JP2015181869A - 薬液投与装置 - Google Patents

Abstract

【課題】装置を大型化することなく、超微量の薬液を長時間にわたって高精度に連続投与することが可能な携帯型の薬液投与装置を提供する。【解決手段】モータ部と、前記モータ部によって駆動される歯車と、薬液を収容するシリンジ内で押し子を摺動させるためのものであって前記歯車の回転軸上に設けられた送りネジ機構とを有し、前記送りネジ機構は、筒状の外周と内周とに逆巻きのネジ山が設けられると共に前記歯車に対して嵌合された駆動ネジと、前記駆動ネジの外周に嵌合させた状態で前記モータ部に対して固定された位置に設けられた外ネジと、前記駆動ネジの内周に嵌合させた状態で前記押し子に対して固定状態とされる内ネジとを備えた薬液投与装置である。【選択図】図１

Description

本発明は薬液投与装置に関し、特にはインスリンポンプのように持続的な薬液投与を行うための携帯型の薬液投与装置に関する。

近年、皮下注射や静脈内注射などによって、患者の体内に薬液を持続的に投与する治療法が行われている。例えば、糖尿病患者に対する治療法として、患者の体内に微量のインスリンを持続的に注入する治療が実施されている。この治療法では、一日中患者に薬液（インスリン）を投与するために、患者の身体又は衣服に固定して持ち運び可能な携帯型の薬液投与装置（いわゆるインスリンポンプ）が用いられている。

このような携帯型の薬液投与装置の一つとして、薬液が貯蔵されるカートリッジと、この内部で駆動されるピストンとを有するポンプ形式のものが提案されている。このようなポンプ形式の薬液投与装置においては、装置の小型化を図ることを目的として、ピストンを前進させるためのピストンロッドを、３つの部品からなる入れ子式とした構成が提案されている。第１の部品は、第２の中間部品の外側スレッドと係合する内側スレッドを有する。第２の中間部品は、これに加えて、第３の部品の外側スレッドと係合する内側スレッドを有する。第１の部品が回転されると、入れ子式ピストンロッドの第３の部品とエラストマーピストンとが、回転をロックされ、第２の中間部品と第３の部品とが、互いに係合するスレッドによって先端方向に動かされる（下記特許文献１参照）。

特表２００４−５１２１００号公報

しかしながら上述した入れ子式ピストンロッドを備えた薬液投与装置では、ピストンロッドにおける第１の部品の回転により、第３の部品を内包した状態の第２の中間部品が第１の部品の外側に延伸し、その後、第３の部品が第２の中間部品の外側に延伸する。このため、第２の中間部品の延伸完了と第３の部品の延伸開始との間で、ピストンロッドの延伸が段階的になる。したがって、超微量の薬液を高精度に連続投与することが困難であった。

そこで本発明は、装置を大型化することなく、超微量の薬液を長時間にわたって高精度に連続投与することが可能な携帯型の薬液投与装置を提供することを目的とする。

このような目的を達成するための本発明の薬液投与装置は、モータ部と、前記モータ部によって駆動される歯車と、薬液を収容するシリンジ内で押し子を摺動させるためのものであって前記歯車の回転軸上に設けられた送りネジ機構とを有する。前記送りネジ機構は、筒状の外周と内周とに逆巻きのネジ山が設けられると共に前記歯車に対して嵌合された駆動ネジと、前記駆動ネジの外周に嵌合させた状態で前記モータ部に対して固定された位置に設けられた外ネジと、前記駆動ネジの内周に嵌合させた状態で前記押し子に対して固定状態とされる内ネジとを備えている。

以上のような構成の薬液投与装置では、モータ部によって駆動される歯車に、筒状の駆動ネジを嵌合させ、この駆動ネジの外周と内周とに逆巻きのねじ山を設けている。これにより、駆動ネジの外周に嵌合させた外ネジと、駆動ネジの内周に嵌合させた内ネジとは、これらの回転を停止させた状態で駆動ネジを回転させることにより、同時に逆向きの２方向に移動することになる。したがって、駆動ネジに対して内ネジおよび外ネジを完全に重ねた状態から、駆動ネジを回転させて内ネジおよび外ネジを逆方向に移動させて３倍に延伸した状態となるまでが、１つの連続した動作で完了する。

以上説明したように本発明の薬液投与装置によれば、１つの連続した動作で入れ子状の送りネジ機構を３倍にまで延伸することができるため、装置を大型化することなく、超微量の薬液を長時間にわたって高精度に連続投与することが可能になる。

第１実施形態の薬液投与装置における本体部分を含む要部の分解斜視図である。 第１実施形態の薬液投与装置における本体部分の概略平面図である。 第１実施形態の薬液投与装置の駆動を説明する平面図である。 第２実施形態の薬液投与装置における本体部分および本体カバーと充填器との斜視図である。 第２実施形態の薬液投与装置における本体部分の概略平面図（薬液充填時）である。 第２実施形態の薬液投与装置における本体部分の概略平面図（薬液投与時）である。 第２実施形態の薬液投与装置に備えられた遊星歯車機構の斜視図である。

以下、本発明を適用した薬液投与装置の各実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。尚、ここではパッチ式のインスリンポンプに本発明を適用した場合の構成を説明するが、本発明の薬液投与装置は、持続的に超微量の薬液投与を行う携帯型の薬液投与装置に広く適用される。

≪第１実施形態≫
［薬液投与装置の構成］
図１は、第１実施形態の薬液投与装置１における本体部分１ａを含む要部の分解斜視図である。この図に示すように、薬液投与装置１は、薬液投与の際に患者に装着される本体部分１ａを有し、この本体部分１ａに対して本体カバー１ｂおよびクレードル１ｃを嵌合させて用いられるものである。

以下、第１実施形態の薬液投与装置１の詳細な構成を、本体部分１ａ、本体カバー１ｂ、およびクレードル１ｃの順に説明する。

《本体部分１ａ》
図２は、薬液投与装置１における本体部分１ａの概略平面図であり、説明のため一部を断面図とした図面である。先の図１および図２に示すように、薬液投与装置１の本体部分１ａは、筐体１０の内部に、モータ部１１、このモータ部１１によって回転する複数の歯車１３，１５，１７、さらに本実施形態の薬液投与装置１に特徴的な構成を有する送りネジ機構２０を備えている。また本体部分１ａの筐体１０内には、薬液を収容するシリンジ３１、およびシリンジ３１内に陥入された押し子３３が収納される。さらに以上のような本体部分１ａは、モータ部１１を駆動するための電池Ｅを収納する電池ボックス３５、および薬液の投与／充填ポート３７を備えていている。以上のような本体部分１ａの各構成要素の詳細は、次のようである。

＜筐体１０（本体部分１ａ）＞
筐体１０は、本体部分１ａを構成する各構成要素を収納するものであり、一方の主面側を開口した箱状のものである。またここでの図示は省略したが、筐体１０は、側壁部分に、電池ボックス３５への電池Ｅの出し入れを行うための蓋付きの開口部を有していても良い。

＜モータ部１１（本体部分１ａ）＞
モータ部１１は、モータと減速ギアヘッドとを備えて電池Ｅによって駆動されるものであり、筐体１０の内部に固定された状態で設けられている。このモータ部１１は、選択された方向に自在に回動する出力回転軸１１ａを有する。このモータ部１１は、例えばパルス駆動されるステッピングモータまたはステッピングモータと減速用ギヤボックスであることとする。またこのようなモータ部１１の駆動制御は、例えば、本体部分１ａとは別体で設けたコントローラからの無線遠隔操作によって行われる。

＜歯車１３，１５，１７（本体部分１ａ）＞
歯車１３，１５，１７は、モータ部１１の駆動によって連動して回転するように設けられている。このうち、モータ部１１の出力回転軸１１ａ上には、初段歯車１３が設けられている。初段歯車１３は、平歯車であって良い。この初段歯車１３には、平歯車１５が嵌合させて設けられている。平歯車１５の回転軸上には、例えばモータ部１１方向に、長軸平歯車１７が立設されている。この長軸平歯車１７は、平歯車１５よりも小さい径で構成され、次に説明する送りネジ機構２０を最も縮めた状態の長さと同程度の軸長を有することとする。

尚、初段歯車１３と平歯車１５との間には、ここでの図示を省略した減速用の中間歯車を必要に応じて嵌合させて設けても良い。また初段歯車１３は、遊星歯車機構として構成されたものであっても良い。この場合、太陽歯車をモータ部１１の出力駆動軸に固定して入力軸とし、太陽歯車に嵌合させた遊星歯車の回転軸に遊星キャリアを設けて固定軸とし、遊星歯車を囲んで設けた内歯車を出力軸とする。そして、内歯車の外周に外歯を設けて平歯車を構成し、この外歯に対して平歯車１５を嵌合させればよく、モータ部１１の出力回転軸１１ａの回転速度が平歯車１５に減速して伝えられる。

＜送りネジ機構２０＞
図２に示すように、送りネジ機構２０は、本発明に特徴的な構成を有している。この送りネジ機構２０は、入れ子構造で構成されたものであり、長軸平歯車１７を中心に内設させた状態で配置されている。このような送りネジ機構２０は、最外周に設けられた外ネジ２１と、外ネジ２１の内側に嵌合させて設けられた駆動ネジ２３と、駆動ネジ２３の内側に嵌合させて設けられた内ネジ２５とを備えた３層構造である。

このうち外ネジ２１は、長軸平歯車１７の周囲を覆う筒状であり、筐体１０の内部に固定配置されている。このような外ネジ２１は、筒状の内周にねじ山が形成されたナットとして構成されており、長軸平歯車１７と同程度の長さを有していることとする。

駆動ネジ２３は、外ネジ２１内に陥入された状態で配置されている。このような駆動ネジ２３は、筒状であり、その外周と内周との両方にネジ山が設けられている。筒状の外周に設けられたネジ山は、外ネジ２１と嵌合する形状である。一方、筒状の内周に設けられたネジ山は、外周に設けられたネジ山に対して逆巻きに形成されている。またこの駆動ネジ２３は、長軸平歯車１７に対しても嵌合するものであって、平歯車１５側の端部が、長軸平歯車１７に嵌合する内歯車部２３ａとして構成されている。

内ネジ２５は、長軸平歯車１７に被せられ、かつ駆動ネジ２３内に陥入された状態で配置されている。このような内ネジ２５の外周には、駆動ネジ２３の内周に設けられたネジ山に対して嵌合する形状のネジ山が設けられている。またこの内ネジ２５は、押し子３３に対して固定されるものであり、平歯車１５と逆側の端部が、次に説明する押し子３３に対する固定部２５ａとして構成されている。

この固定部２５ａは、ここでは例えば押し子３３に対する固定状態の解除が自在であることとする。このような固定部２５ａは、内ネジ２５の端部において、径を一部小さくしたくびれ形状を有し、このくびれ形状よりも先端側の径が拡大された角柱形状を有して構成されている。この固定部２５ａは、押し子３３の中央部に突設して形成された嵌合部３３ａを、筐体１０の開口方向から被せることによって、押し子３３に対して内ネジ２５を回転させることなく固定する。

以上のような構成の送りネジ機構２０は、例えば、中間の駆動ネジ２３が、外ネジ２１をナットとして右ネジ（または左ネジ）となっている。一方、内ネジ２５は、駆動ネジ２３をナットとして左ネジ（または右ネジ）となっている。つまり、送りネジ機構２０は、逆巻きの２重ネジによる入れ子構造を構成している。また、外ネジ２１が筐体１０に対して固定配置されているため、駆動ネジ２３が回転した場合において外ネジ２１が回転することはない。さらに内ネジ２５が押し子３３に対して固定され、かつ、シリンジ３１および押し子３３の断面を円ではない形状、例えば楕円形のような扁平形状としているため、シリンジ３１内で押し子３３が回転しない構成となっており、駆動ネジ２３が回転した場合において内ネジ２５も回転することはない。

したがってこの送りネジ機構２０は、長軸平歯車１７の駆動によって駆動ネジ２３が回転することにより、外ネジ２１と内ネジ２５とが、それぞれのネジ山のピッチにしたがって、同時に逆向きの２方向に移動する構成となっている。

尚、送りネジ機構２０は、内ネジ２５の固定部２５ａにおいて、押し子３３に対しての固定状態の解除が自在であることとした。この場合、薬液投与装置１の本体部分１ａは、繰り返し使用可能なリユース部と、このリユース部に対して取り外し自在としたディスポ部とに分けられる。このうちリユース部は、筐体１０内に固定して設けられたモータ部１１、歯車１３，１５，１７、送りネジ機構２０、電池ボックス３５、および投与／充填ポート３７で構成される。一方、ディスポ部は、薬液に晒されるシリンジ３１および押し子３３を有する。ディスポ部は、これらの構成要素を別の筐体に設けた状態で、筐体１０から取り外し自在としても良い。この場合、図１を参照し、シリンジ３１および押し子３３を有するディスポ部は、別の筐体として、例えば以降に説明する本体カバー１ｂ内に収容されていても良い。

尚、薬液投与装置１の本体部分１ａをリユース部とディスポ部とに分ける必要のない場合であれば、送りネジ機構２０の内ネジ２５は、押し子３３に対して完全に固定されたものであって良い。

＜シリンジ３１（本体部分１ａ）＞
シリンジ３１は、一方の底面が閉塞され他方の底面が開放された筒状の薬液貯蔵部である。このシリンジ３１は、内部において筒状の延設方向に押し子３３の摺動が自在な寸胴形状に成形されている。また、シリンジ３１内においての押し子３３の摺動に伴い、押し子３３が回転することのないように、筒状の底面は円ではない形状、例えば楕円形のような扁平形状であることが好ましい。またシリンジ３１における筒状の延設方向の長さは、３層構造の送りネジ機構２０を最大限に延伸させた長さ、すなわち長軸平歯車１７の３倍程度の長さであることとする。

このようなシリンジ３１は、閉塞された底面側に薬液の投与口が設けられ、この投与口において薬液の投与／充填用のチューブ３１ａが連通されている。またチューブ３１ａは、接続用注射針３１ｃを保持した接続用注射針アダプタ３１ｂに接続され、シリンジ３１は、接続用注射針３１ｃに連通されている。尚、接続用注射針３１ｃは、接続用注射針アダプタ３１ｂが後述する投与／充填ポート３７内に嵌合した場合に所定の向きに配置される構成となっている。

またシリンジ３１は、透明材料で構成され、内部の薬液量が目視で確認できる構成となっている。

＜押し子３３（本体部分１ａ）＞
押し子３３は、シリンジ３１内に液密を保った状態で摺動自在に陥入され、シリンジ３１内の容積を自在に調整するものであり、送りネジ機構２０の固定部２５ａに固定されている。押し子３３において送りネジ機構２０が固定される部分は、押し子３３に対して送りネジ機構２０を回転させることなく、送りネジ機構２０の伸縮に対して押し子３３が追従するように構成されている。

このような押し子３３は、送りネジ機構２０側に向かう面の中央部から、送りネジ機構２０の固定部２５ａを保持する形状の嵌合部３３ａを突設させている。この嵌合部３３ａは、送りネジ機構２０の固定部２５ａに対して、筐体１０の開口方向から自在に被せられる。嵌合部３３ａは、送りネジ機構２０の固定部２５ａに被せられた状態において、押し子３３に対して内ネジ２５を回転させることなく固定する。

このような押し子３３の外周には、気密性を確保し、かつ、押し子３３をシリンジ３１の内面と小さな摺動抵抗にてスムーズに摺動するためのパッキン３３ｂが埋め込まれている。パッキン３３ｂは、シリンジ３１内において押し子３３を摺動させる際の平行性を保つために２重に配置されていることが好ましい。

＜電池ボックス３５（本体部分１ａ）＞
電池ボックス３５は、モータ部１１を駆動するための電池を収納する部分であり、モータ部１１を駆動できる出力を有する電池Ｅが収納される構成となっている。ここでは例えば２個のボタン電池Ｅが重ねて収納される構成となっている。

＜投与／充填ポート３７（本体部分１ａ）＞
投与／充填ポート３７は、シリンジ３１内からの薬液の投与、およびシリンジ３１内への薬液の充填を行うためのインターフェース部材、すなわち接続用注射針アダプタ３１ｂおよび接続用注射針３１ｃを保持する部分である。

図１に示すように、この投与／充填ポート３７は、筐体１０における裏面側に、以降に説明するクレードル１ｃに設けられたカテーテルポート５３の接続が可能となっている。投与／充填ポート３７は、筐体１０の裏面側に、カテーテルポート５３が陥入される構成となっており、カテーテルポート５３内に後述するカテーテル５１を保持したカテーテルアダプタ５３ｂが嵌合された状態において、投与／充填ポート３７がカテーテルポート５３に陥入されると、チューブ３１ａ、接続用注射針アダプタ３１ｂ、接続用注射針３１ｃ、カテーテルアダプタ５３ｂを介して、シリンジ３１とカテーテル５１とが連通される構成となっている。

またここでの図示は省略したが、この投与／充填ポート３７は、筐体１０において収納部が形成されている側に対する裏面側から、薬液が収納された薬液バイアルの接続が可能であり、薬液バイアルからシリンジ３１内への薬液充填が可能な構成となっている。

《本体カバー１ｂ》
図１に示す本体カバー１ｂは、本体部分１ａに着脱自在に被せられる。この本体カバー１ｂの外装面には、シリンジ３１が配置される部分に対応する透明窓４１が設けられおり、この透明窓４１からシリンジ３１内の薬液量が確認できる構成となっている。また、本体カバー１ｂの側周面には、次に説明するクレードル１ｃを止め付けるためのクレードル固定溝４３が設けられている。尚、本体部分１ａが、ディスポ部とリユース部とに分離される構成である場合、この本体カバー１ｂは、ディスポ部を構成するシリンジ３１および押し子３３を保持するための筐体を兼ねても良い。

《クレードル１ｃ》
図１に示すクレードル１ｃは、本体カバー１ｂが装着された本体部分１ａに対して、本体カバー１ｂと逆側から着脱自在に装着される。また、クレードル１ｃにおいて、本体部分１ａに向かう面とは逆側の面は、皮膚に対する貼合せ面となっている。

またクレードル１ｃの本体部分１ａに向かう面には、本体部分１ａとは逆側にカテーテル５１を向けた状態で、カテーテルアダプタ５３ｂを嵌合するカテーテルポート５３が固定されている。

このカテーテルポート５３には、カテーテルアダプタ５３ｂが嵌合される。そして、クレードル１ｃを本体部分１ａに装着した状態において、カテーテルアダプタ５３ｂが嵌合されたカテーテルポート５３が、先に説明した本体部分１ａの投与／充填ポート３７に陥入される。この状態において、投与／充填ポート３７に対して、接続用注射針３１ｃを保持した接続用注射針アダプタ３１ｂを嵌合させることにより、接続用注射針３１ｃがカテーテルアダプタ５３ｂのゴム栓を貫通し、シリンジ３１から延設されたチューブ３１ａとカテーテル５１とが連通される構成となっている。

またクレードル１ｃには、本体カバー１ｂのクレードル固定溝４３に嵌合される固定部５５が設けられている。

［薬液投与装置１による薬液投与の手順］
以上のように構成された薬液投与装置１による薬液投与は、次のように行う。先ず、シリンジ３１および押し子３３を、本体部分１ａに収容し、シリンジ３１内に薬液を充填させた状態としておく。この状態においては、図３Ａに示すように、入れ子状の送りネジ機構２０は、外ネジ２１内に、駆動ネジ２３および内ネジ２５を完全に収納した状態となっている。また、押し子３３は、シリンジ３１内の開口付近にまで引き出された状態となっている。

また、クレードル１ｃの本体部分１ａに向かう面のカテーテルポート５３には不図示のカテーテル穿刺装置が設置され、ばねにより予張力がかけられたカテーテル穿刺装置の穿刺針が、カテーテルアダプタ５３ｂのゴム栓を貫通してカテーテル５１の先端から露出し、皮膚に対する貼合せ面からは穿刺針が出ない状態となっている。このカテーテル穿刺装置が設置されたクレードル１ｃを薬液の投与部位に貼り付け、ばねをリリースすることでカテーテルアダプタ５３ｂはカテーテルポート５３に嵌合し、穿刺針とカテーテル５１は組織内に貫入される。その後、カテーテル穿刺装置をクレードル１ｃから引き離すことで、穿刺針がカテーテル５１から引き抜かれ、カテーテル５１が組織内に留置される。

以上の後、クレードル１ｃに対して、本体カバー１ｂで覆われた本体部分１ａを嵌合させる。

以上のようにして薬液の投与部位に対して、クレードル１ｃを介して本体部分１ａを装着させたところで、ここでの図示を省略したコントローラからの無線遠隔操作により、モータ部１１を駆動させる。

これにより、図２に示したように、初段歯車１３、平歯車１５、および長軸平歯車１７が回転し、さらに送りネジ機構２０のうち長軸平歯車１７に嵌合された駆動ネジ２３が回転する。駆動ネジ２３の回転により、筐体１０に固定された外ネジ２１、および押し子３３に固定され、かつ、回転を止められた内ネジ２５が、駆動ネジ２３のねじ山に追従して駆動ネジ２３の軸方向に沿って同時に移動する。この際、駆動ネジ２３の内周と外周には、逆巻きのねじ山が形成されているため、外ネジ２１と内ネジ２５とは同時に逆方向に移動し、外ネジ２１から駆動ネジ２３が突出し、駆動ネジ２３から内ネジ２５が突出し、送りネジ機構２０が延伸される。

これにより、内ネジ２５に固定された押し子３３がシリンジ３１内に押し込まれ、シリンジ３１に連結されたチューブ３１ａを介して薬液の投与部位に対して薬液が投与される。図３Ｂに示すように、シリンジ３１の最深部にまで押し子３３が押し込まれたところで、薬液の投与が終了する。

尚、薬液の投与を終了した後には、図１に示したクレードル１ｃから本体部分１ａおよび本体カバー１ｂを取り外し、本体部分１ａの投与／充填ポート３７からシリンジ３１内に薬液を充填することができる。この際、モータ部１１を逆に回転させることにより、シリンジ３１内への薬液の充填が行われる。以上の後には、クレードル１ｃに本体部分１ａおよび本体カバー１ｂを装着し、再びモータ部１１を正回転に戻し、薬液の投与が行われる。

［薬液投与装置１の効果］
以上説明した第１実施形態の薬液投与装置１では、上述したように逆巻きの２重ネジによる入れ子構造として構成された送りネジ機構２０を備えている。このため、送りネジ機構２０を構成する駆動ネジ２３に対して内ネジ２５および外ネジ２１を完全に重ねた状態から、駆動ネジ２３を回転させて内ネジ２５および外ネジ２１を逆方向に移動させて約３倍に延伸させるまでを、１つの連続動作で完了させることができる。

したがって、入れ子構造の送りネジ機構２０を設けたことによって装置の小型化を図りながらも、１つの連続動作によって送りネジ機構２０を段階的でなくスムーズに最大限にまで延伸させることできるため、超微量の薬液を長時間にわたって高精度に連続投与することが可能になる。

≪第２実施形態≫
［薬液投与装置の構成］
図４は、第２実施形態の薬液投与装置２における本体部分２ａおよび本体カバー２ｂと充填器２ｄの斜視図であり、薬液投与装置２における薬液充填を示す図である。これらの図に示すように、薬液投与装置２は、薬液投与の際に患者に装着される本体部分２ａおよび本体カバー２ｂと、本体部分２ａに対して組み合わせて用いられる薬液の充填器２ｄとを有し、本体部分２ａへの薬液充填が充填器２ｄによって行われる構成である。

以下、第２実施形態の薬液投与装置２の詳細な構成を、本体部分２ａ、本体カバー２ｂ、充填器２ｄの順に説明する。尚、第２実施形態の薬液投与装置２において、第１実施形態の薬液投与装置と同様の構成要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。

《本体部分２ａ》
図５および図６は、第２実施形態の薬液投与装置２における本体部分２ａの概略平面図であり、本体カバー２ｂを断面で示している。図５は薬液充填時の概略平面図であり、図６は薬液投与時の概略平面図である。これらの図５および図６、さらには先の図４に示すように、薬液投与装置２の本体部分２ａは、筐体１０’の内部に、モータ部１１を有し、さらに本第２実施形態に特徴的な遊星歯車機構６１を有している。

また本体部分２ａの筐体１０’内には、第１実施形態と同様の平歯車１５、長軸平歯車１７、送りネジ機構２０、シリンジ３１、およびシリンジ３１内に陥入された押し子３３、電池ボックス３５、および薬液の投与／充填ポート３７が設けられている。以上のような本体部分２ａの各構成要素のうち、第２実施形態に特徴的な構成要素である筐体１０’および遊星歯車機構６１の詳細は、次のようである。

＜筐体１０’（本体部分２ａ）＞
筐体１０’は、本体部分２ａを構成する各構成要素を収納するものであり、一方の主面側を開口した箱状のものである。この筐体１０’には、遊星歯車機構６１が収納される位置に対応する側壁部に、開口部１０ａが設けられているところが特徴的である。尚、ここでの図示は省略したが、筐体１０’は、開口部１０ａの他に電池ボックス３５への電池Ｅの出し入れを行うための蓋付きの開口部を有していても良い。

＜遊星歯車機構６１（本体部分２ａ）＞
遊星歯車機構６１は、本発明に特徴的な構成を有している。この遊星歯車機構６１は、モータ部１１の回転軸に固定された状態で設けられている。

図７は、薬液投与装置２に備えられた遊星歯車機構６１の斜視図である。図７に示すように、遊星歯車機構６１は、モータ部１１の出力回転軸に固定された太陽歯車６１ａ、その周囲に設けられた複数の遊星歯車６１ｂ、これらを囲んで設けられた内歯車６１ｃ、および各遊星歯車６１ｂの回転軸に固定された遊星キャリア６１ｄを備えている。尚、遊星歯車６１ｂは、ここでは３個設けた構成を図示したが、設計に応じた必要な個数が太陽歯車６１ａの周囲に均等に配置されれば良い。

そして特に、内歯車６１ｃは、内周に内歯を有し、かつ外周には外歯６１ｅが設けられて平歯車を構成している。また遊星キャリア６１ｄの回転軸φ上には、遊星キャリア６１ｄの固定部材として別の平歯車６１ｆが固定された状態となっている。

図６に示すように、この平歯車６１ｆには、着脱自在に停止部材６１ｇがかみ合わせて設けられ、これらの平歯車６１ｆと停止部材６１ｇとで、遊星キャリア６１ｄの固定部材が構成されている。この停止部材６１ｇは、例えば本体部分２ａにおける筐体１０’の開口部１０ａ、および本体カバー２ｂに設けた開口部４５を閉塞する蓋部材であり、開口部４５を閉塞するように設けることで、平歯車６１ｆの回転を停止状態とする。これにより遊星キャリア６１ｄが固定される構成となっている。

このように遊星キャリア６１ｄを固定した状態においては、モータ部１１に対し、太陽歯車６１ａが入力軸、内歯車６１ｃが出力軸となる。また、遊星キャリア６１ｄの固定により、遊星歯車６１ｂは、太陽歯車６１ａの周囲を公転せず、自転のみとなる。これにより、モータ部１１の駆動による太陽歯車６１ａの回転速度に対して、内歯車６１ｃおよび外歯６１ｅの回転速度が減速されることになる。

また、図５に示されるように、以上のように構成された遊星歯車機構６１は、筐体１０’の側壁に設けた開口部１０ａに対応する位置に配置されている。これにより、開口部１０ａを介して、以降に詳しく説明する充填器２ｄに設けた外部モータによって駆動される外部歯車が、遊星歯車機構６１の外歯６１ｅに対して嵌合され、外部モータによる外歯６１ｅの駆動が自在な構成となっている。

このような状態においては、モータ部１１を駆動させずに、以降に説明する外部モータの駆動によって遊星歯車機構６１の外歯６１ｅを駆動させることができる。この場合、平歯車６１ｆの固定状態が解除されているため、遊星歯車６１ｂは自転しながら公転する。このため、外部モータによる駆動は、直接、遊星歯車機構６１の外歯６１ｅに伝わり、減速されることなく外歯６１ｅで構成された平歯車、すなわち内歯車６１ｃが回転することになる。尚、平歯車６１ｆと停止部材６１ｇとで構成される固定部材は、遊星キャリア６１ｄを自在に固定可能な形状であればこのような構成に限定されることない。

《本体カバー２ｂ》
図４、図５、図６に示す本体カバー２ｂが、第１実施形態の本体カバーと異なるところは、側周壁に開口部４５が設けられているところにあり、他の構成は同様である。この開口部４５は、本体部分２ａに本体カバー２ｂを被せた状態において、本体部分２ａにおける筐体１０’の開口部１０ａと重なる位置に設けられている。

これにより、図５に示したように、本体部分２ａの開口部１０ａと本体カバー２ｂの開口部４５との重なり部分から、本体部分２ａに設けられた遊星歯車機構６１の内歯車６１ｃが露出される構成となっている。

またこの図６に示したように、開口部４５には、遊星歯車機構６１の固定部材の一つである停止部材６１ｇが装着され、平歯車６１ｆにかみ合わせられて遊星キャリア６１ｄが固定される構成となっている。

《充填器２ｄ》
図４に示した充填器２ｄは、例えば薬液投与装置２のコントローラを兼ねたものである。この充填器２ｄは、筐体７０の内部に、外部モータ７１、外部モータ７１によって駆動される外部歯車７３，７５，７７、および外部モータ７１を駆動するための電池Ｅ’を収納する電池ボックス７９を有する。さらに充填器２ｄは、薬液投与装置２の駆動を制御する制御部８０を備えている。以上のようなコントローラを兼ねた充填器２ｄの各構成要素の詳細は、次のようである。

＜筐体７０（充填器２ｄ）＞
筐体７０は、充填器２ｄを構成する各構成要素を収納するものである。この筐体７０には、外部歯車７３，７５，７７が収納される位置に対応する側壁部に、開口部７０ａを有する。また筐体７０の外装面には、無線にて薬液投与装置２から送信された薬液投与装置２の駆動状態を表示するための表示部７０ｃが設けられている。

尚、ここでの図示は省略したが、筐体７０には、開口部７０ａを塞ぐ蓋を設けている。また筐体７０は、開口部７０ａの他に電池ボックス７９への電池の出し入れを行うための蓋付きの開口部を有する。

＜外部モータ７１（充填器２ｄ）＞
外部モータ７１は、電池Ｅ’によって駆動されるものであり、筐体７０の内部に固定された状態で設けられている。外部モータ７１は、制御部８０による制御により、選択された方向に自在に回転する回転軸を有する。この外部モータ７１は、本体部分２ａのモータ部１１よりも十分に高速回転可能な出力を有することとする。

＜外部歯車７３，７５，７７（充填器２ｄ）＞
外部歯車７３，７５，７７は、外部モータ７１の出力回転軸上に固定された初段の傘型歯車７３、これに組み合わせて設けられた中段の傘型歯車７５、および最終段歯車７７である。これらの外部歯車７３，７５，７７は、筐体７０内に固定して設けられている。また、本体部分２ａの開口部１０ａおよび本体カバー２ｂの開口部４５に対して、充填器２ｄにおける筐体７０の開口部７０ａを連通させることで、充填器２ｄの最終段歯車７７と本体部分２ａの遊星歯車機構６１を構成する外歯６１ｅとが嵌合する構成である。

＜電池ボックス７９（充填器２ｄ）＞
電池ボックス７９は、外部モータ７１の駆動およびコントローラの機能を動作させるための電池Ｅ’を収納する部分であり、本体部分２ａに収納される電池よりも十分に大きな出力であって、外部モータ７１を高速度で駆動できる出力を有する電池Ｅ’が収納される構成となっている。

＜制御部８０（充填器２ｄ）＞
制御部８０は、筐体７０の外装面に配置された各種スイッチ８０ａ〜８０ｅ、および操作部８０ｆ、さらにはここでの図示を省略した投与および充填に関する演算部を備えている。

制御部８０を構成する各種スイッチ８０ａ〜８０ｅは、充填準備スイッチ８０ａ、スタートスイッチ８０ｂ、本体部分２ａへの薬液の充填量を入力する３つの充填量入力スイッチ８０ｃ、薬液の充填スタートスイッチ８０ｄ、薬液の投与スタートスイッチ８０ｅである。

また操作部８０ｆは、薬液投与のプログラムを設定し、その設定にしたがって本体部分２ａのモータ部１１の駆動を遠隔で操作する部分である。薬液投与のプログラムとしては、長時間にわたって少量の薬液を持続的に投与する場合の基礎投与（べーサル）設定、および所定のタイミングで所定量の薬液を一時的に投与する場合の追加投与（ボーラス）設定などがある。尚、第１実施形態での詳細な説明は省略したが、このような薬液投与のプログラムに従うモータ部１１の駆動は、第１実施形態においても同様である。

以上のような各種スイッチ８０ａ〜８０ｅおよび操作部８０ｆにおける各設定の状態は、筐体７０に設けた表示部７０ｃに表示される構成となっている。

また、ここでの図示を省略した演算部は、充填スタートスイッチ８０ｄを作動させた場合に、所定のアルゴリズムに従って外部モータ７１を駆動する。このアルゴリズムは、以降の薬液投与装置２に対する薬液充填の手順において詳細に説明する。また演算部は、薬液の投与スタートスイッチ８０ｅを作動させた場合に、操作部８０ｆで設定されたプログラムに対応するアルゴリズムに従って、無線遠隔操作でモータ部１１を駆動する。

［薬液投与装置２に対する薬液充填の手順］
以上のように構成された薬液投与装置２に対する薬液充填は、次のように行う。先ず、図６に示すように、本体部分２ａの筐体１０’内に、シリンジ３１、および押し子３３を含むディスポ部をリユース部にセットする。この際、先ずシリンジ３１内の開口付近にまで押し子３３を位置させておく（出荷時）。また、送りネジ機構２０は最も縮小した状態としておく。この状態で、送りネジ機構２０における内ネジ２５の固定部２５ａに、押し子３３の嵌合部３３ａを被せ、内ネジ２５を押し子３３に固定する。

次に、本体部分２ａに本体カバー２ｂを被せた状態とする。

その後、図４に示したように、本体部分２ａの遊星歯車機構６１と、充填器２ｄの最終段歯車７７とを嵌合させ、本体部分２ａと充填器２ｄとを連結させる。この状態で、充填器２ｄの制御部８０での制御により、先ず充填準備スイッチ８０ａをオンにし、次いでスタートスイッチ８０ｂをオンにする。これにより、外部モータ７１によって本体部分２ａの遊星歯車機構６１を駆動させ、シリンジ３１の最深部に押し子３３を押し込んだ状態とする（図５参照）。

次いで、薬液バイアル１００から延設されたアダプタ１０３を本体部分２ａの投与／充填ポート３７に陥入させると、接続用注射針アダプタ３１ｂに設置された接続用注射針３１ｃがアダプタ１０３に設置されたゴム栓を貫通し、シリンジ３１から延設されたチューブ３１ａと、薬液バイアル１００から延設されたチューブ１０１とが連通した状態となる。

この状態においては、本体部分２ａにおいては、シリンジ３１におけるチューブ３１ａの接続部が上方向となるように本体部分２ａと充填器２ｄとを配置することが重要である。この場合、例えば薬液バイアル１００の接続部側が上方向となる。この場合、平置きした充填器２ｄをスタンドとて本体部分２ａが支持される構成とする。

以上のように本体部分２ａ、充填器２ｄ、および薬液バイアル１００の配置を完了させたところで、またはそれに先立ち、図４に示した充填器２ｄの制御部８０における充填量入力スイッチ８０ｃの操作により充填量を設定する。

次いで、充填スタートスイッチ８０ｄをオンにする。これにより以下のようなアルゴリズムに従って外部モータ７１が駆動される。

先ず、外部モータ７１によって遊星歯車機構６１を駆動させる。この際、押し子３３をシリンジ３１の最深部に押し込んだ場合と逆回転で外部モータ７１を駆動させ、シリンジ３１の最深部から押し子３３を引き出し、薬液Ｌを薬液バイアル１００からシリンジ３１内に吸引する。この際、チューブ１０１とこれに続く薬液バイアル１００内の注射針内の空気量より多い量の薬液Ｌをシリンジ３１内に吸引する。

次いで、外部モータ７１を、再度逆回転させることで、押し子３３をシリンジ３１内の最深部にまで押し戻し、チューブ１０１から薬液バイアル１００内の注射針までの間の気泡を追い出す。その後、外部モータ７１をさらに逆回転させることにで、シリンジ３１の最深部から押し子３３を引き出し、シリンジ３１内に設定量の薬液Ｌを充填する。

［薬液投与装置２による薬液投与の手順］
以上のようにして薬液Ｌが充填された薬液投与装置２による薬液投与は、次のように行う。先ず、上述の手順で薬液充填が完了した後、本体部分２ａと、充填器２ｄおよび薬液バイアル１００との連結を解除する。

また、本体部分２ａとの連結を解除した充填器２ｄの操作部８０ｆで、薬液投与のプログラムを設定しておく。

その後、図６に示すように、本体部分２ａにおける筐体１０’の開口部１０ａおよび本体カバー２ｂの開口部４５とを停止部材６１ｇで閉塞することにより、平歯車６１ｆの回転を停止状態とし、これにより遊星キャリア６１ｄを固定する。以上の後は、第１実施形態と同様に行う。

すなわち第１実施形態において用いた図１を参照し、図１の本体部分１ａおよび本体カバー１ｂを、第２実施形態の本体部分２ａおよび本体カバー２ｂに置き換えて説明すると、先ず薬液の投与部位に対して、カテーテル穿刺装置が設置されたクレードル１ｃを貼合せる。貼合せ後、クレードル１ｃに設置されているカテーテル穿刺装置により、薬液の投与部位に対してカテーテル５１を穿刺する。

以上の後、カテーテル穿刺装置をクレードル１ｃから外し、クレードル１ｃに対して、本体カバー２ｂで覆われた本体部分２ａを嵌合させる。

以上のようにして薬液の投与部位に対して、クレードル１ｃを介して本体部分２ａを装着させたところで、図４に示したコントローラを兼ねた充填器２ｄにおける薬液の投与スタートスイッチ８０ｅをオンにする。これにより、本体部分２ａとは分離された充填機２ｄにおける制御部８０からの無線遠隔操作により、操作部８０ｆで設定されたプログラムに対応するアルゴリズムに従ってモータ部１１を駆動させる。

モータ部１１の駆動により、図６に示すように、設定されたプログラムにしたがってシリンジ３１の内部に押し子３３を押し込み、チューブ３１ａおよびカテーテル５１を介して投与部位に対して薬液Ｌを投与する。シリンジ３１の最深部にまで押し子３３が押し込まれたところで、薬液の投与が終了する。

［薬液投与装置２の効果］
以上説明した第２実施形態の薬液投与装置２では、上述したような構成を有する遊星歯車機構６１を備えている。これにより、モータ部１１の回転速度を、遊星歯車機構６１によって十分に減速した速度で送りネジ機構２０に伝えることが可能である。これにより、送りネジ機構２０が、駆動ネジ２３から２方向に同時に延伸される入れ子構造でありながらも、十分に低速で延伸させることで超微量の薬液を長時間にわたって高精度に連続投与することが可能になる。しかも、コントローラを兼ねた充填器２ｄに設けた外部モータ７１の回転速度を、遊星歯車機構６１の外歯６１ｅを介して減速させることなく、本体部分２ａの送りネジ機構２０に伝えることが可能である。これにより、モータ部１１の駆動による低速での薬液投与に対して、外部モータ７１の駆動による高速での薬液充填を行うことが可能になる。

この結果、薬液の投与部位に装着される本体部分２ａを大型化することなく、非常に低速な薬液の投与速度に対して、シリンジ３１内への薬液の充填速度の高速化を図ることが可能になる。

また、外部モータ７１を有する充填器２ｄを、薬液投与装置２のコントローラに設けたことにより、さらに別体として充填器２ｄを携帯することなく、上述した高速での薬液充填が可能となる。

尚、本発明は上述しかつ図面に示した実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の変形実施が可能である。

１，２…薬液投与装置、１ａ，２ａ…本体部分、２ｄ…充填器、１１…モータ部、１３…初段歯車、１５…平歯車、１７…長軸平歯車、２０…送りネジ機構、２１…外ネジ、２３…駆動ネジ、２３ａ…内歯車部、２５…内ネジ、３１…シリンジ、３３…押し子、６１…遊星歯車機構、６１ａ…太陽歯車、６１ｂ…遊星歯車、６１ｃ…内歯車、６１ｄ…遊星キャリア、６１ｅ…外歯、６１ｆ…平歯車（固定部材）、６１ｇ…停止部材（固定部材）、７１…外部モータ、７３，７５…傘型歯車（外部歯車）、７７…最終段歯車（外部歯車）、８０…制御部、Ｌ…薬液

Claims (8)

1. モータ部と、
   前記モータ部によって駆動される歯車と、
   薬液を収容するシリンジ内で押し子を摺動させるためのものであって前記歯車の回転軸上に設けられた送りネジ機構とを有し、
   前記送りネジ機構は、
   筒状の外周と内周とに逆巻きのネジ山が設けられると共に前記歯車に対して嵌合された駆動ネジと、
   前記駆動ネジの外周に嵌合させた状態で前記モータ部に対して固定された位置に設けられた外ネジと、
   前記駆動ネジの内周に嵌合させた状態で前記押し子に対して固定状態とされる内ネジとを備えた
   薬液投与装置。
2. 前記歯車として、
   前記モータ部の回転軸上に設けられた初段歯車と、
   前記初段歯車に嵌合して設けられた平歯車と、
   前記平歯車の回転軸上に立設された長軸平歯車とを備え、
   前記送りネジ機構における前記駆動ネジは、前記長軸平歯車に嵌合する内歯車部を有する
   請求項１記載の薬液投与装置。
3. 前記長軸平歯車の軸長は、前記送りネジ機構を最も縮めた状態の長さの軸長と略同程度である
   請求項２に記載の薬液投与装置。
4. 前記初段歯車は、
   前記モータ部の回転軸に固定された太陽歯車と、
   前記太陽歯車に嵌合して設けられた複数の遊星歯車と、
   内周に前記遊星歯車に対して嵌合する内歯を備え、かつ外周に前記平歯車に嵌合すると共に外部モータによって自在に駆動される外歯を備えた内歯車と、
   前記遊星歯車の回転軸に固定された遊星キャリアと、
   前記遊星キャリアを固定自在とするための固定部材とを有する
   請求項２または３に記載の薬液投与装置。
5. 前記モータ部および前記初段歯車が設けられた本体部分とは別体とした充填器を備え、
   前記充填器は、
   前記固定部材による前記遊星キャリアの固定を解除した状態において前記内歯車における前記外歯に対してかみ合わせ自在な外部歯車と、
   前記モータ部より高速で回転可能な当該外部歯車を駆動するための外部モータとを有する
   請求項４に記載の薬液投与装置。
6. 前記充填器は、前記外部モータの駆動を制御すると共に、前記モータ部の駆動を遠隔で制御する制御部を有する
   請求項５に記載の薬液投与装置。
7. 前記送りネジ機構の軸上に、
   薬液の投与口を備えたシリンジと、
   前記送りネジ機構における前記内ネジの端部に固定された状態で前記シリンジ内に陥入され当該シリンジ内において回転することなく摺動する押し子とが設けられた
   請求項１〜６の何れかに記載の薬液投与装置。
8. 前記押し子と前記送りネジ機構とは着脱自在に固定される
   請求項７に記載の薬液投与装置。

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