KR20200044840A

KR20200044840A - 밸브 조절을 위한 방법 및 장치

Info

Publication number: KR20200044840A
Application number: KR1020207007238A
Authority: KR
Inventors: 더블유. 제프리 버트랜드
Original assignee: 메드트로닉 좀드 인코퍼레이티드
Priority date: 2017-08-24
Filing date: 2018-08-24
Publication date: 2020-04-29
Also published as: CN111032143A; CA3070270A1; US20210023349A1; WO2019040841A1; US10799689B2; US20190060621A1; KR102608347B1; JP2020531755A; AU2018321387A1; EP3672676A1

Abstract

유체의 흐름 또는 통과를 선택적으로 제어하도록 작동가능한 밸브 조립체(20). 밸브 조립체는 뇌수종 션트, 유체 배출 하수 시스템, 또는 탱크 유지 시스템과 같은 임의의 적절한 메커니즘에 적용될 수 있다. 개시된 밸브 조립체는 다양한 응용을 위해 선택된 프로파일을 포함할 수 있다. 밸브 조립체는 밸브 부재(140), 밸브 편향 부재(160), 및 밸브 편향 부재 및 밸브 부재에 대한 압력을 조절하기 위해 상이한 직경의 적어도 2개의 영역을 갖는 로터(100)를 포함한다.

Description

밸브 조절을 위한 방법 및 장치

본 개시는 조절 시스템 및 방법에 관한 것으로, 특히 비-침습적(non-invasive) 조절 시스템 및 방법에 관한 것이다.

이 섹션은 반드시 종래 기술일 필요는 없는 본 개시와 관련된 배경 정보를 제공한다.

소정 상황에서, 뇌 척수액(cerebral spinal fluid, CSF)이 대상체(subject)의 뇌 주위에 축적될 수 있다. CSF의 축적량이 충분히 많은 경우, 대상체는 부정적인 영향을 느낄 수 있다. 대상체가 부정적인 영향을 경험하거나 접하게 되면, 완화시키거나 CSF가 뇌의 뇌실 및/또는 뇌 주위의(예컨대, 뇌 조직과 내부 두개골 벽 사이의) 영역으로부터 두개골로부터 떨어진 용적부(volume)로 흐르도록 허용하기 위해 션트(shunt) 및 밸브 시스템을 설치하는 것이 선택될 수 있다. 션트 시스템의 위치설정 및 이식은 카테터 라인 내의 밸브 시스템으로 카테터를 뇌 내에 그리고 카테터를 뇌로부터 떨어진 곳에 위치시키는 단계를 포함할 수 있다. CSF는 카테터에 이어서 밸브를 통해, 그리고 이어서 수집 용적부(collecting volume)로 흐를 것이다. 일반적으로 알려진 밸브 및 션팅(shunting) 시스템은 매사추세츠 주에 사업장을 두고 있는 Depuy Synthes가 판매하는 Codman Certas® Plus 프로그래밍가능 밸브 시스템 및 미네소타 주에 사업장을 두고 있는 Medtronic, Inc.가 판매하는 Strata® 조절가능 밸브를 포함한다.

이 섹션은 본 개시에 대한 일반적인 개요를 제공하며, 그 전체 범위 또는 그 모든 특징을 포괄적으로 개시하는 것은 아니다.

밸브 시트(valve seat)와 접촉하는 밸브 부재(예컨대, 볼 또는 구체)에 대한 저항을 선택적으로 설정하도록 조절될 수 있는 밸브 조립체가 개시된다. 밸브 시트에 대해 밸브 부재에 가해지는 압력이 클수록, 밸브 부재를 밸브 시트로부터 멀어지게 이동시킴으로써 밸브를 개방시키기 위해 밸브 부재를 이동시키는 데 필요한 힘(예컨대, 압력)이 커진다. 일단 밸브 부재가 밸브 시트로부터 멀어지게 이동되면, 물질이 밸브를 통해 소스(source)로부터 원위 위치로 흐를 수 있다. 따라서, 다양한 실시예에서, 밸브 시스템은 소스 부근에 있는 입구에서의 근위 부분 및 카테터와 같은 수집 라인 또는 용적부에 있거나 그 부근에 있는 출구에서의 원위 부분을 포함한다.

밸브 조립체는 밸브 부재에 인가되는 압력을 조절하기 위해 제1 위치 및 제2 위치와 같은 위치들 사이에서 이동가능한, 이동가능 부재 또는 로터와 같은 제1 부재를 포함한다. 밸브 부재는 밸브 부재를 밸브 시트로부터 멀어지게 이동(예컨대, 개방)시키고 유체와 같은 물질이 밸브 부재를 지나 흐르도록 허용하기에 충분히 큰 힘으로 압력과 같은 힘이 있을 때까지 밸브 시트 상에 폐쇄 위치로 안착될 수 있다. 조절은 제1 부재 상의 캠 표면을 통해 행해질 수 있다.

이동가능 부재는 실질적으로 둥글 수 있고, 이동가능 부재의 외부 에지 상에 형성되는 하나 이상의 캠 표면을 포함할 수 있다. 각각의 캠 표면은 이동가능 부재의 중심으로부터 선택된 거리에 있는 외부 표면을 연장시키거나 가질 수 있다. 따라서, 각각의 캠 표면은 이동가능 부재의 상이한 반경을 포함할 수 있다. 따라서, 이동가능 부재는 밸브 시트에 대해 밸브 부재에 인가되는 힘을 조절하기 위해 밸브 부재에 대해 이동될 수 있다.

이동가능 부재는 선택된 부분에 대해, 예를 들어 돌출부 또는 액슬(axle)을 중심으로 회전할 수 있다. 이동가능 부재는 밸브 조립체의 표면의 고정 또는 정지 부분과 맞물리는 맞물림 부재 또는 돌출부를 추가로 포함할 수 있다. 따라서, 이동가능 부재는 선택된 위치로 이동될 수 있고, 이동가능 부재로부터의 돌출부와 밸브 조립체의 정지 부분의 상호작용이 이동가능 부재를 선택된 위치로 유지시킬 수 있다.

또한, 본 개시가 뇌수종 응용에서의 밸브 조립체의 사용에 대한 예시적인 실시예를 개시하고 예시한다는 것을 이해하여야 한다. 그러나, 밸브 조립체가 임의의 적절한 응용에서 제1 위치로부터 제2 위치로의 물질의 흐름을 조절하는 데 사용될 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 밸브 조립체는 예를 들어 압력 방출 응용(예컨대, 보일러) 또는 내연 기관과 같은 기계적 응용에서 흐름을 조절하거나 제한하기 위해 제공될 수 있다. 대안적으로, 밸브 조립체는 예를 들어 상업용 탱크(예컨대, 어류 탱크, 하수 보유 탱크) 또는 다른 적절한 시스템으로부터의 유체의 흐름을 제어하기 위해 다른 적절한 흐름 제어 시스템 내에 위치될 수 있다. 따라서, 현재 개시된 밸브 조립체가 뇌수종 응용이 단지 예시적이라는 점에서 그러한 응용에 사용되도록 요구되지는 않는다는 것을 이해하여야 한다.

추가의 적용 가능한 분야는 본원에 제공된 설명으로부터 명백해질 것이다. 본 발명의 내용에서의 설명과 특정 예들은 단지 예시를 위한 것일 뿐, 본 개시의 범위를 한정하려고 하는 것은 아니다.

본 명세서에 기술된 도면은 모든 가능한 구현예가 아니라 단지 선택된 실시예의 예시적인 목적을 위한 것이며, 본 개시의 범위를 제한하도록 의도되지 않는다.
도 1은 다양한 실시예에 따른, 밸브 조립체의 사시도이다.
도 2는 도 1의 밸브 조립체의 단면도이다.
도 3은 도 1의 밸브 조립체의 분해도이다.
도 4는 다양한 실시예에 따른, 예시적인 사용에서의 도 1의 밸브 조립체의 개략적인 환경도(environmental view)이다.
도 5는 도 1의 밸브 조립체의 밸브 메커니즘의 단면도이다.
도 6a는 제1 위치에 있는 도 1의 밸브 조립체의 밸브 메커니즘의 평면도이다.
도 6b는 도 6a의 밸브 부재의 상세도이다.
도 6c는 제2 위치에 있는 도 1의 밸브 조립체의 밸브 메커니즘의 평면도이다.
도 6d는 다양한 실시예에 따른, 밸브 조립체의 밸브 메커니즘의 평면도이다.
도 7a는 제1 위치에 있는 도 6a의 밸브 조립체의 밸브 메커니즘의 단면도이다.
도 7b는 제1 위치에 있는 도 6c의 밸브 조립체의 밸브 메커니즘의 단면도이다.
대응하는 도면 부호는 도면들 중 여러 도면에 걸쳐 대응하는 부분을 나타낸다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 예시적인 실시예들을 보다 완전하게 설명한다.

도 1, 도 2, 및 도 3을 참조하면, 유체 제어 장치 또는 밸브 조립체(20)가 예시된다. 밸브 조립체(20)는 입구 커넥터 또는 연결부(22) 및 출구 커넥터 또는 연결부(24)를 포함할 수 있다. 밸브 조립체(20)는 선택된 응용을 위해 다양한 위치에 위치될 수 있다. 예를 들어, 본 명세서에서 논의되는 바와 같이, 밸브 조립체(20)는 대상체 내에 피하에 위치될 수 있다. 예를 들어, 밸브 조립체(20)는 대상체의 진피 층 아래에 그리고 두개골 위에 위치될 수 있다. 도관이 뇌 내의 선택된 위치(예컨대, 뇌실)로부터 인간 대상체의 복부 부근과 같은 수집 용적부로 뇌 척수액(CSF)과 같은 유체를 배출하기 위해 각각의 입구(22) 및 출구(24)에 연결될 수 있다. 밸브 조립체(20)는 본 명세서에서 추가로 논의되는 바와 같이, 밸브 부재(140)를 포함하는 밸브 메커니즘(90)과 같은 다양한 구성요소를 통합할 수 있는 카트리지 조립체(28)를 포함하는 다양한 부-조립체 부분을 포함할 수 있다.

카트리지 조립체(28)는 출구(24)를 연장시키거나 그를 포함하는 출구 커넥터(29)와 연결될 수 있다. 출구 커넥터(29)는 본 명세서에 참고로 포함되는 미국 특허 제9,295,826호에 개시된 것과 같은 당업계에 일반적으로 알려진 것과 같은 보충 밸브 조립체, 및/또는 미네소타 주에 사업장을 두고 있는 Medtronic Inc.가 판매하는 Strata® 조절가능 압력 밸브 내에 포함된 보충 또는 Delta® 밸브와 같은 다양한 부분을 포함할 수 있다. 밸브 조립체(20)는 외부 커버(32)에 의해 덮이는 저장소 용적부 또는 영역(30)을 추가로 포함할 수 있다. 외부 커버(32)는 카트리지(28) 및 입구(22)까지 연장되는 입구 커넥터(34)를 추가로 덮을 수 있다. 도 3에 예시된 바와 같이, 카트리지(28)는 저장소 용적부(30)가 카트리지(28) 및 출구 커넥터(34)에 의해 적어도 부분적으로 한정되도록 위치될 수 있다. 커버(32)는 실리콘을 포함하는 생체적합성 및 가요성 재료와 같은 선택된 재료로 형성될 수 있다. 따라서, 저장소(30)는 예를 들어 카트리지(28) 및/또는 입구(22)를 통한 증가된 흐름을 일으키기 위해 커버(32)를 누르고 저장소(30) 내의 재료에 압력을 인가함으로써 조작될 수 있다. 출구 커버(40)가 또한 출구 커넥터(29)를 덮기 위해 제공될 수 있고, 커버(32) 또는 밸브 조립체(20)의 다른 적절한 부분에 선택적으로 밀봉될 수 있다.

다양한 실시예에 따르면, 위치설정 매트 또는 기부(44)가 밸브 조립체(20)를 선택된 위치에, 예를 들어 대상체(52)의 두개골의 골판 상에 연결 또는 위치시키기 위해 제공될 수 있다. 다양한 실시예에서, 도 4에 예시된 바와 같이, 밸브 조립체(20)는 인간 대상체와 같은 대상체(52)의 진피(50) 아래에 위치된다. 제1 카테터 또는 관 부재(54)가 대상체(52)의 뇌(56)의 일부분 내에 위치되거나 이식될 수 있다. 출구 또는 제2 카테터(58)가 이어서, 위에서 논의된 바와 같이, 밸브 조립체(20)로부터 멀어지게 예를 들어 복부 또는 다른 적절한 위치를 포함하여 선택된 위치로 지향될 수 있다.

계속해서 도 1, 도 2, 및 도 3을 참조하면, 밸브 조립체(20)는 위에서 논의된 것을 포함하여, 그리고 본 명세서에서 추가로 논의되는 바와 같이 다양한 부분을 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 논의된 것, 그의 적절한 변형, 및 본 명세서에 참고로 포함되는 미국 특허 제9,295,826호에 개시된 것을 포함하는 다른 적절한 연결 부분을 포함하여 다양한 연결 부분이 밸브 조립체(20)의 다양한 부분을 상호연결하기 위해 제공될 수 있다. 그럼에도 불구하고, 밸브 조립체(20)는 개별적으로 그리고/또는 조절 조립체와 함께 사용될 수 있는 밸브 조절 부재(80)에 의해 조절될 수 있는 밸브 부분을 포함할 수 있다. 조절 조립체는 역시 미네소타 주에 사업장을 두고 있는 Medtronic, Inc.가 판매하는, StrataVarius® 조절 시스템 및/또는 Strata® 밸브 조립체용 다른 조절 도구 또는 시스템을 포함할 수 있다.

밸브 조립체(20)는 카트리지(28) 내에 포함될 수 있는 밸브 메커니즘(90)을 포함한다. 밸브 메커니즘(90)은 저장소 용적부(30)로부터 출구(24)를 통한 흐름을 제어하도록 작동될 수 있다. 따라서, 밸브 조립체(20)의 밸브 메커니즘(90)은 뇌(56)로부터 입구(22)를 통한 그리고 출구(24)를 통한 선택된 배출 위치로의 CSF의 흐름을 제어하도록 작동할 수 있다. 다양한 실시예에서, 제어 메커니즘(80)은 본 명세서에서 논의되는 바와 같이, 흐름을 제어하기 위해 밸브 메커니즘(90)을 조절하도록 밸브 메커니즘(90)과 상호작용할 수 있는 북극 및 남극을 갖는 자석을 포함할 수 있다.

도 5를 참조하여, 밸브 메커니즘(90)이 더욱 상세히 논의될 것이다. 밸브 메커니즘(90)은 카트리지(28) 내에 포함될 수 있다. 카트리지(28)는 내부 용적부(92)를 포함할 수 있다. 밸브 메커니즘(90)은 생체적합성 중합체와 같은 선택된 재료로 형성되는 로터 부재(100)를 추가로 포함한다. 하나 이상의 자기 부재(102, 104)가 로터 부재(100) 내에 통합될 수 있는데, 예를 들어 로터(100) 내에 오버 몰딩(over molding)될 수 있다. 자기 부재(102, 104)는 로터(100)를 내부 용적부(92) 내에서 이동시키도록 조절기(80)와 상호작용할 수 있다.

카트리지(28)를 포함하여 밸브 메커니즘(90)은 로터(100)가 내부에서 회전할 수 있는 저부 카트리지 부재 또는 밸브 컵(110)을 포함한다. 저부 카트리지 부재(110)는 실질적으로 평탄한 기부 표면(186)을 형성하는 기부 벽 또는 부재(111)를 포함한다. 외부 또는 외측 컵 벽(132)이 기부 부재(111)에 대체로 수직하게 연장된다. 외부 또는 외측 벽(132)은 일반적으로 밸브 컵(110)의 외부 치수를 형성하는 외부 표면(126)을 갖는다. 벽(132)은 일반적으로 밸브 컵(110)의 내부 용적부(92)를 형성하거나 한정하는 내부 표면을 추가로 갖는다. 다양한 실시예에서, 밸브 컵(110)은 대체로 만곡될 수 있고, 카트리지(28)(캡(124)을 포함함)는 대체로 원통형일 수 있다.

중심 스핀들 또는 돌출부(114)(또한 액슬(114)로 지칭됨)가 표면(186)으로부터 그리고 대체로 외벽(132)의 내부 표면(127) 내에서 연장된다. 액슬(114)은 로터(100)를 유지시킬 수 있고, 로터가 카트리지 저부(110) 내에서 액슬(114)을 중심으로 회전하도록 허용할 수 있다. 액슬(114)은 축(16)을 따라 연장되고, 로터(100)가 축(116)을 중심으로 회전하도록 허용한다. 액슬(114)은 임의의 적절한 방식으로 형성될 수 있는데, 예를 들어 밸브 컵(110)과 함께 성형되거나, 기부 표면(186)에 고정되거나, 로터(100)와 함께 형성되고 기부 표면(186) 내의 함몰부 내에 위치될 수 있다. 액슬(114)은 도 6에 예시된 바와 같이, 로터(100)의 통로 또는 관통보어(throughbore)(118)를 통과하거나 그와 회전가능하게 맞물릴 수 있다.

카트리지(28)는 제1 카트리지 부재(110)의 벽(132)의 외벽 표면(126)과 맞물릴 수 있는 캡 또는 커버(124)를 추가로 포함할 수 있다. 커버(124)와 외벽 표면(126)의 맞물림은 임의의 적절한 맞물림 메커니즘으로 행해질 수 있다. 예를 들어, 커버(124)는 벽(132)의 수나사(130)에 맞물리는 암나사(128)를 포함할 수 있다. 그러나, 억지 끼워맞춤(예컨대, 캡(124)과 제1 부재(110) 사이의 최소 내지 0의 허용 오차), 스냅 끼워맞춤, 용접 또는 브레이징, 접착제, 용매 결합 등과 같은 다양한 다른 적절한 연결 메커니즘이 제공될 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 일반적으로, 캡(124)은 제1 카트리지 부재(110), 예를 들어 벽(132)의 외부 표면(126)과 맞물려 저부 카트리지 부재(110)의 상부 또는 제2 측(133)을 밀봉하여서 카트리지(28)의 내부 용적부(92)를 둘러싼다.

도 6a, 도 6b, 및 도 6c를 참조하면, 밸브 메커니즘(90)은 밸브 시트(142)에 대해 위치되는 밸브 부재(140)를 포함할 수 있다. 밸브 시트(142)는 벽(132)의 통로(143) 내에 형성될 수 있다. 그러나, 밸브 시트(142)는 통로 내에 포함될 필요는 없다. 밸브 시트(142)는 원추형 시트 영역과 같은 임의의 적절한 형상의 시트를 포함할 수 있다. 따라서, 밸브 시트(142)는 제1 벽(144)을 포함하거나 그에 의해 형성될 수 있다. 벽(144)은 통로(143)의 중심축(148)을 향해 비스듬히 놓일 수 있다.

작동 시, 유체가 대체로 저장소(30)로부터 화살표(150)의 방향으로 그리고 출구(24) 밖으로 흐를 수 있다. 다양한 실시예에서, 화살표(150)의 방향으로 흐르는 유체는 밸브 부재(140)를 시트(142)로부터 이동시켜 유체가 제1 카트리지 부재(110)의 벽(132)을 통해 형성된 통로 또는 채널(143)을 통해 흐르도록 허용한다. 밸브 부재(140)는 대체로 구형 볼과 같은 임의의 적절한 부재로서 형성될 수 있다. 그러나, 밸브 부재(140)가 다른 적절한 형상으로 형성될 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 또한, 밸브 부재(140)는 밸브 시트(142)와 실질적으로 확고한 밀봉 방식으로 맞물리기 위해 약간 순응성 재료와 같은 선택된 재료로 형성될 수 있다. 그러나, 밸브 부재(140)는 또한 그것이 밸브 시트(142)와 맞물릴 때 변형되지 않도록 실질적으로 강성 또는 경질 재료(예컨대, 합성 또는 천연 루비)로 형성될 수 있다.

밸브 부재(140)는 순응성 또는 변형가능한 탄성 부재(예컨대, 스프링 부재)(160)에 의해 맞물린다. 스프링 부재(160)는 밸브 부재(140)와 맞물려 밸브 부재(140)에 힘을 인가하여서 그를 밸브 시트(142) 내에 안착시켜 밸브 메커니즘(90)을 폐쇄시킨다. 스프링(160)은 종동자(follower) 또는 접촉 부재(164)에 의해 맞물린다. 종동자(164)는 제1 단부(166)에서 스프링(160)과 맞물리고, 제2 단부(168)에서 로터(100)와 맞물린다. 따라서, 종동자(164)는 스프링 부재(160)에 선택된 압력을 인가하며, 스프링 부재(160)는 이어서 밸브 부재(140)에 선택된 힘을 인가하여 밸브 부재(140)를 밸브 시트(142)에 대항하여 폐쇄, 예컨대 제1 또는 안착 위치로 편향시킨다. 종동자(164)에 의해 인가되는 힘의 양은 제2 단부(168)를 로터(100)의 선택된 부분과 맞물리게 함으로써 로터(100)에 의해 선택된다. 밸브 부재(140)에 대한 저장소(30)로부터의 힘, 예컨대 유체 압력이 충분히 클 때, 밸브 부재(140)가 밸브 시트(142)로부터 안착해제된다. 안착해제될 때, 밸브는 제2 위치, 예컨대 개방 또는 안착해제 위치에 있다.

계속해서 도 6a, 도 6b, 및 도 6c를 참조하면, 로터(100)는 둘 모두 실질적으로 평탄할 수 있는 제1 또는 상부 표면(172)과 제2 또는 하부 표면(176)(도 5) 사이에서 연장되는, 또한 외측 또는 외부 에지 또는 표면으로 지칭될 수 있는 주연부 표면(170)을 포함한다. 상부 및 하부 표면(172, 176) 사이에서 연장되는 외부 에지(170)가 외부 에지(170) 또는 표면(172, 176)의 방향성을 요구하도록 의도되는 것이 아니라, 현재 논의의 명확성을 위해 간단히 논의된다는 것을 이해하여야 한다.

하나 이상의 정지 돌출부 또는 레그(180)가 (도 5에 예시된 바와 같이) 하부 표면(176)으로부터 연장될 수 있다. 돌출부(180)는 저부 카트리지 부재(110)의 저부 또는 기부 표면(186)으로부터 연장되는 하나 이상의 정지 부재 또는 벽(184)과 선택적으로 맞물린다. 카트리지 부재(110) 내의 정지 벽(184)들 사이의 함입부 또는 요홈으로서 형성되는 포획 영역(188)이 각각의 정지 벽(184)들 사이에 있을 수 있다. 로터(100)로부터의 돌출부(180)는 각각의 벽(184) 중 하나의 에지 또는 측부 표면과 맞물려 로터(100)를 선택된 위치로 유지시킨다. 하나 초과의 정지 러그(lug) 또는 돌출부(180)가 로터(100)로부터 연장되고 하나 이상의 정지 벽(184)과 맞물릴 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 또한, 정지 벽은 외벽(132)의 내부(127)로부터 축(116)의 중심을 향해 연장된다.

또한, 로터(100)의 외부 에지(170)는 캠 표면 또는 로브(lobe)(196)와 같은 영역을 포함한다. 캠 영역(196) 각각은 본 명세서에서 논의되는 바와 같이, 로터(100)의 중심 통로(118)로부터 서로에 대해 상이한 반경방향 치수를 가질 수 있다. 영역(196)의 개수는 임의의 적절한 개수일 수 있고, 스프링 부재(160)를 압축시켜 밸브 부재(140)를 시트(142) 상에 유지시키는, 대체로 화살표(190)의 방향으로 종동자(164)에 인가되는 힘의 충분한 가변성을 보장하기 위해 제공될 수 있다. 다양한 실시예에서, 로터(100)는 각각 선택된 반경방향 치수를 갖는 5개의 영역을 포함할 수 있다. 이러한 반경방향 치수는 예를 들어 약 0.01 밀리미터(mm) 내지 약 0.3 mm만큼, 나아가 약 0.1 mm 내지 약 0.2 mm만큼, 더 나아가 약 0.12 mm만큼 서로 상이할 수 있다. 또한, 선택된 반경을 갖는 캠 영역(196)은 본 명세서에서 논의되는 바와 같이 종동자(164)와 맞물리도록 선택된다. 반경방향 치수는 본 명세서에서 논의되는 바와 같이, 종동자와 맞물리고 선택된 힘을 스프링(160)에 인가하도록 추가로 선택된다.

예를 들어, 로터 부재(100)는 제1 영역 또는 캠 부분(196a)에 대한 또는 그에서의 최대 반경(194) 및 제2 영역(196b)에 대한 또는 그에서의 최소 반경(198)을 포함할 수 있다. 그러나, 도 6a 및 도 6c에 예시된 바와 같이, 예를 들어, 로터(100)는 5개의 별개의 외부 표면(196a, 196b, 196c, 196d, 196e)을 포함할 수 있다. 이들 영역(196) 각각은 로터(100)의 중심 부분(118)으로부터 상이한 반경을 포함할 수 있다. 다양한 실시예에서, 영역(196a, 196b, 196c, 196d, 196e) 각각은 고정 반경 부분을 포함한다. 예를 들어, 영역(196b)은 고정 반경 영역(196b')을 포함하며, 이러한 고정 반경 영역(196b')은 고정 반경 영역(196b') 내의 모든 점에서 반경(198)과 실질적으로 동일한 반경을 갖는다. 캠 영역의 고정 반경 영역들 사이에, 예를 들어 고정 반경 영역(196b')과 주변 영역(196a)의 고정 반경 영역(196a') 사이에, 고정 반경 영역(196b')의 반경(194)보다 큰 반경을 포함할 수 있는 전이 영역(197)이 존재한다. 정지 돌출부(180)는 캠 영역(196) 각각의 고정 반경 영역이 종동자(164)와 맞물리도록 하는 위치에서 벽(184)과 맞물리도록 위치된다. 따라서, 본 명세서에서 논의되는 바와 같이, 로터(100)는 선택된 표면(196) 중 하나를 종동자(164)에 맞대어 위치시킴으로써 종동자(164)에 선택적인 힘을 인가할 수 있다.

도 6a에 예시된 바와 같이, 표면(196a)이 종동자(164)와 접촉하고 있다. 표면(196a)은 로터(100)의 중심 통로(118)로부터 반경(194)을 갖는다. 따라서, 표면(196a)은 종동자(164)를 스프링(160)을 향해 화살표(190)의 방향으로 제1 거리만큼 압축 또는 이동시켜 밸브 부재(140)를 시트(142) 상으로 압축 또는 이동시킨다. 표면(196a)은 특정 또는 설정된 양의 압력 또는 밸브 메커니즘(90)을 포함하는 밸브 조립체(20)의 유효 압력 또는 유량과 관련될 수 있다. 로터(100)는 표면(196b)과 같은 대안적인 표면에서 종동자(164)에 맞대어져 맞물리도록 중심 포스트(114)를 중심으로 회전될 수 있다.

도 6c에 예시된 바와 같이, 표면(196b)이 종동자(164)와 접촉하고 있다. 따라서, 종동자(164)는 스프링(160)을 향해 상이한 양(예컨대, 더 짧은 거리)만큼 이동된다. 따라서, 더 작은 힘이 스프링(160) 및 각각 시트(142) 상의 밸브 부재(140)에 인가된다. 따라서, 로터(100)는 종동자(164)에 대해 표면 부분(196)을 교번시키거나 선택적으로 위치시킴으로써 밸브 부재(140)에 상이한 양의 힘을 인가할 수 있다.

다양한 실시예에서, 도 6d에 예시된 바와 같이, 종동자(164')(가상선으로 도시됨)가 대안적으로, 또는 종동자(164)에 더하여 포함될 수 있다. 종동자(164')는 종동자(164)와 유사하게, 캠 영역(196) 상에서 로터에 의해 맞물리는 레버 또는 긴 부재로서 형성된다. 그러나, 종동자(164')는 카트리지(28) 내의 회전점 또는 영역 또는 받침점(fulcrum)(165)에 대해 이동할 수 있다. 스프링 맞물림 부분(164'a)이 종동자(164')로부터 연장된다. 로터(100)는 선택된 캠 영역(196) 중 하나에서 종동자(164')와 맞물려 스프링 맞물림 부재(164'a)를 통해 스프링 부재(160)에 힘을 인가한다. 종동자(164')는 또한 밸브 부재(140)에 인가되는 힘을 추가로 조절하기 위해 스프링 부재(160)로부터 멀어지게 편향될 수 있다. 추가의 대안으로서, 또는 종동자(164 및/또는 164')에 더하여, 제2 종동자 부재(164'')(가상선으로 도시됨)가 또한 피벗점(165)으로부터 연장될 수 있다. 다양한 실시예에서, 캠 영역(196)은 종동자(164')와 맞물릴 수 있다. 종동자(164')에 대한 힘은 직접적으로 또는 피벗점(165)을 통해 제2 종동자 부재(164'')로 전달된다. 제2 종동자(164'')는 이어서 직접적으로 또는 종동자(164'a)를 통해 스프링(160)에 선택된 힘을 인가한다. 따라서, 밸브 메커니즘(90)이 밸브 부재(140)에 힘을 선택적으로 인가하기 위해 적절한 구성을 포함할 수 있다는 것이 당업자에 의해 이해된다.

도 7a를 참조하면, 조절 메커니즘(80)은 임의의 적절한 조절 메커니즘일 수 있다. 다양한 실시예에서, 조절 메커니즘(80)은 로터(100)와 (예컨대, 침습적으로 또는 비-침습적으로) 상호작용하기 위한 자석 또는 다른 부분을 포함하고, 로터(100)에서 자기 부재 또는 자기 부분(102, 104)에 힘을 인가할 수 있다. 따라서, 조절 부재(80)는 로터(100)를 이동 또는 위치(예컨대, 회전)시키는 데 사용될 수 있다. 부재(102, 104)는 선택된 위치에서 로터(100)에 또는 그 내에 고정되고 조절 도구(80)와 상호작용할 수 있다.

다양한 실시예에서, 자력은 정지 돌출부(180)가 정지 벽(184), 예를 들어 정지 벽(184)의 상부 표면(250)에 닿지 않게 로터(100)를 들어올리도록 로터(100)를 지향 또는 이동시킨다. 로터(100)는 그것이 정지 돌출부(180)를 정지 벽(184)으로부터 맞물림 해제시킴에 따라 대체로 중심 스핀들(114)을 따라 이동한다. 일단 정지 돌출부(180)가 벽(184)으로부터 맞물림 해제되면, 로터(100)는 조절 부재(80)를 회전시킴으로써 스핀들 또는 액슬(114)을 중심으로 회전될 수 있다. 따라서, 조절 부재(80)는 로터(100)를 중심 액슬(114)을 따라 화살표(230)의 방향으로 대체로 축방향으로 이동시킬 수 있다. 그러나, 종동자(164)가 로터(100) 아래에, 예를 들어 로터(100)와 저부 표면(186) 또는 벽 표면(250) 사이에 위치되지 않음을 보장하기 위해 캠 영역(196)을 포함하여 에지(170)가 종동자(164)와 접촉하여 유지될 수 있다는 것을 이해하여야 한다.

카트리지에서, 캡(124)과 맞물리는 리턴 스프링(234)이 제공될 수 있다(도 7a). 따라서, 로터(100)에 인가되는 힘은 리턴 스프링(234)의 스프링 힘을 극복하여서 로터(100)가 스핀들(114)에 대해 이동하여 로크 탭(180)을 로킹 벽(184)으로부터 멀어지게 그리고 그 위로 이동시키도록 허용하기에 충분하다. 조절 부재(80)는 이어서 예를 들어 이중 화살표(236)의 방향으로 회전되어 로터(100)를 종동자(164)에 대해 회전시킬 수 있다.

로터(100)를 회전시킴으로써, 사용자는 캠 표면(196) 중 어느 것이 종동자(164)와 맞물리고 밸브 부재(140)에 힘을 인가할 것인지를 선택한다. 따라서, 도구(80)는 사용자가 로터(100)를 액슬(114)을 중심으로 회전시키도록 허용함으로써 사용자가 밸브 부재(140)에 인가되는 힘을 선택하도록 허용한다. 일단 선택된 캠 영역(196)이 종동자(164)에 맞대어져 위치되면, 조절 부재(80)가 로터(100)로부터 멀어지게 이동되어 리턴 스프링(234)이 로터(100)를 제1 부재(110)의 저부 표면(186)을 향해 편향시키도록 허용할 수 있다. 따라서, 로터(100)는 도구(80)가 제거될 때, 예를 들어 자력이 더 이상 부재(102, 104)에 영향을 미치지 않을 때 저부 표면(186)을 향해 이동하도록 허용된다.

도 7b를 참조하면, 조절 장치(80)의 제거는 로터(100)가 스핀들(114) 상에서 대체로 화살표(240)의 방향으로 이동하게 한다. 정지 부재(180)가 이어서 벽(184)의 표면(250) 아래에 위치되고 벽(184)과 맞물려 로터(100)를 선택된 위치에 유지시킨다. 종동자(164)와 맞물리는 표면(196b)과 같은 선택된 표면이 이어서 스프링(160)을 선택된 양만큼 압축시켜 밸브 부재(140)를 시트(142) 내에 맞물리게 한다.

따라서, 밸브 시트(142) 내에의 밸브 부재(140)의 맞물림은 실질적으로 로터(100)의 측부 또는 에지로부터 나오는 힘을 통해 달성된다. 따라서, 로터(100)에 의해 제공되는 운동 또는 힘의 방향은 액슬(114)에 의해 한정되고 그를 통해 연장될 수 있는 회전축(116)에 실질적으로 수직한 방향과 같이 실질적으로 측방향이다.

다양한 실시예에서, 벽(184)에 대한 정지 돌출부(180)의 위치설정은 종동자(164)에 인가되는 힘에 실질적으로 영향을 미치지 않는다. 예를 들어, 벽(184)은 상부 표면(250)을 포함한다. 정지 부분(180)이 벽(184)의 상부 표면(250) 상에 있을 때, 캠 표면(196b)은 정지 부분(180)이 각각의 정지 벽(184)들 사이의 함입부 또는 함몰부(188) 내에 있는 것처럼 실질적으로 동일한 힘을 종동자(164)에 인가한다. 따라서, 밸브 메커니즘(90)의 힘은 축(116)을 따른 방향으로의 정지 부재(180)의 위치에 기초하여 실질적으로 변화되지 않는다. 오히려, 외부 표면(196b)에 의해 종동자(164) 상에 힘이 인가되어 밸브 부재(140)에 힘을 인가한다.

또한, 전체 밸브 조립체(20)를 포함하여 밸브 메커니즘(90)이 선택된 재료로 형성될 수 있다. 예를 들어, 로터(100) 및 카트리지(28)는 고분자량 폴리에틸렌을 포함하는 적절한 생체적합성 중합체, 폴리술폰을 포함하는 열가소성 중합체, 또는 다른 적절한 중합체로 형성될 수 있다. 따라서, 밸브 메커니즘(90)은 밸브 메커니즘(90)을 구속하거나 그에 다른 힘을 인가하지 않도록 실질적으로 자체-윤활식(self-lubricating)일 수 있다. 또한, 위에서 논의된 바와 같이, 밸브 조립체(20)의 커버(32)는 밸브 조립체(20)의 조절을 허용하기 위해 실리콘과 같은 연질 또는 유연성 재료로 형성될 수 있다.

다시 도 2를 참조하면, 밸브 조립체(20)는 약 4 mm 내지 약 12 mm를 포함하여, 그리고 약 5 mm 내지 약 8 mm를 추가로 포함하여, 약 2 밀리미터(mm) 내지 약 12 mm인 최대 높이(300)를 가질 수 있다. 이러한 최대 높이(300)는, 도 4에 예시된 바와 같이 대상체(52) 상에 위치될 때, 대상체(52)의 진피 표면(50)에 낮은 또는 약간의 장애물을 제공할 수 있다. 따라서, 높이(300)는 선택된 돌출량(projection)을 갖도록 대상체(52)에 의해 선택되거나 인식될 수 있다.

로터(100)의 에지에서 종동자(164)와 맞물리는 카트리지(28) 내에서의 로터(100)의 위치는 효율적이고 알려진 선택된 힘이 종동자(164)에 인가되도록 허용할 수 있다. 벽(184)에 대한 로터 정지부(180)의 위치는 밸브 조립체의 작동 동안 종동자(164)에 인가되는 힘에 실질적으로 영향을 미치지 않는다.

실시예들의 전술한 설명은 예시 및 설명의 목적으로 제공되었다. 그것은 본 개시를 제한하거나 배타시키기 위한 것이 아니다. 특정 실시예의 개개의 구성요소 또는 특징은 일반적으로 특정 실시예로 제한되지 않지만, 적용가능한 경우, 상호 교환가능하며, 구체적으로 도시 또는 기술되지 않더라도, 선택된 실시예에서 사용될 수 있다. 동일한 구성요소 또한 여러 방식으로 변형될 수 있다. 그러한 변형이 본 개시로부터 벗어나는 것으로 간주되어서는 안되며, 모든 그러한 변형은 본 개시의 범위 내에 포함되는 것으로 이해해야 한다.

예시적인 실시예들은 본 개시가 통상의 기술자에게 본 발명의 범주를 완전하게 전달하기 위해 제공된다. 본 개시의 실시예들의 완전한 이해를 제공하기 위해 특정 구성요소, 장치 및 방법의 예와 같이 많은 특정 세부사항이 제시된다. 특정 세부사항들은 채용될 필요가 없고, 예시적인 실시예들은 많은 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 어느 것도 본 개시의 범위를 제한하도록 해석되어서는 안된다는 것은 통상의 기술자에게 명백할 것이다. 일부 예시적인 실시예들에서, 잘 알려진 프로세스들, 잘 알려진 장치 구조들 및 잘 알려진 기술들은 상세히 설명되지 않는다.

Claims

밸브 메커니즘을 통해 유체의 흐름을 제어하기 위한 밸브 조립체로서,
상기 유체가 통과하도록 허용하기 위한 개구를 갖는 입구; 및
상기 유체가 상기 밸브 메커니즘으로부터 흘러나가도록 허용하기 위한 출구를 포함하되,
상기 밸브 메커니즘은,
기부 벽으로부터 연장되는 외벽을 갖는 밸브 컵;
상기 기부 벽의 기부 표면으로부터 연장되고 상기 외벽의 내부 표면의 내부에 있는 제1 정지 벽;
상기 기부 표면으로부터 연장되는 액슬;
로터로서, 상기 로터는 (i) 상기 액슬 위로 통과하고 상기 로터가 상기 기부 표면에 대해 회전하게 허용하도록 구성되는 관통보어 및 (ii) 적어도 (a) 제1 영역 및 (b) 제2 영역을 갖는 외부 표면을 가지며, 상기 제1 영역은 제1 반경을 갖고, 상기 제2 영역은 상기 제1 반경과 상이한 제2 반경을 갖는, 상기 로터;
밸브 부재;
제1 부분 및 제2 부분을 갖는 밸브 편향(biasing) 조립체;
상기 외벽의 일부분 내에 형성되는 밸브 시트를 포함하고,
상기 밸브 부재는 상기 밸브 시트에 위치되고, 상기 밸브 편향 조립체로 폐쇄 위치로 편향되며,
상기 밸브 편향 조립체는 상기 로터의 상기 외부 표면에 의해 맞물려 상기 밸브 부재에 선택된 힘을 인가하는, 조립체.
제1항에 있어서,
상기 입구와 상기 밸브 메커니즘 사이의 용적부를 둘러싸는 저장소를 추가로 포함하는, 조립체.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 액슬은 상기 제1 정지 벽으로부터 이격되는, 조립체.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 밸브 편향 조립체는:
스프링 부재; 및
별개의 종동자 부재를 포함하고,
상기 밸브 부재는 상기 스프링 부재 및 상기 종동자 부재로 상기 폐쇄 위치로 편향되며,
상기 종동자 부재는 상기 로터의 상기 외부 표면에 의해 맞물려 상기 스프링 부재에 선택된 힘을 인가하는, 조립체.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 밸브 편향 조립체는:
스프링 부재;
레버 종동자 부재를 포함하고,
상기 밸브 부재는 상기 스프링 부재 및 상기 종동자 부재로 상기 폐쇄 위치로 편향되며,
상기 종동자 부재는 상기 로터의 상기 외부 표면에 의해 맞물려 상기 스프링 부재에 선택된 힘을 인가하는, 조립체.
제5항에 있어서, 상기 레버 종동자 부재는 상기 로터의 상기 외부 표면에 의해 맞물릴 때 받침점을 중심으로 이동가능한, 조립체.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기부 표면은 실질적으로 평탄한, 조립체.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 로터에 고정되는 자기 부재를 추가로 포함하고,
상기 자기 부재는 조절 도구와 상호작용하여 상기 로터를 들어올리고 상기 로터를 상기 액슬을 중심으로 회전시키도록 구성되는, 조립체.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 로터는:
실질적으로 평탄한 표면;
상기 실질적으로 평탄한 표면으로부터 연장되는 돌출부를 추가로 포함하고,
상기 돌출부는 상기 제1 정지 벽과 선택적으로 맞물려 상기 로터를 선택된 위치에 유지시키는, 조립체.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 로터와 맞물리고 상기 로터를 상기 기부 표면을 향해 편향시키도록 위치되는 리턴 스프링을 추가로 포함하는, 조립체.
유체의 흐름을 제어하기 위한 밸브 조립체로서,
밸브 컵으로서, 상기 밸브 컵은:
실질적으로 평탄한 기부 표면;
상기 실질적으로 평탄한 기부 표면으로부터 연장되는 외벽;
상기 실질적으로 평탄한 기부 표면으로부터 연장되는 제1 정지 벽;
상기 실질적으로 평탄한 기부 표면으로부터 연장되는 액슬을 갖는, 상기 밸브 컵;
로터로서, 상기 로터는:
제2 실질적으로 평탄한 표면에 대향하는 제1 실질적으로 평탄한 표면;
상기 제1 실질적으로 평탄한 표면 및 상기 제2 실질적으로 평탄한 표면 둘 모두를 통해 연장되는 통로로서, 상기 액슬은 상기 통로를 통과하도록 구성되는, 상기 통로;
적어도 (a) 제1 캠 영역 및 (b) 제2 캠 영역을 갖는 외부 표면으로서, 상기 제1 캠 영역은 제1 반경을 갖고, 상기 제2 캠 영역은 상기 제1 반경과 상이한 제2 반경을 갖는, 상기 외부 표면;
자기 부재를 갖는, 상기 로터;
상기 밸브 컵의 상기 외벽을 통해 통로 내에 형성되는 밸브 시트;
상기 밸브 시트와 맞물려 상기 통로를 밀봉하도록 구성되는 밸브 부재;
제1 부분 및 제2 부분을 갖는 밸브 편향 조립체; 및
상기 밸브 컵과 맞물리고 상기 밸브 컵의 내부 부분을 밀봉하기 위한 캡을 포함하고,
상기 밸브 부재는 상기 밸브 시트에 위치되고, 상기 밸브 편향 조립체로 폐쇄 위치로 편향되며,
상기 밸브 편의 조립체는 상기 로터의 외부 표면에 의해 맞물려 상기 밸브 부재에 선택된 힘을 인가하는, 밸브 조립체.
제11항에 있어서, 상기 제1 반경은 상기 제2 반경과 약 0.1 mm 내지 약 0.2 mm만큼 상이한, 밸브 조립체.
제11항 또는 제12항에 있어서, 상기 밸브 편향 조립체는 적어도 스프링 부재 및 종동자를 포함하고;
상기 밸브 부재, 상기 스프링 부재, 및 상기 밸브 부재는 상기 통로 내에 적어도 부분적으로 수용되는, 밸브 조립체.
제13항에 있어서, 상기 종동자는 상기 통로로부터 연장되어 상기 로터의 외측 외부 표면에 의해 선택적으로 맞물리는, 밸브 조립체.
제11항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
유연성 커버를 추가로 포함하고,
상기 유연성 커버는 상기 외벽에 대해 저장소를 적어도 부분적으로 한정하는, 밸브 조립체.
밸브 조립체가 유체가 밸브 메커니즘으로 흐르고 상기 밸브 메커니즘으로부터 흘러나가도록 허용하기 위해 입구 및 출구에 연결되도록 구성되는, 상기 밸브 메커니즘을 통해 상기 유체의 흐름을 제어하도록 상기 밸브 조립체를 작동시키기 위한 방법으로서,
리턴 스프링의 리턴 스프링 힘을 극복하여 로터 돌출부를 정지 벽으로부터 맞물림 해제시키는 단계; 및
로터를 밸브 컵의 기부 표면으로부터 연장되는 액슬을 중심으로 회전시킴으로써 상기 로터를 밸브 부재에 대해 제1 위치에 위치시키는 단계로서, 상기 제1 위치에서 상기 로터의 제1 캠 표면이 상기 밸브 부재와 맞물리는, 단계를 포함하고,
상기 캠 표면은 상기 로터의 외부 표면 상에 형성되고, 상기 제1 캠 표면은 제1 반경을 한정하는, 방법.
제16항에 있어서, 상기 로터와 맞물리는 단계는 조절 부재를 상기 로터의 적어도 일부분과 자기적으로 상호작용하도록 위치시키는 단계를 포함하는, 방법.
제17항에 있어서, 상기 로터와 맞물리는 단계는 상기 로터를 상기 기부에 대해 들어올려 상기 로터로부터 연장되는 정지 돌출부를 정지 벽으로부터 맞물림 해제시키는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
제18항에 있어서,
상기 로터를 상기 밸브 컵의 상기 기부 표면으로부터 연장되는 상기 액슬을 중심으로 회전시킴으로써 상기 로터를 상기 밸브 부재에 대해 제2 위치로 회전시키는 단계로서, 상기 제2 위치에서 상기 로터의 제2 캠 표면이 상기 밸브 부재와 맞물리는, 단계를 추가로 포함하고,
상기 제2 캠 표면은 상기 제1 반경과 상이한 제2 반경을 갖는, 방법.