JP2638632B2 - 非経口的な注射のために注射器の内容量によって流出量をサーボ制御する救急用注射器押し部材装置 - Google Patents

非経口的な注射のために注射器の内容量によって流出量をサーボ制御する救急用注射器押し部材装置

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Description

【発明の詳細な説明】 発明の分野 本発明は、非経口的な注射のために注射器の内容量に
よって流出量をサーボ制御する救急用注射器押し部材装
置に関する。
発明の背景 従来の注射器押し部材装置は、本体が該装置に固定さ
れた注射器のピストンを移動させる能動的装置を一般に
採用している。
ピストンの移動装置には、キャリジと電動モータで作
動する無端ねじを備えるのが多い。
無端ねじを作動させるモータには、ステップ式もしく
は直流式のものがある。後者の場合、一般に減速装置が
モータと無端ねじの間に設けられている。
形の決まった注射器では、注射される溶液の流出量
は、ピストン−押し部材の移動の速度に直接比例し、そ
の移動速度は無端ねじの角回転速度に直接比例する。
無端ねじの角速度は、例えば電動モータの電流供給を
制御して連続回転で調節できる。
最近では、作動期間を緩和期間で分離するようにし
た、無端ねじの不連続回転が好まれている。不連続回転
により、作動期間では基本容量すなわち投与量が送り出
される。無端ねじの平均角速度、すなわち平均流出量の
変動範囲が、非常に広く、例えば１〜100の範囲で得ら
れる。
プログラマ、一般には時計が、無端ねじの回転を開始
し、その回転は所定の一定角度を刻んだあとに終了す
る。
最近実施されている改良型には、停止のプログラミン
グの代わりに、基本容量を送り出しするのに必要十分な
角度が刻まれたときにモータを停止するサーボ制御を利
用するものがある。これによれば、モータの速度変動が
基本容量の体積精度に影響しない。
流出量は、無端ねじの回転開始の頻度を変化させて調
節される。これは、緩和期間の長さが作動期間の長さよ
り大きくて無視できる限りにおいて、一般に緩和期間の
長さを変えることによって得られる。
ピストン−押し部材の移動速度を調節するこれらの方
式には欠点がある。
実際、投与量は体重キロ当たり、１日当たりの活性製
品のモルなどの量で一般に表され、これを注射器のピス
トンの移動速度に変換するには、予備計算が要求され
る。一般に、唯一種類の注射器が使用され得る。そうで
なければ、使用される注射器のタイプの関数として流出
量を表示する換算表が必要となる。
さらに、相対的に大きすぎる容量の注射器では、低流
出量の緩和期間の必要な長さが、注射される医薬品の半
減期と適合しなかったり、脈管内注射手段の浸透性維持
に適合しなかったりすることがある。
加えて、注射器を完全に空にするための時間が変動
し、このために患者によって異なる時間表の内容を更新
をすることになる。
最後に、キャリジを外して手で押すようにしないで、
キャリジを後に戻すにはモータの連続作動は一般に速度
が遅すぎる。
発明の説明 この型式の注射器押し部材装置は、閉じた包囲体５の
中に置かれた同軸の電気機械的組立体１、２、３、４を
中心にして構成できる。該電気機械的組立体１、２、
３、４と電気制御部６と電流供給バッテリ７は、PCT/FR
87/00226（第１図）に示されるように、ケーシング８の
中に置くのが良く、ケーシング８の拡散部が注射器９の
本体を締め付けにより保持する。
本発明においては、基本容量の送り出しに対応する無
端ねじ３の回転角が、所定の処置期間に合うように選ば
れかつ必要な時間的独立性の為には十分な公称容量の注
射器９に収容される体積に必ず比例することを発見し
た。
本発明においては、全注射期間や基本容量の総数によ
らずに、基本容量の体積のみによって、すなわちどのよ
うな形状でも注射器９に入る最初の所定容量のみによっ
て平均流出量を自動的に調整しうる技術が開示される。
実際に、所定の注射器９に収容される溶液の体積Ｄ
は、可変の高さＨと一定の底面積Ｓの円筒形状である。
さて、注射器は、一般に高さＨを測定する目盛り11を
シリンダ10に有しているが、目盛り11はミリメートルで
直接表示されている。パラメータＳはそれゆえ排除さ
れ、注射器９を空にするための全時間において、平均流
出量Ｑを制御するには、体積Ｄを規定する高さＨの平均
移動速度Ｖを制御すればよい。
この関係は次式のように表される。
Ｖ＝H/t 本発明では、ｔは、注射器９内の体積Ｄの如何にかか
わらず一定とした。ｔは、24時間に等しくなるように選
ぶか、24時間の単純な倍数か約数とするのがよく、これ
により注入時間の終わりが予測でき、患者や治療陣のリ
ズムと簡単に一致させられる。
このように、活性製品の溶液の規定濃度の関数とし
て、また患者の体重や表面積の関数として、容量Ｄを変
化させることは可能であり、容量Ｄが注射器９のシリン
ダ10に設けた目盛り11に示されるから誤りの危険が直接
的にも実際的にも無い。
注射器９の目盛り11の精度が不適当と思われるな場
合、例えば注射器９を秤量して、体積Ｄに対応する高さ
Ｈの適正な値を選定できる。
こうして、そして先行技術に関し述べたように、注射
される製品の半減期やカテーテルの透過性の維持のため
に、２つの連続した基本容量の間にあまり長い緩和期間
を置くことはできない。さて、一般に、該緩和期間はt/
nと少しだけ異なる。ここで、ｎは時間ｔの間に注射さ
れた基本容量の数である。経験によれば、前述の要件に
よっても、24時間あたりの基本容量の数を100未満とす
ることは有利とならない。
平均流出量Ｑの制御が基本容量の体積を変えて得られ
るので、基本容量の送り出しに対応して基本移動量ｄを
適性に変えられる。
ここで、ｄ＝H/nである。
基本移動量ｄ＝H/nの決定を自動化させるには、ギア
モータ１、２と、同軸の無端ねじ３とピストン−押し部
材４とからなる組立体が使用され、これは、この装置の
注射器ホルダに設けられた注射器９に注射のための投与
量Ｄが収容された形の円筒形状の高さＨを測定する本質
的な手段である。
ピストン−押し部材４の瞬間的な位置を知る装置とし
て、ピストン−押し部材４や他のアナログシステムと調
整ねじで連結する電位差計を使用できる。
以下に記載の実施例では、無端ねじ３（第４図）の正
負の回転を計数するデジタル法を好適な例としてに採用
しているが、本発明を制限するものではない。
有利なことは、無端ねじ３の回転数または１回転の分
数が、公知の比の減速装置２を介して無端ねじ３を駆動
するモータ１の回転数または１回転の分数から得られ
る。前述のモータ１の回転数または１回転の分数が、ピ
ストン−押し部材４において可能な機械的ストロークに
対応する容量を有す可逆カウンタ12で積算される。回転
の正負は、注射器９を空にする方向で負が、その逆方向
で正であると規定する。可逆カウンタ12でカウントされ
た信号は、モータ１の回転数または１回転の分数に対応
する。信号は、カム−接触器システム38、光学システム
38、あるいは磁力に敏感な要素に遠隔作用する回転磁石
38から得られる。
自由動の無い低慣性サーボ−モータ１では、永久磁石
13の励起で、コレクタ15における連続する２つの羽根が
ブラシ16で短絡することによって発生し、電機子14を通
過する電流強度の変動を好適に集められる。電流強度の
変動は、電機子14と直列配置の抵抗器17かインダクタン
スの端子で集められる。有利なことに、交流成分が、例
えば、コンデンサで分離される。モータの回転当たりに
発射される信号の数は、ブラシ16の偶数とコレクタ15の
羽根15の奇数の積に等しい。次に、信号は、例えばシュ
ミットトリガで成形される。信号の極性は、またモータ
の回転方向を示す（第３図）、 本発明を制限するものではないが、有利なことに、可
逆カウンタ12で制御されるピストン−押し部材４のデジ
タル状態は低電力消費のディスプレー18、例えば液晶デ
ィスプレーで見れる。このディスプレーは、例えば安全
回路（第２図）の作動時にその消滅によって全体的電流
供給遮断を指示できる。また、このディスプレーは、命
令に応じて、供給バッテリの充放電の状態を、出入した
電流強度の積算の視覚的表示で示せる。
ピストン−押し部材４の位置は、注射器９が完全に空
になるときと、注射器９が所定の投与量で満たされると
きに連続的に記録される。両方の場合で、ピストン−押
し部材４の瞬間的な位置の記録が、ピストン−押し部材
４と注射器９のピストン20の物理的接触（第４図及び第
５図）を検出する装置19で制御される。ピストン−押し
部材４と注射器９のピストン20の物理的接触を決定する
ために、公知の設計のセンサを利用できる。モータ１の
電機子14を通過する電流の強度変動を利用することは好
ましい。前述のように、電流の強度を示す電圧が、電機
子14と直列配置の抵抗器17かインダクタンスの端子で集
められるのも有利である。
抵抗器17もしくはインダクタンスの端子から来る信号
は振幅と周波数で分別される。こうして、第１のオーダ
−（21）の変動、すなわち前述のようにモータの回転の
速度と方向の関数の速い波と、第２のオーダー（22）の
変動、すなわち摩擦力の値の変動に対応する遅い波とが
識別される（第３図）。
実際に、電機子を通過する電流の強度は、一方では非
負荷時の摩擦力に比例し、ピストン−押し部材４の物理
的接触時には、これに、注射器９のシリンダ10に対する
ピストン20の摩擦力が加わり、また、注射管と溶液の摩
擦力にも比例する。
電流の強度の変動における第３の、そして最大のオー
ダー（23）は、注射器９に収容された液体の圧力が過剰
となり、流体の流れに対する抵抗になるときに生じる。
これは、例えば注射管の密閉または閉塞によって、カテ
ーテルの血栓的閉塞によって、あるいはピストン20の前
進に対する機械的な障害によっておき、特に、シリンダ
10の底にピストン20が接触し、また最後に、脈管内対向
圧力の出現によって生じる。
常に、モータ１は前方回転で作動を開始する。始動時
の運動エネルギに対応する電流強度変動のピークは、第
２（22）と第３（23）のオーダーの波に作用する遅れ時
間システムの導入で除去される。
オペレーターは、モータ１の連続的で急速な始動を選
択により一時的にマニュアル制御できる。すなわち、注
射器９を空にする方向に対応する前進（24）、後進（2
5）である。全体的な電流供給が妨害されても後進操作
は常に作動できる。前進操作で、ピストン−押し部材４
とピストン20との物理的接触がピストン20の最大の行程
内で全ての可能な位置で得られる。この最大の行程は、
２つの領域に分けられる。すなわち、１つは前側領域
で、機械的行程の前端に有り、該装置上の空の注射器９
のピストン20と物理的に接触するピストン−押し部材４
が、注射器９の設計の如何にかかわらず前側領域に常に
位置するようになっている。一般に、前側領域は、最大
行程の1/10に相当し、これで注射器９の公称容量の約1/
10に注射可能な最少投与量10を制限するのが有利である
（第４図）。
ピストンが短い前側領域と長い後側領域の間の境界27
を通過すると、これが、ピストン−押し部材４に連続さ
れて磁力に敏感な部材32に遠隔作用する永久磁石31によ
り検出される。
注射器９に収容される投与量Ｄの高さＨの測定操作に
ついて以下に述べる。この測定操作は、本装置の注射前
較正と考えられる。
オペレータは、完全に空の注射器９、シリンダ10の底
に接合しているピストン20を本装置を収容する部材の中
に置く。必要ならば、マニュアル可逆制御装置25でピス
トン−押し部材４を引き抜いた後でもよい。
オペレータは、次に、ピストン−押し部材４が注射器
９のピストン20に接触するまで、ピストン−押し部材４
を前側マニュアル制御部24で移動させる。この物理的接
触は、常に短い前側領域で生じ、この物理的接触で可逆
カウンタ12のゼロ戻りを自動的に制御する。このゼロ戻
りは電流供給の全体的遮断を生じさせる。ただし、手動
制御による急速な後進操作は例外である（第４図）。オ
ペレータは、注射器９を導入するために十分な距離にあ
る長い後側領域にピストン−押し部材４を直ちに返す。
注射器９は所定の投与量まで満たされてから、該装置
を収容する部材の上に戻される。オペレータは、次に、
モータ１の急速前進を手動で進める。ピストン−押し部
材４とピストン20の物理的接触が、必然的に長い後側領
域で生じた時、双安定トリガ回路26が停止位置から作動
位置に移る（第５図）。これにより、直ちにかつ連続的
に以下の操作が引き起こされる。
（１）連続急速前進によりモータ１の電流供給を停止す
る。
（２）減速装置２の減速比の因子ｐ関数と、モータ１の
回転数または１回転の分数当たりに発射される信号38の
数と、基本容量ｎの総数との積で予め割った可逆カウン
タ12の読み値を予備調整可能なカウンタ29のメモリへ移
送する。
（３）モータ１の回転から来る信号が、予め自動的にゼ
ロに戻された予備調整可能なカウンタ29に、可逆カウン
タ12に対し平行に、つぎつぎと向けられるように回路を
閉鎖する。
（４）ピストン−押し部材４をピストン20が押す対向力
を測定するために回路を閉鎖する。
（５）モータ１の始動のためのパルスを送り出す時計28
を始動する。
双安定トリガ回路26のトリガに続く時計28の始動で、
時計28で刻まれる時間に等しい時間の経過後、モータ１
の回転が始動する。
電機子14の短絡による遮断を伴うモータ１の回転の停
止は、予備調整可能なカウンタ29の計数が、前述の態様
に従って双安定トリガ回路26のトリガ時にカウンタ29の
メモリに移された計数と一致したときに得られる（第６
図）。
注射器９が完全に空になるまで、基本容量の送り出し
は続けられる（第７図）。そして、ピストン−押し部材
４の位置は、可逆カウンタ12のゼロに一致する。これ
で、手動の急速後進以外は、電流供給34が全体的に遮断
される。この位置は、メモリに永続的に保持され、同型
の注射器が使用されるかぎり、空の注射器に対応する部
分の較正を次に行う必要がない。
警告音付の２つの安全回路が準備されている。第１の
安全回路（37）は、過度の圧力の発生やピストン20の移
動の停止を知らせる。ピストン20の移動に対する機械的
障害は、電機子14を通る電流強度の急激な増加、すなわ
ち、第３のオーダー（23）の変化を引き起こす。
通常の注射に対応する作動位置に双安定トリガ回路26
があると、第３のオーダー（23）の変動が警告音を鳴ら
す。オペレータが障害物を取り除かない場合、遅延時間
により５分間程度の経過後、全体的電流供給を止める。
これで、可逆カウンタ12をゼロに戻す。注射器９が完全
に空ではないのに供給を全体的にとめると、ピストン20
の状況と位置が帰納的に示される。
第２の安全回路により、中間の緩和期間がなくても、
２つの最大基本容量が相連続して送り出されてしまうの
が防止できる。
そのためには、無端ねじ３の回転が特別のカウンタで
直接に積算され、２つの基本容量が相連続して送り出し
されることに対応する回転角により、電流供給の全体的
遮断でモータ１を直ちに停止させる。また、これによ
り、装置が再び通電されないように視覚的危険表示が点
灯するのが有利である。
無端ねじのピッチの慎重な選択で、最大基本容量が無
端ねじ３の１回転未満で送り出せる。時計28の作動が開
始されていれば、この特別のカウンタ２が２回転に等し
い過剰回転角を結果として示す（第１図）。
そうでなければ、該カウンタはゼロに戻るだろう。無
端ねじの回転の検出は、PCT/FR87/00226に示されるよう
に、無端ねじに固定され、磁力に敏感な要素36に遠隔作
用する磁石35で行われるのが有利であるが、本発明がこ
れに限定されるものではない。

Claims (21)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】同軸の直流モータと減速装置と無端ねじと
    を使用し、緩和期間で時間的に分離された複数の基本容
    量または投与量を送り出す救急処置用の注射器−押し部
    材装置において、注射に先立って未分化型注射器に導入
    された容量によって平均流出量がサーボ制御されるよう
    にした注射器−押し部材装置。
  2. 【請求項２】平均流出量のサーボ制御が、注射に先立っ
    て未分化型注射器に導入された容量に比例して基本容量
    を自動的に調整することにより行われる請求の範囲第１
    項に記載の装置。
  3. 【請求項３】平均流出量のサーボ制御が、注射に先立っ
    て未分化型注射器に導入された容量に比例して一定体積
    の基本容量の数を自動的に調整することにより行われる
    請求の範囲第１項に記載の装置。
  4. 【請求項４】モータの正負の回転を積算する可逆カウン
    タによって、ピストン−押し部材の位置が制御される請
    求の範囲第１〜３項のいずれかに記載の装置。
  5. 【請求項５】ピストン−押し部材の瞬間的な位置が、ピ
    ストン−押し部材と調整ねじで機械的に連結している電
    位差計によって制御される請求の範囲第４項に記載の装
    置。
  6. 【請求項６】注射器が完全に空になった時および注射器
    が選択された容量に満された時にピストン−押し部材の
    位置を記録する装置を設け、このピストン−押し部材位
    置の間の距離を前に行った較正で知ることができるよう
    にした請求の範囲第１〜５項のいずれかに記載の装置。
  7. 【請求項７】ピストン−押し部材の最大可能行程が２つ
    の均等でない領域に分けられ、ピストン−押し部材が本
    装置上において完全に空の注射器のピストンと物理的に
    接触するときには、ピストン−押し部材が常に短い領域
    にあるようにした請求の範囲第１〜６項のいずれかに記
    載の装置。
  8. 【請求項８】モータの回転の始動が時計によって制御さ
    れ、電機子の短絡によるモータの停止が、モータ始動か
    らのモータ回転数と、前に行った較正で記録されたピス
    トン−押し部材の位置からでるデータとの比較で制御さ
    れる請求の範囲第１〜７項のいずれかに記載の装置。
  9. 【請求項９】時計の毎始動後におけるモータの回転数も
    しくは１回転の分数の積算が予備調整可能なカウンタに
    よって得られる請求の範囲第８項に記載の装置。
  10. 【請求項１０】予備較正の間に可逆カウンタからの記録
    データが、基本容量の総数と減速装置の減速比およびモ
    ータの回転を計数する装置の因子関数とで割算されてか
    ら、予備調整可能なカウンタにおくられる請求の範囲第
    ４項または第９項に記載の装置。
  11. 【請求項１１】モータの回転数もしくは１回転の分数の
    積算が、コレクタの相連続する羽根がブラシの一方を通
    過するときに起きる短絡によって発生する信号で得られ
    る請求の範囲第１〜10項のいずれかに記載の装置。
  12. 【請求項１２】コレクタの羽根の短絡によって発生する
    信号が電機子と直列なインダクタンスもしくは抵抗器の
    端子に集められる請求の範囲第11項に記載の装置。
  13. 【請求項１３】電機子と直列なインダクタンスもしくは
    抵抗器の端子に集められる信号が極性、周波数で、振幅
    で、電機子を通過する電流強度の変動に対応する３つ以
    上のオーダーの応答に分別される請求の範囲第11項及び
    第12項に記載の装置。
  14. 【請求項１４】２つの極性の第１のオーダーの信号が、
    較正と注射の全期間に対して、可逆カウンタで積算され
    る請求の範囲第１〜13項のいずれかに記載の装置。
  15. 【請求項１５】１つの極性の第１のオーダーの信号が、
    注射中に、可逆カウンタに平行で予備調整可能なカウン
    タに向けられる請求の範囲第１〜14項のいずれかに記載
    の装置。
  16. 【請求項１６】ピストン−押し部材とピストンの物理的
    接触に特徴的な極性の第２のオーダーの信号で、可逆カ
    ウンタのゼロ復帰の前の短い前側領域における予備較正
    において、あるいはその直後において、電流供給の全体
    的遮断と、長い後側領域における注射の開始とが生じる
    請求の範囲第１〜15項のいずれかに記載の装置。
  17. 【請求項１７】１つの極性の第３のオーダーの信号で、
    モータの停止と、調時された警告音を有する安全システ
    ムの作動とが生じる請求の範囲第１〜16項のいずれかに
    記載の装置。
  18. 【請求項１８】無端ねじの回転数もしくは１回転の分数
    の積分器が機械的に連結され、時計による毎始動にて送
    り出される基本容量の数を計数する請求の範囲第１〜17
    項のいずれかに記載の装置。
  19. 【請求項１９】時計の始動の直後に２つの基本容量のカ
    ウントがあると、モータが最終的に停止して、作動停止
    の永久信号を出す請求の範囲第18項に記載の装置。
  20. 【請求項２０】無端ねじの回転数もしくは１回転の分数
    の積分器が、無端ねじの端に機械的に固定され磁力に敏
    感な部材に遠隔作用する永久回転磁石で構成される請求
    の範囲第18項及び第19項に記載の装置。
  21. 【請求項２１】充電放電の強さが定常的に積算され、積
    算量がオペレータの命令で表示されるようにした再充電
    可能なバッテリで電流供給される請求の範囲第１〜16項
    のいずれかに記載の装置。
JP63501035A 1988-01-07 1988-01-07 非経口的な注射のために注射器の内容量によって流出量をサーボ制御する救急用注射器押し部材装置 Expired - Fee Related JP2638632B2 (ja)

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