JP2010213939A - 薬液噴霧投与装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】内部に薬液Xが充填される薬液充填部2と、基端が薬液充填部2に接続されるとともに先端に薬液Xを吐出する吐出孔30が形成されたカテーテル3と、薬液充填部2内の薬液Xを、カテーテル3内を通して吐出孔30から吐出させる吐出機構4と、吐出機構4によって吐出孔30に送られる薬液Xに電圧を印加する電圧印加部5と、を備え、吐出孔30がカテーテル3の先端に複数形成されているとともに、これら複数の吐出孔30が20μm以上の間隔をあけて配設されている。
【選択図】図1
Description
そこで、従来、例えば下記特許文献1に示されるような、カテーテルの先端部分(一端部分)にノズルが設けられ、このノズルの基端側(他端側)に与圧室が形成され、この与圧室の基端側(他端側)に貯留部が形成された構成の薬液投与装置が提供されている。この薬液投与装置には、ノズルと与圧室とを連通、遮断する射出弁と、与圧室と貯留部とを連通、遮断する装填弁と、がカテーテルの内部に設けられている。また、与圧室には加圧ガス源と連通する加圧ガス導管が接続されている。
また、各吐出孔からそれぞれ吐出された薬液(複数の液糸)がカテーテルの径方向外側に広がって放出されるので、広範囲に薬液が噴霧される。
さらに、カテーテル先端が、鋭角な稜線(角)が無い形状になるため、カテーテルの先端が生体の内腔面に接触した際の生体に与える影響が軽減される。
まず、第1の実施の形態について、図1から図5に基いて説明する。
図1は本実施形態における薬液噴霧投与装置1の概略構成を模式的に表した図であり、図2は薬液噴霧投与装置1に備えられた薬液充填部2及びカテーテル3を模式的に表した断面図であり、図3はカテーテル3の先端部分を軸方向に切断した断面図であり、図4はカテーテル3の先端面を表した端面図であり、図5は薬液Xの噴霧状態を表した模式図である。
なお、図2に示す鎖線Oはカテーテル3の中心軸線を示しており、以下、単に「軸線O」と記す。また、本実施の形態においては、前記した軸線Oの長さ方向を「軸方向」と記し、軸線Oに直交する方向を「径方向」と記す。
また、制御回路41には、図示しない外部スイッチと接続している図示しないコントロール端子が内蔵されても良い。例えばダイヤルである外部スイッチが使用者によって操作されることで、制御回路41は、例えば薬液Xの送液量(モータ40の回転数)や送液速度(モータ40の回転速度)の少なくとも1つを調節しながら設定し、制御しても良い。
なお、制御回路41によって薬液Xの送液速度を変えると、薬液微粒子X1の径が変化する。
また、電圧発生回路50には、図示しない外部スイッチと接続している図示しないコントロール端子が内蔵されても良い。例えばダイヤルである外部スイッチが使用者によって操作されることで、電圧発生回路50は、例えば印加電圧の極性と、印加電圧の大きさと、印加電圧の印加継続時間等の少なくとも1つを調節しながら設定し、制御しても良い。
なお、電圧発生回路50によって印加電圧の大きさを変えると、薬液微粒子X1の径は変化する。
また、電圧発生回路50には、電源部7を高電圧にまで昇圧(発生)させる図示しないトランス等が内蔵されている。
また、ディスポシリンジ20とピストン21とカテーテル3及び電圧印加電極52は、可動部43及び電極コンタクト部材51から着脱自在の構成である。すなわち、ディスポシリンジ20、ピストン21、カテーテル3及び電圧印加電極52は、可動部43や電極コンタクト部材51から脱着可能であり、ディスポーザブル部品として症例に応じて使用後廃棄される。そして、電圧発生回路50、電極コンタクト部材51、薬液送液機構6、電源部7、筐体8、ディスポシリンジ固定枠9、及びカバー10は、例えば未使用のディスポシリンジ20、ピストン21、カテーテル3及び電圧印加電極52に接続し、リユース部品として再利用可能である。
ここで、オートクレーブ滅菌処理温度より低い融点を有する材料をカテーテル3の少なくとも一部に用いることにより、滅菌処理により破壊され、再利用を不可能とすることで、再利用による感染症を未然に防ぐことができる。例えば135℃でのオートクレーブ滅菌に対しては融点135℃以下の直鎖状低密度ポリエチレン(LLDPE)などを用いることで、滅菌処理により破壊され、再利用が不可能となる。
次に、所望量の薬液Xをディスポシリンジ20に充填した後、ピストン21をディスポシリンジ20内に挿嵌させる。上記した「所望量」とは、薬液Xによって患部Y1を治療するための適正量であり、吐出機構4によってディスポシリンジ20から吐出孔30に送液される量である。
これにより、薬液噴霧投与装置1が構成され、薬液噴霧投与装置1の準備が完了する。
詳細に説明すると、吐出孔30における薬液Xは、カテーテル3の外部の気体との間に、気液界面を形成している。この気液界面に電圧が作用すると、薬液Xの表面に働く静電気力によって気液界面が電気流体力学的に不安定になり、不安定点が発生する。この不安定点から帯電した霧化状態の薬液微粒子X1が噴霧される。また気液界面に高電圧が作用し、吐出孔30における気液界面の電界密度が臨界値に達すると、薬液Xの表面から細い液糸(糸状の薬液X)が引き出され、さらにその液糸が伸縮する。このとき、液糸の先端から薬液Xが、多数の薬液微粒子X1として、細い液糸から分裂する。さらに、高電圧の値が大きくなると、細い液糸における界面はさらに不安定になり、多数の不安定点が同時に発生する。薬液Xは、これら不安定点から、帯電した完全な霧化状態の薬液微粒子X1として吐出孔30から多数噴霧される。
なおカテーテル3は非導電性材料の四フッ化エチレン樹脂製であるため、薬液Xはカテーテル3内に滞留することなく噴霧される。
また、複数の吐出孔30が軸線Oに対して略回転対称となる位置に配設されているので、各吐出孔30からの薬液吐出速度が均一化され、各吐出孔30から吐出される各液糸の霧化位置が均一化される。
なお、図4、図5では、3つの吐出孔30が形成されているが、吐出孔30の数をより多く形成することにより、短時間により大量の薬液Xを投与できることは言うまでも無い。
また、薬液Xが一つの内部空間31内を流通して複数の吐出孔30にそれぞれ到達するため、薬液Xを吐出孔30に送達する際の液体圧力損失が抑制される。これにより、出力(送液力)が小さい吐出機構4を用いることができる。
また、吐出機構4によって送液速度を大きくさせ、電圧発生回路50によって印加電圧を大きくさせることで、薬液微粒子X1の径を維持したまま、単位時間当りの薬液Xの投与量を増加させることができる。
また、上記した薬液噴霧投与装置1では、カテーテル3は非導電材料である。これにより、生体に電圧が作用することがないため安全である。
次に、第2の実施の形態について、図6、図7に基いて説明する。
図6はカテーテル3の先端部分を軸方向に切断した断面図であり、図7は薬液Xの噴霧状態を表した模式図である。
なお、上述した第1の実施の形態と同様の構成については、同一の符号を付すとともに、その説明を省略する。
詳しく説明すると、カテーテル3の先端面は、略回転楕円体の形状を成している。具体的には、カテーテル3の内部空間31を閉塞する先端壁132はカテーテル3の先端側に膨出した半球カップ状に形成されており、先端壁132の壁厚さは例えば0.3mm程度に形成されている。この先端壁132には、複数の吐出孔30が軸線Oに対して略回転対称となる位置に形成されている。これら複数の吐出孔30は、それぞれ軸線Oに対して斜めに延在されている。
カテーテル3は、半球カップ状に加工されるとともに複数の吐出孔30が形成されたカップ部品(先端壁132)を、軸方向に延びた一つの貫通孔(内部空間31)を有する四フッ化エチレン樹脂製パイプの端面に溶融接合乃至は接着剤等により接合することにより製作することができる。
さらに、カテーテル3の先端が、鋭角な稜線(角)が無い形状になるため、カテーテル3の先端が内腔Yの表面に接触した際の生体に与える影響が軽減される。これにり、生体に対する安全性を一層向上させることができる。
次に、第3の実施の形態について、図8から図10に基いて説明する。
図8はカテーテル3の先端部分を軸方向に切断した断面図であり、図9はカテーテル3の先端面を表した端面図であり、図10は図8に示すZ−Z間の断面図である。
なお、上述した第1の実施の形態と同様の構成については、同一の符号を付すとともに、その説明を省略する。
詳しく説明すると、カテーテル3の内部空間31を閉塞する先端壁32には、複数のコーン形状の吐出孔130が形成されている。この吐出孔130は、入口側(始端側)の開口端面130aから出口側(終端側)の開口端面130bに向かうに従い漸次縮径されたテーパー形状を成している。すなわち、始端側の開口端面130aの開口面積S1と終端側の開口端面130bの開口面積S2とは、[S1>S2]の関係が成立している。具体的に説明すると、例えば、始端側の開口端面130aが内径約0.1mmで形成され、終端側の開口端面130bが内径約0.05mmで形成される。
なお、吐出孔130は、内周面130cが直線的に傾斜されたテーパー形状でなくてもよく、例えば、吐出孔の内周面が径方向内側に膨出したすり鉢形状の吐出孔であってもよく、或いは、吐出孔の内周面が径方向外側に膨出した椀形状の吐出孔であってもよい。
次に、第4の実施の形態について、図11、図12に基いて説明する。
図11はカテーテル3の先端部分を軸方向に切断した断面図であり、図12はカテーテル3の先端面を表した端面図である。
なお、上述した第1の実施の形態と同様の構成については、同一の符号を付すとともに、その説明を省略する。
詳しく説明すると、カテーテル3の内部空間31には、気体を送風するエア用パイプ135が配設されている。このエア用パイプ135の内周孔が上記した気体流通路134となる。エア用パイプ135は、軸線Oを共通軸にしてカテーテル3と同軸上に配置されている。エア用パイプ135の一端(基端)は、図示せぬエアポンプに接続されている。一方、エア用パイプ135の他端(先端)は、カテーテル3の先端壁32に貫設されており、エア用パイプ135の先端面はカテーテル3の先端面3a(先端壁32の外表面)と略面一に形成されている。複数の吐出孔30は、エア用パイプ135の先端部を取り囲むようにエア用パイプ135の径方向外側に配設されており、エア用パイプ135の先端部と平行に延設されている。
具体的に説明すると、例えば、外径約2.0mmのカテーテル3の中心に外径約1.0mmのエア用パイプ135が配置され、このエア用パイプ135を取り囲むように、直径の略0.075mmの吐出孔30が複数配設されている。なお、このときの吐出孔30間の間隔Lは約0.05mmとなる。
また、電圧印加電極52の線状電極部155は、エア用パイプ135の径方向外側に配設されており、エア用パイプ135の外周面とカテーテル3の内周面との間に配置されている。
さらに、吐出孔30から噴霧された薬液X(薬液微粒子X1)は、気体流通路134の先端開口端134aから放出された気体の流れに乗ってより遠方に送達される。これにより、カテーテル3の先端を近づけることが困難な患部Y1に対して薬液Xを投与することができ、薬液投与処置に要する時間を短縮することができる。例えば、肺胞等の患部Y1に対して、手前の気管支から薬液Xの噴霧を実施し、肺胞に薬液Xを投与することができる。
例えば、上記した実施の形態では、3つの吐出孔30が形成されているが、本発明は、吐出孔30が複数形成されていればよく、吐出孔30の数は適宜変更可能である。例えば、図13に示すように、5つの吐出孔30が形成されていてもよい。ここで、中心に位置する吐出孔30Aの内径D1と周囲に位置する4つの吐出孔30Bの内径D2は必ずしも一致している必要はなく、カテーテル3内の薬液Xの流速などに応じて最適な値を取ることができる。
このようにカテーテル形状を円形以外とすることにより、内視鏡管内でのカテーテルとの摩擦抵抗を低減し容易に目的部位へ挿入可能となり、処置時間の短縮が実現できる。また、断面視三角形の吐出孔230を形成することにより、図15に示すように、各吐出孔230における噴霧領域C1〜C3が明確に分けられ、患部Y1に対して薬液Xを均一に投与することができる。
2 薬液充填部
3、203 カテーテル
30、130、230 吐出孔
31 内部空間
4 吐出機構
5 電圧印加部
134 気体流通路
134a 先端開口端
O 軸線(中心軸線)
X 薬液
Claims (7)
- 内部に薬液が充填される薬液充填部と、
基端が前記薬液充填部に接続されるとともに先端に前記薬液を吐出する吐出孔が形成されたカテーテルと、
前記薬液充填部内の前記薬液を、前記カテーテル内を通して前記吐出孔から吐出させる吐出機構と、
該吐出機構によって前記吐出孔に送られる前記薬液に電圧を印加する電圧印加部と、
を備え、
前記吐出孔が前記カテーテルの先端に複数形成されているとともに、これら複数の前記吐出孔が20μm以上の間隔をあけて配設されていることを特徴とする薬液噴霧投与装置。 - 前記カテーテルには、前記薬液充填部内に連通する一つの内部空間が形成されており、該内部空間に各吐出孔がそれぞれ連通されていることを特徴とする請求項1に記載の薬液噴霧投与装置。
- 前記複数の吐出孔は、前記カテーテルの内部空間の中心軸線に対して略回転対称となる位置に配設されていることを特徴とする請求項1乃至2に記載の薬液噴霧投与装置。
- 前記複数の吐出孔が形成された前記カテーテルの先端面は、前記カテーテルの中心軸線を中心とする回転曲面状に形成されていることを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の薬液噴霧投与装置。
- 前記吐出孔は、カテーテル内部側からカテーテル外部側に向かうに従い漸次縮径されていることを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載の薬液噴霧投与装置。
- 前記カテーテルには、圧送された気体が流通する気体流通路が設けられ、該気体流通路の先端開口端は前記カテーテルの先端面に形成されており、前記先端開口端の周りに前記複数の吐出孔が配設されていることを特徴とする請求項1から5のいずれかに記載の薬液噴霧投与装置。
- 前記複数の吐出孔からそれぞれ吐出される各薬液は、前記電圧印加部によって同一極性に帯電されていることを特徴とする請求項1から6のいずれかに記載の薬液噴霧投与装置。
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