ИНЪЕКЦИОННОЕ УСТРОЙСТВО СО СРЕДСТВАМИ ЭЛЕКТРОННОГО КОНТРОЛЯ
INJECTION DEVICE WITH MEANS OF ELECTRONIC CONTROL

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к медицинским инъекционным устройствам, предназначенным для введения отмеренных доз лекарственного препарата (далее - препарат). Более конкретно, изобретение относится к медицинским инъекционным устройствам, снабженным средством прецизионно отслеживаемого введения дозы, а также средством, уведомляющим или предупреждающим пользователя о правильном или неправильном применении устройства.
Изобретение позволяет использовать инъекционные устройства более эффективно, в то же время предлагая усовершенствования, относящиеся к точности введения дозы.
Уровень техники
Настоящее изобретение будет описано, в основном, применительно к лечению диабета посредством инъекции или инфузии инсулина, однако такое применение является лишь предпочтительным вариантом использования настоящего изобретения.
Чтобы пациент мог ввести себе надлежащую дозу, предлагались различные механические инъекционные устройства, оборудованные дополнительной электронной схемой для измерения и отображения величины дозы, которая будет введена в процессе инъекции. Примеры таких устройств приведены в патентных документах WO 02/064196 и WO 02/092153.
Некоторые механические инъекционные устройства снабжены компонентом, аккумулирующим энергию, таким как пружина. Указанный компонент накапливает механическую энергию во время манипуляций, предшествующих инъекции, например, при создании напряжения пружины во время установки дозы. Далее эту накопленную энергию можно использовать, чтобы, приведя в процессе инъекции в движение приводной элемент, вывести фиксированную или индивидуально установленную дозу. В WO 2008/037801 описаны устройства такого типа, в которых предусмотрено наличие дополнительной электронной схемы, детектирующей величину установленной или инъецированной дозы.
В процессе работы механических инъекционных устройств возможны некоторые нежелательные ситуации, такие как блокирование инъекционной иглы или использование пациентами инъекционного устройства, первоначальная подготовка которого перед инъекцией ("прайминг"), включая выведение из устройства воздуха, не была проведена надлежащим образом. Такие ситуации могут представлять серьезные факторы риска, если они не были обнаружены пользователем с принятием соответствующих мер. Используя механические инъекционные устройства, пользователь, чтобы заставить поршень картриджа перемещаться вперед, в течение всего процесса инъекции прилагает усилие к приводному механизму. При этом он может почувствовать некоторый ощутимый ответный отклик со стороны приводного механизма в процессе его срабатывания. Обычно такой отклик может давать какую-то настораживающую информацию в случае каких-то нежелательных отклонений. Однако в случае применения подпружиненных инъекционных устройств, таких как описанные в WO 2008/037801, указанная информация может быть довольно ограниченной.
Патентные документы US 2003/0009133, US 2003/0073954, US 6340357, WO 03/099357 и WO 2006/116997 относятся к аппаратуре, осуществляющей механизированную инъекцию или механизированную инфузию, причем для управления приводом двигателя использована специальная электронная схема. Такую схему легко адаптировать для контроля приводного механизма во время работы, что позволяет детектировать специфические ситуации и предупреждать о них пациента. В патентном документе WO 2007/107558 описана система датчика картриджа, позволяющая детектировать аксиальное положение поршня во внутреннем объеме картриджа, при этом, применяя в соответствующем устройстве введения препарата дополнительные датчики, можно детектировать ситуацию, в которой игла заблокирована.
После проведения подкожной инъекции препарата желательно немного выждать, прежде чем извлекать иглу инъекционного устройства из кожи пациента. Как правило, лечащие врачи инструктируют своих пациентов о том, что, проведя инъекцию, пациенты должны выждать 5-10 с (а для увеличенных доз еще больше) до выведения иглы из кожи. Обычно считают, что это необходимо, поскольку рассасывание инъецированного препарата локальным образом из точки инъекции внутрь тела пациента занимает несколько секунд. Если после инъекции препарата иглу извлечь слишком рано, возникает опасность, что, по меньшей мере, часть инъецированного препарата может не успеть рассосаться, а выйти наружу через отверстие, оставленное иглой.
К сожалению, указанная проблема особенно обостряется, когда пациент использует аппаратуру для инъекции препарата, чтобы ввести его самостоятельно. От нетерпения он может извлечь иглу раньше, чем препарат рассосется.
Чтобы хотя бы частично решить указанную проблему, патентная заявка WO 97/30742 предлагает инъекционное устройство, обеспечивающее электронное представление рекомендованного периода выжидания после завершения движения по осуществлению инъекции, тем самым советуя пациенту удерживать иглу введенной в кожу в течение рекомендованного периода времени.
Продолжительность требуемого выжидания составляет вклад в суммарное время, которое необходимо затратить пациенту-диабетику на лечебную процедуру, причем в общем случае это время следует свести к минимуму. Далее, поскольку период выжидания относится к времени пассивности (никаких действий, необходимых или дозволенных пациенту), у пациента создается психологическое ощущение затраты большей доли от суммарного использованного периода, чем это имеет место в действительности. Наконец, простая, неинтеллектуальная процедура, задающая максимальное фиксированное время ожидания, вполне возможно, увеличивает риск того, что некоторые пациенты будут испытывать нетерпение и преждевременно извлекут иглу.
Для реализации упомянутого выше принципа рекомендации удлиненного периода выжидания в случае инъекции большой дозы (по сравнению с ситуацией, когда инъецируют меньшие дозы) патентная заявка WO 03/057283 предлагает аппарат для инъекции препаратов, в котором момент активирования сигнального средства, извещающего о конце периода выжидания, выбирается в зависимости от количества инъецированного препарата. Даже несмотря на то, что некоторыми пациентами такая система может восприниматься положительно, указанная простая корректирующая процедура может привести к получению пользователем неправильной рекомендации, в результате чего часть пользователей при выведении иглы из кожи может столкнуться с утечкой текучей среды по периметру отверстия, проделанного иглой, и утечкой в виде капель из иглы.
Раскрытие изобретения
С учетом проблем и недостатков, описанных выше, задача, на решение которой направлено изобретение в своем первом аспекте, состоит в уменьшении риска введения неточной или неправильной дозы в ситуации, когда посредством ручного инъекционного устройства пружинного типа нужно ввести фиксированную или индивидуально установленную дозу препарата.
Кроме того, у данного изобретения имеется второй аспект, задачей которого является улучшение руководства действиями пациента во время применения медицинского инъекционного устройства, причем указанное руководство относится к определению скорректированного момента выведения иглы из кожи. Еще одной задачей изобретения является сведение к минимуму неудобства, испытываемого пациентом, и, одновременно с этим, поддержание высокой точности определения количества препарата, вводимого пациенту.
Согласно первому аспекту изобретения предлагается ручное инъекционное устройство, предназначенное для инъекции препарата, вводимого из резервуара, который содержит поршень, установленный с возможностью принудительного смещения в сторону выпускного конца резервуара. В результате такого смещения инъецируется требуемое количество препарата. Указанное устройство содержит:
- подпружинивающее средство, сконфигурированное для запасания энергии во время процедуры, предшествующей инъекции,
- приводной элемент, выполненный с возможностью перемещать поршень резервуара в сторону выпускного конца резервуара, при этом к приводному элементу во время инъекции прикладывается усилие, создаваемое подпружинивающим средством при высвобождении энергии, запасенной в указанном средстве,
- компонент для инициирования высвобождения энергии подпружинивающим средством, запускающий введение дозы и запуска тем самым введения дозы,
- датчик, выполненный с возможностью детектировать позиционную информацию, относящуюся к приводному элементу или компоненту, сопряженному с приводным элементом,
- электронную схему, связанную или соединенную с датчиком и предназначенную для обработки сигналов, воспринимаемых датчиком.
При этом электронная схема определяет данные о скорости на основе сигналов, сформированных датчиком, сопоставляет данные о скорости с определенными ранее данными о скорости и осуществляет управляющее воздействие, если скорость, определенная во время инъекции, выходит за пределы нормальных значений.
В предпочтительном варианте изобретение согласно своему первому аспекту предлагает устройство для многократной инъекции находящихся в резервуаре индивидуально устанавливаемых доз текучей среды или лекарственного препарата. В альтернативных вариантах устройство предназначено для многократных инъекций фиксированной дозы, причем во время процедуры, предшествующей инъекции, оно взводится для последующего введения фиксированной дозы при спуске (высвобождении) подпружинивающего средства.
Предусмотрена возможность жесткого крепления резервуара к остальной части инъекционного устройства. В альтернативном варианте инъекционное устройство выполнено с возможностью приема резервуара с препаратом, имеющего форму сменного картриджа.
В конкретных вариантах осуществления предусмотрена возможность снабдить подпружинивающее средство пружиной, такой как пружина сжатия или торсионная пружина. В альтернативном варианте подпружинивающее средство может содержать упругий пеноматериал или сжимаемую газовую среду.
В тех вариантах осуществления, в которых инъекционное устройство содержит механизм установки дозы, позволяющий пользователю выбирать определенную величину вводимой дозы, предусмотрена возможность взвести (перевести в напряженное состояние) подпружинивающее средство во время процедуры установки дозы. В альтернативных вариантах осуществления указанное средство выполнено с возможностью взведения во время упомянутой процедуры начальной подготовки (прайминга).
Приводному элементу для подачи поршня резервуара вперед можно придать форму поршневого штока. Предусмотрена возможность присоединить к данному элементу упомянутый выше датчик, воспринимающий его перемещения во время инъекции. В альтернативных вариантах датчик может воспринимать перемещения других компонентов устройства, присоединенных к приводному элементу или сопряженных с ним (т.е. компонентов, которые перемещаются синхронно с приводным элементом, по меньшей мере, во время инъекции). В одной из конкретных конструкций датчик может воспринимать линейное перемещение или, альтернативно, вращательное перемещение или перемещение по спирали.
Для отслеживания перемещений указанного элемента датчик, по меньшей мере, во время инъекции подключен к электронной схеме таким образом, чтобы обеспечивать получение информации о позиции данного конкретного элемента. В контексте изобретения эквивалентные термины "информация о позиции" и "позиционная информация" охватывают зависящие от времени параметры, связанные с данными о позиции или скорости элемента.
Выражение "ситуация выхода скорости за пределы нормальных значений" охватывает ситуации, находящиеся в противоречии с ситуациями, в которых скорость является нормальной. Ситуации с нормальной скоростью определяют как постоянно проводимые инъекции, во время которых приводной элемент отжимает поршень резервуара вперед в ходе непрерывного перемещения от начала инъекции к состоянию конца дозы, причем в течение всего процесса инъекции приводной элемент находится в контакте с поршнем. Состояние конца дозы - это состояние, в котором находится приводной элемент после введения всей выбранной дозы.
В некоторых вариантах изобретения электронная схема содержит сигнальное средство. В этом случае она выполнена с возможностью генерировать сигнал, выполняющий функцию управляющего действия, осуществляемого при обнаружении ситуации выхода скорости за пределы нормальных значений. Сигнальное средство может содержать индикатор с электронным управлением, например дисплей, излучатель света, акустическую систему для испускания звукового сигнала, вибрационный блок, генерирующий колебания, или блок электромышечной стимуляции (ЭМС), обеспечивающий тактильную индикацию. Предусмотрена возможность выполнить электронную схему таким образом, чтобы в ответ на детектирование выхода скорости за пределы нормальных значений она генерировала сигнал тревоги, легко распознаваемый пользователем.
В порядке альтернативы или дополнительно, если в инъекционном устройстве предусмотрено хранение журнала, содержащего данные, связанные с множеством проведенных инъекций, оно осуществляет управляющее действие в виде регистрации обнаруженного выхода скорости за пределы нормальных значений, сохраняя эту регистрацию вместе с другими данными, относящимися к данной конкретной инъекции, например такими, как величина дозы, время и дата ее введения, тип препарата, данные BGM, переданные или введенные в устройство, и другие параметры. Эту информацию можно показать на дисплее устройства или передать на вспомогательное приспособление.
Электронная схема может содержать память, в которой записано, по меньшей мере, одно предварительно заданное пороговое значение скорости. В таком варианте схема выполнена с возможностью сопоставления полученных данных о скорости, по меньшей мере, с одним пороговым значением, чтобы детектировать ситуацию выхода скорости за пределы нормальных значений.
В одном из вариантов осуществления изобретения устройство можно выполнить таким образом, чтобы оно детектировало ситуацию блокирования иглы. В такой системе, если скорость, воспринимаемая в течение процесса инъекции, ниже первого порогового значения скорости, есть основания полагать, что имеет место закупоривание потока, выведенного из резервуара. В частности, если во время инъекции детектируется неподвижность приводного элемента, данные о скорости, полученные от датчика, содержат скорость, соответствующую ситуации с неподвижным приводным элементом, и на основании указанных данных происходит включение управляющего действия, такого как сигнал тревоги, указывающий на вероятность закупоривания иглы.
Электронную схему можно выполнить с возможностью различать инъекцию с упором приводного элемента в поршень и инъекцию в отсутствие такого упора. Кроме того, предусмотрена возможность детектировать ситуацию, в которой приводной элемент не упирается в поршень во время, по меньшей мере, части процесса инъекции. Следовательно, такую систему можно выполнить с возможностью детектирования ситуации, когда прайминг инъекционного устройства не был выполнен должным образом, так что приводной элемент не имеет контакта с поршнем.
Устройство можно сконфигурировать так, чтобы оно детектировало ситуацию прайминга, если скорость, определенная во время инъекции, выше второго порогового значения скорости. Альтернативно или дополнительно, детектирование подобной ситуации можно реализовать путем анализа совокупности данных о скорости, чтобы выделить из зарегистрированных данных изменение скорости, происходящее в конце хода поршня при производстве инъекции и указывающее на соударение приводного элемента и поршня.
Устройство можно выполнить таким образом, чтобы оно детектировало ситуацию, соответствующую выведению воздуха, если скорость, определенная во время инъекции, выше третьего порогового значения скорости, но ниже четвертого порогового значения скорости. Альтернативно или дополнительно, детектирование подобной ситуации можно реализовать путем анализа совокупности данных о скорости, чтобы выделить из зарегистрированных данных изменение скорости, указывающее на соударение приводного элемента и поршня во время хода поршня при производстве инъекции.
Упомянутую совокупность данных о скорости можно получить, непрерывно регистрируя в процессе инъекции данные о скорости, чтобы сформировать профиль скорости для полного хода поршня в процессе инъекции, позволяющий анализировать изменения скорости.
В конкретных вариантах осуществления изобретения инъекционное устройство дополнительно содержит средство измерения температуры, измеряющее, например, температуру окружающей среды, температуру конкретного элемента устройства или температуру жидкого препарата, содержащегося в резервуаре. В таких вариантах изобретения значения пороговых скоростей можно корректировать с учетом измеренной температуры. Кроме того, в этих вариантах можно выполнить электронную схему таким образом, чтобы она принимала во внимание измерения температуры. Например, соответствующие пороговые значения можно понизить, если измерение температуры указывает на особо холодные рабочие условия, или повысить применительно к повышенной температуре. Если нужно измерить температуру жидкого препарата, датчик температуры можно поместить непосредственно в резервуар, а инъекционное устройство выполнить с возможностью взаимодействия с датчиком (включая управление им) с помощью соответствующей проводной или беспроводной связи, например, используя сопряженный с резервуаром датчик температуры, отвечающий требованиям RFID (радиочастотной идентификации).
В других вариантах осуществления изобретения, в которых устройство содержит механизм установки дозы, электронную схему можно выполнить с возможностью учета установленного размера дозы при анализе полученных данных о скорости и сопоставлении измеренных данных с хранящимися справочными данными. Например, для небольших доз, когда ожидаются относительно низкие скорости введения дозы, можно использовать соответственно низкие значения пороговых скоростей.
В некоторых вариантах осуществления изобретения предусмотрена возможность настройки электронной схемы для выбора одного из нескольких размерных параметров иглы (например внутреннего диаметра и/или длины) таким образом, чтобы значения пороговых скоростей изменялись в зависимости от конкретного выбора иглы, прикрепленной к инъекционному устройству.
Инъекционное устройство может использовать средство детектирования, когда задействован компонент, запускающий введение дозы. Кроме того, инъекционное устройство может использовать средство восприятия состояния конца дозы. Предусмотрена возможность выполнить электронную схему с возможностью отслеживания данных о скорости только во время тех интервалов, в которых задействован указанный компонент, причем до тех пор, пока не детектируется состояние конца дозы.
В некоторых вариантах осуществления изобретения в инъекционном устройстве использован приводной механизм такого типа, в котором для совершения инъецирующего перемещения компонент, запускающий введение дозы, можно переводить из неактивного состояния в активное, прилагая к нему соответствующее усилие. При этом, когда такое усилие сбрасывается, данный компонент возвращается в неактивное состояние, а инъецирующее перемещение прекращается, когда компонент, запускающий введение дозы, возвращается в неактивное состояние. В таком устройстве отслеживание ситуаций несоответствия нормальным скоростям происходит только тогда, когда датчик, сопряженный с компонентом, запускающим введение дозы, определяет, что данный компонент находится в активном состоянии.
Согласно второму аспекту изобретения предлагается медицинское инъекционное устройство, предназначенное для инъекции препарата из резервуара, который содержит поршень, установленный с возможностью перемещения в сторону выпускного конца резервуара. В результате такого смещения инъецируется требуемое количество препарата. Устройство по изобретению содержит:
- приводной элемент, выполненный с возможностью принудительно направлять поршень резервуара в сторону выпускного конца резервуара,
- узел иглы, присоединяемый разъемным образом к инъекционному устройству, при его использовании, для установления связи по потоку с резервуаром, при этом игла имеет передний конец, выполненный с возможностью введения в кожу пользователя и выведения из нее,
- вычислительное средство для определения следующего за завершением процесса инъекции периода выжидания перед выведением иглы и
- средство связи с пользователем для указания пользователю периода выжидания перед выведением иглы.
Кроме того, инъекционное устройство содержит средство детектирования скорости, выполненное с возможностью определять параметр, связанный со скоростью проведения инъекции. При этом вычислительное средство выполнено с возможностью учитывать указанный параметр при вычислении периода выжидания перед выведением иглы.
Поскольку суммарное рабочее время уменьшается, а время пассивного выжидания сведено к минимуму, применение описанного инъекционного устройства становится более удобным. Уменьшается потенциальный риск для пользователя извлечь иглу раньше времени, поскольку период выжидания ограничен только реально необходимым временем, а пациент, следящий за показателями переменного времени выжидания, будет, скорее всего, более информирован о важности обозначенного периода выжидания.
В контексте изобретения под термином "проведение инъекции" подразумевается движение, происходящее в инъекционном устройстве во время инъецирующего перемещения. Проведение инъекции заканчивается, когда останавливается приводное средство, передвигающее поршень вперед.
Средство связи с пользователем может содержать индикатор с электронным управлением, например дисплей, излучатель света, акустическую систему для испускания звукового сигнала, вибрационный блок, генерирующий колебания, или блок электро-мышечной стимуляции (ЭМС), обеспечивающий тактильную индикацию. Предусмотрена возможность выполнить указанное средство таким образом, чтобы оно передавало длительность рекомендованного периода выжидания перед выведением иглы в начале этого периода, во время инъекции и/или в конце этого периода. Например, при использовании дисплея единственный показатель конкретного периода в секундах можно отобразить в начале периода. Альтернативно, во время периода выжидания генерируется сигнал, т.е. пользователь получает возможность отслеживать протекание данного периода. Еще одна альтернатива заключается в том, что средство связи с пользователем можно выполнить с возможностью индикации только момента, когда иглу можно безопасным образом вывести из кожи пользователя.
Резервуар, применяемый в комплекте с инъекционным устройством, может представлять собой картридж, предварительно заполненный препаратом. Можно прикрепить резервуар к инъекционному устройству разъемным образом, с возможностью замены, при исчерпании препарата, новым резервуаром. В альтернативном варианте резервуар можно жестко прикрепить к инъекционному устройству. В этом случае, когда исходное количество препарата в резервуаре закончилось, резервуар и инъекционное устройство выбрасывают.
Приводное средство инъекционного устройства может содержать приводной элемент, такой как поршневой шток в виде жесткого гибкого стержня, способный во время введения дозы проталкивать поршень вперед. Кроме того, приводное средство может содержать средство установки дозы, посредством которого пользователь получает возможность выбрать величину дозы, предназначенной для введения в процессе инъекции. Приводное средство инъекционного устройства по второму аспекту изобретения может быть ручным или, альтернативно, механизированным, подобным применяемому в устройстве, обычно именуемом "механизированным дозатором".
Предусмотрена возможность ввести в конструкцию инъекционного устройства средство определения инъецируемого или инъецированного количества препарата. В таком варианте рекомендованный период выжидания перед выведением иглы может дополнительно зависеть от количества препарата, инъецированного в процессе инъекции, или от величины дозы, установленной во время установки дозы.
Если инъекционное устройство содержит средство определения инъецируемого или инъецированного количества препарата, средство детектирования скорости можно выполнить с возможностью вычисления средней скорости проведения инъекции на основе инъецируемого/инъецированного количества препарата и длительности процесса инъекции.
Приводное средство может содержать приводной элемент, такой как поршневой шток, предназначенный для приведения в контакт с поршнем резервуара. Средство детектирования скорости может содержать датчик, воспринимающий перемещение приводного элемента во время инъекции. Альтернативно, если приводное средство содержит дополнительный компонент, перемещающийся от первой позиции ко второй при смещении приводного элемента, инъецирующего требуемое количество препарата, средство детектирования скорости можно снабдить датчиком, воспринимающим перемещение указанного дополнительного компонента приводного средства во время инъекции.
Средство детектирования скорости может содержать генератор сигналов, генерирующий импульсы во время инъецирующего перемещения, и датчик, воспринимающий данные импульсы. При этом скорость проведения инъекции пропорциональна частоте импульсов, воспринятых во время инъекции. Обеспечена, соответственно, возможность определения величины введенной дозы путем подсчета количества воспринятых импульсов.
Средство детектирования скорости может содержать процессор, подключенный к памяти, в которой хранятся справочные таблицы. По указанным таблицам определяют период выжидания перед выведением иглы, как функцию скорости введения дозы, и, как вариант, функцию величины дозы. После завершения процесса инъекции, т.е. когда поршневой шток останавливается, контроллер производит поиск в указанных таблицах для определения рекомендованного периода выжидания перед выведением иглы.
Использованный, со ссылками на первый и второй аспекты изобретения, термин "ручное инъекционное устройство" означает немеханизированное инъекционное устройство, т.е. устройство, которое не содержит электродвигателя и в котором энергия для проведения инъекции поступает от пользователя во время и/или до начала инъекции. Ручные инъекционные устройства подразделяются на устройства, в которых пользователь активно проталкивает вперед дозирующую кнопку в течение всего процесса инъекции, и на устройства, в которых он взводит пружинный механизм, чтобы аккумулировать энергию во время манипуляций, предшествующих инъекции, например во время установки дозы, и аккумулированная энергия используется для продвижения приводного средства вперед в процессе инъекции.
Краткое описание чертежей
Далее изобретение будет описано более подробно со ссылками на чертежи, из которых
фиг.1а и 1b схематично иллюстрируют эффект изменения скорости введения дозы в инъекционном устройстве,
фиг.2 схематично иллюстрирует инъекционное устройство по варианту осуществления изобретения согласно его второму аспекту,
фиг.3а и 3b схематично иллюстрируют два состояния инъекционного устройства согласно первому аспекту изобретения,
на фиг.4 представлен график, иллюстрирующий использованную в примере 2 функциональную зависимость между величиной дозы и связанным с этой величиной параметром f.
Осуществление изобретения
Фиг.1а и 1b схематично иллюстрируют различные состояния инъекционного устройства 1 во время инъекции дозированных количеств жидкого препарата. Указанное устройство содержит резервуар, заполненный препаратом и имеющий форму картриджа 2, на дистальном конце которого зафиксирована инъекционная игла, сообщающаяся с внутренним объемом картриджа. Картридж 2 снабжен резиновым поршнем 3, установленным с возможностью скользящего перемещения в сторону дистального конца устройства (т.е. по направлению к правой стороне чертежа) под воздействием надлежащего приводного механизма. На указанных чертежах приводной механизм схематично проиллюстрирован в виде поршневого штока 5, выполненного с возможностью приведения в действие с перемещением в сторону дистального конца устройства, чтобы сместить поршень 3 в картридже 2 вперед.
Схематичное изображение, представленное на фиг.1а, иллюстрирует ситуацию, в которой поршневой шток 5 приведен в действие небольшим усилием для медленного продвижения резинового поршня 3 в дистальном направлении, в сторону иглы. Как показано на чертеже, в процессе инъекции гибкий резиновый поршень 3, по существу, сохраняет свою ненапряженную конфигурацию.
Для сравнения на фиг.1b схематично показано быстрое инъецирующее перемещение. Когда к поршневому штоку 5 прилагается повышенное усилие, резиновый поршень 3 проявляет тенденцию к деформированию и сжатию под воздействием трения вдоль стенки картриджа 2 и увеличенного давления текучей среды во внутреннем объеме картриджа. Если перемещение поршневого штока 5 прекращается из-за остановки приводного механизма, поршень постепенно восстанавливает свою исходную форму. Во время этого процесса поршень 3 дополнительно смещается на небольшое расстояние в сторону дистального конца, что проявляется в дополнительном вытеснении небольшого количества жидкости через иглу 4. По истечении последующего отрезка времени, достаточного для завершения перемещения поршневого штока, поршень 3 останавливается, прекращая тем самым дальнейшее вытеснение жидкости.
Как было показано выше, рекомендованное время выжидания перед выведением иглы сильно зависит от реальной процедуры вытеснения, используемой во время инъекции. Из-за того что проникновение препарата в ткань зависит от времени, указанный эффект для некоторых инъекционных систем фактически проявляется даже более заметным образом, чем наблюдаемая или гипотетическая опасность обратного затягивания препарата через отверстие, оставленное иглой.
Согласно второму аспекту изобретения отставание по времени, вызванное деформацией резинового поршня 3, учитывается посредством корректировки рекомендованного периода выжидания перед выведением иглы, следующего непосредственно за процессом инъекции.
На фиг.2 схематично представлен пример варианта осуществления согласно второму аспекту изобретения. В данном случае инъекционное устройство 1 снабжено системой управления, отслеживающей различные параметры устройства и управляющей пользовательским интерфейсом, выполненным с возможностью передавать пользователю инъекционного устройства сведения о различных рабочих условиях. Кроме того, для регулировки и инъекции дозированных количеств препарата устройство 1 оборудовано приводным средством, содержащим инъекционный механизм с установкой дозы.
Указанным механизмом может быть механизм с ручным приводом, посредством которого пользователь обеспечивает энергию для перемещения поршневого штока вперед, отжимая для этого инъекционную кнопку в том же направлении. В альтернативном варианте указанный механизм представляет собой пружинный инъекционный механизм, с помощью которого пользователь во время процедуры установки дозы аккумулирует в пружине требуемую энергию, высвобождаемую далее при проведении инъекции. В другом альтернативном варианте инъекционный механизм можно оснастить механизированным приводным механизмом.
Для пользовательского интерфейса предусмотрена возможность наличия одного или нескольких блоков из следующего перечня: визуальный индикатор, такой как дисплей, акустическая система для испускания звукового сигнала, например, простого сигнала тревоги, генерируемого тональным звуковым генератором, или сигнала в виде синтезированной или записанной речи, сообщающего инструкции пользователю, вибрационный блок, генерирующий вибрационный сигнал, или блок электро-мышечной стимуляции (ЭМС), генерирующий сигналы, воспринимаемые пользователем.
Система управления сопряжена со схемой датчика, которая выполнена с возможностью воспринимать параметры, связанные со скоростью проведения инъекции, т.е. со скоростью компонента инъекционного устройства при его перемещении во время введения дозы. Данная схема может содержать датчик, выполненный с возможностью отслеживать процедуру установки дозы и/или процедуру инъекции, проводя мониторинг количества препарата, которое регулируется во время установки дозы и/или инъецируется во время введения дозы. Дополнительно в схеме датчика может находиться средство измерения времени, отслеживающее начальный и конечный моменты введения дозы для получения средней скорости, с которой проводилась инъекция. Эта дополнительная часть схемы может содержать два переключателя, реагирующие, соответственно, на активирование приводного механизма и на ситуацию конца дозы.
В одном простом варианте изобретения инъекционное устройство снабжено датчиком, выполненным с возможностью генерировать импульсы во время инъекции по мере продолжения перемещений, обеспечивающих введение дозы. Количество импульсов, накопленных во время такого введения, соответствует величине вводимой дозы, а частота детектированных импульсов пропорциональна скорости введения дозы во время инъекции.
В других вариантах осуществления схема датчика может содержать датчики положения, выполненные с возможностью отслеживать во время инъекции перемещение конкретных компонентов приводного механизма. Указанные датчики положения могут отслеживать линейные или поворотные перемещения, причем конкретный выбор датчиков проводят в соответствии со спецификой конструкции механизма установки дозы и инъекционного механизма. Например, датчик линейного изменения положения может отслеживать перемещения поршневого штока во время инъекции. В альтернативном случае предусмотрено наличие датчиков положения, которые регистрируют перемещения компонента, движущегося во время инъекции синхронно с поршневым штоком. С помощью датчика поворотного положения можно отслеживать, например, движение компонента, установленного в устройстве с возможностью поворота и поворачивающегося во время инъекции. В результате появляется возможность вычисления скорости введения дозы, исходя из поворотного перемещения указанного компонента во время инъекции.
В других вариантах осуществления датчик может относиться к типу, позволяющему непосредственно получать сигнал, пропорциональный скорости перемещения.
Посредством надлежащего подбора сигналов датчиков во время инъекции схема датчика может обеспечить непрерывное отслеживание перемещений механизма введения дозы во время инъекции. Таким способом можно получить профиль скорости, используемый для установления рекомендованного периода выжидания после завершения процесса инъекции. По окончании указанного периода иглу выводят из кожи пациента.
Поскольку во время вытеснения большой дозы скорость ее введения может существенно измениться (в частности, когда компонент, обеспечивающий введение дозы, представляет собой инъекционный механизм с ручным приводом, т.е. пользователь рукой проталкивает инъекционную кнопку вперед), период выжидания перед выведением иглы можно вычислить, используя данные, которые выбраны из модифицированных данных о скорости, полученных исходя из профиля скорости, зарегистрированного во время инъекции. В частности, данным, относящимся к результатам, полученным при введении доз в конце процесса инъекции, можно придать увеличенные весовые коэффициенты по сравнению с данными о скорости, зарегистрированными в начале этого процесса.
Для установления правильного периода выжидания перед выведением иглы можно применять множество различных алгоритмов. В дополнение к сказанному, предусмотрена возможность использовать для инъекционного устройства справочную таблицу, в которой записаны комбинации данных о скорости введения дозы, величине дозы и о времени выжидания перед выведением иглы. По окончании процесса введения дозы, во время которого была получена полезная информация в виде данных о скорости введения и величине дозы, процессор инъекционного устройства с помощью справочной таблицы принимает решение о величине надлежащего периода выжидания перед выведением иглы и управляет пользовательским интерфейсом, чтобы указать пользователю, когда иглу можно безопасно извлечь из кожи.
В примерах 1 и 2, приведенных в данном описании, охарактеризованы два различных способа, использующие для установления указанного периода выжидания различные конфигурации справочной таблицы.
Обращаясь к первому аспекту изобретения, следует подчеркнуть, что предлагается ручное инъекционное устройство, которое также содержит картридж, заполненный препаратом и имеющий установленный с возможностью скольжения поршень. Указанный поршень приводится в движение поршневым штоком с целью вытеснения препарата из картриджа. Предусмотрена возможность прикрепить картридж к инъекционному устройству съемным образом или сформировать его в виде встроенной (несменяемой) части устройства. Когда требуется использовать новый картридж, поршневой шток устройства, как правило, отводят на некоторое расстояние от поршня. В дополнение к сказанному, указанная ситуация может иметь место, если пользователь или какое-то другое лицо, "играя" с устройством, случайно возвращает поршневой шток в сторону проксимального конца инъекционного устройства. В этом случае для пользователя с большой вероятностью возникает опасность, которая, если ее не идентифицировать и не уменьшить, может привести к передозировке.
Если инъекционное устройство снабжено средством отслеживания скорости введения дозы в процессе инъекции, приведенную выше ситуацию можно распознать автоматически с помощью следующей операции, описанной со ссылками на фиг.2, на которой иллюстрируются основы функционирования соответствующего ручного инъекционного устройства.
На фиг.3a иллюстрируется ситуация, в которой поршневой шток 5 отделен от поршня 3 картриджа 2. Поскольку усилие, требуемое для проталкивания указанного штока 5 вперед, в дистальном направлении, существенно ниже по сравнению с ситуацией по фиг.3b, где поршневой шток 5 упирается в поршень 3, шток проявляет тенденцию к более быстрому перемещению, чем в периоды, в течение которых он упирается в поршень.
При наличии схемы датчика, выполненной с возможностью отслеживать перемещение поршневого штока во время введения дозы или, в альтернативном варианте, перемещение компонента, двигающегося во время инъекции синхронно с указанным штоком, ситуацию, показанную на фиг.3a, можно детектировать, регистрируя профиль скорости во время инъекции. Соответствующие датчики являются датчиками положения или скорости. За счет надлежащего модифицирования устройства, например, программирования его процессора для анализа профиля скорости, отвечающего процессу инъекции или соответствующего периоду по завершении этого процесса, описанную ситуацию можно детектировать и известить об этом пользователя. На случай, если во время инъекции наблюдается заслуживающее внимания изменение скорости, конструкция устройства обеспечивает возможность испускания сигнала тревоги, и пользователь может предпринять надлежащее действие, например осуществлять более тщательный мониторинг своего уровня глюкозы в крови.
В некоторых вариантах осуществления изобретения инъекционное устройство можно запрограммировать для анализа профиля скорости таким образом, чтобы определялась дистанция перемещения, на которой упор поршневого штока в поршень считается неустановленным, а также дистанция, на которой указанный упор имеет место. В результате появляется возможность оценить величину реальной вытесненной дозы и/или передать пользователю оценку дозы, которую не удалось вытеснить из резервуара.
При использовании пружинного инъекционного устройства можно реализовать особенно простой вариант изобретения, в котором инъекция доз происходит с более или менее строго определенной скоростью, задаваемой подпружиненным исполнительным компонентом. Такое устройство может иметь форму, предложенную в документе WO 2008/037801, содержание которого включено в данное описание посредством ссылки. В этом устройстве использованы датчики, позволяющие отслеживать перемещения механизма введения дозы во время соответствующей процедуры.
В таком варианте можно задать порог скорости, ассоциированный с профилем скорости при правильном процессе инъекции, во время которого препарат вытесняется из резервуара на протяжении всей длины инъецирующего хода. Сразу же после введения конкретной дозы регистрируется соответствующий профиль скорости. Его сопоставляют с порогом скорости, который затем используют для различения правильной и неправильной инъекций. В инъекционное устройство можно заложить множество различных пороговых значений, причем каждое из них соответствует одному из множества величин доз, введение которых обеспечено конфигурацией указанного устройства. В таком варианте осуществления профиль скорости, зарегистрированный во время введения конкретной дозы, сопоставляется с порогом скорости, соответствующим этой дозе.
При использовании пружинного инъектора с картриджем Novo Nordisk PenFil, вмещающим 100 интернациональных единиц действия (100 ИЕ) инсулина, и с иглой G31×6 мм или G30×8 мм рекомендуемые типичные скорости введения дозы для нормальных рабочих условий могут изменяться от 4 ИЕ/с до 25 ИЕ/с. Если применять пружинные инъекторы при повышенных или пониженных температурах, обычные скорости инъекции могут оказаться в интервале 2-30 ИЕ/с. В случае инъекции небольших доз, порядка 1 ИЕ, типичные скорости введения дозы могут быть несколько ниже. Приведенные цифровые данные получены для стандартных инъекций, т.е. инъекций в режимах нормальных скоростей.
Типичными значениями пороговых скоростей для детектирования ситуаций выведения воздуха и прайминга являются соответственно 75 ИЕ/с и 200 ИЕ/с.
В других вариантах осуществления пружинных инъекционных устройств можно использовать упрощенный комплект датчиков, для которого непрерывное отслеживание длины хода поршня при введении дозы не обязательно требует наличия датчиков положения и датчиков скорости. Вместо этого применяют датчик величины дозы, определяющий количества, которые могут составить вводимую или введенную дозу. Предусмотрено наличие электронной схемы измерения времени, выполненной с возможностью измерения времени, затраченного на полный ход поршня при введении дозы. В таком варианте осуществления процессор можно запрограммировать для облегчения сопоставления измеренной величины дозы и отрезка времени, соответствующего этой дозе, с записанными справочными данными.
Справочные данные могут состоять из определенных ранее значений, для которых указан конкретный тип инъекционной иглы, т.е., в конечном счете, тип картриджа, связанного с инъекционным устройством. Чтобы иметь возможность использовать множество различных типов игл и картриджей, предусмотрена возможность сконструировать инъекционное устройство таким образом, чтобы можно было вручную проводить их конкретный выбор. Эта возможность реализуется посредством введения в память значений, характеризующих эти заранее отобранные детали, с соответствующим программированием устройства относительно различных динамических параметров (параметров, связанных с потоком, трением, вязкостью препарата и т.д.). Еще в одном альтернативном варианте иглы и картриджи можно закодировать таким образом, чтобы инъекционное устройство могло автоматически распознавать конкретный выбор иглы и/или картриджа и автоматически программировать динамические параметры.
В альтернативном варианте справочные данные получают, регистрируя введения дозы инъекционным устройством в виде серии инъекций, которые оцениваются пользователем как правильно осуществленные. При обнаружении отклонения временных параметров какой-либо выполненной инъекции по сравнению с предыдущими нормальными введениями, устройство может обеспечивать возможность сообщить пользователю об этом отклонении.
Хотя описанные выше пружинные инъекционные устройства за счет достаточно точно заданного и предсказуемого отношения усилие/ход поршня обеспечивают предсказуемую скорость инъекции, можно использовать и другие ручные инъекционные устройства с другими дозирующими механизмами. Например, если инъекционное устройство содержит приводной механизм, к которому пользователь прикладывает инъецирующее усилие, непрерывно отжимая инъекционную кнопку вперед, можно установить датчик усилия, непрерывно измеряющий усилие, приложенное пользователем в процессе инъекции. Сопоставляя приложенное усилие с реальными перемещениями при введении дозы, можно в анализе скорости перемещений во время инъекции учесть изменения инъецирующего перемещения, связанные с переменными усилиями, приложенными пользователем.
Хотя в данном документе подробно описаны только несколько вариантов осуществления, для специалистов в этой области будет понятно, что в эти варианты, приведенные только в качестве примеров, можно внести многочисленные изменения, не отклоняясь от сущности новых признаков и преимуществ изобретения. Соответственно, все изменения такого рода следует считать находящимися в границах настоящего изобретения, определяемых прилагаемой формулой.
В приведенном описании вариантов осуществления изобретения различные конструкции, обеспечивающие желаемые связи между разными компонентами, а также средства, обеспечивающие указанные функциональные возможности разных компонентов, были рассмотрены в той степени, которая необходима, чтобы концепция настоящего изобретения была понятна квалифицированному читателю. Детальное конструирование и подробное описание различных конструкций следует считать задачей стандартной процедуры проектирования, проводимой специалистом в этой области в соответствии со сведениями, приводимыми в данном описании.
Содержание всех упомянутых патентных заявок и патентов полностью включено в данное описание путем ссылок на них, как если бы каждая ссылка сопровождалась индивидуальным указанием о включении ее содержания путем ссылки или полностью излагалась в данном описании (в максимальном объеме, разрешенном законодательством).
Все заголовки и подзаголовки использованы в данном описании только для удобства и никоим образом не ограничивают объем изобретения.
Применение какого-либо или всех примеров, а также ссылок на примеры (с использованием, в частности, выражений типа "такой как"), включенных в данное описание, служит только разъяснению изобретения и не имеет своей целью ограничение его объема, если это каким-то образом не оговорено. Никакие выражения в данном описании не должны интерпретироваться как указывающие на какой-либо не включенный в формулу элемент как на существенный признак изобретения.
В данном описании ссылки на патентные документы и включение их содержания в описание используются только из соображений удобства изложения и не отражают какую-либо точку зрения на достоверность, патентоспособность и/или действительность этих документов. Настоящее изобретение включает в себя все изменения и эквиваленты изложенного в приложенной формуле предмета изобретения в объеме, разрешенном действующим законодательством.
Пример 1
В данном примере параметр "v" (скорость введения дозы) и величину "Vol" дозы, введенной в процессе инъекции, используют для вычисления рекомендованного периода выжидания перед выведением иглы. Параметр v для одной дозы задают, как среднее значение, выведенное из профиля скорости введения дозы. Кроме того, учитывают величину дозы. В данном случае инсулин марки U100, имеющий концентрацию сто интернациональных единиц на 1 мл, помещают в картридж, а к инъекционному устройству присоединяют инъекционную иглу G31.
Контроллер инъекционного устройства снабжен памятью, в которую предварительно загружена справочная таблица, содержащая комбинации величин дозы и скоростей введения дозы, а также соответствующие значения времени выжидания, отвечающие конкретным комбинациям величины дозы и скорости введения дозы. Данные из справочной таблицы для примера 1 приведены в Таблице 1.
Таблица 1
Скорость введения дозы (ИЕ/с)
Величина дозы (ИЕ)
Время выжидания (с)
v<4
Vol<6
3
v<4
6≤Vol≤15
6
v<4
Vol>15
10
4≤v≤10
Vol<6
2
4≤v≤10
6≤Vol≤15
4
4≤v≤10
Vol>15
8
v>10
Vol<6
1
v>10
6≤Vol≤15
2
v>10
Vol>15
6
После завершения процесса инъекции, т.е. когда поршневой шток остановится, контроллер проводит поиск в справочной таблице, чтобы выбрать рекомендованный период выжидания перед выведением иглы. По истечении указанного периода инъекционное устройство сигнализирует пользователю, что ему была правильно введена полная доза и что можно безопасным образом извлечь иглу из инъекционного устройства.
Пример 2
В данном примере период выжидания перед выведением иглы вычисляется контроллером инъекционного устройства с учетом параметра "v" (скорость введения дозы) и величины инъецированной "Vol" дозы. Как и в предыдущем примере, параметр скорости введения дозы означает среднюю скорость дозы, вычисленную после завершения процесса инъекции.
Рекомендованный период выжидания от момента, когда поршневой шток остановится, до того, как иглу можно будет безопасным образом вывести, можно вычислить, используя следующую формулу:
время выжидания = f(величина дозы) + g(скорость введения дозы),
где слагаемые f (величина дозы) и g (скорость введения дозы) представляют собой вклады в суммарное время ожидания, соотносящиеся соответственно с инъецированной дозой и со скоростью ее введения.
Параметр f (величина дозы) можно определить с помощью следующей функциональной зависимости:
f(величина дозы) = min(10 с; Vol*0,2 с/ИЕ).
На фиг.4 вклад величины дозы, т.е. параметр f (величина дозы), представлен в виде функции от переменной дозы.
Вклад скорости введения дозы, т.е. параметр g (скорость введения дозы), можно определить, используя данные из справочной таблицы, хранящейся в инъекционном устройстве, причем указанная таблица может содержать данные, приведенные в Таблице 2:
Таблица 2
Скорость введения дозы
g (скорость введения дозы)
(ИЕ/с)
(с)
v<4
6
4≤v≤10
4
10≤v≤20
2
v>20
1
Как и в предыдущем примере, в данном случае после вычисления рекомендованного периода выжидания перед выведением иглы, определенного на основе значений f (величина дозы) и g (скорость введения дозы), инъекционное устройство сообщает пользователю о правильном моменте для извлечения инъекционной иглы из кожи пациента.