JP2008220766A - 生体内薬剤放出装置及び生体内薬剤放出キット - Google Patents

Abstract

【課題】薬剤の補充時の手間を軽減すると共に、投与される薬剤の濃度及び性質を効率的に維持すること。
【解決手段】この生体内薬剤放出装置１は、薬剤を収容するとともに所定位置に可動弁３及び可動弁４が形成され、且つ、可動弁３と可動弁４との間に薬剤を流通させるための流通路６を有する収容容器２と、収容容器２内に設けられ、流通路６内の可動弁３側から可動弁４側に向けて薬剤を移送するポンプ５と、収容容器２内に設けられ、薬剤を補充するための補充機構７とを備え、補充機構７は、流通路６と可動弁４側において接続された供給用孔部３４と、流通路６と可動弁３側において接続された排出用孔部３６と、供給用孔部３４及び排出用孔部３６の両方に交わり、収容容器２の外部から内部に向けて延びる挿入孔３２とを有する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、生体内に配置されて生体に薬剤を投与するための生体内薬剤放出装置に関するものである。

従来から、薬剤を注射等により外部から投与する場合の煩わしさを軽減するために、人体等の生体の内部に配置させて、各種測定や薬剤の投与を行うための装置が知られている。例えば、下記特許文献１には、ガラス管からなるカプセル内にグルコース濃度を測定するための電気回路と、測定結果に基づいて制御されるインシュリンポンプとが内蔵されたセンサ装置が記載されている。
特開平６−７３２４号公報

このような従来の装置においては、投与の対象となる薬剤が使用により減少した場合には、その薬剤を装置内に補充することが必要になる。しかしながら、薬剤を補充しようとする場合には、いったん生体外に装置を取り出す必要があり手間がかかる傾向にあった。また、薬剤は時間の経過と共に成分や性質が変化したり、使用時における体液の流入により濃度が減少する場合がある。このとき、補充によって薬剤の濃度及び性質を維持するにはある程度の割合の薬剤を入れ替える必要があり、補充時の手間が増大し、薬剤の無駄が多くなる。

本発明は、これらの問題を解決するためになされたものであり、薬剤の補充時の手間を軽減すると共に、投与される薬剤の濃度及び性質を効率的に維持することが可能な生体内薬剤放出装置及び生体内薬剤放出キットを提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の生体内薬剤放出装置は、生体内に配置されて生体に薬剤を投与する生体内薬剤放出装置であって、薬剤を収容するとともに所定位置に液体吸引口及び液体吐出口が形成され、且つ、液体吸引口と液体吐出口の間に薬剤を流通させるための流通路を有する収容容器と、収容容器内に設けられ、流通路内の液体吸引口から液体吐出口に向けて薬剤を移送するポンプ機構と、収容容器内に設けられ、薬剤を補充するための補充機構とを備え、補充機構は、流通路と液体吸引口側において接続された供給用孔部と、流通路と液体吐出口側において接続された排出用孔部と、供給用孔部及び排出用孔部の両方に交わり、収容容器の外部から内部に向けて延びる挿入孔とを有する。

このような生体内薬剤放出装置によれば、生体内に配置された際にポンプ機構を機能させることにより、薬剤を収容した収容容器の流通路内を液体吸引口から液体吐出口に向けて薬剤が移送される結果、液体吐出口から生体内に所望量の薬剤が吐き出される。薬剤の補充時には、補充機構の挿入孔に補給用の針が挿入されることによって、挿入孔と交わる供給用孔部に向けて薬剤が供給され、挿入孔と交わる排出用孔部から体液等の流通路内の残留液が排出される。これにより、薬剤の投与時には、収容容器の流通路を通して薬剤を移送することで、液体吐出口から吐き出される薬剤の濃度をほぼ一定に維持することができるとともに、薬剤の補充時には、生体内に配置させたままで流通路全体の薬剤の濃度を適切に維持しながら効率良く薬剤を補充することができる。その結果、薬剤の補充時の手間を軽減しつつ、投与される薬剤の濃度及び性質を効率的に維持することができる。

挿入孔は、直線状に延在し、供給用孔部及び排出用孔部とは、その延在方向に沿って距離をおいて交わることが好ましい。この場合、薬剤の補給時に挿入孔に挿入される補給用針の構造を単純化することができるとともに、生体内に装置を配置させた状態での薬剤の補充作業がスムーズとなる。

また、収容容器の外面上に設けられ、ポンプ機構に電力を供給するための太陽電池セルを更に備えることも好ましい。こうすれば、装置を生体内に配置させたままで生体内に向けて透過する赤色領域から赤外線領域の光によってポンプ機能に給電することができるので、電池交換等の必要なしに長期的に装置を連続使用することができる。

本発明の生体内薬剤放出キットは、上述した生体内薬剤放出装置と、生体内薬剤放出装置の挿入孔に挿入された状態で、先端部における供給用孔部及び排出用孔部のそれぞれに対向する位置から基端部にかけて２つの貫通孔が形成された薬剤補充用針とを備える。

このような生体内薬剤放出キットによれば、薬剤の補充時には、補充機構の挿入孔に薬剤補給用針が挿入されることによって、挿入孔と交わる供給用孔部に向けて薬剤が供給され、挿入孔と交わる排出用孔部から体液等の流通路内の残留液が排出される。これにより、薬剤の投与時には、収容容器の流通路を通して薬剤を移送することで、液体吐出口から吐き出される薬剤の濃度をほぼ一定に維持することができるとともに、薬剤の補充時には、生体内に配置させたままで流通路全体の薬剤の濃度を適切に維持しながら効率良く薬剤を補充することができる。その結果、薬剤の補充時の手間を軽減しつつ、投与される薬剤の濃度及び性質を効率的に維持することができる。

本発明によれば、薬剤の補充時の手間を軽減すると共に、投与される薬剤の濃度及び性質を効率的に維持することができる。

以下、図面を参照しつつ本発明に係る生体内薬剤放出装置及び生体内薬剤放出キットの好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明においては同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明を省略する。

図１は、本発明の好適な一実施形態である生体内薬剤放出装置の平面図である。同図に示す生体内薬剤放出装置１は、人体の腹空内等の生体内に配置されて生体に薬剤を投与するための装置である。具体的には、糖尿病等の特定疾患を患っている患者用に用いられる。通常、糖尿病を患っている患者においては、インスリン等のホルモン物質が膵臓から十分に放出されないために、重症度に応じて規則的に毎食後にインスリンの注射が必要とされる。注射の代替として皮膚や鼻粘膜からインスリンを吸収させようという試みもあるが、本実施形態の生体内薬剤放出装置１は、生体内に配置させてインスリン等の微量の特定薬剤を定期的及び定量的に投与しようとするものである。

生体内薬剤放出装置１は、円筒形状で内部に薬剤を収容するための空洞が形成された直径数ｃｍの収容容器２と、収容容器２の側面上の中心軸を挟んで向かい合う位置に設けられた２つの可動弁３，４と、収容容器２の内部に設けられたポンプ５、流通路６、補充機構７、及び電源部８とを備えている。ここで、生体内薬剤放出装置１に内蔵される２つの可動弁３，４及びポンプ５により、装置内部及び装置内部と外部との間で薬剤を移送するためのポンプ機構が構成される。以下、生体内薬剤放出装置１の構成要素について詳細に説明する。

可動弁３の断面図である図２に示すように、可動弁３は、収容容器２の側壁と一体的に形成され内部に微小空洞が形成された略直方体形状の空洞部９を有し、空洞部９における外側の壁面には、空洞内に向けて貫通する液体吸引口１０が形成され、空洞部９における内側の壁面には、収容容器２内のポンプ５を経由して流通路６に繋がる液体送出口１１が形成されている。また、可動弁３は、空洞部９の内部において液体吸引口１０及び液体送出口１１を開閉するための開閉部１２を有している。開閉部１２は、その一端が空洞部９の内部の一端に固定されて収容容器２の側面に沿って空洞部９の他端側に延び、リード線Ｌ２（図１参照）を介した電源部８からの電圧信号の印加により収容容器２の側面の厚み方向に屈曲動作する長尺状のバイモルフ型圧電素子１３を有する。このバイモルフ型圧電素子１３の先端には、収容容器２の側壁の厚み方向に延びるように取り付けられ、バイモルフ型圧電素子１３の屈曲動作に応じて液体吸引口１０及び液体送出口１１を同時に開閉する２つの円錐形状の弁部１４，１５が取り付けられている。

同様に、図３に示すように、可動弁４は、収容容器２の側壁と一体的に形成された空洞部１６を有し、空洞部１６における外側の壁面には、空洞内に向けて貫通する液体吐出口１７が形成され、空洞部１６における内側の壁面には、収容容器２内の流通路６に繋がる液体送入口１８が形成されている。また、可動弁４は、空洞部１６の内部において液体吐出口１７及び液体送入口１８を開閉するための開閉部１９を有している。開閉部１９は、その一端が空洞部１６の内部の一端に固定されて空洞部１６の他端側に延び、リード線Ｌ１（図１参照）を介した電源部８からの電圧信号の印加により屈曲動作するバイモルフ型圧電素子２０を有する。このバイモルフ型圧電素子２０の先端には、収容容器２の側壁の厚み方向に延びるように取り付けられ、バイモルフ型圧電素子２０の屈曲動作に応じて液体吐出口１７及び液体送入口１８を同時に開閉する２つの円錐形状の弁部２１，２２が取り付けられている。

収容容器２内には、上記可動弁３に隣接してポンプ５が設けられている。図４は、ポンプ５の構造を示す図であり、（ａ）は、ポンプ５の縦断面図、（ｂ）は、ポンプ５の横断面図である。ポンプ５は、シリコン基板等からなり、長手方向に沿って互いに平行な２つの側壁を有する矩形状のベース板２３と、ベース板２３の底面と微小距離を空けて向かい合うようにベース板２３にその側壁に沿って固定された略直方体形状のピエゾ素子（圧電素子）２４とを有する。このベース板２３とピエゾ素子２４との間には、ベース板２３の長手方向に沿って流路が形成され、ベース板２３の長手方向の一端側には液体吸引口２５ａが、ベース板２３の長手方向の他端側には液体吐出口２５ｂが形成される。このピエゾ素子２４のベース板２３と反対側の外面には、ベース板２３の長手方向に沿って複数の微小電極板２６が等間隔で固定されている。微小電極板２６は、リード線Ｌ１を介して電源部８に電気的に接続され、ベース板２３の長手方向に沿って所定割合で変化する位相を有する電圧信号が、電源部８によって印加される。これにより、ピエゾ素子２４のベース板２３と向かい合う面の表面形状において、液体吸引口２５ａから液体吐出口２５ｂに向けて進行する進行波が生成可能とされ、ポンプ５内において液体吸引口２５ａから液体吐出口２５ｂに向けて液体が送られる。

このような構造を有するポンプ５は、その液体吸引口２５ａが可動弁４の液体送出口１１に接続された状態で空洞部９の壁面に接して固定されるとともに、その液体吐出口２５ｂが流通路６に接続される。

図１に戻って、収容容器２の空洞内のポンプ５と可動弁４との間には、管状の流通路６が、収容容器２の中心軸に沿って複数回折り返して設けられている。このような管状の流通路６は、管状の部材によってなるものであってもよいし、ブロック状部材に貫通孔が設けられたものであってもよい。この流通路６の両端には、開口端２７，２８が設けられ、開口端２７は収容容器２の空洞内に通じており、開口端２８は補充機構７（詳細は、後述）に接続されている。また、流通路の開口端２７，２８近傍の管壁にはそれぞれ開口部２９，３０が設けられ、開口部２９はポンプ５の液体吐出口２５ｂと接続され、開口部３０は、可動弁４の液体送入口１８と接続されている。

さらに、収容容器２の空洞部内には、流通路６の開口端２８に接して補充機構７が固定されている。図５は、補充機構７の側面図である。図１及び図５を参照して、補充機構７は、収容容器２の側面に埋め込まれたその樹脂製の略直方体形状の部材であり、その上面３１が外部に露出した状態で固定されている。補充機構７には、上面３１から収容容器２の中心軸に垂直な方向に、すなわち、収容容器２の外部から内部に向けて直線状に延びる断面楕円形状の挿入孔３２が形成されている。また、補充機構７には、一の側面３３から挿入孔３２に対して垂直な方向に交わる直線状の供給用孔部３４と、他の側面３５から挿入孔３２に対して垂直な方向に交わり、供給用孔部３４とは挿入孔３２の延在方向において離間する排出用孔部３６とが形成されている。この供給用孔部３４は、その側面３３上の開口が流通路６の開口端２８と接続される一方、排出用孔部３６は、その側面３５上の開口が収容容器２の空洞内に通じることにより、間接的に流通路６の開口端２７に接続されている。また、供給用孔部３４には、側面３３側から内側への液体の流入を防止するための逆止弁が設けられ、排出用孔部３６には、内側から側面３５側への液体の流出を防止するための逆止弁が設けられている。

また、収容容器２の側面上には、電源部８が埋め込まれている。電源部８は、可動弁３，４及びポンプ５に電圧信号（電力）を供給することによって、可動弁３，４及びポンプ５を駆動する。具体的には、電源部８の収容容器２の外部に露出した面３７には、近赤外領域の感度が高い太陽電池セルＳが取り付けられており、太陽電池セルＳへの近赤外光を含む光の入射に応じて電力が生成され、電源部８内部の図示しない回路部を介して、リード線Ｌ１，Ｌ２に電圧信号が送出される。このとき、電源部８は、可動弁３の液体吸引口１０及び液体送出口１１と、可動弁４の液体吐出口１７及び液体送入口１８とを同時に開閉するとともに、可動弁３，４が開くタイミングに合わせて流通路６内の液体を開口部２９から開口部３０に向けて圧送するように電圧信号を生成する。これにより、可動弁３の液体吸引口１０から可動弁４の液体吐出口１７に向けて流通路６内に液体が移送される。

ここで、生体内薬剤放出装置１の動作について説明する。

初期状態として、生体内薬剤放出装置１の流通路６には、開口端２７から開口端２８にかけてほぼ全長に亘って薬剤が充填されている。このような状態の生体内薬剤放出装置１を生体内に配置させた後、所定のタイミングで可動弁３，４が開かれると同時にポンプ５が駆動される。これにより、液体吸引口１０から液体送出口１１及び開口部２９を経由して生体内の体液が流通路６内に吸入されると同時に、流通路６内の薬剤が開口端２７から開口端２８に向けて流通される。その結果、流通路６内の圧力が高まることによって開口部３０から液体送入口１８及び液体吐出口１７を経由して生体内に薬剤が放出される。このとき、薬剤の放出量に応じて流通路６内における体液と薬剤とで形成される界面が、開口端２７側から開口端２８側に移動する。

続いて、本実施形態に係る生体内薬剤放出キットについて説明する。上述した生体内薬剤放出装置１への薬剤の補充を簡便に実施するために、生体内薬剤放出キットを用いることができる。生体内薬剤放出キットは、上述した生体内薬剤放出装置１と、生体内薬剤放出装置１内にインスリン等の薬剤を補充するための薬剤補充用針１０１とから構成される。

図６は、薬剤補充用針１０１の構造を示す側面図である。同図に示すように、薬剤補充用針１０１には、その先端部から基端部にかけて２つの貫通孔１０２，１０３が独立して形成されている。これらの貫通孔１０２，１０３は、補充機構７の挿入孔３２に挿入された状態で、貫通孔１０２及び貫通孔１０３の先端側開口部が、それぞれ、排出用孔部３６及び供給用孔部３４に対向する位置にくるように形成されている（図５参照）。

このような構成の薬剤補充用針１０１によって薬剤を補充する際には、薬剤補充用針１０１が体壁を通じて生体内薬剤放出装置１の挿入孔３２に差し込まれる。そして、貫通孔１０２の基端側開口部に図示しない吸引ポンプが接続されるとともに、貫通孔１０３の基端側開口部から薬剤が供給される。これにより、流通路６の開口端２７から収容容器２の空洞内を経由して外部に体液が排出され、開口端２８から流通路６の内部に薬剤が補充される。このときの薬剤の補充量に応じて、流通路６内における体液と薬剤とで形成される界面が、開口端２８側から開口端２７側に移動する。このとき、補充機構７の供給用孔部３４及び排出用孔部３６には逆止弁が設けられているので、生体内への薬剤の放出時の補充機構７における薬剤又は体液の逆流が防止される。

以上説明した生体内薬剤放出装置１及び生体内薬剤放出キットによれば、生体内に配置された際にポンプ機構を機能させることにより、薬剤を収容した収容容器２の流通路６内を液体吸引口１０から液体吐出口１７に向けて薬剤が移送される結果、液体吐出口１７から生体内に微量の薬剤が定量的に吐き出される。薬剤の補充時には、補充機構７の挿入孔３２に薬剤補充用針１０１が挿入されることによって、挿入孔３２と交わる供給用孔部３４に向けて薬剤が供給され、挿入孔３２と交わる排出用孔部３６から体液等の流通路６内の残留液が排出される。これにより、薬剤の投与時には、収容容器２の流通路６を通して薬剤を移送することで、液体吐出口１７から吐き出される薬剤の濃度をほぼ一定に維持することができるとともに、薬剤の補充時には、生体内に配置させたままで流通路６全体の薬剤の濃度を適切に維持しながら効率良く薬剤を補充することができる。特に、管状の流通路６を採用することで、常に流通路６内における薬剤と体液との界面が維持され、薬剤放出時及び薬剤補充時における体液による薬剤の希釈化が防止される。その結果、薬剤の補充時の手間を軽減しつつ、投与される薬剤の濃度及び性質を効率的に維持することができる。

また、補充機構７の挿入孔３２は、直線状に延在し、供給用孔部３４及び排出用孔部３６とは、その延在方向に沿って距離をおいて交わっているので、薬剤の補給時に挿入孔３２に挿入される薬剤補充用針の構造を単純化することができるとともに、生体内に装置を配置させた状態での薬剤の補充作業がスムーズとなる。

なお、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではない。例えば、可動弁３，４のみで流通路６内に薬剤を移送可能である場合には、ポンプ５は省略されていてもよい。

また、ポンプ５の構造としては、特定の構造には限定されず、図７に示すように、略直方体形状の２枚のピエゾ素子２２４ａ，２２４ｂを対面させてピエゾ素子２２４ａ，２２４ｂの長手方向の一端側に液体吸引口２２５ａが、他端側に液体吐出口３２５ｂが形成された構造を採ってもよい。また、図８に示すように、円筒形状のピエゾ素子３２４の内側にピエゾ素子３２４の内面と微小距離を空けて軸部材３２３が固定され、ピエゾ素子３２４の長手方向の一端側に液体吸引口３２５ａが、他端側に液体吐出口３２５ｂが形成されたような構造を有していてもよい。

また、ポンプ５としては、微細加工技術（ＭＥＭＳ）によって加工された静電駆動型のマイクロポンプや、抵抗素子を用いた加熱制御によって進行波を生成可能な形状記憶合金を備えたポンプを用いてもよい。

本発明の好適な一実施形態である生体内薬剤放出装置の平面図である。 図１の一方の可動弁の構造を示す断面図である。 図１の他方の可動弁の構造を示す断面図である。 図１のポンプの構造を示す図であり、（ａ）は、ポンプの縦断面図、（ｂ）は、ポンプの横断面図である。 図１の補充機構の構造を示す側面図である。 本実施形態における薬剤補充用針の構造を示す側面図である。 図１のポンプの変形例の構造を示す図であり、（ａ）は、ポンプの縦断面図、（ｂ）は、ポンプの横断面図である。 図１のポンプの変形例の構造を示す図であり、（ａ）は、ポンプの縦断面図、（ｂ）は、ポンプの横断面図である。

符号の説明

１…生体内薬剤放出装置、２…収容容器、３，４…可動弁（ポンプ機構）、５…ポンプ（ポンプ機構）、６…流通路、７…補充機構、１０…液体吸引口、１７…液体吐出口、３４…供給用孔部、３６…排出用孔部、１０１…薬剤補充用針、１０２，１０３…貫通孔、Ｓ…太陽電池セル。

Claims (4)

1. 生体内に配置されて前記生体に薬剤を投与する生体内薬剤放出装置であって、
   前記薬剤を収容するとともに所定位置に液体吸引口及び液体吐出口が形成され、且つ、前記液体吸引口と前記液体吐出口の間に前記薬剤を流通させるための流通路を有する収容容器と、
   前記収容容器内に設けられ、前記流通路内の前記液体吸引口から前記液体吐出口に向けて前記薬剤を移送するポンプ機構と、
   前記収容容器内に設けられ、前記薬剤を補充するための補充機構とを備え、
   前記補充機構は、前記流通路と前記液体吸引口側において接続された供給用孔部と、前記流通路と前記液体吐出口側において接続された排出用孔部と、前記供給用孔部及び前記排出用孔部の両方に交わり、前記収容容器の外部から内部に向けて延びる挿入孔とを有する、
   ことを特徴とする生体内薬剤放出装置。
2. 前記挿入孔は、直線状に延在し、前記供給用孔部及び前記排出用孔部とは、その延在方向に沿って距離をおいて交わる、
   ことを特徴とする請求項１記載の生体内薬剤放出装置。
3. 前記収容容器の外面上に設けられ、前記ポンプ機構に電力を供給するための太陽電池セルを更に備えることを特徴とする請求項１又は２記載の生体内薬剤放出装置。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の生体内薬剤放出装置と、
   前記生体内薬剤放出装置の前記挿入孔に挿入された状態で、先端部における前記供給用孔部及び前記排出用孔部のそれぞれに対向する位置から基端部にかけて２つの貫通孔が形成された薬剤補充用針と、
   を備えることを特徴とする生体内薬剤放出キット。

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