(57)【要約】  大気の影響を監視することにより、意図された薬物送達量を維持するために構成された薬物注入装置が記載されている。装置は、装置のハウジングの外部と内部との間の気体の通過を可能にする１つ又は２つ以上の通気孔を含んでもよい。装置は、１つ又は２つ以上の圧力センサ及び／又は温度センサを含んでもよく、これらのセンサの読み取り値を使用して、不慮の投薬の過剰送達又は送達不足を引き起こす可能性のある装置の通気の機能不良及び／又は圧力の変化を判別することができる。
2015523138.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
携帯用薬物注入装置であって、
内部に２つ又は３つ以上の内部コンパートメントを有するハウジングと、
薬物リザーバを受入れるための該ハウジング内の空洞部と、
該ハウジング内に位置するプロセッサと、
該プロセッサと通信するメモリと、
該プロセッサによって制御される表示機器と、
該プロセッサによって制御される１つ又は２つ以上のインジケータ装置と、
該プロセッサと通信するユーザー入力装置と、
該メモリ内に記憶される薬物送達プログラムと、
プランジャを駆動し、該薬物リザーバから流体を排出するように構成された、該プロセッサによって制御されるモータ駆動部と、
該ハウジングの内部と外部との間で気体の通過を可能とする少なくとも１つの外部通気孔と、
該２つ又は３つ以上の内部コンパートメント間の気体の通過を可能とする少なくとも１つの内部通気孔と、
該ハウジングの内部に位置する少なくとも１つの温度センサと、
２つ又は３つ以上の絶対圧センサと、を備え、該２つ又は３つ以上の絶対圧センサ及び温度センサが、該プロセッサと通信し、該プロセッサは、温度及び／又は圧力の変化に応じて、該薬物送達プログラムを修正するように構成されている、携帯用薬物注入装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願の相互参照）
本出願は、２０１２年６月１５日に出願された、米国特許出願第６１／６６０，２５６号に関し、すべての出願は、その全体を参照により本明細書に援用する。
【０００２】
（発明の分野）
本発明は、広くは、投薬を送達するための装置に関し、更に具体的には、携帯用薬物注入装置における大気の影響を検出及び補償するためのシステム及び方法に関する。
【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ケトン症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る場合があ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やり方で、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により、患者は、迅速に、かつ身体的な不快感を最小限にして、後に計器により分析する血液及び間質液のサンプルを得ることができる。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ー画面を有している。患者は、その後、適切な量又はボーラス投与量のインスリンを自分自身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。一部の装置は防水性であり、シャワーの間、入浴中、又は注入装置を水分（moister）にさらす可能性のある、例えば水泳などの様々な活動に参加している間に、薬物注入装置を取り外さなければならないことにより、患者の日常的な活動を妨げる可能性を少なくしている。そのような装置では、装置内の換気系の適切な機能を検証する構造及び方法を有するのが望ましく、なぜならば、通気孔は通常、機能が損なわれたこと（即ち、（複数の）通気開口部の意図的又は非意図的な閉鎖）を検証するための自己診断チェック手段を有さない受動装置だからである。更に、誤った又は非意図的な薬物送達の原因となり得る装置内の異常な圧力差をユーザーに警告することができるのが望ましい。最後に、装置内及び装置周囲の急速な気圧変化が原因となる誤った又は非意図的な薬物送達に対する懸念のために患者が薬物注入装置の使用を断念する必要なく、飛行機での旅及び患者が参加することを望む場合がある山登り、スカイダイビングなどのスポーツアクティビティーに付随する問題を回避するために、薬物注入装置は、装置が位置する高度を検出するための手段を組み込むのが望ましい。
【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１】密封された薬物リザーバとポンプハウジングの内部との間で圧力差を検出するための圧力センサを有する薬物注入装置の例示の実施形態を示す。
【図２】本発明による薬物注入装置の例示の実施形態を概略的に示す。
【図３】携帯用薬物注入装置の断面図の例示的な実施形態を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
例示の実施形態において、本発明は、携帯用薬物注入ポンプの薬物リザーバを収容するコンパートメントと、外部環境（大気）との間の圧力差を検出するための構造及び方法に関する。ほとんどの携帯用薬物注入ポンプは、薬物リザーバ又はラインセット内の空気を検出するための手段を有していない。このような薬物送達システムは、薬物リザーバ内に空気がないという前提の下で作動する。投薬制御装置では、カートリッジプランジャを前進させる駆動機構の直線的な移動が起こり、それによってカートリッジバレル（cartridge barrel）の一定の領域の外形に基づく、既知量の薬物が押し出されるものと仮定している。
【００１１】
典型的には、これらのポンプシステムの製品表示では、薬物送達の開始前に、薬物リザーバ及びラインセットからすべての空気を除去する必要性が強調されている。しかしながら、薬物リザーバ内に空気が存在する場合、治療中のある時点で、本質的に注入不足が引き起こされるであろう。更に、薬物リザーバから空気を除去するために全予防策が取られる時でも、気温及び／又は周囲気圧の変化等の環境的要因により、溶液から空気が生じる場合があり、薬物リザーバ又はラインセット内の気泡の形成をもたらしている。
【００１２】
一部の携帯用注入ポンプにおいて、患者が、活動的なライフスタイルを維持するために装置を身に着けることができ、入浴等、通常の日々の活動中にポンプの使用を可能にするため、防水性であることが意図されるが、これは、携帯用注入ポンプの設計者に更なる複雑な問題をもたらしている。これは、継続的な薬物注入（即ち、糖尿病を患う人々のためのインスリン注入）の恩恵を受けるライフスタイルを有する人々にとって、魅力的な機能である。こうした装置は、水の浸入を防止するために、密閉されたエンクロージャ／ハウジングを有して設計される必要がある。外部環境と、薬物リザーバを収容する密閉コンパートメントとの間に圧力差が生じるのを避けるため、ほとんどの防水ポンプは、（一定限度内の圧力差で）空気を通すが流体を通さない疎水性通気孔を組み込んでいる。
【００１３】
ほとんどの携帯用薬物注入ポンプリザーバは、薬剤を送達するための最も基本的な方法である、標準的な注射器から発達した。したがって、リザーバは、典型的には、注入ラインセットを取り付けるための遠位端に組み込まれたコネクタを有する円筒形バレル及びエラストマーシールを備える可動プランジャという２つの主要な構成要素で構成される。プランジャは、バレルの開放近位端に挿入されて密閉容積を形成する。薬物を送達するため、機械的に駆動されるピストンを前進させ、今度はピストンがカートリッジプランジャを前進させ、カートリッジの内部容積を低減させ、それによって流体を移動させる。典型的には、いったんカートリッジが充填され、その後ポンプ内に設置されると、プランジャを後退させる必要がないので、ピストン（耐久性のある装置の一部）は、カートリッジプランジャと機械的に連動しない。
【００１４】
ポンプピストンがカートリッジプランジャと連動しない場合、リザーバを収容するチャンバと外部環境（注入部位の場所）との間に正の圧力差が生じた場合、予期せぬ薬物送達の危険性がある。正の圧力差は、薬物リザーバの内部容積の断面積に正比例する合力をプランジャに付与することになる。合力がカートリッジプランジャの支持力を超えると、合力はプランジャを前進させ、それによって薬物が送達される。
【００１５】
一実施形態において、開示される発明は、エンクロージャ内に差圧センサ１１０を組み込んだ密閉ハウジングを有するポンプ１００である。センサ１１０は、ハウジングの外壁の中、又は薬物リザーバ１２０を収容するコンパートメントをポンプの内部容積の残りの部分から隔離する内壁の中に位置していてもよい。当業者であれば、ここでの列挙が網羅的なものではないことが理解されよう。
【００１６】
記載の注入装置は、換気系の適切な機能を検証するための方法を可能にし得る。典型的には、通気孔は、機能が損なわれたこと（即ち、（複数の）通気孔開口部の意図的又は非意図的な閉鎖）を検証するための自己診断確認の手段を有さない受動装置である。本装置はまた、圧力差が薬物の意図せぬ送達をもたらす可能性があるレベルに達する前に、ユーザー（即ち、患者）に圧力差の上昇を警告することもできる。その上、（差圧センサに対して）絶対圧センサを使用する場合、このシステムは高度計も兼ねることができる。これは、（同様に防水ポンプにも魅力を感じる）活動的なライフスタイルを送るエンドユーザにとって魅力的な機能であり得る。他の恩恵及び利点が存在してもよく、当業者には認識されるように、注入装置内の圧力差の検出及び／又は装置が高度を検知することができることにより、様々な特徴を実現することができる。
【００１７】
図１は、薬物注入装置１００の略図を示す。装置は、密閉された薬物リザーバチャンバ１２０を内部に有するハウジング１１０を備えていてもよい。薬物リザーバチャンバは、大気への通気孔１５０を備えていてもよい。本発明の一実施形態では、当該技術分野において既知のタイプの圧力センサ１１０が、薬物リザーバチャンバ１２０と薬物ハウジングの内部の隣接するコンパートメント１４０との間の圧力差の測定を可能にするように配設されている。説明の目的で簡略化するが、多くの薬物注入装置は、ハウジング内に複数のチャンバと通気機構とを備え、それらの間の圧力安定化を確実にしている。このような機構では、装置の防水性又は耐水完全性を維持するために、水分の通過は防ぐが、気体は通過させる通気孔及び膜を含む場合が多い。
【００１８】
図２は、装置の簡略化された内部を例示の概略図で示す。図のように、簡略化されたポンプは、複数のチャンバ２１０、２２０を有するハウジング２１０を備え、各チャンバは、通気孔２４０、２５０を介して別々に大気に放出される。チャンバの間には圧力センサ２３０が配設される。この設計により、チャンバと大気との間の圧力差の検出が可能となり、かつ、一定の事前設定された条件が満たされた場合に、ユーザーに対する警告又は警報を生成することが可能となる。
【００１９】
図３によると、携帯用薬物注入装置３００は、ある量の投薬を保持するための薬物カートリッジ４２２を収容及び格納するための空洞部を含んでもよい。Ｏリング４１０は、カートリッジ４００の内壁とプランジャ４００との間の密封を確実にし、それによって投薬の漏れを防ぐ。空洞部４２０はまた、ラインセット３２８に投薬を流入させるための排出口３１６を含む。
【００２０】
モータ３３０が作動すると、プランジャ３０２の中にウォームギア３３２を延出するギア３１４を回転させて、プランジャ４００を移動させるため、カートリッジ４２２の内容量が減少し、流体を、排出口３１６を経由して、（取り付けられている場合には）ラインセット３２８の中に排出する。モータ及び携帯用注入装置のその他の電気部品のための電力は、電池コンパートメント３１０内に位置する電池キャップ３００に設けられた開口部を経由して差し込まれ得る電池によって提供される。モータ、表示画面（図示せず）、キーパッドインターフェース、及び振動モータ３４０等の様々な通知装置を制御するためのプロセッサは、配線板３１２上に位置してもよい。
【００２１】
本発明の例示の方法は、２つ又は３つ以上の絶対圧センサを使用する、携帯用薬物注入装置の薬物リザーバ内の空気の検出に関する。圧力センサからプロセッサに提供されたデータは、その後カートリッジコンパートメント内の絶対圧力の傾向を決定するのに使用される。絶対圧センサの使用によって、高度の変化をモニタリングすることができる。気圧減少（高度の上昇時に発生）の影響の１つは、溶液内での空気の増加である。これは、分圧の減少によるものである。溶液内の空気の増加、より具体的には、薬物リザーバ内の空気の増加により、注入不足をもたらし、換言すれば、患者は、意図された量より少ない投薬を受けることになる。分圧に影響を及ぼし得るその他の要因は、温度である。したがって、温度センサが、絶対圧センサと共に採用されてもよい。
【００２２】
絶対圧力及び温度の傾向データは、ある予期せぬ結果を理解する上で有益であり得る。例えば、連続式グルコースモニタ（continuous glucose monitoring）（ＣＧＭ）が可能なインスリン注入ポンプシステムにおいては、過去に効果的であったインスリン投与計画が、一見して明らかでない理由から、血糖値の減少に期待された効果を上げない場合がある。このような場合、１つの考えられる説明として、インスリンの送達不足が挙げられるであろう。
【００２３】
利用可能なカートリッジコンパートメントの絶対圧力及び温度傾向データにより、アルゴリズムは、薬物リザーバ／カートリッジ内の空気の増加量を示唆し得る圧力及び／又は温度の直近の変化を確認することができるであろう。圧力及び／又は温度の直近の変化が分圧の減少を起こしやすいものである場合、警報によってユーザーに薬物リザーバ／カートリッジ内の空気の存在を確認するよう促すトリガとなるであろう。
【００２４】
再度、図３を参照すると、携帯用薬物注入装置は、電池コンパートメント３１０と装置ハウジング３００の内部との間の通気孔３２０等、装置の内部と大気の平衡を可能にする多数の通気孔を含んでもよい。電池コンパートメント３１０は、ハウジング３００の内部に対して通常は気密ではないため、このような通気孔により、装置内の内圧を確実に概ね等しくすることができる。他の通気孔３１８が、装置の内圧を大気、並びにカートリッジ空洞部３０２内の圧力と平衡させるために使用されてもよい。
【００２５】
絶対圧センサは、ハウジングの内部の様々な部分に位置してもよい。図３に示す通り、絶対圧センサ３２２、３２４は、通気孔３１８、３２０に近接して位置している。任意追加的に、温度センサは、ハウジング内に位置してもよい。図３では、温度センサ３２６は、配線板３１２上に位置している。
【００２６】
本発明の様々な実施形態での使用に適用可能な圧力センサとしては、圧電型センサ及びＭＥＭＳセンサが挙げられるが、これらに限定されない。これらのセンサは、小型であること及び信頼性があることから、概ね好ましい。ハウジング内のチャンバ（例えば密閉された薬物リザーバチャンバ等）と、外部環境（周囲気圧）との間の差異をモニタリングすることにより、装置は、警報音、触覚警報、又は視覚警報のうちの１つ又は２つ以上をトリガするように構成されてもよい。ユーザー／患者は、その時点で圧力差の原因を特定して修正するか、又は薬物注入装置を手動で遮断して、通常は密閉された薬物リザーバチャンバ内に配設された薬剤カートリッジからの薬物の不慮の送達がないことを確実にすることが可能となる。この方法により、ある程度の不慮の薬物送達及び有害であり得る薬物送達が生じる前に、正常に動作していない通気状態又は別の状態を予防的に検出することが可能となる。
【００２７】
本発明にかかわる使用に適した一部の圧力センサは、水分及び放射線（典型的には紫外線であるが、赤外線の場合もある）などによる損傷又は機能不良を受けやすいので、圧力センサは、装置の外部ハウジングに対して内側に取り付けられるのが望ましい。センサは、図２に示されるように、装置の中の容量の異なる２つの内部チャンバ間に位置づけられるときに特に効果的であり得ることが見出されており、これら内部チャンバ２１０、２２０の双方は、独立して周囲気圧に放出される。
【００２８】
更に、使用する任意の差圧センサは、マイクロプロセッサ又は薬物送達装置を制御及び／又はモニタリングする他の電子機器と通信することができることが望ましい。これにより、ユーザー又はメーカーは、ある条件（例えば、ハウジングの通気孔の遮断物を示す異常な圧力差、航空路における減圧中に遭遇する可能性がある極低圧など）が満たされたときに警報をトリガする所定条件を、マイクロプロセッサにプログラムすることができる。
【実施例】
【００２９】
（実施例１）
例示的な実施形態では、本発明は、患者へのインスリンの送達量を制御し、高度、圧力、温度の変化等の大気の影響による変動を最小にするための方法である。本方法では、ＯｎｅＴｏｕｃｈ（登録商標）Ｐｉｎｇ（登録商標）、Ａｎｉｍａｓ（登録商標）２０２０等の商品名で、Ｗｅｓｔ  Ｃｈｅｓｔｅｒ（ＰＡ）のＡｎｉｍａｓ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎによって販売されているものと同様のインスリン注入ポンプ等の携帯用、外部ポンピング装置が採用される。インスリンポンプは、２つ又は３つ以上の内部コンパートメントを有する、ハウジングを有し、該コンパートメントの一方は、電池又は他の電源のために使用されてもよく、他方は、配線板等を収容するために使用されてもよい。
【００３０】
また、ハウジング内は、インスリンのカートリッジ等、薬物リザーバが配置される空洞部である。プロセッサ、プロセッサと通信するメモリ、表示機器でポンプを制御する。本実施例では、表示機器は、有機ＬＥＤ表示画面である。ポンプはまた、プロセッサによって制御される１つ又は２つ以上のインジケータ装置を有してもよく、特定の状態を患者に気付かせるために、又は、装置のメモリに記憶された、若しくはポンプのオペレーティングソフトウェア内にプログラムされた他の事前設定パラメーターに応じて、警報音、視覚警報、又は触覚警報（例えば、振動による警報）を生成してもよい。
【００３１】
患者又は介護者は、本例のように、通常は、キーパッドを介して装置とのやりとりを行うが、タッチスクリーン、音声認識等の他のユーザー入力装置を使用して、プロセッサと通信し、オペレーティングソフトウェアとのやりとりを行ってもよい。入力装置は、ユーザーが、該ユーザーが作成し得る（又は患者の介護者によって患者のために作成された）薬物送達プログラムを選択することも可能にする。装置のメモリ内に記憶された薬物送達プログラム又はプログラムは、投薬の基本的な投与及び／又はボーラス投与の送達を含んでもよい。
【００３２】
大幅に簡略化するが、基礎インスリンは、人間が食べるかどうかにかかわらず、通常膵臓によって供給され、１日２４時間存在する自然に存在するインスリンである。インスリンポンプ治療を受けるほとんどの患者にとって、彼らのポンプは、日々２４時間基礎インスリン送達プログラムを実行し続けるであろう。これにより、基礎インスリンの送達量は、ポンプの周囲の大気条件の変化により影響されやすくなる。したがって、患者が飛行機に搭乗したり、丘を登ったりする時、又は天気が著しく変化する時、薬物注入装置によって実際に提供される基礎インスリン送達量に、圧力、温度、及び／又は高度の変化によるわずかな変動が起きる場合がある。
【００３３】
本実施例では、温度、圧力及び高度の変化をモニタリングするため、薬物注入装置内に絶対圧センサ及び温度センサを採用する。この実例においては、温度センサと共に、インスリンポンプ内の各通気孔の内側吸気口に近接して絶対圧センサを配置することで、大気のデータをモニタリングして、プロセッサに送信することができる。プロセッサは、その後、実際に送達された量が、患者によって期待された量であることを確実にするため、基礎インスリン送達量に対する補正率を決定するためのアルゴリズムを利用してもよい。プロセッサは、薬物送達プログラム（プロセッサで実行される、又はメモリに記憶される、基礎インスリン送達プログラム等）に対して大気の補正率を適用する。プロセッサは、モータ駆動部の速度と動作を制御することにより、薬物送達量を変更（増加、又は減少）させることができる。
【００３４】
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。当業者であれば、本発明から逸脱することなく、多くの変形、変更、及び置換が想到されるであろう。
【００３５】
本発明を実施するうえで本明細書で述べた実施形態には様々な代替例が用いられ得る点は理解されるべきである。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。
【００３６】
〔実施の態様〕
（１）  携帯用薬物注入装置であって、
内部に２つ又は３つ以上の内部コンパートメントを有するハウジングと、
薬物リザーバを受入れるための該ハウジング内の空洞部と、
該ハウジング内に位置するプロセッサと、
該プロセッサと通信するメモリと、
該プロセッサによって制御される表示機器と、
該プロセッサによって制御される１つ又は２つ以上のインジケータ装置と、
該プロセッサと通信するユーザー入力装置と、
該メモリ内に記憶される薬物送達プログラムと、
プランジャを駆動し、該薬物リザーバから流体を排出するように構成された、該プロセッサによって制御されるモータ駆動部と、
該ハウジングの内部と外部との間で気体の通過を可能とする少なくとも１つの外部通気孔と、
該２つ又は３つ以上の内部コンパートメント間の気体の通過を可能とする少なくとも１つの内部通気孔と、
該ハウジングの内部に位置する少なくとも１つの温度センサと、
２つ又は３つ以上の絶対圧センサと、を備え、該２つ又は３つ以上の絶対圧センサ及び温度センサが、該プロセッサと通信し、該プロセッサは、温度及び／又は圧力の変化に応じて、該薬物送達プログラムを修正するように構成されている、携帯用薬物注入装置。
【図１】
2015523138.tif 000003
【図２】
2015523138.tif 000004
【図３】
2015523138.tif 000005
【国際調査報告】
2015523138.tif 000006
2015523138.tif 000007