流体輸送装置
【課題】実験動物等の被埋込体に埋め込んで用いる、薬液等の流体をプログラムされた設定条件に従って投与する流体輸送装置において、外部装置と通信するための通信電力と、流体輸送機構を駆動する駆動電力とには、その要求される性質が大きく異なり、一つの電源で賄うのは困難である。
【解決手段】体内に埋め込まれて用いられる流体輸送装置は、流体を収容するリザーバから流体を外部へ吐出させるための流体輸送機構と、流体輸送機構に電力を供給する第１電源部と、流体輸送機構の制御に関する設定条件を変更するための信号を外部装置である設定装置から受信する受信部と、受信部に電力を供給する第２電源部とを備える。
【解決手段】体内に埋め込まれて用いられる流体輸送装置は、流体を収容するリザーバから流体を外部へ吐出させるための流体輸送機構と、流体輸送機構に電力を供給する第１電源部と、流体輸送機構の制御に関する設定条件を変更するための信号を外部装置である設定装置から受信する受信部と、受信部に電力を供給する第２電源部とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体輸送装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、体内に埋め込んで用いられる、薬液を定期的に吐出する装置が知られている。特に、ラット、モルモット等の小動物の皮下に埋め込み、薬液を定期的に小動物の体内に供給する流体輸送装置としての薬液供給装置が知られている。このような装置を埋め込んだ実験動物により、薬液の効力が検証されている（特許文献１）。また、人体内に埋め込んでインスリンを患者に供給する人工膵臓装置も知られている（特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−２７５５４８号公報
【特許文献２】特開２００１−２８６５５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
薬液等の流体を貯蔵部から装置外へ吐出させる場合、プログラムされた設定条件に従って、マイクロメカニズム等の流体輸送機構を駆動する。設定条件は、装置が体内へ埋め込まれる前に、外部装置であるＰＣ等からの指示により、通信手段を介して書き換えられる。また、薬液投与等終了後ポンプ内部から注入に伴うログ情報の読み出し時に使用される。したがって、流体輸送装置に要求される電力としては、少なくとも流体輸送機構を駆動する駆動電力と、ＰＣ等からの指示に伴うデータの送受信のための通信電力が挙げられる。
【０００５】
しかしながら、これらに要求される電力には、その性質に大きな違いがある。通信手段は設定条件を変更するために用いられるのであるから、主に流体輸送装置が体内に埋め込まれる直前と投与終了後のデータ読み込み時のごく僅かな期間のみに用いられるに過ぎない。そして、この通信のための電力供給には、高い電圧が要求されるのが一般的である。一方、流体輸送機構の駆動は、流体輸送装置が体内に埋め込まれた後に行われるものであり、設定条件に従って周期的、継続的に行われる。その電圧は比較的小さくて済むものの、体内に埋め込まれてしまった後の正常動作確認は困難であるので、自立的な安定動作が求められる。このように、要求される仕様が異なる電力を、一つの電源で賄うのは困難である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明の第１の態様においては、体内に埋め込まれて用いられる流体輸送装置であって、流体を収容するリザーバから流体を外部へ吐出させるための流体輸送機構と、流体輸送機構に電力を供給する第１電源部と、流体輸送機構の制御に関する設定条件を変更するための信号を外部装置である設定装置から受信する受信部と、受信部に電力を供給する第２電源部とを備える。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本実施形態に係る流体輸送装置１００の利用形態の一例を示す図である。
【図２】流体輸送装置１００の上面図である。
【図３】流体輸送装置１００の左側面図である。
【図４】流体輸送装置１００の正面図である。
【図５】流体輸送装置１００の下面図である。
【図６】流体輸送装置１００の要部断面図である。
【図７】流体輸送装置１００が密封パッケージ３００に収納された状態を示す図である。
【図８】流体輸送装置１００の設定条件を変更する通信システムの概略図である。
【図９】流体輸送装置１００の要部回路図である。
【図１０】ＰＣにおける設定条件の変更画面の一例である。
【図１１】ＰＣにおけるインターフェイス画面の一例である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【０００９】
図１は、本実施形態に係る流体輸送装置１００の利用形態の一例を示す図である。例えば、流体輸送装置１００は、実験用ラット２０の背中付近の皮下に埋め込まれて用いられる。流体輸送装置１００は、予め設定された条件に従って、薬液等の流体をマイクロポンプによりラットの体内へ吐出する。設定条件は、マイクロポンプの駆動開始時刻、駆動スピード、駆動時間、駆動間隔等の条件としてプログラム化され、マイクロポンプはプログラムによって流体を吐出するように制御される。
【００１０】
流体としては、例えば薬液、栄養液などの液体に限らず、吐出させたい成分を含んだゲル、ガスなどであっても良い。また、流体輸送装置１００は、実験用ラット２０に埋め込むことができる程度の大きさであるので、埋め込む対象は実験動物に限らず、人体へも応用できる。人体の皮下に埋め込むことにより、例えば、血管、筋肉等に対して定期的に薬液を投与することができる。
【００１１】
次に、流体輸送装置１００について説明する。図２は、流体輸送装置１００の上面図である。筐体としての外装ケース１０１は、マイクロポンプ１０２等から構成される流体輸送機構、これを制御する制御基板等を密閉して格納しており、流体輸送装置１００が体内に装着されたときに、体液、血液等が筐体内に進入することを防いで、安定した吐出動作を実現する。
【００１２】
薬液等の流体を貯蔵するリザーバー１１０は、流体が充填されているときには膨らみ、送出されたときにはその容積が縮小するように袋状に形成されている。リザーバー１１０は、流体が充填されているときには、中央部分の厚みが大きくかつ周縁に向かって小さくなる形状を有する。また、リザーバー１１０は、外装ケース１０１の傾斜部１０９に設けられた開口部１３０にリザーバー枠１２０を介して保持されており、流体注入栓１０８を備える注液ポート１０７に接続する流体注入口部１１１と、チューブ１０５に接続する流体排出口部１１２とを有している。なお、外装ケース１０１外のリザーバー１１０と外装ケース１０１内のチューブ１０５の接続は、接続部材１１３を介して行い、外装ケース１０１内の密封性を確保している。
【００１３】
マイクロポンプ１０２は、第１カム１０３、第２カム１０４、チューブ１０５、フィンガー１０６等から構成される。同一軸に軸止された第１カム１０３及び第２カム１０４は、平面外形形状が樽型の小型ムーブメントのステップモータにより輪列を介して駆動される。
【００１４】
チューブ１０５は弾性を有し、耐薬品性能に優れ・水分等の揮発、蒸発を極力抑えることのできるオレフィン系チューブから構成されている。そして、チューブ１０５は案内溝に沿って、その一部が第１カム１０３及び第２カム１０４の回転中心を中心とする同心円状に倣うように配置されている。
【００１５】
複数のフィンガー１０６は、回転中心から放射状かつ等間隔であって、チューブ１０５と第１カム１０３及び第２カム１０４の間に設けられたフィンガー案内溝上に配列されている。フィンガー１０６は、フィンガー案内溝内において放射方向に移動可能に配列されており、第１カム１０３及び第２カム１０４によって押圧されてチューブ１０５を閉塞する。
【００１６】
具体的には、第１カム１０３及び第２カム１０４を図２において時計回りに回転させると、そのカム面が複数のフィンガー１０６を時計回りの順に押していく。これにより、これらのフィンガー１０６は、チューブ１０５の側面を外側から押圧して閉塞することになり、流体を上流側から下流側へ移動させる。そして、さらに第１カム１０３及び第２カム１０４を回転させると、カム面はフィンガー１０６から乖離する方向へ移動するので、チューブ１０５の弾性力により、それぞれのフィンガー１０６は、同じく時計回りに順次チューブ１０５を開放する方向へ移動する。この動作を繰り返すことにより、チューブ１０５は閉塞と開放を繰り返して、流体を上流側から下流側へ蠕動運動させ、吐出口１１４に向かって流動させる。なお、吐出口１１４は、チューブ１０５の一端に接続され、流体輸送装置１００の外部に延在されている。そして、必要に応じて、流体を体内の適当な箇所まで導く、生体整合性のあるオレフィン系チューブに接続される。なお、これらマイクロポンプ１０２の各構成要素は、体内に埋め込む前であれば、外装ケース１０１の一部を構成する窓部１２１を通して観察することができる。
【００１７】
外装ケース１０１は、取付部１３２を有している。この取付部１３２を利用して、例えば糸等により被埋込体の皮下の体内に縫いつけて、流体輸送装置１００を固定する。
【００１８】
図３は、流体輸送装置１００の左側面図である。図からもわかるように、注液ポート１０７は、外装ケース１０１に対して若干突出している。これは、流体輸送装置１００を皮下に埋め込んだときに、この部分が皮膚を押し上げて隆起するので触診等による、流体補充箇所の目印になるからである。
【００１９】
皮下への埋め込み後に薬液等の流体を補充する方法について説明する。リザーバー１１０への流体の補充には、注射器を用いる。補充する流体を充填した注射器の注射針を、流体注入栓１０８に刺挿して注入する。注入された流体は、流体注入口部１１１を経由してリザーバー１１０に貯蔵される。流体注入栓１０８は、弾性を有する素材で形成されているので、注射針を抜脱しても自己閉塞する。したがって、流体の補充はこの方法により、十分な回数にわたって繰り返し行うことができる。
【００２０】
図４は、流体輸送装置１００の正面図である。図示するように、外装ケース１０１の一部は傾斜部１０９が形成されており、リザーバー１１０もこの傾斜に沿うように保持されている。このように構成することで、流体輸送装置１００を被埋込体の皮下に埋め込んだときに、皮膚の引張りを押さえることができる。
【００２１】
図５は、流体輸送装置１００の下面図である。流体輸送装置１００の下面内側の近傍には、外部機器と赤外線通信を行う、送信部としての赤外ＬＥＤ２０２と、受信部としての赤外ＰＤ２０３が設けられている。赤外ＬＥＤ２０２は、赤外線発光ダイオードであり、赤外ＰＤは、赤外線フォトダイオードである。赤外ＬＥＤ２０２と赤外ＰＤ２０３が配置されたそれぞれの位置に対応する外装ケース１０１の位置には、送信口１２２と受信口１２３が設けられている。ここで、送信口１２２及び受信口１２３は、外装ケース１０１に貫通孔として設けられているのではなく、その肉厚が他の部分に比べて若干薄く形成されるものであって、外装ケース１０１内の密封性を保っている。同時に、赤外線通信における信号の送受信を容易にしている。
【００２２】
図６は、流体輸送装置１００の要部断面図である。特に特徴的な構成要素が示されるように切断した断面であり、特定のラインに沿って切断した図ではない。また、すべての構成要素を示すものではない。
【００２３】
上述のように、リザーバー１１０は、開口部１３０にリザーバー枠１２０を介して保持されており、注液ポート１０７に接続する流体注入口部１１１が接続されている。そして、リザーバー１１０の流体排出口部１１２に接続されているチューブ１０５は、複数のフィンガー１０６に押圧されるように配置されている。複数のフィンガー１０６は、フィンガー案内溝に沿って配置されているが、フィンガー案内溝は溝プレート１１５の上面に一括して形成されている。図示するように、チューブ１０５は、フィンガー１０６、第１カム１０３及び第２カム１０４と共に略同一平面上に配設されているので、流れ抵抗を減少させることができ、流体のスムースな吐出を実現している。
【００２４】
複数のフィンガー１０６は、第１カム１０３及び第２カム１０４によって押されてフィンガー案内溝上を移動するが、第１カム１０３及び第２カム１０４は、ステップモータであるモータ２０７により、輪列１１６を介して回転させられる。そして、モータ２０７は、ＣＰＵ２０１の制御により駆動される。具体的には後述する。
【００２５】
モータ２０７及びＣＰＵ２０１へは、マイクロポンプ用電池２０８により電力が供給される。ＣＰＵ２０１、マイクロポンプ用電池２０８は、制御基板としての基板１１７上に実装される。また、基板１１７のうち流体輸送装置１００の下面に対向する面には、赤外ＬＥＤ２０２、赤外ＰＤ２０３、磁気スイッチ２０６、通信用電池２０４等が実装されている。特に、外装ケース１０１のうち赤外ＬＥＤ２０２及び赤外ＰＤ２０３に対向する部分は、それぞれ送信口１２２及び受信口１２３として、他の部分より若干厚みが小さく形成されている。具体的には、外装ケース１０１の外側に凹部が形成されており、内側は平坦である。これは、赤外ＬＥＤ２０２及び赤外ＰＤ２０３が平坦面と対向する方が、赤外光の拡散の観点から有利であることに依る。
【００２６】
ここで、流体輸送装置１００の滅菌処理について説明する。この滅菌処理は、流体輸送装置１００が被埋込体の体内、皮下に挿入配置されることから、細菌汚染から被埋込体を防止するために菌を減少させるか滅亡させるかの処理であり、極めて重要な処理である。
【００２７】
まず、流体導通経路を構成する部材に、滅菌処理を施す。上述のように流体導通経路を構成する部材は、流体注入栓１０８、流体注入口部１１１、リザーバー１１０、流体排出口部１１２、チューブ１０５及び吐出口１１４である。これらが組み立てられた後に滅菌処理を施す場合、エチレンオキサイドガスを用いたガス滅菌処理が好ましい。具体的には、流体注入栓１０８にエチレンオキサイドガス注入具を刺挿して、エチレンオキサイドガスを注入して循環させて、吐出口１１４の先端から排出する。このようにして、流体導通経路の全体がエチレンオキサイドガスにより滅菌される。その後、吐出口１１４の先端を封止して流体導通経路の滅菌状態を保つ。
【００２８】
次に、流体輸送装置１００全体に滅菌処理を施すが、この滅菌処理は図７に示す密封パッケージ３００に流体輸送装置１００を収納した状態で行う。図７は、流体輸送装置１００が密封パッケージ３００に収納された状態を示す図である。
【００２９】
密封パッケージ３００は、ブリスターパック形式が用いられる。ブリスターパックは、流体輸送装置１００の形状に合わせてＰＥＴ等を用いて成型された透明カバー３０１と、特殊素材を用いた台紙３０２を、周辺部で重ね合わせて熱圧着されて密封状態を形成している。ただし、台紙３０２は、エチレンオキサイドガスなどの滅菌ガスを通すが細菌は透過させない特殊素材を利用した滅菌紙である。滅菌紙の素材は、用いる滅菌ガスの種類に応じて適宜選択される。
【００３０】
このように、密封パッケージ３００に流体輸送装置１００が収納された状態で、ガス環境下に置かれ、滅菌処理が行われる。流体輸送装置１００は密封パッケージ３００に収納されて、ユーザに提供されるので、ユーザが密封パッケージ３００の台紙３０２を剥がすまでは、流体輸送装置１００の滅菌状態を維持することができる。
【００３１】
図８は、流体輸送装置１００の設定条件を変更する通信システムの概略図である。ユーザは、流体輸送装置１００を被埋込体に埋め込む前に、流体を吐出させる開始時刻、吐出スピード、吐出量、吐出間隔、繰り返し回数等の設定条件を、ＰＣ４４０のソフトウェアを用いて入力する。入力された設定条件は、所定のコマンドに変換されて、ＵＳＢケーブル４３０を介して流体輸送装置１００へ伝送される。
【００３２】
流体輸送装置１００は、ＰＣ４４０からのコマンドを受信するために、設定装置４００のトレイ部４０２に載置される。設定装置４００は、回路基板等が収納されたベース部４０１と、ヒンジ部４１０を介して開閉自在に接続されている蓋部４１１により構成されている。上述のように、ＰＣ４４０とは、ＵＳＢケーブル４３０により接続されている。トレイ部４０２は、ベース部４０１の上面に設けられた窪みである。トレイ部４０２の内部には、流体輸送装置１００が載置されたときに、上述の送信口１２２と受信口１２３がおよそ位置する部分の対向位置にそれぞれ、設定側受信口４２２と設定側送信口４２３が設けられている。
【００３３】
ベース部４０１に収納された回路基板には、流体輸送装置１００と赤外線通信を行う赤外ＬＥＤと赤外ＰＤが実装されている。ＰＣ４４０から送信されてくるコマンドを変換して赤外ＬＥＤを発光させ、また、流体輸送装置１００の赤外ＬＥＤ２０２による発光を赤外ＰＤで検出して信号をＰＣ４４０へ返す。したがって、これら赤外ＰＤと赤外ＬＥＤは、設定側受信口４２２と設定側送信口４２３の直下に位置するように回路基板上に実装される。
【００３４】
また、蓋部４１１には、透明カバー３０１の凸形状に対応するように、凹部４１２が設けられている。これにより、密封パッケージ３００がトレイ部４０２に載置されて蓋部４１１が閉じられたときに、送信口１２２と受信口１２３が、設定側受信口４２２と設定側送信口４２３とそれぞれ対向するように、位置合わせが自ずとなされる。
【００３５】
このように、設定装置４００と流体輸送装置１００の通信は、台紙３０２を挟んで無線で行われる。したがって、ユーザは密封パッケージ３００から流体輸送装置１００を取り出すことなく、流体輸送装置１００の設定条件を変更することができるので、設定条件の変更時には密封パッケージ３００の滅菌状態を破壊することがない。これにより、ユーザは、流体輸送装置１００を被埋込体の皮下へ埋め込む直前まで、流体輸送装置１００の滅菌状態を維持することができ、流体輸送装置１００の設定条件を変更する作業を、通常環境下で急ぐことなく行うことができる。
【００３６】
図９は、流体輸送装置１００の要部回路図である。流体輸送装置１００は、ＣＰＵ２０１の制御に基づいて動作する。
【００３７】
赤外ＬＥＤ２０２、赤外ＰＤ２０３、コンデンサ２０５及び磁気スイッチ２０６は通信部を構成し、これらは通信用電池２０４によって駆動される。モータ２０７は、上述のステップモータであり、ＣＰＵ２０１の制御信号に従い、マイクロポンプ用電池２０８によって駆動される。
【００３８】
密封パッケージ３００がトレイ部４０２に載置されると、磁気スイッチ２０６は、ベース部４０１に埋め込まれたマグネットに反応してＯＮ状態に切り替わる。磁気スイッチ２０６がＯＮ状態に切り替わると、通信用電池２０４による電力の供給が開始されて、設定装置４００との間で赤外線通信が行える状態になる。具体的には、赤外ＰＤ２０３は、設定装置４００から送信されてくる赤外光の信号を受信し、これにより、ＣＰＵ２０１は受信信号をデジタル変換して設定条件を変更する。上述のようにユーザは、流体を吐出させる開始時刻、吐出スピード、吐出量、吐出間隔、繰り返し回数等の設定条件をＰＣ４４０のソフトウェアを用いて入力するが、この入力された設定条件が送信信号に変換されてＣＰＵ２０１へ送られてくる。ＣＰＵ２０１は、この信号を受信すると、マイクロポンプ１０２の駆動開始時刻、駆動スピード、駆動時間、駆動間隔等の条件に変換して、プログラム化する。
【００３９】
ＣＰＵ２０１が設定条件を変更すると、設定変更完了信号を設定装置４００側へ送信する。送信信号は、赤外ＬＥＤ２０２を用いて送信される。ここで、通信用電池２０４は、赤外線通信の規格に合わせた電圧を出力できる電池が用いられるが、例えば３．０Ｖの出力電圧を備える電池が用いられる。ただし、赤外ＬＥＤの発光には、瞬間的な立ち上がり特性を有する出力電圧が要求されるので、補助的にコンデンサ２０５が赤外ＬＥＤと並列に設けられており、コンデンサ２０５は、赤外ＬＥＤの発光に寄与する。ＰＣ４４０は、設定装置４００を介して受信する設定変更完了信号を受け取り、その結果を表示する。これにより、ユーザは指示通りの設定が完了したかを確認することができる。なお、流体輸送装置１００からＰＣ４４０への信号は設定変更完了信号に限らず、現在の設定条件を表す設定条件信号、通信用電池２０４及びマイクロポンプ用電池２０８の残容量を表す電池容量信号、マイクロポンプ１０２の正常動作を表す動作信号等を送信するように構成しても良い。
【００４０】
また、赤外線通信は、送受信の通信レートを異ならせても良い。例えば、設定条件を流体輸送装置１００が受け取る場合には、安定性を重視して受信レートを遅く設定し、逆に、設定変更完了信号を送る場合には、省電力を考慮して短時間で送信するように送信レートを受信レートより高速に設定しても良い。
【００４１】
ユーザが密封パッケージ３００を設定装置４００から取り出すと、磁気スイッチ２０６は再びＯＦＦ状態となり、通信用電池２０４による電力の供給は停止される。したがって、通信用電池２０４は、密封パッケージ３００が設定装置４００に載置されている場合にのみ電力を供給するように構成されているので、無駄な電力を消費することが無い。
【００４２】
ＣＰＵ２０１により設定条件のプログラム化が完了すると、流体輸送装置１００は被埋込体への埋め込みの準備が完了する。ユーザは、処置室において密封パッケージ３００から流体輸送装置１００を取り出し、被埋込体への埋め込みを施術する。埋め込まれた流体輸送装置１００は、プログラム化された設定条件に従って被埋込体内で動作を開始する。
【００４３】
モータ２０７は、マイクロポンプ用電池２０８から電力の供給を受け、ＣＰＵ２０１からの指令に従って駆動する。ＣＰＵ２０１からモータ２０７への指令は、プログラム化された設定条件に従って出力される。モータ２０７が駆動されることにより、マイクロポンプ１０２は流体を吐出するように動作する。
【００４４】
また、マイクロポンプ用電池２０８は、ＣＰＵ２０１への電力も供給している。一旦プログラムが動作を開始すると、ＣＰＵ２０１は、マイクロポンプ１０２の駆動停止時においても計時動作、準備動作等の制御を継続しているので、マイクロポンプ用電池２０８は、設定された条件による流体吐出終了時まで、電力を供給する。
【００４５】
流体輸送装置１００は、一旦被埋込体の体内に埋め込まれると設定装置４００を用いてＰＣ４４０と通信することができなくなる、つまり、正常動作確認が困難となるので、マイクロポンプ１０２のには、正常かつ継続的に動作する高い安定性が求められる。この動作を保証すべくマイクロポンプ用電池２０８には、大容量かつ安定出力であることが求められる。ただし、赤外線通信を行う電圧に比較すれば、モータ２０７に要求される電圧は小さくて良い。マイクロポンプ用電池２０８の出力電圧は、例えば１．５５Ｖである。
【００４６】
また、電力容量の観点からは、通信用電池２０４については、設定条件を変更するために用いられるのであるから、主に流体輸送装置１００が体内に埋め込まれる直前と摘出後のデータログ確認のごく僅かな期間に用いられるに過ぎないので、電力容量は比較的小さくても良い。一方、マイクロポンプ用電池２０８については、長期間にわたって継続的にマイクロポンプ１０２を駆動することが求められる。特に、流体輸送装置１００は、皮下への埋め込み後に薬液等の流体を補充することができるので、設定条件についても長期間に亘る吐出を受け付けるように構成されている。つまり、マイクロポンプ用電池２０８の電力容量が大きければ、それだけ長期の吐出プログラムを受け付けることができる。したがって、マイクロポンプ用電池２０８は、通信用電池２０４の電力容量に比較して相当大きな電力容量を備える電池が選択される。
【００４７】
また、ラット、モルモットなどの小動物に流体輸送装置１００を使用する場合を考えると、これら小動物の正常な行動を維持するためには、流体輸送装置１００の重量は極力小さいことが好ましい。また、長期に亘って生体内に埋め込むことを考慮すると、強力な防水性能も求められる。このような観点からも、求められる性質に応じた電池を利用することで、電池全体の重量を抑えることができ、また、電池配置のレイアウトの自由度から、全体の大きさを抑えることができる。また、通信時の電力消費がマイクロポンプ１０２の駆動時間に影響を与えることも無い。更に、無線通信を採用することにより、密閉性能を高めることができ、より強力な防水構造を実現することができる。
【００４８】
なお、本実施形態においては、さまざまな電池を用いることができる。例えば、酸化銀電池、リチウム電池等の一次電池、ニッケル水素、リチウムイオン電池等の二次電池を用いることができる。また、電池に限らず様々な電源を電源部として適用することもできる。上述のような性質を持つものであれば、被埋込体の振動を電力に変換する素子を用いることもできるし、被埋込体の熱を電力に変換する素子を応用することもできる。また、これらの素子と電池を組み合わせて充電システムを構成することもできる。
【００４９】
上記においては、通信用電池２０４による電力供給の開始に磁気スイッチ２０６を用いたが、スイッチはこれに限らない。密封パッケージ３００がトレイ部４０２に載置されたことを検知するスイッチであれば良い。
【００５０】
図１０は、ＰＣ４４０における設定条件の変更画面の一例である。設定条件の変更は、ＰＣ４４０のディスプレイに表示されるウィンドウ５００に、ユーザがキーボード等の入力機器を用いて数値等を入力して行う。設定できる条件は複数種類用意されているが、ここでは吐出量および吐出時間間隔等を任意に指定できる可変吐出モードについて説明する。
【００５１】
これから流体輸送装置１００を埋め込む予定である動物にはＩＤが与えられ、予め入力されている体重情報等が表示されている。設定に用いる単位時間は選択でき、例えば１分単位、１時間単位が選択され得る。
【００５２】
ユーザが設定できる項目は、吐出レート、時間間隔、ステップＮ０．、繰り返し回数、開始時刻、及び終了時刻である。図示するところの設定では、まず、１時間あたり１０．０μｌの吐出レートで連続して１．０時間（プログラム１）、次に１時間あたり１．０μｌの吐出レートで連続して７．０時間（プログラム２）行う。そして順にプログラム１と同じ条件のプログラム３、プログラム２と同じプログラム４、プログラム１と同じ条件のプログラム５、プログラム２と同じプログラム６を行う。これらのプログラム１から６には、共通のステップＮｏ．である「１」が付与されており、プログラム１から６は繰り返し回数の設定に従って３０回繰り返される。この一連の開始時刻は、２００９年２月２６日１２：００に設定されている。なお、この場合には終了時刻が計算されて自動的に表示される。そして、プログラム７では、ステップＮｏ．「２」が付与されており、１時間あたり１５．０μｌの吐出レートで連続して２４．０時間行う。他にステップＮｏ．「２」は付与されておらず、繰り返し回数も１回であるので、プログラム７は１度のみ実行される。プログラム８、９もプログラム７と同様の動作を行う。なお、ＰＣ４４０と流体輸送装置１００が通信可能な状態にあれば、図示するようにマイクロポンプ用電池２０８の残容量が時間で表示される。
【００５３】
ＰＣ４４０は、ユーザからの設定入力を受け付けると、設定された条件に従って対象とする動物に流体がどのように与えられるかを、視覚的に表示する。図１１は、ＰＣにおけるインターフェイス画面の一例である。設定画面であるウィンドウ５００が閉じられると、引き続きウィンドウ６００が表れる。各ステップＮｏ．における吐出レートと時間間隔はグラフ化されてウィンドウ６０１に表示される。また、全てのプログラムを実行した場合における、対象動物への積算吐出量は、グラフ化されてウィンドウ６０２に表示される。
【００５４】
このように構成した本システムにおいては、特に、小動物用慢性埋め込みマイクロポンプとして、薬液投与プログラムのリピート機能を実現できる。これにより、薬効評価で重要な体内薬液濃度の周期リズムを作り出すことができるようになる。
【００５５】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【符号の説明】
【００５６】
２０ 実験用ラット、１００ 流体輸送装置、１０１ 外装ケース、１０２ マイクロポンプ、１０３ 第１カム、１０４ 第２カム、１０５ チューブ、１０６ フィンガー、１０７ 注液ポート、１０８ 流体注入栓、１０９ 傾斜部、１１０ リザーバー、１１１ 流体注入口部、１１２ 流体排出口部、１１３ 接続部材、１１４ 吐出口、１１５ 溝プレート、１１６ 輪列、１２０ リザーバー枠、１２１ 窓部、１２２ 送信口、１２３ 受信口、１３０ 開口部、１３２ 取付部、２０１ ＣＰＵ、２０２ 赤外ＬＥＤ、２０３ 赤外ＰＤ、２０４ 通信用電池、２０５ コンデンサ、２０６ 磁気スイッチ、２０７ モータ、２０８ マイクロポンプ用電池、３００ 密封パッケージ、３０１ 透明カバー、３０２ 台紙、４００ 設定装置、４０１ ベース部、４０２ トレイ部、４１０ ヒンジ部、４１１ 蓋部、４１２ 凹部、４２２ 設定側受信口、４２３ 設定側送信口、４３０ ＵＳＢケーブル、４４０ ＰＣ、５００、６００、６０１、６０２ ウィンドウ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体輸送装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、体内に埋め込んで用いられる、薬液を定期的に吐出する装置が知られている。特に、ラット、モルモット等の小動物の皮下に埋め込み、薬液を定期的に小動物の体内に供給する流体輸送装置としての薬液供給装置が知られている。このような装置を埋め込んだ実験動物により、薬液の効力が検証されている（特許文献１）。また、人体内に埋め込んでインスリンを患者に供給する人工膵臓装置も知られている（特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−２７５５４８号公報
【特許文献２】特開２００１−２８６５５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
薬液等の流体を貯蔵部から装置外へ吐出させる場合、プログラムされた設定条件に従って、マイクロメカニズム等の流体輸送機構を駆動する。設定条件は、装置が体内へ埋め込まれる前に、外部装置であるＰＣ等からの指示により、通信手段を介して書き換えられる。また、薬液投与等終了後ポンプ内部から注入に伴うログ情報の読み出し時に使用される。したがって、流体輸送装置に要求される電力としては、少なくとも流体輸送機構を駆動する駆動電力と、ＰＣ等からの指示に伴うデータの送受信のための通信電力が挙げられる。
【０００５】
しかしながら、これらに要求される電力には、その性質に大きな違いがある。通信手段は設定条件を変更するために用いられるのであるから、主に流体輸送装置が体内に埋め込まれる直前と投与終了後のデータ読み込み時のごく僅かな期間のみに用いられるに過ぎない。そして、この通信のための電力供給には、高い電圧が要求されるのが一般的である。一方、流体輸送機構の駆動は、流体輸送装置が体内に埋め込まれた後に行われるものであり、設定条件に従って周期的、継続的に行われる。その電圧は比較的小さくて済むものの、体内に埋め込まれてしまった後の正常動作確認は困難であるので、自立的な安定動作が求められる。このように、要求される仕様が異なる電力を、一つの電源で賄うのは困難である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明の第１の態様においては、体内に埋め込まれて用いられる流体輸送装置であって、流体を収容するリザーバから流体を外部へ吐出させるための流体輸送機構と、流体輸送機構に電力を供給する第１電源部と、流体輸送機構の制御に関する設定条件を変更するための信号を外部装置である設定装置から受信する受信部と、受信部に電力を供給する第２電源部とを備える。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本実施形態に係る流体輸送装置１００の利用形態の一例を示す図である。
【図２】流体輸送装置１００の上面図である。
【図３】流体輸送装置１００の左側面図である。
【図４】流体輸送装置１００の正面図である。
【図５】流体輸送装置１００の下面図である。
【図６】流体輸送装置１００の要部断面図である。
【図７】流体輸送装置１００が密封パッケージ３００に収納された状態を示す図である。
【図８】流体輸送装置１００の設定条件を変更する通信システムの概略図である。
【図９】流体輸送装置１００の要部回路図である。
【図１０】ＰＣにおける設定条件の変更画面の一例である。
【図１１】ＰＣにおけるインターフェイス画面の一例である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【０００９】
図１は、本実施形態に係る流体輸送装置１００の利用形態の一例を示す図である。例えば、流体輸送装置１００は、実験用ラット２０の背中付近の皮下に埋め込まれて用いられる。流体輸送装置１００は、予め設定された条件に従って、薬液等の流体をマイクロポンプによりラットの体内へ吐出する。設定条件は、マイクロポンプの駆動開始時刻、駆動スピード、駆動時間、駆動間隔等の条件としてプログラム化され、マイクロポンプはプログラムによって流体を吐出するように制御される。
【００１０】
流体としては、例えば薬液、栄養液などの液体に限らず、吐出させたい成分を含んだゲル、ガスなどであっても良い。また、流体輸送装置１００は、実験用ラット２０に埋め込むことができる程度の大きさであるので、埋め込む対象は実験動物に限らず、人体へも応用できる。人体の皮下に埋め込むことにより、例えば、血管、筋肉等に対して定期的に薬液を投与することができる。
【００１１】
次に、流体輸送装置１００について説明する。図２は、流体輸送装置１００の上面図である。筐体としての外装ケース１０１は、マイクロポンプ１０２等から構成される流体輸送機構、これを制御する制御基板等を密閉して格納しており、流体輸送装置１００が体内に装着されたときに、体液、血液等が筐体内に進入することを防いで、安定した吐出動作を実現する。
【００１２】
薬液等の流体を貯蔵するリザーバー１１０は、流体が充填されているときには膨らみ、送出されたときにはその容積が縮小するように袋状に形成されている。リザーバー１１０は、流体が充填されているときには、中央部分の厚みが大きくかつ周縁に向かって小さくなる形状を有する。また、リザーバー１１０は、外装ケース１０１の傾斜部１０９に設けられた開口部１３０にリザーバー枠１２０を介して保持されており、流体注入栓１０８を備える注液ポート１０７に接続する流体注入口部１１１と、チューブ１０５に接続する流体排出口部１１２とを有している。なお、外装ケース１０１外のリザーバー１１０と外装ケース１０１内のチューブ１０５の接続は、接続部材１１３を介して行い、外装ケース１０１内の密封性を確保している。
【００１３】
マイクロポンプ１０２は、第１カム１０３、第２カム１０４、チューブ１０５、フィンガー１０６等から構成される。同一軸に軸止された第１カム１０３及び第２カム１０４は、平面外形形状が樽型の小型ムーブメントのステップモータにより輪列を介して駆動される。
【００１４】
チューブ１０５は弾性を有し、耐薬品性能に優れ・水分等の揮発、蒸発を極力抑えることのできるオレフィン系チューブから構成されている。そして、チューブ１０５は案内溝に沿って、その一部が第１カム１０３及び第２カム１０４の回転中心を中心とする同心円状に倣うように配置されている。
【００１５】
複数のフィンガー１０６は、回転中心から放射状かつ等間隔であって、チューブ１０５と第１カム１０３及び第２カム１０４の間に設けられたフィンガー案内溝上に配列されている。フィンガー１０６は、フィンガー案内溝内において放射方向に移動可能に配列されており、第１カム１０３及び第２カム１０４によって押圧されてチューブ１０５を閉塞する。
【００１６】
具体的には、第１カム１０３及び第２カム１０４を図２において時計回りに回転させると、そのカム面が複数のフィンガー１０６を時計回りの順に押していく。これにより、これらのフィンガー１０６は、チューブ１０５の側面を外側から押圧して閉塞することになり、流体を上流側から下流側へ移動させる。そして、さらに第１カム１０３及び第２カム１０４を回転させると、カム面はフィンガー１０６から乖離する方向へ移動するので、チューブ１０５の弾性力により、それぞれのフィンガー１０６は、同じく時計回りに順次チューブ１０５を開放する方向へ移動する。この動作を繰り返すことにより、チューブ１０５は閉塞と開放を繰り返して、流体を上流側から下流側へ蠕動運動させ、吐出口１１４に向かって流動させる。なお、吐出口１１４は、チューブ１０５の一端に接続され、流体輸送装置１００の外部に延在されている。そして、必要に応じて、流体を体内の適当な箇所まで導く、生体整合性のあるオレフィン系チューブに接続される。なお、これらマイクロポンプ１０２の各構成要素は、体内に埋め込む前であれば、外装ケース１０１の一部を構成する窓部１２１を通して観察することができる。
【００１７】
外装ケース１０１は、取付部１３２を有している。この取付部１３２を利用して、例えば糸等により被埋込体の皮下の体内に縫いつけて、流体輸送装置１００を固定する。
【００１８】
図３は、流体輸送装置１００の左側面図である。図からもわかるように、注液ポート１０７は、外装ケース１０１に対して若干突出している。これは、流体輸送装置１００を皮下に埋め込んだときに、この部分が皮膚を押し上げて隆起するので触診等による、流体補充箇所の目印になるからである。
【００１９】
皮下への埋め込み後に薬液等の流体を補充する方法について説明する。リザーバー１１０への流体の補充には、注射器を用いる。補充する流体を充填した注射器の注射針を、流体注入栓１０８に刺挿して注入する。注入された流体は、流体注入口部１１１を経由してリザーバー１１０に貯蔵される。流体注入栓１０８は、弾性を有する素材で形成されているので、注射針を抜脱しても自己閉塞する。したがって、流体の補充はこの方法により、十分な回数にわたって繰り返し行うことができる。
【００２０】
図４は、流体輸送装置１００の正面図である。図示するように、外装ケース１０１の一部は傾斜部１０９が形成されており、リザーバー１１０もこの傾斜に沿うように保持されている。このように構成することで、流体輸送装置１００を被埋込体の皮下に埋め込んだときに、皮膚の引張りを押さえることができる。
【００２１】
図５は、流体輸送装置１００の下面図である。流体輸送装置１００の下面内側の近傍には、外部機器と赤外線通信を行う、送信部としての赤外ＬＥＤ２０２と、受信部としての赤外ＰＤ２０３が設けられている。赤外ＬＥＤ２０２は、赤外線発光ダイオードであり、赤外ＰＤは、赤外線フォトダイオードである。赤外ＬＥＤ２０２と赤外ＰＤ２０３が配置されたそれぞれの位置に対応する外装ケース１０１の位置には、送信口１２２と受信口１２３が設けられている。ここで、送信口１２２及び受信口１２３は、外装ケース１０１に貫通孔として設けられているのではなく、その肉厚が他の部分に比べて若干薄く形成されるものであって、外装ケース１０１内の密封性を保っている。同時に、赤外線通信における信号の送受信を容易にしている。
【００２２】
図６は、流体輸送装置１００の要部断面図である。特に特徴的な構成要素が示されるように切断した断面であり、特定のラインに沿って切断した図ではない。また、すべての構成要素を示すものではない。
【００２３】
上述のように、リザーバー１１０は、開口部１３０にリザーバー枠１２０を介して保持されており、注液ポート１０７に接続する流体注入口部１１１が接続されている。そして、リザーバー１１０の流体排出口部１１２に接続されているチューブ１０５は、複数のフィンガー１０６に押圧されるように配置されている。複数のフィンガー１０６は、フィンガー案内溝に沿って配置されているが、フィンガー案内溝は溝プレート１１５の上面に一括して形成されている。図示するように、チューブ１０５は、フィンガー１０６、第１カム１０３及び第２カム１０４と共に略同一平面上に配設されているので、流れ抵抗を減少させることができ、流体のスムースな吐出を実現している。
【００２４】
複数のフィンガー１０６は、第１カム１０３及び第２カム１０４によって押されてフィンガー案内溝上を移動するが、第１カム１０３及び第２カム１０４は、ステップモータであるモータ２０７により、輪列１１６を介して回転させられる。そして、モータ２０７は、ＣＰＵ２０１の制御により駆動される。具体的には後述する。
【００２５】
モータ２０７及びＣＰＵ２０１へは、マイクロポンプ用電池２０８により電力が供給される。ＣＰＵ２０１、マイクロポンプ用電池２０８は、制御基板としての基板１１７上に実装される。また、基板１１７のうち流体輸送装置１００の下面に対向する面には、赤外ＬＥＤ２０２、赤外ＰＤ２０３、磁気スイッチ２０６、通信用電池２０４等が実装されている。特に、外装ケース１０１のうち赤外ＬＥＤ２０２及び赤外ＰＤ２０３に対向する部分は、それぞれ送信口１２２及び受信口１２３として、他の部分より若干厚みが小さく形成されている。具体的には、外装ケース１０１の外側に凹部が形成されており、内側は平坦である。これは、赤外ＬＥＤ２０２及び赤外ＰＤ２０３が平坦面と対向する方が、赤外光の拡散の観点から有利であることに依る。
【００２６】
ここで、流体輸送装置１００の滅菌処理について説明する。この滅菌処理は、流体輸送装置１００が被埋込体の体内、皮下に挿入配置されることから、細菌汚染から被埋込体を防止するために菌を減少させるか滅亡させるかの処理であり、極めて重要な処理である。
【００２７】
まず、流体導通経路を構成する部材に、滅菌処理を施す。上述のように流体導通経路を構成する部材は、流体注入栓１０８、流体注入口部１１１、リザーバー１１０、流体排出口部１１２、チューブ１０５及び吐出口１１４である。これらが組み立てられた後に滅菌処理を施す場合、エチレンオキサイドガスを用いたガス滅菌処理が好ましい。具体的には、流体注入栓１０８にエチレンオキサイドガス注入具を刺挿して、エチレンオキサイドガスを注入して循環させて、吐出口１１４の先端から排出する。このようにして、流体導通経路の全体がエチレンオキサイドガスにより滅菌される。その後、吐出口１１４の先端を封止して流体導通経路の滅菌状態を保つ。
【００２８】
次に、流体輸送装置１００全体に滅菌処理を施すが、この滅菌処理は図７に示す密封パッケージ３００に流体輸送装置１００を収納した状態で行う。図７は、流体輸送装置１００が密封パッケージ３００に収納された状態を示す図である。
【００２９】
密封パッケージ３００は、ブリスターパック形式が用いられる。ブリスターパックは、流体輸送装置１００の形状に合わせてＰＥＴ等を用いて成型された透明カバー３０１と、特殊素材を用いた台紙３０２を、周辺部で重ね合わせて熱圧着されて密封状態を形成している。ただし、台紙３０２は、エチレンオキサイドガスなどの滅菌ガスを通すが細菌は透過させない特殊素材を利用した滅菌紙である。滅菌紙の素材は、用いる滅菌ガスの種類に応じて適宜選択される。
【００３０】
このように、密封パッケージ３００に流体輸送装置１００が収納された状態で、ガス環境下に置かれ、滅菌処理が行われる。流体輸送装置１００は密封パッケージ３００に収納されて、ユーザに提供されるので、ユーザが密封パッケージ３００の台紙３０２を剥がすまでは、流体輸送装置１００の滅菌状態を維持することができる。
【００３１】
図８は、流体輸送装置１００の設定条件を変更する通信システムの概略図である。ユーザは、流体輸送装置１００を被埋込体に埋め込む前に、流体を吐出させる開始時刻、吐出スピード、吐出量、吐出間隔、繰り返し回数等の設定条件を、ＰＣ４４０のソフトウェアを用いて入力する。入力された設定条件は、所定のコマンドに変換されて、ＵＳＢケーブル４３０を介して流体輸送装置１００へ伝送される。
【００３２】
流体輸送装置１００は、ＰＣ４４０からのコマンドを受信するために、設定装置４００のトレイ部４０２に載置される。設定装置４００は、回路基板等が収納されたベース部４０１と、ヒンジ部４１０を介して開閉自在に接続されている蓋部４１１により構成されている。上述のように、ＰＣ４４０とは、ＵＳＢケーブル４３０により接続されている。トレイ部４０２は、ベース部４０１の上面に設けられた窪みである。トレイ部４０２の内部には、流体輸送装置１００が載置されたときに、上述の送信口１２２と受信口１２３がおよそ位置する部分の対向位置にそれぞれ、設定側受信口４２２と設定側送信口４２３が設けられている。
【００３３】
ベース部４０１に収納された回路基板には、流体輸送装置１００と赤外線通信を行う赤外ＬＥＤと赤外ＰＤが実装されている。ＰＣ４４０から送信されてくるコマンドを変換して赤外ＬＥＤを発光させ、また、流体輸送装置１００の赤外ＬＥＤ２０２による発光を赤外ＰＤで検出して信号をＰＣ４４０へ返す。したがって、これら赤外ＰＤと赤外ＬＥＤは、設定側受信口４２２と設定側送信口４２３の直下に位置するように回路基板上に実装される。
【００３４】
また、蓋部４１１には、透明カバー３０１の凸形状に対応するように、凹部４１２が設けられている。これにより、密封パッケージ３００がトレイ部４０２に載置されて蓋部４１１が閉じられたときに、送信口１２２と受信口１２３が、設定側受信口４２２と設定側送信口４２３とそれぞれ対向するように、位置合わせが自ずとなされる。
【００３５】
このように、設定装置４００と流体輸送装置１００の通信は、台紙３０２を挟んで無線で行われる。したがって、ユーザは密封パッケージ３００から流体輸送装置１００を取り出すことなく、流体輸送装置１００の設定条件を変更することができるので、設定条件の変更時には密封パッケージ３００の滅菌状態を破壊することがない。これにより、ユーザは、流体輸送装置１００を被埋込体の皮下へ埋め込む直前まで、流体輸送装置１００の滅菌状態を維持することができ、流体輸送装置１００の設定条件を変更する作業を、通常環境下で急ぐことなく行うことができる。
【００３６】
図９は、流体輸送装置１００の要部回路図である。流体輸送装置１００は、ＣＰＵ２０１の制御に基づいて動作する。
【００３７】
赤外ＬＥＤ２０２、赤外ＰＤ２０３、コンデンサ２０５及び磁気スイッチ２０６は通信部を構成し、これらは通信用電池２０４によって駆動される。モータ２０７は、上述のステップモータであり、ＣＰＵ２０１の制御信号に従い、マイクロポンプ用電池２０８によって駆動される。
【００３８】
密封パッケージ３００がトレイ部４０２に載置されると、磁気スイッチ２０６は、ベース部４０１に埋め込まれたマグネットに反応してＯＮ状態に切り替わる。磁気スイッチ２０６がＯＮ状態に切り替わると、通信用電池２０４による電力の供給が開始されて、設定装置４００との間で赤外線通信が行える状態になる。具体的には、赤外ＰＤ２０３は、設定装置４００から送信されてくる赤外光の信号を受信し、これにより、ＣＰＵ２０１は受信信号をデジタル変換して設定条件を変更する。上述のようにユーザは、流体を吐出させる開始時刻、吐出スピード、吐出量、吐出間隔、繰り返し回数等の設定条件をＰＣ４４０のソフトウェアを用いて入力するが、この入力された設定条件が送信信号に変換されてＣＰＵ２０１へ送られてくる。ＣＰＵ２０１は、この信号を受信すると、マイクロポンプ１０２の駆動開始時刻、駆動スピード、駆動時間、駆動間隔等の条件に変換して、プログラム化する。
【００３９】
ＣＰＵ２０１が設定条件を変更すると、設定変更完了信号を設定装置４００側へ送信する。送信信号は、赤外ＬＥＤ２０２を用いて送信される。ここで、通信用電池２０４は、赤外線通信の規格に合わせた電圧を出力できる電池が用いられるが、例えば３．０Ｖの出力電圧を備える電池が用いられる。ただし、赤外ＬＥＤの発光には、瞬間的な立ち上がり特性を有する出力電圧が要求されるので、補助的にコンデンサ２０５が赤外ＬＥＤと並列に設けられており、コンデンサ２０５は、赤外ＬＥＤの発光に寄与する。ＰＣ４４０は、設定装置４００を介して受信する設定変更完了信号を受け取り、その結果を表示する。これにより、ユーザは指示通りの設定が完了したかを確認することができる。なお、流体輸送装置１００からＰＣ４４０への信号は設定変更完了信号に限らず、現在の設定条件を表す設定条件信号、通信用電池２０４及びマイクロポンプ用電池２０８の残容量を表す電池容量信号、マイクロポンプ１０２の正常動作を表す動作信号等を送信するように構成しても良い。
【００４０】
また、赤外線通信は、送受信の通信レートを異ならせても良い。例えば、設定条件を流体輸送装置１００が受け取る場合には、安定性を重視して受信レートを遅く設定し、逆に、設定変更完了信号を送る場合には、省電力を考慮して短時間で送信するように送信レートを受信レートより高速に設定しても良い。
【００４１】
ユーザが密封パッケージ３００を設定装置４００から取り出すと、磁気スイッチ２０６は再びＯＦＦ状態となり、通信用電池２０４による電力の供給は停止される。したがって、通信用電池２０４は、密封パッケージ３００が設定装置４００に載置されている場合にのみ電力を供給するように構成されているので、無駄な電力を消費することが無い。
【００４２】
ＣＰＵ２０１により設定条件のプログラム化が完了すると、流体輸送装置１００は被埋込体への埋め込みの準備が完了する。ユーザは、処置室において密封パッケージ３００から流体輸送装置１００を取り出し、被埋込体への埋め込みを施術する。埋め込まれた流体輸送装置１００は、プログラム化された設定条件に従って被埋込体内で動作を開始する。
【００４３】
モータ２０７は、マイクロポンプ用電池２０８から電力の供給を受け、ＣＰＵ２０１からの指令に従って駆動する。ＣＰＵ２０１からモータ２０７への指令は、プログラム化された設定条件に従って出力される。モータ２０７が駆動されることにより、マイクロポンプ１０２は流体を吐出するように動作する。
【００４４】
また、マイクロポンプ用電池２０８は、ＣＰＵ２０１への電力も供給している。一旦プログラムが動作を開始すると、ＣＰＵ２０１は、マイクロポンプ１０２の駆動停止時においても計時動作、準備動作等の制御を継続しているので、マイクロポンプ用電池２０８は、設定された条件による流体吐出終了時まで、電力を供給する。
【００４５】
流体輸送装置１００は、一旦被埋込体の体内に埋め込まれると設定装置４００を用いてＰＣ４４０と通信することができなくなる、つまり、正常動作確認が困難となるので、マイクロポンプ１０２のには、正常かつ継続的に動作する高い安定性が求められる。この動作を保証すべくマイクロポンプ用電池２０８には、大容量かつ安定出力であることが求められる。ただし、赤外線通信を行う電圧に比較すれば、モータ２０７に要求される電圧は小さくて良い。マイクロポンプ用電池２０８の出力電圧は、例えば１．５５Ｖである。
【００４６】
また、電力容量の観点からは、通信用電池２０４については、設定条件を変更するために用いられるのであるから、主に流体輸送装置１００が体内に埋め込まれる直前と摘出後のデータログ確認のごく僅かな期間に用いられるに過ぎないので、電力容量は比較的小さくても良い。一方、マイクロポンプ用電池２０８については、長期間にわたって継続的にマイクロポンプ１０２を駆動することが求められる。特に、流体輸送装置１００は、皮下への埋め込み後に薬液等の流体を補充することができるので、設定条件についても長期間に亘る吐出を受け付けるように構成されている。つまり、マイクロポンプ用電池２０８の電力容量が大きければ、それだけ長期の吐出プログラムを受け付けることができる。したがって、マイクロポンプ用電池２０８は、通信用電池２０４の電力容量に比較して相当大きな電力容量を備える電池が選択される。
【００４７】
また、ラット、モルモットなどの小動物に流体輸送装置１００を使用する場合を考えると、これら小動物の正常な行動を維持するためには、流体輸送装置１００の重量は極力小さいことが好ましい。また、長期に亘って生体内に埋め込むことを考慮すると、強力な防水性能も求められる。このような観点からも、求められる性質に応じた電池を利用することで、電池全体の重量を抑えることができ、また、電池配置のレイアウトの自由度から、全体の大きさを抑えることができる。また、通信時の電力消費がマイクロポンプ１０２の駆動時間に影響を与えることも無い。更に、無線通信を採用することにより、密閉性能を高めることができ、より強力な防水構造を実現することができる。
【００４８】
なお、本実施形態においては、さまざまな電池を用いることができる。例えば、酸化銀電池、リチウム電池等の一次電池、ニッケル水素、リチウムイオン電池等の二次電池を用いることができる。また、電池に限らず様々な電源を電源部として適用することもできる。上述のような性質を持つものであれば、被埋込体の振動を電力に変換する素子を用いることもできるし、被埋込体の熱を電力に変換する素子を応用することもできる。また、これらの素子と電池を組み合わせて充電システムを構成することもできる。
【００４９】
上記においては、通信用電池２０４による電力供給の開始に磁気スイッチ２０６を用いたが、スイッチはこれに限らない。密封パッケージ３００がトレイ部４０２に載置されたことを検知するスイッチであれば良い。
【００５０】
図１０は、ＰＣ４４０における設定条件の変更画面の一例である。設定条件の変更は、ＰＣ４４０のディスプレイに表示されるウィンドウ５００に、ユーザがキーボード等の入力機器を用いて数値等を入力して行う。設定できる条件は複数種類用意されているが、ここでは吐出量および吐出時間間隔等を任意に指定できる可変吐出モードについて説明する。
【００５１】
これから流体輸送装置１００を埋め込む予定である動物にはＩＤが与えられ、予め入力されている体重情報等が表示されている。設定に用いる単位時間は選択でき、例えば１分単位、１時間単位が選択され得る。
【００５２】
ユーザが設定できる項目は、吐出レート、時間間隔、ステップＮ０．、繰り返し回数、開始時刻、及び終了時刻である。図示するところの設定では、まず、１時間あたり１０．０μｌの吐出レートで連続して１．０時間（プログラム１）、次に１時間あたり１．０μｌの吐出レートで連続して７．０時間（プログラム２）行う。そして順にプログラム１と同じ条件のプログラム３、プログラム２と同じプログラム４、プログラム１と同じ条件のプログラム５、プログラム２と同じプログラム６を行う。これらのプログラム１から６には、共通のステップＮｏ．である「１」が付与されており、プログラム１から６は繰り返し回数の設定に従って３０回繰り返される。この一連の開始時刻は、２００９年２月２６日１２：００に設定されている。なお、この場合には終了時刻が計算されて自動的に表示される。そして、プログラム７では、ステップＮｏ．「２」が付与されており、１時間あたり１５．０μｌの吐出レートで連続して２４．０時間行う。他にステップＮｏ．「２」は付与されておらず、繰り返し回数も１回であるので、プログラム７は１度のみ実行される。プログラム８、９もプログラム７と同様の動作を行う。なお、ＰＣ４４０と流体輸送装置１００が通信可能な状態にあれば、図示するようにマイクロポンプ用電池２０８の残容量が時間で表示される。
【００５３】
ＰＣ４４０は、ユーザからの設定入力を受け付けると、設定された条件に従って対象とする動物に流体がどのように与えられるかを、視覚的に表示する。図１１は、ＰＣにおけるインターフェイス画面の一例である。設定画面であるウィンドウ５００が閉じられると、引き続きウィンドウ６００が表れる。各ステップＮｏ．における吐出レートと時間間隔はグラフ化されてウィンドウ６０１に表示される。また、全てのプログラムを実行した場合における、対象動物への積算吐出量は、グラフ化されてウィンドウ６０２に表示される。
【００５４】
このように構成した本システムにおいては、特に、小動物用慢性埋め込みマイクロポンプとして、薬液投与プログラムのリピート機能を実現できる。これにより、薬効評価で重要な体内薬液濃度の周期リズムを作り出すことができるようになる。
【００５５】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【符号の説明】
【００５６】
２０ 実験用ラット、１００ 流体輸送装置、１０１ 外装ケース、１０２ マイクロポンプ、１０３ 第１カム、１０４ 第２カム、１０５ チューブ、１０６ フィンガー、１０７ 注液ポート、１０８ 流体注入栓、１０９ 傾斜部、１１０ リザーバー、１１１ 流体注入口部、１１２ 流体排出口部、１１３ 接続部材、１１４ 吐出口、１１５ 溝プレート、１１６ 輪列、１２０ リザーバー枠、１２１ 窓部、１２２ 送信口、１２３ 受信口、１３０ 開口部、１３２ 取付部、２０１ ＣＰＵ、２０２ 赤外ＬＥＤ、２０３ 赤外ＰＤ、２０４ 通信用電池、２０５ コンデンサ、２０６ 磁気スイッチ、２０７ モータ、２０８ マイクロポンプ用電池、３００ 密封パッケージ、３０１ 透明カバー、３０２ 台紙、４００ 設定装置、４０１ ベース部、４０２ トレイ部、４１０ ヒンジ部、４１１ 蓋部、４１２ 凹部、４２２ 設定側受信口、４２３ 設定側送信口、４３０ ＵＳＢケーブル、４４０ ＰＣ、５００、６００、６０１、６０２ ウィンドウ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
体内に埋め込まれて用いられる流体輸送装置であって、
流体を収容するリザーバから前記流体を外部へ吐出させるための流体輸送機構と、
前記流体輸送機構に電力を供給する第１電源部と、
前記流体輸送機構の制御に関する設定条件を変更するための信号を外部装置である設定装置から受信する受信部と、
前記受信部に電力を供給する第２電源部とを備える流体輸送装置。
【請求項２】
少なくとも前記設定条件が変更された旨の信号を含む信号を前記設定装置へ送信するための送信部を更に備え、
前記第２電源部は、前記送信部にも電力を供給する請求項１に記載の流体輸送装置。
【請求項３】
前記受信部が受信する信号の受信レートよりも、前記送信部が送信する送信レートの方が高速である請求項２に記載の流体輸送装置。
【請求項４】
前記受信部と前記送信部は、前記設定装置との間で赤外線通信を行い、
前記送信部の赤外線発光ダイオードを発光させるためのコンデンサを更に備える請求項２または３に記載の流体輸送装置。
【請求項５】
前記流体輸送装置の筐体のうち、前記受信部と前記送信部に対応する部分の厚さは、他の部分に比べて薄い請求項２から４のいずれか１項に記載の流体輸送装置。
【請求項６】
前記流体輸送装置は、少なくとも一部が滅菌紙によって構成されるパッケージに滅菌処理して収納されており、
前記受信部は、前記滅菌紙を挟んで前記設定装置から信号を受信する請求項１から５のいずれか１項に記載の流体輸送装置。
【請求項７】
前記パッケージが前記設定装置に載置されたことを検知するスイッチを備え、
前記検知に伴って前記第２電源部による前記受信部への電力供給を開始する請求項６に記載の流体輸送装置。
【請求項８】
前記スイッチは、磁気スイッチである請求項７に記載の流体輸送装置。
【請求項９】
前記流体輸送装置は、前記設定条件が変更された後に、前記パッケージから取り出されて実験動物の体内に埋め込まれる請求項６から８のいずれか１項に記載の流体輸送装置。
【請求項１】
体内に埋め込まれて用いられる流体輸送装置であって、
流体を収容するリザーバから前記流体を外部へ吐出させるための流体輸送機構と、
前記流体輸送機構に電力を供給する第１電源部と、
前記流体輸送機構の制御に関する設定条件を変更するための信号を外部装置である設定装置から受信する受信部と、
前記受信部に電力を供給する第２電源部とを備える流体輸送装置。
【請求項２】
少なくとも前記設定条件が変更された旨の信号を含む信号を前記設定装置へ送信するための送信部を更に備え、
前記第２電源部は、前記送信部にも電力を供給する請求項１に記載の流体輸送装置。
【請求項３】
前記受信部が受信する信号の受信レートよりも、前記送信部が送信する送信レートの方が高速である請求項２に記載の流体輸送装置。
【請求項４】
前記受信部と前記送信部は、前記設定装置との間で赤外線通信を行い、
前記送信部の赤外線発光ダイオードを発光させるためのコンデンサを更に備える請求項２または３に記載の流体輸送装置。
【請求項５】
前記流体輸送装置の筐体のうち、前記受信部と前記送信部に対応する部分の厚さは、他の部分に比べて薄い請求項２から４のいずれか１項に記載の流体輸送装置。
【請求項６】
前記流体輸送装置は、少なくとも一部が滅菌紙によって構成されるパッケージに滅菌処理して収納されており、
前記受信部は、前記滅菌紙を挟んで前記設定装置から信号を受信する請求項１から５のいずれか１項に記載の流体輸送装置。
【請求項７】
前記パッケージが前記設定装置に載置されたことを検知するスイッチを備え、
前記検知に伴って前記第２電源部による前記受信部への電力供給を開始する請求項６に記載の流体輸送装置。
【請求項８】
前記スイッチは、磁気スイッチである請求項７に記載の流体輸送装置。
【請求項９】
前記流体輸送装置は、前記設定条件が変更された後に、前記パッケージから取り出されて実験動物の体内に埋め込まれる請求項６から８のいずれか１項に記載の流体輸送装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１０−２４６８５６（Ｐ２０１０−２４６８５６Ａ）
【公開日】平成２２年１１月４日（２０１０．１１．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１０２４８７（Ｐ２００９−１０２４８７）
【出願日】平成２１年４月２０日（２００９．４．２０）
【特許番号】特許第４５７１２１９号（Ｐ４５７１２１９）
【特許公報発行日】平成２２年１０月２７日（２０１０．１０．２７）
【出願人】（５００３６２４４２）プライムテック株式会社 (5)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１１月４日（２０１０．１１．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年４月２０日（２００９．４．２０）
【特許番号】特許第４５７１２１９号（Ｐ４５７１２１９）
【特許公報発行日】平成２２年１０月２７日（２０１０．１０．２７）
【出願人】（５００３６２４４２）プライムテック株式会社 (5)
【Ｆターム（参考）】
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