(57)【要約】      （修正有）【課題】コンパクトで安価な構成の流体制御装置を提供する。【解決手段】流体制御装置１２は、流体が流れる流体制御部品２１を少なくとも１つ備える流体制御回路を有する。流体制御部品２１を制御するために、少なくとも１つの電気および／または電子部品５１を備える制御回路が設けられる。第１キャリア部４５は、第１結合面４７を有し、第２キャリア部４８は、第２結合面５０を有する。第１結合面４７には、少なくとも１つの第１流路空洞が設けられ、かつ／または、第２結合面５０には、少なくとも１つの第２流路空洞が設けられる。結合面４７、５０を対向させたままキャリア部４５、４８を互いに接続することにより、少なくとも１つのメイン流路、分離位置の領域に形成される。第１キャリア部４５には、流体制御部品２１用の第１実装面４６が設けられてもよい。第２キャリア部４８には、部品５１用の第２実装面４９が設けられてもよい。【選択図】図３
2020183805.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
医療機器（１０）用流体制御装置（１２）であって、
流入点（２３）と流出点（２４）との間に配置された、少なくとも１つの流路部（２２）および少なくとも１つの流体制御部品（２１）を有する流体制御回路（１９）と、
前記流体制御回路（１９）の前記少なくとも１つの流体制御部品（２１）を制御するように構成された制御回路（２０）であって、少なくとも１つの電気および／または電子部品（５１）を有する制御回路（２０）と、
第１実装面（４６）および第１結合面（４７）を有する第１キャリア部（４５）と、第２実装面（４９）および第２結合面（５０）を有する第２キャリア部（４８）とを備え、
前記流体制御回路（１９）の前記少なくとも１つの流体制御部品（２１）、ならびに、前記制御回路（２０）の前記少なくとも１つの電気および／または電子部品（５１）は、前記キャリア部（４５、４８）の前記実装面（４６、４９）に配置され、
少なくとも１つの第１流路空洞（６０）が前記第１結合面（４７）に設けられ、かつ／または、少なくとも１つの第２流路空洞（６２）が前記第２結合面（５０）に設けられ、
前記２つのキャリア部（４５、４８）は、前記少なくとも１つの第１流路空洞（６０）および／または前記少なくとも１つの第２流路空洞（６２）が前記流路部（２２）の少なくとも１つのメイン流路（７２）を規定するように前記結合面（４７、５０）で互いに接続される
流体制御装置。
【請求項２】
少なくとも１つの第１流路空洞（６０）および少なくとも１つの第２流路空洞（６２）が設けられ、各第１流路空洞（６０）と、それに対応する１つの第２流路空洞（６２）とは、前記流路部（２２）の１つのメイン流路（７２）を形成する
請求項１に記載の流体制御装置。
【請求項３】
各第１流路空洞（６０）および各第２流路空洞（６２）は、半円形状の断面を有する
請求項２に記載の流体制御装置。
【請求項４】
前記第１キャリア部（４５）および前記第２キャリア部（４８）は、それぞれの射出成形部品によって形成される
請求項１〜３のいずれか１項に記載の流体制御装置。
【請求項５】
前記第１実装面（４６）と前記第１結合面（４７）との間に延在し、かつ、前記第１実装面（４６）から前記第１結合面（４７）、または、前記第１結合面（４７）から前記第１実装面（４６）への少なくとも１つの延在方向にアンダーカットがない、少なくとも１つの流体第１分岐路（６１）が前記第１キャリア部（４５）に存在する
請求項１〜４のいずれか１項に記載の流体制御装置。
【請求項６】
前記第２実装面（４９）と前記第２結合面（５０）との間に延在し、かつ、前記第２実装面（４９）から前記第２結合面（５０）、または、前記第２結合面（５０）から前記第２実装面（４９）への少なくとも１つの延在方向にアンダーカットがない、少なくとも１つの流体第２分岐路（６３）が前記第２キャリア部（４８）に存在する
請求項１〜５のいずれか１項に記載の流体制御装置。
【請求項７】
シール部（７８）は、前記第１結合面（４７）と前記第２結合面（５０）との間に配置される
請求項１〜６のいずれか１項に記載の流体制御装置。
【請求項８】
１以上の第１流路空洞（６０）および／または１以上の第２流路空洞（６２）は、前記結合面（４７、５０）において、または、前記結合面（４７、５０）に沿って、互いに離れた複数のメイン流路（７２）を形成する
請求項１〜７のいずれか１項に記載の流体制御装置。
【請求項９】
前記シール部（７８）は、複数のリングシール（７９）を備え、
各リングシール（７９）は、前記流路部（２２）のメイン流路（７２）を取り囲む
請求項７を引用する請求項８に記載の流体制御装置。
【請求項１０】
各流体制御部品（２１）は、前記第１実装面（４６）に配置される
請求項１〜９のいずれか１項に記載の流体制御装置。
【請求項１１】
各電気および／または電子部品（５１）は、前記第２実装面（４９）に配置される
請求項１〜１０のいずれか１項に記載の流体制御装置。
【請求項１２】
前記流路部（２２）のメイン流路（７２）は流量測定チャネル（３３）を形成し、
流れ方向（Ｆ）に互いに離れたまま前記流量測定チャネル（３３）に通じる２つの圧力測定チャネル（３４）を有する少なくとも１つの圧力測定チャネルペア（３５、３６）が前記キャリア部（４５、４８）のうち少なくとも一方に設けられる
請求項１〜１１のいずれか１項に記載の流体制御装置。
【請求項１３】
別個の圧力センサ（３７）が各圧力測定チャネル（３４）に接続されるか、または、圧力差センサが１つの圧力測定チャネルペア（３５または３６）の複数の圧力測定チャネル（３４）に接続される
請求項１２に記載の流体制御装置。
【請求項１４】
第１圧力測定チャネルペア（３５）が設けられ、当該第１圧力測定チャネルペア（３５）の複数の圧力測定チャネル（３４）は、第１流れ断面を有する前記流量測定チャネル（３３）の第１チャネル部分（３３ａ）に通じており、
第２圧力測定チャネルペア（３６）が設けられ、当該第２圧力測定チャネルペア（３６）の複数の圧力測定チャネル（３４）は、第２流れ断面を有する前記流量測定チャネル（３３）の第２チャネル部分（３３ｂ）に通じており、
前記第１流れ断面と前記第２流れ断面とは異なる面積を有する
請求項１２または１３に記載の流体制御装置。
【請求項１５】
前記圧力センサ（３７）で測定された少なくとも２つの圧力値は、前記流量測定チャネル（３３）を流れる流体の質量流量または体積流量を当該少なくとも２つの圧力値に基づいて決定するように構成された前記制御回路（２０）の制御部（３０）または評価部に伝送される
請求項１４に記載の流体制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、医療機器用流体制御装置に関する。当該流体制御装置を用いることで、流体、特に、医療用ガスの体積流量または質量流量を制御またはフィードバック制御することができる。
【背景技術】
【０００２】
流体制御用装置は、様々な技術分野において知られている。特許文献１は、それぞれの内側に流路の空洞がエッチングされ、折り畳み可能に接続された金属板の小型装置について記載している。折り畳むことによって、流体を導くために多層体を形成する。この装置は、小型化されるので、分析装置、例えば、クロマトグラフに適している。
【０００３】
特許文献２は、統合分析化学センサ測定でサンプル抽出する方法および装置、ならびに、その装置を製造する方法について開示している。測定カートリッジは、化学センサまたはバイオセンサを備えており、ルアー接続で針とシリンジとの間に配置することができる。サンプル抽出後、シリンジを用いて測定カートリッジを手動測定装置に挿入することができる。
【０００４】
直径が小さくなった流路のチャネル部分に配置された流量センサを備える流量測定装置は、特許文献３から周知である。下流方向に、渦流発生部と圧力測定チャネルとが配置されている。発生した渦周波数は、圧力測定チャネルを介して検出可能な流速の関数である。
【０００５】
特許文献４は、流路における２接点間の圧力差の関数として流量を検出する装置および方法を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許第５，８８８，３９０号明細書
【特許文献２】独国特許出願公開第１９５４６５３５号明細書
【特許文献３】米国特許第５，０２０，３７３号明細書
【特許文献４】国際公開第９９／３６７４７号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
先行技術から、改良された医療機器用流体制御装置を提供することが本発明の目的として考えられる。特に、流体制御装置は、医療用ガスのガス流量を制御し、かつ、そうすることでコンパクトおよび安価な構成を実現するように構成されるものとする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本目的は、請求項１の特徴にかかる流体制御装置により解決される。
【０００９】
特に、流体制御装置は、アルゴン、酸素、二酸化炭素、または、医療機器で用いられる他のガスなどのガス流を制御またはフィードバック制御するように構成されている。また、他の医療応用では、ガス流の代わりに、液体流を制御またはフィードバック制御できる。医療機器は、特に、アルゴンプラズマ凝固用の器具であってもよい。
【００１０】
流体制御装置は、流路部と少なくとも１つの流体制御部品とを備える流体制御回路を有する。流路部および流体制御部品は、流入点と流出点との間に配置され、流入点と流出点との間の流体的接続を共に形成する。流体制御装置の動作中に、少なくとも１つの流体制御部品または設けられた全ての流体制御部品に流体が流れることが好ましい。流体制御部品は、流体が流れることができて流体を通すだけでなく、さらに、流れる流体の流体特性（圧力、体積流量、質量流量、純度など）を変更する、例えば、方向弁、比例弁、圧力制御弁もしくは圧力調整弁、フィルタ、または、他の部品であってもよい。
【００１１】
制御回路は、流体制御回路の少なくとも１つの流体制御部品を制御するように構成される。このため、制御回路は、例えば、少なくとも１つの流体制御部品に対して制御信号を出力する制御部を備える少なくとも１つの電気および／または電子部品を備える。制御回路は、流体が流れる部品を何も含まないことが好ましい。制御回路の１以上の部品、例えば、圧力センサは、流体と接してもよいが、流体は流れないことが好ましい。
【００１２】
流体制御装置は、第１実装面と第１結合面とを有する第１キャリア部と、第２実装面と第２結合面とを有する第２キャリア部とを備える。各キャリア部の実装面および結合面は、各キャリア部の両側に配置されることが好ましい。実施の形態において、第１実装面および／または第２実装面は、各平面内に延在する。第１実装面は、少なくとも１つの流体制御部品を実装するために構成される。第２実装面は、制御回路の少なくとも１つの電気および／または電子部品を実装するために構成される。流体制御回路の１つの流体制御部品または複数の流体制御部品は、第１キャリア部の第１実装面に配置され、かつ／または、制御回路の１つの部品または複数の部品は、第２キャリア部の第２実装面に配置される。流体制御回路の全ての流体制御部品および／または制御回路の全ての部品は、各実装面に直接または間接的に配置されることが好ましい。
【００１３】
実施の形態において、いくつかまたは複数の設けられた流体制御部品は、第１実装面に直接配置され、流路部と流体的に接続される。第２実装面では、制御回路の少なくとも１つの電気および／または電子部品を支持する回路基板部を取り付けてもよい。制御回路の全ての電気および／または電子部品は、回路基板部に配置されることが好ましい。
【００１４】
また、各実装面以外の第１キャリア部および／または第２キャリア部に部品が取り付けられていなければ、有利である。
【００１５】
流路部の少なくとも１つのメイン流路を作成するために、少なくとも１つの第１流路空洞が第１結合面に設けられ、かつ／または、少なくとも１つの第２流路空洞が第２結合面に設けられる。そのため、少なくとも１つのメイン流路は、第１結合面と第２結合面との間の分離面に沿って延在する。周方向において、少なくとも１つのメイン流路は、一部が第１結合面によって、一部が第２結合面によって規定される。第１結合面および第２結合面の領域において、第１キャリア部および第２キャリア部は互いに接続される。結合面は、直接２次元接触できる、または、ギャップ作成時に互いに向かい合う平坦面部分をそれぞれ有することが好ましい。これら平坦面部分は、キャリア部の流路空洞を取り囲んでいる。少なくとも１つの第１および第２流路空洞は、第１および第２結合面の周辺面部分と比べて掘り下げられている。２つのキャリア部が結合面領域において互いに接続されている場合、第１流路空洞は第２キャリア部と共に、および／または、第２流路空洞は第１キャリア部と共に、２つのキャリア部間の分離位置の領域においてメイン流路を規定する。オプションとしてシール部を用いる場合、キャリア部は、２つのキャリア部間の分離位置の領域において少なくとも１つのメイン流路が流体的にシールされるように結合面領域で互いに接続される。
【００１６】
少なくとも１つのメイン流路は、キャリア部間の分離位置または分離面の領域に排他的に存在し、特に全長に沿って両キャリア部によって規定される。特に、少なくとも１つのメイン流路は、第１キャリア部のチャネル壁により、および、第２キャリア部のチャネル壁により、同時に長さ全体に沿って規定される。流路部の追加流路は、第１キャリア部および／または第２キャリア部内に拡張してもよく、特に、流路空洞からまたは流路空洞へ分岐路を形成してもよい。流路部の全ての流路は、第１キャリア部の一体部分または第２キャリア部の一体部分であるチャネル壁によって規定されることが好ましい。流入点と流出点との間の流体制御回路内には、完全にキャリア部外で延在する別のライン、例えば、２つの流体制御部品間の直接ラインに流体接続が形成されないことが好ましい。
【００１７】
各メイン流路は、第１キャリア部の第１流路空洞および第２キャリア部の第２流路空洞によって形成されれば好ましい。各第１流路空洞および／または第２流路空洞は、半円形状の断面を有することが好ましい。そうすることで、キャリア部間の接続がなされた場合に、各メイン流路は、円形断面を有することができる。少なくともいくつかのメイン流路は、略円形断面を有することが好ましい。
【００１８】
流路部は、メイン流路から分岐する少なくとも１つの分岐路を備えてもよい。例えば、第１キャリア部において、第１実装面と第１結合面との間に延在する少なくとも１つの分岐路が存在してもよい。したがって、第２キャリア部には、第２実装面と第２結合面との間に延在する少なくとも１つの第２分岐路が存在してもよい。
【００１９】
キャリア部を製造するため、第１キャリア部と第２キャリア部とをそれぞれ射出成形部品によって形成すれば、特に有利である。射出成形部品は、均一材料、特に、プラスチックまたは合成物から製造されることが好ましい。そうすることで、第１キャリア部および第２キャリア部は、つなぎ目および接続位置がない一体的なキャリア部として形成される。特に、キャリア部を製造した後、流路を形成するために材料を取り除く再作業の必要がない。流路部の全ての流路は、キャリア部を製造している間にキャリア部を製造することによって形成されることが好ましい。
【００２０】
第１キャリア部に少なくとも１つの第１分岐路が存在する場合、少なくとも１つの第１分岐路は、少なくとも第１実装面から第１結合面、または、その逆の第１結合面から第１実装面の延在方向にアンダーカットがない。少なくとも１つの第１分岐路は、円錐形または円柱形でもよい。第２キャリア部に少なくとも１つの第２分岐路が設けられる場合、少なくとも１つの第２分岐路は、少なくとも第２実装面から第２結合面、または、その逆の第２結合面から第２実装面の延在方向にアンダーカットがない。少なくとも１つの第２分岐路は、円錐形または円柱形でもよい。そうすることで、射出成形部品としてキャリア部を製造するステップは、著しく簡略化される。
【００２１】
実装面および結合面に対して横方向に延在する全てのカットアウトは、少なくとも、各結合面から各実装面、または、その逆の各実装面から各結合面の方向にアンダーカットがないことが好ましい。少なくとも１つの第１分岐路、および／または、少なくとも１つの第２分岐路は、特に、射出成形部品として第１キャリア部または第２キャリア部を製造するための射出成形型の型閉方向に延在する。
【００２２】
上述したような、射出成形部品としてキャリア部を製造するステップ、および／または、アンダーカットのない少なくとも１つの分岐路構成は、本発明の独立した態様であり、特に、流体制御回路の流体制御部品および／または制御回路の部品が実装面に配置されているかどうかに関係なく提供することができる。
【００２３】
少なくとも１つのメイン流路をシールするためのシール部は、第１結合面と第２結合面との間に配置されることが好ましい。シール部は、存在するメイン流路ごとに、リングシールを備えてもよい。キャリア部間の分離面または分離位置の領域に、複数の別個のメイン流路が形成される場合、周囲環境に関してメイン流路をシールするために、各メイン流路は、シール部のリングシールで完全に取り囲まれることが好ましい。このため、リングシールを挿入するためのリング溝が、第１結合面および／または第２結合面に存在してもよい。リング溝は、第１結合面において第１流路空洞を完全に取り囲んでもよいし、リング溝は、第２結合面において第２流路空洞を完全に取り囲んでもよい。
【００２４】
キャリア部間の接続がなされた場合に、２つのキャリア部間の分離位置の領域においてシール部が正しい位置にあるかどうか外側から目視検査によって判断できるように、第１キャリア部および／または第２キャリア部が、少なくとも部分的に透明材料で作られていれば、さらに有利である。特に、少なくとも１つのリングシールが各リング溝に正しく配置されているかどうか判断することができる。
【００２５】
流体制御回路の全ての流体制御部品は、第１実装面に配置されること、特に、第１実装面に直接配置されることが好ましい。加えてまたは代わりに、制御回路の全ての電気および／または電子部品は、第２実装面に間接的または直接的に配置され、好ましくは、回路基板部を用いて間接的に配置される。流体は、制御回路のいずれの部品にも流れないことが好ましい。
【００２６】
流路部のメイン流路が流量測定チャネルを形成すれば、有利である。流量測定チャネルは、特に、流体制御装置の流量測定器の一部である。流量測定チャネルは、長さ全体に沿って略円形断面を有することが好ましい。２つの圧力測定チャネルを有する少なくとも１つの圧力測定チャネルペアが設けられ、当該圧力測定チャネルペアの圧力測定チャネルは、流れ方向に互いに離れた位置において流量測定チャネルと接続する。圧力測定チャネルペアの圧力測定チャネルは、同じキャリア部に存在することが好ましいが、代わりに、異なるキャリア部に設けられてもよい。圧力測定チャネルは、少なくとも第２キャリア部内および第２キャリア部を通り抜ける部分に延在することが好ましい。好適な実施の形態では、別個の圧力センサが、圧力測定チャネルそれぞれに割り当てられる。圧力センサは、圧力測定チャネル内部において各圧力測定チャネルと流量測定チャネルとの間の接続位置で圧力を測定するように構成される。代替構成では、圧力測定チャネルペアごとに１つの圧力差センサで十分なように、圧力差センサを圧力測定チャネルペアの圧力測定チャネルに接続する。圧力差センサは、圧力差信号を生成してそれを制御部に伝送するように構成される。
【００２７】
上述したように、各圧力測定チャネルの少なくとも一部分は、分岐路によって形成されてもよい。好適な実施の形態において、各圧力測定チャネルのさらなる部分は、実装面を超えて延在し、特に、各キャリア部と一体的に形成されるノズル内に延在してもよい。
【００２８】
また、圧力チャネルが同じ流量測定チャネルに接続された第１圧力測定チャネルペアおよび第２圧力測定チャネルペアを設ければ、有利である。流量測定チャネルは、第１流れ断面を有する第１チャネル部分と、第２流れ断面を有する第２チャネル部分とを有することが好ましく、２つの流れ断面は互いに異なっており、特に、大きさが異なる。第１圧力測定チャネルペアの圧力測定チャネルは、第１チャネル部分に接続し、第２圧力測定チャネルペアの圧力測定チャネルは、第２チャネル部分に接続している。この構成では、各圧力測定チャネルペアを用いた流量測定の実現可能性が提供され、大きさが異なる流れ断面により、流体流れの体積流量または質量流量を決定する異なる測定範囲が可能である。このように、提供総測定範囲は増加される。
【００２９】
流量測定チャネルを流れる流体の体積流量または質量流量を決定するために、少なくとも１つの圧力測定チャネルペアの測定圧力値が伝送される制御回路の評価部を設けることが好ましい。流量測定チャネルにおける管摩擦により、共通圧力測定チャネルペアの圧力測定チャネル間に圧力差が生じる。ここで、圧力差とは、流量測定チャネルを流れる流体の体積流量または質量流量に対する特性であり、そうすることで体積流量または質量流量を評価部において決定することができる。
【００３０】
流量測定器、特に、流量測定チャネル、および／または、圧力測定チャネル、および／または、接続済み圧力センサの上記説明した構成は、本発明の他の態様の追加または代わりとして実現されてもよい。
【００３１】
また、流体制御回路は、アクチュエータ、特に、比例弁および流量測定器の直列接続を備えることが好ましい。流量測定器は、上述したように構成できることが好ましい。流れ方向で、流量測定器は、アクチュエータの前に配置されることが好ましい。そうすることで、流出点に接続された負荷、例えば、手術器具から独立した測定が保証される。
【００３２】
さらに、流れ方向で圧力制限装置または圧力制御装置または圧力調整装置とアクチュエータとの間に流量測定器を配置すれば、有利である。圧力制限装置または圧力制御装置または圧力調整装置とアクチュエータとの間には、さらなる流体制御部品、特に、流量測定器の一部ではない流体圧力を変える流体制御部品が存在しないことが好ましい。
【００３３】
ハイドロリック接続図に関する流体制御回路の回路構成、特に、さらなる流体制御部品と直列な流量測定器の配置は、流体制御装置の上述した特徴と関係なくまたは加えて用いることができ、特に、流体制御回路および／または制御回路の部品がキャリア部の実装面に配置されているかどうかに関わらない。
【００３４】
本発明の好適な実施の形態は、従属請求項および図面から導出できる。以下、添付の図面を参照して、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】図１は、アルゴンプラズマ凝固装置形式の医療機器の実施形態のブロック図である。
【図２】図２は、図１の機器に対する流体制御回路の実施形態のハイドロリックブロック図である。
【図３】図３は、キャリア部に配置された流体制御回路と制御回路とを備える流体制御装置の実施形態の概略基本図である。
【図４】図４は、第１キャリア部の第１結合面上の平面視における第１キャリア部の実施形態の概略図と、シール部の実施形態の概略図とである。
【図５】図５は、図４の切断線Ｖ−Ｖに沿った切断面における図４の第１キャリア部である。
【図６】図６は、第２キャリア部の第２結合面上の平面視における第２キャリア部の実施形態の概略図である。
【図７】図７は、図６の矢印ＶＩＩ側から見た概略側面視における図６に係る第２キャリア部である。
【図８】図８は、互いに接続された、図３に係る流体制御装置のキャリア部を通る概略切断図である。
【図９】図９は、制御回路の圧力センサの構造の基本図である。
【図１０】図１０は、流体制御装置の流量測定器の実施形態の基本図である。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
図１は、一例としてアルゴンプラズマ凝固装置として構成された医療機器１０を示している。医療機器１０は、流体制御装置１２が流体的に接続される流体源１１を備える。器具１３は、流体制御装置１２が出力する流体の流れのチャネルとなる流体制御装置１２に接続されてもよい。医療機器１０の図示された実施形態では、さらに、器具１３に高電圧を与えるために高電圧源１４が存在する。器具１３は、高電圧源１４と電気的に接続されてもよい。
【００３７】
実施の形態では、流体制御装置１２により、器具１３用のアルゴンガス流が出力され、器具１３の流出端で電極１５周辺に流れる。アルゴンプラズマ凝固のために、高電圧を電極１５に加えてもよい。
【００３８】
図１に示す医療機器は、単なる例である。また、発明的なこの流体制御装置１２は、他の医療機器１０に用いられてもよい。
【００３９】
流体制御装置１２は、流体制御回路１９と制御回路２０とを備える。流体制御回路１９は、流体制御回路１９の流路部２２に流体的に接続される流体制御部品２１を少なくとも１つ、実施の形態では複数備える。流路部２２および流体制御部品２１は、流体制御装置１２または流体制御回路１９の流入点２３と流出点２４との間に流体的接続をもたらす。流体源１１は、流入点２３と流体的に接続されてもよい。器具１３は、流出点２４と流体的に接続されてもよい。
【００４０】
流体は、流体制御部品２１を流れる。実施の形態において、流体制御回路１９は、切り替え弁２６と、圧力調整弁２７と、アクチュエータとして比例弁２８とを備える。また、オプションとして、流体制御回路１９は、フィルタ２９を備えてもよい。フィルタ２９は、流入点２３にすぐ隣接する下流側に配置されることが好ましい。
【００４１】
実施の形態において、制御回路２０は、少なくとも１つの制御可能な流体制御部品２１に少なくとも１つの制御信号Ｓを出力する制御部３０を備える。本例によると、少なくとも切り替え弁２６および比例弁２８はそれぞれ、制御部３０の制御信号Ｓによって制御されてもよい。少なくとも１つの入力信号Ｅが制御部３０に伝送されてもよい。少なくとも１つの入力信号Ｅは、例えば、センサ信号または測定信号でもよい。図２に図示された実施の形態では、センサ信号の形式で異なる入力信号Ｅを提供する複数のセンサ部３１が存在する。例えば、流入点２３またはフィルタ２９に隣接する流入圧、および、流出点２４における流出圧は、各圧力センサで検出され、制御部３０に伝送されてもよい。
【００４２】
また、実施の形態において、流体制御装置１２は、流路部２２の流量測定チャネル３３に沿って体積流量もしくは質量流量、または、体積流量もしくは質量流量を特徴付ける信号を検出する流量検出器３２を備える。図２のハイドロリックスキームによると、流体制御回路１９は、流量検出器３２が比例弁２８の上流側に配置された回路構成を備える。器具１３に対する質量流量または体積流量の制御用アクチュエータを形成する比例弁２８は、流出点２４直前の上流側に配置されることが好ましい。本例によると、圧力調整弁２７は、流量検出器３２の上流において流量測定チャネル３３の流入口で加えられる流体圧力が所定のものとなるように、流量検出器３２の上流側に配置される。圧力調整弁２７の上流側に、流体の流れを遮断または解除できる切り替え弁２６が配置される。
【００４３】
実施の形態において、流量検出器３２は、流量測定チャネル３３における離れた２測定位置間の圧力差を検出し、圧力差を制御部３０に伝送する２つのセンサ部３１を備える。圧力差に基づいて、制御部３０は、流量測定チャネル３３を流れる流体の体積流量測定値または質量流量測定値を決定してもよい。本例によると、２つのセンサ部３１の測定位置はそれぞれ、流れ断面が異なるチャネル部分にある。そうすることで、質量流量または体積流量を決定する総測定範囲を増加させることができる。
【００４４】
流量検出器３２の実施の形態は、図１０に概略的に図示される。流量測定チャネル３３は、第１チャネル部分３３ａと、第２チャネル部分３３ｂと、それらの間に配置される接続チャネル部分３３ｃとを備える。流体が流れる方向Ｆに、第１チャネル部分３３ａ、接続チャネル部分３３ｃ、および、第２チャネル部分３３ｂが、直列配置される。第１チャネル部分３３ａは、第２チャネル部分３３ｂよりも大きい流れ断面を有する。接続チャネル部分３３ｃの領域において、流量測定チャネル３３の流れ断面は小さくなる。流量測定チャネル３３の断面外形は、略円形であることが好ましい。
【００４５】
第１チャネル部分３３ａにおいて、第１圧力測定チャネルペア３５の２つの圧力測定チャネル３４は、流れ方向Ｆに互いに離れて外方に通じている。流量測定チャネル３３の第２チャネル部分３３ｂにおいて、第２圧力測定チャネルペア３６の２つの圧力測定チャネル３４は、流れ方向Ｆに離れて外方に通じている。チャネル部分３３ａ、３３ｂそれぞれにおいて、流量測定チャネル３３の流れ断面は一定である。流量測定チャネル３３に沿って流れる間の流体摩擦により、圧力測定チャネルペア３５、３６それぞれの圧力測定チャネル３４間に圧力損失が生じる。圧力センサ３７は、各圧力測定チャネル３４に接続され、各圧力センサ３７は、各圧力測定チャネル３４が流量測定チャネル３３と接続する位置での流体圧力に相当する圧力信号を生成し、各圧力センサ３７は、圧力信号を制御部３０に出力する。各測定開口部３８は、本実施の形態では、共通圧力測定チャネルペア３５または３６の圧力チャネル３４の接続位置間の各チャネル部分３３ａのチャネル壁によって形成される。制御部３０において、流量測定チャネル３３を流れる流体に対する質量流量値または体積流量値は、２つの圧力信号、特に、共通圧力測定チャネルペア３５または３６の一部である圧力センサ３７の２つの圧力信号から決定されてもよい。
【００４６】
圧力測定チャネルペアの一方３５もしくは３６または全てに対する圧力測定チャネル３４に圧力差センサを接続することも可能である。
【００４７】
上述した、流れ方向Ｆに関する流体制御回路１９内の流体制御部品２１のハイドロリック構成は、後述するさらなる態様から独立した実現可能な本発明の一態様となる。アクチュエータを形成する比例弁２８よりも上流側に流量検出器３２を配置することによって、体積流量または質量流量の測定を、器具１３によって形成される本例に係る負荷と関係なく行うことができる。比例弁２８の調節は制御部３０において把握している。なぜなら、調節は、制御部３０の制御信号Ｓによって規定されるからである。調節は、必要に応じて、体積流量値または質量流量値を決定する間に考慮されてもよい。
【００４８】
さらに、発明的な流体制御装置１２のさらなる態様または代替態様は、流体制御装置１２の小型かつシンプルな構造、および／または、製造、および／または、組み立て品に関する。これらの発明的な態様について、図３〜図９を参照しながら以下に説明する。
【００４９】
図３は、流体制御装置１２の機械的構造に対する実施の形態を概略的に示している。本実施の形態において、流体制御装置１２は、第１実装面４６と第１結合面４７とを有する第１キャリア部４５と、第２実装面４９と第２結合面５０とを有する第２キャリア部４８とを備える。本実施の形態において、第１実装面４６は、流体制御回路１９の少なくとも１つの流体制御部品２１を支持するように構成される。特に、流体制御部品２１は、図３に示すように、第１実装面に直接取り付けてもよい。第１実装面および第１結合面４７は、本例によると、第１キャリア部４５の表と裏にある。したがって、第２実装面４９および第２結合面５０も第２キャリア部４８の表と裏にある。
【００５０】
第１実装面４６および／または第２実装面４９は、平面内に延在することが好ましい。第１結合面４７は、本例によると、特に途切れのない平坦面部分４７ａを有し、当該平坦面部分４７ａは、第１実装面４６が延在する平面と平行な向きが好ましい平面内に延在する。第２結合面５０は、本例によると、特に途切れのない平坦面部分５０ａを有し、当該平坦面部分５０ａは、第２実装面４９が延在する平面と平行な向きが好ましい平面内に延在する。キャリア部４５、４８は、例えば、板形状でも立方体形状でもよい。
【００５１】
結合面４７、５０は、２つのキャリア部４５、４８間の接続を確立するように構成され、結合面４７、５０の平坦面部分４７ａ、５０ａは互いに当接してもよいし、ギャップ形成時には互いに向かい合って配置されてもよい。
【００５２】
例えば、第２実装面４９は、制御回路２０の少なくとも１つの電気および／または電子部品を支持するように構成される。図３に図示されているように、制御回路２０の複数、好ましくは全ての電気および／または電子部品５１は、第２実装面４９に取り付けられた回路基板部５２に配置される。回路基板部５２は、フレキシブル接続部分５４を介して電気的および機械的に互いに接続された複数の部品支持回路基板部分５３を備える。フレキシブル接続部分５４は、各フレキシブル接続部分５４により互いに接続された２つの部品支持回路基板部分５３と一体化している。このように、回路基板部５２は、全体として一体的に形成されるので、プラグ、および、回路基板部分５３間の接続ケーブルとのプラグ接続を回避することができる。
【００５３】
また、制御回路２０の電気および／または電子部品５１は、回路基板部５２の第２実装面４９に対面する側に配置されれば、好ましい。回路基板部５２の第２実装面４９と反対側の下面には、電気および／または電子部品５１がないことが好ましい。そうすることで、部品５１は、回路基板部５２と第２キャリア部４８との間の隙間に保護されるように配置され、組み立て中の処理が簡単になる。
【００５４】
図３でも分かるように、１以上の電気制御配線５５は、制御回路２０から１以上の流体制御部品２１、本例によれば、切り替え弁２６および比例弁２８につながっていてもよい。これらの制御配線５５を介して、制御回路２０を用いた流体制御部品２１それぞれの制御が容易になる。
【００５５】
実施の形態において、制御部３０、および、流量検出器３２の圧力センサ３７、ならびに、オプションとして、流入圧力および／または流出圧力を検出する追加の圧力センサ（図２と比較）は、制御回路２０の少なくとも１つの電気および／または電子部品５１の一部である。
【００５６】
回路基板部５２、および、本例によると、部品支持回路基板部分５３は、本例に係る１以上の実装ピン５６を介して実装面４９と接続される。本例によると、実装ピン５６は、第２キャリア部４８の一体部分であり、第２実装面４９から略直交方向に延在している。好ましくは、各実装ピン５６の断面は円形であってもよく、その自由端に内部ねじを有してもよい。回路基板部分を支持する部品には、実装ピン５６の配置パターンに対応する実装穴があってもよい。部品支持回路基板部分５３は、実装ピン５６の自由端と接触させてもよく、図３で概略的に示すように、ねじ、または、他の適した取り付け手段を用いて取り付けてもよい。
【００５７】
第１キャリア部４５の第１結合面４７は、少なくとも１つの第１流路空洞６０、本実施の形態では、複数の第１流路空洞６０を有する。第１流路空洞６０は、第１結合面４７の平坦面部分４７ａより掘り下げられている溝状の凹部によって形成される。延在方向と直交する断面において、第１流路空洞６０は、半円形状であることが好ましい。実施の形態において、各流路空洞６０は、直線状に延在している。好適な実施の形態の代わりに、１以上の第１流路空洞６０は、円弧形状でも、第１結合面４７に沿って延在方向に湾曲してもよい。
【００５８】
第１キャリア部４５には、さらに、第１結合面４７から第１実装面４６まで延在する複数の第１分岐路６１が存在する。実施の形態において、第１分岐路６１はそれぞれ、第１流路空洞６０のうちの１つに通じている。好ましくは、少なくとも２つの第１分岐路６１が、各第１流路空洞６０に通じている。第１分岐路６１によって、１以上の流体制御部品２１と第１流路空洞６０との間の流体接続を確立できる。
【００５９】
第２キャリア部４８の第２結合面５０には、本例によると、複数の第２流路空洞６２が存在する。第２流路空洞６２は、第１流路空洞６０に応じて、かつ、好ましくは、延在方向と直交する断面が半円形状の本例に係る溝状凹部に対して構成されてもよい。第２流路空洞６２は、第２結合面５０の平坦面部分５０ａより掘り下げられている。
【００６０】
第２キャリア部４８には、第２実装面４９と第２結合面５０との間に完全に延在し、１以上の第２流路空洞６２に通じる第２分岐路６３が存在する。図示された実施の形態において、全ての第２分岐路６３が、１つの単一第２流路空洞６２に通じており、２つの第２分岐路６３はそれぞれ、流量検出器３２の圧力測定チャネル３４を形成するか、または、圧力測定チャネル３４の一部である。図示された実施の形態において、第２分岐路６３によって形成された各圧力測定チャネル３４は、第２流路空洞６２に通じる部分を備える。圧力測定チャネル３４のさらなる部分は、ノズル６４内に形成された第２分岐路６３に接する      ノズル６４は、第２実装面４９から自由端６５へ斜めにまたは直交して延在する。この自由端６５において、圧力測定チャネル３４に割り当てられる圧力センサ３７は、当該圧力測定チャネル３４と流体的に結合される。
【００６１】
ノズル６４内の圧力センサの構成は、図９で概略的に図示されている。本例によると、圧力センサ３７は、圧力測定チャネル３４内部まで延在し、径方向シール部材６７によって環状に取り囲まれる測定部材６６を備える。径方向シール部材６７は、ノズル６４の自由端６５領域におけるリング空洞６８内に据え付けられる。径方向シール部材６７は、半径方向外側はリング空洞６８の周縁壁、半径方向内側は測定部材６６で支持されて、このように半径方向のシール効果を生み出す。図７で分かるように、流量検出器３２の全ての圧力センサ３７はそれぞれ、別個のノズル６４に配置され、好ましくは、共通の部品支持回路基板部分５３で支持される。
【００６２】
２つのキャリア部４５、４８は、結合面４７、５０を対向させて互いに機械的に接続されており、第１結合面４７の平坦面部分４７ａは、第２結合面５０の平坦面部分５０ａで当接してもよいし、ギャップまたは隙間形成時に配置されてもよい。本例によると、第１流路空洞６０および第２流路空洞６２は、各第１流路空洞６０が、１つの第２流路空洞６２と共に、２つのキャリア部４５、４８間の分離面または分離位置の領域において１つのメイン流路７２を形成または規定するように選択される（図８）。本例によると、４つの第１流路空洞と４つの第２流路空洞６２とが設けられるので、４つのメイン流路７２が得られる。
【００６３】
これらメイン流路７２のうち１つが、流量測定チャネル３３となる。図４および図６で分かるように、第１流路空洞６０のうちの１つとそれに割り当てられる第２流路空洞６２とは、断面がより大きな部分と、テーパー部分によって互いに接続された、断面がより小さな部分とを備える。流路空洞は、第１測定チャネル空洞７３と名付けられてもよいし、第２測定チャネル空洞７４と名付けられてもよい。第１圧力測定チャネルペア３５の２つの圧力測定チャネル３４と、第２圧力測定チャネルペア３６の２つの圧力測定チャネル３４とは、第２測定チャネル空洞７４に通じている。流量検出器３２のさらなる構成については、上記説明を参照し、特に、図２および図１０を参照する。
【００６４】
図示された好適な実施の形態に対する変形例では、第１流路空洞６０が、第２結合面５０の平坦面部分５０ａと共にメイン流路７２を規定すること、および／または、第２流路空洞６２が、第１結合面４７の平坦面部分４７ａと共にメイン流路７２を規定することも可能である。このように、メイン流路７２を形成するために、一致する第１流路空洞６０と第２流路空洞６２とが存在する必要はない。
【００６５】
結合面４７、５０領域において２つのキャリア部４５、４８をシールするために、例として図４に図示されているシール部７８が存在する。実施の形態において、シール部７８は、複数の別個のリングシール７９を有する。実施の形態において、各リングシール７９は、第１キャリア部４５の第１結合面４７で第１リング溝８０に挿入される。第１リング溝８０は、対応する１つの第１流路空洞６０を完全に取り囲んでいる。第１リング溝８０は、挿入されたリングシール７９がリング溝８０の外に拡張して第１結合面４７の平坦面部分４７ａにはみ出るような大きさである。
【００６６】
実施の形態では、第２結合面５０にも、対応する１つの第２流路空洞６２を完全に取り囲む第２リング溝８１が存在する。第２リング溝８１は、第１リング溝８０に応じて構成されてもよい。対向結合面４７、５０を用いて第１キャリア部４５および第２キャリア部４８を互いに接続する場合、各リングシール７９は、図８に概略的に図示されるように、第１リング溝８０と第２リング溝８１とに据え付けられる。そうすることで、リングシール７９の良好な位置付けと、それぞれのシール効果とが保証できる。
【００６７】
好適な実施の形態に対する変形例では、キャリア部４５、４８の組み立て後にメイン流路７２をシールするために、少なくとも１つのリング溝８０または８１のみがキャリア部４５、４８のうち一方に存在してもよい。さらなる変形例では、第１流路空洞６０および第２流路空洞６２の領域に貫通孔を備え、結合面４７、５０の平坦面部分４７ａ、５０ａで第１流路空洞６０および第２流路空洞６２を囲んで当接する板状のシール部材を２つのキャリア部４５、４８間に配置してもよい。
【００６８】
他の実施の形態では、シール部７８を、基板接合または接着接合により、キャリア部４５、４８のうちの一方と接続させてもよい。例えば、シール部７８を結合面４７、５０のうち一方に接着してもよいし、キャリア部４５、４８の製造中に２部品用射出成形によってキャリア部４５、４８のうちの一方に取り付けてもよい。
【００６９】
好適な実施の形態において、キャリア部４５、４８は、少なくとも結合面４７、５０の領域内にあるか、または、透明材料で完全に作られている。そうすることで、割り当てられたリング溝８０または８１にリングシール７９が正しく配置されているかどうか、また、シール効果を保証できるかどうか、取り付けて組み立てた状態で目視検査を行うことができる。
【００７０】
発明的な流体制御装置１２のさらに別の独立態様は、キャリア部４５、４８の製造に関する。キャリア部４５、４８は、射出成形部品として構成されるのが好ましい。その際、分岐路６１、６３の延在方向と一致するように型閉方向を選択することが好ましい。射出成形において、型閉方向とは、射出成形金型を開閉するために２つの金型部分を互いに対して動かす方向のことである。
【００７１】
キャリア部４５、４８の各分岐路６１、６３は、一端から他端までの延在方向にアンダーカットなく構成される。この延在方向において、各分岐路６１、６３は、円錐形のテーパー状に構成されてもよい。第１実装面４６から第１結合面４７へ生じる、または、その逆の第１結合面４７から第１実装面４６へ生じる各第１分岐回路６１は、アンダーカットなく延在している。これに対応して、各第２分岐路６３は、第１結合面５０から第１実装面４９もしくはノズル６４の自由端まで、または、その逆のノズル６４の自由端もしくは第２実装面４９から第２結合面５０までアンダーカットなく延在している。これにより、分岐路６１、６３の構成はアンダーカットがなく、キャリア部４５、４８を、非常に簡単な方法で射出成形部品として構成することができる。
【００７２】
本発明は、医療機器１０用流体制御装置１２、特に、アルゴンプラズマ凝固用の医療機器に関する。流体制御装置１２は、流体が流れる流体制御部品２１を少なくとも１つ備える流体制御回路１９を有する。少なくとも１つの流体制御部品２１を制御するために、少なくとも１つの電気および／または電子部品５１を備える制御回路２０が設けられる。第１キャリア部４５は、第１結合面４７を有し、第２キャリア部４８は、第２結合面５０を有する。第１結合面４７には、少なくとも１つの第１流路空洞６０が設けられ、かつ／または、第２結合面５０には、少なくとも１つの第２流路空洞６２が設けられる。互いに向き合う結合面４７、５０でキャリア部４５、４８が接続している間、分離位置の領域に、少なくとも１つのメイン流路７２が形成される。このように、各メイン流路７４は、第１キャリア部４５によって一部規定され、第２キャリア部４８によって一部規定される。第１キャリア部４５には、少なくとも１つの流体制御部品２１用の第１実装面４６が存在してもよい。第２キャリア部４８には、制御回路２０の少なくとも１つの電気および／または電子部品５１用の第２実装面４９が存在してもよい。実装面４６、４９での部品実装に加えてまたは代わりに、キャリア部４５、４８を射出成形部品として構成してもよい。他の独立態様は、流体制御回路１９におけるハイドロリック接続に関し、アクチュエータの上流側に流量検出器３２が配置され、それを介して、制御回路２０の制御により、流体制御装置１２の流出点２４からの流体流れを制御またはフィードバック制御できる。
【符号の説明】
【００７３】
１０   医療機器
１１   流体源
１２   流体制御装置
１３   器具
１４   高電圧源
１５   電極
１９   流体制御回路
２０   制御回路
２１   流体制御部品
２２   流路部
２３   流入点
２４   流出点
２６   切り替え弁
２７   圧力調整弁
２８   比例弁
２９   フィルタ
３０   制御部
３１   センサ部
３２   流量検出器
３３   流量測定チャネル
３３ａ 第１チャネル部分
３３ｂ 第２チャネル部分
３３ｃ 接続チャネル部分
３４   圧力測定チャネル
３５   第１圧力測定チャネルペア
３６   第２圧力測定チャネルペア
３７   圧力センサ
３８   測定開口部
４５   第１キャリア部
４６   第１実装面
４７   第１結合面
４７ａ 第１結合面の平坦面部分
４８   第２キャリア部
４９   第２実装面
５０   第２結合面
５０ａ 第２結合面の平坦面部分
５１   電気および／または電子部品
５２   回路基板部
５３   部品支持回路基板部分
５４   フレキシブル接続部分
５５   制御配線
５６   実装ピン
６０   第１流路空洞
６１   第１分岐路
６２   第２流路空洞
６３   第２分岐路
６４   ノズル
６５   ノズルの自由端
６６   測定部材
６７   径方向シール部材
６８   リング空洞
７２   メイン流路
７３   第１測定チャネル空洞
７４   第２測定チャネル空洞
７８   シール部
７９   リングシール
８０   第１リング溝
８１   第２リング溝
Ｅ     入力信号
Ｆ     流れ方向
Ｓ     制御信号
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
2020183805.tif 000011
【図１０】
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【外国語明細書】
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【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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