JP7094295B2 - 自動流体注入装置 - Google Patents

Description

本発明は、自動流体注入装置に関する。

自動流体注入装置は公知技術であり、特に自己注射器が含まれる。自己注射器では、一般的にはシリンジである容器に入れられた流体が、アクチュエータシステムによって自動的に注射される。このアクチュエータシステムは、通常は負荷バネを含み、起動するとピストンを容器の内部を移動させることにより流体が注射される。

そのような従来の装置には、問題が生じることがある。具体的には、投与流体が多量であったり比較的粘性であったり、複数種類の流体を組み合わせて１回で投与する必要があったりする場合である。

特許文献１および２は、従来の装置を開示している。

欧州特許第２１７９７５４号明細書 米国特許出願公開第２００７／０８８２７１号明細書

本発明の目的は、上述の問題が生じない自動流体注入装置を提供することである。

本発明の別の目的は、流体が多量および／または高粘性であっても自動注入が可能な自動流体注入装置を提供することである。

本発明のさらに別の目的は、製造および組立が容易で安価な自動流体注入装置を提供することである。

したがって本発明は、自動流体注入装置であって、注射部位に接触するための基部と、電源手段に制御されるアクチュエータ機構を支持するための支持アセンブリと、流体が入れられた１以上の容器と、針アセンブリと、１以上のアクチュエータボタンとを備える自動流体注入装置を提供する。容器は、その内部に注射ピストンを含み、基部に配置される。針アセンブリは、穿刺アクチュエータと、針移動手段と、容器ごとに設けられた、当該容器をその注射ピストンが移動する前に突き刺すためのプライミング針と、注射部位を突き刺して、容器の流体を当該注射部位に注入するための注射針とを含む。アクチュエータボタンは、プライミング、注射針の注射部位への突き刺し、流体の注入、および注射針の退避を行うのためのボタンである。

有利には、基部は、注射部位に固定するためのステッカーを有する。

有利には、容器は、複数であり、好ましくは３つである。

有利には、複数の容器に入れられた流体は、同時に投与されて注射針の上流で混ざり合う。

有利には、複数の容器に入れられた流体は、連続的に投与される。

有利には、アクチュエータボタンは、容器ごとに設けられている。

有利には、アクチュエータボタンは、１つである。

有利には、アクチュエータ機構は、容器ごとに、食塩水のような作動流体を収容するシリンダーを含み、シリンダーの内部では、プランジャが駆動機構に制御されて摺動する。

有利には、駆動機構は、ウォーム歯車およびクロックメーカータイプ（ｃｌｏｃｋｍａｋｅｒ－ｔｙｐｅ）の歯車列のいずれかと組み合わせた電動機を含む。

有利には、容器の１つ以上にプライミング針が突き刺さってから、穿刺アクチュエータが作動させられる。有利には、穿刺アクチュエータは、好ましくはソレノイドのような電動機械式アクチュエータであり、１以上のピボットアームを介して注射針に連結することにより、当該注射針が注射部位に突き刺さる。

有利には、容器全ての流体が投与されてから、穿刺アクチュエータが作動させられて、注射針が注射部位から退避する。

有利には、容器それぞれの流体の量は、１ミリリットル（ｍＬ）～１０ｍＬの範囲であり、好ましくは約３ｍＬである。

有利には、電源手段は、任意の充電池を含む。

以下に示す詳細な説明および添付図面は、非限定的な例に基づいて本発明の特徴や利点を明確にするものである。
実施形態に係る自動流体注入装置を示す分解斜視図である。 図１の装置の内部を示す斜視図である。 図１および図２のアクチュエータ機構の変形例を示す平面図である。 図１および図２のアクチュエータ機構の別の変形例を示す平面図である。 図１および図２の作動シーケンスを示す側面図である。 図５に続く、図１および図２の作動シーケンスを示す側面図である。 図６に続く、図１および図２の作動シーケンスを示す側面図である。 穿刺前の針アセンブリを示す部分斜視図である。 穿刺前の針アセンブリを示す側面図である。 穿刺後の針アセンブリを示す側面図である。 変形例を示す斜視図である。 別の変形例を示す斜視図である。 さらに別の変形例を示す斜視図である。

本発明は、比較的多量の流体の投与に特に適した自動流体注入装置に関する。投与流体は、典型的には１ｍＬ～１０ｍＬの範囲である約数ｍＬであり、例えば３ｍＬである。また本発明の自動流体注入装置は、比較的粘性の流体の投与にも適している。

本発明の装置は、使い捨て式であることが好ましく、以下の手順により操作可能である。

１）装置を包装から取り出して、注射部位に例えば専用のステッカーで固定する。

２）アクチュエータボタン２００を押下して装置を作動させる。具体的には、プライミング、注射針の注射部位への挿入、流体の投与、および注射針の退避を行う。

３）注射処置が終了するとその旨が通知されるので、装置を体から離して処分する。

図１および図２は、第１実施形態に係る自動流体注入装置を示す。

装置は、注射部位に接触するための基部１と、アクチュエータ機構５，６，７を支持するための支持アセンブリ２と、流体が入れられた１以上の容器３と、針アセンブリ１００と、電源手段１１とを含む。容器３は、その内部に注射ピストン３５を含み、基部１に配置される。針アセンブリ１００は、穿刺アクチュエータ８と、針移動手段９，９´と、容器３ごとに設けられた、当該容器３を突き刺さすためのプライミング針１０１と、注射部位を突き刺すための注射針１０２とを含む。

図示する実施形態では、電源手段１１は任意の充電池である。

本実施形態に係るアクチュエータ機構は、液圧式であり、食塩水のような作動流体を収容するシリンダー５を１つ以上含む。シリンダー５の内部では、駆動機構７の制御によりプランジャ６が摺動可能である。アクチュエータボタン２００が押下されると、電源手段１１による駆動でプランジャ６が直線的に移動して、シリンダー５の作動流体が圧縮される。プランジャ６の移動は様々な公知の方法で可能である。例えば、図１～図３および図５～図８に示すようなウォーム歯車７と組み合わせた電動機や、図４に示すようなクロックメーカータイプ（ｃｌｏｃｋｍａｋｅｒ－ｔｙｐｅ）の歯車列１２を組み合わせた電動機が挙げられる。また、液圧式以外のアクチュエータ機構を用いてもよい。例えば、機械、気圧、熱、または化学物質を利用したアクチュエータ機構が挙げられる。

作動するまでは容器３はセプタムからなる膜体３０で塞がれており、作動が開始すると容器３にプライミング針１０１が突き刺ささることが好ましい。このようにするために、装置はプライミングピストン４を１つ以上含む。具体的には、作動開始時にプライミングピストン４により支持アセンブリ２が基部１に対して移動すると、膜体３０にプライミング針１０１が突き刺さってプライミングが行われる。

針移動手段９はヒンジアーム９，９´を１つ以上含むことが好ましい。ヒンジアーム９，９´は、注射針１０２を支持しており、穿刺アクチュエータ８に制御される。穿刺アクチュエータ８としては、ソレノイドのような電動機械式アクチュエータを用いることができる。

上述の装置では、セプタムへの突き刺しおよび流体の投与は、同一のシリンダー５により行われる。シリンダー５、プランジャ６、駆動機構７および容器３は、いずれも支持アセンブリ２に固定されており、当該支持アセンブリ２は、患者に固定された基部１に対して摺動可能である。針アセンブリ１００は、基部１に据え付けられている。

作動が開始すると、駆動機構７によりプランジャ６が摺動して作動流体が移動する。これにより、容器３を含む支持アセンブリ２全体が、プライミングピストン４に対して、ひいては基部１に対して移動する。容器３が針アセンブリ１００に押し付けられるので、プライミング針１０１が容器３に突き刺さる。このようにしてプライミングが行われる。

プライミングが完了すると、穿刺アクチュエータ８により注射針１０２が患者の注射部位に挿入する。穿刺アクチュエータ８は、ソレノイドのような電動機械式アクチュエータであることが好ましく、１以上のピボットアーム９，９´を介して注射針１０２に連結している。

図１および図２に例示するように、容器３として複数のカートリッジが用いられる場合、容器３それぞれに対応して突き刺さるプライミング針１０１は、いずれも単一の注射針１０２に連結している。

休止時には、穿刺アクチュエータ８は機能位置にあり、針アセンブリ１００およびピボットアーム９，９´は退避位置にある。

プライミングが完了すると注射針１０２は機能状態になる。一例として、このことは、支持アセンブリ２がプライミングピストン４に対して移動しきったときなどに、機械コントローラおよび／またはソフトウェアコントローラにより判断できる。注射針１０２が機能状態になると、穿刺アクチュエータ８が退避することにより、ピボットアーム９，９´は注射針１０２を注射部位に移動させる。注射針１０２は好ましくは湾曲状である。このようにすれば、注射針１０２は可撓性を有するのでその先端が可動となる。このような湾曲形状は、ピボットアーム９，９´の旋回運動への適応にも有利である。

注射針１０２の穿刺後も、プランジャ６は駆動機構７により摺動し続けるので、より多くの作動流体が支持アセンブリ２の流路５０を通じて容器３の後方に移動する。これにより、容器３の内部で注射ピストン３５が前方に移動して流体が運ばれる。この動作には、プライミングピストン４の駆動力よりも大きな力が必要であるので、必ずプライミングが先に行われることになる。

流体が十分に注入されると、駆動機構７の動作を停止して注射処置が終了する。

注射処置が終了すると、穿刺アクチュエータ８は注射針１０２を装置に退避させる。例えばプランジャ６が駆動機構７により摺動しきったら、機械検査および／またはソフトウェア検査により処置の終了を確認できる。

上記実施形態により得られる利点を以下に詳述する。

セプタムへの突き刺しおよび流体の投与を同一の機構で行うので、部品数を最小化できること。

流体の流れを正確に制御できること。

小型であること。

注射針の先端が湾曲状であるので、注射処置における患者の不快感を最小限に抑えられること。

流路が単純であるので、異物混入の危険性を最小限に抑えられること。

図１および図２に示す実施形態に係る装置は、容器３を１～３つ含むのに適している。針アセンブリ１００をマスクで覆ってもよい。このマスクは、プライミング中に容器３の存在により穿孔される。容器３が存在しない場合は、マスクが針アセンブリ１００の各プライミング針１０１を密封するので、注入中の流体漏出を防止できる。

図１および図２に示す実施形態に係る装置は、駆動機構７を３つ含む。駆動機構７は、それぞれに対応する容器３に作用する。駆動機構７は、単一のアクチュエータボタン２００の押下により同時に作動して、それぞれに対応する容器３から同時に流体を投与させてもよい。このようにすれば、注射針１０２の上流で容器３それぞれの流体が混合する。変形例として、駆動機構７は連続的に作動して、それぞれに対応する容器３から連続的に流体を投与させてもよい。また、連続的な作動は、それぞれに対応する独立したアクチュエータボタン２００の押下により行ってもよいが、単一のアクチュエータボタン２００の押下により自動的に行ってもよい。この２つの変形例を組み合わせることも可能である。例えば、投与を二段階で行うことである。具体的には、まずは１つの容器の流体が投与され、次に残りの２つの容器の流体が混合して同時に投与される。

上記実施形態により得られる利点を以下に詳述する。

流体の投与速度を調節して個々の治療を最適化できること。また、投与速度を経時的に変動できること。

駆動機構および複数の容器を含むことにより、投与の速度やタイミングを異ならせた治療を組み合わせられること。

装置に容器を１つ以上含むことにより得られる利点を以下に詳述する。

２種類以上の流体を、異なる量であっても、単一の装置で投与できること。

２種類以上の流体を併用または混合して投与できること。

流体に鎮痛薬（麻酔薬や酸中和薬など）を組み合わて投与できること。

流体の投与回数を変更できること。例えば、第１シーケンスＳ１では複数の異なる薬剤を投与し、続く第２シーケンスＳ２では単一の薬剤を投与する。

複数種類の薬剤に対応する注入装置を標準化できること。

装置の開発コストを削減できること。

流体の処方を調節できること。

各種の流体を単一の装置に収容できること。

注射回数を削減できること。

以下に例示するその他の構成も可能である。

単一の駆動機構７が、単一の容器３に作用する構成（図１２）。

単一の駆動機構７が、複数の、具体的には３つの容器３に同時に作用する構成（図１３）。

複数の針アセンブリを単一の装置に用いることも想定できる。穿刺および流体の投与は、各アセンブリで独立制御するものとする。この場合、以下の事項が可能となる。

流体を低流量で連続的に投与すること。

注射針の小型化により流体の流量を上昇させて、患者の痛みを緩和すること。

単一の装置に種々の流体が収容されている場合、個々の処方に合わせて注射針の寸法を最適化すること。

以下の目的のために、カートリッジを複数有するシステムにおいて投与を同時にまたは連続的に行うことができる。

流体の流量を減少させて患者の痛みを緩和すること。

併用薬剤の処方の有効性を高めること。

本発明について、好適な実施形態および変形例に基づいて説明したが、当然ながら当業者は、添付の特許請求の範囲において定義した本発明の範囲を逸脱しない限りにおいて、任意の変形を適用可能である。

Claims (14)

1. 自動流体注入装置であって、
   注射部位に接触するための基部（１）と、
   電源手段（１１）に制御されるアクチュエータ機構（５，６，７）を支持する支持アセンブリ（２）と、
   流体が入れられた１以上の容器（３）と、
   針アセンブリ（１００）と、
   １以上のアクチュエータボタン（２００）と
   を備え、
   前記容器（３）は、その内部に注射ピストン（３５）を含み、前記基部（１）に配置され、
   前記針アセンブリ（１００）は、
   穿刺アクチュエータ（８）と、
   針移動手段（９，９´）と、
   前記容器（３）ごとに設けられた、当該容器（３）をその注射ピストン（３５）が移動する前に突き刺すためのプライミング針（１０１）と、
   前記注射部位を突き刺して、前記容器（３）の流体を当該注射部位に注入するための注射針（１０２）と
   を含み、
   前記アクチュエータボタン（２００）は、プライミング、前記注射針の前記注射部位への突き刺し、前記流体の注入、および前記注射針の退避を行うためのボタンであり、
   さらに、当該自動流体注入装置は、前記容器（３）を前記プライミング針（１０１）に より突き刺される位置まで動かして前記プライミングを行わせるためのプライミングピス トン（４）を備え、
   前記プライミングから前記穿刺アクチュエータ（８）による注射針（１０２）の突き刺 しを経た後に前記注射ピストン（３５）が動いて、前記容器（３）内の流体を前記注射針 （１０２）から吐出させるとともに、前記プライミングピストン（４）の駆動力よりも前 記注射ピストン（３５）の駆動力の方が大きく且つ前記注射ピストン（３５）のストロー クよりも前記プライミングピストン（４）のストロークの方が短くなるように構成されて いる
   ことを特徴とする自動流体注入装置。
2. 前記基部（１）は、前記注射部位に固定するためのステッカーを有する
   ことを特徴とする請求項１に記載の自動流体注入装置。
3. 前記容器（３）は、複数である
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の自動流体注入装置。
4. 前記複数の容器（３）に入れられた流体を、同時に投与する手段をさらに備える
   ことを特徴とする請求項３に記載の自動流体注入装置。
5. 前記複数の容器（３）に入れられた流体を、連続的に投与する手段をさらに備える
   ことを特徴とする請求項３に記載の自動流体注入装置。
6. 前記アクチュエータボタン（２００）は、前記容器（３）ごとに設けられている
   ことを特徴とする請求項１から５までのいずれか１項に記載の自動流体注入装置。
7. 前記アクチュエータボタン（２００）は、１つである
   ことを特徴とする請求項１から５までのいずれか１項に記載の自動流体注入装置。
8. 前記アクチュエータ機構は、
   前記容器（３）ごとに、食塩水のような作動流体を収容するシリンダー（５）を含み、
   前記シリンダーの内部では、プランジャ（６）が駆動機構（７，１２）に制御されて摺動する
   ことを特徴とする請求項１から７までのいずれか１項に記載の自動流体注入装置。
9. 前記駆動機構は、
   ウォーム歯車（７）およびクロックメーカータイプ（ｃｌｏｃｋｍａｋｅｒ－ｔｙｐｅ）の歯車列（１２）のいずれかと組み合わせた電動機を含む
   ことを特徴とする請求項８に記載の自動流体注入装置。
10. 前記容器（３）の１つ以上に前記プライミング針（１０１）が突き刺さってから前記穿刺アクチュエータ（８）を作動させる手段をさらに備え、
    前記穿刺アクチュエータ（８）は、
    電動機械式アクチュエータであり、
    １以上のピボットアーム（９，９´）を介して前記注射針（１０２）に連結することにより、当該注射針（１０２）が前記注射部位に突き刺さる
    ことを特徴とする請求項１から９までのいずれか１項に記載の自動流体注入装置。
11. 前記容器（３）全ての流体が投与されてから前記穿刺アクチュエータ（８）を作動させて、前記注射針（１０２）を前記注射部位から退避させる手段をさらに備える
    ことを特徴とする請求項１０に記載の自動流体注入装置。
12. 前記容器それぞれの流体の量は、１ｍＬ～１０ｍＬの範囲である
    ことを特徴とする請求項１から１１までのいずれか１項に記載の自動流体注入装置。
13. 前記容器それぞれの流体の量は、約３ｍＬである
    ことを特徴とする請求項１２に記載の自動流体注入装置。
14. 前記電源手段（１１）は、任意の充電池を含む
    ことを特徴とする請求項１から１３までのいずれか１項に記載の自動流体注入装置。

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