JP4898466B2 - 送液装置用カートリッジ及びこれを用いた送液装置 - Google Patents

Description

本発明は、送液装置用カートリッジ及びこれを用いた送液装置に関し、特に、内部に収納した流体を射出するための送液装置用カートリッジ及びこれを用いた送液装置に関する。

従来、出口ポート付き容器（貯液容器）を有する注射器を含む流体投与装置において、容器が、出口ポートを通して容器から流体を射出するためのプランジャーと協働して投与すべき流体（薬剤流体）を保持するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。かかる流体投与装置においては、注射器のプランジャーに一定の圧力を加える付勢ばねを取り付けると共に、流量調整器を注射器の出口ポートに接続している。そして、付勢ばねによる圧力によってプランジャーを移動させる一方、流量調整器で調整される流動抵抗によりプランジャーの移動速度を調整することによって、プランジャーに定速運動を与えて一定量の流体の射出を確保している。
特表２００６−５１４８５０号公報

しかしながら、上述したような流体投与装置においては、注射器のプランジャーに定速運動を与えて一定量の流体の射出を確保するものの、付勢ばねによる圧力によって容器から流体を射出する構成を採るため、射出の途中で流体が入った状態で容器を交換するような事態は想定されていない。このような流体投与装置（送液装置）において、流体の入った状態で容器を交換することができれば、実用面において様々な態様で利用することが予想される。特に、容器の状態を交換前の状態に維持することができれば、再び使用する際における利便性が高まる。

本発明は、かかる実情に鑑みてなされたものであり、射出対象となる流体が入った状態で交換すると共に、交換時における状態を維持することができる送液装置用カートリッジ及びこれを用いた送液装置を提供することを目的とする。

本発明の送液装置用カートリッジは、流体を収納すると共に前記流体を射出する射出孔を有するハウジングと、前記ハウジング内で移動して前記流体を前記射出孔から射出するピストンと、回転することで駆動力を伝達して前記ピストンを移動させる伝達部材と、を具備する送液装置用カートリッジであって、前記流体の非射出時に前記ハウジング内における前記ピストンの位置を保持することを特徴とする。

上記送液装置用カートリッジによれば、流体の非射出時に、ハウジング内におけるピストンの位置が保持されることから、送液装置から取り外された場合にピストンの位置が変更されることがないので、射出対象となる流体が入った状態で交換すると共に、交換時における状態を維持することが可能となる。また、伝達部材が回転することでピストンを移動させる構成を採ることから、送液装置から取り外した場合にピストンが容易に移動するのを防止できるので、射出対象となる流体が入った状態で交換すると共に、交換時における状態を維持することが可能となる。

また、上記送液装置用カートリッジにおいては、前記ピストンを前記射出孔側に移動させる方向への前記伝達部材の回転を許容する一方、前記ピストンを前記射出孔から離間させる方向への前記伝達部材の回転を規制することが好ましい。この場合には、射出孔側へのピストンの移動を許容しつつ、射出孔から離間する方向へのピストンの移動を規制することができるので、流体の射出を許容しつつ、流体の非射出時におけるピストンの移動を規制することが可能となる。

例えば、上記送液装置用カートリッジにおいては、ラチェット機構により前記伝達部材の回転を許容又は規制することが考えられる。この場合には、ラチェット機構という簡単な構造によって流体の射出を許容しつつ、流体の非射出時におけるピストンの移動を規制することが可能となる。

例えば、上記送液装置用カートリッジにおいて、前記伝達部材は、外部の駆動力を受けて回転するネジで構成される。この場合には、ネジにより外部の駆動力をピストンに伝達することができるので、本送液装置用カートリッジの製造に要するコストを低減することが可能となる。

本発明の送液装置は、上記送液装置用カートリッジを備えることを特徴とする。この場合には、送液装置において、上述した効果を得ることが可能となる。

本発明によれば、流体の非射出時に、ハウジング内におけるピストンの位置を保持するようにしたことから、送液装置から取り外された場合にピストンの位置が変更されることがないので、射出対象となる流体が入った状態で交換すると共に、交換時における状態を維持することが可能となる。

以下、本発明の一実施の形態について添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施の形態に係る送液装置用カートリッジが適用される送液装置の外観斜視図である。図２は、本実施の形態に係る送液装置の分解図である。

図１に示すように、本実施の形態に係る送液装置１は、概して円筒形状を有しており、後述するカートリッジ内に収納される流体をその一端から射出するものである。なお、流体の射出は、不図示の電源供給装置から電源供給を受け、装置内部に搭載される電動モータが、流体を射出するためのピストン（プランジャー）を駆動することにより行われる。

図１及び図２に示すように、本実施の形態に係る送液装置１は、流体を収納する送液装置用カートリッジ(以下、単に「カートリッジ」という)２と、カートリッジ２に連結される駆動ユニットを内部に有する第１ケース３と、カートリッジ２の一部を収容すると共に第１ケース３に連結される第２ケース４と、第１ケース３及び第２ケース４の連結部分に取り付けられ、これらを固定するナット５とを含んで構成される。

これらを組み立てる場合には、図２に示すように、例えば、カートリッジ２に対して、駆動ユニットが連結されるように第１ケース３を取り付けた後、第２ケース４に対して、カートリッジ２が第２ケース４内に収容されるように第１ケース３を連結し、ナット５を第２ケース４側から嵌め込んで第１ケース３と第２ケース４とを固定する。なお、組み立てる手順については、これに限定されるものではなく、適宜変更が可能である。

なお、カートリッジ２は、送液装置１から着脱可能に構成されている。例えば、内部に収納する流体がなくなった場合や、後述するように、射出対象となる流体を変更するためにカートリッジ２を交換するような場合に、カートリッジ２が送液装置１から取り外される。なお、カートリッジ２を送液装置１から取り外す場合において、後述する射出孔から流体が漏れるのを防止するために射出孔側の端部にキャップ等を被せることは実施の形態として好ましい。

図３及び図４は、それぞれ本実施の形態に係る送液装置１が有するカートリッジ２の構成を説明するための斜視図及び側面図である。なお、図３及び図４においては、説明の便宜上、カートリッジ２の一部について内部の構造を示している。

図３及び図４に示すように、カートリッジ２は、円筒形状のハウジング２１と、ハウジング２１内に収納され、直線運動を行うピストン２２と、ピストン２２に取り付けられ、不図示の駆動ユニットからの駆動力をピストン２２に伝達する伝達部材としてのネジ２３と、ハウジング２１の端部に固定され、当該端部においてネジ２３を回転可能に保持する蓋部材２４とを含んで構成される。

ハウジング２１は、例えば、樹脂材料で形成され、その内部が中空形状を有している。その一端には、内部に収納される流体を射出する射出孔２１１が形成される。一方、その他端には、開口部２１２が形成されており、この開口部２１２から流体が収納されると共に、ピストン２２を受け入れ可能に構成されている。この開口部２１２が形成される端部には、ピストン２２に形成される後述の突出片を受け入れる一対のスリット２１３が形成されている。

ピストン２２は、例えば、樹脂材料で形成され、概して円筒形状を有している。射出孔２１１側の端部には、流体をハウジング２１の外部に射出する射出面２２１が形成されている。射出面２２１は、ハウジング２１の内周面に密着し、流体を射出面２２１の裏面側に漏洩させることなく射出できるように構成されている。

開口部２１２側の端部には、一対の突出片２２２が形成されている。突出片２２２は、スリット２１３に受け入れられる。突出片２２２及びスリット２１３は、ピストン２２の直線運動を支援するガイド手段として機能する。すなわち、突出片２２２がスリット２１３内を移動することで、ピストン２２の直線運動が確保される。

また、ピストン２２の内部には、開口部２１２側の端部からネジ２３を受け入れ可能な空間２２３が形成されている。この空間２２３の内壁には、ネジ２３の外周面に形成されるネジ山（不図示）と噛合するネジ溝（不図示）が形成されている。ネジ２３が回転すると、ピストン２２がハウジング２１内において直線運動するように構成されている。このように、本実施の形態に係るカートリッジ２においては、ネジ２３が回転することでピストン２２を移動させる構成を採ることから、送液装置１からカートリッジ２を取り外した場合においても、ピストン２２が容易に移動するのを防止できるようになっている。

ネジ２３は、例えば、樹脂材料又は金属材料で形成され、ハウジング２１内でピストン２２に挿入される軸部２３１と、蓋部材２４の近傍で回転可能に保持されるヘッド部２３２とを有している。軸部２３１の外周面には、ピストン２２内の空間２２３の内壁に形成されるネジ溝（不図示）と噛合するネジ山（不図示）が形成されている。ヘッド部２３２は、詳細について後述するように、一方向にのみ回転可能なラチェットで構成されると共に、駆動ユニットとの連結側の端面に当該駆動ユニットの駆動力を受ける係合片が形成されている。

蓋部材２４は、例えば、樹脂材料で形成され、概して円盤形状を有している。蓋部材２４の周面の一定位置には、一対の係合片２４１が形成されている。蓋部材２４は、これらの係合片２４１がスリット２１３の端部にスナップイン結合されることにより、ハウジング２１の端部に固定される。また、蓋部材２４の中央部分には、開口部（不図示）が形成されており、この開口部からネジ２３の軸部２３１が挿入される。また、詳細について後述するように、蓋部材２４の所定位置には、ネジ２３のヘッド部２３２の一定方向の回転を規制するストッパ２４２が形成されている。

図５は、本実施の形態に係る送液装置１が有するカートリッジ２の上面図である。図５に示すように、ヘッド部２３２は、蓋部材２４に形成されたストッパ２４２との関係で同図に示す反時計回り方向の回転が許容される一方、時計回り方向の回転が規制される複数（図５においては８つ）のラチェット爪２３２ａを有している。また、ヘッド部２３２の上面には、駆動ユニットの駆動力を受ける複数（図５においては４つ）の係合片２３２ｂが形成されている。複数の係合片２３２ｂは、傾斜面を有する同一の形状に形成されている。なお、ここでは、傾斜面を有する形状に形成された場合について示しているが、係合片２３２ｂの形状としては、これに限定されるものではない。駆動ユニットの駆動力を受けることができることを条件として、どのような形状を有していても良い。

また、蓋部材２４は、図５に示すように、ヘッド部２３２のラチェット爪２３２ｂの時計回り方向の回転を規制するストッパ２４２を有している。ストッパ２４２は、可撓性を有する構造とされ、ヘッド部２３２の反時計回り方向の回転に伴い、ラチェット爪２３２ａの側面に沿って移動する。一方、ヘッド部２３２の時計回り方向の回転に対しては、ラチェット爪２３２ａに当接し、ヘッド部２３２の回転を確実に規制するように構成されている。

図６は、本実施の形態に係る送液装置１が有する第１ケース３の構成を説明するための断面図である。なお、図６においては、図２に示す一点鎖線で切断した場合の第１ケース３の断面図について示している。

図６に示すように、第１ケース３は、概して円筒形状を有しており、その内部には、２つの空間３０１、３０２が形成されている。これらの空間３０１、３０２は、内壁３０３によって仕切られると共に、この内壁３０３に形成された開口部３０４により連通している。

空間３０１には、上述したカートリッジ２の一部が配設されると共に、カートリッジ２の上端部に連結される駆動ユニット３０５の伝達部材(後述)の一部が配設される。一方、空間３０２には、駆動ユニットの電動モータ及び減速機(後述)の一部が配設される。

ここで、駆動ユニット３０５は、不図示の電源供給装置からの電源供給によって駆動される電動モータ３０５ａと、この電動モータ３０５ａによる回転速度を減速する減速機３０５ｂと、この減速機３０５ｂを介して減速された駆動力をカートリッジ２側に伝達する伝達部材（出力軸３０５ｃ、係合部材３０５ｄ）とを含んで構成される。なお、駆動ユニット３０５の減速機３０５ｂは、例えば、太陽歯車、遊星歯車、内歯車及び腕部を有する既知の遊星歯車機構で構成される。

伝達部材を構成する出力軸３０５ｃは、電動モータ３０５ａの駆動軸に不図示のギアを介して連結される。係合部材３０５ｄは、この出力軸３０５ｃに固定される一方、カートリッジ２が有するネジ２３の係合片２３２ｂに係合する係合片を有している。出力軸３０５ｃは、空間３０２に配設されると共に、その先端が開口部３０４を貫通して空間３０１に突出している。係合部材３０５ｄは、空間３０１に配設され、この突出した出力軸３０５ｃの先端に固定される。なお、係合部材３０５ｄが有する係合片については後述する。

本実施の形態において、係合部材３０５ｄは、内壁３０３に埋め込まれたコイルスプリング３０６によりカートリッジ２側に付勢されている。このコイルスプリング３０６により弾性的にヘッド部２３２を受け止めることができるので、柔軟に双方の係合片を係合させることが可能となっている。一方、係合部材３０５ｄにおけるカートリッジ２側への一定以上の移動を規制する規制部材３０７が内壁３０３の近傍に固定されている。これらにより、係合部材３０５ｄは、常に一定位置でカートリッジ２が有するネジ２３のヘッド部２３２と係合できるように構成されている。

このような構成を有する駆動ユニット３０５において、電動モータ３０５ａが駆動されると、その駆動力が、回転速度を減速機３０５ｂで減速した状態で、出力軸３０５ｃを介して係合部材３０５ｄに伝達される。この結果、係合部材３０５ｄが所望の速度で回転する。なお、ここで、係合部材３０５ｄの所望の速度は、減速機３０５ｂの減速率を調整することによって、任意の速度に設定することが可能である。

ここで、係合部材３０５ｄが有する係合片について図７を用いて説明する。図７は、図６に示す第１ケース３が有する駆動ユニット３０５の斜視図である。図７に示すように、係合部材３０５ｄには、駆動ユニット３０５の駆動力をカートリッジ２側に伝達する複数の係合片３０８が形成されている。複数の係合片３０８は、規制部材３０７からカートリッジ２側に突出形成されている。また、これらは、傾斜面を有する同一の形状に形成されており、ネジ２３のヘッド部２３２に形成された係合片２３２ｂに係合する。

次に、このような構成を有する送液装置１の動作について説明する。本実施の形態に係る送液装置１において、カートリッジ２内の流体を射出する場合には、駆動ユニット３０５の電動モータ３０５ａを駆動し、その駆動力を出力軸３０５ｃ及び係合部材３０５ｄを介してカートリッジ２に伝達する。ネジ２３のヘッド部２３２における係合片２３２ｂを介してこの駆動力を受けると、ヘッド部２３２が図５に示す反時計回り方向に回転するのに伴って軸部２３１が回転する。軸部２３１の回転によって、ハウジング２１内でピストン２２が射出孔２１１側に移動する。このとき、ピストン２２の移動に伴って射出面２２１がハウジング２１内の流体を押し出すことにより、流体が射出孔２１１から射出されることとなる。なお、このようにカートリッジ２内の流体を射出する際、本実施の形態に係る送液装置１においては、電動モータ３０５ａの駆動を制御することにより、一定量の流体の射出を確保することが可能である。

一方、本実施の形態に係る送液装置１において、カートリッジ２内の流体を射出しない場合（電動モータ３０５ａが駆動していない場合、或いは、カートリッジ２が送液装置１から取り外されている場合）には、カートリッジ２のネジ２３に駆動力が伝達されることがないため、ハウジング２１におけるピストン２２の位置は保持されることとなる。

なお、このようにカートリッジ２内の流体を射出する場合において、射出対象となる流体を変更する必要が生じた場合には、送液装置１に装着されるカートリッジ２を交換するだけで簡単にこれを実現することが可能である。特に、本実施の形態に係るカートリッジ２においては、上述のように、送液装置１からカートリッジ２が取り外される場合にハウジング２１内におけるピストン２２の位置が保持されることから、流体が入った状態でカートリッジ２を交換すると共に、交換時におけるカートリッジ２の状態を維持することが可能となる。

このように、本実施の形態に係るカートリッジ２によれば、内部に収納される流体の非射出時には、ハウジング２１内におけるピストン２２の位置を保持するようにしたことから、送液装置１からカートリッジ２が取り外された場合においても、ピストン２２の位置が変更されることがないので、射出対象となる流体が入った状態で交換すると共に、交換時における状態を維持することが可能となる。

特に、本実施の形態に係るカートリッジ２においては、ネジ２３を回転することで電動モータ３０５ａからの駆動力を伝達してピストン２２を移動させるようにしている。これにより、送液装置１からカートリッジ２を取り外した場合においても、ピストン２２が容易に移動するのを防止できるので、射出対象となる流体が入った状態で交換すると共に、交換時における状態を維持することが可能となる。また、ネジ２３で電動モータ３０５ａからの駆動力をピストン２２に伝達するようにしているため、伝達機構に要するコストを低減でき、本カートリッジ２の製造に要するコストを低減することが可能となる。

また、本実施の形態に係るカートリッジ２においては、ピストン２２を射出孔２１１側に移動させる方向へのネジ２３の回転を許容する一方、ピストン２２を射出孔２１１ら離間させる方向へのネジ２３の回転を規制するようにしている。これにより、射出孔２１１側へのピストン２３の移動を許容しつつ、射出孔２１１から離間する方向へのピストン２３の移動を規制することができるので、射出孔２１１からの流体の射出を許容しつつ、流体の非射出時におけるピストン２２の移動を規制することが可能となる。

例えば、本実施の形態に係るカートリッジ２においては、ラチェット機構によりネジ２３の回転を許容又は規制するようにしている。このように、ラチェット機構でネジ２３の回転を許容又は規制することにより、簡単な構造で流体の射出を許容しつつ、流体の非射出時におけるピストン２２の移動を規制することが可能となる。

なお、本実施の形態に係る送液装置１は、カートリッジ２内に収納された流体を外部に射出する必要のある装置・器具であれば、いかなる装置・器具にも適用することが可能である。例えば、背景技術で説明したような注射器などの流体投与装置や万年筆等、並びに、清涼剤の吸入装置や芳香装置等に適用することが可能である。このような流体投与装置に適用した場合には、例えば、２種類の流体を投与する必要があるような場合に、一方の流体がカートリッジ２に収納されている状態で、カートリッジ２を交換することで他方の流体を射出することが可能となる。

なお、本発明は上記実施の形態に限定されず、種々変更して実施することが可能である。上記実施の形態において、添付図面に図示されている大きさや形状などについては、これに限定されず、本発明の効果を発揮する範囲内で適宜変更することが可能である。その他、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施することが可能である。

本発明の一実施の形態に係る送液装置用カートリッジが適用される送液装置の外観斜視図である。 上記実施の形態に係る送液装置の分解図である。 上記実施の形態に係る送液装置が有するカートリッジの構成を説明するための斜視図である。 上記実施の形態に係る送液装置が有するカートリッジの構成を説明するための側面図である。 上記実施の形態に係る送液装置が有するカートリッジの上面図である。 上記実施の形態に係る送液装置が有する第１ケースの構成を説明するための断面図である。 図６に示す第１ケースが有する駆動ユニットの斜視図である。

符号の説明

１ 送液装置
２ カートリッジ
２１ ハウジング
２１１ 射出孔
２１２ 開口部
２１３ スリット
２２ ピストン
２２１ 射出面
２２２ 突出片
２２３ 空間
２３ ネジ
２３１ 軸部
２３２ ヘッド部
２３２ａ ラチェット爪
２３２ｂ 係合片
２４ 蓋部材
２４１ 係合片
２４２ ストッパ
３ 第１ケース
３０１、３０２ 空間
３０３ 内壁
３０４ 開口部
３０５ 駆動ユニット
３０５ａ 電動モータ
３０５ｂ 減速機
３０５ｃ 出力軸
３０５ｄ 係合部材
３０６ コイルスプリング
３０７ 規制部材
３０８ 係合片
４ 第２ケース
５ ナット

Claims (5)

1. 流体を収納すると共に前記流体を射出する射出孔を有するハウジングと、前記ハウジング内で移動して前記流体を前記射出孔から射出するピストンと、回転することで駆動力を伝達して前記ピストンを移動させる伝達部材と、を具備する送液装置用カートリッジであって、前記流体の非射出時に前記ハウジング内における前記ピストンの位置を保持することを特徴とする送液装置用カートリッジ。
2. 前記ピストンを前記射出孔側に移動させる方向への前記伝達部材の回転を許容する一方、前記ピストンを前記射出孔から離間させる方向への前記伝達部材の回転を規制することを特徴とする請求項１記載の送液装置用カートリッジ。
3. ラチェット機構により前記伝達部材の回転を許容又は規制することを特徴とする請求項２記載の送液装置用カートリッジ。
4. 前記伝達部材は、外部の駆動力を受けて回転するネジであることを特徴とする請求項２又は請求項３記載の送液装置用カートリッジ。
5. 請求項１から請求項４のいずれかに記載の送液装置用カートリッジを備えることを特徴とする送液装置。

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