JPH02126860A

JPH02126860A - 体内埋込み型マイクロポンプ

Info

Publication number: JPH02126860A
Application number: JP63280491A
Authority: JP
Inventors: Koichi Tatsumi; 巽　康一
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1988-11-08
Filing date: 1988-11-08
Publication date: 1990-05-15

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は生体内に埋設して留置し、例えば抗癌剤等を送
り出して生体に投与するマイクロポンプに関する。

［従来の技術］従来、患者に例えば抗癌剤を持続的に投与する場合に使
用される体内埋込み型のポンプが特開昭５５−４６１９
５号公報において知られている。

この体内埋込み型のポンプはフレオンガスの体温による
気化圧によってリザーバを収縮させ、このリザーバに貯
溜した薬液を送り出すようにしたものである。そして、
このポンプはリザーバが上下に伸縮する蛇腹状の構造を
しており、また、フレオン溜めをリザーバの下部に設け
る必要があった。

このため、ポンプ全体としては厚みが厚くなるという欠
点があった。

また、特願昭６３−１６４８６７号のもので知られるよ
うに圧電素子を用いてその圧電素子を駆動することによ
りダイヤフラムを上下させて薬液を送液する形式のポン
プもある。この方式のポンプは送液のために逆止弁を必
要としており、この逆止弁の大きさによりポンプ自体の
大きさが制限され、ポンプ全体として大きなものになっ
てしまう。

［発明が解決しようとする課題］以−ト述べたように従来のものはいずれもそのポンプ方
式の特質から小形化が充分にできず、これを使用する者
に対する負担が大きかった。

本発明は上記課題に着目してなされたもので、その目的
とするところは生体内に埋め込むポンプの小形化が図れ
、これを使用する者の負担を軽減できる生体埋込み型マ
イクロポンプを提供することにある。

［課題を解決するための手段および作用］上記課題を解
決するために本発明の生体埋込み型マイクロポンプは少
なくとも対向する２つの面の間で形成され入口ポートか
ら出口ポートに向かう流体通路と、この流体通路でその
流れ方向に沿って順次配設され少なくとも一方の面部に
半導体材料よりなる薄い膜部を形成してなる複数段のポ
ンプ室と、この各段のポンプ室における面部間に電圧を
印加し上記各段におけるポンプ室の薄い膜部を順次変形
させて流れを作り出すように上記各段のポンプ室の膜部
を変形させる通電手段とからなるものである。

しかして、各ポンプ室の薄い膜部が順次変形することに
より進行波的な変形となり液体を送ることができる。ま
た、この構成によれば、そのポンプ室部分の構成がコン
パクト化し、これを使用する者の負担を軽減できる。

［実施例］第１図ないし第１１図は本発明の第１の実施例を示すも
のである。この生体埋込み型のマイクロポンプ１は第５
図ないし第７図で示すようにマイクロポンプ部２、薬液
を貯蔵するリザーバ３、コントロールボード４およびバ
ッテリ５をケース本体６に組み込んで一体的に構成した
ものである。

マイクロポンプ部２の側方に並べてリザーバ３が設置さ
れ、マイクロポンプ部２の上方にはコントロールボード
４とバッテリ５が並べて設置されている。マイクロポン
プ部２の入口ポート７はチューブ８を介してリザーバ３
に接続されている。マイクロポンプ部２の出口ポート９
には注入用チューブ１０が接続されている。

第５図で示すようにリザーバ３はその本体部分が弾性膜
からなり、薬液の充填量に応じて収縮できるようになっ
ている。また、このリザーバ３の」−面側には例えばシ
リコンゴムなどの弾性体からなる穿刺可能なポート１１
が設けられ、このポート１１の内側には針止め部材１２
が配設されている。

バッテリ５は内部に電磁コイルを内蔵してなり、外部か
ら電磁界を加えることにより電磁誘導を起させて経皮的
に充電できるように構成されている。

そして、給電線１３によりこのバッテリ５からコントロ
ールボード４に電力を供給してそのコントロールボード
４に設定した薬液注入パターンに沿うようにマイクロポ
ンプ部２を駆動制御するようになっている。コントロー
ルボード４とマイクロポンプ部２は駆動制御線１４によ
って接続されている。なお、コントロールボード４で制
御する薬液注入パターンは変更可能である。

一方、上記マイクロポンプ部２は第１図および第２図で
示すように構成されている。すなわち、このマイクロポ
ンプ部２は全体的に見て板状の絶縁体１５と同じく全体
的に見て板状のシリコン体１６からなり、この絶縁体１
５とシリコン体１６との間には後述するような流体通路
１７を形成するようになっている。絶縁体１５は例えば
ガラスやサファイヤなどからなり、第３図および第４図
で示すように細長い板状に形成されている。さらに、絶
縁体１５の上面にはその長手方向に沿って両端まで形成
された断面矩形状の溝１８が設けられている。この溝１
８はエツチングや電子ビーム加工等によって形成される
。さらに、この溝１８にはその長手方向に沿って隣接す
る間に山部１９を残して複数、この実施例では３つの谷
部２ｏを形成しである。そして、各谷部２０にはそれぞ
れスパッタリング等により電極部２１が形成されている
。この電極部２１はタングステン・シリサイドやアルミ
ニュームといった導電材料によって薄膜状に形成した電
極２１ａからなり、この電極２１ａはそれぞれの谷部２
０を埋めるように設けた絶縁波８１２２で覆われ、これ
により電極部２１を形成している。つまり、溝１８内に
おいて山部１９の上面と絶縁被覆２２の表面とは同じ高
さに形成され、これは連続した平坦な面として溝１８の
底面２３を形成している。なお、電極２１ａとこれを覆
う絶縁被覆２２はスパッタリングして順次積層してなり
、絶縁披ｓ！２２の高さは山部２０の高さと同じくなる
ようになっている。また、絶縁被覆２２は５ｉＯ１Ｓｉ
Ｎなどから形成されている。

また、上記シリコン体１６は上記谷部２０にそれぞれ対
向するとともにその谷部２０の大きさに対応して矩形状
に形成した３つの薄膜部２５が設けられている。この各
薄膜部２５は半導体エツチング加工技術で上面側から谷
状にエツチングすることにより底面側に１０ｕ程度の厚
さで四方１０！１程度の矩形状に形成されている。つま
り、上記絶縁体１５に対向する下面２６は平坦に形成さ
れている。そして、絶縁体１５とシリコン体１６は溝１
８を除いて互いに接合されるとともに接着されている。

しかして、溝１８とこれを覆うシリコン体１６の下面２
６によって幅が広くて偏平な流体通路１７を形成してい
る。流体通路１７の高さは」二記薄肉部２５の厚さの３
倍程度になるように設定されている。これは溝１８にお
ける山部１９の上面の深さに相当する。そして、流体通
路１７において上記電極部２１と薄膜部２５はそれぞれ
対向して配置することによりこの部分でそれぞれポンプ
室２８を構成している。つまり、各ポンプ室２８は流体
通路１７の流れ方向に順次配設されている。さらに、上
記各電極部２１とシリコン体１６（つまり、各薄膜部２
５に接続される。）にはそれぞれ駆動制御線１４が接続
されている。

次に、上記マイクロポンプ１の作用について説明する。

このマイクロポンプ１は第８図および第９図で示すよう
に患者の、例えば腹部の皮下組織３０内に埋め込まれる
。そして、筋＠３１および腹膜３２を通じてその注入用
チューブ１０を血管３３に差し込んで接続する。そして
、リザーバ３内の薬液はマイクロポンプ部２の動作によ
り注入用チューブ１０を通じて血管３３に持続的に注入
される。リザーバ３への薬液の補給は図示しないシリン
ジを用いてその注射針をポート１１に経皮的に穿刺し、
適宜注入して行なう。

マイクロポンプ部２の動作を説明すると、流体通路１７
の各ポンプ室２８におけるそれぞれ対向する電極部２１
と薄膜部２５の各対のものには入口ポート７から出口ポ
ート９に向かって順次電圧が印加される。電圧が印加さ
れた互いに対向する電極部２１と薄膜部２５には次のよ
うな現象が起る。つまり、電極６部２１の電極２１ａの
自由電子の移動に伴って絶縁被覆２２内で電気分極が生
じ、流体通路１７側の面には電荷を帯びる。一方、シリ
コン体１６の薄膜部２５には電圧印加により電気分極が
生じ、流体通路１７側の面は上記のものとは逆の電荷が
寄びる。したがって、この間にはクーロン力が生じ、こ
れによって薄膜部２５はこれに対向する電極部２１側に
たわみ、その部分の流体通路１７を閉塞するのである。

例えば最も入口ポート７側のものの場合、第１０図で示
すようにその流体通路１７を閉塞する。その他のものも
電圧を印加すれば、同様に流体通路１７を閉塞する。

そこで、第１１図で示すように入口ポート７から出口ポ
ート９側へ向けて各段のポンプ室２８における対の電極
部２１と薄膜部２５とに順次時間差を持たすとともに順
次各段のものに一部重なるように電圧を印加する動作を
繰り返すと、第１１図の（Ａ）〜（Ｃ）、再び（Ａ）〜
工示すように流体通路１７内に薄膜部２５のたわみ運動
による進行波を作り出すように作用する。すなわち、（
Ａ）では第１段のみが閉塞作用を開始する。

（Ｂ）では第１段のみが閉塞作用を完了し、第２段のも
のが閉塞作用を開始する。（Ｃ）では第１段が開放作用
を開始し、第２段のものが閉塞作用を完了する。（Ｄ）
では第１１２が完全に開放し、第２段のものが閉塞状態
を維持し、第３段のものが閉塞作用を開始する。（Ｅ）
では第１段が完全に開放したままであり、第２段のもの
が開放途中の状態にあり、第３段のものが閉塞作用を完
了する。（Ｆ）では第１段が閉塞作用を開始し、第２段
のものが開放状態を完了し、第３段のものが呻寒作用を
継続する。（Ｇ）では第１段が閉塞作用を完了し、第２
段のものが開放状態を維持し、第３段のものが開放を開
始する。このように各薄膜部２５のたわみが時間差をも
って行なわれ、各薄肉部２５を見た場合、人口ポート７
から出口ポート９側へ向う進行波が形成されるため、流
体通路１７に取り込まれた薬剤は出口ポート９側へ送り
出される。このように出口ポート９に送り出された薬液
は注入用チューブ１０を通じて血管３３に供給される。

また、リザーバ３への薬液の補給は図示しないシリンジ
を用いてその注射針をポート１１に経皮的に穿刺し、適
宜注入して行なうことができる。

また、電磁誘導を利用することによりバッテリ５への充
電をワイヤレスで行なうことができる。

しかして、上記構成によれば、ポンプ部分を薄く小形に
構成できるとともに流入弁や流出弁が不要となり、この
点でもより小形化できる。また、エツチングやスパッタ
リングで加工製造できるので、均一な品質で安価なもの
を製造することができる。

第１２図ないし第１８図は本発明の第２の実施例を示す
ものである。この実施例のマイクロポンプ部２は上記実
施例同様のエツチング加工したシリコン体１６．１６を
向き合せるとともに、この間に２つの絶縁体４１．４２
を介在したものである。すなわち、同数で同形状の薄膜
部２５を形成した各シリコン体１６．１６を、その各薄
膜部２５が対向するように配置し、その間を流体通路１
７としたものである。また、第１の絶縁体４１は第１５
図および第１６図で示すように左右に比較的肉厚なスペ
ーサ部４３．４３を設けてなり、そのスペーサ部４３．
４３間には複数の腕部４４が架設されている。各腕部４
４は上記シリコン体１６の薄膜部２５を避け、その境界
部分に対応して配設されている。さらに、各腕部４４は
第１６図で示すように一面側に寄せて形成され、一方の
シリコン体１６の表面に接合するようになっている。そ
して、このスペーサ部４３．４３と腕部４４は一体に形
成されている。

また、第２の絶縁体４２は第１７図および第１８図で示
すように左右の部分４５．４５を設けてなり、その部分
４５．４５間には複数の腕部４６を架設して一体に形成
されている。各腕部４６は上記シリコン体１６の薄膜部
２５を避け、その境界部分に対応して配設されている。

さらに、各部分４５．４５と腕部４６は第１８図で示す
ように同じ厚さで薄い板状に形成されている。そして、
これはシリコン体１６の表面に接合するようになってい
る。しかして、シリコン体１６．１６とこの間に介挿さ
れる２つの絶縁体４１．４２によりその間には流体通路
１７が形成される。

さらに、各シリコン体１６．１６における薄膜部２５に
は例えばリン原子をドーピングしてこの各薄膜部２５に
導電性をもたせてこれをドーピング部４７としたもので
ある。つまり、この各薄膜部２５は上記第１の実施例の
電極としての機能を兼ねるものとなる。そして、互いに
対向する各ドーピング部４７にはそれぞれ駆動制御線１
４が接続されてい゛る。

そして、各段のポンプ室２８においてそれぞれ対向する
各薄膜部２５、つまり、各ドーピング部４７間には人口
ポート７から出口ポート９には順次、上記第１の実施例
と同様なタイミングで電圧が印加される。これにより上
記第１の実施例と同様な原理で流体通路１７内には進行
波が形成され、これにより薬液を出口ポート９側へ送る
ことができる。

この実施例では進行波を形成する各薄膜部２５が上下両
面に配設され、その薄膜部２５が上下からたわむため、
上記第１の実施例のものに比べてより効率よく送液する
ことができる。

なお、本発明は上記各実施例のものに限定されるもので
はなく、この他に種々の変形例が考えられるものである
。例えば上記第２図で示したものにおいてその流体通路
１７に面する絶縁被覆２２の左右両端部分を点線で示す
ような丸みを付け、たわむ薄肉部２５との密着がより容
易に行なわれるようにしてもよい。

［発明の効果］以上説明したように本発明によれば、そのポンプ室部分
の構成がコンパクト化し、このマイクロポンプを使用す
る者の負担を軽減できる。また、電気的作用で変形する
各ポンプ室の薄い膜部は半導体で形成するから、これを
容易に形成できる手段が採用でき、経済的かつ精度のよ
い製造が可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第１１図は本発明の第１の実施例を示し、
第１図はそのマイクロポンプ部の側断面図、第２図は第
１図中Ａ−Ａ線に沿う断面図、第３図はマイクロポンプ
部に使用する絶縁体の平面図、第４図は同じくその絶縁
体の側面図、第５図はマイクロポンプの側断面図、第６
図は同じくそのマイクロポンプの一部切断した平面図、
第７図は同じくそのマイクロポンプの一部切断した平面
図、第８図はそのマイクロポンプを生体に埋め込んだ断
面図、第９図は同じくその斜視図、第１０図はマイクロ
ポンプ部の動作状態の側断面図、第１１図（Ａ）〜（Ｇ
）はそのマイクロポンプ部の動作順序を示す説明図、第
１２図ないし第１８図は本発明の第２の実施例を示し、
第１２図はそのマイクロポンプ部の側断面図、第１３図
は第１２図中Ｂ−Ｂ線に沿う断面図、第１４図は第１２
図中Ｃ−Ｃ線に沿う断面図、第１５図はそのマイクロポ
ンプ部で用いる第１の絶縁体の平面図、第１６図は同じ
くその第１の絶縁体の側面図、第１７図はそのマイクロ
ポンプ部で用いる第２の絶縁体の平面図、第１８図は同
じくその第２の絶縁体の側面図である。１・・・マイクロポンプ、２・・・マイクロポンプ部、
６・・・ケース本体、７・・・入口ポート、９・・・出
口ポート、１７・・・流体通路、２１・・・電極部、２
５・・・薄膜部、２８・・・ポンプ室。出願人代理人　弁理士　坪井　　淳第図第図第図第図１゜２゜事件の表示特願昭６３−２８０４９１、発明の名称体内埋込み型マイクロポンプ３、補正をする者事件との関係　特許出願人（０３７）オリンパス光学工業株式会社４、代理人東京都千代田区霞が関３丁目７番２号６、補正の対象図面第図第図

Claims

【特許請求の範囲】

少なくとも対向する２つの面の間で形成され入口ポート
から出口ポートに向かう流体通路と、この流体通路でそ
の流れ方向に沿って順次配設され少なくとも一方の面部
に半導体材料よりなる薄い膜部を形成してなる複数段の
ポンプ室と、この各ポンプ室における面部間に電圧を印
加し上記各段におけるポンプ室の薄い膜部を順次変形さ
せて流れを作り出すように上記各段のポンプ室の膜部を
変形させる通電手段とからなることを特徴とする生体埋
込み型マイクロポンプ。