JP6926079B2 - 注射器 - Google Patents

Description

本発明は、注射目的物質を対象物の注射対象領域に注射する注射器に関する。

注射針の有無にかかわらず、注射器では、注射液に対して加圧を行うことで、注射液の射出が実現されるが、例えば、注射針を介することなく注射を行う無針注射器では、その加圧源として火薬が使用される場合がある（例えば、特許文献１を参照）。特許文献１に示される無針注射器では、***と火工装薬が備えられ、撃鉄が***を刺し、***が発火することで、その熱エネルギーが火工装薬に伝えられる。そして、そこで火工装薬が燃焼し注射液への加圧が行われることになる。このような火工装薬としては、ニトロセルロースをベースにした単一の火薬が使用される。

また、特許文献２には、火薬の燃焼エネルギーを利用する点火器が開示されている。当該技術では、点火器の外殻を形成するカップの周壁部分が蛇腹状に形成され、点火器内の火薬が燃焼する前においては、その蛇腹状部分は、カップの軸方向に収縮された状態となっている。そして、点火薬が燃焼すると、点火器内の圧力の上昇に伴って蛇腹部分が延伸され、以てカップの先端部分の位置がカップ軸方向に推進される。このようなカップ先端部分の推進作用を、アクチュエータの出力部として利用する形態も、特許文献２には開示されている。

特表２００４−５３２０４９号公報 米国特許第７０６３０１９号明細書

火薬の燃焼エネルギーを加圧のための動力源として使用する場合、その燃焼により生成される燃焼ガスや燃焼残渣等の燃焼生成物の影響を考慮する必要がある。例えば、注射器において注射液の加圧源として火薬を使用する場合、燃焼生成物が加圧対象である注射液等の注射目的物質に混入することは衛生上、好ましくない。

一方で、従来技術のような点火器では、火薬の燃焼により生じた燃焼生成物をカップ内に封入しながら、カップ先端部分の推進作用を利用して注射液の加圧を行うことが可能である。しかし、点火薬の燃焼に起因する内部空間の圧力に応じて点火器のカップに設けられた蛇腹部分が延伸していくことになると、蛇腹部分の延伸により点火器の内部空間の容積が増加していくことになるため、火薬の燃焼速度に影響が及ぼされ、火薬の燃焼速度が緩慢となってしまう虞がある。したがって、従来技術の点火器を注射器の加圧源として採用したとしても、点火器の内部空間の圧力上昇も緩慢となりその出力が低下するため、注射液の加圧を想定通りに行い得ない虞がある。

そこで、本発明は、上記した問題に鑑み、火薬燃焼により注射液等の注射目的物質を射出する注射器において、火薬燃焼により生成される燃焼生成物の注射目的物質への作用を抑制するとともに、注射目的物質の加圧を好適に行うことを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は、点火装置内の火薬は、圧力上昇により破壊される隔壁部材で形成される第１空間内に収容され、一方で、点火装置を収容するケースは、その内部の第２空間の圧力上昇によっても破壊されず、火薬の燃焼生成物は、その第２空間内に封入され続ける構成を採用した。その上で、ケースに延伸部が設けられることで、第２空間内の圧力上昇によりケースの一部を推進させ、アクチュエータの出力部として機能させる構成を採用した。

具体的には、本発明は、注射目的物質を注射対象領域に注射する注射器であって、軸方向に形成された貫通孔を有する注射器本体と、前記貫通孔内を摺動可能に配置されたピストン部と、前記注射器本体の先端側に配置されるシリンジ部であって、前記注射目的物質を収容可能な収容室と、前記ピストン部の摺動に伴い該収容室内の該注射目的物質を加圧するプランジャと、該プランジャにより加圧された該収容室内の該注射目的物質が流れる流路を含み、該流路の先端に形成された射出口から該注射目的物質を射出するノズル部と、を有するシリンジ部と、火薬が収容される第１空間を形成し、且つ該火薬を燃焼させると該第１空間の圧力が上昇することにより破壊されるように所定の剛性材料で形成された隔壁部材を有する点火装置と、基部が前記点火装置側で固定され且つ前記点火装置を覆って前記注射器本体内の空間に配置されるケースであって、該ケースと該点火装置の前記隔壁部材との間に第２空間を画定するとともに、該点火装置での前記火薬の燃焼により生成される燃焼生成物を該第２空間内に封入するケースと、を備える。そして、前記ケースは、前記点火装置での火薬燃焼により前記第２空間内の圧力が上昇することで、前記ケースの一部が、前記ピストンの端部であって前記プランジャに対向する端部とは反対側の所定端部に近接するように、該近接方向に延伸する延伸部と、前記ケースの一部に設けられ、前記延伸部の延伸により前記ピストンの前記所定端部を押圧する押圧部と、を有する。

本発明に係る注射器では、点火装置での火薬燃焼で生じたエネルギーがピストン部に伝って、該ピストン部が貫通孔内を摺動することになる。そして、ピストン部の摺動によりシリンジ部の収容室に収容されている注射目的物質に対してプランジャを介して圧力が加えられることで、該注射目的物質が射出口より注射器外部へ射出される。なお、火薬の燃焼によるエネルギーのピストン部への伝達については、後述の通り、ケースを介して行われ、換言すれば、ケースがこれらの燃焼エネルギーを駆動源とするアクチュエータとして作動することで、ピストン部の摺動が実現されることになる。

また、注射目的物質は、注射対象領域の内部で効能が期待される成分を含むものであり、射出エネルギーによる射出が可能であれば、注射目的物質の注射器内の収容状態や、液体やゲル状等の流体、粉体、粒状の固体等の注射目的物質の具体的な物理的形態は問われない。そして、注射目的物質には、対象物である生体の注射対象領域に送り込むべき成分が含まれ、該成分は注射目的物質の内部に溶解した状態で存在してもよく、又は該成分が溶解せずに単に混合された状態であってもよい。一例を挙げれば、送りこむべき成分として、抗体増強のためのワクチン、美容のためのタンパク質、毛髪再生用の培養細胞等があり、これらが射出可能となるように、液体、ゲル状等の流体に含まれることで注射目的物質が形成される。また注射器も、針を介して注射目的物質を注射対象領域に供給するタイプであってもよいし、針を介さずに供給するタイプであってもよい。なお、本発明の注射器では、火薬の具体的な成分については、特定の成分に限定されるものではない。

このような点火装置において火薬が燃焼すると、その燃焼生成物が隔壁部材によって形成された第１空間に拡散し、第１空間内の圧力が上昇する。ここで、隔壁部材は、第１空間の圧力が上昇すると破壊されるように所定の剛性材料で形成されており、そのため破壊されるまでの間は第1空間は実質的には変形しない。そのため、火薬が燃焼を開始してから第１空間内の圧力は速やかに上昇することが可能となる。なお、所定の剛性材料としては、好適には樹脂材料が採用できる。そして、第１空間内の圧力により隔壁部材が破壊されると、第２空間に火薬の燃焼生成物が拡散することになる。ここで、上記の通り、隔壁部材により第１空間内の圧力が速やかに上昇するため、火薬の燃焼は、途中で緩慢になることなく速やかに進行する。このことは、注射目的物質への加圧タイミングの好適な調整に資するものである。

ここで、第２空間を形成するケースは、点火装置の隔壁部材とは異なり、第２空間の圧力が上昇しても破壊することはなく、火薬の燃焼生成物は、第２空間内に封入される。また、第２空間の圧力が上昇すると、ケースが有する延伸部が延伸し、ケースの一部がピストン部の所定端部に近接し、当該ケースの一部に設けられた押圧部により当該所定端部が押圧されることになる。このようなケースの変形により、火薬の燃焼によるエネルギーが、ピストン部へ伝達されることになる。すなわち、ケースが延伸部及び押圧部を有することで、火薬の燃焼によるエネルギーを駆動源としてアクチュエータとして作動することになる。

以上より、本発明の注射器によれば、隔壁部材で形成される第１空間内で火薬が燃焼されることで、第１空間の圧力を速やかに上昇させることが容易となる。また、火薬の燃焼により延伸部が延伸し押圧部によるピストン部の押圧が行われることで注射目的物質への好適な加圧が実現される。また、この加圧過程において、火薬の燃焼生成物は、第２空間内に封入された状態が維持される。そのため、燃焼残渣等の影響、特に注射目的物質への燃焼残渣等の接触を回避することが可能となる。また、第２空間内への封入が維持されることで、火薬の燃焼により生じる騒音（燃焼騒音）が空間外部に漏れにくくなり、以て、ユーザの注射器使用の利便性が高まる。

ここで上記の注射器において、前記第２空間内に、燃焼によって所定ガスを生成するガス発生剤が収容され、前記延伸部は、前記点火装置での火薬燃焼及び前記ガス発生剤の燃焼により前記第２空間内の圧力が上昇することで、前記ケースの一部が前記近接方向に延伸するように構成されてもよい。このような構成では、火薬の燃焼により第１空間内の圧力により隔壁部材が破壊されると、第２空間に収容されているガス発生剤が火薬の燃焼生成物に晒され、受熱することで、その燃焼が開始されることになる。ここで、隔壁部材により第１空間内の圧力が速やかに上昇するため、ガス発生剤の燃焼開始も速やかに行われ、換言すれば、火薬を介したガス発生剤の燃焼タイミングを所望のタイミングに調整しやすくなる。このことは、注射目的物質への加圧タイミングの好適な調整に資するものである。

そして、ガス発生剤が燃焼開始すると、生成された所定ガスは第２空間に拡散し、第２空間内の圧力が上昇することで、延伸部が延伸し押圧部により所定端部が押圧され、以て、火薬及びガス発生剤の燃焼によるエネルギーが、ピストン部へ伝達されることになる。このような構成でも、火薬の燃焼生成物とガス発生剤による所定ガスは、第２空間内に封入される。したがって、注射目的物質への燃焼残渣等の接触を回避でき、また、火薬及びガス発生剤の燃焼により生じる騒音（燃焼騒音）を抑制できる。なお、本発明の注射器では、ガス発生剤の具体的な成分については、特定の成分に限定されるものではない。

ここで、上記の注射器において、前記延伸部は、前記注射器本体の軸方向に延在する内壁面に対向する前記ケースの側壁部において、前記点火装置での火薬燃焼前の状態において蛇腹状に折り畳まれて形成され、且つ、該点火装置での火薬燃焼により該軸方向に延伸するように構成されてもよい。このように延伸部が蛇腹状に形成されることで、第２空間の圧力上昇により折り畳まれた蛇腹部分が展開されて、ケースの一部に設けられた押圧部をピストン部の所定端面に向けて近接、推進させることが可能となる。

また、上述までの注射器において、前記ケースの一部は、該ケースの先端側の端面であって、前記ケースの先端側端面の面積は、前記ピストン部の前記所定端部の端面面積よりも大きく形成されてもよい。このような構成により、延伸部が延伸したときに、ケースの端面上に設けられた押圧部が、より確実にピストン部の所定端部に接触し、火薬等の燃焼エネルギーをピストン部に伝達することが可能となる。

なお、上述までのように、延伸部の延伸により押圧部がピストン部の所定端部を押圧する構成においては、火薬やガス発生剤の燃焼によって、押圧部が設けられているケースの一部には、比較的大きな圧力が掛かることになる。そこで、その圧力が掛かる部位の強度を高めるように、前記ケースの一部における厚さを、該一部以外の部分における該ケースの厚さよりも厚く形成してもよい。また、当該部位の補強の別法として、前記ケースの一部において、該ケースの内部又は外部に所定の厚さを有する補強板を設けてもよい。なお、補強板の所定の厚さは、ケースの一部に掛かる圧力を考慮し、押圧部による押圧が行われる際にケースが破壊されないようにするために十分な厚さとされる。

ここで、上述までの注射器において、前記点火装置での火薬燃焼前の状態において、前記押圧部は、前記ピストン部の所定端部に接触した状態となるように、前記ケースは前記注射器本体内に配置されてもよい。このような配置により、第２空間の圧力が上昇し始めると、その圧力を速やかにピストン部に伝達することが可能となる。

また、上述までの注射器は、前記点火装置での火薬燃焼により前記延伸部が最大限に延伸した状態において、前記ケースの一部と、前記注射器本体の内部空間を形成する内壁面であって、前記貫通孔の端部の近傍であり且つ該ケースの一部に対向する所定の内壁面との間に、所定の空隙が存在するように構成されてもよい。このような構成により、延伸部が最大限延伸したときに、ケースの一部が所定の内壁面に接触した状態となることを回避することができる。このことは、その最大延伸時に、ケースの一部に対して所定の内壁面から比較的大きな衝撃が掛かることを回避することができ、第２空間による燃焼生成物等の封入状態の維持に資するものである。また、別法として、上述までの注射器において、前記注射器本体の内部空間を形成する内壁面であって、前記貫通孔の端面の近傍であり且つ前記ケースの一部に対向する所定の内壁面上に緩衝部材が設けられてもよく、この場合、前記点火装置での火薬燃焼により前記延伸部が延伸すると、前記緩衝部材に接触し、該延伸部の延伸が止められることになる。このように緩衝部材を介して、ケースの一部が所定の内壁面に対して接触することで、その接触の際の衝撃を軽減することが可能となる。

本発明によれば、火薬燃焼により注射液等の注射目的物質を射出する注射器において、火薬燃焼により生成される燃焼生成物の注射目的物質への作用を抑制するとともに、注射目的物質の加圧を好適に行うことが可能となる。

本発明の実施例１に係る注射器の概略構成を示す図である。 図１に示す注射器に装着されるイニシエータ（点火装置）の概略構成を示す図である。 図１に示す注射器において、イニシエータでの火薬燃焼前の状態と燃焼後の状態（射出完了状態）を比較して示す図である。 図１に示す注射器の変形例の概略構成を示す図である。 本発明の実施例２に係る注射器において、イニシエータでの火薬燃焼前の状態と燃焼後の状態（射出完了状態）を比較して示す図である。 本発明の実施例３に係る注射器の一部を概略的に示す図である。

以下に、図面を参照して本発明の実施形態に係る注射器として、針のない無針注射器１（以下、単に「注射器１」という）を例に挙げて説明する。なお、以下の実施形態の構成は例示であり、本発明はこれらの実施の形態の構成に限定されるものではない。

図１（ａ）は注射器１の断面図であり、図１（ｂ）は注射器１を、注射液を射出するノズル部９側から見た図である。なお、本願の以降の記載においては、注射器１によって対象物の注射対象領域に注射される注射目的物質を「注射液」と総称する。しかし、これには注射される物質の内容や形態を限定する意図は無い。注射目的物質では、注射対象領域の一例である皮膚構造体に届けるべき成分が溶解していても溶解していなくてもよく、また注射目的物質も、加圧することでノズル部９から皮膚構造体に対して射出され得るものであれば、その具体的な形態は不問であり、液体、ゲル状、粉末状等様々な形態が採用できる。

ここで、注射器１は、注射器本体２を有しており、注射器本体２の先端側にシリンジ部５が配置されている。また、注射器本体２の他方の端部には後述する点火装置であるイニシエータ２０が配置されている。イニシエータ２０の例について図２に基づいて説明する。なお、図２の上段（ａ）は、火薬燃焼が行われる前のイニシエータ２０の状態（以下、「点火前状態」という）を表し、下段（ｂ）は、火薬燃焼が終了したイニシエータ２０の状態を表している。

ここで、イニシエータ２０は電気式の点火装置であり、表面が樹脂製の絶縁カバーで覆われたカップ２１（本発明に係る隔壁部材に相当）によって、火薬２２を配置するための空間２９（本発明に係る第１空間に相当する）が該カップ２１内に画定される。そして、その空間に金属ヘッダ２４が配置され、その上面に筒状のチャージホルダ２３が設けられている。該チャージホルダ２３によって火薬２２が保持される。この火薬２２の底部には、片方の導電ピン２８と金属ヘッダ２４を電気的に接続したブリッジワイヤ２６が配線されている。なお、二本の導電ピン２８は非電圧印加時には互いが絶縁状態となるように、絶縁体２５を介して金属ヘッダ２４に固定される。さらに、絶縁体２５で支持された二本の導電ピン２８が延出するカップ２１の開放口は、樹脂カラー２７によって導電ピン２８間の絶縁性を良好に維持した状態で保護されている。

このように構成されるイニシエータ２０においては、外部電源によって二本の導電ピン２８間に電圧印加されるとブリッジワイヤ２６に電流が流れ、それにより火薬２２が燃焼する。ここで、カップ２１と樹脂カラー２７とにより形成された密閉空間である空間２９に密封されている火薬２２は、その燃焼の初期段階においては、空間２９の密閉状態が維持されたまま燃焼される。ここで、カップ２１は、樹脂材料で形成されており一定の剛性強度を有している。そのため、そして、空間２９の圧力が所定の圧力に達するまではその形状は概ね維持されるが、当該圧力が所定の圧力を超えると、図２（ｂ）に示すようにカップ２１の底面部（チャージホルダ２３の開口部に対向する部位）が破壊される。すなわち、カップ２１の底面部が、空間２９と後述の燃焼室３４とを連通するように開口する。このとき、火薬２２の燃焼による燃焼生成物は、上述した破壊により生じたカップ２１の開口部から燃焼室３４に噴出されることになる。

なお、注射器１において用いられる火薬２２として、好ましくは、ジルコニウムと過塩素酸カリウムを含む火薬（ＺＰＰ）、水素化チタンと過塩素酸カリウムを含む火薬（ＴＨＰＰ）、チタンと過塩素酸カリウムを含む火薬（ＴｉＰＰ）、アルミニウムと過塩素酸カリウムを含む火薬（ＡＰＰ）、アルミニウムと酸化ビスマスを含む火薬（ＡＢＯ）、アルミニウムと酸化モリブデンを含む火薬（ＡＭＯ）、アルミニウムと酸化銅を含む火薬（ＡＣＯ）、アルミニウムと酸化鉄を含む火薬（ＡＦＯ）、もしくはこれらの火薬のうちの複数の組合せからなる火薬が挙げられる。これらの火薬は、点火直後の燃焼時には高温高圧のプラズマを発生させるが、常温となり燃焼性生物が凝縮すると気体成分を含まないために発生圧力が急激に低下する特性を示す。なお、これら以外の火薬を点火薬として用いても構わない。

また、図１に戻ると、注射器１においてイニシエータ用キャップ１４は、イニシエータ２０の外表面に引っ掛かるように断面が鍔状に形成され、且つ注射器本体２に対してネジ固定される。これにより、イニシエータ２０は、イニシエータ用キャップ１４によって注射器本体２に対して固定され、以てイニシエータ２０での点火時に生じる圧力で、イニシエータ２０自体が注射器本体２から脱落することを防止できる。

また、注射器本体２の内部のイニシエータ２０側には、その軸方向に延在する内部空間である空間３１が形成されており、また、注射器本体２の内部のシリンジ部５側には、同じようにその軸方向に延在する内部空間である貫通孔３２が形成されている。空間３１と貫通孔３２は、注射器本体２の内部において連続して配置される内部空間でもある。

また、注射器本体２の先端側に設けられたシリンジ部５は、注射液ＭＬを収容する収容室３３を内部に有するシリンジ部本体１１と、注射液が流れる流路が形成されたノズル部９と、ノズル部９が設けられたノズルホルダー１０を有している。ノズルホルダー１０は、ガスケット１３を挟んでホルダー用キャップ１２によってシリンジ部本体１１に取り付けられている。また、シリンジ部本体１１は、注射器本体２の端部に対して螺合されて取り付けられており、その取付状態において注射器本体２内の貫通孔３２と、シリンジ部本体１１内の収容室３３とは連続した空間となる。なお、その取付状態では、注射液ＭＬは、プランジャ７によって収容室３３内に液密に収容されており、このプランジャ７が貫通孔３２側に露出した状態となっている。ここで、プランジャ７は、収容室３３内を摺動可能に配置され、さらに、摺動することにより注射液ＭＬを加圧し、ノズル部９からの注射液の射出が行われることになる。また、プランジャ７は、円滑に収容室３３内を摺動できるように、表面にシリコンオイルを薄く塗布したゴム部材により形成される。

なお、ノズル部９は、ノズルホルダー１０に一つ形成されてもよく（図１（ｂ）参照）、または、複数形成されてもよい（図１（ｃ）参照）。複数のノズル部が形成される場合には、各ノズルに対して解放された注射液ＭＬが可及的に均等に送り込まれるように、各ノズル部に対応する流路が形成される。さらに、複数のノズル部９が形成される場合には、図１（ｃ）に示すように、注射器１の中心軸の周囲に等間隔で各ノズル部が配置されるのが好ましい。また、ノズル部９の流路径は、貫通孔３２の内径よりも細くなるように構成されている。これにより、射出時の注射液の射出圧力を好適に上昇させることができる。

次に、注射器本体２内の貫通孔３２には、金属製のピストン６が配置され、該ピストン６は、貫通孔３２内を摺動可能に保持されている。ピストン６は、貫通孔３２の軸方向に沿って延在する概ね軸状に形成され、空間３１側の端部（以下、「第１端部」という）６ａと、シリンジ部５側の端部、すなわちシリンジ部５に配置されるプランジャ７に接触する端部（以下、「第２端部」という）６ｂとを有し、また、ピストン６が貫通孔３２内を円滑に摺動できるようにピストン６の周囲にＯリング６ｃが配置されている。

ここで、ピストン６の第１端部６ａに向かって延伸される延伸ケース８が、その鍔部８ａで注射器本体２のイニシエータ２０側の端部２ａの端面に固定され、該延伸ケース８はイニシエータ２０のカップ２１を覆って注射器本体２内の空間３１に配置されている。そして、延伸ケース８とイニシエータ２０のカップ２１の外表面とによって密閉空間である燃焼室３４（本発明に係る第２空間に相当する）が形成される。更に、燃焼室３４内には、燃焼により所定ガスを生成するガス発生剤４０が配置されている。ガス発生剤４０の一例としては、ニトロセルロース９８質量％、ジフェニルアミン０．８質量％、硫酸カリウム１．２質量％からなるシングルベース無煙火薬が挙げられる。また、エアバッグ用ガス発生器やシートベルトプリテンショナ用ガス発生器に使用されている各種ガス発生剤を用いることも可能である。

ガス発生剤４０は、イニシエータ２０での火薬２２の燃焼により、カップ２１の開口部から燃焼室３４内に流れ込んできたその燃焼生成物に晒されることで燃焼され、以て所定ガスが生成される。なお、延伸ケース８は、ガス発生剤４０による燃焼室３４内の圧力によっても破壊されない程度に十分な強度を有している。そのため、火薬２２による燃焼生成物、及びガス発生剤４０による所定ガスは、延伸ケース８内に封入された状態が維持される。このようなガス発生剤４０は、燃焼時に発生した所定ガスは常温においても気体成分を含むため、発生圧力の低下率は小さい。さらに、ガス発生剤４０の燃焼時の燃焼完了時間は、上記火薬２２と比べて極めて長いが、燃焼室３４内に配置されるときのガス発生剤４０の寸法や大きさ、形状、特に表面形状を調整することで、ガス発生剤４０の燃焼完了時間を変化させることが可能である。このようにガス発生剤４０の量や形状、配置を調整することで、燃焼室３４内での発生圧力を適宜調整できる。

また、延伸ケース８は概ね中空柱状の形状を有しており、延伸ケース８のピストン６側の底部（本発明に係る押圧部に相当し、以下、「押圧底部」という）８ｂは、イニシエータ２０の点火前状態において、ピストン６の第１端部６ａに接触した状態で、注射器本体２の内部に配置されている。更に、注射器本体２の内壁面、すなわち空間３１の内壁面に対向する延伸ケース８の側壁部には、火薬２２の燃焼時にカップ２１の開口部から噴出される燃焼生成物、及びに当該燃焼物により燃焼されるガス発生剤４０から発生する所定ガスに起因する、燃焼室３４における圧力上昇により、ピストン６の第１端部６ａに向かって延伸される、蛇腹部８ｃ（本発明に係る延伸部に相当する）が設けられている。そして、点火前状態においては、蛇腹部８ｃはピストン６の第１端部６ａに向かって延伸可能に折りたたまれた状態で配置されている。なお、イニシエータ２０での火薬燃焼による延伸ケース８の動作については後述する。また、延伸ケース８の側壁部であって蛇腹部８ｃが設けられていない部分、すなわち延伸しない部分については、非延伸部８ｄと称する。

このように構成される注射器１では、イニシエータ２０において火薬２２が燃焼されると燃焼生成物が生成されるとともにイニシエータ２０内の圧力が上昇する。そして、当該圧力が上記の所定の圧力に到達すると、カップ２１の底面部が破壊されて、燃焼生成物が延伸ケース８とカップ２１との間に形成された燃焼室３４内に放出されるとともに、その燃焼生成物に晒されたガス発生剤４０が燃焼され、所定ガスが発生することになる。なお、燃焼生成物と所定ガスは燃焼室３４内に封入されるため、所定ガスの発生に伴い、燃焼室３４内の圧力が上昇することになる。これにより蛇腹部８ｃが延伸することで、押圧底部８ｂがピストン６の第１端部６ａを押圧することになる。この結果、燃焼室３４の圧力エネルギーがピストン６へと伝達され、以て収容室３３内の注射液が加圧されることになる。ここで、イニシエータ２０においては、カップ２１が破壊されるまでは、従来技術のように火薬燃焼が行われる空間の容積が拡大することによって空間２９内の圧力上昇が阻害されることがないため、カップ２１の大きな変形はなく燃焼性生成物は空間２９内に留まり、以てイニシエータ２０内の圧力が速やかに所定の圧力まで上昇する。このことは、燃焼生成物を燃焼の起点とするガス発生剤４０において、その燃焼タイミングを適切に調整可能であることを意味する。すなわち、イニシエータ２０内の圧力を速やかに上昇させることで、カップ２１の底面部の破壊を介してガス発生剤４０に燃焼生成物を供給するタイミングを、注射対象領域への注射液の射出に適した所望のタイミングに調整できることを意味する。

ここで、イニシエータ２０の火薬２２の燃焼を起点として注射液の射出が行われる状態、すなわち、延伸ケース８の延伸動作により実行される、注射器１における注射液の射出状態について図３に基づいて説明する。図３は、上段に点火前状態の注射器１の構成を示し、下段には火薬２２の燃焼により注射液の射出が完了した状態（以下、「射出完了状態」という）の注射器１の構成を示している。図３における点火前状態及び射出完了状態の比較においては、延伸ケース８の鍔部８ａでの注射器本体２に固定される面に位置を揃えて、注射器１の軸方向に両状態を並べて表示している。

更に、燃焼前状態においては、延伸ケース８の押圧底部８ｂの位置はＸ１で表示される。また、このときのプランジャ７の位置はＰ１で表示されている。ここで、火薬２２が燃焼し上述したようにカップ２１が破壊されると、燃焼室３４内に燃焼生成物が拡散しガス発生剤４０が燃焼されることで、燃焼室３４内の圧力が上昇する。上述したように延伸ケース８の蛇腹部８ｃはピストン６の第１端部６ａに向かって延伸可能に折りたたまれた状態で配置されている。そこで、燃焼室３４内の圧力上昇によって該蛇腹部８ｃがピストン６の第１端部６ａに向かって延伸される。このとき、押圧底部８ｂが、ピストン６の第１端部６ａを押圧する。したがって、押圧底部８ｂが接触するピストン６の第１端部６ａの端面は、火薬２２及びガス発生剤４０の燃焼エネルギーを受ける端面となる。なお、押圧底部８ｂの面積は、第１端部６ａの面積より大きくなるように設計されている。このため、蛇腹部８ｃが延伸したときに、押圧底部８ｂが、より確実にピストン６の第１端部６ａに接触し、上記燃焼エネルギーをピストン６に伝達することが可能となる。

押圧底部８ｂの押圧により、ピストン６が貫通孔３２内を摺動していくことになる。そして、ピストン６が摺動していくと、プランジャ７が注射液ＭＬを押圧し、その結果、注射液ＭＬはノズル部９より注射対象領域に対して射出されることになる。ここで、注射液ＭＬの射出が完了した射出完了状態では、図３の下段に示すように押圧底部８ｂがピストン６の第１端部６ａの端面と接触しているが、プランジャ７がノズル部９が形成されているノズルホルダー１０の内壁面に当接しているため、ピストン６の摺動は制限されている。この状態における押圧底部８ｂの位置は射出位置とされＸ２で表示されており、プランジャ７の位置がＰ２で表示されている。

このように注射器１では、火薬２２の燃焼の過程において、延伸ケース８の押圧底部８ｂは、燃焼前状態の始動位置Ｘ１から射出完了状態の射出位置Ｘ２へと移動することになる。この押圧底部８ｂの移動による移動距離（Ｘ２−Ｘ１）は、注射液ＭＬの射出のためのプランジャ７の移動距離（Ｐ２−Ｐ１）に相当する。そして、この移動の過程において、延伸ケース８は火薬２２の燃焼により生成された燃焼生成物及びガス発生剤４０の燃焼により生成された所定ガスを燃焼室３４に封入したまま、蛇腹部８ｃが延伸されて押圧底部８ｂが移動し、射出完了状態においても該燃焼生成物は燃焼室３４に封入されている。このように延伸ケース８が燃焼生成物を封入し続けることによって、燃焼生成物等の注射液ＭＬへの作用を抑制することができる。さらに、注射器１では、火薬２２の燃焼、及びガス発生剤４０の燃焼により発生する燃焼圧力は主に延伸ケース８を加振することになるので、注射器本体２が加振され難くなり、注射器本体２からの振動や騒音が低減される。

また、延伸ケース８は、射出完了状態、すなわち、延伸ケース８が最大限延伸した状態においても、注射器本体２内の空間３１を画定し貫通孔３２の端部の近傍にある内壁面３１ａに対して所定の隙間ΔＤを有するように構成される。なお、図３において、内壁面３１ａの位置はＸ３で表され、所定の隙間ΔＤは、射出完了状態での押圧底部８ｂの位置Ｘ２と内壁面３１ａの位置Ｘ３との間に存在する。すなわち、貫通孔３２の軸方向における、燃焼前状態の押圧底部８ｂと前記内壁面における該押圧底部８ｂと対向する面である面３１ａとの距離が、押圧底部８ｂの移動による移動距離（Ｘ２−Ｘ１）より大きくなるように設定される。その結果、延伸ケース８は内壁面３１ａに対して衝突することがなくなるので、該延伸ケース８が破損し難くなり、燃焼生成物等の好適な封入が図られる。また、延伸ケース８が内壁面３１ａに対して衝突することによる注射器本体２の加振が抑制されるので、注射器本体２からの振動や騒音が低減される。

このように、本実施例に係る注射器１は、燃焼生成物及び所定ガスの注射液ＭＬへの作用を抑制するとともに、注射液ＭＬの加圧を好適に行うことを可能とする。

＜変形例＞
上記実施例では、燃焼前状態において、押圧底部８ｂがピストン６の第１端部６ａに接触した状態で、延伸ケース８が注射器本体２内に配置されているが、その態様に代えて、図４に示すように、燃焼前状態において、押圧底部８ｂがピストン６の第１端部６ａからに離間した状態で、延伸ケース８が注射器本体２内に配置されてもよい。図４に示す構成では、燃焼前状態における押圧底部８ｂと第１端部６ａとの離間距離はΔＬで表されている。このように離間距離ΔＬが確保されている形態であっても、燃焼室３４内の圧力上昇に伴う蛇腹部８ｃの延伸により、押圧底部８ｂは第１端部６ａに接触しそれ以降はピストン６を押圧することになる。このような場合でも、延伸ケース８が最大限延伸したときに、押圧底部８ｂは内壁面３１ａに接触しない状態であることが好ましい。

また、上記実施例では、燃焼室３４内にガス発生剤４０が収容されているが、その態様に代えて燃焼室３４内にガス発生剤４０が収容されていない場合であっても、イニシエータ２０においては、カップ２１が破壊されるまでは、火薬燃焼が行われる空間の容積が拡大することによって空間２９内の圧力上昇が阻害されることがないため、イニシエータ２０内の圧力が速やかに所定の圧力まで上昇する。この結果、火薬２２の燃焼エネルギーを効果的に発生させ、それを速やかにピストン６に伝達でき、注射液ＭＬの加圧を好適に行うことが可能となる。また、同時に、延伸ケース８により燃焼生成物は封入され続けるため、燃焼生成物の注射液ＭＬへの作用や燃焼騒音を抑制できる。

本発明の注射器１の第２の実施例について、図５に基づいて説明する。なお、図５は、図３と同様に、上段に点火前状態の注射器１の構成を示し、下段には射出完了状態の注射器１の構成を示している。なお、両状態の比較表示については、図３と同様である。本実施例の注射器１では、空間３１の内壁面３１ａ上に、弾性材料で形成された緩衝部材４１が設置されている。

イニシエータ２０での火薬２２の燃焼、ガス発生剤４０の燃焼が発生すると、蛇腹部８ｃが延伸する。これにより押圧底部８ｂが第１端部６ａを介してピストン６を押圧していく。ここで、蛇腹部８ｃが完全に延伸したときに、又は、完全に延伸する前に、押圧底部８ｂが緩衝部材４１を介して内壁面３１ａに接触することで蛇腹部８ｃの延伸が阻害されることになる。これにより、延伸ケース８を介したピストン６に対する押圧作用が停止されることになる。このような構成でも、上記の第１実施例と同様に、燃焼生成物及び所定ガスの注射液ＭＬへの作用を抑制するとともに、注射液ＭＬの加圧を好適に行うことが可能となる。更に、押圧底部８ｂは、緩衝部材４１に接触することにより、その接触時に内壁面３１ａ側から受ける衝撃を軽減できるため、延伸ケース８が破損し難くなり、燃焼生成物等の好適な封入が図られるとともに、衝突することによる注射器本体２の加振が抑制されるので、注射器本体２からの振動や騒音が低減される。

本発明の注射器１の第３の実施例について説明する。上記の通り、本発明の注射器１では、延伸ケース８が延伸することでピストン６が押圧される。そのため、燃焼室３４内における火薬２２の燃焼生成物及びガス発生剤４０の所定ガスの封入状態を好適に維持するために、延伸ケース８の押圧底部８ｂにはピストンへの伝達エネルギーが作用することを考慮し、押圧底部８ｂの強度を高めることが好ましい。そこで、押圧底部８ｂのケース厚さを、延伸ケース８の側壁部のうち非延伸部８ｄのケース厚さより厚く形成してもよい。

また、別法として、図６に示すように、押圧底部８ｂの強度向上のために、押圧底部８ｂの外表面上に、また、内表面上に所定の厚さを有する補強板４２を設けてもよい。補強板４２は、延伸ケース８と同じ材料で形成されてもよく、補強に好適な別材料であってもよい。また、補強板４２の所定の厚さは、延伸ケース８の破壊が抑制できる程度に補強板４２に強度を付与する厚さとされる。

＜その他の実施例＞
本発明に係る注射器１によれば、上述した注射液を皮膚構造体に注射する場合以外にも、例えば、ヒトに対する再生医療の分野において、注射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ことが可能となる。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、注射器１により注射することが可能である。より具体的には、上記播種すべき細胞を含む液（細胞懸濁液）を、収容室３３に収容し、それに対して加圧することで、移植される部位に所定の細胞を注射、移植する。

さらには、特表２００７−５２５１９２号公報に記載されているような、細胞や足場組織・スキャフォールド等へのＤＮＡ等の送達にも、本発明に係る注射器１を使用することができる。この場合、針を用いて送達する場合と比較して、本発明に係る注射器１を使用した方が、細胞や足場組織・スキャフォールド等自体への影響を抑制できるためより好ましいと言える。

さらには、各種遺伝子、癌抑制細胞、脂質エンベロープ等を直接目的とする組織に送達させたり、病原体に対する免疫を高めるために抗原遺伝子を投与したりする場合にも、本発明に係る注射器１は好適に使用される。その他、各種疾病治療の分野（特表２００８−５０８８８１号公報、特表２０１０−５０３６１６号公報等に記載の分野）、免疫医療分野（特表２００５−５２３６７９号公報等に記載の分野）等にも、当該注射器１は使用することができ、その使用可能な分野は意図的には限定されない。

１・・・・注射器
２・・・・注射器本体
５・・・・シリンジ部
６・・・・ピストン
６ａ・・・・第１端部
７・・・・プランジャ
８・・・・延伸ケース
８ｂ・・・・押圧底部
８ｃ・・・・蛇腹部
９・・・・ノズル部
１０・・・・ノズルホルダー
１１・・・・シリンジ部本体
２０・・・・イニシエータ
２１・・・・カップ
２２・・・・火薬
３１・・・・空間
３１ａ・・・・内壁面
３２・・・・貫通孔
３３・・・・収容室
３４・・・・燃焼室
４０・・・・ガス発生剤
４１・・・・緩衝部材
４２・・・・補強板

Claims (8)

1. 注射目的物質を注射対象領域に注射する注射器であって、
   軸方向に形成された貫通孔を有する注射器本体と、
   前記貫通孔内を摺動可能に配置されたピストン部と、
   前記注射器本体の先端側に配置されるシリンジ部であって、前記注射目的物質を収容可能な収容室と、前記ピストン部の摺動に伴い該収容室内の該注射目的物質を加圧するプランジャと、該プランジャにより加圧された該収容室内の該注射目的物質が流れる流路を含み、該流路の先端に形成された射出口から該注射目的物質を射出するノズル部と、を有するシリンジ部と、
   火薬が収容される第１空間を形成し、且つ該火薬を燃焼させると該第１空間の圧力が上昇することにより破壊されるように所定の剛性材料で形成された隔壁部材を有する点火装置と、
   基部が前記点火装置側で固定され且つ前記点火装置を覆って前記注射器本体内の空間に配置されるケースであって、該ケースと該点火装置の前記隔壁部材との間に第２空間を画定するとともに、該点火装置での前記火薬の燃焼により生成される燃焼生成物を該第２空間内に封入するケースと、
   を備え、
   前記ケースは、
   前記点火装置での火薬燃焼により前記第２空間内の圧力が上昇することで、前記ケースの一部が、前記ピストンの端部であって前記プランジャに対向する端部とは反対側の所定端部に近接するように、該近接方向に延伸する延伸部と、
   前記ケースの一部に設けられ、前記延伸部の延伸により前記ピストンの前記所定端部を押圧する押圧部と、
   を有し、
   前記ケースの一部は、該ケースの先端側の端面であって、
   前記ケースの先端側端面の面積は、前記ピストン部の前記所定端部の端面面積よりも大きく形成される、
   注射器。
2. 前記第２空間内に、燃焼によって所定ガスを生成するガス発生剤が収容され、
   前記延伸部は、前記点火装置での火薬燃焼及び前記ガス発生剤の燃焼により前記第２空
   間内の圧力が上昇することで、前記ケースの一部が前記近接方向に延伸する、
   請求項１に記載の注射器。
3. 前記延伸部は、前記注射器本体の軸方向に延在する内壁面に対向する前記ケースの側壁部において、前記点火装置での火薬燃焼前の状態において蛇腹状に折り畳まれて形成され、且つ、該点火装置での火薬燃焼により該軸方向に延伸する、
   請求項１又は請求項２に記載の注射器。
4. 前記ケースの一部における厚さは、該一部以外の部分における該ケースの厚さよりも厚く形成される、
   請求項１から請求項３の何れか１項に記載の注射器。
5. 前記ケースの一部において、該ケースの内部又は外部に所定の厚さを有する補強板が設けられる、
   請求項１から請求項３の何れか１項に記載の注射器。
6. 前記点火装置での火薬燃焼前の状態において、前記押圧部は、前記ピストン部の所定端部に接触した状態となるように、前記ケースは前記注射器本体内に配置される、
   請求項１から請求項５の何れか１項に記載の注射器。
7. 前記点火装置での火薬燃焼により前記延伸部が最大限に延伸した状態において、前記ケースの一部と、前記注射器本体の内部空間を形成する内壁面であって、前記貫通孔の端部の近傍であり且つ該ケースの一部に対向する所定の内壁面との間に、所定の空隙が存在するように構成される、
   請求項１から請求項６の何れか１項に記載の注射器。
8. 注射目的物質を注射対象領域に注射する注射器であって、
   軸方向に形成された貫通孔を有する注射器本体と、
   前記貫通孔内を摺動可能に配置されたピストン部と、
   前記注射器本体の先端側に配置されるシリンジ部であって、前記注射目的物質を収容可能な収容室と、前記ピストン部の摺動に伴い該収容室内の該注射目的物質を加圧するプランジャと、該プランジャにより加圧された該収容室内の該注射目的物質が流れる流路を含み、該流路の先端に形成された射出口から該注射目的物質を射出するノズル部と、を有するシリンジ部と、
   火薬が収容される第１空間を形成し、且つ該火薬を燃焼させると該第１空間の圧力が上昇することにより破壊されるように所定の剛性材料で形成された隔壁部材を有する点火装置と、
   基部が前記点火装置側で固定され且つ前記点火装置を覆って前記注射器本体内の空間に配置されるケースであって、該ケースと該点火装置の前記隔壁部材との間に第２空間を画定するとともに、該点火装置での前記火薬の燃焼により生成される燃焼生成物を該第２空間内に封入するケースと、
   を備え、
   前記ケースは、
   前記点火装置での火薬燃焼により前記第２空間内の圧力が上昇することで、前記ケースの一部が、前記ピストンの端部であって前記プランジャに対向する端部とは反対側の所定端部に近接するように、該近接方向に延伸する延伸部と、
   前記ケースの一部に設けられ、前記延伸部の延伸により前記ピストンの前記所定端部を押圧する押圧部と、
   を有し、
   前記注射器本体の内部空間を形成する内壁面であって、前記貫通孔の端面の近傍であり
   且つ前記ケースの一部に対向する所定の内壁面上に緩衝部材が設けられ、
   前記点火装置での火薬燃焼により前記延伸部が延伸すると、前記緩衝部材に接触し、該延伸部の延伸が止められる、
   注射器。

Images