特許 6764319 薬剤注入装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6764319

(24)【登録日】2020年9月15日

(45)【発行日】2020年9月30日

(54)【発明の名称】薬剤注入装置

(51)【国際特許分類】

   A61M 5/142 20060101AFI20200917BHJP

   A61M 5/20 20060101ALI20200917BHJP

   A61M 5/24 20060101ALI20200917BHJP

【ＦＩ】

   A61M5/142 520

   A61M5/20

   A61M5/24

【請求項の数】5

【全頁数】10

(21)【出願番号】特願2016-223162(P2016-223162)

(22)【出願日】2016年11月16日

(65)【公開番号】特開2018-79060(P2018-79060A)

(43)【公開日】2018年5月24日

【審査請求日】2019年9月5日

(73)【特許権者】

【識別番号】314005768

【氏名又は名称】ＰＨＣホールディングス株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100101683

【弁理士】

【氏名又は名称】奥田 誠司

(74)【代理人】

【識別番号】100155000

【弁理士】

【氏名又は名称】喜多 修市

(74)【代理人】

【識別番号】100180529

【弁理士】

【氏名又は名称】梶谷 美道

(74)【代理人】

【識別番号】100135703

【弁理士】

【氏名又は名称】岡部 英隆

(74)【代理人】

【識別番号】100125922

【弁理士】

【氏名又は名称】三宅 章子

(74)【代理人】

【識別番号】100184985

【弁理士】

【氏名又は名称】田中 悠

(72)【発明者】

【氏名】安井 伸一

【審査官】 竹下 晋司

(56)【参考文献】

【文献】 米国特許出願公開第２０１１／０１０６０１８（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特表２００４−５１６１０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−１８３７７２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ａ６１Ｍ ５／００ − ５／５２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

先端側に注射針挿入部、後端内側にガスケットを有する薬剤シリンジを装着する薬剤シリンジ装着部と、
前記薬剤シリンジ装着部に装着された前記薬剤シリンジ内の前記ガスケットを前記注射針挿入部側に押し込むピストンと、
前記ピストンを移動させるピストン移動機構と、
前記ピストンに接続され、前記ピストンを前記薬剤シリンジの軸周りに回転させる回転用モータと、
前記ピストンの前記ガスケット側に設けられ、前記ガスケットに回転力を伝達する回転力伝達部と、を備え、
前記ピストン移動機構は、前記ピストンを前記薬剤シリンジの軸に沿って移動させる移動用モータと、前記移動用モータにより駆動され、前記回転用モータと前記ピストンを保持する移動台とを含む、薬剤注入装置。

【請求項2】

前記ピストンを回転自在に支持する回転軸受けをさらに設けた、
請求項１に記載の薬剤注入装置。

【請求項3】

前記ピストンに設けた前記回転力伝達部は、前記ガスケットに向けて突出する凸部である、
請求項１または２に記載の薬剤注入装置。

【請求項4】

前記凸部は、ブレードによって構成されている、
請求項３に記載の薬剤注入装置。

【請求項5】

前記ピストンは、前記回転モータによって回転した状態で前記ピストン移動機構によって前記シリンジの前記注射針挿入部側に移動される、
請求項１から４のいずれか一つに記載の薬剤注入装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、例えば、インスリンや成長ホルモンなどの薬剤を注入する薬剤注入装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来のこの種の薬剤注入装置の構成は、以下のようになっていた。

【0003】

すなわち、先端側に注射針挿入部、後端内側にガスケットを有する薬剤シリンジを装着する薬剤シリンジ装着部と、前記薬剤シリンジ装着部に装着された前記薬剤シリンジ内の前記ガスケットを前記注射針挿入部側に押し込むピストンと、前記ピストンを移動させるピストン移動機構と、を備えた構成となっていた（例えば、下記特許文献１）。

【0004】

そして、ピストンが移動して薬剤シリンジ内のガスケットを注射針挿入部側に押し込むと、薬剤シリンジ内の薬剤が注射針挿入部の注射針を介して吐出され、これにより患者に薬剤が投与される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特表２００４−５１６１０７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

上記従来例における課題は、適切な薬剤投与ができない惧れがあることであった。

【0007】

すなわち、上記従来例の構成においては、ピストンが薬剤シリンジ内のガスケットを注射針挿入部側に押し込んで薬剤を吐出する。

【0008】

このとき、ガスケットと薬剤シリンジ内面の接触面で、接触面の摩擦力により、スティック（付着）とスリップ（すべり）を繰り返す、いわゆるスティックスリップ現象が発生する事がある。このスティックスリップ現象が発生すると、ガスケットは、急激な移動と静止を繰り返しながら移動することとなり、薬剤の急激の吐出と非吐出が繰り返される状態となる。このため、意図した薬剤の量を投与することが難しく、その結果として、適切な薬剤投与ができない惧れがあった。

【0009】

そこで、本開示は、適切な薬剤投与を行うことが可能な薬剤注入装置を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0010】

本開示の薬剤注入装置は、先端側に注射針挿入部、後端内側にガスケットを有する薬剤シリンジを装着する薬剤シリンジ装着部と、前記薬剤シリンジ装着部に装着された前記薬剤シリンジ内の前記ガスケットを前記注射針挿入部側に押し込むピストンと、前記ピストンを移動させるピストン移動機構と、前記ピストンに接続され、前記ピストンを前記薬剤シリンジの軸周りに回転させるピストン回転機構と、前記ピストンの前記ガスケット側に設けられ、前記ガスケットに回転力を伝達する回転力伝達部とを備える。

【発明の効果】

【0011】

本開示の薬剤注入装置によれば、ピストン回転機構がピストンを薬剤シリンジの軸周りに回転させると、この回転は回転力伝達部を介してガスケットに伝達され、ガスケットを軸周りに回転させることができる。つまり、ガスケットを回転させることで、ガスケットと薬剤シリンジ内面の接触面をスティック（付着）が無い状態にできる。

【0012】

そして、回転するガスケットを注射針挿入部側に押し込むと、スティック（付着）が無いので、スティックスリップ現象は発生しない。

【0013】

したがって、ガスケットが一定速度で移動するので薬剤は安定的に吐出され、意図した薬剤の量を投与することができる。その結果として、適切な薬剤投与ができるものとなる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本開示の一実施形態にかかる薬剤注入装置を示す斜視図である。

【図2】図１に示す薬剤注入装置の斜視図である。

【図3】図１に示す薬剤注入装置の断面図である。

【図4】図１に示す薬剤注入装置の電気的な接続を示す制御ブロック図である。

【図5】課題の発生状態を説明する図である。

【図6】図１に示す薬剤注入装置における要部の拡大斜視図である。

【図7】図１に示す薬剤注入装置における要部の断面図である。

【図8】図１に示す薬剤注入装置における要部の断面図である。

【図9】図１に示す薬剤注入装置の動作フローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、本開示の一実施形態を、添付図面を用いて説明する。

【0016】

（実施の形態１）
図１、図２は、本実施形態の薬剤注入装置１を示し、薬剤注入装置１は、ほぼ直方体形状の本体ケース２を備えている。本体ケース２の前端側（図１における下側）には、注射針装着部３が設けられており、この注射針装着部３には、図２の注射針４が装着される。

【0017】

本体ケース２の後端側（図１における上側）には、注射を実施する注射ボタン５が設けられ、本体ケース２の表面には、注射の表示案内を行う表示部６と、薬剤注入装置１に電源を投入する電源ボタン７が設けられている。

【0018】

本体ケースの前端側には、薬剤シリンジ装着部８が、図１、図２に示すように、開閉自在に設けられている。この薬剤シリンジ装着部８に、図１のように薬剤シリンジ９を挿入し、図２のように薬剤シリンジ装着部８を閉めると、薬剤シリンジ９は薬剤シリンジ装着部８の所定の位置に装着され、以後の薬剤投与動作が可能となる。

【0019】

図３は、薬剤注入装置１の内部を示す断面図で、本体ケース２の先端側（図３における左側）に、薬剤シリンジ９が装着されている。薬剤シリンジ９は、円筒形状で、先端側にゴム（弾性体の一例）でできた注射針挿入部１０、後端内側にゴム（弾性体の一例）でできたガスケット１１を有している。薬剤シリンジ９の内部には、薬剤１２が、注射針挿入部１０とガスケット１１に栓をされた状態で封入されている。薬剤シリンジ９内には、例えば４回分の薬剤１２が封入される。

【0020】

装着された薬剤シリンジ９のガスケット１１の後方側には、円柱形状の細長いピストン１３が、その軸（中心軸）を薬剤シリンジ９の軸（中心軸）に一致させた状態で、薬剤シリンジ９の内部を摺動自在に設けられている。このため、ピストン１３が前方のガスケット１１側（図３のＡ方向）に移動すると、ピストン１３の先端が前方のガスケット１１に当接し薬剤シリンジ９内のガスケット１１を注射針挿入部１０側に押し込んでいく。

【0021】

本体ケース２内には、ピストン１３を移動させる移動用モータ１４が設けられ、この移動用モータ１４にスクリュー１５が接続されている。スクリュー１５はナット１６に組み合わされ、このナット１６が長方形状の移動台１７に固定されている。移動台１７上にはピストン１３を薬剤シリンジ９の軸周りに回動させる回転用モータ（ピストン回転機構の一例）１８が設けられ、ピストン１３が回転用モータ１８に接続されている。つまり、移動台１７が回転用モータ１８とピストン１３を保持する構成となっている。また、移動台１７の両端は、２本の支持軸１９によって、前後方向（薬剤シリンジ９の軸に沿った方向）に対して、摺動自在に支持されている。

【0022】

この構成で、移動用モータ１４を回転させると、スクリュー１５、ナット１６を介して、移動台１７が前方へと移動（図３の矢印Ａ方向）する。移動台１７に保持されたピストン１３は、回転用モータ１８と共に、薬剤シリンジ９の軸に沿って前方側へと移動し、薬剤シリンジ９内のガスケット１１を注射針挿入部１０側に押し込んでいく。つまり、移動用モータ１４、スクリュー１５、ナット１６、移動台１７は、ピストン１３を移動させるピストン移動機構を構成する。

【0023】

なお、ピストン１３の前方側は、ピストン保持部（回転軸受け）２０で保持されている。ピストン保持部２０は、ピストン１３を、薬剤シリンジ９の軸に沿って摺動自在に保持すると共に、薬剤シリンジ９の軸周りに回転自在に保持している。このため、ピストン１３は、安定した摺動（移動）および回転ができる。

【0024】

また、本体ケース２内には、電池２１が設けられており、電池２１によって各部に電気が供給される。

【0025】

図４は、各部の電気的な接続状態を示している。

【0026】

制御部２２には、移動用モータ１４、回転用モータ１８、電池２１、電源ボタン７、注射ボタン５、表示部６が電気的に接続されている。さらに、制御部２２には、薬剤シリンジ９が薬剤シリンジ装着部８に装着されたことを検出する薬剤シリンジ装着検出部２３、制御部２２が各種制御を行うための制御プログラムが収納されている記憶部２４が接続されている。

【0027】

なお、電池２１は制御部２２にだけに接続された状態としているが、この図４に示す各部に電源を供給する構成となっている。また、制御部２２、記憶部２４は、それぞれが電気回路で構成され、本体ケース２内の制御基板（図示せず）上に設けられている。

【0028】

そして使用者が、図１の注射ボタン５を押すと、制御部２２が注射動作を開始し、移動用モータ１４を回転させる。そして、図５に示すように、ピストン１３が前方のガスケット１１側（図５のＡ方向）に移動すると、ピストン１３の先端が前方のガスケット１１に当接し薬剤シリンジ９内のガスケット１１を注射針挿入部１０側に押し込んでいく。

【0029】

この時、ガスケット１１と薬剤シリンジ９内面の接触面で、接触面の摩擦力により、スティック（付着）とスリップ（すべり）を繰り返す、いわゆるスティックスリップ現象が発生する事がある。

【0030】

スティックスリップ現象はよく知られた現象であるので、この図５を用いて簡単に説明する。

【0031】

薬剤シリンジ９内に例えば４回分の薬剤１２が封入されている時、１回目の注射動作においては、ピストン１３がガスケット１１を一回目の注射終了位置Ｐ１まで押し込み、薬剤１２を４分の１だけ吐出する。

【0032】

具体的には、ピストン１３をガスケット１１方向に移動させ（図５のａ）ガスケット１１の後端面に当接させた後（図５のｂ）、ピストン１３でガスケット１１を注射針挿入部１０側に押し込んでいく。この時、ガスケット１１と薬剤シリンジ内面の接触面は摩擦力によってスティック（付着）した状態なので、ゴムでできたガスケット１１はピストン１３に押されて弾性変形するがすぐには移動しない（図５のｃ）。さらにピストン１３を押し込むと、ガスケット１１と薬剤シリンジ内面は剥離し、ガスケット１１は急激に前方に向かってスリップ（すべり）し、再びガスケット１１と薬剤シリンジ内面の接触面がスティック（付着）する（図５のｄ）。

【0033】

このようなスティックスリップ現象が発生すると、ガスケット１１は、所定の注射終了位置Ｐ１まで急激な移動と静止を繰り返しながら移動することとなる。

【0034】

つまり、ガスケット１１の先端面が、図５ｃから図５ｄのごとく、急激な移動と静止を繰り返すので、薬剤１２の急激な吐出と非吐出が繰り返される状態となり、この状態では意図した薬剤の量を投与することが難しくなる。例えば、ピストン１３が所定の注射終了位置に移動したとしても、スティックが発生していると、ガスケット１１の先端面は所定の注射終了位置Ｐ１にまで到達しておらず、すなわち、意図した薬剤の量が投与できていない状態となる。その結果として、適切な薬剤投与ができない惧れがあった。

【0035】

そこで、本実施形態においては、図３に示すように、ピストン１３の後方側に、このピストン１３を薬剤シリンジ９の軸周りに回転させる回転用モータ１８（ピストン回転機構の一例）を接続して設けている。このため、回転用モータ１８を回転させると、ピストン１３は、薬剤シリンジ９の軸周りに回転する。

【0036】

そしてこの回転力をガスケット１１に伝達するために、ピストン１３のガスケット１１側に、ガスケット１１に回転力を伝達する回転力伝達部としてブレード２５（回転力伝達部の一例）を設けている。ブレード２５の代わりに針を設けてもよい。また、ガスケット１１に凹部が設けられており、ピストン１３のガスケット１１側に凹部に対応する凸部を設けてもよい。

【0037】

図６は、ブレード２５部分の拡大斜視図で、ピストン１３のガスケット１１側の端部には、ガスケット１１を押し込む押込面２６が設けられると共に、ガスケット１１に向けて突出する２枚（複数枚）のブレード（凸部の一例）２５を設けている。ブレード２５は１枚でもよいが、複数設けるほうがより確実に回転力を伝達することができる。２枚のブレード２５は、その刃先をガスケット１１に向けてピストン１３の中心軸（回転軸）に対して軸対称で設けられている。ブレード２５は押込面２６よりもガスケット１１側に突出させている。

【0038】

このブレード２５は、図７に示すように、ゴムでできたガスケット１１に差し込まれ、係合することによってピストン１３の回転力をガスケット１１に伝達するので、ガスケット１１を軸周りに回転させることができる。

【0039】

つまり、薬剤投与時に、ガスケット１１を軸周りに回転させることで、ガスケット１１と薬剤シリンジ９内面の接触面で、スティック（付着）が無い状態にしている。

【0040】

そして、回転するガスケット１１を注射針挿入部１０側に押し込むと、スティック（付着）が無いので、スティックスリップ現象は発生しない。

【0041】

この時の動作について、図４、図７〜図９を用いて、さらに説明する。

【0042】

なお、図７、図８は、薬剤投与の動作を説明するための図で、図９は、制御部２２の制御フローチャートとなっている。

【0043】

使用者によって図１の電源ボタン７がＯＮされると、制御部２２が起動する（図９のＳ１）。

【0044】

制御部２２は、図４の薬剤シリンジ装着検出部２３を用いて新しい薬剤シリンジ９が薬剤シリンジ装着部８に装着されたか否かを検出する。薬剤シリンジ装着検出部２３が新しい薬剤シリンジ９が装着されたことを検出した時には、制御部２２は、移動用モータ１４を回転させ、ピストン１３を、図３の状態からガスケット１１に向けて（図３のＡ方向）移動させる。

【0045】

すると、図７に示すように、ピストン１３のブレード２５がゴムでできたガスケット１１に差し込まれ、ピストン１３とガスケット１１は一体的に連結される。なお、この連結は、薬剤シリンジ９に注射針４が装着されていない状態で行われるので、薬剤シリンジ９内に充填された薬剤１２が吐出されることはない。つまり、薬剤１２が非吐出状態で存在するので、ガスケット１１が動いてしまうことはなく、ブレード２５をガスケット１１にしっかりと差し込むことができる。このように、ピストン１３を、ガスケット１１を押し込む初期位置まで移動させる（図９のＳ２）。

【0046】

その後、使用者によって、本体ケース２の注射針装着部３に注射針４が装着されると、図７のように、注射針４の針本体２７が薬剤シリンジ９の注射針挿入部１０に挿入される。

【0047】

この状態で、使用者が本体ケース２を持って注射針４の針本体２７を使用者の注射位置に刺す。そして、使用者が、図１の注射ボタン５を押すと、制御部２２は、注射動作を開始する（図９のＳ３）。

【0048】

先ず、制御部２２は、回転用モータ１８を回転させてピストン１３を回転させる（図７のＢ方向）。すると、ブレード２５によってピストン１３とガスケット１１は一体的に連結されているので、ピストン１３の回転はブレード２５を介してガスケット１１に伝達され、ガスケット１１は、ピストン１３内でピストン１３の軸周りに回転する（図９のＳ４）。

【0049】

このように、ガスケット１１を回転させることで、ガスケット１１と薬剤シリンジ９内面の接触面で、スティック（付着）が無い状態にできる。

【0050】

次に、制御部２２は、ピストン１３を回転させた状態で移動用モータ１４を回転させ、ピストン１３をガスケット１１方向の所定位置（薬剤投与の終了位置）まで移動させる。これにより、ガスケット１１に押された薬剤１２が針本体２７を介して吐出され、薬剤の投与が行われる（図９のＳ５）。

【0051】

すなわち、本実施形態においては、ガスケット１１を回転させてスティック（付着）が無い状態とし、このスティック（付着）が無い状態で（ガスケット１１を回転させながら）ガスケット１１を移動させるので、スティックスリップ現象は発生しない。

【0052】

したがって、ガスケット１１が一定速度で移動するので薬剤１２は安定的に吐出され、意図した薬剤の量を投与することができる。その結果として、適切な薬剤投与ができるものとなる。

【0053】

予定した薬剤１２の投与が終わると、制御部２２は、表示部６に注射が完了した旨を表示させ（図９のＳ６）、注射動作を終了する（図９のＳ７）。

【0054】

使用者は、表示部６の表示を見て注射完了を認識し、本体ケース２を動かして、針本体２７を注射部位から引き抜くこととなる。これで、１回の注射が終了する。

【0055】

以上説明したごとく、本実施形態においては、ピストン１３に、このピストン１３を薬剤シリンジ９の軸周りに回転させるピストン回転機構を接続すると共に、このピストン１３のガスケット１１側には、ガスケット１１に回転力を伝達する回転力伝達部を設けた、ものである。

【0056】

このため、ピストン回転機構がピストン１３を薬剤シリンジ９の軸周りに回転させると、この回転は回転力伝達部を介してガスケット１１に伝達され、ガスケット１１を軸周りに回転させることができる。つまり、ガスケット１１を回転させることで、ガスケット１１と薬剤シリンジ９内面の接触面をスティック（付着）が無い状態にできる。

【0057】

そして、回転するガスケット１１を注射針挿入部１０側に押し込むと、スティック（付着）が無いので、スティックスリップ現象は発生しない。

【0058】

したがって、ガスケット１１が一定速度で移動するので薬剤１２は安定的に吐出され、意図した薬剤１２の量を投与することができる。その結果として、適切な薬剤投与ができるものとなる。

【0059】

また、ピストン回転機構とピストン移動機構とを独立して備えるため、ガスケット１１の移動と独立してガスケット１１を回転させることができる。したがって、例えば、ガスケット１１の回転速度を一定に保ちながら、薬剤シリンジ９内へガスケット１１を挿入する速度を変化させることも可能である。

【産業上の利用可能性】

【0060】

本開示の薬剤注入装置は、例えば、インスリンや成長ホルモンなどの薬剤を注入する薬剤注入装置としての活用が期待される。

【符号の説明】

【0061】

１ 薬剤注入装置
２ 本体ケース
３ 注射針装着部
４ 注射針
５ 注射ボタン
６ 表示部
７ 電源ボタン
８ 薬剤シリンジ装着部
９ 薬剤シリンジ
１０ 注射針挿入部
１１ ガスケット
１２ 薬剤
１３ ピストン
１４ 移動用モータ
１５ スクリュー
１６ ナット
１７ 移動台
１８ 回転用モータ
１９ 支持軸
２０ ピストン保持部
２１ 電池
２２ 制御部
２３ 薬剤シリンジ装着検出部
２４ 記憶部
２５ ブレード
２６ 押込面
２７ 針本体

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】