JPS63503520A - 注射器駆動装置 - 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】 サーボ制御およびプログラム制御付き自動薬剤注射用の単行程注射器駆動装置 静脈注射、筋肉注射、あるいは皮下注射等における注射中の流量制御は、これま での単純な道具を用いる場合には、たとい熟練者の手によっても、ムラのあるし のだった。いろいろな時間に、あるいはいろいろな場所で、同じひとつの注射器 によって、いろいろな量を注射しなければならない場合には、このムラはなお− Ｎ顕著である。

連続流量と不連続流量のいずれを問わず、注射器のピストンの制御によってはじ めて、流量制御ができるのである。このため、例えば、フランス特許Ｎｏ、　８ ５７０９０１５のように操作者によって直接動かされる機構や、通常方式のかつ 電気式のサーボ機構によって動かされる機構など、目盛を直読しながら、より良 くはサーボ制御によって動かされるネジやラックを利用した、上記の制御のため の数々の装置が提案されてきた。

このような装置は、抗有糸分裂分質、抗生物質、ホルモン剤などの薬品を継続適 用するような、いわゆる長期医療において、注射回数、即ち皮膚を穿孔する回数 を増やしたくない場合に、特に顕著な有用性を現わす。

上記のような医療において、従来技術では、静脈注射を繰り返し施すのが普通で ある。この目的には、穿孔されても自然に封止される領域部分に薬剤を繰り返し 注入するようになっている流量制御手段つきのチューブに取付けたカテーテルも しくは血管注射針を用いた重力式静脈潅流が、最も良く行われる。この技術は、 血液凝固によりカテーテルが閉塞することを防ぐことが唯一の目的であるが、と りわけ患者が動く場合にしばしば逆流を起こす。

実際上、潅流瓶と血管系の間の圧力差を一定に保っておくことは殆ど不可能で、 このため血液はチューブ内を逆流したり、不具合な凝固を引起して充分な潅流流 量が実質的に確保できなくなったりする。

さらに、逆流を起こさず、しかも溶液中の水または溶質の過剰分があまり余分に ならないように、カテーテルを保つのに必要とする溶液量が大きい（糖尿病）。

本願発明においては、瓶を重力下に置いて圧力を発生させる代わりに、容量可変 な流れ発生器である注射器を選択した。さらに、この流れ発生器は、圧力発生器 と異なり、注射位置における圧力抵抗が高くて抑制困難である場合にも、動脈注 射を可能にし、皮下および皮肉の潅流制御を改善する。

英国特許ＮＯ，７７１０９９４７や、米国特許ＮＯ，７５／３８５８５８１．８ ２／３５５１０２　など、これまで数多くの自動注射器駆動装置が提案されてき た。これらは、モータと、ベヤリングで回転するエンドレススクリューと、手動 復帰をする時にはそのエンドレススクリューから切り離せるようになっなキャリ ジで構成されるピストン駆動機構を含んだものである。エンドレススクリューと キャリジはその全部あるいは一部が見えるようになっている。ケーシングは、注 射器を収納して固定する手段を含んでいる。初期の実施例では、モータの角速度 を調整して流量を制御じていた。

より最近では、流量範囲を効果的に広げることもあって、モータを非連続的に作 動することが好まれるようになってきており、平均角速度は１から１００の間が 可変になっている。普通は、時計によって回転を開始し、エンドレススクリュー に機械的に固定されたカムが直接接触子を働かせて停止するようになっている直 流モータによって上記結果を得るようにする。注射薬の半衰期に関係する弛緩時 間が短い限りは、身体に薬の濃度が分布することを問題にするに及ばない。注射 器を空にする期間は、注射器の公称容積、必要な平均流量、および注射液中の活 性物の力価に依存した変数である。

本願発明は、特別な収納手段を付加することなく、ピストンを前進させるための 電気機械的機構全体が、注射器をしっかり保持するためのケーシングの両側壁間 隔を決める部材にもなっている案内付き套体の内に収められるようにしたもので ある。本願技術の利益は、装置がかなり簡便にまた小型になるところにある。予 定された全期間中の各期間に注射される容量または投薬量の平均流量は、昼と夜 とに対応するように運定した値を与えるこ。

とで決められる。

実施の一例として、一定の単一容量を持ち、時計によってプログラム制御され、 かつ歩行治療を対象として静脈内カテーテルを維持するために用いるのに特にｉ する注射器駆動装置について説明する。

該駆動装置は、注射器駆動ｉｔｓ自身と、本体とは独立した電源を用いる電子プ ログラム制御部品とから構成される。第４図に示された注射器駆動装置は、好ま しくは永久磁石で励磁される回転鉄芯を用いない型の低慣性の直流モータ（２） と、高効率の減速ギヤ（１）と、エンドレススクリュー（３）が硬いブシュで直 接固定される同君の駆動軸とから成る、ギヤ付モータ（２−１）によって構成さ れる。ギヤ付モータ（２−１）は、弾性物質（４）によって突出部で固定され、 エンドレススクリュー（３）と同様、案内付き套体（５）内部に少し浮いた状態 にすることで、装置を組立調整すると避けることができない誤差を吸収するよう にされており、またエンドレススクリュー（３）にはベアリングが用いられてい ない、該エンド・レススクリュー（３）は、案内付き套体（５）の外部に設けら れた接点およびもしくは切換器を作動させる磁石（８）とピストン駆動スタッド （７）とを搭載したネジ付きキャリジ（６）に螺合して前進後退できるようにな っている。さらに、該エンドレススクリュー（３）は、案内付き套体（５）の外 部にあって磁気で作動する別の接点（１０）を働かせる回転磁石（９）を搭載す る。キャリジ（６）は、キャリジ（６）の輪郭と相応する多角形断面の輪郭をも った套体自身（５）にガイドされる。案内付き套体（５）の上面にはピストン駆 動スタッド（７）が案内される長穴がある。

案内付き套体（５）が持つ密封性に加えて、弾性体カーテン（１１）によってエ ンドレススクリュー（３）とキャリジ（６）が保護される。蓋カーテン（１１） は例えばフェルト地などの防水性のある繊維物質でつくられることが好ましく、 案内付き套体（５）にネジ止めされた小さな板（１３）で展張される。案内付き 套体（５）の下面が、前記した電子部品４５と電源電池のための支持並びに保護 部分を構成している。

ケーシング（第１図及び第２図）が案内付き套体（５）の周囲に構成され、補強 を兼ねている。

このケーシングは、その内外側とも、直方体になっている。案内付き套体（５） の上面が直接このケーシングの上面を形成している。その後側の面（２６）は、 取り外しができるようになっており、装置の制御部（１４）と表示部（１５）を 搭載している。その側面は、該ケーシングの全長に亘って案内付き套体（５）の 上まで突設されている。

前記突設部を適当に形作って、装置の前側部分に断面が台形をした注射器把持グ リップ（１６）と、装置中央部分にピストン保護ガード（１７）とを形成する。

２本の帯（１８）が、案内付き套体（５）に平行に、ゲージングの壁にネジ止め されていて、全体を補強するとともに、前記注射器把持グリップ（１６）の弾力 と緊持力を増強している。上記方法によって、極めて軽量小型なケーシングが簡 単に低度な手段で製作でき、これにより電子＠緘的（第４図）な電子式リャホー ルダ（２６）が特に容易にかつ手早く使用できるようになるのである。

直方体の本装置は、単純な形態をしている上、ゲージングの突設部によって注射 器（１９）を巧みに保護し、また案内付き套体（５）によって機構部分を巧みに 保護しているから、例えば、衣服のポケットに入れて持ち歩いたり、小型台車に 固定して運んだりする外来治療用に特に適している。

ふたつの主要な論理モードが実行されているがこれらに制約されるものではない 。

薬剤供給の計時を備えた注射器駆動装置、さらにいえば血管内カテーテルの浸透 性を保つため、およびまたは薬液を注射するために特に適したこの注射器駆動装 置は、普通は上述の直方体のケーシング（第１図および第２図）に収められてい る。

例として、本説明で選ばれた論理は次の機能を実行する。弛緩期間ごとに区切っ て小行程ずつ前進する操作、急速前進操作および初期化、手動の、あるいは実行 時間が過度に遅延する場合には自動の、無停止急速後退復帰。

前記の異なる機能は各々以下のようにして実行される（第５図）： に結線されており、サイリスタを点弧してギヤ付モータ（２−１）の回転を開始 させる弛緩回路（２９）の構成部品であるコンデンサにおける電荷が一定強度に なると実行される。断線器の接点（１０）が案内付き套体（５）を透過して回転 磁石（９）に感応して接点閉極すると前記モータが停止する。該接点閉極により 短絡するとサイリスク（３１）が消弧し、次いで接点開放して、エミッタで相互 に接合されたふたつの相補トランジスタのベースへの給電が減って、その内のひ とつがギヤ付モータ（２−１＞の電機子と短絡する； ｍ−急速前進操作および初期化は、作動した時にギヤ付モータ（２−１）の例え ば制御用トランジスタのベースに給電する手動操作用接点（１４）によって行わ れる。

この機能はまた、主弛緩回路（２９）の計時用コンデンサへの充電電流を増大さ せる接点によって行うようにもできる； ｍ−後退復帰は、手動（１４）または補助弛緩回路（３０）の機能により、切換 リレーを励起することによって行われる。このとき、警報音と共にモータへの給 電の一部が切換えられる。該弛緩回路の弛緩時間は、常圧下で薬液が行き亘る時 間を充分に上回るように選ばれる。

一方、キャリジ（６）の前進が妨げられたために上記期間が長くなり過ぎた時に は、この第２の弛緩回路（３０）が切換リレーをサイリスクによる操作に切換え る、−この機能は、弛緩動作や前進行程の終了が何かの都合で欠落して空転する のを検出する装置の替わりにもなっている。

後進行程の終点は、磁界に感応するスイッチ（２０）によって確認される。

ギヤ付モータ（２）、エンドレススクリュー（３）、キャリジ（６）、ピストン 駆動スタッド（７）とからなるアセンブリが注射器のピストンに作用する力の最 大値はギヤ付モータ（２−１＞を回転させる強さを調整することによって決めら れる。この強度は、ギヤ付モータ（２）に直列結線された安定抵抗で粗調整され 、さらに、ギヤ付モータに給電するエミッタ結合トランジスタのベース電流を制 限する抵抗を精密調整することによって、過剰圧力に対応した最大強度に調整さ れる。

繰り返し皮肉注射をする場合に特に適したものとして、ゲージングがピストルの 形になっていて（第３図）、その銃床の部分に電池が収納されるようになってい るものがある。ケーシングの他の部分は既に述べた直方体をしており、特に注射 器の固定保護手段を備えている。

ここに例示したピストル型においては、小行程ずつの前進操作、急速前進、およ び自動無停止後退復帰はオプションになっているが、そうしなければいけないと いうわけではない。

これら各々の機能は次のようにして得られる（第６図）； ｍ−小行程ずつの前進操作は、切換器を接触させてコンデンサを放電し、サイリ スク（３１）を始動することによって行われる； ｍ−急速前進操作は、ふたつの相補トランジスタのベースに直接電圧供給するこ とによって行われる；−一後退復帰は、前進行程側の終端位置にあって、キャリ ジに固定された磁石（８）の磁界に対して案内付き套体の壁を透して感応する接 点（２２）によって行われる。

案内付き套体の頭部に付いた透明ストッパ（２４）を透して見えるようになって いて、サイリスタ、あるいは回転磁石（９〉に感応する接点（１０）が導電状態 になると電流供給されるようになっている発光ダイオード（１５）が、唯一の表 示器になっている。

ダイオード（２３）が１！続して発光するときは、ギヤ付モータ（２）は働いて いるが、注射器（１９）のピストン（２１）の反力が強すぎて動かない状態を示 し、この様な場合は内容液の流れに障害があることを意味している。

透明ストッパ（２４）には、層、者の皮膚に対する注射針（２３）の突き差し深 さを調整するためのストッパになる目盛付き円筒形ヘッドが付いたネジ（２５） がその内を回転するようなネジ付き盲孔を備えることが好ましい、患者の皮膚に 接触するネジ（２５）のヘッドには、使い捨てのカップをかぶせるようにしても よい、別の実施Ｂ様の例として、前進及び後退時の行程の終端位置を決めるため に接点あるいは切換器を働かせる代わりに、エンドレススクリューの正逆回転を 計数して、その結果、該可逆カウンタの記録計数値がキャリジの行程両端間にお ける位置を示すような可逆カウンタを用いることも可能である。この実施例は、 行程の終端位置を簡単に変更でき、また変更することによりキャリジの行程を注 射器のピストンの行程に合わせられるという利便を提供するものである。

カドミウムニッケル蓄電池によって電源供給する場合には、後の扉（２６）にソ ケット（２７）を設け、扉をつけたまままたハウジング（２８）を開けることな く、該ソケットに充電器自身をつないで本体に接続して、蓄電器を充電するよう にすることが好ましい。

電池の放電状態をモニタするため、発光ダイオード、マイクロリラクサ、ツェナ ーダイオードおよび並列抵抗から構成される装置 その装置は、ケーシングと充電器（この場合はスイッチが必要である）のどちら に組み込まれていてもよいし、別体になっていて充電ソケット（２７）に差込ん で調べるようになっていてもよい。

２９　ＦＩｏ、５　３０ 国際調査報告

Claims (15)

【特許請求の範囲】
1. １．充電可能な電池によって給電されるようになっており、携帯ができ、別々に 何時間かずつ行う通院患者治療に用いられる電気機械式単一行程注射器駆動装置 であって、 断面が多面体をしていてほぼ封止的な案内付き套体の内部にその電気機械部品が 設置されおり、適当に整形された直方体ケーシングの両側壁の延長部が、断面が 台形である注射器把持部を形成しており、該把持部の底面は案内付き套体の上面 によって形成され、外側にある二本の帯がその補強になっていて、前記電気機械 部品は、案内付き套体の内部で浮動回転する無鉄芯型のギヤ付モータからなり、 相応した断面形状になっていて案内付き套体内を滑動するキャリジを駆動するエ ンドレススクリューがギヤ付モータの従動軸に直接同軸的に固定されていて、該 エンドレススクリューはそれ以外のベヤリングに拘束されないようになっていて 、 予定投与量に対応するエンドレススクリューの回転角度は、該エンドレススクリ ューと同時に回転し、かつ案内付き套体を透過して遠隔的に断線器に作用する双 極磁石によって制御され、 注射器内の流体の圧力は、注射器のピストンがキャリジに作用する反力を評価し ギヤ付モータの電機子を通る強さを調整することによって制御され、キャリジを 出発位置へ復帰させるときは、キャリジが前記出発位置に到達するまで最高電圧 でギヤ付モータを逆転させ、 出発位置へ移動する最中は、前進操作初期化用の回路を除いて、電気的および電 子的回路への電源供給を全て断ち、 電池をはずすことも、充電中の操作もなしに、及びあるいは外部装置による電池 放電状況の制御も必要とせずに、外部アクセス可能な充電用タップによって電池 の再充電がおこなえる、 ことを特徴とする注射器駆動装置。
2. ２．第１の請求項に記載の装置であって、エミッタ結合した二個の相補トランジ スタを制御するサイリスタを支配するコンデンサの放電が、基準の投薬毎にエン ドレススクリューの回転を初期化するための信号となることを特徴とする。
3. ３．第２の請求項に記載の装置であって、基準量の回転角度が、エンドレススク リューに配設された光学式または超音波式発信器によって決められることを特徴 とする。
4. ４．上記請求項のいずれかに記載の装置であって、エンドレススクリューの正逆 の回転数を計数する可逆カウンタによって、キャリジの位置が即座に読み取れる ようになっていることを特徴とする。
5. ５．第４の請求項に記載の装置であって、キャリジがある選択位置にある時に行 われる可逆カウンタの零点復帰によって前進側行程終点が定められ、かつキャリ ジが第２の選択位置に達した時に表示された可逆カウンタの数字を記憶すること により後退側行程終点が定められることを特徴とする。
6. ６．上記請求項のいずれかに記載の装置であって、サイリスタを制御するパルス がプログラマによって供給されることを特徴とする。
7. ７．第６の請求項に記載の装置であって、前記プログラマが、弛緩時間を定める 時計であることを特徴とする。
8. ８．第７の請求項に記載の装置であって、前記プログラマが、電流に変換される 外部の力によって自らサーボ制御されることを特徴とする。
9. ９．第８の請求項に記載の装置であって、前記外部力がグルコース内の血漿濃度 であることを特徴とする。
10. １０．上記請求項のいずれかに記載の装置であって、ギヤ付モータの電機子を回 転させる力が予め定めた値を越えると、リレーを接触させて該ギヤ付モータの回 転方向を切換えることを特徴とする。
11. １１．第１０の請求項に記載の装置であって、前記ギヤ付モータの回転方向切換 えが、音及びあるいは光の信号を伴って行われることを特徴とする。
12. １２．上記請求項のいずれかに記載の装置であって、残量が決められた回数分の 投薬量しか無くなった場合には、前進側行程終点に達する時にリズミックな警報 音が鳴ることを特徴とする。
13. １３．上記請求項のいずれかに記載の装置であって、手動及びあるいは自動の双 極切換器でギヤ付モータの極を切換えるとキャリジが出発位置に復帰し、かつ行 程終点の復帰スイッチで前記切換器が前進操作位置に戻るようになっていること を特徴とする。
14. １４．上記請求項のいずれかに記載の装置であって、密封式カドミウムーニッケ ル電池によって電源供給されることを特徴とする。
15. １５．上記請求項のいずれかに記載の装置であって、電池の充電が必要にな時は 光の点滅警報によって操作員の注意を促すことを特徴とする。