(57)【要約】  ポンプ送りされるべき流体を保持すると共に使用時に流体が吐出される吐出口７を有する貯留部１と、該貯留部に対して移動可能な閉塞装置８と、該閉塞装置を上記貯留部に対して移動させるアクチュエータ１４とを有する歩行型ポンプであって、上記貯留部は螺旋状パターンで配置されている。
2009530006.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポンプ送りされるべき流体を保持すると共に、使用時に流体が吐出される吐出口を有する貯留部と、
前記貯留部に対して移動可能な閉塞装置と、
前記閉塞装置を前記貯留部に対して移動させるアクチュエータと、
を有し、前記貯留部が螺旋状パターンで配置されているような歩行型ポンプ。
【請求項２】
請求項１に記載のポンプにおいて、前記閉塞装置は前記貯留部の外側に、前記貯留部の前記吐出口に向かう前記閉塞装置の動きが該貯留部の一部を押しつぶし、これにより前記流体が前記貯留部から吐出されるように、接触するよう構成されているようなポンプ。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載のポンプにおいて、前記閉塞装置が増分的に押しつぶされるように離散的に移動可能であるようなポンプ。
【請求項４】
請求項１ないし３の何れか一項に記載のポンプにおいて、前記閉塞装置が、前記吐出口から離れるよりは該吐出口に向かって移動する場合に、より小さな摩擦力を受けるようなポンプ。
【請求項５】
請求項１ないし４の何れか一項に記載のポンプにおいて、前記閉塞装置が、使用時に前記流体を前記貯留部から吐出するように該流体に向かってのみ移動可能であるように構成されているポンプ。
【請求項６】
請求項４又は請求項５に記載のポンプにおいて、前記閉塞装置が、前記貯留部の外側表面に接触するように該閉塞装置から後方に延びる脚を更に有しているようなポンプ。
【請求項７】
請求項１ないし６の何れか一項に記載のポンプにおいて、前記閉塞装置に対し前記吐出口に向かう進行のみを許可するように係合するラチェット機構を更に有するようなポンプ。
【請求項８】
請求項１ないし７の何れか一項に記載のポンプにおいて、前記貯留部が可撓性チューブであるようなポンプ。
【請求項９】
請求項８に記載のポンプにおいて、前記貯留部が１００と１００００との間のアスペクト比を有するようなポンプ。
【請求項１０】
請求項１に記載のポンプにおいて、前記螺旋がアルキメデス的であるようなポンプ。
【請求項１１】
請求項１ないし１０の何れか一項に記載のポンプにおいて、前記貯留部が非弾性材料から形成されているようなポンプ。
【請求項１２】
請求項１ないし１１の何れか一項に記載のポンプにおいて、前記アクチュエータが、前記閉塞装置を前記貯留部に対して移動させ、これにより該貯留部から流体を吐出させる形状記憶合金エレメントを含むようなポンプ。
【請求項１３】
請求項１ないし１２の何れか一項に記載のポンプにおいて、前記アクチュエータが振動型であるようなポンプ。
【請求項１４】
請求項１３に記載のポンプにおいて、前記振動型アクチュエータの回転運動が、前記閉塞装置が如何なる単一の駆動に対しても所定の量だけしか移動することができないように制限されているポンプ。
【請求項１５】
請求項１３又は請求項１４に記載のポンプにおいて、前記振動型アクチュエータがバイアス手段により自身の休止位置に戻るようなポンプ。
【請求項１６】
請求項１５に記載のポンプにおいて、前記バイアス手段がバネ又は形状記憶合金ワイヤの少なくとも一方を含むようなポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、歩行型ポンプ、特には患者の皮膚の表面に装着することが可能な経皮薬品供給用の歩行型ポンプに関する。“歩行型ポンプ”とは、使用者がポンプを取り付けたままで容易に動き回ることが可能なポンプを意味する。
【背景技術】
【０００２】
消化経路における劣化に敏感な多くの治療薬剤は、通常は皮下ボーラス注射によりなされるような非経口投与を必要とする。この方法は多くの薬剤にとり便利且つ有効であるが、許容されるボーラス容量及び供給頻度の固有的制限が、増加する種類の治療薬にとり不適にさせてしまう。ポイントオブケア型及び歩行型の両方の供給用途において普通である、簡単な重力により供給される注入システム、経皮パッチ及びモータ駆動カートリッジシステムを含み、多数の代替的供給方法が存在する。しかしながら、これらの方法はいずれも、１以上の制限を受ける。
【０００３】
重力で供給されるシステムは、治療を単純な流量及びプロファイルに制限すると共に、大きさ及び特定の向きを有する要件が与えられた場合に、使用時に患者の動きを妨害する。従来の注入システムにおいて、典型的には、カートリッジ型貯留器が、移動するプランジャと共に使用される。この構成においては、カートリッジの大きなボア及び必要とされる最小の供給体積又は精度のために、上記プランジャの位置を数ミクロンのオーダ内に制御する必要がある。加えて、カートリッジの幾何学構造は、通常は充填処理の間に起因するような泡混入問題の影響を受け易い。
【０００４】
経皮パッチは適所なアプリケーションと思われるが、これらは、経皮的輸送のために必要とされる当該医薬の分子構造、及び拡散制限過程に関連する供給率の固有の変動性により限定される。
【０００５】
糖尿病の管理におけるインシュリンの供給は、小型モータ駆動歩行型ポンプにとり普通の用途である。典型的に、これらの装置は、インシュリンを格納したカートリッジ内のプランジャを進めるために駆動電子回路、モータ、ギアボックス及び親ネジを組み込んでいる。これらの装置はプログラム可能であり、これによりボーラス容量及び基本プロファイルが制御されるのを可能にする。しかしながら、この種の既存の装置は、装置の大きさ（shear size）及び重量のために皮膚上に装着することはできない。更に、これら装置は、高価であり、充填するのが困難であり、より長い期間の保守を必要とする。加えて、寸法が与えられた場合、或る直線変位に対して投与される体積は大きな傾向があり、従って、これらの装置は小さな体積を投与するためには実用的でない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
多数の治療に対する注入の著しい利点にも拘わらず、ボーラス注射は存続している。従って、限定されるものではないがインシュリン、化学治療薬、鎮痛剤、モルヒネ、ホルモン、遺伝子治療薬及び凝固剤を含む種々の治療薬、抗生物質、心臓血管薬剤、栄養補給液並びにＡＺＴを供給するための低価格、使い捨て、小型且つ皮膚装着型の経皮供給装置に対する明らかな需要が存在する。
【０００７】
既知の薬剤供給装置の一例が米国特許第６３７５６３８号に示されており、該装置においては、例えば車のジャッキに使用される摩擦型及び木工クランプの“しぼりグリップ”型に類似したものである増分運動駆動機構を作動させるために形状記憶合金ワイヤが使用されている。しかしながら、この文献は液を投与するためのアクチュエータの円又は直線運動しか教示しておらず、このことは、比較的短いチューブしか存在しないことを意味し、これは貯留部に少ない液しか格納することができないことを意味する。加えて、当該駆動機構は摩擦に基づく割り出し機構を用いており、この機構は本来的に材料特性及び接触構造の変化に敏感であり、液を投与する精度が容易に悪影響を受け得る。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
従って、本発明によれば、
ポンプ送りされるべき流体を保持し、使用時に該流体が吐出される吐出口を有する貯留部と、
前記貯留部に対して移動可能な閉塞装置と、
前記閉塞装置を前記貯留部に対して移動させるアクチュエータと、
を有し、前記貯留部が螺旋状パターンに構成されているような歩行型ポンプが提供される。
【０００９】
このように、本発明は、必要な量の流体を一層小さな装置に格納することができ、これにより結果としてのポンプの寸法及び重さを最小化することを保証するような螺旋状パターンの貯留部を提供する。加えて、該貯留部の螺旋状の性質により使用することが可能な高アスペクト比により、本発明は、高分解能の線形変位という要件を克服すると共に、既存の装置で普通であった泡混入問題の多くを回避する。
【００１０】
上記貯留部は、好ましくは、典型的には０.１〜２ｍｍ程度の小さな内径を持つ長尺の可撓性チューブからなり、好ましくは、アルキメデス螺旋に形成され、これにより所与の体積の貯留部に対して必要とされる空間（space envelope）を最小化する。該貯留部は、好ましくは、一端で開放していると共に、吐出口により終端されており、該吐出口は使用時に経皮カニューレに接続することができる。前記閉塞体は上記チューブをつぶすと共に、これを当該貯留部に沿い上記吐出口に向かって増分的に進めるようにも構成され、これにより流体を上記吐出口に向かって且つ該吐出口を経て移動させる。
【００１１】
上記貯留器の内径対該貯留器の長さの比として定義される該貯留器のアスペクト比は、好ましくは、１００〜１００００のオーダのものとする。というのは、これは、投与される単位体積当たりの該閉塞体の線形変位を大幅に増加させ、これにより、既存のシステムにおいて普通であるプランジャのものに対して該閉塞体の所要の位置的分解能を減少させるからである。
【００１２】
本発明は、上記チューブの幾何学形状の回復を必要としないので、該可撓性チューブが形成されるＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）、ＰＰ（ポリプロピレン）又はＰＥ（ポリエチレン）等の材料は、低弾性の又は非弾性のものとさえすることができ、従って、該チューブをつぶすために要する力は、それに応じて、既存のぜん動的供給システムと比較して小さくすることができる。これは、当該装置のエネルギ効率を改善し、該装置の寸法を低減する助けとなり得る。加えて、相対的に非弾性なチューブの使用は、ポリマ剤中の可塑剤の必要性を減少させる。これは、薬剤適合性を改善させることになる。というのは、可塑剤は多くの薬剤により抽出可能的であり、従って、これら可塑剤の使用を回避することにより、一層多数の薬剤を供給することができるからである。
【００１３】
前記閉塞装置は、好ましくは、吐出口から離れるより該吐出口に向かって移動する場合に一層小さな摩擦力を受けるものとし、これは、該閉塞装置から後方に延びる脚を設け、使用時に該脚が貯留部の外側表面に接触するようにすることにより達成することができる。これに加えて、又はこれに代えて、当該ポンプには、上記閉塞装置に係合して吐出口に向かう進行のみを許可するようなラチェット機構を設けることもできる。吐出口に“向かって”とは、当該閉塞装置が貯留部に沿って、閉塞装置から吐出口までの該貯留部に沿う距離が減少するように移動することを意味する。例えば、当該貯留部が螺旋である場合、閉塞装置は該貯留部に沿い螺旋に従って移動するが、吐出口に直接向かって進行することはない。このような移動は、上記“向かって”なる用語の範囲内に入る。
【００１４】
前記アクチュエータは好ましくは振動式アクチュエータとし、該アクチュエータの回転運動は、好ましくは、如何なる単一の駆動に対しても前記閉塞エレメントが所定の量だけしか移動することができないように制限される。この所定の量は、好ましくは、如何なる単一の駆動の間にもおける駆動歯のピッチである。当該アクチュエータは好ましくは一連の歯を有し、これら歯は上記閉塞装置の対応する部分に、該アクチュエータの回転が歯に閉塞装置を当該貯留部に沿い吐出口に向かって駆動させ、これにより流体を該貯留部から吐出させるように、係合する。
【００１５】
上記歯は好ましくは上記アクチュエータ上に貯留部の螺旋状パターンに対応する螺旋状パターンで配列され、これにより、上記閉塞装置が複数の駆動の間において当該貯留部をたどるのを可能にする。
【００１６】
上記アクチュエータは、好ましくは、形状記憶合金（ＳＭＡ）ワイヤ、及び駆動に続いて該ＳＭＡワイヤを元の状態に戻すバイアス手段からなるものとする。駆動は、上記ＳＭＡワイヤを、該ワイヤが短い記憶状態に戻るような変態温度に到達するまで抵抗的に加熱することによりなされる。上記バイアス手段はバネとするか、又は上述したのと同様の態様で機能する第２のＳＭＡワイヤとすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施例を、添付図面を参照して説明する。
【００１８】
図１ないし３は、本発明の一実施例を示す。長尺のチューブ状貯留部１が基体２上に取り付けられ、該基体は上部表面に一連の歯５を有するような螺旋状直立壁４により画定されたチャンネル３を有している。上記貯留部は、最外側の端部６で開放していると共に、吐出口７において終端しており、該吐出口には経皮カニューレ１９（図２参照）を取り付けることができる。上記貯留部は、他の例として、直立壁４により画定されると共に該貯留部の頂部を形成する弾性膜（図示略）を有することもできる。閉塞装置８は１以上の歯９を有し、これら歯は前記基体２上に形成された歯５と係合して、該閉塞装置８の貯留部１の最外側の端部に向かう運動を防止する。該閉塞体は１以上の歯１０も有し、該歯は駆動板１２の下側に螺旋状に（前記貯留部の螺旋に略対応する）形成された対応する駆動歯１１と係合する。該駆動板は蓋１３に戻しバネ１４及び形状記憶合金ワイヤ１５により、蓋１３の回転が該駆動板を回転させるように接続されている。
【００１９】
使用時において、貯留部１は開放端６に接続することが可能な通常の注入器から充填される。当該チューブの小さな内径のために、表面張力が継続的な流体前面（fluid front）を維持するように作用し、充填処理の間において上記流体前面が開放端６から吐出口７に向かって進む際に空気の混入を防止する。流体は、貯留部１を閉塞体８により先ずつぶし、次いで該閉塞体を当該チューブに沿って開放端６から遠ざかるように移動させることにより該貯留部１から投与される。上記閉塞体は、当該チューブに沿って、駆動板１２の下側の整合するアルキメデス螺旋の周囲に配置された駆動歯１１の作用の下で進められる。該閉塞体８は、駆動歯１１とは反対方向に作用する小さな歯５との係合、又は図５若しくは６に示される輪止め様の機構により発生される非対称な摩擦力の何れかにより、当該チューブの開放端６から離れる方向にのみ移動することができるように制約される。
【００２０】
上記閉塞体とチューブとの間の摩擦を低減するために、従来のぜん動システムに見られるようなものと同様に、該閉塞体上の回転エレメント又は回転閉塞体自体を使用することもできる。これは、貯留部チューブと当該可動体との間の滑動的境界に取って代わり、これにより、摩擦を低減すると共に当該装置の機械的効率を改善する。
【００２１】
駆動板１２の下側の歯の螺旋は、図４に示される作動装置により振動的に駆動される。
【００２２】
駆動板１２上には蓋１３が設けられ、突起１６が該蓋部分から内側に向かって駆動板１２上の対応する突起１７と係合するように延びている。このように、上記駆動板に対する該蓋の回転は、突起１６の一方を突起１７に接触させ、これにより該駆動板を適切な方向に回転させる。
【００２３】
駆動板１２は、形状記憶合金ワイヤ１５及び戻しバネ１４により、制限構造１１の間で動くようになされる。駆動は、ＳＭＡワイヤ１５を変態温度に到達するまで抵抗的に加熱することによりなされ、該温度においてはワイヤ１５が短い記憶状態に戻り、これにより駆動板１２を蓋１３に対して回転させる。戻しバネ１４、又は上述したものと同様ではあるが反対方向に動作する第２のＳＭＡワイヤを、上記駆動が生じた後に駆動板を蓋に対して反対方向に回転させるために使用することができる。駆動板１２は上記蓋により、制限構造１６の間では自由に回転するが、残りの自由度の何れにおける運動も防止されるように制約を受ける。
【００２４】
歯の螺旋１１は、振動的態様で駆動することができ、前記閉塞体８に対し運動の各サイクルの間において該閉塞体が歯螺旋１１のピッチ分だけ進むように係合する。該回転的振動の必要とされる角度は、数度のオーダであり、そのようであるので、形状記憶合金ワイヤ１５等の簡単な作動手段により駆動することができる。最大の回転的振動の角度は突起１６により定められるので、駆動車輪１２上の何れの特定の歯１１の周方向の変位も、該歯の半径方向位置に比例する。可動閉塞体８が単一の歯ピッチより決して多く動くことがないことを保証するために、最内側の歯の半径方向位置は最外側の歯の半径方向位置の半分より大きくなければならず、これら歯のピッチは、ラジアンで測定される上記振動角度と最内側の歯の半径方向位置との積より小さくなければならない。これは、単一の作動サイクルの間において、最外側の駆動歯の動きが、前記閉塞体が当該駆動歯のピッチに等しい距離より多く移動するには不十分であることを保証する。
【００２５】
図５及び６は、閉塞体８が開放端６に向かって移動するのを防止するための他の構成を示す。この実施例において、脚１８は、最外側端６の方向に作用する力に抗するような反力が発生され得るように、貯留部１に当接する。この構成においては、歯５及び直立壁４の必要性がなく、従って貯留部のコイルを一層密に詰め込むことが可能なので、貯留部が占有する体積を低減することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】図１は、本発明の一実施例の上及び一方の側からの分解斜視図を示す。
【図２】図２は、図１の装置の下からの分解斜視図を示す。
【図３】図３は、当該ポンプが構築された場合の、閉塞装置の拡大図を示す。
【図４】図４は、図１の装置の部分的に切除した上からの斜視図を示す。
【図５】図５は、閉塞エレメントの後方に延びる脚を示す。
【図６】図６は、閉塞エレメントの後方に延びる脚を示す。
【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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【国際調査報告】
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