JPH06505908A - 埋め込み可能な供給装置用の計量装置 - 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】 め口　の量 舘口億 本発明は埋め込み可能な医薬供給装置に使用される計量装置に関する。より詳細 には、本発明は、本質的にフェールセーフ型で且つ極めて低い作動電力を用いる 流体計量要素に関する。

埋め込み可能な投与装置は多くの医療分野で用いられている。代表例としては、 ＩＮＦＵＳＡＩＤ　ＭＯＤＥＬ　１００及びＭＯＤＥＬ　４００がある。コノよ うな装置は、米国特許第３，７３１，６８１号に開示される技術に基づいており 、該米国特許の技術は、フレオン１１（デュポン社の商品名）の如き流体液体／ 蒸気の形態の推進剤を使用することにより駆動されるベローズ型の医薬リザーバ を採用している。液体／蒸気の平衡は、正圧においてベローズ型の医薬リザーバ を加圧するために用いられている。このような装置は、医薬を保有するリザーバ を毛細管流動通路に連続的に接続し、該毛細管流動通路は粘性の消失によって医 薬を計量する。毛細管流動通路は、医薬の供給部位である出口においてカテーテ ルとしての管を用いる。特定の医薬を濃縮するために、リザーバとカテーテル出 口との間の差圧に応じて、流量が比較的一定のレベルに維持される。

より最近の用途に３いては、各ポンプの再充填の間に、患者が日常的にポンプの 流量を変える必要がある。そのような治療の例としては、糖尿病に対する連続的 なインシュリンの投与、患者が制御する無痛用のモルヒネの投与、並びに、肝臓 の化学療法で使用される口語の投与及び休止サイクルがある。そのようなプログ ラム可能性をもたらすために、種々の計量装置が正圧リザーバと組合わされて来 た。その−例は、米国特許第４，２２１，２１９号に開示されるような、容積ア キュミュレータと共に使用される２位置型のソレノイドがある。上記米国特許第 ４，２２１，２１９号の装置は、アキュミュレータへのあるいはあるいはからの 流体を制御することにより、ソレノイドの位置の関数として種々の医薬の流量を 可能とする。

調節可能な目標値を有する自己調節型のレストリフタすなわち流量制御装置が米 国特許第４，４４７，２２４号に記載されている。高圧ソレノイドポンプと組合 わされる漏洩チェック弁を採用した装置が米国特許第４，７１４，４６２号に開 示されている。加圧アキュミュレータを採用する弁／アキュミュレータ／弁のア センブリが米国特許第４，８３８，８８７号に開示されている。

上述の従来技術の装置は総て、正圧リザーバを使用している。すなわち、このリ ザーバは、出口よりも高いレベルまで加圧される。この装置の形態は、排出量を 計量するために使用される装置のタイプの関数として、利点及び欠点を共に有し ている。例えば、正圧リザーバは、医薬溶液の大量のガス抜き（ｏｕｔｇａｓｓ ｉｎｇ）を防止するという利点を有する。これは、計量装置の投与速度を変える 恐れのある、あるいは、空気を直接注入することにより患者に危険を与える恐れ のある気泡の形成を防止する。また、正圧リザーバの使用により流量を計量する ために必要なエネルギ量が大幅に低減される。その理由は、圧力流体の容積を制 御するに必要とされるエネルギは、同一の圧力の同一の容積の流体を圧送するに 必要とされるエネルギよりも小さいからである。しかしながら、正圧リザーバ技 術を用いると、計量装置が故障した場合に重大な流量の変動が生ずる恐れがある 。制約されない漏洩通路は、リザーバの内容物を制御されない状態で排出する恐 れがある。これは、患者に損傷を与えたりあるいは患者の死を招いたりする場合 がある。

米国特許第４，８３８，８８７号に開示される如き弁／アキュミュレータ／弁の 装置は、高精度の投与、比較的少ない空気の捕捉、広範囲のプログラム性、及び 安全な操作の点において特に有用である。また、この装置の所要作動エネルギは 少ない。これにより、装置の埋め込み寿命はかなり長い。ｌかしながら、これら の装置は、別個の弁並びにアキュミュレータ要素の精密な設計、製造及び組み立 てに伴って高いイニシャルコストを必要とする。このコスト的な問題により、上 記ポンプが広範に使用されない。弁／アキュミュレータ／弁の設計の重要な特徴 は、２つの弁要素を用いることにより、ポンプの安全性を増すために必要な冗長 性がもたらされることである。各弁が独立していることにより、単一の弁が故障 した場合に、相互に排他的な電子的な「ロックアウト（ｌｏｃｋ−ｏｕｔ）Ｊが 可能となる。

上述の第１及び第２の世代の埋め込み可能なポンプの形態は、当該技術が到達で きるベースライン、並びに、考慮されるそれやれの改善をもたらした。所要エネ ルギが少なく、従って、交換のために取り出す間の時間を長くする装置が依然と して必要とされている。また、種々の部位に埋め込むことを可能とするために、 次の装置は最初の装置よりも小さくなければならず、また、購入できる患者の数 を増やすために製造コストをより低くしなければならない。弁／アキュミュレー タ／弁技術の信頼性は極めて高いものであることが示されているが、２つの独立 　。

した弁の使用は機械的な観点からフェールセーフ型ではなく、検知できない漏洩 を生ずる。従って、新規な技術は機械的な観点からフェールセーフ型でなければ ならず、例えば、弁の位置の相互排他性を許容しなければならない。

久翌凶遺！ 埋め込み可能なポンプの技術の現状に基づき、本発明の目的は、独立して制御さ れる弁又は加圧された容積アキュミュレータを用いることなく、別個の投与量を 調節する簡単なアクティブ駆動部材を用いた計量装置を提供することである。

本発明の別の目的は、低レベルの連続的な基礎投与から高レベルの一時的な投与 までの流量をもたらすように変更可能なプログラム可能なパルス型の流量を提供 することである。

本発明の別の目的は、剛性を有する要素又は弾性を有する要素の形状に単に依存 して一定の接触をさせ且つ相互に排他的な流量制御位置を用いた内部シールによ り生ずる危険な漏洩を排除することにより、患者の安全性を改善することである 。

本発明の他の目的は、弁及びアキュミュレータを一体化し、また、部品の数及び タイプを単純化することにより、コストを大幅に低減する埋め込み可能な計量装 置を提供することである。

本発明の更に別の目的は、エネルギ消費量を低減し、且つ、温度、医薬の粘度、 リザーへの圧力並びにポンプの出口圧力に依存しない装置の作動を可能とする容 積制御装置を提供することである。

本発明の蒸気及び他の目的は、受動的なシャトル計量装置を採用する埋め込み可 能な供給装置により達成される。シャトル計量装置は、正圧の医薬リザーバから それぞれの投与量を正確に与える。シャトル機構は、能動的な移動要素すなわち アクティブ移動要素、並びに、受動的なシャトル要素すなわちパッシブシャトル 要素を用いている。シャトル機構は、各要素のからまりあるいは微粒子の汚染に よる重大な漏洩がない。

添付の図面並びに以下の好ましい実施例の説明を参照して本発明を以下に詳細に 説明する。

図面の簡単な説明 図１は、本発明を用いた埋め込み可能な医薬供給装置の必須の要素を示す概略図 である。

図２ａ及び図２ｂは、本発明の第１の好ましい実施例のそれぞれ平面図及び断面 図である。

図３ａ乃至図３ｄは、第１の実施例のシャトル機構の作動を概略的に示している 。

図４ａ乃至図４ｄは、シャトルが図３ａ乃至図３ｄのそれぞれの位置にある場合 の注入装置の排出流量を示す流量対時間のグラフである。

図５ａは、生体の中に埋め込まれた場合の本発明の一般化した制御及び駆動を示 す概略図である。

図５ｂは、計量装置のドライバの好ましい形態を示している。

図６ａ及び図６ｂは、円筒形の線形装置を用いた本発明の第２の好ましい実施例 を示している。

図７ａ及び図７ｂは、円筒形の回転機構を用いた本発明の第３の好ましい実施例 を示している。

図８ａ、図８ｂ、図８０及び図８ｄは、ダイアフラム型のシャトルを有する平坦 な形態を用いた本発明の第４の及び第５の好ましい実施例を示している。

泣凱Ω肛胆な脱型 図１を参照すると、本発明の埋め込み可能な供給装置１″の概略図が示されてい る。一般にはベローズである可撓性のリザーバ１ｏｏが、一般にはフレオンであ る充填流体１０２を収容する容器１０１の中に収容されている。充填流体１゜２ は、容積に関係無く比較的一定の圧力でリザーバ１ｏｏを押圧する安定な蒸気／ 液体圧力をもたらす。

再充填隔膜１０３が、リザーバに投与薬を再充填するためにリザーバ１ｏｏに接 近することを可能とする。図示の実施例においては、リザーバ１００は圧力流体 源１００′を提供する。可撓性のリザーバは、圧力流体源を提供するための装置 の唯一のタイプではないことを理解する必要がある。導管１０４が、リザーバ１ ００から排出カテーテル１０７への入口及び出口を提供する。リザーバ１００と カテーテル１０７との間には、バクテリア／エアフィルタ１０５、受動型のシャ トル計量装置１、流量導管１０６、アクセス隔膜１０８、及び微粒子フィルタ１ ０９が設けられている。計量装置１は、出口１９及び入口２ｏを有している。

入口２０は、バクテリア／エアフィルタ１０５の下流側で導管１０４に接続され ており、一方、出口１９は、アクセスポート１０８及び微粒子フィルタ１０９の 上流側の導管１０６に位置している。

図１は説明用の概略図である。実際には種々の変更を行うことができる。例えば 、リザーバ１００は第１世代のモデルｌｏｏ及びモデル４００装置として示され ているが、他のどのような正圧源を用いることもできることは明らかである。

すなわち、ベローズ／フレオンの例は、種々の正圧投与栗源の一例に過ぎない。

また、フィルタ１０５及び１０９はこの埋め込み可能な装置においてはかなり一 般的であるが、これに限定するものではない。同様に、アクセスポート１０８は 独特の利点をもたらすが、装置の必須の部品ではなく、また、再充填隔膜１０３ さえも、−回仕様型のポンプから取り除くこともできる。

次に図２ａ及び図２ｂを参照して、本発明の受動型のシャトル計量装置１を詳細 に説明する。この装置はハウジング２の中に収容されており、該ハウジングは、 平坦なスライダ３及びシャトル要素４を収容している。矢印３ｏで示すように、 スライダ３は、ハウジング２の中でガイド６．６上を前後に動く。許容ギャップ 「ａ」及び「ｂ」が、スライダ３及びガイド５．６の側部の間に形成されている 。

許容ギャップ「ａ」及び「ｂ」は、スライダ３が矢印３０の方向に移動する際に 、該スライダの長手方向の傾斜を制限する。図２ｂに示すように、頂部及び底部 の平坦な軸受は面７．８に対する垂直方向の許容限界も、ギャップ「Ｃ」及び「 ｄ」によって確立される。従って、横方向のガイド６．６及び垂直方向のガイド ７．８を設けることにより、スライダ３は矢印３０の方向において実質的に直線 的に運動するように拘束される。

二対の機械的なストップ９．１０が、ハウジング２の側部に対するスライダ３の 運動の限界を画定する。スライダは、駆動リンク機構４０を介してドライバ１１ （概略的に示す）によって駆動される。ドライバは、スライダの位置を変更する ためだけに採用されており、直接的、遠隔的、手動的、又は自動的な装置を用い てスライダ３の位置を制御することができる。ドライバ１１の種々の代替例を後 に説明する。

図２ａに示すように、スライダ３には凹所すなわち切欠部１２が形成されている 。スライダの中でのシャトル４の矢印３２の方向への運動は、水平面の縁部軸受 は面１３．１４での緊密な接触、並びに、垂直面の表面７．８の間の接触により 固定される。これにより、水平方向の許容ギャップ「ｅ」及び「ｆ」、並びに、 垂直方向の許容ギャップｒｇＪ及び「ｈ」が確立される。図２ａ及び図２ｂに示 すように、切欠部１２はシャトル４の長さよりも大きな長さを有している。一定 容積のスペースすなわち空所１６が、図２ａの破線によって示されており、これ は、切欠部１２の空間容積とシャトル４の空間容積との間の差を表している。こ の容積１６は、シャトル３に対するシャトル４の相対的な位置に応じて変化する 。

例えば、図２ａに示すように、シャトル４の左側にはシャトル４の右側よりも大 きなスペース１６が存在する。シャトル４が切欠部１２の中にあるものとすると 、スペース１６の全容積は、シャトルの位置に関係無く一定である。従って、シ ャトルが切欠部１２の中で動く際に、容積成分は右側又は左側へ移動するが、ス ペース１６の全容積は一定である。

従って、本発明によれば、シャトル４の運動により確実に排除されないスペース である不掃引容積は、シャトルにより排除される容積に比較して極めて小さくす ることができる。従って、シャトル４とスライダ３との間に偶発的に捕捉される 空気は極めて少な（、計量装置のパルス容積を問題となる程に増大させない。

図２ａに示すように、端部ストップとして機能する端部タブが、切欠部１２内の シャトル４の移動を制限し、これにより、シャトル端部が入口２０又は出口１９ に連通した位置にある時に、シャトル４及びスライダ３のそれぞれの端部の間に 流体が流れる。例えば、シャトル４の右側端部が出口１９の上に位置し、その左 側端部が入口２０に流体連通する流体空所２１に露呈されている状態で示されて いる。タブ１７．１８を設けることにより、シャトル４と切欠部１２の壁部との 間の流れギャップが十分に大きくなり、これにより、シャトル４の阻害されない 運動により、容積スペース１６の迅速な充填及び排出が可能となる。流体出口ボ ート１９はハウジング２に位置し、出口の上に位置する容積スペース１６の部分 を完全に排出する。入口ボート２０はハウジング２の中に位置し、ハウジングの 内部空所２１を介して容積スペース１６の残部と同時に連通ざる。

作動の際には、受動型のシャトル計量装置１はリザーバ１００に取り付けられ、 この状態において、入口２０を介して流入物を受け入れる。スライダ３を動かし 、受動的なシャトル４がこれに応答することにより、別個の計量された量が出口 １９に排出される。本装置の作用は、図３ａ乃至図３ｄ、並びに、図４ａ乃至図 ４ｄに段階的に説明されている。

次に図３ａ及び図４ａを参照すると、計量装置の段階的な作用が、その対応する 吐出量（＃出カテーテル１０７の出口で観測した）と共に示されている。スライ ダ３が図３ａに示す位置にある場合には、高圧の入口２０によりシャトル４の左 側の面に生ずる流体圧が、低圧の出口１９に連通する容積スペース１６の右側似 作用する流体に抗してシャトル４を押圧する。スライダ３は、ドライバ１１（図 ３ａ乃至図３ｄには図示しない）によって左側へは拘束されており、一方、シャ トル４は、入口と出口との間の差圧に応じて矢印で示すように右側へ動く。

従って、容積スペース１６の右側の流体は、シャトル４が導管１２の中で左側か ら右側へ動くに連れて、出口ボート１９から排出される。容積スペース１６の右 側が排出されると同時に、容積スペース１６の左側の部分が充填される。その結 果、シャトル４をスライダ３の中でその最も左側の位置からその最も右側の位置 へ動かしたシャトル４の前後の差圧が、計量装置１から導管１０６を介してカテ ーテル１０７の外方へ流体パルスを押し出す（図１参照）。図３ａにおいては、 シャトルはその右側への運動を完了し、限界タブ１８が切欠部１２の右側の壁部 に接触した状態で示されている。

その結果生ずる時間に関する流量パルスが図４ａに示されている。切欠部１２及 びシャトル４の形状を一定とすれば、上記流量パルスの大きさは再現性があり且 つ一定であり、シャトル４が切欠部１２の中で移動する際のシャトルの行程すな わちストロークによって決定される。図４ａに示すように、装置を通る少量の漏 洩が存在し、これは空隙ギャップｒａ、、「ｂ」、ｒｃ、ＩＳ　ｒｄＪＳ　ｒｅ ＪＳ「ｆ」、「ｇ」及び「ｈ」を通って入口２０から出口１９へ流れる流量によ って決定される。これらギャップの寸法公差を適正に選択することにより、上記 漏洩量を本装置の吐出量に比較して大幅に小さくすることができる。

図３ｂ及び図４ｂは、スライダ３がドライバ１１によって再度右側へ移動する際 のスライダの第２の遷移的な位置を示している。第２の流量パルスが必要とされ る時に、スライダ３は図３ｂに矢印で示すように右側へ動かされる。シャトル４ は流体圧によってスライダ３の中で静止した状態に保たれ、スライダ３が動くと 、以前には入口２０の高圧に露呈された容積スペース１６の左側の流体が今度は 低圧の出口ボート１９の方へ移動し、これと同時に、容積スペース１６の右側の 面が、空所２１を介して入口２０に流体連通する高圧に露呈される（図２ａ及び 図２ｂ参照）。この遷移段階において、カテーテル１０７からの流量は、図４ｂ のグラフに示すギャップ「ａ」乃至「ｈ」によって決定されるパックグラウンド の漏洩量である。

スライダ３を動かすためにドライバ１１に供給された機械的な仕事量は、移動の 際の流体のせん断に起因してギャップ「ａ」乃至ｒｄＪ及びｒｇＪ及び「ｈ」で 生じた流体の粘性損失に等しい。流体の粘性、並びに、スライダ３が移動する速 度に応じて、上記損失を極力小さくすることができる。スライダ３、流体容積、 及びシャトル４を加速するに必要な仕事量を組み合わせると、遷移段階の間に計 量装置４を作動させるためにドライバ１１が必要とするエネルギの総和を決定す ることができる。

図３ｃを参照すると、図３ａと同様に第３の位置が概略的に示されている。スラ イダ３はそのストロークの右側の限界に達していて、容積スペース１６の左側の 流体を出口ボート１９の低圧に連通させており、シャトル４の右側の面の流体は リザーバの圧力に露呈されている。従って、シャトル４の右側の面から左側の面 までのシャトル４の前後のアンバランスにより、図３０の矢印で示すように左側 への運動が生ずる。図３ａの方向とは反対に、この新しいシャトルの運動は、容 積１６の左側の流体を出口ボート１９へ押し出し、これと同時に、容積スペース の右側を再充填する。その結果生じた図４０に示す流体の排出パルスは、時間が 経過しているが図４ａの排出パルスと同じである。図４ａに示すように、パルス が生じた時に一定の漏洩量が生ずる。

図３ｄは、スライダ３及びシャトル４の第４の遷移的な位置を示している。追加 の流体パルスが必要な場合に、スライダ３はその図３０に示す位置から矢印で示 す方向において図３ａの位置へ駆動される。この遷移段階は、図３ｂに示す遷移 段階と機能的には同一である。この遷移段階の間には、図４ｄに示す漏洩流量に よって容積流量が与えられる。

従って、図３ａ乃至図３ｄに示すように、スライダ３の一回の完全なサイクルに おいて、医薬リザーバ１００及び排出カテーテル１０７の圧力の間の差に等しい 差圧で、２つの同一の流量パルスが排出される。特定の速度におけるスライダ３ のサイクル運動が、受動型のシャトル計量装置１の排出量を決定する。

図３ａ乃至図３ｄに示すように、スライダ３及び／又はシャトル４がいずれの位 置において詰まりすなわち閉塞を生じても、流量の劇的な増加を起こさない。

事実、そのような故障を生じた装置から生ずる流量は、図４ａに関して上で説明 したようにギャップ「ａ」乃至「ｈ」を通る漏洩量たけである。この状況は、弁 ／アキュミュレータ／弁の装置と比較すべきであり、該装置においては、固着し て開放した弁が大幅な流量増加を生じ、両方の弁が故障で開いたままになると極 めて過剰の投与量が生ずる。また、ハウジング２、スライダ３及びシャトル４の 材料の選定に応じて、表面張力を用いて許容ギャップ「ａ」乃至「ｈ」の中の空 気の捕捉量を増大させることができる。空気はスライダ３が運動する間の高いせ ん断力を減少させ、従って、スライダの位置決めに必要とされる全体的なエネル ギを減少させる。また、蒸気シールを形成することにより、装置の漏洩量も減少 させる。代替例においては、強磁性流体と組み合わせた永久磁石を用いてギャッ プのシールすることができる。

図５ａを参照すると、受動型のシャトル計量装置１の第１の好ましい実施例が、 埋め込み可能な注入装置の中に収容されている。図５ａは、種々の制御装置と作 動手段との間の関係を説明している。図５ａにおいて、計量装置１は、ポンプハ ウジング１２１の中に収容された状態で示されている。この装置は皮膚の線１２ ２の下に埋め込まれている。従って、ハウジング１２１は、図１に示す注入装置 の要素を備えていることは理解されよう。リンク機構は、ドライバ１１の作動に よりスライダ３の並進運動及び運動を生ずる技術である。従って、リンク機構４ ０は、ドライバ１１をスライダ３に物理的に接続する機械的なリンク機構とする ことができる。リンク機構はまた、静電的、磁気的、熱的、又は、流体的なリン ク機構とすることもできる。ドライバ１１は、モータ、磁石、バネ要素、ソレノ イド、形状記憶合金、圧縮性流体、又は、加熱要素等とすることができる。ドラ イバ１１は、プログラム可能あるいは予め設定した流量スケジュールで一定とす ることができる。ドライバ要素１１を適宜なドライバリンク機構４０に合致させ る際のドライバ及びリンク機構の選定は当業者には理解できることであり、ドラ イバを特定の用途に選定した後には当業界で周知の事項である。

−膜化した外部コントローラ１２３が図５ａに示されており、該コントローラは 、皮膚の表面１２２を通るリンク機構１２４を介してドライバ１１に接続されて いる。接続リンク１２４は、命令情報をドライバ１１に伝達するため、あるいは 、ドライバ１１をトランスジューサとして作動させる電力を伝達してリンク機構 ４０を介してスライダ３を動かすために使用される。従って、要素１２４として 概略的に示すリンク機構を介する接続は、電気的、磁気的、電磁的、機械的、油 圧的、熱的、又は光学的なものとすることができる。簡単な外部コントローラ１ ２３の例はプラスチックボタンとすることができ、該ボタンは、その下で剛性且 つ弾性の隔膜がスライダ３に接合されている皮膚の線１２２に圧力を与える。

ボタンから皮膚を介して隔膜に圧力が伝達されるとスライダ３が動き、これによ り、ボタンを離すと、隔膜の弾性によりスライダ３はその元の位置に復帰する。

従って、皮膚の上のボタンを押す毎に、２つの流量パルスが生ずる。同様に、よ り精密な外部コントローラ１２３はマイクロプロセッサ基準のハンドベルト型の ユニットとすることができ、該ユニットは、無線周波数のリンクによって埋め込 まれた遠隔型のコイルに情報を与えることができる。埋め込まれたマイクロプロ セッサ及び電源はモータに間欠的なエネルギを与え、該モータは、流体シールを 通る軸を介してスライダ３を往復動させる。上記両方の構成は、埋め込み可能な ポンプの技術分野では理解可能な構成である。

ドライバ１１及びリンク機構４０は別個の要素として概略的に示されている。

しかしながら、これら要素を同一の要素とすることができることは理解されよう 。

例えば、マイクロプロセッサ基準である場合には、外部コントローラ１２３は、 スライダ３の作動を実時間で直接制御するプログラムされた総ての情報を保持す ることができる。永久磁石をスライダ３に接合し、皮膚の線１２２の外側の第２ の永久磁石によって制御することができる。外部磁石の位置はプログラム可能な リニアアクチュエータで制御する。そのような構成の場合には、接着剤を有する 内部永久磁石をドライバ１１及びリンク機構４０とすることができる。外部永久 磁石及びプログラム可能なアクチュエータはコントローラ１２３を構成し、磁石 により生じる磁場が接続リンク１２４を提供する。

好ましい実施例の一例として、図５ｂは、磁気的なドライバ１１、及び、形状記 憶合金のワイヤで作動されるリンク機構４０を示している。例えば、スライダ３ は耐食性を有する強磁性合金から形成され、運動可能な永久磁石要素４１が、ス ライダのハウジング２の一部として形成される軸受は面４２．４３によって拘束 される。磁石４１の並進運動の軸線が両方向の矢を有する矢印４４で示されてお り、該矢印は、スライダ３の運動と平行な運動を示している。強磁性のスライダ ３が磁石要素４１に吸引されると、これら要素は一体となり、これにより、磁石 ４１が右側あるいは左側へ動くと、スライダ３も右側あるいは左側へ動く。この 関係は、受動型のシャトル計量装置１の流体密性を阻害することなく、スライダ ３の運動を制御することを可能とする。

図５ｂを再度参照すると、磁石４１の位置は、ニッケル／チタンの２つの形状記 憶合金（ＳＭＡ）から成るアクチュエータワイヤ４５．４６によって制御され、 これらアクチュエータワイヤは、磁石４１の中心に機械的に取り付けられている が、電気的には磁石からまた相互に絶縁されている。アクチュエータワイヤ４５ ．４６には導線４７．４８がそれぞれ取り付けられており、これら導線は電子的 なパルスモジュール４９に接続されている。アクチュエータワイヤ４５．４６の 外方端も、図５ｂに示すようにハウジング２に機械的且つ電気的に取り付けられ ている。

パルスモジュール４９を介して導線４７又は４８を励起すると、電流がＳＭＡワ イヤ４５又は４６にそれぞれ流れ、これにより、ワイヤの内部加熱及び軸方向の 収縮が生ずる。記憶ワイヤ４５を励起した場合には、収縮により磁石４１が右側 へ引っ張られ、また、記憶ワイヤ４６を励起した場合には、磁石は左側へ引っ張 られる。導線４７及び４８を介してワイヤ４５．４６を繰り返し励起することに より、磁石４１の位置が往復動し、スライダ３を前後に動かす。これにより、計 量装置１からの流量パルスの流れが生じ、従って、制御されたポンプの注入速度 が得られる。電気的に刺激される形状記憶合金のワイヤを簡単且つ廉価並びに力 の大きなアクチュエータとして使用することは周知であり、その理論的な作用は ここでは説明しない。そのような要素の詳細については、”Ｕｓｉｎｇ　ａｈａ ｐｅ　Ｍｅｍｏｒｙ　Ａ１１ｏｙｓ　（Ｄａｒｅｌ　Ｈｏｄｇｓｏｎ、Ｐｈ。

Ｄ、、５ｈａｐｅ　Ｍｅｍｏｒｙ　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ、Ｉｎｃ。

５ｙｎｎｙｖａｌｅ、ＣＡ、　１９８Ｂ）”を参照することができる。

次に、図５ａの要素を図５ｂの注入制御装置と比較すると、磁石４１、軸受は面 ４２．４３、アクチュエータ４５．４６、導線４７．４８、及びプログラム可能 な電源４９は総てドライバ要素１１に対応しており、強磁性のスライダ３と永久 磁石４１との間の磁気的な引力が接続リンク４０を構成している。図５ｂは、ド ライバ１１及び接続リンク４０の簡単な特定の実施例を示しており、この実施例 は低い電力消費量を示し、部品点数が少なく、低コストの製造に適している。

次に図６ａ及び図６ｂを参照すると、受動的なシャトルの第２の好ましい実施例 が示されている。図６ａ及び図６ｂは、円筒形の直線型の装置を使用することを 示し、この装置においては、シャトル部材１３０は円筒形であり、スライダ１３ １も上記シャトルと同軸状の円筒形の要素である。この実施例においては、部分 的な切断図である図６ｂに通路ｒＪＪで示すように、高圧の入口は中央に位置し ており、該通路は、２つの低圧の出口「Ｉ」及び「Ｋ」の間の中央に位置してい る。

円筒形のシャトル１３０は、円筒形のスライダ１３１の２つの半部によって、ハ ウジング１３６の密接に嵌合する円筒形の孔１３２の中に拘束されている。円筒 形のスライダ１３１の位置はヨーク１３３によって保持されており、該スライダ の運動は、リンク機構１３５を介してドライバ要素１３４によって双頭の矢印１ ３７で示すように制御される。図１乃至図５ｂの第１の好ましい実施例のように 、リンク機構１３５を介するエネルギの伝達様式は、ドライバ１３４の性質に応 じて選択される。限界ストップ１３８．１３９を用いてシャトル１３０の面がス ライダ１３１に緊密に接触するのを防止し、これにより、往復動の間にスライダ １３１から離れる際のシャトル１３０の応答が迅速となる。

図６ｂを参照すると、通路「工」、「Ｊ」及び「Ｋ」の中の圧力は、図１とはそ の高圧及び低圧が反転している。この第２の好ましい実施例においては、他の総 ての実施例と同様に、入口及び出口の通路の圧力の検知により、本発明の是内的 な作動原理に影響を与えることなく、低圧から高圧あるいは高圧から低圧へ切り 替えることができる。特定の用途に対する設計的な選択により流通路の検知を行 うことができる。他の総ての点に関して、この実施例の作動は図２ａ及び図２ｂ の装置と同一であり、従ってその作動をこれ以上は詳細に説明しない。

図７ａ及び図７ｂは本発明の第３の好ましい実施例を示している。この実施例に おいては、スライダは回転型の要素であり、その中には円筒形のシャトルが収容 されている。より詳細には、ハウジング１４０は、頂部キャップ１４２及び底部 キャップ１４３によって包囲された垂直方向の円筒形の孔１４１を有している。

その状態は図７ｂに示されている。円筒形の回転スライダ１４４が、円筒形の孔 １４１の中で回転軸線「Ｎ」の周囲を自由に回転する。高圧通路「Ｌ」が、流体 をシャトルの通路１４６へ伝達し低圧通路「Ｍ」へ向ける。切断図である図７ａ を参照すると、シャトル通路１４５の高圧側が通路から流体を充填され、一方、 低圧側の流体は、シャトル１４６の面の前後の流通路り及びＭの間の差圧により 、同時に通路Ｍに排出される。この効果によりシャトル要素１４６は右側へ動く 。

円筒形のシャトル１４６の運動は、左側及び右側の機械的なストップ１４７．１ ４８によって制限され、これらストップは、図７ａ及び図７ｂに示すように、円 筒形の孔１４１の簡単な部品である。幾何学的に制約されるシャトル１４６の運 動は、円筒形のスライダ１４４が後に説明するように軸線Ｎの周囲で回転する際 に、正確且つ再現性のある流体容積の計量を行う。

作動の際には、新しいパルスを供給する時には、エネルギリンク機構１５０を介 するドライバ１４９の作動により、回転型のスライダ１４４が軸線Ｎの周囲を回 転する。回転型のスライダ１４４が曲がった矢印１５１の方向に１８０１′動い た後に、円筒形のシャトルの位置は、通路「Ｍ」付近のその通常の休止位置から 通路［ＬＪ付近の左側の位置（この位置は図７ａ及び図７ｂに示す位置、すなわ ち、スライダ１４４の回転の直後で且つシャトル１４６が通路り及びＭの間の差 圧に応答する直前の位置である）へ変化する。円筒形のシャトル１４６の面の前 後の新しい差圧は、シャトル通路１４５の中で円筒形のシャトル１４６を矢印１ ５２で示すように左側から右側へ再び移動させる。この運動により、シャトル通 路１４５の左側には通路りかも高圧流体が充填され、また同時に、低圧の通路Ｍ を介して右側から制御された流体容積が排出される。スライダ１４４を繰り返し 回転させると、シャトル１４６が高圧／低圧の差圧を交互に受ける際に、別個の 流体容積が繰り返し排出される。

他の実施例と同様に、この実施例においても同一のパルス容積を排出することが できることは当業者には理解されよう。また、第１の実施例と同様に、シャトル 通路１４５と円筒形のシャトル１４６との間、回転型のスライダ１４４と円筒形 の孔１４１との間、頂部キャップ１４２と回転型のスライダ１４４との間、並び に、底部キャップ１４３と回転型のスライダ１４４との間に空隙ギャップが形成 される。寸法公差を慎重に選定することにより、各容積パルスの間の流体の漏洩 を極力少なくするように上記ギャップを設計することができる。他の総ての点に 関して、この装置の作用は第１の実施例の作用と同一であり、その流れの波形が 図４ａ乃至図４ｄに示されている。

次に図８ａを参照すると、本発明の第４の好ましい実施例が概略的に示されてい る。この実施例においては、受動型のシャトル計量装置１が、図２ａ及び図２ｂ の実施例と同様の平坦なスライダとして示されているが、流動装置のボートの位 置は、２つの低圧通路「Ｑ」及び「Ｓ」にそれぞれ対向する２つの高圧通路「Ｐ 」及び「Ｒ」を形成するように変更されている。後に詳述するように、スライダ ３はシャトル要素４をもたらすように変更されており、該シャトル要素の方向は この場合にはスライダの運動方向に対して直交する。

次に、図２ａ及び図２ｂの要素と同様の符号が付されている図８ｂの平面図及び 図８０の断面図を参照すると、図２ａの実施例と機能的には同様の第４の好まし い実施例が示されており、この実施例においては、ハウジング２は、軸受は面５ ．６．７．８に沿って運動可能なスライダ３を拘束している。しかしながら、ス ライダ３の中で中央に固定されているのは、シール接続部１６２を介して可撓性 のダイアフラム１６１に対して流体密に接続された直交する円筒形の孔１６０で ある。

この実施例の作用においては、スライダ３が双頭の矢印３０で示す方向に前後に 動くと、シャトルのダイアフラム１６１が、高圧及び低圧の通路の対Ｐ／Ｑ及び Ｒ／Ｓに交互に流体連通する。その作用は図２ａ及び図２ｂと同様であるが、ボ ートの配列は、シャトルの運動方向が第１の実施例に示す方向に直交するように なされている。この運動は、図８０に双頭の矢印３２で示されている。例えば、 図８０を参照すると、可撓性のダイアフラム１６１は、通路Ｑの低圧に比較して 高い通路Ｐの高圧に応じて、上方に傾いた状態で示されており、この状態は、図 ８０に示すスライダ３の位置におけるダイアフラム１６１の休止位置である。他 の実施例と同様の態様で、通路Ｐからの高圧がダイアフラム１６１の中へ流体を 上方に向けて押圧する際に、一定の流体量が通路Ｑから排出される。シャトルの ダイアフラム１６１の張力が、計量した量よりも多い量の流体が排出されるのを 防止し、これにより、図４ａと同様の流量波形がカテーテル１０７を通って出る 。

流体の新しいパルスが必要とされる時に、図８０のスライダが右側へ移動され（ ドライバ及びリンク機構は図示されていない）、スライダの限界タブ１０がハウ ジングの右側の壁部に接触するまで、シールされたハウジング２の中の流体を流 体空所２１の右側からノ１イバス通路１６３を介してスライダ３の左側へ循環さ せる。それ以前には低圧通路Ｑに接触していたシャトルのダイアフラム１６１の 頂部が、この時点において通路Ｒの中の高圧流体を受け、これと同時に、ダイア フラム１６１の下方の流体容積が低圧通路Ｓに露呈される。この反転した圧力は 、シャトルのダイアフラム１６１を下方へ押圧し、これにより、一定のパルス容 積を微粒子フィルタ１０９を介して低圧通路Ｓに繰り返し入れ、カテーテル１０ ７から排出させる。このサイクルは、他の流量パルスが必要とされた時に完了し 、スライダ３は図８０に示すようにその元の位置に戻る。

最後に図８ｄを参照すると、図８ｂ及び図８０に示すシャトルのダイアフラムの 好ましい実施例の変更例が示されている。この実施例においては、シャトルプレ ート１６４は、スライダ３の直交する孔１６０の中に位置した状態で示されてい る。円形のシャトルプレート１６４は、環状のりテーカ１６６によって０リング のシール面１６５に圧接されており、上記リテーナは、溶接、接着剤等によりス ライダ３に対して確実に取り付けられている。環状のリム１６７が０リング１６ ５を拘束し、後に説明するようにシャトルプレート１６４の下方への運動を制御 する限界ストップの役割を果たしている。

０リング１６５に圧接されたシャトルプレート１６４は、高圧通路Ｐと低圧通路 Ｑとの間の可撓性の液体密シールを形成する。しかしながら、流体シールを形成 するために使用される０リング１６５への圧縮力は、シャトルプレート１６４の 前後の差圧により生ずる力よりもかなり小さく、従って、シャトルプレート１６ ４は、通路Ｐ及びＱと通路Ｒ及びＳとの間の差圧に応じて、双頭の矢印３２で示 す方向に自由に上下する。シャトルプレート１６４のこの移動は、リテーナ１６ ６及び限界ストップ１６７の位置によって制御される。従って、圧力通路の対Ｐ ／Ｑ及びＲ／Ｓ　（矢印３０）の間を移動する機械的なスライダ３の周期的な運 動に応じて、再現性のある一定の流体パルスが、シャトルの他の実施例と同様に 、排出カテーテル１０７から排出される。

種々の好ましい実施例を説明したが、本発明がこれら実施例に限定されないこと は当業者には理解されよう。他の実施例を用いて本発明の範囲を満たすことがで きる。

ｒｌ　１１ ＦＩＧ、　６ｂ １−１ｌ−１−Ａ、　ＰｃＴ’υＳ　９２１０６４８４国際調査報告

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．埋め込み可能な供給装置において、圧力流体源（１００′）と、 流体を排出するための導管（１０６）と、前記流体源から流体を受け取り前記導 管に別個の流体パルスを送る計量要素（１）とを備え、前記計量要素が、前記流 体源に流体連通する入口（２０）と、前記導管並びにその間の空所（１６）に流 体連通する出口（１９）と、前記ハウジングに設けられて前記入口及び前記出口 に対して相対的に運動する第１の可動手段と、前記第１の可動手段によって保持 され、前記空所の中の差圧に応じて前記空所から前記出口へ流体を排出する第２ の可動手段と、前記第１の可動手段を動かす移動手段とを備えることを特徴とす る埋め込み可能な供給装置。 ２．請求項１の埋め込み可能な供給装置において、前記第１の可動手段が、前記 ハウジングに設けられるスライダ（３）を備え、該スライダが、所定の容積（１ ６）を有する凹所（１２）を備え、前記第２の可動手段が、前記凹所に設けられ て該凹所の中の流体の差圧に応じて運動可能なシャトル（４）を備えることを特 徴とする埋め込み可能な供給装置。 ３．請求項１の埋め込み可能な供給装置において、前記ハウジングは、前記スラ イダの運動を拘束すると共に、前記入口から前記出口へ所定の速度で流体を通過 させる通路（ａ，ｂ，ｃ，ｄ）を前記スライダの周囲に形成するガイド手段を備 えることを特徴とする埋め込み可能な供給装置。 ４．請求項１の埋め込み可能な供給装置において、前記移動手段を制御するため の制御手段を更に備え、前記計量要素から所定の速度で流体パルスが送られるこ とを特徴とする埋め込み可能な供給装置。 ５．請求項１の埋め込み可能な供給装置において、前記第１の可動手段が、前記 空所に設けられるシリンダ手段と、該シリンダ手段を保持するヨーク（１３３） とを備え、前記ヨークを動かす手段は、前記空所の中の前記シリンダ手段の位置 を変更し、前記第２の可動手段は、前記シリンダ手段と軸方向において整合して 前記空所に設けられる円筒形のシャトル（１３０）を備えることを特徴とする埋 め込み可能な供給装置。 ６．請求項５の埋め込み可能な供給装置において、前記シリンダ手段は、分離さ れた一対の円筒形の要素（１３１）を備え、前記円筒形のシャトルは前記分離さ れた円筒形の要素に整合されることを特徴とする埋め込み可能な供給装置。 ７．請求項６の埋め込み可能な供給装置において、出口（１）（ｋ）、並びに、 これら出口（１）（ｋ）の間に位置する流体入口（ｊ）を備えることを特徴とす る埋め込み可能な供給装置。 ８．請求項１の埋め込み可能な供給装置において、前記第１の可動手段は、前記 ハウジング（１４０）の中で回転可能な円筒形の部材（１４４）を備え、前記月 筒形の部材は、該円筒形の部材の回転軸線に直交して配列される孔（１４１）を 有しており、前記第２の可動手段が、前記孔の中に設けられるシャトル（１４６ ）を有することを特徴とする埋め込み可能な供給装置。 ９．請求項８の埋め込み可能な供給装置において、前記ハウジングはその両側に 入口（Ｌ）及び出口（Ｍ）を有し、前記円筒形の部材は、前記孔を前記入口及び 出口に整合させるように回転可能であることを特徴とする埋め込み可能な供給装 置。 １０．請求項１の埋め込み可能な供給装置において、前記第１の可動手段は、前 記ハウジングに設けられるスライダ（３）を有し、該スライダは、所定の容積（ １６）を有する凹所（１６０）を備え、前記第２の可動手段は、前記入口及び前 記出口に対して相対的に変位可能なダイアフラム（１６１）を備えることを特徴 とする埋め込み可能な供給装置。 １１．請求項１０の埋め込み可能な供給装置において、前記ハウジングに設けら れる入口（Ｐ）（Ｒ）及び出口（Ｑ）（Ｓ）を備え、第１の入口（Ｐ）は第２の 出口（Ｑ）の反対側に設けられ、第２の入口（Ｒ）は第１の出口（Ｓ）の反対側 に設けられ、前記スライダの運動により、前記ダイアフラムが入口及び出口の間 で交互に位置して流体を同時に供給及び再充填することを特徴とする埋め込み可 能な供給装置。 １２．埋め込み可能な供給装置において、圧力流体源（１００′）と、 流体を排出するための導管（１０６）と、前記流体源から流体を受け取り前記導 管に別個の流体パルスを送る計量要素（１）とを備え、前記計量要素が、前記流 体源に流体連通する入口（２０）と、前記導管並びにその間の空所（１６）に流 体連通する出口（１９）と、前記入口及び出口に隣接して前記ハウジングに設け られる第１の可動手段と、前記空所に設けられて前記第２の手段の前後の差圧の 関数として運動可能な第２の可動手段と、前記入口及び出口を開放並びに阻止す る位置に前記第１の可動手段を位置させる移動手段とを備え、前記第２の可動手 段が前記出口に向かって移動することにより、前記流体源からの流体が前記空所 の中へ入り、流体のパルスが前記導管の中へ供給されることを特徴とする埋め込 み可能な供給装置。 １３．請求項１２の埋め込み可能な供給装置において、前記第１の可動手段は前 記ハウジングに設けられるスライダ（３）を備え、該スライダは凹所（１２）を 有し、前記第２の可動手段は、前記凹所に設けられて該凹所の中の流体の差圧に 応じて運動可能な平坦なシャトル（４）を備えることを特徴とする埋め込み可能 な供給装置。 １４．請求項１２の埋め込み可能な供給装置において、前記ハウジングは、前記 スライダの運動を拘束すると共に、前記入口から前記出口へ所定の速度で流体を 通過させるための通路（ａ，ｂ，ｃ，ｄ）を前記スライダの周囲に形成するガイ ド手段を備えることを特徴とする埋め込み可能な供給装置。 １５．請求項１２の埋め込み可能な供給装置において、前記移動手段を制御する ための制御手段を更に備え、前記計量要素から所定の速度で流体パルスが送られ ることを特徴とする埋め込み可能な供給装置。 １６．請求項１２の埋め込み可能な供給装置において、前記第１の可動手段は前 記空所に設けられる分割型のシリンダ（１３１）と、該分割型のシリンダを保持 するヨーク（１３３）とを備え、前記移動手段は、前記ヨークに取り付けられて 前記空所の中の前記分割型のシリンダの位置を変更し、前記第２の可動手段は、 前記分割型のシリンダに軸方向において整合され且つ該シリンダの各部分の間で 前記空所の中に設けられる円筒形のシャトル（１３０）を備えることを特徴とす る埋め込み可能な供給装置。 １７．請求項１６の埋め込み可能な供給装置において、前記シリンダは、軸方向 において整合された一対の円筒形の部分（１３１）を備え、前記円筒形のシャト ルは前記円筒形の部分に整合されることを特徴とする埋め込み可能な供給装置。 １８．請求項１７の埋め込み可能な供給装置において、出口（１）（Ｋ）、並び に、これら出口（１）（Ｋ）に設けられる流体入口（Ｊ）を備えることを特徴と する埋め込み可能な供給装置。 １９．請求項１２の埋め込み可能な供給装置において、前記第１の可動手段は、 前記ハウジング（１４０）の中で回転可能な円筒形の部材（１４４）を備え、該 円筒形の部材は、該円筒形の部材の回転軸線に直交する孔（１４１）を有し、前 記第２の可動手段は、前記孔の中に設けられるシャトル（１４６）を備えること を特徴とする埋め込み可能な供給装置。 ２０．請求項１９の埋め込み可能な供給装置において、前記ハウジングは、その 両側に設けられる入口（Ｌ）及び出口（Ｍ）を有し、前記円筒形の部材は、前記 孔を前記入口及び前記出口に整合させるように回転可能であることを特徴とする 埋め込み可能な供給装置。 ２１．請求項１２の埋め込み可能な供給装置において、前記第１の可動手段は、 前記ハウジングに設けられるスライダ（３）を備え、該スライダは、所定の容積 （１６）を有する凹所（１６０）を備え、前記第２の可動手段は、前記入口及び 前記出口に対して相対的に変位可能なダイアフラム（１６１）を備えることを特 徴とする埋め込み可能な供給装置。 ２２．請求項２１の埋め込み可能な供給装置において、前記ハウジングに設けら れる入口（Ｐ）（Ｒ）、並びに、出口（Ｑ）（Ｓ）を備え、第１の入口（Ｐ）は 第２の出口（Ｑ）の反対側に設けられ、第２の入口（Ｒ）は第１の出口（Ｓ）の 反対側に設けられ、前記スライダの運動により、前記ダイアフラムが入口及び出 口に交互に位置し、これにより、流体を同時に供給及び再充填することを特徴と する埋め込み可能な供給装置。 ２３．請求項１２の埋め込み可能な供給装置において、前記第１の可動手段を動 かす前記移動手段は、前記ハウジングに設けられる磁石（４１）と、該磁石に接 続されて該磁石を動かし従って前記第１の可動手段を駆動する形状記憶合金（４ ５、４６）とを備えることを特徴とする埋め込み可能な供給装置。