薬液投与装置
【課題】薬液（インスリン）を投与する装置全体を小型化する。
【解決手段】シール部４１及び押付部４２によりシリンダ１４におけるピストン１１側をシールすると共に、ピストン１１がシリンダ１４内で摺動する際の摺動抵抗を大幅に減少させることができるので、ピストン１１を駆動させる駆動部に供給する電力を減少させることができ、これに伴い電源部を構成する電池を小さくすることができ、かくして装置全体を小型化することができる。
【解決手段】シール部４１及び押付部４２によりシリンダ１４におけるピストン１１側をシールすると共に、ピストン１１がシリンダ１４内で摺動する際の摺動抵抗を大幅に減少させることができるので、ピストン１１を駆動させる駆動部に供給する電力を減少させることができ、これに伴い電源部を構成する電池を小さくすることができ、かくして装置全体を小型化することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、薬液投与装置に関し、例えば薬液を使用者の体内に投与する場合に適用して好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、薬液（インスリン）を投与する装置として、使用者の皮膚に付着させて用いられる携帯型の装置であって、薬液容器である外筒内に充填された薬液をシール部材（ピストン）を介して押し出すことにより体内に投与する、所謂シリンジポンプ型の装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表２０１０−５０１２８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上述した装置では、薬液容器である外筒とピストンとの間で薬液の漏れを防止するために例えば高分子材料（熱可塑性エラストマ）などでピストンを構成したり、ピストンの少なくとも外周部を高分子材料（熱可塑性エラストマ）などを設けるようになされている。
【０００５】
一方、使用者に長時間に保持させる装置ではより小型化することが求められる。装置を小型化する場合、内部に搭載される電源も小さくしなければならず、これに伴って薬液を外部に送出する力もより小さくしなければならない。
【０００６】
しかしながら、シール部材であるピストンとして高分子材料（熱可塑性エラストマ）を使用する場合に、ピストンと外筒との間の摺動抵抗が大きいために供給電力を少なくすることができず、内部に搭載される電源が大きくなってしまい、小型化することができないといった問題があった。
【０００７】
本発明は以上の点を考慮してなされたもので、小型化し得る薬液投与装置を提案しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
かかる課題を解決するため本発明は、使用者の体内に薬液を投与するための薬液投与装置であって、薬液が入れられる薬液貯蔵部と、薬液貯蔵部から外部へ薬液が流れる流路を形成する流路部と、流路部の途中に設けられたシリンダ部と、シリンダ部内を摺動するピストンとを有し、流路部は、薬液貯蔵部とシリンダ部とを接続する流入路と、シリンダ部と使用者の生体へと接続される流出路とから成り、流路部は薬液貯蔵部からシリンダ部へと薬液が流れるように流入路上に設けられた該薬液の流れる方向を制御する第1制御部と、シリンダ部から外部使用者の生体内へ薬液が流れるように、流出路上に設けられた該薬液の流れる方向を制限する第２の制限部とを有し、ピストンの外周と周方向にわたって接するように覆うシール部と、シール部をピストンの外周と周方向にわたって接するように該ピストンに押し付けると共に、シリンダとシール部の間の隙間を塞ぐ押付部とを有し、シール部材は、親油性かつ非親水性の多孔質部材にシリコーンオイルが含有されてなる。
【０００９】
これにより、ピストンをシリンダ部内で摺動させて薬液貯蔵部に貯蔵された薬液を流路部を介して使用者の体内に送液する際に、シール部及び押付部によりシリンダ部におけるピストン側の漏れを塞ぐとともに、ピストンと接するシール部でピストンとの摺動抵抗を減少させることができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、ピストンがシリンダ内で摺動する際の摺動抵抗を減少させることができるので、ピストンを駆動させる駆動部に供給する電力を減少させることができ、これに伴い電源部を小型化することができ、かくして装置全体を小型化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】薬液投与装置の構成を示す略線図である。
【図２】薬液投与装置の分解斜視図である。
【図３】送出部による薬液の送出の様子を示す略線図である。
【図４】駆動部の構成を示す略線図である。
【図５】駆動部の断面図である。
【図６】振動体の変形の様子を示す略線図である。
【図７】ピストン、シリンダ、シール部及び押付部の構成を示す略線図である。
【図８】実験装置の構成を示す略線図である。
【図９】実験結果を示す図である。
【図１０】薬液投与装置の電気的構成を示す略線図である。
【図１１】薬液投与処理手順を示すフローチャートである。
【図１２】他の実施の形態における駆動部の構成を示す略線図である。
【図１３】他の実施の形態における薬液投与装置の電気的構成を示す略線図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に、図面について、本発明の一実施の形態を詳述する。
【００１３】
〔１．薬剤投与装置の構成〕
図１に示すように、薬液投与装置１は、使用者の皮膚に貼り付けることにより保持されて使用される携帯型の装置であり、上側が開口し内部に空間が設けられた下筐体部２と該下筐体部２の開口に嵌合する上筐体部３により扁平な略直方体形状に形成される。
【００１４】
薬液投与装置１の大きさは、使用者の皮膚にはりつけることができる程度にまで小型化されていればよいが、例えば横３２ｍｍ、縦４４ｍｍ、高さ１１ｍｍ略直方体形状が挙げられる。
【００１５】
下筐体部２には、両面テープ等でなる貼付部４が底面２Ａに設けられる。薬液投与装置１は、接着部４が使用者の皮膚に貼り付けられることにより該使用者に保持される。
【００１６】
薬液投与装置１は、下筐体部２の底面２Ａに、内部に充填された薬液を使用者の体内へ投与するために該使用者の皮膚を穿刺するための針やカニューレ等でなる穿刺部５と、内部に設けられた薬液貯蔵部（図２）に薬液を注入するための注入路である注入部６とが設けられる。
【００１７】
薬液投与装置１は、図２に示すように、下筐体部２と上筐体部３とで形成される空間に注入部６、薬液貯蔵部７、基板部８及び送出部９が配される。
【００１８】
薬液貯蔵部７は、柔軟性を有する材料により形成された容器（本実施の形態では２ｍＬ）である。薬液貯蔵部７を構成する材質としては、例えば、ポリオレフィンを含むものであるのが好ましく、特に好ましいものとして、ポリエチレンまたはポリプロピレンに、スチレン−ブタジエン共重合体やスチレン−エチレン−ブチレン−スチレンブロック共重合体等のスチレン系熱可塑性エラストマーあるいはエチレン−プロピレン共重合体やエチレン−ブテン共重合体、プロピレン−αオレフィン共重合体等のオレフィン系熱可塑性エラストマーをブレンドし柔軟化した軟質樹脂を挙げることができる。そして、薬液貯蔵部７には薬液が注入部６を介して外部から充填される。薬剤貯蔵部７に貯蔵される薬液としては、例えばインスリンや各種ホルモン、モルヒネなどの鎮痛薬、あるいは抗炎症薬剤などが挙げられる。基板部８は、電源電力を供給する電源部６４（図１０）や送出部９を制御する回路などが配される。
【００１９】
送出部９は、図２及び図３に示すように、ピストン１１、ＣＰＵ６１（図６）の制御に応じて該ピストン１１を往復駆動させる駆動部１２、及び薬液貯蔵部７から穿刺部５まで薬液が流れる流路を形成する流路部１３、一端が流路部１３に接続され他端から挿入されるピストン１１が内部で摺動されるシリンダ１４、流路部１３の流路の開閉を行い薬液の流れを制限する制限部１５を含む構成とされる。
【００２０】
ピストン１１は、駆動部１２により駆動されてシリンダ１４内で所定のストロークで摺動する。ピストン１１の材質としては、例えば、ステンレス鋼、銅合金、アルミ合金、チタン材、ポリプロピレンやポリカーカーボネートなどの熱可塑性エラストマー等が挙げられ、その直径は例えば、０．８ｍｍ程度である。また、ピストン１１はシリンダ１４内を摺動することにより一定量の薬液を送液するが、そのストロークは例えば２ｍｍ程度である。
【００２１】
流路部１３は、流入路を形成する吸込管１３Ａ、流出路を形成する送出管１３Ｂ及びシリンダ部へと接続するための接続管１３Ｃにより構成される。吸込管１３Ａは、一端が薬剤貯蔵部７に接続され、他端が接続管１３Ｃと接続される。送出管１３Ｂは、一端が穿刺部５と接続され、他端が接続管１３Ｃと接続される。接続管１３Ｃは、端部がそれぞれ吸込管１３Ａ及び送出管１３Ｂと接続され、中央部分にシリンダ１４が接続される。
【００２２】
制限部１５は、第１の制限部を構成する吸込側蓋部２１及び吸込側押付部２３、第２の制限部を構成する送出側蓋部２２及び送出側押付部２４により構成される。
【００２３】
吸込側蓋部２１及び送出側蓋部２２は、弾性変形可能な部材でなり、吸込管１３Ａ及び送出管１３Ｂのそれぞれ他端に対して所定の間隔だけ離間して配される。吸込側押付部２３及び送出側押付部２４は、ＣＰＵ６１（図１０）の制御に応じて動作するアクチュエータであり、吸込側蓋部２１及び送出側蓋部２２を吸込管１３Ａ及び送出管１３Ｂの他端に押し当てることにより吸込管１３Ａ及び送出管１３Ｂの他端をそれぞれ塞ぐ。
【００２４】
シリンダ１４は、ピストン１１の直径より大きな内径で、一端が接続管１３Ｃと接続され、他端側からピストン１１が挿入され内部で摺動する。シリンダ１４とピストン１１との直径の差は、例えば０．０１ｍｍ程度である。
【００２５】
送出部９は、薬液貯蔵部７から外部に薬液を送出する際、図３に示すように、ピストン１１が最も押込まれる位置（以下、最押込位置とも呼ぶ）にきた時、吸込側押付部２３を吸込側蓋部２１から離して吸込管１３Ａ及び接続管１３Ｃの間の流路を開放すると共に、送出側押付部２４により送出側蓋部２２を送出管１３Ｂの他端に押し付けて送出管１３Ｂ及び接続管１３Ｃの間の流路を塞ぐ（図３（Ａ））。
【００２６】
そして送出部９は、ピストン１１を最押込位置から最も引き戻される位置（以下、これを最引戻位置とも呼ぶ）までシリンダ１４内で摺動させ（以下、この摺動方向を引戻方向とも呼ぶ）、薬液貯蔵部７に貯蔵された薬液を吸込管１３Ａ及び接続管１３Ｃを介してシリンダ１４内に吸い出す（図３（Ｂ））。
【００２７】
送出部９は、ピストン１１が最引戻位置に移動されると、吸込側押付部２３により吸込側蓋部２１を吸込管１３Ａの他端に押し付けて吸込管１３Ａ及び接続管１３Ｃの間の流路を塞ぎ（図３（Ｃ））、送出側押付部２４を送出側蓋部２２から離して送出管１３Ｂ及び接続管１３Ｃの間の流路を開放する（図３（Ｄ））。
【００２８】
送出部９は、ピストン１１を最引戻位置から最押込位置までシリンダ１４内を摺動させ（以下、この摺動方向を押込方向とも呼ぶ）、シリンダ１４の内部に吸い出された薬液を接続管１３Ｃ、送出管１３Ｂ及び穿刺部５を介して使用者の体内に送出する（図３（Ｅ）及び（Ｆ））。
【００２９】
送出部９は、ピストン１１を一往復させる動作（図３（Ａ）〜（Ｆ））で所定量の薬液を使用者の体内に投与でき、この動作を設定された周期及び間隔で繰り返し行うことにより、所望の投与速度及び投与量で薬液を使用者に投与できる。
【００３０】
駆動部１２は、図４及びその断面図である図５に示すように、支持体３１、軸支持体３２、軸体３３、振動体３４、移動体３５、軸当接体３６及び締付体３７を含む構成とされる。
【００３１】
支持体３１は、その一端側に設けられた軸支持体３２を介して駆動部１２の各部を支持する。また支持体３１は、対向する面同士が所定間隔（ピストン１１のストローク及び突出部３５Ｂの幅を合わせた距離）離れるようにして移動体３５の方向に移動制限部３１Ａ及び３１Ｂが突設されており、該移動制限部３１Ａ及び３１Ｂによりピストン１１の移動を制限する。
【００３２】
軸支持体３２は、軸体３３が挿通される孔が設けられる。軸体３３は、略円柱形状でなり、軸支持体３２の孔に挿通されて軸方向に移動可能に支持される。軸体３３の一端には、例えば電圧素子でなる振動体３４が当接される。
【００３３】
振動体３４は、ＣＰＵ４１（図７）の制御に基づいて電圧が印加されることにより、中央部分が周辺部分に対して押し出されるように湾曲する。このとき湾曲する方向は印加される電圧の方向によって異なる。具体的には、例えば電圧を印加していないときは平面状になっており、（図６（Ａ））、図６（Ｂ）の方向（この方向を仮に正方向とする）に電圧を印加することで軸体３３を押し出すように変形し、図６（Ｂ）とは反対方向（この方向を仮に負方向とする）に電圧を印加することで軸体３３を引き戻すように変形する（図６（Ｃ））。
【００３４】
軸体３３は、軸支持体３２を挟んで振動体３４とは反対側で移動体３５及び軸当接体３６に締付体３７を介して囲まれるようにして所定の摩擦力で挟持される。
【００３５】
移動体３５は、軸当接体３６と対向する軸対向部３５Ａとは反対側にピストン１１が接続される。
【００３６】
また移動体３５は、支持体３１の移動制限部３１Ａ及び３１Ｂの間で、移動体３５が移動した際に移動制限部３１Ａ及び３１Ｂの対向するそれぞれの面に当接するように所定幅の突出部３５Ｂが設けられる。
【００３７】
駆動部１２は、振動体３４への印加電圧が緩やかに正方向に変化すると該振動体３４が伸びて軸体３３を押込方向に移動させる。このとき移動体３５、軸当接体３６、締付体３７及びピストン１１は、軸体３３と移動体３５及び軸当接体３６との摩擦力により軸体３３と共に押込方向に移動する。
【００３８】
その後、駆動部１２は、振動体３４への印加電圧が急激に負方向に変化すると該振動体３４が縮んで軸体３３を引戻方向に移動させる。このとき移動体３５、軸当接体３６、締付体３７及びピストン１１は、慣性力が軸体３３と移動体３５及び軸当接体３６との摩擦力に打ち勝つことにより軸体３３が滑り、その位置に留まる。
【００３９】
このようにして駆動部１２は、この１回の動作でピストン１１を押込方向に微小量移動させる。微小量としては、例えば約０．２μｍ程度である。駆動部１２は、これを所定回数繰り返し行うことによりピストン１１を最引戻位置から最押込位置まで移動させる。例えば、駆動部１２を１００００回移動させることにより、２ｍｍ移動させることができる。このとき駆動部１２は、移動制限部３１Ａに突出部３５Ｂが当接することにより最押込位置より押込方向にピストン１１が移動することを防止できる。
【００４０】
一方、駆動部１２は、振動体３４への印加電圧が急激に正方向に変化すると該振動体３４が伸びて軸体３３を押込方向に移動させる。このとき移動体３５、軸当接体３６、締付体３７及びピストン１１は、慣性力が軸体３３と移動体３５及び軸当接体３６との摩擦力に打ち勝つことにより軸体３３が滑り、その位置に留まる。
【００４１】
駆動部１２は、振動体３４への印加電圧が緩やかに負方向に変化すると該振動体３４が縮んで軸体３３を引戻方向に移動させる。このとき移動体３５、軸当接体３６、締付体３７及びピストン１１は、軸体３３と移動体３５及び軸当接体３６との摩擦力により軸体３３と共に引戻方向に移動する。
【００４２】
このようにして駆動部１２は、この１回の動作でピストン１１を引戻方向に微小量移動させる。微小量としては、たとえば約０．２μｍである。駆動部１２は、これを所定回数繰り返し行うことによりピストン１１を最押込位置から最引戻位置まで移動させる。所定回数としては、たとえば１００００回であり、これにより２ｍｍピストン１１を移動させることができる。このとき駆動部１２は、移動制限部３１Ｂに突出部３５Ｂが当接することにより最引戻位置より引戻方向にピストン１１が移動することを防止できる。
【００４３】
ところで図７（Ａ）に示すように、ピストン１１の直径が０．８ｍｍであるのに対してシリンダ１４の内径が０．８１ｍｍであり、ピストン１１とシリンダ１４は５μｍの間隔が設けられる。
【００４４】
そこで図７（Ｂ）に示すように薬液投与装置１では、シリンダ１４におけるピストン１１が挿入される側の端に当接し、ピストン１１の外周を覆うようにしてシール部４１が設けられる。シール部４１は、多孔質部材で構成されている。多孔質部材としては、例えば、紙やスポンジなどが挙げられる。親油性かつ非親水性の材質としては、たとえばシリコーンオイル若しくはシリコーンオイル及び蝋が染込まれている。
【００４５】
なお、シリコーンオイルは常温で液体であり、蝋は常温で固体であり多孔質部材に染込まれる際には常温より高い温度で融解された状態でシリコーンオイルと混合され染込まされて常温に戻されることにより固化する。
【００４６】
押付部４２は、例えば弾力性を有するシリコーンチューブでなり、シリンダ１４とシール部４１の間を塞ぎ、かつシリンダ１４の他端側の一部と共にシール部４１をピストン１１の周方向に渡って接するように押え付ける。
【００４７】
シール部４１は、多孔質部材にシリコーンオイル若しくはシリコーンオイル及び蝋が染込まれており、かつ多孔質部材が非親水性であるので、シリンダ１４内に引き込まれた薬液がシール部材４１とピストン１１の間を通って外部に漏れることを防止することができる。
【００４８】
また押付部４２は、シリンダ１４とシール部４１の間を塞いでいるので、シリンダ１４内に引き込まれた薬液がシリンダ１４と押付部４２及びシール部４１と押付部４２との間を通って外部に漏れることを防止することができる。
【００４９】
シリンダ１４内では、ピストン１１が最引戻位置から最押込位置へ摺動する際にはシリンダ１４の内部圧力が所定圧力（例えば、約１００ｋＰａ）まで上昇することが予想されており、この状態で薬液がシリンダ１４におけるピストン１１側から外部に漏れないことが必要となる。
【００５０】
そこでシリンダ１４の内部圧力を１００ｋＰａより高い１５０ｋＰａに上昇させた状態での漏れの有無、シリンダ１４に薬液を模した溶液で満たしてのピストン１１の摺動抵抗、シリンダ１４内の圧力を１００ｋＰａ以上にしてのピストン１１の摺動抵抗を測定する実験を行った。
【００５１】
図８に示すように、実験装置５０は、シリンダ１４における一端側にピストン１１、シール部４１及び押付部４２が配される。シリンダ１４のシール部４１が設けられていない端側には配管５１が接続されており、該配管５１におけるシリンダ１４とは反対側に圧力を加えるためのシリンジ５２が接続される。
【００５２】
シリンダ１４及び配管５１の内部には薬液を模した溶液が満たされており、シリンジ５２を押し込むことによりシリンダ１４及び配管５１の内部圧力を上昇させる。
【００５３】
また実験装置５０は、配管５１内の圧力を測定するための圧力計５３が該配管５１に接続され、ピストン１１のシリンダ１４に挿入されていない端側には摺動抵抗を測定するためのフォースゲージ５４が配される。
【００５４】
本実験では、圧力計６３の表示が１５０ｋＰａになるまでユーザによりシリンジ５２を押し込み、その状態でシール部４１を介してシリンダ１４におけるピストン１１側から外部に溶液が漏れたか否かを確認した。
【００５５】
また本実験では、シリンダ１４及び配管５１に溶液を満たした状態で、ピストン１１をフォースゲージ６３で押込み、ピストン１１が動く直前のフォースゲージ５４の値を摺動抵抗として測定した。
【００５６】
さらに本実験では、圧力計５３の表示が１００ｋＰａ以上になるまで使用者によりシリンジ５２を押し込み、その状態でピストン１１が動く直前のフォースゲージ５４の値を内圧１００ｋＰａの摺動抵抗として測定した。
【００５７】
実験結果を図９に示すように、シリンダ１４及び配管５１の内部圧力を１５０ｋＰａしてもピストン１１側から外部に溶液が漏れないことが確認された。
【００５８】
また摺動抵抗については、ばらつきがあるもののほぼ３０ｇｆ以下に収まっており、実験によっては５〜８ｇｆと非常に小さい摺動抵抗であることが確認された。
【００５９】
なお、この実験との対比のために、直径３ｍｍのピストンに対してシリンダとの間をシリコーンオイルが塗布された高分子材料（熱可塑性エラストマ）で塞いだシリンジの摺動抵抗も測定した。高分子材料（熱可塑性エラストマ）を使用した際の摺動抵抗は大よそ５０ｇｆであり、シール部４１及び押付部４２を設けた場合より大きな値となった。
【００６０】
〔２．薬液投与装置の電気的構成〕
薬液投与装置１は、図１０に示すように、ＣＰＵ（Central Processing Unit）６１、ＲＯＭ（Read Only Memory）６２、ＲＡＭ（Random Access Memory）６３、電源部６４、インターフェース部（Ｉ／Ｆ部）６５、報知部６６、駆動部１２及び制限部１５がバス６７を介して接続される。
【００６１】
ＣＰＵ６１、ＲＯＭ６２、ＲＡＭ６３、電源部６４及び報知部６６は、基板部８上（図示せず）に配される。電源部６４は電池が適応される。報知部６６は例えば音声で報知するためのスピーカや、光で報知するためのＬＥＤなどが適応される。
【００６２】
インターフェース部６５は、上筐体部３又は下筐体部２に配されユーザの入力命令を受け付けるボタン（図示せず）等が適応される。またインターフェース部４５の代わりに無線による通信を行うためのアンテナ及び通信回路からなる通信部を搭載し、本ポンプとは別体となる操作部（図示せず）から無線通信による入力命令を受け付ける方式でもよい。
【００６３】
ＣＰＵ６１は、ＲＯＭ６２に格納された基本プログラムをＲＡＭ６３に読み出して実行することより全体を統括制御すると共に、ＲＯＭ６２に記憶された各種アプリケーションプログラムをＲＡＭ６３に読み出して実行することにより各種処理を実行する。使用者は薬液投与装置１を操作し、制御部であるＣＰＵ６１に指令を出すことで、ＣＰＵ６１は基本プログラムを読みだし、駆動部12及び制限部１５を制御することで使用者へ薬剤が投与される。
【００６４】
ＣＰＵ６１は、薬液を使用者に投与する際、薬液投与プログラムをＲＡＭ６３に読み出して実行することにより、図１１に示すフローチャートに従った薬液投与処理を実行する。
【００６５】
ＣＰＵ６１は、薬液投与処理を実行すると、薬液が注入部６を介して外部から充填され（ステップＳＰ１）、貼付部２が使用者の皮膚に貼り付けられると共に穿刺部５が使用者の皮膚に穿刺された後（ステップＳＰ２）、インターフェース部６５を介して入力された投与量、投与速度などのパラメータを設定する（ステップＳＰ３）。
【００６６】
そしてＣＰＵ６１は、設定されたパラメータに基づいて駆動部１２及び制限部１５を制御して薬液の投与を開始し（ステップＳＰ４）、薬液貯蔵部７に貯蔵された薬液がすべて投与された場合（ステップＳＰ５でＹＥＳ）、処理を終了する。
【００６７】
なお、薬液貯蔵部７に貯蔵される薬液量とピストン１１が一往復した際に送出される薬液量が決められているので、ＣＰＵ６１は、ピストン１１の往復回数に基づいて薬液貯蔵部７に送出した薬液量を算出し、貯蔵された薬液がすべて送出された（投与された）か否かを判断する。
【００６８】
ＣＰＵ６１は、薬液貯蔵部７に貯蔵された薬液がすべて送出されていない場合（ステップＳＰ５でＮＯ）、ステップＳＰ３で設定された投与量の薬液が投与されるまでステップＳＰ５〜ＳＰ７を繰り返す。
【００６９】
ＣＰＵ６１は、ステップＳＰ３で設定された投与量の薬液が投与された場合（ステップＳＰ６でＹＥＳ）、次に薬液を投与する入力命令がインターフェース部６５を介して入力されるまで待ち受ける（ステップＳＰ８）。
【００７０】
〔３．動作及び効果〕
以上の構成において、薬液投与装置１は、薬液（薬液）が貯蔵される薬液貯蔵部７から使用者の体内へ該薬液を送出するための流路部１３と一端が接続されたシリンダ１４の他端側でピストン１１が摺動することにより該薬液を使用者の体内に送出する。
【００７１】
この薬液投与装置１では、シリンダ１４におけるピストン１１が挿入される側に該ピストン１１の外周を覆うように、親油性でかつ非親水性の多孔質部材にシリコーンオイル或いはシリコーンオイル及び蝋を染込させたシール部４１が設けられる。また薬液投与装置１では、シリンダ１４とシール部４１の間を塞ぎ、ピストン１１にシール部を押し付ける押付部４２が設けられる。
【００７２】
従って薬液投与装置１は、シール部４１及び押付部４２によりシリンダ１４におけるピストン１１側をシールすることができ、またピストン１１がシリンダ１４内で摺動する際の摺動抵抗を従来のように高分子材料（熱可塑性エラストマ）でシールした場合に対して大幅に減少させることができる。
【００７３】
これにより薬液投与装置１では、ピストン１１を駆動させる駆動部１２に供給する電力を減少させることができ、これに伴い電源部４５を構成する電池を小さくすることができる。かくして薬液投与装置１は、装置全体を小型化することができる。
【００７４】
ところで、薬液が充填された外筒内で薬液をシール部材で直接押し出すシリンジポンプでは、シリンジ内に薬液を充填させる体積を確保するため、シリンジ及びプランジャーの断面積が本発明のピストン１１及びシリンダ１４の断面積と比べて大きい。
【００７５】
従って、薬液を押し出す際にシール部材に加わる力も大きくなるので、シリンジとシール部材とに間が開いていると薬液が漏れやすいため高分子材料（熱可塑性エラストマ）等でシールされて漏洩を防止する。
【００７６】
このようにシリンジポンプでは、高分子材料（熱可塑性エラストマ）でシールするとシール部材の摺動抵抗が大きくなるので、該摺動抵抗を減らすためにシリコーンオイルが外筒の内面やプランジャーの外周に塗布される場合がある。
【００７７】
しかしながら高分子材料（熱可塑性エラストマ）を用いている以上、上述の実験結果で示したように摺動抵抗を本願発明のように小さくすることができない。
【００７８】
これに対して薬液投与装置１は、シール部４１がシリンダ１４におけるピストン１１側をシールすると共に摺動抵抗を減少させる潤滑剤としても機能することにより、ピストン１１がシリンダ１４内で摺動する際の摺動抵抗を大幅に減少させることができる。
【００７９】
以上の構成によれば、シール部４１及び押付部４２によりシリンダ１４におけるピストン１１側をシールすると共に、ピストン１１がシリンダ１４内で摺動する際の摺動抵抗を大幅に減少させることができるので、ピストン１１を駆動させる駆動部１２に供給する電力を減少させることができ、これに伴い電源部４５を構成する電池を小さくすることができ、かくして装置全体を小型化することができる。
【００８０】
〔４．他の実施の形態〕
なお上述した実施の形態においては、ピストン１１を往復移動させるものとして駆動部１２を適用するようにした場合について述べたが、ピストン１１を往復移動させるものであれば、例えば、ギアが回転軸に取り付けられたＤＣモータを回転させ、該ギアを介して送りねじによりピストン１１を往復移動させるようにしてもよい。
【００８１】
また上述した実施の形態においては、支持体３１の移動制限部３１Ａ及び３１Ｂに移動体３５の突出部３５Ｂが当接することによりピストン１１の移動を制限するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らない。
【００８２】
例えば、図４との対応部分に同一符号を付した図１２に示すように、駆動部１１２は、支持体３１に代わって、移動制限部３１Ａ及び３１Ｂの代わりにピストン位置検出部１３１Ａが移動体３５と対向する位置に配された支持体１３１が設けられる。
【００８３】
ピストン位置検出部１３１Ａは、移動体３５の位置を検出することによりピストン１１の位置が検出できるものであればよく、磁気センサ、超音波センサ又は光センサ（レーザー距離計）などが適用される。なお、磁気センサを適応した場合、突出部３５Ｂを磁性体にすればよい。
【００８４】
駆動部１１２を用いた薬液投与装置１００は、図１０との対応部分に同一符号を付した図１３に示すように、ピストン位置検出部１３１Ａがバス６７を介して各部と接続される。ピストン位置検出部１３１Ａは、移動体３５の位置を所定間隔ごとに検出するようになされており、移動体３５に基づいてピストン１１の位置を示す信号をＣＰＵ６１に送出する。ＣＰＵ６１は、ピストン位置検出部１３１Ａから供給されるピストン１１の位置を示す信号に基づいて上述した薬液投与プログラム等を実行する。
【００８５】
また上述した実施の形態においては、制限部１５が吸込側蓋部２１、送出側蓋部２２、吸込側押付部２３及び送出側押付部２４により構成され、吸込側押付部２３及び送出側押付部２４を介して吸込側蓋部２１及び送出側蓋部２２を吸込管１３Ａ及び送出管１３Ｂの他端に押し付けて流路部１３の流路を薬液貯蔵部７から使用者の体内へ薬液が流れるよう制限するようにした場合について述べた。本発明はこれに限らず、制限部１５の代わりに自動弁又は一方向弁を設け、流路部１３の流路を薬液貯蔵部７から使用者の体内へ薬液が流れるよう制限するようにしてもよい。
【００８６】
また上述した実施の形態においては、シール部４１と押付部４２とがそれぞれ別々に設けられるようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、シール部４１と押付部４２が一体として形成されていてもよい。例えば、シリコーンオイル若しくはシリコーンオイル及び蝋が染込まれている親油性でかつ非親水性の多孔質部材がピストン１１の周方向に渡って接しかつ該多孔質部材とシリンダ１４の間が塞ぐように多孔質部材だけで構成されていてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００８７】
本発明は、例えば医療分野に適用することができる。
【符号の説明】
【００８８】
１……薬液投与装置、２……下筐体部、３……上筐体部、４……貼付部、５……穿刺部、６……注入部、７……薬液貯蔵部、８……基板部、９……送出部、１１……ピストン、１２……駆動部、１３……流路部、１４……シリンダ、１５……制限部、３１……支持体、３２……軸支持体、３３……軸体３３……振動体、３５……移動体、４１……シール部４１……押付部、５０……実験装置、６１……ＣＰＵ、６２……ＲＯＭ、６３……ＲＡＭ、６４……電源部、６５……インターフェース部、６６……報知部、６７……バス。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、薬液投与装置に関し、例えば薬液を使用者の体内に投与する場合に適用して好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、薬液（インスリン）を投与する装置として、使用者の皮膚に付着させて用いられる携帯型の装置であって、薬液容器である外筒内に充填された薬液をシール部材（ピストン）を介して押し出すことにより体内に投与する、所謂シリンジポンプ型の装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表２０１０−５０１２８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上述した装置では、薬液容器である外筒とピストンとの間で薬液の漏れを防止するために例えば高分子材料（熱可塑性エラストマ）などでピストンを構成したり、ピストンの少なくとも外周部を高分子材料（熱可塑性エラストマ）などを設けるようになされている。
【０００５】
一方、使用者に長時間に保持させる装置ではより小型化することが求められる。装置を小型化する場合、内部に搭載される電源も小さくしなければならず、これに伴って薬液を外部に送出する力もより小さくしなければならない。
【０００６】
しかしながら、シール部材であるピストンとして高分子材料（熱可塑性エラストマ）を使用する場合に、ピストンと外筒との間の摺動抵抗が大きいために供給電力を少なくすることができず、内部に搭載される電源が大きくなってしまい、小型化することができないといった問題があった。
【０００７】
本発明は以上の点を考慮してなされたもので、小型化し得る薬液投与装置を提案しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
かかる課題を解決するため本発明は、使用者の体内に薬液を投与するための薬液投与装置であって、薬液が入れられる薬液貯蔵部と、薬液貯蔵部から外部へ薬液が流れる流路を形成する流路部と、流路部の途中に設けられたシリンダ部と、シリンダ部内を摺動するピストンとを有し、流路部は、薬液貯蔵部とシリンダ部とを接続する流入路と、シリンダ部と使用者の生体へと接続される流出路とから成り、流路部は薬液貯蔵部からシリンダ部へと薬液が流れるように流入路上に設けられた該薬液の流れる方向を制御する第1制御部と、シリンダ部から外部使用者の生体内へ薬液が流れるように、流出路上に設けられた該薬液の流れる方向を制限する第２の制限部とを有し、ピストンの外周と周方向にわたって接するように覆うシール部と、シール部をピストンの外周と周方向にわたって接するように該ピストンに押し付けると共に、シリンダとシール部の間の隙間を塞ぐ押付部とを有し、シール部材は、親油性かつ非親水性の多孔質部材にシリコーンオイルが含有されてなる。
【０００９】
これにより、ピストンをシリンダ部内で摺動させて薬液貯蔵部に貯蔵された薬液を流路部を介して使用者の体内に送液する際に、シール部及び押付部によりシリンダ部におけるピストン側の漏れを塞ぐとともに、ピストンと接するシール部でピストンとの摺動抵抗を減少させることができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、ピストンがシリンダ内で摺動する際の摺動抵抗を減少させることができるので、ピストンを駆動させる駆動部に供給する電力を減少させることができ、これに伴い電源部を小型化することができ、かくして装置全体を小型化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】薬液投与装置の構成を示す略線図である。
【図２】薬液投与装置の分解斜視図である。
【図３】送出部による薬液の送出の様子を示す略線図である。
【図４】駆動部の構成を示す略線図である。
【図５】駆動部の断面図である。
【図６】振動体の変形の様子を示す略線図である。
【図７】ピストン、シリンダ、シール部及び押付部の構成を示す略線図である。
【図８】実験装置の構成を示す略線図である。
【図９】実験結果を示す図である。
【図１０】薬液投与装置の電気的構成を示す略線図である。
【図１１】薬液投与処理手順を示すフローチャートである。
【図１２】他の実施の形態における駆動部の構成を示す略線図である。
【図１３】他の実施の形態における薬液投与装置の電気的構成を示す略線図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に、図面について、本発明の一実施の形態を詳述する。
【００１３】
〔１．薬剤投与装置の構成〕
図１に示すように、薬液投与装置１は、使用者の皮膚に貼り付けることにより保持されて使用される携帯型の装置であり、上側が開口し内部に空間が設けられた下筐体部２と該下筐体部２の開口に嵌合する上筐体部３により扁平な略直方体形状に形成される。
【００１４】
薬液投与装置１の大きさは、使用者の皮膚にはりつけることができる程度にまで小型化されていればよいが、例えば横３２ｍｍ、縦４４ｍｍ、高さ１１ｍｍ略直方体形状が挙げられる。
【００１５】
下筐体部２には、両面テープ等でなる貼付部４が底面２Ａに設けられる。薬液投与装置１は、接着部４が使用者の皮膚に貼り付けられることにより該使用者に保持される。
【００１６】
薬液投与装置１は、下筐体部２の底面２Ａに、内部に充填された薬液を使用者の体内へ投与するために該使用者の皮膚を穿刺するための針やカニューレ等でなる穿刺部５と、内部に設けられた薬液貯蔵部（図２）に薬液を注入するための注入路である注入部６とが設けられる。
【００１７】
薬液投与装置１は、図２に示すように、下筐体部２と上筐体部３とで形成される空間に注入部６、薬液貯蔵部７、基板部８及び送出部９が配される。
【００１８】
薬液貯蔵部７は、柔軟性を有する材料により形成された容器（本実施の形態では２ｍＬ）である。薬液貯蔵部７を構成する材質としては、例えば、ポリオレフィンを含むものであるのが好ましく、特に好ましいものとして、ポリエチレンまたはポリプロピレンに、スチレン−ブタジエン共重合体やスチレン−エチレン−ブチレン−スチレンブロック共重合体等のスチレン系熱可塑性エラストマーあるいはエチレン−プロピレン共重合体やエチレン−ブテン共重合体、プロピレン−αオレフィン共重合体等のオレフィン系熱可塑性エラストマーをブレンドし柔軟化した軟質樹脂を挙げることができる。そして、薬液貯蔵部７には薬液が注入部６を介して外部から充填される。薬剤貯蔵部７に貯蔵される薬液としては、例えばインスリンや各種ホルモン、モルヒネなどの鎮痛薬、あるいは抗炎症薬剤などが挙げられる。基板部８は、電源電力を供給する電源部６４（図１０）や送出部９を制御する回路などが配される。
【００１９】
送出部９は、図２及び図３に示すように、ピストン１１、ＣＰＵ６１（図６）の制御に応じて該ピストン１１を往復駆動させる駆動部１２、及び薬液貯蔵部７から穿刺部５まで薬液が流れる流路を形成する流路部１３、一端が流路部１３に接続され他端から挿入されるピストン１１が内部で摺動されるシリンダ１４、流路部１３の流路の開閉を行い薬液の流れを制限する制限部１５を含む構成とされる。
【００２０】
ピストン１１は、駆動部１２により駆動されてシリンダ１４内で所定のストロークで摺動する。ピストン１１の材質としては、例えば、ステンレス鋼、銅合金、アルミ合金、チタン材、ポリプロピレンやポリカーカーボネートなどの熱可塑性エラストマー等が挙げられ、その直径は例えば、０．８ｍｍ程度である。また、ピストン１１はシリンダ１４内を摺動することにより一定量の薬液を送液するが、そのストロークは例えば２ｍｍ程度である。
【００２１】
流路部１３は、流入路を形成する吸込管１３Ａ、流出路を形成する送出管１３Ｂ及びシリンダ部へと接続するための接続管１３Ｃにより構成される。吸込管１３Ａは、一端が薬剤貯蔵部７に接続され、他端が接続管１３Ｃと接続される。送出管１３Ｂは、一端が穿刺部５と接続され、他端が接続管１３Ｃと接続される。接続管１３Ｃは、端部がそれぞれ吸込管１３Ａ及び送出管１３Ｂと接続され、中央部分にシリンダ１４が接続される。
【００２２】
制限部１５は、第１の制限部を構成する吸込側蓋部２１及び吸込側押付部２３、第２の制限部を構成する送出側蓋部２２及び送出側押付部２４により構成される。
【００２３】
吸込側蓋部２１及び送出側蓋部２２は、弾性変形可能な部材でなり、吸込管１３Ａ及び送出管１３Ｂのそれぞれ他端に対して所定の間隔だけ離間して配される。吸込側押付部２３及び送出側押付部２４は、ＣＰＵ６１（図１０）の制御に応じて動作するアクチュエータであり、吸込側蓋部２１及び送出側蓋部２２を吸込管１３Ａ及び送出管１３Ｂの他端に押し当てることにより吸込管１３Ａ及び送出管１３Ｂの他端をそれぞれ塞ぐ。
【００２４】
シリンダ１４は、ピストン１１の直径より大きな内径で、一端が接続管１３Ｃと接続され、他端側からピストン１１が挿入され内部で摺動する。シリンダ１４とピストン１１との直径の差は、例えば０．０１ｍｍ程度である。
【００２５】
送出部９は、薬液貯蔵部７から外部に薬液を送出する際、図３に示すように、ピストン１１が最も押込まれる位置（以下、最押込位置とも呼ぶ）にきた時、吸込側押付部２３を吸込側蓋部２１から離して吸込管１３Ａ及び接続管１３Ｃの間の流路を開放すると共に、送出側押付部２４により送出側蓋部２２を送出管１３Ｂの他端に押し付けて送出管１３Ｂ及び接続管１３Ｃの間の流路を塞ぐ（図３（Ａ））。
【００２６】
そして送出部９は、ピストン１１を最押込位置から最も引き戻される位置（以下、これを最引戻位置とも呼ぶ）までシリンダ１４内で摺動させ（以下、この摺動方向を引戻方向とも呼ぶ）、薬液貯蔵部７に貯蔵された薬液を吸込管１３Ａ及び接続管１３Ｃを介してシリンダ１４内に吸い出す（図３（Ｂ））。
【００２７】
送出部９は、ピストン１１が最引戻位置に移動されると、吸込側押付部２３により吸込側蓋部２１を吸込管１３Ａの他端に押し付けて吸込管１３Ａ及び接続管１３Ｃの間の流路を塞ぎ（図３（Ｃ））、送出側押付部２４を送出側蓋部２２から離して送出管１３Ｂ及び接続管１３Ｃの間の流路を開放する（図３（Ｄ））。
【００２８】
送出部９は、ピストン１１を最引戻位置から最押込位置までシリンダ１４内を摺動させ（以下、この摺動方向を押込方向とも呼ぶ）、シリンダ１４の内部に吸い出された薬液を接続管１３Ｃ、送出管１３Ｂ及び穿刺部５を介して使用者の体内に送出する（図３（Ｅ）及び（Ｆ））。
【００２９】
送出部９は、ピストン１１を一往復させる動作（図３（Ａ）〜（Ｆ））で所定量の薬液を使用者の体内に投与でき、この動作を設定された周期及び間隔で繰り返し行うことにより、所望の投与速度及び投与量で薬液を使用者に投与できる。
【００３０】
駆動部１２は、図４及びその断面図である図５に示すように、支持体３１、軸支持体３２、軸体３３、振動体３４、移動体３５、軸当接体３６及び締付体３７を含む構成とされる。
【００３１】
支持体３１は、その一端側に設けられた軸支持体３２を介して駆動部１２の各部を支持する。また支持体３１は、対向する面同士が所定間隔（ピストン１１のストローク及び突出部３５Ｂの幅を合わせた距離）離れるようにして移動体３５の方向に移動制限部３１Ａ及び３１Ｂが突設されており、該移動制限部３１Ａ及び３１Ｂによりピストン１１の移動を制限する。
【００３２】
軸支持体３２は、軸体３３が挿通される孔が設けられる。軸体３３は、略円柱形状でなり、軸支持体３２の孔に挿通されて軸方向に移動可能に支持される。軸体３３の一端には、例えば電圧素子でなる振動体３４が当接される。
【００３３】
振動体３４は、ＣＰＵ４１（図７）の制御に基づいて電圧が印加されることにより、中央部分が周辺部分に対して押し出されるように湾曲する。このとき湾曲する方向は印加される電圧の方向によって異なる。具体的には、例えば電圧を印加していないときは平面状になっており、（図６（Ａ））、図６（Ｂ）の方向（この方向を仮に正方向とする）に電圧を印加することで軸体３３を押し出すように変形し、図６（Ｂ）とは反対方向（この方向を仮に負方向とする）に電圧を印加することで軸体３３を引き戻すように変形する（図６（Ｃ））。
【００３４】
軸体３３は、軸支持体３２を挟んで振動体３４とは反対側で移動体３５及び軸当接体３６に締付体３７を介して囲まれるようにして所定の摩擦力で挟持される。
【００３５】
移動体３５は、軸当接体３６と対向する軸対向部３５Ａとは反対側にピストン１１が接続される。
【００３６】
また移動体３５は、支持体３１の移動制限部３１Ａ及び３１Ｂの間で、移動体３５が移動した際に移動制限部３１Ａ及び３１Ｂの対向するそれぞれの面に当接するように所定幅の突出部３５Ｂが設けられる。
【００３７】
駆動部１２は、振動体３４への印加電圧が緩やかに正方向に変化すると該振動体３４が伸びて軸体３３を押込方向に移動させる。このとき移動体３５、軸当接体３６、締付体３７及びピストン１１は、軸体３３と移動体３５及び軸当接体３６との摩擦力により軸体３３と共に押込方向に移動する。
【００３８】
その後、駆動部１２は、振動体３４への印加電圧が急激に負方向に変化すると該振動体３４が縮んで軸体３３を引戻方向に移動させる。このとき移動体３５、軸当接体３６、締付体３７及びピストン１１は、慣性力が軸体３３と移動体３５及び軸当接体３６との摩擦力に打ち勝つことにより軸体３３が滑り、その位置に留まる。
【００３９】
このようにして駆動部１２は、この１回の動作でピストン１１を押込方向に微小量移動させる。微小量としては、例えば約０．２μｍ程度である。駆動部１２は、これを所定回数繰り返し行うことによりピストン１１を最引戻位置から最押込位置まで移動させる。例えば、駆動部１２を１００００回移動させることにより、２ｍｍ移動させることができる。このとき駆動部１２は、移動制限部３１Ａに突出部３５Ｂが当接することにより最押込位置より押込方向にピストン１１が移動することを防止できる。
【００４０】
一方、駆動部１２は、振動体３４への印加電圧が急激に正方向に変化すると該振動体３４が伸びて軸体３３を押込方向に移動させる。このとき移動体３５、軸当接体３６、締付体３７及びピストン１１は、慣性力が軸体３３と移動体３５及び軸当接体３６との摩擦力に打ち勝つことにより軸体３３が滑り、その位置に留まる。
【００４１】
駆動部１２は、振動体３４への印加電圧が緩やかに負方向に変化すると該振動体３４が縮んで軸体３３を引戻方向に移動させる。このとき移動体３５、軸当接体３６、締付体３７及びピストン１１は、軸体３３と移動体３５及び軸当接体３６との摩擦力により軸体３３と共に引戻方向に移動する。
【００４２】
このようにして駆動部１２は、この１回の動作でピストン１１を引戻方向に微小量移動させる。微小量としては、たとえば約０．２μｍである。駆動部１２は、これを所定回数繰り返し行うことによりピストン１１を最押込位置から最引戻位置まで移動させる。所定回数としては、たとえば１００００回であり、これにより２ｍｍピストン１１を移動させることができる。このとき駆動部１２は、移動制限部３１Ｂに突出部３５Ｂが当接することにより最引戻位置より引戻方向にピストン１１が移動することを防止できる。
【００４３】
ところで図７（Ａ）に示すように、ピストン１１の直径が０．８ｍｍであるのに対してシリンダ１４の内径が０．８１ｍｍであり、ピストン１１とシリンダ１４は５μｍの間隔が設けられる。
【００４４】
そこで図７（Ｂ）に示すように薬液投与装置１では、シリンダ１４におけるピストン１１が挿入される側の端に当接し、ピストン１１の外周を覆うようにしてシール部４１が設けられる。シール部４１は、多孔質部材で構成されている。多孔質部材としては、例えば、紙やスポンジなどが挙げられる。親油性かつ非親水性の材質としては、たとえばシリコーンオイル若しくはシリコーンオイル及び蝋が染込まれている。
【００４５】
なお、シリコーンオイルは常温で液体であり、蝋は常温で固体であり多孔質部材に染込まれる際には常温より高い温度で融解された状態でシリコーンオイルと混合され染込まされて常温に戻されることにより固化する。
【００４６】
押付部４２は、例えば弾力性を有するシリコーンチューブでなり、シリンダ１４とシール部４１の間を塞ぎ、かつシリンダ１４の他端側の一部と共にシール部４１をピストン１１の周方向に渡って接するように押え付ける。
【００４７】
シール部４１は、多孔質部材にシリコーンオイル若しくはシリコーンオイル及び蝋が染込まれており、かつ多孔質部材が非親水性であるので、シリンダ１４内に引き込まれた薬液がシール部材４１とピストン１１の間を通って外部に漏れることを防止することができる。
【００４８】
また押付部４２は、シリンダ１４とシール部４１の間を塞いでいるので、シリンダ１４内に引き込まれた薬液がシリンダ１４と押付部４２及びシール部４１と押付部４２との間を通って外部に漏れることを防止することができる。
【００４９】
シリンダ１４内では、ピストン１１が最引戻位置から最押込位置へ摺動する際にはシリンダ１４の内部圧力が所定圧力（例えば、約１００ｋＰａ）まで上昇することが予想されており、この状態で薬液がシリンダ１４におけるピストン１１側から外部に漏れないことが必要となる。
【００５０】
そこでシリンダ１４の内部圧力を１００ｋＰａより高い１５０ｋＰａに上昇させた状態での漏れの有無、シリンダ１４に薬液を模した溶液で満たしてのピストン１１の摺動抵抗、シリンダ１４内の圧力を１００ｋＰａ以上にしてのピストン１１の摺動抵抗を測定する実験を行った。
【００５１】
図８に示すように、実験装置５０は、シリンダ１４における一端側にピストン１１、シール部４１及び押付部４２が配される。シリンダ１４のシール部４１が設けられていない端側には配管５１が接続されており、該配管５１におけるシリンダ１４とは反対側に圧力を加えるためのシリンジ５２が接続される。
【００５２】
シリンダ１４及び配管５１の内部には薬液を模した溶液が満たされており、シリンジ５２を押し込むことによりシリンダ１４及び配管５１の内部圧力を上昇させる。
【００５３】
また実験装置５０は、配管５１内の圧力を測定するための圧力計５３が該配管５１に接続され、ピストン１１のシリンダ１４に挿入されていない端側には摺動抵抗を測定するためのフォースゲージ５４が配される。
【００５４】
本実験では、圧力計６３の表示が１５０ｋＰａになるまでユーザによりシリンジ５２を押し込み、その状態でシール部４１を介してシリンダ１４におけるピストン１１側から外部に溶液が漏れたか否かを確認した。
【００５５】
また本実験では、シリンダ１４及び配管５１に溶液を満たした状態で、ピストン１１をフォースゲージ６３で押込み、ピストン１１が動く直前のフォースゲージ５４の値を摺動抵抗として測定した。
【００５６】
さらに本実験では、圧力計５３の表示が１００ｋＰａ以上になるまで使用者によりシリンジ５２を押し込み、その状態でピストン１１が動く直前のフォースゲージ５４の値を内圧１００ｋＰａの摺動抵抗として測定した。
【００５７】
実験結果を図９に示すように、シリンダ１４及び配管５１の内部圧力を１５０ｋＰａしてもピストン１１側から外部に溶液が漏れないことが確認された。
【００５８】
また摺動抵抗については、ばらつきがあるもののほぼ３０ｇｆ以下に収まっており、実験によっては５〜８ｇｆと非常に小さい摺動抵抗であることが確認された。
【００５９】
なお、この実験との対比のために、直径３ｍｍのピストンに対してシリンダとの間をシリコーンオイルが塗布された高分子材料（熱可塑性エラストマ）で塞いだシリンジの摺動抵抗も測定した。高分子材料（熱可塑性エラストマ）を使用した際の摺動抵抗は大よそ５０ｇｆであり、シール部４１及び押付部４２を設けた場合より大きな値となった。
【００６０】
〔２．薬液投与装置の電気的構成〕
薬液投与装置１は、図１０に示すように、ＣＰＵ（Central Processing Unit）６１、ＲＯＭ（Read Only Memory）６２、ＲＡＭ（Random Access Memory）６３、電源部６４、インターフェース部（Ｉ／Ｆ部）６５、報知部６６、駆動部１２及び制限部１５がバス６７を介して接続される。
【００６１】
ＣＰＵ６１、ＲＯＭ６２、ＲＡＭ６３、電源部６４及び報知部６６は、基板部８上（図示せず）に配される。電源部６４は電池が適応される。報知部６６は例えば音声で報知するためのスピーカや、光で報知するためのＬＥＤなどが適応される。
【００６２】
インターフェース部６５は、上筐体部３又は下筐体部２に配されユーザの入力命令を受け付けるボタン（図示せず）等が適応される。またインターフェース部４５の代わりに無線による通信を行うためのアンテナ及び通信回路からなる通信部を搭載し、本ポンプとは別体となる操作部（図示せず）から無線通信による入力命令を受け付ける方式でもよい。
【００６３】
ＣＰＵ６１は、ＲＯＭ６２に格納された基本プログラムをＲＡＭ６３に読み出して実行することより全体を統括制御すると共に、ＲＯＭ６２に記憶された各種アプリケーションプログラムをＲＡＭ６３に読み出して実行することにより各種処理を実行する。使用者は薬液投与装置１を操作し、制御部であるＣＰＵ６１に指令を出すことで、ＣＰＵ６１は基本プログラムを読みだし、駆動部12及び制限部１５を制御することで使用者へ薬剤が投与される。
【００６４】
ＣＰＵ６１は、薬液を使用者に投与する際、薬液投与プログラムをＲＡＭ６３に読み出して実行することにより、図１１に示すフローチャートに従った薬液投与処理を実行する。
【００６５】
ＣＰＵ６１は、薬液投与処理を実行すると、薬液が注入部６を介して外部から充填され（ステップＳＰ１）、貼付部２が使用者の皮膚に貼り付けられると共に穿刺部５が使用者の皮膚に穿刺された後（ステップＳＰ２）、インターフェース部６５を介して入力された投与量、投与速度などのパラメータを設定する（ステップＳＰ３）。
【００６６】
そしてＣＰＵ６１は、設定されたパラメータに基づいて駆動部１２及び制限部１５を制御して薬液の投与を開始し（ステップＳＰ４）、薬液貯蔵部７に貯蔵された薬液がすべて投与された場合（ステップＳＰ５でＹＥＳ）、処理を終了する。
【００６７】
なお、薬液貯蔵部７に貯蔵される薬液量とピストン１１が一往復した際に送出される薬液量が決められているので、ＣＰＵ６１は、ピストン１１の往復回数に基づいて薬液貯蔵部７に送出した薬液量を算出し、貯蔵された薬液がすべて送出された（投与された）か否かを判断する。
【００６８】
ＣＰＵ６１は、薬液貯蔵部７に貯蔵された薬液がすべて送出されていない場合（ステップＳＰ５でＮＯ）、ステップＳＰ３で設定された投与量の薬液が投与されるまでステップＳＰ５〜ＳＰ７を繰り返す。
【００６９】
ＣＰＵ６１は、ステップＳＰ３で設定された投与量の薬液が投与された場合（ステップＳＰ６でＹＥＳ）、次に薬液を投与する入力命令がインターフェース部６５を介して入力されるまで待ち受ける（ステップＳＰ８）。
【００７０】
〔３．動作及び効果〕
以上の構成において、薬液投与装置１は、薬液（薬液）が貯蔵される薬液貯蔵部７から使用者の体内へ該薬液を送出するための流路部１３と一端が接続されたシリンダ１４の他端側でピストン１１が摺動することにより該薬液を使用者の体内に送出する。
【００７１】
この薬液投与装置１では、シリンダ１４におけるピストン１１が挿入される側に該ピストン１１の外周を覆うように、親油性でかつ非親水性の多孔質部材にシリコーンオイル或いはシリコーンオイル及び蝋を染込させたシール部４１が設けられる。また薬液投与装置１では、シリンダ１４とシール部４１の間を塞ぎ、ピストン１１にシール部を押し付ける押付部４２が設けられる。
【００７２】
従って薬液投与装置１は、シール部４１及び押付部４２によりシリンダ１４におけるピストン１１側をシールすることができ、またピストン１１がシリンダ１４内で摺動する際の摺動抵抗を従来のように高分子材料（熱可塑性エラストマ）でシールした場合に対して大幅に減少させることができる。
【００７３】
これにより薬液投与装置１では、ピストン１１を駆動させる駆動部１２に供給する電力を減少させることができ、これに伴い電源部４５を構成する電池を小さくすることができる。かくして薬液投与装置１は、装置全体を小型化することができる。
【００７４】
ところで、薬液が充填された外筒内で薬液をシール部材で直接押し出すシリンジポンプでは、シリンジ内に薬液を充填させる体積を確保するため、シリンジ及びプランジャーの断面積が本発明のピストン１１及びシリンダ１４の断面積と比べて大きい。
【００７５】
従って、薬液を押し出す際にシール部材に加わる力も大きくなるので、シリンジとシール部材とに間が開いていると薬液が漏れやすいため高分子材料（熱可塑性エラストマ）等でシールされて漏洩を防止する。
【００７６】
このようにシリンジポンプでは、高分子材料（熱可塑性エラストマ）でシールするとシール部材の摺動抵抗が大きくなるので、該摺動抵抗を減らすためにシリコーンオイルが外筒の内面やプランジャーの外周に塗布される場合がある。
【００７７】
しかしながら高分子材料（熱可塑性エラストマ）を用いている以上、上述の実験結果で示したように摺動抵抗を本願発明のように小さくすることができない。
【００７８】
これに対して薬液投与装置１は、シール部４１がシリンダ１４におけるピストン１１側をシールすると共に摺動抵抗を減少させる潤滑剤としても機能することにより、ピストン１１がシリンダ１４内で摺動する際の摺動抵抗を大幅に減少させることができる。
【００７９】
以上の構成によれば、シール部４１及び押付部４２によりシリンダ１４におけるピストン１１側をシールすると共に、ピストン１１がシリンダ１４内で摺動する際の摺動抵抗を大幅に減少させることができるので、ピストン１１を駆動させる駆動部１２に供給する電力を減少させることができ、これに伴い電源部４５を構成する電池を小さくすることができ、かくして装置全体を小型化することができる。
【００８０】
〔４．他の実施の形態〕
なお上述した実施の形態においては、ピストン１１を往復移動させるものとして駆動部１２を適用するようにした場合について述べたが、ピストン１１を往復移動させるものであれば、例えば、ギアが回転軸に取り付けられたＤＣモータを回転させ、該ギアを介して送りねじによりピストン１１を往復移動させるようにしてもよい。
【００８１】
また上述した実施の形態においては、支持体３１の移動制限部３１Ａ及び３１Ｂに移動体３５の突出部３５Ｂが当接することによりピストン１１の移動を制限するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らない。
【００８２】
例えば、図４との対応部分に同一符号を付した図１２に示すように、駆動部１１２は、支持体３１に代わって、移動制限部３１Ａ及び３１Ｂの代わりにピストン位置検出部１３１Ａが移動体３５と対向する位置に配された支持体１３１が設けられる。
【００８３】
ピストン位置検出部１３１Ａは、移動体３５の位置を検出することによりピストン１１の位置が検出できるものであればよく、磁気センサ、超音波センサ又は光センサ（レーザー距離計）などが適用される。なお、磁気センサを適応した場合、突出部３５Ｂを磁性体にすればよい。
【００８４】
駆動部１１２を用いた薬液投与装置１００は、図１０との対応部分に同一符号を付した図１３に示すように、ピストン位置検出部１３１Ａがバス６７を介して各部と接続される。ピストン位置検出部１３１Ａは、移動体３５の位置を所定間隔ごとに検出するようになされており、移動体３５に基づいてピストン１１の位置を示す信号をＣＰＵ６１に送出する。ＣＰＵ６１は、ピストン位置検出部１３１Ａから供給されるピストン１１の位置を示す信号に基づいて上述した薬液投与プログラム等を実行する。
【００８５】
また上述した実施の形態においては、制限部１５が吸込側蓋部２１、送出側蓋部２２、吸込側押付部２３及び送出側押付部２４により構成され、吸込側押付部２３及び送出側押付部２４を介して吸込側蓋部２１及び送出側蓋部２２を吸込管１３Ａ及び送出管１３Ｂの他端に押し付けて流路部１３の流路を薬液貯蔵部７から使用者の体内へ薬液が流れるよう制限するようにした場合について述べた。本発明はこれに限らず、制限部１５の代わりに自動弁又は一方向弁を設け、流路部１３の流路を薬液貯蔵部７から使用者の体内へ薬液が流れるよう制限するようにしてもよい。
【００８６】
また上述した実施の形態においては、シール部４１と押付部４２とがそれぞれ別々に設けられるようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、シール部４１と押付部４２が一体として形成されていてもよい。例えば、シリコーンオイル若しくはシリコーンオイル及び蝋が染込まれている親油性でかつ非親水性の多孔質部材がピストン１１の周方向に渡って接しかつ該多孔質部材とシリンダ１４の間が塞ぐように多孔質部材だけで構成されていてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００８７】
本発明は、例えば医療分野に適用することができる。
【符号の説明】
【００８８】
１……薬液投与装置、２……下筐体部、３……上筐体部、４……貼付部、５……穿刺部、６……注入部、７……薬液貯蔵部、８……基板部、９……送出部、１１……ピストン、１２……駆動部、１３……流路部、１４……シリンダ、１５……制限部、３１……支持体、３２……軸支持体、３３……軸体３３……振動体、３５……移動体、４１……シール部４１……押付部、５０……実験装置、６１……ＣＰＵ、６２……ＲＯＭ、６３……ＲＡＭ、６４……電源部、６５……インターフェース部、６６……報知部、６７……バス。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
使用者の体内に薬液を投与するための薬液投与装置であって、
薬液が入れられる薬液貯蔵部と、
前記薬液貯蔵部から使用者の体内へ薬液を送液する流路を形成する流路部と、
前記流路部の途中に設けられたシリンダ部と、
前記シリンダ部内を摺動するピストンと、
前記ピストンの外周と周方向にわたって接するように覆うシール部と、
前記シール部を前記ピストンの外周と周方向にわたって接するように該ピストンに押し付けると共に、前記シリンダと前記シール部の間の隙間を塞ぐ押付部と
を有し、
前記流路部は、前記薬液貯蔵部と前記シリンダ部とを接続する流入路と、前記シリンダ部と使用者の生体へと接続される流出路とから成り、
前記流路部は前記薬液貯蔵部から前記シリンダ部へと薬液が流れるように前記流入路上に設けられた該薬液の流れる方向を制限する第1の制限部と、前記シリンダ部から外部前記使用者の生体内へ薬液が流れるように、前記流出路上に設けられた該薬液の流れる方向を制限する第２の制限部とを有し、
前記シール部材は、親油性かつ非親水性の多孔質部材にシリコーンオイルが含有されてなる、
ことを有することを特徴とする薬液投与装置。
【請求項２】
前記シール部は、多孔質部材にシリコーンオイル及びワックスが含有されている
ことを特徴とする請求項１に記載の薬液投与装置。
【請求項３】
前記シリンダ部の内径は、０．７ｍｍ以上３ｍｍ以下である
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の薬液投与装置。
【請求項４】
前記ピストンと前記シリンダ部との間は、２μｍ以上２０μｍ以下である
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の薬液投与装置。
【請求項１】
使用者の体内に薬液を投与するための薬液投与装置であって、
薬液が入れられる薬液貯蔵部と、
前記薬液貯蔵部から使用者の体内へ薬液を送液する流路を形成する流路部と、
前記流路部の途中に設けられたシリンダ部と、
前記シリンダ部内を摺動するピストンと、
前記ピストンの外周と周方向にわたって接するように覆うシール部と、
前記シール部を前記ピストンの外周と周方向にわたって接するように該ピストンに押し付けると共に、前記シリンダと前記シール部の間の隙間を塞ぐ押付部と
を有し、
前記流路部は、前記薬液貯蔵部と前記シリンダ部とを接続する流入路と、前記シリンダ部と使用者の生体へと接続される流出路とから成り、
前記流路部は前記薬液貯蔵部から前記シリンダ部へと薬液が流れるように前記流入路上に設けられた該薬液の流れる方向を制限する第1の制限部と、前記シリンダ部から外部前記使用者の生体内へ薬液が流れるように、前記流出路上に設けられた該薬液の流れる方向を制限する第２の制限部とを有し、
前記シール部材は、親油性かつ非親水性の多孔質部材にシリコーンオイルが含有されてなる、
ことを有することを特徴とする薬液投与装置。
【請求項２】
前記シール部は、多孔質部材にシリコーンオイル及びワックスが含有されている
ことを特徴とする請求項１に記載の薬液投与装置。
【請求項３】
前記シリンダ部の内径は、０．７ｍｍ以上３ｍｍ以下である
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の薬液投与装置。
【請求項４】
前記ピストンと前記シリンダ部との間は、２μｍ以上２０μｍ以下である
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の薬液投与装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１２−２００４１８（Ｐ２０１２−２００４１８Ａ）
【公開日】平成２４年１０月２２日（２０１２．１０．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−６７８９６（Ｐ２０１１−６７８９６）
【出願日】平成２３年３月２５日（２０１１．３．２５）
【出願人】（０００１０９５４３）テルモ株式会社 (2,232)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１０月２２日（２０１２．１０．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月２５日（２０１１．３．２５）
【出願人】（０００１０９５４３）テルモ株式会社 (2,232)
【Ｆターム（参考）】
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