JP3683274B2 - 注入およびマイクロ透析ポンプ - Google Patents

Description

本発明はモータおよびこれに接続された駆動装置を備えたケーシング内に注射器の形のプランジャポンプを取付けることができ、プランジャをポンプ室内で動かすことができ、かくして注入およびマイクロ透析(microdialysis）のために流体を徐々に押出すことのできる種類の注入およびマイクロ透析ポンプに関する。更に詳細には、本発明は請求の範囲１の前段に記載した種類の注入およびマイクロ透析ポンプに関する。
かかる装置は公知であって市場で入手しうる。これらの装置は今日の電子制御装置を備えていて、患者の要求に応じて適当に計量された量のインスリン又はモルヒネを患者に注入するといった様な多くの仕事を行うことができる。かかる装置は患者に快適に接続できまたは患者が快適に携帯できるように十分小さいので、マイクロ透析に使用することができる。
しかし、かかる装置が小形で取扱いやすいことの代償は、実際の注射器を取付けるのが困難で面倒であるということである。この困難性必要なら経験を有し訓練を積んだ者が臨床的にまた臨床診療的に（polyclinically）充填して整える場合には耐えることができるが、患者または親族の者が家庭で充填して整えなければならない場合には面倒である。従って、本発明の目的は上述した種類の注入およびマイクロ透析ポンプであって、ケーシング中への注射器の挿入および装填を特別な経験や熟練を必要とすることなく行うことのできるものを提供することにある。
これらおよび他の目的並びに効果は、請求の範囲１の特徴とする構成を有する本発明の注入およびマイクロ透析ポンプによって達成される。本発明の好ましい実施例は従属項に記載されている。
本発明によれば、注射器、好ましくは使い捨て注射器をケーシング内に容易に取付けて、モータ駆動されるねじに結合し、注射器の上に設けられた蓋、好ましくは枢支された蓋によって所定位置に保持しうるようになされる。これにより、注射器内に収容された流体の量に係りなく、注射器の押し具がねじと確実にねじ係合する。しかし、このねじ係合の強さは、注射器内で得ることのできるストローク長さより大きくねじが回転される時、ランナの弾性によってこのねじ係合が解放されるのを防止するに十分な程には大きくない。ランナはプラスチックで形成するのが好ましく、ポンププランジャの外方端と一体的に形成することもできるし、前記外方端に固着することのできる別個の素子の形にすることもできる。
注射器にはその出口オリフィスに隣接して、ケーシングの射出位置においてビード（bead）を収容する凹所または同様な手段が設けられている。従って、注射器をケーシング内に置く時、注射器は前記凹所がビードに当った状態で置かれ、かくして注射器の後部はばね装置に対して傾斜して接する。次いで枢支された蓋が注射器上へ枢動されると、注射器はこれがばね装置の作用によってねじと平行して位置する位置へと前記ビードの周囲に動かされ、かくして押し具上の後部に座置せしめられたランナはねじ上の走行位置へ押下げられる。ランナの二つの脚はねじの側部に押付けられ、ランナの鋸歯状のまたは溝状の面が例えば６螺条の長さにわたってねじと係合する。
右ねじの場合、注射器の外方に突出する方向に見て、ランナの左側面がねじと係合するのが好適である。これにより、溝と螺条の傾きによってねじの回転時に及ぼされる横方向の力が注射器を蓋に向かって外方へではなくて内方へ引寄せようとする。
駆動装置はポンプ室およびバッテリで運転される電気モータに結合されたねじを備えたプランジャを収容するケーシングとして構成されており、プランジャロッドはポンプ室を越えて延出すると共にプランジャの軸線に対して直角に開口したフォーク装置を担持している。このフォーク装置はねじの周囲を弾性的に把持するようになされうるようになっており、フォーク装置の内方に向いた少なくとも一つの面が、ねじのピッチとほぼ一致する周期性を有しかつプランジャの移動方向に対して、フォーク装置の内向の溝付き面が弾性的に対接する側のねじの螺条の傾きと一致するように傾斜した溝パターンを有する。溝はフォーク装置の一面にのみ設けるのが好ましい。というのは、このようにすることにより、ねじとフォーク装置との間の心合わせの精度が低くても機能が保持されるからである。フォーク装置は金属から形成するのが好ましく、鋼で形成するのがより好ましい。
以下、本発明を制限的でない実施例および添付の図面に基づいてより詳細に説明する。
図１はポンプおよび挿入された注射器を概略的に示す部分断面図、
図２はマイクロ透析ポンプのブロック図、
図３は注射器の種類のポンプ室を収容する、駆動装置を備えたケーシングの断面図であって、図２の構成に対応するものを示す図、
図４は注射器のプランジャロッドに取付けるべき走行ナットを示す図、
図５は図４の線Ｖ−Ｖに沿った横面図である。
枢支された蓋２００を有するケーシング１００が図１に非常に概略的に示されており、このケーシング内には注射器３０が挿入されてその溝３１０によってしっかりと保持されている。以下、更に詳細に説明するように、注射器のプランジャは図示のねじによって移動されうるようになっている。
図２の原理図はマイクロ透析ポンプの作動要素および伝動装置２によってねじ３を駆動する駆動モータ１を示している。後から更に詳細に説明するように、注射器または同類物６に対応するポンプのプランジャロッドに固定され（またはプランジャロッドと一体的な）オープンナット４が前記ねじをまたいでいる。電源はバッテリの形態であり、このバッテリはモータ駆動ユニット９を介してモータ１に電流を供給するようにマイクロコントローラ８によって制御される。モータは貫通軸を有し、この貫通軸の伝動歯車装置から遠い方の端部にコードホイール１０を担持している。このコードホイール１０は光学センサ１１（光源と光センサとの組合わせ）によって感知される明暗の縞（図示せず）を有し、モータの回転信号を光学論理手段を介してマイクロコントローラ８へ送る。
図３に破断して示すところから判るように、モータ１、コードホイール１０、歯車装置とねじ３およびバッテリ７は全てハウジング２０内に装着されている。他の構成要素は図示の回路板２１に装着されている。図面には示していないが、上部が２２で枢支されており、「またぎナット」４の設けられた使い捨て注射器を、その出口端１３を開口２３内に位置させかつねじ３の回転時に並進運動するようにプランジャロッドを接続した状態で蓋の下にしっかりと嵌めて把持しうるようになっている。
この簡単な構成はナット４を用いることによって可能になる。ナット４は図４および図５により詳細に示すようにＵ形の凹所を有し、その一方のＵ脚に螺条３０が切られており、脚の間の距離はねじ３の螺条に適合されている。
一実施例においては、ねじはＳＭＳ１７０１に従ってＭ５×０．５の度を有し、螺条を切る以前のＵ脚間の距離は４．５ｍｍである。Ｕ脚上の直線切削螺条３０はナットの幅方向（cross direction）に対して１．９５°の角度をなすのが好適である。ナットはデルリン（Delrin）の如きプラスチック材料で形成するのが好ましい。
図示の実施例においては、モータ１は歯車装置２と共に１０８：１の全体比を得るように従来のギヤーボックス（図示せず）と組合されている。従来の使い捨て注射器（３ｍｌ）を使用する場合、注射器はモータの１回転毎に０．５ｍｌの流体を放出する。ねじのピッチは０．５ｍｍであり、モータが１／１０８回転すると約４μｍの並進運動が得られる。モータは常時同一方向に回転するので、存在する如何なる遊びも無視しうる程度の作用しか有しない。
公称１２Ｖ用に設計されたモータを使用する場合、４Ｖのバッテリによって適当な供給速度を得ることができる。その場合、モータの１回転に約１／１０秒を要する。装置を間欠的に使用し、１分毎にモータを１回転させると、バッテリの消耗は非常に低いのでバッテリは１５日の暦日持続しうるであろう。しかし、調査期間が３〜５暦日より長いことは稀である。
マイクロ透析カテーテルを挿入する時、充填および洗浄期間を取る必要がある。これは例えば毎分１５μｌの流量で１００μｌの流体を放出すること、即ち１分置きにモータ１回転である。更に、この期間中に全ての伝動遊びおよび間隙がならされる。それに続くサンプリング期間においては、流体は毎分１回転で、即ち間欠的に０．５μｌの量で放出される。
この例は０．５μｌまたはそれより無視しうる程度大きい有効容積を有するマイクロ透析カテーテルに関する。他のマイクロ透析カテーテルを使用する場合、ポンプをそれに適合させなければならない。というのは、余分な流体を圧送することなく、従ってサンプル溶液を希釈することなく、供給の機会のたびにカテーテルの作動部分内の流体を置換えるという考えだからである。例えば糖尿病の糖値の変化または他の変化の如き代謝発生変化の速度に応じて例えば１５分、３０分または１時間といった後続する時間の間に、通常個々のサンプル量を収集しうる。他の場合、ポンプは患者に物質を投与するのに使用されるので、この例が全てであると考えるべきではない。
図１および図３の破断図に示した構成はほぼ実物大であるため、例えば患者が容易に携えることができ、また患者は感じるほどの不快感を経験することはなく、如何なる情況でも、ワーキングサンプルの採取時にも使用しうることを容易に理解しうるであろう。ひもや接着テープによって、この装置全体を患者の身体に取付けうることは当業者に容易に理解しうるであろう。
この装置は病院、各科診療所および家庭において患者に液体および流体を投与するのに非常に幅広く使用しうることは当業者に理解されるであろう。

Claims (7)

1. ケーシング（２０）、およびこのケーシング内に装着しうるポンプ室とプランジャとを有する注射器（６）を備え、前記ポンプ室の前方部分は放出ラインを前記ケーシングから突出させた状態で前記ケーシングに取付けることができ、更に前記ケーシング内に取付けられた電気モータ（１）、このモータに結合された減速歯車装置（２）、この減速歯車装置の出力軸に結合されたねじ（３）およびこのねじが回転する時にこのねじに沿って移動して前記プランジャをポンプ室内で移動させる押し具手段（４）を備えた注入およびマイクロ透析ポンプにおいて、前記押し具手段（４）は前記プランジャに結合されており、かつ前記ねじ上に置くことができると共に前記ねじの螺条に対して相補的な溝を有する面を有するランナを含んでいることを特徴とする注入およびマイクロ透析ポンプ。
2. ケーシングは開放時に注射器場所を露出させる枢支された蓋（２００）を有し、前記注射器場所は一端に、注射器のポンプ室の出口オリフィスの近くにポンプ室内に設けられた凹所内に収容される半円形のビードを有することを特徴とする請求の範囲１のポンプ。
3. 注射器場所は、注射器がケーシング内に挿入された時に注射器をその後端を僅かに持上げた状態で傾斜して位置して保持するばね手段を有し、枢支された蓋が降下される時に、前記蓋が注射器の後端を前記ばね手段の力に抗して押下げてランナをねじ上の走行位置に押圧するように機能することを特徴とする請求の範囲２のポンプ。
4. ねじが取付けた注射器内でのプランジャの移動方向と平行して延びた線に沿ってかつ前記プランジャの中心線に対して偏倚して配置されていることを特徴とする請求の範囲１乃至３のいずれか一のポンプ。
5. ねじが取付けた注射器の中心線にほぼ沿って配置されていることを特徴とする請求の範囲１乃至３のいずれか一のポンプ。
6. ランナが互いに対向したほぼ扁平なかつ相互に平行な二つの面を有し、その一方はねじの螺条のピッチに対応する周期性とねじの螺条の接線方向に対応する傾きとを有する隆起とくぼみとを有し、他方の面は隆起とくぼみを有しないことを特徴とする請求の範囲１乃至５のいずれか一のポンプ。
7. 隆起とくぼみとを有する面が、ポンプを空にする方向にねじが回転する時にねじの方向に対して垂直な前記面に作用する力の成分が注射器を蓋に向って外方へではなく内方へ移動させるように指向されるようにねじの螺条に対して適合され選択されていることを特徴とする請求の範囲２または５のポンプ。

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