JPH06507826A - 摩擦のない注入ポンプシステム - 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】 っていることを特徴とする請求の範囲１〜５のいずれか１項記載のシステム。

摩擦のない注入ポンプシステム 技術分野 本発明は供給チェンバー中に含有される医薬物質を、てきた。

この技法によりもたらされる改善は、患者がポケット中にあるいはベルトからぶ ら下げてポンプを携帯することであった。小型電気モーターにより駆動するポン プはカテーテル中に連続して医薬物質を注入し、このようにして針と注射器によ る連続した注射を常に行わねばならぬことなく必要な化学療法が提供される。

現在医薬物質を連続的に注入することを目的とした種類のポンプがいくつか市場 で入手できる。第１の種類はローラーのあるポンプである。これらのポンプにお いては、一般にローラーは電気モーターにより回転するシリンダーの周辺部に置 かれる。次にこのローラーが注入チューブの一部分を平坦にする。このシステム は２つまたはそれ以上のローラーが同時に注入チューブと接触するように配置さ れる。従って、第１０−ラーが注入チューブをますます平坦化して内部の流れを 阻止し、他方では同時に第２０−ラーが下流に動き、第１０−ラーでの平坦化に より及ぼされた圧力によって先に平坦化されたチューブの部分を空にして注入チ ューブ中への流れを誘起する。かかる種類のポンプに関する文献としてはヨーロ ッパ特許であるＢＰ−１９８１６号、ＥＰ−１９８１７号およびＢＰ−１９７１ ７９号をあげることができる。

ローラーっきポンプは、非常にシンプルではあるが、注入チューブに平坦化する 作用を及ぼす回転エレメントを演するという欠点がある。必然的に、ローラーと 注入チューブとの間で摩擦が起き、それにより注入チューブの壁内に内部拘束が 生じてその結果皺壁が恒久的に変形する。この壁の変形の結果は、注入用医薬物 質の計測精度が影響を受ける。従ってローラーつきポンプの精度は約１０〜１５ ％である。かかる低い精度は高い注入精度を必要とする物質には受容できない。

第２の種類のポンプはフィンガーを有する種類である。このようなポンプでは、 数個のフィンガーが注入チューブを異なる場所で間欠的に平坦化させる。少なく とも１個のフィンガーが１箇所で注入チューブを平坦化して注入チューブの上流 の流れのどこかを遮断すると、他の少なくとも１個のフィンガーが注入チューブ に及ぼしていた圧力を下流で放離し、そしてそれにより平坦化フィンガーと一緒 に始まって医薬物質の下流への流れが可能となる。

フィンガ一つきポンプは注入チューブに沿って運動する回転エレメントが存在し ないので、注入チューブ壁で摩擦が起こるという欠点はない。それゆえこれらポ ンプはローラーつきポンプよりも正確である。フィンガ一つきポンプでは５％を 越える精度が得られつる。

しかし不運なことに後者ポンプは複雑なカムシステムが関与する機械によるフィ ンガーの駆動を必要とする。

この種のポンプの精度をさらに高めるために、道具の動力学の複雑さに沿ってフ ィンガーの数が増加されてきている。従って米国特許第４，６７１，７９２号記 載のポンプは７本のフィンガーを有する。複雑さのゆえにフィンガーのある小型 化ポンプの実現は不可能である。もう一つの欠点は、それらのうちの最小ではな いが、フィンガー駆動システムの複雑さには高い動力消費と電気モーターバッテ リーをしばしば取替える必要を伴うことである。

やはり注入に用いられる第３の種類のポンプは米国特許第２　、８１８．８１５ 号およびヨーロッパ特許ＥＰ−Ａ−１０３０７３号に記載のものである。この種 類のポンプは、ポンプモーターの駆動シャフトと組み合わさりそして前記シャフ トと首振り運動アングルとも呼ばれるあるアングルをなす軸を有する円盤形をし た硬質部分を特徴とする。モーターが回転すると、モーター駆動シャフトと垂直 をなす平面にリングとして置かれた注入チューブを円盤の外側リムが平坦化する ようにモーターが振動性運動で円盤を駆動させる。

上記した種類のポンプは、ローラーつきポンプにおけるそれのような回転エレメ ントを有しないし、あるいはフィンガ一つきポンプで必要とされるそれのような 複雑なエレメントを有しないという点で前記した欠点を部分的に解決するもので ある。しかしながら、振動性運動で運動された円盤は回転しないと前記文献には 記載されているが、それが回転するのを阻止するものは何もなく、それゆえ円盤 が注入チューブを平坦化すると同時に注入チューブに摩擦を及ぼす。その上従来 法記載のポンプでは注入物質の流れを正確に制御でそれゆえ本発明の目的は前記 問題を解決しそして高い精度を有し、容易に小型化できそしてエネルギー消費の 少ない連続注入用ポンプシステムを提供することである。

本発明の他の目的は、注入チューブとの摩擦を避けるために注入チューブ平坦化 用の回転エレメントを何ら有さず、そして容易に小型化でき動力消費を制限する ために何ら複雑な機械エレメントを有しない注入ポンプシステムを実現すること である。

本発明のさらにもう一つの目的は、米国特許第２．８１８、８１５号に記載され るような硬質振動エレメントを有するが、その振動エレメントはそれが振動する 間回転することはない種類の注入ポンプシステムを提供することである。

本発明のさらにもう一つの目的は振動エレメントが突起部を有していて医薬物質 の流れを正確に計量できるようになっている前記した種類の注入ポンプシステム を提供することである。

それゆえ本発明の目的は、供給チェンバー中に含有される医薬物質を、ポンプに 接続された注入チューブにより、患者の体内に接続されたカテーテル中に連続的 に注入するよう設計された電気モーターおよびポンプを包含する注入ポンプシス テムであって、該ポンプシステムは注入チューブの一部分を平坦となすためのモ ーターにより駆動される平坦化手段をさらに包含していて医薬物質をカテーテル 中に注入するために圧力を及ぼすものであり、注入チューブのこの部分は平面内 に予め定められた曲線形状に配置されており、そして前記平坦化手段は硬質振動 エレメントを包含していて該エレメントの外側リムが前記予め定められた曲線形 状に対応しそしてモーター軸に対する幾何学的位置は硬質エレメントの軸が所定 のアングルでモーター駆動軸と交叉するようになっており、前記硬質エレメント はモーターが回転している期間中垂直平面に対してその外側リムが注入チューブ の第２の部分の別の一部分を平坦化するようになっていてその結果医薬物質が注 入チューブに注入されるものである、注入ポンプシステムを提供することである 。

振動エレメントは固定されたエレメントにより保持されたフォーク形状をした遮 断手段を包含していて、駆動軸に対して垂直な平面に関して硬質エレメントの回 転運動を阻止できるようになっており、それにより平坦化される注入チューブの 一部分上での硬質エレメントの摩擦をすべて回避できる。

図面の簡単な説明 添付図面に関して本発明を以下に詳細に説明することにより、本発明はより良く 理解されよう。

第１図は本発明によるポンプシステムの原理を示す概略図である。

第２図は本発明によるポンプシステムの一形態の断面図である。

第３図は第２図のポンプシステムの形態における平坦化手段として用いられる環 状プレートの垂直断面図である。

第４図は本発明によるポンプシステムの別の形態の断面図である。

第５図は６個の突起部を備えた振動エレメントにより平坦化された注入チューブ の部分の概略図および注入チューブに関する突起部の配置を示す平面図である。

第６図は１２個の突起部を備えた振動エレメントにより平坦化された注入チュー ブの部分の概略図および注入チューブに関する突起部の配置を示す平面図である 。

第７ａ図は第６図の１２個の突起部を有する振動エレメントの底面図である。

第７ｂ図は第７ａ図の１２個の突起部を有する振動エレメントの断面図である。

第８ａおよび８ｂ図は番号をふった６個の突起部を有する振動エレメントの概略 図およびかかる振動ニレメン）・を用いた場合の注入された医薬物質の時間に対 する流れを示すグラフである。

好ましい形態の記載 本発明の原理を第１図に示す。電気モーター１０がシャフト１４によりハブ１２ を回転させる。好ましくは金属製である硬質円盤１６がその軸１８によりハブ１ ２にハブ１２の底部の好ましくはハブの半径の半分である偏心点で接続されてい る。軸１８はハブ１２に対して幾何学的位置で固定されているがしかしその周囲 を自由に回転する。

軸１８はハブ軸２０と３〜８度からなる首振り運動アングルＰＨＩを形成して、 円盤１８がハブ軸に垂直な平面とも同じアングルを形成するようになっている。

後者平面は図面中では水平線として示されている。軸１８は以下にその位置を精 密に示すポイントＸで軸２０と交叉する。

モーターＩＯにより回転されると、ハブ１２は円盤１６を駆動させて軸２０の周 囲を回転運動させそれによりその低い方のポイントかハブ軸と垂直な平面に円２ ２を描く。

これは円盤１６の軸１８をハブ１２の軸２０と交叉させることにより得られる（ それによりさらに軸１８が軸２０と頂点Ｘとで円錐を描く）。交叉ポイントＸは 円２２の平面内にあるのが好ましい。事実、前記した特性は交叉ポイントＸが円 ２２の平面内にないがそれよりわずかに上または下にある場合でもなお真実であ る。

円盤１６の下方のポイントＡが円２２を描くものである、第１図に概略を示した 構造により得られる特性は以下のように説明できる。もし円２２の代りに、平坦 化できるチューブまたは任意の他のエレメントが置かれた場合は、このチューブ またはエレメントはポイントＡで円盤１６により平坦化されよう。チューブのこ の平坦化は、全システムがモーター１０により駆動される間、軸１８が頂点Ｘの 円錐を描く場合は円盤１６はその軸１８周囲の回転を阻止される条件下で円盤１ ６の側面からの摩擦はないであろう。この特性を一端は注入液供給チェンバーに 接続され他方の端が患者に接続されたカテーテルに接続されているチューブの平 坦化に使用でき、それにより注入液をカテーテル内に連続的に注入できる。

第１図に示される原理に基づくポンプシステムの実際上の実施を第２図に言及し て以下に記載する。第２図は本発明によるポンプシステムの好ましい形態の断面 図である。すでに第１図に示すとおり、モーター１０かシャフトＩ４によりハブ Ｉ２に接続されている。このシャフト１４はボルトまたはスクリュー３０による かまたは任意の他の手段によりハブ１２中に固定されている。

環状プレート３２（第１図の円盤１６に相当）がハブ１２のキャビティ３５中に 据えられたシャフト３４によりハブｌ２に対して予め定められた幾何学的位置に 保持されるが、しかし自身の周囲を自由に回転できる。シャフト３４はシャフト ３４を受容するためのキャビティ３５の底部に位置する溝中に合致するジヨイン ト３６によりハブ１２から分離するのを阻止される。以下にさらに記載するとお り、環状プレート３２は突起部３８．４０に特徴がある。

第１図で説明したとおり、モーターがハブ１２を回転させると第１図の円盤１６ に相当する環状プレートが振動運動で動いて、固定されたポイントＸでシャフト １４の軸と交叉するシャフト３４の軸が頂点Ｘの円錐を描く。

この運動中は、環状プレート３２はシャフト１４の軸と垂直な平面中に位置する 円を描く低い方のポイントを有する。第２図の好ましい形態においては、低い方 のポイントは全運動中にわたり変化する突起部の外側面と一致する。突起部の外 側面は、それが低い方の位置にある場合は、環状プレート３２の低い方のポイン トにより描かれる円のところに位置する注入チューブの一部分を平坦化する。従 って、第２図に示されるように、突起部４０は低い方の位置にある場合に支持ス タンド４５の溝内に置かれた注入チューブ４２を平坦化する。環状プレートは複 数の突起部を特徴とするので、別の突起部が注入チューブを平坦化する位置にあ り、それらのいくつかは突起部４０に対して下流にあって最初の平坦化期にあり 一方突起部４０に対して上流にある別のちのはすでに注入チューブの放離期にあ って、これらすべてにより医薬物質が注入チューブを流下することとなる。

本発明で目的としてあげられているように、第２図に示されるシステムは注入チ ューブに対して摩擦がない設計である。それを達成するには、環状プレート３２ がその軸周囲を回転するのを阻止することが必要である。この阻止は、ボール４ ４と連続的に係合してはいるかそれと相互固定されてはいない環状プレートで硬 くロックされたフォーク４３により得られる。モーターｌＯがハブ１２を回転さ せると、ハブ１２のキャビティ３５中で自由に回転するシャフト３４は、注入チ ューブが置かれた水平面に対しては回転運動を有しない、なぜならボール４４に より保持されたフォーク４３により環状プレート３２の回転が阻止されるからで ある。これと対照的に、シャフト３４は基準としてのハブに対して回転運動する 。

ハブ１２に挿入されたシャフト３４の部分またはキャビティ３５の壁土に“テフ ロン“のような潤滑性コートを付着させる必要がある。

第３図は環状プレート３２の垂直断面図を示す。この環状プレートは６個の突起 部を特徴とし、そのうち４個を見ることができ、突起部３８と４０が第２図に示 されており、突起部４６と４８、および他の２個の突起部は突起部４６と４８に よりかくされている。この図面中にはまた環状プレート３２かそれ自体の周囲を 回転するのを阻止するフォーク４３も示されている。これら突起部の末端表面は 環状プレートの中央平面に対しであるアングルをとることができ、それにより所 定の突起部が低い方の位置にあって注入チューブを平坦化する場合に注入チュー ブの平面と実質的に平行となることができる。

これら末端表面はまた注入チューブを損傷しないよう丸味を帯びることもてきる 。

第２の形態を第４図の断面図に示す。示されるとおり環状プレート３２のシャフ ト３４が一部分のみを示すハブ１２の内部にボールおよびソケットジヨイントに より据えられている。シャフト３４と相互依存性のボール５０はハブ１２のソケ ット５２内を自由に運動できる。同じ様式で、シャフト３４の他の末端も固定ス タンド５４のキャビティ５３中を自由に運動できるボール５２と相互依存性であ る。環状プレート３２は一方てはナツト５６により遮断され、他方ではスプリン グ５８により該ナツトに隣接して維持される。第２図に示される形態と同じ様式 で、環状プレート３２は突起部を特徴とし、そのうち突起部６０と６２が示され 、注入チューブ６４を平坦化する位置にいる場合の突起部６２か示される。注入 チューブ６４は支持スタンド６８の溝６６内に受容されている。

突起部の数は以下から判るとおり変動できる。しかしこの数かどうであろうと、 突起部は平坦化すべきチューブ部分が明らかに全く存在しない場所である、注入 チューブの入口と出口の間の位置の上方に突起部がくることのないような様式で 環状プレート周囲に分配されるべきである。従って、６突起部の場合の入ロア０ と出ロア２の間の注入チューブのリング部分を示す第５図または１２突起部を有 する環状プレートの場合の同じ注入チューブを示す第６図のいずれかから判ると おり、突起部が入ロア０と出ロア２の間の、注入チューブが何もない位置の上方 にくることはない。

環状プレート中の突起部の数が多くなればなるほど、医薬物質の流れを調節する 精度か高くなる。事実、これら突起部により、常に１個の突起部は注入チューブ を平坦化している条件下で液体を注入チューブ中に個別量ずつ注入することが可 能となる。もし、所定の時刻に、低い方の位置に何も突起部が存在しないと、注 入チューブに沿って上流へ医薬物質が逆流する危険がある。従って突起部かその 平坦化から放離せんとするときは別の突起部が低い方の位置に到達しようとして いることが必要である。この条件下で、環状プレートにより多数の突起部が存在 する場合はより高い精度で液体か注入系内に入れられる。

その上、突起部は注入チューブ内に圧力ピークを誘発させ、それにより注入チュ ーブのはるかな末端先端で凝血塊が生成するのを回避できる。第５図および第６ 図に示されるとおり、突起部の合計表面は環状プレートの合計表面のおよそ半分 である。この５０％なる値が好ましいが、本発明の範囲から逸脱することなく増 大または減少することさえ可能である。５０％では、各回転で移動する液体量は リング中の注入チューブ内にある全量の約５０％である。第７ａ図は第６図に示 される１２突起部を有する形態における環状プレート３２の底面図である。第７ ｂ図は、平面Ａによる第７ａ図に示される環状プレートの断面図であり、環状プ レートがそれ自身の周囲を回転するのをフォーク４３が阻止するのが示される。

突起部の数は首振り運動アングルにも関連する。広い首振り運動アングル（約８ 度）では明らかに突起部が相互に近接していることを要し、それゆえ流れが逆流 する問題を回避するには非常に多数の突起部を必要とする。これと対照的に首振 り運動アングルが狭いと（約３度）、数多くの突起部は必要としない。上記した 理由づけは環状プレート寸法がどうであろうと適用できることに注意すべきであ る。しかしながら、所定数の突起部についての最適アングルは環状プレート直径 に従って変動する。

第８ａ図および８ｂ図は第５図におけると同じ６突起部を有する環状プレートを 有するポンプを示す。第８ａ図では、突起部は矢印で示されるポンプの回転方向 に従って番号付けされている。このことは、入ロア０に続く注入チューブが初め に突起部ｌにより平坦化され、次に突起部２と続きこのようにして液体を注入チ ューブの出ロア２の方向に移動させることを意味する。

出ロア２から注入チューブに注入される液体流れＤはこうして第８ｂ図における ような時間のパルス函数として表わすことができる。これは注入チューブ中への 液体の注入は突起部１〜５が低い方の位置にある場合に最大となり、そして突起 部６が低い方の位置に到達したときに最小となるという事実からくるもので、こ のことは第８図のＴの現在値と低い方の位置にある突起部の数字との間の下記対 応表に示される。

Ｔ−一・・−・−・−・・・−・→０１２３４１０１１０１第２−８図の形態に おいて示される環状プレートは注入チューブの平坦化用に設計された突起部を特 徴とするが、他の形状も使用できることは当業者には自明であろう。従って、環 状プレートの外側面がシヌソイドプロフィルを有するよう設計することも可能で ある。

環状プレートの外側面は第１図の円盤のそれのように先端が切られているかある いは平面ですらあることができる、但し後者形状は良好な結果を生じるとは思わ れない。

図面に示される形態においては、注入チューブの平坦化できる部分は環状または リング状である。しかしながら、環状とは異なる曲線形状による平面に注入チュ ーブを置いて、この曲線形状に相当する外側リムを有する円盤を用いることも可 能である。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. １．供給チェンバー中に含有される医薬物質を、ポンプに接続された注入チュー ブ（４２）を通って、患者の体内に接続されたカテーテル中に連続的に注入する よう設計された、電気モーター（１０）および該モーターにより駆動されるポン プを包含する注入ポンプシステムであって、該ポンプは前記モーターの駆動シャ フト（１４）軸と予め定められたアングルを有する軸（１８）により駆動される 平坦化手段を包含し、前記平坦化手段は硬質振動エレメント（１６）を包含して おりこのエレメント（１６）の外側リムは、注入チューブの一部分を平坦化する ための前記駆動シャフト（１４）軸と垂直な平面に予め定められた曲線形状（２ ２）に配置された前記注入チューブの一部分と対面していてそれにより圧力を及 ぼしそしてモーターの回転中は医薬物質をカテーテル中に注入するようになって いる注入ポンプシステムであって、前記システムは前記硬質振動エレメントが固 定されたエレメント（４４）により保持されたフォーク形状の遮断手段（４３） を包含していて、前記硬質エレメントが前記駆動シャフト軸と垂直な平面に対し て回転運動するのを阻止し、それにより前記注入チューブの前記一部分上の前記 硬質エレメントのすべての摩擦を回避するところに特徴がある注入ポンプシステ ム。
2. ２．前記硬質エレメント（１６）が実質的に環状形を有しそして前記注入チュー ブの一部分が駆動シャフト軸と垂直な前記平面で円（２２）の弧に従って配置さ れていることを特徴とする請求の範囲１記載のシステム。
3. ３．前記硬質エレメント（１６）が、外側リムに突起部（３８，４０）のあるこ とが特徴である環状プレート（３２）の形状を有しており、これら突起部（３８ ，４０）は円の弧の形状における注入チューブの前記部分を平坦化することを特 徴とする請求の範囲２記載のシステム。
4. ４．前記硬質エレメント（１６）の軸（１８）が前記駆動シャフト軸に対して垂 直な平面と接して位置するポイント（Ｘ）で駆動シャフト（１４）軸と交叉する ことを特徴とする請求の範囲２または３記載のシステム。
5. ５．前記モーター（１０）がハブ（１２）を回転させ、そして前記硬質エレメン トが前記ハブのキャビティ中に自由に据えられたシャフト（３４）と相互依存性 であってそれによりハブがモーターで駆動された場合は前記キャビティ内で自身 の軸の周囲を回転できるようになっていることを特徴とする請求の範囲１〜４の いずれか１項記載のシステム。
6. ６．前記モーター（１０）がハブ（１２）を回転させ、そして前記硬質エレメン トがボール（５０）を有する前記ハブ中に自由に据えられたシャフト（３４）と 相互依存性であってそれにより前記ハブが前記モーターにより駆動された場合に 白身の軸の周囲を回転できるようになっていることを特徴とする請求の範囲１〜 ５のいずれか１項記載のシステム。