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WO2014050065A1 - 薬液投与装置 - Google Patents

薬液投与装置 Download PDF

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WO2014050065A1
WO2014050065A1 PCT/JP2013/005609 JP2013005609W WO2014050065A1 WO 2014050065 A1 WO2014050065 A1 WO 2014050065A1 JP 2013005609 W JP2013005609 W JP 2013005609W WO 2014050065 A1 WO2014050065 A1 WO 2014050065A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
piston
packing
unit
administration device
flow path
Prior art date
Application number
PCT/JP2013/005609
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
近藤　晃
Original Assignee
テルモ株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by テルモ株式会社 filed Critical テルモ株式会社
Priority to CN201380047786.6A priority Critical patent/CN104640585B/zh
Priority to JP2014538167A priority patent/JP5986637B2/ja
Priority to EP13842945.1A priority patent/EP2902052B1/en
Publication of WO2014050065A1 publication Critical patent/WO2014050065A1/ja
Priority to US14/667,469 priority patent/US9943642B2/en

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    • A61M5/14—Infusion devices, e.g. infusing by gravity; Blood infusion; Accessories therefor
    • A61M5/142—Pressure infusion, e.g. using pumps
    • A61M5/14244—Pressure infusion, e.g. using pumps adapted to be carried by the patient, e.g. portable on the body
    • A61M5/14248—Pressure infusion, e.g. using pumps adapted to be carried by the patient, e.g. portable on the body of the skin patch type
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    • A61M5/178—Syringes
    • A61M5/31—Details
    • A61M5/315—Pistons; Piston-rods; Guiding, blocking or restricting the movement of the rod or piston; Appliances on the rod for facilitating dosing ; Dosing mechanisms
    • A61M5/31511—Piston or piston-rod constructions, e.g. connection of piston with piston-rod
    • A61M5/31513—Piston constructions to improve sealing or sliding

Definitions

  • the present invention relates to a drug solution administration device, which is suitable for application when, for example, insulin is administered into the body.
  • a chemical solution administration device it is also conceivable to send a chemical solution into the body by a so-called piston pump type delivery unit.
  • a packing such as an O-ring or an X ring is provided on the outer periphery of a piston that slides in a cylinder, and the chemical solution leaks from between the cylinder and the piston. To prevent that.
  • FIG. 1 shows the change of the starting resistance with time passage of plural kinds of packings.
  • FIG. 2 shows an experiment showing changes in thrust (starting resistance) when a piston is started after a different standing time (0, 24, 72, 96 hours) using a 1.03 mm diameter piston and an X ring. It is a result.
  • the present invention has been made in consideration of the above points, and intends to propose a drug solution administration device capable of reducing the size of the entire device.
  • the present invention is a chemical solution administration device that is used by being attached to the skin of a living body, and a chemical solution storage unit that stores the chemical solution, and a flow path through which the chemical solution flows from the chemical solution storage unit into the living body
  • a cylinder part that forms an internal space in which one end is connected to the flow path part and the piston is inserted and slides from the other end side, and the piston in the internal space of the cylinder part.
  • the drive unit that slides between the most pressed position to the most retracted position, and the other end side of the piston when the piston in the internal space of the cylinder portion is in the retracted position.
  • the contact resistance between the piston and the packing in the initial state can be made smaller than when the piston is in the retracted position. Therefore, the force for starting the piston in response to the starting resistance at the start of use can be made smaller than before.
  • the contact resistance between the piston and the packing is made smaller than when the piston is in the retracted position. Therefore, the force for starting the piston upon receiving the starting resistance at the start of use can be made smaller than that of the prior art, and thus the size of the entire apparatus can be reduced.
  • the drug solution administration device 1 is a portable device that is used by being attached to the skin of a user, and has a lower side with an open upper side and a space inside.
  • a flat, substantially rectangular parallelepiped shape is formed by the housing 2 and the upper housing 3 that fits into the opening of the lower housing 2.
  • the size of the drug solution administration device 1 may be reduced to such an extent that it can be affixed to the user's skin, and examples thereof include a substantially rectangular parallelepiped shape having a width of 32 mm, a length of 44 mm, and a height of 11 mm.
  • the lower housing part 2 is provided with a sticking part 4 made of double-sided tape or the like on the bottom surface 2A.
  • the medicinal-solution administration device 1 is held by the user when the affixing portion 4 is affixed to the user's skin.
  • the medicinal solution administration device 1 includes a puncture mechanism 5, a medicinal solution storage unit 6, a flow channel unit 7, a delivery unit 8, a drive unit 9, a substrate unit 10, and the like in a space formed by the lower casing unit 2 and the upper casing unit 3. Is provided.
  • the puncture mechanism 5 is a puncture needle (not shown) formed of a needle, a cannula or the like for puncturing the user's skin in order to administer the drug solution (for example, insulin) stored in the drug solution storage unit 6 into the user's body. 2) is projected from the puncture needle hole 2B provided on the bottom surface 2A of the lower housing part 2.
  • the chemical solution storage unit 6 is composed of, for example, an outer cylinder and a piston, and the chemical solution is stored in a space formed by the outer cylinder and the piston. In the chemical solution storage unit 6, when the chemical solution is drawn out by the delivery unit 8, the piston moves in the outer cylinder by the force.
  • the flow path part 7 includes the suction pipe 7A, the delivery pipe 7B, the flow paths 22B, 23A, 24A formed in the delivery part 8 and the puncture needle of the puncture mechanism 5, and the flow of the drug solution from the drug solution storage unit 6 to the body.
  • the suction pipe 7A allows the chemical solution storage unit 6 and the flow path 23A formed in the delivery unit 8 to communicate with each other.
  • the delivery tube 7B allows the flow path 24A formed in the delivery unit 8 to communicate with the puncture needle of the puncture mechanism 5.
  • the delivery unit 8 causes the piston 21 to slide in the internal space 22A of the cylinder unit 22 (FIG. 5), so that the chemical solution stored in the chemical solution storage unit 6 is passed through the flow path unit 7. To be delivered to the body.
  • the driving unit 9 drives the piston 21 based on the control of the CPU 51 (FIG. 9), and slides the piston 21 in the internal space 22 ⁇ / b> A of the cylinder unit 22.
  • the substrate unit 10 is provided with a power source 54 (FIG. 9) for supplying power and a circuit such as a CPU 51.
  • the delivery unit 8 includes a piston 21, a cylinder unit 22, lids 23 and 24, one-way valves 25 and 26, a packing 27, a packing fixing unit 28, and a fixing member 29. It is set as the structure containing.
  • the piston 21 is in a position where it is most retracted when reciprocating (hereinafter also referred to as a retraction position).
  • the piston 21 is most pushed in when reciprocating. At a position (hereinafter also referred to as a pressing position).
  • the piston 21 is formed in a truncated cone shape in which the main body portion 21B other than the distal end portion 21A has a cylindrical shape with a diameter of 1.03 mm, for example, and the diameter decreases as the distal end portion 21A approaches the distal end.
  • the piston 21 is driven by the drive unit 9 and slides with a predetermined stroke in a hollow internal space 22A formed in a cylindrical shape formed in the cylinder unit 22.
  • Examples of the material of the piston 21 include stainless steel, copper alloy, aluminum alloy, titanium material, thermoplastic elastomer such as polypropylene and polycarbonate, and the like.
  • the cylinder part 22 is provided with an internal space 22A in which the piston 21 is inserted from one end and slides.
  • the cylinder portion 22 is provided such that a flow path 22B that is in contact with the other end of the internal space 22A and orthogonal to the internal space 22A penetrates between opposing side surfaces of the cylinder portion 22.
  • the cylinder part 22 is provided with a packing 27 for preventing leakage of a chemical solution between the piston 21 and a packing fixing part 28 for fixing the packing 27 at one end where the piston 21 is inserted in the internal space 22A.
  • a packing 27 for preventing the chemical liquid from leaking include an X-ring and an O-ring. In this embodiment, the X-ring is applied.
  • the packing 27 is inserted into the cylinder part 22 from the surface side where the internal space 22A in the cylinder part 22 is provided, and is pressed and fixed by the packing fixing part 28.
  • a part of the packing fixing part 28 is fitted in the cylinder part 22 and the packing 27 is fixed so that the remaining part is exposed to the outside.
  • the cylinder portion 22 has lid portions 23 and 24 connected to the side surface on which the flow path 22B is formed via a fixing member 29, respectively.
  • the lid portions 23 and 24 are provided with flow passages 23A and 24A penetrating along the flow passage 22B at positions facing the flow passage 22B of the cylinder portion 22.
  • the lid part 23 has one end of the flow path 23A connected to the flow path 22B of the cylinder part 22, and the other end of the flow path 23A connected to the suction pipe 7A, thereby communicating the suction pipe 7A and the flow path 22B.
  • the lid part 24 has one end of the flow path 24A connected to the flow path 22B of the cylinder part 22, and the other end of the flow path 24A connected to the delivery pipe 7B, thereby communicating the flow path 22B and the delivery pipe 7B.
  • the delivery section 8 is provided with a one-way valve 25 between the flow path 23A of the lid section 23 and the flow path 22B of the cylinder section 22, and between the flow path 22B of the cylinder section 22 and the flow path 24A of the lid section 24. Is provided with a one-way valve 26.
  • the one-way valve 25 allows the chemical liquid flowing from the flow path 23A of the lid portion 23 to the flow path 22B of the cylinder portion 22 to pass, and does not allow the chemical liquid to pass from the flow path 22B of the cylinder portion 22 to the flow path 23A of the lid portion 23.
  • an umbrella valve is applied.
  • the one-way valve 26 allows the chemical liquid flowing from the flow path 22B of the cylinder portion 22 to the flow path 24A of the lid portion 24 to pass, and does not allow the chemical liquid to pass from the flow path 22B of the cylinder portion 22 to the flow path 24A of the lid portion 24.
  • an umbrella valve is applied.
  • the delivery unit 8 moves the piston 21 from the push-off position to the retracted position by the drive unit 9 in the internal space 22 ⁇ / b> A when delivering the chemical solution from the chemical solution storage unit 6 into the living body, and stores the chemical solution stored in the chemical solution storage unit 6. Is sucked out into the internal space 22A.
  • the delivery unit 8 delivers the drug solution sucked into the internal space 22A into the living body when the piston 21 is moved from the retracted position to the pushing position by the drive unit 9.
  • the delivery unit 8 can administer about 1 to 2 ⁇ L of a chemical solution into the user's body by an operation of reciprocating the piston 21 once. By repeating this operation at a set cycle and interval, a desired administration rate and dosage can be obtained.
  • the drug solution can be administered to the user.
  • a part of the tip part 21A formed in the truncated cone shape is a position where the piston 21 is pulled from the retracted position. It arrange
  • the collapse amount of the packing 27 can be reduced as compared with the case where it is in contact with the main body part 21B of the piston 21. . Thereby, in the delivery part 8, the contact resistance of the piston 21 and the packing 27 can be reduced.
  • the drive unit 9 includes a base unit 31, a motor 32, a motor support unit 34, a motor fixing plate 35, a fixed plate support unit 36, a bearing unit 37, a coupling 38, and a bearing support unit 39. It is said.
  • the drive unit 9 is arranged on the base unit 31.
  • the motor 32 is sandwiched between a motor support portion 34 and a motor fixing plate 35 supported by the fixing plate support portion 36 and fixed to the base portion 31.
  • the motor 32 is provided with a motor shaft 33 protruding from the side surface on the motor fixing plate 35 side.
  • a screw groove 33 ⁇ / b> A is formed on the side surface of the motor shaft 33.
  • the bearing portion 37 has a substantially rectangular parallelepiped shape that is elongated along the axial direction of the motor 32, and has a hollow interior.
  • the bearing portion 37 is provided with a screw hole 37A at the center of the side surface corresponding to the short side of the substantially rectangular parallelepiped shape, through which the motor shaft 33 of the motor 32 is inserted and screwed into the screw groove 33A.
  • the piston 21 is coaxially connected to the motor shaft 33 via a coupling 38 on a side surface facing a side surface provided with a screw hole 37 ⁇ / b> A corresponding to a short side of a substantially rectangular parallelepiped shape.
  • the bearing portion 37 is supported by the bearing support portion 39.
  • the coupling 38 for example, a coupling that absorbs axial displacement between the motor shaft 33 and the piston 21 is applied.
  • the drive unit 9 rotates the motor shaft 33 when the motor 32 is driven, and the bearing unit 37 screwed to the motor shaft 33 in the axial direction is driven in accordance with the rotation.
  • the drive unit 9 slides the piston 21 in the internal space 22 ⁇ / b> A of the cylinder unit 22. 7A and 7B, the piston 21 is in the retracted position, and in FIG. 8, the piston 21 is in the push-off position.
  • the drive unit 9 since the motor shaft 33 of the motor 32 is arranged coaxially with the piston 21, the drive unit 9 has a force applied to the bearing portion 37 by the rotation of the motor shaft 33 and the force applied to the piston 21.
  • the applied force is in the same direction, and the thrust loss of the piston 21 is eliminated.
  • the drive unit 9 can slide the piston 21 within the internal space 22A of the cylinder unit 22 with a stable stroke distance.
  • the driving unit 9 can drive the piston 21 with a smaller force by eliminating the loss of thrust of the piston 21, the motor 32, the battery, and the like can be reduced, and the entire apparatus can be downsized. Can do.
  • the side surface of the piston 21 may be coated with diamond-like carbon to reduce sliding resistance.
  • the space between the packing fixing part 28 and the coupling 38 is covered with a film 40 having a tube-like flexibility.
  • a film 40 having a tube-like flexibility.
  • the material of the film 40 for example, polyethylene or the like is applied.
  • the film 40 is fixed to the packing fixing portion 28 and the coupling 38 without any gaps in the circumferential direction by film fixing portions 41 and 42 having both ends made of, for example, O-rings.
  • the state in which the piston 21 is always covered can be maintained from the state in which the piston 21 is in the retracted position to the state in which the piston 21 is in the pressing position.
  • the piston 21 can be slid in the internal space 22 ⁇ / b> A of the cylinder portion 22 without touching the air outside the film 40. Thereby, the chemical solution administration device 1 can further maintain the cleanliness of the piston 21 entering the internal space 22A.
  • FIG. Processing Unit (51), ROM (Read Only Memory) 52, RAM (Random Access Memory) 53, power supply unit 54, interface unit (I / F unit) 55, notification unit 56 and drive unit 9 are connected via bus 57.
  • ROM Read Only Memory
  • RAM Random Access Memory
  • I / F unit interface unit
  • notification unit 56 and drive unit 9 are connected via bus 57.
  • the CPU 51, ROM 52, RAM 53, power supply unit 54 and notification unit 56 are arranged on the substrate unit 10.
  • a battery is applied to the power supply unit 54.
  • the interface unit 55 is provided with a button (not shown) or the like that is arranged in the upper casing unit 3 or the lower casing unit 2 and receives a user input command.
  • the notification unit 56 is a speaker.
  • the CPU 51 performs overall control by reading the basic program stored in the ROM 52 into the RAM 53 and executing it, and executes various processes by reading out and executing the various application programs stored in the ROM 52.
  • the chemical solution administration device 1 executes the chemical solution administration process according to the flowchart shown in FIG.
  • the CPU 51 When the CPU 51 receives an activation signal from a controller (not shown) that gives various instructions to the drug solution administration device 1 in step SP1, the CPU 51 activates each unit, and drives the drive unit 9 in step SP2 to return the piston 21 from the initial position. Move to position.
  • step SP3 the user injects the drug solution into the drug solution storage unit 6, and in step SP4, the drug solution administration device 1 is affixed to the user's skin via the affixing unit 4, and then the puncture mechanism 5 inserts the puncture needle into the user. Is punctured.
  • step SP5 when the CPU 51 receives the administration parameters such as the dosage and the administration speed transmitted from the controller, the CPU 51 sets the parameters so as to drive the drive unit 9 according to the administration parameters.
  • the CPU 51 drives the drive unit 9 in step SP6 to start administration of the chemical solution, and ends the administration of the chemical solution when it is determined in step SP7 that all the chemical solution has been administered.
  • step SP7 determines whether or not the dose of the drug solution set in step SP8 has been administered, and if it has determined that it has not been administered, step SP9. Continue to administer the drug solution.
  • the CPU 51 waits for an instruction input from the controller in step SP10 when it is determined that the medicinal solution set in step SP8 has been administered, and sequentially performs steps SP5 to SP10 when there is an instruction.
  • a part of the tip portion 21 ⁇ / b> A formed in the truncated cone shape is a position where the piston 21 is pulled from the retracted position. It arrange
  • the collapse amount of the packing 27 is reduced when the piston 21 is in the initial position, so that the contact resistance can be reduced more than when the packing 27 is in contact with the main body portion 21 ⁇ / b> B of the piston 21. it can.
  • the chemical solution administration device 1 can reduce the contact resistance (starting resistance) between the piston 21 and the packing 27, even if the starting resistance of the piston 21 and the packing 27 increases with the passage of time, the value is set. Compared to the conventional case, it can be significantly reduced.
  • the medicinal-solution administration device 1 does not require a large force to start the piston upon receiving a starting resistance at the start of use, and can reduce the size of the entire device.
  • the piston 21 is formed in a truncated cone shape, the operation can be performed more reliably when moving from the initial position to the retracted position.
  • the tip 21A of the piston 21 is formed in the shape of a truncated cone.
  • the present invention is not limited to this, and the tip of the piston is circular like the main body. It may be formed in a columnar shape.
  • the piston 121 has a tip 121A and a main body 121B on a columnar shape having the same diameter, and in an initial state, the piston 121 is at a position pulled from the retracted position and in the packing 27. It is in the initial position which contacts a part along a sliding direction. Thereby, in the initial state, the contact resistance (starting resistance) between the piston 121 and the packing 27 can be reduced.
  • the present invention can be applied to the medical field, for example.

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Abstract

本発明は、装置全体を小型化する。 本発明は、初期状態において、ピストン２１が引戻位置よりも引かれた位置で、かつ円錐台形状に形成された先端部２１Ａの一部が周方向に渡ってパッキン２７と接触するような初期位置に配され、薬液が薬液貯蔵部６に注入される前にピストン２１を引き戻し位置させることにより、ピストン２１が初期位置にあるときにはパッキン２７のつぶれ量が減少し、パッキン２７がピストン２１の本体部２１Ｂと接触しているときよりも接触抵抗を減少させることができるので、使用開始時に始動抵抗を受けてピストンを始動させるために大きな力が必要なく、装置全体を小型化することができる。

Description

薬液投与装置
　本発明は、薬液投与装置に関し、例えばインスリンを体内に投与する場合に適用して好適なものである。
　従来、薬液（インスリン）を投与する装置として、使用者の皮膚に付着させて用いられる携帯型の装置であって、外筒内に充填された薬液をプランジャーを介して押し出すことにより体内に投与する、所謂シリンジポンプ型の薬液投与装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特表２０１０－５０１２８３公報
　ところで、薬液投与装置では、所謂ピストンポンプ型の送出部により薬液を体内に送出することも考えられる。ピストンポンプ型の送出部を使用した薬液投与装置では、シリンダ内で摺動するピストン外周にＯリングやＸリング等のパッキンが設けられ、該シリンダとピストンとの間から薬液が外部に漏れてしまうことを防止する。
　ここで、ピストンとパッキンとの摺動部分の始動抵抗は、図１及び図２に示すように、放置時間とともに増加し、一定の時間経過後にはその増加が落ち着いて一定値に近づく傾向にある。これは、時間経過とともにピストンの摺動面の凹部にパッキンが徐々に入り込むことが一因であると考えられる。なお、図１は複数種類のパッキンの時間経過による始動抵抗の変化を示す。図２は、直径が１．０３ｍｍのピストンとＸリングを用いて、異なる放置時間（０、２４、７２、９６時間）経過後にピストンを始動させた際の推力（始動抵抗）の変化を示す実験結果である。
　従って、このような薬液投与装置では、ピストンとパッキンとの間の始動抵抗が大きいために、使用開始時に始動抵抗を受けてピストンを始動させるために大きな力が必要となる。
　一方で、携帯型の薬液投与装置にあっては、使用者の皮膚に付着させて使用させるため、より小型化することが求められる。
　本発明は以上の点を考慮してなされたもので、装置全体の大きさを小型化し得る薬液投与装置を提案しようとするものである。
　かかる課題を解決するため本発明は、生体の皮膚に貼着されて使用される薬液投与装置であって、薬液が貯蔵される薬液貯蔵部と、薬液貯蔵部から生体内へ薬液が流れる流路を形成する流路部と、ピストンと、一端が前記流路部と接続され、他端側からピストンが挿入されて摺動する内部空間を形成するシリンダ部と、ピストンをシリンダ部の内部空間内で、最も押し切られた押切位置から最も引き戻された引戻位置までの間で摺動させる駆動部と、シリンダ部の内部空間におけるピストンが引戻位置にあるときに該ピストンの先端より他端側に配され、ピストンと周方向にわたって接し、ピストンとシリンダ部との間から外部に薬液が漏れることを防止するパッキンとを有し、ピストンは、初期状態において、引戻位置よりもさらに引かれた位置であって、かつピストンとパッキンとの間の接触抵抗がピストンが引戻位置にあるときより小さくなる初期位置に配される。
　これにより、初期状態においてピストンとパッキンとの接触抵抗を、ピストンが引戻位置にある場合よりも小さくすることができるで、ピストンが引戻位置にある場合と比してピストンとパッキンとの間に生じる始動抵抗が減少し、使用開始時に始動抵抗を受けてピストンを始動させるための力を従来よりも小さくすることができる。
　本発明によれば、初期状態においてピストンとパッキンとの接触抵抗を、ピストンが引戻位置にある場合よりも小さくするで、ピストンが引戻位置にある場合と比してピストンとパッキンとの間に生じる始動抵抗が減少し、使用開始時に始動抵抗を受けてピストンを始動させるための力を従来よりも小さくすることができ、かくして装置全体の大きさを小型化することができる。
時間経過による始動抵抗の変化のグラフを示す略線図である。 異なる時間経過ごとの始動推力の変化のグラフを示す略線図である。 薬液投与装置の構成を示す略線図である。 薬液投与装置の分解斜視図である。 送出部の構成を示す略線図である。 初期状態のピストンの位置を示す略線図である。 駆動部の構成を示す略線図である。 駆動部の構成を示す略線図である。 薬液投与装置の電気的構成を示す略線図である。 薬液投与処理手順を示すフローチャートである。 他の実施の形態におけるピストンの形状及び初期位置を示す略線図である。
　以下に、図面について、本発明の一実施の形態を詳述する。
〔１．薬液投与装置の全体構成〕
　図３及び図４に示すように、薬液投与装置１は、使用者の皮膚に貼り付けることにより保持されて使用される携帯型の装置であり、上側が開口し内部に空間が設けられた下筐体部２と該下筐体部２の開口に嵌合する上筐体部３により扁平な略直方体形状に形成される。
　薬液投与装置１の大きさは、使用者の皮膚に貼り付けることができる程度にまで小型化されていればよいが、例えば横３２ｍｍ、縦４４ｍｍ、高さ１１ｍｍの略直方体形状が挙げられる。
　下筐体部２は、両面テープ等でなる貼付部４が底面２Ａに設けられる。薬液投与装置１は、貼付部４が使用者の皮膚に貼り付けられることにより該使用者に保持される。
　薬液投与装置１は、下筐体部２と上筐体部３とで形成される空間に穿刺機構５、薬液貯蔵部６、流路部７、送出部８、駆動部９、基板部１０等が設けられる。
　穿刺機構５は、薬液貯蔵部６に貯蔵された薬液（例えば、インスリン）を使用者の体内へ投与するために該使用者の皮膚を穿刺するための針やカニューレ等でなる穿刺針（図示せず）を、下筐体部２の底面２Ａに設けられる穿刺針孔２Ｂから突出させる。
　薬液貯蔵部６は、例えば外筒及びピストンにより構成され、外筒とピストンとにより形成される空間に薬液が貯蔵される。薬液貯蔵部６は、送出部８により薬液が引き出される際にその力によって外筒内をピストンが移動する。
　流路部７は、吸込管７Ａ、送出管７Ｂ、送出部８に形成される流路２２Ｂ、２３Ａ、２４Ａ及び穿刺機構５の穿刺針を含み、薬液貯蔵部６から体内までの薬液が流れる流路を形成する。吸込管７Ａは、薬液貯蔵部６と送出部８に形成される流路２３Ａとを連通させる。送出管７Ｂは、送出部８に形成される流路２４Ａと穿刺機構５の穿刺針とを連通させる。
　送出部８は、詳しくは後述するように、シリンダ部２２（図５）の内部空間２２Ａ内をピストン２１が摺動することにより、薬液貯蔵部６に貯蔵された薬液を流路部７を介して体内に送出する。
　駆動部９は、ＣＰＵ５１（図９）の制御に基づいてピストン２１を駆動し、該ピストン２１をシリンダ部２２の内部空間２２Ａ内で摺動させる。
　基板部１０は、電源電力を供給する電源部５４（図９）やＣＰＵ５１等の回路などが配される。
〔２．送出部の構成〕
　送出部８は、図５（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、ピストン２１、シリンダ部２２、蓋部２３、２４、一方向弁２５、２６、パッキン２７、パッキン固定部２８及び固定部材２９を含む構成とされる。なお、図５（Ａ）においてピストン２１は往復動する際に最も引き戻される位置（以下、これを引戻位置とも呼ぶ）にあり、図５（Ｂ）においてピストン２１は往復動する際に最も押し込まれる位置（以下、押切位置とも呼ぶ）にある。
　ピストン２１は、先端部２１Ａ以外の本体部２１Ｂが例えば直径が１．０３ｍｍの円柱形状でなり、先端部２１Ａが先端に近づくに連れて径が小さくなる円錐台形状に形成される。
　ピストン２１は、駆動部９により駆動されてシリンダ部２２に形成された円柱形状に形成された中空の内部空間２２Ａ内で所定のストロークで摺動する。ピストン２１の材質としては、例えば、ステンレス鋼、銅合金、アルミ合金、チタン材、ポリプロピレンやポリカーボネートなどの熱可塑性エラストマー等が挙げられる。
　シリンダ部２２は、一端からピストン２１が挿入されて摺動する内部空間２２Ａが設けられる。またシリンダ部２２は、内部空間２２Ａの他端に接して該内部空間２２Ａと直交した流路２２Ｂがシリンダ部２２の対向する側面間を貫通するようにして設けられる。
　シリンダ部２２は、内部空間２２Ａにおけるピストン２１が挿入される一端に該ピストン２１との間で薬液の漏洩を防止するパッキン２７及び該パッキン２７を固定するパッキン固定部２８が設けられる。薬液の漏洩を防止するためのパッキン２７には、例えばＸリングやＯリング等が挙げられ、本実施の形態においてはＸリングが適応される。
　パッキン２７は、シリンダ部２２における内部空間２２Ａが設けられた面側からシリンダ部２２内に挿入され、パッキン固定部２８により押え付けられて固定される。パッキン固定部２８は、一部がシリンダ部２２内に嵌合され、残りの部分が外部に露出するようにしてパッキン２７を固定する。
　シリンダ部２２は、流路２２Ｂが形成された側面にそれぞれ蓋部２３及び２４が固定部材２９を介して接続される。蓋部２３及び２４は、シリンダ部２２の流路２２Ｂと対向する位置に、該流路２２Ｂに沿って貫通した流路２３Ａ及び２４Ａが設けられる。
　蓋部２３は、流路２３Ａの一端がシリンダ部２２の流路２２Ｂに接続され、流路２３Ａの他端が吸込管７Ａに接続され、吸込管７Ａと流路２２Ｂとを連通させる。
　蓋部２４は、流路２４Ａの一端がシリンダ部２２の流路２２Ｂに接続され、流路２４Ａの他端が送出管７Ｂに接続され、流路２２Ｂと送出管７Ｂとを連通させる。
　送出部８は、蓋部２３の流路２３Ａとシリンダ部２２の流路２２Ｂとの間に一方向弁２５が設けられ、シリンダ部２２の流路２２Ｂと蓋部２４の流路２４Ａとの間に一方向弁２６が設けられる。
　一方向弁２５は、蓋部２３の流路２３Ａからシリンダ部２２の流路２２Ｂへ流れる薬液を通過させ、シリンダ部２２の流路２２Ｂから蓋部２３の流路２３Ａへは薬液を通過させないものであり、例えばアンブレラ弁が適応される。
　一方向弁２６は、シリンダ部２２の流路２２Ｂから蓋部２４の流路２４Ａへ流れる薬液を通過させ、シリンダ部２２の流路２２Ｂから蓋部２４の流路２４Ａへは薬液を通過させないものであり、例えばアンブレラ弁が適応される。
　送出部８は、薬液貯蔵部６から生体内に薬液を送出する際、ピストン２１が押切位置から引戻位置まで内部空間２２Ａ内で駆動部９により移動され、薬液貯蔵部６に貯蔵された薬液を内部空間２２Ａ内に吸い出す。
　そして送出部８は、ピストン２１が引戻位置から押切位置に駆動部９により移動されことにより、内部空間２２Ａに吸い出された薬液を生体内へ送出する。
　送出部８は、ピストン２１を一往復させる動作で約１～２μＬの薬液を使用者の体内に投与でき、この動作を設定された周期及び間隔で繰り返し行うことにより、所望の投与速度及び投与量で薬液を使用者に投与できる。
　ところで送出部８では、図６に示すように、初期状態（出荷状態）において、ピストン２１が引戻位置よりも引かれた位置で、かつ円錐台形状に形成された先端部２１Ａの一部が周方向に渡ってパッキン２７と接触する位置（以下、これを初期位置とも呼ぶ）に配される。
　従って送出部８では、ピストン２１がテーパ状の先端部２１Ａでパッキン２７と接触しているので、パッキン２７のつぶれ量がピストン２１の本体部２１Ｂと接触しているときよりも減少させることができる。これにより送出部８では、ピストン２１とパッキン２７との接触抵抗を減少させることができる。
　そして送出部８は、薬液投与装置１が起動されると、駆動部９によりピストン２１が引戻位置に移動される。
〔３．駆動部の構成〕
　駆動部９は、図７に示すように、土台部３１、モータ３２、モータ支持部３４、モータ固定板３５、固定板支持部３６、軸受部３７、カップリング３８、軸受支持部３９を含む構成とされる。
　駆動部９は、土台部３１の上に各部が配される。モータ３２は、モータ支持部３４と固定板支持部３６に支持されるモータ固定板３５とにより挟持されて土台部３１に固定される。
　モータ３２は、モータ固定板３５側の側面から突出するモータ軸３３が設けられる。モータ軸３３の側面にはネジ溝３３Ａが形成される。
　軸受部３７は、モータ３２の軸方向に沿って細長い略直方体状で内部が中空に形成される。軸受部３７は、略直方体状の短辺に相当する側面中央に、モータ３２のモータ軸３３が貫通して配されてネジ溝３３Ａと螺合するネジ孔３７Ａが設けられる。
　軸受部３７は、略直方体状の短辺に相当してネジ孔３７Ａが設けられた側面と対向する側面にカップリング３８を介してピストン２１がモータ軸３３と同軸上に接続される。また、軸受部３７は、軸受支持部３９に支持される。なお、カップリング３８は、例えば、モータ軸３３とピストン２１との軸方向のずれを緩衝するものが適応される。
　駆動部９は、図７及び図８に示すように、モータ３２が駆動されることによりモータ軸３３が回転し、該回転に応じてモータ軸３３に螺合された軸受部３７が軸方向に移動してピストン２１を軸方向に往復動させる。これにより駆動部９は、ピストン２１をシリンダ部２２の内部空間２２Ａ内で摺動させる。なお図７（Ａ）及び（Ｂ）においてはピストン２１が引戻位置にあり、図８においてはピストン２１が押切位置にある。
　このように駆動部９は、モータ３２のモータ軸３３がピストン２１と同軸上に配されているので、モータ軸３３が回転することにより軸受部３７に加えられる力と、該力によりピストン２１に加えられる力とが同一方向となり、ピストン２１の推力の損失がなくなる。
　従って駆動部９は、ピストン２１をシリンダ部２２の内部空間２２Ａ内で安定したストローク距離で摺動させることができる。また駆動部９は、ピストン２１の推力の損失がなくなることにより、より小さい力でピストン２１を駆動することができるので、モータ３２やバッテリ等を小さくすることができ、装置全体を小型化することができる。なお、ピストン２１の側面には摺動抵抗を減らすためにダイヤモンドライクカーボンがコーティングされていてもよい。
　一方、ピストンとモータの軸部とが同軸上に配されていない装置では、軸部が回転することにより軸受部に加えられる力と、該力によりピストンに加えられる力とがオフセットすることにより、ピストンの推力の損失が増大すると共に、力のオフセットにより軸受部やピストンの摺動抵抗が増加することになり、ピストンのストロークが安定しないだけでなく、装置全体が大型化してしまう。
　ところで薬液投与装置１では、パッキン固定部２８とカップリング３８との間がチューブ状の柔軟性を有するフィルム４０で覆われる。フィルム４０の材質としては、例えばポリエチレン等が適応される。
　フィルム４０は、両端が例えばＯリングでなるフィルム固定部４１及び４２によりパッキン固定部２８及びカップリング３８に対してそれぞれ周方向にわたって隙間なく固定される。
　フィルム４０は、柔軟性を有しているので、ピストン２１が引戻位置にある状態から押切位置にある状態にわたって常にピストン２１を覆った状態を維持することができる。
　従って薬液投与装置１では、ピストン２１をフィルム４０外の空気に触れることなくシリンダ部２２の内部空間２２Ａ内で摺動させることができる。これにより薬液投与装置１は、内部空間２２Ａ内に入り込むピストン２１の清潔性をより保持することができる。
〔４．薬液投与装置の電気的構成〕
　薬液投与装置１は、図９に示すように、ＣＰＵ（Central
Processing Unit）５１、ＲＯＭ（Read Only Memory）５２、ＲＡＭ（Random Access Memory）５３、電源部５４、インターフェース部（Ｉ／Ｆ部）５５、報知部５６及び駆動部９がバス５７を介して接続される。
　ＣＰＵ５１、ＲＯＭ５２、ＲＡＭ５３、電源部５４及び報知部５６は、基板部１０上に配される。電源部５４は電池が適応される。インターフェース部５５は、上筐体部３又は下筐体部２に配されユーザの入力命令を受け付けるボタン（図示せず）等が適応される。報知部５６はスピーカが適応される。
　ＣＰＵ５１は、ＲＯＭ５２に格納された基本プログラムをＲＡＭ５３に読み出して実行することより全体を統括制御すると共に、ＲＯＭ５２に記憶された各種アプリケーションプログラムをＲＡＭ５３に読み出して実行することにより各種処理を実行する。
　薬液投与装置１は、薬液を使用者に投与する場合、図１０に示すフローチャートに従って薬液投与処理を実行する。
　ＣＰＵ５１は、ステップＳＰ１において薬液投与装置１に各種指示を与えるコントローラ（図示せず）から起動信号を受信すると各部を起動し、ステップＳＰ２において駆動部９を駆動させてピストン２１を初期位置から引戻位置に移動させる。
　ステップＳＰ３において使用者により薬液貯蔵部６に薬液が注入され、ステップＳＰ４において薬液投与装置１が貼付部４を介して使用者の皮膚に貼り付けられた後、穿刺機構５により穿刺針が使用者に穿刺される。
　ＣＰＵ５１は、ステップＳＰ５において、コントローラから送信される投与量、投与速度等の投与パラメータを受信すると、該投与パラメータに応じて駆動部９を駆動させるようにパラメータ設定をする。
　ＣＰＵ５１は、ステップＳＰ６において駆動部９を駆動させて薬液の投与を開始し、ステップＳＰ７において薬液がすべて投与したと判断した場合には薬液の投与を終了する。
　一方、ＣＰＵ５１は、ステップＳＰ７において薬液がすべて投与していないと判断した場合にはステップＳＰ８において設定された投与量の薬液を投与したか判断し、投与していないと判断した場合にはステップＳＰ９において薬液の投与を継続する。
　ＣＰＵ５１は、ステップＳＰ８において設定された投与量の薬液を投与したと判断した場合にはステップＳＰ１０においてコントローラからの指示入力を待ち、指示があった場合にはステップＳＰ５～ＳＰ１０を順次行う。
〔５．効果等〕
　以上の構成によれば、薬液投与装置１は、初期状態（出荷状態）において、ピストン２１が引戻位置よりも引かれた位置で、かつ円錐台形状に形成された先端部２１Ａの一部が周方向に渡ってパッキン２７と接触する位置（初期位置）に配され、薬液が薬液貯蔵部６に注入される前にピストン２１を引き戻し位置させる。
　これにより薬液投与装置１では、ピストン２１が初期位置にあるときにはパッキン２７のつぶれ量が減少するので、パッキン２７がピストン２１の本体部２１Ｂと接触しているときよりも接触抵抗を減少させることができる。
　従って薬液投与装置１は、ピストン２１とパッキン２７との接触抵抗（始動抵抗）を減少させることができるので、ピストン２１とパッキン２７とが時間経過とともに始動抵抗が大きくなったとしても、その値を従来と比して格段に減少させることができる。
　かくして薬液投与装置１は、使用開始時に始動抵抗を受けてピストンを始動させるために大きな力が必要なく、装置全体の大きさを小型化することができる。
　また薬液投与装置１では、ピストン２１が円錐台形状に形成されているので初期位置から引戻位置に移動する際にその作動をより確実に行うことができる。
〔６．他の実施の形態〕
　上述した実施の形態においては、ピストン２１の先端部２１Ａが円錐台形状に形成されているようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、ピストンの先端が本体部と同様に円柱状に形成されていてもよい。
　例えば図１１に示すように、ピストン１２１は、先端部１２１Ａ及び本体部１２１Ｂが同一径の円柱形上をしており、初期状態において、引戻位置よりも引かれた位置で、かつパッキン２７における摺動方向に沿った一部と接触する初期位置にある。これにより初期状態において、ピストン１２１とパッキン２７との接触抵抗（始動抵抗）を減少させることができる。
　本発明は、例えば医療分野に適用することができる。
　１……薬液投与装置、２……下筐体部、３……上筐体部、４……貼付部、５……穿刺機構、６……薬液貯蔵部、７……流路部、８……送出部、９……駆動部、１０……基板部、１１……外筒、１１Ｄ……突出部、１１Ｆ……突起部、１２……ピストン、１２Ａ……溝部、１３……薬液貯蔵空間、２１……ピストン、２２……シリンダ部、２２Ａ……内部空間、２２Ｂ……流路、２２Ｃ……対向面、２３、２４……蓋部、２５、２６……一方向弁、２７……パッキン、２８……パッキン固定部、３１……土台部、３２……モータ、３３……モータ軸、３７……軸受部、３８……カップリング、４０……フィルム、５１……ＣＰＵ、５２……ＲＯＭ、５３……ＲＡＭ、５４……電源部、５５……インターフェース部、５６……報知部、５７……バス

Claims (4)

  1. 　生体の皮膚に貼着されて使用される薬液投与装置であって、
    　薬液が貯蔵される薬液貯蔵部と、
    　前記薬液貯蔵部から生体内へ薬液が流れる流路を形成する流路部と、
    　ピストンと、
    　一端が前記流路部と接続され、他端側から前記ピストンが挿入されて摺動する内部空間を形成するシリンダ部と、
    　前記ピストンを前記シリンダ部の内部空間内で、最も押し切られた押切位置から最も引き戻された引戻位置までの間で摺動させる駆動部と、
    　前記シリンダ部の内部空間における前記ピストンが引戻位置にあるときに該ピストンの先端より他端側に配され、前記ピストンと周方向にわたって接し、前記ピストンと前記シリンダ部との間から外部に薬液が漏れることを防止するパッキンとを有し、
    　前記ピストンは、初期状態において、前記引戻位置よりもさらに引かれた位置であって、かつ前記ピストンと前記パッキンとの間の接触抵抗が前記ピストンが前記引戻位置にあるときより小さくなる初期位置に配される
    　薬液投与装置。
  2. 　前記薬液貯蔵部に薬液が外部から注入される前に、前記ピストンを前記初期位置から前記引戻位置に移動させるよう前記駆動部を制御する制御部をさらに有する
    　請求項１に記載の薬液投与装置。
  3. 　前記ピストンは、
    　先端部がテーパ状に形成され、初期状態において、該テーパ状に形成された先端部が前記パッキンと接する
    　請求項１に記載の薬液投与装置。
  4. 　前記ピストンは、
    　円柱形状に形成され、初期状態において、先端部が前記パッキンの一部と接する
    　請求項１に記載の薬液投与装置。
     
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