KR0166337B1

KR0166337B1 - 압력 측정 흐름 조절 시스템

Info

Publication number: KR0166337B1
Application number: KR1019910701491A
Authority: KR
Inventors: 엘. 카멘 딘
Original assignee: 엘. 카멘 딘; .; 데카 리서치 앤드 디벨로프먼트 코포레이션
Priority date: 1989-05-01
Filing date: 1990-04-27
Publication date: 1999-05-01
Also published as: JP2952037B2; ATE175270T1; DE69032869T2; WO1990013795A3; DE69032869D1; DK0471000T3; EP0471000A1; WO1990013795A2; JPH05502096A; US4976162A; EP0471000B1; CA2049337A1; KR920701791A; CA2049337C

Abstract

본 발명은 유체로 부분적으로 채워진 격리된 강성 용기(2)안의 유체에 의해 점유되지 않은 용기 부분의 체적(Vu)를 측정하기 위한 시스템을 마련하고 있다. 알고 있는 일정한 체적의 측정 가스를 보유하기 위한 저장 수단을 용기와 제1 밸브 연통되도록 위치한다. 압력 수단(8)은 저장소와 제2 밸브 연통되어 있다. 본 방법은 제1 밸브(D)를 개방시키는 단계와, 용기와 저장소안의 평형 압력(P1)을 판독하는 단계를 포함한다. 저장소를 가압하도록 제1 밸브(D)를 밀폐시키고 제2 밸브(J)를 개방시킨다. 제2 밸브(J)를 밀폐시키고 제1 밸브(D)를 다시 개방하고 최종 평형 압력(P3)를 측정한다. 이상 가스의 보일의 법칙에 따라 Vu의 값을 구한다.

Description

[발명의 명칭]

압력 측정 흐름 조절 시스템

[관련 출원 상호 참조]

본 출원은 1986년 3월 4일자 특허 출원 제836,023호 및 1987년 2월 28일에 특허 제4,808,161호로서 허여된 1987년 3월 5일자 특허출원 제022,167호의 일부 계속 출원인 1987년 9월 3일자 특허출원 제092,481호의 일부 계속 출원이다.

[발명의 배경]

[발명의 기술분야]

본 발명은 일반적으로 유체 유동을 제어하는 시스템에 관한 것으로서 특히, 다른 실시예들도 가능하지만, 의료용 주입 기술에 관한 것이다.

[관련 기술의 설명]

많은 환경에서 유체 유동의 정밀하고 정확한 조절을 필요로 한다. 특히, 의료용 주입 속도에서의 정밀도 및 정확도는 지극히 중요하다. 예컨대, 화학 요법의 경우, 너무 느린 주입 속도는 효력이 없을 수 있고, 너무 빠른 주입 속도는 환자에게 독성을 줄 수 있다.

그러나, 의료용 주입 시스템에 고유한 여러 요인들이 정밀한 유체 이송을 불확실하게 한다. 첫 번째 요인은 유체를 이송하는데 사용되는 튜브이다. 통상적으로, 관의 개방 및 폐쇄는 불규칙한 유동 속도를 야기시키는 튜브의 벽들을 뒤틀리게 할 수 있는 클램프들에 의해 수행된다. 두 번째 요인은 약물을 주입받는 환자가 주입중에 이동하여, 유체의 칼럼 높이를 변화시킴으로써, 유체 유동에 영향을 주게 된다는 것이다. 세 번째 요인은 점진적으로 비게 되는 정맥 주사용 백 또는 병과 같은 한정된 저장소로부터 유체가 이송된다는 사실도 주입 속도에 영향을 주게 된다는 것이다.

이러한 요인들을 보완하기 위한 수많은 해결책이 본원 기술 분야에 알려져 있다. 어떤 선행 기술이 시스템은 광학적 방울 카운팅 시스템을 도입하고 있다. 개선된 방울 카운팅 시스템은 변하는 방울 크기 및 튀기는 방울 크기를 보완하기 위해 다른 측정된 양들과 함께 방을 카운트 데이타를 새롭게 했다. 그러나, 이들 장치의 전부는 아니지만, 대부분의 경우, 시스템 에러는 불가피하다.

[발명의 요약]

본 발명은 관을 통과하는 유체의 유동을 측정하는 시스템을 제공한다. 본 발명의 시스템은 강성 용기의 관내에 유체의 일부를 격리시킴으로써 용기내의 유체가 관내의 나머지 부분애서 압력에 의한 영향받지 않도록 한다. 본 발명의 시스템에는 유체에 의해 점유되지 않은 용기 부분을 측정하기 위한 장치가 제공된다. 이하에 즉, 본 발명의 요약 및 특정 실시예의 설명에서 상세히 기술하는 바와 같이, 그러한 체적 측정 장치는 측정 가스를 사용한다. 만일 용기의 체적을 알면, 용기내의 유체의 체적은 간단한 계산에 의해 계산할 수 있게 된다. 그러나, 유동을 제어하기 위해서는 용기의 체적을 알 필요가 없다. 본 시스템은 유체가 관을 따라 아래로 공급되기 전에 그리고 유체가 관을 따라 아래로 공급된 후에 단순히 본 실시예의 점유되지 않은 부분을 측정하는데 물론, 두 체적들 사이의 차이는 공급된 유체의 체적이다. 용기는 공급 사이클중에는 체적이 변화하지 않는 것이 중요하므로 강성용기가 사용된다.

유체를 용기안밖으로 가압하기 위해서, 통상적으로 통상 대기압보다 높은 압력을 갖는 정압 공급원(positive pressure source)와 통상 대기압 보다 낮은 압력을 갖는 부압 공급원(negative pressure source)가 제공된다. 정압 공급원은 용기에 측정 가스를 공급한다. 그 결과, 정압은 유체를 용기밖으로 가압하기 위해 사용될 수 있다. 부압 공급원은 용기로부터 측정 가스를 제거한다. 즉, 용기에 흡입력을 제공한다. 그 결과, 부압은 유체를 용기속으로 가압하기 위해 사용될수 있다.

본 시스템을 사용하는 통상적인 유동 사이클은 다음과 같다. 우선, 부압 공급원을 사용하여 유체를 용기속으로 흡입한 다음, 용기를 격리시켜, 용기의 얼마나 많은 부분이 유체로 채워지지 않았는지를 측정 장치가 정확히 측정할 수 있게 하고; 그러한 측정을 행한 후에 정압 공급원을 사용하여 유체를 용기밖으로 가압하고; 유체를 공급한 후 용기의 얼마나 많은 부분이 유체로 채워지지 않았는지에 대한 다른 측정을 행하기 위해 용기를 다시 격리시킨 다음; 최종적으로 얼마나 많은 유체가 공듭되었는지를 계사하기 위해 두 측정치들을 뺄셈한다. 달리, 유체가 용기속으로 흡입되기 전에 그리고 유체가 용기속으로 흡입된 후에 용기의 얼마나 많은 부분이 유체로 채워졌는지를 측정함으로써, 단순히 두 측정치들을 뺄셈하여 얼마나 많은 유체가 용기속으로 흡입되었는지를 계산할 수 있다. 따라서, 여러 사이클의 일정 기간에 용기속으로 들어가는 유체의 양은 동일 기간에 관을 통해 배출되는 유체의 양과 거의 동일하도록 보장함으로써 용기내의 어떤 누설이나 다른 에러가 없음을 보장할 수 있다.

용기의 얼마나 많은 부분이 유체에 의해 점유되지 않았는지를 측정하기 위한 상술한 측정 장치는 다양한 실시예들을 가질 수 있는데, 이들 실시예들은 측정 가스가 유체와 유체 연통하도록 용기의 점유되지 않은 부분을 채우게 되는 측정가스를 사용한다.

측정 장치의 제1 실시예는 일정한, 알고 있는 체적(Vr)의 측정 가스를 보유하는 저장소와, 저장소와 용기를 연결하는 밸브와, 저장소내의 압력을 측정하기 위한 압력 변환기와, 저장소내의 압력을 변화시키는 장치를 포함한다.

측정 장치의 제2 실시예는 일정한, 알고 있는 체적의 측정 가스를 보유하는 저장소와, (밸브와, 저장소내의 압력을 변화시키는 별도의 장치 대신에) 용기와 저장소를 연결하는 펌프와, 하나는 용기용이고 다른 하나는 저장소용인 두 개의 압력 변환기를 포함한다.

제3 실시예는 알고 있는 증가량만큼 용기의 체적을 변화시키고, 이러한 변화 전후의 압력을 용기용 변환기로 측정한다.

압력 측정치들을 판독하고 사용된 여러 밸브들 및 펌프들을 제어하기 위해 통상 마이크로프로세서인, 제어기가 본 발명의 모든 실시예에서 사용됨을 알아야 한다.

[도면의 간단한 설명]

제1도는 본 발명의 양호한 실시예의 개략도이다.

제2도는 본 발명의 다른 실시예의 개략도이다.

제3도는 제1도 및 제2도에 도시된 실시예들의 특성들을 조합한 본 발명의 또 다른 실시예의 개략도이다.

제4도는 제1도 내지 제3도에 도시된 측정 장치 대신에 본 발명에서 사용될 수 있는 측정 장치의 개략도이다.

제5도는 제1도 내지 제4도에 도시된 측정 장치들 대신에 본 발명에서 사용될 수 있는 다른 측정 장치의 개략도이다.

제6a도 및 제6b도는 본 발명에서 사용될 수 있는 두가지 형태의 밸브들을 도시한 도면들이다.

제7도는 본 발명에서 사용될 수 있는 1회용 카트리지 또는 카세트의 횡단면도이다.

제8도는 제7도의 1회용 카세트 및 그 내부 배관의 하부도이다.

제9도는 제7도의 1회용 카세트의 단부면도이다.

제10도는 제7도의 1회용 카세트가 위치되는 중앙 시스템 유닛의 정면의 평면도이다.

제11도는 다른 1회용 카트리지 및 그 내부 배관의 평면도이다.

제12도는 중앙 유닛과 접촉해 있는 다른 선택적인 1회용 카트리지의 횡단면도이다.

도면에서 동일한 도면 부호들은 동일한 부품들을 나타낸다.

[양호한 실시예들의 설명]

제1도는본 발명의 양호한 실시예를 도시하고 있다. 제1도에서 빗금으로 도시한 유체는 통상적으로 공급원 즉, 정맥 주사용 백(intravenous bag)으로부터 환자까지 연결되어 있는 정맥 주사용 관인 관(1)내에 들어 있다. 밸브(A)에 인입구를 그리고 밸브(B)에 배출구를 갖고 있는 강성 용기(2)가 관내에 위치된다. 밸브(A,B)들은 용기(2)가 관(1)의 나머지 부분에서 압력의 영향으로부터 격리되도록 폐쇄될 수 있다. 양호한 실시예의 경우, 통상 공기인 측정 가스로 채워진 나머지 부분으로부터 유체로 채워진 용기 부분을 격리시키는 막(3)에 의해 용기(2)가 분할된다. 막(3)은 측정 가스의 압력이 유체의 압력과 동일하도록 그리고 용기내의 액체의 양이 변함에 따라 막이 이동될 수 있도록 충분히 유연하다.

정맥 주사용 및 다른 의료용으로 사용하기 위해서, 용기 및 밸브(A,B)들은 유체와 직접 접촉하게 되는 시스템 지역이 제거되어, 폐기되고, 시스템이 다른 환자에게 사용되는 경우마다 다른 카트리지로 교체될 수 있도록 1회용 카트리지로 제작하는 것이 바람직하다. 1회용 카트리지내에 용기 및 밸브(A,B)들을 설치함으로써 유체와 접촉하게 되는 시스템 영역들을 세척 및 멸균해야 하는 문제점들을 피할 수 있다. 용기가 때론 1회용 카트리지내에 위치되기 때문에 용기도 1회용으로 부를 수 있다.

제1도는(예컨대, 1회용) 용기내의 압력(Pd)를 측정하는 압력 변환기(4)를 도시하고 있다. 관(1)을 통과하는 유체 흐름을 측정하거나 조절하기 위한 사이클의 대부분의 경우에, 저장소의 주 목적은 용기(2)의 얼마나 많은 부분이 유체로 채워지지 않았는지를 측정하는 것이다(용기의 비점유 체적(unoccupied volume)을 표시하기 위해 Vu가 사용된다). 제1도에 도시된 실시예는 Vu를 측정하기 위해 저장소 외에 정압 탱크(8) 또는 부압 탱크(9)를 이용한다.

정압 탱크 및 부압 탱크는-용기내의 압력에 대해 정압 및 부압인-정압 및 부압의 공급원들로 각각 기능한다. 제1도는 밸브(G)에 의해 정압 탱크(8)로 그리고 밸브(H)에 의해 부압 탱크(9)로 연결된 펌프를 도시하고 있다. 이 펌프는 측정 가스를 부압 탱크(9)로부터 정압 탱크(8)로 이동시킴으로써 정압 탱크(8)에는 높은 압력을 그리고 부압 탱크(9)에는 낮은 압력을 발생시키기 위해 사용된다. 측정 가스가 정압 탱크로부터 부압 탱크로 다시 누설되는 것을 방지하기 위해, 바람직한 정압 및 부압이 얻어질 때 밸브(G,H)들은 폐쇄되고, 그 다음에 펌프는 작동이 중지된다. 압력 변환기(6,7)들은 각각 정압 탱크 및 부압 탱크들내의 압력들을 조정하기 위해 사용된다. 제1도의 실시예의 경우, 정압 공급원 및 부압 공급원(예컨대, 정압 탱크 및 부압 탱크)가 각각 밸브(J,K)들에 의해 저장소로 직접 공급될 수 있다. 제1도의 도시된 실시예를 사용하여 Vu(용기(2)의 채워지지 않은 부분의 체적)을 측정하기 위해서, 저장소의 체적(Vr)이 알려진 경우에 다음 사이클의 단계들이 수행될 수 있다.

제1도의 실시예의 체적(Vu) 순환 사이클

1단계 - 용기 격리 :

밸브(A,B)들을 폐쇄한다.

2단계 - 용기 및 저장소내의 압력을 평형시킴 :

밸브(D)를 개방한다.

3단계 - 용기내의 압력(P1) 측정 :

변환기(5)로부터 Pr을 판독한다.

4단계 - 저장소로부터 용기 격리 :

밸브(D)를 폐쇄한다.

5단계 - 저장소내의 압력을 변화시킴 :

정압 공급원으로부터 높은 압력으로 저장소를 노출시키기 위해 밸브(J)를 개방한다(또는 선택적으로, 부압 공급원으로부터 낮은 압력으로 저장소를 노출시키기 위해 밸브(K)를 개방한다).

6단계 - 저장소내의 압력(P2) 측정 :

변환기(5)로부터 Pr을 판독한다.

7단계 - 용기 및 저장소내의 압력을 평형시킴 :

밸브(D)를 개방한다.

8단계 - 용기내의 압력(P3) 측정 :

변환기(5)로부터 Pr을 판독한다.

9단계 - Vu계산 :

Vu = [(P3-P2)Vr]/(P3-P1)

여기서, Vr은 저장소의 체적임.

9단계의 식은 이상 기체에 대한 보일의 법칙을 사용하여 유도된다. 이러한 사이클이 완료된 후, 용기(2)의 체적을 알고 있는 경우 용기(2)내의 유체의 체적은 단순히 용기(2)의 (점유 및 점유되지 않은) 전체 체적으로부터 점유되지 않은 체적(Vu)를 뺄셈함으로써 계산될 수 있다.

별도의 압력 변환기(4)가 용기(2)에 제공된다면, 상술한 2단계 및 7단계에서 행해진, 용기(2)와 저장소 사이의 압력을 평형되게 해서는 안되고, 대신에, 7단계를 제외한 모든 단계들을 통해 용기(2)와 저장소가 격리시켜야 한다. 그 결과, 2단계를 생략할 수 있고; 용기내의 초기 압력(Pd1)은 용기(2)의 변환기(4) 덕분에 3단계에서 측정되고; 4단계는 저장소와 용기가 이미 격리되어 있기 때문에 생략할 수 있고; 5단계는 저장소 압력(Pr1)이 용기 압력(Pd1)과 다르도록 수정될 수 있고 상기 사이클에서와 마찬가지로, 6단계는 저장소 압력(Pr1)을 측정하는 것을 포함하고; 7단계는 반드시 용기와 저장소가 동일한 압력이 될 때까지는 아니지만 단순히 일부 측정 가스가 저장소와 용기 사이클 통과하게 하도록 수정될 수 있고; 8단계는 용기내의 새로운 압력(Pd2)와 저장소 내의 새로운 압력(Pr2)를 측정하도록 수정될 수 있고; 9단계는 다른 식

즉, Vu = -[(Pr2-Pr1)Vr]/(Pd2-Pd1)을 이용한다.

이러한 수정된 사이클을 아래에 상술한다.

제1도의 실시예의 다른 체적(Vu) 산출 사이클

1단계 - 용기 격리 :

밸브(A,B,D)들을 폐쇄한다.

2단계 - (생략)

3단계 - 용기내의 압력(Pd1) 측정 :

변환기(4)로부터 Pd1을 판독한다.

4단계 - (생략)

5단계 - 용기내의 압력(Pd1)과 동일하다면 저장소내의 압력을 변화시킴 :

변환기(5)로부터 Pr판독, 필요하다면, 밸브(J) 또는 밸브(K)를 개방한다.

6단계 - 저장소내의 압력(Pr1) 측정 :

변환기(5)로부터 Pr1을 판독한다.

7단계 - 일부 측정 가스가 저장소와 용기사이로 흐르게 함 :

밸브(D)를 개방 및 폐쇄한다.

8단계 - 용기내의 압력(Pd2)와 저장소내의 압력(Pr2)를 측정 :

변환기(4,5)를 판독한다.

9단계 - Vu 계산 :

Vu = -[(Pr2-Pr1)Vu]/(Pd2-Pd1).

이러한 사이클은 저장소와 용기내의 압력들이 동일하게 되는 것을 기다리고 싶지 않은 경우에 유용한데, 상기 경우는 상기 압력들을 동일하게 하기 위해 밸브(D)가 개방된 후 일정 기간의 시간을 필요로 하도록 저장소와 용기 사이에 가늘고 긴 통로가 있는 경우일 수 있다.

양호하게는, 상술한 두가지 사이클의 경우, 저장소의 체적(Vr)은 용기의 채워지지 않은 부분의 체적(Vu)와 대략 동일하도록(또는 크기가 동일하도록) 선택된다. 이것은 용기와 저장소 모두의 압력의 변화가 대략 동일하도록 하는 것이 바람직하고, 그 결과, 압력을 측정하거나 체적 계산을 하는데 있어서의 에러들이 최소화된다.

한편, 정압 탱크(8)과 부압 탱크((9)는 용기(2)의 채워지지 않은 부분 및 저장소보다 훨씬 큰 것이 양호하다. 그 이유는 이들 탱크들내의 압력(Pp,Pn)들이(변환기(6,7)들을 조정하고 펌프를 적절히 작동시킴으로써) 바람직한 레벨로 양호하게 유지된다는 것과, 어느 탱크가 (밸브(J또는 K)를 개방함으로써) 저장소에 노출될 때 저장소가 탱크의 압력 레벨까지 가압되고 탱크의 압력 레벨은 별로 변화되지 않는다는 것이다. 탱크내의 가스의 양에 비해, 소량의 가스가 저장소내로 이동되고, 그 결과, 탱크내의 압력은 별로 변화되지 않는다. 이러한 장치는 어떤 압력 즉, 정압 또는 부압까지 저장소를 신속히 가압하는 것이 바람직하거나 가압할 필요가 있는 경우에 바람직하다.

상술한 것처럼, 정압 및 부압 공급원들(본 실시예의 경우, 탱크들)은 용기(2)의 막(3)에 흡입력 및 압력을 교대로 가함으로써 관을 통과하는 유체를 펌핑(pumping)하기 위해 사용될 수 있다. 제어된 속도로 관을 통과하는 유체를 펌핑하기 위해 제1도의 실시예를 사용하는 사이클이 아래에 설명된다.

제1도의 실시예의 흐름 측정(펌프) 사이클

1단계 - 개시 :

정압 탱크에서 정압을 발생시키고,

부압 탱크에서 부압을 발생시킨다.

2단계 - 용기 충전 :

밸브(B,J)들을 폐쇄하고,

밸브(A,D,K)들을 개방한다.

3단계 - 용기 격리 :

밸브(A,K)들을 폐쇄한다.

4단계 - 체적 계산 소사이클 수행 :

(i) 용기내의 압력을 판독하고(저장소의 압력 변환기(5)를 사용함, 유의 사항 : 이 사이클의 경우, 1회용은 그 자체의 압력 변환기일 필요는 없다. 또한, 측정 에너들을 최소화하기 위해, 모든 압력 측정에 대해 동일한 변환기를 사용하는 것이 바람직함.) ;

(ii) 밸브(D)를 폐쇄함으로써 용기를 저장소로부터 격리시키고;

(iii) 밸브(J)나 밸브(K)를 개방한 다음 폐쇄함으로써 저장소내의 압력을 변환시키고;

(iv) 저장소내의 압력을 판독하고;

(v) 밸브(D)를 개방함으로써 저장소에 대해 용기를 개방하고;

(vi) 용기내의 새로운 압력을 판독하고;

(vii) 만일 용기의 체적을 알고 있으면, 용기내의 유체의 처음 체적을 계산한다. (그렇지 않으면, 점유되지 않은 체적(Vu)를 계산한다.)

5단계 - 유체 이송 :

밸브(B,J)들을 개방한다. (유의 사항 : 밸브(D)는 개방되어 있다.)

6단계 - 용기 격리 :

밸브(B,J)들을 폐쇄한다.

7단계 - 체적 계산 소사이클 반복 :

4단계의 소단계(i) 내지 (iv)를 수행하고, 용기내의 유체의 최종 체적 (또는 최종 Vu)를 계산한다.

8단계 - (5단계에서) 이송된 체적 계산 :

4단계에서 계산된 처음 체적으로부터 7단계에서 계산된 최종 체적을 뺄셈한다. (또는 7단계로부터의 최종 Vu로부터 4단계로부터의 처음 Vu를 뺄셈한다.)

제2도는 본 발명의 다른 실시예를 도시하고 있다. 이 실시예는 정압 공급원(8)과 부압 공급원(9)가 저장소를 통과하지 않고 직접 용기(2)로 연결될 수 있는 점을 제외하고는 제1도에 도시된 실시예와 아주 유사하다. 또한, 저장소는 밸브(F)를 개방함으로써 대기 압력으로 배기될 수 있다. 저장소를 배기함으로써, 정압 공급원(8)과 부압 공급원(9)를 사용하지 않고도 저장소내의 압력(Pr)을 변화시킬 수 있다. 또한, 배기 밸브는 제1도의 실시예에서도 사용될 수 있다.

제2도는 실시예를 사용하여 제어된 속도로 유체를 펌펑하는 사이클을 이하에 설명한다.

제2도의 실시예의 흐름 측정(펌핑) 사이클

1단계 - 개시

정압 탱크내에 정압을 발생시키고,

부압 탱크내에 부압을 발생시키고,

밸브(F)를 폐쇄한다.

2단계 - 용기 채움:

밸브(B,C)들을 폐쇄하고,

밸브(A,E)들을 개방한다.

3단계 - 용기 격리:

밸브(A,E)들을 폐쇄한다.

4단계 - 체적 계산 소사이클 수행:

(i) 밸브(D)를 개방하고,

(ii) 용기내의 압력을 판독하고 (저장소의 압력 변환기(5)를 사용, 유의 사항 : 이 사이클의 경우, 용기는 그 자신의 압력 변환기일 필요는 없고, 상술한 것처럼, 저장소 압력 변환기가 사용될 수 있고 사용되어야 함.)

(iii) 밸브(D)를 폐쇄함으로써 용기를 저장기로부터 격리시키고,

(iv) 밸브(F)를 개방함으로써 저장소를 배기하고,

(v) 저장소내의 압력을 판독하고 (저장소내의 압력은 대기 압력과 동일해야 함).

(vi) 밸브를 폐쇄함으로써 저장소를 격리시키고,

(vii) 밸브(D)를 개방함으로써 저장소에 용기를 개방하고,

(viii) 용기내의 새로운 압력을 판독하고,

(ix) 용기내의 유체의 처음 체적을 계산한다. (또는, 용기의 채워지지 않은 부분의 처음 체적(Vu)를 계산한다.)

5단계 - 유체 이송:

밸브(B,C)들을 개방한다.

6단계 - 용기 격리

밸브(B,C)들을 폐쇄한다.

7단계 - 체적 계산 소사이클 반복:

4단계의 소단계(i)내지 (viii)을 수행하고, 용기내의 유체의 최종 체적(또는 최종 Vu)를 계산한다.

8단계 - (5단계에서) 이송된 체적 계산:

4단계에서 계산된 처음 체적으로부터 7단계에서 계산된 최종 체적을 뺄셈한다. (또는 7단계에서 계산된 최종 Vu로부터 4단계에서 계산된 처음 Vu를 뺄셈한다.)

제1도 및 제2도의 흐름 측정(펌프) 사이클들이 아주 유사함을 알 수 있다. 한가지 차이는 체적 Vu가 어떻게 측정될 수 있느냐 하는 것인데-제2도의 실시예의 경우, 저장소내의 압력(Pr)은 저장소를 대기로 배기함으로써 변화된다.)

제3도는 제1도 및 제2도에 도시된 실시예들의 양태들을 조합한 본 발명의 제3실시예를 도시하고 있다. 제3실시예 역시 정압 탱크(8)과 부압 탱크(9)를 가압하기 위해 두 개의 독립된 펌프들을 사용한다. 그 결과, 이 실시예의 경우, 두 탱크 내의 압력들이 독립적으로 제어될 수 있다. 정압 및 부압 공급원은 반드시 탱크(8,9)들과 같은 탱크들을 사용할 필요는 없지만, 정압 및 부압 공급원들을 더 잘 조절하기 위해서는 큰 탱크들을 사용하는 것이 바람직하다. 전술한 실시예들의 어느 경우에서도, 정압 및 부압은 밸브(C,E)들에 의해 용기(2)에 연결되거나 밸브(J,K)들에 의해 저장소에 연결된 두 개의 독립된 펌프들에 의해 제공될 수 있는데, 펌프들중의 하나는 시스템에 측정 가스를 가하고 다른 하나는 시스템으로부터 측정 가스를 흡입한다. 사실, 한쪽 방향으로 그리고 그 다음에 다른 방향으로 번갈아 펌핑할 수 있는 단일 펌프가 정압 및 부압 모두를 제공하기 위해 사용될 수 있다. 즉, 단일 펌프는 배출 가스를 시스템에 가하고 시스템으로부터 제거할 수 있다.

관(1)을 통과하는 유체의 흐름을 제어하기 위해 제3도의 실시예를 사용하는 사이클을 이하에 설명한다. (이러한 특별 사이클은 관(1)을 통해 유체를 펌핑하지 않고, 오히려 관(1)을 통과하는 유체를 제거하기 위해 수두 압력(head pressuer)과 같은 외부 힘들 또는 용기의 펌프 상류 및/또는 하류가 필요함을 주목해야 한다. 이러한 사이클은 단순히 유동 속도만을 측정하고, 만일 유동 속도가 너무 빠르면, 유동 속도를 늦추기 위해서 제어기가 밸브(A,B)들의 개방 및 폐쇄를 조절하게 할 수 있다.)

제3도의 실시예의 흐름 측정(무펌프) 사이클

1단계 - 개시:

밸브(C,E,F,J,K)들을 폐쇄한다.

2단계 - 용기 충전:

밸브(B)를 폐쇄하고,

밸브(A)를 개방한다. (유의 사항: 이러한 무펌프 사이클에서 용기속으로 유체를 가압하기 위해서는 밸브(A) 위쪽에 충분한 압력이 요구된다.)

3단계 - 체적 계산 소사이클 수행:

(i) 밸브(D)를 개방함으로써 용기와 저장소 사이의 압력을 동일하게 하고,

(ii) 용기내의 압력을 판독하고,

(iii) 밸브(D)를 폐쇄함으로써 저장기로부터 용기를 격리시키고,

(iv) 밸브(F)또는 밸브(J)또는 밸브(K)를 개방한 다음에 폐쇄함으로써 저장소내의 압력을 변화시키고,

(v) 저장소내의 압력을 판독하고,

(vi) 밸브(D)를 개방함으로써 용기와 저장소사이의 압력을 동일하게 하고,

(vii) 용기내의 새로운 압력을 판독하고,

(viii) 용기내의 유체의 처음 압력(또는 Vu)를 계산한다.

5단계 - 유체 이송:

밸브(B)를 개방한다. (유의 사항 :이 사이클에서 유체를 용기로부터 배출하기 위해서는 밸브(B)를 아래쪽에 충분한 흡입력이 요구된다.)

6단계 - 용기 격리:

밸브(B)를 폐쇄한다.

7단계 - 체적 계산 소사이클 반복:

4단계의 소단계(i) 내지 (vii)을 수행하고, 용기내의 유체의 최종 체적 (또는 최종 Vu)를 계산한다.

8단계 - (5단계에서) 이송된 체적 산출:

4단계에서 계산된 처음 체적으로부터 7단계에서 계산된 최종 체적을 뺄셈한다. (또는 7단계에서 계산된 최종 Vu로부터 4단계에서 계산된 초기 체적을 뺄셈한다.)

이 사이클 및 앞에서 설명한 제1도의 두 개의 선택적인 체적(Vu) 계산 사이클들의 경우의 3단계의 소단계(iv)에서 알수 있듯이, 제1도 내지 제3도에 도시된 구조들은 용기(2)의 얼마나 많은 부분이 유체(Vu)에 의해 점유되었는지를 측정하기 위해 다양한 방식으로 사용될 수 있다. Vu를 측정하기 위해 다른 구조들도 사용될 수 있다. 예를 들면, 저장소, 밸브(D,F)들 및 압력 변환기(5)를 포함하는 제2도의 Vu를 측정하기 위한 측정 장치(10)은 제4도 및 제5도에 도시된 두 개의 다른 측정장치에 대체될 수 있다. 제4도 및 제5도에 도시된 측정 장치들을 포함하여, 본 명세서에 기술된 모든 측정 장치들은 Vu를 계산하기 위해 측정 가스 및 보일의 법칙을 이용한다. 다른 종류의 측정 장치들도 이용할 수 있지만, 본 명세서에 개시된 측정 장치들이 더 정확하고 값도 싼 것을 알아야 한다.

제4도에 도시된 측정 장치는 용기로부터 격리될 수 있는 저장소를 갖지 않는다. 사실, 제4도의 실시예가 작동하는 방식은 용기를 격리시킨 후 용기의 처음 압력(Pd1)을 측정한 다음, 용기의 체적을 알고 있는 양(Vx)만큼 변화시키고, 최종 압력(Pd2)을 측정하고, 식 Vu=Pd2(Vx)/(Pd2-Pd1)에 의해 Vu를 결정한다. 체적은 모터(12)에 의해 이동되는 피스톤(11)에 의해 변환된다. 압력 측정은 압력 변환기(4)에 의해 이루어진다. 그러한 장치는 본원 발명의 발명자에게 허여된(앞에서 상호 참조된) 미합중국 특허 제4,808,161호에 보다 상세히 기술되어 있다. (정압 및 부압 공급원들의 관들은 용기의 몸체에 직접 연결된다. 물론, 이러한 연결들과 제2도에 도시된 정압 및 부압 탱크들로의 연결과는 실질적인 차이가 없음을 주목해야 한다.)

제5도에 도시된 측정 장치(10)은 제1도, 제2도 및 제3도에 도시된 측정 장치와 동일한 방식으로 수행되고, 저장소의 체적(Vr)은 알려지고 일정해야 하고 제2도에서 밸브(D)가 위치한 곳에 위치한 펌프(13)은 저장소 C 및 용기(2)내의 압력을 변화시킬 뿐만아니라 저장소와 용기(2)사이에서 측정가스를 밸브시키기 위해서도 사용된다. (만일 펌프의 작동이 정지 상태에 있을 때 펌프가 가스를 누설시킨다면, 물론, 용기(2)와 저장소사이의 유체 흐름을 방지하기 위해 폐쇄될 수 있는 밸브가 펌프와 나란히 위치되어야 한다.) 실제로, 제5도의 실시예가 작동하는 방식은 용기(2)와 저장소를 격리시킨 후, 용기내의 압력(Pd1)과 저장소내의 압력(Pr1)을 측정한 다음, 약간의 측정 가스를 용기로부터 저장소로 또는 역으로 펌핑하고, 용기내의 새로운 압력(Pd2)와 저장소내의 새로운 압력(Pr2)을 측정하고, 용기의 채워지지 않은 부분의 체적(Vu)를

식 Vu = -[(Cr2-Pr1)Vr]/(Pd2-Pd1)에 의해 계산한다. 용기와 저장소내의 압력들을 측정하기 위해서는 두 개의 독립된 변환기(4,5)들이 필요함을 알아야 한다. 또한, 절대적으로 필요한 것은 아니지만, 이 실시예의 경우 밸브(F)도 포함되어 그 결과, 사이클들의 중간에 저장소를 대기로 배기시킬 수 있다. 이러한 장치는 본원 발명의 발명자에게 허여된 (미합중국 특허 제4,808,161호의 일부 출원이고 앞에서 상호 참조된) 미합중국 특허 출원 제092,481호에 보다 상세히 기술되어 있다.

제4도 및 제5도의 장치가 정압 및 부압 공급원들에 대해 독립적으로 유체를 용기(2) 속으로 흡입하거나 유체를 용기로부터 배출시키기 위해 어떻게 사용될 수 있는 지를 알 수 있는데, 제4도의 실시예는 모터 구동 피스톤(11)을 사용할 수 있고 제5도의 실시예는 펌프(13)을 사용할 수 있다.

상술한 1회용 카트리지 실시예와 함께 사용하기 위해 특별한 밸브 시스템이 설계되었다. 특히, 이러한 밸브 시스템은 상기 실시예들의 밸브(A,B)들을 위해 사용될 수 있는데 그 이유는 이들 밸브들이 정맥 주사용 유체와 접촉하게 되므로, 1회용 카트리지의 일부가 되어야 하기 때문이다. 이 밸브 시스템은 공기와 같은 제2 조절 유체의 사용을 특징으로 한다. (조절 유체는 측정 가스와 다를 수도 있지만, 둘 다 공기인 것이 바람직하다. 이러한 조절 유체는 수납면에 대해 가요성막을 가압하여 밀봉부가 형성되고 관이 폐쇄되게 한다. 유체관, 가요성 막 및 수납면은 막내의 비교적 높은 압력하에서 유체를 폐쇄시키기 위해 조절관내에 비교적 낮은 유체 압력이 요구되도록 하는 기계적으로 유리한 방식으로 배열된다. 단일 밸브가 제공되어 있는 본 발명의 한가지 간단한 실시예가 제6a도에 도시되어 있다. 유체관 유입구(16) 및 배출구(62)가 유체 밀착 밸브 챔버(63)에 장착된다. 이러한 밸브 챔버(63)은 성형 경화 플라스틱(molded hard plastic)과 같은 강성 재료로 제작됨을 알아야 한다. 밸브 챔버는 유입 및 배출관들을 위해 끼워맞춤부들을 구비한다. 밸브 챔버는 유체 유입구(61)에 연결된 마우스(64)도 구비하는데, 본 실시예의 경우 효율적인 밀봉을 위해 마우스는 베벨식 형상(beveled contour)를 하고 있다. 그러나, 챔버의 벽과 결합되는 마우스(64)를 갖는 것도 본 발명의 정신내에서 가능하다.

밸브 챔버의 한쪽 벽은 조절 유체 공급관(66)과 연통하는 가요성 불투과 막(65)를 갖추고 있다. 막(65)는 조절 유체 압력이 조절 유체 공급관(66)내에서 증가하는 경우에 가요성 막(65)가 마우스(64)에 대해 가압되도록 조절 유체 공급관(66)과 마우스(64)에 관하여 장착된다. 막(65)의 재료는 막이 마우스(64)를 파지(grip)함으로써 밀봉을 증대시키도록 선택된다. 유체관을 개방시키는 것이 바람직한 경우에, 조절 유체 압력은 메인 관(main line)의 유체 압력이 막(65)를 마우스로부터 벗어나게 하도록 밀어내기에 충분할때까지 감소되어 밀봉을 파괴시킨다.

본 발명의 본 실시예는 기계적인 이점을 반영하고 있다. 조절 유체는 막의 표면을 따라 모든 힘을 분배하는 경향이 있다. 작은 직경으로 인해, 유체 유입구(61)에서의 유체는 막(65)의 좁은 영역에만 작용한다. 그결과, 조절 유체관 압력은 유체 유입 압력보다 더 큰 힘을 막에 작용시킬 수 있다. (힘은 압력x면적이다.) 제6b도는 이러한 밸브의 다른 실시예를 도시하고 있는데, 여기서 하나는 유입구(64)용으로 다른 하나는 배출구(67)용으로 두 개의 베벨식 마우스들이 사용된다. 이 실시예는 배출 유체가 높은 압력으로 가압되는 경우에 유용하다.

조절 유체 관내의 압력은 캠 자동식 피스톤 또는 본원 기술 분야에서 알려진 다른 수단을 채택하고 있는 스텟퍼 모터를 사용하여 조절될 수 있다. 피스톤을 갖는 실시예의 경우, 피스톤이 관내의 공기를 압축하도록 사용됨으로써 조절 유체 압력을 증가시키고 밸브를 폐쇄하게 된다. 그 다음에, 피스톤은 후퇴하여 조절 유체 압력을 감소시키고 밸브를 개방한다.

다른 실시예의 경우, 공기가 조절 유체로서 작용하게 된다. 그 다음에, 공기는 유체관과 연통하는 공기 밀착 저장소에 저장될 수 있다. 관내의 공기 압력을 증가시키기 위해 압축기가 사용될 수 있고, 저장소와 조절관 사이의 연통 통로를 개방하기 위해 솔레노이드 작동 밸브가 사용됨으로써 조절관내의 압력을 증가시키게 된다. (전술한 실시예는 마이크로프로세서에 의해 조절될 수 있다.) 밸브가 개방되는 경우, 연통 통로는 폐쇄되고 조절관은 대기로 배출된다. 달리, 저장소는 수동식 펌프를 사용하여 가압될 수 있다.

조절 유체 압력 발생 수단의 특정 실시예에도 불구하고, 본 발명은 막대한 이점을 제공함을 알아야 한다. 이들 이점들중 중요한 점은 적은 제작비 및 손쉬운 제작과 기계적인 신뢰도의 조합이다.

제6a도 및 제6b도의 밸브 시스템은 비교적 적은 가동 부품들을 갖고 있기 때문에 기계적으로 신뢰할 수 있다. 관 유체 유입구, 관 유체 배출구 및 조절 유체관이 있음에도 불구하고 밸브 챔버는 고정식이다. 유일한 가동 부품들을 조절 유체 압력 발생 수단 및 가요석 막이다. 상술한 것처럼, 조절 유체 압력 발생 수단은 스태퍼 모터 및 피스톤을 사용하여 구체화될 수 있다. 피스톤 조립체들 역시 제한된 이동 범위를 갖고 있기 때문에 기계적으로 신뢰할 수 있다. 역시 상술한 것처럼, 조절 유체 압력 발생 수단도 가압 공기 저장소를 사용하여 구체화될 수 있다. 그러한 실시예에서의 유일한 가동 부품들은 조절 유체관에 저장소를 연결시키는 밸브와, 저장소를 가압하기 위해 사용되는 수단뿐이고, 또한, 그러한 가압 저장소는 제1도 내지 제3도에 도시된 시스템들에서의 정압 탱크(8)들과 같이, 유체 조절 시스템에서 이용될 수 있다. (부압 탱크(9)들도 마우스들로부터 막(65)를 잡아당기기 위해 사용될 수 있다.)

또한, 가요성막은 어떤 다수의 쉽게 구입할 수 있는 값싼 재료들로 제조될 수 있는데, 예컨대, 정맥 주사용 백들을 제조하기 위해 사용되는 가요성 플라스틱을 사용할 수 있다. 이러한 재료는 아주 질기고, 비교적 값이 싼 것으로 알려져 있다. 또한, 이러한 플라스틱은 우수한 파지성질들을 갖고 있다.

막을 갖는 시스템을 사용하는 또다른 이점은 정맥 주사용 관을 스퀴징(squeezing)하는데 따른 밸브 시스템에 고유한 종래의 단점이 없다는 것이다. 스퀴징 시스템에 있어서의 첫 번째 단점은 관의 완전한 폐쇄를 달성하기가 비교적 어렵다는 것이다. 폐쇄된 정맥 주사용 관을 파지하기 위해서는 비교적 많은 양의 에너지를 소비해야 하는데, 그 이유는 파지되는 관의 에지들을 접기(folding)하기가 어렵기 때문이다. 개방 및 폐쇄를 반복한 후에, 정맥 주사용 관은 파지 지점 주위의 모양을 변화시키는 경향이 있다. 그러한 변화는 정맥 주사용 이송 시스템의 기계적인 신뢰도를 감소시킨다. 상술한 것처럼, 이러한 시스템에 고유한 기계적인 이점 때문에, 밸브를 폐쇄하는데 비교적 적은 에너지가 요구된다. 또한, 아무런 핀칭(pinching)이 이루어지지 않기 때문에 흐름 중단(cold flow)가 심각한 문제를 일으키지도 않는다.

또한, 그러한 장치는 정확한 성형을 필요로 하지도 않는다. 예컨대, 밸브 챔버 마우스가 완전히 정렬되어 있지 않아도, 막은 여전히 밸브 챔버를 밀봉하게 된다. 조절 유체관이 중심에서 약간 벗어나도, 막은 여전히 밸브 챔버 마우스를 가압하게 된다. 유일한 엄격한 요구 사항들은 유입관 및 배출관을 포함하는 밸브 챔버가 유체 밀봉되고 공기 유체관이 공기 밀봉되어야 한다는 것이다.

또한, 이러한 밸브 시스템의 이용도는 사용되는 제작 방법에 의해 증대될 수 있다. 예컨대, 유입관(마우스를 포함하는) 밸브 챔버, 배출관 및 막 모두가 하나의 1회용 유닛으로 제작될 수 있고, 상기 1회용 유닛은 제1도 내지 제5도에 도시된 용기(2)(보다 정확하게는 용기의 반부분 액체로 채워진 반부분)을 포함할 수도 있다. 막은 중앙 흐름 조절 시스템 유닛안으로 꼭맞게 끼워질 수 있는 크기를 갖는 강성 플라스틱 구조물에 부착된다. 이상에서 논의한 다양한 흐름 조절 시스템들중의 어느 것도 1회용으로 사용하도록 할 수 있다.

흐름 제어 시스템의 일 실시예의 경우, 모두 동일 블록의 플라스틱으로 된 유입 및 배출 통로들과 막을 갖는 밸브 챔버들과 함께 정맥 주사용 액체를 담고 있는 압럭/체적 측정 하우징 부분(제1도 내지 제5도의 용기(2)의 좌측 반부분)을 성형하는 것도 고려된다. 동일 시이트의 막이 밸브들의 막(65)로서 그리고 정맥 주사유체 및 측정 가스사이의 경계면(제1도의 도면부호 3참조)으로서 사용될 수 있다. 그러한 두 개의 하우징 유닛들이 제7도내지 제9도 및 제11도에 도시되어 있다.

하우징 유닛은 제7도 내지 제9도에 도시된 하우징 유닛과 함께 사용되는 제10도에 도시된 것과 같은 수납 블록에 고정된다. 하우징 유닛은 지지 클램프에 의해 또는 본 원 기술 분야에서 알려진 다른 수단에 의해 제자리에 고정될 수 있다. 밀봉 링들은 조절 유체 통로와 측정 가스 통로가 유체 밀봉을 유지하도록 보장하기 위해 제공된다. 이러한 실시예의 경우, 하우징 유닛은 1회용이라는 것과, 수납 블록은 중앙 유동 제어 시스템 유닛의 일체식 부품이라는 것을 고려해야 한다. 그렇게 하는 것이 바람직한 배열임을 알 수 있다. 하우징 유닛은 정맥주사용 유체를 전달하기 위해 사용되므로 멸균되어야 한다. 그러나, 그러한 유닛을 여러번 사용하기 위해 세척 및 멸균하는 것은 비실용적이다. 한편 수납 블록은 적절한 밀봉을 보장하도록 그리고 밸브들의 적절한 작동을 보장하도록 튼튼해야 한다.

제어기(예컨대, 마이크로프로세서)는 모든 밀봉이 밀착되어 있는지를 체크하기 위해 장치의 측정중에 안전한 프로토콜(protocol)을 수행하도록 프로그램될 수 있다. 그러한 프로토콜중에, 다양한 밸브 챔버들로의 제어 유체 압력이 조정되고, 그로 인한 압력 변화들은 시스템에 이미 설치된 압력 변환기들을 사용하여 조정된다.

모든 통로들이 조절기 유닛의 모든 적용에 필요한 것은 아니다. 다양한 상황에 대하여 모든 가능한 통로 구성들을 구체화한 유니버설 하우징 유닛을 설계 및 제작할 수 있게 된다. 그 다음에, 수납 블록은 특정 제어기의 적용을 위해 채택될 수 있다. 달리, 마이크로프로세서는 필요에 따라 밸브를 개방하여 통로를 형성하도록 프로그램 될 수 있다.

제7도는 1회용 하우징 유닛(또는 카트리지 또는 카세트)의 일 실시예를 도시하고 있다. 이러한 특별한 유닛은 두 개의 유체 제어 시스템이 평행하게 작동할 수 있도록 1회용 하우징 유닛의 용기 부분을 위한 두 개의 오목한 만입부(71)들을 갖고 있다. 양호한 실시예의 경우, 유체의 유동을 더 유연하게 만들기 위해 환자에게 정맥주사용 유체를 이송하기 위해 두 개의 유체 제어 시스템들이 사용된다. 하나의 용기(71)이 비워짐에 따라 다른 용기가 채워지게 된다. 그 결과, 유체는 빈도가 작고 펄스들사이에 더 오랜 기간이 걸리는 큰 펄스들 보다는 오히려 가깝게 이격되고 보다 작은 펄스로 이송된다.

또한, 제7도에 도시된 1회용 카트리지도 유입구(61) 및 배출구(62)를 갖는 제6a도에 도시된 형태의 열 개의 밸브(72)들도 갖고 있다. 1회용 하우징 유닛의 이러한 측면은 밸브(72)용 막(제6a도의 65)과 용기(71)용 막(제1도의 3)으로서 작용하도록 하우징 유닛을 가로질러 신장되고 하우징 유닛에 부착된 막을 갖고 있다. (제9도의 도면 부호 91참조)

제8도는 1회용 카트리지 내측에 위치하고, 여러 밸브(72)들, 용기 만입부(71)들 및 여러 유입구 및 배출구(82 내지 86)들과 연결된 내부 파이프 또는 통로(81)들을 보여주는 1회용 카트리지의 하부면도이다. 유입구들 및 배출구들은 다양한 방법으로 배열될 수 있는데, 예컨대, 상부의 두 개의 포트(82,83)들은 둘다 두 개의 다른 유체 공급원으로부터 나오는 유입구(즉, 제1도 내지 제5도의 밸브(A))일 수 있고, 하부의 두 개의 포트(85,86)들을 배출구(즉, 제1도 내지 제5도의 밸브(B))일 수 있다. 포트(84)는 검사나 분석을 위해 유체의 시료들을 용기로부터 제거하기 위해 사용될 수 있다. 제9도는 용기(71)들의 유체측면뿐만 아니라 이들 포트(82 내지 86)들을 가상선으로 도시한 단부면도이다. 밸브(72)들 및 용기(71)들을 위한 막(91)은 도면 부호 91로 표시한 측면상에 1회용 카트리지에 부착된다. 막(91)은 얼마나 많은 유체가 용기내에 있는지에 따라 안팎으로 절곡된다.

제10도는 제7도 내지 제9도에 도시된 1회용 카세트가 클램핑 장치에 의해 위치 및 고정되는 흐름 조절 시스템 유닛의 정면을 도시하고 있다. 이 유닛에는 1회용 카세트상에 만입부(71)들과 결합되기 위해 시스템 유닛상에 두 개의 만입부(101)들이 있다. 시스템 유닛상의 이들 만입부(101)들은 기본적으로 용기의 측정 가스 부분이다. 각각의 만입부는 측정 가스가 통과하는 구멍(103)을 갖는다. 광범위하게 상술한 것처럼, 전체 용기의 얼마나 많은 부분이(용기가 격리되었을 때) 유체에 의해 점유되지 않는지를 측정하기 위해, 유체를 용기속으로 흡입하기 위해 그리고 유체를 용기로부터 배출시키기 위해 측정 가스가 사용된다.

또한, 제10도에는 밸브용 리셉터클(102)들과, 밸브 조절 유체가 통과하는 구멍(66)이 도시되어 있다. 용기 만입부(101)들 및 밸브 리셉터클(102)들은 1회용 카세트가 시스템 유닛에 고정될 때 공기 밀착 밀봉이 형성되도록 각각 밀봉부(105,106)들로 에워싸여 있다.

제11도는 제7도 내지 제9도의 1회용 하우징 유닛과 마찬가지로 용기 만입부(71)들, 유체 통로(81)들 및 유입/배출 포트 (82 내지 86)들을 갖고 있는 다른 1회용 하우징 유닛을 도시하고 있다. 그러나, 제11도의 1회용 하우징 유닛은 제6b도에 도시된 밸브(111)들을 사용한다. 이러한 차이 및 다른 배관 설계에도 불구하고, 제11도의 1회용 하우징 유닛은 제7도 내지 제9도의 1회용 하우징 유닛과 동일한 방식으로 작용한다.

제12도는 이러한 1회용 하우징 유닛(124)를 위해 설계된 중앙 흐름 제어 유닛(125)의 정면에 고정된 1회용 하우징 유닛(124)의 간단한 실시예를 도시하고 있다. 이러한 1회용 하우징 유닛(124)는 단지 하나의 용기(2) 및 두 개의 밸브(A,B)들을 갖고 있으므로, 제1도 내지 제5도에 도시된 실시예들의 어느 것과도 함께 사용될 수 있다. 밸브(A)의 유입구(61a)는 정맥주사용 관에 삽입될 수 있는 돌출부(121)에 의해 정맥주사용 관(1)에 연결된다. 밸브(A,B)들은 제5b도에 도시된 형태를 갖고 있고, 밸브(A)에서는 두 개의 베벨식 마우스(64a,67a)들을 볼 수 있다. 밸브(A)의 배출구(62a)는 1회용 하우징 유닛(124)의 만입부(71)에 의해 형성된, 용기(2)의 좌측 반부분으로 인도된다. 막 시이트(91)은 1회용 하우징 유닛(124)에 부착되고, 1회용 하우징 유닛(124)의 전체 측면을 덮는다. 이러한 막 시이트(91)으 ㅣ부품들은 밸브(A)의 막(65a), 용기(2)의 막(3) 및 밸브(B)의 막(65b)로서 작용한다. 밸브(A)는 마우스(64a,67a)들로부터 막(65a)를 잡아당기고 마우스(64a,67a)들에 대해 막(65a)를 밀어냄으로서 밸브(A)의 개방 및 폐쇄를 일으키도록 공기가 전후로 펌핑되는 공기 공급원(66a)로 연결되는 중앙 유닛(125)의 리셉터클(102a)에 설치된다. 이 경우, 공기는 밸브 조절 유체로서 작용하고 있다.

채널(103)은 용기(2)로부터 (예컨대, 저장소를 포함하는) 시스템의 나머지 부분으로(공기일 수 있는)측정 가스용 통로를 제공한다. 상술한 것처럼 가요성 시이트(91)의 일부인 막(3)은 얼마나 많은 유체가 용기(2)내에 있는지에 따라 전후로 이동한다. 용기가(제1도의 도면부호 4와 같은) 그 자체의 압력 변환기를 갖고 있다면, 이러한 변환기는 채널(103)을 통해 용기(2)와 유체 연통하도록 위치될 수 있다.

용기(2)는 리셉터클(102b)에 설치되어 공기 공급원(66b)에 의해 밸브(A)와 동일한 방식으로 작용하는, 밸브(B)의 유입구(61b)에 연결되어 있다. 배출구(61b)는 환자에게 연결된 정맥 주사용 관(1)속으로 연결되어 있다. 돌출부(122)는 1회용 하우징 유닛(124)에 튜브를 부착시키기 위해 사용된다.

1회용 하우징 유닛들의 부재들 사이의 적절한 밀봉을 보장하기 위해 용기와 밸브들 주위에 가스켓형 밀봉부(105,106)들이 제공된다.

Claims

유체로 부분적으로 채워진 격리된 강성용기내의 비점유 부분인 유체에 의해 점유되지 않은 용기 부분의 체적(Vu)를 측정하기 위한 시스템에 있어서, 알고 있는 일정한 체적(Vr)의 측정 가스를 보유하기 위한 저장 수단과, 측정 가스가 용기내의 유체와 유체 연통되도록 측정 가스가 용기의 비점유 부분을 채우도록 하고, 제1 밸브 위치에서는 용기와 저장 수단 사이의 측정 가스의 유동을 허용하고, 제2 밸브 위치에서는 용기와 저장 수단 사이의 측정 가스의 유동을 방지하고, 작동시 저장 수단내의 측정 가스량을 변화시킴으로써 저장 수단의 압력을 변화시키도록 하는 압력 수단고, 저장 수단내의 압력을 측정하기 위한 변환기 수단과, 변환기 수단으로부터 압력 측정치를 판독하고, 제1 또는 제2 밸브 위치로 압력 수단을 작동시키고, 저장 수단내의 압력을 변화시키도록 압력 수단을 작동시키고, 압력 측정치와 저장 수단의 체적(Vr)을 기초로 하여 액체에 의해 점유되지 않은 부분적으로 채워진 용기 부분의 체적(Vu)를 측정하는 조절 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 측정 시스템.
제1항에 있어서, 상기 시스템이 용기내의 압력을 측정하기 위한 용기 변환기 수단을 포함하고, 압력 수단이 작동시에 저장 수단과 용기 사이로 측정 가스를 이동시키는 펌프 수단을 포함하고, 조절 수단이 펌프 수단을 작동시키는 동시에 용기 변환기 수단으로부터 압력 측정치를 판독하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 측정 시스템.
제1항에 있어서, 압력 수단이, 용기와 저장 수단 사이에 위치하고 압력 수단이 제1 밸브 위치에 있을 때는 개방되고 압력 수단이 제2 밸브 위치에 있을 때는 폐쇄되는 밸브를 포함하고, 조절 수단이 밸브를 개폐시키는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 측정 시스템.
제3항에 있어서, 압력 수단이, 제1 배기 위치에서는 저장 수단을 대기 압력으로 노출시키고 제2 배기 위치에서는 저장 수단을 대기 압력으로부터 격리시키는 배기 수단을 포함하고, 조절 수단이 배기 수단을 제1 또는 제2배기 위치로 작동시키는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 측정 시스템.
제3항에 있어서, 조절 수단이, 압력 수단의 밸브를 개방시키는 단계와, 저장 수단의 압력(P1)을 판독하는 단계와, 압력 수단의 밸브를 폐쇄시키는 단계와, 저장 수단내의 압력을 변화시키도록 압력 수단을 작동시키는 단계와, 저장 수단의 압력(P2)를 판독하는 단계와, 압력 수단의 밸브를 개방시키는 단계와, 저장 수단의 압력(P3)을 판독하는 단계와, Vu = -[(P3-P1)Vr]/(P3-P2)를 계산하여 Vu를 계산하는 단계로 구성된 사이클을 수행하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 측정 시스템.
관을 통과하는 유체의 유동을 제어하기 위한 시스템에 있어서, 유체 영역보다 큰 체적을 갖는 강성 용기내에 관의 유체 영역을 보유하고 제1 유동 위치에서는 용기 안 또는 밖으로의 유체 유동을 허용하고 제2 유동 위치에서는 영역 외측의 관내의 압력 효과로부터 관내의 유체 영역을 격리시키는 격리 수단과, 영역내의 유체와 유체연통된 측정 가스로 유체에 의해 점유되지 않은 용기 부분의 체적(Vu)를 측정하기 위한 측정 수단과, 작동시 측정 가스를 격리 수단으로 공급하기 위한 정압수단과, 작동시 측정가스를 격기 수단으로부터 제거하기 위한 부압수단과, 격리 수단을 제1 또는 제2 유동 위치로 작동시키고 정압 수단 및 부압 수단을 작동시키고 측정 수단을 제어하는 제어 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
제6항에 있어서, 측정 수단이, 알고 있는 일정한 체적(Vr)의 측정 가스를 보유하기 위한 저장수단과, 제1 밸브 위치에서는 격리 수단과 저장 수단 사이로 측정 가스의 유동을 허용하고 제2 밸브 위치에서는 용기와 저장수단 사이의 측정 가스의 유동을 방지하는 밸브 수단과, 작동시 저장 수단내의 측정 가스량을 변화시킴으로써 저장 수단내의 압력을 변화시키기 위한 압력 수단과, 저장 수단내의 압력을 측정하기 위한 변환기 수단을 포함하고, 제어 수단이 변환기 수단으로부터 압력 측정치를 수시하고 밸브 수단을 제1 또는 제2 밸브 위치로 작동시키고 압력 수단을 작동시키며 압력 측정치와 저장 수단의 체적(Vr)을 기초로 하여 Vu를 계산하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
제6항에 있어서, 격리 수단이, 격리 수단내로의 유체의 유동을 허용하는 유입 밸브와, 격리 수단 밖으로의 유체 유동을 허용하는 배출 밸브를 포함하고, 조절 수단이, 배출 밸브를 폐쇄시키는 단계와, 유입 밸브를 개방시키는 단계와, 부압 수단을 작동 및 작동시키지 않는 단계와, 유입 밸브를 폐쇄하는 단계와, 유체에 의해 점유되지 않은 용기 부분의 최초 체적(Vu1)을 결정하도록 측정 수단을 작동시키는 단계와, 배출 밸브를 개방시키는 단계와, 정압 수단을 작동 및 작동시키지 않는 단계와, 배출 밸브를 폐쇄시키는 단계와, 유체에 의해 점유되지 않은 용기 부분의 최종 체적(Vu2)를 결정하도록 측정 수단을 작동시키는 단계와, 배출 밸브가 개방되었을 때 격리 수단내에 남아 있는 유체량을 결정하도록 Vu1에서 Vu2를 뺌셈하는 단계로 구성된 사이클을 수행하기 위한 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템