JP4426594B2 - 液体供給装置 - Google Patents

Description

本発明は、液体供給装置に関し、より詳しくは、注射液などの液体を単位時間当たり一定の量で供給できるように構成された液体供給装置に関する。

鎮痛剤や抗癌剤のような薬物の中には、患者に非常に長い時間の間注入する薬物がある。これら薬物は、単位時間当たりほぼ一定の量で注入されることが求められている。従来より、単位時間当たり一定量の薬物を患者に注入する装置があった。これは、通常のシリンジ(注射器)を使用するものであり、このシリンジを装置に装着して注射器のプランジャーを徐々に押し付けるものである。このような装置は、かなり大きくて患者が携帯するのに適していなかった。

また、患者が携帯可能な液体供給装置も提案されている。この従来の携帯可能な液体供給装置は、円筒状のチェンバーにゴム材料の弾性袋 (resilient bladder) が備えられた構造となっている。弾性袋には、注入口と排出口とが設けられている。注入口に薬物を注入すれば、袋が膨れ上がる。細長いチューブが取り付けられた排出口を通して薬物が徐々に排出されるように構成する。薬物(注射液)は、少量ずつ排出され、患者の静脈に注入される。このような液体供給装置では、弾性袋が問題となることがある。弾性袋の製造の際に、厚さが均一でなかったり、微小な孔が生じたりすることにより不良品が発生することもある。このような不良は、弾性に変化をもたらし、袋の所望の弾力を持たせなくなる。それにより、単位時間当たりの注入量を一定に保つことが難しくなる。

また、袋と弾性部材を用いた液体供給装置も提案されている。弾性袋や弾性体は、残っている薬物の量によって弾性が変化することもある。かつ、液体の流れに影響を与える外力(弾性部材の復元力)が注入の初期と末期とで異なることもある。これは、弾性体が、その変形量によって力が異なるためである。

このような問題点を解決するために、本発明者は、新規な構成の液体供給装置を提案している。この新規な装置においては、生成される気体圧力によってシリンダー内のピストンを押し出している。このピストンは、注射液を押し出して患者に投与する。この装置の例が国際出願公開公報ＷＯ ０２/１１７９１に開示されている。本発明者によるこの液体供給装置は、携帯の手軽さや一定の注入量などで優秀な効果を有するものであった。その上、他の優秀な技術と同様に、絶え間ない改善が可能であるものである。

本発明は、上記問題点に鑑みなされたものであり、改善された構造の液体供給装置を提供することを目的とする。

具体的には、シリンダー内の液体(注射液)の漏洩を効果的に防止できるピストンの密封リング構造を提供することを目的とする。

また、本発明は、ピストン駆動のために気体の圧力を利用する場合に、気体の漏洩を効果的に遮断する構造を提供することを他の目的とする。

また、本発明は、効果的に作用する圧力調節構造を提供することをさらに他の目的とする。

また、本発明は、使用前のピストンの押し出し現象を防止することができる構造を提供することをさらに他の目的とする。

また、本発明は、ガス供給ユニットが、その機能をより確実に行うことができる構造を提供することをさらに他の目的とする。

上記の目的を達成するため、本発明による液体供給装置は、開口を有するヘッド部と、開放された後方部とを備える長いシリンダーと、シリンダー内に挿入され、気密を保ち、シリンダー内部空間をヘッド部側の液体受容区画と、後方部側の気体区画とに区切るピストンと、前記シリンダーの後方部に連結され、前記気体区画に気体を供給するように構成され、前記気体が前記気体区画に供給されるとき前記ピストンを前記ヘッド部側に移動させるための気体供給装置とを含め、前記気体供給装置は、外壁と、この外壁に連結された間仕切り壁とを備え、前記気体供給装置の間仕切り壁には、前記シリンダー内の気体区画と外部との間を通じるボーアが設けられ、前記気体供給装置は、そのボーアに設けられた圧力調整装置をさらに備え、前記ボーアは、円筒状であり、底の中央に設けられた連結通路を通じて前記気体区画と連通しており、前記圧力調整装置は、前記連結通路を取り囲み、前記底に固定され、端部が前記底から突き出される密封リングと、前記密封リングの端部と必要に応じて接触したり離れたりする接触面を有する接触壁と、前記接触壁の中央から軸方向に延びている内壁と、前記内壁の端部から前記連結通路の反対側に突き出している円錘状傾斜壁とを有し、前記ボーアの軸方向に移動する開閉部材と、前記開閉部材を前記密封リング側に押し付ける弾性部材とを備えることを特徴とする。

前記シリンダーのヘッド部は、シリンダーの内側に延びている円錐台状の突出部を備え、前記突出部には開口が設けられており、前記ピストンには、前記突出部を受容できる円錐台状の溝が備えられている。

前記気体供給装置は、前記外壁と前記間仕切り壁とによって気体供給室が設けられ、前記間仕切り壁によって前記シリンダーの気体区画と前記気体供給室とが仕切られ、前記間仕切り壁には、前記気体供給室と前記気体区画とが通じる貫通孔が設けられている。

前記外壁と前記シリンダーの後方端部とは嵌合され、嵌合されて接する面に環状溝が設けられることにより、接着剤で前記外壁と前記シリンダーの後方部とを接着する際の余分の接着剤を前記環状溝に受容する。

前記外壁は、前記シリンダー内部にぴったり嵌め込まれ、接着剤で前記シリンダーの内壁と接着される挿入部と、前記シリンダーの外部に露出される露出部と、前記挿入部の外壁から外側に向いて前記露出部の外壁と連結される段部とを備え、前記挿入部と前記段部との間の角部に環状溝が設けられている。

前記ボーアでは、前記連結通路を取り囲む突出管が前記底から軸方向に突き出され、前記開閉部材の内壁は、前記突出管を取り囲む。前記突出管と前記内壁との間または前記連結通路と前記内壁との間には、互いの直線運動をガイドするガイド構造物を備えている。

前記開閉部材は、軸方向に延びている外壁を備え、前記外壁と前記ボーアとの間には、互いの直線運動をガイドするガイド構造物を備える。

前記密封リングは、前記底に設けられた溝に嵌合され、前記溝から突き出した部分は、その端部が丸くなっている。前記開閉部材のストロークは、２mm以下に制限される。

本発明の他の実施例による液体供給装置において、前記気体供給室は、液体物質を受容する第１の室と、前記液体物質と化学反応を起して気体を発生する固体物質を受容する第２の室とを備え、前記第１の室と前記第２の室との間には、 破れられる分離構造物が設けられている。

気体供給装置の前記気体供給室は、液体物質を受容する第１の室と、前記液体物質と化学反応を起して気体を発生する固体物質を受容する第２の室とを備え、前記第１の室と前記第２の室との間には、破れられる分離構造物が設けられている。また、前記第２の室には、前記固体物質を前記分離構造物側に押し付ける力を付勢する弾性部材が設けられている。

前記分離構造物は、前記第１の室と前記第２の室との間の通路を取り囲み、環状溝が設けられた第１の隔壁と、前記第１の隔壁の環状溝にその縁端が嵌め込まれる第２の隔壁とを備える。

本発明の他の実施例による気体供給装置の外壁は、別の部材からなる蓋体を備え、前記蓋体に前記第１の室が設けられる。

前記蓋体は、前記外壁に嵌め込まれる周囲壁を備え、前記外壁と前記周囲壁とがお互いに嵌合されて接触する面に環状溝が設けられることにより、前記蓋体を接着剤で接着するときの余分の接着剤が集められ、受容できる接着剤受容空間が設けられる。

前記蓋体の周囲には、周囲壁と、この周囲壁と並んで延びておりこの周囲壁と離隔される内側壁とを備えることにより、気体をフィルタリングするシートの縁端がこの周囲壁と内側壁との間に位置できるようにする。

以下、本発明の好ましい実施の形態を、添付図面に基づいて詳しく説明する。

図１は、本発明の一実施例による液体供給装置の斜視図である。図１を参照して、液体供給装置１０は、シリンダー２０と、シリンダー２０内に位置するピストン４０と、シリンダー２０の一端部に位置する気体供給ユニット６０とを備えている。シリンダー２０の前方端にはチューブ９０が連結されている。

図１及び図２を参照して、シリンダー２０は、中空の円筒状となっている。シリンダー２０は、通常、透明なプラスチック樹脂材料を成型して作製される。シリンダー２０は、ヘッド部２２と、ヘッド部２２から後ろに長く延びている円筒状側壁３０とを備えている。シリンダー２０のヘッド部２２は、ほぼ半球状を成し、凸状にはみ出している(しかし、本発明は、これに制限されるものではない)。シリンダー２０の内側に、好ましくは、円錐台状の突出部２４がヘッド部２２の中央に設けられている。前記突出部２４の中央には、長手方向に貫通孔２６が設けられている。この貫通孔２６に前記チューブ９０の端部が嵌合されている。突出部２４が内側に突き出して延びており、外部的要因により、この突出部２４が損傷される危険が著しく減ることになる。前記のような構造によってチューブ９０が折れる可能性も減ることになる。

図１を参照して、チューブ９０には薬物注入のための供給バルブ部材９２と、必要に応じて薬物の注入を遮断するクランプ９４と、薬物内の異物質をフィルタリングするフィルター９６など、薬物の注入に必要な種々の部品が設けられている。また、チューブ９０には注入量調整装置３００が設けられている。この注入量調整装置３００は、供給される薬物の量を様々な方法で調整している。そのうちの一つが、必要に応じて注入される薬物の量を増やすことである。チューブ９０の末端部９８は、例えば、患者の体内に挿入される注射針やカテーテルと連通した他のチューブに接続される構造となっている。図１に示すように、使用前の状態では、この末端部９８をキャップ４００で塞げている。

図１及び図２を参照して、シリンダー２０の側壁３０の後端部は開放され、ここを通じてピストン４０がシリンダー２０内に挿入され、気体供給ユニット６０が嵌め込まれ、シリンダー２０と固定される。図２を参照して、シリンダー２０の側壁３０の端部には内壁が突設された帯状の内壁突出部３２が設けられている。内壁突出部３２の端部には内壁が後ろに後退して形成された内壁後退部３４が設けられる。このような構造は、気体供給ユニット６０とのより効果的な結合のためのものであり、後でさらに詳しく説明する。図示されてはいないが、側壁３０の外側表面には、目盛が印刷されており、シリンダー２０内に受容された、または残っている薬物の量を知ることができる。

図１及び図２を参照して、シリンダー２０内に挿入されているピストン４０は、本体４１と、本体４１の外部に嵌め込まれた密封リング５３とを備えている。ピストンの本体４１は、先端部４２と、先端部４２から後ろに延びている円筒状側壁５０とを備えている。ピストン本体４１の先端部４２は、シリンダー２０のヘッド部２２の内側とほぼ合致するように半球状を成している。先端部４２の中央には、前記シリンダー２０の突出部２４の形態とほぼ合致するように傾斜した傾斜面４６を備える陥凹部４４が設けられている。この陥凹部４４には、シリンダー２０の突出部２４が嵌め込まれる。本体４１は、プラスチック樹脂で成型し作製するのが好ましい。本体４１の内側には、剛性を保つためのリブ４７が設けられている。

ピストン本体４１の側壁５０には、円周方向に延び、環状に設けられた二つの挿入溝５２、５２ａと、それらの二つの挿入溝５２、５２ａの間に形成された中間溝５４とが設けられている。前記挿入溝５２、５２ａは、その断面形状がほぼ四角形となる。二つの挿入溝５２、５２ａには、それぞれ、後述する密封リング５３、５３ａが嵌め込まれるが、二つの挿入溝５２、５２ａのうち、後方の挿入溝５２ａが先端部４２に近い挿入溝５２よりも深さが少し浅い。これは、先端部側の密封リング５３と後方の密封リング５３ａが同時に等しい圧力を受けるときに、受ける圧力差によりバランスを取るためのものであり、気体が漏れないようにするものである。このとき、後方の挿入溝５２ａは、先端部４２側の挿入溝５２よりもその深さが０.０５mm〜０.５mm(好ましくは、０.１mm)ほど浅い(すなわち、後方の挿入溝の底面の半径が前方の挿入溝の底面の半径よりも大きい)。また、密封リング５３ａの大きさを増やすことも可能である。中間溝５４は、その断面形状がほぼ半円状となる。この溝５４のように、不要な部分を除去することにより、材料を節約するだけでなく、ピストン本体４１の重さを減らす。

図２を参照して、密封リング５３、５３ａは、環状リングであり、その断面がほぼ「Ｖ」字状と類似に中間が折れている。密封リング５３、５３ａは、リングの内側に形成され、前記本体４１の側壁５０に設けられた挿入溝５２、５２ａに挿入され固定される環状の基底部５３０と、リングの外側に設けられ、シリンダー２０と接する環状の外側羽根部５３２とを備えて「Ｖ」字状を成している。外側羽根部５３２は、鋭角を成しており、基底部５３０の一方側に一体に連結されている。基底部５３０は、挿入凹溝５２、５２ａにぴったりと嵌め込まれるように構成される。

外側羽根部５３２は、「Ｖ」字状に折れ曲がっている連結部またはそれ自体が変形されることもあり、基底部５３０と外側羽根部５３２との間が狭くなることもある。基底部５３０の幅は、挿入溝５２に嵌合されるように決まる。外側羽根部５３２の軸方向(シリンダーの長手方向)垂直幅(すなわち、連結部と端部との間の距離)５３６は、基底部５３０の幅５３７よりも少し短くするのが好ましい。外側羽根部５３２が溝５２に嵌め込まれないようにするためである。また、基底部５３０の平らな底面５３１から外側羽根部５３２の接触部５３３までの長さは挿入溝５２、５２ａの深さよりも大きい。シリンダー２０と接しており、外側羽根部５３２の外側縁端に位置する接触部５３３は丸くなっている。

前記の形状の密封リング５３、５３ａのうちの一つは、ピストン本体４１の先端側溝５２に嵌め込まれる。このとき、基底部５３０が挿入溝５２に挿入され、外側羽根部５３２の端 (ｔｉｐ)が薬物のある側を向くように嵌合される。密封リング５３の接触部５３３は、ピストン本体４１の外側に突き出してシリンダー２０の側壁３０と接することになる。このとき、基底部５３０と外側羽根部５３２との間の空間５３８は、注射液がある側の空間に開かれている。この開かれている空間５３８には薬物の圧力が伝達される。この圧力は外側羽根部５３２をシリンダー２０の側壁３０側に押圧し、密封効果を高める役割をする。また、密封リング５３の接触部５３３の形状が丸くなっており、シリンダー２０の側壁３０の屈曲にも容易に摺動することが可能である。ところで、後方の挿入凹溝５２ａに嵌め込まれる密封リング５３ａは、開かれた空間が、図２に示すように、後方を向く構成を備え、その他の構成は、前述の密封リング５３の構成と同様であると言える。このような密封リング５３、５３ａは、弾性のあるゴム材料から作製することが好ましい。

図１及び図２を参照して、気体供給ユニット６０は円筒状であり、その一端部がシリンダー２０の開放端部を介して一部挿入され、シリンダー２０と固定されている。この気体供給ユニット６０は、気体をシリンダー２０内に供給し、その気体圧力でピストン４０をシリンダー２０のヘッド部２２側にほぼ一定の速度で移動させるためのものである。かつ、気体供給ユニット６０は、本体６２と、本体６２の一端部を覆う蓋体８０とを備えている。前記本体６２は、円筒状側壁６４と、内部に位置する間仕切り壁６６とを備えている。側壁と蓋体とが外壁を形成している。本体６２の側壁６４は、シリンダー２０と蓋体８０とに挿入できるように側壁６４の両端部にそれぞれ設けられるシリンダー挿入部６４１ａ及び蓋体挿入部６４１ｂと、二つの挿入部６４１ａと６４１ｂとの間の露出部６２３とを備えている。シリンダー挿入部６４１ａと蓋体挿入部６４１ｂとは、その外壁面が露出部６２３の外壁面よりも内側に後退して形成される。シリンダー挿入部６４１ａと露出部６２３との間には、 内側に溝６４３が形成された第１の段部６２５が設けられている。シリンダー挿入部６２１の自由端部には、再び外壁面が内側に後退して形成された外壁後退部６４２ａが設けられる。蓋体挿入部６４１ｂと露出部６２３との間には、内側に溝６４３が形成された第２の段部６２６が設けられている。蓋体挿入部６４１ｂの端部には、再び外壁面が内側に後退して形成された外壁後退部６４２ｂが設けられている。

シリンダー２０と本体６２との結合は、シリンダー２０の内壁突出部３２と本体６２のシリンダー挿入部６４１ａの壁面とが接着剤によって接着されてなされる。通常、接着剤は、シリンダー挿入部６４１ａの壁面に塗布し、本体６２を押し付けて接着する。接着剤は、シリンダー２０の内壁突出部３２により押し込まれることもある。この押し込まれた接着剤は、シリンダー２０の内壁後退部３４または本体６２の段部６２５の溝６４３が形成される微小な空間３６に集められる。かつ、一部の接着剤は、本体６２の外壁後退部６４２ａとシリンダー２０の内壁突出部３２との間にも塗布される。これらの接着剤が硬化されて接着されるが、接着剤の余分が外部にはみ出すことなく、接着部分がきれいになるだけでなく、密封効果も高くなる。本体６２と蓋体８０との結合は、後で詳しく説明する。

本体６２は、側壁６４と間仕切り壁６６とにより、蓋体８０側を向く第１のキャビティー (cavity)６８と、シリンダー２０側を向く第２のキャビティー７４とに仕切られる。第１のキャビティー６８と第２のキャビティー７４とは、間仕切り壁６６の中央部に設けられた貫通孔６６０に連通される。第１のキャビティー６８には、その周りと底部とにわたって柔軟な多層の気体透過シート(sheet)７０が設けられている。このシートは気体透過性及び液体不透過性のフィルターとして機能する。このシート７０は、液体不透過性及び気体透過性のメンブレン７０１と、気体を通過させたり、保つことができ、気体の経路を形成させられる（好ましくは、合成繊維の不織布シートからなる）気体通路シート７０２と、柔軟な材料の液体及び気体不透過性フィルム７０３との三層を順に積層して形成する。第１のキャビティー６８の底と側壁とを対する側にはフィルム７０３が位置する。このフィルム７０３は、通常の軟質の透明ビニルシートを使用しても良い。前記不織布シートの代わりに、柔軟で気泡が互いに連結しているスポンジのような発泡体を使用しても良い。最外郭の接合部７０４では、好ましくは、熱を加えながら加圧して三つ層を融着する。底の中央部位置のフィルム７０３には、孔７０５が設けられている。この孔７０５は、底部の貫通孔６６０と通じるようになる。孔７０５の周りのフィルム７０３は、第１のキャビティー６８の底に付着される。

シート７０がある第１のキャビティー６８には、液体物質７２が受容されている。この液体物質７２は、人体に無害なＬ-酒石酸(C₄H₆O₆)またはクエン酸溶液であってもよい。液体状のＬ-酒石酸(C₄H₆O₆)またはクエン酸溶液は、前記シート７０の液体シール作用で下方に排出されることがない。

図１、図２、及び図７を参照して、第２のキャビティー７４には、間仕切り壁６６の中央部から突設された排気部７６と、排気部７６と側壁との間に設けられる圧力調整装置７８とが備えられる。前記排気部７６は、間仕切り壁６６の貫通孔６６０に嵌め込まれるバルブ固定用リング１１１と、貫通孔６６０に連通されたワンウェイバルブ７６０と、ワンウェイバルブ７６０と間隔を置いて取り囲むように間仕切り壁６６から突き出して内部に排気通路２２２を形成している突出壁７６２とを備える。間仕切り壁６６の貫通孔６６０は、内径が異なる第１、第２、及び第３の区間６６１、６６２及び６６３に分けられている。内径が最も大きい第１の区間６６１は、第１のキャビティー６８側に位置する。内径が最も小さい第３の区間６６３は、第２のキャビティー７４側に位置する。第１の区間６６１と第３の区間６６３との間に位置する第２の区間６６２の内径は、第１の区間６６１の内径よりは小さく、第３の区間６６３の内径よりは大きい。

ゴム材料のワンウェイバルブ７６０は、中空の円筒状であり、その一端部は開放されており、反対側の端部はその端が縮められて閉じている。開放された一端部には、円周に沿って他の部分よりも大きい外径を有する段部７６４が設けられている。段部７６４の外径及び長さは、貫通孔６６０の第２の区間６６２の内径及び長さとほぼ合致している。ワンウェイバルブ７６０の段部７６４は、貫通孔６６０の第２の区間６６２に嵌め込まれる。ワンウェイバルブ７６０は、好ましくは、ゴムから作製される。ワンウェイバルブ７６０にガスが供給されながら一定の圧力が加えられると、図７に示すように、縮められていた一端が開放され、チェックバルブの役割をすることになる。バルブ固定用リング１１１は、中心部に孔が設けられた環状となっている。バルブ固定用リング１１１の外径は、貫通孔６６０の第１の区間６６１の内径とほぼ合致し、ぴったりと嵌め込まれるように設けられる。バルブ固定用リング１１１は、第１の区間６６１に嵌め込まれ、ワンウェイバルブ７６０を固定する。

図１、図２、図３、及び図７を参照して、圧力調整装置７８は、本体６２の側壁６４から前記排気通路２２２に連通したボーア７８０に複数の挿入部材が嵌め込まれて構成される。ボーア７８０は、排気通路２２２から延びている連結通路７８２を通して第２のキャビティーと連通している。ボーア７８０の最も外側端部がある側壁６４には、ボーア７８０の外郭を取り囲む環状溝７８６が設けられている。連結通路７８２とボーア７８０との間の境界段部７８８には、後述する密封リング７９が嵌め込まれる環状凹溝７９１が設けられている。この凹溝７９１の断面形状は、四角形となっている。

図３の（ａ）及び図６を参照して、ボーア７８０の壁面７８３には、境界段部７８８からボーアの長手方向にボーアの中間部分まで延びている複数の突出支持リブ７８１が設けられている。図６に示すように、突出支持リブ７８１は、その断面が半円状となっている。突出支持リブ７８１によって後述する開閉部材７９０がガイドされる。かつ、突出支持リブ７８１によってボーア７８０の壁面７８３と開閉部材７９０との間が離隔され、気体が通る通路７８５が設けられる。一方、境界段部７８８の中央には、連結通路７８２を取り囲むようにボーア７８０側に延びている円筒状突出管２０２が設けられている。

図３の(ａ)を参照して、前記ボーア７８０に嵌め込まれる挿入部材としては、密封リング７９と、開閉部材７９０と、固定部材７９４と、弾性部材７９６と、蓋体部材７９８とを備えている。図３の(ａ)及び図４を参照して、密封リング７９は、前記凹溝７９１に嵌め込まれる基底部７８７と、開閉部材７９０に接する接触部７８９とを備えている。基底部７８７は、その断面形状が四角形となっているが、凹溝７９１に嵌め込まれる角部は、丸く成形される。これは、密封リング７９が凹溝７９１にぴったり嵌め込まれ易くなるように、凹溝７９１内の残留空気が丸い角部分に集められるようにするためである。接触部７８９は、基底部７８７から突き出して端部に行くにつれて、鋭くなる断面形状を有するように延びているが、その端部は少し丸い形状となっている。このような形状の接触部７８９に接する後述する開閉部材７９０は、接触面積が小さくなり、微小な圧力の変化にも敏感に反応することができる。

図３の(ａ)及び図５を参照して、開閉部材７９０は、円筒状外壁７９０１と、底壁７９０３と、底壁の中央から延びている円筒状内壁７９０５と、そこから延びている円錘状傾斜壁７９０７とを備えている。円筒状内壁７９０５の内側には、前記突出管２０２が受容される。円錐状傾斜壁７９０７によって円筒状内壁７９０５の内側空間は端部が塞がっている。内壁７９０５の内径は、前記突出管２０２の外径よりも少し大きい。図５及び図６を参照して、内壁７９０５の内部には、内壁７９０５の長手方向に形成された三つの突出部７９０９が設けられている(ここで、本発明では突出部を三つに制限するものではない)。突出部７９０９は、その断面が半円状であり、その端部が突出管２０２の外壁と接する。突出部７９０９によって内壁７９０５が前進され、開閉部材７９０の移動がガイドされる。かつ、突出部７９０９によって突出管２０２の外壁と内壁７９０５との間が離隔され、気体が通る通路８００が設けられる。

底壁７９０３の外側面は平坦であり、前記密封リング７９と接している。開閉部材７９０が密封リング７９と接した状態で外壁７９０１の端部側の端は、ボーア７８０の壁面の突出支持リブ７８１(図６参照)の長手方向の一方の端部に及ばない位置に置かれることになる。開閉部材７９０は、軽くて、成型の際に収縮を最小化することができる合成樹脂(例えば、テフロン（登録商標）、PEEK、PFT、PTFEなど)から作製することが好ましい。このような構成によれば、規定値以上の空気圧力が直接密封リングに加えられる前に開閉部材７９０を押し付けることができ、自然な空気の流れで開閉部材７９０を動かすことができる。かつ、開閉部材７９０の重心が中心軸線上の円錘状傾斜壁側に位置しており、左右の揺れを減らすことができ、作動が安定する。

再び、図３の（ａ）を参照して、弾性部材として圧縮コイルスプリング７９６が開閉部材７９０と後述する固定部材７９４との間に位置している。圧縮コイルスプリング７９６の一方側は、開閉部材７９０の外壁と内壁との間に、好ましくは、外壁の内側にほぼぴったりと嵌め込まれて拘束され、他方側は、固定部材７９４に嵌め込まれて拘束され、開閉部材７９０を密封リング７９側に押し付ける。

図３の(ａ)を参照して、固定部材７９４は、一端部が開放された円筒状であり、底の中央部には、孔７９９が設けられ、側壁はボーア７８０の壁面に接する。固定部材７９４は、開放された側の縁端部が内側に行くように、ボーア７８０に嵌め込まれる。その縁端は、突出支持リブ７８１の長手方向の端部と接するようにボーアの壁面と固定される。このとき、接着剤やソルベントで固定しても良いが、好ましくは、無理やり嵌め込み式の方法で嵌合する。このような方法を使用すれば、接着剤やソルベントの使用に伴い発生する可能性のある固定部材７９４の物理的特性変化が生じ難くなる。それにより、圧力調整装置７８が調整する基準圧力が変化することを防止することができ、有利となる。固定部材７９４の端部と開閉部材７９０の端部との間の間隔(すなわち、開閉部材の許容ストローク)は、閉じた状態(開閉部材が密封リングに当たった状態)で短く(例えば、１〜２mm)保持することが好ましい。これにより、開閉部材７９０の応答性が向上し、微小な空気圧も調整することが可能となる。固定部材７９４の内部には、圧縮コイルスプリング７９６を受容しているが、前記開閉部材７９０の運動の際に、コイルスプリング７９６が撓んだり引っかかったりするなど非正常的な作動を防止するために、開閉部材７９０の内壁面の仮想延長面と固定部材７９４の内壁面の仮想延長面とがほぼ合致するようにする。

図３の(ａ)を参照して、固定部材７９４の底と圧縮コイルスプリング７９６の接触面との間には、図示のように、圧力調整板１０１を備えても良い。圧力調整板１０１は、中央に孔１０２が穿たれた薄い円板である。この圧力調整板１０１によって圧縮コイルスプリング７９６の弾性力が調整される。所望の基準圧力によって複数個を重ねて使用しても良い。

蓋体部材７９８は、ボーアの外側を覆うためのものであり、蓋体部材７９８は、蓋体板７９８１と側壁７９８３とを備えている。蓋体板７９８１の中央部には、孔１０４が設けられており、側壁はボーア７８０の壁面にぴったりと嵌め込まれて接している。 蓋体板は、 その縁端部が半径方向に少し延びており、再び蓋体部材の開放端部方向に折れ曲がり、少し延びている。このような蓋体板の縁端部７９８５は、前記本体６２の側壁６４に設けられた環状溝７８６に嵌め込まれ、蓋体部材７９８が本体６２に固定される。

図１及び図２を参照して、蓋体８０は、本体６２の第１のキャビティー６８の開放部を覆っている。蓋体８０は、中央に設けられた固体物質受容部８４と、縁部の結合部８６と、これらの間を連結する平面連結部８２とを備える。受容部８４は、平面連結部８２からドーム状にほぼ丸く突き出すように壁を形成して設けられる。受容部８４の内側には受容空間が設けられている。ドーム状壁の中央には、突起８５が設けられている。蓋体８０のうち、少なくとも受容部を形成するドーム状壁は、好ましくは、人が指で力を加えると、形が変形するほどの柔軟性を有するように作製される。平面部からなる連結壁の平面連結部８２には、受容部８４内部の空き空間を覆う薄い隔壁または隔膜８３が付着される。隔壁８３は、一定の圧力によって破れることもある。この隔壁８３によって、受容部８４の内部空間８１は、液体物質７２が受容された第１のキャビティー６８と隔離された別の空間が設けられる。この空間８１には、円盤状または円筒状の固体物質８１０が受容される。

この固体物質８１０は、前記第１のキャビティー６８の液体７２と反応して気体を発生できる材料を主成分としてなる。本発明の一実施例においては、炭酸ナトリウム(Na₂CO₃)を主成分とし、少量のゼラチン及び付加的に酸と殆ど反応しない合成樹脂を含む組成物を圧縮成型して、ペレットを作製し、前記ペレットを酸と殆ど反応しない樹脂でコーティングし、前記ペレットの中央に貫通孔が形成されたペレット製剤を使用する。

図２で拡大して示された結合部８６は、周囲壁からなるが、この壁は、平面連結部８２から垂直に折り曲げられ、ほぼ受容部８４の高さほどだけ延びて形成された内側側壁８６０と、内側側壁８６０から垂直に折り曲げられ、外側方向に一部延びて形成された延長壁８６１と、延長壁８６１から垂直に折り曲げられ、平面連結部８２の位置まで延びて形成された外側側壁８６２とを備えている。外側側壁８６２の端部には、内壁が内側に後退して形成された内壁後退部８６３が設けられている。内側側壁８６０と外側側壁８６２との間の空間に前記本体６２の側壁６４が嵌め込まれて本体６２の蓋体挿入部６４１ｂの壁面と蓋体８０の外側側壁８６２とが接着剤で接着される。通常、接着剤は、本体６２のの蓋体挿入部６４１ｂの壁面に塗布し、蓋体８０を押し付けて接着する。この過程で一部の接着剤は、蓋体８０の外側側壁８６２によって押し込まれることもある。この押し込まれた接着剤は、蓋体８０の内壁後退部８６３または第２の段部６２６の溝６４３が設けられる微小な空間８６４に集められる。この空間８６４に押し込まれた接着剤も硬化するため、残っている接着剤が外部にはみ出すことなく、接着部分がきれいになるだけでなく、シール効果も高くなる。蓋体挿入部６４１ｂの端部の外壁後退部６４２ｂと蓋体８０の外側側壁８６２及び延長壁８６１との間には、「Ｌ」字状の断面形状を有する密封リング８６５が嵌め込まれる。本体６２と蓋体８０とが結合された状態で、シート７０の上端部が本体６２の側壁６４と蓋体８０の内側側壁８６０との間に設けられる区間に露出される。この部分は、固体物質８１０と液体物質７２との反応により発生した気体とシート７０とが十分に接せられる空間を提供する。

ここで、前記液体供給装置の動作を詳しく説明する。図１を参照して、ピストン４０がシリンダー２０のヘッド部２２と接した状態(この状態は図示されていない)で薬物の適当量を供給バルブ部材９２を通してシリンダー２０内に注入すると、ピストン４０が後ろに押し出されながらシリンダー２０に薬物が充填される。この状態で蓋体８０の受容部８４を押すと、図７に示すように、隔壁８３が破れながら固体物質８１０が第１のキャビティー６８の液体７２内に落とされることになる。図２及び図７を参照して、炭酸ナトリウムを主成分とする固体物質８１０とＬ-酒石酸である液体物質７２とが互いに接触すると、化学反応を起して二酸化炭素気体が発生することになり、この気体は、シート７０の気体透過性メンブレン７０１を通して移動し、フィルム７０３の孔７０５と間仕切り壁６６の貫通孔６６０を経てワンウェイバルブ７６０に流れ込む。ワンウェイバルブ７６０の縮められた端部が気体の圧力によって開放されながら、シリンダー２０内に気体が流れ込む。シリンダー２０内に流れ込んだ気体の圧力によってピストンが押し出されながら、薬物が供給される。

ここで、図３の(ａ)及び(ｂ)を参照して、圧力調整装置の作用を説明する。図３の(ａ)は、開閉部材７９０が閉じている状態である。この状態で、連結通路７８２を通してシリンダー内の気体圧力が開閉部材７９０に伝達されるが、気体の圧力が基準圧力の以下であると、圧縮コイルスプリング７９６の弾性力を乗り越えず、開閉部材７９０は、密封リング７９と接して閉じ続けることになる。もし、連結通路７８２を通して伝達される気体の圧力が基準圧力よりも大きいと、その気体は、圧縮コイルスプリング７９６の弾性力を乗り越えて、開閉部材７９０を押圧し、開閉部材７９０が密封リング７９と離れながら開放されることになる。この状態は、図３の（ｂ）に示されている。開閉部材７９０が開放されると、気体が図６に示す通路７８５を通して固定部材７９４の内部に流れ込むことになる。結局、気体は、固定部材７９４の孔７９９と蓋体部材７９８の孔１０４とを通して外部に排出され、シリンダー内の気体圧力が低下することになる。シリンダー内の気体の圧力が基準圧力に復元されると、開閉部材が閉じられ、シリンダー内の気体の圧力を保持する。このようにして、シリンダー内で一定の圧力を保持しながらピストンを一定の速度で移動させることになる。

図８及び図９は、本発明の他の実施例による圧力調整装置を示す図である。図８を参照して、この圧力調整装置は、構造の異なる開閉部材７９０ａを使用し、円筒状突出管(図３の２０２)がないことを除く他の構成は、図３に示す構成と同様である。この実施例による開閉部材７９０ａは、円筒状の外壁７９０１ａと、底壁７９０３ａと、底壁の中央から外部に延びている円筒状突起壁７９０５ａと、その円筒状突起壁７９０５ａの端部から内側に延びるように形成された円錘状傾斜壁７９０７ａとを備えている。突起壁７９０５ａの外面には長手方向に形成された三つの突出部７９０９ａが設けられている(本発明は、突出部を三つに制限するものではない)。突出部７９０９ａは、その断面が半円状であり、その端部が連結通路７８２ａの内壁と接する。突出部７９０９ａによって開閉部材７９０ａの移動がガイドされる。その他の構成は、図３の実施例と同様であり、その詳細は省略する。

図１０及び図１１は、本発明の他の実施例による気体供給ユニットの図面である。以下、図１０及び図１１を参照して、気体供給ユニット６０ｂは、本体６２ｂと、本体６２ｂの一端部を覆っている蓋体８０ｂとを備えている。本体６２ｂは、円筒状側壁６４ｂと内部に位置する間仕切り壁６６ｂとを備える。本体６２ｂは、側壁６４ｂと間仕切り壁６６ｂとにより、蓋体８０ｂ側を向く第１のキャビティー６８ｂと、シリンダー２０ｂ側を向く第２のキャビティー７４ｂとに仕切られる。第１のキャビティー６８ｂ及び第２のキャビティー７４ｂは、間仕切り壁６６ｂの中央部に設けられた貫通孔６６０ｂに連通される。第１のキャビティー６８ｂには、その周りと底部とにわたって柔軟な多層の気体透過シート７０ｂが設けられている。このシートの構成は、図２に示す実施例の構成と同様である。シート７０ｂの下部の孔６６０ｂに隣接して間仕切り壁６６ｂには凹部が設けられている。この凹部には、一つの気体透過性-液体不透過性のメンブレン７１ｂが位置している。このメンブレン７１ｂは、シート７０ｂの破損によって生じる可能性のある液体７２ｂの漏洩をさらに防止する。

図１０を参照して、第２のキャビティーの一方には、間仕切り壁６６ｂが立ち上がっており、この立ち上がり部分６７ｂにボーア６７０ｂが設けられ、ここに圧力調整装置７８ｂが取り付けられる。このボーア６７０ｂは、第２のキャビティー７４ｂと連通している。図１０に示す圧力調整装置７８ｂの構成は、図２に示す実施例の構成と同様であり、その詳細は省略する。

圧力調整装置７８ｂが設けられた位置の対向側には、外部の空気が第２のキャビティー７４ｂ側に流れ込むことはできるが、逆に、気体が流れ出すことはできない構造が設けられている。図１０を参照して、間仕切り壁６６ｂには突出したボス６５ｂが備えられる。このボス６５ｂには、ワンウェイバルブ(一方向バルブ)６５１ｂが装着される孔が設けられている。間仕切り壁６６ｂには、この孔から外部に通じる通路６５３ｂが形成されている。ワンウェイバルブ６５１ｂは、外部から第２のキャビティー７４ｂ側に空気が移動することは許容しているが、その反対方向へ気体が移動することは抑制している。注射液を充填していない状態では、ピストン(図１０では図示されていない)の後方のシリンダー２０ｂ内の空気が気温の変化によって収縮する場合、その圧力が低くなる。このとき、外部の空気が通路６５３ｂとワンウェイバルブ６５１ｂとを経て第２のキャビティー内に流れ込む。従って、シリンダー内の気体の収縮によってピストンが意図せずに後ろに押し出される危険を無くす。

さらに、図１０及び図１１を参照して、蓋体８０ｂは、本体６２ｂの第１のキャビティー６８ｂの開放部を覆っている。蓋体８０ｂは、中央に設けられた固体物質受容部８４ｂと、縁部の結合部８６ｂと、これらの間を連結する平面連結部８２ｂとを備える。受容部８４ｂは、平面連結部８２ｂから略ドーム状にほぼ丸く突き出して形成される。受容部８４ｂの内側に受容空間が設けられており、中心には突起８５ｂが設けられている。平面連結部８２ｂでは、円周方向に延びている環状の支持壁８７ｂを備えている。支持壁８７ｂの内側には、円周方向に延びている環状のグルーブ (groove) ８７０ｂが設けられている。グルーブ８７０ｂに隔壁８３ｂが嵌合される。隔壁８３ｂと平面連結部８２ｂとの間には密封リング８３１ｂが介在している。

隔壁８３ｂにより、受容部８４ｂの内部空間８１ｂは、液体物質が受容された第１のキャビティー６８ｂと隔離される。この隔離空間８１ｂには円盤状または円筒状固体物質８１０ｂが受容される。一方、固体物質８１０ｂは、弾性部材８５１ｂによって隔壁８３ｂ側に押し付けられる。弾性部材８５１ｂの一方は、突起８５ｂに固定されている。図１０に示す気体発生ユニット６０ｂの構成の中で記述していない構成は、図２に示す実施例における気体発生ユニットと同様であり、その詳細は省略する。

図１１を参照して、気体発生ユニット６０ｂの蓋体のうち、受容部８４ｂを押すと、その力によって隔壁８３ｂが蓋体８０ｂから抜け出される。このとき、固体物質が液体物質側に移動し、化学反応が起き始める。弾性部材８５１ｂは、固体物質が受容空間から完全に排出されるように助けている。

弾性部材の構成は、図２に示すような隔膜を使用する場合にも適用することができる。弾性部材が、固体物質が破れた隔膜を経て効果的に移動するようにする。

以上において説明した本発明は、上述した実施例及び添付された図面に限定されるものではない。本発明が属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲内で、様々な置換、変形及び変更が可能であると理解されるべきである。

本発明の一実施例による液体供給装置の斜視図である。 図１の液体供給装置の断面図であり、圧力調整用の各挿入部材を除いて示す図である。 (ａ)及び(ｂ)は、図１の液体供給装置における圧力調整用の各挿入部材が気体供給装置内に挿入され形成された圧力調整装置の断面図であり、(ａ)は、開閉部材が閉じた状態を示す図であり、(ｂ)は、開閉部材が開いた状態を示す図である。 図３の圧力調整装置の密封リングを切断して示す斜視図である。 図３の圧力調整装置の開閉部材を切断して示す斜視図である。 図３の(ａ)のＡ-Ａ'線に沿って切断した圧力調整装置の断面図である。 図１の液体供給装置に備えられた気体供給ユニットの作動状態を示す断面図である。 本発明の他の実施例による圧力調整装置の断面図である。 図８の圧力調整装置の開閉部材を切断して示す斜視図である。 本発明の他の実施例による気体供給ユニットの断面図である。 図１０の気体供給ユニットの作動状態を示す図である。

Claims (17)

1. 開口を有するヘッド部と、開放された後方部とを備える長いシリンダーと、
   シリンダー内に挿入され、気密を保ち、シリンダー内部空間をヘッド部側の液体受容区画と、後方部側の気体区画とに区切るピストンと、
   前記シリンダーの後方部に連結され、前記気体区画に気体を供給するように構成され、前記気体が前記気体区画に供給されるとき前記ピストンを前記ヘッド部側に移動させるための気体供給装置とを含め、
   前記気体供給装置は、外壁と、この外壁に連結された間仕切り壁とを備え、前記気体供給装置の間仕切り壁には、前記シリンダー内の気体区画と外部との間を通じるボーアが設けられ、前記気体供給装置は、そのボーアに設けられた圧力調整装置をさらに備え、
   前記ボーアは、円筒状であり、底の中央に設けられた連結通路を通じて前記気体区画と連通しており、
   前記圧力調整装置は、前記連結通路を取り囲み、前記底に固定され、端部が前記底から突き出される密封リングと、
   前記密封リングの端部と必要に応じて接触したり離れたりする接触面を有する接触壁と、前記接触壁の中央から軸方向に延びている内壁と、前記内壁の端部から前記連結通路の反対側に突き出している円錘状傾斜壁とを有し、前記ボーアの軸方向に移動する開閉部材と、
   前記開閉部材を前記密封リング側に押し付ける弾性部材とを備えることを特徴とする液体供給装置。
2. 前記シリンダーのヘッド部は、シリンダーの内側に延びている円錐台状の突出部を備え、前記突出部には開口が設けられており、前記ピストンには、前記突出部を受容できる円錐台状の溝が備えられていることを特徴とする請求項１に記載の液体供給装置。
3. 前記気体供給装置は、前記外壁と前記間仕切り壁とによって気体供給室が設けられ、前記間仕切り壁によって前記シリンダーの気体区画と前記気体供給室とが仕切られ、前記間仕切り壁には、前記気体供給室と前記気体区画とが通じる貫通孔が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の液体供給装置。
4. 前記外壁と前記シリンダーの後方端部とは嵌合され、嵌合されて接する面に環状溝が設けられることにより、
   接着剤で前記外壁と前記シリンダーの後方部とを接着する際の余分の接着剤を前記環状溝に受容することを特徴とする請求項１に記載の液体供給装置。
5. 前記外壁は、前記シリンダー内部にぴったり嵌め込まれ、接着剤で前記シリンダーの内壁と接着される挿入部と、前記シリンダーの外部に露出される露出部と、前記挿入部の外壁から外側に向いて前記露出部の外壁と連結される段部とを備え、前記挿入部と前記段部との間の角部に環状溝が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の液体供給装置。
6. 前記ボーアでは、前記連結通路を取り囲む突出管が前記底から軸方向に突き出され、前記開閉部材の内壁は、前記突出管を取り囲むことを特徴とする請求項１に記載の液体供給装置。
7. 前記突出管と前記内壁との間または前記連結通路と前記内壁との間には、互いの直線運動をガイドするガイド構造物を備えていることを特徴とする請求項６に記載の液体供給装置。
8. 前記開閉部材は、軸方向に延びている外壁を備え、前記外壁と前記ボーアとの間には、互いの直線運動をガイドするガイド構造物を備えることを特徴とする請求項１に記載の液体供給装置。
9. 前記開閉部材のストロークは、２mm以下に制限されることを特徴とする請求項１に記載の液体供給装置。
10. 前記密封リングは、前記底に設けられた溝に嵌合され、前記溝から突き出した部分は、その端部が丸くなっていることを特徴とする請求項１，請求項６乃至９の何れか１項に記載の液体供給装置。
11. 前記気体供給室は、液体物質を受容する第１の室と、前記液体物質と化学反応を起して気体を発生する固体物質を受容する第２の室とを備え、前記第１の室と前記第２の室との間には、破れられる分離構造物が設けられていることを特徴とする請求項３に記載の液体供給装置。
12. 前記第２の室には、前記固体物質を前記分離構造物側に押し付ける力を付勢する弾性部材が設けられていることを特徴とする請求項１１に記載の液体供給装置。
13. 前記分離構造物は、前記第１の室と前記第２の室との間の通路を取り囲み、環状溝が設けられた第１の隔壁と、前記第１の隔壁の環状溝にその縁端が嵌め込まれる第２の隔壁とを備えることを特徴とする請求項１１に記載の液体供給装置。
14. 前記第１の隔壁と前記第２の隔壁との間に密封リングを備えていることを特徴とする請求項１３に記載の液体供給装置。
15. 前記外壁は、別の部材からなる蓋体を備え、前記蓋体に前記第２の室が設けられることを特徴とする請求項１１乃至１４の何れか１項に記載の液体供給装置。
16. 前記蓋体は、前記外壁に嵌め込まれる周囲壁を備え、前記外壁と前記周囲壁とがお互いに嵌合されて接触する面に環状溝が設けられることにより、前記蓋体を接着剤で接着するときの余分の接着剤が集められ、受容できる接着剤受容空間が設けられていることを特徴とする請求項１５に記載の液体供給装置。
17. 前記蓋体の周囲には、周囲壁と、この周囲壁と並んで延びておりこの周囲壁と離隔される内側壁とを備えることにより、気体をフィルタリングするシートの縁端がこの周囲壁と内側壁との間に位置できるようにすることを特徴とする請求項１５に記載の液体供給装置。

Images