Brevet FR2486403A1 — publié le 19820115

L'invention concerne un dispositif pour l'injection sous- cutanée contrôlée de médicaments tels que de l'insuline, en quantités discrètes, à des intervalles de temps prédétermi- nés pour répondre au besoin quotidien d'un utilisateur à un taux de base, et pour permettre la fourniture additionnelle de quantités discrètes aux moments de besoin accru, à la volonté de l'utilisateur. L'invention sera décrite dans le cadre de son application au traitement des maladies diabétiques, mais il apparaîtra que d'autres traitements nécessitant de longues périodes si- milaires d'injection d'un médicamegnt s nt possibles en utili- sant le même dispositif. La thérapie standard habituelle des diabétiques sous la dépendance de l'insuline au moyen d'injections d'insuline de dépôt, ne permet pas de normaliser complètement les niveaux en glucose du plasma ainsi que les autres anomalies métaboliques de la ma- ladie. Les conséquences de cette régulation métabolique impar- faite sont considérées comme contribuant de manière signi- ficative aux complications chroniques à long terme et invalidantes des maladies diabétiques. Des études récentes mettant en oeuvre des dispositifs mécaniques frustes conçus pour injecter en continu de l'insuline, ou selon de multiples petites injections pour s'adapter aux fluctuations des besoins quotidiens, ont montré que l'on obtient ainsi une améliora- tion remarquable des profils glycémiques,hormonaux et autres profils métaboliques de sujets diabétiques. De tels dispositifs mécaniques représentent une améliora- tion par rapport aux injections quotidiennes, mais ils souf- frent cependant d'inconvénients que la présente invention a pour but d'éliminer. Pour qu'un dispositif mécanique d'injection sous-cutanée d'insuline ou d'un produit analogue soit acceptable, il doit être compact et être facile à mettre en place sur le patient à proximité des zones o une aiguille peut être introduite sous la peau. Si possible, le dispositif doit être capable de fournir un taux de base d'injection tout en étant en même temps capable d'être utilisé pour fournir des doses addi- tionnelles discontinues à la demande du patient et selon les instructions. Le dispositif doit aussi fournir une indication visible et facilement reconnaissable montrant si le dispositif 2 2486403 fonctionne ou non ainsi que la quantité de médicament injectée et la quantité restant dans le dispositif. De préférence, l'utilisateur doit être capable de supplanter le mécanisme d'entraînement du dispositif de sorte que, dans l'éventualité.-s d'une panne totale, le dispositif puisse être utilisé manuelle- ment pendant un temps suffisant pour permettre à l'utilisateur de chercher de l'aide. En conséquence, l'invention fournit un dispositif amélioré pour l'injection sous-cutanée de médicaments tels que de l'in- suline. Le médicament est exprimé à partir d'un tube pour four- nir un taux d'injection de base. Du médicament en supplément peut être fourni à la demande de l'utilisateur, ce qui donne une souplesse suffisante à l'utilisateur pour commander des demandes soudaines de médicament tout en n'interrompant pas essentiellement le plan chronologique d'injection de base. Le dispositif portatif d'injection sous-cutanée de médi- cament liquide à partir d'une réserve, selon l'invention, est caractérisé en ce qu'il comprend un tube flexible propre à contenir la totalité de la réserve de médicament liquide; une aiguille d'injection sous-cutanée, l'aiguille étant montée à l'extrémité du tube; des moyens propres à loger le tube et comprenant des moyens définissant un étranglement, tout le médicament liquide disponible pour l'injection étant contenu entre l'étranglement et l'aiguille; des moyens d'entraînement propres à déplacer l'étranglement le long du tube vers l'ai- guille pour éjecter le médicament liquide au travers de l'ai- guille, les moyens d'entraînement étant sensibles à des impul- sions cadencées discrètes pour déplacer l'étranglement à cha- que impulsion; et des moyens de commande accouplés aux moyens d'entraînement pour fournir les impulsions cadencées et per- mettre à l'utilisateur de fournir des impulsions supplémen- taires pour provoquer, lorsque requis, la fourniture de quan- tités additionnelles de médicament par l'aiguille. Des formes de réalisation de l'invention seront maintenant- décrites, à titre d'exemple, en liaison avec les dessins anne- xés, dans lesquels: - la figure 1 est une vue perspective légèrement schéma- tique d'une forme de réalisation préférée de l'invention en place sur le poignet de l'utilisateur; - la figure 2 est une vue en coupe du dispositif montrant 3 2486403 la relation entre un pincement et un tube contenant un médi- cament tel que de l'insuline; - la figure 3 est un schéma représentant le mécanisme de commande du dispositif; - la figure 4 est une vue similaire à la figure 3 montrant une variante de forme de réalisation du système de commande;et - la figure 5 est une vue en coupe latérale de l' extrémité d'un tube mis en oeuvre dans une variante de réalisation de l'invention, représentée à plus grande échelle qu'à la figure 1. On se réfère tout d'abord à la figure 1 qui représente une forme de réalisation préférée du dispositif référence d'une ma- nière générale par le chiffre 20 et porté par le poignet de l'utilisateur. Dans cette forme de réalisation, le dispositif est attaché par un bracelet 22 et il fournit de l'insuline (ou un autre médicament) de manière sous-cutanée grâce à une aiguille 24. L'aiguille est maintenue à la manière habituelle par une bande adhésive 26. On voit que le dispositif présente une échelle fixe 28 coopérant avec un élément mobile. 30 dont un index est adjacent à l'échelle. Cet index indique le nombre d'impulsions discrètes d'insuline encore non utilisées et pouvant être fournies par le dispositif. Lors de chaque impulsion, l'index se déplace d'une division sur l'échelle et ces impulsions sont cadencées comme décrit plus loin. On voit aussi à la figure 1 une petite poignée 32 qui peut être soulevée du plan du cadran 28 pour faire tourner une broche 34 de remontage d'un mécanisme d'horlogerie permettant d'ac- cumuler de l'énergie destinée à être utilisée pour déplacer l'insuline vers l'aiguille 24. La poignée est conçue de ma- nière à devoir être soulevée avant de pouvoir être tournée de sorte qu'elle supplante un mécanisme d'échappement qui sera décrit. De telles dispositions sont courantes de manière générale dans les mécanismes d'horlogerie. Un dispositif sem- blable est par exemple utilisé lorsque l'on règle une montre Comme on le voit aussi sur la figure 1, le boitier du dispositif présente un petit bouton 36 affleurant qui per- met à l'utilisateur de supplanter un circuit électronique de cadencement pour fournir un nombre souhaité d'impulsions sup- plémentaires d'insuline, ces impulsions étant facilement visi- bles grâce au mouvement de 1 'élément 30 et du pointeau ou index associé sur l'échelle 28. Ceci permet à l'utilisateur-de recevoir une dose accrue d'insuline avant les repas et à d'autres moments de demande accrue. Ces doses supplémentaires n'affectent cependant pas le taux de base imposé par une programmation préalable du dispositif, comme décrit plus loin. On considère maintenant la figure 2, qui est une coupe du dispositif représenté à la figure 1. Un boîtier 38 est disposé autour d'un axe central 40 et définit une cavité présentant une paroi extérieure 42 disposée autour de l'axe 40. Cette paroi est dans une position propre à restreindre un tube flexible 44 de g r a n d diamètre intérieur, pré- sentant une extrémité 46 ouverte ou à évent et reliée à un autre tube 48 de diamètre intérieur sensiblement plus petit menant à l'aiguille 24 (figure 1). Un galet 50 est maintenu en position, par une structure non représentée à la figure 2, sur une tige 52 et il est forcé de se déplacer autour de 1' axe 40 en formant un pincement ou étranglement entre le galet et la paroi extérieure 42. Comme cela sera décrit, le galet est conçu pour bouger autour de l'axe 40 afin de déplacer le liquide contenu entre le pincement et l'aiguille pour pro- voquer une injection sous-cutanée au travers de l'aiguille. Le diamètre interne du tube 44 est choisi pour que la four- niture par l'aiguille corresponde à l'étalonnage indiqué sur l'échelle fixe 28. Une forme de réalisation préférée du circuit de commande est représentée schématiquement à la figure 3. Un oscillateur à fréquence,variable CMOS (semi-conducteur complémentaire à oxyde métallique) est utilisé pour fournir une onde carrée qui est amenée à un diviseur CMOS. La fréquence de l'onde peut être modifiée sur une plage de 8 à 1 par une commande 54 et il est possible d'identifier la fréquence en un point d'essai 56. L'onde quittant l'oscillateur 53 est représentée schématiquement à la figure 3 et le diviseur réduit alors la fréquence d'o il résulte des impulsions intermittentes qui sont alors fournies à un moteur pas à pas d'entraînement. Un moteur associé entraîne un pignon 58 qui coopère avec une roue dentée 60. La roue dentée porte la tige 52 (figure 2) associée au galet, de sorte que chaque impulsion provenant du diviseur CMOS agit sur le moteur pas à pas qui fait avancer le pignon 58 d'une quantité déterminée qui, à son tour, déplace la roue dentée 60; il en résulte l'injection décrite précé- 2486403 cédemment. L'étranglement se déplace suffisamment autour du boîtier 38 pour provoquer l'injection sous-cutanée de médicament. On appréciera que la puissance requise pour entraîner le moteur pas à pas peut ne pas être disponible en quantité suffisante à partir d'une pile miniature du type utilisé avec des dispositifs électroniques, pour entraîner l'oscillateur à fréquence variable et le diviseur. Bien que les branche- ments n'aient pas été représentés, il est évident qu'un cou- rant supplémentaire pourrait être fourni au moteur pas à pas grâce à une pile séparée ou tous autres moyens adéquats. Si nécessaire, une pile supplémentaire pourrait être fixée dans ce but au bracelet 22 du dispositif représenté à la figure 1, ou prévue à distance si on le préfère. La forme de réalisation préférée a de nombreux avantages, mais on comprendra qu'elle peut prendre des formes différen- tes. Par exemple, le dispositif pourrait être fixé à l'abdo- men d'un patient, ce qui peut être avantageux dans certains cas, mais ce qui, bien ser, rend l'aspect visuel moins agréa- ble que celui représenté à la figure 1. La structure associée au moteur pas à pas et au galet forme de fait un mécanisme d'échappement. Une variante de mécanisme d'échappement est représentée à la figure 4. Comme dans la structure représentée à la figure 1, un oscillateur à fréquence variable et un diviseur sont utilisés mais l'im- pulsion fournie par le diviseur est fournie à un mécanisme de manoeuvre à solénoïde qui, à son tour, peut être alimenté par une source électrique indépendante. Ce mécanisme de manoeu- vre agit sur un solénoïde 62 et sur un élément d'échappement 64 à basculement mécanique. Cet élément est associé à une roue 66 qui, par rapport au galet 50 (figure 2) correspond à la roue dentée 60 représentée à la figure 3. Pour utiliser cette forme de réalisation du dispositif selon l'invention, un utilisateur prend un ensemble jetable neuf formé d'un tube et d'une aiguille dans un emballage stérile, et il introduit le tube de pompe dans le boîtier de manière à reprendre la position représentée à la figure 2. L'utilisateur fait alors avancer la poignée 32 (figure 1) dans le sens inverse des aiguilles d'une montre jusqu'à ce que le pointeau de l'élément 30 indique le nombre d'unités 6 2486403 fournir -au cours des 24 heures suivantes. La garde de pro- tection de l'aiguille est alors enlevée puis l'aiguille est introduite dans une fiole d'insuline avant de faire avancer le mécanisme de cadencement,(et la flèche sur l'élément 30 jusqu'au zéro), pour expulser l'air présent dans le tube vers la fiole d'insuline. Après que ceci a été effectué, l'élément est inversé pour aspirer la dose journalière totale d'insu- line requise, ce qui se termine quand le pointeau a atteint un chiffre sur l'échelle 28 correspondant à la demande jour- nalière prévue. A la suite de cela, 1 'utilisateur introduit alors l'ai- guille dans les tissus sous-cutanés, colle la bande adhésive en place et serre le bracelet 22 autour de son bras, à la manière d'une montre. En variante, le dispositif pourrait être fixé par des bandes adhésives ou par une ceinture, à l'abdomen. La progression du mécanisme dépend du mécanisme d'échappe- ment, de sorte que pour des réglages nominaux une quantité unitaire d'insuline est administrée chaque heure. Pour des patients requérant plus d'insuline, la fréquence fondamentale du mécanisme d'horlogerie peut être réglée au moyen de l'élé- ment de commande 54 (figure 3) de sorte qu'il progresse à un taux légèrement supérieur qu'une fois par heure. A l'inverse, pour un patient requérant légèrement moins d'insuline, ce dispositif d'horlogerie électronique peut être réglé d'une manière telle que les injections intermittentes dans la période de base se produisent moins qu'une fois par heure. Ces régla- ges sont faits par du personnel technique sur les indications du conseil médical de l'utilisateur. Le mécanisme de propulsion de la pompe comprend un ressort de montre qui est remonté chaque jour par le patient au cours de l'opération de remplissage. Il est sollicité d'une manière telle que le ressort est toujours sous tension. La commande du dispositif par l'horloge électronique comprend un mécanisme d'échappement de sécurité qui empêche l'injection accidentelle du contenu total du tube de pompe, de sorte que la panne du dispositif ne peut conduire qu'à un manque d'injection d'in- suline. Le soulèvement de la poignée 32 (figure 1) neutralise ces moyens de sécurité et permet de régler manuellement le dispositif. 7 C2486403 Au moment des repas, le dispositif est mis en oeuvre en appuyant le bouton 36 qui affleure de la-surface du boîtier, pour rendre actif le mécanisme d'échappement électronique et pour faire avancer le dispositif d'une graduation calibrée, administrant ainsi une unité d'insuline. Les patients reçoi- vent initialement des instructions de leur médecin concer- nant l'utilisation du dispositif, et ils adaptent leur ré- gime d'injection d'insuline en fonction de leurs habitudes diététiques. De cette manière, l'insuline pour les repas peut être fournie en quantités comprises entre 2 et 15 unités, en fonction du type de repas et des besoins du-patient. Le dispositif nouveau selon l'invention est une amélio- ration par rapport aux dispositifs existants en ce qu'il utilise un mécanisme d'échappement commandé électroniquement pour la commande de l'administration d'une drogue. Le dispo- sitif ne présente pas de réservoir externe propre à contenir le médicament, mais il contient seulement suffisamment de médicament pour l'utilisation d'un seul jour. Les jours sui- vants, le patient remplace la partie jetable, le recharge et remet le mécanisme à zéro. Le réglage du mécanisme d'horlo- gerie électronique permet d'établir un taux de base adéquat. Dans cette forme de réalisation préférée, le tube de pompe est troué et il forme seulement un réservoir en ce qu'il con- tient du médicament entre le pincement et l'aiguille. En outre, étant donné qu'il s'agit de l'administration intermit- tente d'insuline, le dispositif n'est pas adapté pour le traitement du diabète par injection intraveineuse d'insuline. Au cours de la longue période comprise entre deux impulsions, du sang diffuserait dans l'aiguille et coagulerait éventuelle- ment sur place, empêchant la pompe de progresser ou de dis- tribuer de l'insuline, et il y aurait un risque que la pompe surmonte la résistance de la coagulation et injecte cette dernière dans la circulation, ce qui aurait des effets néfas- tes. On considère aussi que l'utilisation d'une aiguille dans un vaisseau sanguin ne serait pas un procédé approprié pour lui accéder, mais il est aussi envisagé que dans certaines circonstances, un cathéter en caoutchouc souple pourrait être placé à la place de l'aiguille dans le tissu sous-cutané pour la fourniture d'insuline pendant des périodes de temps plus longues qu'un jour. Cette variante de configuration particu- 8 2486403 lière peut être utile pour des études sur des animaux. Des variantes de structures de tubes de pompe peuvent être mises en oeuvre dans le cadre de l'invention. L'extré- mité ouverte du tube peut être équipée d'un clapet anti- retour ou d'un volet pour permettre à l'air d'être expulsé mais limiter un courant d'air en retour dans le tube. Dans ce cas, le tube s'écrase simplement derrière le galet quand le médicament est fourni. Un autre tube de pompe peut être scellé à l'extrémité comme représenté à la figure 5. Dans cette forme de réalisation, l'extrémité du tube-est fermée par un petit bouchon ou tampon 68 présentant une mince paroi ou membrane 70. Pour l'utilisation, le tube de pompe représenté à la figure 5 est rempli en utilisant une seringue et une aiguille qui perce la paroi. Lorsqu'il est plein de médicament, le tube de pompe est placé dans le dispositif et, après remontage, le moyen de réglage est utilisé pour mettre le pointeau en cor- respondance avec le nombre requis d'injections individuelles. Le tube de sortie 48 est alors connecté pour l'injection du médicament restant de la même manière que décrit précédemment. Le tube n'étant pas en communication avec l'air, il s'écrase simplement derrière le galet quand le médicament est fourni en avant du galet. Revendiczations. 1. Dispositif portatif d'injection sous-cutanée d'un médica- ment liquide à partir d'une réserve dudit médicament, carac- térisé en ce qu'il comprend un tube flexible (44) contenant la totalité de la réserve de médicament liquide; îo une aiguille d'injection souscutanée (24), l'aiguille étant fixée à une extrémité du tube; des moyens (38) logeant le tube et comprenant des moyens (42, 50, 40) définissant un pincement ou étranglement, la totalité du médicament liquide disponible pour l'injection étant contenue entre le pincement et l'aiguille; des moyens d'entraînement (38, 60) propres à déplacer le pincement le long du tube vers l'aiguille pour éjecter le médicament liquide au travers de l'aiguille, les moyens d'entraînement étant sensibles à des impulsions discrètes dans le temps pour déplacer le pincement lors de chaque impulsion; et des moyens de commande (53, 54) accouplés aux moyens d'en- traînement pour fournir lesdites impulsions et permettre à l'utilisateur de fournir des impulsions maîtresses visant à délivrer à la demande des quantités additionnelles de médi- cament par l'aiguille. 2. Dispositif portatif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'autre extrémité du tube (44) est ouverte. 3. Dispositif portatif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en outre une cloison ou membrane fer- mant l'autre extrémité du tube (44) et propre à être péné- trée par une seringue pour la mise en place de la réserve de médicament liquide dans le tube. 24_8640.3 4. Dispositif portatif d'injection sous-cutanée de médica- ment liquide à partir d'une réserve dudit médicament, ca- ractérisé en ce qu'il comprend: un bottier (38)_ disposé autour d'un premier axe (40). et définissant une cavité présentant une paroi extérieure (42) sensiblement également distante dudit axe dans le sens radial; un galet (50) monté rotatif sur un second axe (52) décalé du premier axe (40), qui définit un étranglement avec la paroi extérieure pour éjecter le médicament à travers une aiguille (24) montée sur un tube flexible (44) contenant la réserve de médicament liquide, de sorte que quand le tube (44) est logé dans le boîtier (38), il est en contact avec la paroi extérieure (42); des moyens de production de signaux propres à fournir des impulsions électroniques individuelles à des intervalles de temps prédéterminés; et des moyens sensibles aux impulsions électroniques pour dépla- cer angulairement le galet (50) autour du premier axe (40), dans une mesure suffisante pour éjecter une quantité prédé- terminée de médicaments hors du tube, en réponse à-chaque im- pulsion électronique, puis,à partir de l'aiguille, en tant qu'injection sous-cutanée. 5. Dispositif portatif d'injection sous-cutanée d'un médi- cament liquide à partir d'une réserve du médicament, carac- térisé en ce qu'il comprend: une horloge électronique (53, 54) fournissant des impulsions cadencées; un mécanisme d'horlogerie pour l'entraînement; des moyens d'échappement (58, 60; 62, 64, 66) sensibles aux impulsions cadencées pour libérer des impulsions d'énergie il mécanique provenant du mécanisme horloger d'entraînement; un tube flexible (44) de proportions adaptées pour contenir la réserve de médicament liquide; des moyens (42, 50, 40) définissant un pincement sur le tube pour éjecter du médicament par une extrémité du tube flexible; des moyens accouplant les moyens d'échappement au pincement pour faire avancer le pincement d'une distance unitaire vers ladite extrémité du tube en réponse à chaque impulsion d'énergie; et des moyens accouplés aux moyens d'échappement pour supplan- ter l'horloge électronique et fournir des impulsions d'éner- gie mécanique additionnelles, provoquant ainsi, à la demande de l'utilisateur, la fourniture de quantités individuelles additionnelles de médicament à partir du tube flexible. 6. Dispositif portatif selon la revendication 5, caracté- risé.en ce que l'autre extrémité du tube (44) est ouverte. 7. Dispositif portatif selon la revendication 5, caracté- risé en ce qu'il comprend en outre une paroi ou membrane fermant l'autre extrémité du tube (44) et propre à être pénétrée par une seringue pour le remplissage du tube au moyen du médicament liquide. 8. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un cadran (28) accouplé au méca- nisme horloger d'entraînement, pour indiquer le nombre d'impulsions d'énergie disponible, et ainsi, avec référence à un point de départ,combien-d'impulsions ont été utilisées. 9. Structure de distribution d'une réserve de médicament liquide, utilisée dans un dispositif d'injection sous-cutanée du médicament, caractérisée en ce qu'elle comprend un tube (44) en matériau flexible pouvant être écrasé pour éjecter du médicament liquide à partir du tube et de propor- tions adaptées pour contenir la totalité de la réserve- de médicament liquide; et une aiguille (24) propre à être introduite sous la peau et coopérant avec l'extrémité du tube de manière à recevoir et à faire une injection sous-cutanée du médicament prove- nant du tube. 10. Dispositif d'injection sous-cutanée d'un volume prédé- terminé de médicament.liquide pendant un intervalle de temps prédéterminé, caractérisé en ce qu'il comprend: des moyens d'horloge propres à fournir un nombre prédéter- miné d'impulsions individuelles à intervalles réguliers; un réservoir flexible (44)-propre à contenir le volume pré- déterminé de médicament liquide; - des moyens d'entraînement (58, 60) accouplés au réservoir et propres à changer le volume du réservoir pour fournir du médicament contenu dans le réservoir; des moyens accouplant les moyens d'horloge aux moyens d'en- trainement pour dispenser le médicament suivant une série de quantités individuelles en réponse aux impulsions prove- nant des moyens d'horloge, le nombre d'impulsions étant pré- déterminé pour que les moyens d'entraînement dispensent le volume prédéterminé de médicament liquide; et une aiguille (24) accouplée au réservoir et propre à rece- voir le médicament et à faire une injection sous-cutanée du médicament. 11. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de commande (53, 54) déplacent le pincement suivant une série de pas égaux, et en ce qu'il comprend en outre des moyens (28, 30) enregistrant le nombre de pas pour fournir une indication visuelle du volume du médicament in- jecté. 12. Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce que le réservoir flexible est un tube. 13. Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un' cadran (28) accouplé aux moyens d'entraînement pour indiquer le nombre d'impulsions d'éner- gie disponible et ainsi, avec référence à un point de dé- part, combien d'impulsions ont été utilisées.