JPH05253295A - 精密放出注入器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】コンスタントな注入量を与え、製造コストを低
減した使い捨て注入器の提供。 【構成】注入器１０は、チューブ状チャンバー１７を形
成する剛直な円筒胴部材１４を有するチューブ状ハウジ
ング１２を含む、チャンバー１７内には空気チャンバー
３１と液体チャンバー３３に分割するプランジャー２９
が内容され、チューブ３９を経て液が患者へ注入され
る。プランジャー２９は付勢手段（ばね等）により押え
られ、コンスタントな注入流量を与えるようにしてい
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【本発明の分野】本発明は、流体の制御された放出、特
に注射器タイプの注入装置の有益な液体の精密な放出に
関する。

【０００２】

【本発明の背景】患者へ医療用液に拡散した薬剤のよう
な有益な剤を注入するための装置が知られている。最も
普通の装置は、医療用液体中に拡散した有益な剤を有す
る高くしたガラスまたは可撓性容器を使用し、液体は可
撓性プラスチックチューブおよびカテーテルを経由して
患者の静脈系へ重力により供給される。この組立ての流
量は普通チューブ上の調節自在なクランプによって調節
される。この組立ては比較的静止している患者を必要と
する欠点を有し、そして精密な放出量のためには液源と
患者の間の高度差に依存する。

【０００３】そのような装置の別のタイプは、患者へ注
入するための液体の流体推進を提供するように、ポンプ
中の電気／機械的部品を使用する。しかしながらそのよ
うな電気的に制御される装置は、そのような電気部品の
コストのみならず、そのような電気部品および必要な電
源が寸法に課す制限および装置の可搬性の制限を含むい
くつかの欠点を蒙る。

【０００４】先行技術においては、注入のため注入すべ
き液体を圧力下収容するエラストマー嚢を採用する装置
が用いられている。典型的なエラストマー嚢装置は、ハ
ウジングと、ハウジングの一端に固着されそして栓を貫
通する開口を含んでいる栓と、ハウジング内の、圧力下
の液体を収容するためのチューブ状エラストマー嚢を含
んでいる。嚢の一端は栓へシールして取付けられ、嚢内
部は栓の開口を連通している。栓開口へ接続された導管
は、栓開口と共に嚢から患者の注入部位へ液体を輸送す
るための分配通路を形成する。液体が嚢から分配通路へ
患者へあらかじめ定めた流量において流れるのを許容す
るため、流れ調節器が分配通路のどこかに配置される。

【０００５】注入装置の他のタイプは、注射器胴内に配
置され、その内表面とスライドするシールされた接触を
形成するピストンロッドもしくはプランジャーを有する
注射器タイプ構造を利用する。ばねまたはエラストマー
エレメントのような付勢手段も、プランジャーとハウジ
ングの前方または後方セグメントの間に設けられる。注
入すべき液体は、圧力下に胴内の胴内部とプランジャー
によって形成されたチャンバー内に収容される。加圧さ
れた液体はプランジャーを付勢部材に抗して押し、圧力
下の液源を提供するように付勢部材を付勢する。加圧さ
れた液体は、エラストマー嚢タイプの装置と同様な導管
手段を通って患者へ提供される。これらの注射器タイプ
の注入装置は、エラストマー嚢タイプ装置に比較して一
般にコストにおいて効果的である。

【０００６】先行技術の注入装置における特定の問題の
一つは、液体注入のため比較的コンスタントな流量の達
成にある。この比較的コンスタントな流量は、２４時間
または４８時間のような長時間にわたる注入が薬物療法
のため必要な時に特に重要である。エラストマー嚢を使
用する注入装置においては、そのような比較的コンスタ
ントな流量は、エラストマー嚢のプレストレスおよび高
価な嚢材料の使用のような手段によって達成されてい
た。そのような付加的なプレストレスしたハウジングま
たは高価な嚢材料の使用は、勿論そのような使い捨て注
入器のコストを高くする。

【０００７】このため望ましいのは、長い注入期間にわ
たってさえも比較的コンスタントな流量を与え、同時に
比較的低い製作および材料コスト要因を維持することが
できる使い捨て注入器であろう。本発明はこれらの要求
を達成する。

【０００８】

【本発明の概要】本発明は、注射器胴内に加圧された液
体源を発生させるためプランジャーを駆動する付勢手段
を有する注射器タイプの使い捨て注入装置を提供する。
本発明はさらに、付勢手段のほかに、注入の比較的コン
スタントな流量を提供するための手段を提供する。これ
ら手段はさらに、液体が注入されるにつれプランジャー
へ加えられる摩擦を減少させるための手段、または液体
が注入されるにつれ空気の流入を規制するための手段を
含むことができる。

【０００９】好ましい具体例においては、比較的コンス
タントな流量を提供するための手段は、注入すべき液体
へ加えられる付勢圧力の減少に関連してテーパーとなっ
ている内径を有する胴を提供することを含む。そのよう
なテーパーの使用は、正常な力の減少と、そして注入す
べき液体へ加えられる付勢圧力の量が注入時間にわたっ
て減少するように胴がプランジャーへ発揮する摩擦に対
応する減少を生じさせる。別の好ましい具体例において
は、胴の内径は、所望の流量曲線を達成するように制御
することができる複数の異なる直径に段を設けることが
できる。

【００１０】比較的コンスタントな流量を提供するため
のさらに別の具体例においては、プランジャーと注射器
胴内表面の間にシールを形成する複数の可撓性シールエ
レメントを有するプランジャーが使用される。他の具体
例においては、可撓性シールエレメントは、プランジャ
ー上に形成されたみぞ内に保持された付勢された０−リ
ングである。プランジャーと胴の内表面に複数のシール
を使用することにより、シールの寸法、弾力性および形
状を所望の流れ特性を得るように操作することができ
る。

【００１１】比較的コンスタントな流量を提供するため
のさらに別の具体例においては、プランジャーが前方へ
動く時排気される胴内の空間に発生した部分真空を規制
するための手段が設けられる。好ましい具体例において
は、所望の流量特性を提供するように液体へ加えられる
付勢圧力の減少に関連して真空圧を次第に減少するよう
に、連続した空気制限器列が胴内に設けられる。

【００１２】（図面の簡単な説明）図１は、注射器タイ
プ注入装置の斜視図である。

【００１３】図２は、注射器タイプ注入装置の第１の具
体例の断面図である。

【００１４】図３は、注射器タイプ注入装置の代替具体
例の断面図である。

【００１５】図４は、本発明の原理に従った、注入流量
を調節するための手段の第１の好ましい具体例を使用す
る注射器胴の断面図である。

【００１６】図５は、本発明の原理に従った、注入流量
を調節するための手段の第２の好ましい具体例の断面図
である。

【００１７】図６は、本発明の原理に従った、注入流量
を調節するための手段のさらに別の具体例を使用するプ
ランジャーの断面図である。

【００１８】図７は、本発明の原理に従った、注入流量
を調節するための手段のなお他の具体例を使用する注射
器胴の断面図である。

【００１９】

【現在好ましい具体例の詳細な説明】図１を参照する
と、参照番号１０で総体的に指定した注射器タイプ注入
装置の斜視図が見られる。注入器１０は、チューブ状チ
ャンバー１７を形成する剛直な円筒胴部材１４を有する
チューブ状ハウジング１２を含んでいる。剛直な円筒胴
１４は、好ましくはチューブ状部材の内部の目視点検を
可能にするようにプラスチックのような透明材料で成形
される。印刷、刻印または他の態様で胴壁に適用された
体積目盛り１８も好ましくは設けられる。

【００２０】円筒胴１４の後端には２個の開口５１，５
３を有する後端キャップ２０がシール接続される。円筒
胴１４の前端には２個の開口２４，２６を有する前端キ
ャップ２２がシール接続される。円筒胴１４，後端キャ
ップ２０および前端キャップは合同して注入器１０のチ
ューブ状チャンバー１７を形成する。チューブ状チャン
バー１７内には、チューブ状チャンバー１７を図２およ
び３に最良に見られるように空気チャンバー３１と液体
チャンバー３３とに分割するプランジャー２９が収容さ
れる。

【００２１】前端キャップ２２に設けられた第１の開口
２４に出口ポート３５である。出口ポート３５へは、チ
ューブ３９を含む放出導管３７が接着剤その他によって
シール係合される。チューブ３９は根本端と先端とを含
む。チューブ３９根本端は接着剤その他により出口ポー
ト３５へ固着される。代りに、チューブ３９はハウジン
グ１２へ接続せずに販売され、そして係止ルーア接続の
ような出口ポートへ取り付けるための手段を含んでもよ
い。

【００２２】チューブ３９先端は接着剤その他により剛
直なハウジング４２へシール係合される。剛直ハウジン
グ４２は、好ましくは患者の静脈系（図示せず）へ挿入
すべきカテーテルへ接続のためのルーアコネクターを含
む。剛直ハウジングはまた、好ましくは“末端流れレギ
ュレーターを有する注入器”と題する米国特許第４，７
４１，７３３号に記載されているガラス毛細管流れレギ
ュレーターのような流れレギュレーターを含んでいる。

【００２３】前端キャップ２２に形成された第２の開口
２６は入口ポート４４である。入口ポート４４は、好ま
しくは充填時鋭利なカニューレで刺通することができ、
そしてカニューレを抜いた時再シールし得るエラストマ
ー隔壁４６のような、注入器１０の液体チャンバー３３
へ規制されたアクセスを許容する手段を含んでいる。代
りに、液体が弁を通って流体チャンバー３３へ入ること
を許容するが、しかし液体が液体チャンバー３３から逃
げることを防止する逆止弁を設けることができる。

【００２４】今や図２を参照すると、注射器タイプ注入
器の断面図が見られる。前端キャップ２２は、注入器１
０の液体チャンバー３３へのアクセスを許容するエラス
トマー隔壁４６をシール収納する、入口ポートと整列し
たくぼみ４９を備える。前端キャップ２２はさらに、前
に論じたように出口ポート３５であり、そしてチューブ
３９をシール係合に受け入れる内側固着区域３６（図４
および５に最良に見られる）を含んでいる開口２４を備
える。

【００２５】後端キャップ２０の第１の開口５１は、空
気チャンバー３１から外部環境へ空気が通過することを
許容する。第１の開口５１上に設けられた逆止弁５５
は、外部環境から空気チャンバー３１中へ空気の逆流を
防止する。このため圧力下の液体が前端キャップ２２の
入口ポート４４へ挿入され、そしてプランジャー２９が
後方へ移動する時、第１の開口５１は逆止弁５５と協力
して空気チャンバー３１内の空気が注入器１０から逃げ
出すのを許容する。

【００２６】後端キャップ２０は、第２の開口５３と整
列したくぼみ５９（図４および５に最良に見られる）を
含む。このくぼみ５８内には、外部環境から空気チャン
バー３１への空気流を規制する空気レギュレーター６０
がシール収納される。好ましい具体例においては、空気
レギュレーター６０は濾過のため普通に使用されている
ような多孔質材料の片であることができる。後端キャッ
プ２０の上には接着テープ６１のようなシール部材が設
けられ、シール部材除去前に液体の注入を防止する。

【００２７】以前に述べたように、空気チャンバー３１
と液体チャンバー３３とに分割するのはプランジャー２
９である。プランジャー２９は、胴の内表面１６とスラ
イド自在なシール係合を確立する寸法および形状の外側
へ突出するリブ６２，６４を含んでいる。外側へ突出す
るリブ６２，６４は、スライド自在なシール係合を提供
するがしかしプランジャー２９と胴１４の内表面１６の
間の摩擦を最小にするため、ポリプロピレン被覆ゴム、
シリコンゴム、被覆したネオプレンまたは類似のタイプ
の材料でつくるのが好ましい。

【００２８】加圧液体源を提供するためプランジャー２
９と共に作用する付勢手段胴１４内に設けられる。図２
に示した具体例においては、この付勢手段は空気チャン
バー３１内にプランジャー２９と後端キャップ２０に圧
縮下に保持されている。好ましい具体例におけるこの付
勢手段はばね６６である。ばね６６はプランジャー２９
の位置に関係なく胴の全長に沿って圧縮下にあり、ばね
６６によってプランジャー２９に加えられる付勢力の変
動を最小にする。好ましい具体例においては、ばね６６
はステンレス鋼でつくられる。

【００２９】図３に示した好ましい具体例においては、
この付勢手段は液体チャンバー３３内にプランジャー２
９と前端キャップ２２の間に膨張状態に保持される。好
ましい具体例におけるこの付勢手段はエラストマー部材
６８である。再び、このエラストマー部材６８はプラン
ジャー２９の位置に関係なく胴の全長に沿って膨張して
保持され、エラストマー部材によってプランジャー２９
に加えられる付勢力の変動を最小にしている。

【００３０】プレストレスした付勢部材の使用にもかか
わらず、付勢手段によってプランジャーに加えられる力
は、付勢部材のプレストレス状態が緩和されるにつれ一
般に減少する。これは、液体チャンバー３３中の液源が
注入時間の終わり近くの液圧に比較して注入の開始近く
でより大きい圧力下になることを招来する。この減って
行く液圧は注入時間にわたって減少する流量を招来す
る。

【００３１】図４を参照すると、本発明の原理に従って
つくられた胴１４の断面図が見られる。以前に論じたよ
うに、プランジャー２９は、胴１４の内表面１６とスラ
イドするシール係合を形成する１対の外側へ突出するリ
ブ６２，６４を有する。図４に示す装置においては、胴
の内径（ｄ）は、胴の前方部分における当初の内径（ｄ
ｉ）から胴の後方部分における最終内径（ｄｆ）まで先
細になっている。先方部分において見られる当初内径
（ｄｉ）は後方部分において見られる最終内径（ｄｆ）
より大きい。しかしながら、胴の全部分に沿った胴１４
の内表面１６は、スライドするシール係合を維持するた
めプランジャーの外側へ突出するリブと協力するのに充
分な直径範囲内にある。

【００３２】このため、胴１４の後方部分においてプラ
ンジャー２９へ加わる摩擦力は、胴１４の前方部分にお
いてプランジャー２９へ加わる摩擦力より大きい。当業
者には自明のように、この摩擦力は、胴のテーパーの程
度を調節することにより、付勢手段によって加えられる
力と同調させ、コンスタントな流量を実現することがで
きる。図４に示したテーパーは説明目的のため誇張され
ており、実際の具体例のテーパーはもっと小さいことに
注意すべきである。

【００３３】今や図５を参照すると、本発明の原理に従
った胴１４の代替具体例が見られる。この具体例におい
ては、胴１４はコンスタントな直径区域（ｄｉ，ｄ，ｄ
ｆ）を形成する複数の当接直径を含んでいる。当初の前
方直径区域（ｄｉ）からより小さい後方直径区域（ｄ
ｆ）までこれら区域（ｄｉ，ｄ，ｄｆ）を段付けするこ
とにより、定常的な流量をほぼ達成することができる。
加えて、例えば薬物の当初の大量投与が必要な場合等、
薬物の流れ特性を変化させるために、直径区域の種々の
組合せが採用できる。再び、当業者には自明なように、
複数の区域の直径は所望の流量特性を実現するため付勢
手段によって加えられる力と同調されるであろう。再
び、図５に示した段は説明目的のため誇張されており、
実際の具体例における段はもっと小さい。

【００３４】今や図６を参照すると、本発明の原理に従
ってつくったプランジャー２９の断面が見られる。この
プランジャー２９においては、外側へ突出する一体の部
材はゴム０−リング７１のような複数の可撓性シールエ
レメントによって置き換えられている。０−リング７１
はプランジャー２９に形成されたみぞ７３内に収容され
る。

【００３５】スライドするシール部材をこのように分離
することにより、プランジャー本体から独立して、部材
位置、材料、形状および胴との接触の程度についてスラ
イドするシール部材を最適化することが可能である。

【００３６】今や図７を参照すると、定常流量を実現す
るための代替具体例が見られる。図７は、類似の要素は
同じ参照番号で示した注入器１０の代替具体例の断面図
を示す。

【００３７】この具体例においては、後端キャップ１２
内に収容された空気制限器６０は、空気の吸入を制限
し、空気チャンバー３１内の部分真空を維持する。空気
制限器６０に加えて、胴１４の縦軸に沿って間隔を置い
た点において胴１４内に複数の空気制限器７６，７８，
８０が収容される。プランジャー２９は、液体チャンバ
ー３３が液体で満たされた時、複数の空気制限器７６，
７８，８０が胴１４によってシール遮断されるように膨
張される。プランジャー２９が前方へ移動する時、プラ
ンジャー２９は複数の空気制限器７６，７８，８０を通
って次第に前進し、これらフィルターを外部環境に対し
て順番に開く。もっと多くの空気が空気チャンバー３１
へ入るのを次第に許容することにより、プランジャー２
９が前方へ移動するにつれ次第に弱くなる真空を空気チ
ャンバー３１内に維持することができる。プランジャー
２９へ加えられるこの変化する力は、付勢部材６８によ
ってプランジャー２９へ加えられる変化する力を相殺
し、それによって定常流量を許容する。再び、真空の程
度は、当業者には自明のように、付勢部材の特定力特性
を相殺するように同調させることができる。

【００３８】ここに記載した具体例についての種々の変
更および修飾が当業者には自明であることを理解すべき
である。そのような変更および修飾は本発明の精神およ
び範囲を逸脱することなく、そしてその利益を減ずるこ
となく実施することができる。それ故、そのような変更
および修飾は特許請求の範囲によってカバーされること
が意図される。

【図面の簡単な説明】

【図１】注射器タイプの注入装置の斜視図である。

【図２】注射器タイプの注入装置の第１の具体例の断面
図である。

【図３】注射器タイプの注入装置の代替具体例の断面図
である。

【図４】本発明による第１の具体例の注射器胴の断面図
である。

【図５】本発明による第２の具体例の注射器胴の断面図
である。

【図６】プランジャーの断面図である。

【図７】本発明による他の具体例の注射器胴の断面図で
ある。

【符号の説明】

１０ 注射部タイプ注入装置 １２ チューブ状ハウジング １４ 円筒胴部材 ２０ 後端キャップ ２２ 前端キャップ ２９ プランジャー ３１ 空気チャンバー ３３ 液体チャンバー

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 スチーブ、ヘッセル アメリカ合衆国カリフォルニア州92708、 ファウンテンバレー、ダフォーデイルアベ ニュー9064

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】内表面を有するチューブ状チャンバーを形
   成するチューブ状ハウジングと、 前記チューブ状チャンバー内にスライド自在に収容さ
   れ、該チャンバーに対して液密なシールを形成し、そし
   て該チャンバーを空気チャンバーと液体チャンバーとに
   分割するプランジャーであって、前記液体チャンバーは
   患者の静脈系へ接続し得る放出導管と流体連通にある前
   記プランジャーと、 液体チャンバー内に加圧された液体源を提供するためプ
   ランジャーとチューブ状ハウジングの一端の間に設けら
   れた付勢手段と、 付勢手段とは独立に比較的コンスタントな注入流量を提
   供するための手段を備えていることを特徴とする患者へ
   液体を注入するための装置。
2. 【請求項２】前記付勢手段は、プランジャーと空気チャ
   ンバーの端の間に圧縮状態で保持されている請求項１の
   装置。
3. 【請求項３】前記付勢手段は、プランジャーと液体チャ
   ンバーの端の間に膨張状態で保持されている請求項１の
   装置。
4. 【請求項４】前記比較的コンスタントな流量を提供する
   ための手段は、チューブ状ハウジングの内表面に設けら
   れたテーパーを含んでいる請求項１の装置。
5. 【請求項５】チューブ状ハウジングの内表面に設けられ
   た段になったテーパーをさらに含んでいる請求項４の装
   置。
6. 【請求項６】前記比較的コンスタントな流量を提供する
   ための手段は、プランジャーとチューブ状ハウジング内
   表面の間にシールを形成するようにプランジャー上に含
   まれた複数の可撓性シールエレメントを含んでいる請求
   項１の装置。
7. 【請求項７】前記可撓性シールエレメントは、プランジ
   ャーに形成されたみぞ内に保持される付勢された０−リ
   ングである請求項６の装置。
8. 【請求項８】前記比較的コンスタントな流量を提供する
   ための手段は、空気チャンバー内の部分真空を調節する
   ための手段を含んでいる請求項１の装置。
9. 【請求項９】前記部分真空を調節するための手段は、空
   気チャンバーと大気の間に設けられた空気制限器を含ん
   でいる請求項８の装置。
10. 【請求項１０】前記空気制限器は空気フィルターである
    請求項９の装置。
11. 【請求項１１】前記部分真空を調節するための手段は、
    空気チャンバーと大気の間にチューブ状ハウジング内に
    設けられた空気制限器列である請求項８の装置。
12. 【請求項１２】前記比較的コンスタントな流量を提供す
    るための手段は、液体が注入されるにつれプランジャー
    へ加えられる摩擦を減少するための手段を含んでいる請
    求項１の装置。
13. 【請求項１３】前記比較的コンスタントな流量を提供す
    るための手段は、流体が注入されるにつれ空気の流入を
    調節するための手段を含んでいる請求項１の装置。