KR20070098634A - 유체 카세트 검출 장치 - Google Patents

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KR20070098634A
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fluid cassette
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KR1020070030683A
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데이비드 로이드 윌리엄스
에드윈 케이. 게릭
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알콘, 인코퍼레이티드
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Abstract

본 발명에 따른 유체 카세트 검출 장치가, 유체 모듈 내의 특정 위치에서 카세트의 존재를 검출하는 데 사용된다. 카세트가 유체 모듈 내로 특정 위치 및 배향으로 삽입되는 경우, 검출기 장치는 유체 카세트의 존재를 감지하고, 시스템 소프트웨어에 적당한 신호를 제공한다. 이후, 이 시스템 소프트웨어는 장치의 밀폐를 명령할 수 있고, 이는 과정 동안 카세트를 유지한다. 유체 카세트 검출기 장치는 다수개의 기계적 프로브, 광 차단 스위치, 및 스프링 및 나사를 포함하는 다양한 여러 부품을 포함할 수 있다. 상기 프로브는 유체 모듈 면판의 면 밖으로 그리고 클램프의 후 정지면 밖으로 연장된다. 유체 카세트가 프로브를 충분히 변위시키도록 유체 모듈 내로 충분히 깊이 삽입되는 경우, 프로브는 스위치를, 카세트가 정 위치 및 클램핑 운동을 개시시키는 배향에 있도록 하는 신호로 작동시킨다. 상기한 정 위치 및 배향은 장치 내에 프로브를 사용하여 감지된다. 프로브는 대각선 상에서 충분히 이격되어 위치하고, 카세트 클램프의 후 정지면 위로 상승하여, 결과적으로 양 프로브가 적절하게 변위되는 경우, 카세트가 클램프에 대해 수용가능하게 평행하고 카세트 클램핑 운동을 개시시키기 위한 정 위치에 있어야 한다.

Description

유체 카세트 검출 장치 {FLUIDIC CASSETTE DETECTION MECHANISM}
본 발명 및 이의 이점을 보다 완전하게 이해하기 위하여, 유사한 도면 부호가 유사한 특징을 나타내는 첨부되는 도면과 함께, 하기 설명을 참고하길 바란다:
도 1은 본 발명의 일 구체예에 따른 유체 카세트에 결합된 유체 모듈의 등각도를 나타낸다.
도 2는 본 발명의 일 구체예에 따른 유체 카세트에 의해 변위되는 기계적 프로브의 기능도이다.
도 3은 유체 카세트가 검출 신호를 발생시키도록 적절히 배치 및 고정시키는 유체 모듈 내에서의 기계적 프로브의 변위 방법을 나타낸다.
도 4는 유체 카세트를 본 발명의 일 구체예에 따른 유체 모듈에 배치시키고 이에 고정시키는 방법과 관련된 논리 흐름도이다.
본 발명은 일반적으로 유체 조작 시스템, 및 보다 구체적으로는 유체 카세트에 관한 것이다. 더욱 더 구체적으로, 본 발명은 유체 카세트의 존재 및 위치를 검출하도록 조작될 수 있는 시스템 및 방법에 관한 것이다.
튜브연동식 펌프는 다른 펌핑 시스템에 비해 다수의 이점을 제공한다. 우선, 튜브연동식 펌프는 증가된 청결도를 제공한다. 튜브연동식 펌프에는 밸브, 시일 또는 패킹 마개 (gland)가 구비되어 있지 않고, 펌핑되는 유체가 단지 가요성 튜브 또는 가요성 유동 경로의 내부와 접촉한다. 이는 펌핑시킬 유체가 오염될 위험, 또는 펌프 그 자체가 유체에 의해 오염될 위험을 현저히 감소시킨다. 튜브연동식 펌프 내에서, 유체가 가요성 튜브 또는 가요성 유동 경로 내로 도입되어, 종국적으로 펌프로부터 배출되기 전에 2개의 슈즈 (shoes) 또는 롤러 사이에 포획된다. 가요성 튜브 또는 유동 경로의 완전한 밀폐부는 슈즈 또는 롤러 사이에서 압착되어 포지티브한 변위 작용을 제공하고 역류를 방지하면서, 펌프가 작동되는 경우에 밸브를 체크할 필요가 없게 한다. 튜브연동식 펌프는 의학, 약학, 화학, 또는 펌핑된 유체 자체 또는 이 유체에 의한 오염 방지가 중요시되는 임의의 기타 산업 또는 임의의 기타 유사한 적용예를 포함하여 다양하게 적용된다. 그러나, 가요성 호스 또는 펌프 내의 유동 경로는 펌프 내에서 변위되어, 튜브연동식 펌프의 계량된 작용을 무력화시키거나 역류를 잠재적으로 허용하는 위치를 생성시킨다. 따라서, 가요성 유동 경로 내에서 자유 흐름 또는 역류를 방지하는 개선된 수단이 바람직하다.
튜브연동식 펌프의 이점은, 펌프 부품이, 유체 유형이 내부와 조금도 접촉되지 않기 때문에 적용시 매질이 보전되어야 하는 경우에 선택될 수 있다는 것이다. 시일 및 밸브는 다른 펌프에서와 같이 요구되지 않는다. 다수의 튜브연동식 펌프는 세척 제거 능력을 지니고/지니거나 IP54 또는 IP55 등급의 것이다.
튜브연동식 펌프 및 관련된 유체 시스템의 적절한 작동을 위해, 특히 외과적 장치의 적용에서, 카세트는 종종 유체 경로를 포함시키는 데 사용되었다. 이러한 카세트는, 이들 카세트 시스템 내에서 유체의 적절한 계량이 보증되도록 적절하게 정위되어야 한다.
따라서, 유체 조작 시스템 내에서 유체 카세트의 존재 및 적절한 정위를 검출하기 위한 방법 및 시스템이 요구되고 있다.
본 발명의 구체예는 상기 확인된 요구사항 및 기타 요구사항을 사실상 해소하는 유체 카세트 검출 장치를 제공한다. 유체 카세트 검출 장치는 유체 모듈 내의 특정 위치에서 카세트의 존재를 검출한다. 카세트가 유체 모듈 내로 특정 위치 및 배향으로 삽입되면, 검출기 장치는 유체 카세트의 존재를 감지한 다음, 시스템 소프트웨어를 제어하는 적절한 신호를 제공한다. 이후, 상기 제어 시스템 소프트웨어는 장치의 밀폐를 명령하고, 이는 과정 동안 카세트를 유지한다. 유체 카세트 검출기 장치는 다수의 기계적 프로브, 광 차단 스위치, 및 스프링 및 나사를 포함하는 다양한 여러 성분을 포함한다. 프로브는 유체 모듈 면판의 면 밖으로 그리고 홀딩 클램프 세트의 후 정지면 밖으로 연장된다. 유체 카세트가 프로브를 충분히 변위시키도록 유체 모듈 내로 충분히 깊이 삽입되는 경우에, 프로브는 스위치를, 카세트가 정 위치 및 클램핑 운동을 개시시키기 위한 배향에 있게 하는 신호로 작동시킨다. 상기한 정 위치 및 배향은 장치 내에 프로브를 사용함으로써 감지된다. 상기 프로브는 대각선 상에서 충분히 이격되어 위치하고, 카세트 클램프의 후 정지면 위로 상승하여, 결과적으로 양 프로브가 적절하게 변위되는 경우, 카세트가 클램프에 대해 수용가능하게 평행하며 카세트 클램핑 운동을 개시시키기 위한 정 위치에 있어야 한다.
본 발명의 바람직한 구체예가 도면에 예시되어 있는 데, 여기에서 유사한 부호가 다양한 도면의 유사하고 상응하는 부분을 지칭하는 데 사용되었다.
본 발명의 구체예는 유체 모듈 내의 특정 위치에서 유체 카세트의 존재를 검출할 수 있는 유체 카세트 검출 장치를 제공한다. 카세트가 유체 모듈 내로 특정 위치 및 배향으로 삽입되는 경우에, 검출기 장치는 유체 카세트의 존재를 감지하고 적당한 신호를 시스템 소프트웨어에 제공한다. 이후, 상기한 시스템 소프트웨어는 클램핑 장치의 밀폐를 명령하고, 이는 과정 동안 카세트를 유지한다. 유체 카세트 검출기 장치는 다수의 기계적 프로브, 광 차단 스위치, 및 스프링 및 나사를 포함하는 다양한 여러 부품을 포함한다. 프로브는 유체 모듈 면판의 면 밖으로 그리고 클램핑 장치 클램프의 후 정지면 밖으로 연장된다. 유체 카세트가 프로브를 충분히 변위시키도록 유체 모듈 내로 충분히 깊이 삽입되는 경우, 프로브는 스위치를, 카세트가 정 위치 및 클램핑 운동을 개시시키는 배향에 있도록 하는 신호로 작동시킨다. 상기한 정 위치 및 배향은 장치 내에 프로브를 사용하여 감지된다. 프로브는 대각선 상에서 충분히 이격되어 위치하고, 카세트 클램프의 후 정지면 위로 상승하여, 결과적으로 양 프로브가 적절하게 변위되는 경우, 카세트가 클램프에 대해 수용가능하게 평행하며 카세트 클램핑 운동을 개시시키기 위한 정 위치에 있어야 한다.
도 1은 본 발명의 일 구체예에 따라 유체 카세트 (12)에 결합된 유체 모듈 (10)의 등각도를 나타낸다. 유체 모듈 (10)은 유체 카세트 (12)를 수용하도록 조작될 수 있다. 카세트 (12)는 카세트 용기 (14)에 근접한 유체 모듈 (10)의 면 또는 표면 상에 위치할 수 있다. 검출기 장치는 유체 카세트 (12)의 존재를 감지하는 데 사용될 수 있다. 도 2를 참조하여 논의된 제어 모듈은, 검출기 장치로부터의 카세트 검출 신호를 수용할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 구체예에 따른 유체 카세트에 의해 변위되는 기계적 프로브의 기능도이다. 더욱이, 상기 기능도는 검출기 장치의 기능 및 조작을 추가로 설명하기 위해 도 2에 도시되어 있다. 검출기 장치 (즉, 이의 기계적 프로브)는 도 1을 참조로 논의된 유체 모듈 (10)의 면 밖으로 연장될 수 있다. 이 검출기 장치는 다수의 기계적 프로브 (22)를 포함할 수 있다. 일 구체예에서, 이는 용기를 가로질러 대각선으로 위치하는 2개의 기계적 프로브일 수 있다. 유체 카세트 (12)가 유체 모듈 (10)의 용기에 대해 적절하게 정위되는 경우에 기계적 프로브 (22)가 변위된다.
도 3은 유체 카세트 (12)가 검출 신호를 발생시키도록 적절하게 정위되어야 하는, 유체 모듈 내에서의 기계적 프로브의 정위 방법을 나타낸다. 이 경우에 2개의 기계적 프로브 (22)를 직사각형의 카세트 용기를 가로질러 대각선으로 배치시킴으로써, 기계적 프로브 (22)의 대각선 배치의 변위를 위해서는 유체 카세트 (12)가 적절하게 정렬되고 정위되어야 한다. 카세트 (12)의 적절한 정렬 및 부적절한 정 렬 모두가 도 3에 도시되어 있다. 부적절한 정렬은 양 기계적 프로브 (22)를 변위시키지 않을 것이다. 또한, 유체 카세트 (12)를 보장하도록 조작가능한 기계적 프로브 (22) 장치는 용기 (18) 내로 충분히 밀려지는 데, 이 경우 유체 카세트 (12)의 단 한면 만이 용기 (18) 내로 충분히 밀려지게 되면 양 프로브 (22)는 충분히 변위되지 않을 것이다.
기계적 프로브 (22)가 변위되면 검출 신호를 발생할 수 있다. 이는 광 차단 스위치 (24)에 의해 검출되는 바와 같이, 기계적 프로브 (22)가 광 신호를 차단함으로써 수행될 수 있다. 당업자에게 공지된 기타 스위칭 장치가 또한 사용될 수 있다. 유체 모듈 제어 시스템 (28)에 의해 수신된 검출 신호는, 유체 카세트 (12)를 유체 모듈 (10)에 고정시키는 밀폐 명령 또는 클램핑 작용을 개시시키는 데 사용될 수 있다. 뿐만 아니라, 유체 모듈 제어 시스템 (28)은 유체 카세트 (12) 및 유체 모듈 (10) 내에서 다른 기능을 개시시킬 수 있다.
본 발명의 또 다른 구체예는 알콘 인피니티 (ALCON INFINITITM) 비젼 시스템의 유체 모듈과 같은 유체 모듈을 포함한다. 상기한 시스템은 유체를 정확하게 계량하는 데 사용될 수 있는 안과 수술용 유체 조작 시스템 (a Fluidics Management System (FMS) for ophthalmic surgery)을 제공한다. 도 1에 도시된 것과 같은 유체 모듈 (10)이 유체 모듈 (10)의 면 또는 표면 상의 용기 내에 유체 카세트 (12)를 수용하는 경우에, 용기를 가로질러 분포된 기계적 프로브가 변위시 검출 신호를 발생시킨다. 유체 제어 시스템 (28)이 검출 신호를 수용하고, 이 검출 신호의 수 신 시에 밀폐 명령 또는 기타 기능을 개시한다. 유체 카세트가 정확하게 정위되어야 하는 하나의 이유는 유체의 적절한 계량을 보장하기 위해서이다.
유체 제어 시스템은 하나의 처리 장치 또는 복수개의 처리 장치일 수 있다. 그러한 처리 장치는 마이크로프로세서, 마이크로-컨트롤러, 디지털 신호 프로세서, 마이크로컴퓨터, 중앙 처리 유닛, 현장 프로그램 가능 게이트 어레이 (field programmable gate array), 프로그램 가능 논리 소자, 스테이트 머신 (state machine), 논리 회로, 아날로그 회로, 디지털 회로, 및/또는 작동 지시에 기초한 신호 (아날로그 및/또는 디지털)를 조작하는 임의의 소자일 수 있다. 유체 제어 시스템 내의 메모리는 단일 메모리 소자 또는 복수개의 메모리 소자일 수 있다. 그러한 메모리 소자는 읽기 전용 메모리 (ROM), 랜덤 엑세스 메모리 (RAM), 휘발성 메모리, 비-휘발성 메모리, 정적 메모리, 동적 메모리, 플래쉬 메모리, 캐시 메모리, 및/또는 디지털 정보를 저장하는 임의의 소자일 수 있다. 유체 제어 시스템이 스테이트 머신, 아날로그 회로, 디지털 회로, 및/또는 논리 회로를 통해 이의 기능의 하나 이상을 수행하는 경우에, 상응하는 작동 지시를 저장하는 메모리가 상기 스테이트 머신, 아날로그 회로, 디지털 회로 및/또는 논리 회로를 포함하는 회로 내에 또는 이 회로 외부에 매립될 수 있다. 메모리가 저장되고, 프로세싱 모듈이 도 4에 도시된 단계 및/또는 기능의 적어도 일부에 상응하는 작동 지시를 실행한다.
도 4는 유체 카세트 (12)를 본 발명의 일 구체예에 따른 유체 모듈 (10)에 정위시키고 고정시키는 방법과 관련된 논리 흐름도이다. 과정 (40)은, 단계 (42) 에서 유체 모듈 (10)의 용기 (18) 내에 유체 카세트 (12)를 정위시키는 것으로 개시된다. 유체 카세트 (12)가 용기 (10) 내에 적절히 정위됨에 따라, 용기 (10)를 가로질러 분포된 다수의 기계적 프로브 (22)가 단계 (44)에서 유체 카세트 (12)에 의해 변위될 수 있다. 이러한 기계적 프로브 (22)의 변위에 의해 단계 (46)에서 검출 신호가 발생할 수 있다. 검출 신호는 단계 (48)에서 밀폐 명령을 개시하도록 제어 시스템 (28)에 의해 사용될 수 있는 데, 상기 단계 (48)에서 밀폐 명령에 의해, 유체 카세트 (12)를 유체 모듈 (10)에 고정시킬 수 있는 클램핑 작용이 개시된다.
당업자는 본원에 사용될 수 있는 용어 "실질적으로" 또는 "대략"이 이에 상응하는 용어에 대한 산업적으로 인정되는 허용성을 제공한다는 것을 이해할 것이다. 그러한 산업적으로 인정되는 허용성은 1% 미만에서 20%의 범위이며, 이에 제한되는 것은 아니나 부품 값, 집적 회로 공정 변형, 온도 변형, 상승 및 하락 시간, 및/또는 열적 소음에 상응한다. 당업자는 본원에 사용될 수 있는 용어 "조작가능하게 결합된"이 다른 부품, 부재, 회로 또는 모듈을 통한 직접적인 결합 및 간접적인 결합을 포함하며, 이 경우 직접적인 결합을 위해서는, 개재 부품, 부재, 회로 또는 모듈이 신호 정보를 변형시키지 않으나 이의 전류 수준, 전압 수준 및/또는 전력 수준은 조정할 수 있음을 추가로 이해할 것이다. 당업자는 또한, 추론된 결합 (즉, 하나의 부재가 추론에 의해 다른 부재에 결합되는 경우)이 "조작가능하게 결합된"에서와 동일한 방식으로 2개의 부재 사이에서의 직접적인 결합 및 간접적인 결합을 포함함을 이해할 것이다. 당업자는 본원에 사용될 수 있는 용어 "호 의적으로 비교되는"의 용어가, 2개 이상의 부재, 아이템, 신호 등의 사이에서의 비교에 의해 요망되는 관련성이 제공됨을 나타내는 것임을 추가로 이해할 것이다. 예를 들어, 요망되는 관련성이 신호 1이 신호 2보다 더 큰 세기를 지니는 것인 경우에, 신호 1의 세기가 신호 2의 세기보다 더 크거나 신호 2의 세기가 신호 1의 세기보다 더 작은 경우에, 호의적인 비교가 달성될 수 있다.
본 발명을 상세히 기술하였으나, 기술된 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양한 변형, 치환 및 변경이 본원에 이루어질 수 있음이 이해되어야 한다.
본 발명에 따르면, 유체 조작 시스템 내에서 유체 카세트의 존재 및 적절한 정위를 검출하는 방법 및 시스템이 제공된다.

Claims (20)

  1. 유체 모듈;
    카세트 용기 내에 삽입되도록 조작될 수 있는 유체 카세트;
    유체 카세트의 존재를 감지하는 검출기 장치; 및
    검출 장치로부터 카세트 검출 신호를 수신하고, 검출 신호의 수신 시에 밀폐 명령을 개시시키도록 조작될 수 있는 유체 모듈 제어 시스템을 포함하는 유체 카세트 검출 장치로서,
    검출기 장치가,
    복수개의 기계적 프로브, 및 복수개의 광 차단 스위치 (optical interrupt switches)를 추가로 포함하고,
    복수개의 기계적 프로브가 유체 모듈의 면판 밖으로 연장되고, 유체 카세트가 유체 모듈 내로 삽입되는 경우에 유체 카세트가 복수개의 기계적 프로브를 변위시키는, 유체 카세트 검출 장치.
  2. 제 1항에 있어서, 복수개의 기계적 프로브가, 검출 신호를 발생시키도록 복수개의 광 스위치를 조작시키는 유체 카세트 검출 장치.
  3. 제 1항에 있어서, 복수개의 기계적 프로브가, 유체 카세트를 수용하도록 조작될 수 있는 유체 모듈의 용기를 가로질러 대각선으로 분포되는 유체 카세트 검출 장치.
  4. 제 1항에 있어서, 밀폐 명령에 의해, 유체 카세트를 유체 모듈에 고정시키는 클램핑 운동이 개시되는 유체 카세트 검출 장치.
  5. 제 1항에 있어서, 복수개의 기계적 프로브가, 유체 카세트를 수용하도록 조작될 수 있는 유체 모듈의 용기를 가로질러 대각선으로 분포되며, 복수개의 기계적 프로브의 변위를 위해서는 유체 카세트가 적절히 정위되고 정렬되어야 하는 유체 카세트 검출 장치.
  6. 제 1항에 있어서, 유체 카세트가, 유체를 정확하게 변위시키도록 조작될 수 있는 튜브연동식(peristaltic) 펌프를 추가로 포함하는 유체 카세트 검출 장치.
  7. 유체 카세트를 수용하도록 조작될 수 있는 유체 모듈 내의 용기;
    용기 내에 삽입되도록 조작될 수 있는 유체 카세트;
    용기를 가로질러 분포되며, 유체 카세트에 의해 변위되는 경우 검출 신호를 발생시키는 복수개의 기계적 프로브; 및
    검출 신호를 수신하고, 검출 신호의 수신 시에 밀폐 명령을 개시하도록 조작될 수 있는 유체 모듈 제어 시스템을 포함하는, 유체를 정확하게 계량하도록 조작가능한 유체 모듈.
  8. 제 7항에 있어서, 복수개의 기계적 프로브가, 검출 신호를 발생시키도록 복수개의 광 차단 스위치를 작동시키는 유체 모듈.
  9. 제 7항에 있어서, 복수개의 기계적 프로브가, 유체 카세트를 수용하도록 조작될 수 있는 유체 모듈의 용기를 가로질러 대각선으로 분포되는 유체 모듈.
  10. 제 7항에 있어서, 밀폐 명령에 의해, 유체 카세트를 유체 모듈에 고정시키는 클램핑 운동이 개시되는 유체 모듈.
  11. 제 7항에 있어서, 복수개의 기계적 프로브가, 유체 카세트를 수용하도록 조작될 수 있는 유체 모듈의 용기를 가로질러 대각선으로 분포되며, 복수개의 기계적 프로브의 변위를 위해서는 유체 카세트가 적절히 정위되고 정렬되어야 하는 유체 모듈.
  12. 제 7항에 있어서, 유체 카세트가, 유체를 정확하게 이동시키도록 조작될 수있는 튜브연동식 펌프를 추가로 포함하는 유체 모듈.
  13. 유체 카세트를 유체 모듈에 정확하게 정위시키고 고정시키는 방법으로서,
    유체 카세트를, 유체 카세트를 수용하도록 조작될 수 있는 유체 모듈의 용기 내에 배치시키는 단계;
    용기를 가로질러 분포된 복수개의 기계적 프로브를 유체 카세트를 사용하여 변위시키는 단계;
    복수개의 기계적 프로브가 유체 카세트에 의해 변위되는 경우 복수개의 기계적 프로브를 사용하여 검출 신호가 발생되는 단계; 및
    검출 신호의 수신 시에 밀폐 명령을 개시시켜 유체 카세트를 유체 모듈에 고정시키는 단계를 포함하는 방법.
  14. 제 13항에 있어서, 복수개의 기계적 프로브가, 검출 신호를 발생시키도록 복수개의 광 차단 스위치를 작동시키는 방법.
  15. 제 13항에 있어서, 복수개의 기계적 프로브가, 유체 카세트를 수용하도록 조작될 수 있는 유체 모듈의 용기를 가로질러 대각선으로 분포되는 방법.
  16. 제 13항에 있어서, 밀폐 명령에 의해, 유체 카세트를 유체 모듈에 고정시키는 클램핑 운동이 개시되는 방법.
  17. 제 13항에 있어서, 복수개의 기계적 프로브가, 유체 카세트를 수용하도록 조작될 수 있는 유체 모듈의 용기를 가로질러 대각선으로 분포되며, 복수개의 기계적 프로브의 변위를 위해서는 유체 카세트가 적절히 정위되고 정렬되어야 하는 방법.
  18. 제 13항에 있어서, 유체 카세트가, 유체를 정확하게 이동시키도록 조작될 수 있는 튜브연동식 펌프를 추가로 포함하는 방법.
  19. 검출 신호를 발생시키기 위해 기계적 프로브를 변위시키는 유체 카세트를 수용하도록 조작될 수 있는 유체 모듈 용기를 가로질러 분포된 복수개의 기계적 프로브; 및
    검출 신호를 수신하고, 검출 신호의 수신 시에 밀폐 명령을 개시하도록 조작될 수 있는 유체 모듈 제어 시스템을 포함하는, 유체 카세트 검출 및 고정 장치.
  20. 제 19항에 있어서, 복수개의 기계적 프로브가, 유체 카세트를 수용하도록 조작될 수 있는 유체 모듈의 용기를 가로질러 대각선으로 분포되며, 복수개의 기계적 프로브의 변위를 위해서는 유체 카세트가 적절히 정위되고 정렬되어야 하는, 유체 카세트 검출 및 고정 장치.
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