JP2024501889A - 個別の用量制御および過剰摂取防止機構 - Google Patents

Abstract

用量制御およびオーバーラン保護機構は、ウェアラブル輸液ポンプや薬物送達ペンのような流体送達デバイスで使用するために提供される。この機構は、所定の用量の送達サイクルごとに、所望の円弧状経路（例えば、１８０度未満）に沿って交互の方向に回転するプレート上のピンを案内する表面特徴を備えた、逆回転する平歯車を備える。表面特徴は、アクチュエータ入力の方向に関係なく、またアクチュエータが円弧状経路を超えて回転するかどうかに関係なく、平歯車のうちの１つを制御可能に回転させ、流体送達デバイスのパワートレイン内の別の構成要素に選択された量または回転を出力するように構成されている。

Description

本開示および本明細書に記載される技術的解決策は、概して、薬剤送達に使用される流体送達デバイスにおける用量制御および過剰摂取防止に関し、より具体的には、アクチュエータからの入力エネルギーを、流体送達デバイスのパワートレイン内の次の構成要素への出力エネルギーに変換するための機構に関し、より具体的には、アクチュエータからの入力エネルギーを、サイクルごとに１回の用量のみを送達するように流体送達デバイスを制御し、アクチュエータが所望の動作点を超えて回転するとき、パワートレインへのエネルギー伝達を停止するように、流体送達デバイスのパワートレイン内の次の構成要素への出力エネルギーに変換するための機構に関する。

過剰摂取とは、意図された用量を超える量の薬物の適用であり、ユーザーに耐えられないリスクをもたらし得る。薬物送達デバイスにおける過剰摂取は、用量送達を担う構成要素の機能不全が原因で発生し得る。つまり、これらの構成要素は、一般に、アクチュエータ、電子機器、およびソフトウェアである。薬剤送達に使用される流体送達デバイスにおける過剰摂取を防止する必要性が存在する。

過剰摂取のような問題は、本明細書に記載の例示的な実施形態によって克服され、さらなる利点が実現される。

流体送達構成要素を制御するために回転入力を使用し、駆動機構を動作させるためにアクチュエータを使用する駆動機構を備えた流体送達デバイスにおいて、オーバーラン防止機構であって、選択した数の対応するギア歯を噛み合わせるために、ギア歯を備え、互いに隣接して配置された第１の平歯車および第２の平歯車であって、第１の平歯車は時計回りに回転可能であり、第２の平歯車は反時計回りに回転可能である第１の平歯車および第２の平歯車と、ピンを備えたプレートであって、流体送達デバイス内のアクチュエータによって作動され、サイクル中に制御された量を回転させて、第１の平歯車および第２の平歯車に対して円弧状経路内でピンを移動させるプレートと、を有するオーバーラン防止機構が提供される。プレートは、交互のサイクルで時計回りと反時計回りに回転するように作動する。第１の平歯車と第２の平歯車は、それぞれピンを備えたプレート側を向いた面を有している。各面は、プレートが回転するときにピンがそれに沿って追従可能である少なくとも１つの表面特徴で構成されている。各平歯車の表面特徴は、円弧状経路のそれぞれの端部に向かって移動するときにピンと接触して、その平歯車を選択された量だけ回転させ、その平歯車の歯が他の平歯車の歯と係合して回転を与える。各平歯車の表面特徴は、また、アクチュエータがプレートの回転方向を逆転させて別のサイクルを開始する前に、円弧状経路のそれぞれの端でピンとの接触を失うように構成されている。

例示的な実施形態の一態様によれば、オーバーラン防止機構への入力は、サイクル中に円弧状経路に沿ったプレートの１２６度の回転に対応し、平歯車は、そのサイクル中に９０度回転するように構成される。例えば、オーバーラン防止機構の出力は、１サイクル中に一方の平歯車が９０度回転することにより与えられる９０度の回転である。さらなる例として、流体送達デバイスは、オーバーラン防止機構の出力を入力として受け取り、所定量の流体用量を達成するために駆動機構に適用するためのより小さな回転の第２の出力を生成するように構成された歯車列構成要素を有する。さらに、別の例として、流体送達デバイスは、バレル型リザーバ内のプランジャを移動させるシリンジ型ポンプとすることが可能であり、駆動機構は、プランジャを移動させるように動作可能な入れ子式の伸縮式ネジを備え、第２の出力は、所定量の流体用量を送達するのに相当する距離だけプランジャを移動させるために駆動機構に提供される。

例示的な実施形態の一態様によれば、少なくとも１つの表面特徴は、中央の両凹レンズ状突起部の両側に配置された２つの両凸レンズ状突起部を画定する２つの弓形溝を備える。例えば、その平歯車を選択された量だけ回転させるため、円弧状経路のそれぞれの端部に向かって移動するときに、両凹レンズ状の突起部の凸面は、ピンと接触する。別の例として、２つの両凸レンズ状突起部および中央の両凹レンズ状突起部は、ピンが円弧状経路の端部に到達するとピンの係合を失い、それ以上回転しないように構成される。

例示的な実施形態の一態様によれば、少なくとも１つの表面特徴は、それぞれが平坦な表面と凸状の表面を有する半涙滴型の突起部を備える。各平歯車の平面には、例えば、半涙滴型の突起部が対角に配置されており、平歯車の平面同士が対向している。

例示的な実施形態の一態様によれば、オーバーラン防止機構には、ピンが円弧状経路の端部に到達したときを検出するためのセンサが設けられる。例えば、流体送達デバイスは、センサの出力を受信し、ピンが円弧状経路の端部に到達したことを出力が示すときにアクチュエータを制御して方向を逆転させるプロセッサを有するように構成される。

例示的実施形態の追加および／または他の態様および利点は、以下の説明に記載されるか、またはその説明から明らかになるか、または例示的実施形態の実践によって学習され得る。例示的な実施形態は、上記の態様のうちの１つ以上、および／または特徴のうちの１つ以上およびそれらの組み合わせを有する装置およびそれを動作させるための方法を含み得る。例示的な実施形態は、例えば、添付の特許請求の範囲に記載されているような、１つ以上の特徴および／または上記の態様の組み合わせを含み得る。

例示的な実施形態の上記および／または他の態様および利点は、添付図面と併せて、以下の詳細な説明から、より容易に理解されるであろう。

明確にするために、上部およびベースプレートが取り外された、例示的な流体送達デバイスの斜視上面図である。 図１のデバイスのシリンジバレル型リザーバ内のプランジャ用のアクチュエータ、歯車列および駆動機構の一部の側面斜視図である。 例示的なエンドストップ回路を備えた例示的な流体送達デバイスの歯車列および駆動機構の側面図である。 例示的なエンドストップ回路を備えた例示的な流体送達デバイスの歯車列および駆動機構の側面図である。 図１の例示的な流体送達デバイスの駆動機構を動作させるための例示的な実施形態に従って構築されたアクチュエータおよび歯車列の側面図である。 図１の例示的な流体送達デバイスの駆動機構を動作させるための例示的な実施形態に従って構築されたアクチュエータおよび歯車列の側面図である。 図１の例示的な流体送達デバイスの駆動機構を動作させるための例示的な実施形態に従って構築されたアクチュエータおよび歯車列の側面図である。 図１の例示的な流体送達デバイスの駆動機構を動作させるための例示的な実施形態に従って構築されたアクチュエータおよび歯車列の側面図である。 図１の例示的な流体送達デバイスの駆動機構を動作させるための例示的な実施形態に従って構築されたアクチュエータおよび歯車列の側面図である。 図１の例示的な流体送達デバイスの駆動機構を動作させるための例示的な実施形態に従って構築されたアクチュエータおよび歯車列の側面図である。 図１の例示的な流体送達デバイスの駆動機構を動作させるための別の例示的な実施形態に従って構築されたアクチュエータおよび歯車列の側面図である。 図１の例示的な流体送達デバイスの駆動機構を動作させるための別の例示的な実施形態に従って構築されたアクチュエータおよび歯車列の側面図である。 図１の例示的な流体送達デバイスの駆動機構を動作させるための別の例示的な実施形態に従って構築されたアクチュエータおよび歯車列の側面図である。 図１の例示的な流体送達デバイスの駆動機構を動作させるための別の例示的な実施形態に従って構築されたアクチュエータおよび歯車列の側面図である。 図１の例示的な流体送達デバイスの駆動機構を動作させるための別の例示的な実施形態に従って構築されたアクチュエータおよび歯車列の側面図である。 図１の例示的な流体送達デバイスの駆動機構を動作させるための別の例示的な実施形態に従って構築されたアクチュエータおよび歯車列の側面図である。

図面全体を通じて、同様の参照番号は、同様の要素、特徴、および構造を指すものと理解されたい。

次に、添付図面に示される例示的な実施形態を詳細に参照する。本明細書で説明する実施形態は、図面を参照して例示するものであり、限定するものではない。

過剰摂取に伴うユーザーのリスクは、様々な設計ソリューションを使用することで軽減することが可能である。これらのソリューションは、本質的に、機械的、電気的、アルゴリズム的、またはそれらの組み合わせである可能性がある。機械的解決策の一つは、ピン付きの駆動ホイールとスロット付きの従動ホイールを使用して、連続入力動作を離散出力動作に変換する機械機構であるジェネバ機構またはジェネバ駆動である。駆動ホイールが回転すると、ピンが駆動ホイールのスロットに入り、駆動ホイールが回転しながら走行を続けるときにピンがスロットから出るのに十分な回転になるまで駆動ホイールを回転させる。従動輪の回転の程度は、とりわけ従動輪のスロットの数に依存する。ただし、ジェネバ機構は、入力がオーバーランした場合に出力動作を停止する機能がない。

本明細書に記載の技術的解決策は、例えば、インスリン送達に使用されるウェアラブル注入デバイスまたは薬物送達ペンのような薬物送達デバイスにおける用量制御および過剰摂取防止のための新規な機械的解決策を提供する。その技術的解決策は、流体送達デバイスのパワートレインに設けられたオーバーラン防止機構である。パワートレインは、例えば、アクチュエータと流体送達デバイスの流体リザーバ内のプランジャの駆動機構との間に位置する歯車列を備えることが可能である。技術的解決策および例示的な実施形態に従って本明細書に記載されるオーバーラン防止機構は、アクチュエータ（例えば、モータ）から直接的または間接的に入力電力（例えば、トルク×速度）を受け取り、出力電力（例えば、トルク×速度）をパワートレインの次の構成要素に伝達する。オーバーラン防止機構は、機構の出力と接続された中間パワートレイン構成要素の対応する出力が所望の量に見合うように、機構の出力を物理的に飽和させることによって動きを調整するように設計され、さらに、アクチュエータが所望の動作点を超えて回転するとき、エネルギー伝達も停止する。

オーバーラン防止機構は、個別の動作機構であり、各サイクルで１回分の用量だけを送達する。サイクルは、流体リザーバから所定量の流体を送達するために、流体送達デバイス内の駆動機構および介在するパワートレイン構成要素を制御するアクチュエータおよびオーバーラン防止機構の指定された移動量であると理解される。例えば、以下に説明するように、サイクルは、ピンまたはカムフォロアを備えたオーバーラン防止機構の構成要素に１８０度未満(例えば、１２６度)の円弧状経路に沿った移動を達成し、中間のパワートレイン構成要素に伝えて、その出力を駆動機構のより小さな入力に低減するために、９０度の出力回転を達成し、所定量の流体の所望の用量を達成するため、アクチュエータ入力シャフトの可逆的な部分回転とすることが可能である。技術的解決策の態様およびオーバーラン防止機構の例示的な実施形態によれば、アクチュエータは、別の用量送達サイクルを開始するために停止し、逆方向に回転する必要がある。アクチュエータの入力回転方向に関係なく、オーバーラン防止機構の出力は、一方向に回転する。入力回転方向の逆転は、所望の用量が分配されるまで次の送達サイクルに進むために、必要とされる。

オーバーラン防止機構は、プレート内の１つまたは複数のダウエルピンと２つの平歯車上のカム表面特徴との間の物理的相互作用に基づいて動作する。これらの構成要素間の荷重伝達の方法は、それらの構成要素の幾何学的形状に大きく依存しており、入力トルクプロファイルは、これらの特徴の幾何学的形状を変更することによって調整することが可能であり、これについては、それぞれ、図４Ａ～図４Ｆおよび図５Ａ～図５Ｇに示された２つの例示的な実施形態に関連して、以下に説明する。例示の目的で、例示的な実施形態は、シリンジ型ポンプを有する図１に示されるようなウェアラブル注入デバイスのような例示的な流体送達デバイスに関連して説明される。

図１を参照すると、明確にするために、例示的な流体送達デバイス１０は、カバーおよびベースプレートなしで示されている。流体送達デバイス１０は、所望の量の流体をそこから排出するために所望の量だけリザーバ１２内に延びるように駆動機構１６によって制御され得るプランジャ１４を備えたシリンジバレル型リザーバ１２を有する。駆動機構は、例えば、プランジャに接続された最も内側のネジを有し、パワートレインによって制御可能に伸長する伸縮式の入れ子式ネジの配置とすることが可能である。例えば、パワートレインは、それぞれの歯車を備えた歯車列１８に接続された入力シャフト２０を備えた回転アクチュエータ（例えば、モータ）１９を備えることが可能であり、これらの歯車列は、それぞれ駆動機構１６に接続されている。オーバーラン防止機構２２の例示的な実施形態は、機構２２と駆動機構１６との間に中間歯車が配置されたアクチュエータの近くに配置される機構２２を示す。しかしながら、オーバーラン防止機構２２は、アクチュエータ１９と駆動機構１６との間のパワートレインに沿った任意の点に接続できることを理解されたい。さらに、アクチュエータは、少なくとも半回転および可逆回転入力を提供出来るモータ以外の他のタイプのアクチュエータ（例えば、油圧式、ばね式、手動式およびソレノイド式のアクチュエータ）であってもよく、駆動機構１６は、バレルリザーバ内のプランジャを駆動するための入れ子式のネジに限定される必要はないことを理解されたい。例えば、オーバーラン防止機構２２は、様々な種類の容積式ポンプのパワートレインに採用することが可能である。

これらの例示的な実施形態では、入力における１２６度の回転は、オーバーラン防止機構によって出力における９０度の回転をもたらし、これは、例えば、一組の中間平歯車１８を使用するポンプレベルでの入力（例えば、入れ子式の伸縮式ネジを有する駆動機構１６への入力）の２．５７度レベルに低減することが可能である。ポンプ（例、バレルとプランジャを備えたシリンジ型ポンプ）の２．５７度の回転は、１回分の用量に相当する。以下に説明するように、オーバーラン防止機構は、入力を１２６度以上回転しても出力の９０度の回転が変わらないように設計されている。したがって、入力シャフトと接続されたプレートをピンで１２６度よりわずかに大きく作動させることで、用量の精度が保証される。また、流体送達デバイス制御システムに電気スイッチを追加して、１２６度の入力回転を感知し、アクチュエータに停止および逆転コマンドを送信することも可能である。所望の用量送達量と、駆動機構１６および流体送達デバイス１０の他の構成要素の設計特徴とに応じて、オーバーラン防止機構２２の入力および出力の異なる回転度を調整可能であることが理解されるべきである。

図２を参照すると、オーバーラン防止機構２２は、一般に、２つの平歯車２８および３０と、１つまたは複数のピン２６が設けられたプレート２４または他の部材とを備える。ピン２６は、以下に説明するように、平歯車２８および３０の前面の特徴と協働して、ピンが所望の作動経路３２を確実に完了し、しかも、一貫して完全な用量を維持するために所定の出力（例：平歯車２８と３０の９０度回転)のみを送達することを保証する。アクチュエータ１９または他の構成要素が誤動作してオーバーランを引き起こした場合でも、オーバーラン防止機構２２の構成要素は、そのサイクルで所定の用量を送達するのに見合った以上の出力を防止するように構成される。

図３Ａおよび３Ｂを参照すると、オーバーラン防止機構２２の構成要素は、図２および以下に説明する例示的な実施形態に示すものよりも歯車列構成要素１８に対してより垂直な、異なる構成で組み立てられる。図３Ａおよび３Ｂに示される構成は、流体送達デバイス１０内のスペースを節約し、その寸法を最小限に抑えるのに役立てることを可能とする。また、図３Ａおよび３Ｂには、アクチュエータ１９の方向を反転すべきときの検出回路４０の例も示されている。例えば、ピン２６を備えたプレート２４は、導電性として構成することが可能であり、その端部停止位置４２ａ、ｂのいずれかが円弧３２の端部で回路４０に到達すると、回路４０を短絡させることを可能とする。それにより、コントローラは、アクチュエータ１９による停止および方向転換を検出し命令するための信号を生成する。しかしながら、円弧３２の端部を検出する他の方法を使用することも可能である。

次に、オーバーラン防止機構２２の例示的な実施形態について、図４Ａから図４Ｆを参照して説明する。平歯車２８、３０のそれぞれの前面３６は、２つの両凸レンズ状突起部５２と中央の両凹レンズ状突起部５４を画定する２つの円弧状の溝またはトレース５０を有する。平歯車２８、３０の面３６上のこれらの特徴５０、５２、５４は、協働して、ピン２６とカム表面のためのＳ字形経路３４を断続的に提供し、ピンが円弧３２に沿ってさらに移動するのを防止する。

平歯車３０は、アクチュエータ入力シャフト２０の入力方向に関わらず反時計回り（ＣＣＷ）に回転する。平歯車２８は、アクチュエータ入力シャフト２０の入力方向に関わらず時計回り（ＣＷ）に回転する。アクチュエータ入力シャフト２０は、ＣＷとＣＣＷに交互に回転され、ピン２６が円弧３２（例えば、１２６度または１８０度未満の他の値）を通って移動し、その後、停止して逆転し、円弧を反対方向に移動することが出来る。図４Ａ～図４Ｆのピン２６を備えたプレート２４は、明確にするために接続された入力シャフト２０なしで示されている。

図４Ａは、底部円弧位置からＣＷに回転するピン２６を備えたプレート２４を示す。プレート２４に接続された入力シャフトがプレートをＣＷに回転し続けると、ピン２６は、図４Ａに示す平歯車３０の凹レンズ状突起部５４の下側凹面に従い、図４Ｂに示すように平歯車をＣＣＷに９０度移動させる。平歯車２８および３０の歯が協働することにより、平歯車２８は、ＣＷに９０度回転する。平歯車３０の両凸レンズ状突起部５２ａと両凹レンズ状突起部５４のカム表面は、ピン２６が円弧３２の上端に達するとそれ以上押さないように構成されている。別のＳ字形経路３４は、アクチュエータ１９が停止し、プレート３４に接続された入力シャフト２０の方向を逆転させた後、図４Ｃに示すように、円弧３２に沿ったピン２６のＣＣＷ移動のために、平歯車２８、３０上のそれぞれの溝５０によって確立される。

図４Ｄを参照すると、ピン２６は、平歯車２８上の凹レンズ状突起部５４の下側凹面に従い、図４Ｅに示すように平歯車２８をＣＷに９０度移動させる。平歯車２８および３０の歯が協働することにより、平歯車３０は、ＣＣＷに９０度回転する。平歯車２８の両凸レンズ状突起部５２ａと両凹レンズ状突起部５４のカム表面は、ピン２６が円弧３２の他方の上端に到達すると、それ以上押さないように構成されている。別のＳ字形経路３４は、アクチュエータ１９が停止し、プレート３４に接続された入力シャフト２０の方向を逆転させた後、図４Ｆに示すように、円弧３２に沿ったピン２６のＣＷ運動のために、平歯車２８、３０上のそれぞれの溝５０によって確立される。平歯車２８、３０のいずれをオーバーラン防止機構２２の出力として使用することも可能である。

次に、オーバーラン防止機構２２の別の例示的な実施形態について、図５Ａから図５Ｆを参照して説明する。平歯車２８、３０のそれぞれの前面３６は、２つの半涙滴型の突起部７０ａ、ｂを有する。プレート２４は、２つのピン２６ａ、ｂを有し、アクチュエータの入力シャフト２０に接続されるように示されている。平歯車３０は、アクチュエータ入力シャフト２０の入力方向に関わらずＣＣＷに回転する。平歯車２８は、アクチュエータ入力シャフト２０の入力方向に関わらずＣＷ回転する。アクチュエータ入力シャフト２０は、ＣＷとＣＣＷに交互に回転され、ピン２６が円弧３２（例えば、１２６度または１８０度未満の他の値）を通って移動し、その後、停止して逆転し、円弧を反対方向に移動することが出来る。

平歯車２８、３０のそれぞれの半涙滴型の突起部７０ａ、ｂは、対応するピン２６ａ、ｂの１つによって押されて、その平歯車２８または３０を９０度回転させるように配置されている。他の平歯車も、それらの間の歯が協働するために９０度回転することになる。平歯車２８、３０の表面の半涙滴型の突起部７０ａ、ｂは、平面同士を対向させて対角線上に配置されている。平歯車２８、３０上の半涙滴型の突起部７０ａ、ｂの対は、相互にオフセットされており、プレート２４上のピン２６ａ、ｂは、プレート２４が円弧３２の少なくとも一部をＣＷに横切るときに、ピン２６ｂが平歯車３０上の半涙滴型の突起部７０の平らな表面を押し、プレート２４が円弧３２の少なくとも一部分をＣＣＷに横切るとき、ピン２６ａが平歯車２８上の半涙滴型の突起部７０の平らな表面を押すように、相互に間隔を置いて配置されている。図示の例では、平歯車２８、３０およびそれらのそれぞれの特徴７０ａ、ｂの寸法、およびピンの寸法は、入力シャフト２０およびプレート２４の約１２６度の回転が約９０度の平歯車２８、３０からの出力を生じさせるように構成されている。

例えば、図５Ａは、ＣＣＷに回転する入力シャフト２０およびプレート２４を示す。ピン２６ａは、平歯車２８上の半涙滴型の突起部７０の平面に沿って移動し、平歯車２８をＣＷに９０度回転させる。次に、平歯車２８の歯は、図５Ｂおよび図５Ｃに示すように、平歯車３０の歯と協働して、平歯車をＣＣＷに９０度回転させる。９０度回転後、ピン２６ａが平歯車２８から離れ、平歯車の回転が停止する。次に、アクチュエータは、方向を逆転させ、図５Ｄに示すように、入力シャフト２０およびプレート２４をＣＷに回転し始める。入力回転方向を反転すると、他方のピン２６ｂと他方の平歯車３０の半涙滴型の突起部７０とが接触する。図５Ｅおよび図５Ｆに示すように、プレート２４が円弧３２をＣＷに横断してＣＣＷに９０度回転させると、ピン２６ｂは半涙滴型の突起部７０の平面を押す。平歯車３０の歯は、平歯車２８の歯と協働して、平歯車を９０度ＣＷに回転させる。９０度回転後、ピン２６ｂが平歯車３０から離れ、平歯車の回転が停止する。次いで、アクチュエータは方向を逆転させ、入力シャフト２０およびプレート２４を再びＣＣＷに回転し始める。平歯車２８、３０のいずれをオーバーラン防止機構２２の出力として使用することも可能である。

上述したように、技術的解決策および例示的な実施形態に関して本明細書に記載されるオーバーラン防止機構２２は、ウェアラブル注入ポンプ型の流体送達デバイスに実装することが可能であり、薬物送達ペンの過量投与防止機構として使用することも可能である。平歯車２８、３０の面上の半涙滴型の特徴７０または突起部５２、５４の幾何学的形状は、機構２２の入力および出力トルクプロファイルを調整するために修正することが可能である。ここに示されているピン２６は、異なる負荷プロファイルを達成するために、異なる断面を有するピンと置き換えることが可能である。オーバーラン防止機構２２は、その重要な特徴（例えば、半涙滴型の特徴７０または突起部５２、５４）を維持しながら、様々なサイズで製造することが可能であり、異なる材料で製造することが可能である。平歯車２８および３０は、はすば歯車やかさ歯車のような他のタイプの歯車に置き換えることが可能であり、一方、平歯車のＣＷおよびＣＣＷ回転や、平歯車２８および３０の特徴の１つ(例えば、半涙滴型の特徴７０または突起部５２、５４)へのピン係合後に同じ量だけ回転するように協働する歯のような重要な特徴を維持する。また、全サイクルに必要な入力回転と出力回転は、それぞれ１２６度および９０度以外の角度に変更可能である。オーバーラン防止機構２２は、要求される仕様に基づいて異なる用量を送達するために修正することが可能である。

上述の理由により、オーバーラン防止機構２２は、薬物の過剰摂取の危険性を排除するだけでなく、各サイクルにおける送達用量の精度も制御する。また、歯車を使用しているため、オーバーラン防止機構２２は、他の歯車列構成要素と同様の騒音レベルで動作する。

さらに、オーバーラン防止機構２２は、パワートレイン内の異なる段階（例えば、ギアボックスの前、後、または中間）に配置することが可能であるため、有利である。たとえば、平歯車は、流体送出装置のプランジャやピストンの駆動機構に動きを与えるモータによく使用されるギアボックスと簡単に統合される。また、オーバーラン防止機構２２は、パワートレインの異なる段階（例えば、モータとギアボックスの間、ギアボックスとポンプ機構の間、またはギアボックスの内部）に配置することが可能である。オーバーラン防止機構２２をポンプ（例えば、シリンジバレル１２のプランジャ１４）から遠ざけ、アクチュエータ１９に近づけることは、それに加えられるトルク値を減少させ、高負荷による故障のリスクを低減するという追加の利点を有する。

オーバーラン防止機構２２は、スケーラブルなギア比を有し、アクチュエータ、ギアボックス、ポンプ機構などの他の構成要素の選択に基づいてシステムの効率を最適化するように構成することが可能である。この技術ソリューションは、インスレットコーポレーションが開発したオムニポッドウェアラブルポンプの２つのラチェットホイールシステムなど、他のインデックス方式よりもエネルギー効率が大幅に優れている。また、オムニポッドは、複数の構成要素（アーム、形状記憶合金ワイヤー、ラチェットホイール、ヒンジ、ストップピンなど）間の複雑な相互作用に基づいて動作するため、製造または組み立てプロセスにおけるわずかな誤差がデバイスの故障に繋がり得る。

性能を最適化するために電子機器と組み合わせることが可能であるが、オーバーラン防止機構２２は、純粋に機械的な解決策であり、電子機器を必要とする直接駆動型割出しシステムとは対照的に、動作に電子機器を必ずしも必要としない。流体送達デバイスのインデックスシステムに電子機器を導入すると、望ましくない追加コストが発生し得る。一例として、ダイレクトドライブタイプのインデックスシステムは、エンコーダデータを分析するためにエンコーダと、場合によっては、二次マイクロプロセッサを必要とする可能性があり、これにより、流体送達デバイス１０の最終コストが大幅に増加し得る。対照的に、オーバーラン防止機構２２に使用されるすべての構成要素は、射出成形などの安価な方法を使用して製造することが可能である。

さらに、直接駆動タイプのインデックスシステムの出力が目立たないため、様々な理由でシステム内に発生する誤差は累積され、流体送達デバイス１０の寿命中に合計するとより大きな誤差値になり得る。一方、オーバーラン防止機構２２における各用量送達サイクルは、前のサイクルとは独立しており、エラーは次の用量送達サイクルに転送されない。

前述したように、従来のジェネバ機構には過大な入力があった場合に出力が回転しないようにする機能を有していなかった。これに対し、オーバーラン防止機構２２は、一定の条件に達した後に出力を停止することで過剰投与を防止する。オーバーラン防止機構２２は、投与プロセスを継続するための安全機能として、アクチュエータ１９の方向（例えば、モータの方向）を逆転することを必要とする。一方、ジェネバ機構は、単一方向に回転するモータで継続的に動作するため、患者に過剰摂取を引き起こし得る。

本開示の例示的な実施形態は、少なくとも上記の問題および／または欠点、および上記に記載されていない他の欠点に対処し得る。また、例示的な実施形態は、上述の欠点を克服する必要はなく、また、上述の問題のいずれも克服しなくてもよい。

当業者であれば、本開示の適用が、上記の説明または図面に示された構成の詳細および構成要素の配置に限定されないことを理解されたい。本明細書の実施形態は、他の実施形態も可能であり、様々な方法で実践または実施することが出来る。また、本明細書で使用される表現および用語は説明を目的としたものであり、限定するものと見なされるべきではないことも理解されるであろう。本明細書における「含む」、「備える」、または「有する」およびそれらの変形の使用は、その後に列挙される項目およびその等価物、ならびに追加の項目を包含することを意味する。別段の制限がない限り、本明細書における用語「接続された」、「結合された」、および「取り付けられた」およびそれらの変形は広く使用され、直接的および間接的な接続、結合、および取り付けを包含する。加えて、用語「接続された」および「結合された」およびそれらの変形は、物理的または機械的な接続または結合に限定されない。さらに、上部、下部、最下部、最上部などの用語は相対的なものであり、説明を助けるために使用されているが、限定するものではない。

上記の説明および図は、単なる例として意図されており、特許請求の範囲に記載されている場合を除き、いかなる形でも例示的な実施形態を限定することを意図するものではない。当業者は、上で説明した様々な例示的な実施形態の様々な要素の様々な技術的態様を他の多くの方法で容易に組み合わせることが可能であり、その全てが特許請求の範囲内にあるとみなされることに特に留意されたい。

Claims (12)

1. 流体送達構成要素を制御するために回転入力を使用する駆動機構と、前記駆動機構を操作するアクチュエータとを備えた流体送達デバイスにおいて、オーバーラン防止機構は、
   ギア歯を備え、選択された数の対応するギア歯と噛み合うように互いに隣接して配置された第１の平歯車および第２の平歯車であって、前記第１の平歯車は、時計回りに回転可能であり、前記第２の平歯車は、反時計回りに回転可能である第１の平歯車および第２の平歯車と、
   前記第１の平歯車および前記第２の平歯車に対して円弧状経路内のピンを移動させるサイクル中に制御された量を回転するために、前記流体送達デバイス内の前記アクチュエータによって作動されるピンを備えたプレートであって、交互のサイクルで、時計回りおよび反時計回りの方向に回転するように作動されるプレートと、
   を備え、
   前記第１の平歯車および前記第２の平歯車は、それぞれ、前記ピンを備えた前記プレートに対向する面を有し、各面は、前記プレートが回転するときに、前記ピンが表面特徴に沿って追従可能である少なくとも１つの表面特徴を有して構成され、前記各平歯車の前記表面特徴は、前記円弧状経路のそれぞれの端部に向かって移動するときに、前記ピンと接触して、その平歯車を選択された量だけ回転させ、その平歯車の歯が他の平歯車の歯と係合して回転を与え、前記各平歯車の前記表面特徴は、また、前記アクチュエータが前記プレートの回転方向を逆転させて別のサイクルを開始する前に、前記円弧状経路のそれぞれの端部で前記ピンとの接触を失うように構成されている、オーバーラン防止機構。
2. 前記オーバーラン防止機構への入力は、サイクル中に前記円弧状経路に沿った前記プレートの１２６度の回転に対応し、前記平歯車がそのサイクル中に９０度回転するように構成される、請求項１に記載のオーバーラン防止機構。
3. 前記オーバーラン防止機構の出力は、サイクル中に前記平歯車の１つが９０度回転することによって与えられる９０度回転である、請求項２に記載のオーバーラン防止機構。
4. 前記流体送達デバイスは、前記オーバーラン防止機構の出力を入力として受け取り、所定量の流体用量を達成するために駆動機構に適用するためのより小さな回転の第２の出力を生成するように構成された歯車列構成要素を有する、請求項３に記載のオーバーラン防止機構。
5. 前記流体送達デバイスは、バレル型リザーバ内のプランジャを移動させるシリンジ型ポンプであり、前記駆動機構は、前記プランジャを移動させるように動作可能な入れ子式の伸縮式ネジを備え、前記第２の出力は、所定量の前記流体用量を送達するのに相当する距離だけ前記プランジャを移動させるために前記駆動機構に提供される、請求項４に記載のオーバーラン防止機構。
6. 少なくとも１つの前記表面特徴は、中央の両凹レンズ状突起部の両側に配置された２つの両凸レンズ状突起部を画定する２つの円弧状溝を備える、請求項１に記載のオーバーラン防止機構。
7. 前記円弧状経路のそれぞれの端部に向かって移動するときに、前記両凹レンズ状突起部の凸面が前記ピンと接触して、前記平歯車を選択された量だけ回転させる、請求項６に記載のオーバーラン防止機構。
8. 前記２つの両凸レンズ状突起部と前記中央の両凹レンズ状突起部は、前記ピンが前記円弧状経路の端部に到達すると、前記ピンとの係合が外れ、それ以上回転しないように構成されている、請求項６に記載のオーバーラン防止機構。
9. 少なくとも１つの前記表面特徴は、それぞれが平坦な表面と凸状の表面を有する半涙滴型の突起部を備える、請求項１に記載のオーバーラン防止機構。
10. 半涙滴型の突起部は、互いに対向する平面をそれぞれ備えた前記平歯車のそれぞれの面上に互いの反対に対角線上に配置されている、請求項９に記載のオーバーラン防止機構。
11. 前記ピンが前記円弧状経路の端部に到達したときに、検出するためのセンサをさらに備える、請求項１に記載のオーバーラン防止機構。
12. 前記流体送達デバイスは、出力が前記ピンによって前記円弧状経路の端部に到達したことを示すときに、前記センサの前記出力を受信し、方向を逆転させるように前記アクチュエータを制御するプロセッサを有するように構成されている、請求項１１に記載のオーバーラン防止機構。

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