JP2010522599A - 消費電力の低い自動薬剤投与 - Google Patents

Abstract

患者の状態に関連付けられるプロファイルにおける少なくとも１つの薬を注入するよう適合される薬物送達システム１００が記載される。このシステムは、患者の活動を監視し、薬物放出プロファイルにわたる制御を維持するため、センサ１１０、専用の電子機器１４０及びソフトウェアを有する。システム１００の制御ユニット１２０は、システム１００の少なくとも１つの要素１１０、１２０、１５０を一時的にアイドルモード２６５にセットするよう構成される。これは特に、システム１００により必要とされる電力の減少を生じさせることになる。上記のシステム１００は、個別の活動状態を監視し、適切な送達プロファイルに従う薬物送達に対してこの情報を結合することにより、患者の個人化された処置を可能にする。活動データの時間依存性を格納するため、システム１００は、メモリを具備することができる。この時間依存性は、患者のための治療法を監視し、サポートし、及び適合させるため、医師により使用されることができる。システム１００は、例えば血友病Ａ及びパーキンソンといった種々の疾患を監視し、及び処置するための閉ループシステムとして実現されることができる。

Description

本発明は、患者に薬を供給する技術に関する。特に、本発明は、薬物送達デバイスの動作を適切に制御することにより、患者の体に正しい用量の薬を自動的に供給するシステム及び方法に関する。

伝統的に、製剤は、錠剤又は経口カプセルを介して与えられる。これらは、例えば朝又は夜に一度摂取される。これは結果として、摂取後は血液薬物レベルにおけるボーラスを生じさせ、その後血液中の薬が時間にわたり指数関数的に減少する状況を生じさせる。より高度なシステムは、１日のうちの何らかの時間に、例えば夕食後の夜に好適に薬を投与することを患者にアドバイスすることにより、薬の効き目を増加させる投薬のタイミングを考慮する。次の投与までまだ間がある日中のある時間において、血液薬物レベルが、最低治療限界を下回る場合があり、患者は、症状及び／又は疾患進行を経験する場合がある。

疾患が本格的に姿を現す初期に又はその前に、その疾患と既に闘うため、より多くの予防療法又は維持療法が適用される。この治療法は、より高い頻度でより少量の薬の投与を有する。これは、治療的なウィンドウ内でのより平滑な、より一定の血液薬物レベルを生じさせる。

国際公開第２００６／０９６６５４Ａ２号は、リザーバと、送達アクチュエータと、約１μｍから約５００μｍの間の直径を持つ出口オリフィスを持つ送達ノズルとを含むマイクロジェット流体送達システムを開示する。送達アクチュエータは、リザーバに含まれるある量の流体を患者の組織に供給するよう構成される。これにより、この流体は、所望の深さに流体が沈着することをもたらす所定の速度を持つ。このある量の流体は、例えば薬品、薬、バイオ反応的な薬剤等の１つ又は複数の治療薬を含むことができる。送達アクチュエータは、リザーバに含まれるある量の流体をノズルを介して所定の間隔で反復的に供給するよう構成されることもできる。供給される流体の量がセンサにより与えられる信号に依存することができるよう、送達アクチュエータは、センサに結合されることができる。センサは、圧力センサ、密度センサ、化学センサ及び／又は電気センサの１つ又は複数から選択されるバイオセンサとすることができる。バイオセンサは、患者の体内又は体外に配置されることができる。

国際公開第２００４／０１２７９６Ａ１号は、薬が患者の皮膚を通して適用されなければならない疾患又は状態の処置に適した送達デバイスを開示する。患者の体に液剤を供給する送達デバイスが与えられる。送達デバイスは、使用する状況において放出口を持つリザーバと、リザーバに含まれるある量の液剤と、放出口を通してリザーバから薬を放出する放出手段と、放出手段を作動させる作動手段とを有する。作動と同時に、放出手段は、約７〜９時間の間、リザーバに含まれる薬を放出するよう適合される。開示された薬物送達デバイスは、一旦起動されると、患者に供給されることになる薬の量に関する追加的な制御が存在しないという不都合点を持つ。

米国特許出願公開第２００３／１０４９８２Ａ１号は、血糖を調整するホルモン、特に糖尿病患者のインシュリンを投薬するシステム及び方法を開示する。ホルモンの投与を改善するために、この発明は、以下の特徴的な組合せを与える。即ち（ａ）血糖と相関可能な測定値を検出する測定デバイスと、（ｂ）コントローラ及びホルモン投薬を供給するホルモン投薬デバイスを有する制御手段と、（ｃ）血糖に影響する少なくとも１つの影響変数に基づき粗い事前制御を行う、ホルモン投薬精細制御手段上で機能するパイロット制御デバイスとを持つ。

（ａ）患者に送達されることになる薬物量を適切に制御することを可能にし、（ｂ）効率的な態様で動作されることができる、患者の体に薬を送達するためのシステムを提供する必要性が存在する。

この必要性は、独立請求項に記載の内容により満たされることができる。

本発明の有利な実施形態が、従属項により記載される。

本発明の第１の側面によれば、少なくとも１つの薬を患者の体に供給するシステムが与えられる。与えられたシステムは、（ａ）上記患者の状態を示す少なくとも１つの測定値を測定する測定デバイスと、（ｂ）上記測定デバイスに結合され、上記測定値に基づき制御信号を決定するよう適合される制御ユニットと、（ｃ）上記制御ユニットに結合され、上記制御信号に基づき上記患者の体に上記薬を供給するよう構成される薬物送達デバイスとを有する。この制御ユニットは、上記システムの少なくとも１つの要素を一時的にアイドルモードにセットするよう構成される。

本発明のこの側面は、測定デバイス、制御ユニット及び／又は薬物送達デバイスを一時的にアイドルモードにセットすることにより、上記システムの消費電力が効果的に減らされることができるというアイデアに基づかれる。提案される薬物送達システムにおいて、これは、制御ユニットにより管理される。

制御ユニットがそれ自体をアイドルモードにセットする場合でも、制御ユニットが完全にオフになるものではないことは明白である。制御ユニットは、所定時間の経過により再び起動されることができる。この時間は、制御ユニットの永久に稼働する内部クロックにより測定される。代替的に又は追加的に、制御ユニットは、外部の起動信号を受信することにより起動されることができる。この起動信号は、患者により及び／又は外部の患者監視装置により生成されることができる。

記載される自動薬物送達システムは、患者の体の状態に依存して薬剤投与が実行されることができるという利点を提供することができる。特に、薬剤投与の量及び／又は時間的実行に関して、患者の現在の物理活動及び／又は患者の所定の日周リズムを表す活動状態が考慮されることができる。

記載される薬物送達システムは、１つ以上のタイプの薬を投与するのにも使用されることができる。これは、（ａ）患者の特定の化学及び／又は物理値が過剰範囲にある、即ち、通常の範囲と比較して値が高すぎるときには第１の薬を用いての処置を必要とし、（ｂ）この化学及び／又は物理値が過小範囲にあるとき、即ち通常の範囲と比較して値が低すぎるときには第２の薬を用いての処置を必要とするような疾患を患っている患者に対して大きな利益与えることができる。斯かる状況は例えば、糖尿病Ｉ型で苦しんでいる患者において発生する。つまり、患者が高血糖状態にあるときは、インシュリンが与えられなければならない。それに対して、患者が低血糖状態にあるときは、グルコースが与えられなければならない。

この点に関して、特に、１つ以上のタイプの薬が与えられる場合、薬物送達システムは、対応する数の薬物送達デバイスを有することができる点に留意されたい。これは、各タイプの薬の適用量が非常に正確に制御されることができるという利点を与えることができる。しかしながら、２つ又はこれ以上の異なるタイプの薬を与えるために、１つの薬物送達デバイスが使用されるとすることもできる。

多くの場合において、患者の体に投与される薬剤の必要量は、患者の活動状態に非常に依存する。薬用量を最適に調整するため、患者の活動状態を測定することにより、この依存性の情報が使用されることができる。これは、患者が苦しんでいる疾患が最適な態様で処置されることができるという利点を与えることができる。従って、特定の疾患に基づき、患者の快適さ及び／又は患者の予想寿命が増加されることができる。最適な投薬は、疾患を処置するのに必要な薬の量が減らされることができ、処置に関する有効な医療経費が減らされることもできるという利点を更に提供する。

このシステムは、上述したデバイスのうちの少なくとも２つの機能、即ち、測定デバイス、制御ユニット及び／又は薬物送達デバイスのうちの少なくとも２つの機能を実現するよう構成される、一体型のデバイスを用いて実現されることができる。それに対して、このシステムは、適切な態様で互いに結合される別々のデバイスにより実現されることもできる。この結合は、有線又は無線接続を用いて実現されることができる。

薬を供給する上記システムは、人間の患者だけでなく動物に対しても適用可能である点に留意されたい。特に豊かな社会において、人間と同様な疾患を患う動物又は家畜の処置に関する要求が増大している。

測定値は、患者の現在の状態を示すものとして使用されることができる任意の物理又は化学量とすることができる。現在の状態の決定の正確さは、測定されることになる異なるタイプの量を結合することにより増加されることができる。しかしながら、特にこれらの測定値が患者の体の異なる領域から得られるとき、同じ物理又は化学量を表す異なる測定値が結合されることもできる。

薬物送達デバイスの動作の時間依存性は、測定デバイスのパルス化された動作に従うことができる。しかしながら、測定されたパラメタの安定性と比較して短い消失半減期を持つ薬に関しては、測定頻度が、薬剤投与頻度より低くなる場合がある。これは、糖尿病管理でいえば例えばＨｂＡ１ｃに関してあてはまる。言い換えると、これは、測定頻度が投与頻度より低い場合、測定デバイスがスイッチを切られる又は少なくとも活動状態にないときでも、薬物送達が継続されることができることを意味する。

消費電力を減らすこととは関係なく、これは、疾患を処置するのに必要とされる薬の量が減らされることもできるという利点を与えることができる。ボーラス投与と比較すると予防によって既に投薬代が減らされるが、これは更に一層経費を減らす。

完全なシステムの動作は、個別の患者に対してチューニングされる薬動力学モデルに基づかれることができる。斯かる薬動力学のモデルは、患者に含まれる薬物レベル濃度の時間依存性を表す。薬物レベル濃度の時間依存性が、薬剤投与の時間及び量、並びに例えば特定の用量、個別の薬の品質及び／又は薬の安定性に対して正規化される患者の分布量といった患者の体のパラメタに非常に依存することは、明白である。相反分布量は、薬のタイプ、患者体内の送達位置、患者の除脂肪体重、患者の体重、患者体面積及び／又は薬が適用される種のタイプに依存することができる。

疾患血友病Ａの場合には、実際のＦＶＩＩＩレベルは、それ自体前の投与及び休止に依存する血液薬物レベルと、内因性ＦＶＩＩＩ生成及びＦＶＩＩＩ抗体のレベルとに基づかれる。代替的に、薬物送達システムは、昼間は特定の投与頻度で標準的な用量を与え、起床時にはより高い用量を与えるよう調整されることができる。

本発明のある実施形態によれば、制御ユニットが、測定デバイスのサンプリングレートを制御するよう構成される。これは、システム全体の消費電力と測定デバイスにより与えられる有益な測定データとの間の比が最適になるよう、薬送達システムの動作の間、サンプリングレートが調整されることができるという利点を与えることができる。サンプリングレートを増加させることにより、消費電力を代償にしてより多くの測定データが利用可能となる。サンプリングレートを低下させると、利用可能な測定データの数及び消費電力が共に減らされるだろう。

本発明の更なる実施形態によれば、測定デバイスは、加速度センサ、特に３次元加速度センサを有する。加速度センサは、それが患者の運動を直接測定するという利点を与えることができる。これにより、特に、活動状態が、非常に信頼できる態様で決定されることができる。

３次元（３Ｄ）加速度センサは、例えば重力方向を決定するために使用されることができる。重力方向が体長に対して垂直であるものとして検出されるとき、患者が横になっている姿勢で配置されると結論付けられることができる。この横になっている姿勢が所定時間維持されるとき、患者は比較的非活動的な状態にあると更に結論付けられることができ、これに従って薬物放出量が調整されることができる。患者の活動状態が活発でないとき、疾患のタイプ及び薬のタイプに基づき、薬放出量が増加又は減少されることができる。

患者の体の位置的状態に関する上記の決定手順は、例えば血友病Ａといった先天性凝固欠陥に苦しむ患者対して使用されることができる。現在、血友病Ａ疾患は、凝固に欠かせない血液蛋白質を適用することにより処置されることができる。第ＶＩＩＩ因子は、斯かるタンパク質の１つの顕著な例である。患者が眠っているときは、体を負傷するリスク、従って、出血のリスクが明らかに低減されるので、薬が必要とされない日中のある時間又は夜に薬物送達システムをオフにすることは、薬の節約又は薬物送達システムの電力の節約の観点からも経済的でありえる。

患者の体の位置的状態に関する上記の決定手順は、ヒト成長ホルモンを受ける患者にとっても有利である。夜間患者が眠っているとき、第ＶＩＩＩ因子タンパク質を有する薬の送達が減らされることとは対照的に、健康な人における放出をより模倣するため及びエネルギーを節約するため、ヒト成長ホルモンは夜間にのみ供給されることができる。

加速度センサは、パーキンソン病を患っている患者の震え運動を測定するのにも使用されることができる。震動運動の強度及び／又は頻度に基づき薬物送達デバイスを制御することにより、パーキンソン病を処置するための閉ループシステムが確立されることができる。従って、上記のシステムは、オンデマンド及び／又はプログラム化された送達プロファイルに従う薬物送達に震え感知情報を直接結合することにより、患者の個人化された処置を可能にする。

特に、震え運動が検出されると思われるとき、測定デバイスは適切な位置に配置されるべきである。従って、１つの手に測定デバイスがあり、他の手に制御ユニット又は薬物送達デバイスがあるよう、好ましくはこれらは別々のモジュラデバイスとすることが有利である。

睡眠検出のため加速度センサが使用されることもできる。これは、パーキンソン病の場合、薬流動の決定にとっても有益でありえる。すると、例えばドーパミン受容体作用薬の必要用量が明らかに減らされることができる。

本発明の更なる実施形態によれば、測定デバイスは磁界センサを有する。

磁場の強度及び／又は方向の時間依存性を評価することにより、患者の活動状態に関する測定を得ることも可能である。これにより、患者の静的姿勢を評価することから、並びに／又は、患者の動的な動きに関する情報が得られることができるよう磁場の強度及び／若しくは方向の変化のダイナミック度を評価することから、活動状態が得られることができる。活動状態を決定するのに使用される磁場は、患者の中及びその周りに存在する全ての種類の磁場により表されることができる。磁気センサの感度がかなり高いので、患者の静的姿勢及び／又は動的動きに関する情報を得るため地磁場が検出されることができる。

本発明の更なる実施形態によれば、測定デバイスは温度センサを有する。これは、患者の体の活動状態に関する測定として体温も使用されることができることを意味する。これにより、温度は、患者の体の中心において及び／又は表面で測定されることができる。また、患者の皮膜の温度は、活動状態に関する有益な情報を与えることができる。

本発明の更なる実施形態によれば、測定デバイスは皮膚インピーダンスセンサを有する。これは、電気抵抗も患者の体の活動状態に関する測定として使用されることができることを意味する。これにより、抵抗又はインピーダンスは、直流電流及び／又は交流状態の下で測定されることができる。抵抗は、皮膚表面での湿度及び／又は塩濃度により特に影響を受ける場合がある。従って、患者の皮膚のインピーダンスも、患者の活動状態に関する有益な情報を与えることができる。

本発明の更なる実施形態によれば、このシステムは患者の状態を示す複数の測定値を格納するメモリを更に有する。これにより、測定値は、異なる時間で取得される。

これは、特に日周又は夜間のプロファイルに対する患者の活動の典型的な日周リズムが監視されることができるという利点を与えることができる。これにより、何時間か患者が眠っている又は少なくとも休息しているときの情報を得るため、時間平均された活動データが客観的な測定として使用されることができる。

例えば体中心温度を（単独で又は別の測定と組み合わせて）測定することにより測定されることができる日周リズムに基づき、薬量が調整されることができる。例えば、血友病患者が低い体中心温度に対応する睡眠状態にあるとき、ＦＶＩＩＩの送達は、一時的に停止され、患者が起きるとき、又はその直前に続行されることができる。

それに対して、ヒト成長ホルモンを受ける患者が眠りに入るとき、薬物送達は開始され、患者が起きる前に停止されることができる。

血友病Ａにおける予防療法の場合には、ＦＶＩＩＩ投薬は何時間か停止され、活動が再開されるとき開始されることができる。１日８時間睡眠とする場合の単純な計算によれば、例えば３０分おきの連続的な注入又は拍動性注入と比べて消費電力が３３％削減されることが示される。これは患者が同じ時間に起床及び就眠する必要はないのに、システムが薬物送達をオン／オフに適切に切替えることにより体のリズム及び塩基薬物送達を測定するという利点を与えることができる。好ましくは、出血の場合には、測定される活動オン／オフ信号が無効にされるべきである。なぜなら、その場合、睡眠中であっても増加されたＦＶＩＩＩレベルが必要とされるからである。活動方向観測法の使用は、測定されることになる種々の物理及び／又は化学量と組み合わせて保証又は使用されることができる。特に、体中心温度の上記の温度測定は、患者の活動状態に関する更なる情報を与えるために使用されることができる。しかしながら、患者がひどく転倒又は負傷して自分では動くことができないすべての場合において、ＦＶＩＩＩ薬物放出の中断は回避されるべきである。

患者が薬物送達デバイス上でいわゆる「スリープモード」にすることができる場合、薬物送達デバイスの切り替えが効果的に防止されることもできる点に留意されたい。これは、薬物送達デバイスがオフにされることにならず、薬物送達が保証されることを確実にする。

パーキンソン病を患う患者の場合、メモリが、時間の関数として震え運動を記録すること、及び例えば患者の家庭といった慣れ親しんだ環境にある患者との薬物送達状態の間の比較をすることを可能にする。これは、斯かるタイプの試験の結果に影響する余分のストレスを減らすことができる。

更に、パーキンソン病を患う患者の場合、メモリが、患者の活動の日周リズムを表すデータを格納することができる。従って、例えば患者が起きる２時間前から強化された薬物送達を開始することが可能である。これは、患者のパーキンソン病の処置を更に改善することができる。

本発明の更なる実施形態によれば、測定デバイス、制御ユニット及び／又は薬物送達デバイスは、患者の体に埋め込み可能である。これは、（ａ）活動状態が、患者の体内に存在する物理及び／又は化学量から得られることができる、及び（ｂ）薬が患者の体内のある位置に供給されることができ、この位置が、患者の体の強い薬物反応を確実にすることができるという利点を与えることができる。

システムは、例えば外部の磁気及び／又は誘導的作動、電気化学作動及び電子浸透圧作動といった異なるタイプのエネルギー供給で作動されることができる。更に、特に、薬物送達デバイスは、弛緩すると、バネ駆動ポンプを駆動することができる圧縮ばねに蓄えられるエネルギーを用いて動作されることができる。

本発明の更なる実施形態によれば、制御ユニットが、介入的な制御能力を可能にするよう構成される。これは、患者及び／又は医師が一時的に薬物レベルを手動で調整することができるという利点を与えることができる。

予防に加えて、定常状態予防において使用されるレベルより高い薬物レベルを一時的に与えることが必要な場合がある。これは、予防を与えるには一定の薬物放出が必要とされるだけでなく、薬物レベルを一時的に増加させるため薬物放出量の介入的な制御性が追加的に必要とされる場合があることを意味する。これにより、薬物放出の基礎レートが、患者に基づき又は介護者の要望に基づき一時的に調整されることができる。血友病患者の場合、ＦＶＩＩＩレベルを一時的に増加させるという斯かる要望が存在する。例えば、患者がスポーツに行くような場合である。

本発明の更なる実施形態によれば、このシステムは、制御ユニットに結合される無線送信機を更に有する。

無線送信機の供給は、例えば介入的な制御信号といった制御情報を与える外部システムと、上記の薬物送達システムとの間の通信を可能にすることができる。更に、測定データは、外部システムにより受信されることができる。受信される測定データは、患者の疾患状態に関する詳細な情報を得るために、特に医師により評価されることができる。

無線送信機は、制御ユニットと測定デバイスとの間及び／又は制御ユニットと薬物送達デバイスとの間の無線通信に関して使用されることもできる。この点で、上記の薬物送達システムが患者の体に埋め込まれる場合、無線送信機の供給が特に有利であることは、明らかであろう。

本発明の更なる実施形態によれば、このシステムは、上記測定デバイス、上記制御ユニット及び／又は上記薬物送達デバイスに電力を供給するのに使用されるバッテリの状態を監視するよう構成されるバッテリ監視回路を更に有する。これは、バッテリが切れる前に、患者にそのことを知らせることができるという利点を与えることができる。従って、無線的態様で、例えば誘導結合によりバッテリを充電することにより、又は新しいバッテリと交換することにより、バッテリの完全放電に対処する十分な時間が存在することになる。

本発明の更なる実施形態によれば、薬物送達デバイスは、液状タイプの薬剤を供給するよう構成される。薬物送達デバイスは、例えばステップモータベースの薬ポンプ、小型圧駆動された薬ポンプ及び／又は切換可能な膜に基づくポンプにより駆動されることができる。特定の用途に基づき、ポンプは、外部の回廊又は内部埋め込み型デバイスとすることができる。

埋め込み型デバイスが使用される場合、例えばカプセル化、及び／又は、体液がデバイスに、特にデバイスの薬リザーバに入ることといった望ましくない処理を防止するため、効果的な測定が実行されることができる。斯かる測定は、例えば連続した薬物投与手順の間に非常に小さな一定の薬物放出レートを実現することである。好ましくは、小さな一定の薬物放出は、例えば薬物リザーバと患者の体の組織との間の差圧を利用することで、システムのバッテリを使用することなしに実現されることができる。斯かる差圧は、例えば異なる塩濃度に基づかれる浸透圧差とすることができる。

本発明の更なる実施形態によれば、薬物送達デバイスは、固形タイプの薬剤を供給するよう構成される。薬剤は、例えば固形粉とすることができる。投与を容易にするために、粉は、ガス又は液体に分散されることができる。固形薬剤を分散させるのに液体を用いるとき、上述したタイプの薬物送達デバイスが使用されることができる。

本発明の更に別の側面によれば、上述される薬物送達システムを用いて患者の体に薬物を供給する方法が与えられる。この方法は、（ａ）上記患者の状態を示す少なくとも１つの測定値を測定するステップと、（ｂ）上記測定値に基づき制御信号を決定するステップと、（ｃ）上記制御信号に基づき上記患者の体に上記薬を供給するステップと、（ｄ）上記システムの少なくとも１つの要素を一時的にアイドルモードにセットするステップとを有する。

本発明のこの側面は、薬物送達システムの要素をアイドルモードにセットすることにより、自動薬物送達システムを作動させるのに必要とされる電力が効果的に減らされることができるというアイデアに基づかれる。もちろん、これらの要素が一時的に必要とされないとき、これが行われる。更に、薬物送達デバイスがアイドルモードにされる場合、必要なときにだけ投与することにより、供給されることになる薬物の量は効果的に減らされることができる。これにより、薬物投与の効率が増加されることができる。本発明の実施形態が異なる主題を参照して記載される点に留意されたい。特に、いくつかの実施形態は、装置タイプの請求項を参照して記載され、他の実施形態は、方法タイプの請求項を参照して記載されている。しかしながら、当業者であれば、上記及び以下の記載から、以下のことを推測するであろう。即ち、他に記載がない限り、１つのタイプの主題に属する特徴の任意の組み合わせに加えて、異なる主題に関する特徴間での任意の組み合わせ、例えば装置タイプの請求項の特徴と方法タイプの請求項の特徴との間の任意の組み合わせが、本願に開示されていると考えられることを推測するだろう。

温度センサと、患者の活動状態を監視する３Ｄ姿勢センサ又は３Ｄ加速度センサとを有する薬物送達システムの簡略化されたブロックダイアグラムを示す図である。 図１に示される薬物送達システムの好ましい動作モードの消費電力の時間依存性を、薬物送達デバイスの消費電力を考慮することなく表すダイアグラムを示す図である。 薬剤放出の中断の間の、患者の血液薬物レベルの時間依存性を表すダイアグラムを示す図である。

本発明の上述の側面及び更なる側面が、以下後述する実施形態の例から明らかとなり、これらの実施形態の例を参照して説明される。本発明が、以下実施形態の例を参照してより詳細に説明されることになるが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではない。

図面における説明は概略的なものである。

図１は、薬物送達システムの簡略化されたブロック図１００を示す。薬物送達システム１００は、測定デバイス１１０を有する。この測定デバイスは、温度センサ１１４及び少なくとも患者の体の一部の姿勢及び／又は加速度を検出するセンサ１１２を含む。データ接続１１３を用いて、センサ１１２及び１１４は、制御ユニット１２０と結合される。制御ユニットは、マイクロコントローラ１２０を用いて実現される。

制御ユニット１２０は、有線又は無線データ接続１２２を用いて薬物送達デバイス１５０に接続される。これは、測定デバイス１１０により与えられる測定信号に基づき薬物送達デバイス１５０を制御することを可能にする。これらの信号は、患者の現在の活動状態を示す。

薬物送達システム１００は、制御ユニット１２０に結合される送信機ユニット１３０を更に有する。送信機ユニット１３０及び制御ユニット１２０は、別々のデバイスとして、又は単一のデバイスとして一体的に形成されることができる。送信機ユニット１３０は、制御ユニット１２０と図示されていない外部システムとの間の無線通信を可能にするアンテナ１３１に接続される。外部システムは医療警報システム又は他の任意の医療システムとすることができる。これは、薬物送達システム１００の動作を表すデータを格納及び／又は評価することを可能にする。特に、患者疾患の状態に関する詳細な情報を得るため、受信される測定データが例えば医師により評価されることができる。

薬物送達システム１００は、電源回路１４０を更に有する。電源回路１４０は、例えばバッテリといった電源を有する。電源回路１４０は、（ａ）電源接続１４１を用いて測定デバイス１１０に、（ｂ）電源接続１４２を用いてマイクロコントローラ１２０に、及び（ｃ）電源接続１４３を用いて送信機１３０に接続される。

本書に記載される実施形態によれば、電源回路１４０が、電源監視回路を更に有する。この回路は、測定デバイス、制御ユニット及び／又は薬物送達デバイスに電力を供給するのに使用される電源の状態を監視するよう構成される。

図１に示される薬物送達システム１００のすべて又は少なくともいくつかの要素が、患者の体の中に埋め込まれることができる点に留意されたい。これは、薬物送達デバイス１５０に特にあてはまる。

薬物送達システム１００のすでに機能しており、テストされるプロトタイプにおいて、薬物送達デバイス１５０以外の全ての要素は、小型化された形式で実現される。小型化された形式は、円筒形状で、その体積は約０．２６立方センチメートルである。これにより、高温(hot temperature)導体サーミスタが、温度センサとして使用される。加速度センサ１１２に関しては、−３ｇから＋３ｇまでの測定範囲を持ちアナログ出力を持つ３軸加速度計ＡＤＸＬ３３０（ｉＭＥＭＳ（登録商標））が使用された。制御ユニット１２０は、４ｋＢｙｔｅＲＯＭを備える８ビットＲＩＳＣコントローラにより実現された。更に、１２ビットのＡＤＣコンバータ及びオンボード基準電源が使用された。

温度及び加速度測定とは別に、上述のプロトタイプは、バッテリ電圧を監視することも可能である。全体のデータストリームは１６バイトを含む。即ち、バッテリ電圧読み出し（２バイト）と、温度を表すデータ（２バイト）と、３Ｄ加速度を表すデータ（６バイト）と、１バイトの同期化バイトと、１バイトのパリティーチェックバイトと、ユニークな識別コード（４バイト）とを含む。

図２は、薬物送達システム１００の好ましい動作モードの消費電力の時間依存性を表す図２６０を示す。薬物送達デバイス１５０の消費電力は最初、考慮されない。

消費電力を減らすため、薬物送達システム１００は、ほとんどの時間パワーダウンモード２６１にある。データを測定して、計算し、及び送信する全処理は、約７０ミリ秒を要する。実効消費電力を減らすため、システムは、読み出しサイクルとデータ通信２６６との間アイドルモード２６５にある。これは、（ａ）電圧測定２６２と温度測定２６３との間の時間間隔、（ｂ）温度測定２６３と３Ｄ加速度測定２６４との間の時間間隔及び（ｃ）３Ｄ加速度測定２６４とデータ通信２６６との間の時間間隔にあてはまる。明確さのため、３Ｄ加速度測定２６４とデータ通信２６６との間のアイドルモード２６５だけが、参照符号２６５により表される。残り時間に関して、システムは、パワーダウンモード２６７で動作する。これは、極度に低い総消費電力をもたらす。

以下、上記プロトタイプに電源供給するバッテリの予想寿命に関する現実的な推定が与えられることになる。１０秒おきに測定データが得られ、送信される場合、システムの測定デバイスの平均化された消費電力は、約７５μＷに達する。これは、約１５０ｍＷｈ（電圧＝３Ｖ、電流量容量＝４８ｍＡｈ）の電力容量を持つ標準的なリチウムバッテリ（タイプＣＲ１２２５）でシステムが電力供給される場合、薬物送達システム１００の測定ユニット１１０、制御ユニット１２０及び送信機ユニット１３０が、約８５日間データを測定及び送信することが可能であることを意味する。

薬物送達デバイスのモーターを駆動するため、ステップ当たり消費される必要な電流は、５ｍＡである。各ステップは、約２秒の時間を要し、ステッパーモータが１回転するのに２０ステップを要する。ネジロッドのピッチは、０．２ｍｍである。薬リザーバの長さが１５ｍｍである場合、リザーバを空にするために必要とされるエネルギーは、
(15 / 0.2) * 20 * 5 * 10^-3 * 3 * 2 = 45 J
である。

測定デバイス１１０、制御ユニット１２０、送信機ユニット１３０及び薬物送達デバイス１５０のアクチュエータ部品を有する全体の薬物送達システム１００が、４８＊１０^−３ｍＡｈ＊３Ｖ＊３６００ｓ／ｈ＝５１８Ｊに対応する４８ｍＡｈの電流量容量を持つ同じ標準的なリチウムバッテリ（タイプＣＲ１２２５）により電力を供給される場合、感知及びデータ送信のために残されるエネルギーは約４７３Ｊである。これは、４４ｍＡｈ＝４７３Ｊ／（３Ｖ＊３６００ｓ／ｈ）、又は１３０ｍＷｈに対応する。これは、薬物送達システム１００全体の総寿命が７２日であることをもたらす。

測定デバイス１１０及び薬物送達デバイス１５０が、１つのデバイスに一体化されることができるか、又は２つの別々のデバイスとして構成されることができる点に留意されたい。後者の場合、薬物送達デバイス１５０は埋め込み型とすることができ、測定デバイス１１０は、患者の体外に付けられるよう設計されることができる。

すでに前述されたように、薬物送達デバイス１５０は、以下デバイスのうちの１つにより又は技術的な点から以下のデバイスの１つに関連付けられる薬物送達デバイスにより実現されることができる。以下のデバイスとは、例えばステップモータベースの薬ポンプにより推進される液状薬剤を含むデバイス、小型圧駆動される薬ポンプ、切換可能な膜を持つ薬物送達システム、外部の磁気、電気化学若しくは電気浸透圧作動を備える埋め込み型薬物送達システム、バネ駆動ポンプシステム、又は、乾燥粉末として供給され、若しくはガス若しくは液体へと分散されることができ、その後体に投与される、固形タイプの薬品を含むデバイスである。ポンプは、外部（回廊型）又は内部（埋め込み型）薬物送達システムとすることができる。

例えばカプセル化といった処理を防止するため、及び／又は、ポンプ機構／アクチュエータがオフにされる時間の間、体液が薬リザーバに入ることを防止するため、薬の放出を一定にすることを実現することが適切な場合がある。好ましくは、斯かる一定の薬剤放出は、バッテリ駆動以外で実現される。

例えば、血友病Ａの患者を処置している場合、患者の体が非常に非活動的状態にある時間期間において薬物送達システムがスイッチオフされるならば、薬物送達システムの消費電力及び必要とされる薬の量が共に明らかに減らされることができる。斯かる期間は、特に、夜、患者が眠っているとき、及び負傷リスクが極めて低いときである。

図３は、薬物放出の中断の間の、患者の血液薬物レベルの時間依存性を表す図３７０を示す。ここで記載される例示的な実施形態によれば、患者は、ＦＶＩＩＩを用いて処置される。図３から分かるように、薬物放出が停止される夜間において、患者血液に含まれるＦＶＩＩＩレベルは減衰する。薬物放出のない時間ウィンドウが完了するとすぐに、ＦＶＩＩＩレベルは、患者の通常の活動のために必要とされる値まで再び増加する。

メインの電力消費者(power consummator)は、薬物送達ポンプ、センサ信号及び最終的に無線データ通信を与える測定デバイスであるので、それらの動作が要求されないとき部品のいずれかをオフにすれば、かなりの消費電力の節約が実現されることができる。消費電力の削減に加えて、薬剤の量も削減される。パーセント的な減少は、予防トラフ濃度（図３７０における５％）には依存せず、及び患者の分布の容積にも依存しない。しかしながら、パーセント的な減少は、患者の血液に含まれる薬の半減期に非常に依存する。血友病Ａに対して、典型的な薬量減少は７〜１０％の範囲にある。ＦＶＩＩＩ薬剤における減少を年間ベースで見ると、薬物放出が睡眠の間オフにされるとき、２％の予防レベルを持つ患者に対して、７、５００の国際単位のオーダーで節約が行われることになる。５％の予防レベルにある患者に対して、１年で２０，０００の国際単位のオーダーで節約が行われることになる。従って、患者の活動状態を考慮する上述の薬物送達システムは、例えば、血友病Ａ疾患を患っている患者を処置するとき、多くのお金を節約することが可能である。

「comprising」という単語は、他の要素又はステップを除外するものではない点、及び「a」又は「an」は、複数性を排除するものではない点に留意されたい。また、異なる実施形態に関連して記載される要素は、結合されることができる。また、請求項における参照符号は、請求項の範囲を制限するものとして解釈されるべきでない点に留意されたい。

本発明の上記実施形態を要約すると、以下のようになる。薬物送達システム１００が、患者の状態に関連付けられるプロファイルにおける少なくとも１つの薬を注入するよう適合されることが記載される。このシステムは、患者の活動を監視し、薬物放出プロファイルにわたる制御を維持するため、センサ１１０、専用の電子機器１４０及びソフトウェアを有する。システム１００の制御ユニット１２０は、システム１００の少なくとも１つの要素１１０、１２０、１５０を一時的にアイドルモード２６５にセットするよう構成される。これは特に、システム１００により必要とされる電力の減少を生じさせることになる。上記のシステム１００は、個別の活動状態を監視し、適切な送達プロファイルに従う薬物送達に対してこの情報を結合させることにより、患者の個人化された処置を可能にする。活動データの時間依存性を格納するため、システム１００は、メモリを具備することができる。この時間依存性は、患者のための治療法を監視し、サポートし、及び適合させるため、医師により使用されることができる。システム１００は、例えば血友病Ａ及びパーキンソンといった種々の疾患を監視し、及び処置するための閉ループシステムとして実現されることができる。

Claims (14)

1. 患者の体に少なくとも１つの薬を供給するシステムであって、
   前記患者の状態を示す少なくとも１つの測定値を測定する測定デバイスと、
   前記測定デバイスに結合され、前記測定値に基づき制御信号を決定するよう構成される制御ユニットと、
   前記制御ユニットに結合され、前記制御信号に基づき前記患者の体に前記薬を供給するよう構成される薬物送達デバイスとを有し、
   前記制御ユニットが、前記システムの少なくとも１つの要素を一時的にアイドルモードにセットするよう構成される、システム。
2. 前記制御ユニットが、前記測定デバイスのサンプリングレートを制御するよう構成される、請求項１に記載のシステム。
3. 前記測定デバイスが、加速度センサ、特に３次元加速度センサを有する、請求項１に記載のシステム。
4. 前記測定デバイスが、磁界センサを有する、請求項１に記載のシステム。
5. 前記測定デバイスが、温度センサを有する、請求項１に記載のシステム。
6. 前記測定デバイスが、皮膚インピーダンスセンサを有する、請求項１に記載のシステム。
7. 前記患者の状態を示す複数の測定値を格納するメモリを更に有し、前記測定値が、異なる時間で取得される、請求項１に記載のシステム。
8. 前記測定デバイス、前記制御ユニット及び／又は前記薬物送達デバイスが、患者の体に埋め込み可能である、請求項１に記載のシステム。
9. 前記制御ユニットが、介入的な制御能力を可能にするよう構成される、請求項１に記載のシステム。
10. 前記制御ユニットに結合される無線送信機を更に有する、請求項１に記載のシステム。
11. 前記測定デバイス、前記制御ユニット及び／又は前記薬物送達デバイスに電力を供給するのに使用されるバッテリの状態を監視するよう構成されるバッテリ監視回路を更に有する、請求項１に記載のシステム。
12. 前記薬物送達デバイスが、液状タイプの薬剤を供給するよう構成される、請求項１に記載のシステム。
13. 前記薬物送達デバイスが、固形タイプの薬剤を供給するよう構成される、請求項１に記載のシステム。
14. 請求項１に記載のシステムを用いて患者の体に少なくとも１つの薬を供給する方法において、
    前記患者の状態を示す少なくとも１つの測定値を測定するステップと、
    前記測定値に基づき制御信号を決定するステップと、
    前記制御信号に基づき前記患者の体に前記薬を供給するステップと、
    前記システムの少なくとも１つの要素を一時的にアイドルモードにセットするステップとを有する、方法。

Images