JPH0217079A - 体内埋込型注液ポンプ - Google Patents

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、長期間にわたり人体内に埋込んでおき所定の
薬液等を注液し、リザーバへの薬液等の補充をも可能と
した体内埋込型注液ポンプに関するものである。

〔従来の技術〕

人体の皮膚下等に埋込んでインシュリン、マイトマイシ
ンＣ等の薬液を補充しながら長期間注液するようにした
体内埋込型注液ポンプは、これまでに種々捷案されてい
る。

この注液ポンプは、薬液をわずかづつ継続して体内へ注
液するために注液手段は継続して安定的に作動すること
が要求される。なお、注液される物質としては、治療行
為の目的に応じてインシュリン或いは５−ＦＵ、マイト
マイシンＣ等の抗ガン剤といった薬液、ホルモン、生理
活性物質、神経伝達物質等がある。

こうした注液ポンプとして特公昭５５−４６１９５号公
報には、ベローカプセルとハウジングとの間のフルオロ
カーボンにベローカプセルに薬液が注入されることによ
り圧力が作用し蒸気相が凝縮する、すると体温によりフ
ルオロカーボンが蒸発しその圧力増大によってベローカ
プセルに圧縮荷重が作用し、ベローカプセル内の薬液が
管を通して注液される七いう内容が記載されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、上記従来の注液方法はベローカプセルに圧縮力
を付与するフルオロカーボンの蒸発を体温に依存してい
るため使用者の体温状態や周囲の気圧による影響を受け
てしまい、薬液等の安定した体内への注液が困難であっ
た。

本発明は、上記問題点を解決すべく提案されるもので、
薬液等を体内に汁液するに際し、使用者の体温や周囲の
気圧による影響を受けずに微量を継続して安定的に注液
できる体内埋込型注液ポンプを提供することを目的とし
たものである。

〔課題を解決するための手段および作用〕本発明は、上
記目的を達成するため、薬液、ホルモン、生理活性物質
、神経伝達物質等の体内へ注液する物質を貯留しておく
リザーバ、貯留した物質を注液する手段を設けた体内埋
込型注液ポンプにおいて、貯留した物質を汁液する手段
を圧電素子により駆動するようにしたものである。

これにより、薬液等を体内に汁液するに際し、圧電素子
の駆動により注液するため安定性が飛躍的に向上する。

〔実施例〕

第１図Ａは本発明の第１実施例を示すもので、体内埋込
型注液ポンプ（注液ポンプと略称する）を体内に埋込ん
だ状態である。７は皮膚であり、８は皮膚下生体である
。薬液等を貯留しでおくリザーバ１と注液を制御する制
御ユニット２と注液する注液ポンプといった主要部は人
体にできるだけ抵抗なく受けられるようにコンパクトに
一体に形成されている。リザーバ１は、弾性膜を袋状に
形成したもので外部から薬液を注入する注入口２６には
シリコンゴム製のポート４を設けている。リザーバ１の
内側端部には薬液注入用の針が必要以上にリザーバ１内
へ侵入していかないようにストッパ５を設けている。リ
ザーバ１は、ポンプ３の入口２７と連通ずるようにして
あり、ポンプ出口２８にはカテーテル６を取り付け、こ
のカテーテル６の他端は血管等の目的注入部位に挿入さ
れる。制御ユニット２は、第１図已に示すごとく充電可
能な小型電池から成る電源部、エネルギ伝送部、信号送
受信部、制御部を有している。

第１図Ｃは、ポンプ３の内部構成を示したもので、ポン
プ室９に隣接してバイモルフ型圧電素子（バイモルフと
略称するＮＯを設けその表面ば絶縁被膜でコーティング
している。なお、バイモルフ１０は、ジルコン酸鉛、チ
タン酸鉛、チタン・ジルコン酸系等のセラミック系ある
いはＰＶＤＦ等の有機系の圧電体により構成されるもの
である。このバイモルフ１０は、０リング１１によって
保持し前記制御部と接続しているリード線１２を介して
信号を供給されて駆動する。ポンプ室９の入口２７と出
口２８には各々逆止弁１３が設けられ薬液等の注液方向
を維持するとともに逆流を防止している。バイモルフ１
０を挟んでポンプ９と反対側にシリコンゴム等による弾
性膜１４を設け、この弾性膜１４の反対側には開口部が
形成されている。なお、バイモルフ型圧電素子１０の代
りにモノモルフ型圧電素子を用いてもよい。

以上のリザーバ１１制御ユニツト２、ポンプ３を一体的
に保持するボディは、チタン、ＳＵｓ等の金属、ポリサ
ルホン、テフロン等のプラスチック、ガラス化セラミッ
ク、β−ＴＣＰ等のセラミック等で構成したもの、ある
いは金属、プラスチックにシリコン等の生体適合性材料
をコーティングして構成したものを用いればよい。

本実施例では以上のように構成しであるので、例えば体
内へ汁液する物質としてインシュリンを用いる場合、先
ず、側孔を有する注射針をポート４へ穿刺してリザーバ
１へインシュリンを注入する。注射針は針ストッパ５に
より穿刺深さを制限されるため、リザーバ１の破損は防
止される。このインシュリンをポンプ駆動により注液す
るには、リード線１２を介して電源部から電圧を印加す
ることによりバイモルフＩＯにたわみ運動を与え、この
たわみ運動を直接ポンプ室９に付与してリザーバ１内の
インシュリンを、ポンプ室出口２８がら吐出させるので
ある。この場合の注液量はバイモルフ１０への印加電圧
および印加時間により定められるが、そのための制御は
制御部に予めプログラムされている内容によりあるいは
信号送受信部を介して体外からのコントロールで制御部
プログラムを変更することにより行われる。このように
してインシュリンを目的部位まで注液するのであるが、
円滑にポンプ３により注液するためにはリザーバｌ内の
圧力が一定に保たれることが必要である。

この点、本実施例ではリザーバ内インシュリン液の減少
につれて弾性膜より成るリザーバ１がしぼむことにより
、リザーバ内圧力は一定に保たれる。

なお、電源部への体外からの充電は、体外の一部コイル
とエネルギ伝送部に設けた二次コイルとによる誘導起電
で行う方法、あるいは体外の圧電素子とエネルギ伝送部
に設けた圧電素子との間で、圧電効果を利用したエネル
ギ伝送および制御プログラム用の信号を送る方法などに
よって行えばよい。

以上のように、本実施例によれば使用者の体温や周囲の
気圧の影響を受けることなく、所定量の薬液等を長期間
にわたり安定して体内へ注液できる。また、ポンプ駆動
をバイモルフのパルス的駆動により行うため、薬液等を
極微量づつパルス注液、間欠汁液ができる。また、バイ
モルフによるポンプ駆動であるため、ポンプの小型化、
構成の簡素化、軽量化、信顛性の向上を図ることができ
る。更に本実施例では注液量の制御を任意に行うことが
できるとともに所定のプログラムに従った注液をも可能
とする。

第２図は、本発明の第２実施例を示したもので第１実施
例と対応する個所には同一符号を付しである。第２図Ａ
は、ポンプ室９の側部にたわみ運動可能にダイヤフラム
１５を固定し、ダイヤフラム１５にはたわみ運動を付与
可能に積層圧電素子１６を隣接して設けたものである。

一方、第２図Ｂはポンプ室９の対向する両側部にダイヤ
フラム１５およびＭｉ層圧電素子工６をポンプ室両側部
がたわみ運動可能に設けた変形例である。

他の構成は第１実施例と同様である。

このように構成したことにより、積層圧電素子１６にリ
ード線１２を介して電圧を印加するとたわみ運動を生じ
、その運動力がダイヤフラム１５に付与されてポンプ室
９側部がたわみ、注液ができる。

これにより第１実施例と同様の効果が生じることはいう
までもない。

第３図は、本発明の第３実施例を示したもので、二つの
リザーバＡ１７、リザーバ８１８を設けてありそれぞれ
にボート、針ストッパを設けである。１９はリザーバＡ
用のボートであり、２０はリザーバＡ用の針ストッパで
ある。そして第３図Ｂに示すようにポンプもパイモルフ
エ０を共通に有する二つのポンプ室９を有しそれぞれが
リザーバ＾１７、リザーバ８１Ｂと連通している。

このように構成しているため１、リザーバＡとリザーバ
Ｂにそれぞれインシュリンとヘパリンといった異種の薬
液等を貯留させてそれぞれの目的部位へ注液することが
できる。もちろん同一物質を二つのリザーバ室へ貯留し
て多量を効率的に注液するようにしてもよいことはいう
までもない。

第４図は、本発明に係る圧電素子により駆動するように
したポンプを有する体内埋込型の注液ポンプの第４実施
例を示すもので内部にリザーバを保持した経皮端子２１
をボディの一部とし、第４図Ｂに示すように皮膚外に露
出した部位にヘッド２２を介してボート４を設は薬液等
注入口２６としている。リザーバ１は第４図Ｂに示すよ
うに経皮端子内に設けてあり、薬液出口３１はチューブ
状に形成されポンプの入口２７と連通している。本実施
例では経皮端子を皮膚７を突き破るように一部皮膚外に
露出させて埋込んでいるため、皮膚を初め他の生体とな
じみ易い構成としなければならない。このため本実施例
の経皮端子は、アパタイト、β−ＴＣＰ　、ガラス化セ
ラミック等で構成している。また、皮膚と接触する個所
のみ前記セラミックあるいはコラーゲンを固定化した材
料等で構成してもよい。

このようにして構成しているため、薬液等をリザーバへ
補給する場合、ボートが皮膚外に露出しているため確実
かつ容易に注射針を穿刺して補給できる。

第５図は、本発明の第５実施例を示すもので第４実施例
の変形例である。第４実施例ではリザーバ１の一部は、
生体と接するようにされているが、実施例ではりザーバ
１の全体が経皮端子２１内へ収納されるように設けであ
る。そして経端子上部のヘッド２２にはボート４を設け
るとともに雑菌の侵入を防ぐフィルター２３を上下に有
する外部との連通孔３２を設けている。

このように構成したため薬液の多少によるリザーバ１の
容積が変わっても、第４実施例の場合のように生体と接
触していないため、生体に与える影響はほとんどない状
態で薬液の注入が可能となった。また、目的部位へ注液
することによりリザーバ１内の薬液が減少して経皮端子
２１内の圧力が電圧に変化しても連通孔３２から外気が
経皮端子２１内へ入るので、リザーバ１内の圧力は一定
に保たれる。したがって、ポンプへの薬液の送出は安定
して行われることができる。

第６図は、本発明の第６実施例を示すもので第５実施例
の更に変形例である。経皮端子２１のヘッド２２にはポ
ート４のみを設け、経皮端子２１内部のリザーバ１との
隙間に液体フレオンを貯留するフレオン溜め２４を形成
している。このように構成しているため、目的部位へ注
液してリザーバｌ内の薬液が減少して経皮端子２１内の
圧力が電圧へ変化してもフレオンが気化することにより
リザーバｌ内の圧力は一定に保持される。そしてこの実
施例では第５実施例のごとくフィルター２３の取り換え
の必要はなく、また破損による注液上の危険性もなくな
った。

第７図は、本発明に係る圧電素子により駆動するように
したポンプを有する体内埋込型注液ポンプの第７実施例
を示すもので、リザーバ１とは別体に制御ユニット２と
ポンプ３とを設け、リザーバ１の薬液出口とポンプ３の
入口とはシリコン等の弾性材から成る連結チューブ２５
で連通している。

リザーバ１のボディは第７図Ａのごとく皮下型でも第７
図Ｂのごとく経皮端子型であってもよい。

この実施例は、ポンプとリザーバをそれぞれ生体内の安
定した汁液上最適の位置に埋め込んで使用できるという
利点がある。

第８図は、本発明の第８実施例を示したもので、第７実
施例と同様にリザーバ１を制御ユニット２、ポンプ３か
ら分離して設けたものである。リザーバ１を有するリザ
ーバ部にはコイルから成る信号、エネルギ送受信部３４
を設け、この信号、エネルギ送受信部３４からケーブル
３５を制御ユニット・ポンプ部の制御ユニット２に接続
している。また、リザーバ１からは連絡チューブ２５を
介してポンプ３へ注液する物質を導入するようにしてい
る。積層圧電素子３６はレバー３７を介して、ポンプ３
のダイヤフラム３８へたわみ振、動を伝えるように設け
である。このように構成しであるので、体外からリザー
バ部の信号・エネルギ送受信部３４へ電磁誘導により信
号やエネルギが効率よく供給できるとともに体内からは
、制御ユニット２を介して前記と同様に体外へ信号が伝
送される。したがって制御ユニット・ポンプ部を注液す
る目的部位付近に設け、リザーバ１を体表付近に設ける
といった適正配置が可能であるとともに、信号・エネル
ギの伝送効率の向上を図ることができる。

そして、積層型圧電素子３６のたわみ振動による振巾は
、レバー３７により増巾されてダイヤフラム３８へ伝え
られるためポンプ３を効率的に駆動できる。したがって
、より多くの体内への薬液吐出ができる。

第９図は、本発明の第９実施例を示すもので、第８実施
例と同様に制御ユニント・ポンプ部をリザーバ部と別体
にしたものである。ポンプ３は、円筒状のダイヤフラム
膜３９の外周に円筒状の圧電素子４０を密接して設けて
構成している。

このように構成しているため圧電素子４０に電圧を印加
するとダイヤフラム膜３９に矢印方向へ変形する力が作
用し内部の薬液が注入部位へ吐出される。

第１０図は、本発明の第１０実施例を示すもので皮膚に
近接した位置にリザーバ部をそして生体の注入部位に近
い位置に注入ポンプ部を配設できるようにした前記実施
例と同様のものである。円形のハウジング内側面に沿っ
て円弧状のシリンジ４２を設け、シリンジ内部には円弧
状のピストン４３を挿入している。このピストン４３に
は、圧電シリンダＡ４４、圧電シリンダＢ４５、圧電シ
リンダＣ４６の３つの管状圧電素子から成るインチワー
ム機構（尺取り虫状に駆動する機構）を設けている。こ
うして構成される注液機構の内側に、体外との間でエネ
ルギや信号を送受するコイル体４７を設け、コイル体４
７の内側には制御駆動部４８を設けている。

シリンジ４２端部には逆止弁４９を介して注入部位まで
延在する注入デユープ５０を接続するとともに、リザー
バ５１からの薬液の供給を受ける接続チューブ５２を接
続している。リザーバ部には一部に弾性膜壁５３を有す
るリザーバ５１と薬液の逆流を防止して送出する逆止弁
５４、ボート５５等を設けている。

このように構成された実施例では、インチワーム機構を
形成する３個の圧電素子が位相をずらして駆動し伸縮を
繰り返すとピストン４３は左回り、右回りに選択的に極
めて微量づつ移動する。したがって、シリンジ内にある
薬液はピストンを左回りに移動させることにより、逆止
弁４９、注入チューブ５０を通って体内に吐出される。

薬液の補充は前記の実施例と同様に注射器によりリザー
バ５１へ注入して行う。シリンジ内の薬液が全部注液さ
れた後、ピストン４３を右回りに移動させてリザーバ５
１内の薬液をシリンジ内に満たす。

なお、シリンジ内の薬液を体内に注液中は、逆止弁Ａ５
４がリザーバ５１への逆流を防止し、シリンジ内へリザ
ーバ５１から薬液を注入中は逆止弁Ｂ４９により体内か
らの体液を注入チューブ５０内へ吸引することはない。

以上のごとく本実施例では注入ポンプの駆動にインチワ
ーム機構を用いたので、インシュリンの注液など橿微量
の注液を正確に行う必要のある場合に効果的である。ま
た、本実施例では、シリンジ４２、ピストン４３を円弧
状としその内側に信号・エネルギ伝送部たるコイル体４
７、制御駆動部４８を設けているので注入ポンプ全体を
コンパクトに構成することができる。

〔発明の効果］ 以上のごとく、本発明によれば薬液等を体内へ注液する
場合、ポンプ駆動を圧電素子を利用して行っているので
安定的かつ正確に行うことができる。しかも注液目的に
応じて薬液等を微量づつ正確に注液できる。

【図面の簡単な説明】

第１図Ａ、Ｂ、Ｃは、本発明の第１実施例を示す説明図
、 Ｂは、第２実施例を示す説明図、 Ｂは、第３実施例を示す説明図、 Ｂは、第４実施例を示す断面図、 Ｂは、第５実施例を示す説明図、 Ｂは、第６実施例を示す説明図、 Ｂは、第７実施例を示す断面図、 第８実施例を示す断面図、 第９実施例を示す断面図、 Ｂは、第１０実施例を示す説明図であ 第２図Ａ。 第３図Ａ。 第４図Ａ。 第５図Ａ。 第６図Ａ。 第７図Ａ。 第８図は、 第９図は、 第１０図Ａ。 る。 １・・・リザーバ ３・・・ポンプ １０・・・バイモルフ ２・・・制御ユニット ９・・・ポンプ室 第１図Ａ 第１図Ｂ 第１図ａ 第３図Ａ 第７図Ａ 第７図Ｂ 第」Ｏ図Ａ 第１Ｏ図Ｂ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、薬液、ホルモン、生理活性物質、神経伝達物質等の
   体内へ注液する物質を貯留しておくリザーバ、貯留した
   物質を注液する手段を設けた体内埋込型注液ポンプにお
   いて、 貯留した物質を注液する手段を圧電素子に より駆動するようにしたことを特徴とする体内埋込型注
   液ポンプ。