JP2022095963A - 自己ポンプ式注射器 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、注射器に関する。【解決手段】注射器は、開放近位端、閉鎖遠位端、及び、それらの間に延びる側壁を含む注射器バレルを含む。注射器には、注射器バレルの側壁の内面に対して密閉するように構成された環状側壁を有し、近位方向及び遠位方向に注射器バレルを通って移動するように構成されたプランジャ、注射器バレルの内部容積と流体連通し、注射器バレルから流体を引き出すように構成されるポンプ、及び、ポンプと流体連通している管腔を含み、ポンプにより注射器バレルから引き出された流体を受け取り、管腔の遠位端を通して流体を排出するように構成されたノズル、も含まれる。ポンプは、弁無しピストンポンプにできる。【選択図】図１

Description

本発明は、２０１８年４月１９日に出願された「自己ポンプ式注射器」と題された米国仮出願６２／６５９、８７９号の優先権を主張し、その開示全体は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。

本発明は、一般に注射器アセンブリに関し、より具体的には、注射器から正確な量で流体を引き出すように構成された回転ピストンポンプを含む注射器アセンブリに関する。

注射器バレルを含む従来の注射器アセンブリの使用中に、プランジャロッド、及び、プランジャ、又は、ストッパを注射器バレルに通して近位方向に動かすことにより、流体がその遠位先端、ノズル、又は、針を通して注射器バレルに引き込まれ、それにより流体がバレルへ引き込まれる。注射器バレルに流体を引き込むプロセスは、吸引として知られている。吸引に続いて、注射を実行するために、プランジャ及びプランジャロッドを注射器バレルに通して遠位方向に押し戻すことによって、流体が注射器バレルから移動される。注射量は、注射器バレル内のプランジャ、及び／又は、プランジャロッドの位置、及び／又は、注射中にバレル内のプランジャが移動した距離を観察することによって制御される。このような注射は手動で（例えば、プランジャロッドの近位端をつかみ、プランジャロッドを遠位方向に手動で押すことによって）、又は、注射器ポンプで自動的に（例えば、プランジャロッド及び／又はプランジャを注射器バレルに通して自動的に前進させるための線形アクチュエータを有する注射器ポンプのように）行うことができる。

プランジャと、注射器バレルの内側の側壁との間の摩擦力及び滑り出す力のために、注射器バレルを通るプランジャの動き、及び、結果として生じる注射量を正確に制御することは困難な場合がある。例えば、注射器バレルとプランジャとの間の静止摩擦又はスティクション力のために、注射器からの少量の流体の供給を正確に制御することは困難になる。スティクションとは、プランジャや注射器バレルの内側の側壁など、接触している静止物体の相対運動を可能にするために克服する必要のある静止摩擦を示す。スティクション力の結果として、プランジャを注射器バレルの側壁に対して保持している静止摩擦力が克服された後、プランジャがぐいと動くか、バレルを前方に押す可能性があるため、バレルを通るプランジャの動きはぎくしゃくしたり、一貫性がなくなったりする傾向がある。ぎくしゃくした動きは、流体が注射器バレルから一定の速度で供給されず、流体の供給量の制御が不正確になることを意味する。以前は、注射器のスティクションの低減は、典型的に人間工学的な理由により検討されてきたが、従来の注射器ポンプの精度にノイズ要因を導入するためでもある。スティクションの制御又は低減は、典型的には、潤滑剤又はストッパの設計に関連して取り組まれる。

しかしながら、スティクションに対処し、注射器バレルから正確な量の流体の送達を可能にするための改善された解決策が当技術分野で必要とされている。望ましくは、そのような解決策は、注射器アセンブリ又は注射器ポンプ駆動ユニットの機械的構成に基づいており、プランジャ又はストッパに追加の潤滑剤又はコーティングを含める必要は、ないであろう。本明細書に開示される注射器アセンブリ、流体送達システム、及び、方法は、これらの問題に対処することを目的としている。

本開示は、注射器から正確な流体量を引き出すためのポンプを含む注射器及び注射器アセンブリに関する。

本開示の一態様によれば、注射器は、開放近位端、閉鎖遠位端、及び、それらの間に延びる側壁を有する注射器バレルと、注射器バレルの側壁の内面を密閉するように構成され、近位方向及び遠位方向に注射器バレルを通り移動するように構成されたプランジャと、ピストンの回転により注射器バレルから流体を引き出すように構成された注射器バレルの内部容積と流体連通する回転ピストンポンプと、ノズルとを備える。ノズルは、回転ピストンポンプと流体連通する管腔を備え、ポンプにより注射器バレルから引き出された流体を受け取り、管腔の遠位端を通して流体を排出するように構成される。

いくつかの例では、回転ピストンポンプは、回転弁無しピストンポンプである。回転弁無しピストンポンプは、空洞を画定し、開放近位端及び閉鎖遠位端を有する環状本体を含むことができる。空洞は、注射器バレルの内部容積及びノズルの管腔と流体連通することができる。ピストンは、空洞内に摺動可能及び回転可能に挿入できる。ピストンが部分的に後退された位置にあるとき、ポンプの空洞を通り、ノズルの管腔と注射器バレルの内部容積との間の流体の流れが許容され、環状本体の開放近位端を通る流体の流れが防止される。部分的に後退された位置から空洞内への軸方向のピストンの動きは、ピストンがノズルの管腔又は注射器バレルの内部容積の少なくとも１つを密閉する原因となり、その結果、空洞と、ノズル及び／又は注射器との間の流体連通を防止する可能性がある。

いくつかの例では、ピストンストローク中、ピストンは３６０度回転し、着座位置、吸引位置、及び、戻って着座位置との間で、空洞を通り軸方向に移動する。吸引位置では、流体は注射器バレルの内部から空洞へ引き出される可能性がある。着座位置では、流体はノズルの管腔を通して空洞から排出される。各ピストンストローク中に空洞から管腔を通り排出される流体の量は、約５ｍｌから１００ｍｌである。

いくつかの例では、環状本体は、その内部側壁から延びる少なくとも１つの環状シールを含み、シールは、流体が環状本体の開放近位端から漏れるのを防止するように構成される。任意選択で、ノズルは、注射器と流体送達デバイスとの間の流体連通を確立するために、別の流体送達デバイスの雌型ルアーコネクタに接続するように構成された雄型ルアーコネクタをさらに含む。代替で、ノズルは、その内面にねじ山を有する環状本体を含むねじ山付きコネクタを含むことができる。

いくつかの例において、ポンプは注射器バレルに一体的に成形される。ポンプは、注射器バレルに取り外し可能に接続される。

本開示の別の態様によれば、流体を送達するための注射器アセンブリは、注射器を含み、注射器は、開放近位端、閉鎖遠位端、及び、それらの間に延びる側壁を有する注射器バレル、注射器バレルの側壁の内面を密閉するように構成され、近位方向及び遠位方向に注射器バレルを通り移動するように構成された環状側壁を有する注射器バレルに配置されたプランジャ、及び、注射器バレルの遠位端から延び、注射器バレルの内部容積と流体連通する管腔を含むノズルを備える。注射器アセンブリはまた、注射器バレルの内部容積と流体連通するように注射器バレルのノズルに取り外し可能に接続されたポンプアセンブリを含む。ポンプアセンブリは、注射器バレルの内部容積からポンプアセンブリの流入ポートを通して流体を引き出し、ピストンの回転運動によってその流出ポートから受け取った流体を排出するように構成された回転ピストンポンプを含むことができる。

いくつかの例では、回転ピストンポンプは、空洞を画定し、開放近位端及び閉鎖遠位端を有する環状本体を有する回転弁無しピストンポンプである。ピストンは、空洞内に摺動可能及び回転可能に挿入できる。いくつかの例では、流体は、注射器バレルの内部容積から流入ポートを通り空洞に引き込まれ、流出ポートを通り空洞から排出される。

いくつかの例では、ピストンは部分的に後退された位置にあり、ポンプアセンブリの空洞を通る流入ポートと流出ポートとの間の流体の流れが許容され、環状本体の開放近位端を通る流体の流れが防止される。部分的に後退された位置から空洞内への軸方向へのピストンの移動により、ピストンは、流入ポート又は流出ポートの少なくとも１つを密閉し、その結果、空洞と、流入ポート及び／又は流出ポートとの間の流体連通が防止される。ピストンストローク中、ピストンは３６０度回転し、着座位置、吸引位置、及び、戻って着座位置との間で、空洞を通り軸方向に移動する。

本開示の別の態様によれば、流体送達システムは、注射器及び駆動ユニットを含む。本開示の一態様によれば、注射器は、開放近位端、閉鎖遠位端、及び、それらの間に延びる側壁を有する注射器バレルと、注射器バレルの側壁の内面を密閉するように構成され、近位方向及び遠位方向に注射器バレルを通り移動するように構成されたプランジャと、ピストンの回転により注射器バレルから流体を引き出すように構成された注射器バレルの内部容積と流体連通している回転ピストンポンプと、ノズルとを備える。ノズルは、回転ピストンポンプと流体連通する管腔を含み、ポンプにより注射器バレルから引き出された流体を受け取り、管腔の遠位端を通して流体を排出するように構成される。駆動ユニットは、ポンプを作動させて注射器バレルの内部容積から流体を引き出すためにポンプに接続される。

いくつかの例では、回転ピストンポンプは、回転弁無しピストンポンプである。回転弁無しピストンポンプは、空洞を画定し、開放近位端及び閉鎖遠位端を有する環状本体を含むことができる。空洞は、注射器バレルの内部容積及びノズルの管腔と流体連通することができる。空洞は、注射器バレルの内部容積及びノズルの管腔と流体連通することができる。

いくつかの例では、駆動ユニットは、ピストンに取り外し可能に接続され、ピストンが３６０度回転し、着座位置、吸引位置、及び、戻って着座位置との間で、空洞を通り軸方向に移動する、ピストンストロークを通してピストンを動かすように構成される。駆動ユニットは、ピストンに接続された回転シャフト及びカムを含むことができる。

本開示の別の態様によれば、注射器から流体を分配する方法が開示されている。注射器は、開放近位端、閉鎖遠位端、及び、それらの間に延びる側壁を有する注射器バレル、注射器バレルの側壁の内面を密閉するように構成され、注射器バレルを通り近位方向及び遠位方向に移動するように構成された環状側壁を含むプランジャ、注射器バレルの内部容積と流体連通する回転ピストンポンプを備える。ノズルは、回転ピストンポンプと流体連通する管腔を含み、ポンプにより注射器バレルから引き出された流体を受け取り、管腔の遠位端を通して流体を排出するように構成される。注射器から流体を分配するための方法は、回転ピストンポンプのピストンが部分的に後退された位置にある間に、ノズルを通して注射器バレルに流体を引き込むことによって注射器を充填し、及び、注射器が少なくとも部分的に充填された後、ポンプを作動させて、ピストンを少なくとも１回のピストンストロークを通して動かす、ことを含む。少なくとも１つのピストンストロークは、同時にピストンを３６０度回転し、ピストンを空洞に通して軸方向に動かして、着座位置、吸引位置、及び、戻って着座位置に戻し、注射器バレルから空洞に大量の流体を引き込む、注射器からノズルを通して大量の流体を排出する。

いくつかの例では、回転ピストンポンプは、回転弁無しピストンポンプである。回転ピストンポンプは、駆動ユニットにより少なくとも１回のピストンストロークで自動的に移動できる。回転ピストンポンプの作動には、複数のピストンストロークを実行して、注射器からノズルを通して複数の個別の量の流体を排出することが含まれる。

本発明のこれら及び他の特徴及び特性、並びに、構造の関連する要素の動作及び機能の方法、及び、部品の組み合わせ及び製造の経済性は、その全てが本明細書の一部を形成し、様々な図において同様の参照番号は対応する部分を示す添付図面を参照して、以下の説明及び添付の特許請求の範囲を考慮すると、より明らかになるであろう。しかしながら、図面は、例示及び説明の目的のみのためであり、及び、本発明の限定の定義として意図されないことは、明確に理解されるべきである。

本開示の一態様による、ポンプを含む注射器の側面図である。 図１の注射器の底面図である。 図１の注射器のポンプの一部の斜視図である。 本開示の一態様による、部分的に後退された位置にある、４－４線（図２に示される）に沿った注射器の部分断面図である。 着座位置又は係合位置にある図４Ａに示される図１の注射器の部分断面図である。 吸引位置又はストローク上部の位置にある図４Ａに示される図１の注射器の部分断面図である。 交差又は中間位置にある図４Ａに示される図１の注射器の部分断面図である。 ポンプのピストンを前進及び後退させるための駆動ユニットに接続された、図１の注射器の部分断面図である。 本開示の一態様による、図１の注射器及び弁無しポンプを含む流体送達システムの駆動ユニットの電気部品の概略図である。 本開示の一態様による、ポンプを含む注射器から流体を引き出すためのステップを示すフローチャートである。 本開示の別の態様による、注射器及び取り外し可能なポンプアセンブリを含む注射器アセンブリの側面図である。

以下、説明の目的のために、用語「上部（upper）」、「下部（lower）」、「右（right）」、「左（left）」、「垂直の（vertical）」、（水平の（horizontal）」、「上（top）」、「下（bottom）」、「横の（lateral）」、「縦の（longitudinal）」、及び、それらの派生語は、図面において配向されるように、本発明に関するものとする。「近位」という用語は、構造の中心に最も近い構造の部分、又は、構造の取り付け点又は作動点を指す。例えば、注射器の「近位部分」は、ユーザによって把持されるように構成された注射器の部分である。「遠位」という用語は、中心から、又は、構造の取り付け、又は、作動点から最も遠い構造の部分（例えば、近位部分とは反対側の構造の部分）を指す。例えば、注射器の「遠位部分」は、針又はノズルを含む注射器の端部である。しかしながら、本発明は、それとは反対に明示的に特定されない限り、様々な代替的な変形を前提としてもよいことは理解されよう。また、添付の図面に示され、及び、以下の明細書に記載される具体的なデバイスは、単に、本発明の例示的な実施形態であることも理解されるべきである。そのため、本明細書に開示される実施形態に関連する具体的な寸法及び他の物理的な特徴は、制限的であるとしてみなされるべきではない。

本開示の一態様によれば、注射器から正確な量の流体を引き出すためのポンプを含む注射器が提供される。ポンプは、回転弁無しピストンポンプとすることができる。注射器は、例えば、バイアル等の流体容器から流体を抽出して、注射器を充填、又は、部分的に充填するために使用することができる。次に、充填、又は、部分的に充填された注射器を駆動ユニットに結合して、ある量の流体を患者に流体送達することができる。他の例では、流体は、後で注入するために注射器からＩＶバッグに排出することができる。本明細書に記載されるように、注射器は、従来の注射器として使用することができる。駆動ユニットをポンプに取り付けてポンプピストンを前後させるだけで、従来の注射器から精密注射器ポンプに素早く変換できる。望ましくは、従来の注射器の設計にポンプを追加すると、注射器の製造コストがわずかに増加するだけである。場合によっては、駆動ユニットは再利用可能であるため、駆動ユニットのコストは多くの注射で償却できる。いくつかの例では、ポンプは注射器に直接組み込まれている。他の例では、ポンプアセンブリを従来の注射器の遠位ノズルに取り外し可能に接続して、正確な流体量を送達することができる注射器アセンブリを形成することができる。

本開示の別の態様によれば、注射器及びポンプは、駆動ユニットを含む流体分配システムに統合することができる。例えば、駆動ユニットは、ポンプのピストンに接続し、ピストンを前後に駆動するように構成される。ポンプを介してピストンを駆動すると、注射器の内部容積から流体が引き込まれ、注射器から流体が排出される。駆動ユニットは、ピストンを繰り返し後退及び前進させて、注射器から複数の正確な量の流体を排出するように構成できる。

注射器とポンプ
図１～図４Ｄに示されるように、注射器１０は、注射器バレル１２、ポンプ１４、及び、ノズル１６を含む。いくつかの例では、図１～図４Ｄに示されるように、注射器バレル１２、ポンプ１４、及び、ノズル１６が一体的に形成されている。他の例では、図８に示されるように、ポンプ１４及びノズル１６は、注射器バレル１２に取り外し可能に接続されている。ポンプ１４は、注射器バレル１２の内部容積３２と流体連通しており、注射器バレル１２から流体を引き出し、ノズル１６を通して流体を排出するように構成される。

図１に示すように、注射器バレル１２は、開放近位端１８、閉鎖遠位端２０、及び、それらの間に延びる側壁２２を含む。注射器バレル１２、並びに、ポンプ１４及びノズル１６の一部は、プラスチック、ガラス、又は、金属などの適切な硬くて剛性の生体適合性材料から形成することができる。例えば、注射器バレル１２は、透明ポリカーボネートから形成することができ、その結果、バレル１２内の流体内容物を観察することができる。注射器１０はまた、注射器バレル１２の側壁２２の内面２６に対して、密閉するように構成されたストッパ又はプランジャ２４を含む。例えば、プランジャ２４は、プランジャ２４のエラストマー環状シールなどの環状側壁３０の周りに延びる環状シール２８を含むことができる。他の例では、側壁３０は、プランジャ２４と注射器バレル１２の側壁２２との間に適切なシールを作成するための様々な隆起、突起、又は、フィンを含むことができる。プランジャ２４は、注射器バレル１２を通って近位方向（図１の矢印Ｐで示される）及び遠位方向（図１の矢印Ｄで示される）に移動するように構成される。いくつかの例では、当技術分野で知られているように、プランジャロッド６２は、取り外し可能に取り付けられるか、又は、プランジャ２４の近位部分と一体的に形成される。プランジャロッド６２は、プランジャ２４と接続するためのラッチ機構（図示せず）を含む細長い構造である。プランジャロッド６２はまた、その近位端から延びる円形ディスク又はフランジ６４を含む。

いくつかの例では、ノズル１６は、注射器バレル１２からポンプ１４を介して引き出された流体を受け取るように構成されたポンプ１４と流体連通している中央チャネル又は管腔３４を含む。管腔３４は、約１．５ｍｍの内径を有することができる。場合によっては、管腔３４は、約０．５ｍｍから０．８ｍｍの最小内径にネックダウンすることができる。管腔３４の最も狭い部分は、図４Ａ～図５に示されるように、管腔３４がポンプ１４と会う場所に配置される。流体は、管腔３４の遠位端を通ってノズル１６から排出される。ノズル１６はまた、注射器１０と流体送達装置又は容器との間の流体通信を確立するために、別の流体送達装置又は流体容器（図示せず）の雌型ルアーコネクタ（図示せず）に接続するように構成された雄型ルアーコネクタ３６を含む。ノズル１６はまた、その内面にねじ山を有する環状本体を含むねじ山付きコネクタ３８を含むことができる。ねじ山は、流体送達装置又は流体容器の対応するねじ山と噛み合うように構成されて、注射器１０と流体送達装置又は容器との間のより安全な接続を確立する。

ポンプ１４は、流体リザーバ又は流体源（内部容積３２など）から流体の正確な個別の体積又は用量を引き出し、流体の正確な体積又は用量を注射器１０のノズル１６を通して排出するように構成された回転弁なしピストンポンプである。弁無しピストンポンプは、ポンプを通る流体の流れを制御するためのバルブを含まず、代わりに、ピストン５０の往復運動によってポンプ１４に流体を引き込み、ポンプ１４から流体を排出する。回転弁無しピストンポンプは、回転運動によってピストン又は同様のポンプ機構を作動させるポンプを指す場合がある。回転運動の結果として、流体はバルブを開閉することなくポンプを通して引き込まれる。

いくつかの例では、回転弁無しピストンポンプ１４は、空洞４６を画定し、開放近位端４２及び閉鎖遠位端４４を有する環状本体４０を含む。空洞４６は、注射器バレル１２の内部容積３２及びノズル１６の管腔３４と流体連通することができる。いくつかの例では、環状本体４０は、環状本体４０の内側側壁から延びる少なくとも１つ、好ましくは２つ以上の環状シール４８（図４Ａ～４Ｄに示される）を含む。

いくつかの例では、ピストン５０はエラストマー構造であり、注射器バレル１２、ポンプ１４の環状本体４０、及び、ノズル１６は、より剛性の高い材料（例えば、剛性のプラスチック）から形成される。ピストン５０は、空洞４６を通して流体を引き込むのに十分な任意のサイズ及び形状である。例えば、図４Ａに示されるように、ピストン５０は、空洞４６の直径に実質的に類似し、環状本体４０の環状シール４８と接触するように構成された第１の直径Ｄ１を有する近位部分５２と、流体を空洞４６に引き込み、空洞４６から流体を排出するためのより小さな直径Ｄ２を有する凹部５４とを含む、実質的に円筒形の構造を有する。２０ｍｌ注射器などの従来の注射器の場合、ピストン５０の第１の直径Ｄ１は、２ｍｍから８ｍｍである。

ピストン５０は、ピストン５０を空洞の内外に摺動させることにより（例えば、ピストン５０の軸方向への変位により）、空洞４６内でピストン５０を回転させることによって、又は、軸方向及び回転方向の移動の組み合わせにより、空洞４６を通って移動することができる。空洞４６内でピストン５０を動かすことは、注射器バレル１２の内部容積３２から空洞４６内に流体を引き込むのに十分な吸引力を作り出すことを意図している。ピストン５０の継続的な動きは、流体を空洞４６からノズル１６の管腔３４を通して放出する。

ポンプ１４は、ピストン５０が図４Ａ～図４Ｄの異なる位置にある状態で示されている。図４Ａにおいて、ピストン５０は、初期位置又は部分的に後退された位置にある。初期位置又は部分的に後退された位置では、ピストン５０は空洞４６内にあり、ノズル１６の管腔３４と、注射器バレル１２の内部容積３２に接続された流体入口ポート３３の両方から離れて配置される。管腔３４も流体入口ポート３３もピストン５０によって密閉されていない。図４Ａにおいて、ピストン５０の凹部５４は、ノズル１６の管腔３４に面して示されている。しかしながら、部分的に後退された位置において、凹部５４は、空洞４６を通る流体の流れが許容される限り、任意の方向に提供される。部分的に後退された位置では、ピストン５０と環状シール４８との間の密閉により、流体が環状本体４０の開放近位端４２から漏れることが防止される。ピストン５０が部分的に後退された位置にあるとき、注射器１０は、従来の方法で使用することができる。例えば、流体は、プランジャ２４を注射器バレル１２に通して前進又は後退させることによって、注射器バレル１２の内部容積３２内に引き込まれ、又は、そこから排出される。一般に、注射器１０は、ピストン５０が部分的に後退された位置でユーザに最初に提供され、その結果、ユーザは、プランジャ２４を使用して注射器１０の内部容積３２を流体で充填することができる。いくつかの例では、輸送中及び／又は使用前にピストン５０が動くのを防止するために、輸送中に部分的に後退されたピストン５０の上にカバー（図示せず）を配置することができる。

駆動ユニット又は同様の電動装置をポンプ１４のピストン５０に取り付けるために、ピストン５０は、図４Ｂに示されるように、着座位置又はストローク底部位置まで空洞４６に完全に挿入される。この位置では、ピストン５０は空洞４６に完全に挿入され、凹部５４はノズル１６の管腔３４に面している。空洞４６から管腔３４を通る流体の流れが許容される。ピストン５０は、流体入口ポート３３を密閉する。凹部５４のこの配向は、空洞４６内の流体が、各ピストンストロークの底部にある管腔３４を通ってポンプ１４から排出されるように必要である。

駆動ユニット又は電動装置を作動させると、ピストン５０が矢印Ａ１（図４Ａに示される）の方向に、着座位置から吸引位置又はストローク上部位置まで後退する。同時に、ピストン５０は、矢印Ａ３の方向に半回転又は１８０度回転する。吸引又はストロークの最上部の位置が図４Ｃに示される。ピストン５０を半回転させると、凹部５４は、管腔３４に面して流体入口ポート３３（図４Ｂ）に面することから、流体入口ポート３３に面して管腔３４を密閉することへと移行する（図４Ｃに示すように）。ピストン５０が回転して流体入口ポート３３をもはや密閉しないと、ピストン５０の動きによって生成される吸引力により、流体は注射器バレル１２の内部容積３２から空洞４６に流れる。

図４Ｄに示されるように、ピストン５０は、交差位置又は中間位置に示され、ピストン５０は、流体入口ポート３３及び管腔３４の両方を密閉する。ピストンを吸引位置又はストローク上部位置（図４Ｃに示される）から中間位置又は交差位置（図４Ｄ）に前進させるために、ピストン５０は、矢印Ａ２（図４Ａに示される）の方向に、空洞４６内に軸方向に前進させられ、矢印Ａ３の方向に回転させられる。中間位置又は交差位置から着座位置（図４Ｂ）へのピストン５０の継続的な回転及び軸方向の動きは、流体入口ポート３３を密封し、管腔３４を開く。管腔３４が開かれると、個別の用量又は量の流体が空洞４６から管腔３４に排出される。図４Ｂ及び４Ｃに示されるように、ピストン５０は、ストロークの最上部又は吸引位置（図４Ｃ）と着座位置（図４Ｂ）との間で半回転（例えば、１８０度）回転する。

図４Ｂ及び図４Ｃに示されるピストン５０の位置は、ピストンポンプ１４の全ストロークを示しており、ピストン５０は、着座位置から吸引位置に軸方向に移動し、着座位置に戻る。ピストン５０は、各ピストンストローク中に３６０度（例えば、全回転）回転する。ピストンストロークは、手動、又は、自動駆動機構からの電力の下で繰り返し実行して、一連の個別の投与量として、内部容積３２からノズル１６を通して正確な総量の流体を引き出すことができる。例えば、ポンプ１４を手動で操作するために、ユーザは、後退のためにピストン５０の近位端の一部をつかみ、ピストン５０の近位端を押して、ピストン５０を空洞４６に通して前進させることができる。ユーザはまた、上記のように、ピストン５０を回転又はねじることもできる。

他の例では、ポンプ１４は、例えば、モータ、線形アクチュエータ、又は、同様の動力装置によって自動的に作動される。ポンプ１４と共に使用することができる例示的な駆動ユニット１１０が図５に示される。駆動ユニット１１０は、例えば、シャフト１３０及びカム１３２を駆動するように構成されたモータ１１４を含む。モータ１１４、シャフト１３０、及び、カム１３２は、注射器１０及び／又はポンプ１４の一部に取り付けられるように構成されたハウジング１３４内に含まれる。例えば、図５に示すように、ハウジング１３４は、ポンプ１４の環状本体４０の上部、及び／又は、開放近位端４２を受け入れるように構成された下部開口１３６を含む。下部開口部１３６は、例えば、ポンプ１４と係合して駆動ユニット１１０をポンプ１４に取り付けるための１つ又は複数のラッチ部材を含む。モータ１１４は、電池式電気モータなどの任意の適切な運動生成装置である。モータ１１４は、シャフト１３０を矢印Ａ４の方向に回転させるように構成される。又は、モータ１１４は、シャフト１３０を前後にねじることができる。例えば、モータ１１４は、シャフトを一方向に１８０度ねじり、次に反対方向に１８０度ねじることができる。

図５に示すように、シャフト１３０は、カム１３２に固定的に取り付けられている。当業者によって理解されるように、様々な異なるカム構造を使用して、モータ１１４によって生成される回転運動からピストン５０に軸方向運動、及び／又は、回転運動を与えることができる。例えば、図５に示すように、カム１３２は、シャフト１３０に取り付けられた閉鎖した第１の端部１４０、ピストン５０を受け入れるように構成された開放した第２の端部１４２、及び、その第１の端部と第２の端部との間に延びる側壁１４４とを有する管状本体１３８を含む。ピストン５０は、管状本体１３８内に受け入れられる。例えば、ピストン５０の突出部分は、側壁１４４の内面１４８から半径方向外向きに延びるトラック１４６によって係合される。シャフト１３０によるカム１３２の回転により、ピストン５０は、トラック１４６に沿ってその遠位端から近位端まで移動する。ピストン５０がトラック１４６を通って移動するとき、ピストン５０は、着座位置（図４Ｂに示される）と吸引位置（図４Ｃ）との間のピストンストロークを通って移動する。いくつかの例では、上記のように、ピストン５０は、軸方向に前後に移動することに加えて、トラック１４６に沿って移動するときにも回転するように、トラック１４６のサイズを決定することができる。

使用中、ポンプ１４の作動は、注射器バレル１２からある量の流体を排出する。例えば、注射器１０及びポンプ１４は、図４Ａに示されるように、部分的に後退された位置でエンドユーザに提供される。ユーザは、従来の方法で注射器バレル１２の内部容積３２に流体を引き込む。ポンプ１４を作動させるために、ピストン５０は、手動又は自動で空洞４６に押し込まれ、ピストン５０を空洞４６に着座させる。次に、駆動ユニット１１０は、ポンプ１４に接続され、少なくとも１回のピストンストロークを実行するように作動される。ピストンストロークあたりの流体の量は、約５ｍｌから１００ｍｌの流体の量にすることができる。ピストン５０の後退及び着座のプロセスを複数回繰り返して、注射器バレル１２から追加の量の流体を分配することができる。

流体供給システム
いくつかの例では、注射器１０及び駆動ユニット１１０は、流体送達システム１００と統合することができる。注射器１０及び駆動ユニット１１０の電子構成要素を含む例示的な流体送達システム１００が図６に示される。図６に示すように、流体送達システム１００は、注射器バレル１２、ポンプ１４、及び、ノズル１６（図１～図４Ｄに示される）を有する注射器１０を含む。

駆動ユニット１１０は、ポンプ１４を作動させて注射器バレル１２の内部容積３２から流体を引き出すためにポンプ１４に接続される。駆動ユニット１１０は、電池式電気モータなどのモータ１１４と、モータ１１４用の電池又はシステム１００を標準的な壁コンセントに接続するためのプラグなどの電源１１６とを含む。駆動ユニット１１０はまた、ピストン５０の後退及び前進を制御して注射器１０から所望の流体量を分配するためのコントローラ１１８と、外部又は遠隔のソース又はデバイスから操作命令を受信するための通信回路１２０とを含むことができる。例えば、流体量が注射器１０から分配されたことを確認する情報は、通信回路１１８を用いて遠隔ソースに送信される。ドライブユニット１１０は再利用可能であることができる。例えば、使用後、ポンプ１４を含む注射器１０は、駆動ユニット１１０から取り外され、廃棄される。次に、多目的駆動ユニット１１０は、別の流体量を分配するために別の注射器１０に取り外し可能に接続することができる。他の例では、駆動ユニット１１０は、部分的又は完全に使い捨てであるか、又は、各使用後に再生することができる。

注射器とポンプで流体を分配する方法
本開示の別の態様によれば、注射器から流体を分配する方法が開示されている。図７を参照すると、第１のステップ２１０に示されるように、この方法は、流体をノズルの遠位端を通って注射器バレルに引き込み、注射器を充填することを含む。具体的には、ユーザは、プランジャに接続されたプランジャロッドの近位端を掴み、プランジャを注射器バレルに通して近位方向に引っ張ることによって、流体を注射器バレルに引き込む。流体をノズルに引き込むために、ピストンは部分的に後退された位置にある必要があり、その結果、ポンプの空洞を介したノズル管腔から注射器バレルの内部への流体連通が許容され、流体がピストン及び環状本体の環状シールを越えて漏れることはない。必要な量の流体が注射器バレルに引き込まれた後、注射器はノズルから流体を分配する準備が整う。

第２のステップ２１２に示されるように、初期ポンプを実行するために、ピストンは、ポンプの空洞を通って着座位置まで前進する。ピストンが着座位置にあるとき、駆動ユニット又は同様の電動装置をピストンに取り付けて、ピストンを空洞内で自動的に動かすことができる。ステップ２１４の第３のステップに示されるように、ポンプピストンは吸引位置に動かされる。具体的には、ピストンを近位方向に動かし、回転させて、注射器バレルの内部容積からポンプ空洞に流体を引き込む。次に、第４のステップ２１６に示されるように、ピストンは、空洞を通って遠位方向に軸方向に前進し、それによって、流体をノズルから管腔を通して排出する。第５のステップ２１８に示されるように、プランジャの後退及び前進は、注射器から流体の複数の正確な量又は用量を排出するために繰り返し実行される。

２部品注射器アセンブリ
本開示の別の態様によれば、従来の注射器３１０を含む流体送達用のアセンブリ３００と、ルアーコネクタを含む２０ｍｌ注射器などの注射器３１０の遠位端に取り外し可能に接続されたポンプアセンブリ３１４が提供される。注射器３１０は、開放近位端３１８、閉鎖遠位端３２０、及び、それらの間に延びる側壁３２２を有する注射器バレル３１２を含む従来の流体分配注射器である。前述の例のように、プランジャ３２４及び取り付けられたプランジャロッド３６２は、注射器バレル３１２の内面に挿入され、摺動可能に密閉される。例えば、プランジャ３２４は、プランジャ３２４の側壁３２２から延びる環状シール３２８を含むことができ、これは、注射器バレルの側壁を押して十分な密閉を形成するように構成される。プランジャ３２４は、バレル３１２を通って近位方向及び遠位方向に移動して、流体を注射器バレル３１２に引き込むか、またはそこから流体を排出するように構成することができる。注射器３１０はまた、注射器バレル３１２の閉鎖遠位端３２０から延びるノズル３１６を含む。ノズル３１６は、注射器バレル３１２の内部容積３３２と流体連通する際にそれを通って長手方向に延びる管腔３３４を含む。ノズル３１６は、注射器３１０をポンプアセンブリ３１４の対応するコネクタ（例えば、雌型ルアーコネクタ３６６）に取り付けるための、雄型ルアーコネクタ３３６などのコネクタを含むことができる。望ましくは、ポンプアセンブリ３１４の雌型ルアーコネクタ３６６は、多種多様な市販の注射器に取り付けるように構成された標準寸法である。

ポンプアセンブリ３１４は、注射器３１０のノズル３１６に取り外し可能に接続され、ノズル３１６の管腔３３４およびポンプアセンブリ３１４の空洞３４６を介して注射器バレル３１２の内部容積３３２と流体連通している。前述の例のように、ポンプアセンブリ３１４は、注射器バレル３１２から流体を引き出し、受け取った流体を分配するように構成される。例えば、ポンプアセンブリ３１４は、空洞３４６を画定する、開放近位端３４２及び閉鎖遠位端３４４を有する環状本体３４０を含む。ポンプアセンブリ３１４は、空洞３４６に摺動可能に挿入されたピストン３５０をさらに含むことができる。ポンプアセンブリ３１４は、注射器バレル３１２の内部容積３３２から、雌型ルアーコネクタ３６６に結合された流体入口又は流入ポート３５８を介して空洞３４６に流体を引き込むように構成される。流体は、流出ポート３６０を通って空洞３４６から排出される。いくつかの例では、流出ポート３６０は、ポンプアセンブリ３１４を別の流体送達デバイス又は流体容器に接続するための雄型ルアーコネクタ３３６又は同様の接続構造を含む。

使用中、ユーザは、従来の注射器３１０を入手し、例えば、注射器ノズル３１６の雄型ルアーコネクタ３３６を、ポンプアセンブリ３１４の対応する雌型ルアーコネクタ３６６に挿入することにより、ポンプアセンブリ３１４を注射器３１０の遠位端に接続する。ポンプアセンブリ３１４のピストン３５０が部分的に後退された位置にある状態で、ユーザは、プランジャロッド３６２及びプランジャ３２４を注射器バレル３１２に通して近位方向に動かすことによって、流体を注射器３１０に引き込む。注射器バレル３１２が充填又は部分的に充填された後、流体は、上記の方法でポンプアセンブリ３１４をポンピングすることによって注射器３１０から排出される。具体的には、前述のように、ポンプアセンブリ３１４のピストン３５０を後退及び前進させると、注射器バレル３１２から流体が引き出され、ポンプアセンブリ３１４の流出ポート３６０を通して流体が排出される。流体の分配が完了した後、ポンプアセンブリ３１４を注射器３１０から取り外し、廃棄するか、又は、洗浄して再利用することができる。

本発明は、現在最も実用的で好ましい実施形態または態様であると現在考えられていることに基づいて例示の目的のために詳細に説明されたが、そのような詳細は単にその目的のためであり、及び、本発明は、開示された実施形態または態様に限定されないが、逆に、添付の特許請求の範囲の精神および範囲内にある修正および同等の配置を包含することが意図されていることを理解されたい。例えば、本発明は、可能な限り、任意の実施形態の１つ又は複数の特徴が、他の任意の実施形態の１つ又は複数の特徴と組み合わせられることを企図していることを理解されたい。

Claims (20)

1. 開放近位端、閉鎖遠位端、及び、それらの間に延びる側壁を含む注射器バレルと、
   前記注射器バレルの前記側壁の内面を密閉するように構成された環状側壁を有し、近位方向及び遠位方向に前記注射器バレルを通り移動するように構成されたプランジャと、
   ピストンの回転により前記注射器バレルから流体を引き出すように構成された前記注射器バレルの内部容積と流体連通する回転ピストンポンプと、
   前記回転ピストンポンプと流体連通する管腔を備え、前記回転ピストンポンプにより前記注射器バレルから引き出された流体を受け取り、前記管腔の遠位端を通して前記流体を排出するように構成されたノズルと
   を備える注射器。
2. 前記回転ピストンポンプは、回転弁無しピストンポンプを備える、請求項１に記載の注射器。
3. 前記回転弁無しピストンポンプは、空洞を画定する、開放近位端、及び、閉鎖遠位端を有する環状本体を含み、前記空洞は、前記注射器バレルの前記内部容積、及び、前記ノズルの前記管腔と流体連通し、前記ピストンは、前記空洞に摺動可能かつ回転可能に挿入される、請求項２に記載の注射器。
4. 前記ピストンが部分的に後退された位置にあるとき、前記ポンプの前記空洞を通り、前記ノズルの前記管腔と前記注射器バレルの前記内部容積との間の流体の流れが許容され、前記環状本体の前記開放近位端を通る流体の流れが防止される、請求項３に記載の注射器。
5. 前記ピストンが部分的に後退された位置から前記空洞内に軸方向に移動すると、前記ピストンは前記ノズルの前記管腔、又は、前記注射器バレルの前記内部容積の少なくとも１つを密閉し、その結果、前記空洞と、前記ノズル及び／又は前記注射器バレルとの間の流体連通が防止される、請求項４に記載の注射器。
6. 前記環状本体は、その内部側壁から延びる少なくとも１つの環状シールを含み、前記シールは、流体が前記環状本体の前記開放近位端から漏れるのを防止するように構成される、請求項３に記載の注射器。
7. ピストンストローク中、前記ピストンは３６０度回転し、着座位置、吸引位置、及び、戻って前記着座位置との間で、前記空洞を通り軸方向に移動する、請求項１に記載の注射器。
8. 前記吸引位置では、流体は前記注射器バレルの前記内部から前記空洞へ引き出され、前記着座位置では、流体は前記ノズルの前記管腔を通して、前記空洞から排出される、請求項７に記載の注射器。
9. 前記ノズルは、前記注射器と流体送達装置との間の流体連通を確立するために、別の前記流体送達装置の雌型ルアーコネクタに接続するよう構成された雄型ルアーコネクタを備える、請求項１に記載の注射器。
10. 前記ノズルは、その内面にねじ山を有する環状本体を含むねじ山付きコネクタをさらに備える、請求項１に記載の注射器。
11. 前記回転ピストンポンプは、前記注射器バレルと一体的に成型される、請求項１に記載の注射器。
12. 前記回転ピストンポンプは、前記注射器バレルに取り外し可能に接続される、請求項１に記載の注射器。
13. 流体を送達するために注射器アセンブリであって、
    開放近位端、閉鎖遠位端、及び、それらの間に延びる側壁を含む注射器バレル、
    前記注射器バレル内に配置され、前記注射器バレルの前記側壁の内面を密閉するように構成され、近位方向及び遠位方向に前記注射器バレルを通り移動するように構成された環状側壁を有するプランジャ、及び、
    前記注射器バレルの遠位端から延び、前記注射器バレルの内部容積と流体連通する管腔を含むノズル、
    を備える注射器と、
    前記注射器バレルの前記内部容積と流体連通するように、前記注射器バレルの前記ノズルに取り外し可能に接続されたポンプアセンブリであって、前記ポンプアセンブリは、前記注射器バレルの前記内部容積から前記回転ピストンポンプアセンブリの流入ポートを通して流体を引き出し、ピストンの回転運動によりその流出ポートから受け取られた流体を排出するように構成された回転ピストンポンプを備える、ポンプアセンブリと
    を備える注射器アセンブリ。
14. 前記回転ピストンポンプは、空洞を画定し、開放近位端、及び、閉鎖遠位端を有する環状本体を含む回転弁無しピストンポンプを備え、
    前記ピストンは、前記空洞内に摺動可能に挿入され、
    流体は、前記注射器バレルの前記内部容積から前記流入ポートを通り前記空洞内に引き出され、前記流出ポートを通り前記空洞から排出される、請求項１３に記載のアセンブリ。
15. 前記ピストンが部分的に後退された位置にあるとき、前記ポンプアセンブリの前記空洞を通り、前記流入ポートと前記流出ポートとの間の流体の流れが許容され、前記環状本体の開放近位端を通る流体の流れが防止される、請求項１３に記載のアセンブリ。
16. 前記ピストンが部分的に後退された位置から前記空洞内に軸方向に移動すると、前記ピストンは、前記流入ポート、又は、前記流出ポートの少なくとも１つを密閉し、その結果、前記空洞と、前記流入ポート及び／又は前記流出ポートとの間の流体連通が防止される、請求項１５に記載のアセンブリ。
17. ピストンストローク中、前記ピストンは３６０度回転し、着座位置、吸引位置、及び、戻って前記着座位置との間で、前記空洞を通り軸方向に移動する、請求項１３に記載のアセンブリ。
18. 開放近位端、閉鎖遠位端、及び、それらの間に延びる側壁を含む注射器バレル、
    前記注射器バレルの前記側壁の内面を密閉するように構成され、近位方向及び遠位方向に前記注射器バレルを通り移動するように構成された環状側壁を有するプランジャ、
    ピストンの回転運動により前記注射器バレルから流体を引き出すように構成された前記注射器バレルの内部容積と流体連通する回転ピストンポンプ、及び、
    前記ポンプと流体連通する管腔を備え、前記ポンプにより前記注射器バレルから引き出された流体を受け取り、前記管腔の遠位端を通して前記流体を排出するように構成されたノズル、
    を備える注射器と、
    前記回転ピストンポンプを作動させて前記注射器バレルの前記内部容積から流体を引き出すために前記ポンプに接続された駆動ユニットと
    を備える流体送達システム。
19. 前記回転ピストンポンプは、回転弁無しピストンポンプを備える、請求項１８に記載のシステム。
20. 前記回転弁無しピストンポンプは、前記空洞を画定し、開放近位端、及び、閉鎖遠位端を有する環状本体を含み、前記空洞は、前記注射器バレルの前記内部容積、及び、前記ノズルの前記管腔と流体連通し、前記ピストンは、前記空洞内に摺動可能及び回転可能に配置される、請求項１９に記載のシステム。

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