JP2005261855A

JP2005261855A - 針無圧力注射器

Info

Publication number: JP2005261855A
Application number: JP2004083015A
Authority: JP
Inventors: Tatsuo Kimura; 辰男木村; Haruhide Udagawa; 晴英宇田川
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 2004-03-22
Filing date: 2004-03-22
Publication date: 2005-09-29

Abstract

【課題】操作が簡単な針無圧力注射器を提供する。
【解決手段】ジェット噴射口１１とシリンダ１２を連結する流路に電動式バルブ１３を設け、前記シリンダ１２内に予め所定量の薬液Ｍを収容したノズル１を、前記シリンダ１２内の薬液Ｍを加圧する加圧機構２を備えた注射器本体７の筒体５に螺合させるとともに、所定の薬液量を噴射するためのバルブ制御部４を注射器本体７上又は別置き（図示省略）にて設置する。前記バルブ制御部４は、注射を開始するスタートボタン４１と噴射する薬液量を設定する噴射量設定器４３及びそれらの制御回路等から構成され、本針無圧力注射器を注射部位に当てた状態でスタートボタン４１を押すことにより、電動式バルブ１３が開き、所定の薬液量を噴射した後閉じる。前記シリンダ１２内の薬液Ｍは加圧機構２により常に加圧されているので、容易に繰り返し注射を行なうことができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、注射針を用いないで、インスリン等のホルモン、感染症予防ワクチン、遺伝子治療薬などをジェット噴射することによって、体内所定部位に注射する針無圧力注射器に関する。

針無圧力注射器は、注射器の先端に設けられたジェット噴射口から薬液をジェット噴射することにより薬液の皮下注入を行なう注射器である。この針無圧力注射器は、針有注射の場合に比べると、注射痕や、痛みの軽減が期待できる、針刺し事故が起こる心配が無い等の数々の利点があるので、医療施設のみならず、例えば糖尿病患者が日常的に自己注射するのにも使われている。
従来のバネ式の針無圧力注射器では、通常圧縮バネを圧縮し、薬液を加圧するために充分なバネ力を蓄える方法を採用している。一方、従来の高圧ガス式の針無圧力注射器では、通常炭酸ガスなどを高圧下でボンベなどに封入し、そこから薬液を加圧するために十分なガス圧を取り出す方法を採用している。
特開２００２−１２６０８２号公報

従来の針無圧力注射器は上記のように構成されているが、上記従来技術のうち、バネ式では注射の都度、バネを圧縮しバネ力を蓄え保持する操作が伴う。特にバネを圧縮する操作は、手動の場合は操作者の負担となり、また電動の場合は回転機構及び動力源等が必要となり複雑で重く大きな注射器となってしまうという問題がある。
またガス式では注射の都度、薬液を加圧するために所定量のガスを使い切ることになり、高圧ガス源の確保（または補充）に労を要するという問題がある。
本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであって、あらかじめ薬液を貯留したノズルを用い、噴射する薬液量をバルブによって制御することにより、ピストンを引き戻してラッチする操作を省略することができ、構造が簡単な針無圧力注射器を提供することを目的とするものである。

上記の目的を達成するため、本発明の針無圧力注射器は、ジェット噴射口と該ジェット噴射口に連通しているシリンダを形成し、予め１回もしくは複数回分の噴射量に相当する薬液を収容したノズルと、前記シリンダ内を前後に移動可能なピストンとを備え、ピストンを前進させることによりシリンダ内に収容した薬液に圧力を加え、ジェット噴射口から薬液を噴出させるようにした針無圧力注射器において、ノズル内の薬液流路を開閉するバルブと、該バルブの開閉を制御するバルブ制御部と、圧縮バネを用いて薬液を所定圧に加圧する加圧機構とを具備している。
また、本発明は、加圧機構の加圧手段として圧縮バネに代えて高圧ガスを用いている。
本発明の針無圧力注射器は、上記のように構成されており、薬液の噴射量は開時間によって制御されるので、注射の都度圧縮バネを圧縮するとともにピストンを引き戻す必要が無く操作が容易になる。

本発明は、操作が簡便化されるので操作者の負担が軽減する。特に、ワクチン接種など比較的短時間に複数回の注射行為を必要とする場合や、インスリン自己注射のように毎日注射行為が必要な場合において、顕著な効果が認められる。

以下、この発明の実施例を図面を参照しながら説明する。図１は実施例１による針無圧力注射器の構成を示す平面図（ａ）とその垂直断面図（ｂ）、図２は実施例１に係わるバルブ制御部４の構成を示すブロック図である。実施例１による針無圧力注射器は、図１に示すように薬液Ｍを噴射するジェット噴射口１１と、これに連通するシリンダ１２を形成するとともに、前記ジェット噴射口１１とシリンダ１２間の流路を開閉する電動式バルブ１３とこれに連結したコネクタ１９とを配設してなるノズル１と、前記シリンダ１２内の薬液Ｍを加圧する加圧機構２を内設し、前記電動式バルブ１３の開閉を制御するバルブ制御部４を搭載し、両端部が開口するとともに、先端の段落部にネジ部５１を形成し、後端の内面にネジ部５２を形成した筒体５と、前記加圧機構２によって発生する加圧圧力を一定に保持するために、前記ネジ部５２に螺合して結合することにより加圧圧力を調節する筒体６からなる注射器本体７とで構成され、前記ノズル１と注射器本体７は、ノズル１に通したナット８を筒体５のネジ部５１に螺合させることにより結合されている。

前記加圧機構２は、前記シリンダ１２内に移動可能に挿入されるピストン２１と、前記筒体５内にあって、前記ピストン２１に連結されるロッド２２ａとピストン２１の前進距離を制限するフランジ２２ｂが固着されてなるロッド組立２２と、前記ロッド２２ａの後端段落縁に当たる位置まで貫通させて配設したフランジ２３と、前記フランジ２２ｂとフランジ２３間に前記ロッド２２ａを貫通させて介在させた圧縮バネ２４とから構成されている。

前記筒体６は、その後端が閉じられ、ネジ部６１を形成した内筒６２と前記筒体５の外周上に位置する外筒６３の２重筒体構造を成しており、前記内筒６２の前端面が常に前記フランジ２３の後面側に接触するよう前記筒体５に螺合されている。

前記電動式バルブ１３には、電磁石の吸引力や電歪素子の歪みを弁軸の動きに変える電動式バルブが用いられる。この電動式バルブ１３の開閉を制御するバルブ制御部４は、図２に示すように、電動式バルブ１３を開くスタート信号４１ａを発信するスイッチ（図示省略）と連動したスタートボタン４１と、このスタート信号４１ａによってワンショットパルス４２ａを発生するパルス発生器４２と、さらにこのワンショットパルス４２ａを受けて、噴射量設定器４３で設定された薬液噴射量に対応した時間幅のワンショットパルス４４ａを発生するパルス発生器４４と、この時間幅だけ電動式バルブ１３を開くことができる駆動信号に変換する駆動信号発生器４５と、これらの構成要素に電源を供給する電源部４６とから構成されている。そして前記スタートボタン４１と噴射量設定器４３及び電源をオンオフする電源スイッチ４７が、図１に示す筒体５の中央側面部に配設されている。なお、前記コネクタ１９と筒体５上のバルブ制御部４はケーブル４８で接続されている。

前記ノズル１には、図３（ａ）に示すように、予めノズル１のシリンダ１２内に所定量の薬液Ｍが収容された後、栓１４で密封した形態のものか、あるいは図３（ｂ）に示すように、ピストン２１で密封した形態のものを使用する。前者（図３（ａ））のノズル１を筒体５に装着するには、先ずノズル１をジェット噴射口１１が下向きになるように立てて栓１４を抜いた後、注射器本体７の先端の段落部に挿入した後、ナット８（図１参照）をノズル１に通して注射器本体７の筒体５のネジ部５１に螺合させて結合する。また、後者（図３（ｂ））のノズル１を筒体５に装着するには、前記ロッド組立２２からピストン２１を取り外しておき、ピストン２１が付いた状態のノズル１を筒体５に挿入し、ナット８で筒体５に螺合させて結合する。ノズル１を取り付けた後、筒体５を固定しながら筒体６を回すことにより、針無圧力注射器は、図１に示した状態にセットされる。

次に、上述した針無圧力注射器により針無注射を実行する時の一連の操作の流れを詳しく説明する。なお、針無圧力注射器は図１の状態にあるものとして説明する。
（１）針無注射を行なう場合、先ず必要とする薬液噴射量を噴射量設定器４３で設定した後、ノズル１のジェット噴射口１１を注射部位に当てて、スタートボタン４１をオンすると、図２に示すようにスタート信号４１ａがパルス発生器４２に印加され、ワンショットパルス４２ａが出力される。このワンショットパルス４２ａによりパルス発生器４４が起動され、前記噴射量設定器４３で設定した噴射量に対応した時間幅のワンショットパルス４４ａが駆動信号発生器４５に入力される。このワンショットパルス４４ａは、電動式バルブ１３の駆動レベルに増幅されて電動式バルブ１３に印加され、パルス幅時間だけ開いた後閉じる。この間、図４（ａ）に示すようにピストン２１の先端が点線位置から実線位置まで前進し、所定の薬液量がジェット噴射口１１から噴射され、注射部位に注入される。

（２）続いて、針無注射を行なう場合は、筒体５を把持して筒体６を前進が止まるまで回転させる。前進が止まった時点で、図４（ｂ）に示すようにフランジ２３は、ロッド２２ａの後端の段落縁に押し付けられており、圧縮バネ２４は最初の注射時と同じ長さで圧縮された状態となる。そして（１）項と同様の手順により注射を行なう。この手順を繰り返して、シリンダ１２内の薬液Ｍが全て噴射されてしまうと、図４（ｃ）に示すように、ピストン２１はシリンダ１２の内壁先端に到達する。この状態で筒体６を最後まで押し込んだ時の先端位置を、図１に示すような０とする目盛りを筒体５上に付けておくことにより、外部から容易に薬液空状態を確認することができる。この位置に達したところで、ナット８を反時計方向に回転して、注射器本体７からノズル１を取り外して図３に示した薬液Ｍが封入されている新しいノズル１と交換する。

上述したように、本発明の針無圧力注射器は従来のバネ式針無圧力注射器のように薬液を発射する都度、ピストンに連結したロッドを円筒部にロックして後退させ、圧縮バネを圧縮し直し、薬液をノズルに取り込む操作が必要であるのに対し、注射後の圧縮バネ２４の伸びは、筒体６を押し込むだけで修正できるので操作性が向上する。また、ロック機構が不要となり機構部品が減少するので、注射器本体７の機構部が簡素化され、小型化、軽量化が容易となる。
なお、前記の針無注射の都度、筒体６を押し込んで圧縮バネ２４のバネ圧縮率を一定にする操作は、噴射力にある程度のばらつきが許される場合には、圧縮バネ２４として図５の特性Ａのようなバネ長さの変化ａに対するバネ力の変化ｂの小さいものを用いることによって省略することも可能である。

図６は、噴射前の圧縮バネ２４のバネ圧縮率を自動的に一定にすることができる針無圧力注射器の一部断面図（ａ）とそのＡ−Ａ断面図（ｂ）を示したものである。この針無圧力注射器は、前記筒体５の代わりに内壁に軸方向の凸部５１ａが形成された筒体５Ａと、フランジ２３を押し込むために凸部５１ａに滑合して軸方向に移動する移動部材１５と、この移動部材１５の先端に設けられた圧力スイッチ１６と、前記移動部材１５を移動させるモータ軸９ａ付きのモータ９と、このモータ９を駆動するモータ駆動部１０と、モータ９の回転方向を変える方向切替スイッチ１７を付設したカバー１８から構成されている。

上記針無圧力注射器を用いて注射を行なうと、ロッド２２ａは瞬時に前進して後端の段落縁とフランジ２３との間に間隙が生じる。すると、圧力スイッチ１６を押す力が弱まり圧力スイッチ１６はオンとなり、モータ９は移動部材１５を前進させる方向に回転する。そして、フランジ２３が、段落縁と移動部材１５にはさまれて一定以上の力で押圧されると、前記圧力スイッチ１６はオフとなりモータ９が停止する。繰り返し注射を行なって、薬液が全部放出し終わる時点で前記方向切替スイッチ１７を後退側に切替え、移動部材１５を初期位置に引き戻し、図３に示した新しいノズル１との交換を行なう。

次に、実施例２による針無圧力注射器の断面図を図７に示す。本針無圧力注射器は、前記加圧機構２の代わりに、電動式バルブ３１付きの例えば炭酸ガスを圧縮した小型ガスボンベ３２と、外部へのガス漏れを防ぐＯリング３６と、小型ガスボンベ３２から放出されたガスの圧力を検出する圧力センサ３３と、この圧力センサ３３の圧力を所定値に制御する圧力制御部３４からなる加圧機構３が用いられる。この加圧機構３は、筒体５Ｂに内設され、先端にはノズル１と後端には電源スイッチ３７を付設したカバー３５が装着されている。

上記針無圧力注射器の電源スイッチ３７をオンにすると、電動式バルブ３１が開き、所定圧力に到達すると閉じる。この状態で、実施例１の場合と同様に噴射量設定器４３で噴射量を設定し、スタートボタン４１を押すと、電動式バルブ１３が開いて薬液Ｍが噴射し、所定量の薬液Ｍが噴射された後閉じる。これにより、注射器内のガス圧力が下がるが、圧力制御部３４から電動式バルブ３１に開信号が出され、小型ガスボンベ３２からガスが補給され、元の所定圧力に保持される。なお、前記電動式バルブ３１が開いたままで閉じなくなれば、小型ガスボンベ３２のガス量が欠乏しており、新しい小型ガスボンベ３２と交換する必要がある。この電動式バルブ３１の開信号に同期して、図示しないが例えばカバー３５上にランプを設けて点燈したり、ブザーを設けて信号音を出すことによりガス欠乏状態を外部より確認することができる。

本発明の針無圧力注射器は、実施例で示したような構成に限定されるものではなく、特許請求項１及び２の請求範囲内において各種の変形が可能である。例えば、図１のバルブ制御部４を注射器本体７と別置きにするか、後端部に装着するようにしてもよい。また、バルブ制御部４をマイクロコンピュータを主体する電子回路で構成するようにしてもよい。さらには、ノズル１も単回使用（使い捨て）方式又は再使用方式にすることも考えられる。

実施例１の針無圧力注射器の平面図（ａ）とその垂直断面図（ｂ）である。実施例に係わるバルブ制御部の構成を示すブロック図である。実施例に係わるピストンなしノズル（ａ）とピストン付きノズル（ｂ）の断面図である。実施例１の針無圧力注射器の状態変化図である。実施例１に係わる圧縮バネの特性図である。実施例１に係わる加圧機構の他の構成図である。実施例２の針無圧力注射器の断面図である。

符号の説明

１ノズル
２、３加圧機構
４バルブ制御部
５、５Ａ、５Ｂ、６筒体
７注射器本体
８ナット
９モータ
９ａモータ軸
１０モータ駆動部
１１ジェット噴射口
１２シリンダ
１３電動式バルブ
１４栓
１５移動部材
１６圧力スイッチ
１７方向切替スイッチ
１８カバー
１９コネクタ
２１ピストン
２２ロッド組立
２２ａロッド
２２ｂフランジ
２３フランジ
２４圧縮バネ
３１電動式バルブ
３２小型ガスボンベ
３３圧力センサ
３４圧力制御部
３５カバー
３６Ｏリング
３７電源スイッチ
４１スタートボタン
４１ａスタート信号
４２パルス発生器
４２ａワンショットパルス
４３噴射量設定器
４４パルス発生器
４４ａワンショットパルス
４５駆動信号発生器
４６電源部
４７電源スイッチ
４８ケーブル
５１、５２、６１ネジ部
５１ａ凸部
６２内筒
６３外筒
Ｍ薬液

Claims

ジェット噴射口と該ジェット噴射口に連通しているシリンダを形成し、予め１回もしくは複数回分の噴射量に相当する薬液を収容したノズルと、前記シリンダ内を前後に移動可能なピストンとを備え、ピストンを前進させることによりシリンダ内に収容した薬液に圧力を加え、ジェット噴射口から薬液を噴出させるようにした針無圧力注射器において、ノズル内の薬液流路を開閉するバルブと、該バルブの開閉を制御するバルブ制御部と、圧縮バネを用いて薬液を所定圧に加圧する加圧機構とを具備していることを特徴とする針無圧力注射器。
請求項１の針無圧力注射器において、加圧機構の加圧手段として高圧ガスを用いることを特徴とする針無圧力注射器。