JP2004257283A - 液体吐出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】少量の液体の吐出が長期間安定に行われ得る液体吐出装置を提供すること
【解決手段】液体吐出装置１は、吐出弁３０により開閉される液体吐出口をシリンダ穴１１の一端に備え液体導入口１５ａをシリンダ穴の他端側に備えたシリンダハウジング１０と、吐出弁３０と協働してシリンダ穴の一方の端部側に吐出室Ａを形成すべくシリンダ穴に摺動可能に嵌挿されたピストン本体部５１を備えたピストン構造体５０と、ピストン本体部を往復変位させるべくピストンロッドの突出端部に連結された駆動機構７０とを有する。ピストン構造体５０が、ピストン本体部のうちシリンダ穴の一方の端部に近接する部位に切欠部５５を備え、駆動機構７０が、シリンダ穴の吐出室Ａと液体導入口１５ａとを切欠部５５を介して連通させる引出導入位置Ｐ２及び吐出室Ａと液体導入口１５ａとの連通を断つ吐出位置の間で、ピストン本体部を進退させる。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
本発明は流体の吐出装置に係り、より詳しくは、患者などが身につけておいて薬液を少量づつ吐出する小型の液体吐出装置として用いられるに適した液体吐出装置に係る。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
糖尿病患者が、小型の吐出装置としてのポンプを腹部（体表面）にベルトなどで取付けておいて、該小型ポンプにより薬液を注入し得るようにすることは、例えば、持続皮下インスリン注入療法ＣＳＩＩ（Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ ｓｕｂｃｕｔａｎｅｏｕｓ Ｉｎｓｕｌｉｎ Ｉｎｆｕｓｉｏｎ）として知られている。このＣＳＩＩ療法で用いられる小型ポンプは、典型的には、シリンジ（注射器）の形態である。
【０００３】
この種のＣＳＩＩ療法で用いられる小型ポンプでは、薬液注入速度が例えば１μリットル／時間と極めて小さくまた注入されるべき薬液の量も微量であるので、注射器型のポンプからの薬液の注入量を正確に制御することが、容易ではない。また、注射器型のポンプで、薬液を体内に注入しようとすると、注射器本体の薬液貯留室すなわち貯液室の全体を直接加圧して薬液を吐出させることになるので、加圧及び吐出のためのエネルギ消費が大きくなったり大きな駆動力を出すべく駆動源が大型化するのを避け難い。更に、患者（人体）側の体液の圧力が患者の姿勢などによって変動する可能性があることから、吐出量を所定に制御することがより難しくなり易い。
【０００４】
なお、所定量の液体を吐出する液体吐出装置としては、シリンダハウジングのシリンダ穴にシールリングを備えたプランジャ型ピストンを摺動可能に嵌挿しておき、ピストンとシリンダハウジングとによって形成された室にピストンの引き出し動作の際に液体が吸い込まれ得るように吸込用の逆止弁を介して該室を液体導入路につなぎ、ピストンの押込み動作の際に該室から液体が吐出され得るように排出ないし吐出用の逆止弁を介して該室を液体吐出通路をつないだものは、知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
また、薬液収容室を入口側の逆止圧力弁を介して貯液タンクに接続すると共に出口側の逆止圧力弁を介して外部流路に接続しておき、更に、該薬液収容室にバネ式ベローズの一端をつないでベローズの伸縮に応じて薬液収容室の全体の体積を可変にし、ベローズの他端に設けた磁性板に間欠的に磁気的な力をかけてベローズのバネ弾性に抗してベローズを間欠的に引伸ばすことにより、薬液を貯液タンクから薬液収容室を介して外部流路に吐出するようにすることも、提案されている（例えば、特許文献２参照）。また、体内埋込型の薬液注入用の液体吐出装置において、特許文献２に記載の吐出ポンプを用いることも提案されている（例えば、特許文献３や特許文献４参照）。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００１−３１５７１３（図１及び２並びに段落番号０００８〜００１１）
【特許文献２】
米国特許第４３７３５２７号明細書（図４及びこれに関する説明部分）
【特許文献３】
特開平８−３８５９４号公報（段落番号００１２）
【特許文献４】
特開平８−５２２２２号公報（段落番号０００７）
【０００７】
しかしながら、特許文献１や２に開示の装置では、逆止弁を二箇所に設ける必要がある。また、特許文献１に記載の装置では、ピストンにシールリングをつけておく必要があり、シールリングの劣化に伴って吐出特性が変化する虞れがある。一方、特許文献２に記載の装置では、ベローズの変形により規定される容積変化がそのまま薬液の吐出量を規定するので、吐出量を正確に規定し難い虞れがある。
【０００８】
本発明は、前記諸点に鑑みなされたものであって、その目的とするところは、少量の液体の吐出が長期間安定に行われ得る液体吐出装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の液体吐出装置は、前記目的を達成すべく、シリンダ穴を備えたシリンダハウジングであって、吐出弁により開閉される液体吐出口をシリンダ穴の一方の端部に備え液体導入口をシリンダ穴の他方の端部に備えたものと、吐出弁と協働してシリンダ穴の一方の端部側に吐出室を形成すべくシリンダ穴の前記他方の端部側において摺動可能にシリンダ穴に嵌挿されたピストン本体部及び該本体部からシリンダ穴の前記他方の端部を通って突出したピストンロッドを備えたピストン構造体と、シリンダ穴の延在方向にピストン本体部を往復動させるべくピストンロッドの突出端部に連結された駆動機構とを有する液体吐出装置であって、ピストン構造体が、ピストン本体部のうちシリンダ穴の一方の端部に近接する部位においてシリンダ穴の内周面に摺接する外周部の一部に切欠部を備え、前記駆動機構が、シリンダ穴の吐出室と液体導入口とを切欠部を介して連通させる引出導入位置とシリンダ穴の吐出室と液体導入口との連通を断ち吐出室内の液体を液体吐出口から吐出させる吐出位置との間で、シリンダ穴の延在方向に、ピストン本体部を往復動させるように構成されている。
【００１０】
本発明の液体吐出装置では、「ピストン構造体が、ピストン本体部のうちシリンダ穴の一方の端部に近接する部位においてシリンダ穴の内周面に摺接する外周部の一部に切欠部を備え、駆動機構が、シリンダ穴の吐出室と液体導入口とを切欠部を介して連通させる引出導入位置とシリンダ穴の吐出室と液体導入口との連通を断ち吐出室内の液体を液体吐出口から吐出させる吐出位置との間で、シリンダ穴の延在方向に、ピストン本体部を往復動させるように構成されている」ので、ピストン本体部が駆動機構によって引出導入位置に設定されると、吐出されるべき液体が液体導入口からピストン本体部の切欠部を介してシリンダ穴の吐出室内に導入され得る。一方、ピストン本体部が引出導入位置に位置決めされている際、ピストン本体部の切欠部が形成されている部分のうち切欠部のない外周部がシリンダ穴の周壁に嵌挿されているので、ピストン本体部が引出導入位置から吐出位置に向かってシリンダ穴の中に深く押し込まれる際に、切欠部の間に位置し切欠部のない該周壁部がそのまま案内面として働き得るから、シリンダ穴内へのピストン本体部の押込みないし進入が確実に行われ得、ピストン本体部が確実に吐出位置に押込まれることによって、シリンダ穴の吐出室内の液体がピストン本体部の押込量（長さ）によって規定される量だけ正確に吐出口を介して吐出され得る。
【００１１】
この液体吐出装置では、シリンダ穴とピストン本体部との間のシールは、実質的に両者の摺接面によって実現されるので、典型的には、シールリングのごときシールは不要であり、シールリングの劣化を考慮する必要がないので、長期間安定に動作され易い。なお、この液体吐出装置では、切欠部のない部分とシリンダ穴との嵌合によりピストン構造体の往復動を案内することから、元来、シールリングが配設され難いけれども、所望ならば、敢えて、シールリングを装着してもよい。
【００１２】
本発明の液体吐出装置において、シリンダ穴とピストン本体部との間のシールが実質的に両者の摺接面によって実現されるので、吐出弁が逆止弁の形態である典型的な場合には、ピストン構造体が吐出位置から引出導入位置に向かって引出される際に吐出室が実質的に閉じられた状態になる。従って、ピストン本体部の切欠部がシリンダ穴によってほぼ閉じられた状態でのピストン構造体の軸線方向変位の長さは、比較的小さく、一回の往復動あたりの液体の吐出量は、比較的小さい。即ち、本発明の液体吐出装置は、典型的には、少量の液体の吐出に適する。
【００１３】
この液体吐出装置では、特に、「「ピストン構造体が、ピストン本体部のうちシリンダ穴の一方の端部に近接する部位においてシリンダ穴の内周面に摺接する外周部の一部に切欠部を備え、ピストン構造体が引き出し導入位置にある際に、シリンダ穴の吐出室と液体導入口とが切欠部を介して連通され」、吐出室に関して液体吐出口とは反対の端部側に位置する液体導入口から切欠部を介して液体が導入され得るので、吐出弁以外の全ての駆動系及び制御系をシリンダ穴の他方の端部側に配置し得るから、シリンダハウジングの一方の端部側の大半の部分を液体の被吐出流域などに埋設したり挿入したり出し入れしたりすることも容易に行われ得る。
【００１４】
以上において、ピストン構造体の引出導入位置すなわち引出位置は、典型的には、ピストン構造体の停止位置であり、ピストン構造体は、典型的には、引出導入位置から吐出位置まで移動されて所定量の液体を吐出した後、一端、引出導入位置に戻される。なお、吐出量が一回分の吐出量（典型的には最小吐出量）のＫ倍である場合には、ピストン構造体の往復動がＫ回繰返された後、ピストン構造が、引出導入位置すなわち停止位置に戻されることになる。
【００１５】
ここで、液体導入口は、典型的には、シリンダ穴のうち前記他端に近接した周壁部に形成される。但し、所望ならば、液体導入口がシリンダ穴の端壁に形成されていてもよい。
【００１６】
本発明の液体吐出装置では、典型的には、シリンダハウジングの前記他方の端部とピストンロッドの突出端部との間に液体導入口に連通した容積可変室を形成する変形可能囲繞が形成される。
【００１７】
その場合、ピストン本体部の外周面とシリンダ穴の周面との間から液体が漏出しても、該漏出液体が容積可変室内に溜まり得るので、ピストン本体部とシリンダ穴との間に劣化し易いシール部材を装着しておく必要がないから、液体吐出装置が長期間安定に動作され得る。ここで、容積可変室を形成する変形可能囲繞は典型的にはベローズからなるけれども、所望ならば、他の構造体でもよい。
【００１８】
また、本発明の液体吐出装置では、典型的には、ピストン構造体が、ピストン本体部のうち前記切欠部のある部分からシリンダ穴の前記一方の端部に向かって延びた延長軸部を備え、該延長軸部にシリンダ穴に摺接する大径の案内部が形成されている。
【００１９】
この場合、延長軸部の案内部がピストン本体部と協働してピストン構造体の往復動を案内するので、ピストン本体部等が細長くてもその進退摺動が確実に案内され得る。更に、この場合、延長軸部が吐出室内に位置することによって、吐出室の実効断面積が小さくなるので、ピストン構造体の往復動の長さを比較的大きくすることにより位置精度を高めても、吐出量を小さくし得るから、微量の吐出量を正確に制御し易くなる。なお、この場合、吐出弁は、典型的には、延長軸部のうちの先端部分が遊嵌され得る凹部を該延長軸部の先端部分に対面する側に有する。但し、所望ならば、そのような凹部はなくてもよい。
【００２０】
更に、本発明の液体吐出装置では、典型的には、液体導入口が貯液タンクに連通され、貯液タンクは、該タンク内の圧力に応じて容積が可変に構成されている。
【００２１】
その場合、貯液タンクは該タンク内の液体の体積ないし圧力に応じて容積が変化し得るので、該タンクの液体を大気圧に開放する必要がないから、タンク内が汚染される虞れが少ない。ここで、容積を可変にする構造は、典型的には、ベローズからなるけれども、所望ならば、他の構造体でもよい。なお、所望ならば、タンク内が大気圧などになるように、タンクに気体が出入り可能になっていてもよい。
【００２２】
本発明の液体吐出装置は、典型的には、薬液の微量注入用に用いられる。その場合、液体吐出装置は、その全体が体表面に装着されるようになっていても、その一部または全部が体内に埋設されるようになっていてもよい。なお、本発明の液体吐出装置は、典型的には、薬液の注入用に用いられる代わりに、他の液体を少量づつ正確に注入するために用いられてもよい。更に、ピストン本体とシリンダ穴との間の摺接部の間隙を比較的大きくとっておく場合には、若干の液体の漏洩が起こり易いので、本発明の液体吐出装置は、液体を微量づつ注入する代わりに、比較的多量の液体を正確に吐出するために用いられてもよい。その場合でも、引出導入位置から吐出位置へのピストン構造体の押込み速度を十分に高くすれば、液体の吐出動作の際における液体の漏洩を最小限に抑え得る。
【００２３】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の好ましい一実施の形態を添付図面に示した好ましい実施例に基づいて説明する。
【００２４】
【実施例】
図１から３に示した本発明による一実施例の液体吐出装置としての薬液吐出装置１は、薬液Ｍの吐出ポンプ本体２と、該ポンプ本体２に送られる薬液Ｍの貯液タンク２０と、ポンプ本体２の駆動機構７０と、該駆動機構７０を制御する制御機構９０とを有する。
【００２５】
薬液吐出ポンプ本体２は、シリンダ穴１１を備えたほぼ円筒状のポンプハウジング即ちシリンダハウジングないし吐出シリンダ１０と、プランジャ状のピストン構造体５０と、吐出弁３０とを有する。
【００２６】
シリンダハウジング１０のシリンダ穴１１は、中心軸線Ｃの延在方向の中央部にある直径Ｄ１の主シリンダ穴部１２と、シリンダハウジング１０の一端ないし先端１０ａ側に位置し主シリンダ穴部１２よりも大径の先端側穴部ないし吐出弁受容穴部１３と、シリンダハウジング１０の他端ないし基端１０ｂ側に位置し主シリンダ穴部１２よりも大径の基端側穴部ないし薬液導入側穴部１４とを有する。薬液導入側穴部１４の周壁１４ａには、貯液タンク２０からの薬液導入パイプ２１が接続される薬液導入パイプ連結部１５が設けられている。薬液導入穴部１４が薬液導入室Ｇを規定し、薬液導入パイプ連結部１５の孔ないし開口１５ａが液体導入口としての薬液導入口になっている。また、主シリンダ穴部１２と吐出弁受容穴部１３とをつなぎ弁座面として働く円錐台状面１６により規定される孔ないし開口１６ａ（図３）が液体吐出口としての薬液吐出口になっている。
【００２７】
なお、貯液タンク２０は、該タンク２０内の薬液Ｍの圧力が実質的に一定に保たれるようにタンク容積を可変にするベローズ部２２を有する。タンク２０内は、例えば、所望圧力に与圧される。但し、大気圧であってもよい。
【００２８】
吐出弁３０は、図１及び図３並びに図２の（ｂ）に示したように、円筒状壁部３１及び底壁部３２を備えた有底円筒状体からなる弁部材３３と、該弁部材３３を吐出弁受容凹部１３内において軸線Ｃに沿って内向きＣ１に偏倚させるバネ本体部４０を備えた吐出バネ構造体３５とを有する。
【００２９】
弁部材３３は、円筒状部３１の先端に薬液吐出口１６ａを開閉する円錐台状テーパ面３６を弁座当接面として備え、図１に示したように、該テーパ面３６が直径Ｄ１の主シリンダ穴部１２と直径Ｄ２（但し、Ｄ２＞Ｄ１）の吐出弁受容凹部１３とをつなぐ円錐台状の接続面部１６に圧接されることにより、シリンダ穴１１内の吐出室ないし圧力室Ａの薬液吐出口１６ａを閉じる。直径Ｄ１は、例えば、０．８ｍｍ程度である。但し、所望に応じて、より大きくても（例えば１ｍｍ程度若しくは数ｍｍ程度又はそれ以上でも）より小さくても（例えば０．５ｍｍ程度若しくはそれ以下でも）よい。吐出弁部材３３は、また、その円筒状部３１の外周に周方向に間隔を置いて複数の案内突起３７を備える。案内突起３７の先端３７ａは、軸線Ｃの周りのほぼ直径Ｄ２の円筒面に沿って位置し、吐出弁部材３３は、案内突起３７において軸線Ｃに沿ってＣ１，Ｃ２方向に摺動自在に、吐出弁受容凹部１３内に嵌挿されている。吐出弁部材３３は、更に、その圧力室Ａに向いた上流側に円柱状の凹部３８を備えると共に、底壁部３２の下流側表面に係合突起部３９を備える。
【００３０】
吐出バネ構造体３５は、吐出バネ本体部４０と該吐出バネ本体部４０をポンプ本体２のシリンダハウジング１０の先端部１０ａに固定する円筒状の固定部材４７とを有する。固定部材４７は、例えば、螺合部４８で、シリンダハウジング１０の先端部１０ａの対応する螺合部に固定されている。吐出バネ本体部４０は、図２の（ｂ）からわかるように、円盤状の内側バネ部４１と該円盤状バネ部４１の直径方向の両縁から径方向外向きに延びた外側バネ部４２とを備え、外側バネ部４２の延在端４２ａ，４２ａにおいて、固定部材４７に連結されている。
【００３１】
バネ本体部４０の内側円盤状バネ部４１は、円筒状固定部材４７の内径よりも小径の外側環状板部４３と、該外側環状板部４３の内周縁からＣ１方向に先細になった中空円錐台状部４４と、該中空円錐台状部４４の延在端に連続的に形成された内側環状板部４５からなり、内側バネ部４１の内側環状板部４５の係合用中央孔４６で吐出弁部材３３の底壁部３２の係合突起３９に係合・嵌着され、吐出弁部材３３をそのテーパ面３６がシリンダハウジング１０の面１６に押付けられるようにＣ１方向に偏倚させる。
【００３２】
なお、吐出弁３０は、直径が約１ｍｍ程度またはそれ以下の小さなものであっても薬液吐出口１６ａを確実に開閉し得る限り、他のどのような構造でもよい。
【００３３】
ピストン構造体５０は、図１及び図３並びに図２の（ａ）に示したように、直径が実質的にＤ１のピストン本体部５１と、ピストン本体部５１の基端側において該本体部５１と一体的に形成されたピストンロッド部５２と、該本体部５１の先端側において該本体部５１と一体的に形成された先端側軸部５３とを有する。
【００３４】
ピストン本体部５１は、直径が実質的にＤ１の円柱状の胴部５４と、該胴部５４の先端側すなわちシリンダハウジング１０の端部１０ａに近接する部位において軸線Ｃの延在方向に延びた軸線方向切欠部ないし溝部５５を周方向に間隔をおいて複数個備えた流路形成部５６とを有する。流路形成部５６のうち切欠５５の間の峰ないし山５７の先端面（外周面）部分は、胴部５４と実質的に同一の径Ｄ１の円筒状面の一部をなしており、主シリンダ穴部１２に摺接する。
【００３５】
シリンダハウジング１０やピストン本体部５１がＳＵＳ３０４の如きステンレス鋼からなり、主シリンダ穴１２の内径Ｄ１が０．８ｍｍ程度である場合、より厳密には、ピストン本体部５１の外径は、Ｄ１−δの大きさに形成される。ここで、δは、例えば、数μｍ程度以下である。但し、より大きくてもより小さくてもよい。
【００３６】
従って、ピストン本体部５１の胴部５４がシリンダハウジング１０の主シリンダ穴部１２の周面１２ａと係合する吐出位置Ｐ１（図３参照）にピストン構造体５０が位置する場合には、吐出室ないし圧力室Ａの入口側は閉じられ、吐出室Ａと薬液導入口１５ａとの連通は実質的に断たれる（但し、ピストン構造体５０にある程度大きい引張り力をかける場合、ピストン構造体５０をＣ１方向に０．５ｍｍ程度〜１ｍｍ程度強制的に引出すことは可能である）。一方、ピストン本体部５１の胴部５４の周面とシリンダハウジング１０の主シリンダ穴部１２の周面１２ａとの係合が解除されピストン本体部５１の流路形成部５６の山部５７が主シリンダ穴部１２の基部側端部１２ｂと係合する薬液導入位置Ｐ２（図１参照）にピストン構造体５０が位置する場合には、吐出室Ａは薬液導入室Ｇ及び連結部１５の薬液導入口１５ａ並びに導入パイプ２１を介して貯液タンク２０と連通される。なお、図１からわかるとおり、薬液導入口１５ａは、典型的には、薬液導入穴部１４の周壁部１４ａのうち、主シリンダ穴部１２の基端縁１２ｂの近傍の部分に、形成される。
【００３７】
ピストン構造体５０の本体部５１の先端側に形成された先端側軸部５３は、主シリンダ穴部１２よりも小径で径Ｄ３の細長い延長軸部５８と、該延長軸部５８の長手方向の中間部分において周方向に間隔を置いて形成された案内用突起部５９とを有し、延長軸部５８のうち案内用突起部５９よりも先端側の部分は吐出弁３０の凹部３８に深く嵌入され得る吐出軸部６１になっている。
複数の案内用突起部５９の突出端面ないし外周面５９ａ（図２の（ａ））は全体として直径がＤ１の円筒状面を規定しており、ピストン構造体５０がシリンダハウジング１０に対してＣ１，Ｃ２方向に移動される際、主シリンダ穴１２の周面１２ａに摺接されて、ピストン構造体５０のＣ１，Ｃ２方向変位を案内する。吐出弁３０に凹部３８がない場合には、吐出軸部６１は実質的に省かれるか最小限の長さに抑えられる。一方、図示のように、凹部３８がある場合には、典型的には、主シリンダ穴部１２の内径Ｄ１の割には吐出室Ａの体積を小さくするべく、吐出軸部６１が設けられる。
【００３８】
直径Ｄ１が０．８ｍｍ程度の場合、延長軸部５８の直径Ｄ３は、例えば、０．５ｍｍ程度である。また、ピストン本体部５１の通路形成部５６と先端側軸部５３とを合わせた全体の長さが例えば３ｍｍ程度で、ピストン本体部５１の胴部５４の長さが０．５ｍｍ程度〜１ｍｍ程度である。但し、これらのサイズは、より大きくてもより小さくてもよい。また、延長軸部５８の径は、一定である代わりに、先端側に位置する吐出軸部６１が細かったり、先端側ほど徐々に細くなっていたりするなど、部位によって異なっていてもよい。
【００３９】
ピストンロッド部５２は、ピストン本体部５１の胴部５４よりも小径の連結部６２と、より小径のロッド本体部６３とを備える。連結部６２は、シリンダハウジング１０の基端側大径シリンダ穴部１４の室すなわち液体導入室Ｇ内に位置する。シリンダ穴部１４の基端側には、ロッド本体部６３の外径よりも大径の開口１７ａを備えた端部壁部材１７が取付けられている。端部壁部材１７は、その大径フランジ状部１７ｂでシリンダハウジング１０の端部１０ｂの大径フランジ状部１８に固定されている。１８ａはシールリング、１８ｂはボルトのごとき締結手段である。
【００４０】
ピストンロッド部５２は、大径の連結部６２の基部側端面６２ａが端部壁部材１７の対向面１７ｃ（図３）に当接する引出位置Ｐ２まで引出し可能である。なお、連結部６２の基部側には切欠き部６２ｂが形成されており、ピストンロッド部５２の連結部６２が端部壁部材１７に当接した状態でも、液体導入室Ｇが切欠き部６２ｂを介して開口１７ａにつながる。
【００４１】
駆動機構７０は、正逆転可能なモータ７１と、減速歯車部７２を介してモータ７１の出力軸に連結された送りネジ７３と、送りネジ７３に螺合しモータ７１の出力軸につながった送りネジ７３の回転方向Ｅ１，Ｅ２に応じて、Ｃ１，Ｃ２方向に変位され得る可動ナット７４と、可動ナット７４とピストンロッド５２の本体部６３とを連結する連結機構７８とを含む。図示の例では、連結機構７８は、連結部材７５，７６，７７を含む。モータ７１は、例えば、ステップモータからなる。なお、モータ７１の筐体や吐出弁本体２のシリンダハウジング１０等は、固定枠部（図示せず）等に対して固定・静置される。
【００４２】
薬液吐出装置１は、また、一端８１で連結機構７８に固定され、他端８２で端部壁部材１７のフランジ状部１７ｂに固定された変形可能囲繞としてのピストンベローズ８０を有する。このピストンベローズ８０は、端部壁部材１７の開口１７ａを介して薬液導入室Ｇにつながる容積可変室Ｆを内部に形成し、ピストン構造体５０がＣ２方向に駆動変位される場合、容積が小さくなって液体導入室Ｇの圧力の低下を抑制し、吐出室Ａ内の薬液Ｍがピストン本体５１の胴部５４と主シリンダ穴部１２との間を介して薬液導入室Ｇに漏れるのを最小限に抑制する。一方、ピストン構造体５０が吸込ないし引出位置Ｐ２に向かってＣ１方向に引かれる際、容積可変室Ｆの容積ないし体積を増大させて、薬液導入室Ｇからの薬液Ｍの流出を促しピストン構造体５０のＣ１方向の引出しを助ける。
【００４３】
制御機構９０は、可動ナット７４のフランジ部７４ａのＣ１，Ｃ２方向位置を検出するセンサ９１，９２を備え、該センサ９１，９２による位置検出信号や、入力部９３から指定された駆動プロファイルデータに基づいて、駆動回路９４を介してモータ７１の駆動を制御する制御回路部９５を備える。
【００４４】
以上の如く構成された液体吐出装置１において、ピストン構造体５０と一体的な可動ナット７４のフランジ部７４ａがセンサ９１に対面する引出位置すなわち典型的には停止位置Ｐ２にある場合、図１に示したように、ピストン本体部５１の流路形成部５６の切欠部５５が長さＬ１にわたって薬液導入室Ｇに連通され、薬液Ｍが貯液タンク２０から薬液導入パイプ２１及び接続部１５の開口１５ａ並びに室Ｇを介して吐出室Ａに導入される。このとき、吐出室Ａの圧力が下がるので、吐出弁３０の弁座当接面３６とシリンダハウジング１０の弁座面１６との間の薬液吐出開口１６ａは、バネ構造体３５によって閉じられる。
【００４５】
一方、駆動モータ７１の回転駆動により送りネジ７３が減速歯車部７２を介してＥ２方向に回転され可動ナット７４がＣ２方向に変位される場合、すなわち、ピストン構造体５０が図１に示した位置Ｐ２から図３に示したようにピストン本体部５１の切欠部５５が長さＬ２だけ主シリンダ穴１２の基端側縁部１２ｂよりもＣ２方向に押込まれた位置Ｐ１までＣ２方向に変位される場合には、ピストン本体部５１がＣ２方向に長さＬ１だけ押込まれて切欠部５５と室Ｇとの連通が断たれた後は、ピストン本体部５１のＣ２方向変位に伴ない、薬液吐出室Ａ内の圧力が上がるので、吐出弁３０がバネ４０のＣ１方向バネ力に抗してＣ２方向に変位されて、吐出弁３０の弁座当接面３６とシリンダハウジング１０の弁座面１６との間に薬液吐出用開口１６ａが形成され、ピストン本体部５１のＣ２方向変位に伴う吐出室Ａの体積減少分だけ、吐出室Ａ内の薬液Ｍが吐出弁本体部３３と吐出弁受容穴１３との間の隙間ないし流路Ｈを通って、下流側領域Ｊに吐出される。この下流側領域Ｊは、例えば、薬液Ｍが注入されるべき患者の身体内の体液領域またはそれにつながった領域である。ピストン構造体５０のＣ２方向変位は、ピストン構造体５０と一体的な可動ナット７４がセンサ９２に対面する図２の吐出位置Ｐ１に達するまで、進められる。
【００４６】
典型的には、ピストン構造体５０が図３の吐出位置Ｐ１に達した後、短時間のうちに、図１の吸込位置ないし停止位置Ｐ２にＣ１方向に戻される。ピストン構造体５０のこのＣ１方向変位に際しては、駆動モータ７１の回転駆動により送りネジ７３が減速歯車部７２を介してＥ１方向に回転駆動され、可動ナット７４を含む駆動機構７０を介してピストン構造体５０が強制的にＣ１方向に戻される。ピストン本体部５１の胴部５４と主シリンダ穴１２との嵌合長Ｌ２は、典型的には０．５ｍｍ程度であるので、ピストン構造体５０のＣ１方向変位に際して、弁３０が閉じられても、ピストン構造体５０は、切欠き部５５が室Ｇと連通する位置まで強制的にＣ１方向に引き戻され、その後更に、長さＬ２だけＣ１方向に戻されて、可動ナット７４がセンサ９１に対面する位置で、停止せしめられる。
【００４７】
薬液の注入に薬液吐出装置１が用いられる場合には、典型的には、マイクロプロセッサやメモリ等を含む制御回路９５のメモリ部分に、薬液の注入の仕方（一日あたりの注入量や、一日のうちの時間帯ごとの注入量や、食事の前後などでの注入量の上限や下限などを含む注入パターンないしプロファイル）を複数種類予め格納しておき、入力部９３で注入の仕方の選択指示や変更の指示を入力することにより、プログラム制御の制御回路９５の制御下で、薬液Ｍの注入が制御されることになる。
【００４８】
この薬液吐出装置１では、例えば、ピストン構造体５０は、通常は、可動ナット７４のフランジ部７４ａがセンサ９１に対面する停止位置Ｐ２に設定され、可動ナット７４のフランジ部７４ａがセンサ９２に対面する吐出位置Ｐ１までＣ２方向に変位された後再度停止位置Ｐ２に戻るような一ストロークの往復動の動作をピストン構造体５０に行わせることによって、最小単位量Ｑｍｉｎの薬液Ｍが吐出用開口１６ａから体内に注入される。従って、注入量が最小単位量ＱｍｉｎのＫ倍であるときには、Ｋ回だけ往復動が繰返されることになる。
【００４９】
薬液吐出装置１では、ピストン本体部５１が胴部５４に加えて切欠部５５を備えた流路形成部５６を有するので、ピストン構造体５０が引出位置Ｐ２に設定されると切欠部５５を介して薬液Ｍが薬液導入室Ｇから吐出室Ａに導入され得る。また、この薬液吐出装置１では、流路形成部５６が胴部５４と同一の径を有し主シリンダ穴部１２に摺接しているので、ピストン本体部５１のＣ１，Ｃ２方向の摺動が流路形成部５６によって安定に支持され得る。更に、この薬液吐出装置１では、延長軸部５８に案内部５９が形成されているので、ピストン構造体５０のＣ１，Ｃ２方向変位が安定に案内される。
【００５０】
加えて、この薬液吐出装置１では、吐出室Ａ内の大半の領域に吐出室Ａの径と比較して相当の割合を有する径の延長軸部５８が延在していることから、室Ａの実効断面積が比較的小さいので、小さな吐出量であっても、ピストン構造体５０のＣ１，Ｃ２方向のストロークを比較的長くし得るので、吐出量の精度を高め易い。
【００５１】
図４に、本実施例の変形例を示す。
図４において、吐出弁３０に凹部３８があり、ピストン構造体５０の吐出軸部６１が設けられている点では図１から３に示した実施例と同様であるが、本変形例では、吐出軸部６１に中心軸線Ｃに沿って開口部５０ｂを設けている。また、ピストン構造体５０の胴部５４には、この開口部５０ｂ及び薬液導入室Ｇと通じるように貫通穴５０ａが設けられている。そして、吐出弁３０の凹部３８と吐出軸部６１の直径Ｄ３とは摺動可能な僅かな隙間しかなく、吐出室Ａの圧力を凹部３８に伝達しないような構造となっている。
【００５２】
このような構成において、吐出軸部６１がＣ２方向に移動され凹部３８に嵌入されると、吐出弁３０の凹部３８と吐出軸部６１は僅かな隙間しかないため、凹部３８内の薬液は、開口部５０ｂを通って貫通穴５０ａから薬液導入室Ｇ内に流出する。このように構成することでも、吐出室Ａの実効断面積を小さくでき、吐出量の精度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による好ましい一実施例の液体吐出装置が吸込み位置にある状態を示した模式的な断面説明図。
【図２】図１の液体吐出装置の構成部品を示したもので、（ａ）はピストン構造体の斜視説明図、（ｂ）は吐出弁構造体の分解斜視説明図。
【図３】図１の液体吐出装置が吐出位置にある状態を示した図１と同様な模式的な断面説明図。
【図４】本発明による実施例の変形例の液体吐出装置が吸込み位置にある状態を示した模式的な断面説明図。
【符号の説明】
１ 液体吐出装置
２ 吐出ポンプ本体
１０ シリンダハウジング
１１ シリンダ穴
１２ 主シリンダ穴部
１３ 吐出弁受容穴部
１４ 薬液導入側穴部
１４ａ 周壁
１５ 薬液導入パイプ連結部
１５ａ 薬液導入口
１６ 弁座面（接続面部）
１６ａ 薬液吐出口
１７ 端部壁部材
１７ａ 開口
２０ 貯液タンク
２１ 薬液導入パイプ
２２ ベローズ部
３０ 吐出弁
３３ 弁部材
３５ 吐出バネ構造体
３６ 弁座当接面（円錐台状テーパ面）
３７ 案内突起
３８ 凹部
４０ 吐出バネ本体部
４７ 固定部材
５０ ピストン構造体
５０ａ 穿孔穴
５０ｂ 開口部
５１ ピストン本体部
５２ ピストンロッド部
５３ 先端側軸部
５４ 胴部
５５ 軸方向切欠部（溝部）
５６ 流路形成部
５８ 延長軸部
５９ 案内用突起部
６２ 連結部
７０ 駆動機構
７１ モータ
７３ 送りネジ
７４ 可動ナット
７８ 連結機構
８０ ピストンベローズ
９０ 制御機構
９１，９２ センサ
９３ 入力部
９４ 駆動回路
９５ 制御回路部
Ａ 吐出室（圧力室）
Ｃ１，Ｃ２ 方向
Ｄ１，Ｄ２ 直径
Ｆ 可変容積（体積）室
Ｇ 薬液導入室
Ｈ 流路（通路）
Ｌ１，Ｌ２ 長さ
Ｍ 薬液
Ｐ１ 吸込位置（引出位置）
Ｐ２ 吐出位置

Claims (4)

1. シリンダ穴を備えたシリンダハウジングであって、吐出弁により開閉される液体吐出口をシリンダハウジングの一部に備え液体導入口をシリンダハウジング他の一部に備えたものと、
   吐出弁と協働してシリンダ穴の一方の端部側に吐出室を形成すべくシリンダ穴の前記他方の端部側において摺動可能にシリンダ穴に嵌挿されたピストン本体部及び該本体部からシリンダ穴の前記他方の端部を通って突出したピストンロッドを備えたピストン構造体と、
   シリンダ穴の延在方向にピストン本体部を往復動させるべくピストンロッドの突出端部に連結された駆動機構と
   を有する液体吐出装置であって、
   ピストン構造体が、ピストン本体部のうちシリンダ穴の一方の端部に近接する部位においてシリンダ穴の内周面摺接する外周部の一部に切欠部を備え、
   前記駆動機構が、シリンダ穴の吐出室と液体導入口とを切欠部を介して連通させる引出導入位置とシリンダ穴の吐出室と液体導入口との連通を断ち吐出室内の液体を液体吐出口から吐出させる吐出位置との間で、シリンダ穴の延在方向に、ピストン本体部を往復動させるように構成されている液体吐出装置。
2. シリンダハウジングの前記他方の端部とピストンロッドの突出端部との間に液体導入口に連通した容積可変室を形成する変形可能囲繞が形成されている請求項１に記載の液体吐出装置。
3. ピストン構造体が、ピストン本体部のうち前記切欠部のある部分からシリンダ穴の前記一方の端部に向かって延びた延長軸部を備え、該延長軸部にシリンダ穴に摺接する大径の案内部が形成されている請求項１又は２に記載の液体吐出装置。
4. 液体導入口が貯液タンクに連通されており、貯液タンクは、該タンク内の圧力に応じて容積が可変に構成されている請求項１から３までのいずれかひとつの項に記載の液体吐出装置。

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