(57)【要約】【課題】一度だけ使用される、ホスト流体計量分配装置に取り付けられ、または取り付け可能な流体ディスペンサカートリッジを提供すること。【解決手段】一度だけ使用される流体ディスペンサカートリッジは、流体リザーバと、充填管アセンブリと、流体リザーバおよび／または充填管アセンブリへと入る、あるいはそれから出る気体をゲート制御することによってカートリッジ内部の圧力を制御する手段とを含む。いくつかの実施形態では、気体をゲート制御する手段が、「実質的に剛性の」流体リザーバを使用することを可能にする。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体の所定の容量を計量分配するための装置に取り付けるのに適した流体ディスペンサカートリッジにおいて、
流体入口と、流体出口とを備える流体リザーバであって、流体入口が流体リザーバに流体を導くのに適し、流体出口が流体リザーバから流体を開放するのに適した流体リザーバと、
前記流体リザーバに前記流体出口で連結される充填管アセンブリであって、前記装置内で前記カートリッジを使用する際に、前記流体リザーバからの流体が、前記充填管アセンブリの中に流入することができるようになっており、前記充填管アセンブリからの流体を計量分配するための排水口をもつ充填管アセンブリと、
前記流体リザーバまたは前記充填管アセンブリのいずれかへと入る、あるいはいずれかから出る気体をゲート制御する手段であって、前記装置内で前記カートリッジを使用する際に、前記流体ディスペンサカートリッジの内側と外側の圧力を実質的に等しくし、前記流体リザーバまたは前記充填管アセンブリのいずれか、あるいは両方に配置される気体をゲート制御する手段とを含む流体ディスペンサカートリッジ。
【請求項２】
前記気体をゲート制御する手段が、前記流体リザーバの一部を形成する実質的に気体透過性の材料を含む請求項１に記載の流体ディスペンサカートリッジ。
【請求項３】
前記実質的に気体透過性の材料が、１枚のポリエチレン繊維シートである請求項２に記載の流体ディスペンサカートリッジ。
【請求項４】
前記実質的に気体透過性の材料が、ポリテトラフルオロエチレン膜である請求項２に記載の流体ディスペンサカートリッジ。
【請求項５】
流体の所定の容量を計量分配するための装置に取り付けるのに適した流体ディスペンサカートリッジにおいて、
流体入口と、流体出口とを備える実質的に剛性の流体リザーバであって、流体入口が実質的に剛性の流体リザーバに流体を導くのに適し、流体出口が実質的に剛性の流体リザーバから流体を開放するのに適した実質的に剛性の流体リザーバと、
前記実質的に剛性の流体リザーバに前記流体出口で連結される充填管アセンブリであって、前記実質的に剛性の流体リザーバからの流体が、前記充填管アセンブリの中に流入することができるようになっており、前記充填管アセンブリからの流体を計量分配するための排水口をもつ充填管アセンブリと、
前記実質的に剛性の流体リザーバまたは前記充填管アセンブリのいずれかへと入る、あるいはいずれかから出る気体をゲート制御する手段であって、前記装置内で前記カートリッジを使用する際に、前記流体ディスペンサカートリッジの内側と外側の圧力を実質的に等しくし、前記実質的に剛性の流体リザーバまたは前記充填管アセンブリのいずれか、あるいは両方に配置される気体をゲート制御する手段とを含む流体ディスペンサカートリッジ。
【請求項６】
前記気体をゲート制御する手段が通気フィルタを含む請求項５に記載の流体ディスペンサカートリッジ。
【請求項７】
前記気体をゲート制御する手段が圧力解除弁を含む請求項５に記載の流体ディスペンサカートリッジ。
【請求項８】
前記気体をゲート制御する手段が、前記実質的に剛性の流体リザーバの一部を形成する実質的に気体透過性の材料から成る請求項５に記載の流体ディスペンサカートリッジ。
【請求項９】
前記実質的に気体透過性の材料が、１枚のポリエチレン繊維シートである請求項８に記載の流体ディスペンサカートリッジ。
【請求項１０】
前記実質的に気体透過性の材料が、ポリテトラフルオロエチレン膜である請求項８に記載の流体ディスペンサカートリッジ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に流体の計量分配（ｄｉｓｐｅｎｓｉｎｇ）に関し、詳細には、ホスト流体計量分配装置の内部に取り付けられ、または取り付け可能である、実質的に剛性の流体リザーバと、充填管アセンブリと、そのカートリッジ内部の内部圧力に作用する手段とを含む一度だけ使用される（ｓｉｎｇｌｅ−ｕｓｅ）流体ディスペンサカートリッジに関する。
【背景技術】
【０００２】
びんを充填するための多くのタイプの流体計量分配装置が存在する。広範囲に使用されている１つのタイプの流体計量分配装置は、容積移送式詰込器（ｐｏｓｉｔｉｖｅ  ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ  ｆｉｌｌｅｒ）である。一般に、容積移送式詰込器は、計量分配される流体に接触しそれを移送させる可動部を含む。例えば、１つのタイプの容積移送式詰込器はピストンおよびシリンダ装置を使用する。このタイプの容積移送式詰込器では、ピストンの後向きの運動が入口から流体をシリンダ内に引き込み、ピストンの前向きの運動が、出口から流体を押し出す。別のタイプの容積移送式詰込器は、流体を移動させるために回転ポンプを使用する。
【０００３】
容積移送式ポンプは、２つの理由により米国で広範囲に使用されてきた。第１に、容積移送式ポンプは毎分６００本ものびんを充填する比較的高速で動作することができる。さらに、容積移送式ポンプは、約±０．５％まで正確である。
【０００４】
容積移送式詰込器は広範囲に使用されているにもかかわらず、それらはいくつかの欠点をもつ。容積移送式詰込器の１つの欠点は、流体が可動部と接触するようになることである。可動部が磨耗すると、微粒子物質が流体中に入り、微粒子汚染の原因になる。微粒子汚染が極端に激しい場合、製品を使用できなくする。容積移送式詰込器の別の欠点は、流体に接触する可動部の洗浄および殺菌に困難が伴うことである。容積移送式ポンプでは、ピストンおよびシリンダなどのパッド間の臨界公差が、その場での効果的な洗浄を妨げる。したがって、使用者は洗浄および殺菌のために装置を分解しなければならない。この工程は時間がかかるだけではなく、再組み立ての間に機械工によって取り扱われるとき、パッドの生物学的汚染に帰着する場合がある。
【０００５】
別のタイプの流体計量分配装置は、時間／圧力詰込器である。一般的に言って、時間／圧力詰込器は、比較的一定の圧力に維持される流体リザーバを含む。流体は、圧縮性管路を通ってリザーバから計量分配される。流体の流れは、放出管路を絞りそれを潰すピンチ式弁で止められる。放出管路を所定の時間開きそして管路を閉じることによって、流体の所定の容量が計量分配される。流体リザーバの内部の圧力が一定に維持されている場合、サイクルが繰り返される毎に等しい量の流体が計量分配されるはずである。しかし、時間／圧力詰込器は、実際は理論のようにはうまく働かない。
【０００６】
別のタイプの流体計量分配装置が容積測定式流体計量分配装置を開示する米国特許第５，０９０，５９４号明細書に示されている。容積測定式計量分配装置は、後で容器中に計量分配される、計量カップまたは充填管内の所定容量の流体を計量する。容量測定式詰込器は、容積移送式詰込器と比べると遅いが、非常に正確で微生物および微粒子の汚染の問題の発生を防止する。容量測定式詰込器は、時間／圧力詰込器同様、比較的一定の圧力に依存する。この理由のため、フィルタを横切る圧力降下が不正確な充填に帰着する場合があるので、容量測定詰込器内に浄化用フィルタを使用することは実用的でない。
【０００７】
別のタイプの流体計量分配装置が、Ｋｅｙｅｓらに１９９６年１月２日に発行された米国特許第５，４８０，０６３号明細書に記載されている。Ｋｅｙｅｓらは、計量分配される流体と接触する可動部をもたない装置を記載している。流体計量分配装置は、計量分配される流体を収納する流体チャンバと、流体チャンバに連通して連結される充填管とを含む。充填管は、流体リザーバと共に循環路を形成する。動作では、流体はチャンバから充填管に伝達される。充填管内の流体レベルが所定の高さに達すると、充填が終結され流体が充填管から容器に計量分配される。Ｋｅｙｅｓらに１９９７年１０月２８日に発行された米国特許第５，６８０，９６０号明細書も参照のこと。
【０００８】
前述の特許で実施された取り組み方法にもかかわらず、流体計量分配装置、特に使い捨てで一度だけ使用される流体ハンドリング構成要素を実現する流体計量分配装置の改良の必要性、および／または流体計量分配装置の別の構成の必要性が継続している。
【０００９】
上記の必要性に応じて、本発明は、流体の所定の容量を計量分配するためのホスト装置に取り付けるのに適した新規の流体ディスペンサカートリッジを提供する。一度だけ使用される形式で製造するのに特に適した、流体ディスペンサカートリッジは、主要な実施形態に、実質的に剛性の流体リザーバと、充填管アセンブリと、実質的に剛性の流体リザーバまたは充填管アセンブリの中へ、あるいはそこから気体をゲート制御する手段（ｇａｓ  ｇａｔｉｎｇ  ｍｅａｎｓ）とを含む。
【００１０】
より具体的には、実質的に剛性の流体リザーバは、流体入口と、流体出口とを備え、流体入口は流体を実質的に剛性の流体リザーバに導くのに適し、流体出口は前記流体を放出するのに適している。充填管アセンブリは、実質的に剛性の流体リザーバに流体出口で、前記実質的に剛性の流体リザーバからの流体が前記充填管アセンブリ中に流れ込むように連結される。充填管アセンブリ内部の流体は、その中にその目的のために設けられた放出口を通ってそこから計量分配される。この流体ディスペンサカートリッジは物理的に頑丈で耐久性があり、正確で迅速で簡単で経済的な流体の計量分配を促進しながら、比較的広範囲な環境での使用が可能である。
【００１１】
本発明のいくつかの実施形態に関して、気体をゲート制御する手段が、「実質的に剛性な」流体リザーバの効果的な使用を可能にし、かつ／または、それを許すが、別の実施形態も企図される。例えば、前記気体をゲート制御する手段が、実質的に非剛性の流体リザーバ上に設けられた本質的に気体透過性のパッチである、流体ディスペンサカートリッジから利点を引き出すことができる。
【特許文献１】米国特許第５，０９０，５９４号明細書
【特許文献２】米国特許第５，４８０，０６３号明細書
【特許文献３】米国特許第５，６８０，９６０号明細書
【特許文献４】国際出願第０２／０４３，８４１号パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
上記のことを考えて、耐久性のある一度だけ使用される、ホスト流体計量分配装置に取り付けるまたは取り付け可能な流体ディスペンサカートリッジを提供することが発明の主要な目的である。
【００１３】
流体リザーバと、充填管アセンブリと、流体リザーバまたは充填管アセンブリのいずれかへの、あるいはそれから出る気体をゲート制御する手段とを単体構造で含む、ホスト流体計量分配装置に取り付けるまたは取り付け可能な一度だけ使用される流体ディスペンサカートリッジを提供することが本発明の別の目的である。
【００１４】
充填管アセンブリに連結された実質的に剛性の流体リザーバと、リザーバまたは充填管アセンブリのいずれかへの、あるいはそれから出る気体をゲート制御する手段の両方とを備え、かつ／または両方とも実現する流体計量分配装置を提供することが本発明の別の目的である。
【００１５】
前記カートリッジの内部にそれを使用の際に圧力均衡を維持する手段を含む、流体計量分配装置に取り付け可能な一度だけ使用される流体ディスペンサカートリッジを提供することが本発明の別の目的である。
【００１６】
実質的に剛性な流体リザーバと、前記カートリッジの内部にそれを使用の際に圧力平衡を維持する手段とを含む、流体計量分配装置に取り付け可能で、開ループで、一度だけ使用される流体ディスペンサカートリッジを提供することが本発明の別の目的である。
【００１７】
本発明の本質をさらに理解すると、より明白になるこれらのまた他の目的を考慮して、本発明は、後でさらに詳細に記載し請求する部品の新規の組み合わせおよび組み立てに存在する。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明は、流体、特に生物医薬品または医薬品の製造工程に使用される流体、あるいはそれから生じる流体を計量分配する新規の方法を提供する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
これらの手段は、好ましくは、ホスト流体計量分配装置に取り付けられる（すなわち、固定カートリッジ）かまたは取り付け可能な（すなわち、使い捨てで一度だけ使用される）のいずれかの流体ディスペンサカートリッジ１０として実施される。図１に示すように、流体ディスペンサカートリッジ１０は、リザーバ２０と、充填管アセンブリ３０とを使用する。流体は、最も近くにある充填管アセンブリ３０から容器９０に計量分配される。その流体の内容物はリザーバ２０からその中へ制御された量（ｄｏｓａｇｅ）を流すことにより、各計量分配の後で補給される。
【００２０】
一度だけ使用される流体ディスペンサカートリッジ１０は、例えば、正確で繰り返し可能な流体の計量分配を与えるカートリッジ１０の構成要素（２０および３０）の間に適切な差圧をもたらすために、その中でカートリッジ１０へ入り、またはそれから出る気体をゲート制御する手段４０の使用によって特に特徴づけられる。気体をゲート制御する手段４０は、好ましくは、他の物質の通過を実質的に封鎖しながら（あるいは阻止しながら）、それを通る気体の通過を可能にするように構成される。そのような気体をゲート制御する手段４０によって、数ある中で、流体ディスペンサカートリッジは、より効果的に、「実質的に剛性の」流体リザーバを使用することができる。
【００２１】
本発明による流体ディスペンサカートリッジ１０に装着されたとき、流体計量分配装置は、例えば、正確に首尾一貫して容器（または複数の容器）内に測定された容量（または各供与量）の流体を計量分配するのによく適合する。流体ディスペンサカートリッジを簡単に耐密のあるいは衛生的な密封容器として構成することができるので、流体ディスペンサカートリッジは特に医薬品の応用例に適用できる。この、または他の使用において、装置は、その正確さ（すなわち、装置は容積移送式ポンプシステムに匹敵する正確さをもつ）、操作の容易さ（例えば、装置は機械的較正を必要としない）、クリーンルーム内での使用の適合性（すなわち、少数の粒子しか発生しない可動部品だけで装置を設計することができる）、簡単な保守（比較では、一度だけ使用される使い捨てのカートリッジを使用する）に関して、利点をもたらす。
【００２２】
ホスト流体計量分配装置は、流体を、一度だけ使用される流体ディスペンサカートリッジ１０に導き、それから計量分配することを可能にする、本質的にすべての「固定した」機械的および電子的手段（例えば、配管、回路、配線、エネルギー源、ポンプ、支持構造、マニホールド、弁、供給または他の補足の流体リザーバ、論理チップおよび同様のサブ構成要素）を一般に含むことになる。
【００２３】
ホスト流体計量分配装置は、全体の構造およびサブ構成要素の収集において相当に変化し得るが、使い捨てのカートリッジを「操作する」基本的な機能は、全体にわたって同じままである。一般に、ホスト流体計量分配装置を集合的に形成する機械的および電子的手段は、剛性の外部ハウジングまたはキャビネット内部のほぼ固定された装置内に収納される。ホスト計量分配装置のそれ以上の詳細および例は、Ｄｅｎｉｓ  Ｅ．  Ｋｅｙｅｓらに１９９６年１月２日および１９９７年１０月８日に発行された、それぞれ米国特許第５，４８０，０６３号明細書および米国特許第５，６８０，９６０号明細書に見出すことができる。
【００２４】
流体ディスペンサカートリッジ１０は、好ましくは「一度だけ使用される」品目として製造される。この点に関しては、流体計量分配動作完了時に、構成要素を処分する（ある種の環境的に規制された物質を計量分配した後で、法律によって義務づけられる場合があるように）あるいはそれを再利用する（例えば、環境的に規制されない物質を計量分配した後で）という意味で「一度だけ使用される」のである。
【００２５】
図２から４に示すように、本発明の「消費できる」流体ディスペンサカートリッジ１０は、いくつかの実施形態をもつ。しかし、いくつかの構成要素はすべての実施形態に存在する。特に、すべての実施形態で流体ディスペンサカートリッジ１０は、（ａ）流体入口２２と、流体出口２４とを備える流体リザーバ２０であって、流体入口が流体をその流体リザーバ中に導くのに適し、流体出口が前記流体リザーバから流体を放出するのに適した流体リザーバ２０と、（ｂ）流体リザーバからの流体がその中に流入することができるように流体リザーバの流体出口に連結された充填管アセンブリ３０であって、前記充填管アセンブリから流体を計量分配するための放出口をもつ充填管アセンブリと、（ｃ）流体リザーバ２０および／または充填管アセンブリ３０への、あるいは流体リザーバ２０および／または充填管アセンブリ３０からの気体をゲート制御するための前述の手段４０とをもつ。
【００２６】
図２で、流体ディスペンサカートリッジは、流体供給管路２２７によって流体源ＦＳに連結された充填口２２（すなわち、流体入口）を備える実質的に剛性の流体リザーバ２０を含む。殺菌または浄化用フィルタ２２３が、一般に流体供給管路に配置される。流体供給管路２２７は、例えばソレノイドまたは機能的に等価な装置または機構によって作動可能な供給弁２２５を含む。
【００２７】
流体リザーバ２０は、充填管アセンブリ３０の下端に連結されたドレン口２４（すなわち、流体出口）を含む。充填管アセンブリ３０の他端は、流体リザーバ２０の上部の開口に連結される。したがって、図２および３に示すように、充填管アセンブリ３０は、流体リザーバ２０と共に閉ループを形成する（図４と比較のこと）。
【００２８】
フィルタディスペンサカートリッジ１０が、ホスト流体計量分配装置内に取り付けられる場合、ホスト内部の充填弁３４（例えば、ピンチ式弁）が動作可能に充填管アセンブリと係合して、流体リザーバ２０から充填管アセンブリ３０への流体の流れを制御する。いくつかの実施形態では、充填弁３４が、プログラム可能な制御器に連結された（この場合もホスト内部に見いだされる）ソレノイドによって制御される。他のよく知られた弁制御の装置または機構またはシステムを使用することができる。
【００２９】
ドレン管路３８（すなわち、放出口）が充填管アセンブリ３０内に充填管アセンブリ３０から容器９０に流体を計量分配するために設けられる。フィルタディスペンサカートリッジ１０が、ホスト流体計量分配装置内に取り付けられる場合、ホスト内のドレン弁３６（例えば、ピンチ式弁）が動作可能に充填管アセンブリと係合して、充填管アセンブリ３０から容器９０への流体の流れを制御する。いくつかの実施形態では、ドレン弁３６が、プログラム可能な制御器に連結されたソレノイドによって制御される。この場合も、他のよく知られた弁制御の装置または機構またはシステムを使用することができる。
【００３０】
図２で、放出口３８は、充填管アセンブリ３０の閉ループから始まる導管によって設けられているが、他の構造も企図される。例えば、充填管アセンブリがリザーバと共に閉ループを形成しない実施形態では、放出口は、単に充填管アセンブリの下流側端部の制御可能な開口にすぎない。閉じているかどうかにかかわらず、医療薬の応用例では、充填管アセンブリの放出端は、好ましくは例えば、気密で密封された注射器の針を備えており、したがって無菌の流体計量分配を可能にする。
【００３１】
流体ディスペンサカートリッジが、ホスト流体計量分配装置に取り付けられたとき、前記ホストによって設けられた光学流体レベルセンサ５２および５４が、充填管アセンブリの測定管３２に沿って動作可能に係合する。充填弁３４が「開状態」で放出弁３６が「閉状態」の場合、流体が流体リザーバから流出し、最終的に測定管３２に流入する。光学流体レベルセンサがそのような「充填」の進行を監視するために使用され、したがってそれを制御するための手段を提供する。以下で詳細に説明するように、光学流体レベルセンサ５２および５４を、望むならば導電性のコンデンサベースのセンサで置き換えることができる。電子式、電気光学式、電気化学式また音波式センサなど他の流体レベルセンサも使用することもできる。
【００３２】
１つの実施の方法では、プログラム可能な制御器（図示せず）、または他の電子論理装置もしくはシステムが動作可能に流体レベルセンサ５２および５４に連結される。充填管アセンブリ３０内の流体レベルが、所定の上限または下限（センサによって検出された）に達すると、プログラム可能な制御器（または前記他のシステム）が、弁３４および３６に「開状態」または「閉状態」の信号をおくり、望まれることに応じて、さらに流体を充填管アセンブリ３０内に入れ、またはそこから流体を放出することを可能にする。望むならば、複数の光学センサをいくつかの上限、下限および中間値を画定するために使用することができる。
【００３３】
図３で示された実施形態は、図２で示された実施形態に類似している。しかし、図２の気体をゲート制御する手段４０はリザーバ２０に配置されているが、図３の実施形態では、気体をゲート制御する手段４０は、充填管アセンブリ３０内部に配置されている。図２と図３の実施形態の両方で充填管アセンブリ３０および流体リザーバ２０の流体レベルが、これらの構成要素（２０および３０）の上部流路にまで上昇することは起こりそうもないので、一般にそれらの間の密封スペースに連続状態が存在する。ある範囲では、そのような連続領域に沿う、気体をゲート制御する手段４０を設けることができる、またはそれを設けるべきである特定の点を規定する特別の制限はない。流体リザーバ２０または充填管アセンブリ３０のどちらか、あるいは両方に配置することが可能である。しかし、大体の場合、流体リザーバ２０が充填管アセンブリ３０より大きな表面積をもつことを考えると、気体をゲート制御する手段４０を流体リザーバ２０に置く方が、製造の観点からより実用的である。もちろんこれは必ずしもいつもそうであるというわけではない。
【００３４】
図４に示す実施形態では、他と比較すると、気体をゲート制御する手段を配置する自由度が抑制されている。図２および３の実施形態とは違って、図４に示す流体ディスペンサカートリッジ１０は「閉ループ」ではない。そのような「非閉ループ」の構成では、実質的に剛性のリザーバ２０と充填管アセンブリ３０の両方の予想される所定の流体レベルの上方のスペースは、別々で異なっている。流体の計量分配のための定常の上部圧力を維持するために、リザーバ２０および充填管アセンブリ３０の流体の上方の大気圧がほぼ等しいことを保証することが望ましい。したがって、気体をゲート制御する手段４０ａおよび４０ｂが、好ましくは流体リザーバ２０と充填管アセンブリ３０の両方に設けられる。これによって、気体が無菌で、両方の構成要素に流入し、またそれらから流出し、したがって、それらの中の圧力を外の周囲環境の圧力と等しくすることが可能になる。
【００３５】
複数の組の、気体をゲート制御する手段を使用することは、非閉ループの実施形態に限定されるものでないことを理解されたい。例えば、閉ループシステムでは、装置または構造（例えば、弁、センサなど）をリザーバに戻る充填管アセンブリの戻り管路の内部に取り付けことができ、したがってそれらの間の密封されたスペースの連続状態を壊しあるいは中断させることが企図される。そのような場合、連続状態を壊す前後で密封されたスペースを通気することが望ましい。
【００３６】
いくつかの機能の中で、実質的に剛性のリザーバは、流体を貯蔵するために使用される。その相対的な大きさ、位置およびシステム内部での位置決めは、気体をゲート制御する手段の影響と組み合わせて、システムを動かすのに必要な、適切な程度のいわゆる「上部圧力」をもたらすために選択される。これは、統合された充填管アセンブリの高さと比較した、一般にその高さの関数である。
【００３７】
示したように、本発明によれば、リザーバは、構造上完全に剛性かまたは剛性の側壁を備える。典型的な実施形態は、成形された（または成形加工された）、一体の（または単体の）いわゆる「堅い殻の」バッグとして構成される。リザーバを、最初は２つの半分部品で作ることができ、後の組み立て操作で、その半分部品を１つの単体品にする。あるいは、リザーバを、例えばポリエチレンテレフタラートから吹込成形することができる。他の方法も存在する。
【００３８】
流体または側壁が剛性であると示すことによって、本発明を絶対的な柔軟性のない剛性に狭く限定するものではない。本発明の開示を考えて、「実質的に剛性の」という用語の範囲を当分野の技術者なら理解するであろう。例えば、実質的に剛性のリザーバは、普通の周囲の大気圧によって加えられる力より相当に大きい外力には抵抗するけれども、やはりそれに屈する。所定の最大容量まで流体で満たしたときに、その形状を維持する場合、またはその形状を維持しない場合で剛性の壁を含む場合は、なお実質的に剛性と考えられる。
【００３９】
実質的に剛性の流体リザーバおよび／またはその剛性の側壁を製造するのに有用な材料の例には、ポリエチレンテレフタラート、高密度ポリエチレン、ポリ塩化ビニル、ポリプロピレンおよびポリスチレンが含まれる。重合体のほかに、金属（例えば、アルミニウム）やガラス（例えば、ファイバグラス複合材料）などの材料も考えられる。重合体材料に関して、そのための製造工程の例には、射出成形、圧縮成型、移送成型、吹込成型および押出加工が含まれる。もちろん、これらの工程を、実質的に剛性の流体リザーバ、または後の組み立て用のその部品を製造するために使用することができる。
【００４０】
例えば、高い剛性を与える熱硬化重合体を、上昇した温度条件で使用することを意図する装置に使用することができる。例えば、粘性の物質と作業するときそのような上昇した温度が生じる。粘性の物質の計量分配は軟膏などがよい流れを可能にする温度で行われるからである。
【００４１】
別の実施形態として、その中に一度だけ使用される流体ディスペンサカートリッジの組み立てられていない構成要素が収納される実質的に剛性の流体リザーバを成型されたプラスチック容器として構成することが考えられている。したがって、リザーバは、流体タンク（使用）としてかつ包装（商品）として本質的に二重に機能する。構成要素はなお使用の前に組み立てられなければならず、したがって比較的高い技術の専門知識の使用者を必要とするので、この設計は多くの無菌の応用例には適していないであろう。しかし、本発明によって範疇として除外されていない領域にある、非医薬品および非臨床の使用のための流体の正確で小容量の計量分配を必要とする応用例では、リザーバの剛性は、そのよりすぐれた耐久性のために、そのような包装計画に関し利点をもたらす。
【００４２】
完全に剛性であることの代替として、リザーバが、それを折りたたみ、またはその容積を減少させ得るように、折り目、または襞、または皺になる区域などに沿って曲がりまたは屈曲する一連の側壁を含むことが考えられている。そのような構成は、動作可能な圧力に関係する利点を提供し、ならびに消耗品の保管に関しスペースの削減をする。アコーディオンのような構成、ベローズのような構成および襞をつけた側壁をもつ構成などいくつかの折りたためる構成が考えられている。
【００４３】
製造コストを低減させるために、実質的に剛性の流体リザーバは、好ましくは、実質的に単体構造からなる。詳細には、実質的に剛性の流体リザーバは、最少の組み立て部品およびサブ構成要素をもち、一般に一層構造を含む。
【００４４】
流体の計量分配を発明性のある装置で行う場合、適切な内部圧力状態の維持が重要である。流体は、実質的に剛性の流体リザーバから充填管アセンブリに、また装置から出て容器の中に移動するので、実質的に剛性の流体リザーバおよび充填管アセンブリ内部の気体の圧力は制御されないと変動することがあり、したがって、例えば、計量分配された製品が医薬品の正確な投与量であるべきものである場合、容認できない計量分配容量の不正確さをもたらす。本発明では、適切な内部圧力状態は、アセンブリ全体にわたって大気圧に維持するように前述の気体をゲート制御する手段を取り付けることによって促進される。
【００４５】
ゲート制御する手段の構造、位置および構成は、意図する応用例ならびにリザーバおよび充填管アセンブリ構造などそのような要因、また内部寸法および充填管アセンブリのヘッド数などに応じて、変動をうけやすい。しかし、２つの主要な実施形態は、通気フィルタ集合体および圧力作動弁である。これらの２つの機構の中で、潜在的に取り付けコストがより低いことを考えると、通気フィルタが特に好ましい。
【００４６】
通気フィルタ集合体に関して、代表する実施形態は、その間に通路を備える入口および出口と、前記通路を断面で分割する膜またはフィルタを形成する充填管アセンブリまたは実質的に剛性の流体リザーバ上に成形され、あるいは取り付けられた構造を含む。
【００４７】
通気フィルタ集合体用に使用する膜およびフィルタのタイプに特別の制限はない。例えば、デプスフィルタ、表面フィルタ、膜、ポットに入れた中空の繊維膜などを使用することができる。しかし、装置の有望な応用例を考慮すると、そのような疎水性が、水性流体の装置からの放出を妨げ、気体がその中を自由に通過することを可能にするので、疎水性のフィルタまたは膜が好ましい。無菌状態を維持し、例えば外部周囲環境から空気によって運ばれる粒子などによる流体の汚染を防止するために、フィルタおよび膜の多孔性を選択すべきである。疎水性と親水性機能の両方を備える膜を使用することもできる。そのような多機能の通気フィルタの詳細は、２００１年１２月３日にＪ．Ｃａｐｐｉａらによって出願された、国際出願第０２／０４３，８４１号パンフレットに記載されている。
【００４８】
通気フィルタの構造は過度に複雑である必要はない。使い捨てのため（比較では、一度だけ使用される）、大規模な組み立てをしない、または部品の数の少ない、または市販の日用品材料を使用するものなど、低い製造コストを可能にする構造は、いくつかの利点を与える。少ないコストで実施できる１つのタイプの通気フィルタは、実質的に気体透過性のフルオロポリマーの膜（例、Ｄｅｌａｗａｒｅ州、ＷｉｌｍｉｎｇｔｏｎのＧｏｒｅ，Ｉｎｃ．から市販されている「Ｇｏｒｅ−Ｔｅｘ」商標の膜）または実質的に気体透過性のポリエチレン繊維のシート（例、Ｄｅｌａｗａｒｅ州、ＷｉｌｍｉｎｇｔｏｎのＥ．Ｉ．ｄｕ  Ｐｏｎｔ  ｄｅ  Ｎｅｍｏｕｓ，Ｉｎｃ．から市販されている「Ｔｙｖｅｋ」商標の材料）を含む、一度だけ使用されるカートリッジ内部に分離した専用の区域を備えている。１つの実施形態では、開口がリザーバ内で（例、切削、打抜または事前製造）リザーバの最高の意図された流体充填レベルの上方の領域に設けられ、次いで前記開口が多孔質のシートの重合体で閉じられる。この実施形態では、多孔質のパッチを、所定位置に接着剤または他の接着配合物で固定し、あるいは音波溶接し、焼結し、融着し、テープ接合しまたは填隙封止することができる。リザーバ内の使用と同じ方法によって、パッチを充填管アセンブリでも、この場合も充填管アセンブリの所定の最高流体レベルの上方の領域で使用することができる。
【００４９】
圧力作動弁に関して、望ましい実施形態は、装置内部の圧力変動に応答して自動的に動作するものである。これは、電子的または機械的に実行することができる。機械的手段に関して、弁を、ある圧力の下の１つの位置にもち、また圧力がその圧力より上に上がったとき別の位置にもつように構成することができる。より正確でより優れた感度が必要な場合、電子弁システムをセンサと共に実施することができる。そのような電子弁システムを、ホスト装置の電子制御器で制御することができる。さらに、電子弁システムは、高価なことが多いので（したがって簡単に使い捨てられないので）、一度だけ使用される流体ディスペンサカートリッジを、ホストの流体計量分配装置の固定ハードウェアへの永久取り付け具として取り付けられる電子弁システムに連結する手段（例えば、管）を単に提供するために製造することができる。
【００５０】
流体ディスペンサカートリッジ１０をその中に設置した流体計量分配装置の動作は、計量分配する流体を流体リザーバに入れることから始まるが、この流体は典型的には、始めホスト装置の流体供給ＦＳに保持されている。流体を入れることは、例えば、供給弁２２５を「開状態」にすることで、流体入口を流体リザーバに対して「開状態」とし、または、流体入口を流体リザーバにアクセス可能にすることによって達成される。この時点で、流体リザーバ２０の出力端２４に最も近い充填弁３４は「閉状態」になっている。リザーバ２０に流体が入れられた後、流体をリザーバに導入した手段も「閉状態」にされる。
【００５１】
次のステップは、充填管アセンブリ３０、具体的にはサイト管３２に、リザーバ２０からの流体を入れることを含む。これは、ドレン弁３６を「閉状態」にしたままで、充填弁３４を開けることで達成される。流体が実質的に剛性の流体リザーバから徐々に充填管アセンブリに流入するとき、その中のレベルが、流体レベルセンサによって監視され、そのデータが電子制御システムによって処理される。望ましい容量の表示である、ある種の流体レベルに達すると、充填弁３４が「閉状態」にされる。
【００５２】
次のステップは、充填管アセンブリ３０から容器９０または他の容器に流体を計量分配することを含む。これは、放出管３８に備えられたドレン弁３６を「開状態」にし、充填管アセンブリ３０の流体容量を実質的に空にすることよって達成される。充填管アセンブリ３０の内部寸法ならびに流体の特性および粘度が事前に知られているので、充填管アセンブリ３０から排出される流体の量を十分な正確さで予め決めることができる。この明細書で教示したような気体をゲート制御する手段を使用することによって、そのような正確さに寄与され、それが保証される。
【００５３】
本発明はすべての流体が充填管アセンブリから排出されることを必要としないことが理解されるであろう。実際、いくつかの充填管アセンブリの構成を、特にある容量の流体を保持するために設計することができる。しかし、この場合もこれは事前に知られているので、制御機構に要因として考慮にいれることができ、したがって計量分配の精度を損なうことはない。
【００５４】
本発明を限定するものではないが、医薬品流体の計量分配に関して、流体リザーバの典型的な全体内部容量は、約１．５リットルから約１０リットルの範囲にある傾向がある。そのような容量で、供給入口、通気出口および流体出口の寸法は以下の通りである。供給入口の直径は、約０．２５インチから約０．７５インチ（約０．６３５ｃｍから約１．９０ｃｍ）の範囲にあり、通気出口の直径は、約０．１２５インチから約０．７５インチ（約０．３１７５ｃｍから約１．９０ｃｍ）の範囲にあり、流体出口の直径は、約０．１２５インチから約０．７５インチ（約０．３１７５ｃｍから約１．９０ｃｍ）の範囲にある。より大きな容量、特に粘性流体を含む場合、これらの寸法は相当に大きくなるであろう。
【００５５】
充填管アセンブリに関して、サイト管３２用の好ましい構成は、サイト管の下部からサイト管の上部の方向に垂直中心線から外向きのテーパをもつテーパをつけた内壁である。中心垂直軸と傾斜した壁の間の角度は約１から１０度の間であり、好ましくは、約２および４度である。
【００５６】
テーパをつけたサイト管は、一定の内径をもつサイト管と比べて多くの利点を提供する。サイト管はリザーバからの流体で満たされているので、サイト管３２の流体レベルが、さらに介入することなしに、リザーバの流体レベルより上に上がることはできない。したがって、端部の１つで等しい内部直径をもつとすると、テーパをつけたサイト管は、一定の内径のものより内部に多くの流体の容量を含むことを可能にする。さらに、所与の長さにわたって、サイト管の直径が変動するので、一定の直径の管の同じ流体と比べると、流体は、垂直方向により短い距離移動する。変動する直径の管の流体は、所与の容量に対しより短い距離および速度を移動するので、より低い圧力降下が起こり、計量分配に対しより大きな制御が行われる。
【００５７】
前述のように流体ディスペンサカートリッジは、使用後に棄てられる傾向にあるので、この消費される構成要素の材料が適度な価値であることを保証することによって利点が得られる。この点に関し、弁および複雑なかつ／または洗練された電子構成要素など比較的高いサブ構成要素はカートリッジの一部とはならず、ホスト計量分配装置の取り付け具になることを理解するであろう。前述のドレン弁および充填弁に関して、これらは、必ずしもそうとは限らないが、組み立てハードウェア内部に取り付けられたピンチ式の変化したものであることが多い。流体ディスペンサカートリッジが取り付けられたとき、充填管アセンブリの特定の領域は、それら領域の機能が実現するようにこの弁と結合する（例、クリップする）。この点において、ピンチ弁は、技術的な熟練基準を必要とする仕事である、管を切断したり、弁要素とかみ合わせたりする必要がない点において有利である。むしろ、管だけの特定の領域で十分に「挟むことができ」、ピンチ弁が領域で十分に締め付けて、管の内腔を潰して閉鎖することを可能にする。このようにして、弁は必ずしも使い捨て要素の一部になる必要はない。
【００５８】
充填管アセンブリ内の流体レベルを決定するために、１対の光学センサが充填管アセンブリに沿って配置される。両方のセンサが流体チャンバ内の流体のレベルより下に配置されるべきである。上部レベルセンサが、充填管内の流体の上部レベルを画定する。下部レベルセンサが、流体の下部レベルを画定する。センサの上部レベルと下部レベルの間に計量分配された流体の容量、充填管の直径およびいわゆる「上部圧力」。両センサがプログラム可能なコネクタまたは電子論理装置に連結される。
【００５９】
メニスカスセンサを、レベルセンサに加えてまたはその代わりに含むことができる。メニスカスセンサを使用する場合、それは充填管ループ内の管の延長に配置される。メニスカスセンサは、充填された管内のメニスカスの高さを測定するレーザタイプのセンサである。メニスカスセンサの出力を、例えば、その情報を充填された容量の正確さを改良するために使用するプログラム可能な制御器に伝達することができる。
【００６０】
上で示したように、充填管アセンブリの流体レベルを、光学流体レベルセンサ５２および５４の代わりに、キャパシタンスセンサを使用しても監視することができる。そのようなセンサは好ましくは、充填管アセンブリ上で使用されるが、多分、実質的に剛性の流体リザーバにも取り付けることもできる。
【００６１】
電気伝導性端子は、それ自体で流体計量分配装置内で動作させるのに十分ではない。電気伝導性端子は、両方を単一のサブ構成要素として組み込むことができるエネルギー源と電子制御機構の両方に配線されまたは結合されまたは連結されなければならない。エネルギー源は本質的に両方の端子を通って電流を駆動し、一方、例えば、その中に電位差計または同様の電子センサを組み込むことによって、電子制御機構が前記電流のキャパシタンスを測定し、それに基いて、充填弁および／または放出弁を、選択的に開きかつ／または閉じる。
【００６２】
キャパシタンスの検出を可能にする電子回路は、経済的にも気をつけて構成すべきである。したがって、例えば、消費できる流体ディスペンサカートリッジは、使い捨てでないホスト装置のハードウェアアセンブリの一部であるアセンブリの制御機構への適切な専用ソケットに、差し込みかつ／または連結される端子およびいくつかのリード線と配線を含む。
【００６３】
電子端子は好ましくは、充填管アセンブリの側壁に永久的に取り付けることができる一般に銅である２枚の狭い金属片を含む。典型的な構成では、片は互いに対向して管の外側に取り付けられ、充填管アセンブリの「照準領域」の作業長さ全体を横切る。キャパシタンス検出は、２枚の金属片間のスペースをパルス電流を通過させることによって達成される。片を分離している材料のキャパシタンスが測定される。空気で満たされた空である管のキャパシタンスと液体で満たされたキャパシタンスとの間に大きな違いがある。したがって、管の中で液体が上下するとき液体の容量を継続して監視することができる。いくつかの例では、キャパシタンスに影響があるので、温度も知ることが必要である。
【００６４】
充填管アセンブリの外側表面上の銅片の配置には代替が存在する。例えば、銅片を以下のように取り付けることができる。1枚は管の外側に取り付けられる（おそらく、その底部に向かって）、２番目は、充填管アセンブリの内側に壁に接触せずに吊り下げられて配置される。この形態（ｖｅｒｓｉｏｎ）は、管の側壁に激しく「纏い付く」傾向のある高粘度の流体に特に適切である。内部に取り付けられた端子と、充填管アセンブリに入れられた流体との間の求められていない化学相互作用を防止するために、内部に取り付けられた端子は好ましくは、化学的に反応しない重合体材料で覆うかまたは他の適切な障壁で保護または隔離する。
【００６５】
ホスト流体計量分配装置の動作において、充填管アセンブリ内のキャパシタンスが、継続して測定され、したがって、ある最小および最大の容量を決定するのではなく、管の容量が継続して決定される。キャパシタンスセンサが液体を継続して測定するので、比例制御だけでなく、システムの「比例積分微分」（ＰＩＤ）制御を使用し、したがって、計量分配の正確さおよび再現性を改良することができる。
【００６６】
前述のことに基いて、本発明が、計量分配される流体に接触するすべての構成要素を事前に洗浄し殺菌することができる流体計量分配装置を可能にすることは明らかである。これらの構成要素を簡単に迅速に取り替え、それによって、メンテナンスのいわゆる「動作不能時間」をなくすことができる。本発明は、従来技術の装置に関連するエラーなしで、浄化フィルタも使用することができる。
【００６７】
いくつかの実施形態がこの明細書で開示されたが、ここに記載された教示をうけることによって、それに多くの修正を当分野の技術者なら行うことができる。例えば、図に示された本発明の実施形態は、以下にさらに詳細に述べるが、すべて１つのリザーバ当り単一の充填管アセンブリを示している。しかし、実際は、１つのリザーバ当りいくつかの充填管アセンブリを使用する方がより有利である。そのような追加の充填管アセンブリの基本的な構成および機能は、本質的に上で記載したものと同じである。これらのまた他の修正は、添付の特許請求の範囲に記載された本発明の範囲内にあるものである。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明による流体ディスペンサカートリッジ１０の概略を示す図である。
【図２】本発明の「閉ループ」の実施形態による一度だけ使用される流体ディスペンサカートリッジ１０を示す図である。
【図３】本発明の別の「閉ループ」の実施形態による一度だけ使用される流体ディスペンサカートリッジ１０を示す図である。
【図４】本発明の「非閉ループ」の実施形態による一度だけ使用される流体ディスペンサカートリッジ１０を示す図である。
【符号の説明】
【００６９】
１０  流体ディスペンサカートリッジ
２０  流体リザーバ
２２  流体入口
２２３  殺菌または浄化用フィルタ
２２５  供給弁
２２７  流体供給管路
２４  流体出口
３０  充填管アセンブリ
３２  充填管アセンブリの測定管
３４  充填弁
３６  ドレン弁
３８  ドレン管路
４０、４０ａ、４０ｂ  気体をゲート制御する手段
５２、５４  流体レベルセンサ
９０  容器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【外国語明細書】
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