JP2008173471A - シリンジアセンブリ及びこれを組み込んだ注入ポンプアセンブリ - Google Patents

Abstract

【課題】ピストン型駆動部は選択的にシリンジプランジャを駆動して、所望量の流体をシリンジハウジングから投与するシリンジアセンブリを提供する。
【解決手段】駆動ピストン２２を有する注入ポンプ５で使用するシリンジアセンブリてあって、該シリンジアセンブリは、ほぼ中空のシリンジハウジング２６と、該シリンジハウジングから流体を吐出させるために該シリンジハウジング内で軸方向に移動可能とされたプランジャ２０を備える。該プランジャはプランジャ本体を有し、その一部が駆動ピストン２２に付随した半径方向の弾性部材６０と係合するように構成した部分をもち、プランジャが駆動ピストンに対し軸方向において解放可能に取り付けられる。
【選択図】図７

Description

本発明は、対象者への制御された薬剤投与のための注入ポンプアセンブリ、詳しくは注入ポンプとともに使用するシリンジ（注射器状）アセンブリに関する。

注入ポンプは、ある期間に亘って、体積測定に応じた量の薬剤を人体に何回も投与することを要する個人にとって、生活面での重要な利益をもたらす。注入ポンプは、必要な薬剤を確実に、患者とポンプとの間に形成される注入経路を通して患者にとどける。注入経路は、その一端がポンプシステムに取り付けられ、他端が静脈内又は皮下で患者に取り付けられる導管である。注入ポンプの動作はプロセッサにより制御される。このプロセッサは、所定時刻における、患者への定期的な投薬量を制御する。このように患者は、ある期間に亘って、静脈内又は皮下への必要な投薬量を送出する注入ポンプに頼ることができる。こうして患者は、必要な薬剤を繰り返し手動で投与するにあたって、日常生活の活動を中断する必要がない。

既知のように、注入ポンプにはピストン型駆動機構を用いる場合が多く、これは、薬剤カートリッジ、つまり、ポンプ内の「シリンジアセンブリ」の内容物に圧力を加えて注入経路に沿って対象者に投与するための機構である。

ピストン型駆動部は選択的にシリンジプランジャを駆動して、所望量の流体をシリンジハウジングから投与する。

本発明の特徴及び効果は、以下の記載により説明され、部分的には記載内容から明らかであり、又は本発明の実施により教示される。本発明の効果は、装置及び本発明を実施する方法により理解されて実現されるが、特に、説明文と請求項、及び添付図面において示される。

本発明の一態様によれば、駆動ピストンを有する注入ポンプで使用するシリンジアセンブリが提供される。シリンジアセンブリは、ほぼ中空のシリンジハウジングと、該シリンジハウジングから流体を投与するために該シリンジハウジング内で軸方向に移動可能とされたプランジャを備える。該プランジャは、駆動ピストンに付随した半径方向の弾性部材と係合するように構成した部分をもつプランジャ本体を有しており、プランジャが駆動ピストンに対し、軸方向において解放可能に取り付けられる。

本発明の別の態様によれば、注入ポンプアセンブリが提供される。注入ポンプアセンブリは、駆動ピストンに付随した半径方向の弾性部材を有する該駆動ピストンを含むインシュリンポンプと、シリンジアセンブリを備える。シリンジアセンブリは、ほぼ中空のシリンジハウジング及び該シリンジハウジングから流体を吐出させるために該シリンジハウジング内で軸方向に移動可能なプランジャを含む。そして、プランジャは、駆動ピストンに付随した半径方向の弾性部材と係合するように構成した部分をもつプランジャ本体を有しており、プランジャが駆動ピストンに対し、軸方向において解放可能に取り付けられる。

本発明の別の態様によれば、駆動ピストンが第１の環状溝を有し、プランジャが第２の環状溝を有する。半径方向の弾性部材は、プランジャを駆動ピストンに対し軸方向において解放可能に取り付けるために、第１の環状溝及び第２の環状溝内に位置する。

上述した概要及び本発明の好ましい実施形態に係る以下の詳細な説明については、これを添付図面と併せて読む際に、より深く理解される。本発明を説明するために各種の実施形態を示す。但し、本発明が、開示した構成や手段そのものに限定されないことは勿論である。

特定の用語が便宜上、以下の説明で使用されるが、これは限定的なものではない。「右」、「左」、「下側」、及び「上側」といった語は、参照図面における方向を示す。「内側」、「外側」という語は、注入ポンプ及びその指示された部分の幾何学的中心に向かう方向、該中心から離れる方向をそれぞれに意味する。用語には、特に上述の語、その派生語、及び類義の外来語を含む。

図１を参照すると、本発明の例示的な実施形態に従うピストン型注入ポンプ５が示されており、これは、注入経路１４に沿って薬剤２４又は他の流体（透視で示す）を患者にとどける。注入ポンプ５は、望ましくは密閉されたポンプケーシング７、処理回路２００、電池７０、モータ１０、ギヤ列２８、リードスクリュー１５、及び駆動ピストン２２を含む。駆動ピストン２２がシリンジアセンブリ１２のプランジャ２０と嵌合するように、シリンジアセンブリ１２はポンプケーシング７内に位置する。

動作時に、処理回路２００は電池７０で駆動されて、注入ポンプ５の動作を制御する。モータ１０は、所定の時間間隔で患者に薬剤を注入するために、漸進的に関与する。この関与の際に、モータ１０は、ギヤ列２８を介して、リードスクリュー１５を回転させる。リードスクリュー１５がモータ１０により駆動されると、駆動ピストン２２はシリンジアセンブリ１２に向けて軸方向に駆動されて、プランジャ２０を押す。これよって、シリンジアセンブリ１２のシリンジハウジング２６内から薬剤２４が投与される。注入経路１４は、シリンジハウジング２６の投薬端部２５（図５参照）にコネクタ２７で接続されており、注入ポンプ５と患者との間の流体連通路を提供する。

次に図２、図３を参照すると、注入ポンプ５のケーシング７が示される。ポンプケーシング７は、熱可塑性材料で形成することが望ましく、如何なる開口をも封止することで防水性をもつように形成することが好ましい。望ましくは、ポンプケーシング７は、液晶式表示部３０、キーパッド４２、プライミング釦４４、電池扉４０、ヒンジ部３８、ポンプ扉のラッチ４８及びポンプ扉３６を支持する。シリンジアセンブリ１２をケーシング７内に装填するために、ポンプ扉３６を開けて、内部の投入ポート５０及び電池扉４０を露出させる。プランジャ２０が軸方向において、駆動ピストン２２と嵌合するように、シリンジアセンブリ１２は、ポンプケーシング７内へと、内部の投入ポート５０を通って軸方向に移動される構成になっており、これについて以下に詳述する。図２及び図３では、ポンプ扉のラッチ４８が、ポンプケーシング７から離れるように回転されているが、ポンプ扉３６を解放して、これをヒンジ部３８にて開方向に回動できるようにするためである。電池扉４０は、電池７０を交換するために着脱可能である。

本発明は、図示の注入ポンプに限定されない。注入ポンプ５は、各種の制御部、電源、駆動手段、アクセスポート及び扉、サイズ及び形状を含む、多様な構成をもつことができる。

図４及び図５を参照すると、シリンジアセンブリ１２は、プランジャ２０及びシリンジハウジング２６を含む。シールリング２９等は、プランジャ２０とシリンジハウジング２６との間に設けられて、シリンジハウジング２６内に薬剤２４を封止する。また、シールリング２９は、プランジャ２０とシリンジハウジング２６との間に摩擦力を提供する。この摩擦力はシリンジハウジング２６に対してプランジャ２０を軸方向において固定し、よって、該摩擦力よりも大きいプランジャ２０の軸方向の力が、シリンジハウジング２６に対してプランジャ２０を動かすのに必要となる。後述するように、駆動ピストン２２はシリンジハウジング２６に対して軸方向における内側へと選択的にプランジャ２０を動かすように構成される。シリンジハウジングはケーシング７の扉３６によって軸方向の適所に固定され、薬物２４は投薬端部２５を通して投与される。接続境界部２３は、コネクタ２７との接続を容易にするために、投薬端部２５の近傍に設けられる。各種の接続境界部２３を設けることができる。

本実施形態では、プランジャ２０が管状体３１を含み、これは、閉塞端３３と開口端３５との間に延びる、ほぼ中空の内部３７を有する。開口端３５は、後述するように駆動ピストン２２を受け入れる構成となっている。駆動ピストン２２が中空の内部３７へと前進する際に、プランジャ本体３１は圧力を逃せるように、通気孔３２等を含むことができる。内側の環状溝３９は、プランジャ本体３１の内面に沿って設けられていて、後述するように、駆動ピストン２２に対してプランジャ２０を軸方向に取り付けるために、半径方向の弾性部材を受けるように構成される。内側の環状溝３９は、開口端３５の近辺に設けることが望ましいが、別に場所に位置することもできる。図４及び図５に示すシリンジアセンブリ１２は薬剤２４等で予め満たされ、注入ポンプ５で使用する準備が整っている。

図６及び図７を参照すると、駆動ピストン２２は管状体４１を含み、これはリードスクリュー１５を受け入れるように構成した中空の内部４７を有する。ピストン本体４１の開口端４５に近接したネジ部４４は、駆動ピストン２２を容易に駆動できるように、リードスクリュー１５のネジ部１６と螺合する構成になっている。駆動ピストン２２は、リードスクリュー１５のみによって、あるいは、他の支持構造物（図示せず）を介して、ケーシング７内で支持される。肩部５１は、ケーシング７内で駆動ピストン２２を更に支持するために、開口端４５の周囲に設けることができる。ピストン本体４１の端部４３は、エラストマ材料から望ましくは製造されるキャップ４９を受け入れるように構成される。これに代わって、端部４３は閉塞端として製造することができ、又はキャップ４９は、例えばオーバーモールドによって、一体的に形成できる。

外側の環状溝５３は、ピストン本体４１の周囲に設けられており、半径方向の弾性部材６０を受け入れて保持するように構成される。外側の環状溝５３は、半径方向の弾性部材６０をその中で保持する際にこれを支援するために、互いにほぼ平行に延びる平らな側面５５をもつことが望ましい。外側の環状溝５３は、望ましくは開口端４５の側に位置するが、別の位置でもよい。図８を参照すると、シリンジアセンブリ１２が注入ポンプ５に完全に取り付けられてキャップ４９がプランジャの閉塞端３３に接触する際に、内側の環状溝３９と外側に環状溝５３とが軸方向において位置合わせされることが望ましい。

図７に示したように、注入ポンプ５内にシリンジアセンブリ１２を設置するため、矢印Ａで示すようにシリンジアセンブリ１２は内部の投入ポート５０を通って軸方向に移動する。駆動ピストン２２の端部４３は、プランジャ２０を開口端３５内に入り、キャップ４９が閉塞端３３と係合するまで、中空の内部３７に通される。半径方向の弾性部材６０がプランジャの開口端３５を通って入る際に、半径方向の弾性部材６０が圧縮することで、該弾性部材が中空の内部３７に入り込める。この圧縮を補助するために、内側のテーバー部３４を、開口端３５の周囲に設けることが望ましい。半径方向の弾性部材６０が内側の環状溝３９と軸方向において位置合わせされる際に、半径方向の弾性部材６０は半径方向に拡がって内側の環状溝３９と係合し、これにより駆動ピストン２２に対してプランジャ２０を軸方向において固定する。半径方向の弾性部材６０、内側のテーパー部３４、そして内側の環状溝３９については、プランジャ２０を嵌挿させて、動作可能に駆動ピストン２２と嵌合させるのに必要な挿入力が、プランジャ２０とシリンジハウジング２６との間の摩擦力より小さくなるように構成することが望ましく、これは、プランジャ２０が挿入中にシリンジハウジング２６に対して移動しないようにするためである。

半径方向の弾性部材６０がプランジャ２０と駆動ピストン２２（ケーシング７内で軸方向において制御可能に取り付けられる）との間で係合された状態で、半径方向の弾性部材６０は、シリンジハウジング２６に対するプランジャ２０の軸方向移動に対抗する付加的な力を提供する。このように、全体の力は、摩擦力と弾性部材による付加的な力とを足し合わせたものに等しく、これによってプランジャ２０をシリンジハウジング２６に対して軸方向において固定する。但し、弾性部材による付加的な力は駆動ピストン２２とプランジャ２０との間に与えられるので、この付加的な力は、薬物投与に当たってプランジャ２０を軸方向において内側に駆動するために超える必要はない。このように、プランジャ２０とシリンジハウジング２６との間のより確実な位置決めが、より大きい駆動力を要することなく達成される。

これに代わって、全体の力は弾性部材による付加的な力を含むので、所望の全体の力を維持しつつ、低減された摩擦力を利用することができる。例えば、プランジャ２０とシリンジハウジング２６との間で２ポンド（約０．９０７２Ｋｇ）の摩擦力を与えるように構成したシールリングを含む従来技術システムでは、全体の力が２ポンドである。本発明に示す実施形態の一例では、弾性部材６０が０．５ポンド（約０．２２７Ｋｇ）の付加的な力を与えるように、弾性部材６０、駆動ピストン２２、及びプランジャ２０が構成される。よって、同じ全体の力を得るために、プランジャ２０とシリンジハウジング２６との間のシールリング２９によって与えられる摩擦力は、１．５ポンド（約０．６８０Ｋｇ）で済む。従って、プランジャ２０をシリンジハウジング２６に対して固定する全体の力は同じままであるが、必要な駆動力、すなわち摩擦力に打ち勝つことを要する軸方向の力は２ポンドから１．５ポンドに低減される。ポンプシステムは、必要な駆動力の減少によって、更に効率的に動作できる。

シリンジアセンブリ１２を取り外す場合、矢印Ａとは逆向きの軸方向の力がシリンジアセンブリ１２に加えられる。半径方向の弾性部材６０は再び圧縮して、内側の環状溝３９から解放される。これを容易にするために、環状溝３９の少なくとも後縁部がテーパー状の側壁５７を有することが望ましい。両側の側壁５７がテーバー状をなしてもよい。望ましい構成では、対向する側壁部５７同士が、９０°乃至１７５°の間の角度で互いに傾斜され、望ましくは、約１３５°の角度で、互いに傾斜している。半径方向の弾性部材６０が、外側の環状溝５３ではなく内側の環状溝３９から解放されることを更に確実にするために、外側の環状溝５３を望ましくは内側の環状溝３９よりも深くする。望ましい構成において、内側の環状溝３９及び半径方向の弾性部材６０については、半径方向の弾性部材６０を内側の環状溝３９から解放するのに必要な力が摩擦力より小さくなるように構成され、これは、シリンジハウジング２６をプランジャ２０から分離させずにシリンジアセンブリ１２を取り外すためである。

特定の力の値を本願明細書で用いたが、この値は説明の目的だけのためであって、限定の意図はない。様々な関連する力の値をもった他の構成もまた本発明の範囲内である。

本実施形態では、図９に示すように、半径方向の弾性部材６０が、傾斜をつけたコイルスプリング６２である。図示の傾斜をつけたコイルスプリングについては、米国特許第４，６５５，４６２号明細書に記載されており、これはそのまま本願明細書に援用される。傾斜をつけたコイルスプリング６２は複数のコイル手段を含み、該コイル手段の各々は、間隔を置いた関係でもって相互に接続されており、コイルスプリング６２の中心線に関して予め選択された鋭角で配置されている。その結果、傾斜をつけたコイルスプリング６２は、装荷方向に沿ったコイルスプリングの撓みに応答して、中心線に対してほぼ垂直な装荷方向に一定の力をかける。傾斜をつけたコイルスプリング６２を本願明細書で図示して記載したが、これとは別の半径方向の弾性部材６０、例えばエラストマ材料から製造した中実リングを用いることができる。

図１０を参照すると、本発明の別の実施形態が示される。本実施形態については、シリンジアセンブリ１２’のプランジャ２０’が外側の環状溝３９’を含み、また駆動ピストン２２’が内側の環状溝５３’を含むことを除いて、前述の実施形態と同様である。プランジャ本体３１’の後端部３５’は、駆動ピストン２２’内に受け入れられるように構成され、前端部３３’がヘッド部をなす。シールリング２９等は、ヘッド部とシリンジハウジング２６との間に設けられる。半径方向の弾性部材６０は、内側の環状溝５３’に保持され、外側の環状溝３９’と係合可能であり、これはプランジャ２０’を駆動ピストン２２’に対して軸方向において固定するためである。他の局面では、注入ポンプアセンブリが、前述の実施形態と概ね同様に動作する。

本発明を、特定の実施形態について本願明細書で説明し、記載したが、本発明が開示した詳細に限定される訳ではない。むしろ、様々な修正を、本発明から逸脱することなく、請求項の範囲及びこれに均等な範囲内で詳細に施すことができる。

本発明の一実施形態を採用した注入ポンプの一例を示す側面図であり、該注入ポンプのケーシングの壁面部を取り外した状態で内部の構成要素の配置を示した図である。 壁面部を定位置に付設してポンプ扉を開けた状態での、図１に示す注入ポンプを示す側面図である。 シリンジアセンブリを装填するためにポンプ扉を開けた状態を示す注入ポンプの立面図である。 本発明の例示的な実施形態に従うシリンジアセンブリの斜視図である。 図４の線５−５に沿う断面図である。 本発明の例示的な実施形態に従う駆動ピストンを分解して示す断面図である。 シリンジアセンブリの注入ポンプケーシングへの挿入を示すために部分的に切断して示す側面図である。 注入ポンプ内の使用可能位置に装填された、図７のシリンジアセンブリを示す断面図である。 図８の線９−９に沿う断面図である。 注入ポンプ内の使用可能位置に装填された、シリンジアセンブリの代替例を示す断面図である。

Claims (20)

1. 駆動ピストンを有する注入ポンプとともに使用するためのシリンジアセンブリであって、
   ほぼ中空のシリンジハウジングと、
   前記シリンジハウジングから流体を吐出させるために該シリンジハウジング内で軸方向に移動可能とされたプランジャとを備え、
   前記プランジャは、該プランジャが前記駆動ピストンに対して軸方向において解放可能に取り付けられるように前記駆動ピストンに付随した半径方向の弾性部材と係合する構成とされた部分をもつプランジャ本体を有する、シリンジアセンブリ。
2. 前記プランジャ本体が開口端をもったほぼ中空の管状構造を有し、該開口端が前記駆動ピストンの一部を受け入れるように構成されており、管状体が、前記半径方向の弾性部材の一部を受け入れるように構成した内側の環状溝を含む、請求項１に記載のシリンジアセンブリ。
3. 前記内側の環状溝が、対向した側壁を有し、該側壁が約９０°乃至１７５°の角度をもって互いに傾斜している、請求項２に記載のシリンジアセンブリ。
4. 前記内側の環状溝が、対向した側壁を有し、該側壁が約１３５°の角度をもって互いに傾斜している、請求項２に記載のシリンジアセンブリ。
5. 前記プランジャ本体の開口端が内向きにテーパー状をなした、請求項２に記載のシリンジアセンブリ。
6. 前記プランジャ本体の少なくとも一部が、前記駆動ピストンの一部内に受け入れられるように構成され、前記プランジャ本体が、前記半径方向の弾性部材の一部を受け入れるように構成した外側の環状溝を含む、請求項１に記載のシリンジアセンブリ。
7. 駆動ピストンに付随した半径方向の弾性部材を有する該駆動ピストンを含むインシュリンポンプと、
   ほぼ中空のシリンジハウジング及び該シリンジハウジングから流体を吐出させるために該シリンジハウジング内で軸方向に移動可能なプランジャを含むシリンジアセンブリと、を備え、
   前記プランジャは、該プランジャが前記駆動ピストンに対して軸方向において解放可能に取り付けられるように前記駆動ピストンに付随した前記半径方向の弾性部材と係合する構成とされた部分をもつプランジャ本体を有する、注入ポンプアセンブリ。
8. 前記プランジャ本体が、前記半径方向の弾性部材の一部を受け入れるように構成した第１の環状溝を含み、前記駆動ピストンが、前記半径方向の弾性部材の一部を受け入れるように構成した第２の環状溝を含む、請求項７に記載の注入ポンプアセンブリ。
9. 前記第１の環状溝及び第２の環状溝は、前記プランジャが前記駆動ピストンに対して組み付けられた位置に来たときに、軸方向において位置合わせされる、請求項８に記載の注入ポンプアセンブリ。
10. 前記第１の環状溝が、対向した側壁を有し、該側壁が約９０°乃至１７５°の角度をもって互いに傾斜している、請求項８に記載の注入ポンプアセンブリ。
11. 内側の環状溝が、対向した側壁を有し、該側壁が約１３５°の角度をもって互いに傾斜している、請求項８に記載の注入ポンプアセンブリ。
12. 前記第２の環状溝が前記第１の環状溝よりも半径方向に深くされた、請求項８に記載の注入ポンプアセンブリ。
13. 前記プランジャ本体が、開口端をもったほぼ中空の管状構造を有し、該開口端が前記駆動ピストンの一部を受け入れるように構成され、前記第１の環状溝が内側の溝であって前記第２の環状溝が外側の溝である、請求項８に記載の注入ポンプアセンブリ。
14. 前記プランジャ本体の少なくとも一部が、前記駆動ピストンの一部内に受け入れられるように構成され、前記第１の環状溝が外側の溝であって前記第２の環状溝が内側の溝である、請求項８に記載の注入ポンプアセンブリ。
15. 前記半径方向の弾性部材が傾斜のついたコイルスプリングである、請求項７に記載の注入ポンプアセンブリ。
16. 前記半径方向の弾性部材が、エラストマ材料で作られた中実リングである、請求項７に記載の注入ポンプアセンブリ。
17. 第１の環状溝をもった駆動ピストンを含むインシュリンポンプと、
    ほぼ中空のシリンジハウジング及び該シリンジハウジングから流体を吐出させるために該シリンジハウジング内で軸方向に移動可能なプランジャを含み、該プランジャが前記駆動ピストンと嵌合可能なプランジャ本体を有するとともに第２の環状溝を含んでいる、シリンジアセンブリと、
    前記駆動ピストンに対して前記プランジャを軸方向において解放可能に取り付けるために、前記第１の環状溝及び前記第２の環状溝内に位置した、半径方向の弾性部材を備えた、注入ポンプアセンブリ。
18. 前記プランジャが第１の方向における軸方向の力により、前記駆動ピストンに嵌合されて、前記駆動ピストンに対し軸方向において解放可能に取り付けられた、請求項１７に記載の注入ポンプアセンブリ。
19. 前記第１の方向と反対の第２の方向における充分な軸方向の力によって、前記駆動ピストンに対して前記プランジャを解放する、請求項１８に記載の注入ポンプアセンブリ。
20. 前記シリンジハウジングと前記プランジャとの間に摩擦力が存在し、該摩擦力が、前記プランジャを前記駆動ピストンに嵌合させるのに必要な力よりも大きく、かつ前記プランジャを前記駆動ピストンに対して解放するのに必要な力よりも大きい、請求項１９に記載の注入ポンプアセンブリ。

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