JP4722849B2 - Drug injection device that identifies tissue using pressure sensing - Google Patents

Description

Translated fromJapanese

本発明は、一般に薬物投与の改良に関するものであり、特に皮下注射／吸引のためのシステムに関するものである。さらに詳しくは、本発明は圧力測定に基づく特定の組織（あるいは軟組織密度型）の同定を行う方法および装置を提供するものである。  The present invention relates generally to improved drug administration, and more particularly to a system for subcutaneous injection / aspiration. More specifically, the present invention provides a method and apparatus for identifying a specific tissue (or soft tissue density type) based on pressure measurements.

患者に対し処方済み薬剤を投与すなわち送出するのに用いられる注入ポンプ装置とシステムは、医療技術分野において比較的よく知られている。文献中では、処方済薬剤の投与とは、注入管および関連するカテーテルなどを通じて薬剤を静脈内注射する患者への投与方法として説明されている。これらの装置は、注入ライン閉塞の決定に関して多年にわたって改良が行われてきている。ラインが閉塞すると、シリンジ内の圧力が上昇する。先行技術の装置は、所定の閾値を確認するよう開発されており、また患者の安全を保障するために圧力をモニターして閉塞圧力の範囲を選択する手段を決定するよう開発されている。米国特許第５，２９５，９６７、４，７３１，０５８、および５，０８０，６５３号では、静脈内薬物投与に適した装置、さらに詳しくは、注入中の閉塞をモニターするのに適した（シリンジポンプなどを備えた）装置を開示している。しかしこれらの装置は、皮下注射針を通じて皮下に薬剤を送出する手段を提供していない。  Infusion pump devices and systems used to administer or deliver a prescription drug to a patient are relatively well known in the medical arts. In the literature, administration of a prescription drug is described as a method of administration to a patient who injects the drug intravenously, such as through an infusion tube and associated catheter. These devices have been improved over the years with respect to determining the infusion line blockage. When the line is blocked, the pressure in the syringe increases. Prior art devices have been developed to ascertain a predetermined threshold and have been developed to determine means for monitoring pressure and selecting a range of occlusion pressures to ensure patient safety. In US Pat. Nos. 5,295,967, 4,731,058, and 5,080,653, devices suitable for intravenous drug administration, and more particularly suitable for monitoring occlusion during infusion (syringe) An apparatus (including a pump or the like) is disclosed. However, these devices do not provide a means for delivering the drug subcutaneously through a hypodermic needle.

組織構造体内に薬剤を投与するために、中空針を組織内に正確に位置決めすることは、医学、歯学の両分野での長年の課題であった。中空針を特定の組織（即ち軟組織）や器官に正確に刺せなければ、目的の治療が果たせない場合もある。病変した組織型（新組織形成、腫瘍、嚢胞など）を検出することは、体内のこれら局所的病変を治療するのに、治療薬の注入と同様、これら組織の吸引という点できわめて重大なことである。したがって、これまでは解剖学上特異な場所の検出には、イオン照射、超音波、ＭＲＩ、電気的刺激装置、その他、医師が組織内に注射針を刺す正確な位置決めの一助として採用される副次的技術を要する侵襲的診断装置などが用いられてきた。  Accurate positioning of the hollow needle within the tissue to administer the drug within the tissue structure has been a long-standing challenge in both the medical and dental fields. If the hollow needle cannot be accurately inserted into a specific tissue (that is, soft tissue) or organ, the target treatment may not be achieved. Detecting the affected tissue type (new tissue formation, tumors, cysts, etc.) is crucial in treating these local lesions in the body in terms of aspiration of these tissues, as well as injecting therapeutic agents It is. So far, anatomical peculiar places have been detected by ion irradiation, ultrasound, MRI, electrical stimulators, and other secondary aids used by doctors to accurately position needles in tissue. Invasive diagnostic devices that require the following techniques have been used.

疼痛、組織損傷、および術後合併障害は、既存の皮下薬物投与注射装置を使用した際の副作用として長い間黙認されてきた。このことは、歯科文献にも医学文献にも詳しく報告されている。疼痛と組織損傷は、組織間隙内に薬剤を投与中に発生する過剰な圧力に関して、流量調節制御されていないことの直接の結果である。患者の自覚的な疼痛反応は、薬物の投与中に、特定の流量で最小限となることが立証されている。また、特定の種類の組織に対し特定の（それ自体閉塞されず過剰な）圧力が加わると、損傷の原因となることが科学的に立証されている。  Pain, tissue damage, and postoperative complications have long been acknowledged as side effects when using existing subcutaneous drug delivery injection devices. This has been reported in detail in both the dental and medical literature. Pain and tissue damage are a direct result of the lack of controlled flow with respect to the excessive pressure generated during administration of the drug within the tissue gap. It has been demonstrated that a patient's subjective pain response is minimized at a particular flow rate during drug administration. Also, it has been scientifically proven that certain pressures on certain types of tissue can cause damage when applied (excessive, not occluded themselves).

しかしながら、本発明は、ある特定の出口圧力と関連する特定の流量範囲で流体（薬剤）を投与すれば、患者に感じられる疼痛は最小限に抑えられることを発見した。さらに、この処方による低い圧力および流体流量の範囲で薬が投与されると、組織の損傷も最小限に抑えられる。  However, the present invention has discovered that administering fluid (drug) at a specific flow range associated with a specific outlet pressure minimizes the pain felt to the patient. In addition, tissue damage is minimized when drugs are administered at a range of low pressures and fluid flow rates with this formulation.

またこの装置は、流体移動に伴う同様の副作用を避けるために、流量と圧力を調節した状態で吸引できることが必要である。スピネロの米国特許第５，１８０，３７１号には、参照資料として記載のように、皮下注射針を通って注入される薬物の流量を設定することのできる発明を提示している。しかしこの発明は、薬物投与中の圧力を測定し、検出し、またモニターする手段を開示していない。  Also, this device needs to be able to aspirate with the flow rate and pressure adjusted to avoid similar side effects associated with fluid movement. Spinero U.S. Pat. No. 5,180,371 presents an invention in which the flow rate of a drug injected through a hypodermic needle can be set, as described in reference material. However, this invention does not disclose a means for measuring, detecting and monitoring the pressure during drug administration.

スピネロの米国特許６，１１３，５７４には、ＰＤＬ注射中、注射針からの液体が正しい位置に注射されているか、あるいは患者の口やその他の場所に漏れていないかを圧力感知スイッチを用いて測定する注射装置が開示されている。しかしこの特許は、注射されている組織を同定するという問題に触れていない。  Spinero, US Pat. No. 6,113,574, uses a pressure sensitive switch to determine whether liquid from a needle is being injected into the correct position or leaking into a patient's mouth or other location during PDL injection. An injection device for measuring is disclosed. However, this patent does not address the problem of identifying the tissue being injected.

１９８０年代の初めに、数人の研究者（たとえばルードの「下歯槽注射により生じる圧力」（Ｂｒｉｔｉｓｈ Ｄｅｎｔａｌ Ｊ．１４４：２８０−２８２、１９７８）、ウォルトンとアボットの「歯根膜靱帯注射；臨床的評価」（ＪＡＤＡ，１９８１年１０月）、スミスとウォルトンの「歯根膜靱帯注射；注射溶液の分布」（Ｏｒａｌ Ｓｕｒｇ ５５：２３２−２３８、１９８３））によると、注射流体による圧力は、組織損傷と疼痛反応を防ぐのに重要であることが明確に立証され、また結論付けられている。変動性、異なる種類のコラ−ゲン、および結合組織密度によって、組織のコンプライアンスと膨張性も異なってくる。これらのばらつきは、被験者間でまた各被験者内で認められる。ルードは１９７８年に、その論文で次のように述べている。「注射と圧力上昇の関係は、少量の場合は明らかに認められるが、２．０ｍｌ注入したときには失われた。高い圧力もいくつか記録されたが、予想以上に低いものもあった。多くの記録計の記録によると、組織崩壊を示すパタ−ンが認められた。注射量と組織間隙の推定容積が同じであったので、上記のように圧力が低かったのは翼突下顎骨の間隙内にもはや流体が含まれていなかったためとも考えられる」。したがって、流量は間質注射中の圧力とは直接関連していないと考えられる。  In the early 1980's several investigators (eg Ludo's “pressure generated by inferior alveolar injection” (British Dental J. 144: 280-282, 1978), Walton and Abbott's “periodontal ligament injection; clinical evaluation (JADA, October 1981), Smith and Walton, “Periodontal Ligament Injection; Distribution of Injection Solution” (Oral Surg 55: 232-238, 1983)) It is clearly established and concluded that it is important to prevent reactions. Variability, different types of collagen, and connective tissue density also lead to differences in tissue compliance and swellability. These variations are observed between subjects and within each subject. Ludo stated in his paper in 1978: “The relationship between injection and pressure increase was clearly seen in small doses but was lost when injecting 2.0 ml. Some high pressures were recorded, but some were lower than expected. According to the records of the recorder, a pattern indicating tissue collapse was observed.As the injection volume and the estimated volume of the tissue gap were the same, the pressure was low as described above. It is also thought that the fluid was no longer contained in the inside. " Therefore, the flow rate may not be directly related to the pressure during interstitial injection.

スミスとウォルトンは、上記の論文の中で、手動による圧力を較正するための技術を用いて実施した組織学的動物実験（イヌ）について報告し、次のような結論を導いている。「注射した量と針の位置は、溶液分布と常に関連しているわけではなかった。中程度から強度の逆圧状態で注射すると、染料はより深くまたより広範囲に貫入した」。この論文でも、圧力が組織内での溶液分布の重要な変数であり、体積は発生する圧力と必ずしも関連していないことを確証している。  Smith and Walton reported on a histological animal experiment (dog) conducted in the above paper using a technique to calibrate manual pressure, leading to the following conclusions: “The amount injected and the position of the needle were not always related to the solution distribution. The dye penetrated deeper and more extensively when injected at moderate to high back pressure.” This paper also confirms that pressure is an important variable of solution distribution within the tissue and that volume is not necessarily related to the pressure generated.

パシュレー、ネルソンおよびパシュレーは、「歯科注射により生じる圧力」（Ｊ Ｄｅｎｔ Ｒｅｓ １９８１）で圧力トランスデューサとモータ駆動式の従来型シリンジによる固定流量を用いて、組織ごとに組織コンプライアンスが異なることを立証した。間質圧の変動性は、固定流量の場合でも統計的にまた臨床的に有意であった。したがって、彼らは測定した流量を用いて大きいばらつきのある圧力を発生させたと結論付けることができる。  Pashley, Nelson, and Pashley have demonstrated that tissue compliance varies from tissue to tissue using a fixed flow rate with a pressure transducer and a motor-driven conventional syringe in "Pressure Generated by Dental Injection" (J Dent Res 1981). Interstitial pressure variability was statistically and clinically significant even at fixed flow rates. Therefore, they can conclude that they used the measured flow rate to generate a highly variable pressure.

ペルトとデジューはその論文「イヌの歯根膜靱帯注射中に生じる力の影響」Ｏｒａｌ Ｓｕｒｇ．Ｏｒａｌ Ｍｅｄ，Ｏｒａｌ Ｐａｔｈｏｌ．１９９２）で小型の力のトランスデューサに接続したシリンジをどのようにして用いたか、また多くの破骨細胞とシリンジプランジャに加えた力との間の正の相関をどのように見出したかを報告している。これはＰＤＬ（歯根膜結紮）間隙内で発生した圧力が破骨細胞活性を促進させることを示している。この実験でも、圧力は組織損傷の重要な要因であって抵抗に左右されるが、組織内での溶液の流量とは無関係であることを示している。  Pelto and Dedeux in their paper “Effects of Forces Generated During Dog Periodontal Ligament Injection” Oral Surg. Oral Med, Oral Pathol. 1992) reported how a syringe connected to a small force transducer was used, and how a positive correlation between many osteoclasts and the force applied to the syringe plunger was found. Yes. This indicates that the pressure generated in the PDL (periodontal ligation) gap promotes osteoclast activity. This experiment also shows that pressure is an important factor in tissue damage and depends on resistance, but is independent of the solution flow rate in the tissue.

シリンジ内の圧力を測定するために圧力トランスデューサを用いる先行技術は既に知られている（たとえば米国特許第５，２９５，９６７を参照）。これらの装置の主要な欠点は、装置全体の抵抗や出口圧力に対する抵抗の変化の影響を解消するために流体の流量および／または圧力を調節できないことである（出口圧力とは、患者の体内に配置された針の先端のすぐ下流での流体圧力である）。さらに先行技術では、この出口圧力を測定する手段を全く提供していない。  Prior art using pressure transducers to measure pressure in a syringe is already known (see, eg, US Pat. No. 5,295,967). A major drawback of these devices is that the flow rate and / or pressure of the fluid cannot be adjusted to eliminate the effects of changes in resistance on the overall device resistance and outlet pressure. Fluid pressure just downstream of the tip of the deployed needle). Furthermore, the prior art does not provide any means for measuring this outlet pressure.

本出願の親出願および参考資料として記載のように、米国特許第６，２００，２１８号は、カートリッジホルダー上のカートリッジから治療液を送出する駆動機構、送出管、注射針付ハンドルを有する自動注射装置を開示している。駆動機構はモータと、モータによって駆動機構に加えられる力を測定するモータ出力部のセンサにつながっている。この力は次に、注射中に生じる力、すなわち内部圧力などの内部特性を決定するのに用いられる。さらにこの特性は、駆動機構に関連指示を出すマイクロプロセッサ、すなわち制御装置による制御パラメータとして用いられる。特に有利な実施態様では、この特性は装置により流体が伸長送出管を通って射出される出口圧力の計算に用いられる。電気モータは患者が疼痛で苦しんだり組織が損傷されたりしないように、出口圧力を規定値に保持するよう運転される。  As described in the parent application and reference of this application, US Pat. No. 6,200,218 describes an automatic injection having a drive mechanism for delivering therapeutic fluid from a cartridge on a cartridge holder, a delivery tube, and a handle with a needle. An apparatus is disclosed. The drive mechanism is connected to a motor and a sensor of a motor output unit that measures a force applied to the drive mechanism by the motor. This force is then used to determine the force that occurs during the injection, i.e. internal properties such as internal pressure. Further, this characteristic is used as a control parameter by a microprocessor, that is, a control device, which issues a related instruction to the drive mechanism. In a particularly advantageous embodiment, this characteristic is used to calculate the outlet pressure at which fluid is ejected by the device through the extension delivery tube. The electric motor is operated to maintain the outlet pressure at a specified value so that the patient does not suffer from pain or damage to the tissue.

本発明は、医師が診断および治療装置として同時に利用できる、方法と装置を提供する。本装置は、組織の生来の組織密度あるいは該組織中の流体抵抗を利用して、特定組織中に注射針を刺す際の正確な位置決めをしている。それぞれの組織には、組織の型がわかる測定可能な圧力としての固有の圧力密度特性がある。組織の密度あるいは抵抗値は、注入中の圧力抵抗を検知できるコンピュータ制御薬剤投与装置からの注入流体の圧力／力を用いて測定される。圧力抵抗測定値は、連続的な画面信号および音声信号に変換される。測定値はさらに医師に提示され、医師は注射が正しい組織になされているかを判定または確認できる。また、測定値は後日の臨床イベントの再検討や証拠書類としても記録される。過剰圧力および／または過剰流量がこのプロセス中で生じないように、流量の制御とともに圧力の上限もあらかじめ定めることができる。  The present invention provides a method and apparatus that can be used simultaneously by a physician as a diagnostic and therapeutic device. This device uses the natural tissue density of the tissue or the fluid resistance in the tissue to accurately position the needle when the needle is inserted into a specific tissue. Each tissue has an inherent pressure density characteristic as a measurable pressure that identifies the type of tissue. Tissue density or resistance is measured using the pressure / force of the infusion fluid from a computer controlled drug delivery device that can sense the pressure resistance during the infusion. Pressure resistance measurements are converted to continuous screen and audio signals. The measured value is further presented to the physician, who can determine or confirm that the injection has been made to the correct tissue. The measurements are also recorded as a review of clinical events at a later date and as evidence. An upper pressure limit can be predetermined along with the flow control so that no overpressure and / or no overflow occurs during the process.

本出願ではまた、自動注射装置内の力や圧力を決定する代替手段を提供している。ある実施態様では、モータに使われる電気エネルギーすなわち電力は、力を示すパラメータとして使用されている。別の実施態様では、流体投与装置の各種要素の寸法の変化がパラメータとして使用されている。この寸法の変化はさらに内部の力／圧力を示す信号に変換される。たとえば、内部の力や圧力の増加に呼応して寸法の変化を示す要素には、カートリッジあるいは貯槽ホルダー（翼部を含む）、カートリッジからハンドピースに薬剤を移送する送出管、注射針接続部および／またはその要素などがある。この寸法の変化を判断するセンサは、たとえば、光学センサである。
The application also provides an alternative means of determining the force and pressure within the automatic injection device. In one embodiment, the electrical energy or power used by the motor is used as a parameter indicating force. In another embodiment, changes in the dimensions of the various elements of the fluid delivery device are used as parameters. This dimensional change is further converted into a signal indicative of the internal force / pressure. For example, elements that show a change in size in response to an increase in internal force or pressure include a cartridge or reservoir holder (including wings), a delivery tube for transferring medication from the cartridge to the handpiece, a needle connection, and And / or its elements. The sensor that determines the change in dimension is, for example, an optical sensor.

第三の方法は、モータハウジングおよび／または駆動部の支持部材にかかる圧力または歪みを決定することである。この測定には、標準の電子歪みゲージが使われる。  A third method is to determine the pressure or strain on the motor housing and / or the drive support member. A standard electronic strain gauge is used for this measurement.

簡単に説明すると、患者の体内に液体を投与する本発明によるシステムは、機械組立品と電子制御部とを含んでいる。機械組立品は、駆動機構と、シリンジや薬品筒などの流体貯蔵装置からなる使捨て部分と、前記流体貯蔵装置に接続された送出管を含み、対象組織に挿入するよう構成された針を端部に備えた流体送出部とで構成されている。駆動機構は、内部にモータを備えたハウジングと、ハウジング上に流体貯蔵装置を取付けるための取付け部とを含んでいる。流体貯蔵装置は、往復運動するプランジャを含んでいる。カップリングは、前記モータでプランジャを動かすのに用いられる。薬品筒を流体貯蔵装置に用いるときには、同じ取付け部で薬品筒を固定するアダプタも提供されている。この取付け部は、さまざまな大きさのシリンジや薬品筒を固定できるよう構成され製作される。  Briefly described, a system according to the present invention for dispensing a liquid into a patient's body includes a mechanical assembly and an electronic control. The mechanical assembly includes a drive mechanism, a disposable part composed of a fluid storage device such as a syringe or a drug cylinder, and a delivery tube connected to the fluid storage device, and ends a needle configured to be inserted into a target tissue. And a fluid delivery part provided in the part. The drive mechanism includes a housing having a motor therein and a mounting portion for mounting the fluid storage device on the housing. The fluid storage device includes a reciprocating plunger. Coupling is used to move the plunger with the motor. When a chemical cylinder is used for a fluid storage device, an adapter for fixing the chemical cylinder at the same mounting portion is also provided. The mounting portion is constructed and manufactured so that various sizes of syringes and chemical cylinders can be fixed.

モータが発生させ流体貯蔵装置内のプランジャによって加えられる力または圧力を感知するのにトランスデューサが用いられることである。本発明の一側面に、トランスデューサが薬品筒アダプタと装置の残りのハウジング部の間の力を測定するということがある。また本発明のもう一つの側面は、トランスデューサが装置の要素の寸法変化を感知する寸法感知装置を持っていることである。前記変化は装置内の薬剤にかかる力または圧力、および出口圧力を示している。たとえば、送出管の寸法の変化は、この力または圧力の徴候として使用される。別の実施態様では、送出管の圧力は外部から測定され出口圧力を決定する手段として使用される。  A transducer is used to sense the force or pressure generated by the motor and applied by the plunger in the fluid reservoir. One aspect of the present invention is that the transducer measures the force between the drug tube adapter and the remaining housing portion of the device. Another aspect of the present invention is that the transducer has a dimension sensing device that senses dimensional changes in the elements of the device. The change is indicative of the force or pressure on the drug in the device and the outlet pressure. For example, changes in the dimensions of the delivery tube are used as an indication of this force or pressure. In another embodiment, the delivery tube pressure is measured externally and used as a means to determine the outlet pressure.

モータと、モータと接続されているカップリングと、下記に述べる電子制御部が、保護のために少なくとも部分的にハウジング内に配置される。
さまざまな作動パラメータを計算し、検索し、また臨床医から受け取っている間に、流体貯蔵装置が充填されセットアッププロセスが開始される。また臨床医は、流体流量とピーク出口圧力と、送出する流体の総量を指定する。次に臨床医はペダルなど空気圧で動く制御装置を使って流体を送出し始める。あるいは臨床医は、電子的に、または音声出力によって指示を開始することもできる。送出中、トランスデューサからの出力は、現在の出口流体圧力を計算するのに用いられる。出口圧力が一定の閾値に近づくと、流体流量は出口圧力が過剰にならないよう自動的に低下し、これによって患者が過度の疼痛を感じず、また組織が損傷しないようにする。吸引、パージ、または空気を利用した充填や、空気を利用しない充填など、いくつかの選択的特徴も提供される。A motor, a coupling connected to the motor, and an electronic control described below are at least partially disposed within the housing for protection.
While the various operating parameters are calculated, retrieved, and received from the clinician, the fluid reservoir is filled and the setup process is initiated. The clinician also specifies the fluid flow rate, peak outlet pressure, and total amount of fluid to be delivered. The clinician then begins to deliver fluid using a pneumatically controlled device such as a pedal. Alternatively, the clinician can initiate instructions electronically or by voice output. During delivery, the output from the transducer is used to calculate the current outlet fluid pressure. As the outlet pressure approaches a certain threshold, the fluid flow rate automatically decreases so that the outlet pressure does not become excessive, thereby preventing the patient from feeling excessive pain and damaging the tissue. Several optional features are also provided, such as suction, purge, or filling with air, or filling without air.

あるいは、この装置は生検モードで操作することもでき、この場合、入口圧力と流出または吸引した流体流量が関連制御パラメータとなる。
このプロセス中、臨床医は実行中のプロセスについて、現在の流量、射出または吸引した総体積、出口または入口圧力、およびその他のパラメータを含めた現在の情報を表示または音声で常に得ることができる。スレーブマイクロプロセッサは、マスターマイクロプロセッサから指示を受取り、モータを作動させるのに必要な駆動信号を生成する。Alternatively, the device can be operated in a biopsy mode, where inlet pressure and outflow or aspirated fluid flow are the relevant control parameters.
During this process, the clinician can always get or present current information about the running process, including current flow rate, total volume injected or aspirated, outlet or inlet pressure, and other parameters. The slave microprocessor receives instructions from the master microprocessor and generates the drive signals necessary to operate the motor.

本発明は麻酔剤などの薬剤を、圧力下で患者の組織に送出する装置に関するものである。重要なこととして、種々の要因により、注射された流体は組織の中を不均一な流量で分散し、その結果、流体の出口圧力が変化する事である。本発明は、この出口圧力（あるいは出口圧力に相関している内部圧力）が、いくつかの組織の型を示しており、型を同定するのに使用できるということを発見した。  The present invention relates to an apparatus for delivering a drug such as an anesthetic to a patient's tissue under pressure. Importantly, due to various factors, the injected fluid is dispersed in the tissue at a non-uniform flow rate, resulting in a change in the fluid outlet pressure. The present invention has discovered that this outlet pressure (or internal pressure correlated to outlet pressure) represents several tissue types and can be used to identify the type.

この機械組立品を図１および２に示し、また電子制御部１５０を図３に示す。
本発明に従って製作された薬剤投与装置１０は、駆動手段１２と、送出管１４と、端部に針１７を備えたハンドル１６とを含んでいる。さらに詳しくは、シリンジ９０（またはその他の流体貯蔵装置）が駆動手段上に取付けられ、送出管１４の一方の端部がシリンジ９０に接続されている。駆動手段１２はプランジャ９４を作動させ、送出管１４と、ハンドル１６と、針１７とを通って選択的に流体を射出するか吸引する。駆動機構１２は、下記に詳しく説明するさまざまな作動パラメータを選択するための外部制御装置とつながっている。この外部制御装置は、駆動機構のハウジングに備えることもでき、またケーブル２０によって駆動機構１２に接続された別個の制御手段１８として備えることもできる。制御手段１８は、たとえばＰＣやラップトップ型コンピュータでもよい。あるいは、制御手段１８は内部装置として備えることもできる。This mechanical assembly is shown in FIGS. 1 and 2, and theelectronic control unit 150 is shown in FIG.
Adrug delivery device 10 made in accordance with the present invention includes a drive means 12, adelivery tube 14, and ahandle 16 with a needle 17 at the end. More specifically, a syringe 90 (or other fluid storage device) is mounted on the drive means and one end of thedelivery tube 14 is connected to thesyringe 90. The drive means 12 actuates theplunger 94 to selectively eject or aspirate fluid through thedelivery tube 14, handle 16 and needle 17. Thedrive mechanism 12 is connected to an external control device for selecting various operating parameters which will be described in detail below. This external control device can be provided in the housing of the drive mechanism or as a separate control means 18 connected to thedrive mechanism 12 by acable 20. The control means 18 may be a PC or a laptop computer, for example. Alternatively, the control means 18 can be provided as an internal device.

駆動機構１２の詳細を図２に示す。駆動機構１２は上面２４と、上面２４の下に配置された中間面２６とを備えたハウジング２２を含んでいる。中間面２６には、ハウジング２２の長軸方向に沿って伸びるレール２８が配置されている。レール２８の上には架台３０が配置されており、前記長軸と平行に往復運動することができる。詳細については以下に説明する。  Details of thedrive mechanism 12 are shown in FIG. Thedrive mechanism 12 includes ahousing 22 having anupper surface 24 and anintermediate surface 26 disposed below theupper surface 24. Arail 28 extending along the longitudinal direction of thehousing 22 is disposed on theintermediate surface 26. Astand 30 is disposed on therail 28 and can reciprocate in parallel with the long axis. Details will be described below.

上面２４には、クランプ４０が配置されている。クランプ４０は、一般にＣ字型である。頭部４８を備えたねじはクランプのボディーに形成したねじ穴（図示せず）を通って延びているプラットホーム３０にはスロット５６を備えている。  Aclamp 40 is disposed on theupper surface 24. Theclamp 40 is generally C-shaped. The screw with thehead 48 is provided with aslot 56 in theplatform 30 that extends through a screw hole (not shown) formed in the body of the clamp.

ハウジング２２の内部にはモータ６６が備えられている（図３）。ウォームねじ７２がモータ６６を貫通している。ウォームねじ７２は、モータ６６が作動するとハウジング２２の長軸と平行にモータの回転方向に応じて一方向または別の方向に動くよう配置されている。ウォームねじ７２の一端は、架台７６に接続されたパッド７４に回転しないように取付けられている。２本の短いロッド８０は、モータ６６が発生する回転力が架台７６に伝達されないように、パッド７４を架台７６に接続するのに用いられている。  Amotor 66 is provided inside the housing 22 (FIG. 3). Aworm screw 72 passes through themotor 66. Theworm screw 72 is arranged so as to move in one direction or another direction in accordance with the rotational direction of the motor parallel to the long axis of thehousing 22 when themotor 66 is operated. One end of theworm screw 72 is attached to thepad 74 connected to themount 76 so as not to rotate. The twoshort rods 80 are used to connect thepad 74 to thegantry 76 so that the rotational force generated by themotor 66 is not transmitted to thegantry 76.

２本の柱材すなわちロッド８２と８４は架台３０と７６の間を伸び、これら二つの部材を一緒に固定している。このロッド８２と８４は、ハウジング２２の２組のブッシング（軸受筒）６８と７０に支持され、この中を摺動するようになっている。このブッシングを除いて、架台７６と３０はハウジング２２のそれぞれ内側と外側に配置されている。ロッド８２と８４は、上面２４と中間面２６の間にある壁８６の孔（図示せず）を通っている。レール２８は中空となっており、ウォームねじ７２がハウジング２２内をその長軸方向に沿って移動できるようにウォームねじと一直線に並んでいる。  Two pillars orrods 82 and 84 extend between thepedestals 30 and 76 and secure these two members together. Therods 82 and 84 are supported by two sets of bushings (bearing cylinders) 68 and 70 of thehousing 22 so as to slide therein. Except for this bushing, thepedestals 76 and 30 are disposed inside and outside thehousing 22, respectively.Rods 82 and 84 pass through holes (not shown) inwall 86 betweenupper surface 24 andintermediate surface 26. Therail 28 is hollow and is aligned with the worm screw so that theworm screw 72 can move in thehousing 22 along its long axis direction.

典型的には、シリンジ９０は表面２４に円筒部９２を有している。円筒部９２は、表面２４に形成されたスロット２４に差し込まれる把持タブを有している。把持タブおよびスロットは明瞭とするために図面からは省略されている。シリンジ９０はまた、シャフト９３によって円筒９２内に往復運動するプランジャ９４を有している。シャフトは、架台３０のスロット５６に差し込まれた把持パッド９６で終端となっている。シリンジ９０は、クランプ４０とねじ４８によってハウジング２２に固定される。シリンジはその端部に、シリンジを送出管１４に接続するためのルアロック（Ｌｕｅｒ ｌｏｃｋ）９５を備えている。  Thesyringe 90 typically has acylindrical portion 92 on thesurface 24. Thecylindrical portion 92 has a grip tab that is inserted into theslot 24 formed in thesurface 24. The grip tabs and slots have been omitted from the drawings for clarity. Thesyringe 90 also has aplunger 94 that reciprocates within acylinder 92 by ashaft 93. The shaft terminates in agripping pad 96 that is inserted into theslot 56 of thegantry 30. Thesyringe 90 is fixed to thehousing 22 by aclamp 40 and ascrew 48. The syringe is provided with aluer lock 95 at its end for connecting the syringe to thedelivery tube 14.

モータ６６が作動すると、ウォームねじ７２は一方向または他の方向に移動する。次にウォームねじは、架台３０および７６と、ロッド８２および８４とを一斉に移動させ、これによってプランジャ９４を移動させる。ハウジングから出てハウジングに入る唯一の構成部品は、ロッド８２および８４である。したがって、この装置の重要な構成部品のほとんどは、余分な手が加えられたり漏出した流体に触れないようにハウジング内で保護されている。さらに駆動機構１２は、さまざまな直径と長さのシリンジを乗せて作動するようになっている。同様に、送出管１４と、ハンドル１６と、針１７についても、所望のどのような大きさにもすることができる。  When themotor 66 is activated, theworm screw 72 moves in one direction or the other. The worm screw then moves thepedestals 30 and 76 and therods 82 and 84 together, thereby moving theplunger 94. The only components that leave the housing and enter the housing arerods 82 and 84. Thus, most of the critical components of the device are protected within the housing to prevent any extra manipulation or contact with leaked fluid. Further, thedriving mechanism 12 is operated by placing syringes of various diameters and lengths. Similarly, thedelivery tube 14, handle 16 and needle 17 can be any desired size.

シリンジ、モータ駆動部、ウォームねじ、架台３０との結合部について、さらに詳しくは米国特許第６，２００，２８９号に述べられている。さらに、この特許には架台７６とパッド７４との間にあって、パッド７４と架台７６との間の力を伝え、測定するように配置されたひずみゲージ式荷重変換器７８についての記述もある。このひずみゲージ式荷重変換器７８は双方向性なので、図３に規定するように、ウォームねじ７２が左に移動するか右に移動するかによって、圧力と歪みの両方を測定することができる。本発明では、このひずみゲージ式荷重変換器７８に置き換わる他の手段が開示されている。  More details about the syringe, motor drive, worm screw, and connection with thepedestal 30 are described in US Pat. No. 6,200,289. The patent further describes a strain gauge load transducer 78 between thepedestal 76 and thepad 74 and arranged to transmit and measure the force between thepad 74 and thepedestal 76. Since the strain gauge type load transducer 78 is bidirectional, both pressure and strain can be measured depending on whether theworm screw 72 moves to the left or to the right as defined in FIG. In the present invention, another means for replacing the strain gauge type load transducer 78 is disclosed.

ある実施態様では、装置には一対の圧力センサ７８Ａが、把持パッド９６とスロット５６の壁との間に配置されている。これらの圧力センサ７８Ａは、架台３０と把持パッド９６の間に加わる力を測定するために配置されている。  In one embodiment, the device has a pair ofpressure sensors 78A disposed between thegripping pad 96 and theslot 56 wall. These pressure sensors 78 </ b> A are arranged to measure the force applied between thegantry 30 and thegrip pad 96.

別の実施態様では、圧力センサ７８Ｂがブッシング６８とハウジング２２の側壁との間に装備されている。この方法では、センサ７８Ｂはモータによりシリンジプランジャ９４に加えられる力から生じる力（あるいは歪み）を測定できる。代わりに同じようなひずみゲージ式荷重変換器７８をシリンジタブとハウジング２２との間に配置してもよい。センサはひずみゲージ式荷重変換器でよく、たとえばコネチカット州メリディンのＳＭＤ社製のＳ４００型ひずみゲージ式荷重変換器７８があげられる。  In another embodiment, apressure sensor 78B is provided between thebushing 68 and the side wall of thehousing 22. In this method,sensor 78B can measure the force (or distortion) resulting from the force applied tosyringe plunger 94 by the motor. Alternatively, a similar strain gauge load transducer 78 may be placed between the syringe tab and thehousing 22. The sensor may be a strain gauge type load transducer, for example, an S400 type strain gauge type load transducer 78 manufactured by SMD, Meridin, Connecticut.

さらに別の実施態様では、図１にあるように、送出管１４が寸法ゲージ５４の穴を通っている。送出管１４は加圧されると脹らみ、送出管の寸法からプランジャによって圧力がかかったことがわかる。寸法ゲージ５４は送出管１４の寸法（たとえば、断面寸法、すなわち直径）をモニターし、このパラメータを制御手段１８に与える。たとえば、寸法ゲージ５４には、１個またはそれ以上の発光ダイオードと一連の光センサアレイを、送出管を介在させて配置することができる。送出管の寸法は送出管によって閉塞される光センサの数および／または位置により決定される。  In yet another embodiment, thedelivery tube 14 passes through a hole in thedimension gauge 54 as shown in FIG. Thedelivery tube 14 expands when pressurized, and it can be seen from the dimensions of the delivery tube that pressure was applied by the plunger. Adimension gauge 54 monitors the dimensions of the delivery tube 14 (e.g., cross-sectional dimension, i.e., diameter) and provides this parameter to the control means 18. For example, thedimension gauge 54 can be arranged with one or more light emitting diodes and a series of photosensor arrays with a delivery tube interposed. The dimensions of the delivery tube are determined by the number and / or location of the photosensors that are occluded by the delivery tube.

図８はゲージ５４の代わりに用いられる別のゲージ５４Ａの断面図である。このゲージには、スロットＳのついた基部Ｂがあり、このスロットＳが送出管Ｔを保持している。蝶番で繋がっているカバーＣが送出管Ｔを所定位置に保持している。既製品の力センサＦＳは穴Ｈを通って挿入され、送出管Ｔにもたせかけている。送出管が圧力変化により脹らんだりしぼんだりすると、力センサに力が加わる。実験データによれば、このゲージ５４Ａはかなり直線的な出力を持っており、圧力変動を校正しやすいということがわかる。  FIG. 8 is a cross-sectional view of anothergauge 54 </ b> A used in place of thegauge 54. This gauge has a base B with a slot S, which holds the delivery tube T. A cover C connected by a hinge holds the delivery tube T in a predetermined position. The off-the-shelf force sensor FS is inserted through the hole H and leans against the delivery tube T. As the delivery tube expands or contracts due to pressure changes, force is applied to the force sensor. According to the experimental data, it can be seen that thegauge 54A has a fairly linear output, and it is easy to calibrate the pressure fluctuation.

図９はゲージ５４の代わりに使用できる別のゲージ５４Ｂを示したものである。このゲージは図８に示されたものと似通っているが、カバーＣに溝が作られており、送出管は力センサの上にある浮動架台Ｐに乗っている。送出管内の圧力によって生じた力は、浮動架台Ｐによって力センサＦＳに伝達される。このゲージの応答も直線的で校正しやすい。  FIG. 9 shows anothergauge 54 </ b> B that can be used in place of thegauge 54. This gauge is similar to that shown in FIG. 8, but the cover C is grooved and the delivery tube rests on the floating platform P above the force sensor. The force generated by the pressure in the delivery pipe is transmitted to the force sensor FS by the floating base P. The gauge response is also linear and easy to calibrate.

図３Ａは、電子制御手段１５０の構成図である。電子制御手段１５０は、２個のマイクロプロセッサ、すなわちマスターマイクロプロセッサ１５２と、スレーブマイクロプロセッサ１５４とを含んでいる。スレーブマイクロプロセッサ１５４は、モータ６６を実際に駆動する信号を生成し、また架台３０および７６の位置に関する情報を収集するのに用いられる。
マスターマイクロプロセッサ１５２は、シリンジ９０と、その内容物と、送出管１４と、ハンドル１６などを含めた装置の残りの部分に関する情報を収集するために用いられ、またシリンジ９０の内容物を送出するための、モータ６６の作動に必要なスレーブマイクロプロセッサ１５４の制御信号を生成するのに用いられる。
物理的には、スレーブマイクロプロセッサ１５４とその関連回路はハウジング２２内に配置されている。マスターマイクロプロセッサ１５２は、図１に示すようにケーブル２０を通じてハウジング２２に接続された制御手段１８に組入れられている。図１に示すように、マイクロプロセッサ１５２は、メモリ１６０と、入力装置１６２と、表示手段１６４と、インターフェース１６６と連結されている。FIG. 3A is a configuration diagram of theelectronic control unit 150. The electronic control means 150 includes two microprocessors, that is, amaster microprocessor 152 and aslave microprocessor 154. Theslave microprocessor 154 is used to generate signals that actually drive themotor 66 and to collect information regarding the positions of thecradles 30 and 76.
Themaster microprocessor 152 is used to collect information about the remainder of the device, including thesyringe 90, its contents, thedelivery tube 14, thehandle 16, etc., and also delivers the contents of thesyringe 90. For generating the control signal of theslave microprocessor 154 necessary for the operation of themotor 66.
Physically,slave microprocessor 154 and its associated circuitry are located withinhousing 22. Themaster microprocessor 152 is incorporated in the control means 18 connected to thehousing 22 through thecable 20 as shown in FIG. As shown in FIG. 1, themicroprocessor 152 is connected to amemory 160, aninput device 162, adisplay unit 164, and an interface 166.

メモリ１６０は、マスターマイクロプロセッサ１５２のためのプログラムとデータを記憶するのに用いられる。さらに詳しくは、メモリ１６０は６個またはそれ以上のデータバンクを記憶するのに用いられ、前記データバンクは（ａ）シリンジ、（ｂ）送出管、（ｃ）針、（ｄ）流体、（ｅ）調速パラメータ、（ｆ）実行すべき特定の手順のための複数のパラメータからなるプロファイルにそれぞれ割当てられている。各パラメータは、スレーブマイクロプロセッサ１５４の制御信号を決定するのに用いられる。各データバンクは、市販されているさまざまな製品についての適切なパラメータや特定のアルゴリズムを用いて得たパラメータデータを含んでいる。特定の構成についてのさまざまな構成部品に関する情報を入力装置１６２を通じて入力し、表示手段１６４で確認する。これらの入力装置には、キーボード、タッチ式スクリーン、マウス、およびマイクロフォンを含めてもよい。マイクロフォンを含める場合には、音声指示が音声認識回路１６２Ａで解釈される。  Memory 160 is used to store programs and data formaster microprocessor 152. More particularly, thememory 160 is used to store six or more data banks, which are (a) a syringe, (b) a delivery tube, (c) a needle, (d) a fluid, (e And (f) a speed control parameter, and (f) a profile composed of a plurality of parameters for a specific procedure to be executed. Each parameter is used to determine a control signal for theslave microprocessor 154. Each data bank contains parameter data obtained using appropriate parameters and specific algorithms for various products on the market. Information about various components for a specific configuration is input through theinput device 162 and confirmed by the display means 164. These input devices may include a keyboard, touch screen, mouse, and microphone. When a microphone is included, the voice instruction is interpreted by thevoice recognition circuit 162A.

さらに表示手段１６４は、装置１０の作動に関する表示および指示を示すのに用いられる。モータ６６の作動のための指示は、マスターマイクロプロセッサ１５２によって生成され、インターフェース１６６に伝送される。マイクロプロセッサ１５２は、さらにスピーカー１６５を備えている。これは、臨床医に指示を出すために、また臨床医が表示画面を全く見なくても装置全体とその構成部品の現在の状態に関するその他の情報を知らせるために、事前に録音するか合成した言葉や音声合成回路１６５Ａが生成したチャイムなどを含めて音声によるさまざまなメッセージを提供するのに用いられる。  Further, the display means 164 is used to indicate displays and instructions relating to the operation of thedevice 10. Instructions for operation of themotor 66 are generated by themaster microprocessor 152 and transmitted to the interface 166. Themicroprocessor 152 further includes a speaker 165. This was pre-recorded or synthesized to give instructions to the clinician and to inform the clinician of other information about the current status of the entire device and its components without having to look at the display screen at all It is used to provide various voice messages including words and chimes generated by thevoice synthesis circuit 165A.

スレーブマイクロプロセッサ１５４は、ケーブル２０やその他の接続手段とインターフェース１７０を経由してこれらの指示を受取る。
また、スレーブマイクロプロセッサ１５４は、１個またはそれ以上の位置センサー１７２とチョッパー駆動回路１７４と連結されている。すでに述べたように、システム内で発生する力と圧力はセンサ７８Ａ，７８Ｂ，５４，５４Ａ，５４Ｂによって測定される。Theslave microprocessor 154 receives these instructions via the cable 170 and other connection means and the interface 170.
Theslave microprocessor 154 is connected to one ormore position sensors 172 and achopper drive circuit 174. As already mentioned, the forces and pressures generated in the system are measured bysensors 78A, 78B, 54, 54A, 54B.

また、スレーブマイクロプロセッサ１５４は、足踏みスイッチ、すなわちペダル１７６と連結されている。できればペダル１７６は可撓性側壁を備えた空気室で構成されていることが好ましく、前記側壁は操作者がペダルを操作すると前記空気室内の空気の体積と圧力を変化させるようになっている。圧力センサー（図示せず）はフットペダルの一部であり、前記圧力についての情報をＡ／Ｄコンバータ１９０を経てスレーブマイクロプロセッサ１５４に送るようになっている。この種のフットペダルは先行技術では周知であり、したがってその詳細は省いてある。  Theslave microprocessor 154 is connected to a foot switch, that is, apedal 176. If possible, thepedal 176 is preferably formed of an air chamber having a flexible side wall, and the side wall changes the volume and pressure of air in the air chamber when an operator operates the pedal. A pressure sensor (not shown) is part of the foot pedal and sends information about the pressure to theslave microprocessor 154 via the A /D converter 190. This type of foot pedal is well known in the prior art and therefore its details are omitted.

装置１０の運転シーケンスは米国特許第６，２００，２８９号に述べられているものと似通っており、ここでは繰り返さない。さらに前記特許に開示されているアルゴリズムもまた本センサ７８Ａ、７８Ｂ、または５４から得たパラメータを対応する出口圧力に変換する場合にも適用できる。  The operating sequence of theapparatus 10 is similar to that described in US Pat. No. 6,200,289 and will not be repeated here. Furthermore, the algorithm disclosed in the patent can also be applied when converting the parameters obtained from thissensor 78A, 78B, or 54 into the corresponding outlet pressure.

別の実施態様では、モータ６６の駆動に必要な電力がモニターされる。たとえば、電子制御手段１５０は、ここに印加される電圧と電流を測定することにより電力をモニターする電力計Ｐを装備することができる。この電力は勿論モータにより加えられた力を示しており、センサ７８Ａ、７８Ｂ、または５４の出力として前記手法と同様に使用される。  In another embodiment, the power required to drive themotor 66 is monitored. For example, the electronic control means 150 can be equipped with a power meter P that monitors power by measuring the voltage and current applied thereto. This power, of course, represents the force applied by the motor and is used as the output of thesensor 78A, 78B, or 54 in the same manner as described above.

本装置は今まで注射プロセスとして述べられてきた。しかし、当業者には本装置が生検、たとえば脊髄穿刺やその他類似の嫌気的処理を行う際にも、同様に効果的に使用できることは明白である。重要なことには、このプロセスに対しても僅かな修正を施せば同一のパラメータが使用できることである。たとえば、ここでは臨床医は出口圧力の代わりに、入口圧力を規定する。  This device has so far been described as an injection process. However, it will be apparent to those skilled in the art that the device can be used equally effectively when performing a biopsy, such as spinal puncture and other similar anaerobic procedures. Importantly, the same parameters can be used with minor modifications to this process. For example, here the clinician defines the inlet pressure instead of the outlet pressure.

これまで検討してきた実施態様では、流体はシリンジ９０から送出されると想定されている。したがって、このシリンジ９０には、前記流体があらかじめ製造者により充填されているか、あるいは、臨床医や助手により手術開始前に現場で充填されていなければならない。しかし、多くの場合、送出される流体はカートリッジで供給されるのが一層望ましい。  In the embodiments discussed so far, it is assumed that the fluid is delivered from thesyringe 90. Accordingly, thesyringe 90 must be prefilled with the fluid by the manufacturer or filled on site by the clinician or assistant prior to the start of surgery. In many cases, however, it is more desirable for the fluid to be delivered to be supplied in a cartridge.

共有の米国特許第６，１５２，７３４号では、モータ駆動シャフト付きハウジングを有している注射装置について述べられている。ハウジングの上端に、カートリッジホルダーを収容する取り付け部が備わっている。カートリッジホルダーは、麻酔薬入りカートリッジを収容する。ホルダーの上壁は送出管の近接端に繋がっている。送出管の遠方端は、そこから麻酔薬を投与するのに使用される。本発明にしたがって、ハウジング上端にはセンサモジュールが加えられている。はじめに、図４、５、６を参照すると、ハウジング３００には上面３０２と前面３０４がある。前面３０４には、複数個の指示ライトと１個またはそれ以上の制御ボタン３０８が配置されている。本発明にしたがって、センサモジュール３１０が上面３０２に取り付けられている。このモジュール３１０にはそれ自身の上面３１２と前面３１４がある。前面３１４には１個の液晶表示装置３１６がある。  Common US Pat. No. 6,152,734 describes an injection device having a housing with a motor driven shaft. A mounting portion for receiving the cartridge holder is provided at the upper end of the housing. The cartridge holder accommodates a cartridge containing an anesthetic. The upper wall of the holder is connected to the proximal end of the delivery tube. The distal end of the delivery tube is used to administer the anesthetic from there. In accordance with the present invention, a sensor module is added to the upper end of the housing. First, referring to FIGS. 4, 5, and 6, thehousing 300 has anupper surface 302 and afront surface 304. On thefront surface 304, a plurality of instruction lights and one ormore control buttons 308 are arranged. In accordance with the present invention, asensor module 310 is attached to thetop surface 302. Themodule 310 has its owntop surface 312 andfront surface 314. There is one liquidcrystal display device 316 on thefront surface 314.

上面３１２には、米国特許第６，１５２，７３４号に記述され示されているハウジング３００上端にある対応構成要素と同じ形状と寸法を持つソケット３１８とくぼみ３２０がある。次に図７を参照。モジュール３１０には送出管３２４の近接端に繋がっているカートリッジ３２２がある。送出管の遠方端はシリンジ、カテーテル、あるいはその他の類似の注射手段（図示せず）に繋がっている。  On thetop surface 312 is asocket 318 and arecess 320 having the same shape and dimensions as the corresponding components at the top of thehousing 300 described and shown in US Pat. No. 6,152,734. Next, see FIG.Module 310 has acartridge 322 connected to the proximal end ofdelivery tube 324. The distal end of the delivery tube is connected to a syringe, catheter, or other similar injection means (not shown).

この注射手段は、使用しない時は、くぼみ３２０に保管される。カートリッジホルダー３２２の底部３２６は、ソケット３１８にすばやく容易に挿入でき、且つ締りばめとなるような形状をしている。米国特許第６，１５２，７３４号に記述されているように、カートリッジホルダー３２２を容易にソケットから着脱できるように、望ましくは底部３２８とソケット３１８の間にクイック接続継ぎ手を装備する。カートリッジホルダー３２２は麻酔剤やその他の医薬品の入ったカートリッジ（図示せず）を保持する。  This injection means is stored in therecess 320 when not in use. Thebottom 326 of thecartridge holder 322 is shaped so that it can be quickly and easily inserted into thesocket 318 and is an interference fit. As described in US Pat. No. 6,152,734, a quick connect joint is preferably provided between the bottom 328 and thesocket 318 so that thecartridge holder 322 can be easily detached from the socket. Thecartridge holder 322 holds a cartridge (not shown) containing an anesthetic and other pharmaceuticals.

重要なことは、本発明にしたがって、カートリッジホルダーの底部３２６とソケット３１８の壁面との間に１個またはそれ以上のセンサ３２８が配置されていることである。これらのセンサは、送出管３２４を通って押し出される液体にかかる力をモニターするのに使用される圧力センサあるいはその他の類似のセンサでよい。  Importantly, in accordance with the present invention, one ormore sensors 328 are disposed between the bottom 326 of the cartridge holder and the wall of thesocket 318. These sensors may be pressure sensors or other similar sensors that are used to monitor the force on the liquid pushed throughdelivery tube 324.

上記で述べたように、ハウジング３００中にはプランジャ３３２が配置されている。モジュール３１２は選択的にプランジャセンサ３３０を保有し、プランジャ３３２に近接して、あるいは、接触した状態で配置される。プランジャが上方に移動すると、先端がカートリッジホルダー３２２内のカートリッジに入り込み、内容物を送出管３２４から射出させる。プランジャ３３２が下方に移動すると、吸引が起こる。プランジャセンサ３３０は、プランジャ３３２の移動方向と、選択的に移動の速度を測定する。  As described above, theplunger 332 is disposed in thehousing 300. Themodule 312 optionally has aplunger sensor 330 and is disposed in close proximity to or in contact with theplunger 332. When the plunger moves upward, the tip enters the cartridge in thecartridge holder 322 and the contents are ejected from thedelivery pipe 324. As theplunger 332 moves downward, suction occurs. Theplunger sensor 330 measures the moving direction of theplunger 332 and the speed of movement selectively.

このプランジャ３３２はモータ３３４により垂直方向に往復運動をする。モータ３３４は、制御装置３３６により制御される。センサ３２８と３３０はインタフェース３３８に繋がっている。このインタフェースは、センサ３４８、３３０からの情報を制御装置３３６に伝達する。制御装置は次にモータを稼動させ、図１−４のプランジャ９４と同じ方法で、同じアルゴリズムを使ってプランジャ３３２を運転させる。この運転に関する情報およびその他のすべての情報は液晶表示装置３１６に表示される。  Thisplunger 332 reciprocates in the vertical direction by a motor 334. The motor 334 is controlled by thecontrol device 336.Sensors 328 and 330 are connected to interface 338. This interface communicates information from thesensors 348, 330 to thecontroller 336. The controller then activates the motor and operates theplunger 332 using the same algorithm in the same manner as theplunger 94 of FIGS. 1-4. Information regarding this operation and all other information are displayed on the liquidcrystal display device 316.

この配置では、このプランジャのパージや自動収縮のような装置の基本操作を検知するためにセンサを用いてもよい。カートリッジホルダーが駆動装置のソケット内に挿入されると、圧力センサがその位置を検知し、さらに自動的に送出管から空気をパージし、装置をすぐに使用できるようにする。カートリッジホルダーが装置から離れると、圧力センサが移動を検知し、プランジャを定位置に自動撤退させる。したがって、圧力センサは駆動装置の基本操作とともに出口圧力を検知するという多目的な役割を果たしている。  In this arrangement, a sensor may be used to detect basic operation of the device, such as purging or automatic contraction of the plunger. When the cartridge holder is inserted into the drive socket, the pressure sensor senses its position and automatically purges the air from the delivery tube, making the device ready for use. When the cartridge holder moves away from the apparatus, the pressure sensor detects the movement and automatically retracts the plunger to a fixed position. Therefore, the pressure sensor plays a multi-purpose role of detecting the outlet pressure together with the basic operation of the driving device.

重要なこととしては、圧力は装置によって流体が注射される組織を決定する基準としても使われる。かっての筆者等は、歯科注射中の間質圧力に関する臨床的影響を調査した。本件の発明者は、ここに述べる装置を使用すれば皮下間質圧力が正確に測定でき、即時に記録できるということを実証する調査を実施した。また、本装置で得られた一定範囲の圧力から、即時に特定の組織型が同定され、関連付けられることも確認された。発生した間質圧力は、特定の解剖学的位置に対する組織密度型との相関関係を示した。  Importantly, pressure is also used as a reference to determine the tissue into which fluid is injected by the device. The former authors investigated the clinical impact of interstitial pressure during dental injection. The inventor of the present case has conducted a study demonstrating that using the device described herein, the interstitial pressure can be accurately measured and recorded immediately. It was also confirmed that a specific tissue type was immediately identified and associated from a certain range of pressures obtained with this device. The generated interstitial pressure showed a correlation with the tissue density type for a particular anatomical location.

歯根膜靭帯や歯肉硬口蓋にあるようなある種の口腔組織に見られる高度に組織化され高密度に束ねられたコラーゲン繊維は、注射流体の拡散能力を低減させた。すなわち流体は小領域にとじこめられている。このより緻密な組織が薬剤の急速再拡散能力を低減させると、結果として注射中に内部圧力が高まる。反対に、頬粘膜ひだや側頭下窩に見られるような間隙流体や脂肪組織の介在したコラーゲン基質の結合支質を持った緩やかに組織化された組織は、薬剤がより大きな組織領域を通って拡散される結果として、間質圧力はより  Highly organized and densely bundled collagen fibers found in certain oral tissues, such as those in the periodontal ligament and gingival hard palate, have reduced the ability to diffuse the injected fluid. That is, the fluid is trapped in a small area. This more dense tissue reduces the drug's rapid re-diffusion ability, resulting in increased internal pressure during injection. Conversely, loosely organized tissues with interstitial fluid and adipose tissue-mediated collagen matrix binding stroma, such as those found in buccal mucosal folds and temporal inferior fossa, can cause drugs to pass through larger tissue areas. As a result, the interstitial pressure is more

この観察結果より、組織密度型と注射プロセスとの間には、ある相関関係が存在するとの推測がなされた。さらに詳しく説明すると、試験は次のような注射型により実施された。  From this observation, it was speculated that there was a correlation between the tissue density type and the injection process. More specifically, the test was carried out by the following injection type.

第１群 靭帯内注射（ＰＤＬ）（別名歯根膜靭帯注射）、２群 前中央上部歯槽口蓋注射ｓ（ＰＩ）、３群 骨膜上頬側浸潤（ＳＢＩ）、４群 下歯槽神経ブロック（ＩＡＮＢ）。図１０はこれらの注射中に得られた圧力を示し、組織の同定手段として圧力（望ましくは出口圧力）を使用する概念を例証したものである。  1st group intra-ligament injection (PDL) (also known as periodontal ligament injection), 2 groups front mid upper alveolar palate injection s (PI), 3 groups periosteal buccal invasion (SBI), 4 groups lower alveolar nerve block (IANB) . FIG. 10 shows the pressure obtained during these injections and illustrates the concept of using pressure (preferably outlet pressure) as a means of tissue identification.

一般に、組織は次の型に分類できる。
１型 低密度組織 脂肪組織、細胞間流体、少量のコラーゲン繊維組織をもつ緩やかに組織化された結合組織基質からなる。この組織型の例としては、上顎頬側粘膜や側頭下窩の皮下結合組織がある。これらの組織型への注射例としては、頬側浸潤と下歯槽神経ブロックがある。In general, organizations can be classified into the following types:
Type 1 Low Density Tissue Consists of a loosely organized connective tissue matrix with adipose tissue, intercellular fluid, and a small amount of collagen fiber tissue. Examples of this tissue type are the maxillary buccal mucosa and the subcutaneous connective tissue of the temporal inferior fossa. Examples of injections into these tissue types include buccal infiltration and inferior alveolar nerve block.

２型 中密度組織 高密度に填塞されたコラーゲン繊維束と少量の腺組織および／または脂肪組織の組み合わせからなる。これらの組織には比較的少量の細胞間流体が見られる。
中密度組織も口腔の筋肉組織に代表される。これらの組織型には中程度のコラーゲン組織が見られる。この組織型は、付着口蓋歯肉、付着歯肉組織あるいは口腔の筋肉組織に代表される。これらの組織型への注射例としては、口蓋注射すなわち付着歯肉への注射がある。Type 2 Medium density tissue It consists of a combination of a densely packed collagen fiber bundle and a small amount of glandular tissue and / or adipose tissue. A relatively small amount of intercellular fluid is found in these tissues.
Medium density tissue is also represented by oral muscle tissue. In these tissue types, moderate collagenous tissue is seen. This tissue type is represented by attached palatal gingiva, attached gingival tissue, or oral muscle tissue. Examples of injections into these tissue types include palatal injections, ie injections into attached gingiva.

３型 高密度組織 大部分が緻密に高度に組織化されたコラーゲン繊維基質で形成されている。これらの組織型の例としては、歯肉膜靭帯と筋肉付着。この組織型への注射例は歯根膜結紮注射である。  Type 3 high-density tissue The majority is formed of a dense and highly organized collagen fiber matrix. Examples of these tissue types are gingival ligaments and muscle attachment. An example of injection into this tissue type is periodontal ligation injection.

さらに、これらの技術の適用分野は、鉱化組織，非鉱化組織の両方、および次のような流体の同定にも拡大されうる。
非鉱化組織：
軟組織、結合組織、真皮（皮膚）
靭帯
脂肪組織
筋肉
腱
脳組織
管
鉱化組織：
皮質骨
髄様骨
軟骨
歯
新生物：
硬病変と軟病変
流体で満たされた病変
血腫
嚢胞
流体：
細胞外液と細胞内液
関節の包内液
頭蓋内液
脳脊髄液
リンパ液Furthermore, the field of application of these techniques can be extended to both mineralized and non-mineralized tissues and fluid identification as follows.
Non-mineralized organization:
Soft tissue, connective tissue, dermis (skin)
Ligament adipose tissue muscle tendon brain tissue tube mineralized tissue:
Cortical bone Medullary bone Cartilage Teeth Neoplasm:
Hard and soft lesions Fluid-filled lesions Hematoma Cyst Fluid:
Extracellular fluid and intracellular fluid Joint encapsulated fluid Intracranial fluid Cerebrospinal fluid Lymph fluid

上記に述べた通り、注射装置は注射中の流体の圧力、望ましくは出口圧力を連続的にモニターする。装置はその記憶装置に記憶された一覧表に基づき、注射液が注入されている組織の型を決定することができる。この情報は医師（あるいは他の臨床医）に表示される。そこで医師は所望の組織に注射がなされているか確認することができる。さらに、患者が一般に耐えられる最大推奨圧力あるいはその他の基準値を限定するあらかじめ選択された最大許容圧力値および／または流量が組織のそれぞれの型に対して記憶される。パラメータは、記憶装置１６０に記憶される。圧力がこの限界値に近づくと、画面および／または音声警報が臨床医用に発せられる。さらに、上記に述べたように、全注射工程の記述データが今後の分析用に記憶される。  As stated above, the injection device continuously monitors the pressure of the fluid during injection, preferably the outlet pressure. The device can determine the type of tissue into which the injection solution is injected based on the list stored in the storage device. This information is displayed to the doctor (or other clinician). Therefore, the doctor can confirm whether an injection is made in a desired tissue. In addition, a preselected maximum allowable pressure value and / or flow rate that limits the maximum recommended pressure or other reference value that the patient can generally withstand is stored for each type of tissue. The parameters are stored in thestorage device 160. When the pressure approaches this limit value, a screen and / or audio alert is issued to the clinician. In addition, as described above, descriptive data for all injection processes is stored for future analysis.

ここで述べられた技術は、ヒトおよび動物の組織に等しく適用される。
本発明はいくつかの特定の実施態様を参照して述べられているが、これらの実施態様は単に本発明の原理を説明するために述べているものと理解されるべきである。したがって、特に記述されている実施態様は、特許請求の範囲に関し、制限事項としてではなく、典型的な例として考えられるべきものである。The techniques described here apply equally to human and animal tissues.
Although the invention has been described with reference to several specific embodiments, it is to be understood that these embodiments are merely set forth to illustrate the principles of the invention. Accordingly, the specifically described embodiments are to be considered as exemplary, rather than as restrictive in respect of the claims.

図１は、本発明にしたがって注入装置を構成する主要な部品を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing the main components constituting an injection device according to the present invention.図２は、図１の駆動機構を直角方向を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing the drive mechanism of FIG.図３は、図１の駆動機構の内部の詳細を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing details of the inside of the drive mechanism of FIG.図３Ａは、図１の電子制御装置のブロックダイアクラムを示す図である。FIG. 3A is a diagram showing a block diaphragm of the electronic control device of FIG.図４は、圧力検知のためのアダプターを備えた異なる型のハウジングの側面を示す図である。FIG. 4 shows a side view of a different type of housing with an adapter for pressure sensing.図５は、図４のハウジングの端面図である。FIG. 5 is an end view of the housing of FIG.図６は、図４のアダプターの拡大図である。FIG. 6 is an enlarged view of the adapter of FIG.図７は、図４のハウジングの切断面をいくらか略図化して示す図である。FIG. 7 is a diagram showing a somewhat simplified view of the cut surface of the housing of FIG.図８は、管類の大きさの圧力ゲージの代替の実施態様を示す図である。FIG. 8 illustrates an alternative embodiment of a tubing size pressure gauge.図９は、管類の大きさの圧力ゲージの他の実施態様を示す図である。FIG. 9 is a diagram showing another embodiment of a pressure gauge having a tube size.図１０は、４種の異なる組織への注入のための典型的な圧力範囲を示すグラフである。FIG. 10 is a graph showing a typical pressure range for injection into four different tissues.

Claims (17)

Translated fromJapanese

ハウジング、前記ハウジング内のポンプ機構（１２）、前記ハウジング（２２）と組み合わされ、前記ポンプ機構により作動し、流体を出口圧力で送出し、前記出口圧力で前記流体を受け取る生物学的組織に前記流体を投与するための注射手段（１７）を含む流体容器（９０）、前記出口圧力に相関している前記ポンプ機構（１２）又は前記流体容器（９０）の内部の力又は圧力を測定するセンサ、および制御装置（１８）を有し、
前記制御装置（１８）は、少なくとも一つの記憶装置（１６０）とマイクロプロセッサ（１５２）を有し、前記センサが測定した前記内部の力又は圧力を受け取ると共に当該内部の力又は圧力に基づいて前記出口圧力を計算し、前記記憶装置（１６０）は患者の異なる組織に対応する多数の出口圧力情報を記憶し、前記マイクロプロセッサ（１５２）は、前記出口圧力情報の一つに対応する前記出口圧力に基づき、前記流体を受け取る生物学的組織を示す出力を発生させることを特徴とする装置。Housing, the pump mechanism within said housing (12), the combined housing (22), actuated by the pump mechanism, a fluid delivery at the outlet pressure,the biological tissue receivingsaid fluid atsaid outlet pressure Sensorfor measuring force or pressure inside a fluid container (90) including injection means (17) for dispensing fluid, the pump mechanism (12)or the fluid container (90)correlated to the outlet pressureAnd acontrol device (18),
The control device (18) has at least one storage device (160) and a microprocessor (152), receives the internal force or pressure measured by the sensor and based on the internal force or pressure. An outlet pressure is calculated, the storage device (160) stores a number ofoutlet pressure information corresponding to different tissues of the patient, and the microprocessor (152) is configured to output the outlet pressure corresponding to one of theoutlet pressure information. And generating an output indicative of the biological tissue that receives the fluid.前記センサは前記ポンプ機構の内部の圧力を測定するセンサであり、前記制御装置は前記センサが測定した前記内部の圧力を受け前記出口圧力を計算する請求項１記載の装置。It said sensorisa sensor thatmeasures thepressure inside of the pumpmechanism, said control device according to claim 1, whereincalculating the outlet pressure under pressureof theinterior the sensor was measured.前記出口圧力情報は、脂肪組織、細胞間液及びコラーゲン繊維組織が挿入された低密度の粗い結合組織マトリックス、腺組織あるいは脂肪組織又はその双方が挿入されたコラーゲン繊維束の詰まったものであり筋肉組織に代表される中密度組織、高密度に組織されたコラーゲン繊維マトリックスでできた高密度組織、および鉱化組織で構成されたグループから選択された組織の型に対応する出口圧力であることを特徴とする請求項１記載の装置。The outlet pressure information is a low-density coarse connective tissue matrix inserted with adipose tissue, intercellular fluid, and collagen fiber tissue, or a bundle of collagen fibers with gland tissue or adipose tissue or both inserted, and muscle density tissue intypified tissue,that is the outlet pressure corresponding to the type of dense tissue made of densely organized collagen fiber matrix and selected from a group consisting ofmineralized tissue organization The apparatus of claim 1characterized in that:前記出口圧力に基づき特定の生物学的組織の型を感知し同定することができるように前記センサが配列されている請求項１記載の装置。The specific apparatus as claimed in claim 1wherein said sensor so as to be able to identify senses the type of biological tissueare arranged based onthe outlet pressure. 前記流体容器が当該流体容器内を往復運動するプランジャを含み、前記ポンプ機構が前記制御装置からの信号に呼応し前記プランジャを駆動するモータを含む請求項４記載の装置。5. The apparatus of claim 4, wherein thefluid containerincludes a plunger that reciprocates within thefluid container, and thepump mechanismincludes a motor that drives the plunger in response to a signal from the controller. 前記プランジャにかかる力を感知するために、前記センサが前記モータと前記プランジャとの間に配置されている請求項５記載の装置。  The apparatus of claim 5, wherein the sensor is disposed between the motor and the plunger to sense a force on the plunger. 前記流体容器が前記流体を生物学的組織に導く可撓性送出管を含み、前記センサが前記可撓性送出管に繋がっている請求項５記載の装置。The apparatus of claim 5, wherein thefluid container includes a flexible delivery tube that directs the fluid to biological tissue, and the sensor is connected to the flexible delivery tube. 前記送出管が流体圧力に呼応して放射状に拡張および縮小し、前記センサが少なくとも前記送出管の一部分をあらかじめ選択された位置で保持する送出管支持体を持ち、前記支持体内に前記部分により作動する力センサを持つ請求項７記載の装置。  The delivery tube expands and contracts radially in response to fluid pressure, and the sensor has a delivery tube support that holds at least a portion of the delivery tube in a preselected position and is actuated by the portion within the support. 8. The apparatus of claim 7, wherein the apparatus has a force sensor. 前記支持体が送出管部分を保持する溝を持つ基部、前記基部を覆い、前記送出管を前記溝に保持するカバーを含む請求項８記載の装置。  9. The apparatus of claim 8, wherein the support includes a base having a groove for holding the delivery tube portion, a cover for covering the base and holding the delivery tube in the groove. 前記力センサを穴の中に持った前記溝に繋がっている前記穴からなる請求項９記載の装置。  10. The device of claim 9, comprising the hole connected to the groove having the force sensor in the hole. 前記支持体が、基体、該基体に載置した浮動板、前記送出管部分を前記浮動板で支えているカバーを含む請求項９記載の装置。  The apparatus according to claim 9, wherein the support includes a base, a floating plate mounted on the base, and a cover that supports the delivery pipe portion with the floating plate.前記浮動板と前記基体の間の力を感知する力センサを持った請求項１１記載の装置。Said floating plate and device according to claim 11, wherein the force of having a force sensor for sensing between said substrate. 前記センサが前記送出管の寸法を感知する寸法センサを含む請求項７記載の装置。  8. The apparatus of claim 7, wherein the sensor includes a dimension sensor that senses a dimension of the delivery tube. 前記センサが光源と送出管の内部圧力を表示する出力を発生する光センサを含む請求項１３記載の装置。  The apparatus of claim 13, wherein the sensor includes an optical sensor that generates an output indicating the internal pressure of the light source and delivery tube. 前記出口圧力を決定するために、前記センサとして、前記ポンプ機構に供給される電力を測定する電力計を有する請求項１記載の装置。To determine the outlet pressure,as the sensorapparatus of claim1, furthercomprising a power meter formeasuring the power supplied to the pump mechanism. ハウジングと前記ポンプ機構が前記流体を保持するカートリッジを含むことからなる請求項４記載の装置。  5. The apparatus of claim 4, wherein the housing and the pump mechanism include a cartridge for holding the fluid. 前記センサが前記ハウジングと前記カートリッジのホルダーとの間に配置されたひずみゲージ式荷重変換器を含む請求項１６記載の装置。The apparatus of claim 16 including the arrangedstrain gage load transducer between the holderof the sensor the housing and the cartridge.

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