JP5038330B2 - 容量性近接センサを有する注入装置 - Google Patents

Description

本発明は、注入装置、即ち、薬剤を患者に注入する装置に関するものである。

注入装置は、一般に、患者の皮膚に接触する表面を有しており、この表面は、装置内部の薬剤容器に接続された針を通過させるためのスルーホールを具備している。

本発明の１つの目的は注入装置の使用及び取り扱いの安全性を向上させることにある。

このために、針を通過させるためのスルーホールを具備した表面を有しており、且つ、前述の表面への人間の皮膚の接近又は接触を検出する容量性近接センサを更に有することを特徴とする薬剤を患者に注入する注入装置が提供されている。

容量性センサは、好ましくは、前述の表面上における単なる指の接触を検出しないと共に／又は、乾燥した衣服、乾燥した綿、乾燥した皮、木材、プラスチック、金属、セラミック、ガラスなどの材料を検出しないように、設定されている。

注入装置は、センサによる検出が行われた際にのみ薬剤の注入を許容する制御ユニットを包含可能である。このようなセンサの特定の設定によれば、装置が、十分に大きなむき出しの人体のエリア、即ち、通常、注入が実行される腕などの身体のエリア上に適切に配置された際にのみ、検出が行われ、注入が許容されることになる。この結果、薬剤の偶発的な放出のリスクが低減される。

注入装置は、装置内部の退却位置と、針がスルーホールから突出する動作位置の間において針を移動させるメカニズムを更に包含可能である。好ましくは、制御ユニットにより、メカニズムは、センサによる検出が行われた際にのみ、針を退却位置から動作位置に移動可能である。この特徴は、前述のセンサの設定との組み合わせにおいて、注入装置がテーブル表面などの硬い表面上に載置されている際に、針が外部の動作位置に移動し、この結果、針が損傷し、ユーザーが負傷することを防止している。又、この特徴は、ユーザーによる注入装置の操作の際に針がユーザーの皮膚を偶発的に突き刺すリスクをも低減している。

本発明による注入装置の更に具体的な実施例は、添付の従属請求項に定義されている。

本発明のその他の特徴及び利点については、添付の図面を参照して提供されている以下の詳細な説明を参照することにより、明らかとなろう。

図１は、本発明による薬剤注入装置のハウジング１を示している。ハウジング１の底壁２は、針３ａの通過を許容するスルーホール３を有している。針３ａは、ハウジング１内部の薬剤容器３ｂに接続されている。ハウジング１内には、この針３ａと共に薬剤容器３ｂを保持し、垂直方向において移動させるべく、電気モーターを含むメカニズム３ｃも提供されており、この結果、これらの要素３ａ、３ｂは、完全にハウジング１の内部に位置する退却位置と、針３ａがスルーホール３から突出して患者の皮膚を突き刺す動作位置をとることができる。要素３ａ、３ｂ、３ｃの更なる詳細については、国際特許出願公開第ＷＯ２００５／０７７４４１号を参照されたい。

スルーホール３に隣接している底壁２の中央部分においては、底壁２の外部表面に接合されたプラスチック箔の形態の電気絶縁要素４により、第２のスルーホールが閉鎖されている。プラスチック箔４及び底壁２の外部表面は、協働し、患者の皮膚に接触することを目的とした実質的に平坦な接触表面５を定義している。プラスチック箔４は、窪んだ側部６と、３つの直線状の側部７、８、９を具備している。窪んだ側部６は、スルーホール３に隣接しており、且つ、このスルーホール３の外形の一部に沿っている。直線状の側部７、８は、協働し、コーナーを定義している。直線状の側部８、９によって定義されたコーナーは、注入装置とコンピュータの間のデータ伝送のために提供された赤外線エミッタ／レシーバ１０用の余地を残すべく、切り欠かれている。

次に図２を参照すれば、（図２に細線によって示されている）プラスチック箔４は、容量性近接センサの同一平面上に位置した２つの金属電極１２、１３を、その内部表面上に支持している。２つの電極１２、１３は、プラスチック箔４の内部表面１１に接合されており、且つ、プラスチック箔４に平行なプレーンを定義している。電極１２、１３の中の１つのもの１２は、もう１つの電極１３よりも格段に大きくなっており、即ち、前述のプレーン内の格段に大きなエリアを占有している。この大きな電極１２は、プラスチック箔４よりもわずかに小さく、且つ、プラスチック箔４の側部６〜９に対応していると共にこれらにそれぞれ平行である窪んだ側部１４及び３つの直線状の側部１５、１６、１７を有している。大きな電極１２は、窪んだ側部１４とその反対側の直線状の側部１６の間にＵ字形の凹部１８を更に定義している。小さな電極１３は、細長い形状を具備しており、且つ、Ｕ字形の凹部１８によって形成された第１電極１２の脚部１９、２０に実質的に平行な方向において、Ｕ字形の凹部１８内に配設されている。脚部１９、２０の幅ｗ１、ｗ２と、Ｕ字形の凹部１８の底部２１とこの底部２１の反対側の大きな電極１２の側部１５の間の距離ｄは、第２電極１３の幅ｗを上回っている。赤外線エミッタ／レシーバ１０用の余地を残すべく、大きな電極１２の側部１６に対応している脚部１９は、窪んだ側部１４に対応している脚部２０よりも短くなっており、且つ、Ｕ字形の凹部１８の底部２１から離れている小さな電極１３の第１直線状部分２２は、Ｕ字形の凹部１８の底部２１に近い小さな電極１３の第２直線状部分２３との関係において、窪んだ側部１４の方にオフセットされている。電気接点２４が、Ｕ字形の凹部１８の底部２１から離れている小さな電極１３の端部において小さな電極１３に接続されている。別の電極２５は、大きな電極１２に対してその側部１７において接続されている。

図３を参照すれば、２つの電極１２、１３は、それぞれ、電気接点２５、２４を介して、注入装置のハウジング１内に提供された容量性近接センサの電子回路３０に対して接続されている。電子回路３０は、２つの電極１２、１３が、協働して容量を定義し、且つ、接近する人体によって発生する前述の容量における変化を検出するように、設計されている。電極１２、１３の形状及びサイズと、特に、大きな電極１２がＵ字形の凹部１８のエリア内において小さな電極１３を取り囲んでいるという事実に起因し、電極１２、１３の間の電界は、センサの外部の、特に人間の組織の影響を容易に受けることができるように成形されている。人間の組織は、空気とは異なる誘電率を具備しているため、人間の組織が電極１２、１３に接近すると、電界によって観察される誘電率が変化することになる。この結果、電極１２、１３によって定義された容量の変化がもたらされる。計測電極である大きな電極１２（小さな電極１３は、基準電極である）の大きなサイズにより、センサの感度が更に向上している。センサの感度は、電極１２、１３の間の小さな横方向のギャップｇによって更に向上しており、このギャップは、好ましくは、小さな電極１３の幅ｗを下回っている。更には、スルーホール３の外形に沿ったその窪んだ側部１４に起因し、大きな電極１２は、ホール３に対して非常に近接した状態に配設可能であり、この結果、センサは、針３ａによって突き刺す対象である患者の皮膚のエリア上における注入装置の適切な配置を更に正確に検出可能である。

実際に、センサは、十分な容積の人間の組織が、電極１２、１３によって生成された電界に進入した際に、電極１２、１３によって定義された容量における変化を検出するべく設定されている。前述の十分な容積の人間の組織は、例えば、単なる指、特に小指と電極１２、１３の反対側の注入装置のプラスチック箔４の外部表面の接触によってセンサが起動されることがなく、その一方で、例えば、注入を実行する対象である腕などの患者の皮膚のエリアの接触によってセンサが起動されるように、決定可能である。センサが充足するべき別の条件は、特に、乾燥した（即ち、湿っていない）状態の木材、プラスチック、ガラス、金属、セラミック、並びに、乾燥した織物（乾燥した綿）及び乾燥した皮などの材料がプラスチック箔４に接触した際に、センサが起動しないというものであってよい。具体的には、設定は、乾燥した衣服を通じて人間の皮膚が検出されないというものであってよい。人間の皮膚とその他の材料の間の弁別を円滑に実行するべく、注入装置の底壁２は、皮膚接触表面５と人間の皮膚などの柔軟な物体との接触を許容しつつ、皮膚接触表面５とテーブルなどの平坦な硬い表面との接触を防止する足部３１（図１を参照されたい）を具備している。又、足部３１によれば、例えば、銅や鉄などの金属表面の環境的な影響を低減することも可能である。

センサが起動し、患者が注入ボタンを押下すると、注入装置内の制御ユニットにより、１回の分量の薬剤の患者への注入が実現することになる。前述の設定によれば、注入装置が患者の皮膚の上に適切に配置された際にのみ、センサが起動され、注入が許容されることから、本発明によるセンサは、患者の安全性を改善している。衣服や硬い表面などの望ましくないエリア上に装置が配置されている場合には、センサが起動せず、従って、注入ボタンを操作しても、薬剤は装置から放出されない。具体的には、センサが起動しない条件下において注入ボタンを操作しても、針３ａがスルーホール３から外部に移動しない。これにより、注入装置がテーブル表面などの硬い表面上に配置されている際に針を外部に移動させることによって針３ａが破損することや、注入装置を取り扱っている際にユーザーの皮膚を偶発的に突き刺すことが回避されている。

図３に示されているように、好適な実施例によれば、センサの電子回路３０は、Ｔｅｘａｓ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ ＴＬＣ５５５ＣＤＲという名称で市販されており、且つ、その出力ＯＵＴに周期的な信号を供給するべく構成されたタイマ回路３２を有している。大きな電極１２は、３０ｋΩの抵抗器Ｒ００５を介してタイマ回路３２の出力ＯＵＴに接続されており、従って、この電極は、前述の抵抗器を介して周期的な信号を受信している。小さな電極１３は、タイマ回路３２のトリガ入力ＴＲＩＧ及び閾値入力ＴＨＲＥＳに直接的に接続されている。タイマ回路３２の入力ＶＤＤ及びＲＥＳＥＴは、３．３Ｖの固定電圧に接続されている。１００ｎＦのコンデンサＣ００７は、アースに接続された第１端子と、タイマ回路３２の入力ＶＤＤ及びＲＥＳＥＴに接続された第２端子を具備している。１５０ｋΩの抵抗器Ｒ００６は、タイマ回路３２の出力ＯＵＴ及び抵抗器Ｒ００５の第１端子に接続された第１端子と、小さな電極１３及びタイマ回路３２の入力ＴＲＩＧ及びＴＨＲＥＳに接続された第２端子を具備している。１０μＦのコンデンサＣ００６は、アースに接続された第１端子と、抵抗器Ｒ００５の第２端子及び大きな電極１２に接続された第２端子を具備している。静電放電（ＥｌｅｃｔｒｏＳｔａｔｉｃ Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ：ＥＳＤ）保護のために、ツェナーダイオード回路３３も提供されている。

図３に示されている電子回路においては、タイマ回路３２によって出力される周期的信号の周波数は、２つの電極１２、１３によって形成された容量に依存している。人間の組織が、電極１２、１３によって生成された電界内に進入した際に、電極１２、１３によって形成される容量が変化し、この結果、周期的信号の周波数が変化することになる。タイマ回路３２の出力ＯＵＴに接続されたプロセッサ３４は、予め選択された閾値を周波数が下回る時点を検出している。予め選択された閾値を下回る周波数の検出は、センサの起動、即ち、物体の接近の検出に対応している。センサの起動と、これに後続する注入ボタンの操作により、制御ユニット３５は、針３ａを有する薬剤容器３ｂがその動作位置に向かって下方に移動するように、メカニズム３ｃを制御し、次いで、（図示されてはいない）薬剤を放出する別のメカニズムを通じて薬剤容器３ｂのピストンの移動を制御することにより、注入を実行する。

図４を参照すれば、本発明の代替実施例において使用される容量性近接センサは、大きな計測電極４０と、小さな基準電極４１と、を有している。計測電極４０は、図２に示されている電極１２と同一の形状を有している。基準電極４１は、折り曲げられた金属ストリップ４２の平坦な矩形部分によって形成されており、且つ、計測電極４０と同一平面上に位置していると共に、これによって取り囲まれている。計測及び基準電極４０、４１は、図２の実施例と同様に、プラスチック箔４３によって保護されている。電極４０、４１に加え、この代替実施例において使用されているセンサは、第３補償電極４４を有している。補償電極４４は、電極４０、４１から特定の距離に位置した、計測及び基準電極４０、４１によって定義されたプレーンに平行なプレーン内に配設されており、且つ、基準電極に接続されている。実際には、補償電極４４は、箔４３に平行であり、且つ、箔４３の内面上に配置された第２箔４５の内部表面上に配置されている。補償電極４４の形状は、計測電極４０の外形に実質的に対応している。

補償電極４４の目的は、容量性近接センサの電界を、皮膚の検出を実行する対象のエリアに限定することにある。従って、補償電極４４は、注入装置の取り扱い、即ち、手によって注入装置を保持する動作が、人間の皮膚上への装置の適切な配置として検出されることを防止している。又、補償電極４４は、電界を遮蔽している。これは、電池によって電力を供給されている注入装置にとって重要である。

本発明による薬剤注入装置の外観の部分斜視図であり、注入装置のいくつかの内部コンポーネントが概略的に且つ部分的に破線によって示されている部分斜視図である。 本発明による注入装置内に含まれている容量性近接センサの２つの電極の平面図である。 図２に示された電極が接続されている電子回路の図である。 本発明による注入装置に含まれる容量性近接センサの代替実施例の３つの電極を示す斜視図である。

Claims (22)

1. 針を通過させるためのスルーホールを具備した表面を有する、患者に薬剤を注入する注入装置において、
   前記表面への人間の皮膚の接近又は接触を検出する容量性近接センサを更に有し、
   前記容量性近接センサは電極を有し、前記電極の一側部は、前記スルーホールに隣接し、かつ前記スルーホールの外形の一部に沿った窪んだ形状を有している、
   ことを特徴とする注入装置。
2. 前記センサによる検出が行われた際にのみ薬剤の注入を許容する制御ユニットを更に有することを特徴とする請求項１記載の注入装置。
3. 前記装置内の退却位置と、前記針が前記スルーホールから突出する動作位置の間において前記針を移動させるメカニズムを更に有しており、前記制御ユニットは、前記センサによる検出が実行された際にのみ前記メカニズムが前記針を前記退却位置から前記動作位置に移動させることを許容していることを特徴とする請求項２記載の注入装置。
4. 前記容量性近接センサは、前記表面上における単なる指の接触が検出されないように設定されていることを特徴とする請求項１〜３の中のいずれか一項記載の注入装置。
5. 前記容量性近接センサは、乾燥した衣服を実質的に検出しないように設定されていることを特徴とする請求項１〜４の中のいずれか一項記載の注入装置。
6. 前記容量性近接センサは、乾燥した綿及び乾燥した皮のいずれをも実質的に検出しないように設定されていることを特徴とする請求項１〜５の中のいずれか一項記載の注入装置。
7. 前記容量性近接センサは、木材、プラスチック、金属、セラミック、及びガラスのいずれをも実質的に検出しないように設定されていることを特徴とする請求項１〜６の中のいずれか一項記載の注入装置。
8. 前記表面と人間の皮膚との接触を許容しつつ、前記表面と硬い表面との接触を防止するべく、前記表面上に足部が提供されていることを特徴とする請求項１〜７の中のいずれか一項記載の注入装置。
9. 前記容量性近接センサは、前記電極によって構成される第１電極と、前記第１電極との間に容量を定義している第２電極と、前記センサに対する人間の皮膚の接近に起因した前記容量における変化を検出する手段と、を有することを特徴とする請求項１〜８の中のいずれか一項記載の注入装置。
10. 前記第１及び第２電極は、実質的に同一平面上に位置しており、且つ、前記表面に平行なプレーン内に配設されていることを特徴とする請求項９記載の注入装置。
11. 前記第１及び第２電極は、絶縁要素の内部表面上に配設されており、前記絶縁要素は、前記スルーホールを具備した前記表面の少なくとも一部を定義する外部表面を具備していることを特徴とする請求項１０記載の注入装置。
12. 前記第１電極は、少なくとも部分的に前記第２電極を取り囲んでいることを特徴とする請求項９〜１１の中のいずれか一項記載の注入装置。
13. 前記第２電極は、細長い形状を具備していることを特徴とする請求項１２記載の注入装置。
14. 前記第２電極は、前記第１電極によって定義されたＵ字形の凹部内に配設されており、且つ、前記Ｕ字形の凹部によって形成された前記第１電極の脚部に実質的に平行であることを特徴とする請求項１３記載の注入装置。
15. 前記脚部の幅と、前記Ｕ字形の凹部の底部と前記底部の反対側の前記第１電極の側部の間の距離は、前記第２電極の幅を上回っていることを特徴とする請求項１４記載の注入装置。
16. 前記第１及び第２電極の間の横方向のギャップは、前記第２電極の幅を下回っていることを特徴とする請求項１３〜１５の中のいずれか一項記載の注入装置。
17. 前記第１電極は、前記第２電極よりも大きいことを特徴とする請求項１２〜１６の中のいずれか一項記載の注入装置。
18. 前記容量における変化を検出する前記手段は、周期的な信号を前記第１電極に供給する第１電子回路を有することを特徴とする請求項９〜１７の中のいずれか一項記載の注入装置。
19. 前記第１電子回路は、前記第１電極に接続された出力、トリガ入力、及び閾値入力を具備したタイマ回路であり、前記トリガ及び閾値入力は、いずれも、前記第２電極に接続されていることを特徴とする請求項１８記載の注入装置。
20. 前記周期的な信号の周波数は、前記容量に依存しており、前記容量における変化を検出する前記手段は、前記センサに対する人間の皮膚の接近に起因した前記周波数における変化を検出する第２電子回路を更に有することを特徴とする請求項１８又は１９記載の注入装置。
21. 前記第１及び第２電極によって生成された電界を既定のエリアに制限する補償電極を更に有することを特徴とする請求項９〜２０の中のいずれか一項記載の注入装置。
22. 前記補償電極は、前記第１及び第２電極によって定義されたプレーンに平行なプレーン内に配設されており、前記第２電極に接続されており、且つ、前記第１電極の外形に実質的に対応した形状を具備していることを特徴とする請求項２１記載の注入装置。

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