(57)【要約】      （修正有）【課題】目立たず、患者にとって使用が簡単な、液体注入装置を提供する。【解決手段】駆動テープ１２０の長さ方向に沿って本質的に直線に配列された複数の穴１２１を有し、複数の該穴１２１が固定間隔で配置されている、柔軟な駆動テープ１２０と、柔軟な該駆動テープ１２０の該穴１２１に揃いかつ噛み合う複数の歯を含む少なくとも１つのギヤ１１９を含む駆動シャフトと、柔軟な該駆動テープ１２０を前進させる圧電モーター１１６と、柔軟な該駆動テープ１２０の少なくとも一方の端に取り付けられるか又は連結されたプランジャー１２８と、液体薬物を収容するためのカートリッジ１０８であって、該プランジャー１２８を受けて、該カートリッジ１０８内での該プランジャー１２８の動きに応じて該液体薬物を排出する、カートリッジ１０８と、を含む。【選択図】図９
2010240410.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動テープの長さ方向に沿って本質的に直線に配列された複数の穴を有し、複数の該穴が固定間隔で配置されている、柔軟な駆動テープと、
柔軟な該駆動テープの該穴に揃いかつ噛み合う複数の歯を含む少なくとも１つのギヤを含む駆動シャフトと、
柔軟な該駆動テープを前進させる圧電モーターと、
柔軟な該駆動テープの少なくとも一方の端に取り付けられるか又は連結されたプランジャーと、
液体薬物を収容するためのカートリッジであって、該プランジャーを受けて、該カートリッジ内での該プランジャーの動きに応じて該液体薬物を排出する、カートリッジと、
を含む液体注入装置であって、
該圧電モーターが該駆動シャフトを回転させ、これにより、穴間の固定された間隔に相関した段階刻みで、柔軟な該駆動テープを前進させて該プランジャーを該カートリッジ内の方向に駆動する、液体注入装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般に、制御された薬物投与を患者に対して行うために使用されるタイプの液体注入装置における改善に関するものである。より具体的には、本発明は空間効率的な駆動システムを有する、改善された薬物注入装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
注入装置は、患者にインスリン等の薬物送達において使用するためのものとして当該技術分野において周知である。特許文献１「柔軟な駆動プランジャーを備えた薬物注入ポンプ（Medication infusion pump with flexible drive plunger）」には、患者に薬物を送達するための、摺動ピストンへの柔軟な駆動部材が機械的に接続されたコンパクトな駆動モーターが含まれている。この柔軟な駆動部材は、空間効率的な曲線経路に延び、ばね鋼で形成された一定の長さのスプリングテープを含み、これは直線形状に向けられているときには断面がカーブした形状を有する。このスプリングテープは、ポンプハウジング内の巻き取りスプール上に巻き取られ、又は巻き付けられる。駆動手段は、長い主ネジ上の主ネジナットで、駆動モーターが主ネジを駆動する回転出力を提供し、主ネジナットが主ネジに沿って進むものであり得る。主ネジナットの直線的変位が、曲線経路に沿ってスプリングテープを並進させる。又は好ましくは、キャプスタンローラーとそれに連携するピンチローラーがスプリングテープに噛み合って、ポンプ駆動モーターの制御下でスプリングテープを推し進め、スプリングテープの一定の長さが自由に垂れ下がった状態で、駆動手段の側で曲線経路内においてガイドされながら受け取られる。動作中に、薬物の入った筒がポンプハウジングに搭載されると、ピンチローラーがキャプスタンローラーに対して引き戻され、これらのローラーの間の空間内にテープを挿入又は空間からテープを引き出すことができるようになる。
【０００３】
特許文献２「屈曲ピストンロッドを備えた薬物送達装置（Medication
delivery device with bended piston rod）」には、１ヶ所以上の点で接合された２本の個別のテープ形本体からなる柔軟なピストンロッドについて記述されており、これは所望により、ゆるんだ状態のときに横断面を見ると「目の形」経路であるとして記述されている。ピストンロッドの運動は電気モーターによって起動され、すなわちこの電気モーターの回転運動が、駆動輪を含む適切な駆動手段によって、ピストンロッドの直線的変位に変換される。前記駆動輪には一定間隔の突出部が含まれ、これが柔軟なピストンロッド上にある対応する受け部分（所望により個別の貫通穴又はスロット）と相互作用し、ピストンロッドを変位させる。１つの実施形態において、ピストンロッドは屈曲し、第一のガイド輪上で１８０°Ｕターンしており、第二のガイド輪がピストンロッドと駆動輪との間の適切な接触を確実にする。長手方向において、この輪の最小直径は、ロッドが弾性によって曲がることができる最小直径によって制限される。
【０００４】
特許文献３「液体の制御注入のための置換システム（Displacement
system for controlled infusion of a liquid）」には、柔軟な非圧縮性構造としてのピストンロッドを有する液体置換システムについて記述されており、これはカートリッジの後側でカートリッジの軸から逸れて屈曲された（好ましくは１８０°）ピストンロッドガイドによってガイドされる。このガイドには、ピストンロッドの端部分が平行に保たれたときにピストンロッドの曲線部分が自然に従う形状になるように形成されたトラックが含まれ、これにより、装置の長さをカートリッジ及び屈曲ピストンロッドガイドに近い長さに対応するように短縮することが可能になっている。柔軟なロッドは、狭い巻き隣接間隔で、巻き比率が特定の制限以内にあるような柔軟ならせんであってよい。このらせんの巻きが、内側にネジのあるナットが噛み合うことのできる外側ネジを提供し、ナットが回転すると、ピストンロッドの自由端で動作する押さえ金と共に、ピストンロッドをカートリッジ方向に駆動する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許第５６３７０９５号明細書
【特許文献２】米国特許第６５３７２５１号明細書
【特許文献３】米国特許第５９５７８８９号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記及び他の先行技術は、克服すべき多くの問題を提示している。例えば、駆動システムがプランジャーから比較的遠くに位置していると、通常、太いピストンロッドが必要になり、このために高消費出力のモーターが必要となり得、ピストンの変位に誤差を招く可能性がある。また、駆動輪、巻き取りスプール、及びカートリッジの外側にあるテープの経路のための追加サポート又はガイドといった、いくつかの部品を含むシステムでは、複雑なシステムとなり、使用及び製造がより困難になり得、同時に、例えば機械的摩擦又は部品磨耗による液体注入の調節に誤差を招く可能性がある。カートリッジを含むポンプは通常、新しいフル充填されたカートリッジを入れたときにピストンロッドが完全に引き戻せるよう十分なスペースを提供するために、少なくとも１辺の寸法が、カートリッジ長さの２倍を超えている必要がある。本明細書で開示される本発明は、液体注入装置のための空間効率的な駆動システムを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、目立たず、患者にとって使用が簡単な、液体注入装置を提供する。ナノスケール規模で作動する圧電モーターとギヤ付き駆動シャフトの利点と、再利用可能ハブ内において柔軟な駆動テープとを組み合わせることにより、患者に液体薬物を投与するための空間効率的なシステム及び方法が提供される。
【０００８】
再利用可能ハブに取り外し可能な状態で取り付けられるよう構成された、実質的に楕円形の形状を有するカートリッジを用いて、コンパクトな外形が達成される。このハブは、圧電モーターによって駆動されカートリッジのベース部に配置されるギヤ付き駆動シャフトと協同する、柔軟な駆動テープによって駆動されるプランジャーを含む。柔軟な駆動テープの第一末端は適合されてプランジャーに固定され、第二末端は空間効率的な経路を通り、駆動シャフトに巻き付いて、注入装置のカートリッジと再利用可能ハブハウジングとの間の位置に収められる。システムの外形は、カートリッジの長さに、駆動テープの厚さと駆動シャフトの直径（カートリッジの最小直径の半分にほぼ等しい）を加えた合計にほぼ等しい長さを有する。このような駆動構成により、ポンプシステムの全体的な外形に影響をほとんど又は全く与えずに、より大きい容量のカートリッジを使用することができる。
【０００９】
柔軟な駆動テープは、すじ付きのポリマーを含み、長手方向に柔軟でありかつ軸方向には剛性で、エッジに沿ってゴムストリップで支持され、このエッジが、カートリッジ本体の最大直径で内壁に沿って滑ることにより、カートリッジ形状と相互作用する。カートリッジの実質的に楕円形の形状により、最大幅の直径を有する単一のチャネルが供給され、この中を通るプランジャー及び駆動テープの通過運動が制限される。駆動テープ上にナノメートル単位間隔で配置された小さい穴と、ギヤ付き駆動シャフト及び圧電モーターとの協同により、緻密な投与量調節が得られ、０．００００５〜０．０００２単位の範囲での用量刻みが可能になり、好ましくは更に０．０００１単位近くにすることができる。この用量調節も、使用するカートリッジのサイズに影響されない。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
本発明の新規な特徴は、添付の「特許請求の範囲」に詳細に記載される。本発明の特徴及び利点は、次の、本発明の原理が利用される例示的な実施形態を記載する以下の「発明を実施するための形態」、並びに添付の図面を参照することによって、より理解されるであろう。
【図１】液体注入システムの主要構成要素の単純化した概略図。
【図２】本発明によるポンプの平面図。
【図３ａ】図２の再利用可能ハブハウジングの末端部断面図。
【図３ｂ】図２及び３ａのポンプの底面図。
【図４】図２のポンプの分解斜視図。
【図５】図２に示す再利用可能ハブハウジングの平面図。
【図６】図２、３及び５の再利用可能ハブハウジングの側面図。
【図７】図２及び４の再利用可能ハブ部分の単純化した側面図。
【図８】図２及び４のカートリッジの側面図。
【図９】図２〜６のポンプの斜視図であり、プランジャーがカートリッジ本体内に入り込んだ位置にある状態。
【図１０】図９のカートリッジの拡大断面図。
【図１１ａ】図２、４、９及び１０のカートリッジ本体の斜視図。
【図１１ｂ】図９及び１０のカートリッジの断面図。
【図１１ｃ】図１１ａ及び１１ｂのカートリッジ本体の幾何学的構成の概略図。
【図１２】図２に示すポンプの駆動システムの斜視側面図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本明細書では本発明の好ましい実施形態が図示、説明されているが、こうした実施形態はあくまで例として与えられたものであることは当業者には明らかであろう。当業者であれば、本発明から逸脱することなく多くの変形、変更、及び代用が想到されるであろう。
図１は、本発明の実施形態に使用するための液体注入システム１００の主要構成部分の単純化した概略図であり、これにはポンプ２０、並びにディスプレイ１２及びボタン１４を備えたハンドヘルド装置１０、並びにこれらの間の無線通信（例えば高周波（ＲＦ））３０が含まれる。
【００１２】
ポンプ２０は例えばインスリン投与ポンプなど、任意のタイプの液体注入装置であってよく、衣服又はベルトに取り付けて患者が装着できるものであり得る。別の方法としては、ポンプ２０は、患者の皮膚に貼り付けて装着するよう特別に設計された小型のパッチポンプであり得、これにより薬物が注入セットを介して患者に提供される。ポンプ２０は、患者に注入されるインスリンの既定量を決定及び所望によりプログラミングするために、ハンドヘルド装置１０と無線通信するよう構成することができる。
【００１３】
小型パッチポンプを用いたインスリン注入による糖尿病治療について、本明細書で参照が行われるが、本発明が任意のタイプの液体注入装置に適用可能であり、かつ糖尿病以外の疾患治療においても適用可能であり、本明細書に記述される実施例に限定することを意図するものではないことが、当業者には明らかであろう。
【００１４】
１つの例示的実施形態において、患者はハンドヘルド装置１０のインターフェースを使用して、自らの病状を管理することができ、所望によりポンプ２０に対し或る量の薬物を注入するよう指示することが含まれ得る。このようなハンドヘルド装置１０とポンプ２０との間の相互作用は、例えばＲＦ３０又はブルートゥース（Bluetooth）などの無線通信を経由し得る。ハンドヘルド装置１０には、いくつかのボタン１４を含むＯＬＥＤディスプレイインターフェース１２を組み込むことができ、又は所望により、例えばタッチスクリーンディスプレイなどの別の方法を利用することもできる。ハンドヘルド装置１０は更に、例えば血糖値測定器などの分析物モニター装置として機能することができる。液体注入システム１００の最も操作することが多い機能は、このハンドヘルド装置１０内に収容される可能性が高く、これにより設計に大きい柔軟性が得られ、例えばソフトウェアアップグレードなどを組み込むなどの追加機能が可能になる。
【００１５】
ユーザーは、特定の量のインスリンを直ちに投与するようポンプ２０に指示するか、あるいは、ハンドヘルド装置１０を使用して所定の時間に既定量のインスリンを投与するようポンプ２０にプログラミングすることができる。糖尿病患者は典型的に、１日に数回、特に食前食後の所定の時間に血糖値テストを実施して、自らの血糖値レベルが抑制されていることを確認する。この測定値に応じて、患者は或る量のインスリンを自らに投与することを選択できる。一部の患者は、従来型の針及び注射器、又はペン型装置を使用して、太もも又は腹部にインスリンを注射する。しかしながら注入ポンプの着用者は、注入セットを介してポンプを常に皮膚に取り付けておくため、数多くの別個の注射を実施する必要から解放され得る。ユーザーは単に、ハンドヘルド装置１０を使用して、注入するインスリンの量をプログラムすることができ、この装置が無線でポンプ２０に通信し、正しいインスリン投与量を送達するよう指示する。
【００１６】
図２は本発明による単純化した液体注入ポンプ２０の例示的実施形態の平面図であり、開口部１０４、及びカートリッジ１０８を収容する空洞１０６を有する、再利用可能ハブハウジング１０２を含む。カートリッジ１０８には近位端１１０と遠位端１１２があり、この図では近位端１１０の近くに位置するプランジャー１２８が含まれる。ハウジング１０２は更に、カートリッジ１０８のリップ要素１２６を受け取るための溝又は凹部１２４が含まれる。本発明によると、注入ポンプ２０には更にモーター１１６、ギヤ付き駆動シャフト１１８、柔軟な駆動テープ１２０及びキャップ１２２が含まれる。
【００１７】
本明細書で使用される用語「カートリッジ」は、例えばインスリンなどの医薬品の液体を含むバイアルを記述するために使用されるが、例えば「注射器」「アンプル」又は「カープレ（carpule）」などの他の語も交換可能に使用されることがある。
【００１８】
１つの実施形態において、液体注入ポンプ２０には、例えば成型プラスチックの硬質材質で形成される再利用可能ハブハウジング１０２が含まれ得、これにはカートリッジ１０８を収容するため特別に設計された空洞又は凹部１０６が含まれる。再利用可能ハブハウジング１０２は、取り外し可能かつ交換可能なカートリッジ１０８にしっかり取り付けられるよう構成される。カートリッジ１０８は、カートリッジ１０８の近位端１１０にあるリップ１２６が、ハブハウジング１０２にある対応する溝１２４にスナップ嵌めされるところまで、ハブハウジング１０２内の空洞又は凹部１０６内に差し込まれ、これによりカートリッジ１０８がハブハウジング１０２にしっかりと固定される。カートリッジが定位置にある状態で、モーター１１６は、プラスチックキャップ１２２が、プランジャー１２８の対応するプラスチックプレート１２７（図３に示されている）にスナップ嵌めされるまで、柔軟な駆動テープ１２０を推し進める働きをする。所望により、小型の力センサー（図示なし）をキャップ１２２の上又は内部に組み込むことにより、キャップ１２２にかかる力を検知し、これにより駆動モーター１１６の操作を制御することができる。カートリッジ１０８が適切に挿入されると、凹部１０６を完全に充填し、カートリッジ１０８の遠位端１１２がハブハウジング１０２の開口部１０４近くに配置され、これにより注入セットへの投薬先端１５４の接続が可能となる。
【００１９】
モーター１１６は、例えば小型リチウムボタン電池若しくはコイン型電池などの小型電池、又は電池の連結により電源供給することができる。電池モデルの例としては、例えばエナジャイザー（Energizer）から販売されているＣＲ１２２５、ＣＲ２４５０、ＣＲ２０３２及びＢＳＲ４５Ｌ（酸化銀）が挙げられる。電池は、消耗した電池の交換時にユーザーが容易にアクセスできるようにするため、別のコンパートメント内に密封することができる。
【００２０】
使用の際、ユーザーがポンプにアクセスして、消耗したカートリッジを取り出し、新しい完全充填されたものに交換することがあり得る。ポンプには、この目的専用のアクセスハッチ（図示なし）が含まれ得る。ハッチを開けると、ユーザーがカートリッジをつかみ、持ち上げて空洞１０６から取り出し得る。カートリッジ１０８が外れると、リップ要素１２６が対応する凹部１２４から外れ、プランジャー１２８の噛み合いがキャップ１２２から外れ、このキャップは柔軟な駆動テープ１２０に恒久的に接続されている。次に新しいカートリッジを空洞１０６に入れ、リップ１２６が凹部１２４内に噛み合うか、又は「カチッ」という音をたてて収められる。キャップ１２２は、ユーザーがカートリッジ１０８を定位置に押し込むとすぐにプランジャー１２８と噛み合い得るか、あるいはモーター１１６の起動によりキャップ１２２が駆動されてプランジャー１２８と噛み合い得る。よってカートリッジの交換プロセスは単純かつ直感的であり、再利用可能ハブハウジング１０２のどの部分もユーザーが操作する必要はない。
【００２１】
図３ａは、図２の再利用可能ハブハウジング１０２の例示的実施形態の末端部断面図を示し、カートリッジ１０８を収容するための空洞又は凹部１０６が含まれている。図６にも、一般に使用されるＯリング型シールなどのゴムシール１０９が含まれている。
図３ｂには、図２及び３ａのポンプの底面図を示す。１つの実施形態において、ポンプ２０は、ユーザーの皮膚に別個に着用する小さい「パッチ」様の装置であり得る。図３ｂには、粘着テープ１３２、プラスチックシェル１３４、柔軟なカニューレ１３６及び針１３８が含まれ、図４に示し関連して説明されるように、この針がカートリッジ１０８の投薬先端１５４でシリコンプラグ１５６に穴を開ける。図３ｂには更に、カートリッジ１０８の遠位端１１２位置を示す平面Ａ−Ａ’が示されている。平面Ａ−Ａ’の位置は図５及び６にも示されている。
【００２２】
ここで図３ａ及び３ｂを参照して、再利用可能ハブ１０２は、例えばパッチポンプなどのコンパクトなインスリン投薬ポンプ３０の一部を形成することができ、本明細書の検討はこの実施形態に焦点を合わせる。ポンプ２０は、適切な粘着剤１３２を使用してユーザーの皮膚に取り付けて着用することができる。インスリンのフル充填されたカートリッジ１０８がポンプ２０内に配置されている状態で、開口部１０４が、下にある注入セットの針１３８によってキャップされ、これを通って医薬品液体が柔軟なカニューレ１３６を経由して患者に注入される。プラスチックシェル１３４により、再利用可能ハブ１０２内の対応する組み込み部分に注入セットを容易にはめ込むことができ、これによりパッチポンプ２０の外表面が平らになり、よってポンプ２０の全体的な寸法に追加されることがない。しかしながら、当業者には明らかであるように、本発明の再利用可能ハブ及び新しい駆動システムは、任意の形態の医薬品液体投薬装置に使用することができ、１つの特定のタイプのポンプにいかなる意味でも限定することを意図するものではない。
【００２３】
図４は、図２のインスリン注入ポンプ２０の分解斜視図であり、再利用ハブ１０２及びカートリッジ１０８のいくつかの構成要素が示されている。カートリッジ１０８には、カートリッジ本体１５０、空洞１５２、隆起したリップ１２６、プラスチックプレート１２７、プランジャーゴム１２８及びシリコンプラグ１５６が含まれている。この図に示されている再利用可能ハブハウジング１０２の構成要素には、モーター１１６、プラスチックキャップ１２２、ギヤ歯１１９を有するギヤ付き駆動シャフト１１８、穴１２１及びゴムストリップ１２３を含む柔軟なポリマーテープ１２０が含まれている。図４には、本発明によるポンプ２０の駆動システムを含む主な要素が示されている。この分解図には、個々の要素それぞれが明確に示されており、これらの相互作用については本明細書で検討される。
【００２４】
ゴムプランジャー１２８はプラスチックプレート１２７の片側を実質的に囲んで覆い、その下面は、再利用可能ハブ１０２のキャップ１２２を取り外し可能な状態で接続できるよう開いている。ゴムプランジャー１２８が実質的にプレート１２７を覆っているため、プランジャー１２８という用語は、本明細書全体においてプレート１２７及びゴム１２８の両方を包含する意味で使用される。使用時に、プラグ１５６はカートリッジ本体１５０の投薬先端１５４に配置することができ、これによりカートリッジ１０８の遠位端１１２の第一のシールが提供される。ゴムプランジャー１２８は、カートリッジ１０８に液体がフル充填されているときに、カートリッジの近位端１１０に対する第二のシールを形成する働きをする。注入ポンプ内で使用しているとき、液体薬物を患者に注入するために、プランジャー１２８がカートリッジ内へと駆動され、この第二のシールがカートリッジ１０８の遠位側１１２に向かう方向に移動する。
【００２５】
図４には、駆動シャフト１１８上にあるギヤ歯１１９と、ギヤ歯１１９を受けるよう構成された柔軟な駆動テープ１２０上にある対応する穴１２１が示されている。柔軟な駆動テープ１２０は、第一の末端１３０にあるキャップ１２２に恒久的に取り付けられ、一方、第一末端１３０と第二末端１４０との間のテープ１２０の領域（図７に示されている）がギヤ付き駆動シャフト１１８に巻き付き、これにより一連の穴１２１（ナノメートル単位の間隔で配置）が駆動シャフト１１８の対応するギヤ歯１１９と噛み合うようにする。ギヤ歯１１９と穴１２１との相互作用により、モーター１１６で駆動されたときに、前進及び後退の両方向に駆動テープ１２０の牽引力が提供される。柔軟な駆動テープ１２０、ギヤ付き駆動シャフト１１８及び圧電モーター１１６の組み合わせにより、本発明による信頼性の高い、緻密に調節された液体注入システムが提供される。
【００２６】
駆動テープ１２０上の穴１２１などをミクロン以下の解像度でパターニングする構造には、いくつかの異なる方法が利用でき、例えば化学的打ち抜き加工、レーザー微細パターニング、リソグラフィなどが挙げられ、これらに限定されない。
【００２７】
モーター１１６は、例えばスイス・ビール市のミニスウイズ・ピエゾモーターズ（Miniswys Piezomotors）から販売されている「ブレ（Ble）」又は「シシェル（Sichel）」などの小型ステッピング回転圧電モーターであり得る。市販されている圧電モーターは、非常に微細なステップを生成する機能を有し、これによりナノメートル規模での精密さが得られる。モーター１１６は、柔軟な駆動テープ１２０を押し出し及び／又は引き戻すためにギヤ付き駆動シャフト１１８を駆動し、これによりカートリッジ１０８内のプランジャーが押し出し及び／又は引き戻される。駆動テープ１２０はキャップ１２２に恒久的に取り付けられているため、カートリッジがあるときはプランジャー１２８に接続されることになり、これにより駆動テープ１２０の前後の動きが同時にプランジャー１２８に作用して、カートリッジ１０８を出入りするよう動かす。プランジャー１２８をカートリッジ１０８内の方向に少しずつ前進させる動きが、注入セットを経由して既定量のインスリンを患者に投薬するよう機能する。
【００２８】
１つの実施形態において、カートリッジ１０８がいったん消費された後に取り外して交換するため、ユーザーが注入ポンプ２０にアクセスできるよう意図される。注入セット及びカートリッジは再利用可能ではなくてよいが、図３のハブハウジング１０２及びその内部構成要素は再利用可能であり得る。カートリッジ１０８は、前述のように、キャップ１２２と、プランジャー１２８のプラスチックプレート１２７部品との間のインターフェースのスナップ嵌めを外すだけでよい。所望により、ユーザーは注入ポンプ又はパッチポンプ２０全体を取り外すことができる。１つの実施形態において、新しいフル充填されたカートリッジ１０８は、リップ１２６が対応する溝１２４にスナップ嵌めされるところまで、近位端１１０を最初に（すなわち、プランジャー１２８側を先に）挿入することにより、再利用可能ハブ１０２内に挿入できる。同時に、プランジャー１２８の下側にあるプレート１２７がプラスチックキャップ１２２にスナップ嵌めされ、このキャップは柔軟な駆動テープ１２０の第一末端１３０に恒久的に取り付けられている。別の実施形態において、液体注入システムの全て又は一部が使い捨てであってよい。
【００２９】
図５は、図２の再利用可能ハブハウジング１０２の平面図であり、図２、４、８及び９〜１２のカートリッジ１０８を収納するよう適合された凹部又は空洞１０６を示す。１つの実施形態において、カートリッジ１０８の隆起したリップ１２６は、対応する溝又は凹部１２４に入り込み、又は挟まる。ギヤ付き駆動シャフト１１８には、小さい釘又は歯１１９があり、これが駆動テープ１２０の対応する穴１２１に噛み合う（図４を参照）。ギヤ付き駆動シャフトは、電気構成要素１１７からの指示に従い、モーター１１６によって駆動される。所望により、ポンプ２０は、例えばハンドヘルドの血糖モニタリング測定器など、電気構成要素１１７と通信を行うリモート装置１０を介して操作することができる。ポンプ２０には、ギヤ付き駆動シャフト１１８とモーター１１６との間にシール１１１があり、これによりユーザーが着用しているときにポンプ内に水などの液体が入り込む可能性が事実上排除される。
【００３０】
図６は図２、３及び５の再利用可能ハブハウジングの側面図であり、前述と同じ構成要素の多くが含まれている。加えて、図６にはカートリッジ１０８と共に引き出したときの柔軟な駆動テープ１２０を受け取る働きをする凹部又は空洞１１５の例示的実施形態を示す。図６には更に、テープ周囲にある所望によるシール１１３も含まれている。シール１１３は、ポンプの防水性を確実にする働きをし、同時に、特に、カートリッジ１０８の交換手順においてユーザーが再利用可能ハブ１０２を開けた場合、ポンプの作動部分内に異物又は粒子が入り込むリスクを最小限に抑える働きをする。
【００３１】
１つの例示的実施形態において、柔軟なテープ１２０及び駆動シャフト１１８を含むコンパートメントは、シール１１１の作用により、ギヤ付き駆動シャフト１１８を駆動するよう構成されたモーター１１６に対して完全に密封することができる。更に、テープ１２０とカートリッジ１０８を分離するため、柔軟なテープ１２０が通り抜けるところに更なるシール１１３があり得る。プラスチックキャップ１２２及び対応する鳩目は、カートリッジがないときに再利用可能ハブ１０２の密封を維持する働きをする。所望により、再利用可能ハブ１０２は、アクセスハッチが開いているときに機構内にいかなる汚染物質が入ってくることも防ぐために、完全に密封することができる。ハブ部分１０２を密封することによって、液体注入システムの操作に重要な構成要素をユーザーが見ること又はアクセスすることも妨げられる。密封された再利用可能ハブ１０２を使用することにより、ユーザーは、他の構成要素を操作する必要なしに、また例えばガイドローラー間のテープを送り出すなどの追加工程を実行する必要なしに、容易かつ直感的に消耗したカートリッジを取り出し、新しい完全充填されたものを挿入することができる。
【００３２】
図７は、図２及び３の再利用可能ハブハウジング１０２の主な駆動構成要素を示す、更に単純化した側面図であり、モーター１１６、ギヤ付き駆動シャフト１１８、キャップ１２２、並びに第一末端１３０及びストッパー部分１４２を備える第二末端１４０を有する柔軟な駆動テープ１２０が含まれている。矢印「Ｘ」は、消耗したカートリッジ１０８を交換できるようにするため、駆動テープ１２０を完全に引き戻すための、ギヤ付き駆動シャフト１１８の回転方向を示す。
【００３３】
図７は、第一末端１３０及び第二末端１４０を有する柔軟な駆動テープ１２０を示し、これは例えばポリエチレンなどの薄く柔軟なポリマー材質を含むことができ、又は、米国アットルボロのエッチロジック（EtchLogic）が製造するものをはじめとする平らな金属合金であり得る。柔軟な駆動テープ１２０は、長手方向（すなわちテープ１２０の長さに平行な方向）にのみ柔軟であり、短軸方向（すなわち幅に平行な方向）では柔軟ではないような、すじ付きのポリマーであり得る。柔軟な駆動テープ１２０の第一末端１３０はキャップ１２２に恒久的に取り付けられていてよく、駆動テープ１２０の第二末端１４０は拘束されていなくともよく、あるいは特定の点で固定されていてもよい。所望により、柔軟なテープ１２０には、カートリッジ１０８の内壁に駆動テープ１２０がぴったりとフィットするようにするため、エッジに沿って追加のゴムストリップ１２３（図６参照）を含めることができる。ストリップ１２３は、駆動テープ１２０に対して支持と剛性を供給し、カートリッジ本体１５０の幾何学的形状と相互作用して、カートリッジ１０８内でのテープ１２０の信頼性の高い動きを確保する。これについては図１１ａ、１１ｂ、及び１１ｃに関連して詳しく検討される。柔軟な駆動テープ１２０は、駆動テープ１２０の第二末端１４０にあるストッパー部分１４２の作用により決定される、既定の最大距離を限度として、カートリッジ１０８内に推し進めることができる。
【００３４】
従来のカートリッジ又は注射器は通常、ピストンロッドによってピストンに対しカートリッジ内方向に力をかけて作動させ、患者に液体を注入する。そのようなピストンロッドは、柔軟な材質で作成することもできるが、通常は例えば薄い金属又は硬質プラスチックなどの非圧縮性材質である。いくつかの従来のシステムでは、柔軟ならせんを利用し、曲げることなく（曲がると用量が不正確になり得るため）、軸方向に特定の力を伝達するために正確な寸法に依存している。本発明により、本明細書で更に詳しく述べるように、柔軟な駆動テープ１２０、ゴムストリップ１２３及び特定のカートリッジ形状の相互作用により、カートリッジ内に、信頼性の高い軸方向の変位がもたらされ、これとギヤ付き駆動シャフト１１８及び圧電モーター１１６との協同により、空間効率的かつ緻密に調節された投薬システムが提供される。柔軟な駆動テープ１２０は、図６に示し、これに関連して記述されるように、ギヤ付き駆動シャフト１１８の周囲にしっかりと巻き付く機能を有し、カートリッジ１０８の底に迅速に配置され、１８０°の密にカーブした経路を使い尽くし、カートリッジの外に駆動されるとカートリッジ１０８の上又は下の位置をとることにより、空間効率的な利点を提供する。駆動テープ１２０はカートリッジ１０８の長さに沿って伸び、カートリッジと再利用可能ハブハウジング１０２の壁との間に配置される。
図２は、駆動テープ１２０がギヤ付き駆動シャフト１１８に噛み合い、カートリッジ１０８の向こう側に重なっている（図では見えない位置にある）様子を示す。図７は駆動テープ１２０の第二末端１４０が、使用中にカートリッジが入る位置の下に重なっている様子を示す。しかしながら、当業者には明らかなように、カートリッジは任意の向きで使用することができ、よって柔軟な駆動テープ１２０の第二末端は、カートリッジと共に引き出した後は、カートリッジの上側を覆ってもよく、又はハブハウジング１０２内の任意の位置にある特別設計されたスロット内に収納されてもよい。
【００３５】
柔軟な駆動テープ１２０は、カートリッジ１０８の底面のすぐ近くでギヤ付き駆動シャフト１１８に巻き付くことができるため、カートリッジの形状と組み合わせて、本発明による、利点のある空間効率的な液体注入システムを提供する。これについては図１１ａ、１１ｂ、１１ｃ及び図１２に関連して後述される。
【００３６】
図２に示すように、プランジャー１２８をカートリッジ１０８の空洞から引き戻すことにより、消耗したカートリッジの除去と、新しい完全充填されたものへの交換が可能になる。カートリッジ１０８を取り出し及び交換するために、柔軟な駆動テープ１２０は、図２及び７に示すように、完全に引き戻した位置になければならない。キャップ１２２がカートリッジ１０８のプランジャー１２８に取り付けられているとき、駆動テープ１２０を引き戻すと同時にキャップ１２２及びプランジャー１２８がギヤ付き駆動シャフト１１８に向かう方向（図４の矢印「Ｘ」で示す方向）に引っ張られる。キャップ１２２は、カートリッジ１０８の少し外側の、ギヤ付き駆動シャフト１１８の近くに止まり、これによりカートリッジ１０８のプランジャー１２８がキャップ１２２から外れる。
【００３７】
図８は、図２のカートリッジ１０８の側面図であり、近位端１１０，遠位端１１２及び空洞１５２を中に有するカートリッジ本体１５０が含まれている。近位端１１０には成型されたリップ１２６が含まれ、並びに遠位端１１２には投薬先端１５４及びプラグ１５６が含まれる。カートリッジ１０８の空洞１５２が、例えばインスリンなどの医薬品液体でフル充填されているとき、プランジャー１２８はカートリッジの近位端１１０近くに位置する。
【００３８】
プラグ１５６は、例えばシリコーンなど、弾性の変形可能な材質で形成することができる。穴が開いていない限り、プラグ１５６はカートリッジ１０８の投薬先端１５４（ここからインスリンが、通常は注入セットを経由して、患者へと送り出される）を閉じるか又は密封する働きをする。カートリッジ１０８がインスリンなどの液体でフル充填されているとき、プランジャー１２８は近位端１１０でシールを形成する。プランジャー１２８は、ゴムプランジャー１２８の外側の面と同一面になる硬質プラスチックプレート１２７（図４に示されている）を包み込んだ弾性の変形可能なゴムを含むことが多い。硬質プラスチックプレート１２７は、カートリッジ空洞１５２内を前後に駆動されるときに、ゴムプランジャー１２８に更なる強度と剛性を供給する。プラグ１５６及びゴムプランジャー１２８は２つのバリヤを提供する役割を果たし、これによりカートリッジ空洞は、シリコンプラグ１５６が中空の針で貫通された場合にのみアクセスすることが可能になる。
【００３９】
使用時、ポンプシステムの使用の前に、患者はインスリン充填済みの新しいカートリッジを受け取るか、又は別の方法として、新しい滅菌カートリッジにインスリンを充填しなければならないことがあり得る。患者がカートリッジに充填するには、カートリッジ１０８の先端１５４に通常スナップ嵌めで嵌め外しができる皮下注射針が必要になる。この針がスナップ嵌めされた状態で、この針の後端がシリコンプラグ１５６を貫通し、これによりシールを貫通し、カートリッジの先端を開けることになる。加えて、カートリッジ本体１５０よりも長さがわずかに長い硬質プラスチックプランジャー（図示なし）も必要になり、ゴムプランジャー１２８の下側の硬質プラスチックプレート１２７にスナップ嵌めされる。皮下注射針及びプラスチックプランジャーにより、ユーザーが、他の任意の注射器と同様に、カートリッジにインスリンを充填することができる。カートリッジに充填した後、ユーザーはこの皮下注射針とプランジャーを取り外して廃棄することができ、充填されたカートリッジはポンプ２０に挿入する準備ができた状態になる。
【００４０】
どんなタイプのインスリンポンプシステムであっても、使用のためには、ユーザーは通常、最初に注入セットを皮膚に挿入しなければならない。さまざまなタイプの注入セットが市販されており、よって本明細書では詳しくは記述しない。図３ｂに示し、それに関連して記述したような注入セットと共に使用することによって、特別設計されたポンプの下側の溝（ポンプ２０が皮膚に平らに横たわるように注入セットを収容するよう設計されたもの）のために、ポンプ２０のサイズが顕著に大きくならないようにすることが意図される。注入セットの末端部がカートリッジ１０８に貫通し、またハブハウジング１０２の他の開口部は密封され、スナップ嵌めされて一体化し、システムを完全に密封し、体に対してカートリッジを開けることができる。
【００４１】
図９は、図２〜８の液体注入ポンプ２０の斜視図であり、投薬先端１５４及びプラグ１５６を備えたカートリッジ本体１５０、ゴムプランジャー１２８、モーター１１６、歯１１９を備えたギヤ付き駆動シャフト１１８、穴１２１及び支持リブ１２３を備えた柔軟な駆動テープ１２０が含まれる。図７には更に、断面Ｂ−Ｂ’が示されており、図１０にはこの面を矢印Ｙで示す方向から見た図が示されている。矢印「Ｗ」は、カートリッジ１０８の空洞１５２内方向にプランジャー１２８を推し進めるための、駆動シャフト１１８の回転方向を示す。
【００４２】
図１０は図９のカートリッジを、線Ｂ−Ｂ’で図９の矢印Ｙで示す方向から見た拡大断面図である。断面２００は、カートリッジ１０８の遠位端１１２を示し、カートリッジ本体１５０、空洞１５２、投薬先端１５４及びプラグ１５６がある。柔軟なポリマーテープ１２０は、プラスチックキャップ１２２及びプランジャーゴム１２８に取り付けられて示されている。
【００４３】
ここで図９及び１０を参照して、カートリッジ本体１５０は、プランジャー１２８がカートリッジ１０８の空洞１５２内を駆動されるときに見えるようにするため、半透明として図示されている。図９と１０の両方とも、プランジャー１２８はカートリッジ本体１０８のより奥に進んだ位置になって示されている。図９は、ギヤ付き駆動シャフト１１８の歯１１９が、駆動テープ１２０上にナノメートル単位間隔で配置された一連のナノスケール規模の穴１２１に恒久的に噛み合っている様子を示す。どの点においても、歯１１９が穴１２１から完全に外れてしまうことは意図していない。ハンドヘルド装置１０からの指示に従い、モーター１１６が矢印「Ｗ」で示す方向にギヤ付き駆動シャフト１１８を回転させ、これにより歯１１９及び穴１２１が相互作用して柔軟な駆動テープ１２０をカートリッジ１０８内へ送り込み、これによりプランジャー１２８が、既定の段階刻みだけ前進し、正しい量のインスリンが注入セットを経由してユーザーに投与される。
【００４４】
歯１１９と穴１２１との協同、及びモーター１１６がナノスケール規模で動作する能力を有していることにより、ハンドヘルド装置１０からの指示に従い、細かい段階刻みで液体薬物の量をカートリッジから投与し、注入セットを経由して患者に送達することができる緻密な用量調節を有する、高信頼性の注入駆動システムが得られる。
【００４５】
線Ｂ−Ｂ’は、図１０に示す図を見るときの断面を示す。図１０は、カートリッジ本体１５０と、駆動テープ１２０が制限された動きを有するチャネルの形状の拡大図である。前述のように、また図１１ａ、１１ｂ及び１１ｃに関連して後述するように、カートリッジ本体１５０の形状は、駆動テープ１２０が長手方向だけに動くよう（すなわちカートリッジ１０８の長さに対して平行方向に前後するよう）特別に設計されている。駆動テープ１２０は実質的に、どの軸方向の動きも妨げられている。カートリッジ本体１５０を半透明として図９及び１０に示すことにより、カートリッジ１０８内にプランジャー１２８がぴったりフィットしている様子が見える。プランジャー１２８がカートリッジ内を前進すると、カートリッジ本体１５０の内壁に沿って滑る可動性シールとして作用し、これにより必要な量の液体が、投薬先端１５４から外に押し出される。図１１ａ、１１ｂ及び１１ｃに関連して更に詳細に後述するように、プランジャー１２８、プレート１２７、及びキャップ１２２はよって、カートリッジ１０８の空洞１５２内にぴったりとフィットするよう形作られる。
【００４６】
図１１ａは図２、４、９及び１０のカートリッジ本体１５０の斜視図を示し、長さ「ｌ」、第一直径「ｄ１」及び第二直径「ｄ２」が含まれている。
【００４７】
図１１ａには約２〜５ｃｍの範囲（好ましくは３ｃｍ付近）の長さ「ｌ」、０．５〜２ｃｍの範囲（好ましくは１ｃｍ付近）の小さい方の第一直径「ｄ１」、１〜３ｃｍの範囲（好ましくは１．４６ｃｍ付近）の第二直径「ｄ２」を有するカートリッジ本体１５０の半透明図が示されている。カートリッジ本体１５０は、例えばポリプロピレンで製造することができ、典型的には壁の厚さが約１〜３ｍｍの範囲の一体成型である。１つの実施形態において、カートリッジ本体１５０は長さ「ｌ」に対して平行の長軸に沿って実質的に管状の容器を含む。カートリッジ本体１５０は、幅に平行の短軸に対し、図１１ｃに関連してより詳細に述べるようにほぼ楕円形である。
【００４８】
図１１ｂは、図９及び１０の線Ｂ−Ｂ’に沿って矢印「Ｙ」に示す方向から見たカートリッジ本体１５０の断面図を示す。図１１ｂは、図１１ａに示すように、第一直径「ｄ１」及び第二直径「ｄ２」を有するカートリッジを示す。図１１ｂには更にキャップ１２２、及び厚さ「ｔ」の柔軟な駆動テープ１２０も含まれる。
【００４９】
図１１ｂの断面平面図では、図１０を矢印「Ｙ」が示す方向から見たときのカートリッジ１０８の断面が示されている。この断面図は、ゴムエッジ１２３を有する柔軟な駆動テープ１２０がカートリッジ本体１５０の空洞内に、第二直径「ｄ２」と並ぶ方向でぴったりとフィットしていることが示されている。直径「ｄ２」は、カートリッジ本体１５０の実質的に楕円形の断面の最大内径に対応し、直径「ｄ１」は最小直径に対応する。直径ｄ１及びｄ２は実質的に互いに直交している。よって直径「ｄ２」は駆動テープ１２０を収めるのに十分な大きさを有する唯一の次元を備えた単一の「チャネル」を供給し、これによりこの単一方向内で動きを制限することができる。
【００５０】
キャップ１２２及びプランジャー１２８はカートリッジ本体１５０の断面としてほぼ同じ楕円形を呈し、よってその中にぴったりとフィットする。キャップ１２２は、使用中にカートリッジ本体１５０の内壁に対して可動性シールとして機能するプランジャー１２８と相互作用し、これによりカートリッジ１０８の空洞１５２内に液体が確実に保持されるようにする。ゴムエッジ又はリブ１２３も、駆動テープ１２０がカートリッジ内を前後に駆動されるときに、カートリッジ本体の内壁に接触し、これにより構造的な剛性を提供し、駆動テープ１２０が直径「ｄ２」で供給される単一チャネル内でしっかりとフィットするようにする。カートリッジ本体１５０の形状は、駆動テープ１２０の動きを拘束するよう特別に設計されており、これにより、動きが長手方向（すなわち、カートリッジ１０８の長さに平行）内に制限される。駆動テープ１２０は、屈曲、回転又はある軸方向（すなわちカートリッジ本体１５０の幅に平行）のいかなる程度の量の動きも許可されない。
図１１ｃは図１１ｂに示すカートリッジ本体１５０の同じ断面図を示す概略図であり、カートリッジ本体１５０の幾何学的構成の例示的実施形態を示し、第一直径「ｄ１」及び第二直径「ｄ２」、半径「ｒ１」の大きい円１６０、及び半径「ｒ２」の２つの小さい円１７０が含まれている。
【００５１】
カートリッジ本体１５０の断面の実質的に楕円形の形状は、前述のように直径「ｄ１」を有する第一の大きい円１６０と、半径「ｒ１」、及び半径「ｒ２」をそれぞれ有する２つのより小さい円１７０を含むものとして幾何学的に記述することができる。半径「ｒ１」は２〜８ｍｍの範囲（より好ましくは５ｍｍ付近）であり得、及び半径「ｒ２」は１〜５ｍｍの範囲（より好ましくは２．３ｍｍ付近）であり得る。より大きい円１６０の円周上に１つの小さい円１７０の中心点を置き、第二の小さい円１７０を大きい円１６０の円周上の同様の位置で第一の小さい円の正反対の位置に置き、大きい円１６０から２つの小さい円を含むように引いた接線が、本発明のカートリッジ本体１５０の実質的に楕円形の形状を提供する。
【００５２】
カートリッジ本体１５０固有の形状に従い、これに対応する構成要素、例えばゴムプランジャー１２８、プラスチックプレート１２７及びキャップ１２２も同じ固有の形状をとることができ、これによりカートリッジ１５０の内周にしっかりとフィットすることができ、カートリッジ１０８内に保持された液体が投薬されるまで空洞内に確実に保持されるようなシールを形成することができる。更に、カートリッジ本体１５０内にあるキャップ１２２及びゴムプランジャー１２８（プラスチックプレート１２７を含む）の確実なフィットは、モーター１１６で駆動するときに、カートリッジ本体１５０の空洞内でこれらの構成要素が前後に動ける程度でなければならない。
【００５３】
カートリッジ本体１５０のこの断面形状は、柔軟なテープ１２０が動くことができる一次元チャンネルを提供するだけでなく、注入システムの全体の大きさをも低減する。実質的に楕円形のカートリッジは、通常円筒形である従来型よりもややスリムな外形を有する。どんなタイプの医薬品用ポンプを装着する患者にとっても、通常、目立たないことが重要であるため、本発明によるカートリッジ１０８の形状は、注入システムの外形のサイズを低減するのに重要な利点を提供する。本発明のカートリッジ１０８及び新しい駆動システムを、例えばパッチポンプ内に組み込むことにより、システムの寸法が、従来のポンプシステム（約２．２ｃｍ×５ｃｍ×８ｃｍ）から全体の外形が１．５ｃｍ×４ｃｍ×４ｃｍにまで大幅に縮小することができ、所望により側面を傾斜又は先細の形状にして、これにより、角張った「箱」型ではなく、上面と下面の２つの有機的な表面を生成することができる。このようなパッチポンプは、きわめて目立ちにくい状態で患者が着用することができ、ポンプに束縛されているというユーザーが抱き得る阻害要因を最小限に抑える可能性があり、これによりシステムに対する全体的な自信が向上し、より良い疾病管理に導く可能性がある。
【００５４】
実質的に楕円形の形状を有するカートリッジが本明細書では記述されているが、別の形状を有するカートリッジもまた本発明に従って使用することができ、したがってそのような他の形状も含まれるよう意図されていることが、当業者には明らかであろう。
図１２は図２のインスリン注入ポンプ２０の斜視側面図であり、空洞１５２及び小さい直径「ｄ１」を有するカートリッジ本体１５０、モーター１１６、直径「ｄ３」を有するギヤ付き駆動シャフト１１８を回り込んでいる厚さ「ｔ」を有する駆動テープ１２０が含まれている。図１２はまた、システム長さ「Ｌ２」が示されている。
【００５５】
従来型の市販されているカートリッジ（注射器としても知られる）は通常、典型的に圧縮できないプランジャーを完全に引き戻せるようにし、後で投薬する液体でカートリッジ空洞を完全に充填するために、カートリッジ本体の長さの少なくとも２倍の合計長さ「Ｌ１」が必要になる。本発明の実施形態において、プランジャー１２８の前進及び後退の両方を行う柔軟な駆動テープ１２０は、（カートリッジ空洞１５２の外にあるときに）カートリッジ１０８の上又は下のいずれかに折り曲げて巻き付く能力を有し、これによりカートリッジの合計長さ「Ｌ２」が減少して、上述の従来型の「Ｌ１」より短くなる。図１２は、図２に示すように、駆動テープ１２０がカートリッジの下に巻き込まれ、カートリッジ１０８とポンプ２０の外側ハウジング１２０との間に供給されている空間にあって、ユーザーからは隠れている様子を示す。
本発明により、注入システムの長さ「Ｌ２」はカートリッジの長さ「ｌ」に、薄い駆動テープ１２０の厚さ「ｔ」及びギヤ付き駆動シャフト１１８の直径「ｄ３」を加えた合計に近くなるであろう。１つの例示的実施形態において、「ｄ３」はカートリッジ１０８の最小直径「ｄ１」の半分にほぼ等しくすることができる。合計長さＬ２は、よって次のように記述される：
【数１】
2010240410.tif 000003
この有利な比率は、カートリッジの長さ「ｌ」を増大させた場合、すなわち大きい容量のカートリッジ又は注射器を使用した場合に引き続き改善するであろう。これにより、依然として小さくコンパクトで目立たない注入システム内に、より大きい容量のカートリッジが支持されることが可能になる。しばしば、ポンプユーザーにおける制限要素は、ポンプに使用することができる小さい液体カートリッジのサイズである。よって、本発明はこの制限を緩和することをねらいとする。
【００５６】
本発明の注入システムの更なる利点は、医薬品液体の制御された注入を提供する能力である。本発明により、最小注入量、すなわち駆動システムの最小刻みは、約０．００００５〜０．０００２単位の範囲にすることができ、好ましくは更に０．０００１単位近くにすることができる。本発明の新しい駆動システムは、柔軟な駆動テープにギヤ付き駆動シャフトと圧電モーターを組み合わせて使用し、高い信頼性で既定の量の液体薬物をユーザーに注入する。最小投与量の刻み量は、駆動テープ１２０上の一連の穴１２１、駆動シャフト１１８上のギヤ歯１１９、及びモーター１１６を組み合わせた相互作用によって決定され得る。本発明により、一連の穴１２１はナノメートル単位の間隔で配置することができ、圧電モーター１１６の使用によりナノスケール規模で作動させる能力が得られる。よって、例えばカートリッジ１０８のサイズが増大した場合でも、最小投与量の刻み量には影響を与えないであろう。本発明の注入システムは、小さくコンパクトなシステムを維持して使用しながら、実質上あらゆるサイズのカートリッジに使用可能である。
再利用可能ハブは、閉じたモジュールであり、その構成要素は密封され、所望によりユーザーには見えないようにされる。これにより、カートリッジ交換の容易さには、例えばピストンの再接続の前にキャプスタンローラーとピンチローラーの間に駆動テープを送り込むなどの更なるユーザー手順を必要とするような当該技術分野において既知の他のシステムに比べて、多くの利点がある。本明細書で開示されているシステムによって、ユーザーは、ポンプの外部ハウジングを開けて、消耗したカートリッジを持ち上げて取り出し、新しいものに交換し、スロットに入れ、しっかりと「カチッ」と音を立てて定位置に収まっていることを確認するだけで、消耗したカートリッジを新しい完全に充填されたカートリッジに、非常に容易かつ直感的に交換できるようになる。ユーザーは次にポンプハウジングを閉じることによってモーターがプランジャーを起動し、これによりシステムのプライミングが行われ使用の準備が行われ得る。
【００５７】
更に、本明細書に記述されている駆動システムは、ポンプの外形がカートリッジの長さに駆動テープの厚さ及びギヤ付き駆動シャフトの直径を加えたものにほぼ等しくなることから、特に空間効率的である。ギヤ付き駆動シャフトの直径は、カートリッジの最小直径の半分にほぼ等しくできる。カートリッジが実質的に楕円形の形状であることにより、長さと幅の寸法の両方において空間効率的なソリューションが得られ、柔軟な駆動テープが高い信頼性で薬物の必要量を患者に投薬するよう駆動することができる単一のチャネルを提供する。患者は通常、目立たないように病状を管理できるようにするため、小さくコンパクトなシステムを好む。
【００５８】
更に、構成要素の数が少ないことから、当該技術分野において既知の注入システムに比べ、よりコンパクトで容易な製造システムが確保される。薄く柔軟な駆動テープを使用し、これを小さい直径の駆動シャフトに比較的急な曲率で巻き付け、カートリッジと装置ハウジングとの間に収納することにより、例えば巻き取りスプール、ローラー、ガイド又は主ネジなどの追加構成要素がいらない、空間効率的なソリューションが提供される。本明細書に開示されているようなモーター駆動システムは、摩擦及び磨耗がより起こりやすい可能性がある完全機械的システムに比べ、より有利であり得る。
【００５９】
本発明の更なる利点は、実質的に楕円形の形状を有するカートリッジの使用であり、これにより最大幅の直径を有する単一のチャネルが供給され、この中を通るプランジャー及び駆動テープの通過運動が制限される。プランジャー及び駆動テープの動きに対するこのような回転制限により、液体薬物の緻密な投与量調節を達成するための、高い信頼性でのカートリッジ内の長手方向の変位が確保される。当該技術分野において既知の一部の注入システムは、例えば曲がったばね鋼の長手方向の剛性に依存し、又は柔軟ならせんを圧縮して屈曲を防ぐことに依存しているが、この両方とも、投与量調節の信頼性に関して不正確さが導入される可能性がある。
【００６０】
本発明の更なる利点は、本明細書に記述されている注入システムが、市販されている注入構成によって現在ユーザーに課されている制限の多くを実質的に排除できることである。この制限には、衣服の下に隠しておきたいにもかかわらず、使用時に取り外さなければならないような、大きく嵩張る装置に患者が束縛されていることが含まれ、これに限定されない。別個のポンプ及び測定器などの複数の装置を持ち運ぶことも、ユーザーに不便さを追加する更なる制限であり、よって、血糖値のモニタリングと病状の管理に対するモチベーションが低下する。更に、ポンプが例えば通常２００Ｕカートリッジ１本を収納するというカートリッジのサイズの上限も、更なる制限となり得る。本発明は、上述の問題の多くを低減又は実質上排除することをねらいとする。本発明は、例えばパッチポンプなど、同時に快適かつ便利であると共に、腹部などの場所の皮膚に取り付けて着用できる、人目につきにくい、小さく目立たないポンプを提供する。
【００６１】
本発明の実施に際し本明細書で述べた実施形態には、様々な代替例を用い得る点は理解されるべきである。以下の特許請求の範囲は発明の範囲を規定することを目的としたものであり、特許請求の範囲に含まれる方法及び構造並びにそれらの均等物をこれによって網羅することを目的としたものである。
【表１】
2010240410.tif 000004
【図１】
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【図２】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１ａ】
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【図１１ｂ】
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【図１１ｃ】
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【図１２】
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