(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
選択可能な一定流速で流体を送出するための装置であって、
ハウジングと、
前記流体の供給量を収容し、かつ圧力下において前記流体を送出するための前記ハウジング内のリザーバと、
それぞれが基端部と末端部を有し、前記各基端部は前記リザーバに流体的に連通する第１および第２流路と、
前記流体を送出するために前記第１および第２流路に流体的に連通する送出カニューレと、
を含み、
前記第１流路は複数の部分を含み。
前記第２流路は複数のノードを有し、それぞれのノードは、前記第１流路の対応部分に流体的に連通し、かつ特定のノードが閉じられたときは、前記リザーバから前記ニードルに向かって流れる流体がそのノードを通して通過しないが、ある程度は前記第１流路の対応部分を通して通過するように閉じられることが可能であり、
前記第２流路は、前記第１流路よりも大きい断面積を有する。
【請求項２】
前記第１流路は、曲がりパターンに形成される請求項１に記載の装置。
【請求項３】
追加流体の直接送出のために、前記送出カニューレに流体的に連通する再シール可能なポートをさらに有する請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記リザーバは、前記リザーバ内に収容された前記流体を加圧するための少なくとも１つのばね要素を含む請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記ばね要素は皿ばねである請求項４に記載の装置。
【請求項６】
前記第１および第２流路は前記ハウジング内に形成される請求項１に記載の装置。
【請求項７】
前記各流路の少なくとも１つの壁は可撓性薄膜によって形成される請求項６に記載の装置。
【請求項８】
前記各ノードは、前記ハウジング内の各窪みによって形成され、
前記装置は、前記ハウジングに移動可能に結合された流速選択装置と、前記ハウジングと前記流速選択手段との間に配置された前記可撓性薄膜とをさらに有し、
前記流速選択装置は、各移動止めが動かされて対応する各ノードの閉じを引き起こす前記各窪みの数と整合するように、前記各窪みと一致すべく合わせられる複数の移動止めをさらに有する請求項１に記載の装置。
【請求項９】
前記送出カニューレと流体的に連通するセルフシールニードルポートをさらに含む請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
人間を除く動物への薬剤注射の方法であって、
第１通路と第２通路の基端部に流体的に連通して加圧される薬剤のコンテナを準備し、前記第１通路と前記第２通路のそれぞれはカニューレと流体的に連通する末端部を有し、前記第２通路は複数のノードを有し、前記第１通路は前記複数のノードに流体的に連通し、前記各ノードは、前記各ノードが閉じ位置にあるときに流体が前記第１通路から前記第２通路へ流れないように適合され、前記第１通路は、前記第２通路よりも実質的に長くかつ断面が小さく、
前記動物に前記カニューレを注射し、
各ノードの選択された数を閉じ、
各ノードの選択された数によって決定された流速で、前記各流路と前記カニューレを通して前記動物に前記薬剤を送出する、
各ステップを含む。
【請求項１１】
前記準備するステップは、
実質的に平坦な表面にシールされる少なくとも１つの可撓性薄膜を含むコンテナ内に、薬剤の前記加圧されるコンテナを準備することを含む請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記コンテナに接触させてばねを曲げることによって、前記薬剤を加圧することをさらに含む請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記ばねは皿ばねである請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
一定の流速で流体を送出するための装置であって、
ハウジングと、
前記流体の供給量を収容し、かつ圧力下において前記流体を送出するための前記ハウジング内のリザーバと、
基端部と末端部を有し、前記基端部が前記リザーバに流体的に連通する第１流路と、
前記流体を送出するために前記第１流路の末端部に流体的に連通する送出カニューレと、
追加の流体を直接送出するために、前記送出カニューレと流体的に連通する再シール可能なポートと、
前記リザーバに流体的に連通する基端部と、前記送出カニューレに流体的に連通する末端部と、を有する第２流路と、
を含み、
前記第１流路は複数の部分を含み、
前記第２流路は、前記第１流路よりも大きな断面積を有し、さらに複数のノードを有し、それぞれのノードは、前記第１流路の対応する部分と流体的に連通し、かつ特定のノードが閉じられたときは、前記リザーバから前記ニードルに向かって流れる流体がそのノードを通しては通過しないが、ある程度は前記第１流路の対応する部分を通して通過するように閉じられることが可能である。
【請求項１５】
前記リザーバは、前記リザーバ内に収容された前記流体を加圧するための少なくとも１つのばね要素を含む請求項１４に記載の装置。
【請求項１６】
前記ばね要素は皿ばねである請求項１５に記載の装置。
【請求項１７】
前記再シール可能なポートは、ニードルを受け入れるように適合される請求項１４に記載の装置。
【請求項１８】
前記第１流路は前記ハウジング内に形成される請求項１４に記載の装置。
【請求項１９】
前記第１流路の少なくとも１つの壁は可撓性薄膜によって形成される請求項１８に記載の装置。
【請求項２０】
前記第１流路は、曲がりパターンに形成される請求項１４に記載の装置。
【請求項２１】
一定の流速で流体を送出するための装置であって、
ハウジングと、
前記流体の供給量を収容し、かつ圧力下において前記流体を送出するための前記ハウジング内のリザーバと、
基端部と末端部を有し、前記基端部が前記リザーバに流体的に連通する第１流路と、
前記流体を送出するために前記第１流路の末端部に流体的に連通する送出カニューレと、
前記リザーバに流体的に連通する基端部と、ボーラスボタンと流体的に連通する末端部と、を有する第２流路と、
前記ボーラスボタンと流体的に連通する基端部と、前記送出カニューレと流体的に連通する末端部と、前記流体の前記ボーラスボタンに向かう流れを阻止するように適合され、かつさらにある最小圧が越えられたときに限って前記送出カニューレに向かう流体の流れを許容するように適合されるスプリングチェックバルブと、を有する第３流路と、
を含み、
前記ボーラスボタンは、最大容積を有するように適合され、かつさらに潰されるように適合されて、前記スプリングチェックバルブを通して前記送出カニューレへの流れを流体に生じさせ、
前記第２流路は、前記第２流路を通しての流体の流れを絞るように適合された流れ絞り器をさらに含み、
前記第１流路は複数の部分を含み、
前記装置は、
前記リザーバに流体的に連通する基端部と、前記送出カニューレに流体的に連通する末端部と、を有する第４流路をさらに含み、
前記第４流路は、前記第１流路よりも大きな断面積を有し、さらに複数のノードを有し、それぞれのノードは、前記第１流路の対応する部分と流体的に連通し、かつ特定のノードが閉じられたときは、前記リザーバから前記ニードルに向かって流れる流体がそのノードを通しては通過しないが、ある程度は前記第１流路の対応する部分を通して通過するように閉じられることが可能である。
【請求項２２】
前記第２流路は、前記リザーバに向かう流体の流れを防止するように適合されたチェックバルブをさらに含む請求項２１に記載の装置。
【請求項２３】
前記第１流路は、曲がりパターンに形成される請求項２１に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本出願は、２０００年８月１８日に出願した仮出願シリアル番号６０／２２６，０１７の米国３５Ｕ．Ｓ．Ｃ．１１９（ｅ）の下の利益を要求する。
【０００２】
（発明の分野）
本発明は、概して流体送出装置に関する。特に、選択可能な流速で様々な薬剤を送出するために使用することができ、また断続的に直接制御された流体の追加服用量の送出のためのボーラスポート（bolus port）を含んでもよい。
【０００３】
（発明の背景）
糖尿病は、遺伝的および環境的な要因の両方によって引き起こされる慢性病である。それは、糖レベル（glucose levels）を制御する身体の無力によって特徴付けられる。治療されないままにおかれると、それは、循環系および神経系への傷害を引き起こして、器官不全、切断、ニューロパシー（neuropathy）、失明、そして結局死を生じさせる。糖尿病と関係する併発症のコストが、治療のコストを著しく上回ることが最終的に示された。糖尿病コントロール（Diabetes Control）および併発症トレイル（Complications Trail:ＤＣＣＴ）は、血糖レベル（blood glucose levels）の厳密な制御の利益を評価するための患者１４００人の１０年の研究であった。その研究は、そのような厳密な制御が網膜症、ネフロパシー(nephropathy)、ニューロパシーおよび心血管（cardiovascular）の危険の５０％から７５％の減少を与えることを見出した。
【０００４】
アメリカおよびヨーロッパでは１７５０万人が糖尿病をもち、世界的には６０００万以上いる。これらの人々のおよそ３５％は、彼らのグルコースレベルの精密制御を維持するためにインシュリンを使用する。プログラムされたインシュリン注射または注入を通しての血糖レベルの正確な制御は、生活の高品位および診断後３５から４０年加えた平均余命を与える。
【０００５】
現在、毎日のインシュリン治療には２つの主要モードがあります。第１のモードは、注射器およびインシュリンペンを含む。これらの装置は使用が簡単であり、またコストも比較的低いが、それらは、一般的に１日当たり３〜４回の注射毎に針刺しを要求する。第２のものは注入ポンプ治療であり、それは、約３年間存続する高価なポンプの購入品を伴う。ポンプの初期費用は、この種の治療に対する高い障害である。しかし、ユーザの観点からは、ポンプを使用した圧倒的に多くの患者は、彼らの生活の安息のためにポンプを付け続けることを好む。これは、注入ポンプは、注射器およびペンよりも複雑ではあるものの、インシュリンの連続的な注入、正確な投与、およびプログラム可能な送出スケジュールの利点を与えるからである。これは、より精密な糖制御および健康状態の改善された感覚を招く。
【０００６】
集中治療における一般的な患者は、基礎レベル（basal level）を与えるためにインシュリンを注射し、そして、その日における食事に先立って補助ボーラス（supplemental boluses）をとる。注入ポンプを身に付ける人々は、彼らのポンプをプログラムして、送出スケジュールの本方式を模倣する。インシュリン治療の様々な現存あるいは予想される手段があり、それは患者が認めることであろう。
【０００７】
第１は、経口物質（oral agents）と称され、それはインシュリンを役立たせる身体の能力を高める。代表的な合成物は、スルホニル尿素、ビグアナイド剤およびチアゾリジンジオン類を含む。経口物質はタイプ１の糖尿病患者に対して最初はふさわしく、数年の期間後は、これらの患者は一般的に追加のインシュリンで補うことを必要とするが、彼らの身体はあるインシュリンをつくる。タイプ１の糖尿病患者に関しては、身体がインシュリンをつくらず、これらの物質は有効ではない。
【０００８】
１度でも経口物質がもはや有効ではないならば、インシュリンは注射器あるいはマルチ投与インシュリンペン（multi-dose insulin pens）を用いて注射される。注射器は、送出の最も高価ではない手段であるが、多くの患者は喜んでインシュリンペンの利便性に対してプレミアムを出す。
【０００９】
最近の進歩は、極めて長期間効果のあるインシュリンの開発であった。通常のインシュリンは、１０分内の生理的開始（physiological onset）と、約９０分内のピーク活動をもつが、現在の長期間効果のインシュリンは８時間内をピークとする。このタイプのインシュリンは朝にとることができ、また食事のときにボーラス送出を伴うことができる。基礎的な送出における全ての人のインシュリン要求を完全に受ける代案は、多くの人に信頼されて病気の治療に役立てられるものである。インシュリン抵抗性（insulin resistance）は論理付けられて、血流中のインシュリンの高濃度の結果として、およびこれまでのインシュリンの増加量の結果として、血糖レベルのコントロールに必要であることを確立する。残念ながら、基礎的なブラスボーラスのプロフィール（basal plus bolus profile）は、未だに、同じ高さでかつ一般に１日当たり４回の望ましくない注射の繰り返しを生じる。長期間効果のあるインシュリンは、補助基礎インシュリン（supplemental basal insulin）の恩恵を受ける身体の患者のためによい治療を与えるが、しかし、これは一時的な状態であり、より厳密なインシュリン注射養生を６ヶ月から２年の間、ただ単に遅らせる。
【００１０】
彼らの集中治療の関心の増加につれて、ユーザは主としてインシュリンポンプに目を向ける。しかし、それらの高いコスト（注射器治療の毎日のコストのおよそ８から１０倍）および制限された耐用年に加えて、インシュリンポンプは比較的古い技術を提供し、また使用するのが煩わしい。さらに、ライフスタイルの見地から、ユーザの腹部上の送出位置にポンプをつなぐ管材料（“輸液セット”として知られる）は非常に不便であり、またポンプは比較的重く、ポンプを作ること運ぶことが面倒である。
【００１１】
現在開発がなされているインシュリン送出の新方式は、肺動脈送出である。肺動脈送出は、比較的非能率的かつ量を定めることが困難であるので、肺動脈送出の重要な問題は投与量の臨界である。その結果、この送出形式の制御において血糖レベルを保つことは難しいであろうが、食事時間におけるボーラス送出の補助として大変便利であることが分かるであろう。送出の非能率（現在約１０％）は、著しく肺治療のコストを跳ね上げる。さらに、インシュリンの常習的な吸入の影響は未知である。
【００１２】
要約すれば、経口物質による患者はいつかはインシュリンに移り、また既存のポンプ治療は非常に高価である。より良い治療への関心は増加傾向にあり、ポンプ治療の実際の増加と、毎日の注射の増加数から明らかである。この増加した関心を充分に満たすために必要とされるものは、毎日の注射治療の最大の特徴（低コストと使いやすさ）をインシュリンポンプ（連続的な注入、正確な投与、および可変の送出速度）と組み合わせたインシュリン送出の形式であり、それは、それぞれの不利を回避する。これは、多くの患者に、低コストで改善されたインシュリン治療の利用を可能とするであろう。
【００１３】
コストにおいて低くかつ使用するのに便利な移動性あるいは“着用可能”な薬剤注入装置を提供する様々な試みがなされた。これらの装置のいくつかは、部分的あるいは完全に使い捨て可能となることが意図される。理論上、このタイプの装置は、コストと不便さを伴うことなく、注入ポンプの利点の多くを与えることができる。しかし残念ながら、これらの装置の多くは、低い送出コストで薬剤の流速を正確に制御することができず、したがってインシュリンのような投与臨界薬（dose-critical drugs）との互換性がない。加えて、固定されたインシュリン流速で動作する装置は、コスト目標を満たすかもしれないが、食事時間におけるボーラス注射は未だ必要とする。したがって、結局、これらの既存の装置は、注入ポンプの最適の代案を務めない。
【００１４】
（発明の要約）
本発明は、着用可能な内蔵式薬剤注入装置によって従来技術の不利や制限を充分に回避し、それは構成が単純ではあるが、インシュリンのような投与臨界薬に必要とされる正確かつ可変流速制御ができる。その流速は、ユーザによって選択可能であり、個人的な代謝速度の広範囲に対応する。その装置は、電子的な構成要素が不要であるため、一般的なインシュリンポンプよりも製造がきわめて安上がりである。さらに、その装置は、それが純粋な機械的プロセスを組み入れることができるため信頼できる。
【００１５】
本発明の好適な実施例において、薬剤注入装置は、ハウジングと、流体の供給量を収容するためのリザーバと、患者に流体を送出するためのカニューレ（ニードル）を含む。その装置は、リザーバから送出カニューレに流体を送出するための第１および第２流路をさらに含む。第１流路は、その有効長を増すために曲がりパターンに配置される。第１通路（以下、“曲がり通路”とも称される）の断面は、第２通路の断面よりも小さい。第２通路は、曲がり通路と流体的に連通する複数のノードによってさらに構成される。曲がり通路は多くの部分に分けられ、それらの部分は、第２通路のノードと関連付けられる。各ノードは選択的に止められ、そのノードを通しての流体の流れを許可あるいは阻止する。そして、ノードが開かれたときに流体は第２通路を通して通過することができ、それは、その大きな断面と短い長さのために、より小さい流れの絞りを与える。１つ以上のノードを閉じることにより、リザーバからニードルに流れる流体は、閉じられたノードに関連付けられた曲がり通路の各部分を通して移動することが強いられる。より多くのノードを閉じることは曲がり通路の有効長を増し、そこを通って流体は流れなければならない。そして、より多くのノードを閉じることによって、曲がり通路の有効長さが増大され、流れの絞りが増加され、そして流速が減少される。
【００１６】
本発明の好適な実施例においては、さらばねがハウジング内に含まれる。装置が作動されたとき、さらばねは、流体リザーバを拘束して加圧し、リザーバからニードルに向かう流れ出しを流体に生じさせる。さらばねは、リザーバに一定圧を加えて、リザーバ内の流体量の変化に拘わらず、時間を超えた一定維持の流速を生じさせる。
【００１７】
他の好適な実施例において、第１および第２通路はハウジング内に形成され、ハウジングに固定的に取り付けられる可撓性薄膜によって形成される各通路の１つの壁をもつ。第２流路の各ノードは、ハウジング内の各窪みによって第２流路に沿って形成される。流速選択装置は、可撓性薄膜がハウジングと流速選択装置との間に挟まれるように、ハウジングに移動可能に取り付けられる。流速選択装置は、ハウジング内の各窪みと形状が対応する各移動止めを備える。流速選択装置は、各窪みと整合するように動かされてもよく、これにより各移動止めの選択数が対応する各窪みと対応する。各移動止めの形状が各窪みと適合するので、各移動止めが可撓性薄膜を各窪み内に押して、各ノードを通しての流体の流れを阻止する。したがって、移動止め、薄膜、および窪みは、それぞれのノードにおけるバルブとして動作する。
【００１８】
他の好適な実施例において、装置は、薬剤のボーラス注射の送出のためのボーラスポートを備える。そのポートは、送出カニューレの基端部と連通するハウジング内の開口を含む。直接ユーザにポートを通して薬剤の追加服用量を送出するべく、注射器が使用されてもよいように、その開口は好ましくはエラストマーの隔壁によってシールされる。ボーラス注射が終わって、注射器が外されたとき、隔壁は再シールし、ボーラスポートを通しての薬剤の逃げを阻止し、かつ装置の回りの密閉シールを維持する。ボーラスポートは、注射器のニードルを薄膜にガイドするための円錐形状のガイドをさらに含んでもよい。
【００１９】
本発明の様々な目的、利点、および新規な特徴は、添付された各図面と併せて読まれたときに、下記の詳細な説明からより容易に理解されるであろう。
【００２０】
各図面の全体に渡って、同様の参照番号は、同様の部分と構成要素を示すものとして理解されるであろう。
【００２１】
（好ましい実施例の詳細な説明）
本発明の第１の実施例によって構成された流体送出装置は、図１から５に示される。その装置１０は、患者の皮膚の中、あるいはそれを通しての連続的な注入によって、薬物治療の液体、必ずしも限定されないが好ましくはインシュリンの送出に利用することができる。その装置１０は、ユーザによって皮膚の表面に付けられることが意図され、ユーザの皮膚内または皮膚を経皮的に通して皮下組織内を貫通するカニューレ（中空針）をもつ。装置１０は、電子コンポーネントを必要とせず、製造が単純かつ安価で、その上、薬剤の選択的な一定流速を患者に提供することを意図する。しかし、本発明は、特定の大きさに制限されず、装置１０は、直径および約１２ミリメートル、高さ約５０ミリメートルの全体の大きさ（送出カニューレおよびカニューレシールド１００を除く）を有する。送出カニューレは硬性または柔軟性であってもよく、また所望の長さを有することができるが、標準的な長さは５ミリメートルと１２ミリメートルの間である。カニューレシールド６０は、高さを約１５ミリメートルとし、装置１５の合計高さを約２７ミリメートルとすることができる。単一の送出カニューレの代わりに、複数のマイクロニードルをユーザの皮膚に薬物治療の液体を送出するために用いてもよい。典型的なマイクロニードルの長さはわずか０．５ミリメートルであるので、マイクロニードルを用いて構成された装置１０は、１２ミリメートルよりはるかに大きくない大きさの高さを有してもよい。ここにおいて用いられる用語の「送出カニューレ」は、図面に示されるタイプの中空ニードルのみならず、皮膚浸透または他の方法に拘わらず、１つまたは複数のマイクロニードルあるいは、薬物治療の液体を皮膚または皮膚を通して送出する他の構成を含むことが理解されるであろう。
【００２２】
図１から５は、装置１０の第１の実施例のアッセンブリを示す。装置１０のハウジングは、頂部カバー１２および底部カバー１４から構成される。底部カバー１４は、患者の皮膚に付けられるために平らな表面を有し、かつリリース・ライナー２０によって覆われる外表面１８上に接着性の層１６を有する。リリース・ライナー２０は離れることにより接着性の層１６を露出し、これにより、装置１０を患者の皮膚に付けることができる。装置１０は脚２２、２４によって共に保持され、それらは底部カバー１４から上方に延在し、頂部カバーの開口２６，２８を通ってからセレクタノブ３２内のねじ３０に螺合する。
【００２３】
環状の可撓性薄膜３４は、頂部カバー１２の内側表面に取り付けられて、流体リザーバを形成する。薄膜３４は、薄膜３４の径方向の内側と外側におおいて頂部カバー１２にシールされて、薄膜３４と頂部カバー１２の内側表面との間に充填可能な空間３６を形成している。薄膜３４と頂部カバー１２との間の液密的な結合を達成するために好適なヒートシーリング、または他のシーリング方法を用いることができる。
【００２４】
底部カバー１４は、さらばね４０と嵌り合う位置決めボス３８を有する。ばね４０は、装置が使用に供されるまでは曲げられていないままである。図２に示されるように、セレクタノブ３２の回転は、底部カバー１４を頂部カバー１２に接近させることをねじ３０に強いる。底部カバー１４と頂部カバー１２が共に強いられたときに、皿ばねは、薄膜３４に接触し、薄膜３４に当たって曲がる状態となり、リザーバ３０内の流体が加圧されることを引き起こす。流体リザーバ内の皿ばねディスクの使用に関する更なる詳細は、通常に譲渡された米国特許５，９５７，８９５号および６，０７４，３６９号に見出すことができ、それはＢｕｒｔｔｏｎ  Ｈ．  ＳａｇｅとＲｏｂｅｒｔ  Ｉ．  Ｃｏｎｎｅｌｌｙに与えられ、それらは参照することによって明らかにここに組み込まれる。
【００２５】
頂部カバー１２は、ハブ４６と結合すべく適合する中央開口４４の周りに、突部４２をさらに有する。ハブ４６がカニューレ４８を保持し、かつ頂部カバー突部４２にスナップすることによって、カニューレ４８が中央開口４４と流体的に連通する。
【００２６】
装置１０が使用される前に、リザーバ３６は薬剤で満たされなければならない。図３に示されるように、注入ポート５０が備えられている。ポート５０は、頂部カバー１２内の開口５２と、その開口を覆う再シール可能な薄膜５４と、薄膜５４を適当に保護するカバー５６とを含む。再シール可能な薄膜５４は、リザーバ３６内を薬剤で満たすように注射器がリザーバ３６内に挿入されることを可能とし、しかし注射器が離されたときは注入ポート５０をシールすることにより、薬剤は注入ポート５０を通って逃げることはできない。セレクタノブ３２がスロット５８を備えることにより、注入ポート５０は最初はアクセス可能である。しかしながら、一旦、セレクタノブ３２が回されて装置を始動したら、それは元の位置に回転して戻ることはできない。したがって、装置１０が動作された後は、注入ポート５０はアクセスされない。この特徴は、装置１０が一度だけ使用されることを保証する。
【００２７】
装置の初期設定では、図１および４に示されるように、頂部カバー１２が底部カバー１４から離される。この状態においては、ばね４０が薄膜３４によって押されず、カニューレ４８が引っ込められることにより、それは底部カバー１４の下面１８を越えては延在せず、ねじ３０の下側端が底部カバー１４の脚２２，２４と螺合する。取り外し可能なカバー６０はカニューレ４６とハブ４６の上に配置され、カニューレ４８との故意ではない接触を回避して保護する。
【００２８】
装置を使用するために、リザーバ３６は満たされ、取り外し可能なカバーカバー６０はカニューレ４８を露出するために外される。次に、リリースライナー２０は接着性の層１６を露出するために外され、装置１０は、患者の皮膚に付けられる。最後に、セレクタノブ３２が回される。ノブ３２が最初の１８０度を越えて回されるときに、ねじ３０は脚２２，２４を動かしてさらに開口２６，２８内に押し込む。脚２２、２４が開口２６、２８内に落とされたときに、図２および５に示されるように、頂部カバー１２は潰れて底部カバー１４内へ落とされる。カニューレ４８が頂部カバー１２に固定的に取り付けられているので、装置１０が潰れたときに、カニューレ４４は、底部カバー１４の下面１８を過ぎて、患者の皮膚内に延在する。次に、ばね４０は薄膜３４と接触して曲がり、リザーバ３６内の液薬に正確な圧力を与える。最後に、所望の流速を選択するために、セレクターノブ３２が１８０度を越えて回される。セレクタノブ３２の機能性および流速の選択に用いられる流路は、以下においてより詳しく検討される。
【００２９】
液薬がリザーバ３６から抜ける可能性のある唯一の通路は、頂部カバー１２内に形成されたポート６２を通る。ポート６２は、薄膜リザーバ３６から頂部カバー１２の上面６４への薬液の流れを可能とする。ポート６２は、頂部カバー１２の上面６４内に形成された流路６６と流体的に連通し、最終的に、頂部カバー１２の中央開口４４と送出カニューレ４８に通じる。
【００３０】
図６は、頂部カバー１２の表面６４内に形成された各流路６６の詳細視を示す。各通路６６は非常に小さな横断面をもち、その最小はおおよそ幅２０ミクロン、深さ６０ミクロンである。この大きさの通路を正確につくることが可能な方法の１つは、通路のメタルネガティブ（metal negative）をつくるフォトリソグラフィ技術の使用と、表面６４内に形成される通路６６付きの頂部カバー１２を形成するための樹脂の射出成形である。しかし、本発明はいつくかの特定の製造技術に制限されず、当業者は、様々な可能性のある製造方法を認めるであろう。頂部カバー１２の表面内に形成された各流路６６は開口側面を有し、それは、各通路の１つの壁を形成する可撓性薄膜６８によってシールされる。薄膜６８は、好ましくは頂部カバー１２にヒートシールされるが、使用可能ないくつかの適切なボンディング方法が認められるであろう。通路６６は小さな横断面をもって極めて長いので、それらは流れ絞り器（flow restrictor）として作用する。各流路６６によって生じる流れの絞りと共に、ばね３６によって付与される圧力の大きさは、患者への薬剤の正確な規制された流れを許す。
【００３１】
図６に示される詳細視を参照するに、最初の流路７０は基端部７２と末端部７４を有する。基端部７２は、リザーバポート６２と流体的に連通し、末端部７４は、２つの可能パス（possible paths）と連通する。第１のパスは曲がり通路７６であり、第２は選択通路７８である。曲がり通路７６と選択通路７８の両方は、最初の通路７０と連通する基端部と、出口通路８０に連通する末端部を有する。曲がり通路７６と選択通路７０は互いに一様に平行に走っているが、曲がり通路７６は、その曲がりパターンのために、選択通路７８よりもはるかに長い。出口通路８０は、結果的に、中央開口４４、さらにカニューレ４８の内部に流体的に連通する。曲がり通路７６は、緊密にまとめられた各１８０度回転の連続を成すように形成され、その有効長をきわめて長くしている。さらに、曲がり通路７６は、およそ２０ミクロンの幅、および６０ミクロンの深さである。その長い長さおよび小さな横断面により、曲がり通路７６は、流れの絞り器として作用する。
【００３２】
選択通路７８は、曲がり通路７６に沿って比較的直線に走り、好ましくは曲がり通路７６よりも横断面が大きく、薬剤の流れを制限しない。選択通路７８に沿って複数のノード８２があり、それらは、曲がり通路７６の異なる位置にそれぞれ流体的に連通している。ノード８２のそれぞれは、開かれあるいは閉じられることにより、より詳細に後述されるように流体の流れを許容もしくは止めることができる。図６に示されるように、セレクタノブ３２は、各ノード８２に対応するように、その下側に形成された移動止めを有する。閉じられるノードの変化する数は、セレクタノブ３２の回転によって選択することができ、したがって移動止め８４の適切な数は、図７Ａ−１から７Ｃ−２に示されるように各ノード８２と同じ方向に並べられる。可撓性薄膜８６は、頂部カバー１２とセレクタノブ３２との間に挟まれる。薄膜８６は、充分に薄くかつ柔軟であって、各移動止め８４に、薄膜８６を各ノード８２内に押してノードを通しての流体の流れを遮断することを許容する。薄膜８６は、任意の適切な材料から構成することができるが、好ましい材料は約２〜３ミリの厚さをもつポリカーボネートである。
【００３３】
選択通路７８に沿う各ノード８２のそれぞれは、図８および９に示されるように、セレクタノブ３２と可撓性薄膜８６と協働してピンチバルブを形成する。それぞれの図は、単一のノードの横断面を示す。図８を参照するに、各ノード８２のそれぞれは、選択通路７８に沿う頂部カバー１２の表面の窪み８８によって形成される。セレクタノブ３２の底部は、各ノード窪み８８に対応する形状の各移動止め８４をもつ。図８に示されるように、移動止め８４がノード８２の直上に位置しないときは、バルブは開きのままであり、そのノード８２を通して流体が自由に通る。図９に示されるように、移動止め８４がノード８２の上に位置したときは、その移動止め８４が可撓性薄膜８６をノード８２内に押して、バルブを閉じる。したがって、流体はノードを通して流れることはできない。
【００３４】
図６の参照に戻り、流体がリザーバ３６からカニューレ４８に向かって流れて、最初の通路７４の末端部に至るとき、それは曲がり通路７６内または選択通路７８内のいずれかに流れる。全てのノード８２が開いている場合には、極めて小さい流れ絞りのために、ほとんど全ての流体は選択通路７８を通って出口通路８０に流れるであろう。しかし、第１のノード９０が閉じられた場合、流体は、第１のノード９０と第２のノード９２との間の曲がり通路７６の部分を通しての流れが強いられる。なぜならば、その曲がり部分が選択通路７８よりも多くの絞りを与え、合計の流れの絞りが増大するからである。残りの各ノード８２が開いたままの場合、流体は、第２のノード９３を通して選択通路７８に流れ込むことにより、曲がり通路７６の残りを回避することができるであろう。さらに、セレクタノブ３２を回すことにより、より多くのノード８２が閉じられる。ノードを追加して閉じることは、曲がり通路７６の追加部分を通しての流れに、流れの絞りの増加、および流速を小さく変化させることを強いる。最大の流れの絞り（つまり最小の流速）は、ノード８２の全てが閉じられて、全部の曲がり７６を通しての流れが強いられるように、セレクタノブ３２が回されたときに達成される。
【００３５】
図７Ａ−１から７Ｃ−２は、閉じられるノードの数を選択するために、セレクタノブ３２がどのように回されるかを概念的に示す。図７Ａ−１および７Ａ−２は、移動止め８４のいずれもがノード窪み８８のどれとも合わないように、第１の位置にある頂部カバー１２とセレクタノブ３２を示す。この位置において、ノードの全ては開かれ、流速は最大とされる。図７Ｂ−１および７Ｂ−２は、第２の位置にある頂部カバー１２とセレクタノブ３２を示す。示されるように、移動止め８４の５つがノード窪み８８の５つと整列する。したがって５つのノードが閉じられ、曲がり通路７６の対応する部分を通しての流れが強いられる。最後に、図７Ｃ−１および７Ｃ−２は、移動止め８４の全てがノード窪み８８と整列するように、第３の位置にある頂部カバーとセレクタノブ３２を示す。この位置において、全てのノードが閉じられ、全部の曲がり通路を通しての流れが強いられ、流速は最小となる。
【００３６】
以上の記述は、患者への薬剤の基本的な流速を装置が与えるためのメカニズムついて説明する。以下、装置が静脈内ボーラス（bolus injections）を与える機能を如何にしてさらに組み込むことができるかが説明されるであろう。静脈内ボーラスは、例えば、糖尿病の患者にとって、彼らが食事と共にインシュリンの静脈内ボーラスを必要とするであろうときに特に重要である。
【００３７】
１つの実施例において、装置１０が１つのボーラスポート（bolus port）を備えている。一旦、装置１０が作動されてカニューレが患者に挿入されると、ボーラスポートは、必要に応じて、同じカニューレを通しての薬剤の多量の追加注入のためにアクセスされてもよく、これにより追加ニードルスティック（additional needle sticks）の不便を回避する。図１から３を参照するに、ボーラスポートは、頂部カバー１２内の中央開口４４上の可撓性薄膜８６に固定的に取り付けられたエラストマー隔壁９４を含む。その隔壁は、ポートガイド９６によって所定位置に保持される。ポートガイド９６は、好ましくは樹脂の長い部品であり、頂部カバー１２に超音波溶接されて隔壁９４を所定位置に閉じ込める。ポートガイド９６は、さらに円錐形の内部を有し、隔壁９４へのニードル下降のガイドに役立つ。患者が静脈内ボーラスを必要とする場合、彼らは、注射器のニードルを隔壁を通して中央開口４４内に簡単に挿入して注入する。この追加の投与は、送出カニューレ４８を通して身体内へ直ちに運ばれる。その注入が終わった場合には注射器を外してもよく、隔壁９４はその後側をシールして、装置１０内の密閉シールを維持する。
【００３８】
いくつかの適用例においては、ボーラス注射を通して受けられる薬剤の量を制限することが重要なことがある。あるとき、そのような適用例は、静脈内ボーラスがオピオイド（opioid）である場合かもしれないが、当業者であれば、多くのそのような状況があることを認識しているであろう。本発明の方式は、ボーラスボタン（bolus button）付きの装置を提供するために適用されてもよい。そのボーラスボタンは、与えられた期間に渡ってボーラスボタンを通して送出される薬剤の量を制限する間、必要に応じて静脈内ボーラスをすることをユーザに許容する。ボーラスボタンを組み込む装置１０の概略は、図１０に示される。
【００３９】
ボーラス流路９８は、既に説明された流路のように、頂部カバー１２の表面に組み込まれる。ボーラス流路９８は基端部と末端部を有する。その基端部はリザーバと流体的に連通し、一方、末端部はボーラスボタン構造と流体的に連通する。可撓性薄膜６８は、ボーラス流路９８の１つの壁を形成する。ボーラス流路９８は、ボーラスボタンへの薬剤の流れを制限するために曲がり部１０２を有する。ボーラス流路９８は、望ましくは、ボーラスボタン１００からリザーバ３６に向かって戻る薬剤の逆流を防ぐためにチェックバルブ１０４を組み込む。ボーラス出口通路１０６は、ボーラスボタンと連通する基端部と、出口通路８０と中央開口４４に連通する末端部を有する。ボーラス出口通路は、望ましくは、出口通路８０からボーラスボタン１００への流体の逆流を防ぐためにスプリングチェックバルブ１０８を組み込む。スプリングチェックバルブ１０８がばね圧を与えることによって、流体は、そのばね圧に打ち勝たなければ、ボーラスボタンから中央開口４４に流れることはできない。これは、ボーラスボタンが押されるまで、ボーラス流路９８を通して患者への薬剤の流れを防ぐ。
【００４０】
ボーラスボタン１００は、可撓性薄膜６８によってシールされた頂部カバー１２内の窪みである。流体は、ボーラスボタン窪みと可撓性薄膜との間に形成される空間に、流れ込んで満たす。一旦、ボーラスボタン１００が満たされれば、流体は、ボーラスボタン１００内に留まり、チェックバルブ１０４とスプリングチェックバルブ１０８のために流れ出ることができない。
【００４１】
ボーラスを注入するために、ユーザは、ボーラスボタン１００内の流体の加圧を生じさせるボーラスボタン１００の薄膜６８を押下する。一旦、ボーラスボタン１００内の圧力がスプリングチェックバルブ１０８のばね圧に打ち勝ったならば、流体は、ボーラスボタンを出て、ボーラス出口通路１０６から中央開口４４およびカニューレ４８に向かって流れ出る。ボーラスボタン１００が空になったとき、可撓性薄膜６８はボーラスボタン窪み内に変形する。
【００４２】
一旦、ボーラスボタン１００が空になれば、流体は、リザーバ３６からそれへの流れを始めるであろう。しかし、ボーラスボタンへの補充時の量は、流れ絞り通路９８によって制限される。したがって、ユーザが静脈内ボーラスできる最大量は、ボーラス流れ絞り器１０２内の絞りの量によって管理される。もしも患者が連続的にボーラスボタン１００を押したとしても、彼らは、先の押しからボーラスボタン内に流れ込んだであろう、それぞれの押しによるものと同量の薬液を受け入れるだけであろう。
【００４３】
他の好ましい実施例において、ボーラスボタン容積を形成するキャビティーは、調整可能なプラグに備えられる。そのプラグはねじ付き部材であり、ボーラスボタン１００の容積を調整するためにボーラスボタン窪み内のねじ孔の内または外に調整することができる。ボーラスキャビティーの容積を変えるたの他の手段は与えられるであろうし、それらは本発明の範囲内である。
【００４４】
図１１から１３は、本発明の第２の実施例を示す。装置の第２の実施例のアッセンブリのための図１１から１３を参照するに、製品の２つの主要な構成要素は、頂部カバー２１２と、ユーザの皮膚に接触することになる折り畳み可能な底部カバー２１４である。薬剤を送出するためのニードル２１６は、紫外線硬化エポキシなどの接着結合によって、頂部カバー２１２内に保持される。さらに、頂部カバーの内側表面２１８上において、環状の袋膜２２０は、それと頂部カバー２１２の内側との間に薬剤が収容されるように、その内径と外径の両方において表面２１８にヒートシールされる。アッセンブリは、頂部カバー２１２に対する底部カバー２１４の永久結合によって、まとめて保持される。セレクタノブ２２２は、セレクタノブ２２２の回転が自由であるように、頂部カバー２１２の頂部表面に対するハブ２５２の溶接結合によって、頂部カバー２１２上に保持される。最後に、さらばね２２６は、その内径において、起立位置決めリング２２８に向かって底部カバー２１４に保持される。ばね２２６は、製造の日からは応力を受けず、ユーザによる製品の使用の時まで応力が加えられない。
【００４５】
製品がユーザに送られたとき（図１１）、示されるように、底部カバー２１４は、頂部カバー２１２内に型押しされたニードル２１６の高さを丁度越えて延在するように、外側に向くドーム状とされる。装置を使用するために、ユーザは、ユニットの頂部上のセレクタノブ２２２を用いて、最初に所望の流速を選択するであろう。セレクタノブ２２２が回された際、それが各流速過程を終えるときに可聴音とクリック感が与えられ、また所定の位置における量は、セレクタノブ上のポート２３０を通して読み取ることができる（図１３参照）。一旦、量が選択されれば、その後、ユーザは、薬剤の適切な量をもつニードル形状の単純な充填装置を用いて、充填ポート２３２を通してユニットを充満させ、そのポートは、ポート位置２３２において頂部カバー２１２に留められるエラストマーの充填ポート隔壁２３４から成る（図１２参照）。ユニットは、２４時間の期間身に付けられることが意図されるため、流速に拘わらず、薬剤の異なる量は、選択された夫々の流速によってユニット内に注入されなければならないであろう。そのため、本発明の特徴は、充填装置プランジャのための物理的な留め具を含み、それは、先のステップにおいてセレクタノブ２２２を用いて選択された各流速の異なる深みにあるであろう。再び図１１を参照するに、ユニットの充填後、ユーザーは、シールド２３８を外し、ユニットの下に隠されたままのニードル２１６を露出させるであろう。そして、ユーザは、底部カバー２１４上の接着性のキャリア２４２からリリースライナー２４０を剥離するであろう（接着性のキャリア２４２は、キャリア２４２がその全領域を越えたユーザの皮膚に接着されている間は、接着性の層２４４によって示される領域内において単に底部カバーに接着される）。その後、ユニットは、腹などの適切な位置において患者の皮膚に接着されるであろう。
【００４６】
ユニットを作動させるために、ユーザは、その後、底部カバー２１４の薄い外側周辺が内側に潰れることを引き起こして、底部カバー２１４が頂部カバー２１２内の奥に保持されることを許容する。底部カバー２１４は、頂部カバー２１２内に潰され、頂部カバー２１２に取り付けられているニードル２１６は、この装着により、底部カバー２１４の開口を通して下方へ移動し、そしてユーザの皮膚の中に入るであろう。図１２に、ニードル２１６がどのようにして底部カバー２１４の底面を越えて突き出るかを示す。そして、底部カバー２１４が頂部カバー２１２内に潰れたときに、ばね２２６は、液剤を収容する袋２２０との接触が強いられる。このばね力は、皿ばね２２６をそのゼロばね定数レンジへの下向きに反らして、これにより袋２２０内の薬剤に対して正確な圧力を与え、それは皮膚内への薬剤の流れを開始するであろう。最後に、底部カバー２１４は、底部カバー２１４の内側リングの内方に潰れたときに、ロッキングリング２４８に接触し、それを頂部カバー２１２内の孔を通して上向き、かつセレクタノブ２２２の内径の歯２５０内に向けて強要する。それは、流れの開始後に、流速が不注意や故意のいずれによっても他の設定に動かされないような場所に、セレクタノブ２２２をロックする。
【００４７】
製品を外すために、ユーザは、潰された底部カバー２１４が図１１のようにドーム状にされる位置に弾いて後退して、ユニットが安全な姿勢となるまで、ユニットの上方に単に引いて皮膚から遠ざけ、そしてニードルは皮膚から引き込められるであろう。この時点において、ユーザは、皮膚から装置を簡単に剥離することができ、もし望まれればニードル２１６の上にシールド２３８を戻し、そして処分する。ユニットの作動後は、ニードルが引き込められた後においてさえもセレクタノブが回されないことに、さらに注意すべきである。もしも、ロックリング２４８がセレクタノブ２２２を起動に向かってわずかに回された場合、ユニットが充填されずに製品の使い捨てが強要されるように、充填ポート２３２は塞がれるであろう。
【００４８】
最後に図１１から１３を参照するに、第３の実施例は、ユニットの頂部上のボーラスポートをさらに含み、ユーザに、ユニットのニードル２１６を通して皮膚に直接に、薬剤の計測された量を直ちに注射することを可能とする。これは、ユーザに、追加のニードルスティックに頼る必要なしに、迅速に薬剤の投与量をとることを許容する。ボーラスポートは、頂部カバー２１２の頂部にセレクタノブ２２２を保持するハブ２５２内に組み込まれる。そのポートは、頂部カバー２１２の頂部表面に超音波溶接され、これにより、薄膜シール６８とボーラスポートとの間にエラストマー隔壁２５４を閉じ込める。この方において、隔壁２５４はセルフシールのニードルポートとして作動し、ニードル２１６の上流近くのノードに直接に接続する。ボーラスポートは、ユニットが身体に付着し、かつニードルを皮膚にセットする間、いつでも使用することができる。
【００４９】
本発明は、それのいくつかの好ましい実施例を参照して説明したが、本発明がこれらの実施例の内容に限定されないことは理解されるであろう。様々な置き換えおよび変更は、前述した中において説明され、また他の置き換えおよび変更は、当業者にとって思い浮かぶであろう。そのような置き換えおよび変更の全ては、添えられたクレーム中に定められるような発明の範囲内にあることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【図１】  薬物注入装置に完全に組み立てられた第１実施例の使用前の形態における断面図である。
【図２】  図１に示される薬物注入装置の第１実施例の使用中の形態における断面図である。
【図３】  図１および図２に示される注入装置の分解図である。
【図４】  図１および図２の薬物注入装置の使用前の形態における斜視図である。
【図５】  図１および図２の薬物注入装置の使用中の形態における斜視図である。
【図６】  本発明に基づいて流速を調整するために使用される各流路と各ノードの詳細斜視図である。
【図７】  様々な位置における各ノードの操作を説明する概略図である。
【図８】  開き位置における流速選択ノードの断面図である。
【図９】  閉じ位置における流速選択ノードの断面図である。
【図１０】  流速制限ボーラスボタンを含む本発明による流体送出装置の概略図である。
【図１１】  薬物注入装置に完全に組み立てられた第２実施例の使用前の形態における断面図である。
【図１２】  図１１に示される薬物注入装置の第２実施例の使用中の形態における断面図である。
【図１３】  図１１および図１２に示される注入装置の分解図である。
【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５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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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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