JP4971192B2 - 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、ＷＯ２００５／０７７４４１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。

ＷＯ２００５／０７７４４１

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１４に定めるようなコンピュータプログラムを提供し、本発明の特定的な実施形態は、特許請求の範囲の従属請求項に規定している。
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、例えばｍｇで表され、装置に受け取られたカートリッジ５の現内容量を示す変数Ｃｏｎｔ、すなわち、このカートリッジに収容された薬剤の現在の量には、カートリッジ５の初期内容量の値が与えられる。この初期カートリッジ内容量は、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、初期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の既知の寸法から初期カートリッジ内容量が次に判断される。

次の段階Ｓ３において、変数ＭａｘＤｏｓｅが以下のように計算される。
ＭａｘＤｏｓｅ＝Ｃｏｎｃ．ＭａｘＩｎｊＶｏｌ
ここで、Ｃｏｎｃは、カートリッジ内の薬剤の濃度、及びＭａｘＩｎｊＶｏｌは、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である。値Ｃｏｎｃ及びＭａｘＩｎｊＶｏｌは、それぞれ、例えば、ｍｇ／ｍｌ及びｍｌで表される。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。

次の段階Ｓ４において、現在のカートリッジ内容量Ｃｏｎｔが、処方量Ｄの倍数であるか、すなわち、１未満でない整数Ｎによって乗算された処方量Ｄに等しいか否かが判断される。段階Ｓ４の答えが「イエス」の場合には、アルゴリズムは、医師によって処方された注入タイミングによって患者が行うことになる処方量ＤのＮ回注入を可能にし（段階Ｓ５）、これらのＮ回注入が実行されるまで待機する。これらのＮ回注入が実行された状態で、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Ｓ４における答えが「ノー」の場合には、段階Ｓ６で現在のカートリッジ内容量Ｃｏｎｔが処方量Ｄよりも少ないか否かが判断される。答えが「イエス」の場合には、アルゴリズムは、段階Ｓ１３に進み、これは後述される。答えが「ノー」の場合には、アルゴリズムは、段階Ｓ７に進む。

段階Ｓ７において、以下の変数が計算される。
ｎ＝ＩＮＴ（Ｃｏｎｔ／Ｄ）
ＬＤ＝Ｃｏｎｔ／（ｎ＋１）
ＨＤ＝Ｃｏｎｔ／ｎ
ＬＤ^★＝ｍａｘ（ＬＤ，（Ｄ−ｋ．Ｄ））
ＨＤ^★＝ｍｉｎ（ＨＤ，ＭａｘＤｏｓｅ，（Ｄ＋ｋ．Ｄ））
ＤｉｆｆＬ＝（ＬＤ^★−Ｄ）
ＤｉｆｆＨ＝（ＨＤ^★−Ｄ）
ここで、ＩＮＴは、整数部分、ｍａｘは、最大値であり、ｍｉｎは、最小値である。

変数ＬＤ及びＨＤは、それぞれ、処方量Ｄ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、初期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Ｓ８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」の場合には、調節投与量ＡＤは、低用量ＬＤ^★に等しいように設定され、変数Ｂは、新たな値（Ｂ＋ＤｉｆｆＬ）を与えられる（段階Ｓ９）。答えが「ノー」の場合には、調節投与量ＡＤは、高用量ＨＤ^★に等しいように設定され、変数Ｂは、新たな値（Ｂ＋ＤｉｆｆＨ）を与えられる（段階Ｓ１０）。

次の段階Ｓ１１において、アルゴリズムは、段階Ｓ９又はＳ１０で判断された調節投与量ＡＤの１回の注入を可能にし、この注入が実行されるまで待機する。この注入が実行された状態で、アルゴリズムは、変数Ｃｏｎｔに残りのカートリッジ内容量の値を与え（段階Ｓ１２）、次に段階Ｓ４に戻る。
現在のカートリッジ内容量Ｃｏｎｔが段階Ｓ６で処方量Ｄよりも少ないと判断されると実行される段階Ｓ１３は、現在のカートリッジ内容量Ｃｏｎｔが底値（Ｄ−ｋ．Ｄ）未満でないか否か、及び変数Ｂがゼロよりも大きいか否かを判断する段階にある。これらの条件の一方又は両方が満たされなければ、患者は、表示スクリーン１７を通じてカートリッジ５を交換すべきであることを知らされ、アルゴリズムは、段階Ｓ１に戻る。段階Ｓ１３で設定される２つの条件が満たされた場合、調節投与量ＡＤは、現在のカートリッジ内容量Ｃｏｎｔに等しいように設定され、変数Ｂは、新たな値Ｂ＋ＡＤ−Ｄを与えられる（段階Ｓ１４）。アルゴリズムは、次に、調節投与量ＡＤの１回の注入を可能にし、この注入が実行されるまで待機する（段階Ｓ１５）。この注入が実行された状態で、患者は、表示スクリーン１７を通じてカートリッジ５が空であり、交換すべきであることを知らされ、アルゴリズムは、段階Ｓ１に戻る。

段階Ｓ１からＳ１５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Ｄ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Ｄ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、注入が連続して実施されカートリッジが連続して装置に用いられる時に値（ＡＤ−Ｄ）を累積する差を表す。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。

変数Ｂに基づいて処方量Ｄに代わって患者に注入される調節投与量ＡＤを判断することにより、上述のアルゴリズムは、薬剤浪費を統計的に低減し、すなわち、少なくとも実行される多数の注入にわたって薬剤浪費を低減する。薬剤浪費Ｗは、以下のように定めることができる。

ここで、ｒ_iは、所定のカートリッジｉで可能な投与量の全ての注入が実行された後のそのカートリッジの残留薬剤であり、Ｃｏｎｔ_iは、カートリッジｉの初期内容量である。本発明において、カートリッジｉでアルゴリズムが段階Ｓ５又は段階Ｓ１５に進むと、残留薬剤ｒ_iは、ゼロである。段階Ｓ１３において、現在のカートリッジ内容量Ｃｏｎｔが（Ｄ−ｋ．Ｄ）よりも小さいと判断され、及び／又は変数Ｂがゼロよりも大きくないと判断された場合、残留薬剤ｒ_iは、ゼロと異なる。薬剤浪費は、投与量精度ｋが大きく、すなわち、１に近いと、より迅速に低減されることが理解されるであろう。他方、投与量精度ｋが小さく、すなわち、０に近いと、薬剤浪費の低減は迅速ではないが、患者に投与される投与量は、処方量に近いままであることになる。

変数Ｂを含む段階Ｓ８に用いられる判断規則は、患者に投与される平均投与量が処方量Ｄに収束すること、すなわち、ある一定数の注入が実施された後に（ある一定数のカートリッジを用いて）患者に投与される平均投与量が処方量Ｄに実質的に等しいことを保証することが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週間又は数週間のある一定の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。

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Ｄ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るべき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。
更に、このアルゴリズムは、アルゴリズムの主要部分Ｓ７からＳ１１において、調節投与量ＡＤが、各カートリッジにつき１回のみでなく、各注入前に計算されるという事実によって特に強固である。
段階Ｓ８で用いられる判断規則は、平均注入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を含む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は、変数Ｂの値が正数であれば、調節投与量ＡＤ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ＡＤとして高用量ＨＤ^★が選択される。

より一般的な方法において、特許請求の範囲から逸脱することなく上述のアルゴリズムに修正をもたらすことができることが当業者には明らかであろう。例えば、以下の通りである。
−段階Ｓ４及びＳ５は、削除することができる。この場合、アルゴリズムは、段階Ｓ３及び段階Ｓ１２の後に直接段階Ｓ６に進む。
−段階Ｓ１３からＳ１５は、削除することができる。この場合、アルゴリズムは、段階Ｓ６の答えが「イエス」の場合には段階Ｓ１に直接戻る。
−医師が、注入投与量と処方量の間により大きな変動を許容する場合、及び装置によって１回の注入で注入することができる薬剤の内容量に関して技術的規制が存在しない場合には、投与量精度ｋ及び天井値ＭａｘＤｏｓｅをアルゴリズムから削除することができる。
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。

Claims (12)

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、薬剤容器の現内容量が処方量Ｄの倍数でなく、かつ該処方量Ｄよりも大きい場合に、該薬剤容器に収容された薬剤の各投与前に調節投薬量ＡＤを判断するための手段を含み、該調節投薬量ＡＤは、該薬剤投与中に該処方量Ｄに代わって該投薬手段（３；６、７）によって投与される投与量であり、該調節投薬量ＡＤは、値ＡＤ−Ｄを累積する変数Ｂの関数として、該処方量Ｄよりも高用量である第１の投与量及び該処方量Ｄ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る、
   ことを特徴とする装置。
2. 前記調節投薬量ＡＤ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. 前記調節投薬量ＡＤは、前記変数Ｂが負である場合に前記第１の投与量に等しく、該変数Ｂが正である場合に前記第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）に等しく、Ｃｏｎｔは、前記薬剤容器の前記現内容量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。
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、
   薬剤容器の現内容量が処方量Ｄの倍数でなく、かつ該処方量Ｄよりも大きい場合に、該薬剤容器に収容された薬剤の各投与前に調節投薬量ＡＤを判断する段階、
   を含み、
   前記調節投薬量ＡＤは、前記薬剤投与中に前記処方量Ｄに代わって前記投薬手段（３；６、７）によって投与される投与量であり、該調節投薬量ＡＤは、値ＡＤ−Ｄを累積する変数Ｂの関数として、該処方量Ｄよりも高用量である第１の投与量及び該処方量Ｄ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る、
   ことを特徴とする方法。
8. 前記調節投薬量ＡＤ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. 前記調節投薬量ＡＤは、前記変数Ｂが負である場合に前記第１の投与量に等しく、該変数Ｂが正である場合に前記第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）に等しく、Ｃｏｎｔは、前記薬剤容器の前記現内容量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。
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. 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１１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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