本発明は、薬剤送達装置で使用するための回転エンコーダ、および薬剤貯蔵部から排出されたある量の薬剤を自動的に捕捉するために回転エンコーダを用いる薬剤送達装置に関する。
注射ペンなどの注射装置は、治療的処置を必要とする人々による液剤の自己投与のために広く使用されている。多くの注射装置は、装置内のそれぞれの用量設定機構および用量排出機構の動作時に、固定容量または可変容量の薬剤のいずれかを繰り返し設定および注射することができる。一部の注射装置は、いくつかの注射可能な用量を提供するのに十分な薬剤容量を含む前充填薬剤貯蔵部が装填されるように適合される。貯蔵部が空になると、ユーザは、それを新しいものと交換し、したがって、注射装置は何度も使用することができる。他の注射装置は、ユーザに送達されるときに前充填され、かつ薬剤貯蔵部が空になるまでの間のみ使用することができ、その後、注射装置全体が廃棄される。様々な注射装置は、通常、運動制御型ピストンロッドを使用して、貯蔵部内でピストンを前進させることによって薬剤を排出する。
一部の治療領域内では、処方された治療法を順守する患者の傾向は、特定の処置レジメンの単純さに依存する。例えば、2型糖尿病を有する人々の多くは、比較的高い年齢でこの疾患と診断され、通常の生活様式に過度に介入する処置を受け入れる傾向が低い。これらの人々のほとんどは、自分の疾患を常に思い出すことを好まず、その結果、複雑な処置パターンに巻き込まれたり、煩雑な送達システムの操作を学ぶことに時間を浪費したりすることを望まない。本質的に、多くは、手動による関与が少ないほどよいという意見である。
糖尿病を有する人物の場合、正常血糖に費やす時間を最大化するために、1つ以上のグルコース調整剤を適時に投与することが重要である。その関連で、特定の処置レジメンに対する患者のアドヒアランスの概要を確立するために、かかる調整剤がいつ投与されるか、およびどのくらい投与されるかの両方を追跡し続けることが重要である。したがって、本人が、投与された用量サイズおよび投与時間のログを保つことが推奨される。
以前は、かかるログの確立および維持には、例えば、紙またはPC上で、データを手動で書き留める必要があった。しかしながら、これは頻繁で能動的な関与を伴うことになるため、多くの人々は、概要を把握することの重要性を軽視していた。この望ましくない状況を認識して、個々の注射装置から関連情報を自動的に捕捉するための様々な解決策が提案されている。
例えば、特許文献1は、注射装置ハウジングの撓み可能な外部表面上に配設されたセンサーを有するペン型の注射装置について開示している。撓み可能な外部表面は、ピストンロッドに回転方向に係止された内部構成要素の特定の角度変位で撓みを受けるように構成され、センサーは、検出された撓みに応答して信号を出力するように適合されており、したがって、信号は、ピストンロッドの角度変位を表す。開示される注射装置によって排出される薬剤の量は、ハウジングに対するピストンロッドの角度変位の合計と相関するため、出力信号は、注射装置のプロセッサによって自動的に捕捉され、投与された用量の推定のための基礎として使用される。さらに、プロセッサは、出力信号を受信するための時間を確立し、用量排出事象のためのタイムスタンプを提供し得る。次いで、データを、注射装置上の電子ディスプレイを介して、または例えば、ディスプレイを有するか、もしくはディスプレイに接続可能である外部装置への無線送信によって、回収することができる。
代替的な用量検出の解決策が特許文献2に提示されており、これは、用量排出機構のピストンロッドとカートリッジピストンとの間に配設されたピストンワッシャーモジュールの形態の完全統合型センサーユニットを有するペン型の薬剤送達装置を開示する。センサーユニットは、回転エンコーダのように動作し、ピストンロッドと係合される第1のセンサー部品と、カートリッジピストンと係合される第2のセンサー部品と、を備える。ピストンロッドが薬剤送達装置ハウジングおよびカートリッジに対して回転するときに、用量排出事象中に呈される、2つのセンサー部品間の相対的角度変位は、ガルバニ式に検出され、投与された用量のサイズの推定値に変換される。
後者のセンサー原理の場合、センサー部品間の検出された相対的角度変位が、薬剤送達装置ハウジングまたはカートリッジなどの、静止基準に対するピストンロッドの合計角度変位を反映することが、用量推定の正確性にとって重要である。したがって、カートリッジピストンは、それが用量排出中にカートリッジ内に前進するため、カートリッジピストンの任意の潜在的な回転を制限することが重要である。そのような回転は、第1のセンサー部品から第2のセンサー部品へのセンサー内部の回転ピストンロッドからのトルクの伝達の結果として生じ得る。
国際公開第2018/078178号(Novo Nordisk A/S)
国際公開第2014/128155号(Novo Nordisk A/S)
先行技術の少なくとも1つの欠点を除去するかもしくは低減させること、または先行技術の解決策に対する有用な代替案を提供することが、本発明の目的である。
特に、本発明の目的は、送達された用量に関する情報を自動的に、かつ高い正確性で捕捉するために、薬剤送達装置で使用するための回転エンコーダベースの用量感知モジュールを提供することである。
本発明の別の目的は、薬剤送達装置のアクチュエータを前進させるために必要な力に顕著に影響しない、そのような用量感知モジュールを提供することである。
本発明のさらなる目的は、かかる用量感知モジュールを薬剤送達装置に提供することである。
本発明のさらなる目的は、薬剤送達装置および用量感知モジュールを備える薬剤送達システムを提供することであり、薬剤送達システムは、用量感知モジュールを偶発的に起動するリスクがない安全な使用前状態で格納および輸送され得る。
本発明の開示では、上記の目的のうちの1つ以上に対処し、かつ/または、以下の文章から明らかである目的に対処する、態様および実施形態が説明されることになる。
一態様では、本発明は、請求項1に定義されるセンサーモジュールを提供する。
したがって、例えば、ペン型タイプの注射装置などのカートリッジベースの薬剤送達装置で使用するためのセンサーモジュールが提供される。基準軸に沿って延在するセンサーモジュールは、第1のモジュール部品がカートリッジピストンと係合し、第2のモジュール部品がピストンロッドと係合するように、回転可能なピストンロッドとカートリッジピストンとの間で薬剤送達装置内に配設されるように適合される。それによって、第1のモジュール部品は、カートリッジピストンに対して回転方向に係止されることになり、第2のモジュール部品は、ピストンロッドに対して回転方向に係止され、センサー手段は、第1のモジュール部品と第2のモジュール部品との間の相対的回転運動の程度を検出することによって、ピストンロッドとカートリッジピストンとの間の相対的回転運動の程度を結果として決定し得る。
薬剤排出中に螺旋状に前進する、ねじで装着されたピストンロッドを伴うタイプの用量排出機構を有する薬剤送達装置に対して、ピストンロッドとカートリッジピストンとの間の相対的回転運動の程度が排出された用量を示す。したがって、排出された用量のサイズの推定は、センサー手段からの出力に基づいて提供され得る。
正確な用量推定は、カートリッジピストンが、厳密に並進して、すなわち、非回転的に、カートリッジ内で前進されることを必要とする。これは、カートリッジピストンの軸方向変位が排出される薬剤の量を決定するためであり、カートリッジピストンの軸方向変位は、繰り返しになるが、ピストンロッドのねじ込まれた装着に起因して、ハウジングに対してピストンロッドの角度変位によって決定される、カートリッジに対するピストンロッドの軸方向変位によって決定される。したがって、カートリッジピストンの軸方向変位の正しい決定は、回転方向に固定された基準に対するピストンロッドの角度変位の正しい決定に結び付けられる。
カートリッジに対する第1のモジュール部品の回転を妨げるために、第1のモジュール部品は、カートリッジへの摩擦インターフェースを固設するための回転防止手段を伴って提供される。本発明者らは、複数の半径方向外向きに突出するスタッドであって、各スタッドがカートリッジの内部表面との摩擦接触を確立するように適合された接触面を備える、スタッドを備える回転防止手段が、回転を回避するために摩擦を最大化し、同時に、カートリッジの内部表面に沿ってカートリッジピストンを軸方向に変位させるために必要な注射力を低減するために摩擦を最小化する、相反する要望に関連して、特に魅力的な妥協を提供する。摩擦が高すぎる場合、用量排出は、第1の配置において実施されることを防止され得るか、または魅力的ではないほど高い注射力を少なくとも必要とし得る。例えば、予張されたばねなどの内部エネルギー源によって用量排出が可能である従来的に寸法決めされた自動注射装置の場合、摩擦が特定のレベルを超える場合、ピストンロッドを前進させるために利用可能なエネルギーは不十分であり得る。
半径方向外向きに突出するスタッドは、第1のモジュール部品の環状外面に沿って円周方向に離間され得る。特に、半径方向外向きに突出するスタッドは、等距離に離間され、それによって、均等に分布した接触インターフェースを獲得し、カートリッジ内の第1のモジュール部品の安定性を最大化し得る。
第1のモジュール部品の半径方向寸法は、関連付けられたカートリッジの内径よりも大きくてもよく、接触面、またはその少なくともサブセットは、付勢力に対抗して半径方向内向きに変位可能であってもよく、それによって、半径方向外向きに向けられた力をカートリッジの内部表面に個々に適用し、摩擦インターフェースを散発的に強化し得る。
従来的なカートリッジは、浸透可能な自己密封隔壁によって密封される出口端にブリッジする遠位肩およびネックセクションを有する円筒形主本体と、ある程度狭い後部入口セクションを提供する、小さい円周方向ビーズを有する近位開放端と、を備える。外部カートリッジ空洞が円筒形主本体の近位端部分およびピストンの近位端面によって形成されるように、摺動可能なピストンが、カートリッジを近位に密封するように配設される。外部カートリッジ空洞は、ピストンが使用中にカートリッジ内で軸方向に変位されるにつれて、より深くなるように定められている。
接触面のうちの少なくとも1つは、他の接触面から軸方向にオフセットされ得る。1つ以上の接触面の軸方向位置が、残りの接触面の軸方向位置とは異なる場合、狭い後部入口セクションを通過する、第1のモジュール部品を外部カートリッジ空洞に挿入するのに必要な軸方向の力は、単純に、より少ない接触面が、センサーモジュールの軸方向運動中に、円周方向ビーズによって任意の時点で変位されることを必要とするため、全ての接触面が同じ軸方向位置で配設される状況と比較して低減される。
例えば、全ての他の接触面は、その隣接する接触面から軸方向にオフセットされ得る。
本発明の特定の実施形態では、回転防止手段は、等しい数の半径方向外向きに突出するスタッドを備え、全ての他の半径方向外向きに突出するスタッドが、第1のグループを形成し、残りの半径方向外向きに突出するスタッドが、第2のグループを形成し、第1のグループのそれぞれの接触面が、第1の軸方向位置に配設され、第2のグループのそれぞれの接触面が、第1の軸方向位置からオフセットされた第2の軸方向位置に配設されている。
総回転摩擦力、軸方向摩擦力、カートリッジ内のセンサーモジュールの安定性、および半径方向外向きに突出するスタッドを生成するための成形プロセスなどの、様々な因子を組み合わせで考慮するとき、発明者らは、センサーモジュールの多くの設計について、回転防止手段が3~6個の半径方向外向きに突出するスタッドから構成されることが好ましいと決定した。
特に、回転防止手段は、半径方向外向きに突出するスタッドの第1の対、および半径方向外向きに突出するスタッドの第2の対から構成され得、第1の対および第2の対の各々のスタッドは、互いに正反対に配設され得る。その好ましい実施形態では、4つの半径方向外向きに突出するスタッドは、等距離に離間されている。
半径方向外向きに突出するスタッドの第1の対のそれぞれの接触面は、半径方向外向きに突出するスタッドの第2の対のそれぞれの接触面から軸方向にオフセットされて、それによって、円周方向ビーズにおいて狭い入口セクションを通過して、外部カートリッジ空洞内に第1のモジュール部品を導入するために必要とされる軸方向の力を低減させ得る。
センサーモジュールは、モジュールハウジング、例えば、電池などの電源、および/またはプロセッサをさらに備え得る。センサー手段は、第1のモジュール部品内の、またはそれと関連する第1のセンサー構造と、第2のモジュール部品内の、またはそれと関連する第2のセンサー構造と、を備え得る。第1のセンサー構造は、モジュールハウジングに対して軸方向および回転方向に制限または固定された横方向センサー表面を、例えば、備え、第2のセンサー構造は、第1のモジュール部品と第2のモジュール部品との間の相対的回転運動に応答して横方向センサー表面を掃引するよう適合された、複数の可撓的に支持され、かつ軸方向に撓み可能な接触部材を、例えば、備え得、それによって、第1のセンサー構造と第2のセンサー構造との間の相対的角度変位を示す複数の信号、例えば、電気信号を生成する。回転防止手段は、第1のモジュール部品とカートリッジとの間の相対的角変位を妨げるように配設されるが、そうでなければ、相対的角変位は、ピストンロッドが回転し、接触部材が横方向センサー表面に沿って摺動する際に、第1のセンサー構造上の第2のセンサー構造によって及ぼされるトルクによって起こり得る。
本発明の例示的な実施形態では、横方向センサー表面は、あるパターンで配設された複数の導電センサー領域を備え、1つ以上の接触部材は、第1のセンサー構造および第2のセンサー構造が相対的回転を受けるときに複数の導電センサー領域の少なくともあるサブセットを掃引し、それによって、異なるセンサー領域を交互に接続および接続解除するように適合され、現在の接続は、第1のセンサー構造および第2のセンサー構造の現在の相対的角度位置を示す。したがって、プロセッサで即時処理するための電気信号が発生し、プロセッサは、最終的に、第1のセンサー構造と第2のセンサー構造との間の相対的角度変位の合計を、行われた接続から計算し、これに基づいて、対応する用量サイズを計算し、次いで、これが、薬剤送達装置の視覚的ディスプレイ上に、例えば、提示される。あるいは、用量サイズは、センサーモジュールから、例えば、無線で、データを受信する外部装置によって計算され得る。
別の態様では、本発明は、薬剤送達装置と組み合わせて、上記に説明されたセンサーモジュールを提供する。
それによって、センサーモジュールおよび薬剤送達装置を含む薬剤送達システムが提供される。センサーモジュールは、薬剤送達装置に予め設置されるか、または薬剤送達装置内への挿入のための別個の構成要素として供給され得る。
薬剤送達装置は、ねじで支持されたピストンロッドが薬剤チャンバを加圧するように作動可能であるタイプであってもよく、すなわち、薬剤送達装置は、回転可能なピストンロッドを備える用量排出機構を収容するハウジングと、ハウジングに対して回転方向に固定されたカートリッジと、を備え得、カートリッジは、カートリッジ壁の一部分によって画定された薬剤チャンバと、遠位自己密封隔壁と、カートリッジピストンと、を備える。本発明の特定の実施形態では、薬剤送達装置は、次いで、ピストンロッドとカートリッジピストンとの間に配設されるセンサーモジュールをさらに備える。
センサーモジュールは、第1のモジュール部品がカートリッジピストンに当接するか、または係合し、第2のモジュール部品がピストンロッドに回転方向に固定されるように配設され得る。
カートリッジ壁は、用量排出中に半径方向外向きに突出するスタッドのそれぞれの接触面とインターフェースする内部表面を備える。接触面は、付勢力に対抗して半径方向内向きに変位可能であり得(例えば、半径方向外向きに突出するスタッドが半径方向に圧縮可能な構造である、および/または枢動可能なレバー上に形成されるため)、第1のモジュール部品の半径方向寸法は、第1のモジュール部品がカートリッジ壁の一部分およびカートリッジピストンの近位端面によって画定される外部カートリッジ空洞内に位置決めされるとき、接触面がカートリッジ壁の内部表面によって半径方向内向きに変位されるように、カートリッジ壁の内径よりも大きくてもよい。
したがって、半径方向外向きに突出するスタッドは、第1のモジュール部品が外部カートリッジ空洞に入る際に接触面の内向き変位に応答して、非緊張状態から緊張状態に移行するように適合され得る。
薬剤送達装置は、使用前にかなりの期間にわたって棚に置かれる場合があるため、半径方向外向きに突出するスタッドが緊張状態にある位置にセンサーモジュールを予め設置することが望ましくなく、これは、接触力の段階的低減につながり、結果として、カートリッジ壁と接触面との間のインターフェースにおける摩擦の段階的な損失をもたらし得るためである。数年の保管は、最大約30%の接触力の低減を結果的にもたらし得る。より短い期間にわたって棚に置かれた薬剤送達装置は、著しく少ない摩擦を失い得、これは、薬剤送達装置の大きいバッチにおいて制御不能な差異につながり得る。
結果的に、半径方向外向きに突出するスタッドが緊張解除状態にある位置に、センサーモジュールを予め設置することが望ましい。これは、センサーモジュールを、カートリッジ壁が第1のモジュール部品を支持せず、それゆえに、その回転を妨げない位置に予め設置することを意味する。
薬剤送達装置の輸送および全般的な取り扱い中、センサーモジュールは、それへのトルクの適用を潜在的に引き起こし得る、様々な揺れの運動に曝され得る。第1のモジュール部品が支持されていない場合、これは、固定されたピストンロッドに対して回転方向に係止される第2のモジュール部品に対する第1のモジュール部品のわずかな角度変位につながり得、これは、再び、センサー手段が活性化され、わずかな角度変位を検出し、用量排出イベントを誤って登録すること、および電源を消耗することの両方につながり得る。
それが起こるリスクを排除するために、薬剤送達装置は、ハウジングに対して回転方向に固定され、かつハウジングに対してセンサーモジュールの使用前位置に半径方向外向きに突出するスタッドのうちの少なくとも1つと係合するよう適合された係止構造をさらに備え得る。係止構造は、ハウジングまたはハウジングの環状セクションに固定された環状構成要素を、例えば、備え得、環状構成要素またはセクションは、第1のモジュール部品を軸方向に受容して回転方向に固定するように構成された波形内部表面を備える。特に、波形内部表面は、複数の軸方向に進入可能な開放区画、または凹みを備え得、それらの各々が、角度的に固定された係合で半径方向外向きに突出するスタッドのうちの1つを収容するように構成されている。
次いで、センサーモジュールは、接触面が係止構造内に収容される使用前位置から、接触面がカートリッジ壁の内部表面と接触する使用位置まで、第1の用量排出前に、ハウジングに対して軸方向に移動されるように適合される。
推測では、この運動は、半径方向外向きに突出するスタッドを、非緊張状態から緊張状態に移行させ得る。したがって、第1のモジュール部品が外部カートリッジ空洞に入る際に接触面の半径方向変位に抵抗する付勢力を克服するために必要なエネルギーのため、使用前位置から使用位置までセンサーモジュールを移動させるために用量排出機構によって、またはそれを介して適用されなければならない軸方向の力は、半径方向外向きに突出するスタッドが存在しなかった場合よりも大きい。この軸方向の力は、上記に説明されたように、接触面のうちの少なくとも1つが他の接触面から軸方向にオフセットされている場合に低減され得る。
いかなる疑念も回避するために、本文脈において、「薬剤」という用語は、状況の治療、予防、または診断に使用される媒体を指し、すなわち、身体における療法または代謝効果を有する媒体を含む。さらに、「遠位」および「近位」という用語は、薬剤送達装置または針ユニットに沿った位置または方向を示し、「遠位」とは、薬剤出口端を指し、「近位」とは、薬剤出口端の反対側の端を指す。
本明細書において、特定の態様または特定の実施形態(例えば、「一態様」、「第1の態様」、「一実施形態」、「例示的な実施形態」など)への言及は、それぞれの態様または実施形態に関連して説明される特定の特徴、構造、または、特性が、少なくとも本発明のその一態様または実施形態に含まれるか、または固有のものであるが、必ずしも本発明の全ての態様または実施形態の中に含まれるわけではなく、それら全ての固有のものでもないことを表す。しかしながら、本発明に関連して説明した様々な特徴、構造および/もしくは特性の任意の組み合わせが、本明細書に明示的に記載されない限り、または明確に文脈上矛盾しない限り、本発明に包含されることが強調される。
本文中のありとあらゆる例、または例示的な言語(例えば、など)の使用は、単に本発明をより良く明らかにすることを意図するものであり、別途特許請求の範囲に記載されない限り、本発明の範囲を制限するものではない。さらに、本明細書中のいずれの言語または言い回しも、特許請求されないいずれの要素も本発明の実施に必須であると示しているとは解釈されない。
以下において、本発明は、図面を参照してさらに説明される。
図1は、先行技術による用量検出原理を示す。
図2は、本発明の例示的な実施形態による、一体化された用量感知モジュールを有する注射装置の長手方向斜視断面図である。
図3は、用量感知モジュールの分解組立図である。
図4は、用量感知モジュールの長手方向斜視断面図であり、
図5は、用量感知モジュールで使用されるワイパアセンブリの側面図である。
図6は、ワイパアセンブリの遠位斜視図である。
図7および図8は、用量感知モジュールで使用するための代替的なワイパアセンブリのそれぞれの例である。
図9は、カートリッジの外側の使用前位置における本発明の別の実施形態による用量感知モジュールの長手方向断面図である。
図10は、カートリッジ内の使用位置における図9の用量感知モジュールを示す。
図11は、使用前位置における用量感知モジュールの断面図である。
図12aおよび図12bは、それぞれ、本発明のさらに別の実施形態による、用量感知モジュールの一部の斜視図および側面図である。
図において、同様の構造物は、主として同様の参照番号によって特定される。
「上」および「下」、「左」および「右」、「水平」および「垂直」、「時計回り」および「反時計回り」などの相対的な表現が以下で使用される時/場合、これらは添付の図を参照しており、必ずしも実際の使用状況を参照するものではない。示される図は、概略図であり、そのため、その相対寸法だけでなく、異なる構造の構成も、例示的な目的でのみ機能することが意図される。
図1は、ピストンロッド1015の遠位端と、薬剤含有カートリッジ1020を密封するピストン1022の近位端との間に配設された、先行技術による回転センサーモジュールを示す。コインセルタイプの電池1075によって電力供給されるセンサーモジュールは、上に24個の個々の導電センサー領域1072が中心軸を中心として円周方向に配置されている近位方向に向けられたセンサー表面1071を有する可撓性プリント回路基板シートの形態の第1のセンサー部品1070と、第1のセンサー部品1070に対向するピストンロッド1015の遠位端部分の上に取り付けられ、各々が接触点1062で終端する2つの電気的に接続された可撓性アーム1061の形態の接触構造を有する、第2のセンサー部品1060と、を備える。
第1のセンサー部品1070は、ピストン1022に直接的にまたは間接的に、それらの間の相対的回転が可能ではないように、係合するように適合されている。第2のセンサー部品1060は、ピストンロッド1015に回転方向に固定され、接触点1062は、用量排出行為中にピストンロッド1015が回転するときに経験される、第1のセンサー部品1070と第2のセンサー部品1060との間の相対的回転運動の際に、様々な個々の導電センサー領域1072と係合し、かつ電気的に接続するように適合されている。これにより、用量排出行為中にピストンロッド1015によって呈される合計角度変位の推定、およびそれによって、排出される薬剤の量の推定が可能となる。
用量排出中に、ピストンロッド1015は、螺旋運動を受け、この運動の軸方向の構成要素は、ピストン1022を、ピストンロッド1015からの軸方向の力がセンサーモジュールを介してピストン1022の近位表面に伝達されるにつれて、カートリッジ1020内で軸方向に前進させる。これに関連して、第2のセンサー部品1060が第1のセンサー部品1070に押し付けられ、これにより、接触点1062とセンサー表面1071との間の接触圧力が増加し、それによって、信号出力を発生させる電気接触が強化される。しかしながら、これはまた、可撓性アーム1061を、ピストンロッド1015の軸方向の進行に対して撓ませ、それによって、弾性エネルギーが内部に貯蔵される。
用量排出の過程で、可撓性アーム1061は、そのように撓んだままであるが、ピストンロッド1015が最終的に停止し、用量排出システム全体が弛緩すると、可撓性アーム1061に蓄えられた弾性エネルギーが解放され、第2のセンサー部品1060から離れる方向に軸方向に付勢されるセンサー表面1071に伝達される。
第1のセンサー部品1070の追加の軸方向の移動は、ピストン1022の追加の軸方向の移動を引き起こし、これは次に、わずかな追加の用量を排出させる。特に、この追加の用量は、ピストンロッド1015が移動を停止した後に排出され、結果として、全用量が受容されたことを確実にするために、ユーザが、注射針を皮膚から取り外す前に、少し長く待つことを必要とすることになる。さらに、接触圧力の増加が接触点1062とセンサー表面1071との間の接触の偶発的な喪失のリスクを低減させるということは有利であるが、これは、第1のセンサー部品1070と第2のセンサー部品1060との間の回転インターフェースの摩擦が増加するというコストを伴い、これは、角度変位が第1のセンサー部品1070に導入され、それによって、用量検出原理の精度に影響を与えるというリスクを増加させる。
図2は、本発明の例示的な実施形態による、一体化されたセンサーモジュール50を有する注射装置1の長手方向斜視断面図である。注射装置1は、基準軸に沿って延在し、かつ用量排出機構を収容する細長いハウジング2を有する、前充填されたオートペン式注射器タイプのものである。カートリッジ壁21によって画定される内部チャンバ25を有するカートリッジ20と、遠位貫通可能隔壁23と、近位ピストン22とを保持するカートリッジホルダ3は、ハウジング2に恒久的に固定されている。チャンバ25は、液体物質(視認不可)で少なくとも実質的に充填される。注射装置1の図示される状態では、注射針45が隔壁23を貫通してチャンバ25への流体連通を確立するような様式で、針アセンブリ40が、カートリッジホルダ3の針装着部分に取り付けられる。
カートリッジ20から排出される用量を選択的に設定するために、ユーザ操作可能な用量ダイヤル4がハウジング2の近位端部分に配設されている。用量ダイヤル4は、窓9を通して、選択された用量を表示するスケールドラム8と動作可能に連結される。注射ボタン5は、巻回可能なねじりばね10を解放するように軸方向に押下可能である。ねじりばね10の解放は、ハウジング2内のナット部材7を通して、ピストンロッド15を螺旋状に前進させ、それによって、用量排出行為の実行をもたらすことになる。
用量設定および用量排出機構の詳細については、本発明に無関係であり、したがって、本文脈には提供されない。かかる機構がどのように構築され得るかの例については、国際公開第2015/071354号、特に、p.10、l.21~p.15、l.13を参照されたい。重要なことは、用量排出中のピストンロッド15の回転移動が、ピストンロッドのねじ山およびナット部材7の設計によりピストン22の促進された移動と相関し、その結果、ハウジング2に対するピストンロッド15の所定の角度変位が、カートリッジ壁21に対するピストン22の所定の軸方向の変位に対応することである。この関係は、原則として、カートリッジ20の寸法を視野に入れて、製造業者によって随意で選ばれ得る。本実施例では、ピストンロッドの15°の角度変位は、ピストン22の特定の軸方向の変位に対応し、これは、注射針45を通じた、1 IUの含有物質の排出をもたらす。
図3は、本センサーモジュール50の個々の要素を強調表示した分解組立図である。センサーモジュール50は、プロセッサを含む様々な電子構成要素52.5を担持する近位表面52.1と、複数の導電センサー領域(視認不可)を担持する遠位表面52.2と、を有する、剛直な支持シート52.4を含むPCBアセンブリ52の形態の第1のセンサー部品を備え、その構成については、以下で説明される。支持シート52.4は、全体的に円形の周縁部を有するが、いくつかのノッチを備え、ノッチのうちのいくつかは、一対の正反対の半径方向の突出部52.3をもたらす。さらに、支持シート52.4は、中央貫通孔52.6を有する。
第1のセンサー部品は、ピストンロッドコネクタ54に固定して装着されるワイパ53の形態の第2のセンサー部品によって補完され、それとのジョイント回転を確実にする。ピストンロッドコネクタ54は、図2に示されるように、貫通孔52.6を通って軸方向に延在し、ピストンロッド15の遠位端部分の空洞とのプレス嵌合係合のために適合されている。これは、ピストンロッド15およびピストンロッドコネクタ54のジョイント移動を提供する。以下でより詳細に説明されるように、ワイパ53は、それぞれの可撓性アーム53.5の上に配設され、支持シート52.4の遠位表面52.2上にある導電センサー領域とガルバニ式に接続するように適合された、1つの接地接触部53.1および2つのコード接触部53.2を備える。特に、接地接触部53.1およびコード接触部53.2は全て、近位に向けられている。
回転エンコーダシステムを形成する2つのセンサー部品は、電池55の形態の電源も収容するモジュールハウジング51内に収容され、リテーナ56は、正電池コネクタおよび剛直な(負)電池コネクタ57としても機能する。リテーナ56は、電池55を運ぶための横方向支持表面56.1と、2つの軸方向に延在する対向するリテーナアーム56.2と、を有する。各リテーナアーム56.2は、半径方向の突出部52.3のうちの1つを受容するように形状決めされた近位切り欠き56.3を備え、それによって、リテーナ56およびPCBアセンブリ52を回転方向に相互係止し、支持シート52.4を軸方向に拘束する。モジュールハウジング51は、リテーナ56およびモジュールハウジング51を回転方向に相互係止するか、または少なくとも実質的に回転方向に相互係止するように、リテーナアーム56.2を受容するように形状決めされた一対の正反対の側面開口部51.2と、円周に沿って離間された複数の回転防止タブ51.1と、を有し、各回転防止タブ51.1は、カートリッジ壁21の内部表面との相互作用のために接触面51.8を含む。したがって、PCBアセンブリ52は、モジュールハウジング51に対して少なくとも実質的に回転方向に係止され、これは次に、カートリッジホルダ3内に回転方向に固定されるカートリッジ20内に回転方向に摩擦嵌合される。それによって、PCBアセンブリ52は、ハウジング2に対して少なくとも実質的に回転方向に固定され、したがって、ピストンロッド15の角度変位を測定するための基準構成要素として好適である。
図4は、組み立てられた状態のセンサーモジュール50の長手方向斜視断面図である。見られ得るように、ピストンロッドコネクタ54は、支持シート52.4の貫通孔52.6を通って延在し、ワイパ53上のスリーブ53.6にプレス嵌合される。モジュールハウジング51は、ピストン22に寄り掛かる足部51.3を有する(図2を参照のこと)。さらに、図は、側面開口部51.2内のリテーナアーム56.2の位置、および切り欠き56.3内の半径方向の突出部52.3の配置を示す。注射装置1による用量排出行為の間、ピストンロッド15の回転は、ピストンロッドコネクタ54、およびさらにワイパ53に伝達される。したがって、接地接触部53.1およびコード接触部53.2は、半径方向の突出部52.3と切り欠き56との間の係合、側面開口部51.2へのリテーナアーム56.2の嵌合、足部51.3とピストン22との間の摩擦インターフェース、ならびに回転防止タブ51.1とカートリッジ壁21との間の摩擦インターフェースにより、少なくとも実質的に回転方向に静止したままの遠位表面52.2のセンサー領域を掃引する。
図5は、接地接触部53.1およびコード接触部53.2と、支持シート52.4の遠位表面52.2との間の接続を示す2つのセンサー部品の側面図であり、図6は、2つのセンサー部品の遠位斜視図である。本発明の示される例示的な実施形態では、遠位表面52.2上にある前述の複数の導電センサー領域は、単一の円形接地トラック52.7が接地接触部53.1の接地接続を提供し、36個の個々のコードフィールド52.8が一緒になって、コード接触部53.2が掃引するように適合されているコードトラック52.9を構築するように配設されている。(負)電池コネクタ57と接触するピストンロッドコネクタ54の球状端部54.1を通して、二次接地接続が提供される。二次接地接続は、用量排出機構のダイナミクスがセンサーモジュール50で振動を発生させる場合に信号出力を安定化させることに関連し得る。
用量排出行為の間、ピストンロッドコネクタ54がピストンロッド15と共同で回転するので、45°だけ円周方向に分離された2つのコード接触部53.2は、コードトラック52.9をそれぞれ掃引し、異なるコードフィールド52.8が接地に接続されると、ワイパ53の角度位置を表す信号を発生させる。2つのセンサー部品は、4ビットのグレイコード、すなわち、ワイパ53の360°の回転に対して9回繰り返される8つの異なるコードが出力され、72個の区別されるコードが与えられる。したがって、この出力は、プロセッサを含む電子構成要素52.5のうちの1つ以上による、用量排出行為中のピストンロッド15の合計角度変位の推定のための基礎を形成し、かつそれによって、排出される用量の推定のための基礎を形成する。
本明細書に説明されるようなガルバニ式センサーについては、各物理接触部に対する接触圧力が、安定した信号を確保するために十分に高いことが重要である。この必要条件は、本センサーモジュール50の設計によって満たされ、可撓性アーム53.5とスリーブ53.6との組み合わせ、および切り欠き56.3内の半径方向の突出部52.3の制限された軸方向の遊びが、支持シート52.4に対するピストンロッドコネクタ54上へのワイパ53の配置を可能にし、これにより、接地接触部53.1と接地トラック52.7との間、ならびにそれぞれのコード接触部53.2とコードトラック52.9との間にばねで補強された接触を提供する。しかしながら、重要なことには、ワイパ53が支持シート52.4の遠位方向に位置決めされ、それにより、可撓性アーム53.5が、遠位方向に撓み、それによって、それぞれの接地接触部53.1およびコード接触部53.2が、近位方向に向けられた力を支持シート52.4に提供するという事実は、用量排出行為中に、ピストンロッドコネクタ54が軸方向に向けられた力を電池コネクタ57に加えることが、ワイパ53が支持シート52.4に押し付けられていない、すなわち、用量排出システムのその後の弛緩中に解放される必要がある追加の弾性エネルギーが可撓性アーム53.5に蓄えられていない場合に、可撓性アーム53.5のさらなる撓みをもたらさず、ひいては、延長された用量排出の問題が解決されるため、有利である。
さらに、ピストンロッドコネクタ54の前進の結果として、ワイパ53が支持シート52.4に押し付けられないため、それぞれの接地接触部53.1/接地トラック52.7およびコード接触部53.2/コードトラック52.9インターフェースの接触圧力は、用量送達中に増加しない。したがって、2つのセンサー部品間の回転インターフェースの摩擦も増加せず、これは、ワイパ53によって支持シート52.4に加えられるトルクが増加しないことを意味する。回転防止タブ51.1とカートリッジ壁21との間の相互作用によって提供される回転防止機構に対する支持シート52.4の角度変位のリスクが、結果として、例えば、ピストンロッドの前進中に可撓性アームがさらなる撓みを呈する、図1に示されるような解決策と比較して、低減される。
図7は、本発明の別の実施形態による、センサーモジュールで使用される代替的な回転エンコーダシステムの2つのセンサー部品の遠位斜視図である。センサー部品は、前の実施形態に関連して開示されるものと同様の様式で、ピストンロッドコネクタ54によって相互の位置に保持される、ワイパ153およびPCBアセンブリ152を備える。PCBアセンブリ152の幾何学的構成ならびにセンサーモジュールの他の構成要素との相互作用は、前述のPCBアセンブリ52のものと同一である。特に、PCBアセンブリ152は、剛直な支持シート152.4を備え、剛直な支持シート152.4は、プロセッサを含む様々な電子構成要素152.5を担持する近位表面152.1および遠位表面152.2を有し、遠位表面152.2の上には、並んで配置され、それによって、円形のコードトラックを提供する、複数の導電コードフィールド152.8が配設される。しかしながら、先の実施形態とは反対に、遠位表面152.2は、専用の接地トラックを含まない。代わりに、接地接続は、上記に説明されるものと同様、(負)電池コネクタ57と接触するピストンロッドコネクタ54の球状端部54.1を介して供給される。
ワイパ153は、ピストンロッド15およびワイパ153のジョイント回転を確実にするために、ピストンロッドコネクタ54にプレス嵌合されるスリーブ153.6と、軸方向に撓むことができる可撓性アーム153.5の端部分に各々配設された2つのコード接触部153.2と、を備える。コード接触部153.2は、45°だけ角度方向に分離され、遠位表面152.2に対して回転したときに、それぞれ、前の実施形態と同様に、コードフィールド152.8を掃引し、4ビットのグレイコードを生成する。2つのワイパ接触部のみが遠位表面152.2を掃引するという事実は、3つの掃引接触部と比較して、2つのセンサー部品間の内部摩擦の低減、ひいては、トルクの低減を提供する。したがって、回転防止タブ51.1とカートリッジ壁21との間の相互作用によって提供される回転防止機構に対するPCBアセンブリ152の角度変位のリスクがなおもさらに低減されるが、一方、PCBアセンブリ152と電池55との間の可撓性アーム153.5からの力の有利な封じ込めが依然として得られ、延長された用量排出の問題が排除される。
図8は、本発明の第3の実施形態による、センサーモジュールで使用される別の代替的な回転エンコーダシステムの2つのセンサー部品の遠位斜視図である。前の実施形態と同様、センサー部品は、ピストンロッドコネクタ54によって相互の位置に保持される、ワイパ253およびPCBアセンブリ252を備える。PCBアセンブリ252の幾何学的構成ならびにセンサーモジュールの他の構成要素との相互作用は、前述のPCBアセンブリ52のものと同一である。特に、PCBアセンブリ252は、剛直な支持シート252.4を備え、剛直な支持シート252.4は、プロセッサを含む様々な電子構成要素252.5を担持する近位表面252.1および遠位表面252.2を有し、遠位表面252.2の上には、複数の導電センサー領域が配設される。
しかしながら、先の実施形態とは反対に、遠位表面252.2は、センサー領域が1つおきに接地フィールド252.7を構築し、センサー領域が1つおきにコードフィールド252.8を構築する、円形トラックパターンで配設された40個の導電センサー領域を担持する。本発明の第1の態様と関連して上記に説明されるように、(負)電池コネクタ57と接触するピストンロッドコネクタ54の球状端54.1を介して、二次接地接続が供給される。
ワイパ253は、ピストンロッドコネクタ54に取り付けられ、ピストンロッド15が用量排出行為の間に回転するにつれて、40個の導電センサー領域を掃引するように適合されている(上記に説明されるように)。ワイパ253は、各々が接触点253.2で終端する3つの可撓性アーム253.5を有し、PCBアセンブリ252に対するワイパ253の角度位置に応じて、接地フィールド252.7またはコードフィールド252.8とガルバニ式に接続するように適合されている。3つの接触点253.2は、互いに120°分離しており、そのため、1つの接触点253.2は常に接地フィールド252.7に接続され、2つの接触点253.2は常にコードフィールド253.8に接続される。2つのセンサー部品は、4ビットのグレイコードを出力し、本発明の先の2つの実施形態よりも高い解像度を提供し、PCBアセンブリ252とワイパ253との間の相対的角度変位の合計、およびそれによって、用量排出事象中のハウジング2に対するピストンロッド15の合計角度変位のさらにより正確な推定を可能にする。
図9は、カートリッジ20の外側の使用前位置における本発明の第4の実施形態によるセンサーモジュール350の長手方向断面図である。明確化のために、注射装置の残りの部分は、図から省略されている。センサーモジュール350の構造は、第1の実施形態に関して説明されたセンサーモジュール50の構造と類似している。したがって、センサーモジュール350は、ピストン22との係合のための足部351.3を有するモジュールハウジング351と、ピストンロッド(図示せず)との係合のためのピストンロッドコネクタ354と、を備える。先のセンサーモジュール50に対する主な差は、モジュールハウジング351が、モジュールハウジング51の接触面51.8よりも近位に配設される、それぞれの接触面351.8を有する一対の回転防止タブ351.1を備えることである。
センサーモジュール350は、注射装置の第1の使用中に、それがピストン22から離間されている使用前位置から、カートリッジ壁21の近位端部分およびピストン22の近位端面によって画定される外部カートリッジ空洞29内の使用位置まで、軸方向に変位されるように適合される。使用前位置から使用中位置へのこの変位の間、回転防止タブ351.1は、モジュールハウジング351の構造によって提供される付勢力に対抗して半径方向内向きに撓むことになり、センサーモジュール350は、それに応じて、緊張解除状態から緊張状態に移行する。
センサーモジュール350の示される使用前位置では、ピストンロッドが、注射装置の使用前状態で注射装置ハウジングに対して回転方向に固定されるため、ピストンロッドコネクタ354は、長手方向基準軸を中心として回転することが防止される。さらに、モジュールハウジング351は、回転防止タブ351.1が係止リング390と係合するため、回転することを防止される。係止リング390は、図9には示されていないが、切断線A-Aを通る断面図である図11に見ることができる。係止リング390は、注射装置ハウジングに対して回転方向に固定され、複数の半径方向の凹み395を形成する内部波形表面を有し、それらの各々が、モジュールハウジング351に回転方向にインターロックされた接続を提供するために、回転防止タブ351.1のうちの1つを軸方向に受容するように構成されている。
したがって、センサーモジュール350は、注射装置の使用前状態で回転方向に固定されるため、注射装置1が地上に落とされたか、または、例えば、輸送もしくは一般的な取り扱いと関連して、揺れの運動を呈する場合であっても、センサー電子機器を偶発的に起動させ、それによって、電池を消耗させるリスクがない。
図10は、モジュールハウジング351が、ピストンロッド(図示せず)によって外部カートリッジ空洞29内に移動された使用位置にあるセンサーモジュール350を示し、外部カートリッジ空洞29は、ピストン22の結果的な変位、および挿入された注射針(図示せず)によって提供されるカートリッジ隔壁内のチャネル346を通した薬剤の量の排出に起因して深くなっている。使用位置では、接触面351.8は、カートリッジ壁21の内部表面21.1とインターフェースする。
この位置へのセンサーモジュール350の移動中、回転防止タブ351.1は、カートリッジ20の近位端で円周方向ビーズ21.2を通過し、円周方向ビーズ21.2によって提供される狭い入口セクションは、ピストンロッドの軸方向の力プロファイルの局所的増加を生じさせる。一旦、回転防止タブ351.1が円周方向ビーズ21.2を通過すると、接触面351.8は、半径方向外向きに向けられた力をカートリッジ壁21の内部表面21.1に適用し、それによって、カートリッジ20に対するモジュールハウジング351の回転を妨げるように機能することになる。
図12aは、本発明の第5の実施形態によるセンサーモジュールのモジュールハウジング451の斜視図であり、センサーモジュールは、既に説明されたセンサーモジュール350の代替としてカートリッジ20を有する注射装置で使用され得る。
モジュールハウジング451は、その円周に沿って等距離の間隔で形成される、正確に4つの回転防止タブ451.1を担持する。回転防止タブ451.1は、正反対の突出部の2つの対として配設され、第1の対は、第1の接触面451.8を有し、第2の対は、第1の接触面451.8から軸方向にオフセットされる第2の接触面451.9を有する。第1の接触面451.8と第2の接触面451.9の異なる軸方向位置は、モジュールハウジング451の側面図である図12bにより明確に図示されている。各回転防止タブ451.1は、その形態および成分材料によって提供される付勢力に対抗して半径方向に圧縮可能である。
使用中、モジュールハウジング451を有するセンサーモジュールがカートリッジ20の狭い入口セクションを通って、かつ外部カートリッジ空洞29内に押し込まれたとき、第2の接触面451.9は、まず半径方向内向きに付勢され、第1の接触面451.8が追従することになる。したがって、外部カートリッジ空洞29内へのモジュールハウジング451の挿入中に経験されるピストンロッドの軸方向の力プロファイルの局所的増加は、全ての4つの回転防止タブ451.1が同じ軸方向位置を有し、同時に半径方向内向きに付勢される必要がある場合よりも小さい。これは、センサーモジュールを使用前位置から使用位置まで移動させるために必要な最大力を著しく低減させ、したがって、外部カートリッジ空洞29内へのセンサーモジュールのより平滑な挿入を提供する。