(57)【要約】制御された量の液体を投与するための輸液ポンプであって、  液体（６）を吐出するための放出口を有する、液体を貯留するための貯液部（２）、プランジャ（１２）、プランジャ（１２）を一方向に付勢し、液体（６）を加圧して放出口（８）を通じて吐出させる推進機構（１４）、および、プランジャ（１２）に作用し、プランジャ（１２）の移動を制御または防止する保持部材（１６）、を備える該輸液ポンプにおいて、保持部材（１６）は、ウォーム（２２）およびウォームホイール（１８）から成る駆動部を介してステッパモータ（２４）に操作可能に連結されていることを特徴とするポンプ。
2010527255.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
制御された用量の液体を投与するための輸液ポンプであって、
前記液体を吐出するための放出口を有する、前記液体を貯留するための貯液部、
プランジャ、
前記プランジャを一方向に付勢し、前記液体を加圧して前記放出口を通じて吐出させる推進機構、および、
前記プランジャに作用し、前記プランジャの移動を制御または防止する保持部材、
を備える該輸液ポンプにおいて、
前記保持部材は、ウォームおよびウォームホイールから成る駆動部を介して、ステッパモータに操作可能に連結されていることを特徴とするポンプ。
【請求項２】
請求項１記載のポンプにおいて、さらに、前記貯液部内に配置されたピストンを備えるものであるポンプ。
【請求項３】
請求項２記載のポンプにおいて、前記プランジャは、前記液体を前記ピストンによって加圧するものであるポンプ。
【請求項４】
請求項２または３記載のポンプにおいて、前記プランジャは、前記ピストンに固設されているものであるポンプ。
【請求項５】
請求項２または３記載のポンプにおいて、前記プランジャは前記ピストンを有するものであるポンプ。
【請求項６】
請求項１〜５のうちいずれか一項記載のポンプにおいて、前記ウォームおよびウォームホイールから成る駆動部の歯の角度は、通常のウォームおよびウォームホイールから成る駆動部との角度との比較において変えられているポンプ。
【請求項７】
請求項１〜６のうちいずれか一項記載のポンプにおいて、前記ウォームおよびウォームホイールから成る駆動部の歯の前記角度は、前記駆動部が、前記ステッパモータからの小さいトルクによって、前記ウォームホイールが十分回転可能である、バックドライブバランスに近くなるように選択されるものであるポンプ。
【請求項８】
請求項１〜７のうちいずれか一項記載のポンプにおいて、前記ポンプの前記貯液部は、折畳み可能な容器を備えるものであるポンプ。
【請求項９】
請求項８記載のポンプにおいて、前記折畳み可能な容器は、静脈注射バッグであるポンプ。
【請求項１０】
請求項１〜９のうちいずれか一項記載のポンプにおいて、さらに、前記ポンプの状態に関する情報を提供するための力検出器を有するポンプ。
【請求項１１】
請求項１０記載のポンプにおいて、前記力検出器は、前記保持部材の状態に関する情報を提供するものであるポンプ。
【請求項１２】
請求項１０または１１記載のポンプにおいて、前記力検出器は、前記ウォームホイールの軸に配設されているものであるポンプ。
【請求項１３】
請求項１〜１２のうちいずれか一項記載のポンプにおいて、さらに、電子コントローラを有するポンプ。
【請求項１４】
請求項１０〜１２のいずれか一項に従属する場合の、請求項１３記載のポンプにおいて、前記コントローラが、前記力検出器から情報を受信して、前記ポンプを自動化するものであるポンプ。
【請求項１５】
請求項１３または１４記載のポンプにおいて、さらに、前記電子コントローラにフィードバックを提供するための一つまたは複数のセンサを有するポンプ。
【請求項１６】
請求項１３〜１５のうちいずれか一項記載のポンプにおいて、前記電子コントローラは、前記液体が前記貯液部から吐出される速度の急激な加速を生じさせるための加速機能を有するものであるポンプ。
【請求項１７】
請求項１６記載のポンプにおいて、過剰投与を避けるため、前記加速機能の使用は、前記コントローラにより測定および制限されるものであるポンプ。
【請求項１８】
請求項１〜１７のうちいずれか一項記載のポンプにおいて、さらに、前記ポンプの使用前に、液体が前記放出口から流出するのを防ぐための、液体ロックを有するものであるポンプ。
【請求項１９】
請求項１〜１８のうちいずれか一項記載のポンプにおいて、前記貯液部の前記放出口には、対向ねじ山を有するキャップに嵌合させるためのねじ山が設けられているポンプ。
【請求項２０】
請求項１〜１９のうちいずれか一項記載のポンプにおいて、前記貯液部の前記放出口には、前記バルブが内方へとずらされた場合に、液体を流通可能とするバルブ部材が備えられているポンプ。
【請求項２１】
請求項１〜２０のうちいずれか一項記載のポンプにおいて、さらに、前記プランジャが制御されずに動くことを防止するか抑制するためのブレーキ機構を有するポンプ。
【請求項２２】
請求項２１記載のポンプにおいて、前記ブレーキ機構は、自動始動式であるポンプ。
【請求項２３】
請求項２１記載のポンプにおいて、前記ブレーキ機構は、前記貯液部の壁と係合するためのブレーキ部材を備えるものであるポンプ。
【請求項２４】
請求項２３記載のポンプにおいて、前記ブレーキ部材は、十字状ばねであるポンプ。
【請求項２５】
請求項２３または２４記載のポンプにおいて、前記ブレーキ部材は、前記ポンプの通常作動中には陥凹状態をとり、前記貯液部の壁と係合しないものであるポンプ。
【請求項２６】
請求項２５記載のポンプにおいて、前記保持部材が故障した場合、前記ブレーキ部材は休止状態をとり、前記貯液部の壁と係合するものであるポンプ。
【請求項２７】
請求項２３〜２６のうちいずれか一項記載のポンプにおいて、前記ブレーキ部材は、前記貯液部の壁と係合し、前記プランジャおよび前記放出口の間での相対運動を防止するか抑制する休止状態と、前記壁と係合しない陥凹状態と、の間で調整可能であり、  前記ブレーキ部材は、通常作動中には、前記保持部材により前記陥凹状態に保持され、前記保持部材が故障した場合には、解放されて前記休止状態をとるものであるポンプ。
【請求項２８】
請求項２７記載のポンプにおいて、前記保持部材が故障した場合に、前記推進機構が、前記ブレーキ部材に前記休止状態をとるよう付勢するように配置されたものであるポンプ。
【請求項２９】
請求項２３記載のポンプにおいて、前記ブレーキ部材は、前記保持部材が故障した場合に前記プランジャが傾き、前記プランジャと前記貯液部の壁との間に妨害が起きるものとして構成されたものであるポンプ。
【請求項３０】
請求項１〜２９のうちいずれか一項記載のポンプにおいて、前記推進機構は、圧縮ばねを有するものであるポンプ。
【請求項３１】
請求項３０記載のポンプにおいて、前記ばねの解放は、キャプスタンまたはウィンチによって制御されるものであるポンプ。
【請求項３２】
請求項３１記載のポンプにおいて、前記キャプスタンまたはウィンチは、前記ウォームおよびウォームホイールから成る駆動部の前記ウォームホイールの軸であるポンプ。
【請求項３３】
制御された量の液体を投与するための輸液ポンプであって、
前記液体を吐出するための放出口を有する、前記液体を貯留するための貯液部、
前記貯液部内のプランジャ、
前記プランジャを前記放出口へと付勢し、前記液体を吐出させる推進機構、および、
前記プランジャに作用し、前記プランジャの放出口方向への移動を制御または防止する、選択的には電子制御下にある保持部材、
を備える該輸液ポンプにおいて、
前記プランジャはブレーキ部材を有し、該ブレーキ部材は、前記プランジャおよび前記放出口の間の相対運動を防止するか抑制する能動位置と、受動位置との間で調整可能であり、前記ブレーキ部材は、通常作動中には、前記保持部材により前記受動位置に保持されるが、前記保持部材が故障すると、解放されて前記能動位置をとることを特徴とする輸液ポンプ。
【請求項３４】
制御された量の液体を投与するための輸液ポンプであって、
前記液体を吐出するための放出口を有する、前記液体を貯留するための貯液部、
前記貯液部内のプランジャ、
前記プランジャを前記放出口へと付勢し、前記液体を吐出させる推進機構、および、
前記プランジャに作用し、前記プランジャの放出口方向への移動を制御または防止する保持部材、
を備える該輸液ポンプにおいて、
前記保持部材は、ウォームおよびウォームホイールから成る駆動部を介して、ステッパモータに操作可能に連結されていることを特徴とするポンプ。
【請求項３５】
請求項３４記載の輸液ポンプにおいて、さらに、解放可能な液体ロックを備え、該液体ロックは、アクティブになると、液体が前記放出口を通り流通することを防止し、解放されると、液体が前記放出口を通り流通可能となるものであることを特徴とする輸液ポンプ。
【請求項３６】
請求項３５記載の輸液ポンプにおいて、前記液体ロックは、前記放出口に配設されたルアー作動バルブを備え、前記バルブは、休止状態において液体の流通を防止し、適切な形状のコネクタが前記放出口に挿入されると、液体が流通可能となるものであることを特徴とする輸液ポンプ。
【請求項３７】
制御された量の液体を投与するための輸液ポンプのための駆動機構であって、
プランジャ、
前記プランジャを所定の方向に付勢する推進機構、および、
前記プランジャに作用し、前記プランジャの移動を制御または防止する保持部材、
を備える該駆動機構において、
前記保持部材は、ウォームおよびウォームホイールから成る駆動部を介して、ステッパモータに操作可能に接続されていることを特徴とする駆動機構。
【請求項３８】
請求項３７記載の駆動機構において、前記ウォームおよびウォームホイールから成る駆動部のギアの歯の角度は、前記駆動部が、前記ステッパモータからの小さいトルクによって、前記ウォームホイールが十分回転可能である、バックドライブバランスに近くなるように選択されるものであるポンプ。
【請求項３９】
ばねの解放がキャプスタンまたはウィンチにより制御されるものである、ばね駆動の輸液ポンプ。
【請求項４０】
請求項３９記載のポンプにおいて、前記キャプスタンまたはウィンチは、ウォームに接続されたステッパモータにより駆動される、前記ウォームおよびウォームホイールから成る駆動部のウォームホイールの軸である、ポンプ。
【請求項４１】
本願明細書において、図１〜５ｃのいずれかに基づき説明された輸液ポンプ。  
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、制御された用量の液体を投与するための輸液ポンプ、特に、患者に薬液を投与するための携帯型輸液ポンプに関する。
【０００２】
一回の注射で比較的多量を投薬するよりも、長時間にわたり少量を投薬し続ける方が好適である場合がある。例えば、糖尿病患者のためのインシュリンなどといった薬剤は、この方法で投薬される場合、中でも、血糖値の変化に応じて投薬量が自動的に調整され得る場合、より効果的である。携帯型輸液ポンプは患者が着用するもので、上述のような、より好適な投与形態を実施可能にするものである。
【背景技術】
【０００３】
特許文献１には、液状薬剤を貯蔵するためのリザーバと、薬剤を吐出するためにリザーバから放出口の方へとピストンを推進させるための駆動機構とを備える輸液ポンプが記載されている。駆動機構は恒久的にピストンを前方へと押し付け、このピストンの前進を恒久的に阻止するために、阻止機構が設けられる。阻止機構は、電子制御下での脱進機構の操作により解除され、薬剤が吐出される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開第２００４０２４２１８号パンフレット
【発明の概要】
【０００５】
本発明の一特徴によれば、制御された用量の液体を投与するための輸液ポンプであって、
液体を吐出するための放出口を有する、液体を貯留するための貯液部、
プランジャ、
プランジャを一方向に付勢し、液体を加圧して放出口を通じて吐出させる推進機構、および、
プランジャに作用し、プランジャの移動を制御または防止する保持部材、
を備える該輸液ポンプにおいて、
保持部材は、ウォームおよびウォームホイールから成る駆動部を介して、ステッパモータに操作可能に連結されていることを特徴とするポンプが提供される。
【０００６】
ステッパモータにより駆動されるウォームおよびウォームホイールを使用することで、プランジャの移動速度をより強力に制御することが可能となり、したがって、ポンプから液体を投与する際の、投与量制御の精度を改善することができる。公知の輸液ポンプとの対比において、本発明のウォームホイール駆動部は決まったストロークを有さないが、その代わりに、ホイールから保持部材が伸延する速度を正確に制御し、必要に応じて変化させることができ、これにより、シリンジから液体が放出される速度を直接達成するものである。
【０００７】
好適な実施形態において、プランジャは、貯液部内に配設され、直接または間接的に液体と接するピストンによって液体を加圧する。
【０００８】
プランジャは、それ自身にピストンを含むか、または代替として、ピストンはプランジャに、例えば干渉嵌合によって、直接固設される。
【０００９】
したがって、本発明の他の特徴によれば、制御された用量の液体を投与するための輸液ポンプであって、
液体を吐出するための放出口を有する、液体を貯留するための貯液部、
前記貯液部内のプランジャ、
プランジャを放出口へと付勢し、液体を吐出させる推進機構、および、
プランジャに作用し、プランジャの放出口方向への移動を制御または防止する保持部材、
を備える該輸液ポンプにおいて、
保持部材は、ウォームおよびウォームホイールから成る駆動部を介して、ステッパモータに操作可能に連結されていることを特徴とするポンプが提供される。
【００１０】
本発明において、好適には、ウォームおよびウォームホイールから成る駆動部の歯の嵌合角度は、通常のウォームおよびウォームホイールから成る駆動部との比較において変えられており、ウォームの回転がホイールの回転につながる一方で、通常、トルクをホイールに作用させてもウォームを回転させることにはならない。即ち、ギアセットは、通常、バックドライブすることはない。本発明において、歯の角度は、好適には、ギアボックスが、保持手段を経てホイールの軸に作用するトルクによってバックドライブされない（"バックドライブバランス"）ようにのみギア機構を構成するように選択される。このようにして、有利にも、モータを経てウォームに作用する極めて小さいトルクで歯車は回転することができる。
【００１１】
駆動部がバックドライバランスに近くなるようにギアの歯の角度が選択された場合、極めて小さいステッパモータによって、ほとんど電流を使用することなく、保持部材が巻き解ける速度を制御することが可能となる。ホイールに加わるトルク量は、これを回転させるために必要なウォームからのトルクにほとんど影響しない。
【００１２】
本発明によれば、ポンプの寸法および重量を低減することが可能であるため、患者が着用しやすいものとなり、特に携帯型輸液ポンプに有益である。また、モータは極めて小さい電流のみを必要とするため、バッテリ寿命が延び、再充電やバッテリ交換までの装置の着用可能時間を長くとることができる。
【００１３】
プランジャまたはピストンを貯液部放出口方向へと付勢する推進機構は、圧縮ばねを有するものでもよい。代替として、推進機構は、圧縮ガスなどのプランジャ／ピストンを前方へ付勢する手段を有するものでもよい。
【００１４】
実用的には、貯液部は、シリンジなどの形をとった、典型的なチューブ状のものとする。好ましい一実施形態において、ポンプの貯液部は、可撓性壁を有する静脈注射（ＩＶ）バッグをそなえ、蛇腹構造を有する静脈注射バッグなどの、折畳み可能な容器を備える。有利には、プランジャまたはピストンは、容器の可撓性壁に直接作用することで液体を加圧する。折畳み可能な容器は、保護および配置、さらに外形を定める観点から、貯液部内に設けると好適である。しかしながら、折畳み可能な容器自体を、液体の貯液部として使用することも可能であり、この場合には、折畳み可能な容器の壁が貯液部を画定する。外観または保護、もしくはその両方のために、ポンプは、貯液部を内部に保持する外部ハウジングを有してもよい。
【００１５】
保持部材は、例えば、コード、チェーン、またはケーブルなどの、ウォーム駆動部を介してプランジャをモータに操作可能に取付けるための任意の好適な手段とすることができる。保持部材は、キャプスタンまたはウィンチとして機能するウォームホイールの軸に巻きつけられる。したがって、本発明の他の特徴によれば、本発明は、ばねの解放がキャプスタンまたはウィンチにより制御されるものである、ばね駆動の輸液ポンプを提供するものである。
【００１６】
有利には、ポンプは、さらに、例えば、保持部材が壊れたかどうか、またはシステムの閉塞があるなどといったポンプの状態に関する重要な情報を提供するための力検出器を備える。好適には、力検出器はウォームホイールの軸に配設される。
【００１７】
この代替として、またはこれに加えて、ポンプは電子コントローラを有するものでもよい。好適には、力検出器は、特に保持部材の状態（張り詰めているか、または、たるんでいるか）に関する情報を電子コントローラに提供する。こうすることで、ポンプは、力検出器および電子コントローラを用いて自動化され得る。例えば、コントローラは、検出器から、保持部材がたるんでいるとの情報を受け取ると、コントローラはステッパモータを作動させ、たるみを巻き取る。望ましくは、ポンプの使用前に、保持部材は完全に巻き取られ、ステッパモータは停止させられるものとする。
【００１８】
ポンプは、電子コントローラにフィードバックを提供するための一つまたは複数のセンサを有していてもよい。これらのセンサは、例えば、ホイールの軸上の力を検出（測定）するためのセンサ、あるいは、保持部材、および／または、プランジャまたはピストンの位置を測定するためのセンサ、あるいはこれら双方とする。
【００１９】
有利には、電子コントローラは、液体吐出速度の急激な加速を生じさせるための加速機能を有するものでもよい。コントローラは、臨床上の必要性に従って、加速期間を制限するものでも良い。例えば、コントローラは、ユーザがボタンを押すことで、投薬量が有害となる上限を超えない限り、鎮痛薬の放出量を迅速に短期間にわたって増加させるものでもよい。このような投薬量の増量の回数と期間は、ユーザが過剰投与するのを防ぐためにコントローラにより測定および制限されるものとしても良い。
【００２０】
輸液ポンプに電子制御部を備えることで、液体が患者に流入する速度を、時間基準で修正したり、または例えばユーザの入力（例えばＰＣＡ、即ち患者管理無痛法を可能とするためのもの）や、患者のバイタルサインを監視する外部器材などの他の影響に従い修正したりすることが可能となる。ポンプを電子的に制御することで、特定の期間にわたり液体が貯液部から吐出される速度を事前に決定するための投薬プログラムを採用することができるなど、他の利点も得られる。
【００２１】
ポンプの使用前に液体が放出口から流出するのを防ぐために、ポンプに液体ロックを設けることが望ましい。好適な実施形態においては、貯液部の放出口に、嵌合ねじ山を有するキャップに嵌合させるためのねじ山が設けられる。実用的には、放出口にはさらに、内方に動かされた場合にのみ液体が流通可能となるような、例えば、ルアー作動バルブなどのバルブ部材が設けられる。
【００２２】
本発明に従うポンプは、好適には、例えば保持部材が故障した場合などに、プランジャが制御下から外れて動くのを減速あるいは停止させるブレーキ機構を備える。
【００２３】
例えば、プランジャ（またはピストン）は、十字状ばねの形体をとったブレーキ部材を備えるものでもよい。望ましくは、十字状ばねは、ポンプの通常作動時には、貯液部の壁と係合しない陥凹状態をとる。実用的には、推進機構がプランジャを動かすことができる状態に保持手段がある場合、プランジャ／ピストンは、貯液部内を自由に移動できる。
【００２４】
しかしながら、保持手段が壊れた場合、十字状ばねは実質的に平坦な形態をとり貯液部の壁と係合する。有利には、十字状ばねと壁とが係合することで、ブレーキ効果が誘発され、これによりピストンの動きが止められるか、妨げられるものとする。
【００２５】
本願出願人は、他のブレーキ機構が備えられ得ることも想定する。例えば、保持部材が壊れると、プランジャが傾き、プランジャまたはピストンと貯液部壁との間に妨害が起きるものとしてもよい。好適には、ブレーキ機構は、自動始動式である。さらに好適には、プランジャが液体を加圧するように付勢する力が大きいほど、ブレーキが展開するように付勢する力も大きいものとする。
【００２６】
本発明のさらに他の特徴によれば、制御された用量の液体を投与するための輸液ポンプであって、
液体を吐出するための放出口を有する、液体を貯留するための貯液部、
前記貯液部内のプランジャ、
プランジャを放出口へと付勢し、液体を吐出させる推進機構、および、
プランジャに作用し、プランジャの放出口方向への移動を制御または防止する、選択的には電子制御下にある保持部材、
を備える該輸液ポンプにおいて、
プランジャはブレーキ部材を有し、該ブレーキ部材は、プランジャおよび放出口の間の相対運動を防止するか抑制する能動位置と、運動を防止も抑制もしない受動位置との間で調整可能であり、ブレーキ部材は、通常作動中には保持部材により受動位置に保持されるが、保持部材が故障すると解放されて能動位置をとることを特徴とする輸液ポンプが提供される
【００２７】
駆動機構は、ポンプの一部として販売されてもよく、または、ポンプとは別に製造および販売されてもよいことは言うまでも無い。したがって、本発明のさらに他の特徴は、制御された量の液体を投与するための輸液ポンプのための駆動機構であって、
プランジャ、
プランジャを所定の方向に付勢する推進機構、および、
プランジャに作用し、プランジャの移動を制御または防止する保持部材、
を備える該駆動機構において、
保持部材は、ウォームおよびウォームホイールから成る駆動部を介して、ステッパモータに操作可能に接続されていることを特徴とする駆動機構を包含するものである。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
以下、図面に基づき本発明を実施形態の一例を示すことによって詳述する。
【００２９】
【図１】本発明の一特徴に従う輸液ポンプの一実施形態の部分断面図である。
【図２】本発明の一特徴に従う輸液ポンプの他の実施形態の断面図である。
【図３】図２中のＡ‐Ａ線上の断面図である。
【図４】本発明の一特徴に従う輸液ポンプのさらに他の実施形態の部分断面図である。
【図５ａ】本発明の他の特徴に従う装置の一部の断面図である。
【図５ｂ】本発明の他の特徴に従う装置の一部の断面図である。
【図５ｃ】本発明の他の特徴に従う装置の一部の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
図１に示される輸液ポンプはハウジング１０を備え、このハウジング１０には、本実施形態においてはシリンジである、液体注入剤６を貯留するための貯液部２、が載置されている。シリンジ２は液体６を吐出するための放出口ノズル８を有する。本実施形態において圧縮ばね１４である推進機構は、プランジャ１２に作用してピストン４を放出口ノズル８の方へと付勢し、液体６を吐出させる。ばね１４の一方の端部は、ハウジング１０に固定され、他方の端部はプランジャ１２に固定される。抑制されない限り、ピストンは、ばね１４の力により、液体６を完全に放出し出口ノズル８に当接するまで、シリンジ２内を駆動させられる。
【００３１】
ピストン４の移動速度を制御するために、本実施形態においては、ピストン４には、ほぼ８ｍｍのスプール径を有するコードやケーブルなどである保持部材１６が係合する。コード１６は、ハウジング１０にブラケット２８を介して載置されたウォームホイール１８の軸２０周囲に巻き付けられる。この軸２０はキャプスタンとして機能する。ウォームホイールは、ステッパモータ２４から電力が供給されるウォーム２２により回される。
【００３２】
本発明を完全に理解するために、典型的なウォームギアの構成を考慮することが有用である。大抵のウォームギア構成において、ウォームの回転は、ホイールの回転につながるが、ホイールにトルクを作用させてもウォームを回転させることはできない。すなわち、ギアをバックドライブさせることはできない。また、嵌合ギアの歯角度は、この効果の要因となることが理解される。もしこの角度が変われば、効果は減少または増大し得る。本発明における、嵌合ギア１８，２２の歯の角度は、通常の角度との比較において選択され、例えば、およそ２.３２度変化させることで、ギア機構は、ちょうどギアボックスが、コード１６およびばね１４を経て軸２０に作用するトルクによってバックドライブされることの無いような状態となる（「バックドライブバランス」）。このため、モータ２４を経てウォーム２２に作用する、例えば１.７５〜３.００ｍＮｍの範囲内の極めて小さいトルクで、軸２０は回転することができる。このように、極めて小さいモータ２４によって、ほとんど電流を使用することなく、軸が巻き解ける速度を制御することが可能である。ギアボックスが、まさにバックドライブバランスにある場合、軸２０に作用するトルクの量は、これを回転させるのに必要な、ウォーム２２からのトルクにはほとんど影響しない。しかしながら実際には、摩擦が小さい状況下で、または外部からの打撃や加速に応答して、軸２０が制御されずに回転することを防ぐために、安全域を設ける必要がある。これは、バックドライブバランスにおける歯の角度を計算し、この角度を、通常の角度との関係において僅かに小さくすることで達成される。
【００３３】
液体注入剤６を患者に注入するために必要な推進力は、操作者（患者、臨床医学者、医師、介護者等）が、満たされたシリンジ２をハウジング１０に装填してばね１４を圧縮することにより供給される。完全にまたは部分的に満たされたシリンジ２は、ハウジングへの挿入に先立ってノズル８に取付けられた、準備が完了して使用可能状態にある患者連結チューブ（図示せず）を有し、このチューブは、液流を止めるために、スライドクランプやこれに似た装置などの開放可能なシール手段を使用することで閉塞され得る。シールされたチューブは、流体ロックをもたらすため、満量のシリンジの挿入が可能となる。シリンジを挿入すると、ピストン４はプランジャ１２をノズル８から離れる方向に押してばね１４を圧縮し、コード１６は張力を失う。軸２０に設けられた力検出器（図示せず）は、コード１６の状態（張り詰めているか、または、たるんでいるか）に関する情報を、電子コントローラ（図示せず）に提供する。このコントローラが、コードがたるんでいると検出すると、ステッパモータ２４が始動し、たるみを巻き取り、コード１６が軸２に完全に巻き取られた時点で停止する。その後、患者連結チューブが圧迫から解放された時点で、輸液ポンプは使用可能な状態となる。ウォームギアの構成においては、ステッパモータは、コード１６が軸２０から巻き解かれる速度、すなわち、ばね１４がプランジャ１２およびシリンジピストン４を駆動して、シリンジ２に貯留される注入剤６が患者に注入される速度を制御することができる。
【００３４】
軸２０において力検出器を用いることで、例えば、コード１６が壊れたか、またはシステムの閉塞があるかなどといった、注入状態に関する重要な情報も得られる。
【００３５】
図４には本発明の他の実施形態が示されており、ここでは、注入剤６は、折畳み可能な容器４６に収容される。折畳み可能な容器４６は、図示されるような可撓性壁を有する静脈注射バッグでも、蛇腹構造を有する静脈注射バッグでも良い。ピストンによって作動する代わりに、プランジャ１２が容器４６の壁に直接作用することにより注入剤６を加圧する。折畳み可能な容器は、保護および配置、さらに外形を定める観点から、貯液部２内に設けると好適である。また、折畳み可能な容器４６を、注入剤６の唯一の貯液部として使用することも可能であり、この場合には、折畳み可能な容器４６の壁が貯液部を画定する。
【００３６】
コード１６が破断すると、上述のとおり、ばね１４がピストン４をノズル８まで完全に駆動して、薬剤が過剰に投与されることになるので、患者の健康が危険に晒される。したがって、コードが故障した場合に、ピストンを減速あるいは停止させるブレーキ機構を備えることが望ましい。図２および図３に示される実施形態に、適当なブレーキ機構が例示される。
【００３７】
この実施形態では、ピストン４の周囲に配置されたＯリング３６によりシーリングがなされるが、適切な適合材料により形成される場合、ピストン自体も、シーリング機能を有することは理解されよう。ピストン４は、中空の内ねじ部分３８を有し、シリンジ２が最初に液体で満たされる際は、この内ねじ部分３８がシリンジハンドル（図示せず）を受け入れる。その後、ハンドルが外されると、シリンジはハウジング１０に挿入されることができる。
【００３８】
ばね１４は、フランジチューブ２６が嵌合する中心穴を有するプランジャ１２に作用する。コード１６は、チューブ２６を通して配備され、ストッパ４０により保持される。プランジャ１２は、ピストン４の環状凸部３４上に位置し、下方および内方に指向するカラー４２を有する。カラー４２は、ピストン４のネック４４と干渉嵌合するものであり、この二つが一緒に押圧されると、プランジャ１２がピストン４をポジティブロックする。これにより、アンチサイホン機能が得られ、ノズル端部に負圧が発生した際にピストン４がプランジャ１２から離れることを抑制する。
【００３９】
本実施形態においては十字状ばねであるブレーキ部材３０は、プランジャ１２の上側部分と、チューブ２６のフランジとの間に配置される。カラー４２は開口を有し、この開口は、十字状ばね３０のアーム３２の先端を受ける。図２の左図に示されるように、コード１６に張力が加わっている場合、十字状ばね３０の中心はアーム３２よりも上に持ち上げられ、陥凹状態となり、ばね３０はシリンジ２の壁と係合することは無い。通常作動において、十字状ばね３０はこの陥凹状態に維持され、コード１６の状態が、ばね１４がピストンを動かすことができるようなものであるとき、ピストン４はシリンジ２内を自由に移動できる。
【００４０】
コード１６が、例えば破断するなどして故障した場合、図２の右図に示されるように、十字状ばね３０は、実質的により平らである休止状態をとることができるようになり、図３に示すように、アーム３２の先端はシリンジ２の壁と係合する。このように係合することで得られるブレーキ効果により、ピストン４とノズル８との相対運動が止められるか、または抑制される。この実施形態において、ばね１４の力は、プランジャ１２を介して十字状ばね３０に作用し、これを陥凹状態から休止状態に変化させる。このアレンジメントにより、ブレーキは自動始動式となり、プランジャが液体を加圧するように付勢するばねの力が大きいほど、ブレーキ３０が展開するように付勢する力も大きいものとなる。
【００４１】
また、他のブレーキ機構が設けられていてもよいことが理解される。例えば、コード１６が故障した場合に、プランジャが傾き、プランジャまたはピストンとシリンジ壁との間に妨害が起きるものとしてもよい。
【００４２】
輸液ポンプの電子制御を行うことで、流出速度が、時間基準、または、例えばユーザの入力（即ち、ＰＣＡ療法；患者管理無痛法）または患者のバイタルサインなどの他の影響に従って修正され得るような、複合プログラムを適用することができるようになる。この電子制御システムには、センサからのフィードバックが与えられるものとしてもよい。軸２０に加わる力の測定に加え、センサは、ケーブル、および／または、プランジャやピストンの位置を測定するものとしてもよい。
【００４３】
シリンジをハウジングに搭載するに先立ち、コントローラは、オフまたはスタンバイモードにしておき、軸の力検出器は作動させておくものとしてもよい。シリンジがハウジングに挿入されると、このことが力検出器により検出され、コントローラがオンまたはアクティブ状態へと切り替えられるか、または、システムが「立ち上がる」。この構成では、バッテリ消費の抑制を助ける一方で、ユーザがシリンジを挿入した際に、迅速かつ所謂フェイルセーフな反応を実現する。
【００４４】
前述の議論のとおり、装置には、シリンジ全体をばね１４の力に抗してハウジング１０内に挿入することでシステムが使用可能状態となるまでのあいだ、液体が放出口８から流出するのを防ぐための、流体ロックが設けられると望ましい。これを達成する１つの実用的な方法は、図５に模式的に示すように、ルアー作動装置を利用するものである。ここで、放出口８には、相補的な内ねじ山５３を有するキャップ５０に嵌合させるためのねじ山４８が設けられている。キャップ５０は、ねじ山５３を担持する内側キャップ部材５２と、外側キャップ部材５１とを有する。キャップ部材５１，５２は、互いに相対的に軸線方向に摺動可能であり、キャップばね５４は、両者を、互いに離れるように付勢する。中央突出チューブ（「ルアー」）５６は、患者連結チューブ５８に当然公知の方法で流体的に連結されている。放出口８内には、ばね付勢されたバルブ部材６６（図５に模式的に示す）が配設される。バルブ部材６６は、通常時には液体が放出口８から流出するのを防止するが、内方へとずらされると、液体は流通可能となる。
【００４５】
キャップ５０を放出口８に取り付ける際、放出口８はキャップ５０に挿入され、ねじ山４８，５３（図５Ｂ）が互いに係合するように回される。キャップ５０が放出口８に取り付けられても、バルブ部材６６が動かされていないため、液体は両者間を流通できない。ハウジング１０には、ハウジング１０に対して相対的に摺動可能かつ回転可能なロックスリーブ６２が設けられ、このロックスリーブ６２は、キャップのねじ山に相補的なスリーブねじ山６４を担持する。液体を流通させる場合には、ロックスリーブ６２は、放出口８上の、ねじ山６０，６４が互いに係合可能となる位置まで摺動させられる。このように摺動させることで、放出口８および内側キャップ部材５２が、さらに外側キャップ部材５１内へと摺動し、ルアー５６が放出口８に挿入されてバルブ部材６６を移動させ、注入剤６と患者連結チューブ５８との間に液体的な連結が形成される。ねじ山６０，６４の相互係合により、キャップと放出口とは、このように液体が流通可能な状態にて固定される。液体ロック状態を再構築するためには、ねじ山６０，６４の係合を解き、キャップばね５４が、内側キャップ５２と放出口８とをルアー５６から押して遠ざけることのできるような状態とする。
【００４６】
明確性を維持するために、別々の実施形態において説明された本発明の特徴は、単一の実施形態において適用されてもよい。反対に、簡潔さを維持するため、本発明の様々な特徴が単一の実施形態において説明されたが、これらの特徴は、別々に、また、任意の適切な組合わせにおいて適用されてもよい。
【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５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【国際調査報告】
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