JP2018507747A - 薬剤送達ポンプの駆動機構 - Google Patents

Abstract

薬剤ポンプ内の薬剤容器（５０）とともに使用するための駆動機構（１００）であって、本薬剤容器（５０）は、テザー、電気作動装置（１０１）及び歯車の境界面を含むバレル（５８）及びプランジャシール（６０）を有する。歯車の境界面の回転は作動装置（１０１）によって制御される。歯車アセンブリは、歯車の境界面に回転して係合する。歯車アセンブリは、主歯車及び調整機構を含む。テザーの開放は、調整機構を通して歯車アセンブリによって計測される。ピストン（１１０、１１１０、２１１０）は、テザーに接続され、バレル（５８）内に配置され、容器内で軸方向に平行移動するように構成される。付勢部材は、バレル（５８）内に少なくとも部分的に配置され、ピストン（１１０、１１１０、２１１０）と駆動ハウジングとの間で通電状態で保持され、テザーの開放は、通電状態から付勢部材の自由拡張及びピストン（１１０、１１１０、２１１０）の軸方向の平行移動を制御する。

Description

関連出願の相互参照
本出願は、２０１５年３月９日出願の米国特許仮出願第６２／１３０，３１８号、２０１５年３月１７日出願の米国特許仮出願第６２／１３４，２２６号、２０１５年４月１４日出願の米国特許仮出願第６２／１４７，４３５号、２０１５年８月５日出願の米国特許仮出願第６２／２０１，４５６号及び２０１５年１０月１６日出願の米国特許仮出願第６２／２４２，９２９号に対する優先権を主張し、これらのすべては、参照により本明細書にすべての目的についてその全体が本明細書に含まれる。

本発明は薬剤送達ポンプに関する。より詳細には、本発明は、薬剤物質の送達の制御のための駆動機構、このような駆動機構を備える制御薬剤送達ポンプ、このような装置の操作方法及びこのような装置の組立方法に関する。

様々な薬剤の非経口送達、すなわち、消化管を通す以外の手法での送達は、いくつかの理由により薬剤送達の望ましい方法になった。注射によるこの薬剤送達の形態は、送達される物質の効果を高め、そのままの薬がかなりの濃度で意図した場所に到達することを確実にし得る。同様に、全身毒性のような送達の他の経路に関連する好ましくない副作用は非経口送達によって潜在的に回避できる。消化器系を迂回することによって、消化管と肝臓の触媒酵素によって生じた有効成分が分解されるのを防ぎ、望ましい濃度で必要な量の薬剤が標的部位に到達するのを確実にすることができる。

従来は、標的に非経口薬を送達するには手動で操作するシリンジ及び注射ペンが用いられてきた。最近になって、体内への液体薬の非経口送達は、針及びリザーバを使用するボーラス注射、重量駆動式のディスペンサによって連続的に、または経皮パッチ技術を介し達成されてきた。ボーラス注射は標的の臨床的な必要性に適合することが不完全であり、投与される特定の時間に望まれるよりも、個々の用量を多くする必要があり得る。重力供給式システムを通して薬を連続して送達するには、移動性及び生活様式を低下させ、治療は単純化した流量とプロファイルに限定される。薬剤送達の別の形態、経皮パッチも同様に、制約がある。経皮パッチは有効性のために特定の分子薬構造を必要とする場合が多く、経皮パッチによる薬剤投与の制御は厳しく制限される。

携帯型注入ポンプは、標的に液状製剤を送達するために開発された。これらの注入装置は、精巧な流体送達の特徴を提供する能力を有し、ボーラスの必要条件、すなわち、継続的な注入及び変更可能な流量の送達を実現する。これらの注入機能は、通常、薬剤及び治療の効能を高め、患者の身体に対する毒性も少ない結果となる。現在入手可能な携帯型注入装置は高価であり、注入のためにプログラムし準備することが難しく、また嵩張って重く、非常に壊れやすい傾向にある。これらの装置を充填することは難しく、患者は充填用の付属品だけでなく所定の薬の両方を持ち歩く必要がある。この装置は、意図した長期の使用をするため、正常な機能と安全性を確保するためには特別な管理、保守及び清掃を必要とすることが多く、患者または医療提供者にとっては対費用効果の高いものではない。

シリンジ及び注射ペンと比較して、ポンプタイプの送達装置は、薬剤の用量は昼夜を問わずいつでも計算され、自動的に患者に送達されるという点で、患者にとって著しくより便利であることが可能であり得る。さらに、代謝センサまたはモニタとともに使用される場合には、ポンプは、感知され監視された代謝レベルに基づいて、必要な適切な回数で液体培地の適切な用量を提供するように自動的に制御され得る。その結果、ポンプタイプの送達装置は、糖尿病等のような、様々なタイプの病状の現代の医療の重要な様態となった。

ポンプタイプの送達装置は多くの患者のニーズを解決するために利用されてきたが、現在、、手動で操作されるシリンジ及び注射ペンは、安全機能が一体化されており、薬剤送達と用量の投与の終了を識別するために容易に読み取り可能であるため、多くの場合薬剤送達には依然として好ましい選択である。しかしながら、手動で操作されるシリンジ及び注射ペンは、例外なく適用可能ではなく、すべての薬剤送達に好ましいものではない。正確に、また確実で、また臨床医と患者に、小型で、低コストであり、軽量で、簡単に液体薬の非経口送達のための代替物を使用することができる調節可能（及び／またはプログラム可能な）注入システムに対する必要性が依然として存在する。

本発明は、薬剤物質の送達の制御、このような駆動機構を備える薬剤送達ポンプの制御、このような装置の操作方法及びこのような装置の組立方法のための駆動機構を提供する。特に、本発明の駆動機構は、（ｉ）計測し、抵抗を提供し、または別の方法で薬剤物質を薬剤容器の外に押し出すために利用されるプランジャシールの自由な軸方向の並進を防止することによって薬剤送達の速度を制御することと、（ｉｉ）針挿入機構をトリガして標的への薬剤送達のために流体経路を提供することと、（ｉｉｉ）無菌流体経路を薬剤容器に接続して標的に送達するために薬剤容器から針挿入機構へと流体が流れるのを可能にすること、を含む、いくつかの機能を可能にするか、または開始する。したがって、本発明の新規の実施形態は、様々な速度で薬剤物質を送達することができる。下記に詳細に説明するように、所望の送達速度またはプロファイルに合わせるために、本発明の駆動機構は、電力及び制御システムによる制御のように、事前に構成可能または動的に構成可能であり得る。さらに、本発明の駆動機構は、薬剤送達前、薬剤送達中及び薬剤送達後にユーザにフィードバックを提供する一体化された状態表示の機能を提供する。例えば、ユーザは最初のフィードバックを提供して、システムが動作可能であり、薬剤送達の準備ができていることを識別し得る。作動すると、システムは次に、ユーザに１つ以上の薬剤送達状態表示を提供し得る。薬剤送達の完了時には、駆動機構及び薬剤ポンプは、用量終了の表示を提供し得る。用量終了の表示は、駆動機構の１つ以上の部品の軸方向の並進及び／または移動の物理的終了に関連するため、駆動機構及び薬剤ポンプは、ユーザに用量が終了したという正確な表示を提供する。これらの機構を通じて、薬剤用量の送達の確認がユーザまたは管理者に正確に行われることができる。したがって、本発明の新規の装置は、上記に述べられたような従来技術の装置に関連する１つ以上の問題を軽減する。

第１の実施形態では、本発明は、作動装置、主歯車を含む歯車アセンブリ、駆動ハウジング、及びキャップを有する薬剤容器、穿刺可能なシール（視認不可）、バレル及びプランジャシールを含む駆動機構を提供する。主歯車は、例えば、多数の二次歯車または歯車表面に接触するように配置される星型歯車であり得る。穿刺可能なシールとプランジャシールとの間のバレル内に置かれた薬剤チャンバは、標的内への挿入機構及び薬剤ポンプを通して送達するための薬液を含有し得る。ピストン及び１つ以上の付勢部材は、駆動機構にも組み込まれ得り、ここで１つ以上の付勢部材は最初に通電状態で保持され、ピストンの境界面に当接するように構成される。ピストンは、プランジャシール及びバレルを有する薬剤容器内で実質的に軸方向に移動するように構成される。テザーは片端にピストンを、別の端には調整機構のウィンチアセンブリを接続され、テザーは、最初の通電状態から付勢部材の自由拡張及び付勢部材が当接するピストンの自由な軸方向の平行移動を抑制する。薬剤容器は、標的に送達するために薬剤チャンバ内の薬液を含有し得る。任意で、カバースリーブは、付勢部材とピストンの境界面との間で利用され、バレルの内部部品（つまり、ピストン及び付勢部材）を駆動機構が稼働中に視界から隠し得る。テザーは、駆動機構の調整機構のウィンチアセンブリから開放されるように構成され、最初の通電状態から付勢部材の自由拡張及び付勢部材が当接するピストンの自由な軸方向の移動を計測する。

あるいは、本発明は、薬剤ポンプに薬剤容器と一緒に利用するための駆動機構を提供し、該薬剤容器は、テザーを含むバレル及びプランジャシール、電気作動装置及び歯車の境界面を含む。歯車の境界面の回転は電気作動装置によって制御される。歯車アセンブリは歯車の境界面に回転して係合し、主歯車及び調整機構を含み、テザーの開放は、調整機構を通して歯車アセンブリの動作によって計測される。駆動ハウジングが提供される。ピストンは、テザーに接続され、プランジャシールに隣接するバレル内に配置されるように構成される。ピストンは、薬剤容器内で実質的に軸方向に移動するように構成され、付勢部材は、バレル内に少なくとも部分的に配置されるように構成され、付勢部材は、ピストンと駆動ハウジングの間で通電状態で保持される。テザーの開放は、通電状態から付勢部材の自由拡張及び付勢部材が当接するピストンの自由な軸方向の並進を制御する。

本発明は、その他の態様では、開示された実施形態及びバレル及びプランジャシールを含む薬剤容器のうちいずれかの駆動機構を含む薬剤送達ポンプ、針挿入機構ならびに流体経路接続を提供する。本発明はまた、テザーにおいて張力が損失することにより流体経路接続を通る薬液の送達が停止するか遅らせるように構成される安全機構を提供し得る。

さらに他の実施形態では、本発明は、薬剤ポンプに薬剤容器と一緒に利用するためのプライミング駆動機構を提供し、薬剤容器はテザーを含むバレル及びプランジャシール、駆動ハウジングならびにウィンチドラムを含む。ピストンは、テザーに接続され、プランジャシールに隣接するバレル内に配置されるように構成され、該ピストンは、薬剤容器内で実質的に軸方向に並進するように構成され、付勢部材は、バレル内に少なくとも部分的に配置されるように構成され、付勢部材は、ピストンと駆動ハウジングの間で通電状態で保持される。テザーはウィンチドラム上で配置及び巻回され、ウィンチドラムの回転によってウィンチドラムから開放され、通電状態から付勢部材の自由拡張及び付勢部材が当接するピストンの自由な軸方向の並進を計測するように構成される。

本発明の少なくとも一実施形態において、調整機構は駆動機構の作動装置によって駆動される歯車アセンブリである。調整機構は、テザーの分配を妨げるか、または抑制し、それを制御された速度または所望の速度で前進させることだけ可能にする。これによりバレル内のピストンの動きを抑制し、１つ以上の付勢部材によって押し出され、そのためプランジャシールの動き及びチャンバ内に含有される薬剤の送達を制御する。プランジャシールが薬剤容器内で前進するに従い、薬剤物質は、薬剤送達のために無菌経路接続、導管、挿入機構を通って標的へと投与される。作動装置は、例えば、モータ（例えば、直流モータ、交流モータまたはステッピングモータ）またはソレノイド（例えば、比例ソレノイド、ロータリソレノイド）を含む、いくつかの電源／動作源であり得る。特定の実施形態では、作動装置は、主／星歯車の歯車の歯に対応するノッチを有する回転ステッピングモータである。

調整機構は、さらに歯車アセンブリの１つ以上の歯車を含み得る。例えば、１つ以上の歯車は、共通の中心点で大径歯車に取り付けられた小径歯車を有する複合歯車であり得る。歯車アセンブリは、テザーが開放可能に巻回され得るウィンチアセンブリに連結された歯車を含み得る。したがって、作動装置によって開始される歯車アセンブリの回転は、ウィンチアセンブリに（すなわち、歯車アセンブリを通して）連結され、それによってテザーの分配、付勢部材の拡張速度及びピストンの軸方向の並進ならびに薬剤チャンバから液体を押し出すためのバレル内のプランジャシールの移動速度を制御し得る。本明細書に記載されるように、ウィンチアセンブリの回転移動、及びピストン及びプランジャシールの軸方向の並進が計測、抑制され、またはその他の方法で調整要素のその他の部品によって自由な軸方向の並進を防止する。特に、本発明の調整機構は、薬剤チャンバからの流体物質の送達を駆動しない。薬剤チャンバからの流体物質の送達は、ピストン及びプランジャシールに作用する最初の通電状態から付勢部材の拡張によって生じる。調整機構は、最初の通電状態から付勢部材の拡張によって押し出されるため、代わりにピストン及びプランジャシールの自由運動に対して抵抗を与えるように機能する。調整機構は、送達するように駆動せず、送達運動を制御するのみである。テザーは、ピストン及びプランジャシールの運動を制限または別の方法で抑制するが、送達するために力を加えはしない。

計測し、抵抗を提供し、または別の方法で薬剤物質を薬剤容器の外に押し出すために利用されるプランジャシールの自由な軸方向の並進を防止することによって薬剤送達の速度を制御するのに加え（それによって様々な速度及び／または送達のプロファイルで薬剤物質を送達する）、本発明の駆動機構は、同時にまたは連続的に、針挿入機構（ＮＩＭ）をトリガして標的への薬剤送達のために流体経路を提供するステップと、無菌流体経路を薬剤容器に接続して標的に送達するために薬剤容器から針挿入機構へと流体が流れるのを可能にするステップを実行し得る。少なくとも一実施形態においては、駆動機構の作動装置による最初の運動は、主／星歯車の回転を生じさせる。ある手法においては、主／星歯車は、歯車アセンブリによって調整機構に運動を伝達する。別の手法においては、主／星歯車は、歯車によって針挿入機構に運動を伝達する。歯車は主／星歯車によって回転するため、歯車は、詳細に上述したように、針挿入機構を係合して標的への流体経路接続を開始する。１つの特定の実施形態では、針挿入機構は、回転針挿入機構である。したがって、歯車は、針挿入機構の対応する歯車表面に係合するように構成される。歯車の回転によって、駆動機構の歯車と対応する針挿入機構の歯車表面との間の歯車の相互作用を通して針挿入機構の回転を生じさせる。一旦、針挿入機構の好適な回転が生じると、針挿入機構は、本明細書に詳細に記載したように、標的への流体経路接続を行うように開始され得る。

別の実施形態では、駆動機構は、ユーザによる作動のためにＮＩＭ作動機構を構成し得る。例えば、ＮＩＭ作動機構は、作動機構の作動を押し下げることでＮＩＭを作動しない最初の構成であり得る。駆動機構は、次にＮＩＭ作動機構を作動機構の作動が針の挿入を作動しない構成へと変え得る。例えば、作動機構の作動は、スライドの移動を生じ得る。駆動機構は、セレクタ部材をスライドとセレクタ部材との間が接触することにより少なくとも一部のスライドが変位するように配置させ得る。この変位により、スライドとともに並進させるが生じるスローアームとスライドとを接触させる。このスローアームの並進により針挿入の作動が生じる。例えば、スローアームは、ＮＩＭインターロックの変位を生じさせてよく、最初の構成においては、ＮＩＭ保持器の回転を防止し得る。ＮＩＭ保持器は、針挿入の作動を最初に防止する。ＮＩＭインターロックの並進後、ＮＩＭインターロックの開口は、ＮＩＭ保持器の一部と整列し、ＮＩＭ保持器の回転を可能にする。この回転により、針挿入の作動を可能にする。

少なくとも一実施形態においては、このような手法で針挿入機構を回転することにより、無菌流体経路の薬剤容器への接続が標的に送達するために薬剤容器から針挿入機構へと流体が流れるのも可能にし得る。針挿入機構のランプの側面により、無菌流体経路の可動接続ハブに当接する。針挿入機構は駆動機構によって回転するため、針挿入機構のランプの側面は、無菌流体経路接続部の可動接続ハブに当接し、並進して、その中の流体接続を促進する。少なくとも一実施形態においては、針挿入機構は、回転の特定の程度によって針／套管針が詳細に上述したように後退することができるように構成され得る。加えて、またあるいは、このような針／套管針の後退は、ユーザの作動または薬剤ポンプの別の部品の動作または機能で生じるように構成され得る。少なくとも一実施形態においては、針／套管針の後退は、例えば、本明細書に記載されるような調整機構及び／または１つ以上の状態リーダによってトリガされるように薬剤送達の終了時に生じるように構成され得る。

さらに他の実施形態では、駆動機構は、１つ以上の対応する状態トリガを読み取りまたは認識するように構成される状態リーダを含み得る。状態トリガは、テザー上で徐々に離間してよく、駆動機構の動作中、状態リーダと状態トリガの間の相互作用は、電力及び制御システムに信号を送信してユーザにフィードバックを提供する。状態リーダは、光状態リーダであってよく、対応する状態トリガは、光状態リーダであり、電気機械式状態リーダ及び対応する状態トリガは、電気機械式状態リーダであり、または機械式状態リーダ及び対応する状態トリガは機械式状態トリガである。

さらなる実施形態では、本発明は、制御された薬剤送達を備える薬剤送達ポンプを提供する。薬剤送達ポンプはハウジング及びアセンブリプラットフォームを有し、作動機構、挿入機構、流体経路接続、電力及び制御システム及び制御された送達駆動機構が搭載されてよく、当該駆動機構は駆動ハウジング、ピストン及び付勢部材を有し、付勢部材は通電状態で最初に保持され、ピストンの境界面に当接するように構成される。該ピストンは、プランジャシール及びバレルを有する薬剤容器内で実質的に軸方向に移動するように構成される。テザーは片端をピストンに、別の端は送達調整機構のウィンチアセンブリに接続され、該テザーは、最初の通電状態から付勢部材の自由拡張及び付勢部材が当接するピストンの自由な軸方向の並進を抑制する。薬剤容器は、標的に送達するために薬剤チャンバ内の薬液を含有し得る。任意で、カバースリーブは、付勢部材とピストンの境界面との間で利用され、バレルの内部部品（つまり、ピストン及び付勢部材）を駆動機構の動作中に視界から隠し得る。テザーは送達調整機構のウィンチアセンブリから開放されるように構成され、最初の通電状態から付勢部材の自由拡張及び付勢部材が当接するピストンの自由な軸方向の並進を計測する。

別の実施形態では、薬剤ポンプはさらに、歯車アセンブリを含む。歯車アセンブリは、テザーが開放可能に巻回され得るウィンチアセンブリに接続されたウィンチ歯車を含んでよく、ウィンチアセンブリの回転によってウィンチアセンブリからテザーを開放し、最初の通電状態から付勢部材の自由拡張及び付勢部材が当接するピストンの自由な軸方向の並進を計測する。テザーの計測は標的への薬剤送達の速度またはプロファイルを制御する。ピストンは、１つ以上の部品であってよく、テザーの遠位端に接続し得る。ウィンチアセンブリは、ウィンチアセンブリの回転、したがってピストンの並進の計測を制御する調整機構に接続される。

さらに他の実施形態では、薬剤ポンプは、１つ以上の対応する状態トリガを読み取りまたは認識するように構成される状態リーダを含み得る。状態トリガは、テザー上で徐々に離間してよく、前記駆動機構の動作中、状態リーダと状態トリガの間の相互作用は、電力及び制御システムに信号を送信してユーザにフィードバックを提供する。状態リーダは、光状態リーダであってよく、対応する状態トリガは、光状態リーダであり、電気機械式状態リーダ及び対応する状態トリガは、電気機械式状態リーダであり、または機械式状態リーダ及び対応する状態トリガは機械式状態トリガである。

別の実施形態では、薬剤ポンプの電力及び制御システムは、１つ以上の入力を受信してウィンチアセンブリによるテザーの開放を計測するように構成され、それによって付勢部材でピストンが軸方向に平行移動し、バレル内でプランジャシールが平行移動するのを可能にする。該１つ以上の入力は、作動機構、制御境界面及び／または遠隔制御機構の作動によって提供され得る。電力及び制御システムは、１つ以上の入力を受信して、付勢部材が所望の薬剤送達速度またはプロファイルに合致するようになり、標的に送達する用量を変化させ、及び／またはそうでない場合には駆動機構の動作を開始、停止または一時停止するピストンの自由な軸方向の平行移動上のテザー及びウィンチアセンブリによる抑制を調整するように構成され得る。

本発明の少なくとも１つの実施形態では、医薬品の送達のプロファイルは調節可能である。例えば、食事、運動、睡眠等のような特定の活動前、活動中または活動後に医薬品のボーラス注射を送達することが望ましい可能性がある。「ボーラス注射」は、送達される任意の測定された薬剤量であり、送達時間または持続時間とは無関係である場合が多い。逆に、「基礎注射」は、送達の制御された速度及び／または異なる時間間隔での様々な送達速度を有する薬剤送達プロファイルであることが多い。同様に、ユーザは、これらの時間またはその他の時間で医薬品の基礎送達速度を増減することを望み得る。少なくとも一実施形態においては、送達プロファイルは、この所望の薬剤送達を達成するためにユーザによって調節可能であり得る。ユーザは、薬剤送達装置自体と相互作用することによって送達プロファイルを調節してよく、また、あるいは、スマートフォンのような外部装置を使用して調節し得る。例えば、ユーザは、作動機構を変位させることによって送達プロファイルを調節してよく、または別の装置内蔵型または外部の送達制御機構を係合してよい。

本発明の別の実施形態では、送達プロファイルは、１つ以上の入力に基づいて自動的に調節され得る。例えば、送達プロファイルは、作動レベル、心拍数、血糖レベル、血圧等に基づいて調節され得る。上述のように、これらの測定は、ボーラス注射または基礎注射の送達速度の増減または基礎注射送達プロファイルに対する調節に対する必要性を判断するために使用され得る。少なくとも一実施形態においては、これらの入力測定は装置自体によって監視され得る。加えて、またあるいは、これらはスマートフォン、スマートウォッチ、心拍数モニタ、グルコースモニタ、血圧計等のような二次装置によって監視され得る。いくつかの実施形態では、送達プロファイルは、ユーザの介入を必要とせずにこれらの測定に基づいて調節され得る。二次装置によって監視及び／または制御される場合には、二次装置及び薬剤送達装置は、互いに無線で、または有線で通信し得る。この通信は、ブルートゥース（登録商標）、近距離通信、Ｗｉ−Ｆｉまたは装置の相互接続に関する関連する技術における当業者に知られている任意のその他の方法であり得る。

しかしながら、好ましい実施形態では、監視／調節機構は、ユーザに警告し提案をしてよく、ユーザはアクティブ制御を有し、監視／調節機構によって行われた提案を開始／認証または無視し得る。例えば、１つ以上の測定が特定の閾値を超えるかまたは特定の閾値より低い場合には、装置はユーザに可聴、可視または触覚による警告を発し得る。一実施例では、警告は装置の振動によって提供され、それによってユーザに個別の警告を提供する。加えて、またあるいは警告はユーザのスマートフォンまたはその他の二次装置によって提供され得る。ユーザは、装置自体、コンピュータ、スマートフォンまたはその他の装置のコンピュータプログラムまたはウェブインタフェースで測定された現在の状態を閲覧することが可能であり得る。コンピュータプログラムまたはウェブインタフェースは、送達プロファイルに推奨の調節を提供し得る。この情報に基づいてユーザは薬剤送達装置の送達速度を調節し得る。上述のように、ユーザは作動機構を変位させることによって、または別の装置内蔵型または外部送達制御機構を係合することによって送達プロファイルを調節し得る。

一実施形態では、送達プロファイルを調節する信号に応答して、ユーザの入力または上述の測定の何れかに基づいて、電力及び制御システムは作動装置の動作速度に変化を生じさせ得る。作動装置の動作速度の変化により、調整機構の回転速度に変化を生じさせ、それにより標的への薬剤送達速度を制御する。あるいは、送達プロファイルは、薬剤容器及び挿入機構を接続する導管を通じて医薬品の流路の特徴における変化させることによって変更され得る。変化は、薬剤容器から挿入機構への医薬品の流れを制限する流量制限器の導入、除去または修正によって生じ得る。例えば、流量制限器は、流量制限器の入力及び出力と流体連通して選択的に配置される多数の流路を有し得る。異なる長さまたは断面の流路を提供することにより、送達速度は制御され得る。その他の実施形態では、送達プロファイルは導管を導入するか、または導管の衝撃を除去することによって変更され得る。流路の衝撃は、導管を通る医薬品の流れを妨げるかまたは遅くして、それによって標的への送達速度を制御し得る。したがって、本発明の１つ以上の実施形態は、薬剤容器から医薬品を送達する速度を変化させることができ、それによって駆動機構及び／または薬剤送達装置に動的な制御能力を提供する。

本明細書で記載された装置は、さらに、医薬品の過剰量の送達や非常に速い速度で送達することを防ぐという機能を含み得る。例えば、医薬品が制御されないか、または望まない送達という暴走状態を防ぐ。このような自動的な安全機構を提供することによって、標的の安全が確保され得る。インスリンまたはその他の糖尿病の治療のようなある医薬品は、所定のパラメータにより送達されない場合には、危険であり、命に関わる可能性もあり得る。このような安全機構は、本明細書で詳細に記載されるような制動機構、プランジャシール穿刺機構及びプランジャシール変位機構を含むことができる。以下に記載する安全機能は、送達が特定のパラメータから逸脱した場合には、医薬品の送達は終了されることを確保し得る。

本発明の新規の実施形態は、計測し、抵抗を提供し、または別の方法で薬剤物質を薬剤容器の外に押し出すために利用されるプランジャシールの自由軸方向平行移動を防止することが可能な駆動機構を提供し、それによって薬剤物質の送達速度を制御する。新規の制御送達の駆動機能は、さらに、装置の動作前、動作中及び動作後の薬剤送達の漸進的状態を追加的に提供することが可能である。本明細書を通して、特に明記しない限り、「ｃｏｍｐｒｉｓｅ（備える）」、「ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ（備える）」及び「ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ（備える）」または「ｉｎｃｌｕｄｅ（含む）」や「ｃｏｎｓｉｓｔｓ ｏｆ（からなる）」のような関連用語は、排他的ではなく包含的に使用されるため、記載された整数または整数の集合は、１つ以上のその他の記載されていない整数または整数の集合を含み得る。以下にさらに説明するように、本発明の実施形態は、医療器具の業界において標準的な部品と考えられ得る１つ以上の追加の部品を含むことができる。例えば、実施形態は、本発明のモータ、駆動機構及び薬剤ポンプに電力を供給するために利用される１つ以上の電池を含み得る。また、部品及びこのような部品を含む実施形態は、本発明の意図するものの範囲内であり、本発明の広さ及び範囲内に入るものとして理解されるべきである。

本発明の以下の非限定的な実施形態は、以下の図面を参照して本明細書に記載されている。

本発明の一実施形態による、駆動機構を有する薬剤送達ポンプの等角図である（接着剤パッチなしで図示）。 図１Ａに示された薬剤送達ポンプの内部の部品の等角図である（接着剤パッチなしで図示）。 さらに別の視点からの図１Ａに示された薬剤送達ポンプの等角図である（接着剤パッチなしで図示）。 軸「Ａ」に沿った、例示的な薬剤送達ポンプの内部部品の上面図である。 本発明の少なくとも１つの実施形態による、作動前の駆動機構の等角図である。 本発明の少なくとも１つの実施形態による、作動中の駆動機構の等角図である。 本発明の少なくとも１つの実施形態による、作動中の後半段階における駆動機構の等角図である。 本発明の少なくとも１つの実施形態による、薬剤送達がほぼ完了または完了時での駆動機構の等角図である。 図３Ａから図３Ｄは、それぞれ、図２Ａから図２Ｅに示された動作の段階に対応する上面図である。 図３Ａから図３Ｄは、それぞれ、図２Ａから図２Ｅに示された動作の段階に対応する上面図である。 図３Ａから図３Ｄは、それぞれ、図２Ａから図２Ｅに示された動作の段階に対応する上面図である。 図３Ａから図３Ｄは、それぞれ、図２Ａから図２Ｅに示された動作の段階に対応する上面図である。 本発明の少なくとも１つの実施形態による、薬剤送達装置から分離された駆動機構の等角図である。 図５Ａは、それぞれ、図４に示された駆動機構の上面図及び底面図である。 図５Ｂは、それぞれ、図４に示された駆動機構の上面図及び底面図である。 図５Ｃは、それぞれ、図４に示された駆動機構の前面透視図及び後面透視図である。 図５Ｄは、それぞれ、図４に示された駆動機構の前面透視図及び後面透視図である。 挿入機構が回転付勢部材を含む薬剤送達ポンプの等角図である。 図６Ａに示された駆動機構の拡大図である。 最初の構成における挿入機構の等角図である。 図７Ａの挿入機構の拡大された断片の等角図である。 最初の構成における図７Ａの挿入機構の側面図である。 図８Ａの挿入機構の拡大された断片の側面図である。 中間の構成における図７Ａの挿入機構の等角図である。 図９Ａの挿入機構の拡大された断片の等角図である。 中間の構成における図９Ａの挿入機構の側面図である。 図１０Ａの挿入機構の拡大された断片の側面図である。 開放された構成における図７Ａの挿入機構の等角図である。 図１１Ａの挿入機構の拡大された断片の等角図である。 開放された構成における図１１Ａの挿入機構の側面図である。 図１２Ａの挿入機構の拡大された断片の側面図である。 本発明の少なくとも１つの実施形態による、イネーブル機構の側面図である。 図１３Ａのイネーブル機構の拡大された断片の側面図である。 本発明の少なくとも１つの実施形態による、調整機構の等角図である。 本発明の少なくとも１つの実施形態による、キーの等角図である。 本発明の少なくとも１つの実施形態による、キーの等角図である。 本発明の別の実施形態による、キーの等角図である。 本発明の少なくとも１つの実施形態による、主歯車の平面図である。 本発明の一実施形態による、第１の構成における駆動機構の等角図である。 第１の構成における図１７Ａの駆動機構の拡大された断片の等角図である。 第２の構成における図１７Ａの駆動機構の等角図である。 第２の構成における図１８Ａの駆動機構の拡大された断片の等角図である。 第３の構成における図１７Ａの駆動機構の等角図である。 第３の構成における図１９Ａの駆動機構の拡大された断片の等角図である。 第４の構成における図１７Ａの駆動機構の等角図である。 第４の構成における図２０Ａの駆動機構の拡大された断片の等角図である。 第１の構成におけるウィンチドラム及びウィンチ歯車の一実施形態の等角図である。 第２の構成における図２１Ａのウィンチドラム及びウィンチ歯車の等角図である。 図２１Ａから図２１Ｂの実施形態のウィンチ歯車の等角図である。 図２１Ａから図２１Ｂの実施形態のウィンチドラムの連結器の等角図である。 図２１Ａから図２１Ｂの実施形態のウィンチドラムのキャプスタンの等角図である。 本発明の一実施形態による、最初の構成における安全機構の断面図である。 最初の構成における図２５Ａの安全機構の拡大された、断片の断面図である。 作動された構成における図２５Ａの安全機構の断面図である。 作動された構成における図２６Ａの安全機構の拡大された、断片の断面図である。 後退した構成における図２５Ａの安全機構の断面図である。 後退した構成における図２７Ａの安全機構の拡大された、断片の断面図である。 本発明の別の実施形態による、安全機構の断面図である。 本発明の別の実施形態による、安全機構の断面図である。 図２８Ａから図２８Ｂの安全機構のバネ保持器の一実施形態による等角図である。 図２８Ａから図２８Ｂの安全機構のバネ保持器の別の実施形態による等角図である。 図２８Ａから図２８Ｂの安全機構のスリーブの等角図である。 最初の、抑制されていない構成における薬剤容器及び安全機構の断片の断面図である。 作動された構成における、図３２Ａの薬剤容器及び安全機構の断片の断面図である。

本発明は、薬剤物質の送達のための駆動機構及びこのような駆動機構を組み込んだ薬剤送達ポンプを提供する。本発明の駆動機構は、（ｉ）計測し、抵抗を提供し、または別の方法で薬剤物質を薬剤容器の外に押し出すために利用されるプランジャシールの自由な軸方向の並進を防止することによって薬剤送達の速度を制御することと、（ｉｉ）針挿入機構をトリガして標的への薬剤送達のために流体経路を提供することと、（ｉｉｉ）無菌流体経路を薬剤容器に接続して標的に送達するために薬剤容器から針挿入機構へと流体が流れるのを可能にすること、を含む、１つ以上の機能を有効にするか、または開始し得る。本発明の駆動機構は、計測し、抵抗を提供し、または別の方法で薬剤物質を薬剤容器の外に押し出すために利用されるプランジャシールの自由な軸方向の並進を防止することによって薬剤送達の速度を制御し、その結果、様々な速度及び／または送達プロファイルで薬剤物質を送達することを可能にする。さらに、本発明の駆動機構は、薬剤送達前、薬剤送達中及び薬剤送達後にユーザにフィードバックを提供する一体化された状態表示の機能を提供する。例えば、ユーザは最初のフィードバックを提供して、システムが動作可能であり、薬剤送達の準備ができていることを識別し得る。作動の際、システムは次に、ユーザに１つ以上の薬剤送達状態表示を提供し得る。薬剤送達の完了時には、駆動機構及び薬剤ポンプは、用量終了の表示を提供し得る。

本明細書で記載された装置は、制御された物質の送達のために構成され、医薬品のいわゆる「暴走」送達を防止する特性をさらに含み得る。制御された物質を送達するとき、これは標的を保護するために重要な安全機能であり得る。例えば、あまり大量及び／または速度があまりに急速に投与されると、インスリンのようないくつかの医薬品は、危険であり、さらに致命的になる可能性もある。このような自動的な安全停止機構を提供することによって、標的の安全が確保され得る。

駆動機構、薬剤送達ポンプまたは本発明の部品の相対的な位置のいずれかを説明するために本明細書で使用される際には、その周りで必ずしも対称ではないが、「軸の」または「軸方向に」という用語は、薬剤容器が好適に周りに配置される長手方向軸「Ａ」を全体的に意味する。「半径方向の」という用語は、全体的に軸Ａに対し垂直であることを意味する。「近位の」、「後方の」、「後部の」、「背後の」または「後の」という用語は、全体的に方向「Ｐ」の軸方向を意味する。「遠位の」、「前方の」、「前の」、「窪んだ」または「前部の」という用語は、全体的に方向「Ｄ」の軸方向を意味する。参照符号「Ａ」及び「Ｄ」は、図面に示される。本明細書で使用する場合、「ガラス」という用語は、環状オレフィンコポリマー（ＣＯＣ）及び環状オレフィンポリマー（ＣＯＰ）のような特定の非反応性ポリマーを含むが限定されない、ガラスを必要とし得る医薬品グレードの用途における使用に好適なその他の類似の非反応性材料を含むものと理解すべきである。用語「プラスチック」は、熱可塑性及び熱硬化性の両方のポリマーが含まれ得る。熱可塑性ポリマーは、熱によって元の状態に再軟化することができ、熱硬化性ポリマーはできない。本明細書で使用する場合、「プラスチック」という用語は、主に、例えばポリエチレン及びポリプロピレンまたはアクリル樹脂のような成型可能な熱可塑性ポリマーを意味し、通常、硬化剤、充填剤、補強剤、染色剤及び／または可塑剤類のような、その他の成分も含有し、ならびに熱及び圧力下で形成または成型されることが可能である。本明細書で使用する場合、「プラスチック」という用語は、プラスチックと相互作用可能な、または、そうでない場合にはプラスチックから液体を入れることができる置換基によって分解されることが可能な治療用液体と直接接触する用途において使用することが認められるガラス、非反応性ポリマーまたはエラストマーを含むことを意図するものではない。「エラストマー」、「エラストマー系」または「エラストマー材料」という用語は、主に、プラスチックよりも容易に変形可能であるが医薬品グレードの液体とともに使用することが認められ、周囲温度と圧力下で濾過または気体の移動に対して容易に影響を受けない架橋した熱硬化性ゴムポリマーを意味する。「流体」は主に液体を意味するが、液体に分散された固体の懸濁液及び流体を含有する薬剤ポンプの一部中にある液体内に溶解されるか、または別の方法で共に液体内に存在する気体も含むことが可能である。本明細書に記載された様々な様態及び実施形態により、プランジャシール上に１つ以上の力を加える付勢部材との文脈におけるような「付勢部材」を参照する。付勢部材は、エネルギーを貯蔵し、開放することが可能な任意の部材であり得ると理解されよう。非限定的な実施例には、例えば、コイルバネ、圧縮バネまたは引張バネ、ねじりバネ、または板バネ、弾力圧縮もしくは弾性バンドまたは類似の機能を有する任意のその他の部材のようなバネを含む。本発明の少なくとも１つの実施形態では、付勢部材は、バネ、好ましくは圧縮バネである。

本発明の新規の装置は、一体化した状態表示を有する駆動機構及びこのような駆動機構を組み込んだ薬剤送達ポンプを提供する。このような装置は、安全で使い易く、かつ、審美的及び人間工学的に魅力的である。本明細書に記載の装置は、不慣れなユーザに対しても、作動、動作及び装置のロックアウトを簡単にする機能を組み込む。本発明の新規の装置は、既知の従来技術の装置に関連するいかなる問題もなく、これらの望ましい機能を提供する。新規の薬剤送達ポンプ、駆動機構及びそれぞれの部品の特定の限定されない実施形態は、本明細書において添付の図を参照してさらに説明される。

本明細書で使用する場合、「ポンプ」という用語は、流体を作動して標的に投与することができる任意の数の薬剤送達システムを含むことを意図する。このような薬剤送達システムは、例えば、注射システム、注入ポンプ、ボーラス注射などが挙げられる。図１Ａから図２Ａは、本発明の少なくとも１つの実施形態による例示的な薬剤送達装置を示す。図１Ｂ及び図２Ａは、内部の部品が視認できるように上部のハウジングを取り外した薬剤送達装置を示す。薬剤送達装置は、薬物療法の送達を標的に投与するために利用され得る。図１Ａから図１Ｃに示すように、薬剤ポンプ１０はポンプハウジング１２を含む。ポンプハウジング１２は、薬剤ポンプの製造、組立及び動作をより容易に促進するために固定的に嵌合可能な１つ以上のハウジングの副部品を含み得る。例えば、薬剤ポンプ１０は、上部ハウジング１２Ａ及び下部ハウジング１２Ｂを含み得るポンプハウジング１２を含む。ポンプハウジング１２は、薬剤送達装置が開けられまたは変更を加えられたか否かを識別する１つ以上の改ざん防止機能を含み得る。例えば、ポンプハウジング１２は、上部ハウジングと下部ハウジング間にかかるラベルのような１つ以上の改ざん防止用のレベルまたはステッカーを含み得る。加えて、またあるいは、ハウジング１２は、上部ハウジングと下部ハウジング間を接続する１つ以上のスナップアームまたはプロングを含み得る。改ざん防止機能が壊され、または変更が加えられると、ユーザ、医師、納入業者、製造業者等に、薬剤送達装置が例えば装置の内部側面にアクセスすることによって、変更を加えられた可能性があるということを合図し、装置が評価され、場合によってはユーザが使用せずに、またはユーザを危険にさらさずに破棄され得る。薬剤ポンプは、さらに、作動機構１４、状態インジケータ（図示せず）及びウィンドウ１８を含み得る。ウィンドウ１８は、薬剤ポンプの動作を見ることができる任意の透明または透過性の表面であり得る。図１Ｂ及び図２Ａにて示すように、薬剤ポンプ１０は、さらに、アセンブリプラットフォーム２０、薬剤容器５０を有する駆動機構１００、挿入機構２００、流体経路接続部３００及び電力及び制御システム４００を含む。このような薬剤ポンプの１つ以上の部品は、例えば、別の部品として事前に組み立てられ、製造中に薬剤ポンプ１０のアセンブリプラットフォーム２０上に配置するように構成されるという点においてモジュール式であり得る。

ポンプハウジング１２は、装置のすべての部品を含有し、標的に装置１０を取り外し可能に取り付ける手段を提供する。ポンプハウジング１２はまた、環境の影響に対し、装置１０の内部部品の保護を提供する。ポンプハウジング１２は、寸法、形状ならびに簡単な梱包、保管、取り扱い、及び不慣れな及び／または身体的に障害があり得るユーザによる使用を促進するための関連した機能で人間工学的、審美的に設計される。さらに、ポンプハウジング１２の外面は、製品表示、安全指示等を提供するために利用され得る。さらに前述したように、ハウジング１２は、１つ以上の状態インジケータ及びウィンドウのような特定の部品を含み、これらはユーザに動作のフィードバックを提供し得る。

少なくとも一実施形態においては、薬剤ポンプ１０は、電力及び制御システムに命令を開始するのをトリガするためにユーザによって動かされる作動機構１４を提供する。好ましい実施形態においては、作動機構１４は、上部ハウジング１２Ａと下部ハウジング１２Ｂとの間の開口を通るように、ポンプハウジング１２を通って配置される開始ボタンであり、直接または間接的に電力及び制御システム４００に接触する。少なくとも一実施形態においては、開始ボタンは、プッシュボタンであり、その他の実施形態においてはオン／オフスイッチ、トグルまたは当該技術分野において既知の任意の類似の作動特徴であり得る。ポンプハウジング１２は、１つ以上の状態インジケータ及びウィンドウも提供する。その他の実施形態では、１つ以上の作動機構１４、状態インジケータ、ウィンドウ１８及びこれらの組み合わせは、例えば、薬剤ポンプ１０が標的上に配置される場合にユーザに見える側などのような上部ハウジング１２Ａまたは下部ハウジング１２Ｂ上に設けられ得る。ハウジング１２は、その他の部品及び本発明の実施形態を参照して以下にさらに詳細に記載される。

薬剤ポンプ１０は、作動機構を押し下げることによってユーザにより作動されると、駆動機構が作動されて以下の１つ以上の機能を実行するように構成される。すなわち、標的内に流体経路を挿入し、薬剤容器と、流体経路と、無菌流体管との間の必要な接続を有効にする、接続する、または開き、流体経路及び流体管を通る薬剤容器に貯蔵された薬液を送達するために標的に押し込む。少なくとも一実施形態においては、このような薬液を標的に送達することは、制御された手法で駆動機構によって実行される。１つ以上の任意の安全機構が、例えば薬剤ポンプが時期尚早に作動するのを防止するために利用され得る。例えば、任意のオンボディセンサ２４は、電力及び制御システムまたは作動機構を確実にする安全機能のような一実施形態において提供され、薬剤ポンプ１０が標的に接触しない限り係合され得ない。このような一実施形態においては、オンボディセンサは、標的と接触する下部ハウジング１２Ｂの底部に配置され得る。オンボディセンサ２４を変位または作動すると、作動機構を可能にできる。したがって、少なくとも１つの実施形態においては、オンボディセンサは、例えば、機械式ロックアウトのような、作動機構によって薬剤ポンプ１０のトリガを防止する機械的に安全な機構である。別の実施形態では、オンボディセンサは、信号を電力及び制御システムに送信して作動を許可する機械式ロックアウトのような電気機械センサであり得る。さらにその他の実施形態では、オンボディセンサは、例えば、電力及び制御システムの作動を許可する前に組織を検出しなければならない導電性、容量性またはインピーダンスをベースにしたセンサであり得る。少なくとも一実施形態においては、ハウジング１２は、有害物質が薬剤ポンプに入るのを少なくとも部分的に防ぐように構成される。例えば、ハウジングは、薬剤ポンプへ流体が通過するのを制限するように構成され得る。これにより、装置は、シャワー中、水泳の際またはその他の活動中に装着可能にし得る。電気ベースのオンボディセンサを使用することにより、このような流体が薬剤ポンプの中に入る可能性を排除し得る。これらの概念は互いに排他的ではなく、１つ以上の組み合わせは、例えば薬剤ポンプの尚早な作動を防ぐために本発明の範囲内で利用され得る。好ましい実施形態においては、薬剤ポンプ１０は、１つ以上の電気ベースのオンボディセンサを利用する。追加の一体化した安全機構は、新規の薬剤ポンプのその他の部品を参照して本明細書で記載される。

電力及び制御システム
電力及び制御システムは、電源を含んでよく、これは、薬剤ポンプ、１つ以上のフィードバック機構、マイクロコントローラ、回路基板、１つ以上の導電性パッド及び１つ以上のインターコネクト器内の様々な電気部品用にエネルギーを提供する。このような電気系統において一般に使用される他の部品も、当業者が理解するように、含まれ得る。１つ以上のフィードバック機構は、例えば、ピエゾアラームのような可聴警報及び／または発光ダイオード（ＬＥＤ）のような光インジケータを含み得る。マイクロコントローラは、例えば、マイクロプロセッサであり得る。電力及び制御システムは、いくつかのユーザとのデバイスインタラクションを制御し、また駆動機構１００と境界面で接続する。一実施形態では、電力及び制御システムは、直接または間接的の何れかでオンボディセンサ２４にインタフェースで接続し、装置がいつ標的に接触するかを識別し、及び／または作動機構１４はいつ装置が作動されたかを識別する。電力及び制御システムは、また、ポンプハウジング１２の状態インジケータとインタフェースで接続し、光伝達を可能にしてユーザに視覚フィードバックを提供する透過性または半透明の材料であり得る。電力及び制御システムは、作動、薬剤送達及び投与終了などの状態表示をユーザに伝えるために１つ以上の相互接続を通じて駆動機構１００とインタフェースで接続する。このような状態表示は、可聴警報を介するような聴覚トーン及び／またはＬＥＤを介するような視覚インジケータを通じてユーザに提示され得る。好ましい実施形態においては、電力及び制御システムと、薬剤ポンプのその他の部品との間の制御インタフェースは、ユーザによって作動されるまで係合または接続されない。これは、薬剤ポンプの不測の動作を防止し、貯蔵、輸送等の間に電源に含まれるエネルギーをさらに保持し得るという、望ましい安全機能である。

電力及び制御システムは、いくつかの異なる状態インジケータをユーザに提供するように構成され得る。例えば、電力及び制御システムはオンボディセンサ及び／またはトリガ機構が押された後、装置の開始チェックがエラーを生じない場合に、電力及び制御システムが状態インジケータを介して開始準備状態信号を提供するように構成され得る。開始準備状態信号を生じた後、また任意のオンボディセンサを有する一実施形態においては、オンボディセンサが標的に接触したままである場合には、電力及び制御システムは駆動機構１００に電力を与えて流体経路接続部３００及び無菌流体管（図示せず）を通して治療薬剤の送達を開始する。

さらに、電力及び制御システムは、梱包から薬剤ポンプが除去されることを識別するように構成され得る。電力及び制御システムは、梱包から薬剤ポンプを除去することで、使用するために作動または電力及び制御システムに電源を入れるように機械的、電子的または電気機械的に梱包に接続され得るか、または単に電力及び制御システムをユーザによって電源を入れることを可能にする。このような実施形態では、梱包から薬剤ポンプを除去しないと薬剤ポンプは作動されることは不可能である。これにより薬剤ポンプのさらなる安全機構及びユーザに対する安全機構をも提供する。少なくとも一実施形態においては、薬剤ポンプまたは電力及び制御システムは、例えば、以下の範囲から１つ以上の相互作用センサのように、梱包に電子的に、または電気機械的に接続され得る。それらは、ホール効果センサ、巨大磁気抵抗（ＧＭＲ）または磁場センサ、光センサ、容量性または容量変化センサ、超音波センサ及び線形並進、ＬＶＤＴ、線形抵抗または放射計線形抵抗センサならびにこれらの組み合わせであり、それらの間の位置を識別するために、部品間で信号を送信するように調整することができる。加えて、またあるいは、薬剤ポンプまたは電力及び制御システムは、ピンが取り外されるとシステムが作動するピンとスロットの関係（すなわち、一旦、薬剤ポンプが梱包から取り外されると）のように、梱包に機械的に接続され得る。

本発明の好ましい実施形態においては、一旦、電力及び制御システムが作動されると、駆動機構は、挿入機構２００及び流体経路接続部３００を作動させる１つ以上のステップを実行するために開始され、また、一方で薬液を薬剤容器から押し出すことを可能にする。薬剤送達の工程中、電力及び制御システムは状態インジケータを介して投薬状態信号を提供するように構成される。薬剤が標的に投与された後、また任意の追加の滞留時間の終了後、実質的に全用量が標的に送達されることを確実にするために、電力及び制御システムは、状態インジケータを介して正常に取り外せる状態の信号を提供し得る。これにより、ポンプハウジング１２のウィンドウ１８を通して駆動機構及び薬剤用量の送達を見ることで、ユーザによって個別に確認され得る。さらに、電力及び制御システムは、例えば障害または動作の機能故障状態を示す警報のような状態インジケータを介して１つ以上の警報信号を提供するように構成され得る。

電力及び制御システムは、さらに、ユーザから様々な入力を受信して所望の薬剤送達速度またはプロファイルに合う駆動機構１００を動的に制御するように構成され得る。例えば、電力及び制御システムは、所望の薬剤送達速度またはプロファイルに合う電力及び制御システムを介して、駆動機構１００の制御を設定、開始、停止またはその他の方法で調整するために、作動機構を部分的または完全に作動、押し下げ及び／または開放するからなどの入力を受信し得る。同様に、電力及び制御システムは、このような入力を受信して薬剤用量の量を調整すること、駆動機構、流体経路接続及び流体管を用意すること、及び／または駆動機構１００の動作を開始、停止または一時停止することのうち１つ以上を行うように構成され得る。このような入力は、作動機構１４または異なる制御インタフェースを使用することなどによって、薬剤ポンプ１０上で直接作用するユーザによって受信されるか、電力及び制御システムは、このような入力を遠隔制御装置から受信するように構成され得る。加えて、またあるいは、このような入力は事前にプログラムされ得る。

その他の電力及び制御システムの構成は、本発明の新規の薬剤ポンプとともに利用され得る。例えば、特定の作動を遅延させることを薬剤送達中に利用可能である。前述のように、システム構成内に任意で含まれる１つのこのような遅延は、実質的に全薬剤用量がユーザに完了を合図する前に送達されることを確実にする滞留時間である。同様に、装置の作動は、薬剤ポンプの作動前に、薬剤ポンプ１０の作動機構を遅延して押し下げ（すなわち押し込むこと）することを必要とし得る。さらに、システムは、ユーザが用量終了信号に反応して薬剤ポンプを停止させるか電源を切ることを可能にする機能を含み得る。このような機能は、装置の偶発的な停止を防止するために作動機構の遅延した押し下げを同様に必要とし得る。このような機能は、薬剤ポンプに所望の安全統合及び使いやすいパラメータを提供する。追加の安全機能は、作動機構に組み込まれ、部分的に押し下げるのを防止し、その結果、薬剤ポンプの部分的な作動をし得る。例えば、作動機構及び／または電力及び制御システムは、装置が完全にオフか完全にオンかの何れかで部分的な作動を防止するように構成され得る。このような機能は、以下にさらに詳細に記載する新規の薬剤ポンプのその他の態様に関して記載される。

さらに、電力及び制御システムは、作動装置への瞬間的な電力を提供しつつ、システムの電源の制御を維持するように構成されてもよい。本明細書でさらに説明するように、薬剤ポンプの動作中に、機械的な限界間で作動装置を時計回り及び反時計回りに移動するために瞬間的な力が必要とされる。この運動は、駆動システムの動き、従って、薬物の送達速度を制御する。作動装置に電力を直接供給することによって、電圧降下が大きくなり、薬剤ポンプのその他の部品への電源を遮断する可能性がある。これを回避するために、電力及び制御システムは、作動装置に電力が供給されるときに作動装置から電源を切り離すように構成され得る。そのため、電力及び制御システムは、電界効果トランジスタ、抵抗器のような充電減速装置及びコンデンサのような記憶装置のような切替器を含み得る。３つの装置は、電源と接地との間で連続的に接続される。出力はコンデンサから得られ、Ｈブリッジのような制御装置を介して作動装置に接続される。動作中、システムは以下の手法で動作する。第１に、切替器は完全に閉鎖された構成で設定され、電源を記憶装置に接続し、記憶装置を例えばＲＣ時定数によって規定される時間の長さで電源によって充電されることを可能にする。第２に、スイッチが開かれると、それによって電源を、十分に充電したままの状態で記憶装置から切り離す。第３に、充電された記憶装置は、制御装置に適用される。第４に、制御装置は、貯蔵された電力を作動装置に印加し、作動装置の方向（時計回りまたは反時計回り）を制御する。このように、電源は、作動装置に電力が供給されているときに作動装置に接続されず、電源が電圧降下を生じないことを確実にする。このプロセスは、必要に応じて繰り返して、システムの電源を落とすことなくポンプ駆動機構に連続した作動装置の時計回り及び反時計回りの入力を提供する。

挿入機構
多くのの挿入機構は、本発明の薬剤ポンプ内で利用され得る。本発明のポンプ型の送達装置は、例えば任意の好適な中空管を通って標的に流体流通するように接続され得る。中空針または中実の内腔針は、標的を穿刺し、適切な送達位置に中空のカニューレを配置するために使用されてよく、針を少なくとも部分的に除去するか標的への薬剤送達の前に後退させる。上述のとおり、流体は限定されないが、自動的に挿入された針、カニューレ、マイクロニードルアレイまたは注入セット管を含む任意の数の手法により身体内に導入されることが可能である。多くの機構はまた、標的への針挿入を作動するために用いられ得る。例えば、バネのような付勢部材は、針及びカニューレが標的を穿刺するに十分な力を提供するため用いられ得る。同一のバネ、追加のバネまたは別の類似の機構が標的から針を後退させるために利用され得る。一実施形態では、挿入機構は、全体的に国際特許出願第ＰＣＴ／ＵＳ２０１２／５３１７４号に記載され、その全体が本明細書に参照により組み込まれる。このような形態は、痛みを最小にする手法で標的内へ、または標的の下に薬剤送達経路を挿入するために利用され得る。流体経路の挿入に対するその他の既知の方法が利用されてよく、また本発明の範囲内と考えられ、本発明の譲受人によって開発されたような剛性の針挿入機構及び／または回転針挿入機構を含む。

少なくとも一実施形態においては、挿入機構２００は、アセンブリプラットフォーム及び／またはポンプハウジング（図１Ｂ及び図１Ｃに示されている）に接続するためのベースを有し得る挿入機構ハウジングを含む。アセンブリプラットフォーム２０へのベースの接続は、例えば、ベースの底部がアセンブリプラットフォーム内の穴を通過することを可能にし、標的にベースが直接接触するのを可能にする。このような構成においては、ベースの底部は、薬剤ポンプ１０の使用前に除去可能なシール部材を含み得る。挿入機構は、さらに、１つ以上の挿入付勢部材、針、後退付勢部材、カニューレ及びマニホールドを含み得る。マニホールドは、無菌流体管に接続され、薬剤送達中にマニホールド、カニューレを通って、また標的へと流体流れを可能にし得る。

本明細書で使用される場合、「針」は、剛性中空鋼針及びより一般的に「套管針」と称される中実のコア針のような従来の中空針のような様々な針を意図しているが、これらに限定されない。いくつかの実施形態では、針は、２７ゲージの忠実のコア套管針であり、その他の実施形態では、針は、意図される薬剤の種類及び薬剤の投与のためのカニューレの挿入（例えば、皮下、筋肉、皮内等）に好適な任意の寸法の針でよい。１つ以上の実施形態において、挿入機構は、全体的に、ＷＯ２０１３／０３３４２１Ａ２として公開されている国際特許出願第ＰＣＴ／ＵＳ２０１２／５３１７４号、ＷＯ２０１３／０３３４６７Ａ２として公開されている国際特許出願第ＰＣＴ／ＵＳ２０１２／０５３２４１号または国際特許出願第ＰＣＴ／ＵＳ２０１５／０５２８１５号に記載され、これらは、参照により本明細書にすべての目的についてその全体が本明細書に含まれる。

ベースは、挿入機構の動作中に針及びカニューレが通過し得るベース開口部を含む。カニューレ及び針の無菌性は、挿入機構の無菌部分内の最初の位置によって維持される。ベースのベース開口部は、例えばシール部材等により、非無菌環境からも閉鎖され得る。

本発明の少なくとも一実施形態によると、挿入機構は、最初に使用ができる段階へと挿入機構ハウジングのロックアウトウィンドウ内に最初に配置されるロックアウトピン（複数可）によってロックされる。この最初の構成においては、挿入付勢部材及び後退付勢部材は、圧縮され、通電された状態でそれぞれが保持される。引っ張り、押し込み、スライド及び／または回転のような１つ以上の方法によるロックアウトピン（複数可）の変位により、挿入付勢部材が最初の、圧縮され、通電された状態から減圧するのを可能にする。この挿入付勢部材の減圧により、針、任意でカニューレを標的に駆動する。挿入段階の最後または薬剤送達の最後（駆動機構によってトリガされるとき）に、後退付勢部材は、最初の通電状態から近位方向に拡張することができる。後退付勢部材の近位方向における、この軸方向の拡張は、針を後退させる。インサータ針／套管針及びカニューレの構成が使用される場合には、針の後退は、標的に流体連通するカニューレを保持する間に起こり得る。したがって、挿入機構は、標的に薬剤を送達するための位置でカニューレを保持しつつ、針及びカニューレを標的に挿入するために使用し、その後、針を後退させ得る。

１つ以上の実施形態において、挿入機構は、全体的に、２０１６年２月１０日出願の国際特許出願第ＰＣＴ／ＵＳ２０１６／０１７５３４号に記載され、すべての目的のためにその全体が本明細書に参照により組み込まれる。少なくとも一実施形態においては、図６Ａに示されているように、挿入機構は、通電状態で最初に保持される回転付勢部材２１０を含む。好ましい実施形態では、回転付勢部材は、ねじりバネである。さらに本明細書に記載されるように、回転付勢部材は、図２Ａに示されているように歯車表面２０８と歯車１１２との相互作用によって、あるいは薬剤ポンプの回転防止機能を有する挿入機構の部品の接触によって、電源遮断が防止され得る。装置または別の入力の作動時に、回転付勢部材２１０は、少なくとも部分的に電源遮断することができる。これにより挿入機構の１つ以上の部品を回転させ、次に標的に針を挿入させることを可能にする。さらに、カニューレは上述のように標的内に挿入され得る。その後、制御アームまたは装置の別の部品がテザーにおける緩みを認識するときのように、回転付勢部材は、さらに電源遮断され、挿入機構の１つ以上の部品をさらに回転させ得る。この回転により、標的から針を後退させ、または後退可能にし得る。針は、単一のステップで完全に後退するか、または多数の後退ステップがあり得る。

一実施形態では、作動機構の並進は、ＮＩＭ作動機構の一部であるか、ＮＩＭ作動機構を操作し得る。図１３Ａから図１３Ｂに示されるように、ＮＩＭ作動機構はイネーブル機構を含み得る。この実施形態において、作動機構１４の並進は、直接または間接的にスライド６０２に連結され得る。第１の構成においては、イネーブル機構は、作動機構及びスライドの平行移動が針挿入機構２００または無菌流体経路接続部３００の作動を生じないように構成される。

図１３Ａから図１３Ｂは、作動機構１４（図１Ａを参照）の並進及びスライド６０２が針挿入機構２００の作動を生じるように構成されるイネーブル機構を示す。第１の構成から第２の構成へのイネーブル機構の変換は、例えば、本体搭載のセンサをトリガすることによって、または装置の電源を入れた後、事前に決定された時間の経過によって開始され得る。第１の構成から第２の構成へのイネーブル機構の変換は、セレクタ部材６０４をスライド６０２の態様に整列させる作動装置１０１の回転によって実行され得る。セレクタ部材６０４は、作動機構１４及びスライド６０２の平行移動の際に、スライド６０２の一部に接触するように構成されるランプ面６０４Ａを含み得る。セレクタ部材６０４は、キー１１０１のような歯車の境界面に搭載されるか、または歯車の境界面に一体化した部分であり得る。スライド６０２とセレクタ部材６０４を接触させることで、スライドの一部が突起６０６Ａのようなスローアームまたは制御アーム６０６の一部と整列させるようにスライド６０２に変位を起こさせ得る。この構成では、作動機構１４の平行移動によりスローアーム６０６の平行移動を生じさせる。スローアーム６０６の平行移動により、針挿入機構２００を作動することで流体経路を標的に挿入させる。製造、輸送及び保管中に、イネーブル機構は、作動機構１４の押し下げが針挿入機構２００を作動しない第１の構成にある。このように、針挿入機構は尚早に作動することを防ぐ。スライド６０２とセレクタ部材６０４を接触させることで、スライドの剛体変位を実質的に生じ、またはその代わりに、接触によりスライドの変形を生じさせ得る。例えば、スライドは、接触により変位させる変形可能な（すなわち、より剛性ではない）部分を含み得る。

ＮＩＭ作動機構の一例は、図７Ａから図１２Ｂに示されている。明確にするために、これらの図では、薬剤送達装置のいくつかの部品は隠されている。ＮＩＭ作動機構は、スライド６０２、スローアーム６０６、ＮＩＭインターロック６０８及びＮＩＭ保持器６１０を含む。最初に、図７Ａから図８Ｂに示されているように、ＮＩＭ保持器６１０は、ＮＩＭ保持器６１０がＮＩＭ２００の突起２０４に接触するように配置され、突起２０４は軸Ｒ（図９Ｂを参照）の周りを回転しないように配置され、それによってＮＩＭ２００が作動するのを防止する。示されている実施形態では、ＮＩＭ保持器６１０は、軸Ｂ（図１１Ｂを参照）の周りで回転運動をするように構成される。ＮＩＭ保持器６１０は、例えば、ハウジング１２または穴６１０Ａで上部プレート１５３０に搭載され得る。例えば、ピンまたはシャフトは、ＮＩＭ保持器６１０が周りを回転する穴６１０Ａに配置され得る。ピンまたはシャフトは、ハウジング１２または上部プレート１５３０の一体化した部分であるか、あるいは別の部品であり得る。ＮＩＭ保持器６１０は、ＮＩＭ保持器６１０のアーム６１０ＢとＮＩＭインターロック６０８との接触によって回転することを防止する。ＮＩＭインターロック６０８は、平行移動運動（図７Ｂの斜線矢印の方向）のために配置され、上部プレート１５３０の一部であり得るフレックスアーム１５３０Ａによって、最初に適所にに保持される。ＮＩＭインターロック６０８は、最初は、スローアーム６０６の下面６０６Ｂに隣接して接触する第１の位置にある。

第２の構成（図１３Ａから図１３Ｂに示されている）におけるセレクタ部材６０４により、作動機構１４の押し下げにより、上記のようなスローアーム６０６の平行移動を生じる（図７Ａの実線の矢印の方向）。スローアーム６０６のランプ面６０６Ｃは、ＮＩＭインターロック６０８に接触し、ＮＩＭインターロック６０８をスローアーム６０６の平行移動方向に実質的に直交する方向に平行移動させる。図９Ａから図１０Ｂは、スローアーム６０６の位置と、スローアームの平行移動後のＮＩＭインターロック６０８を示す。図示されるように、この構成では、ＮＩＭインターロック６０８は、スローアーム６０６の上面６０６Ｄに隣接して、または接触して配置される。ＮＩＭインターロック６０８のウィンドウ６０８Ａは、ＮＩＭ保持器６１０のアーム６１０Ｂに整列する。したがって、図１１Ａから図１２Ｂにて示すように、ＮＩＭ保持器６１０は軸Ｂの周りを回転することができる。突起２０４と保持器６１０との接触面は、突起２０４がＮＩＭ保持器６１０に回転力を加えるように構成されてよく、それによってＮＩＭ保持器６１０を軸Ｂの周りで回転させる。あるいは、またはさらに、ＮＩＭ保持器６１０は、付勢部材によって回転するために付勢され得る。付勢部材は、例えば、ねじりバネであり得る。ＮＩＭ保持器６１０の回転により、ＮＩＭ保持器６１０は、ＮＩＭ２００の突起２０４との係合を解除させる。したがって、ＮＩＭ２００は、流体経路を標的へと挿入するために作動することができる。

その他の実施形態では、ＮＩＭインターロック６０８は、突起２０４のような、ＮＩＭ２００の一部を直接係合して、最初にＮＩＭ２００が作動するのを防止し得る。スローアーム６０６の平行移動に直交する方向でＮＩＭインターロック６０８が平行移動することで、ＮＩＭインターロック６０８をＮＩＭ２００と係合するのを解除させ、ＮＩＭ２００を作動するのを可能にし得る。また、スライド６０２及びスローアーム６０６が別の部品として本明細書で示されているが、これらは単一の統合された部品に組み合わせられることができると考えられ得る。このような実施形態では、セレクタ部材は、最初に、スライド及び／またはスローアームの平行移動を防止するように構成され得る。

別の実施形態では、スローアーム６０６が平行移動し、ＮＩＭ２００の作動を可能にすることによりスローアーム６０６は、ＮＩＭの一部と係合する。

上記の利点に加えて、本明細書に記載の挿入機構もまた、流体経路を切断することによって、標的組織への薬物の流れを止めることが可能であり得る。これは標的を保護するために重要な安全機能であり得る。例えば、あまり大量及び／または速度があまりに急速に投与されると、インスリンのようないくつかの医薬品は、危険であり、さらに致命的になる可能性もある。このような自動的な安全停止機構を設けることにより、薬物のいわゆる「暴走」送達が防止され、それによって標的の安全性を確実にし得る。流れを停止するための方法及び関連する構造は、本明細書で開示された１つ以上の特定の挿入機構に関して記載され得るが、本方法及び関連する構造は、本明細書で開示された挿入機構の何れか、または本開示の精神と範囲内で利用され、または適合されると理解される。

標的組織への薬物の送達を中断は、例えば、薬物の送達のエラーまたはユーザからの入力によってトリガされ得る。例えば、ユーザが薬剤用量を既に服用したと認識し、装置からの薬剤送達を一時停止するか終了することを望む場合がある。このようなユーザが装置への入力をすると、薬剤の送達は停止されることができ、及び／または針またはカニューレを通る流体通路は完全に後退された位置にまで針を後退することによって終了され得る。

加えて、またあるいは、装置は、動作中にエラー警報を受信すると薬剤送達を一時停止または終了し得る。例えば、駆動機構が正常に機能しない場合には、針挿入機構は完全に後退して標的組織への薬剤送達を終了するようにトリガされ、標的組織に薬物が過剰に送達されるのを防止し得る。この針挿入機構の能力は、標的への薬剤送達に対する貴重な安全機能を提供する。

いくつかの実施形態では、後退は標的組織から薬剤ポンプの除去の際に作動される。その他の実施形態では、後退は、標的組織への物質の送達にエラーが生じていると判断した場合に作動される。例えば、薬物の流れを妨げる薬剤送達経路の閉塞は、薬剤送達ポンプの感知機能によって検出され得る。閉塞を感知すると、電気的または機械的な入力は、針の後退を開始するために使用され得る。

流体経路接続
いくつかの流体経路接続は、本発明の実施形態において利用され得る。一般に、好適な流体経路接続は、無菌流体管、穿刺部材、及び薬剤容器または薬剤容器内に一体化されたスライドする穿刺可能なシールに取り付けられた無菌スリーブを含む。流体経路接続は、さらに、１つ以上の流量制限器を含み得る。装置１０が正常に作動すると、流体経路接続部３００は、無菌流体経路３０を駆動機能１００の薬剤容器に接続することができる。このような接続は、駆動機構１００の薬剤容器の穿刺可能なシールを穿刺する針のような穿刺部材によって促進され得る。この無菌の接続は、可撓性の無菌スリーブ内の接続を実行することによって維持され得る。ほぼ同時に挿入機構を作動すると、薬剤容器と挿入機構との間の流体経路は、標的内に薬剤送達をすることを可能にするために完了する。このような一実施形態においては、流体経路接続は、ＷＯ２０１５０２７１７４Ａ４として公開された国際特許出願第ＰＣＴ／ＵＳ２０１２／０５４８６１号または２０１６年３月２日出願の国際特許出願第ＰＣＴ／ＵＳ２０１６／０２０４８６号に記載されたものとほぼ同様であり、これらは、参照により本明細書にすべての目的についてその全体が本明細書に含まれる。このような実施形態では、圧縮可能な無菌スリーブは、薬剤容器のキャップと流体経路接続の接続ハブとの間に固定的に取り付けられ得る。穿刺部材は、流体接続経路と薬剤容器との間の接続が望ましくなるまで無菌スリーブ内にあってよい。無菌スリーブは、作動前に穿刺部材と流体経路が無菌であることを確実にするために滅菌され得る。

あるいは、流体経路接続部は、国際特許出願第ＰＣＴ／ＵＳ２０１３／０３０４７８号または第ＰＣＴ／ＵＳ２０１４／０５２３２９号に記載されるように、薬剤容器と一体化され、例えば、これらは、参照により本明細書にすべての目的についてその全体が本明細書に含まれる。このような実施形態によると、薬剤容器は、穿刺可能なシールとプランジャシールとの間のバレル内の薬剤チャンバを有し得る。薬液は薬剤チャンバ内に含有される。ユーザによって装置の作動がされると、駆動機構は薬剤容器内に含有されたプランジャシールに力を加える。プランジャシールが薬液及び任意の空気／ガスギャップまたは泡に力を加えると、空気圧と油圧の組み合わせが、空気／ガス及び薬液の圧力によって形成され、力はスライドする穿刺可能なシールに伝達される。穿刺可能なシールは、キャップに向かってスライドを生じ、一体化された無菌流体経路接続部内に保持された穿刺部材によって穿刺させる。したがって、一体化された無菌流体経路接続部は、駆動機構の作動によって生じた薬剤チャンバ内の空気／ガス及び薬液の空気圧力／油圧力の組み合わせによって接続される（すなわち、流体経路が開放される）。一旦、一体化された無菌流体経路接続部が接続または開放されると、薬液は、薬剤送達のために、薬剤容器から一体化された無菌流体経路、無菌流体管、挿入機構を通り、そして標的へと流れることができる。少なくとも一実施形態においては、流体は、マニホールド及びカニューレ及び／または挿入機構の針のみを通って流れ、それによって薬剤送達の前と送達中の流体経路の無菌性が維持される。

好ましい実施形態においては、無菌流体経路接続は、針挿入機構の移動によって開始され、この開始は駆動機構によって開始される。加えて、またあるいは無菌流体経路接続は、駆動機構の直接的な移動によって開始される。例えば、駆動機構は、同時にまたは連続して薬剤送達の速度を制御して針挿入機構を作動し、及び／または無菌流体経路接続を開始する本明細書に詳細に記述される星形歯車のような回転歯車を含み得る。１つの特定の実施形態では、図１Ａから図１Ｃに示すように、駆動機構は、これらのステップのすべてを同時に、連続して実行する。駆動機構は、いくつかのその他の部品に作用する歯車を回転させる。歯車は歯車アセンブリに作用して薬剤送達の速度を制御し、一方で針挿入機構に接触して流体経路を標的内に誘導する。針挿入機構が開始されると、無菌流体接続は、駆動機構の歯車及び歯車アセンブリが薬剤送達の速度を制御して標的への送達を行うために、薬液が薬剤容器から流体管を通って針挿入機構へと流れるのを可能にする。

薬剤ポンプによって利用される流体経路接続とは関係なく、薬剤ポンプは異なる粘度及び容量を有する範囲の薬剤を送達することができる。薬剤ポンプは、制御された流量（速度）で、及び／または特定の容積の薬剤を送達することができる。一実施形態では、薬剤送達の工程は、流体経路接続及び／または無菌流体管内の１つ以上の流量制限器によって制御される。その他の実施形態では、その他の流量は、流体流路または送達導管の形状を変化させることによって、駆動機構の部品がその中の薬剤を投与するために薬剤容器内を前進する速度を変化させることによって、またはその組み合わせによって提供され得る。流体経路接続部３００及び無菌流体管３０に関してのさらなる詳細は、その他の実施形態を参照しての後のセクションにて後述する。

駆動機構
本発明の駆動機構は、（ｉ）計測し、抵抗を提供し、または別の方法で薬剤物質を薬剤容器の外に押し出すために利用されるプランジャシールの自由な軸方向の平行移動を防止することによって薬剤送達の速度を制御することと、（ｉｉ）針挿入機構をトリガして標的への薬剤送達のために流体経路を提供することと、（ｉｉｉ）無菌流体経路を薬剤容器に接続して標的に送達するために薬剤容器から針挿入機構へと流体が流れるのを可能にすること、を含む、いくつかの機能を有効にするか、または開始し得る。図２Ａから図２Ｅ及び図３Ａから図３Ｄに示される実施形態を参照すると、駆動機構１００は、作動装置１０１、主歯車１０２を含む歯車アセンブリ１１６、駆動ハウジング１３０及びキャップ５２、穿刺可能な封止（表示せず）、バレル５８、及びプランジャシール６０を有する薬剤容器５０を含む。主歯車１０２は、例えば、多数の二次歯車または歯車表面に接触するように配置される星型歯車であり得る。穿刺可能なシールとプランジャシール６０との間のバレル５８内に置かれた薬剤チャンバ２１は、標的内に挿入機構及び薬剤ポンプを通じて送達するための薬液を含有し得る。本明細書で記載されたシールは、いくつかの材料で構成され得るが、好ましい実施形態においては、１つ以上のエラストマーまたはゴムで構成され得る。駆動機構１００は、本明細書でさらに記載されるように、１つ以上の駆動付勢部材、１つ以上の開放機構及び１つ以上のガイドをさらに含み得る。駆動機構の部品は、流体経路接続部、無菌流体管及び挿入機構を通って標的へと送達するために、流体を薬剤容器から穿刺可能なシールを通って、または好ましくは流体経路接続部の穿刺部材を通って外部に押し出す機能をする。

１つの特定の実施形態では、駆動機構１００は、付勢部材（複数可）として１つ以上の圧力バネを用いる。ユーザによって薬剤ポンプが作動されると、電力及び制御システムが作動して、通電状態から圧力バネ（複数可）を直接または間接的に開放し得る。開放すると、圧力バネ（複数可）は、プランジャシールを当接して作用し、流体の薬剤を薬剤容器の外に押し出し得る。圧力バネは、ピストンを当接して作用し、次にプランジャシールに作用して流体の薬剤を薬剤容器の外に押し出し得る。任意で、さらに以下に記載するように、ピストンは、標的への薬物の流れを制限するためにピストンの平行移動を制限するように構成され得る１つ以上の安全機構を含み得る。このような安全機構は、本明細書で詳細に記載されるような制動機構、プランジャシール穿刺機構及びプランジャシール変位機構を含むことができる。流体経路接続部は、駆動機構の作動前、作動と同時にまたは作動後に穿刺可能なシールを通して接続され、薬剤容器から流体経路接続部、無菌流体管及び挿入機構を通して標的へと、薬剤送達のために流体が流れるのを可能にする。少なくとも一実施形態においては、流体は、マニホールドまたは針及びカニューレ挿入機構のみを通って流れ、それによって薬剤送達の前と送達中の流体経路の無菌性が維持される。このような部品及びその機能はさらに、本明細書で詳細に記載される。

図２Ａから図２Ｅ及び図３Ａから図３Ｄにおいて示される駆動機構の実施形態をここで参照すると、駆動機構１００は、作動装置１０１、主歯車１０２を含む歯車アセンブリ１１６、駆動ハウジング１３０及びキャップ５２、穿刺可能なシール（表示せず）、バレル５８、及びプランジャシール６０を有する薬剤容器５０を含む。主歯車１０２は、例えば、多数の二次歯車または歯車表面に接触するように配置される星型歯車であり得る。穿刺可能なシール６０とプランジャシールとの間のバレル５８内に置かれた薬剤チャンバ２１は、標的内に挿入機構及び薬剤ポンプを通じて送達するための薬液を含有し得る。薬剤容器５０とハウジング１３０の近位端との間の駆動ハウジング１３０内に圧縮されているのは、１つ以上の付勢部材１２２及びピストン１１０であり、駆動付勢部材１２２は、さらに本明細書で記載されるように、ピストン１１０の境界面１１０Ｃ上で当接するように構成される。任意で、カバースリーブ（図示せず）は、駆動付勢部材１２２とピストン１１０の境界面１１０Ｃとの間で利用され、例えば、駆動付勢部材１２２からピストン１１０に力をより均一に分配することを促進し、駆動付勢部材１２２が曲がるのを防止し、及び／またはユーザの視野から付勢部材１２２を隠し得る。ピストン１１０の境界面１１０Ｃは、シール６０の近位端に実質的に隣接して、または接触して置かれる。図２Ａから図２Ｅ及び図３Ａから図３Ｄに示される実施形態は単一の付勢部材を示しているが、並列にまたは直列に配置された１つ以上の付勢部材が用いられ得るとも考えられる。

図２Ｅ及び図３Ｄに最適に示されているように、ピストン１１０は、１つ以上の部材で構成され、プランジャシールと接触する境界面を有し得る。テザー、リボン、ひもまたはその他の保持ストラップ（「テザー」５２５として本明細書で言及、図３Ｄを参照のこと）は、その一端をピストン１１０に接続され得る。例えば、テザー５２５は、組み立てられると、ピストン１１０の２つの部品間で保持することによってピストン１１０に接続され得る。図３Ｄは、テザーを見えるようにピストンに接続することが可能なように部分的に隠れた付勢部材を示す。テザー５２５は、別の端で、送達制御のウィンチアセンブリ５２０または調整機構５００に接続される。ウィンチアセンブリ５２０は、ウィンチ歯車５２０Ａ及びウィンチドラム５２０Ｂを含み、その回転は例えば、キーを用いる関係によって接続される。テザー５２５の一端に接続されるウィンチアセンブリ５２０及びピストン１１０に別の端部で接続されるテザー５２５を使用して、調整機構５００は、制御、計測、抵抗を提供するように機能する。そうでない場合には薬剤容器５０から薬剤物質を押し出すために利用されるピストン１１０及びプランジャシール６０の自由な軸方向の平行移動を防止する。したがって、調整機構５００は、駆動機構の歯車アセンブリ１１６の態様の一部であり、標的への薬剤送達の速度またはプロファイルを制御するようにともに機能する。

図２Ａから図２Ｅ及び図３Ａから図３Ｄに示され、また、図４及び図５Ａから図５Ｂに別に示されているように、本発明の実施形態においては、調整機構５００は、駆動機構１００の作動装置１０１によって制御される歯車アセンブリを含む。調整機構は、テザー５２５の分配を妨げるか、または抑制し、制御された速度または所望の速度で、あるいは選択された間隔によって前進させることだけ可能にする。これによりバレル５８内のピストン１１０の移動を制限し、１つ以上の付勢部材１２２によって押され、それによりプランジャシール６０の移動及びチャンバ２１内に含有される薬剤の送達を制御する。プランジャシール６０が薬剤容器５０内で前進するに従い、薬剤物質は、薬剤送達のために無菌経路接続３００、導管３０、挿入機構２００を通って標的へと投与される。作動装置１０１は、例えば、ソレノイド、ステッピングモータまたは回転駆動モータを含むいくつかの電力／運動源であり得る。特定の実施形態では、作動装置１０１は、主／星歯車１０２の歯車の歯に対応するノッチを有するシャフトのような歯車の境界面と係合される回転ステッピングモータである。少なくとも一実施形態においては、歯車の境界面のノッチは、主歯車の１つ以上の歯がシステムの動作中に部分的に存在し得る窪みを形成する。これは、図５Ａから図５Ｂにより明瞭に視認できる。歯車の境界面１０１Ａが主歯車１０２の歯１０２Ａと整列するとき、モータ１０１の回転運動により主歯車１０２の回転を可能にする。ノッチが主歯車の、歯車の歯の間にあるとき、例えば回転、バックスピンまたは歯車アセンブリ１１６の巻き返しに対する抵抗として作用し得る。１つの特定の実施形態では、モータ１０１は、交互方向型のモータを利用してモータ１０１を前後に回転させる。この構成は、暴走状態の防止に役立ち、モータ及び歯車は、１つの方向（暴走状態に必要とされるような）に継続的にスピンすることを防止するためにモータの多方向を使用して自由に回転させることができる。さらに、主歯車１０２は、歯１０２Ａが歯車の境界面１０１Ａのノッチに整列するときに前進のみすることができるため、主歯車１０２は、漸増的に回転することのみ可能である。双方向のモータの運動は、モータに連結された歯車の境界面の使用とともに、標的への薬剤の過剰送達をもたらす可能性がある暴走状態を防止するために好適な安全機能を提供する。さらに、歯車アセンブリ１１６、調整機構５００及び駆動機構１００の詳細は、本明細書に提供される。図５Ａから図５Ｂに示される特定の実施形態においては、調整要素５００は、さらに歯車アセンブリ５１６の１つ以上の歯車５１１、５１２、５１３、５１４を含む。例えば、１つ以上の歯車５１１、５１２、５１３、５１４は、共通の中心軸で大径歯車に取り付けられた小径歯車を有する複合歯車であり得る。歯車５１３は、ウィンチ歯車５２０Ａに回転可能に連結されてよく、それによって歯車アセンブリ５１６の回転をウィンチアセンブリ５２０に伝える。複合歯車５１２は、複合歯車の側面５１２Ｂの回転運動は、歯車の係合によって（対応する歯車の歯の係合によるような）歯車５１３に伝達されるように、小径歯車５１３に係合する。歯車の側面５１２Ａは、歯車の側面５１２Ｂと係合され、それによって複合歯車５１２の回転を複合歯車５１１に伝える。複合歯車の側面５１１Ａは、その回転が歯車の側面５１１Ｂに伝えられ、主／星歯車１０２Ａの複合歯車の側面１０２Ｂの作用によって回転を生じる。複合歯車の側面１０２Ｂは、その回転が主／星歯車１０２Ａに伝えられ、主／星歯車１０２Ａと作動装置１０１のインタフェース１０１Ａとの間の相互作用によって回転を生じる。このように、主／星歯車１０２Ａの回転はウィンチアセンブリ５２０に伝達される。したがって、作動装置１０１によって開始される歯車アセンブリ５１６の回転は、ウィンチアセンブリ５２０に（すなわち、歯車アセンブリ５１６を通して）伝えられてよく、それによってテザー５２５の分配と、また薬剤チャンバ２１から液体を押し出すためのバレル５８内のプランジャシール６０の移動速度を制御する。本明細書に記載されているように、ウィンチアセンブリ５２０の回転運動、したがってピストン１１０及びプランジャシール６０の軸方向の平行移動が計測、抑制され、またはその他の方法で調整要素５００のその他の部品によって自由な軸方向の平行移動を防止する。上記のように、作動装置１０１は、例えば、モータ（例えば、直流モータ、交流モータまたはステッピングモータ）またはソレノイド（例えば、リニアソレノイド、ロータリソレノイド）を含む、いくつかの既知の電源／動作源であり得る。当業者は、調整機構５００は所望の歯車比を達成するために任意の数の歯車を含み得ることを理解する。調整機構は、主歯車１０２Ａとウィンチ歯車５２０Ａとの間の任意の所望の歯車比を提供し得る。歯車比は、例えば、所望の薬剤送達プロファイルに基づいて選択され得る。さらに、歯車アセンブリの分解能は、主歯車１０２のいくつかの歯に基づいて構成され得る。主歯車１０２の歯が多いほど、歯車アセンブリの分解能は細かくなる。逆に、主歯車１０２がより少ない歯を有する場合には、歯車アセンブリは、より粗い分解能（即ち、より多くの薬液が作動装置の各回転ごとに送達される）を有することになる。

前述及び図１Ａから図５Ｄに示された実施形態は、垂直方向に整列し、歯車の境界面１０１Ａに、それによって主／星歯車１０２と直接係合する作動装置１０１を示す。機械分野における当業者によって容易に理解されるように、作動装置１０１は、水平方向に整列するように修正され得る。加えて、またあるいは作動装置１０１は歯車の境界面１０１Ａ及び主／星歯車１０２と間接的に係合するように修正され得る。図６Ａから図６Ｂに示されている実施形態は、水平方向に整列し、歯車の境界面１０１Ａ及び主／星歯車１０２と間接的に係合する作動装置１０１を示す。このような実施形態は、図６Ａから図６Ｂに示すように、ラック及びピニオン係合、駆動ネジまたはウォーム歯車１０１Ｗを利用して、水平から垂直に運動の方向を変更し得る（すなわち、垂直相互作用）。作動装置１０１は、ウォーム歯車１０１Ｗを回転させ、歯車１０１Ｇを係合し、歯車の境界面１０１Ａ、本実施形態では、ノッチを有するシャフトに運動を伝達する。本明細書に記載されるように、歯車の境界面１０１Ａは、主／星歯車１０２を係合して駆動機構及び薬剤送達装置の動作を可能にする。本明細書で記載されるように、主／星歯車１０２は、また、歯車１１２の動作を駆動して針挿入機構２００の動作を可能にし得る。１つの特定の実施形態では、作動装置１０１は、ウォーム歯車１０１Ｗ、歯車１０１Ｇ及び歯車の境界面１０１Ａを前後に回転させるために交互方向型のモータを利用する。この構成は、暴走状態の防止に役立ち、モータ及び歯車は、１つの方向（暴走状態に必要とされるような）に継続的にスピンすることを防止するためにモータの多方向を使用して自由に回転させることができる。ウォーム歯車１０１Ｗ、歯車１０１Ｇ、主／星歯車１０２を有する歯車の境界面１０１Ａの使用とともに伝達される、作動装置１０１の双方向の運動は、標的への薬剤の過剰送達をもたらす可能性がある暴走状態を防止するために好適な安全機能を提供する。さらに、歯車の境界面１０１Ａは、停止ブロック１５０に対して歯車の境界面１０１Ａの回転を停止する停止部材１０１Ｂを含み得る。停止ブロック１５０は、さらに、歯車の境界面１０１Ａ、また、したがって、主／星歯車１０２を過剰回転するのを防止して、標的への薬剤の過剰送達をもたらす可能性がある暴走状態を防止する。装置がこの構成で機能するために、歯車の境界面１０１Ａは、停止部材１０１Ｂは停止ブロック１５０との相互作用により１つの方向に過剰回転するのを防ぐため、主／星歯車１０２が進むためにまた前に回転する前にその他の方向に後方に回転しなければならない。さらに、ウォーム歯車１０１Ｗの形状は、セルフロックするように構成されてよく、及び／または歯車１０１Ｇによって後方に駆動することができない。これは、ピッチ、リード角、圧力角、スレッド数のようなパラメータの構成によって行われ得る。これを行う際、駆動装置の暴走状態は、作動装置１０１によって引き起こされない回転に対するウォーム歯車の抵抗により妨げられる。

別の実施形態では、作動装置１０１は、図１５Ａから図１５Ｂに示されるように、キー１１０１のような歯車の境界面に回転可能に連結される。上記のように、作動装置は、交互方向型のモータとし得る。キー１１０１は、１つ以上のフランジ１１０１Ａ、１１０１Ｂを有するシャフトであってよく、これは主歯車１１０２と接続する。第１のフランジ１１０１Ａ及び第２のフランジ１１０１Ｂは、シャフトの長さに沿ってオフセットされている。キー１１０１を交互に時計回り及び反時計回りすることで、主歯車１１０２の段階的な回転を可能にする。示されている実施形態では、キー１１０１は、２つのフランジを有するが、キー１１０１は任意の数のフランジを含み得るということが考えられる。示されているように、キー１１０１は、さらに、回転リミッタ１１０１Ｃ及び状態リーダの境界面１１０１Ｄを含み得る。第２のフランジ１１０１Ｂは、さらにステップ１１０１Ｅを含み得る。これらの特徴は、歯車アセンブリ１５１６の回転を制御する動作中に主歯車１１０２と相互作用するように構成され、必要に応じて状態リーダ１５５０と相互作用して調整機構１５００の回転を監視する。回転リミッタ１１０１Ｃ及び状態ステップ１１０１Ｅは、主歯車１１０２を有するこれらの特徴に接触することでキーの継続的な回転を制限するように構成される。

図１６に示すように、主歯車１１０２は、キー１１０１のフランジ１１０１Ａ、１１０１Ｂの通過を可能にし、それによってキー１１０１の回転を可能にする可変の通過路を含む。示されているように、主歯車１１０２は、周期的に交互に交替する大きな通過路１１０２Ａと、小さな通過路１１０２Ｂを含み、各々は歯１１０２Ｃによって分離され得る。さらに本明細書で後述するように、通過路の寸法は、キー１１０１の回転を制御し、監視される調整機構１５００の動作を可能にするように構成され得る。

キー１１０１及び主歯車１１０２の動作のステップは、図１７Ａから図２０Ｂを参照してさらに説明される。第１、第２、第３及び第４のような連続する用語は動作の段階を記載するために使用されるが、これらの用語は説明の目的のためだけに使用される。キー及び歯車列は、記載された構成のいずれかで開始し得る。図１７Ａから図１７Ｂは、第１の構成におけるキー１１０１及び主歯車１１０２を示す。主歯車１１０２の歯は、キー１１０１の第１のフランジ１１０１Ａに接触し、主歯車１１０２の回転はそれによって制限される。キー１１０１の第１のフランジ１１０１Ａの一部は、主歯車１１０２の大きな通過路１１０２Ａ内に配置される。駆動付勢部材によってテザーに加えられる張力は、図１７Ｂに示される実線の矢印の方向にある主歯車（調整機構１５００を介して）にトルクを印加する。主歯車１１０２の歯１１０２Ｃとキーの第１のフランジ１１０１Ａとの間の接触は、この方向への回転に抵抗する。

主歯車１１０２を前進させるのを可能にするために、キー１１０１は、第１のフランジ１１０１Ａの第１の開口１１０１Ｆが主歯車１１０２の歯１１０２Ｃに整列するように回転され得る。示されている実施形態では、回転は、図１７Ｂの破線矢印の方向にある。キー１１０１の回転量は、第２のフランジ１１０１Ｂと主歯車１１０２とのステップ１１０１Ｅの接触によって制限される。この位置においては、キー１１０１は、主歯車の歯がキーと接触しないため、主歯車１１０２の回転を防止することはない。調整機構１５００が適切に動作している場合には、テザーの張力は、主歯車１１０２の歯１１０２Ｃがキー１１０１の第２のフランジ１１０１Ｂと接触するようになるまで主歯車１１０２を回転させる（図１７Ｂの実線の矢印の方向に）。したがって、主歯車１１０２は、制御された量だけ前進し、キー１１０１が回転してピストンのテザー及び平行移動の解除を制御するのを可能にする。図１８Ａから図１８Ｂに示すように、この位置においては、第２のフランジ１１０１Ｂのステップ１１０１Ｅと主歯車１１０２との間で接触するとキー１１０１の回転を制限し、それによって状態リーダの境界面１１０１Ｄが状態リーダ１５５０と接触するようになるのを防ぐ。

この位置から、主歯車１１０２は、キー１１０１が以前に回転したのと反対方向に回転することにより、別のステップに前進することが可能になり得る。例えば、キーが第１の位置から第２の位置へと変換するために反時計回りの方向に回転した場合には、キーが第２の位置から第３の位置へと変換するために時計回りの方向にここで回転する。第２のフランジ１１０１Ｂが第２の開口１１０１Ｇが主歯車１１０２に整列するように主歯車１１０２を通過して回転した後、第２のフランジ１１０１Ｂと接触する主歯車１１０２の歯１１０２Ｃが第１のフランジ１１０１Ａと接触するまで前進することができる。この第３の位置は、図１９Ａから図１９Ｂに示されている。この位置においては、第１のフランジ１１０１Ａは、主歯車１１０２の小通過路１１０２Ｂに配置され、第２のフランジ１１０１Ｂは、主歯車１１０２の大通過路１１０２Ａに整列されるが、配置はされない。

キー１１０１の回転により、再び主歯車１１０２が前進することができる。しかしながら、第３の位置から第４の位置へと変換において、主歯車１１０２の大通過路１１０２Ａはステップ１１０１Ｅの通過を可能にするように構成されるため、第２のフランジ１１０１Ｂのステップ１１０１Ｅは主歯車１１０２と接触しない（すなわち、大通過路はステップが通過するのを可能にするのに十分な大きさである）。したがって、図２０Ａから図２０Ｂにて示すように、第４の位置では、キー１１０１の状態リーダの境界面１１０１Ｄはステータスリーダ１５５０に接触する。この接触は、電力及び制御システムに信号を送信させる。状態リーダは、例えば、状態リーダアーム１５５０Ａと接触して、または変位して電気信号を生成または修正する検出器のスイッチであり得る。状態リーダ１５５０は、ハウジング１２または上板１５３０に取り付けられて電力及び制御システムと電気的に連通し得る。

このように、調整機構の動作は監視され得る。前述の実施形態においては、主歯車１１０２が正常に動作している場合には、キー１１０１は、動作中は、例えばキー１１０１の４回転に１度のように、事前に定義された回転間隔で状態リーダ１５５０に接触する。しかしながら、主歯車１１０２が正常に回転しない場合には、キー１１０１は、何らかの他の間隔で、状態リーダ１５５０に接触するか、または全く状態リーダと接触しない。例えば、主歯車１１０２が第２のフランジ１１０１Ｂは、主歯車１１０２の大通過路１１０２Ａに整列される位置での回転を停止すると、キー１１０１はキー１１０１のその他の回転をすべて状態リーダ１５５０に接触させる（すなわち、毎回、キーは図１７Ｂの破線の方向に回転する）。あるいは、主歯車１１０２が第２のフランジ１１０１Ｂは、主歯車１１０２の小通過路１１０２Ｂに整列される位置での回転を停止すると、キー１１０１は、状態リーダ１５５０に接触することを防止する。したがって、電力及び制御システムは、予定される頻度のキーと状態リーダとの間の接触頻度を比較し、調整機構が正常に動作しているか否かを決定できる。

これは標的に安全性の利点を提供し得る。例えば、キー１１０１が４回回転し、電力及び制御システムが状態リーダ１５５０から信号を受信していない場合には、電力及び制御システムは標的への薬物の送達を終了し得る。同様に、電力及び制御システムが２回転した後、状態リーダ１５５０から信号を受信すると、これは、また、調整機構の故障を合図し、送達の終了を開始するであろう。電力及び制御システムは、標的から針またはカニューレの後退のような１つ以上の活動を作動することによって送達を終了し得る。

前述の実施形態は、キー１１０１が状態リーダ１５５０に４回転に１度接触するように構成されるが、これらの要素は例えば、主歯車１１０２の大通過路１１０２Ａ及び小通過路１１０２Ｂの分配を変化させることによって任意の作動頻度を構成し得る。

さらに、キー１１０１は、薬剤送達が暴走するシナリオを防止する上でさらなる利点を提供するように構成され得る。図１５Ａから図１５Ｂに示される実施形態においては、キー１１０１は、主歯車１１０２が一度に１回転増加して回転することのみできるように構成される。常に、第１の開口１１０１Ｆ及び第２の開口１１０１Ｇは整列されていないため（すなわち、それらはシャフトの周囲でオフセットされる）、第１のフランジ１１０１Ａ及び第２のフランジ１１０１Ｂのうち少なくとも１つが、主歯車１１０２の歯１１０２Ｃの移動の経路にあることによって、主歯車１１０２の回転を防止するために配置される。さらに、示されている実施形態では、キー１１０１のフランジ１１０１Ａ、１１０１Ｂは、主歯車の歯１１０２Ｃの移動の経路に実質的に垂直に配向される。したがって、キー１１０１に主歯車によって加えられる力は、キーにトルクを付与せず、したがって、キー１１０１は主歯車１１０２によって逆駆動されることはできない。したがって、主歯車１１０２の回転は、作動装置１０１がキー１１０１の回転を防止するために電源が入っていない場合であっても、キー１１０１によって制限される。

駆動機構もまた、テザーが制限されずに解除するのを可能にするように構成され得る。図１５Ｃは、駆動機構のこのような構成を可能にするキー２１０１の実施形態を示す。図示しているように、第１のフランジ２１０１Ａの開口２１０１Ｆは、第２のフランジ２１０１Ｂの開口２１０１Ｇと周囲方向に位置合わせされる。したがって、キー１１０１が回転すると、主歯車１１０２の歯１１０２Ｃは、両方の開口と位置合わせされる。これにより、主歯車１１０２はキー２１０１によって制限されずに自由に回転できる。その結果、付勢部材１２２はテザーによって制限されずに拡大することができる。これにより、薬剤容器の中身のほぼすべてが、付勢部材の剛性及びシステムの空気圧／油圧抵抗によって制御される速度で、一度に送達される。前述したように、薬剤送達装置を延長された期間にわたって計測された薬剤のプロファイルを送達するか、あるいは単一の、比較的短い投与で薬剤を送達する薬剤送達装置を構成することができるという多様性は、いくつかの利点を提供する。具体的には、装置を薬剤送達装置のプラットフォーム全体にわたって構成要素を使用することができ、それによって構成要素及びアセンブリの価格の面で規模の経済を提供する。

特に、本発明の調整機構５００、１５００及び作動装置１０１は、薬剤チャンバ２１からの流体物質の送達を駆動しない。薬剤チャンバ２１からの流体物質の送達は、ピストン１１０及びプランジャシール６０に作用する最初の通電状態から付勢部材１２２の拡張によって生じる。調整機構５００、１５００は、最初の通電状態から付勢部材１２２の拡張によって押し出され、代わりにピストン１１０及びプランジャシール６０の自由運動に対する抵抗を与えるように機能する。調整機構５００、１５００は、送達するように駆動せず、送達運動を制御するのみである。テザーは、ピストン１１０及びプランジャシール６０の運動を制限または別の方法で抑制するが、送達するために力を加えはしない。好ましい実施形態によれば、本発明の制御された送達駆動機構及び薬剤ポンプは、ピストン１１０及びプランジャシール６０の軸方向への平行移動を計測するテザーに直接または間接的に接続される調整機構を含み、これは付勢部材１２２によって軸方向に平行移動するように駆動される。調整機構によって制御されるときの薬剤送達の速度は、歯車アセンブリ５１６の歯車比の選択、主／星歯車１０２の選択、ウィンチドラム５２０Ｂの直径の選択、主／星歯車１０２、１１０２の回転速度を制御する電気機械作動装置１０１の使用または当業者に周知の任意のその他の方法によって決定され得る。主／星歯車１０２、１１０２の回転速度を制御する電気機械作動装置１０１の使用することで、薬剤ポンプを可変の用量速度を提供するように構成することが可能であり得る（すなわち、薬物送達速度は治療中に変更される）。

別の実施形態では、薬剤ポンプの電力及び制御システムは、１つ以上の入力を受信してウィンチアセンブリ５２０によるテザー５２５の開放を計測するように構成され、それによって付勢部材１２２でピストン１１０が軸方向に平行移動し、バレル５８内でプランジャシール６０が平行移動するのを可能にする。１つ以上の入力は、作動機構、制御境界面及び／または遠隔制御機構の作動によって提供され得る。電力及び制御システムは、１つ以上の入力を受信して、テザー５２５及びピストン１１０の自由な軸方向の平行移動上のウィンチアセンブリ５２０によって提供される制限を調節するように構成されてよく、付勢部材１２２が所望の薬剤送達速度またはプロファイルに合致するように当接し、標的への送達のための投与量を変更し、及び／または別の方法で駆動機構の動作を開始、停止または一時停止する。例えば、電力及び制御システムはポンプが正常に動作していないと判断した場合、電力及び制御システムは作動装置１０１の回転を終了し得る。

作動時には、駆動機構１００の構成要素は、薬剤容器５０のプランジャシール６０の遠位方向に軸方向の平行移動を駆動するために使用され得る。任意で、駆動機構１００は、プランジャシール６０の軸方向のさらなる平行移動を可能にする１つ以上のコンプライアンス特徴を含み、例えば、ほぼ全薬剤用量が標的に送達されたことを確実にし得る。例えば、プランジャシール６０自体は、薬剤容器から薬液のコンプライアンスプッシュを可能にする何らかの圧縮性を有し得る。

本発明の新規の制御された送達駆動機構は、任意で薬剤用量送達に状態表示を統合し得る。１つ以上の状態トリガ及び対応する状態リーダを使用することによって、動作前、動作中及び動作後の駆動機構の状態は、電力及び制御システムを中継してユーザにフィードバックを提供する。上記のように、このようなフィードバックは、触覚、視覚及び／または聴覚であってよく、また２つ以上の信号またはフィードバックの種類が装置の使用中にユーザに提供されるように冗長であり得る。例えば、ユーザは最初のフィードバックを提供して、システムが動作可能であり、薬剤送達の準備ができていることを識別し得る。作動の際、システムは次に、ユーザに１つ以上の薬剤送達状態表示を提供し得る。薬剤送達を完了すると、駆動機構及び薬剤ポンプは、用量終了の表示を提供し得る。用量終了の表示が軸方向の平行移動の最後に達したピストンに連結されるため、駆動機構及び薬剤ポンプは、ユーザに用量終了の表示を提供する。

テザー５２５は、電気接触、光マーキングもしくは電気機械ピンまたは窪みのような、１つ以上の状態トリガを有してよく、接触または状態リーダによって認識されることができる。少なくとも一実施形態においては、一旦、状態リーダが、ピストン１１０及び薬剤容器５０のバレル５８内のプランジャ６０の軸方向の移動の最後で状態リーダに接触するテザー５２５上に配置された最終の状態トリガに接触するか、または認識すると、用量終了状態の表示はユーザに提供され得る。状態リーダは、例えば、対応する電気接触に接触するための電気スイッチリーダ、対応する光マーキングを認識するための光リーダまたは対応するピン、穴またはテザー上の類似の態様に接触するように構成される機械または電気機械リーダであり得る。状態トリガは、薬剤送達中の所望の増分と同様に、薬剤送達の開始と終了に対応する位置で読み取りまたは認識されるテザー５２５に沿って配置され得る。薬剤ポンプが作動され、薬剤送達が付勢部材１２２を開放して開始され、その結果力がピストン１１０及びプランジャシール６０に加えられると、標的への薬剤送達の速度またはプロファイルは、調整機構５００、歯車アセンブリ５１６及びテザー５２５を開放し付勢部材１２２を拡大させピストン１１０とプランジャシール６０の軸方向の平行移動を可能にするウィンチアセンブリ５２０によって制御される。これが生じると、テザー５２５の状態トリガは状態リーダによって接触、認識され、動作前、動作中及び動作後の駆動機構の状態は、電力及び制御システムを中継してユーザにフィードバックを提供する。テザー５２５上に配置される状態トリガの数により、増分の状態表示の頻度は任意で変化させ得る。上記のように、状態リーダの範囲は、システムにより利用される状態トリガに応じて利用され得る。

好ましい実施形態においては、状態リーダは、テザー５２５に張力を加え得る。システムが用量終了に達すると、テザー５２５は緩み、状態リーダ５４４は支点の周りを回転することが可能になる。この回転は、例えばスイッチのような電気または電気機械式スイッチを作動し、電力及び制御システムにテザー５２５が緩んだと合図し得る。さらに、歯車アセンブリの歯車は、センサとともにエンコーダとして動作し得る。センサ／エンコーダの組み合わせは、歯車アセンブリの回転に対するフィードバックを提供するために使用され、これは、順次、テザー５２５に緩みがない場合にピストン１１０の位置に調整されることができる。例えば、主歯車１０２、１１０２の回転は、光センサによって監視されるように構成され得る。反射面のコーティングは、光センサの精度を改善するために主歯車１０２、１１０２の面の少なくとも一部に塗布され得る。状態リーダ及びセンサ／エンコーダは、ともに、テザー５２５または駆動機構の別の構成要素の緩みを観察することによって、センサ／エンコーダによりカウントされる予想されるモータの回転数に達する前に位置フィードバック、用量投与終了信号、及び閉鎖のようなエラー表示を提供し得る。

図２Ａから図２Ｅ及び図３Ａから図３Ｄに戻って参照すると、計測し、抵抗を提供し、または別の方法で薬剤物質を薬剤容器の外に押し出すために利用されるプランジャシールの軸方向の自由な平行移動を防止することによって（それによって様々な速度及び／または送達プロファイルで薬剤物質を送達する）薬剤送達の速度を制御することに加え、本発明の駆動機構は同時に、または連続して、針挿入機構をトリガして標的への薬剤送達のために流体経路を提供し、無菌流体経路を薬剤容器に接続して標的に送達するために薬剤容器から針挿入機構へと流体が流れるのを可能にするステップを実行し得る。少なくとも一実施形態においては、図２Ａから図２Ｅ及び図３Ａから図３Ｄに示され、駆動機構１００の作動装置１０１による最初の運動は、主／星歯車１０２の回転を生じさせる。主／星歯車１０２は、側面１０２Ａ及び側面１０２Ｂ（図４参照）を有する複合歯車として示されている。１つの手法では、主／星歯車１０２は、歯車アセンブリ５１６によって調整機構５００に運動を伝達する。別の手法では、主／星歯車１０２は、歯車１１２によって針挿入機構２００に運動を伝達する。歯車１１２は主／星歯車１０２によって回転されるように、歯車１１２は針挿入機構２００を係合して上述したように、標的への流体経路接続を開始する。１つの特定の実施形態では、針挿入機構２００は、回転針挿入機構である。したがって、歯車１１２は、針挿入機構２００の対応する歯車表面２０８に係合するように構成される。歯車１１２の回転によって、駆動機構１００の歯車と対応する針挿入機構２００の歯車表面２０８との間の歯車１１２の相互作用を通して針挿入機構２００の回転を生じさせる。一旦、針挿入機構２００の好適な回転、例えば、図２Ｄに示されている軸‘Ｒ’に沿う回転が生じると、針挿入機構は、上述したように、標的への流体経路接続を行うように開始され得る。

代替的実施形態では、図６Ａから図６Ｂに示すように、歯車１１２は針挿入機構２００を間接的に係合して標的への流体経路接続を開始し得る。例えば、歯車１１２は、針挿入機構２００に接触または遮断する制御アーム２０２（図６Ａ及び図６Ｂで表示）の対応する歯車表面を係合するように構成され得る。歯車１１２の回転により制御アーム２０２の移動を生じ、針挿入機構２００の回転を開始しまたは許可し得る。このような針挿入機構図６Ａから図６Ｂに示すように、通電状態で最初に維持される回転付勢部材２１０を含む。回転付勢部材は、薬剤ポンプの遮断部の側面２０６のような、回転防止機能を有する挿入機構の構成要素に接触することによって電源遮断することを防止し得る。遮断部の側面２０６の回転または平行移動は、制御アーム２０２との接触によって最初に防止される。歯車１１２の回転によって生じた制御アーム２０２の平行移動は、遮断部の側面２０６の回転をもはや防止しないように制御アーム２０２を配置する。装置または別の入力の作動時に、回転付勢部材２１０は、少なくとも部分的に電源遮断することができる。これにより挿入機構の１つ以上の部品を回転させ、次に標的に針を挿入させることを可能にする。さらに、カニューレは上述のような標的内に挿入され得る。その後、制御アームまたは装置の別の部品がテザー５２５で緩みを認識するときのように、回転付勢部材は、制御アームとさらに相互作用することなどによって、さらに電源遮断され、挿入機構の１つ以上の部品をさらに回転させることができる。この回転により、標的から針を後退させ、または後退可能にし得る。針は、単一のステップで完全に後退するか、または多数の後退ステップがあり得る。

図２Ａから図２Ｅ及び図３Ａから図３Ｄに示されるように、このような手法で針挿入機構２００を回転することにより、無菌流体経路を薬剤容器に接続して標的に送達するために薬剤容器から針挿入機構へと流体が流れるのを可能にもし得る。針挿入機構２００のランプの側面２２２により、無菌流体経路接続部３００の可動接続ハブ３２２に当接する。針挿入機構２００は駆動機構１００によって回転するため、針挿入機構２００のランプの側面２２２は、無菌流体経路接続部３００の可動接続ハブ３２２に当接し、平行移動して、その中の流体接続を促進する。このような平行移動は、例えば図２Ｂにて示されている軸‘Ｃ’に沿って白抜き矢印の方向に生じ得る。少なくとも一実施形態においては、針挿入機構２００は、回転軸‘Ｒ’（図２Ｄに図示）上の回転の特定の程度によって針／套管針が上述したように後退することができるように構成され得る。加えて、またあるいはこのような針／套管針の後退は、ユーザの作動または薬剤ポンプの別の部品の動作または機能を生じるように構成され得る。少なくとも一実施形態においては、針／套管針の後退は、例えば、上記に記載されるような調整機構５００及び／または１つ以上の状態リーダによってトリガされるように薬剤送達の終了時に生じるように構成され得る。これらの動作の段階中、薬剤チャンバ２１からの流体物質の送達は、ピストン１１０及びプランジャシール６０に作用する最初の通電状態から付勢部材１２２の拡張によって開始、継続及び／または完了され得る。上記のように、調整機構５００は、最初の通電状態から付勢部材１２２の拡張によって押し出され、代わりにピストン１１０及びプランジャシール６０の自由運動に対する抵抗を与えるように機能する。調整機構５００は、送達するように駆動せず、送達運動を制御するのみである。テザーは、ピストン１１０及びプランジャシール６０の運動を制限または別の方法で抑制するが、送達するために力を加えはしない。これは図２Ａから図２Ｅ及び図３Ａから図３Ｄに示される構成要素の進行を通して見ることができる。図２Ａから図２Ｅ及び図３Ａから図３Ｄの運動において示されているように、最初の通電状態から付勢部材１２２の拡張によって押し出される際のピストン１１０及びプランジャシール６０の動きは、近位または第１の位置‘Ｐ’から遠位または第２の位置‘Ｄ’の軸‘Ａ’に沿って実線矢印（図２Ｄ）の方向で示されている。

新規の駆動機構のさらなる態様は、図４及び図５Ａから図５Ｂを参照して記載されるであろう。図４は、少なくとも第１の実施形態による、最初のロックされた段階における駆動機構の透視図を示す。最初に、テザー５２５は、ピストン１１０内の最初の通電された位置における付勢部材１２２を保持し得る。ユーザによって直接または間接的に装置を作動すると、駆動機構１００は、付勢部材に、ピストン１１０、その結果テザー５２５に力を付与させるように作動され得る。このテザー５２５上の力は、歯車アセンブリ５１６及び調整機構５００の動きを開始させるウィンチドラム５２０Ｂ上のトルクに付与する。図５Ａに示されているように、ピストン１１０及び付勢部材１２２は、両方とも最初にプランジャシール６０の後方で圧縮され、通電状態にある。付勢部材１２２は、駆動ハウジング１３０の内部特徴とピストン１１０の境界面１１０Ｃとの間の装置が作動するまでこの状態で保持され得る。薬剤ポンプ１０が作動し、駆動機構１００が動作するようにトリガされると、付勢部材１２２は、遠位方向（すなわち、図２Ｄに示されている実線の矢印の方向）に軸方向への拡張（すなわち、減圧）を可能にする。このような拡張により、付勢部材１２２を境界面１１０Ｃ及びピストン１１０に作用し、遠位方向に平行移動させ、それによってバレル５８の薬剤チャンバ２１から薬液を押し出すためにプランジャシール６０を遠位方向に平行移動する。少なくとも一実施形態においては、用量終了状態の表示は、一旦、状態リーダがテザー５２５に配置されたピストン１１０の軸線方向の移動及び薬剤容器５０のバレル５８内のプランジャシール６０の端部に実質的に一致する状態トリガに接触しまたは認識すると、ユーザに提供され得る。状態トリガは、ユーザに増分の状態表示を提供する特定の容量測定に対応する増分のような、様々な増分でテザー５２５に沿って配置され得る。少なくとも一実施形態においては、状態リーダは、テザー上の対応する光状態トリガを認識するように構成される光状態リーダである。当業者によって理解されるように、このような光状態トリガは、光状態リーダによって認識可能なマーキングであり得る。別の実施形態では、状態リーダは、対応するピン、穴またはテザー上の類似の態様に物理的に接触するように構成される、機械または電気機械リーダである。電気接触は、接触または他の方法では、対応する電気状態リーダによって認識される状態インジケータのように、テザー上で利用され得る。状態トリガは、薬剤送達中に所望の増分で読み取りまたは認識されるのと同様に、薬剤送達の開始と終了に対応する位置で読み取りまたは認識されるテザー５２５に沿って配置され得る。示されているように、テザー５２５は、駆動機構ハウジング１３０と、付勢部材１２２を介して実質的に軸方向に通過し、ピストン１１０をピストン１１０に接続して、ピストン及びそこに隣接して存在するプランジャシール６０の軸方向の平行移動を制限する。

新規の本発明の実施形態は、ウィンチドラム５２０Ｂの自由な回転運動、したがって、制御された駆動機構１００の構成要素の軸方向の平行移動を計測、抑制またはその他の方法で防止するために利用され得る。したがって、調整機構５００は、駆動機構の動きを制御するだけであるが、薬剤送達への力を加えない。圧縮バネのような、１つ以上のさらなる付勢部材１２２は、ピストン１１０の駆動を動かすか、または支援するために利用され得る。例えば、圧縮バネは、この目的のために駆動ハウジング１３０内で利用され得る。調整機構５００は、このような行動を制御、計測または調整するだけである。本発明の制御された送達駆動機構及び／または薬剤ポンプは、薬剤物質の実質的にすべてが薬剤チャンバ２１の外に押し出されることを確実にするためにコンプライアンスプッシュをさらに可能にし得る。プランジャシール６０自体は、薬剤容器から薬液のコンプライアンスプッシュを可能にする何らかの圧縮性を有し得る。例えば、ポップアウトプランジャシール、すなわち、初期の状態から変形可能なプランジャシールが用いられる場合には、プランジャシールは、薬剤容器から薬液のコンプライアンスプッシュを提供するために変形または「ポップアウト」を生じ得る。加えてまたあるいは、電気機械状態スイッチ及び相互接続アセンブリは、接触し、接続し、又は別の方法で、ユーザに用量の終了を合図するために電力及び制御システムへの伝送を可能にするために利用され得る。この構成は、さらに、ユーザに本当の用量の終了の表示をすることを可能にする。

少なくとも一実施形態においては、増分状態の表示は、歯車アセンブリ５１６の１つ以上の歯車の回転運動を読み取るか認識することによってユーザに提供され得る。歯車アセンブリ５１６が回転すると、状態リーダは、歯車アセンブリの歯車の１つ上の、１つ以上の対応する状態トリガを読み取りまたは認識して、可変の速度が制御された送達駆動機構の動作前、動作中及び動作後の増分の状態表示を提供し得る。いくつかの状態リーダは、本発明の実施形態において利用され得る。例えば、駆動機構は、歯車アセンブリの歯車の１つの歯車の歯によって物理的に接触される機械状態リーダを利用し得る。状態リーダが状態トリガ（複数可）によって接触されると、この例示的な実施形態においては、歯車（または歯車上の穴、ピン、リッジ、マーキング、電気的接触等）の１つの歯車の歯であってよく、状態リーダは歯車の回転位置を測定し、ユーザに状態表示をするために電力及び制御システムに信号を送信する。加えて、またあるいは、駆動機構は光状態リーダを利用し得る。光状態リーダは、例えば、動きを認識し、電力及び制御システムに信号を送信することができる光線であってよい。例えば、駆動機構は、歯車アセンブリ（または歯車上の穴、ピン、リッジ、マーキング、電気的接触等）内の歯車の１つの歯車の歯の動きを認識するように構成される光状態リーダを利用し得る。同様に、状態リーダは、歯車上の電気接点を認識するように構成される電気スイッチであり得る。これらの実施形態のいずれかにおいて、センサは、利用され、次にユーザにフィードバックを提供するために電力及び制御システムに信号を中継し得る。

当業者に理解されるように、光状態リーダ及び対応するトリガ、電気機械状態リーダ及び対応するトリガ及び／または機械状態リーダ及び対応するトリガは、本発明の実施形態によってすべて利用され、ユーザに増分状態表示を提供し得る。本発明の駆動機構は図示の歯車アセンブリ及び調整機構に関連して記載されているが、構成の範囲は、当業者によって容易に理解されるように、本発明の実施形態内で採用されることが許容され、可能であり得る。したがって、本発明の実施形態は、本明細書で記載される特定の歯車アセンブリ及び調整機構に限定されず、制御送達駆動機構及び薬剤送達ポンプ内で用いられるためにこのような機構の例示的な実施形態として提供される。

本発明の少なくとも１つの実施形態では、医薬品の送達のプロファイルは調節可能である。例えば、食事、運動、睡眠等のような特定の活動前、活動中または活動後に医薬品のボーラス注射を送達することが望ましい可能性がある。「ボーラス注射」は、送達される任意の測定された薬剤量であり、送達時間または持続時間とは無関係である場合が多い。逆に、「基礎注射」は、送達の制御された速度及び／または異なる時間間隔での様々な送達速度を有する薬剤送達プロファイルであることが多い。同様に、ユーザは、これらの時間またはその他の時間で医薬品の基礎送達速度を増減することを望み得る。少なくとも一実施形態においては、送達プロファイルは、この所望の薬剤送達を達成するためにユーザによって調節可能であり得る。ユーザは、薬剤送達装置自体と相互作用することによって送達プロファイルを調節してよく、また、あるいは、スマートフォンのような外部装置を使用して調節し得る。例えば、ユーザは作動機構を変位させることによって送達プロファイルを調節するか、または別の装置内蔵型たは外部送達制御機構を係合し得る。

本発明の別の実施形態では、送達プロファイルは、１つ以上の入力に基づいて自動的に調節され得る。例えば、送達プロファイルは、作動レベル、心拍数、血糖レベル、血圧等に基づいて調節され得る。上記のように、これらの測定は、ボーラス注射または基礎注射の送達速度の増減または基礎注射送達プロファイルに対する調節に対する必要性を判断するために使用され得る。少なくとも一実施形態においては、これらの入力測定は装置自体によって監視され得る。さらにまたは代わりに、スマートフォン、スマートウォッチ、心拍数モニタ、グルコースモニタ、血圧計等のような二次装置によって監視され得る。いくつかの実施形態では、送達プロファイルは、ユーザの介入を必要とせずにこれらの測定に基づいて調節され得る。二次装置によって監視及び／または制御される場合には、二次装置及び薬剤送達装置は、互いに無線で、または有線で通信し得る。この通信は、ブルートゥース、近距離通信、Ｗｉ−Ｆｉまたは装置の相互接続に関する関連する技術における当業者に知られている任意のその他の方法であり得る。

好ましい実施形態では、しかしながら、監視／調節機構は、ユーザへ警告、推奨をしてよく、ユーザはアクティブ制御を有し、監視／調節機構によって行われた提案を開始／認証または無視し得る。例えば、１つ以上の測定が特定の閾値を超えるか、または特定の閾値に達しない場合には、装置は可聴、可視または触覚による警告をユーザに発し得る。一実施例では、警告は装置の振動によって提供され、それによってユーザに個別の警告を提供する。加えて、またあるいは、警告はユーザのスマートフォンまたはその他の二次装置によって提供され得る。ユーザは、装置自体、コンピュータ、スマートフォンまたはその他の装置のコンピュータプログラムまたはウェブインタフェースで測定された現在の状態を閲覧することが可能であり得る。コンピュータプログラムまたはウェブインタフェースは、送達プロファイルに推奨の調節を提供し得る。この情報に基づいて、ユーザは薬剤送達装置の送達速度を調節し得る。上記のように、ユーザは作動機構を変位させることによって、または別の内蔵型装置または外部送達制御機構を係合することによって送達プロファイルを調節し得る。

一実施形態では、送達プロファイルを調節する信号に応答して、ユーザの入力または上記の測定のいずれかに基づいて、電力及び制御システムは、作動装置１０１の運動速度に変化を生じさせ得る。作動装置１０１の運動速度の変化により、順次、標的に薬剤送達速度を制御する調整機構５００、１５００の回転速度に変化を生じさせる。あるいは、送達プロファイルは、薬剤容器及び挿入機構を接続する導管を通じて医薬品の流路の特徴における変化させることによって変更され得る。変化は、薬剤容器から挿入機構への医薬品の流れを制限する流量制限器の導入、除去または修正によって生じ得る。例えば、流量制限器は、流量制限器の入力及び出力と流体連通して選択的に配置される多数の流路を有し得る。異なる長さまたは断面の流路を提供することにより、送達速度は制御され得る。その他の実施形態では、送達プロファイルは導管の衝撃を導入するか、または導管の衝撃を除去することによって変更され得る。流路の衝撃は、導管を通る医薬品の流れを妨げるかまたは遅くして、それによって標的への送達速度を制御し得る。したがって、本発明の１つ以上の実施形態は、薬剤容器から医薬品を送達する速度を変化させることができ、それによって駆動機構及び／または薬剤送達装置に動的な制御能力を提供する。

エネルギーを節約しつつ薬剤ポンプを迅速に始動するために、薬剤ポンプは図２１Ａから図２４に示されたようなプライミング機構を含み得る。プライミング機構７００は、作動装置１０１を回転させることなく、テザーの巻き戻し及びピストンの変位を可能にし得る。このピストン１１０の変位は、少なくとも利点を提供し得る。第１に、組立後のピストン１１０とプランジャシール６０との間に存在する任意の間隙は、薬物の送達を開始する準備ができるように２つを接触させ、迅速に閉鎖される。第２に、ピストン１１０がプランジャシール６０に接触された後、ピストン１１０が連続して平行移動することにより、プランジャシール６０が対応した変位を生じる。これは、プライミング機構を含むプライミング薬剤ポンプを始動されることを可能にし得る。流体経路接続部を作動し、薬剤容器からの流体通路を開くと、プランジャシール６０の平行移動により、最初に流体経路接続部３００、流体管３０及び針挿入機構２００に存在する空気またはガスを排出させ得る。この空気またはガスは、薬剤容器内に含まれた薬物に置き換えられ、標的組織への医薬品の送達を開始することを可能にする。

図２１Ａから図２４に示された実施形態においては、プライミング機構は、ウィンチ歯車１５２０及びウィンチドラム１５２２を含む。ウィンチドラム１５２２は、カプラ７０２、キャプスタン７０４及び巻取部７０６を含む。ウィンチ歯車１５２０は、歯車アセンブリを通る歯車の境界面に回転可能に連結される。テザー１５２５は、キャプスタン７０４の周りに巻回され、巻取部７０６と係合される。その結果、ピストンによってテザーに加えられる張力は、結果としてトルクがキャプスタン７０４に加えられる。キャプスタン７０４は、キャプスタン７０４の回転がカプラ７０２に伝達されるように、カプラ７０２に固定される。図示された実施形態においては、キャプスタン７０４の外部のキー側面７０４Ａは、カプラ７０２の最初のキー側面７０２Ａに係合され、回転を１つの構成要素から別の構成要素へと伝達する。一実施形態では、キー側面は、補足的な歯の形状である。したがって、テザー１５２５に力を加えることによって、回転力を図２１Ａの矢の方向でカプラ７０２に加える。

ウィンチ歯車１５２０は、歯車アセンブリ１１６を介して作動装置１０１に係合される図２２に示される平歯車の境界面１５２０Ａのような歯車の境界面を含む。ウィンチ歯車１５２０は、さらに、内部にカプラ７０２が少なくとも部分的に配置される中空１５２０Ｅを含む。中空１５２０Ｅは、ランプ１５２０Ｄ及び停止部１５２０Ｃのようなカプラ７０２の回転を制御するための機能で構成される。図２３に示されているように、カプラ７０２は、比較的可撓性があるように構成される１つ以上の拡張部７０２Ｂを含む。図２１Ａに示すように、カプラ７０２は、最初に、拡張部７０２Ｂの角度を有する面７０２Ｃがウィンチ歯車１５２０のランプ１５２０Ｄに隣接するか、接触するように配置される。角度を有する面７０２Ｃとランプ１５２０Ｄとの間の接触は、ウィンチ歯車１５２０に対して、カプラ７０２の偶発的な回転を防止する。

薬剤ポンプ１０の１つ以上の構成要素は、カプラ７０２の開放側面７０２Ｄと最初に係合される開放機構を形成する。この係合は、最初にカプラ７０２の回転を防止する。開放機構は、作動機構１４を押し下げるようなユーザの動作によりカプラ７０２の回転を開放させ得る。あるいは、回転機構は、電力及び制御システム４００の動作によりカプラ７０２の回転を可能にさせ得る。解放機構を解除する際に、またテザー５２５によって加えられるトルクに応答して、カプラ７０２は図２１Ｂに示される位置へと回転する。この位置において、拡張部７０２Ｂは、停止部１５２０Ｃと接触する。この接触により、さらに、図２１Ａにおける矢の方向にウィンチ歯車１５２０に対してカプラ７０２の相対的な回転を防止する。さらに、拡張部７０２Ｂは、ウィンチ歯車１５２０の停止部１５２０Ｆを係合してよく、それによってウィンチ歯車１５２０に対する位置におけるカプラ７０２をロックする。図２１Ｂに示されている構成のカプラ７０２及びウィンチ歯車１５２０により、カプラ７０２のそれ以上回転は、ウィンチ歯車１５２０の回転の開始を伴わなければならない。ウィンチ歯車１５２０が歯車アセンブリ１１６を介して作動装置１０１と係合するため、カプラ７０２の回転も作動装置１０１によって制御される。このように、ピストン１１０の平行移動速度及び医薬品の送達速度は、作動装置１０１によって制御されることができる。また、図２１Ａに示されている位置から図２１Ｂに示されているが、ピストン１１０の最初の平行移動及びカプラ７０２の回転により、アセンブリの公差が吸収されることを可能にし、プライミング薬剤送達装置が作動装置の回転させずに注入される。これにより、プライミング薬剤送達装置を動作の、この最初の段階中に省エネルギー化を可能にする。

少なくとも一実施形態においては、薬剤ポンプ及び／または駆動機構は、送達において故障が発生した場合に医薬品の流れを自動的に減速または終了するための、１つ以上の安全機構を含む。これは制御物質の送達においては有益な機能であり得る。インスリンのようないくつかの物質は、大量に送達、または速すぎる送達速度で送達されると、有害であり、致命的ですらあり得る。本明細書で記載された安全機構は、いわゆる「暴走」送達が生じないことを確実にするために使用され得る。例えば、手法は、動作中のテザーが緩む、または故障した場合に、医薬品の流れを終了するか抑制するために存在し得る。

一実施形態では、安全機構は図３２Ａから図３２Ｂに示されている制動機構である。バレル５８内に配置されているのは制動装置６４、スリーブ６２及びプラグ６８、また任意で保持器６６である。付勢部材１２２は、スリーブ６２に当接する。テザー５２５は、プラグ６８に係合され、それによってテザー５２５はスリーブ６２の動きを抑制することができる。この制限は、拡張の速度または付勢部材１２２の電源遮断を制御する。テザー５２５が張力を受けているとき、プラグ６８は制動機６４の遠位面６４Ａに当接し、制動機６４の近位面６４Ｂをスリーブ６２に当接させる。この接触、及びスリーブ６２の遠位端６２Ａのプロファイルにより、制動装置６４は図３２Ａに示されているように、実質的に円錐形の形状で保持される。この構成においては、付勢部材１２２の拡張または電源遮断はテザーによって制限される。また、この円錐形の構成においては、制動装置６４の外径は、バレル５８の内径よりも小さく、そのため制動装置の平行移動は薬剤容器の内壁との接触によって制限されない。これは制動装置が、バレルの内壁との制動接触に十分ではない位置にあることを可能にする。制動接触は、付勢部材を制限し、さらに電源遮断するのを防止するのに十分な接触であり、バレルの内壁と制動装置との完全な接触を必ずしも必要としない。同様に、制動装置は、バレルの内壁と制動接触しない最初の状態で保持され得るが、バレルの内壁との接触を必ずしも必要としない。少なくとも一実施形態においては、例えば、バレル内の制動装置を中心に配置するために、制動装置が制動機構の作動前に付勢部材の電源遮断を実質的に制限するか、またはさらに電源遮断しない限り、制動装置とバレルの内壁との間のある程度の接触が制動機構の作動の前に望まれ得る。また、制動装置６４の一部は保持器６６と接触する。制動装置６４はプラグ６８及びスリーブ６２によってこの構成で維持されるため、スリーブ６２の平行移動は、付勢部材１２２の減圧によって生じ、保持器６６に移される。同様に、プランジャシール６０と保持器６６との接触により、プランジャシール６０の平行移動が生じる。

図３２Ｂに示すように、テザー５２５の弛みが発生した場合、またはテザー５２５が故障した場合には、プラグ６８は、テザー５２５によって適当な位置にもはや保持されなく、したがって、スリーブ６２の動きをもはや制限しない。付勢部材１２２が減圧または電源遮断すると、制動装置６４は、比較的円錐形ではなく、またはより平らな形状に変形する。これは、この形状に変形するために制動装置６４の自然な付勢により生じ得る。また、あるいは、保持器６６及びスリーブ６２の両方と制動装置６４との接触により生じ得る。制動装置が変形されると、バレル５８の内壁と接触するようになる。そのため制動装置はスリーブ６２の平行移動を制限するウェッジとして作用する。これはさらに平行移動するのを防止するか、または平行移動速度を制限するために作用し得る。任意で、テザーにおける張力を回復することで、プラグが制動装置に接触し、制動装置を円錐形状に変形して戻し、その後薬剤ポンプの通常の動作を回復し得る。

図３２Ａから図３２Ｂは、球状の形状を有するプラグ及び円錐形状を有する制動装置を示す。このような形状は、本明細書において単に例示の目的で使用され、その他の形状または構成は同一または類似の機能を達成するために容易に利用され得る。例えば、プラグは、それ自体が円錐の形状であってよく、一実施形態では、制動装置が円錐形状である場合、制動装置と接続するような形状であり得る。このような構成では、プラグの円錐形の形状は、制動装置の円錐形状を維持するのに役立ち、それによって、バレルの内径と摺動機の外径との間の接触を防止し、スリーブ６２の軸方向の平行移動を制限する（すなわち、制動力を加える）。別の実施形態では、制動装置６４は、さらにスリーブ６２の軸方向への平行移動を防止または制限するためにバレル５８の内径に接触させるように、実質的に平坦な位置においては星形状またはその他の構成を用い得る。スリーブ６２のさらなる平行移動無く、付勢部材１２２は、さらに拡張または電源遮断することができず、次に、標的への薬剤送達を防止するか、さらに制限する。これにより、標的への薬剤を過剰に送達、または加速した送達を行うのを防止するため、必要かつ有用な安全手法を提供し得る。

別の実施形態では、図２５Ａから図２７Ｂに示されるように、安全機構は、プランジャシール穿刺機構１０００であってよく、またバレル５８または駆動ハウジング１１３０内に少なくとも部分的に配置されてよい。プランジャシール穿刺機構１０００は、１つ以上の穿刺部材１０７２、ハブ１０７４、ピストン１１１０及び安全付勢部材１０７８を含み得る。ピストンは、さらに、テザー１５２５がその中を通過し得る開口１１１０Ａ及び内部チャンバ１１１０Ｂを有し、プランジャシール穿刺機構１０００の１つ以上の構成要素が配置され得る。ピストンはさらに安全ベース１０７６に係合され得る。ベース１０７６はテザー１５２５がその中を通る中央開口１０７６Ａ、及び１つ以上の穿刺部材１０７２が配置される、１つ以上の周辺開口１０７６Ｂを含み得る。１つ以上の安全穿刺部材１０７２は、例えば、ステンレス鋼針のような中空針であり得る。あるいは、穿刺部材１０７２は、中実の套管針であり得る。それらも、熱可塑性または熱硬化性ポリマーのような任意のその他の材料で構成され得る。１つ以上の穿刺部材１０７２は、プランジャシール１０６０を穿刺する効率を上げるために傾斜した端部を有し、材料がそこを通って通過し得る管腔１０７２Ｂを有し得る。１つ以上の穿刺部材１０７２は、かしめ、圧入及び粘着剤のような当業者に既知の任意の手法によってハブ１０７４に接続され得る。あるいは、穿刺部材はハブの一部分に一体化して形成され得る。近位プラグ１０７０及び遠位プラグ１０６８は、プラグがテザー１５２５の長さに沿う位置に固定されるように、テザー１５２５に固定的に係合され得る。プラグ１０６８、１０７０は、例えばボールケーブル継手であり得る。あるいは、それらはテザー１５２５の一体機能であり得る。プランジャシール１０６０は、その中に１つ以上の穿刺部材１０７２の遠位端１０７２Ａが最初に配置されるキャビティ１０６０Ａを含み得る。

最初の構成においては、図２５Ａから図２５Ｂに示すように、安全付勢部材１０７８は、テザー１５２５における張力によって、肩部１０７４Ａのようなハブ１０７４とピストン１１１０の内面１１１０Ｃとの間で圧縮され、通電状態で保持される。示されている実施形態では、テザー１５２５の張力は、ハブ１０７４のキャビティ１０７４Ｂに配置された近位プラグ１０７０によってハブ１０７４の動きを制限する。安全付勢部材１０７８の剛性は、通常動作中にテザー１５２５における張力が安全付勢部材１０７８の減圧を防止するのに十分である。したがって、通常動作中には、ハブ１０７４及び１つ以上の穿刺部材１０７２はピストン１１１０に対して平行移動しない。駆動機構の故障や障害がないときには、張力はテザー１５２５で維持され、安全付勢部材１０７８は薬剤送達プロセスの間中、減圧を防止される。遠位プラグ１０６８は、安全機構ベース１０７６の少なくとも一部の遠位に配置され得る。したがって、テザー１５２５の張力は、遠位プラグ１０６８及び近位プラグ１０７０の両方によってプランジャシール穿刺機構１０００に伝達される。ピストン１１１０は、プランジャシール１０６０と駆動付勢部材１２２との間に配置されたフランジ１１１０Ｄを含み得る。あるいは、駆動付勢部材１２２は、安全機構ベース１０７６上に作用し得る。駆動付勢部材１２２の動きは、ピストン１１１０のフランジ１１１０Ｄ及び／または安全機構ベース１０７６を通ってプランジャシール１０６０へと伝達される。これにより、駆動付勢部材１２２の減圧及びプランジャシール１０６０の並進がテザー１５２５によって制限されることも可能になる。図２６Ａから図２６Ｂは、プランジャシール１０６０がバレル５８内で遠位方向に平行移動する部分的に減圧した状態の駆動付勢部材１２２を示す。

駆動機構または調整機構に故障が起こり、テザーの張力が結果として減少した場合には、安全付勢部材１０７８は減圧または電源遮断させることができる。図２７Ａから図２７Ｂに示すように、安全付勢部材１０７８のこの減圧により、ハブ１０７４及び１つ以上の穿刺部材１０７２をピストン１１１０に対して遠位方向に平行移動させる。その結果、１つ以上の穿刺部材１０７２の遠位端１０７２Ａはプランジャシール１０６０を穿刺する。プランジャシール１０６０を穿刺すると、流体経路は、薬剤チャンバ２１から１つ以上の穿刺部材１０７２を通って、または穿刺部材の周りに、またピストン１１１０、バレル５８の近位部または薬剤ポンプ１０の別の側面へと作られる。１つ以上の穿刺部材１０７２を通ってまたは１つ以上の穿刺部材１０７２の周りの流体経路の圧力が無菌流体経路接続部３００を通る流体経路よりも低いため（すなわち、低抵抗の流体通路である）、バレル５８の遠位端に向かうプランジャシール１０６０の連続した平行移動は、１つ以上の穿刺部材１０７２を通って、または１つ以上の穿刺部材１０７２の周りの流体薬剤が移動する結果となるであろう。したがって、無菌流体経路接続部３００を通って送達され、標的に送達される薬剤の量は減少されるか終了される。このように、安全機構１０００は、流体送達が暴走するシナリオの危険性を低減するか排除してよく、それによって装置の安全性を増す。

上述したように、テザー１５２５は、１つ以上の位置でピストン１１１０の平行移動を直接または間接的に制限し得る。例えば、図２５Ａから図２７Ｂに示された実施形態においては、テザー１５２５は、遠位プラグ１０６８と近位プラグ１０７０がテザー１５２５の中間部１５２５Ａによって分けられる遠位プラグ１０６８及び近位プラグ１０７０でピストン１１１０の平行移動を制限し得る。これは、さらに冗長な安全機構を提供し得る。例えば、テザー１５２５の遠位プラグ１０６８または中間部１５２５Ａに故障が生じると、駆動付勢部材１２２の減圧速度は近位プラグ１０７０のピストン１１１０とテザー１５２５との係合により制限され続ける。上記のように、駆動機構または近位プラグ１０７０に近接するテザー１５２５の故障は、安全付勢部材１０７８が減圧する結果となり、１つ以上の穿刺部材１０７２によってプランジャシール１０６０を穿刺し、標的に薬液の流れを制限または減少させる。中間部１５２５Ａは、テザー１５２５の一体部分であってよく、またはテザー１５２５に直接または間接的に連結された別の構成要素であってよい。

通常動作中には、プランジャシール穿刺機構１０００の構成要素は薬剤と接触しない。さらに、プランジャシール穿刺機構１０００が作動されると、１つ以上の穿刺部材１０７２を通る、または１つ以上の穿刺部材１０７２の周りの流体は標的に送達されない。したがって、プランジャシール穿刺機構１０００の構成要素は、所望により無菌であるように構成されてよいが、無菌である必要はない。

プランジャシール穿刺機構の製造方法は、ピストン１１１０の開口１１１０Ａを通ってテザー１５２５を通過させるステップと、ハブ１０７４に１つ以上の穿刺部材１０７２を取り付けるステップと、安全付勢部材１０７８をピストン１１１０の内部の近位面１１１０Ｃに対して設置するステップと、ハブ１０７４の開口１０７４Ｂを介してテザー１５２５を通過させるステップと、近位プラグ１０７０をテザー１５２５に固定するステップと、安全ベース１０７６の中央開口１０７６Ａを通ってテザー１５２５を通過させるステップと、遠位プラグ１０６８をテザー１５２５に固定するステップのうち、１つ以上のステップを含む。

別の実施形態では、図２８Ａから図２８Ｂに示されるように、安全機構はプランジャシール変位機構２０００である。変位機構は、ピストン２１１０、バネ保持器２０７４、スリーブ２０８４、安全付勢部材２０７８、プラグ２０６８及び１つ以上の伝達要素２０８２を含む。プラグ２０６８は、テザー２５２５に固定的にと係合され得る。さらに、プラグ２０６８は、プラグ２０６８がスリーブ２０８４の遠位への変位を制限するように、スリーブ２０８４の少なくとも一部に対して遠位に配置され得る。例えば、プラグ２０６８は、スリーブ２０８４の凹み２０８４Ｂに配置され得る（図３１に示されている）。安全付勢部材２０７８は、ピストン２１１０とスリーブ２０８４との間に配置され、スリーブ２０８４の変位を制限するために、最初に減圧及び／または電源遮断が防止される。最初の位置において、伝達要素２０８２は、ピストンの開口２１１０Ａ内に配置され、スリーブ２０８４に接触することによってその位置に保持される。伝達要素２０８２はまた、接触面２０７４Ａのようなバネ保持器２０７４の一部と接触し、それによって、ピストン２１１０に対するバネ保持器２０７４の平行移動を防止する。したがって、駆動付勢部材１２２によってバネ保持器２０７４に付与された力は、伝達要素２０８２を介してピストン２１１０と、ピストン２１１０からプランジャシール２０６０へと伝達される。バネ保持器２０７４の接触面２０７４Ａは、少なくとも部分的に内側の半径方向に伝達要素２０８２へと力を加えるように、角度を付けられ得る。

駆動機構またはテザーの故障や障害の際には、安全付勢部材２０７８は、テザーの張力による減圧からもはや制限を受けない。安全付勢部材２０７８の減圧により、スリーブ２０８４をピストン２１１０に対して遠位方向に平行移動させる。スリーブ２０８４が平行移動すると、スリーブ２０８４の受容スロット２０８４Ａは、伝達要素２０８２と整列する。このように整列したときには、バネ保持器２０７４によって伝達要素２０８２に加えられる力は、伝達要素２０８２に受容スロット２０８４Ａへと落下させる。この位置においては、伝達要素２０８２はもはやピストン２１１０に対しバネ保持器２０７４を軸方向に、遠位への平行移動を防止しない。このため、また、駆動付勢部材１２２の連続した減圧に対して、バネ保持器２０７４はピストン２１１０に対し遠位方向に平行移動し、バネ保持器２０７４のプロング２０７４Ｂがプランジャシール２０６０に接触するのを可能にする。

バネ保持器２０７４は、任意の数のプロング２０７４Ｂを含んでよく、２つまたは３つのプロングを含むことが好ましい。プロング２０７４Ｂは、バネ保持器２０７４の周囲に等間隔で離間されてよく、またはあるいは、不均等に離間され得る。図２９から図３０に示されているように、プロング２０７４Ｂはランプ面を含み得る。プランジャシール２０６０とランプ面との接触は、プランジャシール２０６０の半径方向内側に変位を生じ得る。プランジャシール２０６０のこの変位は、バレル５８との接触を少なくとも部分的に失わせてよく、バレルの内容物を、シール２０６０を通ってバレル５８の近位部へと流れるのを可能にする。プランジャシール２０６０の連続した遠位への平行移動は、この無菌流体経路接続部３００を通る流路よりも抵抗の低い流路のために、シールを通過して流れるバレルの内容物を生じさせる。バネ保持器２０７４のプロング２０７４Ｂは、プランジャシール２０６０を通る流体の流れを促進するスロットまたはスカラップのようなバイパス機能２０７４Ｃを含み得る。

別の実施形態では、バネ保持器２０７４は、プランジャシール２０６０を接触の際にバレル内で傾斜させるように構成される（すなわち、プランジャシールの中心軸がバレルの中心軸に平行にならないようにする）。これにより、バレル５８の内容物がプランジャシール２０６０を通って流れ、標的へのさらなる送達を制限するか排除するのを可能にする。プランジャシール２０６０の傾斜を生じるために、バネ保持器２０７４は、例えば、単一のプロング２０７４Ｂのみを有することによって、圧力をプランジャシール２０６０に不均一に加えるように構成され得る。

安全機構のその他の形状は、薬剤容器の内容物は非常に速い速度で送達されないことを確実にするために使用され得る。例えば、流体経路接続は、流体経路内の圧力上昇に対応して開く圧力逃し弁または「吹き出し」弁を含み得る。この圧力の増加は、あまりに迅速な速度でプランジャシールを遠位方向に平行移動させることのよって生じ得る。開いた位置における弁により、薬液の標的への送達は、終了されるか低減され得る。

制御送達駆動機構１００、薬剤送達ポンプ１０または個々の構成要素のいずれかのアセンブリ及び／または製造は、本技術におけるいくつかの既知の材料及び方法論を利用し得る。例えば、イソプロピルアルコール及びヘキサンのようないくつかの既知の洗浄液は、構成要素及び／または装置を洗浄するために使用され得る。いくつかの既知の粘着剤または接着剤は、製造工程において同様に用いられ得る。さらに既知のシリコン処理及び／または潤滑流体ならびに工程は、新規の構成要素及び装置の製造中に用いられ得る。さらに、既知の無菌工程は、最終生成物が無菌であることを確実にするために製造またはアセンブリの段階のうち１つ以上で用いられ得る。

駆動機構は、いくつかの方法論において組み立てられ得る。組立の１つの方法では、薬剤容器５０は最初に組み立てられ、標的に送達するために流体が充填され得る。薬剤容器５０は、キャップ５２、穿刺可能なシール５６、バレル５８及びプランジャシール６０を含む。穿刺可能なシール５６は、バレル５８の遠位端のキャップ５２とバレル５８との間で固定的に係合され得る。バレル５８は、バレル５８の近位端からプランジャシール６０を挿入する前に、開いた近位端を介して薬液が充填され得る。任意の接続取付部５４は、穿刺可能なシール５６の遠位端に取り付けられ得る。接続取付部５４は、流体経路接続部の穿刺部材の挿入を薬剤容器５０のバレル５８内へと誘導し得る。薬剤容器５０は、次に、駆動ハウジング１３０の遠位端に取り付けられ得る。

１つ以上の駆動付勢部材１２２は、駆動ハウジング１３０の遠位端に挿入され得る。必要に応じて、カバースリーブは駆動ハウジング１３０の遠位端に挿入され、実質的に付勢部材１２２を覆ってもよい。ピストンは、付勢部材１２２の軸方向の通過路内に少なくとも部分的に存在するように駆動ハウジング１３０の遠位端に挿入されてよく、付勢部材１２２は、付勢部材１２２の遠位端のピストン１１０のピストンの境界面１１０Ｃと接触することができる。任意のカバースリーブは、付勢部材１２２を取り囲み、ピストン１１０のピストンの境界面１１０Ｃに接触するように利用され得る。ピストン１１０及び駆動付勢部材１２２ならびに任意のカバースリーブは、駆動ハウジング１３０に圧縮され得る。このようなアセンブリは最初に圧縮され、通電状態で駆動付勢部材１２２を配置し、バレル５８の近位端内のプランジャシール６０の近位面に接触してピストン境界面１１０Ｃに配置するのが好ましい。ピストン、ピストン付勢部材、接触スリーブ及び任意の構成要素は、薬剤容器５０の取り付けまたは搭載前に、駆動ハウジング１３０内で圧縮され、作動準備状態にロックされ得る。テザー５２５はピストン１１０に事前に接続され、付勢部材１２２及び駆動機構ハウジング１３０の軸方向の開口を通って通過し、次に、調整機構５００のウィンチドラム５２０Ｂの周りを包まれたテザー５２５の一方の端と薬剤ポンプ内部を通って巻回される。

流体経路接続部、特に流体経路接続部の無菌スリーブは、薬剤容器のキャップ及び／または穿刺可能なシールに接続され得る。流体経路接続部の他端には流体管が接続されてよく、流体管自体が挿入機構に接続され、流体経路は、開かれるか、接続されるか、他の方法で有効化されるときは、標的への薬剤送達のために、薬剤容器、流体通路接続部、流体管、挿入機構から直接延びてカニューレを通る。流体の流れのための経路を構成する構成要素がここで組み立てられる。これらの構成要素はいくつかの既知の方法によって滅菌され、次に図１Ｂに示されているように、薬剤ポンプのアセンブリプラットフォーム２０またはハウジング１２に固定的に、または取り外し可能のいずれかで取り付けられ得る。

本発明の広さ及び範囲内にありつつも、駆動機構１００または薬剤ポンプ１０の特定の任意の標準的な構成要素や変形形態が企図される。例えば、実施形態は、本発明のモータまたはソレノイド、駆動機構及び薬剤ポンプに電力を供給するために利用される１つ以上の電池を含み得る。当技術分野で知られているバッテリの範囲は、この目的のために利用し得る。さらに、上部または下部のハウジングは、所望により１つ以上の透明ひょうまたは半透明の窓１８を含み、ユーザが薬剤ポンプ１０の動作を閲覧し、または薬剤投与が終了したことを確認し得る。同様に、薬剤ポンプ１０は、ハウジング１２の底面上の粘着剤パッチ及びパッチライナを含み得る。粘着剤パッチは、薬剤用量の送達のために標的にドラムポンプ１０を粘着するために利用され得る。当業者であれば容易に理解されるように、粘着剤パッチは、標的に薬剤ポンプの粘着のための粘着面を有し得る。粘着剤パッチの粘着剤表面は、最初に非粘着性のパッチライナによって覆われてよく、標的に接触する薬剤ポンプ１０の配置前に粘着剤パッチから除去される。パッチライナの除去は、さらに、挿入機構２００のシール膜２５４を除去し、薬剤送達のために標的に挿入機構を開き得る。

同様に、制御された送達駆動機構１００及び薬剤ポンプ１０の１つ以上の構成要素は、本発明の広さ及び範囲内の機能を残しつつ、変更され得る。例えば、前述したように、薬剤ポンプ１０のハウジングが２つの別の構成要素である上部ハウジング１２Ａ及び下部ハウジング１２Ｂとして示されているが、これらの構成要素は単一の統合された構成要素であり得る。上述のように、接着剤、粘着剤またはその他の既知の材料または方法は、制御送達駆動機構及び／または薬剤ポンプの１つ以上の構成要素を互いに接合するために利用され得る。あるいは、制御送達駆動機構及び／または薬剤ポンプの１つ以上の構成要素は統合された構成要素であり得る。例えば、上部ハウジング及び下部ハウジングは、接着剤または粘着剤、ネジ嵌め接続、締まり嵌め、融着接合、溶接、超音波溶接等によって共に接合された別の構成要素であり得るか、または上部ハウジング及び下部ハウジングは単一の統合された構成要素であり得る。このような標準的な構成要素及び機能の変化は、当業者であれば明らかであり、したがって、本発明の広さ及び範囲内である。

本明細書で開示された制御された送達駆動機構及び薬剤ポンプは、薬剤容器から自動的に薬剤の送達をするために効率的で容易に操作されるシステムを提供するということは、上記の説明から明らかである。本明細書で記載された新規の実施形態は、薬剤物質の制御送達のための駆動機構及びこのような制御送達駆動機構を組み込む薬剤送達ポンプを提供する。本発明の駆動機構は、計測し、抵抗を提供し、または別の方法で薬剤物質を薬剤容器の外に押し出すために利用されるプランジャシールの自由な軸方向の平行移動を防止することによって薬剤送達の速度を制御し、その結果、様々な速度及び／または送達プロファイルで薬剤物質を送達することを可能にする。さらに、本発明の駆動機構は、薬剤送達前、薬剤送達中及び薬剤送達後にユーザにフィードバックを提供する一体化された状態表示の機能を提供し得る。例えば、ユーザは最初のフィードバックを提供して、システムが動作可能であり、薬剤送達の準備ができていることを識別し得る。作動の際、システムは次に、ユーザに１つ以上の薬剤送達状態表示を提供し得る。薬剤送達を完了すると、駆動機構及び薬剤ポンプは、用量終了の表示を提供し得る。本発明の新規の制御送達駆動機構は、ユーザによって直接または間接的に作動され得る。さらに、本発明の制御送達駆動機構及び薬剤ポンプの新規の構成は、装置の貯蔵中、輸送中及び動作中の流体経路の無菌性を維持する。薬液が装置内を移動する経路が完全に無菌状態で維持されるため、これらの構成要素のみが製造工程中に滅菌される必要がある。このような構成要素は、駆動機構の薬剤容器、流体経路接続、無菌流体管及び挿入機構を含む。本発明の少なくとも一実施形態において、電力及び制御システム、アセンブリプラットフォーム、制御アーム、作動機構、ハウジング及び薬剤ポンプのその他の構成要素は、滅菌される必要はない。これは装置の生産性を著しく上げ、関連するアセンブリの経費を低減する。したがって、本発明の装置は、アセンブリの完成時に最終の滅菌を必要としない。さらに、本発明の実施形態は、最終の滅菌が必要な装置には適さないやり方で装置の構造及び／または構成要素が統合するのを可能にする。例えば、全装置の滅菌が必要な場合には、装置の構造は、滅菌ガスまたは材料が標的の表面に効果的に達することができるように、構成要素が適切な間隔を必要とすることが多い。最終の滅菌の必要性をなくすことによって、これらの間隔を減らしたり排除することができ、最終の滅菌を必要とする装置には利用することができないより小さな全体寸法、人的要因の利点及び／または意匠の選択を提供する装置の構造を可能にする。

薬剤ポンプの製造は、制御された送達駆動機構及び薬剤容器の両方に、別々に、または組み合わされた構成要素としてのいずれかで、薬剤ポンプのアセンブリプラットフォームまたはハウジングに取り付けるステップを含む。製造方法は、さらに、流体経路接続、薬剤容器及び挿入機構をアセンブリプラットフォームまたはハウジングに取り付けることを含む。上記のように、電力及び制御システム、作動機構ならびに制御アームを含む薬剤ポンプの追加の構成要素は、アセンブリプラットフォームまたはハウジングに取り付けられるか、事前形成されるか、事前に組み立てられ得る。接着剤パッチ及びパッチライナは、装置の動作中にユーザに接触する薬剤ポンプのハウジングの表面に取り付けられ得る。薬剤ポンプの組立方法は、さらに、少なくとも部分的にバレル内にあり、プランジャシールに隣接または接触するプランジャシール穿刺機構のような、安全機構を配置することを含み得る。

薬剤ポンプの動作方法は、ユーザによって作動機構を作動するステップと、制御アームを変位させて挿入機構を始動させるステップと、電力及び制御システムを始動して制御された送達駆動機構を作動し、制御された速度または薬剤送達のプロファイルにより薬剤ポンプを介する流体薬剤を流すステップと、を含む。本方法は、さらに、作動機構を作動する前に任意の本体搭載センサを係合するステップを含み得る。本方法は、同様に、薬剤容器への流体経路接続間の接続を確立するステップを含み得る。さらに、動作方法は、薬剤容器内のピストンに作用する付勢部材の拡張によって、制御された送達駆動機構内のプランジャシールを平行移動して標的に流体薬剤を送達するために、薬剤容器、流体経路接続、無菌流体管及び挿入機構を介して流体薬剤を押し出すことを含んでよく、テザーの分配を制限するよう作用する調整機構がピストンの自由な軸方向平行移動を計測するために利用される。駆動機構及び薬剤ポンプの動作方法は、前述したように、図２Ａから図２Ｅ及び図３Ａから図３Ｄを参照するとより良く理解され得る。

本明細書を通して、本目的は、本発明を任意の１つの実施形態または特定の特徴の集合に限定することなく、本発明の好適な実施形態を説明するためである。様々な変更及び修正が、本発明を逸脱することなく、記載され、図示された実施形態に行われ得る。この明細書中に引用した各特許及び科学文献、コンピュータプログラムならびにアルゴリズムの開示は、その全体が参照により組み込まれる。

Claims (39)

1. バレル（５８）及びプランジャシール（６０）を含む薬剤ポンプ内の薬剤容器（５０）とともに利用するための駆動機構（１００）であって、
   テザー（５２５，１５２５）と、
   電気作動装置（１０１）と、
   歯車の境界面（１０１Ａ、１１０１、１５２０Ａ、２１０１）と、を備え、前記歯車の境界面（１０１Ａ、１１０１、１５２０Ａ、２１０１）の回転は前記電気作動装置（１０１）によって制御され、
   前記歯車の境界面（１０１Ａ、１１０１、１５２０Ａ、２１０１）と回転して係合する歯車アセンブリ（１１６、５１６、１５１６）を備え、前記歯車アセンブリ（１１６、５１６、１５１６）は、主歯車（１０２、１１０２）及び調整機構（５００、１５００）を含み、前記テザー（５２５，１５２５）の開放は、前記調整機構を通して前記歯車アセンブリの動作によって計測され、
   駆動ハウジング（１３０、１１３０）と、
   前記テザー（５２５，１５２５）に接続され、前記プランジャシール（６０）に隣接する前記バレル（５８）内に配置するように構成されるピストン（１１０、１１１０、２１１０）と、を備え、前記ピストンは、前記薬剤容器（５０）内で実質的に軸方向に平行移動するように構成され、
   前記バレル（５８）内に少なくとも部分的に配置するように構成される付勢部材（１２２）を備え、前記付勢部材は、前記ピストンと駆動ハウジングとの間に通電状態で保持され、
   前記テザー（５２５，１５２５）の前記開放は、通電状態から前記付勢部材（１２２）の前記自由拡張及び前記付勢部材が当接する前記ピストンの前記自由な軸方向の平行移動を制御する前記駆動機構（１００）。
2. 前記調整機構はウィンチドラム（５２０）を備え、前記テザー（５２５）は前記ウィンチドラム（５２０）上に配置、巻回され、前記ウィンチドラム（５２０）から開放され通電状態から前記付勢部材（１２２）の前記自由拡張及び前記付勢部材が当接する前記ピストン（１１０、１１１０、２１１０）の前記自由な軸方向の平行移動を計測するように構成される、請求項１に記載の駆動機構（１００）。
3. 前記歯車の境界面の回転は、前記駆動機構の前記作動装置（１０１）によって駆動されるウォーム歯車（１０１Ｗ）により前記電気作動装置（１０１）の回転に伝達される、請求項１または２に記載の駆動機構（１００）。
4. 前記歯車の境界面はキー（１１０１、２１０１）であり、前記キー（１１０１、２１０１）は第１の開口（１１０１Ｆ、２１０１Ｆ）を有する第１のフランジ（１１０１Ａ、２１０１Ａ）及び第２の開口（１１０１Ｇ、２１０１Ｇ）を有する第２のフランジ（１１０１Ｂ、２１０１Ｂ）を有し、前記第１のフランジ（１１０１Ａ、２１０１Ａ）は前記第２のフランジ（１１０１Ｂ、２１０１Ｂ）から軸方向にオフセットする、先行請求項のいずれかに記載の駆動機構（１００）。
5. 前記第１の開口（１１０１Ｆ）は、前記第２の開口（１１０１Ｇ）から円周方向にオフセットする、請求項４に記載の駆動機構（１００）。
6. 前記第１の第１の開口（２１０１Ｆ）が前記第２の開口（２１０１Ｇ）に円周方向に整列される、請求項４に記載の駆動機構（１００）。
7. 前記キー（１１０１、２１０１）は、動作中に事前に定義された回転間隔で状態リーダ（１５５０）に接触するように構成される状態リーダの境界面（１１０１Ｄ）をさらに備える、請求項４から６のいずれかに記載の駆動機構（１００）。
8. 前記電気作動装置（１０１）は、直流モータ、交流モータ、ステッピングモータまたはソレノイドのうちの１つである、先行請求項のいずれかに記載の駆動機構（１００）。
9. 前記歯車境界面（１０１Ａ）は、前記主歯車の歯車の歯と係合するように構成されるノッチを有するシャフトである、先行請求項のいずれかに記載の駆動機構（１００）。
10. 前記歯車アセンブリ（５１６）は、前記テザーが開放可能に巻回される前記ウィンチドラム（５２０）に連結されたウィンチ歯車（５２０Ａ）を含む、請求項２に記載の駆動機構（１００）。
11. 動作の第１の段階中に、前記ウィンチドラム（５２０）が前記ウィンチ歯車（５２０Ａ）に対して回転し、さらに、動作の第２の段階中に、前記ウィンチドラム（５２０）及びウィンチ歯車（５２０Ａ）が一体として回転する、請求項１０に記載の駆動機構（１００）。
12. 前記ウィンチドラム（５２０）はキャプスタン（７０４）及びカプラ（７０２）を備え、動作の前記第１の段階中に、前記カプラは前記ウィンチ歯車（５２０Ａ）から開放され、動作の前記第２の段階中に、前記カプラは前記ウィンチ歯車（５２０Ａ）と係合する、請求項１１に記載の駆動機構（１００）。
13. 前記電気作動装置（１０１）によって開始される前記歯車アセンブリの回転は、前記歯車アセンブリ（５１６）を通して前記ウィンチドラム（５２０）に連結され、それによって前記テザー（５２５）の動きと、前記付勢部材（１２２）の拡張および前記ピストン（１１０、１１１０、２１１０）の前記軸方向の平行移動の速度と、前記バレル（５８）内の前記プランジャシール（６０）の移動の速度を制御して、前記薬剤容器（５０）内で画定された薬剤チャンバ（２１）から流体を押し出す、請求項２から１２のいずれかに記載の駆動機構（１００）。
14. 同時に、または連続して針挿入機構（ＮＩＭ）（２００）をトリガして薬剤送達のために流体経路を提供するように構成され、無菌流体経路（３００）を前記薬剤容器（５０）に接続して前記薬剤容器（５０）から前記針挿入機構（２００）へと流体が流れるのを可能にする、先行請求項のいずれかに記載の駆動機構（１００）。
15. 前記電気作動装置（１０１）による増分回転は、前記主歯車（１０２、１１０２）の増分回転を可能にする、請求項１に記載の駆動機構（１００）。
16. 前記駆動機構は、１つ以上の対応する状態トリガを読み取りまたは認識するように構成される状態リーダ（５４４、１５５０）を含み、前記状態リーダは電力及び制御システム（４００）に信号を送信する、先行請求項のいずれかに記載の駆動機構（１００）。
17. 前記電力及び制御システム（４００）は、１つ以上の入力を受信して前記ウィンチアセンブリ（５２０）による前記テザー（５２５、１５２５）の前記開放を計測するように構成され、それによって前記付勢部材（１２２）により前記ピストン（１１０、１１１０、２１１０）が軸方向に平行移動し、前記バレル（５８）内で前記プランジャシール（６０）が平行移動するのを可能にする、請求項１６に記載の駆動機構（１００）。
18. 前記電力及び制御システム（４００）は、前記１つ以上の入力を受信して、前記付勢部材（１２２）が１つ以上の選ばれた薬剤送達プロファイルに合致するようになり、容量を変化させ、前記駆動機構の動作の開始、停止、または一時停止する前記ピストン（１１０、１１１０、２１１０）の前記自由な軸方向の平行移動上の前記テザー（５２５、１５２５）及びウィンチドラム（５２０）により提供される抑制を調整するように構成される、請求項１７に記載の駆動機構（１００）。
19. 前記送達プロファイルは調節可能な、請求項１８に記載の駆動機構（１００）。
20. 前記薬剤送達プロファイルを調整するために信号に応じて前記電力及び制御システム（４００）に前記作動装置（１０１）の移動の速度に変化を生じさせる、請求項１９に記載の駆動機構（１００）。
21. 薬剤送達ポンプは、
    先行請求項のいずれか１項に記載の前記駆動機構（１００）と、
    バレル（５８）及びプランジャシール（６０）を含む薬剤容器（５０）と、
    針挿入機構（２００）と、
    流体経路接続（３００）と、を備える前記薬剤送達ポンプ。
22. 作動機構（１４）と、スライド（６０２）と、前記駆動機構（１００）と針挿入機構（ＮＩＭ）（２００）との間に配置されたセレクタ部材（６０４）とを備え、前記作動機構の作動により前記スライド（６０２）の平行移動を生じ、また、前記駆動機構（１００）は、前記スライド（６０２）と前記セレクタ部材（６０４）との間の接触が、前記スライド（６０２）の少なくとも一部を変位させ、前記スライド（６０２）を、前記スライド（６０２）を平行移動させ、ＮＩＭ（２００）によって針挿入を生じる前記スローアームを前記平行移動させる、スローアームと接触させるように、前記セレクタ部材（６０４）を配置させる、請求項２１に記載の薬剤送達ポンプ。
23. 前記セレクタ部材（６０４）は、前記歯車の境界面（１１０１）の側面である、請求項２２に記載の薬剤送達ポンプ。
24. 前記スローアーム（６０６）はＮＩＭインターロック（６０８）の変位を生じさせ、最初の構成において、ＮＩＭ保持器（６１０）の回転を防止し、前記ＮＩＭ保持器は、針挿入の作動を最初に防止する、請求項２２に記載の薬剤送達ポンプ。
25. 前記ＮＩＭインターロック（６０８）の平行移動後に、前記ＮＩＭインターロックの開口は前記ＮＩＭ保持器（６１０）の一部と整列し、前記ＮＩＭ保持器の回転を可能にし、その前記回転により前記ＮＩＭ（２００）によって針の挿入を可能にする、請求項２３に記載の薬剤送達ポンプ。
26. 前記薬剤容器（５０）は、さらに、キャップ（５２）と穿刺可能なシール（５６）を含む、請求項２１から２４のいずれかに記載の薬剤送達ポンプ。
27. 前記薬剤容器（５０）は薬液を含有する、先行請求項のいずれかに記載の装置。
28. 前記ピストン（１１０、１１１０、２１１０）は、前記テザー（５２５、１５２５）の張力の損失により前記流体経路接続（３００）を通る前記薬液の送達を停止するか遅らせるように構成される安全機構（２４、６４、１０００、２０００）を備える、請求項２７に記載の装置。
29. 薬剤送達ポンプは、
    先行請求項のいずれかに記載の前記駆動機構（１００）を備え、前記ピストン（１１０、１１１０、２１１０）は安全機構（１０００、２０００）を備え、
    前記薬剤送達ポンプは、バレル（５８）及びプランジャシール（６０）を含む薬剤容器（５０）と、
    針挿入機構（２００）と、
    流体経路接続（３００）と、を備え、
    前記安全機構は、前記テザー（５２５、１５２５）の張力の損失により流体経路接続を通る薬液の送達が停止するか遅らせるように構成される前記薬剤送達ポンプ。
30. 前記安全機構（１０００）は、１つ以上の穿刺部材（１０７２）を具備するプランジャシール穿刺機構（１０００）を備え、前記１つ以上の穿刺部材は、前記プランジャシール（６０）に隣接する第１の状態に配置され、前記テザー（１５２５）の張力が失われると、前記１つ以上の穿刺部材は、前記プランジャシール（６０）を穿刺する第２の位置に平行移動するのを可能にする、請求項２９に記載の薬剤送達ポンプ。
31. 前記安全機構は、制動装置（６４）と、スリーブ（６２）と、プラグ（６８）とを有する制動機構（６４）を備え、前記付勢部材（１２２）がスリーブ（６２）に当接し、前記テザー（５２５）は前記スリーブ（６２）の動きを制限し、前記バレル（５８）の内壁と制動接触しない最初の状態の前記制動装置（６４）を維持するために前記プラグと係合し、前記テザー（５２５）が緩むか、故障した場合には、前記プラグは、もはや前記テザーによって適所に保持されず、前記スリーブの動きをもはや制限せず、前記付勢部材（１２２）の電源遮断をさらに実質的に制限するように、前記バレル（５８）の前記内壁に制動接触する第２の状態に前記制動装置を動かすことができる、請求項２９に記載の薬剤送達。
32. 前記薬剤容器（５０）はインスリンを含有する、請求項２９に記載の薬剤送達ポンプ。
33. バレル（５８）及びプランジャシール（６０）を含む薬剤ポンプ内の薬剤容器（５０）とともに利用するためのプライミング駆動機構（１００）であって、
    テザー（５２５，１５２５）と、
    駆動ハウジング（１３０、１１３０）と、
    ウィンチドラム（５２０）と、
    前記テザー（５２５、１５２５）に接続され、前記プランジャシール（６０）に隣接する前記バレル（５８）に配置するように構成されるピストン（１１０、１１１０、２１１０）と、を備え、前記ピストン（１１０、１１１０、２１１０）は前記薬剤容器（５０）内で実質的に軸方向に平行移動するように構成され、
    前記バレル（５８）内に少なくとも部分的に配置するように構成される付勢部材（１２２）とを備え、前記付勢部材は、前記ピストン（１１０、１１１０、２１１０）と駆動ハウジングとの間で通電状態で保持され、
    前記テザー（５２５、１５２５）は、前記ウィンチドラム（５２０）上に配置、巻回され、前記ウィンチドラム（５２０）の回転によって、前記ウィンチドラム（５２０）から開放され通電状態から前記付勢部材の自由拡張及び前記付勢部材が当接する前記ピストン（１１０、１１１０、２１１０）の自由な軸方向の平行移動を計測するように構成される、前記プライミング駆動機構（１００）。
34. 前記歯車アセンブリは、前記テザー（５２５、１５２５）が開放可能に巻回される前記ウィンチドラム（５２０）に連結されたウィンチ歯車（５２０Ａ、１５２０）を含み、動作の第１の段階中に、前記ウィンチドラム（５２０）が前記ウィンチ歯車に対して回転し、さらに、動作の第２の段階中に、前記ウィンチドラム（５２０）及びウィンチ歯車（５２０Ａ）が一体として回転する、請求項３３に記載のプライミング駆動機構（１００）。
35. 前記ウィンチドラム（５２０）はキャプスタン（７０４）及びカプラ（７０２）を備え、動作の前記第１の段階中に、前記カプラは前記ウィンチ歯車（５２０Ａ、１５２０）から開放され、動作の前記第２の段階中に、前記カプラは前記ウィンチ歯車と係合する、請求項３４に記載のプライミング駆動機構（１００）。
36. 前記カプラ（７０２）は、動作の前記第２の段階において、前記ウィンチ歯車を係合して前記ウィンチドラム（５２０）と前記ウィンチ歯車の回転を連結する１つ以上の拡張（７０２Ｂ）を備える、請求項３５に記載のプライミング駆動機構（１００）。
37. 前記ウィンチ歯車（５２０Ａ、１５２０）は、動作の前記第２の段階において前記カプラ（７０２）の前記１つ以上の拡張と接触する１つ以上の停止部を備える、請求項３６に記載のプライミング駆動機構（１００）。
38. 前記キャプスタン（７０４）は外部キー側面（７０４Ａ）を有し、前記カプラは内部キー側面（７０２Ａ）を有し、前記外部キー側面及び前記内部キー側面は前記キャプスタンと前記カプラとの間で回転を伝達するように係合される、請求項３５に記載のプライミング駆動機構（１００）。
39. 前記キャプスタン（７０４）は、最初に回転を防ぐ開放側面（７０２Ｄ）を備える、請求項３５に記載のプライミング駆動機構（１００）。

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