JP7401451B2 - 流体を投与するための装置 - Google Patents

Description

本発明は、流体を投与するための装置に関し、この装置は、例えば、針を有しない自己充填注射器の形態であり得、これにより、動物に液体薬物を投与することができる。

流体を投与するためのそのような装置は、可能な限り軽量であること、長い寿命を有すること、ならびにもたらされる維持費および経費が低いことが意図されている。

本発明の目的は、言及された特性のうちの少なくとも１つを実現する、流体を投与するための装置を提供することである。

本発明は、請求項１に規定される。有利な改良点は、従属請求項に規定される。

流体を投与するための本発明による装置は、開放分注端を有するシリンダと、シリンダ内の前端位置と後端位置との間で変位可能なピストンであって、開放分注端とは反対側のシリンダの後端を越えて第１の方向に沿って突出し、受容ブロック内に案内されるピストンロッドに接続されるピストンと、開放分注端を閉じる逆止弁（または吸気弁）と、ピストンロッドに接続され、受容ブロックに配置される張力付与装置とを備える。張力付与装置は、張力付与動作では、ピストンがその前端位置にある場合、ピストンがその後端位置になるまで第１の方向に沿ってピストンロッドを移動させて、それにより、投与対象流体によりシリンダを充填し、開放分注端に向かってピストンロッドに予張力を付与することができる。さらに、張力付与装置は、分注動作では、ピストンがその後端位置にある場合、ピストンロッドを解放することができるため、付与された予張力により、ピストンはその前端位置まで第１の方向と逆に移動し、その過程で、シリンダ内の流体が投与のために逆止弁を介して分注される。

本発明による投与装置は、モータによって回転可能であり、かつ螺旋状の線に沿って延びる斜面路を有する斜面をさらに有する。斜面路は、傾斜領域に沿って第１のプラトーまたはレベルから第２のプラトーまたは第２のレベルまで上昇し、移行側面を介して第２のプラトーから第１のプラトーまで下降する。したがって、斜面路は、シングルターンを有し、ステップを有する螺旋状であると呼ばれ得る。

張力付与装置は、斜面路に接触しているローラであって、シリンダの外に突出するピストンロッドのその端部に接続されるドライバに回転可能に取り付けられるローラをさらに備えるため、斜面の回転時に、斜面路はローラの下を走行し、それにより、ローラが回転する。ローラは、その回転軸が第１の方向に垂直である（またはピストンロッドの長手方向軸に垂直である）ように取り付けられることが好ましい。

張力付与動作では、ローラが第１のプラトーと接触することから始動する斜面路は、ローラが第２のプラトーまで傾斜領域上を走行し、それにより、ピストンがその後端位置に移動するように回転させることができる。分注動作では、ローラが第２のプラトーと接触することから始動する斜面路は、ローラが移行側面を介して第１のプラトーに到達し、それにより、ピストンがその前端位置に移動するまで回転させることができる。

斜面の回転軸に沿った第１のプラトーからの第２のプラトーの距離は、好ましくは、第１の方向に沿ったピストンの前端位置から後端位置までの距離、したがってピストンストロークに対応する。

したがって、モータの回転運動は、斜面およびローラによって、ピストンロッドの長手方向軸に沿った並進運動に変換される。したがって、モータによって投与装置に張力を付与することができるため、ユーザは、トリガ要素、例えば、押しボタン、スイッチ、ロッカスイッチまたはボタンを作動させるだけで分注動作を解放し、ひいては流体を投与する。このように、例えば、多くの動物に次々と薬物を迅速に注射することが可能である。

本発明による投与装置の場合、ローラは、斜面路の傾斜領域上に載る支持領域と、支持領域の外径よりも小さい外径を有し、斜面路の傾斜領域上に載らない少なくとも１つの横方向に隣接する側部領域とを有する。分注動作中、支持領域および側部領域の両方が斜面路の縁部と接触することができ、上記縁部は、第２のプラトーを移行側面に接続する。これは、傾斜領域の領域では、ローラと斜面路との間の転がり抵抗または摩擦抵抗が比較的低いという利点をもたらす。分注動作のための縁部を介した移行中、受容領域および側部領域の両方が次いで縁部上に載るため、支持面がここで拡大され、存在する圧力が小さくなる。これは、縁部を介したローラの移行中に、最大の力がローラに作用し、したがって、望ましくない圧力ピークを低減することができるため、有利である。このように、ローラの耐久性が向上する。

特に、ローラは、支持領域のいずれかの側に、支持領域の外径よりも小さい外径を有する横方向に隣接する側部領域を有することができる。これにより、縁部を介した移行中にローラにかかる圧力がさらに低下する。

ローラは、支持領域の外径が一定になるように設計することができる。各側部領域の外径は、ローラの側部に向かう方向に（または支持領域から離れる方向に、もしくは支持領域からの距離が大きくなるにつれて）減少し得る。

ローラは、プラスチックローラの形態であり得る。斜面は、金属から構成され得る。

斜面路の傾斜領域は、第１のプラトーに隣接する第１の部分と、隣接する第２の部分とを有することができ、第２の部分の傾斜は、第１の部分の傾斜よりも大きい。

したがって、有利には、張力付与動作の開始時に、斜面路が比較的小さな傾斜を有し、その結果、モータが加える必要がある力またはトルクが少なくて済むという効果が達成される。これは、始動中の方が多くの電流が使用されるため、モータの始動中に有利である。第１の部分が第２の部分に合流するとすぐに、上記の始動の問題は克服されるため、さらに大きな傾斜をここで容易に実現することができる。これにより、モータの耐久性が向上する。

斜面路の傾斜領域は、両方の部分がねじの回転角に対して線形であるように設計することができる。ただし、第１の部分および／または第２の部分が回転角に対して非線形プロファイルを有することも可能である。この場合、各部分の傾斜は、各部分の平均傾斜であることが好ましい。各部分の非線形プロファイルは、回転角が増加するにつれて局所傾斜が増加するプロファイルであることが好ましい。各部分の非線形プロファイルは、好ましくは、凹湾曲プロファイルであり得る。

特に、第１の部分の回転角領域（または回転角の長さ）は、第２の部分の回転角領域（または回転角の長さ）よりも小さくすることができる。第１の部分の回転角領域と第２の部分の回転角領域との比は、好ましくは４／６以下かつ１／９以上である。

シリンダは逆止弁とともに、交換可能な組立体とも呼ばれ得、受容ブロックに解放可能に接続される交換可能な前部組立体の形態であり得る。

流体（好ましくは液体）を投与するための装置の動作中に最大量の摩耗を受ける前部組立体全体は、次いで、新しい（好ましくは構造的に同一の）前部組立体に変更され得、これが次いで、受容ブロックに接続される。したがって、流体を投与するための装置全体の耐久性が大幅に向上する。

交換可能な組立体は、本発明による装置の前端に配置することができる。特に、例えば、本発明による装置の的確な使用中に、交換可能な組立体の一部が、流体を投与することが意図される動物と接触することができる。この点で、交換可能な組立体の少なくともこの部分は、本発明による装置の残りの部分から突出する。交換可能な組立体は、本発明による装置の遠位端を形成する部分を有することができるため、例えば、この理由により、交換可能な組立体は、交換可能な前部組立体とも呼ばれ得る。

交換可能な前部組立体とは、本明細書では、特に、前部組立体全体が受容ブロックから分離され、交換のために受容ブロックに接続される構造的に同一の前部組立体によって置き換えられ得ることを意味すると理解される。ただし、受容ブロックから分離された前部組立体を（例えば、シールなどの摩耗した部品を交換することによって）維持し、その後再び受容ブロックに接続することも可能である。

前部組立体は、受容ブロックから完全に分離され、その後、維持または交換されるため、望ましくない汚染を確実に回避することができる。これは、例えば、従来のように、前部組立体が、破壊されずに投与装置の残りの部分から分離することができないように設置されると、前部組立体内で最初に摩耗するＯリングシールのみを個別に交換する場合、著しく困難になり、コストを上昇させる。

前部組立体と受容ブロックとの間の解放可能な接続は、特にねじ接続であり得る。ただし、例えば、バヨネット接続のような、任意の他のタイプの解放可能な接続も可能である。

本発明による投与装置は、針を用いず流体を投与するためのノズルを有することができ、上記ノズルは、逆止弁を介してシリンダの開放分注端に接続され、前部組立体の一部である。したがって、前部組立体を交換するのと同時にノズルも交換することができる。

あるいは、装置は、逆止弁を介してシリンダの開放分注端に接続され、かつ前部組立体の一部である針またはカニューレを有することができる。針およびカニューレは、それらの一部について交換可能であり得る。

本発明による投与装置は、正確に１つのピストンロッドと正確に１つの前部組立体とを有する正確に１つのシリンダを有することができる。ただし、投与装置が、いずれも同一に設計されている２つ以上のピストンロッドと２つ以上の前部組立体とを有する２つ以上のシリンダを有することも可能であるため、２つ以上の同一または異なる流体を同時に投与することができる。個々のシリンダは、同一または異なる容積を有することができる。

本発明による投与装置は、特に、張力付与動作を使用して、投与対象流体（例えば、投与対象液体）によりシリンダを充填することを可能にする自己充填投与装置の形態である。

これは、例えば、張力付与動作全体の間にシリンダの充填が既に行われるように実現することができる。あるいは、投与装置は、張力付与動作中にシリンダ内に負圧が蓄積され、その後、ピストンがその後端位置にある際に、上記負圧が使用されて、負圧によりシリンダ内に流体が吸引されるように設計することができる。この目的のために、例えば、ピストンの遠位端は、ピストンロッドの長手方向に延びるブラインドホールを有することができ、このブラインドホールから１つ以上の半径方向ボアが分岐し、半径方向ボアは、ピストンの後端位置では、投与対象流体のリザーバへの流体接続を生成する。

本発明による投与装置は、張力付与動作を行うために使用されるモータを有することができる。モータは、ピストンロッドの予張力を蓄積するために必要なエネルギーを提供するとも言及され得る。モータは、特に、受容ブロック上に取り付けることができる。

モータおよび可能な追加の機器を動作させるために、設けられるエネルギー源は、例えば、電池および／または蓄電池であり得る。エネルギー源は、例えば、基部に形成するか、投与装置の基部として形成することができる。さらに、エネルギー源は、交換可能であるか、固定して設置することができる。

張力付与装置は、ピストンが後端位置にある際に開放分注端に向かってピストンロッドに予張力を付与するばねを有することができる。

本発明による投与装置の場合、受容ブロックは、積層造形法により製造される一体型受容ブロックの形態であり得る。

このような積層造形法は、３Ｄプリンティングとも呼ばれ得、例えば、レーザ焼結法であり得る。

これは、比較的軽量で高い剛性および強度を有する受容ブロックを製造することを可能にする。したがって、投与装置の総重量は、可能な限り低く保たれるため、ユーザにとって、その操作は快適かつ耐久性のあるものとなる。

さらに、積層造形法による受容ブロックの一体形成は、受容ブロックを極めて小型に形成することを有利に可能にし、これは、従来の機械加工製造方法では不可能である。

受容ブロックに使用される材料は、好ましくは金属（または金属合金）、特にチタンであり、したがって、受容ブロックは、金属（または金属合金）、特にチタンから構成される。さらに、受容ブロックの材料として、アルミニウム、鋼（例えば、マルエージング鋼）、ステンレス鋼、チタン、ニッケル合金および／またはコバルトクロム合金を使用することができる。さらに可能な材料は、ＡｌＳｉＭｇ合金、ＣｏＣｒＭｏ合金およびニッケルクロム合金である。さらに、溶接可能な材料を使用することができる。これらの材料はいずれも、積層造形法によって（特にレーザ焼結によって）それらから受容ブロックを製造することができるような形態で（例えば粉末として）存在し得る。

受容ブロックは、モータ軸受け、ピストンロッド用のガイドシリンダ、制御基板用の少なくとも１つの受け部、流体容器の流体接続のための受け部および／または少なくとも１つのハウジング固定点を有することができ、これらは受容ブロックと一体に形成される。

ピストンは、ピストンロッドと一体に形成することができる。この場合、ピストンロッドの前端がピストンを形成する。ただし、ピストンが、ピストンロッドに接続される別個の要素であることも可能である。

言うまでもなく、上記の特徴および以下で未だ説明されていない特徴は、記載された組合せだけでなく、本発明の範囲から逸脱することなく、他の組合せまたはそれ自体でも使用可能である。

本発明は、本発明に不可欠な特徴を同様に開示する添付の図面を参照して例示的な実施形態を使用して、以下でさらに詳細に説明される。これらの例示的な実施形態は、単に例示を目的としたものであり、限定的なものとして解釈されるべきである。例えば、多数の要素または構成要素を有する例示的な実施形態の説明は、上記要素または構成要素のすべてが実装目的のために必要であるという趣旨に解釈されるべきではない。逆に、他の例示的な実施形態はまた、代替の要素および構成要素、さらに少ない要素もしくは構成要素、または追加の要素もしくは構成要素を含み得る。特に指定しない限り、様々な例示的な実施形態の要素または構成要素は、互いに組み合わされ得る。例示的な実施形態のうちの１つについて説明された修正および変更は、他の例示的な実施形態にも適用され得る。繰り返しを避けるために、様々な図の同一または相互に対応する要素は同じ参照符号によって示され、繰り返し説明されない。

本発明による投与装置１の例示的な実施形態の斜視図を示す。 図１の投与装置１の概略断面図を示す。 第１の前部組立体１３の概略的な拡大断面図を示す。 互いに接続されていない状態の、第１の前部組立体１３、および受容ブロック１０の遠位端３０の概略断面図を示す。 ピストン３６がその後端位置にある、受容ブロック１０の遠位端にねじ込まれた第１の前部組立体１３の概略断面図を示す。 図５による断面図を示し、ここで、投与動作のために、ピストン３６はその前端位置にあり、トリガケージ２１はその解放位置にある。 張力付与装置Ｓとともに受容ブロック１０の斜視図を示し、ここで、張力付与装置Ｓは、ピストン３６がその前端位置にある基本位置にある。 図７による張力付与装置Ｓとともに受容ブロック１０の斜視図を示し、ここで、張力付与装置Ｓは、ピストン３６がその後端位置にあるその張力付与位置にある。 図８による張力付与装置Ｓとともにある受容ブロック１０の断面図を示す。 シリンダ－ピストン構成を１つだけ有する本発明による投与装置１の変形例のローラ５１および斜面５２を有する張力付与装置Ｓの後部の拡大斜視詳細図を示す。 斜面路５３のプロファイルを示す図を示し、ここで、回転角はｘ軸に沿ってプロットされ、ピストンロッド３６の長手方向軸に沿ったストロークはｙ軸に沿ってプロットされている。 斜面路５３の改変されたプロファイルを示す図を示し、ここで、回転角はｘ軸に沿ってプロットされ、ピストンロッド３６の長手方向軸に沿ったストロークはｙ軸に沿ってプロットされている。 ローラ５１の斜視図を示す。 ローラ５１の上面図を示す。 受容ブロック１０の斜視図を示す。 受容ブロック１０の斜視図を示す。 受容ブロック１０の上面図を示す。 受容ブロック１０の断面図を示す。

図１に示す例示的な実施形態では、流体（例えば、液体）を投与するための本発明による装置１は、起立基部３の形態でもあり得る基部３を備えるハウジング２と、装置１を保持するための把持部４と、把持部４に配置され、装置１を作動させるためのトリガ５と、分注領域７を有するヘッド領域６と、ヘッド領域６の上端の受け部８とを備える。

本明細書に記載される例示的な実施形態では、投与装置１とも呼ばれ得る本発明による装置１は、動物に２つの異なる薬物を同時に投与するように設計され、薬物の投与は、針を用いず皮膚を通して行われる。

本発明による投与装置１の場合、以下にも詳細に説明するように、各薬物に対して別個のシリンダ－ピストン構成が提供され、上記シリンダ－ピストン構成は、いずれの場合も、分注端に向かってピストンが移動することにより流体が注射され、ピストンが反対方向に移動することにより次の注射動作のためにシリンダが充填されるような自己充填装置のタイプの形態である。

図２の投与装置１の概略断面図から推測することができるように、投与装置１は、制御基板１１およびモータ１２を支持する受容ブロック１０と、２つの前部組立体１３、１４とを備え、図２の図では、２つの前部組立体１３、１４のうち前部組立体１３のみが見える。前部組立体１３および１４は同一に構築されているため、本質的に前部組立体１３のみを以下に詳細に説明する。前部組立体１３用の液体薬物を収容する薬物容器Ｍは、受け部８内に概略的に示されている。

前部組立体１３の断面図を図３に示す。前部組立体１３は、開放分注端１７を有する注射器シリンダ１６が形成されるインサート１５を備える。逆止弁１８（または吸気弁１８）は、開放分注端１７の出口側に配置される。逆止弁１８が開かれると、開放分注端１７は、分注対象流体（ここでは対応する液体薬物）がそれを介して分注されるノズル１８に通じる。

逆止弁１８には、ばね２０を介して開放分注端１７に向かって予張力が付与され、逆止弁１８は、図３に示す逆止弁１８の位置で開放分注端１７を閉じる。

さらに、前部組立体１３は、ノズル１９を覆って延び、ばね２２によって開放分注端１７からノズル１９に向かう方向に押され、予張力が付与されるトリガケージ２１を備える。トリガケージ２１は、前部組立体１３の長手方向軸に沿って（図３の左から右に）変位可能に取り付けられるため、投与装置１が動物の対応する皮膚部位に配置されると、上記トリガケージは、ノズル１９から開放分注端１７に向かう方向に位置し、その過程で、以下にも詳細に説明するように、例えば、接触センサ（図示せず）をトリガし、これにより、投与動作のトリガを可能にする。

インサート１５は、開放分注端１７の反対側にある注射器シリンダ１６の近位端２４に、半径方向に走る供給チャネル２５を有し、この供給チャネルを介して、投与対象流体または液体薬物が、次の注射動作のために注射器シリンダ１６に入る。

前部組立体１３の近位端２６に雄ねじ２７が形成され、ガイドブッシュ２８が配置され、したがって、遠位端３０には前部組立体１３の雄ねじ２７用の雌ねじ３１が設けられるため、前部組立体１３を受容ブロック１０の遠位端３０（図４）にねじ込むことができる。図４は、ねじ込み操作前の前部組立体１３と受容ブロック１０の遠位端３０とを示す。図５では、２つの要素１３、３０は互いに螺合され、その結果、受容ブロック１０内に案内されるピストンロッド３５は、その遠位端に形成されたピストン３６とともに注射器シリンダ１６内にわずかに突出し、ピストンロッド３５は、ガイドブッシュ２８を通って案内される。以下に詳細に説明するように、ピストンロッド３５は、図５に示す基本位置から、開放分注端１７に向かう方向に、図６に示す注射位置または分注位置まで移動することができ、上記位置から図５に示す基本位置に再び戻ることができる。

ピストンロッド３５がその遠位端である基本位置にある場合、ピストン３６はその後端位置にある（図５）。ピストンロッド３５が分注位置にある場合、ピストン３６はその前端位置にある（図６）。

ピストンロッド３５が図５に示す基本位置に配置されると、注射器シリンダ１６は、注射される液体薬物によって充填される。その後、ピストンロッド３５が開放分注端１７に向かって移動すると、逆止弁１８が開き、ひいては、切り込みを通して皮膚内に薬物を投与することができる程度まで動物の皮膚に切り込むジェットとして、ノズル１９を介して液体が分注される。

図６に示す分注位置から図５に示す基本位置への後方移動（第１の方向に沿った移動）中に、逆止弁１８が閉じ、注射器シリンダ１６内に負圧が生成され、上記負圧は、ピストンロッド３５が開放分注端１７から離れるほど大きくなる。ピストンロッド３５がその基本位置に配置されるとすぐに、注射器シリンダ１６と供給チャネル２５のうちの少なくとも１つとの間に流体接続が存在する。流体接続を実現するために、ピストン３６の遠位端には軸方向のブラインドホール３７が形成され、ブラインドボア３７から半径方向に延び、ブラインドボア３７から離れた方向を向いたその端部が供給チャネル２５の１つに通じる少なくとも１つの横方向ボア３８が形成される。図２にのみ示すように、それらの部分のための供給チャネル２５が、インサート１５と受容ブロック１０の遠位端３０との間に形成され、かつ接続要素３３を介して薬物容器Ｍに接続されるチャンバ３２に通じるため、注射器シリンダ１６内に存在する負圧により、液体薬物が、薬物容器Ｍから接続要素３３、チャンバ３２、１または複数の供給チャネル２５、（１または複数の）横方向ボア３８およびブラインドボア３７を介して注射器シリンダ１６内に吸引され、その結果、注射器シリンダ１６が液体薬物により充填される。したがって、次のトリガ動作中に薬物を再び投与することができ、ここで、ピストンロッド３５の基本位置から注射位置への移動の開始時に、液体薬物の一部が供給チャネル２５を介してチャンバ３２内に押し戻される。ピストン３６またはピストンロッド３５を、これによりさらに容易に加速することができ、これにより注射器シリンダ１６内の薬物の残りの部分に作用する高圧がもたらされ、これは針を用いない上記の注射に望ましいため、この押し戻しは有利である。

特に注射器シリンダ１６、逆止弁１８およびノズル１９を備える前部組立体１３は、全体として交換可能であるように設計される。前部組立体１３は、その雄ねじ２７によって、受容ブロック１０の遠位端３０に形成された対応する雌ねじ３１にねじ込まれ、この雌ねじ３１から再び外され得る。前部組立体１３は投与装置１の動作中に摩耗を受けるため、摩耗した前部組立体１３は、新しく、構造的に同一の前部組立体１３に容易に交換することができる。これにより、摩耗の影響を最も受けやすい投与装置１の構成要素を容易に交換することができるため、有利には、投与装置１は全体としてさらに長く使用することができるようになる。

前部組立体１３は完全に交換することができるため、望ましくない汚染を確実に回避することができ、この望ましくない汚染は、例えば、当技術分野で公知の投与装置内で最初に摩耗するＯリングシールが、当技術分野で公知の装置の残りの部分に固定的かつ交換不能に接続されているシリンダの領域で個別に交換される場合、回避することが著しく困難になり、コストを上昇させる。

図７～図９から最もよく分かるように、受容ブロック１０は、第１の前部組立体１３のピストンロッド３５が案内される第１の受容シリンダ４０と、第２の前部組立体１４のピストンロッド１３５が案内される第２の受容シリンダ１４０とを有する。２つのシリンダ－ピストン構成の、したがって２つの受容シリンダ４０、１４０の構成は同一であるため、受容ブロック１０の説明では、本質的に、第１の受容シリンダ４０を有する第１のシリンダ－ピストン構成のみが以下に説明される。第２の受容シリンダ１４０の場合の対応する要素は、第１の受容シリンダ４０の要素の場合よりも１００だけ大きい参照符号によって示されているが、再度説明することはしない。

ピストンロッド３５は、図５に示す張力付与された基本位置から図６に示す注射位置にピストンロッド３５を移動させるためのばね４１が収容された第１の受容シリンダ４０を通って走行する。ばね４１の遠位端４２は、ピストンロッド３５の停止部分４３に接している。図９に示すように、ばね４１の近位端４４は、第１の受容シリンダ４０の近位端にねじ込まれたガイドブッシュ４５に接しているため、図６に示す注射位置から第１の方向に沿って図５に示す予張力が付与された基本位置までピストンロッドが移動する間、ばね４１は圧縮され、それにより、予張力を付与される。

特に図１０の拡大斜視図から推測することができるように、受容シリンダ４０から近位に突出するピストンロッド３５のその端部は、回転可能に取り付けられたローラ５１を有するドライバ５０に接続され、ローラ５１の回転軸は、ピストンロッド３５の長手方向軸に対して実質的に垂直に延びる。

図１０の斜視図は、本発明による投与装置１の変形例を示す。この変形例では、単一のシリンダ－ピストン構成のみが形成され、ドライバ５０は、ピストンロッド３５の近位端と、受容ブロック１０に変位可能に取り付けられたガイドロッド３９の近位端とに接続される。

ローラ５１は、ローラ５１の下で回転し、かつモータ１２によって、ピストンロッド３５の長手方向軸に平行な軸の周りを回転する斜面５２上を走行する。充電可能な電池および／または蓄電池は、モータへの電流供給として提供される。電池および／または蓄電池は、例えば、基部３にまたは投与装置１の基部３として配置することができる。

斜面５２は、特に図７、図８および図１０から推測することができるように、螺旋状の線に沿ってシングルターンで走る斜面路５３を有する。

図１１Ａでは、回転角αは、ピストンロッド３５の長手方向に平行なピッチ差ｚに関してプロットされており、回転角α０＝０°では、最小ピッチ高さｚ０が存在し、ピストン３６がその前端位置にあることが出発点である。次いで斜面５２が回転すると、斜面路５３がローラ５１の下を走行し、斜面路５３の回転運動が、ピストンロッド３５の長手方向軸に沿って、ドライバ５０、したがってピストンロッド３５とともにローラ５１の並進運動に変換され、その結果、ピストンロッド３５が図６に示すその注射位置から図５に示すその基本位置まで移動する。

この目的のために、図１１Ａによる巻き戻された斜面路５３は、回転角α０から回転角α１までの第１のプラトー（傾斜＝０またはゼロよりもわずかに大きいかわずかに小さい）が存在するように走行する。斜面路５３は、回転角α１から、回転角α２まで存在する第１の直線傾斜部分Ｓ１を有する。回転角α２（および対応するピッチ高さｚ１）では、ピッチは、第１の直線傾斜部分Ｓ１（回転角α１とα２との間）よりも大きい傾斜を有する第２の直線傾斜部分Ｓ２に合流する。第２の傾斜は、回転角α３まで存在し、次いで、回転角α４が３６０°未満であれば、回転角がさらに増加してもピッチ高さｚ２が増加しない（またはごくわずかに増加するか、ごくわずかに減少する）第２のプラトーに合流する。

回転角α５では、第２のプラトーを第１のプラトーに接続する移行側面４６により、縁部５４が形成される。

α３からα４までの領域では、ピストンロッド３５は、図５によるその張力付与された基本位置にある。したがって、投与装置１は、液体薬物を投与する準備ができている。

次いで、トリガ５が作動され、トリガケージ２１がトリガ位置にある場合、モータ１２が斜面５２をさらに回転させ、その結果、回転角α５を超えると、ローラ５１は、縁部５４上を走行し、ばね４１の張力付与により、ピッチ高さｚ２から第１のプラトーのピッチ高さｚ０まで急激に低下するため、注射器シリンダ１６内に存在する流体が上記のように注射される。

その後、モータ１２は、第２のプラトーまで斜面５２をさらに回転させ、ここで回転運動を停止し、それにより、注射器シリンダ１６が再び液体薬物によって充填され、ピストンロッド３５がその張力付与された基本位置に戻される。したがって、投与装置１がその後の投与動作のために提供される。これにより、投与装置１は、繰り返し巻き上げられ、トリガされ得る。

２つの傾斜部分Ｓ１およびＳ２は、第１のプラトーから第２のプラトーまで走る傾斜領域を形成する。２つの傾斜部分Ｓ１およびＳ２は、回転角に対して直線的に走る必要はない。図１１Ｂに例として示すように、それらはまた、凹湾曲を有することができる（凹湾曲では、回転角が増加するにつれて、局所傾斜が増加する）。ただし、この場合でも、第１の傾斜部分Ｓ１の平均傾斜は、第２の傾斜部分Ｓ２の平均傾斜よりも小さい。

モータ１２と、斜面５２と、ローラ５１を有するドライバ５０と、ばね４１、１４１と、ガイドブッシュ４５、１４５との組合せは、張力付与装置Ｓと呼ぶことができる。

特に図１２および図１３から推測することができるように、ローラ５１は、一定の外径を有する中央領域５５を備える。この両側には、外径が側部に向かって減少する各側部領域５６、５７が隣接している。

２つの側部領域５６および５７はそれぞれ、ローラ５１が縁部を有しないように丸められた端部領域５８、５９に隣接している。斜面５２の回転時に、中央領域５５は、α１からα３（特に、α０からα５）の回転角領域では斜面路５３上にあるのに対して、側部領域５６および５７は、上記回転角領域になく、むしろ、縁部５４を越えて走行した時にのみ斜面路５３と接触する。このように、ピストンロッド３５の張力付与中のローラ５１の転がり抵抗（第１のプラトーから第２のプラトーへの斜面路の回転）は、可能な限り小さくすることができる。斜面路５３の第２または上部のプラトー（回転角領域α３からα４）から下部のプラトー（回転角領域α１からα２）への移行中、側部領域５６および５７は、縁部５４にも接触しており、その結果、ローラ５１と斜面路５２の縁部５４との間の力は、さらに大きな支持面（中央領域５５および２つの側部領域５６、５７）上に有利に分散されるため、存在する圧力は小さくなる。これにより、装置１、特にローラ５１の耐久性が向上する。

図１１Ａおよび図１１Ｂに関連して説明された斜面路５３の傾斜の特性は、開始時（回転角領域α１からα２）には傾斜が小さく、したがって、モータ５０により提供される必要があるトルクが少なくて済むため、有利である。これは、この領域ではモータ５０が通常比較的多くの電流を引き込むため、第１のプラトーからのモータ５０の始動中に正確に有利である。ピッチ高さｚ１に達すると、α２からα３までの回転角領域での比較的高い傾斜は、モータ５０によって容易に克服することができる。

斜面路５２の傾斜のこれらの特性は、有利には、モータ５０の耐久性を向上させる。

図１４から図１７の図から最もよく推測することができるように、受容ブロック１０は一体に形成される。本明細書では、例えば、レーザ焼結、選択的レーザ焼結または直接金属レーザ焼結などの積層造形法が使用されており、これにより、機械加工法よりも微細および／または複雑な構造を製造することができる。このように、比較的軽量の受容ブロック１０が提供され得、投与装置１が高度に耐久性であることが保証され得る。

受容ブロック１０に使用される材料の例には、アルミニウム、鋼（例えば、マルエージング鋼）、ステンレス鋼、チタン、ニッケル合金および／またはコバルトクロム合金が挙げられ得る。本明細書では、レーザ焼結のための材料は、好ましくは金属粉末の形態である。受容ブロック１０の積層造形または層状製造では、粉末材料の薄層を構築プラットフォームに適用することができる。レーザビームが、受容ブロック１０のコンピュータ生成部品設計データにより予め定められた点で粉末を正確に溶融する。次いで、構築プラットフォームを下降させ、粉末材料の追加の薄層を適用する。材料は再び溶融し、規定された点でその下にある層に結合する。受容ブロック１０全体が形成されるまで、これらの工程を繰り返す。

既述した受容シリンダ４０、１４０に加えて、受容ブロック１０は、４つの基板受容点６０、６１、６２および６３を備え、その上に基板１１を配置し、例えば、受容ブロック１０に螺合することができる。

さらに、受容ブロックは、モータ１２を受容し取り付けるためのモータ軸受け６４を備える。

さらに、４つの固定点６５、６６、６７および６８が、投与装置１の外側ハウジング２のために形成される。外側ハウジング２の対応する受け部２６５、２６６、２６７および２６８の部分は、図７から図９に示されている。

受容ブロック１０の遠位端には、傘状の分注領域７が設けられ、これは、第１および第２の前部組立体１３および１４用の対応する雌ねじ３１および１３１に加えて、トリガケージ２１、１２１の位置を検出する各トリガセンサ（図示せず）用の受け部６９および１６９を有する。

さらに、Ｏリング７１を挿入することができるＯリング受け部７０（例えば、図９、図１６および図１７）が分注領域７に形成されて、設置された状態で隣接するハウジング２に対する密封を確実にする。

さらに、各受容シリンダ４０、１４０用の受容ブロック１０は、流体アダプタとも呼ばれ得る対応する接続要素３３、１３３を挿入することができる受け部７２、１７２を備える。

接続要素３３、１３３は、機械加工によって製造されることが好ましい。

受容ブロック１０の材料としては、チタンが使用されるのが好ましい。この材料は、第一に比較的軽く、第二に望ましい強度を確保する。言うまでもなく、積層造形法に適した任意の他の材料を使用してもよい。

上記の説明は、２つの異なる薬物を同時に投与するという意図に基づいている。ただし、本発明による投与装置１は、受容ブロック１０が１つの個別の受容シリンダ４０のみを有するように設計されてもよく、したがって、トリガ動作中に単一の薬物のみを投与することもできる。次いで、第２の受容シリンダ１４０および第２のシリンダ－ピストンロッドの組合せが省略されることが好ましい。

前述の例示的な実施形態は、針を有しない投与装置１の形態である投与装置１に基づいている。ただし、これはまた、針またはカニューレを有する投与装置１の形態であってもよく、したがって、この場合、針またはカニューレは、動物の皮膚を貫通することが意図され、次いで、液体薬物の投与が、記載の方法で行われる。

Claims (16)

1. 開放分注端（１７）を有するシリンダ（１６、１１６）と、
   前記シリンダ（１６、１１６）内の前端位置と後端位置との間で変位可能なピストン（３６）であって、前記開放分注端（１７）とは反対側の前記シリンダ（１６、１１６）の後端を越えて第１の方向に沿って突出し、かつ受容ブロック（１０）内に案内されるピストンロッド（３５）に接続されるピストン（３６）と、
   前記開放分注端（１７）を閉じる逆止弁（１８）と、
   前記ピストンロッド（３５、１３５）に接続され、前記受容ブロック（１０）に配置される張力付与装置（Ｓ）と、
   を備える、流体を投与するための装置であって、
   前記張力付与装置（Ｓ）が、張力付与動作では、前記ピストン（３６）がその前端位置にある場合、前記ピストン（３６）がその後端位置になるまで前記第１の方向に沿って前記ピストンロッド（３５、１３５）を移動させて、それにより、投与対象流体により前記シリンダ（１６、１１６）を充填し、前記開放分注端（１７）に向かって前記ピストンロッド（３５、１３５）に予張力を付与することができ、そして、
   前記張力付与装置（Ｓ）が、分注動作では、前記ピストン（３６）がその後端位置にある場合、前記ピストンロッド（３５、１３５）を解放することができるため、付与された予張力により、前記ピストン（３６）がその前端位置まで前記第１の方向と逆に移動し、その過程で、前記シリンダ（１６、１１６）内の流体が投与のために前記逆止弁（１８）を介して分注され、
   前記張力付与装置（Ｓ）が、モータ（１２）によって回転可能であり、かつ螺旋状の線に沿って延びる斜面路（５３）を有する斜面（５２）を有し、
   前記斜面路（５３）が、傾斜領域（Ｓ１、Ｓ２）に沿って第１のプラトーから第２のプラトーまで上昇し、移行側面（４６）を介して前記第２のプラトーから前記第１のプラトーまで下降し、
   前記張力付与装置（Ｓ）が、前記斜面路（５３）に接触しているローラ（５１）であって、前記シリンダ（１６、１１６）の外に突出する前記ピストンロッド（３５、１３５）のその端部に接続されるドライバ（５０）に回転可能に取り付けられるローラ（５１）をさらに有するため、前記斜面（５２）の回転時に、前記斜面路（５３）が前記ローラ（５１）の下を走行し、それにより、前記ローラ（５１）が回転し、
   前記張力付与動作では、前記ローラ（５１）が前記第１のプラトーと接触することから始動する前記斜面路（５３）が、前記ローラ（５１）が前記第２のプラトーまで前記傾斜領域上を走行し、それにより、前記ピストン（３６）がその後端位置に移動するように回転し、
   前記分注動作では、前記ローラ（５１）が前記第２のプラトーと接触することから始動する前記斜面路（５３）が、前記ローラ（５１）が前記移行側面（４６）を介して前記第１のプラトーに到達し、それにより、前記ピストン（３６）がその前端位置に移動するまで回転し、
   前記ローラ（５１）が、前記斜面路（５３）の前記傾斜領域（Ｓ１、Ｓ２）上に載る支持領域（５５）と、前記支持領域（５５）よりも小さい外径を有し、前記斜面路（５３）の前記傾斜領域（Ｓ１、Ｓ２）上に載らない少なくとも１つの横方向に隣接する側部領域（５６、５７）とを有し、
   前記分注動作中、前記支持領域（５５）および前記側部領域（５６、５７）の両方が、前記斜面路（５３）の縁部（５４）と接触し、前記縁部が、前記第２のプラトーを前記移行側面（４６）に接続する装置。
2. 請求項１に記載の装置であって、
   前記ローラ（５１）が、前記支持領域（５５）のいずれかの側に、前記支持領域（５５）の外径よりも小さい外径を有する横方向に隣接する側部領域（５６、５７）を有する装置。
3. 請求項１または２に記載の装置であって、
   前記各側部領域（５６、５７）の前記外径が、前記ローラ（５１）の側部に向かう方向に減少する装置。
4. 請求項１から３のいずれかに記載の装置であって、
   前記ローラ（５１）が、前記ローラの回転軸が前記第１の方向に垂直であるように前記ドライバ（５０）に取り付けられる装置。
5. 請求項１から４のいずれかに記載の装置であって、
   前記シリンダ（１６、１１６）が前記逆止弁（１８）とともに、前記受容ブロック（１０）に解放可能に接続される交換可能な前部組立体（１３、１４）の形態である装置。
6. 請求項５に記載の装置であって、
   前記前部組立体（１３、１４）と前記受容ブロック（１０）との間の解放可能な接続が、ねじ接続である装置。
7. 請求項５または６に記載の装置であって、
   前記装置が、針を用いず前記流体を投与するためのノズル（１９）を有し、前記ノズルが、前記逆止弁（１８）を介して前記シリンダ（１６、１１６）の前記開放分注端に接続され、前記前部組立体（１３、１４）の一部である装置。
8. 請求項１から７のいずれかに記載の装置であって、
   前記張力付与装置（Ｓ）が、前記ピストンロッド（３６）が前記後端位置にある際に、前記開放分注端に向かって前記ピストンロッド（３５、１３５）に予張力を付与するばね（４１、１４１）を有する装置。
9. 請求項１から８のいずれかに記載の装置であって、
   前記モータ（１２）が前記受容ブロック（１０）に取り付けられる装置。
10. 請求項１から９のいずれかに記載の装置であって、
    前記斜面路（５３）の前記傾斜領域が、前記第１のプラトーに隣接する第１の部分（Ｓ１）と、隣接する第２の部分（Ｓ２）とを有し、前記第２の部分（Ｓ２）の傾斜が、前記第１の部分（Ｓ１）の傾斜よりも大きい装置。
11. 請求項１０に記載の装置であって、
    両方の部分（Ｓ１、Ｓ２）が、前記螺旋状の線の回転角に対して直線的に走る装置。
12. 請求項１１に記載の装置であって、
    前記２つの部分（Ｓ１、Ｓ２）のうちの少なくとも１つが、前記螺旋状の線の回転角に対して直線的に走らない装置。
13. 前記第１の部分（Ｓ１）の回転角の長さが、前記第２の部分（Ｓ２）の回転角の長さよりも小さい、請求項１０から１２のいずれかに記載の装置。
14. 請求項１から１３のいずれかに記載の装置であって、
    前記受容ブロック（１０）が、積層造形法により製造される一体型受容ブロック（１０）の形態である装置。
15. 請求項１４に記載の装置であって、
    前記受容ブロック（１０）が、金属受容ブロック（１０）の形態である装置。
16. 請求項１４または１５に記載の装置であって、
    前記受容ブロック（１０）が、モータ軸受け（６４）、前記ピストンロッド（３５、１３５）用のガイドシリンダ（４０、１４０）、制御基板（１１）用の少なくとも１つの受け部（６０、６１、６２、６３）、流体容器（Ｍ）の流体接続（３３）のための受け部（７２、１７２）、および／または、少なくとも１つのハウジング固定点（６５、６６、６７、６８）を有し、これらが前記受容ブロック（１０）と一体に形成される装置。

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