(57)【要約】  携帯型注入装置（３０）の投与ユニット（２０）を初期化するための方法を開示し、この方法は第１のプライミングルーチンを実行することを含む。第１のプライミングルーチンは、排出バルブ（２０５）が閉鎖され充填バルブ（２０４）が開放された状態で、投与ユニット（２０）に最小投与チャンバ容量を有する投与チャンバ（２０２）を設けることを含む。第１のプライミングルーチンはさらに、初期貯蔵部流体圧ｐ2を測定し、第１のプライミング量ｖ1を算出することを含む。この方法はさらに、第１のプライミング量ｖ1だけ投与チャンバ容量を増加させることを含み、第１のプライミング量ｖ1は、投与チャンバ容量の増加の終了時には貯蔵部連結導管が液体薬剤で略完全に満たされるように算出される。第１のプライミングルーチンはさらに、充填バルブ（２０４）を閉鎖し、排出バルブ（２０５）を開放し、投与チャンバ容量を最小投与チャンバ容量まで減少させることによって投与ユニット（２０）を空にすることを含む。投与ユニットおよび携帯型注入装置の動作を制御する制御ユニットをさらに開示する。
2017507761.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
携帯型投与システムの投与ユニット（２０）を初期化するための方法であって、前記方法は第１のプライミングルーチンを実行することを含み、前記第１のプライミングルーチンは、
前記投与ユニット（２０）の排出バルブ（２０５）が閉鎖され前記投与ユニット（２０）の充填バルブ（２０４）が開放された状態で、最小投与チャンバ容量を有する、前記投与ユニット（２０）の投与チャンバ（２０２）を前記投与ユニット（２０）に設けることと、
液体薬剤貯蔵部（１０）が貯蔵部連結導管および開放された前記充填バルブ（２０４）を介して前記投与チャンバ（２０２）に流体連結された状態で、初期貯蔵部流体圧ｐ2を測定し、前記初期貯蔵部流体圧ｐ2に基づき、第１のプライミング量ｖ1を算出することと、
前記投与チャンバ容量を、増加の終了時に前記貯蔵部連結導管が液体薬剤で略完全に満たされるように算出される前記第１のプライミング量ｖ1だけ増加させることと、
前記充填バルブ（２０４）を閉鎖し、前記排出バルブ（２０５）を開放することと、
前記投与チャンバ容量を前記最小投与チャンバ容量まで減少させることによって、前記投与ユニット（２０）を空にすることと
を含む方法。
【請求項２】
前記方法が、前記第１のプライミングルーチンを実行する前に、センサ較正ルーチンを実行することをさらに含み、前記センサ較正ルーチンは、
前記投与チャンバ（２０２）を流体的に分離させることとなる前記充填バルブ（２０４）および前記排出バルブ（２０５）の両方が閉鎖された状態で、初期状態の前記投与ユニット（２０）に気体で満たされた前記投与チャンバ（２０２）を設けることと、
前記投与チャンバ容量を減少させることにより前記投与ユニット（２０）内の前記気体を圧縮係数ｃ1まで圧縮することと、
前記圧縮係数ｃ1で、前記投与チャンバ（２０２）と流体連結する圧力センサ（２０３）の出力値ｐ1*を読み取り、前記出力値ｐ1*および前記圧縮係数ｃ1に基づき圧力センサ較正を算出し、算出された前記較正を記憶することと、
前記充填バルブ（２０４）が閉鎖されたままの状態で前記排出バルブ（２０５）を開放することと、
前記投与チャンバ容量を前記最小投与チャンバ容量までさらに減少させることにより、前記投与ユニット（２０）を空にすることと
を含む請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記方法が、前記第１のプライミングルーチンの実行に続いて、第２のプライミングルーチンを実行することをさらに含み、前記第２のプライミングルーチンは、
前記排出バルブ（２０５）を閉鎖し、前記充填バルブ（２０４）を開放することと、
第２のプライミング量だけ前記投与チャンバ容量を増加させることと、
前記排出バルブ（２０５）が閉鎖されたままの状態で前記充填バルブ（２０４）を閉鎖することにより前記投与チャンバを流体的に分離することと、
前記投与チャンバ容量を変更し、前記変更の間、投与チャンバ圧力ｐCを監視し、前記投与チャンバ圧力ｐCが基準圧と等しくなると前記変更を停止することと、
前記投与チャンバ容量の変更量に基づき、前記投与チャンバ（２０２）内の空気の空気体積Ｖairを算出することと
を含む請求項１または２記載の方法。
【請求項４】
前記第２のプライミングルーチンが、前記空気体積Ｖairを、あらかじめ設定される閾値空気体積Ｖair,thresholdと比較し、前記空気体積Ｖairが前記あらかじめ設定される閾値空気体積Ｖair,thresholdを超える場合に警報を提供することを含む請求項３記載の方法。
【請求項５】
前記第２のプライミングルーチンが、前記空気体積Ｖairを算出するために、前記投与チャンバ（２０２）の境界壁の機械的コンプライアンスを考慮に入れることを含む請求項３または４記載の方法。
【請求項６】
前記最小投与チャンバ容量が無視できるかまたはゼロである請求項１〜５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
前記第１のプライミングルーチンが、
【数１】
2017507761.tif 000009
として前記第１のプライミング量ｖ1を算出することを含み、Ｖ0は前記貯蔵部連結導管の設計で定まる流体容量であり、Ｐrefは基準圧、詳細には周囲の環境の圧力であり、Ｖsは安全マージン容量である請求項１〜６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
前記投与チャンバ容量の増加が、前記投与ユニット（２０）のピストン（２０１）を遠位方向に変位させることによって達成され、前記投与チャンバ容量の減少が、前記ピストン（２０１）を反対の近位方向に変位させることによって達成され、前記ピストン（２０１）は、前記投与ユニット（２０）の投与シリンダ（２００）に受容されており、前記投与シリンダ（２００）がピストンの変位軸に沿って延びているので、前記投与チャンバ（２０２）の可動な境界壁を形成する請求項１〜７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
前記充填バルブ（２０４）および前記排出バルブの開放状態と閉鎖状態との間での開放および閉鎖が、前記投与ユニット（２０）の共通の遮断体を回転させることを含む請求項１〜８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１０】
携帯型注入システムの投与ユニット（２０）の動作を制御するように設計される制御ユニット（３０）であって、前記制御ユニット（３０）は、投与チャンバ容量制御装置（３０２）、バルブ制御装置（３０４）および圧力センサインターフェース（３０３）を含み、前記制御ユニット（３０）はさらに、初期化ルーチンの実行を制御するように設計され、前記初期化ルーチンは第１のプライミングルーチンを含み、前記第１のプライミングルーチンは、
前記投与ユニット（２０）の排出バルブ（２０５）が閉鎖され前記投与ユニット（２０）の充填バルブ（２０４）が開放された状態で、最小投与チャンバ容量を有する、前記投与ユニット（２０）の投与チャンバ（２０２）を前記投与ユニット（２０）に設けることと、
液体薬剤貯蔵部（１０）が貯蔵部連結導管および開放された前記充填バルブ（２０４）を介して前記投与チャンバ（２０２）に流体連結された状態で、初期貯蔵部流体圧ｐ2を測定し、前記初期貯蔵部流体圧ｐ2に基づき、第１のプライミング量ｖ1を算出することと、
前記投与チャンバ容量を、増加の終了時に前記貯蔵部連結導管が液体薬剤で略完全に満たされるように算出される前記第１のプライミング量ｖ1だけ増加させることと、
前記充填バルブ（２０４）を閉鎖し、前記排出バルブ（２０５）を開放することと、
前記投与チャンバ容量を前記最小投与チャンバ容量まで減少させることによって、前記投与ユニット（２０）を空にすることと
を含む制御ユニット（３０）。
【請求項１１】
前記制御ユニット（３００）がさらに、前記第１のプライミングルーチンを制御する前に、センサ較正ルーチンの実行を制御するように設計され、前記センサ較正ルーチンが、
前記充填バルブ（２０４）および前記排出バルブ（２０５）を閉鎖し、前記投与チャンバ（２０２）を流体的に分離させることと、
前記投与チャンバ容量を減少させることにより前記投与ユニット（２０）内の気体を圧縮係数ｃ1まで圧縮することと、
前記圧縮係数ｃ1で、前記投与チャンバ（２０２）と流体連結する圧力センサ（２０３）の出力値ｐ1*を読み取り、前記出力値ｐ1*および前記圧縮係数ｃ1に基づき圧力センサ較正を算出し、算出された前記較正を記憶することと、
前記充填バルブ（２０４）が閉鎖されたままの状態で前記排出バルブ（２０５）を開放することと、
前記投与チャンバ容量を前記最小投与チャンバ容量までさらに減少させることにより、前記投与ユニット（２０）を空にすることと
を含む請求項１０記載の制御ユニット（３００）。
【請求項１２】
前記制御ユニット（３００）がさらに、前記第１のプライミングルーチンの実行の制御に続いて、第２のプライミングの実行を制御するように設計され、前記第２のプライミングルーチンは、
前記排出バルブ（２０５）を閉鎖し、前記充填バルブ（２０４）を開放することと、
第２のプライミング量ｖ2だけ前記投与チャンバ容量を増加させることと、
前記排出バルブ（２０５）が閉鎖されたままの状態で前記充填バルブ（２０４）を閉鎖することにより投与チャンバ（２０２）流体的に分離することと、
前記投与チャンバ容量を変更し、前記変更の間、前記投与チャンバ（２０２）内のチャンバ圧力ｐCを監視し、前記チャンバ圧力ｐCが基準圧ｐrefと等しくなると前記変更を停止することと、
前記投与チャンバ容量の変更量に基づき、前記投与チャンバ（２０２）内の空気の空気体積Ｖairを算出することと
を含む請求項１０または１１記載の制御ユニット（３００）。
【請求項１３】
前記投与チャンバ容量制御装置（３０２）が、連続的にまたは段階的に前記投与チャンバ容量を交互に増減させるために投与チャンバアクチュエータ（３１０）を制御するように設計される請求項１０〜１２のいずれか１項に記載の制御ユニット（３００）。
【請求項１４】
前記バルブ制御装置（３０４）が、回転式バルブモータをバルブアクチュエータ（３２０）として制御するように設計され、前記投与チャンバ容量制御装置（３０２）が、回転式投与チャンバモータを投与チャンバアクチュエータ（３１０）として制御するように設計される請求項１０〜１３のいずれか１項に記載の制御ユニット（３００）。
【請求項１５】
携帯型注入装置（３０）であって、
請求項１０〜１４のいずれかによる制御ユニット（３０）と、
前記バルブ制御装置（３０４）に動作可能に連結され、投与ユニット（２０）のバルブアクチュエータ連結器と係合するように設計されるバルブアクチュエータ（３２）と、
前記投与チャンバアクチュエータ制御装置（３０２）に動作可能に連結され、前記投与チャンバ（２０２）の可動な境界壁と係合するように設計される投与チャンバアクチュエータ（３１０）と、
前記制御ユニット（３００）、前記バルブアクチュエータ（３２０）および前記投与チャンバアクチュエータ（３１０）を取り囲むケーシングと、
前記バルブアクチュエータ（３０４）が投与ユニット（２０）のバルブアクチュエータ連結器と脱離可能に係合するように、前記携帯型注入装置（３０）を前記投与ユニット（２０）に脱離可能に連結するように設計される投与ユニットインターフェースと
を含む携帯型注入装置（３０）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、携帯型注入システムの投与ユニットを初期化するための方法、携帯型注入システムの投与ユニットの動作を制御するための制御ユニット、および携帯型注入装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯型注入装置は、たとえば、インスリン皮下持続注入（ＣＳＩＩ）による糖尿病の治療および疼痛治療または癌治療などの技術において周知であり、Ｒｏｃｈｅ  Ｄｉａｇｎｏｓｔｉｃｓ社（独国）やＭｅｄｔｒｏｎｉｃ  ＭｉｎｉＭｅｄ社（米国カリフォルニア州）など多くの供給業者から入手可能である。
【０００３】
確立されている標準的な設計によれば、これらの携帯型注入装置は、典型的には注射器ポンプ型のものである。このような装置は、多数の欠点が当該技術において知られている。とりわけ、このような装置は、ミリリットル範囲の全体の薬剤容量を有する薬剤カートリッジの中から、典型的にはナノリットル範囲などの非常に少ない薬剤量の運搬に関与することから、精度が制限される。それゆえ、薬剤貯蔵部の下流の専用の投与ユニットを用いるさらなる概念および構成が提案されてきた。このような投与ユニットは、たとえば、マイクロメンブレンポンプまたはマイクロピストンポンプなどの小型ポンプを備える。これは液体薬剤貯蔵部に連結するように構成され、さらにとりわけ、少ないマイクロリットル範囲またはナノリットル範囲での少量の正確な投与のために設計される。このような投与ユニット用のいくつかの設計が当該技術において既知であるが、これらはかなり複雑で、そのほとんどは高価であるか、および／または大きな規模に対して臨界的である。
【０００４】
特許文献１は、投与ユニットとして小型のピストンポンプを備えるシステムを開示する。この投与ユニットは、より大きな貯蔵部に繰り返し連結され、貯蔵部から繰り返し充填される投与シリンダを含み、その後投与シリンダは注入ラインに連結され、長期間にわたって段階的に投与シリンダから液体薬剤が注入される。投与シリンダを貯蔵部および注入ラインに交互に連結させるために、バルブシステムが提案される。
【０００５】
例示目的のために、特許文献１の開示による例示的な投与ユニットを概略構造図で示す図１を参照する。投与ユニットは、投与ピストン３（単に「ピストン」ともいう）を変位させることによって段階的にまたは徐々に変えられてもよい投与チャンバ６を備える投与シリンダ２（「ポンプシリンダ」ともいう）を含む。投与シリンダ２は、薬剤容器から供給管４または貯蔵部連結導管４を介して可変な投与チャンバを薬剤で満たすための、および可変な投与容量から薬剤をカテーテルまたは注入ライン５内へ放出するための、単一の開口または孔２ａを有してもよい。投与シリンダ２の近接する壁部分に配置される孔２ａは、投与シリンダ２をその長手軸周りで密封静止部材（参照符号なし、図１においてはＵ字型の部品）に対して回転させることによって、貯蔵部連結ポートまたは出口ポートと交互に位置合わせされ得るので、それにより投与チャンバ６を貯蔵部連結導管４または注入ライン５に交互に連結させる。組み合わされたポンプシリンダおよび静止部材は、貯蔵部連結導管４と連結する充填バルブと、カテーテルと連結する排出バルブとを備えるバルブ配列を形成する。投与シリンダの回転位置に応じて、充填バルブまたは排出バルブのいずれかが、他方のバルブが閉鎖された状態で開放され得る。中間状態においては、充填バルブおよび排出バルブの両方が閉鎖される。充填バルブおよび排出バルブの同時の開放は、バルブ配列の設計により防がれる。投与チャンバを満たす工程を「装填」といってもよく、投与チャンバから薬剤を放出する工程を「吐出」といってもよい。充填バルブを、したがって「装填バルブ」といい、排出バルブを「吐出バルブ」といってもよい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】欧州特許出願公開第１９７０６７７号明細書
【発明の概要】
【０００７】
専用の投与ユニットを含む携帯型注入システムに関する主な重大事項および懸案事項は、流体路における気体、特に空気の取り扱いである。一般に、液体薬剤、たとえば液体インスリン製剤で完全に満たされ、空気が全く入っていない薬剤貯蔵部を提供することが望ましいが、携帯型注入システムに典型的に与えられる状況の下では、合理的なコストおよび操作労力ではほとんどなしえない。また、初めに液体薬剤中に溶解している空気のガス放出は、たとえば温度の変動によって使用中に生じることが知られている。さらに、投与ユニットは、典型的な注射器ポンプ型とは対照的に、薬剤貯蔵部と一体ではなく、供給状態において空気で満たされる流体貯蔵部連結導管を介して薬剤貯蔵部と流体的に連結される。不完全または不適切に連結された流体接続の場合、空気が投与チャンバ内へとさらに引き込まれるおそれがある。
【０００８】
本発明の目的は、携帯型注入システムの投与ユニットを初期化するための改良された方法、対応する制御ユニット、および対応する携帯型注入装置を提供することである。とりわけ、本発明の目的は、携帯型注入システムの流体系における気体の存在下で確実なプライミング（priming）を可能にする、方法および制御ユニットを提供することである。
【０００９】
インスリンなど、携帯型注入システムを介して注入される多くの薬剤は、静脈よりもむしろ皮下組織内に注入されるが、意図しない空気の注入は、それに伴う注入薬剤の欠乏または減少に結びつき、これはいくつかの状況においては、深刻な内科的合併症を発症させるおそれがある。
【００１０】
ここで、および以下において、「初期化する」および「初期化」という語は概して、携帯型注入システムにおいて新たな投与ユニットを用いるときに実行される必要のある準備的な操作ステップのことをいう。投与ユニットは、典型的には数日毎に交換される。「プライミング」は初期化処理の一部であり、液体薬剤での流体導管の最初の充填のことをいう。
【００１１】
本発明によれば、これらの目的は独立請求項の特徴を通して達成される。また、さらなる有利な実施形態は、従属請求項ならびに全般的な説明および例示的な実施形態の記載から得られる。
【００１２】
一態様によれば、本発明の目的は、携帯型注入システムの投与ユニットを初期化する方法を提供することによって達成される。以下のこの方法の説明において、個別のステップは、注記されない場合には、提示の順番にしたがって実行されるものとする。また、各ステップから同時に生じる最終的な流体の構成が次に続くステップのための初期または開始構成を定めるように、本明細書に記載されるステップの間にさらなる動作、とりわけ投与チャンバ容量の変更および／またはバルブの切り替えがないものとする。
【００１３】
この方法は、第１のプライミングルーチンを実行することを含む。第１のプライミングルーチンは、排出バルブが閉鎖され充填バルブが開放された状態で、投与ユニットに最小投与チャンバ容量を有する投与ユニットの投与チャンバを設けるステップを含む。このステップは、充填バルブおよび／または排出バルブがそのような状態にない場合には、投与ユニットの充填バルブおよび／または排出バルブを作動させ、投与ユニットの充填バルブを開放することを含んでもよい。このステップはさらに、充填バルブおよび排出バルブの状態をそれぞれ決定することを含んでもよい。このステップはさらに、投与チャンバ容量が初めに最小でない場合に、投与チャンバ容量を最小投与チャンバ容量に減少させることを含んでもよい。
【００１４】
第１のプライミングルーチンはさらに、初期貯蔵部流体圧ｐ2を測定し、初期貯蔵部流体圧ｐ2に基づき、第１のプライミング量ｖ1を算出することを含み、初期貯蔵部流体圧ｐ2は液体薬剤貯蔵部内の流体の圧力である。液体薬剤貯蔵部は、貯蔵部連結導管および開放された充填バルブを介して投与チャンバに流体連結される。初期貯蔵部流体圧ｐ2は、液体運動がないか無視可能である、平衡圧であることが好ましい。初期貯蔵部流体圧ｐ2は、特に周囲の環境の圧力であってもよい基準圧ｐrefに対する差圧として測定される。
【００１５】
第１のプライミングルーチンはさらに、第１のプライミング量ｖ1だけ投与チャンバ容量を増加させるステップを含む。第１のプライミング量ｖ1は、投与チャンバ容量の増加の終了時には貯蔵部連結導管が液体薬剤で略完全に満たされるように、初期貯蔵部流体圧ｐ2に依存して算出される。また、このステップの前に貯蔵部連結導管内に存在していた空気／気体は、このステップで計測チャンバ内に吸引される。したがって、このステップの最後には液体薬剤および気体の混合物が計測チャンバに存在し、合計量は第１のプライミング量ｖ1に等しい。
【００１６】
第１のプライミングルーチンはさらに、充填バルブを閉鎖し排出バルブを開放するステップを含む。第１のプライミングルーチンはさらに、投与チャンバ容量を最小投与チャンバ容量まで減少させることによって、投与ユニットを空にすることを含む。これにより、液体および空気／気体の混合物は排出バルブを介して放出される。ここにおよび以下において、最小投与チャンバ容量は無視できるかまたはゼロであるものとする。
【００１７】
ここに記載する第１のプライミングルーチンおよびこの方法の任意の他のルーチンを実行する間は、薬剤が注入されないように、投与ユニットは患者に流体連結されない。替わりに、排出バルブの排出口が、直接、またはすでに接続されている注入ラインを介して、環境に流体連結される。
【００１８】
本発明において、投与チャンバは、通常の動作、すなわち薬剤注入のための動作の間、投与チャンバ容量を増加させることによって液体薬剤で繰り返し満たされる流体チャンバであって、その後、長期間にわたって連続的にまたは実質的に無限に段階的に投与チャンバ容量を減少させることによって投与チャンバから薬剤が投与される。投与チャンバは、交互に開放状態または閉鎖状態となるためにアクティブに制御される充填バルブを介して、液体薬剤貯蔵部に連結される。投与チャンバはさらに、交互に開放状態または閉鎖状態となるために同様にアクティブに制御される排出バルブを介して、注入路に連結される。さらに、同時に両方ではなく、充填バルブ、または排出バルブのみが開放状態であり得るものとする。これは、対応するバルブの制御および／または以下にさらに記載する対応する機械的なバルブ設計によって達成できる。充填バルブおよび排出バルブの両方は、しかしながら、同時に閉鎖状態となるように制御されてもよい。いくつかの実施形態において、機械的なバルブ設計は、開放した充填バルブと開放した排出バルブとの間の切り替え時に、常に、充填バルブおよび排出バルブの両方が閉鎖される一時的な状態を通過する。開示される方法を用いて初期化され得る投与ユニットは、たとえば、図１に概略的に示されるような投与ユニットである。投与ユニットの設計に関する別の選択肢および代替例を以下にさらに記載する。
【００１９】
初期貯蔵部流体圧ｐ2は、典型的には、可撓性のあるバッグあるいは袋、たとえばバネ付勢される可動ピストンを備える剛体のカートリッジ、または剛体のシェルとたとえば箔などの可撓性のあるカバーシェルとを備える半剛体の貯蔵部のいずれかとして実現される薬剤貯蔵部内の、平衡流体圧力である。初期貯蔵部流体圧は、圧力センサによって測定され得る。投与における圧力センサの適切な配置は、以下にさらに記載される。
【００２０】
いくつかの実施形態において、第１のプライミングルーチンは、
【数１】
2017507761.tif 000003
として第１のプライミング量ｖ1を算出することを含み、式中Ｖ0は貯蔵部連結導管の設計で定まる流体容量であり、Ｐrefは基準圧、詳細には周囲の環境の圧力であり、Ｖsは安全マージン容量である。本実施形態に対する論拠は、容量および圧力の積が一定である仮想の等温線の仮定に基づき、基準圧Ｐrefで、すなわちｐ2＝０の場合、
【数２】
2017507761.tif 000004
の項は１と等しい。すなわち、第１のプライミング量はこの場合、貯蔵部連結導管の流体容量Ｖ0に安全マージンＶsを加えた和と等しく、ここで安全マージン容量は、薬剤貯蔵部から投与チャンバ内に吸引されるおそれのあるあらゆる空気／気体および機械的公差などを補償する。貯蔵部において相対的な高圧である場合、すなわち、ｐ2＞０の場合、貯蔵部連結導管に最初に存在する空気／気体が、交換される液体とは対照的に圧縮されるという事実を反映して上述の項は１よりも小さくなる。貯蔵部において任意の相対的な低圧である場合、すなわち、ｐ2＜０の場合についても同様のことが類似した方法で適合する。
【００２１】
基準圧Ｐrefは実際の環境の気圧であってもよいし、１０１３ｍｂａｒなどの公称の環境の気圧であってもよい。
【００２２】
いくつかの実施形態において、この方法はさらに、第１のプライミングルーチンを実行する前に、センサ較正ルーチンを実行することを含む。センサ較正ルーチンは、初期状態の投与ユニットに、気体で満たされた投与チャンバを設けるステップを含み、充填バルブおよび排出バルブの両方が閉鎖されており、その結果投与チャンバは流体的に分離される。このステップは、充填バルブおよび排出バルブの両方を閉鎖することを含んでもよい。このステップはさらに、充填バルブおよび排出バルブそれぞれの状態を決定することを含んでもよい。
【００２３】
センサ較正ルーチンはさらに、投与チャンバ容量を減少させ、それにより投与ユニット内の気体を圧縮係数ｃ1まで圧縮するステップを含む。センサ較正ルーチンはさらに、圧縮係数ｃ1において、投与チャンバと流体連結している圧力センサの出力値ｐ1*を読み取り、出力値ｐ1*および圧縮係数ｃ1に基づき圧力センサ較正を算出し、算出された較正を記憶することを含む。
【００２４】
センサ較正ルーチンはさらに、充填バルブが閉鎖されたままの状態で排出バルブを開放するステップを含む。センサ較正ルーチンはさらに、投与チャンバ容量を最小投与チャンバ容量までさらに減少させることによって、投与シリンダを空にするステップを含む。これにより気体が排出バルブを介して投与チャンバから放出される。
【００２５】
第１のプライミングルーチンを実行する前に実行され得るセンサ較正ルーチンは、後に続く上述の第１のプライミングルーチンにおいて流体貯蔵部の圧力を相対圧力として測定するために用いられ、かつ、任意には、以下にさらに記載する、さらに後続の第２のプライミングルーチンにおいて用いられ得る投与ユニットの圧力センサを較正する。同一の圧力センサは、特にシステムの詰まり／閉塞を検出するために、後続の注入中にさらに用いられてもよい。「較正」という語は、必ずではないが、典型的には測定圧力ｐと対応する出力値、たとえば電圧値ｐ*との間の線形関係を決定するという意味で理解されるべきである。
【００２６】
圧力較正ルーチンの始めに、投与チャンバに最初から存在する気体は、原理上は環境の空気であってもよい。しかしながら、投与チャンバは、使用中、患者の体内に注入される液体薬剤で満たされるので、無菌の空気または不活性気体が好ましい。投与ユニットは、容易に、無菌のボックスや他のパッケージ内のこのような気体で満たされて供給者によって提供されてもよい。
【００２７】
初期状態において、投与チャンバ内の気体は、既知の環境の圧力、すなわち基準圧Ｐrefであり、これは開放した排出バルブを投与ユニットに設けることによって達成される。そうでない場合や保証できない場合には、圧力センサ較正ルーチンは、閉鎖した充填バルブおよび排出バルブの両方を投与ユニットに設ける前に、等圧化に充分な長さの期間、排出バルブを開放することを含んでもよい。
【００２８】
投与チャンバ容量の任意の減少から生じる圧縮係数は、相互の相対的な容量変化に比例する。たとえば、投与チャンバを圧縮率ｃ＝２に半減させると、投与チャンバ内の気体の圧力は二倍になる。したがってどのような投与チャンバ容量についても、圧縮係数および気体の圧力は既知となり、圧力センサ較正が可能となる。
【００２９】
本開示によるセンサ較正ルーチンのさらなる態様および変形例は、例示的な実施形態に関連して以下にさらに記載される。
【００３０】
いくつかの実施形態において、この方法はさらに、第１のプライミングルーチンの実行に続いて、第２のプライミングルーチンを実行することを含む。第２のプライミングルーチンは、排出バルブを閉鎖し、充填バルブを開放することを含む。第２のプライミングルーチンはさらに、第２のプライミング量ｖ2だけ投与チャンバ容量を増加させることを含む。これにより、液体薬剤が、液体薬剤貯蔵部から投与ユニット内へと吸い出される。第２のプライミングルーチンを含む実施形態においては、第２のプライミングルーチン後に、終了処理ルーチンが任意に実行されてもよい。このような終了処理ルーチンのステップは、例示的な実施形態に関連して以下にさらに記載される。
【００３１】
第２のプライミングルーチンはさらに、排出バルブが閉鎖されたままの状態で充填バルブを閉鎖することを含み、その結果、投与チャンバは流体的に分離される。第２のプライミングルーチンはさらに、投与チャンバ容量を変更し、この変更の間、投与チャンバ圧力ｐCを監視し、投与チャンバ圧力ｐCが基準圧と等しくなると変更を停止することを含む。第２のプライミングルーチンはさらに、投与チャンバ容量の変更量に基づき、投与チャンバ内の空気の空気体積Ｖairを算出することを含む。
【００３２】
投与チャンバ容量の増加または減少の必要があるかどうかを決定するために、投与チャンバを流体的に分離した後に、初期投与チャンバ圧力ｐC,0が測定され、基準圧ｐrefに対する初期投与チャンバ圧力ｐC,0の符号は、投与チャンバ容量を増加させるか、減少させるかを決定するための基準として用いられる。初期投与チャンバ圧力ｐC,0が負である場合、初期圧力が低圧／陰圧であることを示し、投与チャンバ容量は、その後、基準圧ｐrefと等しくなるよう減少させられる。初期投与チャンバ圧力ｐC,0が正である場合、初期圧力が高圧／陽圧であることを示し、投与チャンバ容量は、その後、基準圧ｐrefと等しくなるよう増加させられる。
【００３３】
第２のプライミングルーチンを含むいくつかの実施形態において、第２のプライミングルーチンは、空気体積Ｖairを、あらかじめ設定される閾値空気体積Ｖair,thresholdと比較し、空気体積Ｖairが閾値空気体積Ｖair,thresholdを超える場合に警報を提供することを含む。閾値空気体積Ｖair,thresholdは、さまざまな一般的な要因および／または患者の一日あたりの合計薬剤量など患者に特有の要因に依存してもよく、全体的なリスク方針にしたがって、および／または、規制要件に基づいて決定される。投与チャンバの空気は、上述のように液体薬剤貯蔵部から吸引される場合もあるし、漏出する流体連結や有害な状況である他のいずれかの流体路の漏出により環境から吸引される場合もある。
【００３４】
第２のプライミングルーチンを含むいくつかの実施形態において、第２のプライミングルーチンは、空気体積Ｖairを算出するために、投与チャンバの境界壁の機械的コンプライアンスを考慮に入れることを含む。この種の実施形態に関して、空気体積Ｖairは以下の式によって算出されてもよい。
【数３】
2017507761.tif 000005
式中、ΔＶは等圧化のために投与チャンバ容量が変更された変更量であり、ΔＶcomplianceは、壁の追従性により投与チャンバ容量が変化する量であって設計で定まる量である。この式は、仮想の等温線の仮定に基づき、すなわち、容量および圧力の積は一定である。投与チャンバの壁が機械的コンプライアンスを無視できるほどに充分に堅い場合、ΔＶcomplianceはゼロに設定され得る。
【００３５】
投与チャンバ容量の増減が、投与シリンダにおける投与ユニットの投与ピストンを変位させることによって達成され、投与ピストンが段階的に変位可能である実施形態の場合、上述の式は
【数４】
2017507761.tif 000006
に書き換えられてもよく、式中、ｍはピストンが等圧化のために変位されるステップの数であり、ｍcomplianceは設計で定まる壁の機械的コンプライアンスを補償するためのステップの数であり、Ｖstepはステップごとの設計で定まる段階的な変更容量である。ステップの数ｍは、投与チャンバ容量を変更する間、等圧化のために必要なステップの数を計数することによって決定され得る。
【００３６】
いくつかの実施形態において、投与チャンバ容量の増加は、投与ユニットの投与ピストンを遠位方向に変位させることによって達成され、投与チャンバ容量の減少は、投与ピストンを反対の近位方向に変位させることによって達成される。これは、たとえば図１に示すように、穴のような軸方向の凹部と、その凹部にスライド可能および密封して受容される投与ピストンとを備える、投与シリンダを含む投与ユニットの場合である。この種の実施形態に関しては、ピストンはしたがって投与チャンバの可動な境界壁を形成する一方で、投与チャンバの別の境界壁は、投与シリンダによって形成される。この種の実施形態に関して、投与ユニットは注射器のような容積式ポンプとして設計され、投与シリンダは注射器本体に対応する。
【００３７】
いくつかの実施形態において、充填バルブおよび排出バルブの開放および閉鎖は、投与ユニットの共通の遮断体を回転させることを含む。対応する投与ユニットの設計は、欧州特許出願第１３１９５５９９．９号明細書に開示される。代替的に、共通の遮断体は、シフト（shifted）、すなわち直線的に変位されてもよいし、充填バルブおよび排出バルブの別々の遮断体が回転またはシフトされてもよい。代替的な実施形態において、充填バルブおよび排出バルブの開放および閉鎖は、図１および特許文献１に示すように、相対的な動作、たとえば、投与の投与シリンダの回転と静止部材とによって達成される。
【００３８】
さらなる態様によれば、本発明の目的は、制御ユニットを提供することによって達成される。制御ユニットは、携帯型注入システムの投与ユニットの動作を制御するように設計される。制御ユニットは、計測チャンバ容量制御装置、バルブ制御装置および圧力センサインターフェースを含む。制御ユニットは、第１のプライミングルーチンの実行を制御するように設計される。第１のプライミングルーチンは、
最小投与チャンバ容量を有する投与ユニットの投与チャンバと、閉鎖されている投与ユニットの排出バルブと、開放されている投与ユニットの充填バルブとを投与ユニットに設けることと、
液体薬剤貯蔵部が貯蔵部連結導管および開放されている充填バルブを介して投与チャンバに流体連結されている状態で、初期貯蔵部流体圧ｐ2を測定し、初期貯蔵部流体圧ｐ2に基づき、第１のプライミング量ｖ1を算出することと、
投与チャンバ容量の増加の終了時には貯蔵部連結導管が液体薬剤で略完全に満たされるように算出される第１のプライミング量ｖ1だけ、投与チャンバ容量を増加させることと、
充填バルブを閉鎖し、排出バルブを開放することと、
投与チャンバ容量を最小投与チャンバ容量まで減少させることによって投与ユニットを空にすることとを含む。
【００３９】
制御ユニットは、１つまたは複数のマイクロコントローラまたはマイクロコンピュータなどのプログラム可能な構成要素に基づく電子回路、ならびに電源回路、安全回路およびアクチュエータドライバ回路などの関連する周辺回路によって実現される。制御フローはハードコーディングされてもよいし、完全または部分的に、内部に記憶されるコンピュータプログラムコードを有する非一時的なコンピュータ可読媒体を含むコンピュータプログラム製品によって実現されてもよい。非一時的なコンピュータ可読媒体は、特に読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）や不揮発性ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）として実現されてもよい。
【００４０】
制御ユニットのいくつかの実施形態において、制御ユニットはさらに、第１のプライミングルーチンの実行を制御する前に、
充填バルブおよび排出バルブを閉鎖し、結果として投与チャンバが流体的に分離されるように、バルブ制御装置を介してバルブアクチュエータを制御し、
投与チャンバ容量を減少させ、それにより投与ユニット内の気体をあらかじめ設定した圧縮係数ｃまで圧縮するように、投与チャンバ容量制御装置を介して投与チャンバアクチュエータを制御し、
圧力センサインターフェースを介して、圧縮係数ｃにおいて圧縮センサの出力値ｐ1*を読み取り、出力値ｐ1*および圧縮係数ｃに基づき、圧縮センサ較正を算出し、算出された較正を記憶し、
充填バルブが閉鎖されたままの状態で排出バルブを開放するために、バルブ制御装置を介してバルブアクチュエータを制御し、
投与チャンバ容量をさらに減少させ、それにより投与チャンバから気体を放出するように、投与チャンバ容量制御装置を介して投与チャンバアクチュエータを制御することによって、センサ較正ルーチンの実行を制御するように構成される。
【００４１】
制御ユニットのいくつかの実施形態において、制御ユニットはさらに、第１のプライミングルーチンの実行の制御に続いて、第２のプライミングルーチンの実行を制御するように構成される。第２のプライミングルーチンは、
排出バルブを閉鎖し、充填バルブを開放することと、
第２のプライミング量ｖ2だけ投与チャンバ容量を増加させることと、
排出バルブが閉鎖されたままの状態で充填バルブを閉鎖し、それにより投与チャンバが流体的に分離されることと、
投与チャンバ容量を変更し、この変更の間、投与チャンバ内のチャンバ圧力ｐCを監視し、チャンバ圧力ｐCが基準圧Ｐrefと等しくなると変更を停止することと、
投与チャンバ容量の変更量に基づき、投与チャンバ内の空気の空気体積Ｖairを算出することとを含む。
【００４２】
制御ユニットのいくつかの実施形態において、投与チャンバ容量制御装置は、連続的にまたは段階的に投与チャンバ容量を交互に増減させるために投与チャンバアクチュエータを制御するように構成される。
【００４３】
制御ユニットのいくつかの実施形態において、バルブ制御装置は、回転式バルブモータをバルブアクチュエータとして制御するように構成され、投与チャンバ容量制御装置は、回転式投与チャンバモータを投与チャンバアクチュエータとして制御するように構成される。
【００４４】
制御ユニットはさらに、概して前に記載した方法および例示的な実施形態に照らしてさらに以下に記載される方法のような、任意の実施形態による投与ユニットを初期化するための方法の実行を制御するように構成されてもよい。それゆえ、開示されるこのような方法の任意の実施形態は、開示される方法の実行を制御するように構成される制御ユニットの対応する実施形態を同様に開示する。
【００４５】
さらに別の態様によれば、本発明の目的は、携帯型注入装置を提供することによって達成される。携帯型注入装置は、概して前に記載したものおよび例示的な実施形態に照らしてさらに以下に記載されるもののような制御ユニットを含む。携帯型注入装置はバルブアクチュエータをさらに含み、バルブアクチュエータは、バルブ制御装置に動作可能に連結され、投与ユニットのバルブアクチュエータ連結器と係合するように設計される。携帯型注入装置は投与チャンバアクチュエータをさらに含み、投与チャンバアクチュエータは、投与チャンバアクチュエータ制御装置に動作可能に連結され、投与チャンバの可動の境界壁と係合するように設計される。携帯型注入装置はケーシングをさらに含み、ケーシングは、制御ユニット、バルブアクチュエータおよび投与チャンバアクチュエータを取り囲む。携帯型注入装置は投与ユニットインターフェースをさらに含み、投与ユニットインターフェースは、バルブアクチュエータが投与ユニットのバルブアクチュエータ連結器と脱離可能に係合するように、携帯型注入装置を投与ユニットに脱離可能に連結するように設計される。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本開示に関連して用いられ得る（上述の）例示的な投与ユニットの概略図である。
【図２】本開示による例示的な携帯型注入装置を含む携帯型注入システムの概略図である。
【図３】圧力較正ルーチン、第１のプライミングルーチン、第２のプライミングルーチンおよび終了処理ルーチンを含むシーケンスの動作フローを示す図である。
【図４】センサ較正ルーチンの動作フローを示す図である。
【図５】第１のプライミングルーチンの動作フローを示す図である。
【図６】第２のプライミングルーチンの動作フローを示す図である。
【図７】終了処理ルーチンの動作フローを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００４７】
以下に、付加的に図面を参照して、本発明の例示的な実施形態をより詳細に記載する。
【００４８】
図１は、本開示に関連して用いることができる投与ユニットの例示的な実施形態としての、先行技術から既知のもののような投与ユニットを示す。このような投与ユニットのさらなる詳細な記載および説明については、発明の概要の対応するセクションを参照する。
【００４９】
図２は、関連する構成要素と共に、例示的な携帯型注入システムおよび関連する構成要素を概略図で示す図である。例示的な携帯型注入システムは、薬剤貯蔵部１０、投与ユニット２０および携帯型注入装置３０を含む。
【００５０】
薬剤貯蔵部１０は、密封しスライドする方法で変位可能なピストン１０１を受容する円筒状のカートリッジ本体１００として例示されている。ピストン１０１は、任意の付勢バネ１０２によって方向Ａ’に付勢される。代替的に、液体薬剤貯蔵部１００は、たとえば、液体充填量の変更を可能にする、可撓性のあるバッグもしくは袋、または、剛性の本体および可撓性のあるカバーを備える半剛体の薬剤貯蔵部など、異なる方法で実現されてもよい。
【００５１】
投与ユニット２０は、密封しスライドする方法で変位可能な投与ピストン２０１を受容し、それにより可変な容量の投与チャンバ２０２を備える注射器のような構成を形成する、穴のような凹部を備える投与シリンダ２００を含む。投与チャンバ２０２の容量は、投与ピストン２０１を遠位方向に変位させることによって増加され、投与ピストン２０１を近位方向Ａに変位させることによって減少され得る。したがって投与シリンダ２００およびピストン２０１は、組み合わされて、小型の投与ピストンポンプを形成する。投与シリンダ２００の近位端の共通の流体ポート（参照符号なし）を介して、投与シリンダ２００、詳細には投与チャンバ２０２は、充填バルブ２０４ａ、２０４ｂおよび排出バルブ２０５ａ、２０５ｂと流体連結される。充填バルブはそれぞれ、交互に閉鎖状態２０４ａ、２０５ａまたは開放状態２０ａ、２０５ｂになり得る。充填バルブはさらに、液体薬剤貯蔵部１０に流体連結される。排出バルブはさらに、注入ライン５００に流体連結される。
【００５２】
投与ユニット２０はさらに、環境の基準圧に対する圧力測定のための相対圧力センサとして実現される圧力センサ２０３を含む。圧力センサは、たとえば、ピエゾ抵抗式もしくは容量式センサとしてまたは光学式圧力センサとしてなど、多数の方法で実現され得る。圧力センサ２０３は、投与シリンダ２００の流体ポートに流体連結される。充填バルブが開放し（２０４ｂ）、排出バルブが閉鎖される（２０５ａ）と、圧力センサ２０３に測定される圧力が、静的または平衡状態において貯蔵部圧力に対応するように、液体薬剤貯蔵部１０と、圧力センサ２０３および投与チャンバ２０２との間に流体連結が存在する。排出バルブが開放し（２０５ｂ）、充填バルブが閉鎖される（２０４ａ）と、圧力センサ２０３に測定される圧力が、静的または平衡状態において注入ライン圧力に対応するように、注入ライン５０と、圧力センサ２０３および投与チャンバ２０２との間に流体連結が存在する。充填バルブおよび排出バルブの両方が閉鎖される場合、投与チャンバ２０２および圧力センサ２０３は、薬剤貯蔵部１０および注入ライン５０の両方から流体的に分離される。
【００５３】
携帯型注入装置３０は、制御ユニット３００、投与チャンバ駆動部３１０、３１１、およびバルブ駆動部３２０、３２１を含む。
【００５４】
投与チャンバ駆動部３１０、３１１は、例示的に回転式投与チャンバモータ３１０、たとえば、ステッパモータ、標準ＤＣモータ、またはブラシレスＤＣモータと考えられる投与チャンバアクチュエータ３１０を含む。動作可能な状態において、投与チャンバモータ３１０の出力素子、たとえば回転出力シャフトは、投与ピストン２０１に連結される。モータ出力シャフトと投与ピストン２０１との間には、投与チャンバギヤ３１１が配置される。投与チャンバギヤは、螺旋状の減速ギヤと、投与ピストン２０１を近位方向または遠位方向にそれぞれ変位させるために離脱可能な係合を介して投与ピストン２０１に作用する直線状の変位可能なねじ付きスピンドルとの組み合わせとして実現されてもよい。
【００５５】
バルブ駆動部３２０、３２１は、投与チャンバアクチュエータ３１０と同一の方法で実現され得、以下においては回転式バルブ駆動モータと考えられるバルブアクチュエータ３２１を含む。バルブ駆動モータ３２０の出力シャフトは、動作状態において、螺旋状の減速ギヤと、充填バルブ２０４ａ、２０４ｂおよび排出バルブ２０５ａ、２０５ｂとの脱離可能な回転係合のための連結器との組み合わせとして実現されてもよいバルブ駆動ギヤ３２１を介して、充填バルブ２０４ａ、２０５ｂおよび排出バルブ２０５ａ、２０５ｂに連結される。
【００５６】
制御ユニット３００は、典型的には制御装置に基づく回路として実現される。制御ユニット３００は、投与チャンバアクチュエータ３１０に動作可能に連結され、投与チャンバアクチュエータ３１０の動作を制御する投与チャンバ容量制御装置３０２を含む。同様に、制御ユニット３００は、バルブアクチュエータ３２１に動作可能に連結され、バルブアクチュエータ３２１の動作を制御するバルブ制御装置３０４を含む。
【００５７】
制御ユニット３００はさらに、動作状態において圧力センサ２０３に連結される圧力センサインターフェース３０３を含む。連結の種類は、圧力センサ２０３の設計および動作原理次第である。たとえば、圧力センサ２０３がピエゾ抵抗式もしくは容量式センサである場合、連結は典型的には電気的である。圧力センサ２０３が光学センサである場合、連結も光学的であってもよい。圧力センサインターフェース３０３は、後述のように圧力センサ２０３を中央制御ユニット３０１に連結するために必要な全ての回路を含む。圧力センサインターフェースは、特に、センサ電源、増幅器、フィルタ、アナログ／デジタル変換器、および／またはさらなる信号調整回路などの構成要素を含んでもよい。
【００５８】
制御ユニット３００はさらに、携帯型注入装置３０の動作全体を制御し、投与チャンバ容量制御装置３０２、バルブ制御装置３０４および圧力センサインターフェースに動作可能に連結される中央制御装置３０１を含む。中央制御装置は、携帯型注入装置３００の動作全体を制御する。中央制御装置３０１は、典型的には、マイクロコントローラ、マイクロプロセッサ、ＡＳＩＣ、および周辺の構成要素など、単一または多数の構成要素によって実現される。
【００５９】
図２に示すような制御装置３００の別の機能ユニットは、何ら特定のハードウェア構造を示すわけではない。図２において互いから離れて示されているいくつかまたは全ての機能ユニットは、完全にまたは部分的に、共通のハードウェアコンポーネントによって実現されてもよい。同様に、機能ユニットは多数のハードウェアコンポーネントにわたって分配されてもよい。
【００６０】
携帯型注入装置３０の図示される構成要素およびさらなる構成要素を収容し、対応するハウジング区画に薬剤貯蔵部１０および投与ユニット２０を取り外し可能に受容できるハウジング（図示せず）が存在してもよく、それにより操作可能な携帯型注入システムを形成する。薬剤貯蔵部１０および投与ユニット２０は、組み合わされたモジュールとして提供されてもよい。さらに、薬剤貯蔵部１０および投与ユニット２０の一方または両方は、ハウジング区画に受容されるのではなく、携帯型注入装置３０のハウジングに取り付けられてもよい。
【００６１】
投与ユニット２０、投与チャンバ駆動部３１０、３１１およびバルブ駆動部３２１、３２２の設計は、欧州特許出願第１３１９５５９９．９号明細書にしたがってもよい。多数の態様に関して、しかしながら、修正または代替的な解決策が利用可能である。欧州特許出願第１３１９５５９９．９号明細書においては、充填バルブおよび排出バルブは、投与チャンバ駆動部とは分離したバルブ駆動部を介して、遮断体を回転させることによって動作させられる。代替的に、バルブの切り替えは、たとえば、前述の特許文献１（たとえば、図１参照）や欧州特許第２１６３２７３号に開示されるように、静止部分に対して投与シリンダ２００を回転またはシフトさせることによって得られてもよい。さらに、単一の回転モータのような単一の共通のアクチュエータが、バルブの切り替えおよびピストン変位の両方に用いられてもよい。
【００６２】
すでに言及した設計において、充填バルブ２０４ａ、２０４ｂおよび排出バルブ２０５ａ、２０５ｂはさらに、その設計のおかげで充填バルブおよび排出バルブの一方のみが同時点で開放し得ることを確実にする、共通のバルブユニットによって実現される。代替的に、充填バルブ２０４ａ、２０４ｂおよび排出バルブ２０５ａ、２０５ｂは、共通または分離したアクチュエータによって制御され得る分離した切り替えバルブまたは制御バルブとして実現されてもよい。このような実施形態に関して、両方のバルブの同時開放は、たとえば、機械的インターロックを介したバルブ設計によって、または制御ユニット３００の対応する制御論理によって防がれ得る。
【００６３】
さらに、投与ユニット２０は、投与シリンダ２００および投与ピストン２０１１を備えるピストンポンプとは異なるポンプを含んでもよい。
【００６４】
図３は、本開示による投与ユニットを初期化する方法の動作フローを概略図で示す。方法の、組み合わせられた複数のステップをステップＳ１という。ステップＳ１は、ステップＳ１０によるセンサ較正ルーチン、ステップＳ１１による第１のプライミングルーチン、ステップＳ１２による第２のプライミングルーチン、およびステップＳ１３による付加的な終了処理ルーチンを、連続する順序で含む。
【００６５】
図４は、センサ較正ルーチンＳ１０の動作フローを示し、センサ較正ルーチンは、ステップＳ１００、Ｓ１０１、Ｓ１０２、Ｓ１０３、Ｓ１０４、Ｓ１０５を連続する順序で含む。最初のステップＳ１００において、充填バルブおよび排出バルブの両方が閉鎖される。
【００６６】
ステップＳ１００は、充填バルブ２０４および排出バルブ２０５の状態を決定し、閉鎖されていない場合には充填バルブ２０４または排出バルブ２０５を閉鎖することを含む。投与シリンダ２０１は、（無菌の）空気または他の不活性気体で満たされているものとする。代替的に、ステップ１００は、充填バルブおよび排出バルブの両方を閉鎖する前に、計測チャンバ２０２の容量を増加させ、排出バルブ２０５が開放した構成で投与シリンダ２００を空気で満たすことを含んでもよい。
【００６７】
次のステップＳ１０１において、投与チャンバ容量は、ピストン２０１を近位方向に変位させ、それにより投与チャンバ容量を減少させることによって、あらかじめ設定した圧縮係数ｃ1まで減少される。圧縮係数ｃ1の典型的な適値は、たとえば、投与チャンバ容量を半分に減らしたものに対応するｃ1＝２である。最小チャンバ容量がゼロであるピストン型の投与ユニットに関しては、これは最大投与チャンバ容量と最小投与チャンバ容量との間の合計の変位範囲の半分までピストンを変位させることに対応する。
【００６８】
次のステップＳ１０２において、圧縮係数ｃ1での圧力センサ２０３の出力値が読み取られる。
【００６９】
後続のステップＳ１０３において、圧力センサ較正が算出および記憶される。圧力ｐと対応する圧力センサ２０３の出力値ｐ*との間が略線形関係である場合、ステップＳ１０３において線形の較正関数ｐ＝ｍ・ｐ*の傾斜ｍを決定するのに充分であり得る。変形例において、センサ較正ルーチンＳ１０は、ステップＳ１００で充填バルブおよび排出バルブの両方を閉鎖する前に、排出バルブ２０５ｂが開放され投与チャンバ２０２がそれにより排出バルブ２０５ｂを介して環境に通気される状態で、圧力センサ２０３のオフセット出力値ｐ0*を読み取り記憶することを含む。このような実施形態において、センサ較正ｐ＝ｍ・ｐ*＋ｐ0はステップＳ１０３で算出されてもよく、ｐ0は環境の基準圧で圧力センサ２０３により測定されるオフセット圧力である。
【００７０】
さらなる変形例において、投与チャンバ容量を減少させるステップＳ１０１およびそれに続く圧力センサの出力値ｐ*を読み取るステップＳ１０２からなるシーケンスは、繰り返し実行される。この種の実施形態に関して、投与チャンバ容量は、ピストン２０１を多数の変位ステップで変位させることによって、等しいまたは等しくない圧縮ステップで減少され、出力値ｐ*は各ステップで読み取られ記憶される。この種の実施形態に関して、ステップＳ１０３は、一般に知られるベストフィットアルゴリズムまたは回帰アルゴリズムを用いて、非線形の関係ｐ＝ｆ（ｐ*）を決定することを含む。
【００７１】
前述のステップＳ１０１、Ｓ１０２、Ｓ１０３は、投与チャンバ内の気体が１つまたは複数のあらかじめ設定した圧縮係数に圧縮され、センサ出力値がこれらの圧縮係数に関して読み取られる較正方法に基づく。しかしながら、代替的には、ステップＳ１０１は圧力センサの出力値があらかじめ設定した出力値ｐ1*を呈するまで、継続的に投与チャンバ容量を減少させ、圧力センサの出力値を読み取ることを含んでもよい。この種の実施形態に関して、後続のステップＳ１０２は、ステップＳ１０１におけるピストン変位から対応する圧力ｐ1を決定することを含む。
【００７２】
後続のステップＳ１０４において、排出バルブ２０５は、充填バルブ２０４が閉鎖されたままの状態で開放される。これにより、投与チャンバ内部の圧力が環境の圧力と等しくなるまで、圧縮気体が排出バルブを介して投与チャンバから部分的に放出される。さらに後続のステップＳ１０５において、投与チャンバ容量は、ピストンを近位方向に変位させることによって最小投与チャンバ容量までさらに減少される。これにより、投与シリンダ１０１は空にされ、残りの気体が投与チャンバ２０２から放出される。
【００７３】
図５は、第１のプライミングルーチンＳ１１の動作フローを示し、第１のプライミングルーチンＳ１１は、ステップＳ１１０、Ｓ１１１、Ｓ１１２、Ｓ１１３、Ｓ１１４、Ｓ１１５を含む。投与チャンバ容量は、第１のプライミングルーチンＳ１１の最初では最小投与チャンバ容量であるものとする。
【００７４】
ステップＳ１１０では、充填バルブ２０４が開放され排出バルブ２０５が閉鎖される。ステップＳ１１０は、バルブ作動の前に、充填バルブ２０４および排出バルブ２０５の状態をそれぞれ決定することを含んでもよい。ステップＳ１１０はさらに、充填バルブ２０４が開放されていない場合および／または排出バルブ２０５が閉鎖されていない場合だけバルブ作動を実行することを含んでもよい。
【００７５】
後続のステップＳ１１１において、貯蔵部流体圧ｐ2は、圧力センサ２０３により提供される出力信号を読み取り、評価することによって測定される。
【００７６】
後続のステップＳ１１２において、第１のプライミング量ｖ1は、上で説明した式にしたがって、すでに測定されている貯蔵部流体圧ｐ2に基づき算出される。
【数５】
2017507761.tif 000007
【００７７】
後続のステップＳ１１３において、投与チャンバ容量は、第１のプライミング量ｖ1だけ増加され、これはピストン２０１を遠位方向に変位させることにより達成される。ステップＳ１１３でのピストン変位の終了時に、投与チャンバは、貯蔵部流体圧ｐ2に応じて、空気および気体の混合物に対応する。貯蔵部連結導管は、しかしながら、いずれの場合でも液体薬剤で満たされている。
【００７８】
後続のステップＳ１１４において、充填バルブ２０４は閉鎖され、排出バルブ２０５が替わりに開放される。さらなる後続のステップＳ１１５において、投与チャンバ容量は、ピストンを近位方向に変位させることによって最小投与チャンバ容量にまで減少される。これにより、空気および液体薬剤の混合物は排出バルブを介して放出され、投与ユニットはステップＳ１１５の終了時には空である。
【００７９】
図６は、第２のプライミングルーチンＳ１２の動作フローを示し、第２のプライミングルーチンＳ１２は、ステップＳ１２０、Ｓ１２１、Ｓ１２２、Ｓ１２３、Ｓ１２４、Ｓ１２５ａ、Ｓ１２５ｂ、Ｓ１２６ａ、Ｓ１２６ｂ、Ｓ１２７、Ｓ１２８およびＳ１２９を含む。投与チャンバ容量は、第１のプライミングルーチンＳ１２の開始時には、最小投与チャンバ容量であるものとする。
【００８０】
ステップＳ１２０において、充填バルブ２０４は開放され、排出バルブ２０５は閉鎖される。ステップＳ１２０は、バルブ作動の前に、充填バルブ２０４および排出バルブ２０５の状態をそれぞれ決定することを含んでもよい。ステップＳ１１０はさらに、充填バルブ２０４が開放されていない場合および／または排出バルブ２０５が閉鎖されていない場合だけバルブ作動を実行することを含んでもよい。
【００８１】
後続のステップＳ１２１では、投与チャンバ容量は第２のプライミング量ｖ2だけ増加され、これはピストン１０２を遠位方向に変位させることによって達成される。投与チャンバ容量を第２のプライミング量ｖ2だけ増加させると、液体薬剤貯蔵部１０の第２のプライミング量が投与チャンバ内に吸引される。液体薬剤の第２のプライミング量は、液体薬剤貯蔵部から空気／気体が吸引されていない場合には第２のプライミング量ｖ2と同一であってもよいが、そうでない場合、液体薬剤の第２のプライミング量は第２のプライミング量ｖ2よりも少なく、投与チャンバはステップＳ１２１の終了時に、液体薬剤および空気／気体の混合物で満たされている。
【００８２】
後続のステップＳ１２２において、充填バルブ２０４は、排出バルブ２０５が閉鎖されたままの状態で閉鎖され、その結果投与チャンバは流体的に分離される。
【００８３】
後続のステップＳ１２３において、チャンバ圧力ｐCは、圧力センサ２０３の出力値を読み取り、評価することによって測定される。後続のステップＳ１２４において、動作フローは、投与チャンバ圧力ｐCが正であるか負であるかに応じて、すなわち、基準圧ｐrefに対して高圧または低圧があるかに応じて分岐する。測定されたチャンバ圧力ｐCは、初期チャンバ圧力値ｐC,0として記憶される。
【００８４】
投与チャンバ圧力ｐCが正である場合、投与チャンバ容量は、ステップＳ１２５ａにおいて遠位方向へ段階的にピストン２０１を変位させることによって増加され、それにより、正のチャンバ圧力ｐCを減少させる。後続のステップＳ１２６ａでは、圧力センサ２０３の出力値を読み取り、評価することによって、投与チャンバ圧力ｐCが基準圧ｐrefと等しいかどうかが決定される。等しい場合、動作フローはステップＳ１２７に進む。そうでない場合、動作フローはステップＳ１２５ａを繰り返す。
【００８５】
投与チャンバ圧力ｐCが負である場合、投与チャンバ容量は、ステップＳ１２５ｂにおいて近位方向へ段階的にピストン２０１を変位させることによって減少され、それにより、負のチャンバ圧力ｐCの絶対値を減少させる。後続のステップＳ１２６ｂでは、圧力センサ２０３の出力値を読み取り、評価することによって、投与チャンバ圧力が基準圧ｐrefと等しいかどうかが決定される。等しい場合、動作フローはステップＳ１２７に進む。そうでない場合、動作フローはステップＳ１２５ｂを繰り返す。
【００８６】
ステップＳ１２５ａ、Ｓ１２６ａまたはＳ１２５ａ、Ｓ１２６ｂのシーケンスをそれぞれ繰り返し実行するときに、投与チャンバ圧力ｐCを基準圧ｐrefと等しくするために必要なピストン２０１の変位ステップの数ｍが計数される。
【００８７】
ステップＳ１２５ａおよびＳ１２６ａ、またはＳ１２５ｂおよびＳ１２６ｂのそれぞれにおいて投与チャンバ圧力ｐCを基準圧ｐrefと等しくした後、動作フローはステップＳ１２７に進む。ステップＳ１２７において、投与チャンバ内の空気の量Ｖairは、上で説明した式に基づき算出される。
【数６】
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【００８８】
後続のステップＳ１２８において、ステップＳ１２７で算出された空気体積Ｖairは、あらかじめ設定した閾値空気体積Ｖair,thresholdと比較される。空気体積Ｖairが閾値空気体積Ｖair,thresholdを超える場合、ステップＳ１２９において警報が提供される。
【００８９】
図７は、終了処理ルーチンＳ１３の動作フローを示し、終了処理ルーチンＳ１３は、第２のプライミングルーチンＳ１２に続き、ステップＳ１３０、Ｓ１３１、Ｓ１３２、Ｓ１３３、Ｓ１３４を含む。
【００９０】
ステップＳ１３０において、投与チャンバ容量は、ピストン２０１を遠位方向へｍSステップだけ変位させることによって増加され、これにより投与チャンバ内に負圧を生成する。ステップの数ｍSは、結果として生じるピストンの変位が、ピストン２０１の変位方向を逆にすることにより生じる機械的反動よりもいくぶん大きいように決定される。
【００９１】
後続のステップＳ１３１において、投与チャンバ容量は、段階的にピストン２０１を近位方向に変位させることによって減少される。後続のステップＳ１３２において、チャンバ圧力ｐCは圧力センサ２０３の出力値を読み取り、評価することによって測定される。
【００９２】
後続のステップＳ１３３において、投与チャンバ圧力ｐCが基準圧ｐrefと等しいかどうかが決定される。等しい場合、動作フローはステップＳ１３４に進む。そうでない場合、動作フローはステップＳ１３１に進む。
【００９３】
後続のステップＳ１３４において、排出バルブ２０５は、充填バルブ２０４が閉鎖されたままの状態で開放される。後続のステップＳ１３５では、投与チャンバ容量は、ピストン１０２を近位方向に変位させることによって最小投与チャンバ容量まで減少される。これにより、液体薬剤は、排出バルブ２０５を介して投与チャンバから放出され注入ライン５０内に入るので、注入ライン５００をプライミングする。
【００９４】
第２のプライミングルーチンおよび終了処理ルーチンは、初期化およびプライミングに関連して実行され得るだけでなく、後続の通常の注入動作中の投与チャンバ（の再充填）のために実行されてもよい。このアプローチは、空気体積の算出を伴い、好ましくは、投与ユニットの投与チャンバが（再）充填されるたびに、過剰な空気体積の場合には警告を提供することから特に好ましい。それゆえ、これらのルーチンは、記載された種類の投与ユニットの投与チャンバを充填または再充填するための方法も開示する。
【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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【国際調査報告】
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