JP2015213567A - 無針注射器 - Google Patents

Abstract

【課題】無針注射器において注射液等の注射目的物質の充填が容易であり、また注射準備の際に注射目的物質の漏出が生じにくく、更には充填後の充填室に残った空気を容易に外部に排出する。【解決手段】注射針を介することなく、注射目的物質を射出することで該注射目的物質を注射対象領域に注射する無針注射器であって、外部供給装置が接続される充填孔と、該充填孔を介して供給される注射目的物質を収容可能な充填室と、充填室内で摺動可能なプランジャと、射出口から該注射目的物質を射出するノズル部と、を有する充填部と、射出エネルギーをプランジャに付与する駆動部とを備える。そして、外部供給装置から充填孔を介して充填室へ注射目的物質の供給が行われた該充填孔に対して、該充填孔内に存在する該注射目的物質を押圧するように栓体が挿入される。【選択図】図５

Description

本発明は、注射針を介することなく、注射目的物質を注射対象領域に注射する無針注射器に関する。

注射針を介することなく注射液を射出し、対象物に注射を行う無針注射器が広く知られている。例えば、特許文献１に示す無針注射器（インジェクタ）では、圧縮空気により駆動されるピストンの力を利用して、カートリッジ内に封入されている注射液の射出が行われる。具体的には、インジェクタの先端にカートリッジが取り付けられる。カートリッジには、例えば、充填室の一端開口部にピストンシールが取り付けられており、他端部には射出用の流路であるオリフィスが設けられている。そして、カートリッジの側方には充填室に連通する充填通路が形成されており、充填液を充填するときには、ピストンシールを最遠位端に位置させた状態で充填を行い、その後、充填通路を塞ぐようにピストンシールを移動させる。この状態で、圧縮空気による加圧が行われ、注射液が射出されることになる。

米国特許第６２１３９８０号明細書

従来技術によれば、無針注射器において、充填室に注射液を充填し、その後、ピストンシールを移動させて、充填に使用した充填通路を塞ぐ準備完了状態を形成した上で、圧縮空気により射出のためのエネルギー付与が行われることになる。ここで、このような従来技術の構成では、ピストンシールを最遠位端に置いた状態で充填室に充填液を満たした後、準備完了状態に至るまで該ピストンシールを進めると、射出用のオリフィスの径よりも充填通路の径が十分に大きいため、注射液の一部が充填通路を通って外部に漏れ出しやすく、注射液の浪費や周囲の汚染を招いてしまう。

従来技術の構成に従って準備完了状態を形成した場合、上記のように充填通路に注射液が移動しやすく、オリフィス側への注射液の移動は生じにくい。このため、オリフィスの先端部分には空気が残ったままの状態である可能性が高い。一般に無針注射器では、注射液に外部から高エネルギーを付与することで、注射液を対象物に向かって射出させるが、オリフィスの先端部分に多くの空気が残っていると、注射液の射出状態を、対象物への注射が好適に行い得る状態に制御しにくくなり、例えば、注射液を対象物の正しい位置（深さ）へ到達させることが困難となるものと考えられる。

そこで、本発明は、上記した問題に鑑み、無針注射器において注射液等の注射目的物質の充填が容易であり、また注射準備の際に注射目的物質の漏出が生じにくく、更には充填後の充填室に残った空気を容易に外部に排出することができるよう、取り扱いが簡単な無針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、注射針を介することなく注射目的物質（例えば、注射液）を射出する無針注射器において、外部から注射目的物質の充填を行う充填孔に対して、充填後に栓体を挿入し注射目的物質を封入する構成を採用する。このとき、栓体
で充填孔内の注射目的物質を押圧し、それを押し込むことで、注射目的物質の漏出や空気残存の抑制を図ることが可能となる。

具体的には、本発明は、注射針を介することなく、注射目的物質を射出することによって該注射目的物質を注射対象領域に注射する無針注射器であって、前記注射目的物質を保持している外部供給装置が接続される充填孔と、該充填孔を介して該外部供給装置から供給される該注射目的物質を収容可能な充填室と、該充填室内で摺動可能なプランジャと、該プランジャの摺動により加圧された該充填室内の該注射目的物質が流れ該充填室よりも内径が細い流路を含み、該流路の先端に形成された射出口から該注射目的物質を射出するノズル部と、を有する充填部と、前記注射目的物質を前記ノズル部から射出するための射出エネルギーを前記プランジャに付与する駆動部と、を備える。そして、前記充填孔は、前記外部供給装置が接続可能となるように前記充填部の側面に開口し、その開口部から前記充填室に向かって形成されることで前記充填室と連通している。また、前記外部供給装置から前記充填孔を介して前記充填室へ前記注射目的物質の供給が行われた該充填孔に対して、該充填孔内に存在する該注射目的物質を押圧するように栓体が挿入されることで、該充填孔が封止される。

本発明に係る無針注射器において、駆動部は、注射目的物質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。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の開放を、注射目的物質の射出エネルギーとして利用してもよい。あるいは電源回路からの電圧印加によって駆動される電磁バルブやソレノイドアクチュエータ等を利用してもよく、またこれらの駆動源によって付勢バネで固定されているピストンを係止状態から開放し、蓄積されていた付勢バネの弾性エネルギーを、射出エネルギーとして利用してもよい。

なお、火薬の燃焼エネルギーを射出エネルギーとして利用する場合、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、ガス発生剤の発生エネルギーを射出エネルギーとして利用する場合、ガス発生剤としては、シングルベース無煙火薬や、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。

上記駆動部による射出エネルギーはプランジャに伝えられ、プランジャが充填室内を摺動することで、充填室に収容されている注射目的物質がノズル部に形成された流路に沿って押し出され、最終的に射出口から注射対象領域に向けて射出される。ここで、本発明に係る無針注射器では、充填室には当初から注射目的物質が収容されているのではなく、ユーザによる無針注射器の使用に際して、外部供給装置から注射目的物質が充填孔を介して充填室に供給される。このように、充填室への充填操作を必要とする構成を採用することで、必要とする任意の注射目的物質を、無針注射器を利用して注射することが可能となり、無針注射器の利便性は向上する。なお、充填孔は、充填部の側面に開口し、そこから充填室に貫通するように形成される。そのため、外部供給装置と充填孔との接続が容易となり、これも利便性の向上に資する。

一方で、上記のように外部供給装置から充填孔に注射目的物質を供給する場合、当該充填孔及び充填室に注射目的物質が存在することになる。なお、駆動部からプランジャに対して射出エネルギーが付与された際に充填孔が開口したままの状態であると、当然に、充填室内の注射目的物質が、充填孔の開口部から噴出することになる。そこで、本発明に係る無針注射器においては、外部供給装置からの注射目的物質の供給が行われた充填孔に対して栓体が挿入され、注射目的物質の外部への噴出が規制されることになる。そして、この栓体が充填孔に挿入される際には、充填孔内に存在する該注射目的物質を押圧するように該挿入が行われる。すなわち、栓体が挿入される際に、栓体の先端部が、充填孔内に存在する注射目的物質と接触しながら充填孔内を進んでいく。この結果、充填され充填孔に存在している注射目的物質は、充填孔の開口部側に戻ることなく充填室側に押し出されることになる。

このとき、ノズル部に形成され充填室ともつながっている流路は、射出口で無針注射器の外部に開口しているため、充填孔の注射目的物質が押し出されることで、外部供給装置から注射目的物質が供給された後に充填室内に残っていた空気（残存空気）を射出口から排出することが可能となる。この結果、駆動部からプランジャを介して射出エネルギーが付与された注射目的物質の射出を制御しやすくなり、以て、注射対象領域により正確に注射目的物質を到達させることが可能となる。なお、好ましくは、上記無針注射器において、前記栓体が前記充填孔に挿入された際に該栓体が前記注射目的物質を前記充填室側に押し込んだ該注射目的物質の所定容積は、前記外部供給装置から該充填孔を介して該充填室へ前記注射目的物質の供給が行われた該充填室において形成される、残存空気の容積以上に設定される。これにより、充填室内の残存空気を好適に排出することができ、無針注射器の注射性能の更なる向上を図ることができる。なお栓体を充填孔にはめ込む際に空気が入っても、充填部を傾けることで流路部分に空気を移動させることで、同様に残存空気を排出することが出来る。

なお、本発明に係る無針注射器においては、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、収容部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、上述までの無針注射器において、前記栓体は、前記充填孔に挿入された際に、該栓体の先端に該充填孔の内周壁と非接触状態で、該充填孔内に延びる延在部を有してもよい。このように構成される延在部を栓体が有することで、延在部の容積分だけ更に、充填孔内に存在している注射目的物質を充填室側に押圧することができる。そして、栓体の基端は充填孔を封止するためにその内周壁と接触しているが、延在部は当該内周壁に対して非接触状態であるため、延在部に対して摩擦力が作用せず、ユーザによる栓体の挿入負荷を過度に高めてしまうことを回避することができる。

また、上述までの無針注射器において、前記充填部は、その側面から突出し、前記充填孔が配置されている突出部を有してもよく、その場合、前記栓体は、該栓体の外側端面が前記突出部の端面と面一の状態となるまで前記充填孔に挿入される。このように充填部の
側面に突出部を設け、その突出部内に充填孔を配置することで、充填孔内の容積を比較的大きく設定することができる。これにより、栓体自体も大きくでき、以て、栓体を充填孔に挿入した際に、充填室側に押し出す注射目的物質量をより多くすることができる。この結果、栓体挿入により、充填室内の残存空気をより確実に排出することが可能となる。また、栓体の外側端面と突出部の端面とが面一となることで、無針注射器における側方への突出量を抑制でき、その小型化を図ることが可能となる。

また、同じように前記充填部の側面に前記突出部が設置されている構成において、前記栓体は、前記充填孔に挿入される本体部と、該本体部が固定される面であって該本体部が該充填孔への挿入時に前記突出部の端面と接触する接触面を含む蓋部と、を有してもよい。このように蓋部が設けられることで、ユーザはこの蓋部を把持して栓体の本体部を充填孔に挿入できるため、挿入操作が容易となる。また、蓋部と突出部との間に何らかの係合手段を設けることで、充填孔との摩擦力だけでなく当該係合手段による係合力も利用して、栓体を充填孔に対して固定でき、駆動部による射出エネルギーの付与時に、その加圧力により栓体が充填孔から外れてしまうことを抑制することができる。

ここで、上述までの無針注射器において、前記充填部及び前記駆動部を保持する注射器本体を、更に備えてもよい。その場合、前記充填部及び前記駆動部が前記注射器本体に保持された際に、前記栓体が、該栓体の外側端面が前記注射器本体に接触する、又は、該栓体の外側端面と該注射器本体との距離が、該栓体の前記充填孔からの離脱が妨げられる所定距離となる、所定配置状態が形成されるのが好ましい。このように無針注射器が構成されることで、充填部及び駆動部が注射器本体に保持された状態では、栓体の動きが注射器本体によって妨げられることになる。そのため、駆動部による射出エネルギーの付与時に、その加圧力により栓体が充填孔から外れてしまうことを確実に抑制することができる。

また、上記無針注射器において、前記駆動部は、外部からの電力供給により火薬を燃焼させる点火装置と、該点火装置による燃焼エネルギーを前記プランジャに伝えるピストンと、を有し、前記充填部と前記駆動部は、互いを固定するための係合部を有してもよい。そして、前記係合部によって前記充填部と前記駆動部とが互いに固定された状態において、前記ピストンが前記プランジャに対して対向するように配置されてもよい。このように無針注射器が構成されることで、ユーザによる無針注射器の注射準備を簡便なものとすることができる。

また、前記注射器本体は、前記点火装置に電力供給する電源部を含んでもよい。その場合、前記充填部及び前記駆動部は、前記注射器本体に対して着脱自在に構成され、前記充填部及び前記駆動部が前記注射器本体に装着された際に、該駆動部側の電極と、該注射器本体に含まれる前記電源部側の電極とが接触した状態となってもよい。なお電源部にはスイッチを含むことが出来、電極同士が接触してもスイッチを入れない限りは作動しないようにするのが好ましい。このような構成を採用することで、ユーザは、充填部と駆動部を注射器本体に装着する操作のみで、駆動部への電力供給を可能とする状態を形成することができるため、無針注射器の操作性を向上することができる。

また、上記の無針注射器において、前記充填部及び前記駆動部が前記注射器本体に対して装着されたときに、前記所定配置状態を形成するとともに、該駆動部側の電極と前記電源部側の電極との相対位置関係を決定する、位置決め手段を有してもよい。位置決め手段によって充填部と駆動部との相対位置関係が決定され、且つ駆動部と注射器本体に配置される電源部との相対位置関係が決定されることで、ユーザにより充填部と駆動部が注射器本体に装着されると、所定配置状態の形成と、駆動部への電力供給を可能とする状態の形成が自動的に行われることになる。このことは、無針注射器の操作性向上に大きく資するものである。

また、上述までの無針注射器において、前記充填部及び前記駆動部が、前記注射器本体から脱離しないように該充填部及び該駆動部の動きを拘束する拘束部を、更に備えてもよい。この結果、ユーザは無針注射器を安定して操作することが可能となる。

無針注射器において注射液等の注射目的物質の充填が容易であり、また注射準備の際に注射目的物質の漏出が生じにくく、更には充填後の充填室に残った空気を容易に外部に排出することができる。

本発明に係る無針注射器の外観を示す図である。 本発明に係る無針注射器の概略構成を示す図である。 本発明に係る無針注射器の充填部への注射液充填に関する操作を示す図である。 本発明に係る無針注射器において、注射液の充填後における封止操作を示す図である。 図４に示す封止操作による充填室内の注射液の状態を示す第１の図である。 図４に示す封止操作による充填室内の注射液の状態を示す第２の図である。

以下に、図面を参照して本願発明の実施形態に係る無針注射器１（以下、単に「注射器１」という）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、本願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。

＜注射器１の構成＞
ここで、図１、図２に注射器１の概略構成を示す。図１は注射器１の外観を示す斜視図であり、図２は、注射器１のその長手方向に沿った断面図である。注射器１は、後述する充填部３と駆動部４で構成されるシリンジユニット５が、ハウジング２（注射器本体）内に装填されることで形成される。なお、本願の以降の記載においては、注射器１によって注射対象領域に注射される注射目的物質を「注射液」と総称する。しかし、これには注射される物質の内容や形態を限定する意図は無い。注射目的物質では、注射対象領域である皮膚構造体等に届けるべき成分が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、加圧することでノズル１６から注射対象領域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、ハウジング２にシリンジユニット５が脱着自在となるように構成されている。シリンジユニット５は、注射液の射出を行う度に使い捨てられるユニットであり、一方で、ハウジング２側には、シリンジユニット５の駆動部４に含まれる点火器１１に電力供給するバッテリ４０が含まれている。バッテリ４０からの電力供給は、配線４１を介してハウジング２側の電極４０ａと、駆動部４の点火器１１側の電極１１ａとの間で行われる（図２の状態では、電極４０ａと１１ａは各構成を示すため離しているが、シリンジユニット５をハウジング２に装着したときには、電極４０ａと１１ａは接触している）。またハウジング２は、バッテリ４０に点火器１１に供給し得る電力が残っている限りにおいて、繰り返し使用することができるユニットである。なお、ハウジング２においては、バッテリ４０の電力が無くなった場合には、バッテリ４０のみを交換しハウジング２は引き続き使用してもよい。また図２ではバッテリ４０と点火器１１が電極と配線４１の間に介在する起動スイッチを省略している。

ここで、シリンジユニット５に含まれる駆動部４は、そのボディが筒状に形成され、そ
の内部に、火薬成分を燃焼させて射出のためのエネルギーを発生させる電気式点火器である点火器１１を有し、点火器１１によるエネルギーを充填部３側に伝えるピストン１４が組み込まれた状態となっている。詳細には、駆動部４のボディは、樹脂の射出成形によって製造され、当該射出成形については、公知の方法を使用することができる。このとき、点火器１１での火薬の燃焼によって生成される燃焼ガスが放出される向きに、ピストン１４が位置するように、ボディにおける点火器１１の位置決めがなされ、点火器１１がボディと一体となるように、インサート成形される。なお、駆動部４のボディの樹脂材料としては、例えば、公知のナイロン６−１２、ポリアリレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリフェニレンサルファイド又は液晶ポリマー等が使用できる。また、これら樹脂にガラス繊維やガラスフィラー等の充填物を含ませてもよく、ポリブチレンテレフタレートにおいては２０〜８０質量％のガラス繊維を、ポリフェニレンサルファイドにおいては２０〜８０質量％のガラス繊維を、また液晶ポリマーにおいては２０〜８０質量％のミネラルを含ませることができる。更に、耐熱性や耐圧性が必要な部分は金属を併用してもよい。

ここで、点火器１１において用いられる点火薬として、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。適切な注射が可能な限りにおいて、これら以外の火薬を点火薬として用いても構わない。

なお、点火器１１の前方（燃焼ガスが放出される方向）には燃焼室１２が形成され、その燃焼室１２に繋がる、軸方向に沿って径が一定である貫通孔１３が設けられている。そして、貫通孔１３の残りの一端は、充填部３側へと繋がっている。そして、この貫通孔１３には、金属製のピストン１４が、貫通孔１３内を軸方向に沿って推進可能となるように配置され、その一端が燃焼室１２側を向いており、また、残りの他端は、充填部３に配置されたプランジャ１５に対向している。なおピストンは樹脂でもよく、耐熱性や耐圧性が要求される部分は金属を併用してもよい。

次に、充填部３について説明する。充填部３は、注射液を収容可能な空間である充填室１６ａを含むノズル部１６を有しているとともに、上記の通り、駆動部４と連結され一体となることで、シリンジユニット５が形成される。この充填部３と駆動部４との連結は、充填部３側のスナップフィット部材３ａと駆動部４側のスナップフィット部材４ａが互いに係合することで実現される。これらのスナップフィット部材によって充填部３と駆動部４が連結されると、図２に示すように、自動的に、駆動部４側のピストン１４の端面と充填部３側のプランジャ１５の端面が対向する、又は、両端面が接触する相対位置関係が形成される。なお、駆動部４に対して充填部３の円周方向の位置決めをする凹凸が、各々のスナップフィット部３ａおよび４ａに形成されていてもよい。

充填部３のボディは、駆動部４と同じ樹脂材料で形成されている。そして、そのボディの内部に形成された空間においてプランジャ１５がノズル部１６方向に摺動可能となるように配置されており、プランジャ１５と充填部３のボディとの間に形成される空間が、注射液が収容されることになる充填室１６ａとなる。ここで、充填室１６ａ内をプランジャ１５が摺動することで、充填室１６ａに収容されている注射液が押圧されてノズル部１６の先端側に設けられた流路１６ｂより射出されることになる。そのため、プランジャ１５は、充填室１６ａ内での摺動が円滑であり、且つ、注射液がプランジャ１５側から漏出し
ないような材質で形成される。具体的なプランジャ１５の材質としては、例えば、ブチルゴムやシリコンゴムが採用できる。更には、スチレン系エラストマー、水添スチレン系エラストマーや、これにポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン、α−オレフィン共重合体等のポリオレフィンや流パラ、プロセスオイル等のオイルやタルク、キャスト、マイカ等の粉体無機物を混合したものがあげられる。さらにポリ塩化ビニル系エラストマー、オレフィン系エラストマー、ポリエステル系エラストマー、ポリアミド系エラストマー、ポリウレタン系エラストマーや天然ゴム、イソプレンゴム、クロロプレンゴム、ニトリル−ブタジエンゴム、スチレン−ブタジエンゴムのような各種ゴム材料（特に加硫処理したもの）や、それらの混合物等を、プランジャ１５の材質として採用することもできる。

なお、充填部３側のノズル部１６に設けられた流路１６ｂの内径は、充填室１６ａの内径よりも細く形成されている。このような構成により、点火器１１での火薬の燃焼で生成された燃焼ガスにより燃焼室１２内が高温高圧の状態となると、ピストン１４が加圧により貫通孔１３を推進し、充填室１６ａに収容されていた注射液がプランジャ１５を介して加圧され、流路１６ｂの射出口から外部に注射液が射出されることになる。また、ノズル部１６においては、当該射出口の周囲を囲むように環状のシールド部１６ｃが設けられている。例えば、ヒトの皮膚に射出口を押し当てて注射液の射出を行う場合、射出された注射液がその周囲に飛散しないように、シールド部１６ｃによって遮蔽することができる。なお、射出口を皮膚に押し当てた時に皮膚がある程度凹むことで、射出口と皮膚との接触性を高め、注射液の飛散を抑制することができる。そこで、図２に示すように、射出口が位置するノズル部１６の先端は、シールド部１６ｃの端面よりも若干量突出しているのが好ましい。

なお、図２に示す燃焼室１２内には、特に追加的な火薬成分は配置されていないが、ピストン１４を介して注射液にかける圧力推移を調整するために、燃焼室１２内に点火器１１での火薬燃焼によって生じる燃焼生成物によって燃焼しガスを発生させるガス発生剤等を配置することもできる。ガス発生剤の一例としては、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。燃焼室１２内に配置されるときの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り、これにより、注射液にかける圧力推移を所望の推移、すなわち注射対象領域に注射液が適切に到達し得る推移とすることができる。本発明では燃焼室１２に配置される点火器１１を駆動部とし、必要に応じて使用されるガス発生剤なども駆動部に含まれるものである。

また、充填部３は、図３に示すように、シリンジユニット５がハウジング２に装着される前において、ユーザにより充填室１６ａへの注射液の充填操作を行う必要がある。すなわち、ハウジング２への装着前の段階では、充填部３の充填室１６ａには注射液は存在しておらず、空洞状態となっている。そこで、充填部３への注射液の充填は、外部供給装置３０が別途保持している注射液を充填室１６ａ側へ移動させることで行われる。このように外部供給装置３０から注射液を移す構成を採用することのメリットとしては、ユーザは、必要なときに必要に応じて所定種類、および所定量の注射液を選択してフレキシブルな注射処理を実現できる。このため注射液を長期間充填部に保持することがなく、衛生面での課題を排除できる。

このような注射液の充填を可能とするために、図２、図３に示すように、充填部３の側部（プランジャ１５の摺動方向に沿って延在する充填部３のボディ側面部分）には、外部供給装置３０から注射液を流すための充填孔１９が配置された突出部１７が設けられている。充填孔１９は充填室１６ａと連通している。突出部１７は、その内部に充填孔１９が
形成されており、その一端は、外部供給装置３０が接続可能となるように充填部３の外部に開口し、もう一端は、充填室１６ａに開口している。なお、外部供給装置３０から注射液が充填室１６ａに流れ込めるように、充填孔１９の充填室１６ａ側の開口部は、使用前の状態においてプランジャ１５と干渉しない位置とされる。更に、充填孔１９は、第１充填孔１９ａと第２充填孔１９ｂの二段構成となっており、第１充填孔１９ａの内径は、外部供給装置３０が接続されるため、第２充填孔１９ｂの内径よりも大きい。いずれにせよ、第１充填孔１９ａと第２充填孔１９ｂの内径は、流路１６ｂの内径よりも相当に大きい。これは、流路１６ｂは、注射液を加圧して射出する必要があるため、その加圧状態を形成するために必要な流路内径とされる一方で、充填孔１９の内径は、外部供給装置３０から注射液が円滑に流れ込む必要があるため、比較的大きな内径とされる。

ここで、外部供給装置３０は、図３に示すようにボディ３１の内部の保持室３５に注射液を保持しており、ユーザがピストン３２を押圧操作することで内部の注射液を吐出させることができる。具体的には、注射液の充填に際しては、外部供給装置３０の先端部３３を、注射器１側の充填孔１９（第１充填孔１９ａ）側に挿入する。なお、先端部３３にはストッパ３４が設けられており、充填孔１９に先端部３３が挿入されたときに、突出部１７の端面１７ａ（図５を参照）にストッパ３４が突き当り、先端部３３のそれ以上の挿入が阻害される。このとき、充填孔１９の深さＬ１（端面１７ａからの距離）の位置まで、先端部３３が挿入された状態となる。そして、その状態で、ユーザがピストン３２を押し込むことで、保持室３５に保持された注射液を充填孔１９側に吐出させ、その注射液が充填孔１９を経て充填室１６ａに収容されることになる。なお、充填部３においては流路１６ｂが開口しているため、上記注射液の充填作業において特段の労力は要しない。

そして、外部供給装置３０から注射液を充填部３に供給した後は、その注射液が充填孔１９から漏出しないように、図４に示すように栓体１８が充填孔１９に挿入されその封止が行われる。この栓体１８は、ゴム等の弾性部材で形成され、図４に示すように充填孔１９に挿入される本体部１８ａと蓋部１８ｂを有している。蓋部１８ｂの内側には、図２に示すようにネジが形成されており、当該ネジが突出部１７の外側に形成されたネジと係合することで、本体部１８ａの挿入および栓体１８の突出部１７への固定が行われることになる。なお、本体部１８ａの充填孔１９への挿入は、本体部１８ａが接続されている蓋部１８ｂの裏面が、突出部１７の端面１７ａに突き当たるまで行われる。

ここで、栓体１８が充填孔１９に挿入された状態を、図５に基づいて詳細に説明する。なお、図５においては、図面の記載を簡便にするために、栓体１８の蓋部１８ｂの記載は省略している。そして、図５の上段（ａ）は、外部供給装置３０による充填部３への注射液の充填が完了した状態であって栓体１８が挿入される前の状態を示しており、下段（ｂ）は、栓体１８の本体部１８ａが完全に充填孔１９に挿入された状態を示している。図５（ａ）に示すように、注射液の充填完了直後は、充填孔１９の深さＬ１の位置から奥、すなわち充填室１６ａ側に注射液が存在する状態となる。これは、注射液の充填時において、外部供給装置３０の先端部３３が深さＬ１だけ充填孔１９に挿入された状態で注射液の吐出が行われるからである。この状態では、比較的多くの注射液が充填孔１９内に存在しているため、充填室１６ａの一部（図５（ａ）に示す状態では、流路１６ｂ近くの空間）に、空気が残存した状態となっており、その残存空気をＶｒで表す。

ここで、本体部１８ａの長さ（充填孔１９に挿入される方向の長さ）は、上記深さＬ１よりも長いＬ２に設計されている。したがって、図５（ｂ）に示すように栓体１８が充填孔１９に挿入されると、本体部１８ａは、注射液の深さＬ１と本体部１８ａの長さＬ２の差分ΔＬ（＝Ｌ２−Ｌ１）に相当する量だけ注射液を充填室１６ａ側に押圧することになる。このように押し込まれた注射液の容積ΔＶは、以下の式１に従う。
ΔＶ ＝ Ｓ・ΔＬ ・・・（式１）
ただし、Ｓは、第１充填孔１９ａの断面積である。

そして、この容積ΔＶは、上記残存空気の容積Ｖｒ以上となるように、本体部１８ａの長さＬ２が設計される。なお、残存空気の容積Ｖｒは、予め把握できる、外部供給装置３０から供給される注射液の容積、充填孔１９及び充填室１６ａの容積に基づいて算出される。保持されている注射液の容積にばらつきが存在する場合には、最も注射液の容積が少なくなるケースを考慮して、残存空気Ｖｒの容積が採り得る最大値を利用して、本体部１８ａの長さＬ２を決定するのが好ましい。なお外部供給装置３０は、図３に示すもの以外の構成であってもよい。

なお、容積ΔＶが、残存空気Ｖｒの容積より大きい場合、本体部１８ａが充填孔１９に挿入されると、注射液の一部が流路１６ｂの射出口から外部に漏れ出すことになる。しかし、その漏出した注射液は、ノズル１６の先端から外部に出ることになるため、栓体１８の挿入操作を行っているユーザ側には飛散して来ず、ユーザが飛散注射液に晒される可能性は低い。一方で、本挿入操作によって注射液が充填室１６ａ内に完全に充填され、充填室１６内の空気を完全に排除することができるため、駆動部４による加圧力を好適に注射液に伝えることができ、以て目的とする対象領域に注射液を安定して注射することが可能となる。また図４、図５に示す実施例では栓体１８が突出部１７に対してねじ込まれて固定されるので、作動時にプランジャ１５によって注射液に圧力が掛かっても栓体１８は外れることがない。

＜変形例１＞
上記実施例の栓体１８は、本体部１８ａと蓋部１８ｂから形成されていたが、その態様に代えて本体部１８ａのみからなる栓体１８を採用してもよい。この場合、図５（ｂ）に示す状態と同じ状態となるように、本体部１８ａの端面が突出部１７の端面１７ａと面一になるまで栓体１８を挿入するのが好ましい。そのように栓体１８を挿入することで、当初の設計通りにΔＶの注射液を充填室１６ａ側に押し込み、上記の通り充填室１６ａ内の残存空気Ｖｒを排出させることが可能となる。また、面一になるまで栓体１８を挿入することで、注射器１への側方への突出量を抑制でき、以て注射器１の小型化を図ることができる。

＜変形例２＞
図６に、栓体１８の変形例を示す。当該変形例では、栓体１８の本体部１８ａが、第１充填孔１９ａに接触する外径を有する第１本体部１８ａ１と、第１本体部１８ａ１よりも小さい外径を有する第２本体部（延在部）１８ａ２とを有するように構成される。そして、第２本体部１８ａ２は、充填孔１９への挿入状態において、第１本体部１８ａ１よりも充填室１６ａ側に配置されるとともに、第１本体部１８ａ１の長さは上記Ｌ１とされる。このように構成される栓体１８が充填孔１９に挿入されると、充填孔１９に対する栓体１８の固定は、接触している第１本体部１８ａ１と充填孔１９の内周面との間の摩擦力に委ねられる。一方で、この摩擦力は、栓体１８を充填孔１９に挿入する際の抵抗力となる。しかし、第２本体部１８ａ２は充填孔１９の内周面とは接触しないように設計されるため、栓体１８の挿入時における抵抗力が増加することを回避できる。また、第１本体部１８ａ１の長さがＬ１であるため、図６に示す形態では、第２本体部１８ａ２が注射液を押圧することになる。したがって、第２本体部１８ａ２が占める容積が残存空気Ｖｒの容積より大きくなるように設計されることで、上記の通り充填室１６ａ内の残存空気Ｖｒを排出させることが可能となる。なお、第２本体部１８ａ２は、その先端が充填孔１９の内周面に接触しない限りにおいて、栓体１８の充填孔１９への挿入時に第２充填孔１９ｂに到達するまでの長さを有していてもよい。

充填部３及び駆動部４からなるシリンジユニット５のハウジング２への装着について説明する。ハウジング２には、図１に示すようにシリンジユニット５がはまり込む空間２ａが形成されており、当該空間２ａに対してシリンジユニットの脱着が行われることになる。ここで、充填部３の突出部１７は、シリンジユニット５の側部から突出するように位置している。そのため、図２から理解できるように、連結された充填部３と駆動部４の側面と、突出部１７端面（図２に示す状態では、突出部１７に挿入された栓体１８の外表面）とはステップ状に位置することになる。そこで、シリンジユニット５のハウジング２への装着時には、充填部３と駆動部４の側面と、突出部１７端面とのそれぞれが、ハウジング２において異なる面で支持されるように構成される。つまり空間２ａにおいても突出部１７の突出量に相当する凹部が形成され、ハウジング２のうち充填部３および駆動部４の側面が当接する部分に対して段差を形成している。

ここで、注射器１の前方（ノズル１６が位置する方向）から見たときに、突出部１７は所定の幅を有している。そこで、空間２ａの突出部１７が嵌まり込む部分においては、突出部１７の注射器１の幅方向への移動が制限されるように、当該部分の幅（上記凹部の深さ）が決定される。したがって、ユーザにおいては、シリンジユニット５を、ハウジング２の前方から注射器１の軸方向（長手方向）にスライドさせるように滑り込ませて、ハウジング２に装着させることになる。このとき、スライドされたシリンジユニット５の後端部に位置する点火器１１の電極１１ａは、ハウジング２側に設けられたバッテリ４０側の電極４０ａに自動的に接触するように、両電極１１ａ、３０ａの位置、あるいはシリンジユニット５とハウジング２との配向を規制する手段（例えば互いに嵌りあう凹凸を形成するなど）がそれぞれ設計されている。

このようなシリンジユニット５の装着構成によれば、ユーザは、充填部３と駆動部４をスナップフィット部材３ａ、４ａで係合させた後に、いわば突出部１７と空間２ａとをガイド機構としてシリンジユニット５をハウジング２に対してスライドさせて嵌め込むことで、バッテリ４０から点火器１１への電力供給が可能な状態を自動的に形成することができる。なお、注射器１には、電極１１ａ、４０ａが接触した状態を維持するように、スライドさせたシリンジユニット５をハウジング２に対して固定する、図示しない固定部材が設けられている。

また、図２に示す状態では、栓体１８の蓋部１８ｂの端面が、ハウジング２の空間２ａの底面に概ね接触した状態となっている。この結果、仮に注射液の射出が行われたときに、注射液に掛けられた圧力によって栓体１８が充填孔１９から押し出されるような力が発生しても、栓体１８と突出部１７との間のネジによる締結力に加えて、栓体１８が充填孔１９から離脱することが物理的に不可能な状態、すなわち、本発明に係る所定配置状態が形成されている。このため、万が一の場合でも、栓体１８による周囲への干渉を確実に抑制することができる。特に上述の変形例１や変形例２のように栓体１８に蓋部がなく、本体部を充填孔１９に単に押し込む場合には、作動時に栓体１８の本体部１８ａに対して外向きに力が発生したときに、栓体１８が充填孔１７から抜けやすくなることから、このような固定方法は有用である。

以上より、注射器１においては、スナップフィット部材３ａ、４ａ、及び空間２ａによる突出部１７の幅方向での移動制限構成によって、ユーザが、充填部３及び駆動部４の連結、およびシリンジユニット５のハウジング２への挿入を行うことで、上述したようにバッテリ４０から点火器１１への電力供給可能状態の形成、及び所定配置状態の形成が自動的に行われることになる。したがって、スナップフィット部材３ａ、４ａ、及び当該移動制限構成は、本発明に係る位置決め手段に相当する。

なお、図２に示す構成では、上記の通りシリンジユニット５をハウジング２にスライド
させるように装着し、固定する。また、注射器１のノズル１６の先端は、ハウジング２の先端面よりやや突出している。そのため、仮にユーザが手を引っ掛けるなどして、ノズル１６の先端に対してシリンジユニット５を持ち上げるような力が作用してしまった場合、シリンジユニット５がハウジング２から外れてしまう可能性がある。そこで、シリンジユニット５の意図しない脱離を防止するために、例えば、図１に示す注射器の上部（シリンジユニットが露出している部分）に固定用のバンド（帯）を掛けるなど、シリンジユニット５の動きを拘束するような手段を採用してもよい。

＜その他の実施例＞
本願発明に係る注射器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、ヒトに対する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、本願発明に係る注射器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、本願発明に係る注射器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、本願発明に係る注射器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・・・・ハウジング
２ａ・・・・空間
３・・・・充填部
４・・・・駆動部
５・・・・シリンジユニット
１１・・・・点火器
１４・・・・ピストン
１５・・・・プランジャ
１６・・・・ノズル
１６ａ・・・・充填室
１６ｂ・・・・流路
１７・・・・突出部
１８・・・・栓体
１８ａ・・・・本体部
１８ｂ・・・・蓋部
１９・・・・充填孔
３０・・・・外部供給装置
４０・・・・バッテリ

Claims (11)

1. 注射針を介することなく、注射目的物質を射出することによって該注射目的物質を注射対象領域に注射する無針注射器であって、
   前記注射目的物質を保持している外部供給装置が接続される充填孔と、該充填孔を介して該外部供給装置から供給される該注射目的物質を収容可能な充填室と、該充填室内で摺動可能なプランジャと、該プランジャの摺動により加圧された該充填室内の該注射目的物質が流れ該充填室よりも内径が細い流路を含み、該流路の先端に形成された射出口から該注射目的物質を射出するノズル部と、を有する充填部と、
   前記注射目的物質を前記ノズル部から射出するための射出エネルギーを前記プランジャに付与する駆動部と、
   を備え、
   前記充填孔は、前記外部供給装置が接続可能となるように前記充填部の側面に開口し、その開口部から前記充填室に向かって形成されることで前記充填室と連通しており、
   前記外部供給装置から前記充填孔を介して前記充填室へ前記注射目的物質の供給が行われた該充填孔に対して、該充填孔内に存在する該注射目的物質を押圧するように栓体が挿入されることで、該充填孔が封止される、
   無針注射器。
2. 前記栓体は、前記充填孔に挿入された際に、該栓体の先端に該充填孔の内周壁と非接触状態で、該充填孔内に延びる延在部を有する、
   請求項１に記載の無針注射器。
3. 前記充填部は、その側面から突出し、前記充填孔が配置されている突出部を有し、
   前記栓体は、該栓体の外側端面が前記突出部の端面と面一の状態となるまで前記充填孔に挿入される、
   請求項１又は請求項２に記載の無針注射器。
4. 前記充填部は、その側面から突出し、前記充填孔が配置されている突出部を有し、
   前記栓体は、前記充填孔に挿入される本体部と、該本体部が固定される面であって該本体部が該充填孔への挿入時に前記突出部の端面と接触する接触面を含む蓋部と、を有する、
   請求項１又は請求項２に記載の無針注射器。
5. 前記栓体が前記充填孔に挿入された際に該栓体が前記注射目的物質を前記充填室側に押し込んだ該注射目的物質の所定容積は、前記外部供給装置から該充填孔を介して該充填室へ前記注射目的物質の供給が行われた該充填室において形成される、残存空気の容積以上に設定される、
   請求項１から請求項４の何れか１項に記載の無針注射器。
6. 前記充填部及び前記駆動部を保持する注射器本体を、更に備え、
   前記充填部及び前記駆動部が前記注射器本体に保持された際に、前記栓体が、該栓体の外側端面が前記注射器本体に接触する、又は、該栓体の外側端面と該注射器本体との距離が、該栓体の前記充填孔からの離脱が妨げられる所定距離となる、所定配置状態が形成される、
   請求項１から請求項５の何れか１項に記載の無針注射器。
7. 前記駆動部は、外部からの電力供給により火薬を燃焼させる点火装置と、該点火装置による燃焼エネルギーを前記プランジャに伝えるピストンと、を有し、
   前記充填部と前記駆動部は、互いを固定するための係合部を有し、
   前記係合部によって前記充填部と前記駆動部とが互いに固定された状態において、前記ピストンが前記プランジャに対して対向するように配置される、
   請求項６に記載の無針注射器。
8. 前記注射器本体は、前記点火装置に電力供給する電源部を含む、
   請求項７に記載の無針注射器。
9. 前記充填部及び前記駆動部は、前記注射器本体に対して着脱自在に構成され、
   前記充填部及び前記駆動部が前記注射器本体に装着された際に、該駆動部側の電極と、該注射器本体に含まれる前記電源部側の電極とが接触した状態となる、
   請求項８に記載の無針注射器。
10. 前記充填部及び前記駆動部が前記注射器本体に対して装着されたときに、前記所定配置状態を形成するとともに、該駆動部側の電極と前記電源部側の電極との相対位置関係を決定する、位置決め手段を有する、
    請求項９に記載の無針注射器。
11. 前記充填部及び前記駆動部が、前記注射器本体から脱離しないように該充填部及び該駆動部の動きを拘束する拘束部を、更に備える、
    請求項９又は請求項１０に記載の無針注射器。

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