LU83407A1 - Dispositif d'infusion d'insuline - Google Patents

Description

— t !! La présente invention concerne un disposi tif pour l’injection sous-cutanée réglée de médicaments tels que l’insuline en quantités discrètes et à des intervalles minutés sélectionnés en vue de 5 fournir, à l’utilisateur, une dose quotidienne requise à un rythme de base, de même que pour permet- > tre, à la discrétion de l’utilisateur, l’infusion de * quantités discrètes supplémentaires aux moments ou des besoins accrus se manifestent.

10 Bien que la présente invention soit décrite en référence au traitement du diabète sucré (diabètes mellitus), on comprendra que l’on peut envisager d’autres traitements exigeant des périodes prolongées semblables d’injection d'un médicament en utilisant 15 le même dispositif.

La thérapie classique courante de sujets I * diabétiques dépendant de l'insuline avec des injections d'insuline dépôt ne permet pas de normaliser entièrement les teneurs en glucose du plasma, non 20 plus que les autres anomalies métaboliques de la ma-I ladie. On pense que les conséquences de cette régu— j lation métabolique imparfaite contribuent, pour une [ large part, à provoquer les complications chroniques à long terme du diabète sucré, ces complications étant i 25 la cause d'une invalidité. Des études récentes au ! · * i cours desquelles on a utilisé des dispositifs mécani— ! ques non élaborés, mais conçus pour infuser de l’in- j suline de manière continue ou par petites injections ! multiples pour satisfaire aux fluctuations des be- 30 soins quotidiens, ont révélé une nette amélioration des profils glycémiques, ainsi que d'autres profils métaboliques et hormonaux chez les sujets diabétiques .

Bien que de tels dispositifs mécaniques 35 apportent une amélioration comparativement aux in-/ jections quotidiennes, ils présentent néanmoins des __ 2 inconvénients auxquels la présente invention se propose de remédier.

Pour qu'un dispositif mécanique soit acceptable en vue de pratiquer une injection sous-cutanée 5 d'insuline et de médicaments analogues, il doit être compact et il doit pouvoir être installé aisément sur le patient près des endroits où une aiguille peut être introduite par voie sous-cutanée. De préférence, ce dispositif doit être en mesure d'assurer un rythme 10 d'injection de base, tout en ayant en même temps la possibilité d'être utilisé pour fournir des doses supplémentaires discrètes, à la discrétion du patient et selon les prescriptions. Ce dispositif doit également indiquer, de manière visible et bien perceptible, 15 s'il fonctionne ou non et il doit également indiquer la quantité de médicament injecté, de même que la * quantité de médicament qu'il contient encore. De préférence, l'utilisateur doit être en mesure d'outrepasser le mécanisme de commande du dispositif de 20 telle sorte qu'en cas de défaillance totale, ce dispositif puisse être utilisé manuellement pendant un laps de temps suffisant pour permettre,à l'utilisateur, de chercher du secours.

En conséquence, la présente invention fournit 25 un dispositif perfectionné pour l'injection d'un médicament tel que l'insuline par voie sous—cutanée. Le médicament est pressé hors d’un tube pour établir un rythme d'injection de. base. Des quantités supplémentaires de médicament peuvent être fournies à la dis-30 crétion de l'utilisateur, offrant ainsi, à ce dernier, une souplesse suffisante pour régler de brusques besoins en médicament, le programme d'injection de base restant cependant essentiellement ininterrompu,

La présente invention sera mieux comprise à 35 « la lecture de la description ci-après donnée en se J' référant aux dessins annexés dans lesquels : I 3 ï ! la figure 1 est une vue en perspective et quelque peu schématique d’une forme de réalisation préférée d’un dispositif mis en place sur un poignet de l’utilisateur ; 5 la figure 2 est une vue en coupe du disposi tif, cette vue montrant la relation entre un étranglement et un tube contenant un médicament tel que l’in— ; suline j i ’ la figure 3 est un schéma illustrant le xné- j, 10 canisme de réglage utilisé dans le dispositif j ! la figure 4 est une vue semblable à celle de la figure 3 » illustrant une autre forme de réalisation du système de réglage ; et la figure 5 est une vue latérale en coupe 15 de l’extrémité d’un tube utilisé dans une autre forme : de réalisation de l’invention, cette vue étant prise ! ' « à une échelle plus grande que la figure 1.

On se référera tout d’abord à la figure 1 qui illustre une forme de réalisation préférée du 20 dispositif désigné d’une manière générale par le i chiffre de référence 20 et illustré dans la position ; qu’il occupe sur un poignet d’un utilisateur. Dans I cette forme de réalisation, le dispositif est fixé = , par une sangle 22 et il distribue de l’insuline (ou un 25 autre médicament) par voie sous-cutanée au moyen d’une aiguille 24» Cette aiguille est fixée de la manière habituelle par une bande adhésive 26. On constatera que ce dispositif comporte une échelle graduée fixe 28 coopérant avec un élément mobile 30 muni d’une 30 aiguille adjacente à l’échelle graduée. Cette aiguille indique le nombre d’impulsions discrètes d’insuline que peut fournir le dispositif et qui n’ont pas encore été utilisées. A chaque impulsion, l’aiguille se déplace sur une distance correspondant 35 à une division de l’échelle et ces impulsions sont minutées comme on le décrira ci-après. De même, la 4 figure 1 représente une petite manette 32 qui peut être soulevée à 1*écart du plan du cadran 28 afin de faire tourner une broche 34 en vue de remonter un mécanisme d’horlogerie et accumuler ainsi de l'éner-5 gie qui sera utilisée pour déplacer l’insuline vers l’aiguille 24· Cette manette est conçue de telle sorte qu’elle doive être soulevée avant qu’on puisse la faire tourner, outrepassant ainsi un mécanisme d'échappement qui sera décrit ci-après. De tels sys-10 tèmes sont généralement classiques dans les mécanismes d'horlogerie. Par exemple, un système analogue est utilisé lorsqu'on règle l'heure sur une horloge mécanique.

De même, en figure 1, le logement du dispo-15 sitif comporte un petit bouton affleurant 36 permettant, à l'utilisateur, d’outrepasser un circuit électronique de minutage pour fournir un nombre désiré d'impulsions supplémentaires d'insuline, ces impulsions étant aisément visibles grâce au mouvement de 20 l’élément 30 et de l’aiguille y associée autour de l'échelle graduée 28. De la sorte, l’utilisateur peut recevoir des doses supplémentaires d'insuline avant les repas et à d'autres moments où des besoins plus intenses se font ressentir. Toutefois, ces 25 doses supplémentaires ne modifieront pas le rythme de base indiqué par la programmation antérieure du dispositif, ainsi qu'on le décrira ci—après.

On se référera à présent à la figure 2 qui est une vue en coupe du dispositif illustré en figu-30 re 1 i dans cette figure, un logement 3S est disposé autour d'un axe central 40 pour définir une cavité comportant une paroi extérieure 42 disposée autour de cet axe 4^· Cette paroi est située de façon à retenir un tube flexible 44 d'un plus grand diamètre 35* intérieur comportant une extrémité ouverte 46 ou en communication avec l'atmosphère, tandis qu'il est 5 relié à un autre tube 48 d'un diamètre intérieur I sensiblement plus petit allant jusqu'à l'aiguille 24 (figure l). Un galet 50 est maintenu en place par une structure (non représentée en figure 2) sur 5 un axe 52 et il est empêché de se déplacer autour de l'axe 40 en formant un étranglement entre lui-même et la paroi extérieure 42· Comme on le décrira, ce » galet est amené à se déplacer autour de l'axe 40 de telle sorte que le liquide contenu entre l'étrangle-10 ment et l'aiguille se déplace à travers cette dernière, réalisant ainsi l'injection sous-cutanée.

Le diamètre intérieur du tube 44 est choisi de telle sorte que la distribution ayant lieu par l'aiguille corresponde aux graduations de l'échelle fixe 28.

15 Une forme de réalisation préférée d'un cir cuit de réglage est illustrée schématiquement en figure 3, Un oscillateur à fréquence variable CMOS (logique complémentaire à semi-conducteur métal/oxyde) est utilisé pour créer une forme d'onde carrée qui 20 est amenée à un diviseur CMOS, On peut faire varier la fréquence de la forme d'onde dans une gamme de 8 à 1 au moyen d'un élément de réglage 54 et l'on peut identifier la fréquence à partir d'un point d'essai 56, La forme d'onde quittant l'oscillateur 53 est 25 représentée schématiquement en figure 3 et le diviseur réduit alors la fréquence, donnant ainsi lieu à des impulsions intermittentes qui sont acheminées à un élément d'entraînement pas à pas. Un moteur asso- · cié entraîne un pignon 58 venant s'engrener sur une 30 roue dentée 60, Cette roue dentée supporte l'axe 52 (figure 2) associé au galet de telle sorte que chaque impulsion provenant du diviseur CMOS amène le moteur à mouvement pas à pas à faire avancer le pignon 58 sur une distance discrète, ce qui, à son tour, a pour 35 / effet de faire tourner la roue dentée 60, donnant ainsi lieu à l'injection comme décrit précédemment.

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En conséquence, l'étranglement se déplace autour du logement 38 sur une distance suffisante pour assurer l'injection sous-cutanée du médicament·

On comprendra que la puissance requise pour 5 entraîner le moteur à mouvement pas à pas peut ne pas être fournie par une pile miniature du type utilisé pour les systèmes électroniques nécessaires pour actionner l'oscillateur à fréquence variable et le diviseur* Bien que les connexions ne soient pas 10 représentées, il est évident qu'une puissance supplémentaire pourrait être fournie au moteur à mouvement pas à pas au moyen d'une pile séparée ou de n'importe quel autre élément approprié. Au besoin, une pile supplémentaire pourrait être fixée à cet effet 15 à la sangle 22 du type illustré en figure 1 ou à l'écart de celle-ci, ainsi qu'on le préfère, %

Bien que la forme de réalisation préférée « offre de nombreux avantages, on comprendra qu'elle peut prendre des structures différentes. Par exem— 20 pie* elle pourrait être fixée sur l'abdomen du patient, ce qui peut être avantageux dans certains cas cependant que, bien entendu, l'observation visuelle est alors moins commode que dans le système illustré en figure 1, 25 La structure associée au moteur à mouvement > pas à pas et au galet constitue, en fait, un mécanisme d'échappement. Un autre mécanisme d'échappement est illustré en figure 4· Tout comme dans la structure illustrée en figure 1, on utilise un oscilla-30 teur à fréquence variable et un diviseur, mais l'impulsion fournie par ce dernier est acheminée à un dispositif de commande à solénoi'de qui peut, à nouveau, être alimenté par une pile indépendante. Ce dispositif de commande actionne un solénoïde 62 et 35 un élément d'échappement mécanique à mouvement de bascule 64· Cet élément est associé à une roue 66 ' 7 qui, vis-à-vis du galet 50 (figure 2), correspond à la roue dentée 60 illustrée en figure 3·

Pour utiliser cette forme de réalisation du dispositif de l1invention, un utilisateur retire, 5 d'un emballage stérile, un nouvel assemblage d'un . tube et d'une aiguille à jeter et il introduit le tube de pompage dans le logement de telle sorte qu'il ! ' vienne occuper la position illustrée en figure 2.

L'utilisateur fait ensuite avancer la manette 32 10 (figure l) en sens inverse des aiguilles d'une montre jusqu'à ce que l'aiguille de l'élément 30 indique | le nombre d'unités devant être distribuées au cours des 24 heures suivantes. On retire ensuite l'élément protecteur de l'aiguille et l'on introduit celle-ci 15 dans une fiole d'insuline avant de faire avancer le j mécanisme de minutage (et la flèche de l'élément 30) 1 : % j vers zéro afin d'expulser l'air du tube dans la fiole S d'insuline. Ensuite, on renverse l'élément pour as- ! pirer la dose quotidienne totale d'insuline requise, 20 cette aspiration se terminant lorsque l'aiguille a atteint, sur l'échelle graduée 28, un chiffre qui correspond au besoin anticipé de la journée.

L'utilisateur introduit alors l'aiguille | dans les tissus sous-cutanés, il la fixe en place au * i 25 moyen d'une bande adhésive, puis il ligature la san- i j a gle 22 autour du bras à la manière d'une montre-bra- ; celet. En variante, il peut la fixer sur l'abdomen ‘ au moyen d'un adhésif ou d'une ceinture, L * avance du mécanisme dépend du mécanisme 30 d'échappement de telle sorte qu'à des réglages nominaux, une quantité d'une unité d'insuline soit administrée au bout de chaque heure. Pour les patients exigeant plus d'insuline, la fréquence fondamentale du dispositif de minutage peut être réglée au moyen 35 Λ de l'élément 54 (figure 3) de telle sorte qu'il avan-ce à une cadence légèrement supérieure à une fois par heure. .

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En revanche, pour un patient nécessitant légèrement moins d’insuline, cette minuterie électronique peut être réglée de telle sorte que des injections intermittentes aient lieu moins fréquemment, au cours de 5 la période de base, qu’une fois toutes les heures.

Ces réglages doivent être pratiqués par un personnel technique selon les directives données par le conseiller médical de l’utilisateur.

Le mécanisme de propulsion de la pompe com-10 porte un ressort de montre ou d’horloge qui est remonté chaque jour par le patient au cours du cycle de remplissage. Ce mécanisme est sollicité de telle sorte que le ressort soit toujours sous tension. Le réglage du dispositif au moyen de la minuterie élec-15 tronique s’effectue avec un mécanisme d’échappement de sécurité empêchant l’injection accidentelle de * tout le contenu du tube de pompage si bien que le dispositif peut fonctionner en sécurité positive uniquement en n’injectant pas d’insuline. En soule-20 vant la manette 32 (figure 1), on maîtrise cette caractéristique de sécurité et l’on peut régler manuellement le dispositif.

Au moment des repas, on actionne le dispo— , sitif en enfonçant le bouton 36 qui est monté au ras 25 de la surface du logement afin d’enclencher le méca nisme d’échappement électronique et de faire avancer le dispositif d’une graduation calibrée de 1, administrant ainsi 1 unité d’insuline. Au départ, les patients sont informés par leurs médecins concernant 30 l’utilisation du dispositif et ils adaptent leur régime en insuline en fonction de leurs habitudes alimentaires. De la sorte, les quantités d’insuline prise au repas peuvent se situer entre 2 et 15 unités suivant le type de repas et les besoins du patient, 35 » Il s’agit là d’un nouveau dispositif consti— νί tuant un perfectionnement vis-à-vis des dispositifs 1..

9 i; i- existants du fait que l'on y utilise un mécanisme d1 échappement commandé électroniquement pour régler 1*administration d'un médicament. Ce dispositif ne comporte aucun réservoir extérieur destiné à contenir 5 le médicament et il ne renferme qu'une quantité de ? médicament suffisante pour une seule utilisation quo tidienne, Chaque jour, le patient remplace la partie à jeter par une nouvelle qu'il recharge en remettant le mécanisme à zéro. Le réglage du mécanisme à minu-10 terie électronique permet d'établir un rythme de base approprié. Dans cette forme de réalisation préférée, le tube de pompage est mis en communication avec l'atmosphère et il constitue uniquement un réservoir dans la mesure où il contient un médicament entre l'étran-15 glement et l'aiguille. De plus, du fait que l'insu- : ! line est appliquée par intermittence, ce dispositif ; i | n'est pas approprié pour le traitement du diabète par distribution intraveineuse d'insuline. Au cours de ! la longue période s'écoulant entre les impulsions, 20 le sang pourrait se diffuser dans l'aiguille pour finalement se coaguler in situ , empêchant ainsi la pompe d'avancer ou de distribuer l'insuline, de sorte que la pompe risquerait de vaincre la résistance du i caillot de sang et d'injecter ce dernier dans le sys- 25 tème circulatoire avec les effets néfastes qui en résultent. Il est également prévu que l'utilisation d'une aiguille dans un vaisseau sanguin ne serait pas une méthode appropriée pour y avoir accès, mais il est plutôt prévu que, dans certains cas, en lieu et 30 place de cette aiguille, on pourrait placer, dans le tissu sous—cutané, un cathéter en caoutchouc souple afin de distribuer l'insuline pendant des périodes de plus d'une journée. Cette variante particulière peut être utile lorsqu'on pratique des études sur 35 / animaux.

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Des tubes de pompage ayant d’autres structures pourraient être utilisés dans le cadre de l'invention. L’extrémité du tube qui est en communication avec l’atmosphère, pourrait comporter un clapet S ou une soupape à une voie pour permettre 1 ’ expulsion - de l’air, tout en limitant cependant le refoulement de ce dernier à l’intérieur du tube. Dans ce cas, le tube serait simplement écrasé derrière le galet à mesure que le médicament est distribué. Un autre 10 tube de pompage peut être scellé à l’extrémité du tube précité comme représenté en figure 5» Dans cette forme de réalisation, l'extrémité du tube est fermée par un petit bouchon ou tampon 68 comportant une paroi ou une cloison mince 7°· 15 Lors de l’utilisation, on remplit le tube de pompage illustré en figure 5 en utilisant une seringue et une aiguille perçant la cloison. Dès qu’il est rempli de médicament, le tube de pompage est placé dans le dispositif et, après réassemblage, on uti— 20 lise le système de dépassement pour déplacer l’aiguille et la mettre en coïncidence avec le chiffre requis si l’on veut procéder à des injections discrètes. Le tube de sortie 48 est ensuite raccordé pour injecter le reste du médicament de la même manière que celle 25 décrite précédemment. Etant donné que le tube n’est pas mis en communication avec l’atmosphère, il s’écrase simplement derrière le galet à mesure que le médicament est distribué devant ce dernier.

Ces modifications, ainsi que d’autres, ren-30 trent dans le cadre de l’invention telle qu’elle a jj été décrite ci-dessus et suivant les revendications yj/ ci-après,

Claims (7)

1. Dispositif portatif pour injection sous-cutanée d’un médicament liquide à partir d’une source ! d*alimentation de ce dernier, caractérisé en ce qu’il i 5 comprend : un tube flexible renfermant la totalité du | * i médicament liquide ; i une aiguille pour utilisation sous—cutanée, i cette aiguille étant fixée à une extrémité du tube ! 10 précité ; un élément renfermant le tube et comportant un élément définissant un étranglement, la quantité totale disponible du médicament liquide pour 1*injection étant contenue entre 1 *étranglement et l’aiguil— 15 le ; un élément d*entraînement pouvant fonctionner l * ß , ; pour déplacer cet étranglement le long du tube en i } direction de l’aiguille afin de chasser le médicament liquide à travers cette dernière, cet élément d'en-20 traînement réagissant à des impulsions discrètes minutées afin de déplacer l’étranglement à chaque impulsion ; un élément de réglage accouplé à cet élément d’entraînement pour émettre ces impulsions minutées 25 et permettre, à l’utilisateur, d’émettre des impul-| sions de dépassement de telle sorte que l’aiguille i distribue des quantités supplémentaires du médica— i ment en fonction des besoins ressentis« i i 2« Dispositif portatif suivant la revendi— 3. cation 1, caractérisé en ce que l’autre extrémité du tube est mise en communication avec l’atmosphère« 3« Dispositif portatif suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu’il comprend également une cloison fermant l’autre extrémité du tube, cette 35 . cloison étant destinée à être perforée par une serin-gue pour amener la charge du médicament liquide dans 12 le tube·

4· Dispositif portatif pour injection sous-cutanée d’un médicament liquide à partir d’une source d’alimentation de ce dernier, caractérisé en ce qu’il 5 comprend ï “ un logement disposé autour d’un premier axe et définissant une cavité ayant une paroi extérieure située à une distance radiale pratiquement constante de cet axe ; 10 un galet monté de façon à pouvoir tourner sur un deuxième axe décalé du premier afin de définir un étranglement avec la paroi extérieure pour chasser le médicament à travers une aiguille adaptée à un tube flexible renfermant la charge de médicament liquide 15 de telle sorte que, lorsque le tube est installé dans le logement, il entre en contact avec cette paroi extérieure ; un élément émetteur de signaux en vue de créer des impulsions électroniques discrètes à des 20 intervalles prédéterminés $ et un élément réagissant à ces impulsions électroniques pour déplacer angulairement le galet autour du premier axe et sur une distance suffisante pour éjecter une quantité prédéterminée de médicament hors 25 du tube en réponse à chaque impulsion électronique et, partant, hors de l’aiguille en vue de pratiquer une injection sous-cutanée,

5, Dispositif portatif pour l’injection sous-cutanée d’un médicament liquide à partir d’une 30 source d’alimentation de ce dernier, caractérisé en ce qu’il comprend ï une minuterie électronique émettant des impulsions minutées 5 un mécanisme d’entraînement d’un système 35^j^^^horlogerie 5 / Γ i 13 Iun élément d * échappement réagissant à ces impulsions minutées afin de libérer des impulsions d1énergie mécanique à partir de ce mécanisme dfentraî— nement à système d*horlogerie $ 5 un tube flexible dont les dimensions sont calculées de telle sorte qu’il puisse contenir la charge de médicament liquide ; un élément définissant un étranglement autour du tube flexible afin de chasser le médicament 10 par une extrémité de ce dernier } un élément accouplant 1*élément d’échappement à l’étranglement pour déplacer ce dernier sur une distance discrète en direction de l’extrémité précitée du tube et en réponse à chaque impulsion 15 d’énergie ; et un élément accouplé à l’élément d’échappement afin d’outrepasser la minuterie électronique et émettre des impulsions supplémentaires d’énergie mécanique afin qu’à la demande de l’utilisateur, des 20 quantités supplémentaires discrètes du médicament puissent sortir du tube flexible,

6, Dispositif portatif suivant la revendication 5, caractérisé en ce que l’autre extrémité du , tube est mise en communication avec l’atmosphère, 25 7· Dispositif portatif suivant la revendi cation 5» caractérisé en ce qu’il comprend également une cloison fermant l’autre extrémité du tube, cette cloison étant destinée à être percée par une seringue afin de remplir le tube avec le médicament liquide, 30 8, Dispositif suivant la revendication 5* caractérisé en ce qu’il comprend également un cadran associé au mécanisme d’entraînement à système d’horlogerie pour indiquer le nombre d’impulsions d’énergie disponibles et, partant, le nombre d’impulsions émises 35 i en référence à un point de départ. « 14

9· Structure en vue de distribuer une charge de médicament liquide, cette structure étant utilisée dans un dispositif destiné à l'injection sous-cutanée d'un médicament, caractérisée en ce qu'elle 5 comprend : un tube réalisé en une matière flexible et k pouvant être écrasé pour en chasser le médicament « liquide, les dimensions de ce tube étant calculées de telle sorte qu'il puisse contenir toute la charge de médicament liquide, de même qu'une aiguille conçue 10 pour une insertion sous-cutanée, cette aiguille étant assemblée à une extrémité du tube pour recevoir et injecter, par voie sous-cutanée, le médicament sortant de ce tube, X0, Dispositif pour l'injection sous-cutanée 15 d'un volume prédéterminé d'un médicament liquide pendant un laps de temps prédéterminé, caractérisé en ce qu'il comprend ; une minuterie émettant, à intervalles réguliers, un nombre présélectionné d'impulsions indivi— 20 duelles ; un réservoir flexible renfermant le volume prédéterminé du médicament liquide j un élément d'entraînement accouplé à ce réservoir afin de modifier le volume de ce dernier * 25 pour en distribuer le médicament j un élément accouplant la minuterie à l'élément d'entraînement afin de distribuer le médicament en une série de quantités discrètes en réponse aux impulsions émises par la minuterie, le nombre d'im-30 pulsions étant présélectionné de façon à amener l'élément d'entraînement à distribuer le volume prédéterminé du médicament liquide ; une aiguille assemblée au réservoir pour recevoir le médicament et l'injecter par voie sous-35 J cutanée. 15 ' β j'; j 11» Dispositif suivant la revendication 1, I caractérisé en ce que 1*élément de réglage déplace 1*étranglement sur une série de distances égales, ce dispositif comportant également un élément enregis-5 trant le nombre de distances parcourues de façon à “ fournir une indication visible du volume du médica- •à ment injecté, 4»

12, Dispositif suivant la revendication 10, caractérisé en ce que le réservoir flexible est tm 10 tube,

13· Dispositif suivant la revendication 10, i' caractérisé en ce qu’il comprend également un cadran | associé à 1*élément d’entraînement pour indiquer le ; nombre d’impulsions d’énergie disponibles et, partant, 1 15 le nombre d’impulsions émises en référence à «un point de départ· /_ ~ ♦ ^ X i / · « j