WO2019245178A1 - 수액 유량조절기 - Google Patents

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WO2019245178A1
WO2019245178A1 PCT/KR2019/006317 KR2019006317W WO2019245178A1 WO 2019245178 A1 WO2019245178 A1 WO 2019245178A1 KR 2019006317 W KR2019006317 W KR 2019006317W WO 2019245178 A1 WO2019245178 A1 WO 2019245178A1
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WO
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flow rate
flow path
height
fluid
control
Prior art date
Application number
PCT/KR2019/006317
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English (en)
French (fr)
Inventor
박부민
김형모
박태춘
강영석
허재성
이두용
Original Assignee
한국항공우주연구원
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Publication date
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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M5/00—Devices for bringing media into the body in a subcutaneous, intra-vascular or intramuscular way; Accessories therefor, e.g. filling or cleaning devices, arm-rests
    • A61M5/14—Infusion devices, e.g. infusing by gravity; Blood infusion; Accessories therefor
    • A61M5/168—Means for controlling media flow to the body or for metering media to the body, e.g. drip meters, counters ; Monitoring media flow to the body
    • A61M5/16804—Flow controllers
    • A61M5/16813—Flow controllers by controlling the degree of opening of the flow line
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
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    • A61M5/16877—Adjusting flow; Devices for setting a flow rate

Definitions

  • the present invention relates to an infusion flow rate regulator used to control the flow rate of fluid to be administered during infusion treatment, and has a circular flow path for controlling the passage distance of the fluid and a circular flow path for inducing discharge of the fluid through the arc flow path.
  • the present invention relates to an infusion flow rate controller capable of finely controlling the flow rate by improving the flow path cross section.
  • Infusion sets typically provide fluid in the bottle at the target prescribed flow rate.
  • a medical device for adjusting and administering to a patient one end of which is connected to an infusion bottle, and the other end is provided with an injection needle, which has a tubular flow path for injecting fluid into the human body.
  • an injection needle which has a tubular flow path for injecting fluid into the human body.
  • Patent Document 10-1487754 discloses a flow rate regulation principle as an example of a conventional fluid flow rate regulator.
  • the fluid flow regulator is inlet 110 and the outlet for connecting and connecting the cut both sides of the infusion set respectively;
  • the second body 100 and the second body 100 having the inlet 110 to receive the sap through the inlet 110 and the flow rate is controlled by the first body 200 and then discharged through the outlet 120
  • It is configured to include a sealing member 300 which is interposed between the second body 100 and the first body 200 to seal the flow path of the first body 200.
  • the first body 200 is formed in the center of the back surface is inserted into the fastener 150 of the second body 100 and inserted into the rotation axis 250, the peripheral portion of the insertion piece 250 of the back
  • the sealing member seating surface 140 of the second body 100 in a state in which the sealing member 300 is interposed when the first body 200 is mounted on the second body 100 by being formed in a single flat surface.
  • the circular flow path 210 formed in the flow path forming surface 240, the connection flow path 220 and the circular flow path 230, and the second body 100 In the flow path forming surface 240 in close contact with the arc, the circular flow path 210 formed in the flow path forming surface 240, the connection flow path 220 and the circular flow path 230, and the second body 100.
  • the outer circumferential surface portion 260 and the outer circumferential surface of the protruding portion are formed to be spaced apart and the outer circumferential surface portion 260 is formed so as to protrude from the inner circumferential surface of the first
  • the locking projection 261 is caught by the stopper 160 at a predetermined rotation angle to stop the rotation, and the scale 270 engraved along the circumferential direction of the outer circumferential surface portion 260. It is configured to include.
  • the circular flow path 230 is formed as a recess and is formed to draw a circle around the insertion piece 250 which is a rotating shaft to form a circular closed curve.
  • the circular arc flow path 210 is also formed as a recess, but is formed to draw an arc image around the rotation axis with a radius larger than the radius of the circular flow path 230, and thus does not become a closed curve.
  • the stopper 261 and the stopper 160 of the second body 100 are aligned with the other end 212 of the arc passage 210 after the inflow passage 111 is out of the center angle of the arc passage 210 (that is, The formation position is adjusted to stop the rotation of the first body 200 at the point away from the arc flow path 210.
  • one end 211 of the circular arc flow path 210 having the same center as the circular flow path 230 is connected to the circular flow path 230 by the connection flow path 220 extending in the groove shape toward the inner circular flow path 230. It leads.
  • the other end 212 of the arc flow path 210 is left in a blocked state. Accordingly, the circular flow path is formed by the connection flow path 220 at one end 211 after drawing the arc starting at the other end 212 of the arc flow path 210.
  • a flow path connected with 230 is formed.
  • the arc flow path 210, the connection flow path 220, and the circular flow path 230 formed as described above are covered with the sealing member 300 to form a sealed flow path. Looking at the cross-sectional shape of the arc flow path 210, the connection flow path 220 and the circular flow path 230 is as follows.
  • the arc flow path 210 is uniform in width throughout the entire area, but the depth is gradually deepened from the other end 212 is closed to the end 211 leading to the connection flow path 220, from the other end 212 to the end 211
  • the cross-sectional area gradually increases.
  • the circular flow path 230 is uniform in width and depth throughout the entire section, so that the cross-sectional area is uniform throughout the entire section.
  • the sap flows into the sap controller and flows through it, the sap flows into the arc flow path 210, passes through the arc flow path, passes through the circular flow path 230 through the connecting flow path 220, and then goes out of the fluid regulator. Is discharged, the flow rate control is adjusted by changing the length passing through the arc flow path 210, the arc flow path length change is adjusted by rotating the first body (200).
  • the circular arc pay 210 which is a portion for adjusting the flow rate, has the same width and the depth (hereinafter, referred to as 'height' for convenience of explanation) varies throughout the entire period, and conceptually illustrates this. 4.
  • Figure 4 is a conceptual view illustrating the circular arc of the circular arc flow path 210, which is a recessed shape of the infusion regulator according to the prior art for the convenience of explanation, in a straight line, (a) is in the circular arc flow path 210 It shows the height change according to the length of the side cross-section of (b) shows a circular width as seen from above the circular arc flow path (210). As is clear from the figure, the arc flows linearly with height and decreases in width, but the width is always constant.
  • the arc flow path 210 is covered with a sealing member 300 to form a sealed flow path
  • the sealing member is generally a soft material to push the open surface of the flow path slightly to reduce the cross-sectional area of the flow path, the end of the flow path ( In the portion through which the micro flow rate passes, the cross-sectional area reduction effect of the flow path becomes relatively large, and if the flow rate becomes severe, the flow path becomes clogged and it is difficult to precisely control the micro flow rate.
  • the conventional sap flow regulator a problem arises that the sap does not come out even when the regulator is opened in the minute control range of very small sap.
  • the fluid flow regulator used for fluid treatment has a width of about 0.15mm and controls a relatively low flow rate of several hundreds of ml per hour by the flow path, and it is used for chemotherapy or in children. Although very low flow rate must be supplied accurately, there is a difficulty in controlling such a minimum flow rate in the prior art.
  • the present invention is to solve the above problems, it is an object of the present invention to improve the width and height change of the sap controller circular arc flow path to provide an infusion regulator that can be adjusted to a very small amount of fluid.
  • the main body 10 having a fluid inlet and discharge port inlet; and a rotary dial 30 rotatably coupled to the main body with a sealing member 20 therebetween to adjust the amount of fluid;
  • the rotary dial includes a control passage 31 of the cross-sectional groove shape having a first width and a first height,
  • the adjusting passage 31 provides a fluid flow regulator comprising a first region in which the width is constant and the height decreases, and a second region in which both the width and height decrease.
  • collector channel 33 of the cross-sectional groove shape to communicate with the control channel to guide the fluid, it is preferable that the width and height of the collector channel is constant.
  • the control passage is an arc-shaped flow path
  • the collector flow path is a circular flow path
  • the height of the control channel in the first area is linearly reduced, and the second area may be formed over a 1/3 to 1/2 area of the length of the control channel.
  • the second area may be started at a point where the height decreases in the first area and the width is the same as the height.
  • the cross section of the control channel in the first region may have a rectangular shape, and the cross section of the control channel in the second region may have a square shape.
  • the infusion controller according to the present invention by the above configuration, there is an effect capable of precise flow rate adjustment even in the region where the flow rate of the sap is a small amount.
  • 1 to 3 is an example of the infusion regulator according to the prior art.
  • Figure 4 is a view showing the height and width of the arc flow path of the sap controller arc shape according to the prior art
  • Figure 6 is a state of the rotary dial of the infusion regulator according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a view showing the height and width of the adjustment channel of the infusion regulator according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a conceptual view showing a sap flow flowing through the control flow passage in the infusion regulator according to an embodiment of the present invention.
  • 10 and 11 are graphs showing the change in the height and width of the infusion regulator according to the present invention and the conventional infusion regulator,
  • Figure 13 is a graph showing the contrast of the hydraulic area in the micro flow rate range of the conventional infusion regulator and the infusion regulator according to the present invention.
  • Figure 14 shows in contrast to the cross-sectional shape of the control channel in the micro flow rate range of the infusion regulator according to the present invention and the conventional fluid regulator.
  • the fluid regulator of the present invention has been developed a controller for precisely controlling the micro flow rate that must accurately supply a very low flow rate of several ml / h used in chemotherapy or children.
  • the sealing member (flexible seal) used for adjusting the flow rate is dug into the groove-shaped flow path, and the reduction of the flow path area due to this digging has a relatively large influence at low flow rates with a low flow path height.
  • the ratio between the width and the height of the flow path is increased, so that the hydrodynamic hydraulic area is more severely reduced.
  • the present invention has been found to be due to the fact that the decrease in hydraulic area is more severe than the decrease in actual area, so that the flow rate does not increase linearly.
  • Figure 5 is a state in which the sealing member is coupled to the body of the infusion regulator according to an embodiment of the present invention
  • Figure 6 is a state of the rotary dial of the infusion regulator according to an embodiment of the present invention
  • Figure 7 is a view of the present invention 8 is a conceptual view showing a fluid regulator control flow passage
  • FIG. 8 is a view showing a height and width of a fluid flow regulator control flow passage according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 9 is a flow diagram of a flow control channel in the fluid flow regulator according to an embodiment of the present invention.
  • FIGS. 10 and 11 are graphs showing the change in the height and width of the infusion regulator according to the present invention and the conventional infusion regulator
  • Figure 12 is a conventional infusion regulator according to the present invention It is a graph showing the flow rate of the fluid regulator in contrast
  • Figure 13 is compared to the hydraulic area in the micro flow range of the conventional fluid regulator and the fluid regulator according to the present invention.
  • Figure 14 shows in contrast the prior art fluid control and the cross-sectional shape of the control passage in the minute flow rate range of the fluid regulator according to the invention.
  • the present invention is a fluid regulator that quantitatively injects fluid into a patient, and takes a shape similar to that of a conventional fluid regulator and newly changes the shape of the flow path cross-sectional area in order to adjust the flow amount of the fluid (sap) injected therein. Since the overall shape of the infusion regulator is similar to the conventional feature because it is characterized in that the description of the general shape of the infusion regulator will be omitted, and the description will be mainly focused on the essential features of the present invention.
  • FIG 5 is a state in which the sealing member 20 is coupled to the main body 10 as a component of the infusion regulator according to an embodiment of the present invention
  • Figure 6 is a state of the rotary dial 30.
  • the fluid regulator of the present invention is a structure in which the rotary dial 30 is coupled to the main body 10, and the fluid is introduced from the inlet (in) from the upper side of the main body to discharge the fluid into the lower outlet (out) of the main body. . Then, the rotation dial rotates to adjust the flow rate of the sap.
  • the adjusting dial 31, the connecting passage 32, and the collector passage 33 are each formed in a groove shape in the rotary dial 30.
  • the adjusting channel 31 is formed in an arc shape without forming a circle as a whole at the outer side of the collector channel 33.
  • the collector channel 33 has a shape of a circle as a whole.
  • the connecting passage 32 is a passage connecting the control passage and the collector passage to each other.
  • reference numerals 21, 22, and 23 denoted by dotted lines indicate positions corresponding to the control channel 31, the connection channel 32, and the collector channel 33 when the rotary dial 30 is coupled.
  • the sealing member 20 of FIG. 5 is provided with a control flow passage inlet 21a so that the sap is injected into the control flow passage 21, and a collector flow passage outlet 23a is formed to store the sap of the collector flow path 23.
  • the sap introduced into the upper inlet (in) of the infusion regulator enters the control passage 21 through the control passage inlet (21a), and after passing through the connecting passage 22 and the collector passage 23, the collector passage After passing through the outlet 23a, the sap is finally discharged to the lower outlet out.
  • the position of the control channel injection port 21a on the control channel 21 is changed. That is, as shown in FIG. 7, after the control flow inlet 21a is positioned at a specific position of the control flow passage 21 and the sap is injected into the control flow passage 21, the sap moves along the groove of the control flow passage.
  • the flow path enters the connection flow passage 22, and the position of the control flow passage inlet 21a is changed by the rotation of the rotary dial so that the fluid is changed on the control flow passage 21 so that the length s and the width of the flow path on the control flow passage are changed. It is controlled.
  • control flow passage 21 has a recessed shape, and the width and height of the control flow passage 21 are considered to be the first width and the first height, respectively, in consideration of these widths and heights. 1) and the second region (21-2 in FIG. 8).
  • the first region is a region where the height is decreased but the width is constant, and in the second region, the width and the height are both decreased. That is, in the present invention, both the width and the height of the second region 21-2 of the control passage are reduced. And the width and height of the collector flow path 33 are formed uniformly.
  • FIG. 8 is a view showing the height and width of the adjusting flow passage 21 of the infusion regulator according to the present invention, the arc-shaped control flow path is shown in a straight line, Figure 8 (a) is the height of the control flow path (b) shows the width of the control channel.
  • the adjusting channel linearly decreases in height in the first region 21-1 but remains constant in width, and in the second region 21-2, the width and height decrease in both regions. to be.
  • the distribution of the first area and the second area may be variously formed. It may be formed over the 3 to 1/2 area.
  • the second region may be started at a point where the height decreases in the first region of the adjustment channel and the width is the same as the height.
  • the cross section of the control passage in the first region may have a rectangular shape
  • the cross section of the control passage in the second region may have a square shape.
  • control flow path is formed as in the present invention, accurate flow rate control is possible in a region in which the minimum flow rate flows, which is shown below as experimental data.
  • Figure 9 is a conceptual view showing the sap flow flowing through the control channel in the infusion regulator according to an embodiment of the present invention.
  • the position of the control channel inlet 21a may be changed by rotating a rotary dial on the control channel 21.
  • 7 and 9 illustrate a case in which the control channel inlet port is positioned at a specific position on the control channel, and the control channel inlet 21a is located in the connection channel 22 for convenience.
  • the angle is 0%, and data comparing the effect of the prior art and the present invention was calculated. That is, the most flow rate flows in the position of the angle 100%.
  • Experimental data shown below is a cross-sectional view of the control channel in the second area by starting the second area at a point where the height decreases in the first area of the control channel and the width is the same as the height (30% angle point). Is the result of the experiment to achieve the square shape.
  • 10 and 11 are graphs showing the change in the height and width of the infusion regulator according to the present invention and the conventional infusion regulator, the solid line is the data of the infusion regulator according to the present invention and the dotted line is the data of the conventional infusion regulator.
  • the fluid regulator of the present invention maintains the flow path cross-sectional area as the width decreases instead of reducing the flow path height in the very low flow rate region. That is, compared to the prior art, in which the width is constant and only the height is reduced in the very small flow range, the width is also reduced, so that the height is relatively high. Maintaining the cross section thus shortens the small dimension portion, which is advantageous in machining.
  • Figure 13 is a graph showing the hydraulic area in the small flow rate range of the conventional fluid regulator and the fluid regulator according to the present invention, the prior art shows that the hydraulic area is reduced in the ultra-low flow rate region. This is because, in the case of a square and a rectangular cross section, as shown in FIG. 14, even if the cross-sectional area of the diarrhea flow path is the same, the flow resistance is different, and as a result, the fluid dynamics are different from each other.
  • the infusion regulator of the present invention is a hydraulic power in a very low It is shown that the area maintains a large value compared to the conventional.

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Abstract

본 발명은, 유체가 유입되는 유입구와 배출되는 배출구를 갖는 본체(10);와 상기 본체에 실링부재(20)를 사이에 두고 회전가능하게 결합되어 유체 양을 조절하는 회전다이얼(30);을 갖는 수액유량조절기에 있어서, 상기 회전다이얼은, 제1폭과 제1높이를 갖는 단면 요홈 형상의 조절유로(31)를 포함하고, 상기 조절유로(31)는, 상기 폭은 일정하고 상기 높이는 감소하는 제1영역과, 상기 폭과 높이가 모두 감소하는 제2영역으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 수액유량조절기를 제공한다. 본 발명에 따른 수액조절기는 상기 구성에 의해서, 수액의 유량이 미소량인 영역에서도 정확한 유량 조절이 가능한 효과가 발생한다.

Description

수액 유량조절기
본 발명은 수액 치료시에 투여할 수액의 유량을 조절하는 데 사용되는 수액유량조절기에 관한 것으로서, 수액의 통과 거리를 조절하는 원호 유로와 원호 유로를 통과한 수액의 배출을 유도하는 원형 유로를 가지되, 유로 단면을 개선하여 유량을 미세하게 조절할 수 있는 수액 유량조절기에 관한 것이다.
수액세트는 일반적으로 수액병에 담긴 수액을 처방에 따른 목표 유량으로
조절하여 환자에게 투여하는 의료 기구로서, 일단이 수액병에 연결되고, 타단에는 주사바늘이 구비되어 인체에 수액을 주입하는 튜브 형의 유로는 갖는 장치로, 수액유량조절기의 튜브 유로는 일반적으로 롤러의 상하 이동으로 튜브의 유로 단면적을 변경하여 수액 유량을 조절하던 롤러클램프가 존재한다.
그리고, 최근에는 수액 유량을 정밀하게 조절하는 수액유량조절기로서 많은 도구들이 개발되고 있으며, 종래의 수액유량조절기의 예로서 등록특허 제10-1487754호가 유량 조절 원리를 개시하고 있다.
상기 등록특허 제10-1487754호의 도면 중 일부인 도 1 내지 도 3을 참조하여 종래기술을 개략적으로 설명하면, 수액유량조절기는 수액세트의 절단된 양측 튜브를 각각 체결하여 연결시키는 유입구(110)와 배출구(120)를 구비하여 유입구(110)를 통해 수액을 유입받고 제1 몸체(200)에 의해 유량 조절되게 한 후 배출구(120)를 통해 배출되게 하는 제2 몸체(100), 제2 몸체(100)에 회전 가능하게 장착되며 유입구(110)와 배출구(120) 사이에 배치할 유로를 구비하여 회전각의 변경으로 유동저항을 변화시키는 유로에 의해 유량 조절되게 하는 제1 몸체(200), 및 제2 몸체(100)와 제1 몸체(200)의 사이에 개재되어 제1 몸체(200)의 유로를 밀폐하는 실링부재(300)를 포함하여 구성된다.
상기 제1 몸체(200)는 배면의 중심에 돌출형성되고 제2 몸체(100)의 체결구(150)에 삽입되어 회전축이 되게 한 삽입편(250)과, 배면 중에서 삽입편(250)의 주변에 단일의 평평한 면으로 조성되어 제2 몸체(100)에 제1 몸체(200)를 장착할 시에 실링부재(300)가 개재된 상태로 제2 몸체(100)의 실링부재 안착면(140)에 밀착되는 유로 형성면(240)과, 유로 형성면(240)에 조성되는 원호 유로(210), 연결 유로(220) 및 원형 유로(230)와, 제2 몸체(100)에 장착할 시에 제2 몸체(100)의 실링부재 안착면(140)을 형성하기 위해 돌출시킨 부위의 외주면을 간격을 두고 감싸게 한 외주면부(260)와, 외주면부(260)의 내주면에 돌출되게 조성하여 제1 몸체(200)를 회전시킬 시에 소정의 회전각에서 스토퍼(160)에 걸려 회전을 멈추게 하는 걸림돌기(261)와, 외주면부(260)의 둘레방향을 따라 새긴 눈금(270)을 포함하여 구성된다.
원형 유로(230)는 요홈으로 조성되며, 회전축인 삽입편(250)을 중심으로 원형을 그리도록 조성되어 원형의 폐곡선을 이룬다. 원호 유로(210)의 경우도 요홈으로 조성되되, 원형 유로(230)의 반경보다는 큰 반경으로 회전축을 중심으로 원호 상을 그리도록 조성되어서, 폐곡선으로 되지는 아니한다. 상기 걸림돌기(261) 및 제2 몸체(100)의 스토퍼(160)는 유입 통로(111)를 원호 유로(210)의 타단(212)에 맞춰진 후 원호 유로(210)의 중심각에 벗어나는 지점(즉 원호 유로(210)을 벗어나는 지점)에서 제1 몸체(200)의 회전을 멈추도록 형성 위치를 맞춘다.
이와 같이 원형 유로(230)와 동일한 중심을 갖는 원호 유로(210)의 일단(211)은 안쪽의 원형 유로(230)를 향해 요홈 형상으로 연장 형성된 연결 유로(220)에 의해서 원형 유로(230)와 이어진다. 원호 유로(210)의 타단(212)은 막힌 상태로 둔다 이에 따라, 원호 유로(210)의 타단(212)에서 시작하여 원호를 그린 후 일단(211)에서 연결 유로(220)에 의해 원형 유로(230)와 연결되는 유로가 형성된다.
이와 같이 형성되는 원호 유로(210), 연결 유로(220) 및 원형 유로(230)는 실링부재(300)에 덮여 밀폐된 유로를 형성한다. 원호 유로(210), 연결 유로(220) 및 원형 유로(230)의 단면적 형상을 보면 다음과 같다.
원호 유로(210)는 전구간에 걸쳐 폭이 균일하지만, 막혀있는 타단(212)에서 연결 유로(220)에 이어지는 일단(211)으로 갈수록 깊이가 점차 깊어져서, 타단(212)에서 일단(211)으로 갈수록 단면적이 점차 증가한다. 원형 유로(230)는 전구간에 걸쳐 폭과 깊이가 균일하여서, 단면적도 전구간에 걸쳐 균일하다.
수액이 수액조절기 내부에 유입되어 흘러가는 유로를 보면, 유입된 수액은 원호 유로(210)로 유입되고 원호 유로를 거친 후 연결 유로(220)를 통해 원형 유로(230)를 거친 후 수액조절기 외부로 배출되며, 유량 조절은 원호 유로(210)를 지나는 길이를 변경하여 조절하게 되고, 원호 유로 길이 변경은 상기 제1 몸체(200)를 회전시켜서 조절한다.
그런데, 종래기술에서는 유량을 조절하는 부분인 원호 유료(210)가 전구간에 걸쳐서 폭은 동일하고 깊이(이하, 설명 편의상 '높이'라고 함)는 변화하는 형태를 취하고 있으며, 이것을 개념적으로 도시한 것이 도 4이다.
도 4는 종래기술에 따른 수액조절기의 요홈 형상인 상기 원호 유로(210)의 원호을 설명 편의를 위해 펼쳐서 직선형으로 개념적으로 도시한 형태이며, 직선으로 펼친 상태에서 (a)는 상기 원호 유로(210)의 측단면으로 길이에 따른 높이 변화를 보여주고, (b)는 원호 유로(210)를 위에서 바라 본 모습으로 폭이 일정한 것을 보여준다. 그림에서 명확한 바와 같이, 원호 유로는 길이에 따라 높이는 선형적으로 감소하나 폭은 항상 일정하다.
그런데, 종래의 기술은 아래와 같은 문제점이 있다.
상기 원호 유로(210)는 실링부재(300)에 덮여 밀폐된 유로를 형성하게 되는데, 실링부재는 일반적으로 부드러운 재질이어서 유로의 개방면을 약간 밀고 들어와서 유로의 단면적이 줄어들게 되는데, 유로의 말단부(미소 유량이 통과하는 부분)에서는 유로의 단면적 감소 영향이 상대적으로 커지게 되고 심하면 유로가 막히게 되어 정확한 미소 유량의 조절이 어렵게 된다. 종래 수액유량 조절기의 경우 매우 소량인 수액의 미소 조절 범위에서는 조절기를 개방하여도 수액이 나오지 않는 문제가 발생한다.
수액 치료에 사용되는 수액 유량조절기는 내부의 0.15mm 정도의 폭을 가지고 유로에 의해 시간당 수 ~ 수백 ml 의 비교적 낮은 유량을 조절하는 장치이며, 항암치료나 소아의 경우에 사용되는 수 ml/h 의 아주 낮은 유량을 정확하게 공급하여야 하나 종래 기술로는 이러한 극소 유량 조절이 어려운 면이 있다.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로, 수액조절기 원호 유로의 폭과 높이 변화를 개선하여 극소 유량의 수액도 조절이 가능하도록 하는 수액조절기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은, 유체가 유입되는 유입구와 배출되는 배출구를 갖는 본체(10);와 상기 본체에 실링부재(20)를 사이에 두고 회전가능하게 결합되어 유체 양을 조절하는 회전다이얼(30);을 갖는 수액유량조절기에 있어서, 상기 회전다이얼은, 제1폭과 제1높이를 갖는 단면 요홈 형상의 조절유로(31)를 포함하고,
상기 조절유로(31)는, 상기 폭은 일정하고 상기 높이는 감소하는 제1영역과, 상기 폭과 높이가 모두 감소하는 제2영역으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 수액유량조절기를 제공한다.
상기 조절유로에 연통되어 상기 유체를 안내하는 단면 요홈 형상의 콜렉터유로(33);를 더 포함하고, 상기 콜렉터유로의 폭과 높이는 일정한 것이 좋다.
상기 조절유로는 원호형상의 유로이며, 상기 콜렉터유로는 원형형상의 유로이며, 상기 조절유로와 상기 콜렉터유로를 연결하는 연결유로를 더 포함한다.
상기 제1영역에서 상기 조절유로의 높이는 선형적으로 감소하고, 상기 제2영역은 상기 조절유로 길이의 1/3 내지 1/2 영역에 걸쳐 형성될 수 있다.
상기 제1영역에서 높이가 감소하다가 높이와 폭이 같아지는 지점에서 상기 제2영역이 시작되도록 할 수 있다.
상기 제1영역에서 조절유로의 단면은 직사각형 형상을 이루고, 상기 제2영역에서 조절유로의 단면은 정사각형 형상을 이루도록 할 수 있다.
본 발명에 따른 수액조절기는 상기 구성에 의해서, 수액의 유량이 미소량인 영역에서도 정확한 유량 조절이 가능한 효과가 발생한다.
도 1 내지 도 3은 종래 기술에 따른 수액조절기의 일예이다.
도 4는 종래 기술에 따른 수액조절기 원호 형상의 원호 유로의 높이와 폭을 보여주는 모습이며,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 수액조절기의 본체에 실링부재가 결합된 모습이며,
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 수액조절기의 회전다이얼의 모습이며,
도 7은 본 발명의 수액조절기 조절유로 개념도이며,
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 수액조절기의 조절유로의 높이와 폭을 보여주는 모습이며,
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 수액조절기에서 조절유로를 유동하는 수액 흐름을 개념적으로 나타낸 모습이며,
도 10과 도 11은 종래 수액조절기와 본 발명에 따른 수액조절기의 높이 및 폭의 변화를 대비해서 보여주는 그래프이며,
도 12은 종래 수액조절기와 본 발명에 따른 수액조절기의 유량 흐름 상태를 대비해서 보여주는 그래프이며
도 13은 종래 수액조절기와 본 발명에 따른 수액조절기의 미소유량 범위에서 수력면적을 대비하여 보여주는 그래프이며,
도 14는 종래 수액조절기와 본 발명에 따른 수액조절기의 미소유량 범위에서의 조절유로의 단면 형상을 대비하여 보여준다.
본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예로부터 더욱 명백해질 것이다. 또한, 사용된 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로써, 이는 사용자 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서의 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
본 발명의 수액 조절기는 항암치료나 소아의 경우에 사용되는 수 ml/h 의 아주 낮은 유량을 정확하게 공급하여야 하는 극소 유량 조절이 정확하게 조절되는 조절기를 개발한 것이다. 발명자는 종래 조절기에서는 유량 조절시에 사용되는 실링부재(플렉서블 씰)가 요홈 형상의 유로 안쪽으로 파고들게 되는데, 이러한 파고듦에 의한 유로 면적의 감소가 유로 높이가 낮은 저유량에서 상대적으로 영향이 크기 때문인 것을 밝혀내고, 또한, 유로 높이가 낮은 경우는 유로의 폭과 높이 사이의 비(Aspect Ratio)가 커져서 유체역학적인 수력면적(Hydraulic Area)이 더 심하게 줄어들기 때문에, 유로의 높이가 낮은 영역에서는 실제 면적의 감소 정도보다 수력면적의 감소가 더 심해서 유량이 선형적으로 증가하지 못하기 때문인 것을 발견하고 본 발명을 도출하게 되었다. 이하 첨부 도면을 참조하여 본 발명에 대해서 상세히 설명한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 수액조절기의 본체에 실링부재가 결합된 모습이며, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 수액조절기의 회전다이얼의 모습이며, 도 7은 본 발명의 수액조절기 조절유로 개념도이며, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 수액조절기의 조절유로의 높이와 폭을 보여주는 모습이며, 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 수액조절기에서 조절유로를 유동하는 수액 흐름을 개념적으로 나타낸 모습이며, 도 10과 도 11은 종래 수액조절기와 본 발명에 따른 수액조절기의 높이 및 폭의 변화를 대비해서 보여주는 그래프이며, 도 12는 종래 수액조절기와 본 발명에 따른 수액조절기의 유량 흐름 상태를 대비해서 보여주는 그래프이며, 도 13은 종래 수액조절기와 본 발명에 따른 수액조절기의 미소유량 범위에서 수력면적을 대비하여 보여주는 그래프이며, 도 14는 종래 수액조절기와 본 발명에 따른 수액조절기의 미소유량 범위에서의 조절유로의 단면 형상을 대비하여 보여준다.
먼저, 본 발명은 환자에게 수액을 정량 투입하는 수액조절기이며 종래의 수액조절기의 형상과 유사한 형상을 취하면서 내부로 주입된 유체(수액)의 흐름 양을 조절하기 위해 유로 단면적의 형상을 새롭게 변경한 것이 특징이므로 수액조절기의 전체적인 형상은 기존과 유사한 점이 있어서 수액조절기의 일반적인 형상에 대한 설명은 생략하고, 본 발명의 핵심적인 특징을 위주로 설명하기로 한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 수액조절기의 구성품으로서 본체(10)에 실링부재(20)가 결합된 모습이며, 도 6은 회전다이얼(30)의 모습이다. 본 발명의 수액조절기는 상기 본체(10)에 상기 회전다이얼(30)이 결합되고, 상기 본체의 상측에서 수액이 유입구(in)에서 유입되어 본체의 하부 배출구(out)로 수액이 배출되는 구조이다. 그리고, 상기 회전다이얼이 회전하면서 수액의 흐름 정도를 조절하게 된다.
도 6을 보면, 상기 회전다이얼(30)에는 조절유로(31)와 연결유로(32)와 콜렉터유로(33)가 각각 요홈 형상으로 형성되어 있다. 상기 조절유로(31)는 콜렉터유로(33)의 외곽에서 전체적으로 원을 이루지는 않고 원호 형상을 이룬다. 그리고, 상기 콜렉터유로(33)는 전체적으로 원을 이루는 형상이다. 그리고, 상기 연결유로(32)는 조절유로와 콜렉터유로를 서로 연결하는 유로이다.
도 5에서 점선으로 표시된 미설명 부호 21, 22, 23은 상기 회전다이얼(30)이 결합되는 경우 조절유로(31), 연결유로(32), 콜렉터유로(33)에 각각 대응되는 위치를 표시한 것이다. 그리고, 도 5의 실링부재(20)에는 조절유로 주입구(21a)가 형성되어 수액이 조절유로(21)로 주입되도록 하고, 콜렉터유로 출구(23a)가 형성되어서 상기 콜렉터유로(23)의 수액이 배출되도록 한다. 즉, 수액조절기의 상측 유입구(in)로 유입된 수액은 조절유로 주입구(21a)를 지나 상기 조절유로(21)로 진입하고, 이후 연결유로(22) 및 콜렉터유로(23)를 거친 후 콜렉터유로 출구(23a)를 지난 후, 최종적으로 상기 하부 배출구(out)로 수액이 배출된다.
이때, 상기 회전다이얼을 돌리게 되면, 상기 조절유로(21) 상에서 상기 조절유로 주입구(21a)의 위치가 변하게 된다. 즉, 도 7에서 도시된 바와 같이 조절유로(21)의 특정 위치에 조절유로 주입구(21a)가 위치하여 조절유로(21)로 수액이 주입된 후, 수액은 조절유로의 홈을 따라 이동한 후 연결유로(22)로 진입하는데, 회전다이얼의 회전으로 조절유로 주입구(21a)의 위치가 수액이 조절유로(21) 상에서 변경됨으로써 조절유로 상에서 유로의 길이(s)와 폭이 달라지게 되어 유량이 조절되는 것이다.
그리고, 본 발명은 상기 조절유로(21)는 요홈 형상인데 그 폭과 높이를 각각 제1폭과 제1높이라고 하면 이들 폭과 높이를 고려하여, 조절유로를 제1영역(도 8의 21-1)과 제2영역(도 8의 21-2)으로 구별되도록 하였다. 상기 제1영역은 높이는 감소하지만 폭은 일정한 영역이며, 제2영역에서는 상기 폭과 상기 높이가 모두 감소하는 영역이다. 즉, 본 발명에서는 조절유로의 제2영역(21-2)은 폭과 높이가 모두 감소하도록 하였다. 그리고, 콜렉터유로(33)의 폭과 높이는 일정하게 형성된다.
도 8에서는 본 발명에 따른 수액조절기의 조절유로(21)의 높이와 폭을 보여주는 모습이며, 상기 원호 형상의 조절유로를 직선형상으로 펼친 모습이며, 도 8의 (a)는 조절유로의 높이를 (b)는 조절유로의 폭을 보여준다. 그림에서 명확한 바와 같이, 조절유로는 제1영역(21-1)에서는 높이는 선형적으로 감소하지만 폭은 일정하게 유지되고 있으며, 제2영역(21-2)에서는 상기 폭과 높이가 모두 감소하는 영역이다.
상기 조절유로(21)에서 상기 제1영역과 제2영역의 배분 즉 제2영역이 시작되는 위치는 다양하게 형성할 수 있으며, 하나의 예로서 상기 제2영역이 상기 조절유로 전체 길이의 1/3 내지 1/2 영역에 걸쳐 형성될 수 있다. 또는, 상기 조절유로의 제1영역에서 높이가 감소하다가 높이와 폭이 같아지는 지점에서 상기 제2영역이 시작되도록 할 수 있다. 이를 통해, 상기 제1영역에서 조절유로의 단면은 직사각형 형상을 이루고, 상기 제2영역에서 조절유로의 단면은 정사각형 형상을 이루도록 할 수 있다.
본 발명과 같이 조절유로를 형성하면 극소 유량이 유동하는 영역에서 정확한 유량제어가 가능하게 되는데, 이하에서는 이를 실험데이타로 보여준다.
이를 위해, 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 수액조절기에서 조절유로를 유동하는 수액 흐름을 개념적으로 나타낸 모습이다. 도 7과 도 9를 같이 보면, 상기 조절유로 주입구(21a)의 위치는 조절유로(21) 상에서 회전다이얼 회전에 의해 변경될 수 있다. 도 7과 도 9는 조절유로 상에서 특정 위치에 조절유로 주입구가 위치하는 경우를 보여주고 있으며, 조절유로 주입구(21a)가 상기 연결유로(22)에 위치하는 경우를 설명 편의상 각도(angle) 100%라고 하고, 조절유로 주입구(21a)가 조절유로의 타측 끝단에 위치하는 경우를 각도 0%라고 하고, 종래 기술과 본 발명의 효과를 비교한 데이타를 산출해 보았다. 즉, 각도 100%인 위치에서 가장 많은 유량이 흐르게 된다.
이하에서 보여주는 실험데이타 자료는 상기 조절유로의 제1영역에서 높이가 감소하다가 높이와 폭이 같아지는 지점(30% 각도 지점)에서 상기 제2영역이 시작되도록 하여 상기 제2영역에서 조절유로의 단면은 정사각형 형상을 이루도록 한 실험의 결과이다.
도 10과 도 11은 종래 수액조절기와 본 발명에 따른 수액조절기의 높이 및 폭의 변화를 대비해서 보여주는 그래프이며, 실선은 본 발명에 따른 수액조절기의 데이타이며 점선은 종래 수액조절기의 데이타이다. 그래프를 보면, 극소 유량 영역에서 본 발명의 수액조절기는 유로 높이가 덜 줄어드는 대신 폭이 줄어들면서 유로 단면적을 유지하는 것을 알 수 있다. 즉, 극소 유량 영역에서 폭이 일정하고 높이만 줄어드는 종래 기술에 비해, 폭도 같이 줄어 들기 때문에 높이가 상대적으로 높게 되는 것이다. 이렇게 단면을 유지하면 작은 치수 부분이 짧아지기 때문에 가공에도 유리한 점이 있다.
도 12는 종래 수액조절기와 본 발명에 따른 수액조절기의 유량 흐름 상태를 대비해서 보여주기 위해 초저유량 영역을 확대하여 보여주는 그래프이며, 종래 수액조절기(점선)에서는 각도 2%이하에서 유량이 선형적으로 증가하지 못하는 문제가 보인다. 이것은 단면의 폭과 높이 사이의 비(Aspect Ratio)가 너무 커서 수력면적(Hydraulic Area)이 과다하게 작아지기 때문이다. 이렇게 종래 기술이 각도 0%인영역(초저유량 영역)에서 선형적이지 못한 문제를 해결한, 본 발명의 수액조절기의 결과(실선)를 보면 초저유량 영역에서도 선형적인 그래프 형상을 보여주고 있다.
도 13은 종래 수액조절기와 본 발명에 따른 수액조절기의 미소유량 범위에서 수력면적을 대비하여 보여주는 그래프이며, 종래 기술에서는 초저유량 영역에서 수력면적이 작아지는 것을 보여주고 있다. 이것은 도 14에서 보여주듯이 단면이 정사각형인 경우와 직사각형인 경우는 설사 유로의 단면적은 동일하더라도 유동저항은 다르게 되고 그 결과 유체역학적으로는 서로 다른 면적이 되기 때문인데, 도 14에서는 종래 수액조절기의 미소유량 영역에서의 조절유로의 단면(a)과 본 발명에 따른 수액조절기의 미소유량 영역에서의 조절유로의 단면(b)의 형상을 대비하여 보여줌으로써, 본 발명의 수액조절기는 극소 유량 영역에서도 수력면적이 종래에 비해 큰 값을 유지하는 것을 보여주고 있다.

Claims (7)

  1. 유체가 유입되는 유입구와 배출되는 배출구를 갖는 본체(10);와 상기 본체에 실링부재(20)를 사이에 두고 회전가능하게 결합되어 유체 양을 조절하는 회전다이얼(30);을 갖는 수액유량조절기에 있어서,
    상기 회전다이얼은, 제1폭과 제1높이를 갖는 단면 요홈 형상의 조절유로(31)를 포함하고,
    상기 조절유로(31)는,
    상기 폭은 일정하고 상기 높이는 감소하는 제1영역과,
    상기 폭과 상기 높이가 모두 감소하는 제2영역으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 수액유량조절기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 조절유로에 연통되어 상기 유체를 안내하는 요홈 형상의 콜렉터유로(33);를 더 포함하고,
    상기 콜렉터유로의 폭과 높이는 일정한 것을 특징으로 하는 수액유량조절기.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 조절유로는 원호형상의 유로이며, 상기 콜렉터유로는 원형형상의 유로이며,
    상기 조절유로와 상기 콜렉터유로를 연결하는 연결유로를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수액유량조절기.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1영역에서 상기 조절유로의 높이는 선형적으로 감소하는 것을 특징으로 하는 수액유량조절기.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제2영역은 상기 조절유로 길이의 1/3 내지 1/2 영역에 걸쳐 형성되는 것을 특징으로 하는 수액유량조절기.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1영역에서 조절유로의 높이가 감소하다가 상기 조절유로의 높이가 조절유로의 폭과 같아지는 지점에서 상기 제2영역이 시작되는 것을 특징으로 하는 수액유량조절기.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1영역에서 조절유로의 단면은 직사각형 형상을 이루고,
    상기 제2영역에서 조절유로의 단면은 정사각형 형상을 이루는 것을 특징으로 하는 수액유량조절기.
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