JP2002522170A - 高速で駆動される１以上の針を揺する物質を供給する装置 - Google Patents

高速で駆動される１以上の針を揺する物質を供給する装置

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JP2002522170A JP2000564685A JP2000564685A JP2002522170A JP 2002522170 A JP2002522170 A JP 2002522170A JP 2000564685 A JP2000564685 A JP 2000564685A JP 2000564685 A JP2000564685 A JP 2000564685A JP 2002522170 A JP2002522170 A JP 2002522170A
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Abstract

(57)【要約】 人間や、動物あるいは、他の有機体の肌のような表面に物質を供給する装置は、針を持っている。また、使用している針の先端に物質を供給する手段と、表面に浸透するように物質を供給するために、１ｍ／ｓから１００ｍ／ｓの範囲の速度で、使用中の針を駆動する駆動手段を有している。

Description

【発明の詳細な説明】
本発明は、人間、動物あるいは他の有機体の皮膚などの表面に、薬やワクチン
、蛍光あるいは磁気物質あるいは染料などの物質を供給するための装置の改良に
関する。物質は、例えば、溶液や粉末流体あるいはペーストなどである。
【０００１】 過去に、多くのそのような装置が提案されてきた。手動の標準的な入れ墨機械
などが他の機械としてよく知られているが、単純な皮下注射が最もよく知られて
いる。
【０００２】 物質の注入を改良するために、機械的に駆動される針が使用される。ＵＳ Ｐ
ａｔｅｎｔ ５４０１２４２、５０５４３３９、４６７１２７７は、皮膚に、薬
、ワクチン、顔料などの物質を注入する機械的に動作するシステムを開示してい
る。このような種類のシステムの問題は、使用される人や動物にかなりの痛みを
生じさせ、標準的入れ墨機械の場合などの極端な場合、回復するのに数日かかる
というような皮膚の傷を生じる。この最後の点のために、入れ墨機械は薬を供給
するためには使用できなかった。
【０００３】 ＵＳ Ｐａｔｅｎｔ ５６８１２８３には、注入に際して痛みを生じないよう
にするために、弾性体バンドを使用して高速で皮膚に針を刺すシステムの使用が
開示されている。
【０００４】 ＵＳ Ｐａｔｅｎｔ ５５６４４３６は、高速であることによって針を刺すと
きの痛みを和らげるためんい複数のさぐり針（stylet）を有する空気駆動の自動
回転カセットを開示している。
【０００５】 これらの多くの装置は、特に少量あるいは複数の投薬が要求される場合、物質
を正確な量だけ投与することが出来ず、要求される深さに信頼性高く物質を供給
することが出来ないと言う欠点を持っている。
【０００６】 また、これらの装置は、慣れてないオペレータが使用するにはしばしば難しく
、自分で投与する場合には有効ではない。更に、これらの装置はしばしば、肌の
表面に物質を残さないように物質を供給することが出来ず、重要な、あるいは、
潜在的に有害な物質を供給するのに使用できないことがしばしばあることを意味
する。
【０００７】 また、これらの装置は、針を加速することを行っており、しばしば痛みや出血
を伴わない針の挿入をするには不十分な速度を使用している。 また、これらの装置は、皮膚に針を挿入している間、横方向あるいは軸ずれ方
向の動きをかなりのレベルで許容する傾向があり、余分なダメージや外傷を起こ
している。これは、加速や速度が大きくなるほどより重要となる。
【０００８】 また、これらの装置は、切り裂きエッジを有する針を必要とし、動作において
裂くのではなく、実質的に切っているので、組織のダメージや出血、傷跡などを
生じる。
【０００９】 本発明は、上記及び他の問題を解決するためのものである。 本発明によれば、人や動物、あるいは他の有機体の皮膚などの表面に物質を供
給する装置であって、針と、使用する針の先に物質を供給する手段と、針が肌に
挿入され、物質を供給するために最初に肌に触れる時に、使用する針を１ｍ／ｓ
から１００ｍ／ｓの範囲の速度で、駆動する手段を備えている。
【００１０】 好ましくは、駆動手段は、針が最初に肌に触れるときに、５〜５０ｍ／ｓ、よ
り好ましくは６〜３５ｍ／ｓの速度で針を駆動する。 約０．６ｍ／ｓで動作する通常の入れ墨機械、０．５〜４ｍ／ｓで動作する自
動注入器あるいはラチェットと異なり、針を高速で駆動することにより、物質の
供給を受けるものの痛みの量がかなり減少する。高速であることは、注入の痛み
をや和らげるためのものと述べたが、本発明の高速であることは以前には開示さ
れていなかった。
【００１１】 非常に高速、例えば、１００ｍ／ｓより大きい速度を使用すると、傷跡が残り
、痛みが増すことが分かり、驚くべきことに、本発明で特定する範囲の速度を使
用すると、痛みを和らげることが分かった。更に、非常に高速なものを使用する
と、多くのエネルギーを必要とし、安全性に問題が生じ、特に、自己投与の場合
、ユーザが驚くぐらいの大きなノイズを生じ、装置にいらだち、結果的に失敗す
るというリスクを伴う。
【００１２】 針が表面に挿入されるとき、最大速度か、それに近い速度で動き、急に止まる
、例えば、これにより、挿入の深さを制御する目的も持っている、駆動手段に停
止手段を組み込むことが好ましい。針を突然停止させる停止手段を使用すれば、
より効果的に注入が出来、要求される場合には、肌の浅い部分に物質を注入する
ことが可能となる。突然停止することは、注入される物質の運動量を物質の注入
に使用することが出来るようにする。
【００１３】 針駆動手段は、１以上のリーフスプリングと停止構成、バイステイブルスプリ
ングあるいは絞り構成を有している。針駆動手段は、水圧式、空気式、あるいは
、電気機械的駆動機構を備える。
【００１４】 異なる種類の注入があり、例えば、物質を皮下層に注入するために、ワクチン
やインシュリンなどの注入の場合のように、１０〜１２ｍｍの深さまで皮膚を通
って駆動される、あるいは、筋肉内注入のために筋肉にまで届くように針を駆動
したり、肌の内部にわずかな距離だけ針が駆動され、本発明の装置は、これらや
その他の幅広い種類の注入にしよう可能である。
【００１５】 ある注入に使用する場合は、好ましくは、一連の注入が連続して行われ、次々
と、好ましくは、各針の深さで注入される物質がほんのわずかずつであるような
手段が設けられ、このようにして、注入されるべき物質の全量が針が深く刺さる
ため外傷が生じるリスクを少なくしつつ少量を連続して注入する。針を刺す速度
は、１秒に５０回あるいはそれ以上まで可能であり、駆動手段機構は、繰り返し
針を肌に少し刺すように駆動する。
【００１６】 針の直径は、１０〜１０００ミクロンあるいはそれ以上であり、１平方センチ
あたり、１〜５０００の穴を形成するように構成される。そのような針の構成に
おいては、注入される物質や物質が注入される皮膚によって、１０ミクロン以上
の深さ、例えば、３０ミクロン以上刺さるように設計される。針は、１以上のエ
ッジを持っており、好ましくは、実質的に切り裂くようなものではなく、例えば
、鉛筆の先端点のように、滑らかでテーパ型であり、傾斜がついており、丸みが
付けられているものである。
【００１７】 肌に少しだけ刺さる高速で連続した注入が要求される場合には、駆動手段は、
少しだけ刺さるのを高速に連続して行うためにモータを使うことが出来る。 表面に制御された深さだけ刺さる注入が要求されるときは、好ましい駆動手段
は、空気式のものであり、導管内にスライド可能に搭載されたブロックを備え、
導管の一端に空気圧を加えることによって、ブロックをある速度で導管内を落ち
ていくように進行させる空気パルスを生成し、針の一部あるいは針に接続された
端部をたたくようにする。
【００１８】 好ましくは、ブロックは、導管の中の圧力が減ることによって元の位置に戻る
ことが出来る。このように、ブロックがパルス間で導管を引き戻されるように、
一連のパルスが端部に加えられる。
【００１９】 たたかれる端部は、必要な場合に、適切に押される針の端、あるいは、それは
、針の端の一部を形成するあるいは、そこに取り付けられた端部などである。端
部は、通常、本質的ではないが、動作の容易さのためにたたかれる平坦部を有し
ている。
【００２０】 空気圧は、要求される速度でブロックが落ちる導管内を下に向かって空気パル
スを生成する手段によって加えられ、圧力の反転は、ブロックを導管内を上に吸
い上げる。適切な手段は、携帯のふいごと、バネで元に戻されるピストンあるい
はモータによる手段を備えている。例えば、ふいごは、導管に接続された蓋がさ
れたラバーチャンバの形状をしている。他の手段は、容易に持ち、必要なときに
使用することができるようなペンインジェクターによる。
【００２１】 針が肌に少しだけささるような、一連の高速注入が要求される場合には、モー
タ式手段は空気パルスと後の反転圧力を生成するために使用される。 本発明の他の実施形態においては、例えば上記したように、針に打撃を食らわ
せることにより、１以上のステップで針を肌に刺し、針が肌の制御された距離だ
け刺さり、必要な場合には、もっと打撃を食らわせて、針をもっと奥へ刺す用に
する手段が設けられる。
【００２２】 複数の打撃が必要とされる場合には、上記したように実施される、あるいは、
プレートに複数の打撃を加えるように、導管内をスライド可能に搭載された２以
上のブロックを備えても良い。
【００２３】 あるいは、針のまわりにフィットして、針の位置決めに供し、減りを刺す際、
針を正確に線上に維持し、針が曲がるリスクを減らす針ガイドが合っても良い。
更に、このガイドは、針が引き戻される時に、針の柄が損傷するのを守り、深さ
制御に使用することが出来る。
【００２４】 本発明の一実施形態では、注入するべき物質は、針に液体が通れるように接続
されたタンクに含まれ、タンクを加速することなく、独立に、針を加速する手段
を備えている。これは、要求される速度に加速するには、少ない質量を有してお
り、この層度を達成したり、針を停止させるのにも容易となっていることを意味
する。針の加速度は、好ましくは１〜２００００ｇである。
【００２５】 針と関連した移動パーツの質量は、好ましくは０．０１〜２．５ｇｒｍであり
、より好ましくは、０．１〜２ｇｒｍであり、最も好ましくは０．３〜１ｇｒｍ
であり、これは、針とこれに接続されたコンポーネントは、少ない運動量を有し
、外傷などのリスクを少なくすることを意味する。これは、針が表面に刺さると
き、沈静ダーツで動物に注入するなどの注入の他の技術とは異なっており、注入
すべき物質を含むチャンバに堅く直接に接続されているか、その一部を形成して
いる。
【００２６】 針は、注入されるべき物質を含む注射器とは別で隣接することが可能である。
針の一端は、例えば、やわらかいチューブあるいは、針のコイル状に巻かれた芳
賀差によって、注射器の端にフレキシブルに接続されており、針が速く動きは、
注射器と接続していることによっては、大きくは制限を受けない。針は、要求さ
れた深さまで刺さるまで駆動手段によって駆動され、注射器は、注射器に含まれ
ている物質を針を介して表面に注入するよう使われる。
【００２７】 他の実施形態においては、注射器は、通常動作するピストンと注射器の端から
突出し、ピストンを通って突出する延長部を有し、延長部の端は駆動手段によっ
てたたかれ、針を表面に駆動し、注射器と針の間には接続手段があり、注射器の
物質は、ピストンが押されると、注射器から針を通っていく。使用に際しては、
針は、表面に対して配置され、延長部端は、上述のようにたたかれ、針を表面に
駆動し、要求された深さだけ駆動されたら、ピストンは、注射器の中の物質を表
面に注入するために押される。
【００２８】 好ましくは、針は、針を肌の望ましい制御された深さまで駆動するための１以
上のインパクトを針に加えるためにユーザの肌内に駆動され、注入される物質は
、針を通して加えられ、上記の空気式駆動方法は、特に、これに適している。
【００２９】 本発明の装置では、少なくともある応用において使用される針は、先が尖って
いない、すなわち、先が丸くて、円錐状の先を有しており、皮下注射あるいは欄
セットの針とは違い、全くあるいはほとんど鋭い切り裂き面を有しておらず、毛
細血管の切断や出血をほとんど生じないことが分かった。これは、本発明の速度
で駆動すると、先の鈍い針は、毛細血管や細胞などの肌の成分に力を加え離れさ
せており、鋭い針のように、それらを切り裂くのではないことによると考えられ
る。これにより、痛みと傷、見ることの出来ない線維腫の形成などのリスクや発
生を押さえる。血友病などの人たちには、大きな利点となる。
【００３０】 この利点は、驚くべきことであり、考えられないことであった。 インシュリンを定期的に注入する必要のある糖尿病のように、頻繁に注入を必
要とする人にとっては、傷や出血などを抑えることは大きな利点であり、本実施
形態は、そのような人々に特に適用できる。
【００３１】 注入の後は、針は、表面から抜き取られ、ある応用においては、比較的ゆっく
りと針を引き抜くことで、肌を傷つけるリスクを減らすことが可能であることが
分かった。
【００３２】 他の応用においては、針を速く抜く方が良く、例えば、圧縮されたバネによっ
て実現することが出来る。 本発明においては、肌の表面にほとんど残りが無いように物質を注入すること
が出来る。
【００３３】 本発明で使用される針は、シャープな先端と物質保持コアとを有し、先端は、
少なくとも一つの穴を持っており、少なくとも一つの穴は、針のコアと針の選択
の外部とを接続し、コアより小さい断面積を有し、使用に際しては、針は、取り
除くとき、穴が肌や組織を引っ張らないで、コアから肌に物質を注入するために
肌に刺される。
【００３４】 針を取り除くとき肌を引っ張るそのようなシャープさで、方向あるいは位置の
穴を持たない針を使うことで、穴による肌へのダメージはかなり減らせる。更に
、引っ張られた肌の粒子による穴の封鎖と物質供給の汚染は、かなり防げる。
【００３５】 複数の穴を設けることも可能である。 １以上の穴は円形の断面を有し、あるいは、スロットあるはクロスの形状の断
面を有している。
【００３６】 針は、物質供給コアを設けるために中空で、好ましくは、針は溝に穴を有して
おり、針穴の側面が肌を押圧しない。あるいは、針は、堅いシャープな部材で構
成される。針は、好ましくは、ハウジングにスライド可能なように保持され、ハ
ウジングはコアを規定する。後者の構成では、１以上の穴はシャープな部材、シ
ャープな部材とハウジングの間あるいはこれらの組み合わせに設けられる。堅い
針部材の場合、溝は、コアを規定する。
【００３７】 針が中心のシャープな部材と周囲のハウジングによって形成される場合、ハウ
ジングは、針が横に動かないように針を囲んで設けられ、肌のダメージを抑える
。ハウジングは、使用後針が刺さってけがしないようにもする。
【００３８】 このような構成では、ハウジングは、針が肌に入る角度を制御するために角度
が付けられている、あるいは、針が入る角度は、手動であるいは自動で制御され
るように構成される。
【００３９】 １以上の針は、針の挿入の前に、肌にあるいは肌に接して配置されるフレキシ
ブルパッドに保持される。フレキシブルパッドは、肌内で１以上の物質保持コア
あるいは穴と液体を通すことが出来るように物質タンクと接続されている。針が
パッドのタンクに入り、それから肌に入るに従い、パッドの物質は、肌に注入さ
れる。
【００４０】 針は、上記の装置によってたたかれ、痛みを伴わないで肌に挿入されるように
急激に加速される。 本発明の他の側面においては、人、動物、あるいは他の有機体の肌に物質を供
給する装置であって、針と、使用中、供給されるべき物質を保持する針を囲むチ
ャンバと、チャンバの１壁面を規定する膜とを備え、針と膜の相対的位置は、使
用中、針が膜を通って駆動され、肌を出入りし、物質を供給するようになってい
る。
【００４１】 針は、上記の構成の何れでも良い。膜は、シリコンラバーのようなエラストマ
ーによって形成されている。 針は、上記の種類の高速駆動機構によって膜を通って駆動される。あるいは、
針は、ユーザによって生成された力によって膜を通って駆動されても良い。膜は
、使用中、肌に接するように構成される。
【００４２】 一部膜によって規定されるチャンバを設けることは、使用前、物質が無菌に保
持され、環境と接しないようにする。更に、膜を使うことによって、針を出す前
と後の両方において、針を刺してけがすることを防ぐ。更に、物質をこぼすのを
最小限にする。
【００４３】 上記構成のいずれにおいても、針が肌のどの深さまで進入したかを検出する手
段が設けられ、進入深さの検出結果に基づいてユーザによって、あるいは自動的
に、進入の深さを制御できる。進入深さは、肌に電圧をかけ、２つの針の間の肌
あるいは、針、肌及び肌の検出点を流れる電流を測定することによって検出する
ことができる。
【００４４】 本発明は、以下の非限定的な例によって、例示的に示される。 例１ 単一針進入 チューブと空気式ドライブがブロックを０．４ｇで５〜１５ｍ／ｓの速度まで
加速するのに使用された。重さ０．２ｇの肌に接した丸先端２８ゲージ針アセン
ブリを使った。針は、先端のそばに横穴があり、痛みなしに腕の肌に１０ｍｍ刺
され、無菌の生理水を肌に少量注入し、出血と傷を伴わずに引き抜かれた。
【００４５】 比較のため、２９ゲージベベル先端皮下注射針を腕の皮膚に１１ｍｍの深さま
で、４ｍ／ｓで刺す注入装置をテストした。かなりの痛みがあり、針を抜き取っ
た後いくらかの出血があり、刺した部分に出来た傷は、消えるまで５日かかった
。
【００４６】 例２ 多重で浅いミクロ注入 重さが０．９ｇで、以下の図に示すような先端穴を有する針を備えるシャトル
が染料を含むミクロ注射器に取り付けられ、５〜１５ｍ／ｓまで加速された。ボ
ランティアの弾性の腕の肌に対して行われた。針は、終端で急激に止まるまで、
０．３ｍｍ進入した。ミクロ注射器の液体とピストンの運動量は、少量の染料を
肌に入れるのために短い圧力パルスを生成した。何回も繰り返し高速でこのサイ
クルが行われた。注入は痛みを伴わず、出血も無かった。
【００４７】 本発明の更なる例は、添付の図面を参照して記載される。 図１Ａによれば、本発明の第１の例は、駆動機構２に取り付けられた針１を有
している。駆動機構２は、レバー３とバネ４からなっている。バネ４は、２０他
のバネの構成が可能であるが、この例では、リーフスプリングである。バネ４は
、磁気的駆動部材５に取り付けられている。磁気的駆動部材５は、バネ７とソレ
ノイド８の組み合わせによって、ピボット軸６のまわりを動く。使用中は、駆動
部材５は、ソレノイド８の生成する磁界の生成によって、レバー３と結合する。
磁界は、それから、切られて、駆動部材５は、バネ７の生成する力によってレバ
ー３から離される。このように、駆動部材５は、パルス状に、レバー３と結合し
たり離れたりすることが出来る。駆動部材５とレバー３の結合は、物質が供給さ
れるべき肌１０に針１の先端を押す。
【００４８】 レバー３は、駆動部材５の駆動速度が与えられると、針の動く速度が増すよう
に、作用する。 バネ４は、針の速度を更に増すために設けられている。使用中、針１は、高速
で肌１０から出し入れされる。物質（不図示）、これは、液体あるいは粉末であ
るが、以下に示すような、あるいは、他の既知の方法により、針１の先端９に与
えられる。針を引き抜くと、針の穴によって生成された穴に真空が生成される。
物質は、この生成された穴に引き込まれる。この構成は、針の先端に物質を供給
するのに、ポンプを必要としないという利点を有している。
【００４９】 図９は、本発明の例の速度プロファイルの例を示す。 図９から分かるように、肌に挿入されるために、最初は大きな速度まで加速さ
れる。Ａ点で針は、肌を刺し、Ｂ点で針は終端をたたき、針１を急激に減速させ
る。引き抜くときは（点Ｃ）、肌との限定摩擦に抗するため、そして、肌に最小
限のダメージしか与えないため、最初、大きく加速される。そして、Ｄフェーズ
では、最適な物質の注入を確実にする。サイクルは非対称であるが、本質的では
ないことを注意されたい。例えば、注射器からなど、外部からの圧力の下に、物
質を注入する実施形態では、物質注入フェーズＤの後に引き抜き加速が行われる
べきである。ある実施形態では、加速度Ｃは、もっとずっと小さい加速度である
。
【００５０】 図１Ｂは、模式図であり、図１Ａに対応する特徴には同じ番号を付している。
この構成では、モータ及びカム構成１１は、針１を元に戻す動きを生成するため
、リーフスプリング４に対抗して採用している。
【００５１】 図１Ａ及び図１Ｂの構成においては、駆動機構は、針が少なくとも１ｍ／ｓで
、好ましくはもっと速く、肌１０に向かって駆動されるように構成されており、
物質の投与を受ける人が感じる痛みを最小限にしている。また、引き抜きは、上
述したように、物質の注入を最適化するように制御される。
【００５２】 図２Ａ〜２Ｄは、図１Ａ及び図１Ｂの例で使用される針、あるいは、より従来
的な針駆動装置に於いて使用される針の構成を示している。 図２Ａによると、針１は、鋭い先端２０を有しており、中空構成をしている。
鋭い先端７に形成されているのは、穴２１であり、図２Ａでは、スロットであり
、図２Ｂ、２Ｃでは、十字形状である。図２Ａ〜図２Ｃの例の穴２１は、針のコ
アから外部へと通っている。使用中、針１の先端２０は、肌に入れられ、針１の
引き抜き時には、先端２０と針１によって形成される穴に生成される半真空は、
針１のコアから物質２２を引き出し、肌へと入れる。図２Ａ〜図２Ｄの構成の穴
１０に共通して重要なことは、穴２１の形、方向、断面積が十分小さく、針１を
肌に入れるときに、肌のコアをこれらを介して引き込まないことであり、引き抜
くとき肌を引き込まず、引き抜くときに物質２２の流れ１５を可能とすることで
ある。
【００５３】 図２Ｄは、円形あるいはスロット型の複数の穴２１を使用する場合を示す。 図の何れに記載された針も、既知の形成装置、旋盤、レーザ工作機械、モール
ディング技術によって形成される。針の直径は、１０〜１０００ミクロンの範囲
であり、１平方センチに１〜５０００の穴があるように構成される。このような
針の構成においては、針は、注入される物質と物質が注入される表面によって、
１０ミクロン以上、例えば、３０ミクロン以上の深さまで進入するように設計さ
れる。
【００５４】 図３Ａと３Ｂは、図２Ａ〜２Ｂに示される構成の他の例を示す図である。この
例では、針１は、注入すべき物質２２が保持されるハウジング３０を備えている
。鋭い先端２０を有する部材３１と共にハウジング３０内にスライド可能なよう
に保持される。部材３１は、前述の例と同様に駆動され、それに形成された穴２
１を有している。この例は、図２Ａ〜２Ｄの例と同様に動作し、物質２２は、針
の引き抜きの時に穴２１から肌１０に引き込まれる。
【００５５】 図４Ａと４Ｂは、本発明の更なる例を示す。図４Ａを参照すると、前述の例と
同様に駆動される針１は、皮膚１０に注入されるべき物質２２を含むハウジング
３０内に保持される。物質２２は、使用中、肌の表面と結合する隔膜４０によっ
てハウジング３０内に保持される。隔膜４０は、好ましくはシリコンラバーのよ
うなエラストマーである。図４Ｂに示されるように、使用中、針１は、隔膜４０
を通って駆動され、肌１０に入る。前述の例のように、針１の引き抜きは、針１
によって作られる穴に半真空を形成し、肌１０に物質を引き込む。隔膜４０は、
エラストマーであるので、針１をハウジング３０に引き戻すと、隔膜４０が閉じ
て、物質に蓋をし、ユーザが針を刺してけがするのを保護するに加え、肌のかけ
らや外部の大気によって物資２２が汚染されるのを保護する。
【００５６】 図５は、隔膜４０を使う本発明の更なる例を示す。この例では、針１の配列が
設けられている。前述の例では、単一の針１ではなく、針の配列を同じ原理で使
用することが出来ることを理解されたい。図５の例では、ハウジング３０は、注
入前に物質２２が保持される物質保持コアを規定している。隔膜４０は、その上
に形成された接着剤が有し、この例の装置が皮膚１０に当てられ、定期的に動作
するようにすることもできる。この例では、ユーザは、ハウジング３０の上面４
１に圧力を加え、１以上の針１を押して、隔膜を通って肌１０に入るようにする
。ユーザが力を加えるのをやめると、針１は、隔膜４０を通って元に戻り、隔膜
４０は、物質２２が肌１０に引き込まれた後、針に蓋をする。
【００５７】 図６Ａ及び６Ｂは、ハウジング３０が凸型肌結合面４２を有する本発明の更な
る例を示す。これらの図の例の動作は、肌結合面４２は、針１が挿入される前に
肌を引き延ばす用に構成されているが、前述の例と概略同じである。これにより
、より細かく針の進入を制御し、針が刺さるときに針の横の動きが無いようにす
れば、針１による肌１０へのダメージを減らすことができる。
【００５８】 図６Ｂの構成は、針１の刺さる角度を、手動で、あるいは、装置によって機械
的に、変更できるように構成された肌結合面４２を有している。進入角度を変え
ることが出来ることは、一つの面の傷を介して複数の穴を得るのに有効である。
これは、装置が肌の面を横切って引き離される時に、肌１０のダメージを最小限
にし、肌のダメージ／感染のリスクを最小限にしつつ、局所的な投与を増加させ
る。
【００５９】 図７を参照すると、注射器５０は、その中に搭載されたピストン５１を持って
おり、ハンドル５２によって押される。注射器には出口５４があり、ピストン５
１が押されたとき、注射器５３の本体にある物質は、出口５４から押し出される
。出口には、針６３の一端がラウエ（Luer）コネクタ５５によって取り付けられ
ている。針６３はフレキシブルであり、フォルダ５６に固定されており、スライ
ドするフレキシブルチューブに搭載されている。針は、図７ａ、７ｂに示される
ように、ジグザグ形状やコイル状も可能である。フォルダ５６には、針６３の終
端であり、導管５９内にスライド可能に搭載されているストライカプレート５８
が取り付けられている。導管には、ブロック６０が配置されている。導管５９の
端部Ａは、空気ポンプなどに接続されており、圧力下の空気が導管に入り、ブロ
ック６０を導管内を下にストライクプレート５８まで押し下げるようになってい
る。導管内の空気の方向が反転すると、ブロック６０は、導管の端に吹い戻され
る。
【００６０】 使用に際しては、注入されるべき物質は、注射器５０内に配置され、ブロック
６０は、針５７から離れた導管５９の端にある。針５７は、注入される表面に対
して配置され、高圧空気のパルスが導管５９を下り、ブロック６０を要求される
高速、すなわち、１ｍ／ｓ以上で押し、導管５９内をストライクプレート５８ま
で下ろさせる。針は、それから、表面内に入れられ、プレート５８に３つのブロ
ックで３つのインパクトが加えられ、針は、３段階で進入する。針が表面に進入
したとき、注射器５０のピストン５１は、押され、注射器内の物質は表面に注入
される。
【００６１】 図８によると、注射器７４は、一端に取り付けられた針７７を有し、針は、７
３に穴を有し、注射器の物質は針に入ることが出来る。針７７までの延長部７８
は、ピストン７５を通り、ストライカプレート７９で終わっている。ストライカ
プレートは、導管８０内に配置され、その中を、ブロックは、空気によりストラ
イクプレート７９まで下りてくる。
【００６２】 使用に際しては、注射器は、注入されるべき物質によって満たされ、針７７は
表面、図７で説明したのと同様に、導管８０を下に押されてくるブロック、及び
ストライクプレート７９に対して配置され、針を表面に入れる。針が表面に、要
求された深さだけ進入したとき、ピストン７５は押され、物質は、表面に注入さ
れる。
【００６３】 本発明の全ての実施形態は、肌に多くの異なる物質を注入するように構成され
ることを理解されたい。物質は、従来の入れ墨染料、一時的な染料、薬、遺伝子
治療物質、粉末状物質、ワクチン、栄養剤、担体、診断用物質、水、生理水など
である。
【００６４】 本発明の全ての例において、安全のため、肌に針が余分に入らないように、あ
るいは、深さを制御するために、針に端部停止部を設けても良い。この停止制御
によって、針は、急激に止まり、物質を表面に注入する助けとなる。
【００６５】 オペレータによって調整可能な進入深さの電気的あるいは機械的制御も可能で
ある。進入の深さの制御は、あるいは自動的であり、そのような構成は、針、肌
及び肌上に配置された電動検出部を通る電流を測定することにって可能である。
電流の値は、針１の進入深さに比例している。必要な場合には、痛みを和らげる
ため、様々な波形のパルスを使って電圧を加えることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１の例を示す図である。
【図２】 本発明の第２の例の側面断面図である。
【図３】 本発明の第２の例の更なる側面断面図である。
【図４】 本発明の第３の例の側面断面図である。
【図５】 本発明の第４の例の側面断面図である。
【図６】 本発明の第５の例の側面断面図である。
【図７】 本発明の第６の例の図である。
【図８】 本発明の第７の例の図である。
【図９】 本発明の例によって駆動される針の速度対時間を示すグラフである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，Ｅ Ａ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，Ｇ Ｈ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ， ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，Ｍ Ｗ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ， ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ Ｆターム(参考） 4C066 AA10 BB01 CC01 CC04 CC07 DD08 DD12 EE14 FF03 HH12 KK02 LL15 LL30

Claims (52)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】人間、動物あるいは、他の有機体の肌などの表面に物質を注入
    する装置であって、 １以上の針と、 使用中に、針の先端に物質を供給する手段と、 使用中、表面に進入し、物質を注入するために、針が最初に肌に接触するとき
    、１ｍ／ｓから１００ｍ／ｓの範囲の速度で針を駆動する駆動手段と、 を備えることを特徴とする装置。
  2. 【請求項２】前記針駆動手段は、前記針が前記肌に最初に接触する際に、針
    を５から５０ｍ／ｓの範囲の速度で駆動することを特徴とする請求項１に記載の
    装置。
  3. 【請求項３】前記針駆動手段は、前記針が前記肌に最初に接触する時に該針
    を６から３５ｍ／ｓの範囲の速度で駆動することを特徴とする請求項１に記載の
    装置。
  4. 【請求項４】前記針駆動手段は、１以上のリーフスプリング、停止構成、バ
    イステイブルスプリング及び絞り構成を備えることを特徴とする請求項１、２あ
    るいは３に記載の装置。
  5. 【請求項５】前記駆動装置に、前記針を所定の進入深さで急激に停止させる
    停止手段を備えることを特徴とする請求項１〜４の何れか１つに記載の装置。
  6. 【請求項６】前記駆動手段は、前記針を前記表面から急激な加速度で引き抜
    く構成となっていることを特徴とする請求項１〜５の何れか１つに記載の装置。
  7. 【請求項７】前記駆動手段は、前記針を前記肌に繰り返し少しだけ差し込む
    手段を備えることを特徴とする請求項１〜６の何れか１つに記載の装置。
  8. 【請求項８】１以上の前記針の直径は、１０から１０００ミクロンの範囲か
    それ以上であり、１平方センチあたり１〜５０００の穴を形成するよう構成され
    ていることを特徴とする請求項１〜７の何れか１つに記載の装置。
  9. 【請求項９】使用中、前記表面に接触した後の進入のためのエネルギーの多
    くは、前記針、関連した可動パーツの運動量から来ており、前記駆動手段の連続
    した力ではないことを特徴とする請求項１〜８の何れか１つに記載の装置。
  10. 【請求項１０】前記針を、注入されるべき物質を含むタンクとは独立に駆動
    し、前記針は、該タンクと液体を通すことができるように接続されていることを
    特徴とする請求項１〜９の何れか１つに記載の装置。
  11. 【請求項１１】前記針駆動手段は、空気式であることを特徴とする請求項１
    ０に記載の装置。
  12. 【請求項１２】前記駆動手段は、 導管にスライド可能に搭載されたブロックと、 該ブロックを該導管に沿って駆動する空気式手段とを備え、 前記針の一部あるいは、これに接続された終端部を備え、該導管を下りてくる
    該ブロックが該終端部をたたくように構成されていることを特徴とする請求項１
    １に記載の装置。
  13. 【請求項１３】前記針を複数回たたき、前記導管内の圧力を減らすことによ
    って、前記ブロックを元の位置に戻す手段を備えることを特徴とする請求項１２
    に記載の装置。
  14. 【請求項１４】前記空気力は、前記ブロックを要求される速度で前記導管を
    下の方に送る空気のパルスを生成する手段によって加えられることを特徴とする
    請求項１２または１３に記載の装置。
  15. 【請求項１５】前記空気力は、バネの跳ね返り、ふいご、あるいはモータ式
    手段によるピストンによって加えられることを特徴とする請求項１２または１３
    に記載の装置。
  16. 【請求項１６】前記導管内にスライド可能に搭載された複数のブロックを備
    えることを特徴とする請求項１２〜１５の何れか１つに記載の装置。
  17. 【請求項１７】注入されるべき物質は、注射器や押圧可能な袋によって、通
    常の、手動の、あるいは機械的圧力によって前記針に供給されることを特徴とす
    る請求項１〜１６の何れか１つに記載の装置。
  18. 【請求項１８】前記針は、注入するべき物質を含む注射器とは別の、あるい
    は、これに接しており、該針の一端は該注射器の一端と液体を通すように接続さ
    れてることを特徴とする請求項１２〜１７の何れか１つに記載の装置。
  19. 【請求項１９】注射器は、その中にスライド可能に搭載されたピストンを有
    しており、前記針は、該注射器の一端を通って突出しており、該針は該ピストン
    を通って延びる延長部を有し、該延長部の一端は、該針が表面に入るようにする
    駆動手段によってたたかれるようになっており、該注射器と、該ピストンが押さ
    れるに従い、該注射器内の物質が該注射器から針を通るようにした該針との間に
    接続手段を備えることを特徴とする請求項１２〜１８の何れか１つに記載の装置
    。
  20. 【請求項２０】前記針と関連した可動パーツの質量は、０．０１〜２．５ｇ
    ｒｍであることを特徴とする請求項１０〜１９の何れか１つに記載の装置。
  21. 【請求項２１】前記針と関連した可動パーツの質量は、０．１〜２ｇｒｍで
    あることを特徴とする請求項１０〜２０の何れか１つに記載の装置。
  22. 【請求項２２】前記針と関連した可動パーツの質量は、０．３〜１ｇｒｍで
    あることを特徴とする請求項１０〜２０の何れか１つに記載の装置。
  23. 【請求項２３】前記針を駆動する手段は、使用中、該針を１〜２００００ｇ
    で加速することを特徴とする請求項１０〜２０の何れか１つに記載の装置。
  24. 【請求項２４】前記針は、実質的に切り裂かないような先端を有し、これは
    、先端の鋭くないエッジあるいは、刃を有し、滑らかで、テーパ状で、丸くある
    いは、ベベル状のエッジあるいは面を有していることを特徴とする請求項１〜２
    ３の何れか１つに記載の装置。
  25. 【請求項２５】前記針は、実質的には切り裂かないような鋭い先端と、物質
    保持コアを有し、該先端は、少なくとも１つの穴を有し、少なくとも１つの穴は
    、該針のコアと該針の先端の外部とを接続し、該コアより小さい断面積を有し、
    使用中は、該針は、針が引き抜かれるときに肌を引っ張らないように、肌へ該コ
    アから物質を注入するために肌に向かって駆動されることを特徴とする請求項１
    〜２５の何れか１つに記載の装置。
  26. 【請求項２６】前記針の先端は、円錐状あるいは鉛筆の先のようになってい
    ることを特徴とする請求項２５に記載の装置。
  27. 【請求項２７】少なくとも１つの穴は、前記先端に直接隣接しており、１っ
    ｍより浅い深さへの注入を可能とすることを特徴とする請求項２５あるいは２６
    に記載の装置。
  28. 【請求項２８】複数の穴が設けられていることを特徴とする請求項２５ある
    いは２６に記載の装置。
  29. 【請求項２９】１以上の穴は円形状の断面を有することを特徴とする請求項
    ２７あるいは２８に記載の装置。
  30. 【請求項３０】前記１以上の穴はスロットであることを特徴とする請求項２
    ５、２６あるいは２７に記載の装置。
  31. 【請求項３１】前記１以上の穴は十字状の断面を有していることを特徴とす
    る請求項２５、２６あるいは２７に記載の装置。
  32. 【請求項３２】前記針は、物質供給コアを設けるために中空であることを特
    徴とする請求項２５〜３１の何れか１つに記載の装置。
  33. 【請求項３３】前記針は、堅いシャープな部材で構成されていることを特徴
    とする請求項２５〜３１の何れか１つに記載の装置。
  34. 【請求項３４】前記針は、ハウジングにスライド可能に保持され、該ハウジ
    ングは物質保持コアを規定していることを特徴とする請求項１０〜３３の何れか
    １つに記載の装置。
  35. 【請求項３５】前記ハウジングは、前記針の前記表面への進入角度を制御す
    るために角度が付けられていることを特徴とする請求項３４に記載の装置。
  36. 【請求項３６】前記針の進入角度は、手動あるいは自動で制御できることを
    特徴とする請求項２５〜３５の何れか１つに記載の装置。
  37. 【請求項３７】前記少なくとも１つの針は、物質タンクを含むふれフレキシ
    ブルなパッドに保持されており、物質タンクは、使用中は、針がパッドの壁と肌
    に進入するように肌に隣接して配置され、タンクと肌の穴とは液体を通すように
    節臆され、パッドの一壁面に肌と隣接して針を保持する手段を備えていることを
    特徴とする請求項２５〜３６の何れか１つに記載の装置。
  38. 【請求項３８】前記フレキシブルなパッドは、各物質供給コアと液体を通す
    ように接続された物質タンクを含むことを特徴とする請求項３７に記載の装置。
  39. 【請求項３９】前記針の軸ずれあるいは横方向の動きを限定し、針を保護し
    、使用後、針が刺さってけがするのを保護する針ガイドを備えることを特徴とす
    る請求項１〜３８の何れか１つに記載の装置。
  40. 【請求項４０】前記針ガイドは、針の軸ずれあるいは横方向の動きを＋／−
    ２度以下に限定することを特徴とする請求項３９に記載の装置。
  41. 【請求項４１】前記針ガイドは、針の軸ずれあるいは横方向の動きを＋／−
    ０．５度以下に限定することを特徴とする請求項３９に記載の装置。
  42. 【請求項４２】前記針ガイドは、針の軸ずれあるいは横方向の動きを＋／−
    ０．１度以下に限定することを特徴とする請求項３９に記載の装置。
  43. 【請求項４３】請求項１〜２４のいずれか１つに記載の装置と組み合わせた
    請求項２５〜４１の何れか１つに記載の装置。
  44. 【請求項４４】人間、動物、あるいは他の有機体の肌に物質を注入する装置
    であって、 針と、 使用中に、供給されるべき物質を保持するための、該針を囲むチャンバと、 チャンバの一壁面を規定する膜とを備え、 該針と該膜の相対位置は、使用中に、針が膜を通って、肌に入り物質を注入す
    るように設定されていることを特徴とする装置。
  45. 【請求項４５】前記膜は、エラストマーで構成されていることを特徴とする
    請求項４４に記載の装置。
  46. 【請求項４６】前記針は、ユーザの生成する力によって、前記膜を通って駆
    動されることを特徴とする請求項４４あるいは４５に記載の装置。
  47. 【請求項４７】前記膜は、使用中、前記肌に接していることを特徴とする請
    求項４４あるいは４５に記載の装置。
  48. 【請求項４８】前記針は、請求項１〜２４の何れか１つに記載の装置によっ
    て駆動されることを特徴とする請求項４４〜４７の何れか１つに記載の装置。
  49. 【請求項４９】前記針が肌にどのくらい深く進入したかを検出する手段を更
    に備えることを特徴とする請求項１〜４８の何れか１つに記載の装置。
  50. 【請求項５０】進入深さは、進入の深さの測定に従って、ユーザによって、
    あるいは、自動的に制御可能であることを特徴とする請求項４９に記載の装置。
  51. 【請求項５１】進入深さは、電圧を加え、２つの針の間の肌、針、肌、肌上
    の検出点の間に流れる電流を検出することによって検出することを特徴とする請
    求項４９あるいは５０に記載の装置。
  52. 【請求項５２】請求項１〜５３の何れか１つに記載の装置を使った物質を注
    入する方法。
JP2000564685A 1998-08-13 1999-08-13 高速で駆動される１以上の針を揺する物質を供給する装置 Withdrawn JP2002522170A (ja)

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