(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
体内に埋込可能である剛性の大きな気密容器からなり、内部空間に気体が封入された本体（２）と、
前記本体（２）内に設けられ、柔軟材料からなる液体タンク（３）と、
前記液体タンク（３）内に貯留された液体を体内に注入するためのポンプ（７）と、
前記本体（２）内に封入された気体の圧力を検出する第１の圧力センサ（８）と、
前記液体タンク（３）内の圧力を検出する第２の圧力センサ（９）と、
前記第１の圧力センサ（８）および前記第２の圧力センサ（９）によって検出した圧力から、前記液体タンク（３）内の液体の残量を求める液体残量検出部（５）とを有する液体注入装置。
【請求項２】
請求項１に記載した液体注入装置であって、
前記第２の圧力センサは、前記ポンプ（７）の駆動電流により前記液体タンク（３）内の圧力を検出するものである液体注入装置。
【請求項３】
請求項１，２のいずれか１項に記載した液体注入装置であって、
前記本体（２）は、チタン材料またはチタン合金材料からなるものである液体注入装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、インシュリン等の薬液を体内に注入するために体内に埋め込んで使用する液体注入装置に関し、詳しくは、体内に注入する液体の残量を正確に検出することのできる液体注入装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、インシュリン等の薬液を体内に注入するには、点滴器や注射器等によって薬液を注入することが一般的であった。この他にも、薬液タンクを有する薬液注入器を携帯し、この薬液注入器から間欠的あるいは連続的にポンプにより薬液を体内に注入するものが提案されていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来のような薬液の注入方法では、病院に通院して薬液を注入する必要があったり、注射器等を家庭に備えたり携帯する必要があり、薬液を注入することが患者の負担となり、患者の通常の生活に支障をきたすことが多かった。また、携帯可能な薬液注入器を使用する場合にも、体と薬液注入器との接続状態に注意したり、薬液注入器に衝撃等を加えないように注意しなければならなかった。
【０００４】
そこで、薬液注入器を体内に埋め込んで使用することが考えられる。薬液注入器を体内に埋め込んで使用すれば、体との接続状態や薬液注入器自体を意識せずに生活できるため、患者の負担が著しく軽減される。しかし、薬液注入器を体内に埋め込んで使用すると、薬液注入器内の薬液の残量の検出が困難となり、薬液不足状態におちいる可能性があるという問題点がある。
【０００５】
そこで、本発明は、体内に埋め込んで使用し、体内に注入する薬液等の液体の残量を正確に検出することができ、液体不足状態となることを防止できる液体注入装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の液体注入装置は、体内に埋込可能である剛性の大きな気密容器からなり、内部空間に気体が封入された本体と、前記本体内に設けられ、柔軟材料からなる液体タンクと、前記液体タンク内に貯留された液体を体内に注入するためのポンプと、前記本体内に封入された気体の圧力を検出する第１の圧力センサと、前記液体タンク内の圧力を検出する第２の圧力センサと、前記第１の圧力センサおよび前記第２の圧力センサによって検出した圧力から、前記液体タンク内の液体の残量を求める液体残量検出部とを有するものである。
【０００９】
また、上記の液体注入装置において、前記第２の圧力センサは、前記ポンプが液体を吸入する吸入口の近傍に設けられているものとすることができる。
【００１０】
また、上記の液体注入装置において、前記第２の圧力センサとしては、前記ポンプによる吸引負圧を実際に測定することの代替手段として、前記ポンプの吸引時の駆動電流の値を検出してその電流値から吸引負圧を推定するようにしてもよい。
【００１１】
また、上記の液体注入装置において、前記本体は生体適合材料からなり、特に、チタン材料またはチタン合金材料からなるものであることが好ましい。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は、本発明の液体注入装置１を示す断面図である。液体注入装置１の本体２は、チタン材料またはチタン合金材料からなる、剛性の大きな密封容器として構成されている。この本体２内には、空気等の気体が封入され内部空間を満たしている。また、本体２の外表面には不働態被膜を形成する等の処理がなされており、液体注入装置１全体を体内に埋め込んで使用することができる。
【００１３】
本体２内には、インシュリン等の薬液、または、その他の液体を貯留するための液体タンク３が設けられている。液体タンク３は、柔軟性の大きな合成樹脂等の材料からなるものである。液体タンク３の内部と外部は完全に遮蔽されているので、内部の液体が少なくなると液体タンク３自体が変形して液体タンク３内部の容積も減少する。また、液体タンク３には、補給管１２および補給口１３が接続されており、体外から補給口１３を介して液体を補給することができる。液体を補給すれば、液体タンク３の内容積は再び増加する。なお、補給口１３は不使用時には密封状態とされている。
【００１４】
液体タンク３と補給管１２との接続部、および、液体タンク３と供給管１０との接続部は、液体タンク３の両端位置に分けて配置されている。そのため、インシュリン等の液体が液体タンク３の局部に滞留することが無く、滞留による液体の劣化、変性を防止することができる。また、後述のように、本体内圧力センサ８の検出圧力により、液体タンク３内の液体の量を検出することができるので、液体を補給口１３から補給する際に、液体タンク３の満液状態を確認することができる。
【００１５】
本体２内には、液体タンク３内の液体を供給管１０を介して吸引し、注入管１１を介して体内に送り出すためのポンプ７が設けられている。ポンプ７は、制御部５によって駆動される。また、制御部５には入出力回路６も接続されている。これらのポンプ７、制御部５、入出力回路６の電源として、電池４が設けられている。そして、制御部５には、本体２内の気体の圧力を検出する本体内圧力センサ８が設けられている。また、ポンプ７の吸入口の内部またはその近傍にはタンク圧力センサ９が設けられている。タンク圧力センサ９により、供給管１０を介して液体タンク３の内圧を検出することができる。
【００１６】
制御部５は、後述のように、本体内圧力センサ８とタンク圧力センサ９の検出圧力により、液体タンク３内の液体の残量を演算することができる。入出力回路６には、電極１５，１６が接続ケーブル１４によって接続されており、この電極１５，１６を介して、体外の機器との情報の受け渡しが可能となっている。これにより、液体タンク３内の液体の残量を体外の表示装置に表示したり、残量が少ない場合に警告表示を行ったりすることができる。
【００１７】
液体タンク３内の液体の残量を測定するための、測定原理を説明する。本体２の内部空間には気体が封入されており、本体２は密封されている。一方、液体タンク３内の液体が体内に注入されて内部の液体が少なくなると、柔軟な液体タンク３の容積が減少していく。本体２は剛性が大きく内部の容積はほぼ一定であるから、本体２内の液体タンク３の容積が減少すると、本体２内部の気体の体積が増大して、膨張により気体の圧力が減少する。
【００１８】
この圧力と液体タンク３内の液体の残量との関係をあらかじめ測定しておけば、本体内圧力センサ８の検出圧力から液体タンク３内の液体の残量を求めることができる。また、液体注入装置１が体内に埋め込まれた状態では、本体２内の温度は体温によりほぼ一定となり、温度変化による圧力変動もなく正確に液体残量を求めることができる。さらに、本体２内の気圧を測定するので、液体タンク３内の液体の物理特性、化学特性、状態変化等に影響されずに正確な残量を求めることができる。
【００１９】
また、液体タンク３内の液体の圧力、すなわち、ポンプ７による液体の吸入圧力を測定することによっても、液体の残量を求めることができる。液体タンク３内の液体が減少すると、液体タンク３の弾性変形による負圧が内部に発生する。この液体タンク３内部の負圧は、液体の残量がゼロに近づいて、液体タンク３の内壁どうしが接触するようになると、それまで壁材料の形状が変形するだけで負圧の変化が少なかった状態から、内壁の接触部分が固定されることで壁材量の伸びの変化が加わり、液体タンク３の弾性変形力による負圧の急増が起こる。したがって、この方法による残量検出は、液体の残量がゼロに近づいた場合の警告出力等に好適である。
【００２０】
具体的には、ポンプ７の吸入口の内部またはその近傍にタンク圧力センサ９が設けられているので、そのタンク圧力センサ９によって吸入口内の吸入圧力を検出する。この圧力（負圧）と液体タンク３内の液体の残量との関係をあらかじめ測定しておき、この圧力の検出値から液体の残量を求める。または、圧力の絶対値が所定レベルを超えたことを検出して、液体の残量がゼロに近づいた旨の警告出力を行う。なお、ここではポンプ７の吸引圧力を検出するためにタンク圧力センサ９を使用したが、このようなタンク圧力センサ９の代替手段として、ポンプ７の吸引時の駆動電流を検出し、この駆動電流からポンプ７の吸引圧力を求めるようにしてもよい。
【００２１】
このように、本体内圧力センサ８とタンク圧力センサ９の検出圧力を併用することによって、それぞれの利点を生かした信頼性の高い残量検出が行える。なお、ここでは本体内圧力センサ８とタンク圧力センサ９の両方を使用しているが、いずれか一方のみを使用して残量検出を行うようにすることもできる。
【００２２】
図２は、液体注入装置１内の制御部５の構成を示すブロック図である。制御部５は、ポンプ７の駆動制御および液体タンク３内の液体の残量の検出等を行う。制御部５には、種々のデータ処理を行うためのＣＰＵ５０が設けられており、ＣＰＵ５０にはバス５１を介してＲＯＭやＲＡＭ等からなるメモリ５２が接続されている。ＣＰＵ５０は、メモリ５２に記憶されているプログラムおよびデータに従って動作する。メモリ５２には、ＢＩＯＳ等の基本プログラム、注入制御プログラム５２１、残量演算プログラム５２２等のプログラムや、圧力・残量対照テーブル５２３等のデータが記憶されている。
【００２３】
ここで、注入制御プログラム５２１は、ポンプ７を駆動制御してインシュリン等の液体を体内に注入するためのプログラムである。残量演算プログラム５２２は、本体内圧力センサ８とタンク圧力センサ９の検出圧力により、液体タンク３内の液体の残量を演算するためのプログラムである。また、残量演算プログラム５２２によって、液体残量が過少となったことを判別して警告情報を出力する。圧力・残量対照テーブル５２３は、あらかじめ測定した、本体内圧力センサ８の検出圧力と液体残量との関係、および、タンク圧力センサ９の検出圧力と液体残量との関係を記憶しておくテーブルである。残量演算プログラム５２２は、圧力・残量対照テーブル５２３によって、本体内圧力センサ８またはタンク圧力センサ９の検出圧力に対応する液体残量を求める。
【００２４】
制御部５には、インターフェース回路５３を介して入出力回路６が接続されている。制御部５は、液体残量のデータや残量過少の警告情報を入出力回路６を通して体外に出力する。また、制御部５には、インターフェース回路５４を介して本体内圧力センサ８が接続されている。本体内圧力センサ８によって、本体２内の気体の圧力を検出する。
【００２５】
また、制御部５には、ポンプ駆動制御回路５５が設けられており、このポンプ駆動制御回路５５によってポンプ７の駆動制御を行う。また、ポンプ駆動制御回路５５にはタンク圧力センサ９が接続されており、タンク圧力センサ９の検出圧力がポンプ駆動制御回路５５を介して制御部５に入力される。タンク圧力センサ９の検出圧力は、液体残量が過少であることを検出するのに適している。検出圧力の絶対値が所定レベルを超えたことによって、液体残量が過少であることを判別する。
【００２６】
以上のような、液体注入装置１は体内に埋め込まれた状態で使用される。制御部５によりポンプ７が駆動され、液体タンク３内のインシュリン等の液体が注入管１１を介して体内に注入される。液体の注入は、間欠的あるいは連続的に行われる。液体タンク３内の液体の残量は、本体内圧力センサ８の検出圧力により一定時間間隔で求められメモリ５２内に記憶されている。また、液体の残量が過少となっているか否かも判断される。液体の残量が過少かどうかは、タンク圧力センサ９によっても検出される。２種類の圧力センサを使用することにより、液体の残量が不足する事態を確実に防止することができる。
【００２７】
外部からの液体の残量を確認するには、体外の機器から電極１５，１６を介して制御部５に残量出力を行うように指令信号を送る。すると、制御部５は、メモリ５２内に記憶している液体の残量を、入出力回路６および電極１５，１６を介して体外の機器に伝達する。残量が過少となっていれば、その旨の警告情報も伝達する。なお、液体残量過少の警告情報は、微小電流を電極１５，１６から患者の体に流す等により、患者自身が知覚できるようにしてもよい。
【００２８】
そして、液体の残量がまだ十分にあれば、そのまま液体注入装置１の運用を続行し、液体の残量が補給を必要とする量となっていれば、補給口１３から液体タンク３に液体を補給する。このように、薬液等の液体の残量を正確かつ確実に検出することができるため、液体タンク３に液体を補給する回数、頻度を必要最小限とし、患者が病院等に通院する頻度も最小限として、患者の負担を著しく軽減することができる。また、液体の残量が過少であることを確実に検出して警告出力等を行うことができ、液体が不足状態となることを確実に防止することができる。
【００２９】
【発明の効果】
本発明は、以上に説明したように構成されているので、以下のような効果を奏する。
【００３０】
液体注入装置内に設けた圧力センサによって検出した圧力から液体タンク内の液体の残量を求めるようにしたので、薬液等の液体の残量を正確かつ確実に検出することができるため、液体タンクに液体を補給する回数、頻度を必要最小限とし、患者が病院等に通院する頻度も最小限として、患者の負担を著しく軽減することができる。また、薬液等の液体が不足状態となることを確実に防止することができる。
【００３１】
液体注入装置の本体内の気体の圧力により液体タンク内の液体の残量を求めるようにしたので、液体の残量を高精度に検出することができる。すなわち、本体内の温度は体温によりほぼ一定となり、温度変化による圧力変動もなく正確に液体残量を求めることができる。また、本体内の気圧を測定するので、液体タンク内の液体の物理特性、化学特性、状態変化等に影響されずに正確な残量を求めることができる。
【００３２】
液体タンク内の圧力により液体タンク内の液体の残量を求めるようにしたので、液体の残量がゼロに近づいたことを確実に検出して、警告出力等を行うことができる。また、本体内の気体の圧力の検出と併用することで、薬液等の液体が不足状態となることをより確実に防止することができる。
【００３３】
液体タンク内の圧力を検出する圧力センサがポンプが液体を吸入する吸入口の近傍に設けられているので、ポンプの吸入圧力により液体タンク内の圧力を検出し、液体タンク内の液体の残量を求めることができる。また、液体の残量が過少であることを確実に検出して、警告出力等を行うことができる。
【００３４】
ポンプの駆動電流により液体タンク内の圧力を検出するようにしたので、ポンプの吸入圧力により液体タンク内の圧力を検出し、液体タンク内の液体の残量を求めることができる。また、液体の残量が過少であることを確実に検出して、警告出力等を行うことができる。また、圧力検出素子を使用せずに液体タンク内の圧力を検出できるので、装置の構成を簡素化して信頼性を向上させることができるとともに、装置のコストを低減させることができる。
【００３５】
本体がチタン材料またはチタン合金材料からなるので、本体の重量を軽くするとともに十分な剛性が得られる。また、本体の外表面に不働態被膜を形成する等の処理により、生体内に埋め込むことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の液体注入装置を示す断面図である。
【図２】図２は、制御部の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１…液体注入装置
２…本体
３…液体タンク
４…電池
５…制御部
６…入出力回路
７…ポンプ
８…本体内圧力センサ
９…タンク圧力センサ
１０…供給管
１１…注入管
１２…補給管
１３…補給口
１４…接続ケーブル
１５，１６…電極
５０…ＣＰＵ
５１…バス
５２…メモリ
５３，５４…インターフェース回路
５５…ポンプ駆動制御回路
【図１】
0004955152.tif 000002
【図２】
0004955152.tif 000003