KR102525158B1 - 개선된 펌핑 핑거를 갖는 연동 펌프 - Google Patents

Abstract

연동 주입 펌프용 펌핑 핑거 서브조립체는 하우징, 핀칭 부재, 블록 부재 및 적어도 하나의 편향 스프링을 갖는다. 하우징은 횡방향 슬롯, 제1 측벽, 및 핀칭 부재 및 편향 스프링(들)이 그를 통해 횡방향 슬롯 내에 삽입되는 개방된 제2 측면을 포함한다. 블록 부재는 푸트부 및 측벽부를 포함한다. 푸트부는 개방된 제2 측면을 통해 하우징 내에 삽입 가능하여 블록 부재가 하우징에 대한 이동이 구속되고 블록 부재의 측벽부가 하우징의 제1 측벽에 대향하게 되어, 이에 의해 핀칭 부재는 핀칭 부재의 경사를 방지하기 위해 양 측면 상에 지지된다.

Description

개선된 펌핑 핑거를 갖는 연동 펌프

본 발명은 펌프에 로딩된 투여 세트의 배관(tubing)에 맞물리기 위한 연동 주입 펌프(peristaltic infusion pump)용 펌핑 핑거(pumping fingers)에 관한 것이다.

프로그램 가능 주입 펌프는 통증 관리와 같은 다양한 목적으로 경장 영양(enteral feeding) 및 투약(medications)을 위한 액체 식품의 제어된 전달을 수행하는 데 사용된다. 통상적인 배열에서, 주입 펌프는 주입 펌프의 펌핑 메커니즘에 의해 맞물리도록 설계된 탄성적으로 변형 가능한 배관 세그먼트를 갖는 가요성 배관을 포함하는 일회용 투여 세트를 수용한다. 예를 들어, 펌핑 메커니즘은 배관을 통해 환자를 향해 액체를 가압하도록 연동 방식으로 배관 세그먼트를 국부적으로 변형시키기 위해 배관 세그먼트에 대해 순차적으로 구동되는 복수의 핑거를 포함할 수도 있다. 펌핑 중에, 주입 펌프의 플래튼(platen) 부재는 펌핑 핑거의 압력에 대해 배관 세그먼트를 적소에 유지하기 위해 배관 세그먼트를 따라 플래튼 표면을 제공하도록 펌핑 메커니즘으로부터 대향하는 배관 세그먼트의 측면 상의 고정된 위치에 유지된다.

본 출원인에 의해 시판되는 Curlin 6000 곡선형 연동 주입 펌프에서, 펌핑 핑거는 모터 구동 편심 캠의 캠 표면을 따르도록 설계된 개별 서브조립체로서 구현된다. 캠이 회전함에 따라, 각각의 핑거 서브조립체는 일반적으로 순차적 연동 방식으로 반경방향으로 이동하여 배관 세그먼트에 맞물려 일시적으로 변형시켜 액체가 환자의 방향으로 투여 세트의 배관을 통해 펌핑되게 된다. 도 1 및 도 2에 도시되어 있는 바와 같이, 각각의 펌핑 핑거 서브조립체는 하우징의 횡방향으로 연장하는 역 T-형 슬롯을 갖는 하우징, 하우징의 역 T-형 슬롯 내에 수용된 개별 핀칭 부재, 및 하우징의 베이스로부터 이격하여 슬롯 내에서 상향으로 핀칭 부재를 편향하기 위한 한 쌍의 스프링을 포함한다. 핀칭 부재는 투여 세트의 배관 세그먼트와 맞물리도록 하우징으로부터 상향으로 돌출하는 팁 부분을 갖는다. 하우징은 역 T-형 슬롯을 형성하기 위해 하우징의 베이스와 협력하는 선단 벽, 후단 벽 및 제1 측벽을 갖는다. 펌핑 핑거 서브조립체가 제조 중에 조립되도록 허용하기 위해, 하우징의 제1 측벽에 대향하는 하우징의 제2 측면이 개방되어 핀칭 부재 및 편향 스프링이 하우징 내에 삽입될 수도 있게 된다. 하우징의 베이스는 캠 표면과 맞물리기 위한 채널 수용 롤러 베어링을 포함한다.

이해될 수 있는 바와 같이, 핀칭 부재 상의 편향력은 펌프의 "데드 헤드(dead head)" 압력(즉, 펌프로부터 하류에서 유동 폐색이 존재하면 펌프가 발생할 수 있는 최대 유체 압력)을 결정한다. 핀칭 부재가 편심되어 경사져서, 따라서 데드 헤드 압력을 감소시킬 것이기 때문에, 배관 세그먼트가 펌핑 핑거의 핀칭 부재에 대해 측방향으로 이동하거나 시프트하면 데드 헤드 압력의 변동이 발생할 수도 있다. 데드 헤드 압력의 감소는 변동을 보상하기 위해 더 강한 편향 스프링을 사용함으로써 처리될 수 있지만, 이 해결책은 더 높은 재료 비용, 증가된 전력 소비, 및 낮은 배터리 수명을 수반하는 바람직하지 않은 과잉 설계(overdesign)로 이어질 것이다. 더 강한 스프링을 사용하는 것은 또한 너무 높아 환자에 대한 안전 위험을 증가시키는 데드 헤드 압력을 야기할 수도 있다. 예를 들어, 데드 헤드 압력이 너무 높으면, 펌프의 압력 센서가 고장나고 배관 내의 폐색이 높은 압력 하에서 갑자기 제거되면 환자의 정맥 손상으로 이어질 수 있다.

본 개시내용은 펌핑 메커니즘과 펌프의 플래튼 표면 사이에 주입 펌프에 의해 수용되는 투여 세트의 배관 세그먼트를 통해 유체를 펌핑하기 위한 연동 펌핑 메커니즘을 갖는 주입 펌프에 사용을 위한 개선된 펌핑 핑거 서브조립체를 제공한다. 펌핑 메커니즘은 펌핑 핑거 서브조립체가 배관 세그먼트를 통해 유체를 펌핑하기 위해 순차적인 방식으로 배관 세그먼트를 가역적으로 변형하도록 펌프의 플래튼 표면에 대해 복수의 펌핑 핑거 서브조립체를 변위시키도록 동작 가능하다.

개시된 실시예에서, 펌핑 핑거 서브조립체는 횡방향 슬롯을 형성하기 위해 서로에 대해 배열된 베이스, 선단 벽, 후단 벽, 및 제1 측벽을 포함하는 하우징을 포함할 수도 있고, 횡방향 슬롯은 베이스에 대향하는 하우징의 상부 개구를 통해 그리고 제1 측벽에 대향하는 하우징의 제2 측면 개구를 통해 개방된다. 펌핑 핑거 서브조립체는 제2 측면 개구를 통해 하우징에 의해 수용되는 핀칭 부재를 또한 포함할 수도 있다. 핀칭 부재는 받침대 부분 및 받침대 부분으로부터 상향으로 연장하는 팁 부분을 포함할 수도 있다. 펌핑 핑거 서브조립체는 제2 측면 개구를 통해 하우징에 의해 수용되는 블록 부재를 더 포함할 수도 있다. 블록 부재는 푸트부 및 푸트부로부터 상향으로 연장하는 측벽부를 포함할 수도 있고, 블록 부재의 측벽부는 하우징의 제2 측면 개구의 적어도 일부를 폐쇄한다. 핀칭 부재의 팁 부분이 하우징의 상부 개구를 통해 하우징으로부터 돌출되게 하는 방향으로 핀칭 부재를 편향시키기 위해, 적어도 하나의 스프링이 블록 부재의 푸트부와 핀칭 부재의 받침대 부분 사이에 작용하도록 배열될 수도 있다. 복수의 볼 베어링이 펌핑 메커니즘의 캠 표면과 맞물리기 위해 펌핑 핑거 서브조립체의 하우징의 베이스에 형성된 소켓 내에 배치될 수도 있다.

펌핑 핑거 서브조립체의 다양한 구성요소가 조립될 때, 핀칭 부재는 하우징의 제1 측벽에 의해 그 제1 측면 상에서, 그리고 블록 부재의 측벽부에 의해 제2 측면 상에서 지지된다. 그 결과, 핀칭 부재가 편심 경사지는 것이 방지되고, 이에 의해 일관된 데드 헤드 압력을 유지한다.

본 발명의 특성 및 동작 모드가 이제 첨부 도면과 함께 취해진 본 발명의 이하의 상세한 설명에서 더 완전히 설명될 것이다.
도 1은 종래 기술의 펌핑 핑거 조립체를 도시하고 있는 사시도이다.
도 2는 도 1에 가시화되는 측면에 대향하는 펌핑 핑거 조립체의 측면을 도시하고 있는, 도 1에 도시되어 있는 종래 기술의 펌핑 핑거 조립체의 측면 입면도이다.
도 3은 주입 펌프의 내부 구조를 나타내기 위해 부분적으로 절결되어 있는, 본 발명의 실시예에 따라 형성된 주입 펌프의 정면도로서, 투여 세트가 주입 펌프 내에 로딩되어 있다.
도 4는 도 3에 도시되어 있는 주입 펌프의 펌핑 핑거 서브조립체의 사시도이다.
도 5는 도 4에 도시되어 있는 펌핑 핑거 서브조립체의 다른 사시도이다.
도 6은 도 4 및 도 5에 도시되어 있는 펌핑 핑거 서브조립체의 분해도이다.
도 7은 도 4 및 도 5에 도시되어 있는 펌핑 핑거 서브조립체의 하우징의 사시도이다.
도 8은 도 4 및 도 5에 도시되어 있는 펌핑 핑거 서브조립체의 블록 부재의 사시도이다.

도 3은 개시된 실시예에 따라 형성된 주입 펌프(10)를 도시하고 있다. 주입 펌프(10)는 펌프 내에 로딩된 일회용 투여 세트(12)와 함께 도시되어 있고, 투여 세트(12)는 주입 펌프(10)에 의해 제거 가능하게 수용되도록 설계된다. 투여 세트(12)는 소스 저장조(도시되어 있지 않음)로부터 환자(도시되어 있지 않음)로 주입 액체의 유동을 운반하기 위해 펌프(10)에 의해 작용하는 가요성 배관을 포함한다.

주입 펌프(10)는 펌핑 메커니즘(16)을 포함하는 펌프 본체(14)를 포함한다. 펌프(10)는 힌지 핀(20)의 축을 중심으로 펌프 본체(14)에 대해 피봇하도록 펌프 본체(14)에 회전 가능하게 결합된 플래튼(18)을 또한 포함한다. 플래튼(18)은 플래튼(18)의 플래튼 표면(22)이 펌핑 메커니즘(16)에 대향하여 그에 근접하여 위치되는 도 3에 도시되어 있는 폐쇄 위치와 플래튼 표면(22)이 펌핑 메커니즘(16)으로부터 이격되어 위치되는 개방 위치(도시되어 있지 않음) 사이에서 피봇하여, 이에 의해 일회용 투여 세트(12)가 주입 펌프(10) 내에 로딩될 수 있게 한다. 투여 세트(12)가 도 3에 도시되어 있는 바와 같이 펌프(10) 내에 로딩될 때, 투여의 배관 세그먼트(12A)는 일 측면에서 펌핑 메커니즘(16)과 대향 측면에서 플래튼 표면(22) 사이에서 펌프(10)를 통해 연장한다.

펌핑 메커니즘(16)은 액체가 환자의 방향으로 투여 세트(12)의 배관을 통해 펌핑되도록 배관 세그먼트(12A)에 맞물려 일시적으로 변형시키도록 순차적 연동 방식으로 구동되는 복수의 펌핑 핑거 서브조립체(24)를 갖는 연동 펌핑 메커니즘이다. 예시된 실시예에서, 펌핑 메커니즘(16)은 곡선형 구성을 갖고, 펌핑 핑거(24)는 모터 구동 편심 캠(26)의 회전에 의해 일반적으로 반경방향으로 이동된다. 펌핑 메커니즘(16)은 회전 샤프트 상에 장착된 각각의 캠에 의해 이동되는 복수의 축방향으로 이격된 펌핑 핑거 서브조립체를 갖는 선형 연동 펌핑 메커니즘과 같은, 다른 형태를 취할 수도 있다.

일 실시예에 따른 펌핑 핑거 서브조립체(24)가 도 4 내지 도 6에 도시되어 있다. 펌핑 핑거 서브조립체(24)는 일반적으로 하우징(30), 핀칭 부재(40), 블록 부재(50) 및 적어도 하나의 스프링(60)을 포함한다.

도 7에 분리되어 도시되어 있는 하우징(30)은 횡방향 슬롯(35)을 형성하기 위해 서로에 대해 배열된 베이스(31), 선단 벽(32), 후단 벽(33), 및 제1 측벽(34)을 포함한다. 횡방향 슬롯(35)은 베이스(31)에 대향하는 하우징(30)의 상부 개구(36)를 통해 그리고 제1 측벽(34)에 대향하는 하우징의 제2 측면 개구(37)를 통해 개방되어 있다.

핀칭 부재(40)는 제2 측면 개구(37)를 통해 하우징(30)에 의해 수용된다. 핀칭 부재(40)는 받침대 부분(41) 및 받침대 부분(41)으로부터 상향으로 연장하는 더 좁은 팁 부분(42)을 포함한다. 팁 부분(42)의 원위 단부(43)는 배관 세그먼트(12A)에 맞물리기 위해 라운딩된 또는 무딘 에지를 형성하기 위해 수렴할 수도 있다. 핀칭 부재(40)는 제1 측면(44) 및 제1 측면(44)에 대향하는 제2 측면(45)을 포함한다.

블록 부재(50)는 제2 측면 개구(37)를 통해 하우징(30)에 의해 수용된다. 도 8에 분리되어 도시되어 있는 블록 부재(50)는 푸트부(51) 및 푸트부(51)로부터 상향으로 연장하는 측벽부(52)를 포함한다. 도 4에 가장 양호하게 도시되어 있는 바와 같이, 측벽부(52)는 하우징(30)의 제2 측면 개구(37)를 완전히 폐쇄할 수도 있고, 또는 측벽부(52)는 제2 측면 개구(37)의 단지 일부만을 폐쇄하도록 구성될 수도 있다.

핀칭 부재(40)의 팁 부분(42)이 상부 개구(36)를 통해 하우징(30)으로부터 돌출되게 하는 방향으로, 즉 도 5 및 도 6의 뷰에서 일반적으로 상향 방향으로 핀칭 부재(40)를 편향시키기 위해, 하나 이상의 스프링(60)이 블록 부재(50)의 푸트부(51)와 핀칭 부재(40)의 받침대 부분(41) 사이에 작용하도록 배열된다. 예시된 실시예에 따르면, 측방향으로 균형화된 편향력을 위해, 핀칭 부재(40)의 각각의 측면(44, 45) 부근에 하나의 스프링인, 한 쌍의 코일 스프링(60)이 제공될 수도 있다. 대안적으로, 단일 측방향 중심설정된 스프링(60)이 사용될 수도 있고, 또는 측방향으로 균형화된 방식으로 배열된 2개 초과의 스프링(60)이 사용될 수도 있다.

이해될 수 있는 바와 같이, 다양한 구성요소(30, 40, 50, 60)가 펌핑 핑거 서브조립체(24)를 형성하도록 조립될 때, 핀칭 부재(40)는 하우징(30)의 제1 측벽(34)에 의해 제1 측면(44) 상에, 그리고 블록 부재(50)의 측벽부(52)에 의해 제2 측면(45) 상에 지지될 것이다.

도 8을 또한 참조하면, 블록 부재(50)는 하우징(30)의 제1 측벽(34)으로부터 이격하여 측방향으로 하우징(30)에 대한 블록 부재(50)의 변위를 제한하기 위해 제2 측면 개구(37)에 인접한 하우징(30)의 내부면(38)과 맞접하도록 배열된 외부 맞접면(53)을 포함할 수도 있다. 맞접면(53)은 블록 부재(50)의 푸트부(51) 상에 제공될 수도 있다.

블록 부재(50)의 측벽부(52)는 하우징(30)의 베이스(31)로부터 이격하여 상향 방향으로 하우징(30)에 대한 블록 부재(50)의 변위를 제한하기 위해 하우징(30)의 대응하는 하향 지향 표면(39A)과 맞접하도록 배열된 적어도 하나의 상향 지향 숄더(54)를 포함할 수도 있다. 하우징(30)의 하향 지향 표면(들)(39A)은 제2 측면 개구(37)와 접경할 수도 있다.

블록 부재(50)는 하우징(30)의 베이스(31)를 향한 하향 방향으로 하우징(30)에 대한 블록 부재(50)의 변위를 제한하기 위해 하우징(30)의 대응 상향 지향 표면(39B)과 맞접하도록 배열된 적어도 하나의 하향 지향 표면(55)을 포함할 수도 있다. 예시된 실시예에 따르면, 블록 부재(50)의 하나의 하향 지향 표면(55)은 블록 부재의 측벽부(52) 상에 위치될 수도 있고, 하우징(30)의 대응 상향 지향 표면(39B)은 제2 측면 개구(37)와 접경할 수도 있다. 블록 부재(50)의 다른 하향 지향 표면(55)은 푸트부(51)의 원위 단부에 위치될 수도 있고, 하우징(30)의 대응 상향 지향 표면(39B)은 제1 측벽(34)에 인접한 내부 선반일 수도 있다.

복수의 볼 베어링(70)이 하우징(30)의 베이스(31)에 형성된 원통형 소켓(72) 내에 배치되어 캠(26)의 표면과 구름 방식으로 맞물릴 수도 있다. 볼 베어링(70)은 예를 들어, 나일론 볼 베어링일 수도 있다.

하우징(30), 핀칭 부재(40) 및 블록 부재(50)의 각각은 단일체 부품일 수도 있고 사출 성형과 같은 적합한 기술에 의해 플라스틱으로 형성될 수도 있다. 펌핑 핑거 서브조립체(24)는 제2 측면 개구(37)를 통해 하우징(30) 내에 핀칭 부재(40)를 삽입하고, 핀칭 부재(40)의 받침대 부분(41)의 하부면 아래에서 제2 측면 개구(37)를 통해 하우징(30) 내에 스프링(60)을 삽입하고, 스프링(60)이 받침대 부분(41)의 하부면 및 푸트부(51)의 상부면과 맞물리도록 제2 측면 개구(37)를 통해 하우징(30) 내로 푸트부(51)를 삽입함으로써 조립될 수도 있다. 푸트부(51)가 완전히 수용될 때, 블록 부재(50)는 적소에 스냅 결합되어 전술된 바와 같이 이동이 구속될 것이고, 이에 의해 블록(50)의 측벽부(52)는 하우징(30)의 제1 측벽(34)에 대향하여 핀칭 부재(40)가 어느 일측으로 경사지는 것을 방지하는 양측방향 지지를 제공할 것이다. 볼 베어링(70)은 조립 절차를 완료하기 위해 소켓(72) 내에 압입될 수도 있다.

본 개시내용이 예시적인 실시예를 설명하였지만, 상세한 설명은 본 발명의 범주를 설명된 특정 형태로 한정하도록 의도된 것은 아니다. 본 발명은 청구범위의 범주 내에 포함될 수도 있는 바와 같은 설명된 실시예의 이러한 대안, 수정 및 등가물을 커버하도록 의도된다.

Claims (9)

1. 연동 주입 펌프용 펌핑 핑거 서브조립체이며,
   횡방향 슬롯을 형성하기 위해 서로에 대해 배열된 베이스, 선단 벽, 후단 벽, 및 제1 측벽을 포함하는 하우징으로서, 횡방향 슬롯은 베이스에 대향하는 하우징의 상부 개구를 통해 그리고 제1 측벽에 대향하는 하우징의 제2 측면 개구를 통해 개방되는, 하우징;
   제2 측면 개구를 통해 하우징에 의해 수용되는 핀칭 부재로서, 핀칭 부재는 받침대 부분과 받침대 부분으로부터 상향으로 연장하는 팁 부분을 포함하는, 핀칭 부재;
   제2 측면 개구를 통해 하우징에 의해 수용되는 블록 부재로서, 블록 부재는 푸트부 및 푸트부로부터 상향으로 연장하는 측벽부를 포함하고, 블록 부재의 측벽부는 하우징의 제2 측면 개구의 적어도 일부를 폐쇄하는, 블록 부재; 및
   핀칭 부재의 팁 부분이 하우징의 상부 개구를 통해 하우징으로부터 돌출되게 하는 방향으로 핀칭 부재를 편향시키기 위해 블록 부재의 푸트부와 핀칭 부재의 받침대 부분 사이에 작용하도록 배열된 적어도 하나의 스프링을 포함하는, 펌핑 핑거 서브조립체.
2. 제1항에 있어서, 블록 부재는 하우징의 제1 측벽으로부터 이격하는 측방향으로 하우징에 대한 블록 부재의 변위를 제한하기 위해 제2 측면 개구에 인접한 하우징의 내부면과 맞접하도록 배열된 외부 맞접면을 포함하는, 펌핑 핑거 서브조립체.
3. 제2항에 있어서, 맞접면은 블록 부재의 푸트부 상에 있는, 펌핑 핑거 서브조립체.
4. 제1항에 있어서, 블록 부재의 측벽부는 하우징의 베이스로부터 이격하는 상향 방향으로 하우징에 대한 블록 부재의 변위를 제한하기 위해 하우징의 하향 지향 표면과 맞접하도록 배열된 적어도 하나의 상향 지향 숄더를 포함하는, 펌핑 핑거 서브조립체.
5. 제4항에 있어서, 하우징의 하향 지향 표면은 제2 측면 개구와 접경하는, 펌핑 핑거 서브조립체.
6. 제1항에 있어서, 블록 부재는 하우징의 베이스를 향해 하향 방향으로 하우징에 대한 블록 부재의 변위를 제한하기 위해 하우징의 상향 지향 표면과 맞접하도록 배열된 하향 지향 표면을 포함하는, 펌핑 핑거 서브조립체.
7. 제6항에 있어서, 블록 부재의 하향 지향 표면은 블록 부재의 측벽부 상에 있는, 펌핑 핑거 서브조립체.
8. 제6항에 있어서, 하우징의 상향 지향 표면은 제2 측면 개구와 접경하는, 펌핑 핑거 서브조립체.
9. 주입 펌프에 의해 수용된 투여 세트의 배관 세그먼트를 통해 유체를 펌핑하도록 동작 가능한 주입 펌프이며,
   복수의 제1항에 따른 펌핑 핑거 서브조립체;
   복수의 펌핑 핑거 서브조립체에 대향하는 플래튼 표면으로서, 배관 세그먼트는 투여 세트가 펌프 내에 로딩될 때 복수의 펌핑 핑거 서브조립체와 플래튼 표면 사이에 위치되는, 플래튼 표면; 및
   배관 세그먼트를 통해 유체를 펌핑하기 위해 배관 세그먼트를 가역적으로 변형시키기 위해 플래튼 표면에 대해 복수의 펌핑 핑거 서브조립체를 변위시키도록 동작 가능한 펌핑 메커니즘을 포함하는, 주입 펌프.

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