JP2019514629A - 流体を送出する流体送出装置、流体送出装置を製造する方法および流体送出装置を運転する方法 - Google Patents

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Abstract

本明細書で紹介するアプローチは、流体(105)を送出する流体送出装置(100)に関する。流体送出装置(100)は、流体貯蔵容器(122)から流体(105)を放出する少なくとも1つの放出装置(115)を備える。さらに流体送出装置(100)は、放出装置(115)と力センサ(205)との間で緊張され、流体(105)の放出時に復元力(F’)を力センサ(205)に及ぼすように形成されているばね(200)を備える。最後に流体送出装置(100)は、流体(105)の放出時に、力センサ(205)に作用する復元力(F’)をセンシングするように形成されている力センサ(205)を備える。

Description

従来技術
アプローチは、独立請求項の上位概念部に記載の装置または方法から出発する。コンピュータプログラムも、本アプローチの対象である。
糖尿病で体内からのインスリンの分泌が不足している場合、インスリン製剤の注入による治療が行われる。注入に用いられる慣用の装置は、使い捨て注射器、常時留置型のインスリンポンプならびに使い捨て型および入れ替え型のペンである。既に注入したインスリン量を把握しておくために、糖尿病患者にとって、少なくとも1回前に注入したインスリン量が記憶されるようになっていると、有益なことがある。
国際公開第2015/074979号には、患者が、投与すべきインスリン量を調整する際に、回転運動も並進運動も行う調量ボタンを回転させねばならないインスリンペンが記載されている。
発明の開示
これを背景に、ここで紹介するアプローチにより、主請求項に記載の流体を送出する流体送出装置、流体送出装置を製造する方法および流体送出装置を運転する方法、ならびに最終的には、相応のコンピュータプログラムを紹介する。従属請求項に記載の手段により、独立請求項に記載の流体送出装置の有利な発展および改良が可能である。
流体を送出する流体送出装置を紹介する。流体送出装置は、流体貯蔵容器から流体を放出する少なくとも1つの放出装置を備えている。加えて流体送出装置は、放出装置と力センサとの間で緊張され、流体の放出時に復元力を力センサに及ぼすように形成されているばねを備えている。最後に流体送出装置は、流体の放出時に、力センサに作用する復元力をセンシングするように形成されている力センサを備えている。
紹介するアプローチにより達成可能な利点は、流体の、流体送出装置により送出される流体量が、流体の放出時に力センサによりセンシングされる復元力を用いて迅速に特定され得ることにある。ばねの復元力は、例えば次式F’=−D×sにより算出される。F’は、復元力、Dは、ばね定数、sは、ばねの長さである。それゆえ復元力は、例えばばねの長さおよびばね定数に依存している。その際、ばね定数は、例えばとりわけばねの材料と、ばねの幾何学形状、すなわちばねの線径、ばね径およびばねの巻数とに依存している。
医薬品送出装置、例えばインスリンペンにより医薬品を供与している患者にとって、放出された医薬品量について知っておくことは、重要な場合がある。例えば多くの糖尿病患者が日に複数回異なる量のインスリンを必要とするからである。前に投与したインスリン量を患者が見ることができれば、このことは、患者にとって以後の治療を行いやすくすることができる。
このために、流体送出装置が、一実施の形態では、センシングされた復元力を用いて、流体の放出された流体量を特定し、かつ/または記憶するように形成されている特定装置を備えていると、有利である。放出された流体量を時間に割り当てることができるように、流体送出装置は、放出された流体量の少なくとも1つの時点を検出する時間検出装置を備えていてもよく、この放出された流体量の時点は、同じく記憶されてもよい。
放出された流体量および/または少なくとも1つの記憶された流体量および/または記憶された流体量の時点を表示すべく、流体送出装置は、有利には、放出された流体量および/または少なくとも1つの記憶された流体量および/または記憶された流体量の時点を表示する表示装置を備えていてもよい。その際、表示装置は、電気泳動ディスプレイ(E−Ink−Display)、つまり電子ペーパディスプレイを有していてもよい。電気泳動ディスプレイは、極めて低いエネルギで持続的な表示を可能にする。
さらに流体送出装置が、一実施の形態によれば、放出された流体量を、流体送出装置の外部に配置される機器に提供するように形成されている通信インタフェースを備えていると、有利である。その際、患者が、放出された流体量を例えば携帯電話(例えばスマートフォン)や、コンピュータによって読み取り、何時でも利用することができるように、通信インタフェースは、放出された流体量をワイヤレスで提供することができる。
小さな面積で復元力の形の信頼性の高い測定値をセンシングすべく、力センサは、クオーツおよび/またはピエゾおよび/またはMEMSをベースに形成されていることができる。
放出装置は、流体量を調整する調整要素と、ハウジング要素とを有していてもよく、調整要素は、流体の放出時に少なくとも部分的にハウジング要素内に導入される。解放すべき流体量を患者が調整するとき、患者は、調整要素を例えば調整要素の雄ねじ山を介してハウジング要素の雌ねじ山内に螺入またはハウジング要素の雌ねじ山から螺解することができる。調整された放出すべき流体量の放出は、再び、流体量の調整を終え、回転運動をロックした後、圧力センサに対する患者により及ぼされた圧力により行われることができ、調整要素は、ハウジング要素内へのリニア運動を行う。このために放出装置が、流体貯蔵容器を押すプランジャを有しているとき、プランジャは、調整要素の運動に対して相対運動を行うように形成されていることができる。而して調整要素のリニア運動は、流体の放出時に流体貯蔵容器を予め設定した流体量に応じて押すことができる。
ハウジング要素は、内側に向かって方向付けられた突出部をばねの載置面として有していてもよい。而してばねは、ハウジング要素内に保護されて収容されていることができ、突出部の側から所定の位置に保持されることができる。
一実施の形態によれば、ばねは、突出部の載置面に回転可能に支持されていることができる。而して、ばねが、放出すべき流体量の調整時の調整要素の回転運動中に緊張または弛緩されてしまうことは、防止可能である。
流体を送出する流体送出装置を製造する方法は、
流体貯蔵容器から流体を放出する放出装置と、流体の放出時に放出装置に作用する復元力をセンシングするように形成されている力センサとを備える流体送出装置の少なくとも1つのコンポーネントを用意するステップと、
流体の放出時に復元力を力センサに及ぼすように形成されているばねを放出装置と力センサとの間で緊張させるステップと、
を少なくとも備えている。
本方法は、紹介する流体送出装置の一変化態様により実施可能である。
流体を送出する流体送出装置を運転する方法は、
流体貯蔵容器から流体を放出するステップと、
力センサと放出装置との間で緊張されたばねにより及ぼされる復元力であって、放出のステップにおいて力センサに作用する復元力をセンシングするステップと、
を備えている。
この方法は、例えば制御装置内に例えばソフトウェアもしくはハードウェアまたはソフトウェアとハードウェアとの混合形態で実装されていることができる。
プログラムコードを有するコンピュータプログラムまたはコンピュータプログラム製品であって、機械読み取り可能なキャリアまたは記憶媒体、例えば半導体メモリ、ハードディスク記憶装置または光メモリに記憶されていることができ、上述の実施の形態のうちの1つによる方法のステップを実施、変換かつ/または制御するために使用される、特にプログラム製品またはプログラムがコンピュータまたは装置上で実施されるときに使用される、プログラムコードを有するコンピュータプログラムまたはコンピュータプログラム製品も、有利である。
ここで紹介するアプローチの実施例を図面に示し、以下の説明において詳述する。
流体送出装置の斜視図である。 一実施例による流体送出装置の一コンポーネントの断面図である。 一実施例による流体送出装置の一コンポーネントの断面図である。 一実施例による流体送出装置の一コンポーネントの断面図である。 一実施例による流体送出装置を製造する方法のフローチャートである。 一実施例による流体送出装置を運転する方法のフローチャートである。
本アプローチの好適な実施例の以下の説明において、それぞれ異なる図面に示し、類似に作用する要素に対して、同一または類似の符号を用いることで、これらの要素について繰り返し説明することは省略する。
図1は、流体105を送出する流体送出装置100の斜視図である。流体送出装置100は、インスリン105を注入するインスリンペンまたは注入ペンとして形成されている。流体送出装置100は、キャップ110、放出装置115、調量ボタン117および針120を備えている。
インスリン105を注入するには、最初に、インスリン105で満たされたインスリンカープル(インスリンカートリッジということもある)として形成された流体貯蔵容器122を放出装置115内に導入する。流体貯蔵容器122は、刺通可能なダイヤフラム125を一方の側に有するシリンジアンプルである。流体貯蔵容器122の、上述の一方の側の反対側は、摺動可能な栓130により閉鎖されている。流体貯蔵容器122が放出装置115により収容されているとき、インスリン105の必要な量は、調量ボタン117の回転により調整される。インスリン105は、次に調量ボタン117を押すことで放出される。
図2は、一実施例による流体送出装置100の一コンポーネントの断面図である。このコンポーネントは、放出装置115を備える図1を参照しながら説明した流体送出装置100のコンポーネントであることができるが、紹介する流体送出装置100は、ばね200および力センサ205を備えているという相違点を含んでいる。本実施例では、流体105を含む流体貯蔵容器122は、流体送出装置100により収容されている。放出装置115は、流体105を流体貯蔵容器122から放出するように形成されている。このために放出装置115は、任意選択的にハウジング要素210、調整要素215およびプランジャ219を有している。
ばね200は、放出装置115と力センサ205との間で緊張され、流体105の放出時に復元力F’を力センサ205に及ぼすように形成されている。力センサ205は、流体105の放出時に、力センサ205に作用する復元力F’をセンシングするように形成されている。
調整要素215は、本実施例では、部分的にハウジング要素210により収容されている。ばね200は、一方の側220からは、ハウジング要素210内に囲繞され、反対側の他方の側221からは、調整要素215により囲繞されている。ハウジング要素210は、本実施例では、突出部222をばね200の載置面223として有している。本実施例では、ばね200は、突出部222の載置面223に回転可能に支持されている。代替的な一実施例では、ばね200は、載置面223に回転不能に固定されている(これについては図4参照)。他方の側221では、ばね200は、回転不能に力センサ205に固定されている。
本実施例では、力センサ205は、調量ボタン117内に配置されている。調量ボタン117は、調整要素215の主延在長さに対して横方向に、調整要素215の一方の端部に固定されている。放出すべき流体量を調整すべく、調量ボタン117は回転され、このとき、調整要素215は、回転運動の他に並進運動も行う。調整される回転角度が大きければ大きいほど、調整要素215の形態の調整装置は、雄ねじ山225を介してハウジング要素210の雌ねじ山227から、突出部222より離間する方向へ螺解される。而して、調量ボタン117とハウジング要素210との間の間隔は、流体貯蔵容器122が解放時に、調量ボタン117に及ぼされる圧力によって、所定の変換比でもって段階設定されて排出される行程長さに相当する。その際、プランジャ219は、流体貯蔵容器122の栓130を押圧する。プランジャ219は、ロック機構を介して一方向にのみ回転されるねじ山付き棒を有している。連行体ともいう機構コンポーネント230により、調量ボタン117が最大で、流体貯蔵容器122内の残りの流体105の充填レベルの程度まで螺解され得ることが保証される。
代替的な一実施例では、調量ボタン117は、流体量の調整時、回転運動しか行わない。この場合は、しかし、放出装置115のハウジング要素210に対する間隔は、変更されない。この場合、回転運動と、載置面223に回転不能に固定されたばね200とにより、ばね200が緊張され、ばね200の位置エネルギは、機構により放出時にプランジャ219の並進運動に変換される。
ばね200の復元力F’は、ばね200の伸長、つまり長さ(略してs)と、ばね定数(略してD)とに依存している。ばね定数は、とりわけばね200の材料と、ばね200の幾何学形状、すなわちばね200の線径、ばね径およびばね200の巻数とに依存している。この関係は、図示の復元力F’についてばね200の長さ変化時にも、ばね200が平面状のスパイラルスプリングである場合は、ばね200の、図4を参照しながら説明するねじり時にも、近似的に成立する。
以下に、既に述べた要点について、もう一度より詳しく説明する。
調量ボタン117は、調整要素215の形態の軸部の端部に取着されており、軸部は、雄ねじ山225を有している。この雄ねじ山225の相手側部材は、ハウジング要素210の形態のハウジングに配置されている。ここでは詳しく見ることはしない機構コンポーネント230は、調量ボタン117と、突出部222の形態の定置の通し案内部との間に配置されている。機構コンポーネント230は、まだ流体貯蔵容器122内に存在している流体量よりも多い流体量が設定され得ないようになっている。プランジャ219は、直接的に流体貯蔵容器122の栓130に接触している。ばね200の形態のスパイラルスプリングは、上述の他方の側221において堅固に調量ボタン117に結合されている。ばね200は、上述の一方の側220において、本実施例では、流体量の調整時に連れ回され得るように突出部222に機械的に結合されている。図4を参照しながら説明する代替的な一実施例では、ばね200は、突出部222に剛結されている。本実施例では、ばね200の連れ回りは、ばね200の巻数変化を防止し、流体量の調整時、本実施例では、ばね200の長さ変化のみが行われる。
ばね200の復元力F’は、力センサ205により測定される。ばね200との機械的な結合は、直接的に行われても、付加的な機構コンポーネントを介して行われてもよい。
図3は、一実施例による流体送出装置100の一コンポーネントの断面図である。その際、流体送出装置100の図示の特徴は、流体送出装置100の、図2を参照しながら説明した特徴であり得る。付加的に本実施例による流体送出装置100は、特定装置300、時間検出装置305、通信インタフェース310および表示装置315を備えている。特定装置300、時間検出装置305、通信インタフェース310および表示装置315は、例示的に調量ボタン117内に配置されている。
特定装置300は、力センサ205によりセンシングされた復元力F’を用いて、流体の放出された流体量を特定し、記憶するように形成されている。時間検出装置305は、放出された流体量の少なくとも1つの時点を検出し、記憶するように形成されている。表示装置315は、少なくとも放出された流体量および/または少なくとも1つの記憶された流体量および/または記憶された流体量の時点を表示するように形成されている。本実施例によれば、表示装置315は、このために電気泳動ディスプレイを有している。通信インタフェース310は、少なくとも放出された流体量を、流体送出装置100の外部に配置された機器に提供するように形成されている。本実施例では、通信インタフェース310は、放出された流体量をワイヤレスでこの機器に提供するように形成されている。本実施例では、流体送出装置100は、さらにエネルギ供給装置、例えばボタン型電池を備え、エネルギ供給装置は、特定装置300、時間検出装置305、通信インタフェース310および表示装置315にエネルギを供給するように形成されている。
以下に、説明した流体送出装置100の特徴、機能および利点について、もう一度より詳しく説明する。
糖尿病患者にとって、流体送出装置100の形態のインスリンペンにおいて、流体量の形で最後のインスリン用量が、対応する注入時点とともに連続的に検出されるようになっていると、かなりの付加価値を意味し得る。紹介する流体送出装置100は、例えば、流体貯蔵容器の一方の側に単数または複数の光源が配置され、流体貯蔵容器の反対側に例えばCCDラインカメラが配置されていることにより、光学式の方法を用いて流体量を求める送出装置と比較して、光路内の汚損に対する敏感性がないという利点を備えている。さらに、提案するアプローチは、例えば、リング型磁石がホールセンサ回りに回転する磁気式の方法を使用する送出装置と比較して、遙かに低廉に実現可能である。さらに別の利点は、紹介する流体送出装置100を運転する方法が、ばね200の長さ、断面積または巻数が変更されるとき、ばね200のインダクタンス変化に基づいていないことである。而して、ここでは、ばね200の戻し案内のためのかなりの手間を意味するばね200の両側での接点接続がなされずに済むとともに、機械的に摩耗し、ヒステリシスを有するすり接点は、不要である。
ここで紹介するアプローチの利点は、ばね200を備え、ばね200の長さ変化または巻数変化が復元力F’を力センサ205に及ぼし、力センサ205の信号がその後、解放された流体量の形で用量設定を推定させる流体送出装置100の形態の注入器、特にインスリンペンの提供である。流体送出装置100は、ばね200および力センサ205の他に、特定装置300の形態の測定データ検出用のマイクロコントローラと、外部機器、例えばスマートフォンと通信する通信インタフェース310の形態の電子コンポーネントと、調量ボタン117の形態の頂部に設けられたトリガスイッチとを備えている。
換言すれば、紹介するのは、目下注入されたインスリン量を検出するセンサ装置または用量センサシステムであって、ばね200を備え、ばね200は、図2および3を参照しながら説明したように、ばね200の長さ変化により緊張されるか、または図4を参照しながら説明したように、ねじりによりあるいは巻数の増加により緊張され、その際、力を力センサ205に及ぼすセンサ装置または用量センサシステムである。
復元力F’の力測定は、注入を行うとき、つまり、流体を放出するために調量ボタン117を押すときに行われる。復元力F’は、その後、解放された流体量に換算され、記憶され、かつ表示装置315の形態の内蔵型のディスプレイに表示され、かつ/または外部機器に伝送される。
ここで紹介するアプローチの利点は、
−利用者安全性の向上(誤って調量されたインスリン量は、重篤な急性の症状または長期にわたる症状をもたらすおそれがある)、
−少ない管理手間(医師のために手で記録を取ることが省略でき、その代わりに、自動的に検出された流体量が、電子式に(例えばスマートフォンアプリ内に)記録され、電子式に送信され得るからである)、
−極めて好都合な測定方法、
にある。
図4は、一実施例による流体送出装置100の一コンポーネントの断面図である。これは、図2ないし3を参照しながら説明した流体送出装置100の1つであることができるが、本実施例では、ばね200の、図2を参照しながら説明した側が、回転不能に突出部の載置面に固定されているという相違点を含んでいる。
本実施例によれば、調量ボタン117を回転させたことによる流体量の増加は、ばね200の長さ変化にも、ばね200の巻数変化にもつながる。
図3と同様、ここでも、設定された流体量が多ければ多いほど、復元力F’が大きいことが当てはまる。この関係は、一義的であるため、回転角度は、即座に力センサ205の作動時点で特定され得る。このことは、例えば、信号を提供するために、常に所定の回転角度の通過を必要とするインクリメンタル形の力センサ205と比較して大きな利点である。
力センサ205は、本実施例では、クオーツ、ピエゾおよびMEMSをベースに形成されている。400は、調量ボタンの回転軸線400を示している。
図5は、一実施例による流体送出装置を製造する方法500のフローチャートである。これは、図2ないし4を参照しながら説明した流体送出装置を製造する方法500であることができる。用意のステップ505において、流体貯蔵容器から流体を放出する放出装置と、流体の放出時に放出装置に作用する復元力をセンシングするように形成されている力センサとを備える流体送出装置の少なくとも1つのコンポーネントを用意する。緊張のステップ510において、流体の放出時に復元力を力センサに及ぼすように形成されているばねを放出装置と力センサとの間で緊張させる。
図6は、一実施例による流体送出装置を運転する方法600のフローチャートである。これは、図2ないし4を参照しながら説明した流体送出装置の1つを運転する方法600であることができる。放出のステップ605において、流体を流体貯蔵容器から放出する。センシングのステップ610において、力センサと放出装置との間で緊張されたばねにより及ぼされる復元力であって、放出のステップ605において力センサに作用する復元力をセンシングする。
一実施例が、第1の特徴と第2の特徴との間の「および/または」の接続を含んでいる場合は、当該実施例が、一実施の形態によれば、第1の特徴と第2の特徴とを含んでおり、別の一実施の形態によれば、第1の特徴のみまたは第2の特徴のみを含んでいるものと読解すべきである。

Claims (15)

  1. 流体(105)を送出する流体送出装置(100)であって、
    前記流体送出装置(100)は、
    流体貯蔵容器(122)から前記流体(105)を放出する放出装置(115)と、
    前記放出装置(115)と力センサ(205)との間で緊張され、前記流体(105)の放出時に復元力(F’)を前記力センサ(205)に及ぼすように形成されているばね(200)と、
    前記流体(105)の放出時に、前記力センサ(205)に作用する前記復元力(F’)をセンシングするように形成されている前記力センサ(205)と、
    を少なくとも備える、流体送出装置(100)。
  2. センシングされた前記復元力(F’)を用いて、前記流体(105)の放出された流体量を特定し、かつ/または記憶するように形成されている特定装置(300)を備える、請求項1記載の流体送出装置(100)。
  3. 前記放出された流体量の少なくとも1つの時点を検出し、前記放出された流体量の前記時点を記憶する時間検出装置(305)を備える、請求項2記載の流体送出装置(100)。
  4. 前記放出された流体量および/または少なくとも1つの記憶された流体量および/または前記記憶された流体量の時点を表示する表示装置(315)を備え、特に前記表示装置(315)は、電気泳動ディスプレイを有する、請求項2または3記載の流体送出装置(100)。
  5. 前記放出された流体量を、前記流体送出装置(100)の外部に配置される機器に提供する通信インタフェース(310)を備え、特に前記通信インタフェースは、前記放出された流体量をワイヤレスで提供するように形成されている、請求項2から4までのいずれか1項記載の流体送出装置(100)。
  6. 前記力センサ(205)は、クオーツおよび/またはピエゾおよび/またはMEMSをベースに形成されている、請求項1から5までのいずれか1項記載の流体送出装置(100)。
  7. 前記流体送出装置(100)は、医薬品、特にインスリンとしての前記流体(105)を送出するように形成されている、請求項1から6までのいずれか1項記載の流体送出装置(100)。
  8. 前記放出装置(115)は、流体量を調整する調整要素(215)と、ハウジング要素(210)とを有し、前記調整要素(215)は、前記流体(105)の放出時に少なくとも部分的に前記ハウジング要素(210)内に導入される、請求項1から7までのいずれか1項記載の流体送出装置(100)。
  9. 前記放出装置(115)は、前記流体貯蔵容器(122)を押すプランジャ(219)を有し、前記プランジャ(219)は、前記調整要素(215)の動きに対して相対運動を行うように形成されている、請求項8記載の流体送出装置(100)。
  10. 前記ハウジング要素(210)は、少なくとも1つの突出部(222)を前記ばね(200)の載置面(223)として有する、請求項8または9記載の流体送出装置(100)。
  11. 前記ばね(200)は、前記突出部(222)の前記載置面(223)に回転可能に支持されている、請求項10記載の流体送出装置(100)。
  12. 流体(105)を送出する流体送出装置(100)を製造する方法(500)であって、前記方法(500)は、
    流体貯蔵容器(122)から前記流体(105)を放出する放出装置(115)と、前記流体(105)の放出時に前記放出装置(115)に作用する復元力(F’)をセンシングするように形成されている力センサ(205)とを備える前記流体送出装置(100)の少なくとも1つのコンポーネントを用意するステップ(505)と、
    前記流体(105)の放出時に前記復元力(F’)を前記力センサ(205)に及ぼすように形成されているばね(200)を前記放出装置(115)と前記力センサ(205)との間で緊張させるステップ(510)と、
    を少なくとも備える、流体(105)を送出する流体送出装置(100)を製造する方法(500)。
  13. 流体(105)を送出する流体送出装置(100)を運転する方法(600)であって、前記方法(600)は、
    流体貯蔵容器(122)から前記流体(105)を放出するステップ(605)と、
    力センサ(205)と放出装置(115)との間で緊張されたばね(200)により及ぼされる復元力(F’)であって、前記放出のステップ(605)において前記力センサ(205)に作用する復元力(F’)をセンシングするステップ(610)と、
    を少なくとも備える、流体(105)を送出する流体送出装置(100)を運転する方法(600)。
  14. 請求項13記載の方法を実施するように構成されたコンピュータプログラム。
  15. 請求項14記載のコンピュータプログラムが記憶されている機械読み取り可能な記憶媒体。
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