(57)【要約】  本発明は、携帯型液体注射装置に取り付けるための装置に関し、前記装置は、注射装置の薬物貯留部を完全に封入するように設計されている。さらに、前記装置は、注射装置の薬物貯留部に沿って高周波を適用可能とする少なくとも１つの導波管を有する。特に、携帯型液体注射装置は、いわゆるインスリンペンであり、すなわち、糖尿病の治療のためのインスリンを注射するために用いられる携帯型液体注射装置である。本発明の装置は、好ましくは、キャップの形態、特に、インスリンペンのキャップの形態である。【選択図】図７Ｃ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
携帯型液体注射装置に取り付けるための、特に、いわゆるインスリンペンに取り付けるための装置であって、前記装置（１１）は、前記注射装置の薬物貯留部（１３）を完全に封入するように設計され、及び前記装置は、高周波、好ましくは１ｍｍ超の波長を有する高周波が前記薬物貯留部（１３）の軸線、好ましくは長手方向軸線に沿って進行することを可能とする少なくとも１つの導波管（１２）を有する、装置。
【請求項２】
前記導波管（１３）が、導電性面を、特に、円筒形導電性面を備えることを特徴とし、好ましくは、前記面の軸線が、前記注射装置の長手方向軸線と平行であるように、特に、インスリンペンの前記長手方向軸線と平行であるように提供される、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
高周波を前記導波管と結合し、前記波の伝送／反射の実数成分及び虚数成分を測定するために、少なくとも１つのアンテナ（１５）が備えられることを特徴とする、請求項１又は２に記載の装置。
【請求項４】
前記装置が、スリーブの形態又はキャップの形態、特に、インスリンペンのキャップの形態であることを特徴とする、請求項１から３の何れか一項に記載の装置。
【請求項５】
前記装置が、取り外し可能であることを特徴とする、請求項１から４の何れか一項に記載の装置。
【請求項６】
前記装置が、とりわけ前記アンテナが接続される、電気回路を備えることを特徴とする、請求項１から５の何れか一項に記載の装置。
【請求項７】
前記装置が、電波発生器（１７）及び好ましくは波分析器（２２）を含有することを特徴とする、請求項１から６の何れか一項に記載の装置。
【請求項８】
前記装置が、少なくとも１つの電源を、特に、電池を備えることを特徴とする、請求項１から７の何れか一項に記載の装置。
【請求項９】
前記装置が、伝送／反射測定回路を備えることを特徴とする、請求項１から８の何れか一項に記載の装置。
【請求項１０】
前記装置が、フレキシブルプリント回路基板（ＰＣＢ）を、好ましくは、円筒形状に巻かれたフレキシブルＰＣＢを備えることを特徴とする、請求項１から９の何れか一項に記載の装置。
【請求項１１】
前記フレキシブルＰＣＢが、スリーブ状又はキャップ状のコンポーネントに合わせた構成とされることを特徴とし、好ましくは、前記フレキシブルＰＣＢは、前記スリーブ状又はキャップ状コンポーネントに成形又は搭載される、請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
前記装置が、データ処理及びデータ伝送のための少なくとも１つの手段（２３）を備えることを特徴とする、請求項１から１１の何れか一項に記載の装置。
【請求項１３】
前記装置が、既存のインスリンペンの少なくとも１つの既存のキャップと置き換えるように設計されていることを特徴とする、請求項１から１２の何れか一項に記載の装置。
【請求項１４】
請求項１から１３の何れか一項に記載の装置を備えた携帯型液体注射装置、特に、インスリンペンであって、好ましくは、前記装置は、前記注射装置に、特に、前記インスリンペンに取り付けられる、携帯型液体注射装置、特に、インスリンペン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、携帯型液体注射装置に取り付けるための装置に関する。特に、本発明の装置は、ペンタイプの携帯型注射装置に取り付けるための、特には、いわゆるインスリンペンに取り付けるための装置である。
【０００２】
さらに、本発明は、本発明の装置を備えた携帯型液体注射装置、特に、インスリンペンに関する。
【背景技術】
【０００３】
多くの薬物は、消化管で充分に再吸収されない、又は消化管で破壊されることから、非経口投与される必要がある。典型的な例としては、インスリンなどのペプチド薬物が挙げられる。したがって、以下において、本発明は、インスリンペンに関連して記載されるが、本発明は、他の薬物送達装置及び薬物にも拡張される。
【０００４】
これらの薬物の薬理学的半減期は、多くの場合非常に短く、そのため、一日に複数回の注射が必要となる。したがって、多くの場合、注射は、熟練した医療専門家ではなく、患者自身によって行われる。インスリン依存性糖尿病の患者は、例えば、食事の摂取及び身体活動に応じて調節される様々な用量で、１日に複数回注射を行う必要がある。
【０００５】
これらの様々な用量での頻繁な自己投与を行い易くするために、容易に使用でき、典型的には、プランジャー付き貯留部、皮下針、及び投与機構を備えた薬物送達装置が導入されてきた。そのような装置の典型的な例は、「インスリンペン」と称される。これらのペンは、過剰量投与及び過少量投与の何れも、死亡を含む重篤な健康問題に繋がる可能性があることから、極めて重要な医療装置である。したがって、これらの装置は、ほとんどの場合、非常に信頼性高く維持され、例えば電池残量に依存しない。今日市販されているほとんどのインスリンペンは、厳密に機械式の投与機構を有する。
【０００６】
これらの注射ペンは、必要な複数回の注射を容易とする一方で、患者にとって、必要なインスリン用量の調節を決定するすべてのパラメータの記録を維持することは、困難であり、煩わしいものである。注射の時間及び用量自体の追跡を維持することでさえ、難しい作業となり、なぜなら、典型的な薬物送達装置は、データ通信の手段もメモリも含んでいないからである。したがって、患者が、日々の生活の中で、注射の用量、注射の時間、又は注射を行うこと自体を忘れてしまうことも珍しくない。過剰量投与又は投与忘れの重篤な影響は、したがって、珍しい事象ではなく、これらの患者の健康及び命を脅かすものである。
【０００７】
さらに、患者は、一日の間に、１つ、２つ、又はさらには３つの異なるペンを用いる場合がある。投与パターンの典型的な例は、以下の通りである。朝に、患者は、自身の第一のペンで持続性インスリンのある用量を注射する。日中の間、患者はさらに、各食事の前に、異なるペンを用いて短時間作用性インスリンの複数用量を注射する。タイミング及び用量は、典型的には、同じ患者に対しては毎日同様である。このパターンから外れることは、危険である。間違ったペン／インスリンの種類が用いられる可能性があり、又は間違った用量が注射される可能性があり、又は注射が忘れられる若しくは二重に行われる可能性がある。
【０００８】
先行技術において、独国特許出願公開第１０２００４０４０４４１（Ａ１）号明細書には、少なくとも２つの電極を備えたアンプル中の物質の充填レベルを特定するための方法が開示されており、それによって、充填レベルは、前記少なくとも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って特定される。この刊行物によると、電極は、アンプルを含有する注射装置中に直接配置されており、又は好ましくは、電極は、アンプル上に配置されており、特に、アンプルと一体化されている。
【０００９】
そのため、独国特許出願公開第１０２００４０４０４４１（Ａ１）号明細書の開示事項は、注射装置中に電子機器を一体化させることを必要とするものであり、それによって、装置がより複雑となり、故障し易くなる。例えば、注射装置の機能は、充電電流又は充電電源が利用可能であることに依存することになり、したがって、機械式投与機構を有する従来の注射装置（例：インスリンペン）よりも信頼性が低くなる。
【００１０】
国際公開第２０１３１３８８３０（Ａ１）号パンフレットには、インスリンペン用の容量型ＮＦＣ（近距離無線通信）をベースとする充填レベルセンサーについて記載されている。この刊行物は、独国特許出願公開第１０００４０４０４４１（Ａ１）号明細書に示されるアンプル中のインスリン充填レベルを特定するためのものと同じ技術的原理に基づいている。この目的のために、少なくとも２つの電極が、アンプル上に配置される、又はアンプルを保持するペンの一部の内部に直接配置される。
【００１１】
国際公開第２０１３１３８８３０（Ａ１）号パンフレットに開示される発明は、とりわけ、測定された値をＮＦＣを介して外部データ通信ユニットへ伝送することができる２つのアンテナが存在することによって定められる。
【００１２】
米国特許出願公開第２０１４００１８７３３（Ａ１）号明細書には、インスリンペンなどの経皮液体投与装置のための交換可能キャップが開示されている。キャップ本体は、キャップ本体の内部に開いて、タイマーユニット、スイッチ機構、及びタイマー表示ユニットを含むコントロールユニットを収容しているキャビティも含む。キャップ本体の内部のこの特定の設計（タイマーユニット、スイッチ機構、及びタイマー表示ユニットを含むコントロールユニット）は、ある用量が投与されたかどうかをユーザーが判断する補助になるとされている。米国特許出願公開第２０１４００１８７３３（Ａ）号明細書には、対応する物質の適用された量に関して、及び投与装置中の物質の（残った）充填レベルに関しては記載されていない。
【００１３】
米国特許出願公開第２００２００９６５４３（Ａ１）号明細書には、従来の注射ペンキャップに外部から装着される携帯型コントロール装置が開示されており、これは、ペンに実装された金属針、インスリンアンプル、又は電子タグの何れかの存在／除去を検出するための、キャップの片側に配置される非接触型近接センサーを有している。このコントロール装置はまた、患者のためのフィードバック及び通知としてのカラーライトのシステムを制御するためにコンソールと通信する送信器も含む。開示される実施形態は、使用及び学習が複雑であり、患者が既に使用している既存のインスリン送達システムを廃棄する又は適応させることが必要であり得る。この開示内容は、適用された用量の追跡に必要であるインスリンアンプル含有量の正確で高感度の再現性高い読み取り値を実現するのに不適切であり、なぜなら、それが、インスリン容器全体に均一に電界を適用しておらず、また、前記電界の不均一性又は乱れに対して調節する手段を備えてもいないからである。
【００１４】
国際公開第２０１７００９７２４（Ａ１）号パンフレットには、光源を用いたスライド式ペンキャップ、及びプランジャー位置を検出するための光学センサーについて記載されている。米国特許出願公開第２０１３３１０７５６（Ａ１）号明細書には、注射ペンの薬物容器の充填状態を測定するための複数の光源及び光学センサーを有するペンキャップが記載されている。国際公開第２０１６０３６５７４（Ａ１）号パンフレットには、光源及び光検出器を用いた、注射ペンのピストン位置のためのセンサーシステムが記載されている。これらの手法では、光波が、存在する異なる媒体及び表面の光学的特性に応じて、光の反射及び回折の法則に従う。不透明及び反射性の構造物、さらには傷、ダストなどの存在によって、この光学的な手法は、脆弱で不正確なものとなる。
【００１５】
米国特許出願公開第２００２０９６５４３（Ａ１）号明細書には、注射ペンに共振回路タグを付与するコントロール装置であって、装置からのペンの取り外しを検出する、コントロール装置について記載されている。この文書は、ペンに残っている薬物の量を測定するいかなる手段も開示していない。注射イベントを示すものと見なされる装置からのペンの取り外しを検出し、その取り外しの時間を取得することだけが記載されている。さらに、この開示内容は、規制及びコストの理由から問題である共振タグの付与による注射ペンの改造を必要とするものである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
発明の概要
本発明の目的は、考察した先行技術の記載した制限を克服することである。本発明は、注射装置、特にインスリンペンの何れの使用者にとっても、この装置の構造を複雑とすることなく、及び既存の装置の使用を変更することなく、注射装置の薬物貯留部の充填状態を容易に判断することを可能とするはずである。特に、異なる供給業者からの異なる構造の注射装置の薬物貯留部の充填レベルを判断することが可能であるはずである。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明は、携帯型液体注射装置に取り付けるための装置（取り付け装置）を提供し、前記装置は、注射装置の薬物貯留部を完全に封入するように設計されている。
【００１８】
これに関連して、本発明は、請求項１に開示される特徴を備えた装置、及び請求項１４に記載の特徴を備えた携帯型液体注射装置を提供する。請求項１に記載の本発明の装置の好ましい実施形態は、請求項１からの従属請求項で定められる。すべての独立請求項及びすべての従属請求項の特徴は、これと共に参照により本明細書に導入される。
【００１９】
本発明によると、上記で述べる携帯型液体注射装置に取り付けるための装置は、電磁高周波が薬物貯留部の少なくとも１つの軸線に沿って進行することを可能とする少なくとも１つの導波管を有する。これに関して、高周波の用語は、マイクロ波を含むが、可視光波又は赤外光波は除く。好ましくは、前記高周波は、１０００ＧＨｚよりも低い、より好ましくは３００ＧＨｚよりも低い周波数を有する。特に、周波数は、３００ｋＨｚよりも高く、より好ましくは１ＭＨｚよりも高い。真空中での波長は、好ましくは１ｍｍよりも長く、より好ましくは３ｍｍよりも長い。特に、前記波長は、１ｋｍよりも短く、より好ましくは３００ｍよりも短い。
【００２０】
ナノメートルからマイクロメートルの範囲内の波長を有する光波とは対照的に、電波は、ミリメートルからメートル範囲の波長を有する。したがって、電波は、その波長が有体物の寸法範囲内にあることから、光学的法則に従わない。同軸空洞共振器として知られる導波管構造、又は同軸伝送線スタブと称される構造が、電波を操作するために用いられる。例えば、スタブの一方の端部に送られる電波の波長の４分の１の長さを有する同軸伝送線スタブは、インピーダンスの突然の変化に起因して、開放端で前記波を完全に反射する。そのようなスタブの長さが短くなると、スタブの長さに応じて、反射される波は、送信波に対して位相シフトされる。したがって、一定周波数での位相シフト、さらにはそのような同軸スタブの可変共振周波数は、スタブの長さの関数である、又はインピーダンス不連続点のスタブの供給点からの距離の関数である。
【００２１】
本発明の装置の好ましい実施形態によると、前記導波管は、導電性面を、特に円筒形の導電性面を備える。好ましくは、前記面の軸線は、注射装置の軸線と平行であるように、特に、インスリンペンの長手方向軸線と平行であるように提供される。
【００２２】
さらに、上記で説明した本発明の装置は、高周波を前記導波管に伝送可能とし、前記波の伝送／反射の実数成分及び虚数成分の測定を可能とする少なくとも１つのアンテナを備えることがさらに好ましい。
【００２３】
好ましくは、前記本発明の装置は、薬物貯留部を封入し、高周波導波管として働く少なくとも１つの円筒形導電性面、並びに注射装置の薬物貯留部の一部、特に容積全体を通して伝送及び  又は反射されるべき高周波を送信及び受信するための少なくとも１つのアンテナを有する。
【００２４】
原理的には、本発明の状況において、すなわち、対応する導波管によって薬物貯留部の少なくとも１つの軸線に沿って進行させるために、あらゆる種類の高周波を用いることができる。
【００２５】
電波を含む高周波は、常に導波管に沿って伝搬する。前記波は、典型的には中空の導電性（例：金属）管又はキャビティ内で拘束されている。管の拘束境界は、高周波が拡散し、それによって強度が低下することを防止する。
【００２６】
さらに、そのプロセスの過程で、導波管内を伝搬可能であるいくつかの異なる種類の高周波が存在する。これらの異なる種類の波は、高周波内の異なる要素に対応する。したがって、ＴＥ波は、直交偏波であり、Ｈ波とも称され、電界ベクトル（Ｅ）が常に伝搬方向に対して垂直であることを特徴とする。また、ＴＭ波は、平行偏波であり、Ｅ波とも称され、磁界ベクトル（Ｈベクトル）が常に伝搬方向に対して垂直であることを特徴とする。ＴＥ波及びＴＭ波に関するこれらの説明は、図３に関して考慮されるべきである。
【００２７】
ＴＥ波及びＴＭ波に関して、ＴＥｍ，ｎのように、これらの後ろに整数が示される場合が多い。これらの整数は、導波管内での波のモードを示す。導波管の寸法及び型に応じて、限られた数の異なるｍ，ｎモードだけが、導波管に沿って伝搬することができる。
【００２８】
さらに、各モードに対して、明確な下限周波数が存在する。これは、遮断周波数として知られる。周波数がこれよりも低い場合、信号は導波管に沿って伝搬できない。
【００２９】
「導電性面」の用語は、その実際の形状又は設計に関わらず、その面が、装置の寸法と比較して低い高さ又は薄い厚さを有することを意味する。好ましくは、前記面は、低い高さ又は薄い厚さの円筒形面の形状を有する。通常、前記導電性面は、金属面である。この面は、例えば、装置の別個のコンポーネントの「内側面」、特に、装置に一体化されたスリーブ又は別のコンポーネントの「内側面」であってよい。しかしながら、前記導電性面が、コーティング、例えば装置の内側部のコーティング、好ましくは、高周波が薬物貯留部の軸線に沿って進行することを可能とする金属コーティングであってよいことも可能である。
【００３０】
特に、携帯型液体注射装置は、ペンタイプの携帯型注射装置、特には、いわゆるインスリンペンであり、すなわち、糖尿病の治療のためのインスリンを注射するために用いられる携帯型液体注射装置である。
【００３１】
高周波は、可能な限り均一及び均質に、注射装置の薬物貯留部の容積全体を通る。薬物貯留部の容積全体を前記高周波が通ることが特に重要であり、なぜなら、この波が通過しない容積の部分は何れも、正確に測定されないからである。前記高周波は、好ましくは、薬物貯留部中の物質の、特に、インスリンを例とするホルモン（又は、それぞれ前記物質を含有する溶液）の充填レベルを特定するために用いられる。
【００３２】
薬物貯留部を封入している導波管の伝送及び／又は反射が測定される。これは、波の実数部及び虚数部を含む。伝送及び／又は反射の変化、さらには位相シフト及び／又は共振周波数のシフトを用いて、好ましくは１０μｌ未満、又は５μｌ、１μｌ、若しくはさらには０．５μｌ未満の統計誤差まで薬物貯留部の充填レベルを特定することができる。
【００３３】
先行技術によって提供される方法とは対照的に、携帯型液体注射装置に取り付けるための（別個の）装置が、薬物貯留部の充填レベルを特定するために用いられる。１つの実施形態では、この別個の装置は、保護キャップの形態を有していてよく、注射装置に付属している標準的な保護キャップと置き換えられる。したがって、注射装置自体の構造及び使用を、薬物貯留部の充填レベルを特定するために変更する必要はない。別個の装置をペン又はその保護キャップに付加する必要はなく、追加の装置を扱う必要が回避される。そうではなく、この装置は、既にペンの一部であり、ペンに付属している保護キャップと置き換えられることになる。注射装置を理解する又は使用するための別個の説明書又は別個のトレーニングは不要である。本発明の装置だけを用いて、注射装置の使用者に、これまでの注射の用量及び時間の完全な記録された履歴が、使用者による入力をまったく必要とすることなく提供される。
【００３４】
室温での水の誘電率は、空気のおよそ８０倍高く、ガラス又はプラスチックよりも少なくとも１桁高いことが知られている。したがって、伝送／反射導波管特性は、薬物容器中の水の体積に密接に従う。針は、伝送／反射測定において、ペンの貯留部上に残っていてもよい。
【００３５】
本発明によると、本発明の装置は、円筒形導電性面が、注射装置の縦長の円筒形薬物貯留部を封入するように設計されることが好ましい。薬物貯留部は、典型的には、移動式の弾性プランジャーを有するガラスアンプルを備える。円筒形導電性面は、薬物容器の何れか一方側又は両側に位置する少なくとも１つのアンテナも封入する。したがって、高周波は、薬物容器の一方の側で送信され、波長に応じて、薬物容器を含む導波管によって薬物容器の他方の側の受信アンテナまで伝送されてよい、又は導波管で反射されて、反射波が、同じアンテナ若しくは第二のアンテナの何れかによって受信されてもよい。
【００３６】
関連する技術についての基本的情報は、The Electromagnetic Theory of Coaxial Transmission Lines and Cylindral Shields S. A. Schelkunoff Bell System Technical Journal. Volume 13, Issue 4, pages 532-579, October 1934、に見出すことができる。
【００３７】
好ましい実施形態では、円筒形導波管の一方の端部は、予め定められたＴＥ１モードのポート境界条件で励起され、他方の端部は、同じモードの受動ポート境界条件で終端される。半径２０ｍｍの円形導波管のＴＥ１，１モード遮断周波数は、およそ４．４ＧＨｚであり、これは、次の数式によって算出され、
【数１】
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式中、ｃ０は、光の速度であり、ｐ’ｎｍは、ベッセル関数の導関数Ｊｎ（ｘ）の根であり、ｍ及びｎは、モード指数であり、ａは、導波管の半径である。
【００３８】
追加の好ましい実施形態では、他の径、特に１０〜２５ｍｍ、他の周波数、特に５０ＭＨｚ〜５０ＧＨｚ、伝搬モード、及び境界条件が、単独又は組み合わせて実行される。
【００３９】
特に、任意の導波管径及び伝搬モードに対する遮断周波数より低い周波数は、反射／伝送が、アンプル内部の水柱長さの関数となるような、及び／又は消滅波が、アンプル内部の水柱長さによって変化するような方法で用いられてよい。
【００４０】
別の好ましい実施形態では、任意の導波管径及び伝搬モードに対する遮断周波数より高い周波数は、反射／伝送が、アンプル内部の水柱長さの関数となるような、並びに伝送波及び／又は反射波の虚数成分及び実数成分の測定によって、前記水柱長さの特定が可能となるような方法で用いられてよい。
【００４１】
別の好ましい実施形態では、導波管によって形成され、薬物アンプルを封入している円筒形キャビティの共振周波数を特定するために、可変周波数波が用いられてよく、この場合もやはり、前記水柱長さの特定が可能となる。
【００４２】
そのため、本発明では、アンテナ及び導波管面を、薬物貯留部に対して機械的に非常に精密に配置及び配向する必要がない。言い換えると、本発明の装置では、本発明の装置を携帯型液体注射装置に取り付ける場合、回転、軸線、及び横方向の誤差が許容される。驚くべきことに、本発明では、アンテナが薬物容器の近傍に配置されること、又はアンテナが薬物容器に対して固定された距離にあること、又は伝送／反射高周波をほとんど薬物容器のみを通るように集束させること、が必要とされない。その代わりに、比較的大量の高周波が、薬物容器をバイパスしており、電極と薬物容器との間の距離の広い許容差が許される。
【００４３】
好ましい実施形態では、導波管は、薬物容器全体を封入し、前記容器の長手方向軸線に対して平行に配向された円筒形導電性層を備え、それによって、前記容器内部の円筒形の形状の導電性生理食塩水薬物溶液が、同軸伝送線のコアを成し、一方導波管が、前記伝送線のマントル又はシールドを成す（図５も参照）。薬物容器の長さが、典型的には数センチメートルの範囲内であることから、注射ペン中の薬物容器上の導波管キャップのアセンブリは、同軸伝送線スタブを成している。そのようなスタブは、電波と特有の形で干渉することが知られている。これらのスタブ中の電界は、放射状であり（図５の実線も参照）、磁界は、円形である（図５の破線の円も参照）。図６にも示されるように、電波発生器が、このスタブと、容量結合されてよい、及び／又はコイルを用いて、好ましい実施形態ではトロイダルコイルを用いて静電結合されてよい。薬物溶液を吐出するスライド式プランジャーによって形成されている中心の水柱の端部では、前記スタブのインピーダンスが強い不連続となる。これは、電波を反射させる。
【００４４】
好ましい実施形態では、高周波の波長λは、水柱の最大長さｌ（満タンのペン、プランジャーが完全に引き込まれた状態）が、
ｌ≦λ／４
となるように選択される。別の好ましい実施形態では、波長λは、ｌ＞λ／４となるように選択される。
【００４５】
電波は、ここで、前記スタブ中で、重なり合った送信波と反射波から成る定常波を形成する。注射時にペンの中身を出す場合、プランジャー位置が移動し、実質的に水柱の長さを短くする。この長さの変化が、反射波の位相シフト、複素インピーダンスの変化、及びスタブの共振周波数の変化を引き起こす（図７も参照）。
【００４６】
波分析器は、スミスチャートにプロットされるように位相シフト（図８も参照）を、及び／又はＳ１１プロットで視認可能なように共振周波数（図９も参照）を特定することができ、並びに水柱の長さを、並びにそれによってペンの残量及び用量を算出することができる。これまでの測定及びタイムスタンプと比較することによって、個々の注射イベントの履歴を、データ処理及び伝送ユニットで高精度に算出することができる。
【００４７】
この測定は、傷、ダスト、及び他の汚染物の影響を受けず、導波管中での薬物容器の精密な幾何学的対称性も必要としない。光波を用いて行われる測定とは対照的に、光学的に不透明の、反射する、又は回折する構造及び素子に対して脆弱ではない。
【００４８】
好ましい実施形態では、まずおおよその水柱の長さ及び／又はプランジャー位置を特定するために、続いて波長のより短い波によって位置をより精密に確定するために、異なる波長の電波が、順に送信されることになる。
【００４９】
驚くべきことに、本発明における伝送及び／又は反射の測定は、１μｌまで、好ましくは０．１μｌの精度まで液体体積を測定するのに充分に精密であり、反復可能である。濃度０．１Ｕ／μｌの典型的なインスリンペンでは、これは、０．１〜０．０１Ｕの精度と解釈される（Ｕは、当業者に公知のように、物質の量に対する国際単位である）。
【００５０】
上記で述べたように、本発明の装置は、携帯型液体注射装置に取り付けるための、特に、ペン型の装置に、特にはいわゆるインスリンペンに取り付けるための（別個の）装置である。そのため、本発明の装置は、例えば、注射装置の薬物貯留部を完全に封入するために、注射装置に取り付けられるスリーブの形態であってよい。スリーブは、インスリンペンに押し付けられ、例えばインスリン用である薬物貯留部を保持するペンの部分に配置されてよい。
【００５１】
本発明の好ましい実施形態では、本発明の装置は、キャップの形態、特に、インスリンペンのキャップの形態である。「キャップ」の用語は、注射装置に、好ましくはインスリンペンに取り付けられる何れの（別個の）コンポーネントも意味し、それは、対応する物質を注射するための針を例とする注射装置の別の極めて重要なコンポーネント又は部分を覆う（そして通常は保護する）。インスリンペンの場合、キャップは、通常は、針を、さらにはペンの薬物貯留部の少なくとも一部を覆う。本発明のこの態様は、後により詳細に説明される。
【００５２】
本発明のさらに好ましい実施形態によると、本発明の装置は、取り換え可能である。これは、この装置を、注射装置に可逆的に取り付けることが可能であることを意味しており、すなわち、この装置を注射装置から取り外し、必要に応じて何度でも注射装置に取り付けることができる。
【００５３】
さらに、本発明の装置は、装置の外側面に近接して配置される外側電気シールドを有することが好ましい。そのようなシールドは、導波管を外部干渉からシールドし、装置の外部に存在する因子によって引き起こされるいかなる伝送／反射の変化も回避するファラデーケージとして作用する。
【００５４】
さらに、本発明の装置は、とりわけアンテナが接続される電気回路を備える。本発明の装置、特に電気回路は、少なくとも１つの電池（非充電式又は充電式）を備える。また、本発明において、他の電源も可能である。
【００５５】
さらに、本発明によると、伝送／反射測定回路が、本発明の装置に備えられていてよい。この回路では、伝送／反射測定が行われ、好ましくは、２ＭＨｚ〜１０ＧＨｚの周波数及び０．２〜３０Ｖ（ボルト）のピークピーク電圧での正弦波又は矩形波ＡＣ誘導（AC stimulation）が用いられる。
【００５６】
伝送／反射測定は、好ましくは、実数部及び虚数部を含む所望される周波数のみで信号を測定する。
【００５７】
さらに、本発明の装置は、好ましくは、フレキシブルプリント回路基板（ＰＣＢ）を備える。そのようなＰＣＢは、例えば、すべての回路だけでなく、そのようなＰＣＢ上のアンテナも含むすべての必要な機器のための基板として、本発明の装置に容易に一体化することができる。
【００５８】
そのため、前記フレキシブルＰＣＢは、スリーブ状又はキャップ状のコンポーネントに合わせた構成とされることが好ましく、好ましくは、前記フレキシブルＰＣＢは、前記スリーブ状又はキャップ状コンポーネントに成形又は搭載される。
【００５９】
加えて、本発明によると、この装置は、少なくとも１つのディスプレイを備えることが好ましい。
【００６０】
本発明のさらに好ましい実施形態では、本発明の装置は、既存のインスリンペンの少なくとも１つの既存のキャップと置き換えるように設計される。このことは、本発明の装置が、一方で、（円筒形が好ましい）導電性面及びアンテナを含めた本発明において必要であるすべての機器を含むが、他方では、他のすべての設計要素において、既存のインスリンペンの既存のキャップに対応していることを意味する。言い換えると、本発明は、既存のインスリンペンに対する任意の追加装置（facultative add on）に関する。本発明の装置は、市販されている何れのインスリンペンにも適合するように製造することができる。このことにより、使用者は、使用者の手順に対する干渉又は変更なしに、今まで通りにペンを取り扱うことができる。特に、承認された液体注射装置は改変されず、投与機構及びその表示は干渉されず、取り扱い／使用手順は不変のままである。
【００６１】
上記で述べたように、注射装置の薬物貯留部の充填状態を特定することが、本発明の主たる態様である。しかし、本発明の装置で検出される伝送／反射の変化は、薬物貯留部の充填状態を特定するためだけに用いることができるものではない。電子データプロセッサ中の少なくとも１つのアルゴリズムに従って検出することができるこれらの変化は、インスリンペンの使用又は取り扱いにおいて典型的である以下の状態又は動作の少なくとも１つを検出するためにも用いることができ、すなわち、
−  注射（薬物貯留部の充填状態の変化に対応）、
−  液体注射装置からの本発明の装置の、特にキャップの取り外し（キャップ除去）、
−  液体注射装置への本発明の装置の、特にキャップの取り付け（キャップ再取り付け）、
−  本発明の装置中の、特にキャップ中の残留（液体）薬物の確認（例：汚染のチェック）、
−  いわゆる、空打ちの確認（注射装置／その針のプライミング）、
−  注射及び／又は空打ちにおいて典型的である薬物（溶液）体積の減少の検出、
−  再充填手順及び／又は新規の注射装置の、特にペンの本発明の装置への、特にキャップへの挿入において典型的である薬物（溶液）体積の増加の検出、
−  本発明の装置の近傍にあるヒト組織の検出を例とする、外部からの影響において典型的である伝送／反射の一時的変化の検出、
−  温度変化に相関する伝送／反射の変化の検出、
である。
【００６２】
さらに、本発明の装置は、以下のフィーチャの少なくとも１つを含んでよく、すなわち、
−  本発明の装置を封入しているパッケージを開封したときにのみ作動するパワーオン機構、
−  いわゆるリード接点、
−  対応するディスプレイ上で少なくとも１つのデータベース全体をスクロールするためのプッシュボタン、
−  少なくとも１つのメモリユニット、
−  少なくとも１つのタイマーユニット、
−  少なくとも１つの温度補償ユニット、
−  データを外部コンピュータ又はモバイル式計算機に移送するための少なくとも１つのＵＳＢ（ユニバーサルシリアルバス）又は他の何れかの有線通信ユニット、
−  データを外部コンピュータ又はモバイル式計算機に移送するための少なくとも１つの無線通信ユニット、例えばブルートゥース（登録商標）、
である。
【００６３】
本発明の他の好ましい実施形態では、本発明の装置は、互いに接続されて装置を、特にキャップを形成する少なくとも２つの部分から構成される。これに関して、本発明の装置は、２つの部分を含むことが好ましい。
【００６４】
好ましくは、電池、ディスプレイ、又はタイマーユニットなどの他のユニットを保持することを例とする装置の他のコンポーネントを保持するために、これらの部分の間に少なくとも１つのキャビティが形成される。
【００６５】
本発明の装置は、好ましくは、プラスチック材料から、特に、射出成形によって形成されたプラスチック材料から作られる。
【００６６】
さらに、本発明の装置は、この装置を別の部品に固定するための、特には可逆的に固定するための、したがって、この装置を、特に注射装置に取り付けられたこの装置を、その別の部品上に保持するための手段を含むことが好ましい。好ましくは、そのような手段は、ポケットクリップの形態である。
【００６７】
既に述べたように、本発明の装置は、電池又は別の電源のためのコンパートメントであるキャビティを含んでよい。好ましくは、そのようなコンパートメントは、電池又は他の電源を正しい位置に保持するカバーを有する。
【００６８】
既に述べたように、本発明の装置は、少なくとも１つのディスプレイを備えていてよい。好ましくは、そのようなディスプレイは、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、特に４桁のデジタルＬＣＤである。
【００６９】
そして、本発明は、上記で述べた本発明の装置を備えた携帯型液体注射装置を、特にペンタイプの装置を、特にはインスリンペンを含み、好ましくは、前記本発明の装置は、注射装置に、特にインスリンペンに取り付けられる。
【００７０】
その様々な実施形態における本発明の装置は、携帯型液体注射装置の、特にインスリンペンの使用者にいくつかの有益性をもたらす。
【００７１】
既に説明したように、患者の投与パターンの典型的な例は、以下の通りである。
【００７２】
朝に、患者は、自身の第一のペンで持続性インスリンのある用量を注射する。日中の間、患者はさらに、各食事の前に、短時間作用性インスリンの複数用量を注射する。タイミング及び用量は、典型的には、同じ患者に対しては毎日同様である。このパターンから外れることは、危険である。間違ったペンが用いられる可能性があり、又は間違った用量が注射される可能性があり、又は注射が忘れられる若しくは二重に行われる可能性がある。これらの誤りのすべての場合において、薬物貯留部の充填レベルに関するものを例とする最新データを有し、理想的には典型的な毎日の用量パターンを学習した本発明の装置は、ずれを認識し、患者に警告することができる。次に、患者は、担当医に連絡してアドバイスを受けてよく、又は誤りを補正するためにグルコース若しくはインスリンを投与してよく、こうして、低血糖ショック又は危険な高血糖状態が回避される。例えば持続性インスリン及び短時間作用性インスリンによる２つの異なるペンのこのケースでは、各ペンに対してそれぞれ１つずつ、２つの本発明の装置が用いられることになる。これら２つの装置は、他方のペンからの用量情報を含む完全な用量情報を受信して調べるために、無線通信することができる。１つの装置は、ディスプレイなどの追加のフィーチャを有する親装置であってよく、他方の装置は、子装置としての異なる型であってよい。
【００７３】
別の実施形態では、装置は、スマートフォン又は血糖値測定器を例とする第三の装置と通信することができ、その後、アラーム機能を含む用量パターンロジックが、第三の装置でも実行されてよい。
【００７４】
他の好ましい実施形態では、本発明の装置は、インテリジェントフィーチャ（intelligent features）を備え、すなわち、装置は、ある患者に対する時間及び用量の典型的なパターンを認識して自動的に学習することができるマイクロプロセッサ及びアルゴリズムを含有する。別の選択肢として、典型的なパターンは、アラーム閾値と共に、例えば無線データ通信によって、装置にプログラムされてもよい。加えて、この患者によって用いられる空打ちパターン（皮下針をプラミングし、検査するために、注射の前に空気中へ少量のインスリンを吐出する）は、プログラム可能である。装置は、用量及び時間を分析し、患者の典型的な用量パターンからずれている場合に、アラームフィーチャを用いて患者に警告するアルゴリズムを実行するマイクロプロセッサを含有する。装置は、音響、光、又は振動による警告及びアラームのための手段を備える。
【００７５】
述べたように、多くの場合、患者は、それぞれ少なくとも持続性インスリン（ペンＡ）及び短時間作用性インスリン（ペンＢ）を含有する２つ以上の異なる注射ペンを用いる。本発明の装置は、その場合、キーロック機構を特徴とする手段を備えていてよい。マッチング装置が、ペンに残されて、キャップＡはペンＡに、及びキャップＢはペンＢにのみ適合可能となり、異なる種類のインスリンを有する２つのペンを混同することが排除される。上述したキーロック機構は、ペンに恒久的に残されるプラスチックのリング又はスリーブを備えていてよく、正しいキャップをその対応するペンにのみ確実に適合させる幾何学的フィーチャを含有する。
【００７６】
したがって、複数の異なる装置が、異なる種類のインスリンを有する異なるペンに用いられ得る。これらの装置間の無線通信によって、正しいペンが正しい時間及び用量で用いられることを確実にすることができ、正しい用量及び時間パターンからのずれは、アラームを起動する。
【００７７】
さらに、患者の生体認証を、例えばキャップ上の指紋センサー又は患者に属するデータの混同若しくは改ざんを排除するための追加の装置によって提供することができる。
【００７８】
本発明のさらなる利点及び特徴は、添付の請求項と合わせて、以下の図面の説明から明確となる。個々の特徴は、単独で、又は別々に、本発明の１つの実施形態で組み合わせて、実現することができる。図面は、単なる本発明の例示及びより良い理解のための役割であり、いかなる形であっても本発明を限定するものとして理解されるべきではない。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】現行技術に従うインスリンペン及びそのキャップを示す。
【図２】薬物貯留部と一体化された導波管としての円筒形導電面を備えた携帯型液体注射装置の薬物貯留部を示す。
【図３】円筒形導波管中のいくつかの伝送モードの模式図を示す。
【図４】本発明の装置で実装することができるキーロック機構を有するインスリンペン及びそのキャップを示す。
【図５】本発明に従って発生された同軸共振器スタブの電界及び磁界を示す。
【図６】同軸共振器スタブと結合された電波発生器を備えた実施形態を示す。
【図７Ａ】伝送線スタブとして作用し、スタブの長さ≦λである本発明の装置を示す。
【図７Ｂ】（同上）
【図７Ｃ】（同上）
【図８】スミスチャート上で反射係数及び位相シフトを示す。
【図９】Ｓ１１プロットでの相対的反射電力スペクトルを示す。
【発明を実施するための形態】
【００８０】
図１には、現行技術に従う典型的なインスリンペン１が示される。先に述べたように、インスリンペンは、糖尿病の治療のためのインスリンを注射するために用いられる。公知のように、インスリンは、膵臓によって産生されるホルモンである。それは、身体中の炭水化物及び脂肪の代謝を制御するために重要である。
【００８１】
図１に従うインスリンペン１は、その一方の端部に針２を、及び他方の端部に注射を作動させるためのボタン３を有する。さらに、図１には、用量ノブ４及び用量ウィンドウ５が示される。
【００８２】
さらに、インスリンペン１は、患者に注射されるべきインスリンを含有する薬物貯留部６を有する。本発明に従ってモニタリングするものであるのが、この薬物貯留部の充填レベル／充填状態である。
【００８３】
図１に従うインスリンペン１は、針と薬物貯留部とを備えたペンの部分を覆うために先行技術に従って用いられるキャップ７も有する。
【００８４】
図２は、導波管として作用する導電性層１２が、液体である薬物１４で少なくとも部分的に充填されている薬物貯留部１３を封入し、薬物溶液１４は、導波管（１２）内部の誘電材料のバルクである、液体注射装置１１（例：インスリンペン）の実施形態を示す。
【００８５】
図２によると、導波管１２は、円筒形装置１１の内側面の円筒形導電性面ライニング又はコーティングの形態であり、したがって、薬物貯留部１３を完全に封入している。既に説明したように、導波管１２を形成する前記円筒形導電性面は、装置に、好ましくはキャップに挿入又は一体化されるスリーブによって提供されてもよい。円筒形導電性面は、コーティングによって、又はさらには装置／キャップ自体の内側面によって提供されてもよい。好ましくは、導電性面は、金属又は金属合金から作られる。
【００８６】
さらに、図２は、装置の中へ突出しているアンテナ１５を示す。このアンテナ１５は、ＲＦ（高周波）トランシーバー（図２に示さず）と結合されている。
【００８７】
好ましい実施形態によると、アンテナ１５によって送信された電波は、導波管１２に沿って進行し、インピーダンス変化のために、装置１１の開口部１６で完全に反射される。その結果、アンテナ１５は、反射波を受信する。
【００８８】
別の好ましい実施形態では、第二のアンテナ（図２に示さず）が、導波管１２の内部の開口部１６近傍に配置される。したがって、これらの実施形態では、電波の送信及び／又は受信のための２つのアンテナが存在する。
【００８９】
図２のこの記述でのみ例示される別の好ましい実施形態では、導波管のおよそ遮断波長（周波数）に位置する電波（ＲＦ波）の波長が選択される。別の好ましい実施形態では、ＴＭｘ又はＴＥｘ転送モード（transfer mode）に相当する波長が選択される。
【００９０】
図３では、円筒形導波管中のいくつかの伝送モードが示される。ＴＥ波及びＴＭ波の上記定義に対応して、電界（Ｅ）及び磁界（Ｈ）の線が描かれている。
【００９１】
さらに、図４では、上記で既に述べたキーロック機構が実装されたインスリンペン及びそのキャップが示される。そのようなキーロック機構は、キーとそのロックのように互いにマッチする又は一緒に適合する２つの部分を備え、それによって、例えば、異なる種類のインスリンを含む２つのペンを混同することが排除される。そのようなキーロック機構は、既に述べた本発明の装置のすべての実施形態で実装することができる。
【００９２】
単純化のために、インスリンペン及びそのキャップは、図１に従うインスリンペン及びそのキャップと同じ符号を有する。したがって、図４は、インスリンペン１及びそのキャップ７を示し、インスリンペン１は、その一方の端部に針２を、及び他方の端部に注射を作動させるためのボタン３を有する。さらに、図４には、用量ノブ４及び用量ウィンドウ５が示される。インスリンペン１の薬物貯留部は、符号６で示される。
【００９３】
図４によると、キャップ７は、右側のその開口端部に特徴的な形状を有する。この特徴的な形状７は、インスリンペン１に恒久的に配置されたリング又はスリーブ８の特徴的な形状とマッチする。キャップ７の開口端部の特徴的な形状が、キャップ１のスリーブ８の対応する特徴的な形状と適合する場合のみ、図４に従うキャップ７を図４に従うインスリンペン１に取り付けることが可能である。適合もマッチもしない場合、インスリンキャップの使用者は、自身が、対応するインスリンペンに対して間違ったキャップを明らかに用いていることを認識することになる。
【００９４】
図５は、図５を参照した記述において既に説明したように、同軸スタブ又は共振器における放射状の電界（実線）及び磁界（破線の円）を示す。
【００９５】
図６は、同軸共振器スタブと、容量結合された（１８）及び／又はコイル（１９）を、好ましい実施形態ではトロイダルコイルを用いて静電結合された、電波発生器（１７）を示す。薬物溶液（２１）を吐出するスライド式プランジャー（２０）によって形成されている中心の水／薬物溶液柱の端部では、前記スタブのインピーダンスが強い不連続となる。これは、電波を反射させる。波分析器（２２）は、ここで、位相シフト及び／又は共振周波数及び／又はインイーダンス変化を特定することができる。データ処理及び伝送ユニット（２３）は、波発生器（１７）及び波分析器（２２）を制御し、位相シフト、伝送、インピーダンス、及び反射係数を、単一の固定波長又は異なる可変波長の何れかで測定する。
【００９６】
図７は、ある波長を用いた伝送線スタブとして作用するペンキャップを示し、スタブの長さは、波長の４分の１以下である。波の電界成分が、模式図の上にプロットされており、送信波及び反射波、さらには位相シフトが示される。図７Ａは、満タンの注射ペンを示し、図７Ｂは、中身の一部が出された注射ペンであり、スタブの長さは、波長の４分の１以下である。図７Ｃは、満タンのペンを示し、スタブの長さは、波長以上である。
【００９７】
図８は、異なる長さの薬物溶液柱に対する反射係数及び位相シフトをスミスチャートにプロットして示す。
【００９８】
図９は、Ｓ１１プロットでの相対的反射電力スペクトルを示し、共振周波数は、水柱の長さの変化によって視認可能に変化しており、それによって、ペンの残量及び用量の特定が可能となる。
【図１】
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【図２】
2021518792.tif 000005
【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７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図８】
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【図９】
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【国際調査報告】
2021518792.tif 000015
2021518792.tif 000016
2021518792.tif 000017