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技術 患者に流体を送達するための装着可能な流量調節装置

出願人 アヴェントインコーポレイテッド
発明者 ハラジュ、スティーブ・エスタトゥーロ、ヴィンセント・エーマッセンゲイル、ロジャー・ディーロテッラ、ジョン・エー
出願日 2015年5月18日 (5年6ヶ月経過) 出願番号 2016-567930
公開日 2017年6月22日 (3年5ヶ月経過) 公開番号 2017-516537
状態 特許登録済
技術分野 注入、注射、留置装置
主要キーワード ハウジングトップ ポアズイユの法則 静止空気 コネクタチューブ チューブコネクタ ポアズイユ 流量調節装置 フローチューブ
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この項目の情報は公開日時点(2017年6月22日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (6)

課題・解決手段

本開示に係る小型の流量調節装置は、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。

概要

背景

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。

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。

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。

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。

概要

本開示に係る小型の流量調節装置は、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。

目的

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

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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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、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し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

前記チューブが、0.0025cm(0.001インチ)ないし0.0254cm(0.01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8

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7のいずれかに記載の装置。

請求項9

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)、及びポリカーボテ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10

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9に記載の装置。

請求項11

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チューブの周り発泡剤充填されていることを特徴とする請求項9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

前記ハウジング内に配置されるスプールをさらに含み、前記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12または13に記載の装置。

請求項15

前記チューブが、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12または13に記載の装置。

請求項16

前記チューブが、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12または13に記載の装置。

請求項17

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ないし16のいずれかに記載の装置。

請求項18

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)、及びポリカーボテ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14に記載の装置。

請求項19

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18に記載の装置。

請求項20

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チューブの周りに発泡剤が充填されていることを特徴とする請求項18に記載の装置。

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。

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

本発明に係る流量制御装置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。
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。
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。
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。
フローチューブ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。

実施例

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

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
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

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)、ポリカーボテート、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。

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