JPH02234769A - 体内埋込型マイクロポンプ - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、生体内に埋設して留置し、例えば抗癌剤等を
送り出して生体へ投与する体内埋込型マイクロポンプに
関する。

〔従来の技術〕

従来、患者に例えば抗癌剤を持続的に投与する場合に使
用される体内埋込型のポンプは、特開昭５５−４６１９
５号公報に示されている。この体内埋込型のポンプは、
液体であるフルオロカーボンが使用者の体温によって気
化することを利用している。つまり、フルオロカーボン
の気化圧によって蛇腹状に形成されているリザーバーを
圧縮させ、リザーバー内に貯留されている薬液を送り出
すようにしている。

また、本願出願人は、特願昭６３−１６４８６７号にお
いて、病変部に薬液を微量ずつ安定的に注入できる体内
埋込型のポンプを提案している。この体内埋込型のボン
ブは、圧電素子を用い、この圧電素子の駆動力によりダ
イヤフラムを上下動させて薬液の送液を行うようにして
いる。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、特開昭５５−４６１９５号公報に示ざれる体内
埋込型のポンプは、蛇腹状のりザーハーを、フルオロカ
ーボンの気化圧によって圧縮することにより、薬液を送
液するようにしているので、送液量は使用者の体温状態
や気圧による影響を受けてしまい、薬液の安定した注入
を行うことができない。また、このポンプを体内に埋込
だ後には、フルオロカーボンの気化圧による薬液の送液
量を変化させる手段がなく、薬液の注入量を時間ととも
に制御して治療を行うということはできない。

また、特願昭６３−１６４８６７号に示される、圧電素
子の駆動力によりダイヤフラムを上下動させ、この上下
動を薬液を送液するための駆動源として用いるポンプの
場合では、薬液が逆流しない様に逆止弁を必要とする。

つまり、ポンプを構成するための逆止弁の大きさにより
、ポンプ自体の大きさが制御され、ポンプ全体を大きく
してしまうことになる。

したがって、本発明は上記課題を解決するもので、薬液
等を体内に注入する隙に、使用者の体温や周囲の気圧に
よる影響を受けずに安定した注入を行うとともに、薬液
の注入量を任意に設定することができ、ポンプ全体を大
型化することのない体内埋込型マイクロポンプを提供す
ることを目的とする。

〔課題を解決するための手段および作用〕本発明は、薬
液を貯留ずるりザーハーに接続され少なくとも２つの面
の間に形成される流体通路と、高分子体内に少なくとも
前記流体通路の流路方向に沿って柱状の圧電素子を複数
配設した駆動手段で駆動し、圧電素子を流路方向に沿っ
て順次駆動制御し、流体通路に進行波を発生させる制御
部とで体内埋込型マイクロボプを構成したものである。

この体内埋込型マイクロポンプにより薬液の注入を行う
際には、制窃１部による制御により駆動手段を情動運動
させ流体通路を形成する面に進行波を発生し、液体通路
を通して薬液を送液することにより、薬液を生体内の病
変部位に注入する。

〔実施例〕

以下、第１図乃至第４図を参照して本発明の第１実施例
を示す。

第１Ｍに、体内理込型マイクロポンプ１の断面回を示す
。体内埋込型マイクロポンプ（以下ポンプ本体とよぶ）
１は、ハウシング２の内部に、抗癌剤等の薬液を貯留す
る弾性部材で形成されたりザーバ−３と、リザーバ−３
に貯留されている薬液をポンプ本体１外へ送液するポン
プ部４と、このポンプ部４を駆動制御する制御部５を内
蔵し７ている。なお、ポンプ部４と制御部５とで薬液の
送液および制御の全てを行う駆動ユニント６が構成され
る。リザーバ−３と駆動ユニソト６の」二には、さらに
伝送コイル７が内蔵される。この伝送コイル７は、ポン
プ本体１を体内に埋込んだときに対外に設けられている
制御装置（図示しない）との間で、コイルを通じて電磁
誘導の作用により、電気エネルギーを供給し、また体外
装置からの送信されるポンプ本体１の制御信号およびポ
ンプ本体１内に設けられている制御部５により制御され
る送液状態を示す信号の送受を行うためのものである。

またハウジング２の上部中央には、注射針を穿刺し薬液
を注入するシリコンゴム等で作った注入ポート８を設け
ている。さらにリザーハ−３の近傍には、リザーハ−３
の拡張、収縮を容易に行うための開口９がハウジング２
に形成されている。注入ボート８の下部には接続具ＡＩ
Ｏが設けられ、接続チューブ１１を介して、リザーハ−
３とポンプ部４に接続されている接続具Ｂ１２に接続さ
れる。この接続具Ａ１０，接続チューブ１１および接続
具Ｂ１２によって、注入ボート８からリーザーバ３、リ
ーザーハ３からポンプ部４への薬液の流路が形成され、
ボンブ部４に薬液が供給される。ポンプ部４に供給され
た薬液は、ポンプ部４により送液されハウシング２に設
けられた口金１３に接続された注入チューブ１４により
、体内の病変部へ注入される。

次に、駆動ユニット６について、第２図を参照して詳し
く説明する。

ポンプ部４は大別して、制御部５によって駆動される駆
動部１５と、ハウジング２に固定される因定膜１６とに
分けられる。駆動部１５は、エボキシ等の高分子材料か
らなる高分子体１７の中に、例えば棒状のＰＺＴ（以下
、ＰＺＴロッド１８とよふ）等の圧電素子をマトリンク
ス状に配設している。ＰＺＴロソト１８は電圧を加える
ことにより、その長手方向に伸縮するものとなっている
。このＰＺＴロッド１８の一端には、マトリソクス状に
配設されたｐ　ｚ　′Ｆロッド１８を各々接続する柔軟
な祠料からなる共通電極１９が設けられている。さらに
、この共通電極１９の表面を被うように、絶縁カハー２
０が設けられている。またＰＺＴロッｌ”１８の他端に
は、各ＰＺＴロット川８の位置を固定するセラミックス
よりなる電極固定板２１が設けられ、ごの電極固定板２
１によって、高分子体１７に対してＰＺＴロッド■８を
マトリックス状に保持するようにしている。マトリック
ス状に保持されたＰ　Ｚ　Ｔロソト１８には、制御部５
により各々異なる制御電圧が加えられるため、各ＰＺＴ
ロンド１８に対して信号線２２が各々接続される。この
信号線２２ぱ、ボンブ本体１をできるだけ大きくしたく
ないので、第１Ｍに示すようにフレキシブルプリン１〜
基板２３を用い、このフレキシフルプリント基板２３を
弾性材よりなる押え板２４によって固定するようにして
いる。このように、各ＰＺＴロソド１８に対してフレキ
シブルプリント基板２３を用いて制御５を接続すること
で、リード線を用いて、各々のＰＺＴロッド１８に接続
するときのように、スペースを多くとる必要がなくなる
。共通電極１９と制御部５とは図示しない信号線により
接続され、制御部５は、各ＰＺＴロッド１８に対して、
個別に電圧を加え、ＰＺＴロッド１８の伸縮を制御でき
るようになっている。また制御部５によって駆動制御さ
れるポンプ部４は、密着された絶縁カバー２０と固定膜
１６の間に流体通路２５が形成され、この流体通路２５
の一端側の薬液注入口２６から薬液を吸入し、他端側の
薬液注出口２７側へ薬液を送液するようになっている。

次に、第４図に基づき、制御部５について説明する。制
御部５は、前述したように、フレキシブルプリント基板
２３を介して高分子体１７にマトリックス状に配設され
た各ＰＺＴロッド１８と接続され、各々のＰＺＴロソド
１８に対して制御電圧が印加できるようになっている。

この制御部５には、体外に設けらｈ、でいる図示しない
制御装置からの制御信号が伝送コイル７を介して供給さ
れ、ポンプの動作開始信号が入力されると、各ＰＺＴロ
ッド１８に制御電圧を供給し、駆動部１５を駆動するよ
うになっている。このときの駆動制御電圧は図示するよ
うに各ＰＺＴロッド１８を伸縮させ、絶縁カハー２０が
薬液の流路方向に進行波を発生するように螺動運動の制
御を行う。また、体外の制御装置によってポンプ本体１
からの薬液の注入量と注入速度を変化させると、制御部
５によって、各ＰＺＴロッド１８を制御し進行波の振幅
および進行速度が変更されるにようになっている。

以上のように構成されたポンプ本体１は、第３図に示す
ように、皮下組織２８内に埋込まれる。

そして、ポンプ本体１に接続される注入チューブ１４ば
、筋層３０，腹膜３１を通して、例えば肝臓の治療を行
うために肝動脈へ接続され体外の制御装置からの制御に
より、肝臓に対して薬液の注入が行なわれる。

次に、ポンプ本体１の使用状態について説明する。

第３図に示すように、生体内に埋込まれたポンプ本体１
は、注入ポート８に注射針等が刺入され、リザーバ−３
内に抗癌剤等の薬液が貯留されている。このポンプ本体
１に対して図示しない体外に設けられた制御装置により
電源および制御信号が供給される。電源および制御信号
が供給されたポンプ本体１は、制御信号に基づいて制御
部５が動作し、高分子体１７にマトリックス状に配設さ
れているＰ　Ｚ　Ｔロッド１８に電圧を印加し、駆動部
１５の制御が行なわれる。駆動部１５は、制御部５の制
御により、流路方向に向って進行波が発生し、リザーバ
−３内に貯留されている薬液が、流体通路２５の薬液注
入口２６側から薬液注出口２７側へ送液される。この流
体通路２５内で送液された薬液はざらに注入チューブ１
４を介して病変部に注入され、病変部の治療が行われる
。

また、リザーバ−３内に貯留されている薬液が無くなっ
た場合には、体外からポンプ本体１に設けられた注入ポ
ート８に対して、注射針を刺入し薬液を補充する。また
、ポンプ本体１の注液量の制御は、体外に設けられた制
御装置からの信号により制御されるが、場合によっては
、ボンブ本体１に吸引する制御信号が体外装置から供給
されると、注入過多になった薬液をボンブ本体１内に吸
引することも可能である。

このポンプ部４による送液の原理は、駆動部１５を蝙動
運動させ、この嬬動運動を流路方向に沿って進行させる
ことにより、密着されて設けられた絶縁カバー２０と固
定膜１６との間で、薬液が送液されるようになっている
。つまり、固定膜１６と絶縁カバー２０とで薬液をはさ
み込むようにして送液を行う構造となっている。したが
って、駆動部１５と固定膜１６が弁の役割をするため、
薬液が流体通路２５内を逆流することがなく、ポンプ部
４に特に逆止弁を設ける必要がない。

以上述べたように、本実施例では、高分子利料の中に長
手方向に伸縮する棒状のＰＺＴをマトリックス状に配置
することにより、駆動部１５を構成しているので、駆動
部１５が高分子材料の特徴を生かして、なめらかでかつ
安定した嬬動運動を発生することができ、ポンプ本体１
より注入される液最の制御が安定する。また、駆動部１
５ば、高分子材料からなるため柔軟に形成されており、
ポンプ部４を小型にしても、その駆動部１５の螺動運動
はなめらかに形成され安定した送液が行えるため、ポン
プ本体１を小型化することができる。さらに燗動運動に
より、薬液の送液を行うため、送液のための逆１Ｆ弁等
を必要としない。

次に第５図に基づいて本発明の第２実施例を示す。なお
、第１実施例と異なるのはポンプ部のみであるので、ポ
ンプ部のみを回示し、同一部材には、同一符号を付し説
明を省略する。

ポンプ部４′は、第１実施例で示した固定膜１６のかわ
りに、駆動部１５と同等の駆動部１５′を設けたもので
ある。駆動部１５′は駆動部１５と同様に、高分子体１
７′内にＰＺＴロッド１８′をマトリックス状に配設し
、各ＰＺＴロッド１８′を接続する共通電極１９′　と
、共通電極１９′の表面を被う絶縁カバー２０′　とが
積層されている。この駆動部１５′の絶縁カバー２０′
　と駆動部１５の絶縁カバー２０を対向し密着して設け
流体通路２５を形成している。この駆動部１５．　１５
’は、各々制御部５に接続され、第１実施例と同様の制
御が行なわれるように、各々信号線が接続されている。

次に、このポンプ部４′の動作について説明する。

ポンプ部４′を構成する駆動部１５．　１５’に設けら
れているそれぞれのＰＺＴロッド１８．　１８’に印加
する電圧の制御方法は、第１実施例と同一であり、それ
ぞれの駆動部１５．　１５’を螺動運動させるように制
御部５により制御を行う。ここで、本実施例では、駆動
部ｌ５と駆動部１５′の間に形成された流体通路２５で
薬液を送液す昂ため、駆動部１５．　１５’の蝿動運動
を同期させ、流路方向に進行させるように制御を行う。

以上示した本実施例は、駆動部１５．　１５’を対向さ
せ、この間に形成される流体通路２５内で薬液を送液す
るものである。したがって、第１実施例と同一の電圧源
しかもたない場合では、駆動部１５．　１５’の両方が
動作するため、流体通路の変位量が２倍となるので、よ
り送液量が多いポンプ本体１を得ることができる。

なお、以上示した実施例では、駆動膜内にＰＺＴロッド
をマトリックス状に配設するとして説明したが、少なく
とも流路方向に沿ってＰＺ１゛ロッドを複数設けてやる
ことのみで、ポンプ部内で薬液の送液を行うことができ
る。

また、高分子体内に配設されるＰＺＴロッドの形状につ
いて、単に棒状の圧電素子として説明したが、高分子体
からなる駆動膜の柔かさを十分生かせる形状とすればよ
く、流体通路の形状と、上記ＰＺＴロッドの配置との関
係により、ＰＺＴロッドの形状を自由に変史することが
可能である。

〔発明の効果］ 本発明の体内埋込型マイクロポンプは、薬液を貯留ずる
りザーハーに接続され少なくとも２つの面の間に形成ざ
れる流体通路の１つの面を、少なくとも流体通路の流路
方向に沿って柱状の圧電素子を複数配設した高分子体か
らなる駆動手段により駆動し、流体通路の流路方向に沿
って進行波を発生ずるように制御するものである。

したがって、使用者の体温や気圧の影響を受けてポンプ
本体からの薬液の注入量が変化することはない。また、
ポンプ本体内に設けられている駆動部が高分子材料の柔
軟性を生かす構造に形成されているため、駆動部を小型
にしても安定した送液を行うことが可能であるので、ポ
ンプ本体を小型化でき、さらに、駆動部を制御する制御
部に体外から制御信号を供給することにより、容易に薬
液の注入量を制御することができる。また、さらに、ポ
ンプ本体内に薬液を送液ずるための逆止弁等も必要とし
ないポンプを提供１ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１Ｍ乃至第４図は本発明の第１実施例を示し、第１図
は体内埋込型マイクロポンプの断面図、第２図は体内埋
込型マイクｌコボンプの駒動ユニットの拡大図、第３図
は体内埋込型マイクロボンブの使用状態図、第４　＆Ｊ
は駆動ユニッ１・の動作説明図、第５図は木発明の第２
実施例のポンプ部を示す図である。 １−−−−一体内埋込型マイクロボンブ（ポンプ本体） ３　−−−−−−−　リザーバー ４　−−−−−−　ボンプ部 ５−一一−−−−制御部 ６−−−−−駆動ユニット １５．１５’　　−−−−−一駆動部 １７．１７’　　　−−−−高分子体 １８．　１８’　　−−−−−−−　Ｐ　Ｚ　Ｔ　’ｏ
　ット（　Ｊｆ電素子）２５．２５’　　　−一流体通
路

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 薬液を貯留するリザーバーと、前記リザーバーに接続さ
   れ少なくとも２つの面の間に形成される流体通路と、高
   分子体内に前記流体通路の流路方向とほぼ直交する方向
   に伸縮する柱状の圧電素子を流路方向に沿って複数配列
   した駆動手段と、前記圧電素子を流路方向に沿って順次
   駆動制御し前記流体通路の少なくとも１つの面に進行波
   を発生させる制御部とを設けたことを特徴とする体内埋
   込型マイクロポンプ。