JPH02302263A - 輸液ポンプ - Google Patents
輸液ポンプInfo
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- JPH02302263A JPH02302263A JP1123540A JP12354089A JPH02302263A JP H02302263 A JPH02302263 A JP H02302263A JP 1123540 A JP1123540 A JP 1123540A JP 12354089 A JP12354089 A JP 12354089A JP H02302263 A JPH02302263 A JP H02302263A
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- Infusion, Injection, And Reservoir Apparatuses (AREA)
- External Artificial Organs (AREA)
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。
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
本発明は液体、特に薬液を微量ずつ、しかも精度よく供
給するための輸液ポンプ、さらに詳しくは、電気化学的
な手法を用いた輸液ポンプに関するものである。
給するための輸液ポンプ、さらに詳しくは、電気化学的
な手法を用いた輸液ポンプに関するものである。
従来の技術
近年、薬液を微量ずう、しかも精度よく人体に注入する
ために各種m’aポンプが使用されるようになってきた
。
ために各種m’aポンプが使用されるようになってきた
。
従来の輸液ポンプは、その方式の違いによってシリンジ
ポンプ、ベリスタルティック(ロータ式)ポンプ、フィ
ンガーポンプ、ベローズポンプの4種類に分類される。
ポンプ、ベリスタルティック(ロータ式)ポンプ、フィ
ンガーポンプ、ベローズポンプの4種類に分類される。
これらの内、ベローズポンプ以外のものは、いずれも薬
液を押し出すための152動源としてステッピンクモー
タ、ロータリンレノイドモータ、あるいは直流モータな
どのモータを快い、薬液の吐出量の複雑な制御機構を採
用しているために、その重量および寸法とも一般に大き
すぎるし、また、高価であるために、病院のベットサイ
ドで使われるのが背進であり、携帯用あるいは使い捨て
型にするには不向きである。また、ベローズポンプはフ
レオンカスの気化圧を利用してベローズを押し、それに
よって薬液を吐出させる方式のものであるが、フレオン
ガスの気化圧を制御することが難しく、特に微量の薬液
を長時間かけて注入する場合には、その注入精度に問題
がある。
液を押し出すための152動源としてステッピンクモー
タ、ロータリンレノイドモータ、あるいは直流モータな
どのモータを快い、薬液の吐出量の複雑な制御機構を採
用しているために、その重量および寸法とも一般に大き
すぎるし、また、高価であるために、病院のベットサイ
ドで使われるのが背進であり、携帯用あるいは使い捨て
型にするには不向きである。また、ベローズポンプはフ
レオンカスの気化圧を利用してベローズを押し、それに
よって薬液を吐出させる方式のものであるが、フレオン
ガスの気化圧を制御することが難しく、特に微量の薬液
を長時間かけて注入する場合には、その注入精度に問題
がある。
一方、近年、新しい方式として、電気化学的輸液ポンプ
が提案されている。(H,J、R,マゲット、米国特許
第4.522,698号)、この電気化学的輸液ポンプ
は電解質として機能する含水されたイオン交換膜の両面
に多孔性のガス拡散電極を接合した電気化学セルの陽極
に水素を供給し、陽・陰画極間に直流電流を通電したと
き、陽極:H2−2H+モ2e−(1) 陰極:2トI+÷2e’−→H2(2)なる電気化学反
応が起こり、陰極で発生する昇圧された水素をピストン
、ダイヤフラム、ベローズ等を押すための駆動源として
利用するものであり、陰極で発生する水素の圧力および
発生量を電気化学セルに通電する電流値によって極めて
精密に制御できる点に特徴がある。
が提案されている。(H,J、R,マゲット、米国特許
第4.522,698号)、この電気化学的輸液ポンプ
は電解質として機能する含水されたイオン交換膜の両面
に多孔性のガス拡散電極を接合した電気化学セルの陽極
に水素を供給し、陽・陰画極間に直流電流を通電したと
き、陽極:H2−2H+モ2e−(1) 陰極:2トI+÷2e’−→H2(2)なる電気化学反
応が起こり、陰極で発生する昇圧された水素をピストン
、ダイヤフラム、ベローズ等を押すための駆動源として
利用するものであり、陰極で発生する水素の圧力および
発生量を電気化学セルに通電する電流値によって極めて
精密に制御できる点に特徴がある。
また、この電気化学セルの反応物質として、水素の代り
に酸素を利用することも可能であり、この場合には 陽%: 2H20−02+4H” +4 e−陰極 :
02 +4H” −+−2e−−2H20
なる反応が起きる。そして、陰極に供給すべき酸素源と
して空気を用いれば輸?r’rボングの構造はかなり簡
即なものになり、安価であるという理由から、快い捨て
型のものとして実用化される可能性がある。
に酸素を利用することも可能であり、この場合には 陽%: 2H20−02+4H” +4 e−陰極 :
02 +4H” −+−2e−−2H20
なる反応が起きる。そして、陰極に供給すべき酸素源と
して空気を用いれば輸?r’rボングの構造はかなり簡
即なものになり、安価であるという理由から、快い捨て
型のものとして実用化される可能性がある。
発明が解決しようとする課題
空気を利用する上述の電気化学的輸液ポンプは、陰極と
しての多孔性ガス拡散電極が大気にさらされるために、
イオン交換膜に含浸されている水が多孔性ガス拡散電極
の細孔を通して蒸発し、このためにイオン交換膜の導電
性が低下し、その帰結として、電気化学セルが機能しな
くなるという問題がある。この現象は、例えば、2mN
といつな少量のインスリンを24時間といった長時間か
けて少しずつ注入するような場合に顕著に起こる・。
しての多孔性ガス拡散電極が大気にさらされるために、
イオン交換膜に含浸されている水が多孔性ガス拡散電極
の細孔を通して蒸発し、このためにイオン交換膜の導電
性が低下し、その帰結として、電気化学セルが機能しな
くなるという問題がある。この現象は、例えば、2mN
といつな少量のインスリンを24時間といった長時間か
けて少しずつ注入するような場合に顕著に起こる・。
また、作用物質として水素を用いた場合には、予め、水
素を密封しなければならないが、これはなかなかにKl
であり、またガス漏れの可能性が大きい。
素を密封しなければならないが、これはなかなかにKl
であり、またガス漏れの可能性が大きい。
課題を解決するための手段
本発明は上記のような電気化学的輸液ポンプにおいて、
陽極としてハイドo:31rノン類を主体とする電極を
用い、陰極から水素を発生せしめるという系の電気化学
セルを用いることによって上述の4口き問題を解決せん
とするものである。
陽極としてハイドo:31rノン類を主体とする電極を
用い、陰極から水素を発生せしめるという系の電気化学
セルを用いることによって上述の4口き問題を解決せん
とするものである。
作用
ハイドロキノン類<82Qと表示する)、例えば、20
ラニル、デュロキノンあるいはベンゾキノンなどめキノ
ン(Q)の還元体とカーボンとの混合物をフッ素樹脂な
どの結着剤で結着してなるハイドロキノン類を主体とす
る電極をカチオン交換膜、モリブドリン酸、タングスト
リン酸、リン酸ジルコニウム、アンチモン酸などのプロ
トン導電性の固体電解質膜の片面に接合し、他面にカー
ボン、白金族金属あるいはチタン製の陰極を接合した電
気化学セルの陰・陽画極間に直流電流を通電すると、陽
極で 2H2Q−”2Q+4H” +4e−(5)陰極で 4H”−)−4e−−282(6) なる反応が起こり、陰極で発生する水素をベローズ、ダ
イヤフラムあるいは注射筒の内筒を押すための圧力源と
すれば輸液ポンプとなる。
ラニル、デュロキノンあるいはベンゾキノンなどめキノ
ン(Q)の還元体とカーボンとの混合物をフッ素樹脂な
どの結着剤で結着してなるハイドロキノン類を主体とす
る電極をカチオン交換膜、モリブドリン酸、タングスト
リン酸、リン酸ジルコニウム、アンチモン酸などのプロ
トン導電性の固体電解質膜の片面に接合し、他面にカー
ボン、白金族金属あるいはチタン製の陰極を接合した電
気化学セルの陰・陽画極間に直流電流を通電すると、陽
極で 2H2Q−”2Q+4H” +4e−(5)陰極で 4H”−)−4e−−282(6) なる反応が起こり、陰極で発生する水素をベローズ、ダ
イヤフラムあるいは注射筒の内筒を押すための圧力源と
すれば輸液ポンプとなる。
この場合には空気中の酸素を取り込まなくてもよいので
、電気化学セルを密閉系とすることが可能となり、従来
のように水の蒸発およびそれに伴う問題を回避すること
ができる。土た、ガス状の水素を密11する必要もない
ので構造が簡単になる。
、電気化学セルを密閉系とすることが可能となり、従来
のように水の蒸発およびそれに伴う問題を回避すること
ができる。土た、ガス状の水素を密11する必要もない
ので構造が簡単になる。
上述の反応系において、陰極から発生する水素の量は通
電電気量に比例し、IAhにつき、0°C21気圧に換
算して420mjとなる。
電電気量に比例し、IAhにつき、0°C21気圧に換
算して420mjとなる。
上述のプロトン導電性固体電解質の内、カチオン交換膜
としてはパーフルオロカーボン樹脂もしくはエチレンー
ジEニルベンゼン共重合体を母核とし、スルフォン酸基
、カルボン酸基などのイオン交換基をもったものが有用
である。また、これらのカチオン交換膜をプロトン導電
性電解質とするためには水が必要であるので、電気化学
セルの一部が水に浸漬されるようにしておくことがよい
。
としてはパーフルオロカーボン樹脂もしくはエチレンー
ジEニルベンゼン共重合体を母核とし、スルフォン酸基
、カルボン酸基などのイオン交換基をもったものが有用
である。また、これらのカチオン交換膜をプロトン導電
性電解質とするためには水が必要であるので、電気化学
セルの一部が水に浸漬されるようにしておくことがよい
。
モリブドリン酸、タングストリン酸、リン酸ジルコニウ
ム、アンチモン酸等の固体電解質も、ある程度水蒸気を
含んだ形にする必要がある。また、上述の電極にはプロ
トン導電性固体電解質材料を混合すると、一般に作動電
流密度を高くする上で効果的である。
ム、アンチモン酸等の固体電解質も、ある程度水蒸気を
含んだ形にする必要がある。また、上述の電極にはプロ
トン導電性固体電解質材料を混合すると、一般に作動電
流密度を高くする上で効果的である。
ハイドロキノン類を主体とする電極の中に混入するカー
ボンは導電性の乏しいハイドロキノンに対して導電助材
として作用し、カーボンの代りにI金属粉末を用いても
よい。
ボンは導電性の乏しいハイドロキノンに対して導電助材
として作用し、カーボンの代りにI金属粉末を用いても
よい。
本発明による輸液ポンプは、例えば、薬液を1時間当た
り0.1mN程度といった微量を注入するような用途で
は、用いるハイドロキノンも微量でよいし、電気化学セ
ルも、その作用面積にして14以下と極めて小さくなる
ので、使い捨て型として使用するのに適している。なお
、電気化学セル部と薬液吐出′a横部とは別々に用意し
ておき、使用時に両者を合体するような構造にしてもよ
い。
り0.1mN程度といった微量を注入するような用途で
は、用いるハイドロキノンも微量でよいし、電気化学セ
ルも、その作用面積にして14以下と極めて小さくなる
ので、使い捨て型として使用するのに適している。なお
、電気化学セル部と薬液吐出′a横部とは別々に用意し
ておき、使用時に両者を合体するような構造にしてもよ
い。
実施例
第1図は本発明の一実施例にかかる使い捨て型輸液ポン
プの断面構造を示す。1は注射筒、2は内筒、3は薬液
吐出口、4は電気化学セル部、5は薬液、6は水である
。
プの断面構造を示す。1は注射筒、2は内筒、3は薬液
吐出口、4は電気化学セル部、5は薬液、6は水である
。
電気化学セル部4はクロラニルの還元体としてのハイド
ロキノンとカーボン粉末とポリテトラフルオロエチレン
とパーフルオロカーボンスルフォン酸との混合物からな
る陽、横7と、パーフルオロカーボンスルフォン酸から
なる電解質としてのイオン交換wA8と、白金を担持し
たカーボンとポリテトラフルオロエチレンとの混合物か
らなる水素発生電極としての陰・極りとから構成されて
いる。
ロキノンとカーボン粉末とポリテトラフルオロエチレン
とパーフルオロカーボンスルフォン酸との混合物からな
る陽、横7と、パーフルオロカーボンスルフォン酸から
なる電解質としてのイオン交換wA8と、白金を担持し
たカーボンとポリテトラフルオロエチレンとの混合物か
らなる水素発生電極としての陰・極りとから構成されて
いる。
陽極7および陰極9はイオン交換膜8に一体に接合され
ている。陽極7と陰極9との間に電池を電源として直流
電流を通電すると、陰極9から水素が発生し、内筒2が
圧迫され、薬液5が薬液吐出口3から吐出される。
ている。陽極7と陰極9との間に電池を電源として直流
電流を通電すると、陰極9から水素が発生し、内筒2が
圧迫され、薬液5が薬液吐出口3から吐出される。
電気化学セル部4の作用面積を0.52とじ、クロラニ
ルの還元体であるハイドロキノンを50mAh分とし0
、電源としてアルカリマンガン乾電池を用い、1゜25
mAの電流を通電したとき、内#J2には5気圧の圧力
がかかり、薬液としてのインスリンが0.1mj/hの
割合で24時間連続的に吐出された。
ルの還元体であるハイドロキノンを50mAh分とし0
、電源としてアルカリマンガン乾電池を用い、1゜25
mAの電流を通電したとき、内#J2には5気圧の圧力
がかかり、薬液としてのインスリンが0.1mj/hの
割合で24時間連続的に吐出された。
効果
以上詳述した如く、本発明は、極めて小さく、また、そ
のため安価でかつ密閉型電気化学セルを用いる輸液ポン
プを提供するもので、その工業的価値極めて大である。
のため安価でかつ密閉型電気化学セルを用いる輸液ポン
プを提供するもので、その工業的価値極めて大である。
なお、本発明にかかる輸液ポンプは医療用だけでなく、
広く実験室用にも適用できる。
広く実験室用にも適用できる。
第1図は本発明の一実施例にかかる使い捨て型輸液ポン
プの断面構造を示す。 1・・・・・・注射筒 2・・・・・・内筒3・・
・・・・薬液吐出口 4・・・・・・電気化学セル部7
・・・・・・陽極 8・・・・・・イオン交換膜
9・・・・・・陰極 φ 年 1 図
プの断面構造を示す。 1・・・・・・注射筒 2・・・・・・内筒3・・
・・・・薬液吐出口 4・・・・・・電気化学セル部7
・・・・・・陽極 8・・・・・・イオン交換膜
9・・・・・・陰極 φ 年 1 図
Claims (1)
- ハイドロキノン類を主体とする陽極と、プロトン導電
性電解質と、水素発生電極としての陰極とで構成される
電気化学セルに直流電流を通電することによって陰極か
ら発生する水素を加圧源として、液体を直接圧送するか
、ベローズ若しくはダイヤフラムを介して液体を押し出
すか、あるいは注射筒の内筒を前進させて液体を吐出さ
せる機構を用いることを特徴とする輸液ポンプ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1123540A JPH02302263A (ja) | 1989-05-17 | 1989-05-17 | 輸液ポンプ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1123540A JPH02302263A (ja) | 1989-05-17 | 1989-05-17 | 輸液ポンプ |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH02302263A true JPH02302263A (ja) | 1990-12-14 |
Family
ID=14863130
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP1123540A Pending JPH02302263A (ja) | 1989-05-17 | 1989-05-17 | 輸液ポンプ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH02302263A (ja) |
-
1989
- 1989-05-17 JP JP1123540A patent/JPH02302263A/ja active Pending
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