KR20160023787A - 수동 작동식 주입 장치 및 투여량 계수기 - Google Patents

수동 작동식 주입 장치 및 투여량 계수기 Download PDF

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아니마스 코포레이션
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Abstract

기계적으로 작동되는 피스톤을 사용하여 환자에게 불연속적 볼러스의 약물을 전달하기 위한 주입 장치. 주입 펌프는 작동의 발생, 펌프 내에 남아 있는 약물의 양 및 다른 정보를 인근의 근접장 수신기 장치로 전달하기 위해 근접장 통신 시스템을 채용한다. 개시된 구동 시스템 및 근접장 통신 시스템은, 약물을 정확하게 전달할 수 있고 장치 내의 전원에 대한 필요성을 제거하면서 데이터를 추적하고 기록하기 위한 수단을 제공하여, 중량 및 크기를 최소화할 수 있는 주입 장치를 제공한다.

Description

수동 작동식 주입 장치 및 투여량 계수기{MANUALLY ACTUATED INFUSION DEVICE AND DOSE COUNTER}
관련 출원
본 출원은 2013년 6월 21일자로 출원된 미국 출원 제61/837,697호에 대해 우선권을 주장하고, 이 출원은 본 명세서에 참고로 포함된다.
본 발명은 주입 장치(infusion device)에 관한 것이며, 보다 구체적으로는 액체 약물이 환자에 의해 편리하고 안전하게 자가-투약되는(self-administered) 것을 가능하게 하는 그러한 장치에 관한 것이다.
제I형 당뇨병(대개 청소년 발병)과 제II형 당뇨병(대개 후기 성인 발병) 둘 모두에서 인슐린의 전달에 대한 엄격한 제어가 이들 환자의 일반적인 건강은 물론 삶의 질을 개선하는 것으로 증명되었다. 인슐린 전달은 환자의 기저 요구에 대비하기 위해 장기 작용하는 인슐린 및 식사와 간식을 보상하기 위해 단기 작용하는 인슐린 둘 모두의 피하 주사에 의해 조절되었다. 최근, 전자식 외부 인슐린 주입 펌프의 개발은 식사 및 간식에 대한 보상적 투여량(볼러스(bolus))은 물론 기저 요구의 유지를 위해 신속 작용하는 인슐린의 연속적인 주입을 허용하였다. 이들 주입 시스템이 혈당 수준의 제어를 개선하는 것으로 증명되었다. 그러나, 이들 주입 시스템은 크기, 비용 및 복잡성에서 단점을 갖는다. 예를 들어, 이들 펌프는 원하는 양의 기저 및 볼러스 인슐린을 공급하도록 전자적으로 제어되고 프로그래밍되어야 한다. 이는 많은 환자가 표준 피하 주사에 비해 이러한 기술을 받아들이지 못하게 한다.
따라서, 기저 및 볼러스 요구 둘 모두를 충족시키도록 구현하기 위해 상당한 프로그래밍 또는 기술적 기량을 필요로 하지 않는 편리한 형태의 인슐린 치료에 대한 당업계의 필요성이 존재한다. 바람직하게, 그러한 치료는 배터리 등에 대한 필요성 없이 사용하기에 간단하고 기계적으로 구동되는 주입 장치에 의해 수행될 것이다. 또한, 주입 장치가 신체에 직접 부착될 수 있고 전달률을 프로그래밍하기 위한 임의의 전자 장치를 필요로 하지 않는 경우가 바람직할 것이다. 인슐린은 바람직하게는 종래 기술의 기술과 유사하게 작은 박벽형 튜빙(thin-walled tubing)(캐뉼러(cannula))을 통하여 피부를 통해 피하 조직 내로 전달된다.
그러한 간단한 인슐린 전달 장치에 대한 아이디어에 주목하지 않을 수 없지만, 그러한 장치가 실용적인 실체로 될 수 있기 전에 많은 장애가 극복되어야 한다. 하나의 문제는 인슐린 공급에 있다. 환자는 예를 들어 3일의 고정된 기간에 걸쳐 치료를 제공하기 위해 그러한 장치가 가져야 하는 인슐린의 양을 크게 다르게 한다. 이는 하나의 크기가 완전히 들어맞지 않는 하나의 환경이다. 또한, 그러한 장치는 안전하게 착용가능해야 하고 가능한 우발적인 투여를 겪지 않아야 한다. 또한, 그러한 장치는 정확하게 제어된 체적의 약물을 신뢰성 있게 전달할 수 있어야 한다. 마지막으로, 환자 또는 건강 관리 제공자가 주어진 기간에 걸쳐 정확한 양의 약물이 투약되는 것을 보장하는 것을 허용하기 위해, 전달되는 약물의 투여량의 수를 추적하기 위한 수단을 제공하는 장치가 매우 바람직하다. 이들 장치가 전술한 특징들 모두를 포함하는 것이 바람직하지만, 그러한 장치를 제조하는 비용이 장치를 사용 후 처분할 수 있게 하기에 충분히 경제적인 경우가 더욱 바람직할 것이다. 이후에 알게 될 바와 같이, 본 명세서에 기술된 장치 및 방법은 이들 및 다른 문제를 해결한다.
신규한 것으로 여겨지는 본 발명의 특징이 첨부된 청구범위에 상세히 기재된다. 본 발명이, 그의 추가의 특징 및 이점과 함께, 첨부 도면과 관련하여 취해진 하기의 설명을 참조함으로써 가장 잘 이해될 수 있으며, 첨부 도면의 몇몇 도면에서 동일한 도면 부호는 동일한 요소를 나타낸다.
도 1은 본 발명의 소정의 태양을 구현하는 제1 주입 장치의 사시도.
도 2는 도 1의 장치의 밸브 및 펌프의 개략적인 표현.
도 3은 도 1의 장치의 분해 사시도.
도 4는 본 발명의 일 태양에 따라 인코더 시스템(encoder system)에 전기적으로 결합된 근접장 안테나(near-field antenna)의 사시도.
도 5는 디스크를 불연속적 증분(discrete increment)으로 회전시키기 위한 래칫(ratchet) 및 폴(pawl) 시스템을 구비한 기어형 인코더 디스크(geared encoder disc)의 사시도.
도 6은 도 5의 인코더 시스템을 포함하는, 본 발명의 주입 장치의 일 실시예의 사시도.
이제 도 1을 참조하면, 이는 본 발명의 소정의 태양을 구현하는 제1 주입 장치의 사시도이다. 장치(10)는 일반적으로 인클로저(enclosure)(12), 기부(14), 제1 액추에이터(actuator) 제어 버튼(16), 및 제2 액추에이터 제어 버튼(18)을 포함한다.
인클로저(12)는 이후에 알게 될 바와 같이, 합쳐져 있는 다수의 장치 층에 의해 형성된다. 각각의 층은 예를 들어 저장소, 유체 도관, 펌프 챔버 및 밸브 챔버와 같은 장치의 다양한 구성요소를 한정한다. 이러한 형태의 장치 구성은 본 발명의 태양에 따라, 장치를 사용 후 처분할 수 있게 하는 정도로의 제조 경제성을 가능하게 한다.
기부(14)는 바람직하게는 장치가 환자의 피부에 접착되는 것을 허용하기 위해 접착제 코팅을 포함한다. 접착제 코팅은 처음에는, 환자가 장치(10)를 전개하려고 시도할 때 기부(14)로부터 박리될 수 있는 해제가능한 커버로 덮일 수 있다. 그러한 배열은 당업계에 잘 알려져 있다.
장치(10)는 미리 전개된 캐뉼러 조립체와 정합될 수 있다. 그러나, 대안적으로 환자의 피부에 먼저 접착되고 그 후에 캐뉼러가 전개될 수 있는 장치 내에서 본 발명의 다양한 태양이 실현될 수 있는 것으로 본 명세서에서 고려된다.
액추에이터 버튼(16, 18)은 장치(10)의 대향하는 측부들 상에 그리고 서로의 바로 건너편에 배치된다. 이는 환자가 장치(10) 내에 함유된 액체 약물의 투여량을 수용하기를 원할 때 버튼들을 동시에 누르는 것을 더욱 편리하게 한다. 이러한 배열은 또한 장치가 환자로부터 변위되고 가능하게는 벗겨지는 것을 방지하도록 투여량 전달 동안 장치에 실질적으로 동일하고 반대되는 힘들을 부여한다. 이후에 더 잘 알게 될 바와 같이, 버튼들의 동시 누름은 특정한 이점을 위해 사용된다. 보다 구체적으로, 액추에이터 버튼(16)은, 도시된 바와 같이 제1 위치에 있을 때, 펌프 충전을 지원하도록 장치 저장소와 장치 펌프 사이의 제1 유체 경로를 설정하고, 이어서 제2 또는 눌린 위치에 있을 때, 환자로의 투여량 전달을 허용하도록 장치 펌프와 장치 출구(outlet) 또는 캐뉼러 사이의 제2 유체 경로를 설정하는 밸브 제어부로서 역할을 할 수 있다. 더 잘 알게 될 바와 같이, 제어 액추에이터 버튼들(16, 18) 사이의 연결 장치(linkage)가, 단지 제2 유체 경로가 제1 액추에이터 제어 버튼(16)에 의해 설정될 때에만 액추에이터 제어 버튼(18)에 의한 장치 펌프의 작동을 허용한다. 따라서, 제1 액추에이터 제어 버튼(16)은 안전 제어부로서 고려될 수 있다.
이제 도 2를 참조하면, 이는 도 1의 장치(10)의 밸브 및 펌프의 개략적인 표현이다. 도 2에서 알 수 있는 바와 같이, 장치(10)는 충전 포트(fill port)(20), 저장소(22), 펌프(24) 및 캐뉼러(30)를 추가로 포함한다. 장치는 제1 밸브(32) 및 제2 밸브(34)를 추가로 포함한다. 유체 도관(40)은 충전 포트(20)와 저장소(22) 사이의 유체 연결을 제공하고, 유체 도관(42)은 저장소(22)와 제1 밸브(32) 사이의 유체 연결을 제공하며, 유체 도관(44)은 제1 밸브(32)와 펌프(24) 사이의 유체 연결을 제공하고, 유체 도관(46)은 펌프(24)와 제2 밸브(34) 사이의 유체 연결을 제공하며, 유체 도관(48)은 제2 밸브(34)와 장치 출구(50) 사이의 유체 연결을 제공한다. 출구(50)는 캐뉼러(30)와 연통하도록 배열된다.
액추에이터 버튼(16, 18)이 스프링(36, 38)에 의해 스프링 부하를 받는 것에 또한 유의할 수 있다. 스프링은 투여량이 투약된 후에 액추에이터 버튼을 제1 위치로 복귀시키기 위해 제공된다.
장치(10)의 펌프(24)는 피스톤 펌프(piston pump)를 포함한다. 펌프(24)는 펌프 피스톤(26) 및 펌프 챔버(28)를 포함한다. 이러한 실시예에 따라, 액추에이터 제어 버튼(18)은 펌프 피스톤(26)에 직접 결합되고 펌프 피스톤의 연장부이다.
도 2를 추가로 참조하면, 장치는 또한 제1 연결 장치(52) 및 제2 연결 장치(54)를 포함한다. 제1 연결 장치는 제1 밸브(32)와 제2 밸브(34) 사이의 토글 연결 장치(toggle linkage)이다. 이는 제1 밸브(32)가 폐쇄된 후까지 제2 밸브(34)가 개방되지 않는 것을 보장하도록 배열된다. 제2 연결 장치(54)는 제1 액추에이터 버튼(16)과 제2 액추에이터 버튼(18) 사이에 있다. 이는 제1 밸브가 폐쇄되고 제2 밸브가 제1 액추에이터 버튼(16)에 의해 개방된 후까지 펌프가 펌핑하지 않는 것을 보장하도록 배열된다.
또한, 제2 밸브(34)는 유체 도관(46) 내의 증가된 유체 압력에 응답하여 더 단단히 폐쇄되는 안전 밸브이다. 이는 예를 들어 저장소에 대한 의도하지 않은 압력 인가에도 불구하고 액체 약물이 환자에게 우발적으로 투약되지 않는 것을 보장한다. 이와 같은 응용에서, 저장소가 가요성 재료로 형성되는 것은 드문 것이 아니다. 이러한 것은 그의 이점을 갖지만, 저장소는 그것이 마모됨에 따라 우발적으로 압착될 수 있는 위험을 제시한다. 제2 밸브가 단지 그러한 상황 하에서 더 단단히 폐쇄되기 때문에, 증가된 우발적인 저장소 압력으로 인해 유체 약물이 캐뉼러로 유동하지 않게 될 것이 보장된다.
동작 시에, 저장소는 먼저 충전 포트(20)를 통해 원하는 수준의 약물로 충전된다. 이러한 상태에서, 밸브(32, 34)는 도시된 바와 같이 있을 것이다. 제1 밸브(32)는 개방될 것이고, 제2 밸브(34)는 폐쇄될 것이다. 이는 저장소가 충전된 후에 피스톤 챔버(28)가 충전되는 것을 허용한다. 캐뉼러(30)가 이어서 전개되고 그 후에 장치(10)가 전개될 수 있다. 이러한 상태에서, 밸브(32, 34)는 여전히 도시된 바와 같이 있을 것이다. 제1 밸브(32)는 개방될 것이고, 제2 밸브(34)는 폐쇄될 것이다. 이는 피스톤(24)이 각각의 적용된 투여량 후에 그의 제1 위치로 복귀함에 따라 펌프 챔버(28)가 도관(42, 44)을 포함하는 제1 유체 경로를 통해 충전되는 것을 허용한다.
환자가 약물의 투여량을 수용하기를 원할 때, 액추에이터 버튼들이 동시에 눌려진다. 본 발명의 태양에 따라, 연결 장치(52)는 제1 밸브(32)가 폐쇄되게 하고 그 후에 제2 밸브(34)가 개방되게 한다. 한편, 제2 연결 장치(54)는 제1 액추에이터 버튼(16)에 의해 제1 밸브(32)가 폐쇄되고 제2 밸브(34)가 개방될 때까지 펌프(24)의 작동을 방지한다. 이러한 시점에서, 펌프(24)로부터 캐뉼러(30)까지 유체 도관(46, 48)과 출구(50)를 통해 제2 유체 경로가 설정된다. 약물은 이어서 캐뉼러(30)를 통해 환자에게 투약된다.
일단 약물 투여량이 투약되면, 피스톤(24) 및 그에 따른 액추에이터 버튼(18)은 스프링(38)의 스프링 압력 하에서 그의 초기 위치로 복귀된다. 피스톤이 그의 제1 위치로 복귀하는 주행 동안, 다음 투여량 전달을 위한 주어진 체적의 액체 약물이 저장소로부터 펌프 챔버(28) 내로 흡인되어 그의 다음 투여량 전달을 위해 장치를 준비시킨다.
이제 도 3을 참조하면, 이는 도 1의 장치의 분해 사시도이다. 이는 장치의 다양한 구성요소 부품을 도시한다. 주요 구성요소 부품은 기부 층(60), 저장소 멤브레인(membrane) 또는 중간 층(62) 및 상부 본체 층(64)을 포함하는 전술된 장치 층들을 포함한다. 기부 층은 제1 저장소 부분(66), 펌프 챔버(28), 및 각각 제1 및 제2 밸브의 밸브 소켓(68, 70)을 한정하는 실질적으로 강성인 단일형 구조체이다. 기부 층(60)은 예를 들어 플라스틱으로 형성될 수 있다. 저장소 멤브레인 층(62)은 저장소(22)(도 2)를 형성하도록 저장소 부분(66) 위로 수용된다. 밸브 시트(valve seat) 구조체(72)가 각각 제1 및 제2 밸브(32, 34)(도 2)를 형성하도록 밸브 소켓(68, 70) 위로 수용된다. 록커(rocker)(74)가 이후에 알게 될 바와 같이, 밸브를 개방 및 폐쇄하도록 밸브 시트 구조체(72) 위에 배치된다. 펌프 액추에이터 버튼(18)은 펌프 챔버(28) 내에 수용되는 펌프 피스톤을 가진다. 펌프 액추에이터 버튼(18)은 또한 제2 연결 장치(54)(도 2)의 일부분을 형성하는, 내부에 로크 튜브(lock tube)(78)를 구비한 캠 실린더(cam cylinder)(76)를 가진다. 스프링(38)은 각각의 투여량 전달 후에 액추에이터 버튼(18)을 그의 제1 위치로 복귀시킨다.
제1 액추에이터 제어 버튼은 록커(72)를 록킹시키는(rock) 밸브 타이밍 캠(valve timing cam)(80)을 가진다. 버튼(16)은 캠 실린더(82) 및 캠 실린더(82) 내로 수용되는 캠 핀(84)을 추가로 가진다. 스프링(36)은 각각의 투여량 전달 후에 액추에이터 버튼(16)을 그의 제1 위치로 복귀시킨다. 상부 본체 층(64)은 장치 인클로저의 상부 부분을 형성한다. 이는 상부 층(64) 내에 부분적으로 형성되는 유체 경로(85)를 완성하는 평면형 캡(86)을 수용한다. 마지막으로, 캐뉼러(도시되지 않음)로부터 장치(10)의 출구로의 유체 결합을 제공하는 니들(88)이 제공된다.
본 명세서에 기술된 주입 시스템은 버튼(16, 18)의 각각의 작동에 의해 약물의 불연속적 투여량을 환자에게 전달할 수 있다. 모두는 아니더라도 대부분의 환자는 그들의 주입 장치가 투여량이 전달되는 때를 기록하기 위한 소정의 방식을 원할 수 있다. 환자가 투여량을 수용한 때를 나타내는 이력 정보가 당뇨병과 같은 만성 질환 및 질병을 관리하는 데 있어서 중요하다. 인슐린 의존성 당뇨병 환자는 예를 들어 그들이 식사 등을 보상하기 위해 얼마나 많은 인슐린을 수용하여야 하는지를 그들이 결정할 수 있도록, 그들이 자신의 신체 내로 얼마나 많은 인슐린을 주사했는지 그리고 언제 주사했는지를 알아야 할 필요가 있다.
각각의 투여량의 발생을 원격 장치로 전송하는 것이 바람직한 것으로 확인되었는데, 이는 그렇게 하기 위한 구조 및 방법이 도 1 내지 도 3의 주입 장치에 추가될 필요가 있는 구성요소의 수를 최소화하기 때문이다. 예를 들어, 각각의 투여량의 발생을 짧은 거리로 전송하기 위해 근접장 통신(near-field communication, NFC) 시스템이 사용될 수 있다. 이러한 유형의 전송 시스템을 위한 전원 장치는 이러한 예에서 주입 장치인 송신기보다는 수신 장치 내에 있을 수 있다. 주입 장치 내의 전원 장치에 대한 필요성을 제거함으로써, 장치의 중량 및 크기가 최소로 유지되고, 장치의 보관 수명(shelf-life)이 시간 경과에 따라 방전될 수 있거나 특정 저장 조건(온도 등)을 필요로 할 수 있는 배터리의 포함에 의해 영향을 받지 않는다.
도 4는 원격 장치를 통해 투여 정보를 계수하고 추적하기 위한 수단으로서 본 명세서에서 기술되는 주입 장치에 추가될 수 있는 예시적인 근접장 전송 시스템(200)을 예시한다. 근접장 통신(NFC) 안테나(210) 및 관련된 근접장 집적 회로(220)는 저렴하고 고도로 소형화된다. 저렴한 위치 인코더(position encoder)가 또한 펌프에 추가된다. 이러한 실시예에서, 위치 인코더는 이동 부분(250) 및 고정 부분(240)을 포함한다. 인코더는 펌프가 약물로 완전하게 충전될 때 완전-후퇴 위치(fully-retracted position)로 설정된다. 투여량이 주입 장치에 의해 전달될 때마다, 인코더의 이동 부분(250)은 인코더의 고정 부분(240)에 대해 이동한다.
근접장 전송 시스템이 근접장 수신기(도시되지 않음)에 근접하게 배치될 때, 근접장 집적 회로(220)를 동작시키는 데 필요한 전력은 수신기와 근접장 안테나 사이의 유도 결합(inductive coupling)을 통해 수신기에 의해 공급된다. 이론에 의해 구애되고자 함이 없이, 수신기는 자기장을 생성한다. 근접장 안테나(210)가 자기장 내에 배치될 때, 수신기 주위의 자기장은 유도의 원리에 따라 근접장 안테나(210) 내에서 전류를 생성하고, 그럼으로써 근접장 집적 회로(22)에 전력을 공급하도록 근접장 송신기 시스템(200) 내에서 전기를 생성한다. 이는 전원 장치가 주입 장치 내에 배치될 필요성을 제거한다.
인코더의 고정 부분(240)에 대한 인코더의 이동 부분(250)의 위치가 이어서 전기 접점(230)을 통해 근접장 집적 회로(220)로 전송된다. 근접장 집적 회로(220)는 전기 접점(230)을 통해 수신된 신호를 처리하고, 처리된 신호는 근접장 안테나(210)를 통해 원격 장치로 전송된다.
도 3의 근접장 송신기 시스템(200)의 실시예에서, 위치 인코더의 이동 부분(250)은 주입 장치의 도 1의 피스톤 액추에이터 버튼(18)에 기계적으로 연결될 수 있다. 따라서, 피스톤이 약물의 볼러스를 전달하도록 작동될 때마다, 위치 인코더의 이동 부분(250)은 위치 인코더의 고정 부분(240)에 대해 전진된다. 수신기에 제공된 신호는 위치의 변화를 반영할 것이고, 수신기 상에서 실행하는 소프트웨어는 변화된 신호를 볼러스가 전달되었다는 지시로서 해석할 수 있다. 근접장 송신기 시스템(200)이 피스톤의 작동 시에 수신기에 의해 생성된 자기장 내에 있는 경우, 수신기는 또한 전달 시간을 기록할 수 있고, 따라서 약물 전달의 연대순 로그(chronological log)를 유지할 수 있다.
도 5에 예시된 바와 같이, 인코더는 또한 회전식 디스크로서 구현될 수 있다. 사용자가 약물을 전달하기 위해 펌프의 작동 버튼(18)을 누를 때, 폴 및 래칫 메커니즘은 인코더 디스크(300)를 1 증분만큼 회전시킨다. 인코더 디스크(300)는 이를 하우징 내에서 회전가능하게 고정하기 위한 수단을 포함할 것이다. 예시된 바와 같이, 인코더 디스크는 회전을 여전히 허용하면서도 인코더 디스크(300)가 제위치로 유지되는 것을 허용하는 당업계에 알려져 있는 장착 포스트 또는 다른 구조체를 수용하기 위한 구멍(305)을 갖는다. 전형적으로, 주입 장치의 상부 커버는 인코더 디스크(300)의 임의의 수직 운동을 억제할 것이고, 장착 구조체는 단지 수평 이동으로부터 디스크를 유지시킬 필요가 있다.
인코더 디스크는 또한 그의 원주 둘레에 배치된 일련의 치형부(290) 및 그의 노출된 면 상의 전기 접점(265)을 가질 수 있다. 인코더 픽업(encoder pickup)(295)은 전기 접점(265)에 근접하게 배치되지만, 주입 장치의 하우징에 대해 고정된 상태로 유지되어, 인코더 디스크(300)가 인코더 픽업(295)에 대해 이동하는 것을 허용한다. 인코더 디스크(300)는 그의 표면 상에 인쇄된(imprinted) 전기 접점(265)을 갖는다. 전기 접점(265)은 그들이 인코더 디스크의 표면 상에 놓인 N개의 전기 픽업 접점에 의해 전기 회로를 개방 및 폐쇄하도록 배열된다. 전기 접점(265)은 인코더 디스크(300)의 각각의 불연속적 위치에 대해 고유 이진 코드(binary code)를 제공한다. N개의 전기 접점에 의해, 2N-1개의 가능한 고유 이진 코드가 있게 된다. 예를 들어, 주입이 300U의 인슐린으로 충전되는 용량을 가졌고 주입 장치의 각각의 작동이 1U의 인슐린의 불연속적 전달을 발생시키는 경우, 인코더 디스크는 펌프의 각각의 가능한 상태를 검출하기 위해 300개 이상의 고유 위치 및 10(즉, 1 + FLOOR[log2(300)+1])개의 전기 접점을 가져야 한다.
NFC 기술은 위조를 식별하거나 방지하기 위해 종종 사용된다. 펌프 내의 NFC ID는 위조자에게 알려지지 않을 보안 코드(secure code) 및 암호화 스킴(encryption scheme)에 의해 프로그래밍될 수 있다. 이는 위조 펌프의 제조 또는 사용을 방지하지는 않을 것이지만, 그러한 펌프는 암호화된 NFC 통신을 통해 검출 및 인식될 수 있다.
IC는 또한 펌프 제조일자, 배치 코드(batch code) 및 모델 번호와 같은 정보에 의해 공장-프로그래밍될 수 있다. 펌프 제조자는 재고 관리(inventory control)를 위해 그리고 범죄 과학 수사(forensic investigation)에서 이러한 정보를 사용할 수 있다.
도 5에 도시된 래칫 및 폴 시스템은 피스톤 작동 버튼(18) 및 스프링(38)과 기계적으로 접촉하는 폴(255)을 포함할 수 있다. 폴은 피스톤 작동 버튼(18)이 눌려질 때 인코더 디스크(300)의 치형부(290)에 대항하여 편향되는 폴 팁(pawl tip)(280)에 의해, 인코더 디스크(300)가 각각의 작동에 의해 단지 단일 증분으로 이동되는 것을 보장하기 위해 폴(255)의 이동을 제한하도록 배치되는 제한기(limiter)(260)를 위한 개구를 포함할 수 있다. 래칫은 인코더 디스크가 단지 단일 방향으로만 회전할 수 있는 것을 보장하고, 래칫 스프링(270)을 구비한 래칫 포스트(275) 및 래칫 아암(285)을 포함할 수 있다. 래칫 아암은 래칫 스프링(270)에 의해 인코더 기어(300)의 치형부(290)에 대항하여 편향된다. 래칫 스프링은 래칫 스프링이 그에 대항하여 편향되는 래칫 포스트(275)에 부착되거나 달리 그와 맞물린다.
도 6은 수동-작동식 기계식 주입 장치(400)를 예시한다. 그러한 장치는 전체적으로 본 명세서에 참고로 포함되는, 공히 양도된 미국 특허 제7,976,500호에 또한 기술되어 있다. 인코더 디스크(300)는 펌프 메커니즘의 상부 층(7) 상에 회전가능하게 장착된다. 인코더 픽업(295)이 인코더 디스크(300) 위에 고정식으로 장착되며, 따라서 인코더 픽업(295)은 인코더 디스크(300) 상의 전기 접점(265)의 상태를 감지할 수 있다. 이러한 실시예에서, 액추에이터 버튼(16)은 액추에이터 버튼(18)의 운동을 허용하도록 눌려진다. 액추에이터 버튼(18)이 눌려질 때, 약물의 전달이 발생한다. 역시, 폴(315)은 폴 메커니즘(305)을 편향시키고, 이는 폴 정지 포스트(260)에 의해 이동이 제한된다. 래칫 메커니즘(310)은 인코더 디스크(300)가 반시계 방향으로 회전할 수 없는 것을 보장한다. 래칫 메커니즘은 도 5에 도시된 것과 유사하거나 동일한 구조를 가질 수 있다.
개시된 실시예의 근접장 송신기 시스템을 위한 전력을 공급하고 그로부터 데이터를 수신하는 수신기는 근접장 수신기를 갖춘 휴대폰 또는 다른 장치일 수 있다. 수신기 장치 상의 소프트웨어는 펌프에 의해 전달된 각각의 투여량의 시간을 기록하는 것 또는 주어진 시간에 펌프 내에 남아 있는 약물의 양을 결정하는 것과 같은 다수의 기능을 수행할 수 있다.
시스템은 하기의 예시적인 예에 따라 펌프 내의 약물의 양을 결정할 수 있다. 주입 펌프의 인코더 및 IC는 사용자가 주입 펌프 내에 남아 있는 약물을 결정하기를 원할 때까지 무전력 상태를 유지한다. 이어서, 사용자는 휴대폰과 같은 NFC를 갖춘 장치를 주입 펌프의 수 센티미터 내에 위치시킨다. 주입 펌프의 NFC 안테나는 주입 펌프의 IC 및 인코더에 전력을 공급하기에 충분한 전자기 에너지를 휴대폰의 NFC 송신기로부터 수신한다. IC는 인코더의 위치를 판독하고, 이러한 위치를 휴대폰으로 무선으로 전송하며, 여기서 이러한 위치가 디스플레이, 기록 및 추가 처리를 위해 이용가능할 것이다.
위치 인코더는 저항(resistive), 자기(magnetic), LVDT, 이진 전도(binary conductive), 용량(capacitive), 유도(inductive) 및 광학(optical)을 포함하는 당업계에 알려진 다양한 기술을 사용하여 형성될 수 있다. 인코더 기술은 비용, 내구성, 신뢰성, 정확성 및 해상도의 최상의 조합을 달성하도록 조합될 수 있다.
본 발명의 특정 실시예가 도시되고 기술되었지만, 수정이 이루어질 수 있다. 예를 들어, 본 명세서에 사용된 밸브의 수동 작동 및 스프링 부하식 복귀 대신에, 스프링 작동식이고 수동으로 복귀됨으로써 반대 방식으로 수행되는 구성이 가능하다. 따라서, 첨부된 청구범위에서, 그러한 청구범위에 의해 한정된 바와 같은 본 발명의 진정한 사상 및 범주 내에 있는 모든 그러한 변경 및 수정을 포함하는 것으로 의도된다.

Claims (16)

  1. 착용가능한 주입 장치(wearable infusion device)로서,
    액체 약물을 보유하는 저장소;
    상기 액체 약물을 환자에게 전달하는 출구 포트(outlet port);
    작동될 때 일정 체적의 상기 액체 약물을 변위시키는 펌프;
    적어도 제1 밸브, 제2 밸브 및 제3 밸브로서, 상기 밸브들은 제1 밸브 구성에 있을 때 상기 저장소와 상기 펌프 사이의 유체 연결을 설정하고 제2 밸브 구성에 있을 때 상기 펌프와 상기 출구 사이의 유체 연결을 설정하며, 상기 밸브들 중 적어도 2개는 상기 밸브들이 상기 제1 밸브 구성에 있을 때 상기 저장소로부터 상기 출구로의 유체 유동을 방지하도록 폐쇄되고, 상기 제1, 제2 및 제3 밸브들은 셔틀 밸브(shuttle valve)를 포함하는, 상기 적어도 제1 밸브, 제2 밸브 및 제3 밸브;
    상기 주입 장치 내에 회전가능하게 장착되는 인코더 디스크(encoder disk);
    상기 주입 장치에 근접하여 고정식으로 장착되는 인코더 픽업(encoder pickup); 및
    상기 인코더 픽업과 전기 통신하는 근접장 안테나(near-field antenna)를 포함하고,
    상기 인코더 디스크는 상기 펌프가 작동될 때 적어도 하나의 불연속적 증분(discrete increment)으로 이동하도록 구성되는, 착용가능한 주입 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 밸브들의 상기 구성을 설정하는 제1 제어부 및 상기 펌프를 작동시키는 제2 제어부를 포함하는, 착용가능한 주입 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 제1 제어부가 상기 밸브들을 상기 제2 밸브 구성으로 설정할 때까지 상기 제2 제어부가 상기 펌프를 작동시키는 것을 방지하는 연결 장치(linkage)를 추가로 포함하는, 착용가능한 주입 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 밸브들은 상기 출구가 상기 저장소와 유체 연결되는 것을 방지하도록 배열되는, 착용가능한 주입 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 밸브들은 상기 출구가 상기 저장소와 유체 연결되는 것을 방지하도록 배열되는, 착용가능한 주입 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 밸브들의 상기 구성을 설정하는 제1 제어부 및 상기 펌프를 작동시키는 제2 제어부를 포함하는, 착용가능한 주입 장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 제1 제어부가 상기 밸브들을 상기 제2 밸브 구성으로 설정할 때까지 상기 제2 제어부가 상기 펌프를 작동시키는 것을 방지하는 연결 장치를 추가로 포함하는, 착용가능한 주입 장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 밸브들은 상기 펌프로부터 독립적으로 동작가능한, 착용가능한 주입 장치.
  9. 제1항에 있어서, 상기 밸브들 및 상기 펌프는 상기 제1 및 제2 제어부에 인가되는 수동 힘(manual force)에 의해서만 동작가능한, 착용가능한 주입 장치.
  10. 제1항에 있어서, 상기 펌프는 피스톤 펌프(piston pump)인, 착용가능한 주입 장치.
  11. 제10항에 있어서, 상기 인코더 디스크는 상기 인코더 디스크의 원주를 따라 복수의 치형부들을 포함하는, 착용가능한 주입 장치.
  12. 제11항에 있어서, 상기 인코더 디스크는 상기 인코더 디스크의 표면 상에 배치되는 복수의 전기 접점들을 포함하는, 착용가능한 주입 장치.
  13. 제12항에 있어서, 상기 인코더 디스크의 상기 원주를 따른 상기 치형부들의 수는 상기 저장소의 크기에 비례하는, 착용가능한 주입 장치.
  14. 제12항에 있어서, 상기 전기 접점들의 수는 공식 1 + FLOOR[log2(N)+1]의 결과와 같거나 그보다 많고, 여기서 N은 상기 인코더 디스크의 상기 원주를 따라 배치되는 상기 치형부들의 수인, 착용가능한 주입 장치.
  15. 제10항에 있어서, 상기 인코더 디스크가 단일 방향으로 회전하는 것을 허용하는 래칫 시스템(ratchet system)을 포함하는, 착용가능한 주입 장치.
  16. 제10항에 있어서, 상기 펌프가 작동될 때 상기 인코더 휠(300)의 상기 원주를 따라 배치되는 상기 치형부들에 대항하여 편향되도록 구성되는 폴(pawl)을 포함하는, 착용가능한 주입 장치.
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