WO2018038118A1

WO2018038118A1 - 投与装置

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Publication number: WO2018038118A1
Application number: PCT/JP2017/029983
Authority: WO
Inventors: 貴也升本
Original assignee: 株式会社ダイセル
Priority date: 2016-08-23
Filing date: 2017-08-22
Publication date: 2018-03-01
Also published as: CN109562230B; US20190184102A1; CN109562230A; EP3505205A4; EP3505205A1; JPWO2018038118A1; EP3505205B1; JP7034076B2

Abstract

装置本体と、シリンジ部と、ピストン部と、点火装置と、を備える投与装置において、更に、金属製の板部材で形成され、装置本体内の空間を、点火装置が配置される第１空間と、ピストン部が配置される第２空間とに区分し、点火装置により生成される燃焼生成物を第１空間内に封止する封止部材を設ける。そして、封止部材の周縁部は、装置本体内の空間を画定する内壁に固定され、また、封止部材は、点火装置での火薬燃焼により、封止部材の中央部がピストン部側に変位するように変形することで、該中央部により該ピストン部を前記プランジャに対して押圧する。これにより、火薬燃焼により生成される燃焼生成物の投与目的物質への作用を抑制するとともに、投与のためのエネルギーを好適に投与目的物質に伝える。

Description

投与装置

　本発明は、投与目的物質を投与対象領域に投与する投与装置に関する。

　投与目的物質を投与する投与装置の一つとして、注射器が挙げられる。ここで、注射針を介することなく注射を行う無針注射器では、その加圧源として火薬が使用される場合がある（例えば、特許文献１を参照）。特許文献１に示される無針注射器では、雷管と火工装薬が備えられ、撃鉄が雷管を刺し、雷管が発火することで、その熱エネルギーが火工装薬に伝えられる。そして、そこで火工装薬が燃焼し注射液への加圧が行われることになる。このような火工装薬としては、ニトロセルロースをベースにした単一の火薬が使用される。

　また、火薬の燃焼エネルギーは、注射器とは異なる分野においても、加圧のための動力源として利用されている。例えば特許文献２には、火薬の燃焼エネルギーを用いて、膜を介してコントロールメンバを駆動し、流路における媒体の流れを遮断するためのアクチュエータに関する技術が開示されている。当該技術では、コントロールメンバとハウジングによって挟まれた弾性変形可能な膜が、火薬の燃焼圧力を受けて変形するとともに、膜に取り付けられたシリンダ部が変位することで、該コントロールメンバが駆動されるものである。

特表２００４－５３２０４９号公報米国特許第６３９７５９５号明細書

　火薬の燃焼エネルギーを加圧のための動力源として使用する場合、その燃焼により生成される燃焼ガスや燃焼残渣等の燃焼生成物の影響を考慮する必要がある。例えば、投与目的物質を投与する投与装置において対象物の加圧源として火薬を使用する場合、燃焼生成物が加圧対象である投与目的物質に混入することは、好ましくない。

　一方で、従来技術のように弾性変形可能な膜で、火薬の燃焼が行われる空間と、加圧される投与目的物質が配置される空間とを区別するとともに、火薬の燃焼エネルギーを膜の変形を介して投与目的物質に伝える場合、燃焼時に膜が急激に弾性変形されることになる。そして、加圧のために、その変形においては膜が所望の変形量を確保する必要がある。しかし、従来技術では、火薬の燃焼によって膜がコントロールメンバに向かって大きく弾性変形する必要があり、場合によって膜の破損や開裂が懸念される。膜が破損等してしまうと、燃焼生成物を燃焼が行われる側の空間に封止しておくことは困難となる。また、従来技術に係る弾性変形可能な膜は、内部空間の特定の表面に張り付くように変形はするものの、膜の変形次第では、コントロールメンバを十分に押圧できるとは限らず、コントロールメンバへの燃焼エネルギーの十分な伝達が阻害される可能性もある。

　そこで、本発明は、上記した問題に鑑み、火薬燃焼により投与目的物質を投与する投与装置において、火薬燃焼により生成される燃焼生成物の投与目的物質への作用を抑制するとともに、投与のためのエネルギーを好適に投与目的物質に伝えることを目的とする。

　上記課題を解決するために、本発明は、装置本体内の空間を点火装置側とピストン部側とに区分する封止部材が、点火装置により生成される燃焼生成物を、該点火装置側の空間内に封止する構成を採用した。このような構成により、燃焼生成物が投与目的物質に混入することを防止できる。また、そのような封止部材が金属製の板部材で形成されることで、点火装置での火薬燃焼により封止部材が好適に変形し、且つ、金属製であるためその変形後の形状が維持されやすい。この結果、火薬の燃焼エネルギーを投与目的物質により確実に伝達することができる。

　具体的には、本発明は、投与目的物質を投与対象領域に投与する投与装置であって、軸方向に形成された貫通孔を有する装置本体と、前記貫通孔内を摺動可能に配置されたピストン部と、前記装置本体の先端側に配置されるシリンジ部であって、前記投与目的物質を収容可能な収容室と、前記ピストン部の摺動に伴い該収容室内の該投与目的物質を加圧するプランジャと、該プランジャにより加圧された該収容室内の該投与目的物質が流れる流路を含み、該流路の先端に形成された射出口から該投与目的物質を射出するノズル部と、を有するシリンジ部と、前記装置本体の基端側に配置され、火薬を燃焼させる点火装置であって、該点火装置での火薬燃焼により前記投与目的物質を前記ノズル部から射出するための射出エネルギーを供給する点火装置と、金属製の板部材で形成され、前記装置本体内の空間を、前記点火装置が配置される第１空間と、前記ピストン部が配置される第２空間とに区分し、該点火装置により生成される燃焼生成物を該第１空間内に封止する封止部材と、を備える。そして、前記封止部材の周縁部は、前記装置本体内の空間を画定する内壁に固定され、前記封止部材は、前記点火装置での火薬燃焼により、該封止部材の中央部が前記ピストン部側に変位するように変形することで、該中央部により該ピストン部を前記プランジャに対して押圧するように構成される。

　本発明に係る投与装置では、点火装置での火薬燃焼で生じた燃焼エネルギーを射出エネルギーとして、封止部材の中央部がピストン部側に変位するように変形することで、ピストン部がプランジャに対して押圧され、貫通孔内を摺動することになる。そして、ピストン部のこの摺動によりシリンジ部の収容室に収容されている投与目的物質に対してプランジャを介して圧力が加えられることで、該投与目的物質が射出口より装置外部へ射出される。なお、封止部材の中央部の変位が火薬の燃焼に起因するものであれば、射出エネルギーを封止部材の中央部を介してピストン部に直接的に作用させる構成や、射出エネルギーを一旦別の気体、液体、固体等に伝播させてから、該中央部を介してピストン部に間接的に作用させる構成等、適宜採用できる。

　また、投与目的物質は、射出エネルギーによる射出が可能であれば、投与目的物質の投与装置内の収容状態や、液体やゲル状等の流体、粉体、粒状の固体等の投与目的物質の具体的な物理的形態は問われない。投与目的物質は、投与対象領域の内部で効能が期待される成分を含むものであってもよい。例えば、投与装置が生体領域に投与目的物質を注射する注射器である場合には、投与目的物質には、生体の投与対象領域に送り込むべき成分が含まれ、該成分は投与目的物質の内部に溶解した状態で存在してもよく、又は該成分が溶解せずに単に混合された状態であってもよい。一例を挙げれば、送りこむべき成分として、抗体増強のためのワクチン、美容のためのタンパク質、毛髪再生用の培養細胞等があり、これらが射出可能となるように、液体、ゲル状等の流体に含まれることで投与目的物質が形成される。また注射器も、針を介して投与目的物質を投与対象領域に供給するタイプであってもよいし、針を介さずに供給するタイプであってもよい。

　ここで、本発明に係る投与装置において、火薬を燃焼させる点火装置とは、点火装置に収容される火薬が点火装置の実行によって着火され、該火薬の燃焼生成物が生成されるものであってもよいし、該火薬の着火により公知のガス発生剤（例えば、シングルベース無煙火薬）が更に燃焼し、該火薬及び該ガス発生剤の燃焼生成物が生成されるものであってもよく、本発明の投与装置では、その具体的な点火装置の構成を限定するものではない。

　このような点火装置において火薬が燃焼すると、その燃焼生成物が装置本体内の空間に拡散し、一般には圧力や熱等を介してピストン部に射出エネルギーを伝えることになり、当該エネルギーが上記の通り投与目的物質の射出のための動力源となる。ここで、本発明に係る投与装置には封止部材が備えられるため、上記燃焼生成物は第１空間内に封止され、第２空間には入り込まない。そのため、燃焼生成物による投与目的物質への好ましくない作用を抑制することができる。そして、その封止効果を得るためには火薬の燃焼に対して封止部材がある程度の耐性を有する必要があり、一方で、封止部材が備えられることで、射出エネルギーのピストン部への伝達が阻害されるのは好ましくない。したがって、封止部材は、燃焼生成物の好適な封止と、ピストン部への射出エネルギーの好適な伝達を両立する必要がある。

　そこで、本発明の投与装置が備える封止部材は、金属製の板部材で形成されている。封止部材が板部材で形成されることで、点火装置で火薬が燃焼するとそこで発生した燃焼エネルギーを板部材の面で受けることができる。その結果、封止部材の中央部の変位量が大きくなり、ピストン部を押圧しやすくなる。更に、封止部材が金属製であることにより、封止部材が火薬の燃焼エネルギーを受けて変形した場合、例えば、ゴム等の弾性樹脂等よりも変形後の状態を維持しやすくなる。すなわち、金属製の封止部材は、火薬の燃焼エネルギーを受けると塑性変形し元の状態に戻りにくく、変形した状態を実質的に維持することが可能となる。このことは、燃焼エネルギーを、封止部材を介してピストン部側へ伝達し、投与目的物質の射出エネルギーとする投与装置においては、極めて有用なことである。封止部材が変形後に元の状態に戻ろうとすることは、ピストン部側に伝達すべき燃焼エネルギーをロスしていることを意味するからである。以上より、本発明に係る投与装置では、燃焼生成物の封止とピストン部への射出エネルギーの好適な伝達が両立可能となる。

　ここで、上記投与装置は、前記点火装置での火薬燃焼前の状態では、前記中央部が前記周縁部に対して前記点火装置側に位置するように前記封止部材は湾曲された状態であり、また、前記点火装置での火薬燃焼により、前記中央部が前記周縁部に対して前記点火装置とは反対側に位置するように前記封止部材は湾曲された状態に至るように構成されてもよい。このように点火装置での火薬燃焼の前後において、封止部材の中央部の、周縁部に対する位置が、点火装置側からその反対側に変位するように封止部材が変形すると、その燃焼の際に封止部材の、ピストン部の摺動方向における変位量を大きく確保することができる。この結果、封止部材を介してピストン部に射出エネルギーを効率的に伝達することが可能となる。

　また、上述までの投与装置において、前記装置本体内の空間が、該装置本体の中心軸に沿って前記点火装置から前記封止部材の中央部に近づくにつれて、該中心軸に垂直な方向での該空間の断面積が小さくなってもよい。このような構成によれば、点火装置での火薬の燃焼エネルギーを集中して封止部材に付与することができる。この結果、火薬燃焼による封止部材の中央部の変位量を大きく確保することができる。また、このように中央部の変位量を大きく確保した場合でも、上記の通り封止部材は金属製であることから、その中央部が元の状態に戻りにくく形成されており、以て、ピストン部への効率的な射出エネルギーの伝達が実現されることになる。

　また、上述までの投与装置において、前記点火装置は、火薬の燃焼による燃焼生成物を放出する放出部を有してもよく、その場合、前記封止部材の中央部は、前記放出部に対向するように配置される。このような構成によれば、火薬の燃焼エネルギーを、封止部材の中央部に効果的に付与することができ、ピストン部への効率的な射出エネルギーの伝達に寄与することになる。

　また、上述までの投与装置において、前記点火装置での火薬燃焼前の状態で、前記ピストン部の端部は、前記封止部材の中央部に接触した状態となっていてもよい。このような構成によれば、火薬の燃焼エネルギーを受けて変形する封止部材からピストン部に効率的にエネルギーを伝達させることができる。

　本発明によれば、火薬燃焼により投与目的物質を投与する投与装置において、火薬燃焼により生成される燃焼生成物の投与目的物質への作用を抑制するとともに、投与のためのエネルギーを好適に投与目的物質に伝えることが可能となる。

本発明の第１実施形態に係る注射器の概略構成を示す図である。図１に示す注射器のピストンの詳細を示す図である。図１に示す注射器に装着されるイニシエータ（点火装置）の概略構成を示す図である。図１に示す注射器において、イニシエータでの火薬燃焼前の状態と燃焼後の状態を比較して示す図である。本発明の第２実施形態に係る注射器の概略構成を示す図である。

　以下に、図面を参照して本発明に係る投与装置の一例としての、注射針のない無針注射器１（以下、単に「注射器１」という）を例に挙げて説明する。なお、以下の実施形態の構成は例示であり、本発明はこれらの実施の形態の構成に限定されるものではない。

＜第１実施形態＞
　図１（ａ）は注射器１の断面図であり、図１（ｂ）は注射器１を、注射液を射出するノズル部９側から見た図である。なお、本願の以降の記載においては、注射器１によって対象物の注射対象領域に注射される注射目的物質を「注射液」と総称する。すなわち、当該注射目的物質は、注射対象領域に対して投与される物質であり、本発明の投与目的物質に相当する。しかし、これには注射される物質の内容や形態を限定する意図は無い。注射目的物質では、皮膚構造体に届けるべき成分が溶解していても溶解していなくてもよく、また注射目的物質も、加圧することでノズル部９から皮膚構造体に対して射出され得るものであれば、その具体的な形態は不問であり、液体、ゲル状、粉末状等様々な形態が採用できる。

　ここで、注射器１は、第１ハウジング３と第２ハウジング４とで構成される注射器本体２を有しており、注射器本体２の先端側（第２ハウジング４の、第１ハウジング３と接続している端部とは反対側の端部側）に、シリンジ部５が配置されている。第１ハウジング３と第２ハウジング４はネジで固定されて一体となる。ここで、第１ハウジング３の内部には、その軸方向に延在する内部空間である燃焼室３１が形成されており、また、第２ハウジング４の内部には、同じようにその軸方向に延在する内部空間である貫通孔３３が形成されている。燃焼室３１と貫通孔３３は、封止部材８で区分されているものの、注射器本体２の内部において連続して配置される内部空間である。この封止部材８は、金属製の板状の部材で形成されている。なお、この封止部材８は、後述の点火装置であるイニシエータ２０での火薬燃焼のエネルギーをピストン６に射出エネルギーとして伝達する部材でもあるが、その際の封止部材８の動きについては後述する。

　また、注射器本体２の先端側に設けられたシリンジ部５は、注射液ＭＬを収容する収容室３５を内部に有するシリンジ部本体１１と、注射液が流れる流路が形成されたノズル部９と、ノズル部９が設けられたノズル本体部１０を有している。ノズル本体部１０は、ガスケット１３を挟んでノズルホルダー１２によってシリンジ部本体１１に取り付けられている。また、シリンジ部本体１１は、注射器本体２の第２ハウジング４の端部に対して螺合されて取り付けられており、その取付状態において第２ハウジング４内の貫通孔３３と、シリンジ部本体１１内の収容室３５とは連続した空間となる。なお、その取付状態では、注射液ＭＬは、プランジャ７によって収容室３５内に液密に収容されており、このプランジャ７が貫通孔３３側に露出した状態となっている。ここで、プランジャ７は、収容室３５内を摺動可能に配置され、さらに、摺動することにより注射液ＭＬを加圧し、ノズル部９からの注射液の射出が行われることになる。また、プランジャ７は、円滑に収容室３５内を摺動できるように、表面にシリコンオイルを薄く塗布したゴム部材により形成される。

　次に、注射器本体２の第２ハウジング４内の貫通孔３３には、金属製のピストン６が配置され、該ピストン６は、貫通孔３３内を摺動可能に保持されている。ここで、ピストン６の詳細を第２ハウジング４との位置関係が把握できるように図２に示す。ピストン６は、貫通孔３３の軸方向に沿って延在する概ね軸状に形成され、燃焼室３１側の端部（以下、「第１端部」という）６ａと、シリンジ部５側の端部、すなわちシリンジ部５に配置されるプランジャ７に接触する端部（以下、「第２端部」という）６ｂとを有し、また、ピストン６が貫通孔３３内を円滑に摺動できるようにピストン６の周囲にＯリング６ｃが配置されている。ここで、第１ハウジング３（図２中では、点線で表示）と第２ハウジング４とが取り付けられて注射器本体２を形成し、イニシエータ２０で火薬燃焼が行われる前の状態（以下、「点火前状態」という）において、第１端部６ａは、第１ハウジング３の燃焼室３１内に嵌まり込んでいる第２ハウジング４の嵌入部４ａの端面から、燃焼室３１側に実質的に飛び出した状態となっている。また、第１端部６ａの直径ｄ１は、貫通孔３３の直径ｄ０よりも小さい。したがって、ピストン６が貫通孔３３内をシリンジ部５側に摺動したときには、第１端部６ａの側面（ピストン６の軸方向に沿った面）と貫通孔３３の内壁面との間に一定の隙間が形成されることになる。

　ここで、図１に示す点火前状態では、注射器本体２の内壁の一部である、第２ハウジング４の嵌入部４ａの端面上に封止部材８の周縁部８ｂが配置されるとともに、その周縁部８ｂが嵌入部４ａ近くの第１ハウジング３内に埋め込まれるように封止部材８が固定される。また、当該点火前状態では、封止部材８の中央部８ａは、ピストン６の第１端部６ａの端面に接触した状態となっている。上記のように、当該点火前状態では、第１端部６ａは、第１ハウジング３内に突出した状態で配置されるため、結果として、封止部材８は、点火前状態ではイニシエータ２０側に湾曲した状態で、注射器本体２内に固定されることになる。ここで、封止部材８は、金属材料で形成された板状の部材であり、注射器本体２内の空間を、イニシエータ２０側に位置する燃焼室３１を含む空間（本発明に係る第１空間に相当する）とピストン６側に位置する貫通孔３３を含む空間（本発明に係る第２空間に相当する）とに区分し、それによりイニシエータ２０での火薬燃焼により生成される燃焼生成物が、燃焼室３１内に封止されるようになっている。なお、イニシエータ２０での火薬燃焼による封止部材８の動作については後述する。

　ここで、イニシエータ２０の例について図３に基づいて説明する。イニシエータ２０は電気式の点火装置であり、表面が絶縁カバーで覆われたカップ２１によって、火薬２２を配置するための空間が該カップ２１内に画定される。そして、その空間に金属ヘッダ２４が配置され、その上面に筒状のチャージホルダ２３が設けられている。該チャージホルダ２３によって火薬２２が保持される。この火薬２２の底部には、片方の導電ピン２８と金属ヘッダ２４を電気的に接続したブリッジワイヤ２６が配線されている。なお、二本の導電ピン２８は非電圧印加時には互いが絶縁状態となるように、絶縁体２５を介して金属ヘッダ２４に固定される。さらに、絶縁体２５で支持された二本の導電ピン２８が延出するカップ２１の開放口は、樹脂カラー２７によって導電ピン２８間の絶縁性を良好に維持した状態で保護されている。

　このように構成されるイニシエータ２０においては、外部電源によって二本の導電ピン２８間に電圧印加されるとブリッジワイヤ２６に電流が流れ、それにより火薬２２が燃焼する。このとき、火薬２２の燃焼による燃焼生成物はチャージホルダ２３の開口部から噴出されることになる。また、イニシエータ用キャップ１４は、イニシエータ２０の外表面に引っ掛かるように断面が鍔状に形成され、且つ第１ハウジング３に対してネジ固定される。これにより、イニシエータ２０は、イニシエータ用キャップ１４によって第１ハウジング３に対して固定され、以てイニシエータ２０での点火時に生じる圧力で、イニシエータ２０自体が注射器本体２から脱落することを防止できる。

　ここで、注射器１において用いられる火薬２２として、好ましくは、ジルコニウムと過塩素酸カリウムを含む火薬（ＺＰＰ）、水素化チタンと過塩素酸カリウムを含む火薬（ＴＨＰＰ）、チタンと過塩素酸カリウムを含む火薬（ＴｉＰＰ）、アルミニウムと過塩素酸カリウムを含む火薬（ＡＰＰ）、アルミニウムと酸化ビスマスを含む火薬（ＡＢＯ）、アルミニウムと酸化モリブデンを含む火薬（ＡＭＯ）、アルミニウムと酸化銅を含む火薬（ＡＣＯ）、アルミニウムと酸化鉄を含む火薬（ＡＦＯ）、もしくはこれらの火薬のうちの複数の組合せからなる火薬が挙げられる。これらの火薬は、点火直後の燃焼時には高温高圧のプラズマを発生させるが、常温となり燃焼性生物が凝縮すると気体成分を含まないために発生圧力が急激に低下する特性を示す。なお、これら以外の火薬を火薬として用いても構わない。

　また、図１に示す燃焼室３１内には何も配置されていないが、火薬２２の燃焼によって生じる燃焼生成物によって燃焼しガスを発生させるガス発生剤を、燃焼室３１内に配置するようにしてもよい。仮に燃焼室３１内にガス発生剤を配置させる場合、その一例としては、ニトロセルロース９８質量％、ジフェニルアミン０．８質量％、硫酸カリウム１．２質量％からなるシングルベース無煙火薬が挙げられる。また、エアバッグ用ガス発生器やシートベルトプリテンショナ用ガス発生器に使用されている各種ガス発生剤を用いることも可能である。このようなガス発生剤の併用は、上記火薬２２のみの場合と異なり、燃焼時に発生した所定のガスは常温においても気体成分を含むため、発生圧力の低下率は小さい。さらに、当該ガス発生剤の燃焼時の燃焼完了時間は、上記火薬２２と比べて極めて長いが、燃焼室３１内に配置されるときの該ガス発生剤の寸法や大きさ、形状、特に表面形状を調整することで、該ガス発生剤の燃焼完了時間を変化させることが可能である。このようにガス発生剤の量や形状、配置を調整することで、燃焼室３１内での発生圧力を適宜調整できる。

　なお、ノズル部９は、ノズル本体部１０に複数形成されてもよく、または、一つ形成されてもよい。複数のノズル部が形成される場合には、各ノズルに対して解放された注射液ＭＬが可及的に均等に送り込まれるように、各ノズル部に対応する流路が形成される。さらに、複数のノズル部９が形成される場合には、図１（ｃ）に示すように、注射器１の中心軸の周囲に等間隔で各ノズル部が露出されるように配置されノズルホルダー１２で固定されるのが好ましい。また、ノズル部９の流路径は、貫通孔３３の内径よりも細くなるように構成されている。これにより、射出時の注射液の射出圧力を好適に上昇させることができる。

　ここで、イニシエータ２０の火薬２２が燃焼したときの封止部材８及びピストン６の動きとともに、注射器１における注射液の射出状態について図４に基づいて説明する。図４は、上段に点火前状態の注射器１の構成を示し、下段には注射液の射出が完了した状態（以下、「射出完了状態」という）の注射器１の構成を示している。

　燃焼前状態においては、封止部材８は周縁部８ｂが嵌入部４ａの端面上に配置され第１ハウジング３側に固定された状態であり、このとき、封止部材８の中央部８ａが周縁部８ｂを基準としたときにイニシエータ２０側に位置するように湾曲し、且つ、ピストン６の第１端部６ａの端面に接触した状態となっている。また、封止部材８の中央部８ａは、イニシエータ２０のカップ２１に対向するように位置される。このような配置により、封止部材８は、イニシエータ２０から放出される燃焼生成物による圧力を、その板状の面で受けとめることになり、特に、封止部材８の中央部８ａは、その圧力を直接に受け止める位置に配置されていることから、後述するように中央部８ａがピストン６を押圧しやすくなる。

　ここで、イニシエータ２０において火薬２２が燃焼すると、燃焼室３１内に燃焼生成物が拡散し、燃焼室３１内の圧力が上昇する。これにより、封止部材８にもその圧力が掛かることになる。このとき、中央部８ａは、板状の封止部材８の中央部分に位置するため、周縁部８ｂが固定された状態にある封止部材８において最も変形しやすい部位である。そのため、火薬燃焼により封止部材８に圧力が掛かると、中央部８ａがピストン６の第１端部６ａを注射器１の先端側に押圧するように、封止部材８が変形することになる。換言すると、火薬燃焼により、中央部８ａが周縁部８ｂを基準としたときにイニシエータ２０側に位置するように湾曲していた封止部材８が、中央部８ａがイニシエータ２０とは反対側に位置するように湾曲した状態へと変形することになる。このような中央部８ａの動作を封止部材８に伴わせることで、火薬燃焼による封止部材８の中央部８ａの変位量を大きく確保することができ、注射液ＭＬを効率的に押圧することができる。更に、燃焼前状態において、中央部８ａが第１端部６ａに接触した状態に置かれているため、火薬燃焼による封止部材８の中央部８ａの変位を効果的にピストン６の摺動に変換することができる。

　また、封止部材８は金属材料で形成されているため、イニシエータ２０での火薬燃焼により急激に圧力が掛かると、上記のように中央部８ａが周縁部８ｂを基準としたときにイニシエータ２０側からその反対側に変位する際に、実質的に塑性変形することになる（図４の射出完了状態を参照）。すなわち、火薬燃焼で急激な圧力変化が生じると、封止部材８を形成する金属材料の降伏点を超えた圧力が封止部材８に掛かることになり、封止部材８が塑性変形することになる。このことは、周縁部８ｂを基準としたときにイニシエータ２０とは反対側に変位した封止部材８の中央部８ａが、イニシエータ２０側に戻りにくい状態にあることを意味する。そのため、火薬燃焼により封止部材８がピストン６を押圧する際にピストン６から受ける反作用に十分に抗しながら封止部材８が変形することができるため、ピストン６、プランジャ７を介して効果的に注射液ＭＬを加圧することが可能となる。

　このような注射液ＭＬの射出が可能となるように構成された注射器１においては、封止部材８により押圧されピストン６全体が摺動することでプランジャ７に射出エネルギーが直接伝えられる。特に、封止部材８が金属製で且つ板状に形成されるため、中央部８ａにより効果的な注射液ＭＬの加圧が可能となる。また、注射器１においては、封止部材８が、注射器本体２の内部空間である燃焼室３１と貫通孔３３とを区分するように、且つ、イニシエータ２０により生成される燃焼生成物を燃焼室３１内に封止するように配置されている。このような構成により、燃焼生成物は貫通孔３３には入り込まず、以て燃焼生成物による注射液ＭＬへの好ましくない作用を抑制することができる。

＜第２実施形態＞
　図５は本発明の第２実施形態を示す。図５には、燃焼前状態における、本実施形態に係る注射器１の概略構成が示されている。なお、本実施形態では、上記第１実施形態と実質的に同一の構成については、同一の参照番号を付してその詳細な説明を省略する。

　本実施形態の注射器１では、第１ハウジング３の内部に形成されている燃焼室３１の内径が、注射器１の中心軸に沿ってイニシエータ２０側から封止部材８の中央部８ａに近づくにつれて小さくなるように、第１ハウジング３の内部に絞り部３ａが形成されている。この絞り部３ａによって燃焼室３１の内径が、最も小さいところでピストン６の第１端部６ａの外径であるｄ１と概ね同一となり、以て、第１端部６ａに対向する位置に、直径が概ねｄ１の通路３ｂが燃焼室３１内に形成されることになる。このように燃焼室３１が形成されると、イニシエータ２０で火薬が燃焼すると、その燃焼生成物による圧力が集中して封止部材８の中央部８ａに作用しやすくなる。その結果、燃焼前状態にある封止部材８を、図４に示す射出完了状態に効率的に至らしめることが可能となり、以て、イニシエータ２０で使用する火薬量の低減等を図ることができる。

　なお、上記のように集中させた燃焼生成物をピストン６の第１端部６ａに接触する、封止部材８の中央部８ａに作用させるためには、通路３ｂのピストン６側の端部と、第１端部６ａが接触している封止部材８の中央部８ａとの離間距離が可及的に短い方が好ましい。また、通路３ｂの内径がｄ１よりも小さくなるように絞り部３ａを形成することでも、燃焼生成物をより集中的に封止部材８の中央部８ａに作用させることが可能となる。

＜その他の実施例＞
　本発明に係る注射器１によれば、上述した注射液を皮膚構造体に注射する場合以外にも、例えば、ヒトに対する再生医療の分野において、注射対象となる細胞や足場組織・スキャフォールドに培養細胞、幹細胞等を播種することが可能となる。例えば、特開２００８－２０６４７７号公報に示すように、移植される部位及び再細胞化の目的に応じて当業者が適宜決定し得る細胞、例えば、内皮細胞、内皮前駆細胞、骨髄細胞、前骨芽細胞、軟骨細胞、繊維芽細胞、皮膚細胞、筋肉細胞、肝臓細胞、腎臓細胞、腸管細胞、幹細胞、その他再生医療の分野で考慮されるあらゆる細胞を、注射器１により注射することが可能である。より具体的には、上記播種すべき細胞を含む液（細胞懸濁液）を、収容室３５に収容し、それに対して加圧することで、移植される部位に所定の細胞を注射、移植する。

　さらには、特表２００７－５２５１９２号公報に記載されているような、細胞や足場組織・スキャフォールド等へのＤＮＡ等の送達にも、本発明に係る注射器１を使用することができる。この場合、針を用いて送達する場合と比較して、本発明に係る注射器１を使用した方が、細胞や足場組織・スキャフォールド等自体への影響を抑制できるためより好ましいと言える。

　さらには、各種遺伝子、癌抑制細胞、脂質エンベロープ等を直接目的とする組織に送達させたり、病原体に対する免疫を高めるために抗原遺伝子を投与したりする場合にも、本発明に係る注射器１は好適に使用される。その他、各種疾病治療の分野（特表２００８－５０８８８１号公報、特表２０１０－５０３６１６号公報等に記載の分野）、免疫医療分野（特表２００５－５２３６７９号公報等に記載の分野）等にも、当該注射器１は使用することができ、その使用可能な分野は意図的には限定されない。

　本発明を適用できる投与装置の別法として、カテーテル装置が挙げられる。カテーテル装置は、生体内に進入可能なカテーテル部を有しており、その先端部から所望の薬液等を生体に対して射出する装置である。そのカテーテル部の先端部からの薬液射出の構成に関し、本願発明を適用できる。すなわち、カテーテル部が生体の内部に進入している状態において、その先端部から薬液を射出するために、本発明を適用することで、イニシエータ２０での火薬燃焼によるエネルギーを薬液に効率的に伝達できるとともに、燃焼生成物の薬液への作用を抑制することができる。

１・・・・注射器
２・・・・注射器本体
３ｂ・・・・通路
５・・・・シリンジ部
６・・・・ピストン
７・・・・プランジャ
８・・・・封止部材
８ａ・・・・中央部
８ｂ・・・・周縁部
９・・・・ノズル部
１０・・・・ノズルホルダー
１１・・・・シリンジ部本体
２０・・・・イニシエータ
２２・・・・火薬
３１・・・・燃焼室
３３・・・・貫通孔
３５・・・・収容室

Claims

　投与目的物質を投与対象領域に投与する投与装置であって、
　軸方向に形成された貫通孔を有する装置本体と、
　前記貫通孔内を摺動可能に配置されたピストン部と、
　前記装置本体の先端側に配置されるシリンジ部であって、前記投与目的物質を収容可能な収容室と、前記ピストン部の摺動に伴い該収容室内の該投与目的物質を加圧するプランジャと、該プランジャにより加圧された該収容室内の該投与目的物質が流れる流路を含み、該流路の先端に形成された射出口から該投与目的物質を射出するノズル部と、を有するシリンジ部と、
　前記装置本体の基端側に配置され、火薬を燃焼させる点火装置であって、該点火装置での火薬燃焼により前記投与目的物質を前記ノズル部から射出するための射出エネルギーを供給する点火装置と、
　金属製の板部材で形成され、前記装置本体内の空間を、前記点火装置が配置される第１空間と、前記ピストン部が配置される第２空間とに区分し、該点火装置により生成される燃焼生成物を該第１空間内に封止する封止部材と、
　を備え、
　前記封止部材の周縁部は、前記装置本体内の空間を画定する内壁に固定され、
　前記封止部材は、前記点火装置での火薬燃焼により、該封止部材の中央部が前記ピストン部側に変位するように変形することで、該中央部により該ピストン部を前記プランジャに対して押圧する、
　投与装置。
　前記点火装置での火薬燃焼前の状態では、前記中央部が前記周縁部に対して前記点火装置側に位置するように前記封止部材は湾曲された状態であり、
　前記点火装置での火薬燃焼により、前記中央部が前記周縁部に対して前記点火装置とは反対側に位置するように前記封止部材は湾曲された状態に至る、
　請求項１に記載の投与装置。
　前記装置本体内の空間が、該装置本体の中心軸に沿って前記点火装置から前記封止部材の中央部に近づくにつれて、該中心軸に垂直な方向での該空間の断面積が小さくなる、
　請求項１又は請求項２に記載の投与装置。
　前記点火装置は、火薬の燃焼による燃焼生成物を放出する放出部を有し、
　前記封止部材の中央部は、前記放出部に対向するように配置される、
　請求項１から請求項３の何れか１項に記載の投与装置。
　前記点火装置での火薬燃焼前の状態で、前記ピストン部の端部は、前記封止部材の中央部に接触した状態となっている、
　請求項１から請求項４の何れか１項に記載の投与装置。