JPH10502455A - センサに対してプレロードされる圧力容器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 流体送出システムに組み込まれる圧送セグメント（１０）に含まれ、圧力検知要素（２００）と接触する最適な形状を備え、接触構造体（１３０）にわたって圧力を均一に分布させることができ、圧力検知要素に向けて最適にプレロードを加えることができるドーム形圧力容器（３６）。圧送セグメントは、大きな内部圧力を受けるとき、負荷されていない圧力容器の破裂を阻止する側方拘束体（１５０）を有している。

Description

【発明の詳細な説明】 ドーム形圧力容器及びドーム形圧力容器を最適にするための方法 発明の背景 本発明は一般に、流体送出システムに関し、より詳細には、圧力センサへの圧 力伝達のための接触面に関する。 多くの流体送出システムにおいては、患者に流体を送出するのに使用される導 管内の圧力を監視するのが望ましい。多くの理由のため、流体ラインの圧力を監 視するのがよい。種々の医療用及び工業用の用途では、正確な量の流体を所定速 度で送出するのが重要である。このような場合には、正確な量の流体を適当な速 度で送出するのを確保するため、流体ラインの圧力が監視される。同様に、特定 の速度で流体を送出するプロセスの精度も重要となることがある。また、安全上 の理由のため、圧力を特定の範囲内に維持することが重要となるかもしれない。 特定の流体ライン圧力が予想されるが実際の圧力が予想値から変動する場合に は、流体ラインに閉塞や他の課題が存在することがある。流体ライン圧力を監視 し予期しない圧力変動を監視することによって、オペレータは、閉塞を除去した り流体ラインに存在する他の課題を取り除いたりするのに必要な処置を取ること ができる。 伝統的な流体送出システムは、非経口流体を患者に導入するのに使用される普 通の円筒形チューブから直かに圧力測定を行っている。このようなチューブの製 造誤差や濫用の結果形状が変化しているチューブの変形の可能性のため、一般に 、流体ライン圧力と検知要素との間に最適な接触面がない。接触面が不良の結果 、圧力の読みの精度が減少する。 さらに、製造の際の注入ポンプにおける圧力センサの位置決めは、標準的な製 造手順及び公差のため、変動することがある。使用時にセンサに対してチューブ が最適に位置決めされないことがあるので、器具でのセンサ位置のこのような変 動により、精度が減少することもある。最適な接触面を得るため、このような製 造公差を補整するシステムを提供することが望ましい。 さらに、このような伝統的なシステムはしばしば、導管が受ける負圧の全範囲 を検知することができるように十分な力で導管が圧力センサに負荷を及ぼされて いる場合にプレロードの特徴を欠いている。このようなプレロードは圧力伝達要 素に大きな応力を加え、圧力伝達要素における応力の均一性を減少させることが ある。このようなプレロード状態における接触面の最適化も望まれている。 圧力をセンサに伝達するのに使用される別のシステムは、普通のチューブに組 み込まれた剛な要素に含まれたダイヤフラムである。注入導管の圧力レベルは、 比較的高いレベルに達することがあり、ダイヤフラムは、このような圧力により 破裂しないように変形しなければならない。圧力センサと接触させると、センサ は、ダイヤフラムに対して支持体となり、かくして破裂の可能性を減少させる。 しかしながら、ダイヤフラムがセンサと接触していない無負荷状態、即ち“自由 な”状態が発生する場合がある。ダイヤフラムは、大きな内部圧力を受けるとき 、破裂の可能性が増大する。 ダイヤフラムの厚さ又は剛性が増加すると、自由形体における破裂の可能性が 減少するが、内部圧力に対する感度も減少して圧力の読みの精度が悪くなる。正 確な圧力の読みが得られるように、内部特性をセンサによって低下させることな しにダイヤフラムの耐破裂性を増大させるのが望ましい。 したがって、圧力による応力を面に均一に分布させるように最適化された形状 を備えた圧力伝達要素と、検知要素を備えた最適接触面と、検知要素との接続時 の最適なプレロード変形とを有する流体送出システムに使用されるセグメントに 対する必要性がある。また、破裂したり膨張したりせずに比較的大きな内部圧力 を受け入れることができ、かつ、内部圧力をセンサに正確に伝達することができ る圧力伝達要素に対する必要性がある。本発明は、これらの要求を充足している 。 発明の概要 簡単かつ一般的に言えば、本発明は、流体送出システムと協同する流体の流れ のための流体圧送セグメントの新規かつ改良された圧力伝達要素を提供する。圧 送セグメントは、検知要素との接触面を最適にするように形作られたドーム形圧 力容器を有しており、この圧力容器は、接触面にわたって圧力を均一に分布させ 、 検知要素との接続時に最適なプレロード変形を容易にし、ドーム形圧力要素／セ ンサ接触面で負の内部圧力を検知して相互作用させ、製造誤差によって生ずるプ レロード変形の変動の影響からドームの中央領域を隔離する。 エラストマー膜を有する流体圧送セグメントでは、中空のクラウン部分と、ク ラウンの底部から遠去かる方へ延びた膜周囲部分とを有する圧力容器が形成され る。クラウンの頂部は、円筒形の側壁の頂部によって構成された外側リム領域と 、側壁の頂端を閉鎖する可撓性の中央ドームとを有している。外側リム領域は、 外部因子が中央ドーム領域の応力に影響を及ぼさないようにする堅い隔離リング として役立つ。膜周囲領域は、拘束剛性を提供し、中央ドーム領域を平らにし、 外側リムを検知要素に向けて適当にプレロードを加える平らなワッシャスプリン グとして機能する。 側方方向において容器を拘束する側方拘束体が含まれる。或る観点では、側方 拘束体は、膜周囲部分を拘束する不動構造体に形成される。別の観点では、側方 拘束体は、ドームの円筒形側壁のまわりに配置される。 本発明は又、応力を面に均一に分布させるようにドームの頂部領域の形状を最 適にするための方法と、負圧を含む予想されるあらゆる内部流体圧力条件に対し て適当な接触面が存在するように圧力容器のプレロード変形を最適にする方法と を有する。簡単に言えば、頂部形状を最適にするための方法は、最初の頂部形状 を得て、リムと中央ドーム領域にそれぞれ均一な応力を加えることを含む。加え られた均一な応力に応答して初期の中央ドーム領域の形状が実質的に平らにされ るとき、初期形状は、最適であるとみなされる。何故ならば、圧力センサに加え られ実質的に平らにされたとき、その形状が圧力センサに均一な応力を提供し、 したがって流体圧力情報のより正確な情報を提供するからである。別の観点では 、均一な応力を生ずるこの形状は、製造誤差によって生ずるセンサ又は容器の位 置決め誤差に対する許容度を増大させる。設計位置外に位置決めしたとしても、 中央ドーム領域の形状による応力の均一性のため、両者の間には正確な圧力情報 が伝えられる。 プレロード変形を最適にする方法については、一般に、内部圧力がゼロの条件 の下でリムと中央ドーム領域の初期プレロード変形を選定することを含む。次い で、初期プレロード変形に対して、リムと中央ドーム領域に存在する応力を決定 する。次いで、あらゆる内部圧力に対するリムと中央ドーム領域の圧力と初期プ レロード圧力に対するリムと中央ドーム領域の圧力との関係を表す式を作る。最 後に、負圧を含む最悪の内部圧力に対してリムと中央ドーム領域の圧力が十分か どうかチェックし、十分であると思われる場合には、リムと中央ドーム領域の初 期プレロード変形が最適であるとみなす。 本発明のこれらの及び他の特徴と利点は、添付図面に関連して以下の詳細な説 明を読むことにより明白になるであろう。 図面の簡単な説明 第１図は、本発明の好ましい実施例の斜視図であって、圧送セグメントの上側 を示したものである。 第２図は、第１図の圧送セグメントの拡大図であって、ベース、膜、カバー、 及びスライダを下側の斜視方向から示したものである。 第３図は、第１図の圧送セグメントの部分組立図であって、その下側とセグメ ントから遠位のスライダを示したものである。 第４図は、第１図のスライダのない圧送セグメントを上側斜視方向から見た拡 大図である。 第５図は、第１図の線５−５に沿った拡大横断面図である。 第６図は、第２図の拡大した圧送セグメントのベースの流体制御部分の拡大概 略図である。 第７図は、圧送セグメントの流れ制御部分の拡大概略図であって、近位位置に おけるボールを備えたスライダを示したものである。 第８図は、第１図の圧送セグメントの部分横断面側面図である。 第９図は、第７図の横断面図の拡大概略図である。 第１０図は、圧送セグメントの空気放出部分の部分横断面図である。 第１１図は、第１０図の空気放出装置の平面図である。 第１２図は、第１図の圧送セグメントの斜視図であって、注入システム内に配 置された状態を示したものである。 第１３図は、第１２図の拡大概略図であって、圧送セグメントと注入システム の対応する部分を示したものである。 第１４図は、第１図の線１４−１４に沿った拡大横断面図である。 第１５図は、第１４図の横断面図であって、圧力センサに連結された圧送セグ メントを示したものである。 第１６図は、第１４図および第１５図の圧送セグメントの圧力容器部分の概略 横断面図であって、圧送セグメントに付加される圧力を示したものである。 第１７図は、第５図に示した膜と溝とともに使用される圧送機構蠕動フィンガ の側面図である。 好ましい実施例の詳細な説明 限定としてではなく例示として提供されている図面に示されるように、本発明 は、単一の装置で、圧送システムにおける流体の有効かつ正確な圧送を容易にし 、流体の流れを制御し、流体圧力を検知するための効果的な接触面を提供する圧 送セグメントに具体化されている。 次に図面、とりわけ第１図を参照すると、圧送セグメント１０が示されている 。圧送セグメント１０は一般的には、リザーバから送出箇所への流体の移送を制 御するように機能する（第１０図に示される）圧送システムに取り外し可能に取 付けられるようになった装置である。圧送システムは、リザーバから普通のチュ ーブを介して圧送セグメント１０の近位端１５に流体を送出する。流体は、圧送 セグメント１０を通過し、圧送セグメント１０の遠位端１７から出て行く。流体 を圧送セグメント１０から送出箇所に向かって移送する圧送システムの付加的な 普通のチューブが、遠位端１７に取付けられる。 圧送セグメント１０は、３つの基本的な構成要素を有している。横断面図であ る第５図に最も良く示されるように、圧送セグメント１０の好ましい実施例は、 ベース１４とカバー１６との間に挿入されたエラストマー膜１２を有している。 カバー１６は、組み立てるとき、ベース１４の高さと同じか或いはベース１４の 高さの下方にされる。第５図に示されるように、カバー１６は、ベース１４のフ ランジと同じ高さにある。一般に、流体が圧送セグメント１０を通過する径路が 膜１２とベース１４とによって構成される。カバー１６は一般に、膜１２をベー ス１４並びに膜自体に密封状態に保持するように機能する。膜１２、ベース１４ 、及びカバー１６の形体は、詳細に後述する。 圧送セグメント１０は、３つの異なる機能を果たす。圧送セグメント１０の近 位端１５の付近に、圧送セグメント１０を通る流体の流量を調節するように機能 する構造体がある。圧送セグメント１０の中間部分１３には、圧送セグメント１ ０を通る流体を蠕動圧送すべく圧送システムと協同するようになった構造体があ る。圧送セグメント１０は、遠位端１７の付近に、圧送セグメント１０を通る流 体の圧力を検知するように圧送システムと協同するようになった構造体を有して いる。 流体の流れ制御は一般に、スライダ１８の使用と協同して圧送セグメント１０ で達成される。スライダ１８の形体は、詳細には後述する。カバー１６は、圧送 セグメント１０の近位端１５の付近で、エラストマー膜１２に接近する。カバー １６によって得られる接近によって、スライダ１８は、エラストマー膜１２を流 路に押し下げるように機能し、これにより流路の横断面積が変化する。スライダ １８がベース１４に沿って移動すると、スライダ１８は、膜１２をベース１４に 密着させ、かくして可変横断面の溝６０以外では流れを閉塞させる。種々の程度 に流路を変えることによって、スライダ１８は、圧送セグメント１０を通る流体 の流れを調整する。 次に、圧送セグメント１０を通る流体の蠕動圧送に関して、蠕動圧送は主とし て、圧送セグメント１０の膜１２とベース１４との協同によって容易にされる。 カバー１６は、圧送セグメント１０の中間部分１３のところで、圧送システムの 蠕動圧送機構（図示せず）が作動する膜１２への別の接近を提供する。一般に、 蠕動圧送機構は、膜１２の隣接する部分を流路及びベース１４の溝に連続的に交 互に押し下げ、これにより圧送セグメント１０を通る流体を前進させる。 圧送セグメント１０を通る流体の圧力検知は主として、圧送セグメント１０の 膜１２とカバー１６との協同によって容易にされる。カバー１６は、圧送セグメ ント１０の遠位端１７の付近でも、膜１２への接近を提供する。この領域では、 膜１２は、略中空で且つクラウンをもつ可撓性の閉鎖シリンダに形成され、その 一部がドーム形の部分を有している。説明の便宜のため、容器３６は、ドーム形 圧力容器３６と呼ばれる。容器は、圧送セグメント１０を通って流れる流体に関 する圧力情報を伝達するための圧力ダイヤフラムとして作用する。 圧送セグメント１０の基本的な機能と構成要素を確認したので、圧送セグメン ト１０の構造のより詳細な説明を以下に行う。まず、圧送セグメント１０の全体 形体を延べ、次いで圧送セグメント１０の構成要素の全体形体に関する基本的な 説明を行う。しかる後、構成要素の詳細及びその機能、並びに、圧送セグメント １０が取り外し可能に取付けられる圧送システムの関連した構造体との協同につ いて、それぞれ触れる。 第１図に示されるような好ましい実施例においては、圧送セグメント１０は、 長さ方向軸線１１１と側方軸線１１３を備えた細長い形状を有している。細長い 圧送セグメント１０の長さは、幅及び高さよりも大きく、圧送セグメント１０の 幅は、高さよりも大きい。 図示される圧送セグメント１０の全体長さは、セグメント１０を指で掌に押し つけ親指でスライダ１８を操作することができるように、平均的な成人女性の手 の幅程度となるように擬人化した研究に従って選定した。かくして、圧送セグメ ント１０の片手による操作が非常に容易になった。 圧送セグメント１０の全体的な外側形体は、幅全体が見えるようにしたとき、 一方の端部が切り取られた細長い楕円形に略等しい。圧送セグメント１０の近位 端１５は、細長い楕円形の切り取られた部分を有し、遠位端１７は、細長い楕円 形の丸みを帯びた端部を含んでいる。 圧送システムの普通のチューブに取付けられるようになっており、流体の圧送 セグメント１０の入口を構成する円筒形のチューブ取付け具４４が、近位端１５ から、細長い圧送セグメント１０の長さ方向軸線１１１と平行に延びている。同 様に、圧送システムの普通のチューブに取付けられるようになっており、流体の 圧送セグメント１０の出口を構成する別の円筒形のチューブ取付け具４５が、遠 位端１７から、細長い圧送セグメント１０の長さ方向軸線１１１と平行に延びて いる。 ベース１４、カバー１６、及びスライダ１８の全体形体を次に説明する。圧送 セグメント１０の拡大図である第２図を参照すると、ベース１４は全体として、 上述のように圧送セグメント１０の切り取られた楕円形の全体形体を構成し、円 筒形のチューブ取付け具４４、４５を有している。ベース１４は、底部分１７と 、底部分１７の周囲６３に実質的に延びた側壁１９とによって形成されている。 側壁１９と底部分１７は、ベース１４の内部領域４２を構成している。ベース１ ４の底部分１７に圧送セグメント１０の長さ方向軸線１１１と平行に形成された 溝２１が、流体のチャンネル２２（第５図参照）の下部分を構成している。より 詳細には後述するが、チャンネル２２は、取付け具４４、４５と連通している。 次に、スライダ１８のない圧送セグメント１０を上方から見下ろした拡大図で ある第４図を参照して、カバー１６の全体形体を説明する。カバー１６は、全体 として（ベース１４に対して）合致する切り取られた楕円形の形体を有し、略平 らな頂部分４７と、カバー１６内に内部領域５２を構成するため、頂部分４７の 実質的に周囲６５から実質的に直交方向に延びた側壁４９とを備えている。側壁 ４９は、カバー１６の近位端５０のところで、カバー１６の周囲６５をたどるの ではなく、カバー１６の遠位端５１から延びた半円形状の側壁４９を模写する半 円形を形成している。それ故、側壁４９は、切り取られていない細長い楕円形の 形体を有している。 カバー１６の全体形体は、ベース１４の全体形体よりも僅かに小さく、カバー １６の内部領域５２がベース１４の内部領域４２に面した状態でカバー１６をベ ース１４内に配置したとき、カバー１６の周囲６５と側壁４９がベース１４の側 壁１９内にぴったりと嵌まるようになっている。さらに、カバー１６の側壁４９ は、膜１２の周囲２８に嵌まるようになっている。 膜１２の全体形体が、第２図に示されている。膜１２の周囲２８は、ベース１ ４の内部領域４２とカバーの内部領域５２に密封状態で着座するようになった全 体として細長い楕円形の形体を有している。楕円形の膜１２は、丸みを帯びた近 位端２４と、丸みを帯びた遠位端２５と、中央の平らな領域２３とを有している 。近位端２４に隣接して、凹部３３が設けられている。図示した実施例では、凹 部３３は、全体形状が楕円形であり、膜は、その下側が平らなままであるにもか かわらず、薄い。スライダのボール２０は、詳細には後述されるように、完全 流れ位置において凹部３３に嵌まり込んでいる。この位置での膜材料の量が少な いことにより、ボールが膜を溝内に押し込んで流量を少なくする可能性が減少す る。中空で可撓性のドーム形圧力容器３６に対する形体を含む、形体のその他の 詳細については、より詳細に後述する。 膜は可撓性であり、頭部の高さの変化により、膜を導管２２から離れるように 或いは接近するように移動させ、導管の容量を変化させる。膜の横断距離、幅、 及び溝の深さは、流体リザーバを移動させて水の３０インチの圧力変化を生じさ せた場合に圧送セグメントの充填容量の４０％の変化が生ずるように選定した。 或る実施例では、これは、２．４μｌの変化で生じた。 また、好ましい実施例では、圧送セグメント１０は、スライダ１８を有してい る。スライダ１８は、近位端１５付近で圧送セグメント１０の一部に嵌まり、圧 送システム１０の一部に沿って移動するようになっている。スライダ１８の圧送 セグメント１０に沿った運動は、長さ方向軸線１１１と平行なものである。 第２図に示されるように、スライダ１８の実施例の全体形体は全体として、中 空の矩形スリーブに略等しく、スライダが圧送セグメント１０に嵌まるので、ス ライダ１８は、高さよりも大きな幅を有している。さらに、スライダ１８の長さ は、幅よりも小さく、高さと同程度である。スライダ１８は、ボール２０を受け 入れるようになっている。 次に圧送セグメント１０の個々の構成要素の詳細について更に説明する。膜１ ２は、液体射出成形、或いは他の方法によって製造され、比較的長期間にわたっ て所望の機能を有効かつ正確に繰り返し果たすことができるような強度と弾性を 有する、ＧＥ製のシリコンＧＥ６０３０のようなエラストマー材料を含むのがよ い。第２図を参照すると、膜１２の上面２６が最も良く示されている。上面２６ は、中央の平らな領域２３を有している。上部側壁２９が、上面２６の周囲２８ 全体に延び、膜１２の平らな中央領域２３から突出している。上部側壁２９は、 カバー１６との第１の密封関係を形成するように構成されている。圧力ダイヤフ ラムとして機能する可撓性のドーム形圧力容器３６は、膜１２の遠位端２５に近 接して配置され、中央の平らな領域２３から突出している。ドーム形圧力容器３ ６は、円筒形の側壁１２６を有し、（第１２図に示され、更に後述される） 圧力センサに向けて予め負荷され圧力センサと直接接触する接触面を形成するよ うに、膜１２の上面２６から所定距離延びている。 次に第４図を参照すると、膜１２の下面２７が示されている。下面２７も又、 中央の平らな領域２３を有している。下部側壁３０が、膜１２の周囲２８全体に 延び、中央の平らな領域２３から突出している。下部側壁３０は、ベース１４と 第２の密封関係を形成するように構成されている。膜１２の終端２４、２５及び 下部側壁３０のところに、流体の流れに対する入口と出口を構成するベース１４ の関連した構造体に係合する半円形のアーチ路が形成されている。膜１２の下面 ２７は又、中空で可撓性のドーム形圧力容器３６の下側を形成するキャビティ３ ７を有している。 再び第２図を参照して、ベース１４の詳細について更に説明する。ベース１４ の内部４２は、カバー１６の側壁４９及び膜１２の下部側壁３０を受け入れ、こ れらに合致するように構成された構造体を有している。したがって、ベース１４ の内部４２には、膜１２の楕円形の下部側壁３０を受け入れ下部側壁３０を密封 するようになった楕円形の膜凹部４６が形成されている。さらに、ベース１４の 内部には、カバー１６の楕円形の側壁４９を受け入れるようになった楕円形のカ バー凹部４８が形成されている。したがって、膜とカバーの凹部４６、４８は、 ベース１４に、膜凹部４６がカバー凹部４８の内側にある同心のトラフを形成し ている。 ベース１４の各端４０、４１に近接した楕円形のカバー凹部４８の端に、ベー ス１４の長さ方向軸線１１５と平行に位置する細長い丸みを帯びた突出部３１が 形成されている。丸みを帯びた突出部３１は各々、内部ボア６７を有しており（ 図面では、近い方の突出部３１に設けられたボアのみが示されている）、これら は各々、関連したチューブ取付け具４４、４５と流体連通し、これによりベース １４の内部４２との入口と出口を提供する。さらに、ベース１４の遠位端４１付 近の溝２１には、ベース１４の内部４２に、気泡放出器６４として作用する上方 に延びた突出部が形成されている。 出口取付け具４５は、圧送セグメント１０付近の流体ラインの曲率を小さくす るように選定された長さを有している。第１２図に示されるように、圧送セグメ ント１０は、ポンプ３００に取付けられている。出口取付け具４５は、可撓性の 流体ラインチューブ３３４を有しており、流体ラインチューブ３３４は、エアイ ンラインセンサシステム３３６の方へ差し向けられ、所定位置に回転するとエア インラインセンサシステムによって捕捉されるようになっている。出口取付け具 ４５が比較的硬いので、流体チューブ３３４は、出口取付け具４５との連結箇所 から下流の一定箇所まで、パッケージングによる捩れが生じない。出口取付け具 の長さは、チューブがエアインラインセンサシステムの前で甚だしく捩じれるこ とのないように、捩れの箇所を出来るだけ下流に移動させるように選定される。 第２図および第６図を参照すると、溝２１は、ベース１４の近位端４０の付近 に、流体制御領域５９として作動する隆起部分を有している。所望の最大流量を 得るのに適した可変深さ及び／幅（可変横断面寸法）とゼロ３１０から所望の深 さ３１２にわたる横断面積を有する別の溝６０が、流体制御領域５９に形成され 、ベース１４の長さ方向軸線１１５と平行に延びている。 ベース１４は又、ベース１４の側壁１９の頂部から実質的に直交方向にベース １４の内部４２から遠去かる方へ延びたフランジ６２を有している。フランジ６ ２は、遠位端４１のまわりとベース１４の中央部の各々の側に形成され、流体制 御領域５９の長さ方向位置から遠い方のベース１４の各側の平行な長さ方向位置 のところで終わっている。さらに、矩形のノッチ６３が、ベース１４の遠位端４ １付近のベース１４に沿った平行な長さ方向位置のところで、フランジ６２に設 けられている。 第４図に示されるように、上方に延びた小さな外形の突出部である２つのクリ ックストップ８０が、ベース１４の外部１１７に形成されている。クリックスト ップは、ベース１４に沿った同じ長さ方向位置のところに側方に間隔を隔てられ 、フランジ６２が終わっている箇所の付近に配置されている。上方に延びた突出 部である対応するクリックストップ３１４もスライダに配置されている（第２図 ）。これらのクリックストップ８０、３１４の相互作用は、スライダ１８が所定 の位置（この場合には、流れ停止位置）に到達したことの確実な感覚表示をオペ レータに提供する。可聴音も発生する。 引き続き第４図を参照して、カバー１６について詳細に説明する。カバー１６ は細長く、近位端５０と、遠位端５１と、略凹状の内部５２と、略凸状の外部５ ３とを有している。カバー１６の側壁４９の近位端５０と遠位端５１のところに は、略半円形に等しく、ベース１４の細長い丸みを帯びた突出部３１を受け入れ るようになったカバー凹部５４が形成されている。カバー１６の内部５２には、 膜１２の略楕円形の上部側壁２９を受け入れ合致するように構成された楕円形の 膜くぼみ５５がある。 好ましい実施例では、カバー１６は又、圧送セグメント１０が組み立てられた とき、膜１２の種々の位置への接近を提供する孔を有している。遠位端５１の付 近のカバー１６の幅の実質的に中央には、円形の孔５６が形成されている。孔５ ６の周囲には、圧送セグメント１０の組立ての際、膜の心出しを助ける突出部１ ５２が設けられている。突出部１５２は、孔５６のまわりに完全に進出し、圧送 セグメント１０の組立ての際、膜を孔５６内に心出しするように、圧力容器３６ の膜の部分と相互作用する。突出部がない場合には、圧力容器は、製造の際、長 さ方向に移動しようとし、組立て時に、中心から外れて配置されることがある。 カバーの中間部分であってカバーの幅の実質的に中央には、細長い中間孔５７ が形成されている。さらに、細長い流体制御孔５８が、カバー１６の近位端５０ 付近のカバー１６の中央に設けられている。 次に第２図を参照すると、チャンネル３３８が、ベースの圧送部分と圧力容器 ３６の部分との間に形成されている。このチャンネル３３８は、圧送部分３４０ から圧力検知部分３６への圧送ノイズの伝達を少なくするように選定された寸法 を有している。図示した実施例では、チャンネル３３８の長さは、幅の３倍とな るように選定した。これらの寸法が、圧力容器３６に接合されたセンサに到達す る圧送ノイズの量を減少させるのが分かった。 ベースとカバーは、或る実施例では、米国ニュージャージー州マウント・アー リントン、ヴァレー・ロード１００のサイロ・インダストリーズ社のアクリリッ クサイロＸＴ２５０のようなアクリル系ポリマーで形成した。 次に第２図を参照して、スライダ１８について更に詳細に説明する。上述のよ うに、好ましい実施例では、スライダ1８は、ボール２０を受け入れるようにな っている。或る実施例では、ボールをステンレス鋼で形成し、スライダを、米国 ニュージャージー州パルシパニー、チェリーヒルズ・ロード１００のＢＡＳＦ社 のＢＡＳＦ Ｗ２３２０のようなアセタールポリマーで形成した。スライダ１８ は、全体として矩形の横断面と片手で操作し易い長さとを有する略中空の構造体 である。スライダ１８は、全体として矩形の横断面を構成する第１の長辺６８、 第２の長辺６９、及び一対の短辺６１を有している。スライダの外部は、使用環 境において（オペレータの衣類のような）ものに捕捉され不注意に動かされにく いように、尖った縁部がなく平滑に形成されている。 第１の長辺６８の実質的に中央には、溝７４が形成されている。溝７４の形体 は、指のない右手の掌に似ているが、一方の短辺６１に向いた親指を有していた り、手首として説明される部分を有している右手の掌に似ていてもよい。ボール ２０を受け入れ保持するようになったソケット７１が、第１の長辺６８の実質的 に中央の溝７４内に形成されている。ソケット７１の直径は、ボール２０の直径 よりも小さい。それ故、ボールがソケット７１を通して押し込まれると、ソケッ トは、ボールを膜との間に保持する。さらに、丸みを帯びた外形の小さな突出部 又は耳部８２が、スライダ１８の短辺６１に形成され、スライダ１８から実質的 に直交方向にスライダ１８の長さ延びている。 第３図に最も良く示されるように、第２の長辺６９の中央部分は、スライダ１ ８の長さに対して一定角度をなしてスライダ１８から延びた傾斜突出部７９を有 している。傾斜突出部７９は、オペレータの親指を受け入れるのに適した凹状を 有している。凹状の傾斜突出部７９には、傾斜突出部７９の側方にわたって延び た複数の平行な稜線７２が形成されており、これらの稜線は、オペレータがスラ イダ１１８を把持するのを助けるように機能する。 第１図、第２図、第３図、第７図および第１３図に示されるように、スライダ は、ソケットを通してボール２０を組み立てる際、ソケット７１とスライダ１８ が破損するのを阻止する歪解放ノッチ３１６を有している。第７図に示される別 の特徴では、ソケット７１は、上面にカウンタボア３１８を有している。このカ ウンタボア３１８は、ボールがその最終位置に到達するまで通過しなければなら ない材料が少ないので、ソケットを通るボールの組立を容易にする。ボールとカ ウンタボアとの間の残りのスライダ材料は、作動の際に加えられる圧力に耐える のに十分である。 圧送セグメント１０の個々の構成要素の詳細について説明してきたが、それら の相互作用と組立てについて述べる。第２図を参照すると、圧送セグメント１０ を組み立てるため、膜１２は、可撓性のドーム形圧力容器３６がベース１４の内 部４２から遠去かる方に向き、ベース１４の気泡放出器６４の上に位置した状態 で、ベース１４内に置かれている。次いで、カバー１６は、カバー１６の円形孔 ５６がドーム形圧力容器に嵌まり且つカバー１６の内部５２がベース１４の内部 ４２に面するように、ベース１４内に置かれる。上述のように、突出部１５２は 、膜をカバーに心出しするのを助ける。 さらに、第３図から分かるように、膜１２がベース１４とカバー１６との間に 挿入されると、スライダ１８は、ベース１４とカバー１６のまわりに置かれる。 スライダ１８は、第２の長辺６９がベース１４の外部１１７の上に位置し且つ傾 斜突出部７９の最も高い部分が圧送セグメント１０の近位端４０に最も接近して 位置決めされるように、配向される。最後に、圧送セグメント１０の組立を完成 させるため、ボール２０は、ソケット７１と膜との間の適所に保持されるように 、カウンタボア３１８とソケット７１を通して押し込まれる。すると、ボールが スライダと膜との間にあるので、ボールは、スライダが圧送セグメント１０の近 位端の方へ移動されるとき、スライダを組み立てられたベース上に保持する。何 故ならば、ボールがカバーの端壁８１に遭遇し、更に動くのが阻止されるからで ある。 第５図に示されるように、好ましい実施例では、膜１２とベース１４は、流体 のための密封チャンネル２２を形成している。上述のように、ベース１４は、ベ ース１４に沿って長さ方向にベース１４の実質的に長さ延びた溝２１を有してい る。圧送セグメント１０を組み立てるとき、膜１２は、上部側壁２９と下部側壁 ３０がベース１４の膜凹部４６とカバー１６の膜くぼみ５５内にそれぞれ密封的 に着座し且つ下面２７が溝２１の上に位置した状態で、ベース１４とカバー１６ との間に置かれる。圧送セグメントがこのように組み立てられるとき、流体のた めの空隙が、膜２１の下面２７とベース１４の溝２１との間に密封チャンネル２ ２の形態で存在する。（圧送セグメント１０及びその構成要素の構造に関する 一層の言及が、組み立てられた圧送セグメント１０に関するものであることに留 意すべきである。） チャンネルは、膜縁部の形体および膜縁部を受け入れるベースとカバーの形状 によって密封される。その形体のため、自己付勢シールが形成される。次に第５ 図、第１４図および第１５図を参照すると、膜１２の縁部２８が示されている。 第１４図および第１５図には、弛緩形体における膜１２の縁部２８が示されてい る。第５図では、縁部は、ベース１４とカバー１６との間に作動形状に押し込ま れている。第１４図および第１５図はカバーおよびベースとともに組み立てられ た膜を示しているが、縁部２８は、明瞭に図示するため、圧縮された状態では示 されていない。ベース１４は、膜１２の縁部２８に係合するための傾斜面３２２ を備えた隆起した密封部材３２０を有している。膜と相互作用する密封部材３２ ０の箇所は、溝２２において流体に対する第１のシールを提供する。流体圧力が 第１のシールに打ち勝つ場合には、流体は、傾斜面３２２と膜縁部２８との間を 移動する。しかしながら、傾斜面３２２は、圧縮された縁部２８の力を受け入れ 、更なる漏れを阻止するＯ−リングシールとして作動する。このため、シールは 通常、自己付勢シールと呼ばれる。 次に、組み立てられた圧送セグメント１０を通る流路について説明する。第８ 図を参照すると、圧送セグメント１０の近位端４０のところに形成されたチュー ブ取付け具４４は、圧送セグメント１０への入口を構成している。チューブ取付 け具４４に入った流体はまず、溝２１に形成された流体制御領域５９によって構 成されるチャンネル２２の部分と、流体制御領域５９の上に位置する膜１２の部 分に遭遇する。次いで、流体は、圧送セグメント１０の中間部分１３を通って前 進する。 次に、スライダ１８の圧送セグメント１０の他の構成要素との相互作用につい て説明する。上述のように、スライダ１８は、近位端４０付近で圧送セグメント １０に沿って長さ方向に移動するようになっている。いま第９図を参照すると、 スライダ１８の圧送セグメント１０の遠位端４１の方への長さ方向の移動は、ベ ース１４のフランジ６２の終端１１９によって制限される。また、スライダ１８ がフランジ６２の終端１１９に接近すると、スライダ１８は、クリックストップ ８０、３１４を係合させ（第２図および第４図）、可聴音と識別感触を発生させ るが、これは、スライダが圧送セグメント１０の中間、或いは最も遠くの位置に （即ち、圧送セグメント１０の遠位端４１の方へ）移動されたことを表す。 第７図および第９図に示されるように、スライダ１８のボール２０は、カバー １６の流体調整孔５８内を移動するようになっており、ベース１４の流体制御領 域５９に膜１２を密着させ、かくして可変横断面溝６０（第６図参照）以外での 流れを阻止するように機能する。流体制御領域５９がボール及びボールによって 圧縮された膜の形状と略同じ形状を有しているので、流体は、可変横断面６０以 外では流れない。かくして、流体制御領域５９に沿ったボールの移動により、溝 の領域が幾分露出されて流れを制御する。このような移動は、圧送セグメント１ ０を通る流体の流量を制御するように機能する。スライダ１８が最も遠位位置に 置かれるとき、ボール２０は、膜１２を溝のない制御部分３２４の部分に押し付 け、かくして圧送セグメント１０を通る流れを完全に停止させる。スライダ１８ の遠位方向における移動を制限するフランジ６２の端部１１９に加えて、スライ ダ１８が流体調整孔５８内で移動されると、圧送セグメント１０に沿った近位方 向へのスライダ１０の長さ方向移動も又、流体調整孔５８の長さ方向に間隔を隔 てた壁８１、８３とボール２０との係合によって制限されることに留意すべきで ある。 別の実施例（図示せず）では、スライダ１８は、ボール２０の代わりとなり、 膜１２をベース１４に押し付けるように機能する構造体を有している。例えば、 スライダ１８は、膜１２の十分な部分がベースの制御領域５９と相互作用して流 れを制御するように、所定幅を有しスライダ１８の第１の側の下側から所定距離 延びた突出部を具体化することを意図している。 第８図、第１０図および第１１図に示されるように、流体は、ベース１４から 突出した気泡放出器６４に形成されたチャンネル２２と膜１２に形成されたドー ム形圧力容器３６の部分である小流路１２０に遭遇する。ドーム形圧力容器３６ は、導管の流体を受け入れるが流体の直接流路とはならないように取付けられて いる。したがって、導管内の気泡が、これらを洗い流す流れの欠如のため、圧力 容器内に集められる。気泡放出システムは、圧力容器３６を通って前進し圧力容 器に入った気泡を洗い流すように、導管を通る流体の流れを向け直す。一般的に 言えば、気泡放出器６４は、圧力容器３６の内部と協同して、デッドスペースを 除去し、かつ、小流路を通る流体における気泡の発生を阻止する。かくして、圧 力検知容器内での圧縮気泡の堆積が阻止され、精度が改良される。空気が圧縮性 であるので、気泡を含む容器から得られる圧力の読みの精度が影響を受けるかも しれない。流体は小流路１２０を通過し、次いでベース１４の遠位端４１に形成 されたチューブ取付け具４５を通って圧送セグメント１０を出て行く。 ベーン６４が、導管から容器への流体の流れを案内するため、容器３６の下方 の導管内に位置決めされているので、容器は、導管を通る流体の流路に直接位置 している。向け直された流体は、堆積した気泡を含む容器を洗う。ベーンは、導 管から向け直された流体が容器のあらゆる部分に達して気泡を除去するように、 形作られている。図示した実施例では、ベーン６４は、縁部が丸みを帯びた砂時 計の外観を有している。この形状がベーン６４のところで流れる流体を容器の内 部３７に上方に差し向け、ベーンの遠位側を流れ下り出口取付け具４５から流出 する前に容器の全ての部分に到達することが分かった。 図示した実施例では、ベーンは、導管に対して直角に配置されており、ベーン を横切り容器３６の内部３７を通る流路が略一定の横断面積を有するように高さ に応じて変動する寸法を有している。高さは、圧力センサへの標準的なプレロー ド据付けの際にドーム３６が内方に変形されるとき、小流路１２０を通る略一定 の横断面の流れ領域となるように選定される。このような変形が第１５図に示さ れており、以下に詳述する。 第１０図に最も良く示されるように、気泡放出器のベーン６４は、容器３６の 中心軸線と整列している。さらに、ベーン６４は、均一な流れ通過領域１２０を 維持しつつ、漸進的で非突発的な流体の流れ遷移を提供するように形作られてい る。流れ領域の遷移は、流体の流れ方向を横切って約９０°にわたって延びた実 質的に平滑な湾曲面によって構成される。湾曲の角度を平滑にし且つ漸進的で非 突発的な遷移を提供するために、フィレットが加えられる。漸進的な遷移が提供 され、より制御された流れとなり、発生する乱れの量を減少させる。 特に第１１図を参照すると、ベーン６４は、導管２２の幅を完全に跨いではお らず、ベーンのまわりには僅かな流れが発生する。しかしながら、十分な量の流 れが容器の内部３７に上方に差し向けられ、気泡を洗い流す。 好ましい実施例では、気泡放出器６４は、圧送セグメントのベース１４と同じ 材料で一体部分として形成されている。しかしながら、他の材料や製造方法を使 用してもよいことを当業者は認識するであろう。 次に第１４図を参照すると、膜１２のドーム形圧力容器３６とカバー１６の協 同に関して注意が向けられている。圧送セグメント１０の好ましい実施例では、 カバー１６は、側方拘束体として機能する構造体１５０を有している。側方拘束 体１５０は、圧力容器３６内に内部圧力が存在し圧力容器３６がセンサに接続さ れていないとき、ドーム形圧力容器３６を取り囲み支持する。 圧力センサに接続されているとき、センサは、極めて高圧の流体圧力に耐える 能力を提供する圧力ドームに対する実質的な構造支持体となる。しかしながら、 圧送セグメントがポンプから外されているとき、圧力ドームは、センサの構造支 持体を有しない。この“自由な”状態でのドームは、ドーム全体の内部圧力の負 荷を支持しなければならない。ドームは、構造一体性を維持しなければならず、 これらの条件の下で膨らんだり破裂したりしてはならない。 ドームの側壁領域の側方移動を制限しさえすれば、高圧下におけるドーム領域 全体の著しい耐膨張性と耐破裂性が得られることが分かった。ドームの側壁とカ バーの側方拘束体との間に一定の隙間を提供することによって、ドームの側壁領 域の側方変形が、通常の流体圧力に応答しては阻止されないが、高圧を受けると きに破裂しないように阻止される。かくして、圧力検知の線形性能は、通常の作 動範囲における流体圧力によって影響を受けない。 実質的に、側方拘束体１５０は、第２図に示されるドーム形圧力容器３６を取 り囲む円形孔５６を形成するカバー１６の部分を有している。例えば１２ミルの 側方隙間１５１が、（第１１図に横断面が示されている）ドーム形容器３６の円 筒形側壁１２６と側方拘束体１５０との間に存在する。また、側方拘束体１５０ は、側方拘束体１５０から延びベース１４の内部４２の方へ差し向けられた突出 部１５２を有している。側方拘束体の突出部１５２は又、圧力容器３６を取り囲 んでいる。突出部１５２の端部には、４５°の面取り部が形成されており、この 面取り部は、突出部１５２の端部から遠去かる方へ延び、ドーム形圧力容器３６ を支持するのを助ける。面取り部は、側方拘束体１５０による圧力容器の通常作 動での干渉を回避するが、側方拘束体として使用する十分な量の材料を提供し続 ける。 使用に際して、第１２図に示されるように、圧送セグメント１０は、圧送セグ メント１０を通る流体を蠕動的に圧送し並びに流体の流れを制御し流体ラインの 圧力を測定するように作動する蠕動圧送システム３００の細長い収容キャビティ １９９内に配置される。圧送セグメント１０の可変外側形状は、圧送セグメント の適当な負荷を助ける。一端が丸みを帯び他端が平らであるので、圧送セグメン トは一方の配向のみに据付けることができる。さらに、第１３図に最も良く示さ れるように、圧送セグメント１０のフランジ６２の矩形のノッチ６３は、収容キ ャビティ１９９の側方タブ２６３と協同する。側方タブ２６３は、矩形のノッチ ６３と合致するようになった形体を有しており、圧送セグメント１０が収容キャ ビティ１９９に適当に配置されるのを確保する。 圧送セグメント１０は又、収容キャビティに適当に取付けるのを助けるための 平坦部を有している。近位平坦部３２６が、整列を助けるため、キャビティの肩 部３２８と合致している。遠位平坦部３３０も又、キャビティ１９９の遠位肩部 ３３２と合致している。これらの平坦部／肩部は、圧送セグメント１０をキャビ ティ１９９内に挿入することができる距離を制御する。 さらに、丸みを帯びた切欠き２８２が同様に、第１３図ではスライダ１８が完 全流れ位置で示されているがスライダ１８が流れ停止位置にある状態で圧送セグ メント１０が圧送システム３００に配置されるのを保証するため、圧送セグメン ト１０のスライダ１８から延びた耳部８２と協同し係合する。かくして、スライ ダ１８は、圧送セグメント１０が収容キャビティ１９９に置かれる前に最も遠位 位置、即ち流れ停止位置に移動しなければならない。何故ならば、耳部８２が丸 みを帯びた切欠き８２内に受け入れられるのは、この位置においてのみだからで ある。スライダ１８が流れ停止位置にあると、蠕動圧送システム３００の細長い 収容キャビティ１９９に含まれる回転可能な円形プレート２７４から直交方向に 延びた１以上の圧送／スライダ突出部２２０が、スライダ１８に形成された溝 ７４内に位置決めされる。回転可能な円形プレート２７４に機械的な連結されて いる蠕動圧送システム３００のラッチアーム２５９が、圧送セグメント１０を圧 送システム３００に保持するように閉鎖される。ラッチアーム２５９が閉鎖され ると、回転可能な円形プレート２７４は回転し、回転可能な円形プレート２７４ から溝７４に運動が伝達され、スライダ１８を圧送セグメント１０に沿って最も 近位位置に移動させる。圧送セグメントがポンプに据え付けられ、１以上の蠕動 フィンガが流路を遮る場合を除いて、この位置で最大流れが可能になる。スライ ダが近位位置に移動されると、耳部８２は、キャビティ１９９の各々の側に置か れた出張り３３４の下に移動する。出張り３３４は、スライダを流れ停止位置に 移動させなければ取り外すことができないように、スライダ１８、従って圧送セ グメントをキャビティ１９９に保持する。 圧送セグメント１０が蠕動圧送システム３００内に位置決めされると、細長い 収容キャビティ１９９から実質的に直交方向に突出した蠕動圧送フィンガ２３０ は、カバー１６に形成された中間孔５７内及び溝２１の上に位置する膜１２の中 央の平らな領域２３の上で作動する。蠕動圧送フィンガ２３０は、膜１２に対し て直交方向に系統的に昇降し、膜１２の隣接する部分を溝２１に押付け、これに より圧送セグメント１０を通して流体を圧送する。 圧送セグメント１０が蠕動圧送システム３００に配置されたとき、圧力検知も 行われる。圧力検知を行うために、ドーム形圧力容器３６は、圧送セグメント１ ０を通って流れる流体によって作り出される圧力を検知するための接触面を形成 するため、細長い収容キャビティ１９９内に取付けられたセンサ２００の感圧領 域と連続的かつ直接的に接触される。 第１５図に示されるように、好ましい実施例では、圧力容器３６は、流体圧力 の読みが容器３６の内部３７を通って流れる流体から得られるように、実質的に 平らなセンサ２００に接続される。圧力容器３６の構造形体は、詳細には後述さ れるように、センサ２００との最適な接触面を確保するように選定される。一般 に、圧力容器３６の最適な初期頂部外形は、新規な方法を利用することによって 得られる。さらに、センサ／ドームのプレロード変位を最適にするため、別の新 規な方法が使用される。最適に形作られた圧力容器３６を最適なプレロード変位 でセンサの感圧領域にプレロードを加えることによって、センサ２００との適当 な接触応力が確保され、これにより圧送セグメント１０に負圧が存在する場合で さえも、容器３６からセンサへの圧力連通を確保する。 再び第１４図を参照して、ドーム形圧力容器３６の形体に関して詳細に説明す る。好ましい実施例では、ドーム形圧力容器３６は、クラウン１２２と、クラウ ン１２２を膜１２の周囲２８と平らな部分に連結する膜周囲領域１２４とを有し ている。クラウン１２２は、膜の平らな部分から実質的に直交方向に延び外側リ ム領域１２８を構成する円筒形の側壁１２６を有している。外側リム領域１２８ は、円筒形の側壁１２６の頂部によって構成され、円形の形状を有している。中 央ドーム領域１３０が、クラウン１２２を完成させている。中央ドーム領域１３ ０は、容器３６のキャップ、即ち円筒形の側壁１２６の一端を閉鎖する部分であ る。側壁１２６との連結により、中央ドーム領域１３０は、膜１２の平らな部分 から更に遠去かる方へ延びドーム状の形状を形成する、弧状の表面輪郭を有して いる。 膜周囲領域１２４は、膜の遠位端２５に形成された上部および下部側壁２９、 ３０への遷移、並びに、膜の近位端２６の方へ延びた中央の平らな領域２３（第 １４図では図示せず）への遷移を提供するため、側壁１２６から遠去かる方へ延 びた膜１２の湾曲部分である。膜周囲領域１２４は、平らなワッシャスプリング として機能する。膜周囲領域１２４は、中央ドーム領域１３０を平らにしリム領 域１２８をセンサ２００に向けてプレロードを加えつつ、弾性剛性を提供する。 許容圧力伝達特性を提供するようにクラウンの高さ、厚さ、及び弾性係数を選 定することも意図される。同様に、側壁１２６の厚さ、弾性係数、並びに、膜周 囲領域１２４の弾性係数は、このような特性を考慮しつつ選定される。特に、膜 周囲領域１２４の物理特性は、負のＩＶ流体圧力の条件の下でドーム／センサの 離昇を阻止するように選定される。さらに、中央ドーム領域１３０の直径は、圧 力センサ２００の検知部分２３１の最大寸法の直径の２倍以上であり、これによ りセンサの精度に関する側方位置の誤差の影響を最小にする。 好ましい実施例では、クラウン１２２と中央のドーム領域１３０の壁厚は、０ ．０３３〜０．０３５インチである。側壁１２６の外側からクラウンを通って延 びた長さ方向軸線までのクラウンの部分の半径は、０．１０７〜０．１０９イン チである。膜周囲領域１２４が上部側壁２９に出合う箇所からの円筒形の側壁１ ２６の高さは、０．１０５〜０．１０７インチである。円筒形の側壁１２６に出 合う膜周囲領域１２４の上側２６の曲率半径は約０．０３２インチであり、下側 側壁２７の曲率半径は約０．０７２インチである。したがって、膜周囲領域１２ ４の壁厚は、０．０３８〜０．０４０インチから約０．０６５インチまで増加す る。中央ドーム領域１３０は、外側リム領域１２８の上方の０．０１１〜０．０ １３インチの高さまで徐々に傾斜している。半径位置と外側リム領域１２８の上 方の高さに関する好ましい中央ドーム領域１３０の外形について、以下に要約す る。 半 径（インチ） 高 さ（インチ） ０．００００ ０．０１２００ ０．００２４ ０．０１１９７９ ０．００４８ ０．０１１９５２ ０．００７２ ０．０１１８８３ ０．００９６ ０．０１１８０１ ０．０１２０ ０．０１１６８３ ０．０１４４ ０．０１１５５ ０．０１６８ ０．０１１３７６ ０．０１９２ ０．０１１１７５ ０．０２１６ ０．０１０９６１ ０．０２４０ ０．０１０７１５ ０．０２６４ ０．０１０４４８ ０．０２８８ ０．０１０１５１ ０．０３１２ ０．００９８３５ ０．０３３６ ０．００９４８７ ０．０３６０ ０．００９１３３ ０．０３８４ ０．００８７６１ ０．０４０８ ０．００８３５１ ０．０４３２ ０．００７９１９ ０．０４５６ ０．００７４８３ ０．０４８０ ０．００７０２８ ０．０５０４ ０．００６５４３ ０．０５２８ ０．００６０５３ ０．０５５２ ０．００５５５６ ０．０５７６ ０．００５０７８ ０．０６００ ０．００４６０６ ０．０６２４ ０．００４１８８ ０．０６４８ ０．００３７６９ ０．０６７２ ０．００３４８９ ０．０６９６ ０．００３２７４ ０．０７２０ ０．０００３０７６ ０．０７４４ ０．００２８７５ ０．０７６８ ０．００２６３１ ０．０７９２ ０．００２３６３ ０．０８１６ ０．００２１０３ ０．０８４０ ０．００１８８２ ０．０８６４ ０．００１６９７ ０．０８８８ ０．００１４１９ ０．０９１２ ０．００１２９３ ０．０９３６ ０．００１１２５ ０．０９６０ ０．０００９５２ ０．０９８４ ０．０００７８９ ０．１００８ ０．０００６１３ ０．１０３２ ０．０００３５２ ０．１０５６ ０．０００１３３ ０．１０８０ ０．０ ドーム形圧力容器３６は、センサ面との連結時に、比較的均一な中央のドーム 領域の接触応力の分布により、所定の内部流体圧力に対してセンサ２００とドー ム１３０とが接触するように、分離した初期頂面外形を有している。均一な接触 応力分布に近づけることによって、ドーム１３０からセンサ２００への流体圧力 情報のより正確な伝達が行われる。何故ならば、ドーム部分１３０全体が同じ情 報をもつセンサ２００を備えているからである。この特徴は、種々の整合誤差を 補整する。たとえば、ポンプの製造の際、圧力センサがその設計位置からずれた 位置に取付けられた場合には、正確に機能する圧力検知システムの可能性は、容 器によって提供される均一な接触応力分布のため、増大する。同様に、圧力容器 が設計位置からずれた位置で圧力センサに取付けられたとしても、容器のドーム 形の外形によって提供される均一な接触応力分布のため、依然として正確に機能 するかもしれない。 適当な初期外形を決定するために、上記表で示される好ましい実施例では、最 適な頂部外形をもつドーム形圧力容器３６を提供するための新規な方法が使用さ れる。以下、この方法について説明する。 最適な頂部外形を決定するため（第１６図参照）、（矢印で示される）第１の 均一な接触応力Ｐ_r１３４と（矢印で示される）第２の均一な接触応力Ｐ_c１３６ が、リム領域１２８と中央ドーム領域１３０にそれぞれ加えられる。均一な接触 応力Ｐ_r１３４とＰ_c１３６は、センサ２００との連結時にドーム形圧力容器３６ に加えられる力をシミュレートしている。接触応力Ｐ_r１３４とＰ_c１３６は、リ ム１２８と中央ドーム領域１３０の剛性が相違するため、必然的に相違しており 、接触応力Ｐ_r１３４は、リム１２８の剛性がより大きいため、Ｐ_c１３６よりも 実質的に大きい。さらに、センサ２００を均一な応力分布で接触させるのが望ま しいので、応力、特に中央ドーム応力Ｐ_c１３６については均一であることが重 要である。十分な応力を付加した時、或いはセンサ２００との連結時に、ドーム 形圧力容器３６の頂部分は、センサ面に向けて実質的に平らにされる。不規則な 形状の面を平らにするように、変形可能な不規則な形状の面を平らなセンサ面に 単に接続しても、必ずしも、変形可能な不規則な形状の面に均一な応力分 布は得られない。このような形状の面は、平らな面にわたって種々の応力分布の 領域を有している。何故ならば、このような形状の面が、面の異なる領域を平ら にするため種々の応力を必要とするからである。さらに、直交方向に突出してい る側壁によって支持されている平らな面を平らなセンサ面に接続すると、側壁付 近の平らな面の部分が、平らな面の中央部分とは異なる分布応力を有することが ある。したがって、ドーム形圧力容器３６の初期頂部面の外形を最適にする方法 は、圧力情報をセンサに伝達する優れた手段を備えた圧送セグメント１０を提供 することとなる。 最適な頂部外形を形成するため、（第１６図において連結箇所で示されている ）初期外形ｈ（ｄ_c，ｄ_r）１４０が選定され、（第１６図において矢印で示され ている）ｄ_c１４２とｄ_r１４４は、ドームの中央１３０とドームのリム１２８の 変位座標をそれぞれ表している。この方法では、ｙ（ｄ_c，ｄ_r）１４１は、均一 な応力Ｐ_r１３４とＰ_c１３６の付加に対するｈ（ｄ_c，ｄ_r）１４０の絶対変位応 答を表している。ｙ（ｄ_c，ｄ_r）１４１とｈ（ｄ_c，ｄ_r）１４０との関係を理解 するため、概念的にｈ（ｄ_c，ｄ_r）１４０を直線として再プロットし、ｄ_c１４ ２とｄ_r１４４は両方ともゼロとし、変位座標ｄ_c１４２とｄ_r１４４の変化の表 現として視覚化された変位応答ｙ（ｄ_c，ｄ_r）１４１を応力に加える。加えられ た応力に応答して、初期外形ｈ（ｄ_c，ｄ_r）１４０は、中央ドーム領域１３０が 実質的に平らになるように、相対変位応答ｙ（ｄ_c，ｄ_r）６５２と等しいことが 望ましい。均一な応力Ｐ_r１３４、Ｐ_c１３６に対する（第１６図において矢印で 示されている）頂部分の相対的な応答ｙ（ｄ_c，ｄ_r）１４１を観察した後、修正 した外形ｈ（ｄ_c，ｄ_r）’を決定する必要があるかもしれない。すなわち、修正 した初期外形ｈ（ｄ_c，ｄ_r）’は、ｙ（ｄ_c，ｄ_r）１４１が付加された均一な応 力Ｐ_r１３４、Ｐ_c１３６に対する圧力容器の頂部分の所望の相対応答ではない場 合に、必要となるかもしれない。ｈ（ｄ_c，ｄ_r）１４０、或いはｈ（ｄ_c，ｄ_r） １４０のより正確に修正した推定値ｈ（ｄ_c，ｄ_r）’がｙ（ｄ_c，ｄ_r）６５２と 等しいと、圧力容器３６の頂部分の最適な外形が得られる。 センサ２００への接続時に、或いは均一な接触応力Ｐ_r１３４、Ｐ_c１３６の 付加により、最適に形作られた頂部分は、中央ドーム領域１３０を平らにする程 に変位する（第１５図参照）。さらに、膜周囲領域１２４は、平らなワッシャス プリングとして作動する際に、リム領域１２８の変位に相当する量変位し、これ によりリム領域１２８に加えられた力を吸収し、側壁１２６を実質的に真っ直ぐ にする。一般的に言えば、最適に形作られたドーム形圧力容器３６においては、 中央ドーム領域１３０が均一な応力に応答して十分に平らである場合には、中央 ドーム領域１３０にわたって比較的均一な応力分布が存在する。したがって、接 続時、ドーム１３０は、均一で正確な圧力をセンサ２００の検知部分１３１に伝 達する。 精度を増大させるため、圧力容器とセンサとの接触応力が圧力容器の内部圧力 の設計範囲全体にわたって線形となるように、圧力センサと接触する圧力容器を 提供するのが望ましい。本発明は又、センサ２００に接続されたとき（第１５図 および第１６図参照）、リム領域１２８が中央のドーム領域を外部条件から隔離 し且つ全ての予想される機械的公差の偏り及び最悪の負圧条件（即ち、−４ｐｓ ｉ）に対して適当な接触が存在するように、ドーム形圧力容器３６のプレロード 変形を最適にする方法を有している。最適なプレロード変形に到達するため、内 部圧力がゼロの下での最初の普通のプレロード変形が想定され、予想される最悪 の負圧条件に対して、リム及び中央ドーム領域１２８、１３０とセンサ２００と の応力が決定される。十分な正の圧縮応力が計算される場合には、仮定した呼称 プレロード変形は、最適であると見なされる。一方、得られた応力が十分に正で ない場合には、初期呼称変形に対して新たな仮定を行い、そのようにして得られ た応力を再び十分に監視する。初期呼称変形に対して他の仮定を得るためには、 材料を加え、或いは膜の組成を変えることによって、膜の剛性を修正することが 必要である。 全ての予想される流体内部圧力に対して最適のプレロード変形を達成するため 、内部圧力がゼロの状態でリム領域１３０と中央ドーム領域１２８に対して初期 プレロード変形を選定する。次いで、この初期プレロード変形に対して、リム領 域と中央ドーム領域に存在する応力を決定する。次いで、全ての予想される内部 圧力に対して接触応力Ｐ_r１３４とＰ_c１３６との関係、及びゼロの内部圧力Ｐ_ro 、 Ｐ_coおよび圧力伝達係数Ｃ_r、Ｃ_cに対しての接触応力の値を表す式を生成する。 最後に、このようにして得られた応力を十分に検討する。 応力値Ｐ_co、Ｐ_roは最初に、呼称変形からの僅かな変形の偏りｄ_c、ｄ_rに対し てゼロ内部圧力の下で中央ドーム領域１３０とリム領域１２８の線形推定を表す 以下の式によって概算される。 Ｐ_co＝Ｐ_co,nom＋（ｄＰ_co／ｄｄ_c）×（ｄ_c−ｄ_co,nom） Ｐ_ro＝Ｐ_ro,nom＋（ｄＰ_ro／ｄｄ_r）×（ｄ_r−ｄ_ro,nom） 上記の２式において、内部圧力がゼロの下での仮定初期呼称プレロード変位ｄ_co,nom 、ｄ_ro,nomは既知である。これらは、上述の方法を使用して得られるよう な最適初期頂部表面外形を知ることによって、そしてセンサ２００への接続時に 最適初期頂部表面外形の変化を仮定した程度まで観察することによって、決定さ れる。このような仮定初期呼称プレロード変位に対して、関連した呼称中央ドー ム及びリム応力Ｐ_co,nom、Ｐ_ro,nomが得られる。しかしながら、機械的公差の偏 りのため、ドーム形圧力容器３６とセンサ２００との実際の接触応力は、呼称値 と等しくならない。上式は、内部圧力がゼロの下でのリム領域の接触応力Ｐ_roと 中央ドーム領域の接触応力Ｐ_coに生じやすい、呼称値からの僅かな変形の偏りを 考慮するため、利用される。これは、呼称接触応力値に呼称値からの僅かな変形 の偏りを加えることによって達成される。次いで、予想した偏りを代表する呼称 値からの幾つかの変形の偏りｄ_c、ｄ_rに対して、及び中央ドームとリムの変形の 予想した偏りに対する実際の中央ドームとリムの接触応力の関連した既知の変化 ｄＰ_co／ｄｄ_c、ｄＰ_ro／ｄｄ_rに対して、実際の中央ドーム領域の接触応力Ｐ_co とリム領域の接触応力Ｐ_roを計算する。ｄＰ_co／ｄｄ_c、ｄＰ_ro／ｄｄ_rは、中央 ドームとリム領域１３０、１２８の種々の変形に対する内部応力がゼロの下での 中央ドームとリム領域の接触応力の変化を観察することによって得られる。した がって、内部応力がゼロの下での実際の接触応力の現実的で良好な概算値が得ら れる。 Ｐ_coとＰ_roが推定されると、これらは、次式から予想される各内部容器圧力Ｐ_int に対して接触応力Ｐ_r１３４とＰ_c１３６を計算するのに利用される。 Ｐ_c＝Ｐ_co＋Ｃ_c×Ｐ_int Ｐ_r＝Ｐ_ro＋Ｃ_r×Ｐ_int このような計算をするためには、有限要素応力解析（例えば、米国カリフォルニ ア州パロアルトのＭＡＲＣアナリシス・リサーチ・コーポレーションの有限要素 応力解析プログラム）を使用して、所定のプレロード変形に対して、応力Ｐ_r１ ３４、Ｐ_c１３６の付加に対する圧力容器３６の応答に基づいて、圧力伝達係数 Ｃ_c、Ｃ_rを推定する。したがって、内部圧力Ｐ_intに対して、Ｐ_r１３４、Ｐ_c１ ３６を決定することができる。 十分な正の圧縮接触応力Ｐ_r１３４、Ｐ_c１３６が計算されとき、即ち、接触応 力の付加により、予想される最悪の負圧の下で中央ドーム領域１３０がリム領域 １２８によって十分に隔離されているとき、分析に利用される圧力容器３６の仮 定変形は最適になる。さもなければ、ドーム隣接領域の膜は厚さが増加し（即ち 、剛になり）、利用されるプレロード変形が大きくなる。このような場合には、 応力Ｐ_c、Ｐ_rに対して新たな仮定を行って、再び十分に監視しつつ上述の最適分 析を再度実行する。 上述の最適外形および最適プレロード変形法が、圧力伝達要素の特別の付加と 物理特性に依存していることに留意しなければならない。異なる付加が異なる結 果を有しているが、概説した方法は、圧力伝達要素の性能を最適にするための手 段を提供する。 次に、圧送セグメント１０の別の基本的な機能、即ち流体流れ調整について述 べる。簡単に言えば、第１３図を参照すると、圧送セグメント１０を通る流量を 調整するため、圧送セグメント１０を圧送システム３００から取り外し、片手で スライダ１８を操作しなければならない。ラッチアーム２５９が圧送セグメント １０を圧送システム３００内に保持するように閉鎖されるとき、スライダ１８は 、圧送セグメント１０を通る流体の流れが最大となる最近位位置に移動される。 さらに、スライダ１８を圧送システム３００内に置くため、スライダ１８を、最 遠位位置、即ち流れ停止位置に移動させなければならず、その後、ラッチアーム ２５９が閉鎖されるとき、最大流れ位置に移動させなければならない。したがっ て、スライダ１８の位置が、圧送システム３００に向けて保持されているとき最 大流れ位置となるように拘束されるので、スライダ１８を圧送システム３００か ら取り外し、流れを制御しようとする場合には片手で操作しなければならない。 このような条件の下で、重力により、リザーバ（図示せず）から流入する流体が 、圧送セグメント１０を通過し、圧送セグメント１０を通る流量は、スライダ１ ８によって決定される。 次に第１７図を参照すると、圧送セグメント１０が備えられている状態で使用 できる蠕動フィンガ３４２の形状が示されている。図示されるように、フィンガ ３４２は、その遠位端のところに、膜１２を圧縮するための複合曲線を有してい る。先端が凹状の曲線を含んでいるが、中央部と縁部３４４との間のフィンガの 先端の部分は凹状の曲線を含んでいる。フィンガのこのような形状の結果、圧送 作用の際、膜の磨耗が少なくなることが分かった。 以上のことから、本発明が、簡単な設計の圧送セグメント１０を提供し、単一 の装置で長期間にわたって流体の有効かつ正確な蠕動圧送を容易にし、あらゆる 圧力条件の下で流体圧力を検知するための効果的な接触面を提供し、システムの 不正確さを最小にしつつ流体の流れの制御を行うことが認識されるであろう。 本発明の幾つかの特定の形態について説明してきたが、本発明の精神と範囲か ら逸脱することなしに種々の変形をなし得ることは明白である。したがって、本 発明は、請求の範囲による以外は、限定されることを意図していない。

【手続補正書】 【提出日】１９９７年６月１８日 【補正内容】 (1) 発明の名称を「センサに対してプレロードされる圧力容器」と補正する。 (2) 請求の範囲を別紙のとおり補正する。 (3) 明細書第８頁第３行、第４行、第５行および第６行の“底部分１７”を「底 部分３４」と補正する。 (4) 同書第１５頁第１２行の“溝２２”を「溝２１」と補正する。 (5) 第２図および第６図を添付のように、補正する。 請求の範囲 １．導管と流体連通し、前記導管内に含まれる流体の圧力をセンサ３００に伝達 する圧力容器３６であって、前記センサ３００が、前記圧力容器３６を押圧して 、所定のプレロードを生じさせて、前記導管内の流体の減少させられた圧力およ び増大させられた圧力の双方を前記センサ３００が検出可能にするセンサ面を有 する圧力容器において、 前記圧力容器３６が、前記センサ面と接触するように形作られた中空のクラ ウン部分１２２を備え、前記中空のクラウン部分１２２が、前記導管内に含まれ る流体の圧力を受けるように位置させられるとともに、前記センサ面と接触する 側壁１２６および閉鎖頂部１３０を有し、 さらに、前記圧力容器３６が、前記中空のクラウン部分１２２の側壁１２６ の底部から延びる弾性変形可能な周囲領域１２４を備え、前記中空のクラウン部 分１２２の側壁１２６が、流体圧力に応答して、前記クラウン１２が前記センサ 面に向かって、前記センサ面から離れるように移動するように、前記クラウン１ ２２を吊るしていることを特徴とする圧力容器。 ２．前記周囲領域１２４が、前記クラウン１２２を前記センサ面に向けて、付勢 し、前記所定のプレロードを生じさせることを特徴とする請求の範囲第１項に記 載の圧力容器。 ３．前記側壁１２６のサイズおよび前記周囲領域１２４により与えられる付勢量 が、前記導管内の流体の圧力減少により生成される所定の最大リフト・オフ力を 越えるプレロードを前記センサ面に生じさせるように選択されることを特徴とす る請求の範囲第２項に記載の圧力容器。 ４．前記周囲領域１２４が、前記側壁１２６の前記底部から、半径方向外方に延 びていることを特徴とする請求の範囲第１項ないし第３項のいずれか１項に記載 の圧力容器。 ５．前記側壁１２６が円筒状で、前記クラウン１２２の前記閉鎖頂部１３０に垂 直に位置させられていることを特徴とする請求の範囲第１項ないし第４項のいず れか１項に記載の圧力容器。 ６．前記円筒状側壁１２６が、前記所定のプレロードが前記センサ面に加わって いる間および前記流体の増大され、減少させられる所定範囲の圧力を受けている 間に、座屈するのを防止するのに十分な剛性を有していることを特徴とする請求 の範囲第５項に記載の圧力容器。 ７．側方拘束体１５０が、前記クラウン１２２のまわりに設けられ、前記クラウ ン１２２の横方向の撓みを制限するように構成されたことを特徴とする請求の範 囲第１項ないし第６項のいずれか１項に記載の圧力容器。 ８．前記側方拘束体１５０が、前記クラウン１２２から、前記クラウン１２２が 前記流体の所定範囲の圧力を受けている間に、前記クラウン１２２と前記側方拘 束体１５０が係合することを防止するが、前記流体の圧力が前記所定の範囲を越 えたときに、前記クラウン１２２を係合し、支持するように選択された距離だけ 、外方に離間していることを特徴とする請求の範囲第７項に記載の圧力容器。 ９．前記側方拘束体１５０が、その中に、前記クラウン１２２が位置する開口部 ５６を有する剛な部材を備え、前記開口部５６の側部が前記側壁１２６の横方向 の動きを制限していることを特徴とする請求の範囲第７項または第８項に記載の 圧力容器。 10．前記中空のクラウン１２２の前記閉鎖頂部１３０が、前記プレロードを受け 、前記所定範囲の流体圧力を受けた状態で、前記流体圧力により、前記クラウン １２２の前記閉鎖頂部１３０を横切って、均一な応力分布が生成され、前記クラ ウン１２２の前記閉鎖頂部１３０のすべての部分で、実質的に同一の圧力が前記 センサ面に伝達されるように、前記センサ面に対して平らになるように選択され たドーム状の外形を有することを特徴とする請求の範囲第１項ないし第９項のい ずれか１項に記載の圧力容器。 11．前記中空のクラウン１２２の前記閉鎖頂部１３０が、センサ２００の面の２ 倍の直径を有し、それにより、前記クラウンを前記センサ面に取付ける際の前記 クラウンの横方向変位が許容されることを特徴とする請求の範囲第１項ないし第 １０項のいずれか１項に記載の圧力容器。 【図２】 【図６】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 バターフィールド ロバート ディー アメリカ合衆国 カリフォルニア州 92064 ポーウェイ ポーウェイ ヴァリ ー ロード 13980 (72)発明者 クレメンス チャールズ イー アメリカ合衆国 カリフォルニア州 92024 エンシニタス ヒルトップ レー ン 1621

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．流体の流れのためのセグメントであって、センサと接触してセグメントの流 体圧力をセンサに伝達するための圧力容器を備えたセグメントにおいて、 圧力容器が、センサに係合するための中空のクラウン部分を備え、クラウン 部分が、可撓性材料で形成された円筒形側壁、閉鎖上端部、及び開放下端部を有 し、流体圧力が内部に収容され、 圧力容器が更に、クラウン部分の開放下端部に連結され、開放下端部から遠 去かる方へ延びた膜周囲部分を備えていることを特徴とするセグメント。 ２．膜周囲部分が、不動の構造体によって保持されるようになっており、これに より膜周囲部分を、圧力容器のクラウン部分の平らなワッシャスプリングとして 機能させることを特徴とする請求の範囲第１項に記載のセグメント。 ３．不動の構造体が、流体圧力に応答する側壁の側方移動を制限するように構成 された側方拘束体を備えていることを特徴とする請求の範囲第２項に記載のセグ メント。 ４．側方拘束体は、クラウン部分の円筒形側壁の周囲全体に配置され、内部流体 圧力に応答する側壁の側方移動の量を制限するように構成されていることを特徴 とする請求の範囲第３項に記載のセグメント。 ５．閉鎖上端部が、円筒形側壁の頂部によって構成され、側壁と実質的に直交し ているリム領域と、リム領域に連結された中央ドーム領域とを備え、リム領域と 中央ドーム領域が、クラウン部分の頂部を構成していることを特徴とする請求の 範囲第１項に記載のセグメント。 ６．中央ドーム領域の頂部が、圧力センサに加えられるとき応力を面に均一に分 布させるようになった所定の形状を有していることを特徴とする請求の範囲第５ 項に記載のセグメント。 ７．流体圧力に応答する側壁の側方移動を制限するように構成された側方拘束体 を更に備えていることを特徴とする請求の範囲第１項に記載のセグメント。 ８．側方拘束体が、クラウン部分の円筒形側壁の周囲全体に配置され、内部流体 圧力に応答する側壁の側方移動の量を制限するように構成されていることを特 徴とする請求の範囲第７項に記載のセグメント。 ９．流体の流れのためのセグメントにおける圧力容器の頂部表面形状を最適にす るための方法であって、 初期頂部表面形状を選定し、 圧力容器のリム領域に均一な接触応力を加え、 圧力容器の中央ドーム領域に均一な接触応力を加え、 リム領域と中央ドーム領域への応力の付加に対する頂部表面形状の応答を観 察し、 頂部表面形状の応答と初期頂部表面形状とを比較し、 リム領域と中央ドーム領域への応力の付加時に、頂部表面形状の応答が初期 頂部表面形状に略等しくなるように、初期頂部表面形状を修正することを特徴と する方法。 10．圧力容器の最適プレロード変形を決定するための方法であって、 初期段階においてセンサに圧力容器を付加するとき、圧力容器に存在するリ ムの均一な接触応力と中央の均一な接触応力を各々計算し、 リムの均一な接触応力と中央の均一な接触応力の充足量を決定することを特 徴とする方法。 11．リムの均一な接触応力と中央の均一な接触応力の計算が、 内部圧力がゼロの条件の下でセンサに加えられた圧力容器のゼロ内部圧力リ ム接触応力とゼロ内部圧力中央接触応力を決定し、 中央ドーム領域の中央圧力伝達係数とリム領域のリム圧力伝達係数を決定し 、 圧力容器に内部圧力を加え、 圧力容器の内部圧力を測定し、 リム圧力伝達係数と測定した内部圧力の積とゼロ内部圧力リム接触応力とを 足して、リムの均一な接触応力を計算し、 中央圧力伝達係数と測定した内部圧力の積とゼロ内部圧力中央接触応力とを 足して、中央の均一な接触応力を計算することを含むことを特徴とする請求の範 囲第１０項に記載の方法。 12．充足量を決定する段階が、リム領域が、外部の影響から中央ドーム領域を隔 離するのに十分なプレロード圧縮力を維持しているか否かを観察することを含む ことを特徴とする請求の範囲第１１項に記載の方法。