JP7083423B2 - 液中放電マイクロジェット薬物送達装置 - Google Patents
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Description
本発明は、マイクロジェット薬物送達装置に係り、より詳細には、弾性分離膜によって薬物と分離されている液体に高密度エネルギーを放電させて液体を急激に気化させることにより、分離膜を変形させて薬物を噴射させる液中放電マイクロジェット薬物送達装置に関する。
体内に薬物を注入する薬物送達システム（Ｄｒｕｇ Ｄｅｌｉｖｅｒｙ Ｓｙｓｔｅｍ）には、伝統的に針付き注射器を使用してきた。しかし、この種の伝統的な注射器は、注射時の疼痛により患者に恐怖の対象となってきており、傷に起因する感染症のおそれなどの避けられない問題点を抱えている。
かかる問題点を解決するために、針のない注射器（Ｎｅｅｄｌｅ－ｆｒｅｅ ｉｎｊｅｃｔｏｒ）などの薬物送達システムの開発が進められており、このような研究の一環として、薬物をマイクロジェット方式で高速噴射して皮膚の表皮を介して直接体内に浸透させる方式の薬物送達システムが提示されている。
このようなマイクロジェット方式の高速噴射を実現するためには、薬物を精密かつ強力に外部（すなわち、皮膚）へ噴射する必要がある。このような噴射方式は、１９３０年代以来、さまざまに開発されてきたが、最近になって、圧電セラミック素子を用いた噴射方式、アルミ箔にレーザービームを加えることにより誘発される衝撃波を用いた噴射方式、ローレンツ力（Ｌｏｒｅｎｔｚ ｆｏｒｃｅ）を用いた噴射方式などの様々な噴射方式が開発された。また、最近では、従来のマイクロジェット方式の噴射とは異なり、噴射される薬物の量、薬物の噴射速度を微調整することができながらも連続的な注射が可能であり、再利用可能なレーザー－バブル（Ｌａｓｅｒ－Ｂｕｂｂｌｅ）方式のマイクロジェット噴射方式が開発された。しかし、レーザー装備のサイズ及びコストの問題により小型化及び普及化において制限がある。
本発明は、かかる従来の問題点を改善するためになされたもので、その目的は、弾性分離膜によって薬物と分離されている液体に高密度エネルギーを放電させて液体を急激に気化させることにより、分離膜を変形させて薬物を噴射させる液中放電マイクロジェット薬物送達装置を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、構造が簡単で低コストで製造することができ、マイクロジェットの圧力や速度などを所望の通りに容易に制御することができる液中放電マイクロジェット薬物送達装置を提供することにある。
また、本発明の別の目的は、カートリッジタイプの薬物容器のみを簡単に交換することができるため、衛生問題を解決し、環境保護及び資源節約効果もある液中放電マイクロジェット薬物送達装置を提供することにある。
上記の目的を達成するために、本発明は、
電気エネルギーが貯蔵された電源供給部を備えた放電ボディと、
圧力発生液が貯蔵される圧力発生部、薬液が貯蔵される薬液収容部、前記圧力発生部と前記薬液収容部との間に設けられ、前記圧力発生液と前記薬液を分離する弾性分離膜、前記圧力発生部の内部に前記圧力発生液に浸かるように設置され、前記電源供給部に貯蔵された電気エネルギーによるスパークが発生するように構成された放電体、及び前記薬液収容部に連通したノズルを備え、前記放電ボディに対して着脱可能な薬液送達ボディと、を含み、
前記放電体からスパークが発生すると、前記圧力発生液の一部が気化しながら膨張して、前記弾性分離膜が前記薬液収容部側に変形しながら前記薬液がノズルを介して噴射される、液中放電マイクロジェット薬物送達装置を提供する。
電気エネルギーが貯蔵された電源供給部を備えた放電ボディと、
圧力発生液が貯蔵される圧力発生部、薬液が貯蔵される薬液収容部、前記圧力発生部と前記薬液収容部との間に設けられ、前記圧力発生液と前記薬液を分離する弾性分離膜、前記圧力発生部の内部に前記圧力発生液に浸かるように設置され、前記電源供給部に貯蔵された電気エネルギーによるスパークが発生するように構成された放電体、及び前記薬液収容部に連通したノズルを備え、前記放電ボディに対して着脱可能な薬液送達ボディと、を含み、
前記放電体からスパークが発生すると、前記圧力発生液の一部が気化しながら膨張して、前記弾性分離膜が前記薬液収容部側に変形しながら前記薬液がノズルを介して噴射される、液中放電マイクロジェット薬物送達装置を提供する。
また、前記放電ボディに設置され、前記電源供給部に接続された第１端子と、前記薬液送達ボディに設置され、前記放電体に接続された第２端子とを含み、前記放電ボディと前記薬液送達ボディとが結合すると、前記第１端子と第２端子とが接触しながら、前記電源供給部に貯蔵された電気エネルギーが前記放電体に送達される、液中放電マイクロジェット薬物送達装置を提供する。
また、前記放電体から発生したスパークによって前記圧力発生部で局部的に高温、高圧のプラズマが発生する、液中放電マイクロジェット薬物送達装置を提供する。
また、前記放電ボディが、電気エネルギーが貯蔵された電源供給部と、前記薬液送達ボディが着脱可能に収容される結合部と、前記結合部の内側に設けられる第１端子と、前記電源供給部と前記第１端子とを接続する電線とを含む、液中放電マイクロジェット薬物送達装置を提供する。
また、前記ノズルと前記薬液収容部との間に設置された逆止弁をさらに含む、液中放電マイクロジェット薬物送達装置を提供する。
また、前記薬液収容部が前記圧力発生部に対して着脱可能である、液中放電マイクロジェット薬物送達装置を提供する。
本発明に係るマイクロジェット薬物送達装置は、弾性分離膜によって薬物と分離されている液体に高密度エネルギーを放電させて液体を急激に気化させることにより、分離膜を変形させて薬物を噴射させることができる。このような方法によって薬物を皮膚を介して迅速に組織内に浸透させることができる。
また、本発明に係るマイクロジェット薬物送達装置は、構造が簡単で低コストで製造することができ、マイクロジェットの圧力や速度も容易に制御することができる。
また、本発明に係るマイクロジェット薬物送達装置は、カートリッジタイプの薬物容器のみを簡単に交換することができるため、衛生問題を解決することができ、環境保護及び資源節約効果もある。
１０：放電ボディ
１１：電源供給部
１２：第１端子
１３：電線
１４：結合部
２０：薬液送達ボディ
２１：圧力発生部
２１ａ：圧力発生液
２２：薬液収容部
２２ａ：薬液
２３：弾性分離膜
２４：放電体
２５：逆止弁
２６：ノズル
２７：第２端子
２８：電極
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２０：薬液送達ボディ
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２１ａ：圧力発生液
２２：薬液収容部
２２ａ：薬液
２３：弾性分離膜
２４：放電体
２５：逆止弁
２６：ノズル
２７：第２端子
２８：電極
以下、本発明の好適な実施形態を添付図面を参照してさらに詳細に説明する。本発明の実施形態は様々な形態に変形できる。本発明の範囲が下記の実施形態に限定されるものと解釈されてはならない。本実施形態は、当該発明の属する技術分野における通常の知識を有する者に本発明をさらに詳細に説明するために提供されるものである。したがって、図面に示された各要素の形状は、より明確な説明を強調するために誇張されることもある。
「第１」、「第２」などの用語は多様な構成要素の説明に使用できるが、これらの構成要素はこのような用語によって限定されてはならない。前記用語は一つの構成要素を他の構成要素から区別する目的のみで使われる。
本出願で使用した用語は、単に特定の実施形態を説明するために使用されたもので、本発明を限定するものではない。単数の表現は、文脈上明白に異なる意味ではない限り、複数の表現を含む。本出願において、「含む」または「有する」などの用語は、明細書上に記載された特徴、数字、段階、動作、構成要素、部品またはこれらの組み合わせが存在することを指定しようとするもので、一つまたはそれ以上の他の特徴や数字、段階、動作、構成要素、部品またはこれらの組み合わせの存在または付加の可能性を予め排除しないものと理解されるべきである。
図１に示すように、本発明の一実施形態に係る液中放電マイクロジェット薬物送達装置は、放電ボディ１０と、薬液送達ボディ２０とを含む。
前記放電ボディ１０は、一定量の電気エネルギーが貯蔵されている電源供給部１１と、前記電源供給部１１と分離された空間を有する結合部１４と、前記結合部１４の内側に設けられる第１端子１２と、前記第１端子１２と電源供給部１１とを電気的に接続する電線１３とを含む。電源供給部１１は、例えば、一つ以上のキャパシタを含むことができる。
ここで、前記電源供給部１１は外部電源を介して充電できる。
前記薬液送達ボディ２０は、圧力発生液２１ａが収容される圧力発生部２１と、薬液２２ａが収容される薬液収容部２２と、前記圧力発生部２１と薬液収容部２２を分離する弾性分離膜２３と、前記第１端子１２と接触するように薬液送達ボディの外側に設けられた第２端子２７と、前記圧力発生部２１の内部に配置されて第２端子２７に接続される電極２８と、前記電極２８の間を接続する放電体２４と、薬液収容部２２に連通し、薬液収容部２２に貯蔵された薬液を外部へ噴射するノズル２６とを含む。
前記薬液収容部２２とノズル２６との間には、圧力発生の前まで薬液収容部２２から薬液が流れるのを防止するための逆止弁２５が設置できる。
以下、図２及び図３を参照して本発明の作用について説明する。
まず、図２に示されているように、放電ボディ１０の結合部１４内に薬液送達ボディ２０を挿入する。
挿入と同時に、薬液送達ボディ２０の第２端子２７が放電ボディ１０の第１端子１２と接触しながら、電源供給部１１に貯蔵された電気エネルギーが電極２８側に供給される。
供給された電気エネルギーによって電極２８の間を接続する放電体２４に電気エネルギーによるスパークが発生するようにし、これにより、圧力発生部２１に貯蔵された圧力発生液２１ａの一部が瞬間的に気化しながら急激に体積が膨張する。そして、気体は高温、高圧のプラズマ状態になれる。
この時、発生した圧力によって、図３に示されているように、圧力発生部２１と薬液収容部２２を分離させるために配置された弾性分離膜２３が薬液収容部２２側に急速に膨張して薬液収容部２２内に圧力を増加させることにより、薬液収容部２２内の薬液２２ａがノズル２６を介して急速に噴射される。
この時、薬液送達ボディ２０のノズル２６側は皮膚と接触した状態であるため、噴射される薬液は皮膚を介して体内に浸透する。使用された薬液送達ボディ２０は、放電ボディ１０から分離して別途処理し、放電ボディ１０は、電源供給部１１に電気エネルギーを充電して再び使用することができる。
一方、前記薬液収容部２２とノズル２６との間に逆止弁２５を別途設置して使用することも可能である。薬液の粘性によって逆止弁２５の使用なしにもノズルを介して薬液が流れないが、ノズルを介して外部の異物が薬液収容部２２側に浸透することを防止することにより、より衛生的な薬液保管が可能である。
また、逆止弁２５を使用しない場合には、薬液送達ボディの下側のノズル側に別途のフィルム、シートなどを用いてノズルを遮断させることも可能である。
図４は本発明の他の実施形態に係る液中放電マイクロジェット薬物送達装置を示す図である。図４に示されている実施形態において、前記薬液送達ボディ２０は、圧力発生液２１の収容される圧力発生部２１と薬液の収容される薬液収容部２２が着脱可能に分離されているので、薬液のみを別途保管管理することができるため、より衛生的な管理が可能であるという利点がある。
前記圧力発生部２１と薬液収容部２２は、例えば、上下分離された部分が仮想の垂直軸を基準に互いに反対方向に回転して結合するように、密着する部分に突起と溝が形成される構造を利用することができる。
このように携帯可能な放電ボディに貯蔵された電気エネルギーによって発生するスパークを用いて液体を気化させて薬液を皮膚に浸透させることができるので、一般な注射器のように便利に使用することができながらもサイズ、使用の持続性、薬液の保管便宜性、環境親和性などのさまざまな面でメリットがある。
以上、本発明を好適な実施形態によって説明したが、これは、本発明の技術的内容についての理解を助けようとするものに過ぎず、発明の技術的範囲を限定するものではない。
つまり、本発明の技術的要旨を逸脱することなく、当該発明の属する技術分野における通常の知識を有する者であれば、様々な変形や改造が可能であるのはもとより、それらの変形や改造も、請求の範囲の解釈上、本発明の技術的範囲内にあることは言うまでもない。
Claims (6)
- 電気エネルギーが貯蔵された電源供給部を備えた放電ボディと、
圧力発生液が貯蔵される圧力発生部、薬液が貯蔵される薬液収容部、前記圧力発生部と前記薬液収容部との間に設けられ、前記圧力発生液と前記薬液を分離する弾性分離膜、前記圧力発生部の内部に前記圧力発生液に浸かるように設置され、前記電源供給部と連結される一対の電極と、前記圧力発生部の内部に前記圧力発生液に浸かるように前記一対の電極との間に設置され、前記電極に比べて薄く、前記電源供給部に貯蔵された電気エネルギーによるスパークが発生するように構成された放電体、及び前記薬液収容部に連通したノズルを備え、前記放電ボディに対して着脱可能な薬液送達ボディと、を含み、
前記放電体からスパークが発生すると、前記圧力発生液の一部が気化しながら膨張して、前記弾性分離膜が前記薬液収容部側に変形しながら前記薬液が前記ノズルを介して噴射される、液中放電マイクロジェット薬物送達装置。 - 前記放電ボディに設置され、前記電源供給部に接続された第１端子と、前記薬液送達ボディに設置され、前記放電体に接続された第２端子とを含み、前記放電ボディと前記薬液送達ボディとが結合すると、前記第１端子と第２端子とが接触しながら、前記電源供給部に貯蔵された電気エネルギーが前記放電体に送達される、請求項１に記載の液中放電マイクロジェット薬物送達装置。
- 前記放電体から発生したスパークによって前記圧力発生部で局部的に高温、高圧のプラズマが発生する、請求項１に記載の液中放電マイクロジェット薬物送達装置。
- 前記放電ボディは、電気エネルギーが貯蔵された電源供給部と、前記薬液送達ボディが着脱可能に収容される結合部と、前記結合部の内側に設けられる第１端子と、前記電源供給部と前記第１端子とを接続する電線とを含む、請求項１に記載の液中放電マイクロジェット薬物送達装置。
- 前記ノズルと前記薬液収容部との間に設置された逆止弁をさらに含む、請求項１に記載の液中放電マイクロジェット薬物送達装置。
- 前記薬液収容部は前記圧力発生部に対して着脱可能である、請求項１に記載の液中放電マイクロジェット薬物送達装置。
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