JPH0835486A - 持続注入器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 持続注入器において、高精度に流体の流量を
制御し、一定期間に一定量または任意の吐出を行うこ
と。 【構成】 チューブ状のハウジング１内には、流体が注
入されたバルーン２、及び微小断面積の流路を構成する
流量制御素子３が設けられている。そして、流体出口に
は、吐出流路を形成する軟質材料からなる配管部材４が
接続されている。流量制御装置５は、この配管部材４を
圧縮および復元するように、電気制御回路からの駆動信
号で動作するアクチュエータを有している。これにより
流路の開閉を行う。また、吐出量は外部入力スイッチ７
で設定可能であり、その情報は液晶表示体８に表示され
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は弾性材料からなるバルー
ン及び管抵抗を利用した流量制御素子により、流体を吐
出する持続注入器に関し、特に安定した流量を吐出でき
るようにした流量制御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】上記のような持続注入器としては、特表
昭６２−５０１３３３号公報においてバルーンの先端に
細管を配置したものが記載されている。これは、図８に
示すように流量制御素子８１としてガラスの細管を利用
した持続注入器であり、チューブ状ハウジング８２内に
設けられたバルーン８３は使用前に液体が封入され、あ
る内圧を保っている。バルーン８３の収縮圧および流量
制御素子８１の流体抵抗により、微少流量の流体が吐出
するものであった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前記の従来技
術（特表昭６２−５０１３３３号公報）において記載さ
れている細管では、流体抵抗として流量を低下させるこ
とは可能であるが、バルーンの収縮圧の変化がそのまま
吐出流量の変化になってしまうため高精度が得られない
という課題がある。又、吐出量を任意にコントロール出
来ないという課題があり、他に一般的に用いられている
ロータリーポンプやシリンジポンプと比較して用途が限
定されてしまう。

【０００４】そこで、本発明はこの様な課題を解決する
もので、その目的とするところは、吐出流量を高精度に
制御して、一定期間に一定量または任意の吐出を行える
流量制御装置を備えた持続注入器を提供することにあ
る。

【０００５】また、本発明の別の目的は、低消費電力の
流量制御装置を提供する事、すなわち小型電池を電力源
とする携帯用の持続注入器を実現することにある。

【０００６】また、本発明のさらに別の目的は、誤動作
による過剰吐出を防止でき、安全性に優れた持続注入器
を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の持続注入器は、
吐出流路を形成し復元力を有する軟質材料からなる配管
部材と、配管部材を圧縮および復元することにより吐出
流路を開閉するアクチュエータを有する流量制御装置と
を具備することを特徴とする。

【０００８】また、アクチュエータを制御する電気制御
回路は、バルーンと流量制御素子による流量特性データ
を保持する記憶手段を有し、外部から設定される吐出量
データと流量特性データとの比較計算を行うことにより
アクチュエータによる配管部材の開閉を制御することが
望ましい。

【０００９】また、流量制御装置は、バルーンおよび流
量制御素子に対して脱着可能であってもよい。

【００１０】また、アクチュエータは出力回転軸の一部
にネジ部を有するモーター、このネジ部にかみ合うピス
トン部材、このピストン部材の往復動作を案内するため
のシリンジ部材から構成され、ピストン部材の往復動作
空間にチューブなどの軟質材料からなる配管部材を配置
し、ピストン部材の往復動作による前記配管部材の圧
縮、復元により流路の開閉を行うことが望ましい。

【００１１】さらに、アクチュエータに、ピストン部材
の往復動作の位置を検出して流路の開閉を検出する検出
装置を設けることが望ましい。そして、この検出装置
は、ピストン部材に貫通穴を設け、貫通穴がピストン部
材の往復動作により、配管部材を圧縮して流路を閉じる
位置と、圧縮を解除し配管部材の復元力により流路を開
く位置でそれぞれ一致するシリンジ部材の２箇所に貫通
穴を設け、一致箇所を光電素子により検出することがよ
り望ましい。

【００１２】さらに、電気制御回路は、モーターの駆動
信号から算出されるピストン部材の貫通穴とシリンジ部
材の貫通穴の一致時刻と検出装置より得られる貫通穴の
一致時刻が異なる場合、外部に警告を報知する報知手段
を具備することが望ましい。

【００１３】

【作用】本発明の持続注入器の作用は以下の通りであ
る。

【００１４】まず、請求項１記載の発明においては、バ
ルーンと流量制御素子とで構成された吐出流路に配管部
材を設け、この配管部材をアクチュエータにより圧縮お
よび復元することによって、任意に吐出流路を開閉する
ものである。これによって、一定量の流体を精度よく吐
出させようとするものである。さらに、流路内の流体に
直接作用を及ぼすわけではなく、配管部材を通して間接
的に流路を開閉するので、流体に化学的な影響を与える
ことがない。

【００１５】また、請求項２記載の発明においては、バ
ルーンと流量制御素子とで構成された場合に生じる流量
特性データと、外部から設定される吐出量データとの比
較計算を行ってアクチュエータによる配管部材の開閉を
制御することにより、一定期間における所望の流量を得
るようにするものである。

【００１６】また、請求項３記載の発明においては、流
量制御装置を脱着可能とすることにより、様々な種類の
注入器に接続することが可能となる他、流量制御装置の
取り替えなどが簡単に行えるようにするものである。

【００１７】また、請求項４記載の発明においては、モ
ーター・ピストン部材・シリンジ部材などでアクチュエ
ータを構成することにより、流路開時／流路閉時にはモ
ータは回転していない。これにより、アクチュエータの
消費電力を低減しようとするものである。

【００１８】また、請求項５、６記載の発明において
は、ピストンの往復動作の位置を検出するようにしたこ
とにより、何らかの誤動作による過剰吐出や吐出不良を
検知するものである。特に請求項６記載の発明において
は、ピストンとシリンジとに設けた貫通穴により光の通
路を形成し、これを利用して光センサで位置検出するも
のである。

【００１９】また、請求項７記載の発明においては、検
知結果に基づいて外部に警告を報知するようにしたこと
により、何らかの誤動作による過剰吐出や吐出不良を防
止することを図ったものである。

【００２０】

【実施例】図１は本発明における持続注入器の一実施例
の概要図であリ、一部断面で示してある。チューブ状の
ハウジング１内に設けられたバルーン２の出口に微小断
面積の流路を構成する流量制御素子３が配置されてい
る。この流量制御素子３は管抵抗により流体の流量を制
御するものである。そして、流量制御素子３の出口にシ
リコンゴム等の軟質材からなる中空の配管部材４を接続
する。流量制御装置５は、配管部材４の圧縮および復元
により流路の開閉を行うアクチュエータ（具体的な構造
については後述する）、このアクチュエータを動作させ
るための電気制御回路（具体的なシステムについては後
述する）、吐出量などを設定するための外部入力スイッ
チ７、設定値（実施例では１日あたり１２０ｍｌを吐
出）を表示するための液晶表示体８、不具合を外部に報
知するための報知手段であるアラーム装置（図示せず）
等から構成されている。外部入力スイッチ７の機能とし
ては、例えば吐出量増加、吐出量減少、吐出設定時間単
位変更、吐出開始／中止、吐出一時停止／復帰などがあ
げられる。なお、初期的に流体を弾性材料からなるバル
ーン２内に注入するため、バルーン２の一部にセプタム
（ゴム製）６を設けて注射針等で注入することが出来
る。

【００２１】時間の経過による吐出量の変化を図２に示
す。従来のバルーンと流量制御素子だけでは、流量特性
２１（一点鎖線）に示すように時間の経過とともに吐出
量が減少するという欠点があった。このため、本実施例
の流量制御装置５を具備することが有用である。すなわ
ち、あらかじめバルーン２と流量制御素子３のみによる
流量特性データ２１を記憶手段であるＲＯＭ内に保持
し、外部から入力（例えば外部入力スイッチ７から入
力）する吐出量データと比較計算する。この結果に基づ
いて、配管部材４の開閉を、算出した時間で間欠的に行
う。このことにより、一定期間（例えば３０分、１時
間）毎の流量を一定にしたり（流量特性２２・実線）、
一定期間だけ流量を増加させたり（流量特性２３・点
線）することが可能となる。いずれの場合も、吐出の初
期においては吐出し過ぎないようにし、吐出末期におい
ては初期において抑えていた分を放出するという概念で
ある。

【００２２】また、流量制御装置５に配管部材４の圧縮
・復元状態を、光・メカ、または磁気等で検出する検出
装置（具体的な構造については後述する）を具備するこ
とにより誤動作による過剰吐出や吐出不足を防止でき、
安全性に優れた持続注入器を提供することが出来る。な
お、流量制御装置５の位置はバルーン２と流量制御素子
３の間に置くことも可能である。

【００２３】図３は流量制御装置３１を脱着可能とした
持続注入器の別の実施例である。流量制御装置３１に
は、バル−ンの配管部材および注入のための配管部材と
接続するため、両端にコネクト部材３２を有する配管部
材３３を設けてある。従って、流量制御装置３１を持続
注入器のオプション品として使うことも可能である。
又、従来の点滴装置などの種々の注入器に接続すること
により、所望の吐出量を得ることも可能である。

【００２４】図４は流量制御装置に具備されるアクチュ
エータの実施例である。図４（ａ）は流路開閉部を説明
するための上面図であり、同図（ｂ）はそのＡ−Ａ断面
図である。

【００２５】モーター４１の出力軸４２の一部にはネジ
が切ってある。また、ピストン部材４３の内面には、出
力軸４２のネジとかみ合うようにネジが切られている。
出力軸４２の回転によりピストン部材４３が回転せずに
軸方向にスライド移動するようにピストン部材４３の外
形は円筒以外の形状にしてある（本実施例の場合は直方
体形状）。また、ピストン部材４３の外壁面およびピス
トン部材４３の移動を案内するためのシリンジ部材４４
の内壁面は、移動時の摩擦を少なくするため鏡面とす
る。また、持続注入器の吐出流路を形成する軟質チュー
ブからなる配管部材４５を、ピストン部材４３とシリン
ジ部材４４の間に配置する。この状態では、配管部材４
５は圧縮されていないので流路は開いている。

【００２６】そこで次に、流路の開閉動作を図５で説明
する。モーター４１を駆動することにより出力軸４２が
回転し、ピストン部材４３はシリンジ部材４４により回
転を阻止されているため、ピストン部材４３はシリンジ
部材４４の内壁にそって図の上方に移動する。そして、
配管部材４５を押しつぶすことにより流路は閉じられ
る。また、出力軸４２を逆回転する事により、ピストン
部材４３は図の下方に移動し、配管部材４５の復元力に
より流路は開かれる。以上の動作により、流路の開閉が
簡単に可能となる。なお、モーター４１の回転量を任意
に選ぶことによりピストン部材４３の移動量も任意に設
定することができる。このため、配管部材４５の圧縮量
を適宜設定することも可能である。

【００２７】図６は、流路の開閉状態を検出するための
安全機構を設けた流量制御装置の実施例を示す断面図で
ある。ピストン部材４３の一部に貫通穴６１を設け、ま
たシリンジ部材４４にも２箇所貫通穴６２，６３を設け
る。ピストン部材４３が上方に移動し配管部材４５を押
しつぶした状態、すなわち流路が閉じられた位置に来た
ときに、ピストン部材４３の貫通穴６１とシリンジ部材
４４の一方の貫通穴６２が一致するように配置する。ま
た、ピストン部材４３が下方に移動し、配管部材４５の
復元力により流路が開いた位置に来たときに、ピストン
部材４３の貫通穴６１とシリンジ部材４４のもう一方の
貫通穴６３が一致するように配置する。

【００２８】さらに、シリンジ部材４４のそれぞれの貫
通穴の片側に発光素子６４を設け、また、対向する位置
に受光素子６５を設ける。したがって、発光素子６４の
光はピストン部材４３が移動し、流路を閉じた状態と、
開いた状態にのみ貫通穴を通して受光素子６５に到達す
るため、受光素子６５の信号を検出することにより、流
路の開閉状態を検出することが出来る。また、発光素子
６４のかわりに発光素子と受光素子とを並べて配置した
もの、受光素子６５のかわりに発光素子の光を反射する
反射部材を設け、貫通穴６１、６２または貫通穴６１、
６３が一致したときに光が反射されて受光素子に到達す
るように構成してもよい。なお、流路の開閉状態の検出
については本実施例の光検出だけでなく、メカスイッチ
・ホール素子などの手段がある。

【００２９】図７は本発明の電気制御回路およびシステ
ムを説明した実施例である。図７に示すように、電源７
１、主にモータ−の回転制御・吐出量計算・タイミング
計算を行うためのＣＰＵ７２、外部から所望の吐出量を
設定するためのスイッチ７３、設定した値を表示するた
めの表示体７４、モーターを駆動するためのモータード
ライバー７５、流路の開閉を検出するため、ピストン部
材の位置を検出する位置検出回路７６、不具合が生じた
ことを外部に報知するためのアラーム７７、流量制御を
行なうアクチュエータであるモーターユニット７８で構
成されている。

【００３０】モーターユニット７８は、前記したごと
く、少なくともモーターおよびモーターの駆動により、
軟質材からなる配管部材の流路の開閉を行なう機構から
構成される。ＣＰＵ７２内に設けられたＲＯＭ（図示せ
ず）には、あらかじめバルーンと流量制御素子のみの場
合の流量特性データを書き込んでおく。そして、スイッ
チ７３より入力される所望の吐出量データと比較計算す
ることによりモータードライバー７５への制御信号を決
定する。モーターユニット７８は、モータードライバー
７５からの駆動信号でモーターが正・逆回転することに
よりピストン部材が往復動作し、配管部材の流路の開閉
を行う。また、位置検出回路７６はピストン部材の位置
の検出を行う発光素子を駆動するとともに、受光素子か
らの信号を受信し、ＣＰＵ７２へ発信する。

【００３１】ＣＰＵ７２は、位置検出回路７６からの出
力信号タイミング（受光素子からの光検出信号を受信す
るタイミング）（実測値）と、計算値であるモーターの
駆動信号から算出される流路の開閉タイミング（計算
値）との時間差を比較する。ＣＰＵ７２はこれを判定
し、その値が異常値の場合（両者のタイミングが一致し
ない場合、言い換えれば、両者の時間差が測定系の誤差
範囲を逸脱するくらいのレベルで存在する場合）、報知
手段であるアラーム７７を駆動し、外部に対して警告を
発する。なお、アラーム７７としては音響アラーム、視
覚アラーム、振動アラームなど種々の報知方法を用いる
ことができる。

【００３２】本発明の持続注入器は、生体に対する薬液
の注入、液体芳香剤の外部放出、植木などへの水や栄養
剤の給液など、特に比較的長時間に渡って一定量の流体
を安定して吐出する用途に最適である。

【００３３】

【発明の効果】以上記したように、本発明によれば、以
下のような効果を有する。

【００３４】まず、請求項１記載の発明によれば、配管
部材をアクチュエータにより圧縮および復元することに
よって、任意に吐出流路を開閉することが可能となり、
一定量の流体を精度よく吐出させることができる。さら
に、流路内の流体に直接作用を及ぼすわけではなく、配
管部材を通して間接的に流路を開閉するので、流体に化
学的な影響を与えることがない。このため、流体として
数多くの種類のものを用いることができる。

【００３５】また、請求項２記載の発明によれば、バル
ーンと流量制御素子とで構成された場合の流量特性デー
タと、外部から設定される吐出量データとを比較するこ
とにより、一定期間における所望の流量を簡単にしかも
精度よく得ることができる。そして初期的な吐出量と末
期の吐出量とがバランスするように吐出ことにより、特
に、比較的長時間に渡って吐出を行う必要がある用途に
おいて有効である。中でも、医学的な応用分野において
はその実用価値は非常に大きい。

【００３６】また、請求項３記載の発明によれば、流量
制御装置を脱着可能とすることにより、様々な種類の注
入器に接続することが可能となる。さらに、流量制御装
置の取り替え（故障・いろいろな種類の流量制御装置の
選択）などが簡単に行えるようになる。

【００３７】また、請求項４記載の発明によれば、モー
ター・ピストン部材・シリンジ部材などでアクチュエー
タを構成することにより、流路開時／流路閉時にはモー
タは回転していないので、アクチュエータの消費電力を
低減することが可能となる。このため、小型電池を動力
源とする携帯用の持続注入器を実現することができる。
すなわち、高精度の流量制御が可能であると共に使用場
所を選ばないので、例えば医療用の薬液注入などにおい
ては在宅治療などにも有効である。しかも、モーターの
回転運動をネジ部を介して直線運動に変換しており、ソ
レノイドによる直線運動に比べて騒音を低減したり直線
運動精度を高めることができる。

【００３８】また、請求項５、６記載の発明によれば、
ピストンの往復動作の位置を検出するようにしたので、
何らかの誤動作による過剰吐出や吐出不良を正確に検知
することができる。特に、請求項６記載の発明によれ
ば、光学手段を用いることにより正確かつ安全（漏電現
象などがない）に検知することが可能となる。

【００３９】また、請求項７記載の発明によれば、検知
結果に基づいて外部に警告を報知するようにしたので、
何らかの誤動作による過剰吐出や吐出不良を防止するこ
とができる。従って、安全性に優れた高い持続注入器を
提供することができる。このことは、医学用の持続注入
器にとっては非常に重要であり、その意義は大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の持続注入器の一実施例を示す概要図で
ある。

【図２】本発明の持続注入器の一実施例における吐出特
性図である。

【図３】本発明の持続注入器の流量制御装置の別の実施
例を示す概要図である。

【図４】本発明の流量制御装置を構成するアクチュエー
タを示す図であって、同図（ａ）はその上面図、同図
（ｂ）はその断面図である。

【図５】本発明の流量制御装置のアクチュエータの作動
状態を説明するための断面図である。

【図６】本発明の流量制御装置における流路の開閉状態
検出機構を説明するための断面図である。

【図７】本発明の電気制御回路のシステム構成図であ
る。

【図８】従来例としての持続注入器の概要図である。

【符号の説明】

１ ハウジング ２ バルーン ３ 流量制御素子 ４、３３、４５ 配管部材 ５、３１ 流量制御装置 ６ セプタム ７ 外部入力スイッチ ８ 液晶表示体 ２１ 従来のバルーンと流量制御素子による流量
特性 ２２ 本発明の流量特性（一定流量） ２３ 本発明の流量特性（流量増加／減少） ３２ コネクト部材 ４１ モーター ４２ モーターの出力軸 ４３ ピストン部材 ４４ シリンジ部材 ６４ 発光素子 ６５ 受光素子 ７１ 電源 ７２ ＣＰＵ ７３ スイッチ ７４ 表示体 ７５ モータードライバー ７６ 位置検出回路 ７７ アラーム ７８ モーターユニット

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 弾性材料からなるバルーンおよび管抵抗
   を利用した流量制御素子により流体を吐出する持続注入
   器において、 吐出流路を形成し復元力を有する軟質材料からなる配管
   部材と、前記配管部材を圧縮および復元することにより
   前記吐出流路を開閉するアクチュエータを有する流量制
   御装置とを具備することを特徴とする持続注入器。
2. 【請求項２】 前記アクチュエータを制御する電気制御
   回路は、前記バルーンと前記流量制御素子による流量特
   性データを保持する記憶手段を有し、外部から設定され
   る吐出量データと前記流量特性データとの比較計算を行
   うことにより前記アクチュエータによる前記配管部材の
   開閉を制御することを特徴とする請求項１記載の持続注
   入器。
3. 【請求項３】 前記流量制御装置は、前記バルーンおよ
   び前記流量制御素子に対して脱着可能であることを特徴
   とする請求項１記載の持続注入器。
4. 【請求項４】 前記アクチュエータは、出力回転軸の一
   部にネジ部を有するモーター、前記ネジ部にかみ合うネ
   ジ部及び前記出力回転軸と同方向の摺動面を有するピス
   トン部材、前記出力回転軸の正回転、逆回転により前記
   ピストン部材が出力回転軸と同方向に往復動作を行うよ
   うピストン部材に対する摺動面を有するシリンジ部材か
   ら構成され、 前記ピストン部材の往復動作空間に前記配管部材を配置
   し、前記ピストン部材の往復動作により前記配管部材が
   前記ピストン部材と前記シリンジ部材の間で圧縮、復元
   することにより流路の開閉を行うことを特徴とする請求
   項１または２または３記載の持続注入器。
5. 【請求項５】 前記アクチュエータに、前記ピストン部
   材の往復動作の位置を検出して、流路の開閉を検出する
   検出装置を設けたことを特徴とする請求項４記載の持続
   注入器。
6. 【請求項６】 前記検出装置は、前記ピストン部材に貫
   通穴を設け、前記貫通穴が前記ピストン部材の往復動作
   により、前記配管部材を圧縮して流路を閉じる位置と、
   圧縮を解除し前記配管部材の復元力により流路を開く位
   置でそれぞれ一致する前記シリンジ部材の２箇所に貫通
   穴を設け、一致箇所を光電素子により検出することを特
   徴とする請求５記載の持続注入器。
7. 【請求項７】 前記アクチュエータを制御する電気制御
   回路は、前記モーターの駆動信号から算出される前記ピ
   ストン部材の貫通穴と前記シリンジ部材の貫通穴の一致
   タイミングと、前記検出装置より得られる前記貫通穴の
   一致タイミングが異なる場合、外部に警告を報知する報
   知手段を具備することを特徴とする請求項６記載の持続
   注入器。