JPH09506694A - 選択的に開放する双方向クラッキング弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 選択的に開放できる双方向クラッキング弁。双方向クラッキング弁（１０、７０）は、弾性膜（３４）を用いて形成されている。弾性膜の両側の圧力差が、流体をスリットを通って強制的に十分に流すことができる所定のクラッキング圧力を超えるまで、閉じた状態を維持し、装置を通る流体の流れを阻止するスリット（３６）の中心が、弾性膜の内部に位置している。弾性膜は、弁キャリア（１２）に組み込まれている、弾性シリンダ（２８）と一体化した部品である。弁キャリアは対向する端部に設けたポートを備えており、ポートはチューブと結合するようになされている。オペレータは、弾性膜の対向する側面に設けた側面タブ（４０、４２）を互いに圧迫して、強制的にスリットを開放すると、選択的に流体を装置を通って流すことができる。ラッチ（４６）が、双方向クラッキング弁を開放状態に保つために設けてある。

Description

【発明の詳細な説明】 選択的に開放する双方向クラッキング弁 発明の分野 本発明は、一般的に洗浄弁、特に、大量の流体の流れを可能にするために、弁 の弾性部分を変形させることによって選択的に開放するまで、弁を通る流体の流 れを通常は制限する弁に関する。 発明の背景 弁を開放する際に、弁の両側の圧力差が所定の圧力を超えるまで、流体の流れ を阻止するように設計した弁に関して数多くの特殊な応用例がある。このような 弁は、流体圧力がクラッキング圧力を超えると「割れて開く」ので「クラッキン グ弁」と呼ばれている。このような弁の例が、譲渡された米国特許第５，０５５ ，００１号に開示してあり、それは、クラッキング弁が用いられている容積ポン プ（ｖｏｌｕｍｅｔｒｉｃ ｐｕｍｐ）も開示している。この特許では、スプリ ングバイアスフット（ｓｐｒｉｎｇ ｂｉａｓｅｄ ｆｏｏｔ）は、チューブ内 部の流体圧力がスプリングのクラッキング圧力を超えて、変形したチューブを強 制的に十分に開放し、流体がそこに流れ るまで、流体が流れることを防止するためにチューブを変形するチューブの部分 に力を加える。このタイプのクラッキング弁は、機械的に比較的複雑であり、製 作費も比較的高価になる。前述のクラッキング弁は、スプリングバイアスフット をチューブの部分から持ち上げて離すと、単純にチューブの部分を通る自由な流 体の流れを可能にするように十分に開くことができるので、チューブはその固有 な弾性特性に起因する通常の丸い断面を有していると想定できる。前記特許に記 載の容積ポンプ駆動メカニズムは、モータ作動カムを用いて、入口クラッキング 弁を開放し、流体がチューブのポンプ作用部を充填するようにしている。しかし 、この特許に開示してあるクラッキング弁の設計では、ラインを通る流体の自由 な流れを防止しなければならない他の応用例で使用することが、実際にできない 。 例えば、薬を患者の脈管内に注入するポンプに接続して用いるチューブセット がポンプに取り付けられる時に、注入源からチューブを介する自由な流体の流れ は、チューブがポンプに取り付けられるまで防止しなければならない。普通、チ ューブセットがポンプにラッチされると、ポンプのあるメカニズムが、チューブ を圧縮して、流体の自由な流れを妨げる。この問題に 対して最も広く用いられている対策は、ポンプに取り付けるまで、チューブセッ トにピンチクランプを単に当てることである。この手法もよいが、ピンチクラン プは、薬品注入システムをセットする時に組み立てる、まさに別の機器である。 そのうえ、ほとんどのポンプが、チューブセットを通る流体の流れの無いことを 検出して警報を始動するセンサを搭載しているので、注入作業の進行を防止する か、少なくとも注入作業を遅らせる、ピンチクランプを取り除くことを時々忘れ る。 チューブセットが患者の脈管システムに移植したカテテールに結合されてポン プに組み込まれる前に、それは、ラインを介する流体の自由な流れを単純にする ことによって、注入剤が一般的に充填される。ピンチクランプは、液を注入した チューブセットをポンプに組み込むために用いられる。最初にチューブセットに 液を注入する流体の自由な流れを可能にするために、手動で開放できるポンプの 下流側に設けた単一弁を用いると、更に好都合になることが明らかである。この 弁は、圧力が所定のクラッキング圧力より大きくない限り、チューブを通る流体 の流れも阻止しなければならない。ポンプで生成した圧力より実質的に小さいク ラッキング圧力を選択すると、弁を通る流体 の流れは、ポンプが始動されると可能になる。 押し込まれる時に流体の流れを可能にする弁は周知の技術である。例えば、米 国特許第４，３３７，７７０号は、動脈カテテールシステム用の流れ調整装置を 開示している。その装置は、医療流体の連続して調整する流れをカテテールに送 るが、押し込まれた時に、実質的に大きい流体の流れを呈する。この装置は、医 療用流体の注入源のチューブによって接続するようになされた入口と、カテテー ルのチューブによって接続するようになされた出口とを具備する、制御部材を備 えている。柔軟な導管が、入口と出口との間に第一の通路の部分を形成している 。シリンダ状の中空の延長部が、出口から、柔軟な導管の内部で同軸で、その中 間部の周囲に向けて延長している。シリンダ状のプラグ部材はまた、柔軟な導管 の内部で同軸に位置し、その末端の中間に隆起するバンドを備えており、その隆 起するバンドは、柔軟な導管が圧迫されていない時に、柔軟な導管の内部の周辺 を十分に密閉できる直径部を備えている。毛状の穴が、プラグ部材を介して、そ の中心の長手方向の軸に沿って延長し、比較的遅い連続して調節される速度で装 置を通って流体が流れることを可能にしている。しかし、柔軟な導管が圧迫され る時 に、プラグ部材上の隆起するバンドと柔軟な導管の内面との間のシールが損傷し 、流体は、柔軟な導管の歪みによって生じた通路を通って、プラグ部材の周囲に 実質的に大容量で流れることになる。この装置は、従って、柔軟な導管の弾性特 性を用いて、流体に関して制御され増加された流れを選択的に可能にしている。 プラグ部材と柔軟な導管から形成した弁は、従って、低コストで容易に製造でき る比較的単純な構成を有する。しかし、柔軟な導管が圧迫されていない時に呈す る毛管穴を通る流体の拘束された流れは、流体圧力がクラッキング圧力を超える と、弁に自由に流れる流体を要求する応用例では、許容できないことである。 いま説明したばかりの流れ調整装置のように、圧迫された時に十分な流れを可 能にするために開放する、クラッキング弁は、流体の流れを制御する従来技術の 装置と比べると、具体的な利点を提供すると思われる。必要に応じて、カテテー ル・システムに注入することができる流体の流れは、単にクラッキング弁を圧迫 することにより、容易に実施できると思われる。しかし、弁を介する自由な流体 の流れは、ラインに結合するポンプが生成した流体圧力がクラッキング圧力を超 えるまで阻止されると 考えられる。 発明の概要 本発明によれば、弁を圧迫して選択的に開放されるまで自由な流体の流れを制 限する弁は、第一ポートと第二ポートとを有する弁体を備えている。弁体の内部 に、第一と第二のポートの中間に、対向する表面を有する全体的に平らな弾性膜 が設けられている。スリットが、弾性膜の内部に設けてあり、その対向する表面 の間を延長している。第一と第二のポート間の流体の流れは、スリットがクラッ キング圧力を超える弾性膜を横断する流体圧力に対応して開放する時に可能にな る。選択的に弾性膜を変形し、強制的にスリットを広げて、弁を通る実質的に拘 束されない通路を形成する手段も備えているので、選択的に開放される時に、流 体が第一と第二のポート間を自由に流れることができる。 弾性膜が、その周囲を弁体によって、固定され支えられている。好適には、弁 体が弾性材料を備えており、選択的に変形させる手段は、弁体の外部から延びて いるタブを、その対向する側面上に備えている。タブは、オペレータによって圧 迫されると弁体を歪めるので、歪められた弁体が弾性膜を変形してスリ ットを広げる。 選択的に変形させる手段は、スリットが強制的に広げられている変形した状態 で弾性膜を選択的にラッチする手段を備えているので、流体が連続して弁を自由 に流れることができる。この場合、弾性膜を選択的にラッチする手段は、タブが 互いに圧迫される時に、他のタブと噛み合うように、一つのタブから延びている ラッチを備えている。 あるいは、選択的に変形させる手段は、タブが弾性膜を圧迫することによって 動かされる時に、弾性膜を変形させるように、弾性膜に作用する少なくとも一つ のタブを備えている。 弁は、好ましくは弁体を支えるキャリアを備えており、選択的に変形させる手 段がキャリアの柔軟な部分を備えている。互いに圧迫される時に、これらの柔軟 な部分が、弁体を締めつけるので、弾性膜の変形が弁を通る実質的に拘束されな い通路を形成することになる。この実施例では、キャリアが、弁体の対向する末 端に取り付けてあり、第一と第二のポートに結合される。 弾性膜と弁体が一体成形したシラスティック（Ｓｉｌａｓｔｉｃ；Ｄｏｗ Ｃ ｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏ．製のシリコーンゴム の商品名）材料を備えていることも好ましい。弁体が全体的に細長い形状をして おり、弾性膜が弁体の長手方向の軸を横断して横方向に延びている。 図面の簡単な説明 本発明の前述の見解と付随する長所は、添付の図面と共に、次に示す詳細な説 明を参照すると、真価がより明確になり、容易に理解できると思われる。 第１図は、本発明に従って構成した弁の等角図である。 第２図は、第１図に示す弁の長手方向の横断面図である。 第３図は、第２図の断面の線３−３に沿って描いた、弁の断面図である。 第４図は、力が膜の模式的に対向する端部に加わる時に広がるスリットを示す 、スリットが形成されている弁の平らな弾性膜の等角切断図である。 第５図は、双方向クラッキング弁の第二の実施例の横方向断面図である。 第６図は、双方向クラッキング弁の第三の実施例の横方向断面図である。 第７Ａ図は、双方向クラッキング弁の第四の実施例の等角図 である。 第７Ｂ図は、双方向クラッキング弁の第四の実施例の横方向断面図である。 好ましい実施例の詳細な説明 第１図ないし第３図をみると、本発明に従う双方向クラッキング弁１０が、幾 つかの異なる図に図示してある。双方向クラッキング弁１０の詳細は、第２図と 第３図に示す断面図からほぼ明らかになると思われる。双方向クラッキング弁の 弁キャリア１２は、一端に第一チューブカップラ１４を、対向する端部に第二チ ューブカップラ１６を備えている。第一と第二のチューブカップラ１４と１６は 、全体的にシリンダ状の形状をしており、各々、第一ポート１８と第二ポート２ ０の中心を通って延びる長手方向の軸を備えている。第一と第二のポート１８と ２０は、チューブの端部（図示せず）と接続するようになされており、それらは 、そこに挿入され、適切な接着剤または溶剤を用いて規定位置に接合されるか、 または摩擦ばめによって規定位置に保持される。 第一と第二のチューブカップラ１４と１６は各々対向する内部端部２２と２４ を備えており、その間にギャップ２６が形成 されている。双方向クラッキング弁１０の好ましい実施例では、ギャップ２６は 、弁キャリアの全長の１／３より少し長く延びている。内側端部２２と２４が直 面する表面に、各々、全体的に、第一と第二のポートを通って延びる長手方向の 軸の周囲に中心をもつ、環状の溝３０と３２が形成されている。環状の溝３０と ３２に、弾性シリンダ２８の端部が組み込まれている。双方向クラッキング弁１ ０の製作中に、環状の溝３０と３２の内部に弾性シリンダ２８を接合するために 適切な接着剤または溶剤を使用するか、または摩擦ばめによって弾性シリンダを 環状の溝３０と３２の内部に保持する。 弾性シリンダ２８の内部の横方向に、ほぼその中間点に、一体成形の弾性膜３ ４の中心があり、弾性膜３４は弾性シリンダの内周面を横断し且つその間に延び ている。スリット３６は、弾性膜３４を介して、弾性膜の表面を横断して延びて いる。弾性膜と弾性シリンダは、好都合にシラスティック材料を備えている。 弾性膜３４は、弾性膜を横断する差動流体圧力が所定のクラッキング圧力を超 えるまで、第一ポート１８と第二ポート２０との間で、双方向クラッキング弁１ ０を通る流体の流れを阻止 する。所定のクラッキング圧力の大きさは、その厚み、弾性、表面積のように、 弾性膜のある特性を指定することにより、双方向クラッキング弁の設計中に確立 される。これらのパラメータを制御すると、比較的低いクラッキング圧力、例え ば、数インチの水柱に相応する圧力を確立できる。弾性膜３４を横断するいずれ かの方向の差圧が所定のクラッキング圧力より低い場合、流体は、普通、双方向 クラッキング弁１０を通って流れない。しかし、このクラッキング圧力を超える と、スリット３６が強制的に開くので、高いほうの圧力にある第一と第二のポー ト１８と２０の一方から他方に向けて、流体が流れることができる。 代わりに、スリット３６は、第４図の矢印に示すように、弾性膜３４の直径方 向の対向する側に圧迫すると、第一ポート１８と第二ポート２０との間で流体の 実質的な流れを可能にするように、選択的に手動で開放できる。弾性膜の対向す る側に印加された対向する力は、スリット３６を広げるので、第一と第二のボー ト間で、開放したスリットを通って流体が流れることができる。 このように双方向クラッキング弁１０の手動開放を促すため に、この装置は、側面タブ４０と側面タブ４２とを備えており、その両方が、ブ リッジ３８から上方に延長し、ブリッジ３８は、第一チューブカップラ１４を第 二チューブカップラ１６に接続し、弁キャリア１２の底部に沿って二つの間に延 びている。普通、ギャップ２６の内部に設けてある、側面タブ４０と４２は、ブ リッジ３８から上方に延びており、弾性シリンダ２８と接線方向に接触し、その 対向する側面の上に位置している。その上、スリット３６は一般に側面タブ４０ と４２を横切る向きになっている。従って、スリット３６の対向する端部は、各 々、側面タブ４０と４２に全体的に隣接して設けられている。 オペレータは、側面タブ４０を側面タブ４２方向に圧迫して、例えば、親指と 人差し指との間で二つのタブを握って、圧迫すると、双方向クラッキング弁１０ を通る流体の流れを可能にするために、スリット３６を選択的に強制的に広げる ことができる。この力は、全体的に第４図に示すように、弾性膜に伝わるので、 流体が双方向クラッキング弁を通って流れることができる。 双方向クラッキング弁を開放状態にロックするために、側面タブ４２は、最も 効果的に第３図に示すように、全体的にブリ ッジ３８と平行し、装置の最上部を横断して延びるアーム４４を備えている。ア ーム４４は、側面タブ４０の上端と対向して設けてある、ラッチ４６をその遠方 末端部に備えている（図に示すように）。ラッチ４６は下向きに延びる噛み合い 面４８を備えている。傾斜面５０が、アーム４４の遠方末端に設けてあり、アー ムの最上部に対して鋭角に延びており、噛み合い面４８に向けて傾いている。こ の傾斜面の角度は、側面タブ４０と４２がオペレータによって圧迫される時に、 ラッチ４６を側面タブ４０の最上部端部５２の上方に滑らせることができる。噛 み合い面４８が側面タブ４０の外面とラッチするように、十分な圧力が側面タブ ４０と４２の外面に加わると、オペレータは、タブがスリット３６を開放状態に 維持するように変形した位置にラッチされるので、側面タブ４０と４２を互いに 圧迫するように加えられた力を解放できる。 双方向クラッキング弁１０が開放条件にラッチした後に、スリット３６を閉じ る時に、オペレータは、単に傾斜面５０を持ち上げて、噛み合い面４８を最上部 端部５２から解放する。側面タブ４０と４２の固有の弾性により、第３図に全体 的に示すように、それらが正規の位置に戻る。スリット３６は、弾性膜 ３４を横断する差動流体圧力がクラッキング圧力を超えない限り、閉じて、双方 向クラッキング弁を通る流体の流れを阻止する。 双方向クラッキング弁１０に対する種々の変更例が当業者には自明のことと思 われる。例えば、第５図に示すように、両方向クラッキング弁１０′は、双方向 クラッキング弁１０の側面タブ４０より比較的厚い側面タブ４０′を備えている 。側面タブ４０′は、従って、側面タブ４２よりはるかに堅く、側面タブ４０′ と４２が互いに圧迫される時に実質的に変形しない状態を保つ。この堅さの違い のために、側面タブ４２だけが大きく変形して、弾性シリンダ２８を圧縮する。 この圧縮がスリット３６を強制的に開放して、流体が装置に流れるようにする。 タブの構成とスリット３６の向きを変えると、第６図に示すような双方向クラ ッキング弁１０′も形成できると考えられる。この実施例では、側面タブ４２′ が、側面タブ４２の代わりに用いられている。側面タブ４２′は、側面タブ４２ より短く、弾性シリンダ２８の上方で接線方向に接触して設けてあるアーム６０ に対して直角に結合している。下向きのアーム６２が、アーム６０に接続してい る。下向きのアーム６２は、双方向ク ラッキング弁１０のアーム４４の上にラッチ４６のようなラッチ４６′を備えて いる、すなわち、ラッチ４６′が、噛み合い面４８′に向けて傾いている傾斜面 ５０′を備えている。双方向クラッキング弁１０′を開放状態に保つために、ア ーム６０が、ブリッジ３８の下面でラッチ４６′と噛み合うように、ブリッジ３ ８に向けて圧迫される。 別の実施例の双方向クラッキング弁７０が第７Ａ図と第７Ｂ図に図示してある 。この実施例では、弁キャリアのタブが、省略してあり、代わりに一体化して弾 性シリンダ２８′の一部として形成してあるので、それらは、圧縮力がスリット ３６を選択的に開放するオペレータの親指と人差し指によって加えられる、フィ ンガーパッド７２を形成することになる。双方向クラッキング弁７０にはラッチ メカニズムがない。しかし、フィンガーパッドが互いに圧縮される時に、平行し て長手方向に延びるラチェットがフィンガーパッド７２の下端と噛み合うように ブリッジ３８に設けてあるので、双方向クラッキング弁を開放状態にロックでき ることが明らかである。 双方向クラッキング弁の好ましい実施例は各々が弁キャリアを用いているが、 弾性シリンダと弾性膜が、チューブを弾性シ リンダの末端に直接結合し、適切な溶剤または接着剤または摩擦ばめを用いると 、弁キャリアなしに使用できることが明らかである。弾性シリンダの対向する側 面を圧迫すると、弾性膜のスリットが強制的に開放するので、双方向クラッキン グ弁を通る流体の流れが選択的に可能になる。この実施例は明確に図示されてい ない。しかし、その構成は、更なる部品を必要としないので、図面から明らかで ある。あるいは、弁キャリアが単に削除される。 双方向クラッキング弁のこれら及び他の変更例が、下記の特許請求の範囲に属 することは、当業者に自明のことと思われる。したがって、本発明の範囲は、い かなる場合でも、この開示の内容に限定されるものではなく、特許請求の範囲の 参照によって全体的に決定される。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．選択的に開放されるまで、自由な流体の流れを制限する弁であって、 （a ）第一ポートと第二ポートとを有する弁体と、 （b ）弁体の内部に設けられ、第一と第二のポートの中間に位置する、対向す る表面を有する全体的に平らな弾性膜と、 （c ）前記の弾性膜の内部に設けられ、その対向する表面間に延び、スリット がクラッキング圧力を超える弾性膜を横断する流体圧力に対応して開放する時に 第一と第二のポート間の流体の流れを可能にする、スリットと、 （d ）選択的に弾性膜を変形して、強制的にスリットを広げ、弁を通る流体通 過に関して実質的に拘束されない通路を形成し、流体が第一と第二のポート間を 自由に流れることを可能にする手段とを備える弁。 ２．弾性膜が、その周囲を弁体によって固定され支えられている請求の範囲第１ 項に記載の弁。 ３．弁体が弾性材料を備えており、選択的に変形させる前記の手段が弁体の外部 から延びるタブを、その対向する側面上に備 えており、前記のタブがオペレータによって圧迫される時に弁体を歪め、歪めら れた弁体が弾性膜を変形してスリットを広げる請求の範囲第２項に記載の弁。 ４．選択的に変形させる手段が、スリットが強制的に広げられた変形した状態で 弾性膜を選択的にラッチする手段を備え、流体が連続して弁を自由に流れること を可能にする請求の範囲第３項に記載の弁。 ５．弾性膜と選択的にラッチする手段が、タブが互いに圧迫される時に他のタブ と噛み合うように、一つのタブから延びているラッチを備えている請求の範囲第 ３項に記載の弁。 ６．選択的に変形させる手段が、タブが弾性膜を圧迫することによって動かされ る時に弾性膜を変形させるように、弾性膜に結合する少なくとも一つのタブを備 えている請求の範囲第１項に記載の弁。 ７．弁体を支えるキャリアをさらに備え、選択的に変形させる前記手段が、互い に圧迫される時に弁体を締め付け、弾性膜の変形によって弁を通る実質的に拘束 されない通路を形成させる、キャリアの柔軟な部分を備えている請求の範囲第１ 項に記載の弁。 ８．キャリアが、弁体の対向する端部に取り付けてあり、第１と第二のポートに 結合されている請求の範囲第７項に記載の弁。 ９．弾性膜と弁体が一体成形したシラスティック材料を備えている請求の範囲第 １項に記載の弁。 １０．弁体が全体的に細長い形状をしており、弾性膜が弁体の長手方向の軸を横 断して横方向に延びている請求の範囲第９項に記載の弁。 １１．流体圧力の関数として流体の流れを阻止するが、選択的に開放できる弁で あって、 （a ）弁体の内部に形成され、前記の弁体が有する第一と第二のポートの間に 設けられている、横方向の障壁と、 （b ）横方向の障壁に形成され、流体をスリットを通って流すことができるの に十分なクラッキング圧力を超える横方向の障壁に作用する流体圧力差に応答し て、第一と第二のポート間で弁体を通る流体の流れを可能にするために、強制的 に開放されるスリットと、 （c ）弁体を支え、弁体の対向する側面上に設けてある対向する柔軟な部材を 備える、弁体用のキャリアとを備えており、前記の柔軟な部材が、互いに圧迫さ れる時に弁体を歪めるよう になされており、横方向の障壁のスリットを広げて、弁体を通る実質的に自由な 流体の流れを可能にする弁。 １２．キャリアが、弁体の対向する端部に結合され、第一と第二のポートの周囲 に延びて、弁体を通る流体通路がキャリアをも通過できるようになっている請求 の範囲第１１項に記載の弁。 １３．キャリアが弁部材の近くに延びるベースを具備し、前記のベースが柔軟な 部材を支えて、それらの部材が弁部材の対向する側面の近くでベースに対して横 方向に延びるようになっている請求の範囲第１２項に記載の弁。 １４．横方向の障壁と弁体が一体化して形成されている請求の範囲第１１項に記 載の弁。 １５．スリットが柔軟な部材を横断する方向に全体的に延び、弁体が柔軟な部材 間で圧縮され、その歪みが横方向の障壁に伝わってスリットを強制的に開放する 請求の範囲第１１項に記載の弁。 １６．柔軟な部材の一つに取り付けられ、二つの柔軟な部材が互いに圧迫される 時に他の柔軟な部材と選択的に噛み合い、弁体を歪められた状態に保って、スリ ットを広げ弁を通る実質的に連続する自由な流体の流れをもたらすラッチを更に 備えてい る特許請求の範囲第１１項に記載の弁。 １７．柔軟な部材の一方が他方より実質的に堅固であり、前記の他方の柔軟な部 材が、前記の一方の柔軟な部材に向けて圧迫する時に前記の一方の柔軟な部材に 向けて弁体を圧縮するようになされており、スリットを広げて、弁を通る実質的 に自由な流れをもたらす請求の範囲第１１項に記載の弁。 １８．弁体は実質的にシリンダの形状をしており、第一と第二のポートが弁体の 対向する開放した端部から形成されている請求の範囲第１１項に記載の弁。