(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
治療剤を患者に送達するためのシステムであって、
前記治療剤を備える溶液を含むように構成される、リザーバと、
前記リザーバを含む剛性筐体と、
第１の端部および第２の端部を有する流路であって、前記第１の端部は、前記リザーバに結合される、流路と、
少なくとも部分的に非拡張状態において、前記剛性筐体内に配置される拡張可能駆動バルーンであって、前記駆動バルーンは、第１の区分および第２の区分を含み、各区分は、解放可能シールによって分離され、
前記第１の区分は、液体を含み、前記第２の区分は、前記液体と化学的に反応し、ガスを産生し、前記駆動バルーンを拡張させるように構成される、少なくとも１つの反応物を含み、
前記シールが解放されると、前記第１の区分からの液体は、前記第２の区分内の前記反応物と混合し、前記ガスを産生し、前記駆動バルーンを拡張し、圧力を前記リザーバに付与し、前記治療剤溶液を前記流路の中に押動させる、
駆動バルーンと、
近位部分および遠位部分を有する送達体であって、前記近位部分は、前記流路の第２の端部に結合され、前記遠位部分は、前記治療剤を前記患者に送達するように構成される、送達体と、
を備え、前記流路の流体抵抗および前記リザーバに付与される圧力は、使用の間、所定の範囲内の流速において、前記治療剤を前記患者に送達するように構成される、システム。
【請求項２】
前記反応物は、１：１のモル比で酸および塩基を含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記酸は、クエン酸または酢酸であって、前記塩基は、炭酸水素ナトリウムである、請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
前記液体は、水である、請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記ガスは、二酸化炭素である、請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
前記流速は、１０ｃｃ／分〜５００ｃｃ／分である、請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
前記流速は、０．５ｃｃ／分〜２０ｃｃ／分である、請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
前記治療剤溶液は、使用可能な量が定まっており、実質的に前記使用可能な量が患者に送達されている間は、前記治療剤溶液の流速は前記所定の範囲が実質的に維持される、請求項１に記載のシステム。
【請求項９】
前記送達体は、前記患者への前記治療剤の静脈内または皮下投与のための中空針である、請求項１に記載のシステム。
【請求項１０】
前記中空針の流体抵抗は、前記治療剤溶液の流速を制御するように構成される、請求項９に記載のシステム。
【請求項１１】
前記送達体は、前記患者への前記治療剤の経皮的投与のためのパッチである、請求項１に記載のシステム。
【請求項１２】
前記流路は、カテーテルである、請求項１に記載のシステム。
【請求項１３】
前記筐体は、剛性であって、前記筐体は、前記リザーバおよび駆動バルーンを視認するための透明窓を含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項１４】
前記リザーバと前記駆動バルーンとの間の透明窓内に視認可能に位置付けられる、マーカーをさらに備え、前記マーカーは、前記リザーバ内に残っている治療剤溶液の相対的量を示すように構成される、請求項１３に記載のシステム。
【請求項１５】
前記筐体は、前記患者の身体上または身体の上方に配置される、請求項１に記載のシステム。
【請求項１６】
前記解放可能シールは、ピンチ弁、カラー弁、弱溶接シール、圧力シール、プルタブ、または接着剤シールである、請求項１に記載のシステム。
【請求項１７】
前記治療剤溶液をさらに備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項１８】
前記治療剤溶液は、化学療法薬物、麻酔剤、鎮痛剤、インスリン、成長ホルモン、生物学的物質、または造影剤を備える、請求項１７に記載のシステム。
【請求項１９】
患者への薬物の静脈内送達のためのシステムであって、前記薬物は、所定の範囲内の流速において送達され、前記システムが：
前記薬物を含む溶液を含有するように構成される、リザーバと、
前記リザーバを含む剛性筐体と、
第１の端部および第２の端部を有する、カテーテルであって、前記第１の端部は、前記リザーバに接続される、カテーテルと、
少なくとも部分的に非拡張状態において、前記剛性筐体内に配置される拡張可能駆動バルーンであって、前記駆動バルーンは、第１の区分および第２の区分を含み、各区分は、解放可能弁によって分離され、前記第１の区分は、液体を含み、前記第２の区分は、前記液体と化学的に反応し、ガスを産生し、前記駆動バルーンを拡張させるように構成される、少なくとも１つの反応物を含み、前記弁が解放されると、前記第１の区分からの液体は、前記第２の区分内の反応物と混合し、前記ガスを産生し、前記駆動バルーンを拡張させ、
圧力を前記駆動バルーンから前記リザーバに付与し、前記薬物溶液を前記カテーテルの中に押動させる、駆動バルーンと、
近位端および遠位先端を有する中空針であって、前記近位端は、前記カテーテルの第２の端部に結合され、前記遠位先端は、前記薬物溶液を前記患者の血管に送達するように構成される、中空針と、
を備え、前記リザーバに付与される圧力および前記カテーテルまたは前記中空針のうちの少なくとも１つの流体抵抗は、前記所定の範囲内の流速において、前記薬物溶液を前記患者に送達するように構成される、システム。
【請求項２０】
前記システムは、自給式である、請求項１９に記載のシステム。
【請求項２１】
前記中空針の流体抵抗は、前記治療剤溶液の流速を制御するように構成される、請求項１９に記載のシステム。
【請求項２２】
前記流速は、１０ｃｃ／分〜５００ｃｃ／分である、請求項１９に記載のシステム。
【請求項２３】
前記流速は、０．５ｃｃ／分〜２０ｃｃ／分である、請求項１９に記載のシステム。
【請求項２４】
患者への薬物の静脈内送達のためのキットであって、
請求項１９に記載のシステムと、
前記リザーバ内に配置される薬物溶液と、
を備える、キット。
【請求項２５】
前記治療剤溶液は、化学療法薬物、麻酔剤、鎮痛剤、インスリン、成長ホルモン、生物学的物質または造影剤を含む、請求項２４に記載のキット。
【請求項２６】
前記筐体、カテーテル、および針を保持する、滅菌パッケージをさらに備える、請求項２４に記載のキット。
【請求項２７】
前記カテーテルおよび針を通る流速を算出するための算出手段をさらに備える、請求項２４に記載のキット。
【請求項２８】
患者に治療剤溶液を送達するためのシステムであって、前記システムは、前記患者への前記治療剤溶液の流動のための流路を有し、前記流路は、選択された流体抵抗を有し、前記システムは、前記治療剤溶液を前記流路を通して駆動するための圧力を発生させるように構成され、前記発生された圧力および前記流体抵抗は、所定の範囲内の流速において、前記患者に前記治療剤溶液を送達するように構成される、システム。
【請求項２９】
前記システムは、前記流路に結合される、治療剤溶液のリザーバをさらに含む、請求項２８に記載のシステム。
【請求項３０】
前記流路は、管またはカテーテルを備える、請求項２８に記載のシステム。
【請求項３１】
前記流路は、前記流路の遠位端に中空針を含む、請求項２８に記載のシステム。
【請求項３２】
前記中空針の流体抵抗は、前記治療剤溶液の流速を制御する、請求項３１に記載のシステム。
【請求項３３】
前記圧力は、前記システム内の化学反応によって発生され、
化学反応物が、前記システム内で反応して、ガスを発生させ、前記ガスが前記治療剤溶液を前記流路の中に駆動させるための圧力を提供する、請求項２８に記載のシステム。
【請求項３４】
前記化学反応は、酸塩基反応である、請求項３３に記載のシステム。
【請求項３５】
前記化学反応および前記発生されたガスのうちの少なくとも１つが、拡張されるとき、圧力を治療剤溶液に印加する拡張可能バルーン内に含まれる、請求項３３に記載のシステム。
【請求項３６】
前記拡張可能バルーンは、解放可能シールによって分離される、第１および第２の区分を含み、各区分は化学反応物を含み、
前記シールは、解放されて前記化学反応物を混合するように構成され、
前記化学反応物が反応して、前記ガスを発生させる、
請求項３５に記載のシステム。
【請求項３７】
前記シールは、前記シールに結合されるプルタブまたはピンを用いて解放される、請求項３６に記載のシステム。
【請求項３８】
前記流速は、１０ｃｃ／分〜５００ｃｃ／分である、請求項２８に記載のシステム。
【請求項３９】
前記流速は、０．５ｃｃ／分〜２０ｃｃ／分である、請求項２８に記載のシステム。
【請求項４０】
前記治療剤溶液は、前記患者に静脈内送達される、請求項２８に記載のシステム。
【請求項４１】
前記流路の遠位部分は、前記患者の中に挿入される中空針を含む、請求項４０に記載のシステム。
【請求項４２】
前記流速は、前記患者への治療剤溶液の送達の期間にわたって、実質的に一定のままである、請求項２８に記載のシステム。
【請求項４３】
前記送達期間は、前記システム内に含有される治療剤溶液の実質的全量が前記患者に送達される期間を含む、請求項４２に記載のシステム。
【請求項４４】
前記流速は、前記患者への治療剤溶液の送達の期間にわたって変動する、請求項２８に記載のシステム。
【請求項４５】
前記流速は、制御弁を用いて変動される、請求項４４に記載のシステム。
【請求項４６】
前記送達期間は、より高い流速を有する第１の部分と、より低い流速を有する第２の部分とを含む、請求項４４に記載のシステム。
【請求項４７】
治療剤のボーラス用量が、前記送達期間の第１の部分の間に送達され、維持用量が、前記第２の部分の間に送達される、請求項４６に記載のシステム。
【請求項４８】
前記送達期間の第１の部分は、最大２分の持続時間である、請求項４６に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（発明の背景）
関連出願
本願は、２０１３年３月１３日に出願された「Ｉｎｆｕｓｉｏｎ  Ｓｙｓｔｅｍｓ  ｆｏｒ  ｔｈｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ  Ｄｅｌｉｖｅｒｙ  ｏｆ  Ｔｈｅｒａｐｅｕｔｉｃ  Ａｇｅｎｔｓ」と題する仮米国特許出願第６１／７７９，８１７号（代理人事件番号第９２６４３−０００６００ＵＳ−８６７９１３）に基づく優先権の利益を主張している：前述の優先権出願は、すべての目的のために本明細書中に参考として本明細書によって援用される。本願はまた、同時に出願された、「Ｉｎｆｕｓｉｏｎ  Ｓｙｓｔｅｍ  ｆｏｒ  ｔｈｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ  Ｄｅｌｉｖｅｒｙ  ｏｆ  Ｔｈｅｒａｐｅｕｔｉｃ  Ａｇｅｎｔｓ」と題する米国特許出願第１４／    号（代理人事件番号第９２６４３−０００６１０ＵＳ−９０３４０２）に関連し、この米国特許出願は、すべての目的のために本明細書中に参考として援用される。
【背景技術】
【０００２】
流体および薬物の静脈内（ＩＶ）送達を含む注入システムは、約２００年間、使用されている。今日でも、注入システムは、患者、特に、化学療法、麻酔、輸血、インスリン療法、および流体または電解質交換を受けている患者のルーチンケアの基本および一体部分のままである。治療剤の皮下またはさらに経皮的送達を制御するためのシステムもまた、一般に、特に、例えば、慢性疼痛を管理するために使用される。しかしながら、不適切なＩＶ療法は、患者罹患率および死亡率の有意な原因のままであって、一般に、正しくない量の投与（例えば、所望の薬物投薬量の過剰送達または送達不足）および／または正しくない流体または薬物の投与から生じる。薬物は、ＩＶ注射を用いて非常に迅速に作用部位に送達され、その効果は、多くの場合、投薬後１０秒程度の短さで経験される。したがって、用量が正しくなく計算された場合、過剰用量のリスクが高い。また、薬物があまりに迅速に投与される場合、有害な副作用のリスクが増加する。
【０００３】
投与の間、常に、治療剤を一定および／または所定の流速で投薬する必要性がある。基礎注入速度（すなわち、維持ＩＶ流体）を提供することに加えて、これらの薬剤は、連続ＩＶ流動によって、カニューレ挿入静脈の中に搬送されることが望ましい。過剰量のＩＶ流体の投与は、無駄であって、望ましくなく、かつ多くの場合、患者に有害であって、浮腫等の症状を生じさせる。前述に加え、治療剤とＩＶ溶液を混合する必要性は、薬物の正しくない混合物および／または薬物の正しくない投薬量を患者に提供する潜在性を含め、人的エラーを招く。これは、特に、多くの場合、種々の薬物および／またはＩＶ流体を迅速に投与する必要がある、種々の外科手術および／または緊急医療手技の間で真実である。
【０００４】
最も一般に使用されるＩＶ注入システムは、流体で充填されたバッグと、点滴チャンバと、流動の制御のためのローラクランプ（すなわち、可変抵抗コントローラ）と、ＩＶカテーテルに接続される管類とから成る。本システムにおける高架式ＩＶバッグは、圧力源として、ローラクランプは、ユーザ制御式抵抗器として、ＩＶカテーテルは、固定抵抗器としての役割を果たす。
【０００５】
最も一般には、ＩＶ流体流速は、液体の液滴が点滴チャンバを通して落下する観察される速度によって判定される。流速の誤計算は、溢血、注入静脈炎、浸潤、および死亡さえ含む、多くの問題につながり得る。非経口溶液の重力注入は、溶液容器を数フィート患者の上方に懸架し、点滴チャンバおよび可撓性送達管を含む、使い捨て静脈内投与セットを介して、溶液容器を静脈穿刺部位に接続することによって遂行される。
【０００６】
通常、１）液滴数、２）立方センチメートル／分（ｃｃ／分）、または３）ミリリットル／分（ｍｌ／分）として表される、静脈内流速は、一般に、ローラクランプの使用によって制御される。米国特許第４，１７５，５５８号（特許文献１）は、流速を制御するための送達管を圧潰するためのローラクランプを説明している。ローラクランプは、単純で安価な２部品プラスチックデバイスであり、管上の単一点において、静脈内投与セットのプラスチック管を徐々に圧縮し、それによって、管を閉塞させ、制限部を横断した圧力降下および対応する流速の低下をもたらす。そのようなローラクランプの使用の間の流速の一定性は、低温流または制限点におけるプラスチック管類のクリープに起因して問題となり、設定後、流速を低下させる。別の短所は、ローラクランプが機能するために電気またはバッテリ電力を要求することである。
【０００７】
注入システムを通した連続流動は、通常、患者の中に注入される薬物の適切な送達を確実にし、ＩＶ管類内の反復用量の蓄積を回避するために必要である。しかしながら、過剰ＩＶ流体の投与は、望ましくなく、大抵の場合、有害である。そうでなければ健康な患者においてさえ、不注意に投与される大量のＩＶ流体は、膀胱膨張および外科手術の間の尿道カテーテル留置の必要性または術後尿路閉塞をもたらし得、それらは全て、患者の入院期間を長引かせ得る。心臓または肺疾患を伴う患者では、過剰流体量の投与は、術後肺および心血管機能不全の頻繁な原因である。これは、鬱血性心不全、肺浮腫（すなわち、肺の膨隆）、および外科手術および麻酔後、機械的換気（すなわち、呼吸機械）を切断する際の難点をもたらし得る。
【０００８】
歴史的には、注入システムは、制御が困難であり得、流速は、煩雑かつ厳密ではない。これらのシステムは、高流速を送達可能であるため、ローラクランプを使用して、注入速度を頻繁に査定および調節できないと、過剰ＩＶ流体の投与を容易にもたらし得る。大流体量を投与するリスクはさらに、これらの注入システムに固有の欠点に起因しても存在する。例えば、点滴形成速度は、温度、流体組成物、オリフィス直径、およびオリフィス形状の影響のため、流速の不正確な測定であることが見出されている。さらに、ローラクランプ下層の管類内の低温流（すなわち、「クリープ」）は、４５分にわたって、過剰な１５％の流動変動に寄与し得る。静脈が圧潰すると、臨界高流速が生じ、脈管の膨張（下流抵抗によって産生される）と、逆に、ＩＶ流動の増加とを生じさせる。
【０００９】
静脈は、開放圧力および流動に対する小抵抗を特徴とする。組織は、静脈のものより高い抵抗を伴う、通常の抵抗器として挙動する。組織の開放圧力は、通常、少なくとも最初は、静脈のものを上回らない。組織では、溢血がないとき、閉塞圧力が存在しない。しかしながら、流体が注入されるにつれて、開放組織圧力が上昇する。これらの流速の変化に応答して、臨床医は、流動が連続し、静脈を開放したまま保ち、投与される薬剤および麻酔剤の送達を保証するが、流体過負荷または不適切に大量のＩＶ流体の注入をもたらすほど過剰ではないように、ＩＶ流動を適切に調節するために、ローラクランプを頻繁にチェックおよび調節する必要がある。
【００１０】
静脈内液体を投与するためのシステムは、米国特許第３，２９８，３６７号（特許文献２）および第５，３１８，５１５号（特許文献３）に説明される。これらの特許は、概して、各流路が種々の流動特性を有する、複数の別個の流路を説明する。動作およびＩＶ流体の送達の間、これらの特許は両方とも、有限数の管および関連付けられた流動特性から時間がかかる選択を要求するであろう。米国特許第３，８７７，４２８号（特許文献４）および第５，０１９，０５５号（特許文献５）を含む、いくつかの流速調整器は、従来のローラクランプおよび注入手技の使用と関連付けられた前述の不利点を克服する試みとして、近年導入されている。
【００１１】
これらまたは類似問題に対処する試みに関連する情報は、例えば、米国特許第３，２９８，３６７号（特許文献２）、第３，８７７，４２８号（特許文献４）、第４，１７５，５５８号（特許文献１）、５，０１９，０５５号（特許文献５）、第５，１０６，３７４号（特許文献６）、第５，３１８，５１５号（特許文献３）、第５，３４８，５３９号（特許文献７）、第６，４２８，５０５号（特許文献８）、および第８，２５７，３３７（特許文献９）号、ならびに米国特許出願公開第ＵＳ２０１０／００７６４１３号（特許文献１０）および第ＵＳ２０１２／０２６７２７５号（特許文献１１）、および外国特許出願第ＣＡ１１２５１３４号、第ＥＰ０２１７９４０号、第ＥＰ０２６５２６１号、および第ＥＰ０４６２２１３号に見出され得る。本発明のいくつかの実施形態を含む、治療剤の制御送達のための種々のタイプの注入システムは、これらの潜在的問題の一部または全部の影響を緩和または低減させる、あるいはさらにそれを利用することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】米国特許第４，１７５，５５８号明細書
【特許文献２】米国特許第３，２９８，３６７号明細書
【特許文献３】米国特許第５，３１８，５１５号明細書
【特許文献４】米国特許第３，８７７，４２８号明細書
【特許文献５】米国特許第５，０１９，０５５号明細書
【特許文献６】米国特許第５，１０６，３７４号明細書
【特許文献７】米国特許第５，３４８，５３９号明細書
【特許文献８】米国特許第６，４２８，５０５号明細書
【特許文献９】米国特許第８，２５７，３３７号明細書
【特許文献１０】米国特許出願公開第２０１０／００７６４１３号明細書
【特許文献１１】米国特許出願公開第２０１２／０２６７２７５号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
少なくとも前述の理由から、治療剤の制御送達のための注入システムの正当な必要性がある。従来の液滴監視技法（前述の）を改善し、したがって、医療施術者によって精通され、容易に受け入れられるであろう、注入システムを提供するシステムを提供することが、有益かつ望ましいであろう。また、製造が安価な静脈内流体の投与のための単純方法を提供することも有利となるであろう。さらに、特に、ユーザが、薬物を混合する、投薬量計算をする、または流速を調節する必要なく、処方された療法に従って、一定および／または所定の流速で迅速に開始することを可能にする、注入システムを提供するのに有用となるであろう。また、注入される薬物の送達に動力を与えるために、電気またはバッテリに依拠しない注入システムを提供することは、特に、戦場医療、遠隔医療、第三世界のヘルスケア、および天災状況に有利となるであろう。薬物および／または流体の投与のための注入システムを含有する、自給式の事前にパッケージ化され、滅菌されたキットを提供することもまた、便宜的利点をもたらすであろう。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は、例えば、以下を提供する：
（項目１）
治療剤を患者に送達するためのシステムであって、
前記治療剤を備える溶液を含むように構成される、リザーバと、
前記リザーバを含む非展性筐体と、
第１の端部および第２の端部を有する流路であって、前記第１の端部は、前記リザーバに結合される、流路と、
少なくとも部分的に非拡張状態において、前記剛性筐体内に配置される拡張可能駆動バルーンであって、前記駆動バルーンは、第１の区分および第２の区分を含み、各区分は、解放可能シールによって分離され、
前記第１の区分は、液体を含み、前記第２の区分は、前記液体と化学的に反応し、ガスを産生し、前記駆動バルーンを拡張させるように構成される、少なくとも１つの反応物を含み、
前記シールが解放されると、前記第１の区分からの液体は、前記第２の区分内の前記反応物と混合し、前記ガスを産生し、前記駆動バルーンを拡張し、圧力を前記リザーバに付与し、前記治療剤溶液を前記流路の中に押動させる、
駆動バルーンと、
近位部分および遠位部分を有する送達体であって、前記近位部分は、前記流路の第２の端部に結合され、前記遠位部分は、前記治療剤を前記患者に送達するように構成される、送達体と、
を備え、前記流路の流体抵抗および前記リザーバに付与される圧力は、使用の間、所定の範囲内の流速において、前記治療剤を前記患者に送達するように構成される、システム。
（項目２）
前記反応物は、約１：２の比率で酸および塩基をそれぞれ含む、項目１に記載のシステム。
（項目３）
前記酸は、クエン酸または酢酸であって、前記塩基は、炭酸水素ナトリウムまたは水酸化ナトリウムである、項目２に記載のシステム。
（項目４）
前記液体は、水である、項目１に記載のシステム。
（項目５）
前記ガスは、二酸化炭素である、項目１に記載のシステム。
（項目６）
前記流速は、約１０ｃｃ／分〜５００ｃｃ／分である、項目１に記載のシステム。
（項目７）
前記流速は、約０．５ｃｃ／分〜２０ｃｃ／分である、項目１に記載のシステム。
（項目８）
前記治療剤溶液は、使用可能量を有し、前記治療剤溶液は、前記治療剤の使用可能量の送達を通して、実質的に、前記所定の範囲内のままである流速において、前記患者に送達される、項目１に記載のシステム。
（項目９）
前記送達体は、前記患者への前記治療剤の静脈内または皮下投与のための中空針である、項目１に記載のシステム。
（項目１０）
前記中空針の流体抵抗は、前記治療剤溶液の流速を制御するように構成される、項目９に記載のシステム。
（項目１１）
前記送達体は、前記患者への前記治療剤の経皮的投与のためのパッチである、項目１に記載のシステム。
（項目１２）
前記流路は、カテーテルである、項目１に記載のシステム。
（項目１３）
前記筐体は、剛性であって、前記筐体は、前記リザーバおよび駆動バルーンを視認するための透明窓を含む、項目１に記載のシステム。
（項目１４）
前記リザーバと前記駆動バルーンとの間の透明窓内に視認可能に位置付けられる、マーカーをさらに備え、前記マーカーは、前記リザーバ内に残っている治療剤溶液の相対的量を示すように構成される、項目１３に記載のシステム。
（項目１５）
前記筐体は、前記患者と等しい高さまたはその上方に配置される、項目１に記載のシステム。
（項目１６）
前記解放可能シールは、ピンチ弁、カラー弁、弱溶接シール、圧力シール、プルタブ、または接着剤シールである、項目１に記載のシステム。
（項目１７）
前記治療剤溶液をさらに備える、項目１に記載のシステム。
（項目１８）
前記治療剤溶液は、化学療法薬物、麻酔剤、鎮痛剤、インスリン、成長ホルモン、生物学的物質、または造影剤を備える、項目１７に記載のシステム。
（項目１９）
患者への薬物の静脈内送達のためのシステムであって、前記薬物は、所定の範囲内の流速において送達され、前記システムが：
前記薬物を含む溶液を含有するように構成される、リザーバと、
前記リザーバを含む剛性筐体と、
第１の端部および第２の端部を有する、カテーテルであって、前記第１の端部は、前記リザーバに接続される、カテーテルと、
少なくとも部分的に非拡張状態において、前記剛性筐体内に配置される拡張可能駆動バルーンであって、前記駆動バルーンは、第１の区分および第２の区分を含み、各区分は、解放可能弁によって分離され、前記第１の区分は、液体を含み、前記第２の区分は、前記液体と化学的に反応し、ガスを産生し、前記駆動バルーンを拡張させるように構成される、少なくとも１つの反応物を含み、前記弁が解放されると、前記第１の区分からの液体は、前記第２の区分内の反応物と混合し、前記ガスを産生し、前記駆動バルーンを拡張させ、圧力を前記駆動バルーンから前記リザーバに付与し、前記薬物溶液を前記カテーテルの中に押動させる、駆動バルーンと、
近位端および遠位先端を有する中空針であって、前記近位端は、前記カテーテルの第２の端部に結合され、前記遠位先端は、前記薬物溶液を前記患者の血管に送達するように構成される、中空針と、
を備え、前記リザーバに付与される圧力および前記カテーテルまたは前記中空針のうちの少なくとも１つの流体抵抗は、前記所定の範囲内の流速において、前記薬物溶液を前記患者に送達するように構成される、システム。
（項目２０）
前記システムは、自給式である、項目１９に記載のシステム。
（項目２１）
前記中空針の流体抵抗は、前記治療剤溶液の流速を制御するように構成される、項目１９に記載のシステム。
（項目２２）
前記流速は、約１０ｃｃ／分〜５００ｃｃ／分である、項目１９に記載のシステム。
（項目２３）
前記流速は、約０．５ｃｃ／分〜２０ｃｃ／分である、項目１９に記載のシステム。
（項目２４）
患者への薬物の静脈内送達のためのキットであって、
項目１９に記載のシステムと、
前記リザーバ内に配置される薬物溶液と、
を備える、キット。
（項目２５）
前記治療剤溶液は、化学療法薬物、麻酔剤、鎮痛剤、インスリン、成長ホルモン、生物学的物質または造影剤を含む、項目２４に記載のキット。
（項目２６）
前記筐体、カテーテル、および針を保持する、滅菌パッケージをさらに備える、項目２４に記載のキット。
（項目２７）
前記カテーテルおよび針を通る流速を算出するための算出手段をさらに備える、項目２４に記載のキット。
（項目２８）
所定の範囲内の流速において、治療剤を患者に送達するための方法であって、
前記患者への治療剤溶液の送達するためのシステムを提供するステップであって、前記システムは、前記患者への前記治療剤溶液の流動のための流路を有し、前記流路は、選択された流体抵抗を有し、前記システムは、前記治療剤溶液を前記流路を通して駆動するための圧力を発生させるように構成され、前記発生された圧力および前記流体抵抗は、前記所定の範囲内の流速において、前記患者への治療剤溶液を送達するように構成される、ステップと、
前記システムを使用して、前記所定の範囲内の流速において、前記患者への治療剤溶液を送達するステップと、
を含む、方法。
（項目２９）
前記システムは、前記流路に結合される、治療剤溶液のリザーバを含む、項目２８に記載の方法。
（項目３０）
前記流路は、管またはカテーテルを備える、項目２８に記載の方法。
（項目３１）
前記流路は、前記流路の遠位端に中空針を含む、項目２８に記載の方法。
（項目３２）
前記中空針の流体抵抗は、前記治療剤溶液の流速を制御する、項目３１に記載の方法。
（項目３３）
前記圧力は、前記システム内の化学反応によって発生され、前記方法はさらに、
前記システム内の化学反応物を反応させ、ガスを発生させ、前記治療剤溶液を前記流路の中に駆動させるための圧力を提供するステップを含む、項目２８に記載の方法。
（項目３４）
前記化学反応は、酸塩基反応である、項目３３に記載の方法。
（項目３５）
前記化学反応および前記発生されたガスのうちの少なくとも１つが、拡張されるとき、圧力を治療剤溶液に印加する拡張可能バルーン内に含まれる、項目３３に記載の方法。
（項目３６）
前記拡張可能バルーンは、解放可能シールによって分離される、第１および第２の区分を含み、各区分は化学反応物を含み、前記方法はさらに、
前記シールを解放し、前記化学反応物を混合させるステップと、
前記化学反応物を反応させ、前記ガスを発生させるステップと、
を含む、項目３５に記載の方法。
（項目３７）
前記シールは、前記シールに結合されるプルタブまたはピンを用いて解放される、項目３６に記載の方法。
（項目３８）
前記流速は、約１０ｃｃ／分〜５００ｃｃ／分である、項目２８に記載の方法。
（項目３９）
前記流速は、約０．５ｃｃ／分〜２０ｃｃ／分である、項目２８に記載の方法。
（項目４０）
前記治療剤溶液は、前記患者に静脈内から送達される、項目２８に記載の方法。
（項目４１）
前記流路の遠位部分は、前記患者の中に挿入される中空針を含む、項目４０に記載の方法。
（項目４２）
前記流速は、前記患者への治療剤溶液の送達の期間にわたって、実質的に一定のままである、項目２８に記載の方法。
（項目４３）
前記送達期間は、前記システム内に含有される治療剤溶液の実質的全量が前記患者に送達される期間を含む、項目４２に記載の方法。
（項目４４）
前記流速は、前記患者への治療剤溶液の送達の期間にわたって変動する、項目２８に記載の方法。
（項目４５）
前記流速は、制御弁を用いて変動される、項目４４に記載の方法。
（項目４６）
前記送達期間は、より高い流速を有する第１の部分と、より低い流速を有する第２の部分とを含む、項目４４に記載の方法。
（項目４７）
治療剤のボーラス用量が、前記送達期間の第１の部分の間に送達され、維持用量が、前記第２の部分の間に送達される、項目４６に記載の方法。
（項目４８）
前記送達期間の第１の部分は、最大約２分の持続時間である、項目４６に記載の方法。
（項目４９）
前記システムは、項目０に記載のシステムを備える、項目２８に記載の方法。
（項目５０）
前記システムは、項目１９に記載のシステムを備える、項目２８に記載の方法。
（発明の簡単な要旨）
本発明の種々の実施形態は、例えば、薬物等の治療剤の静脈内（ＩＶ）送達を提供するシステムを含む注入システムを提供する。そのようなシステムのある実施形態は、化学反応または他の圧力発生手段を利用し、経路を通して、患者の中に治療剤の流動を予測通りに駆動させる。より具体的には、本発明のいくつかの実施形態は、ガス状物質を産生し、駆動バルーンを拡張し、順に、別個に含有される薬物リザーバに圧力を付与し、順に、薬物含有溶液（以下、「薬物溶液」）をリザーバから流路の中に押動させる、酸塩基反応または任意の他の反応を利用し、薬物は、最終的には、制御された所定の様式において、患者に送達される。
【００１５】
一実施形態によると、本発明は、筐体と、治療剤溶液を含有する治療剤溶液リザーバと、治療剤溶液を送達するための駆動圧力を提供するための駆動バルーンと、治療剤溶液の流動を制御するための流路と、治療剤溶液を身体内の送達部位に送達するための送達体とを備える患者を治療するための注入システムを提供する。治療剤溶液は、液体水等の液体中に溶解または別様に含有される１つまたはそれを上回る治療剤を含む。筐体は、少なくともリザーバおよび駆動バルーンを含有し、典型的には、剛性であるであろう（すなわち、駆動バルーンによって付与される圧力から著しく拡張しない）。筐体は、薬物リザーバ、駆動バルーン、リザーバまたは駆動バルーンの一方または両方に取着され、ユーザに、リザーバ内に残っている治療剤溶液の量を把握させるためのマーカーまたはゲージ（例えば、針ゲージ）のうちの１つまたはそれを上回るものを視認するための透明材料から作製される視認窓を含んでもよい。流路は、第１の端部および第２の端部を有する、管腔を含む。第１の端部は、リザーバに、第２の端部は、送達体に接続される。流路は、カテーテルまたは当技術分野において公知の他の中空流体送達部材を備えてもよい。拡張可能駆動バルーンは、少なくとも部分的に非拡張状態において、剛性筐体内に配置される。駆動バルーンは、第１の区分および第２の区分を含み、各区分は、解放可能シールによって分離される。第１の区分は、液体を含み、第２の区分は、液体と化学的に反応し、ガスを産生し、駆動バルーンを拡張させるように構成される、少なくとも１つの反応物を含む。シールが解放されると（例えば、引っ張り出されることによって）、第１の区分からの液体は、第２の区分内の反応物と混合し、ガスを産生し、駆動バルーンを拡張させ、リザーバに力を付与し、治療剤溶液を流路の中に押動させる。送達体は、近位部分および遠位部分を有する。近位部分は、流路の第２の端部に結合され、遠位部分は、組織穿通遠位端を含み、治療剤溶液を患者に送達するように構成される。多くの実施形態では、送達体は、バタフライ針または当技術分野において公知の他の中空針に対応し得る。そのような実施形態では、バタフライまたは他の針は、典型的には、滅菌可撤性シースまたはカバーを有し、針の無菌状態を維持し、かつ偶発的針刺しを保護するであろう。
【００１６】
反応物は、選択された体積および圧力のガスを産生するための量および比率において、酸および塩基を含んでもよい。１つまたはそれを上回る実施形態によると、酸は、クエン酸または酢酸であることができ、塩基は、二酸化炭素ガスを産生するように構成される、炭酸水素ナトリウムまたは水酸化ナトリウムであることができる。これらおよび関連実施形態の場合、酸の比率は、それぞれ、約１：２であることができる。他の実施形態は、他の比率における他の酸および塩基を検討する。液体は、水およびその種々の溶液であってもよい。多くの実施形態では、ガスは、二酸化炭素に対応するが、他の不活性ガスもまた、検討される。
【００１７】
種々の実施形態では、治療剤溶液は、所定の選択された範囲内の流速において、患者に送達されることができる。１つまたはそれを上回る実施形態によると、流速は、約１０ｃｃ／分〜約５００ｃｃ／分の範囲内であってもよい。好ましい実施形態では、流速は、約０．５ｃｃ／分〜約２０ｃｃ／分の範囲内であってもよい。治療剤は、使用可能量を有し、治療剤は、治療剤の使用可能量の送達全体を通して、実質的に所望の範囲内のままである流速において、患者に送達されてもよい。送達は、患者への治療剤の静脈内または皮下投与のための中空針であってもよい。送達体は、患者への治療剤の経真皮的投与のためのパッチであってもよく、流路は、管であってもよい。前述のように、いくつかの実施形態では、筐体は、例えば、それぞれの体積を査定するために、リザーバおよび駆動バルーンを視認するための透明窓を含んでもよい。マーカーまたはゲージは、リザーバと駆動バルーンとの間の透明窓内に視認可能に位置付けられてもよい。マーカーは、リザーバ内に残っている治療剤の相対的量を示すように構成される、針または形状に対応してもよい。筐体は、患者と等しい高さまたはその上方に配置されてもよい一方、解放可能シールは、ピンチ弁、カラー弁、弱溶接シール、圧力シール、プルタブ、または接着剤シールであってもよい。治療剤は、例えば、化学療法薬物、麻酔剤、鎮痛剤、インスリン、成長ホルモン、生物学的物質、生理食塩水または類似溶液、流体置換溶液、栄養溶液、または造影剤であってもよい。
【００１８】
第２の実施形態は、リザーバから患者に所定の流速における薬物または他の治療剤の静脈内送達のための送達システムを提供する。本システムは、リザーバと、リザーバ内に含有される薬物または他の治療剤溶液と、治療剤溶液を送達するための駆動圧力を提供するための拡張可能駆動バルーンと、治療剤溶液の流動のためのカテーテルと、患者の中への挿入のための中空針と、システムの１つまたはそれを上回る構成要素を含有するための剛性筐体とを備える。剛性筐体は、非展性材料から加工され、典型的には、少なくともリザーバおよび駆動バルーンを含有するであろう。リザーバまたは駆動バルーンの一方または両方に取着され、ユーザに、リザーバ内に残っている溶液の量を把握させるためのゲージ（例えば、針ゲージ）を視認するための光学的に透明な材料から作製される、視認窓を含んでもよい。前述のように、リザーバは、薬物または他の治療剤の溶液（溶液は、時として、薬物または治療剤溶液と称される）を含有する。ある場合には、溶液は、薬物または治療剤を含有する必要はないが、例えば、溶液が患者の流体および／または体積を補充するために使用されることを可能にするための生理食塩水等の化合物を含有する。カテーテルは、第１の端部および第２の端部を有し、第１の端部は、リザーバに接続される。拡張可能駆動バルーンは、少なくとも部分的に非拡張状態において、剛性筐体内に配置される。駆動バルーンは、第１の区分および第２の区分を含み、各区分は、解放可能弁によって分離されてもよい。第１の区分は、液体を含み、第２の区分は、液体と化学的に反応し、ガスを産生し、駆動バルーンを拡張させるように構成される、少なくとも１つの反応物を含む。弁が解放されると、第１の区分からの液体は、第２の区分内の反応物と混合し、ガスを産生し、駆動バルーンを拡張させ、圧力を駆動バルーンからリザーバに付与し、薬物をカテーテルの中に押動させることができる。中空針は、近位端および遠位先端を有する。近位端は、カテーテルの第２の端部に結合され、遠位先端は、患者の皮膚を通して挿入され、薬物溶液を静脈または動脈等の患者の血管あるいは筋内組織部位等の組織部位に送達するように構成される。本システムは、自給式であってもよい。
【００１９】
第３の実施形態は、患者への薬物の静脈内送達のためのキットを提供する。キットは、例えば、薬物または他の治療剤溶液で充填されたリザーバおよび拡張可能駆動バルーンを含有する、剛性筐体を含む、前述のＩＶ薬物送達システムの１つまたはそれを上回る実施形態を備えてもよい。バルーンは、液体を含有する第１の区分と、少なくとも１つの反応物を含有する第２の区分とを含む。区分は、解放可能シールによって分離される。カテーテルは、シールが再密閉され、中空針がカテーテルに接続されると、薬物を受容し、薬物を患者の血管に送達する。滅菌パッケージは、筐体、カテーテル、および針を保持する。キットの種々の実施形態は、特に、薬物溶液、反応物、および反応物液体等のシステムの重要な構成要素の貯蔵期間を延長させながら、ＩＶ送達システムの複数の構成要素を滅菌環境内にパッケージングおよび貯蔵するために有用である。
【００２０】
本発明を使用する方法の例示的実施形態では、医療ケア提供者は、所望の薬物または他の治療剤を有する、本明細書に説明される注入システムを選択するであろう。キット実施形態の場合、彼らは、パッケージングを開封し、筐体と、送達カテーテルと、バタフライ針とを含む、システムの構成要素を取り出すであろう。医療ケア提供者は、次いで、筐体を吊り下げポール上に設置する、患者のベッドサイドに設置する、または筐体を患者に取着することができる（システムのいくつかの実施形態は、筐体を患者の腕、脚、またはその身体の他の部分に対して保持するためのストラップを含んでもよい）。医療ケア提供者は、次いで、解放可能シールを引き出し（例えば、シールに取着されたタブまたはピンを引っ張ることによって）、薬物溶液の流動を開始し、全空気がカテーテルから除去されたことを観察後、針を患者の腕または他の面積（例えば、脚等）の中に挿入することができる。気泡トラップまたは他の気泡除去手段を含む、いくつかの実施形態では、医療ケア提供者は、針を最初に挿入し、解放可能シールを引き出し、薬物の流動を開始することができる。薬物の送達は、駆動バルーンまたはリザーバの内の一方に取着され、視認窓を通して可視である、マーカーまたはゲージを使用して、監視されることができる。いくつかの実施形態はまた、医療ケア提供者に、リザーバ内に残っている治療剤溶液の流速および体積を把握させるための電子体積および流動センサを含んでもよい。特定の実施形態では、センサは、ノートパッド、携帯電話、または他の関連デバイス等の監視デバイスにワイヤレスで結合され、医療ケア提供者が、リザーバ内に残っている治療剤溶液の治療剤溶液および体積の流速を遠隔で監視することを可能にすることができる。
【００２１】
本発明の性質および利点のより完全な理解のために、付随の図面と関連して検討される以下の発明を実施するための形態を参照されたい。図面は、本発明の実施形態を例証として表す。故に、これらの実施形態の図面および説明は、性質上例証であって、制限ではない。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】図１は、本発明の一実施形態による、システムの斜視図である。
【図２】図２は、本発明の一実施形態による、解放されるシールと、ガスで充填されるにつれて拡張する、駆動バルーンを示すシステムの側面図である。
【図３】図３は、本発明の別の実施形態による、システムの斜視図である。
【図４】図４は、本発明のさらに別の実施形態による、システムの側面図である。
【図５Ａ】図５Ａは、本発明のある実施形態による、透明窓と、リザーバ内に残っている治療剤の相対的量を示すマーカーとを示す、側面図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、電子デバイスにワイヤレスで結合されるセンサを示す、側面図である。
【図６】図６は、本発明のある実施形態による、キットである。
【図７Ａ】図７Ａは、本発明の一実施形態による、システムの斜視図である。
【図７Ｂ】図７Ｂは、本発明の一実施形態による、システムの斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
（発明の詳細な説明）
本発明の種々の実施形態は、化学反応を使用して、流路を通して、患者の中に治療剤の流動を予測通りに駆動する、治療剤を送達する、注入システムを提供する。ある実施形態は、酸塩基反応またはガス状物質を産生する任意の他の反応を利用する。ガスは、酸塩基反応物が液体と組み合わせられると、拡張可能駆動バルーン内に産生され、その中に含有される。ガスが産生されるにつれて、駆動バルーンは、拡張し、圧力を別個に含有される薬物リザーバに付与し、順に、薬物をリザーバから流路の中に押動し、薬物は、最終的には、所定の範囲内の流速において、患者に送達される。
【００２４】
図１は、本発明の一実施形態による、システムの斜視図である。非限定的例示的システム請求項は、以下にさらに説明される。図１の特定のシステム１００は、筐体１０２を含み、リザーバ１０１および拡張可能駆動バルーン１０６が、筐体の内側に含有される。筐体１０２は、限定ではないが、プラスチックまたは金属を含む、非展性材料または剛性材料から作製されてもよい。筐体１０２は、筐体を選択された高さに吊架または別様に懸架するために、フック１１４、リング２１４（図２）、または同等物等のアタッチメントデバイスを含有してもよい。アタッチメントデバイス１１４は、標準的ＩＶポール、病院ベッド（例えば、取着用付属品）、または緊急車両の内部のうちの１つまたはそれを上回るものから吊架するように構成されてもよい。本実施形態は、特に、化学療法棟または病院等の臨床環境において有利であり得る。リザーバは、例えば、化学療法薬物、麻酔剤、鎮痛剤、インスリン、成長ホルモン、生物学的物質（例えば、血液または血漿）または造影剤等の治療剤を含有する。治療剤は、１）０．９％生理食塩水（すなわち、通常の生理食塩水）、ブドウ糖、またはハルトマンの溶液（すなわち、乳酸リンゲル液）等の結晶状物質（溶液中への溶解に先立って）、または２）血液生成物、ヘタスターチ、ゼラチン誘導体デキストラン、および同等物等のコロイド状物質のいずれかであってもよい。当然ながら、有益な治療および／または療法を患者に提供する、任意の他の薬剤もまた、システムにおいて使用するために検討される。治療剤は、リザーバ内に事前にパッケージ化され、したがって、薬剤をともに混合する必要性を回避してもよい。
【００２５】
第１の区分は、液体１１６（例えば、水）を含有し、第２の区分は、１つまたはそれを上回る反応物１１５を含有する。反応物もまた、化学反応において組み合わせられると、既知の体積のガスを産生するために、所定の量において事前にパッケージ化されてもよい。当業者（例えば、基本物理法則および化学的性質を精通している）はまた、ガス状物質によって産生される圧力ならびに駆動バルーンの拡張をさらに計算することも可能性として考えられることを理解するであろう。
【００２６】
駆動バルーン１０６は、それぞれ、解放可能シール１０９によって、第１および第２の区分１０７、１０８に分割される。シール１０９は、第１の区分１０７内の液体１１６が、活性化に先立って（すなわち、シールを解放するのに先立って）、第２の区分１０８内に含有される反応物１１５に接触しないように、駆動バルーンの第１および第２の区分を分割する。１つまたはそれを上回る実施形態によると、シール１０９は、ピンチ弁、カラー弁、弱溶接シール、圧力シール、プルタブ、または接着剤シールであってもよい。しかしながら、それぞれ、駆動バルーン１０６の第１および第２の区分１０７、１０８を解放可能に分離する、任意の機構が、システムにおいて使用するために検討される。
【００２７】
システム１００のリザーバ１０１は、弁１１７（例えば、ピンチ弁）によって、流路１０３の第１の端部１０４に接続される。流路１０３の長さは、長さが変動することができるが、過度の緊張（例えば、伸展を防止するために）または弛緩（例えば、絡まりを防止するために）を伴わずに、システムを患者に接続するために十分な長さが望ましい。好ましくは、流路は、例えば、カニューレまたはカテーテル等の管である。流路１０３はまた、接着剤材料１１３（すなわち、テープ）を有し、流路を患者にしっかりと保持してもよい。流路の第２の端部１０５は、送達体１１０の近位部分１１１に接続する。送達体１１０は、治療剤を送達するために患者の静脈の中に挿入され得る遠位部分１１２を伴う、皮下（すなわち、中空）針であってもよい。
【００２８】
図２は、本発明の一実施形態による、解放されるシール２０９と、ガス２１７で充填するにつれて拡張する、駆動バルーン２０６とを示す、システム２００の実施形態の図である。ピンチ弁もまた、開放される。ガス２１７は、酸および塩基性反応物が化学的に組み合わさると産生される、二酸化炭素（ＣＯ２）であってもよい。酸と塩基の比率は、それぞれ、約１：２であってもよい。例えば、酸は、クエン酸、塩酸、または酢酸を含んでもよい一方、塩基は、炭酸水素ナトリウムまたは水酸化ナトリウムを含んでもよい。炭化物と酸の反応は、概して、以下の例示的化学式に示されるように、二酸化炭素ガスを産生する一般的方法である。
【００２９】
Ｎａ２ＣＯ３＋２ＨＣｌ→２ＮａＣｌ＋↑ＣＯ２＋Ｈ２Ｏ
【００３０】
反応物のこれらの具体的実施例は、比較的に安価であって、一般的、かつ産生が容易である。圧力２１８を非柔軟性筐体２０２およびリザーバ２０１に対して付与し、治療剤を流路の中へと方向２１９に駆動（すなわち、押動または圧搾）するために十分な体積まで駆動バルーンを拡張する、ガス状物質を形成するように反応する、多くの他の反応物が、使用されてもよい。
【００３１】
１つまたはそれを上回る実施形態によると、流体力学および他のエンジニアリング技術分野において公知の種々の無次元数が、流路を通して選択された流動特性を達成するために使用されてもよい。例えば、レイノルズ数（Ｒｅ）は、慣性力と粘性力の比率の測定値を提供し、その結果、所与の流動条件に対するこれらの２つのタイプの力の相対的重要性を定量化する。管である流路の場合、レイノルズ数は、概して、以下のように定義される。
【００３２】
Ｒｅ＝ｐｖＤＨ／μ＝ｖＤＨ／ｖ＝ＱＤＨ／ｖＡ
式中、
ＤＨは、本明細書では、管の水力直径、すなわち、その特性進行長Ｌ（ｍ）として定義され、
Ｑは、体積流速（ｍ３／秒）として定義され、
Ａは、管断面積（ｍ2）として定義され、
ｖは、治療剤の平均速度（ＳＩ単位：ｍ／秒）として定義され、
μは、治療剤の動的粘度（Ｐａ・ｓまたはＮ・秒／ｍ2またはｋｇ／（ｍ・秒）として定義され、
ｖは、動粘度（ｖ＝μ／ｐ）（ｍ2／秒）として定義され、
ｐは、治療剤の密度（ｋｇ／ｍ3）として定義される。
【００３３】
正方形、長方形、または環状経路、あるいは高さおよび幅が匹敵する同等物等の流路の場合、内部流動状況の特性寸法は、以下のように定義される水力直径ＤＨと見なされる。
【００３４】
ＤＨ＝４Ａ／Ｐ
式中、Ａは、本明細書では、断面積として定義され、Ｐは、潤辺として定義される。
【００３５】
標準的１８Ｇカニューレを含む、円形管タイプ流路の場合、例えば、水力直径は、数学的に示され得るように、内側管直径と正に等しい。
【００３６】
以下に説明される流速に加え、本発明の種々の実施形態は、流路を通る流動を特性評価するための手段として、レイノルズ数を利用することも検討する。種々の実施形態では、流路を通した流動のレイノルズ数は、約１０−４０００の範囲内であることができる。好ましい実施形態では、流動は、層流であって、したがって、レイノルズ数は、２０００を下回るであろう。具体的実施形態では、レイノルズ数は、約１−１００、１００−５００、２５０−５００、５００−１０００、１０００−１５００、１０００−２０００、および１−１０００の範囲であることができる。これらの数字は、例えば、流路内の構成要素（例えば、カテーテル６０３および中空針６１０）の直径、薬物溶液の速度および粘度を含む、レイノルズ数を備える前述のパラメータのうちの１つまたはそれを上回るものの選択によって達成されることができる。レイノルズ数を前述の範囲のうちの１つ内に維持することは、以下のうちの１つまたはそれを上回るものを達成するために利用されることができる。ｉ）注入の間のより一定および／または精密な流速の維持、ｉｉ）流路を通した流体抵抗の低減、ｉｉｉ）所望の流速を達成するための圧力要件の低減（また、システムが吊架用途のために吊架される高さも低減させる）ｉｖ）気泡形成（例えば、キャビテーションに起因する）最小限化、およびｖ）注入される血小板または他のコロイド状物質への損傷を生じさせ得る、剪断力の低減。特定の実施形態では、レイノルズ数は、流路を通して所望の流速を達成するために（これは、２０００を下回るレイノルズ数に対して生じる、抗力および流体抵抗低減に起因する）、圧力要件（したがって、反応物の量）を低減させるように、望ましくは、２０００を下回って（例えば、層流から乱流への遷移）、さらにより望ましくは、１０００を下回って維持される。これは、順に、より長い注入期間を可能にする。駆動バルーンによって発生される所与の圧力のための流速は、以下に示されるもの（また、ポアズイユの法則としても知られる）を含む、標準的流体力学関係を使用して計算されてもよい。
【００３７】
Ｑ（流動）＝ΔＰ／Ｒｆ
式中、
ΔＰは、流路の開始と終了との間の圧力差（駆動バルーン内の圧力に対応する開始圧力）として定義される。
Ｒｆは、流路の流体抵抗として定義され、カテーテルの端部に接続されるカテーテルおよび針のものを含む、流路内の要素の流体抵抗Ｒの和に等しい。
流路内の要素の流体抵抗Ｒは、以下の方程式によって与えられる。
【００３８】
【数１】
0006348167.tif 000002
【００３９】
式中、
ｎは、治療剤溶液の粘度として定義され、
Δｘは、流路内の構成要素の長さを表し、
ｒは、流路内の構成要素の内側半径である。
【００４０】
１つまたはそれを上回る実施形態によると、流速は、駆動バルーンの圧力ならびに流路の構成要素（例えば、カテーテルおよび針）の流体抵抗の選択によって選択されることができる。具体的実施形態では、流路の流体抵抗は、各構成要素の内径および長さの選択によって選択される。前述の方程式に示されるように、抵抗は、内側半径の逆４乗によって変動するため、針の内側ゲージの選択は、特に、針の内側半径が、多くの場合、カテーテルのものより小さいために、流体抵抗に有意な影響を及ぼし得る。故に、多くの実施形態では、針ゲージの選択肢は、流速を判定する際の制御要因となり得る。いくつかの実施形態の場合、針のゲージに応じて、針の流体抵抗は、管類のものに勝り、事実上、流速が、主に、針ゲージの選択によって制御されることを可能にするであろう。故に、これらのおよび関連実施形態では、小ゲージ針（例えば、１８または２０ゲージまたはそれより高い）の使用は、いくつかの異なるサイズのカテーテルの使用を可能にし得る。より大きい針が使用される、他の実施形態では、流路の抵抗、ひいては、流速は、カテーテルの内側半径の選択および／またはカテーテルおよび針の内側半径の選択の組み合わせによって制御されることができる。１つまたはそれを上回る実施形態では、システムは、針ゲージならびにカテーテル直径および長さの特定の組み合わせのための流速を判定するためのコンピューティング手段を含んでもよい。種々の実施形態では、コンピューティング手段は、Ａｐｐｌｅ  ｉＰｈｏｎｅＴＭ（または、他のスマートフォンデバイス）等のモバイルデバイス、ｉＰａｄＴＭ（または、他のノートパッドデバイス）、または本明細書に説明されるシステムおよび／またはキットの実施形態とともに含まれる計算機等のコンピュータデバイス内のプロセッサ上で起動され得る、１つまたはそれを上回るソフトウェアプログラムに対応してもよい。コンピューティング手段は、ユーザが、率を選択し、次いで、針およびカテーテル寸法の組み合わせの出力を受信することを可能にするように構成されてもよい。また、例えば、駆動バルーン内の圧力、薬物溶液の粘度、ならびに駆動バルーンおよびリザーバが患者の上方または下方に設置される高さを含む、流速に影響を及ぼす、本明細書に説明される他の要因を考慮してもよい。
【００４１】
カニューレ（すなわち、流路）の選択されたゲージを通して、本発明の種々の実施形態によって送達され得る、流速の多くの実施例のうちのいくつかは、以下の表に提供される。しかしながら、これらの流速は、例示であって、多数の他の流速およびゲージもまた、多くの変数および条件に応じて、使用されてもよいことを理解されたい。
【００４２】
【表１】
0006348167.tif 000003
【００４３】
１つまたはそれを上回る実施形態によると、治療剤は、所定の範囲内の流速において、患者に送達されてもよい。個々の流速値を含む、流速の範囲は、例えば、流路のゲージおよび長さまたは駆動バルーンの圧力を含む、任意の数の基準に基づいて、選択されてもよい。特定の実施形態では、範囲は、選択された時間期間にわたって送達されるべき、治療剤の選択された体積（例えば、１つまたはそれを上回る薬物または他の治療剤を備える、治療剤溶液の形態で）を送達するために選択されてもよい。例えば、１０分期間にわたって、３３．３ｃｃの溶液を送達することが所望される場合、流路は、３．３３ｃｃ／分の流速を有するように構成されることができる。
【００４４】
１つまたはそれを上回る実施形態によると、駆動バルーンの特性もまた、流速を制御するように選択されることができる。そのような特性は、例えば、駆動バルーンのサイズ、形状、膨張圧力、および柔軟性／弾性を含むことができる。拡張可能駆動バルーンの定数ｋｏは、ガスによって付与される力（シールおよびピンチ弁が解放された後）が駆動バルーンに対して付与される治療剤の流体静力学的力に等しいように選定される。筐体が患者の５ｃｍ上方の高さに位置付けられると仮定すると、圧力は、概して、以下によって推定され得る。
【００４５】
Ｐｈ＝ｐｇｈ（１０3ｋｇ／ｍ3）（１０ｍ／秒２）（０．０５ｍ）＝５００ｋｇ／ｍ−秒２
式中、ｐは、治療剤の密度を示し、少なくとも本実施例の目的のために、ほぼ同一密度の水であると仮定される。流体静力学的圧力Ｐｈおよび流体静力学的力Ｆｈは、以下によって関連される。
【００４６】
Ｐｈ＝Ｆｈ／Ａ
式中、Ａは、駆動バルーンと接触するリザーバの面積を示し、本実施例の目的のために、（３。６ｃｍ）２＝１３．０ｃｍ３に等しい。故に、以下となる。
【００４７】
Ｆｈ＝ＰｈＡ＝［５００ｋｇ／ｍ−秒２］（０．００１３ｍ2）＝６．５Ｎ
力は、以下によって表される。
【００４８】
Ｆｓ＝ｋｘ
式中、ｘは、リザーバが駆動バルーンを拡張させることによって圧縮された距離を示す。任意に、ｘが１ｃｍであると選定し、ＦｓがＦｈに等しいと設定すると、以下が求められる。
【００４９】
Ｋ＝６．５Ｎ／０．０１ｍ＝６５０Ｎ／Ｍ
【００５０】
例えば、管類（すなわち、流路）の直径、薬物（すなわち、治療剤）の粘度、化学反応の間に産生されるガスの率、および種々の他の考慮点を含む、流速に影響を及ぼす他の要因も、流速を制御するために、単独で、または組み合わせて、利用されることができる。当業者は、所定の範囲内の率において、そのような薬剤を患者に予測通りに送達するために、治療剤の代表的流動を表し、かつ計算する、種々の公式を理解するであろう。故に、前述の方程式および計算は、多くの実施例のうちのほんの一部であって、したがって、本発明は、必ずしも、任意の具体的方程式または計算に限定されない。
【００５１】
１つまたはそれを上回る実施形態によると、流速は、好ましくは、約１０ｃｃ／分〜５００ｃｃ／分であって、具体的実施形態は、２５、５０、１００、２００、３００および４００ｃｃ／分である。より好ましくは、流速は、約０．５ｃｃ／分〜２０ｃｃ／分であって、具体的実施形態は、１、３、５、１０、および１５ｃｃ／分である。さらに他の具体的流速範囲もまた、検討される。具体的流速にかかわらず、治療剤は、薬剤の送達の期間全体を通して実質的に所望の範囲内のままである流速において、患者に送達されることが好ましい。しかしながら、他の実施形態によると、流速は、送達期間にわたって変動してもよい。例えば、一実施形態によると、流速は、送達の期間の開始（例えば、最初の１分または２分）の間、より高く、次いで、治療剤の初期ボーラス用量後、維持用量を送達するように漸減するように構成されることができる。そのような可変流速実施形態は、例えば、制御弁または他の類似デバイスの使用を通して達成されることができる。
【００５２】
図３は、本発明の別の実施形態による、システム３００の斜視図である。治療剤は、リザーバから、流路３０３の第１の端部３０４の中に流動している。図２および３に示されるリザーバおよび駆動バルーンの相対的体積を簡単に比較すると、薬剤の送達の全般的進行が、視覚化されることができる。図２は、比較的に同一サイズ（例えば、それぞれ筐体の約５０％を占有する体積）である、リザーバ２０１および駆動バルーン２０６を示す。化学反応が完了に向かって進行するにつれて予期され得るように、駆動バルーンの体積は、増加する一方、リザーバの体積は、減少することが予期されるであろう。これは、概して、図３に描写され、駆動バルーン３０６は、ここでは、例えば、概して、図２と比較されるように、リザーバ３０１より約６６％大きい。本実施例は、比較例証目的のためだけに提供され、図２および３は、必ずしも、正確な縮尺で描かれていない。
【００５３】
流路の第２の端部３０５は、経真皮的吸い上げスポンジまたはパッチ材料３１０の近位部分３１１に接続する。スポンジ上の接着剤３１３は、スポンジを患者の表皮（すなわち、皮膚）または粘膜に固着し、本特定の実施形態に従って、患者への薬剤の経真皮的送達を促進するのに役立つ。スポンジの吸収特性は、概して、スポンジが実質的に湿った状態に維持され、スポンジが乾燥する、または代替として、あまり湿潤し過ぎないように防止するであろうような流速と匹敵するであろう。
【００５４】
図４は、本発明のさらに別の実施形態による、システムの側面図である。本実施形態では（また、「垂直積層配列」としても知られる）、システムは、患者４１０の上部に静置し、したがって、患者にわたって、または上方にシステムを懸架することを要求しない。好ましくは、システムは、患者が仰臥位または背殿位に横たわっているとき、患者の胸部または胃の上にあることができる。代替として、システムは、患者が腹臥位にあるとき、患者の背中に静置するように構成されることができる。例えば、患者が着座するとき、患者の膝の上にシステムを静置することを含め、患者位置に対するシステム場所の多くの他の配列も、検討される。解放可能シールは、上向きに向いている、またはアクセスが容易に利用可能な筐体上の任意の場所にあってもよい。リザーバ４０１は、患者の最も近傍に位置し、拡張可能駆動バルーン４０６は、概して、リザーバ４０１の反対に位置する。垂直積層配列は、特に、外来ケア、または現場医療隊員、救急救命士（ＥＭＴ）、消防士、および同等物、第１応答者のサービスを要求する、他の緊急の際、有利であり得る。
【００５５】
図５Ａは、リザーバ５０１ａおよび拡張可能駆動バルーン５０６ａを視認するために、筐体５０２ａ内に透明窓５０５ａを含む、システム５００ａの側面図を示す。マーカー５１０ａ（すなわち、メーターまたはゲージ）は、本発明のある実施形態による、リザーバ内に残っている治療剤の相対的または実際の量を示すために、窓内で可視であってもよい。マーカーは、リザーバ５０１ａと駆動バルーン５０６ａとの間に位置付けられ、駆動バルーンの体積が拡張し、リザーバの体積が減少するにつれて、スケール５１８ａに沿って位置を移動する。スケール５１８ａは、任意の数の漸増マーキングまたは記号を有してもよく、または、単に、例えば、リザーバが「一杯」であることを示すための文字「Ｆ」およびリザーバが「空」であることを示すための文字「Ｅ」を含んでもよい。
【００５６】
図５Ｂは、例えば、スマートフォン５１５ｂまたはコンピュータ５１６ｂ等の１つまたはそれを上回る電子デバイスにワイヤレスで結合され、医療ケア提供者が、システム５００ｂの流速および／または圧力を遠隔で監視することを可能にする、センサ５１０ｂおよび／または５１１ｂを含む、システム５００ｂの側面図を示す。臨床環境では、送達された流体／薬物の率および総量が、例えば、ナースステーションから遠隔で測定されることができる。救命環境では、率は、患者が、例えば、病院に救急車を介して搬送されている間、緊急治療室の人員によって遠隔で監視されてもよい。
【００５７】
図６は、本発明のある実施形態による、患者への薬物の静脈内送達のための自給式滅菌キット６０１である。剛性筐体６０２は、薬物で充填されたリザーバと、拡張可能駆動バルーンとを含有する。カテーテル６０３は、シール６０９が解放される（および、弁６１７が開放される）と、薬物を受容する。中空針６１０、より好ましくは、皮下針、針シース６０７、および接着剤材料６１３が、滅菌パッケージ６０６内に封入される。キットは、事前に測定された量の反応物、液体、および薬物を含有する。
【００５８】
図７Ａは、本発明の一実施形態による、システム７００ａの斜視図である。システム７００ａは、ベルト、ハーネス、またはストラップ７０６ａによって患者に固着され、筐体７０２ａを患者の身体に保持してもよい。ストラップ７０６ａは、例えば、バックル７０４ａ、紐、またはＶｅｌｃｒｏ（登録商標）を用いて、患者の腕、脚、腰、または患者の身体の任意の他の面積にしっかりと締結されることができる。本実施形態は、特に、筐体を患者の上方に懸架または吊架することが不可能であり得る、救命環境において、有利であり得る。
【００５９】
図７Ｂは、本発明の一実施形態による、システム７００ｂの斜視図である。システム７００ｂは、例えば、ベッドサイドハンガー、フック、またはＩＶポール７０４ｂ等の近傍場所において、患者の上方の高さに懸架されるように構成されてもよい。また、システムは、流路内のガスの気泡を一掃し、したがって、気泡が患者の血管系に進入しないように構成される、気泡トラップ７１４ｂ（または、本明細書に説明される実施形態のいずれか）を含んでもよい。
【００６０】
本発明の前述の実施形態は、例えば、所定の範囲内の流速における患者への薬物または流体のＩＶ送達を提供する、注入システムを提供することを含め、種々の利点を提供し得る。そのような実施形態は、治療剤を効果的かつ効率的に送達するための新しく、有用であって、かつ非自明の方法を提供する。
【００６１】
（結論）
本発明の種々の実施形態の前述の説明は、例証および説明の目的のために提示されている。本発明を開示される精密な形態に限定することを意図するものではない。多くの修正、変形例、および精緻化が、当業者に明白となるであろう。例えば、種々の実施形態は、種々の小児科用途ならびに種々の動物用途（例えば、イヌ、ネコ、ウマ、ウシ等）のために、定寸または別様に適合されることができる。
【００６２】
一実施形態からの要素、特性、または作用は、他の実施形態からの１つまたはそれを上回る要素、特性、または作用と容易に並べ替えまたは代用され、本発明の範囲内の多数の付加的実施形態を形成することができる。さらに、他の要素と組み合わせられるように図示または説明される要素は、種々の実施形態では、独立要素としても存在することができる。また、本発明は、本明細書に列挙される要素がその実施形態から排除される、実施形態も検討する。故に、本発明の範囲は、説明される実施形態の詳細に限定されず、代わりに、添付の請求項によってのみ限定される。
【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５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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