JP2627759B2

JP2627759B2 - 注射器駆動装置

Info

Publication number: JP2627759B2
Application number: JP62503571A
Authority: JP
Inventors: アゾン，ベルナルド; ソス，アンドレ
Original assignee: アゾン，ベルナルド; ソス，アンドレ
Priority date: 1986-06-18
Filing date: 1987-06-17
Publication date: 1997-07-09
Anticipated expiration: 2012-07-09
Also published as: JPS63503520A; EP0270628A1; DK80188D0; AU613871B2; FR2600258A1; WO1987007843A1; AU7515387A; DK170742B1; DK80188A; EP0270628B1

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の属する技術分野〕本発明は注射器駆動装置に関し、詳しくは、サーボ制
御およびプログラム制御付き自動薬剤注射用の単行程注
射器駆動装置に関し、好ましくは充電可能な電池によっ
て給電されるようになっており、携帯ができ、数時間お
きに行う通院患者治療に用いられる電気機械式単行程注
射器駆動装置に関する。

〔従来の技術〕

静脈注射、筋肉注射、あるいは皮下注射などにおける
注射中の流量制御は、これまでの単純な道具を用いる場
合、たとえ熟練者の手によっても、ムラのあるものであ
った。異なる時間、あるいは異なる場所で、同じ１つの
注射器によって、種々な量を注射しなければならない場
合には、このムラはなお一層顕著となる。連続流量と不
連続流量のいずれを問わず、注射器のピストンの制御に
よってはじめて、流量制御ができる。このため、例え
ば、フランス特許第85/09015号にみるように、操作者に
よって直接動かされる機構や、通常方式でかつ電気式の
サーボ機構によって動かされる機構など、目盛を直読し
ながら、より良くはサーボ制御によって動かされるネジ
やラックを利用した、上記制御のための多くの装置が提
案されてきた。

このような装置は、抗有糸***薬、抗生物質、ホルモ
ン剤などの薬品を継続適用するような、いわゆる長期医
療において、注射回数、即ち、皮膚を穿孔する回数を増
やしたくない場合に、特に顕著な有用性を現わす。

上記のような医療において、従来技術では、静脈注射
を繰り返し施すのが普通である。この目的には、穿孔さ
れても自然に封止される領域部分に、薬剤を繰り返し注
射するようになっている流量制御手段のつきのチューブ
に取付けたカテーテルも、もしくは血管注射針を用いた
重力式静脈潅流が最も良く行われる。

この技術は、血液凝固によりカテーテルが閉塞するこ
とを防ぐことが唯一の目的であるが、とりわけ患者が動
く場合にしばしば逆流を起こす。

実際上、潅流瓶と血管系の間の圧力差を一定に保って
おくことは殆ど不可能で、このため血液はチューブ内を
逆流したり、不具合な凝固を引起して充分な潅流流量が
実質的に確保できなくなったりする。

さらに、逆流を起こさず、しかも溶液中の水または溶
質の過剰分があまり余分にならないように、カテーテル
を保つのに必要とする溶液量は大きい（糖尿病）。

英国特許第77/09947号や、米国特許第75/3858581号、
第82/355102号など、これまで多くの自動注射器駆動装
置が提案されてきた。これらは、モータと、ベヤリング
で回転するエンドレス・スクリューと、手動復帰をする
時にそのエンドレス・スクリューから切り離せるように
なったキャリジで構成されるピストン駆動機構を含んだ
ものである。エンドレス・スクリューとキャリジは、そ
の全部あるいは一部が見えるようになっている。ケーシ
ングは、注射器を収納して固定する手段を含んでいる。
初期の実施例では、モータの角速度を調整して流量を制
御していた。

より最近では、流量範囲を効果的に広げることもあっ
て、モータを非連続的に作動することが好まれるように
なってきており、平均角速度は１〜100の間が可変にな
っている。普通は、時計によって回転を開始し、エンド
レス・スクリューに機械的に固定されたカムが直接接触
子を働かせて停止するようになっている直流モータによ
り、上記結果を得るようにする。注射薬の半衰期に関係
する緩和時間が短い限り、身体に薬の濃度が分布するこ
とを問題にする必要がない。注射器を空にする時間は、
注射器の公称容積、必要な平均流量、および注射液中の
活性物の力価に依存した変数である。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明の目的は、特別な収納手段を付加することな
く、ピストンを前進させるための電気機械的機構全体
が、注射器をしっかり保持するためのケーシングの両側
壁間隔を決める部材にもなっている案内付き套体の内に
収められるようにした注射器駆動装置を提供することに
ある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的は、請求項１記載の発明により達成される。
即ち、本発明にかかる注射器駆動装置の特徴構成は、多角形断面を備えた案内付き套体の内部に、浮動回転
する無鉄芯型かつ減速手段付き電導機からなる電気機械
部品が設置されており、前記案内付き套体の上面を底面とし断面略台形をなし
注射器を保持する把持部が、直方体ケーシングの両側壁
の延長部に形成されていると共に、前記把持部はその外
側にある帯により補強されていて、前記案内付き套体内を滑動するキャリジを駆動するエ
ンドレス・スクリューが前記電導機の軸に直接同芯的に
固定されていると共に、このエンドレス・スクリュー
は、これと同時に回転し、かつ前記案内付き套体を透過
して遠隔的に断線器の接点に作用することにより予定投
与量に対応する前記エンドレス・スクリューの回転角度
を制御する回転磁石を備えており、前記注射器内の流体の圧力は、この注射器のピストン
駆動手段を備える前記キャリジに作用する前記ピストン
に対する反発力に基づいて前記電導機の電機子を通る電
流の強さを調整することにより制御され、前記キャリジの出発位置への復帰は、このキャリジが
前記出発位置に到達するまで最高電圧で前記電導機を逆
転させることにより行うと共に、前記出発位置へ移動する最中は、前記復帰操作用およ
び前進操作初期化用の回路を除いて、電気・電子回路へ
の電力供給を全て断つようになっている点にある。

本発明の目的は、請求項１に従属する各請求項記載の
発明により一層好ましく達成される。

本発明においては、瓶を重力下に置いて圧力を発生さ
せる代わりに、容量可変な流量発生器である注射器を選
択した。さらに、この流量発生器は、圧力発生器と異な
り、注射位置における圧力抵抗が高くて抑制困難である
場合にも、動脈注射を可能にし、皮下および皮内の潅流
制御を改善できる。

本発明の効果は、装置がかなり簡便にまた小型になる
ところにある。予定された全期間の各期間に注射される
容量または投薬量の平均流量は、昼と夜とに対応するよ
うに選定した値を与えることにより決めることもでき
る。

〔発明の実施の形態〕

実施形態の一例として、一定の単一容量を持ち、時計
によってプログラム制御され、かつ歩行治療を対象とし
て静脈内カテーテルを維持するために用いるのに特に適
する注射器駆動装置について説明する。

この駆動装置は、注射器駆動機構自身と、本体とは独
立した電源を用いる電子プログラム制御部品とから構成
される。図４に示された注射器駆動装置は、好ましくは
永久磁石で励磁される回転鉄芯を用いない型の低慣性の
直流モータ２と、剛体のブシュによってエンドレス・ス
クリュー３に直接固定されている、高出力かつ同芯の駆
動軸を備えた減速ギヤ１とから構成されている。このギ
ヤ付モータ２は、弾性物質４によって突出部で固定さ
れ、エンドレス・スクリュー３と同様、案内付き套体５
内部に少し浮いた状態にすることにより、装置を組立調
整する際に避けることができない誤差を吸収するように
されている。また、エンドレス・スクリュー３にはベア
リングが用いられていない。このエンドレス・スクリュ
ー３は、案内付き套体５の外部に設けられた接点および
／又は切換器を作動させる磁石８とピストン駆動スタッ
ド７とを搭載したネジ付きキャリジ６に螺合して前進後
退できるようになっている。さらに、前記エンドレス・
スクリュー３は回転磁石９を搭載していて、案内付き套
体５の外部にあって磁気で作動する別の接点10を働かせ
る。キャリジ６は、このキャリジ６の輪郭と相応する多
角形断面の輪郭をもった套体５自身にガイドされる。案
内付き套体５の上面には、ピストン駆動スタッド７を案
内する長穴が形成されている。

案内付き套体５が持つ密封性に加えて、弾性体カーテ
ン11によってエンドレス・スクリュー３とキャリジ６が
保護されている。蓋ともなる前記カーテン11は、例えば
フェルト地などの防水性のある繊維物質で作成されるこ
とが好ましく、案内付き套体５にネジ止めされた小さな
板13で展張される。案内付き套体５の下面が、前記した
電子部品と電源電池のための支持、ならびに保護部分を
構成している。

ケーシング（図１及び図２）が案内付き套体５の周囲
に構成されていて、これは補強を兼ねている。

このケーシングは、その内外側とも、直方体になって
いる。案内付き套体５の上面の直接このケーシングの上
面を形成している。その後側の面をなすリヤホルダ26
は、取り外しができるようになっており、装置の制御部
14と表示部15を搭載している。その側面は、前記ケーシ
ングの全長に亘って案内付き套体５の上まで突設されて
いる。

前記突設部を適当に形作って、装置の前側部分に断面
略台形をした注射器把持グリップ16と、装置中央部分に
ピストン保護ガード17とを形成する。

２本の帯18が、案内付き套体５に平行に、ケーシング
の壁にネジ止めされていて、全体を補強するとともに、
前記注射器把持グリップ16の弾力と緊持力を増強してい
る。上記方法によって、極めて軽量小型なケーシング簡
単に低廉な手段で製作でき、これにより電子機械的な電
子式リヤホルダ26が特に容易に、かつ手早く使用できる
ようになる（図４）。

略直方体をなす本装置は、単純な形態をしている上、
ケーシングの突設部によって注射器19を巧みに保護し、
また案内付き套体５によって機構部分を巧みに保護して
いるから、例えば、衣服のポケットに入れて持ち歩いた
り、小型台車に固定して運んだりする外来治療用に特に
適している。

２つの主要な論理モードが実行されているが、本装置
はこれらに制約されるものではない。

薬剤供給の計時を備えた注射器駆動装置、つまり血管
内カテーテルの浸透性を保つため、及び／又は薬液を注
射するために特に適したこの注射器駆動装置は、普通は
上述の直方体のケーシング（図１、図２）に収められて
いる。

例として、本装置は、緩和時間ごとに区切って小行程
ずつ前進する操作、急速前進操作および初期化、手動
の、あるいは実行時間が過度に遅延する場合には自動の
無停止急速後退復帰、の各機能を実行する。

このような機能は、各々以下のようにして実行される
（図５）。

小行程ずつの前進操作は、サイリスタのアノードに
結線されており、サイリスタを点弧してギヤ付モータ２
の回転を開始させる緩和回路29の構成部品であるコンデ
ンサにおける電荷が一定強度になると実行される。断線
器の接点10が案内付き套体５を透過して、回転磁石９に
感応して接点閉極すると、前記モータが停止する。この
接点閉極により短絡すると、サイリスタ31が消弧し、つ
いで接点開放して、エミッタで相互に接合された２つの
相補トランジスタのベースへの給電が減って、その内の
１つがギヤ付モータ２の電機子と短絡する。

急速前進操作および初期化は、作動した時にギヤ付
モータ２の例えば制御用トランジスタのベースに給電す
る制御部たる手動操作用接点14によって行われる。この
機能は、また、主緩和回路29の計時用コンデンサへの充
電電流を増大させる接点によって行うこともできる。

後退復帰は、手動操作用接点14または補助緩和回路
30の機能により、切換リレーを励起することによって行
われる。このとき、警報音と共にモータへの給電の一部
が切換えられる。該緩和回路の緩和時間は、常圧下で薬
液が行きわたる時間を充分に上回るように選ばれる。一
方、キャリジ６の前進が妨げられたために上記時間が長
くなり過ぎたときには、この第２の緩和回路30が切換リ
レーをサイリスタによる操作に切換える。この機能は、
緩和動作や前進行程の終了が何かの都合で欠落し空転す
るのを検出する装置の替わりにもなっている。後退行程
の終点は、磁界に感応するスイッチ20によって確認され
る。

ギヤ付モータ２、エンドレス・スクリュー３、キャリ
ジ６、ピストン駆動スタッド７とからなるアセンブリが
注射器のピストンに作用する力の最大値は、ギヤ付モー
タ２を回転させる強さを調整することによって決められ
る。この強度は、ギヤ付モータ２に直列結線された安定
抵抗で粗調整され、さらに、ギヤ付モータに給電するエ
ミッタ結合トランジスタのベース電流を制限する抵抗を
精密調整することによって、過剰圧力に対応した最大強
度に調整される。

繰り返し皮内注射をする場合に特に適したものとし
て、ケーシングがピストルの形になっていて（図３）、
その銃床の部分に電池が収納されるようになっているも
のがある。ケーシングの他の部分は既に述べた直方体を
しており、特に注射器の固定保護手段を備えている。

ここに例示したピストル型においては、小行程ずつ前
進操作、急速前進、および自動無停止後退復帰はオプシ
ョンになっているが、そうしなければいけないというわ
けではない。

これら各々の機能は次のようにして得られる（図
６）。

小行程ずつ前進操作は、切換器を接触させてコンデ
ンサを放電し、サイリスタ31を始動することによって行
われる。

急速前進操作は、２つの相補トランジスタのベース
に直接電圧供給することによって行われる。

後退復帰は、前進行程側の終端位置にあって、キャ
リジに固定された磁石８の磁界に対して案内付き套体の
壁を透して感応する接点22により行われる。

唯一の表示部は発光ダイオード15から構成されてい
て、これは、案内付き套体５の先頭部に設けられている
透明ストッパ24を透して見えるようになっており、サイ
リスタ、あるいは回転磁石９に感応する接点10が導電状
態になると、電流供給されるようになっている。

ダイオード15が継続して発光するときは、ギヤ付モー
タ２は働いているが、注射器19のピストン21の前進に対
する反発力が強すぎて動かない状態を示し、このような
場合は、内容液の流動に障害があることを意味してい
る。

透明ストッパ24は、患者の皮膚に対する注射針23の突
き差し深さを調整するためのストッパになる目盛付き円
筒形ヘッドを有するネジ25が、その中を回転するような
ネジ付き盲孔を備えることが好ましい。患者の皮膚に接
触するネジ25のヘッドには、使い捨てのカップをかぶせ
るようにしてもよい。

別の実施形態として、前進および後退時の行程の終端
位置を決めるため、接点あるいは切換器を働かせる代わ
りに、エンドレス・スクリューの正逆回転を計数して、
その結果、該可逆カウンタの記録計数値がキャリジの行
程両端間における位置を示すような可逆カウンタを用い
ることも可能である。この実施形態は、行程の終端位置
を簡単に変更でき、また変更することにより、キャリジ
の行程を注射器のピストンの行程に合わせることができ
るという利便を提供するものである。

カドミウム−ニッケル蓄電池によって電力供給する場
合には、リヤホルダ26にソケット27を設け、リヤホルダ
をつけたままハウジング28を開けることなく、該ソケッ
トに充電器自身をつないで本体に接続して、蓄電器を充
電するようにすることが好ましい。

電池の放電状態をモニタするため、発光ダイオード、
マイクロリラクサ、ツェナーダイオードおよび並列抵抗
から構成される付属装置を製作しておくことが望ましい
（図７）。

その装置は、ケーシングと充電器（この場合はスイッ
チが必要である）のどちらに組み込まれていてもよい
し、別体になっていて充電ソケット27に差込んで調べる
ようになってもよい。

尚、特許請求の範囲の項に図面との対照を便利にする
ために符号を記すが、該記入により本発明は添付図面に
限定されるものではない。

図面の簡単な説明図１は注射器繰装置の斜視図、図２は図１とは反対側からみた注射器駆動装置の斜視
図、図３はケーシングがピストン形である注射器駆動装置
の正面図、図４は注射器駆動装置の部分正面破断図、図５は図１の注射器駆動装置の回路図、図６は図３の注射器駆動装置の回路図、図７は電池の放電状態をモニタするための付属装置の
回路図。

２……モータ、３……エンドレス・スクリュー、５…
…案内付き套体、６……キャリジ、８……磁石、９……
回転磁石、10……断線器の接点、16……把持部、18……
帯、19……注射器、21……ピストン、31……サイリス
タ。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】多角形断面を備えた案内付き套体（５）の
内部に、浮動回転する無鉄芯型かつ減速手段（１）付き
電導機（２）からなる電気機械部品が設置されており、前記案内付き套体（５）の上面を底面とし断面略台形を
なし注射器（19）を保持する把持部（16）が、直方体ケ
ーシングの両側壁の延長部に形成されていると共に、前
記把持部（16）はその外側にある帯（18）により補強さ
れていて、前記案内付き套体（５）内を滑動するキャリジ（６）を
駆動するエンドレス・スクリュー（３）が前記電導機の
軸に直接同芯的に固定されていると共に、このエンドレ
ス・スクリュー（３）は、これと同時に回転し、かつ前
記案内付き套体（５）を透過して遠隔的に断線器の接点
（10）に作用することにより予定投与量に対応する前記
エンドレス・スクリュー（３）の回転角度を制御する回
転磁石（９）を備えており、前記注射器（19）内の流体の圧力は、この注射器（19）
のピストン（21）駆動手段を備える前記キャリジ（６）
に作用する前記ピストン（21）に対する反発力に基づい
て前記電導機（２）の電機子を通る電流の強さを調整す
ることにより制御され、前記キャリジ（６）の出発位置への復帰は、このキャリ
ジ（６）が前記出発位置に到達するまで最高電圧で前記
電導機（２）を逆転させることにより行うと共に、前記出発位置へ移動する最中は、前記復帰操作用および
前進操作初期化用の回路を除いて、電気・電子回路への
電力供給を全て断つようになっていることを特徴とする注射器駆動装置。
【請求項２】エミッタ結合した２個の相補トランジスタ
を制御するサイリスタ（31）を支配するコンデンサの放
電が、基準の投薬毎に前記エンドレス・スクリュー
（３）の回転を初期化するための信号となる請求項１記
載の注射器駆動装置。
【請求項３】回転角度の量は、前記エンドレス・スクリ
ュー（３）に配設された光学式または超音波式発信器に
よって決められる請求項２記載の注射器駆動装置。
【請求項４】前記キャリジ（６）の位置は、前記エンド
レス・スクリュー（３）の正逆の回転数を計数する可逆
カウンタによって読み取れるようになっている請求項１
〜３のいずれか１項記載の注射器駆動装置。
【請求項５】前記キャリジ（６）は、ある選択位置にあ
る時に行われる前記可逆カウンタの零点復帰によって前
進側行程終点が定められ、かつ前記キャリジ（６）が第
２の選択位置に達した時に表示された前記可逆カウンタ
の数字を記憶することにより後退側行程終点が定められ
る請求項４記載の注射器駆動装置。
【請求項６】前記サイリスタ（31）を制御するパルス
は、プログラマによって供給される請求項１〜５のいず
れか１項記載の注射器駆動装置。
【請求項７】前記プログラマは、緩和時間を定める時計
である請求項６記載の注射器駆動装置。
【請求項８】前記プログラマは、電流に変換される外部
力によって自らサーボ制御される請求項７記載の注射器
駆動装置。
【請求項９】前記外部力がグルコース内の血漿濃度であ
る請求項８記載の注射器駆動装置。
【請求項１０】前記ギヤ付モータ（２）の電機子を回転
させる力が予め定めた値を越えると、リレーを接触させ
て前記ギヤ付モータ（２）の回転方向を切換える請求項
１〜９のいずれか１項記載の注射器駆動装置。
【請求項１１】前記ギヤ付モータ（２）の回転方向切換
えが、音あるいは光または音と光の信号を伴って行われ
る請求項10記載の注射器駆動装置。
【請求項１２】残量が決められた回数分の投薬量しか無
くなった場合には、前進側行程終点に達する時に警報音
が鳴るようになっている請求項１〜11のいずれか１項記
載の注射器駆動装置。
【請求項１３】手動及び／あるいは自動の双極切換器に
より前記ギヤ付モータ（２）の極を切換えると、前記キ
ャリッジが出発位置に復帰し、かつ行程終点の復帰スイ
ッチにより前記切換器が前進操作位置に戻るようになっ
ている請求項１〜12のいずれか１項記載の注射器駆動装
置。
【請求項１４】密封式カドミウム−ニッケル電池によっ
て電力供給される請求項１〜13のいずれか１項記載の注
射器駆動装置。
【請求項１５】電池の充電が必要なときは、光の点滅警
報によって操作員の注意を促す請求項１〜14のいずれか
１項記載の注射器駆動装置。