(57)【要約】光センサーは、流体がその中を流れるサンプルセル（１３０）と、発光器（１０８）及び光検知器（１１２）によって形成された光センサーとを含んでいる。サンプルセル及び光センサーは、同サンプルセル内を通過している泡の存在及び大きさを判定するために、光の屈折を使用している。光の屈折に対するより良好な制御を提供し且つ光センサーを保護するために、ハウジング（１５０）が含まれていても良い。
2004530473.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体の流れを監視するためのサンプルセルであって、
導管を形成しているセルの壁を含み、同導管は三角形の断面を有している、サンプルセル。
【請求項２】
請求項１に記載の液体の流れを監視するためのサンプルセルであって、
前記導管が、逆等辺三角形の断面形状を有している、サンプルセル。
【請求項３】
請求項１に記載の液体の流れを監視するためのサンプルセルであって、
前記セルの壁が、ほぼ三角形の外形を有している、サンプルセル。
【請求項４】
請求項３に記載の液体の流れを監視するためのサンプルセルであって、
前記セルの壁が、逆等辺三角形を形成している、サンプルセル。
【請求項５】
請求項４に記載の液体の流れを監視するためのサンプルセルであって、
前記セルの壁が、更に、前記等辺三角形の底部に配置されたベース部分を形成している、サンプルセル。
【請求項６】
請求項５に記載の液体の流れを監視するためのサンプルセルであって、
前記導管が前記ベース部分の上方で終わっている、サンプルセル。
【請求項７】
請求項１のサンプルセルを含む流体監視装置であって、
前記サンプルセルに隣接して配置されたハウジングを更に含んでいる、装置。
【請求項８】
請求項７に記載の装置であって、
前記サンプルセルが、互いに接線方向に配置された一対の側壁を有し、前記ハウジングが、前記サンプルセルの側壁と平行に配置された一対の側壁を有する、装置。
【請求項９】
請求項８に記載の装置であって、
前記サンプルセルの側壁及び前記ハウジングの側壁が、各々、相対的に約４７乃至７０度の角度で配置されている、装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の装置であって、
前記サンプルセルの側壁が、約６０度の角度で相互にずらされている、装置。
【請求項１１】
請求項８に記載の装置であって、
前記サンプルセルの側壁と前記側壁とが、水平面から約６０度の角度で配置されている、装置。
【請求項１２】
請求項７に記載の装置であって、
前記ハウジングが、空気チャンバを形成するために、前記サンプルセルから隔てられている、装置。
【請求項１３】
請求項７に記載の装置であって、
前記ハウジングが、上方フランジ部分を更に含んでいる、装置。
【請求項１４】
請求項７に記載の装置であって、
前記ハウジングが、概して水平のベース部分を更に含んでいる、装置。
【請求項１５】
請求項１４に記載の装置であって、
前記ハウジングが、腸内給送ポンプのチャネルの壁として形成されている、装置。
【請求項１６】
請求項７に記載の装置であって、
自由流通防止機構を更に含んでいる、装置。
【請求項１７】
請求項７に記載の装置であって、
チューブが取り付けられたカートリッジを更に含んでいる、装置。
【請求項１８】
請求項７に記載の装置であって、
発光器と光検知器とを更に含んでいる、装置。
【請求項１９】
請求項１８に記載の装置であって、
前記サンプルセルがベース部分を有し、前記ハウジングがベース部分を有し、少なくとも一つの前記サンプルセルのベース部分と前記ハウジングのベース部分とが、前記発光器と前記光検知器との間で光を伝搬させるように配置されている、装置。
【請求項２０】
請求項１８に記載の装置であって、
前記サンプルセルと前記ハウジングとは、各々、前記発光器と前記光検知器との間に延びている面から約６０度の角度で配置された側壁を有している、装置。
【請求項２１】
請求項１のサンプルセルを含んでいる泡検知装置であって、
光信号発信器と光信号検知器とを更に含んでいる、装置。
【請求項２２】
請求項２１に記載の装置であって、
前記サンプルセルがベース部分を有し、同サンプルセルのベース部分は、前記発光器と前記光検知器との間で光を伝搬させるように配置されている、装置。
【請求項２３】
注入装置内の気泡の監視に使用するためのサンプルセルであって、
約４５度乃至１００度の角度で相互に接線方向に配置された第１及び第２の側壁を含んでいる、装置。
【請求項２４】
請求項２３に記載のサンプルセルであって、
前記第１及び第２の側壁に隣接して配置されたベース部分を更に含み、同ベース部分は、光を最少の屈折でほぼ水平方向に通過させるような形状とされている、サンプルセル。
【請求項２５】
請求項２３によるサンプルセルを含んでいる気泡センサー装置であって、
光信号発信器と光信号検知器とを更に含んでいる気泡センサー装置。
【請求項２６】
請求項２５に記載の気泡センサー装置であって、
前記光信号発信器が前記第１の側壁に隣接して配置されており、前記光信号検知器が前記第２の側壁に隣接して配置されている、気泡センサー装置。
【請求項２７】
請求項２６に記載の気泡センサー装置であって、
光射出面が、光信号発信器から光信号検知器まで延びており、各側壁が、他方の側壁の光射出面からの鋭角と実質的に同じである前記光射出面からの鋭角を有している、気泡センサー装置。
【請求項２８】
請求項２７に記載の気泡センサー装置であって、
前記第１の側壁と第２の側壁との両方が、前記光射出面から６０度の角度で配置されている、気泡センサー装置。
【請求項２９】
請求項２５に記載の気泡センサー装置であって、
前記サンプルセルに隣接して配置されているハウジングを更に含んでいる、気泡センサー装置。
【請求項３０】
請求項２９に記載の気泡センサー装置であって、
前記ハウジングが、前記サンプルセルと前記光信号発信器と前記光信号センサーとの間に配置されている、気泡センサー装置。
【請求項３１】
請求項２９に記載の気泡センサー装置であって、
前記ハウジングが、前記サンプルセルの第１の側壁とほぼ平行に配置された側壁と、前記サンプルセルの前記第２の側壁とほぼ平行に配置された第２の側壁とを有している、気泡センサー装置。
【請求項３２】
請求項２３に記載のサンプルセルであって、
導管を形成しており、同導管は三角形の断面を有している、サンプルセル。
【請求項３３】
請求項２３に記載のサンプルセルであって、
導管を形成しており、同導管がダイヤモンド形状の断面を有している、サンプルセル。
【請求項３４】
注入装置内の気泡を監視するための方法であって、
第１の側壁と第２の側壁とを有するサンプルセルであって、同第１の側壁と第２の側壁とが、約４５度乃至１００度の相対角度で配置されており且つその内部に導管を有しているサンプルセルを選定することと、
光信号発信器から光信号検知器に向けて且つサンプルセル内へと光を伝搬させ且つ前記導管内に空気が存在している場合には前記光信号検知器に向けて多量の光を屈折させることと、を含む方法。
【請求項３５】
請求項３４に記載の方法であって、
より特別には、約６０度の角度で相対的にずらされている側壁を有するサンプルセルを選定すること、を含む方法。
【請求項３６】
請求項３４に記載の方法であって、
前記光信号発信器から光信号検知器へ光を通過させるが、前記導管内は通過させないこと、を更に含む方法。
【請求項３７】
請求項３４に記載の方法であって、
光を屈折させるために、前記サンプルセルに隣接してハウジングを配置することを更に含む、方法。
【請求項３８】
サンプルセル内の泡を検知するための方法であって、
導管を有するサンプルセルを、光信号発信器と光信号検知器との間に配置することと、
前記導管が空気で満たされている場合に、光を前記光信号検知器に向けて屈折させ、前記導管が液体で満たされている場合に、光を前記光信号検知器に向けて屈折させないことと、を含む方法。
【請求項３９】
請求項３８に記載の方法であって、
光を前記平面に沿って伝搬させることと、同平面に対して直角よりも小さい角度で配置されたサンプルセルの壁によって光を屈折させることと、を含む方法。
【請求項４０】
請求項３８に記載の方法であって、
前記サンプルセル内の不透明な液体によって光の伝搬を止めることを含む方法。
【請求項４１】
請求項３８に記載の方法であって、
前記サンプルセルが液体で満たされている場合に、一の方向に光を導くこと及び同サンプルセルが内部に気泡を有する場合に第２の方向に光を導くことを含む方法。
【請求項４２】
可撓性のチューブによってサンプルセルを形成する方法であって、
互いに近づく方向に傾斜が付けられ且つ約４５度乃至１００度の角度で相対的にずらされて配置されている一対の側壁を形成しているチャネルが内部に形成されたサンプルセル容器を選定することと、
前記可撓性チューブが前記サンプルセル容器の側壁の対に対して概して平行に配置された側壁を有するように、前記可撓性のチューブを前記側壁の対と係合させて同可撓性のチューブを変形させることと、を含む方法。
【請求項４３】
請求項４２に記載のサンプルセルを形成する方法であって、
前記サンプルセル容器のチャネルがベース部分を更に含む、方法。
【請求項４４】
可撓性のチューブ片によってサンプルセルを形成するためのサンプルセル容器であって、
内部にチャネルが形成された下方部分を含み、前記チャネルは、約４５度乃至１００度の角度で相対的に接線方向に配置された一対の内方へ傾斜している側壁を有している、サンプルセル容器。
【請求項４５】
請求項４４に記載のサンプルセルを形成するためのサンプルセル容器であって、
前記下方部分内のチャネル内に載置するための突出部を有する上方部分を更に含んでいる、サンプルセル容器。
【請求項４６】
サンプルセル内の空気の存在を判定するための方法であって、
側壁を有するサンプルセルを選定することと、
発光器からの光を、平面に沿ってサンプルセルに向けて導き、同サンプルセルの前記側壁が前記平面から直角よりも小さい角度であるようにすることと、
前記サンプルセルが実質的に空気で満たされているときに、光が光検知器へと導かれるように、光を前記サンプルセル内へと選択的に屈折させることと、を含む方法。
【請求項４７】
請求項４６に記載の方法であって、
前記サンプルセルが光が通過する一対の側壁を有し、前記側壁が４５乃至１１０の角度で相対的に離れるように角度が付けられている、方法。
【請求項４８】
請求項４６に記載の方法であって、
屈折された光の検知を最大にするように光センサーを配置することを含む方法。
【請求項４９】
泡を監視するための方法であって、
導管の両側に設けられた第１の側壁及び第２の側壁を有するサンプルセルを選定することと、
光を、前記第１の側壁、前記導管及び前記第２の側壁を通るように屈折させて、前記サンプルセルが内部に気泡を有するときに、光が光信号検知器に到達し、サンプルセルが液体で満たされているときに、前記導管内を通過する光のうちのどの光も実質的に前記光検知器に到達しないようにすることと、を含む方法。
【請求項５０】
請求項４９に記載の方法であって、
平面に沿って光を射出することと、同平面に対して直角よりも小さい角度で前記第１の側壁を配置することと、を含む方法。
【請求項５１】
請求項４９に記載の方法であって、
相対的に約４５度乃至１００度の角度で配置された第１及び第２の側壁を備えたサンプルセルを選定することを含む、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、気泡が誤って患者に供給される危険性を減らすような方法で、患者に溶液を管理投与するための装置に関する。より特定すると、本発明は、患者に供給されている溶液内の気泡を光学的に検知するための装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
腸管外給送装置及び腸内給送装置は、患者に溶液を供給するために使用される。腸管外給送装置においては、平衡食塩水のような溶液が患者の循環系に投与される。腸内給送装置は、一つの理由又は別の一つの理由により、自分自身で食べることが出来ない患者のために備えられる。
【０００３】
腸管外給送装置及び腸内給送装置の両方に対する一つの共通する問題は、多量の空気が溶液に供給されることが望ましくないということである。腸内装置においては、過剰な空気は、患者の消化器系を刺激し且つ他の医療状況を複雑化するかも知れない。更に、空気は、腸内給送ポンプの容積の計算を不正確にさせ得る。
【０００４】
腸管外用途においては、この危険性は益々大きくなり得る。腸管外給送ライン内の空気は望ましくないけれども、多量の空気は、脈管組織内に重大な問題を惹き起こし得る。極端な場合には、過剰な空気は、患者の死を惹き起こすことさえあり得る。従って、空気が患者の脈管系へ給送されないことが腸管外用途においては重要である。
【０００５】
患者の体内へ解放される空気によって惹き起こされる健康上の問題に加えて、腸管外給送チューブ内又は腸内給送チューブ内に空気が存在することはまた、所望の溶液が患者に給送されていないことをも意味する。１立方センチメートルの空気の各々は、患者に給送されない腸内給送溶液、薬剤等の１立法センチメートルに相当する。装置を通過する空気の量を検知することができない場合には、装置は、患者に給送された溶液の実際の量を正確に判定することができない。長時間に亘る装置を通過する適度な空気の量は、装置が供給されるように指示された溶液の量と実際に供給された量との間に著しい不均衡を生じさせ得る。
【０００６】
チューブ内を通過する液体内の空気を検知するために使用することができる多くの機構が存在する。これらの機構のうちの多くは、提供する正確さが不十分であるか又は使用方法が複雑である。他のものは、比較的正確であるけれども、必要とされるよりも遙かに大きな力の引き出しを必要とする。更に別の空気検知器は、センサーの故障によって導管内の空気に関する誤った情報を付与されるのを防止するために、本来備わっている保全性の検査を提供しない。
【０００７】
上記のものは全て不利な点を有するけれども、腸内給送ポンプ等において使用される殆どの空気検知器の主要な不利な点はコストの問題である。殆どの腸内給送ポンプは、気泡を検査するために超音波センサーを使用している。しかしながら、このようなセンサーは、光センサーのコストの５０倍以上のコストがかかる。
【０００８】
従って、より低廉で作動が容易な泡の存在を判定するための改良されたセンサーの必要性がある。
【発明の開示】
【０００９】
本発明の目的は、導管内の泡を検知するための改良されたセンサーを提供することである。
本発明のもう一つの目的は、製造及び使用が容易なセンサーを提供することである。
【００１０】
本発明の更に別の目的は、光の屈折を利用して導管内の空気の存在を判定するセンサーを提供することである。
本発明の更に別の目的は、比較的低廉な光センサーを提供することである。
【００１１】
本発明の上記の及びその他の目的は、サンプルセルを使用する光学的空気／液体検知装置の特定の図示された実施形態において実現される。サンプルセルは、空気が導管内に存在していないときに、サンプルセルから第１の方向へ光が通過し、導管内に空気が存在しているときは第２の方向へ光が通過する、ような角度で光を導管内の液体内へ屈折させる一対の側壁を有する。
【００１２】
サンプルセルは、発光器と光検知器との間に設けられる。光は、発光器から射出され、サンプルセルを通過するときに屈折される。サンプルセル内に空気が存在すると、光の屈折率が変化し、それによって、光検知器が受け取る光が変化する。ここで使用されている光という用語は、人間に見える波長域の電磁放射線に限定されないことは理解されるべきである。それどころか、本発明の好ましい実施形態は赤外線を利用している。
【００１３】
本発明の一つの特徴に従って、導管内の空気の量は、第２の方向へ屈折される光の量に影響を及ぼす。第２の方向へ屈折される光の量に対する第１の方向へ屈折される光の量は、導管内の相対的な空気の量を示している。
【００１４】
本発明のもう一つ別の特徴に従って、サンプルセルは、ある光が常にサンプルセルを通過して光検知器によって受け取られるようにする構造及び配置とされている。光検知器によって光が検知されない場合には、装置は、同装置が故障したことを容易に判断することができる。
【００１５】
本発明のもう一つ別の特徴に従って、サンプルセルは、光検知器から射出された光の全てが光検知器に到達しないように配置される。従って、光検知器が発光器から射出された光のほぼ全てを受け取ったことを指示している場合には、光センサー装置は、サンプルセルがセンサーの発光器と光検知器との間に適正に装填されていないことを容易に判断することができる。
【００１６】
本発明の更に別の特徴に従って、サンプルセルの外形は三角形とされる。サンプルセルの形状は、同サンプルセルを通過する光の流れを調整し、それによって、導管内に空気が存在するか否かに応じて光を光検知器へと導く。
【００１７】
本発明の更に別の特徴に従って、ハウジングが設けられ、同ハウジングは、空気チャネルによってサンプルセルから隔てられている。サンプルセルの形状と同様に、ハウジングは、サンプルセル内の導管内に空気が存在するか否かの判定を容易にするために、光をサンプルセル内で所望の角度で導く助けとなる。
【００１８】
ハウジングは、サンプルセルに類似した材料によって作られ且つサンプルセルの側壁に平行な角度で配置されるのが好ましい。これによって、サンプルセルを通るときに所望の角度で光の屈折が提供される。
【００１９】
本発明のもう一つ別の特徴に従って、サンプルセル容器にチャネルが設けられる。可撓性のチューブをチャネル内に適正に取り付けることによって、溶液が存在するときには光は第１の方向に屈折せしめられ、導管が空気で満たされているときには光は第２の方向すなわち光検知器に向けて屈折せしめられるように、所望の角度で配置された第１及び第２の側壁をチューブが形成することができる。
【００２０】
本発明の好ましい実施形態においては、サンプルセルは、光信号発信器と光信号検知器とから延びている平面に対して同じ鋭角で、互いに対して約４５度乃至１００度の角度で配置されている側壁を有している。２つの側壁は、相対的に６０度の角度で且つ光信号発信器及び光信号検知器からサンプルセル内を通過する水平面又はその他の面が同じ相対的な鋭角で配置されているのがより好ましい。同じ角度ということは、側壁が反対方向ではあるけれども、各側壁が上記平面から類似した鋭角を有していることを意味している。
【００２１】
本発明のもう一つ別の特徴に従って、サンプルセルは、同サンプルセルの壁が、光が省略される面から直角よりも小さい限り、空気の存在を判定するために使用することができることが判明した。しかしながら、サンプルセルの壁が直角に近くなればなるほど、光センサーの構成要素は、サンプルセルの壁からより遠く離れていなければならない。更に、光信号発信器及び光信号検知器の位置は、空気が存在するが液体は存在しない場合又はその逆の場合に、光が光センサーへと屈折されることを確実にするように調整することができる。
【詳細な説明】
【００２２】
本発明の上記及びその他の目的、特徴並びに利点は、添付図面と組み合わせてなされた以下の詳細な説明を考慮に入れることによって明らかとなるであろう。
本発明の種々の構成要素に参照番号が付与され、当業者が本発明を製造し且つ使用することができるように本発明が説明されている図面を参照する。以下の説明は、本発明の原理の単なる例示であり、特許請求の範囲を狭く解釈するものと考えられるべきではないことは理解されるべきである。
【００２３】
図１を参照すると、全体が符号１００で示された、本発明の原理に従って作られた光センサー装置の斜視図が示されている。光センサー装置１００は、全体が符号１０４で示された光センサーを含んでいる。光センサー１０４は、光を射出する発光器部分１０８と、同発光器によって射出された光を検知し且つ受け取った光の量に比例する電圧を発生する光検知器部分１１２とを含んでいる。発光器部分１０８と光検知器部分１１２とはキャビティ１１６を形成しており、光は、このキャビティを通ってこれらの２つの部分の間を移動する。（当業者は、光センサー１０４は、対になされた発光器と検知器とによって作ることができ又は２つの別個の部分によって作ることができることを理解するであろう。）
光センサー１０４は、更に、同光センサーと関連する腸内給送ポンプへと電気信号を送ったり同給送ポンプから電気信号を受け取るために使用される複数のリード線１２０を含んでいる。当業者は、このように機能する光センサーは低廉で容易に入手可能であることを理解するであろう。
【００２４】
光センサー１０４内のキャビティ１１６を貫通して延びるように、サンプルセル１３０が配置されている。サンプルセル１３０は、導管１３８を形成しているサンプルセルの壁１３４を含んでいる。この好ましい実施形態においては、サンプルセルの壁１３４は、三角形の導管を形成している。サンプルセルの壁１３４は、断面が逆等辺三角形である導管を形成しているのが最も好ましい。サンプルセルの壁１３４はまた、三角形の底部先端に配置されたベース１４２を形成していることもまた好ましい。
【００２５】
ハウジング１５０が、サンプルセル１３０に隣接し且つ同サンプルセル１３０に隣接し且つ同サンプルセル１３０に沿って延びるように配置されている。ハウジング１５０は、水平に延びているのが好ましいベース部分１５４と、上方及び下方に延びている一対の側壁１５８と、上方のフランジ部分１６２とを有している。ハウジング１５０の各々の側壁１５８は、サンプルセルの壁１３４の各々の側壁１３４ａ及び１３４ｂに対して平行に配置されているのが好ましい。使用されているプラスチックに応じて、側壁１３４ａ、１３４ｂ及び１５８の角度は、４５度乃至１００度であるのが好ましいであろう。これらは、光信号発信器１０８と光信号検知器１１２との間を妨害されないで光が沿って流れる平面から、互いに６０度の角度で配置されるのが最も好ましい。
【００２６】
ハウジング１５０とサンプルセル１３０とは、相互に隔てられていて、それらの間に空気チャンバ１７０を形成している。ハウジング１５０はいくつかの目的を果たす。第一に、ハウジング１５０は、水又はその他の液体がキャビティ１１６内に入って光センサー１０４を損傷させるのを防止する。第二に、ハウジング１５０は、たとえ、水がハウジング１５０とサンプルセル１３０との間の空気チャンバ１７０を満たしたとしても、液体又は空気の存在を示す流体経路が首尾一貫しているように設計されている。
【００２７】
図２．Ａを参照すると、光センサー１０４の発光器１０８と光検知器１１２との間のキャビティ１１６内に設けられたサンプルセル１３０の断面図が示されている。ハウジング１５０は、空気チャンバ１７０を形成するために、サンプルセル１３０から隔てられ且つ平行に設けられている。
【００２８】
図示されているように、サンプルセル１３０は、三角形の導管１３８を形成している３つの部分からなるサンプルセルの壁１３４によって形成されているのが好ましい。導管は、逆等辺三角形である断面を有しているのが好ましい。このような構造においては、サンプルセルの壁１３４のうちの２つの側壁１３４ａ及び１３４ｂは、相互に６０度だけずらされている。２つの側壁はまた、６０度の角度だけ水平面２Ａ−２Ａからずらされている。水平面２Ａ−２Ａは、光信号発信器１０８から光信号検知器１１２まで直接光が沿って通過する面を示している。
【００２９】
このような角度構造は、サンプルセル１３０内に空気が存在し、相対量の空気が存在するか否かの決定を容易に助長する光の流れのパターンを提供する。以下に更に詳細に説明するように、４７度乃至７０度、好ましくは６０度の角度の対応角度で側壁を配置させることによって、導管が内部に液体を有する場合には、光が第１の方向に好都合に屈折され、導管が空気で満たされている場合には、光が面２Ａ−２Ａに向かって第１の方向へと屈折されて戻されるようにすることができる。
【００３０】
サンプルセル１３０の底部には、逆等辺三角形に類似の先端を形成するよりもむしろ、短い距離だけ水平方向に（すなわち、面２Ａ−２Ａと平行に）延びているベース部分１４２が設けられている。ベース部分１４２は、ある量の光がサンプルセル１３０内を通過し且つ空気又は水がサンプルセルの導管１３８内に存在するか否かに拘わらず光検知器１１２によって受け取られるのを可能にする。これは、検知信号の欠如は、発光器１０８が作動しておらず、光センサー１０４を交換しなければならないことを意味するので、特有の保全性の検査を形成する。
【００３１】
ハウジング１５０は、光センサー１０４が水等によって損傷されないように保護し且つサンプルセル１３０を通る光の流れを助長するように配置されている。図２．Ｂに示されているように、発光器１０８からの光は、ハウジング１５０内へと或いはハウジング１５０から通過するときに屈折する。この光は、サンプルセルの壁１３４ａ内へと通過するときに再び屈折する。
【００３２】
水又は何らかの透明な溶液が導管１３８内に存在する場合には、水は、光がサンプルセルの壁１３４ａから液体内へと通過するときに、極めて小さい角度屈折させるだけである。これは、サンプルセルの壁１３４を形成しているプラスチックの屈折率と液体の屈折率とが極めて類似しているからである。
【００３３】
屈折率が類似していることにより、光の大部分は、サンプルセル１３０を通るほぼ真っ直ぐな経路をたどり、光検知器１１２へと戻らないであろう。もちろん、少量の光は、ベース部分１４２を通過し、光検知器１１２によって検知されるであろう。
【００３４】
図２．Ｃを参照すると、図２．Ａのものと類似した図であるが、導管１３８の内部に大きな気泡が配置されている図が示されている。ベース部分１４２を通過する光の経路は、同じすなわち経路２Ａ−２Ａに沿っている。残りの光の経路は、導管１３８に到達するまでは図２．Ａと同じである。空気とプラスチックとは著しく異なる屈折率を有するので、光は、導管１３８を横切ってほぼ水平方向に移動するように曲げられる。光がサンプルセルの壁１３４ｂの対向部分に当たると、光は下方へ屈折される。光は、空気チャンバ１７０及びハウジング１５０へ入り或いは出て行くときに再び屈折され、光検知器１１２へと導かれる。光検知器１１２によって受け取られる光の量は、大まかには、導管１３８内の泡の大きさに比例する。従って、小さい気泡は、小さな電圧の増加を形成し、一方、大きな泡は、実質的な電圧の増加を形成するであろう。光センサー１０４によって形成される電圧を監視することによって、泡の概略の大きさを判定することができる。しかしながら、腸内給送状況での実際的な用途においては、所与の時間に亘って発生される多量の空気の存在を表す信号は、一般的に、より密接な関係を有するであろう。従って、例えば、１０個の空気の存在を示す信号は、溶液が枯渇したか又は極めてたくさんの気泡を有することを示すであろう。
【００３５】
図示されている構造を利用して、ゼロの電圧の読みは、サンプルセル１３０のベース部分をある光が通過しているはずであるときに、センサーが誤動作していることを示す。１ボルトの読みは、サンプルセルが液体で一杯であり、ポンプが指示された容積を給送していることを示す。
【００３６】
これとは対照的に、３乃至４ボルトの読みは、予想されるよりも遙かに多量の光が戻され、それによって、泡が存在していることを示している。電圧がこの範囲に含まれる場合には、泡の大きさを示す。５ボルトの読みは、サンプルセル１３０とハウジング１５０とが、光センサー１０４内に適正に取り付けられていないことを示し、警告が発せられる。
【００３７】
所与の時間内における気泡の信号の数を監視することによって、センサーが使用されるポンプは、患者に給送される溶液の容積が正しいことを確実にするように調整することができる。気泡信号の数が余りに高い場合には、ポンプは停止し、溶液が枯渇したか又は適正に装填されていないことを示す警告を発する。
【００３８】
図２．Ｄを参照すると、導管１３８内に不透明な溶液を有するサンプルセル１３０の断面図が示されている。この溶液は不透明であるので、光信号発信器１０８からの光は、導管１３８内の溶液によって遮断され、光が光信号検知器１１２に導かれない。実質的には、光信号検知器１１２に到達する唯一の光は、ベース部分１４２を通過したものである。従って、光信号検知器１１２は、サンプルセル１３０が透明な溶液によって満たされているか又は不透明な溶液によって満たされているかに関係なく、同じ信号を受け取る。大きな泡が溶液（透明であるか又は不透明である）に取り代わっている場合には、泡は、光検知器１１２がより多くの光を検知し且つ泡の存在を示すようにさせるであろう。
【００３９】
図３及び３．Ａを参照すると、各々、全体が符号１８０によって示されているアダプタ及び給送ポンプ１９０と結合されたアダプタ１８０の底面斜視図が示されている。アダプタ１８０は、光センサー装置１０４のサンプルセル１３０を含んでいる。図３に示されているように、サンプルセル１３０のベース部分１４２は、サンプルセルの底部に配置されて、ある光を、サンプルセルの内容物に関係なく光検知器へと通過させる。
【００４０】
アダプタ１８０は、サンプルセル１３０が腸内給送ポンプ１９０に便利に取り付けられるのを可能にする。米国特許第０９／８３６，８５１号（本明細書に特別に組み入れられている）に更に詳細に説明されているように、ポンプは、一般的に、両端が第１のコネクタ１８４及び第２のコネクタ１８８に取り付けられている注入装置の作動部分１９６に沿ったアダプタの２つの側部１８０ａ及び１８０ｂを受け入れる一対のチャネル１９２及び１９４を含んでいる。
【００４１】
サンプルセル１３０は、第１のコネクタ内に形成されており且つ腸内給送ポンプ１９０内の一つのチャネル１９２内に載置される構造とされている。ハウジング１５０（図１乃至２．Ｄ）は、典型的には、サンプルセル１３０に関連するチャネル１９２の壁として形成されている。発光器１０８と光検知器１１２（図３．Ａにおいては見ることができない）は、典型的には、上記した方法で機能するようにチャネル１９２の両側に設けられる。
【００４２】
アダプタ１８０はまた、ポンプ１９０の他方のチャネル１９４内に配置されるような構造とされた自由流通防止装置２１２を含んでいる。典型的には、サンプルセル１３０及びハウジング１５０は上流に配置され、一方、自由流通防止装置２１２は、典型的には、ローター２０４の下流に配置され、ローター２０４は、注入装置の作動部分１９６と係合し、同作動部分を圧縮する複数のローラー２０６によって、サンプルセル１３０及び自由流通防止装置２１２内で液体を移動させる。アダプタは定位置へと押し込まれ、サンプルセル１３０は、自動的に、ポンプ１９０内に収納された光信号発信器１０８と光信号検知器１１２との間に配置される。ポンプ１９０がハウジング１５０を形成している場合には、サンプルセル１３０はまた、空気チャンバを形成するのに十分なようにチャネルの壁から離れて配置されるのが好ましいであろう。
【００４３】
アダプタ１８０がポンプ１９０内に適正に装填されていない場合には、光信号検知器１１２によって受け取られる光の量は、所定の範囲外となるであろう。典型的には、光信号検知器１１２は、通常よりもはるかに多い光を受け取り、それによって、サンプルセル１３０が平面内に無いことを示すであろう。
【００４４】
図４を参照すると、本発明の原理に従って作られたサンプルセル２３０の断面図が示されている。逆等辺三角形の断面を備えた導管を形成しているサンプルセル１３０が好ましいけれども、このような形状は、本発明が適正に機能するために必要ではない。従って、図４に示されているように、導管２３８は、ダイヤモンド形状である断面を有していても良い。角度付きの側壁２３４ａ及び２３４ｂは、４５度乃至１００度、好ましくは６０度だけ互いに角度が付けられており且つ光射出面からほぼ同じ鋭角をなしていることにより、光は、図２．Ｂ及び２．Ｃにおいて上記したものと同じハウジング１５０及びセンサー１０４と共に使用できるようにしている。従って、図４に示されているように、導管２３８内の気泡によって、光が光信号検知器１１２へと屈折せしめられる。
【００４５】
図４に示された構造の一つの利点は、サンプルセル２３０が、その大きさの増加により、より多量の溶液が導管内を流通せしめられるであろうということである。しかしながら、このような構造は、部分的に充填された導管が、検知されない空気を通過させる可能性を増大させるかも知れない。
【００４６】
図５は、本発明の原理によるサンプルセルのもう一つ別の実施形態２５０の断面図を示している。サンプルセル２５０は、空気が存在しているときに所望の光の屈折を提供するために、側壁２５４ａと２５４ｂとを、約４５度乃至１００度の角度、好ましくは６０度の角度に維持しつつ、より多量の溶液が導管２５８内を流れるように丸い頂部壁２５４を有している。
【００４７】
サンプルセルの最も重要な特徴は、側壁の接線形状及び光の伝搬面に対して鋭角であることであるので、当業者は、多くの他の形状を導管を形成するために使用することができることを理解するであろう。例えば、導管は、二等辺三角形を形成するか又は五角形又はその他の形状を形成することができる断面を有することができる。しかしながら、光を発光器へと適正に屈折させて戻すためには、側壁は、約４５度乃至１００度の角度だけ分離されているか又は光の伝搬面に対して同様の鋭い角度を有するべきである。
【００４８】
図６を参照すると、本発明の原理に従って作られ、全体が符号３００で示されたサンプルセル容器の更に別の実施形態の斜視図が示されている。サンプルセル容器３００は、互いに係合可能な上方部分３０４と下方部分３０８とを有している。下方部分３０８には、可撓性チューブを受け入れるためのチャネルが形成されている。チャネル３１２は、チューブの底部を受け入れるためのベース部分３１６と中央部分３２０とを有しているのが好ましく、中央部分３２０は、相対的に約４５度乃至１００度の角度又は類似した鋭い角度でベース部分に向けて下方且つ内方へ傾斜を付けられている２つの対向する傾斜が付けられた側壁によって形成されており、すなわち、各々が水平面に対して同じ相対的な角度を有していて、２つの側壁が最終的に交差し且つ４５度乃至１００度、好ましくは約６０度の角度を有している。
【００４９】
チャネル３１２はまた、上方部分３０４上に設けられた突出部３３０を受け入れる構造とされた頂部３２２をも有している。図６．Ａに示されているように、上方部分３０４が閉じられると、突出部３３０は、チャネル３１２内へと下方へ延びて、その中に配置された可撓性チューブを中央部分３２０及びベース部分３１６と接触する状態へと付勢する。このことにより、次いで、可撓性チューブはチャネルの形状と一致せしめられ且つ図１乃至２．Ｄに示されたサンプルセル１３０と類似した形状を有するチューブを形成する。
【００５０】
図６．Ｂを参照すると、可撓性チューブ３４０が内部に設置されているサンプルセル容器３００の断面図が示されている。突出部３３０は、可撓性チューブ３４０を下方に押し込んで、チューブがチャネル３１２の形状にほぼ一致した状態であり、ベース部分３４２と、反対方向であるけれども共に水平面から同じ角度で配置されている２つの側壁３４６ａ、３４６ｂを有している中央部分と、ほぼ水平な頂部３４６ｃとを有している。このようにして、可撓性チューブ３４０は、発信器と光検知器との間に配置されたときにほぼ三角形である導管を形成するサンプルセルを形成し、可撓性チューブ３４０によって形成されたサンプルセルは、図１乃至２．Ｄに関して上記したサンプルセル１３０と実質的に同じ方法で機能するであろう。
【００５１】
当業者は、このような構造が望ましいことを理解するであろう。なぜならば、このような構造は、腸内給送ポンプの一般的な注入装置が、チューブを切断しなければならなかったり又はサンプルセルを有するアダプタを付加したりすることなく、本発明の原理によるサンプルセルを提供するようになされることを可能にするからである。更に、サンプルセル容器３００は、注入装置が交換されるときに繰り返し使用し、それによってコストを最少に維持することができる。
【００５２】
図７及び７．Ａを参照すると、本発明のサンプルセルの更に別の実施形態の斜視図及び断面図が示されている。サンプルセル３５０は、矩形断面のハウジング３５４及びその中を貫通している三角形の導管を形成している。以前の実施形態と同様に、導管３５８は、等辺三角形の断面を有しているけれども、導管の内容物に応じた種々の方向の光の屈折を助長するように光の屈折が処理されるならば、二等辺三角形、ダイヤモンド形状、パイ形状又はその地の形状が同様に機能するであろう。
【００５３】
当業者は、図７及び７．Ａに示された形状は、最少コストでの光学的泡検知を提供するために腸内給送ポンプのための一般的な注入装置のためのコネクタとして使用することができるという点において有利である。
【００５４】
互いに４５度乃至１００度の角度、特に約６０度の角度をなして配置された２つの傾斜した側壁を有する上記の実施形態は、本発明を実施するための好ましい構造であるけれども、本発明の利点のうちの幾つかを依然として確保しつつ角度を更に広くすることができることが判明した。図８には、全体が符号４００で示されたサンプルセルの断面図が示されている。サンプルセル４００は、第１の側壁４０４ａ及び第２の側壁４０４ｂを有しているセルの壁４０４によって形成されている。
【００５５】
全体が符号４０８によって示されている光センサー装置は、発光器４１２と光検知器４１６とを含んでいる。発光器４１２は、光（すなわち、電磁放射線）を平面８Ａに沿って射出する。光信号発信器４１２とサンプルセル４００とは、側壁４０４ａが平面８Ａに対して直角よりも小さい角度で配置されるような構造とされている。従って、側壁４０４ａは、光が側壁の外側に入射するときに屈折させる。
【００５６】
サンプルセル４００が内部に透明な液体を含んでいる場合には、光は、側壁４０４ａから、液体４２４内を通り、平面８Ａ’によって示された反対側の側壁４０４ｂを通過するときに最小の屈折を受ける。従って、光は、光信号検知器４１６に到達しない。もちろん、サンプルセル４０４内に配置された液体が不透明である場合には、液体は、光を遮断し且つ光信号検知器４１６によって受け取られるのを阻止して、透明な液体と同じ結果を与える。
【００５７】
サンプルセル４００内に気泡４２４’が存在する場合には、平面８Ａに沿って伝搬する光は、第１の側壁４０４ａに入射するとき或いはそこから出て行くときの両方、及び典型的には第２の側壁４０４ｂに入射するとき或いはそこから出て行くときに屈折され、その結果、光は、面８Ａ”に従い、光信号検知器４１６に到達するであろう。このようにして、サンプルセルの壁４０４内で比較的小さな角度を使用したときでさえ、空気が存在しているとき及びサンプルセルが液体で満たされていないときに、光は、光信号センサーへと導かれ得る。
【００５８】
図８に示されたサンプルセル４００は、平面８Ａに対して直角より小さい角度の壁４０４ａと、平面８Ａに対してほぼ直角に配置された壁とを有しているけれども、光信号発信器４１２及び／又は光信号検知器を動かすことによって、直角よりも小さい角度の２つを含む種々の異なる壁形状を使用することができることが理解されるであろう。
【００５９】
図９を参照すると、全体が符号４５０によって示されたサンプルセルの更に別の実施形態が示されている。サンプルセル４５０は、平面９Ａに対して９０度より若干ずらして配置されている一対の側壁４５０ａ及び４５０ｂを有している。側壁４５０ａ及び４５０ｂは、光を、上記した方法と類似の方法で屈折させる。しかしながら、直角より小さい角度（すなわち、９０度より小さい角度）は余りに小さいので、光信号発信器４６２及び光信号検知器４６６は、サンプルセル４５０から更に隔てられている。
【００６０】
平面９Ａに沿って伝搬する光は側壁４５４ａに当たったときに屈折される。比較的透明な液体がサンプルセル４５０内に配置されている場合には、光は、比較的真っ直ぐなラインである平面９Ａ’をたどり、光信号検知器４６６へ到達しない。しかしながら、所定量の空気がサンプルセル４５０内に存在している場合には、光は、第１の側壁４５４ａからサンプルセル内の導管４５８内へ通過し、導管から第２の側壁４５４ｂ内へ通過し、及び第２の側壁からサンプルセルと光信号検知器との間の空気内へと通過するときに、屈折されて光信号検知器４６６に向かって戻される。光信号発信器４６２及び光信号検知器４６６のサンプルセル４５０からの距離は、光が屈折された面に沿って移動する比較的長い距離を提供することによって、屈折量を大きくする。
【００６１】
このようにして、改良された光学的泡検知器が開示された。当業者は、本発明の範囲及び精神から逸脱することなく、ここに記載された実施形態及び方法に対して施すことができる多くの変形を理解するであろう。添付の特許請求の範囲は、このような変形例を包含することを意図している。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】図１は、本発明の原理に従って製造された光学的検知装置の斜視図である。
【図２．Ａ】図２．Ａは、図１に示された光学的検知装置の断面図である。
【図２．Ｂ】図２．Ｂは、液体が充填されたサンプルセルの導管を備えた、図２．Ａに示された光学的検知装置の断面図である。
【図２．Ｃ】図２．Ｃは、図２．Ａに示された光学的検知装置の断面図であり、導管がその内部に気泡を有している。
【図２．Ｄ】図２．Ｄは、不透明な溶液を備えた図２の光学的検知装置の断面図である。
【図３】図３は、内部に光センサー装置のサンプルセルを有している腸内給送ポンプにおいて使用するためのアダプタの底面斜視図である。
【図３．Ａ】図３．Ａは、アダプタ及び腸内給送ポンプの頂部分解斜視図である。
【図４】図４は、本発明の原理に従って作られたサンプルセルの代替的な形状の断面図である。
【図５】図５は、本発明の原理に従って作られたサンプルセルの更に別の形状の断面図である。
【図６】図６は、本発明の原理に従って作られたサンプルセル容器の開口状態を示している斜視図である。
【図６．Ａ】図６．Ａは、閉塞状態の図６のサンプルセル容器の斜視図である。
【図６．Ｂ】図６．Ｂは、内部にサンプルセルを形成している図６及び６．Ａのサンプルセル容器の断面図である。
【図７】図７は、本発明の原理によるサンプルセルの更に別の実施形態の斜視図である。
【図７．Ａ】図７．Ａは、図７のサンプルセルの断面図である。
【図８】図８は、本発明の更に別の実施形態の断面図である。
【図９】図９は、本発明の原理に従って作られたサンプルセル及び光センサー装置の更に別の実施形態を示している。
【国際公開パンフレット】
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2004530473.tif 000004
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2004530473.tif 000038
【国際調査報告】
2004530473.tif 000039