(57)【要約】  センサーおよび使用方法は、患者に溶液を投与しているときの管部材の閉塞（または突然の圧力上昇）を検出できるようにする。閉塞センサーは、輸液ポンプに、付勢機構を使用して取り付けることができる。管部材は、カセットを使用して、閉塞センサーと接触するように位置させることができる。管部材における閉塞の検出は、管部材の圧縮および膨張を測定することでなされる。管部材が閉塞されると、管内の圧力が上がり、管部材の膨張が生じる。管部材が膨張すると、センサーに力が加わって警報を始動させ、医療関係者に閉塞した管について警告する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
構造物内部の圧力を測定するためのセンサーと、
前記構造物および前記センサーと連絡した状態に配置された可動プランジャーと、を備え、前記可動プランジャーは前記センサーに対して力をかけ、かつ、前記可動プランジャーは、前記可動プランジャーによって前記センサーにかけられた前記力の大きさが、前記構造物内部の圧力の変化に応じて変化するような向きに向けられている、
圧力センサーシステム。
【請求項２】
前記構造物をさらに備え、前記構造物が輸液セットの管部材を備える、請求項１に記載の前記閉塞センサーシステムを含む、圧力を測定するためのシステム。
【請求項３】
前記センサーがポンプ機構を有するポンプに配置されており、前記管部材が前記プランジャーおよび前記ポンプ機構と連絡した状態となるように、前記管部材が前記センサーおよび前記ポンプの近傍に配置されている、請求項２に記載の圧力を測定するためのシステム。
【請求項４】
前記閉塞センサーを前記プランジャーの方へ付勢する付勢機構をさらに備える、請求項３に記載の圧力を測定するためのシステム。
【請求項５】
ポンプ本体をさらに備え、前記閉塞センサーが前記ポンプ本体に対して動くことができるように前記閉塞センサーが前記ポンプ本体に取り付けられている、請求項４に記載のシステム。
【請求項６】
環状部をさらに備え、前記可動プランジャーが、前記環状部にある開口部を通って延びて、圧力が測定されている前記構造物と接触する、請求項１に記載の圧力センサーシステム。
【請求項７】
前記構造物が輸液セットの管部材であり、前記閉塞センサーが、前記プランジャー周りに配置された環状部と、前記管部材が前記閉塞センサー近傍に取り付けられたときに、前記閉塞センサーを前記プランジャーの方へ付勢し、前記環状部を付勢して前記管部材と係合させる付勢機構とをさらに備え、前記可動プランジャーが前記環状部にある前記開口部を通って延びて、前記管部材の中へと突出する距離を前記環状部が制限する、請求項６に記載の圧力センサーシステム。
【請求項８】
前記プランジャーが、環境状態（ａｍｂｉｅｎｔ  ｓｔａｔｅ）において、前記管部材を部分的につぶす、請求項７に記載の圧力センサーシステム。
【請求項９】
前記閉塞センサーが連結されたポンプと、輸液セットの管部材を受け入れるためのカセットとをさらに備え、前記カセットが前記ポンプと連結する、請求項６に記載の前記閉塞センサーシステムを含む圧力を測定するためのシステム。
【請求項１０】
前記カセットが少なくとも１つの保持部材を備え、前記付勢機構が前記環状部を付勢して、前記少なくとも１つの保持部材と係合させる、請求項９に記載の圧力を測定するためのシステム。
【請求項１１】
前記保持部材が、前記管部材の動きを、前記プランジャーの動きにほぼ垂直な方向に制限する、請求項１０に記載の圧力を測定するためのシステム。
【請求項１２】
前記センサーが回路基板に直接実装されている、請求項１の圧力センサーシステム。
【請求項１３】
輸液セットの管部材を受け入れるように構成されたポンプと、
前記ポンプに配置されたセンサーシステムであって、センサー、および、前記センサーから離れるように延びて、前記輸液セットの前記管部材から前記センサーへ力を伝えるように配置されたプランジャーを備えるセンサーシステムと、
を備え、
輸液セットの管部材が前記ポンプに取り付けられたときに、前記管部材が、力を前記センサーに前記プランジャーを介して加え、前記輸液セットにおける圧力に応じて前記力が変化する、輸液システム。
【請求項１４】
前記センサーが回路基板に直接配置され、前記プランジャーが、前記センサーに、前記管部材の圧力に応じて押しつけられる、請求項１３に記載の輸液システム。
【請求項１５】
開口部を有する環状部をさらに備え、前記プランジャーが前記開口部を通って延びる、請求項１３に記載の輸液システム。
【請求項１６】
輸液セットをさらに備え、前記輸液セットが、管部材と、前記管部材を前記ポンプに保持するカセットとを備える、請求項１３に記載の輸液システム。
【請求項１７】
前記プランジャーの近傍に配置された環状部をさらに備え、前記カセットが保持部材を有し、前記カセットが前記ポンプに動作可能に連結されたときに、前記環状部が前記保持部材と係合する、請求項１６に記載の輸液システム。
【請求項１８】
前記保持部材が、前記環状部に接触し、前記管部材の膨張を制限する、請求項１７に記載の輸液システム。
【請求項１９】
前記センサーが、前記ポンプに、実装板および付勢機構を使用して実装され、前記センサーが前記ポンプに対して動くことを可能にしている、請求項１３に記載の輸液システム。
【請求項２０】
管部材を有する輸液セットをさらに備え、前記プランジャーが前記管部材を環境状態において部分的につぶす、請求項１３に記載の輸液システム。
【請求項２１】
管部材の圧力を検出するための方法において、
輸液ポンプであって、前記輸液ポンプに配置されたセンサー、および、前記センサーと連絡した状態に配置されて、力を前記センサーに伝えるプランジャーを有する輸液ポンプを選択するステップと、
輸液セットの管部材を、前記輸液ポンプの近傍に、前記管部材が前記プランジャーと連絡した状態になり、これにより、前記プランジャーによって前記センサーに伝えられる力を変えるように連結するステップと、
前記プランジャーを介して前記センサーと連絡させた前記管部材内の圧力における変化を測定することにより閉塞を検出するステップと、
を含む方法。
【請求項２２】
前記輸液セットの前記管部材を受け入れるように構成されたカセットを選択するステップと、前記カセットを前記輸液ポンプに取り付けるステップとをさらに含む、請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
付勢機構を使用して、前記センサーと前記ポンプとの間が可動となるように、前記閉塞センサーを前記輸液ポンプに取り付けるステップをさらに含む、請求項２１に記載の方法。
【請求項２４】
ピエゾ抵抗センサーによって形成されたセンサーを選択するステップを含む、請求項２１に記載の方法。
【請求項２５】
前記プランジャーを受け入れるための開口部がある環状部を有する輸液ポンプを使用するステップを含み、前記カセットが少なくとも１つの保持部材を有し、前記カセットを前記輸液ポンプに取り付けると、前記カセットの少なくとも１つの保持部材が前記環状部と係合するようになる、請求項２１に記載の方法。
【請求項２６】
通常の作動状態で前記管部材を部分的につぶすように、前記プランジャーを前記管部材に押しつけて配置するステップを含む、請求項２１に記載の方法。
【請求項２７】
流体を送り込んで管部材に通すポンプで使用されるセンサーシステムにおいて、
ポンプ本体を有するポンプと、
前記ポンプ本体に取り付けられ、管部材が前記ポンプに取り付けられたときに、前記センサーを管部材の方へ付勢する付勢機構を有するセンサーと、
を備えるセンサーシステム。
【請求項２８】
力を前記センサーに伝えるために、前記センサーの近傍に配置されたプランジャーを備える、請求項２７に記載のセンサーシステム。
【請求項２９】
支持構造物を前記プランジャーの近傍に備える、請求項２８に記載のセンサーシステム。
【請求項３０】
前記支持構造物が環状部である、請求項２９に記載のセンサーシステム。
【請求項３１】
前記環状部が開口部を有し、前記プランジャーが前記開口部を通って延びる、請求項３０に記載のセンサーシステム。
【請求項３２】
前記センサーがプリント回路基板に配置されている、請求項２７に記載のセンサーシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、患者に溶液を投与しているときの閉塞および他の圧力変化を検出するための装置および方法に関する。より詳細には、本発明は、患者に溶液を投与しているときの管の閉塞を検出する、輸液セットのための力センサーに関する。
【背景技術】
【０００２】
患者を治療するには、しばしば、特定の流体、薬物、または、他の栄養素を溶液という形態で患者に投与する必要がある。患者の健康状態によっては、栄養溶液の経腸栄養（ｅｎｔｅｒａｌ  ｆｅｅｄｉｎｇ）を患者の胃または腸に行うことが必要なこともある。同様に、患者には、薬物、水和物および／または栄養素の非経口または静脈内注入が必要なこともある。さらに、加圧溶液を患者に供給して、病変組織や創傷をきれいにするときもある。
【０００３】
経腸栄養では、いくらかの粘りけを有することもある溶液を確実に送るのに望ましい圧力の範囲内であるが、患者にとって不快ではない圧力で、溶液を供給することが重要であり、さもなくば、栄養補給セット（ｆｅｅｄｉｎｇ  ｓｅｔ）の出口を取り囲む組織に損傷を与える可能性がある。圧力を制御することも問題であるが、医療関係者は、栄養補給セットの閉塞が起こり、これにより栄養補給溶液が送れなくなる可能性についても心配しなければならない。これは、例えば栄養補給溶液の材料によって栄養補給管内が詰ることにより起きることもあるし、栄養補給セットが曲げられることにより、または、患者もしくは何らかの他の原因で遮られることによって外的に起きることもある。
【０００４】
同様に、非経口栄養（ｐａｒｅｎｔｅｒａｌ  ｆｅｅｄｉｎｇ）では、注入した溶液の薬物、流体または栄養素を、患者が生き続けるために必要とする場合があり、溶液を患者に送ることは、重要である。経腸栄養と同じように、非経口的な溶液の注入は、静脈の損傷を回避するのに十分低い圧力であるが、溶液が送られることを保証するのに足りる圧力で行うべきである。同様に、決して溶液の流れを閉塞させないこともまた重要である。
【０００５】
溶液を送る必要がある他の状況も同様の問題を有する。例えば、創傷を潅注してバクテリアおよび異物を除去することは、創傷の取り扱いの必須事項である。創傷を潅注する従来の方法としては、重量流処置およびバブルシリンジ処置（ｇｒａｖｉｔｙ  ｆｌｏｗ  ａｎｄ  ｂｕｌｂ  ｓｙｒｉｎｇｅ  ｐｒｏｃｅｄｕｒｅｓ）が挙げられる。しかし、かなりの慣習上のバリエーションが手法の詳細においてある。創傷潅注における重要な要素は量である。量を増やすと、創傷の洗浄がある程度まで向上するが、最適な量は分かっていない。さらに、高圧流が、バクテリアおよび残屑をより多く除去すること、および、低圧潅注と比べて創傷感染の率を下げることが明らかになっているが、高圧流は、創傷障害（ｗｏｕｎｄ  ｔｒａｕｍａ）の増大につながることがあり、これは、ひいては創傷の治癒にかかる時間を長引かせる。同様に、殺菌添加剤は、創傷のバクテリアを死滅させることができるが、宿主組織毒性（ｈｏｓｔ−ｔｉｓｓｕｅ  ｔｏｘｉｃｉｔｉｅｓ）により殺菌添加剤の使用が制限されることがある。
【０００６】
本発明の原理によれば、従来の創傷潅注処置が本質的にいろいろであることを克服するために、溶液を患者に輸液ポンプを使用して投与することが可能である。溶液を患者に輸液ポンプを使用して投与することは、医術でよく知られている。輸液ポンプは、流体、薬物または栄養素を容器から患者に管部材（ｔｕｂｉｎｇ）を介して送るのにしばしば使用される。輸液ポンプを使用すると、これらの溶液を患者に連続的に、または、周期的に送ることが、医療関係者による絶え間ない管理を要することなく可能になる。さらに、ポンプまたは何らかの他の装置を利用して、管部材の中の溶液に力を積極的にかけて流れを促進する輸液セットは、送る速度およびタイミングをより正確に制御することが可能である。輸液ポンプを使用して輸液を制御すれば、溶液を正確な速度で送ることが可能になり、溶液の濃度が治療の許容範囲内に保たれ、かつ、潜在的に細胞に有毒であるあらゆる範囲の外に保たれるようになる。
【０００７】
輸液ポンプを使用して薬物および他の溶液を送ることには上述した利点がある一方で、管部材を通る溶液の流れが妨げられ、結果として、患者が必要な流体および薬物を受けることができなくなるかもしれないという危険性がある。例えば、患者が無意識に管部材の上に寝返りをうつことで、管部材を押しつぶし、流れを止めたり、減少させたりするかもしれないし、あるいは、血栓または他の残屑が管部材を通る溶液の流れを詰まらせるかもしれない。この種の問題を克服するために、近頃の輸液ポンプでの標準的な安全機能は、管部材を通る溶液の流れの変化を検出し、管部材が邪魔されたときに医療関係者に警告する下流センサーを含む。
【０００８】
さらに、２７５８０Ｐａ（４ポンド毎平方インチ（ｐｓｉ））より低い圧力で創傷を潅注しても創傷を十分に洗浄できないであろうということが分かっている。よって、例えば、より最適な潅注圧力は４１３７０〜９６５４０Ｐａ（６〜１４ｐｓｉ）の間であろうし、また、より効果的に創傷を洗浄し、かつ、創傷障害および創傷感染を減らすには、好ましくは、約５５１６０〜８２７４０Ｐａ（８〜１２ｐｓｉ）であろう。したがって、輸液ポンプを使用して溶液を患者の創傷へ送る場合、管部材内の圧力変化をこれらの範囲で検出することができるセンサーを有することが望ましい。
【０００９】
よって、大気圧と、望ましい直列管部材圧力（ｉｎ−ｌｉｎｅ  ｔｕｂｉｎｇ  ｐｒｅｓｓｕｒｅ）（例えば、２７５８０Ｐａ、５５１６０Ｐａ、６８９５０Ｐａ（４ｐｓｉ、８ｐｓｉ、１０ｐｓｉ）など）との間で容易に識別できる信号を生成し、経腸栄養、非経口溶液注入、創傷潅注等のときに溶液を連続的、かつ、正確に送ることを可能にして、送達を改善するセンサーが必要である。また、比較的安価で、使用が簡単であるこのような装置を提供することも望まれる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の目的は、閉塞または圧力変化を、患者に溶液を投与しているときに検出する装置および方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の一態様によれば、閉塞センサーは、輸液セットの途中に配置できる。閉塞センサーは、輸液セットの管部材内の圧力変化を、管部材壁部によって閉塞センサーに加えられた力の変化を測定することで検出するように構成できる。
【００１２】
本発明の別の態様によれば、閉塞センサーシステムは、第１の端部があるプランジャーを含むことができ、この第１の端部は、環状部（ｃｏｌｌａｒ）を通って突出して、輸液セットの管部材と選択的に係合する。プランジャーはまた、センサーと係合する第２の端部を含むこともできる。輸液セットの管部材内の圧力変化は、管部材壁部によりプランジャーの第１の端部に加えられる力であって、センサーに、プランジャーの第２の端部を介して伝えられる力を変化させることができる。センサーに加えられた力は、管部材によって誘発された力に応じた電圧出力を生成できる。
【００１３】
本発明の別の態様によれば、閉塞センサーをプリント回路基板に設置することができ、プリント回路基板は、輸液セットのポンプに取り付けることができる。
【００１４】
本発明のさらに別の態様によれば、閉塞センサーをプリント回路基板に設置することができ、プリント回路基板は、輸液セットのポンプに、付勢機構を使用して取り付けることができる。
【００１５】
本発明の別の態様によれば、輸液セットのポンプに取り外し可能に取り付けることができるカセットを提供することができる。カセットは、輸液セットの管部材を保持し、かつ、管部材を閉塞センサーと連絡した状態（ｉｎ  ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ  ｗｉｔｈ）に位置させるように構成することができる。
【００１６】
本発明のさらに別の態様によれば、カセットは、閉塞センサーの環状部と係合する保持部材または突出部を含むことができる。
【００１７】
本発明のさらに別の態様によれば、カセットは使い捨てにできる。
【００１８】
本発明のさらなる態様によれば、閉塞センサーシステムは、環状部と、プランジャーと、ポンプに実装されたセンサーとを含むことができる。保持部材を有し、輸液セットが入るように構成されたカセットは、センサーと反対の側でポンプに、カセットの保持部材が閉塞センサーの環状部と接触した状態で、取り外し可能に取り付けることができる。プランジャーの第１の端部は、閉塞センサーの環状部を通って突出して、輸液セットの管部材と係合することができる。管部材内部の圧力が変化することで、プランジャーの第１の端部に力を加えることができる。この力は、次に、プランジャーを介して、プランジャーの第２の端部まで伝えることができる。プランジャーの第２の端部は、この力をセンサーにかけられるように、そして、電圧出力をこの力の大きさに応じて生成できるように、センサーの近傍にあってもよい。
【００１９】
本発明のさらに別の態様によれば、閉塞センサーシステムは、付勢機構を使用してポンプに取り付けられたプリント回路基板に、または、近傍に設置されたセンサーを含むことができる。保持部材を有するカセットは、センサーと反対の側でポンプに、カセットの保持部材が閉塞センサーシステムの環状部と接触した状態で、取り外し可能に取り付けることができる。閉塞センサーシステムはまた、プランジャーも含むことができ、このプランジャーの第１の端部は、閉塞センサーの環状部を通って突出して、輸液の管部材と係合することができる。輸液の管部材は、カセットによって保持されていてもよい。プランジャーの第２の端部は、力をセンサーに加えることができ、センサーは、電圧出力を、管部材によって誘発された力に応じて生成する。
【００２０】
本発明のさらに別の態様によれば、閉塞センサーシステムは、プリント回路基板に設置されたセンサーを含むことができ、プリント回路基板は、ポンプに、付勢機構を使用して取り付けることができる。保持部材のないカセットをセンサーと反対の側でポンプに取り外し可能に取り付けることができる。センサーと関連づけられたプランジャーの第１端部は、閉塞センサーシステムの環状部を通って突出して、輸液セットの管部材と係合することができ、輸液セットの管部材は、カセットによって保持することができる。プランジャーの第２の端部は、力をセンサーに加えることができ、このセンサーは、管部材によって誘発された力に応じた電圧出力を生成する。カセットチャネル（ｃａｓｓｅｔｔｅ  ｃｈａｎｎｅｌ）にある保持部材をなくすことにより、バネのような付勢機構によって誘発された力を管部材に直接加えることができる。本発明のこの態様の利点としては、環状部と管部材との間に安定した力がかかることが挙げられる。この力は、プランジャーの一定の突出距離とともに、カセットを載せたときの初期の力を標準化することができ、また、管部材特性における違いの影響を最小限にすることができる。付加的な利点としては、付勢機構によって誘発された力が管部材を押しつぶして楕円形状にできることでありうる。管部材の楕円形状は、管部材の側壁部の力の影響を小さくすることができ、これにより、管部材全体を測定領域においてより従順にさせる。このように管部材の柔軟性が増すと、管部材特性における違いの影響が小さくなり、また、閉塞によって誘発された力のより直接的な測定を促進することができる。
【００２１】
本発明のこれらの態様、および、他の態様は、以下の図面に示され、関連する説明に記載されるように、閉塞センサーおよび使用方法で実現される。
【００２２】
本発明のさまざまな実施形態が番号を付した図面に関して示され、かつ、説明される。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の原理にしたがって作られ、輸液セットのためのポンプ本体に配置された閉塞センサーの一応用例の断面図である。
【図２】本発明の原理にしたがって作られ、輸液セットのためのポンプ本体に配置された閉塞センサーの別の応用例の断面図である。
【図３】本発明の原理にしたがって作られ、輸液セットのためのポンプ本体に配置された閉塞センサーの別の応用例の断面図である。
【図４】図１および図２のカセットの底面図である。
【図５】保持部材のない、図３のカセットの底面図である。
【図６】本発明の原理にしたがって使用できる、輸液セットのためのポンプの上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
当然のことながら、図面は例示的なものであり、添付の特許請求の範囲によって定められる本発明の範囲を限定するものではない。本発明のさまざまな要素は、本発明のさまざまな態様および目的を達成する。当然のことながら、本発明の全ての要素を１つの図面に明確に表示することはできず、このために、全ての図面が本発明の各要素を示してはいない。
【００２５】
ここで、図面に付与した数字を参照しながら図面を検討し、当業者が本発明を実施できるようにする。図面および説明は、本発明のさまざまな態様の例示であり、添付した特許請求の範囲の範囲を狭くしようとするものではない。
【００２６】
図１に移ると、本発明の原理による閉塞センサーシステムの一応用例の断面図が示されていて、全体が１０で示されている。閉塞センサーシステム１０は、ポンプ本体５２に配置することができる（ポンプ本体５２の部分図が示されている）。ポンプは、流体を送り込んで、輸液セットの管部材４４のような構造体に通すように構成されている。ポンプは、例えば、蠕動ポンプ、または、溶液を患者に送るのに使用される他の種類のポンプであってもよい。以下に示すように、閉塞センサーシステム１０は、ポンプ本体５２の端から端まで延びていて、必ずしもではないが、通常は、蠕動ポンプローラーのようなポンプ機構の近傍に位置する。
【００２７】
閉塞センサーシステム１０は、プリント回路基板５６上または近傍に設置されたピエゾ抵抗センサーのようなセンサー２４を含むことができる。プリント回路基板５６は、実装板５４に配置でき、実装板５４は、ポンプ本体５２に、例えばねじ６０を使って取り付けることができる。もっとも、当然のことながら、実装板５４は、ポンプ本体５２にさまざまな他の方法を使用して取り付けることも可能である。さらに、当然のことながら、プリント回路基板５６をポンプ本体５２に直接実装して（図２参照）、これにより、実装板５４を不要にすることもできる。
【００２８】
閉塞センサーシステム１０はまた、環状部３２と、プランジャー２８とを含むことができる。プランジャー２８は、環状部３２にある開口部３０を通って延びて、輸液セットの管部材４４と、この管部材４４がポンプ本体５２の近傍で保持されているときに接触することができる。本発明の一態様によると、管部材４４は、ポンプ本体５２の近傍にカセット３６を使用して保持することができ、プランジャーは、管部材４４の中へ少し突出することができる。
【００２９】
カセット３６もまた、管部材４４をプランジャー２８の近傍に位置させて、プランジャー２８の管部材４４との係合を促進することができる。カセット３６にある突出部または保持部材４０は、保持部材４０が離間している距離、および、管部材４４の直径によるが、管部材４４が横に広がるのを防ぐ、または、最小限にするのに役立ちうる。図１に示されるように、閉塞センサーシステム１０を使用している場合、センサー２４は、管部材４４に対して実質的に一定の位置にとどまることができる。
【００３０】
プランジャー２８と接触しているとき、管部材４４は、矢印６４で表された力をプランジャー２８に加えることができる。例えば、閉塞センサーシステム１０の使用時における一組の条件のもとでは、管部材４４の閉塞が閉塞センサーシステム１０の下流で生じることがあり、これは、管部材４４の圧力の増大を引き起こし、管部材４４の膨張につながることがある。管部材４４が膨張すると、管部材４４が閉塞していないときに管部材４４に加わる力６４と比べ、大きさが異なる力６４がプランジャーに加わることがある。センサー２４に、プランジャー２８を介して力６４が伝わることができる。プリント回路基板５６に設置されたセンサー２４は、管部材４４によって誘発された力６４の増大に応じた電圧出力を生成できる。力６４の大きさが、閉塞センサーシステム１０の使用中に十分異なる場合、例えば、管部材４４が閉塞するようになった（または、他の原因で望ましい動作パラメータよりも高いまたは低い圧力を有する）とき、警告信号を送信して、医療関係者に輸液セットが適切に機能していないことに関し、注意を喚起することができる。警報を送信するための機構は、回路基板に配置されてもよいし、閉塞センサーと通信をする独立した構造物であってもよい。警告信号は、視覚的な警報、音響的な警報、物理的な警報その他を含むことができる。さらに、閉塞によりセンサー２４にかかっている力６４の大きさが著しく変化した場合、ポンプ５２は、輸液セットが修理されたことが確認されるまで止めることができる。本発明の原理によれば、センサー２４は、ハネウェル社製Ｐ／Ｎ  ＦＳＳ  １５５０のようなピエゾ抵抗センサーでもよいが、他のセンサーをもまた使用することができる。
【００３１】
図１の閉塞センサーシステム１０によって生成された基準電圧測定値が、アセンブリ全体の寸法公差、ならびに、管部材特性の変動に関連した差異の影響を受けうることが分かっている。管部材４４が閉塞センサーシステム１０の下流で閉塞した場合には、管部材４４の圧力が上がり、管部材４４を膨張させ、プランジャー２８に力を加えさせることができ、これは、結局は、閉塞センサーシステム１０による閉塞の検出につながることができる。
【００３２】
閉塞センサーシステム１０はまた、センサーシステム１０の上流における管部材４４の閉塞も検出可能であってよい。管部材４４の上流での閉塞は、管部材４４内部の圧力を下げることができ、これは、管部材側壁部４８がさらに収縮することにつながりうる。管部材側壁部４８が収縮するにつれ、センサー２４にプランジャー２８を介して加えられる力が小さくなり、この結果、センサー２４によって電圧出力の変化を検出可能とすることができる。このように、管部材４４内部の圧力の低下を、通常の動作条件における管部材４４内部の圧力に対して感知することによって、上流での閉塞を管部材４４で検出することができる。
【００３３】
ここで図２に移ると、本発明の閉塞センサーの代わりの応用例の断面図が示されていて、全体が１０で示されている。前述した応用例と同様に、閉塞センサーシステム１０は、輸液セットとともに使用できるポンプまたはポンプ本体５２に配置される、または、取り付けられる。プリント回路基板５６は、ポンプ本体５２に、ばね、圧縮ワッシャー、伸縮素材等のような付勢機構６８を使用して直接取り付けることができる。これにより、プリント回路基板５６がポンプ本体５２に対して移動し、センサーをプランジャー２８の方へ、また、プランジャーを管部材４４に押しつけるように付勢可能にすることができる。小さい圧力を管部材に対してプランジャー２８を用いて与えることで、より正確な結果が得られることが分かっている。
【００３４】
環状部３２は、カセットの保持部材４０に接触することができる。環状部３２は、事実上、センサー要素２４を隔離する反復可能スペーサー（ｒｅｐｅａｔａｂｌｅ  ｓｐａｃｅｒ）として作用可能であり、この結果、実質的に、管部材４４の膨張により伝わる力のみが、センサー２４にプランジャー２８の運動を介して作用する。さらに、保持部材が横方向の膨張を制限することによって管部材４４の運動を下方へ（つまり、プランジャー２８の方へ）向けることができるので、より高い信号感度を得ることができる。
【００３５】
カセット３６がポンプ５２に取り付けられると、閉塞センサーシステム１０のプランジャー２８が管部材４４と係合する。付勢機構６８は、環状部３２および保持部材４０と一緒に、プランジャー２８が開口部３０を通って管部材４４の中へと突出できる距離を制限する。図２の閉塞センサーシステム１０が、図１の閉塞センサーシステムと比べて、管部材４４内の圧力変化をより正確かつ安定に検出できることが分かっている。
【００３６】
ここで図３を参照すると、輸液セットのためのポンプ５２に配置された、本発明の閉塞センサーシステムのさらに別の応用例の断面図が示されていて、全体が１０で示されている。カセット３８は、ポンプ５２に取り外し可能に取り付けることができる。カセット３８は、図１および２に示したカセット３６と異なり、保持部材、または、管部材４４がプランジャー２８と係合する場所の近傍にある突出部を含まない。カセット３８にある保持部材をなくすことにより、矢印７２によって表された、付勢機構６８によって誘発される力を管部材４４に加えることができる。付勢機構６８は、安定した力７２を環状部３２にプリント回路基板５６を介してかけることができ、プリント回路基板５６は、次に、環状部を付勢して管部材４４に押しつけることができ、力７２が管部材４４に加えられるようにする。さらに、環状部３２は、環状部３２を付勢して管部材４４に押しつけたときに、管部材４４と係合するための少なくとも１つの肩部３２ａを有していてもよい。環状部３２が管部材４４と係合することで、プランジャー２８が開口部３０を通って、管部材４４の中へと突出する距離を制限することができる。力７２を管部材４４にかけながら突出距離を調整すると、カセット３８をポンプ５２に最初に取り外し可能に取り付けたときに、管部材４４によって誘発された力６４の標準化を促進できることが分かった。初期の力６４が標準化された場合、図３に示した閉塞センサーシステム１０は、管部材特性の変動による影響を受けにくくなることができる。
【００３７】
さらに、力７２が管部材４４の区間の管部材４４にかけられる管部材４４の区間は、環境または通常の動作条件のもとでは、部分的につぶれる、または、押しつぶされて楕円形状になることができ、このことは、図３に描かれた断面図に見られる。管部材４４の楕円形状区間は、管部材４４の側壁部４８の力の影響を小さくし、これにより、管部材４４を測定領域、すなわち、プランジャー２８が側壁部４８と接触するところで、より従順なものにすることができる。管部材４４の従順さが増すと、下流での閉塞による管部材４４内の圧力の増大を測定しているときに、閉塞センサーシステム１０の精度および感度を上げることができる。管部材４４の従順さが増すと、閉塞センサーシステム１０によって得られた圧力測定値に対する管部材特性の影響もまた小さくすることができる。
【００３８】
図３による閉塞センサーシステム１０およびカセット３８は、特性が異なる管部材を用いて試験を行ったときに、図２の閉塞センサーシステム１０およびカセット３６と比べて、より精確な電圧データを生成できることが分かった。さらに、図３の閉塞センサーシステム１０は、生成された電圧信号のバラツキを大きくすることなく、大気圧と６８９５０Ｐａ（１０ｐｓｉ）との間の電圧の違いを著しく大きくすることができる。
【００３９】
本発明の原理によって輸液セットの管部材における圧力の違いを正確に特定するための重要な要因は、付勢機構６８によって誘発された適当な大きさの力７２をかけることでありうる。管部材４４にかけるべき理想的な力７２を特定するために、カセット３８（保持部材がない）と、カセット３６（図２、保持部材４０がある）との両方を使用して、特性が異なる管部材についてデータが収集された。カセット３６を使用した場合に予想された結果は、特性が異なる管部材が使用されたときであっても、力７２が管部材自体ではなく保持部材４０にかかることから、付勢機構６８によってかけられた力７２を変えることは、電圧出力に対し最小限の影響しかないであろう、というものであった。驚くべきことに、閉塞センサーシステム１０の電圧測定値は、カセット３６を用いて試験を行った場合に、管部材特性の影響を受けやすいことが分かった。より具体的には、新しい管部材で予想されるような従順性があまりない管部材についての電圧測定値は、カセット３６を用いた場合、繰り返し加圧された管部材についての電圧測定値よりも高かった。この結果は、付勢機構６８によって加えられた力７２が変えられた場合でも観察された。したがって、閉塞センサーシステム１０は、カセット３６と一緒に使用した場合、管部材の耐用期間にわたる管部材の特性の変化の影響を受けやすい。
【００４０】
これに対して、閉塞センサーシステム１０が（保持部材のない）カセット３８と一緒に使用された場合、電圧測定値は、管部材特性における変化による影響をあまり受けなかった。閉塞センサーシステム１０をカセット３８と一緒に使用しての電圧測定は、大気圧と６８９５０Ｐａ（１０ｐｓｉ）との両方で、４．４Ｎ（１．０ポンド）から１３．３Ｎ（３．０ポンド）までの範囲の力７２を管部材にかけて行われた。同じ測定が、新しい管部材と、古くなった管部材を模擬するために繰り返し加圧された管部材とを使用して行われた。管部材４４にかけるべき望ましい大きさの力７２が約５．３Ｎ（１．２ポンド）から８．０Ｎ（１．８ポンド）の範囲であることが分かった。管部材特性は、カセット３８が閉塞センサーシステム１０と一緒に使用された場合に、電圧測定値に小さな影響を及ぼしたが、この影響は、閉塞センサーシステム１０が、ポンプ５２に取り外し可能に取り付けられたカセット３６とともに使用された場合に得られた電圧測定値と比べると、最小限のものであった。
【００４１】
本発明の一態様によれば、３つのばねを付勢機構６８として使用することができる。したがって、５．３Ｎ（１．２ポンド）から８．０Ｎ（１．８ポンド）の範囲の力を管部材４４に前述したように加えるためには、各ばねは、およそ１．８から２．７Ｎ（０．４から０．６ポンド）をかけなければならない。当然のことながら、本発明にとって、３つのばねを付勢機構６８として使用することは必要不可欠ではない。
【００４２】
ここで図４に移ると、図１および２に関して検討したカセット３６の底面図が示されている。カセット３６は、構造部（ｆｏｒｍａｔｉｏｎ）８４を含むことができ、この構造部８４は、管部材４４ｃの一部分を経路８０に沿って保持し、カセット３６がポンプに取り付けられたときに閉塞センサーシステム１０のプランジャー２８と接触するように管部材の部分４４ｃを位置させるように構成されている。例えば、ローラー駆動式蠕動ポンプとともに使用される場合、ポンプのローラーは、通常、保持部材４０の間に配置された管部材の部分４４ｃに隣接する部分４４ａに沿って、管部材と係合できる。
【００４３】
さらに示されているのは、保持部材４０であり、保持部材４０は、カセット３６がポンプに取り外し可能に取り付けられたときに、環状部３２と接触、かつ、係合することができ、図２により明確に見られるように、プランジャー２８が開口部３０を通って突出することができる距離を調整するのに役立つ。
【００４４】
ここで図５を参照すると、図３のカセット３８の底面図が示されている。カセット３６と異なり、カセット３８は、環状部３２と接触するための保持部材を用いずに形成することができる。カセット３８にある保持部材をなくすことにより、付勢機構６８（図３）によって誘発された力を管部材４４に加えることができる。付勢機構６８によって誘発された力を管部材４４に加えることのいくつかの利点は上記に説明されているが、管部材４４によってプランジャー２８上に誘発された力の標準化の強化、および、管部材４４の従順さをプランジャー２８が管部材４４に接触する位置で高め、これにより、圧力測定の精度および感度を上げることもまた含むことができる。
【００４５】
ここで図６に移ると、輸液セット用のポンプの部分上面図が示されており、全体が５２で示されている。本発明の一態様によれば、回転式蠕動ポンプ機構９０を使用して、輸液セットの管部材４４（図１〜５）を通る溶液の流れを促進することができる。当然のことながら、回転式蠕動ポンプ以外のポンプが本発明の原理にしたがって使用されてもよい。
【００４６】
カセット３６またはカセット３８は、このカセットが管部材４４（図１〜４）をポンプ機構９０と係合した状態に保持するように、ポンプ５２の本体における凹状構造部９４に取り外し可能に取り付けることができる。カセット３６または３８はさらに、輸液セットの管部材を閉塞センサーシステム１０のプランジャー２８および潜在的に環状部３２と連絡した状態に保持する。したがって、当然のことながら、閉塞センサーシステム１０は、完全にポンプ本体５２の端から端まで延びていてもよい。代替例では、閉塞センサーシステム１０は、単に、より深いポンプ本体の奥に置かれていてもよい。
【００４７】
カセット３６（図４）またはカセット３８（図５）をさまざまな方法を使用してさまざまなポンプに取り付けることができることは言うまでもない。クリップ、タブ、フランジ、圧入、または、さまざまな他の仕組みを使用して、カセット３６または３８が凹部９４に確実にとどまるようにすることが可能である。代替例では、ポンプ５２が凹部を欠いてもよく、カセット３６または３８がポンプ５２の外壁に保持されてもよい。
【００４８】
カセット３６またはカセット３８がポンプ５２に取り付けられたときには、管部材４４をプランジャー２８の上に位置させ、これにより、プランジャー２８と管部材４４との間の接触を促進することができる。さらに、カセット３６がポンプ５２に取り付けられたときには、保持部材４０が環状部３２と接触して、環状部３２が動いて管部材４４と強く接触することを阻止することができる。このように、本発明の閉塞センサーがポンプと併せて使用されると、閉塞を検出し、かつ、確実に適切な溶液の量および／または圧力が得られるように輸液セットの管部材を支持するカセットともに使用することができる輸液システムが提供される。
【００４９】
上記の検討は、主に、流体を患者に投与するのに使用できる閉塞センサーと関連しているが、この閉塞センサーをさまざまな非医学的な用途で使用できることは言うまでもない。どちらにしても、閉塞センサーシステム１０は、輸液セットの管部材４４に沿った圧力変化を検出し、これにより、予め定められた管部材内の圧力を越えているという警告を発することが可能である。これは、次に、光または音による警報のような警告信号を発生させるのに使用することができ、および／または、輸液セットが点検されるまでポンプを止めるのに使用することができる。このように、予め定められた限界を外れた範囲を示す閉塞感知システム１０を用いて医療関係者によって適切な圧力を維持することが可能である。
【００５０】
当然のことながら、上述した本発明のさまざまな態様は、全て一緒に、個別に、または、さまざまな組み合わせで使用することが可能である。よって、閉塞センサーシステムは、構造物内部の圧力を測定するためのセンサーと、構造物およびセンサーと連絡した状態に配置された可動プランジャーとを備えることができ、可動プランジャーは、力をセンサーにかけ、かつ、センサーに可動プランジャーによってかけられた力の大きさが、構造物内部の圧力の変化に応じて変化するような向きに向けられている。閉塞センサーシステムはまた、以下を有することができる。ａ）プランジャー近傍に配置された構造物で、この構造物は、輸液セットの管部材を備える。ｂ）センサーは、ポンプ機構を有するポンプに、管部材が可動プランジャーおよびポンプ機構と連絡した状態となるように、管部材をセンサーおよびポンプの近傍に位置させた状態で配置することができる。ｃ）閉塞センサーをプランジャーの方へ付勢する付勢機構。ｄ）環状部。可動プランジャーは、環状部にある開口部を通って延びて、圧力が測定されている構造物に接触する。ｅ）輸液セットの管部材のような構造物。閉塞センサーは、プランジャーの周りに配置された環状部と、閉塞センサーをプランジャーの方へ付勢し、かつ、管部材が閉塞センサーの近傍に取り付けられたときに、環状部を付勢して管部材と係合させる付勢機構とをさらに備え、環状部は、可動プランジャーが環状部にある開口部を通って延び、管部材の中へと突出する距離を制限する。ｆ）閉塞センサーが連結されたポンプ、および、輸液セットの管部材を入れるためのカセット。カセットはポンプに連結する。ｇ）少なくとも１つの保持部材を備えたカセット。付勢機構は、環状部を付勢して少なくとも１つの保持部材と係合させる。ｈ）ポンプを通って延びる閉塞センサー。ｉ）警告信号を発生するための構造物。警告信号は、視覚的な警報、音響的な警報、および、物理的な警報からなるグループから選択された警報の少なくとも１つを含む。ｊ）ポンプに実装された閉塞センサー。閉塞センサーは、センサーにかけられた力の大きさが十分に変化すると、ポンプが止まるように構成されている。および／または、ｋ）回路基板に実装されたセンサー。または、これらの任意の組み合わせ。
【００５１】
本発明の態様によれば、輸液システムは、輸液セットの管部材が入るように構成されたポンプと、ポンプに配置されたセンサーシステムであって、センサー、および、センサーから離れるように延びて、輸液セットの管部材からセンサーへ力を伝えるように配置されたプランジャーを備えるセンサーシステムとを有することができ、輸液セットの管部材がポンプに取り付けられたとき、管部材は、力をセンサーにプランジャーを介して加え、この力は、輸液セットにおける圧力に応じて変化する。輸液システムはまた以下を有することができる。ａ）輸液システム内部の圧力が望ましい動作パラメータよりも高いまたは低いときに、警告信号を発生させて、輸液システムの不適切な動作を示すように構成されたセンサー。ｂ）回路基板に配置されたセンサー、および、管部材の圧力に応答してセンサーに押しつけられるプランジャー。ｃ）開口部を有する環状部。プランジャーはこの開口部を通って延びる。ｄ）管部材と、管部材をポンプに保持するカセットとを備える輸液セット。ｅ）ポンプに形成された凹状の場所においてポンプに動作可能に連結されたカセット。ｆ）プランジャーの近傍に配置された環状部。カセットは保持部材を有し、環状部は、カセットがポンプに動作可能に連結されたときに保持部材に係合する。ポンプに実装板および付勢機構を使用して実装されたセンサー。および／または、ｇ）センサーにプランジャーによって加えられた力が、電圧出力に変換され、この電圧出力が、プランジャーによってセンサーにかけられた力に基づいて変わる。または、これらの任意の組み合わせ。
【００５２】
本発明の方法は、輸液ポンプであって、この輸液ポンプに配置されたセンサー、および、センサーと連絡した状態に配置されて、力をセンサーに伝えるプランジャーを有する輸液ポンプを選択するステップと、輸液セットの管部材を、輸液ポンプの近傍に、管部材がプランジャーと連絡した状態になり、これにより、プランジャーによってセンサーに伝えられる力を変えるように連結するステップと、プランジャーを介してセンサーと連絡させた管部材内の圧力における変化を測定することにより閉塞を検出するステップとによって、管部材の閉塞を検出することを含むことができる。この方法はまた、以下を含むことができる。ａ）輸液セットの管部材が入るように構成されたカセットを選択し、このカセットを輸液ポンプに取り付けるステップ。ｂ）閉塞センサーを輸液ポンプに付勢機構を使用して取り付けるステップ。ｃ）ピエゾ抵抗センサーによって形成されたセンサーを選択すること、および、プランジャーを入れるための開口部がある環状部を有すること。ｄ）カセットを輸液ポンプに取り付けると、カセットの少なくとも１つの保持部材が環状部と係合するようになる。ｅ）管部材内部の圧力において十分大きな変化が検出されたときに、警告信号を送信するステップ。および／または、ｆ）管部材の膨張または収縮によりセンサーに加わる力の大きさを測定することにより管部材における閉塞を検出すること。または、上記の任意の組み合わせ。
【００５３】
流体を送り込んで管部材に通すポンプで使用するセンサーシステムにおいて、システムは、ポンプ本体を有するポンプと、ポンプ本体に取り付けられ、管部材がポンプに取り付けられたときに、センサーを管部材の方へ付勢する付勢機構を有するセンサーとを有する。このセンサーシステムはまた、以下を含むことができる。ａ）力をセンサーに伝えるために、センサーの近傍に配置されたプランジャー。ｂ）プランジャーの近傍にある支持構造物。ｃ）開口部を有することができる環状部。プランジャーは、この開口部を通って延びる。および／または、ｄ）プリント回路基板に配置されたセンサー。または、これらの任意の組み合わせ、もしくは、前述した組み合わせ。
【００５４】
このように、閉塞センサーおよび使用方法が開示された。当然のことながら、本発明に対して多くの変更を、特許請求の範囲の範囲から逸脱することなく行える。添付された特許請求の範囲は、このような修正を包含することを意図している。
【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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【国際調査報告】
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