KR102223729B1 - 체외 혈액 처리장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 의학적 장치들을 위해 사용되는 의료 기기, 수단 및/또는 방법에 대한 여러 가지 개선을 목적으로 한 것으로, 환자의 혈액의 처리를 수행하기 위한 시스템(14)이 다음의 구성들:
- 혈액 여과 수단(3),
- 적어도 하나의 액체 공급 수단(F1),
- 처리되어질 혈액을 수집하기 위한 배출 튜브(5)와, 상기 환자에게 처리된 혈액을 재주입하기 위한 입구 튜브(6)로 되는 두 개의 환자 튜브,
- 여과액 회수 수단(F4),
- 적어도 세 개의 유체 펌프(P1, P2, P3);
- 액체를 관리하도록 채널들과 밸브들을 포함하고 있으며, 또한 단일 입구 채널과 최소한 두 개의 출구 채널들을 포함하고 있는 적어도 하나의 분배 챔버(C1, C1.2, C7)를 포함하고 있는 카세트(2, 2');
- 소망하는 처리에 따라 상기 밸브들의 개방 및 폐쇄를 제어하는 제어부;를 포함하고 있으며,
상기 처리 시스템(14)은 추가로 다음의 구성들:
- 상기 혈액 여과 수단(3)을 여과액 회수 수단(F4)에 연결하며, 그리고 일련의 채널들과 전용 펌프(P3)로 구성된 제1유로;
- 혈액의 순환에 전용되며, 일련의 채널들과 상기 혈액 여과 수단 (3)과 상기 환자 튜브들(5,6)과 전용 펌프(P1)를 포함하는 제2유로;
- 액체 공급 수단(F1), 적어도 하나의 전용 펌프(P2), 일련의 채널들 및 적어도 하나의 분배 챔버(C1, C1.2)를 포함하는 제3유로; 를 더 포함하고 있으며;
상기 분배 챔버(C1)는:
- 상기 혈액 여과 수단(3)의 상기 제 2 유로의 상류에,
- 상기 혈액 여과 수단(3)의 상기 제 2 유로의 하류에,
- 상기 혈액 여과 수단 (3)에, 직접 또는 간접적으로 연결된 적어도 세 개의 출구 채널을 포함하여 구성되어 있다.
- 혈액 여과 수단(3),
- 적어도 하나의 액체 공급 수단(F1),
- 처리되어질 혈액을 수집하기 위한 배출 튜브(5)와, 상기 환자에게 처리된 혈액을 재주입하기 위한 입구 튜브(6)로 되는 두 개의 환자 튜브,
- 여과액 회수 수단(F4),
- 적어도 세 개의 유체 펌프(P1, P2, P3);
- 액체를 관리하도록 채널들과 밸브들을 포함하고 있으며, 또한 단일 입구 채널과 최소한 두 개의 출구 채널들을 포함하고 있는 적어도 하나의 분배 챔버(C1, C1.2, C7)를 포함하고 있는 카세트(2, 2');
- 소망하는 처리에 따라 상기 밸브들의 개방 및 폐쇄를 제어하는 제어부;를 포함하고 있으며,
상기 처리 시스템(14)은 추가로 다음의 구성들:
- 상기 혈액 여과 수단(3)을 여과액 회수 수단(F4)에 연결하며, 그리고 일련의 채널들과 전용 펌프(P3)로 구성된 제1유로;
- 혈액의 순환에 전용되며, 일련의 채널들과 상기 혈액 여과 수단 (3)과 상기 환자 튜브들(5,6)과 전용 펌프(P1)를 포함하는 제2유로;
- 액체 공급 수단(F1), 적어도 하나의 전용 펌프(P2), 일련의 채널들 및 적어도 하나의 분배 챔버(C1, C1.2)를 포함하는 제3유로; 를 더 포함하고 있으며;
상기 분배 챔버(C1)는:
- 상기 혈액 여과 수단(3)의 상기 제 2 유로의 상류에,
- 상기 혈액 여과 수단(3)의 상기 제 2 유로의 하류에,
- 상기 혈액 여과 수단 (3)에, 직접 또는 간접적으로 연결된 적어도 세 개의 출구 채널을 포함하여 구성되어 있다.
Description
본 발명은 체외 혈액 처리용 장치에 관한 것이다. 이 장치는 특히 상기한 처리를 수행하기 위해 유체의 유통을 허용하는 카세트를 포함하고 있으며, 또한 상기 카세트와 별도로 및/또는 함께 사용될 수 있는 상기 장치의 효능을 개선하기 위한 수단에 관한 것이다.
임시적/영구적 및 부분적/전체적 셧 다운 힘이 완전히 또는 부분적으로 환자 자신의 신장을 대신하여 체외 장치를 사용하는 사람이 신부전으로 고생할 수 있는 데에는 여러 이유가 있을 수 있다. 투석은 혈액 정제 기술이다. 이는 보통 정상적으로 작동하는 신장이 제거되었을 때 환자는 유기물에서 요소 및 여분의 물 등의 불순물을 제거하는 등의 질환으로 고통을 겪게 된다.
그것은 질병의 지속 기간에 연계된 신부전증과 때때로 상당히 다른 처리를 필요로 하는 두 타입, 예를 들면 만성 신부전 및 급성 신부전 사이에 차이가 있을 수 있다. 만성 신부전은 환자가 삶을 위해 정기적으로 치료를 받아야 한다는 것을 의미한다. 이를 위해 환자는 복막 투석이나 혈액 투석 장치를 이용하여 병원이나 가정에서 이 처리를 수행할 수 있다. 급성 신부전은 환자가 일시적으로 그의 신장의 기능을 대체하는 장치를 필요로 하는 일시적 질환이다. 이 경우에 있어, 환자는 지속적인 신장 대체 요법을 실행하게 된다. 복막 투석과 지속적인 신장 대체 요법은 사용되는 기술 및/또는 장치도 매우 상이하다:
지속적인 신장 대체 요법의 다양한 기술들이 이러한 원칙의 하나 또는 양쪽을 사용한다: 느린 연속적 한외 여과(SCUF), 지속적인 정 정맥 혈액 여과(CVVH), 지속적인 정 정맥 혈액 투석(CVVHD), 지속적인 정 정맥 혈액 여과투석(CVVHDF), 치료적 혈장 교환(TPE) 및 혈액 관류(또한 혈액 해독).
현재, 어떤 장치라도 훈련된 의료진의 개입 없이 이러한 치료를 모두 제공할 수는 없다. 또한, 이들 기술들은 주로 집중 치료 환경에서 사용된다. 불행하게도, 이들 기술은 환자에 대해 수행된 다른 치료들의 적절한 행위를 방해할 수 있는 번거로운 기기의 사용을 초래할 수 있다. 또한, 이러한 기구들은 복잡하며, 많은 소모품들을 포함하고 있고, 그리고 이들은 상기 언급된 다양한 기술을 수행하기 위해 제작될 수 있는 실질적인 변화를 필요로 한다. 이것은 특별 훈련을 받은 직원들을 포함한다.
본 발명은 의학적 장치들을 위해 사용되는 의료 기기, 수단 및/또는 방법에 대한 여러 가지 개선을 목적으로 한 것이다.
본 출원은 2012년 10월 29일자에 출원된 번호 PCT/IB2012/055972호 출원과 관련된 우선권을 주장하며, 그 출원의 전체 내용은 본 출원의 일부를 형성하는 것으로 간주되어야 한다.
본 발명의 제 1 양태는 지속적인 신장 대체 요법의 하나 또는 다양한 기술들을 모두 수행할 수 있는 수단에 의한 하나의 카세트에 관한 것으로, 그들 다양한 기술들은 느린 연속 한외 여과(SCUF), 연속적 정 정맥 혈액 여과(CVVH), 연속적 정 정맥 혈액 투석(CVVHD), 연속적 정 정맥 혈액 여과투석(CVVHDF), 치료적 혈장 교환(TPE) 및 혈액 관류이다.
일 실시 예에서, 디바이스(장치)는 또한 복막 투석의 맥락에서 사용될 수 있고, 어떤 요소 및/또는 기능이 사용되지 않거나 그러한 샘플 등을 고려하여 다른 기능을 위해 사용될 수 있다.
실시 예에서, 카세트는 부분적으로 또는 완전히 투석 장치 내에, 또는 상기 장치의 일부분을 형성하는 이들 몇몇 요소들(예를 들어 펌핑 시스템, 센서, 필터 등)에 통합되며, 또는 카세트(예를 들어 필터, 공급수단, 저장용기, 센서, 가열수단 등)로부터 물리적으로 분리되거나 임의 선택된다. 바람직하게는, 카세트 및 투석 장치는 양측이 분리되어 있다. 장치가 재사용될 수 있는 반면에, 상기 카세트는 폐기 될 수 있다. 이는 카세트가 각각의 처리(단일 사용, 매번 사용 후 카세트 교체)에 대체될 수 있고, 그리고 상기 장치는 다른 카세트에 여러 번 사용될 수 있다는 것을 의미한다. 상기 카세트는 상기 장치와 함께 및/또는 그 반대의 경우도 마찬가지로 물리적 및/또는 기계적으로 협력하도록 설계되어 있다. 또한, 단일의 카세트의 사용은, 상기 장치의 사용을 단순화하도록, 이 같은 단순화에 의해 작동 에러를 감소하도록, 의료진의 개입 없이 처리를 자동화하도록, 카세트 타입의 수를 제한하도록, 프로그래밍을 단순화 하도록, 환자의 가정에서의 장치 사용을 허용하기 위해, 및/또는 상기 장치가 차지하는 공간을 제한할 수 있도록 만든다.
본 발명의 제 2 양태에 따르면, 상기 장치는 적어도 하나 또는 종래 기술(SCUF, CVVH, CVVHD, CVVHDF, TPE 및 혈액 관류)에 인용된 모든 기술 또는 적어도 한 개의 기술을 수행하기 위하여 단지 3 개의 메인 펌프를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 장치는 혈액 여과 수단과, 적어도 하나의 액체 공급 수단, 두 개의 환자 튜브, 즉 처리되기 위한 혈액을 수집하는 배출 튜브 및 그 처리된 혈액을 환자에게 재주입하는 입구 튜브(또는 복막 투석의 경우 또는 두 개의 분리된 루멘 튜브의 경우 단일 튜브), 여과액 회수 수단, 세 개의 유체 펌프, 유체를 지향시키는 채널 및 밸브로 이루어진 카세트 및 펌프를 제어하며 원하는 처리에 따라 상기 밸브들을 개폐하는 제어부를 포함하고 있다. 상기 카세트는 하나의 입구 채널과, 적어도 두 개의 출구 채널 및 적어도 두개의 입구 채널과 하나의 출구 채널을 포함하고 있는 적어도 두 개의 연결 챔버와를 구비하는 적어도 하나의 분배 챔버를 포함하고 있다. 바람직하게는, 상기 분배 챔버가 유체를 혈액 여과 수단 속으로, 상기 혈액 여과 수단(사전 희석)에 앞서 혈액 속으로 및/또는 혈액 여과 수단 후(사후 희석) 혈액 속으로 주사되는 것을 허용하도록 제어부(자동 프로그래밍 및/또는 제어된 방식)에 의해 제어되는 입구 채널과 세 개의 출구 채널을 포함하고 있다. 이 분배 챔버의 덕택으로, 상기 장치는 각각의 처리를 위한 특정한 연결을 설정하기 위해 존재하는 의료진(또는 다른 전문가들)이 없이 투석에 의한 어떤 처리라도 수행할 수 있다.
상기 시스템은 추가로 적어도 세 개의 유로를 포함하고 있다. 제 1 유로(유동 경로)는 상기 혈액 여과 수단을 상기 여과액 회수 수단에 연결한다. 이는 일련의 채널 및 전용 펌프를 포함한다. 제 2 유로는 혈액 순환에 전용되고 있다. 이는 적어도 2 개의 연결 챔버, 일련의 채널, 상기 혈액 여과 수단, 상기 환자 튜브들 및 전용 펌프를 포함하고 있다. 제 3 유로는, 액체 공급 수단, 적어도 하나의 전용 펌프, 일련의 채널, 분배 챔버 및 선택적으로 가열 수단을 포함하고 있다. 상기 분배 챔버는 적어도 다음 세 개의 별도 출구 채널들을 포함하고 있다:
일 실시 예에서, 두 개의 연결 챔버 및 분배 챔버는 상기 챔버들의 상류에 배치되는 두 개의 펌프에 의해 양(positive)의 압력을 공급받는다. 상기 제1연결 챔버는 필터(사전 희석법) 상류의 제 3 유로에 상기 제 2 유로를 연결할 수 있도록 만든다. 그것은 제 2 유로로부터 유입되는 입구 채널, 제 3 유로로부터 유입되는 입구 채널 및 필터의 방향으로 혈액이 흐르도록 허용하는 출구 채널 및 입구 채널이 상기 제어부에 의해 제어되는 밸브를 포함할 수 있는 상기 제 3 유로로부터 유입되는 입구 채널, 유량 조절기 및/또는 펌프를 포함한다. 상기 제 2 연결 챔버는 상기 필터(포스트 희석법)의 제 3 유로 하류에 상기 제 2 유로를 연결할 수 있게 만든다. 그것은 그의 통로가 필터를 통과한 후 상기 제2유로로부터 유입하는 입구 채널, 상기 제 3 유로로부터 유입되는 입구 채널, 및 환자의 방향으로 난 출구 채널을 포함한다.
특정 실시 양태에 따르면, 본 발명은 부가적으로 다음 구성들을 포함할 수 있다:
본 발명의 제 3 양태는, 하나의 유로 (예를 들면, 액체 공급 수단으로부터 유입하는)가 다른 유로에 접속될 때의 카세트의 구조에 관한 것으로, 상기 카세트는 바람직하게는 상기 두 개의 유로의 상기 교차점을 허용하는 연결 챔버를 포함한다. 이 연결 챔버는 그 결과 상기 유로로부터 나오는 유체의 혼합을 허용 할 수 있다. 또한, 상기 연결 챔버의 상기 입구 채널들 중 적어도 하나는 한 개의 밸브를 포함할 수 있으며, 상기 제어부는 하나 이상의 정의된 유체를 선택할 수 있고, 그 유체는 원하는 대로 프로그램되거나 제어되는 처리에 따라 연결 챔버 내로 유입된다.
본 발명의 제 4 양태에 따르면, 가열 수단은 투석액의 주 펌프와 분배 챔버 사이의 제3 유로에 위치하여 있다. 상기 가열 수단은 바람직하게는 상기 펌프에 의해 양의 압력으로 공급되는 가요성 백(flexible bag)으로 구성된다. 일 실시 예에서, 제 2 펌프는 분배 챔버와 연결 챔버 사이에 위치한다. 바람직하게는, 분배 챔버는 제 1 및 제 2 챔버에 연결 접속되어 있다. 상기 제 1 연결 챔버는, 상기 제2연결 챔버가 상기 제 2 유로의 유체의 사후-희석(post-dilution)을 허용하는 동안에(즉, 필터링 수단 후의 혈액 희석을 말하는 것이다) 상기 제 2 유로로 흐르는 유체의 사전-희석(pre-dilution)을 수행하는 것을 허용(즉, 필터링 수단 이전에 혈액의 희석을 말하는 것이다)할 수 있게 만든다. 상기 제 1 펌프는 사전-희석 및 사후-희석에서 혈액 내에 혼합될 유체의 양을 정확하게 알 수 있는 정밀 펌프이다. 다른 연결 챔버 또는 양측 연결 챔버들이 밸브를 포함할 수 있는 동안, 상기 제 2 펌프는 두 개의 연결 챔버들 중 하나의 하류에 위치한다. 이 제 2 펌프는 제 1 및 제 2 연결 챔버들 사이에 유체의 소정 양을 분배할 수 있는 분배 펌프이다. 이러한 유형의 시스템은 하나 이상의 다른 연결 챔버를 포함할 수 있다. 바람직하게는, 상기 시스템은 압력 센서와 가열 수단을 포함하고 있고, 상기 가열 수단은 임시 저장 수단으로 사용할 수 있다.
처리 시스템의 기능을 최적화하기 위해, 본 발명은 또한 위에 기술된 상기 카세트와 함께 또는 카세트 없이 사용될 수 있는 다음의 요소들을 개시하고 있다:
제1및 제 3 유로의 펌프 및/또는 센서를 교정하기 위한 수단 및 방법 :
연속적인(지속적인) 신장 대체 요법의 특정 기술에서는, 제3유로 및 제1유로 속으로 주입된 볼륨 양을 정확하게 아는 것이 필수적이다. 상기 장치들은, 이름하여 투석액에 전용된 밸런스 및 여과액에 전용된 다른 하나 해서, 통상 두 개의 밸런스들을 포함하고 있다. 본 발명은 동일한 밸런스 시스템을 포함할 수 있지만, 이들 밸런스(저울)들은 매우 민감하고 부피가 크다(그들이 모든 유체들을 포함할 수 있어야만 하기 때문이다). 다른 장치들은 볼륨 용량이 정밀도와 함께 알려져 있는 캐비티를 가지고 있다. 이들 캐비티들은 제 1 및 제 3 유로 상에 직접 위치되며(중간 벽은 두 유체가 혼합하지 않도록 사용된다), 그들은 연속적으로 유로들의 유체로 채워지고 그 다음에 상기 유로들의 유체가 비워진다. 상기 캐비티가 투석액으로 채워지면, 상기 캐비티는 이전에 포함된 여과 액을 비우거나 및/또는 그 반대로도 행해진다. 이들 장치들은 이러한 복수의 캐비티를 포함할 수 있다. 그러나, 본 발명의 장치와 달리, 이들 장치들은 연속적인 기능을 허용하지 않으며, 대신에 그들은 연속적 충진 단계들 및 상기 캐비티에 들어 있는 유체를 비우도록 기능한다.
본 발명의 제 5 양태에 따르면, 처리 시스템은 상기 볼륨들이 정밀하게 알려지는 것을 보장하기 위하여 상기 펌프를 교정하기 위한 수단을 갖는다. 상기 시스템은:
, 
상기 제1 및 제 3 유로로부터 샘플을 채취하는 수단; 및
상기 일반적인 측정 수단은 샘플링 수단에 의해 채취된 유체의 양을 측정하며, 그것은 채취된 샘플의 볼륨들을 비교하도록 및 상기 펌프들을 보정하도록 및/또는 상기 볼륨 측정 수단을 보정할 수 있게 만든다.
일 실시 예에서, 상기 펌프들은 각각의 작동이 소정의 체적에 대응하기 때문에, 상기 측정 수단으로서 간주된다.
다른 실시 예에서, 상기 볼륨(용량) 센서는 펌프로부터 분리되어 있으며, 상기 펌프에 의해 급송된 볼륨들을 연속적으로 측정한다. 펌핑된 볼륨이 표류하는 경우, 상기 제어부는 볼륨 또는 볼륨의 차이를 보정하기 위해 상기 펌프들의 작동을 옳바르게 교정할 수 있다.
본 발명의 여섯 번째 태양은, 상기 제1 및 제2유로의 유체들 및/또는 상기 유로들에 배치된 센서들의 유체를 이송하기 위해 사용되는 펌프들의 보정을 위한 방법에 관한 것이다. 상기 방법은 추가적으로 처리 전 및/또는 처리기간 동안에 상기 펌프들이 보정될 수 있게 허용한다.
유로로부터 압력 센서 오프셋 :
본 발명의 제 7 양상은 유체의 압력을 측정하기 위한 수단에 관한 것이다. 일 실시 예에서, 처리 시스템은, 상기 유로 중 적어도 하나에 최소한 하나의 압력 센서를 포함하고 있다. 본 발명은 유체 FL1의 샘플링 및/또는 유체 FL1를 이송 및 상기 유체 FL1의 압력을 측정할 수 있도록 만드는 유체 분배 시스템(바람직하게는 카세트)을 개시하고 있다. 상기 시스템은 상기 유체 FL1이 통과하여 흐르는 적어도 하나의 유로와, 상기 유로로부터 분리된 적어도 하나의 채널로 이루어진 강체를 포함한다. 상기 채널은 측정 영역에 상기 유로를 접속할 수 있게 만든다. 상기 시스템은 가요성 상기 측정 영역을 형성하는 가요성 멤브레인(막)에 의해 덮여진 적어도 한 개의 개구부를 포함할 수 있다. 상기 멤브레인(막)은 압력 센서를 제공받도록 설계된다.
유체 FL2는 상기 측정 영역에 포함되는 상기 유체 FL1 과는 다르다. FL2 유체는 적어도 부분적으로 측정 영역 및/또는 상기 채널을 채우고 있다. 상기 유체 FL2는 상기 유체 FL1의 압력을 상기 멤브레인에 전달할 수 있게 만든다.
이 채널의 목적은 상기 유체 FL1이 상기 멤브레인과 접촉할 수 없도록 하거나 또는 유체 FL1 이 적어도 부분적으로 젖도록 하는 것이다. 따라서, 상기 채널을 통과하는 상기 유체 FL1의 흐름을 저하시키거나 및/또는 제어하여 상기 유체 FL1 을 제한하는 방식으로 상기 채널이 설계될 수 있다. 그것은 이 같은 기능을 허용하는 형상과 길이를 가지고 있으며, 및/또는 FL1 유체를 함유하는 수단(예컨대 멤브레인, 친수성 필터, 소수성 필터 등)을 포함 할 수 있다. 바람직하게는, 상기 측정 영역은 양측의 유체 FL1 및 FL2, 및/또는 상기 멤브레인과 접촉하는 유체 FL1과 FL2로 채워진다.
에너지 절약형 선형 액추에이터 :
일 실시 예에서, 처리 시스템은 적어도 하나의 에너지 절약형 선형 액추에이터를 포함한다. 본 발명은 적은 양의 에너지를 소모하는 선형 액추에이터를 제어하고 밸브의 위치를 제어하기 위한 혁신적 원리를 개시하고 있다. 이러한 선형 액추에이터는 위에서 상술한 바와 같은 시스템 속에서 사용될 수 있으나, 선형 액츄에터를 사용하는 어떤 장치 속에서도 사용될 수 있다. 특히, 상기 액추에이터는 두 개의 기본 위치, 즉, 폐쇄된 밸브 위치 (피스톤이 제 1위치에 있을 경우)와 개방된 밸브 위치(상기 피스톤이 제 2 위치에 위치)를 제공할 수 있어야 한다. 상기 피스톤은 또한 액추에이터의 피스톤이 밸브의 최하부(foot)로부터 분리된 상태에 대응하는 제 3 위치를 가질 수 있다.
선형 액추에이터의 기능을 보장하기 위해, 두 가지 다른 기술들, 즉 전자석 또는 무단 나사와 너트가 장착된 브러시 없는 모터가 일반적으로 사용된다. 이러한 두 가지 기술의 주요 단점은 위치를 유지하기 위해 에너지를 소비한다는 것이다. 본 발명은 낮은 에너지 소비와 안전 위치로 신속하게 복귀하는 적어도 두개의 정지 위치를 포함하는 선형 액추에이터를 개시하고 있다. 또한, 본 발명에 개시된 액추에이터는 상이한 위치들을 유지하기 위해 어떠한 에너지도 소모하지 않거나, 또는 단지 적은 양의 에너지만을 소비한다.
본 발명의 제 8 양태는, 회전하는 전기 모터와 피스톤, 및 전기 모터와 피스톤 사이에 개재(삽입)되어 모터의 회전 운동을 피스톤의 직선 변위로 변환하는 수단을 포함하는 선형 액추에이터에 관한 것이다. 상기 삽입된 수단은 상기 피스톤 내부에 배치된 적어도 하나의 주변 램프(ramp)와, 상기 피스톤이 상기 변환 이동하는 것을 허용하는 적어도 하나의 가이드 수단, 및 상기 전기 모터의 로터레 직법 또는 간접적으로 고정된 적어도 한 개의 베어링 수단을 포함하고 있다. 상기 베어링 수단은 주변 램프(진입로)와 협력하도록 하는 방법으로 설계된다. 일 실시 예에서, 상기 액추에이터는 추가로 피스톤의 말단부의 방향에 대해 상기 피스톤에 힘을 가하는 적어도 하나의 압축 수단을 포함한다. 상기 램프는 에너지를 소비하지 않고, 적어도 하나의 고정 위치를 얻기 위한 적어도 하나의 문지방(threshold)을 포함한다. 적어도 하나의 문지방은 상기 램프의 정상에 위치한다. 바람직한 실시 예에서, 이러한 문지방은 상기 피스톤을 상기 베어링 수단에 의해 가해지는 응력 자체를 없애는 것을 허용하는 통로가 뒤따른다.
본 발명의 제 9 양태에 따르면, 상기 액추에이터는 밸브가 폐쇄 위치에 있을 때 소정의 폐색 압력을 보장할 수 있다. 상기 액추에이터로부터의 기여가 없는 밸브의 위치는 바람직하게는 폐쇄 위치이다. 양호한 폐색을 보장하기 위해, 상기 액추에이터는 상기 피스톤이 제 1위치에 있을 때 그 밸브 시트에 대해 충분한 폐색 압력을 보장하기 위한 압축 수단을 갖는다. 상기 압축 수단은 상기 피스톤이 상기 액추에이터의 지지로부터 멀리 떨어져 위치하는 제3위치(피스톤이 밸브와 결합되지 않는 때)를 허용한다. 제 3 위치로부터 제1위치로의 통로는 상기 피스톤이 상기 밸브와 결합할 때 영향을 받는다. 다시 말해, 이때 카세트가 상기 장치에 배치된다. 그러므로, 상기 압축 수단은 상기 피스톤이 상기 밸브에 대하여 초기 힘을 가하도록 강요하며, 이 힘을 상기 밸브 시트에 대해 전달하고, 상기 피스톤이 제1 위치에 있을 때, 상기 유로의 폐색을 보장하도록 한다.
일 실시 예에서, 상기 압축 수단은 상기 액추에이터의 지지체 상에 또는 상기 피스톤에 설치될 수 있다. 다시 말하자면, 상기 액추에이터의 피스톤이 밸브의 발(최하부)에 체결될 때, 즉 첫 번째 위치에서, 압축 수단은 좋은 폐색을 보장하기 위해 프리스트래싱(prestressing)을 보장한다. 상기 압축 수단은 상기 액추에이터의 상에 또는 상기 지지체 위에 장착될 수 있으며, 상기 압축 수단은 상기 엑츄에이터의 피스톤이 상기 제 1 위치와 제 2 위치에서 보다 액추에이터의 지지체로부터 더 먼 제 3 위치를 얻는 것을 가능하게 만든다. 상기 폐색 압력은 상기 밸브의 설계 및 상기 압축 수단의 크기에 의존한다.
연동 펌프에 사용되는 구동 장치:
본 발명의 제 10 양태는 펌프에 사용되는 구동 장치에 관한 것이다.
상기 처리 시스템의 사용 동안에, 상기 카세트는 센서들과, 선형 엑추에이터들(밸브의 개폐용), 및 연동 펌프의 롤러들을 구동하기 위한 수단을 포함하고 있는 실린더 내에 삽입된다. 상기 시스템의 정확한 기능을 보장하기 위해, 모든 요소(센서, 액추에이터, 작동 수단 등)가 정확하게 정렬되는 것이 중요하다. 이제, 펌프 헤드의 이론적 중심점과 실제 중심점 간에 차이가 있을 수 있다. 이 차이는 밸브 및 카세트의 측정 영역에서, 각각의 액추에이터와 센서들의 정렬에 문제를 발생시킨다. 따라서, 가이드 수단은 센서들과 액추에이터들에 대한 이 같은 정렬 문제를 해결할 수 있게 만들지만, 펌핑 시스템에 그 차이를 전이시킬 수 있다. 이와 같이, 더 크거나 더 작은 정도의 응력이 연동 펌프의 정밀도에 영향을 미칠 수 있는 펌프의 요소들에 가해질 수 있다. 펌프가 다수 존재하는 경우는 그 같은 현상이 더욱 두드러진다.
제작 공차를 작게 하기 위하여 및 연동 펌프들의 정밀도를 보장하기 위하여, 본 발명은 로터에 고정된 구동 수단에 의해 구동된 부동 샤프트를 포함하고 있는 펌프들을 위한 구동 장치를 개시하고 있다. 부동 샤프트는 상기 구동 수단이 적어도 부분적으로 외접하는 내부에 캐비티를 형성하는 커버 및 베이스 강성 조립체를 포함하고 있다. 또한, 상기 구동 수단은 상기 로터의 회전축에 대하여 상기 부동 샤프트의 제한된 자유도를 허용하기 위해 상기 캐비티의 벽과 협력할 수 있는 방법으로 설계된 강체를 포함하고 있다. 상기 부동 샤프트는 카세트의 이론적 펌핑 축에 있는 펌프 축에 의해 가해지는 모든 응력을 최소화하거나 또는 제거하기 위하여 펌핑 시스템의 축이 중심에서 벗어나는 것을 허용한다.
압력 피크를
댐핑(감쇠)하기
위한 수단 :
본 발명의 제 11 양태는 압력 피크를 감쇠하기 위한 수단에 관한 것이다.
펌핑된 유체의 양은 시스템의 구성 요소들에 의해 영향을 받을 수 있다. 이러한 요소들은 펌핑기구, 상기 밸브기구, 상기 액체 공급 수단(튜브, 저장용기 등)일 수 있다. 특히, 연동 펌프의 펌핑기구는 압력 변동을 일으킬 수 있다. 이에 따라, 하나 이상의 유로를 통해 가요성 튜브와 롤러들이 접촉할 때마다 압력파가 형성되고 확산된다. 이러한 확산은 액체 타입, 유로의 길이, 제약조건들, 상기 시스템의 재료 형태, 상기 펌핑기구에 의해 급송된 액체의 양, 펌프의 타입, 그것의 구성요소들의 특성들(가요성 튜브 등), 상기 펌프 하류의 압력 등과 같은 많은 인자들에 의해 강화되거나 또는 약해진다.
본 발명의 개선점들 중의 하나는 압력 피크의 진폭 및 펌핑된 양에 따른 영향을 감소시키는 것이다. 이러한 감소는 유로에 압력 피크를 흡수하기 위한 수단을 추가함으로써 달성된다.
압력 피크의 이러한 감소의 또 다른 장점은 환자의 편안함을 증대시키도록 좀더 일정한 압력을 얻는다는데 있다. 본 실시 예에서, 상기한 압력의 피크는 환자를 향해 주입하는 동안 펌프 하류에서 감쇠, 및 상기 펌프가 환자(특히 복막 투석 중)로부터 오는 유체를 인출할 때 상류에서 감쇄될 수 있다.
이 댐핑 수단은 공기와 같은 압축성 유체로 채워진 캐비티일 수 있다. 이 댐핑 수단은 압력 피크에 의해 변형되며, 그리고 평형 상태로 복귀하는 가요성 요소일 수 있다. 이 가요성 요소는, 예를 들면, 유로의 벽을 형성하는 고분자 멤브레인(막)일 수 있다.
본 발명에 있어, 본 발명의 다양한 양태들은 의학적 처리에 관련된 시스템일 수도 있고 아닐 수도 있으며, 독립 청구항들 또는 종속 청구항들 주제일 수 있다.
본 발명의 개선점들 중의 하나는 압력 피크의 진폭 및 펌핑된 양에 따른 영향을 감소시키는 것이다. 이러한 감소는 유로에 압력 피크를 흡수하기 위한 수단을 추가함으로써 달성된다.
압력 피크의 이러한 감소의 또 다른 장점은 환자의 편안함을 증대시키도록 좀더 일정한 압력을 얻는다는데 있다. 본 실시 예에서, 상기한 압력의 피크는 환자를 향해 주입하는 동안 펌프 하류에서 감쇠 및 상기 펌프가 환자(특히 복막 투석 중)로부터 오는 유체를 인출할 때 상류에서 감쇠될 수 있다.
본 발명은 또한 시스템의 단순한 사용을 허용함으로써 시스템의 작동자(예를 들면, 간호사)가 다른 요소들의 특성들을 고려하지 않고도 그 시스템의 작동을 정확하게 보장할 수 있는 재현성이 우수하다.
도 1은 본 발명에 의해 개시된 혈액 처리 시스템을 개략적으로 도시한 도면이며,
도 2는 느린 연속 한외 여과 처리를 적용한 카세트의 사용을 개략적으로 도시한 도면이고,
도 3은 연속 정 정맥 혈액 여과의 처리를 적용한 카세트의 사용을 개략적으로 도시한 도면이고,
도 4는 연속적인 정 정맥 혈액 투석 치료를 적용한 카세트의 사용을 개략적으로 도시한 도면이고,
도 5는 연속 정 정맥 혈액 여과투석 치료를 적용한 카세트의 사용을 개략적으로 도시한 도면이고,
도 5a는 연속 정 정맥 혈액 여과투석 치료를 적용한 카세트의 다른 실시예의 사용을 개략적으로 도시한 도면이고,
도 6은 플라즈마 대체 처리를 적용한 카세트의 사용을 개략적으로 도시한 도면이고,
도 7은, 혈액 관류의 처리를 적용한 카세트의 사용을 개략적으로 도시한 도면이고,
도 8은 여러 액체 공급 수단을 가진 시스템을 개략적으로 도시한 도면이고,
도 9는 제 2 유로의 재순환 및 리젝트 시스템을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 10은 기준 센서를 구비한 시스템을 개략적으로 도시한 도면이고,
도 11은 압력 측정을 위한 유로와 그 채널을 포함하고 있는 카세트의 강체를 보여주는 도면이며,
도 12는, 카세트의 본체 및 측정 지역을 커버하는 멤브레인(막)을 나타낸 도면이다.
도 13 및 도 13a는 유로로부터 오프셋 센서의 설치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 14는 선형 액추에이터의 분해도를 나타낸 도면이다.
도 15는 스터브/피스톤에 결합되어 있는 밸브의 단면도이다.
도 16은 2개 위치에서 본 피스톤의 상세도면이다.
도 17은 밸브(미도시)와 결합되지 않은 제 3 위치에 있는 피스톤을 부분 파단하여 나타낸 도면이다.
도 18은 제 1 위치에 있을 때 피스톤을 일부 부분 파단하여 나타낸 도면으로, 결합된 밸브는 도시가 생략되었다.
도 19는 제 1 위치로부터 제 2 위치로 이동하는 피스톤을 일부 부분 파단하여 나타낸 도면으로, 결합된 밸브는 도시가 생략되었다.
도 20은 제 2 위치에 있는 피스톤을 나타내고 있고, 결합된 밸브는 도시하지 않았다.
도 21은 제 1 위치에서 순간적으로 통과하는 제 2 위치에 있는 피스톤을 나타내고, 결합된 밸브는 도시가 생략되었다.
도 17a, 18a, 19a, 20a 및 21a는 램프와 모터(도시 생략)에 의해 구동되는 베어링 수단 사이에 협력관계를 나타낸 도면이다
도 22는 연동 펌프의 구동 장치의 부품 분해도이다.
도 23은 연동 펌프의 구동 장치의 단면도이다.
도 24는 펌프에 의한 압력 피크의 그래프를 보여주는 도면이다.
도 25 및 도 26은 충격 흡수 시스템의 서로 다른 두 가지 구성을 보여주는 도면이다.
도 27은 혈액 처리 시스템의 간략한 실시 예를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 28 및 도 29는 혈액 처리 시스템의 좀 더 복잡한 실시 예를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 31은 유체의 분배를 위한 추가 펌프의 사용을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 32 및 도 32a은 선형 액추에이터의 사용을 나타낸 도면이다.
도 33은 액추에이터 제어를 위한 시스템에 의해 사용된 3가지 그래프를 보여주는 도면이다.
도 2는 느린 연속 한외 여과 처리를 적용한 카세트의 사용을 개략적으로 도시한 도면이고,
도 3은 연속 정 정맥 혈액 여과의 처리를 적용한 카세트의 사용을 개략적으로 도시한 도면이고,
도 4는 연속적인 정 정맥 혈액 투석 치료를 적용한 카세트의 사용을 개략적으로 도시한 도면이고,
도 5는 연속 정 정맥 혈액 여과투석 치료를 적용한 카세트의 사용을 개략적으로 도시한 도면이고,
도 5a는 연속 정 정맥 혈액 여과투석 치료를 적용한 카세트의 다른 실시예의 사용을 개략적으로 도시한 도면이고,
도 6은 플라즈마 대체 처리를 적용한 카세트의 사용을 개략적으로 도시한 도면이고,
도 7은, 혈액 관류의 처리를 적용한 카세트의 사용을 개략적으로 도시한 도면이고,
도 8은 여러 액체 공급 수단을 가진 시스템을 개략적으로 도시한 도면이고,
도 9는 제 2 유로의 재순환 및 리젝트 시스템을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 10은 기준 센서를 구비한 시스템을 개략적으로 도시한 도면이고,
도 11은 압력 측정을 위한 유로와 그 채널을 포함하고 있는 카세트의 강체를 보여주는 도면이며,
도 12는, 카세트의 본체 및 측정 지역을 커버하는 멤브레인(막)을 나타낸 도면이다.
도 13 및 도 13a는 유로로부터 오프셋 센서의 설치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 14는 선형 액추에이터의 분해도를 나타낸 도면이다.
도 15는 스터브/피스톤에 결합되어 있는 밸브의 단면도이다.
도 16은 2개 위치에서 본 피스톤의 상세도면이다.
도 17은 밸브(미도시)와 결합되지 않은 제 3 위치에 있는 피스톤을 부분 파단하여 나타낸 도면이다.
도 18은 제 1 위치에 있을 때 피스톤을 일부 부분 파단하여 나타낸 도면으로, 결합된 밸브는 도시가 생략되었다.
도 19는 제 1 위치로부터 제 2 위치로 이동하는 피스톤을 일부 부분 파단하여 나타낸 도면으로, 결합된 밸브는 도시가 생략되었다.
도 20은 제 2 위치에 있는 피스톤을 나타내고 있고, 결합된 밸브는 도시하지 않았다.
도 21은 제 1 위치에서 순간적으로 통과하는 제 2 위치에 있는 피스톤을 나타내고, 결합된 밸브는 도시가 생략되었다.
도 17a, 18a, 19a, 20a 및 21a는 램프와 모터(도시 생략)에 의해 구동되는 베어링 수단 사이에 협력관계를 나타낸 도면이다
도 22는 연동 펌프의 구동 장치의 부품 분해도이다.
도 23은 연동 펌프의 구동 장치의 단면도이다.
도 24는 펌프에 의한 압력 피크의 그래프를 보여주는 도면이다.
도 25 및 도 26은 충격 흡수 시스템의 서로 다른 두 가지 구성을 보여주는 도면이다.
도 27은 혈액 처리 시스템의 간략한 실시 예를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 28 및 도 29는 혈액 처리 시스템의 좀 더 복잡한 실시 예를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 31은 유체의 분배를 위한 추가 펌프의 사용을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 32 및 도 32a은 선형 액추에이터의 사용을 나타낸 도면이다.
도 33은 액추에이터 제어를 위한 시스템에 의해 사용된 3가지 그래프를 보여주는 도면이다.
본 발명에서, 본 발명의 상세한 설명은 예시적으로 제시되는 장치, 시스템 및 방법의 실시 예를 포함한다. 다른 실시 예들이 고려될 수 있으며, 본 발명의 범위 또는 사상을 벗어나지 않고 적용될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 아래에 주어진 상세한 설명은 제한적인 의미로 해석해서는 안 된다.
달리 나타내지 않는 한, 본 발명에 사용된 과학적 및 기술적 용어들은 현재 당업자에 의해 널리 사용되는 의미를 가지고 있다. 본 발명에서 주어진 정의는 자주 사용되는 용어의 이해를 돕기 위해 설명한 것으로, 본 발명의 범위를 제한하는 것은 아니다.
상세한 설명란 및 청구 범위에 사용된 "업", "다운", "왼쪽", "오른쪽", "상", "하", 및 다른 방향 또는 지향과 같은 방향의 표시들은 도면에서 부호와 함께 좀더 분명하게 이해되도록 언급된다. 이러한 표시들은 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다.
본 발명에서, 동사 "가지고 있다", "포함한다", "내포한다", 또는 그에 상당하는 어구들은 "포함하지만 이에 제한되지 않음"을 상징하는 넓은 의미로 사용되고 있다.
단어 "또는"은 일반적으로 넓은 의미로 채용되며, 명확하게 반대로 언급되지 않는 한 "및/또는"을 포함하는 의미로 사용된다. 본 발명에서, 채널은 한 위치에서 다른 위치로 액체 및/또는 가스의 통과를 허용하는 중공의 기다란 형상의 유동 도관인 것으로 정의될 수 있다. 하나의 카세트 안에 가용성 튜브 또는 호스 또는 캐비티(공동)의 형태를 취할 수 있다. 일부 채널은 밸브들을 구비하며, 그 밸브는 바람직하기는 상기 채널을 개폐하도록 제어부에 의해 지배되는 선형 액추에이터에 의하여 작동될 수 있다.
작동하지 않을 때에는 상기 밸브들은 닫히는 것이 바람직 바람직하다. 챔버는 캐비티(공동) 또는 여러 입구 및/또는 출구를 갖는 채널일 수 있으며, 두 채널들의 단순 교차의 형태를 취할 수 있다. 각 챔버는 입구 채널이라 불리우는 입구와 출구 채널이라 불리우는 출구를 가지고 있다.
혈액 처리 시스템에 관한 발명의 원리
도 27에 개략적으로 도시된 실시 예는 간략화된 예이다. 처리 시스템은 세 개의 펌프(507, 508, 509), 세 개의 유로 및 여과 수단 또는 필터(513)를 포함하고 있다. 제 1 유로는 상기 필터링 수단(513)에서 시작하여 유체 회수 수단(517)이라고 부르는 저장조에 도달한다. 제 1 유로를 통해 흐르는 유체는 여과액이라고 부른다. 제 2 유로는, 환자로부터 출발하는 제2유로는 필터(513)를 통과하여 환자(500)에게로 복귀한다. 제 2 유로를 통해 흐르는 유체는 환자의 혈액이다. 제 3 유로는 일반적으로 투석액이라 부르는 유체(발명이 유체에 한정되지는 않는다)를 공급하며, 그 유체는 투석액 리저버로 부르는 제 1 액체 공급 수단(514)으로부터 흐른다. 투석액은 초기에는 제 3 유로를 통해 흐르며, 이후 하나 이상의 보충 유로를 통해 흐른다(또는 묽어진 형태 또는 변형된 형태로). 상기 투석액(또는 제 3 유로의 다른 유체)은 다음일 수 있다:
- 혈액과 혼합 :
- 사전-희석을 달성하기 위해 필터(513) 이전에, 및/또는
- 사후-희석을 달성하기 위해 필터(513) 후에, 및/또는
- 필터(513)로 공급한다.
이러한 다양한 해결책을 허용하기 위해, 그리고 투석에 의한 처리 기술을 수행하기 위해, 시스템은 세 개의 챔버(501, 502, 503)를 필요로 한다. 또한, 분배 챔버 불리는 제 2 챔버(502)는 상기 필터(513)를 향하도록 유도하고, 사전-희석(pre-dilution:예비 희석)을 달성하기 위하여 제1 챔버(501)로, 및/또는 사후-희석(post-dilution)을 달성하기 위하여 제 2 챔버 (502) 쪽으로 투석액을 보낼 수 있도록 한다. 제1 및 제3 챔버(501, 503)는 또한 연결 챔버라 할 수 있다. 제1 및 제3 챔버(501, 503)는 혈액을 투석액과 혼합할 수 있도록 만들며, 바꾸어 말하면, 제1 및 제3 챔버(501, 503)는 제3 유로의 유체를 제 2 유로로 흐르도록 허용한다. 챔버들을 서로 또는 필터로 연결하는 채널들은 밸브(519) 및/또는 유량 조절기 또는 폐쇄 수단(520)을 포함할 수 있다.
도 28은 선택적 요소들이 추가된 좀 더 복잡한 시스템을 개략적으로 도시하고 있다. 이들은 예를 들면 다음의 구성들일 수 있다:
다른 실시 예가 도 29에 개시되어 있다. 이 실시 예(515)는 챔버(504, 501, 502, 503), 필터(513) 및/또는 공급 수단(515, 516, 514), 및/또는 분배 챔버(502)와 연결 챔버(501) 사이의 제3유로에 있는 추가 펌프(511)(유동 제한기(520) 대신에)에 위치된 또는 그와 가까이에 위치된 최소한 한 개의 압력 센서(518)를 포함할 수 있다. 상기 시스템은 추가로 제1 및 제 3 유로에 공통인 센서를 포함할 수 있는 보정 시스템을 포함할 수 있다. 이 보정 시스템은 제 1 및 제 3 유로에 들어 있는 유체가 제6챔버(506) 쪽으로 흐를 수 있도록 허용하는 두 개의 보충 채널을 포함하고 있다. 이 제6챔버(506)는 제1 및 제3챔버의 요소들(센서들 및/또는 펌프)의 보정을 동일하게 보정되는 것을 허용하는 센서를 포함하거나 또는 그것에 연결된다.
도 30은 전술한 바와 같은 처리 시스템을 개시하고 있다. 이 시스템은 추가적으로 유체 분배의 기능을 허용하는 카세트(601)를 포함하고 있다. 이 카세트(601)는 저장 용기(603, 604)에 연결되고 장치(602)와 협동한다. 투석 장치라 부르는 장치(602)는 상기 카세트(601)가 1회용일 수 있는 반면, 재사용할 수 있다. 상기 장치(602)는 프로세서(605), 상기 카세트(601)와 협력하도록 설계된 최소한 한 개의 센서(605), 상기 카세트(601)과 협력하도록 설계된 최소한 한 개의 액추에이터(607)(예를 들어 펌프 또는 제어 수단), 스크린(608), 적어도 하나의 취득 수단 및/또는 배터리(609)와 같은 다른 수단 및/또는 메모리(610)를 포함할 수 있다.
상기에 기술된 작동 원리에 따른 카세트의 실시 예들
도 1에 따르면, 본 발명은 환자의 혈액 처리를 수행하는 것이 가능한 시스템(14)을 개시하고 있으며, 그 시스템(14)은 혈액 여과수단(3), 적어도 하나의 액체 공급 수단(F1), 처리하기 위한 혈액을 수집하기 위한 출구 튜브(5)와 처리된 혈액을 상기 환자에게로 재주입하기 위한 입구 튜브(6)로 된 두 개의 환자 튜브, 여과액 회수 수단(F4), 적어도 세 개의 유체 펌프(P1, P2, P3), 유체를 인도하는 채널들과 밸브들로 이루어진 카세트(2, 2')를 포함하고 있다. 상기 카세트(2, 2')는 단일 입구 채널과 적어도 두 개의 출구 채널을 포함하는 적어도 하나의 분배 챔버(C1, C1.2, C7)를 포함하고 있다. 상기 처리 시스템(14)은 소정의 처리에 따라 상기 밸브들의 개폐를 제어하는 제어부를 포함하고 있다.
상기 처리 시스템 (14)은 별도로 상기 혈액 여과 수단(3)을 여과액 회수 수단(F4)에 연결하는 제 1 유로를 포함하고 있으며, 또한 일련의 채널들과 전용 펌프(P3); 일련의 채널들, 상기 혈액 여과 수단(3), 상기 환자 튜브 환자 튜브(5,6) 및 전용 펌프(P1)로 이루어져 혈액 순환에 전용되는 제2유로; 액체 공급 수단(F1), 적어도 하나의 전용 펌프(P2), 일련의 체널들, 가열 수단(4) 및 적어도 하나의 분배 챔버(C1, C2.2)로 이루어진 제3유로를 포함하고 있다.
바람직하게는, 상기 분배 챔버(C1)는 직접 또는 간접적으로 아래의 다음 구성들에 연결된 적어도 세 개의 (별개로 분리된) 출구 채널을 포함하고 있다.
- 상기 혈액 여과 수단(3)의 상류의 제 2 유로에,
- 상기 혈액 여과 수단(3)의 하류의 제2유로에,
- 상기 혈액 여과 수단(3)에.
상기 카세트는 상기 분배 챔버(C1)의 상기 출구 채널들 중 적어도 하나에로 유동하는 제3유로의 액체의 양을 통제하도록 설계된 유량 조절기를 추가로 포함할 수 있다. 또한, 상기 적어도 하나의 유량 조절기는 프로세서(605)를 포함할 수 있으며 제어부(컨트롤러)에 의해 제어된다.
상기 처리 시스템은 별도로 제3유로에서 상기 분배 챔버(C1)와 상기 제1연결 챔버(C2) 사이에 위치되는 유량 조절기(13, P2')를 포함한다.
일 실시 예에서, 상기 제 3 유로는, 분배 챔버(C1)와 제 1 연결 챔버(C2) 사이에 위치하는 제 3 유로에 추가 펌프(P2')를 가지고 있다. 상기 추가 펌프(P2')는 유량 조절기의 전체 또는 부분적인 역할을 한다. 상기 유량 조절기의 목적은 분배 챔버(C1)에서 연결 챔버(C2)로 흐르는 유체의 흐름을 제어하는 것이다. 상기 유량 조절기는 연결 챔버(C2) 및 적어도 하나의 다른 연결 챔버 또는 혈액 여과 수단(3) 에서의 유체의 양을 분배할 수 있게 만든다.
일 실시 예에서, 하나 이상의 유량 조절기(또는 유량 제한기라고도 한다)는 어느 챔버와 요소(예를 들면 혈액 여과 수단(3)) 사이에 배치될 수 있다. 유량 조절기(13)는 펌프, 비례 밸브 및/또는 전용 밸브 및 다른 직경들을 가진 일련의 채널들 등일 수 있다. 보충 안전 밸브는 유량 조절기(13-520)의 상류 또는 하류에 추가될 수 있다. 유량 조절기는 한 순간 또는 주어진 기간 동안 유동 수단을 통과하는 유체의 흐름을 0%에서 100%까지 허용한다. 다시 말하여, 적어도 하나의 액체 공급 수단으로부터 오는 유체의 흐름은 처리 조건들에 따라 다른 채널들 사이에서 분배될 수 있다.
일 실시 예에서, 처리 시스템(14)은 환자의 출구 튜브(5) 상에 또는 카세트(2, 2' 601)에 위치된 제2액체 공급 수단(F2-515)을 포함한다. 상기 제2액체 공급 수단은 구연산염, 헤파린, 다나파로이드(danaparoid) 나트륨 또는 그와 유사한 것과 같은 항응고제를 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 시스템(14)은 환자의 입구 튜브(6) 상에 또는 카세트(2, 2' 601)에 위치된 제3액체 공급 수단(F3-516)을 포함한다. 상기 제3액체 공급 수단은 칼슘, 또는 항응고제를 억제하는 작용제를 함유할 수 있다.
환자 입구 튜브(6) 및/또는 카세트(2,2'-601)에서, 시스템은 제2유로에 있는 공기 방울들을 제거하기 위한 및/또는 혈액의 순환을 정지시키기 위한 적어도 하나의 안전 요소(7) 및/또는 상기 공기 방울들을 포획하기 위한 수단을 포함하고 있다.
가열 수단의 위치 및/또는 제 3 유로에서 두 펌프의 사용 위치 :
도 3에 개시된 동작 원리에 따르면, 효과적이 되기 위하여, 유체 분배 시스템(본 발명에서 개시된 카세트 용이든지 또는 다른 분배 시스템용의 것인지 관계없다)은 정밀 펌프(702), 유체 공급 수단을 더 포함 할 수 있다 유연한 가방(703) 및 추가 분배 펌프(707), 유체 공급 수단, 가요성 백(703, flexible bag) 및 추가 분배 펌프(707)를 포함할 수 있다. 추가적으로 상기 시스템은 적어도 두 개의 분리된 보조 유로(704, 704')로 분할하는 메인 유로 (701)를 포함한다. 상기 정밀 펌프(702) 및 가요성 백(703)은 메인 유로(701) 내에 위치되며, 상기 가요성 백은 상기 펌프의 하류에 위치된다. 따라서 모든 펑핑된 유체는 정밀도가 알려져 있고, 적어도 얼마간은 가요성 백에 적어도 일시적으로 저장될 수 있다. 추가 펌프(707)는 보조 유로(704) 중 하나에 위치된다. 바람직하게는, 다른 보조 유로(704')는 밸브(705)를 포함한다. 일 실시 예에서, 적어도 하나의 유로는 정밀 펌프(702)의 하류에 위치된 압력 센서(706)를 포함한다. 바람직하게는, 상기 압력 센서(706)가 추가 펌프(707)를 포함하는 추가 펌프의 상류에 보조 유로(704)에 위치되어 있다. 상기 가요성 백(703)은 바람직하게는 가열 수단이다.
연속적 신장 대체 요법의 일부 기술은 주입 중에 투석액 및/또는 대체 액체를 가열하는 것을 필요로 하며, 상기 가열 수단(4)은 제 3 유로의 다양한 위치에 구비될 수 있다. 일 실시 예에서, 카세트는 분배 챔버(C1) 또는 후자의 상류 내부에 가열 수단(4)을 갖는다.
위에서 상술한 원리에 따른 일 실시 예에서, 상기 가열 수단(4)은 제3유로의 메인 펌프(P2)와 상기 분배 챔버(C1) 사이에 위치된 가요성 백이며, 그것은 상기 가요성 백(4)에 일정한 양(positive) 압력을 형성하도록 만든다. 상기 가열 수단은 펌프(P2)에 의해 연속적으로 공급되며, 그것은 다른 것들 가운데 제3유로의 액체의 재가열의 적절한 제어를 보장하도록 만든다. 상기 백(4)은 그 후 상기 분배 챔버(C1)의 입구 채널(V9)에 직접 연결된다.
이러한 구성의 결과로서, 모든 주입된 액체는 단일 펌프(P2)를 통과한다. 사전-희석 펌프(P2')(추가 펌프라고도 함)는 필터 전 및/또는 후에 단지 액체를 분배한다. 그러므로 단일의 정밀 펌프가 필요하다. 상기 펌프(P2)는 정밀 펌프이며, 그리고 펌핑 유체의 양이 알려지도록 하는 것을 허용한다. 추가 펌프는 단순히 사전-희석(필터 이전)과 사후-희석(필터 이후) 사이의 분배를 허용한다. 그 펌프들의 사용은 다음과 같다:
다양한 처리에 따른 카세트의 사용:
도 2는 느린 연속 한외 여과 처리를 적용하는 카세트의 사용을 보여주고 있다. 이 기술은 대류 원리에 의해 과량의 액체를 제거하기 위해 사용된다.
따라서, 상기 제어부는 상기 제 2 유로의 단지 밸브 V1만을 열고 밸브들 V5, V7 및 제 3 유로의 밸브V8을 닫는다. 그때 펌프(P1, P3)는 기능하고, 펌프 P2와 P2'는 작동하지 않는다.
도 3은 연속 정 정맥 혈액 여과의 처리를 적용한 카세트의 사용을 도시하고 있다. 이 기술은 대류 원리에 의해 용해 물질의 제거를 얻기 위해 사용된다. 대체 용액은 여과 수단(3) 이전(사전-희석) 또는 이후(사후-희석)에 회로 속으로 주입된다.
따라서, 제어부는 제 2 유로의 밸브V1과 밸브 V5 및/또는 제 3 유로의 밸브 V8을 열고, 밸브 V7은 닫는다. 펌프 P1, P2(선택적으론 P2') 및 P3는 작동한다.
도 4는 연속적인 정 정맥 혈액 투석 처리를 적용한 카세트의 사용을 도시하고 있다. 이 기술은 용해된 물질(작은 분자들: 요소, 크레아티닌, K 등)을 제거하는 데 사용되며, 또 확산 원리에 의해 물 평형을 구하는 데 사용된다. 상기 투석액은 여과 수단(3)에 주입된다.
따라서, 제 2 유로의 제어부는 밸브 V1과 제 3 유로의 밸브 V7을 개방하고, 밸브 V8 및 밸브 V5는 닫혀 있다. 상기 펌프들 P1, P2와 P3는 작동한다.
도 5는 연속적인 정 정맥 혈액 여과투석 처리를 적용한 카세트의 사용을 도시하고 있다. 이러한 기술은 확산 및 대류의 원리에 의해 용해 물질(중소 규모 분자들)을 제거하기 위해 사용된다. 투석액 및/또는 대체 용액은 여과 수단(3)으로 주입되고 여과 수단(3) 이후 혈액 속으로 주입된다.
그러므로, 상기 제어부는 상기 제 2 유로의 밸브 V1과 또한 제 3 유로의 밸브 V7 및 밸브V8을 연다. 상기 밸브 V5는 닫혀 있다. 펌프 P1, P2와 P3는 기능한다. 이 실시 예에서, 출구 채널 V7 및 V8은 비례 밸브들이거나 또는 이들 밸브들을 통과하여 지나는 흐름(유량)을 제어하는 또 다른 수단이다.
도 5a에 도시된 다른 실시 예에서, 카세트는 보충 분배 챔버(C1.2) 및 보충 연결 챔버(C1.1)를 포함한다. 상기 보충 분배 챔버(C1.2)는 추가적인 펌프(P2')에 의해 직접 공급된다. 상기 보충 분배 챔버(C1.2)는 투석액 또는 대채물을 사전-희석을 위한 제1연결 챔버(C2) 또는 상기 보충 연결 챔버(C1.1)로 분배할 수 있도록 만든다. 상기 보충 연결 챔버(C1.1)는 또한 전용 밸브 (V7')를 가진 출구 채널에 의하여 제1분배 챔버(C1)에 의해 투석액 또는 대체물을 제공한다. 상기 보충 연결 챔버(C1.1)는 또한 필터(3)에 연결된 출구 채널(V7')을 가지고 있다. 이러한 구성의 장점은 필터 내로, 그리고 사후-희석을 위해서 제2연결 챔버 속으로 또는 필터 속으로 및 사전-희석을 위해 제1연결 챔버 속으로 주입된 분량의 정밀도를 증가시키는 데 있다. 그러므로 추가 펌프(P2')는 분배하여야 하는 유체의 양을 정밀하게 분배하는 것을 보장한다. 이 실시 예에서, 연속적인 정 정맥 혈액 여과투석 처리를 위해, 밸브 V1, V8과 V7''는 개방된다.
- 치료 혈장 교환(
TPE
) :
도 6은 치료적인 혈장 교환을 적용하는 카세트의 사용을 도시한다. 이 기술은 멤브레인(막) 여과에 의한 혈장 교환을 허용한다. 대체 용액은 추출된 혈장(플라즈마)를 대신하기 위해 주입된다.
따라서, 상기 제어부는 상기 제2유로의 밸브 V1과 또한 제3유로의 밸브 V8을 개방한다. 밸브 V5와 V7은 닫혀 있다. 펌프 P1, P2와 P3는 작동한다. 바람직하게, F2 및 F3은 제 2 유로에 그 유체를 전달한다.
- 혈액 관류:
도 7은 혈액 관류의 처리를 적용한 카세트의 사용을 도시한다. 이 기술은 여과 수단이 흡수 물질을 포함하고 있는 환자의 혈액으로부터 독성 물질을 제거하는 데 사용된다. 대체 용액은 추출된 혈장을 대신하도록 주입된다.
따라서, 상기 제어부(컨트롤러)는 제2유로의 밸브 V1과 또한 제3유로의 밸브 V8을 개방한다. 상기 밸브 V5와 V7은 닫혀 있고, 펌프 P3는 작동하지 않는다. 바람직하게, F2 및 F3은 제 2 유로에 그 유체를 전달한다.
여러 액체 공급 수단을 구비한 시스템
하나의 유로(예를 들어 보충액 공급 수단으로부터 오는)가 다른 유로에 연결될 때, 바람직하게는 상기 카세트는 상기 2개의 유로의 교차를 허용하는 연결 챔버를 포함한다.
도 8에 도시된 실시 예에서, 카세트는 다음 구성들을 포함한다:
제2 및/또는 제3유로의 유체 비움과
프라이밍
, 중단 없는 순환:
도 9에 도시된 실시 예에서, 상기 제2연결 챔버(C3)는 다음의 구성을 포함한다:
- 여과 수단(3)에 연결된 제2유로의 입구 채널(V11)
- 분배 챔버(C1)에 연결된 제3유로의 입구 채널(V12)
- 전용 밸브(V10, V10, V10'')를 가진 세 개의 출구 채널로서, 첫째는 환자 입구 튜브(6)에 연결되며, 두 번째는 제2연결 챔버(C4)의 입구 채널에 연결되며, 그리고 세 번째는 회수 수단 또는 여과액 회수 수단(C6)에 직접 또는 간접적으로 연결된다.
이 실시 예는 예를 들어, 다음의 것들을 허용한다:
- 문제가 발생하는 경우, 예를 들어 상기 제어부는 환자 또는 환자의 생명을 위태롭게 할 수 있는 또 다른 요소로 기포가 주입되는 것을 피하기 위해, 명령으로써 밸브 V10을 닫을 수 있다. 이 경우, 카세트와 필터 속에 남아 있는 혈액은 응고할 위험이 있다. 그것은 혈액이 카세트 또는 필터에 정체하지 않는 것이 매우 필수적이다. 따라서, P1은 제 1 및 제 2 연결 챔버와 필터 사이에 혈액을 루프 형상으로 순환시키기 위해 제 2 연결 챔버로부터 혈액을 수집하는 작동을 계속한다. V10및/또는 V1''는 개방되며, V1, V10 및 V10''은 폐쇄된다.
- 밸브 V10''에 의해 혈액 샘플을 채취하고,
- 시스템에서 공기를 제거하는 처리를 시작하며,
- 제 3 유로에서부터 유체가 있는 제 2 유로를 세척하며,
- 제2 및/또는 제3유로에 있는 유체의 전체 또는 일부를 제거.
제1 및 제3유로의 펌프 및/또는 센서의 보정을 위한 수단 및 방법:
지속적인 신장 대체 요법의 일부 기술들은 각각 제3유로와 제1유로를 통해 주입 및 배출된 볼륨(용적)의 양을 정확히 아는 것을 요구한다. 이 처리 시스템은 바람직하게는 연동 펌프를 포함한다. 이러한 유형의 펌프는 소정의 부정확성을 가질 수 있다. 따라서, 도 10에 따르면, 볼륨 양이 덧붙여지거나 줄어드는 정밀도를 알기 위해, 분배 시스템은 제3 및 제1유로의 양을 측정할 수 있는 적어도 두 개의 볼륨 센서를 포함한다.
제1센서(15)는 분배 챔버(C1)와 메인 펌프(P2) 사이에 제 3 유로에 배치되고, 제1액체 공급 수단(F1, F1')으로부터 오는 주입 볼륨을 측정한다. 바람직하게는, 상기 센서(15)가 가열 수단(4) 뒤에 위치한다. 상기 제2센서(17)는 펌프의 제 1 유로 하류와 다른 챔버 앞에 배치된다. 상기 제2센서(17)는 배출된 여과액의 볼륨을 측정한다. 오염의 위험을 피하기 위해, 상기 2개의 센서는 바람직하게는 카세트에 위치한다.
바람직한 실시 예에서, 처리 시스템은 다음 구성들을 포함한다:
- 제1분배 채널에 위치된 전용 밸브를 가진 출구 채널(V21),
- 제2분배 챔버에 위치된 전용 밸브를 가진 출구 채널(V15),
- 선택적으로, 여과액 회수 수단(F4)은 기준 센서(16)가 여과액 회수 수단(F4)에서 측정된 액체를 폐기하도록 허용하는 제7연결 챔버(C9).
오염의 위험을 방지하기 위해, 상기 제3센서가 바람직하기는 카세트에 위치할 수 있다.
상기 방법은 다음의 단계를 포함한다:
- 밸브(V21)의 배방 및 다른 밸브들의 폐쇄,
- 제3유로의 메인 펌프(P2)의 작동,
- 상기 제3유로의 상기 제1센서(15)를 통해 상기 펌프(P2)에 의해 펌핑된 볼륨의 측정,
- 기준 센서 (16)를 통해 상기 펌핑된 볼륨을 측정,
- 두 측정값의 비교,
- 제1센서(15) 및/또는 펌프(P2)의 보정
- 밸브(V15)의 개방 및 다른 밸브들의 폐쇄,
- 제 1 유로의 여과액의 펌프(P3)의 작동,
- 상기 제1유로의 제2센서(17)를 통해 상기 펌프(P3)에 의해 펌핑된 볼륨의 측정,
- 기준 센서(16)를 통해 상기 펌핑된 볼륨을 측정,
- 두 측정값의 비교,
- 제1센서(15) 및/또는 펌프(P2)의 보정.
이러한 단계들은 프라이밍 시점 및/또는 처리 동안에 수행될 수 있다.
상기 제1및 제2센서(15, 17)는 상대적 최적 정밀도를 위해 기준 센서(16)라 부르는 공통 센서로 설정된다. 그들은 기준 센서(16)와 비교하여 (상대적으로)정밀하기 때문에 상기 센서들은 비록 부정확하더라도, 충분히 효과적이다.
상기 기준 센서(16)는 밸런스(저울), 용적 펌프, 유량 센서 또는 볼륨을 측정 또는 추론할 수 있는 임의의 센서일 수 있다.
바람직하게는, 제1 및 제2센서(15, 17)는 각각 제3 및 제1유로를 통해 흐르는 볼륨을 연속적으로 측정한다. 볼륨의 연속 측정에 의하여, 가능성 있는 표류를 보상할 수 있다.
유로로부터 압력 센서 오프셋:
도 11, 도 12 및 도 13에 따르면, 본 발명은 샘플 채취 및/또는 환자로부터 및/또는 환자에게로 유체 F11을 전달하는 것 및 상기 유체 F11의 압력을 측정하도록 할 수 있는 유체 분배 시스템(100)(전술 한 바와 같이 바람직하게는 카세트)을 개시하고 있다. 상기 시스템은 상기 유체 F11이 흘러 통과하는 적어도 하나의 유로(103) 및 적어도 하나의 채널(102)로 이루어진 강체(105)를 포함하고 있다. 상기 채널(102)은 상기 유로(103)로부터 분리되어 있으며, 상기 유로(103)를 측정 영역(101)으로 연결할 수 있게 만든다. 이 시스템은 추가로 상기 측정 영역을 형성하는 가요성 멤브레인(104)에 의해 덮혀 있는 적어도 하나의 개구부(106)를 포함한다. 상기 멤브레인은 압력 센서를 수용하도록 설계된다.
유체 FL1과 상이한 유체 FL2는 상기 측정 영역(101)에 수용되어 있다. 상기 유체 FL2는 채널(102) 내로 적어도 부분적으로 확장된다. 상기 채널(102)은 상기 멤브레인과 접촉할 수 없는 방법으로 설계되는 유량 조절기다. 상기 압력 전달 채널(102)의 길이 및/또는 형상은 상기 유체(F12)의 팽창 용량 및/또는 측정될 압력 범위에 의존한다. 바람직하기는, 상기 채널(102)은 상기 유체가 상기 측정 영역(101)에 진입하지 않도록 유체F11을 유지할 수 있을 만큼 충분히 좁은 적어도 하나의 섹션을 포함하고 있다.
일 실시 예에서, 상기 채널(102)은 소수성 필터(108) 또는 멤브레인을 포함한다.
일 실시 예에서, 멤브레인(104)/유체(F13)/센서의 셀(107)의 인터페이스는 상기 셀 상에서 멤브레인(104)에 의한 마찰(그것은 측정에 있어 방해를 초래할 수 있다)을 피하도록 할 수 있다. 액체(F11)/유체(F12)/멤브레인(104)의 인터페이스는 상기 멤브레인(104)이 액체에 의해 젖지 않도록 한다. 유체 F11의 압력 전달은 멤브레인(104)의 각 면에 배치된 유체 F12 및 F13에 의해 보장된다. 유체 F12 및 F13은 바람직하기는 같은 물성을 가진다. 바람직하기는 유체 F12 및 F13은 공기이다. 상기 멤브레인(104)은, 상기 멤브레인(104)과 센서(107) 사이에 갇힌 공기의 볼륨에 있어 온도에 기인한 변화를 보상하도록 이들 페이스의 각 면에 균일한 스트레스(응력)와 함께 변형할 수 있다.
다른 실시 예에서, 유체 FL2는 지질이며, 유체 FL3는 지질 또는 수성 중 어느 하나일 수 있지만 유체 FL1은 수성이다.
다른 실시 예에서, 도 13a는 유체 FL1의 흐름을 허용하고, 상기 유체 FL1의 압력을 측정 가능하게 하는 유체 분배 시스템(100)을 개시한다. 상기 시스템은 유체 FL1이 흘러 통과하는 적어도 하나의 유로(103)와 적어도 하나의 채널(102)로 이루어지는 강체(105)를 포함하고 있다. 상기 채널(102)은 유로(103)로부터 분리되지만 유체 FL1이 채널(102)로 유동할 수 있도록 소통한다. 따라서, 상기 채널(102)은 측정 영역(101)에 상기 유로를 연결하는 것이 가능하다. 상기 시스템은 추가로, 상기 측정 영역을 형성하는 가요성 멤브레인(104)에 의해 덮여 있는 적어도 하나의 개구부(106)를 포함한다. 상기 개구부(106)는 상기 채널(102)의 크기와 같거나 다른 크기일 수 있다. 또한, 상기 멤브레인은 압력 센서(107)를 수용하도록 설계된다. 유체 FL1과 상이한 유체 FL2가 상기 측정 영역 (101)에 수용되어 있다. 유체 FL2는 측정 영역에서 및/또는 채널(102)에 적어도 부분적으로 수용되어 있다.
다시 도 13a에 의해 도시된 실시 예에서, 유체 FL2의 양 및/또는 볼륨은 일정하거나 또는 유체 FL1이 채널(102)에서 및/또는 측정 영역(101)에서 더 큰 또는 더 낮은 속도로 진행되도록 시간의 경과에 따라 감소될 수 있다.
일 실시 예에서, 측정 영역(101) 및/또는 채널(102)은 적어도 유체 F11 및 F1을 부분적으로 포함하고 있다. 상기 유체 F11은 부분적으로 젖어 있거나 또는 상기 멤브레인(104)과 접촉하에 있을 수 있다. 상기 압력 전달 채널(102)의 길이 및/또는 형상은 상기 유체 F12 및/또는 측정될 압력 범위에 의존한다.
상기 채널(102)은 상기 시스템의 사용 동안, 예를 들어, 유체 (FL1)의 진행을 느리게 하거나 및/또는 제한하도록 하는 방법으로 설계될 수 있다. 상기 유체 분배 시스템(100)은 상기 시스템의 사용 중에 상기 측정 영역(101)이 유체 FL1과 접촉하에 있거나 또는 유체에 의해 완전히 젖지 않게 보장하는 방식으로 구성될 수 있다 .
에너지 절약 선형 액추에이터:
본 발명은 모터 축의 회전을 직선 운동으로 변환하도록 만드는 삽입수단에 결합된 모터(201)(예를 직류 모터(또는 DC 모터) 또는 당업자에게 공지된 다른 형태의 모터) 이를 가능하게 개재 수단에 결합 모터 (201)를 사용하는 선형 액추에이터(200)를 개시하고 있다. 바람직하게는, 상기 모터는 또한 토크 감속기를 포함할 수 있다.
특히, 상기 삽입 수단은 다음 구성들을 포함한다:
상기 램프(214)는 적어도 하나의 문지방(threshold)을 포함하고 있으며, 상기 문지방(215)은 상기 램프(214, ramp)의 정상에 자리 잡고 있다. 일 실시 예에서, 적어도 하나의 문지방은 상기 베어링 수단과 협력하는 방식으로 설계될 수 있다. 예를 들어, 상기 문지방은 피스톤의 상하 운동에 대하여 완벽하게 평평하고 수평이 될 수 있다. 상기 문지방은 또한 예를 들면 도 18a의 우측 실시 예에서 보여지고 있는 것처럼 그 위치가 유지되는 것을 보장하도록 상기 베어링 수단의 정상적 유지를 보장하기 위한 특정 형상을 가질 수 있다. 또한, 상기 램프(214)의 정상에 있는 문지방(215)은 상기 베어링 수단(209)에 의해 피스톤(207)에 가해지는 스트레스 그 자체를 해소할 수 있도록 통로(219)가 뒤따를 수 있다.
피스톤은 하나 또는 그 이상의 램프 및/또는 하나 이상의 통로를 포함할 수 있다. 적어도 하나의 램프는 0° 내지 90°의 경사도를 가질 수 있다. 일 실시 예에서, 상기 경사도는 0° 내지 45°, 바람직하게는 10° 내지 30°일 수 있다.
상기 피스톤(207)은 적어도 다음의 두 개의 고정된 위치를 포함하고 있다:
- 피스톤(207)이 A와 같은 거리(d2)에 자리 잡고 있는 제 1 위치로서, 이 위치에서는 베어링 수단(209)이 램프의 시작부에 위치되며;
- 피스톤(207)의 B와 같은 거리(d2)에 위치하는 제2위치로서, 이 위치에서는 베어링 수단(209)은 이 위치를 피스톤이 유지하도록 허용하는 문지방과 협력한다.
이 시스템은 몇 가지 장점이 있다:
도 16에 도시된 것 같은 바람직한 실시 예에서, 피스톤(207)은 적어도 하나의 램프(214)(바람직하게는 2 개 또는 그 이상)와 상기 적어도 하나의 램프와 적어도 일시적으로 협력하도록 채용된 가로 축일 수 있는 베어링 수단을 가지고 있다. 따라서, 상기 피스톤은 로터의 완전한 회전(turn)을 위하여 로터의 축의 중심에 대하여 대칭으로 위치된 두 개의 램프를 포함하고 있을 때, 피스톤은 제2위치와 제1위치에 있을 수 있는 두 개의 기회가 있다. 상기 피스톤은 제2위치로부터 제1위치로 급속한 전환을 허용하는 통로(219)를 포함할 수 있으며, 그리고 상기 통로는 제1위치 밑으로 연장할 수 있다. 이것은 다음의 것들을 가능하게 만든다:
일 실시 예에 따르면, 상기 램프는 바람직하게는 문지방 뒤에, 적어도 하나의 통로를 따른다.
일 실시 예에서, 상기 액추에이터는 피스톤(207)에 대해 힘을 가하는 적어도 하나의 압축 수단(205)을 추가로 포함한다. 상기 베어링 수단 및 램프(경사로)는 상기 압축 수단에 의해 가해지는 힘과 같은 축 상에서 상기 피스톤을 반대 방향으로 이동하도록 협력한다.
일 실시 예에서, 상기 베어링 수단과 램프가 상기 액추에이터를 향해 이동하도록 피스톤을 강제하는 동안 상기 압축 수단은 피스톤을 뒤로 미는(액추에이터에 대하여)(즉, 피스톤(217)의 선단부(distal end)의 방향으로) 경향이 있다. 이 경우에 있어, A > B이다. 다른 실시 예에서, 상기 압축 수단은 상기 베어링 수단과 램프가 상기 피스톤을 액추에이터로부터 멀리 이동하도록 강제하는 동안 상기 피스톤을 상기 액추에이터를 향해 이동시키려는 경향이 있다. 이 경우에 있어 A < B이다.
일 실시 예에서, 액추에이터의 목표는 본 발명에 기재된 것과 같은 장치의 요소를 구동하는 것이다. 이것은, 예를 들면 카세트의 밸브 일 수 있다. 설명의 나머지는 이 실시 예를 설명하지만, 본 발명이 이러한 실시 예에 한정되지 않는다는 것은 물론이다.
따라서, 피스톤 (207)은 적어도 다음의 두 위치를 포함한다:
일 실시 예에서, 상기 피스톤은 피스톤(207)의 스터브(211)가 밸브(212)로부터 분리되는 제 3 위치를 가진다. 압축 수단(205)은 제 1 위치와 제 2 위치보다 더 멀리 모터로부터 제3위치를 향해 이동하는 피스톤을 상기 피스톤에 대하여 힘을 가한다. 이것은 상술한 압출 수단과 동일하거나 또는 별도 압축 수단과 동일한 수단일 수 있다. 여기서, d2는 C와 같다. 이 실시 예에 있어서, C> A> B이다. 이 세 번째 위치의 이점은 상기 피스톤이 제 1 위치에 있어 상기 밸브에 결합될 때 충분한 폐색 압력을 보장하는 것이다. 다시 말해, 피스톤이 밸브에 연결되는 경우, 상기 피스톤은 그 피스톤이 제1위치에 있을 때 밸브의 폐쇄를 보장하기 위해 밸브에 대하여 힘을 가한다.
일 실시 예에서, 액추에이터는 그것의 지지체에 고정을 위한 요소를 포함하고 있으며, 상기 피스톤의 선단부의 방향으로 힘을 가하는 압축 수단을 포함하고, 그리고 전술한 바와 같이 동일한 기능을 갖는 요소를 포함한다.
상기 압축 수단(205)은 스프링, 탄성 블레이드, 탄성 재료 또는 형상-기억 물질일 수 있다. 상기 압축 수단(205)은 바람직하기는 0 내지 6 N, 바람직하기는 5 ~ 6 N의 힘을 발휘할 수 있다.
상기 액추에이터(200)는 고정 위치를 유지하면서 에너지를 소모하지 않는 목적으로 설계된다. 상기 베어링 수단(209)은 위치에 도달하기 위해 램프 상에서 슬라이딩 또는 구름 운동하도록 설계된다. 상기 베어링 수단(209)이 문지방 위에서 정지할 때, 상기 문지방은 조립체가 평형에 있도록 하는 방법으로 설계된다. 상기 램프(214)의 정상에 있는 문지방(215)은 상기 피스톤이 에너지의 최소량을 소모하는 중에 직접적으로 제2위치로부터 제1위치로 신속히 통과하도록 허용하는 통로(219)로 이어진다. 상기 통로는 적은 양의 에너지로 한 위치에서 다른 위치까지 전달하는 것을 가능하게 한다. 즉, 제1위치로부터 제2위치로 전달하는 액추에이터에 의해 소비되는 에너지는 상기 제2위치로부터 제1위치로 통과하기 위해 액추에이터에 의해 소비되는 에너지보다 더 크다. 상기 통로(219)는 높은 경사를 가진 램프일 수 있거나 및/또는 반대로 상기 램프의 경사로 이끌 수 있다. 따라서, 상기 베어링 수단은 다른 방식의 라운드보다 제 2 위치로부터 제 1 위치로 통과하는 데 이동 거리가 짧은 것을 의미한다.
선택적으로, 상기 피스톤(207)은 중간 휴지 위치를 갖기 위해 복수의 문지방들을 포함한다.
일 실시 예에서, 모터는 그 모터와 삽입 수단의 로터 사이에 토크 감속기를 포함하고 있다. 상기 토크 감속기는 상기 모터가 로터(회전자)를 회전할 수 있지만 로터가 모터를 회전할 수 없는 방식으로 설계될 수 있다. 즉, 토크 감속기는 그 디자인 덕분에, 그 모터에 기인하지 않는 로터의 어떤 운동을 방지하거나 또는 제한하거나 또는 제동할 수 있다.
일 실시 예에서, 토크 감속기는 모터가 정지 상태(동력이 가해지거나 아니거나)일 때 상기 액추에이터가 소정의 위치를 유지할 수 있는 방법으로 설계될 수 있다. 따라서, 액추에이터는 상술한 것 같은 제한된 수의 문지방을 포함할 수 있지만, 토크 감속기 덕분에 액추에이터에 전류가 공급되지 않고 유지될 수 있는 무제한 수의 위치를 포함할 수 있다. 이러한 액추에이터는 유체 분배 카세트의 비례 밸브와 협력하도록 구성될 수 있다. 따라서, 이러한 설계에 의해, 액추에이터는 유체의 유동을 처리 요구에 비례적으로 허용할 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 피스톤(207)은 소정의 문지방을 포함하지 않을 뿐 아니라 전술한 바와 같이 단지 토크 감속기 덕에 의해 유지될 수 있는 위치들을 포함한다. 이 피스톤은 따라서 적어도 하나의 램프 및 선택적으로 하나의 통로를 포함한다. 상기 토크 감속기는 액추에이터가 밸브(예 : 비례 밸브)의 0% 내지 100% 개방을 허용하는 소정의 위치를 유지하도록 허용한다.
일 실시 예에서, 피스톤은 적어도 하나의 상부 램프 및 하부 램프를 포함하며, 상기 램프들은 적어도 하나의 베어링 수단(209)이 상기 램프들 사이에서 이동할 수 있도록 채용된다. 상기 램프는 적어도 부분적으로 서로에 대해 평행할 수 있다.
바람직한 실시 예에서, 적어도 하나의 액추에이터가 제어부(컨트롤러)와 적어도 하나의 전원 공급 수단을 포함하는 작동 시스템에 배치된다. 상기 시스템은 소량의 에너지를 소모하는 동안 제2위치로부터 제 1 위치로 및 그 반대로 적어도 하나의 피스톤을 움직이도록 설계된다. 상기 전력 공급 수단은 외부 전원 공급 장치 및/또는 에너지 저장 수단일 수 있다. 상기 에너지 저장 수단은 상기 외부 전원 공급이 더 이상 동작하지 않거나 또는 불충분할 때, 상기 시스템에서 사용될 수 있다. 따라서, 정전 시에, 상기 밸브는 수퍼 커패시터(supercapacitor) 또는 배터리일 수 있는 상기 에너지 저장 수단의 사용 덕분에 개방 상태로부터 폐쇄 상태로 이동할 것이다.
도 14에 개시된 실시 예에 따르면, 상기 액추에이터(200)는 다음 구성들로 구성될 수 있다:
- 상기 경질 보호덮대(202)와 함께 상기 모터에 고정된 센서(204),
- 압축 수단(205),
- 상기 센서(204)와 협력하도록 설계된 요소(206)에 고정되는 피스톤 (207),
- 상기 모터(201)의 로터(208)에 직접 또는 간접적으로 고정된 베어링 수단(209),
- 밸브에 연결될 스터브(211)의 고정을 허용하는 피스톤의 선단부(217)에 고정된 요소(210).
피스톤(207)과 경질 보호덮개(202)는 상기 피스톤이 모터의 로터(208)와 함께 회전하지 않도록 하는 가이드 수단(203, 216)을 포함하고 있다.
도 17, 18, 19, 20 및 도 21은 다른 위치들(밸브와 스터브는 이들 도면에 도시되지 않음)에 있는 피스톤을 보여주고 있다:
제어 시스템 및 액추에이터의 제어
도 32, 32a 및 33에 개시된 실시 예에서, 제어 시스템(800)은 가동체(801)와 고정부(804) 및 또한 제어 요소들(802, 803, 805)을 포함하는 선형 액추에이터를 포함하고 있다. 상기 제어 요소는 고정 부분(804) 및 선형 액추에이터의 제어에 대하여 가동체(801)의 위치를 확립하도록 구성된다.
도 32는 위치 A에 있는 상기 액추에이터를 도시하고 있으며, 도 32a는 B 위치에 있는 액추에이터를 도시하고 있다. 제어 요소(805)는 고정 부분(804)이 구동 수단(예를 들면 모터)을 포함할 수 있는 액추에이터를 제어한다. 가동부(801)는 예를 들어, 유체 분배 시스템의 밸브와 협력하도록 구성될 수 있다. 따라서, 위치 A는 제어된 밸브의 폐쇄 위치에 대응하는 것이고, 그리고 위치 B는 상기 밸브의 개방 위치에 대응하는 것이다. 그러나, 본 발명은 유체 분배 시스템의 밸브의 개폐를 제어하는 것에 한정되지 않고, 위치들의 수는 제한되거나 제한되지 않을 수 있다.
센서의 요소 1(802) 및 요소 2(803)는 적어도 하나의 위치를 결정하거나 협력하도록 설계된다. 이것은 용량성 센서 또는 유도형 변위 센서(LVDT 등), 전자기 센서(홀 효과 센서), 초음파 센서, 적외선 센서, 광학 센서, 레이저 타입 센서, 기계적 센서 또는 마이크로파 센서(완전하게 열거되지는 않았다)를 수반할 수 있다. 이 예에서는, 이해를 돕기 위해, 홀 효과 센서를 사용한다. 따라서, 요소 1(802)은 영구 자석(이 경우는 프로세서에 연결되어 있지 않은)(805)이며, 그리고 요소 2(803)는 프로세서에 접속된 홀 효과 센서이다. 영구 자석은 센서(803)가 강도(strength)를 측정하는 전자기장을 생성한다. 특히, 센서(803)는 영구 자석(802)이 이동할 때 영구자석(802)에 의해 유도된 자기장의 변화를 감지할 수 있다.
바람직하게는, 영구 자석(802)은 액추에이터의 가동부(801)에 최종적인 방식으로 견고하게 고정되고, 상기 센서(803)는 액추에이터의 고정 부분(804) (또는 다른 방법의 라운드)에 결정적인 방식으로 견고하게 고정된다. 따라서, 가동부가 이동할 때 상기 영구 자석(802)은 센서(803)를 향해 또는 멀어지도록 이동하며, 그 결과 영구 자석(802)의 자기장의 세기의 변화를 측정한다.
센서(802)의 측정 데이터는 그 신호를 처리하기 위해 상기 프로세서에 전송된다. 일반적으로, 모든 제어 시스템은 사전에 각각의 위치에 대응하는 강도를 결정하기 위해 등급이 되어야 한다. 즉, 센서는 일반적으로 각각의 미리 정해진 위치에 대응하는 소정의 임계값을 검출한다. 그러나, 이러한 그레이딩(grading) 작업(예를 들면 모든 액추에이터 상에서 수행되는 보정)은 길고 번잡하다. 이 그레이딩 작업을 피하기 위해, 본 발명은 상기 액추에이터의 적어도 하나의 위치를 결정하기 위해 신호를 처리하는 프로세서의 사용을 개시하고 있다. 따라서, 본 발명은 보정을 행하는 것을 피할 수 있게 만든다.
도 33의 상단의 그래프는 하나의 액추에이터가 다른 액추에이터와 매우 다를 수 있는 절대 값(센서에 의해 측정된 자석의 전자기장의 강도)을 보여준다. 이는 그들의 위치가 동일함에도 불구하고 액추에이터 1, 2의 센서들이 동일한 강도(절대값)를 보여주지 않기 때문이다. 따라서, 하나의 임계값의 함수로서 이러한 액추에이터의 위치를 결정하는 것은 어렵고도 불안정한 또는 심지어 불가능하다.
제어 시스템 (800)은 절대 값의 유도체(derivative,미분,도함수)에 주의하는 수학적 모델을 사용하는 프로세서(805)를 포함한다. 본 발명에서, 절대 값은 센서(803)에 의해 측정된 값이며, 자계 강도에 대응한다. 절대 값의 곡선은 도 33에 상부 그래프에 의해 보여지고 있다. 절대 값의 유도체는 절대 값에 의해 플롯된 곡선의 감독 계수이다. 즉, 유도체는 자석이 센서에 대해 이동할 때 자계의 변화의 기울기를 설정할 수 있게 만들어 준다. 이 유도체는 도 33의 중간 그래프에서 곡선으로 도시된다 따라서, 이러한 유도체는 그것의 정지부(804)에 대해 액추에이터의 가동부(801)의 변위 방향을 확립할 수 있게 만든다.
제어 시스템은 따라서 신호의 도함수를 고려한 수학적 모델을 사용하는 프로세서를 포함한다. 이 수학적 모델의 장점에 의해, 액추에이터가 한 위치에 또는 선형 액추에이터를 절개하여 드러낸 부분에 도형으로 묘사된 종류의 문지방에 도달할 때 알 수 있게 만들어 준다. 실제로 액추에이터는 그의 가동부(801)를 이동할 때, 1 차 도함수가 0보다 작지만 액추에이터가 그의 가동부(801)를 이동하지 않는 경우, 그 1차 도함수는 실질적으로 0과 동일하다. 이 예에서는 자석(802)이 센서(803)로부터 멀리 이동할 때, 1차 도함수는 음수이고, 그리고 반대로 자석이 가깝게 이동할 때는 1차 도함수는 양이다.
시스템은 추가적으로 가동부의 움직임을 결정하기 위한 및 움직이지 않도록 결정하는 수학적 모델을 포함할 수 있다. 이러한 제2수학적 모델은 절대 값의 이차 미분을 고려한다. 제2수학적 모델 덕분에, 시스템은 가동체가 그의 동작(가동 또는 부동)을 변경할 때를 안다.
일 실시 예에서, 제어 시스템은 적어도 하나의 램프와 적어도 하나의 문지방(예를 들면, 본 발명에 설명된 종류의 선형 액추에이터)을 포함하는 액추에이터, 및 상기 액추에이터를 제어하도록 채택되고 또한 적어도 하나의 수학적 모델에 따라 신호를 처리하도록 구성된 프로세서를 포함하고 있는 액추에이터를 포함한다.
제1수학적 모델은 센서(803)에 의해 측정된 절대 값의 1차 도함수 고려한다. 프로세서는 가동부(801)를 움직이는 방향을 확립하기 위해 이 제1수학적 모델을 사용할 수 있다. 1 차 도함수가 0에 가까운 경우, 제어 시스템은 상기 액추에이터가 문지방에 도달한 것을 알게 된다.
제2수학적 모델은 센서(803)에 의해 측정된 절대 값의 이차 미분을 고려한다. 프로세서는 문지방에 도달되었을 때 및/또는 가동부가 움직인 경우나 움직임이 않는 때를 확립하기 위해 제2수학적 모델을 사용할 수 있다. 도 33의 하단의 그래프는 제2수학적 모델로부터 생성된 신호를 나타낸다. 그 신호가 f 값과 동일할 때, 이것은 액추에이터가 한 위치를 유지하거나 또는 문지방(임계값)에 있음을 의미한다. 신호 값이 값 d와 동일할 때, 그것은 가동부(801)가 이동하는 것을 의미한다. 따라서, 이 제2수학적 모델 덕분에, 시스템은 절대 값의 필요가 없다. 그 가동체(801)를 이동시키기 위해 제어 시스템이 액추에이터에 전원을 가할 때, 제2수학적 모델은 액추에이터가 한 위치에 도달할 때 설정하는 것을 가능하게 만든다. 다시 말해, 액추에이터가 작동을 계속할 때(예를 들면 그것은 베어링 수단 209가 회전하게 한다) 가동체는 더 이상 이동하지 않으며, 제1 및/또는 제2도함수의 덕택으로 프로세서는 상기 베어링 수단이 문지방에 도달할 수 있게 한다. 따라서 프로세서가 액추에이터의 위치를 변화시키는 명령을 할 때, 수학적 모델은 문지방에 도달하고, 수학적 모델은 상기 프로세서가 상기 문지방이 도달한 때를 알도록 하며, 그 결과 그것은 액추에이터가 멈추도록 명령한다.
따라서, 상기 제어 시스템은 독립적으로 사용되는 센서의 특성이 액추에이터의 가동부(801)에 의해 도달된 적어도 하나의 위치를 결정하도록 되어 있다. 상기 제어 시스템은 독립적으로 사용되는 센서의 특성이 액추에이터의 가동부(801)에 의해 도달된 적어도 하나의 위치에서 상기 액추에이터를 중지하도록 구성된다.
일 실시 예에서, 제어 시스템은 적어도 두 개의 별개의 위치를 포함하는 액추에이터를 포함한다. 액추에이터는 위치를 정의하는 적어도 하나의 문지방을 포함하고, 그리고 적어도 하나의 램프는 위치를 변경시킬 수 있도록 만든다. 액추에이터가 바람직하기는 하나의 위치에서 회전하도록 설계된 모터에 의해 구동되며, 그것은 한 위치에서 다른 위치로 순차적으로 미리 정의된 순서로 진행된다. 바람직하게는, 상기 액추에이터는 하나 이상의 부분적인 회전을 실행하여 초기 위치로 복귀하도록 구성된다. 또한, 상기 프로세서는 상기 센서에 의해 측정된 절대 값의 이차 미분을 고려한 수학적 모델을 포함하고 있다. 상기 시스템이 액추에이터의 위치를 알기 위해 절대 값의 1 차 도함수(미분)를 알 필요가 없어 상기 프로세서는 위치들의 시퀀스를 포함하는 메모리를 포함하고 있다. 그것은 예를 들면 시스템의 시동 동안에, 그의 위치를 정밀하게 알기 위해 액추에이터에 대하여 일 회전을 실행하는 것으로 충분하다.
연동 펌프에 사용되는 드라이브 장치 :
일 실시 예에서, 처리 시스템은 사용되는 연동 펌프를 위해 사용되는 구동 장치를 포함할 수 있다. 본 발명에 개시된 상기 구동 장치는 또한, 다양한 연동 펌프 및/또는 연동 펌프를 포함하는 유체 분배 시스템에 의해 사용될 수 있다.
또한, 본 발명은 연동 펌프를 구동하는 샤프트의 허용 오차를 보정하기 위한 방법을 개시하고 있다. 도 22 및 23에 제시된 상기 발명은, 전기 모터(도시 생략)의 로터(310)에 고정된 구동 수단(303)에 의해 구동되는 유동 샤프트(301)를 포함하는 구동 장치(300)이다. 상기 부유 샤프트(301)는 강성의 베이스(311) 조립체 및 상기 구동 수단(303)이 최소한 부분적으로 포위되어진 내부에 캐비티를 형성한 커버를 포함하고 있다. 상기 구동 수단(303)은 상기 로터(310)의 축에 대하여 부유 샤프트(301)의 제한된 자유도를 허용하도록 상기 캐비티(313)의 벽(309, 309')과 협력하는 방법으로 설계된 강체를 포함하고 있다. 고정나사(307)는 상기 로터(310)에 구동 수단(303)의 고정을 허용할 수 있다.
상기 캐비티는 상기 구동 수단(303)이 상기 부유 샤프트에 회전 운동을 전달하는 것을 허용하는 적어도 하나의 협력 요소(312)를 포함하고 있다.
바람직하게는, 상기 협력 요소(312)는 수납되는 샤프트(306)가 통과하며, 수직하는 두 개의 강성 요소(308)에 의해 제한되는 개구부(구멍)이다. 두 개의 강성 요소(308) 사이의 공간은 상기 샤프트(306)의 직경보다 무리 없을 만큼 더 크다.
강성 요소(308) 및/또는 샤프트(306)는 코발트, 텅스텐, 바나듐, 크롬, 망간, 니켈, 티타늄, 게르마늄, 갈륨, 비스무트, 인듐, 리튬, 마그네슘, 몰리브덴, 스트론튬, 루비듐 또는 팔라듐 등의 경질 금속으로 만들어질 수 있다. 일 실시 예에서, 강성 요소(308)는 샤프트(306)보다 더 큰 경도를 갖는다. 강성 요소(308) 및/또는 샤프트(306)는 경도를 증가시키기 위해 예를 들어 지르코늄 산화물 또는 그 합금 중 하나로 처리될 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 구동 수단(303)의 몸체(body)(304)는 완전한 원형 또는 부분적으로 편평한 구형상일 수 있다. 다른 실시 예에서, 상기 몸체(304)는 세 개의 면을 포함하는 롤러를 형성한다. 세 개의 면 중 두 개는 서로 대향하여 놓여 있고, 그리고 세번째 면에 의해 서로 접속된다. X-Z 평면에서 상기 롤러는 상기 곡면에 의해 형성되는 원을 형성한다. 서로 마주 대향하여 놓여 있는 두 개의 면들 중 적어도 한 개와 상기 곡면 사이의 연결은 X-Y 평면에서 라운딩 형성될 수 있다. 서로 대향하여 놓여 있는 면들은 실질적으로 평면일 수 있으며, 및/또는 실질적으로 서로에 대해 평행할 수 있다.
일 실시 예에서, 캐비티(313)는 3 개의 매끄러운 벽(309, 309')을 포함한다. 바람직하게는, 상기 캐비티(313)의 상부 벽(309) 및/또는 하부 벽(309')은 적어도 부분적으로 원뿔 형상이다. 상부 벽(309)과 하부 벽(309')의 표면들은 평면 또는 곡면일 수 있다.
일 실시 예에서, X-Y 평면상에, 매끄러운 벽(309)의 원뿔은, 0° 내지 90°의 각도, 바람직하게는 5°에서 30° 사이의 각도에 따라 정의된다. 두 부분의 원추 각은 동일하거나 상이할 수 있다.
상기 매끄러운 벽(309, 309')은 부동 샤프트 (301)가 적어도 세 개의 축 X, Y 또는 Z상에서 이동할 수 있거나 및/또는 피칭(pitching) 운동을 겪을 수 있도록 몸체(304)의 단부들과 협력하도록 구성된다. 예를 들어, Y 축 상에서 부동 샤프트(301)는 +/- 10°의 피칭 운동, 바람직하게는 +/- 5°의 피칭 운동을 겪을 수 있다.
일 실시 예에서, 구동 수단(303)은 길이 방향 축(305)과 제2캐비티(313')를 포함하고 있는 부동 샤프트(301)를 포함하며, 상기 부동 샤프트를 따라 연장된다. 길이 방향 축(305)은 부동 샤프트(301)의 피칭 운동을 제한하기 위해 제2캐비티(313') 내부에 꼭 들어맞는다. 일반적으로 말해서, 바람직하게는, 구동 수단(303, 306, 305)을 형성하는 요소들의 치수는 부동 샤프트(301, 302, 313, 312)의 내부를 형성하는 요소들보다 상당히 작다.
일 실시 예에서, 구동 시스템(300)은 단일몸체로 형성되는 구동 샤프트를 포함하고 있고, Y 축 상에서 연장되며, 연동 펌프 시스템의 적어도 하나의 롤러(320)를 구동하도록 구성된다. 상기 롤러는 한 벽(도시 생략)에 가요성(플렉시블) 튜브(미 도시)를 압착하도록 채용된다. 도 22 및 도 23에 따르면, 상기 구동축은 부동 샤프트(301)에 의해 대표된다. 다시 말해, 상기 구동축은 부동 샤프트이거나 및/또는 구동 시스템의 일부이다.
도 22 및 도 23에 따르면, 상기 구동축은 원통 형상의 것일 수 있으며, 경사진 자유단부(여기서 용어 자유 단부는 모터에 직접 또는 간접적으로 연결된 대향 단부의 반대이다)를 포함한다. 구동 샤프트의 실린더(원통)는 X-Z 평면에서 원을 형성한다.
일 실시 예에서, 상기 구동축은 같은 축(바꿔 말하면, 실린더의 중심)으로 정의되나 다른 지름을 갖는 적어도 두 개의 다른 실린더들로 이루어진 단일몸체로 형성된다. 따라서, X-Z 평면에서, 구동 샤프트는 평행하지만, 크기가 다른 적어도 두 개의 원을 형성할 수 있다. 또한, 구동 샤프트는 하나가 홀로 다른 직경인 세 개의 실린더를 포함할 수 있다. 최소 직경에 의해 정의된 실린더는 동일한 직경의 두 개의 실린더들 사이에 배치될 수 있다. 큰 직경의 상기 실린더들은 연동 펌프의 롤러들과 협력을 개선하는 방식으로 처리되는 표면들을 가질 수 있다.
세 개의 실린더들을 가진 구동축의 이러한 구조는 롤러는 도 23의 롤러(320)와 같은 H 형상의 롤러의 사용에 특히 적합하고 유리하다. 상기 롤러는 연동 펌프 시스템 속에 배치되며, 가요성 튜브를 압착할 것이다. 압착 기능은 바람직하게는 롤러(320)의 강성 부분(322)에 의해 달성된다. 상기 롤러(320)는 평면 X-Z상에서 원형을 형성하는 실린더이고, 이 실린더의 중심에서 Y 축 상에 연장되는 축, 강성 부분(322) 및 변형될 수 있는 적어도 하나의 가요성 부분(323)을 포함하고 있다. 변형하는 것입니다. 상기 가요성 부분은 구동축과 협력하도록 구성된다.
바람직하게는, 더 큰 직경의 실린더들은 롤러(320)의 가요성 부분(323)들과 접촉하여 롤러(320)를 구동한다. 상기 구동 샤프트는 적어도 하나의 가요성 부분과 접촉할 때, 상기 가요성 부분(323)은 이들 두 가지 요소들 사이에 협력을 개선하기 위해 및/또는 이들 요소들 각각의 허용 오차를 조정하기 위해 변형할 수 있다. 바람직하게는, 상기 롤러들은 그의 중앙에 강성 부분(322)과 축(Y)상의 단부들에서 두 개의 가요 성 부분(323)을 포함하고 있다.
유체 분배 시스템은 부동 샤프트(301), 세 개의 실린더를 가진 구동축 및/또는 강성을 가진 롤러 및 롤러와 구동축 사이에 협력을 실질적으로 개선하며, 그 시스템의 여러 요소들의 허용 오차를 보정할 수 있도록 만드는 가요성 부분들을 포함하고 있다.
압력 피크의
댐핑
수단 :
일 실시 예에서, 처리 시스템은 압력 피크를 댐핑(감쇠)하기 위한 적어도 하나의 수단을 포함한다.
도 24는 연동 펌프의 입구 근처에서 측정된 압력 신호를 나타낸다. 첫 번째 곡선(401) 상에서, 압력의 진동(oscillation)을 관찰하는 것이 가능하며, 두번째 곡선(402)은 이 압력의 평균값을 나타낸다. 댐퍼(진동 감쇠)의 목적은 첫 번째 곡선(401)의 진동의 진폭을 감소시키는 것이다.
그 같은 댐핑 수단은 상술한 바와 같은 분배 시스템의 하나 이상의 유로에 설치될 수 있다. 바람직하게는, 이 댐핑 수단은 카세트에 통합되어 있다.
복막 투석 또는 연속적 신장 대체 요법에 상관없이, 각각의 치료는 하나 이상의 가능한 구성을 가지고 있다. 압력 피크의 현상은 상기 구성들에 따라 변하는 다양한 요소(엘리먼트)들에 의해 증폭되거나 또는 감쇄될 수 있다. 본 발명의 목적 중 하나는 시스템의 단순한 사용을 허용하는 것이다. 그러므로 시스템의 작동자(일반적으로는 간호사)가 다른 요소들의 특성들을 고려하지 않고도 그 시스템의 작동을 정확하게 보장할 수 있어야만 하기 때문에 재현성은 중요한 요소이다. 본 발명에 개시된 바와 같이 분배 시스템은 유체가 세 개의 유로를 통해 흐르게 하는 카세트이다. 바람직하게는, 그들은 연동 펌프에 의해 추진된다. 재현성, 정확성과 환자의 편안함은 중요한 요소이다. 따라서, 적어도 하나의 댐핑 수단은 바람직하게는 상기 카세트 속에 통합되어 있다. 가능한 효과적이기 위해서는, 상기 댐핑 수단은 펌핑 시스템에 가능한 한 가깝게 배치되어야 한다.
도 25에 개략적으로 도시된 실시 예에서, 유로는 상기 유로의 경계를 정하는 벽(404)들을 포함한다. 이들 벽들은 카세트의 강성 벽들일 수 있다. 상기 유로의 한 구역(섹션)은 가요성 멤브레인(403)에 의해 덮여지며, 그때 가요성 멤브레인은 상기 벽을 대신한다. 상기 가요성 멤브레인(403)의 탄성으로 인하여, 압력 피크는 실질적으로 상기 멤브레인(403)의 변형에 의해 흡수되어 감쇄된다. 이들 압력 피크의 흡수는 멤브레인(막)의 탄성 특성 및 크기에 의존한다.
도 26에 개략적으로 묘사된 다른 실시 예에서, 상기 유로는 마찬가지로, 상기 유로의 경계를 정하는 벽을 포함하지만 한 구역(섹션)은 공기와 같은 압축성 유체로 채워진 캐비티로 대체된다. 이 공기는 시스템의 프라이밍 동안에 포획(약 1 mL)되고 있다. 따라서, 그 공기의 볼륨(부피)은 압력 피크의 에너지를 흡수하면서, 펌핑 동안 더 크거나 작은 범위로 압축된다. 이 실시예는 그것의 작동을 위해 작은 에너지를 필요로 하고, 상기 유체가 상기 압력 피크를 매우 빠르게 흡수하기 때문에 특히 효과적이다. 바람직하기는, 상기 캐비티 또는 캐비티의 입구는 압축성 유체가 완전히 탈출하는 것을 피하도록 설계된다. 다시 말해, 상기 캐비티는 유동하는 유체가 압축성 유체를 대신하지 않는 것을 보장하도록 설계된다.
바람직하게는, 상기 댐핑 수단은 상기 펌핑기구의 상류에 배치된다.
1 : 환자
2 : 카세트
2 ': 펌프를 포함하는 카세트
3 : 혈액 여과 수단
4 : 가열 수단
5 : 환자의 출구 튜브
6 : 환자 입구 튜브
7 : 안전 요소
8 : 필터로의 혈액의 입구
9 : 필터로의 투석액의 입구
10 : 필터로부터의 여과액의 출구
11 : 필터로부터의 혈액의 출구
12 : 필터의 멤브레인(막)
13 : 유량 조절기
14 : 혈액 처리 시스템
15 : 제 3 유로의 볼륨 센서
16 : 기준 볼륨 센서
17 : 제 1 유로의 볼륨 센서
100 : 유체 분배 시스템
101 : 측정 영역
102 : 채널
103 : 유로
104 : 멤브레인(막)
105 : 카세트의 강체
106 : 개구부
107 : 압력 센서
108 : 소수성 필터
200 : 선형 액추에이터
201 : 감속기를 가진 DC 모터
202 : 경질 보호덮개
203 : 경질 보호덮개의 홈
204 : 센서
205 : 압축 수단
206 : 자석
207 : 피스톤
208 : 모터 샤프트
209 : 가로 축
210 : 스텁에 피스톤을 연결하는 요소
211 : 스터브
212 : 밸브
213 : 밸브 시트
214 : 램프
215 : 램프의 정상부에서 문지방
216 : 가이드 수단
217 : 피스톤의 선단부
218 : 피스톤의 기단부
219 : 통로
220 : 방향 1
221 : 방향 2
300 : 구동 장치
301 : 부동 샤프트
302 : 커버
303 : 구동 수단
304 : 구동 수단의 몸체
305 : 세로 축
306 : 수직 축
307 : 고정 나사
308 : 강성 요소
309, 309': 캐비티(공동)의 내벽
310 : 로터/모터
311 : 베이스
312 : 협력 요소
313 : 캐비티(공동)
313': 제 2 캐비티
320 : 롤러
321 : 롤러의 샤프트
322 : 강성 부분
323 : 가요성(유연한) 부분
401 : 압력 곡선
402 : 평균 압력 곡선
403 : 가용성 막
404 : 유로의 벽
405 : 압축성 유체 (예 : 가스)
406 : 유체
500 : 환자
501 : 제1챔버
502 : 제2챔버
503 : 제3챔버
504 : 제4챔버
505 : 제5챔버
506 : 제6챔버
507 : 제1 펌프
508 : 제2 펌프
509 : 제3 펌프
510 : 제4 펌프(선택 사항)
511 : 제5 펌프(선택 사항)
512 : 제6 펌프(선택 사항)
513 : 필터
514 : 제1 유체 공급 수단
515 : 제2 유체 공급 수단
516 : 제3 유체 공급 수단
517 : 유체 회수 수단
518 : 압력 센서
519 : 폐쇄 수단(예를 들어, 밸브)
520 : 유동 제한 수단 또는 폐쇄 수단
521 : 센서
522 : 가열 수단
600 : 환자
601 : 카세트
602 : 투석 장치/케이스
603 : 유체 공급 수단
604 : 유체 회수 수단
605 : 프로세서
606 : 센서
607 : 액추에이터(펌프, 밸브 등)
608 : 화면
609 : 수집 수단 및/또는 기타 수단, 예를 들면 전력 공급 수단을 의미
610 : 메모리
700 : 유체 분배 시스템
701 : 주요 유로
702 : 정밀 펌프
703 : 가요성 백(유연한 가방)(예 : 유연한 가열 가방)
704, 704': 보조 유로
705 : 밸브
706 : 압력 센서
707 : 추가 펌프
708 : 프로세서
800 : 제어 시스템
801 : 액추에이터의 가동부
802 : 센서의 요소 1
803 : 센서의 요소 2
804 : 액추에이터의 고정 부분
805 : 제어 요소(프로세서 및/또는 다른 요소)
C1 : 제1분배 챔버
C1.1 : 보충 연결 챔버
C1.2 : 보충 분배 챔버
C2 : 제1연결 챔버
C3 : 제2연결 챔버
C4 : 제3연결 챔버
C5 : 제4연결 챔버
C6 : 제5연결 챔버
C7 : 제2분배 챔버
C8 : 제6연결 챔버
C9 : 제7연결 챔버
F1 : 제1액체 공급 수단
F2 : 제2액체 공급 수단
F3 : 제3액체 공급 수단
F4 : 여과액 회수 수단
F5 : 혈액 복귀 또는 샘플링 수단
FL1 : 유체 1
FL2 : 유체 2
FL3 : 유체 3
P1 : 제 2 유로의 펌프(혈액)
P2 : 제 3 유로의 메인 펌프(투석 또는 교체)
P2': 제 3 유로의 추가 펌프
P3 : 제 1 유로의 펌프(여과액)
P4 : 제 2 액체 공급 수단의 펌프
P5 : 제 3 액체 공급 수단의 펌프
V1 : 제3 연결 챔버의 혈액 입구 채널
V1': 제3 연결 챔버에서의 제 2 액체 공급 수단의 입구 채널
V1'': 제2 연결 챔버로부터 유래하는 제 3 연결 챔버 내의 혈액 입구 채널
V2 : 제3 연결 챔버에서의 혈액 출구 채널
V3 : 제1연결 챔버에서의 혈액 입구 채널
V4 : 제1연결 챔버에서의 혈액 출구 채널
V5 : 제1 연결 챔버에서의 투석액 또는 대체물(사전-희석)용 입구 채널
V5': 제1연결 챔버에 공급 분배 챔버(C1.2)의 투석액 또는 대체물(사전-희석)용 출구 채널
V6 : 제 1 분배 챔버로부터 제 1 연결 챔버로의 투석액 또는 대체물 (사전-희석)용 출구 채널
V6': 제 1 분배 챔버로부터 보충 분배 챔버(C1.2)로의 투석액 또는 대체물용의 출구 채널
V7 : 제1분배 챔버에서 필터에로 투석액 또는 대체물용의 출구 채널
V7': 제1분배 챔버에서 보충 연결 챔버(C1.1)로의 투석액 또는 대체물용의 출구 채널
V7'': 보충 연결 챔버(C1.1)에서 필터에로의 투석액 또는 대체물용의 출구 채널
V7''': 보충 분배 챔버(C1.2)로부터 보충 연결 챔버(C1.1)로의 투석액 또는 대체물용의 출구 채널
V8 : 제 1 분배 챔버로부터 제 2 연결 챔버로의 투석액 또는 대체물(사후-희석)용의 출구 채널
V9 : 제1 분배 챔버에서 투석액 또는 대체물용의 입구 채널
V10 : 환자에의 혈액을 위한 출구 채널
V10' : 제3연결 챔버에의 혈액을 위한 출구 채널
V10 '': 복귀 수단에의 혈액을 위한 출구 채널
V11 : 필터에서 발생하는 제 2 연결 챔버에서 혈액 출구 채널
V12 : 제1분배 챔버로부터 발생한 투석액 또는 대체물(사후-희석)용의 입구 채널
V12': 제 2 연결 수단 속으로의 제 3 액체 공급 수단의 입구 채널
V13 : 투석액 또는 대체물을 위한 출구 채널
V14, V14' : 제 1 공급 수단의 투석액 또는 대체물을 위한 입구 채널
V15 : 제2 분배 챔버로부터 제6연결 챔버로의 연결 챔버 여과액용 출구 채널
V16 : 제2 분배 챔버로부터 제7연결 챔버로의 연결 챔버 여과액용 출구 채널
V17 : 기준 볼륨 센서로부터 유래한 제7 연결 챔버의 입구 채널
V18 : 측정할 볼륨을 위한 출구 채널
V19 : 측정할 볼륨(투석액)을 위한 제6연결 챔버의 입구 채널
V20 : 측정할 볼륨(여과액)을 위한 제6연결 챔버의 입구 채널
2 : 카세트
2 ': 펌프를 포함하는 카세트
3 : 혈액 여과 수단
4 : 가열 수단
5 : 환자의 출구 튜브
6 : 환자 입구 튜브
7 : 안전 요소
8 : 필터로의 혈액의 입구
9 : 필터로의 투석액의 입구
10 : 필터로부터의 여과액의 출구
11 : 필터로부터의 혈액의 출구
12 : 필터의 멤브레인(막)
13 : 유량 조절기
14 : 혈액 처리 시스템
15 : 제 3 유로의 볼륨 센서
16 : 기준 볼륨 센서
17 : 제 1 유로의 볼륨 센서
100 : 유체 분배 시스템
101 : 측정 영역
102 : 채널
103 : 유로
104 : 멤브레인(막)
105 : 카세트의 강체
106 : 개구부
107 : 압력 센서
108 : 소수성 필터
200 : 선형 액추에이터
201 : 감속기를 가진 DC 모터
202 : 경질 보호덮개
203 : 경질 보호덮개의 홈
204 : 센서
205 : 압축 수단
206 : 자석
207 : 피스톤
208 : 모터 샤프트
209 : 가로 축
210 : 스텁에 피스톤을 연결하는 요소
211 : 스터브
212 : 밸브
213 : 밸브 시트
214 : 램프
215 : 램프의 정상부에서 문지방
216 : 가이드 수단
217 : 피스톤의 선단부
218 : 피스톤의 기단부
219 : 통로
220 : 방향 1
221 : 방향 2
300 : 구동 장치
301 : 부동 샤프트
302 : 커버
303 : 구동 수단
304 : 구동 수단의 몸체
305 : 세로 축
306 : 수직 축
307 : 고정 나사
308 : 강성 요소
309, 309': 캐비티(공동)의 내벽
310 : 로터/모터
311 : 베이스
312 : 협력 요소
313 : 캐비티(공동)
313': 제 2 캐비티
320 : 롤러
321 : 롤러의 샤프트
322 : 강성 부분
323 : 가요성(유연한) 부분
401 : 압력 곡선
402 : 평균 압력 곡선
403 : 가용성 막
404 : 유로의 벽
405 : 압축성 유체 (예 : 가스)
406 : 유체
500 : 환자
501 : 제1챔버
502 : 제2챔버
503 : 제3챔버
504 : 제4챔버
505 : 제5챔버
506 : 제6챔버
507 : 제1 펌프
508 : 제2 펌프
509 : 제3 펌프
510 : 제4 펌프(선택 사항)
511 : 제5 펌프(선택 사항)
512 : 제6 펌프(선택 사항)
513 : 필터
514 : 제1 유체 공급 수단
515 : 제2 유체 공급 수단
516 : 제3 유체 공급 수단
517 : 유체 회수 수단
518 : 압력 센서
519 : 폐쇄 수단(예를 들어, 밸브)
520 : 유동 제한 수단 또는 폐쇄 수단
521 : 센서
522 : 가열 수단
600 : 환자
601 : 카세트
602 : 투석 장치/케이스
603 : 유체 공급 수단
604 : 유체 회수 수단
605 : 프로세서
606 : 센서
607 : 액추에이터(펌프, 밸브 등)
608 : 화면
609 : 수집 수단 및/또는 기타 수단, 예를 들면 전력 공급 수단을 의미
610 : 메모리
700 : 유체 분배 시스템
701 : 주요 유로
702 : 정밀 펌프
703 : 가요성 백(유연한 가방)(예 : 유연한 가열 가방)
704, 704': 보조 유로
705 : 밸브
706 : 압력 센서
707 : 추가 펌프
708 : 프로세서
800 : 제어 시스템
801 : 액추에이터의 가동부
802 : 센서의 요소 1
803 : 센서의 요소 2
804 : 액추에이터의 고정 부분
805 : 제어 요소(프로세서 및/또는 다른 요소)
C1 : 제1분배 챔버
C1.1 : 보충 연결 챔버
C1.2 : 보충 분배 챔버
C2 : 제1연결 챔버
C3 : 제2연결 챔버
C4 : 제3연결 챔버
C5 : 제4연결 챔버
C6 : 제5연결 챔버
C7 : 제2분배 챔버
C8 : 제6연결 챔버
C9 : 제7연결 챔버
F1 : 제1액체 공급 수단
F2 : 제2액체 공급 수단
F3 : 제3액체 공급 수단
F4 : 여과액 회수 수단
F5 : 혈액 복귀 또는 샘플링 수단
FL1 : 유체 1
FL2 : 유체 2
FL3 : 유체 3
P1 : 제 2 유로의 펌프(혈액)
P2 : 제 3 유로의 메인 펌프(투석 또는 교체)
P2': 제 3 유로의 추가 펌프
P3 : 제 1 유로의 펌프(여과액)
P4 : 제 2 액체 공급 수단의 펌프
P5 : 제 3 액체 공급 수단의 펌프
V1 : 제3 연결 챔버의 혈액 입구 채널
V1': 제3 연결 챔버에서의 제 2 액체 공급 수단의 입구 채널
V1'': 제2 연결 챔버로부터 유래하는 제 3 연결 챔버 내의 혈액 입구 채널
V2 : 제3 연결 챔버에서의 혈액 출구 채널
V3 : 제1연결 챔버에서의 혈액 입구 채널
V4 : 제1연결 챔버에서의 혈액 출구 채널
V5 : 제1 연결 챔버에서의 투석액 또는 대체물(사전-희석)용 입구 채널
V5': 제1연결 챔버에 공급 분배 챔버(C1.2)의 투석액 또는 대체물(사전-희석)용 출구 채널
V6 : 제 1 분배 챔버로부터 제 1 연결 챔버로의 투석액 또는 대체물 (사전-희석)용 출구 채널
V6': 제 1 분배 챔버로부터 보충 분배 챔버(C1.2)로의 투석액 또는 대체물용의 출구 채널
V7 : 제1분배 챔버에서 필터에로 투석액 또는 대체물용의 출구 채널
V7': 제1분배 챔버에서 보충 연결 챔버(C1.1)로의 투석액 또는 대체물용의 출구 채널
V7'': 보충 연결 챔버(C1.1)에서 필터에로의 투석액 또는 대체물용의 출구 채널
V7''': 보충 분배 챔버(C1.2)로부터 보충 연결 챔버(C1.1)로의 투석액 또는 대체물용의 출구 채널
V8 : 제 1 분배 챔버로부터 제 2 연결 챔버로의 투석액 또는 대체물(사후-희석)용의 출구 채널
V9 : 제1 분배 챔버에서 투석액 또는 대체물용의 입구 채널
V10 : 환자에의 혈액을 위한 출구 채널
V10' : 제3연결 챔버에의 혈액을 위한 출구 채널
V10 '': 복귀 수단에의 혈액을 위한 출구 채널
V11 : 필터에서 발생하는 제 2 연결 챔버에서 혈액 출구 채널
V12 : 제1분배 챔버로부터 발생한 투석액 또는 대체물(사후-희석)용의 입구 채널
V12': 제 2 연결 수단 속으로의 제 3 액체 공급 수단의 입구 채널
V13 : 투석액 또는 대체물을 위한 출구 채널
V14, V14' : 제 1 공급 수단의 투석액 또는 대체물을 위한 입구 채널
V15 : 제2 분배 챔버로부터 제6연결 챔버로의 연결 챔버 여과액용 출구 채널
V16 : 제2 분배 챔버로부터 제7연결 챔버로의 연결 챔버 여과액용 출구 채널
V17 : 기준 볼륨 센서로부터 유래한 제7 연결 챔버의 입구 채널
V18 : 측정할 볼륨을 위한 출구 채널
V19 : 측정할 볼륨(투석액)을 위한 제6연결 챔버의 입구 채널
V20 : 측정할 볼륨(여과액)을 위한 제6연결 챔버의 입구 채널
Claims (50)
- 회전 전기 모터,
피스톤 및
상기 회전 전기 모터와 상기 피스톤 사이에 개재되어 상기 회전 전기 모터의 회전 운동을 상기 피스톤의 직선 운동으로 변환시키는 삽입 수단을 포함하며, 상기 삽입 수단은,
상기 피스톤 내부에 배치된 적어도 하나의 주변 램프,
상기 주변 램프와 협력하도록 구성되는 베어링, 및
상기 피스톤이 직선 운동을 안내하는 것을 허용하는 가이드를 포함하고,
상기 주변 램프는,
(i) 상기 주변 램프의 정상에 위치되는 문지방과,
(ii) 상기 주변 램프로부터 상기 베어링을 풀어주도록(release) 구성된 통로를 포함하고,
상기 주변 램프는 상기 피스톤이 상기 회전 전기 모터의 일방향 회전에 의해서, 상기 베어링이 상기 통로에 있는 제 1 위치로부터 상기 베어링이 상기 문지방에 위치되는 제 2 위치로 전환되고, 상기 제 1 위치로 다시 돌아가도록 구성되며,
상기 주변 램프는 상기 피스톤의 내부면 상에 배치되는 구조를 형성하고, 상기 피스톤의 원형 측벽은 상기 베어링과 결합하는 임의의 개구를 갖지 않는 것을 특징으로 하는 선형 액추에이터.
- 제1항에 있어서, 상기 삽입수단은, 상기 베어링이 상기 회전 전기 모터에 전원을 공급할 필요 없이 상기 문지방에 안착될 때, 상기 피스톤이 평형 위치를 유지하는 것을 허용하는 것을 특징으로 하는 선형 액추에이터.
- 제1항에 있어서, 상기 회전 전기 모터의 로터의 주축(main axis)에 있는 상기 피스톤에 힘을 가하는 압축 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 선형 액추에이터.
- 제1항에 있어서, 상기 주변 램프는, 상기 회전 전기 모터에 전원을 공급할 필요 없이 상기 피스톤이 상기 제 1 위치와 상기 제 2 위치를 유지하는 것을 허용하도록 구성된 것을 특징으로 하는 선형 액추에이터.
- 제1항에 있어서, 상기 회전 전기 모터의 로터의 주축에 있는 상기 피스톤에 힘을 가하는 압축 수단을 더 포함하고,
상기 제 1 위치에서, 상기 압축 수단은 상기 제 2 위치보다 상기 회전 전기 모터로부터 멀리 떨어진 위치로 상기 피스톤을 보내는 것을 특징으로 하는 선형 액추에이터.
- 제5항에 있어서, 상기 제 2 위치에서, 상기 삽입 수단은 상기 제 1 위치보다 상기 회전 전기 모터에 가까운 위치로 상기 피스톤을 보내는 것을 특징으로 하는 선형 액추에이터.
- 제1항에 있어서, 상기 통로는 상기 주변 램프의 정상에서부터 연장되고, 및/또는 상기 통로는 상기 문지방과 나란히 놓이는 것을 특징으로 하는 선형 액추에이터.
- 제1항에 있어서, 상기 통로는 상기 램프의 하부 아래로 연장되는 것을 특징으로 하는 선형 액추에이터.
- 제1항에 있어서, 상기 베어링은 상기 회전 전기 모터의 로터에 수직으로 고정된 샤프트를 포함하는 것을 특징으로 하는 선형 액추에이터.
- 제1항에 있어서, 상기 피스톤을 위한 위치 센서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 선형 액추에이터.
- 제1항에 있어서, 상기 통로는 상기 피스톤의 직선 운동의 축과 동일한 축에 배치되는 것을 특징으로 하는 선형 액추에이터.
- 제1항에 기술된 선형 액추에이터,
상기 선형 액추에이터를 제어하는 프로세서를 갖는 제어부, 및
상기 선형 액추에이터에 전력을 공급하는 전력 공급원을 포함하고,
상기 제어부는 피스톤을 제 2 위치로부터 제 1 위치로 이동시키도록 구성되는 것을 특징으로 하는 작동 시스템.
- 제12항에 있어서, 상기 전력 공급원은 하나 이상의 외부 전력 공급원과 에너지 저장부를 포함하고, 상기 에너지 저장부는 상기 외부 전력 공급원이 더 이상 작동하지 않거나 또는 부적당할 때 사용되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 작동 시스템.
- 제 1항에 기술된 선형 액추에이터에 의해서 작동되는 것을 특징으로 하는 밸브 시스템.
- 회전 전기 모터;
램프와 통로를 갖는 피스톤;
상기 회전 전기 모터에 회전 가능하게 연결되는 샤프트로, 상기 피스톤의 램프와 결합하도록 구성된 가로 샤프트를 갖는 샤프트; 및
상기 피스톤과 상기 회전 전기 모터를 가압하는 스프링을 포함하고,
상기 램프와 상기 통로는, 상기 회전 전기 모터의 일방향 회전에 의해서, 상기 피스톤이 상기 회전 전기 모터의 회전축을 따라 직선으로 이동하여, 상기 가로 샤프트가 상기 통로에 있는 제 1 위치로부터 상기 가로 샤프트가 상기 램프 상에 있는 제 2 위치로 전환되고, 상기 가로 샤프트가 상기 통로에 있는 상기 제 1 위치로 다시 돌아가도록 구성되며,
상기 램프는 문지방을 더 포함하며, 상기 문지방은 오목홈(recess)을 포함하고, 이 오목홈은 상기 회전 전기 모터가 회전하지 않을 때, 상기 가로 샤프트를 상기 오목홈의 위치에 유지시키는 것을 특징으로 하는 선형 액추에이터.
- 회전 전기 모터;
원형 측벽과, 이 측벽 상에 배치되어 상기 측벽의 원주의 일부를 따라 연장되는 만곡 램프(curved ramp)와, 통로를 형성하는 만곡 램프의 불연속 부분을 갖는 피스톤;
상기 회전 전기 모터에 회전 가능하게 연결되는 샤프트로, 상기 피스톤의 만곡 램프와 결합하도록 구성되고 상기 통로를 통과하도록 구성된 가로 샤프트를 갖는 샤프트; 및
상기 피스톤과 상기 회전 전기 모터를 가압하는 스프링을 포함하고,
상기 통로는 원형 방향(circular direction)을 따라, 상기 만곡 램프의 정상에 인접하고, 상기 만곡 램프의 바닥에 인접하게 배치되고,
상기 만곡 램프와 상기 통로는 상기 샤프트를 왕복운동시키기 위해 상기 회전 전기 모터에 의해 제공된 연속적인 일방향 회전 동안 상기 가로 샤프트를 안내 및 가압하도록 구성되는 연속적인 구조를 형성하고,
상기 만곡 램프는 상기 피스톤의 내부면 상에 배치되는 구조를 형성하고, 상기 피스톤의 원형 측벽은 상기 가로 샤프트와 결합하는 어떤 개구도 갖지 않는 것을 특징으로 하는 선형 액추에이터.
- 제16항에 있어서, 상기 만곡 램프는 다수의 램프를 포함하고, 상기 통로는 다수의 통로를 포함하며,
각 통로는 원형 방향을 따라, 상기 만곡 램프의 정상에 인접하고, 또 다른 만곡 램프의 바닥에 인접하게 배치되는 것을 특징으로 하는 선형 액추에이터.
- 제16항에 있어서, 상기 램프는 상기 정상에 있는 문지방을 더 포함하고,
상기 문지방은 상기 회전 전기 모터가 회전하지 않을 때, 자신의 위치에서 상기 가로 샤프트를 유지하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 선형 액추에이터. - 삭제
- 삭제
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