JP7425045B2 - 薬液投与装置 - Google Patents
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Description
本発明は、薬液投与装置に関する。
従来、薬液容器に充填された薬液を押し子の押圧作用により生体内に投与するシリンジポンプ型の薬液投与装置が知られている。押し子は、例えば、駆動機構の回転駆動力による薬液容器内への押し込みに伴って薬液を薬液容器から吐出させるように構成することができる。
例えば、特許文献１には、駆動トルクを生じさせるモータと、モータの回転を減速する歯車減速機構と、歯車減速機構からのトルクを受けて回動する送りネジと、含む駆動機構が開示されている。押し子は、送りネジの軸受けとして構成され、送りネジの回転によって前進するように構成されている。
しかしながら、上記のような薬液投与装置では、薬液の送液経路において閉塞が発生した場合、前進をしようとする押し子によって、送液経路において閉塞部よりも上流側の部分に負荷がかかる。その結果、送液経路において閉塞部よりも上流側の部分において薬液が漏れ出てしまう可能性がある。
本発明は上記のような課題を鑑みてなされたものであり、薬液の送液経路に閉塞が発生した場合に薬液が漏れ出すことを防止可能な薬液投与装置を提供することを目的とする。
本発明の薬液投与装置は、薬液が充填されるとともに、前記薬液を吐出可能な開口部が先端に形成された薬液容器と、前記薬液容器の内壁と摺動可能であり、かつ、前記薬液容器内の前記薬液を押し出すガスケットと、前記ガスケットを押圧可能な押し子と、前記薬液容器および前記押し子を保持するハウジングと、前記押し子を前記薬液容器の先端側に向けて前進させる駆動機構と、前記押し子の前記ハウジングに対する回転を規制する回転規制部と、を有する。前記駆動機構は、駆動トルクを生じさせるモータと、前記駆動トルクを受けて回動する送りネジと、前記モータから前記送りネジへ前記駆動トルクを伝達する伝達部と、を有し、前記押し子は、前記送りネジと螺合する螺合部を有する。前記押し子は、前記回転規制部による前記ハウジングに対する回転規制の下、前記送りネジの回動に伴って前進し、前記伝達部は、予め設定された解除トルク以上のトルクを前記モータから受けると、前記モータから前記送りネジへの前記駆動トルクの伝達を解除する解除部を有する。
本発明の薬液投与装置によれば、薬液の送液経路に閉塞が発生した場合、薬液が漏れ出ることを防止できる。
以下、添付した図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。なお、以下の記載は特許請求の範囲に記載される技術的範囲や用語の意義を限定するものではない。また、図面の寸法比率は説明の都合上誇張されており、実際の比率とは異なる場合がある。
図１～図４は、本実施形態に係る薬液投与システム１、薬液投与装置１００、および投与器具２００の説明に供する図である。図５～図６Ｂは、本実施形態に係る解除部２０の説明に供する図である。なお、図５では、押し子１３０を軸方向に切り欠いて押し子１３０の内部が見えるように図示している。各図に付した矢印Ｘは、薬液投与装置１００の「長手方向（薬液容器１１０の長手方向）」を示し、矢印Ｙは、薬液投与装置１００の「幅方向（奥行方向）」を示し、矢印Ｚは、薬液投与装置１００の「高さ方向」を示す。
（薬液投与システム）
薬液投与システム１は、薬液を生体内に投与するために使用される。図１に示すように、薬液投与システム１は、薬液投与装置１００と、投与器具２００と、を備える。
薬液投与システム１は、薬液を生体内に投与するために使用される。図１に示すように、薬液投与システム１は、薬液投与装置１００と、投与器具２００と、を備える。
図２に示すように、薬液投与装置１００および投与器具２００は、使用者の体表面（皮膚）Ｈに貼り付けて使用するパッチタイプとして構成している。薬液投与装置１００および投与器具２００を取り付ける使用者の身体の部位は特に限定されないが、例えば、腹部や大腿部である。
薬液投与システム１は、例えば、薬液投与装置１００が備える薬液容器１１０内に充填された薬液（図示省略）を、後述する押し子１３０による押圧作用により、比較的長い時間（例えば、数分～数時間程度）をかけて持続的に生体内に投与することができる。なお、薬液投与システム１は、薬液を間欠的に生体内に投与してもよい。
（薬液投与装置）
薬液投与装置１００は、図３～図５に示すように、薬液が充填される薬液容器１１０と、薬液容器１１０内の薬液を押し出す押し子１３０と、薬液容器１１０および押し子１３０を保持するハウジング１２０と、押し子１３０を薬液容器１１０の先端に向けて前進させる駆動機構１４０と、押し子１３０の回転を規制する回転規制部１５０と、押し子１３０の位置を検出する検出部１６０と、駆動機構１４０および検出部１６０の動作を制御する制御部１７０と、を有している。
薬液投与装置１００は、図３～図５に示すように、薬液が充填される薬液容器１１０と、薬液容器１１０内の薬液を押し出す押し子１３０と、薬液容器１１０および押し子１３０を保持するハウジング１２０と、押し子１３０を薬液容器１１０の先端に向けて前進させる駆動機構１４０と、押し子１３０の回転を規制する回転規制部１５０と、押し子１３０の位置を検出する検出部１６０と、駆動機構１４０および検出部１６０の動作を制御する制御部１７０と、を有している。
ハウジング１２０は、図３および図４に示すように、内部に収容空間が形成された箱型のハウジング本体部１２１と、ハウジング本体部１２１の収容空間に収容され、ハウジング本体部１２１に対して固定可能なシャーシ１２２と、収容空間にシャーシ１２２を収容した状態で、ハウジング本体部１２１に取り付けられる蓋部材１２３と、を有している。
図３および図４に示すように、ハウジング本体部１２１の上面１２１ａには、ハウジング１２０の外部から収容空間内を視認可能にする窓部１２４が形成されている。窓部１２４は、ハウジング本体部１２１の一部に透明または半透明な部分を設けることで形成している。
図３および図４に示すように、ハウジング本体部１２１の長手方向の基端側には、シャーシ１２２をハウジング本体部１２１の収容空間に挿入するための基端開口部１２５が形成されている。ハウジング本体部１２１の基端開口部１２５は、収容空間にシャーシ１２２を収容した状態で、蓋部材１２３により閉じられる。
ハウジング本体部１２１の底面１２１ｂには、使用者の体表面Ｈに貼着可能なシート状の貼着部（図示省略）を設けている。薬液投与装置１００を使用者に取り付ける前の初期状態において、貼着部の貼着面には、剥離可能な保護シートが取り付けられる。
図４に示すように、シャーシ１２２には、薬液容器１１０と、押し子１３０と、駆動機構１４０と、回転規制部１５０と、検出部１６０と、制御部１７０と、電源部１８０と、が保持されている。
薬液容器１１０は、いわゆるプレフィルド型の薬液容器で構成している。そのため、薬液は、薬液容器１１０の内腔１１１内に予め充填されている。薬液としては、例えば、タンパク質製剤、麻薬性鎮痛薬、利尿薬等が挙げられる。
薬液容器１１０の先端部１１２に形成された先端開口部（吐出口）には、薬液が漏洩するのを防止するための封止部材（図示省略）を配置している。薬液容器１１０の先端部１１２は、図３に示すように、ハウジング本体部１２１から外部に突出するように配置される。また、薬液容器１１０においてハウジング本体部１２１から突出した先端部には、後述するチューブ２４０（図１を参照）との接続がなされる装着部１１５を取り付けている。
押し子１３０は、図４に示すように、薬液容器１１０の内腔１１１に挿入される。押し子１３０の先端には、薬液容器１１０の内壁と摺動可能なガスケット１３５を配置している。ガスケット１３５は、ガスケット１３５の外周部が薬液容器１１０の内周面と液密に密着することにより、ガスケット１３５の基端側を液密に封止する。
押し子１３０は、筒状の部材によって構成されている。なお、前述したように、図５では、押し子１３０を軸方向に切り欠いて押し子１３０の内部が見えるように図示している。押し子１３０は、送りネジ１４２と螺合する螺合部１３１を有している。押し子１３０は、シャーシ１２２と対向する面に切欠き部（図示省略）を有し、後述する回転規制部１５０を挟み込んでいる。
駆動機構１４０は、図４に示すように、電源部１８０から駆動電流を受給して回転駆動力を生じさせるモータ１４１と、モータ１４１の回転駆動力を伝達する伝達部１０と、伝達部１０に接続された送りネジ１４２と、を有している。
伝達部１０は、図５に示すように、モータ１４１に連結され、モータ１４１の駆動トルクを出力する第１歯車１１と、送りネジ１４２の回転軸上に設けられ、送りネジ１４２とともに回転する第２歯車１２と、第１歯車１１および第２歯車１２と噛み合い、第１歯車１１から第２歯車１２へトルクを伝達する中間歯車１３と、を有している。また、伝達部１０は、伝達部１０が予め設定された解除トルク以上のトルクを受けると、中間歯車１３と第１歯車１１または第２歯車１２との噛み合いを解除する解除部２０を有している。本明細書では、設定された解除トルクとは、送液経路（例えば、後述する投与器具２００のチューブ２４０等）に閉塞が発生した際に、伝達部１０がモータ１４１から受ける大きさのトルクを意味する。
各歯車１１、１２、１３は、本実施形態では、かさば歯車によって構成している。中間歯車１３は、軸芯に対して摺動可能に接続され、軸芯の両端はハウジング１２０のシャーシ１２２に固定されている（図示省略）。
具体的には、中間歯車１３と、第１歯車１１および第２歯車１２とが噛み合う面は、傾斜を帯びていている（図６Ａ、図６Ｂを参照）。各歯車１１、１２、１３が互いに噛み合う面は、互いに噛み合う際に受けるトルクに応じて、互いに離れあう方向の荷重を受けるなお、各歯車１１、１２、１３が互いに噛み合う面の形状は、特に制限されず、その要旨を逸脱しない範囲において種々の変形が可能である。
送りネジ１４２は、図４に示すように、伝達部１０から伝達された回転運動を直線運動に変換して、押し子１３０を長手方向（Ｘ方向）に前進させる。
解除部２０は、伝達部１０が予め設定された解除トルク以上のトルクをモータ１４１から受けると、モータ１４１から送りネジ１４２への駆動トルクの伝達を解除する。解除部２０の構造については、後述する。
回転規制部１５０は、押し子１３０のハウジング１２０に対する回転を規制する。回転規制部１５０は、図５に示すように、ハウジング１２０に固定された底面１５１と、押し子１３０の回転を規制して押し子１３０が長手方向に前進するように促す案内壁１５２、１５３を有する。案内壁１５２、１５３は、底面１５１から高さ方向（Ｚ方向）に立ち上がっている。案内壁１５２、１５３は、押し子１３０のシャーシ１２２と対向する面に形成された切欠き部（図示省略）から押し子１３０の内部空間に突き出るように配置される。本実施形態において、押し子１３０は、回転規制部１５０によるハウジング１２０に対する回転規制の下、送りネジ１４２の回動に伴って長手方向に前進する。押し子１３０が薬液容器１１０の先端側へ向けて前進することにより、薬液容器１１０の内腔１１１内の薬液が、チューブ２４０（図１を参照）へ押し出される。
検出部１６０は、図４に示すように、押し子１３０が所定の位置Ｌ１まで前進したことを検出する。所定の位置Ｌ１は、長手方向における押し子１３０の送液開始位置（押し子１３０の初期位置）から送液完了位置（押し子１３０が薬液容器１１０内の薬液をチューブ２４０へ押し出し終える位置）までの間の任意の位置に設定することができる。
検出部１６０は、例えば、押し子１３０の基端部に設けた被検出部（図示省略）が接触した際に、所定の電気信号を発信する公知の接触型センサにより構成することができる。
制御部１７０は、検出部１６０による検出結果に基づいて、薬液投与装置１００の薬液の送液動作を制御する。制御部１７０は、例えば、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ等を実装した公知のマイクロコンピュータ（電子回路素子）により構成することができる。制御部１７０は、駆動機構１４０、検出部１６０、および電源部１８０の動作制御を統括的に実行する。
制御部１７０は、本実施形態では、駆動機構１４０に動作の開始を命令してから所定時間経過した場合であって、かつ、検出部１６０が押し子１３０の所定の位置Ｌ１までの前進を検出していない場合に、薬液容器内１１０から薬液の所定量の押し出しがされていないと判断する。例えば、所定時間は、薬液の送液経路に閉塞が生じていない場合に、制御部１７０が駆動機構１４０に動作の開始を命令してから、押し子１３０が所定の位置Ｌ１に十分に移動できる時間よりも長い時間に設定できる。制御部１７０は、薬液の所定量の押し出しがされていないと判断した場合にモータ１４１停止し、使用者にその旨を報知する。
電源部１８０は、例えば、公知の電池等で構成することができる。
次に、図６Ａおよび図６Ｂを参照して、解除部２０の構造について説明する。
解除部２０は、図６Ａおよび図６Ｂに示すように、中間歯車１３に付勢力を付与する付勢部２１を有している。
付勢部２１は、例えば、チタンとニッケルの合金などの超弾性合金によって構成することができる。弾性変形可能な弾性部材であれば、金属材料であってもよいし、樹脂材料であってもよく、特に限定されない。
付勢部２１は、本実施形態では、中間歯車１３の中心軸周りに巻回されたばね部材によって構成している。付勢部２１の一端は、ハウジング１２０のシャーシ１２２に固定されている（図示省略）。付勢部２１の他端は、中間歯車１３に当接している。
付勢部２１は、伝達部１０が予め設定された解除トルク未満のトルクをモータ１４１から受けている場合、図６Ａに示すように、中間歯車１３と第１歯車１１および第２歯車１２とが噛み合うように、中間歯車１３の位置を定める。このとき、中間歯車１３は、第１歯車１１または第２歯車１２から、付勢部２１を圧縮する方向の力を受けている。
一方で、薬液の送液経路において閉塞が発生した場合、薬液が送液されなくなるため、押し子１３０は、押し子１３０が前進する方向と反対向きの抗力を受ける。そのため、中間歯車１３を含む伝達部１０は、閉塞が発生していない場合と比較して、大きいトルクをモータ１４１から受ける。
そのため、薬液の送液経路において閉塞が発生したことによって、伝達部１０が予め設定された解除トルク以上のトルクをモータ１４１から受けている場合、中間歯車１３が付勢部２１を圧縮する力が大きくなり、付勢部２１は、図６Ｂに示すように、圧縮方向（Ｐ方向）に弾性変形する。そして、付勢部２１は、中間歯車１３と第１歯車１１および第２歯車１２との噛み合いを解除する方向へ、中間歯車１３を移動させる。これにより、中間歯車１３は、第１歯車１１から第２歯車１２へトルクを伝達できなくなる。このとき、伝達部１０は第２歯車１２とともに回転する送りネジ１４２にトルクを伝達できず、送りネジ１４２は押し子１３０を長手方向に前進させるためのトルクを得られなくなる。したがって、付勢部２１は、薬液の送液経路において閉塞が発生した場合、モータ１４１から押し子１３０へ駆動トルクを伝達することを防止できる。
（投与器具）
図１および図２に示されるように、投与器具２００は、薬液投与装置１００に接続可能に構成している。
図１および図２に示されるように、投与器具２００は、薬液投与装置１００に接続可能に構成している。
投与器具２００は、コネクタ２１０と、生体に穿刺される針管２２０と、穿刺部（カニューレハウジング）２３０と、チューブ２４０と、針管２２０の生体への穿刺を補助する穿刺補助具２５０と、を有している。
コネクタ２１０は、当該コネクタ２１０に固定された装着部２１５を介して薬液投与装置１００に接続可能に構成している。装着部２１５は、ハウジング１２０の外部に突出した薬液容器１１０の先端部１１２に設けられた装着部１１５（図４を参照）に対して外嵌されることにより、薬液投与装置１００と接続できる。
装着部２１５の内部には、薬液容器１１０の先端部に配置された封止部材（図示省略）を刺通可能な接続用の針部（図示省略）が配置されている。チューブ２４０は、接続用の針部を介して、薬液容器１１０の内腔１１１と連通される。
穿刺部２３０の内部には、チューブ２４０と針管２２０の内腔を連通する流路（図示省略）が形成されている。チューブ２４０を介して穿刺部２３０へ送液された薬液は、穿刺部２３０の内部に形成された流路および針管２２０を通して生体内に投与される。
使用者への薬液の送液に際して、穿刺部２３０には穿刺補助具２５０が取り付けられる。穿刺補助具２５０は、導入針（内針）２５１を保持している。導入針２５１は、穿刺補助具２５０を穿刺部２３０に取り付けた状態において、針管２２０の先端から突出する。使用者は、針管２２０に導入針２５１を挿通した状態で針管２２０を生体に穿刺することにより、針管２２０に折れ等が生じるのを防止しつつ、針管２２０を生体に刺入することが可能になる。
穿刺補助具２５０は、針管２２０を生体に穿刺した後、穿刺部２３０から取り外される。導入針２５１は、穿刺部２３０から穿刺補助具２５０が取り外されると、針管２２０の内腔から抜去される。
針管２２０を生体に穿刺した後、穿刺補助具２５０が取り外されて、針管２２０が生体内に留置された状態で、穿刺部２３０は使用者の体表面Ｈに残置される。この状態で薬液投与装置１００の押し子１３０が薬液容器１１０内を前進することにより、薬液容器１１０に充填された薬液は、チューブ２４０および穿刺部２３０の流路を経由して針管２２０の内腔へ送液される。
導入針２５１は、例えば、金属針で構成することが可能である。また、針管２２０は、例えば、樹脂製の管状部材（カニューレ）で構成することが可能である。
投与器具２００は、薬液投与装置１００と同様に、使用者の体表面Ｈに貼り付けて使用するパッチタイプとして構成している。投与器具２００の穿刺部２３０の接触面（底面）２３１には、体表面に貼着可能なシート状の貼着部（図示省略）を設けている。投与器具２００を使用者に取り付ける前の初期状態において、貼着部の貼着面には剥離可能な保護シートが取り付けられる。
以上説明したように、本実施形態に係る薬液投与装置１００は、薬液が充填されるとともに、前記薬液を吐出可能な開口部が先端に形成された薬液容器１１０と、薬液容器１１０の内壁と摺動可能であり、かつ、薬液容器１１０内の薬液を押し出すガスケット１３５と、ガスケット１３５を押圧可能な押し子１３０と、薬液容器１１０および押し子１３０を保持するハウジング１２０と、押し子１３０を薬液容器１１０の先端に向けて前進させる駆動機構１４０と、押し子１３０のハウジング１２０に対する回転を規制する回転規制部１５０と、を有する。駆動機構１４０は、モータ１４１と、モータ１４１の回転を受けて回動する送りネジ１４２と、モータ１４１から送りネジ１４２へ駆動トルクを伝達する伝達部１０と、を有する。押し子１３０は、送りネジ１４２と螺合する螺合部１３１を有し、回転規制部１５０によるハウジング１２０に対する回転規制の下、送りネジ１４２の回動に伴って前進する。伝達部１０は、予め設定された解除トルク以上のトルクをモータ１４１から受けると、モータ１４１から送りネジ１４３への駆動トルクの伝達を解除する解除部２０を有する。
上記薬液投与装置１００によれば、伝達部１０は、薬液の送液経路において閉塞が発生した場合、予め設定された解除トルク以上のトルクをモータ１４１から受ける。解除部２０は、伝達部１０が予め設定された解除トルク以上のトルクをモータ１４１から受けると、モータ１４１から送りネジ１４２への駆動トルクの伝達を解除する。これにより、送りネジ１４２は、押し子１３０を薬液容器１１０の先端に向けて前進させるためのトルクを得られなくなる。したがって、上記薬液投与装置１００によれば、薬液の送液経路において閉塞が発生した場合に薬液が漏れ出ることを防止できる。
また、伝達部１０は、モータ１４１に連結され、トルクを出力する第１歯車１１と、送りネジ１４２の回転軸上に設けられ、送りネジ１４２とともに回転する第２歯車１２と、第１歯車１１および第２歯車１２と噛み合い、第１歯車１１から第２歯車１２へトルクを伝達する中間歯車１３と、を有する。解除部２０は、伝達部１０が解除トルク以上のトルクを受けると、中間歯車１３と第１歯車１１または第２歯車１２との噛み合いを解除する。そのため、中間歯車１３は、解除部２０によって、第１歯車１１から第２歯車１２へトルクを伝達できなくなる。このとき、伝達部１０は、第２歯車１２とともに回転する送りネジ１４２へトルクを伝達できず、送りネジ１４２は押し子１３０を薬液容器１１０の先端に向けて前進させるためのトルクを得られなくなる。したがって、このような構成によれば、薬液の送液経路において閉塞が発生した場合に薬液が漏れ出ることを防止できる。
また、解除部２０は、弾性部材によって形成される。解除部２０は、中間歯車１３と第１歯車１１および第２歯車１２とに係合するように、中間歯車１３に付勢力を付与する付勢部２１を有する。付勢部２１は、中間歯車１３が解除トルク以上のトルクを受けると、圧縮方向に弾性変形する。そして、付勢部２１は、中間歯車１３と第１歯車１１または第２歯車１２との噛み合いを解除する方向へ、中間歯車１３を移動させる。そのため、中間歯車１３は第１歯車１１から第２歯車１２へトルクを伝達できなくなる。このとき、伝達部１０は、第２歯車１２とともに回転する送りネジ１４２へトルクを伝達できず、送りネジ１４２は押し子１３０を薬液容器１１０の先端に向けて前進させるためのトルクを得られなくなる。したがって、このような構成によれば、薬液の送液経路において閉塞が発生した場合に薬液が漏れ出ることを防止できる。
また、薬液投与装置１００は、押し子１３０が所定の位置Ｌ１まで前進したことを検出する検出部１６０と、駆動機構１４０の動作の開始および動作の停止を制御する制御部１７０と、をさらに有する。制御部１７０は、駆動機構１４０に動作の開始を命令してから所定時間経過した場合であって、かつ、検出部１６０が押し子１３０の所定の位置Ｌ１までの前進を検出していない場合に、薬液容器１１０内から薬液の所定量の押し出しがされていないと判断する。そのため、制御部１７０は、薬液の送液経路において閉塞が発生した場合、検出部１６０による検出結果に基づいて、駆動機構１４０の動作の停止を命令することができる。したがって、このような構成によれば、薬液の送液経路において閉塞が発生した場合に薬液が漏れ出ることを防止できる。
以上、実施形態を通じて本発明に係る薬液投与装置を説明したが、本発明は説明した各構成のみに限定されるものでなく、特許請求の範囲の記載に基づいて適宜変更することが可能である。以下の説明では、モータの変形例について説明する。なお、変形例の説明において、上述した薬液投与システム１で説明した構成や内容については、その説明を適宜省略する。
＜変形例１＞
変形例１に係る薬液投与装置１００では、使用時の取り扱いを容易にしたり、保管時の保管スペースを節約したりするために、小型化とコストダウンを目的として、モータ１４１ＡとしてＤＣモータを用いている。ＤＣモータは、小型化が容易で、電力に対するトルク効率の高い、コアレスのモータである。ＤＣモータは、負荷トルクの大小によって、ＤＣモータに供給される電流とＤＣモータの回転速度が異なるという特性を有している。制御部１７０は、モータ１４１Ａの特性を利用して、投与異常（薬液容器１１０内から薬液の所定量の押し出しがされていないこと）を検出する。したがって、制御部１７０Ａは次のように駆動機構１４０を制御する。
変形例１に係る薬液投与装置１００では、使用時の取り扱いを容易にしたり、保管時の保管スペースを節約したりするために、小型化とコストダウンを目的として、モータ１４１ＡとしてＤＣモータを用いている。ＤＣモータは、小型化が容易で、電力に対するトルク効率の高い、コアレスのモータである。ＤＣモータは、負荷トルクの大小によって、ＤＣモータに供給される電流とＤＣモータの回転速度が異なるという特性を有している。制御部１７０は、モータ１４１Ａの特性を利用して、投与異常（薬液容器１１０内から薬液の所定量の押し出しがされていないこと）を検出する。したがって、制御部１７０Ａは次のように駆動機構１４０を制御する。
制御部１７０Ａの具体的な動作について、図７Ａ、図７Ｂおよび図８を参照しながら説明する。図７Ａは、変形例１に係る薬液投与装置１００の制御系のブロック図である。図７Ｂは、変形例１に係る回転検出部１６１等を模式的に示す図である。図８は、変形例１に係る制御部１７０Ａの動作フローチャートである。
制御部１７０Ａは、図７Ａに示すように、モータ１４１Ａと電気的に接続される。モータ１４１Ａの回転軸は伝達部１０と機械的に接続される。伝達部１０内には、モータ１４１Ａの回転数を検出する回転検出部１６１として、エンコーダ１６２が設けられている。
エンコーダ１６２は、図７Ｂに示すように、光センサを備えるフォトインタラプタ１４４と放射状に多数のスリットが形成されたスリット板１４５とから構成される。フォトインタラプタ１４４の光センサでスリット板１４５のスリットへの光の通過の有無を検出することによって、モータ１４１Ａの回転を検出する。フォトインタラプタ１４４は、制御部１７０Ａと電気的に接続される。なお、本実施形態では、回転検出部１６１としてフォトインタラプタ１４４を用いたエンコーダ１６２を例示したが、磁気センサを用いたエンコーダであっても良い。
制御部１７０Ａがモータ１４１Ａを回転させると伝達部１０が駆動され、押し子１３０が薬液容器１１０内を前進する（図４を参照）。このとき、伝達部１０に隣接して設けられているエンコーダ１６２はモータ１４１Ａの回転を検出し、制御部１７０Ａはエンコーダ１６２によって検出されたモータ１４１Ａの回転に基づきモータ１４１Ａの回転速度を算出する。エンコーダ１６２が検出したモータ１４１Ａの回転は制御部１７０Ａにフィードバックされ、制御部１７０Ａはそのフィードバックによりモータ１４１Ａの回転速度を算出したり、モータ１４１Ａが回転しているか否か自体を判定したりする。なお、回転検出部１６１は、伝達部１０の一部として組み込むことも可能である。具体的には、スリット板１４５を省略し、その代わりに伝達部１０の第１歯車１１の歯車に放射状に多数のスリットを設け、フォトインタラプタ１４４の光センサで、第１歯車１１の歯車に設けたスリットへの光の通過の有無を検出することによって、モータ１４１Ａの回転を検出する。この場合、伝達部１０の第１歯車１１の歯車と、フォトインタラプタ１４４と、からエンコーダ１６２が構成される。このようにして、薬液容器１１０に充填されている薬液は、チューブ２４０および穿刺部２３０等の薬液の送液経路を経由して針管２２０の内腔へ送液され、生体に薬液が投与される。
制御部１７０Ａは、図８に示すように、生体への薬液の投与に際しモータ１４１Ａを起動させ（Ｓ１００）、モータ１４１Ａの回転速度が所定回転速度よりも速いか否かを判断する（Ｓ１０１）。生体に薬液を投与する際のモータ１４１Ａの回転速度は、薬液の投与速度に応じて予め設定されている。モータ１４１Ａの回転速度が所定回転速度よりも遅ければ（上回らなければ）（Ｓ１０１：ＮＯ）、薬液の投与は正常に行われていると判断できるので、そのまま薬液の投与を継続する。一方、モータ１４１Ａの回転速度が所定回転速度よりも速ければ（上回れば）、薬液の送液経路が閉塞するなどの異常が生じ、伝達部１０の各歯車１１、１２、１３が予め設定された解除トルク以上のトルクをモータ１４１Ａから受けた結果、中間歯車１３と第１歯車１１または第２歯車１２との噛み合いが解除部２０によって解除されていると考えられるので（Ｓ１０１：ＹＥＳ）、制御部１７０Ａは投与異常を検知する（Ｓ１０２）。次に、制御部１７０Ａは、モータ１４１Ａを停止させ（Ｓ１０３）、投与異常を報知する（Ｓ１０４）。投与異常の報知は、たとえば、薬液投与装置１００のケースにＬＥＤを設けてそのＬＥＤを点灯、点滅させるようにしても良いし、薬液投与装置１００のケース内にスピーカーを設けてそのスピーカーを鳴動させるようにしても良い。また、外部のコンピュータに投与異常の発生を無線で報知するようにしても良い。
以上説明したように、変形例１に係る薬液投与装置１００によれば、モータ１４１Ａは、ＤＣモータである。薬液投与装置１００は、ＤＣモータの回転を検出する回転検出部１６１と、ＤＣモータの回転を制御する制御部１７０Ａと、をさらに有する。制御部１７０Ａは、回転検出部１６１で検出されたモータ１４１Ａの回転に基づいて算出したモータ１４１Ａの回転速度が所定速度以上となった場合に、モータ１４１Ａの回転を停止する。そのため、制御部１７０Ａは、薬液の送液経路に閉塞が生じた場合に、検出部１６０の検出結果に基づいて、モータ１４１Ａが駆動し続けることを防止できる。したがって、このような構成によれば、薬液の送液経路において閉塞が発生した場合に薬液が漏れ出ることを防止できる。
以上、医療デバイスの構成の一例を説明したが、上記実施形態の記載に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の変形が可能である。
＜変形例２＞
次に、解除部の変形例について説明する。変形例２に係る薬液投与装置１００は、上記実施形態に係る解除部２０と構造の異なる解除部２０Ａを有する。図９Ａおよび図９Ｂは、変形例２に係る解除部の説明に供する図である。
次に、解除部の変形例について説明する。変形例２に係る薬液投与装置１００は、上記実施形態に係る解除部２０と構造の異なる解除部２０Ａを有する。図９Ａおよび図９Ｂは、変形例２に係る解除部の説明に供する図である。
解除部２０Ａは、図９Ａに示すように、中間歯車１３に形成された第１歯車１１に噛み合う係合歯部２２を有する。
係合歯部２２は、伝達部１０が予め設定された解除トルク以上のトルクをモータ１４１から受けている場合、第１歯車１１によって摩耗される。係合歯部２２が摩耗されると、図９Ｂに示すように、中間歯車１３と第１歯車１１との噛み合いが解除される。これにより、第１歯車１１は、中間歯車１３へトルクを伝達できなくなる。したがって、係合歯部２１１は、薬液の送液経路において閉塞が発生した場合、モータ１４１から押し子１３０へ駆動トルクを伝達することを防止できる。
なお、係合歯部２２の材料は解除トルク以上のトルクを第１歯車１１から受けると摩耗する軟質な材料であれば、金属材料であってもよいし、樹脂材料であってもよく、特に限定されない。
以上説明したように、第２実施形態に係る解除部２０Ａは、中間歯車１３に形成された第１歯車１１に噛み合う係合歯部２２を有する。係合歯部２２は、解除トルク以上のトルクを第１歯車１１から受けると、第１歯車１１によって係合歯部２２が摩耗され、第１歯車１１との噛み合いが解除される。そのため、係合歯部２２は、第１歯車１１は中間歯車１３へトルクを伝達できなくなる。したがって、このような構成によれば、薬液の送液経路において閉塞が発生した場合に薬液が漏れ出ることを防止できる。
以上、変形例を通じて本発明に係る薬液投与装置を説明したが、本発明は説明した各構成のみに限定されるものでなく、特許請求の範囲の記載に基づいて適宜変更することが可能である。
本出願は、２０１９年３月２９日に出願された日本国特許出願第２０１９－０６６３０２号に基づいており、その開示内容は、参照により全体として引用されている。
１ 薬液投与システム、
１０ 伝達部、
１１ 第１歯車、
１２ 第２歯車、
１３ 中間歯車、
２０、２０Ａ 解除部、
２１ 付勢部、
２２ 係合歯部、
１００ 薬液投与装置、
１１０ 薬液容器、
１２０ ハウジング、
１２２ シャーシ、
１３０ 押し子、
１３１ 螺合部、
１３５ ガスケット、
１４０ 駆動機構、
１４１、１４１Ａ モータ、
１４２ 送りネジ、
１４４ フォトインタラプタ、
１４５ スリット板、
１５０ 回転規制部、
１６０ 検出部、
１６１ 回転検出部、
１６２ エンコーダ、
１７０、１７０Ａ 制御部、
１８０ 電源部、
２００ 投与器具、
Ｘ 長手方向、
Ｌ１ 押し子の所定の位置、
Ｐ 圧縮方向。
１０ 伝達部、
１１ 第１歯車、
１２ 第２歯車、
１３ 中間歯車、
２０、２０Ａ 解除部、
２１ 付勢部、
２２ 係合歯部、
１００ 薬液投与装置、
１１０ 薬液容器、
１２０ ハウジング、
１２２ シャーシ、
１３０ 押し子、
１３１ 螺合部、
１３５ ガスケット、
１４０ 駆動機構、
１４１、１４１Ａ モータ、
１４２ 送りネジ、
１４４ フォトインタラプタ、
１４５ スリット板、
１５０ 回転規制部、
１６０ 検出部、
１６１ 回転検出部、
１６２ エンコーダ、
１７０、１７０Ａ 制御部、
１８０ 電源部、
２００ 投与器具、
Ｘ 長手方向、
Ｌ１ 押し子の所定の位置、
Ｐ 圧縮方向。
Claims (3)
- 薬液が充填されるとともに、前記薬液を吐出可能な開口部が先端に形成された薬液容器と、
前記薬液容器の内壁と摺動可能であり、かつ、前記薬液容器内の前記薬液を押し出すガスケットと、
前記ガスケットを押圧可能な押し子と、
前記薬液容器および前記押し子を保持するハウジングと、
前記押し子を前記薬液容器の先端側に向けて前進させる駆動機構と、
前記押し子の前記ハウジングに対する回転を規制する回転規制部と、を有し、
前記駆動機構は、駆動トルクを生じさせるモータと、前記駆動トルクを受けて回動する送りネジと、前記モータから前記送りネジへ前記駆動トルクを伝達する伝達部と、を有し、
前記押し子は、前記送りネジと螺合する螺合部を有し、前記回転規制部による前記ハウジングに対する回転規制の下、前記送りネジの回動に伴って前進し、
前記伝達部は、予め設定された解除トルク以上のトルクを前記モータから受けると、前記モータから前記送りネジへの前記駆動トルクの伝達を解除する解除部を有し、
前記伝達部は、前記モータに連結され、前記トルクを出力する第１歯車と、
前記送りネジの回転軸上に設けられ、前記送りネジとともに回転する第２歯車と、
前記第１歯車および前記第２歯車と噛み合い、前記第１歯車から前記第２歯車へ前記トルクを伝達する中間歯車と、を有し、
前記解除部は、前記伝達部が前記解除トルク以上のトルクを受けると、前記中間歯車と前記第１歯車または前記第２歯車との噛み合いを解除し、
前記解除部は、弾性部材によって形成され、前記中間歯車と前記第１歯車および前記送りネジとに係合するように前記中間歯車に付勢力を付与する付勢部を有し、前記中間歯車と、前記第１歯車および前記第２歯車とが噛み合う面は、傾斜を帯びており、前記付勢部は、前記伝達部が前記解除トルク以上のトルクを受けると、圧縮方向に弾性変形し、前記中間歯車と前記第１歯車または前記第２歯車との前記噛み合いを解除するように前記中間歯車の回転軸と平行な方向へ、前記中間歯車を前記第１歯車または前記第２歯車から離間させるように構成されている、もしくは、
前記解除部は、前記中間歯車に形成された前記第１歯車に噛み合う係合歯部を有し、前記係合歯部は、前記伝達部が前記解除トルク以上のトルクを受けると、前記第１歯車によって前記係合歯部が摩耗され、前記第１歯車との噛み合いが解除されることを特徴とする、薬液投与装置。 - 前記押し子が所定の位置まで前進したことを検出する検出部と、
前記駆動機構の動作の開始および動作の停止を制御する制御部と、をさらに有し、
前記制御部は、前記駆動機構に動作の開始を命令してから所定時間経過した場合、かつ、前記検出部が前記押し子の前記所定の位置までの前進を検出していない場合に、前記薬液容器内から前記薬液の所定量の押し出しがされていないと判断する、請求項１に記載の薬液投与装置。 - 前記モータは、ＤＣモータであり、
前記薬液投与装置は、前記ＤＣモータの回転を検出する回転検出部と、前記ＤＣモータの回転を制御する制御部と、をさらに有し、
前記制御部は、前記回転検出部で検出された前記ＤＣモータの回転に基づいて算出した前記ＤＣモータの回転速度が所定速度以上となった場合に、前記ＤＣモータの回転を停止する、請求項１または２に記載の薬液投与装置。
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