上記医療用流体微小流動アセンブリ筐体の空洞内に位置付けるステップ後、上記マンドレルまたは上記医療用流体微小流動アセンブリ筐体のうちの少なくとも１つを固化するステップと
を含む、方法。
（項目２２）
アセンブリ流体出口を備える支柱を形成するステップと、
上記医療用流体微小流動アセンブリ筐体、上記マンドレル、または上記支柱のうちの少なくとも１つの固化に先立って、上記支柱のアセンブリ流体出口が上記チャネル出口と流体連通するように、上記支柱を上記筐体の空洞内の上記マンドレルに対して圧接するステップと
をさらに含む、項目２１に記載の方法。
（項目２３）
上記支柱を上記筐体の空洞内の上記マンドレルに対して圧接するステップは、モータ式線形アクチュエータを利用する、項目２２に記載の方法。
（項目２４）
それを通して延在する開口部を備えるコネクタを形成するステップと、
上記支柱の少なくとも一部が上記コネクタの開口部内に位置付けられるように、上記コネクタを上記医療用流体微小流動アセンブリ筐体に固着するステップと
をさらに含む、項目２２に記載の方法。
（項目２５）
接着剤を上記空洞の内部表面と上記支柱との間の上記筐体の空洞の内部表面の一部に塗布するステップと、
加圧ガスの空気流量を監視するステップと、
上記加圧ガスを上記シールされた流体チャネルを通して上記チャネル入口から上記チャネル出口に通過させるステップと、
上記監視される空気流量に基づいて、上記マンドレルに対する上記支柱の圧接を調節するステップと、
上記監視される空気流量が標的空気流量に到達したとき、上記接着剤を硬化させるステップと
をさらに含む、項目２１に記載の方法。
（項目２６）
上記空洞の内部表面または上記マンドレルの外部表面のいずれかから延在する上記部分的に固化された突出部を固化させるステップをさらに含む、項目２１に記載の方法。

図１Ａは、本発明の側面による、微小流動アセンブリの実施形態を利用する注入ポンプシステムの斜視図である。 図１Ｂは、本発明の別の側面による、微小流動アセンブリの実施形態を利用する注入ポンプシステムの別の斜視図である。 図２Ａは、図１Ａの微小流動アセンブリの斜視分解図である。 図２Ｂは、微小流動アセンブリの別の実施形態の斜視分解図である。 図３Ａは、本発明による、微小流動アセンブリの実施形態の斜視図である。 図３Ｂは、図３Ａに描写される微小流動アセンブリの実施形態の側面図である。 図４Ａは、線Ａ－Ａに沿って得られた図３Ｂに描写される微小流動アセンブリの断面図である。 図４Ｂは、微小流動アセンブリの実施形態の断面図である。 図４Ｃは、図２Ｂに描写される組み立てられた微小流動アセンブリの断面図である。 図５は、本発明において有用な流体ダボの実施形態の側面図である。 図６は、図５に描写される流体ダボの端面図である。 図７は、本発明において有用な筐体の実施形態の側面図である。 図８は、線Ｂ－Ｂに沿って得られた図７に描写される筐体の断面図である。 図９は、図８に描写される筐体の丸で囲まれた部分の拡大図である。 図１０は、図９に描写される筐体の丸で囲まれた部分の拡大図である。 図１１は、図４Ａに描写される微小流動アセンブリの丸で囲まれた部分の拡大図である。 図１２Ａは、マンドレルの実施形態の側面図である。図１２Ｂは、マンドレルの別の実施形態の側面図である。図１２Ｃは、マンドレルのさらに別の実施形態の側面図である。 図１３Ａは、マンドレルのさらに別の実施形態の斜視図である。 図１３Ｂは、マンドレルの代替実施形態の上面図である。 図１３Ｃは、図１３Ｂに描写されるマンドレルの断面図である。 図１３Ｄは、マンドレルの異なる実施形態の斜視図である。 図１３Ｅは、マンドレルの別の実施形態の断面図である。 図１４は、マンドレルおよび筐体の部分断面図である。 図１５は、携行用注入ポンプのリザーバ内に位置付けられる、微小流動アセンブリの実施形態の断面図である。 図１６は、本発明の側面による、微小流動アセンブリを製造する例示的方法を図示する、フローチャートである。 図１７は、本発明の側面による、微小流動アセンブリを通して所望の流量を達成する例示的方法を図示する、フローチャートである。 図１８は、部分的に固化された「未乾燥」構成要素を伴う微小流動アセンブリを製造する利点を図示する、グラフである。

本発明は、ここで、図面に図示される、１つまたはそれを上回る実施形態を参照して説明されるであろう。発明を実施するための形態は、本発明の説明として提供され、本発明の限定として意図されるものではないことを理解されたい。例えば、一実施形態の一部として図示および説明される特徴は、別の実施形態上で使用され、なおもさらなる実施形態をもたらしてもよい。本発明は、本明細書に説明される実施形態に対するこれらおよび他の修正ならびに変形例を含むことが意図される。

図１Ａは、患者への流体の送達のための携行用注入ポンプシステム１１０を図示する。携行用注入ポンプシステム１１０は、典型的には、リザーバ１１２と、リザーバ支持体と、それを通してリザーバ１１２からの流体が流動する、管類１１４とを含む。リザーバ１１２はまた、ポンプとして機能してもよく、典型的には、ゴムまたはエラストマブラダであって、これは、注入プロセスの間、一定圧力をポンプの内容物に付与するように設計される。携行用注入ポンプシステム内の典型的圧力は、約２０ｋＰａ～約６０ｋＰａに及ぶことができる。

図１Ａおよび１Ｂに示されるように、微小流動制限器１０の流体入口は、医療用管類１１４に接続され、流体をリザーバ１１２から受容してもよい。流体は、微小流動制限器１０を通して通過し、微小流動制限器１０の流体出口を通して、図１Ａに示されるように、針アセンブリ１１３の中に退出し、患者に流動するか、または、図１Ｂに示されるように、医療用管類１１６の中に退出し、患者に流動する。

微小流動アセンブリ１０は、そのアセンブリ流体入口２８およびアセンブリ流体出口２６（両方とも図３Ａに示される）において、医療用管類、ルアー係止コネクタ、ならびに流体路を形成するために利用可能な多数の機構の任意のその他のもの等、種々の物品に係合し、それを保定するように構成されてもよい。

微小流動制限器アセンブリ１０は、患者への流体の流動を制限するために利用されてもよい。微小流動制限器アセンブリ１０は、医療用管類１１４を介して、リザーバ１１２に接続されてもよく、種々の機構を使用して、患者に接続されてもよい。例えば、図１Ａに示されるように、微小流動制限器アセンブリ１０は、一端において、医療用管類１１４に、その他端において、患者の確立された静脈内部位に係合するように構成される、針アセンブリ１１３接続されてもよい。他の構成では、図１Ｂに示されるように、微小流動制限器アセンブリ１０は、その他端に接続される針アセンブリ１１３を有し得る、医療用管類１１６に接続されてもよい。随意に、複数の微小流動制限器アセンブリが、リザーバ１１２と患者との間の流体路内で使用されてもよい。例えば、図１Ｂでは、流体は、リザーバ１１２から、医療用管類１１４の中に、微小流動制限器アセンブリ１０を通して、医療用管類１１６の中に、第２の微小流動制限器アセンブリを通して、針アセンブリ１１３の中に、そして患者に流動する。針アセンブリ１１３の代わりに、カテーテル、ルアー係止継手、または他の特殊継手を含む、他の物品が、利用されてもよい。

図２Ａ－４Ｂを参照すると、医療用流体微小流動アセンブリが、これらの図において示される。微小流動アセンブリ１０は、アセンブリ流体入口２８と、アセンブリ流体出口２６とを含み、これは、アセンブリ流体入口２８に進入する流体が微小流動アセンブリ１０を通して通過し、微小流動アセンブリ１０からアセンブリ流体出口２６を通して退出するように流動的に接続される。アセンブリ流体入口２８は、いくつかの実施形態では、図４Ａおよび４Ｂに示されるように、筐体２２内に位置付けられてもよい。アセンブリ流体出口２６は、いくつかの実施形態では、図４Ａおよび４Ｂに示されるように、支柱１４内に位置付けられてもよい。

図２Ａは、微小流動アセンブリ１０の実施形態の分解図であって、これは、筐体２２と、マンドレル２０と、ダボ１８と、シール１６と、支柱１４と、コネクタ１２とを含む。微小流動アセンブリ１０の他の実施形態は、マンドレル２０およびダボ１８等の選択された要素が単一部品として形成されるように構成されてもよい。例えば、筐体２２およびコネクタ１２は、単一部品として形成されてもよく、これはまた、シール１６を含んでもよい。支柱１４、シール１６、ダボ１８、およびマンドレル２０もまた、単一部品として形成されてもよい。ある実施形態では、選択された部品は、製造の容易性のために省略されてもよい。

図２Ａに見られるように、マンドレル２０は、筐体２２内に位置付けられ、空洞７０と、端部６８と、外部表面６６とを含んでもよい。ダボ１８は、マンドレル２０が中心空洞７０とともに形成される実施形態では、有用であり得る。ダボ１８の本体５０は、マンドレル２０の空洞７０内に位置付けられてもよく、支持をマンドレル２０に提供するために有用であり得る。ダボ１８の本体５０は、中心空洞７０の一部のみを占有してもよい。

支柱１４は、ダボ１８およびマンドレル２０を筐体２２内の空洞８０の中に移動させるように構成される。選択実施形態では、支柱１４およびダボ１８は、単一要素として形成されてもよい。特定の製造プロセスのための好適性に応じて、支柱１４、シール１６、ダボ１８、およびコネクタ１２は、１つまたは複数の要素として形成されてもよい。例えば、支柱１４およびダボ１８は、単一要素として形成されてもよい。他の実施形態では、支柱１４、ダボ１８、およびコネクタ１２は、単一要素として形成されてもよい。支柱１４、マンドレル２０、およびダボ１８は、単一要素として形成されてもよい、または接着剤、超音波溶接、ねじ、もしくはスナップ嵌合特徴を介して、継合されてもよい。

シール１６は、支柱１４の一部として形成されてもよい、または別個に形成され、支柱１４と筐体２２の内部表面８６との間に位置付けられてもよい。例えば、シール１６は、シール１６が支柱１４の外部表面および筐体２２の内部表面８６と接触するように、支柱１４の戻り止め４６内に位置付けられてもよい。シール１６は、流体が、通路４２のみを通して伝送されることを確実にし、流体が、微小流動アセンブリ１０を通した流体の適切な流動を計測する制限された流動チャネルをバイパスすることを防止するように機能する。シール１６はまた、支柱１４を筐体２２の内部表面８６に継合するために使用される接着剤が、微小流動制限器アセンブリ１０を通る流体の流動に干渉することを防止することに役立つ。シール１６は、シリコーン、ゴム、または他の好適な材料を含む、種々の材料のいずれかから形成されてもよい。ある実施形態では、支柱１４およびシール１６は、単一要素として形成されてもよく、シール１６は、支柱１４、マンドレル２０、ダボ１８、または筐体２２と共成型されてもよい。支柱１４、シール１６、およびコネクタ１２はまた、単一要素として形成されてもよい。

図２Ｂは、微小流動アセンブリの別の実施形態の分解図であって、これは、筐体２２と、マンドレル２０と、シール１６と、支柱１４と、コネクタ１２とを含む。図２Ｂに見られるように、支柱１４は、ねじ山付き特徴１５を含んでもよい。加えて、筐体２２は、渦巻溝を含んでもよく、支柱１４は、スパイク状部分を含んでもよい。シール１６は、オーバーキャスト成型されてもよい。

図３Ａは、組み立てられた状態における微小流動アセンブリ１０の実施形態を示し、支柱１４内に位置付けられる、アセンブリ流体出口２６を描写する。図４に示される、アセンブリ流体入口２８は、筐体２２内に位置付けられる。図３Ｂは、図３Ａの組み立てられた微小流動アセンブリ１０の側面図を図示する。

図３Ａおよび３Ｂに示されるように、コネクタ１２の外部表面３０は、くぼみ３２等のその使用の容易性を向上させるための特徴を含んでもよい。くぼみ３２または他の把持特徴は、例えば、リブ、ローレット加工、または単なる粗面表面テクスチャ等、多様に形成されてもよい。

コネクタ１２は、コネクタ１２を通して延在し得る、開口部３４を含む。ねじ山３６が、開口部３４の内部表面３５の中に形成され、流体源が微小流動アセンブリ１０に解放可能に係合されることを可能にしてもよい。ルアー係止継手およびスナップ嵌合接続は、特に、コネクタ１２と併せて使用するために非常に好適である。

図４Ａおよび４Ｂに示されるように、筐体２２はさらに、コネクタ１２に隣接して位置付けられ得る、端部７８を含む。コネクタ１２は、選択された実施形態では、筐体２２に係合するように構成される、陥凹表面３８と、肩部４０とを含んでもよい。図４Ｂに示されるように、支柱１４およびコネクタ１２は、コネクタ１２が支柱１４にスナップ嵌合する、または別様に機械的に接続されるように設計されてもよい。

出口部分７４に隣接する、筐体２２の端部７８は、コネクタ１２の陥凹表面３８に当接する。コネクタ１２の肩部４０は、筐体２２の出口部分７４の少なくとも一部の周囲に延在してもよい。ある実施形態では、筐体２２およびコネクタ１２は、ともに締まり嵌めされてもよい、または接着剤または超音波溶接、保定特徴、もしくは締結具等の他の継合プロセスによって固着されてもよい。図４Ｂの微小流動アセンブリに描写されるように、筐体２２は、単に、コネクタ１２に当接し、微小流動アセンブリ１０の他の要素によって、定位置に固着されてもよい。特定の実施形態では、筐体２２およびコネクタ１２は、単一要素として一体的に形成されてもよい。

図４Ｂに描写される微小流動アセンブリの実施形態は、マンドレル２０が筐体２２の空洞８０内に位置付けられ、マンドレル２０が空洞を有しておらず、支柱１４と接触していることを示す。マンドレル２０および支柱１４は、単一要素として形成されてもよい、または接着剤、保定機構、超音波溶接、および同等物によって継合されてもよい。

図５および６に示されるように、ダボ１８はさらに、円周６４と、マンドレル２０の端部６８に隣接して位置付けられ得る、下側表面５４とを有する、ディスク５２を含んでもよい。ディスク５２は、その上に少なくとも１つのボス５８、いくつかの実施形態では、複数のボス５８が位置付けられ得る、上側表面５６を含んでもよい。各ボス５８の上側表面６０は、支柱１４に接触してもよい。

図４Ａ－４Ｃおよび７－１０は、本発明において有用な筐体２２を描写する。筐体２２は、出口部分７４と、入口部分７６とを含む。図７および８に描写される実施形態では、アセンブリ流体入口２８は、筐体２２の入口部分７６に近接して位置付けられる。筐体２２の外部表面７３は、多様に形成され、ユーザの特定の必要性に合わせてもよい。筐体の外部は、ユーザが、筐体２２を容易かつしっかりと握持することを可能にするように構成されてもよい。微小流動アセンブリ１０の特性に関する情報が、筐体２２上に刻設されてもよい。

図８に示されるように、筐体２２は、空洞８０を形成する、内部表面８６を含む。空洞８０は、入口部分８４および遷移部分８２等の面積を有してもよい。筐体２２の内部表面８６は、多様に成形されてもよく、平面、湾曲、円錐形、または他の形状である、いくつかの部分を有してもよい。

図４Ａに示されるように、選択実施形態では、アセンブリ流体入口２８は、空洞８０に隣接して位置付けられてもよく、空洞８０は、入口部分８４を有してもよい。流体は、筐体２２内のアセンブリ流体入口２８を通して微小流動アセンブリ１０に進入する。

図１１に最良に示されるように、マンドレル２０の外部表面６６は、筐体２２の空洞８０の内部表面８６に近接して位置付けられる。

図２Ａおよび４Ａ－４Ｃに示される、支柱１４は、入口端部４８を有する。支柱１４内の通路４２は、入口端部４８からアセンブリ流体出口２６まで延在する。支柱１４の入口端部４８は、ダボ１８のボス５８またはマンドレル２０と接触して位置付けられる。図２Ａおよび４Ａに見られるように、支柱１４はまた、入口端部４８に近接する支柱１４から外向きに延在し、その少なくとも一部を包囲する、カラー４４を含んでもよい。筐体２２の中への支柱１４の組立に応じて、カラー４４は、間隙がカラー４４と空洞８０の内部表面８６との間または支柱１４の外部表面と空洞８０の内部表面８６との間のいずれかに形成されるように構成されてもよい。接着剤が、支柱１４を筐体２２に、選択実施形態では、マンドレル２０に固着するために使用されてもよい。浸潤性タイプの接着剤が、間隙を充填し、構成要素をともに固着するために使用されてもよい。そのような接着剤は、支柱１４が筐体２２内に位置付けられた後、塗布されてもよい。

支柱１４と筐体２２との間の間隙は、約０．０１ｍｍ～約１．２５ｍｍに及んでもよく、選択された実施形態では、約０．０７５ｍｍであってもよい。

組み立てられた構成における図２Ｂに描写される微小流動アセンブリの断面図である、図４Ｃに見られるように、支柱１４は、ねじ山付き特徴１５を含んでもよい。ねじ山付き特徴１５は、筐体２２の内部表面８６の少なくとも一部と係合してもよい。

図８－１３Ｂを参照すると、少なくとも１つの突出部９０が、筐体２２の空洞８０の内部表面８６またはマンドレル２０の外部表面６６のいずれか上に位置付けられる。図８は、マンドレル２０が位置付けられるであろう面積である、内部表面８６上に位置付けられる、突出部９０を示す。突出部９０は、筐体２２の実質的長さに沿って延在してもよく、いくつかの実施形態では、マンドレル２０の長さを越えて延在してもよい。これは、筐体２２内におけるマンドレル２０の位置付けのより広い変動を可能にすることによって、微小流動アセンブリ１０が構築されるプロセスにおける柔軟性を可能にする。

図９および１０は、突出部９０の実施形態をより詳細に示す。突出部９０は、幅Ｗおよび高さＨをその最高端部に有する、ランプとして形成されてもよい。突出部９０は、第１の表面９２と、第２の表面９４とを含んでもよく、第１および第２の表面９２、９４は、図１０に示されるように、頂点９６を形成する。突出部９０は、内部表面８６の円周を中心として少なくとも２回の完全巻着を形成するように十分な長さにわたって、マンドレル２０の内部表面８６または外部表面６６に沿って延在してもよい。

図１１は、マンドレル２０の外部表面６６に当接する、突出部９０を示す。その中に見られるように、シールされた流体チャネル１００は、内部表面８６、外部表面６６、および突出部９０の間に形成される。図８－１１に示される実施形態では、シールされた流体チャネル１００は、微小流動制限器アセンブリ１０を通した流体のための螺旋経路を形成する。

特定の実施形態では、突出部９０は、内部表面８６または外部表面６６の少なくとも一部上に実質的に連続螺旋状に延在する、長さを有する。突出部９０は、異なる様式でそのような表面上に位置付けられてもよい。例えば、突出部９０の連続巻着または突出部９０のピッチ間の距離は、アセンブリを通した流体の流動方向に対して増減してもよい。突出部９０のピッチはまた、表面の長さに沿って均一または非均一であってもよい。例えば、図１２Ａに図示されるように、突出部９０は、マンドレル２０の外部表面６６上に位置付けられ、突出部９０のピッチは、流動方向に減少する。図１２Ｂに示される突出部９０のピッチは、流体流動方向に対して増加する。図１２Ｃは、表面６６上への突出部９０の非均一位置付けを図示する。図１２Ａ－１２Ｃは、例証的にすぎず、突出部９０は、表面６６を中心としてより多くの巻着を形成してもよい。

突出部９０の多くの構成が、三角形、楕円形、直交、または円形である断面形状を有する、突出部を含め、本発明において使用するために好適である。しかしながら、頂点９６（図１０に示される）では、マンドレル２０および筐体２２の組立の間、圧縮負荷を集束させ、頂点９６における小総面積の制御された変形を可能にするであろう、断面積を選択することが望ましい。これは、頂点９６における局所応力が、突出部９０が形成される材料の塑性限界を超えることを可能にする。

突出部９０の局所変形は、好ましくは、亀裂を生じさせるほど十分な筐体２２内のフープ応力の生成を回避するように構成される。突出部９０、筐体２２、およびマンドレル２０のために選択された材料は、亀裂に対する微小流動アセンブリ１０のロバスト性に影響を及ぼすであろう。加えて、マンドレル２０の外部表面６６の角度は、亀裂に対する筐体２２の抵抗に影響を及ぼすであろう。いくつかの実施形態では、角度７度（１４度内包角）は、過剰なフープ応力を生産せずに、マンドレル２０が自己係止することを可能にする。角度５～９度（１０～１８度内包角）もまた、本発明において使用するために好適である。

上記に説明されるように、本発明のシールされた流体路１００は、筐体２２の内部表面８６およびマンドレル２０の外部表面６６によって形成される。マンドレル２０および筐体２２の特定の構成は、多様に構造化され、シールされた流体路１００を達成してもよい。いくつかの実施形態では、筐体２２の内部表面８６は、テーパ状円錐形陥凹を提供し、その中にマンドレル２０が、位置付けられる。マンドレル２０の外部表面６６は、対応するテーパ状円錐形表面として形成されてもよく、そこから突出部９０が、延在する。

図１３Ａ－１３Ｄに示されるように、マンドレル２０の外部表面６６は、少なくとも部分的に、楔の平面表面を含んでもよい。これらのタイプのマンドレル２０は、角度付けられた平面表面として形成されるその内部表面８６の少なくとも一部を有する、筐体２２において使用するために好適であろう。

図１３Ａは、楔として形成される、マンドレル２０を示し、その上に突出部９０が、位置付けられる。筐体２２の内部表面８６は、マンドレル２０が筐体２２の中に挿入されると、内部表面８６の少なくとも一部が、マンドレル２０の外部表面６６と略平行となり、そこから離間されるように成形されるべきである。

図１３Ａに示されるように、突出部９０は、楔形状のマンドレル２０が筐体２２と係合されると、２つのシールされた流体チャネル１００が生成されるように、マンドレル２０上に位置付けられる。１つ、２つ、またはそれを上回るシールされた流体チャネル１００が、微小流動アセンブリ１０内に含まれてもよい。

シールされた流体チャネル１００は、マンドレル２０を包囲する、またはマンドレル２０の単一側上に位置付けられてもよい。図１３Ａ－１３Ｄは、その上に突出部９０が形成される、少なくとも１つの平面表面を有する、マンドレル２０を描写する。図１３Ａの突出部９０は、流体をマンドレル２０の単一表面を横断して行ったり来たり移動させる、２つのシールされた流体チャネル１００を形成する。図１３Ｂおよび１３Ｃにおける実施形態は、突出部９０をマンドレル２０の単一表面上に位置付けるが、しかしながら、シールされたチャネル１００は、渦巻として形成され、流体は、渦巻から開口７１およびチャネル７２を通して退出する。図１３Ｄは、マンドレル２０の２つの表面上に位置付けられる突出部９０を有する、楔としてのマンドレル２０を描写する。いくつかの実施形態では、図１３Ｅに示されるように、突出部９０は、長方形断面を有するマンドレル２０上に位置付けられてもよい。楔２１は、マンドレル２０を筐体２２内の適切な位置に移動させるために利用されてもよい。

突出部９０は、それが位置付けられる、特定の表面のために具体的に構成されてもよい。例えば、図８に示されるように、空洞８０の内部表面８６に沿って延在する、突出部９０は、マンドレル２０が筐体２２内に位置付けられると、マンドレル２０の長さを越えて延在してもよい。

突出部９０の高さは、好ましくは、均一であることが望ましい。

いくつかの実施形態では、筐体２２の内部表面８６およびマンドレル２０の外部表面６６の角度は、その最上部分が同様にテーパ状円錐形形態を提示するように選択されるべきであって、これは、マンドレル２０および筐体２２が自己係止した状態になることを可能にする。これを達成するために、テーパ角度は、本質的には、マンドレル２０および筐体２２上に突出部９０を形成するために利用されている特定の材料のための自己締付角度であり得るかまたはそれを若干下回り得る。例えば、ポリカーボネート材料は、約１５度（３０度内包角）である、自己締付角度を有する。そのような自己係止特徴の利用は、より広範囲の接合プロセスが微小流動アセンブリ１０上で正常に利用されることを可能にする。

図１４を参照すると、空洞８０内の流体は、突出部９０を越えてシールされた流体チャネル１００の中に通過する。マンドレル２０および筐体２２の構成は、シールされた流体筐体１００の長方形入口を生成する。流体内の泡は、図１４に図示されるように、長方形入口の縁と接触する可能性が高い。シールされた流体チャネル１００の長方形入口は、圧力点を生成し得、これは、流体内に含有される泡１０６等の泡を破壊することを補助する。

シールされた流体チャネル１００の構成は、層流に遭遇し得、これは、流動の空気／水相関を維持する際に有用であり得る。流体は、シールされた流体チャネル１００を通して流動し、ダボ１８に近接して退出する。シール１６は、アセンブリ出口２６で終端する通路４２を通して以外、流体が筐体２２から退出することを防止する。微小流動制限器１０の異なる構成はまた、支柱１４、コネクタ１２、および筐体２２の代替構成を含んでもよい。

シールされた流体チャネル１００は、特定の実施形態では、約５ミクロンを上回り、約５００ミクロン未満の高さと、約５０ミクロンを上回り、約６，０００ミクロン未満の幅とを有してもよい。シールされた流体チャネル１００の高さは、マンドレル２０が筐体２２の中に挿入される距離によって調節されてもよい。シールされた流体チャネル１００を通して流動する流体は、特定の高さＨ、特定の幅Ｗ、および特定の長さＬを伴うシールされた流体チャネル１００を製造することによって選択されてもよい。

図１５を参照すると、微小流動制限器アセンブリは、携行用注入ポンプの一体型構成要素として形成されてもよい。図１５に示されるように、携行用注入ポンプ１５００は、少なくとも部分的にリザーバ１１２’内に組み込まれる、微小流動制限器アセンブリ１０’を含んでもよい。微小流動制限器アセンブリ１０’の構成要素は、例えば、図２Ａの微小流動制限器アセンブリ１０と同様に構築されてもよい。例えば、図１５のマンドレル２０’は、図２Ａのマンドレル２０と対応し、図１５のシール１６’は、図２Ａのシール１６と対応し、図１５の支柱１４’は、図２Ａの支柱１４と対応する。支柱１４’は、管ソケット内に位置付けられてもよい。微小流動制限器アセンブリ１０’は、上記に説明されるように、マンドレル２０’、シール１６’、および支柱１４’が、筐体２２’内に位置付けられ、シールされた流体チャネルを形成するように、筐体２２’を含む。

微小流動制限器アセンブリ１０’は、充填入口１５０２からリザーバ１１２’内に配置される一方向弁１５０４までそれを通して延在する流体チャネルを有する、充填入口１５０２を含んでもよい。リザーバ１１２’は、流体を充填入口１５０２を介して受容してもよく、一方向弁１５０４は、流体がリザーバ１１２’から充填入口１５０２を通して退出することを防止してもよい。一方向弁１５０４は、当技術分野において公知の任意の一方向弁であってもよい。微小流動制限器アセンブリ１０’は、入口１５０８を含んでもよく、これは、リザーバ１１２’からの流体が、微小流動制限器アセンブリ１０’を通して、最終的には、医療用管類１１６’を通して流動することを可能にする。加えて、リザーバ１１２’は、リングクランプ１５０６を介して、微小流動制限器アセンブリ１０’上に固着されてもよい。

微小流動制限器１０のある実施形態は、静的またはインパルスのいずれかの負荷が支柱１４に印加され、これが、マンドレル２０を筐体２２内の適切な位置に移動させる間、空気を微小流動制限器１０を通してアセンブリ入口２８からアセンブリ出口２６まで流動させるように構成される、機器内に組み立てられてもよい。

支柱１４に印加される圧力は、微小流動アセンブリ１０を通して流動する流量を調節するために使用される。流量５００ｍｌ／時～０．５ｍｌ／時が、達成可能であって、ある実施形態では、流量０．５ｍｌ／時～０．０１ｍｌ／時が、達成されてもよい。圧力が支柱１４に印加されるにつれて、支柱１４の出口端部が、ダボ１８上に位置付けられるボス５８の表面６０を押圧する。ダボ１８の下側表面５４は、マンドレル２０を空洞８０の中にさらに移動させる。選択された実施形態では、突出部９０は、圧縮または変形され、シールされた流体チャネル１００の高さＨを低減させてもよい。

シールされた流体チャネル１００の流量およびシールの調節は、突出部９０の変形およびそれが変形される表面に依存する。突出部９０の頂点９６の構成は、広く変動してもよいが、しかしながら、頂点９６のより小さい面積は、突出部が形成される材料の塑性限界を超え得る、局所応力が頂点９６に形成されることを可能にするであろう。

筐体２２の内部表面８６上に位置付けられる突出部９０の変形を可能にするために、突出部９０を形成するために選択される材料は、マンドレル２０を形成するために使用される材料より軟質であってもよい。対照的に、マンドレル２０を形成するために使用される材料は、突出部９０を形成するために使用される材料より軟質であり得るように選択されてもよい。本状況では、マンドレル２０は、突出部９０の周囲で変形するであろう。同一材料が、突出部９０およびマンドレル２０の両方を形成するために使用され、両方が変形され、気密シールを形成することを可能にしてもよい。

空気が微小流動アセンブリ１０を通して流動するにつれて、空気流動が、測定され、多くの本発明の実施形態では、シールされた流体チャネル１００の構成は、空気／水相関を提供し、これは、デバイスの正確な較正を可能にするであろう。シール１６またはデバイスの他の部分を通した任意の潜在的漏出は、流体がシールされた流体チャネル１００を通して通過した後に生じ、正確な流動測定が達成されることを可能にするであろう。

ＵＶ硬化性接着剤等の接着剤が、筐体２２の中への挿入および支柱１４への負荷の印加に先立って、支柱１４と筐体２２との間に塗布されてもよい。微小流動アセンブリ１０を通した所望の流量が、接着剤が硬化される前に達成される。接着剤はまた、マンドレル２０が筐体２２内の正しい位置に挿入され、所望の流量が達成された後に塗布されてもよいが、衝撃または他の取扱が、支柱１４またはマンドレル２２の位置、故に、流量を改変させ得る。いったん接着剤が硬化すると、シールされた流体チャネル１００の寸法は、固定される。

射出成形は、微小流動制限器１０の一部が製造され得る、経済的かつ正確な方法である。射出成形プロセスの間、射出金型は、摩耗し、突出部９０は、本変化に起因して、高さを増加させ得る。しかしながら、本組立の方法は、製造プロセスにおける本潜在的変化に適応し、微小流動制限器１０が同一様式で事前に設定された流量に組み立てられることを可能にする。本組立の方法はまた、構成要素の製造における変動にも適応する。

ここで図１６を参照すると、微小流動制限器アセンブリ１０を製造する方法１６００が、説明される。ステップ１６０２では、空洞８０を有する、医療用流体微小流動アセンブリ筐体２２が、機械、例えば、射出成形機械を使用して、材料、例えば、プラスチックから形成される。射出成形後、プラスチックは、それらが部分的に固化されているという点において未硬化である。ポリカーボネートの場合、固化／硬化プロセスは、３～５日かかる。それに先立って、未硬化プラスチックは、若干軟質であって、「未乾燥」と称され、例えば、部分的に固化される。エネルギー、例えば、熱（熱固化性）、ＵＶ等の印加によって固化され得る、他の「未乾燥」プラスチックが、使用されてもよい。加えて、「未乾燥」プラスチックの固化は、例えば、冷蔵、凍結、または化学薬品によって、防止または遅延されてもよい。故に、「未乾燥」プラスチックは、続いて、固化防止を逆転させることによって、例えば、熱または別の化学薬品を印加することによって、固化／硬化されてもよい。

同様に、ステップ１６０４、１６０６、および１６０８では、外部表面６６を有するマンドレル２０、アセンブリ流体出口２６を有する支柱１４、およびそれを通して延在する開口部３４を有するコネクタ１２が、機械、例えば、射出成形機械を使用して、材料、例えば、プラスチックから形成される。ステップ１６１０では、マンドレル２０は、上記に説明されるように、空洞８０の内部表面８６またはマンドレル２０の外部表面６６のいずれかから延在する、少なくとも１つの部分的に固化された未硬化突出部９０が、マンドレル２０の外部表面６６または空洞８０の内部表面８６のいずれかに当接し、シールされた流体チャネルを形成するように、筐体２２の空洞８０内に位置付けられる。シールされた流体チャネルは、流体入口２８に近接して位置付けられるチャネル入口と、流体出口２６に近接して位置付けられるチャネル出口とを含み、それによって、医療用流体微小流動アセンブリ内の経時的流量の減少を低減させる。

本発明者らは、予想外にも、部分的に固化された未硬化プラスチックを使用して、突出部９０を形成することが、経時的流量の一貫性を改良し、突出部とマンドレル２０の外部表面６６または筐体２２の内部表面８６のいずれかの平滑表面との間の微小漏出から生じ得る、経時的流量減少（「垂れ」（ｓａｇｇｉｎｇ））を防止または最小限にすることを判定した。

本発明者らは、若干低い硬度が、渦巻特徴、例えば、突出部９０が、より多くかつ不浸透性シールを形成するために十分な点まで変形することを可能にすることを発見した。一実施形態では、筐体２２の内部表面８６上の突出部９０は、「未乾燥」である一方、マンドレル２０の外部表面６６は、固化されたプラスチックである。別の実施形態では、マンドレル２０の外部表面６６は、「未乾燥」である一方、筐体２２の内部表面８６上の突出部９０は、固化されたプラスチックである。さらに別の実施形態では、マンドレル２０の外部表面６６および筐体２２の内部表面８６上の両突出部９０が、「未乾燥」である。組立前にプラスチックが硬化するまで待機する産業標準とは対照的に、本発明者らは、医療用流体微小流動アセンブリの構成要素を固化に先立って組み立てることが、流量の変化率を低減させることを発見した。例えば、ともに組み立てられる部分的に固化された構成要素は、製造プロセスから生じる構成要素間の望ましくない微小間隙を充填するように硬化し得る。

筐体２２とマンドレル２０との間のシールは、上記に説明される垂れ現象に起因して、一貫した流量を提供するために重要である。シールするための他の方法は、例えば、レーザ、光子、溶媒、振動、超音波等を含んでもよい。

ステップ１６１２では、支柱１４が、支柱１４のアセンブリ流体出口２６がチャネル出口と流体連通するように、筐体２２の空洞８０内のマンドレル２０に対して圧接される。ステップ１６１４では、コネクタ１２が、支柱１４の少なくとも一部がコネクタ１２の開口部３４内に位置付けられるように、筐体２２に固着される。上記に説明されるように、コネクタ１２は、コネクタ１２が、支柱１４上にスナップ嵌合される、または別様に機械的に接続されるように設計されてもよい。

従来の実践では、大部分のプラスチック部品は、外部販売業者において大量に作製され、組立前に保管され、したがって、プラスチックが固化するために適正な時間を提供する。しかしながら、本発明の側面によると、未硬化構成要素は、比較的に急速（例えば、各構成要素を形成後１２時間未満、各構成要素を形成後８時間未満、各構成要素を形成後６時間未満）に組み立てられ、それによって、垂れを低減させる。ステップ１６１６では、筐体２２、マンドレル２０、支柱１４、およびコネクタ１２は、固化／硬化される。硬化時間は、特定のプラスチックの関数であってもよい。例えば、ポリカーボネートの硬化時間／固化時間は、３～５日、例えば、３６～６０時間である。

ステップ１６１０－１６１６は、複数の部分的に固化された構成要素を組み立て、微小流動制限器アセンブリを形成することを説明するが、全ての構成要素が部分的に固化される必要があるわけではないことを理解されたい。例えば、一実施形態では、微小流動制限器アセンブリは、組立の間に部分的に固化される筐体２２以外、全ての構成要素が完全に固化されると、組み立てられる。別の実施形態では、マンドレルのみが、医療用流体微小流動アセンブリの組立の間、部分的に固化される。組立後、筐体２２は、固化／硬化することを可能にされ、それによって、垂れを低減させる。

ここで図１７を参照すると、微小流動アセンブリ１０を通した所望の流量を達成する例示的方法が、説明される。方法１７００は、微小流動アセンブリ機械を使用して行われてもよい。例えば、微小流動アセンブリ機械は、コントローラ、例えば、コンピュータ、モータ式線形アクチュエータ、固定具、フローメータ、例えば、質量フローメータ、およびＵＶ光を含んでもよい。ステップ１７０２では、微小流動制限器アセンブリ筐体２２が、微小流動アセンブリ機械の固定具の中に装填される。

ステップ１７０４では、硬化性接着剤、例えば、ＵＶ硬化性エポキシが、筐体２２の内部表面８６に塗布される。接着剤は、内部表面８６と支柱１４との間の空洞内の筐体２２の内部表面８６の一部に塗布されてもよい。接着剤、例えば、Ｄｙｍａｘ１１６０－ｍ－ｓｖ０１は、視覚的または機械視覚点検がより容易になるように、蛍光要素を含んでもよい。一実施形態では、接着剤は、筐体２２が固定具の中に装填される前に、筐体２２の内部表面８６に塗布されてもよい。さらに別の実施形態では、接着剤は、微小流動制限器アセンブリ１０の構成要素が硬化され、微小流動制限器アセンブリ１０が固定された後、筐体２２の内部表面８６に塗布されてもよい。

ステップ１７０６では、マンドレル２０は、上記に説明されるように、空洞８０の内部表面８６またはマンドレル２０の外部表面６６のいずれかから延在する少なくとも１つの部分的に固化された突出部９０が、マンドレル２０の外部表面６６または空洞８０の内部表面８６のいずれかに当接し、シールされた流体チャネルを形成するように、筐体２２の空洞８０内に位置付けられる。

ステップ１７０８では、支柱１４は、筐体２２の空洞８０内のマンドレル２０に対して圧接され、例えば、ゆっくりと、しかし、一貫して、油圧または回転式アクチュエータ等の圧縮力を増加させ得る、モータ式線形アクチュエータまたは当技術分野において周知である任意の機構によって、微小流動制限器アセンブリ１０を圧縮する。上記に説明されるように、部分的に固化されたプラスチックを使用して、突出部９０は、より多く変形し、良好なシールを生産し、垂れを防止し得る。

ステップ１７１０では、加圧ガス、例えば、空気またはＮ_２の空気流量が、ステップ１７１２においてシールされた流体チャネルを通して通過することに先立って、フローメータを介して監視される。一実施形態では、シールされた流体チャネルを横断する差圧が、フローメータを介して監視されてもよい。フローメータは、シールされた流体チャネルを通した空気流量の近瞬間値を提供する。空気流量は、流体流量と相関するため、微小流動制限器アセンブリ１０は、ステップ１７０８において監視される空気流量が標的空気流量に到達するまで、ステップ１７１４において微小流動制限器アセンブリ１０の圧縮を調節することによって、所望の流体流量に調整され得る。

標的空気流量、故に、微小流動制限器アセンブリ１０を通した所望の流体流量が達成されると、ステップ１７１６では、接着剤が、例えば、ＵＶ光をアクティブ化することによって硬化され、これは、接着剤を硬化させ、支柱１４の場所、故に、筐体２２内のマンドレル２０の場所を固定する。当業者によって理解されるであろうように、接着剤は、当技術分野において周知である任意の硬化手段によって硬化されてもよい。

ここで図１８を参照すると、未硬化「未乾燥」構成要素を用いて微小流動アセンブリ１０を製造する利点を図示する、グラフが、説明される。上記に説明されるように、部分的に固化された未硬化プラスチックから形成される構成要素を使用して、微小流動制限器アセンブリ１０を製造することは、経時的流量の改良された一貫性をもたらし、医療用流体微小流動アセンブリ１０内の垂れを低減またはさらに防止する。図１８は、行われた実験の結果を図示し、それによって、線１８０２によって示される固化されたプラスチック構成要素を用いて製造された微小流動アセンブリを通した空気の流量が、線１８０４によって示される未硬化「未乾燥」プラスチック構成要素を用いて製造された微小流動アセンブリを通した空気の流量と比較された。

図１８に示されるように、かつ以下の表１に見られるように、未硬化「未乾燥」プラスチック構成要素を用いて製造された微小流動アセンブリを通した空気流量は、４０時間の期間にわたって一貫していた（約３ｍＬ／時）。対照的に、図１８に示されるように、かつ以下の表２に見られるように、固化されたプラスチック構成要素を用いて製造された微小流動アセンブリを通した空気流量は、４０時間の期間にわたって減少した（２．２７ｍｌ／時から１．８３ｍＬ／時）。

本発明者らは、予想外にも、先行技術に照らして、急停止現象が、泡および微粒子に起因せず、むしろ、微小流動制限器を通して流動する流体によって生成された摩擦帯電に起因することを発見した。具体的には、本発明者らは、制限器を通した生理食塩水の流動が、微粒子詰まりの増加された潜在性にもかかわらず中断されず、注入用医療グレード水が、経時的に一貫してより低速の流動率を呈したことに着目した。

摩擦帯電は、ある材料が、相互に接触し、電子を交換する、接触帯電の一種である。本影響は、微小流動制限器アセンブリの流体および材料が摺動接触するにつれて増幅される。これは、材料を電気的に帯電させる。生産される電荷の極性および強度は、特定の材料およびそれらの材料の表面粗度ならびに表面間の距離に基づいて、異なるであろう。組み合わせられる流体および微小流動制限器の摩擦帯電の影響を管理することによって、微小流動制限器は、経時的に意図される通りに一貫して機能することが可能である。

シールされた流体路１００を通して流動する流体によって生成される摩擦帯電の管理は、マンドレル２０および筐体２２が形成される最適材料ならびにシールされた流体チャネル１００を形成する表面のそれぞれの表面粗度の構成の慎重な考慮を必要とするであろう。材料は、特定の医療用流体に合致するように選択されてもよい。例えば、ポリカーボネート材料は、添加薬剤を含む、医療生理食塩水またはグルコース溶液のために選択されてもよい。

本明細書で使用される表面粗度は、平均線からの粗度プロファイルの垂直逸脱の絶対値に基づいて表面を特性評価し、以下のように計算される、平均表面粗度Ｒ_ａであって、式中、ｙは、平均線からの逸脱の高さである。

特定の用途のために選択されるある実施形態では、内部表面８６および外部表面６６は、好ましくは、表面粗度約０．０１２ミクロン～約５ミクロンを有する。表面粗度は、望ましくは、シールされた流体チャネル１００の高さＨの１０％未満、例えば、５％未満である。シールされた流体チャネル１００を形成する全ての表面が、流体に接触し得るわけではないが、いくつかの実施形態では、シールされた流体チャネル１００を形成する全ての表面が、表面を横断して流動する流体からの任意の摩擦帯電の影響を有意に低減させる表面粗度を有することが好ましい。表面６６および８６の粗度もまた、相互から異なってもよい。

多くの材料が、金属およびガラスを含め、微小流動制限器アセンブリ１０を形成するために使用されてもよいが、ポリマーは、概して、使用のための経済的かつ適合可能な材料である。広範囲のポリマーが、本発明において使用するために好適であって、微小流動アセンブリの特定の使用に対応するように選択されるべきである。ポリマー、例えば、ポリカーボネート、ポリスルホン、およびアクリルプラスチック、例えば、ポリ（メタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、ＰＶＣ（ポリ塩化ビニル）、ナイロン、ポリエチレン、およびポリプロピレンは、微小流動制限器アセンブリの一部を形成するための材料として有用である。特に、医療グレードポリカーボネートは、微小流動アセンブリの多くの潜在的用途のために使用されてもよい。いくつかの実施形態では、選択されたポリマーは、微小流動制限器アセンブリの特定の用途のために、特定の流体に合致され、摩擦帯電の影響を低減させてもよい。いくつかの実施形態では、選定される材料は、最小限のクリープ量を呈すべきである。

当業者によって、種々の修正および変形例が、本発明の範囲および精神から逸脱することなく、本明細書に説明される医療用流体微小流動制限器の特徴に成されてもよいことが理解されるはずである。本発明は、全てのそのような変形例を含むことが意図される。

Claims (7)

1. 微小流動アセンブリにおける不浸透性にシールされた流体チャネルを形成する方法であって、前記微小流動アセンブリは、
   内部表面を備える微小流動アセンブリ筐体と、
   外部表面を有するマンドレルであって、前記マンドレルは、前記マンドレルの外部表面の少なくとも一部が前記微小流動アセンブリ筐体の内部表面の少なくとも一部と平行であるように前記微小流動アセンブリ筐体に隣接して位置付けられる、マンドレルと、
   前記微小流動アセンブリ筐体の内部表面または前記マンドレルの外部表面のいずれかから延在する少なくとも１つの突出部と
   を備え、前記方法は、
   前記少なくとも１つの突出部を前記マンドレルの外部表面または前記微小流動アセンブリ筐体の内部表面のいずれかに当接させることにより、前記不浸透性にシールされた流体チャネルを形成することであって、前記不浸透性にシールされた流体チャネルは、チャネル入口と、チャネル出口とを有する、ことと、
   レーザ、光子、溶媒、振動、または超音波接合のうちの少なくとも１つにより、前記少なくとも１つの突出部と前記微小流動アセンブリ筐体の内部表面または前記マンドレルの外部表面のいずれかとを接合することと
   を含む、方法。
2. 微小流動アセンブリを製造するためのシール方法であって、前記方法は、
   内部表面を備える微小流動アセンブリ筐体を形成することと、
   外部表面を備えるマンドレルを形成することと、
   前記微小流動アセンブリ筐体または前記マンドレルのうちの少なくとも１つの固化に先立って、前記微小流動アセンブリ筐体の内部表面または前記マンドレルの外部表面のいずれかから延在する少なくとも１つの部分的に固化された突出部が、前記マンドレルの外部表面または前記微小流動アセンブリ筐体の内部表面のいずれかに当接するように、前記マンドレルの外部表面の少なくとも一部が前記微小流動アセンブリ筐体の内部表面の少なくとも一部と平行であるように前記マンドレルを前記微小流動アセンブリ筐体に隣接して位置付けることと、
   前記マンドレルの外部表面または前記微小流動アセンブリ筐体の内部表面のいずれかに対して前記少なくとも１つの部分的に固化された突出部を変形させ、所望の流体流量を有する不浸透性にシールされた流体チャネルを形成することであって、前記不浸透性にシールされた流体チャネルは、チャネル入口と、チャネル出口とを有する、ことと、
   前記少なくとも１つの部分的に固化された突出部を変形させた後、前記マンドレルまたは前記微小流動アセンブリ筐体のうちの少なくとも１つと、そこから延在する前記少なくとも１つの部分的に固化された突出部とを固化することと
   を含む、シール方法。
3. アセンブリ流体出口を備える支柱を形成することと、
   前記微小流動アセンブリ筐体、前記マンドレル、または前記支柱のうちの少なくとも１つの固化に先立って、前記支柱のアセンブリ流体出口が前記チャネル出口と流体連通するように、前記微小流動アセンブリ筐体の内部表面に隣接する前記マンドレルに対して前記支柱を圧接することと
   をさらに含む、請求項２に記載のシール方法。
4. 前記微小流動アセンブリ筐体の内部表面に隣接する前記マンドレルに対して前記支柱を圧接することは、モータ式線形アクチュエータを利用する、請求項３に記載のシール方法。
5. それを通して延在する開口部を備えるコネクタを形成することと、
   前記支柱の少なくとも一部が前記コネクタの開口部内に位置付けられるように、前記コネクタを前記微小流動アセンブリ筐体に固着することと
   をさらに含む、請求項３に記載のシール方法。
6. 接着剤を前記微小流動アセンブリ筐体の内部表面と前記支柱との間の前記微小流動アセンブリ筐体の内部表面の一部に塗布することと、
   加圧ガスの空気流量を監視することと、
   前記加圧ガスを前記不浸透性にシールされた流体チャネルを通して前記チャネル入口から前記チャネル出口に通過させることと、
   前記監視される空気流量に基づいて、前記マンドレルに対する前記支柱の圧接を調節することと、
   前記監視される空気流量が標的空気流量に到達したとき、前記接着剤を硬化させることと
   をさらに含む、請求項３に記載のシール方法。
7. 前記マンドレルの外部表面の少なくとも一部は、円錐形形状を備え、前記不浸透性にシールされた流体チャネルは、螺旋パターンで前記マンドレルの外部表面上に延在する、請求項２に記載のシール方法。

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