JP2002239000A

JP2002239000A - 液体注入装置

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Publication number: JP2002239000A
Application number: JP2001046178A
Authority: JP
Inventors: Yoshiaki Konishi; 義昭小西
Original assignee: Nikkiso Co Ltd
Current assignee: Nikkiso Co Ltd
Priority date: 2001-02-22
Filing date: 2001-02-22
Publication date: 2002-08-27
Anticipated expiration: 2021-02-22
Also published as: JP4955152B2

Abstract

(57)【要約】【課題】体内に埋め込んで使用し、体内に注入する薬液
等の液体の残量を正確に検出することができ、液体不足
状態となることを防止できる液体注入装置を提供する。【解決手段】体内に埋込可能であり、かつ剛性の大きな
気密容器からなる本体２と、前記本体内に設けられ、柔
軟材料からなる液体タンク３と、前記液体タンク内に貯
留された液体を体内に注入するためのポンプ７と、前記
本体内に設けられた圧力センサ８，９と、前記圧力セン
サによって検出した圧力から、前記液体タンク内の液体
の残量を求める液体残量検出部５とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、インシュリン等
の薬液を体内に注入するために体内に埋め込んで使用す
る液体注入装置に関し、詳しくは、体内に注入する液体
の残量を正確に検出することのできる液体注入装置に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、インシュリン等の薬液を体内に注
入するには、点滴器や注射器等によって薬液を注入する
ことが一般的であった。この他にも、薬液タンクを有す
る薬液注入器を携帯し、この薬液注入器から間欠的ある
いは連続的にポンプにより薬液を体内に注入するものが
提案されていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来のような薬液の注
入方法では、病院に通院して薬液を注入する必要があっ
たり、注射器等を家庭に備えたり携帯する必要があり、
薬液を注入することが患者の負担となり、患者の通常の
生活に支障をきたすことが多かった。また、携帯可能な
薬液注入器を使用する場合にも、体と薬液注入器との接
続状態に注意したり、薬液注入器に衝撃等を加えないよ
うに注意しなければならなかった。

【０００４】そこで、薬液注入器を体内に埋め込んで使
用することが考えられる。薬液注入器を体内に埋め込ん
で使用すれば、体との接続状態や薬液注入器自体を意識
せずに生活できるため、患者の負担が著しく軽減され
る。しかし、薬液注入器を体内に埋め込んで使用する
と、薬液注入器内の薬液の残量の検出が困難となり、薬
液不足状態におちいる可能性があるという問題点があ
る。

【０００５】そこで、本発明は、体内に埋め込んで使用
し、体内に注入する薬液等の液体の残量を正確に検出す
ることができ、液体不足状態となることを防止できる液
体注入装置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の液体注入装置は、体内に埋込可能であり、
かつ剛性の大きな気密容器からなる本体と、前記本体内
に設けられ、柔軟材料からなる液体タンクと、前記液体
タンク内に貯留された液体を体内に注入するためのポン
プと、前記本体内に設けられた圧力センサと、前記圧力
センサによって検出した圧力から、前記液体タンク内の
液体の残量を求める液体残量検出部とを有するものであ
る。

【０００７】また、上記の液体注入装置において、前記
本体の内部には気体が封入されており、前記圧力センサ
は、前記本体内の気体の圧力を検出する第１の圧力セン
サを含むものであることが好ましい。

【０００８】また、上記の液体注入装置において、前記
圧力センサは、前記液体タンク内の圧力を検出する第２
の圧力センサを含むものであることが好ましい。

【０００９】また、上記の液体注入装置において、前記
第２の圧力センサは、前記ポンプが液体を吸入する吸入
口の近傍に設けられているものとすることができる。

【００１０】また、上記の液体注入装置において、前記
第２の圧力センサとしては、前記ポンプによる吸引負圧
を実際に測定することの代替手段として、前記ポンプの
吸引時の駆動電流の値を検出してその電流値から吸引負
圧を推定するようにしてもよい。

【００１１】また、上記の液体注入装置において、前記
本体は生体適合材料からなり、特に、チタン材料または
チタン合金材料からなるものであることが好ましい。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について図面
を参照して説明する。図１は、本発明の液体注入装置１
を示す断面図である。液体注入装置１の本体２は、チタ
ン材料またはチタン合金材料からなる、剛性の大きな密
封容器として構成されている。この本体２内には、空気
等の気体が封入され内部空間を満たしている。また、本
体２の外表面には不働態被膜を形成する等の処理がなさ
れており、液体注入装置１全体を体内に埋め込んで使用
することができる。

【００１３】本体２内には、インシュリン等の薬液、ま
たは、その他の液体を貯留するための液体タンク３が設
けられている。液体タンク３は、柔軟性の大きな合成樹
脂等の材料からなるものである。液体タンク３の内部と
外部は完全に遮蔽されているので、内部の液体が少なく
なると液体タンク３自体が変形して液体タンク３内部の
容積も減少する。また、液体タンク３には、補給管１２
および補給口１３が接続されており、体外から補給口１
３を介して液体を補給することができる。液体を補給す
れば、液体タンク３の内容積は再び増加する。なお、補
給口１３は不使用時には密封状態とされている。

【００１４】液体タンク３と補給管１２との接続部、お
よび、液体タンク３と供給管１０との接続部は、液体タ
ンク３の両端位置に分けて配置されている。そのため、
インシュリン等の液体が液体タンク３の局部に滞留する
ことが無く、滞留による液体の劣化、変性を防止するこ
とができる。また、後述のように、本体内圧力センサ８
の検出圧力により、液体タンク３内の液体の量を検出す
ることができるので、液体を補給口１３から補給する際
に、液体タンク３の満液状態を確認することができる。

【００１５】本体２内には、液体タンク３内の液体を供
給管１０を介して吸引し、注入管１１を介して体内に送
り出すためのポンプ７が設けられている。ポンプ７は、
制御部５によって駆動される。また、制御部５には入出
力回路６も接続されている。これらのポンプ７、制御部
５、入出力回路６の電源として、電池４が設けられてい
る。そして、制御部５には、本体２内の気体の圧力を検
出する本体内圧力センサ８が設けられている。また、ポ
ンプ７の吸入口の内部またはその近傍にはタンク圧力セ
ンサ９が設けられている。タンク圧力センサ９により、
供給管１０を介して液体タンク３の内圧を検出すること
ができる。

【００１６】制御部５は、後述のように、本体内圧力セ
ンサ８とタンク圧力センサ９の検出圧力により、液体タ
ンク３内の液体の残量を演算することができる。入出力
回路６には、電極１５，１６が接続ケーブル１４によっ
て接続されており、この電極１５，１６を介して、体外
の機器との情報の受け渡しが可能となっている。これに
より、液体タンク３内の液体の残量を体外の表示装置に
表示したり、残量が少ない場合に警告表示を行ったりす
ることができる。

【００１７】液体タンク３内の液体の残量を測定するた
めの、測定原理を説明する。本体２の内部空間には気体
が封入されており、本体２は密封されている。一方、液
体タンク３内の液体が体内に注入されて内部の液体が少
なくなると、柔軟な液体タンク３の容積が減少してい
く。本体２は剛性が大きく内部の容積はほぼ一定である
から、本体２内の液体タンク３の容積が減少すると、本
体２内部の気体の体積が増大して、膨張により気体の圧
力が減少する。

【００１８】この圧力と液体タンク３内の液体の残量と
の関係をあらかじめ測定しておけば、本体内圧力センサ
８の検出圧力から液体タンク３内の液体の残量を求める
ことができる。また、液体注入装置１が体内に埋め込ま
れた状態では、本体２内の温度は体温によりほぼ一定と
なり、温度変化による圧力変動もなく正確に液体残量を
求めることができる。さらに、本体２内の気圧を測定す
るので、液体タンク３内の液体の物理特性、化学特性、
状態変化等に影響されずに正確な残量を求めることがで
きる。

【００１９】また、液体タンク３内の液体の圧力、すな
わち、ポンプ７による液体の吸入圧力を測定することに
よっても、液体の残量を求めることができる。液体タン
ク３内の液体が減少すると、液体タンク３の弾性変形に
よる負圧が内部に発生する。この液体タンク３内部の負
圧は、液体の残量がゼロに近づいて、液体タンク３の内
壁どうしが接触するようになると、それまで壁材料の形
状が変形するだけで負圧の変化が少なかった状態から、
内壁の接触部分が固定されることで壁材量の伸びの変化
が加わり、液体タンク３の弾性変形力による負圧の急増
が起こる。したがって、この方法による残量検出は、液
体の残量がゼロに近づいた場合の警告出力等に好適であ
る。

【００２０】具体的には、ポンプ７の吸入口の内部また
はその近傍にタンク圧力センサ９が設けられているの
で、そのタンク圧力センサ９によって吸入口内の吸入圧
力を検出する。この圧力（負圧）と液体タンク３内の液
体の残量との関係をあらかじめ測定しておき、この圧力
の検出値から液体の残量を求める。または、圧力の絶対
値が所定レベルを超えたことを検出して、液体の残量が
ゼロに近づいた旨の警告出力を行う。なお、ここではポ
ンプ７の吸引圧力を検出するためにタンク圧力センサ９
を使用したが、このようなタンク圧力センサ９の代替手
段として、ポンプ７の吸引時の駆動電流を検出し、この
駆動電流からポンプ７の吸引圧力を求めるようにしても
よい。

【００２１】このように、本体内圧力センサ８とタンク
圧力センサ９の検出圧力を併用することによって、それ
ぞれの利点を生かした信頼性の高い残量検出が行える。
なお、ここでは本体内圧力センサ８とタンク圧力センサ
９の両方を使用しているが、いずれか一方のみを使用し
て残量検出を行うようにすることもできる。

【００２２】図２は、液体注入装置１内の制御部５の構
成を示すブロック図である。制御部５は、ポンプ７の駆
動制御および液体タンク３内の液体の残量の検出等を行
う。制御部５には、種々のデータ処理を行うためのＣＰ
Ｕ５０が設けられており、ＣＰＵ５０にはバス５１を介
してＲＯＭやＲＡＭ等からなるメモリ５２が接続されて
いる。ＣＰＵ５０は、メモリ５２に記憶されているプロ
グラムおよびデータに従って動作する。メモリ５２に
は、ＢＩＯＳ等の基本プログラム、注入制御プログラム
５２１、残量演算プログラム５２２等のプログラムや、
圧力・残量対照テーブル５２３等のデータが記憶されて
いる。

【００２３】ここで、注入制御プログラム５２１は、ポ
ンプ７を駆動制御してインシュリン等の液体を体内に注
入するためのプログラムである。残量演算プログラム５
２２は、本体内圧力センサ８とタンク圧力センサ９の検
出圧力により、液体タンク３内の液体の残量を演算する
ためのプログラムである。また、残量演算プログラム５
２２によって、液体残量が過少となったことを判別して
警告情報を出力する。圧力・残量対照テーブル５２３
は、あらかじめ測定した、本体内圧力センサ８の検出圧
力と液体残量との関係、および、タンク圧力センサ９の
検出圧力と液体残量との関係を記憶しておくテーブルで
ある。残量演算プログラム５２２は、圧力・残量対照テ
ーブル５２３によって、本体内圧力センサ８またはタン
ク圧力センサ９の検出圧力に対応する液体残量を求め
る。

【００２４】制御部５には、インターフェース回路５３
を介して入出力回路６が接続されている。制御部５は、
液体残量のデータや残量過少の警告情報を入出力回路６
を通して体外に出力する。また、制御部５には、インタ
ーフェース回路５４を介して本体内圧力センサ８が接続
されている。本体内圧力センサ８によって、本体２内の
気体の圧力を検出する。

【００２５】また、制御部５には、ポンプ駆動制御回路
５５が設けられており、このポンプ駆動制御回路５５に
よってポンプ７の駆動制御を行う。また、ポンプ駆動制
御回路５５にはタンク圧力センサ９が接続されており、
タンク圧力センサ９の検出圧力がポンプ駆動制御回路５
５を介して制御部５に入力される。タンク圧力センサ９
の検出圧力は、液体残量が過少であることを検出するの
に適している。検出圧力の絶対値が所定レベルを超えた
ことによって、液体残量が過少であることを判別する。

【００２６】以上のような、液体注入装置１は体内に埋
め込まれた状態で使用される。制御部５によりポンプ７
が駆動され、液体タンク３内のインシュリン等の液体が
注入管１１を介して体内に注入される。液体の注入は、
間欠的あるいは連続的に行われる。液体タンク３内の液
体の残量は、本体内圧力センサ８の検出圧力により一定
時間間隔で求められメモリ５２内に記憶されている。ま
た、液体の残量が過少となっているか否かも判断され
る。液体の残量が過少かどうかは、タンク圧力センサ９
によっても検出される。２種類の圧力センサを使用する
ことにより、液体の残量が不足する事態を確実に防止す
ることができる。

【００２７】外部からの液体の残量を確認するには、体
外の機器から電極１５，１６を介して制御部５に残量出
力を行うように指令信号を送る。すると、制御部５は、
メモリ５２内に記憶している液体の残量を、入出力回路
６および電極１５，１６を介して体外の機器に伝達す
る。残量が過少となっていれば、その旨の警告情報も伝
達する。なお、液体残量過少の警告情報は、微小電流を
電極１５，１６から患者の体に流す等により、患者自身
が知覚できるようにしてもよい。

【００２８】そして、液体の残量がまだ十分にあれば、
そのまま液体注入装置１の運用を続行し、液体の残量が
補給を必要とする量となっていれば、補給口１３から液
体タンク３に液体を補給する。このように、薬液等の液
体の残量を正確かつ確実に検出することができるため、
液体タンク３に液体を補給する回数、頻度を必要最小限
とし、患者が病院等に通院する頻度も最小限として、患
者の負担を著しく軽減することができる。また、液体の
残量が過少であることを確実に検出して警告出力等を行
うことができ、液体が不足状態となることを確実に防止
することができる。

【００２９】

【発明の効果】本発明は、以上に説明したように構成さ
れているので、以下のような効果を奏する。

【００３０】液体注入装置内に設けた圧力センサによっ
て検出した圧力から液体タンク内の液体の残量を求める
ようにしたので、薬液等の液体の残量を正確かつ確実に
検出することができるため、液体タンクに液体を補給す
る回数、頻度を必要最小限とし、患者が病院等に通院す
る頻度も最小限として、患者の負担を著しく軽減するこ
とができる。また、薬液等の液体が不足状態となること
を確実に防止することができる。

【００３１】液体注入装置の本体内の気体の圧力により
液体タンク内の液体の残量を求めるようにしたので、液
体の残量を高精度に検出することができる。すなわち、
本体内の温度は体温によりほぼ一定となり、温度変化に
よる圧力変動もなく正確に液体残量を求めることができ
る。また、本体内の気圧を測定するので、液体タンク内
の液体の物理特性、化学特性、状態変化等に影響されず
に正確な残量を求めることができる。

【００３２】液体タンク内の圧力により液体タンク内の
液体の残量を求めるようにしたので、液体の残量がゼロ
に近づいたことを確実に検出して、警告出力等を行うこ
とができる。また、本体内の気体の圧力の検出と併用す
ることで、薬液等の液体が不足状態となることをより確
実に防止することができる。

【００３３】液体タンク内の圧力を検出する圧力センサ
がポンプが液体を吸入する吸入口の近傍に設けられてい
るので、ポンプの吸入圧力により液体タンク内の圧力を
検出し、液体タンク内の液体の残量を求めることができ
る。また、液体の残量が過少であることを確実に検出し
て、警告出力等を行うことができる。

【００３４】ポンプの駆動電流により液体タンク内の圧
力を検出するようにしたので、ポンプの吸入圧力により
液体タンク内の圧力を検出し、液体タンク内の液体の残
量を求めることができる。また、液体の残量が過少であ
ることを確実に検出して、警告出力等を行うことができ
る。また、圧力検出素子を使用せずに液体タンク内の圧
力を検出できるので、装置の構成を簡素化して信頼性を
向上させることができるとともに、装置のコストを低減
させることができる。

【００３５】本体がチタン材料またはチタン合金材料か
らなるので、本体の重量を軽くするとともに十分な剛性
が得られる。また、本体の外表面に不働態被膜を形成す
る等の処理により、生体内に埋め込むことが可能とな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の液体注入装置を示す断面図で
ある。

【図２】図２は、制御部の構成を示すブロック図であ
る。

【符号の説明】

１…液体注入装置２…本体３…液体タンク４…電池５…制御部６…入出力回路７…ポンプ８…本体内圧力センサ９…タンク圧力センサ１０…供給管１１…注入管１２…補給管１３…補給口１４…接続ケーブル１５，１６…電極５０…ＣＰＵ５１…バス５２…メモリ５３，５４…インターフェース回路５５…ポンプ駆動制御回路

フロントページの続きＦターム(参考） 4C077 AA08 BB10 CC02 CC04 DD01 DD12 EE02 FF04 HH09 HH13 JJ04 JJ08 JJ16 JJ28 KK06 KK25 PP24 PP29 4C167 AA75 BB40 BB42 BB62 CC07 DD10 EE20 GG23 HH08 HH11 HH22

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】体内に埋込可能であり、かつ剛性の大きな
気密容器からなる本体（２）と、前記本体（２）内に設けられ、柔軟材料からなる液体タ
ンク（３）と、前記液体タンク（３）内に貯留された液体を体内に注入
するためのポンプ（７）と、前記本体（２）内に設けられた圧力センサ（８，９）
と、前記圧力センサ（８，９）によって検出した圧力から、
前記液体タンク（３）内の液体の残量を求める液体残量
検出部（５）とを有する液体注入装置。
【請求項２】請求項１に記載した液体注入装置であっ
て、前記本体（２）の内部には気体が封入されており、前記圧力センサは、前記本体（２）内の気体の圧力を検
出する第１の圧力センサ（８）を含むものである液体注
入装置。
【請求項３】請求項１，２のいずれか１項に記載した液
体注入装置であって、前記圧力センサは、前記液体タンク（３）内の圧力を検
出する第２の圧力センサ（９）を含むものである液体注
入装置。
【請求項４】請求項３に記載した液体注入装置であっ
て、前記第２の圧力センサ（９）は、前記ポンプ（７）が液
体を吸入する吸入口の近傍に設けられているものである
液体注入装置。
【請求項５】請求項３に記載した液体注入装置であっ
て、前記第２の圧力センサは、前記ポンプ（７）の駆動電流
により前記液体タンク（３）内の圧力を検出するもので
ある液体注入装置。
【請求項６】請求項１〜５のいずれか１項に記載した液
体注入装置であって、前記本体（２）は、チタン材料またはチタン合金材料か
らなるものである液体注入装置。