JP5628698B2 - 無針注射器用ノズルおよび無針注射器 - Google Patents

Description

本発明は、注射針を介することなく、注射目的物質を生体の注射対象領域に注射する無針注射器に関する。

注射針を介することなく注射を行う無針注射器では、加圧ガスやバネにより注射液が収容された収容室に対して圧力を加えることで注射成分を射出する構成が採られることがある。例えば特許文献１に示す無針注射器では、注射器本体の先端に取り替え可能にノズル組立体が設置される。このノズル組立体には注射成分を収容するアンプルが含まれ、ユーザの使用ごとにノズル組立体が交換されることになる。ここで、ノズル組立体は、注射液の射出時に印加される圧力を考慮して、高圧に耐え得る部材が使用され、その例として金属材料だけではなく、ポリカーボネートやポリプロピレン等の樹脂材料も挙げられている。

一方で、例えば特許文献２には、無針注射器の先端部分に位置するノズル部分を形成するためのモールディング技術が開示されている。特に図７に示すノズル部分のオリフィス部材については、プラスチック材料で形成される点が開示されているが、プラスチック材料の強度に関しては、オリフィスの部分の径は他の部分よりも極めて小さいことから、注射時にはノズル部分の強度は大きな問題とはならない点が示唆されている。

米国特許明細書第５５９９３０２号 米国特許明細書第５３１２５７７号

無針注射器において、注射液等の形態で注射目的物質を注射対象領域に射出するノズルは、例えば衛生上の観点から着脱可能、すなわち使い捨て可能な構成とされる場合がある。そのため、大量のノズルを容易に製造するために、例えばモールディング技術が利用され、樹脂製のノズルが製造されることがある。

上記先行技術においては、樹脂製のノズルを無針注射器に適用するにあたって、強度的な問題に関する考察は何ら開示されてはいないが、本出願人は、樹脂製ノズルを無針注射器に利用するに当り、従来技術の範疇においては、加圧された注射目的物質によりノズルが変形、破壊される可能性がいまだ拭い去れていないことを見出した。ノズルが変形、破壊されると、結果的に注射目的物質を注射対象領域の適切な部位に注射することが困難となる。

本発明では、上記した問題に鑑み、無針注射器において着脱可能な樹脂製のノズルであって、注射目的物質の注射によってその変形や破壊を回避すべく適切な強度を確保できるノズルまたは当該ノズルを備える無針注射器を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は、無針注射器の保持部材に着脱可能に構成されるノズルが、該保持部材に装着されたときに該保持部材と接触する接触部の位置を、ノズルの本体内に形成された流路との相対関係に基づいて決定される構成を採用することとした
。注射目的物質がノズル内の流路を流れて注射対象領域に対して射出されるとき、加圧された注射目的物質が流路形状に起因した衝撃を、該流路を含めたノズル側に与えることを考慮したものである。

具体的には、本発明は、注射針を介することなく、加圧された注射目的物質を生体の注射対象領域に注射する無針注射器の、該注射対象領域への射出口を形成し、該無針注射器側の保持部材に対して着脱可能に構成される樹脂製のノズルであって、前記保持部材に着脱可能な形状の側面を有するノズル本体と、前記ノズル本体の内部に設けられた流路であって、端部に位置する導入口を経て前記無針注射器側から前記加圧された注射目的物質が流れ込む第一流路と、前記ノズル本体の内部に設けられた流路であって、前記第一流路より流路径が小さく、前記射出口を前記端部とは異なる端部に含む第二流路と、前記ノズル本体の内部に設けられた流路であって、前記第一流路と前記第二流路とを接続し、前記加圧された注射目的物質の流れに沿って流路の径が減少する接続流路と、を備える。そして、前記ノズル本体は、前記射出口が前記注射対象領域に露出して対向するように、前記ノズル本体を前記保持部材に対して接触する接触部であって、前記ノズル本体の側面からつながり、且つ前記加圧された注射目的物質の流れ方向に交わる所定方向に延在する平面形状又は曲面形状の接触部を有し、この接触部は、前記加圧された注射目的物質の流れ方向において、前記接続流路と前記第二流路との接続部位の近傍の該接続流路上の所定位置より前記射出口側の何れかの位置に位置する。

本発明に係る無針注射器では、注射目的物質に対して圧力が加えられることで、注射目的物質の移動が促されることになる。その結果、第一流路に含まれる導入口を経てノズル本体内に注射目的物質が流れ込み、そして、第二流路に含まれる射出口を経てノズル本体から注射目的物質が注射対象領域に対して射出される。この注射目的物質は、注射対象領域の内部で効能が期待される成分を含むものであり、上記のように加えられる圧力がその射出時の駆動源である。そのため、加圧による射出が可能であれば、注射目的物質の無針注射器内の収容状態や、液体やゲル状等の流体、粉体、粒状の固体等の注射目的物質の具体的な物理的形態は問われない。

たとえば、注射目的物質は液体であり、また固体であっても射出を可能とする流動性が担保されればゲル状の固体であってもよい。そして、注射目的物質には、生体の注射対象領域に送り込むべき成分が含まれ、当該成分は注射目的物質の内部に溶解した状態で存在してもよく、又は当該成分が溶解せずに単に混合された状態であってもよい。一例を挙げれば、送りこむべき成分として、抗体増強のためのワクチン、美容のためのタンパク質、毛髪再生用の培養細胞等があり、これらが射出可能となるように、液体、ゲル状等の流体に含まれることで注射目的物質が形成される。

また、注射目的物質への加圧源は加圧による射出が可能である限りにおいて、様々な加圧源を利用することができる。たとえば、バネ等による弾性力を利用したもの、加圧されたガスを利用したもの、火薬の燃焼を利用したもの、加圧のための電気的アクチュエータ（モータやピエゾ素子等）を利用したものが、加圧源として挙げられる。

このように加圧された注射目的物質は、導入口を経て第一流路に入り、第二流路から射出口を経て外部に射出される過程において、第一流路と第二流路とをつなぐ接続流路を通過する。この接続通路は、流路径が異なる第一流路と第二流路とをつなぐ流路であることから、該接続流路の流路径は、注射目的物質の流れに沿って減少する構成を有している。ただし、その減少の割合は一定である必要はない。したがって、接続流路は、そこを加圧された注射目的物質が進行するに従い、該注射目的物質から受ける圧力が大きくなり得る部位である。

一方で、本発明に係るノズルは、無針注射器側の保持部材に対して着脱可能に構成されるが、詳細には、上記のとおり平面形状又は曲面形状の接触部による保持部材との接触によって該ノズルは無針注射器に装着されることとなる。ここで、この接触部によって形成される面が、加圧された注射目的物質の流れ方向に交わる所定方向に延在することで、すなわち該流れ方向には少なくとも平行とならない方向に延在することで、上記のようにノズル本体内を流れる注射目的物質からノズル本体が受ける力、特に構造的に力を受けやすい接続流路を介して受ける力を保持部材側に伝達し、物理的に該ノズルを保持することが可能となる。そのため、接触部は、加圧された注射目的物質からの力を受け止めるための接触面を有するように構成される。

そして、本発明に係るノズルにおいては、接触部は、加圧された注射目的物質の流れ方向において、接続流路と第二流路との接続部位の近傍の該接続流路上の所定位置より前記射出口側の何れかの位置に位置するように、ノズル本体に形成される。すなわち、本出願人は、上記に示す第一流路、接続流路、第二流路という流路構成を内部に有するノズルにおいて、接続流路と第二流路との接続部位の近傍であって該接続流路上の所定位置で、換言すれば、当該接続部位よりも第二流路側ではなく接続流路側に戻った当該所定位置で、加圧された注射目的物質からノズル本体が受ける力が極値的に大きくなることを見出した。仮に加圧された注射目的物質から受ける力によってノズルが変形、破壊されるとした場合、当該所定位置はその変形等に与える影響は大きいと考えられる。そこで、本発明に係るノズルにおいては、接触部を、この所定位置よりも射出口側の何れかの位置とすることで、当該所定位置を含む流路の内壁を介して作用する注射目的物質からの力を、接触部によって確実に受け止めること、さらには接続流路の接続部位近傍において、注射目的物質から受ける力が最大になる部分を含むようにノズルの肉厚を十分量確保することで、以てノズルの変形、破壊を可及的に回避することが可能となる。

また、上記の無針注射器用ノズルにおいて、前記接触部は、前記加圧された注射目的物質の流れ方向において前記接続部位と前記射出口との間に位置してもよい。すなわち、前記所定部位よりも更に射出口側に位置する前記接続部位と、その射出口との間に接触部が位置することで、より確実に、当該所定位置を含む流路の内壁を介して作用する注射目的物質からの力を受け止めることが可能となる。

また、上述までの無針注射器用ノズルにおいて、前記ノズル本体は、前記保持部材の一端側から挿入されて前記射出口が該保持部材の他端側に露出する構成であってもよい。その場合、前記ノズル本体の側面は、前記保持部材への挿入方向に平行に延在し、又は該保持部材への挿入方向に対して交わる方向に傾斜して延在する面を形成する。このような構成により、ノズル本体を保持部材に挿入すると、接触部を介したノズル本体と保持部材との接触により、該ノズル本体の挿入が停止される。その停止状態が、接触部を介したノズルの保持部材での装着状態である。また、ノズル本体の側面が挿入方向に平行、もしくは該挿入方向に対して傾斜することで、ノズル本体の保持部材への挿入が円滑に行われる。

また、上述までの無針注射器用ノズルにおいて、前記ノズル本体は、第一の所定直径又は第一の所定幅を有する筒形状の第一段部と、前記第一段部の第一所定直径又は第一所定幅より小さい、第二の所定直径又は第二の所定幅を有する第二段部であって、該第一段部の一方の端面側に接続された第二段部と、を有する構成としてもよい。そして、この場合に、前記接触部は、前記第一段部の前記一方の端面において前記第二段部に占められていない面によって形成され、また、前記導入口は、前記第一段部の他方の端面側に形成され、前記射出口は、前記第二段部の端面のうち前記第一段部が接続されていない端面側に形成されている。このようなノズル本体の具体的な構成を採用することで、第一段部と第二段部の組み合わせによりノズルを形成できるとともに、第一段部と第二段部の直径の違いで生じる面を接触部として機能させることができる。

また、上述までの無針注射器用ノズルと、前記注射目的物質を収容した収容部と、前記収容部に収容された前記注射目的物質に対して加圧し、外部へ排出させる加圧部と、を備える、無針注射器も、本願発明の範疇に属するものであることは、当業者において理解されよう。この無針注射器では、生体の注射対象領域に対して注射される注射目的物質が収容部に収容され、そしてこの収容部に収容された注射目的物質に対して加圧部によって圧力が加えられることで、注射目的物質の移動が促されることになる。加圧部による加圧の形態や、収容部による注射目的物質の収容形態については上記無針注射器用ノズルについて示した通りである。

ここで、本願発明を、上記とは別の無針注射器の側面から捉えることも可能である。すなわち、本発明は、注射針を介することなく、注射目的物質を生体の注射対象領域に注射する無針注射器であって、前記注射目的物質を収容した収容部と、前記収容部に収容された前記注射目的物質に対して加圧し、外部へ排出させる加圧部と、前記加圧部によって加圧された注射目的物質の前記注射対象領域への射出口を形成し、前記無針注射器側の保持部材に対して脱着可能に構成される樹脂製のノズルと、を備える。そして、前記ノズルは、ノズル本体と、前記ノズル本体の内部に設けられた流路であって、端部に位置する導入口を経て前記無針注射器側から前記加圧された注射目的物質が流れ込む第一流路と、前記ノズル本体の内部に設けられた流路であって、前記第一流路より流路径が小さく、前記射出口を前記端部とは異なる端部に含む第二流路と、前記ノズル本体の内部に設けられた流路であって、前記第一流路と前記第二流路とを接続し、前記加圧された注射目的物質の流れに沿って流路の径が減少する接続流路と、前記射出口が前記注射対象領域に露出して対向するように、前記ノズル本体を前記保持部材に対して接触する接触部であって、前記ノズル本体の側面からつながり、且つ前記加圧された注射目的物質の流れ方向に交わる所定方向に延在する平面形状又は曲面形状の接触部と、を有し、この接触部は、前記加圧された注射目的物質の流れ方向において、前記接続流路と前記第一流路との接続部位より前記射出口側の何れかの位置に位置し、また、前記ノズルが前記接触部を介して前記保持部材に接触した状態で、前記ノズル本体の側面のうち前記導入口が位置する該ノズル本体の端面側から前記接触部による接触位置までの範囲にある側面と、該保持部材との間に、前記加圧された注射目的物質が流れ込む側流路が形成される。

上記収容部および加圧部については、上述までの通りである。そして、ノズル本体の内部には、上記と同じように、第一流路、接続流路、第二流路が形成されており、加圧された注射目的物質は、導入口を経て第一流路に入り、第二流路から射出口を経て外部に射出される過程において、第一流路と第二流路とをつなぐ接続流路を通過する。この接続通路は、流路径が異なる第一流路と第二流路とをつなぐ流路であることから、該接続流路の流路径は、注射目的物質の流れに沿って減少する構成を有している。ただし、その減少の割合は一定である必要はない。したがって、流路径の減少が始まる第一流路と接続流路との接続部位を含む当該接続流路は、そこを加圧された注射目的物質が進行するに従い、該注射目的物質から受ける圧力が大きくなり得る部位である。

一方で、本発明に係るノズルは、無針注射器側の保持部材に対して着脱可能に構成されるが、詳細には、上記のとおり平面形状又は曲面形状の接触部による保持部材との接触によって該ノズルは無針注射器に装着されることとなる。ここで、この接触部によって形成される面が、加圧された注射目的物質の流れ方向に交わる所定方向に延在することで、すなわち該流れ方向には少なくとも平行とならない方向に延在することで、上記のようにノズル本体内を流れる注射目的物質からノズル本体が受ける力、特に構造的に力を受けやすい接続流路を介して受ける力を保持部材側に伝達し、物理的に該ノズルを保持することが可能となる。そのため、接触部は、加圧された注射目的物質からの力を受け止めるための接触面を有するように構成される。

そして、本発明に係るノズルにおいては、接触部は、加圧された注射目的物質の流れ方向において、接続流路と第一流路との接続部位より前記射出口側の何れかの位置に位置するように、ノズル本体に形成されるとともに、その接触部による接触位置まで加圧された注射目的物質がノズル本体の外側の側面と保持部材との間に形成された側流路を流れ込むことが可能なように、ノズルと保持部材の相関が形成される。この構成により、ノズル本体内部で接続流路の流路壁面を挟んで、内部からは、加圧された注射目的物質より力を受ける一方で、外部からは側流路を満たす加圧された注射目的物質より力を受ける状態となる。このため、当該接続流路を挟んで、ノズル本体は、その内外の間で形成される圧力差を小さく抑えることができ、その結果、特に、構造的に力を受けやすい接続流路を含む流路内における注射目的物質からの圧力から、ノズルを保護することができ、以て、ノズルの変形、破壊を可及的に回避することが可能となる。

ここで、上記の無針注射器において、前記ノズル本体は、前記保持部材の一端側から挿入されて前記射出口が該保持部材の他端側に露出する構成であってもよい。その場合、前記ノズル本体の側面は、前記保持部材への挿入方向に平行に延在し、又は該保持部材への挿入方向に対して交わる方向に傾斜して延在する面を形成する。このような構成により、ノズル本体を保持部材に挿入すると、接触部を介したノズル本体と保持部材との接触により、該ノズル本体の挿入が停止される。その停止状態が、接触部を介したノズルの保持部材での装着状態である。また、ノズル本体の側面が挿入方向に平行、もしくは該挿入方向に対して傾斜することで、ノズル本体の保持部材への挿入が円滑に行われる。

また、上述までの無針注射器において、前記ノズル本体は、第一の所定直径又は第一の所定幅を有する筒形状の第一段部と、前記第一段部の第一所定直径又は第一所定幅より小さい、第二の所定直径又は第二の所定幅を有する第二段部であって、該第一段部の一方の端面側に接続された第二段部と、を有する構成としてもよい。そして、この場合、前記接触部は、前記第一段部の前記一方の端面において前記第二段部に占められていない面によって形成され、前記導入口は、前記第一段部の他方の端面側に形成され、前記射出口は、前記第二段部の端面のうち前記第一段部が接続されていない端面側に形成されている。このようなノズル本体の具体的な構成を採用することで、第一段部と第二段部の組み合わせによりノズルを形成できるとともに、第一段部と第二段部の直径の違いで生じる面を接触部として機能させることができる。

そして、上述までの無針注射器において、前記接触部は、前記側流路に流れ込んだ前記加圧された保持部材が前記射出口側に流れ出ることを防ぐシール部を有してもよい。これにより、ノズル本体の内外において注射目的物質を適切に位置させることができ、以て内外の間での圧力差が大きくなるのを防ぎ、ノズルの変形、破壊を回避することができる。更には、注射対象領域への注射に供されない注射目的物質の量を抑制し、その無駄を回避できる。

また、上述までの無針注射器において、前記ノズル本体の側面上の、前記接触部による接触位置近傍の所定部位に、前記側流路に流れ込んだ前記加圧された保持部材が前記射出口側に流れ出ることを防ぐシール部が設けられた構成を採用してもよい。シール部を接触部による接触位置の近傍の所定部位に配置することで、ノズルが保持部材に装着された状態において、第一流路と接続流路の接続部位を含む当該接続流路を挟んで、ノズル本体の外側と内側とに注射目的物質をより的確に配置させることが可能となる。そのため、効果的に、ノズルの変形、破壊を回避することができる。なお、接触部による接触位置近傍の所定部位とは、当該接触位置と同位置に位置する部位も含むものであり、その場合、接触部による接触面上にシール部が配置される。また、当該所定部位は、当該接触位置を挟んで射出口側もしくは導入口側のいずれの位置の部位であってもよい。

そして、上記の無針注射器の場合、前記接触部による接触位置近傍の所定部位には、変形可能な突起部が設けられ、前記ノズルが前記保持部材に装着されるときに前記突起部が該保持部材との接触により変形することで前記シール部が形成される構成であってもよい。着脱可能なノズル本体の所定部位上に設けられた突起部により、その保持部材への装着ごとにシール部が形成される構成とすることで、注射目的物質の射出ごとに新たなシール部が形成されることになり、効果的な注射目的物質の密封が期待される。

ここで、本願発明を、上記とは別の無針注射器の側面から捉えることも可能である。すなわち、本発明は、注射針を介することなく、注射目的物質を生体の注射対象領域に注射する無針注射器であって、前記注射目的物質を収容した収容部と、前記収容部に収容された前記注射目的物質に対して加圧し、外部へ排出させる加圧部と、前記加圧部によって加圧された注射目的物質の前記注射対象領域への射出口を形成し、前記無針注射器側の保持部材に対して脱着可能に構成される樹脂製のノズルと、を備える。そして、前記ノズルは、ノズル本体と、前記ノズル本体の内部に設けられた流路であって、端部に位置する導入口を経て前記無針注射器側から前記加圧された注射目的物質が流れ込む第一流路と、前記ノズル本体の内部に設けられた流路であって、前記第一流路より流路径が小さく、前記射出口を前記端部とは異なる端部に含む第二流路と、前記ノズル本体の内部に設けられた流路であって、前記第一流路と前記第二流路とを接続し、前記加圧された注射目的物質の流れに沿って流路の径が減少する接続流路と、前記射出口が前記注射対象領域に露出して対向するように前記ノズル本体を前記保持部材に対して接触する接触部であって、前記ノズル本体の側面からつながり、且つ前記加圧された注射目的物質の流れ方向に交わる所定方向に延在する平面形状又は曲面形状の接触部と、を有し、前記接触部は、前記加圧された注射目的物質の流れ方向において、前記接続流路と前記第一流路との接続部位より前記導入口側の何れかの位置に位置し、前記ノズルが前記接触部を介して前記保持部材に接触した状態で、前記ノズル本体の側面のうち該接触部による接触位置から前記射出口側の端部までの範囲にある側面と、該保持部材との間の空間の少なくとも一部を充填する充填部材が設けられる。

上記収容部および加圧部については、上述までの通りである。そして、ノズル本体の内部には、上記と同じように、第一流路、接続流路、第二流路が形成されており、加圧された注射目的物質は、導入口を経て第一流路に入り、第二流路から射出口を経て外部に射出される過程において、第一流路と第二流路とをつなぐ接続流路を通過する。この接続通路は、流路径が異なる第一流路と第二流路とをつなぐ流路であることから、該接続流路の流路径は、注射目的物質の流れに沿って減少する構成を有している。ただし、その減少の割合は一定である必要はない。したがって、流路径の減少が始まる第一流路と接続流路との接続部位を含む当該接続流路は、そこを加圧された注射目的物質が進行するに従い、該注射目的物質から受ける圧力が大きくなり得る部位である。

一方で、本発明に係るノズルは、無針注射器側の保持部材に対して着脱可能に構成されるが、詳細には、上記のとおり平面形状又は曲面形状の接触部による保持部材との接触によって該ノズルは無針注射器に装着されることとなる。ここで、この接触部によって形成される面が、加圧された注射目的物質の流れ方向に交わる所定方向に延在することで、すなわち該流れ方向には少なくとも平行とならない方向に延在することで、上記のようにノズル本体内を流れる注射目的物質からノズル本体が受ける力、特に構造的に力を受けやすい接続流路を介して受ける力を保持部材側に伝達し、物理的に該ノズルを保持することが可能となる。そのため、接触部は、加圧された注射目的物質からの力を受け止めるための接触面を有するように構成される。

更に、本発明に係るノズルにおいては、ノズルが保持部材に装着されて接触部が保持部
材と接触した状態において、ノズル本体の側面のうち該接触部による接触位置から射出口側の端部までの範囲にある側面と、該保持部材との間の空間の少なくとも一部を充填する充填部材が設けられる。これにより、接触部による接触位置だけではなく、充填部材によっても、加圧された注射目的物質からノズル本体内の流路、特に接続流路が受ける力を受け止めることができ、その結果、ノズルの変形、破損を効果的に防止することができる。すなわち、本発明は、ノズルの装着時において、充填部材によってノズル本体の変形代を塞いでしまうことで、ノズルの変形等を防止するものである。したがって、ノズル本体の変形代を効果的に塞ぐことが可能であれば、上記のノズル本体と保持部材との間の空間の全てを充填部材により塞ぐ必要は必ずしも無く、その一部だけであっても構わない。

ここで、上記の無針注射器において、前記ノズル本体は、前記保持部材の一端側から挿入されて前記射出口が該保持部材の他端側に露出する構成であってもよい。その場合、前記ノズル本体の側面は、前記保持部材への挿入方向に平行に延在し、又は該保持部材への挿入方向に対して交わる方向に傾斜して延在する面を形成する。このような構成により、ノズル本体を保持部材に挿入すると、接触部を介したノズル本体と保持部材との接触により、該ノズル本体の挿入が停止される。その停止状態が、接触部を介したノズルの保持部材での装着状態である。また、ノズル本体の側面が挿入方向に平行、もしくは該挿入方向に対して傾斜することで、ノズル本体の保持部材への挿入が円滑に行われる。

また、上述までの無針注射器において、前記ノズル本体は、第一の所定直径又は第一の所定幅を有する筒形状の第一段部と、前記第一段部の第一所定直径又は第一所定幅より小さい、第二の所定直径又は第二の所定幅を有する第二段部であって、該第一段部の一方の端面側に接続された第二段部と、を有する構成としてもよい。そして、この場合、前記接触部は、前記第一段部の前記一方の端面において前記第二段部に占められていない面によって形成され、前記導入口は、前記第一段部の他方の端面側に形成され、前記射出口は、前記第二段部の端面のうち前記第一段部が接続されていない端面側に形成されている。このようなノズル本体の具体的な構成を採用することで、第一段部と第二段部の組み合わせによりノズルを形成できるとともに、第一段部と第二段部の直径の違いで生じる面を接触部として機能させることができる。

上述までの無針注射器において、前記充填部材は、前記ノズル本体と前記保持部材とを接着する接着剤が硬化することで形成されてもよい。この場合、ノズルが保持部材に対して着脱可能であることを考慮すると、硬化した接着剤は、注射目的物質の射出後にノズルが保持部材から取り外せる程度の接着力であること、実用性を損なわない程度に保持部材から硬化した接着剤が射出後に除去しやすいものであることが好ましい。

無針注射器に用いられる脱可能な樹脂製のノズルであって、注射目的物質の注射時に受ける圧力によって、その変形や破壊を回避することが可能となる。

本発明に係る無針注射器の概略構成を示す図である。 図１に示す無針注射器に装着されるイニシエータ（点火装置）の概略構成を示す図である。 本発明に係る無針注射器におけるノズル部分の概略構成を示す第一の図である。 本発明に係る無針注射器におけるノズル部分の概略構成を示す第二の図である。 本発明に係る無針注射器に関して有限要素解析を行った際に設定した、無針注射器のモデルを示す図である。 図４Ａに示す無針注射器のモデルに基づいて、ノズルにかかる応力分布の有限要素解析の結果を示す図である。 本発明に係る無針注射器におけるノズル部分の概略構成を示す第三の図である。 本発明に係る無針注射器におけるノズル部分の概略構成を示す第四の図である。 本発明に係る無針注射器におけるノズル部分の概略構成を示す第五の図である。

以下に、図面を参照して本発明の実施形態に係る無針注射器１（以下、単に「注射器１」という）について説明する。なお、以下の実施形態の構成は例示であり、本発明はこの実施の形態の構成に限定されるものではない。

ここで、図１（ａ）は注射器１の断面図であり、図１（ｂ）は注射器１をイニシエータ２０側から見た側面図であり、図１（ｃ）は注射器１を、注射液を射出するノズル４側から見た側面図である。なお、本願の以降の記載においては、注射器１によって注射対象物に注射される注射目的物質を「注射液」と総称する。しかし、これには注射される物質の内容や形態を限定する意図は無い。注射目的物質では、皮膚構造体に届けるべき成分が溶解していても溶解していなくてもよく、また注射目的物質も、加圧することでノズル４から皮膚構造体に対して射出され得るものであれば、その具体的な形態は不問であり、液体、ゲル状等様々な形態が採用できる。ここで、注射器１は、注射器本体２を有し、該注射器本体２の中央部には、その軸方向に延在し、軸方向に沿った径が一定である貫通孔１４が設けられている。そして、貫通孔１４の一端は、該貫通孔１４の径より大きい径を有する燃焼室９に連通し、残りの一端は、ノズル４が形成されたノズルホルダー５側に至る。更に、燃焼室９の、貫通孔１４との連通箇所とは反対側に、イニシエータ２０が、その点火部が該連通箇所に対向するように設置される。

ここで、イニシエータ２０の例について図２に基づいて説明する。イニシエータ２０は電気式の点火装置であり、表面が絶縁カバーで覆われたカップ２１によって、点火薬２２を配置するための空間が該カップ２１内に画定される。そして、その空間に金属ヘッダ２４が配置され、その上面に筒状のチャージホルダ２３が設けられている。該チャージホルダ２３によって点火薬２２が保持される。この点火薬２２の底部には、片方の導電ピン２８と金属ヘッダ２４を電気的に接続したブリッジワイヤ２６が配線されている。なお、二本の導電ピン２８は互いが絶縁状態となるように、絶縁体２５を介して金属ヘッダ２４に固定される。さらに、絶縁体２５で支持された二本の導電ピン２８が延出するカップ２１の開放口は、樹脂２７によって導電ピン２８間の絶縁性を良好に維持した状態で保護されている。

このように構成されるイニシエータ２０においては、外部電源によって二本の導電ピン２８間に電圧印加されるとブリッジワイヤ２６に電流が流れ、それにより点火薬２２が燃焼する。このとき、点火薬２２の燃焼による燃焼生成物はチャージホルダ２３の開口部から噴出されることになる。そこで、本発明においては、イニシエータ２０での点火薬２２の燃焼生成物が燃焼室９内に流れ込むように、注射器本体２に対するイニシエータ２０の相対位置関係が設計されている。また、イニシエータ用キャップ１２は、イニシエータ２０の外表面に引っ掛かるように断面が鍔状に形成され、且つ注射器本体２に対してネジ固定される。これにより、イニシエータ２０は、イニシエータ用キャップ１２によって注射器本体２に対して固定され、以てイニシエータ２０での点火時に生じる圧力で、イニシエータ２０自体が注射器本体２から脱落することを防止できる。

なお、注射器１において用いられる点火薬２２として、好ましくは、ジルコニウムと過塩素酸カリウムを含む火薬（ＺＰＰ）、水素化チタンと過塩素酸カリウムを含む火薬（ＴＨＰＰ）、チタンと過塩素酸カリウムを含む火薬（ＴｉＰＰ）、アルミニウムと過塩素酸カリウムを含む火薬（ＡＰＰ）、アルミニウムと酸化ビスマスを含む火薬（ＡＢＯ）、アルミニウムと酸化モリブデンを含む火薬（ＡＭＯ）、アルミニウムと酸化銅を含む火薬（ＡＣＯ）、アルミニウムと酸化鉄を含む火薬（ＡＦＯ）、もしくはこれらの火薬のうちの複数の組合せからなる火薬が挙げられる。これらの火薬は、点火直後の燃焼時には高温高圧のプラズマを発生させるが、常温となり燃焼生成物が凝縮すると気体成分を含まないために発生圧力が急激に低下する特性を示す。適切な注射が可能な限りにおいて、これら以外の火薬を点火薬として用いても構わない。

ここで、燃焼室９内には、点火薬２２の燃焼によって生じる燃焼生成物によって燃焼しガスを発生させる、円柱状のガス発生剤３０が配置されている。ガス発生剤３０の一例としては、ニトロセルロース９８質量％、ジフェニルアミン０．８質量％、硫酸カリウム１．２質量％からなるシングルベース無煙火薬が挙げられる。また、エアバッグ用ガス発生器やシートベルトプリテンショナ用ガス発生器に使用されている各種ガス発生剤を用いることも可能である。このガス発生剤３０は、上記点火薬２２と異なり、燃焼時に発生した所定のガスは常温においても気体成分を含むため、発生圧力の低下率は上記点火薬２２と比べて小さい。さらに、ガス発生剤３０の燃焼時の燃焼完了時間は、上記点火薬２２と比べて長いが、燃焼室９内に配置されるときの該ガス発生剤３０の寸法や大きさ、形状、特に表面形状を調整することで、該ガス発生剤３０の燃焼完了時間を変化させることが可能である。これは、燃焼室９内に流れ込む点火薬２２の燃焼生成物との接触状態が、ガス発生剤３０の表面形状や、また燃焼室９内でのガス発生剤３０の配置に起因する該ガス発生剤３０と点火薬２２との相対位置関係によって変化すると考えられるからである。

次に、貫通孔１４には、金属製のピストン６が、貫通孔１４内を軸方向に沿って摺動可能となるように配置され、その一端が燃焼室９側に露出し、他端には封止部材７が一体に取り付けられている。そして、注射器１によって注射される注射目的物質である注射液ＭＬは、該封止部材７と、別の封止部材８との間の貫通孔１４内に形成される空間に収容される。したがって、封止部材７、８および貫通孔１４によって、本発明に係る注射器の収容部が形成されることになる。この封止部材７、８は、注射液ＭＬの封入時に該注射液が漏れ出さないように、且つピストン６の摺動に伴って注射液ＭＬが円滑に貫通孔１４内を移動できるように、表面にシリコンオイルを薄く塗布したゴム製のものである。

ここで、注射器１の先端側（図１の右側）には、注射液ＭＬを射出するためのノズル４が装着されたホルダー５が設けられている。注射器１においては、ノズル４はいわゆる使い捨てタイプのノズルであり、注射液ＭＬの射出が行われごとに新たなノズルに取り換えられるように、ホルダー５に対して脱着可能に保持される構成となっている。ノズル４およびホルダー５の詳細な構成については、後述する。このホルダー５はガスケット３を挟んで注射器本体２の端面に、ホルダー用キャップ１３を介して固定される。ホルダー用キャップ１３はホルダー５に対して引っ掛かるように断面が鍔状に形成され、且つ注射器本体２に対してネジ固定される。これにより、ホルダー５は、注射液ＭＬの射出時に注射液ＭＬに掛けられる圧力によって注射器本体２から脱落することが防止される。

また、ホルダー５が注射器本体２に取り付けられた状態のとき、封止部材８と対向する箇所に、封止部材８を収容可能な凹部１０が形成されている。この凹部１０は、封止部材８とほぼ同じ径を有し、封止部材８の長さより若干長い深さを有する。これにより、ピストン６に圧力がかかり注射液ＭＬが封止部材７、８とともに注射器１の先端側に移動したときに、封止部材８が凹部１０内に収容されることが可能となる。凹部１０に封止部材８が収容されると、加圧された注射液ＭＬが解放されることになる。そこで、ホルダー５の
注射器本体２側に接触する部位に、解放された注射液ＭＬがノズル４まで導かれるように流路１１が形成されている。これにより、解放された注射液ＭＬは、流路１１を経てノズル４から注射対象物へ射出されることになる。また、凹部１０が封止部材８を収容する深さを有することで、注射液ＭＬの射出が封止部材８によって阻害されることを回避できる。

なお、ノズル４は、ホルダー５に複数形成されてもよく、または、一つ形成されてもよい。複数のノズルが形成される場合には、各ノズルに対して解放された注射液が送り込まれるように、各ノズルに対応する流路が形成される。さらに、複数のノズル４が形成される場合には、図１（ｃ）に示すように、注射器１の中心軸の周囲に等間隔で各ノズルが配置されるのが好ましい。なお、本実施の形態では、ホルダー５において３個のノズル４が、注射器１の中心軸の周囲に等間隔で配置されている。また、ノズル４の径は、注射対象物、注射液ＭＬに掛かる射出圧力、注射液の物性（粘性）、注射対象物への注射深さ等を考慮して適宜設定される。

このように構成される注射器１では、イニシエータ２０における点火薬２２と、燃焼室９に配置されたガス発生剤３０によって、燃焼室９内に燃焼生成物もしくは所定のガスを発生させて、ピストン６を介して貫通孔１４内に収容されている注射液ＭＬに圧力を加える。その結果、封止部材７、８を伴って注射液ＭＬは注射器１の先端側に押し出され、封止部材８が凹部１０内に収容されると注射液ＭＬが流路１１およびノズル４を経て、注射対象物に射出されることになる。射出された注射液ＭＬには圧力が掛けられているため、注射対象物の表面を貫通し、その内部に注射液が到達することで、注射器１における注射の目的を果たすことが可能となる。

ここで、図３Ａに基づいて、本発明に係る注射器１におけるノズル４とホルダー５の詳細な構成について説明する。図３Ａは、ノズル４がホルダー５に装着された状態を、縦断面（注射液ＭＬの流れに沿った断面）で示した断面図である。ノズル４は、ホルダー用キャップ１３によってホルダー５ごと注射器本体２に取り付けられる前の段階で、ホルダー５に装着される。具体的には、注射器本体２への取り付け時に該注射器本体２側に位置するホルダー５の端部側から、該ホルダー５に挿入される。ノズル４は、円柱状の第一段部４２と、同じように円柱状の第二段部４１が、それぞれの中心軸が重なるように同軸状に配置される形状を有している。ここで、第一段部４２の直径は第二段部４１の直径より大きいため、第一段部４２の端面のうち第二段部４１が連結されている端面においては、該第二段部４１によって占められていない面４３が形成され、他方の第一段部４２の端面は、注射器本体２側に位置することとなり流路１１と空間的に連結された状態となる。

また、ノズル４の内部には、注射器本体２側からイニシエータ２０での火薬の燃焼によって加圧された注射液ＭＬが流れ込み、注射対象物に対して射出されるために注射液ＭＬの流れを整える流路が形成されている。具体的には、流路１１に面した導入口４４を有する第一流路４５と、注射対象物に対向する側に露出した注射液ＭＬの射出口４８を有する第二流路４７と、第一流路４５と第二流路４７とを結ぶ接続流路４６が、ノズル４の内部に形成されている。第一流路４５と第二流路４７は、横断面積が一定の筒状の流路であり、両流路の中心軸が重なるように同軸状に配置されている。なお、第一流路４５の内径は、第二流路４７の内径より大きい。したがって、第一流路４５と第二流路４７とを結ぶ接続流路４６は、注射液ＭＬの流れに沿って、すなわち導入口４４から射出口４７に向かう方向に沿って横断面積は減少していく。換言すると、比較的横断面積が大きい第一流路４５を流れている注射液ＭＬを比較的横断面積が小さい第二流路４７に導くために、注射液ＭＬの流れに沿って横断面積が減少していく接続流路４６が配置されている。

このように内部に注射液ＭＬを射出するための流路を有し、面４３を含む段状の側面を有するノズル４は、ホルダー５に挿入されたときに、図３Ａに示すように面４３がホルダー５側の面５４と接触し、そこに引っ掛かることで、該ホルダー５に装着された状態となる。そのため、ホルダー５にノズル４が装着される部位の近傍においては、ノズル４の第一段部４２が収容される空間５５を有するホルダー側第一段部５３と、ノズル４の第二段部４１が収容される空間５１を有するホルダー側第二段部５２が形成されている。したがって、ホルダー側第一段部５３側の収容空間５５の内径は、ホルダー側第二段部５２側の収容空間５１の内径より大きい。そして、ノズル４がホルダー５に装着された状態では、ノズル４の面４３がホルダー５の面５４と接触した状態となり、その状態において、ノズル４の射出口４７は、注射対象物に対して対向可能となるようにホルダー５の外部に露出された状態となる。なお、射出口４７とホルダー５の外側表面とは面一でもよく、また、注射対象物に対して行われる注射の目的に応じて射出口４７がホルダー５の外側表面より内側に収まるか、もしくはその逆であってもよい。

また、図３Ｂに示すノズル４およびホルダー５についても、図３Ａに示すものと同一の構成については同一の参照番号を付している。ここで、両構成の相違点は、装着時にノズル４とホルダー５との接触が行われる位置、すなわちノズル４側の面４３とホルダー５側の面５４の接触位置の、ホルダー４内に形成されている流路、特に接続流路４６に対する相対位置である。このように具体的な相違点を有する図３Ａに示す構成と図３Ｂに示す構成であるが、ともに本発明の技術的特徴を有する構成である。そこで、両構成に共通する当該技術的特徴について、図４Ａおよび図４Ｂに基づいて説明する。

図４Ａは、注射液ＭＬの射出時に本発明に係るノズル４が、火薬の燃焼により加圧された注射液ＭＬから受ける応力分布を有限要素解析するために、ノズル４に対応するように設定したモデルである。なお、図４Ａに示すモデルは、ノズル４の対称性を考慮して中心軸から半分の縦断面形状を示したものである。そして、図４Ａに示すモデルに基づいて応力分布を解析した結果を、分析の条件ごとに図４Ｂ（ａ）〜（ｆ）にそれぞれ示している。

先ず、図４Ａに示すノズル４のモデルにおいて、各パラメータは以下の通りである。
第一流路４５の直径： φ０．８ｍｍ
第二流路４７の直径： φ０．１ｍｍ
第二段部４１の半径Ｌ１： ０．９７５ｍｍ
第二流路４７の流路長さＬ２： １．０ｍｍ
（Ｌ２は、射出口４８から、第二流路４７と接続流路４６の接続部位までの注射液流れ方向に沿った長さとして規定される）
接続流路４６の流路長さＬ３： ３．５ｍｍ
（Ｌ３は、第二流路４７と接続流路４６の接続部位から、接続流路４６と第一流路４５の接続部位までの注射液流れ方向に沿った長さとして規定される）
第一段部４２の長さＬ４： ｒｍｍ（ｒは変数）
（Ｌ４は、注射液流れ方向に沿った第一段部４２の長さとして規定される）
第一段部４２の半径Ｌ５： １．５ｍｍ
以上より、ノズル４における面４３の幅は、Ｌ５−Ｌ１＝０．５２５ｍｍとなる。また、第一段部４２と第二段部４１の境界であって面４３の縁にあたる図４Ａ上の位置を角位置ＣＰとする。

ここで、ノズル４における応力分布の有限要素解析については、イニシエータ２０での燃焼による加圧を考慮した特定の加圧条件の下、第一段部４２の長さＬ４をｒ＝７、６．５、６、５、４、３と変化させた場合の６通り行った。すなわち、第一段部４２の長さＬ４以外のパラメータを固定し、ノズル４内の流路４５、４６、４７に関する条件を維持し
た状態で、第一段部４２による肉厚の部分（径方向において第一流路４５に占められていない部分。第二段部４１において第二流路４７、接続流路４６に占められていない部分の径方向の長さよりも、概ね長いため「肉厚」と称するが、第一段部４２の全てにおいて第二段部４１よりも肉厚であると限定する趣旨はない。）の長さを変化させたときに、ノズル４の内部にどのような応力分布が形成されるか解析を行い、その結果を図４Ｂに示す。なお、この加圧条件は、火薬の燃焼により加圧された注射液ＭＬがノズル４の流路内に流れ込んだときの、該注射液によって掛けられる圧力を想定している。

図４Ｂ（ａ）〜（ｆ）のそれぞれは、第一段部４２の長さＬ４をｒ＝７、６．５、６、５、４、３と変化させた場合の解析結果である。なお、図４Ｂにおいては、応力が０ＭＰａ〜８ＭＰａまでをＤ１のハッチング領域で示し、応力が８ＭＰａ〜１２ＭＰａまでをＤ２のハッチング領域で示し、応力が１２ＭＰａ〜１６ＭＰａまでをＤ３のハッチング領域で示し、応力が１６ＭＰａ〜２０ＭＰａまでをＤ４のハッチング領域で示している。なお、ハッチングが施されていない領域は、ノズル４内に形成された流路（第一流路４５、接続流路４６、第二流路４７）を示す。また、解析結果において、最大の応力が算出された部位を最大応力位置ＭＸとして示している。

ここで、図４Ｂに示す各ケースでの最大応力位置ＭＸでの算出応力と、角位置ＣＰでの算出応力を以下の表に示す。

上記表および図４Ｂから理解できるように、各ケースとも、最大応力位置ＭＸは接続流路４６上の内壁面上に位置し、そこでの応力は、概ね一定である。特筆すべきは、最大応力位置ＭＸから角位置ＣＰの間の領域での応力分布である。Ｌ４の値が小さくなるほど（たとえば、ｒ＝５、４、３の場合）、角位置ＣＰと接続流路４６との間に比較的高い応力の分布を見出すことができる。換言すれば、これらのケースでは、最大応力位置ＭＸ近傍のノズル内流路側から角位置ＣＰにわたって、比較的高い応力分布が形成されている。一方で、Ｌ４の値が高くなるほど（たとえば、ｒ＝６、６．５、７の場合）、Ｌ４の値が比較的低い上記のケースでは見られていた、最大応力位置ＭＸ近傍のノズル内流路側から角位置ＣＰにわたる比較的高い応力分布が解消している。

以上を踏まえ、本出願人は、接続流路４６上の最大応力位置ＭＸの近傍と、角位置ＣＰを形成する第一段部４２の長さＬ４との相関は、注射液の射出時にノズル４内に形成される応力分布に影響を与えることを見出した。接続流路４６は径の大きい第一流路４５から径の小さい第二流路４７へと流路径を絞る流路であり、また第二流路４７の一方の端部は射出口４８を有し、通常であれば大気圧に開放されていることから、第二流路４７と接続流路４６との接続部位より、接続流路側に戻った所定の位置において注射液による応力が最大となる最大応力位置ＭＸが形成され、その近傍も比較的高い応力が加わる位置となる。そのため、これらの高応力位置と角位置ＣＰとの距離が十分に確保されていないと、すなわち当該距離が短すぎると、接続流路４６上の最大応力位置ＭＸ近傍の位置から角位置ＣＰにわたって、高応力分布が形成されることになり、その結果、ノズル４が横断面方向
に破断したり、また横断面方向において変形し強度が低下した結果その一部が縦方向に変形したりするなど、ノズル４において不具合が生じる可能性が高くなると考えられる。

したがって、本出願人は、上記の接続流路４６上の高応力位置と角位置ＣＰとの距離が十分に確保されるように、角位置ＣＰが、最大応力位置ＭＸを含むその近傍位置から射出口４８側寄りとなるように、第一段部４２の長さＬ４を比較的長く設定することとした（たとえば、図４Ｂに示す（ａ）〜（ｃ）のケース）。この考えに基づいて本出願人により為された発明が、図３Ａおよび図３Ｂに開示された構成である。

ここで、図３Ａおよび図３Ｂにおいて、左側に示した直線は、導入口４４から射出口４８までの注射液の流れを模式化したものであり、その直線に対してノズル４の導入口４４、射出口４８、面４３（すなわち角位置ＣＰ）、最大応力位置ＭＸを投影した点を、それぞれＰ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４とする。そこで、図３Ａに示すノズル４およびホルダー５の構成においては、注射液の流れに沿ったときに、点Ｐ３が、点Ｐ４より点Ｐ２側に寄った位置であって、接続流路４６の途中に対応する位置に位置するように、第一段部４２の長さが設定されている（これにより、たとえば、図４Ｂ（ｃ）に示す状態が形成されている）。また、図３Ｂに示すノズル４およびホルダー５の構成においては、注射液の流れに沿ったときに、点Ｐ３が、点Ｐ４より点Ｐ２側に寄った位置であって、接続流路４６と第二流路４７との接続部位に対応する位置に位置するように、第一段部４２の長さが設定されている（これにより、たとえば、図４Ｂ（ａ）に示す状態が形成されている）。このように第一段部４２の長さが設定されることで、ノズル４の強度の観点から、ノズル４内の応力分布を適切に形成することができ、以てノズル４の変形や破損を回避することが可能となる。

なお、図３Ａおよび図３Ｂに示す構成では、第一段部４２および第二段部４１は円柱状の形状を有していたが、それに代えて角柱状の形状を有しても構わない。また、図３Ａおよび図３Ｂに示す構成においては、ノズル４の側面、すなわち第一段部４２の側面および第二段部４１の側面は、注射液の流れ方向に平行に延在しているが、これらの側面の延在方向を、注射液の流れに対して一定の角度をもって交わるような方向に設定することで、当該側面を傾斜面として形成してもよい。その場合、ノズル４を保持するホルダー５の収容空間５４、５５の内壁面も、ノズル４の側面に対応するように傾斜面として形成される。

上述までのように構成される注射器１は、イニシエータ２０による注射液ＭＬへの加圧を調整することで、目的とする注射対象物に対して好適な注射が実現可能である。本発明に係る注射器１の注射対象物は、たとえば、ヒトや家畜等の生体の皮膚構造体である。ヒトの皮膚は、皮膚表面側から深さ方向に向かって、表皮、真皮、皮下組織・筋肉組織と層状に構成され、更に表皮は角層、皮内と層状に区別することができる。皮膚構造体の各層は、その組織を構成する主な細胞等や組織の特徴も異なる。このようにヒトの皮膚構造は、概ね層状に形成されており、各層に主に含まれる細胞・組織等によって固有の解剖学的機能が発揮されている。このことは、皮膚に対して医学的治療等を施術する場合には、その治療目的に応じた皮膚構造体の場所（深さ）に治療のための成分を注射することが望ましいことを意味する。たとえば、皮内には樹状細胞が存在することから、ここにワクチン注射を行うことでより効果的な抗原抗体反応が期待できる。

また、真皮には、繊維芽細胞やコラーゲン細胞が存在することから、皮膚のシワを除去するためのタンパク質、酵素、ビタミン、アミノ酸、ミネラル、糖類、核酸、各種成長因子（上皮細胞や繊維芽細胞）等を真皮に注入すると、効果的な美容治療効果が期待される。また、毛髪再生治療においても、毛根が真皮に位置することから、毛髪再生治療のためには、毛乳頭細胞、表皮幹細胞等を自己培養し、それを頭皮に自家移植する幹細胞注入法
や、幹細胞から抽出された数種類の成長因子や栄養成分（たとえば、毛乳頭細胞、毛根幹細胞、表皮幹細胞、ＨＡＲＧカクテル、移植用毛髪等）を真皮近傍に注入することが好ましいといわれている。

また、本発明に係る注射器１によれば、上述した注射液を皮膚構造体に注射する場合以外にも、例えば、再生医療の分野において、注射対象となる細胞や足場組織・スキャフォールドに培養細胞、幹細胞等を播種することが可能となる。例えば、特開２００８−２０６４７７号公報に示すように、移植される部位及び再細胞化の目的に応じて当業者が適宜決定し得る細胞、例えば、内皮細胞、内皮前駆細胞、骨髄細胞、前骨芽細胞、軟骨細胞、繊維芽細胞、皮膚細胞、筋肉細胞、肝臓細胞、腎臓細胞、腸管細胞、幹細胞、その他再生医療の分野で考慮されるあらゆる細胞を、注射器１により注射することが可能である。

さらには、特表２００７−５２５１９２号公報に記載されているような、細胞や足場組織・スキャフォールド等へのＤＮＡ等の送達にも、本発明に係る注射器１を使用することができる。この場合、針を用いて送達する場合と比較して、本発明に係る注射器１を使用した方が、細胞や足場組織・スキャフォールド等自体への影響を抑制できるためより好ましいと言える。

さらには、各種遺伝子、癌抑制細胞、脂質エンベロープ等を直接目的とする組織に送達させたり、病原体に対する免疫を高めるために抗原遺伝子を投与したりする場合にも、本発明に係る注射器１は好適に使用される。その他、各種疾病治療の分野（特表２００８−５０８８８１号公報、特表２０１０−５０３６１６号公報等に記載の分野）、免疫医療分野（特表２００５−５２３６７９号公報等に記載の分野）等にも、当該注射器１は使用することができ、その使用可能な分野は意図的には限定されない。

図５Ａおよび図５Ｂに、本発明に係る注射器１に供されるノズル４およびホルダー５の第２の実施例に関する構成を示す。なお、ノズル４およびホルダー５において、上記第１の実施例と同一の構成要素については同一の参照番号を付して、その詳細な説明を省略する。図５Ａは、図３Ａと同様に、ノズル４がホルダー５に装着された状態を、縦断面（注射液ＭＬの流れに沿った断面）で示した断面図である。ここで、図５Ａに示す構成と図３Ａに示す構成の相違点は、ノズル４の面４３とホルダー５の面５４との接触部位近傍の構成と、第一段部４２の側面とホルダー側第一段部５３との間に側流路６０が形成されている点である。

詳細には、図５Ａおよび図５Ｂにおいて左側に示した直線は、図３Ａの場合と同じように、導入口４４から射出口４８までの注射液の流れを模式化したものであり、その直線に対してノズル４の導入口４４、射出口４８、面４３（すなわち角位置ＣＰ）、最大応力位置ＭＸ、第一流路４５と接続流路４６との接続部位を投影した点を、それぞれＰ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４、Ｐ５とする。そこで、図５Ａに示すノズル４およびホルダー５の構成においては、注射液の流れに沿ったときに、点Ｐ３が、点Ｐ５より点Ｐ２側に寄った位置に位置するように、第一段部４２の長さが設定されている。

さらに、点Ｐ３に対応するノズル４の面４３が、ホルダー５側の面５４と接触している部位において、注射液の漏れ出しを防ぐシール部６１が設けられている。それと同時に、第一段部４２と側面と、収容空間５５の内壁面との間に、上端が流路１１と接続し下端がシール部６１でシールされて画定される側流路６０が形成されている。この側流路６０には、火薬の燃焼により流路１１を流れてきた、加圧された注射液の一部が流れ込むように構成されるが、シール部６１によりその流れ込んだ注射液は外部に漏れ出すことは抑制される。そのため、射出口４８から注射液が射出される際には、注射液がノズル４内の流路
に流れ込むことで、上記実施例で示したように、ノズル４の内側から圧力がノズル本体に掛けられるとともに、側流路６０に流れ込んだ注射液によって、ノズル４の外側からも圧力がノズル本体に掛けられた状態となる。これにより、ノズル４の内外における圧力差を可及的に抑制することができる。

また、面４３と面５４との接触部位が、第一流路４５と接続流路４６との接続部位よりも射出口４８側にあることは、第一流路４５を流れてきた注射液の圧力が更に上昇していく位置でもある当該接続部位より、面４３と面５４との接触部位を下流側に配置することを意味する。そのため、側流路６０を流れる注射液を当該接続部位の近傍まで導くことが可能となる。すなわち、上述したノズル４の内外における圧力差を可及的に抑制する状態を、第一流路４５を流れてきた注射液の圧力が更に上昇していく位置でもある当該接続部位の近傍に形成することが可能となる。この結果、図５Ａに示す構成では、側流路６０に注射液が流れ込んでいない従来技術の場合と比べて、内外の圧力差によってノズル４を変形、破壊する圧力状態が形成されにくくなる。

なお、好ましくは、点Ｐ３が、実施例１で述べた最大応力位置ＭＸに対応する点Ｐ４よりも点Ｐ２側に位置するように、側流路６０の深さ、すなわち、ノズル４の第一段部４２の長さが設定される。このような構成によれば、ノズル４の内外からの圧力付与により、ノズル４を変形等させる応力分布の形成を効果的に阻止できる。

なお、シール部６１によるシール構成は、ガスケット、パッキン、Ｏリング等のシール機能をもつ部材を、ノズル４の面４３とホルダー５の面５４との間に設けることで形成してもよい。また、面４３と面５４との間に耐水性の接着剤を塗布し、硬化させることで形成してもよい。この場合、ノズル４が使い捨てタイプのノズルであることを考慮して、新たなノズルの装着に影響を与えにくい接着剤であることが好ましい。また、ノズル４の面４３側に環状の突部を設け、それに対応するホルダー５の面５４側に環状の凹部を設け、当該突部と当該凹部が係合することでシール部６１を形成するようにしてもよい。もちろん、環状の突部をホルダー５の面５４側に設け、環状の凹部をノズル４の面４３側に設けても構わない。また、ノズル４の面４３側に環状の突部を設ける構成において、当該突部をノズル４の装着時にホルダー５側の面５４で潰すことでシール部６１を形成するようにしてもよい。同様に、そのような潰れる突部をホルダー５の面５４側に設けても構わない。

また、シール部６１の配置については、図５Ｂに示すように、ノズル４の面４３とホルダー５の面５４との接触部位の近傍の位置、たとえば、側流路６０の下端側にあたる第一段部４２の側面上に配置してもよい。この場合、側流路６０の空間を確保するために、シール部６１として、ガスケット、パッキン、Ｏリング等の一般的なシール部材の利用は難しい。そこで、側流路６０の下端側に変形可能な突起部６２を設け、ノズル４をホルダー５に装着する際に、その突起部６２を変形させながらノズル４を挿入することで、シール部６１を形成してもよい。

図６に、本発明に係る注射器１に供されるノズル４およびホルダー５の第３の実施例に関する構成を示す。なお、ノズル４およびホルダー５において、上記第１の実施例と同一の構成要素については同一の参照番号を付して、その詳細な説明を省略する。図６は、図３Ａと同様に、ノズル４がホルダー５に装着された状態を、縦断面（注射液ＭＬの流れに沿った断面）で示した断面図である。ここで、図６に示す構成と図３Ａに示す構成の相違点は、ノズル４の面４３とホルダー５の面５４との接触部位近傍の構成と、第二段部４１の側面とホルダー側第二段部５２との間に充填部材６３が配置されている点である。

詳細には、図６において左側に示した直線は、図３Ａの場合と同じように、導入口４４から射出口４８までの注射液の流れを模式化したものであり、その直線に対してノズル４の導入口４４、射出口４８、面４３（すなわち角位置ＣＰ）、最大応力位置ＭＸ、第一流路４５と接続流路４６との接続部位を投影した点を、それぞれＰ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４、Ｐ５とする。そこで、図６に示すノズル４およびホルダー５の構成おいては、注射液の流れに沿ったときに、点Ｐ３が、点Ｐ５より点Ｐ１側に寄った位置に位置するように、第一段部４２の長さが設定されている。

さらに、図６に示す構成において、ノズル４の第二段部４１の側面と、ホルダー５の収容空間５１の内壁面との間の一部又は全部を閉塞するように充填部材６３が配置されている。そして、面４３と面５４の接触部位が、上記のとおり第一流路４５と接続流路４６との接続部位より上流側（導入口４４側）に配置されているため、充填部材６３が、ノズル４の内部において流路径が減少することによって注射液から受ける圧力が増加し得る接続流路４６の近傍の第二段部４１の側面を、外部から支持する構成となる。そのため、注射液からの圧力によるノズル４の変形代を充填部材６３で塞ぐことになるため、注射液の射出時にノズル４が変形、破壊するのを回避することが可能となる。

なお、好ましくは、充填部材６３が、実施例１で述べた最大応力位置ＭＸ近傍の部位に対応する第二段部の側面上の部位に接触するように配置される。このような構成によれば、ノズル４を充填部材６３によって効果的に支持することが可能となる。もちろん、第二段部４１の側面と収容空間５１の内壁面との間の空間の全てを、充填部材６３で塞ぐようにしても構わない。

また、充填部材６３は、ノズル４とホルダー５とを接着させる接着剤が硬化することで形成されてもよい。この場合、ノズル４が使い捨てタイプのノズルであることを考慮して、新たなノズルの装着に影響を与えにくい接着剤であることが好ましい。

１・・・・注射器
２・・・・注射器本体
４・・・・ノズル
５・・・・ホルダー
６・・・・ピストン
７、８・・・・封止部材
９・・・・燃焼室
１０・・・・凹部
１１・・・・流路
２０・・・・イニシエータ
２２・・・・点火薬
３０・・・・ガス発生剤
４１・・・・第一段部
４２・・・・第二段部
４３・・・・面
４４・・・・導入口
４５・・・・第一流路
４６・・・・接続流路
４７・・・・第二流路
４８・・・・射出口
５１・・・・収容空間
５２・・・・ホルダー側第一段部
５３・・・・ホルダー側第二段部
５４・・・・面
５５・・・・収容空間
６０・・・・側流路
６１・・・・シール部
６２・・・・突起部
６３・・・・充填部材

Claims (14)

1. 注射針を介することなく、加圧された注射目的物質を生体の注射対象領域に注射する無針注射器の、該注射対象領域への射出口を形成し、該無針注射器側の保持部材に対して着脱可能に構成される樹脂製のノズルであって、
   前記保持部材に着脱可能な形状の側面を有するノズル本体と、
   前記ノズル本体の内部に設けられた流路であって、端部に位置する導入口を経て前記無針注射器側から前記加圧された注射目的物質が流れ込む第一流路と、
   前記ノズル本体の内部に設けられた流路であって、前記第一流路より流路径が小さく、前記射出口を前記端部とは異なる端部に含む第二流路と、
   前記ノズル本体の内部に設けられた流路であって、前記第一流路と前記第二流路とを接続し、前記加圧された注射目的物質の流れに沿って流路の径が減少する接続流路と、を備え、
   前記第一流路と前記第二流路は、それぞれの横断面積が一定の筒状の流路であり、両流路の中心軸が重なるように同軸状に配置され、
   前記ノズル本体は、
   第一の所定直径又は第一の所定幅を有する円柱状の第一段部と、
   前記第一段部の第一所定直径又は第一所定幅より小さい、第二の所定直径又は第二の所定幅を有する第二段部であって、該第一段部の一方の端面側に接続された円柱状の第二段部と、
   前記射出口が前記注射対象領域に露出して対向するように、前記ノズル本体を前記保持部材に対して接触する接触部であって、前記ノズル本体の側面からつながり、且つ前記加圧された注射目的物質の流れ方向に交わる所定方向に延在する平面形状又は曲面形状の接触部と、を有し、
   前記第一段部と前記第二段部は、それぞれの中心軸が重なるように同軸状に配置され、
   前記導入口は、前記第一段部の他方の端面側に形成され、
   前記射出口は、前記第二段部の端面のうち前記第一段部が接続されていない端面側に形成され、
   前記接触部は、前記加圧された注射目的物質の流れ方向において、前記接続流路と前記第二流路との接続部位の近傍の該接続流路上の所定位置より前記射出口側の何れかの位置に位置する、
   無針注射器用ノズル。
2. 前記接触部は、前記加圧された注射目的物質の流れ方向において前記接続部位と前記射出口との間に位置する、請求項１に記載の無針注射器用ノズル。
3. 前記接触部は、前記第一段部の前記一方の端面において前記第二段部に占められていない面によって形成される、
   請求項１又は請求項２に記載の無針注射器用ノズル。
4. 請求項１から請求項３の何れか一項に記載の無針注射器用ノズルと、
   前記注射目的物質を収容した収容部と、
   前記収容部に収容された前記注射目的物質に対して加圧し、外部へ排出させる加圧部と、を備える、
   無針注射器。
5. 注射針を介することなく、注射目的物質を生体の注射対象領域に注射する無針注射器であって、
   前記注射目的物質を収容した収容部と、
   前記収容部に収容された前記注射目的物質に対して加圧し、外部へ排出させる加圧部と、
   前記加圧部によって加圧された注射目的物質の前記注射対象領域への射出口を形成し、前記無針注射器側の保持部材に対して脱着可能に構成される樹脂製のノズルと、
   を備え、
   前記ノズルは、
   ノズル本体と、
   前記ノズル本体の内部に設けられた流路であって、端部に位置する導入口を経て前記無針注射器側から前記加圧された注射目的物質が流れ込む第一流路と、
   前記ノズル本体の内部に設けられた流路であって、前記第一流路より流路径が小さく、前記射出口を前記端部とは異なる端部に含む第二流路と、
   前記ノズル本体の内部に設けられた流路であって、前記第一流路と前記第二流路とを接続し、前記加圧された注射目的物質の流れに沿って流路の径が減少する接続流路と、
   前記射出口が前記注射対象領域に露出して対向するように、前記ノズル本体を前記保持部材に対して接触する接触部であって、前記ノズル本体の側面からつながり、且つ前記加圧された注射目的物質の流れ方向に交わる所定方向に延在する平面形状又は曲面形状の接触部と、
   を有し、
   前記接触部は、前記加圧された注射目的物質の流れ方向において、前記接続流路と前記第一流路との接続部位より前記射出口側の何れかの位置に位置し、
   前記ノズルが前記接触部を介して前記保持部材に接触した状態で、前記ノズル本体の側面のうち前記導入口が位置する該ノズル本体の端面側から前記接触部による接触位置までの範囲にある側面と、該保持部材との間に、前記加圧された注射目的物質が流れ込む側流路が形成され、
   前記加圧部による注射目的物質の加圧が行われ前記射出口から該注射目的物質が射出される際に、該注射目的物質は、前記第一流路、前記接続流路、前記第二流路とともに、前記側流路にも流れ込む、
   無針注射器。
6. 前記ノズル本体は、前記保持部材の一端側から挿入されて前記射出口が該保持部材の他端側に露出する構成であって、
   前記ノズル本体の側面は、前記保持部材への挿入方向に平行に延在し、又は該保持部材への挿入方向に対して交わる方向に傾斜して延在する、
   請求項５に記載の無針注射器。
7. 前記ノズル本体は、第一の所定直径又は第一の所定幅を有する筒形状の第一段部と、前記第一段部の第一所定直径又は第一所定幅より小さい、第二の所定直径又は第二の所定幅を有する第二段部であって、該第一段部の一方の端面側に接続された第二段部と、を有し、
   前記接触部は、前記第一段部の前記一方の端面において前記第二段部に占められていない面によって形成され、
   前記導入口は、前記第一段部の他方の端面側に形成され、
   前記射出口は、前記第二段部の端面のうち前記第一段部が接続されていない端面側に形成されている、
   請求項５に記載の無針注射器。
8. 前記接触部は、前記側流路に流れ込んだ前記加圧された保持部材が前記射出口側に流れ出ることを防ぐシール部を有する、
   請求項５から請求項７の何れか一項に記載の無針注射器。
9. 前記ノズル本体の側面上の、前記接触部による接触位置近傍の所定部位に、前記側流路に流れ込んだ前記加圧された保持部材が前記射出口側に流れ出ることを防ぐシール部が設けられた、
   請求項５から請求項７の何れか一項に記載の無針注射器。
10. 前記接触部による接触位置近傍の所定部位には、変形可能な突起部が設けられ、
    前記ノズルが前記保持部材に装着されるときに前記突起部が該保持部材との接触により変形することで前記シール部が形成される、
    請求項９に記載の無針注射器。
11. 注射針を介することなく、注射目的物質を生体の注射対象領域に注射する無針注射器であって、
    前記注射目的物質を収容した収容部と、
    前記収容部に収容された前記注射目的物質に対して加圧し、外部へ排出させる加圧部と、
    前記加圧部によって加圧された注射目的物質の前記注射対象領域への射出口を形成し、前記無針注射器側の保持部材に対して脱着可能に構成される樹脂製のノズルと、
    を備え、
    前記ノズルは、
    ノズル本体と、
    前記ノズル本体の内部に設けられた流路であって、端部に位置する導入口を経て前記無針注射器側から前記加圧された注射目的物質が流れ込む第一流路と、
    前記ノズル本体の内部に設けられた流路であって、前記第一流路より流路径が小さく、前記射出口を前記端部とは異なる端部に含む第二流路と、
    前記ノズル本体の内部に設けられた流路であって、前記第一流路と前記第二流路とを接続し、前記加圧された注射目的物質の流れに沿って流路の径が減少する接続流路と、
    前記射出口が前記注射対象領域に露出して対向するように前記ノズル本体を前記保持部材に対して接触する接触部であって、前記ノズル本体の側面からつながり、且つ前記加圧された注射目的物質の流れ方向に交わる所定方向に延在する平面形状又は曲面形状の接触部と、
    を有し、
    前記接触部は、前記加圧された注射目的物質の流れ方向において、前記接続流路と前記第一流路との接続部位より前記導入口側の何れかの位置に位置し、
    前記ノズルが前記接触部を介して前記保持部材に接触した状態で、前記ノズル本体の側面のうち該接触部による接触位置から前記射出口側の端部までの範囲にある側面と、該保持部材との間の空間の少なくとも一部を充填する充填部材が設けられる、
    無針注射器。
12. 前記ノズル本体は、前記保持部材の一端側から挿入されて前記射出口が該保持部材の他端側に露出する構成であって、
    前記ノズル本体の側面は、前記保持部材への挿入方向に平行に延在し、又は該保持部材への挿入方向に対して交わる方向に傾斜して延在する、
    請求項１１に記載の無針注射器。
13. 前記ノズル本体は、第一の所定直径又は第一の所定幅を有する筒形状の第一段部と、前記第一段部の第一所定直径又は第一所定幅より小さい、第二の所定直径又は第二の所定幅を有する第二段部であって、該第一段部の一方の端面側に接続された第二段部と、を有し、
    前記接触部は、前記第一段部の前記一方の端面において前記第二段部に占められていない面によって形成され、
    前記導入口は、前記第一段部の他方の端面側に形成され、
    前記射出口は、前記第二段部の端面のうち前記第一段部が接続されていない端面側に形成されている、
    請求項１１に記載の無針注射器。
14. 前記充填部材は、前記ノズル本体と前記保持部材とを接着する接着剤が硬化することで形成される、
    請求項１１から請求項１３の何れか一項に記載の無針注射器。

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