JP2015500720A - 主制御ユニット、制御ユニット、および電気機械的デバイスを備えた装置ならびにそのような装置を作動させるための方法 - Google Patents

主制御ユニット、制御ユニット、および電気機械的デバイスを備えた装置ならびにそのような装置を作動させるための方法 Download PDF

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Abstract

本発明は、電気機械的デバイス(8、70)、制御ユニット(4)、主制御ユニット(2)、および動き検出器(10、10a)を備える装置であって、前記制御ユニット(4)が、前記電気機械的デバイスを制御するように構成される、装置に関する。本発明はまた、主制御ユニット、制御ユニット、および電気機械的デバイスを備えた装置を作動させるための方法に関する。信頼性が向上された、電気機械的デバイスを備えた装置を提供する技術的問題は、主制御ユニットが制御ユニットに情報を提供するように構成された装置によって解決される。動き検出器および主制御ユニットは、電気機械的デバイスの動きについての情報が、動き検出器によって少なくとも主制御ユニットに提供されるように構成される。技術的問題はまた、装置、特に本発明による装置または医療デバイスを作動させるための方法によって解決される。

Description

本発明は、電気機械的デバイス、制御ユニット、主制御ユニット、および動き検出器を備える装置に関し、前記制御ユニットは、前記電気機械的デバイスを制御するように構成される。本発明はまた、主制御ユニット、制御ユニット、および電気機械的デバイスを備えた装置を作動させるための方法に関する。
たとえば、電気機械的デバイスを使用して、電気エネルギーを用いることによって機械的な動きをもたらすことが現況技術から知られている。また、そのような機械的な動きを動き検出器によって監視することも知られている。これは、電気機械的デバイスの特有の動きが、制御ユニットによって要求される通りに実際に行われているという保証を高めることができる。これは、そのような電気機械的デバイスが使用されるデバイスの未登録エラーの確率を低減する。ここで、エラーは、たとえば、制御信号が制御ユニットによって送信されたにも関わらず電気機械的デバイスが動いていない、または電気機械的デバイスが、制御ユニットからの指令無しに動くことを意味する。しかし、電気機械的デバイスが動いている間のあらゆるエラーをすばやく検出するために、制御ユニットが、追加的な計算作業負荷に直面することが欠点である。通常、制御ユニットによって処理されるタスクは多いため、エラーまたは機能不全(malfunction)の確実な検出を保証することができないことがある。さらに、機能不全を起こしている制御ユニットの場合、動き検出器による実際の動きの検出を確実に分析することはできない。さらには、ソフトウェアの機能不全の場合、動き検出器によって提供される情報のチェックが、確実なエラー検出をもたらすほど十分でないこともある。
電気機械的デバイスが制御信号に従わない理由は数多く存在する。機能不全が存在することも、機械的デバイス上の負荷が大きすぎて、電気機械的デバイスが予想されたように動かないこともある。特に後者の問題を克服するために、たとえば、そのようなシステムに過剰な機能を持たせ、いつの場合も負荷を担持するのに十分な強さである電気機械的デバイスを提供することが可能である。好ましくない点では、この結果、コストがより高くなり、エネルギーおよびスペースがより多く消費されることがある。
特にステッパ・モータ(stepper motor)に関しては、いわゆるスリップ(slipping)およびストール(stalling)という問題が存在する。ステッパ・モータは、ステップを見逃すと、ステップの制御信号が送信された場合でも1つのステップを実行しない。極端な場合、ステッパ・モータはストールを起こしている。このとき負荷は高すぎる状態であり、ステッパ・モータはステップを見逃すだけでなく全く動かない。
特に医療デバイスの分野における多くの用途では、非常に低い故障率を有し、エラーおよび機能不全の影響を受けにくいデバイスを提供することが最も重要である。これは、動き回され、振動などによるエラーを特に生じやすい携帯用デバイスに特に当てはまる。
医療デバイスの場合、デバイスは、1つまたはそれ以上の薬作用物質を送達することができる。たとえば、デバイスは、少なくとも2つの薬作用物質を、別個のリザーバから送達することができる。そのような薬作用物質は、第1および第2の薬剤を含むことができる。医療デバイスは、薬作用物質を自動的にまたはユーザによって手動で送達するための用量設定機構を含む。
医療デバイスは、1つまたはそれ以上の複数回用量カートリッジからの医薬品の注射による投与をもたらす種類の注射器である、たとえば手持ち式注射器、特にペン型注射器などの注射器とすることができる。特に、本発明は、ユーザが用量を設定することができるそのような注射器に関する。
薬作用物質は、独立した(単一の薬物化合物)または事前混合された(共製剤化された複数の薬物化合物)薬作用物質を各々が含む、2つまたはそれ以上の複数回用量リザーバ、容器、またはパッケージ内に含まれ得る。
特定の疾患状態は、1つまたはそれ以上の異なる薬剤を用いた治療を必要とする。一部の薬物化合物は、最適な治療用量を送達するために、互いに特有の関係で送達される必要がある。本特許出願は、組合せ治療が望ましく、それだけに限定されないが、安定性、治療的性能の低下および毒性などの理由のために、単一製剤では可能でない場合に特に有益なものである。
たとえば、一部の場合、(第1のまたは一次の薬剤と称されることもある)長期作用インスリンを(第2の薬物または二次の薬剤と称されることもある)GLP−1またはGLP−1類似体などのグルカゴン様ペプチド1と共に用いて糖尿病患者を治療することが有益になり得る。
したがって、薬物送達デバイスの複雑な物理的操作を必要とせずにユーザが実行することが簡単である単回の注射または送達工程で、2つまたはそれ以上の薬剤を送達するための装置を提供することが必要である。提案される薬物送達デバイスは、2つまたはそれ以上の活性薬作用物質のための別個の貯蔵容器またはカートリッジ保持器を提供する。これらの活性薬作用物質は、次いで、単一の送達手順中に組み合わされおよび/または患者に送達される。これらの活性作用物質は、組み合わされた用量で一緒に投与されてよく、または代替的には、これらの活性作用物質は、連続的な方法で、順々に組み合わされてもよい。
薬物送達デバイスはまた、薬剤の量を変動させる機会を可能にすることもできる。たとえば、1回の流体量は、注射デバイスの特性を変更する(たとえば、ユーザ可変用量を設定する、またはデバイスの「固定された」用量を変更する)ことによって変動させることができる。第2の薬剤量は、各々の可変要素が第2の活性作用物質の異なる体積および/または濃度を含む、さまざまな二次薬物含有パッケージを製造することによって変更することができる。
薬物送達デバイスは、単一の投薬インターフェースを有することができる。このインターフェースは、少なくとも1つの薬作用物質を含む薬剤の一次リザーバおよび二次リザーバと流体連通するように構成され得る。薬物投薬インターフェースは、2つまたはそれ以上の薬剤がシステムを出て、患者に送達されることを可能にするタイプの出口とすることができる。
別個のリザーバからの化合物の組合せは、両頭ニードル・アセンブリを介して体内に送達され得る。これは、ユーザから見て、標準的なニードル・アセンブリを使用する現在利用可能な注射デバイスに厳密に適合した方法で薬物送達を達成する、組合せ薬物注射システムを提供する。1つの可能な送達手順は、以下の工程を含むことができる:
1.投薬インターフェースを電気機械的注射デバイスの遠位端部に装着する。投薬インターフェースは、第1および第2の近位針を備える。第1および第2の針は、一次化合物を含む第1のリザーバおよび二次化合物を含む第2のリザーバをそれぞれ穿孔する。
2.両頭ニードル・アセンブリなどの用量投薬器を投薬インターフェースの遠位端部に装着する。この方法では、ニードル・アセンブリの近位端部は、一次化合物および二次化合物の両方と流体連通する。
3.たとえば、グラフィカル・ユーザ・インターフェース(GUI)によって、注射デバイスからの一次化合物の所望の用量をダイヤルアップ/設定する。
4.ユーザが一次化合物の用量を設定した後、マイクロプロセッサ制御された制御ユニットは、二次化合物の用量を決定または計算することができ、好ましくはこの第2の用量を、事前に記憶された治療用量プロファイルに基づいて決定または計算することができる。次いでユーザによって注射されるのは、この計算された薬剤の組合せとなる。治療用量プロファイルは、ユーザ選択可能でよい。あるいは、ユーザは、二次化合物の所望の用量をダイヤルまたは設定することができる。
5.場合により、二次用量が設定された後、デバイスは、準備状態に置かれてもよい。任意選択の準備状態は、制御パネル上の「OK」または「準備」ボタンを押すおよび/または保持することによって達成され得る。準備状態は、組み合わされた用量を投薬するためにデバイスを使用できる間の所定の期間設けられてよい。
6.次いで、ユーザは、用量投薬器(たとえば、両頭ニードル・アセンブリ)の遠位端部を所望の注射部位内に挿入またはあてる。一次化合物および二次化合物(場合によっては第3の薬剤)の組合せの用量は、注射ユーザ・インターフェース(たとえば注射ボタン)を作動させることによって投与される。
両方の薬剤は、1つの注射針または用量投薬器を介して、1回の注射工程で送達され得る。これは、2つの別個の注射を投与することに比べてユーザ工程が低減されるということに関して、ユーザに好都合な利益を提供する。
上述されたものを鑑みて、本発明は、向上した信頼性を有する、電気機械的デバイスを備えた装置を提供するという技術的問題に直面する。
この技術的問題は、主制御ユニットが、制御ユニットに情報を提供するように構成された装置によって解決される。動き検出器および主制御ユニットは、電気機械的デバイスの動きについての情報が、動き検出器によって少なくとも主制御ユニットに提供されるように構成される。
制御ユニットに加えて、電気機械的デバイスの動きについての情報が提供される主制御ユニットを提供することにより、装置の向上した信頼性をもたらすことができる。制御ユニットは、電気機械的デバイスの制御が主にまたは独占的に委ねられた電気機械的デバイス特有の専用の制御ユニットとして理解することができる。一方では、主制御ユニットは、関連する動きの指示などの情報を制御ユニットに送信することができ、制御ユニットは、次いで、電気機械的デバイスに指示することができる。他方では、主制御ユニットは、電気機械的デバイスの実際の機械的な動きについてのフィードバックを取得し、たとえば、主制御ユニットによって送信された情報と動き検出器から受信された情報との間の不一致が検出された場合には、対応策(counter measure)を開始することができる。
そのような対応策は、電気機械的デバイスの実際の機械的な動きが、主制御ユニットおよび/または制御ユニットによって指示されたものを下回る場合は、制御ユニットへのさらなる指示となり得る。対応策はまた、電気機械的デバイスの即座の停止にもなり得る。
別の可能性は、光学的、可聴的、または他の知覚的信号によってユーザに警告を提供することである。そのような警告はまた、対応策の開始と共に提供することもできる。
また、制御ユニットによってモータを制御または駆動し、主制御ユニットによって制御ユニットおよび電気機械的デバイスを監督する(supervising)という別個の役割により、信頼性における向上がもたらされる。機能不全を起こしている制御ユニットは、このようにして、主制御ユニットによって依然として容易に検出可能である。
電気機械的デバイスは、任意の電気駆動モータ、たとえば連続的運動をもたらすブラシレスDCモータ、または離散的運動をもたらすステッパ・モータとすることができる。
制御ユニットおよび主制御ユニットは、特に、マイクロプロセッサによって実現され得る。制御ユニットは、特に、モータ・ドライバとすることができる。そのようなモータ・ドライバは、特に、たとえばステッパ・モータを制御するHブリッジを含むことができる。Hブリッジはまた、別個に提供可能である。
本出願の意味における動き検出器は、電気機械的デバイスの機械的な動きについての質的および/または定量的情報またはフィードバックを提供することができる任意のデバイスである。これは、回転または線形のエンコーダのような、機械的な動きの情報を電気信号に変換することができる任意の種類のエンコーダによって実現され得る。
電気機械的デバイス、制御ユニット、および動き検出器は、さらなるそのようなデバイスおよび/またはユニットおよび/または検出器が本発明による装置の諸実施形態において提供可能であるため、特に第1の電気機械的デバイス、第1の制御ユニットおよび第1の動き検出器となる。
本発明による装置の一実施形態によれば、動き検出器は、制御ユニットに情報を提供するように構成される。電気機械的デバイスの動きについての情報を主制御ユニットに提供することに加えて、動き検出器の情報はまた、制御ユニットにも提供される。これは、装置が機能不全とすることを防止するための追加のフィードバック・ルートを提供する。この場合、たとえば制御ユニットは、電気機械的デバイスに送信されたたとえば制御信号の形態の情報と、動き検出器によって提供された情報との間の比較作動を実行することができる。これは、すばやいフィードバックを制御ユニットに提供することができ、また、電気機械的デバイスを修正するまたは電気機械的デバイスを停止させる対応策を、主制御ユニットによって最初に処理されることなく電気機械的デバイスにすばやく提供することができるため、有利である。しかし、それと同時に、主制御ユニットは、たとえば制御ユニットおよび電気機械的デバイスを切り離すことによって、制御ユニットから電気機械的デバイスへの指令を抑制することによって、電気機械的デバイスへの電力供給を無効にする(disabling)ことによって、または制御ユニットが電気機械的デバイスに信号を発することを中止することによって、制御ユニットによる指示を却下する(overrule)能力を維持する。
このようにして、第1の閉フィードバック制御が、制御ユニットと、電気機械的デバイスと、動き検出器との間にもたらされる。それと同時に、主制御ユニットと、制御ユニットと、電気機械的デバイスと、動き検出器との間の第2の閉フィードバックは、維持される。このため、装置の特に安全なエラー検出がもたらされる。
この実施形態の別の利点は、制御ユニットの範囲または主制御ユニットの範囲におけるソフトウェアまたはハードウェアの機能不全の場合、他のユニットの修正措置、予防措置または介入を開始することができることである。
主制御ユニットが、制御ユニットを電気機械的デバイスから切り離すようにスイッチを制御するように構成される場合、有害なまたは破壊的な結果の防止をさらに向上させることができる。このスイッチは、特に、制御ユニットと電気機械的デバイスの間に配置され、そこでそれらの間の接続を容易に遮断する。スイッチは、トランジスタまたは回路遮断器などの、制御ユニットと電気機械的デバイスの間の接続に介入することができる任意の種類の電気的または機械的要素とすることができる。これは、たとえば、接続を完全に遮断することができる、またはその代わりに主制御ユニットと電気機械的デバイスの間の接続を確立して制御ユニットをオーバーライドする(overriding)ことができることを意味する。そのようなスイッチは、たとえば、ソフトウェアベースの技術に比べて、さらなる結果を防止するより確かな技術を提供する。
あるいは、主制御ユニットは、電気機械的デバイスを制御するために使用される少なくともHブリッジを電源から切り離すようにスイッチを制御するように構成される。電源は、装置に電力供給するために提供された電池とすることができる。これは、電気機械的デバイスの動作を停止させる容易な方法をもたらす。制御ユニットは、この場合、電気機械的デバイスに接続されたままとすることができる。Hブリッジは制御ユニット内に含めることができ、または別個に提供されてもよい。Hブリッジが制御ユニットに含まれる場合、制御ユニットもまた、電源から切り離すことができる。
電圧調節器(voltage regulator)が提供される場合、別の代替策によれば、主制御ユニットは、電力を制御ユニットに提供する電圧調節器の出力を有効にする(enable)および/または無効にするように構成される。電圧調節器の出力の有効化および/または無効化は、たとえばスイッチによって実現され得る。特に、電圧調節器が、有効および/または無効にされ得る。たとえば、電圧調節器は、制御ラインを介して主制御ユニットから電気信号を受信することができ、主制御ユニットは、電圧調節器の出力を有効にして電力を制御ユニットに供給する、または電圧調節器の出力を無効にして、電力を制御ユニットに供給しないようにする。システム内には、追加の電圧調節器が提供されてもよい。
代替の実施形態はまた、後者の代替策を前者の代替策に組み合わせることもでき、それにより、主制御ユニットは、電気機械的デバイスの作動を停止させるためにスイッチおよび電圧調節器の両方を制御する。
本発明による装置の別の実施形態によれば、電気機械的デバイスは、ステッパ・モータを備える。ステッパ・モータの制御信号は通常、モータの離散的ステップのためのパルスを提供し、その一方で制御信号の電流の振幅のみが、ステッパ・モータの及ぼされたトルクまたは運動量に影響を与える。ステッパ・モータの位置のチェックおよびステッパ・モータの位置の修正は、こうして特に容易で確かなものである。さらには、制御ユニットの制御信号と、動き検出器による動き検出器信号の間の相関関係は、たとえば連続作用するモータと比べて容易に付けられる。
ステッパ・モータは、単極または双極のステッパ・モータとすることができる。単極ステッパ・モータは、精密な角度運動を達成する安価な方法を提供し、その一方で双極ステッパ・モータは、より効率的で強力である。ステッパ・モータは、特に、制御ユニットの一部とすることができるHブリッジを用いることによって制御される。
主制御ユニットが、前記装置の少なくとも別の要素を制御するように構成される場合、装置は、特に効率的で安全なシステムを提供する。通常、主制御ユニットによって引き受けられる機能がより多いほど、システムをより効率的に設計することができる。たとえば、モータ・ドライバの形態の別個の制御ユニットをさらに提供することにより、電気機械的デバイスの制御は、主制御ユニットのさらなる作動によって損なわれないが、それと同時に電気機械的デバイスの制御の監督は、主制御ユニットによって維持される。
そのような別の要素は、特に、ディスプレイ、ディスプレイ・コントローラ、ボタンのようなユーザ・インターフェース要素および好ましくは第2の制御ユニットとすることができる。
本発明による装置の別の実施形態による動き検出器が、光チョッパ(optical chopper)と、発光源(emission source)、たとえば光源と、少なくとも1つの検出器とを備えるとき、低電力消費でスペースをとらない動き検出器を提供することができる。光チョッパが発光源と検出器の間に配置された状態において、電気機械的デバイスの機械的な動きによって発光源を交互に覆い、露出させることができる。これは、電気機械的デバイスのピニオン上に取り付けられた1つまたはそれ以上のフラグによって、またはフラグを有する別個のディスクによって、フラグが検出器または発光源を覆い、露出させるように実現されてよい。当然ながら、機械的な動きはまた、たとえばドライブ・トレーン(drive train)内の他の位置において検出することもできる。フラグの数に応じて、動き検出器の精度を変化させることができる。制御信号におけるパルスと動き検出器信号におけるパルスとの間には1対1の関係が必ずしも存在しなくてよい。検出器は、この意味では機械的な動きまたは光信号を電気信号に符号化するエンコーダである。2つのフォト検出器を検出器として提供することが特に好ましく、動きを決定することができる精度をこうして高める。動作は、2つのフォト検出器の2つの信号の状態を比較することによって推定することができる。
特に複数の、好ましくは2つの検出器を、1つの発光源が使用されるときに使用することができる。したがって、チョッパの単一のフラグは、検出器を通る1つのフラグで動き検出器信号内に4つのエッジを生成することができる。2つの検出器およびフラグの2つのエッジが存在するため、この結果として、1つのフラグが2つの検出器を通るとき4つの弁別可能な信号が生成される。このように動き検出器の分解能を高めることができ、こうして電気機械的デバイスの動きを検出する精度および速度が向上される。
発光源は、好ましくは、たとえばLEDのような光源であり、その一方で検出器は光検出器である。
本発明による装置の別の実施形態によれば、装置は、さらに、第1の流体を含む少なくとも第1のリザーバと、少なくとも第1のリザーバに連結された流体チャネルとを備える。電気機械的デバイスは、第1のリザーバ内の少なくとも第1の流体に対して圧力を及ぼすように構成され、それにより、流体は流体チャネル内で誘導される。電気機械的デバイスが圧力を流体に対してもたらすトルクまたは運動量の正しい量を予測し、提供することが問題を含むことがあり、その理由は、必要なトルクは、たとえば流体の粘性、チャネルの直径または周囲温度のような複数の要因によって変わるためである。このため、エラーおよび機能不全の確実な検出が必要とされる。主制御ユニットが、情報が主制御ユニットによって制御ユニットに提供されるように構成され、動き検出器および主制御ユニットが、電気機械的デバイスの動きについての情報が、動き検出器によって少なくとも主制御ユニットに提供されるように構成されるとき、エラー検出の信頼性を向上させることができる。
装置は、さらに、第2の流体を含む第2のリザーバと、少なくとも第2のリザーバに連結された流体チャネルとを備えることができる。電気機械的デバイスは、第2の流体が流体チャネル内で誘導されるように第2のリザーバ内の第2の流体に対して圧力を及ぼすことができるように構成される。この場合、第2の電気機械的デバイスおよび/または第2の制御ユニットおよび/または第2の動き検出器もまた提供されることが好ましい。このようにして、2つの異なる流体、特に薬物または薬剤を、好ましくは互いから独立してユーザに送達することができる。リザーバは、好ましくは、交換可能なカートリッジの形態で提供される。
電気機械的デバイスがドライブ・トレーンを備えることがさらに好ましく、ここで、前記電気機械的デバイスは、前記ドライブ・トレーンを駆動して前記第1の流体に対して圧力を及ぼす。そのようなドライブ・トレーンは、伝動配置(gearing arrangement)および/または駆動ロッドを含むことができる。このように、電気機械的デバイスの回転運動は、横方向運動に変換され得る。伝動配置を提供することにより、正確性をさらに向上させることができ、また、たとえば、電気機械的デバイスを最適な作用点で作用させることによって信頼性および電力消費をさらに改善するようにモータ上の負荷に影響を与えることもできる。故に、装置は、エラーおよび機能不全をさらに防止できるという点でより安全に設計することができる。
前述の電気機械的デバイス、制御ユニット、および動き検出器を第1の電気機械的デバイス、第1の制御ユニット、および第1の動き検出器として考えると、本発明の別の実施形態により、装置が、さらに、第2の電気機械的デバイス、第2の動き検出器、場合により第2の制御ユニットを備えることがさらに有利である。第1の、または設けられる場合は第2の制御ユニットは、第2の電気機械的デバイスを制御するように構成され、ここで、主制御ユニットは、情報を、第1のまたは設けられる場合は第2の制御ユニットに提供するように構成される。第2の動き検出器および主制御ユニットは、第2の電気機械的デバイスの動きについての情報が、第2の動き検出器によって少なくとも主制御ユニットに提供されるように構成される。このようにして、電気機械的デバイス毎に独立した制御ユニットを設けながらも単一の主制御ユニットを設けるだけでよいという相乗効果を利用することができ、それによって装置のフェイルセーフ性(fail−safety)を極めて向上させる。当然ながら、さらなる制御ユニットおよび/または動き検出器および/または電気機械的デバイスを提供することも可能である。
第1の電気機械的デバイス、第1の動き検出器および第1の制御ユニットのみを備える装置の実施形態はまた、さらなるデバイスおよび/または検出器および/またはユニットを備える装置にも適用可能である。
本発明の別の実施形態によれば、本発明による装置を備える、少なくとも1つの流体を送達するための医療デバイス、特に携帯用医療デバイス、特に薬物送達装置が、提供される。この場合、主制御ユニットは、総用量情報を制御ユニットに送信することができ、制御ユニットは、次いで、対応する制御信号を電気機械的デバイスに提供して対応する機械的な動きによって投与量を送達させる。特に、医療デバイスに関しては、特定の薬剤の精密な用量送達は非常に重要なものであり、その理由は、過剰および過少の投与量は、危険であり、最悪の場合致命的となる恐れもあるためである。したがって、流体、特に薬剤または薬物が、電気機械的デバイスの動きによって送達される場合、電気機械的デバイスの確実な予測可能な動きを提供すること、またはエラーの場合、あらゆる機能不全を認識することが重要である。特に携帯用医療デバイスに関しては、たとえば、これらが動き回され、振動によるエラーを特に生じやすいため、確実なエラー検出が必須である。
特に、医療デバイスは、手持ち式携帯用薬物送達デバイス、たとえばインスリンを注射するためのペンまたは注入ポンプなどの携帯用薬物送達デバイスである。
技術的問題は、さらに、装置、特に本発明による装置または医療デバイスを作動させるための方法であって、主制御ユニットからの情報を制御ユニットに提供する工程と、前記制御ユニットを用いることによって電気機械的デバイスを制御する工程と、前記電気機械的デバイスの動きを検出する工程と、前記電気機械的デバイスの前記動きについての情報を前記主制御ユニットに提供する工程とを含む方法によって解決される。
制御ユニットには、たとえば、ステッパ・モータなどの電気機械的デバイスが動かなければならないいくつかの工程、または投薬されるべき総投与量などの情報が与えられ、したがって、制御ユニットは、主制御ユニットから独立的に電気機械的デバイスを制御することができる。それと同時に、主制御ユニットは、電気機械的デバイスの動きについての情報、特に動き検出器、または他の種類のセンサからの情報を受信するように構成される。主制御ユニットは、こうして、電気機械的デバイスおよび/または制御ユニットの挙動を観察し、チェックすることができる。電気機械的デバイスおよび/または制御ユニットの要求された挙動と実際に実行された挙動との間に不一致が生じる場合、主制御ユニットは、警告を出力し、または介入し、装置に損傷を与え得る、もしくはユーザに危害を与え得る装置のいかなる挙動も防止することができる。そのような介入は、たとえば、電気機械的デバイスの停止、制御ユニットからの制御信号の妨害もしくは遮断、または電気機械的デバイスの電力供給の遮断になり得る。
制御ユニットおよび/または電気機械的デバイスおよび/または動き検出器は、特に、第1の制御ユニットおよび/または第1の電気機械的デバイスおよび/または第1の動き検出器とすることができ、これは、第2の電気機械的デバイスおよび/または第2の動き検出器、および場合により第2の制御ユニットを設けることができることを意味する。
本発明による方法の一実施形態によれば、方法は、さらに、前記電気機械的デバイスの前記動きについての情報を前記制御ユニットに提供する工程を含む。制御ユニットが1つしか存在しない場合、情報はこの制御ユニットに提供され、第1および第2の制御ユニットが存在する場合、好ましくは、第1の電気機械的デバイスの動きについての情報は、第1の制御ユニットに提供され、その一方で第2の電気機械的デバイスの動きについての情報は、第2の制御ユニットに提供される。
これは、機能不全または機能不全からのあらゆるさらなる結果を防止するための追加のフィードバック・ルートを提供する。たとえば、制御ユニットはこの場合、電気機械的デバイスに送信された、たとえば制御信号の形態の情報と動き検出器によって提供された情報との間の比較作動を実行することができる。これは、すばやいフィードバックを制御ユニットに提供することができ、また、電気機械的デバイスを修正する、または電気機械的デバイスを停止させる対応策を、主制御ユニットによって最初に処理されることなく電気機械的デバイスにすばやく提供できるため、有利である。しかしそれと同時に、主制御ユニットは、たとえば制御ユニットおよび電気機械的デバイスを切り離すことによって、または制御ユニットから電気機械的デバイスへの指令を抑制することによって、制御ユニットによる指示を却下する能力を維持する。
このようにして、第1の閉フィードバック制御が、制御ユニットと、電気機械的デバイスと、動き検出器との間にもたらされる。それと同時に、主制御ユニットと、制御ユニットと、電気機械的デバイスと、動き検出器との間の第2の閉フィードバックは維持される。このため、装置の特に安全なエラー検出のための方法がもたらされる。
この実施形態の別の利点は、制御ユニットの範囲または主制御ユニットの範囲におけるソフトウェアまたはハードウェアの機能不全の場合、他のユニットの修正措置、予防措置または介入を開始することができることである。
主制御ユニットが、主制御ユニットから制御ユニットに提供された情報と動き検出器から主制御ユニットに提供された情報とを比較することがさらに好ましい。情報の比較により、主制御ユニットは適切な措置を導出して、制御ユニットに提供された情報と、電気機械的デバイスの動きについての情報との間、したがって要求された動きと検出された動きとの間の不一致の場合のいかなる損傷または危害も防止することができる。
この比較は、たとえば、動きが電気機械的デバイスによって要求されている間に実行することができる。比較は恒久的に実行されないため、これは電力を節約することができる。そうではあるが、比較はまた、動きが要求されていない場合であっても恒久的に実行されて、電気機械的デバイスの偶発的な動きが存在しないことを確実にすることができる。電力消費をさらに低減するために、電気機械的デバイスの動きが完了するときに情報を比較するだけでも可能である。
本発明による方法の別の実施形態によれば、制御ユニットと電気機械的デバイスの間の接続は、前記動き検出器からの前記情報に依存して前記主制御ユニットによって遮断される。有害なまたは損傷を与える結果の防止は、このようにして向上させることができる。遮断は、たとえば、スイッチ、またはトランジスタもしくは回路遮断器などの、制御ユニットと電気機械的デバイスの間の接続に介入することができる任意の種類の電気的または機械的要素を用いることによってもたらすことができる。このスイッチは、特に制御ユニットと電気機械的デバイスの間に配置されて、そこでそれらの間の接続を容易に遮断することができる。遮断とは、たとえば、接続を完全に遮断することができる、または主制御ユニットと電気機械的デバイスの間の接続を確立して制御ユニットをオーバーライドすることができることを意味する。
あるいは、電気機械的デバイスを制御するために使用されるHブリッジと電源の間の接続が、前記動き検出器からの前記情報に依存して前記主制御ユニットによって遮断される。電気機械的デバイスと制御ユニットの間の全体的により複雑な接続は維持可能であり、制御ユニットに組み込まれてもよいHブリッジの電力供給は、遮断される。これは、デバイスの信頼性を向上させる特に確実な方法をもたらす。
主制御ユニットはまた、前記装置の少なくとも別の要素、特に第2の制御ユニットを制御することもできる。主制御ユニットに、ディスプレイ、ボタン、スイッチまたは別の制御ユニットなどの複数の要素を制御させることにより、より効率的な方法を提供することができる。ただし、電気機械的デバイスは制御ユニットによって制御されているため、電気機械的デバイスの制御は、主制御ユニットのさらなる作動によって損なわれない。しかし、それと同時に、電気機械的デバイスの制御の監督は、主制御ユニットによって維持され、向上したエラー検出を依然としてもたらす。
本発明のさまざまな態様のこれらならびに他の利点は、添付の図を適切に参照して以下の詳細な説明を読み取ることによって当業者に明らかになるであろう。
本発明による装置の例示的な実施形態の概略回路図である。 本発明による装置の別の例示的な実施形態の概略回路図である。 本発明による装置の別の例示的な実施形態の概略回路図である。 Hブリッジの概略回路図である。 薬物送達システムと共に使用するための駆動機構の概略図である。 図3に示す駆動機構の別の概略図である。 図3に示す駆動機構と共に使用され得る動き検出器を示す図である。 図3に示す駆動機構と共に使用され得る動き検出器を示す図である。
図1aは、本発明による装置の例示的な実施形態の概略回路図1aを示している。接続6を介して制御ユニット4に連結された主制御ユニット2が、示されている。主制御ユニット2は、特に、マクロプロセッサである。制御ユニット4は、マイクロプロセッサまたはモータ・ドライバなどの論理ユニットでよい。主制御ユニット2は、モータ、特にステッパ・モータでよい電気機械的デバイス8の制御に関する情報を制御ユニット4に提供する。接続6は、主制御ユニット2と制御ユニット4の間の双方向通信でよい。図1aに示す要素は、たとえば、電池(図示せず)によって電力供給可能である。
電気機械的デバイス8の機械的な動きは、動き検出器10によって、点線9によって示されるように検出される。この動き検出器10は、特に、光チョッパと、発光源と、光信号を主制御ユニット2および/または制御ユニット4が処理することができる電気信号に符号化する検出器とを備える、光学検出器とすることができる。
接続12および任意選択の接続14を介して、動き検出器10は、電気機械的デバイス8の動きについての情報を主制御ユニット2および(場合により)制御ユニット4に提供することができる。制御ユニットへの接続14は、たとえば、実施コストを低減するために省かれてよい。
図1aに示すように、主制御ユニット2は、さらに、ディスプレイ・ユニット16および入力要素18の形態の、たとえば1つまたはそれ以上のボタンまたはタッチ・スクリーンなどのユーザ・インターフェースに接続される。入力要素18を介して、ユーザは、たとえば、薬剤の特有の投与量などの制御ユニット4を制御する方法についての情報を主制御ユニット2に提供することができる。ディスプレイ・ユニットにより、ユーザは、入力を確定する前に入力情報をチェックしてよい。
主制御ユニット2は、次いで、接続6を介して制御ユニット4に情報を提供することができる。制御ユニット4は、電気機械的デバイス8の対応する動きを始動させるために、制御信号などの対応する情報を電気機械的デバイスに提供する。動き検出器10は、次いで、電気機械的デバイス8の動きについての情報を主制御ユニット2に提供する。
主制御ユニットによって制御ユニット4に提供された情報と、動き検出器10によって提供された情報との間に不一致が存在する場合、主制御ユニット2はそれに応じて反応することができる。これは、制御ユニットが、たとえば、ディスプレイ・ユニット16上でエラーをユーザに通知することができることを意味する。主制御ユニット2はまた、不一致を釣り合わせるためにさらなる情報を制御ユニット4に送信することもできる。これは、たとえば、モータが要求されたものより小さい動きで実行された場合に機能する。装置が医療デバイス内で使用される場合、これは、たとえば過少用量を防止することができる。主制御ユニット2はまた、制御ユニット4と電気機械的デバイス8の間の接続を、点線で示した接続20を介して遮断することもできる。
スイッチ22が、制御ユニット4と電気機械的デバイス8の間に位置付けられる。このスイッチは、開位置で示されている。当然ながら、制御ユニット4が電気機械的デバイスに情報を提供するとき、このスイッチ22は閉じられる必要がある。したがって通常の場合、スイッチ22は閉じられている。たとえば電気機械的デバイス8または制御ユニット4のエラーまたは機能不全の場合、主制御ユニット2はスイッチ22を始動させて機械的デバイス8が、制御ユニット4から情報をさらに受け取ることを停止させ、したがって電気機械的デバイス8をさらなる動きから妨げることができる。装置が医療デバイス内で使用される場合、これは、たとえば過剰用量を防止することができる。スイッチは、たとえば電子切り替えのためのトランジスタを備えることができるが、機械的スイッチもまた可能である。
あるいは、主制御ユニット2はまた、制御ユニット4の制御信号をオーバーライドし、電気機械的デバイス8それ自体に情報を提供することもできる。
任意選択の接続14もまた、動き検出器10からの情報を受信するために使用可能であり、それにより、エラーは制御ユニット4によっても検出することができる。このようにして、より速いエラー検出が実現され得るが、主制御ユニット2は、制御ユニット4をオーバーライドする可能性を依然として有する。
図1bは、本発明による装置の別の例示的な実施形態の概略回路図1bを示している。図示する概略回路図1bは、図1aに示されたものに類似する。これは、主制御ユニット2が、制御ユニット4内に含まれたHブリッジを、制御ユニット4が接続23aを介して接続される電源23から切り離すためにスイッチ22を作動させる点において概略回路図1aとは異なる。電源23はまた、接続が示されていなくても、主制御ユニット2、ディスプレイ・ユニット16、電気機械的デバイス8および/または動き検出器10などの別の要素にも電力を提供する。また、制御ユニット4を完全に切り離すことなく、Hブリッジと電源23の接続だけを切り離すことも可能である。
図1cは、本発明による装置の別の例示的な実施形態の概略回路図1cを示している。図示する概略回路図1cは、図1bに示したものに類似する。これは、電圧調節器99が、電源23からの電圧を、制御ユニット4による使用に適した電圧に転換するという点で概略回路図1bとは異なる。この電圧調節器99は、制御ライン99aを介して主制御ユニット2から電気信号を受信し、主制御ユニット2は、電圧調節器99の出力を有効にして電力を制御ユニット4に提供する、または電圧調節器99の出力を無効にして電力を制御ユニット4に提供しないようにする。システム内には追加の電圧調節器が存在してもよいが、これは、明確にするために概略図には示されていない。
代替の実施形態は、図1bおよび図1cに示す機構を組み合わせることができ、それにより、主制御ユニット2は、電気機械的デバイスの作動を停止させるために、スイッチ22および電圧調節器99の両方を制御する。
図2は、Hブリッジ24の概略回路図を示している。Hブリッジ24は、電気機械的デバイス8、特に双極ステッパ・モータまたはdcモータを制御するために使用され得る。Hブリッジ24は、4つのスイッチ26、28、30、32を備える。スイッチ26および30を閉じることにより、電圧が、スイッチ28および32が閉じられたときの方向とは反対に電気機械的デバイス上にかけられる。このように、たとえば、効率的で強力である双極ステッパ・モータを使用して、またはdcモータを前後に駆動して、検出されたあらゆるエラーに対処することができる。
次の図では、2つの薬物の送達のための薬物送達デバイスの構成要素が描かれている。過剰および過少の投与量は最悪の場合致命的となる恐れがあるため特定の薬剤または薬物の精密な用量送達は非常に重要なものであるので、本発明による装置および方法の使用は、そのような医療デバイスにおいて特に有利である。したがって、流体、特に薬剤または薬物が、電気機械的デバイス8の動きによって送達される場合、電気機械的デバイス8の確実で予測可能な動きをもたらすことが重要である。
図3は、ドライブ・トレーン50の1つの好ましい配置を含む薬物送達デバイスのさまざまな内部構成要素を示している。図3はまた、デジタル・ディスプレイ52、印刷回路基板アセンブリ(PCBA)54を電力源または電池56と共に示している。PCBA54は、デジタル・ディスプレイ52とドライブ・トレーン50の間に位置することができ、このとき電池または電力源56は、このドライブ・トレーン50の下方に位置している。電池または電力源56は、デジタル・ディスプレイ52、PCBA54、およびドライブ・トレーン50に電力を供給するように電子的に接続される。図示するように、第1および第2の両方のカートリッジ58、60は、消費された状態で示されている。すなわち、第1および第2のカートリッジは、最も遠位位置にあるストッパ62、64を有する空の状態で示されている。たとえば、(通常は第1の薬剤を含む)第1のカートリッジ58は、そのストッパ62を遠位位置に有するように示されている。(通常は第2の薬剤を含む)第2のカートリッジ60のストッパ64も、類似の位置で示されている。
図3を参照すると、交換式電池またはその複数の電池などの電力源56の適切な場所を画成する第1の領域が設けられることを見ることができる。電力源56は、再充電可能な電力源を含むことができ、電力源56がデバイス内にあるままで再充電され得る。あるいは、電力源56は、薬物送達デバイスから取り外され、たとえば、遠隔電池充電器によって外部で再充電されてよい。この電力源は、リチウム−イオンまたはリチウム−ポリマーの電力源を含むことができる。この好ましい実施形態では、電池56は、略平坦で矩形の形状の電力源を備える。
図4は、デジタル・ディスプレイ52およびPCBA54の両方が省かれた、図3に示す電気機械的システムの配置を示している。図4に示すように、ドライブ・トレーン50は、一次薬剤を含む第1のカートリッジ58および二次薬剤を含む第2のカートリッジ60から用量を排出するように作動する。図7でも示すように、第1および第2のカートリッジ58、60は、最も遠位置にあるストッパを有する空の状態で示されている。
この好ましい駆動例50では、システムは、各々のカートリッジ58、60用のモータ70、86の形態の独立した電気機械的デバイス8を備える。すなわち、独立した機械的ドライバ66は、第1のカートリッジ58から用量を排出するように作動し、独立した機械的ドライバ68は、第2のカートリッジ60から用量を排出するように作動する。3つの異なる薬剤に対して作動する代替のドライブ・トレーン50では、3つの独立した機械的ドライバを設けることができる。独立した機械的ドライバは、制御ユニット4のモータ・ドライバの制御下で作用することができる(図1aを参照)。
第1の独立した機械的ドライバ66は、第1のカートリッジ58から用量を排出するように作動する。この第1のドライバ66は、第1の伝動配置72に動作可能に連結されたモータ70の形態の第1の電気機械的デバイス8を備える。このモータ70に通電するために、コネクタ74が、モータ・ドライバに電気的に接続する手段として設けられる。この第1の伝動配置72は、第1の嵌め込み式ピストン・ロッド76の近位部分と機械的にリンクされる。第1の嵌め込み式ピストン・ロッド76は、遠位端部78が第1のカートリッジ58のストッパ62上に作用する完全に伸張位置で示されている。
この伝動配置72が第1のモータ70の出力シャフトによって駆動されるとき、この配置72は、第1の嵌め込み式ピストン・ロッド76の近位部分80を回転させる。ピストン・ロッド76のこの近位部分80が回転するにつれて、ピストン・ロッド76の第2のまたは遠位部分82は、遠位方向に駆動される。
好ましくは、嵌め込み式ピストン・ロッド76の近位部分80は、雄ねじ84を備える。このねじ山84は、遠位部分82の近位端部に短いねじ付きセクションを備える一体型ナットを有する遠位部分82と係合する。この遠位部分82は、キー溝内で作用するキーによって、回転することが防止される。そのようなキー溝は、第1の嵌め込み部76の中央を通り抜けることができる。したがって、第1のギアボックス配置72が、近位セクション80の回転を引き起こしたとき、近位部分80の回転は遠位端部78上に作用し、それによって嵌め込み式ピストン・ロッドの遠位部分を駆動して長手方向軸に沿って伸張させる。
こうして遠位方向に動くことにより、ピストン・ロッド76の第2の部分82の遠位端部78は、第1のカートリッジ58内に収容されたストッパ62上に力を及ぼす。ピストン・ロッド76の遠位端部78がストッパ上に力を及ぼしている状態において、第1の薬剤のユーザ選択された用量は、カートリッジ58から押し出され、たとえば、装着された投薬インターフェースに入り、次いでユーザが薬剤を注射することを可能にし得る装着されたニードル・アセンブリを出る。
同様の注射作動は、コントローラが最初に、第2の薬剤の用量が求められることを決定し、この用量の量を決定する場合、第2の独立したドライバ68によって起こる。特定の状況においては、コントローラは、第2の薬剤の用量が求められなくてよいことを決定してもよく、したがってこの第2の用量は、「0」用量に「設定」される。
好ましくは、モータ70、86は、電子整流に適したモータを備える。最も好ましくは、そのようなモータは、ステッパ・モータまたはブラシレスDCモータを含むことができる。一次および二次の薬剤の用量を注射するために、ユーザは最初、ディスプレイ52上のヒューマン・インターフェース構成要素によって一次薬剤の用量を選択する(図3を参照)。
第1および第2の薬剤の用量サイズが確立されたとき、モータ・ドライバは第1および第2の両方のモータ70、86に通電して上記で述べた注射プロセスを開始する。
ピストン・ロッド76、88は、好ましくは、第1の完全に引っ込められた位置(図示せず)と(図6および7に示すような)第2の完全に伸張位置との間で可動する。ピストン・ロッド76、88が引っ込められた位置にある状態において、ユーザは、それぞれのカートリッジ保持器を開き、空のカートリッジを取り外すことが可能にされる。
1つの好ましい配置では、第1および第2の両方のモータ70、86は、第1の薬剤のユーザ選択された用量およびその後に計算された第2の薬剤の用量を同時に投薬するように同時に作動する。すなわち、第1および第2の両方の独立した機械的ドライバ66、68は、同時にまたは異なる時間にそれぞれのピストン・ロッド76、88を駆動することができる。
第1および/または第2のピストン・ロッドを巻き戻す工程などの注射の1つまたはそれ以上の工程が、自動的に、たとえばマイクロコントローラによって、たとえば制御ユニット4または主制御ユニット2によって制御されて実行され得る。代替の配置では、マイクロコントローラ、特に主制御ユニット2は、第1および第2の独立した機械的ドライバ66、68が、第1の薬剤または第2の薬剤を他方の薬剤の前に投薬するように作動され得るようにプログラムされてよい。その後、第2のまたは一次薬剤が次いで投薬されてよい。1つの好ましい配置では、二次薬剤は、一次薬剤の前に投薬される。
好ましくは、両方のモータ70、86は、逆方向に作動され得る。この特性は、ピストン・ロッド76、88を第1と第2の位置の間で動かすことを可能にするために必要とされ得る。
図4に示す第1の独立した機械的ドライバ66は、第1の動き検出器10aを備える。図5aは、図4に示す第1のモータ70の斜視図を示している。図5bは、デジタル・エンコーダ90の形態の検出器と併用する、図5aに示す第1のモータ70を備える好ましい動き検出器10aを示している。
図5aおよび5bに示すように、そのような動き検出器10aは、第1の独立したドライバ66からの作動上および位置上のフィードバックを薬物送達デバイスの主制御ユニット2または制御ユニット4に提供するために利用されるため、有益になり得る。たとえば、第1の独立したドライバ66に関して、好ましい動き検出器10aは、第1のモータ・ピニオン92の使用によって達成される。この第1のピニオン92は、第1のモータ70の出力シャフト94に動作可能に連結される。第1のピニオン92は、第1の伝動配置72の第1のギアを駆動する回転伝動部分96を備える(たとえば図7を参照)。第1のモータ・ピニオン92はまた、複数のフラグ98a〜bも備える。この第1の動き検出器10aでは、第1のピニオン92は、第1のフラグ98aおよび第2のフラグ98bを備える。これらの2つのフラグ98a〜bは、モータが駆動されたときにモータ出力シャフト94、故に連結された第1のピニオン92が回転するにつれて、これらが第1の光学エンコーダ90を通り抜けるようにモータ・ピニオン92上に位置する。
好ましくは、第1および第2のフラグ98a〜bが、第1の光学エンコーダ90を通り抜けるとき、エンコーダ90は、特定の電気パルスをマイクロコントローラ、たとえば主制御ユニット2または制御ユニット4に送信することができる。好ましくは、光学エンコーダ90は、モータ出力シャフト1回転あたり2つの電気パルスをマイクロコントローラに送信する。そのため、マイクロコントローラは、したがって、モータ出力シャフトの回転を監視することができる。これは、ドライブ・トレーンの妨害、投薬インターフェースもしくはニードル・アセンブリの正しくない取り付け、または針が閉塞される場合などの、用量投与工程中に起こり得る位置エラーまたは事象を検出するために有利である。
動作検出の精度を高めるために、モータ・ピニオン92上に3つ以上のフラグを設けることが特に好ましい。2つのフォト検出器を含む動き検出器を組み合わせると、フラグの4つの位置が位置特定されるため(両方のフォト検出器、第1のフォト検出器、第2のフォト検出器が光を検出する、またはいずれのフォト検出器も光を検出しない)、モータ出力シャフトの1回転中の複数の位置を見分けることができる。5つのフラグにより、モータ出力シャフトの1回転中の20の位置を見分けることができる。
好ましくは、第1のピニオン92は、プラスチック射出成形ピニオンを備える。そのようなプラスチック射出成形部分は、出力モータ・シャフト94に装着され得る。光学エンコーダ90は、ギアボックス・ハウジングに位置付けられ装着され得る。そのようなハウジングは、第1の伝動配置72および光学エンコーダ90の両方を収容することができる。エンコーダ90は、好ましくは、場合によってはPCBの可撓性部分を介して主制御ユニット2と電気連通する。好ましい配置では、図3および4に示す第2の独立した機械的ドライバ68は、第1の機械的ドライバ66の第1の動き検出器10aと同様の形で、好ましくは同じ形で作動する第2の動き検出器10bを備える。
本明細書で使用する用語「薬物」または「薬剤」は、少なくとも1つの薬学的に活性な化合物を含む医薬製剤を意味し、
ここで、一実施形態において、薬学的に活性な化合物は、最大1500Daまでの分子量を有し、および/または、ペプチド、タンパク質、多糖類、ワクチン、DNA、RNA、酵素、抗体もしくはそのフラグメント、ホルモンもしくはオリゴヌクレオチド、または上述の薬学的に活性な化合物の混合物であり、
ここで、さらなる実施形態において、薬学的に活性な化合物は、糖尿病、または糖尿病性網膜症などの糖尿病関連の合併症、深部静脈血栓塞栓症または肺血栓塞栓症などの血栓塞栓症、急性冠症候群(ACS)、狭心症、心筋梗塞、がん、黄斑変性症、炎症、枯草熱、アテローム性動脈硬化症および/または関節リウマチの処置および/または予防に有用であり、
ここで、さらなる実施形態において、薬学的に活性な化合物は、糖尿病または糖尿病性網膜症などの糖尿病に関連する合併症の処置および/または予防のための少なくとも1つのペプチドを含み、
ここで、さらなる実施形態において、薬学的に活性な化合物は、少なくとも1つのヒトインスリンもしくはヒトインスリン類似体もしくは誘導体、グルカゴン様ペプチド(GLP−1)もしくはその類似体もしくは誘導体、またはエキセジン−3もしくはエキセジン−4もしくはエキセジン−3もしくはエキセジン−4の類似体もしくは誘導体を含む。
インスリン類似体は、たとえば、Gly(A21),Arg(B31),Arg(B32)ヒトインスリン;Lys(B3),Glu(B29)ヒトインスリン;Lys(B28),Pro(B29)ヒトインスリン;Asp(B28)ヒトインスリン;B28位におけるプロリンがAsp、Lys、Leu、Val、またはAlaで置き換えられており、B29位において、LysがProで置き換えられていてもよいヒトインスリン;Ala(B26)ヒトインスリン;Des(B28−B30)ヒトインスリン;Des(B27)ヒトインスリン、およびDes(B30)ヒトインスリンである。
インスリン誘導体は、たとえば、B29−N−ミリストイル−des(B30)ヒトインスリン;B29−N−パルミトイル−des(B30)ヒトインスリン;B29−N−ミリストイルヒトインスリン;B29−N−パルミトイルヒトインスリン;B28−N−ミリストイルLysB28ProB29ヒトインスリン;B28−N−パルミトイル−LysB28ProB29ヒトインスリン;B30−N−ミリストイル−ThrB29LysB30ヒトインスリン;B30−N−パルミトイル−ThrB29LysB30ヒトインスリン;B29−N−(N−パルミトイル−γ−グルタミル)−des(B30)ヒトインスリン;B29−N−(N−リトコリル−γ−グルタミル)−des(B30)ヒトインスリン;B29−N−(ω−カルボキシヘプタデカノイル)−des(B30)ヒトインスリン、およびB29−N−(ω−カルボキシヘプタデカノイル)ヒトインスリンである。
エキセンジン−4は、たとえば、H−His−Gly−Glu−Gly−Thr−Phe−Thr−Ser−Asp−Leu−Ser−Lys−Gln−Met−Glu−Glu−Glu−Ala−Val−Arg−Leu−Phe−Ile−Glu−Trp−Leu−Lys−Asn−Gly−Gly−Pro−Ser−Ser−Gly−Ala−Pro−Pro−Pro−Ser−NH2配列のペプチドであるエキセンジン−4(1−39)を意味する。
エキセンジン−4誘導体は、たとえば、以下のリストの化合物:
H−(Lys)4−desPro36,desPro37エキセンジン−4(1−39)−NH2、
H−(Lys)5−desPro36,desPro37エキセンジン−4(1−39)−NH2、
desPro36[Asp28]エキセンジン−4(1−39)、
desPro36[IsoAsp28]エキセンジン−4(1−39)、
desPro36[Met(O)14,Asp28]エキセンジン−4(1−39)、
desPro36[Met(O)14,IsoAsp28]エキセンジン−(1−39)、
desPro36[Trp(O2)25,Asp28]エキセンジン−4(1−39)、
desPro36[Trp(O2)25,IsoAsp28]エキセンジン−4(1−39)、
desPro36[Met(O)14,Trp(O2)25,Asp28]エキセンジン−4(1−39)、
desPro36[Met(O)14Trp(O2)25,IsoAsp28]エキセンジン−4(1−39);または
desPro36[Asp28]エキセンジン−4(1−39)、
desPro36[IsoAsp28]エキセンジン−4(1−39)、
desPro36[Met(O)14,Asp28]エキセンジン−4(1−39)、
desPro36[Met(O)14,IsoAsp28]エキセンジン−(1−39)、
desPro36[Trp(O2)25,Asp28]エキセンジン−4(1−39)、
desPro36[Trp(O2)25,IsoAsp28]エキセンジン−4(1−39)、
desPro36[Met(O)14,Trp(O2)25,Asp28]エキセンジン−4(1−39)、
desPro36[Met(O)14,Trp(O2)25,IsoAsp28]エキセンジン−4(1−39)、
(ここで、基−Lys6−NH2が、エキセンジン−4誘導体のC−末端に結合していてもよい);
または、以下の配列のエキセンジン−4誘導体:
H−(Lys)6−desPro36[Asp28]エキセンジン−4(1−39)−Lys6−NH2、
desAsp28Pro36,Pro37,Pro38エキセンジン−4(1−39)−NH2、
H−(Lys)6−desPro36,Pro38[Asp28]エキセンジン−4(1−39)−NH2、
H−Asn−(Glu)5desPro36,Pro37,Pro38[Asp28]エキセンジン−4(1−39)−NH2、
desPro36,Pro37,Pro38[Asp28]エキセンジン−4(1−39)−(Lys)6−NH2、
H−(Lys)6−desPro36,Pro37,Pro38[Asp28]エキセンジン−4(1−39)−(Lys)6−NH2、
H−Asn−(Glu)5−desPro36,Pro37,Pro38[Asp28]エキセンジン−4(1−39)−(Lys)6−NH2、
H−(Lys)6−desPro36[Trp(O2)25,Asp28]エキセンジン−4(1−39)−Lys6−NH2、
H−desAsp28Pro36,Pro37,Pro38[Trp(O2)25]エキセンジン−4(1−39)−NH2、
H−(Lys)6−desPro36,Pro37,Pro38[Trp(O2)25,Asp28]エキセンジン−4(1−39)−NH2、
H−Asn−(Glu)5−desPro36,Pro37,Pro38[Trp(O2)25,Asp28]エキセンジン−4(1−39)−NH2、
desPro36,Pro37,Pro38[Trp(O2)25,Asp28]エキセンジン−4(1−39)−(Lys)6−NH2、
H−(Lys)6−desPro36,Pro37,Pro38[Trp(O2)25,Asp28]エキセンジン−4(1−39)−(Lys)6−NH2、
H−Asn−(Glu)5−desPro36,Pro37,Pro38[Trp(O2)25,Asp28]エキセンジン−4(1−39)−(Lys)6−NH2、
H−(Lys)6−desPro36[Met(O)14,Asp28]エキセンジン−4(1−39)−Lys6−NH2、
desMet(O)14,Asp28Pro36,Pro37,Pro38エキセンジン−4(1−39)−NH2、
H−(Lys)6−desPro36,Pro37,Pro38[Met(O)14,Asp28]エキセンジン−4(1−39)−NH2、
H−Asn−(Glu)5−desPro36,Pro37,Pro38[Met(O)14,Asp28]エキセンジン−4(1−39)−NH2;
desPro36,Pro37,Pro38[Met(O)14,Asp28]エキセンジン−4(1−39)−(Lys)6−NH2、
H−(Lys)6−desPro36,Pro37,Pro38[Met(O)14,Asp28]エキセンジン−4(1−39)−(Lys)6−NH2、
H−Asn−(Glu)5desPro36,Pro37,Pro38[Met(O)14,Asp28]エキセンジン−4(1−39)−(Lys)6−NH2、
H−Lys6−desPro36[Met(O)14,Trp(O2)25,Asp28]エキセンジン−4(1−39)−Lys6−NH2、
H−desAsp28,Pro36,Pro37,Pro38[Met(O)14,Trp(O2)25]エキセンジン−4(1−39)−NH2、
H−(Lys)6−desPro36,Pro37,Pro38[Met(O)14,Asp28]エキセンジン−4(1−39)−NH2、
H−Asn−(Glu)5−desPro36,Pro37,Pro38[Met(O)14,Trp(O2)25,Asp28]エキセンジン−4(1−39)−NH2、
desPro36,Pro37,Pro38[Met(O)14,Trp(O2)25,Asp28]エキセンジン−4(1−39)−(Lys)6−NH2、
H−(Lys)6−desPro36,Pro37,Pro38[Met(O)14,Trp(O2)25,Asp28]エキセンジン−4(S1−39)−(Lys)6−NH2、
H−Asn−(Glu)5−desPro36,Pro37,Pro38[Met(O)14,Trp(O2)25,Asp28]エキセンジン−4(1−39)−(Lys)6−NH2;
または前述のいずれか1つのエキセジン−4誘導体の薬学的に許容される塩もしくは溶媒和化合物
から選択される。
ホルモンは、たとえば、ゴナドトロピン(フォリトロピン、ルトロピン、コリオンゴナドトロピン、メノトロピン)、ソマトロピン(ソマトロピン)、デスモプレシン、テルリプレシン、ゴナドレリン、トリプトレリン、ロイプロレリン、ブセレリン、ナファレリン、ゴセレリンなどの、Rote Liste、2008年版、50章に列挙されている脳下垂体ホルモンまたは視床下部ホルモンまたは調節性活性ペプチドおよびそれらのアンタゴニストである。
多糖類としては、たとえば、グルコサミノグリカン、ヒアルロン酸、ヘパリン、低分子量ヘパリン、もしくは超低分子量ヘパリン、またはそれらの誘導体、または上述の多糖類の硫酸化形態、たとえば、ポリ硫酸化形態、および/または、薬学的に許容されるそれらの塩がある。ポリ硫酸化低分子量ヘパリンの薬学的に許容される塩の例としては、エノキサパリンナトリウムがある。
抗体は、基本構造を共有する免疫グロブリンとしても知られている球状血漿タンパク質(約150kDa)である。これらは、アミノ酸残基に付加された糖鎖を有するので、糖タンパク質である。各抗体の基本的な機能単位は免疫グロブリン(Ig)単量体(1つのIg単位のみを含む)であり、分泌型抗体はまた、IgAなどの2つのIg単位を有する二量体、硬骨魚のIgMのような4つのIg単位を有する四量体、または哺乳動物のIgMのように5つのIg単位を有する五量体でもあり得る。
Ig単量体は、4つのポリペプチド鎖、すなわち、システイン残基間のジスルフィド結合によって結合された2つの同一の重鎖および2本の同一の軽鎖から構成される「Y」字型の分子である。それぞれの重鎖は約440アミノ酸長であり、それぞれの軽鎖は約220アミノ酸長である。重鎖および軽鎖はそれぞれ、これらの折り畳み構造を安定化させる鎖内ジスルフィド結合を含む。それぞれの鎖は、Igドメインと呼ばれる構造ドメインから構成される。これらのドメインは約70〜110個のアミノ酸を含み、そのサイズおよび機能に基づいて異なるカテゴリー(たとえば、可変すなわちV、および定常すなわちC)に分類される。これらは、2つのβシートが、保存されたシステインと他の荷電アミノ酸との間の相互作用によって一緒に保持される「サンドイッチ」形状を作り出す特徴的な免疫グロブリン折り畳み構造を有する。
α、δ、ε、γおよびμで表される5種類の哺乳類Ig重鎖が存在する。存在する重鎖の種類により抗体のアイソタイプが定義され、これらの鎖はそれぞれ、IgA、IgD、IgE、IgGおよびIgM抗体中に見出される。
異なる重鎖はサイズおよび組成が異なり、αおよびγは約450個のアミノ酸を含み、δは約500個のアミノ酸を含み、μおよびεは約550個のアミノ酸を有する。各重鎖は、2つの領域、すなわち定常領域(C)と可変領域(V)を有する。1つの種において、定常領域は、同じアイソタイプのすべての抗体で本質的に同一であるが、異なるアイソタイプの抗体では異なる。重鎖γ、α、およびδは、3つのタンデム型のIgドメインと、可撓性を加えるためのヒンジ領域とから構成される定常領域を有し、重鎖μおよびεは、4つの免疫グロブリン・ドメインから構成される定常領域を有する。重鎖の可変領域は、異なるB細胞によって産生された抗体では異なるが、単一B細胞またはB細胞クローンによって産生された抗体すべてについては同じである。各重鎖の可変領域は、約110アミノ酸長であり、単一のIgドメインから構成される。
哺乳類では、λおよびκで表される2種類の免疫グロブリン軽鎖がある。軽鎖は2つの連続するドメイン、すなわち1つの定常ドメイン(CL)および1つの可変ドメイン(VL)を有する。軽鎖のおおよその長さは、211〜217個のアミノ酸である。各抗体は、常に同一である2本の軽鎖を有し、哺乳類の各抗体につき、軽鎖κまたはλの1つのタイプのみが存在する。
すべての抗体の一般的な構造は非常に類似しているが、所与の抗体の固有の特性は、上記で詳述したように、可変(V)領域によって決定される。より具体的には、各軽鎖(VL)について3つおよび重鎖(HV)に3つの可変ループが、抗原との結合、すなわちその抗原特異性に関与する。これらのループは、相補性決定領域(CDR)と呼ばれる。VHドメインおよびVLドメインの両方からのCDRが抗原結合部位に寄与するので、最終的な抗原特異性を決定するのは重鎖と軽鎖の組合せであり、どちらか単独ではない。
「抗体フラグメント」は、上記で定義した少なくとも1つの抗原結合フラグメントを含み、そのフラグメントが由来する完全抗体と本質的に同じ機能および特異性を示す。パパインによる限定的なタンパク質消化は、Igプロトタイプを3つのフラグメントに切断する。1つの完全なL鎖および約半分のH鎖をそれぞれが含む2つの同一のアミノ末端フラグメントが、抗原結合フラグメント(Fab)である。サイズが同等であるが、鎖間ジスルフィド結合を有する両方の重鎖の半分の位置でカルボキシル末端を含む第3のフラグメントは、結晶可能なフラグメント(Fc)である。Fcは、炭水化物、相補結合部位、およびFcR結合部位を含む。限定的なペプシン消化により、Fab片とH−H鎖間ジスルフィド結合を含むヒンジ領域の両方を含む単一のF(ab’)2フラグメントが得られる。F(ab’)2は、抗原結合に対して二価である。F(ab’)2のジスルフィド結合は、Fab’を得るために切断することができる。さらに、重鎖および軽鎖の可変領域は、縮合して単鎖可変フラグメント(scFv)を形成することもできる。
薬学的に許容される塩は、たとえば、酸付加塩および塩基性塩である。酸付加塩としては、たとえば、HClまたはHBr塩がある。塩基性塩は、たとえば、アルカリまたはアルカリ土類、たとえば、Na+、またはK+、またはCa2+から選択されるカチオン、または、アンモニウムイオンN+(R1)(R2)(R3)(R4)(式中、R1〜R4は互いに独立に:水素、場合により置換されたC1〜C6アルキル基、場合により置換されたC2〜C6アルケニル基、場合により置換されたC6〜C10アリール基、または場合により置換されたC6〜C10ヘテロアリール基を意味する)を有する塩である。薬学的に許容される塩のさらなる例は、「Remington’s Pharmaceutical Sciences」17版、Alfonso R.Gennaro(編)、Mark Publishing Company、Easton、Pa.、U.S.A.、1985およびEncyclopedia of Pharmaceutical Technologyに記載されている。
薬学的に許容される溶媒和物は、たとえば、水和物である。

Claims (16)

  1. 電気機械的デバイス(8、70)と、
    制御ユニット(4)と、
    主制御ユニット(2)と、
    動き検出器(10、10a)とを備え、
    ここで、前記制御ユニット(4)は、前記電気機械的デバイス(8、70)を制御するように構成され、前記電気機械的デバイスはモータである、装置であって、
    前記制御ユニットおよび前記主制御ユニットは、マイクロプロセッサによって実現され、
    前記主制御ユニット(2)は、前記制御ユニット(4)に情報を提供するように構成され、
    前記動き検出器(10、10a)および前記主制御ユニット(2)は、前記電気機械的デバイス(8、70)の動きについての情報が、前記動き検出器(10、10a)によって少なくとも前記主制御ユニット(2)に提供されるように構成されることを特徴とする、上記装置。
  2. 前記動き検出器(10、10a)は、前記制御ユニット(4)に情報を提供するように構成される、請求項1に記載の装置。
  3. 主制御ユニットは、前記制御ユニット(4)を電気機械的デバイス(8、70)から切り離すようにスイッチを制御するように構成される、請求項1または2に記載の装置。
  4. 主制御ユニットは、電気機械的デバイス(8、70)を制御するために使用されるHブリッジ(24)を電源(23)から切り離すようにスイッチを制御するように構成される、請求項1〜3のいずれか1項に記載の装置。
  5. 主制御ユニットは、電力を制御ユニット(4)に供給する電圧調節器(99)の出力を有効および/または無効にするように構成される、請求項1〜4のいずれか1項に記載の装置。
  6. 前記電気機械的デバイス(8、70)は、ステッパ・モータを備える、請求項1〜5のいずれか1項に記載の装置。
  7. 前記主制御ユニット(2)は、前記装置の少なくとも別の要素を制御するように構成される、請求項1〜6のいずれか1項に記載の装置。
  8. 前記動き検出器(10、10a)は、光チョッパ(32)と、発光源(34)と、少なくとも1つの検出器とを備える、請求項1〜7のいずれか1項に記載の装置。
  9. 第1の流体を含む少なくとも第1のリザーバ(58)と、
    少なくとも前記第1のリザーバに連結された流体チャネルとをさらに備え、
    ここで、前記電気機械的デバイス(8、70)は、前記第1のリザーバ(58)内の少なくとも前記第1の流体に対して圧力を及ぼすように構成され、それにより、前記流体は前記流体チャネル内で誘導される、請求項1〜8のいずれか1項に記載の装置。
  10. ドライブ・トレーンをさらに備え、ここで、前記電気機械的デバイス(8、70)は、前記ドライブ・トレーンを駆動して前記第1の流体に対して圧力を及ぼす、請求項1〜9のいずれか1項に記載の装置。
  11. 第2の電気機械的デバイス(8、86)と、
    第2の動き検出器(10、10b)とをさらに備え、
    ここで、前記制御ユニット(4)は、前記第2の電気機械的デバイス(8、86)(4)を制御するように構成され、
    前記主制御ユニット(2)は、前記制御ユニット(4)に提供するように構成され、
    前記第2の動き検出器(10、10b)および前記主制御ユニット(2)は、第2の電気機械的デバイス(8、86)の動きについての情報が、前記第2の動き検出器(10、10b)によって少なくとも前記主制御ユニット(2)に提供されるように構成される、請求項1〜10のいずれか1項に記載の装置。
  12. 請求項1〜11のいずれか1項に記載の装置を備える、少なくとも1つの流体を送達するための特に携帯用医療デバイス、特に薬物送達デバイスである医療デバイス。
  13. 装置、特に請求項1〜12のいずれか1項に記載の装置または医療デバイスを作動させるための方法であって、
    主制御ユニットからの情報を制御ユニットに提供する工程であって、前記制御ユニットおよび前記主制御ユニットは、マイクロプロセッサによって実現される、工程と、
    前記制御ユニットを用いることによってモータである電気機械的デバイスを制御する工程と、
    前記電気機械的デバイスの動きを検出する工程と、
    前記電気機械的デバイスの前記動きについての情報を前記主制御ユニットに提供する工程とを含む、上記方法。
  14. 前記電気機械的デバイスの前記動きについての情報を前記制御ユニットに提供する工程をさらに含む、請求項13に記載の方法。
  15. 前記主制御ユニットは、前記主制御ユニットから前記制御ユニットに提供された情報と、前記動き検出器から前記主制御ユニットに提供された前記情報とを比較する、請求項13または14に記載の方法。
  16. 電気機械的デバイスを制御するために使用されるHブリッジと電源の間の接続は、前記動き検出器からの前記情報に依存して前記主制御ユニットによって遮断される、請求項13〜15のいずれか1項に記載の方法。
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