(57)【要約】  本発明は、薬剤送達デバイス用の交換可能なカートリッジに関するものであり、本カートリッジは、薬剤送達デバイスから放出される薬剤を収容するように構成されており、基本的に非導電性の材料から作製された側壁部分と、側壁部分の第１の部分の一部を形成する第１の導電層と、第１の導電層上に配置された第１の非導電性の中間層と、第１の非導電層上に配置された第１の導電性シールド層とを備える。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
薬剤送達デバイスから放出される薬剤を収容するように構成された、前記薬剤送達デバイスに連結されるカートリッジであって、
−基本的に非導電性の材料から作製された側壁部分を有する本体と、
−前記側壁部分の一部を形成するか、又は前記側壁部分の第１の部分に配置される第１の導電層と、
−前記第１の導電層上に配置された第１の非導電性の中間層と、
−前記第１の非導電層上に配置された第１の導電性シールド層と
を備えるカートリッジ。
【請求項２】
前記第１の導電性シールド層が、前記第１の導電層に対する能動的シールドを形成する、請求項１に記載のカートリッジ。
【請求項３】
−側壁部分の一部を形成するか、又は前記側壁部分の前記第１の部分から分離された第２の部分に配置され、前記第１の導電層と共にコンデンサを形成する第２の導電層と、
−前記第２の導電層上に配置された第２の非導電性の中間層と、
−前記第２の非導電層上に配置された第２の導電性シールド層と
を更に備える、請求項１又は２に記載のカートリッジ。
【請求項４】
前記第２の導電性シールド層が、前記第２の導電層に対する能動的シールドを形成する、請求項３に記載のカートリッジ。
【請求項５】
前記第１及び第２の導電層が、対応する前記側壁部分の第１及び第２の外側表面部分に配置される、請求項４に記載のカートリッジ。
【請求項６】
前記カートリッジの前記側壁部分を構成する前記基本的に非導電性の材料がプラスチック又はガラスを含む、請求項１ないし５のいずれか一項に記載のカートリッジ。
【請求項７】
前記第１の導電層が第１の細長い電極を形成し、前記第１の細長い電極が前記カートリッジ本体の軸方向に配置される、請求項１ないし６のいずれか一項に記載のカートリッジ。
【請求項８】
前記第２の導電層が第２の細長い電極を形成し、前記第２の細長い電極が前記カートリッジ本体の前記軸方向に配置される、請求項７に記載のカートリッジ。
【請求項９】
前記第１及び第２の細長い電極が、対向する電極として配置される、請求項８に記載のカートリッジ。
【請求項１０】
薬剤を含む交換可能なカートリッジ内の薬剤量を測定するための機構を備える手持ち式薬剤送達デバイスであって、前記機構が、共同してコンデンサを形成する第１及び第２の電極を備えるカートリッジ収容部を備え、前記第１及び第２の電極が前記カートリッジ収容部に配置されるか又は前記収容部と一体化され、前記手持ち式薬剤送達デバイスが、前記コンデンサの静電容量を測定し、測定された前記コンデンサの静電容量に薬剤量を関連付ける電子制御手段を更に備える、手持ち式薬剤送達デバイス。
【請求項１１】
前記第１及び第２の電極の長さが、前記交換可能なカートリッジのリザーバ部分の長さに基本的に相当する、請求項１０に記載の手持ち式薬剤送達デバイス。
【請求項１２】
前記第１及び第２の電極が対向するように配置される、請求項１０又は１１に記載の手持ち式薬剤送達デバイス。
【請求項１３】
前記対向する第１及び第２の電極が、一対の対抗するアーム上に配置されるか又はこれらのアームと一体化される、請求項１２に記載の手持ち式薬剤送達デバイス。
【請求項１４】
前記対向するアームが、前記カートリッジへの視覚的アクセスを可能にする開口部によって分離されており、よって前記薬剤送達デバイスのユーザが前記カートリッジ内の薬剤を見ることができる、請求項１３に記載の手持ち式薬剤送達デバイス。
【請求項１５】
前記第１及び第２の電極のそれぞれを少なくとも部分的に覆う第１及び第２のシールド電極を更に備える、請求項１０ないし１４のいずれか一項に記載の手持ち式薬剤送達デバイス。
【請求項１６】
前記対向する第１及び第２の電極が、取外し可能なカートリッジホルダ上に配置される、請求項１２に記載の手持ち式薬剤送達デバイス。
【請求項１７】
前記取外し可能なカートリッジホルダ上に配置された前記第１及び第２の電極のそれぞれを少なくとも部分的に覆う第１及び第２のシールド電極を更に備える、請求項１６に記載の手持ち式薬剤送達デバイス。
【請求項１８】
薬剤送達デバイスから放出される薬剤を収容するように構成された、前記薬剤送達デバイス用のカートリッジであって、
−基本的に非導電性の材料から作製された側壁部分を有する本体と、
−前記側壁部分の外側表面部分に配置されるか、又はこの部分と一体化され、主に前記カートリッジ本体の軸方向に延びる導電層と、
−前記導電層が前記交換可能なカートリッジに含まれる薬剤とコンデンサを形成するように、前記カートリッジに含まれる薬剤に対する電気的結合を提供する手段であって、前記薬剤が前記コンデンサの仮想コンデンサ電極を形成する手段と
を備えるカートリッジ。
【請求項１９】
前記導電層上に配置された非導電性の中間層と、前記非導電層上に配置された導電シールド層とを更に備える、請求項１８に記載のカートリッジ。
【請求項２０】
前記導電層が、前記交換可能なカートリッジ本体の前記軸方向に配置される細長い電極を形成する、請求項１８又は１９に記載のカートリッジ。
【請求項２１】
前記薬剤への電気的結合を提供する手段が、前記本体の前記側壁部分によって前記薬剤に対する静電結合を確立する機構を備える、請求項１８ないし２０のいずれか一項に記載のカートリッジ。
【請求項２２】
前記静電結合を確立する機構が、前記カートリッジのネック部に配設された電極部分を備える、請求項２１に記載のカートリッジ。
【請求項２３】
前記薬剤に対する電気的結合を提供する手段が、変位することによって前記カートリッジから薬剤を放出する変位可能なピストンを介した電気的接続部を含む、請求項１８ないし２０のいずれか一項に記載のカートリッジ。
【請求項２４】
前記薬剤に対する電気的結合を提供する手段が、放出される薬剤が通過する注射針の導電性部分と係合する電気的接続部を含む、請求項１８から２０のいずれか一項に記載のカートリッジ。
【発明の詳細な説明】
【発明の開示】
【０００１】
（発明の分野）
本発明は薬剤送達デバイス用のカートリッジに関する。具体的には、本発明は、カートリッジの表面上に配置された導電層を有するカートリッジに関し、これらの層は組合せでコンデンサを形成する。その上、本発明は、容量性手段によってカートリッジ内の薬剤量を測定する方法に関する。
【０００２】
（発明の背景）
薬剤送達デバイス用のカートリッジで、薬剤の残量を測定するのは困難な課題であることが知られている。
【０００３】
米国特許第５，７２０，７３３号は、薬剤を収容するためのシリンダ及び薬剤を放出するためのプランジャを有するタイプの注射器で送達された薬剤の投与量を電気的に測定し記録するための装置を開示する。注射器は、シリンダに含まれる薬剤の投与量次第で容量性要素の静電容量が変化するように配置された第１及び第２の導電性表面を有する容量性要素を含む。注射器の外側に配置された入力端子及び出力端子は、それぞれ第１及び第２の導電性表面に対して電気的に接続される。この装置は、両端子間に電圧差を生成することによって容量性要素を充電する。容量計が静電容量を測定し、マイクロプロセッサが、測定された静電容量から投与量を計算する。計算された投与量は、デジタルメモリユニットによって記録される。
【０００４】
米国特許第６，１１０，１４８号及び米国特許第６，３５２，５２３号は、注射器内の残りの薬剤量を測定するための装置を開示する。米国特許第６，１１０，１４８号及び米国特許第６，３５２，５２３号の装置はどちらもホルダを装備しており、薬剤量を測定するときこれに注射器が挿入される。ホルダの側壁は様々な電極を含み、これがコンデンサとして動作することができ、それによって注射器内の薬剤量を測定することができる。米国特許第６，１１０，１４８号及び米国特許第６，３５２，５２３号は、注射器の容器上に配置された１つ又は複数の電極と注射器から薬剤を放出するのに使用される変位可能なピストン上に配置された電極の間に形成される一体型コンデンサを有する注射器も開示する。後者の機構では、容器に対するピストンの軸方向位置に従って静電容量が変化する。
【０００５】
米国特許第５，７２０，７３３号、米国特許第６，１１０，１４８号及び米国特許第６，３５２，５２３号は、すべて、使い捨ての注射器から送達される薬剤量の測定に関するものである。
【０００６】
国際公開第２００６／０２１２９５号は、アンプル内の物質の充填レベルを測定するために使用されるデバイスに関する。このデバイスは少なくとも２つの電極を備え、これらの間に物質を導入することができる。国際公開第２００６／０２１２９５号は、少なくとも２つの電極を備えたアンプル内の物質の充填レベルを測定するための方法に更に関し、この方法によれば、少なくとも２つの電極によって形成された少なくとも１つのコンデンサの容量を測定することにより充填レベルが求められる。２つの電極間に少なくとも部分的に配置される物質の誘電率が、コンデンサを形成する２つの電極間の静電結合に影響を及ぼす。
【０００７】
国際公開第２００６／０２１２９５号のいくつかの図に示されるように、設けられた電極は、アンプルの外側表面部分に配置される。国際公開第２００６／０２１２９５号で提案されるような電極の機構は、少なくとも２つの重大な不都合の影響を受ける。第１に、設けられた電極が機械的に保護されておらず、脆弱である。第２に、電極によって形成されたコンデンサが、入ってくる電磁障害から保護されていないことによって、システムにおける不可避な電子ノイズのためにアンプルの充填レベルの測定がたやすく不正確になる恐れがある。
【０００８】
本発明の目的は、薬剤送達デバイス内に挿入されるように適合させた交換可能なカートリッジ内の薬剤の残量を測定する確実で容易な方法を提供することである。
【０００９】
本発明の別の目的は、カートリッジの内側に摺動可能に配置されたピストンを有するカートリッジを交換可能に受け取るように適合された薬剤送達デバイスを提供することであり、このデバイスは、薬剤送達デバイスの動作中に連続的又は断続的にピストンの位置を監視するための手段を備える。
【００１０】
本発明の更に別の目的は、薬剤送達デバイスの動作中にカートリッジに含まれる薬剤の放出を連続的又は断続的に監視するための手段を提供することである。
【００１１】
本発明の利点は、例えばカートリッジ自体上に配置されるか又はカートリッジを保持するように適合された薬剤送達デバイスのカートリッジ収容部分と一体化される２つの電極間の静電容量を測定することにより、交換可能なカートリッジ内の薬剤量が容易に測定され得ることである。
【００１２】
（発明の概要）
第１の態様は、薬剤送達デバイスに連結されるカートリッジを設けることによって前述の目的に応じるものであり、このカートリッジは、薬剤送達デバイスから放出される薬剤を含むように適合され、
−基本的に非導電性の材料から作製された側壁部分を有する本体と、
−側壁部分の一部を形成するか又は側壁部分の第１の部分に配置される第１の導電層と、
−第１の導電層上に配置された第１の非導電性の中間層と、
−第１の非導電層上に配置された第１の導電性シールド層とを備える。
【００１３】
本発明によるカートリッジは、
−側壁部分の一部を形成するか又は側壁部分の第１の部分から分離された第２の部分に配置され、第１の導電層と共同してコンデンサを形成する第２の導電層と、
−第２の導電層上に配置された第２の非導電性の中間層と、
−第２の非導電層上に配置された第２の導電性シールド層とを更に備えてよい。
【００１４】
第１の導電性シールド層は、第１の導電層に対する能動的シールドを形成するように適合されてよい。同様に、第２の導電性シールド層は、第２の導電層に対する能動的シールドを形成するように適合されてよい。能動的シールドとは、関連する薬剤送達デバイスの電子制御回路が、電極とその相手方のシールド電極の間に基本的に電圧差がないことを保証することを意味する。
【００１５】
第１の導電層は、側壁部分の第１の外側表面部分に配置されてよい。同様に、第２の導電層は、側壁部分の第２の外側表面部分に配置されてよい。電極は、対向するやり方で、すなわち空間的オーバーラップを伴って配置されてよい。あるいは、電極は本体の外側表面部分上で隣同士に配置されてよい。電極は、光学的に透過性か又は非透過性の材料で作られてよい。同様に、第１及び第２のシールド電極は、光学的に透過性か又は非透過性の材料で作られてよい。第１及び第２の電極ならびに第１及び第２のシールド電極は、薄い銅層などの薄い金属層として実施されてよい。
【００１６】
それぞれの電極とシールド電極の間に配置された第１及び第２の非導電層は、電極とそのそれぞれのシールド電極の間に設けられた距離の形をとる空気でよい。あるいは、電極とそのそれぞれのシールド電極の間に誘電体層が設けられてよい。
【００１７】
カートリッジの側壁部分を構成する基本的に非導電性の材料は、ガラス又はポリプロピレンもしくは環状オレフィン共重合体（ＣＯＣ）などの適当な樹脂を含んでよい。
【００１８】
電極の全体的な形状は、例えば正方形、長方形、三角形など様々な形状を備えてよい。したがって、第１の導電層は第１の細長い電極を形成してよく、前記第１の細長い電極はカートリッジ本体の軸方向に配置される。同様に、第２の導電層は第２の細長い電極を形成してよく、前記第２の細長い電極はカートリッジの本体の軸方向に配置される。前述のように、第１及び第２の細長い電極は対向する電極として配置されてよいが、他の配置も適用可能であり得る。
【００１９】
第２の態様では、本発明は、薬剤を含む交換可能なカートリッジ内の薬剤量を測定するための機構を備える手持ち式の薬剤送達デバイスに関し、この機構は、共同してコンデンサを形成する第１及び第２の電極を備えるカートリッジ収容部を備え、第１及び第２の電極は、カートリッジ収容部上に配置されるか又は収容部と一体化され、手持ち式の薬剤送達デバイスは、前記コンデンサの静電容量を測定して測定された前記コンデンサの静電容量に薬剤量を関連付ける電子制御手段を更に備える。
【００２０】
第１及び第２の電極の長さは、基本的には交換可能なカートリッジのリザーバ部分の長さに相当してよい。実際には、電極の長さが、交換可能なカートリッジのリザーバ部分の長さより実質的に短くなることはないはずである。
【００２１】
また、電極の長さは、一般に同一になるはずであるが、これは必須のことではない。第１及び第２の電極は、対向するやり方で配置されてよいが、他の配置も適用可能であり得る。
【００２２】
対向する第１及び第２の電極は、薬剤送達デバイスの一体部品を形成する対向した一対のアーム上に配置されるか又はアームと一体化されてよい。対向するアームは、カートリッジへの視覚的アクセスを可能にする開口部によって分離されてよく、それによって薬剤送達デバイスのユーザがカートリッジ内の薬剤を見ることが可能になる。
【００２３】
カートリッジ収容部の他の機構も適用可能である。そのような機構は、内径がカートリッジの外径と適合するようになされた円筒状の要素を含んでよい。円筒状の要素は透明材料で作られてよく、電極は、この要素上に配置されるか又はこの要素と一体化される。
【００２４】
手持ち式の薬剤送達デバイスは、第１及び第２の電極のそれぞれを少なくとも部分的に覆う第１及び第２のシールド電極を更に備えてよい。第１及び第２のシールド電極は、それぞれ第１及び第２の電極に対して能動的シールドを形成するように適合されてよい。前述のように、能動的シールドとは、薬剤送達デバイスの電子制御回路が、電極とその相手方のシールド電極の間に基本的に電圧差がないことを保証することを意味する。
【００２５】
あるいは、対向する第１及び第２の電極は、取外し可能なカートリッジホルダ上に配置されてよい。前記取外し可能なカートリッジホルダは、第１及び第２の電極のそれぞれを少なくとも部分的に覆う第１及び第２のシールド電極を更に備えてよい。繰り返しになるが、第１及び第２のシールド電極は、それぞれ第１及び第２の電極に対して能動的シールドを形成するように適合されてよい。
【００２６】
第３の態様では、本発明は薬剤送達デバイス用のカートリッジに関し、カートリッジは、薬剤送達デバイスから放出される薬剤を含むように適合されており、
−基本的に非導電性の材料から作製された側壁部分を有する本体と、
−側壁部分の外側表面部分に配置されるか又はこの部分と一体化され、主にカートリッジ本体の軸方向に延びる導電層と、
−カートリッジに含まれる薬剤に対して電気的結合をもたらし、その結果、交換可能なカートリッジに含まれる薬剤と導電層でコンデンサを形成するための手段であって、薬剤が前記コンデンサの仮想コンデンサ電極を形成する手段とを備える。
【００２７】
カートリッジは、導電層上に配置された非導電性の中間層及び非導電層上に配置された導電シールド層を更に備えてよく、後者は、先に開示された原理に従って能動的なシールドとして動作する。
【００２８】
導電層は、交換可能なカートリッジ本体の軸方向に配置される細長い電極を形成してよい。
【００２９】
薬剤への電気的結合を提供する手段は、カートリッジ本体の側壁部分によって薬剤に対する静電結合を確立するための機構を備えてよい。静電結合を確立するための機構は、カートリッジのネック部に配設された電極部分を備えてよい。
【００３０】
あるいは、薬剤への電気的結合を提供する手段は、変位することによってカートリッジから薬剤を放出するように適合された変位可能なピストンを介した電気的接続部を備えてよい。あるいは、薬剤への電気的結合を提供する手段は、注射針を通って放出されるように薬剤が適合される注射針を介した電気的接続部を備えてよい。
【００３１】
第４の態様では、本発明は、薬剤を含むカートリッジ内の薬剤量を測定するための方法に関し、この方法は、
−前記交換可能なカートリッジ上に配置されるか又は前記カートリッジと一体化される一対の電極を設けるステップであって、前記一対の電極が、組合せでコンデンサを形成するステップと、
−少なくともこの一対の電極を備える信号経路の静電容量を測定するステップとを含む。
【００３２】
この一対の電極は、薬剤を含むカートリッジの外側表面部分に配置された外部電極として配置されてよい。あるいは、この一対の電極は、薬剤送達デバイスの一部分を形成する対向した一対の電極など一対の電極として配置されてよい。
【００３３】
次に、本発明を添付図面を参照しながら説明する。
【００３４】
本発明は、様々な変更形態及び代替形式が可能であるが、特定の実施形態が例として図示されており、本明細書で詳細に説明される。しかし、本発明が、開示された特定の形に限定されるようには意図されていないことを理解されたい。むしろ、本発明は、修正形態、等価物、及び添付の特許請求の範囲によって定義される本発明の趣旨及び範囲内にある代替形態をすべて含むものである。
【００３５】
（発明の詳細な説明）
本発明は、その最も一般的な態様では、カートリッジ内の残りの薬剤量を測定するための方法及び機構に関する。薬剤のこの量は、カートリッジ内に配置された変位可能なピストンの軸方向位置を測定することにより求められる。一般に、本発明の基礎となる概念は、一対のコンデンサプレートの一方として働く１つの電極とカートリッジ内の薬剤とを少なくとも備える電気信号経路の静電容量の測定を含む。静電容量を測定するために、この信号経路に適切な時間依存性信号が印加され、それによって静電容量を測定することができる。カートリッジ内の薬剤量がこの静電容量に強く影響を及ぼすことになり、それによって、静電容量がカートリッジ内にある薬剤量に関する明白な測定になることが後に明瞭になる。
【００３６】
第１の実施形態では、本発明は、例えばガラス、ポリプロピレン又は環状オレフィン共重合体（ＣＯＣ）など適当な樹脂の電気的絶縁体を有するカートリッジに関する。この第１の実施形態の利点を達成するために、プラスチック／ガラスの本体の外側表面が一対の外部電極を保持する。透明又は不透明な材料で作ることができるこの一対の電極は、組合せでコンデンサを形成する。
【００３７】
本発明のこの第１の実施形態では、カートリッジ本体の外側表面上で軸方向に配置された細長い電極として２つの電極が実装される。あるいは、電極はカートリッジの壁部品に埋め込まれてよく、埋め込むことによって、カートリッジに含まれる流体の薬剤から電極が確実に電気的絶縁される。カートリッジの近位端の方へピストンを変位させることにより、カートリッジから薬剤が放出される。ピストンがカートリッジの本体の近位端の方へ移動するのにつれて、カートリッジ内の残りの薬剤と電極間の空間的オーバーラップが縮小し、更に２つの電極間の静電容量が低下する原因となる。したがって、２つの電極間の静電容量の値は、カートリッジ内の残りの薬剤量に関する確実な測定をもたらす。静電容量のより確実な測定値を得るために、シールド電極は、前述の２つの電極に及んで与えられる。電極とその相手方のシールド電極の間に、任意選択で非導電層が設けられてよい。そのような非導電層は誘電体層でよい。あるいは、所与の電極とその相手方のシールド電極が狭い空隙によって分離されてよい。電子制御回路が電極とその相手方のシールド電極に同一信号が印加され得ることを保証するという点で、電極とその相手方のシールド電極間に電圧差がないのが好ましい。
【００３８】
第２の実施形態では、薬剤を含むカートリッジ内の薬剤量を測定するのに、薬剤送達デバイスと一体化された２つの電極が使用される。カートリッジが薬剤送達デバイス内で２つの電極の間に取り付けられており、カートリッジ内の薬剤量が、２つの電極と薬剤を有するカートリッジの組合せによって形成されるコンデンサの静電容量に影響を及ぼすことになる。したがって、小量の薬剤が２つの電極間にもたらす静電容量は小さい。
【００３９】
次に図１を参照すると、第２の実施形態の一態様による薬剤送達デバイスが示されている。薬剤送達デバイス１は２つのアーム２、３を備え、その間に薬剤を含むカートリッジ４が取り付けられることになる。ピストン５を変位させることによってカートリッジ内の薬剤が薬剤送達デバイスの近位端の方へ放出され、それによって薬剤が注射針６を通って放出される。薬剤送達デバイスの近位端の方へピストンを変位させるための機構は、薬剤送達デバイスの上側部分７内に収容される。
【００４０】
組合せでコンデンサを形成する２つの電極がアーム２、３上に配置される。これらの電極の存在は、図１のプラス及びマイナスの記号によって示される。カートリッジ本体を構成する材料（及び任意選択でカートリッジの本体内に含まれる薬剤）が、これらの電極間の誘電体として機能し、そのためコンデンサの静電容量が電極間の薬剤の体積に応じて変化する。電極は、一般に銅で作られるが、他の導電材料も適用可能であり得る。
【００４１】
図１で、アーム２、３は、薬剤送達デバイス内のカートリッジを保持する機構の一部を形成する。アーム２、３は、薬剤送達デバイスの遠位の容器部分に対して固定して配置されてよい。図１には示されないが、アーム２、３は、薬剤送達デバイスの近位端に配置された取外し可能なカートリッジ保持キャップと協同するために形成されてよい。
【００４２】
あるいは、カートリッジを保持するための機構は、例えば使い捨てのサブアセンブリを形成して、カートリッジを部分的にまるまる取り巻くアダプタの形で、分離したカートリッジホルダを備えてよい。この場合、カートリッジホルダには、コンデンサの電極を形成する必要な電極が備わっており、電極は、残りの電子回路を保持する容器部分上に設けられた対応するパッドとの電気的接触を確立するために形成されている。
【００４３】
薬剤送達デバイス内に適当な電子回路が組み込まれる。この回路は、１対の電気的接続部を介して、電極に、適切な電圧レベルと適切な周波数を有する信号を供給することができる。更に、この電子回路は、コンデンサからの応答を測定することができ、また、測定された静電容量を、薬剤送達デバイスのアーム間に配置されたカートリッジ内に含まれる薬剤量に関する測定値に変換することができる。カートリッジ内の薬剤量に関するこの測定値は、変位可能なピストンの軸方向位置から求められる。
【００４４】
第３の実施形態では、本発明は、例えばプラスチック又はガラスの電気的絶縁体を有するカートリッジに関する。この実施形態の利点を達成するために、プラスチック／ガラス本体の外側表面部分は薄い金属層でコーティングされる。この層は、カートリッジに含まれる薬剤とコンデンサを形成する。
【００４５】
カートリッジが薬剤で満たされるか又は部分的に満たされると、カートリッジの隔壁を覆うゴムのシーリングに入り込む導電性注射針を介して薬剤への電気的アクセスがもたらされ得る。あるいは、薬剤への電気的アクセスは、変位可能なピストンを介してもたらされ得る。更に別の代替形態は、薬剤との化学反応による電気的接触を得るために、カートリッジ本体の一部から突き出る導電部材を組み込んでよい。そのような接触は、少なくともカートリッジの近位端に配置された一体成型の導電部材を有するカートリッジを射出成形することによってもたらされ得て、導電部材は外側金属層から電気的に絶縁されている。したがって、カートリッジが導電性の薬剤で少なくとも部分的に充填されるとき、薬剤への信号経路は注射針を介して（あるいは前記他の手段によって）確立される。薬剤への電気的アクセスが注射針を介してもたらされる場合、注射針は、カートリッジ又はカートリッジホルダとねじ係合にあるハブに取り付けることができる。注射針への電気的アクセスをもたらすために、注射針とハブの外側の間に、一体化されたワイヤの形をしている電気的接続部又は他の電気的接続部が確立される。ハブがカートリッジに固定され、カートリッジが薬剤送達デバイス内に配置されると、注射針と薬剤送達デバイス上の電気的端子の間に電気接続が確立される。このようにして、薬剤への電気的アクセスがもたらされる。
【００４６】
薬剤と外部電極の間の静電容量は、カートリッジ内の薬剤量に左右されることになる。したがって、カートリッジ内の薬剤量は、薬剤と外側電極の間の静電容量の測定値から求めることができる。静電容量対カートリッジ内容物の測定が図２に示されるのに対して、本発明のこの実施形態の背後の一般的概念は図３に示される。図２に見られるように、静電容量はカートリッジ内の薬剤量（体積）に対してほぼ直線状に変化する。体積は単位ＵＩで測定される。
【００４７】
次に図３を参照すると、カートリッジは薬剤送達デバイス１１内に配置される。カートリッジが外側電極１２を有するのに対して、カートリッジ内の薬剤１４が仮想の内側電極１３を形成する。薬剤１４から薬剤送達デバイス１１上に配置された端子１５への電気経路が確立される。この電気経路は、薬剤１４、導電注射針１６、及び注射針１６を保持するハブ１８内に配置された電気的コネクタ１９を介して確立される。したがって、この信号経路を介して、端子１５から薬剤１４への電気的アクセスを得ることができる。このようにして、薬剤１４と外側電極１２の間の静電容量は、端子１５及び外側電極１２に適切な信号を印加することによって測定することができる。
【００４８】
薬剤１４と外側電極１２によって形成されるコンデンサの静電容量は、薬剤の体積に応じて変化する。図２を参照されたい。したがって、ピストン２０がカートリッジの近位端の方へ変位するとき、薬剤１４と外側電極１２の間の空間的オーバーラップは縮小する。したがって、これによってコンデンサの静電容量が低下する。
【００４９】
好ましい実施形態では、図３の外側電極１２はシールド電極で覆われている。次に図４を参照すると、カートリッジ２０の断面図が示されている。図４に見られるように、２つの電極２２、２３が対向して配置される。各電極は、それぞれのシールド電極２４、２５によって覆われ、前記シールド電極が、電極２２、２３を封緘する。シールド電極２４、２５は、基本的にカートリッジの全長に延びる。１つ又は複数のシールド電極がカートリッジ上に配置されてよい。あるいは、カートリッジを保持するカートリッジホルダ内に１つ又は複数のシールド電極が形成される。カートリッジを完全に取り巻くように設計された薬剤送達デバイスでは、１つ又は複数のシールド電極がデバイスの近位端に配置されてよい。シールド電極２４、２５は、好ましくは能動的シールドとして動作する。これは、薬剤送達デバイスの電子制御回路が、電極とその相手方のシールド電極の間に基本的に電圧差がないことを保証することを意味する。
【００５０】
カートリッジ内の薬剤に対する電気的接続を得る点では、様々な実装形態が可能である。図８に示された例を除いて、薬剤に対する電気的接続は、薬剤送達デバイスに取り付けられた注射針を介してもたらされる。図５〜図１３では、カートリッジ内に収容された薬剤との化学反応による電気的接触を保証するために必要とされる導電性構造だけが示される。理解しやすいように、カートリッジの誘電体壁の外側上に配置されたコンデンサ電極を形成する１つ又は複数の電極は省略されている。
【００５１】
次に図５を参照すると、通常のプリントされたテキストと同じ側に付加された導電性プリント２７を有するテーブル２６が示されている。あるいは、１つ又は複数の導電性構造が反対側に配設される。したがって、カートリッジがラベルで包まれるとき、導電性構造はラベルの内側表面上及び／又は外側表面上に配設され得る。通常の形状のラベルに追加の細長片２８が取り付けられており、コード上端の下のカートリッジ隔壁上に取付け形状２９がある。カートリッジのもう一方の端では、ラベルの形状は、円形表面のまわりに巻き付けられた導電リング３０を形成し、カートリッジの全周に接触をもたらす。円形接触面の真上のカートリッジホルダ３２上の貫通孔３１によって、カートリッジのラベル２６と関連する薬剤送達デバイス上の諸接触部３３の間の電気的接続の確立が実現可能になる。関連する薬剤送達デバイスは、接触部の組３３を含む張出し部を備える。この接触部の組３３は、薬剤送達デバイス内部のプリント基板に対して電気的に接続される。注射針３４は、注射針の後端（図示せず）がラベルの導電部分２９に入り込むように、カートリッジホルダ３２に取り付けられる。
【００５２】
あるいは、図６に示されるように、通常のラベルの下に導電性金属フォイル３５が付加されたものが設けられてよい。カートリッジに通常の形状のラベル（４４×５３ｍｍ）が取り付けられる。金属フォイル３５を露出させるように、カートリッジ終端の近くのラベルに孔３６がパンチ加工される。金属フォイル３５の他端では、コード上端は、コード上端と隔壁の間のフォイルの最上部に取り付けられる。注射針（図示せず）は、注射針の後端がラベルの導電部分に入り込むように、カートリッジホルダに取り付けられる。
【００５３】
図７は、通常のカートリッジ３８で包まれた細い金属スプリング３７を示し、隔壁最上部の一体化された接触域３９が注射針４０の後端に直接接続する。カートリッジと一緒に金属スプリング３７が取り付けられ、カートリッジホルダ４１の内部に隠される。使用前には、接触域３９は、隔壁用の防護としても働いている。金属スプリング３７は、カートリッジホルダの後端に固着され、それによって円筒形表面４２に固定される。この接触部は、薬剤送達デバイス終端の接続リング４３に接触し、これによって２つの部分間の電気的接続を確立する。接触域３９を通って後部ニードルが入り込むのを助長するために、接触域３９にはあらかじめカットされたスリットが形成されてよい。
【００５４】
次に図８を参照すると、導電性プラグ４４が、プランジャ４５に対して一体化されるか又は挿入される。薬剤送達デバイス内にカートリッジ４６が配置されるとき、ピストンロッド４７が、プランジャ４５をその開始位置へ押す。これとともに、プラグ４４がプランジャ４５に完全に入り込み、それによってカートリッジ４６に含まれる薬剤４８とプラグ４４の外側部分の間に電気的接続が確立される。薬剤送達デバイスの電子回路がピストンロッド４７に電気的に接続され、それによってカートリッジ４６に収容された薬剤４８への電気的接続が確立される。
【００５５】
特別に設計された前方装着のカートリッジホルダを有する薬剤送達デバイスが図９に示されている。このカートリッジホルダは、カートリッジを正確な位置に維持する２つの掴み具５０、５１を有する。２つの掴み具５０、５１は導電性であり、固有の接触スイッチ機能を有する。注射針５２が薬剤送達デバイスに取り付けられたとき、ニードルがデバイスの電子装置に接触する。
【００５６】
図１０には、円形の接触域５４を有する金属スプリング５３が示される。金属スプリング５３は、標準的なカートリッジに適合するように設計されている。注射針５５がデバイスに取り付けられ、それによって金属スプリング５３への電気的接続を確立する。金属スプリング５３はカートリッジホルダの終端に接続されたワイヤを有し、この終端で、弾性接触部の組５６が薬剤送達デバイス内部の電子装置に接続する。
【００５７】
図１１では、接着物質付きの導電性金属フォイル５７がカートリッジ上に取り付けられる。金属フォイルは、カートリッジの全長に延びて、カートリッジの一端で約１５ｍｍ張り出す。リング状の導電性鋼要素５８が、金属フォイル５７を薬剤送達デバイスの電子装置に接続する。注射針５９は、注射針の後端（図示せず）がカートリッジに取り付けられた金属フォイルに入り込むように、カートリッジに取り付けられる。
【００５８】
図１２では、接触域を有する金属スプリング６０が、カートリッジ６２に取り付けられたワイヤ６１に電気的接触をもたらす。注射針６３が薬剤送達デバイスに取り付けられ、それによって、金属スプリング６０と注射針６３の間にワイヤ６１を介して電気的接続がもたらされる。金属スプリング６０は、薬剤送達デバイスの電子装置と電気的接続になっている。
【００５９】
図１３では、カートリッジホルダは２つの要素材料にモールドされており、一方の材料が電気的絶縁体であって他方の材料が導電体である。電気的接続が確立される領域（例えば注射針の終端６４及び接続端６５）では、導電材料は裸にするべきである。カートリッジホルダ本体６６に沿って、電気的絶縁材料が導電材料を覆う。カートリッジホルダに注射針６７が取り付けられる。
【００６０】
本発明の第２の実施形態に関して言及されたように、薬剤送達デバイスに適当な電子回路が組み込まれる。この回路は、適切な電圧レベルと適切な周波数を有する信号を供給することができる。更に、この電子回路は、コンデンサからの応答を測定することができ、また、測定された静電容量を、カートリッジ内に含まれる薬剤量に関する測定値に変換することができる。
【００６１】
本発明は、カートリッジ内の薬剤量を求めることに加えて、注射針の閉塞を検出すること、所定の投与量における放出された薬剤量をリアルタイムで測定してこの測定値を設定された投与量と比較することなど他の目的のためにも適用されてよい。
【００６２】
本出願で説明された様々な実施形態による検出方式によって得られた情報は、例えばディスプレイを介して注射デバイスのユーザに示されてよく、又はメモリに格納されてよい。
【００６３】
薬剤送達デバイスは、放出された投与量の測定値をもたらすためなど、あらかじめ蓄えられた量とともにカートリッジに含まれる薬剤の量を計算しかつ格納するための電子回路を更に備えてよい。そのようなデータの保存には、例えば注射する作業の終了までに求められた対応する日時も含んでよい。更に、薬剤送達デバイスによって放出された所定の投与量に関する測定値は、カートリッジに含まれる薬剤の現在量をあらかじめ蓄えられていた量と比較することにより得ることができる。
【００６４】
その上、この検出方式によって得られた情報は、液体の薬剤と接触するピストンの前部である、カートリッジ内のピストンの即時の位置を監視するために実施されてよい。そのようなデータは、注射する作業中に動的にピストンの位置を監視するために、例えば針の閉塞発生の警報用に用いられ得る。また、ピストン位置は、デバイスの無欠陥動作を評価するために、注射機構の他の部分で得られた他のセンサのデータと比較されてよい。
【００６５】
図示された実施形態では、電極は、カートリッジの長さとほぼ一致するか、あるいは、ピストンが変位されてよい距離によって定義されるカートリッジの部分に少なくとも重なるものである。しかし、本発明の範囲から逸脱することなく様々な代替の電極構成を得ることができる。また、連続的に測る電極は、カートリッジの長手方向に沿って分布した複数の別個の電極構成で置換されてよく、個々の分離した電極は、送達デバイスの残りの電子回路に接続するための分離した接続リードを有する。
【００６６】
更に、外部電極の一部も反射器／ラベルとしてカートリッジに含まれる薬剤のタイプに関する情報をもたらすために使用することができ、それによって、関連する検出回路を特定の反射器／ラベルの検出のために使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】本発明の第１の実施形態の背後の一般的概念を示す概略図である。
【図２】静電容量対カートリッジ内容物の測定を示す図である。
【図３】本発明の第２の実施形態の背後の一般的概念を示す図である。
【図４】カートリッジ上の電極及びシールド電極の機構を示す図である。
【図５】注射針に対して電気接続を確立する第１の方法を示す図である。
【図６】注射針に対して電気接続を確立する第２の方法を示す図である。
【図７】注射針に対して電気接続を確立する第３の方法を示す図である。
【図８】注射針に対して電気接続を確立する第４の方法を示す図である。
【図９】注射針に対して電気接続を確立する第５の方法を示す図である。
【図１０】注射針に対して電気接続を確立する第６の方法を示す図である。
【図１１】注射針に対して電気接続を確立する第７の方法を示す図である。
【図１２】注射針に対して電気接続を確立する第８の方法を示す図である。
【図１３】注射針に対して電気接続を確立する第９の方法を示す図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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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１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【国際調査報告】
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