JP2005080832A - 無針注射器および注射器用温度調整装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 簡易な構成により、薬液の注入時の痛みを軽減でき、しかも注射後の冷感を速やかに解消することができる無針注射器および注射器用温度調整装置を提供する。
【解決手段】 熱を吸収する吸熱部、および熱を放出する放熱部を備えるサーモモジュール３１と、噴射口１２３の近傍でサーモモジュール３１の吸熱部側に設けられ、皮膚の注射部位を冷却するための冷却部３２と、サーモモジュール３１の放熱部側に設けられ、容器１２１内の薬液を暖めるための加温部３３とを有する無針注射器１である。
【選択図】 図２

Description

本発明は、無針注射器および注射器用温度調整装置に関し、より詳しくは、薬液を、人または動物の皮膚表面より、皮下若しくは筋肉内に注入するための無針注射器、および注射器用温度調整装置に関する。

近年、針を使用せずに、薬液を噴射して皮膚表面より投与することができる薬液注入装置として、無針注射器が開発されてきている（たとえば特許文献１、２参照）。この無針注射器は、薬液容器の先端側に設けられたノズルの噴射口を皮膚表面上に当てた状態で、薬液を噴射させ、皮膚の角質層、表皮細胞層、および神経や血管が豊富な真皮層を貫いて、皮下組織層あるいは筋肉組織層に投与するものである。無針注射器の最大の利点は、有針注射器に比べ、針による穿刺痛がないので針に対する恐怖感が払拭されることである。さらに、無針注射器の利点として、交互感染の恐れが少なく、使用済み針の誤穿刺による感染事故や廃棄の問題が解消できること等が挙げられる。このため、無針注射器は、インスリン注射のように毎日自分で注射する場合や、歯科領域において局所麻酔を行う場合などに使用される。

しかしながら、上記従来の無針注射器にあっては、薬液が、比較的硬い角質層および表皮層や、真皮層を貫くために、どうしてもかなり高い圧力が必要になる。このため、真皮層に豊富な痛みに関する神経が傷つけられ、これに伴って痛みが発生し易くなる。

ここで、無針注射器による注入痛の原因は、有針注射器と同じ機序によると考えられている。したがって、これまで無針注射器による注入痛を軽減する手段としては、有針注射器において針の外径を細くするのと同様に、ノズルの噴射口の内径を小さくすることが企てられてきた。しかし、噴射口の内径を小さくすればするほど逆に噴射圧を高しなければならず、注射器本体の強度と注入のための駆動力を強化する必要性が生じ、装置自体が重くかつ大きくなってしまうという別の問題がある。

一方、有針注射器による針刺しの痛みを軽減するために、針の外径を細くすること以外に、局所麻酔薬の使用や皮膚の注射部位を冷却することが知られている。特に、後者の薬物を使わない冷却法が注目され始めている。たとえば、皮膚の温度を１０℃以下に冷却することで、静脈穿刺による痛みが除去可能であることが報告されている（非特許文献１参照）。これは、局所麻酔薬と同様に、神経の伝導が低温下で抑制されるという事実に基づく。このように、冷却法は、患者が冷たく感じるという点を除けば、穿刺痛の防止には優れた方法と考えられる。

最近、針刺しの痛みを皮膚の冷却で予防すると同時に、注射用の薬液を加温することにより注射後に感じる冷たさの弊害を改善させる注射器が提案されている（特許文献３参照）。しかし、この注射器の使用時において、皮膚の注射部位の冷却は、注射器本体とは別に設置された冷却槽で注射器本体を冷却する方法により行われ、また、注射用の薬液の加温は、注射器本体とは別に設置された温水槽を使用する方法により行われる。このため、設備が大掛かりで、使い勝手の悪いものであった。

また、先端部に熱電素子からなる冷却具を取付けた支持具に、当該冷却具の近くに注射針を出入可能に注射器を支持してなる注射具が提案されている（特許文献４参照）。しかし、この注射具は、皮膚の注射部位を冷却できるものの、注射後に感じる冷たさの弊害を解消することができないという問題がある。
特許第２６８２５３２号公報 特開平１１−２７６５８４号公報 特開平１１−１３７６８４号公報 特開昭５８−１５２５６９号公報 ケネス エル．ナイト（Kenneth L. Knight）著、「クライオセラピー」、有限会社ブックハウス・エイチディ、１９９７年１２月２０日

本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、簡易な構成により、薬液の注入時の痛みを軽減でき、しかも注射後の冷感を速やかに解消することができる無針注射器および注射器用温度調整装置を提供することである。

本発明の目的は、下記する手段により達成される。

（１）容器に収容される薬液を当該容器の先端側に設けられた噴射口から噴射して皮膚より注入するための噴射式の無針注射器であって、熱を吸収する吸熱部、および熱を放出する放熱部を備えるサーモモジュールと、前記噴射口の近傍で前記サーモモジュールの吸熱部側に設けられ、皮膚の注射部位を冷却するための冷却部と、前記サーモモジュールの放熱部側に設けられ、前記容器内の薬液を暖めるための加温部と、を有することを特徴とする無針注射器。

（２）前記冷却部は、前記吸熱部と接触して設けられ、前記加温部は、前記放熱部と接触して設けられていることを特徴とする上記（１）に記載の無針注射器。

（３）前記冷却部は、皮膚の表面に接触し得る凸状の曲面を有することを特徴とする上記（１）または（２）に記載の無針注射器。

（４）前記サーモモジュールは、中央に開口を有するリング形状を呈しており、前記噴射口は、前記サーモモジュールの開口から外方に突出して配置されることを特徴とする上記（１）〜（３）のいずれか１つに記載の無針注射器。

（５）前記サーモモジュールは、底部に開口を有する皿形状を呈していることを特徴とする上記（４）に記載の無針注射器。

（６）前記サーモモジュールは、皿形状の底部が先端側に位置するように配置されることを特徴とする上記（５）に記載の無針注射器。

（７）前記冷却部に設置される冷却部温度検出手段と、前記冷却部温度検出手段により検出される値に基づいて、前記冷却部の温度を−１０℃〜５℃の範囲内に制御する制御手段とをさらに有することを特徴とする上記（１）〜（６）のいずれか１つに記載の無針注射器。

（８）前記加温部に設置される加温部温度検出手段をさらに有し、前記制御手段はさらに、前記加温部温度検出手段により検出される値に基づいて、前記容器内の薬液の温度を２５℃〜４０℃の範囲内に制御することを特徴とする上記（１）〜（７）のいずれか１つに記載の無針注射器。

（９）容器に収容される薬液を皮膚より注入するための注射器に用いられる温度調整装置であって、熱を吸収する吸熱部、および熱を放出する放熱部を備えるサーモモジュールと、前記サーモモジュールの吸熱部側に設けられ、前記薬液の出口近傍に配置可能な、皮膚の注射部位を冷却するための冷却部と、前記サーモモジュールの放熱部側に設けられ、前記容器内の薬液を暖めるための加温部と、を有することを特徴とする注射器用温度調整装置。

本発明によれば、噴射口の近傍でサーモモジュールの吸熱部側に設けられた冷却部が皮膚に接触させられて、注射部位の皮膚がすみやかに冷却されるため、真皮層に集中する神経を麻痺させ、薬液の注入時の痛みを簡易な構成で軽減することができる。しかも、サーモモジュールの放熱部側に設けられた加温部によって容器内の薬液が暖められるため、注射後の冷感を簡易な構成で速やかに解消することができる。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。

図１は、本発明の一実施形態である無針注射器の全体構成を示す図、図２は、図１に示される無針注射器の要部を模式的に示す断面図である。

図１に示すように、無針注射器１は、注射器本体１０と、注射器用温度調整装置２０とから構成されており、薬液を噴射口１２３から噴射して皮膚より注入するための噴射式の薬液注入装置である。

注射器用温度調整装置２０は、注射器本体１０の先端近傍が装着され得る先端保持部３０と、先端保持部３０に連接され注射器本体１０を支持するための支持アーム部４０と、支持アーム部４０に連接され使用者により把持され得るグリップ部５０とを有している。注射器本体１０は、注射器用温度調整装置２０に対して着脱可能である。無針注射器１の使用時には、注射器本体１０は、注射器用温度調整装置２０に装着された後、図示しない固定手段により固定される。

図２に示すように、注射器本体１０は、円筒部１１と、カートリッジ部１２とから構成される。円筒部１１は、外枠を構成するハウジング１１１と、ハウジング１１１内に設けられた図示しない軸受により支持され、ハウジング１１１の長手方向に往復動可能なプランジャー１１２と、プランジャー１１２とハウジング１１１の後端（図中右端）内面との間に介装されるばね１１３とを有している。

ハウジング１１１は、たとえば中央軸を含む平面で２分割された一対のハウジング素子から構成されており、プラスチック等により形成される。ハウジング１１１の先端側内面には、カートリッジ部１２をねじ込むための雌螺子部（図示せず）が形成されている。

プランジャー１１２は、棒状を呈しており、先端側には、後述するガスケット１２４を取付けるためのリング状の突起が形成されている。また、プランジャー１１２の中間部には、フランジ部１１４が形成されている。プランジャー１１２は、耐圧性、耐衝撃性に優れた材料により形成されており、使用される材料としては、例えば、プラスチックや、金属等が挙げられる。

ハウジング１１１内において、プランジャー１１２のフランジ部１１４の前方（図中左方）には、ストッパ１１５が軸方向に摺動可能に配設されている。ストッパ１１５の中央には、貫通孔が形成されており、この貫通孔内にプランジャー１１２が所定の隙間を有して挿通される。

プランジャー１１２の後端には、ばね１１３の端部が当接され得る当接部１１６が形成されている。当接部１１６は、後述するラッチ部材１１７の先端部１１８が内方に入り込んで係合する係合面を有している。

ラッチ部材１１７は、ピンのまわりで回動可能とされており、ばねにより図中反時計方向に回動する方向に常時付勢される。ラッチ部材１１７の先端部１１８と反対側の端部には、スタートボタン１１９が設けられている。したがって、スタートボタン１１９を押すと、ラッチ部材１１７の先端部１１８を外方に移動させることができ、当接部１１６の係合面から先端部１１８を離脱させることができる。

なお、プランジャー１１２を軸方向に移動させる手段は、図示のような圧縮ばねに限られるものではなく、引張りばねでもよく、さらにはガスの圧力を利用したものであってもよい。また、プランジャー１１２の移動を制御するためのラッチ部材１１７を用いた上記構成は、一例であり適宜変更可能である。

カートリッジ部１２は、内部に薬液を収容可能な容器１２１と、容器１２１内にあらかじめ嵌挿されたガスケット１２４とを備えている。なお、容器１２１とガスケット１２４とは、最初は別々にして用意しておいてもよい。

容器１２１の先端側には、ノズル１２２が設けられている。このノズル１２２は、細い孔径を有する噴射口（オリフィス）１２３を有している。容器１２１の後端側には、ハウジング１１１の雌螺子部に螺合される雄螺子部（図示せず）が形成されている。容器１２１のハウジング１１１へのねじ込み量によって、薬液の注入量を調整することが可能である。

容器１２１は、薬液の所定の高い噴射圧力に耐えられる材料により形成されており、使用される材料は、例えば、ガラス、プラスチック、金属、または２種以上の材料からなる複合材料のなかからから選択されるのが望ましい。ガスケット１２４の内部には、プランジャー１１２の先端部が挿入される穴部が形成されている。ガスケット１２４の材料としては、例えばゴムや、エラストマー等が使用される。

注射器用温度調整装置２０の先端保持部３０は、サーモモジュール３１と、皮膚の注射部位を冷却するための冷却部３２と、容器１２１内の薬液を暖めるための加温部３３とを有している。

サーモモジュール３１は、ｎ型・Ｐ型が対となった半導体素子によって構成された熱電素子（ペルチェ素子）である。サーモモジュール３１は、電流を流すことにより熱を吸収する吸熱部と、熱を放出する放熱部とを備えている。図２において、サーモモジュール３１の先端側（左側）の面が吸熱部として機能し、サーモモジュール３１の後端側（右側）の面が放熱部として機能し得る。

サーモモジュール３１は、中央に開口３１１を有するリング形状を呈している。ノズル１２２の噴射口１２３は、サーモモジュール３１の開口３１１から外方に突出して配置される。こうして、サーモモジュール３１は、噴射口１２３の周囲により近接して配置され得る。好ましくは、サーモモジュール３１は、図示のように、底部に開口を有する皿形状を呈している。したがって、サーモモジュール３１の吸熱部および放熱部の領域を効率的に拡大することができる。この場合、サーモモジュール３１は、皿形状の底部が先端側に位置するように配置されるとよい。これにより、後述するように、冷却部３２が凸状の曲面を有し易くなる。

冷却部３２は、噴射口１２３の近傍でサーモモジュール３１の吸熱部側に設けられており、サーモモジュール３１と同様な、底部に開口を有する皿形状を呈している。冷却部３２は、サーモモジュール３１の吸熱部と接触して設けられており、ねじなどの固着部材により吸熱部に対して緊密に固定される。冷却部３２は、熱伝導性の良好な材料で形成されており、たとえばアルミニウムなどの金属で形成される。

また、冷却部３２は、先端側に、皮膚の表面に接触し得る凸状の曲面３２１を有している。これにより、冷却部３２を注射部位の皮膚の表面に効果的に接触させることができ、冷却効果を向上させることができる。

加温部３３は、サーモモジュール３１の放熱部側に設けられており、略円筒形状を呈している。加温部３３は、先端側においてサーモモジュール３１の放熱部と接触して設けられており、ねじなどの固着部材により放熱部に対して緊密に固定される。加温部３３もまた、熱伝導性の良好な材料で形成されており、たとえばアルミニウムなどの金属で形成される。なお、冷却部３２はサーモモジュール３１の吸熱部と１つの部材で一体的に形成されていてもよい。同様に、加温部３３はサーモモジュール３１の放熱部と１つの部材で一体的に形成されていてもよい。一方、支持アーム部４０およびグリップ部５０は、樹脂などの熱伝導性の低い材料で形成されている。

さらに、冷却部３２には、冷却部３２の温度を検出するための冷却部温度センサ３２２が設置され、加温部３３には、加温部３３の温度を検出するための加温部温度センサ３３１が設置されている。

図３は、無針注射器の温度調整制御に関する構成を示すブロック図である。

図３に示すように、冷却部温度センサ３２２と加温部温度センサ３３１とは、たとえばグリップ部５０に内蔵される制御部５１に、図示しないリード線を介して接続されている。各センサ３２２、３３１からの検出信号は、制御部５１に入力される。サーモモジュール３１もまた、制御部５１に、図示しないリード線を介して接続されている。制御部５１は、サーモモジュール３１の動作を制御するための信号を、サーモモジュール３１に対して出力する。

制御部５１は、たとえばＣＰＵ、メモリ、専用の電気回路などから構成される。また、グリップ部５０には、電力を供給するための電源（電池）が内蔵されている。

制御部５１は、冷却部温度センサ３２２により検出される値に基づいて、冷却部３２の温度が−１０℃〜５℃の範囲内となるように、サーモモジュール３１の動作を制御する。下限値を設けたのは、過度の冷感を患者に与えないようにするためであり、上限を設けたのは、薬液注入時の痛みの軽減をより確実に得るためである。

好ましくは、制御部５１はさらに、加温部温度センサ３３１により検出される値に基づいて、容器１２１内の薬液の温度が２５℃〜４０℃の範囲内となるように、サーモモジュール３１の動作を制御する。下限値を設けたのは、注射後の冷感の速やかな解放をより確実に得るためであり、上限を設けたのは、体温よりも過度に高い温度の薬液によって患者が違和感を持つことを防止するためである。

なお、加温部温度センサ３３１が示す温度と容器１２１内の薬液の温度とは一般に若干異なるが、実験により両者の関係を求めることが可能である。また、冷却部３２の温度と容器１２１内の薬液の温度とを同時に良好に制御するためには、無針注射器１の各部の材料や寸法などの適切な設計が必要となる。

無針注射器１を使用する場合にあっては、まず、図２に示すように薬液がカートリッジ部１２の容器１２１内に充填された注射器本体１０を用意する。無針注射器１で使用される薬液は、薬剤を含有する溶液、ゲルまたは懸濁液である。使用可能な薬剤は、経皮的な投与に適さない薬剤以外であるならば、実質的に制限されない。続いて、図１に示すように、注射器本体１０を注射器用温度調整装置２０に装着して固定する。

注射器本体１０が注射器用温度調整装置２０に装着されると、制御部５１は、各センサ３２２、３３１からの出力信号に基づいて、サーモモジュール３１の動作を制御する。これにより、冷却部３２が所定の温度に冷却され、容器１２１内の薬液の温度が所定の温度に加温される。好ましくは、両者の温度が適切な範囲内に達したときに、温度調整完了を示す通知が、図示しない表示ランプなどにより行われる。なお、制御部５１による制御を開始するためのスイッチが設けられていてもよい。

次いで、たとえば患者自身が、グリップ部５０を持って、ノズル１２２の噴射口１２３を皮膚の表面に押し当て、注射器本体１０のスタートボタン１１９を押す。これにより、ばね１１３の力によって、プランジャー１１２は前方へ移動させられ、ガスケット１２４が容器１２１内の薬液を押圧し、ノズル１２２の噴射口１２３から薬液が噴出されて、体内に注入される。

本実施形態によれば、噴射口１２３の近傍でサーモモジュール３１の吸熱部側に設けられた冷却部３２が皮膚に接触させられて、注射部位の皮膚がすみやかに冷却されるため、真皮層に集中する神経を麻痺させ、薬液の注入時の痛みを簡易な構成で軽減することができる。しかも、サーモモジュール３１の放熱部側に設けられた加温部３３によって容器１２１内の薬液が暖められるため、注射後の冷感を簡易な構成で速やかに解消することができる。

また、注射器本体１０は、注射器用温度調整装置２０に対して着脱可能に構成されているため、注射器本体１０の容器１２１や、注射器用温度調整装置２０の先端保持部３０などは、容易に洗浄などのメンテナンスが行われ得る。

本発明は、上記した実施形態のみに限定されるものではなく、特許請求の範囲内において、種々改変することができる。

たとえば、上記した実施形態では、注射器用温度調整装置２０は、無針の注射器本体１０が装着される場合について説明したが、有針の注射器本体が装着される場合にも適用可能である。この場合、注射器用温度調整装置２０に、注射器本体の針先をサーモモジュールの開口よりも突出させない位置と、注射する際に針先を開口よりも突出させる位置とに固定できる手段を設けることにより、針先を気にせずに皮膚の注射部位を冷却した後に針先を突出させて注射することができる。

本発明の一実施形態である無針注射器の全体構成を示す図である。 図１に示される無針注射器の要部を模式的に示す断面図である。 無針注射器の温度調整制御に関する構成を示すブロック図である。

符号の説明

１ 無針注射器、
１０ 注射器本体、
１１ 円筒部、
１２ カートリッジ部、
１２１ 容器、
１２２ ノズル、
１２３ 噴射口、
１２４ ガスケット、
２０ 注射器用温度調整装置、
３０ 先端保持部、
３１ サーモモジュール、
３１１ 開口、
３２ 冷却部、
３２１ 凸状の曲面、
３２２ 冷却部温度センサ、
３３ 加温部、
３３１ 加温部温度センサ、
４０ 支持アーム部、
５０ グリップ部、
５１ 制御部。

Claims (9)

1. 容器に収容される薬液を当該容器の先端側に設けられた噴射口から噴射して皮膚より注入するための噴射式の無針注射器であって、
   熱を吸収する吸熱部、および熱を放出する放熱部を備えるサーモモジュールと、
   前記噴射口の近傍で前記サーモモジュールの吸熱部側に設けられ、皮膚の注射部位を冷却するための冷却部と、
   前記サーモモジュールの放熱部側に設けられ、前記容器内の薬液を暖めるための加温部と、
   を有することを特徴とする無針注射器。
2. 前記冷却部は、前記吸熱部と接触して設けられ、前記加温部は、前記放熱部と接触して設けられていることを特徴とする請求項１に記載の無針注射器。
3. 前記冷却部は、皮膚の表面に接触し得る凸状の曲面を有することを特徴とする請求項１または２に記載の無針注射器。
4. 前記サーモモジュールは、中央に開口を有するリング形状を呈しており、
   前記噴射口は、前記サーモモジュールの開口から外方に突出して配置されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の無針注射器。
5. 前記サーモモジュールは、底部に開口を有する皿形状を呈していることを特徴とする請求項４に記載の無針注射器。
6. 前記サーモモジュールは、皿形状の底部が先端側に位置するように配置されることを特徴とする請求項５に記載の無針注射器。
7. 前記冷却部に設置される冷却部温度検出手段と、
   前記冷却部温度検出手段により検出される値に基づいて、前記冷却部の温度を−１０℃〜５℃の範囲内に制御する制御手段と
   をさらに有することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載の無針注射器。
8. 前記加温部に設置される加温部温度検出手段をさらに有し、
   前記制御手段はさらに、前記加温部温度検出手段により検出される値に基づいて、前記容器内の薬液の温度を２５℃〜４０℃の範囲内に制御することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１つに記載の無針注射器。
9. 容器に収容される薬液を皮膚より注入するための注射器に用いられる温度調整装置であって、
   熱を吸収する吸熱部、および熱を放出する放熱部を備えるサーモモジュールと、
   前記サーモモジュールの吸熱部側に設けられ、前記薬液の出口近傍に配置可能な、皮膚の注射部位を冷却するための冷却部と、
   前記サーモモジュールの放熱部側に設けられ、前記容器内の薬液を暖めるための加温部と、
   を有することを特徴とする注射器用温度調整装置。

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