JPH10503161A - 注入のためのガス供給装置及び組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は反応して推進ガスを発生する化学物質（１１７、１１９）、推進ガスを利用して制御された流量で流体（１０３）を供給する装置（１００）、及び流体（１０３）の供給を制御する推進ガスを発生するための方法に関するものである。

Description

【発明の詳細な説明】 注入のためのガス供給装置及び組成物 発明の背景 １．発明の分野 本発明は、化学反応物質、組成物、反応物質の製造方法、及び注入ポンプから 流動体を送り出すためのガス圧力を発生させる装置に関する。２．技術背景 患者に注入液体を送り出すためにガス圧力を使用して動作する注入ポンプの技 術にはいくつかの例がある。例えば、バロン（Baron）の米国特許第４３７９４ ５３号明細書に記載された注入バッグは、混合した際にガスを発生させるよう反 応し、内部バッグを膨張させて注入バッグから液体を送り出す、一組の化学反応 物質を収容した内部バッグを備えている。同様に、米国特許第４３７９４５３号 明細書中、発明者であるバロンは、注入バッグからの液体を絞り出すよう、袖口 の折返しのような（cuff-like）装置中に化学反応物質を配置した。 化学反応の必要がないガス圧力の使用もまた実証されてきた。米国特許第５１ ０６３７４号明細書を参照されたい。 しかしながら、上述の各特許においては、オペレータがガス圧力、最終的には 装置からの液体の流速を制御する能力の限界が存在する。バロンは米国特許第４ ３７９４５３号の明細書中、この問題を複数の化学反応を利用することにより解 決することを試みた。しかしながら、このシステムは圧力、結果として流速中に ２つの「ピーク」を単に生成するにすぎない。 したがって、ガスを発生させる化学反応物質の使用により速度制御された注入 装置の必要性が技術上存在している。 発明の概要 本発明は、前述の技術上の問題を、特別の化学反応物質、化学反応物質の組成 物、化学反応物質の製造方法、並びに、注入ポンプにおける制御されたガスの発 生及びその結果得られる注入ポンプからの制御された液体の流速を可能とする装 置を提供することによって解決する。 本発明の第１の態様によれば、反応を生み出す二酸化炭素中で使用される、速 度を制限する爪の速度制御成分 に混合され、固体塊に形成されるアルカリ金属炭酸塩を含む組成が提供されてい る。好ましい実施例では、アルカリ金属炭酸塩は、炭酸ナトリウム、重炭酸ナト リウム、炭酸マグネシウム、及び炭酸カルシウムからなる群から選択される。他 の好ましい実施例では、速度制御成分は、ポリビニルピロリドン、ポリエチレン グリコール、ポリビニルアルコール、及び架橋されたカルボキシメチルセルロー スナトリウムからなる群から選択される。好ましくは、塊は、二酸化炭素を発生 させるため炭素に反応する液体の化学物質に無反応の材料で部分的にコーティン グされる。さらに、好ましくは、その材料が液体の化学物質中で溶解しないもの である。非常に好ましい実施例では、塊は、その機械的特性と硬度を高めるのに 効果的な量の水と反応する。 本発明の第２の態様によれば、ガスの発生により容器から液体を押し出すため の装置が提供されている。該容器は、該容器と流通する実質的に外壁を有する密 閉ハウジングを含み、さらに該ハウジングは、固体塊に形成されるアルカリ金属 炭酸塩、二酸化炭素ガスを発生させるため炭素に反応する液体の化学物質、及び 炭素と液体の化学物質を化合させるための手段を含み、別々に封入している。好 ましくは、アルカリ金属炭酸塩は、炭酸ナト リウム、重炭酸塩、炭酸マグネシウム、及び炭酸カルシウムからなる群から選択 される。また、好ましくは、液体の化学物質は、クエン酸及び酢酸の溶液からな る群から選択される。好ましい実施例では、さらに塊は、炭素に混合された速度 を制限する量の速度制御成分を含む。他の好ましい実施例では、塊は、二酸化炭 素を発生させるため炭素に反応する液体の化学物質に無反応の材料で部分的にコ ーティングされる。好ましくは、その材料が液体の化学物質中で溶解しないもの である。非常に好ましい実施例では、塊は、その機械的特性と硬度を高めるのに 効果的な量の水と反応する。好ましい実施例では、化合手段は、ハウジングの外 壁を通じた力の作用により貫通されるのに適した可撓性部材からなる。 本発明の第３の態様によれば、ガスの発生により容器から液体を押し出すため の装置が提供されている。該容器は、固体塊に形成されるアルカリ金属炭酸塩と 、二酸化炭素ガスを発生させるために炭素と反応する液体の化学物質とを取り囲 み、別々に封入している、容器とガス連通して位置する疎水膜と、炭素と液体の 化学物質を化合するための手段とを含んでいる。好ましい実施例では、アルカリ 金属炭酸塩は、炭酸ナトリウム、重炭酸塩、炭酸マグネシウム、及び炭酸カルシ ウムからなる群から選 択される。他の好ましい実施例では、液体の化学物質は、クエン酸及び酢酸の溶 液からなる群から選択される。好ましい実施例では、さらに塊は、炭素に混合さ れた速度を制限する量の速度制御成分を含む。他の好ましい実施例では、塊は、 二酸化炭素を発生させるため炭素に反応する液体の化学物質に無反応の材料で部 分的にコーティングされる。好ましくは、その材料が液体の化学物質中で溶解し ないものである。他の好ましい実施例では、塊は、その機械的特性と硬度を高め るのに効果的な量の水と反応する。他の好ましい実施例では、化合手段は、膜の 外壁を通じた力の作用により貫通されるのに適した可撓性部材からなる。 本発明の他の態様によれば、容器から注入液体の供給をするための装置に於け る改良が提供される。装置は、第１と第２の化学物質を別々に含み、第１と第２ の化学物質は二酸化炭素ガスを発生させるべく反応し、第１の化学物質は固体で 配置され、第２の化学物質は液体として配置されている。改良は、速度を制限す る量の速度制御成分に混合され、固体塊に形成される第１の化学物質からなる。 本発明の他の態様によれば、容器から液体の制御された供給のため、二酸化炭 素ガスを発生させる方法であっ て、第１と第２の化学物質で、化学物質の少なくとも一つが第１の容器中に封入 され、第１と第２の化学物質が接触によって二酸化炭素ガスを発生させるように 反応するものを提供し、化学物質が互いに接触することを許容するように動作可 能な手段と、予め決められた圧力を維持するよう動作可能な手段とを提供し、第 １と第２の化学物質が接触して、ガスを発生させるよう反応し、それに基づき、 前記圧力維持手段により予め決められた圧力に維持された第１の容器内で予め決 められた圧力を達成するために、前記接触手段を作動し、さらに、実質的に定流 速で第２の容器から液体を送り出すよう動作可能な手段にガスを伝達すること、 からなる方法が提供されている。 本発明の他の態様によれば、注入液体の容器からの供給ための装置を製造する 方法の改良が提供されている。該装置は、第１及び第２の化学物質が別々に含有 される形式の装置であり、第１の化学物質は固体の状態で配置され、第２の化学 物質は液体の状態で配置されて、第１及び第２の化学物質は二酸化炭素ガスを発 生させるよう反応する。前記改良は熱により装置を殺菌することを含む。 図面の簡単な説明 図１は、本発明に係る好ましい固体反応物のタブレットの上方から見た斜視図 である。 図２は、本発明に係る不溶性のシーラントでコーティングした、好ましい固体 反応物のタブレットの上方から見た斜視図である。 図３は、図２の３−３線に沿った、部分的に反応したタブレットの断面図であ る。 図４は、本発明に係る不溶性のシーラントでコーティングした、好ましい固体 反応物のタブレットの上方から見た斜視図である。 図５は、図４の５−５線に沿った、部分的に反応したタブレットの断面図であ る。 図６は、本発明に係るタブレットの異なるコーティング厚を示すため、反応を 遅延させるコーティングを施した好ましい固体反応物のタブレットの一部を切り 取って示す上方から見た斜視図である。 図７は、本発明に係る反応速度の制御環境を作動し提供する好ましい実施例の 縦断側面図である。 図８は、図７の動作モードを示す装置の縦断側面図である。 図９は、本発明に係る安全弁を概略的に示す断面図で ある。 図１０は、本発明によって生じる、本発明の制御特性によって作動された反応 と比較した、実質的に線形な流速の特性を示すグラフである。 好ましい実施例の詳細な説明 本発明によれば、化学反応物質、化学反応物質の組成物、化学反応物質の組成 物を製造するための方法、及び注入ポンプからの液体の流れを実質的に一定の流 速とするためにガス生成反応による制御されたガスの発生を確実にするための装 置が提供される。一般的に、本発明が特に有用である注入ポンプは、係属中の米 国特許出願第０８／１０５３２７号及び第０８／１０５２８４号の明細書に開示 されている。そこに開示されている注入ポンプは、一般的に、液体容器及びガス 膨張容器に分かれその間に配置された膜を有するハウジングを備えている。膜は 、ポンプが液体容器の液体で満たされる際に、実質的にガス膨張容器の中へ通常 は延びる。一方、ガスが、ガス膨張容器内で膨張する際には、膜は液体容器の中 に押され、液体を移送する。好ましい実施例では、ガス膨張容器は、ガス発生反 応器と連通している。ガス発生反応器は、化学反応物質を別々に収容する。 理解されるように、本発明の制御態様は、他の注入ポンプ設計に対しても同じ ように適用可能であり、従来の形態よりもより効果的に動作すると考えられる。 化学反応物質 本発明によれば、注入ポンプから液体を押し出すためにガスを発生させるのに 、効果的に使用される化学反応物質が提供される。二酸化炭素を発生させるため 、２つ以上の化学反応物質が混合され、反応によりそれらがガスを発生する。好 ましくは、反応物質の一つは、液体、すなわち、液体の化学物質、溶液又はこれ らに類するものの形態で提供され、反応物質の他の一つは固体として提供される 。液体又は固体のいずれか一方は一つ以上の化学反応物質を含んでも良い。しか しながら、簡単のため、しばしば液体及び固体の各々は単に一種類の反応物質し か含有しない。 好ましくは、発生ガスは二酸化炭素である。二酸化炭素は低濃度では一般的に 完全に不活性であり安全である。しかしながら、他のガスも比較的不活性で安全 であれば使用され得る。 以下の検討のために、二酸化炭素が発生されると仮定する。上述のように、ガ スを発生させるために、少なく とも２つの反応物質が接触させられる。言及の容易のため、反応物質は、ここで は、第１の反応物質及び第２の反応物質、又は固体反応物質及び液体反応物質と 称し、また反応物質の特定の組合せは反応物質セットと称する。 第１の反応物質 好ましくは、第１の反応物質は、炭酸塩及び重炭酸塩からなる群、特にＩ及び II族の金属炭酸塩及び金属重炭酸塩（「炭酸塩」）から選択される。例えば、好 ましい炭酸塩は、重炭酸ナトリウム、炭酸ナトリウム、炭酸マグネシウム、及び 炭酸カルシウムを含む。しかしながら、重炭酸ナトリウム、炭酸ナトリウム、及 び炭酸カルシウムが非常に好ましく、炭酸ナトリウム（又はソーダ灰）が最も好 ましい。炭酸ナトリウムの望ましい特徴は、容易に殺菌可能ということである。 例えば、炭酸ナトリウムは、圧力釜のようなもので熱により殺菌され得る。この ことは好ましいことである。なぜなら、本発明を使用する注入装置は、動物の使 用のために設計されており、構成要素のすべてが、患者に接触することが予測さ れるか否かにかかわらず、殺菌されることを確実にするのがより安全だからであ る。熱により殺菌可能な他の反応物質は同じように有用である。 炭酸塩は固体反応物質として使用されるか、又は液体反応物質とするために溶 液中に溶解される。好ましい実施例では、炭酸塩は固体として使用される。この 選択の理由は、炭酸塩は全て固体であり、いくつかのみがわずかに水に溶かすこ とができるからである。 第２の反応物質 第２の反応物質は好ましくは酸である。好ましくは、該酸は酸、無水酸、及び 酸性塩からなる群から選択される。好ましくは、第２の化学反応物質は、クエン 酸、酢酸、無水酢酸、又は重亜硫酸ソーダである。 通常、第２の反応物質は液体反応物質として使用される。しかしながら、例え ば、クエン酸及び重亜硫酸ソーダの場合、第２の反応物質もまた固体反応物質と なる。それにもかかわらず、一般的に、第２の反応物質は第１の反応物質より水 溶性が高いため、液体反応物質を生成するために使用される。 反応物質セット 反応物質セットは種々の検討に基づくものである。例えば、第１及び第２の反 応物質の溶解性は、どの反応物質を固体又は液体反応物質として使用するべきか を決定 するために検討される。また、反応による生成物質及びその溶解性も検討される 。該生成物質は、二酸化炭素ガス及び溶解性の不活性化合物であることが好まし い。一端これらの要因が検討されたら、適切な反応物質セットが構成される。例 えば、理解されるように、好ましい実施例では、表１に示すような反応物質セッ トが好ましい。 一端適切な反応物質セットが確立されると、ガスの発生を制御すること、これ により実質的に定流速を実現することに必要な作動パラメータの決定が重要であ る。理解されるように、標準の温度及び圧力雰囲気下で、上記反応物質セット中 の、粉状の固体反応物質と液体反応物 質とのわずかな反応は、反応にとって最大の運動速度でガスを遊離させる。 或る圧力下及び二酸化炭素雰囲気下で封入される際には、前記運動は遅くなる 。それにもかかわらず、ガスによってポンプから送り出される液体の流速は、他 の制御が無い状態での第１と第２の反応物質の反応では、実質的に一定でない。 むしろ、流れは、始まり、急速に増加し、横這いとなり、静まる。 したがって、我々は、ある制御パラメータの導入によって、ガスの発生速度が 制御され、注入ポンプからの流速が実質的に一定速度に維持され得ることを、予 期せずに発見した。制御パラメータは、固体反応物質の構造又は幾何学形状、固 体反応物質の組成、及び固体反応物質の表面の変形を含む。追加の制御パラメー タは反応が行われる環境に存在する。 固体反応物質の構造と幾何学形状 固体反応物質の構造と幾何学形状が、固体及び液体反応物質の反応速度に影響 する理由は、構造又は幾何学形状が反応物質間の作用に影響するからである。例 えば、好ましい実施例では、固体反応物質は粉状の化学物質から幾何学的塊に形 成される。小さな微粒又は粉状の反応 物質を液体反応物質と同時に反応させるのではなく、固体塊は表面のみで反応し 、その後固体反応物質は、生成物質とガスが生成され該生成物質が反応過程で溶 解される時にのみ反応可能となる。 このように、好ましい実施例では、固体反応物質は固体塊に形成される。どん な幾何学形状も使用され得るが、しかし、実質的に一定の反応速度を提供する表 面積を有する形状を選択するのが好ましい。したがって、球面形、ピラミッド形 、四面体形、円柱形、長方形及びこれに類する形状は全て利用できる。各幾何学 形状はわずかに異なるガス発生パターンを提供する。本発明の非常に好ましい実 施例では、固体反応物質１０は円柱形である。図１を参照されたい。この形状は 、準備するのが容易であるため、説明目的のために選択されている。例えば、市 販薬のタブレットの圧縮機を利用できる。タブレット１３は、好ましくは７００ ０から８０００ｐｓｉの間の圧力で圧縮される。 図１の固体反応物質の実施例は、固体反応物質の実質的に一定の表面積を、液 体反応物質と反応可能に接触させるように維持することを助長する追加の特徴を 含む。この特徴は、固体反応物質１０の２つの円形面１２ａ及び１２ｂの間に延 びる孔１１である。ガスの泡は、適切 な環境で、固体反応物質１０に付着し、液体反応物質と固体反応物質１０間のさ らなる反応を妨げる。孔１１は、発生ガスが下部の円形表面１２ｂから、固体反 応物質１０を通って漏れることを許容する。これは、固体反応物質１０を液体反 応物質と接触状態に維持することを助長する。 それゆえ、固体反応物質の幾何学形状及び構造を変化させることにより、種々 のガス発生特性が利用できることが理解されるであろう。基本的特性は、実質的 に、液体反応物質に反応可能に接触している全表面積と、反応過程で表面積がど れだけ着実に変化するかによって決められる。液体反応物質と反応可能に接触し ている固体反応物質の表面積が大きくなれば、一般的に、より速いガスの発生が 生じる。液体反応物質と反応可能に接触している表面積が小さくなれば、一般的 により遅いガスの発生が生じる。その後、液体反応物質と反応可能に接触してい る固体反応物質の表面積の変化が、継続するガス発生特性を決定する。もちろん 、固体反応物質のサイズとその相対的又は絶対的表面積との両方が、ガス発生特 性に影響する。 ガス発生特性は、概略的には、液体がポンプから送り出される際の流速特性に 換算される。先に記述したよう に、固体反応物質と液体反応物質間の変化する反応機構において、ガス量及びそ の圧力に僅かの修正が要求される。 固体反応物質の機械的特性 理解されるように、固体反応物質の機械的、物理的、及び化学的特性を高める 種々の方法がある。一つの方法は、固体反応物質を、所望の特性を与える化学成 分で形成又は処理することである。臨界領域では、制御されたガス発生を始める 能力を低下させず、失わないように固体反応物質が十分な機械的強度を保持する ことが望ましい。 好ましい実施例では、固体反応物質は、その機械的強度を高める材料で表面処 理される。非常に好ましい実施例では、例えば、固体反応物質が炭酸ナトリウム であるとき、固体反応物質が適切な幾何学形状及びサイズに形成された後、それ に水を適用することにより、このことは達成可能である。水は、炭酸ナトリウム の固体反応物質の少なくとも一部に炭酸ナトリウム水和物を生成し、石膏と同等 の機械的強度を備えたタブレットを作成するが、液体反応物質とのガス発生反応 に関係する、固体反応物質の能力を制限しない。一方、水の適用が無い炭酸 ナトリウムからなるタブレットは、結果的に規定時間を超えると崩れる傾向を有 し、制御能力を失う固体反応物質になる。 組成 固体反応物質の構造及び幾何学形状に加えて、固体反応物質の組成が、固体反 応物質の溶解を遅くし、又は、液体反応物質と作用可能になる速度を落とし、固 体反応物質が反応可能となる速度を落とすように改良され得る。このように、固 体反応物質の組成は、固体反応物質と液体反応物質間の反応のガス発生特性及び 、その結果として、該反応から得られる流速特性を変化させるように利用され得 る。 好ましい実施例では、固体反応物質の組成は、固体反応物質が液体反応物質と 反応可能となる反応速度を落とすよう作用する材料の追加によって改良される。 他の実施例では、固体反応物質は、固体反応物質の溶解を遅くするよう作用する 材料の追加によって改良される。本質的に、そのような材料は、液体反応物質と 反応可能に接触しているどの時点でも固体反応物質の量を「薄める」ように各々 作用する。 固体反応物質に混合され、固体反応物質と液体反応物 質間の反応速度を制御するように作用する成分を、ここでは、速度制御成分と称 する。速度制御成分は、充填剤及び結合材を含む。充填剤又は結合材は、反応速 度を落とし、又は固体反応物質への液体反応物質の作用を制限するのに非常に効 果的である。適当な充填剤又は結合材の例は、ポリビニルピロリドン（すなわち 、ニュージャージー州 ウェイン（Wayne，NJ）のＩＳＰ テクノロジーズ イ ンコーポレテッド（ISP Technologies ,Inc.）から入手できるＰＬＡＳＤＯＮＥ ）、ポリエチレングリコール（すなわち、コネティカット州 スタンフォード（ Stamford，CT）のオリン コーポレーション（Olin Corp.）から入手できるＰＥ Ｇ４００）、及びポリビニルアルコール（すなわち、ペンシルベニア州 アレン タウン（Allentown，PA）のエアープロダクツ（Air Products）から入手できる ＰＶＡ ２０５Ｓ）、Ａc-Di-Sol（登録商標）ゴスカルメロース（Goscarmellose ）（架橋されたカルボキシメチルセルロースナトリウム）（ペンシルベニア州 フィラデルフィア（Philadelphia，PA）のエフエムシー コーポレーション（FM C Corporation）から入手可能）を含む。同様に、化学反応を遅らせる作用のあ る多数の付形剤又は担体が存在する。 あるいは、理解されるように、固体反応物質に対する 反応速度を変更するため、液体反応物質の濃度を変化させることも可能である。 速度制御成分は、固体及び液体反応物質間の反応速度を制御するのに効果のあ る量が含有されている。典型的には、反応速度を制御するのに効果的な量は、固 体反応物質の約０．５重量％から約５０重量％の範囲内にあり、より好ましくは 、約１重量％から約２０重量％、又は約２重量％から約１５重量％、又は約２． ５重量％から約７重量％である。非常に好ましい実施例では、速度制御成分は、 約３重量％から約６重量％の範囲内で含有されている。 固体反応物質の表面処理 固形反応物質の表面形状を変形させて液体反応物質との作用を制限することも 可能である。例えば、液体反応物質に対して不溶性の物質で固形反応物質を部分 的にコーティングし、コーティングされた面が液体反応物質と反応可能に接触す ることを防ぐことができる。不溶性の表面処理剤として有効なものとしては、ロ クタイト社(Loctite Corporation)から提供されるPERMATEX（登録商標）のよう な室温加硫シリコン接着剤やポリウレタン（ビー．エフ．リッチ（B.F.Goodrich ）から入手可能）を 挙げることができる。 この手法による例を図２に示す。この場合、固体反応物質１０はその上面及び 底面１２ａ及び１２ｂがシーラント１３でコーティングされている。シーラント １３は固体反応物質１０の上面及び底面１２ａ及び１２ｂが溶解して液体反応物 質と反応するのを防止する。図３においては、上面及び底面１２ａ及び１２ｂを シーラント１３でコーティングされた固体反応物質が部分的に溶解した状態で、 その断面が示されている。図３は図２の３−３線に沿って見たものである。図に 示されているように、孔１１は径方向に大きくなっていくのに対して、固体反応 物質１０の直径は減少していく。シーラントは残余の固体反応物質１０についた ままである。 これに代えて、図４においては、外周面１４にシーラントが付けられた固体反 応物質１０が示されている。この形態では上面及び底面が先に溶解することとな る。図５においては、シーラント１３で外周１４をコーティングした固体反応物 質が、部分的に溶解した状態で、その断面が示されている。図５は図４の５−５ 線に沿って見たものである。示されているように、孔１１は径方向に大きくなり 、固体反応物質１０の厚さは減少する。 いずれの場合にも、シーラントその他の表面処理によ り、固体反応物質と液体反応物質との間で先に反応する部分が生じ、これにより 反応によるガスの発生をよりよく制御することができる。反応工程中は、固体反 応物質の所定の面積が液体反応物質と反応する。従って、ガス発生特性、即ち表 面処理した反応物質を備えたポンプの流量特性を制御することが可能となる。 液体反応物質の固体反応物質への作用についての別のあるいは追加の制御とし て利用できる表面処理としては、遅延反応コーティングを行うことが挙げられる 。一般的に、本発明に係る遅延反応コーティングは、液体反応物質への固体反応 物質の露出を一時的に抑制若しくは停止するものである。このように制限するこ との目的は、固体反応物質と液体反応物質との反応による初期の発泡を最小にす ることにある。 このような制限を達成するために使用しうる物質としては上述の場合と同様に 図６に示されているようにして固体反応物質の外側に使用される結合剤又は充填 剤がある。図６において、固体反応物質１０には、PLASDONEのようなコーティン グ層１５が上面及び底面１２ａ及び１２ｂ上に均一に設けられている。周面１４ にはより厚いコーティング層１５が設けられている。コーティングされた固体反 応物質を液体反応物質と混合すると、上面及 び底面１２ａ及び１２ｂのコーティング１５が周面１４のコーティングよりも早 く溶解する。そのため、ガスを発生する反応は、周面１４での反応より先に上面 及び底面１２ａ及び１２ｂで始まる。一般的に、この反応におけるガス発生特性 は、固体反応物質の最初の１面が液体反応物質と接触して発生する増加があり、 次に周面１４からコーティング１５が溶解して反応接触面が増加することにより ガスが増加するという２段階の増加を示す。その結果、流量特性は第１の流量か ら始まり、そして第２の流量に上昇することとなる。 この後者の制御機構は、非反応性のタブレットと共に、即ち、所定のガス発生 及び流量特性を達成するための上述のシーラントと共に使用することができる。 当然、シーラントには、様々なパターン、外形又は凹凸を適用することができ るが、これらのうちのいずれもが、本発明が意図するものである。しかしながら 、簡略化のため、及び固体反応物質の現実的且つ効果的な露出面の決定を容易に するため、更に反復性のために、比較的単純で且つ調和のとれたパターンを選択 して、それに留まることが望ましいことが多い。 反応環境 固体及び液体反応物質に関して行う上述の処理に加えて、反応が起こる環境を 適切に選択することによって、ガスを発生する反応の制御性を高めることもでき る。ガス発生の制御性に貢献する環境特性としては(i)固体反応物質と液体反応 物質とが、ポンプの動きその他に関わりなく反応可能な接触を維持できるような 限られた空間内でガス発生反応を行うこと(ii)発生するガスの量若しくはその速 度に少々の変動があっても、それに関わりなく流量を完全に制御できるようにす るため、投与される液体に作用する運転圧力を制御すること、が挙げられる。 本発明によれば、好ましくは、ガスを発生する反応は限られた空間の中で行わ れる。これを行うための１つの方法としてガス発生のための分離したハウジング を使用する。分離したガス発生ハウジングを設けた装置が図７及び図８に示され ている。これらの図は本発明にかかる注入装置の断面図である。装置１００は角 丸の矩形をしている。これは、液体供給部分１０１とガス発生部分１０２との２ つの構成部分に分離されている。液体供給部分は、患者に投与される薬剤を含む 液体１０３が入っている。また、液体供給部分には可撓性膜１０４がある。可撓 性膜１０４は液体１０３があるために、装置１００の下側の部分である外壁１０ ５に近接している（または、 外壁１０５に向かって膨張している）。可撓性膜１０４は外壁１０５と接触して いてもよく、僅かな隙間１０６（図に示されているように）があってもよい。 好ましくは、液体１０３は更に、一方向バルブ１０７を使用して、液体供給部 分１０１内に保持されている。該バルブ１０７は一般的に囲みプランジャ１０９ を備えた外側ボディ１０８を有している。プランジャ１０９は一般的には近位端 １１０と遠位端１１１（液体供給部分１０１に関して）を有している。プランジ ャ１０９の近位端１１０は一般的には遠位端１１１より大きい。更に、バルブ１ ０７の外側ボディ１０８は、同心の隆起部１１２を有しており、プランジャ１０ ９のより大きな近位端１１０は該隆起部１１２に接触して液体１０３がバルブ１ ０７を通って流れるのを防止する。更に、バルブ１０７はバネ１１３のようなバ イアス手段を有しており、プランジャ１０９の近位端１１０を隆起部１１２に向 けて遠位方向に押している。これは、液体１０３がバルブ１０７を通って流れる のを防止することを更に補助している。 バルブ１０７は特製のもの、又は購入可能な標準型の一方向ルーアフィッティ ング(luer fitting)とすることができる。例えば、ハルキー−ロバーツ社（Halk ey-Rob erts Corporation）（フロリダ州セントピーターズバーグ）は、このために使用 できる様々なルーア注射器用の逆止弁を製造している。我々はハルキー−ロバー ツ社の製品番号Ｖ２４２００のものを使用すると良いと考える。 可撓性膜１０４、壁面１１４、及びバルブ１０７（及びその部品）等、液体供 給部１０１内で液体１０３と接触する全てのものは、溶解せず且つ医療用として 適する材質で形成されることが望ましい。このような材質の一例としては、高純 度ポリプロピレン及びこれに類するものが挙げられる。米国特許第４，８０３， １０２号には高純度ポリプロピレンが明確に記載されている。可撓性膜１０４に は、より薄い高純度ポリプロピレン（即ち０．００２から０．０１０インチ規格 ）を使用することが望ましく、ケーシング（壁面１０５及び１１４で形成される ）には、より厚い規格のもの（即ち、０．０３０から０．０６０インチ規格で成 形されたもの）を使用することが望ましい。さらに、可撓性膜１０４は、ガスに 対して不浸透性、即ち、上述の固体反応物質と液体反応物質との反応によって生 じるガスに対して不浸透性にすることが望ましい。膜がガスに対して不浸透性で あることを確保するために、ポリビニリデンジクロライド又はポリエチルテレフ タレートのようなガス不浸透性の物質を使 用することができ、または複合膜若しくは二層又は多層の膜を使用することがで きる。例えば、液体供給部分１０１内で液体１０３と接触する膜表面は上述のよ うな高純度のポリプロピレンで形成し、ガス発生部分１０２と接触する面をポリ ビニリデンジクロライド又はポリエチルテレフタレートで形成することもできる 。 ガス発生部分１０２は通路１１５及び孔１２２を介して液体供給部分１０１と 繋がっている。従って、ガスがガス発生部分１０２で発生すると、ガスは通路１ １５を通って液体供給部分１０１内の空間１０６を満たし若しくは形成する。ガ ス発生部分１０２は更に押付膜１１６を備えており、該押付膜１１６は装置１０ ０のケースに密閉状態で接合されている。押付膜はガス発生部分１０２の上方に 取り付けられている。ガス発生部分１０２の内部にはガスを発生させる反応物質 がある。このような実施例の内でも好ましいものとして、液体反応物質１１７を 、漬せる袋１１８に入れたものが示されている。この実施例では袋の上方に固体 反応物質錠剤１１９が置かれている。 より好ましい実施例では、液体反応物質１１７はクエン酸溶液(0.5gm/ml(2.6M ))12mlとし、固体反応物質は、タブレットプレス又はピルプレスを使用して形成 された 図１に示されている“ドーナツ形”の炭酸ナトリウム錠剤とする。錠剤について は、4.39グラムの炭酸ナトリウムに５重量％のポリビニルピロリドン（ニュージ ャージー州ウェインのISPテクノロジー社から入手できるPLASDONE）を混合して4 .62グラムの錠剤を作成するのが好ましい。さらに、図４に示されているように ポリウレタン製のシーラントを周面に設けて、クエン酸溶液に触れる炭酸ナトリ ウム及び充填物の表面積を減少させることがより望ましい。 また、この実施例においては、反応物質が小袋１２０の中に入っている。特に 好ましい実施例では、小袋１２０は疎水性物質で構成される。疎水性物質は一般 的に表面の一部が液体によって覆われていなければ、液体を包み込んでも、ガス を通すことは出来る。疎水性物質は一般的には重合体から形成される。一般的に 言って、疎水性物質は膜を形成するものである。小袋１２０としての使用に適す る疎水性物質の例としては、登録商標 Tyvek1073B（デュポン社(Dupont)）、登録商 標 Versapel 450（ゲルマン社(Gelman)）、登録商標 Goretex .45μ ポリプロピ レンバッキング、Celguard 2400（ホエチェスト−セラネス社(Hoechast-Celanes e)）、登録商標 Porex(疎水性のシンターされた（scintered）ポリプロピレ ン)、及び登録商標 3M BMF（Minnesota Mining and Manufacturing社）のよう な材料を挙げることができる。 疎水性物質でできた小袋を使用することは、該小袋がガス発生室１０２の内部 で反応物質を収容する点で、非常に有効なものであることが理解されよう。この ことにより、反応物質が液体供給部分１０１内の液体と混ざってしまう懸念が少 なくなる。しかしながら、上述のように疎水性小袋１２０はガスポケット１２１ がある場合に限ってガスを出すという点に注意しなければならない。従って、疎 水性小袋は、反応中もガスポケット１２１が維持されるように注意して設計する 必要がある。もし、ガスポケット１２１がなければ、小袋１２０は破裂し、ガス 発生部分１０２の組成物（特に液体反応物質１１７）が、通路１１５及び孔１２ ２を通って液体供給部分１０１に侵入してしまうことになる。液体反応物質１１ ７はもはや実質的には固体反応物質１１９と接触しないことになってしまうため 、反応は実質的に終了し、限られた発生ガスが放出されるであろう。しかし、反 応でガスが発生するため、破れる前に、小袋１２０が膨らんでガスを散布するこ とになるであろう。 疎水性小袋を使用することの他の利点は、装置１００があらゆる向きで使用で きるようになることである。ガ ス発生室１０２の反応物質は液体供給部分１０１及び液体１０３から物理的に分 離されており、装置がどの方向に動いても（ガスポケット１２１がある限り）ガ スは液体供給部分１０１に供給され続ける。このため、装置１００は非常に融通 の利くものとなる。例えば、医療従事者は装置１００の向きに注意する必要はな く、歩き回る患者であっても装置をポケットに入れて持ち運ぶことができる。 疎水性小袋による利点（すなわち、化学反応物質が患者に投与される液体の近 くにないため、ポンプの方向を気にせずに済むようになること、及び化学反応物 質が相互に接触し続けてそれらによる化学反応が継続可能なこと）を達成できる 他の機構は多くある。従って、一般的には、反応物質間の反応により生じたガス がポンプに流れることが可能でありながらも、化学反応物質はポンプから離れた 場所で接触するというような機構であれば、あらゆるものを使用することができ る。そのような機構の非制限的な例示としては、上記の疎水性小袋の他、反応物 質を容器内の浮遊物に入れ、又は容器内のローラに載せ、方向に拘わらず反応物 質が容器内に収まるようにすること、内腔に反応室及びポンプ室に連通する内腔 (lumen)に疎水性膜を使用すること、あらゆる状態での 液体面より上方に延びる疎水性物質で容器の内側を覆い又は密閉して、疎水性物 質の背後に該容器から延びる内腔を設けてポンプに繋げることが、挙げられる。 しかし、図８の実施例に戻り、この実施例でポンプを操作するためには、使用 者は単に押付膜１１６を人差し指等でガス発生部分１０２の中に下方に向けて押 し込めばよい。この動作により、疎水性小袋１２０は固体反応物質の所まで下が る。これは液体反応物質を含む袋１１８を破ることになる。化学物質が反応しガ スが発生する。上記のように、ガスポケット１２１は維持され、ガスは疎水性小 袋１２０から外に出て行き、孔１２２を介して通路１１５に達し、液体供給部分 １０１に入る。その後、バルブ１０７の遠位端１１１を近位端方向に押してバル ブ１０７を開くと、液体１０３がバルブ１０７を通って流れ始める。ガスは発生 し続けるため、液体１０３が装置１００から供給されるに従って、可撓性膜１０ ４は壁面１０５から離れていき、可撓性膜１０４と壁面１０５との間の空間１０ ６が大きくなる。 好ましい実施例においては、孔１２２又は通路１１５は口径が測定されたオリ フィスで構成される。口径が測定されたオリフィスは流量を決定する要素を決定 するものとして使用し、装置が液体を送り出す方向とは反対向 きの背圧を確保するようにしている。オリフィスが小さければそれだけ背圧が高 く、流れが遅くなり、オリフィスが大きいほどそれだけ背圧が減少して流れが速 くなる。 他の制御要素として、及び安全のため、本発明の好ましい実施例は更に、安全 弁を備えている。単純ではあるが効果的な安全弁が図９に示されている。安全弁 はガス通路１２３を介してガス発生室に繋がっている。ガス通路は、装置のケー シング１２５を貫いてマンドレル１２６が上にあるステム１２４の中を通ってい る。マンドレル１２６の上には同心で且つ密閉するようにマンドレル１２６を取 り囲むエラストマー材１２７がある。エラストマー材はマンドレル１２６を取り 囲んで密閉するシリコンゴム製の隔壁と本質的に同等である。システムは好まし くは１０psi若しくはそれ以下で運転するものであるが、この時エラストマー材 １２７はガスを逃がさない。しかし、システムが１０psiを越えると、ガスがエ ラストマー材１２７の側面を膨らませるためガスが外に逃げれるようになる。 我々は、上述のようなクエン酸／炭酸ナトリウム、Plasdone、及びコーティン グされた錠剤と、安全弁を組み合わせて使用すれば、図１０に示されているよう な殆ど完全な直線性をもった圧力特性を得ることができること を見出した。このような直線的な圧力特性は、ポンプから出る液体の流量がほぼ 完璧に直線的になることに繋がる。 次に、より制御性を増し、且つガス圧を維持するために、本発明にかかる安全 バルブに与える他の特徴の可能性について考えてみよう。例えば、図９に示され ている安全バルブをバルーン又はその他の圧力／ガス維持機構に置き換えること ができるであろう。つまり、直径が減少しても圧力が高くならない非弾性的なバ ルーン構造が考えられる。このようなものを図９のマンドレル１２６に取り付け て、超過分のガスを捕捉することもできよう。また、単純な２方向レギュレータ を用いて、設定圧力になればシステムから超過分のガスを排出し、所定の圧力以 下になればシステムにガスを戻すというようなことも、当業者であれば容易に想 像がつくであろう。 反応を限られた空間内で行うこと及び安全バルブを使用することは、本発明に よるガスの制御性を更に増す点で重要である。安全弁を使用する場合には、全部 の液体がポンプから投与されてしまう前に、超過分のガスの散逸によって反応が 終了してしまわないようにするため、十分な量の反応物質を用意することが重要 である。したがって、好ましい実施例においては、実質的に全部の液 体がポンプから投与されるまでの間、ガスの発生が持続するようにするために、 反応物質の量を十分にしておく。 安全弁を使用することによって、理論的には、安全弁がなければ制御できない であろう反応を使用して、ポンプからの流量を実質的に一定にすることが可能と なる。 また、反応物質を閉じこめることは、必ずしも別の物理的空間で行われる必要 はない。例えば、上述のように、反応物質を隔離するようにして疎水性小袋の中 に入れ、小袋から出るガスが膜を拡げて液体をポンプの外に押し出すような場所 に置いてもよい。このため、本発明による構造の開示に従って従来の装置に変更 を加えれば、従来できなかった、実質的に一定な流量を達成することが可能とな ると思われる。 所定の流量を達成するための反応物質の量 特定の目的に応じて本発明にかかる装置を作るためには、所定時間の流量を確 保するために必要となる反応物質の最小量及び最大量を、使用者又は設計者が把 握していることが望ましい。ある種の注入に使用するには、流量が比較的少ない ことが望ましく、他の場合には流量が比較的多いことが望ましい。本発明にかか るポンプは１時間当たり２ml又はそれ未満から２００mlまでの流量を 発生させることができる。特に好ましい流量は、１時間当たり５、１０、１５、 ２０、５０、１００、１５０、２００mlである。したがって、ポンプは、１時間 当たり５または１０mlの流量でのみ十分といえる化学反応物質で作ることもでき る。または同様に、１時間当たり１５０又は２００mlの流量を与えるようにポン プを作ってもよい。 特定の流量を決定するためには、流量特性を決定する必要がある。流量特性に よって、充填剤の使用、不反応性の表面変更、遅延反応コーティング、及びタブ レットのサイズ及びその幾何学形状を含むタブレット又は固体反応物質の仕様が 決まることになる。流量特性を考えることに関連して、所望の立ち上がり速度（ 即ち、ガス発生反応が一定圧に達する速度）、必要な投与時間及び所定時間に投 与する必要のある量（即ち、１０ml/時で２０時間と２０ml/時で１０時間とでは いずれも２００ml投与することになるがその時間が異なる）、その他流量のステ ップ等の要素を考慮すべきである。 更に考慮すべき事項としては、上述のように、所定の反応状況下で所定の流量 を達成するためには、口径測定されたオリフィスを使用するのが有利であるとい うことである。 上記の本質的な要素が決まれば、使用者は以下の表から必要な反応物質の量を 推定することができる。 或いは、使用者は、実験を通じて特定の用途に必要な作動状態を決定すること もできる。このような実験は以下のようにして行う。 反応時間： 図２の構造のタブレットを使用し、容器（即ち三角フラスコ）内に種々の量の 固体及び液体反応物質並びに結合剤を入れて、並列的にテストすることができる 。反応が始まればチューブを備えた１孔付きストッパで容器を密閉し、該チュー ブは水を満たして水中で逆さまにされたビーカーのそれぞれの中に通す。反応に より生じたガスは、ビーカー内から水を追い出す。全反応時間を測定すると反応 持続時間を知ることができる。 流量： 選択した構成の反応持続時間が分かれば、所定の量の液体を除去するのに要し た時間を測定することによって大体の流量を容易に決定することができる。例え ば、メモリを付けたシリンダを水を満たして水中で逆さにし、反応持続時間と同 様にして置換を測定することができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ， ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ)， ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，Ｃ Ｈ，ＣＮ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ ，ＨＵ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ， ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，Ｎ Ｌ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ (72)発明者 ドイル マーク シー. アメリカ合衆国 92124 カリフォルニア サン ディエゴ テラーザ カンタナ 5173 (72)発明者 フィールド フレデリック ピー. アメリカ合衆国 92075 カリフォルニア ソラナ ビーチ スティーブンス アベ ニュー ＃1310 871

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．二酸化炭素を発生する反応に使用する組成物であって、タブレット形状のア ルカリ金属炭酸塩を備え、二酸化炭素を生成するために炭酸塩と反応する液体化 学物質に対して少なくとも部分的に不溶性であるバリアによって少なくとも部分 的に被覆されている組成物。 ２．前記アルカリ金属炭酸塩は、炭酸ナトリウム、重炭酸ナトリウム、炭酸マグ ネシウム、及び炭酸カルシウムからなる群から選択されることを特徴とする請求 項１記載の組成物。 ３．前記アルカリ金属炭酸塩には、流量を制限できる風の速度制御成分が混入さ れていることを特徴とする請求項１又は２記載の組成物。 ４．前記速度制御成分は、ポリビニルピロリドン、ポリエチレングリコール、ポ リビニルアルコール、架橋されたカルボキシメチルセルロースナトリウムからな る群から選択されることを特徴とする請求項３記載の組成物。 ５．前記タブレットは適量の水との反応により機械的特 性及び硬度が高められていることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載 の組成物。 ６．炭酸塩と反応して二酸化炭素を生成する液体化学物質は、クエン酸、酢酸、 無水酢酸、及び重亜硫酸ソーダからなる群から選択されることを特徴とする請求 項１から５のいずれかに記載の組成物。 ７．前記タブレットは、更に、上面及び底面を備え、且つ、該上面及び底面から 延びている孔を有しており、該孔によりガスが前記底面からタブレットを通って 上面に出るのを可能としたことを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の 組成物。 ８．前記速度制御成分はタブレットの重さの約0.5％から約50％の重さであるこ とを特徴とする請求項３から７のいずれかに記載の組成物。 ９．前記バリアは不水溶性のポリマー材であることを特徴とする請求項１から８ のいずれかに記載の組成物。 １０．前記バリアは、室温加硫シリコン接着剤、ポリウ レタン、ポリビニルピロリドン、ポリエチレングリコール、ポリビニルアルコー ル、及び架橋されたカルボキシメチルセルロースナトリウムからなる群から選ば れる材料を備えていることを特徴とする請求項１から９のいずれかに記載の組成 物。 １１．容器から液体を供給するための装置であって、 供給される液体を保持する容器と、 タブレット形状のアルカリ金属炭酸塩と、 前記炭酸塩と反応して推進用の二酸化炭素ガスを生成する液体化学物質と、 前記炭酸塩及び液体化学物質を収容して実質的に密閉されており、流体が流れ るように前記容器と連通した外側部分を有するハウジングと、 前記炭酸塩と前記液体化学物質とを組み合わせて前記推進用の二酸化炭素ガス を生成する手段と がハウジング内で相互に結合しており、前記容器は推進ガスに対して流体的に 連通しており、前記実質的に閉ざされたハウジングから放出されたガスは前記流 体を前記容器からハウジングの外に押し出すことを特徴とする装置。 １２．前記実質的に閉ざされたハウジングは疎水性膜で形成されていることを特 徴とする請求項１１記載の装置。 １３．前記アルカリ金属炭酸塩は、炭酸ナトリウム、重炭酸ナトリウム、炭酸マ グネシウム、炭酸カルシウムからなる群から選択されることを特徴とする請求項 １１又は１２記載の装置。 １４．前記液体化学物質は、クエン酸、無水酢酸、重亜硫酸ソーダ、及び酢酸か らなる群から選択されることを特徴とする請求項１１から１３のいずれかに記載 の装置。 １５．前記アルカリ金属炭酸塩には、流量を制限できる風の速度制御成分が混入 していることを特徴とする請求項１１から１４のいずれかに記載の装置。 １６．前記タブレットは、二酸化炭素を生成するために炭酸塩と反応する液体化 学物質に対して少なくとも部分的に不溶性であるバリアによって少なくとも部分 的に被覆されていることを特徴とする請求項１１から１５のいずれかに記載の装 置。 １７．前記結合手段は、ハウジングに与えられた力で孔が開くような脆い膜を備 えていることを特徴とする請求項１１から１６のいずれかに記載の装置。 １８．推進力となる二酸化炭素ガスを発生して、液体を容器から制御された状態 で供給するための方法であって、 アルカリ金属炭酸塩と、炭酸塩に反応して前記推進ガスを生成する液体化学物 質とを分離して提供し（ここで、前記化学物質の内、少なくともいずれかは第１ ハウジングに収納される）、 前記炭酸塩と前記液体化学物質との反応速度を制御する手段であって、且つ実 質的に一定の流量で容器から液体を供給するのに十分な時間にわたって、反応速 度を維持する制御手段を提供し、 前記炭酸塩及び液体化学物質を接触させて推進ガスを発生させ、 容器から液体を送り出す手段に前記ガスを連通させることを備えた方法。