JP2014104113A - 注射器 - Google Patents

Abstract

【課題】適切な注射目的物質の射出を実現し得る構成を有する注射器を提供する。
【解決手段】ピストンにより加圧された注射目的物質が流れる流路を含み、該流路の開口端から注射対象領域に対して該注射目的物質を射出するノズル部を備える注射器であって、収容空間において注射器の使用時に該収容空間に収容された注射目的物質が流れ込まない位置に設けられた開口部であって、駆動部からのエネルギーによりピストンが推進し該収容空間に進入した際には、該ピストンの一部によって閉塞される開口部を介して、該収容空間と該収容空間の外部とを空気連通可能となるように繋ぐ空気通路を、備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、注射目的物質を注射対象領域に注射する注射器に関する。

火薬の点火により生じる燃焼ガスのエネルギーを利用して、注射成分を射出する注射器が広く開示されている。例えば、特許文献１に記載の注射器では、推進薬の燃焼により、ピストンと一体に形成された推進表面体が加圧され、該推進表面体の外周面とハウジングの内面とで画定される進路に沿って該推進表面体が推進することになる。そして、推進表面体と一体的に形成されたピストンが、該推進表面体の推進に伴って、該ピストンの外周面とハウジングの内面とで画定される別の進路に沿って推進する。この最終的なピストンの推進により、ピストンの前方に配置された注射成分が射出される。

特表２００４−５００９３３号公報

注射対象領域に対して注射目的物質を送り込む場合、当該注射目的物質を所定の場所に届けるべく、射出される注射目的物質にエネルギーを付与する駆動部が注射器に設けられる。そして、当該駆動部によって付与されたエネルギーを注射目的物質に伝えることで、効率的な且つ正確な注射の実現が図られることになる。ここで、注射目的によって注射目的物質に含まれる成分や、該成分を送り込むべき注射対象領域内の目的部位、特に深さ方向において認識される送り込むべき部位が異なる。例えば生体に対して注射を行う場合、生体の注射対象領域には、皮膚や筋肉、内臓等の様々な構造体が含まれ、これらの構造体を構成する生体組織は、その表面（注射を行う場合に、注射器が構造体に触れる表面）からの深さによってその機能が異なってくるためであり、注射液中の成分がその目的とする生体組織（目的部位）に届かなければ、その効果を適切に発揮させることが難しくなるからである。

一方で、注射器から射出される注射目的物質は、駆動部からのエネルギーが伝わる前には、注射器内の所定の空間に収容されているが、このとき注射目的物質が空気と併存していると、注射目的物質とともに併存していた空気も一緒に射出されることになる。その結果、注射対象領域に向かって推進すべき注射目的物質が、ともに射出される空気の影響を受け拡散し、注射目的物質を生体内の所望の部位に届けることが困難となる。特に、所定空間に収容すべき注射目的物質の量や注射器への注射目的物質の充填の態様によっては、所定空間において注射目的物質は比較的多くの空気と併存することにもなるため、その場合は、注射器の深さ精度が悪化しやすくなる。

そこで、本発明は、上記した問題に鑑み、適切な注射目的物質の射出を実現し得る構成を有する注射器を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は、注射器から射出される注射目的物質が収容される収容空間と、その外部とを空気連通可能となるように繋ぐ空気通路を設けることとした。該空気通路を介して、注射時に加圧された空気を収容空間の外部に押し出すことで、空気が注射目的物質とともに射出されるのを可及的に抑制することができる。

具体的には、本発明は、注射対象領域に注射目的物質を注射する注射器であって、前記注射目的物質を射出するためのエネルギーを発生させる駆動部と、前記駆動部によって発生されたエネルギーによって推進するピストンの進路を画定するピストンホルダと、前記ピストンにより加圧された前記注射目的物質が流れる流路を含み、該流路の開口端から注射対象領域に対して該注射目的物質を射出するノズル部と、を備える。そして、前記駆動部によるエネルギー発生が行われる前において、前記ノズル部の内側には、前記ピストンの進行方向側に前記注射目的物質が収容される収容空間が形成される。更に、前記注射器は、前記収容空間において前記注射器の使用時に該収容空間に収容された前記注射目的物質が流れ込まない位置に設けられた開口部であって、前記駆動部からのエネルギーにより前記ピストンが推進し該収容空間に進入した際には、該ピストンの一部によって閉塞される開口部を介して、該収容空間と該収容空間の外部とを空気連通可能となるように繋ぐ空気通路を備える。

本発明に係る注射器において、駆動部は注射目的物質を射出するためのエネルギーを発生し、ピストンに当該エネルギーを伝えることが可能であれば、エネルギー源としては、様々な公知のエネルギー発生態様を採用することができる。例えば、点火装置によって点火される点火薬や、燃焼によりガスを発生させるガス発生剤を採用することができる。なお、点火薬としては、例えば、ジルコニウムと過塩素酸カリウムを含む火薬、水素化チタンと過塩素酸カリウムを含む火薬、チタンと過塩素酸カリウムを含む火薬、アルミニウムと過塩素酸カリウムを含む火薬、アルミニウムと酸化ビスマスを含む火薬、アルミニウムと酸化モリブデンを含む火薬、アルミニウムと酸化銅を含む火薬、アルミニウムと酸化鉄を含む火薬のうち何れか一つの火薬、又はこれらのうち複数の組み合わせからなる火薬であってもよい。これらの点火薬の特徴としては、その燃焼生成物が高温状態では気体であっても常温では気体成分を含まないため、点火後燃焼生成物が直ちに凝縮を行う結果、本発明の注射器を生体に対する注射に用いた場合、生体の注射対象領域のより浅い部位への効率的な注射が可能となる。また、上記以外の駆動部の態様として、バネ等の弾性部材のエネルギーや圧縮ガスのエネルギーを射出のためのエネルギーに利用してもよい。

上記駆動部による射出のためのエネルギーは、直接に又は間接にピストンに伝えられ、当該ピストンの推進力となる。このピストンは、ピストンホルダ内に画定された進路を、上記エネルギーによってノズル部側に向かって推進していくことになる。そして、ピストンの進行方向側において、収容空間に収容されている注射目的物質に対してピストンが向かっていくことで、注射目的物質にエネルギーが伝えられ、ノズル部に形成された流路に沿って注射目的物質が押し出され、最終的に注射対象領域に向けて射出される。

ここで、注射実行前においては収容空間に注射目的物質が収容されているが、このとき収容空間に占める注射目的物質の割合等によっては、注射目的物質が比較的多くの空気と併存している状態に置かれる。そのような状態にある注射目的物質に対してピストンから押圧力が付与されると、注射目的物質が空気とともに拡散した状態で注射器の外部へ射出されることになる。射出された注射目的物質が拡散してしまうと、注射目的物質が有する運動エネルギーが低下し、例えば、注射対象領域を貫通する貫通力が低下することで、注射目的物質を所望の部位に届けるのが困難となり得る。

そこで、本発明に係る注射器においては、収容空間と該収容空間の外部とを空気連通可能となるように繋ぐ空気通路が設けられる。この空気通路は、駆動部からのエネルギーによりピストンが推進することで加圧される収容空間内の空気を、収容空間側に設けられた開口部を介して、該収容空間の外部へと送り出すことを可能とするものである。その結果、注射目的物質とともに射出される空気量を軽減し、空気による注射目的物質の拡散傾向を抑制することができる。また、収容空間側に設けられた開口部は、注射器の使用時に該
容空間内の注射目的物質が流れ込まない位置に設けられ、且つ駆動部からのエネルギーによりピストンが推進し収容空間に進入した際には、ピストンの一部によって閉塞される。そのため、ピストンの推進により生じる加圧空気は開口部から排出されるとともに、その後はピストンによって該開口部が塞がれることで、注射目的物質が空気通路を経て外部に漏れ出すことは回避され、好適な注射目的物質の射出を実現することができる。

なお、本発明に係る注射器においては、注射目的物質は、注射対象領域の目的部位で効能が期待される成分を含むものである。そのため、少なくとも駆動部によるエネルギーでの射出が可能であれば、収容空間における注射目的物質の収容状態や、液体やゲル状等の流体、粉体、粒状の固体等の注射目的物質の具体的な物理的形態は問われない。たとえば、注射目的物質は液体であり、また固体であっても射出を可能とする流動性が担保されればゲル状の固体であってもよい。そして、注射目的物質には、目的部位に送り込むべき成分が含まれ、当該成分は注射目的物質の内部に溶解した状態で存在してもよく、又は当該成分が溶解せずに単に混合された状態であってもよい。一例を挙げれば、送りこむべき成分として、抗体増強のためのワクチン、美容のためのタンパク質、毛髪再生用の培養細胞等があり、これらが射出可能となるように、液体、ゲル状等の流体に含まれることで注射目的物質が形成される。

ここで、上記の注射器において、前記ノズル部の後端面は、前記ピストンホルダの先端面と接触するように構成されてもよい。そして、その場合、前記空気通路は、前記ノズル部の後端面上に、又は前記ピストンホルダの先端面上に、中心部から外側面に繋がる溝部として形成されてもよい。すなわち、ピストンホルダとノズル部とが接触するように構成される注射器においては、両者の間に形成される溝部が上記空気通路として機能することとなる。なお、このような形態に代えて、当該空気通路は、ピストンホルダもしくはノズル部に貫通孔として形成され、収容空間と、収容空間との外部とを空気連通可能となるように繋ぐ構成も採用することができる。

また、上記の注射器において、前記空気通路は、前記ピストンホルダが、前記ピストンの進行方向において前記ノズル部と直接に接触しない非接触状態で前記注射器のハウジング内に固定されることで、形成されてもよい。ピストンホルダはピストンがその内部の進路を推進することにより、ピストンからの摩擦力によりエネルギーの一部が間接的に伝わり、もしくは駆動部によるエネルギーの一部が直接に伝わり得るものであるが、ノズル部のハウジングへの固定状態において、当該ピストンホルダとノズル部とを非接触状態に維持することにより、少なくともピストンホルダを介した不必要なエネルギーをノズル部が受けてしまうことを回避することができる。その結果、注射目的物質の射出のための流路を有するノズル部の変形、破損を可及的に抑制し得る。このような構成を採用することにより、流路を射出に適正な状態に維持することができ、以て、本発明に係る注射器での注射目的物質の射出を常に好適な状態に保つことが可能となる。その上で、当該非接触状態により空気通路が形成されることで、空気による注射目的物質の拡散を抑制し、注射目的物質の週出のためのより好適な状態を形成することができる。

ここで、上記注射器において、前記ノズル部を保持した状態で前記ピストンホルダに対して固定されるノズルホルダを、更に備える構成を採用してもよい。そして、その場合、前記ピストンホルダは、前記ピストンの進行方向において前記ノズルホルダと接触して前記ハウジング内に固定されることで、該ピストンホルダと前記ノズル部との前記非接触状態が形成されてもよい。すなわち、ピストンホルダとノズルホルダは接触した状態でハウジング内に固定されるが、当該ピストンホルダと当該ノズルホルダ内に保持されているノズル部は、上述した非接触状態が維持された状態になっている。このような構成は、あくまでも本願発明に係る注射器に適用し得る例示的な構成であるが、当該構成を採用することで、ピストンホルダおよびノズルホルダをハウジング内に確実に固定することが可能と
なり、以て上述した注射目的物質の射出のための好適な状態の形成に資するものと考えられる。

また、上述までの注射器において、生産性等を考慮して、ノズル部を樹脂で形成してもよい。

適切な注射目的物質の射出を実現し得る構成を有する注射器を提供することが可能となる。

本発明の第一の実施例に係る注射器の概略構成を示す図である。 図１に示す注射器に装着される点火器（点火装置）の概略構成を示す図である。 図１に示す注射器のハウジングに、各構成要素が装填される様子を示す図である。 図１に示す注射器を構成するノズル部の構成を示す第一の図である。 図１に示す注射器を構成するノズル部の構成を示す第二の図である。 本発明の第二の実施例に係る注射器の概略構成を示す第一の図である。 本発明の第二の実施例に係る注射器の概略構成を示す第二の図である。

以下に、図面を参照して本発明の実施形態に係る注射器１について説明する。なお、以下の実施形態の構成は例示であり、本発明はこの実施の形態の構成に限定されるものではない。

ここで、図１は本発明の技術を、生体に対して注射を行う注射器に適用した注射器１の断面図である。注射器１は、本発明に係る注射目的物質に相当する注射液を、注射対象となる生体内の領域（例えば、動物の皮膚構造体）に直接に送り届ける注射針を有していない無針注射器である。なお、本実施例では、注射目的物質を液体としているが、これには生体内に注射される物質の内容や形態を限定する意図はない。上述の通り、例えば皮膚構造体に対して注射すべき物質はその治療目的に応じて様々であるため、皮膚構造体に届けるべき成分が当該治療目的に適応している限りにおいては、溶解していても溶解していなくてもよく、また注射目的物質も、エネルギーにより注射器１から皮膚構造体に対して射出され得るものであれば、その具体的な形態は不問であり、液体、ゲル状等様々な形態が採用できる。

注射器１は、その本体としてハウジング２を有しており、その内部において先端部から後端部にかけてノズルホルダ５、ピストンホルダ３、点火器ホルダ１２が一列に並べられている。そして、ハウジング２の後端部においてキャップ３０が、ハウジング２の後方側面に設けられたネジ部と螺合することで、ノズルホルダ５、ピストンホルダ３、点火器ホルダ１２に対して力を加え、これらの構成要素をハウジング２内に固定し、注射器１を使用可能状態とすることができる。具体的には後述するようにハウジング２の先端部に形成されている段部２ｃに対して、ノズルホルダ５、ピストンホルダ３、点火器ホルダ１２をキャップ３０によって挟持している。なお、本実施例において、「先端部」と称する場合は、後述するように注射液の射出方向（ピストン４の推進方向）における構成要素の端部を意味するものであり、一方で、「後端部」と称する場合は、先端部とは反対の側における構成要素の端部を意味するものである。

ここで、ハウジング２には、上記の通りノズルホルダ５、ピストンホルダ３、点火器ホルダ１２を収容するための空間を画定する内孔２ａを有している。更に、ハウジング２の先端部において、内孔２ａとハウジング２の外部とを連通するように形成される貫通孔２ｂが設けられている。貫通孔２ｂと内孔２ａの中心は同軸上に設けられ、貫通孔２ｂの内径は、内孔２ａの内径よりも小さく設定されている。そのため、ハウジング２の先端部側の内部には、段部２ｃが形成されている。

ここで、点火器ホルダ１２に取り付けられる点火器２０の例について、図２に基づいて説明する。点火器２０は電気式の点火装置であり、表面が絶縁カバーで覆われたカップ２１によって、点火薬２２を配置するための空間が該カップ２１内に画定される。そして、その空間に金属ヘッダ２４が配置され、その上面に筒状のチャージホルダ２３が設けられている。該チャージホルダ２３によって点火薬２２が保持される。この点火薬２２の底部には、片方の導電ピン２８と金属ヘッダ２４を電気的に接続したブリッジワイヤ２６が配線されている。なお、二本の導電ピン２８は非電圧印加時には互いが絶縁状態となるように、絶縁体２５を介して金属ヘッダ２４に固定される。さらに、二本の導電ピン２８が延出するカップ２１の開放口側は、樹脂２７によって導電ピン２８間の絶縁性を良好に維持した状態で保護されている。

このように構成される点火器２０においては、キャップ３０において接続された電源部（不図示）によって二本の導電ピン２８間に電圧印加されるとブリッジワイヤ２６に電流が流れ、それにより点火薬２２が燃焼する。なお、この電圧印加は、電源部のボタンをユーザが押下することで実現される。そして、電圧印加の結果、点火薬２２の燃焼による燃焼生成物はチャージホルダ２３の開口部から噴出されることになる。そこで、本発明においては、点火器２０での点火薬２２の燃焼生成物が、点火器ホルダ１２の内部に形成された燃焼室１１内に流れ込むように、点火器ホルダ１２に対する点火器２０の相対位置関係が設定されている。

なお、注射器１において用いられる点火薬２２として、好ましくは、ジルコニウムと過塩素酸カリウムを含む火薬（ＺＰＰ）、水素化チタンと過塩素酸カリウムを含む火薬（ＴＨＰＰ）、チタンと過塩素酸カリウムを含む火薬（ＴｉＰＰ）、アルミニウムと過塩素酸カリウムを含む火薬（ＡＰＰ）、アルミニウムと酸化ビスマスを含む火薬（ＡＢＯ）、アルミニウムと酸化モリブデンを含む火薬（ＡＭＯ）、アルミニウムと酸化銅を含む火薬（ＡＣＯ）、アルミニウムと酸化鉄を含む火薬（ＡＦＯ）、もしくはこれらの火薬のうちの複数の組合せからなる火薬が挙げられる。これらの火薬は、点火直後の燃焼時には高温高圧のプラズマを発生させるが、常温となり燃焼生成物が凝縮すると気体成分を含まないために発生圧力が急激に低下する特性を示す。なお、これら以外の火薬を点火薬として用いても構わない。

ここで、図１に示す燃焼室１１内には何も配置されていないが、点火薬２２の燃焼で生じる燃焼生成物によって燃焼しガスを発生させる公知のガス発生剤を、燃焼室１１内に配置するようにしてもよい。仮に燃焼室１１内にガス発生剤を配置させる場合、その一例としては、ニトロセルロース９８質量％、ジフェニルアミン０．８質量％、硫酸カリウム１．２質量％からなるシングルベース無煙火薬が挙げられる。また、エアバッグ用ガス発生器やシートベルトプリテンショナ用ガス発生器に使用されている各種ガス発生剤を用いることも可能である。このようなガス発生剤の併用は、上記点火薬２２のみの場合と異なり、燃焼時に発生した所定のガスは常温においても気体成分を含むため、発生圧力の低下率は小さい。さらに、当該ガス発生剤の燃焼時の燃焼完了時間は、上記点火薬２２と比べて極めて長いが、燃焼室１１内に配置されるときの該ガス発生剤の寸法や大きさ、形状、特に表面形状を調整することで、該ガス発生剤の燃焼完了時間を変化させることが可能である。このようにガス発生剤の量や形状、配置を調整することで、燃焼室１１内での発生圧
力を適宜調整できる。

次に、金属製のピストンホルダ３には、図１に示す注射器１の使用前において、金属製のピストン４を保持する貫通孔３１が形成されている。ピストンホルダ３は、ハウジング２の内孔２ａの内径とほぼ一致する外径を有する胴部３２と、胴部３２より小さい外径を有する首部３３を先端部側に有しており、貫通孔３１は、胴部３２の後端部側から首部３３の先端部側までを貫通する孔である。そして、ピストン４は、この貫通孔３１内を軸方向に沿って摺動可能となるように配置され、その一端（後端部側）が燃焼室１１側に露出し、他端（先端部側）には封止部材４ａが一体に取り付けられている。この封止部材４ａは、ピストン４の摺動に伴って注射液が円滑に貫通孔１４内を移動できるように、表面にシリコンオイルを薄く塗布したゴム製のものである。ピストン４や封止部材４ａとピストンホルダ３内の貫通孔３１との摩擦を低減するため、例えばフッ素ゴム製の封止部材を使用することが出来る。また貫通孔３１表面にシリコン処理を行うことも出来る。

さらに、注射器１の先端部側でピストンホルダ３に隣接して、注射液を射出するためのノズル部６を保持するノズルホルダ５が配置されている。ノズルホルダ５は、ハウジング２の内孔２ａの内径とほぼ一致する外径を有する胴部５１と、胴部５１より小さい外径であって、ハウジング２の貫通孔２ｂの内径とほぼ一致する外径を先端部側に有する首部５２を有している。更に、ノズルホルダ５には、ノズル部６を収容するための空間を画定する内孔５ａが形成されており、内孔５ａは、その先端部側において、ノズル部６の先端部分が外部に露出した状態で保持されるように、ノズル部６の表面形状に合わせてテーパー部５ｂが形成されている。

一方で、ノズル部６は、ノズルホルダ５の内孔５ａの内径とほぼ一致する外径を有するとともに、その先端部側には、ノズルホルダ５のテーパー部５ｂに対応するテーパー部が形成されることで、ノズルホルダ５内でのノズル部６の継続的な保持が可能とされる。ここで、ノズル部６には、注射器１から射出される注射液が最終的に流れる流路６ａが形成され、流路６ａは、注射器１の先端部側に開口する開口部６ｂを有する。更に、ノズル部６の中央部であって、図１に示す状態において、ピストン４に取り付けられた封止部材４ａに対向する部位に、液溜りを形成可能な程度の大きさを有する凹部６ｃが形成され、凹部６ｃは流路６ａと繋がっている。なお、当該凹部６ｃについては、後述する。

ノズル部６は、樹脂成形により大量生産が可能なものであり、注射液の射出ごとに新しいノズル部に交換可能であるように形成されている。この結果、ユーザは、注射液の注射を行う度に常に新しいノズル部６を使用でき、衛生的な注射が実現される。また、流路６ａの形状や大きさ等は、注射器１から射出される注射液の、射出後の挙動を決定付ける要素である。したがって、ノズル部６が上記の通り交換可能に形成されることで、注射すべき注射液を目標とする生体内の領域に送り込むのに適した流路を有するノズル部６を選択でき、以て当該注射液の射出を好適に実現することが可能となる。

上記までのように、ハウジング２内において、ノズル部６およびノズルホルダ５、ピストン４およびピストンホルダ３、点火器ホルダ１２が配置されると、図１に示す注射器１の使用前の状態では、ピストン４に取り付けられた封止部材４ａと、ノズル部６の凹部６ｃとの間に、注射液を収容可能な収容空間１３が形成される。図１の注射器１では、注射液は、注射器１が組み立てられる際に収容空間１３に装填されることになる。なお、図１に示す構成では、注射液は完全に閉じられた空間に封入されておらず、注射器先端側は開放された状態となっている。しかし、ノズル部６の開口部６ｂの内径は極めて小さい（例えば100μｍ）ため、このように収容空間１３が半閉空間であっても注射液の表面張力に
よって注射液は収容空間１３に収容された状態が保持され得る。そして、後述するように、その装填された注射液は、点火器２０での点火薬２２の燃焼によって生じるエネルギー
で加圧されることでノズル部６の開口部６ｂから射出されることになる。

ここで、注射器１への各構成要素の組み立て順序について、図１および図３に基づいて説明する。先ず、ハウジング２の後端部側からノズル部６を保持した状態のノズルホルダ５を挿入する。このとき、ノズル部６内の凹部６ｃには、注射液が装填された状態となっている。なお、図３においては、各構成要素の存在を把握しやすいように、ノズルホルダ５とノズル部６は、分離された状態で示されている。このとき、ノズルホルダ５の胴部５１と首部５２とで形成される段状部分が、ハウジング２の段部２ｃに突き当たるまで、ノズルホルダ５をハウジング２内に挿入する。当該段状部分が段部２ｃに突き当たった状態で、ノズルホルダ５に保持されているノズル部６の開口部６ｂが、ハウジング２の先端部側に露呈した状態となる。

次に、ハウジング２の後端部側から、ピストン４が貫通孔３１に保持された状態のピストンホルダ３を挿入する。なお、図３においては、各構成要素の存在を把握しやすいように、ピストンホルダ３とピストン４は、分離された状態で示されている。このとき、ピストンホルダ３の首部３３がノズルホルダ５の内孔５ａ内に挿入し、ピストンホルダ３の胴部３２と首部３３とで形成される段状部分が、ノズルホルダ５の後端部に突き当たるまで、ピストンホルダ３をハウジング２内に挿入する。当該段状部分がノズルホルダ５の後端部に突き当たった状態で、ピストン４に取り付けられた封止部材４ａと、ノズル部６の凹部６ｃとの間に、収容空間１３が形成されることになる。なお、凹部６ｃの内径は、貫通孔３１の内径と一致しており、ピストン４（もしくはピストン４に取り付けられた封止部材４ａ）は、凹部６ｃの内部にまで推進可能であり、封止部材４ａが凹部６ｃの底面（先端部側の内壁面）に接触したとき、収容空間１３の体積は、概ね零となる。

次に、ハウジング２の後端部側から、点火器ホルダ１２を挿入する。なお、上記の通り、点火器２０によって生成される燃焼生成物が放出される燃焼室１１の密封性を高めるために、ピストンホルダ３の後端部面と点火器ホルダ１２の先端部面との間にＯリング９が配置されている。ここで、点火器２０による燃焼エネルギーをピストン４に効率的に伝えるために、燃焼室１１の内径（φＡ）は、ピストン４の外径（もしくは、貫通孔３１の内径）（φＢ）よりも若干大きく設計されている。そのため、ピストンホルダ３の後端部面が燃焼室１１に露出し、点火器２０からの燃焼エネルギーによる圧力を受け得る受圧面３４が存在することとなる。

点火器ホルダ１２の挿入後は、点火器２０が点火器ホルダ１２に配置され、その後にキャップ３０がハウジング２側に結合されることで、注射器１の組み立てが完了する。

ここで、本実施例に係る注射器１では、図１に示す状態において、ピストンホルダ３の首部３３の先端部面と、ノズルホルダ５に保持された状態にあるノズル部６の後端部面とが直接に接触しない非接触状態が、形成されている。当該非接触状態においては、首部３３の先端部面とノズル部６の後端部面との間に所定の距離Δｄが確保され、例えばこのΔｄはたとえば０．１ｍｍに設定することが出来る。そして、首部３３の先端部面とノズル部６の後端部面との間の距離Δｄにより、上記非接触状態を形成するための空間である隔離空間８が存在することとなる。

ここで、隔離空間８は、ピストンホルダ３とノズル部６との間に設けられた環状の空間とも言え、当該空間は、収容空間１３側に開口部を有するとともに、ピストンホルダ３とノズルホルダ５との間の接触面８ａにも繋がっている。なお、当該開口部は、注射器１の使用時、すなわちノズル部６の開口部６ｂを注射対象に接触させたときに、収容空間１３内の注射液が隔離空間８内に流れ込まないように、収容空間１３のピストン４寄りの位置に設けられている。より具体的には、注射器１において収容空間１３に収容できる最大量
の注射液が収容された場合に、当該注射液が隔離空間８に流れ込まないように、隔離空間８の開口部の位置が決定されている。また、注射器１の概略的な構成を示す図１においては、ピストンホルダ３とノズルホルダ５は隙間なく描写されてはいるが、ミクロな視点に立てばピストンホルダ３の表面の凹凸とノズルホルダ５の表面の凹凸により、完全な密閉空間を形成し得るものではない。そのため、ピストンホルダ３とノズルホルダ５との間の接触面８ａには、ミクロな視点に立てば空気が流れ得る程度の流路が微小ながらも形成されていると言える。この点については、ノズルホルダ５とハウジング２との間の接触面８ｂについても同様である。したがって、隔離空間８は、収容空間１３と、該収容空間１３の外部（例えば、接触面８ａ、８ｂ内の微小空気流路による空間や、注射器１の外部空間等）とを空気連通可能に繋ぐ空間と言うことができ、隔離空間８は、本発明に係る空気通路に相当する。

このように構成される注射器１では、点火器２０に対して電源部が接続され、電源部からの電流によって点火器２０が作動する。すると点火薬２２の燃焼によって、燃焼室１１内に燃焼生成物が充満し、その圧力を注射液の射出のためのエネルギーとしてピストン４に伝える。エネルギーを受けてピストン４は貫通孔３１を推進していき、収容空間１３に収容されている注射液に圧力を加えていくことで、ノズル部６の流路６ａを経て注射対象物に向かって注射液が射出されることになる。射出された注射液には圧力が掛けられているため、注射対象物の表面を貫通し、その内部に注射液が到達することで、注射器１における注射の目的を果たすことが可能となる。

このような注射液の射出のためにピストン４が貫通孔３１を推進し、収容空間１３内に進入しようとするとき、収容空間１３において注射液とともに存在する空気が、ピストン４によって加圧され、その一部が隔離空間８内に流れ込む。ここで、上記の通り、隔離空間８は、接触面８ａ、８ｂにミクロ的に存在する微小空気流路によって収容空間１３の外部と空気連通可能に繋がっているため、隔離空間８内に流れ込んだ加圧空気は、当該微小空気流路を経て収容空間の１３の外部に排出されることになる。この加圧空気の排出は、ピストン４と一体を為す封止部材４ａ（すなわち、ピストン４の一部となる封止部材４ａ）が、隔離空間８の収容空間１３側の開口位置に差しかかり、その開口部が封止部材４ａの側面で塞がれるまで継続される。なお、封止部材４ａによって隔離空間８の開口部が一度塞がれると、注射液の射出が完了するまでその閉塞状態は継続される。

このようにピストン４の推進初期においては、収容空間１３内の空気が隔離空間８を通じて、その外部に排出され、その後、注射液の射出が主に行われていくことになる。注射液の射出が行われる際には、隔離空間８の開口部はピストン４（封止部材４ａ）によって閉塞されるため、注射液が隔離空間８内に流れ込むことを抑制できる。したがって、ノズル部６の開口部６ｂから射出される注射液に収容空間１３内に存在していた空気が混入する割合を可及的に低減した状態で、該注射液を射出することが可能となる。注射液内に空気が混入した状態で開口部６ｂから射出されると、空気により注射液が拡散する傾向があり、その結果、注射液による注射対象物の貫通エネルギーが低下し、所望の部位に注射液を到達させることが困難となる。しかし、本願発明の注射器１においては、隔離空間８を介した空気排出によって注射液内の空気の混合量を抑制することができるため、注射器１の機能を好適に維持することができる。

また、隔離空間８は、ノズル部６の保護の観点からも有用な構造と言える。ノズル部６は、射出時の注射液の流れを形成する流路６ａを有しており、注射のための点火器２０によって生じたエネルギーによってこの流路６ａが変形等してしまうと、好適な注射液の射出が困難となってしまう。例えば、ピストンホルダ３の後端部面においては、受圧面３４が形成されていることから、注射液の射出時に、点火器２０によって生じたエネルギーは、ピストンホルダ３を注射器１の先端部側に押し出す力として作用する。このとき、仮に
、ピストンホルダ３が、ノズルホルダ５に保持された状態になっているノズル部６に接触していると、受圧面３４が受けたエネルギーが不必要にノズル部６にまで伝わり、その結果、ノズル部６の変形、破損を引き起こし得る。

しかし、注射器１においては隔離空間８の存在により、ピストンホルダ３がノズル部６に直接接触することを回避している。すなわち、隔離空間８により、距離Δｄを介したピストンホルダ３とノズル部との非接触状態が形成されている。当該距離Δｄは、受圧面３４が燃焼エネルギーを受けたときに生じ得るピストンホルダ３の微小な変形、移動においても、首部３３の先端部面とノズル部６の後端部面との非接触状態を維持し得る程度の値とされる。したがって、注射器１においては、点火器２０での燃焼エネルギーの発生の前後において、首部３３の先端部面とノズル部６の後端部面との非接触状態は維持されることになる。このように首部３３の先端部面とノズル部６の後端部面とを、点火器２０での燃焼エネルギーの発生の前後において、すなわち、注射液の射出の前後において非接触状態が維持可能となるように注射器１が設計されることで、ノズル部６に不必要に外力が掛かることで生じるノズル部６の変形、破損等を回避することができる。特に、ノズル部６が生産性の観点等から樹脂等の比較的強度が低い素材で形成されている場合には、ノズル部６内の流路が外力により変形等しやすいため、適切な注射液の射出を担保するという観点からも、本実施例に係る注射器１の構造は極めて有用なものと考えられる。

＜変形例１＞
ここで、図１に示す注射器１においては、図４に示すようにノズル部６の後端部面６ｄは平面状に形成されている。したがって、この後端部面６ｄが隔離空間８の一部を画定することになる。一方で、図４に示すこのような形態に代えて、図５に示す後端部面６ｄを有するノズル部６を採用することもできる。詳細には、ノズル部６の後端部面６ｄ上に、ノズル部６の中心に位置する凹部６ｃからその外側面に繋がる溝部６ｅが設けられるとともに、注射器１内にノズル部６が組み込まれたときに、後端部面６ｄがピストンホルダ３の首部３３の先端部面と接触した状態となるように、ピストンホルダ３、ノズルホルダ５、ノズル部６が設計されてもよい。このようにノズル部６の後端部面６ｄが首部３３の先端部面と接触状態にあっても、溝部６ｅが、収容空間１３と、その外部とを空気連通可能となるように配置されることになり、以て上述したように、隔離空間８を介した空気排出によって注射液内の空気の混合量を抑制することができる。なお、図５に示す溝部６ｅに相当する構成を、ピストンホルダ３側に設けても構わない。

＜変形例２＞
図１に示す注射器１においては、ピストンホルダ３の後端部面に受圧面３４が形成されているが、このような受圧面が形成されない場合であっても、すなわち、燃焼室１１の内径（φＡ）がピストン４の外径（φＢ）よりも小さい場合であっても、上述した「首部３３の先端部面とノズル部６の後端部面との非接触状態を維持する」構成は、有用である。点火器２０による燃焼エネルギーを受けてピストン４が貫通孔３１内を先端部側に推進する際、ピストンホルダ３は、ピストン４から摩擦力を受け、その力が、同じようにピストンホルダ３を先端部側に押し出す力として作用するからである。このようなケースにおいても、「首部３３の先端部面とノズル部６の後端部面との非接触状態を維持する」構成が採用されることで、ノズル部６の変形等を回避し、適切な注射液の射出を担保することが可能となる。また、それと同時に、隔離空間８を介した空気排出が可能とされることで、空気混入による注射液の拡散を抑制することができる。

本発明に係る注射器１の第二の実施例について、図６に基づいて説明する。図６は、本実施例に係る注射器１の概略構成を示す、その断面図である。注射器１は、ハウジング１０２を有し、該注射器本体１０２の中央部には、その軸方向に延在し、軸方向に沿った径
が一定である貫通孔１３１が設けられている。そして、貫通孔１３１の一端は、該貫通孔１３１の径より大きい径を有する燃焼室１１１に連通し、残りの一端は、ハウジング１０２の先端部側に至る。更に、燃焼室１１１の、貫通孔１３１との連通箇所とは反対側に、点火器１２０が、その点火部が該連通箇所に対向するように、キャップ１３０を介してハウジング１０２に取り付けられている。なお、点火器１２０は、図２に示す点火器２０と実質的に同一であるため、その詳細な説明は省略する。また、ハウジング１０２の貫通孔１３１には、金属製のピストン１０４が、貫通孔１３１内を軸方向に沿って摺動可能となるように配置され、その一端が燃焼室１１１側に露出している。

さらに、ハウジング１０２に対してノズル部１０６がキャップ１１０を介して取り付けられる。ノズル部１０６の内部には、注射液を収容するための収容空間１１３を形成する凹部１０６ｃと、注射液を外部に射出するための流路１０６ａおよびその開口部１０６ｂが設けられている。そして、ノズル部１０６内の収容空間１１３に注射液が収容された状態で収容空間１１３を封止部材１０４ａで封止し、その状態で、ノズル部１０６がハウジング１０２に対して固定される。このとき、封止部材１０４ａの端面は、貫通孔１３１に保持されているピストン１０４の端面と接触した状態となる。したがって、収容空間１１３に収容された注射液は、点火器２０での燃焼エネルギー発生によりピストン１０４が推進し、封止部材１０４ａに押圧されることで、ノズル部１０６から射出されることになる。

このように構成される注射器１は、図１に示す注射器１と比較すると、ハウジング１０２自体がピストンホルダとしても機能する構成を有するものであり、更には、ノズルホルダの構成を省略するものでもある。ここで、ノズル部１０６において、収容空間１１３と注射器１の外部とを空気連通可能なように繋ぐ空気通路１０８が形成されている。空気通路１０８は、収容空間１１３内に収容されている注射液が、注射器１の使用時において空気通路１０８に流れ込まない位置に開口している点については、実施例１の場合と同様である。したがって、ピストン１０４の推進初期においては、収容空間１１３内の空気が空気通路１０８を通じて、その外部に排出され、その後、注射液の射出が主に行われていくことになる。注射液の射出が行われる際には、空気通路１０８の開口部は封止部材１０４ａによって閉塞されるため、注射液が空気通路１０８内に流れ込むことを抑制できる。以上より、空気通路１０８を介した空気排出によって注射液内の空気の混合量を抑制し好適な注射液の射出が可能となる。

＜変形例＞
図６に示す注射器１の変形例について、図７に基づいて説明する。図７に示す注射器１においては、封止部材１０４ａがピストン１０４と一体的に取り付けられ、ハウジング２の貫通孔１３１に保持される。そして、注射液が収容空間１１３に収容されたノズル部１０６がハウジング１０２に対してキャップ１１０を介して取り付けられる。このように取り付けられた状態において、封止部材１０４ａは、収容空間１１３に収容された注射液に対して対向する状態となる。ここで、ノズル部１０６の後端部面には、図５に示すような溝部として形成される空気通路１０８が設けられている。このような空気通路１０８の一端は、注射器１の使用時において注射液が空気通路１０８に流れ込まない位置に開口しており、他端は、キャップ１１０とノズル部１０６との間の間隙部に開口している。そのため、ピストン１０４の推進初期においては、収容空間１１３内の空気が空気通路１０８を通じて、その外部に排出され、その後、注射液の射出が主に行われていくことになる。注射液の射出が行われる際には、空気通路１０８の開口部は封止部材１０４ａによって閉塞されるため、注射液が空気通路１０８内に流れ込むことを抑制できる。以上より、空気通路１０８を介した空気排出によって注射液内の空気の混合量を抑制し好適な注射液の射出が可能となる。

＜その他の実施例＞
本発明に係る注射器１によれば、上述した注射液を皮膚構造体に注射する場合以外にも、例えば、再生医療の分野において、注射対象となる細胞や足場組織・スキャフォールドに培養細胞、幹細胞等を播種することが可能となる。例えば、特開２００８−２０６４７７号公報に示すように、移植される部位及び再細胞化の目的に応じて当業者が適宜決定し得る細胞、例えば、内皮細胞、内皮前駆細胞、骨髄細胞、前骨芽細胞、軟骨細胞、繊維芽細胞、皮膚細胞、筋肉細胞、肝臓細胞、腎臓細胞、腸管細胞、幹細胞、その他再生医療の分野で考慮されるあらゆる細胞を、注射器１により注射することが可能である。

さらには、特表２００７−５２５１９２号公報に記載されているような、細胞や足場組織・スキャフォールド等へのＤＮＡ等の送達にも、本発明に係る注射器１を使用することができる。この場合、針を用いて送達する場合と比較して、本発明に係る注射器１を使用した方が、細胞や足場組織・スキャフォールド等自体への影響を抑制できるためより好ましいと言える。

さらには、各種遺伝子、癌抑制細胞、脂質エンベロープ等を直接目的とする組織に送達させたり、病原体に対する免疫を高めるために抗原遺伝子を投与したりする場合にも、本発明に係る注射器１は好適に使用される。その他、各種疾病治療の分野（特表２００８−５０８８８１号公報、特表２０１０−５０３６１６号公報等に記載の分野）、免疫医療分野（特表２００５−５２３６７９号公報等に記載の分野）等にも、当該注射器１は使用することができ、その使用可能な分野は意図的には限定されない。

１・・・・注射器
２、１０２・・・・ハウジング
２ａ・・・・内孔
２ｂ・・・・貫通孔
２ｃ・・・・段部
２ｄ・・・・突部
３・・・・ピストンホルダ
４、１０４・・・・ピストン
４ａ、１０４ａ・・・・封止部材
５・・・・ノズルホルダ
５ａ・・・・内孔
５ｂ・・・・テーパー部
６、１０６・・・・ノズル部
６ａ、１０６ａ・・・・流路
６ｂ、１０６ｂ・・・・開口部
６ｃ、１０６ｃ・・・・凹部
８・・・・隔離空間
９・・・・Ｏリング
１０、１１０・・・・キャップ
１１、１１１・・・・燃焼室
１２・・・・点火器ホルダ
１３、１１３・・・・収容空間
２０、１２０・・・・点火器
３１、１３１・・・・貫通孔
３２・・・・胴部
３３・・・・首部
３４・・・・受圧面
５１・・・・胴部
５２・・・・首部
１０８・・・空気通路

Claims (5)

1. 注射対象領域に注射目的物質を注射する注射器であって、
   前記注射目的物質を射出するためのエネルギーを発生させる駆動部と、
   前記駆動部によって発生されたエネルギーによって推進するピストンの進路を画定するピストンホルダと、
   前記ピストンにより加圧された前記注射目的物質が流れる流路を含み、該流路の開口端から注射対象領域に対して該注射目的物質を射出するノズル部と、を備え、
   前記駆動部によるエネルギー発生が行われる前において、前記ノズル部の内側には、前記ピストンの進行方向側に前記注射目的物質が収容される収容空間が形成され、
   前記注射器は、
   前記収容空間において前記注射器の使用時に該収容空間に収容された前記注射目的物質が流れ込まない位置に設けられた開口部であって、前記駆動部からのエネルギーにより前記ピストンが推進し該収容空間に進入した際には、該ピストンの一部によって閉塞される開口部を介して、該収容空間と該収容空間の外部とを空気連通可能となるように繋ぐ空気通路を、更に備える、
   注射器。
2. 前記ノズル部の後端面は、前記ピストンホルダの先端面と接触し、
   前記空気通路は、前記ノズル部の後端面上に、又は前記ピストンホルダの先端面上に、中心部から外側面に繋がる溝部として形成される、
   請求項１に記載の注射器。
3. 前記空気通路は、前記ピストンホルダが、前記ピストンの進行方向において前記ノズル部と直接に接触しない非接触状態で前記注射器のハウジング内に固定されることで、形成される、
   請求項１に記載の注射器。
4. 前記ノズル部を保持した状態で前記ピストンホルダに対して固定されるノズルホルダを、更に備え、
   前記ピストンホルダは、前記ピストンの進行方向において前記ノズルホルダと接触して前記ハウジング内に固定されることで、該ピストンホルダと前記ノズル部との前記非接触状態が形成される、
   請求項３に記載の注射器。
5. 前記ノズル部は樹脂で形成される、
   請求項１から請求項４の何れか１項に記載の注射器。

Images