JP5359756B2 - シリンジ駆動装置 - Google Patents

Description

本発明は、注射薬、点滴薬の混合作業等に利用するシリンジのピストンの押出しおよび引出しを支援するシリンジ駆動装置およびシリンジ駆動方法に関するものである。

注射薬、点滴薬を混合する作業において、手作業でバイアル（薬液容器）の薬液をシリンジに吸引したり、シリンジの薬液をバイアルへ排出したりすることがある。ところが、その後、バイアルの内圧が高い状態のまま、バイアルからシリンジの針を抜いてしまうと、大気圧よりバイアルの内圧が高いため、バイアルから薬液が外部へ噴出してしまう。

薬液の中には劇薬もあるため、このような薬液の噴出は大きな問題である。薬液の噴出を抑えるために、バイアルからシリンジの針を抜く時、バイアルとシリンジとの間で内圧調整をしてバイアルの内圧を大気圧と同じくらいに下げてから、シリンジをバイアルから抜き出している。

また、医療現場で行われる薬液の混合作業を補助する目的で、シリンジのピストンを、モータの駆動力を使って押したり引いたりするシリンジ駆動装置が検討されている。

手作業で混合作業を行う場合、ピストンを押している感覚から、シリンジの内圧（一体化しているため、バイアルの内圧と等しい）が大気圧と同じくらいであるか否かがわかる。よって、シリンジの内圧（バイアルの内圧）が高すぎると感じた場合、バイアルとシリンジとの間で内圧調整をした上で、シリンジの内圧（バイアルの内圧）を大気圧と同じくらいに下げてシリンジをバイアルから抜き出している。

しかし、操作者（薬剤師や看護師など）が、前述のようなシリンジ駆動装置を用いると、モータの操作ボタンを押す感触からシリンジの内圧（バイアルの内圧）を感じることができないので、別途シリンジ内圧を検出する必要がある。

薬液の混合作業に用いるシリンジ駆動装置ではないが、薬液が正常に輸液されているか否かを検知しながら、シリンジのピストンにモータで負荷をかけて動かし、患者へ自動的に輸液を行う輸液装置が考えられている（例えば、特許文献１を参照）。

図１９に示す従来の輸液装置１は、薬液が正常に輸液されているか否かを、ピストンの押圧を検出することにより監視している。

この輸液装置１では、送りネジ２の駆動に伴いスライダ３を一方向に駆動させることで、ピストン４を移動させて、チューブ５を介して薬液を送り出すようにしている。

送りネジ２の右端近傍には、モータ６の出力軸のギアに歯合するギア７が固定される。それと共に、右壁面部８に穿設された孔部を通過し、さらに圧力調整手段である歪みゲージ９を固定したバネ板９ａが設けられ、そのバネ板９ａに固定された軸受により、送りネジ２が軸支されている。この輸液装置１は、チューブ５が折れ曲がりなどで閉塞状態になると、作業者へ注意勧告が必要として、その閉塞状態を表示ランプ（図示せず）で作業者へ知らせるように構成されている。

特開２０００−１０７２８８号公報

従来の歪みゲージ９を用いてシリンジ内圧を検出するシリンジ駆動装置で薬液の混合作業を行う場合、シリンジ内圧が大気圧より高い正圧状態であることを、表示ランプ等で作業者へ注意勧告しても、その表示ランプを作業者が見落とす可能性がある。その場合、シリンジ駆動装置は停止するが、バイアルからシリンジの注射針を抜き出すと、内圧差によりバイアルから薬液が噴出してしまう。

本発明は、このような課題を解決するために、シリンジ内圧が大気圧より高すぎた場合は、自動的にシリンジ内圧を調整する安全装置を備えたシリンジ駆動装置を提供することを目的とする。

そしてこの目的を達成するために、本発明のシリンジ駆動装置は、シリンジを固定するシリンジ固定部と、前記シリンジ固定部に固定されたシリンジのピストンの鍔を支持する支持部と、前記支持部の並進移動により前記ピストンの押し引きを行う伝達部と、前記伝達部に動力を与える動力源と、を備え、前記支持部または前記伝達部の少なくとも一方に、前記ピストンが前記動力源の影響を受けず一定の区間自由に並進移動するための自由移動区間が形成され、前記伝達部は、前記動力源によって回転する連結ギアと、前記連結ギアと一体となって回転するピニオンと、前記ピニオンの回転を直線方向の移動に変換するラックとを備え、前記連結ギアと前記ピニオンとが一体となって回転すると共に互いの回転に影響を受けないで自由に一定の角度を回転する自由回転連結部を有することを特徴とする。
また、この目的を達成するために、本発明の別のシリンジ駆動装置は、シリンジを固定するシリンジ固定部と、前記シリンジ固定部に固定されたシリンジのピストンの鍔を支持する支持部と、前記支持部の並進移動により前記ピストンの押し引きを行う伝達部と、前記伝達部に動力を与える動力源と、を備え、前記支持部または前記伝達部の少なくとも一方に、前記ピストンが前記動力源の影響を受けず一定の区間自由に並進移動するための自由移動区間が形成され、前記伝達部は、前記動力源の回転を伝える回転軸と、前記回転軸が中心を貫くウォームと、前記ウォームに係合するウォームホイールと、前記ウォームホイールと一体となって回転する連結ギアと、前記連結ギアの回転によって直線方向の移動するラックとを備え、前記連結ギアと前記ウォームホイールとが一体となって回転する共に互いの回転に影響を受けないで自由に一定の角度を回転する自由回転連結部を有することを特徴とする。
また、この目的を達成するために、本発明の別のシリンジ駆動装置は、シリンジを固定するシリンジ固定部と、前記シリンジ固定部に固定されたシリンジのピストンの鍔を支持する支持部と、前記支持部の並進移動により前記ピストンの押し引きを行う伝達部と、前記伝達部に動力を与える動力源と、を備え、前記支持部または前記伝達部の少なくとも一方に、前記ピストンが前記動力源の影響を受けず一定の区間自由に並進移動するための自由移動区間が形成され、前記伝達部は、前記動力源の回転を伝える回転軸と、前記回転軸が中心を貫くウォームと、前記ウォームに係合するウォームホイール部と、前記ウォームホイール部の回転を直線方向の移動に変換するラックとを備え、前記回転軸は、前記ウォームが一定の区間自由に動くことができる摺動部を備えることを特徴とする。

本発明によれば、シリンジ内圧が大気圧より高すぎた場合に、自動的にシリンジ内圧を調整することが可能である。

本発明の実施の形態１におけるシリンジ駆動装置の断面図 本実施の形態１における引出し結合部を示す図 本実施の形態１におけるシリンジ駆動装置を用いて、薬液の押出しを説明する図で、（ａ）ピストン支持部がピストンを押出している状態を示すシリンジ駆動装置の断面図、（ｂ）ピストン支持部が停止した状態を示すシリンジ駆動装置の断面図、（ｃ）ピストン支持部がピストンを引出している状態を示すシリンジ駆動装置の断面図 本実施の形態１における正圧が発生した時のシリンジ駆動装置の断面図 本実施の形態１における操作部の動作を示すフローチャート 本実施の形態１におけるシリンジ駆動装置を用いて、薬液の引出しを説明する図であり、（ａ）ピストン支持部がピストンを引出している状態を示すシリンジ駆動装置の断面図、（ｂ）ピストン支持部が停止した状態を示すシリンジ駆動装置の断面図、（ｃ）ピストン支持部がピストンを押出している状態を示すシリンジ駆動装置の断面図 本発明の実施の形態２におけるダブルラック型のシリンジ駆動装置の斜視図 本実施の形態２におけるダブルラック型のシリンジ駆動装置の上面図 本発明の実施の形態３におけるシリンジ駆動装置の断面図 本実施の形態３におけるシリンジ駆動装置の伝達部の正面図 本実施の形態３のシリンジ駆動装置における、はすば歯車の側面図 本実施の形態３のシリンジ駆動装置における、自由回転状態時のピニオンの側面図 本実施の形態３のシリンジ駆動装置における、はすば歯車と一体となって回転する時の第１のピニオンの側面図 本実施の形態３のダブルラック型のシリンジ駆動装置のギア構成を示す図 本実施の形態３のシリンジ駆動装置の他の伝達部の正面図 本発明の実施の形態４におけるシリンジ駆動装置の断面図 本実施の形態４におけるシリンジ駆動装置のウォームおよび回転軸の側面図 本実施の形態４におけるシリンジ駆動装置のウォームの断面図 従来の輸液装置の断面図

以下、本発明を実施するための形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下の説明において、同じ構成には、同じ符号を付して、適宜説明を省略している。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１におけるシリンジ駆動装置１０の断面図である。

図１に示すように、シリンジ駆動装置１０は、シリンジ１１の外筒１２を固定するシリンジ固定部１３と、シリンジ１１のピストン１４を支持する支持部１５と、支持部１５を並進移動（シリンジ１１の長手方向へ移動）させピストン１４の押出しおよび引出しを行う伝達部１６と、伝達部１６に動力を与えるモータ部１７と、を備える。

さらに、シリンジ駆動装置１０は、モータ部１７に流れる電流を制御する制御部１８と、制御部１８へ支持部１５を押し出す又は引き出すように移動信号を出力する操作部１９と、シリンジ駆動装置１０を動かすための電流を蓄電するバッテリー部２０と、伝達部１６の一部を固定した基台部２１と、を備える。

伝達部１６の一部（モータ部１７、制御部１８、操作部１９、バッテリー部２０、基台部２１）は収納ケース２２に収まり、この収納ケース２２はシリンジ駆動装置１０の握り手にもなる。

シリンジ駆動装置１０は携帯型であり、握り手にもなる収納ケース２２を例えば右手で握り、その状態で、人差し指の先で操作部１９の操作ボタン２３、２４を押して操作するようになっている。

そして、操作者が人差し指で操作ボタン２３を押すと、操作部１９から移動信号が出力され、移動信号が入力された制御部１８はモータ部１７に正電流を流してモータ部１７を回転させる。モータ部１７の回転は、伝達部１６（回転軸１７ａ、ウォーム２５、ウォームホイール２６、ウォームホイール２６と係合する、はすば歯車２６ａ（破線で示す）、はすば歯車２６ａと一体となって回転するピニオン２７、ピニオン２７の回転を直線方向の移動に変換するラック２８）を伝わり、支持部１５が押出し方向（図１の紙面左方向）へ移動する。その結果、支持部１５で支持するピストン１４も押し出され、シリンジ１１内の薬液も押出される。

そして、操作者が操作ボタン２３を押している人指し指を離して、操作部１９が移動信号の出力を終えると、操作部１９から戻し信号が発信され、制御部１８はモータ部１７へ所定の時間だけ負電流を流す。すると、支持部１５が少し引き戻される。

このように、本実施の形態１のシリンジ駆動装置１０では、操作者が操作ボタン２３を離すと、支持部１５が少し引き戻される（図１の引出し方向に移動する）。その理由は、詳しくは後述するが、支持部１５にある自由移動部となすスペース４２でシリンジ内圧の圧力調整を可能とするためである。

薬液の混合作業のために、シリンジ１１の注射針３０をバイアル３１に刺して、シリンジ１１内の薬液をバイアル３１内へ押出した場合、内圧調整をせずにバイアル３１から注射針３０を抜いてしまうと、バイアル内圧と大気圧との圧力差で、バイアルから薬液が噴出してしまうことがある。

こういうことが起こらないように、本実施の形態１では、シリンジ駆動装置１０に自動的に内圧調整が行われる構造としている。ここでは、支持部１５に形成され、自由移動区間となるスペース（隙間）４２が安全装置として機能し、これによりシリンジ１１の圧力調整可能状態とすることで、自動的にシリンジ１１の内圧調整がなされる。

支持部１５は、伝達部１６により押出される場合にシリンジ１１のピストン１４の鍔４０に連結する押出し結合部４１と、ピストン１４の鍔４０が自由に動くスペース４２と、伝達部１６により引き出される場合にピストン１４の鍔４０に連結する引出し結合部４３と、を備える。

スペース４２は、ピストン１４がある一定の区間だけモータ部１７の回転に関係なく自由に並進移動するための部分であり、例えば、車のステアリングの遊びに相当するものである。

なお、図２は、引出し結合部４３を正面から見た図（注射針３０の方向から見た図）である。ピストン１４の支柱は丸棒状であり、引出し結合部４３の凹部４３ａにピストン１４の支柱が嵌る。そして、ピストン１４が押出し方向や引出し方向に移動する時は、この凹部４３ａとピストン１４の支柱とが摺動する。

次に、操作部１９が移動信号の出力を終えると、スペース４２で圧力調整を可能とするために、操作部１９は、支持部１５を逆方向へ移動するための戻し信号を発信する。図３（ａ）〜（ｃ）を用いて、これらの動作を説明する。

図３は、薬液の押出しを説明するためのシリンジ駆動装置１０の断面図であり、（ａ）は、支持部１５がピストン１４を押出している状態を示す図であり、（ｂ）は、支持部１５が停止した状態を示す図であり、（ｃ）は、支持部１５がピストン１４を引出している状態を示す図である。

なお、図３では、モータ部１７、制御部１８、操作部１９等の一部の部材は省略して、図示していない。

図３（ａ）は、支持部１５が伝達部１６の力を受けて、押出し方向へ移動するのを示している。支持部１５が押出し方向へ移動すると、鍔４０と押出し結合部４１が面接触する。そして、支持部１５の力が押出し結合部４１および鍔４０を介してピストン１４に伝わり、ピストン１４はシリンジ１１内の薬液をバイアル３１内へ押出す。

シリンジ１１内の薬液を押出しが充分になったら、操作者は操作ボタン２３を離す。すると、支持部１５は一瞬止まる。図３（ｂ）が支持部１５を停止させた時の図である。図３（ｂ）では、鍔４０と押出し結合部４１は連結している。

操作者が操作ボタン２３を離すと、支持部１５が逆方向（引出し方向）へ移動する戻し信号が発信されて、支持部１５は引出し方向へ移動する。しかし、ピストン１４は支持部１５に引きずられない。この時、ピストン１４の支柱は引出し結合部４３の凹部４３ａを摺動しており、鍔４０は引出し結合部４３に引出されない（すなわち、鍔４０は移動しない）。

そして、圧力調整距離ΔＬだけ、支持部１５が逆方向（引出し方向）へ移動すると、戻し信号の出力は終わり、支持部１５は停止する。

この時、バイアル３１の内圧と大気圧がほぼ同じであれば、バイアル３１の内圧調整ができており、バイアル３１からシリンジ１１の注射針を抜いても問題ない。一方、バイアル３１の内圧が大気圧より高い正圧状態であれば、図４に示すように、ピストン１４はバイアル３１の内圧に押されて引出し方向（図４の紙面右方向）に移動する。この時、鍔４０はスペース４２にあり、ピストン１４の支柱は引出し結合部４３を摺動する、そのため、鍔４０は、支持部１５の影響を受けず、バイアル３１の内圧が大気圧とほぼ同じになるまで自然移動した後に停止する。

このように停止した状態では、バイアル３１の内圧とシリンジ１１の内圧はほぼ等しくなる。

続いて、シリンジ駆動装置１０の押出しの時に行われる操作部１９の動作について、図５のフローチャートを用いて説明する。

まず、操作部１９では、操作ボタン２３が押されてＯＮ状態になったか否かを検出する（ステップＳ１）。操作ボタン２３がＯＦＦ状態であれば、ステップＳ１に戻り操作ボタン２３の検出を繰り返すが、操作ボタン２３がＯＮ状態であれば、制御部１８へ押出し信号を発信する（ステップＳ２）。制御部１８は、押出し信号を受けるとモータ部１７へ正電流を流し、その正電流によりシリンジ駆動装置１０は支持部１５を押出す。

そして、操作部１９は、再度、押出し操作ボタン２３が押されてＯＮ状態であるか否かを検出する（ステップＳ３）。操作ボタン２３が押されてＯＮ状態であれば、ステップ２に戻り、制御部１８へ押出し信号を発信する。操作ボタン２３が離されてＯＦＦ状態であれば、制御部１８へ発信された戻し信号により、シリンジ駆動装置１０は、圧力調整距離ΔＬだけ支持部１５を引き戻す。

よって、本実施の形態１のシリンジ駆動装置１０は、シリンジ内圧（バイアル内圧）が大気圧より高すぎた場合は、自動的にシリンジ内圧（バイアル内圧）が調整される構成となる。

また、シリンジ駆動装置１０におけるピストン１４の移動量を視認することで、バイアル３１とシリンジ１１との内圧差を知ることが可能である。よって、ピストン１４の一部は、操作者から見えるようにシリンジ駆動装置１０から露出していることが好ましい。

なお、シリンジ駆動装置１０は、シリンジ１１の内圧が大気圧に対して負圧の場合でも、自動的に内圧調整をすることが可能である。このような状態について、負圧が発生しやすい、薬液の引出しの場合を用いて説明する。

図６は、本発明の実施の形態１の薬液の引出しを説明するシリンジ駆動装置１０の断面図であり、（ａ）は、支持部１５がピストン１４を引いている図であり、（ｂ）は支持部１５がピストン１４を止めたる図であり、（ｃ）は支持部１５がピストン１４を逆方向へ移動した図である。この図６（ａ）〜（ｃ）を用いて、薬液の引き出す動作について説明する。

なお、図６（ａ）〜（ｃ）では、モータ部１７、制御部１８、操作部１９等の一部の部材は省略している。

図６（ａ）は、支持部１５が伝達部１６の力を受けて引出し方向へ移動する状態を示している。操作者が操作ボタン２４を押すと、支持部１５が引出し方向へ移動する。そして、鍔４０と引出し結合部４３が面接触する。そして、支持部１５の力が引出し結合部４３および鍔４０を介してピストン１４に伝わり、ピストン１４はバイアル３１内の薬液をシリンジ１１内へ引き出す。

シリンジ１１内の薬液を引出しが充分になったら、操作者は操作ボタン２４を離し、支持部１５を一瞬止める。図６（ｂ）が支持部１５が停止した状態を示す図である。図６（ｂ）で、鍔４０と引出し結合部４３は連結している。

操作者が操作ボタン２４を離すと、支持部１５が逆方向（押出し方向）へ移動する戻し信号が発信されて、支持部１５は押出し方向へ移動する。しかし、この場合は、ピストン１４は支持部１５の移動の影響を受けない。この時、ピストン１４の支柱は、引出し結合部４３を摺動し、鍔４０は、引出し結合部４３の移動に影響されずに停止している。

そして、圧力調整距離ΔＭだけ支持部１５が逆方向（押出し方向）へ移動すると、戻し信号は終わり、支持部１５は停止する。

支持部１５が圧力調整距離ΔＭだけ逆方向へ移動したことを検出する手段としては、例えば、モータ１７の回転角度を検出するエンコーダを利用することができる。圧力調整距離ΔＭに対応するモータ１７の回転角度を計測することで、移動量を検出することが可能である。

また、モータ１７が略一定速度で駆動される様に制御し、一定時間だけ逆方向への駆動を許可する様にしてもよい。ΔＭに略等しい移動距離を移動させることが出来る。

この時、バイアル３１の内圧と大気圧がほぼ同じであれば、内圧調整ができており、バイアル３１から注射針を抜いても問題ない。一方、バイアル３１の内圧が大気圧より低い負圧状態であれば、ピストン１４はバイアル３１の内圧に引かれて、押出し方向（図６（ｃ）の紙面左方向）に移動する。この時、鍔４０はスペース４２にあり、ピストン１４の支柱は押出し結合部４１を摺動する。そのため、鍔４０は、支持部１５の影響を受けず、バイアル３１の内圧が大気圧とほぼ同じになるまで自然移動した後に停止する。

よって、本実施の形態１のシリンジ駆動装置１０は、シリンジ内圧が大気圧より低すぎた場合は、自動的にシリンジ内圧が調整される構成となる。

このように、本実施の形態１のシリンジ駆動装置１０は、シリンジ内圧が大気圧と比べて大きな差があった場合、自動的にシリンジ内圧が調整される構成となる。

さらに、支持部１５に自由移動部となすスペース（隙間）４２を設け、このスペース４２にピストン１４の鍔４０が位置するように構成することで、操作者が鍔の動きを確認しやくなる。つまり、収納ケース２２を握りシリンジ駆動装置１０を操作する場合、シリンジ駆動装置１０の支持部１５が上方にくるので、操作者の顔と支持部１５が近づき、鍔の動きを確認しやくなる。

また、本実施の形態１のシリンジ駆動装置１０は、歪みゲージ等の応力検出部品がなくともシリンジ内圧の検出ができるので、低コスト化も可能となる。

なお、シリンジ１１内圧と大気圧との圧力差を検出するために、圧力調整距離ΔＬ、ΔＭを短めにして、鍔４０がスペース４２の中間に来るようにして、正圧、負圧どちらでも検出できるようにして使うことが、より好ましい。

また、押出し結合部４１と鍔４０とが面接触する部分と、引出し結合部４３の鍔４０とが面接触する部分に、歪みゲージ等の応力検出部品を設置して、面接触が発生した場合にＬＥＤ等の発光部品を光らせるようにしてもよい。つまり、暗い居室等で鍔の動きを目視することが困難な場合でも、発光部品を利用することで検出が可能になる。

（実施の形態２）
上述したシリンジ駆動装置１０は、ピストン１４を押出したり引出したりする支持部１５が、ひとつのラック２８と連結している構造のため、片方モーメント荷重が発生してしまう。

片方モーメント荷重が発生すると、支持部１５に極めて大きな力が発生する。そのため、支持部１５は片方モーメント荷重に耐えるだけの強度を持つように大きく（肉厚）する必要があり、この結果として、装置が大型化してしまう。

本実施の形態２では、２つのラックを設けたシリンジ駆動装置５０に、自由移動部となるスペース（隙間）５９を設け、自動的にシリンジ内圧を調整できるようにしたものである。２つのラックを設けることで、片方モーメントが発生せず、シリンジ駆動装置５０を小型化できる。そのため、特に、携帯型のシリンジ駆動装置に有用である。

以下、本実施の形態２を、図７、図８を用いて説明する。図７に示すように、シリンジ駆動装置５０の上方には、シリンジ５１の外筒５２を保持するシリンジ固定部５３を設けている。

外筒５２を保持するシリンジ固定部５３は、上面が開口した円状の凹部により形成されている。そして、このシリンジ固定部５３内に外筒５２の後部が収納された状態で、外筒５２の上面に、押さえ具１１１が装着されるようになっている。

また、外筒５２内に挿入されたピストン５４の後端には、鍔５６が設けられており、この鍔５６は支持部５７に支持される。

支持部５７は、押出し結合部５８、自由移動部となすスペース５９、引出し結合部６０からなる。そして、スペース５９に配置される鍔５６は、ピストン５４の支柱が引出し結合部６０に摺動するので、スペース５９を自由に動くことができる。

さて、支持部５７は、図８に示すように、ピストン５４の軸方向に直交する両側で円柱状のラック６４、６５の後端に結合されている。

これらのラック６４、６５の中間部分は、シリンジ固定部５３と一体となったラック支持部６６、６７で軸支されている。なお、実施の形態１の収納ケース２２内の構成と略同一のため説明は省略するが、ケース部６８内には、モータ部と操作部が配置されている。

このような構成のシリンジ駆動装置５０は、ケース部６８内にあるモータ部の力によって、操作者により操作ボタン１１２、１１３が押されると、操作部は移動信号を発信し、支持部５７を押し出すか引き出す動作を行う。この時、２つのラックによる両持ち構造なので、片方モーメントが発生せず、安定してシリンジ駆動させることができる。そして、操作部は移動信号の発信を終えると、スペース５９によりピストン５４が自由に並進移動できるよう、支持部５７が逆方向へ移動する戻し信号を発信する。

本実施の形態２のシリンジ駆動装置５０は、シリンジ内圧の自動調整機能に加えて、実施の形態１のシリンジ駆動装置１０に比べて、より安定してシリンジ駆動をさせることが可能なものである。

（実施の形態３）
本実施の形態３のシリンジ駆動装置は、自由区間形成部となす自由回転部連結部を伝達部の連結ギアとピニオンが有することを特徴とする。

図９は、本発明の実施の形態３におけるシリンジ駆動装置８０の断面図である。

図９に示すようにシリンジ駆動装置８０は、ピストン１４を支持する支持部８１と、支持部８１を並進移動（シリンジ１１の長手方向へ移動）させピストン１４の押出しおよび引出しを行う伝達部８２と、伝達部８２に動力を与えるモータ部１７と、操作部（図示せず）を備える。本実施の形態３では、支持部８１の押出し結合部８４と引出し結合部８５の両方ともに鍔４０が接しており、前述の実施の形態１のように支持部に自由移動部となるスペース（隙間）を設けていない。

そして、操作者がシリンジ駆動装置８０の押出し指示用の操作ボタンを押すと、操作部から移動信号が出力されることにより制御部がモータ部１７に正電流を流して、モータ部１７を回転させる。モータ部１７の回転は、伝達部８２（回転軸１７ａ、ウォーム２５、ウォームホイール２６、ウォームホイール２６と係合するはすば歯車８６、はすば歯車８６と一体となって回転するピニオン８３、ピニオン８３の回転を直線方向の移動に変換するラック２８）を伝わり、支持部８１を押出し方向へ移動させる。その結果、支持部８１で支持されたピストン１４も押し出される。

なお、図１０に示すように、連結ギアとなすはすば歯車８６は、ピニオン８３と一体となって回転するが、ピニオン８３およびはすば歯車８６は、互いの回転に影響を受けないで自由に一定の角度を回転する自由回転連結部（図示せず）を有する。

この自由回転連結部を構成するために、詳しくは後述するが、はすば歯車８６の中心には回転部があり、この回転部がピニオン８３の中心にある連結穴に固定されている。そして、はすば歯車８６とピニオン８３とは、独立して回転する。だだし、はすば歯車８６とピニオン８３とは、回転拘束機構を備えているために、一定の角度しか回転できない。

そして、操作部は、移動信号の発信を終えると、ピニオン８３がはすば歯車８６の回転に影響を受けずに自由に回転する自由回転状態になるように、支持部８１が逆方向へ移動する戻し信号を発信する。

図１１は、はすば歯車８６の側面図であり、ピニオン８３と対向する面である。はすば歯車８６の内側の中央部が盛り上がり、この中央部８６ａから回転部８８、及び突起部８９が突出する。

図１２は、ピニオン８３とラック２８の側面図であり、中心の連結穴９０にはすば歯車８６の回転部８８が嵌り、固定されている状態を示す図である。さらに、ピニオン８３には、はすば歯車８６の突起部８９が入る可動溝９１が存在する。

上述した回転拘束機構とは、図１２と図１３で示す突起部８９と可動溝９１による機構のことである。はすば歯車８６とピニオン８３は、回転部８８により独立して自由に回転するが、図１３のように突起部８９が可動溝９１の端にくると、独立して回転できなくなり、はすば歯車８６とピニオン８３は一体となって回転する。

このようにして、ピニオン８３とはすば歯車８６に回転拘束機構を含む自由回転連結部を設ける。この自由回転連結部は、実施の形態１または２における自由移動部に相当する。

よって、操作者が押出し用の操作ボタンを押している人指し指を離して、操作部が移動信号の出力を終えると、操作部から戻し信号が発信され、制御部はモータ部１７へ所定の時間だけ負電流を流す。すると、支持部８１が少し引き戻され、自由回転連結部を有するはすば歯車８６およびピニオン８３で圧力調整することができる。

本実施の形態３のシリンジ駆動装置８０は、シリンジ内圧の自動調整機能に加えて、ピストンの鍔を固定することが可能であるため、その駆動時にピストンががたつかない、より安定したシリンジ駆動が可能である。

なお、自由回転連結部を有する連結ギアとなす中型平歯車９２およびピニオン８３を、図７に示すようなダブルラック型のシリンジ駆動装置に用いるとよい。

図１４はダブルラック型のシリンジ駆動装置のギア構成を示す図である。

モータ部９５は傘歯車９６を回転する。そして、この傘歯車９６の回転は、変換ギア９７、回転軸９８を介して２つの小型平歯車９３を回転する。

そして、中型平歯車９２が内側に、ピニオン８３が外側に配置することで、ラック６４、６５の間隔を広くしながら、小型平歯車９３の間隔を小さくすることができる。

モータ部９５を握り手部９９の内部に配置する場合、握り手部９９の厚みを抑える必要がある。自由回転連結部を有するピニオン８３と連結ギアとなす中型平歯車９２との幅があっても、中型平歯車９２を内側に配置することで、握り手部９９の厚みは小さくすることができる。

よって、ダブルラック型のシリンジ駆動装置に自由回転連結部を設けても、握り手部は厚くならず内部スペースを有効活用して小型化が可能になる。

なお、図１５に示すように自由回転連結部をウォームホイール２６と連結ギアとなす平歯車１１５で構成してもよい。

つまり、モータ部の回転を伝える回転軸と、この回転軸が中心を貫くウォームと、このウォームに係合するウォームホイール２６と、このウォームホイール２６と一体となって回転する連結ギアとなす平歯車１１５と、この平歯車１１５と係合するピニオン１１６と、このピニオン１１６の回転により直線方向へ移動するラック２８とを備え、平歯車１１５とウォームホイール２６は一体となって回転するが、互いの回転に影響を受けないで自由に一定の角度を回転する自由回転連結部を有する構成であってもよい。

（実施の形態４）
本実施の形態４のシリンジ駆動装置は、自由移動部が、伝達部の一部である回転軸およびウォームから成ることを特徴とする。

図１６は、本発明の実施の形態４のシリンジ駆動装置１００の断面図である。シリンジ駆動装置１００の構成を、以下、説明する。

シリンジ駆動装置１００は、ピストン１４を支持する支持部１０１と、支持部１０１を並進移動（シリンジ１１の長手方向へ移動）させピストン１４の押出しおよび引出しを行う伝達部１０２と、伝達部１０２に動力を与えるモータ部１７と、を備える。本実施の形態４では、支持部１０１の押出し結合部１０３と引出し結合部１０４の両方ともが鍔４０と接しており、実施の形態１のように支持部に自由移動部は設けていない。

また、回転軸１０５には、ウォーム１０６が一定の区間自由に動くことができる摺動部が設けられている。そして、ウォーム１０６は、図１７に示すように、摺動部１０７（回転軸受１０８、１０９の摺動区間）で自由に動くことができる。

回転軸１０５とウォーム１０６がシリンジ駆動装置１００の自由移動部となり、この自由移動部により、ピストン１４はモータ部１７の影響を受けず一定の区間自由に並進移動することが可能になる。

そして、操作者がシリンジ駆動装置１００の押出し用の操作ボタンを押すと、操作部から移動信号が出力され、その移動信号に基づいて制御部はモータ部１７に正電流を流してモータ部１７を回転させる。モータ部１７の回転は、伝達部１０２（回転軸１０５、ウォーム１０６、ウォームホイール２６と係合するはすば歯車２６ａ、はすば歯車２６ａと一体となって回転するピニオン２７、ピニオン２７の回転を直線方向の移動に変換するラック２８）を伝わり、支持部１０１を押出し方向へ移動させる。また、その結果、支持部１０１で支持されるピストン１４も押し出される。

操作者が押出し用の操作ボタンを離すと、操作部は移動信号の発信を終えた後、ウォーム１０６が回転軸１０５を自由に移動できる自由移動状態になるよう、戻し信号を発信する。すると、ウォーム１０６が回転軸１０５を滑り自由に移動できる自由移動状態になる。

このような状態になると、支持部１０１も自由に並進移動が可能になり、シリンジ１１の内圧と大気圧との圧力差がある場合に、内圧調整が行なわれる。なぜなら、支持部１０１の力は、伝達部１０２を通じてウォーム１０６に伝わるからである。この時、ウォーム１０６は、摺動部１０７をすべるように移動する。つまり、内圧差によるピストン１４の力は、ウォーム１０６と摺動部１０７からなる自由移動部に吸収され、支持部１０１は内圧調整分だけ引出し方向に移動する。

なお、シリンジ駆動装置１００は、モータ部１７の回転を支持部１０１の移動に変換する構成であるが、ウォーム１０６が必ず回転軸受１０８、１０９に接している状態でなければモータ部１７の回転は支持部１０１の移動に変換されない。言い換えれば、回転軸受１０８、１０９に接している状態でなければ、モータ部１７の回転によりウォームホイール２６は回転しない。

なぜならば、ウォーム１０６は、摺動部１０７を自由に回転軸方向へ移動する構成であるためである。

図１８に示すように、ウォーム１０６の中心には十字状の穴があり、摺動部１０７の断面も同様な十字状となっているので、モータ部１７が回転すると、回転軸１０５はモータ部１７と一体となって回転しようとする。しかし、ウォーム１０６と摺動部１０７は、回転軸方向に自由に動くため、モータ部１７の回転する力により、ウォーム１０６が摺動部１０７を滑り、ウォーム１０６が回転軸受１０９まで移動してしまう。

そして、回転軸受１０９まで移動してしまうと、ウォーム１０６は、回転軸方向に移動することができないために、ここで、ウォーム１０６が回転し、ウォームホイール２６も回転する。

よって、操作者が押出し用の操作ボタンを押すと、まず、ウォーム１０６が回転軸受１０９に連結する箇所まで動き、そして、ウォーム１０６が回転し、支持部１０１が移動する。

そして、操作者が押出し用の操作ボタンを押している人指し指を離して、操作部が移動信号の出力を終えると、操作部から戻し信号が発信され、制御部はモータ部１７へ所定の時間だけ負電流を流す。すると、支持部１０１が引き戻されるのではなく、まず、ウォーム１０６が摺動部１０７を移動して、図１７のように回転軸受１０８と接するところで止まり、圧力調整状態を確保する。

本実施の形態４のシリンジ駆動装置１００は、回転軸１０５とウォーム１０６のわずかなスペースに自由移動部を自由移動部を設けることが可能である。そのため、実施の形態３に比べて大きなスペースを必要とせずに、より小型化することが可能である。

本発明にかかるシリンジ駆動装置は、シリンジ内圧が大気圧より高すぎた場合、自動的にシリンジ内圧を調整することが可能なので、薬液の混注作業等で有用である。

１０、５０、８０、１００ シリンジ駆動装置
１１、５１ シリンジ
１２、５２ 外筒
１３、５３ シリンジ固定部
１４、５４ ピストン
１５、５７、８１、１０１ 支持部
１６、８２、１０２ 伝達部
１７、９５ モータ部
１７ａ、１０５ 回転軸
１８ 制御部
１９ 操作部
２０ バッテリー部
２１ 基台部
２２ 収納ケース
２３、２４、１１２、１１３ 操作ボタン
２５、１０６ ウォーム
２６ ウォームホイール
２６ａ、８６ はすば歯車
２７、８３、１１６ ピニオン
２８、６４、６５ ラック
３０ 注射針
３１ バイアル
４０、５６ 鍔
４１、５８、８４、１０３ 押出し結合部
４２、５９ スペース
４３、６０、８５、１０４ 引出し結合部
４３ａ 凹部
６６、６７ ラック支持部
６８ ケース部
８６ａ 中央部
８８ 回転部
８９ 突起部
９０ 連結穴
９１ 可動溝
９２ 中型平歯車
９３ 小型平歯車
９６ 傘歯車
９７ 変換ギア
９８ 回転軸
９９ 握り手部
１０７ 摺動部
１０８、１０９ 回転軸受
１１１ 押さえ具
１１５ 平歯車

Claims (4)

1. シリンジを固定するシリンジ固定部と、
   前記シリンジ固定部に固定されたシリンジのピストンの鍔を支持する支持部と、
   前記支持部の並進移動により前記ピストンの押し引きを行う伝達部と、
   前記伝達部に動力を与える動力源と、を備え、
   前記支持部または前記伝達部の少なくとも一方に、前記ピストンが前記動力源の影響を受けず一定の区間自由に並進移動するための自由移動区間が形成され、
   前記伝達部は、前記動力源によって回転する連結ギアと、前記連結ギアと一体となって回転するピニオンと、前記ピニオンの回転を直線方向の移動に変換するラックとを備え、前記連結ギアと前記ピニオンとが一体となって回転すると共に互いの回転に影響を受けないで自由に一定の角度を回転する自由回転連結部を有する、
   シリンジ駆動装置。
2. 前記支持部は、前記伝達部により前記ピストンが押されると前記ピストンの鍔に連結する押し結合部と、前記伝達部により前記ピストンが引かれると前記ピストンの鍔に連結する引き結合部と、前記押し結合部と前記引き結合部との間に形成された前記自由移動空間と、により構成される、
   請求項１記載のシリンジ駆動装置。
3. シリンジを固定するシリンジ固定部と、
   前記シリンジ固定部に固定されたシリンジのピストンの鍔を支持する支持部と、
   前記支持部の並進移動により前記ピストンの押し引きを行う伝達部と、
   前記伝達部に動力を与える動力源と、を備え、
   前記支持部または前記伝達部の少なくとも一方に、前記ピストンが前記動力源の影響を受けず一定の区間自由に並進移動するための自由移動区間が形成され、
   前記伝達部は、前記動力源の回転を伝える回転軸と、前記回転軸が中心を貫くウォームと、前記ウォームに係合するウォームホイールと、前記ウォームホイールと一体となって回転する連結ギアと、前記連結ギアの回転によって直線方向の移動するラックとを備え、前記連結ギアと前記ウォームホイールとが一体となって回転する共に互いの回転に影響を受けないで自由に一定の角度を回転する自由回転連結部を有する、
   シリンジ駆動装置。
4. シリンジを固定するシリンジ固定部と、
   前記シリンジ固定部に固定されたシリンジのピストンの鍔を支持する支持部と、
   前記支持部の並進移動により前記ピストンの押し引きを行う伝達部と、
   前記伝達部に動力を与える動力源と、を備え、
   前記支持部または前記伝達部の少なくとも一方に、前記ピストンが前記動力源の影響を受けず一定の区間自由に並進移動するための自由移動区間が形成され、
   前記伝達部は、前記動力源の回転を伝える回転軸と、前記回転軸が中心を貫くウォームと、前記ウォームに係合するウォームホイール部と、前記ウォームホイール部の回転を直線方向の移動に変換するラックとを備え、
   前記回転軸は、前記ウォームが一定の区間自由に動くことができる摺動部を備える、
   シリンジ駆動装置。
   

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