JP7345905B2 - 無針注射器 - Google Patents

Description

本発明は、無針注射器に係り、より詳細には、注射針なしにも、薬物を高速で繰り返して注射することができる無針注射器に関する。

一般的に、注射器は、薬液を生物体の組織の中に注射する器具である。注射器は、体内に刺す針（Ｎｅｅｄｌｅ）と、薬液が収容される注射筒と、注射筒の内部で往復運動し、前記針で薬液を押し込むピストンで構成される。針には、穴が開いており、注射する時、薬物を注入させる。

最近、注射器の針に対する恐怖心を解消し、針による感染を予防するために、針のない注射器についての研究開発が活発になっている。
しかし、従来の無針注射器は、所定量の薬物を皮膚の一箇所のみに一回に注入するように構成されるために、皮膚組織の損傷などが発生する恐れがある。
また、１回注入後、再装填などの不便さが伴うために、皮膚美容などの分野で広い面積の皮膚に均一に複数回薬物の注入に使えない限界がある。

本発明の目的は、少量の薬物を高速で繰り返して注入して、より広い面積の皮膚に均一に注射することができる無針注射器を提供することである。

本発明による無針注射器は、中空状に形成されたボディー；前記ボディーの外周面に巻かれたソレノイドコイル；前記ボディーの開口された前面に連通されるように結合され、薬物が収容される薬物収容部と、前記薬物収容部に収容された薬物を前側に吐き出すノズル部と、が形成されたシリンダー；前記ボディーの内部に長手方向に長く挿入され、前記ソレノイドコイルに電流印加時に発生する磁力によって前進移動する運動磁性体；前記ボディーの内部で前記運動磁性体よりも前側に挿入されて、前記ボディーと前記シリンダーとを貫通するように備えられて、前記運動磁性体の前進移動時に、前記運動磁性体が加える衝撃力によって前進移動して、前記薬物収容部内の薬物を前記ノズル部に加圧するピストン；前記運動磁性体と前記ピストンとの間に備えられて、前記運動磁性体が後退移動する方向に前記運動磁性体に弾性力を付与する運動磁性体用弾性部材；前記ノズル部と前記薬物収容部との間の連通ホールを開閉するように備えられて、前記ピストンの前進移動時に、前記薬物収容部から薬物によって加えられる油圧によって押されて、前記連通ホールを開放し、前記油圧の解除時に弾性復元されて、前記連通ホールを遮蔽するノズル部開閉弁；前記ソレノイドコイルに既定の周期で電流の供給と遮断とを繰り返して、前記ピストンの前進移動と後退移動とを繰り返す進退駆動手段；を含み、前記進退駆動手段は、前記ピストンの前進移動時に、前記ソレノイドコイルに電流を供給して、前記運動磁性体を前進移動させ、前記ピストンの後退移動時に、前記ソレノイドコイルに電流を遮断することを繰り返す電流供給部；前記電流供給部の電流供給遮断時に、前記ピストンが後退する方向に前記ピストンに弾性力を付与するピストン用弾性部材；を含む。

前記電流供給部は、前記ソレノイドコイルに既定の第１設定時間の間に電流を印加した後、電流を遮断し、前記運動磁性体の質量は、１００ｇ以下であり、前記第１設定時間は、２５０ｍｓ以下に設定される。

前記運動磁性体用弾性部材は、前記運動磁性体の前進移動時に圧縮され、前記運動磁性体が後退移動する方向に前記運動磁性体に弾性力を付与する第１コイルバネを含む。
前記ピストンは、前記シリンダーの内部に位置する前側部の外周面から半径方向に突出した第１フランジ部が形成され、前記ピストン用弾性部材は、前記ピストンに外挿され、両端が前記シリンダーと前記第１フランジ部との間に備えられて、前記ピストンの前進移動時に圧縮され、前記ピストンが後退移動する方向に前記第１フランジ部に弾性力を付与する第２コイルバネを含む。

前記ピストンは、前記ボディーの内部に位置する後側部の外周面から半径方向に突出した第２フランジ部が形成され、前記ピストン用弾性部材は、前記ピストンに外挿され、両端が前記ボディーと前記第２フランジ部との間に備えられて、前記ピストンの前進移動時に圧縮され、前記ピストンが後退移動する方向に前記第２フランジ部に弾性力を付与する第３コイルバネを含む。

前記ピストンは、前記シリンダーの内部に位置する前側部の外周面から半径方向に突出した第１フランジ部と、前記ボディーの内部に位置する後側部の外周面から半径方向に突出した第２フランジ部と、が形成され、前記ピストン用弾性部材は、前記ピストンに外挿され、両端が前記シリンダーと前記第１フランジ部との間に備えられて、前記ピストンの前進移動時に圧縮され、前記ピストンが後退移動する方向に前記第１フランジ部に弾性力を付与する第２コイルバネと、前記ピストンに外挿され、両端が前記ボディーと前記第２フランジ部との間に備えられて、前記ピストンの前進移動時に圧縮され、前記ピストンが後退移動する方向に前記第２フランジ部に弾性力を付与する第３コイルバネと、を含む。
前記ピストンと前記シリンダーとの間に備えられて、前記ピストンの前進移動時に、前記第１フランジ部が引っ掛かって、前記ピストンの前進移動距離を制限するブロッカーをさらに含む。

前記シリンダーの内周面に固設され、内周面に雌ネジ山が形成されたリング状の固定ブロッカーと、前記固定ブロッカーの内周面に螺合され、前記ピストンの前進移動時に、前記第１フランジ部が引っ掛かるように形成され、前記固定ブロッカーに螺合される結合長が調節可能な長さ調節ブロッカーと、を含む。

前記薬物収容部は、前側に行くほど断面積が減少する縮小部と、前記縮小部から延びて断面積が再び増加する拡大部と、を含む発散ノズル状に形成され、前記縮小部には、前記ピストンの後退移動時に発生する圧力差によって外部から薬物を供給される薬物供給ホールが形成される。

前記ノズル部開閉弁は、前記連通ホールに設けられたボールと、前記ノズル部に設けられて前記ボールを支持する弾性部材と、を含む。
前記シリンダーの内部に備えられて、前記ピストンの端部を覆うように形成され、前記ピストンの前進・後退移動時に伸縮可能になるように伸縮可能な素材で形成されたピストンカバーをさらに含む。

前記ボディーの外側で前記ソレノイドコイルの外側を取り囲むように備えられて、前記ソレノイドコイルで発生する熱を冷却流体を通じて吸収して冷却させる冷却チャンバをさらに含む。

本発明の他の側面による無針注射器は、中空状に形成されたボディー；前記ボディーの外周面に巻かれたソレノイドコイル；前記ボディーの開口された前面に連通されるように結合され、薬物が収容される薬物収容部と、前記薬物収容部に収容された薬物を前側に吐き出すノズル部と、が形成されたシリンダー；前記ボディーの内部に長手方向に長く挿入され、前記ソレノイドコイルに電流印加時に発生する磁力によって前進移動する運動磁性体；前記ボディーの内部で前記運動磁性体よりも前側に挿入されて、前記ボディーと前記シリンダーとを貫通するように備えられて、前記運動磁性体の前進移動時に、前記運動磁性体が加える衝撃力によって前進移動して、前記薬物収容部内の薬物を前記ノズル部に加圧するピストン；前記運動磁性体と前記ピストンとの間に備えられて、前記運動磁性体が後退移動する方向に前記運動磁性体に弾性力を付与する運動磁性体用弾性部材；前記ノズル部と前記薬物収容部との間の連通ホールを開閉するように備えられて、前記ピストンの前進移動時に、前記薬物収容部から薬物によって加えられる油圧によって押されて、前記連通ホールを開放し、前記油圧の解除時に弾性復元されて、前記連通ホールを遮蔽するノズル部開閉弁；前記ソレノイドコイルに既定の周期で電流の供給と遮断とを繰り返して、前記ピストンの前進移動と後退移動とを繰り返す進退駆動手段；前記シリンダーの内部に備えられて、前記ピストンの端部を覆うように形成され、前記ピストンの前進・後退移動時に伸縮可能になるように伸縮可能な素材で形成されたピストンカバー；前記ボディーの外側で前記ソレノイドコイルの外側を取り囲むように備えられて、前記ソレノイドコイルで発生する熱を冷却流体を通じて吸収して冷却させる冷却チャンバ；を含み、前記進退駆動手段は、前記ピストンの前進移動時に、前記ソレノイドコイルに電流を供給して、前記運動磁性体を前進移動させ、前記ピストンの後退移動時に、前記ソレノイドコイルに電流を遮断することを繰り返す電流供給部；前記電流供給部の電流供給遮断時に、前記ピストンが後退する方向に弾性力を付与するピストン用弾性部材；を含み、前記電流供給部は、前記ソレノイドコイルに既定の第１設定時間の間に電流を印加した後、電流を遮断し、前記運動磁性体の質量は、１００ｇ以下であり、前記第１設定時間は、２５０ｍｓ以下に設定される。

本発明による無針注射器は、ソレノイドコイルに電流を供給して磁場を発生させて、運動磁性体とピストンとを前進移動させ、ソレノイドコイルに電流を遮断すれば、運動磁性体用弾性部材が運動磁性体を後退移動させ、ピストン用弾性部材がピストンを後退移動させるように構成されることにより、薬物を加圧して注射するピストンを繰り返して前進・後退往復運動させるように構成されることにより、所定の薬物を高速で繰り返して注入することができる。

また、本発明は、ソレノイドコイルに電流が印加される時間を調節して、別途の反動相殺構造を追加する必要なしに反動を最小化させることにより、構造が簡単でありながらも、使用便宜性を向上させうる。

また、運動磁性体がピストンに衝突してピストンを前進移動させることにより、より少ないエネルギーを用いてより高速で薬物を注射できるという利点がある。
また、皮膚美容などの分野で顔のようなより幅広い皮膚に一回施術時に、１回ではなく複数回注射が可能であるという利点がある。
また、使用者が別途に装填する必要がなしに少量の薬物を高速で自動反復注射できるという利点がある。

また、ソレノイドコイルに加えられる電圧と長さ調節ブロッカーの結合長とを変化させて、１回薬物注入量を調節することができる。

また、ソレノイドコイルの周辺に冷却チャンバを備えることにより、ソレノイドコイルから発生した熱によって磁力が弱くなることを防止することができる。

また、シリンダーとピストンとの間にピストンカバーが備えられることにより、薬物がピストンの端部に付くことが防止されて、使用者がピストンの端部を拭き取る必要がないという利点がある。

本発明の第１実施形態による無針注射器を示す縦断面図である。 本発明の第１実施形態による無針注射器のピストンの前進移動状態を示す図面である。 本発明の第１実施形態による無針注射器のピストンの後退移動状態を示す図面である。 本発明の第１実施形態による無針注射器のノズル部開閉弁を示す図面である。 本発明の第１実施形態による無針注射器のソレノイドコイルに加えられる電流供給波形の一例を示すグラフである。 本発明の第１実施形態による無針注射器のソレノイドコイルに加えられる電流供給波形の他の例を示すグラフである。 本発明の第１実施形態による無針注射器でソレノイドコイルに電流が印加される時間による他の反動距離（Ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ）を比較図示したグラフである。 本発明の第１実施形態による無針注射器でソレノイドコイルに電流が印加される時間による反動力（Ｆｏｒｃｅ）を示すグラフである。 本発明の第２実施形態による無針注射器に冷却チャンバが備えられた構成を示す縦断面図である。 本発明の第３実施形態による無針注射器にピストンカバーが備えられた構成を示す縦断面図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態について説明すれば、次の通りである。
図１は、本発明の第１実施形態による無針注射器を示す縦断面図である。

図１を参照すれば、本発明の第１実施形態による無針注射器１００は、ボディー１０、シリンダー２０、ソレノイドコイル３０、運動磁性体９０、運動磁性体用弾性部材１１０、ピストン４０、ノズル部開閉弁５０、進退駆動手段６０、ブロッカー７０を含む。

前記無針注射器１００は、前記ソレノイドコイル３０によって発生した磁力によって前記運動磁性体９０が前進移動時に、前記運動磁性体９０が前記ピストン４０に衝突して、前記ピストン４０を前進移動させるインパクト方式の注射器である。
前記ボディー１０は、中空状に形成され、長手方向に長く形成される。前記ボディー１０の前面が開口されるように形成される。

前記シリンダー２０は、前記ボディー１０の前側に螺合される。前記シリンダー２０は、前記ボディー１０の開口された前面に連通されるように結合される。

前記シリンダー２０は、中空状に形成され、シリンダーメインホール２１、薬物収容部２２及びノズル部２３が連通されるように形成される。

前記シリンダーメインホール２１は、前記シリンダー２０の内側後側に形成され、少なくとも一部に前記ボディー１０の前端が挿入されて螺合されるようにネジ山が形成される。
前記薬物収容部２２は、前記シリンダーメインホール２１よりも断面積が縮小されるように形成される。前記薬物収容部２２は、前記ピストン４０が密着されて移動する通路であり、薬物が収容される収容空間である。

前記薬物収容部２２は、前側に行くほど断面積が次第に減少する縮小部２２ａと、前記縮小部２２ａから延びて断面積が再び増加する拡大部２２ｂと、を含む発散ノズル状に形成される。前記縮小部２２ａには、前記ピストン４０の後退移動時に発生する圧力差によって外部から薬物を供給する薬物供給ホール２２ｃが形成される。前記薬物供給ホール２２ｃには、薬物充填器２５が結合される。

前記ノズル部２３は、前記薬物収容部２２に連通され、断面積が次第に減少するように形成されて、前記薬物収容部２２内に収容された薬物を噴射する。
本実施形態では、前記シリンダー２０は、前記シリンダーメインホール２１と前記薬物収容部２２とが形成された第１ブロックと、前記ノズル部２３が形成された第２ブロックと、が互いに結合されていると説明している。但し、これに限定されず、前記第１ブロックと前記第２ブロックは、一体に形成されてもよい。

前記ソレノイドコイル３０は、前記ボディー１０の外周面の前側に巻かれて、前記ピストン４０の前進移動時に電流が印加されるコイルである。

前記ソレノイドコイル３０は、電流印加時に、前記運動磁性体９０が前進移動する方向に磁力を発生させて、前記運動磁性体９０を前進移動させる役割を果たす。
前記ピストン４０は、前記ボディー１０と前記シリンダー２０との内部に長手方向に長く挿入されて、前記薬物収容部２２に収容された薬物を押し出す役割を果たす。
前記ピストン４０は、前記ボディー１０の内部で前記運動磁性体９０と別途に備えられ、前記運動磁性体９０よりも前側に挿入される。前記ピストン４０は、前記運動磁性体９０の前進移動時に、前記運動磁性体９０が加える衝撃力によって前進移動して、前記薬物収容部２２内の薬物を前記ノズル部２３に加圧する。

前記ピストン４０で前記シリンダー２０の内部に位置する前側部の外周面には、半径方向に突出した第１フランジ部４１が形成される。

前記第１フランジ部４１は、前記ピストン４０の前進移動時に後述する長さ調節ブロッカー７に引っ掛かって、前記ピストン４０の前進移動距離が制限される。
前記ピストン４０で前記ボディー１０の内部に位置する後側部の外周面には、半径方向に突出した第２フランジ部４２が形成される。
前記ブロッカー７０は、前記シリンダー２０と前記ピストン４０との間に着脱自在に結合される。

前記ブロッカー７０は、前記シリンダーメインホール２１に結合されて固定された固定ブロッカー７１と、前記固定ブロッカー７１の内周面に螺合され、前記固定ブロッカー７１に結合される長さを調節可能な長さ調節ブロッカー７２と、を含む。

前記固定ブロッカー７１は、内周面に雌ネジ山が形成され、リング状に形成される。
前記長さ調節ブロッカー７２は、外周面に雄ネジ山が形成され、リング状に形成される。前記長さ調節ブロッカー７２と前記ピストン４０との間には、所定の間隔が形成されて、前記ピストン４０は、前記長さ調節ブロッカー７２の内部を通過して前進・後退移動する。

前記長さ調節ブロッカー７２は、前記固定ブロッカー７２の後側で螺合されるので、前記長さ調節ブロッカー７２が螺合される結合長は、薬物の１回注入量によって異なって調節することができる。

前記長さ調節ブロッカー７２が前記固定ブロッカー７１に螺合される結合長が長くなるほど、前記長さ調節ブロッカー７２が後側に突出する長さが短くなる。前記長さ調節ブロッカー７２が後側に突出した長さが短くなれば、前記長さ調節ブロッカー７２と前記第１フランジ部４１との距離（ｄ）が長くなるので、前記ピストン４０の前進移動距離（ｄ）が長くなる。前記ピストン４０の前進移動距離（ｄ）が長いほど薬物の１回注入量が増加する。

前記長さ調節ブロッカー７２が前記固定ブロッカー７１に螺合される結合長が短くなるほど、前記長さ調節ブロッカー７２が後側に突出する長さが長くなる。前記長さ調節ブロッカー７２が後側に突出した長さが長くなるほど、前記長さ調節ブロッカー７２と前記第１フランジ部４１との距離（ｄ）が短くなるので、前記ピストン４０の前進移動距離（ｄ）が短くなる。前記ピストン４０の前進移動距離（ｄ）が短いほど薬物の１回注入量が減少する。

したがって、使用者は、前記長さ調節ブロッカー７２が前記固定ブロッカー７１に結合される長さを調節することにより、薬物の１回注入量を微細に調節することができる。
前記運動磁性体９０は、前記ボディー１０の内部に長手方向に長く挿入され、前記ソレノイドコイル３０に電流印加時に発生する磁力によって前進・後退往復運動する。
前記運動磁性体９０は、永久磁石ではなく、前記ソレノイドコイル３０に電流印加時に発生する磁場によって一時的に磁性を有し、外部磁場が消えれば、磁性が消える素材で形成される。前記運動磁性体９０は、鉄心であると説明している。

前記運動磁性体用弾性部材１１０は、前記ボディー１０の内部で前記運動磁性体９０と前記ピストン４０との間に前記ボディー１０の長手方向に長く備えられる。前記運動磁性体用弾性部材１１０は、前記運動磁性体９０が後退移動する方向に前記運動磁性体１１０に弾性力を付与する。前記運動磁性体用弾性部材１１０は、前記運動磁性体９０の前進移動時に圧縮され、前記運動磁性体９０の後退移動する方向に前記運動磁性体９０に弾性力を付与する第１コイルバネである。前記運動磁性体用弾性部材１１０の一端は、前記ピストン４０の後端に結合され、他端は、前記運動磁性体９０の前端に結合されうる。

前記ノズル部開閉弁５０は、前記ノズル部２３と前記薬物収容部２２との間の連通ホールを開閉するように備えられる。前記ノズル部開閉弁５０は、前記ピストン４０の前進移動時に、前記薬物収容部２２に収容された薬物によって加えられる油圧によって押されて、前記連通ホールを開放し、前記油圧の解除時に弾性復元されて、前記連通ホールを遮蔽する。

前記ノズル部開閉弁５０は、前記連通ホールに設けられたボール５１と、前記ノズル部２３に設けられて、前記ボールが前記薬物収容部２２に向けた方向に弾性力を提供する弾性部材５２と、を含む。前記ボール５１は、前記拡大部２２ｂに差し込まれるように形成される。本実施形態において、前記ノズル部開閉弁５０は、ボール弁であると説明している。但し、これに限定されず、前記ノズル部開閉弁５０は、ダックビル（Ｄｕｃｋｂｉｌ

ｌ）弁、板チェック弁、電気制御弁など多様な弁を使用可能である。
前記進退駆動手段は、前記ソレノイドコイル３０に既定の周期で電流の供給と遮断とを繰り返して、前記ピストン４０の前進移動と後退移動とを複数回繰り返すことができる。
前記進退駆動手段は、電流供給部（図示せず）と前記ピストン用弾性部材１２０とを含む。

前記電流供給部（図示せず）は、前記ピストン４０の前進移動時に、前記ソレノイドコイル３０に電流を印加して、前記運動磁性体９０を前進移動させる。前記ピストン４０の後退移動時には、前記ソレノイドコイル３０に電流を遮断する。

前記電流供給部（図示せず）は、外部電力供給源から供給される電流を貯蔵する蓄電器（図示せず）と前記外部電力供給源から供給される電流を供給するＤＣ電源供給部（図示せず）とのうち何れか１つを使用することができる。

前記蓄電器（図示せず）は、前記運動磁性体９０の前進移動時に貯蔵された電流を前記ソレノイドコイル３０に供給して放電し、前記運動磁性体９０の後退移動時は、前記ソレノイドコイル３０に電流を供給せず、貯蔵して蓄電する。したがって、前記運動磁性体９０の前進移動時に加えられる電気エネルギーが後退移動時に加えられる電気エネルギーよりも大きいために、前進速度を増加させることができる。

前記ピストン用弾性部材１２０は、前記電流供給部の電流供給遮断時に、前記ピストン４０が後退する方向に前記ピストン４０に弾性力を付与する弾性部材である。
前記ピストン用弾性部材１２０は、前記ピストン４０の外周面に結合された第２コイルバネ１２１と第３コイルバネ１２２とを含む。

前記第２コイルバネ１２１は、前記ピストン４０に外挿され、両端がシリンダー２０と前記第１フランジ部４１との間に備えられる。前記第２コイルバネ１２１は、前記ピストン４０の前進移動時に、前記第１フランジ部４１によって圧縮され、前記ピストン４０の後退移動時に、前記ピストン４０が後退移動する方向に前記第１フランジ部４１に弾性力を付与する。

前記第３コイルバネ１２２は、前記ピストン４０に外挿され、両端が前記ボディー１０と前記第２フランジ部４２との間に備えられる。前記第２コイルバネ１２２は、前記ピストン４０の前進移動時に、前記第２フランジ部４２によって圧縮され、前記ピストン４０の後退移動時に、前記ピストン４０が後退移動する方向に前記第２フランジ部４２に弾性力を付与する。

前記のように構成された本発明の第１実施形態による無針注射器１００の作動を説明すれば、次の通りである。

図２は、本発明の第１実施形態による無針注射器のピストンの前進移動状態を示す図面である。図３は、本発明の第１実施形態による無針注射器のピストンの後退移動状態を示す図面である。

図２を参照すれば、前記ピストン４０の前進移動時に、前記ソレノイドコイル３０には、既定の第１方向の電流が印加される。ここで、前記第１方向は、前記ソレノイドコイル３０の周辺に前記ピストン４０が前進する方向に磁力を発生させる方向に設定される。
前記ソレノイドコイル３０によって発生した磁力によって、前記運動磁性体９０が前進移動を行う。

前記運動磁性体９０が前進移動すれば、前記運動磁性体用弾性部材１１０が圧縮される。
前記運動磁性体９０が所定距離以上前進移動すれば、前記運動磁性体９０が前記ピストン４０に衝突する。
前記ピストン４０は、前記運動磁性体９０が衝突しながら加えた衝撃力によって前進移動する。

前記衝撃力は、前記運動磁性体９０の質量と移動速度とに比例する。前記移動速度は、前記ソレノイドコイル３０に加えられる電圧と前記運動磁性体９０の移動距離とによって調節される。前記電圧を調節して前記衝撃力を変化させれば、１回薬物注入量を調節することができる。

本実施形態では、前記ピストン４０が衝撃力によって前進移動するので、前記ピストン４０と前記運動磁性体９０とが一体に前進移動する場合よりもさらに高速で前進移動する。したがって、前記ピストン４０を前進移動させるのに入る電気エネルギーがより減少しうる。

前記ピストン４０が前進移動すれば、前記ピストン用弾性部材１２０が圧縮される。すなわち、前記ピストン４０の前進移動時に、前記第１フランジ部４１によって前記第２コイルバネ１２１が圧縮され、前記第２フランジ部４２によって前記第３コイルバネ１２２が圧縮される。

前記ピストン４０は、前記第１フランジ部４１が前記長さ調節ブロッカー７２に引っ掛かるまでに前進移動する。

前記ピストン４０が前進移動すれば、前記ピストン４０が前記薬物収容部２２内の薬物を加圧する。

図４の（ａ）を参照すれば、前記薬物収容部２２内の薬物が加圧されれば、油圧によって前記ノズル部開閉弁５０が開放される。

前記ノズル部開閉弁５０が開放されれば、前記薬物収容部２２内の薬物は、前記ノズル部２３を通じて前側に噴射される。

前記のように、前記ピストン４０の前進移動時に、前記ピストン４０は、前記第１フランジ部４１が前記長さ調節ブロッカー７２に引っ掛かるまでに前進移動するために、前記ピストン４０の前進移動距離が制限される。

したがって、前記長さ調節ブロッカー７２が前記固定ブロッカー７１に結合される結合長を調節して、前記第１フランジ部４１に向けた後側に突出する長さを調節することにより、前記ピストン４０の前進移動距離を調節可能である。前記ピストン４０の前進移動距離を調節すれば、一回に注入される薬物の量を調節することができる。

すなわち、１回薬物注入量は、前記ソレノイドコイル３０に加えられる電圧の大きさと前記ピストン４０の前進移動距離とによって調節可能である。
以後、前記電流供給部は、前記ソレノイドコイル３０に既定の第１設定時間（△ｔ）の間に電流を供給した後、前記第１設定時間（△ｔ）が経過すれば、前記ソレノイドコイル３０に電流供給を遮断する。

前記第１設定時間（△ｔ）は、約２５０ｍｓ以下に設定される。前記第１設定時間（△ｔ）についての説明は、後で詳しく説明する。
図３を参照すれば、前記ピストン４０の後退移動時に、前記ソレノイドコイル３０には、電流供給が遮断される。

前記ソレノイドコイル３０に電流を遮断すれば、前記ソレノイドコイル３０による磁場が消えて、前記運動磁性体９０を前進移動させる力がなくなる。

前記運動磁性体９０は、前記運動磁性体用弾性部材１１０の弾性復元力によって後退移動する。すなわち、前記運動磁性体９０は、前記運動磁性体用弾性部材１１０の弾性力に

よって原位置に復帰する。
また、前記ピストン４０は、前記ピストン用弾性部材１２０の弾性復元力によって原位置に後退移動する。

図４の（ｂ）を参照すれば、前記ピストン４０が後退移動すれば、前記薬物収容部２２内の圧力が低くなるので、前記ノズル部開閉弁５０は、弾性復元されて閉まる。

また、前記薬物収容部２２内の圧力が低くなれば、前記薬物充填器２５から前記薬物供給ホール２２ｃを通じて前記薬物収容部２２に薬物が充填される。すなわち、前記ピストン４０の後退移動時に薬物が自動充填される。

図８は、本発明の第１実施形態による無針注射器でソレノイドコイルに電流が印加される時間による他の反動力を比較図示したグラフである。

一方、前記電流供給部は、前記ソレノイドコイル３０に既定の第１設定時間（△ｔ）の間に電流を供給した後、前記第１設定時間（△ｔ）が経過すれば、電流を遮断する。
前記第１設定時間（△ｔ）は、前記ソレノイドコイル３０に電流を印加する時点（ｔ１）から前記ソレノイドコイル３０に電流を遮断する時点（ｔ２）までの時間差である。

前記第１設定時間（△ｔ）は、前記運動磁性体９０の前進移動時に発生する１次反動衝撃量（Ｉ１）と前記運動磁性体９０が前記ピストン４０に衝突時に発生する２次反動衝撃量（Ｉ２）とを互いに相殺させることができる時間に設定される。

前記運動磁性体９０の前進移動時に、作用反作用の法則によって、前記無針注射器１００や前記無針注射器１００を取っている使用者の手には、前記前進方向と逆方向である後退移動方向に１次反動が発生する。

前記運動磁性体９０が前記ピストン４０に衝突時には、作用反作用の法則によって、前記無針注射器１００や前記無針注射器１００を取っている使用者の手には、前記前進移動方向に２次反動が発生する。

図８を参照すれば、Ｉ１は、前記１次反動時に発生する１次反動衝撃量であり、Ｉ２は、前記２次反動時に発生する２次反動衝撃量を示す。
前記第１設定時間（△ｔ）差で発生する前記１次反動衝撃量（Ｉ１）と前記２次反動衝撃量（Ｉ２）は、互いに同一である。

したがって、前記第１設定時間（△ｔ）を減らせば、使用者は、前記１次反動衝撃量（Ｉ１）と前記２次反動衝撃量（Ｉ２）とがほぼ同時に発生すると感じるので、前記１次反動衝撃量（Ｉ１）と前記２次反動衝撃量（Ｉ２）とを相殺させた効果が見られる。すなわち、図８の（ｂ）のように、前記第１設定時間（△ｔ）を減少させて反動を相殺させることができる最適の時間で導出して、反動相殺効果が得られる。

図７は、本発明の第１実施形態による無針注射器でソレノイドコイルに電流が印加される時間による反動距離を示すグラフである。

図７を参照すれば、前記第１設定時間（△ｔ）の最適値を導出するために、前記第１設定時間を変化させながら反動距離を測定する実験を実施した。

前記実験では、前記第１設定時間（△ｔ）を８００ｍｓから次第に減少させ、前記運動磁性体の移動距離は、６０ｍｍに固定して実験した。前記運動磁性体の重量は、前記第１設定時間（△ｔ）の減少によって減少させて、前記運動磁性体９０の衝撃量は一定に保持した。

ここで、前記反動距離は、１回薬物注入時に、前記無針注射器の移動距離である。前記反動距離が短いほど使用者が感じる反動衝撃が減る。

前記ソレノイドコイル３０に加えられる電圧を増加させれば、前記運動磁性体９０の移動速度が速くなるので、前記第１設定時間（△ｔ）を減少させることができる。

この際、前記運動磁性体９０の移動速度が速くなれば、前記ピストン４０に加えられる衝撃量が増加するために、前記衝撃量を一定に保持するために、前記移動速度に比べて、前記運動磁性体９０の質量を減少させなければならない。前記運動磁性体９０の質量は、長さ調節や断面積縮小が可能なので、長さ調節よりも内部にホールを形成して質量を調節することが望ましい。

本実験では、前記ソレノイドコイル３０に加えられる電圧を増加させて、前記第１設定時間（△ｔ）を減少させるが、前記ピストン４０に加えられる衝撃量を保持するために、前記運動磁性体９０の質量を減少させながら実験した。

前記実験の結果、図７を参照すれば、前記第１設定時間（△ｔ）が２５０ｍｓ以下では、反動距離の変化がほとんどないということが分かる。

したがって、前記第１設定時間（△ｔ）は、２５０ｍｓ以下であり、前記第１設定時間（△ｔ）の減少による前記運動磁性体９０の最適重量は、１００ｇ以下である。
前記ソレノイドコイル３０に電流が加えられる時間を２５０ｍｓ以下に設定することにより、前記無針注射器１００の使用時に使用者が感じる反動が相殺されて、使用便宜性が向上する。

前記のように、本発明では、前記ソレノイドコイル３０に周期的に電流を供給または遮断することにより、前記ピストン４０の前進移動と後退移動とを繰り返すことができる。
また、少量の薬物を高速で繰り返して注入することができるので、皮膚美容などの分野で
皮膚全体に数回薬物を少量ずつ注射させうる。

また、本実施形態では、前記ピストン４０が衝撃力によって前進移動するので、前記ピストン４０と前記運動磁性体９０とが一体に前進移動する場合よりもさらに高速で前進移動する。したがって、前記ピストン４０を前進移動させるのに入る電気エネルギーがより減少しうる。

また、前記ソレノイドコイル３０に電流が印加される時間を調節することにより、前記無針注射器１００の反動を最小化させることができるために、別途の反動相殺構造を追加する必要がないので、構造が簡単でありながらも、使用便宜性を向上させうる。

一方、図５は、本発明の第１実施形態による無針注射器のソレノイドコイルに加えられる電流供給波形の一例を示すグラフである。

図５を参照すれば、前記電流供給部（図示せず）は、前記ピストン４０の前進移動時に、前記ソレノイドコイル３０には、前記第１設定時間（△ｔ）の間に約１００Ｖの電圧を印加し、前記ピストン４０を後退移動時に、前記ソレノイドコイル３０には、電圧を遮断する。

前記ソレノイドコイル３０に電圧が遮断される時間は、前記ソレノイドコイル３０に電圧が印加される時間と同一に設定されていると説明されている。
前記ソレノイドコイル３０に印加される時間や電圧の大きさは、薬物の量などを考慮して多様に設定可能である。

一方、図６は、本発明の第１実施形態による無針注射器のソレノイドコイルに加えられる電流供給波形の他の例を示すグラフである。
図６を参照すれば、前記電流供給部（図示せず）は、前記ソレノイドコイル３０に印加する電流の方向を既定の周期で繰り返して転換して、前記ソレノイドコイル３０に発生する磁力の方向を周期的に転換させることができる。

前記電流供給部（図示せず）は、前記運動磁性体９０を前進移動時に、前記ソレノイドコイル３０には、前記第１設定時間（△ｔ）の間に約１００Ｖの電圧を印加し、前記運動磁性体９０を後退移動時に、前記ソレノイドコイル３０には、前記第１設定時間（△ｔ）の間に約－１００Ｖの電圧を印加すると説明している。

したがって、前記ソレノイドコイル３０に１００Ｖの電圧を印加すれば、前記運動磁性体９０が前進移動する方向に磁力が発生して、前記運動磁性体９０が前進移動する。
また、前記ソレノイドコイル３０に－１００Ｖの電圧を印加すれば、前記運動磁性体９０が後退移動する方向に磁力が発生して、前記運動磁性体９０が後退移動する。

また、これに限定されず、前記電流供給部（図示せず）は、外部電力供給源から供給される電流を貯蔵し、前記ピストン４０の前進移動時に貯蔵された電流を前記ソレノイドコイル３０に供給し、前記ピストン４０の後退移動時に、前記ソレノイドコイル３０に電流供給を遮断する蓄電器（図示せず）と、前記ピストン４０の後退移動時に、前記外部電力供給源から供給される電流を前記ソレノイドコイル３０に供給するＤＣ電源供給部と、を含むことも可能である。

すなわち、前記電流供給部（図示せず）は、前記ソレノイドコイル３０に印加される電流の方向を既定の周期で繰り返して転換するが、前記ピストン４０の前進移動時には、前記蓄電器（図示せず）に貯蔵された電流を供給し、前記ピストン４０の後退移動時には、前記ＤＣ電源供給部から電流を供給して、前記ピストン４０の前進移動時に移動速度をより大きくする。

図９は、本発明の第２実施形態による無針注射器に冷却チャンバが備えられた構成を示す縦断面図である。

図９を参照すれば、本発明の第２実施形態による無針注射器２００は、ソレノイドコイル３０から発生する熱を冷却流体を通じて冷却させる冷却チャンバ２１０をさらに含むことが前記第１実施形態と異なり、それ以外の残りの構成及び作用は、前記第１実施形態と類似しているので、以下、類似構成についての説明は省略し、異なる構成を中心に説明する。

前記冷却チャンバ２１０は、前記ボディー１０の外側に着脱自在に結合される。
前記冷却チャンバ２１０は、前記ボディー１０の外周面で前記ソレノイドコイル３０を取り囲むように設けられる。前記冷却チャンバ２１０には、冷却流体供給管２１１と冷却流体排出管２１２とが結合される。

前記冷却流体供給管６１１は、外部から前記冷却チャンバ２１０に冷却流体を供給する流路である。前記冷却流体排出管２１２は、前記冷却チャンバ２１０の冷却流体を外部に排出するための流路である。前記冷却流体供給管２１１と前記冷却流体排出管２１２には、それぞれ開閉弁（図示せず）が備えられうる。

また、本実施形態では、前記ソレノイドコイル３０を冷却させるために冷却流体を用い、冷却流体は、水または空気が使われていると説明しているが、これに限定されず、伝導冷却方式などを使用することももちろん可能である。

前記のように構成された本発明の第２実施形態による無針注射器２００は、前記ソレノイドコイル３０を冷却させるための前記冷却チャンバ２１０が備えられることにより、前記ソレノイドコイル３０の熱を吸収して一定温度に保持させることができるので、前記ソレノイドコイル３０から発生した熱によって磁力が弱くなることを防止することができる。
図１０は、本発明の第３実施形態による無針注射器にピストンカバーが備えられた構成を示す縦断面図である。

図１０を参照すれば、本発明の第３実施形態による無針注射器３００は、シリンダー２０とピストン４０との間にピストンカバー３１０が備えられたことが前記第１、２実施形態と異なり、それ以外の残りの構成及び作用は、前記実施形態と類似しているので、異なる構成についてのみ説明する。

前記ピストンカバー３１０は、前記第１、２実施形態にいずれも適用可能である。
前記ピストンカバー３１０は、前記シリンダー２０に固設される。前記ピストンカバー８１０は、前記シリンダー２０の内部に備えられ、前記ピストン４０の端部を覆うように配される。前記ピストンカバー３１０は、前記シリンダー２０の内部に挿設されることも可能であり、前記シリンダー２０の内周面に接着や結合などの方式で固定されることも可能である。

前記ピストンカバー３１０は、前記ピストン４０の前進移動時に、前記ピストン４０によって前側に伸び、前記ピストン４０の後退移動時に復元されるように伸縮可能な素材で形成される。本実施形態では、前記ピストンカバー３１０は、ゴム膜であると説明している。

前記ピストンカバー３１０は、前記ピストン４０の端部に薬物が直接付くことを防止することができる。

したがって、使用者が、前記ピストン４０の端部を拭き取る必要がない。
また、前記ピストンカバー３１０は、前記シリンダー２０に備えられることにより、前記シリンダー２０の取り替え時に、前記ピストンカバー３１０も共に取り替え可能である。
本発明は、図面に示された実施形態を参考にして説明されたが、これは例示的なものに過ぎず、当業者ならば、これより多様な変形及び均等な他実施形態が可能であるという点を理解できるであろう。したがって、本発明の真の技術的保護範囲は、特許請求の範囲の技術的思想によって決定されねばならない。

産業上利用可能性

本発明によれば、所定の薬物を高速で繰り返して注入することができる無針注射器の利点がある。

Claims (11)

1. 中空状に形成されたボディーと、
   前記ボディーの外周面に巻かれたソレノイドコイルと、
   前記ボディーの開口された前面に連通されるように結合され、薬物が収容される薬物収容部と、前記薬物収容部に収容された薬物を前側に吐き出すノズル部と、が形成されたシリンダーと、
   前記ボディーの内部に長手方向に長く挿入され、前記ソレノイドコイルに電流印加時に発生する磁力によって前進移動する運動磁性体と、
   前記ボディーの内部で前記運動磁性体よりも前側に挿入されて、前記ボディーと前記シリンダーとを貫通するように備えられて、前記運動磁性体の前進移動時に、前記運動磁性体が加える衝撃力によって前進移動して、前記薬物収容部内の薬物を前記ノズル部に加圧するピストンと、
   前記ノズル部と前記薬物収容部との間の連通ホールを開閉するように備えられて、前記ピストンの前進移動時に、前記薬物収容部から薬物によって加えられる油圧によって押されて、前記連通ホールを開放し、前記油圧の解除時に弾性復元されて、前記連通ホールを遮蔽するノズル部開閉弁と、
   前記ソレノイドコイルに既定の周期で電流の供給と遮断とを繰り返して、前記ピストンの前進移動と後退移動とを繰り返す進退駆動手段と、
   前記シリンダーの内部に備えられて、前記ピストンの端部を覆うように形成され、前記ピストンの前進・後退移動時に伸縮可能になるように伸縮可能な素材で形成されたピストンカバーと、を含み、
   前記進退駆動手段は、
   前記ピストンの前進移動時に、前記ソレノイドコイルに電流を供給して、前記運動磁性体を前進移動させ、前記ピストンの後退移動時に、前記ソレノイドコイルに電流を遮断することを繰り返す電流供給部を含む、無針注射器。
2. 前記電流供給部は、前記ソレノイドコイルに既定の第１設定時間の間に電流を印加した後、電流を遮断し、
   前記運動磁性体の質量は、１００ｇ以下であり、前記第１設定時間は、２５０ｍｓ以下に設定された、請求項１に記載の無針注射器。
3. 前記運動磁性体と前記ピストンとの間に備えられて、前記運動磁性体が後退移動する方向に前記運動磁性体に弾性力を付与する運動磁性体用弾性部材をさらに含み、
   前記運動磁性体用弾性部材は、
   前記運動磁性体の前進移動時に圧縮され、前記運動磁性体が後退移動する方向に前記運動磁性体に弾性力を付与する第１コイルバネを含む、請求項１に記載の無針注射器。
4. 前記電流供給部の電流供給遮断時に、前記ピストンが後退する方向に前記ピストンに弾性力を付与するピストン用弾性部材をさらに含み、
   前記ピストンは、
   前記シリンダーの内部に位置する前側部の外周面から半径方向に突出した第１フランジ部が形成され、
   前記ピストン用弾性部材は、
   前記ピストンに外挿され、両端が前記シリンダーと前記第１フランジ部との間に備えられて、前記ピストンの前進移動時に圧縮され、前記ピストンが後退移動する方向に前記第１フランジ部に弾性力を付与する第２コイルバネを含む、請求項１に記載の無針注射器。
5. 前記電流供給部の電流供給遮断時に、前記ピストンが後退する方向に前記ピストンに弾性力を付与するピストン用弾性部材をさらに含み、
   前記ピストンは、
   前記ボディーの内部に位置する後側部の外周面から半径方向に突出した第２フランジ部が形成され、
   前記ピストン用弾性部材は、
   前記ピストンに外挿され、両端が前記ボディーと前記第２フランジ部との間に備えられて、前記ピストンの前進移動時に圧縮され、前記ピストンが後退移動する方向に前記第２フランジ部に弾性力を付与する第３コイルバネを含む、請求項１に記載の無針注射器。
6. 前記電流供給部の電流供給遮断時に、前記ピストンが後退する方向に前記ピストンに弾性力を付与するピストン用弾性部材をさらに含み、
   前記ピストンは、
   前記シリンダーの内部に位置する前側部の外周面から半径方向に突出した第１フランジ部と、
   前記ボディーの内部に位置する後側部の外周面から半径方向に突出した第２フランジ部と、が形成され、
   前記ピストン用弾性部材は、
   前記ピストンに外挿され、両端が前記シリンダーと前記第１フランジ部との間に備えられて、前記ピストンの前進移動時に圧縮され、前記ピストンが後退移動する方向に前記第１フランジ部に弾性力を付与する第２コイルバネと、
   前記ピストンに外挿され、両端が前記ボディーと前記第２フランジ部との間に備えられて、前記ピストンの前進移動時に圧縮され、前記ピストンが後退移動する方向に前記第２フランジ部に弾性力を付与する第３コイルバネと、を含む、請求項１に記載の無針注射器。
7. 前記ピストンと前記シリンダーとの間に備えられて、前記ピストンの前進移動時に、前記第１フランジ部が引っ掛かって、前記ピストンの前進移動距離を制限するブロッカーをさらに含む、請求項４に記載の無針注射器。
8. 前記シリンダーの内周面に固設され、内周面に雌ネジ山が形成されたリング状の固定ブロッカーと、
   前記固定ブロッカーの内周面に螺合され、前記ピストンの前進移動時に、前記第１フランジ部が引っ掛かるように形成され、前記固定ブロッカーに螺合される結合長が調節可能な長さ調節ブロッカーと、を含む、請求項７に記載の無針注射器。
9. 前記薬物収容部は、前側に行くほど断面積が減少する縮小部と、前記縮小部から延びて断面積が再び増加する拡大部と、を含む発散ノズル状に形成され、
   前記縮小部には、前記ピストンの後退移動時に発生する圧力差によって外部から薬物を供給される薬物供給ホールが形成された、請求項１に記載の無針注射器。
10. 前記ノズル部開閉弁は、前記連通ホールに設けられたボールと、前記ノズル部に設けられて前記ボールを支持する弾性部材と、を含む、請求項９に記載の無針注射器。
11. 中空状に形成されたボディーと、
    前記ボディーの外周面に巻かれたソレノイドコイルと、
    前記ボディーの開口された前面に連通されるように結合され、薬物が収容される薬物収容部と、前記薬物収容部に収容された薬物を前側に吐き出すノズル部と、が形成されたシリンダーと、
    前記ボディーの内部に長手方向に長く挿入され、前記ソレノイドコイルに電流印加時に発生する磁力によって前進移動する運動磁性体と、
    前記ボディーの内部で前記運動磁性体よりも前側に挿入されて、前記ボディーと前記シリンダーとを貫通するように備えられて、前記運動磁性体の前進移動時に、前記運動磁性体が加える衝撃力によって前進移動して、前記薬物収容部内の薬物を前記ノズル部に加圧するピストンと、
    前記運動磁性体と前記ピストンとの間に備えられて、前記運動磁性体が後退移動する方向に前記運動磁性体に弾性力を付与する運動磁性体用弾性部材と、
    前記ノズル部と前記薬物収容部との間の連通ホールを開閉するように備えられて、前記ピストンの前進移動時に、前記薬物収容部から薬物によって加えられる油圧によって押されて、前記連通ホールを開放し、前記油圧の解除時に弾性復元されて、前記連通ホールを遮蔽するノズル部開閉弁と、
    前記ソレノイドコイルに既定の周期で電流の供給と遮断とを繰り返して、前記ピストンの前進移動と後退移動とを繰り返す進退駆動手段と、
    前記シリンダーの内部に備えられて、前記ピストンの端部を覆うように形成され、前記ピストンの前進・後退移動時に伸縮可能になるように伸縮可能な素材で形成されたピストンカバーと、
    前記ボディーの外側で前記ソレノイドコイルの外側を取り囲むように備えられて、前記ソレノイドコイルで発生する熱を冷却流体を通じて吸収して冷却させる冷却チャンバと、を含み、
    前記進退駆動手段は、
    前記ピストンの前進移動時に、前記ソレノイドコイルに電流を供給して、前記運動磁性体を前進移動させ、前記ピストンの後退移動時に、前記ソレノイドコイルに電流を遮断することを繰り返す電流供給部と、
    前記電流供給部の電流供給遮断時に、前記ピストンが後退する方向に弾性力を付与するピストン用弾性部材と、を含み、
    前記電流供給部は、前記ソレノイドコイルに既定の第１設定時間の間に電流を印加した後、電流を遮断し、
    前記運動磁性体の質量は、１００ｇ以下であり、前記第１設定時間は、２５０ｍｓ以下に設定された、無針注射器。