JP4971193B2 - 薬剤投与装置 - Google Patents

Description

本発明は、薬剤投与装置、特に、患者の皮膚を通して薬剤を注入するための注入装置に関する。
より具体的には、本発明は、カートリッジのような交換式薬剤容器を受けるための手段、制御ユニット、及び制御ユニットによって制御され、薬剤容器に収容された薬剤の少なくとも１回の投与量を患者に投与するための手段を含む装置に関する。このような装置は、例えば、米国特許出願第２００２／０１３３１１３号に開示されている。

このような公知の装置に関する問題は、投与量が、一般的に患者毎に変化し、かつ薬剤容器が、標準的構成要素であるから、薬剤容器の内容量が患者への処方量の倍数にめったにならないことに存在する。すなわち、薬剤容器に収容された全投与量の全てが投与された後、この容器に一般的にいくらか薬剤が残る。この薬剤の残りは使用することができず、従って、薬剤容器と共に患者によって捨てられる。これは、薬剤が浪費されることを意味する。使用された多数の薬剤容器にわたって、このような浪費は、かなりのものになる場合がある。

米国特許出願第２００２／０１３３１１３号

本発明は、この薬剤浪費を低減することを目指し、このために、特許請求の範囲の請求項１に定めるような薬剤投与装置、特許請求の範囲の請求項８に定めるような投薬量を判断する方法、及び特許請求の範囲の請求項１５に定めるようなコンピュータプログラムを提供する。
本発明の他の特徴及び利点は、添付図面を参照した好ましい実施形態の以下の詳細説明を読むことから明らかになるであろう。

図１及び図２を参照すると、患者の皮膚を通して液体薬剤を注入するための本発明による手持ち式電子注入装置は、カートリッジホルダ２、電気機械作動ユニット３、及び電子制御ユニット４を収容する手持ち式ハウジング１を含む。カートリッジホルダ２は、液体薬剤を収容する交換式カートリッジ５を受けるように設計される。作動ユニット３は、電気モータ６、及びモータ６によって作動されるピストンロッド７を含む。ピストンロッド７は、湾曲したハウジング８を通過する軸線方向に非圧縮性であるが横方向に弾性変形可能なチューブの形態であり、押し板９によって終端する。カートリッジ５がカートリッジホルダ２内に挿入され、カートリッジ５の対応する端部を穿孔するように針１０がカートリッジホルダ２の下端に取り付けられた後、押し板９がカートリッジ５のピストン１１に接触するように、ピストンロッド７は、モータ６によって軸線方向に移動される。次に、患者の皮膚がハウジング１の底面１２に接触するなどの所定の条件が満たされた場合に、ピストンロッド７は、ピストン１１を押し、注入開始ボタン１３が押される度に針１０を通って１回分の投薬量を投与することになる。カートリッジ５が空になるか又は空であると考えられる状態で、ピストンロッド７は、カートリッジ５の交換が可能なように引っ込められる。

図２を参照すると、典型的に内部メモリを有するマイクロプロセッサである制御ユニット４は、注入装置の様々なセンサ及びボタンから信号を受信し、制御ユニット４に記憶されたプログラムによって作動ユニット３を制御する。センサは、特に、装置内のカートリッジ５の存在を検出し、バーコードのような情報を読取るためのカートリッジ５の外壁上に設けられたセンサ１４、及び底面１２と患者の皮膚との接近又は接触を検出するためのセンサ１５を含むことができる。ボタンは、注入開始ボタン１３及び設定ボタン１６を含む。制御ユニット４はまた、注入装置上に設けられた表示スクリーン１７上で患者又は医師のための情報の表示を制御することができる。

この薬剤注入装置の構成自体は、本発明の一部ではなく、従って、これ以上の詳細は説明しない。
本発明により、制御ユニット４に記憶されるプログラムは、薬剤浪費を低減するように患者に投与される投薬量を調節するためのサブプログラムを含む。このサブプログラムによって実行されるアルゴリズムを図３に示す。
このアルゴリズムは、段階Ｓ０から始まり、ここで、変数Ｂがリセットされ（この変数の機能は後述される）、例えばｍｇで表される処方量Ｄ、及び０と１の間にあって投与量の精度を表す所定の定数ｋが、制御ユニット４に記憶される。処方量Ｄ及び投与量精度ｋは、典型的に医師によって設定ボタン１６を通じて制御ユニット４にもたらされる。

次の段階Ｓ１において、カートリッジ５が注入装置に挿入されているか否かが検査される。装置内にカートリッジがなければ、カートリッジが挿入されるまでアルゴリズムは待機し、次に段階Ｓ２に進む。
段階Ｓ２において、装置内に受け取られたカートリッジ５の内容量、すなわち、このカートリッジに収容された薬剤の初期量が、処方量の倍数であるか、すなわち、整数Ｎによって乗算された処方量に等しいか否かが判断される。カートリッジの内容量は、例えば、制御ユニット４に予め記憶されるか、患者又は医師によって設定ボタン１６を通じて制御ユニット４にもたらされるか、又はカートリッジ５のセンサ１４によって読取られる。代替的に、カートリッジ内容量は、以下の方法で注入装置自体によって判断することができ、すなわち、ピストンロッド７が公知の後退位置からカートリッジピストン１１に接触し、モータ６のアンペア数を増加させる原因であるこのような接触がアンペア数モニタリング回路１８によって検出され、カウンタ回路１９がモータ６の回転数を計数し、ピストンロッド７が延びるその後退位置からカートリッジピストン１１とのその接触までの距離、従って、カートリッジ５内のカートリッジピストン１１の初期位置を判断し、この初期位置及びカートリッジ５の既知の寸法からカートリッジ内容量が次に判断される。

段階Ｓ２の答えが「イエス」の場合には、薬剤注入を実行することができる（段階Ｓ３）。患者は、医師によって処方された注入タイミングにより、処方量の注入をＮ回行い、その後、制御ユニット４は、表示スクリーン１７を通じて、患者にカートリッジ５が空であり交換すべきであることを知らせる。アルゴリズムは、次に、段階Ｓ１に戻る。段階Ｓ２の答えが「ノー」の場合には、アルゴリズムは段階Ｓ４に進む。

段階Ｓ４において、以下の変数が計算される。
ＭａｘＤｏｓｅ＝Ｃｏｎｃ．ＭａｘＩｎｊＶｏｌ
ｎ＝ＩＮＴ（Ｃｏｎｔ／Ｄ）
ＬＤ＝Ｃｏｎｔ／（ｎ＋１）
ＨＤ＝Ｃｏｎｔ／ｎ
ＬＤ^★＝ｍａｘ（ＬＤ，（Ｄ−ｋ．Ｄ））
ＨＤ^★＝ｍｉｎ（ＨＤ，ＭａｘＤｏｓｅ，（Ｄ＋ｋ．Ｄ））
ｎＬ＝ＩＮＴ（Ｃｏｎｔ／ＬＤ^★）
ｎＨ＝ＩＮＴ（Ｃｏｎｔ／ＨＤ^★）
ＤｉｆｆＬ＝ｎＬ．（ＬＤ^★−Ｄ）
ＤｉｆｆＨ＝ｎＨ．（ＨＤ^★−Ｄ）
ここで、Ｃｏｎｃは、ｍｇ／ｍｌで表されるカートリッジ内の薬剤の濃度、ＭａｘＩｎｊＶｏｌは、ｍｌで表される注入装置が１回の注射で注入することができる最大容積に対応する所定の定数、Ｃｏｎｔは、ｍｇで表されるカートリッジの上述の内容量、ＩＮＴは、整数部分、ｍａｘは、最大値であり、ｍｉｎは、最小値である。値Ｃｏｎｃは、例えば、制御ユニット４に予め記憶されるか、患者又は医師によって設定ボタン１６を通じて制御ユニット４にもたらされるか、又はカートリッジ５のセンサ１４によって読取られる。

変数ＬＤ及びＨＤは、それぞれ、処方量よりも低用量及び高用量を表している。処方量とは異なり、これらの低用量及び高用量は、カートリッジ内容量Ｃｏｎｔを割れ切れる数である。ＬＤ^★は、ＬＤが底値（Ｄ−ｋ．Ｄ）よりも大きい場合にＬＤに等しく、他の場合は（Ｄ−ｋ．Ｄ）に等しい低用量である。ＨＤ^★は、ＨＤが２つの天井値（Ｄ＋ｋ．Ｄ）及びＭａｘＤｏｓｅよりも小さい場合にＨＤに等しく、他の場合は、（Ｄ＋ｋ．Ｄ）又はＭａｘＤｏｓｅに等しい高用量である。投与量精度ｋは、患者が患う病気及び患者自身に応じて医師によって選択される。天井値ＭａｘＤｏｓｅは、装置の技術的制限である。

次の段階Ｓ５において、（Ｂ＋ＤｉｆｆＬ）の絶対値が（Ｂ＋ＤｉｆｆＨ）の絶対値よりも小さいか否かが判断される。答えが「イエス」場合には、注入装置に挿入されるカートリッジ５に対応する調節投与量ＡＤは、低用量ＬＤ^★に等しく、変数Ｂには、新たな値（Ｂ＋ＤｉｆｆＬ）が与えられる（段階Ｓ６）。答えが「ノー」場合には、調節投与量ＡＤは、高用量ＨＤ^★に等しく、変数Ｂには、新たな値（Ｂ＋ＤｉｆｆＨ）が与えられる（段階Ｓ７）。この調節投与量ＡＤは、装置に挿入されるカートリッジ５を用いる各注入の毎に処方量Ｄに代わって患者に注入される投与量である。

薬剤注入を次に実行することができる（段階Ｓ８）。患者は、医師によって処方される注入タイミングにより、調節投与量をｎＬ回（ＬＤ^★が調節投与量として選択される場合）又はｎＨ回（ＨＤ^★が調節投与量として選択される場合）注入する。これらのｎＬ又はｎＨ回の注入後に、患者は、カートリッジを交換すべきであることを表示スクリーン１７によって知らされ、アルゴリズムは、段階Ｓ１に戻る。

段階Ｓ１からＳ８までは、注入装置に挿入されるカートリッジ毎に実施される。処方量が変更されないままである限り、２回の注入の間に注入装置のスイッチが切られても、変数Ｂはリセットされない。装置に記憶された処方量が変更されるといつでも、アルゴリズムは、変数Ｂがリセットされる段階Ｓ０に進む。
変数Ｂは、異なるカートリッジが連続して装置に用いられるので、値ｎＡＤ．（ＡＤ−Ｄ）を累積する差を表し、ここで、ｎＡＤは、ＩＮＴ（Ｃｏｎｔ／ＡＤ）に等しい。すなわち、変数Ｂは、ある瞬間の患者に投与された薬剤量と、処方されたものに対して投与量が変更されなかったら投与されたであろう薬剤量との間の差異を表している。このような差異は、正数又は負数とすることができる。

用いられるカートリッジ毎に調節投与量がＬＤ又はＨＤに等しければ、薬剤浪費は解消されるということは、上記から容易に導出することができる。一方、調節投与量が、用いられるカートリッジの少なくとも１つの天井値（Ｄ＋ｋ．Ｄ）又はＭａｘＤｏｓｅ又は底値（Ｄ−ｋ．Ｄ）に等しく、ｋが０と異なり、ＭａｘＤｏｓｅがＨＤと異なる場合、薬剤浪費は解消されないが、少なくとも統計的には低減され、すなわち、後述のように用いられる多数のカートリッジにわたって低減される。

変数Ｂを伴う段階Ｓ５で用いられる判断規則は、用いられるカートリッジの数の関数として調節投与量の平均が、処方量に収束すること、すなわち、ある一定の数のカートリッジが使用された後、患者に投与される調節投与量の平均が、処方量に実質的に等しいことを保証することに更が分かるであろう。発育不全の治療のような多くの医療治療法において、実際に各注入で投与される投与量は、通常１週間又は数週間の一定期間にわたる投与量の平均が処方量に実質的に等しいという条件で、医師によって処方されるものに正確に一致する必要はない。本発明は、薬剤浪費を低減するためにこの医療的許容誤差を用いる。

段階Ｓ５で用いられる判断規則は、平均調節投与量の処方量への収束率が最適であると本発明者は考えるが、変数Ｂを伴う他の判断規則を選択することができることに注意すべきである。本発明の変形において、変数Ｂの値が正数であれば、調節投与量として低用量ＬＤ^★が選択され、変数Ｂの値が負数又はゼロであれば、調節投与量として高用量ＨＤ^★が選択される。
上記アルゴリズムの別の特性は、変数Ｂの絶対値が処方量の５０％よりも決して大きくならないことである。従って、患者が受ける薬剤の量と、患者の処方箋によって受けたはずの薬剤の量との間の変動は、いつでも制限されたままである。

上述のように、本発明によるアルゴリズムにより、薬剤浪費は、少なくとも統計的に低減される。本発明者によって実行された処方量を０．０１からＭａｘＤｏｓｅへ、及び投与量精度を０から０．５へ変更することによる模擬実験は、特に２４カートリッジ使用時点で、以下の点を明らかにした。
−投与量が上述の天井値及び底値の１つに各々が等しい調節投与量である時に得られる薬剤浪費Ｗ（ＡＤ）は、９０％を超える症例で、投与量が常に処方量に等しい時に得られる薬剤浪費Ｗ（Ｄ）よりも低い。
−薬剤浪費Ｗ（ＡＤ）は、常にＷ（Ｄ）＋１％よりも低い。
−平均調節投与量と処方量の間の差異の絶対値は、処方量の２％よりも大きくない。
また、薬剤浪費が以下のように定められることが特定された。

ここで、ｒ_iは、所定のカートリッジｉに収容された完全投与量の全てが注入された後のそのカートリッジの残留薬剤、Ｃｏｎｔ_iは、カートリッジｉの内容量である。上述の模擬実験の他の結果では、１００カートリッジ使用時点で、薬剤浪費Ｗ（ＡＤ）は、常にＷ（Ｄ）＋０．２％よりも低く、２００カートリッジ使用時点で、薬剤浪費Ｗ（ＡＤ）は、常にＷ（Ｄ）＋０．１％よりも低い。

医師が注入投与量と処方量の間に大きな変動を許容し、１回の注入で装置によって注入することができる薬剤の内容量に関して技術的制限が存在しない症例に適応することができる本発明の変形においては、天井変数ＭａｘＤｏｓｅ及び投与量精度ｋは、アルゴリズムから抑制される。この変形においては、薬剤浪費は、常にゼロである。
本発明の例示より、図３に示すアルゴリズムを実施する数値的な例は、以下によって与えられる。
各カートリッジの内容量（Ｃｏｎｔ）＝７．９ｍｇ
処方量（Ｄ）＝４ｍｇ
投与量精度（ｋ）＝０．１（１０％）
各カートリッジの完全投与量（Ｄ）の数（ｎ）＝ＩＮＴ（Ｃｏｎｔ／Ｄ）＝１
ＭａｘＤｏｓｅ＝５．８ｍｇ／ｍｌ×０．８ｍｌ＝４．６ｍｇ
ＬＤ＝Ｃｏｎｔ／（ｎ＋１）＝３．９５ｍｇ
Ｄ−ｋ．Ｄ＝４−０．４＝３．６ｍｇ
ＬＤ^★＝ＬＤ＝３．９５ｍｇ
ＨＤ＝Ｃｏｎｔ／ｎ＝７．９ｍｇ
ＨＤ^★＝Ｄ＋ｋ．Ｄ＝４．４ｍｇ

図４及び図５は、それぞれ、使用カートリッジの数の関数としての差Ｂ及び調節投与量の平均の曲線を示している。
本発明は、患者の皮膚を通して薬剤を注入するための注入装置との関連で上述した。しかし、本発明は、他の薬剤投与装置、例えば、経口投与される適切な投与量の薬剤を患者に供給するための装置に適用することができることは明らかである。

本発明による電子薬剤注入装置の断面図である。 図１の装置を制御するための制御ユニットの作動を示すブロック図である。 図２の制御ユニットによって実行されるアルゴリズムを示す図である。 図１の装置に受け取られたカートリッジの数に対する図３のアルゴリズムによって計算される差Ｂの例示的な曲線を示す図である。 図１の装置に受け取られたカートリッジの数に対する図３のアルゴリズムによって計算される調節投与量ＡＤの平均の例示的な曲線を示す図である。

Claims (13)

1. 交換式の薬剤容器（５）を受け取るための手段（２）と、制御ユニット（４）と、該制御ユニット（４）によって制御され、該薬剤容器（５）に収容された薬剤の少なくとも１回の投与量を患者に投与するための手段（３；６、７）とを含む薬剤投与装置であって、 制御ユニット（４）は、受け取った薬剤容器（５）に収容された薬剤の量が処方量Ｄの倍数でない場合に、薬剤投与装置に受け取られた各薬剤容器（５）に対して調節された投薬量ＡＤを判断するための手段を含み、該調節投薬量は、該薬剤容器（５）を受け取った薬剤投与装置の各使用において該処方量の代わりに前記投薬手段（３；６、７）によって投与される投与量であり、該調節投薬量は、値ｎＡＤ．（ＡＤ−Ｄ）を累積する変数Ｂの関数として、該処方量よりも高用量である第１の投与量及び該処方量より低用量である第２の投与量の一方を選択することによって判断され、ここで、ｎＡＤは、ＩＮＴ（Ｃｏｎｔ／ＡＤ）に等しく、Ｃｏｎｔは、受け取った該薬剤容器における薬剤の量である、
   ことを特徴とする装置。
2. 前記調節投与量は、前記第１及び第２の投与量のうち、前記変数Ｂの絶対値が低い方に対するものであることを特徴とする請求項１に記載の薬剤投与装置。
3. 前記調節投与量は、前記変数Ｂが負の場合に前記第１の投与量に等しく、該変数Ｂが正の場合に前記第２の投与量に等しいことを特徴とする請求項１に記載の薬剤投与装置。
4. 前記第１の投与量は、（Ｃｏｎｔ／ｎ）に等しく、前記第２の投与量は、（Ｃｏｎｔ／（ｎ＋１））に等しく、ここで、ｎは、ＩＮＴ（Ｃｏｎｔ／Ｄ）に等しいことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の薬剤投与装置。
5. 前記第１の投与量は、（Ｃｏｎｔ／ｎ）と、（Ｄ＋ｋ．Ｄ）と、ＭａｘＤｏｓｅとのうちの最小値に等しく、前記第２の投与量は、（Ｃｏｎｔ／（ｎ＋１））及び（Ｄ−ｋ．Ｄ）の最大値に等しく、前記ｋは０と１の間の所定の値であり、前記ＭａｘＤｏｓｅは薬剤容器内の薬剤の濃度と、該薬剤投与装置の１回の投与の最大量との積であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の薬剤投与装置。
6. 患者の皮膚を通して薬剤を注入するように設計された電子注入装置から成ることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の薬剤投与装置。
7. 交換式薬剤容器（５）を受け取るための手段（２）と、制御ユニット（４）によって制御され、該薬剤容器（５）に収容された薬剤の少なくとも１回の投与量を患者に投与するための手段（３；６、７）とを含む薬剤投与装置において同じく該制御ユニット（４）によって実行される、薬剤投与量を判断する方法であって、
   受け取った薬剤容器（５）に収容された薬剤の量が処方量Ｄの倍数でない場合に、薬剤投与装置に受け取られた各薬剤容器（５）に対して調節された投薬量ＡＤを判断する段階、
   を含み、
   前記調節投薬量は、前記薬剤容器（５）を受け取った前記薬剤投与装置の各使用において前記処方量の代わりに投与手段によって投与される投与量であり、該調節投薬量は、値ｎＡＤ．（ＡＤ−Ｄ）を累積する変数Ｂの関数として、該処方量よりも高用量である第１の投与量及び該処方量よりも低用量である第２の投与量の一方を選択することによって判断され、ここで、ｎＡＤは、ＩＮＴ（Ｃｏｎｔ／ＡＤ）に等しく、Ｃｏｎｔは、受け取った該薬剤容器における薬剤の量である、
   ことを特徴とする方法。
8. 前記調節投与量は、前記第１及び第２の投与量のうち、前記変数Ｂの絶対値が低い方に対するものであることを特徴とする請求項７に記載の方法。
9. 前記調節投与量は、前記変数Ｂが負の場合に前記第１の投与量に等しく、該変数Ｂが正の場合に前記第２の投与量に等しいことを特徴とする請求項７に記載の方法。
10. 前記第１の投与量は、（Ｃｏｎｔ／ｎ）に等しく、前記第２の投与量は、（Ｃｏｎｔ／（ｎ＋１））に等しく、ここで、ｎは、ＩＮＴ（Ｃｏｎｔ／Ｄ）に等しいことを特徴とする請求項７から請求項９のいずれか１項に記載の方法。
11. 前記第１の投与量は、（Ｃｏｎｔ／ｎ）と、（Ｄ＋ｋ．Ｄ）と、ＭａｘＤｏｓｅとのうちの最小値に等しく、前記第２の投与量は、（Ｃｏｎｔ／（ｎ＋１））及び（Ｄ−ｋ．Ｄ）の最大値に等しく、前記ｋは０と１の間の所定の値であり、前記ＭａｘＤｏｓｅは薬剤容器内の薬剤の濃度と、該薬剤投与装置の１回の投与の最大量との積であることを特徴とする請求項７から請求項９のいずれか１項に記載の方法。
12. 前記薬剤容器（５）に収容された前記薬剤の量は、前記投与手段（３、６、７）のピストンロッド（７）を既知の後退位置から該薬剤容器（５）のピストン（１１）と接触させるように移動し、該ピストンロッド（７）を駆動する該投与手段（３、６、７）の電気モータ（６）のアンペア数をモニタすることによって該接触を検出し、該ピストンロッド（７）によってその後退位置から該ピストン（１１）とのその接触まで網羅される距離、及び従って該薬剤容器（５）における該ピストン（１１）の位置を判断するために、該電気モータ（６）の回転数を計数し、かつ該ピストン（１１）の該位置から該薬剤容器（５）に収容された該薬剤の量を判断することによって判断されることを特徴とする請求項７から請求項１１のいずれか１項に記載の方法。
13. 交換式薬剤容器（５）を受け取るための手段（２）と、制御ユニット（４）によって制御され、該薬剤容器（５）に収容された薬剤の少なくとも１回の投与量を患者に投与するための手段（３；６、７）とを含む薬剤投与装置において同じく該制御ユニット（４）によって実行可能なコンピュータプログラムであって、
    請求項７から請求項１２のいずれか１項に記載の方法を実行するための命令コード、
    を含むことを特徴とするコンピュータプログラム。

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