(57)【要約】  本開示は薬剤注射デバイスに関する。第１の態様によれば、本開示は、注射デバイスであって：所定の角度周期を有するロータリエンコーダシステムを含む、可動投与量プログラミング構成要素と；薬剤の用量投与中にセンサ構成に対する可動投与量プログラミング構成要素の動きを検出するように構成され、ストロボ−サンプリングモードにおいて第１の周波数で動作するように構成されている第１の光学センサ、第２の光学センサに対するロータリエンコーダシステムの動きを検出するように構成され、ストロボ−サンプリングモードにおいて第１の周波数よりも低い第２の周波数で動作するように構成されている第２の光学センサ、を含むセンサ構成と；前記検出された動きに基づいて、注射デバイスによって投与される薬剤投与量を決定するように構成されているプロセッサ構成と、を含む、注射デバイス、について記載する。【選択図】図５
2021504002.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
注射デバイスであって：
所定の角度周期を有するロータリエンコーダシステムを含む可動投与量プログラミング構成要素と；
薬剤の用量投与中にセンサ構成に対する可動投与量プログラミング構成要素の動きを検出するように構成され、ストロボパルスの第１の時系列に沿ったストロボ−サンプリングモードで動作するように構成されている第１の光学センサ、および第２の光学センサに対するロータリエンコーダシステムの動きを検出するように構成され、ストロボパルスの第２の時系列に沿ったストロボ−サンプリングモードで動作するように構成されている第２の光学センサ、を含み、第１の時系列および第２の時系列は時間単位あたりのパルス密度および／または用量プログラミング構成要素の運動学的状態に従って変動する相対的パルス位相を有する、センサ構成と；
前記検出された動きに基づいて、注射デバイスによって投与される薬剤投与量を決定するように構成されているプロセッサ構成と
を含む、前記注射デバイス。
【請求項２】
ロータリエンコーダシステムは、注射デバイスのダイヤル設定動作モード中に、第１の光学センサに対して回転可能となるように構成されている、請求項１に記載の注射デバイス。
【請求項３】
ロータリエンコーダシステムは、エンコーダリングを含み、該エンコーダリングは、所定の周期性に従ってエンコーダリングの周囲に円周方向に配置されている複数の実質的に光反射性のフラグを含む、請求項１または請求項２に記載の注射デバイス。
【請求項４】
エンコーダリングは、所定の周期性に従って複数の実質的に光反射性のフラグと交互に配置されている、複数の実質的に光吸収性のフラグを含む、請求項３に記載の注射デバイス。
【請求項５】
複数の実質的に光反射性のフラグの側縁部は内側に傾斜している、請求項３に記載の注射デバイス。
【請求項６】
第２の光学センサは、ストロボ−サンプリングモードにおいて第１の周波数よりも低い第２の周波数で動作するように構成されている、請求項１〜５のいずれか１項に記載の注射デバイス。
【請求項８】
第１および第２の光学センサは所定の角度周期の半分に等しい角度のずれを有し、第１および第２の光学センサは同期動作モードで動作するように構成されている、請求項６に記載の注射デバイス。
【請求項９】
第１および第２の光学センサは所定の角度周期の半分とは異なる角度のずれを有し、第１および第２の光学センサは、第１および第２の光学センサによるサンプリングの間にオフセット時間のある交互動作モードで動作するように構成されている、請求項６に記載の注射デバイス。
【請求項１０】
角度のずれは所定の角度周期の半分未満である、請求項９に記載の注射デバイス。
【請求項１１】
オフセット時間は、第１および第２の光学センサに関するロータリエンコーダシステムの相対回転速さに基づいて変化する、請求項９または請求項１０に記載の注射デバイス。
【請求項１２】
オフセット時間が相対回転速さの増大に応答して短くなる、請求項１１に記載の注射デバイス。
【請求項１３】
注射ボタンとセンサ構成に連結されている電気スイッチとをさらに含み、該電気スイッチは、注射ボタンの起動に応答してセンサ構成に電力を供給するように構成されている、請求項１〜１２のいずれか１項に記載の注射デバイス。
【請求項１５】
薬剤収容カートリッジをさらに含む、請求項１〜１３のいずれか１項に記載の注射デバイス。
【請求項１６】
ロータリエンコーダシステムを有する可動投与量プログラミング構成要素を含む注射デバイス、特に請求項１〜１５のいずれか１項に記載の注射デバイスと共に使用されるか、またはこれに適用されるように構成されている、モジュールであって：
薬剤の用量投与中にセンサ構成に対する注射デバイスの可動投与量プログラミング構成要素の動きを検出するように構成されている、少なくとも１つの光学センサ、および少なくとも１つの光学センサと可動投与量プログラミング構成要素の間に配置されている、コリメート光学系、を含むセンサ構成と；
前記検出された動きに基づいて、注射デバイスによって投与される薬剤投与量を決定するように構成されているプロセッサ構成と、を含む、前記モジュール。
【請求項１７】
コリメート光学系は、以下：１つまたはそれ以上の個別のコリメートレンズ；１つまたはそれ以上の光パイプ、のうちの、１つまたはそれ以上を含む、請求項１６に記載のモジュール。
【請求項１８】
各光学センサと各光パイプの間に、および／または該各光パイプと可動投与量プログラミング構成要素の間に、個別のコリメートレンズが配置されている、請求項１７に記載のモジュール。
【請求項１９】
センサごとに個別の単一のコリメートレンズを備え、該コリメートレンズはセンサの送信器および／または受信器部分を覆うように構成されている、コリメート１８に記載のモジュール。
【請求項２０】
個別の単一のレンズはセンサを覆うレンズアレイ、特にマイクロ成形レンズアレイである、請求項１９に記載のモジュール。
【請求項２１】
１つまたはそれ以上の光パイプは、特に底面が円形または楕円形である、錐台の形状を有する、請求項１７〜２０のいずれか１項に記載のモジュール。
【請求項２２】
２つのセンサのうちの第１のセンサの信号と２つのセンサのうちの第２のセンサの信号が逆位相になるように２つの光学センサが１８０°シフトされて配置されているセンサ構成を含む、請求項１〜１５のいずれか１項に記載の注射デバイスまたは請求項１６〜２１のいずれか１項に記載のモジュールのセンサ構成によって生成された信号を処理するための方法であって、
第１のセンサの信号に対しておよび第２のセンサの信号に対して、それぞれ高い閾値および低い閾値を設定する工程と、
第２のセンサの信号が高い閾値を通過しその後低い閾値を通過し、その後で、第１のセンサの信号が低い閾値を通過しその後高い閾値を通過する場合に、可動投与量プログラミング構成要素を用いて選択された用量の１単位をカウントする工程と、を含む、前記方法。
【請求項２３】
第１のセンサの信号に対しておよび第２のセンサの信号に対して、それぞれ高い閾値および低い閾値を設定する工程は、モジュールの製造中に実行される、高い閾値および低い閾値を設定するための較正工程を含み、該較正工程は、
較正のため各センサの下方で制御された距離において１組の較正用幾何形状物を通過させることと、
高い閾値および低い閾値を、高い閾値が較正中に観察されるそれぞれのセンサ信号の最大レベルを常に下回り、低い閾値が較正中に観察される最小信号レベルを常に下回るように、設定することと、を含む、請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
第１のセンサの信号に対しておよび第２のセンサの信号に対して、それぞれ高い閾値および低い閾値を設定する工程は、
両センサの信号をサンプリングするためのサンプリング周波数を通常動作に使用されるサンプリング周波数よりも高いレベルに設定し、モジュールを含む注射デバイスを用いた用量の送達中に信号をサンプリングする工程と、
各センサの信号の連続した少なくとも２つのピーク−谷の大きさを判定する工程と、
連続した少なくとも２つのピーク−谷の判定された大きさが所定の公差信号範囲内にある場合に、各信号に関する高い閾値および低い閾値を連続した少なくとも２つのピーク−谷の判定された大きさのあるパーセンテージに設定する工程と、を含む、請求項２２に記載の方法。
【請求項２５】
２つのセンサのうちの第１のセンサの信号と２つのセンサのうちの第２のセンサの信号が逆位相になるように２つの光学センサが１８０°シフトされて配置されているセンサ構成を含む、請求項１〜１５のいずれか１項に記載の注射デバイスまたは請求項１６〜２１のいずれか１項に記載のモジュールのセンサ構成によって生成された信号を処理するための方法であって、
第２のセンサの信号のレベルが第１のセンサの信号のレベルよりも大きくなる第１の交叉点を判定する工程と、
第１のセンサの信号のレベルが第２のセンサの信号のレベルよりも大きくなる第２の交叉点を判定する工程と、
選択された１単位の用量を、第２の交叉点を判定した後で第１の交叉点を判定したときにカウントする工程と、を含む、前記方法。
【請求項２６】
一方のセンサの信号のレベルが他方のセンサの信号のレベルよりも大きくなる交叉点を判定することは、両センサの信号のレベルの差が所定の閾値を上回ると判定することを含む、請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
両センサの信号を平均信号および信号振幅に関して一致させるためにモジュールの製造中に実行される較正工程であって、較正のため各センサの下方で制御された距離において１組の較正用幾何形状物を通過させ、平均および振幅に関するスケーリング係数を第２のセンサに適用して、その信号の平均および振幅を第１のセンサの信号の平均および振幅と一致させる、較正工程、をさらに含む、請求項２５または２６に記載の方法。
【請求項２８】
用量の選択後に実行される較正工程であって、較正のため両センサの信号に関するデータセットが保存され、該保存されたデータセットから、両センサの信号間で共通の平均および振幅を取得するためのスケーリング係数が遡及的に計算される、較正工程、をさらに含む、請求項２５または２６に記載の方法。
【請求項２９】
２つのセンサのうちの第１のセンサの信号と２つのセンサのうちの第２のセンサの信号が逆位相になるように２つの光学センサが１８０°シフトされて配置されているセンサ構成を含む、請求項１〜１５のいずれか１項に記載の注射デバイスまたは請求項１６〜２１のいずれか１項に記載のモジュールのセンサ構成によって生成された信号を処理するための方法であって、
用量の設定中に第１のセンサおよび第２のセンサの信号のピークを判定する工程と、
第２のセンサの信号のピークが検出された後で第１のセンサの信号のピークが検出されたときに、選択された用量の１単位をカウントする工程と、を含む、前記方法。
【請求項３０】
注射デバイスであって：
所定の角度周期性を有し、該所定の周期性に従ってエンコーダリングの周囲に円周方向に配置されている複数の光反射体を含むエンコーダリングを含むロータリエンコーダシステムであって、各光反射体は入射光線が内部で全反射するように設計されている、ロータリエンコーダシステムと；
エンコーダリングの光反射体に向かう光線を出射するように配置されている発光器、およびエンコーダリングの光反射体が反射した光線を受けるように配置されている２つの受光器を含むセンサ構成であって、薬剤の用量投与中にセンサ構成に対する可動投与量プログラミング構成要素の動きを検出するように構成されている、センサ構成と；
前記検出された動きに基づいて、注射デバイスによって投与される薬剤投与量を決定するように構成されている、プロセッサ構成と、を含む、前記注射デバイス。
【請求項３１】
各光反射体は、入射光線が一方の反射面から他方の反射面へと反射され該他方の反射面から光受信器へと反射されるように互いに対して垂直に配置されている、２つの反射面を含む、請求項３０に記載の注射デバイス。
【請求項３２】
光反射体は透明な材料から作られており、各光反射体の２つの反射面は、光反射体に入射する光を反射するために高度に研磨されている、請求項３１に記載の注射デバイス。
【請求項３３】
ロータリエンコーダシステムまたはセンサ構成のいずれかが、薬剤の用量投与中に回転されるように構成されている、請求項３０、３１、または３２のいずれか１項に記載の注射デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は薬剤注射デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
薬剤の注射による定期的な処置を必要とする様々な疾病が存在する。かかる注射は注射デバイスを使用して行うことができ、注射デバイスは医療関係者によってまたは患者自身によってのいずれかで施用される。例として、１型糖尿病および２型糖尿病は、たとえば１日に１回または数回のインスリン用量の注射によって、患者自身で処置できる。
【０００３】
たとえば、注射デバイスとしてプレフィルド型の使い捨てインスリンペンを使用できる。別法として、再利用可能なペンを使用してもよい。再利用可能なペンでは、空の薬剤カートリッジを新しいものと交換することが可能である。いずれのペンも、各使用前に交換される１組の単回使用の針と共に提供されてもよい。その場合、注射されることになるインスリン用量は、たとえば、投与量ノブを回転させること、および、インスリンペンの用量窓またはディスプレイから実際の用量を確認することによって、インスリンペンにおいて手作業で選択することができる。次いで、満足させる、合う、適した皮膚部分に針を挿入し、インスリンペンの注射ボタンを押すことによって、その用量が注射される。インスリン注射をモニタできるようにするために、たとえば、インスリンペンの誤った取扱いを防止するためにまたは既に施用された用量を追跡するために、たとえば注射されたインスリン用量に関する情報などの、注射デバイスの状態および／または使用に関連する情報を測定することが望ましい。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
第１の態様によれば、本開示は、注射デバイスであって：所定の角度周期を有するロータリエンコーダシステムを含む、可動投与量プログラミング構成要素と；薬剤の用量投与中にセンサ構成に対する可動投与量プログラミング構成要素の動きを検出するように構成され、ストロボ−サンプリングモードにおいて第１の周波数で動作するように構成されている第１の光学センサ、および第２の光学センサに対するロータリエンコーダシステムの動きを検出するように構成され、ストロボ−サンプリングモードにおいて第１の周波数よりも低い第２の周波数で動作するように構成されている第２の光学センサ、を含むセンサ構成と；前記検出された動きに基づいて、注射デバイスによって投与される薬剤投与量を決定するように構成されているプロセッサ構成と、を含む、注射デバイス、について記載する。
【０００５】
ロータリエンコーダシステムは、注射デバイスのダイヤル設定動作モード中に、第１の光学センサに対して回転可能となるように構成することができる。
【０００６】
ロータリエンコーダシステムは、エンコーダリングを含むことができ、エンコーダリングは、所定の周期性に従ってエンコーダリングの周囲に円周方向に配置されている複数の実質的に光反射性のフラグを含む。
【０００７】
エンコーダリングは、所定の周期性に従って複数の実質的に光反射性のフラグと交互に配置されている、複数の実質的に光吸収性のフラグを含むことができる。
【０００８】
複数の実質的に光反射性のフラグの側縁部は、内側に傾斜していてもよい。
【０００９】
第２の光学センサは、ストロボ−サンプリングモードにおいて第１の周波数よりも低い第２の周波数で動作するように構成することができる。
【００１０】
第１および第２の光学センサは、所定の角度周期の半分に等しい角度のずれを有してもよく、このとき第１および第２の光学センサは同期動作モードで動作するように構成されている。
【００１１】
第１および第２の光学センサは、所定の角度周期の半分とは異なる角度のずれを有してもよく、このとき第１および第２の光学センサは、第１および第２の光学センサによるサンプリングの間にオフセット時間のある、交互動作モードで動作するように構成されている。
【００１２】
角度のずれは、所定の角度周期の半分未満であり得る。
【００１３】
オフセット時間は、第１および第２の光学センサに関するロータリエンコーダシステムの相対回転速さに基づいて変化し得る。
【００１４】
オフセット時間は、相対回転速さの増大に応答して短くなり得る。
【００１５】
注射デバイスは、注射ボタンとセンサ構成に連結されている電気スイッチとをさらに含むことができ、この電気スイッチは、注射ボタンの起動に応答してセンサ構成に電力を供給するように構成されている。
【００１６】
注射デバイスは、薬剤収容カートリッジをさらに含むことができる。
【００１７】
第２の態様によれば、本開示は、ロータリエンコーダシステムを有する可動投与量プログラミング構成要素を含む注射デバイス、特に本明細書に記載するような注射デバイスと共に使用されるか、またはこれに適用されるように構成されている、モジュールであって：薬剤の用量投与中にセンサ構成に対する注射デバイスの可動投与量プログラミング構成要素の動きを検出するように構成されている、少なくとも１つの光学センサ、および少なくとも１つの光学センサと可動投与量プログラミング構成要素の間に配置されている、コリメート光学系、を含む、センサ構成と；前記検出された動きに基づいて、注射デバイスによって投与される薬剤投与量を決定するように構成されている、プロセッサ構成と、を含む、モジュール、について記載する。
【００１８】
コリメート光学系は、以下：１つまたはそれ以上の個別のコリメートレンズ；１つまたはそれ以上の光パイプ、のうちの、１つまたはそれ以上を含むことができる。
【００１９】
各光学センサと各光パイプの間に、および／または各光パイプと可動投与量プログラミング構成要素の間に、個別のコリメートレンズを配置することができる。
【００２０】
センサごとに個別の単一のコリメートレンズを備えてもよく、これらのコリメートレンズを、センサの送信器および／または受信器部分を覆うように構成してもよい。
【００２１】
個別の単一のレンズはセンサを覆うレンズアレイ、特にマイクロ成形レンズアレイであってもよい。
【００２２】
１つまたはそれ以上の光パイプは、特に底面が円形または楕円形である、錐台の形状を有してもよい。
【００２３】
第３の態様によれば、本開示は、２つのセンサのうちの第１のセンサの信号と２つのセンサのうちの第２のセンサの信号が逆位相になるように２つの光学センサが１８０°シフトされて配置されているセンサ構成を含む、上記したおよび本明細書で開示するような注射デバイスまたは上記したおよび本明細書で開示するようなモジュールのセンサ構成によって生成された信号を処理するための方法であって、第１のセンサの信号に対しておよび第２のセンサの信号に対して、それぞれ高い閾値および低い閾値を設定する工程と、第２のセンサの信号が高い閾値を通過しその後低い閾値を通過し、その後で、第１のセンサの信号が低い閾値を通過しその後高い閾値を通過する場合に、可動投与量プログラミング構成要素を用いて選択された用量の１単位をカウントする工程と、を含む、方法、について記載する。
【００２４】
第１のセンサの信号に対しておよび第２のセンサの信号に対して、それぞれ高い閾値および低い閾値を設定する工程は、モジュールの製造中に実行される、高い閾値および低い閾値を設定するための較正工程を含むことができ、この較正工程は、較正のため各センサの下方で制御された距離において１組の較正用幾何形状物を通過させることと、高い閾値および低い閾値を、高い閾値が較正中に観察されるそれぞれのセンサ信号の最大レベルを常に下回り、低い閾値が較正中に観察される最小信号レベルを常に下回るように、設定することと、を含む。
【００２５】
第１のセンサの信号に対しておよび第２のセンサの信号に対して、それぞれ高い閾値および低い閾値を設定する工程は、両センサの信号をサンプリングするためのサンプリング周波数を通常動作用に使用されるサンプリング周波数よりも高いレベルに設定し、モジュールを含む注射デバイスを用いた用量の送達中の信号をサンプリングする工程と、各センサの信号の連続した少なくとも２つのピーク−谷の大きさを判定する工程と、連続した少なくとも２つのピーク−谷の判定された大きさが所定の公差信号範囲内にある場合に、各信号に関する高い閾値および低い閾値を連続した少なくとも２つのピーク−谷の判定された大きさのあるパーセンテージに設定する工程と、を含むことができる。
【００２６】
第４の態様によれば、本開示は、２つのセンサのうちの第１のセンサの信号と２つのセンサのうちの第２のセンサの信号が逆位相になるように２つの光学センサが１８０°シフトされて配置されているセンサ構成を含む、上記したおよび本明細書で開示するような注射デバイスまたは上記したおよび本明細書で開示するようなモジュールのセンサ構成によって生成された信号を処理するための方法であって、第２のセンサの信号のレベルが第１のセンサの信号のレベルよりも大きくなる第１の交叉点を判定する工程と、第１のセンサの信号のレベルが第２のセンサの信号のレベルよりも大きくなる第２の交叉点を判定する工程と、選択された用量の１単位を、第２の交叉点を判定した後で第１の交叉点を判定したときにカウントする工程と、を含む、方法、について記載する。
【００２７】
一方のセンサの信号のレベルが他方のセンサの信号のレベルよりも大きくなる交叉点を判定することは、両センサの信号のレベルの差が所定の閾値を上回ると判定することを含むことができる。
【００２８】
方法は、両センサの信号を平均信号および信号振幅に関して一致させるためにモジュールの製造中に実行される較正工程をさらに含むことができ、この場合、較正のため各センサの下方で制御された距離において１組の較正用幾何形状物を通過させ、平均および振幅に関するスケーリング係数を第２のセンサに適用して、その信号の平均および振幅を第１のセンサの信号の平均および振幅と一致させる。別法として、方法は、用量の選択後に実行される較正工程をさらに含むことができ、この場合、較正のため両センサの信号に関するデータセットが保存され、保存されたデータセットから、両センサの信号間で共通の平均および振幅を取得するためのスケーリング係数が、遡及的に計算される。
【００２９】
第５の態様によれば、本開示は、２つのセンサのうちの第１のセンサの信号と２つのセンサのうちの第２のセンサの信号が逆位相になるように２つの光学センサが１８０°シフトされて配置されているセンサ構成を含む、上記したおよび本明細書で開示するような注射デバイスまたは上記したおよび本明細書で開示するようなモジュールのセンサ構成によって生成された信号を処理するための方法であって、用量の設定中に第１のセンサおよび第２のセンサの信号のピークを判定する工程と、第２のセンサの信号のピークが検出された後で第１のセンサの信号のピークが検出されたときに、選択された用量の１単位をカウントする工程と、を含む、方法、について記載する。
【００３０】
第６の態様によれば、本開示は、注射デバイスであって：所定の角度周期性を有し、この所定の周期性に従ってエンコーダリングの周囲に円周方向に配置されている複数の光反射体を含むエンコーダリングを含む、ロータリエンコーダシステムであって、各光反射体は入射光線が内部で全反射するように設計されている、ロータリエンコーダシステムと；エンコーダリングの光反射体に向かう光線を出射するように配置されている発光器、およびエンコーダリングの光反射体が反射した光線を受けるように配置されている２つの受光器を含むセンサ構成であって、薬剤の用量投与中にセンサ構成に対する可動投与量プログラミング構成要素の動きを検出するように構成されている、センサ構成と；前記検出された動きに基づいて、注射デバイスによって投与される薬剤投与量を決定するように構成されている、プロセッサ構成と、を含む、注射デバイス、について記載する。
【００３１】
各光反射体は、入射光線が一方の反射面から他方の反射面へと反射され該他方の反射面から光受信器へと反射されるように互いに対して垂直に配置されている、２つの反射面を含むことができる。
【００３２】
光反射体は透明な材料から作ることができ、各光反射体の２つの反射面は、光反射体に入射する光を反射するために高度に研磨されている。
【００３３】
ロータリエンコーダシステムまたはセンサ構成のいずれかを、薬剤の用量投与中に回転されるように構成できる。
【００３４】
前出の項で提示した一般的概念をより完全に理解できるように、それらの実施形態について、以下の添付の図面を参照して記載する。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】第１の実施形態に係る注射デバイスを示す図である。
【図２】第２の実施形態に係る注射デバイスの近位端を示す図である。
【図３Ａ】注射ボタンの起動後の図２の注射デバイスの近位端を示す図である。
【図３Ｂ】注射ボタンの起動後の図２の注射デバイスの断面図である。
【図４】図２の注射デバイスのズームインした断面図である。
【図５】第１のタイプのエンコーダシステムの俯瞰した側面図である。
【図６】図５に示すエンコーダシステムの平面図である。
【図７】デバイス制御装置の概略ブロック図である。
【図８Ａ】注射ボタンの起動前のデバイスの近位端の断面図である。
【図８Ｂ】注射ボタンを途中まで起動している間のデバイスの近位端の断面図である。
【図８Ｃ】注射ボタンを完全に起動している間のデバイスの近位端の断面図である。
【図９】第２のタイプのエンコーダシステムの俯瞰した側面図である。
【図１０】図９に示すエンコーダシステムの平面図である。
【図１１】グレイコード出力を示す図である。
【図１２】エンコーダシステムの部分的な平面図である。
【図１３】エンコーダシステムの部分的な平面図である。
【図１４】第３のタイプのエンコーダシステムの俯瞰した側面図である。
【図１５Ａ】エンコーダシステムの部分的な平面図である。
【図１５Ｂ】エンコーダシステムの部分的な平面図である。
【図１６】第４のタイプのエンコーダシステムの俯瞰した側面図である。
【図１７】第５のタイプのエンコーダシステムの俯瞰した側面図である。
【図１８Ａ】第６のタイプのエンコーダシステムの平面図である。
【図１８Ｂ】第７のタイプのエンコーダシステムの平面図である。
【図１９Ａ】様々な実施形態から得られたスコープトレース（ｓｃｏｐｅ  ｔｒａｃｅ）を示すスクリーンショットである。
【図１９Ｂ】図１９Ａのスクリーンショットの拡大図である。
【図２０Ａ】センサのＬＥＤのストロボを変化させるための第１の方法を示す図である。
【図２０Ｂ】センサのＬＥＤのストロボを変化させるための第２の方法を示す図である。
【図２０Ｃ】センサのＬＥＤのストロボを変化させるための第３の方法を示す図である。
【図２１】第８のタイプのエンコーダシステムの俯瞰した側面図である。
【図２２】図１９に示すエンコーダシステムの平面図である。
【図２３】図２０および２１の第８のタイプエンコーダシステムにおいて使用されるセンサ構成の光パイプを用いて光が案内される様子を説明するための概略図である。
【図２４】図２０および２１の第８のタイプエンコーダシステムにおいて使用されるセンサ構成の光パイプおよびコリメートレンズを用いて光が案内される様子を説明するための概略図である。
【図２５】光案内部を有する射出成形された別個の構成要素を含む電子モジュールサブアセンブリの、俯瞰した側面図である。
【図２６】光案内部のコリメートレンズを含む、射出成形された別個の構成要素の俯瞰した側面図である。
【図２７】器具の副次的な働きによってコリメートレンズの遠位表面が形成されている、光案内部の一体に射出成形されたコリメートレンズ組立体を含む、別の電子モジュールサブアセンブリの、俯瞰した側面図である。
【図２８】コリメートレンズの形成された遠位表面を示す、図２７の電子モジュールサブアセンブリの側面図である。
【図２９】第８のタイプのエンコーダシステムに光案内部を実装するための４つの代替のコリメートレンズ組立体の、４つの概略図である。
【図３０】ある実施形態に係る、センサ構成に対して可動投与量プログラミング構成要素が動いている間の、センサ構成の２つの光学センサによって生成された信号電圧の推移を示す図である。
【図３１】第１のアルゴリズムの実施形態に係る、センサ構成に対して可動投与量プログラミング構成要素が動いている間のセンサ構成の２つの光学センサによって生成された信号電圧の推移と、センサ構成の各光学センサの信号電圧に関する「高い」および「低い」静的閾値電圧の設定と、を示す図である。
【図３２】第２のアルゴリズムの実施形態に係る、センサ構成に対して可動投与量プログラミング構成要素が動いている間のセンサ構成の２つの光学センサによって生成された信号電圧の推移と、センサ構成の各光学センサの信号電圧に関する「高い」および「低い」動的閾値電圧の設定と、を示す図である。
【図３３】通常は平均電圧および電圧振幅に関して一致していない、センサ構成の２つの光学センサによって生成された信号電圧の推移を示す図である。
【図３４】第３のアルゴリズムの実施形態に係る、センサ構成に対して可動投与量プログラミング構成要素が動いている間のセンサ構成の２つの光学センサによって生成された信号電圧の推移と、センサ構成の各光学センサの信号電圧の交叉点の検出と、を示す図である。
【図３５】第５のアルゴリズムの実施形態に係る、センサ構成に対して可動投与量プログラミング構成要素が動いている間のセンサ構成の２つの光学センサによって生成された信号電圧の推移と、センサ構成の各光学センサの信号電圧の低い電力ピークの検出と、を示す図である。
【図３６】第３の実施形態に係る注射デバイスの近位端の部分側面断面図である。
【図３７】注射デバイスの第３の実施形態に係る、センサ構成に対して可動投与量プログラミング構成要素が動いている間の、センサ構成の２つの光学センサによって生成された信号電圧の推移を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
以下では、実施形態についてインスリン注射デバイスを参照して記載する。
【００３７】
ただし本開示はそのような用途に限定されず、他の薬剤を吐出する注射デバイスと一緒に、等しく良好に使用することができる。
【００３８】
注射デバイスに、特に、これにより送達される用量に関するデータを記録および／または追跡する可変用量注射デバイスに関連して、実施形態が提供される。これらのデータは、選択された用量のサイズ、投与の時刻および日付、投与の継続時間、などを含むことができる。本明細書に記載する構成には、検知要素の配置、（小型の電池を推進するための）電力管理技法、および効率的な電力使用を可能にするトリガスイッチ構成が含まれる。
【００３９】
本文書の特定の実施形態を、注射ボタンとグリップが組み合わされているＳａｎｏｆｉのＡｌｌＳＴＡＲ（登録商標）注射デバイスに関して説明する。ＡｌｌＳＴＡＲ（登録商標）注射デバイスの機械的構造は、参照により本明細書に組み入れられる国際特許出願第ＷＯ２０１４／０３３１９５Ａ１号に、詳細に記載されている。用量設定および用量放出（ｅｘｐｅｌ）動作モード中のダイヤル延長部およびトリガボタンの運動学的挙動が同じである他の注射デバイスは、たとえば、Ｅｌｉ  Ｌｉｌｌｙが販売するＫｗｉｋｐｅｎ（登録商標）デバイスおよびＮｏｖｏ  Ｎｏｒｄｉｓｋが販売するＮｏｖｏｐｅｎ（登録商標）デバイスとして知られている。したがってこれらのデバイスへの一般的原理の適用は容易であると考えられ、これ以上説明することはしない。ただし、本開示の一般的原理はこの運動学的挙動に限定されない。注射ボタン構成要素およびグリップ構成要素が別個に存在するＳａｎｏｆｉのＳｏｌｏＳＴＡＲ（登録商標）注射デバイスに適用するための、他の特定の実施形態を構想してもよい。
【００４０】
以下の考察において、用語「遠位の」、「遠位に」、および「遠位端」は、注射デバイスの針が設けられる側の端部を指す。用語「近位の」、「近位に」および「近位端」は、注射ボタンまたは投与量ノブが設けられる側である、注射デバイスの反対側の端部を指す。
【００４１】
図１は薬剤送達デバイスの分解図である。この例では、薬剤送達デバイスは、ＳａｎｏｆｉのＡｌｌＳＴＡＲ（登録商標）注射ペンなどの、注射デバイス１である。
【００４２】
図１の注射デバイス１は、ハウジング１０を含み、針１５を固着できるインスリン容器１４を含む、プレフィルド型の使い捨て注射ペンである。針は、内側針キャップ１６と、外側針キャップ１７または他のキャップ１８のいずれかと、によって保護されている。注射デバイス１から吐出されるべきインスリン用量を投与量ノブ１２を回すことによってプログラムまたは「ダイヤル設定」することができ、次いで現在プログラムされている用量を、投与量窓１３を介してたとえば複数の単位で表示することができる。たとえば、注射デバイス１がヒトインスリンを投与するように構成されている場合、投与量をいわゆる国際単位（ＩＵ）で表示する場合があり、このとき、１ＩＵは約４５．５マイクログラムの純粋な結晶性インスリン（１／２２ｍｇ）の生物学的等量である。インスリン類似体または他の薬剤を送達するための注射デバイスにおいて、他の単位を採用してもよい。選択された用量が図１における投与量窓１３に示すものとは別様に表示されることも等しく考えられることに留意されたい。
【００４３】
投与量窓１３はハウジング１０にあるアパーチャの形態であってもよく、これにより、使用者が、投与量ノブ１２が回されるときに移動するように構成されているダイヤルスリーブ７０の限定された部分を見ることが可能になり、現在プログラムされている用量の視覚的インジケーションが提供されることになる。投与量ノブ１２は、プログラム中に回されると、ハウジング１０に対してらせん状の経路で回転される。
【００４４】
この例では、投与量ノブ１２は、データ収集デバイスの取り付けを容易にするための、１つまたはそれ以上の形成物（ｆｏｒｍａｔｉｏｎ）７１ａ、７１ｂ、７１ｃを含む。
【００４５】
注射デバイス１は、投与量ノブ１２を回すことによってカチッという機械的な音を生じさせて、使用者に聴覚的なフィードバックを提供するように構成してもよい。ダイヤルスリーブ７０は、インスリン容器１４内でピストンと機械的に相互作用する。この実施形態では、投与量ノブ１２は注射ボタンとしても機能する。針１５が患者の皮膚部分に刺され、次いで投与量ノブ１２が軸方向に押されると、表示窓１３内に表示されたインスリン用量が注射デバイス１から吐出されることになる。投与量ノブ１２が押された後で注射デバイス１の針１５がある時間の間皮膚部分内に留まるとき、高いパーセンテージの用量が患者の体内に実際に注射される。インスリン用量の吐出もまたカチッという機械的な音を生じさせることがあるが、これは用量のダイヤル設定中、投与量ノブ１２を回転させるときに生じる音とは異なっている。
【００４６】
この実施形態では、インスリン用量の送達中、投与量ノブ１２はその初期位置まで回転せずに軸方向運動で戻され、一方ダイヤルスリーブ７０は、回転されてその初期位置まで戻され、この結果たとえば、ゼロ単位の用量が表示される。
【００４７】
注射デバイス１は、インスリン容器１４が空になるか、または注射デバイス１内の薬剤の使用期限（たとえば最初の使用から２８日）に達するまでのいずれかで、数回の注射プロセスのために使用することができる。
【００４８】
またさらに、注射デバイス１を最初に使用する前にインスリン容器１４および針１５から空気を除去するために、たとえば、２単位の薬剤を選択し、注射デバイス１を針１５を上に向けて保持している間に投与量ノブ１２を押すことによって、いわゆる「プライミングショット」を行う必要のある場合がある。簡潔に提示するために、以下では、吐出される量は注射される用量と実質的に一致する、たとえば注射デバイス１から吐出される薬剤の量が使用者が受ける用量と等しくなっているものと仮定する。これにも関わらず、吐出される量と注射される用量の間の差（たとえば損失）を考慮する必要がある場合がある。
【００４９】
上で説明したように、ダイヤル設定および投薬の関して同じ構成要素が使用されるように、投与量ノブ１２は注射ボタンとしても機能する。
【００５０】
図２、３Ａ、および３Ｂは、第２の実施形態に係るデバイス２の近位端を示す。デバイス２はグリップ２０５と注射ボタン２１０とを含む。図１に示すデバイス１とは異なり、注射ボタン２１０は、投与量をダイヤル設定するために使用されるグリップ２０５とは別個である。ダイヤルスリーブ７０および注射ボタン２１０は、一部がグリップ２０５の内部に位置している。グリップ２０５およびダイヤルスリーブ７０は機能的には、同じ構成要素の要素と見なすことができる。実際、グリップ２０５およびダイヤルスリーブ７０が別個の構成要素であるのは、組み立て上の理由に過ぎない場合がある。本明細書に記載するこれらの違い以外には、図２に示すデバイス２は、図１に示すデバイス１と実質的に同じように動作する。
【００５１】
デバイス１と同様に、ダイヤルスリーブ７０、グリップ２０５、および注射ボタン２１０は、デバイス２かららせん状に延びている。（図２に示すような）用量−ダイヤル設定動作モード中は、注射ボタン２１０とダイヤルスリーブ７０の間に相対回転は存在しない。用量のダイヤル設定は、グリップ２０５をデバイス２のそれ以外の部分に対して回転させる（このことによりダイヤルスリーブ７０および注射ボタン２１０も回転される）ことによって行われる。
【００５２】
薬剤の投薬を開始するために、図３Ａおよび３Ｂに示すように、注射ボタン２１０が軸方向に押される。この操作により、デバイス２のモードが投薬モードに変わる。投薬モードでは、ダイヤルスリーブ７０およびグリップ構成要素２０５は、らせん状の経路に沿ってデバイス２のそれ以外の部分の中へと後退するが、注射ボタン２１０は回転せず、軸方向の動きで後退するのみである。このことにより、投薬モードでは、注射ボタン２１０の係脱が存在し、このことがダイヤルスリーブ７０に対する注射ボタン２１０の相対回転につながる。ダイヤルスリーブ７０に対する注射ボタン２１０のこの係脱は、図８Ａ−Ｃに関連してより詳細に記載するクラッチ構成によって引き起こされる。
【００５３】
図４は、注射ボタン２１０が押された後の、図３に示すデバイス２の近位端の拡大断面図である。図４に示すように、注射ボタン２１０は２つの別個の下位構成要素、すなわち遠位または下側ボタン部材２１０および近位または上側ボタン部材２１０ｂとして、構成されている。注射ボタン２１０をこのようにして、組み立てプロセスを支援するように構成してもよい。遠位ボタン部材２１０ａおよび近位ボタン部材２１０ｂを１つに固定してもよく、これらは機能的には単一の構成要素、すなわち注射ボタン２１０として動作させることができる。
【００５４】
注射ボタン２１０内には１つまたはそれ以上の光学センサを含むセンサ構成２１５が取り付けられており、このセンサ構成２１５は、注射ボタン２１０に対するダイヤルスリーブ７０の相対回転位置を検知するように構成されている。この相対回転は、投薬される用量のサイズに対応させることができ、用量履歴情報を生成および保存または表示する目的に使用することができる。センサ構成２１５は、主（光学）センサ２１５ａと副（光学）センサ２１５ｂとを含むことができる。図４には副センサ２１５ｂのみが示されている。
【００５５】
図５および６は、ある実施形態に係るエンコーダシステム５００を示す。エンコーダシステムは、上記したデバイス２と共に使用されるように構成されている。図５および図６に示すように、主センサ２１５ａおよび副センサ２１５ｂは、ダイヤルスリーブ７０の近位端の特別に適用された領域を標的とするように構成されている。この実施形態では、主センサ２１５ａおよび副センサ２１５ｂは、赤外線（ＩＲ）反射センサである。したがって、ダイヤルスリーブ７０の特別に適用された近位領域は、反射性エリア７０ａおよび非反射性（または吸収性）エリア７０ｂへと分割されている。ダイヤルスリーブ７０のうち、反射性エリア７０ａおよび非反射性（または吸収性）エリア７０ｂを含む部分を、エンコーダリングと呼ぶ場合がある。
【００５６】
製造コストを最低限に維持するためには、これらのエリア７０ａ、７０ｂを射出成形ポリマーから形成するのが好ましい場合がある。ポリマー材料の場合、吸収性および反射性を添加剤で、たとえば吸収性についてはカーボンブラック、反射性については酸化チタンで、制御することができる。吸収性領域が成形ポリマー材料であり、反射性領域が金属から作られる（追加的な金属構成要素、またはポリマー製ダイヤルスリーブ７０の複数のセグメントの選択的な金属化）、代替の実装形態が可能である。
【００５７】
２つのセンサを有することにより、以下に記載する電力管理技法が容易になる。主センサ２１５ａは、１ＩＵなどの特定の薬物レジメンまたは用量投与レジメンに適用可能な用量履歴要件が要求する分解能に見合った周波数で、一連の交互の反射性領域７０ａおよび非反射性領域７０ｂを標的にするように構成されている。副センサ２１５ｂは、主センサ２１５ａと比較して低減した周波数で、一連の交互の反射性領域７０ａおよび非反射性領域７０ｂを標的にするように構成されている。投薬される用量を測定するために、エンコーダシステム５００が主センサ２１５ａのみでも機能し得ることが、理解されるべきである。副センサ２１５ｂにより、以下に記載する電力管理技法が容易になる。
【００５８】
コード化領域７０ａ、７０ｂの２つのセットは、図５および６において、一方が外側および他方が内側にあって、同軸に示されている。ただし、２つのコード化領域７０ａ、７０ｂの任意の好適な配置が可能である。領域７０ａ、７０ｂはキャスタレーション型の領域として示されているが、他の形状および構成が可能であることを覚えておくべきである。
【００５９】
デバイス１、２はまた、図７に概略的に示すような、制御装置７００も含む。制御装置７００は、マイクロプロセッサ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、または類似のものといった１つまたはそれ以上のプロセッサを含む、プロセッサ構成２３、ならびに、プロセッサ構成２３によって実行されるソフトウェアを保存可能なプログラムメモリ２４およびメインメモリ２５を含む、メモリユニット２４、２５を含む。
【００６０】
１つまたはそれ以上のセンサ２１５ａ、２１５ｂを含むセンサ構成２１５を制御する、制御装置７００が設けられている。
【００６１】
Ｗｉ−Ｆｉ（登録商標）もしくはＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）などのワイヤレスネットワークを介して別のデバイスと通信するためのワイヤレス通信インターフェース、または、ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）、ｍｉｎｉ−ＵＳＢ、もしくはｍｉｃｒｏ−ＵＳＢコネクタを受けるためのソケットなどの、有線通信リンク用のインターフェースであり得る、出力部２７が設けられている。たとえば、デバイス１、２に取り付けられたデータ収集デバイスに、データを出力することができる。
【００６２】
バッテリ２９と共に、電源スイッチ２８も設けられている。
【００６３】
電力管理
デバイス１、２の中にパッケージングするために必要なバッテリ２９のサイズを最小限にできるように、エンコーダシステム５００の電力使用料を最小限にできることが有利である。この実施形態で使用されるセンサ２１５ａ、２１５ｂは、動作するために特定の量の電力を必要とする。
【００６４】
この実施形態は、センサ２１５ａ、２１５ｂが、制御された周波数でオンとオフを間欠的に（すなわちストロボ−サンプリングモードで）切り替え可能となるように構成されている。本来的に、サンプリングによるエンコーダシステムがエイリアシングが生じるまでにカウントできる最大回転速さには、限度がある。エイリアシングは、サンプリングレートが検知される領域がセンサを通過するレート未満となる現象であり、このことは、領域の変化を見落としたときに誤カウントが生じ得ることを意味する。主センサ２１５ａと比較して周波数の低い副センサ２１５ｂは、これが同様にエイリアシングを生じるまでに、より高い回転速さを許容できる。副センサ２１５ｂは投薬される用量を主センサ２１５ａと同じ分解能にまで分解することはできないものの、副センサ２１５ｂの出力はより高い速さでも高い信頼性を維持する。したがって、最高で第１の閾値回転（投薬）速さで送達される用量を正確に判定できるように、両方のセンサ２１５ａ、２１５ｂを組み合わせて使用する。その場合、センサ２１５ａ、２１５ｂを使用して、最大で第２の（より高い）閾値用量投与速さで送達される用量の近似値を判定することができる。第２の閾値速さを超える速さでは、センサ２１５ａ、２１５ｂは送達される用量を正確にまたは近似的に判定できないことになり、したがって、第２の閾値は、注射デバイス１、２において物理的に可能ではない速さよりも高く設定される。
【００６５】
第１の速さ閾値は、主センサ２１５ａのサンプリングレートと、意図する薬物レジームまたは用量投与のレジームが要求する分解能（たとえば１ＩＵあたり１回の遷移）に固定されているエンコーダ領域遷移の周波数と、によって決定される。第２の速さ閾値は、副センサ２１５ｂのサンプリングレートと、エンコーダ領域遷移の周波数と、によって決定される。第１の閾値は、投薬される用量を正確に報告するために、システムが投薬速さの最大範囲をカバーできるように設定される
【００６６】
図６に示す例としての実施形態は、送達される用量１ＩＵあたり１回の遷移の領域遷移を標的にする、主センサ２１５ａと、送達される用量６ＩＵあたり１回の遷移の領域遷移を標的にする副センサ２１５ｂと、を有する。２ＩＵあたり１回の遷移、４ＩＵあたり１回の遷移、８ＩＵあたり１回の遷移、および１ＩＵ単位あたり１回の遷移を含め、他の選択肢が可能である。これらの選択肢はいずれも可能であるが、その理由は、図６に示すエンコーダシステム５００では、１回転あたり２４個の別個の領域７０ａ、７０ｂが存在するからである。一般に、１回転あたりの別個の領域７０ａ、７０ｂの数がｎ単位であった場合には、ｍ単位あたりに１回の領域遷移の選択肢が存在することになり、ここでｍは、２以上ｎ未満であるｎの任意の整数の因数である。
【００６７】
両センサ２１５ａ、２１５ｂのサンプリング周波数を遅くするほど、必要な電力消費が低くなり、したがってバッテリ２９の必要サイズが小さくなる。したがって実際的である限りにおいて、この設計によってサンプリング周波数を最小化することが最適である。
【００６８】
トリガスイッチ構成
バッテリ容量要件をさらに制限するために、センサ２１５ａ、２１５ｂに電力供給する必要のないときに、デバイス２を低い電力状態にしておくことができるのが有利である。このことは、注射ボタン２１０の変位によって起動されるスイッチを用いて達成される。
【００６９】
図８Ａに示すように、注射ボタン２１０内にはスイッチ８００が取り付けられている。図８Ａに示す構成では、スイッチ８００のアームがダイヤルスリーブ７０によって偏向されて、スイッチ８００が開状態になっている。この構成では、クラッチ構成要素とダイヤルスリーブ７０の間のクラッチが、デバイス２とそのダイヤル設定モードにおいて係合する。注射ボタン２１０が押されるにつれ、注射ボタン２１０はダイヤルスリーブ７０に対して軸方向に変位され、この結果スイッチ８００は、ダイヤルスリーブ７０に対して軸方向に変位される。この変位によりダイヤルスリーブ７０表面の一部がスイッチ８００上のカム面を乗り越え、スイッチアームがその自由な状態へと偏向することが可能になる。スイッチアームのこの偏向は、スイッチ８００の電気的状態を変える（たとえば電気的に閉じられる）効果を有する。この設計は、クラッチ構成要素とダイヤルスリーブ７０の間のクラッチの状態変化の前に、スイッチ８００の電気的状態変化が生じるように構成されている。図８Ｂはクラッチの遷移点を示しており、スイッチ８００が既に状態を変化させたことを示している。図８Ｃは、注射ボタン２１０が完全に押されているデバイス２の状態を示す。この状態ではクラッチは完全に分離されており、投薬モードにおいてクラッチ構成要素およびダイヤルスリーブ７０が互いに対して回転することが可能である。
【００７０】
この流れは注射ボタン２１０が解放されると逆に動作する。
【００７１】
電気的状態の変化は注射ボタン２１０が押されるときに生じ、このことにより、注射ボタン２１０が押されていないときにデバイス２の電力供給を抑えて、低いエネルギー消費状態にすることが可能になる。注射ボタン２１０とダイヤルスリーブ７０の間の相対回転は可能ではなく、したがってエンコーダシステム５００はこの状態では必要無い。
【００７２】
ダイヤルスリーブ７０とスイッチ８００の間の機械的構成を、スイッチ８００のアームがダイヤル設定中ではなく投薬中に偏向されるように、反対の向きで動作させることが可能である。
【００７３】
以下の実施形態は、デバイス１、２から投薬された薬剤単位の数を判定するための代替の検知技法に関する。
【００７４】
上記した実施形態の場合のように、注射ボタン２１０内には２つのセンサ２１５が取り付けられており、これらは用量の投薬中に、注射ボタン２１０に対するダイヤルスリーブ７０の相対回転位置を検知するように構成されている。この相対回転は、投薬される用量のサイズに対応させることができ、用量履歴情報を生成および保存または表示する目的に使用することができる。
【００７５】
図９に示すように、この実施形態の２つのセンサ２１５は、ダイヤルスリーブ７０の特別に適用された領域７０ａ、７０ｂを標的とするように構成されている。この実施形態ではＩＲ反射センサが使用されており、したがって、ダイヤルスリーブ７０の領域は反射性および吸収性セグメント７０ａ、７０ｂへと分割されている。セグメント７０ａ、７０ｂを本明細書ではフラグと呼ぶ場合もある。
【００７６】
図５および６に関連して上記したエンコーダシステム５００とは異なり、図９および１０に示すエンコーダシステム９００では、両ＩＲセンサ２１５が、同じタイプの領域７０ａ、７０ｂを標的にするようになっている。言い換えれば、センサ２１５は、これらの両方が同時に反射性領域７０ａに面するかまたはこれらの両方が同時に吸収性領域７０ｂに面するように配置されている。用量の投薬中、ダイヤルスリーブ７０は注射ボタン２１０に対して、投薬された薬剤単位ごとに反時計回りに１５°回転する。交互のフラグ要素は３０°（または２単位）に区切られている。センサ２１５は互いと位相がずれるように配置されており、図１０に示すように、これらの間の角度が奇数の単位に相当するようになっている（たとえば１５°、４５°、７５°、等）。
【００７７】
図１０に示すエンコーダシステム９００は、１回転あたり１２単位、すなわち１２個の交互の領域７０ａ、７０ｂを有する。一般に実施形態は、１回転あたり４の任意の倍数の単位で動作する。センサ２１５間の角度αは等式１で表すことができ、この式でｍおよびｎはいずれも任意の整数であり、１回転あたり４ｍ単位が投薬される。
【００７８】
【数１】
2021504002.tif 000003
【００７９】
図１１は、薬剤の投薬中にダイヤルスリーブ７０が反時計回りに回転するにつれ、センサＡおよびセンサＢの出力がどのように変化するかを示す。
【００８０】
２つのセンサＡ、Ｂは、組み合わされて２ビットのグレイコード出力（１１、０１、００、１０）を生成する。２ビットコードのシークエンスは４単位の投薬ごとに繰り返される。このコード化された出力により、正（反時計回り）および負（時計回り）の回転の検出が容易になる。たとえば、センサの読取値が「１１」であるとき、「０１」への変化は正の回転となり、「１０」への変化は負の回転となるであろう。この方向検知可能なシステムには、純粋にインクリメンタルなシステムと比べて、負の回転が生じ得る場合に、投薬された真の用量体積を正確に判定する能力において利点がある。たとえば、用量の終了時に余分に回転する機構は、使用者が注射ボタン２１０を解放するとき、「後退（ｂａｃｋｉｎｇ−ｏｆｆ）」前に停止する。
【００８１】
図１２を参照すると、ＩＲセンサ２１５はＬＥＤからＩＲ光を出射する。エンコーダシステム９００のＩＲ反射性領域７０ａは光を反射し、センサは反射光を検出する。センサ２１５は次いで、検出された光を電気出力に変換する。センサ２１５によって検出される、エンコーダリングからの反射後のＩＲ光の強度は、センサとエンコーダリングの近接度に比例する。したがって、機構センサ２１５が、投薬機構に摩擦損失をもたらすことになるエンコーダリングとの接触を生じることなく、半径方向において可能な限りエンコーダリングに近いことが望ましい。
【００８２】
図１３を参照すると、ダイヤルスリーブ７０のＩＲ吸収性領域７０ｂは、センサ２１５から出射される全てのＩＲ光を完全に吸収する訳ではない。試験では、センサ２１５がダイヤルスリーブ７０の吸収性領域７０ｂと位置合わせされているとき、ダイヤルスリーブ７０が反射した低レベルのＩＲ光に起因して、センサ２１５がある程度の電気出力を有することが示されている。したがって、ダイヤルスリーブのフラグは、センサ２１５とエンコーダリングの任意の反射性の部分の間の距離が、最大になるように設計されている。このことにより、高いコントラスト比および信号の明晰さが保証される。
【００８３】
用量が投薬される際、デバイス１、２のソフトウェアがセンサ２１５の電気出力をモニタする。ソフトウェアは高出力と低出力の間の変化を検出して、いつダイヤルスリーブ７０と注射ボタン２１０の間の相対回転が追加の１５°に達したか（すなわち追加の１単位が投薬されたか）を判定する。したがって、高出力と低出力の間のコントラスト比が可能な限り大きいことが、デバイスの機能にとって有益である。
【００８４】
様々な実施形態によれば、ダイヤルスリーブ７０およびエンコーダリングフラグ７０ａ、７０ｂのこの設計は、コントラスト比を大きくするために開発されている。図１４に示す設計では、吸収性のダイヤルスリーブフラグ７０ｂが取り除かれて、隣り合うエンコーダリングフラグ７０ａの間に間隙１４０が残されている。このことにより、センサ２１５とセンサから出射されるＩＲ光のいずれかを反射し得る任意の材料の間の距離が、最大になる。
【００８５】
この設計により、低いセンサ電気出力と高いセンサ電気出力の間のコントラスト比が大きくなる。ただし、図１５Ａが示すように、センサ２１５によって出射されるＩＲ光はビームではなく、反射性エンコーダリングフラグ７０ａと間隙１４０の間でダイヤルスリーブ７０が回転するとき重なり合いが存在するようになっており、この場合、センサ２１５は、センサ２１５によって出射される光の一部を検出する。この期間中、センサ出力は、高と低の間の即時の段状変化ではなく、高から低へと漸減する。この漸減をソフトウェアが１５°回転（すなわち投薬される１薬剤単位）として判定するのは、即時の段状変化よりも難しい。
【００８６】
この現象は、（図９および図１４に示すような）エンコーダフラグの様々な実施形態において生じる。ただし、図１５Ｂに示すように、特定の実施形態によれば、センサ出力が低い出力に完全に切り替わる前に必要なダイヤルスリーブ７０の回転は、反射性エンコーダリングフラグ７０ａの側部が見えていることに起因して大きくなる。
【００８７】
したがって、エンコーダリング上のＩＲ反射フラグ７０ａの縁部の厚さを薄くすることが有利である。図１６および図１７は、エンコーダリング上のＩＲ反射フラグ７０ａの側縁部の厚さを薄くするための、２つの可能な実施形態を示し、この場合、反射の散乱を防止または低減するために反射面が内側に傾斜しており、このことによりコントラストの遷移および信号の明晰さが向上するようになっている。
【００８８】
図１６は、成形ポリマー製エンコーダリングが成形金属リング１６０で置き換えられている実施形態を示す。
【００８９】
図１７は、成形ポリマー製エンコーダリングが、ダイヤルスリーブ７０のＩＲ反射性材料でプリントまたはコーティングされたセクションで置き換えられている実施形態を示す。
【００９０】
図１８Ａおよび１８Ｂは、様々な実施形態に係る２つの代替の動作モードを示す。図１８Ａを参照すると、センサＩおよびセンサＩＩは、エンコーダリングのコード化領域の周期性（φ）の半分である角度のずれ（δ）を有して設けられている。この実施形態では、センサは同期的に、すなわち同じ時間（ｔ１、ｔ２、ｔ３、…）でサンプリングを行うように動作する。
【００９１】
図１８Ｂは、角度のずれ（δ）が構成の周期性の半分（φ／２）とは異なっており、サンプリング間で時間のずれ（Δｔ）のある交互モードでセンサが動作する、実施形態を示す。これを使用すると、同期的な動作の場合に利用できるよりも、システムＬＥＤ全体の電力消費のバランスの向上を達成できる。
【００９２】
図１８Ｂに示す構成では、異なるセンサのサンプリング動作間の時間のずれ（Δｔ）の間の相対角度移動を補償するために、角度のずれの量（δ）を構成周期性（φ）の半分未満に減少させることができる。
【００９３】
時間のずれ（Δｔ）を、センサ測定値から計算できるエンコーダリングの相対回転速さ（ω）に関する推定値に従って調整することができる。特に、回転速さ（ω）の増加が判定されるとき、オフセット時間（Δｔ）を減少させることができる。
【００９４】
図１９Ａは、本発明の実施形態により得られたスコープトレースを示す。下側のトレースはＬＥＤ駆動信号であり、上側のトレースはシュミットトリガの手前の電流ミラーからの出力である。
【００９５】
図１９Ｂは、図１９Ａに示すスコープトレースにズームインした図である。結果からは、ほぼ１２対１のデューティサイクル（平均電流が４ｍＡのＬＥＤ駆動装置の１２分の１であることを意味する）で２５６ｐｓでのサンプリングが可能であり、このことにより電力および電池容量が節減されることが、示されている。これは３９００Ｈｚを超えるサンプルレートに相当し、セグメントあたり１単位かつセグメントあたり最低２サンプルで、ナイキスト基準に違反することなく毎秒１９５０単位を超える検出速さが達成される。したがって、エイリアシング除去検出器は必要無い。
【００９６】
図２０は、現在検出されている角速度に合わせてセンサのＬＥＤのストロボを変化させるための方法の実施形態を示す。図２０における一番上のトレースはＬＥＤストロボを表し、一番下のトレースはセンサの加速を表す。中間のトレースはセンサが生成した信号を表す。
【００９７】
ＬＥＤのストロボ周波数は光学センサにおいて変化の無い限り低い値に保つことができ、駆動装置が静止している（角速度がゼロである）と仮定することができる。
【００９８】
センサにおける第１の状態変化（角速度が増大中）では、開始の回転を十分な正確さで検出するために走査周波数を大きくすることができる。またさらに、下のトレースに示すように、トラッキングシステムの様式で角速度の増加と共に周波数を大きくすることができる。特に、このトラッキングは、光バリアの分解能の損失が十分に相殺されるような方法で設定することができる。またさらに、検出された角速度における分解能は、駆動装置の最大加速度が考慮される場合であっても、走査周波数の十分に高速な再調整が可能となる程度に高くなるように、特に設定することができる。
【００９９】
加速に起因して、センサの信号は、（図２０における中間の２つのトレースが示すように）完全な９０°対称とはなっていない。センサが一定の角速度で回転するとすぐに、信号はちょうど９０°ずらされる。
【０１００】
図２０では、ロータの実際の動作状態を考慮した十分な解像度が常に得られるよう時間に沿ったストロボ発光の密度またはデューティ比を調整するために、角速度の増加に伴ってＬＥＤストロボが生み出す照射がより一層高い走査周波数を受ける様子を、見ることができる。
【０１０１】
図２０Ａ／Ｂ／Ｃの各々に与えられた４つのタイムラインは、電力節減と検出の信頼性の間のトレードオフを達成するための、検出された瞬間角速度に従うストロボ周波数の適用調整の方法に関する、いくつかの例示的な実施形態を説明するのに役立ち得る。
【０１０２】
ここでは、単純にするために、両方の検出器が本質的に同じ時点で本質的に同じ長さの光フラッシュを生成するように電力供給されていると仮定するという意味において、エンコーダ照射ストロボが同期的であると仮定するものとする。これらのストロボフラッシュは、「ＬＥＤストロボ」と表されている最上段のタイムラインにおいて、白色の間隙によって示されている。間の黒色の領域は、いずれのセンサにも何ら照射が行われない時間間隔として理解できる。明らかなことであるが、センサ照射に必要な平均電力は、ストロボ継続時間が一定であるので、単位時間あたりのストロボの数に対応している。図２０Ａの例示的なストロボタイムラインの例示的な状況では、左から右へのストロボの時間密度の増加はしたがって、照射電力消費の比例的な増加として解釈される。ただしこの増加により、後で説明するように、加速の各段階においてエンコーダロータの動作状態および速度をセンサが適正に判定することが可能になる。
【０１０３】
エンコーダロータに連結されている機構の回転運動学の理解を容易にするため、図２０Ａ／Ｂ／Ｃの各々の最下段のタイムラインにエンコーダロータの瞬間角速度が提供されており、「角速度」と表されている。ここでも単純にするために、３つ全ての状況において、区分線形的な挙動をとる加速モデルが選択されている。特に、機構が短い初期停止時間後に、等加速の様式で角速度の線形増加を経験し、「加速」と表されるより長い時間間隔後に、検討される最後の最大回転速さに達すると仮定するものとする。このことは、使用者が起動のために一定の力を加えると仮定した場合の、機構の動態への一次近似として理解できる。変換機構の線形応答に起因して、一定の力が、ベースラインにおける摩擦効果に抗するように作用し機構を加速する役割を果たし得る、一定のトルクに変換される。さらに、別の単純化として、全体的な摩擦損失が投入トルクと等しくなる最大値を超えて、回転速さが増加しないことが仮定される。これは、一次近似において放出の流量と共に単調に増加する、液体放出の流体摩擦特性を反映するためである。より現実的なモデル化では、最大回転速さへの漸近的な接近が利用され得るが、単純化されたモデルでは、最下段のグラフに示すような直線状の傾斜に沿って平衡に近付く。ただしこのことが、本明細書で説明することになる適用的なストロボセンサの動作を考慮する場合に、質的差異を持ち込むことはないであろう。
【０１０４】
ストロボ発光に基づくセンサ動作は、電力消費を考慮するといくつかの利点を生む場合があるが、より高い回転速さまたはより高い角速度に関しては、一定のシステム上の限界がある。このことは、それぞれの光学センサの前に連続的なセンサ強度パターンが示されている、第２および第３のタイムラインを見るときにより容易に理解できる。ここでは、「連続的な強度パターン」は、経時的に間隙または中断が全く無い完全に連続的な照射下で、それぞれの光学検出器が検出するであろう強度パターンとして理解されるものとする。ただし有効な検出器の読取値は、「ＬＥＤストロボ」タイムラインにおける値およびそれぞれのセンサのそれぞれの「連続的な強度パターン」に、「ＡＮＤ」演算を行うことによって得られる。直接的な手掛かりとして、位相関係が固定されているそれぞれのセンサに関する「連続的強度パターン」のより暗いエリアまたはより明るいエリアのいずれかと、ストロボパルスが一致する状況では、センサ読取値の変化は観察されないことになり、ロータの角度位置が不動であるとプロセッサが誤って信号を解釈する可能性があることが、導き出せる。これを最悪のシナリオと考えてもよく、回転状態を検討してもセンサ信号から有効な情報を全く導出できない。明らかなことであるが、あるまたは別のセンサにおいて、回転による遷移に関して一部の情報しか失われない他のシナリオが存在する。このことは、ストロボパルスの重ね合わせおよび明るさパターンの移動によって生まれる、モアレ効果に類似していると考えられる。
【０１０５】
このことを念頭に置くと、図２０Ａ／Ｂ／Ｃのタイムラインは、ロータの回転状態の変化に応答して時間に沿ったストロボ密度を高める一般的により適切なスキームが、誤ったセンサ読取を回避または少なくとも低減するためにどのように役立ち得るかの例を提供し得る。他方で、第１のタイムラインと第２のおよび第３のそれぞれのタイムラインの間の「ＡＮＤ」をより詳しく調べると、機構の回転加速度が既知の閾値値未満に留まると仮定できる場合に、および／または、ロータの角速度の最大値が既知の閾値値未満に留まると仮定できる場合に、ストロボ密度の予期される限定的な経時的増加により、問題に予め十分対応し得ることが示されている。既に説明したように、これらの仮定は、使用者が起動部材たとえばダイヤル延長部に加える直線的な力の機械的変換によって加速トルクが導出される、一般的な注射ペンのユースケースシナリオにおいて満たされる。
【０１０６】
このことを考慮すると、ストロボ密度の経時的な適用のためのかなり単純で実装の容易なスキームを、第１のより低い密度値と第２のより高い密度値の間のデジタルでの切り替えに見ることができる。この変形が図２０Ｂ／Ｃに示されている。いずれも、第１の値から第２の値への切り替えが静止状況から非静止状況への最初の移行の検出時に行われるように、および、所定の量の時間の間静止状態を検出すると元の状態に切り替えられるように、設計されている。明らかなことであるが、静止状態または非静止状態のいずれに達したかの判定はセンサの読取値に基づいて行わねばならず、既に説明したようなアーチファクトを回避するためにある程度注意を払わねばならない。
【０１０７】
この一般的な切り替え手法が、図２０Ｂおよび２０Ｃにそれぞれ示されている。特に、図２０Ｂは、「ＬＥＤストロボ」密度に関する例示的なタイムラインを提供しており、この密度は、センサのうちのいずれかにおいて遷移が読み取られた直後により高い値に切り替えられ、センサ読取値上で遷移がそれ以上検出されずに所定の短い時間間隔が経過するまで、この値に維持される。明らかなことであるが、この制御スキームでは結果的に、ロータの角速度が低い段階において、より低い値とより高い値の間のトグルが生じる。図２０Ｃは対照的に、センサ読取値から導出された角速度値が所定の閾値を上回った後でより高い密度値に切り替わる「ＬＥＤストロボ」を示す。このスキームは、計算された速さが同じ閾値またはより一層低い閾値に届かないときに、元のより低い値に切り替えることによって完了するであろう。
【０１０８】
「ＬＥＤストロボ」のより低い密度およびより高い密度に関する具体的な値の適当な選択については、以下の考察にその出発点を見い出し得る。ロータが静止状態にあると仮定すると、第１の値は必然的に、いずれかのセンサにおける「連続的な強度パターン」において第１の遷移を捕捉するために十分な密度を提供するように、および、次の遷移がいずれかのセンサの前を通過する前にストロボ密度をより高い値へと切り替えることができるように、選択される。この場合、臨界値は機構の加速度の最大値に見出し得る。より高い加速度への対処には静止状態においてより高密度のストロボが必要であり、したがって、第１のより低い値を大きくする必要がある。第２のより高い値の臨界条件は、最大速さに見出し得る。既に説明したように、ストロボ密度は、どのような種類のアーチファクトも生成しないように十分でなければならない。この非常に単純なデジタルの上向き／下向きの切り替えにより、センサ動作の起動後、機構が静止状態から非静止状態へと遷移するまでの時間の遅延が予測不可能である、および／または、機構が静止状態に留まる時間が機構が非静止状態にある時間よりも著しく長い、特定のユースケースにおいて、電力効率の著しい向上を予めもたらし得る。予測不可能性はたとえば、使用者の行動の結果生じ得る。より具体的な例として、センサの全体的な動作が、用量設定事象またはキャプ取り外し事象の検出時に立ち上がる様式でトリガされる場合、後続の放出動作が開始されるまでの時間の遅延は、それぞれの使用者が針を設置するためにおよび放出動作を開始するために必要な時間に依存し得る。
【０１０９】
機構の回転状態および／または速度の変化に対処するために経時的なストロボ密度の増加または減少を判定するための他の手法を、様々な精緻化のレベルで考え出すことができる。
【０１１０】
さらに、たとえば図１８Ｂを参照して説明するように、それぞれのセンサに対するストロボ発光が同相でシフトされている交互サンプリングモードの状況では、２つのセンサ間の同相のシフトの適用を含めることができる。このように、目標は、角度をずらしたセンサ同士の間の上述したような「ＡＮＤ」読取値における位相シフトを、瞬間角速度に関わらず一定値、たとえば９０°に維持することに見出すことができる。９０°の状況は、ちょうど９０°ずらされたセンサの挙動と同一の全体的な検出器挙動と同期的なサンプリングとをもたらすことになるが、ただし全ての光源に同時に電力供給する必要がある。
【０１１１】
概説した実施形態のさらなる変形は、ＬＥＤストロボ発光の電力を供給する必要性を、２つ以上のセンサのうちのただ１つに限定するための手法を含むことができる。明らかであるが、センサの空間的関係が固定されているので、図２０Ａ／Ｂ／Ｃのタイムライン中の任意の点において、２つの利用可能なセンサ読取値から、次の遷移が「センサＩ」または「センサＩＩ」のどちらに現れるかを判定することができる。特に、タイムライン上の同一のセンサ読取値を有する、すなわち「暗」／「暗」および「明」／「明」である、全ての点について、後続の遷移は「センサＩＩ」のタイムライン中に現れることになる。同じことが、「センサＩ」のタイムライン上で「暗」が読み取られることになり、「センサＩＩ」のタイムライン上で「明」が読み取られることになる、全ての時点に対して当てはまる。「明」が「センサＩ」から読み取られ「暗」が「センサＩＩ」から読み取られる時点においてのみ、次の遷移が「センサＩ」のタイムラインに現れると予測することができる。このスキームを適用することによって、少なくとも機構の静止状態において、ストロボセンサの電力消費をさらに低減することができる。
【０１１２】
さらなる実施形態に係るエンコーダシステムについて、図２１から２９を参照して以下に記載する。このエンコーダシステムを使用して、注射デバイスから送達される用量を記録することができる。このエンコーダシステムの概念は、光案内部を使用して、インジケータフラグの状態を、フラグから物理的に離れて位置している反射センサに伝えることに基づいている。図２０から２８に示す実施形態は注射デバイス用の光学付加モジュールを用いて示されており、この場合、インジケータフラグは数字スリーブまたはダイヤルスリーブと注射ボタンの相対回転によって形成され、この後者に光学センサが収容されている。そのような付加モジュールは、ダイヤル設定されデバイスから送達される用量を記録する目的に適するように構成されている、ペン型注射デバイス付加されるように構成することができる。この機能性は、多種多様なデバイス使用者にとって、記憶の補助としてまたは用量履歴の詳細なロギングをサポートするために、有益なものであり得る。このモジュールは、モジュールから用量履歴を定期的にダウンロードできるように、スマートフォンもしくはタブレットＰＣまたは類似のものなどのモバイルデバイスに連結可能となるように構成できる。ただし、エンコーダシステムの概念はまた、インジケータフラグとセンサが分離されている任意のデバイス、たとえばモジュールを投与量ノブ１２内に実装可能な図１の注射デバイス１に、適用可能である。
【０１１３】
エンコーダシステムの概念によれば、ＩＲ反射センサであり得る少なくとも１つの光学センサの動作面と、可動投与量プログラミング構成要素の間に、コリメート光学系が配置されている。コリメート光学系は、１つまたはそれ以上の個別のコリメートレンズと、１つまたはそれ以上の光パイプと、を含むことができる。レンズの幾何形状は、少なくとも１つの光学センサによって出射される発散放射を、光パイプを通過させて少なくとも１つのセンサと標的すなわちインジケータフラグの間で伝達される前に平行にする（「コリメートする」）ように、選択できる。
【０１１４】
図２１は、このエンコーダの概念を実施するモジュール１０００の実施形態の本質的な部分を示す：インジケータフラグ１００８は、回転軸１０１０を中心とする数字スリーブ１００６の相対回転によって形成することができ、この場合、インジケータフラグ１００８は、示されている実施形態では、たとえば注射デバイス１の数字スリーブまたはダイヤルスリーブ７０の頂部に形成されている、半径方向に突出している歯部によって実装されている；光学センサ２１５ｃ、ならびに、２つのコリメートレンズ１００４ａ、１００４ｂと、インジケータフラグ１００８の状態をフラグから離れて位置しているセンサ２１５ｃに伝えるための光パイプ１００２の形態の光案内部と、を含む、コリメート光学系。コリメート光学系１００２、１００４ａ、１００４ｂおよび光学センサ２１５ｃは、注射デバイス内で、周囲の構成要素に対して位置決めすることができ、特に付加モジュールに関連付けることができる。見てとれるように、レンズ１００４ａ、１００４および光パイプ１００２を含むコリメート光学系は、動作面、すなわち光学センサ２１５ｃのＩＲを出射し受信する面と、数字スリーブ１００６によって形成されているインジケータフラグ１００８の間に配置されている。
【０１１５】
図２２は、モジュール１０００の実施形態に係る、２つの光学センサ２１５ｃ（太線の矩形が示す、筐体１０１２おけるそれらの場所によって表されている）およびそれらの対応するコリメートレンズ１００４ａ、１００４ｂを収容している、筐体１０１２を示す。コリメートレンズ１００４ａ、１００４ｂはこの場合個別のレンズによって実装され、筐体１０１２内の構成として存在するクレードルまたは他の位置決め幾何形状によって、光学センサ２１５ｃおよび光パイプの近位面に対して保持されることが想定されている。
【０１１６】
図２３は、光パイプ１００２、および光パイプ１００２内で放射線が案内される様子（点線矢印で表す）を示す。センサ２１５ｃは光パイプ１００２の遠位端の手前に、および標的面すなわちインジケータフラグ１００８はこのパイプの近位端の手前に、配置されている。光パイプの直径は、遠位端から近位端へと小さくなり、光パイプ１００２は推台の形状を有している。特に、光パイプ１００２は円形または楕円形の断面を有し得る。光パイプ１００２は、センサ２１５ｃよって出射された放射線を離れた標的面またはインジケータフラグ１００８へとそれぞれ、およびインジケータフラグ１００８で反射された放射線を元のセンサ２１５ｃの受信部分へと、良好に案内するのを助ける。この結果、反射面（数字スリーブ）に向いているセンサによって光パイプを介して受信される信号を改善することができ、この結果、光学センサの受信器への入射光束がより大きくなった結果の光学センサの応答の改善に起因して、より良好な信号品質が得られる。このことは特に通常動作中に見られるが、その理由は、通常動作では光学センサの電圧出力が増大し、高い電圧出力をより容易に検出可能となり得るからである。
【０１１７】
図２４の図（ｂ）では、光パイプ１００２の遠位端とセンサ２１５ｃの間に配置されている、個別のコリメートレンズ１００４ａおよび１００４ｂの効果が示されている。センサの２１５ｃの動作部材によって出射される発散放射は、光パイプ１００２を通って標的面に相当するインジケータフラグ１００８へと伝達される前に、コリメートレンズ１００４ａによってコリメートされる。インジケータフラグ１００８によって元の光パイプ１００２内へと反射された放射線はコリメータレンズ１００４ｂへと案内され、コリメータレンズ１００４ｂは、受信した放射線を、これがセンサ２１５ｃの受信部分によって受信される前にコリメートする。コリメートレンズ１００４ａは特に、図２４の左の図（ａ）に示すように、センサ２１５ｃのＬＥＤ（発光ダイオード）の場合などの発散光源の放射線を、コリメートする役割を果たす。コリメートレンズ１００４ａ、１００４ｂを、ガラスまたはポリカーボネートなどの、特に光学センサ２１５ｃの波長範囲において良好な赤外線透過性を有する、光学的に透明な材料で作ってもよいことが想定される。コリメート光学系とセンサとを含むモジュールの長さの増加に対する何らかの影響を最小にするために、コリメート光学系のコリメートレンズが、図２４の図（ａ）のレンズによって例示的に示されるような、より小さいフォームファクタの光学系においてコリメート効果の達成を可能にする非球面または曲率が一定ではない表面を有するレンズの形態をとることが、予見される。特に、「モードシフト」中の、すなわち注射デバイスの用量または注射ボタンがその弛緩状態からその０Ｕ位置へと押下されているときの、数字スリーブの標的の二値状態の検出を、コリメートレンズを用いて改善できる。この場合、光学センサによって検出される二値の「０」と「１」の間の区別は、光パイプの遠位端と数字スリーブの間の大きい、たとえば約０．５ミリメートルの分離に対して、構成要素が相対回転している状態で容易に得ることができる。コリメートレンズの組込みにより、上述した間隙の発散効果を低減して、光学センサによって報告される「０」と「１」の間の曖昧さ除去を促進することができる。コリメートレンズの使用の別の利点は、近隣のセンサ間の「クロストーク」（光の漏れ）を低減し得ることであり、この場合、そのようなセンサからの出力は、光学的に連続した同じ光パイプ筐体を共有している。
【０１１８】
上記のポイントは全て、基本的には、光学（反射）センサが光学エンコーダを形成している、よりロバストな機械的コード化システムに関連している。用量ボタンに対する数字スリーブの動きがより効率的に捕捉されれば、光学センサの発光器の低減した電力と、必要なマイクロコントローラの動作がより少ないアルゴリズムの使用と、を活用でき、エネルギー消費が低減され、電池寿命が延びる。上記したおよび図２０から２８を参照して以下に記載するエンコーダシステムは、使い捨てのもしくは再利用可能な注射デバイス、または、類似の光パイプアーキテクチャを有する光学エンコーダ構成を含む任意のデバイスへの包含に、等しく適用可能である。
【０１１９】
コリメート光学系は、射出成形された光パイプ筐体とは別の、個々の、個別の構成要素として実装することができる。図２５は、筐体１０１２内に固定された射出成形された別個の構成要素１０１４を含む、筐体１０１２のさらなる実施形態を示しており、構成要素１０１４は、コリメート光学系の全ての要素、すなわちコリメートレンズ１００４ａ、１００４ｂおよび光パイプ１００２のための、ホルダとして提供されている。筐体１０１２から分離された、取り付けられたコリメートレンズ１００４ａ、１００４ｂを有する構成要素１０１４が、図２６に示されている。
【０１２０】
別法として、コリメートレンズの幾何形状は、図２７の実施形態が示すように、光パイプの筐体１０１２を作成するために提供される器具１０１６の一部によって、直接形成することもできる。この場合、器具の働きに起因して、レンズの幾何形状の下側の部分は半球面に限定されるが、近位表面は全球面（または全非球面）として形成することができる。図２８は、光パイプ１００２も含む、射出成形された一体の筐体１０１２を示す。
【０１２１】
上記した実施形態は、光学センサ、特に赤外線反射光学センサの送信部分および受信部分を個々に覆う、２つの個別のコリメートレンズ１００４ａ、１００４ｂを使用する。ただし、以下で図２９を参照して記載するように、他の実施形態のも可能である：たとえば、図（ａ）は、ＰＣＢ（プリント回路基板）が取り付けられマイクロ成形レンズアレイ１００４ａがセンサ２１５ｃを覆っている実施形態を示す；他の例が図（ｂ）に示されており、この例では、光学センサ２１５ｃの送信部分および受信部分の両方を覆う、単一のコリメートレンズ１００４ａが設けられている；単一のコリメートレンズを有するさらなる実施形態が、図（ｃ）および（ｄ）に示されている：図（ｃ）の実施形態は、光学センサ２１５ｃの受信部分を覆う単一のコリメートレンズ１００４ｂを使用し、図（ｄ）の実施形態は、光パイプ１００２の遠位端に設置されている単一のコリメートレンズ１００４ａを使用する。
【０１２２】
次に、注射デバイスおよびモジュールに関して上記したようなセンサ構成の光学センサによって生成される信号、特に信号電圧を処理するためのアルゴリズムの実施形態について、記載する。アルゴリズムは、たとえば図７に示すような制御装置７００によって構成されるプロセッサ構成２３の、１つまたはそれ以上のプロセッサによって実行される、コンピュータプログラムとして実装される。
【０１２３】
これらのアルゴリズムは、１つまたはそれ以上の光学センサ２１５ａ、２１５ｂ、２１５ｃによって送達される信号を処理するように、すなわち、注射デバイスによって送達されるように選択されたものまたは注射デバイスによって送達されたものを復号するように、実装される。これらのアルゴリズムは図２０から２８を参照して上記したモジュールに特に適用可能であるが、図１から１９Ｂを参照して上記した注射デバイスにも適用可能である。アルゴリズムは好ましくは、上記したようなモジュールなどの、インジケータフラグとセンサが光パイプによって分離されているデバイスに適用可能である。数字スリーブの頂面に形成されているキャスタレーションまたは半径方向に突出している歯部へと軸方向を向いている２つ以上の光学センサ、特に反射型ＩＲセンサを有する、インクリメンタルエンコーダ、たとえば直交エンコーダを用いて、用量ボタンと数字スリーブの間の相対回転を光学的にコード化することができる。エンコーダシステムは、図２０から２８を参照して上記したような付加モジュールとして実装することができるが、このことは、光学センサの位置に対する検出中のキャスタレーションまたは歯部の位置が、デバイスによって異なり得ることを意味している。さらに、用量ボタンが押下および解放されている間、キャスタレーションに対する光学センサの軸方向位置もまた異なり得る。
【０１２４】
以下に記載するアルゴリズムは、特に注射デバイスから送達される用量を記録する目的で、注射デバイスまたは付加モジュールに実装することができる。この機能性は、多種多様な注射デバイス使用者にとって、用量履歴の記憶の補助としてまたはその詳細なロギングをサポートするために、有益なものであり得る。これらのアルゴリズムを実装する電子機器は、電子機器から用量履歴を定期的にダウンロードできるように、スマートフォンまたは類似のものなどのモバイルデバイスに連結可能となるように構成できることが想定される。
【０１２５】
アルゴリズムは、用量ボタンなどの非回転構成要素に対する、数字スリーブ上のキャスタレーションまたは歯部の相対回転を検出するように構成されている。キャスタレーションまたは歯部構成の存在または不在によって二値のコードが提供され、これを使用して注射デバイスから投薬される単位の数をカウントすることができる。光学センサの電圧出力は典型的には、正弦曲線に近似することができる。このアルゴリズムにより、物理的な構成に関して幾何的公差の任意の組み合わせが存在し得る全てのデバイスにわたって、キャスタレーションまたは歯部構成の存在または不在を検出することができる。
【０１２６】
さらに、用量吐出の開始および終了時に、用量ボタンがキャスタレーションまたは歯部構成に向かってまたはこれから離れる方へと軸方向に移動する際、光学センサが生成する信号の変化が、キャスタレーションまたは歯部構成の回転として不適正に解釈されてはならない。したがって、このアルゴリズムは光学センサが生成した信号のかなりの振幅変調に対応できる。
【０１２７】
図３０は、互いに異なる利得プロファイルを有し得る、２つの光学センサが生成した信号電圧の典型的な推移を示す。信号電圧は振幅変調されている。利得プロファイルが異なることにより、２つの光学センサによって生成され信号電圧を処理するためのプロセッサに送られる信号電圧が、著しく異なってくる場合がある。利得プロファイルの違いは、たとえば電子構成要素に関連する公差に起因し得る。
【０１２８】
全てのアルゴリズムは、両センサが生成する信号電圧が逆位相となるように、２つの光学センサが１８０°位相シフトされて配置されているシステムに関連している。
【０１２９】
アルゴリズムの第１の実施形態は、静的閾値処理（ｔｈｒｅｓｈｏｌｄｉｎｇ）を適用する：このアルゴリズムは、第１のセンサの信号電圧に対しておよび第２のセンサの信号電圧に対して、それぞれ高い閾値および低い閾値を設定し；次いで、第２のセンサの信号電圧が高い閾値を通過しその後低い閾値を通過し、続いて、第１のセンサの信号電圧が低い閾値を通過しその後高い閾値を通過する場合に、可動投与量プログラミング構成要素を用いて選択された用量の１単位がカウントされる。製造中、高い閾値および低い閾値を定めるために、各センサの下の制御された距離において、１組の較正用幾何形状物を通過させることができる。この閾値は、較正中に（典型的には基板からセンサまでの最小距離において）観察される最大信号電圧を高い閾値が常に下回り、較正中に（典型的には基板からセンサまでの最大距離において）観察される最小信号電圧を低い閾値が常に下回るように、永続的に設定される。第１のセンサのおよび第２のセンサの信号電圧について設定された閾値が図３１に示されており、これは第１および第２のセンサの信号電圧の推移を表している。単位のカウントは矢印によって表されている。
【０１３０】
アルゴリズムの第２の実施形態は、動的閾値処理を適用する：このアルゴリズムもまた、第１のセンサの信号電圧に対しておよび第２のセンサの信号電圧に対して、それぞれ高い閾値および低い閾値を設定し；次いで、第２のセンサの信号電圧が高い閾値を通過しその後低い閾値を通過し、続いて、第１のセンサの信号電圧が低い閾値を通過しその後高い閾値を通過する場合に、可動投与量プログラミング構成要素を用いて選択された用量の１単位がカウントされる。閾値は、このアルゴリズムを用いて、各用量から送達される最初の数単位の間に決定することができる。用量が送達される際、両センサの信号電圧をサンプリングするためのサンプリング周波数が、通常動作に使用されるサンプリング周波数よりも高いレベルに設定され、信号電圧は、用量の送達中にこのより高いサンプリング周波数でサンプリングされる。次いで、各センサの信号電圧の連続した少なくとも２つのピーク−谷の大きさが、ピーク検出アルゴリズムを用いて判定される。連続した少なくとも２つのピーク−谷の判定された大きさが所定の公差信号範囲、たとえば工場設定の電圧公差内である場合には、各信号電圧に関する高い閾値および低い閾値は、測定されたピークおよび谷の信号電圧値のあるパーセンテージ、または連続した少なくとも２つのピーク−谷の判定された大きさに基づいて定められる。両センサに対して動的閾値処理が行われる。閾値が設定されると、ピークの検出がもはや必要無いので、サンプリングレートまたは周波数は、通常動作のために使用されるのが一般的なより低いレベルまで低下する。このことによりアルゴリズムの電力消費が低減する。図３２では、第１および第２のセンサの信号電圧の推移による動的閾値処理が説明されている。
【０１３１】
アルゴリズムの第３の実施形態は、低−高の遷移を検出するために閾値の設定を利用するのではなく、第２のセンサからの電圧が第１のセンサからの電圧よりも定められた量だけ大きくなる点、すなわち２つのセンサ電圧信号の間の交叉点における単位をカウントする。２つの光学センサの信号がある方向に交叉した後で単位がカウントされ、後続の単位は、信号が反対方向に少なくとも１回交叉するまでカウントすることができない。このことにより事実上、フリップフロップラッチシステムが作成される。信号は、信号間の差、特にそれらの間の電圧差が製造中に設定され得る閾値を上回るまで、「交叉」したと判定されない場合がある。このアルゴリズムを適用するためには、２つのセンサからの信号を、平均電圧および平均振幅に関して一致させるべきである。２つのセンサからの信号は通常、図３３の２つのセンサ信号の推移によって示されるように、平均電圧および電圧振幅に関して一致していないので、これらをスケーリングによって一致させるべきである。したがって、製造中に、各センサの下方で制御された距離において１組の較正用幾何形状物を通過させ、平均および振幅に関するスケーリング係数を第２のセンサに適用して、その信号の平均および振幅を第１のセンサの信号の平均および振幅と一致させる。図３４に示すように、信号がスケーリングされると、フリップフロップ用量カウントアルゴリズムを使用して用量をカウントすることができる。
【０１３２】
アルゴリズムの第４の実施形態は、第３の実施形態と本質的には同一であるが、２つのセンサ信号に関する共通の平均および振幅が得られるように定められたスケーリング係数を各投与後に計算できる点が異なっており、これらのパラメータを製造中に「工場設定」する必要性が無くなる。これを達成するために、両センサの信号に関するデータセット全体が保存、たとえばメモリにバッファされ、保存されたデータセットから、両センサの信号間で共通の平均および振幅を取得するためのスケーリング係数が、遡及的に計算される。スケーリング係数が適用されると、このアルゴリズムは前記のように、信号がある方向に交叉した後で単位がカウントされ、後続の単位は信号が反対方向に少なくとも１回交叉するまでカウントすることはできない、というかたちで利用される。
【０１３３】
アルゴリズムの第５の実施形態は、低−高の遷移を検出するような閾値の設定、または平均および振幅を一致させるような信号のスケーリングを利用するのではなく、低電力ピーク検出方法を用いる。ピークの厳密な電圧値は必要無いため、高いサンプリングレートは必要無く、ピーク、すなわちセンサの電圧信号に関する変曲点が生じたことの検出のみである。本明細書に記載する他のアルゴリズムの場合のように、２つのセンサのうちの第１のセンサからの信号に対してピークが登録されたときに単位がカウントされるが、後続の単位は、第２のセンサの信号上で少なくとも１つのピークが観察されるまでカウントすることはできない、というかたちで、フリップフロップラッチシステムを採用することができる。このことは図３５に示されている。このアルゴリズムは、スケーリングまたは閾値の工場設定を必要とせず、このことにより、公差のばらつきおよび使用中の振幅変動への対処がロバストになる。演算の複雑さが低いことと代替のアルゴリズムよりもサンプリングレートが低電力である可能性とに起因して、低電力であることもまた予想される。
【０１３４】
上記したアルゴリズムによって、サンプリング周波数を下げることおよび演算の複雑さを最小限にすることが可能になり得ると共に、デバイス間の公差のばらつき、および、回転する数字スリーブ、特にスリーブの歯部またはキャスタレーションに対してセンサの軸方向位置が変更可能であることによって駆動される、使用中の信号振幅の変動に、対処することができる。
【０１３５】
所定の角度周期を有しエンコーダリングまたはホイール１１０２を有するロータリエンコーダシステム１１００を含む、注射デバイスの別のさらなる実施形態が、図３６に示されている。この実施形態は、回転用の、特に注射ペンを用いた用量選択用の、カウンタとして使用することができる。エンコーダリング１１０２は、注射デバイスの注射ボタン１１０４内に配置することができる。
【０１３６】
エンコーダリング１１０２は、エンコーダリング１１０２の周囲に円周方向に所定の周期性で配置されている、複数の光反射体を含む。光反射体は、エンコーダリングの軸方向面の側に配置されており、ロータリエンコーダシステム１１００の軸方向に光反射体へと向けられた光を受け、反射できるようになっている。各光反射体は、互いに対して垂直に配置されている２つの反射面１１０６を含む。この結果、入射光１１０８を、図３６の右図に示すような内部全反射（ＴＩＲ）によって、一方の反射面から他方の反射面へと、および他方の反射面から入射光の元の発生源まで、反射させることができる。
【０１３７】
エンコーダリング１１０２の少なくとも一部を透明な材料で作ることができ、さらなる処理に好適な信号振幅を生成し得る量の入射光を反射して戻すために、反射面１１０６を高度に研磨することができる。
【０１３８】
光源としてＬＥＤ１１１２を、および反射光を検出するために２つの光ダイオード１１１４を、使用してもよい。ＬＥＤ１１１２および光ダイオード１１１４は、注射デバイス用の電子モジュールのＰＣＢ１１１６上に配置することができ、ＰＣＢ１１１６はまた、ＬＥＤ１１１２による発光の制御、およびＰＣＢ１１１６またはエンコーダリング１１０２のいずれかの回転を検出するための光ダイオード１１１４の出力信号の処理のための、電子機器も含むことができる。
【０１３９】
たとえば電子機器が注射ペン用の付加デバイスによって構成されている場合に、ＰＣＢ１１１６にハウジング１１１８を設けてもよい。ハウジング１１１８は、光がこれを通過するのを可能にするために、ＬＥＤ１１１２が出射した光を通過させるための組み込まれたレンズ１１２０と、光ダイオード１１１４の手前に配置されている、反射光を光ダイオード１１１４へと通過させるためのレンズ１１２２と、を含むことができる。レンズ１１２０を、ＬＥＤ１１１２が出射した光線を光反射体の反射面１１０６上に集束させるように適用することができ、レンズ１１２２を、面１１０６から反射して戻った光を光ダイオード１１１４の感光性エリア上に集束させるように、適用することができる。
【０１４０】
ボタン１１０４は、光透過性の材料から作られている窓１１２４と、ＬＥＤ１１１２によって出射され、面１１０６で反射して光ダイオード１１１４へと戻される光のための、アパーチャ１１２６と、を含むことができる。光の出射および戻り経路は、反射面１１０６のＴＩＲによって、隣り合って設置されている複数のアパーチャ１１２６上へと分けられる。
【０１４１】
上記したエンコーダの概念のシミュレーションは、光ダイオード１１１４の２つの典型的な出力信号の電力を表している図３７に示すように、ピーク放射照度の比較的高い、良好な光学系性能を示している。また、これらのシミュレーションは、比較的高い信号対ノイズ比を示しており、したがってロバストな挙動を示している。
【０１４２】
上記の実施形態はインスリン注射器ペンからのデータ収集に関連して記載されているが、本発明の実施形態を、他の薬剤の注射のモニタリングといった、他の目的で使用できることが留意される。
【０１４３】
用語「薬物」または「薬剤」は、本明細書において同意語として使用され、１つまたはそれ以上の医薬品有効成分または薬学的に許容されるその塩もしくは溶媒和物と、場合により、薬学的に許容される担体とを含む医薬製剤を示す。医薬品有効成分（「ＡＰＩ」）とは、最も広範な言い方で、ヒトまたは動物に生物学的影響を及ぼす化学構造のことである。薬理学では、薬物または薬剤が、疾患の処置、治療、予防、または診断に使用され、またはそれとは別に、身体的または精神的健康を向上させるために使用される。薬物または薬剤は、限られた継続期間、または慢性疾患では定期的に、使用される。
【０１４４】
以下に説明されるように、薬物または薬剤は、１つまたはそれ以上の疾患を処置するための、様々なタイプの製剤の少なくとも１つのＡＰＩ、またはその組み合わせを含むことができる。ＡＰＩの例としては、分子量が５００Ｄａ以下である低分子；ポリペプチド、ペプチド、およびタンパク質（たとえばホルモン、成長因子、抗体、抗体フラグメント、および酵素）；炭水化物および多糖類；ならびに核酸、二本鎖または一本鎖ＤＮＡ（裸およびｃＤＮＡを含む）、ＲＮＡ、アンチセンスＤＮＡおよびＲＮＡなどのアンチセンス核酸、低分子干渉ＲＮＡ（ｓｉＲＮＡ）、リボザイム、遺伝子、およびオリゴヌクレオチドが含まれ得る。核酸は、ベクター、プラスミド、またはリポソームなどの分子送達システムに組み込まれる。１つまたはそれ以上の薬物の混合物もまた企図される。
【０１４５】
薬物または薬剤は、薬物送達デバイスで使用するように適用された主要パッケージまたは「薬物容器」内に含まれる。薬物容器は、たとえば、カートリッジ、シリンジ、リザーバ、または１つもしくはそれ以上の薬物の保存（たとえば短期または長期保存）に適したチャンバを提供するように構成された他の固体もしくは可撓性の容器とすることができる。たとえば、場合によって、チャンバは、少なくとも１日（たとえば１日から少なくとも３０日まで）の間薬物を収納するように設計される。場合によって、チャンバは、約１ヶ月から約２年の間薬物を保存するように設計される。保存は、室温（たとえば約２０℃）または冷蔵温度（たとえば約−４℃から約４℃まで）で行うことができる。場合によって、薬物容器は、投与予定の医薬製剤の２つまたはそれ以上の成分（たとえばＡＰＩおよび希釈剤、または２つの異なるタイプの薬物）を別々に、各チャンバに１つずつ保存するように構成された二重チャンバカートリッジとすることができ、またはこれを含むことができる。そのような場合、二重チャンバカートリッジの２つのチャンバは、ヒトまたは動物の体内に投薬する前、および／または投薬中に２つまたはそれ以上の成分間で混合することを可能にするように構成される。たとえば、２つのチャンバは、これらが（たとえば２つのチャンバ間の導管によって）互いに流体連通し、所望の場合、投薬の前にユーザによって２つの成分を混合することを可能にするように構成される。代替的に、またはこれに加えて、２つのチャンバは、成分がヒトまたは動物の体内に投薬されているときに混合することを可能にするように構成される。
【０１４６】
本明細書において説明される薬物送達デバイス内に含まれる薬物または薬剤は、数多くの異なるタイプの医学的障害の処置および／または予防に使用される。障害の例としては、たとえば、糖尿病、または糖尿病性網膜症などの糖尿病に伴う合併症、深部静脈血栓塞栓症または肺血栓塞栓症などの血栓塞栓症が含まれる。障害の別の例としては、急性冠症候群（ＡＣＳ）、狭心症、心筋梗塞、がん、黄斑変性症、炎症、枯草熱、アテローム性動脈硬化症および／または関節リウマチがある。ＡＰＩおよび薬物の例としては、たとえば、それだけには限らないが、ハンドブックのＲｏｔｅ  Ｌｉｓｔｅ  ２０１４、主グループ１２（抗糖尿病薬物）または主グループ８６（腫瘍薬物）、およびＭｅｒｃｋ  Ｉｎｄｅｘ、第１５版などに記載されているものがある。
【０１４７】
１型もしくは２型の糖尿病、または１型もしくは２型の糖尿病に伴う合併症の処置および／または予防のためのＡＰＩの例としては、インスリン、たとえばヒトインスリン、またはヒトインスリン類似体もしくは誘導体、グルカゴン様ペプチド（ＧＬＰ−１）、ＧＬＰ−１類似体もしくはＧＬＰ−１受容体アゴニスト、またはその類似体もしくは誘導体、ジペプチジルペプチダーゼ−４（ＤＰＰ４）阻害剤、または薬学的に許容されるその塩もしくは溶媒和物、またはそれらの任意の混合物が含まれる。本明細書において使用される用語「類似体」および「誘導体」は、天然のペプチドの構造、たとえばヒトのインスリンの構造から、天然のペプチド中に見出される少なくとも１つのアミノ酸残基を欠失させるおよび／もしくは交換することによって、ならびに／または少なくとも１つのアミノ酸残基を付加することによって式上で得られる分子構造を有するポリペプチドを指す。付加および／または交換されるアミノ酸残基は、コード可能なアミノ酸残基、または他の天然の残基もしくは完全に合成によるアミノ酸残基とすることができる。インスリン類似体は「インスリン受容体リガンド」とも呼ばれる。特に、用語「誘導体」は、１つまたはそれ以上の有機置換基（たとえば、脂肪酸）が１つまたはそれ以上のアミノ酸に結合している、天然のペプチドの構造、たとえばヒトのインスリンの構造から式上で得られる分子構造を有するポリペプチドを指す。場合により、天然のペプチド中に見出される１つまたはそれ以上のアミノ酸が、欠失され、かつ／もしくはコード不可能なアミノ酸を含む他のアミノ酸によって置換されていてもよく、または、コード不可能なアミノ酸を含むアミノ酸が、天然のペプチドに付加されていてもよい。
【０１４８】
インスリン類似体の例としては、Ｇｌｙ（Ａ２１），Ａｒｇ（Ｂ３１），Ａｒｇ（Ｂ３２）ヒトインスリン（インスリングラルギン）；Ｌｙｓ（Ｂ３），Ｇｌｕ（Ｂ２９）ヒトインスリン（インスリングルリジン）；Ｌｙｓ（Ｂ２８），Ｐｒｏ（Ｂ２９）ヒトインスリン（インスリンリスプロ）；Ａｓｐ（Ｂ２８）ヒトインスリン（インスリンアスパルト）；Ｂ２８位におけるプロリンがＡｓｐ、Ｌｙｓ、Ｌｅｕ、Ｖａｌ、またはＡｌａで置き換えられており、Ｂ２９位において、ＬｙｓがＰｒｏで置換されているヒトインスリン；Ａｌａ（Ｂ２６）ヒトインスリン；Ｄｅｓ（Ｂ２８−Ｂ３０）ヒトインスリン；Ｄｅｓ（Ｂ２７）ヒトインスリンおよびＤｅｓ（Ｂ３０）ヒトインスリンがある。
【０１４９】
インスリン誘導体の例としては、たとえば、Ｂ２９−Ｎ−ミリストイル−ｄｅｓ（Ｂ３０）ヒトインスリン；Ｌｙｓ（Ｂ２９）（Ｎ−テトラデカノイル）−ｄｅｓ（Ｂ３０）ヒトインスリン（インスリンデテミル、Ｌｅｖｅｍｉｒ（登録商標））、Ｂ２９−Ｎ−パルミトイル−ｄｅｓ（Ｂ３０）ヒトインスリン；Ｂ２９−Ｎ−ミリストイルヒトインスリン；Ｂ２９−Ｎ−パルミトイルヒトインスリン；Ｂ２８−Ｎ−ミリストイルＬｙｓＢ２８ＰｒｏＢ２９ヒトインスリン；Ｂ２８−Ｎ−パルミトイル−ＬｙｓＢ２８ＰｒｏＢ２９ヒトインスリン；Ｂ３０−Ｎ−ミリストイル−ＴｈｒＢ２９ＬｙｓＢ３０ヒトインスリン；Ｂ３０−Ｎ−パルミトイル−ＴｈｒＢ２９ＬｙｓＢ３０ヒトインスリン；Ｂ２９−Ｎ−（Ｎ−パルミトイル−γ−グルタミル）−ｄｅｓ（Ｂ３０）ヒトインスリン；Ｂ２９−Ｎ−ω−カルボキシヘプタデカノイル−γ−Ｌ−グルタミル−ｄｅｓ（Ｂ３０）ヒトインスリン（インスリンデグルデク、Ｔｒｅｓｉｂａ（登録商標））、Ｂ２９−Ｎ−（Ｎ−リトコリル−γ−グルタミル）−ｄｅｓ（Ｂ３０）ヒトインスリン；Ｂ２９−Ｎ−（ω−カルボキシヘプタデカノイル）−ｄｅｓ（Ｂ３０）ヒトインスリン、およびＢ２９−Ｎ−（ω−カルボキシヘプタデカノイル）ヒトインスリンがある。
【０１５０】
ＧＬＰ−１、ＧＬＰ−１類似体およびＧＬＰ−１受容体アゴニストの例としては、たとえば、リキシセナチド（Ｌｙｘｕｍｉａ（登録商標）、エキセナチド（エキセンディン−４、Ｄｙｅｔｔａ（登録商標）、Ｂｙｄｕｒｅｏｎ（登録商標）、アメリカドクトカゲの唾液腺によって産生される３９アミノ酸ペプチド）、リラグルチド（Ｖｉｃｔｏｚａ（登録商標））、セマグルチド、タスポグルチド、アルビグルチド（Ｓｙｎｃｒｉａ（登録商標））、デュラグルチド（Ｔｒｕｌｉｃｉｔｙ（登録商標））、ｒエキセンディン−４、ＣＪＣ−１１３４−ＰＣ、ＰＢ−１０２３、ＴＴＰ−０５４、ラングレナチド／ＨＭ−１１２６０Ｃ、ＣＭ−３、ＧＬＰ−１エリゲン（Ｅｌｉｇｅｎ）、ＯＲＭＤ−０９０１、ＮＮ−９９２４、ＮＮ−９９２６、ＮＮ−９９２７、ノデキセン（Ｎｏｄｅｘｅｎ）、ビアドール（Ｖｉａｄｏｒ）−ＧＬＰ−１、ＣＶＸ−０９６、ＺＹＯＧ−１、ＺＹＤ−１、ＧＳＫ−２３７４６９７、ＤＡ−３０９１、ＭＡＲ−７０１、ＭＡＲ７０９、ＺＰ−２９２９、ＺＰ−３０２２、ＴＴ−４０１、ＢＨＭ−０３４、ＭＯＤ−６０３０、ＣＡＭ−２０３６、ＤＡ−１５８６４、ＡＲＩ−２６５１、ＡＲＩ−２２５５、エキセナチド−ＸＴＥＮおよびグルカゴン−Ｘｔｅｎがある。
【０１５１】
オリゴヌクレオチドの例としては、たとえば：家族性高コレステロール血症の処置のためのコレステロール低下アンチセンス治療薬である、ミポメルセンナトリウム（Ｋｙｎａｍｒｏ（登録商標））がある。
【０１５２】
ＤＰＰ４阻害剤の例としては、ビルダグリプチン、シタグリプチン、デナグリプチン、サキサグリプチン、ベルベリンがある。
【０１５３】
ホルモンの例としては、ゴナドトロピン（フォリトロピン、ルトロピン、コリオンゴナドトロピン、メノトロピン）、ソマトロピン（ソマトロピン）、デスモプレシン、テルリプレシン、ゴナドレリン、トリプトレリン、ロイプロレリン、ブセレリン、ナファレリン、およびゴセレリンなどの、脳下垂体ホルモンまたは視床下部ホルモンまたは調節性活性ペプチドおよびそれらのアンタゴニストが含まれる。
【０１５４】
多糖類の例としては、グルコサミノグリカン、ヒアルロン酸、ヘパリン、低分子量ヘパリン、もしくは超低分子量ヘパリン、またはそれらの誘導体、または上述の多糖類の硫酸化形態、たとえば、ポリ硫酸化形態、および／または、薬学的に許容されるそれらの塩が含まれる。ポリ硫酸化低分子量ヘパリンの薬学的に許容される塩の例としては、エノキサパリンナトリウムがある。ヒアルロン酸誘導体の例としては、ハイランＧ−Ｆ２０（Ｓｙｎｖｉｓｃ（登録商標））、ヒアルロン酸ナトリウムがある。
【０１５５】
本明細書において使用する用語「抗体」は、免疫グロブリン分子またはその抗原結合部分を指す。免疫グロブリン分子の抗原結合部分の例には、抗原を結合する能力を保持するＦ（ａｂ）およびＦ（ａｂ’）２フラグメントが含まれる。抗体は、ポリクローナル、モノクローナル、組換え型、キメラ型、非免疫型またはヒト化、完全ヒト型、非ヒト型（たとえばネズミ）、または一本鎖抗体とすることができる。いくつかの実施形態では、抗体はエフェクター機能を有し、補体を固定することができる。いくつかの実施形態では、抗体は、Ｆｃ受容体と結合する能力が低く、または結合することはできない。たとえば、抗体は、アイソタイプもしくはサブタイプ、抗体フラグメントまたは変異体とすることができ、これはＦｃ受容体との結合を支持せず、たとえば、突然変異した、または欠失したＦｃ受容体結合領域を有する。用語の抗体はまた、四価二重特異性タンデム免疫グロブリン（ＴＢＴＩ）および／または交差結合領域の配向性を有する二重可変領域抗体様結合タンパク質（ＣＯＤＶ）に基づく抗体結合分子を含む。
【０１５６】
用語「フラグメント」または「抗体フラグメント」は、全長抗体ポリペプチドを含まないが、抗原と結合することができる全長抗体ポリペプチドの少なくとも一部分を依然として含む、抗体ポリペプチド分子（たとえば、抗体重鎖および／または軽鎖ポリペプチド）由来のポリペプチドを指す。抗体フラグメントは、全長抗体ポリペプチドの切断された部分を含むことができるが、この用語はそのような切断されたフラグメントに限定されない。本発明に有用である抗体フラグメントは、たとえば、Ｆａｂフラグメント、Ｆ（ａｂ’）２フラグメント、ｓｃＦｖ（一本鎖Ｆｖ）フラグメント、直鎖抗体、単一特異性抗体フラグメント、または二重特異性、三重特異性、四重特異性および多重特異性抗体（たとえば、ダイアボディ、トリアボディ、テトラボディ）などの多重特異性抗体フラグメント、一価抗体フラグメント、または二価、三価、四価および多価抗体などの多価抗体フラグメント、ミニボディ、キレート組換え抗体、トリボディまたはバイボディ、イントラボディ、ナノボディ、小モジュラー免疫薬（ＳＭＩＰ）、結合ドメイン免疫グロブリン融合タンパク質、ラクダ化抗体、およびＶＨＨ含有抗体を含む。抗原結合抗体フラグメントのさらなる例が当技術分野で知られている。
【０１５７】
用語「相補性決定領域」または「ＣＤＲ」は、特異的抗原認識を仲介する役割を主に担う重鎖および軽鎖両方のポリペプチドの可変領域内の短いポリペプチド配列を指す。用語「フレームワーク領域」は、ＣＤＲ配列ではなく、ＣＤＲ配列の正しい位置決めを維持して抗原結合を可能にする役割を主に担う重鎖および軽鎖両方のポリペプチドの可変領域内のアミノ酸配列を指す。フレームワーク領域自体は、通常、当技術分野で知られているように、抗原結合に直接的に関与しないが、特定の抗体のフレームワーク領域内の特定の残基が、抗原結合に直接的に関与することができ、またはＣＤＲ内の１つまたはそれ以上のアミノ酸が抗原と相互作用する能力に影響を与えることができる。抗体の例としては、アンチＰＣＳＫ−９ｍＡｂ（たとえばアリロクマブ）、アンチＩＬ−６ｍＡｂ（たとえばサリルマブ）、およびアンチＩＬ−４ｍＡｂ（たとえばデュピルマブ）がある。
【０１５８】
本明細書において説明される任意のＡＰＩの薬学的に許容される塩もまた、薬物送達デバイスにおける薬物または薬剤の使用に企図される。薬学的に許容される塩は、たとえば酸付加塩および塩基性塩である。
【０１５９】
本明細書に記載するＡＰＩ、調合物、装置、方法、システム、および実施形態の様々な構成要素の修正（追加および／または削除）を、本発明の最大限の範囲および精神から逸脱することなく行うことができ、そこにはかかる修正形態およびそのありとあらゆる等価物が包含されていることを、当業者は理解するであろう。
【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】
2021504002.tif 000009
【図６】
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【図７】
2021504002.tif 000011
【図８Ａ】
2021504002.tif 000012
【図８Ｂ】
2021504002.tif 000013
【図８Ｃ】
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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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【図１４】
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【図１５Ａ】
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【図１５Ｂ】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８Ａ】
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【図１８Ｂ】
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【図１９Ａ】
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【図１９Ｂ】
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【図２０Ａ】
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【図２０Ｂ】
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【図２０Ｃ】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【国際調査報告】
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