(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
小型の流量調節装置であって、
患者に装着されるように構成されたハウジングと、
前記ハウジング内に収容される単一のフローチューブと、
前記ハウジングの第１端部から延出する第１チューブと、
前記ハウジングの第２端部から延出する第２チューブとを含み、
前記フローチューブは、第１コネクタによって前記第１チューブに直接結合され、
前記フローチューブは、第２コネクタによって前記第２チューブに直接結合され、
前記フローチューブは、０．００２５ｃｍ（０．００１インチ）ないし０．０２５４ｃｍ（０．０１インチ）の内径及び０．７６２ｃｍ（０．３インチ）ないし１５．２４ｃｍ（６インチ）の長さを有することにより、前記フローチューブ内を流れる液体の圧力を、前記第１チューブにおけるポンプの吐出圧力から前記第２チューブにおける略大気圧力まで減少させるように構成され、
前記装置は、前記患者に前記液体を略大気圧力で送達するように構成され、
前記装置は、０ｍｌ／時間より多く、１ｍｌ／時間よりも小さい流量で前記液体を送達するように構成されたことを特徴とする装置。
【請求項２】
前記液体が前記患者に継続的に送達されることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記ハウジング内に配置されるスプールをさらに含み、
前記フローチューブが前記スプールに巻回されていることを特徴とする請求項１または２に記載の装置。
【請求項４】
前記フローチューブが、前記ハウジング内に、前後方向にリボンのように折り重ねた形態で収容されていることを特徴とする請求項１または２に記載の装置。
【請求項５】
前記フローチューブが、前記ハウジング内に、スプールを使用しないで環状の形態で収容されていることを特徴とする請求項１または２に記載の装置。
【請求項６】
前記フローチューブが、０．００５１ｃｍ（０．００２インチ）ないし０．０１２７ｃｍ（０．００５インチ）の内径を有することを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の装置。
【請求項７】
前記ハウジングが、５ｃｍ（２インチ）の長さ、１．９ｃｍ（０．７５インチ）の幅、及び０．７５ｃｍ（０．３インチ）の厚さを有することを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の装置。
【請求項８】
前記スプール及び前記フローチューブが、ＰＶＣ、ポリプロピレン、ポリエチレン、ナイロン（登録商標）、テフロン（登録商標）、及びポリカーボネートからなる群より選択されるプラスチックから作製されていることを特徴とする請求項３に記載の装置。
【請求項９】
前記ハウジングが金属製であることを特徴とする請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
外気温度の変化に対する遮断を提供すべく、前記ハウジング内の前記スプール及び前記フローチューブの周りに発泡体が充填されていることを特徴とする請求項８に記載の装置。
【請求項１１】
前記液体の流量を約０．５ｍｌ／時間に調節するように構成されたことを特徴とする請求項１ないし１０のいずれかに記載の装置。
【請求項１２】
３ないし１５ｐｓｉｇの吐出圧力を有するポンプから液体を０．５ないし１０ｍｌ／時間の流量で送達する小型の流量調節装置であって、
０．００２５ｃｍ（０．００１インチ）ないし０．０２５４ｃｍ（０．０１インチ）の内径、及び０．７６２ｃｍ（０．３インチ）ないし１５．２４ｃｍ（６インチ）の長さを有するチューブと、
患者に装着されるように構成されたハウジングとを含み、
前記液体を前記患者に略大気圧力で送達するように構成し、
前記ハウジングが金属製であり、
前記チューブが、スプールに巻回された形態、前後方向にリボンのように折り重ねた形態、前記スプールを使用しない環状の形態、又は８の字状の形態で、前記ハウジング内に収容されたことを特徴とする装置。
【請求項１３】
前記液体が前記患者に継続的に送達されることを特徴とする請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
前記ハウジングが、５ｃｍ（２インチ）の長さ、１．９ｃｍ（０．７５インチ）の幅、及び０．７５ｃｍ（０．３インチ）の厚さを有することを特徴とする請求項１２または１３に記載の装置。
【請求項１５】
前記チューブが、前記スプールに巻回された形態で前記ハウジングに収容され、前記スプール及び前記チューブが、ＰＶＣ、ポリプロピレン、ポリエチレン、ナイロン（登録商標）、テフロン（登録商標）、及びポリカーボネートからなる群より選択されるプラスチックから作製されていることを特徴とする請求項１２ないし１４のいずれかに記載の装置。
【請求項１６】
小型の流量調節装置であって、
患者に装着されるように構成されたハウジングと、
前記ハウジング内に収容されるフローチューブと、
前記ハウジングの第１端部から延出する第１チューブと、
前記ハウジングの第２端部から延出する第２チューブとを含み、
前記フローチューブは、第１コネクタによって前記第１チューブに結合され、
前記フローチューブは、第２コネクタによって前記第２チューブに結合され、
前記フローチューブは、０．００２５ｃｍ（０．００１インチ）ないし０．０２５４ｃｍ（０．０１インチ）の内径及び０．７６２ｃｍ（０．３インチ）ないし１５．２４ｃｍ（６インチ）の長さを有することにより、前記フローチューブ内を流れる液体の圧力を、前記第１チューブにおけるポンプの吐出圧力から前記第２チューブにおける略大気圧力まで減少させるように構成され、
前記装置は、前記患者に前記液体を略大気圧力で送達するように構成され、
前記装置は、０．５ｍｌ／時間ないし１０ｍｌ／時間の非選択的な流量で前記液体を送達するように構成されたことを特徴とする装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願）
本出願は、２０１４年５月２９日出願の米国特許出願第１４／２８９，９６７号に基づく優先権を主張するものである。上記出願は、その全文を引用することを以って本明細書の一部となす。
【背景技術】
【０００２】
本開示は、非常に低い流量で投与される液体の流量を調節するための装置または器具に関する。
【０００３】
閉塞（目詰まり）は、液体送達システム、とりわけ、流量が非常に低いか、または液体の安定性に影響を及ぼす温度変化が見られるシステムに使用されるチューブにおける既知の問題である。閉塞に加えて、非常に低い流速の単純測定は、圧力差が低く、クリアランス及び公差が特に小さいので、製造プロセスに対する細心の注意を必要とする。
【０００４】
非常に低い流量のための流量調節装置が、医療分野での薬剤の投与、化学プロセス分野での混合物への特定の添加剤の注入、食品加工などの様々な用途に使用されている。とりわけ、医療分野では、慢性疾患（例えば痛み）を治療するための薬剤の持続的投与のためには、低流量での送達が有用である。
【０００５】
正確であり、温度に比較的依存せず、かつ容易に閉塞しない流量調節装置を提供することができれば非常に有益である。また、そのような装置が、組み立てやすく、かつ例えば医療用途のために患者に装着したときに目立たないように小型であればさらに有益である。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示は、小型の流量調節装置を提供することにより、上述した問題を解決する。本開示に係る装置は、患者に装着されるように構成されたハウジングと、第１のチューブ端部及び第２のチューブ端部を有し、前記ハウジング内に収容されるチューブとを含み、前記チューブにより、前記第１のチューブ端部に第１の圧力で流入した液体の圧力を、前記第２のチューブ端部において前記第１の圧力よりも低い第２の圧力に減少させ、前記液体を前記患者に前記第２のチューブ端部から前記第２の圧力で送達するように構成されている。
【０００７】
本開示における少なくともいくつかの実施形態は、小型の流量調節装置であって、患者に装着されるように構成されたハウジングと、前記ハウジング内に収容される単一のフローチューブと、前記ハウジングの第１端部から延出する第１チューブと、前記ハウジングの第２端部から延出する第２チューブとを含み、前記フローチューブは、第１コネクタによって前記第１チューブに直接結合され、前記フローチューブは、第２コネクタによって前記第２チューブに直接結合され、前記フローチューブは、０．００２５ｃｍ（０．００１インチ）ないし０．０２５４ｃｍ（０．０１インチ）の内径及び０．７６２ｃｍ（０．３インチ）ないし１５．２４ｃｍ（６インチ）の長さを有することにより、前記フローチューブ内を流れる液体の圧力を、前記第１チューブにおけるポンプの吐出圧力から前記第２チューブにおける略大気圧力まで減少させるように構成され、前記装置は、前記患者に前記液体を略大気圧力で送達するように構成され、前記装置は、０ｍｌ／時間より多く、１ｍｌ／時間よりも小さい流量で前記液体を送達するように構成されたことを特徴とする。
本開示における少なくともいくつかの実施形態は、３ないし１５ｐｓｉｇの吐出圧力を有するポンプから液体を０．５ないし１０ｍｌ／時間の流量で送達する小型の流量調節装置であって、０．００２５ｃｍ（０．００１インチ）ないし０．０２５４ｃｍ（０．０１インチ）の内径、及び０．７６２ｃｍ（０．３インチ）ないし１５．２４ｃｍ（６インチ）の長さを有するチューブと、患者に装着されるように構成されたハウジングとを含み、前記液体を前記患者に略大気圧力で送達するように構成し、前記ハウジングが金属製であり、前記チューブが、スプールに巻回された形態、前後方向にリボンのように折り重ねた形態、前記スプールを使用しない環状の形態、又は８の字状の形態で、前記ハウジング内に収容されたことを特徴とする。
本開示における少なくともいくつかの実施形態は、小型の流量調節装置であって、患者に装着されるように構成されたハウジングと、前記ハウジング内に収容されるフローチューブと、前記ハウジングの第１端部から延出する第１チューブと、前記ハウジングの第２端部から延出する第２チューブとを含み、前記フローチューブは、第１コネクタによって前記第１チューブに結合され、前記フローチューブは、第２コネクタによって前記第２チューブに結合され、前記フローチューブは、０．００２５ｃｍ（０．００１インチ）ないし０．０２５４ｃｍ（０．０１インチ）の内径及び０．７６２ｃｍ（０．３インチ）ないし１５．２４ｃｍ（６インチ）の長さを有することにより、前記フローチューブ内を流れる液体の圧力を、前記第１チューブにおけるポンプの吐出圧力から前記第２チューブにおける略大気圧力まで減少させるように構成され、前記装置は、前記患者に前記液体を略大気圧力で送達するように構成され、前記装置は、０．５ｍｌ／時間ないし１０ｍｌ／時間の非選択的な流量で前記液体を送達するように構成さたことを特徴とする。
本開示の他の目的及び利点は、以下の詳細な説明により明らかにされるであろう。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
本開示の上記及び他の特徴は、添付図面を参照して行われる本開示の様々な態様についての以下の詳細な説明からより容易に理解できるであろう。
【０００９】
【図１】本発明に係る流量制御装置の部品を示す分解図であり、ハウジング、ハウジングトップ、スプール、チューブ、コネクタが示されている。
【図２】本発明に係る装置をハウジングトップが取り外された状態で上方から見た図であり、ハウジング内に収容されたスプール、コネクタ、チューブを見ることができる。
【図３】本発明に係る装置を下側から見た図であり、ハウジングとコネクタチューブを見ることができる。
【図４】本発明に係る装置のスプール、コネクタ、及びチューブを示す図であり、組み立てる前の状態を示している。
【図５】フローチューブが巻回されたスプール、コネクタ、コネクタチューブ、ハウジング、及びハウジングトップを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、添付図面に図示された１以上の実施形態、実施例について詳細に説明する。ある実施形態の一部として図示または説明された特徴を他の実施形態に用いることにより、さらなる実施形態を創出できることを理解されたい。特許請求の範囲は、本開示の範囲及び精神に含まれる限り、上記のまたは他の改変及び変更を包含することを意図している。
【００１１】
本開示は、小型な流量調節装置を提供することにより、上述した問題を解決する。
【００１２】
ポアズイユの法則によれば、細いチューブ（例えば血管やカテーテル）を流れる流体の定常流の速度は、チューブの半径の４乗及び圧力に比例し、チューブの長さ及び粘性係数（粘度）に反比例する。ポアズイユの式は、下記のように表される。
【００１３】
【数１】
0006722591.tif 000002
【００１４】
ただし、
ΔＰは、圧力損失、
Ｌは、チューブ（パイプ）の長さ
μは、動的粘度
Ｑは、所望する体積流量
ｒは、半径
πは、数学定数Ｐｉ（３．１４１５９）
である。
【００１５】
例えば、制御された（一定の）ポンプ吐出圧力と、約ゼロゲージ（大気圧力が０．５ｐｓｉｇ未満、より具体的には０．２５ｐｓｉｇ未満、さらにより具体的には０．１ｐｓｉｇ未満）のチューブ吐出圧力とが用いられ、チューブに入力される圧力が一定であると仮定すると、上記方程式をＬについて解くことができる。下記の表において、最初の４つの欄は、上記方程式の入力変数を英単位で示し、残りの欄は、計算により求めた必要とされるＬを示す。単位の変換は必須であり、当業者であれば行うことができるであろう。
【００１６】
【表１】
0006722591.tif 000003
【００１７】
表から分かるように、低い流量は、非常に長いチューブ、または、当然ながら高い圧力降下を有する小径のチューブを必要とする。しかし、上述したように、小径のチューブは、とりわけ高粘度の液体の場合は、閉塞に関するより大きな問題を有する。この理由のために、より大きな径を有するチューブを用いることが望ましい。しかし、より大きな径を有するチューブは、上記の小径のチューブを用いた場合と同様の圧力降下を達成するためには、長さをより長くする必要がある。薬剤の長期間投与のために患者に長いチューブを取り付けることは、患者の移動性において問題が生じる。例えば、疼痛管理のための薬剤の投与は、多くの場合、継続的に行われる。本来なら歩行可能な患者を長時間にわたって動けなくすることは、望ましいことではなく、また患者に受け入れられるものではない。そのため、別の解決策が求められている。
【００１８】
長いチューブを使用する場合の問題を解決する１つの方法は、ユーザの身体に装着可能な小型の装置を提供することである。これにより、送達される薬剤を比較的一定の温度（体温）に維持することができ、その結果、一定の粘度及び送達流量が維持されるというさらなる利益が提供される。本開示により提供される小型の装置により、患者が、処方された薬剤の継続的な供給を受けながら歩行することが可能となる。
【００１９】
図１は、本発明に係る装置１０の分解図である。図１に示すように、本装置１０は、ハウジング１２、スプール１４、フローチューブ１６、チューブコネクタ１８、２２、チューブ２０、２４、及びハウジングトップ２６を含む。スプール１４は、ハウジング１２内に収容される。
【００２０】
図２は、ハウジングトップ２６を取り外した状態で、本装置１０を上方から見た図である。図２では、フローチューブ１６は存在しない。ハウジング１２とスプール１４との関係を明確に見ることができる。同様に、チューブコネクタ１８、２２と、ハウジング１２及びチューブ２０、２４との関係を明確に見ることができる。
【００２１】
図３は、本装置１０の裏側を示す図である。ハウジング１２と、チューブ２０、２４とを見ることができる。
【００２２】
図４は、スプール１４、チューブコネクタ１８、２２、及びチューブ２０、２４の関係を示す図である。図４では、ハウジング１２、ハウジングトップ２６、フローチューブ１６は図示していない。
【００２３】
図５は、ハウジング１２と、ハウジング１２から取り外された状態のハウジングトップ２６とを示す図である。図５はまた、スプール１４と、スプール１４に巻回されたフローチューブ１６とを示す。フローチューブ１６の両端は、チューブコネクタ１８、２２に結合されており、チューブコネクタ１８、２２には、チューブ２０、２４が結合されている。
【００２４】
例１：上記の表を参照して、０．００００２０５ｌｂ・秒／ｆｔ２の粘度を有する流体を使用、ポンプの吐出圧力が６ｐｓｉｇの場合、０．５ｍｌ／時の流量は、０．００６７ｃｍ（０．００２６５インチ）の内径（ＩＤ）及び１５．２４ｃｍ（６インチ）の長さを有するチューブにより得られる。
【００２５】
例２：上記の表を参照して、０．００００２０５ｌｂ・秒／ｆｔ２の粘度を有する流体を使用し、ポンプの吐出圧力が６ｐｓｉｇの場合、５ｍｌ／時の流量は、０．００６７ｃｍ（０．００２６５インチ）の内径（ＩＤ）及び１．５２４ｃｍ（０．６インチ）の長さを有するチューブにより得られる。
【００２６】
ポアズイユの式の理論及び上記の表に基づきより一般的に述べると、本開示に係る小型の流量調節装置によれば、３ないし１５ｐｓｉｇの吐出圧力を有するポンプから、０．００２５ｃｍ（０．００１インチ）ないし０．０２５４ｃｍ（０．０１インチ）の内径及び０．７６２ｃｍ（０．３インチ）ないし１５．２４ｃｍ（６インチ）の長さを有するチューブを介して、０．５ｍｌ／時ないし１０ｍｌ／時の流量で液体を送達することができる。また、本装置は、患者に装着されるように構成されたハウジングを有しており、液体は患者に略大気圧で送達される。
【００２７】
本装置は、所望するチューブの長さに適合する様々なサイズであり得、患者に好適に装着することができる。一実施形態では、本装置（ハウジング）は、５ｃｍ（２インチ）の長さ、１．９ｃｍ（０．７５インチ）の幅、及び０．７５ｃｍ（０．３インチ）の厚さを有する。様々な実施形態では、チューブの内径は、０．００２５ｃｍ（０．００１インチ）ないし０．０２５４ｃｍ（０．０１インチ）、より好ましくは、０．００５１ｃｍ（０．００２インチ）ないし０．０１２７ｃｍ（０．００５インチ）であり得る。チューブの内部の滑らかさまたは粗さが流れに対していくらかの影響を与えることは事実なので、チューブ内部の粗さの影響を比較的受けないように、流れの速度は、層流となるように遅い速度にする。
【００２８】
添付図面ではスプール１４に巻回されたフローチューブ１６が図示されているが、フローチューブ１６は、スプール１４に巻回する以外の別の形態でハウジング１２内に配置してもよいことに留意されたい。そのような別の形態としては、フローチューブ１６をハウジング１２内に前後方向にリボンのように折り重ねた形態、スプール１４を使用しないでフローチューブ１６を環状に配置した形態、フローチューブ１６をハウジング１２内に８の字状に配置した形態などが挙げられる。また、本装置は、スロットを有するハブ（slotted hub）を有するスプールを含み得る。これにより、フローチューブ１６の長さ方向における中間部分をスプール１４に挿入し、スプール１４を回転させることにより、フローチューブ１６をハブに巻回することができる。
【００２９】
チューブ及び装置（例えば、ハウジング、スプール、チューブ）を構成する材料は、一般的に金属またはプラスチックであり得る。例えば、身体からの熱伝達をプラスチックよりも向上させるために、打ち抜きされた金属をハウジングに用いることができる。プラスチックとしては、ＰＶＣ、ポリプロピレン、ポリエチレン、ナイロン（登録商標）、テフロン（登録商標）、ポリカーボネート、及び他の一般的なプラスチックが挙げられる。さらに、本装置の全ての部品を同一の材料から作製する必要はない。小型の装置である本装置はユーザの身体に装着されるので、上述したように、ハウジングを、熱伝導を向上させるために金属または他の熱伝導性材料から作製し、スプール及びチューブを、プラスチックから作製してもよい。このようにして、本装置は、送達される薬剤を比較的一定の温度に維持することができ、その結果、一定の粘度及び送達流量が維持されるというさらなる利益が提供される。ハウジングは、単に静止空気を用いることにより、大気温度に対する遮断効果が得られる容積を有し得る。あるいは、ハウジング内のスプール及びチューブの周りに発泡体（例えば、独立気泡型発泡体）を充填することにより、大気温度の変化に対する遮断を提供してもよい。
【００３０】
以上、本発明をいくつかの好適な実施形態に関連して説明したが、本開示に包含される本発明の主題はこれらの特定の実施形態に限定されないことを理解されたい。それどころか、本発明の主題は、特許請求の範囲の精神及び範囲に含まれる限り、全ての代替形態、及び均等形態を含むことを意図している。
【図１】
0006722591.tif 000004
【図２】
0006722591.tif 000005
【図３】
0006722591.tif 000006
【図４】
0006722591.tif 000007
【図５】
0006722591.tif 000008