JPS6260585B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、患者に対して供給される流体の流れ
を正確に制御するため使用することができる精密
な弁組立体に関する。特に、本発明は、正確な流
量において患者に対して正確な量の非経口投与用
その他の薬液を供給する流体管理セツトにおいて
使用される容量制御モニターとの関連における使
用に適する高精度の弁組立体に関する。

病院の内外の医療患者は非経口投与その他の薬
液の継続的な管理をしばしば必要とし、またこれ
らの薬液はしばしば正確に制御された流量で注入
されなければならない。これまで、付添い人が所
要の滴下速度を生じるように可撓性に富んだプラ
スチツク配管上の挟みクランプを調整してきた。
狭窄された配管のこの流路の形状は一定ではな
く、プラスチツクのクリープおよび円周張力の故
に徐々に変化する。このような変化を補償し変更
可能な流量を回避するため、付添い人は、所要の
滴下速度を得るためクランプの設定を周期的に再
調整しなければならない。

光電作用的方法により確定される如き滴下速度
の変化に応答して挾みクランプその他の弁組立体
を自動的に作動させることにより、非経口投与薬
液の流量を調整する多くの流量制御手段が考案さ
れてきた。各液滴は光線中に落下してこれを遮断
し、この遮断回数がカウントされ、このカウント
は所要のカウントと比較される。このようなカウ
ントについては米国特許第4014010号に開示さ
れ、このようなカウンタに応答するシステムにつ
いては米国特許第4204538号および同第4207871号
において記載されている。

前述の米国特許において開示された流量システ
ムおよびカウンタは、弁組立体の制約の故に一定
の調整を必要とし、大きな電気エネルギ供給源を
必要とする。従つて、携帯可能な装置は大型のバ
ツテリ寸法の故に不当に嵩高となる。従来技術の
装置は、重量が大きく、複雑となる傾向を有し、
病院における使用環境においては好ましからざる
作動電圧を必要とし、特に歩行できる患者に対す
る使用においてはその有用性を更に減殺するもの
である。

米国特許第3396939号は、弁組立体の各部の回
転運動に応答して、弁坐上に定置する円錐台形状
の部材を内蔵する弁構造を開示している。米国特
許第2806654号は、ボール素子を含む制御弁を開
示している。前記ボールは半径方向の軌道内に移
動して弾発作用機構を付勢し、この機構は更に弁
部材を閉鎖位置に駆動する。前記米国特許は、高
圧のシステムにおいて使用されるOFF／ON弁に
対するものである。従来技術の弁は本発明の弁組
立体と共通の諸要素を有するが、これら要素は同
じ状態もしくは同じ精度では作動しない。

本発明の目的は、コンパクトであり、最少限の
エネルギを用いて内部を流通する薬液の更に正確
な制御を行ない、病院の環境における非経口投与
システムにおける使用適するものである精度の高
い弁組立体の提供にある。

本発明の別の目的は、病院の環境における薬液
の投与のため手動操作により、あるいは自動シス
テムのいずれかで操作することができる軽量で安
価な使い捨て可能な精度の高い制御弁組立体の提
供にある。

要約すれば、本発明の高精度の弁組立体は、弁
とこの弁と整合され共働する弁坐を含み、この弁
または弁坐のいずれか一方がダイヤフラム上に載
置される。少なくとも１つ、望ましくは２つのボ
ールが中心軸に対する遠端部と近端部を有する対
面する軌道要素間に配置されている。１つの軌道
要素は螺線形状を有し、他の軌道要素は１つ、望
ましくは少なくとも２つの細長い軌道を有し、近
端部はその遠端部よりも中心軸に対し更に近い。
軌道要素の一方はダイヤフラム上に載置される。
軌道要素の近端部間の距離は、ボールが遠端部に
配設される時その間に配置されたボールの直径よ
り短かく、これにより楔形状を画成する。軌道要
素の一方が中心軸の周囲で他方に対して回転させ
られる時、各ボールは前記遠端部からその近端部
へ又はその逆の方向に軌道に沿つて変位される。
軌道が相互に楔形状をなす結果、各ボールが中心
部に向けて即ち遠端部から軌道の近端部に向けて
駆動される時、ダイヤフラムは軸方向に変位させ
られる。反対方向の回転運動は、各ボールを逆方
向に運動させ、ダイヤフラムの反対の軸心方向へ
の運動を許容する。ダイヤフラム上に載置された
弁要素は、これによりその共働する弁要素に関し
て軸方向に接近離反するよう変位され、従つてこ
れを流れる流体を制限したり増加させたりするの
である。

本発明の高精度弁組立体の望ましい実施態様に
おいては、弁要素はダイヤフラム上に載置される
ことが望ましく、また少なくとも２つの細長い軌
道要素がダイヤフラム装置上の均衡状態の（対称
的な）位置関係に取付けられることが望ましい。
少なくとも１つのボールが細長い各軌道に設けら
れることが望ましい。ダイヤフラムは、可撓性を
有するプラスチツクの如き柔軟性に富んだ材料か
ら作られることが望ましい。螺線状の軌道要素
は、その近端部と遠端部における円形状の軌道で
終ることが望ましい。

本発明の高精度の弁組立体の更に別の目的およ
び重要な特質については以下の更に詳細な記述か
ら明らかになるであろう。

第１図においては、本発明の高精度弁組立体の
断面図が示されている。弁ハウジング２は、入口
ポート４および出口ポート６とを内部に有する。
入口ポート４は、室８および弁坐１０により出口
ポート６と連通している。弁１４を載置したダイ
ヤフラム１２は、弁要素１４の円錐台形状の壁面
が弁坐１０と共働してこれを流通する流体の流れ
に対して変更可能な絞りを提供することができる
ように、弁坐１０と整合される。ダイヤフラム１
２は望ましくは可撓性を有する材料、最も望まし
くはアセタール・ポリマー、コポリマー、ナイロ
ン、ポリカーボネート、高密度ポリエチレン、ポ
リプロピレン等の如き可撓性を有する熱可塑性ポ
リマーから作られる。

回転要素１６は、ハウジングのラツチ２０と施
錠係合関係を形成する外側リム１８を有する。こ
の回転要素１６は、中心軸２２の周囲でダイヤフ
ラム要素１２に対して回転するように取付けられ
ている。

前記回転要素１６およびダイヤフラム１２の対
向する面は、その内部でボール３０と３２が運動
するように配置された細長い軌道および螺線状の
軌道の組合せを画成している。第１図に示された
実施例においては、螺線状軌道２４が回転要素１
６の背部ストツパ装置の面１７によつて形成され
る。長細い軌道２６と２８は、ダイヤフラム１２
の表面上に載置されあるいはこれにより画成され
ている。前記の細長い軌道および螺線状の軌道に
配置されたボール３０，３２は、細長い軌道およ
び螺線状軌道の間のスペーサとして機能する。背
部ストツパ部材１７の肉厚はその周部において最
も厚く、その中心部に向けて徐々に減少する。こ
の肉厚はその中心部付近で最も薄く制御された可
撓性を提供する。一般に、ダイヤフラムは前記背
部ストツパ部材１７よりも可撓性に富んでいる。
もし製造上の誤差の故に、ボール３０が内側の軌
道４０（第２図に示される）に達する前に弁要素
１０と１４が完全に閉鎖するならば、回転要素１
６の継続する回転運動は中心部に対するボール３
０の継続する運動を生じて、ダイヤフラムおよび
弁組立体に対する圧力を増加する。背部ストツパ
部材１７にある程度の可撓性を提供することによ
り、このような応力が軽減される。

第２図においては、第１図の線Ａ−Ａに関する
断面図が示されている。回転要素１６の方向に見
たこの図は、螺線状軌道２４の更に詳細な形状を
示している。螺線状軌道２４は、中心軸２２に関
して離れた遠端部３４と、中心軸２２に近い近端
部３６とを有する。螺線状軌道２４の遠端部３４
は円形状の溝３８を画成し、螺線状軌道２４の近
端部３６は円形状の溝４０を画成する。ボールが
螺線状軌道の遠端部まで移動すると、このボール
は円形状軌道３８内に移動し、回転要素１６の更
に時計方向の回転運動は軌道の離れた壁面３４に
応力を与えない。同様に、ボールが螺線状軌道２
４の近端部まで移動する時、このボールは円形状
の溝４０まで移動し、回転要素１６がこれ以上反
時計方向に回転しても軌道の近い壁面３６に応力
を与えない。

案内部分４２は、回転要素が第２図における時
計方向に回転される時、突起部４３と共に円形状
軌道部分から螺線状軌道部分内に軸心２２に向け
てボールを変位させる螺線の緩やかな遠端部継続
部分である。案内部分４４は、回転要素１６が第
２図に示された形態において時計方向に回転され
る時、突起部４５と共にボールを円形状軌道部分
から螺線状軌道部分へ軸心２２から遠去る方向に
変位させる螺線状溝４０の緩やかな近端部継続部
分である。２つのボールは第１図に示された実施
例において示されている。本装置は、唯一のボー
ルもしくは各細長い軌道に１つ以上のボールと共
働することになる。望ましいボールの個数は、各
細長い軌道に１つのボールを有することである。

第３図においては、第１図の線Ｂ−Ｂに関する
高精度の弁組立体の断面図が示される。本実施例
においては、ダイヤフラム要素１２および細長い
溝２６，２８が更に詳細に示されている。

細長い軌道２６および２８は、中心軸２２に対
し直角をなしかつそれらの近端部４６，４８から
半径方向外方に遠端部５０，５２までそれぞれ延
在する面内における半径方向の形態で示されてい
る。

第１図に示された実施例においては、第２図に
更に詳細に示された螺線状軌道は円錐台形状の面
上に形成され、第３図において詳細に示された平
面上の細長い軌道と関連して楔形状を形成する。
螺線状軌道と細長い軌道間の距離は、近端部が螺
線状軌道の遠い縁部側から接近するに伴ない減少
する。

第４図、第５図および第６図は、高精度弁組立
体の作用を示す、第１図に示された本発明の実施
例の部分断面図である。第４図に示された形態に
おいては、ボール３０は螺線状軌道の遠端部３４
における円形状軌道３８に示されている。弁１４
は弁坐１０から最も変位された位置にあり、これ
により流体の最大流量が得られる。回転要素１６
が回転すると、ボール３０は螺線状軌道に沿つて
細長い軌道２６の側壁面により強制されて、回転
運動に応答して遠端部３４から近端部３６に向け
て移動する。螺線状軌道２４が円錐台上の表面に
あつて平坦なダイヤフラム１２と共に楔を形成す
るため、中心部に向けて運動するに伴ないボール
が可撓性を有するダイヤフラム１２とこれに載置
された弁要素１４を弁坐１０に向けて軸方向に変
位する。このため、弁表面１４と弁坐１０間の空
間を正確にかつ徐々に閉鎖する。第５図は、弁の
開度が部分的に制限された中間位置にあるボール
３０を示している。第６図に示された反対側の末
端位置においては、ボール３０が近端部３６に対
して中心軸２２と隣接する円形状軌道４０内に強
制され、ダイヤフラム１２およびこれに載置され
た弁要素１４は弁坐１０に対して押圧され、これ
により液体の流れを完全に停止する。回転要素１
６の回転方向を反対にすると、前記と逆の状態が
生じる。細長い軌道２６の側壁面はボールを螺線
状軌道２４内に移動させ、このボールを近端部か
ら遠端部に移動させる。ボールが遠端部方向に移
動するに伴ない、可撓性を有するダイヤフラム１
２および弁１４は、ボールの運動と共に弁を徐々
にかつ正確に開口させるのである。

このように、回転要素１６の回転運動は弁１４
の弁坐１０に対する非常に小さく非常に正確な軸
方向の運動に変換され、高精度の制御を与えるこ
とが判る。すぐ前に述べた実施例においては、可
撓性を有するダイヤフラム１２は、ボール３０の
変位がこの運動を許容する時その元の撓みが与え
られない位置に引込むように弾性により作用す
る。

第７図においては、別のダイヤフラムの実施態
様が示されている。ダイヤフラム５０はその上に
載置された細長い軌道５２を有するが、その各々
は中心軸５６の周囲に均等に離間された近端部５
４を有し、また均衡のとれた形状で中心軸５６の
周囲に均等に離間された遠端部５８を有する。本
実施例においては、細長い軌道は中心軸５６に対
して直角の面内で半径に対しある角度で配置され
た状態で示され、即ち近端部５４が遠端部５８よ
りも中心軸５６に対して更に近い位置にある。こ
のため、軌道の壁面の応力が減少する。あるいは
また、ボールは各軌道に配置されるが、本発明
は、３つの軌道の内の唯１つにボールを設けて、
あるいは各軌道に１つ以上のボールを設けて作動
することができるため、この配置に限定されるも
のではない。

第８図においては、本発明の高精度な弁組立体
の別の実施態様の断面図が示されている。弁ハウ
ジング６２は入口ポート６４および出口ポート６
６を内部に有する。入口ポート６４は、室６８と
弁７０により出口ポート６６と連通する。その上
に弁坐７４を載置したダイヤフラム７２は、弁７
０の円錐台上の面が弁坐７４と共働してこれを流
通する流体の流れに変更可能な絞りを提供できる
ように弁７０に対して整合される。ダイヤフラム
７２は可撓性に富んだ材料、望ましくは天然もし
くは合成ゴムまたは非常に可塑性の大きなポリ塩
化ビニールの如き可撓性即ち弾性に富んだ可塑性
ポリマー材料から作られることが望ましい。

回転要素７６は、ハウジングのラツチ８０と施
錠係合関係を形成する外側リム７８を有する。回
転要素７６は、中心軸８２の周囲にダイヤフラム
要素７２に対して回転するように取付けられてい
る。

回転要素７６およびダイヤフラム７２の対向す
る面は、その内部でボール９０，９２が運動する
ように配置される細長い軌道と螺線状軌道の組合
せを画成する。第８図に示された実施例において
は、螺線状軌道８４が回転要素７６の面により形
成される。細長い軌道８６，８８は、ダイヤフラ
ム７２の表面上に載置され、あるいはこれにより
画成される。前記細長い軌道および螺線状軌道に
配置されたボール９０，９２は、細長い軌道およ
び螺線状軌道間のスペーサとして作用する。

本実施例においては、細長い軌道８６，８８は
中心軸８２に対して直角の面に関し傾斜させられ
て、螺線状軌道８４と関連して半径方向に沿つて
楔形状を形成する。螺線状軌道８４が平面上に形
成される。回転要素７６の回転運動は、ボール９
０，９２を螺線状軌道８４に沿つて駆動する。ボ
ールの中心軸８２に対する運動は、ダイヤフラム
７２およびその上の弁坐７４の弁７０に対する軸
方向への移動を生じて、弁の絞りおよびこれを流
過する流体の流れの制限を行なう。ボール９０，
９２を中心軸８２から外側に運動させる回転要素
７６の反対方向における回転運動は、ダイヤフラ
ム７２および弁坐７４の反対方向の運動を生じて
流体の流れを増加する。弁組立体の作用は、第１
図に示された実施例に関して前に述べたものと
略々同じである。

第９図においては、本発明の更に別の実施例が
断面で示されている。弁ハウジング１０２は、入
口ポート１０４と出口ポート１０６を内部に有す
る。入口ポート１０４は、室１０８と弁坐１１０
により出口ポート１０６と連通している。弁１１
４を載置したダイヤフラム１１２は、弁要素１１
４の円錐台形状面が弁坐１１０と共働してこれを
流過する流体の流れに対する変更可能な絞りを提
供できるように弁坐１１０に対して整合されてい
る。

回転要素１１６は、ハウジングのラツチ１２０
と施錠係合関係を形成する外側リム１１８を有す
る。回転要素１１６は、中心軸１２２の周囲にダ
イヤフラム要素１１２に対して回転するように取
付けられている。

回転要素１１６およびダイヤフラム１１２の対
向面は、その内部にボール１３０と１３２が運動
するように配置される細長い軌道と螺線状軌道の
組合せを画成する。第９図に示された実施例にお
いては、螺線状軌道１２４がダイヤフラム１１２
の表面上に形成されるあるいはこれにより形成さ
れる。細長い軌道１２６，１２８は回転要素１１
６の表面上に載置されあるいはこれにより画成さ
れる。細長い軌道および螺線状軌道に配置された
ボール１３０および１３２は、細長い軌道１２
６，１２８および螺線状軌道１２４の間のスペー
サとして作用する。第９図に示された実施例にお
いては、回転要素１１６上の細長い軌道１２６，
１２８は傾斜し、即ち中心軸１２２に対し直角の
面に関してある角度を形成し、これにより平坦な
ダイヤフラム１１２とその上の螺線状軌道１２４
に対して楔を形成する。回転要素１１６の回転運
動は、ボール１３０と１３２を螺線状軌道１２４
に沿つて駆動する。第１図および第８図の実施例
に関して記述したように、中心軸１２２に向うボ
ールの運動はダイヤフラム１１２と弁１１４の弁
坐１１０に対する運動を生じ、弁を絞りこれを流
過する流体の流れを減少させる。回転要素１１６
の反対方向の回転運動およびボール１３０，１３
２の中心軸１２２から遠去る運動は、ダイヤフラ
ム１１２および弁１１４の弁坐１１０から遠去る
方向の運動を生じてこれを流過する流体の流れを
増加する。この弁組立体の作用は、第１図に示さ
れた実施例に関して前に述べた同じである。

本発明の高精度の弁組立体の構成要素は標準的
な不活性材料から作ることができ、型による形造
または射出成形が可能なポリマー・プラスチツク
から作られることが望ましい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の高精度の弁組立体を示す断面
図、第２図は第１図に示された高精度の弁組立体
の線Ａ−Ａに関する断面図、第３図は第１図の高
精度の弁組立体の線Ｂ−Ｂに沿う断面図、第４
図、第５図および第６図はそれぞれ開放、中間お
よび閉鎖位置における弁を示す本発明の高精度弁
組立体の部分断面図、第７図はダイヤフラム要素
上に載置された交互に入組んだ細長い軌道形状を
有する本発明の高精度弁組立体の一実施例を示す
断面図、第８図は螺線状の軌道に対してダイヤフ
ラム要素上の細長い軌道が傾斜している本発明の
高精度弁組立体を示す断面図、第９図は螺線状の
軌道がダイヤフラム要素上に載置され、細長い軌
道要素がこれと反対側の回転要素上に載置される
本発明の高精度弁組立体の一実施例を示す図であ
る。 ２……弁ハウジング、４……入口ポート、６…
…出口ポート、８……室、１０……弁坐、１２…
…ダイヤフラム、１４……弁、１６……回転要
素、１７……背部ストツパ部材、１８……外側リ
ム、２０……ラツチ、２２……中心軸、２４……
螺線状軌道、２６，２８……細長い軌道、３０，
３２……ボール、３４……遠端部、３６……近端
部、３８，４０……円形状溝、４２，４４……案
内部分、４３……突起部、４６，４８……近端
部、５０，５２……遠端部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 弁装置と該弁装置に対して整合された弁座装
   置とを設け、前記弁装置および弁座装置の一方が
   ダイヤフラム装置上に載置され、中心軸に対して
   遠端部及び近端部を有する螺旋状軌道と前記中心
   軸から前記近端部よりも遠い遠端部を有し前記螺
   旋状軌道と交差する方向に延びている少なくとも
   １つの細長い軌道とを含む対向する軌道要素を設
   け、前記対向する軌道要素間に少なくとも一つの
   ボールを配置し、前記ボールが前記中心軸から遠
   くに配置される時、前記螺旋状軌道と細長い軌道
   の近端部間の距離は前記ボールの外径よりも小さ
   く、前記螺旋状軌道及び細長い軌道間の距離は近
   端部から遠端部の方向に次第に大きくなつてお
   り、前記軌道の一方がダイヤフラム装置上に設け
   られ、前記螺旋状軌道および細長い軌道は前記中
   心軸のまわりに相互に対して回転可能であり、前
   記軌道が相互に対して回転する時前記ボールは前
   記軌道に沿つて移動してダイヤフラム装置上に設
   けられた軌道及びダイヤフラム装置上に載置され
   た弁装置または弁座装置を軸方向に変位せしめる
   ようになつていることを特徴とする高精度の弁組
   立体。 ２ 前記細長い軌道がダイヤフラム装置上に載置
   されることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載の高精度な弁組立体。 ３ 少なくとの２つの細長い軌道が均衡のとれた
   形状でダイヤフラム装置上の載置され、少なくと
   も１つのボールが各軌道に配置されることを特徴
   とする特許請求の範囲第２項記載の高精度な弁組
   立体。 ４ 前記ダイヤフラム装置が可撓性を有すること
   を特徴とする特許請求の範囲第３項記載の高精度
   な弁組立体。 ５ 前記螺旋状軌道がその近端部および遠端部に
   おいて円形状軌道で終ることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載の高精度な弁組立体。 ６ 前記螺旋状軌道がその近端部において細長い
   軌道に向つて収束することを特徴とする特許請求
   の範囲第１項記載の高精度な弁組立体。 ７ 細長い軌道は、その近端部において螺旋状軌
   道に向つて軸方向に収束する円錐台形状の面上に
   経路を画成することを特徴とする特許請求の範囲
   第６項記載の高精度な弁組立体。 ８ 前記螺旋状軌道要素が、その近端部において
   細長い軌道に向かつて軸方向に収束する円錐台形
   状の面上に経路を画成することを特徴とする特許
   請求の範囲第６項記載の高精度な弁組立体。 ９ 少なくとも２つの細長い軌道要素が均衡のと
   れた形状で前記ダイヤフラム装置上に取付けられ
   ることを特徴とする特許請求の範囲第８項記載の
   高精度な弁組立体。 １０ 前記ダイヤフラム装置が可撓性を有するこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第９項記載の高精
   度な弁組立体。 １１ 前記螺旋状軌道がその近端部および遠端部
   において円形状軌道で終わることを特徴とする特
   許請求の範囲第１０項記載の高精度な弁組立体。