JP2017013023A - 吐出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】作業者が安定して装置を把持して、目標箇所にて正確に液体を吐出または吸入し得る吐出装置を提供すること。
【解決手段】吐出装置は、電動アクチュエータの駆動によって、プランジャを該プランジャの軸方向に沿ってシリンジ内で前後動させ、前記シリンジ内の物質を吐出または前記シリンジ内に物質を吸入する吐出装置であって、前記電動アクチュエータを内部に設けた装置本体を備え、前記装置本体の先端下側が、前記装置本体の先端から後方に後退した位置に配置されていることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、吐出装置に関するものである。

従来、モータのような電動アクチュエータ（駆動源）の駆動によって、プランジャをシリンジ内で前後動させ、シリンジ内の物質を吐出またはシリンジ内に物質を吸入するように構成されている吐出装置が知られている（例えば特許文献１、２参照）。

このような吐出装置では、カートリッジ式のシリンジを採用し、吐出装置本体の先端側にシリンジカートリッジを着脱可能に備えているものもある。シリンジカートリッジは、シリンジとプランジャとを有し、吐出装置本体のピストンの前後動がシリンジカートリッジ内のプランジャに伝わるように構成され、吐出装置本体のピストンの前後動を通じて、シリンジカートリッジ内に液体を吸入したり、シリンジカートリッジ内の液体を吐出したりするようになっている。

特開２００６−２３０７０１号公報 特開２００４−１３０００５号公報

ところで、吐出装置を用いた作業では、高度の正確性が求められることが多い。吐出装置から吐出される液量が正確であっても、液体を吐出させる箇所に不正確さが含まれてしまっては、作業目的を達成することができないことになる。そこで、作業者が安定して装置を把持して、目標箇所に正確に液体を吐出し得るような構成が吐出装置に求められる。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、作業者が安定して装置を把持して、目標箇所にて正確に物質を吐出または吸入し得る吐出装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の一態様に係る吐出装置は、電動アクチュエータの駆動によって、プランジャを該プランジャの軸方向に沿ってシリンジ内で前後動させ、前記シリンジ内の物質を吐出または前記シリンジ内に物質を吸入する吐出装置であって、前記電動アクチュエータを内部に設けた装置本体を備え、前記装置本体の先端下側が、前記装置本体の先端から後方に後退した位置に配置されていることを特徴とする。

また、本発明の一態様に係る吐出装置は、前記装置本体の内部には、前記電動アクチュエータに電力を供給するバッテリが、前記吐出装置の長手方向における中央付近、かつ前記装置本体の先端から後方に後退した位置にされに設けられていることを特徴とする。

また、本発明の一態様に係る吐出装置は、前記装置本体の先端側に着脱可能に取り付けられ、ノズルと前記シリンジとを有するシリンジカートリッジをさらに備え、前記シリンジカートリッジのうち少なくとも前記シリンジの物質を収容する領域は、前記装置本体の内部に収容されていることを特徴とする。

本発明の吐出装置によれば、作業者が安定して装置を把持して、目標箇所にて正確に物質を吐出または吸入できる。

図１は、実施形態に係る吐出装置を示す斜視図である。 図２は、実施形態に係る吐出装置を示す側面図である。 図３は、バッテリを示す斜視図ある。 図４は、吐出装置を把持した状態を示す概略説明図である。 図５は、本発明の実施形態に係る吐出装置の縦断面を示す概略説明図である。 図６は、吐出装置本体の先端部分の拡大断面を示す概略説明図である。 図７Ａは、シリンジ内の液体を吐出する様子を示す断面斜視図である。 図７Ｂは、シリンジ内の液体を吐出する様子を示す断面斜視図である。

以下に添付図面を参照して、本発明に係る吐出装置の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、以下の実施形態により本発明が限定されるものではない。また、各図面において、同一または対応する要素には適宜同一の符号を付し、重複した説明を適宜省略する。

図１は、実施形態に係る吐出装置１を示す斜視図である。なお、同図は、吐出装置１を先端側から見た斜視図となっている。図２は、実施形態に係る吐出装置１を示す側面図である。

図１および図２に示されるように、吐出装置１は、吐出装置本体１０とシリンジカートリッジ１００とを備えている。吐出装置本体１０は、作業者が把持および操作するための装置部分であり、内部には後に詳述する駆動装置等の主要構成物が備えられている。吐出装置１は、カートリッジ式のシリンジを採用しており、吐出装置本体１０の先端側に取り付けられたシリンジカートリッジ１００は着脱可能となっている。

シリンジカートリッジ１００は、その大部分が吐出装置本体１０の中に収容されている。すなわち、シリンジカートリッジ１００のノズル１１０は、吐出装置本体１０から露出しているものの、液体を収容するシリンジは吐出装置本体１０の中に収容されている。これにより、ノズル１１０の先端から吐出装置本体１０までの距離を大幅に低減することができる構成となっている。結果、吐出装置１を用いる作業者は、ノズル１１０の先端を目標箇所に近づける作業が容易になり、作業の正確性が向上している。

なお、吐出装置１では、上述のように吐出装置本体１０の中にシリンジカートリッジ１００の大部分を収容する構成としたことにより、シリンジカートリッジ１００内の液量を直接視認することが難しくなった。そこで、吐出装置本体１０に確認窓１５を設けて、シリンジカートリッジ１００内の液量を確認することができるように構成されている。

吐出装置本体１０には、第１の操作入力部４０ａと第２の操作入力部４０ｂとが設けられている。第１の操作入力部４０ａおよび第２の操作入力部４０ｂは、作業者（吐出装置１の利用者）が操作入力を行うためのものである。

第１の操作入力部４０ａは、吐出装置本体１０における先端付近の上面に設けられている。第１の操作入力部４０ａは、作業者が吐出装置本体１０を用いて作業する際に使用する操作ボタン４１を備えている。操作ボタン４１は、例えば液体の吐出に割り当てられており、作業者が操作ボタン４１を押した場合、シリンジカートリッジ１００内の液体がノズル１１０を介して所定量吐出される。

第２の操作入力部４０ｂは、吐出装置本体１０における中央付近の上面に設けられている。第２の操作入力部４０ｂは、吐出装置１の設定をするための設定ボタン４２を備えている。設定ボタン４２は、例えば吐出装置１から吐出される液量の設定を行うことができる。設定ボタン４２によって設定された吐出装置１の設定は、表示パネル４３に表示され、作業者が吐出装置１の設定を確認することが可能である。

図１および図２に示されるように、吐出装置１の長手方向における中央付近の下部には、バッテリケース７０が設けられている。バッテリケース７０には、バッテリケース蓋７１が設けられ、バッテリケース７０内にバッテリ７２（図３参照）が収容される。

よく知られているように、一般的なバッテリ７２は重量が大きい。したがって、吐出装置１におけるバッテリ７２の位置は、吐出装置１全体における重心位置に大きく寄与する。そして、吐出装置１全体における重心位置は、作業者が吐出装置１を操作する際の操作性に大きく影響することになる。

吐出装置１では、吐出装置１の長手方向における中央付近にバッテリ７２を収容しているので、吐出装置１全体における重心位置が吐出装置１における中央付近に存在することになる。これにより、作業者が吐出装置１を把持する際に、バランスを取るために余計な力を必要とすることがなくなる。このことは、作業者がノズル１１０の先端を目標箇所に近づけることに注力できるので、作業の正確性が向上することになる。

また、吐出装置１では、バッテリケース７０が吐出装置本体１０の先端より少し後方に下がった場所に設けられている。この構成により、バッテリケース７０の前方端面が指掛け１６として機能することになる。

作業者は、吐出装置１を把持する際、人差し指を操作ボタン４１の上に添え、中指を指掛け１６に掛け、親指を吐出装置本体１０の側面に添えることで、安定して吐出装置１を把持することができる（図４参照）。この構成には、２つの効果がある。一つは、作業者が中指を指掛け１６に掛けることにより、吐出装置１自体をしっかり把持することができるである。もう一つは、人差し指で操作ボタン４１を押した際の反動を中指で鳩首することができることである。従来は、操作ボタン４１を押した際の反動でノズル１１０の先端がブレてしまうことがあったが、本構成ではこのブレを抑制することができる。この２つの効果により、吐出装置１では、作業の正確性が顕著に向上することになる。

上記の目的のため、バッテリケース７０の位置は、吐出装置本体１０の先端から指一本程度後方に後退した位置に設けることが好ましい。

ここで、吐出装置１の内部構成について説明する。図５は、本発明の実施形態に係る吐出装置１の縦断面を示す概略説明図である。図６は、吐出装置本体１０の先端部分の拡大断面を示す概略説明図である。

シリンジカートリッジ１００は、シリンジ１０１と、シリンジ１０１の基端側（図５において上側）からシリンジ１０１内に挿入されたプランジャ１０２とを備え、内部に液体を封入可能とされている。

シリンジ１０１は筒状に形成され、シリンジ１０１の先端側（図５において下側）は閉塞するとともに液体が通過する細径の流路１０３が形成されている。なお、シリンジカートリッジ１００の先端に、取り外し可能なノズル１１０が設けられている。一方、シリンジ１０１の基端側は、プランジャ１０２によって閉塞されている。

プランジャ１０２は円筒形状に構成されている。プランジャ１０２の外径は、シリンジ１０１の内径よりもわずかに小さく設定されており、プランジャ１０２がシリンジ１０１内をプランジャ１０２の軸方向に前後動することにより、ノズル１１０を通じて、シリンジ１０１内に液体を吸入したり、シリンジ１０１内の液体を吐出したりすることができるようになっている。

吐出装置本体１０の内部には、吐出装置本体１０の長手方向に延在した筒体２０が設けられている。筒体２０は、吐出装置本体１０の内部で、電動アクチュエータ３１と減速機３２と出力軸３３とピストン基端部３４とピストン３５とを保持している。

電動アクチュエータ３１は、吐出装置１の駆動源となるもので、バッテリケース７０に収容されたバッテリ７２から供給される電力により駆動する。なお、バッテリ７２から供給される電力は、途中の制御回路において適切に制御される。すなわち、制御回路は、第２の操作入力部４０ｂの設定ボタン４２によって設定された吐出量となるように、電動アクチュエータ３１の１回の駆動回転量を制御したり、設定ボタン４２によって設定された吐出モードと吸入モードとの切り替えに応じて電動アクチュエータ３１の回転方向を変更したりすることができる。

減速機３２は、電動アクチュエータ３１によって生み出される回転駆動力を、減速変換し、出力軸３３へ伝える装置である。出力軸３３は、外周面にネジ溝が形成された円柱状の構造物である。出力軸３３の一端は、減速機３２に連結しており、電動アクチュエータ３１によって生み出される回転駆動力によって回転する。

ピストン基端部３４は、中央に穴を有し、当該穴にナット状に雌ネジが形成されている。当該雌ネジは、出力軸３３の外周に形成されたネジ溝に螺合している。一方、ピストン基端部３４は、筒体２０に形成された長溝に嵌合されており、筒体２０の内部で回転することが規制されている。その結果、出力軸３３が回転すると、出力軸３３に螺合されているピストン基端部３４も回転しようとするが、その回転は規制されているので、ピストン基端部３４は、筒体２０内部を長手方向に前後動する結果となる。

ピストン３５は、ピストン基端部３４に連結されており、ピストン基端部３４が筒体２０内部を長手方向に前後動することにより、ピストン３５も移動する。一方、ピストン３５は、シリンジカートリッジ１００のシリンジ１０１内に挿入されている。したがって、ピストン３５は、ピストン基端部３４の前後動に伴って、シリンジ１０１内を前後動することになる。

シリンジカートリッジ１００は、シリンジカートリッジ保持部２５を介して、吐出装置本体１０に保持されている。シリンジカートリッジ保持部２５は、ほぼ円筒形状であり、シリンジカートリッジ１００（シリンジ１０１）の外周側面を保持している。

ピストン３５は、先端が閉塞された略円筒状をなすものであり、その外径の大きさは、シリンジ１０１の内径よりも僅かに小さいものである。また、ピストン３５の内径の大きさは、出力軸３３の外径よりも僅かに大きいものである。

ピストン３５の先端側と、シリンジカートリッジ１００のプランジャ１０２の後端側との間に磁石部５０を備えている。この磁石部５０は、ピストン３５の先端に固定されており、プランジャ１０２の金属部分と磁気的に接続される。これにより、ピストン３５の進退に応じて、プランジャ１０２は磁石部５０を介してシリンジ１０１内を進退することになる。先述のように、吐出装置１では、シリンジカートリッジ１００の大部分が吐出装置本体１０の内部に収容されている。したがって、シリンジカートリッジ１００を吐出装置本体１０に接続する際に、接続部分を直接操作することはできない。しかしながら、本構成の吐出装置１では、シリンジカートリッジ１００内のプランジャ１０２と吐出装置本体１０のピストン３５とを磁力によって接続することによって、作業者が接続部分を直接操作することなく、シリンジカートリッジ１００の着脱が可能になっている。

先述のように、バッテリ７２は、吐出装置１の長手方向における中央付近の下部に配置されている。一方、シリンジカートリッジ１００のうちシリンジ１０１の部分は、吐出装置本体１０の内部に収容されている。したがって、バッテリ７２は、シリンジカートリッジ１００の近傍に配置されることになっている。

また、バッテリ７２が収容された吐出装置本体１０の前方端面は指掛け１６として機能する。したがって、作業者が吐出装置１を把持する際は、重量の大きいバッテリ７２および正確に操作すべきシリンジカートリッジ１００の両方が作業者の手に近い位置に配置される。このことは、作業者にとって、操作性の向上に大きく寄与する。

図７Ａおよび図７Ｂは、吐出装置１がシリンジ１０１内の液体を吐出する様子を示す断面斜視図である。図７Ａは、シリンジ内に液体が残っている状態を図示しており、図７Ｂは、シリンジ内の液体が吐出された後の状態を図示している。

図７Ａに示されるように、シリンジ内に液体が残っている状態では、シリンジ１０１とプランジャ１０２とによって形成された領域Ａに液体が収容されている。これが、作業者が操作ボタン４１を押すことによって、電動アクチュエータ３１が回転駆動し、減速機３２および出力軸３３を介してピストン３５を前後動させる。これにより、シリンジ１０１内のプランジャ１０２が前方に摺動し、領域Ａを縮小させる。結果、領域Ａに収容されている液体がノズル１１０を通じて吐出される。操作ボタン４１を押すごとに吐出される液量は、電動アクチュエータ３１における回転量によって規定される。そして、最終的には、図７Ｂに示されるように、シリンジ１０１とプランジャ１０２とによって形成された領域Ａが無くなる位置までプランジャ１０２が移動することになる。

なお、上記例では、吐出装置１から液体を吐出する例を示したが、吐出装置１では、電動アクチュエータ３１の回転方向を変えることにより、吐出装置１に液体を吸入する作業も行うことができる。

なお、上記の実施形態により本発明が限定されるものではない。上述した各構成要素を適宜組み合わせて構成したものも本発明に含まれる。また、さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。よって、本発明のより広範な態様は、上記の実施形態に限定されるものではなく、様々な変更が可能である。

例えば、上述の実施形態では、吐出装置本体１０が磁石部５０を有する場合について説明したが、磁石部５０を有していなくても良い。この場合、例えば、ピストンとプランジャとが嵌合されるなど、他のロック機構により接続される構成とすれば良い。

また、上述の実施形態では、吐出装置１において、ノズル１１０をシリンジカートリッジ１００から取り外し可能な構造である場合について説明したが、ノズル１１０とシリンジカートリッジ１００とが一体な構造とされていても良い。

また、上述の実施形態では、シリンジ１０１の内部に液体を収容する、いわゆるディスペンサ型の吐出装置を用いて本発明を説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、本発明は、シリンジ１０１の内部に気体を収容する、いわゆるピペット型の吐出装置に適用することも可能である。本発明をピペット型の吐出装置に適用する場合、図面に記載したようなノズル１１０を用いるのではなく、液体を溜めることができるチップを着脱可能に保持することが可能なノズルを用いる。この場合、吐出装置内部のシリンジ１０１は気体の排気および吸入を行い、この気体の排気および吸入によって、チップ内に溜めこまれている液体を吐出および吸入することになる。しかしながら、このようなピペット型の吐出装置であっても、上述の実施形態と同じように、作業者が安定して装置を把持して、目標箇所にて正確に液体を吐出または吸入できるという効果を奏することになる。

さらに、シリンジ１０１の内部に収容される物質は、液体および気体に限定されず、固体とすることもできる。例えば、角膜移植用の人工角膜を眼内へ注入する装置では、シリンジ１０１の内部に人工角膜を収容に、ノズルを介して患者の眼内へ人工角膜を吐出する。このように、シリンジ１０１の内部に収容される物質は、ある程度の柔軟性を有する高分子化合物等の固体またはゲル状物質なども用いることができる。もちろん、このような固体等を吐出する吐出装置であっても、上述の実施形態と同じように、作業者が安定して装置を把持して、目標箇所にて正確に物質を吐出できるという効果を奏することになる。

１ 吐出装置
１０ 吐出装置本体
１００ シリンジカートリッジ
１０１ シリンジ
１０２ プランジャ
１０３ 流路
１１０ ノズル
１５ 確認窓
１６ 指掛け
２０ 筒体
２５ シリンジカートリッジ保持部
３１ 電動アクチュエータ
３２ 減速機
３３ 出力軸
３４ ピストン基端部
３５ ピストン
４０ａ 第１の操作入力部
４０ｂ 第２の操作入力部
４１ 操作ボタン
４２ 設定ボタン
４３ 表示パネル
５０ 磁石部
７０ バッテリケース
７１ バッテリケース蓋
７２ バッテリ

Claims (3)

1. 電動アクチュエータの駆動によって、プランジャを該プランジャの軸方向に沿ってシリンジ内で前後動させ、前記シリンジ内の物質を吐出または前記シリンジ内に物質を吸入する吐出装置であって、
   前記電動アクチュエータを内部に設けた装置本体を備え、
   前記装置本体の先端下側が、前記装置本体の先端から後方に後退した位置に配置されていることを特徴とする吐出装置。
2. 前記装置本体の内部には、前記電動アクチュエータに電力を供給するバッテリが、前記吐出装置の長手方向における中央付近、かつ、前記装置本体の先端から後方に後退した位置にさらに設けられていることを特徴とする請求項１に記載の吐出装置。
3. 前記装置本体の先端側に着脱可能に取り付けられ、ノズルと前記シリンジとを有するシリンジカートリッジをさらに備え、
   前記シリンジカートリッジのうち少なくとも前記シリンジの物質を収容する領域は、前記装置本体の内部に収容されていることを特徴とする請求項２に記載の吐出装置。

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