JP2593047B2 - 埋め込み可能な供給装置用の計量装置 - Google Patents

埋め込み可能な供給装置用の計量装置

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JP2593047B2 JP5505186A JP50518693A JP2593047B2 JP 2593047 B2 JP2593047 B2 JP 2593047B2 JP 5505186 A JP5505186 A JP 5505186A JP 50518693 A JP50518693 A JP 50518693A JP 2593047 B2 JP2593047 B2 JP 2593047B2
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    • Y10S128/12—Pressure infusion

Description

【発明の詳細な説明】 発明の背景 本発明は埋め込み可能な医薬供給装置に使用される計
量装置に関する。より詳細には、本発明は、本質的にフ
ェールセーフ型で且つ極めて低い作動電力を用いる流体
計量要素に関する。
埋め込み可能な投与装置は多くの医療分野で用いられ
ている。代表例としては、INFUSAID MODEL 100及びMODE
L 400がある。このような装置は、米国特許第3,731,681
号に開示される技術に基づいており、該米国特許の技術
は、フレオン11（デュポン社の商品名）の如き流体液体
／蒸気の形態の推進剤を使用することにより駆動される
ペローズ型の医薬リザーバを採用している。液体／蒸気
の平衡は、正圧においてベローズ型の医薬リザーバを加
圧するために用いられている。このような装置は、医薬
を保有するリザーバを毛細管流動通路に連続的に接続
し、該毛細管流動通路は粘性の消失によって医薬を計量
する。毛細管流動通路は、医薬の供給部位である出口に
おいてカテーテルとしての管を用いる。特定の医薬を濃
縮するために、リザーバとカテーテル出口との間の差圧
に応じて、流量が比較的一定のレベルに維持される。
より最近の用途においては、各ポンプの再充填の間
に、患者が日常的にポンプの流量を変える必要がある。
そのような治療の例としては、糖尿病に対する連続的な
インシュリンの投与、患者が制御する無痛用のモルヒネ
の投与、並びに、肝臓の化学療法で使用される口語の投
与及び休止サイクルがある。そのようなプログラム可能
性をもたらすために、種々の計量装置が正圧リザーバと
組合わされて来た。その一例は、米国特許第4,221,219
号に開示されるような、容積アキュミュレータと共に使
用される２位置型のソレノイドがある。上記米国特許第
4,221,219号の装置は、アキュミュレータへのあるいは
あるいはからの流体を制御することにより、ソレノイド
の位置の関数として種々の医薬の流量を可能とする。
調節可能な目標値を有する自己調節型のレストリクタ
すなわち流量制御装置が米国特許第4,447,224号に記載
されている。高圧ソレノイドポンプと組合わされる漏洩
チェック弁を採用した装置が米国特許第4,714,462号に
開示されている。加圧アキュミュレータを採用する弁／
アキュミュレータ／弁のアセンブリが米国特許第4,838,
887号に開示されている。
上述の従来技術の装置は総て、正圧リザーバを使用し
ている。すなわち、このリザーバは、出口よりも高いレ
ベルまで加圧される。この装置の形態は、排出量を計量
するために使用される装置のタイプの関数として、利点
及び欠点を共に有している。例えば、正圧リザーバは、
医薬溶液の大量のガス抜き（outgassing）を防止すると
いう利点を有する。これは、計量装置の投与速度を変え
る恐れのある、あるいは、空気を直接注入することによ
り患者に危険を与える恐れのある気泡の形成を防止す
る。また、正圧リザーバの使用により流量を計量するた
めに必要なエネルギ量が大幅に低減される。その理由
は、圧力流体の容積を制御するに必要とされるエネルギ
は、同一の圧力の同一の容積の流体を圧送するに必要と
されるエネルギよりも小さいからである。しかしなが
ら、正圧リザーバ技術を用いると、計量装置が故障した
場合に重大な流量の変動が生ずる恐れがある。制約され
ない漏洩通路は、リザーバの内容物を制御されない状態
で排出する恐れがある。これは、患者に損害を与えたり
あるいは患者の死を招いたりする場合がある。
米国特許第4,838,887号に開示される如き弁／アキュ
ミュレータ／弁の装置は、高精度の投与、比較的少ない
空気の捕捉、広範囲のプログラム性、及び安全な操作の
点において特に有用である。あた、この装置の所要作動
エネルギは少ない。これにより、装置の埋め込み寿命は
かなり長い。しかしながら、これらの装置は、別個の弁
並びにアキュミュレータ要素の精密な設計、製造及び組
み立てに伴って高いイニシャルコストを必要とする。こ
のコスト的な問題により、上記ポンプが広範に使用され
ない。弁／アキュミュレータ／弁の設計の重要な特徴
は、２つの弁要素を用いることにより、ポンプの安全性
を増すために必要な冗長性がもたらされることである。
各弁が独立していることにより、単一の弁が故障した場
合に、相互に排他的な電子的な「ロックアウト（lock−
out）」が可能となる。
上述の第１及び第２の世代の埋め込み可能なポンプの
形態は、当該技術が到達できるベースライン、並びに、
考慮されるそれぞれの改善をもたらした。所要エネルギ
が少なく、従って、交換のために取り出す間の時間を長
くする装置が依然として必要とされている。また、種々
の部位に埋め込むことを可能とするために、次の装置は
最初の装置よりも小さくなければならず、また、購入で
きる患者の数を増やすために製造コストをより低くしな
ければならない。弁／アキュミュレータ／弁技術の信頼
性は極めて高いものであることが示されているが、２つ
の独立した弁の使用は機械的な観点からフェールセーフ
型ではなく、検知できない漏洩を生ずる。従って、新規
な技術は機械的な観点からフェールセーフ型でなければ
ならず、例えば、弁の位置の相互排他性を許容しなけれ
ばならない。
発明の摘要 埋め込み可能なポンプの技術の現状に基づき、本発明
の目的は、独立して制御される弁又は加圧された容積ア
キュミュレータを用いることなく、別個の投与量を調節
する簡単なアクティブ駆動部材を用いた計量装置を提供
することである。
本発明の別の目的は、低レベルの連続的な基礎投与か
ら高レベルの一時的な投与までの流量をもたらすように
変更可能なプログラム可能なパレス型の流量を提供する
ことである。
本発明の別の目的は、剛性を有する要素又は弾性を有
する要素の形状に単に依存して一定の接触をさせ且つ相
互に排他的な流量制御位置を用いた内部シールにより生
ずる危険な漏洩を排除することにより、患者の安全性を
改善することである。
本発明の他の目的は、弁及びアキュミュレータを一体
化し、また、部品の数及びタイプを単純化することに
り、コストを大幅に低減する埋め込み可能な計量装置を
提供することである。
本発明の更に別の目的は、エネルギ消費量を低減し、
且つ、温度、医薬の粘度、リザーバの圧力並びにポンプ
の出口圧力に依存しない装置の作動を可能とする容積制
御装置を提供することである。
本発明の蒸気及び他の目的は、受動的なシャトル計量
装置を採用する埋め込み可能な供給装置により達成され
る。シャトル計量装置は、正圧の医薬リザーバからそれ
ぞれの投与量を正確に与える。シャトル機構は、能動的
な移動要素すなわちアクティブ移動要素、並びに、受動
的なシャトル要素すなわちバッシブシャトル要素を用い
ている。シャトル機構は、各要素のからまりあるいは微
粒子の汚染による重大な漏洩がない。
添付の図面並びに以下の好ましい実施例の説明を参照
して本発明を以下に詳細に説明する。
図面の簡単な説明 図１は、本発明を用いた埋め込み可能な医薬供給装置
の必須の要素を示す概略図である。
図2a及び図2bは、本発明の第１の好ましい実施例のそ
れぞれ平面図及び断面図である。
図3a乃至図3dは、第１の実施例のシャトル機構の作動
を概略的に示している。
図4a乃至図4dは、シャトルが図3a乃至図3dのそれぞれ
の位置にある場合の注入装置の排出流量を示す流量対時
間のグラフである。
図5aは、生体の中に埋め込まれた場合の本発明の一般
化した制御及び駆動を示す概略図である。
図5bは、計量装置のドライバの好ましい形態を示して
いる。
図6a及び図6bは、円筒形の線形装置を用いた本発明の
第２の好ましい実施例を示している。
図7a及び図7bは、円筒形の回転機構を用いた本発明の
第３の好ましい実施例を示している。
図8a、図8b、図8c及び図8dは、ダイアフラム型のシャ
トルを有する平坦な形態を用いた本発明の第４の及び第
５の好ましい実施例を示している。
発明の詳細な説明 図１を参照すると、本発明の埋め込み可能な供給装置
１′の概略図が示されている。一般にはベローズである
可撓性のリザーバ100が、一般にはフレオンである充填
流体102を収容する容器101の中に収容されている。充填
流体102は、容積に関係無く比較的一定の圧力でリザー
バ100を押圧する安定な蒸気／液体圧力をもたらす。
再充填隔膜103が、リザーバに投与薬を再充填するた
めにリザーバ100に接近することを可能とする。図示の
実施例においては、リザーバ100は圧力流体源100′を提
供する。可撓性のリザーバは、圧力流体源を提供するた
めの装置の唯一のタイプではないことを理解する必要が
ある。導管104が、リザーバ100から排出力テーテル107
への入口及び出口を提供する。リザーバ100とカテーテ
ル107との間には、バクテリア／エアフィルタ105、受動
型のシャトル計量装置１、流量導管106、アクセス隔壁1
08、及び微粒子フィルタ109が設けられている。計量装
置１は、出口19及び入口20を有している。入口20は、バ
クテリア／エアフィルタ105の下流側で導管104に接続さ
れており、一方、出口19は、アクセスポート108及び微
粒子フィルタ109の上流側の導管106に位置している。
図１は説明用の概略図である。実際には種々の変更を
行うことができる。例えば、リザーバ100は第１世代の
モデル100及びモデル400装置として示されているが、他
のどのような正圧源を用いることもできることは明らか
である。すなわち、ベローズ／フレオンの例は、種々の
正圧投与薬源の一例に過ぎない。また、フィルタ105及
び109はこの埋め込み可能な装置においてはかなり一般
的であるが、これに限定するものではない。同様に、ア
クセスポート108は独特の利点をもたらすが、装置の必
須の部品ではなく、また、再充填隔膜103さえも、一回
仕様型のポンプから取り除くこともできる。
次に図2a及び図2bを参照して、本発明の受動型のシャ
トル計量装置１を詳細に説明する。この装置はハウジン
グ２の中に収容されており、該ハウジングは、平坦なス
ライダ３及びシャトル要素４を収容している。矢印30で
示すように、スライダ３は、ハウジング２の中でガイド
５、６上を前後に動く。許容ギャップ「ａ」及び「ｂ」
が、スライダ３及びガイド５、６の側部の間に形成され
ている。許容ギャップ「ａ」及び「ｂ」は、スライダ３
が矢印30の方向に移動する際に、該スライダの長手方向
の傾斜を制限する。図2bに示すように、頂部及び底部の
平坦な軸受け面７、８に対する垂直方向の許容限界も、
ギャップ「ｃ」及び「ｄ」によって確実される。従っ
て、横方向のガイド５、６及び垂直方向のガイド７、８
を設けることにより、スライダ３は矢印30の方向におい
て実質的に直線的に運動するように拘束される。
二対の機械的なストップ９、10が、ハウジング２の側
部に対するスライダ３の運動の限界を画定する。スライ
ダは、駆動リンク機構40を介してドライバ11（概略的に
示す）によって駆動される。ドライバは、スライダの位
置を変更するためだけに採用されており、直接的、遠隔
的、手動的、又は自動的な装置を用いてスライダ３の位
置を制御することができる。ドライバ11の種々の代替例
を後に説明する。
図2aに示すように、スライダ３には凹所すなわち切欠
部12が形成されている。スライダの中でのシャトル４の
矢印32の方向への運動は、水平面の縁部軸受け面13、14
での緊密な接触、並びに、垂直面の表面７、８の間の接
触により固定される。これにより、水平方向の許容ギャ
ップ「ｅ」及び「ｆ」、並びに、垂直方向の許容ギャッ
プ「ｇ」及び「ｈ」が確立される。図2a及び図2bに示す
ように、切欠部12はシャトル４の長さよりも大きな長さ
を有している。一定容積のスペースすなわち空所16が、
図2aの破線によって示されており、これは、切欠部12の
空間容積とシャトル４の空間容積との間の差を表してい
る。この容積16は、シャトル３に対するシャトル４の相
対的な位置に応じて変化する。例えば、図2aに示すよう
に、シャトル４の左側にはシャトル４の右側よりも大き
なスペース16が存在する。シャトル４が切欠部12の中に
あるものとすると、スペース16の全容積は、シャトルの
位置に関係無く一定である。従って、シャトルが切欠部
12の中で動く際に、容積成分は右側又は左側へ移動する
が、スペース６の全容積は一定である。
従って、本発明によれば、シャトル４の運動により確
実に排除されないスペースである不掃引容積は、シャト
ルにより排除される容積に比較して極めて小さくするこ
とができる。従って、シャトル４とスライダ３との間に
偶発的に捕捉される空気は極めて少なく、計量装置のパ
ルス容積を問題となる程に増大させない。
図2aに示すように、端部ストップとして機能する端部
タブが、切欠部12内のシャトル４の移動を制限し、これ
により、シャトル端部が入口20又は出口19に連通した位
置にある時に、シャトル４及びスライダ３のそれぞれの
端部の間に流体が流れる。例えば、シャトル４の右側端
部が出口19の上に位置し、その左側端部が入口20に流体
連通する流体空所21に露呈されている状態で示されてい
る。タブ17、18を設けることにより、シャトル４と切欠
部12の壁部との間の流れギャップが十分に大きくなり、
これにより、シャトル４の阻害されない運動により、容
積スペース16の迅速な充填及び排出が可能となる。流体
出口ポート19はハウジング２に位置し、出口の上に位置
する容積スペース16の部分を完全に排出する。入口ポー
ト20はハウジング２の中に位置し、ハウジングの内部空
所21を介して容積スペース16の残部と同時に連通さる。
作動の際には、受動型のシャトル計量装置１はリザー
バ100に取り付けられ、この状態において、入口20を介
して流入物を受け入れる。スライダ３を動かし、受動的
なシャトル４がこれに応答することにより、別個の計量
された量が出口19に排出される。本装置の作用は、図3a
乃至図3d、並びに、図4a乃至図4dに階段的に説明されて
いる。
次に図3a及び図4aを参照すると、計量装置の段階的な
作用が、その対応する吐出量（排出カテーテル107の出
口で観測した）と共に示されている。スライダ３が図3a
に示す位置にある場合には、高圧の入口20によりシャト
ル４の左側の面に生ずる流体圧が、低圧の出口19に連通
する容積スペース16の右側似作用する流体に抗してシャ
トル４を押圧する。スライダ３は、ドライバ11（図3a乃
至図3dには図示しない）によって左側へは拘束されてお
り、一方、シャトル４は、入口と出口との間の差圧に応
じて矢印で示すように右側へ動く。従って、容積スペー
ス16に右側の流体は、シャトル４が導管12の中で左側か
ら右側へ動くに連れて、出口ポート19から排出される。
容積スペース16の右側が排出されると同時に、容積スペ
ース16の左側の部分が充填される。その結果、シャトル
４をスライダ３の中でその最も左側の位置からその最も
右側の位置へ動かしたシャトル４の前後の差圧が、計量
装置１から導管106を介してカテーテル107の外方へ流体
パルスを押し出す（図１参照）。図3aにおいては、シャ
トルはその右側への運動を完了し、限界タブ18が切欠部
12の右側の壁部に接触した状態で示されている。
その結果生ずる時間に関すると流量パルスが図4aに示
されている。切欠部12及びシャトル４の形状を一定とす
れば、上記流量パルスの大きさは再現性があり且つ一定
であり、シャトル４が切欠部12の中で移動する際のシャ
トルの行程すなわちストロークによって決定される。図
4aに示すように、装置を通る少量の漏洩が存在し、これ
は空隙ギャップ「ａ」、「ｂ」、「ｃ」、「ｄ」、
「ｅ」、「ｆ」、「ｇ」及び「ｈ」を通って入口20から
出口19へ流れる流量によって決定される。これらギャッ
プの寸法公差を適正に選択することにより、上記漏洩量
を本装置の吐出量に比較して大幅に小さくすることがで
きる。
図3b及び図4bは、スライダ３がドライバ11によって再
度右側へ移動する際のスライダの第２の遷移的な位置を
示している。第２の流量パルスが必要とされる時に、ス
ライダ３は図3bに矢印で示すように右側へ動かされる。
シャトル４は流体圧によってスライダ３の中で静止した
状態に保たれ、スライダ３が動くと、以前には入口20の
高圧に露呈された容積スペース16の左側の流体が今度は
低圧の出口ポート19の方へ移動し、これと同時に、容積
スペース16の右側の面が、空所21を介して入口20に流体
連通する高圧に露呈される（図2a及び図2b参照）。この
遷移段階において、カテーテル107からの流量は、図4b
のグラフに示すギャップ「ａ」乃至「ｈ」によって決定
されるバックグラウンドの漏洩量である。
スライダ３を動かすためにドライバ11に供給された機
械的な仕事量は、移動の際の流体のせん断に起因してギ
ャップ「ａ」乃至「ｄ」及び「ｇ」及び「ｈ」で生じた
流体の粘性損失に等しい、流体の粘性、並びに、スライ
ダ３が移動する速度に応じて、上記損失を極力小さくす
ることができる。スライダ３、流体容積、及びシャトル
４を加速するに必要な仕事量を組み合わせると、遷移段
階の間に計量装置１を作動させるためにドライバ11が必
要とするエネルギの総和を決定することができる。
図3cを参照すると、図3aと同様に第３の位置が概略的
に示されている。スライダ３はそのストロークの右側の
限界に達していて、容積スペース16の左側の流体を出口
ポート19の低圧に連通させており、シャトル４の右側の
面の流体はリザーバの圧力に露呈されている。従って、
シャトル４の右側の面から左側の面までのシャトル４の
前後のアンバランスにより、図3cの矢印で示すように左
側への運動が生ずる。図3aの方向とは反対に、この新し
いシャトルの運動は、容積16の左側の流体を出口ポート
19へ押し出し、これと同時に、容積スペースの右側を再
充填する。その結果生じた図4cに示す流体の排出パルス
は、時間が経過しているが図4aの排出パルスと同じであ
る。図4aに示すように、パルスが生じた時に一定の漏洩
量が生ずる。
図3dは、スライダ３及びシャトル４の第４の遷移的な
位置を示している。追加の流体パルスが必要な場合に、
スライダ３はその図3cに示す位置から矢印で示す方向に
おいて図3aの位置へ駆動される。この遷移段階は、図3b
に示す遷移段階と機能的には同一である。この遷移段階
の間には、図4dに示す漏洩流量によって容積流量が与え
られる。
従って、図3a乃至図3dに示すように、スライダ３の一
回の完全なサイクルにおいて、医療リザーバ100及び排
出カテーテル107の圧力の間の差に等しい差圧で、２つ
の同一の流量パルスが排出される。特定の速度における
スライダ３のサイクル運動が、受動型のシャトル計量装
置１の排出量を決定する。
図3a乃至図3dに示すように、スライダ３及び／又はシ
ャトル４がいずれの位置において詰まりすなわち閉塞を
生じても、流量の劇的な増加を起こさない。事実、その
ような故障を生じた装置から生ずる流量は、図4aに関し
て上で説明したようにギャップ「ａ」乃至「ｈ」を通る
漏洩量だけである。この状況は、弁／アキュミュレータ
／弁の装置と比較すべきであり、該装置においては、固
着して開放した弁が大幅な流量増加を生じ、両方の弁が
故障で開いたままになると極めて過剰の投与量が生ず
る。また、ハウジング２、スライダ３及びシャトル４の
材料の選定に応じて、表面張力を用いて許容ギャップ
「ａ」乃至「ｈ」の中の空気の捕捉量を増大させること
ができる。空気はスライダ３が運動する間の高いせん断
力を減少させ、従って、スライダの位置決めに必要とさ
れる全体的なエネルギを減少させる。また、蒸気シール
を形成することにより、装置の漏洩量も減少させる。代
替例においては、強磁性流体と組み合わせた永久磁石を
用いてギャップのシールすることができる。
図5aを参照すると、受動型のシャトル計量装置１の第
１の好ましい実施例が、埋め込み可能な注入装置の中に
収容されている。図5aは、種々の制御装置と手動手段と
の間の関係を説明している。図5aにおいて、計量装置１
は、ポンプハウジング121の中に収容された状態で示さ
れている。この装置は皮膚の線122の下に埋め込まれて
いる。従って、ハウジング121は、図１に示す注入装置
の要素を備えていることは理解されよう。リンク機構
は、ドライバ11の作動によりスライダ３の並進運動及び
運動を生ずる技術である。従って、リンク機構40は、ド
ライバ11をスライダ３に物理的に接続する機械的なリン
ク機構とすることができる。リンク機構はまた、静電
的、磁気的、熱的、又は、流体的なリンク機構とするこ
ともできる。ドライバ11は、モータ、磁石、バネ要素、
ソレノイド、形状記憶合金、圧縮性流体、又は、加熱要
素等とすることができる。ドライバ11は、プログラム可
能あるいは予め設定した流量スケジュールで一定とする
ことができる。ドライバ要素11を適宜なドライバリンク
機構40に合致させる際のドライバ及びリンク機構の選定
は当業者には理解できることであり、ドライバを特定の
用途に選定した後には当業界で周知の事項である。
一般化した外部コントローラ123が図5aに示されてお
り、該コントローラは、皮膚の表面122を通るリンク機
構124を介してドライバ11に接続されている。接続リン
ク124は、命令情報をドライバ11に伝達するため、ある
いは、ドライバ11をトランスジューサとして作動させる
電力を伝達してリンク機構40を介してスライダ３を動か
すために使用される。従って、要素124として概略的に
示すリンク機構を介する接続は、電気的、磁気的、電磁
的、機械的、油圧的、熱的、又は光学的なものとするこ
とができる。簡単な外部コントローラ123の例はプラス
チックボタンとすることができ、該ボタンは、その下で
剛性且つ弾性の隔膜がスライダ３に接合されている皮膚
の線122に圧力を与える。ボタンから皮膚を介して隔膜
に圧力が伝達されるとスライダ３が動き、これにより、
ボタンを離すと、隔膜の弾性によりスライダ３はその元
の位置に復帰する。従って、皮膚の上のボタンを押す毎
に、２つの流量パルスが生ずる。同様に、より精密な外
部コントローラ123はマイクロプロセッサ基準のハンド
ヘルド型のユニットとすることができ、該ユニットは、
無線周波数のリンクによって埋め込まれた遠隔型のコイ
ルに情報を与えることができる。埋め込まれたマイクロ
プロセッサ及び電源はモータに間欠的なエネルギを与
え、該モータは、流体シールを通る軸を介してスライダ
３を往復動させる。上記両方の構成は、埋め込み可能な
ポンプの技術分野では理解可能な構成である。
ドライバ11及びリンク機構40は別個の要素として概略
的に示されている。しかしながら、これら要素を同一の
要素とすることができることは理解されよう。例えば、
マイクロプロセッサ基準である場合には、外部コントロ
ーラ123は、スライダ３の作動を実時間で直接制御する
プログラムされた総ての情報を保持することができる。
永久磁石をスライダ３に接合し、皮膚の線122の外側の
第２の永久磁石によって制御することができる。外部磁
石の位置はプログラム可能なリニアアクチュエータで制
御する。そのような構成の場合には、接着剤を有する内
部永久磁石をドライバ11及びリンク機構40とすることが
できる。外部永久磁石及びプログラム可能なアクチュエ
ータはコントローラ123を構成し、磁石により生じる磁
場が接続リンク124を提供する。
好ましい実施例の一例として、図5bは、磁気的なドラ
イバ11、及び、形状記憶合金のワイヤで作動されるリン
ク機構40を示している。例えば、スライダ３は耐食性を
有する強磁性合金から形成され、運動可能な永久磁石要
素41が、スライダのハウジング２の一部として形成され
る軸受け面42、43によって拘束される。磁石41の並進運
動の軸線が両方向の矢を有する矢印44で示されており、
該矢印は、スライダ３の運動と平行な運動を示してい
る。強磁性のスライダ３が磁石要素41に吸引されると、
これら要素は一体となり、これにより、磁石41が右側あ
るいは左側へ動くと、スライダ３も右側あるいは左側へ
動く。この関係は、受動型のシャトル計量装置１の流体
密性を阻害することなく、スライダ３の運動を制御する
ことを可能とする。
図5bを再度参照すると、磁石41の位置は、ニッケル／
チタンの２つの形状記憶合金（SMA）から成るアクチュ
エータワイヤ45、46によって制御され、これらアクチュ
エータワイヤは、磁石41の中心に機械的に取り付けられ
ているが、電気的には磁石からまた相互に絶縁されてい
る。アクチュエータワイヤ45、46には導線47、48がそれ
ぞれ取り付けられており、これら導線は電子的なパルス
モジュール49に接続されている。アクチュエータワイヤ
45、46の外方端も、図5bに示すようにハウジング２に機
械的且つ電気的に取り付けられている。
パルスモジュール49を介して導線47又は48を励起する
と、電流がSMAワイヤ45又は46にそれぞれ流れ、これに
より、ワイヤの内部加熱及び軸方向の収縮が生ずる。記
憶ワイヤ45を励起した場合には、収縮により磁石41が右
側へ引っ張られ、また、記憶ワイヤ46を励起した場合に
は、磁石を左側へ引っ張られる。導線47及び48を介して
ワイヤ45、46を繰り返し励起することにより、磁石41の
位置が往復動し、スライダ３を前後に動かす。これによ
り、計量装置１からの流量パルスの流れが生じ、従っ
て、制御されたポンプの注入速度が得られる。電気的に
刺激される形状記憶合金のワイヤを簡単且つ廉価並びに
力の大きなアクチュエータとして使用することは周知で
あり、その理論的な作用はここでは説明しない。そのよ
うな要素の詳細については、“Using Shape Memory All
oys（Darel Hodgson,Ph.D.,Shape Memory Application
s,Inc.Synnyvale,CA,1988）”を参照することができ
る。
次に、図5aの要素を図5bの注入制御装置と比較する
と、磁石41、軸受け面42、43、アクチュエータ45、46、
導線47、48、及びプログラム可能な電源49は総てドライ
バ要素11に対応しており、強磁性のスライダ３と永久磁
石41との間の磁気的な引力が接続リンク40を構成してい
る。図5bは、ドライバ11及び接続リンク40の簡単な特定
の実施例を示しており、この実施例は低い電力消費量を
示し、部品点数が少なく、低コストの製造に適してい
る。
次に図6a及び図6bを参照すると、受動的なシャトルの
第２の好ましい実施例が示されている。図6a及び図6b
は、円筒形の直線型の装置を使用することを示し、この
装置においては、シャトル部材130は円筒形であり、ス
ライダ131も上記シャトルと同軸状の円筒形の要素であ
る。この実施例においては、部分的な切断図である図6b
に通路「Ｊ」で示すように、高圧の入口は中央に位置し
ており、該通路は、２つの低圧の出口「Ｉ」及び「Ｋ」
の間の中央に位置している。
円筒形のシャトル130は、円筒形のスライダ131の２つ
の半部によって、ハウジング136の密接に嵌合する円筒
形の孔132の中に拘束されている。円筒形のスライダ131
の位置はヨーク133によって保持されており、該スライ
ダの運動は、リンク機構135を介してドライバ要素134に
よって双頭の矢印137で示すように制御される。図１乃
至図5bの第１の好ましい実施例のように、リンク機構13
5を介するエネルギの伝達様式は、ドライバ134の性質に
応じて選択される。限界ストップ138、139を用いてシャ
トル130の面がスライダ131に緊密に接触するのを防止
し、これにより、往復動の間にスライダ131から離れる
際のシャトル130の応答が迅速となる。
図6bを参照すると、通路「Ｉ」、「Ｊ」及び「Ｋ」の
中の圧力は、図１とはその高圧及び低圧が反転してい
る。この第２の好ましい実施例においては、他の総ての
実施例と同様に、入口及び出口の通路の圧力の検知によ
り、本発明の是内的な作動原理に影響を与えることな
く、低圧から高圧あるいは高圧から低圧へ切り替えるこ
とができる。特定の用途に対する設計的な選択により流
通路の検知を行うことができる。他の総ての点に関し
て、この実施例の作動は図2a及び図2bの装置と同一であ
り、従ってその作動をこれ以上は詳細に説明しない。
図7a及び図7bは本発明の第３の好ましい実施例を示し
ている。この実施例においては、スライダは回転型の要
素であり、その中には円筒形のシャトルが収容されてい
る。より詳細には、ハウジング140は、頂部キャップ142
及び底部キャップ143によって包囲された垂直方向の円
筒形の孔141を有している。その状態は図7bに示されて
いる。円筒形の回転スライダ144が、円筒形の孔141の中
で回転軸線「Ｎ」の周囲を自由に回転する。高圧通路
「Ｌ」が、流体をシャトルの通路145へ伝達し低圧通路
「Ｍ」へ向ける。切断図である図7aを参照すると、シャ
トル通路145の高圧側が通路から流体を充填され、一
方、低圧側の流体は、シャトル146の面の前後の流通路
Ｌ及びＭの間の差圧により、同時に通路Ｍに排出され
る。この効果によりシャトル要素146は右側へ動く。円
筒形のシャトル146の運動は、左側及び右側の機械的な
ストップ147、148によって制限され、これらストップ
は、図7a及び図7bに示すように、円筒形の孔141の簡単
な部品である。幾何学的に制約されるシャトル146の運
動は、円筒形のスライダ144が後に説明するように軸線
Ｎの周囲で回転する際に、正確且つ再現性のある流体容
積の計量を行う。
作動の際には、新しいパルスを供給する時には、エネ
ルギリンク機構150を介するドライバ149の作動により、
回転型のスライダ144が軸線Ｎの周囲を回転する。回転
型のスライダ144が曲がった矢印151の方向に180°動い
た後に、円筒形のシャトルの位置は、通路「Ｍ」付近の
その通常の休止位置から通路「Ｌ」付近の左側の位置
（この位置は図7a及び図7bに示す位置、すなわち、スラ
イダ144の回転の直後で且つシャトル146が通路Ｌ及びＭ
の間の差圧に応答する直前の位置である）へ変化する。
円筒形のシャトル146の面の前後に新しい差圧は、シャ
トル通路の145の中で円筒形のシャトル146を矢印152で
示すように左側から右側へ再び移動させる。この運動に
より、シャトル通路145の左側には通路Ｌから高圧流体
が充填され、また同時に、低圧の通路Ｍを介して右側か
ら制御された流体容積が排出される。スライダ144を繰
り返し回転させると、シャトル146が高圧／低圧の差圧
を交互に受ける際に、別個の流体容積が繰り返し排出さ
れる。
他の実施例と同様に、この実施例においても同一のパ
ルス容積を排出することができることは当業者には理解
されよう。また、第１の実施例と同様に、シャトル通路
145と円筒形のシャトル146との間、回転型のスライダ14
4と円筒形の孔141との間、頂部キャップ142と回転型の
スライダ144との間、並びに、底部キャップ143と回転型
のスライダ144との間に空隙キャップが形成される。寸
法公差を慎重に選定することにより、各容積パルスの間
の流体の漏洩を極力少なくするように上記ギャップを設
計することができる。他の総ての点に関して、この装置
の作用は第１の実施例のの作用と同一であり、その流れ
の波形が図4a乃至図4dに示されている。
次に図8aを参照すると、本発明の第４の好ましい実施
例が概略的に示されている。この実施例においては、受
動型のシャトル計量装置１が、図2a及び図2bの実施例と
同様の平坦なスライダとして示されているが、流動装置
のポートの位置は、２つの低圧通路「Ｑ」及び「Ｓ」に
それぞれ対向する２つの高圧通路「Ｐ」及び「Ｒ」を形
成するように変更されている。後に詳述するように、ス
ライダ３はシャトル要素４をもたらすように変更されて
おり、該シャトル要素の方向はこの場合にはスライダの
運動方向に対して直交する。
次に、図2a及び図2bの要素と同様の符号が付されてい
る図8bの平面図及び８図8cの断面図を参照すると、図2a
の実施例と機能的には同様の第４の好ましい実施例が示
されており、この実施例においては、ハウジング２は、
軸受け面５、６、７、８に沿って運動可能なスライダ３
を拘束している。しかしながら、スライダ３の中で中央
に固定されているのは、シール接続部162を介して可撓
性のダイアフラム161に対して流体密に接続された直交
する円筒形の孔160である。
この実施例の作用においては、スライダ３が双頭の矢
印30で示す方向に前後に動くと、シャトルのダイアフラ
ム161が、高圧及び低圧の通路の対P/Q及びR/Sに交互に
流体連通する。その作用は図2a及び図2bと同様である
が、ポートの配列は、シャトルの運動方向が第１の実施
例に示す方向に直交するようになされている。この運動
は、図8cに双頭の矢印32で示されている。例えば、図8c
を参照すると、可撓性のダイアフラム161は、通路Ｑの
低圧に比較して高い通路Ｐの高圧に応じて、上方に傾い
た状態で示されており、この状態は、図8cに示すスライ
ダ３の位置におけるダイアフラム161の休止位置であ
る。他の実施例と同様の態様で、通路Ｐからの高圧がダ
イアフラム161の中へ流体を上方に向けて押圧する際
に、一定の流体量が通路Ｑから排出される。シャトルの
ダイアフラム161の張力が、計量した量よりも多い量の
流体が排出されるのを防止し、これにより、図4aと同様
の流量波形がカテーテル107を通って出る。
流体の新しいパルスが必要とされる時に、図8cのスラ
イダが右側へ移動され（ドライバ及びリンク機構は図示
されていない）、スライダの限界タブ10がハウジングの
右側の壁部に接触するまで、シールされたハウジング２
の中の流体を流体空所21の右側からバイパス通路163を
介してスライダ３の左側へ循環させる。それ以前には低
圧通路Ｑに接触していたシャトルのダイアフラム161の
頂部が、この時点において通路Ｒの中の高圧流体を受
け、これと同時に、ダイアフラム161の下方の流体容積
が低圧通路Ｓに露呈される。この反転した圧力は、シャ
トルのダイアフラム161を下方へ押圧し、これにより、
一定のパルス容積を微粒子フィルタ109を介して低圧通
路Ｓに繰り返し入れ、カテーテル107から排出させる。
このサイクルは、他の流量パルスが必要とされた時に完
了し、スライダ３は図8cに示すようにその元の位置に戻
る。
最後に図8dを参照すると、図8b及び図8cに示すシャト
ルのダイアフラムの好ましい実施例の変更例が示されて
いる。この実施例においては、シャトルプレート164
は、スライダ３の直交する孔160の中に位置した状態で
示されている。円形のシャトルプレート164は、環状の
リテーナ166によってＯリングのシール面165に圧接され
ており、上記リテーナは、溶接、接着剤等によりスライ
ダ３に対して確実に取り付けられている。環状のリム16
7がＯリング165を拘束し、後に説明するようにシャトル
プレート164の下方への運動を制御する限界ストップの
役割を果たしている。
Ｏリング165に圧接されたシャトルプレート164は、高
圧通路Ｐと低圧通路Ｑとの間の可撓性の液体密シールを
形成する。しかしながら、流体シールを形成するために
使用されるＯリング165への圧縮力は、シャトルプレー
ト164の前後の差圧により生ずる力よりもかなり小さ
く、従って、シャトルプレート164は、通路Ｐ及びＱと
通路Ｒ及びＳとの間の差圧に応じて、双頭の矢印32で示
す方向に自由に上下する。シャトルプレート164のこの
移動は、リテーナ166及び限界ストップ167の位置によっ
制御される。慕って、圧力通路の対P/Q及びR/S（矢印3
0）の間を移動する機械的なスライダ３の周期的な運動
に応じて、再現性のある一定の流体パルスが、シャトル
の他の実施例と同様に、排出カテーテル107から排出さ
れる。
種々の好ましい実施例を説明したが、本発明がこれら
実施例に限定されないことは当業者には理解されよう。
他の実施例を用いて本発明の範囲を満たすことができ
る。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平３−121076（ＪＰ，Ａ) 米国特許2476306（ＵＳ，Ａ) 仏国特許公開2476306（ＦＲ，Ａ)

Claims (23)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】埋込み型の供給装置にして、圧力流体の供
    給源（100′）と、流体を投与する導管（106）と、前記
    流体源から流体を受け取り且つ別個の流体パルスを前記
    導管に供給する定量供給要素（１）とを備え、該定量供
    給要素が、前記供給源と流体連通した入口（20）を有す
    るハウジング（２）と、前記導管と流体連通した出口
    （19）と、ある容量を有するキャビティ（16）とを備
    え、該キャビティが、前記ハウジング内に配置され且つ
    前記入口、及び前記出口と流体連通し、 前記入口及び前記出口に関して可動であるように前記キ
    ャビティ内に取り付けられた第一の可動手段と、該第一
    の可動手段により保持され且つ前記出口に関して可動で
    ある第二の可動手段とを備え、 該第二の可動手段が、前記キャビティ内の差圧に応答し
    て、前記キャビティから前記出口内に流体を押し出し、 前記第一の可動手段を動かす手段を備えることを特徴と
    する埋込み型の供給装置。
  2. 【請求項２】請求項１の埋め込み可能な供給装置におい
    て、前記第１の可動手段が、前記ハウジングに設けられ
    るスライダ（３）を備え、該スライダが、所定の容積
    （16）を有する凹所（12）を備え、前記第２の可動手段
    が、前記凹所に設けられて該凹所の中の流体の差圧に応
    じて運動可能なシャトル（４）を備えることを特徴とす
    る埋め込み可能な供給装置。
  3. 【請求項３】請求項１の埋め込み可能な供給装置におい
    て、前記ハウジングは、前記スライダの運動を拘束する
    と共に、前記入口から前記出口へ所定の速度で流体を通
    過させる通路（a,b,c,d）を前記スライダの周囲に形成
    するガイド手段を備えることを特徴とする埋め込み可能
    な供給装置。
  4. 【請求項４】請求項１の埋め込み可能な供給装置におい
    て、前記移動手段を制御するための制御手段を更に備
    え、前記計量要素から所定の速度で流体パルスが送られ
    ることを特徴とする埋め込み可能な供給装置。
  5. 【請求項５】請求項１の埋め込み可能な供給装置におい
    て、前記第１の可動手段が、前記空所に設けられるシリ
    ンダ手段と、該シリンダ手段を保持するヨーク（133）
    とを備え、前記ヨークを動かす手段は、前記空所の中の
    前記シリンダ手段の位置を変更し、前記第２の可動手段
    は、前記シリンダ手段と軸方向において整合して前記空
    所に設けられる円筒形のシャトル（130）を備えること
    を特徴とする埋め込み可能な供給装置。
  6. 【請求項６】請求項５の埋め込み可能な供給装置におい
    て、前記シリンダ手段は、分離された一対の円筒形の要
    素（131）を備え、前記円筒形のシャトルは前記分離さ
    れた円筒形の要素に整合されることを特徴とする埋め込
    み可能な供給装置。
  7. 【請求項７】請求項６の埋め込み可能な供給装置におい
    て、出口（ｌ）（ｋ）、並びに、これら出口（ｌ）
    （ｋ）の間に位置する流体入口（ｊ）を備えることを特
    徴とする埋め込み可能な供給装置。
  8. 【請求項８】請求項１の埋め込み可能な供給装置におい
    て、前記第１の可動手段は、前記ハウジング（140）の
    中で回転可能な円筒形の部材（144）を備え、前記円筒
    形の部材は、該円筒形の部材の回転軸線に直交して配列
    される孔（141）を有しており、前記第２の可動手段
    が、前記孔の中に設けられるシャトル（146）を有する
    ことを特徴とする埋め込み可能な供給装置。
  9. 【請求項９】請求項８の埋め込み可能な供給装置におい
    て、前記ハウジングはその両側に入口（Ｌ）及び出口
    （Ｍ）を有し、前記円筒形の部材は、前記孔を前記入口
    及び出口に整合させるように回転可能であることを特徴
    とする埋め込み可能な供給装置。
  10. 【請求項１０】請求項１の埋め込み可能な供給装置にお
    いて、前記第１の可動手段は、前記ハウジングに設けら
    れるスライダ（３）を有し、該スライダは、所定の容積
    （16）を有する凹所（160）を備え、前記第２の可動手
    段は、前記入口及び前記出口に対して相対的に変位可能
    なダイアフラム（161）を備えることを特徴とする埋め
    込み可能な供給装置。
  11. 【請求項１１】請求項10の埋め込み可能な供給装置にお
    いて、前記ハウジングに設けられる入口（Ｐ）（Ｒ）及
    び出口（Ｑ）（Ｓ）を備え、第１の入口（Ｐ）は第２の
    出口（Ｑ）の反対側に設けられ、第２の入口（Ｒ）は第
    １の出口（Ｓ）の反対側に設けられ、前記スライダの運
    動により、前記ダイアフラムが入口及び出口の間で交互
    に位置して流体を同時に供給及び再充填することを特徴
    とする埋め込み可能な供給装置。
  12. 【請求項１２】埋込み型の供給装置にして、圧力流体の
    供給源（100′）と、流体を投与する導管（106）と、前
    記流体源から流体を受け取り且つ別個の流体パルスを前
    記導管に供給する定量供給要素（１）とを備え、該定量
    供給要素が、前記供給源と流体連通した入口（20）を有
    するハウジング（２）と、前記導管と流体連通した出口
    （19）と、ある容量を有するキャビティ（16）とを備
    え、該キャビティが、前記ハウジング内に配置され且つ
    前記入口、及び前記出口と流体連通し、 前記入口及び前記出口に関して可動であるように前記キ
    ャビティ内に取り付けられた第一の被動の可動手段と、
    前記第一の可動手段により支承された第二の可動手段で
    あって、該第二の手段における差圧を関数として前記出
    口に関して可動である前記第二の可動手段と、前記第一
    の可動手段を前記出口を開放し且つ閉鎖する位置に動か
    す手段とを備え、 前記第二の手段を位置決めすることにより、前記供給源
    からの流体が前記キャビティ内に導入され、その後に、
    前記第二の可動手段を前記出口に関して動かすことによ
    り、流体パルスが前記導管に供給されるようにしたこと
    を特徴とする埋め込み型の供給装置。
  13. 【請求項１３】請求項12の埋め込み可能な供給装置にお
    いて、前記第１の可動手段は前記ハウジングに設けられ
    るスライダ（３）を備え、該スライダは凹所（12）を有
    し、前記第２の可動手段は、前記凹所に設けられて該凹
    所の中の流体の差圧に応じて運動可能な平坦シャトル
    （４）を備えることを特徴とする埋め込み可能な供給装
    置。
  14. 【請求項１４】請求項12の埋め込み可能な供給装置にお
    いて、前記ハウジングは、前記スライダの運動を拘束す
    ると共に、前記入口から前記出口へ所定の速度で流体を
    通過させるための通路（a,b,c,d）を前記スライダの周
    囲に形成するガイド手段を備えることを特徴とする埋め
    込み可能な供給装置。
  15. 【請求項１５】請求項12の埋め込み可能な供給装置にお
    いて、前記移動手段を制御するための制御手段を更に備
    え、前記計量要素から所定の速度で流体パルスが送られ
    ることを特徴とする埋め込み可能な供給装置。
  16. 【請求項１６】請求項12の埋め込み可能な供給装置にお
    いて、前記第１の可動手段は前記空所に設けられる分割
    型のシリンダ（131）と、該分割型のシリンダを保持す
    るヨーク（133）とを備え、前記移動手段は、前記ヨー
    クに取り付けられて前記空所の中の前記分割型のシリン
    ダの位置を変更し、前記第２の可動手段は、前記分割型
    シリンダに軸方向において整合され且つ該シリンダの各
    部分の間で前記空所に設けられる円筒形のシャトル（13
    0）を備えることを特徴とする埋め込み可能な供給装
    置。
  17. 【請求項１７】請求項16の埋め込み可能な供給装置にお
    いて、前記シリンダは、軸方向において整合された一対
    の円筒形の部分（131）を備え、前記円筒形のシャトル
    は前記円筒形の部分に整合されることを特徴とする埋め
    込み可能な供給装置。
  18. 【請求項１８】請求項17の埋め込み可能な供給装置にお
    いて、出口（ｌ）（Ｋ）、並びに、これら出口（ｌ）
    （Ｋ）に設けられる流体入口（Ｊ）を備えることを特徴
    とする埋め込み可能な供給装置。
  19. 【請求項１９】請求項12の埋め込み可能な供給装置にお
    いて、前記第１の可動手段は、前記ハウジング（140）
    の中で回転可能な円筒形の部材（144）を備え、該円筒
    形の部材は、該円筒形の部材の回転軸線に直交して配列
    される孔（141）を有し、前記第２の可動手段は、前記
    孔の中に設けられるシャトル（146）を備えることを特
    徴とする埋め込み可能な供給装置。
  20. 【請求項２０】請求項19の埋め込み可能な供給装置にお
    いて、前記ハウジングは、その両側に設けられる入口
    （Ｌ）及び出口（Ｍ）を有し、前記円筒形の部材は、前
    記孔を前記入口及び前記出口に整合させるように回転可
    能であることを特徴とする埋め込み可能な供給装置。
  21. 【請求項２１】請求項12の埋め込み可能な供給装置にお
    いて、前記第１の可動手段は、前記ハウジングに設けら
    れるスライダ（３）を備え、該スライダは、所定の容積
    （16）を有する凹所（160）を備え、前記第２の可動手
    段は、前記入口及び前記出口に対して相対的に変位可能
    なダイアフラム（161）を備えることを特徴とする埋め
    込み可能な供給装置。
  22. 【請求項２２】請求項21の埋め込み可能な供給装置にお
    いて、前記ハウジングに設けられる入口（Ｐ）（Ｒ）及
    び出口（Ｑ）（Ｓ）を備え、第１の入口（Ｐ）は第２の
    出口（Ｑ）の反対側に設けられ、第２の入口（Ｒ）は第
    １の出口（Ｓ）の反対側に設けられ、前記スライダの運
    動により、前記ダイアフラムが入口及び出口の間に交互
    に位置し、これにより、流体を同時に供給及び再充填す
    ることを特徴とする埋め込み可能な供給装置。
  23. 【請求項２３】請求項12に記載の埋込み型の供給装置に
    して、前記可動手段を動かす前記手段が、前記ハウジン
    グ内に配置された磁石（41）と、該磁石を動かし、これ
    により、前記第一の可動手段を駆動し得るように、前記
    磁石に結合された形状記憶合金（45、46）とを備えるこ
    とを特徴とする埋込み型の供給装置。
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