JP5228997B2 - 薬液持続注入器具及び薬剤入り薬液持続注入器具 - Google Patents

Description

本発明は薬液持続注入器具及び薬剤入り薬液持続注入器具に関する。

体内への薬液の投与は、一般的に体内に留置したカテーテルを経由するか、あるいは、静脈等に穿刺した針を経由して行われ、その際、薬液の濃度を均一に保つために、薬液の注入速度は一定であることが必要とされている。
薬液を体内に持続注入するためにカテーテルや針に接続する器具は輸液ポンプ等の機械式とディスポーザブル式に大別できる。

ディスポーザブル式においてはゴム製バルーンに薬液を注入し、バルーンの収縮力を駆動力として薬液を注入する薬液持続注入器具が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
この器具は薬液注入口とバルーン、薬液出口にバルーンを覆うハウジング、送液用のチューブ、流速制御管により構成されるのが一般的である。この器具を使用する場合は、まず薬液注入口よりバルーン内部に薬液を注入することでバルーンを拡張させる。拡張したバルーンは素材の弾性力により収縮しようとして薬液を加圧し、これが薬液を送液する駆動力となる。流速は流速制御管により調節される。バルーン内に充填した薬液がなくなるとバルーンが薬液注入前の形状に戻り、収縮力がなくなり送液は終了する。

ディスポーザブル式はコンパクトで携帯性が良く安価である為、機械式に比べ普及している。しかしながら、注入終了間際に薬液注入速度の一過性の上昇が起こる事が問題となっていた。この薬液注入終了間際における注入速度の一過性の上昇を抑制する目的で、定荷重バネをガスケットに装着しバネの伸張力にて薬液を注入する装置（例えば、特許文献２）も知られている。定荷重バネを使用すると、上記の薬液終了間際の薬液注入速度の上昇は見られないが、用具の寸法が大きくなるため、携帯性が低下したり、バネが金属であるため使用後の廃棄処理に問題があった。
また同じ目的で陰圧を用いた薬液注入装置が他にも開発されている。これも薬液注入終了間際における薬液注入流速の一過性の上昇は抑制されるが、陰圧発生機構を備える為に余分なスペースが必要となり携帯性が良くなかった。

また、薬液は単独薬剤で使用されるものもあるが、複数の薬剤を組み合わせ、調製して患者に投与することが多い。特に輸液によって投与する液体注射剤の場合、薬剤を混合して調製したり、主薬剤に対して少量の副薬剤を混注したりすることが多い。この作業は無菌的に行う必要がある。この無菌的調剤作業は煩雑であり、調剤ミスの危険性を指摘されている。

特開平６−２９６６８８号公報 特開平７−１９４７０１号公報

本発明の目的は、薬液投与終了間際において、一過性の薬液注入速度の上昇が起きにくく、且つ注入全般に渡って流量精度に優れた薬液持続注入器具を提供することである。

このような目的は、下記（１）〜（５）に記載の本発明により達成される。
（１）体内に薬液を持続的に注入する器具であって、
一方の面に開放面を有する本体容器と、該本体容器の開放面に嵌合する蓋部本体と、該蓋部本体に取付けられ前記本体容器内部に備えられたバルーンと、から構成され、
前記蓋部本体には前記バルーン内に連通する薬液注入部と、該バルーン内に注入貯留された薬液を前記バルーンの収縮力で送出する薬液送出部とを備え、
前記バルーンは、使用前に繰り返し降伏点以上に延伸されていることを特徴とする薬液持続注入器具。
（２）前記バルーンの材質が、充填材の配合されたシリコーンゴムを含むものである請求項１記載の薬液持続注入器具。
（３）前記バルーンに配合される充填材は、シリカ、合成シリカ、けいそう土、石英の中から選ばれる少なくとも一種である請求項１又は２に記載の薬液持続注入器具。
（４）前記バルーン内に連通する薬液充填部にはバルーン内に向かってのみ開放する一方弁を備えている請求項１に記載の薬液持続注入器具。
（５）（１）〜（４）のいずれか一項に記載の薬液持続注入器具のバルーンに薬剤が収容されたことを特徴とする薬剤入り薬液持続注入器具。

本発明によれば、薬液投与終了間際において、一過性の薬液注入速度の上昇が起きにくく、且つ注入全般に渡って流量精度に優れた薬液持続注入器具及び薬剤入り薬液持続注入器具を提供することができる。

バルーン材料が繰り返し降伏点以上に延伸収縮された際の応力歪み曲線を示す図。 本発明品と他の薬液持続注入器との薬液送液過程における駆動圧力の変化を測定した図。 本発明の一実施例を示す図。

薬液注入速度（以降、注入速度を「流速」ということがある）はハーゲン−ポアズイユの法則に従って決まり、円管を流れる液体の流量は液体の粘度、円管の内径、圧力差により決まる。バルーン式薬液持続注入器具の場合、薬液の流速変化に関与する主な変動因子は圧力変化であり、薬液の残存量によりバルーンの収縮力が変化することである。言い換えると、流速変化の主な原因はバルーン使用範囲において素材の応力歪み曲線が一定でないことによる。バルーン素材の応力歪み曲線は材料の種類により異なるが、おおむね、最初の変曲点（降伏点）まで急勾配であり、そこから徐々に上昇し次の変曲点（破断点付近）より再び急勾配となり破断する。一定の速度でバルーン内の薬液が減少し歪みが減少していくと、バルーン素材変曲点（降伏点）付近で素材の応力が急激に低下するのに対応し、バルーン駆動圧力が急激に上昇する為、薬液の流速が上昇してしまう。

本発明者は、バルーンに用いる加硫ゴムのマリンス効果により応力歪み曲線の初期の変化を緩やかにすることができることに着目し、鋭意研究を重ね、本発明を完成させた。

ここでマリンス効果とは、繰り返し変形されるとゴム分子同士の主鎖の絡みがほぐれ、あるいは配向により、初期の弾性率が徐々に低下する（ストレスソフトニング）現象のことを指す。一般に充填材で補強されたゴム製品は、変形後、応力をゼロにしても、ある程度、残留ひずみが残る。即ち、バルーンを実使用前に繰り返し降伏点以上に延伸させた場合には、実使用時にはバルーン素材のストレスソフトニング現象により、その降伏点での急激な応力低下を生じることなく、即ちバルーン駆動圧力が急激に上昇することがなく、結果薬液流速の一過性の上昇を抑制することができる。

更に、薬液充填部や薬液送出部等の手段をバルーン内に設けることで、従来品に比較して携帯性に優れたコンパクトな形状にすることができる。ここで薬液充填容量はその使用目的に応じ、容器本体及びバルーンの設計により約２０〜約５００ｍｌとすることができる。使用目的及び携帯性の観点で６０〜２００ｍｌの容量の薬液持続注入器具が好適である。

バルーンに用いられるゴム材料の降伏点は、一般的に伸長度１００％以下に見られるので、実質的には１００％以上の伸長度でその効果を得ることができる。また、１回でも伸張すればストレスソフトニング効果は得られるが、５回以上伸張を繰り返すと歪応力曲線は安定するので、好適である。

本発明の薬液持続注入器はまず薬液充填部よりバルーン内部へ充填される。薬液が充填されるとバルーンは摺動可能な内筒により、拡張する。その後、薬液注入部を備える内筒等をバルーン内部に挿入し排除体積とする。薬液はバルーン内部より薬液送出部を通じて送液される。

以下図面を用いて、本発明の薬液持続注入器を詳細に説明する。図１は、バルーン材料が繰り返し降伏点以上に延伸収縮された際の応力歪み曲線を示す。図２は、本発明品と他の薬液持続注入器との薬液送液過程における駆動圧力の変化を測定したグラフを示す。図３は、本発明の一実施例となる薬液持続注入器を示す。

本発明の薬液持続注入器は、薬液を貯留し送液する駆動力となるバルーン（１）、バルーン（１）を固定し蓋の役目をする蓋部本体（２）、バルーン（１）を保護する容器本体（３）より構成される。
蓋部本体（２）はシリンジにて薬液をバルーン（１）内に注入できる薬液注入部（４）、及び体内に薬液を送出する薬液送出部（６）より構成される。

蓋部本体（２）はポリプロピレン樹脂、ポリエチレン樹脂、フッ素樹脂、ＡＢＳ樹脂等薬液に不活性な樹脂により成形することができる。価格と成形性を考慮すると、ポリプロピレン樹脂が最も望ましい。バルーン（１）の装着部は固定しやすいようにリブ状に設計することが望ましい。蓋部本体（２）内の薬液送出部（６）には薬液送出チューブ（７）が連結されている。

容器本体（３）は望ましくはブロー成形により成形するが射出成形等でも良い。バルーン（１）の破裂の原因にならないように容器本体（３）の内面は滑らかであることが望ましい。バルーン（１）の状態やバルーン（１）内の薬液残量を確認するために素材は透明で、目盛が付設されていることが望ましい。

容器本体（３）の大きさは、携帯性を考慮するとベッドサイドから落ちることがなくポケットに納まるような寸法にすることが望ましく、外寸の厚みは３０ｍｍ以下にすることが望ましい。また、容器本体（３）を円筒形状ではなく扁平形状にすると、机等の平らな部分に置いても円筒状の薬液持続注入器のように転がり落ちることはなく、安全である。

薬液注入部（４）はシリンジが接続できるような形状の薬液注入口（５）が付設されていることが望ましく、耐圧性を考慮するとルアータイプであることが望ましい。
薬液注入部（４）内にはバルーン（１）の内容物の逆流が起きないように一方弁（８）が付設されていることが望ましい。

薬液送出チューブ（７）の内径は、キンクしないように０．０５〜２ｍｍであることが望ましい。また、薬液送出チューブ（７）に使用される素材は内面が観察できるように透明な素材であることが望ましい。さらに耐キンク性が良く溶出物の少ないことが望ましく、軟質塩化ビニル樹脂、ポリウレタン樹脂等であることが好ましい。

次に、本発明の薬剤入り薬液持続注入器具を説明する。
本発明の薬剤入り薬液持続注入器具は、上記本発明の薬液持続注入器具のバルーンに、薬剤を収容されたことを特徴とする。
薬液は単独薬剤で使用されるものもあるが、複数の薬剤を組み合わせ、調製して患者に投与することが多い。特に輸液によって投与する液体注射剤の場合、薬剤を混合して調製したり、主薬剤に対して少量の副薬剤を混注したりすることが多い。この作業は無菌的に行う必要がある。この無菌的調剤作業は煩雑であり、病院等の医療現場で実施すると調剤ミスの危険性があるために、あらかじめ薬剤入り薬液持続注入器具として病院等の医療現場に提供することが好ましい。

次に、本発明の薬液持続注入器具の使用方法を説明する。
まず薬液をシリンジにて薬液注入口（５）からバルーン（１）内に注入する。
薬液注入部（４）内には一方弁（８）が付設されているため、バルーン（１）内の薬液が薬液注入部（４）から飛出ることはない。バルーン（１）内に薬液が注入されるとバルーン（１）が膨張する。この時、従来のバルーンにおいてはバルーン弾性に逆らって相当の力で充填しなければならないが、本発明の薬液持続注入器具に用いられるバルーン（１）は、ストレスソフトニングによりバルーン弾性が下がっているので、従来のバルーンに比べ少ない力で注入することができる。

バルーン（１）は容器本体（３）の内壁に接触しながら膨張する。バルーン（１）は収縮しようとするため、薬液には圧力が付加され、これが薬液送液の駆動力となる。
本発明の薬液持続注入器具に用いられるバルーン（１）はストレスソフトニング現象により、バルーン素材の降伏点での急激な応力低下を生じることがないために、従来のバルーン式の薬液持続注入器の問題点であった薬液の充填量が少なくなった状態で、一過性の薬液流量の上昇が起きにくくなるだけでなく、応力歪み曲線がほぼ一定であるために流量精度を向上させることができる。

本発明の薬液持続注入器に用いられるバルーン（１）の材質は、充填材が含有されたシリコーンゴムが好ましい。このシリコーンゴムは、生体に対して実質的に無害であると共に薬液に対して溶出物がほとんどなく安全である。充填材の含有量はシリコーンゴム全体に対して１０〜７０重量％とすることが好ましい。シリコーンゴムに用いられる充填材としては、例えば、シリカ、合成シリカ、けいそう土、石英の中から選ばれる少なくとも一種を好適に用いることができる。これらの充填材を含有することで、特にシリコーンゴムと充填材の間、あるいは充填材同士間で複合構造となるため、上記マリンス効果を高めることができる。

バルーン（１）の形状は特には限定しないが一端が閉じた円筒形状であることが望ましい。バルーン（１）厚みは所望する駆動圧力の観点から０．１〜１．５ｍｍの範囲で選ぶことができる。

図１では合成シリカ５０重量％含有のシリコーンゴムに関し、島津製作所社製オートグラフＡＧＳ−５ｋＮＤを用いて、ＪＩＳ Ｋ６２５１の試験方法に準拠して、３号ダンベルを試験片とし、チャック間距離速度：５００ｍｍ／分にて０％〜１０００％で延伸収縮を２０回繰り返した。横軸が歪（単位：％）で縦軸が応力（単位：ＭＰａ）である。マリンス効果によるストレスソフトニング現象を示していることがわかる。

図２では薬液送液時における駆動圧力変化を示している。この圧力変化を流量変化と見做すことができる。

ここでの本発明品の圧力測定は次のように実施した。
図１で示した合成シリカ５０重量％含有シリコーンゴム製バルーンを備えた薬液持続注入器において、バルーンをその長手方向に対し、約１５０％膨張収縮を５回繰り返した後に、圧力測定を実施した。一方比較例は、充填材を実質的に含有していないイソプレン製バルーンを備えた従来の薬液持続注入器での圧力測定を実施した。
圧力計はキーエンス社製ＡＰ−Ｖ８０を用い、同社性のＰＣ型データ収集システムＮＲ−１１０により、１００秒につき１回の頻度で圧力測定を経時的に実施した。

図２に示すように、従来の薬液持続注入器（イソプレン製バルーン 規定容量８４ｍｌ）と本発明の薬液持続注入器（ここでは合成シリカ５０重量％含有シリコーンゴム製バルーン 規定容量１００ｍｌ）とを比較すると、本発明品は、薬液の充填量（残存量）が少なくなっても急激な圧力上昇が見られない（圧力上昇直前の最小圧力と上昇時最大圧力差が１００ｍｍＨｇ以下）他、薬液送液圧力の変動が全般に渡って少なく、薬液の流量精度を優れたものにすることができた。

１．バルーン
２．蓋部本体
３．本体容器
４．薬液注入部
５．薬液注入口
６．薬液送出部
７．薬液送出チューブ
８．一方弁

Claims (5)

1. 体内に薬液を持続的に注入する器具であって、
   一方の面に開放面を有する本体容器と、該本体容器の開放面に嵌合する蓋部本体と、該蓋部本体に取付けられ前記本体容器内部に備えられたバルーンと、から構成され、
   前記蓋部本体には前記バルーン内に連通する薬液注入部と、該バルーン内に注入貯留された薬液を前記バルーンの収縮力で送出する薬液送出部とを備え、
   前記バルーンは、使用前に繰り返し降伏点以上に延伸されていることを特徴とする薬液持続注入器具。
2. 前記バルーンの材質は、充填材の配合されたシリコーンゴムを含むものである請求項１記載の薬液持続注入器具。
3. 前記バルーンに配合される充填材は、シリカ、合成シリカ、けいそう土、石英の中から選ばれる少なくとも一種である請求項１又は２に記載の薬液持続注入器具。
4. 前記バルーン内に連通する薬液充填部にはバルーン内に向かってのみ開放する一方弁を備えている請求項１に記載の薬液持続注入器具。
5. 請求項１〜４のいずれか一項に記載の薬液持続注入器具のバルーンに薬剤が収容されたことを特徴とする薬剤入り薬液持続注入器具。