JP2008509770A - 液体投与装置 - Google Patents

Abstract

液体投与装置（１０）は、第１開口（１７）及び第２開口（１８）を有すると共に、投与されるべき液体が使用時に保持されるチェンバ（１１）と、上記第１開口内に保持されて、上記チェンバからのみの液体の流れを可能にする一方向バルブ（１９）と、上記チェンバ内にスライド可能に保持されて上記第２開口を閉じる閉止体（１３）とを有する。上記閉止体は可撓性エレメント（２１）を持つアクチュエータ（２２，２４）を含み、該可撓性エレメントは、作動時に、上記チェンバ内へと伸びるようにされて、該チェンバの体積を減少させ、これにより液体が上記バルブを介してチェンバから排出されるようにする。作動が停止されると、上記閉止体は、投与された液体の量だけチェンバの体積を減少させるようにチェンバ内をスライドさせられる。

Description

本発明は、液体投与装置に係り、特には薬剤送り注入に、又はペースト若しくはクリーム等の材料の計量された調合のための消費者向け調合製品に使用することができるような装置に関する。

マイクロ流体及び投与の分野における近年の進歩は、極めて小さな体積の流体の精密な制御を求めており、本発明が特に関連性を有するのは斯かる分野である。マイクロ流体、薬剤注入及び投与においては、小さな物理的寸法を持つ流れシステムが必要とされるが、既存のシステムの物理的寸法は、現在の処、利用可能な液体投与装置の複雑さ及びスペース的要件により制限されている。

通常、例えばインシュリン等の薬剤を投与する注入装置は、モータ駆動型注入器を用いて動作する。この原理は、少なくとも１９７６年から知られている。これらのシステムは、貯留器のボアに沿ってプランジャを駆動するために、エンコードされたモータ、減速ギヤボックス及び親ネジを使用している。上記プランジャは上記貯留器から液体を強制的に送り出す。斯かるシステムは、比較的複雑、高価及び大型である。これらのシステムの寸法及び重量は、今までの処、皮膚に装着する投与装置の開発を妨げていた。代わりに、注入個所は、長い配管を介して、ユーザのポケット内又はベルト上で運ばれる別のユニットに接続される。この長い配管は、体積的コンプライアンスの問題、閉塞検出遅れを生じさせ、当該システムを呼び水処理する（prime）のに掛かる時間を増大させる。加えて、この様にして注入位置を投与装置から隔てることは、当該システムを使うのを一層面倒にさせる。

従って、本発明は、上述した問題を克服すると共に、皮膚に装着することができるような充分に小さな寸法に作製することができるような液体投与装置を提供することを目指すものである。

本発明によれば、
使用時に投与されるべき液体が保持され、第１開口及び第２開口を有するようなチェンバと、
第１開口内に保持されて、上記チェンバからのみの液体の流れを可能にする一方向バルブと、
第２開口を閉止するために上記チェンバ内にスライド可能に保持される閉止体と、
を有し、
上記閉止体は、作動時に上記チェンバ内へと伸びるようにされて該チェンバの体積を減少させ、これにより液体が前記バルブを介して上記チェンバから排出されるようにさせるような可撓性エレメントを有するアクチュエータを含み、
該アクチュエータが停止された場合に、投与された液体の量だけ上記チェンバの体積を減少させるように上記閉止体が該チェンバ内でスライドさせられるような液体投与装置が提供される。

従って、本発明は、注入個所の近傍で皮膚に装着することができ、これにより長いチューブの必要性をなくすように充分に小さな寸法に製作することができるような液体投与装置を提供する。更に、モータ、ギヤボックス及び親ネジというより、簡単なアクチュエータを使用することによって、本発明は装置の複雑さ及び重量が大幅に低減されることを保証する。

この明細書において、“液体”なる用語は、クリーム、ペースト、懸濁液及び如何なる他の流動可能な物質をも含む。

前記可撓性エレメントは、ダイヤフラムとするか、又は典型的にはゴム等のエラストマ材料から形成される他の適切な薄い構造体とすることができる。前記アクチュエータは、該可撓性エレメント上に取り付けることができる。

上記アクチュエータはマイクロプロセッサ又は他のプログラマブル制御装置に接続することができ、かくして該アクチュエータの動作は精密に制御することができる。このような制御装置は、当該液体投与装置が自動的に、即ち医師、看護師等による規則的な監視無しで動作されるのも可能にする。

前記チェンバは、前記バルブに隣接した縮径部分を有することができる。

一実施例においては、前記アクチュエータは圧電（piezoelectric）素子を有することができる。該圧電素子は、好ましくは、作動時に前記可撓性エレメントがチェンバ内へとのみ伸びる一方、作動が停止された場合に通常の非伸張状態に戻るように構成される。該可撓性エレメントは上記圧電素子自体とすることができるか、又は該可撓性エレメントの構造の一部として上記圧電素子を含むこともできる。

他の例として、第２実施例においては、上記アクチュエータは形状記憶合金エレメントを含み、該エレメントは好ましくは上記可撓性エレメントに接続される。該形状記憶合金エレメントは、好ましくは、複数のフックにより上記可撓性エレメントに接続される。該形状記憶合金エレメントは、好ましくは、作動時に上記可撓性エレメントがチェンバ内へとのみ伸び、作動が停止された場合に該形状記憶合金エレメントの通常の非伸張状態に戻るように構成される。

以下、本発明の実施例を、添付図面を参照して説明する。

図１は、外壁１２及び閉止体１３により画成されたチェンバ１１を有する液体投与装置１０を示す。外壁１２は、相対的に大きな円筒部１４と、相対的に狭い円筒部１５と、斯かる相対的に大きな及び相対的に小さな円筒部を接続するテーパ状部分１６とを規定するように成形されている。チェンバ１１は第１開口１７及び第２開口１８を有している。一方向バルブ１９が上記第１開口内に保持されて、チェンバ１１からのみの液体の流れを可能にしている。閉止体１３は、第２開口１８内に保持され、該閉止体と壁１２の内側表面との間にスライド封止部２０を備えている。

使用時には、或る体積の液体（図示略）がチェンバ１１内に保持され、閉止体１３は該チェンバ内に空きの空間が存在しないように該体積の液体に接触して配置される。閉止体１３には、可撓性エレメント２１、及び圧電素子又は形状記憶合金エレメント等のアクチュエータ（図３及び４参照）が設けられている。

図２Ａないし２Ｃを参照すると、図２Ａは非活性状態の図１の装置を示している。前記アクチュエータが作動されると、可撓性エレメント２１は、図２Ｂに見られるように、チェンバ１１内へと伸びるようにされる。このことは、チェンバ１１の体積を減少させ、結果として、小さな体積の液体がバルブ１９を介して排出される。作動が停止されると、上記可撓性エレメントは自身の非伸張状態に戻ろうとし、前記一方向（チェック）バルブは空気が当該装置に入るのを防止するので、チェンバ１１内の圧力は減少される。当該チェンバの外側の周囲圧と、該チェンバ内のより低い圧力との間の差は、閉止体１３を壁１２の内側表面に沿って移動させる。このことは、チェンバ１１の体積を減少させ、該チェンバ内の圧力を周囲の外部圧に等しくさせる。そのようにする間に、図２Ｃに見られるように、封止部２０は壁１２の内側表面に沿ってスライドし、かくして、閉止体１３はバルブ１９に向かって増分距離だけ進み、当該装置は前記アクチュエータの更なる作動に際して更なる体積の流体を投与するように準備される。

図３は、図１の装置に使用する閉止体の一例を示す。この例では、閉止体１３はスライド封止部２０に取り付けられた可撓性エレメント２１を有し、これにより開口１８を閉じる。圧電素子を有するアクチュエータ２２が、該可撓性エレメント２１に取り付けられている。圧電素子２２に電界が付与されると、該圧電素子は収縮され、これにより可撓性エレメント２１に抗して作用し、該可撓性エレメント２１がチェンバ１１内へと伸びるようにさせる。上記圧電素子から電界が除去されると、該圧電素子は元の形状に戻り、これにより上記可撓性エレメントが元の形状に戻るようにさせる。該可撓性エレメント２１は弾性的でもよく、該エレメント２１の弾性は上記圧電素子が元の形状に戻るのを補助することができる。

閉止体の他の例が図４に示され、該例において可撓性エレメント２１はスライド封止部２１に取り付けられ、これにより開口１８を閉じる。この例では、アクチュエータは、ループに形成され、且つ、上記可撓性エレメント２１に接続された複数のフック２５の周囲に固定された或る長さの形状記憶合金ワイヤ２４からなっている。適切な電流がワイヤ２４に通されると、該ワイヤは長さが大幅に縮み、これによりフック２５が互いに向かって引き込まれるようにさせると共に、上記可撓性エレメントがチェンバ１１内へとたわむようにさせる。上記電流が停止されると、上記ワイヤは元の長さに戻り、上記可撓性エレメントは元の形状に戻る。この場合においても、上記可撓性エレメントは、元の状態への戻りを補助するために弾性的とすることができる。

図３及び４に示した両方の構成において、一方向バルブ及び液体が排出された後のチェンバ１１内の周囲より低い圧力により、アクチュエータ及び可撓性エレメントは、スライド封止部２０を壁１２の内側表面に沿って第１開口に向かって移動させることにより元の形状に戻る。

図５に示すように、本発明の液体投与装置には、一方向バルブ１９から離れる方向への閉止体１３の移動を防止（又は少なくとも妨害）するために、当該チェンバの壁１２に係合する１以上のエレメントを設けることができる。一例においては、Ｏリング３０を封止部２０と同様に使用することができ、該Ｏリングは閉止部１３の第１開口から離れる方向の（即ち、図５における下方への）移動を防止するように整形又は形成することができる。更に又は代わりに、典型的には弾性材料から形成される１以上の返し３１を設けることができ、これら返しは壁１２の内側表面に係合するように封止部２０から延びる。当該閉止体の第１開口へ向かう（即ち、図５における上方への）移動は、斯かる返しが壁１２の内側表面に沿ってスライドするので可能とされるが、反対方向の（即ち、図５における下方への）移動が試みられると、返し３１が壁１２の内側表面に食い込む。

図１は、本発明による装置の一例の概略側面図を示す。 図２Ａは、図１の装置の動作の或るステップを示す。 図２Ｂは、図１の装置の動作の他のステップを示す。 図２Ｃは、図１の装置の動作の他のステップを示す。 図３は、図１の装置に使用する閉止体の一例を示す。 図４は、図１の装置に使用する閉止体の第２の例を示す。 図５は、上記閉止体の不所望な方向への移動を防止するためのエレメントの２つの例を示す。

Claims (14)

1. 第１開口及び第２開口を有し、使用時に投与されるべき液体が保持されるチェンバと、
   前記第１開口内に保持され、前記チェンバからのみの液体の流れを可能にする一方向バルブと、
   前記チェンバ内にスライド可能に保持されて、前記第２開口を閉じる閉止体であって、
   作動されると前記チェンバ内へ伸びるようにされて該チェンバの体積を減少させ、これにより液体が前記バルブを介して前記チェンバから排出されるようにするような可撓性エレメントを備えるアクチュエータ、
   を含むような閉止体と、
   を有し、
   前記作動が停止されると、前記閉止体が、前記チェンバ内を投与された液体の量だけ該チェンバの体積を減少させるようにスライドさせられるような液体投与装置。
2. 請求項１に記載の液体投与装置において、前記アクチュエータが圧電素子を含むような液体投与装置。
3. 請求項２に記載の液体投与装置において、前記圧電素子が、駆動されると前記チェンバ内へとのみ伸び、駆動が停止されると、自身の通常の非伸張状態に戻るように構成されている液体投与装置。
4. 請求項２又は請求項３に記載の液体投与装置において、前記圧電素子が前記可撓性エレメントに取り付けられているような液体投与装置。
5. 請求項２又は請求項３に記載の液体投与装置において、前記圧電素子が前記可撓性エレメントの全て又は一部であるような液体投与装置。
6. 請求項１に記載の液体投与装置において、前記アクチュエータが形状記憶合金から形成されたエレメントを含むような液体投与装置。
7. 請求項５に記載の液体投与装置において、前記形状記憶合金が前記可撓性エレメントに接続されたワイヤとして形成されているような液体投与装置。
8. 請求項７に記載の液体投与装置において、前記ワイヤが複数のフックにより前記可撓性エレメントに接続されているような液体投与装置。
9. 請求項１ないし８の何れか一項に記載の液体投与装置において、前記アクチュエータがマイクロプロセッサ又は他のプログラマブル制御装置に接続されているような液体投与装置。
10. 請求項１ないし９の何れか一項に記載の液体投与装置において、前記チェンバが前記バルブに隣接した縮径部分を有するような液体投与装置。
11. 請求項１ないし１０の何れか一項に記載の液体投与装置において、前記閉止体が、前記可撓性エレメントと前記チェンバとの間に封止部を含むような液体投与装置。
12. 請求項１ないし１１の何れか一項に記載の液体投与装置において、前記閉止体の前記第１開口から離れる方向の移動を妨害するように前記チェンバの壁に係合する少なくとも１つのエレメントを更に有しているような液体投与装置。
13. 請求項１２に記載の液体投与装置において、前記係合するエレメントが前記閉止体に取り付けられた返しであるような液体投与装置。
14. 請求項１２に記載の液体投与装置において、前記係合するエレメントが前記閉止体と前記チェンバの壁との間のＯリング封止体であるような液体投与装置。

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