(57)【要約】【課題】被埋込体が動き回ることによってメカニカルスイッチがオフに切り替わるおそれがある。体内に埋め込まれた後にスイッチがオフに切り替わってしまえば、再びオンに切り替えるのは困難である。【解決手段】体内に埋め込まれて用いられる流体輸送装置であって、流体を収容するリザーバーから流体を外部へ吐出させるための流体輸送機構と、流体輸送機構の制御に関する情報を外部装置と無線により送受信する送受信部と、流体輸送機構および送受信部の少なくともいずれかに電力を供給する電源部と、電力の供給路を遮断状態から導通状態へのみ変更し得るメカニカルスイッチとを備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
体内に埋め込まれて用いられる流体輸送装置であって、
流体を収容するリザーバーから前記流体を外部へ吐出させるための流体輸送機構と、
前記流体輸送機構の制御に関する情報を外部装置と無線により送受信する送受信部と、
前記流体輸送機構および前記送受信部の少なくともいずれかに電力を供給する電源部と、
前記電力の供給路を遮断状態から導通状態へのみ変更し得るメカニカルスイッチと
を備える流体輸送装置。
【請求項２】
前記メカニカルスイッチは、一度押し込むと戻らない押し込みスイッチである請求項１に記載の流体輸送装置。
【請求項３】
前記押し込みスイッチは、押し込み状態において先端部が周囲の筐体表面と同一面となる請求項２に記載の流体輸送装置。
【請求項４】
前記押し込みスイッチは、筐体との間に設けられたシーリング部材の摩擦力により押し込み状態を維持する請求項２または３に記載の流体輸送装置。
【請求項５】
前記シーリング部材は、前記押し込みスイッチの押し込み方向に二重に設けられている請求項４に記載の流体輸送装置。
【請求項６】
前記メカニカルスイッチは、前記流体輸送装置の筐体に対して、前記リザーバーが配置された面とは異なる面に配置されている請求項１から５のいずれか１項に記載の流体輸送装置。
【請求項７】
前記リザーバーへ補充する前記流体を受付ける注液ポートを備え、
前記注液ポートは、筐体の外曲面に沿って傾斜して設けられている請求項１から６のいずれか１項に記載の流体輸送装置。
【請求項８】
前記注液ポートの開口部は、楕円形状である請求項７に記載の流体輸送装置。
【請求項９】
前記注液ポートの開口部を縁取るように周囲の筐体表面より突出して形成された縁取部を備える請求項７または８に記載の流体輸送装置。
【請求項１０】
前記注液ポートの開口部の位置を示すように周囲の筐体表面より突出して形成された案内部を備える請求項７から９のいずれか１項に記載の流体輸送装置。
【請求項１１】
内部に前記流体輸送機構を構成するモータを収容する第１空間と、上部に前記リザーバーが設置される第２空間とが隣接する筐体に対して、前記送受信部を構成する無線アンテナは、前記第２空間に配置されている請求項１から１０のいずれか１項に記載の流体輸送装置。
【請求項１２】
前記無線アンテナは、複数の周波数帯のうちの一つを選択的に切り替えて前記情報を送受信する請求項１１に記載の流体輸送装置。
【請求項１３】
前記第２空間に設置された、前記リザーバーへ補充する前記流体を受付ける注液ポートを備える請求項１１または１２に記載の流体輸送装置。
【請求項１４】
前記流体輸送機構により押し出される前記流体の吐出口であるコネクタ部を備え、
前記コネクタ部は、前記流体の流路が筐体の外周面に斜交するように設けられている請求項１から１３のいずれか１項に記載の流体輸送装置。
【請求項１５】
前記コネクタ部は、外部から装着される外部弾性チューブが筐体に倣う向きに設けられている請求項１４に記載の流体輸送装置。
【請求項１６】
前記筐体の外周面には、前記外部弾性チューブを案内するリブが設けられている請求項１５に記載の流体輸送装置。
【請求項１７】
前記コネクタ部は、前記リザーバーの上面方向から観察した場合に長円形である筐体において直線部分に設けられる請求項１４から１６のいずれか１項に記載の流体輸送装置。
【請求項１８】
前記コネクタ部は、前記直線部分に対して形成された凹部に収容されて設けられる請求項１７に記載の流体輸送装置。
【請求項１９】
前記流体輸送機構により押圧されて内通する前記流体を前記リザーバーから前記コネクタへ輸送する内部弾性チューブは、前記長円形の内周に沿って配置されている請求項１７または１８に記載の流体輸送装置。
【請求項２０】
前記リザーバーへ補充する前記流体を受付ける注液ポートと前記コネクタ部は、前記筐体に対して前記流体の補充方向に沿って並べて配置されている請求項１４から１９のいずれか１項に記載の流体輸送装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体輸送装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、体内に埋め込んで用いられる、薬液を定期的に吐出する装置が知られている。特に、ラット、モルモット等の小動物の皮下に埋め込み、薬液を定期的に小動物の体内に供給する薬液供給装置が知られている（特許文献１）。このような装置を埋め込んだ実験動物により、薬液の効力が検証されている。また、人体内に埋め込んでインスリンを患者に供給する人工膵臓装置も知られている（特許文献２）。
［先行技術文献］
［特許文献］
［特許文献１］特開２００７−２７５５４８号公報
［特許文献２］特開２００１−２８６５５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
このような装置には、電源のオンオフを切り替えるスイッチとしてメカニカルスイッチが用いられ得る。当該装置は、メカニカルスイッチがオンされた状態で体内に埋め込まれるが、被埋込体が動き回ることによってメカニカルスイッチがオフに切り替わるおそれがある。体内に埋め込まれた後にスイッチがオフに切り替わってしまえば、再びオンに切り替えるのは困難である。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の第１の態様における流体輸送装置は、体内に埋め込まれて用いられる流体輸送装置であって、流体を収容するリザーバーから流体を外部へ吐出させるための流体輸送機構と、流体輸送機構の制御に関する情報を外部装置と無線により送受信する送受信部と、流体輸送機構および送受信部の少なくともいずれかに電力を供給する電源部と、電力の供給路を遮断状態から導通状態へのみ変更し得るメカニカルスイッチとを備える。
【図面の簡単な説明】
【０００５】
【図１】本実施形態に係る流体輸送装置１００の利用形態の一例を示す図である。
【図２】流体輸送装置１００の概略を示す上面図である。
【図３】流体輸送装置１００の下面図である。
【図４】流体輸送装置１００の斜視図である。
【図５】流体輸送装置１００の側面図である。
【図６】図２における流体輸送装置１００のＡ−Ａ断面図である。
【図７】図３における流体輸送装置１００のＢ−Ｂ断面図である。
【図８】流体輸送装置１００を含む通信システム３００の概略図である。
【図９】ＰＣにおける設定条件の変更画面の一例である。
【図１０】ＰＣにおけるインターフェイス画面の一例である。
【発明を実施するための形態】
【０００６】
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【０００７】
図１は、本実施形態に係る流体輸送装置１００の利用形態の一例を示す図である。例えば、流体輸送装置１００は、実験用マウス２０の背中付近の皮下に埋め込まれて用いられる。流体輸送装置１００は、予め設定された条件に従って、薬液等の流体をマイクロポンプによりマウスの体内へ吐出する。設定条件は、マイクロポンプの駆動開始時刻、駆動スピード、駆動時間、駆動間隔等の条件としてプログラム化され、マイクロポンプはプログラムによって流体を吐出するように制御される。
【０００８】
流体としては、例えば薬液、栄養液などの液体に限らず、吐出させたい成分を含んだゲル、ガスなどであっても良い。また、流体輸送装置１００は、実験用マウス２０に埋め込むことができる程度の大きさであるので、埋め込む対象は実験動物に限らず、人体へも応用できる。人体の皮下に埋め込むことにより、例えば、血管、筋肉等に対して定期的に薬液を投与することができる。
【０００９】
次に、流体輸送装置１００について説明する。図２は、流体輸送装置１００の概略を示す上面図である。筐体としての外装ケース１０１は、全体として長円形である。外装ケース１０１は、マイクロポンプ等から構成される流体輸送機構、当該流体輸送機構を制御する制御基板、後述する親機との無線通信を制御する制御基板、無線通信に用いられる無線アンテナ等を密閉して格納している。親機との無線通信を制御する制御基板、および無線アンテナは、送受信部を構成する。外装ケース１０１は、流体輸送装置１００が体内に装着されたときに、体液、血液等が筐体内に進入することを防いで、安定した吐出動作を実現する。外装ケース１０１は、具体的には、上部ケース２０１と下部ケース２０２が超音波により融着されてなる。外装ケース１０１の材料は、例えばアクリル樹脂である。下部ケース２０２は、上部ケース２０１に比べて一回り大きくなっている。したがって、外装ケース１０１は、下部ケース２０２の外縁部分が上部ケース２０１から紙面方向に若干はみ出した構成になっている。下部ケース２０２の外縁部分（上部ケース２０１からはみ出した部分）は、後述する外部弾性チューブ１０５を案内するリブとして機能する。より詳細には、流体輸送装置１００の埋め込み時に外部弾性チューブ１０５を、図中の破線に示すようにリブに沿わせる。これにより、外部弾性チューブ１０５が折れ曲がり難くなる。
【００１０】
リザーバー１１０は、外装ケース１０１の上面端部に配置される。流体輸送装置１００の大型化を抑制すべく、リザーバー１１０を外装ケース１０１に直接取り付けるとよい。本実施形態においては、リザーバー１１０は、紙面の右端部に配置されている。リザーバー１１０は、薬液等の流体を貯蔵する。リザーバー１１０は、流体が充填されているときには膨らみ、送出されたときにはその容積が縮小するように袋状に形成されている。リザーバー１１０は、後述する注液ポート１０７との接続に用いられる流体注入口部１１１と、後述する内部弾性チューブ１３５との接続に用いられる流体排出口部１１２とを備える。本実施形態においては、流体注入口部１１１はリザーバー１１０の紙面の左下端部に形成され、流体排出口部１１２は、紙面の左上端部に形成されている。
【００１１】
注液ポート１０７は、外装ケース１０１の上面に形成される。流体輸送装置１００の大型化を抑制すべく、注液ポート１０７を外装ケース１０１に直接取り付けるとよい。注液ポート１０７は、流体注入口部１１１に隣接して配置される。注液ポート１０７は、リザーバー１１０へ補充する薬液等の流体を受け付けるポートである。注液ポート１０７は、コネクタ１２５を介してリザーバー１１０の流体注入口部１１１に接続される。また、注液ポート１０７には開口部１７１が形成されており、開口部１７１は楕円形状である。
【００１２】
流体排出口部１１２は、内部弾性チューブ１３５と接続される。流体排出口部１１２と内部弾性チューブ１３５の接続は、接着剤による接着によって実現される。本実施形態においては、コネクタ等の接続部材を用いずに流体排出口部１１２と内部弾性チューブ１３５を接続しているので、小型化が期待できる。内部弾性チューブ１３５は、外装ケース１０１において流体排出口部１１２に隣接した位置に形成された開口部１２７に通され、外装ケース１０１の内部に引き回される。詳しくは後述するが、外装ケース１０１の内部に引き回された内部弾性チューブ１３５は、外装ケース１０１の内周に沿って引き回され、注液ポート１０７に隣接して形成された流体の吐出口であるコネクタ部１１４の一端に接続される。コネクタ部１１４の他端には、外部弾性チューブ１０５が接続される。このように内部弾性チューブ１３５それ自体が外部に取り出されるのではなく、外部弾性チューブ１０５がコネクタ部１１４に外付けされている。したがって、内部弾性チューブ１３５の径とは異なる径の外部弾性チューブ１０５を取り付けることができる。これにより、被埋込体の大きさに応じて、取り付ける外部弾性チューブ１０５を適宜選択できる。
【００１３】
コネクタ部１１４は、長円形である外装ケース１０１において直線部分に設けられる。ここで、流体輸送装置１００が体内に埋め込まれた場合に、外部弾性チューブ１０５がねじれたり、折れ曲がったりすることがあり得る。この場合には、被埋込体に薬液をスムーズに供給することができない。そこで、本実施形態においては、当該直線部分には、コネクタ部１１４を収容するための凹部１３７が設けられている。コネクタ部１１４が凹部１３７に収容されるので、外圧の影響を受け難い構成になっている。したがって、コネクタ部１１４と外部弾性チューブ１０５の接続部分が折れ曲がり難くなる。また、コネクタ部１１４の外装ケース１０１からの出っ張りを低減できるので、被埋込体に対する負担を低減できる。コネクタ部１１４は、流体の流路が外装ケース１０１の外周面に対して斜交するように設けられている。より詳細には、コネクタ部１１４は、凹部１３７の底面に近接する内側面から当該凹部１３７の対向する内側面側に向かい、かつ、凹部１３７の開口側に向かって傾いた状態で設けられている。直線部分とコネクタ部１１４がなす角度ａは、２５度程度が好ましい。
【００１４】
また、外部弾性チューブ１０５は、外装ケース１０１に倣う向きに設けられている。より詳細には、上述のように、直線部分に対して傾いてコネクタ部１１４が配置されているので、当該コネクタ部１１４に接続される外部弾性チューブ１０５も、直線部分に対して傾いて配される。外部弾性チューブ１０５には、予め巻き癖が付けられている。これにより、外部弾性チューブ１０５は、自らの弾性力により外装ケース１０１の側面方向に沿う。したがって、外部弾性チューブ１０５をスムーズに皮膚下へ埋設することができる。以上のようにコネクタ部１１４および外部弾性チューブ１０５を構成することにより、コネクタ部１１４と外部弾性チューブ１０５の接続部分を折れ曲がり難くするとともに、外部弾性チューブ１０５をリブに沿わせ易くできる。
【００１５】
図３は、流体輸送装置１００の下面図である。無線アンテナ１４１は、リザーバー１１０の裏側に配置される。無線アンテナ１４１は、親機との無線通信に用いられるアンテナである。
【００１６】
メカニカルスイッチ１５０は、無線アンテナ１４１に隣接して配置される。メカニカルスイッチ１５０の詳細については後述する。
【００１７】
マイクロポンプ１０２は、無線アンテナ１４１から紙面の左右方向である水平方向に離れた位置に配置される。マイクロポンプ１０２は、第１カム１０３、第２カム１０４、内部弾性チューブ１３５、フィンガー１０６等から構成される。第１カム１０３および第２カム１０４は、同一軸に軸止され、平面外形形状が樽型の小型ムーブメントのステッピングモータにより輪列を介して駆動される。
【００１８】
電池１６０は、第１カム１０３および第２カム１０４に隣接して配置されている。電池１６０も無線アンテナ１４１に対するノイズ源になり得るので、無線アンテナ１４１から離れて配置される。ここで、ステッピングモータおよび無線アンテナ１４１は、電池１６０の電圧範囲内の同電圧で駆動する。すなわち、ステッピングモータおよび無線アンテナ１４１は、電池１６０の直接的な電圧で駆動する。したがって、電池１６０は、昇圧回路および降圧回路を備えていなくてもよいので、全体として小型化できる。なお、薬液の供給量を増やす目的でステッピングモータにより大きな電圧を供給したい場合がある。この場合には、昇圧回路を設けるように構成してもよい。
【００１９】
内部弾性チューブ１３５は弾性を有し、耐薬品性能に優れ・水分等の揮発、蒸発を極力抑えることのできるオレフィン系チューブから構成されている。開口部１２７を介して流体輸送装置１００の内部に通された内部弾性チューブ１３５は、外装ケース１０１の内周面に沿うように配置され、コネクタ部１１４に接続される。より詳細には、内部に通された内部弾性チューブ１３５は、案内溝に沿って水平方向に配された後、その一部が第１カム１０３および第２カム１０４の回転中心を中心とする同心円状に倣うように配置され、コネクタ部１１４に接続される。コネクタ部１１４は、内部弾性チューブ１３５の延長線上に配置されている。これにより、内部弾性チューブ１３５とコネクタ部１１４を滑らかに連続的に配置でき、内部弾性チューブ１３５からコネクタ部１１４にかけて薬液を滑らかに搬送することができる。
【００２０】
複数のフィンガー１０６は、無線アンテナ１４１に対して水平方向に隣接する空間に配置されている。フィンガー１０６も無線アンテナ１４１に対するノイズ源となり得るので、無線アンテナ１４１から隔離されて配置されている。具体的には、カム回転中心に対して無線アンテナ１４１とは反対方向に配置されている。複数のフィンガー１０６は、回転中心から放射状かつ等間隔であって、内部弾性チューブ１３５と第１カム１０３および第２カム１０４との間に設けられたフィンガー案内溝上に配列されている。特に、複数のフィンガー１０６のそれぞれは、全体的に外装ケース１０１の水平方向に配置されている。水平方向の水平面に直交する、外装ケース１０１の幅が狭い直交方向ではなく、幅が広い水平方向に配置することにより、フィンガー１０６の長さによる外装ケース１０１の大型化を回避できる。フィンガー１０６は、フィンガー案内溝内において放射方向に移動可能に配列されており、第１カム１０３および第２カム１０４によって押圧されて内部弾性チューブ１３５を閉塞する。
【００２１】
具体的には、第１カム１０３および第２カム１０４を図３において時計回りに回転させると、そのカム面が複数のフィンガー１０６を時計回りの順に押していく。これにより、これらのフィンガー１０６は、内部弾性チューブ１３５の側面を外側から押圧して閉塞することになり、流体を上流側から下流側へ移動させる。そして、さらに第１カム１０３および第２カム１０４を回転させると、カム面はフィンガー１０６から乖離する方向へ移動するので、内部弾性チューブ１３５の弾性力により、それぞれのフィンガー１０６は、同じく時計回りに順次内部弾性チューブ１３５を開放する方向へ移動する。この動作を繰り返すことにより、内部弾性チューブ１３５は閉塞と開放を繰り返して、流体を上流側から下流側へ蠕動運動させ、コネクタ部１１４に向かって流動させる。コネクタ部１１４の一端には、内部弾性チューブ１３５が接続され、他端には外部弾性チューブ１０５が接続される。外部弾性チューブとして、生体整合性のあるオレフィン系チューブを用いることができる。なお、外装ケース１０１の下面側、すなわち下部ケース２０２を透明部材により形成してもよい。この場合には、上述したマイクロポンプ１０２の各構成要素は、体内に埋め込む前であれば、外装ケース１０１の下面側から観察することができる。
【００２２】
図４は、流体輸送装置１００の斜視図である。上述のように、リザーバー１１０と注液ポート１０７は、隣接して配置されている。注液ポート１０７は、無線アンテナ１４１に対するノイズ源とはならないので、リザーバー１１０の近くに配置される。詳しくは後述するが、薬液は、注液ポート１０７を介してリザーバー１１０に補充される。薬液の補充は、流体輸送装置１００が体内に埋め込まれた状態で行われる。この状態においては、リザーバー１１０内の薬液の残量を目視することはできないので、ユーザは触接等によりリザーバー１１０内の薬液の残留を把握する。したがって、流体輸送装置１００が体内に埋め込まれた状態で、リザーバー１１０を触接できるように、リザーバー１１０は流体輸送装置１００の上面（皮膚側）に配置される。そして、流体輸送装置１００は、外装ケース１０１の上面が被埋込体の皮膚の表面側になるよう、皮膚の直下に配置される。リザーバー１１０が皮膚の直下に配置されることになるので、ユーザは、リザーバー１１０を押圧することにより流体が貯蔵されているかを確認できる。
【００２３】
皮下への埋め込み後に薬液等の流体を補充する方法について説明する。リザーバー１１０への流体の補充には、注射器を用いる。補充する流体を充填した注射器の注射針を、流体注入栓１０８に刺挿して注入する。注入された流体は、流体注入口部１１１を経由してリザーバー１１０に貯蔵される。流体注入栓１０８は、弾性を有する素材で形成されているので、注射針を抜脱しても自己閉塞する。したがって、流体の補充はこの方法により、十分な回数にわたって繰り返し行うことができる。
【００２４】
上述のように、薬液の補充は、流体輸送装置１００が体内に埋め込まれた状態で行われるので、ユーザは、注液ポート１０７を目視することはできない。そこで、本実施形態においては、注液ポート１０７が上部ケース２０１の表面に対して若干突出させている。したがって、流体輸送装置１００を皮下に埋め込んだときに、この部分が皮膚を押し上げて隆起するので、流体補充箇所の目印になる。よって、ユーザは皮膚の隆起を例えば触接することによって注液ポート１０７の位置を把握することができる。
【００２５】
一方、注液ポート１０７を上部ケース２０１の表面から突出させすぎると、皮膚を突き破る可能性が増す。このため、皮膚を突き破らず、かつ、皮膚の盛り上がりを目視できる程度に注液ポート１０７を突出させる。このように、皮膚を突き破る危険性を低減する目的で、注液ポート１０７の突出量は制限される。そこで、注液ポート１０７は、開口部１７１を縁取るように周囲の外装ケース１０１表面より突出して形成された縁取部１７２を備える。すなわち、縁取部１７２により開口部１７１が形成されるとも言える。これにより、皮膚が盛り上がる面積が増すので、ユーザは、皮膚の盛り上がりを目視し易くなる。よって、触接等を行う場合に、注液ポート１０７をより認識し易くなる。さらに、注液ポート１０７に隣接する外平面に、注液ポート１０７の位置を示すように周囲の外装ケース１０１より突出して形成された案内部１７３が別途形成されている。ユーザは、注液ポート１０７による隆起のみでは注液ポート１０７の位置を把握できない場合であっても、当該案内部１７３を知覚することにより、注液ポート１０７を認識できる。以上のように、本実施形態においては、注液ポート１０７の位置の把握し易さと、皮膚を突き破る危険性とのバランスをとっている。
【００２６】
注液ポート１０７の位置を把握できたとしても、流体輸送装置１００が体内に埋め込まれた状態では、注液ポート１０７それ自体を目視できるわけではない。したがって、注射器を用いた薬液の補充が上手くいかない場合がある。注液ポート１０７を全体的に大きくすれば、薬液の補充がし易くなるが、流体輸送装置１００の大型化を招く。そこで、本実施形態においては、注液ポート１０７を大きくせずに流体注入栓１０８の面積を広くすべく、注液ポート１０７を外装ケース１０１の外曲面に沿って傾斜して設けている。これにより、外装ケース１０１に対して傾斜させずに注液ポート１０７を設けた場合に比べて、流体注入栓１０８の面積を広くできる。したがって、ユーザは、より簡単に注射器によって流体を補充できる。
【００２７】
注液ポート１０７とコネクタ部１１４は、外装ケース１０１に対して流体の補充方向（紙面の上下方向である直交方向）に沿って並べて配置されている。また、上述のように、注液ポート１０７に隣接して流体注入口部１１１が配置され、当該流体注入口部１１１とは離れて流体排出口部１１２が配置されている。すなわち、注液ポート１０７、流体注入口部１１１、および流体排出口部１１２が外装ケース１０１の外周に沿って配置されている。このような配置によれば、開口部１２７から内部に引き回された内部弾性チューブ１３５をコネクタ部１１４にかけて外装ケース１０１内の内周面に沿って適切に配置できる。
【００２８】
図５は、流体輸送装置１００の側面図である。上述のように、注液ポート１０７は、外装ケース１０１に対して若干突出している。メカニカルスイッチ１５０は、外装ケース１０１においてリザーバー１１０が配置された面とは反対側の面に配置される。メカニカルスイッチ１５０も、流体輸送装置１００が体内に埋め込まれる前の状態（スイッチがオフされている状態）では、外装ケース１０１に対して若干突出している。詳しくは後述するが、メカニカルスイッチ１５０はオンされることにより外装ケース１０１内に押し込まれる。また、リザーバー１１０が配置された面とは反対側の面であれば、ユーザによる触接等の外力が直接加えられることはない。したがって、メカニカルスイッチ１５０が損傷する可能性を低減できる。
【００２９】
図６は、図２における流体輸送装置１００のＡ−Ａ断面図である。親機との無線通信を制御する制御基板１４３は、リザーバー１１０の裏側に配置される。無線アンテナ１４１は、制御基板１４３の下部ケース２０２側の面に配置されている。このように配置すれば、無線アンテナ１４１を電池１６０等のノイズ源から遠ざけることができるので、通信時のノイズの影響を低減できる。流体輸送機構を制御する制御基板１４６は、リザーバー１１０から紙面の右方向に離れて配置される。制御基板１４６には、流体輸送機構を制御するＣＰＵ１４７等の電子部品が配置される。制御基板１４６には、開口部１４５が設けられている。制御基板１４６の開口部１４５の下側には、配線基板１４８が設けられている。導通部材１４９は、開口部１４５を介して上部ケース２０１と配線基板１４８との間に配置され、固定されている。導通部材１４９の下端は、配線基板１４８の上面に設けられた電極に接し、導通部材１４９において開口部１４５内に位置する部分の側面は、開口部１４５の左側の内壁に設けられた電極に接する。これにより、制御基板１４６と配線基板１４８は電気的に接続される。
【００３０】
導通部材１４９は、コイルばね形状であることが好ましい。これにより、導通部材１４９と配線基板１４８の電極との接触圧を強めることができる。また、導通部材１４９は、上端の中心軸Ｙ１が下端の中心軸Ｙ２よりも左側にずれた状態で固定されている。このため、導通部材１４９において開口部１４５内に位置する部分には、左方向に引っ張り力が作用する。これにより、開口部１４５の内壁に設けられた電極に対する接触圧を強めることができる。このように各電極に対する接触圧を強めることにより、電気的な接続が不安定になることを抑制できる。制御基板１４６の下側には、ステッピングモータ１４２および電池１６０が、基板に配置された状態で配されている。ステッピングモータ１４２は、ＣＰＵ１４７の制御により駆動される。
【００３１】
外装ケース１０１において、ステッピングモータ１４２が収容される空間と、上部にリザーバー１１０が設置される空間とは隣接しており、無線アンテナ１４１はリザーバー１１０の配置空間に配置される。流体輸送装置１００にとって大きな体積を占めるリザーバー１１０の配置空間に無線アンテナ１４１を配置することにより、ステッピングモータ１４２が配置されている空間から無線アンテナ１４１を遠ざけることができる。したがって、無線アンテナ１４１の通信時に与えるノイズを低減できる。
【００３２】
図７は、図３における流体輸送装置１００のＢ−Ｂ断面図である。図７（ａ）は、メカニカルスイッチ１５０がオンされる前の状態を示す。メカニカルスイッチ１５０は、ユーザ操作によって機構の少なくとも一部が変位することによりオフからオンに切り替わるスイッチである。本実施形態においては、メカニカルスイッチ１５０は、電力の供給路を遮断状態であるオフから導通状態であるオンへのみ変更し得る。すなわち、変位が一方向であって、非可逆なスイッチである。メカニカルスイッチ１５０として、一度押し込んでオンにされるとオフに戻らない押し込みスイッチを例に挙げて説明する。メカニカルスイッチ１５０は、つまみ部１５１、Ｏリング１５６を備える。
【００３３】
つまみ部１５１は、下部ケース２０２に設けられた開口部２０３に配置される。つまみ部１５１は、それぞれが円板状の形状を有する上部１５２、中部１５３、下部１５４の三段構造を有する。上部１５２、中部１５３、下部１５４は互いに間隔をあけて形成されている。これにより、上部１５２と中部１５３の間、および中部１５３と下部１５４の間には、空間が形成される。上部１５２、中部１５３、下部１５４のそれぞれの中央部分を繋ぐように支柱１５５が配されている。結果として、つまみ部１５１には、押し込み方向（紙面の上下方向である直交方向）に二段のリング状のスペースが形成される。また、上部１５２、中部１５３、下部１５４は、同一の直径である。つまみ部１５１全体としての幅が一定であるので、つまみ部１５１を下部ケース２０２の外側から開口部２０３に投入できる。上部ケース２０１と下部ケース２０２を融着した後につまみ部１５１を挿入でき、製造工程の観点で有利である。
【００３４】
つまみ部１５１は、樹脂材料により形成される。上述のように、つまみ部１５１は、下部ケース２０２に設けられた開口部２０３に配置されるので、下部ケース２０２から露出している。したがって、つまみ部１５１は、被埋込体の体液に晒されることになる。つまみ部１５１の材料として樹脂材料を用いることにより、金属を用いる場合に比べて体液による腐食を低減できるとともに、体液による通電を抑制できる。
【００３５】
Ｏリング１５６は、つまみ部１５１に形成された二段のスペースのそれぞれに配置されている。このように、押し込み方向にＯリング１５６を二重に配置することにより、体液が流体輸送装置１００内部に入り難くなる。なお、体液の侵入抑制効果を高める目的で、つまみ部１５１に三段以上のリング状のスペースを形成し、Ｏリング１５６を三重以上に配置してもよい。もちろん、つまみ部１５１にリング状のスペースを一段のみ形成し、Ｏリング１５６を当該スペースに配置してもよい。
【００３６】
制御基板１４３は、下部ケース２０２に対向して配置される。制御基板１４３には、つまみ部１５１に対応する位置に切り欠き部２０４が形成されている。また、制御基板１４３には、電池１６０に電気的に接続されている電極１８２が形成されている。
【００３７】
スイッチバネ１５７は、つまみ部１５１に対向して配置される。より詳細には、スイッチバネ１５７は、制御基板１４３にビス１４４を介して取り付けられている。スイッチバネ１５７は、板状であり、直線部１５８と折曲部１５９を有する。具体的には、スイッチバネ１５７のビス１４４側の端部から切り欠き部２０４の手前部分までが直線部１５８であり、当該切り欠き部２０４の手前部分から、ビス１４４とは反対側の端部までが折曲部１５９である。直線部１５８は、制御基板１４３に沿っている。一方、折曲部１５９は、制御基板１４３に沿っておらず、制御基板１４３の表面に対して傾いている。すなわち、折曲部１５９は、つまみ部１５１側に向かって延伸している。スイッチバネ１５７の折曲部１５９側の端部には、紙面下方向に湾曲した湾曲部１６１が形成されている。
【００３８】
制御基板１４３のスイッチバネ１５７が取り付けられた面とは反対側の面には、樹脂部材２０５が配置されている。樹脂部材２０５には、つまみ部１５１に対応する位置に凹部１８１が形成されている。
【００３９】
凹部１８１には、支持部材２０６が配置されている。支持部材２０６は、全体としては凹部１８１よりも若干幅広に形成されている。ただし、支持部材２０６の下端は、凹部１８１より若干狭く形成されている。支持部材２０６は、下端が凹部１８１内に配置され、幅広部分の一部が凹部１８１内に少し押し込まれた状態で固定されている。支持部材２０６の上端は、制御基板１４３に対して若干突出している。支持部材２０６は、折曲部１５９を支持している。これにより、図７（ａ）に示すように、メカニカルスイッチ１５０がオンされる前の状態においては、スイッチバネ１５７と電極１８２が非接触になっている。この状態においては、電池１６０は非導通状態である。したがって、無線アンテナ１４１およびステッピングモータ１４２へ電力が供給されないので、電池１６０の電力は消費されない。
【００４０】
図７（ａ）に示すように、メカニカルスイッチ１５０がオンされる前の状態においては、つまみ部１５１の先端部が、下部ケース２０２から外部に突出している。ユーザは、先端部を押してつまみ部１５１を下部ケース２０２内部に押し込むことにより、メカニカルスイッチ１５０をオンすることができる。
【００４１】
図７（ｂ）は、メカニカルスイッチ１５０がオンされた後の状態を示す。つまみ部１５１が下部ケース２０２内部に押し込まれると、つまみ部１５１はスイッチバネ１５７の折曲部１５９に接触し、スイッチバネ１５７の折曲部１５９を紙面下方向に押し下げる。すると、スイッチバネ１５７の折曲部１５９を介して、支持部材２０６が紙面下方向に押し下げられ、凹部１８１に圧入嵌合される。これにより、支持部材２０６が強固に固定されるので、支持部材２０６が再び元の位置に戻ることを抑制する。これにより、支持部材２０６により折曲部１５９が持ち上げられることを防止できる。また、スイッチバネ１５７の折曲部１５９が押し下げられることにより、湾曲部１６１が紙面下方向に押し下げられ、電極１８２に押し当てられる。これにより、電池１６０が導通状態になり、無線アンテナ１４１およびステッピングモータ１４２へ電力が供給される。
【００４２】
また、押し込み状態において、つまみ部１５１の先端部は、下部ケース２０２の表面とほぼ同一面となる。したがって、被埋込体に埋め込まれる段階においては、つまみ部１５１の下部ケース２０２からの出っ張りは低減される。これにより、被埋込体に対する負担を低減できる。メカニカルスイッチ１５０は、一旦押し込み状態になると、開口部２０３の内壁とＯリング１５６との接触面に働く摩擦力により押し込み状態を維持する。
【００４３】
流体輸送装置１００を体内に埋め込んだ後にメカニカルスイッチがオフに切り替わってしまえば、再びオンに切り替えるのは困難である。また、流体輸送装置１００が臨床実験に用いられる場合には、臨床実験では正確なデータが要求されるので、体内に埋め込まれた状態においてメカニカルスイッチがオンし続けることは重要である。本実施形態によれば、メカニカルスイッチ１５０は、オフからオンへのみ変更し得る。したがって、メカニカルスイッチ１５０が押し込まれた状態で流体輸送装置１００が体内に埋め込まれると、被埋込体が動き回ることによってメカニカルスイッチ１５０がオフに切り替わる可能性を低減できる。流体輸送装置１００が被埋込体に埋め込まれる直前にメカニカルスイッチ１５０をオンにすることにより、無駄な電力消費を抑制でき、省電力化が期待できる。さらに、メカニカルスイッチ１５０を用いることにより、例えばリードスイッチを用いた場合に比べて小型化を図れる。
【００４４】
以上の説明では、メカニカルスイッチ１５０がシーリング部材としてのＯリング１５６を備えた構成であったが、下部ケース２０２がシーリング部材を備えてもよい。例えば、つまみ部１５１を円柱状に形成するとともに、下部ケース２０２においてつまみ部１５１が配置される開口部２０３の内壁に沿ってシーリング部材を配置する。これにより、つまみ部１５１と下部ケース２０２との隙間から体液が侵入することを抑制できる。この場合に、開口部２０３の内壁の全体に亘ってシーリング部材を配置し、シーリング部材とつまみ部１５１の接触面積を増大させることにより、つまみ部１５１を押し込み状態に保ち易くなる。
【００４５】
以上の説明では、上部１５２、中部１５３、下部１５４が同一の形状であったが、下部１５４の制御基板１４３側の端部を開口部２０３の直径よりも大きくなるよう構成してもよい。このように構成すれば、制御基板１４３側の端部が、つまみ部１５１が押し込み方向と反対方向に戻るのを防止するストッパとして機能する。この場合には、つまみ部１５１を下部ケース２０２の内側から開口部２０３に投入できる。
【００４６】
以上の説明では、スイッチバネ１５７と支持部材２０６が別部材として構成されていたが、これらが一体的に構成されてもよい。例えば、スイッチバネに貫通孔を設け、当該貫通孔に支持部材をはめ込むことにより、支持部材をスイッチバネに対する突起部として一体的に構成することができる。この場合には、突起部が凹部１８１に圧入嵌合されれば、当該突起部が凹部１８１に固定されている限り、スイッチバネの位置も固定される。したがって、仮につまみ部１５１が押し込み方向と反対方向に戻ることにより、スイッチバネに対する押し込み力が弱まったとしても、スイッチバネが電極１８２から離れることを抑制できる。
【００４７】
図８は、流体輸送装置１００を含む通信システム３００の概略図である。通信システム３００は、流体輸送装置１００に加え、ＰＣ４４０と親機４００を含む。ユーザは、流体を吐出させる開始時刻、吐出スピード、吐出量、吐出間隔、繰り返し回数等の設定条件を、ＰＣ４４０のソフトウェアを用いて入力する。ＰＣ４４０は、入力された設定条件を所定のコマンドに変換して、ＬＡＮケーブル４３０を介して親機４００へ送信する。
【００４８】
親機４００は、ＣＰＵ、メモリ、電源、送受信回路等を備える送受信機である。親機４００は、ＰＣ４４０から送信された設定条件を受信し、無線ネットワークを介して流体輸送装置１００へ送信する。
【００４９】
流体輸送装置１００は、親機４００から送信された設定条件を受信し、当該設定条件に従って動作する。上述のように、流体輸送装置１００は非常に小型である。そこで、動作に関する一定期間毎のログ情報を記憶するための少量のメモリを備えている。ログ情報として、投与した薬液量と投与した時間とを対応付けた情報を挙げることができる。
【００５０】
そこで、ログ情報は、流体輸送装置１００とは別の装置である親機４００のメモリに記憶される。より詳細には、流体輸送装置１００は、設定情報に従って薬液を投与すると、投与した薬液量と投与した時間とを対応付けた情報をログ情報として生成する。流体輸送装置１００は、生成したログ情報を流体輸送装置１００内に記憶し、定期的に親機４００に送信する。
【００５１】
親機４００は、流体輸送装置１００から送信されるログ情報を受信し、メモリに記憶する。親機４００は、ＬＡＮケーブル４３０を介してＰＣ４４０にログ情報を定期的に送信する。
【００５２】
このように、本実施形態の通信システムによれば、親機４００と流体輸送装置１００の通信は、無線で行われる。したがって、流体輸送装置１００が被埋込体の皮下へ埋め込まれた後であっても、ユーザは被埋込体から流体輸送装置１００を取り出すことなく、流体輸送装置１００の設定条件を変更することができる。ユーザは、被埋込体の体調等に応じて動的に設定条件を変更できる。
【００５３】
なお、ＰＣ４４０と親機４００の間で通信を行わない場合には、ＰＣ４４０と親機４００は、ＬＡＮケーブル４３０により接続されていなくてもよい。親機４００は、ＰＣ４４０に接続されていなくても、流体輸送装置１００から送信されるログ情報を受信し、記憶できる。すなわち、親機４００は、ＰＣ４４０から独立して動作できる。
【００５４】
また、本実施形態において、無線アンテナ１４１は、複数の周波数帯のうちの一つを選択的に切り替えて設定条件を送受信する。したがって、例えば流体輸送装置１００および親機４００の仕向国に応じて、適切な周波数帯に切り替えて、親機４００と流体輸送装置１００の間で無線通信を行うことができる。ＰＣ４４０は、周波数を切り替える旨の入力をユーザから受け付けると、切り替え後の周波数を示す情報を親機４００に送信する。さらに、親機４００を介して、当該情報を流体輸送装置１００に送信する。
【００５５】
図９は、ＰＣにおける設定条件の変更画面の一例である。設定条件の変更は、ＰＣ４４０のディスプレイに表示されるウィンドウ５００に、ユーザがキーボード等の入力機器を用いて数値等を入力して行う。設定できる条件は複数種類用意されているが、ここでは吐出量および吐出時間間隔等を任意に指定できる可変吐出モードについて説明する。
【００５６】
これから流体輸送装置１００を埋め込む予定である動物にはＩＤが与えられ、予め入力されている体重情報等が表示されている。設定に用いる単位時間は選択でき、例えば１分単位、１時間単位が選択され得る。
【００５７】
ユーザが設定できる項目は、吐出レート、時間間隔、ステップＮ０．、繰り返し回数、開始時刻、および終了時刻である。図示するところの設定では、まず、１時間あたり１０．０μｌの吐出レートで連続して１．０時間（プログラム１）、次に１時間あたり１．０μｌの吐出レートで連続して７．０時間（プログラム２）行う。そして順にプログラム１と同じ条件のプログラム３、プログラム２と同じプログラム４、プログラム１と同じ条件のプログラム５、プログラム２と同じプログラム６を行う。これらのプログラム１から６には、共通のステップＮｏ．である「１」が付与されており、プログラム１から６は繰り返し回数の設定に従って３０回繰り返される。この一連の開始時刻は、２００９年２月２６日１２：００に設定されている。なお、この場合には終了時刻が計算されて自動的に表示される。そして、プログラム７では、ステップＮｏ．「２」が付与されており、１時間あたり１５．０μｌの吐出レートで連続して２４．０時間行う。他にステップＮｏ．「２」は付与されておらず、繰り返し回数も１回であるので、プログラム７は１度のみ実行される。プログラム８、９もプログラム７と同様の動作を行う。なお、図示するように電池１６０の残容量が時間で表示される。
【００５８】
ＰＣ４４０は、ユーザからの設定入力を受け付けると、設定された条件に従って対象とする動物に流体がどのように与えられるかを、視覚的に表示する。
【００５９】
図１０は、ＰＣにおけるインターフェイス画面の一例である。設定画面であるウィンドウ５００が閉じられると、引き続きウィンドウ６００が表れる。各ステップＮｏ．における吐出レートと時間間隔はグラフ化されてウィンドウ６０１に表示される。また、全てのプログラムを実行した場合における、対象動物への積算吐出量は、グラフ化されてウィンドウ６０２に表示される。
【００６０】
このように構成した本システムにおいては、特に、小動物用慢性埋め込みマイクロポンプとして、薬液投与プログラムのリピート機能を実現できる。これにより、薬効評価で重要な体内薬液濃度の周期リズムを作り出すことができるようになる。
【００６１】
以上の説明では、電池１６０が無線アンテナ１４１とステッピングモータ１４２の両方に電力を供給したが、無線アンテナ１４１用の電池とステッピングモータ１４２用の電池とを別個に設けてもよい。この場合には、それぞれの電池に対応させてメカニカルスイッチを設けてもよい。また、無線アンテナ１４１用の電池とステッピングモータ１４２用の電池とに対して一つのメカニカルスイッチを設けることもできる。この場合には、ユーザの押し下げ動作によって、それぞれに対応する電極に接点を同時に接触させればよい。
【００６２】
以上の説明では、メカニカルスイッチとして押し込みスイッチを例に挙げたが、メカニカルスイッチはこれに限らない。メカニカルスイッチは、スライド式スイッチでもよいし、回転式スイッチでもよい。スライド式スイッチの一例は、機構の少なくとも一部を一定量スライドさせることによりオフからオンに切り替えることができる。スライド式スイッチは、制御基板に対して対向するとともにユーザ操作により相対的に水平方向にスライドするスライド部材と、金属の鉤状部材とを含む。制御基板には、無線アンテナに電気的に接続された無線アンテナ電極が配されている。制御基板には、当該無線アンテナ電極から離れた位置に凹部が形成されており、凹部内に電池に電気的に接続された電池電極が形成されている。鉤状部材は、一端が凹部内に嵌まることにより電池電極に接している場合に、他端が無線アンテナ電極に接するように構成されている。スライド式スイッチがオフの場合には、鉤状部材の一端は凹部内に嵌まっておらず、無線アンテナ電極と電池電極とは、非通電状態である。スライド部材がユーザによって順方向にスライドされると、鉤状部材は当該スライド部材のスライドに伴ってスライドする。結果として、鉤状部材の一端が凹部に嵌まると、鉤状部材が凹部内の電池電極に接し、無線アンテナ電極と電池電極が通電する。また、鉤状部材は、順方向にスライド可能に構成されているが、一旦凹部に嵌まると、凹部を乗り越えて逆方向に戻らないように構成されている。
【００６３】
回転式スイッチの一例は、機構の少なくとも一部を一定量回転させることによりオフからオンに切り替えることができる。回転式スイッチは、制御基板に対して対向するとともにユーザ操作により回転する円柱状の回転部材を含む。回転部材の制御基板側には、押し下げ方向に付勢された金属片が配置されている。金属片は、回転部材の回転に伴って移動し、予め定められた位置に到達すると、無線アンテナ電極と電池電極が通電するように構成されている。例えば、無線アンテナ電極と電池電極の間に凹部が形成されており、金属片が凹部に嵌まることにより、無線アンテナ電極と電池電極が通電する。また、押し下げ方向に付勢された金属片は、一旦凹部に嵌まると、当該凹部を乗り越えられないように構成されている。
【００６４】
なお、スイッチの構造自体がメカニカルでなくてもよい。例えば、メカニカルな構成と半導体センサとを組み合わせてメカニカルスイッチを構成することもできる。
【００６５】
以上の説明では、電池電極と無線アンテナ電極が物理的に隔離されているので、オフ状態では、電流が全く流れない構成であった。しかしながら、電池電極と無線アンテナ電極は、物理的に隔離されていなくてもよい。この場合には、微弱電流が流れるサスペンド状態を取り得るが、サスペンド状態はオン状態に比べて十分に消費電力が小さいので、オフ状態として扱うことができる。
【００６６】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【符号の説明】
【００６７】
２０  実験用マウス、１００  流体輸送装置、１０１  外装ケース、１０２  マイクロポンプ、１０３  第１カム、１０４  第２カム、１０５  外部弾性チューブ、１０６  フィンガー、１０７  注液ポート、１０８  流体注入栓、１１０  リザーバー、１１１  流体注入口部、１１２  流体排出口部、１１４  コネクタ部、１２５  コネクタ、１２７  開口部、１３５  内部弾性チューブ、１３７  凹部、１４１  無線アンテナ、１４２  ステッピングモータ、１４３  制御基板、１４４  ビス、１４５  開口部、１４６  制御基板、１４７  ＣＰＵ、１４８  配線基板、１４９  導通部材、１５０  メカニカルスイッチ、１５１  つまみ部、１５２  上部、１５３  中部、１５４  下部、１５５  支柱、１５６  Ｏリング、１５７  スイッチバネ、１５８  直線部、１５９  折曲部、１６０  電池、１６１  湾曲部、１７１  開口部、１７２  縁取部、１７３  案内部、１８１  凹部、１８２  電極、２０１  上部ケース、２０２  下部ケース、２０３  開口部、２０４  切り欠き部、２０５  樹脂部材、２０６  支持部材、３００  通信システム、４００  親機、４３０  ＬＡＮケーブル、４４０  ＰＣ、５００、６００、６０１、６０２  ウィンドウ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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