(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
バレル（３０）に沿って移動できるプランジャ（３５）を有する注射器（３）を収容する注射器ポンプであって、前記プランジャのプランジャヘッド（３６）の後面に掛合して、このプランジャに前方に指向する力を加えるようにした前方に向く面（１０７）を有するプランジャヘッド保持装置（１０）を具える注射器ポンプにおいて、前記プランジャヘッド保持装置（１０）には、前記プランジャ（３５）の移動中、初期的に前記プランジャヘッド（３６）を軸線方向後方に引っ張って移動させ、その後この引っ張り力を減少するよう作動する少なくとも１個の保持部材（１１１、１１２）を設け、また前記プランジャヘッド（３６）に作用する力に応動する力センサ（１０８）を前記プランジャヘッド保持装置（１０）に設け、前記力センサ（１０８）には、前記少なくとも１個の保持部材（１１１、１１２）により生ずる引っ張り力で初期的に力が増大し、次にこの力が釈放されるようにしたことを特徴とする注射器ポンプ。
【請求項２】
前記力センサ（１０８）を介して、前記保持装置に連結されたパッド（１０７）をこの保持装置（１０）に設け、前記パッドを介して前記プランジャ（３５）に前記前方に指向する力を加えるよう構成したことを特徴とする請求項１に記載の注射器ポンプ。
【請求項３】
前記パッド（１０７）を前方に押圧するように配置されたばね（１０９）を前記保持装置（１０）に設けたことを特徴とする請求項２に記載の注射器ポンプ。
【請求項４】
請求項１〜３のうちいずれか一項に記載の注射器ポンプにおいて、前記プランジャヘッド（３６）の前面を横切って横方向に移動することができると共に、前記プランジャヘッドの前記前面に向け軸線方向に後方に移動することができ、横方向、及び軸線方向の両方向に移動できる少なくとも１個の保持部材（１１１、１１２）を前記プランジャヘッド保持装置（１０）に設けた注射器ポンプ。
【請求項５】
前記プランジャヘッド（３６）の前記後面と、前記前方に向く面（１０７）との間に力を加えるよう最初に前記保持部材（１１１、１１２）の一方、又はおのおのを前記保持装置（１０）に対し軸線方向後方に移動させると共に、次に前記力を減少させるよう前記保持部材（１１１、１１２）の一方、又はおのおのを軸線方向前方に移動させるように前記保持装置（１０）を作動させ得るよう構成したことを特徴とする請求項４に記載の注射器ポンプ。
【請求項６】
軸（１１３、１１４）から延びるアーム（１１１、１１２）を前記保持部材の一方、又はおのおのに設け、前記注射器（３）の軸線に平行に前記軸を延在させ、前記アームをこの軸の周りに回転させることによって前記アームを横方向に移動し得るよう構成したことを特徴とする請求項４、又は５に記載の注射器ポンプ。
【請求項７】
前記軸（１１３、１１４）の一方、又はおのおのをその軸線に沿って動かすことによって、前記アーム（１１１、１１２）の一方、又はおのおのを軸線方向に移動させるよう構成したことを特徴とする請求項６に記載の注射器ポンプ。
【請求項８】
回転可能なねじ軸（１４６）と、このねじ軸上に螺着された歯車（１４２）とを有する歯車組立体（１４０）によって、前記軸（１１３、１１４）の一方、又はおのおのを駆動し、前記ねじ軸を回転することによって、最初、前記歯車をこのねじ軸に沿って、このねじ軸の端部まで動かし、その後、このねじ軸の回転を継続することによって前記歯車を回転させるよう構成した請求項６、又は７に記載の注射器ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はバレルに沿って移動できるプランジャを有する注射器を収容する注射器ポンプであって、このプランジャのプランジャヘッドの後面に掛合して、このプランジャに前方に指向する力を加えるようにした前方に向く面を有するプランジャヘッド保持装置を具える注射器ポンプに関するものであり、またその注射器ポンプの操作方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
注射器ポンプは予め医薬を充填した注射器から、注入管を通じて、患者に医薬を供給するために使用される。注射器ポンプは注射器のプランジャに力を加え、制御された流速で、医薬を注入管内に駆動する。注射器のバレルからのサイフォン作用の結果として、プランジャが自分自身で動いてしまうのを防止し、プランジャが押し込まれるように、プランジャヘッドを保持する。プランジャヘッドは楔状アームによって、通常、保持されており、これ等アームはプランジャヘッドの前面を横切って移動し、プランジャヘッドの後面をプランジャヘッド保持装置の前方に向く表面に強制的に押し付けて、プランジャヘッドをこの表面に堅くクランプする。種々の注射器によって、プランジャヘッドの寸法、及び太さが変化するから、プランジャヘッド保持装置は全ての異なるプランジャヘッドを受け入れることはできず、そのため、注射器ポンプを使用し得る注射器の範囲は制約を受ける。プランジャヘッド保持装置が確実にプランジャヘッドを保持していないと、プランジャは動いてしまい、注射器から流体をサイフォン作用で排出してしまう。
【０００３】
ポンプ駆動装置によって、プランジャヘッドに作用する力を測定するのが普通であり、これは閉塞によって生ずるような超過圧力を検出するためである。誤った警報を発することなく、超過圧力が低レベルのうちに対応し得ることができれば有利である。しかし、力センサはプランジャヘッドから比較的遠方に設置されているのが普通であり、従って、駆動系に作用する摩擦力や、その他の力をも含めた測定値にならざるを得ない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は先行技術の注射器ポンプの欠点を除去し、広範囲に寸法、形状の異なる注射器に的確に使用することができ、異常な圧力上昇に安全に対処できる注射器ポンプ、及びその操作方法を得るにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するため、本発明注射器ポンプは、頭書に記載した注射器ポンプにおいて、プランジャの移動中、このプランジャヘッド保持装置によってプランジャヘッドに作用する力に応動する力センサをプランジャヘッド保持装置に設けたことを特徴とする。
【０００６】
また本発明注射器ポンプの操作方法はプランジャヘッド保持装置が後方位置になるようポンプに注射器を設置し、このプランジャヘッド保持装置がプランジャヘッドの後面に接触するまで、このプランジャヘッド保持装置を前方に移動させ、プランジャヘッドがプランジャヘッド保持装置に対し相対的に前方に移動するのを防止するよう、プランジャヘッド保持装置によってプランジャヘッドを保持するが、このプランジャヘッドと、プランジャヘッド保持装置との間に加わる力を継続して監視し、プランジャヘッド保持装置と、プランジャヘッドとの間の上記力を監視しながら、プランジャヘッド保持装置を前進させて、プランジャを前方に動かし、注射器の内容物を分配する工程から成ることを特徴とする。
【０００７】
【発明の実施の形態】
上記力センサを介して、保持装置に連結されたパッドをこの保持装置に設け、このパッドを介して、プランジャに前方に指向する力を加えるよう構成するのが好適である。このパッドを前方に押圧するように配置されたばねを保持装置に設けることができる。最初、保持装置に対し後方にプランジャヘッドを引っ張って、センサに加わる力を増大すると共に、次にこのセンサに加わる力を釈放するよう保持装置を配置するのが好適である。
【０００８】
また、他の態様における本発明注射器ポンプはプランジャヘッドの前面を横切って横方向に移動することができると共に、プランジャヘッドの上記前面に向け軸線方向に後方に移動することができ、横方向、及び軸線方向の両方向に移動できる少なくとも１個の保持部材をプランジャヘッド保持装置に設けたことを特徴とする。
【０００９】
プランジャヘッドの後面と、前方に向く面との間に力を加えるよう、最初に保持部材の一方、又はおのおのを保持装置に対し軸線方向に、後方に移動させると共に、次に上記力を減少させるよう、保持部材の一方、又はおのおのを軸線方向前方に移動させるように保持装置を作動させ得るよう構成するのが好適である。上記軸から延びるアームを保持部材の一方、又はおのおのに設け、注射器の軸線に平行にこの軸を延在させ、上記アームをこの軸の周りに回転させることによって、このアームを横方向に移動し得るよう構成することができ、この軸の一方、又はおのおのをその軸線に沿って動かすことによって、アームの一方、又はおのおのを軸線方向に移動させるよう構成することもできる。また、回転可能なねじ軸と、このねじ軸上に螺着された歯車とを有する歯車組立体によって、この軸の一方、又はおのおのを駆動し、上記ねじ軸を回転することによって、最初、上記歯車をこのねじ軸に沿って、このねじ軸の端部まで動かし、その後、このねじ軸の回転を継続することによって、この歯車を回転させるよう構成するのが好適である。
【００１０】
【実施例】
まず、図１において、このポンプは外側ハウジング１を有し、このハウジング１はその前面に、通常の種類の注射器３を収容する形状の凹所２を有する。この注射器３は円筒バレル３０を有し、その前端に送出口、即ちノーズ３１を有し、後端にフランジ、即ち耳片３２を有する。ノーズ３１を注入管５に連結し、注射器のプランジャ３５を押圧することによって、注入管５を通じて、注射器内の医薬液体を患者の身体内に分配することができる。このポンプは親ねじ８を有する通常の駆動機構７を具え、この親ねじ８をモータ９によって駆動すると共に、プランジャ３５のヘッド３６に、この親ねじ８を掛合させるための新規な保持機構、即ち保持装置１０に親ねじ８を連結する。モータ９は制御ユニット１１によって駆動し、制御ユニット１１はキーパッド１２、又はその他のユーザ入力手段、及び種々のセンサから入力信号を受ける。また、制御ユニット１１はディスプレイ１３に出力を供給する。
【００１１】
図２、及び図３において、プランジャヘッド保持機構、即ち保持装置１０は前部１００、後部１０１から成る外側ケーシングを有する。前部１００はその外面１０３に、その端縁に向く円形孔１０２を有し、注射器３に平行に延びる管状スリーブ１０４（図１参照）をこの円形孔１０２に収容する。スリーブ１０４を親ねじ８の周りに、軸線方向に取り付け、親ねじの回転によって、スリーブ、及び保持機構１０を軸線方向に前後に移動させる。
【００１２】
また、ケーシングの前面１０３には一層大きな浅い円形凹所１０５を設け、この円形凹所１０５に中心孔１０６を設ける。円形パッド１０７を凹所１０５内に設置する。ケーシングの内側にあって、孔１０６から突出するストレインビーム、又はストレインゲージ１０８の形状の後方に延びる力センサをこのパット１０７に設ける。簡明のため、図２、及び図３では機構１０の内部構成部分上にパッド１０７を取り付けて示しているが、実際上、パッド１０７は外側ケーシングの前部１００の外面上に設置されている。パッド１０７はストレインビーム１０８の周りのコイルばね１０９によって軸線方向外方に弾性的に押圧されている。ストレインビーム１０８、又はストレインゲージはパッド１０７上の軸線方向の圧力を表す出力信号を制御ユニット１１に送る。
【００１３】
２個のアーム１１１、１１２を前面１０３に平行に延在し、前方に、この前面１０３に対し僅かな距離離間する。これ等のアーム１１１、１１２は休止位置において、パッド１０７とほぼ同軸であるアーク状曲線に沿い、これ等アームの全長に沿って湾曲している。アーム１１１、１１２はそれぞれの軸１１３、１１４に取り付けられており、これ等軸１１３、１１４は注射器３の軸線に平行に延在しており、ケーシングの前面１０３のブッシュ１１５、１１６を貫通して、端縁に向け突出している。軸１１３、１１４の後端は保持機構１０内に側方に延在するベース板１２０に支承されている。軸１１３、１１４はその長さ方向に沿って軸線方向に移動することができると共に、その軸線の周りに回転することができる。各軸１１３、１１４は扇形歯車１２１、１２２を支持するが、この扇形歯車に形成した蝶形溝孔１２３、１２４を有する孔によって、この扇形歯車１２１、１２２は軸１１３、１１４に取り付けられている。
【００１４】
溝孔１２３、１２４内にそれぞれ設置された２個の半径方向に突出するピン１２５、１２６を各軸１１３、１１４によって支持し、これ等溝孔の両側にこれ等ピンが掛合することによって限定される小さな角度にわたり、扇形歯車１２１、１２２は軸１１３、１１４に対し回転することができる。扇形歯車の一側に、各軸にクリップ１２７を取り付け、扇形歯車が軸に沿って軸線方向に移動するのを防止する。扇形歯車の反対方向への移動はピン１２５、１２６によって防止されている。ばね（図示せず）を各軸１１３、１１４上のクリップ１２７に取り付け、一方の軸１１３をケーシングの前面１０３に対し相対的に時計方向に回転させる弾性押圧力を軸１１３に加え、他方の軸１１４を反時計方向に回転させる弾性押圧力を軸１１４に加える。従って、これ等ばねはアーム１１１、１１２を相互に接近するよう内方に揺動させるように押圧する。
【００１５】
各扇形歯車１２１、１２２は歯車の歯の端縁の周りに溝１３０を有し、各扇形歯車を２個の平行な離間した扇形歯車に分割する。一方の扇形歯車１２１を直接、中心歯車副組立体１４０に噛合させると共に、この中心歯車副組立体に駆動される遊転歯車１４１に他方の扇形歯車１２２を噛合させる。中心歯車副組立体１４０を図４に最も明瞭に示す。この中心歯車副組立体は円形の歯車１４２を有し、その軸線方向の長さに沿う中央部に半径方向に突出するフランジ１４３を設ける。このフランジ１４３は扇形歯車１２１の溝１３０内に嵌着できる形状である。歯車１４２をボス１４４に固着するが、このボス１４４の内面には角ねじの輪郭の螺旋ねじ、即ちねじ１４５を有する。また、中心歯車副組立体１４０は中空軸１４６を有し、この中空軸１４６はその外面に螺旋ねじ、即ちねじを有する。このねじはボス１４４の内面のねじ１４５に整合し、螺合する。
【００１６】
軸１４６の後端に平歯車１４７を設ける。平歯車１４７と軸１４６とは前端にフランジ１４９を有する内部スピンドル１４８上で、自由に回転することができる。中心歯車副組立体１４０をベース板１２０に取り付け、軸１４６を注射器の軸線に平行に延在させる。プランジャヘッド保持機構１０内の電動機１５０に連結された歯車列に平歯車１４７を噛合させる。歯車１４２の回転を防止した状態で、平歯車１４７を回転させると、歯車１４２はねじ軸、即ち中空軸１４６に沿って移動する。この移動は中空軸１４６の長さによって制限を受ける。アーム１１１、１１２、又は軸１１３、１１４の角度位置に応動するセンサ（図示せず）をもこの保持機構１０は具える。アームがその極限外側位置に動き終わった時、それを検知するようにこのセンサを設置する。
【００１７】
最初、モータ１５０を正規方向に回転させ、平歯車１４７、及びねじ軸、即ち中空軸１４６を時計方向に回転させ、これにより、中空軸１４６に沿って、歯車１４２を前方に動かす。また、この歯車１４２の前進運動により、（歯車１４２のフランジ１４３が扇形歯車の溝１３０に入っているため）扇形歯車１２３、１２４をも前方に動かし、従って、アーム１１１、１１２を前方に動かす。中空軸１４６に沿って移動する歯車１４２が、フランジ１４９との掛合によって制限される最大移動限界位置に達した時、中空軸１４６の回転を継続すれば、歯車１４２は、もはや、中空軸に沿って移動できず、中空軸と共に回転せざるを得ないため、歯車１４２は時計方向に回転する。これにより、遊転歯車１４１を反時計方向に回転させる。従って、中心歯車副組立体１４０に直接、噛合する扇形歯車１２１を反時計方向に回転させ、中心歯車副組立体１４０に遊転歯車１４１を介して噛合する扇形歯車１２２を時計方向に回転させる。これにより、アーム１１１、１１２を互いに開くように、即ち離れるように揺動させる。アーム１１１、１１２が最大に開いたことを上記のアーム位置センサが検出するまで、アーム１１１、１１２は開くように揺動し、アーム１１１、１１２が最大に開いたのを検出した時、制御ユニット１１はモータ１５０が正規方向に回転するのを停止させる。
【００１８】
この時、保持機構１０は注射器のプランジャヘッド３６を収容する用意ができた状態にある。注射器３をこのポンプ内に装着し、モータ９を付勢して、親ねじ８を比較的早く回転し、パッド１０７がプランジャヘッド３６の後面に接触するまで、プランジャヘッド保持機構１０を前方に駆動する。パッド１０７の最初の接触は光検出器（図示せず）によって検知され、検知すると、この検出器はストレインビーム、即ちストレインゲージ１０８が僅かなひずみを計量するまで、保持機構１０の前方への運動を遅くする。僅かなひずみが検出されると、親ねじ８が更に回転するのを制御ユニット１１によって停止させ、プランジャヘッド保持機構１０内のモータ１５０を反対方向に付勢する。これにより、ねじ軸、即ち中空軸１４６を反時計方向に回転し、歯車１４２も反時計方向に回転し、これにより遊転歯車１４１を時計方向に回転する。
【００１９】
歯車１４２の反時計方向の回転と、遊転歯車１４１の時計方向の回転とによって、扇形歯車１２１と１２２とをそれぞれ時計方向と、反時計方向とに回転させる。上記のばねの力によってアーム１１１、１１２を閉位置に集合するように揺動させる。アーム１１１、１１２はプランジャ３５の軸に接触するまで集合するように揺動し、プランジャ３５の軸に接触すれば、アームが更に回転するのを防止する。歯車の一部がケーシングの前部１００の止めに接触するまで、扇形歯車１２１、１２２の溝孔１２３、１２４は、これ等扇形歯車１２１、１２２の更に数度だけの回転を許容するが、歯車の一部がケーシングの前部１００の止めに接触することによって、中心歯車組立体が更に回転するのを防止する。扇形歯車の溝孔１２３、１２４が存在することによって、（プランジャ軸との掛合によって限定された）一部閉じた位置に、アーム１１１、１１２を停止させることができると共に、モータの回転方向を反転した時、アーム１１１、１１２を完全開放位置に確実に戻して揺動させることができる。
【００２０】
モータ１５０によって、ねじ軸、即ち中空軸１４６を継続して回転することによって、中空軸１４６に沿って、歯車１４２を引張り、アーム１１１、１１２も引張る。これは扇形歯車１２１、１２２の溝１３０内に、フランジ１４３が掛合しているからである。従って、アーム１１１、１１２がプランジャヘッド３６の前面に掛合するまで、アーム１１１、１１２は後方に引張られる。アームがプランジャヘッドに掛合した時、保持機構１０に対し相対的に、パッド１０７の前面に向け、プランジャヘッド３６を後方に引張り、ストレインビーム、又はストレインゲージ１０８に加わる圧力を増大させる。圧力のこの増大を検知した時、ポンプ制御ユニット１１はモータ１５０を停止させ、そしてこのモータを数ステップ逆回転し、パッド１０７の後面と、凹所１０５の床との間に所定の間隙を生ぜしめる。次に親ねじ８を正規方向に回転して、保持機構１０を動かし、従って、プランジャ３５を前方に動かし、注射器３の内容物を必要な速度で分配する。
【００２１】
パッド１０７と、ストレインビーム１０８とを介して、プランジャヘッド３６を保持機構１０に連結すると共に、パッドの後面と、凹所１０５の床との間に間隙があるから、ストレインビームは保持機構によってプランジャ３５に作用する圧力に応動すると共に、実際に、プランジャを移動させて、注射器３から医薬を押し出す。注入管５内に障害物があって、閉塞していたり、注入管５が詰まっている場合には、ストレインゲージ１０８に加われる圧力は直ちに増大する。本発明の構成によって、プランジャに加わる圧力を直接、測定することができるから、本発明装置は圧力の僅かな増大に対しても敏感である。
【００２２】
このプランジャヘッド保持機構は広範囲のプランジャヘッドに対して使用することができる。これは保持アームを離間し、次にこれ等保持アームを戻して引張って、プランジャヘッドをクランプする作用により、ヘッドの寸法、形状の広範囲な変化に応じることができるからである。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明ポンプの簡単化した全体の線図である。
【図２】  本発明ポンプのプランジャヘッド保持機構の下から見た分解斜視図である。
【図３】  本発明ポンプのプランジャヘッド保持機構の後側から見た分解斜視図である。
【図４】  本発明ポンプのプランジャヘッド保持機構内の副組立体の拡大斜視図である。
【符号の説明】
１  外側ハウジング
３  注射器
１０  プランジャヘッド保持装置、保持機構、プランジャ保持機構
３０  円筒バレル
３５  プランジャ
３６  ヘッド
１０７  円形パッド
１０８  ストレインビーム、ストレインゲージ、力センサ
１０９  コイルばね
１１１、１１２  アーム
１１３、１１４  軸
１２１、１２２  扇形歯車
１４０  中心歯車副組立体
１４２  歯車、共通歯車
１４６  中空軸、ねじ軸
【図１】
0004242544.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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