JP2023091046A - 無針注射器 - Google Patents
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Abstract
Description
注射器から射出される時点での当該注射目的物質に掛かる圧力である。
。したがって、本願の発明者の鋭意努力により、追加到達深さが第1ピーク圧力と第2ピーク圧力とで調整可能であることが見出されたことで、終了時到達深さをより細かく調整することが可能となり、以て終了時到達深さの調整精度を向上することができる。
ギーを点火薬及びガス発生剤の燃焼によって付与する場合には、当該点火薬及びガス発生剤の燃焼を調整可能とする、これらの剤量や形状等が例示できる。また、上記無針注射器に関連して開示した技術思想は、技術的な齟齬が生じない限りにおいて上記調整方法に係る発明にも適用可能である。
ここで、図1は、注射器1の概略構成を示す図であり、注射器1のその長手方向に沿った断面図でもある。注射器1は、後述するシリンジ部3とプランジャ4とで構成されるサブ組立体(後述の図2Aを参照)10Aと、注射器本体6とピストン5と駆動部7とで構成されるサブ組立体(後述の図2Bを参照)10Bとが一体に組み立てられた装置組立体10が、ハウジング2に取り付けられることで構成される。なお、本願の以降の記載においては、注射器1により対象領域に投与される注射液は、当該対象領域で期待される効能や機能を発揮する所定物質が液体の媒体に含有されることで形成されている。その注射液において、所定物質は媒体である液体に溶解した状態となっていてもよく、また、溶解されずに単に混合された状態となっていてもよい。
及びin-vitroでの対象領域(培養細胞や培養組織)に対する所定物質の射出も、本実施形態に係る注射器による動作の範疇に含まれる。
ることになる。なお、ハウジング2側の電極と装置組立体10の駆動部7側の電極とは、装置組立体10がハウジング2に取り付けられると、自動的に接触するように両電極の形状および位置が設計されている。またハウジング2は、バッテリ9に駆動部7に供給し得る電力が残っている限りにおいて、繰り返し使用することができるユニットである。そして、ハウジング2においては、バッテリ9の電力が無くなった場合には、バッテリ9のみを交換しハウジング2は引き続き使用してもよい。
おいて、特定の形状に限定されるものではない。
生成物により加圧されたときにその燃焼エネルギーをプランジャ4の胴部42の基端側の端面に伝えることが可能となる。なお、ピストン5の形状も図2Bに記載の形状に限定されるものではない。
貫通孔64内に位置決めのためのマークを設定する、位置決め用の治具を使用するなど、公知の技術を適宜利用すればよい。そして、貫通孔64内にガス発生剤80が配置されるとともに駆動部用凹部65に駆動部7が取り付けられる。なお、ピストン5の貫通孔64における固定力は、駆動部7の点火器71による燃焼生成物から受ける圧力によっては、ピストン5が十分に円滑に貫通孔64内を摺動できる程度であり、且つ、サブ組立体10Aがサブ組立体10Bに取り付けられる際にピストン5がプランジャ4から受ける力に対しては十分に抗し、ピストン5の位置が変動しない程度とされる。
、射出圧の立ち上がりが原点ではなく若干の時間だけずれているのは、点火薬が燃焼し、その燃焼エネルギーによってピストン5が推進されることで注射液が加圧されて、射出口31aより射出するまでにある程度の時間を要するためである。ここで、注射器1では、上記の通り、まず点火器71内の点火薬が燃焼し、その後にガス発生剤80が燃焼することで、それぞれの燃焼に概ね対応する形で射出圧の推移において2つのピーク圧力P1、P2が現れる。すなわち、燃焼速度が比較的早い点火薬の燃焼によって、射出圧推移の初期において急峻な圧力推移を形成する第1ピーク圧力P1が現れる。この第1ピーク圧力P1が現れるタイミングを第1タイミングT1とする。点火薬が燃焼すると、そこで生じる燃焼生成物にガス発生剤が晒されることでガス発生剤80の燃焼が開始されることになる。しかし、上記点火薬は、高温状態では気体であっても常温では気体成分を含まないため、第1タイミングT1経過後直ちに射出圧は降下する。一方で、ガス発生剤80は、点火薬と比べてその燃焼速度は低いため、ガス発生剤80の燃焼が開始されても射出圧の上昇は、第1ピーク圧力に至る過程と比べて比較的緩やかになり、第1タイミングT1から遅れた第2タイミングT2において第2ピーク圧力P2を迎えることになる。なお、第2ピーク圧力P2を経過した後は、射出圧は徐々に低下していき、射出圧が概ね零となるのが加圧終了タイミングTfとされる。
質、酵素、ビタミン、アミノ酸、ミネラル、糖類、核酸、各種成長因子(上皮細胞や繊維芽細胞)等を注入すると、効果的な美容治療効果が期待される。更に、毛髪再生治療のためには、毛乳頭細胞、表皮幹細胞等を自己培養し、それを頭皮に自家移植する幹細胞注入法や、幹細胞から抽出された数種類の成長因子や栄養成分を真皮近傍に注入することが好ましいといわれている。
このように治療目的に応じて投与される所定物質を含む注射液と、それが投与されるのが望ましい皮膚構造体での深さは個別的に対応する。そこで、この点を踏まえ、注射器1は、皮膚構造体等の対象領域において注射液の到達深さを調整可能とするように構成されている。
この結果を踏まえると、重相関Rの値が極めて高いことから、追加到達高さd2は、第1ピーク圧力P1、第2ピーク圧力P2及びピーク間長さ(T2-T1)と強い相関を有していることが理解できる。そして、当該相関の傾向としては、表5に示すtの値に基づけば、第1ピーク圧力P1の値が減少するに従い追加到達深さd2の値は大きくなり、第2ピーク圧力P2の値が増加するに従い追加到達深さd2の値は大きくなる傾向が見出せる。このように第1ピーク圧力P1は、追加到達深さd2に対して負要因となるのは、第1ピーク圧力P1が大きいほど、第1タイミングT1近傍で変形された局所的な対象領域の部位が元の状態に復元しようとする力が大きく作用することが要因と推察される。なお、上記表5に基づけば、追加到達深さd2とピーク間長さ(T2-T1)との間には、特段の傾向は見出せないと言い得る。
この結果を踏まえると、重相関Rの値が極めて高いことから、終了時到達深さDfは、第1ピーク圧力P1、第2ピーク圧力P2及びピーク間長さ(T2-T1)と強い相関を有していることが理解できる。そして、当該相関の傾向としては、表7に示すtの値に基づけば、第1ピーク圧力P1の値が増加するに従い終了時到達深さDfの値は大きくなり、第2ピーク圧力P2の値が増加するに従い終了時到達深さDfの値は大きくなり、ピーク間長さ(T2-T1)の値が減少するに従い終了時到達深さDfの値は大きくなる傾向が見出せる。このようにピーク間長さ(T2-T1)は、終了時到達深さDfに対して負要因となるのは、ピーク間長さ(T2-T1)が小さいほど、第1タイミングT1近傍で変形された局所的な対象領域の部位が元の状態に復元しようとする時間が短くなることが要因と推察される。なお、第2ピーク圧力P2と終了時到達深さDfとの相関の強さは、第1ピーク圧力P1と終了時到達深さDfとの相関の強さ、及びピーク間長さ(T2-T1)と終了時到達深さDfとの相関の強さより相対的には小さいことが理解できる。
計される。この場合でも、終了時到達深さDfを調整するパラメータは、第1ピーク圧力P1、ピーク間長さ(T2-T1)に加えて第2ピーク圧力P2に限られているため、上記の場合と同様に、注射器1の注射効果とそのための調整負荷の軽減を両立することを可能となる。
上述の注射器1における終了時到達深さDfと射出圧推移に関する各射出パラメータとの相関を踏まえ、注射器1における終了時到達深さDfの第1の調整方法について図6に基づいて説明する。図6に示す調整方法は、上記に示した通り第1ピーク圧力P1とピーク間長さ(T2-T1)に基づいた終了時到達深さDfの調整方法である。まず、S101では、終了時到達深さDfが第1ピーク圧力P1の増加に従い深くなる第1調整基準に従って、所望の終了時到達深さDfを実現するための第1ピーク圧力P1が設定される。具体的には、表7に示す分析結果の係数欄を踏まえると、終了時到達深さDfは、以下の回帰式1で表すことができる。
Df=6.39+0.21×P1-0.07×(T2-T1)・・・式1
当該式1における「+0.21×P1」の部分が上記第1調整基準に相当する。ここで、第1ピーク圧力P1の設定においては、注射液の射出初期には射出された注射液によって対象領域の表面を貫通する必要があることが考慮される。このことは、第1ピーク圧力P1の値に、表面貫通を担保させるために下限値P1minが設定されることを意味する。そこで、S101では、当該下限値P1min以上となる値の第1ピーク圧力P1が設定される。
。このことは、ピーク間長さ(T2-T1)の値に下限値ΔTminが設定されることを意味する。そこで、S101では、当該下限値ΔTmin以上となる値のピーク間長さ(T2-T1)が設定される。
上述の注射器1における終了時到達深さDfと射出圧推移に関する各射出パラメータとの相関を踏まえ、注射器1における終了時到達深さDfの第2の調整方法について図8に基づいて説明する。図8に示す調整方法は、上記に示した通り第1ピーク圧力P1とピーク間長さ(T2-T1)に加え、第2ピーク圧力P2に基づいた終了時到達深さDfの調整方法である。なお、図8に示すS101とS102の処理の内容は、図6に示す同一の参照番号の処理と実質的に同じであるから、その詳細の説明は省略する。ただし、本第2の調整方法では、表7に示す分析結果の係数欄を踏まえ、終了時到達深さDfは、以下の回帰式2で表すことができるものとする。
Df=6.39+0.21×P1+0.02×P2-0.07×(T2-T1)
・・・式2
そして、当該式1における「+0.21×P1」の部分が本第2の調整方法での第1調整基準に相当し、「-0.07×(T2-T1)」の部分が本第2の調整方法での第2調整基準に相当する。
ある。これは、ピーク間長さ(T2-T1)はガス発生剤80の剤量と相関を有するとともに、第2ピーク圧力P2もガス発生剤80の剤量と相関を有するからである。そこで、S201で第2ピーク圧力P2を設定する場合には、S102で設定されたピーク間長さとのバランスを考慮し、所望の終了時到達深さDfの実現を図る。
上述の注射器1における終了時到達深さDfと射出圧推移に関する各射出パラメータとの相関に加え、追加到達深さd2と書く射出パラメータとの相関を踏まえ、注射器1における終了時到達深さDfの第3の調整方法について図9に基づいて説明する。図9に示す調整方法でのS101、S102の処理の内容、及びS201の処理の内容は、図7に示す同一の参照番号の処理と実質的に同じであるから、その詳細の説明は省略する。
追加到達深さd2が、第2ピーク圧力P2の増加に従い深くなり、且つ、第1ピーク圧力P1の低減に従い深くなる第4調整基準に従って、第1ピーク圧力P1及び第2ピーク圧力P2が更に調整される。なお、本第3の調整方法では、表5に示す分析結果の係数欄を踏まえ、追加到達深さd2は、以下の回帰式3で表すことができるものとする。
d2=3.07-0.10×P1+0.06×P2・・・式3
そして、当該式3における「-0.10×P1+0.06×P2」の部分が第4調整基準に相当する。ここで、S301での第1ピーク圧力P1及び第2ピーク圧力P2の調整については、S101、S201で設定された各圧力値に基づいて想定される終了時到達深さDfが含み得る誤差を解消する目的で行われる。したがって、S301の処理は、S101、S201とは独立して、換言すると、S101、S201の処理とは異なる側面から第1ピーク圧力P1及び第2ピーク圧力P2の値を算出し直すことになる。例えば、追加到達深さd2の許容範囲を予め設定しておき、S101、S201で設定された各圧力値で追加到達深さd2がその許容範囲内に含まれない場合には、追加到達深さd2がその許容範囲内に収まるように第1ピーク圧力P1及び第2ピーク圧力P2の調整が行われる。
8に示すS202の処理内容と実質的に同じであるため、その詳細な説明は省略する。
ここで、図10に基づいて、図6、図8、図9に示す調整方法を実行する処理装置100、及び処理装置100にそれらの調整方法を実行させるためのプログラムについて説明する。図10は、当該調整方法に関する処理を実現するために、処理装置100において形成される機能部をイメージ化した図である。処理装置100は、その内部の演算部、メモリ等を用いて所定のプログラムが実行されることで、図10に示す機能部が形成され、上述した各調整方法が実現される。
注射器1の変形例としては、例えば、ヒトに対する再生医療のために、投与対象となる細胞や足場組織・スキャフォールドに培養細胞、幹細胞等を播種するため装置が例示できる。例えば、特開2008-206477号公報に示すように、移植される部位及び再細胞化の目的に応じて当業者が適宜決定し得る細胞、例えば、内皮細胞、内皮前駆細胞、骨髄細胞、前骨芽細胞、軟骨細胞、繊維芽細胞、皮膚細胞、筋肉細胞、肝臓細胞、腎臓細胞、腸管細胞、幹細胞、その他再生医療の分野で考慮されるあらゆる細胞を投与する。
本発明の注射器1に関して開示された技術思想は、注射液の加圧を点火薬やガス発生剤の燃焼以外の形態で行う注射器に関しても適用可能である。例えば、バネや圧縮ガス等のエネルギーを利用して注射液の加圧を行い、図3に示すような射出圧推移を形成可能な注射器であれば、上述の調整方法を適用することで、対象領域の所望の深さに注射液を送達させることができる。また、注射器において、第1ピーク圧力の形成に点火薬を利用し第2ピーク圧力の形成に圧縮ガスを利用して図3に示すような射出圧推移を形成する場合でも、上述の調整方法を適用でき、対象領域の所望の深さへの注射液の好適な送達が実現され得る。更に、注射器において、第1ピーク圧力の形成に点火薬を利用し第2ピーク圧力の形成にばね等の弾性部材が有する弾性エネルギーを利用して図3に示すような射出圧推移を形成する場合でも、上述の調整方法を適用でき、対象領域の所望の深さへの注射液の好適な送達が実現され得る。
2・・・・ハウジング
3・・・・シリンジ部
4・・・・プランジャ
5・・・・ピストン
6・・・・注射器本体
7・・・・駆動部
8・・・・ボタン
9・・・・バッテリ
10・・・・装置組立体
10A、10B・・・・サブ組立体
31・・・・ノズル部
32・・・・充填室
44・・・・ロッド部
53・・・・押圧柱部
54・・・・収容孔
64・・・・貫通孔
71・・・・点火器
80・・・・ガス発生剤
100・・・・処理装置
Claims (10)
- 注射針を介することなく、注射目的物質を対象領域に注射する無針注射器であって、
前記注射目的物質を封入する封入部と、
前記封入部に封入された前記注射目的物質に対して加圧する加圧部と、
前記加圧部によって加圧された前記注射目的物質が前記対象領域に対して射出される射出口を有する流路部と、を備え、
前記加圧部は、前記射出口から射出される前記注射目的物質の圧力として定義される、該注射目的物質の射出圧が、加圧開始後に第1ピーク圧力まで上昇した後に該第1ピーク圧力より低い圧力まで下降し、更にその後に第2ピーク圧力まで再上昇するように、前記注射目的物質を加圧し、
前記加圧部による加圧終了時の前記対象領域での前記注射目的物質の終了時到達深さが、前記第1ピーク圧力の増加に従い深くなり、且つ、前記射出圧が前記第1ピーク圧力へ到達した第1タイミングから前記第2ピーク圧力へ到達した第2タイミングまでに要するピーク間長さが短くなるに従い深くなるように該終了時到達深さを調整可能に構成された、
無針注射器。 - 更に、前記対象領域での前記注射目的物質の前記終了時到達深さが、前記第2ピーク圧力の増加に従い深くなるように該終了時到達深さを調整可能に構成された、
請求項1に記載の無針注射器。 - 更に、前記対象領域での前記第1タイミングにおける前記注射目的物質の到達深さから前記終了時到達深さまでの追加到達深さが、前記第2ピーク圧力の増加に従い深くなり、且つ、前記第1ピーク圧力の低減に従い深くなるように該追加到達深さを調整することで、前記終了時到達深さを調整可能に構成された、
請求項2に記載の無針注射器。 - 点火薬を含む点火器と、
前記点火薬の燃焼によって発生する燃焼生成物が流入する燃焼室に配置され、該燃焼生成物によって燃焼し所定ガスを生成するガス発生剤と、
を更に、備え、
前記点火薬は、ジルコニウムと過塩素酸カリウムを含む火薬、水素化チタンと過塩素酸カリウムを含む火薬、チタンと過塩素酸カリウムを含む火薬、アルミニウムと過塩素酸カリウムを含む火薬、アルミニウムと酸化ビスマスを含む火薬、アルミニウムと酸化モリブデンを含む火薬、アルミニウムと酸化銅を含む火薬、アルミニウムと酸化鉄を含む火薬のうち何れか一つの火薬、又はこれらのうち複数の組み合わせからなる火薬であり、
前記ガス発生剤は、その燃焼速度が前記点火薬の燃焼速度より低くなるように形成され、
前記加圧部は、前記点火器を作動させて前記点火薬の燃焼圧力により前記注射目的物質の射出圧を前記第1ピーク圧力に到達させるとともに、該点火薬に続いて燃焼される前記ガス発生剤の燃焼圧力により該注射目的物質の射出圧を前記第2ピーク圧力に到達させる、
請求項1から請求項3の何れか1項に記載の無針注射器。 - 封入された注射目的物質に対して加圧することで、該加圧された注射目的物質を射出口より対象領域に射出して、注射針を介することなく該対象領域への注射を行う無針注射器による、加圧終了時の該対象領域での該注射目的物質の終了時到達深さを調整する調整方法であって、
前記無針注射器は、前記射出口から射出される前記注射目的物質の圧力として定義され
る、該注射目的物質の射出圧が、加圧開始後に第1ピーク圧力まで上昇した後に該第1ピーク圧力より低い圧力まで下降し、更にその後に第2ピーク圧力まで再上昇するように該注射目的物質を加圧するように構成され、
前記調整方法は、
前記終了時到達深さが前記第1ピーク圧力の増加に従い深くなる第1調整基準に従い、該第1ピーク圧力を設定するステップと、
前記終了時到達深さが、前記射出圧が前記第1ピーク圧力へ到達した第1タイミングから前記第2ピーク圧力へ到達した第2タイミングまでに要するピーク間長さが短くなるに従い深くなる第2調整基準に従い、該ピーク間長さを設定するステップと、
前記設定された第1ピーク圧力とピーク間長さに基づいて、前記注射目的物質の加圧に関する所定の加圧仕様を決定するステップと、
を含む、無針注射器による終了時到達深さの調整方法。 - 前記終了時到達深さが前記第2ピーク圧力の増加に従い深くなる第3調整基準に従い、前記第2ピーク圧力を設定するステップを、更に含み、
前記所定の加圧仕様を決定するステップでは、前記設定された第1ピーク圧力とピーク間長さに加えて前記設定された第2ピーク圧力に基づいて、前記所定の加圧仕様を決定する、
請求項5に記載の無針注射器による終了時到達深さの調整方法。 - 前記対象領域での前記第1タイミングにおける前記注射目的物質の到達深さから前記終了時到達深さまでの追加到達深さが、前記第2ピーク圧力の増加に従い深くなり、且つ、前記第1ピーク圧力の低減に従い深くなる第4調整基準に従い、該第1ピーク圧力及び該第2ピーク圧力を更に調整するステップを、更に含み、
前記所定の加圧仕様を決定するステップでは、前記更に調整された第1ピーク圧力と第2ピーク圧力、及び前記ピーク間長さに基づいて、前記所定の加圧仕様を決定する、
請求項6に記載の無針注射器による終了時到達深さの調整方法。 - 封入された注射目的物質に対して加圧することで、該加圧された注射目的物質を射出口より対象領域に射出して、注射針を介することなく該対象領域への注射を行う無針注射器による、加圧終了時の該対象領域での該注射目的物質の終了時到達深さを調整するために、該無針注射器の所定の射出パラメータを処理装置に算出させるプログラムであって、
前記無針注射器は、前記射出口から射出される前記注射目的物質の圧力として定義される、該注射目的物質の射出圧が、加圧開始後に第1ピーク圧力まで上昇した後に該第1ピーク圧力より低い圧力まで下降し、更にその後に第2ピーク圧力まで再上昇するように該注射目的物質を加圧するように構成され、
前記プログラムは、前記処理装置に、
前記終了時到達深さが前記第1ピーク圧力の増加に従い深くなる第1調整基準に従い、該第1ピーク圧力を算出するステップと、
前記終了時到達深さが、前記射出圧が前記第1ピーク圧力へ到達した第1タイミングから前記第2ピーク圧力へ到達した第2タイミングまでに要するピーク間長さが短くなるに従い深くなる第2調整基準に従い、該ピーク間長さを算出するステップと、
前記設定された第1ピーク圧力とピーク間長さに基づいて、前記注射目的物質の加圧に関する所定の加圧仕様を決定するステップと、
を実行させる、無針注射器の射出パラメータ算出プログラム。 - 前記終了時到達深さが前記第2ピーク圧力の増加に従い深くなる第3調整基準に従い、前記第2ピーク圧力を算出するステップを、前記処理装置に更に実行させ、
前記所定の加圧仕様を決定するステップでは、前記処理装置に、前記設定された第1ピーク圧力とピーク間長さに加えて前記設定された第2ピーク圧力に基づいて、前記所定の
加圧仕様を決定させる、
請求項8に記載の無針注射器の射出パラメータ算出プログラム。 - 前記対象領域での前記第1タイミングにおける前記注射目的物質の到達深さから前記終了時到達深さまでの追加到達深さが、前記第2ピーク圧力の増加に従い深くなり、且つ、前記第1ピーク圧力の低減に従い深くなる第4調整基準に従い、該第1ピーク圧力及び該第2ピーク圧力を更に調整するステップを、前記処理装置に更に実行させ、
前記所定の加圧仕様を決定するステップでは、前記処理装置に、前記更に調整された第1ピーク圧力と第2ピーク圧力、及び前記ピーク間長さに基づいて、前記所定の加圧仕様を決定させる、
請求項9に記載の無針注射器の射出パラメータ算出プログラム。
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