(57)【要約】インシュリンポンプシステムにも、インシュリン注射システムにも使用可能なガラス製のカートリッジを提供する。本発明によれば、ガラスカートリッジは、Ｕ２００インシュリンを収容するものである。システムによって投与される投与量に適切な精度を得るために、カートリッジの内径を、７．４５ないし９．３２ｍｍの範囲内にする必要がある。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高精度インシュリン投与システム用のガラスカートリッジ（１）であって、該カートリッジ（１）が、液状のインシュリンを収容する容器を形成する円筒壁（２）によって結ばれた遠端（１０）と近端（１１）を有し、遠端（１０）に、フランジ（４）に密着した可撓性の膜（４）によって閉塞されたフランジ（３）が設けてあり、近端（１１）が、該カートリッジ（１）内で移動させることができるピストン（９）によって閉塞され、可撓性膜（４）とピストン（９）の前面（８）との間の可変の空間に液状インシュリンが収容され、液状インシュリンがＵ２００インシュリンであることと、円筒壁（２）の内径が７．４５ｍｍないし９．３１ｍｍの範囲内であり、該カートリッジ（１）が、インシュリンポンプシステムにも、インシュリン注射システムにも使用することができることを特徴とする高精度インシュリン投与システム用のガラスカートリッジ。
【請求項２】
前記カートリッジ（１）の内径が７．４５ないし７．５５ｍｍの範囲内であることを特徴とする請求項１に記載の高精度インシュリン投与システム用のガラスカートリッジ。
【請求項３】
前記カートリッジが、接続部分（Ｃ）、ストローク部分（Ｓ）およびピストン部分（Ｐ）の３つの部分を有し、ストローク部分（Ｓ）の長さが約３４ｍｍであり、ストローク部分（Ｓ）の体積が約１．５ｍｌであることを特徴とする請求項２に記載の高精度インシュリン投与システム用のガラスカートリッジ。
【請求項４】
前記カートリッジ（１）の全長が約５２ｍｍであることを特徴とする請求項３に記載の高精度インシュリン投与システム用のガラスカートリッジ。
【請求項５】
前記カートリッジ（１）の内径が９．１９ないし９．３１ｍｍの範囲内であることを特徴とする請求項１に記載の高精度インシュリン投与システム用のガラスカートリッジ。
【請求項６】
前記カートリッジが、接続部分（Ｃ）、ストローク部分（Ｓ）およびピストン部分（Ｐ）の３つの部分を有し、ストローク部分（Ｓ）の長さが約２３ｍｍであり、ストローク部分（Ｓ）の体積が約１．５ｍｌであることを特徴とする請求項５に記載の高精度インシュリン投与システム用のガラスカートリッジ。
【請求項７】
前記カートリッジ（１）の全長が約４４ｍｍであることを特徴とする請求項６に記載の高精度インシュリン投与システム用のガラスカートリッジ。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
本発明は、インシュリン投与システム用のアンプルまたはカートリッジに関する。このようなカートリッジは、一般的に、片側がピストンによって閉塞されたガラス製の管からなり、ピストンを管の中へ押し込むことによって、反対側から管の内容を放出させることができる。この反対側は、ビン首状に形成されており、その先端が、内容物を放出するための注射針またはカテーテル等の導管によって貫通されていることが多い。
【０００２】
請求項１の前置に記載されたようなガラス製のカートリッジを、様々な薬剤投与システムに使用し得ることは周知である。特に、インシュリン投与システムに使用されることが多く、通常は１．５ｍｌのインシュリンまたは３．０ｍｌのインシュリンが予め封入された状態で供給される。１．５ｍｌカートリッジの内径は一般的に約６．８５ｍｍであり、３．０ｍｌカートリッジの内径は一般的に約９．２５ｍｍである。このような周知のカートリッジには、濃度１００国際単位（ＩＵ）／ｍｌのインシュリンが封入されている。従って、１．５ｍｌのカートリッジは、１５０ＩＵを含み、３．０ｍｌのカートリッジは３００ＩＵを含むことになる。
【０００３】
典型的な糖尿病患者は、毎日、特定量のインシュリンを体内に注射または注入しなくてはならない。毎日１００ＩＵも必要とする患者も存在し、その場合、３．０ｍｌのカートリッジが推奨される。患者は、カートリッジを注射システムまたはポンプシステムに装填し、体内に挿入された注射針またはカテーテルを介して、所定速度でインシュリンを体内に注射または注入する。カートリッジが空になるとそれを廃棄し、新しいカートリッジを投与システムに装填する。
【０００４】
ガラスは化学的にも生物学的にも不活性であるため、ガラス製のカートリッジ内にインシュリンを保存しても液状インシュリンとガラス材料との間に反応が起るおそれがないので、インシュリンを収容するカートリッジの材料としてガラスが最も好ましい。さらに、ガラスには、加熱殺菌することができるという利点もある。ガラスカートリッジは、細長いガラス管を、より短い管に裁断した後、その一端を、小さな開口を残しながら溶かすことによって製造される。管の反対側の開口に、通常はゴムまたはプラスチック製の移動可能なピストンを設ける。
【０００５】
しかし、ガラス製のカートリッジには、製造方法により、内径にばらつきが生じるという欠点がある。ガラスカートリッジの内径には、平均内径約１０ｍｍで０．１ｍｍほどの偏差がある。ただし、ガラスカートリッジを予め分別したり、ガラス処理の管理を厳しくすることで誤差を改善することができる。次の表に、現在の技術で一般的に得られる誤差を示す：
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【０００６】
カートリッジのこの誤差は、注射または注入されるインシュリンの投与量の精確性にとって大きな課題となる。インシュリン投与システムの投与量の精度は、ＩＳＯ１１６０８−１規格の対象にもなっている。この規格は、投与量が０ないし２０ＩＵの場合、精度を±１ＩＵと規定しており、すなわち、公称投与量が２０ＩＵの場合、実際の量は１９ＩＵから２１ＩＵの範囲内に限られる。ＩＳＯ規格によると、２０ＩＵ未満の投与量の誤差は±１ＩＵ以内、２０ＩＵを超える投与量の誤差は±５％までが許されている。従って、この規格を満足することが最も難しいのは、一般的に、投与量２０ＩＵに対して±１ＩＵの精度を得ることである。
【０００７】
直径が大きく、誤差も大きくなれば、ガラスカートリッジの断面積が大きく変動し、インシュリン投与システムに供給される体積の誤差も大きくなる。しかし、インシュリンの濃度が１００ＩＵ／ｍｌである場合には、さほど問題にならない。
【発明の開示】
【０００８】
インシュリン投与システムを製造する場合、システムを最小化することが１つの目的となる。ただし、投与システムは、必ずカートリッジを含むことになる。従って、製造側から、より小さく、コンパクトなカートリッジへの要求が大きい。しかし、カートリッジに収容されている国際単位の値を変えることは望ましくない。従って、この難問を解決するためには、カートリッジに収容されているインシュリンの濃度を上げることが考えられる。濃度を２００ＩＵ／ｍｌに上げることで、１．５ｍｌのカートリッジに３００ＩＵを収容することが可能になる。
【０００９】
上述したようにガラスカートリッジの断面積に大きな誤差があるため、液状のＵ２００インシュリンを使用したい場合、ＩＳＯ１１６０８−１規格を満たすことが非常に難しくなる。
【００１０】
図１の表に、様々な寸法のガラスカートリッジの位置精度の計算結果が示してある。最初の２つの列には、様々なカートリッジの内径の寸法および誤差が示してある。列３およぴ４には、カートリッジの公称および最大断面積が示してある。列５には、インシュリン濃度が記載されている。
【００１１】
列６には、１ＩＵのインシュリンを放出するために、ピストンの前面がカートリッジ内で移動すべき距離を示している。この移動距離は、公称直径に基づき、次の数式より算出される：
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【００１２】
１ＩＵの液状Ｕ２００インシュリンの体積は０．００５ｍｌであるので、例えば公称内径が９．２５ｍｍのカートリッジにおけるピストンの前面は、１ＩＵを放出するために、０．０７４ｍｍ移動する必要がある。
【００１３】
列７は、断面積の誤差が、投与量の精度にどれほどの影響を与えるかを示している。公称直径９．２５ｍｍのカートリッジでは、ＩＳＯ規格に規定された±１ＩＵの誤差のうち±０．２６０ＩＵがカートリッジの断面積の誤差によって占められることが分かる。誤差は、列４に示す最大断面積から最小断面積を減算し、その差を、列６に示す１単位移動距離およびインシュリン濃度に乗算することで計算できる。余り分である列８に示す±０．７４０ＩＵは、カートリッジのインタフェースを受けるための余長を含む、インシュリン投与システムの不精確性に対応するために利用可能である。
【００１４】
列９において、１ＩＵを放出するために必要な移動距離をインシュリン投与システムの不正確性のために利用可能な誤差に乗算することで、列８に示した余り誤差をミリメートル単位で表現した。
【００１５】
公称内径９．２５ｍｍのカートリッジに関する数値を再度記すと、±１ＩＵの誤差以内で２０ＩＵを投与するためには、ピストンの前面を、０．０７４ｍｍの２０倍に等しい距離、すなわち１．４８８ｍｍ±０．０５５ｍｍ（１．４３３ないし１．５４３ｍｍ）移動させる必要がある。
【００１６】
この誤差内で放出される体積は、次の数式から計算することができる：
Ｖ（ＩＵ）＝ＣＳ・Ｄ・ＩＣ
Ｖ（ＩＵ）  ：ＩＵで示した体積
ＣＳ        ：カートリッジの断面積（＝π・Ｒ2）
Ｄ          ：ピストンの移動距離
ＩＣ        ：インシュリン濃度
【００１７】
次の表に、公称直径９．２５ｍｍ、誤差±０．０６ｍｍの、すなわち内径９．１９ないし９．３１ｍｍのカートリッジ（カートリッジの断面積６６．３３ｍｍ2ないし６８．０８ｍｍ2に相当する）を、±０．０５５ｍｍの誤差でピストンを移動させることができるインシュリン投与システムに使用した場合の放出体積を国債単位で測定した結果を示す。従って、移動距離は１．４３３ｍｍないし１．５４３ｍｍの範囲内である。
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【００１８】
今日存在する機械的インシュリン投与システムは、機械的システムであるため、かなり精確性に欠ける。主流の注射装置の位置精度は±０．０８３であり、ピストンの前面を移動させるとき、約±０．０８３ｍｍの誤差が生じる。Ｕ２００インシュリンを使用する場合、カートリッジの最大許容可能内径は、図１に示したように、ＩＳＯ１１６０８−１規格の規定を満足させるために公称７．５ｍｍのカートリッジより小さくなくてはならない。内径が７．５ｍｍを超えるカートリッジは、すべて、ＩＳＯ規格を満たすためには±０．０８３ｍｍ未満の位置精度が必要である。そのため、通常のインシュリンペンシステムへの使用に適しない。
【００１９】
糖尿病のポンプ治療用のインシュリンポンプは、モータ機構を有するため、機械的注射装置より精確であり、これはモータ駆動された注射装置についても同じである。しかし、そもそもインシュリン投与方式が連続的なものであるため、インシュリンポンプの機構が高精度である必要はない。
【００２０】
近年、既知の注射装置より精度の高い、高精度機械注射装置が開発されている。実際、このような新しい注射装置は、約±０．０５５ｍｍの誤差内でピストンを移動させることができる。
【００２１】
よって、液状Ｕ２００インシュリンを収容する、公称７．５ｍｍのカートリッジの誤差の下限、すなわち７．４５ｍｍから、公称９．２５ｍｍのカートリッジの誤差の上限、すなわち９．３１ｍｍの直径を有するカートリッジを、ＩＳＯ１１６０８−１の規定範囲から外れることなく、誤差が±０．０５５ｍｍから±０．０８３ｍｍのポンプまたは高精度注射装置に使用できる。
【００２２】
これらの要件は、請求項１に記載のカートリッジによって満たされる。
【００２３】
液状Ｕ２００インシュリンが封入された内径７．４５ないし９．３１ｍｍのガラスカートリッジは、ピストンを移動させる機構の位置精度が０．０５５ｍｍないし０．０８３ｍｍの範囲内である高精度インシュリン投与システムで使用する場合、ＩＳＯ１１６０８−１規格を満たすことができる。
【００２４】
従って、請求項に記載された範囲の内径を有するガラスカートリッジは、インシュリンポンプシステムにもインシュリン注射システムにも使用可能である。
【００２５】
請求項１で特定した内径の下側の範囲で実施する場合、請求項２に記載のとおり、カートリッジを非常にスリムに、且つ非常に小さな誤差でつくることができ、インシュリン投与システムの誤差に対応するために最大の許容度を残すことができる。
【００２６】
公称内径７．５ｍｍのガラスカートリッジは、約１．５ｍｌの体積を収容するために、ストローク部分の長さが約３４ｍｍである必要がある。液状Ｕ２００インシュリンを１．５ｍｌ収容する場合、国際単位としての総量は３００ＩＵであり、ほとんどの患者にとっては治療の３日分に足る量である。カートリッジをポンプシステムに使用する場合、ポンプは通常カテーテルを介して利用者の体に繋がれている。カテーテルが挿入された部位の皮膚に炎症が起り易いため、カテーテルと挿入部位を３日毎に変えることが推奨されている。そのため、最低３日分のインシュリンを収容するカートリッジであることが好ましい。
【００２７】
接続部分とピストン部分の寸法を考慮すると、このようなカートリッジの全長は約５２ｍｍに及ぶことになる。
【００２８】
請求項１で特定した内径の上側の範囲で実施する場合、請求項５に記載のとおり、カートリッジを非常に短くしながら、インシュリン投与システムの誤差に対応できるほどの許容度を残すことができる。公称内径９．２５ｍｍのガラスカートリッジは、約１．５ｍｌの体積を収容するためには、ストローク部分の長さが約２３ｍｍである必要があり、その結果、全長は約４４ｍｍに及ぶことになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
図１は、様々なカートリッジデザインの位置精度を記載した表である。液状のＵ２００インシュリンを収容した公称直径７．５ｍｍないし９．２５ｍｍのガラスカートリッジの場合、カートリッジが注射装置にもポンプシステムにも使用され、ＩＳＯ１１６０８−１規格を満足させるためには、±０．０８３ないし±０．０５５の位置精度を必要とする。さらに、図１の表から、カートリッジが液状Ｕ１００インシュリンを収容する場合、公称直径９．２５ｍｍのカートリッジを使用するインシュリン投与システムが必要とする位置精度が０．０８４ｍｍであることが分かる。
【００３０】
図２を参照するが、ここで、カートリッジ１の「遠端」とは、インシュリンが放出される導管７を有する側の端部を意味し、「近端」とは、ピストン９を有する反対側の端部を意味する。
【００３１】
図２に、円筒壁２を有するカートリッジ１が示してある。円筒壁２は、カートリッジの遠端１０に設けてあり、首部で終端し、その先端に設けられた円周フランジ３に、貫通可能の可撓性の膜４が、金属のキャップ５によって気密に保持されている。膜４の中央に対して、金属キャップ５は、膜４を露出させるための開口６を有する。膜４とカートリッジ１内に嵌め込まれるピストン９の前面８との間に液状インシュリンが収容されたカートリッジ１の内部空間と連絡するために、注射針またはカテーテル等の中空の導管７で膜４を貫通することができる。
【００３２】
ピストン９は、通常、適切なゴム材料からなり、円筒壁２の内面に密着している。ガラスカートリッジの内径を、図１中Ｄで示す。
【００３３】
カートリッジ１は、３つの異なる部分に分割される。第１部分は、カートリッジ１の遠端１０から肩１２まで延びる接続部分Ｃである。カートリッジ１は遠端１０と肩１２の間の部分で円筒壁２の直径が小さくなっているため、ピストン９は、肩１２を超えてカートリッジ１の首部に到達することはできない。従って、カートリッジ１の首部に含まれるインシュリンは、カートリッジから押出すことができず、カートリッジ１が処分されるときに同時に廃棄される。
【００３４】
第２の部分は、肩１２からピストン９の前面８まで延びるストローク部分Ｓである。注射または注入処理のために使用できるのは、ストローク部分に収容されたインシュリンのみである。
【００３５】
第３の部分は、カートリッジ１の近端１１からピストン９の前面８まで延びるピストン部分Ｐである。このピストン部分Ｐは、ピストン９を保持するので、カートリッジ１に収容されたインシュリンのために使用することはできない。
【００３６】
ピストン９の前面８と可撓性膜４の間であって、円筒壁２の内径Ｄ内に収められた液状インシュリンは、ピストン９がカートリッジ１内に押し込まれると、中空導管７から押し出される。図に示していないが、導管の反対端は、インシュリンを必要とするヒトの体内に挿入される。
【００３７】
上記の説明に、好ましい実施形態を示したが、本発明はこれらに限定されず、請求項に記載した事項の範囲内で、他の実施形態が可能であることを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】様々なカートリッジデザインの位置精度を示す表である。
【図２】本発明によるガラスカートリッジとそれを貫通する針を示す。
【図１】
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【図２】
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【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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