(57)【要約】  薬物注入ポンプの駆動機構について記載する。一実施形態において、主ねじに作動的に結合されたモータを有する直列駆動機構が提供され、主ねじはピストンと係合するように構成される。ピストンは、モータと主ねじを受容する空洞を有しており、そのため、ピストンが後退位置にあるとき、主ねじとモータの少なくとも一部分が、ピストンの空洞内に実質的に収容されるようになっている。一実施形態において、モータの少なくとも一部分はまた、ピストンが後退位置にあるか延長位置にあるかにかかわらず、主ねじの空洞内に実質的に収容される。ピストン、主ねじ、及びモータのこの構成により、結果として、より小型の薬物送達装置が得られる。
2015533545.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
医療用の注入装置に給電するための駆動機構であって、
中に空洞を少なくとも部分的に有する主ねじと、
前記主ねじの内部表面に配設された内部表面のねじ山と、
プランジャであって、前記プランジャの外部表面の少なくとも一部分にある外部表面のねじ山を有する、プランジャと、
前記主ねじと機械的に係合するように構成された駆動シャフトを有するモータと、
前記主ねじの前記空洞内にあるソケットと、
前記主ねじの前記空洞内にある前記ソケット内に配設された電源と、
前記プランジャの外部表面上にある少なくとも２つの溝、及び前記主ねじの表面から延びる少なくとも２つの対応するフランジと、を備え、
前記プランジャが薬物送達装置の薬物リザーバと係合し、前記モータ及び主ねじが前記プランジャの前記移動軸と同軸に整列され、前記少なくとも２つのフランジと少なくとも２つの溝が協働して前記ソケットの連結を可能にするように構成される、駆動機構。
【請求項２】
少なくとも２つのフランジが、前記ソケット上に配設され、かつ前記主ねじの前記内部表面上に配設された前記内部表面のねじ山と係合するように構成されている２つ又は３つ以上のカンチレバー型タブを備える、請求項１に記載の駆動機構。
【請求項３】
前記カンチレバー型タブの位置を決定するように構成された１つ又は２つ以上のリニアエンコーダを備える、請求項２に記載の駆動機構。
【請求項４】
前記リニアエンコーダが、光学式である、請求項３に記載の駆動機構。
【請求項５】
前記リニアエンコーダが、機械式である、請求項３に記載の駆動機構。
【請求項６】
前記リニアエンコーダが、磁気式である、請求項３に記載の駆動機構。
【請求項７】
前記リニアエンコーダが、誘導式である、請求項３に記載の駆動機構。
【請求項８】
前記リニアエンコーダが、ホール効果センサを備える、請求項３に記載の駆動機構。
【請求項９】
電源と電気的接触をなすように構成された陽極接点と陰極接点とを備える、請求項１に記載の駆動機構。
【請求項１０】
前記陽極接点又は前記陰極接点の少なくとも一方が、ドーム型接点である、請求項９に記載の駆動機構。
【請求項１１】
前記陽極接点と前記陰極接点の一方又は両方が、前記主ねじの前記空洞内にあるソケットにおいて前記電源が連結する間、前記電源に対して付勢された状態に維持されるように構成されている、請求項９に記載の駆動機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願の相互参照）
本願は、２０１２年９月２５日に出願された米国特許出願第６１／７０５，３０３号に関するものであり、出願はすべて、参照によってその全容を本明細書に組み込まれる。
【０００２】
（発明の分野）
本発明は、広義には薬物送達装置に関し、より具体的には、直列駆動機構を薬物送達装置内で使用するための方法及びその薬物送達装置を使用する方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
薬物の自動注入は、より信頼性が高く、かつより正確な治療を患者に提供することができるため、各種薬物治療用の薬物送達装置の使用は、ますます一般的になってきている。
【０００４】
糖尿病は、この疾患に苦しむ人々の行動の自由及びライフスタイルを顕著に妨げる可能性があるため、重大な健康上の懸念である。通常、より重篤な容態であるＩ型（インスリン依存型）糖尿病の治療では、頻回注射法と呼ばれる１日に１回又は２回以上のインスリン注射が必要である。血中のブドウ糖又は糖を制御し、それにより、そのまま放っておくと糖尿病性ケトアシドーシスを引き起こす可能性がある高血糖を防止するにはインスリンが必要である。加えて、インスリン療法の不適切な適用により、昏睡状態及び死亡の原因となり得る低血糖発作を引き起こす可能性がある。糖尿病患者の高血糖症は、心臓疾患、アテローム性動脈硬化症、失明、脳卒中、高血圧症、及び腎不全など、糖尿病の長期にわたるいくつかの影響と関連付けられてきた。
【０００５】
Ｉ型糖尿病の合併症を防ぐ又は少なくとも最小限にするための手段として、血糖を頻繁にモニタリングすることの有用性が確立されている。ＩＩ型（非インスリン依存型）糖尿病の患者もまた、食習慣及び運動といったようなことで自分の状態を制御する上で、血糖モニタリングの恩恵を受けることができる。したがって、血糖値の注意深いモニタリング及び正確かつ簡便にインスリンを体内にタイミング良く注入可能であることは、糖尿病のケア及び治療の重要な要素である。
【０００６】
この疾患が患者のライフスタイルに課す制限を軽減する方法で、より効果的に糖尿病を制御するために、血糖（ＢＧ）モニタリングを容易にする様々な装置が導入されてきた。通常、このような装置、又は計器は、患者が、迅速に、かつ最低限の身体的な不快感で、後で計器により分析される血液及び間質液のサンプルを得られるようにする。ほとんどの場合、計器は、患者のＢＧ読み取り値を示すディスプレイ画面を有している。その後、患者は適切な量、又はボーラス投与量のインスリンを自分に投薬することができる。多くの糖尿病患者にとって、これは、インスリンの頻回注射法を受けなければならない結果となる。多くの場合、これらの注射は自己投与される。
【０００７】
異常なＢＧ値が有し得る、患者を衰弱させる効果、即ち、高血糖が原因で、糖尿病の特定症状を体験している患者は、インスリンのボーラス投与量を安全かつ正確に自己投与することができる状態にない場合がある。更に、血糖値を制御するためにインスリンの頻回注射法を用いなければならないことは、人々が特定の活動を行う能力に支障をもたらす又は能力を妨げる場合があるので、活動的なライフスタイルを送る人々はこれを不便で負担であると感じる。他の糖尿病患者にとって、頻回注射法は、単に、ＢＧ値を制御する最も有効な手段ではない場合がある。したがって、患者にとっての正確さ及び利便性の両方を更に改善するために、インスリン注入ポンプが開発されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
インスリンポンプは、一般的に、患者の身体に、衣類の上又は下に装着される装置である。ポンプは患者の身体に装着されるので、小さくて目立たない装置が望ましい。したがって、信頼できる方法で正確に薬物を送達する、より小型の薬物送達装置を有することは、患者にとって望ましいであろう。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
本発明の新規な特徴を、添付の特許請求の範囲に具体的に記載する。本発明の特徴及び利点は、次の、本発明の原理が利用される例示的な実施形態を記載する以下の発明を実施するための形態、並びに添付の図面を参照することによって、より理解されるであろう。
【図１Ａ】本発明の例示的な実施形態による直列駆動機構のそれぞれ斜視図及び横断面斜視図であり、この実施形態において駆動機構は後退位置にある。
【図１Ｂ】本発明の例示的な実施形態による直列駆動機構のそれぞれ斜視図及び横断面斜視図であり、この実施形態において駆動機構は後退位置にある。
【図２】薬物リザーバに挿入されたプランジャと係合された、図１Ａ及び１Ｂに示す直列駆動機構の横断面斜視図である。
【図３】ピストンが延長された、図１Ａ及び１Ｂに示す直列駆動機構の横断面斜視図である。
【図４Ａ】本発明の実施形態で使用するのに適した薬物送達装置の簡略斜視図である。
【図４Ｂ】本発明の実施形態で使用するのに適した薬物送達装置の簡略斜視図である。
【図５Ａ】ピストンがそれぞれ後退位置、中間位置、及び延長位置にある、本発明の別の実施形態による直列駆動機構の横断面斜視図である。
【図５Ｂ】ピストンがそれぞれ後退位置、中間位置、及び延長位置にある、本発明の別の実施形態による直列駆動機構の横断面斜視図である。
【図５Ｃ】ピストンがそれぞれ後退位置、中間位置、及び延長位置にある、本発明の別の実施形態による直列駆動機構の横断面斜視図である。
【図６Ａ】ピストンがそれぞれ後退位置、中間位置、及び延長位置にある、本発明の更に別の実施形態による直列駆動機構の横断面斜視図である。
【図６Ｂ】ピストンがそれぞれ後退位置、中間位置、及び延長位置にある、本発明の更に別の実施形態による直列駆動機構の横断面斜視図である。
【図６Ｃ】ピストンがそれぞれ後退位置、中間位置、及び延長位置にある、本発明の更に別の実施形態による直列駆動機構の横断面斜視図である。
【図７】雌ねじ付きでかつソケット付きの主ねじを有する本発明の実施形態を横断面図で示している。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図１Ａ〜３は、本発明の例示的な実施形態による注入ポンプの駆動機構１００を示している。形状において概ね円筒状であるため、駆動機構１００は、近位端部１０２と、遠位端部１０４と、組合わせのモータ及びギヤボックス（以下、「モータ１０６」と呼ぶ）とを有し、この組合わせのモータ及びギヤボックスは、ピストン１１０と係合するように構成された主ねじ１０８に作動的に結合される。駆動機構１００の近位端部１０２は、例えばインスリンポンプなどの薬物送達装置のハウジングの内部表面（図示せず）に適合装着される（すなわち、「遊動式」マウントを有する）。適合装着により、モータハウジングは、モータ起動の間、高いモータトルクに応答してわずかに回転することができる。駆動機構１００の遠位端部１０４は、薬物送達装置の薬物リザーバ１１２（又はカートリッジ）にスライド可能に挿入されるプランジャ１１１と係合するように構成されている。駆動機構１００は、プランジャ１１１の移動軸と同軸に整合されており、つまり「直列」をなしている。本発明の例示的な実施形態と共に使用され得る薬物送達装置の各実施形態が、図４Ａ及び４Ｂに示されている。
【００１１】
ピストン１１０は、モータ１０６と主ねじ１０８を受容する空洞１１３を有しており、そのため、ピストン１１０が後退位置にあるとき、主ねじ１０８とモータ１０６の少なくとも一部分が、ピストンの空洞１１３内に実質的に収容されるようになっている。モータ１０６の少なくとも一部分はまた、ピストン１１０が後退位置にあるか延長位置にあるかにかかわらず、主ねじ１０８の空洞１１４内に実質的に収容される。この実施形態において、モータ１０６の長さは、モータ１０６の直径よりも長いものとなっている。モータ１０６の長さは約２０ミリメートル〜約３０ミリメートルであり、モータの直径は約５ミリメートル〜約１０ミリメートルである。ピストン１１０、主ねじ１０８、及びモータ１０６のこの構成により、結果として、プランジャの移動軸に対して平行をなす通常のモータ構成と比べて、より小型の薬物送達装置が得られる。
【００１２】
ピストン１１０の外部表面１１６は更に、薬物送達装置のハウジングの内部表面にあるスロット（図示せず）と嵌合するキーイング構成１１８を有している。キーイング構成１１８は、駆動機構１００の使用中にピストン１１０の回転を防止して、ピストン１１０が軸方向Ａにのみ移動するようにするものである。
【００１３】
モータ１６０は、駆動シャフト１２０に結合され、駆動シャフト１２０を駆動するが、この駆動シャフト１２０は、主ねじ１０８の第１の端部１２６の内部表面１２４にハブを介して結合されている。モータ１０６は、モータ装着スリーブ１２８内に収容され、少なくとも１本のドエルピン１３０によってモータ装着スリーブ１２８に取り付けられている。モータ装着スリーブ１２８は、薬物送達装置の内部表面に取り付けられたベースマウント１３２にキーイング（図示せず）されることによって、モータ１０６が回転するのを防止する。ベースマウント１３２は、モータ装着スリーブ１２８の近位端部１３４の近くでモータ装着スリーブ１２８を径方向に囲繞する。モータ装着スリーブ１２８とベースマウント１３２との間にある複数のリニア軸受１３６により、モータ装着スリーブ１２８は軸方向に「遊動」することができ、そのため、力覚センサ１３８は、例えば薬物を薬物リザーバから送達する注入ラインが塞がれたとき、モータ１０６にかかる負荷を感知し得るようになっている。力覚センサ１３８はモータ装着スリーブ１２８の近位端部１３４で力覚センサ接点１４０に結合されている。
【００１４】
主ねじ１０８は、ピストン１１０の雌ねじ１４４と嵌合する雄ねじ１４２を有している。主ねじ１０８の回転運動を可能にするラジアル軸受１４６が、主ねじ１０８の第２の端部１５０とモータ装着スリーブ１２８の外部表面１５２との間の空間１４８に含められてもよい。
【００１５】
使用の際、モータ１０６によって発生されたトルクが駆動シャフト１２０に伝達され、次いで駆動シャフト１２０が主ねじ１０８を回転させる。主ねじ１０８が回転すると、主ねじ１０８の雄ねじ１４２はピストン１１０の雌ねじ１４４と係合して、ピストン１１０を後退位置（図１Ｂを参照）から延長位置（図３を参照）へと軸方向Ａに移動させる。ピストン１１０が後退位置から延長位置へと移動するとき、ピストン１１０の遠位端部はプランジャ１１１（図２に示す）と係合し、そのため、薬物が薬物リザーバ又はカートリッジから送達されるようになる。
【００１６】
図４Ａ及び４Ｂを参照すると、本発明の実施形態で使用され得る薬物送達装置３００及び４００はそれぞれ、ハウジング３０２及び４０２と、操作情報をユーザーに提供するためのディスプレイ４０４（装置３００には示されない）と、ユーザーが情報を入力するための複数のナビゲーションボタン３０６及び４０６と、電力を薬物送達装置３００及び４００に供給するためのバッテリコンパートメント内のバッテリ（図示せず）と、処理用電子機器（図示せず）と、薬物リザーバから、注入セット（図示せず）に接続されたサイドポート３０８及び４０８を通じて、ユーザーの身体へと薬物を押しやるための駆動機構１００とを有している。
【００１７】
ここで図５Ａ〜５Ｃを参照すると、本発明の別の実施形態が示されている。駆動機構５００は、形状においては円筒状であり、近位端部５０２と、遠位端部５０４と、主ねじ５０８に作動的に結合されたモータ５０６とを有し、主ねじ５０８はピストン５１０と係合するように構成されている。駆動機構５００の近位端部５０２は、薬物送達装置のハウジングの内部表面（図示せず）に適合装着される。駆動機構５００の遠位端部５０４は、プランジャ５１１と係合するように構成されており、プランジャ５１１は、薬物送達装置の薬物リザーバにスライド可能に挿入される。駆動機構５００は、プランジャの移動軸と同軸に整合されており、つまり「直列」をなしている。
【００１８】
ピストン５１０は、モータ５０６と主ねじ５０８を受容する空洞５１２を有しており、そのため、ピストン５１０が後退位置にあるとき、主ねじ５０８とモータ５０６が、ピストンの空洞５１２内に実質的に収容されるようになっている。この実施形態において、ピストン５１０及び主ねじ５０８は、以下で更に詳細に説明するように、「多段式の」構成を有している。ピストン５１０は、キャップ５１３と、第１の部材５１４と、第２の部材５１６とを有している。キャップ５１３は、第１の部材５１４に固定されている。第１の部材５１４の内部表面５１９上にある少なくとも１本のスプライン５１７が、第２の部材５１６の外部表面上にある少なくとも１本の溝（図示せず）と嵌合する。少なくとも１本のスプライン５１７は第１の部材５１４の回転運動を防止し、それにより、第１の部材５１４が軸方向Ａ’にのみ移動するようにする。第２の部材５１６は、第１の部材５１４に少なくとも部分的にスライド可能に挿入されるものであり、主ねじ５０８上の雄ねじ５４２と嵌合する雌ねじ５４４を有している。第２の部材５１６は、薬物送達装置ハウジングの内部表面上のスロット（図示せず）と嵌合するキーイング構成５１８（例えばフランジ）を近位端部上に有している。キーイング構成５１８は第２の部材の回転を防止して、第２の部材が軸方向Ａ’にのみ移動するようにする。
【００１９】
駆動機構５００のこの実施形態において、モータ５０６は、直径が長さよりも大きい「平坦な」モータである。モータの長さは約２ミリメートル〜約１２ミリメートルであり、モータの直径は約１０ミリメートル〜約１５ミリメートルである。ピストン５１０、主ねじ５０８、及びモータ５０６のこの構成により、結果として、プランジャの移動軸に対して平行をなす通常のモータ構成と比べて、より小型の薬物送達装置が得られる。
【００２０】
モータ５０６は、駆動ナット５２２に結合された駆動シャフト５２０を駆動する。モータ５０６は、モータ装着スリーブ５２８内に収容され、モータ装着スリーブ５２８に取り付けられる。モータ装着スリーブ５２８は、薬物送達装置の内部表面に取り付けられたベースマウント５３２にキーイング（図示せず）されることによって、モータ５０６が回転するのを防止する。ベースマウント５３２は、モータ装着スリーブ５２８の近位端部５３４の近くでモータ装着スリーブ５２８の内側に入れ子にされる。モータ装着スリーブ５２８とベースマウント５３２との間にある複数のリニア軸受５３６により、モータ装着スリーブ５２８は軸方向に「遊動」することができ、そのため、力覚センサ５３８は、例えば薬物を薬物リザーバから送達する注入ラインが塞がれたとき、モータ５０６にかかる負荷を感知し得るようになっている。力覚センサ５３８はモータ５０６の近位端部で力覚センサ接点５４０に結合されている。
【００２１】
モータ装着スリーブ５２８の遠位端部５３５は、ピストン５１０が後退位置にあるとき、主ねじ５０８の第２の端部５５０に隣接して位置する。駆動シャフト５２０が駆動ナット５２２に連結するために、駆動シャフト５２０は、モータ装着スリーブ５２８の遠位端部５３５にある開口部５５２を通じて突出する。流体がモータ５０６と接触するのを防止するために、第１の運動用ラジアルシール５５４が駆動シャフト５２０とモータ装着スリーブ５２８との間に配置される。第１の運動用ラジアルシール５５４により、力覚のためにモータ装着スリーブ５２８が軸方向に移動することが可能となる。静止用ラジアルシール５５４は、例えばテフロンなどの低摩擦材料から形成され得る。図５Ａ及び５Ｂに示す実施形態において、駆動ナット５２２は、その長手方向の距離を、主ねじの空洞５５６の第１の端部５２６から第２の端部５５０へと広げている。別の実施形態において、駆動ナット５２２は、距離の一部分を、主ねじの空洞５５６の内側で第１の端部５２６から第２の端部５５０へと広げ、駆動シャフト５２０の長さはそれに応じて増大されている。
【００２２】
また、流体がモータ５０６に到達するのを防止するために、第１の運動用ラジアルシール５５８がベースマウント５３２とモータ装着スリーブ５２８との間に配置されてもよい。運動用ラジアルシール５５８により、力覚のためにモータ装着スリーブ５２８が軸方向に移動することが可能となる。運動用ラジアルシール５５８は、例えばテフロンなどの低摩擦材料から形成され得る。
【００２３】
駆動ナット５２２は、主ねじ５０８の雌ねじ５６２と嵌合する雄ねじ５６０を有している。主ねじ５０８はまた、ピストン５１０の第２の部材５１６の雌ねじ５４４と嵌合する雄ねじ５４２を有している。主ねじ５０８の回転を可能にするために、ラジアル軸受５４６が、主ねじ５０８の第１の端部５２６とピストン５１０の第１の部材５１４の内部表面との間の空間５４８に含められてもよい。
【００２４】
使用の際、モータ５０６によって発生されたトルクが駆動シャフト５２０に伝達され、次いで駆動シャフト５２０が主ねじ５０８を回転させる。主ねじ５０８が回転するとき、駆動ナット５２２の雄ねじ５６０は主ねじ５０８の雌ねじ５６２と係合し、それにより、図５Ｂに示すように、駆動ナット５２２上の第１のストッパ５６４が主ねじ５０８の第２の端部５５０の内部表面と係合されるまで、主ねじ５０８が第１の距離Ｂ１だけ軸方向に移動するようになっている。主ねじ５０８の第２の端部５５０付近の雄ねじ５４２はピストン５１０の第２の部材５１６の雌ねじ５４４と係合され、ピストン５１０は軸方向にしか移動し得ないため、ピストン５１０もまた第１の距離Ｂ１だけ移動する。次に、図５Ｃに示すように、主ねじ５０８の雄ねじ５４２は、主ねじ５０８の外部表面上の第２のストッパ５６６が係合されるまで、ピストン５１０の第２の部材５１６の雌ねじ５４４と係合してピストン５１０を第２の距離Ｂ２だけ軸方向に移動させる。こうして、ピストン５１０は、後退位置（図５Ａを参照）から完全延長（多段伸張）位置（図５Ｃを参照）へと移動する。ピストン５１０が後退位置から延長位置へと移動するとき、ピストン５１０の遠位端部はプランジャ５１１と係合し、それにより、薬物が薬物リザーバ又はカートリッジから送達されるようになる。駆動機構５００内の各構成要素の雌ねじ及び雄ねじは同じピッチを有しているため、各構成要素が軸方向に移動する順序は、駆動機構５００の機能にとって重要ではない。
【００２５】
図６Ａ〜６Ｃは、本発明の更に別の実施形態を示している。駆動機構６００は、形状においては円筒状であり、近位端部６０２と、遠位端部６０４と、主ねじ６０８に作動的に結合されたモータ６０６とを有し、主ねじ６０８はピストン６１０と係合するように構成されている。駆動機構６００の近位端部６０２は、薬物送達装置のハウジングの内部表面（図示せず）に適合装着される。駆動機構６００の遠位端部６０４は、薬物送達装置の薬物リザーバにスライド可能に挿入されるプランジャ（図示せず）と係合するように構成されている。駆動機構６００は、プランジャの移動軸と同軸に整合されており、つまり「直列」をなしている。
【００２６】
ピストン６１０は、モータ６０６と主ねじ６０８を受容する空洞６１２を有しており、そのため、ピストン６１０が後退位置にあるとき、主ねじ６０８とモータ６０６が、ピストンの空洞６１２内に実質的に収容されるようになっている。この実施形態において、ピストン６１０及び主ねじ６０８は、以下で更に詳細に説明するように、「多段式の」構成を有している。ピストン６１０は、近位端部の近くに雌ねじ６４４を有しており、雌ねじ６４４は、主ねじ６０８上の雄ねじ６４２と嵌合する。ピストン６１０は、近位端部の外部表面上にキーイング構成（図示せず）を更に有し、そのキーイング構成は、薬物送達装置ハウジングの内部表面上のスロット（図示せず）と嵌合する。キーイング構成はピストン６１０の回転を防止して、ピストン６１０が軸方向Ａ’’にのみ移動するようにする。
【００２７】
この実施形態において、モータ６０６は、直径が長さよりも大きい「平坦な」モータである。モータ６０６の長さは約２ミリメートル〜約１２ミリメートルであり、モータ６０６の直径は約１０ミリメートル〜約１５ミリメートルである。ピストン６１０、主ねじ６０８、及びモータ６０６のこの構成により、結果として、プランジャの移動軸に対して平行をなす通常のモータ構成と比べて、より小型の薬物送達装置が得られる。
【００２８】
モータ６０６は駆動シャフト６２０に結合され、駆動シャフト６２０を駆動する。駆動シャフト６２０は、駆動ナット６２２に、主ねじ６０８の第１の端部６２６の内部表面６２４に結合されている。モータ６０６は、モータ装着スリーブ６２８内に収容されており、モータ装着スリーブ６２８は、薬物送達装置の内部表面に固定されること（図示せず）によってモータ６０６が回転するのを防止する。モータ６０６とモータ装着スリーブ６２８との間に配置された複数のリニア軸受６３６により、モータ６０６は軸方向に「遊動」することができ、そのため、力覚センサ６３８は、例えば薬物を薬物リザーバから送達する注入ラインが塞がれたとき、モータ６０６にかかる負荷を感知し得るようになっている。力覚センサ６３８はモータ６０６の近位端部で力覚センサ接点６４０に結合されている。モータ６０６が付勢されて力覚センサ６３８から離れるように、ばね６４１がモータ６０６と薬物送達装置との間に任意選択で配置されてもよい。
【００２９】
モータ装着スリーブ６２８の遠位端部６３５は、ピストン６１０が後退位置にあるとき、駆動ナット６２２の第２の端部６４６に隣接して位置する。駆動シャフト６２０が駆動ナット６２２に連結するために、駆動シャフト６２０は、モータ装着スリーブ６２８の遠位端部５３５にある開口部６５２を通じて突出する。流体がモータ６０６と接触するのを防止するために、運動用ラジアルシール６５８が駆動シャフト６２０とモータ装着スリーブ６２８との間に設置されている。運動用ラジアルシール６５８により、力覚のためにモータ装着スリーブ６２８が軸方向に移動することが可能となる。運動用ラジアルシール６５８は、例えばテフロンなどの低摩擦材料から形成される。
【００３０】
駆動ナット６２２は、主ねじ６０８の雌ねじ６６２と嵌合する雄ねじ６６０を有している。
【００３１】
使用の際、モータ６０６によって発生されたトルクが駆動シャフト６２０に伝達され、次いで駆動シャフト６２０が主ねじ６０８を回転させる。主ねじ６０８が回転するとき、駆動ナット６２２の雄ねじ６６０は、主ねじ６０８の第１の端部６２６付近の雌ねじ６６２と係合し、それにより、図６Ｂに示すように、主ねじ６０８の近位端部上の表面６４５が駆動ナット６２２の第２の端部６４６と係合するまで、主ねじ６０８は第１の距離Ｃ１だけ軸方向に移動する。主ねじ６０８の第２の端部６５０付近の雄ねじ６４２はピストン６１０の雌ねじ６４４と係合され、ピストン６１０は軸方向にしか移動し得ないため、ピストン６１０もまた第１の距離Ｃ１だけ軸方向に移動する。次に、主ねじ６０８の第２の端部６５０付近の雄ねじ６４２は、ピストン６１０の近位端部付近の雌ねじ６４４と係合して、図６Ｃに示すように、主ねじ６０８の外部表面上のストッパ６６６が係合されるまで、ピストン６１０を第２の距離Ｃ２だけ軸方向に移動させる。こうして、ピストン６１０は、後退位置（図６Ａを参照）から完全延長（多段伸張）位置（図６Ｃを参照）へと移動する。ピストン６１０が後退位置から延長位置へと移動するとき、ピストン６１０の遠位端部はプランジャと係合し、それにより、薬物が薬物リザーバ又はカートリッジから送達されるようになる。駆動機構６００内の各構成要素の雌ねじ及び雄ねじは同じピッチを有しているため、各構成要素が軸方向に移動する順序は、駆動機構６００の機能にとって重要ではない。
【００３２】
図６Ａ〜６Ｃに示す多段構成の利点は、ピストン６１０の長さが非多段式構成に対して約４０％（又は図６Ａにおける距離Ｃ１）低減され得、結果として、より小型の薬物送達装置が得られることである。
【００３３】
図１〜６Ｂに示すモータは、薬物送達装置の電子機器と協働してモータの回転数を監視し得るエンコーダ（図示せず）を任意選択で有してもよい。このモータの回転数は次いで、ピストンの位置を正確に判定し、したがって薬物リザーバから分配された流体の量に関する情報を提供するために用いられ得る。
【００３４】
本発明の別の実施形態において、直列駆動機構が、注入装置７００の薬剤カートリッジ７０５のプランジャ７９０を直接、作動させるソケット付き主ねじ７６０を有する。雄ねじ付きの直線シャフトを有する主ねじ７６０に代わって、主ねじのうちの、軸受を越えて延びる部分が、図７に示すように、雌ねじ、つまりねじ付きの内径７８０を備えたソケットへと分散する。
【００３５】
ねじ付きの雌型ソケットが、カートリッジプランジャ７９０の後端部上にある２つ又は３つ以上のタブ７４０、７４０’と嵌合する。タブの外縁部は、主ねじソケットのねじ山の形、角度、及びピッチと整合する。主ねじソケットが回転するとき、その主ねじソケットは、カートリッジバレル（図示せず）のエンドキャップにある溝により、プランジャを直線的に前進させることになる。これらの溝は、プランジャのシャフトの下方に延びる２つ又は３つ以上の等距離フランジを維持する。これらの機構の干渉が、主ねじの回転運動をプランジャの直線運動へと変換する。これにより、主ねじ７６０はピストンを用いずにプランジャ７９０を直接、駆動することができる。主ねじ７６０がプランジャの内側になくなると、プランジャの内容積７５０は、網羅的ではないが例示的に図７に示すように、電源を収容するなど、他の目的に使用され得る。
【００３６】
医療用注入装置に対する既存の駆動システムの特徴は、様々な濃度の薬品を備えた装置にカートリッジを装填することを可能にすることである。本発明の実施形態において、カートリッジを任意の容量で装填することが、撓みタブ７４０、７４０’によって達成され得る。カートリッジ７０５がポンプ７００に挿入されるとき、プランジャを内向きに撓曲させ、プランジャを移動させて主ねじ７６０の雌ねじ７８０を越えさせるために、カンチレバータブ７４０、７４０’などの構造が使用され得る。カンチレバータブ７４０、７４０’の剛性は、適切な力を確保するように、長さ、厚さ、及び材料特性によって修正され得る。撓曲の力は、カートリッジを作動させるのに必要な大きさよりも小さいが、閉塞の検知のために力覚センサを起動させるのに必要な大きさよりも大きいものとなる。カートリッジ７０５がポンプ７００内にロックされると、タブ７４０、７４０’は、カートリッジの容積に応じて、適切な深さに位置決めされ、それから主ねじのねじ山の中にロックされる。
【００３７】
最後に、プランジャを直線的に位置決めする作業が、直線エンコーダ（光学センサ、磁気センサ、容量センサ、誘導センサ、ホール効果センサなど）など、いくつかの他の既知の方法によって、あるいは、プランジャのタブと主ねじとを使用して、可変抵抗器、電位差計、加減抵抗器、又は線形電位差トランスを形成することによって達成され得る。
【００３８】
上述のように、プランジャ７５０の内部空間はこれで、電源を収容するために用いられ得る。図７はカートリッジ７０５を更に示しており、このカートリッジ７０５は、単４電池又はいくつかのコイン電池バッテリを収容するのに必要な内径を有し、ドーム型接点７２０及びドーム型又は平型接点７３０（図示の通り）と、相互に連結される付け面とを備えて適合されており、この付け面は、陽極及び陰極を上述の２つのプランジャフランジに接触させるものである。電力が次いで、ポンプ７００のハウジング内のリード線を介して、バレルを通じて伝達され得る。溝及びフランジの各表面の幾何学的形状によって内圧が生成され、その内圧により、プランジャは動力を失うことなく多段伸張し得るようになる。電源用の空洞は、多種多様なバッテリタイプを組み込み得る。カートリッジ内のリード線は、黒鉛を含有する樹脂などの導電材料と、メッキ可能なＡＢＳなどのメッキされ得る他の共成形プラスチックを共成形することによって、あるいは、金属インレーなどの他の方法によって埋め込まれ得る。バレルを通じて電力を伝達する代わりに、電力はまた、主ねじ及びブラシを通じてモータへと伝達され得、カートリッジと共に移動しなくてもよい。
【００３９】
本明細書に図示及び記載された構造を同等の構造で置き換えることができること、及び本発明の記載された実施形態は唯一の構造ではなく、当該実施形態を使用して特許請求の範囲に記載されている発明を実施できることが認識されよう。更に、上記全ての構造は機能を有し、このような構造はその機能を実行するための手段として見なされ得ることを理解すべきである。以上、本発明の実施形態を本明細書に図示し説明したが、こうした実施形態はあくまで例として与えられたものであることは当業者には明らかであろう。当業者は、目下、本発明から逸脱することなく多数の変更、変化、及び置換を思いつくであろう。
【００４０】
本明細書に記載した本発明の実施形態の様々な代替物は、本発明の実施にて使用できることを理解するべきである。以下の特許請求の範囲は、発明の範囲を規定することを目的としたものであり、特許請求の範囲に含まれる方法及び構造並びにそれらの均等物をこれによって網羅することを目的としたものである。
【００４１】
〔実施の態様〕
（１）  医療用の注入装置に給電するための駆動機構であって、
中に空洞を少なくとも部分的に有する主ねじと、
前記主ねじの内部表面に配設された内部表面のねじ山と、
プランジャであって、前記プランジャの外部表面の少なくとも一部分にある外部表面のねじ山を有する、プランジャと、
前記主ねじと機械的に係合するように構成された駆動シャフトを有するモータと、
前記主ねじの前記空洞内にあるソケットと、
前記主ねじの前記空洞内にある前記ソケット内に配設された電源と、
前記プランジャの外部表面上にある少なくとも２つの溝、及び前記主ねじの表面から延びる少なくとも２つの対応するフランジと、を備え、
前記プランジャが薬物送達装置の薬物リザーバと係合し、前記モータ及び主ねじが前記プランジャの前記移動軸と同軸に整列され、前記少なくとも２つのフランジと少なくとも２つの溝が協働して前記ソケットの連結（articulation）を可能にするように構成される、駆動機構。
（２）  少なくとも２つのフランジが、前記ソケット上に配設され、かつ前記主ねじの前記内部表面上に配設された前記内部表面のねじ山と係合するように構成されている２つ又は３つ以上のカンチレバー型タブを備える、実施態様１に記載の駆動機構。
（３）  前記カンチレバー型タブの位置を決定するように構成された１つ又は２つ以上のリニアエンコーダを備える、実施態様２に記載の駆動機構。
（４）  前記リニアエンコーダが、光学式である、実施態様３に記載の駆動機構。
（５）  前記リニアエンコーダが、機械式である、実施態様３に記載の駆動機構。
【００４２】
（６）  前記リニアエンコーダが、磁気式である、実施態様３に記載の駆動機構。
（７）  前記リニアエンコーダが、誘導式である、実施態様３に記載の駆動機構。
（８）  前記リニアエンコーダが、ホール効果センサを備える、実施態様３に記載の駆動機構。
（９）  電源と電気的接触をなすように構成された陽極接点と陰極接点とを備える、実施態様１に記載の駆動機構。
（１０）  前記陽極接点又は前記陰極接点の少なくとも一方が、ドーム型接点である、実施態様９に記載の駆動機構。
【００４３】
（１１）  前記陽極接点と前記陰極接点の一方又は両方が、前記主ねじの前記空洞内にあるソケットにおいて前記電源が連結する間、前記電源に対して付勢された状態に維持されるように構成されている、実施態様９に記載の駆動機構。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図７】
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【国際調査報告】
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