JPH0352297B2 - - Google Patents

Description

請求の範囲 １ 溶液を満たされ、そして患者の脈管系と連通
する導管へ一端において接続し得る可撓性のつぶ
れ得るチユーブと、前記チユーブを把持しそして
絞るためのローラー手段と、該チユーブをローラ
ー手段を通つて前進させ前記一端を通つて前記溶
液を前記ローラー手段を通るチユーブの前進速度
に比例する割合で送り出すように前記ローラー手
段を回転する手段とを備え、前記チユーブはカセ
ツトの第１の円筒形室の内側にコイル巻きされて
おり、前記チユーブは前記ローラー手段を通過後
前記カセツトの第２の円筒形室へ送り戻され、前
記第１および第２の円筒形室は円板形壁で分離さ
れていることを特徴とする精密に制御された割合
で患者へ溶液を投与するための装置。

２ 前記チユーブは前記第１の円筒形室から前記
円板形壁の中央開口を通つて前記ローラー手段へ
延び、さらに前記ローラー手段から前記第２の円
筒形室の周縁開口を通つて第２の円筒形室内へ延
びている請求の範囲第１項記載の装置。

３ 前記チユーブの一端は第１の円筒形室の周縁
開口を通つて前記導管と接続のため延びている請
求の範囲第１項記載の装置。

４ 前記ローラー手段は前記チユーブと係合する
一対の回転的に相互係合されたローラーである請
求の範囲第１項記載の装置。

５ 前記ローラー手段の前記一対のローラーの一
方は該ローラーを入手で回転するための延長部を
備えているローラーである請求の範囲第４項記載
の装置。

６ 前記ローラー手段を回転するための手段は、
ローラー手段のいずれか一方のローラーを支持す
るシヤフトと、前記シヤフトから垂直に延びかつ
それに支持されたアームに対して該アームが一方
向に動かされる時前記シヤフトおよびローラー手
段を回転するためのアームと、該アームが前記一
方向の反対方向へ動かされるとき前記シヤフトの
逆回転を防止するためのクラツチ手段と、モータ
と、該モータによつて回転可能なかつ前記アーム
を前記一方向および反対方向に前後に往復動させ
るため前記アームと係合するように位置するカム
手段とを備える回転手段である請求の範囲第４項
記載の装置。

７ 前記ローラー手段を回転するための手段はロ
ーラー手段の一方のローラーを支持するシヤフト
と、前記シヤフトから垂直に延びかつそれに支持
されたアームにして該アームが一方向に動かされ
る時前記シヤフトおよびローラー手段を回転する
ためのアームと、該アームが前記一方向の反対方
向へ動かされるとき前記シヤフトの逆回転を防止
するためのトランスミツシヨン手段と、モータ
と、該モータによつて回転可能なかつ前記アーム
を前記一方向および反対方向に前後に往復動させ
るため前記アームを係合するように位置するカム
手段とを備えた回転手段である請求の範囲第４項
記載の装置。

８ 前記アームはカム手段に対してスプリングに
より付勢されている請求の範囲第６項または第７
項記載の装置。

９ 前記カム手段はアームと係合するための外側
支え面を備え、前記外側支え面はその横断面にお
いてカム手段のまわりを実質上360°均一に外側へ
延びる渦巻線表面と、前記渦巻線表面の始点と終
点との間に延びる実質上半径方向の段部表面とを
備え、それにより実質上連続的に溶液投与が提供
できるカムである請求の範囲第６項または第７項
記載の装置。

１０ 前記ローラー手段を回転するための手段
は、相互係合する歯車およびラツク手段と、そし
て前記ラツク手段を前進後退させかつ対応して前
記歯車手段を回転するための間歇的駆動手段と、
前記アームが一方向に動かされる時前記ローラー
手段の逆回転を防止するが、該アームが他の方向
へ動く間ローラー手段の回転を許容するトランス
ミツシヨン手段を備えている回転手段である請求
の範囲第４項記載の装置。

技術分野 患者へ薬剤その他を注入するための多数のシス
テムが先行技術において公知であり、これらシス
テムのいくつかは現在商業的に入手し得る。これ
らシステムのいくつかは自蔵しそして使用者が身
につけるのに十分なほど小さいけれども、超低投
与量で薬剤を実質上連続的に投与するための装置
を提供するにはなお技術的問題が存在する。

例えば、インシユリンを一日中連続的超低投与
量で非経口的に投量するための着用し得る装置を
持つことが望ましい。患者へ１日中、例えば24時
間当り0.05ないし１mlの割合で均一にそして連続
的に投与することが望ましいであろう。そのよう
な投与量は、１日中均一にそして実質上連続的に
投与する時、すい臓が体のためのインシユリンを
生産するその自然の機能の模倣へ最も近くなる。
他のホルモン類、化学療法剤その他も24時間当り
１c.c.のオーダーの超低投与量で連続的ベースで投
与することが望ましい場合がある。しかしなが
ら、このとき物質のそのような少量の微分画を患
者へ１日中実質上毎分毎に分割して、24時間当り
約５c.c.をこえない超低投与量の均一な連続的投与
を効果的に提供し得るシステムは知られていな
い。

先行技術の説明 Selfonの米国特許第3151616号は、患者へあら
かじめ定めた流量で中味を圧入するように一対の
ローラーが徐々に溶液のバツグを圧縮する自動輸
液装置を記載する。

Farrの米国特許第3327998号は、液体化学試薬
を投与するため毛細管チユーブが一対のローラー
を通過し、そして駆動装置および駆動されるロー
ラーを通過する毛細管チユーブの長さが投与され
た液体の関数として測定される滴定手段を教えて
いる。

Dahlstromの再発行米国特許第28122号、
Spenceの米国特許第2706914号およびBassett，
Jrの米国特許第2208831号は、液体の超低量の均
一連続投与には関係ない種々の装置のための種々
の駆動メカニズム、トランスミツシヨン、および
減速メカニズムを記載する。

本発明の説明 本発明により、もし所望ならば液体のもつと高
い流量、典型的には24時間あたり10mlまでを投与
することができ、本発明に従つて投与される量に
は実質上の上限は存在しないが、患者へ薬剤その
他の例外的に低い量、すなわち24時間当りたつた
0.05ないし１mlの量の液体の実質上均一な流れを
投与することが可能になる。

本発明は好ましくは患者へ薬剤含有溶液を静脈
内または皮下投与するために、または経腸投与の
ために使用されるが、しかしそれは他の分野にも
同様に、例えば化学的、生化学的または分析プロ
セス等において臨界的成分の投与に使用すること
ができる。

本発明によれば、該装置は投与のための溶液を
充満されそして典型的には患者の脈管システムと
連通する導管と一端において接続し得る可撓性の
潰れ得るチユーブを含む。該チユーブを把持しそ
して絞るためのローラー手段が設けられ、該ロー
ラー手段を通つて該チユーブを前進させ、そして
該ローラー手段を通る該チユーブの前進速度に比
例する割合で該チユーブの前記一端から溶液を送
り出すように、該ローラー手段を回転するための
手段が設けられる。

ローラー手段を回転するための手段は、シヤフ
トから垂直に延びそしてアームが一方向に動くと
きシヤフトおよびローラー手段を回転させるよう
にシヤフトに支持されたアームを有する、ローラ
ー手段の一つのローラーを支持するシヤフトを含
む。アームが前記一方向と反対の方向に動くとき
シヤフトの逆回転を防止するためのクラツチ手段
が設けられる。

モータが設けられ、そして該モータによつて回
転し得るカム手段が該アームをそれぞれ前記一方
向および反対方向に前後に往復動させるためアー
ムと係合するように位置する。アームをカム手段
に対して付勢させるようにスプリング手段を設け
ることができ、そのためアームが往復動すると
き、シヤフトおよびローラーはアーム手段の各往
復動毎にあらかじめ定めた量だけ回転する。

カム手段はアームと係合するための外側支え面
を有し、該支え面は横断面においてカム手段のま
わりを実質360°延びている均一に外側へ延びる渦
巻線表面と、そして該渦巻線表面の始点と終点と
の間に延びる実質上半径方向段部とを有する。こ
のためカムは一方向に回転され、そのためアーム
は均一に外側へ延びる渦巻線表面に沿つて外側へ
運動することによりその一方向へ押される。この
運動段階はカム手段の実質上360°全回転のまわり
で断続される。ローラーはアームが運動するとき
対応して動かされる。

これに続き、アームはそれが半径方向段部の表
面に出会い、渦巻線表面の底へ落下するとき、実
質上瞬間的に前記一方向と反対方向へ動き、それ
により、もし遅ければカム手段の回転はローラー
手段の実質上連続回転を提供する。その最外方へ
のカムに沿つたアームの外側へのふくらみと、ア
ームが再び外側への運動を直ちに始めるアームの
その半径方向最内側部分への到達との間にはほん
の瞬間が存在する。前述のように、クラツチ手段
はアームがその反対方向へ復帰運動するときロー
ラー手段の逆転を防止し、アームがその反対方向
へカム手段の半径方向最内側位置へ復帰運動する
には典型的にはほんの数分の１秒かゝるだけであ
る。

典型的にはローラー手段は、その間にチユーブ
が絞られるために延びている一対の回転相互係合
するローラーを含む。

チユーブはハウジングに貯えられ、そしてロー
ラー手段を通過し、次に該ハウジング内へ戻るよ
うに位置する。典型的にはチユーブはそのような
ハウジングの第１の円筒形室の内部にコイル巻き
され、該チユーブはローラー手段を通過した後該
ハウジングの第２の円筒形室内へ復帰する。第１
および第２の円筒形室は円板形壁で分離されるこ
とができる。円板形壁は中央開口を有することが
でき、チユーブは第１の円筒形室から該開口を通
り、典型的には第２の円筒形室を通つてローラー
手段まで延びている。第２の円筒形室はローラー
手段からチユーブを受け入れるため第１の周縁開
口を備える。

第１の円筒形室はまた第２の周縁開口を備える
ことができ、導管へ接続するのに適したチユーブ
の一端がそこを通つて導管との接続のために延び
ている。

その代りに、ローラー手段を回転するための手
段はラツクおよび歯車システムを含むこともで
き、該システムはラツクが前後に往復動し、ロー
ラー手段の一方向への回転を強制するように歯車
を回転させるとき、ローラー手段の一方向のみへ
の回転を許容するようにクラツチと協力する。例
えばソレノイドがラツクを駆動することができ、
慣用のタイマー手段が該ソレノイドを制御し、そ
のためソレノイドはローラー手段を間歇的に回転
させるようにあらかじめ定めた作動周期で作動
し、チユーブが例えば典型的には５ないし15秒の
期間の休止によつて分離された間歇的段階で前進
することを生じさせる。

【図面の簡単な説明】

図面において、第１図は本発明による溶液投与
用装置の一部を破断した斜視図である。

第２図は第１図の装置に用いられるローラー手
段を回転させるための手段の一部断面部分図であ
る。

第３図は第２図の線４−４に沿つた断面図であ
る。

第４図はローラーを回転させるための手段の代
替構造の一部概略図である。

特定具体例の説明 図面を参照すると、存本発明の溶液投与装置
は、患者へ溶液の所望量を投与するため投与セツ
ト、静脈内カテーテル、針その他へ接続するのに
慣例的に適した一端１４を有する可撓性の潰れ得
るチユーブ１２を含む。相互に係合する歯車２０
によつて一所に接続されたローラー１６，１８よ
りなるローラー手段が設けられ、ローラー１６お
よび１８はその間をチユーブ１２が平らになつた
態様で通過することを許容するように間隔を空け
られる。ローラーの１本以上はチユーブ１２が回
転するローラー間をスリツプなしで通過するよう
に、こぶ２２を備えるか、または他の粗面を有す
ることができる。図示するように、ローラー１
６，１８はハウジング２４中に支持され、そして
チユーブ１２も同じハウジング内に貯えられ、そ
してローラー手段を通過し、ハウジング中へ戻さ
れるように位置する。

特に一対の第１および第２の円筒形室２６，２
８を備える除去自在なカセツト２５が設けられ
る。ハウジング２４の除去自在の蓋２７はカセツ
ト２５の装着および除去を許容する。蓋２７は図
示するようにスライド棒２９で、または蝶番およ
び掛金により、または任意の他の手段により除去
自在に取り付けることができる。

最初、投与のための所望の液体を満たしたチユ
ーブの大部分は第１の円筒形室２６の内側にコイ
ル巻きされ、チユーブ端１４と反対側のチユーブ
の端部３０はローラー１６，１８を通過し、出入
口３２を通つて第２の円筒形室２８内へ延びる。
円板形壁３４が第１および第２の円筒形室２６，
２８を分離し、第１の円筒形室２６中のチユーブ
は中央開口３６を通り、次に第２の円筒形室２８
を通つて第１の円筒形室２６からローラー１６，
１８まで延びる。

このためローラーが作動すると、チユーブは開
口３６を通つて引かれ、その液体中味はローラー
で圧送され、そしてローラーを通過するチユーブ
の長さに比例する体積で投与のため、チユーブを
通つてチユーブ端１４の外へ送り出される。そこ
から液体が押し出された平らになつたチユーブ部
分３８は第２の円筒形室２８が空のチユーブをロ
ーラー手段から受け入れるように、出入口または
第１の周縁開口３２を通過する。特に第２の円筒
形室２８の壁はポリエチレンまたはポリ四フツ化
エチレンのような低摩擦材料でつくり、それによ
り第２の円筒形室２８へ進入するチユーブ部分３
８は円筒壁によつて渦巻線形状に誘導でき、その
ため最後に溶液投与操作の終了時、システム内の
チユーブの大部分が渦巻線または少なくともコイ
ル巻きされた形状に存在することが望ましい。例
えば30.48ないし76.2cmのチユーブがこの態様で
操作できる。このためローラー１６，１８が回転
し、本発明によつて独特に提供される液体の連続
的均一超低投与量を投与するとき、チユーブは第
１の円筒形室２６からゆつくりと巻き戻され、ロ
ーラーを通つて移動し、そして次に第２の円筒形
室２８中に再び巻かれる。

チユーブ１２はまた第１の円筒形室２６中の第
２の周縁開口３９を通つて延び、端部１４がそこ
から外部へ突出している。

ローラー１６は延長部４２を備え、薬剤の実質
量の投与が直ちに必要な場合に人手でローラーを
まわし、チユーブ１２を所望な距離前進させるこ
とを許容する。ローラーは慣用の音発生システム
を備えることができ、そのため人が音をカウント
することによつて正確な回転量を決定し、そして
それによつて望む時液体の任意の量を供給でき
る。

またチユーブを前進させるように、自然な態様
でローラー手段を回転するための手段が設けられ
る。例えば、ローラー手段を回転するための好ま
しい具体例はローラー１６を支持するシヤフト４
４を含む。アーム４６が該シヤフトから垂直に延
び、該アームが一方向４７へ動かされる時シヤフ
トおよびローラー手段を回転させるようにシヤフ
トによつて支持される。しかしながらアームが該
一方向４７の反対方向へ運動する時、シヤフト４
４の逆回転が防止されるように、オーバーランニ
ングクラツチ４８を設けることができる。このた
めアーム４６が前後に往復する時、ローラー１
６，１８が回転する。アーム４６をカム５２に対
して付勢するため、そして特にアーム４６を一方
向４７と反対方向に付勢するため、スプリング５
０を設けることができる。

こゝで使用するのに適したオーバーランニング
クランチは、コネチカツト州トリントンのトリン
トン、カンパニーから入手し得る。

カム５２は電池で作動される電気モータでよい
モータ５４と、そしてギヤボツクスとによつて作
動させることができる。例えば、２ボルトで
2833rpmを提供できる電池作動電気モータが入手
可能である。ギヤ比2040：１を有するギヤボツク
ス５６を設けることができる。従つてカム５２は
例えば1.35rpmで回転することができる。

図示するように、カム５２は好ましくはその横
断面において第３図に示すようにカム５２のまわ
りを実質上360°延びる均一に外側へ延びる渦巻線
表面を形成する外側支え面５８を有する。半径方
向に位置する段部表面６０が渦巻線表面５８の始
点６２および終点６４間に延びる。

この結果、カム５２が図示するようにモータ５
４により反時計方向に回転する時、アーム４６は
最初渦巻線表面の始点６２にあることができ、そ
して渦巻線表面５８が回転してアーム４６が第３
図に特に示したように渦巻線表面の終点６４へ達
するまで方向４７へ外側へアーム４６を押し出す
とき、シヤフト４４のまわりを４７の方向へ回転
させられる。この点でアーム４６は突然半径方向
内側へ半径方向段部表面６０に沿つてスプリング
５０によつて強制されて落下し、再び渦巻線表面
５８の始点６２との接触に復帰する。この間ロー
ラー１６，１８はカム５２の回転速度に依存する
速度で回転させられる。アーム４６が終点６４と
の係合から落下して始点６２との係合に入るのに
要する時間は瞬間であり、実質上１秒以下であ
り、その後でアーム４６は外側へ再び駆動され始
める。アーム４６が終点６４から始点６２へ落ち
る時、オーバーランニングクラツチ４８はシヤフ
ト４４の逆転を防止し、そのためローラー１６，
１８への唯一の影響は送りの精度に対して殆ど影
響しない典型的には実質上１秒より短い回転過度
的停止である。

もし望むならば、スプリングなしのデスメドロ
ミツクカムシステムを使用することができる。

ローラー１６，１８は非常におそく回転するよ
うに設定できることが理解される。シヤフト４４
の回転角度で表わしたアーム４６の運動範囲は非
常に低くすることができる。このため溶液の超低
投与量を本発明によつて24時間にわたり投与する
ことができる。投与量の正確な量は、勿論数ミク
ロンで内腔寸法までの下限の所望の任意の寸法と
することができるチユーブ１２の内腔の内容積に
よつて変わるであろう。たとえば中空繊維透析器
に使用されるセルロース系中空フイラメントを液
体の実際上微量を24時間にわたつて均一にそして
連続的に投与するため、本発明におけるチユーブ
１２として使用することができ、または所望のよ
り大きい内腔のチユーブを使用することができ
る。チユーブの内径は通常均一であるが、一定し
たローラー速度において可変流体送りのため変化
する内径のチユーブも使用することができる。

図示するように、シヤフト４４はワツシヤー６
８およびボルト７０によつて開口したブロツク６
６へ慣例的に固着されることができる。シヤフト
７２はローラー１８を支持し、そして同様な手段
でブロツク６６のその部分へ固着されることがで
きる。ローラー１８はアイドラーローラーとする
ことができるが、ローラー１６は駆動される。

もし望むならば、カム５２に対し支えられるア
ーム４６の端部はローラーベアリングその他を備
えることができ、または所望により他の摩擦減少
手段を使用することができる。

本発明のシステムの一利点として、ローラー１
６および１８の実質上均一な回転運動は、カム５
２が記載した態様の形状にされる時単一のアーム
およびカムシステムによつて発生される。もし望
むならば、アーム４６とカム５２との間の接続は
スプリング５０の必要を排除するため性質上デス
メドロミツク構造とすることができる。

本発明の装置の補助装置は電池７４と、モータ
５４へ作動の均一性のため均一な電圧を提供する
電子システム７６を含む。そのような電子システ
ムの実例は1981年３月13日に出願され、そして
「電圧レギユレーター」と題する出願番号第
243539号のゲーリー、フエルドマンの米国特許出
願中に開示されている。その代りに、シヤフト回
転数をカウントするためのホール効果スイツチを
使用するタコメーター回路を、慣用の回路により
そのデータを回転速度に変換して使用することが
できる。本発明のモーター種々の運動速度は可変
抵抗器その他によつて慣用の態様で提供すること
ができる。

第４図を参照すると、本発明のポンプを動かす
ための代替システムが提供される。前の具体例と
同様に、ローラー１６ａ，１８ａにその間でチユ
ーブ１２を圧するように相互係合歯車システム２
０ａによつて共に回転する。ローラー１８ａは前
の具体例のように自由回転シヤフト７２ａ上で回
転するが、ローラー１６ａはシヤフト４４ａに支
持され、該シヤフトは前に記載した垂直なアーム
およびクラツチシステムではなくて、歯車８０を
支持することを除き、前の具体例と類似でよい。
歯車８０は、歯車８０の一方向へ回転するように
ソレノイド８４の作用によつて縦方向に進行し得
る歯を設けたラツク８２の回転関係にある。これ
に続き、ラツク８２は後退して歯車８０を反対方
向に回転させることができるが、しかしシヤフト
４４ａおよびローラー１６ａの一方向のみの回転
を許容するための慣用のクラツチ８６を設けるこ
とができる。このため歯車８０はラツク８２が前
進する時シヤフト４４ａを回転するが、しかしシ
ヤフト４４ａは歯車８０がラツク８２の後退に応
答して回転する時は回転されない。

従つてソレノイド８４が作動される度毎に、ロ
ーラー１６ａ，１８ａはあらかじめ定めた量回転
され、チユーブ１２をローラーを通過させ、そし
てあらかじめ定めた量の溶液をチユーブ１２の端
部を通つて送り出す。

このようにソレノイド８４はラツク８２を均一
な時間を決めた前進範囲のシーケンス、例えば各
前進間に３ないし15秒置いて前進させ、各前進後
にラツク８２を後退させるように、慣用手段によ
つて計時されることができる。従つてラツク８２
が前進するたび毎に溶液のパルスがチユーブ１２
を通つて送り出され、そのため長時間にわたつて
投与された液体の総量をラツク８２を前進させる
ソレノイド８４の活性化の周期に依存して制御す
ることができる。ソレノイドの活性化を適切に計
時するため適切な制御器８８を設けることができ
る。

上記は例証目的のみで提供されたものであり、
以下の請求の範囲に規定された本発明の範囲を限
定することを意図しない。