JP2019526344A - 携帯型注入のための管理装置 - Google Patents

Abstract

管理装置は、流路と動作可能に結合し、流動検出位置における流路内の流動に応じて流動検出器信号を生成するために配置される流動検出器を含み、液体薬剤または気体が、流動検出位置から離れた上流の気体検出位置にて流路内に存在するかどうかに応じて気体検出器信号を生成するために配置される気体検出器をさらに含む。気体検出器は、気体検出器および気体検出位置のそれぞれを通過する気泡を、ならびに気体検出位置を通過する液体から気体への変わり目および気体から液体への変わり目を検出するように構成されてもよい。管理装置は、流動検出器および気体検出器と動作可能に結合している処理ユニットをさらに含み、処理ユニットは、流動検出器信号が液体薬剤の流動を示さない場合、気体検出器信号に基づき、非流動液体薬剤が流動検出位置に存在するかどうか、または気泡が流動検出器を通過するかどうかを判定するように構成される。

Description

本開示は、多くの療法、具体的には糖尿病治療に用いられる携帯型注入システムおよび携帯型注入装置の分野に属する。より具体的には、本開示は、液体薬剤投与の管理の分野に属する。

インスリン持続皮下注入（ＣＳＩＩ）は、糖尿病の治療の確立された技術である。それは、多数の供給元より市販される高性能のコンピュータ制御の携帯型注入装置により実行される。伝統的に、そのような携帯型注入装置は、小型のシリンジポンプ装置として実現され、たとえば、ベルトクリップなどを用いて、ズボンのポケット内で装着される。最近では、患者の肌に直接付着される、代替の装置が開発されている。また、代替の流体設計、たとえば、特許文献１に開示されるような、可変の中間投薬シリンダを備える下流投薬構造が提案されている。この文脈では、「下流投薬」という語句は、そのような構造の場合、計量は、主要リザーバの上流に適宜配置される駆動装置を備える、主要リザーバのプランジャの制御された変位によって達成されず、液体薬剤を計量する投薬シリンダは、主要リザーバの下流であるということを意味している。糖尿病治療が携帯型注入装置の適用の主要分野であるが、疼痛治療またはがん治療などさらなる治療にも使用されてもよい。

この数年、多くの面に関して、相当な進歩を遂げたが、投与の管理は依然として懸念事項である。具体的には、インスリンなどの液体薬剤は、時折、および不利な状況下では、注入管または注入カニューレを詰まらせ、閉塞が生じる。最新技術によると、閉塞は、たとえば、閉塞の場合に顕著かつ持続的に上昇する、駆動チェーンにおける反力を測定および評価することによって間接的に検出される。しかし、全体システムの弾性は、低くとも依然存在するため、および、特に、子供および青少年の場合、基礎送達計画による典型的な薬剤投与速度は非常に低いため、さらに、たとえば、シリンジポンプシステム内の変化するピストン摩擦から生じる大きな不確実性の観点から、閉塞が検出されるまでの遅延時間は重大かつ数時間、そしておそらくは１日またはそれ以上の範囲である。同時に、誤報は煩わしく、可能な限り回避されるべきである。

欧州特許出願公開第１９７０６７７号明細書

この状況を鑑みて、液体薬剤の流動を直接測定することが提案されている。この目的のために使用されてもよい熱式流動センサは、典型的に、加熱要素、ならびに加熱要素上流および下流のそれぞれに配置される２つの温度センサを含み、加熱要素および温度センサは、液体に熱的に結合されている。液体が静止している（すなわち、流動が存在しない）場合、加熱要素から発せられる熱エネルギーは、液体により両方の温度センサへと熱伝導され、それに応じて両方の温度センサが、同一の温度上昇を測定する（対称性の構成とする）。しかし、「上流」から「下流」へと向かう液体の流動が存在する場合、熱エネルギーは大部分が下流に伝達され、その結果、下流温度センサの測定は、上流温度センサと比較して高温となり、温度差が液体速度を示す。

原則として、そのような熱式流動センサは、既に説明したような携帯型注入システムの動作の監視に適切であってもよい。しかし、液体に接触するすべての要素が無菌である必要があり、さらに、数日からたとえば、２週間までの限定された寿命の、使い捨てとして実現される必要があると考慮されなければならない。理想的には、流動センサもまたそれに応じて無菌の使い捨てとして設計される。しかし、取扱い、製造、および特にコストに関するいくつかの理由により、そのようなアプローチは望ましくなく、大部分が実行不可能である。

しかし、加熱要素および温度センサを、携帯型注入装置の一部として流路、たとえば、１つの管に取り外し可能に結合して設ける場合、たとえば、管の壁との良好な熱的結合の達成は困難である。

国際公開第２０１２／０５９２０９号は、上述の種類の熱式流動センサを開示しており、加熱要素および温度センサは、接触力により管の壁に対し押し当てられる、ばね付勢サスペンション上に、標準の表面実装用部品として配置される。しかし、携帯型注入装置内の空間は非常に限られているため、管内には典型的にある程度の湾曲または屈曲が存在し、その結果、熱的結合が少なくとも部分的に不十分となる。小さい流量および少量の液体薬剤の投与のそれぞれを管理することは、したがって不可能である。

米国特許第６８１３９４４号明細書は、代替の設計を開示しており、加熱要素および温度センサは、半導体基板の、流路が直接連結される共通部分上に実施される。このアプローチは、熱の観点からは利点を有するが、半導体およびその微細なボンディングワイヤが自由にアクセス可能であり、使い捨ての流路が交換されるときは常に保護されないように、（使い捨ての）流路と、半導体にて直接、注入装置の一部としての（持続性の）流動センサとの分離が要求される。よって、そのような構成は、実用および取扱いの観点から実施不可能である。

さらに、充分に強固である、取扱いが容易であり、現在の文脈における使用において十分に安価である流動検出器または流動センサは、液体薬剤の流動が検出されない状況において、携帯型注入装置が薬剤、具体的には薬剤パルスを投与していたとしても、閉塞のために実際に流動が存在しないかどうか、または液体薬剤の流れの中に存在する気泡が流動センサまたは流動検出器を通過するかどうかを区別することができない。温度センサから取得される信号は、両方の場合において、類似または同一ですらある。

本開示の全体的な目的は、携帯型注入システムにより液体薬剤投与を監視または管理するための、流動検出器、具体的には熱式流動検出器の使用に関する状況を改善することである。好ましくは、既に説明した先行技術の不利な点が減少または回避される。

本目的は、流動検出器の上流に気体検出器を設け、気体検出器により提供される気体検出器信号に応じて異なって、流動検出器により供給される（１つまたは複数の）信号を評価することにより達成される。特定の実施形態により達成されるさらなる目的を、以下、特定の文脈においてさらに説明する。

より具体的には、全体的な目的は、独立請求項の主題により達成される。好ましい、および例示的な実施形態は、従属請求項、および本開示全体により定義される。

本明細書の文脈において液体薬剤を参照する場合、そのような液体薬剤は、具体的には、水性の液体薬剤溶液、特に液体インスリン製剤である。

熱的および光学的性質、ならびに流動特性は、水に近い。しかし、液体薬剤は、鎮痛剤またはがん治療薬など、携帯型注入システムにより投与されてもよい他の任意の製剤であってもよい。

本明細書の文脈において、気体を参照する場合、そのような気体は、典型的には空気であるが、空気に近い特性、具体的には光学的特性の別の気体であってもよい。

一態様によると、全体的な目的は、流路内の液体薬剤の流動を管理するための管理装置によって達成される。管理装置は、流路と動作可能に結合し、流動検出位置における流路内の流動に応じて流動検出器信号を生成するために配置される流動検出器を含む。管理装置は、流路と動作可能に結合し、液体薬剤または気体が、流動検出位置から離れた上流の気体検出位置にて流路内に存在するかどうかに応じて気体検出器信号を生成するために配置される気体検出器をさらに含む。具体的には、気体検出器は、気体検出器および気体検出位置のそれぞれを通過する気泡を、ならびに気体検出位置を通過する液体から気体への変わり目および気体から液体への変わり目のそれぞれを検出するように構成されてもよい。管理装置は、流動検出器および気体検出器と動作可能に結合している処理ユニットをさらに含み、処理ユニットは、流動検出器信号が液体薬剤の流動を示さない場合、気体検出器信号に基づき、非流動液体薬剤が流動検出位置に存在するかどうか、または気泡が流動検出器を通過するかどうかを判定するように構成される。

動作構成において流路が流動検出器と結合する領域は、流動検出器結合領域とも呼称される。同様に、動作構成において流路が気体検出器と結合する領域は、気体検出器結合領域とも呼称される。流動検出器結合領域および気体検出器結合領域は、組み合わされて、流路結合領域とも呼称される。気体検出器および流動検出器に対する、具体的には流路に動作可能に結合する要素に対する流路結合領域は、管理装置の設計により画定される。「動作構成」という語句は、使用中に呈する、流動検出器および気体検出器が流路に動作的に結合される構成を指す。

典型的には、気体検出器は、気体検出器評価ユニットをさらに含み、流動検出器は、流動検出器評価ユニットを含む。評価ユニットは、たとえば、それぞれ熱式流動検出器の熱電素子または温度センサ、および光学式気体検出器用の光レシーバである、流動検出器および気体検出器のセンサ要素に動作可能に結合される。出力として、流動検出器評価ユニットは流動検出器信号を処理ユニットに提供し、気体検出器評価は、気体検出器信号を処理ユニットに提供する。

携帯型注入システムおよび本開示の文脈において、液体薬剤の流れ方向は一般的に知られており、その結果、「上流」および「下流」が明確に定義される。しかし、流れ方向が反対の場合、「上流」および「下流」要素の役割は、単純に反対になる。一般的な意味では、特定の要素または構成要素を参照する場合、「上流」および「下流」は、「第１」および「第２」と読み取られ、その結果、流れ方向とは独立した表現となる。

動作中、容積計量ポンプは管理装置の上流に配置され、管理装置は容積計量ポンプと組み合わせて使用するように構成される。容積計量ポンプは、他の影響要因、具体的には圧力からほとんど無関係に、明確に規定された液体容積を送達するように構成される。携帯型注入ポンプの文脈において使用される容積計量ポンプは、典型的にはピストンポンプであり、送達された液体容積は、通常、スピンドル駆動装置を使用して、ピストンの変位により制御される。この基本設計は、通常のシリンジポンプ、および既に説明した投薬ユニットを備える下流投薬システムの両方に与えられる。容積計量ポンプは、一定および／または可変の時間間隔で、一定および／または可変の薬剤パルス容積の薬剤パルスを投与するように構成される。薬剤パルスは、短い（そして多くの場合無視できる）期間内で投与され、パルス間には、流路内に薬剤の流動は存在しない、または無視できる程度である。

一実施形態では、以下においてより詳細に説明するように、流動検出器は熱式流動検出器であり、気体検出器は光学式気体検出器である。しかし、代替的な実施形態では、流動検出器および気体検出器のいずれかまたは両方は、異なるように設計され、当技術において一般的に知られる他の原理に従って動作してもよい。光学式気体検出器を備える実施形態では、流路は、少なくとも気体検出器結合領域においては、気体検出器のエミッタにより放射される、たとえば可視域および／または赤外（ＩＲ）域の発光に対し透過性である。

典型的な実施形態では、気体検出器および流動検出器は、連続的ではなく、薬剤投与中にのみ、具体的には、基礎薬剤送達の文脈における薬剤パルスの投与のために動作される。明白に記載されない場合、液体薬剤の流動を示さない流動検出器信号とは、携帯型注入装置の駆動ユニットが液体薬剤、具体的には液体薬剤パルスを投与するように制御され、それに応じて、液体の流動、または液体の流動の変化が予側される時点を指す。

さらに、流路は、少なくとも流動検出器結合領域および／または気体検出器結合領域においては、（光学式）気体検出器および（熱式）流動検出器それぞれの良好な結合のために、好ましくは平坦であり、略平面かつ、平行に対向する流路壁を有する。

気体検出器信号は、概して、液体薬剤または気体が気体検出位置にて流路内に存在するかどうかに依存する二値信号である。流動検出器信号は、流動検出位置における流路内にて（液体薬剤の）流動速度および／または流動速度の変化を示す連続信号であってもよい。しかし、以下において、流動検出器信号は、流動および／または流動の変化が存在するかどうかに依存する二値信号として想定される。液体薬剤は主として圧縮不可能であるが、気泡の容積、およびそれに応じた流路内部の気泡の長さは、圧力により変化する。ここでは、気泡が気体検出器、流動検出器、およびそれらの間の流路の一部分を通過する、関連の期間、圧力は略一定であり、その結果、気泡の長さは、流路の一定の断面に亘り略一定となると想定される。

流動検出位置は、流動検出器結合領域によって特定され、同様に、気体検出位置は、気体検出器結合領域によって特定される。「上流」および「下流」は、流路内の流れ方向に対して理解されるべきである。

本開示の文脈において、流動検出位置および気体検出位置は、流路に沿って、スポットまたは点と考慮されるに十分なほど小さい距離に延在すると想定される。

流路は、流動検出器結合領域および／または気体検出器結合領域において、直線または曲線であってもよい。種々の配置が可能ではあるが、典型的な流動検出器の設計、具体的には熱式流動検出器の場合、少なくとも流動検出器結合領域においては直線の流路が好ましい。以下においては、直線の流路が例示的に想定される。

流路は、流動検出器結合領域内において、一定の断面を有する。これは、気体検出器結合領域内にも、および、典型的には、両方の間の間隔内にも当てはまる。これら３つの断面は、互いに異なってもよいが、設計により定められるものであるため、知られている。薬剤投与（流動イベントとも呼称される）の間、流路の各断面における排出された容積（より一般的には、時間ごとに各部分を通過する容積）は同一であり、一方で、微小な液体容積要素の流れ方向における流動速度および変位は、断面積とは無関係に異なってもよい。一定の容積は、実際の（一定の）断面積と、流路のそれぞれの部分に沿った実際の距離との積として計算され得る。結果として、所与の排出容積に対し気泡、および具体的には気泡の下流フロントおよび上流フロントが変位する分の、流れ方向に沿った距離は、気体検出器結合領域、流動検出器結合領域、およびその間の流路の一部分に対して異なる。

すべての断面は、表面張力により気体から液体を分離するのに充分なほど小さい。結果として、気体と液体の混合物は存在しない。気体および液体の混合物が流路内に供給される場合は、液体部分と気体部分の一続きが生じる。プライムされると（primed）、液体システムは、主に液体で充填され、時折、気泡が生じ得る。

本明細書の文脈において、「流路」とは、内腔を有するダクトを意味し、動作中、潜在的には気泡を含む液体薬剤で、断面積全体に亘り充填され、さらに、その周囲全体に沿って壁または壁の配置によって囲繞される。それに応じて、流路と管理装置との結合は、流路の外壁面との熱的および機械的結合である。流路は、一般的に円形の断面の管の長さであってもよい。しかし、流路の他の設計も可能である。流路は、具体的には、実質的に剛性かつ、たとえば、射出成形された構成要素の溝または凹部によって実現されてもよい。その開口側では、溝または流路は箔に被覆される。そのような箔の厚さは、２０マイクロメートル〜２００マイクロメートルの典型的な範囲内であってもよい。そのような設計の場合、熱電素子は、動作構成において、流路の箔に接触する。この種類の設計は、管と比較すると熱伝導抵抗が著しく低いため、熱式流動検出または流動測定の文脈において適切である。

流路は、典型的には一方向流体素子の一部であり、以下においてより詳細に説明する、対応する嵌め合わせカプラにより、典型的には数日から、たとえば２週間までの限られた適用時間の間、携帯型注入装置に結合される。したがって、本明細書の文脈においては、「取り外し可能な」結合という語句は、たとえばユーザによって確立された後、自己的に維持し、管理装置、または管理装置をその一部として含んでもよい携帯型注入装置の他の部分を損傷することなく取り外しされても得る結合である。さらに、取り外し可能な結合により、管理装置を複数の流路と一続きに結合すること、および携帯型注入装置を複数の一続きの流体的に一方向の構成要素と一続きに結合することがそれぞれ可能になる。配置は、気体検出器は、気体検出器結合領域において流路と結合し、流動検出器は、流動検出器結合領域において流路と結合するような配置である。流路を含む流体構成要素は、たとえば、欧州特許出願公開第１９７０６７７号明細書、欧州特許出願公開第１９７０６７７号明細書、欧州特許出願公開第２５１０９６２号明細書、欧州特許第２５１０９６０号明細書、欧州特許第２６９６９１５号明細書、欧州特許第２４５７６０２号明細書、国際公開第２０１２／０６９３０８号、国際公開第２０１３／０２９９９９号、欧州特許出願公開第２７５３３８０号明細書、欧州特許第２１６３２７３号明細書、および欧州特許第２３６１６４６号明細書に開示される投薬ユニットとして実現されてもよい。

管理装置は、流路位置決め構造を含んでもよい。流路位置決め構造は、流動検出器および気体検出器に対して流路を位置決めしうるように設計され、それによって、流動検出位置を備える流動検出器結合領域が画定され、気体検出位置を備える気体検出器結合領域が画定される。

位置決め構造は、流路と直接接触し、気体検出器および流動検出器との結合がもたらされるようにガイドするように設計されてもよい。そのような実施形態では、位置決め構造は、たとえば溝担持要素によって実現されてもよく、溝は、たとえば、１本の管の形状の流路を受容するように設計される。

流路が明確に定義された幾何学的配置を有する流体素子の一部である実施形態では、位置決め構造は、嵌め合わせカプラ、具体的には流体素子カプラであるか、またはそれを含んでもよく、流路が正しく位置決めされるように対応するカウンタ嵌め合わせカプラ、具体的には流体素子の注入装置カプラと嵌め合うように設計される。任意に、位置決め構造は、第１付勢要素、第２付勢要素および任意の第３付勢要素により加えられる付勢力を吸収するアバットメント（abutment）としても機能してもよい。以下においてより詳細に説明するように、流体素子カプラは、管理ユニットを備える携帯型注入装置の一部であってもよい。

流動検出器および気体検出器は、典型的には、互いに対し固定の幾何学的配置となり、支持構造に結合および／または固定されてもよい。

ここ、および以下でさらに説明する種類の流動検出器は、流路内での液体薬剤の流量または流速を定量的に測定するように設計および動作されてもよい。しかし、以下においてより詳細に説明するように、液体の（しきい値以上および／または所定の範囲内の）流動が特定の時点において、または特定の時間窓内で起こるかどうかを示す二値の方法で動作させられてもよい。したがって、流動検出器は、いくつかの実施形態では、定量測定に十分なほど正確でなくてもよい。

無流動および／または流動の変化が無いことが検出された場合に流動検出器により生成される流動検出器信号は、「無流動信号」とも呼称される。流動検出器は、液体薬剤の流動および／または流動の変化を検出するように設計される。液体の代わりに気体が流動検出位置に存在する場合、流動検出器により生成される信号は、気体が移動しているかどうかに関係なく、無流動信号であってもよい。流動検出器の上流に配置されている気体検出器により、これらの状況は、本開示による管理装置によって識別され得る。

一実施形態では、管理装置は、液体薬剤の流動を示さない流量検出器信号が、気体検出器が気泡の通過を検出した後に予測される遅延容積を生じる場合、流動検出器を通過する気泡を示すと判定するように構成される。予測される遅延容積は、気体検出位置と流動検出位置との間の流路の内容積に一致する。予測される遅延容積は、気泡が気体検出位置および流動検出位置を通過する間に投与されると予測される。以下においてより詳細に説明するように、気体検出位置を通過した気泡の下流フロントおよび上流フロントの両方は、予測される遅延容積の投与の後に、流動検出位置を通過すると予測される。液体は上流から下流に流動するため、気泡の下流フロント、そしてその後に、その上流フロントが気体検出位置および流動検出位置の両方を通過する。

別の実施形態では、無流動信号の発生に対し、予測される遅延時間は、以下のように計算されてもよい。気体検出器が液体から気体への変わり目を気泡の下流フロントとして検出すると、その後に投与される容積が、気体検出位置と流動検出位置との間の流路の内容積（すなわち、既に説明した予測される遅延容積）に一致するまで、時間の関数として合計および積算される。合計時間および積算時間のそれぞれは、気泡の下流フロントが流動検出位置を通過する予測時間に一致する。

予測される遅延容積は予測される遅延時間中に排出および投与される容積であるため、予測される遅延時間および予測される遅延容積は、互いへと変換されてもよい。

同様に、気体検出器が、気体から液体への変わり目を気泡の上流フロントとして検出すると、その後に投与された容積は、気体検出位置と流動検出位置との間の流路の内容積に一致するまで、時間の関数として合計および積算されてもよい。合計時間および積算時間は、気泡の上流フロントが流動検出位置を通過する予測時間に一致する。気泡の上流フロントが流動検出位置を通過する際に、流動検出器信号は、無流動信号から、液体の流動を示す信号へと変化すると予測される。

既知の（典型的には予めプログラムされた）基礎投与計画に従う薬剤投与の場合、予測される遅延時間は、液体から気体への変わり目および気体から液体への変わり目のそれぞれが気体検出位置を通過する際に、直接計算されてもよい。しかし、投与計画が、たとえば、ユーザコマンドによって、および／もしくはセンサ信号、たとえば連続グルコースセンサ信号に基づいて自動的に修正される場合、または薬剤ボーラスがオンデマンドで投与される場合、既に説明したような合計および積算が連続的に実行されなければならない。これは、たとえば、ＣＳＩＩにおいては典型的である。

一実施形態では、管理装置は、非流動液体薬剤が流動検出位置に存在する場合、警報信号を生成するように構成される。

薬剤が投与されるべきであるにもかかわらず、薬剤の流動がない（無流動信号）という状況は、概して、流路ならびに注入管および／または注入カニューレのそれぞれの、閉塞および妨害物のそれぞれの存在を示し、対応する警報信号の生成が引き起こされるべきである。装置エラーのために薬剤の流動が無いという状況においても、同じことが当てはまる。

一実施形態では、この場合に、管理装置は、以下において説明する携帯型注入装置に、薬剤投与を停止するように命令するようにさらに構成されてもよい。

これに対し、無流動信号が気泡の通過により生じる場合、警報の生成は、概して必要とされず、動作が続行され得る。しかし、一実施形態では、管理装置は、気泡容積を判定し、気泡容積が所定の容積を超える場合に警報を生成するように構成される。

いくつかの液体薬剤、具体的には液体インスリン製剤は、典型的に、皮下組織に投与される。静脈への注入とは対称的に、より小さい気体／空気容積の注入は、この場合は、重要性は低い。しかし、より大きな容積の気体／空気の注入は、原則的な理由から避けられるべきである。また、薬剤の代わりに、気体／空気が、たとえば数時間の、長期の期間に亘りが投与される場合、その結果の、投与される薬剤の欠如は、治療上重大であり、有害な合併症（たとえば、インスリンの場合は高血糖症）を引き起こす。さらに、より大きな気泡は、漏洩または概して危険状態を示し得る。

一実施形態では、管理装置は、気体検出器信号に基づいて気泡容積を判定し、その後に、流動検出器信号が気泡容積に一致するかどうかを判定するように構成される。気体検出器信号を評価することにより気体検出器によって判定される気泡容積は、気体検出位置を通過する、液体から気体への変わり目（下流フロント）と、続く、気体から液体への変わり目（上流フロント）との間に排出および投与される容積である。既に説明した予測される遅延容積を排出させた後、同じ気体容積が流動検出位置を通過すると予測される。したがって、流動検出器信号は、気泡の下流フロントの気体検出位置の通過に続く、予測される遅延容積の投与の後に無流動信号へと変化すると予測され得る。その後に、気体検出器を用いて判定される気泡容積に一致する容積を排出および投与する間に、無流動信号は存在すると予測され得る。大きな（測定の不確実性の範囲を超える）不一致は、技術的欠陥または概して危険な状態に対して示される。

換言すると、同一の気泡の気泡容積は、気体検出器により、そしてその後に（排出された容積は気体検出位置および流動検出位置において同じであるため）流動検出器により独立的に判定されてもよく、判定された２つの容積が、互いに対し一致および対応するかどうか判定されてもよい。

管理装置に使用されてもよい適切な気体検出器は、光エミッタにより放射され、（透明の）流路壁の外側に適切な（非垂直の）角度で当たる入射（光学）ビームは、液体が流路内に存在する場合、流路を通過し、反対側に出射するという事実に基づく。入射ビームが流路に当たる位置が、気体検出位置である。しかし、気体検出位置にて、流路内に液体ではなく気体が存在する場合、入射光ビームは、大部分が流路を通過しないが、屈折率における大きなステップにより流路壁の内表面にて反射の増加が生じ、光の大部分は通過しない。この関係は、液体および流路壁の材料の屈折率が、互いに十分に近く（具体的には１よりも顕著に大きい）、気泡を形成する気体（屈折率が１である、前述の空気）の屈折率と異なる、具体的にはより大きい場合に当てはまる。

一実施形態では、光エミッタ（典型的にはＬＥＤまたはＩＲ ＬＥＤ）および光検出器（典型的にはフォトトランジスタ）は、反射された光ビームが光検出器に当たるが、流路を通過する光ビームは光検出器に当たらないように、適宜、配置されてもよい。反転された配置では、反射された光ビームは光検出器に当たらないが、通過する光ビームは検出器に当たる。

一実施形態では、気体検出器は、第１光エミッタ、第２光エミッタ、および光検出器を含む。第１光エミッタは、第１光ビームを放射するように設計され、第２光エミッタは、第２光ビームを放射するように設計される。既に説明したように、単一の光エミッタおよび単一の光検出器は、原則として、気体または液体が気体検出位置に存在するかどうかを判定するには充分である。しかし、２つの光エミッタを備える配置が、特に、環境光より独立的であり、信頼性および安全性に関して好ましい。

第１光エミッタ、第２光エミッタおよび光検出器を備える実施形態では、第１光エミッタおよび第２光エミッタは、流路がその間に延びるように配置されてもよい。換言すると、第１光エミッタおよび第２光エミッタは、流路の反対側に配置される。この種類の実施形態の第１光エミッタ、第２光エミッタ、および光検出器は、第１光ビームの高反射の場合、第１光エミッタから発せられる第１光ビームは光検出器に当たり、一方で、第２光エミッタから発せられる第２光ビームは、流路を通過する場合、光検出器に当たるように、互いに対し配置および配向される。

第１光エミッタ、第２光エミッタおよび光検出器を備える実施形態では、液体薬剤が気体検出位置にて流路内部に存在する場合、第１光エミッタ、第２光エミッタおよび光検出器は、第１光エミッタにより放射される第１光ビームは、光検出器に当たることなく流路を通過し、第２光エミッタにより放射される第２光ビームは、流路を通過し、光検出器に当たるように配置されてもよい。これに対し、気体が気体検出位置にて流路内部に存在する場合、第１光ビームは、反射され、光検出器に当たり、第２光ビームは、光検出器に当たることなく反射される。

そのような配置により、液体または気体が気体検出位置にて流路内に存在するかどうかに応じて、第１光エミッタおよび第２光エミッタのうちの１つから発せられる光ビームは光検出器に当たるが、もう一方の光エミッタから発せられる光ビームは、光検出器に当たらないことを確実とする。このようにして、液体および気体の両方の存在が確実に検出されてもよい。単一の光エミッタおよび単一の光検出器を備える流動検出器の場合、光ビームが検出器に当たらない状況は、たとえば、欠陥または光路に埃が存在することによって気体検出器が意図通りに動作しない状況と区別することができない。第１光エミッタおよび第２光エミッタを備える実施形態では、管理装置は、所定のタイミング関係で、第１光ビームを変化させるように第１光エミッタを制御し、第２光ビームを変化させるように第２光エミッタを制御するように構成される。処理ユニットは、タイミング関係に基づいて、光検出器に当たる光ビームが第１光ビームであるか、または第２光ビームであるかを判定するように構成される。「光ビームを変化させる」という表現は、光強度の変化または変調を意味する。

一実施形態では、第１光エミッタおよび第２光エミッタは、起動され、またはオンに切り換えられて、光ビームを択一的にのみ放射してもよい。この種類の実施形態の処理ユニットは、第１光エミッタが活動中（オンに切り換えられている）であり、第２光エミッタはオフに切り換えられている（非活動中である）場合、光検出器に当たる光ビームは、第１光エミッタにより発せられていると判定する。同様に、光検出器に当たる光ビームは、第１光エミッタがオフに切り換えられ（非活動中である）、第２光エミッタがオンに切り換えられている（活動中である）場合、第２光エミッタにより発せられている。

さらなる実施形態では、光エミッタの両方が、同時に光を放射するように制御されるが、強度は時間により変化し（たとえば、正弦波）、第１光ビームと第２光ビームとの位相関係は定められている。この種類の実施形態の場合、処理ユニットは、位相感応性であり、たとえば、ロックイン回路を備える。処理ユニットは、光検出器により受信される光ビームの強度が、第１光エミッタまたは第２光エミッタの制御信号と一致するかどうかを判定する。

代替例として、光エミッタの両方は、異なる波長の光を放射するように構成され、光検出器は、入射光の波長を判定するように構成される。

さらなる代替例では、光エミッタのうちの１つのみ、具体的には、液体の場合に気体検出位置にて光ビームが光検出器に当たる光エミッタが、通常動作中に起動される。通常の動作状況下では、光エミッタがオンに切り換えられる（起動される）ときは常に、光検出器には光ビームが適宜当たるはずである。光検出器に光ビームが当たらない場合にのみ、気体検出位置にて気体が存在することと、既に説明したようなエラーまたは危険状態とを区別するために、他方の光エミッタがオンに切り換えられる（起動される）。

なお、すでに説明した種類の気体検出器は、好ましくは、他の適用において、および流動検出器なしで使用されてもよい。そのような内容の保護を求める権利が明示的に留保される。

しかし、この、本開示による管理装置は、別の種類の気体検出器を使用してもよいことが留意される。たとえば、既に説明したものと概して類似の設計の気体検出器は、液体薬剤または気体が気体検出位置に存在するかどうかに応じて、光レシーバのうちの１つに光の大部分が当たり、その一方で他の光検出器は実質的により少ない光を受けるように配置される、１つの光エミッタおよび２つの光レシーバを備えて実現されてもよい。さらに、単一の光エミッタおよび単一の光検出器のみを備える気体検出器が使用されてもよい。さらに、当業界で一般的に知られる非光学式気体検出器、たとえば、液体薬剤および気体の導電率の違いに基づくガルバニ式気体検出器、または、液体薬剤および気体の誘電特性の違いに基づく容量性気体検出器が使用されてもよい。いずれの場合にも、気体検出器は、液体と気体とを区別するように、および液体または気体が気体検出位置にて流路内に存在するかどうかをそれぞれ判定するために設計される。

一実施形態では、流動検出器は、上流熱電素子および下流熱電素子を含む。上流熱電素子および下流熱電素子は、互いから離間して配置され、互いから独立して移動可能である。流動検出器は、上流付勢要素および下流付勢要素をさらに含んでもよい。上流付勢要素は上流熱電素子に作用し、それによって、上流熱電素子が流路結合領域に向かって付勢される。下流付勢要素は、下流熱電素子に作用し、それによって、下流熱電素子が、上流付勢要素から独立して流路結合領域に向かって付勢される。一実施形態では、上流熱電素子および下流熱電素子は、表面実装用の構成要素である。前述のように、動作構成において流動検出器が流路と結合する流路結合領域の一部が、流動検出器結合領域である。

上流熱電素子および下流熱電素子は、動作構成において、具体的には、流路の延在方向に沿って互いから離間して配置される。流路の延在方向は、液体薬剤の流動方向の軸に一致する。第１および第２熱電素子は、具体的には、動作構成において、流路の延在方向を横切る方向に、すなわち、流路に向かう、および流路から離れるように移動可能であり、流路の延在方向を横切るようにのみ移動可能であってもよい。熱電素子の対応する移動は、旋回、屈曲、曲げ動作であってもよいが、たとえば、直線変位動作であってもよい。

動作構成において、上流熱電素子は上流位置にて流路に結合し、下流熱電素子は下流位置にて流路に結合する。流動検出器結合領域、具体的には上流位置および下流位置が、流動検出位置を画定する。

下流熱電素子が、上流熱電素子から独立して流路に向けて付勢されるということは、また、第１付勢要素および第２付勢要素は、互いから機能的に独立していることを意味する。それに応じて、上流付勢要素は、上流熱電素子に対し上流付勢力を働かせ、下流付勢要素は、独立して下流熱電素子に対し下流付勢力を働かせる。

付勢力は、熱電素子を流路の壁に押し当てる接触力であり、流路を横切るように概して方向決めされるため、流路と熱電素子との間に必要とされる熱的結合が確実になる。所望の良好な熱的結合のためには、高い接触力であるべきである。しかし、流路の断面積は典型的には小さく、流路を著しく変形させないためには、接触力は、十分に低い必要がある。流路のそのような変形により断面が減少し、閉塞を引き起こす可能性が高く、さらに、インスリンなど、いくつかの薬剤の劣化を引き起こすせん断力を生じさせる。

この種類の流動検出器の場合、熱電素子を流路に向けて個別に付勢することにより、耐久力の要件が低減され、特に、流動検出器の領域内の流路にある程度の湾曲が存在する設計に適切である。そのような状況を回避することは、昼夜、略連続的に持ち運びされる、小型の寸法、すなわち、薄型の設計および設置面積が小さいことが重要である携帯型注入装置には難しい。しかし、本開示による管理装置は、この特定の流動センサ設計に限定されず、適切な場合、他の設計も使用されてもよい。

概して、熱式流動検出器または流動センサの熱電素子を互いから離間して、しかし流路に沿って可能な限り互いに近接して位置決めすることが望ましい。しかし、熱電素子を、個別に移動可能となるように配置すること、および別個の付勢要素を設けることは、追加の空間を必要とするため、ほとんど利点が無いと考えられてもよい。しかし、達成されてもよい熱的結合の向上は、この不利な点を補って余りあることがわかった。

一実施形態では、流動検出器は、中間熱電素子をさらに含む。中間熱電素子は、上流熱電素子と下流熱電素子との間に離間して配置される。中間熱電素子は、上流熱電素子および下流熱電素子から独立して移動可能である。この種類の実施形態による流動検出器は、中間付勢要素をさらに備えてもよい。中間付勢要素は、中間熱電素子に対し作用することによって、中間熱電素子を、上流付勢要素および下流付勢要素から独立して、流路結合領域に向けて付勢する。動作構成において、中間熱電素子は、中間位置にて流路に結合する。

そのような中間熱電素子を備える実施形態は、熱電素子に関して、熱式流動検出器または流動センサの典型的な設計に一致する。ここでは、中間熱電素子は、概して、典型的には、電気抵抗器の形態の加熱要素であり、一方で、上流および下流のそれぞれの熱電素子は、上流および下流のそれぞれの温度センサである。配置は、好ましくは対称的であり、上流熱電素子および下流熱電素子は同一の設計であり、中間熱電素子から均等に離間して配置されている。

この種類の実施形態の場合、中間熱電素子の配置は、概して、上流熱電素子および下流熱電素子の場合と同じである。上流および下流熱電素子において、キャリア上での配置の方法および流路への結合の方法など、以下においてより詳細説明する実施形態および特性は、中間熱電素子に対しても類似の方法で当てはまる。

代替の実施形態では、下流熱電素子は、下流温度センサとして動作し、および下流位置における下流温度を感知する。上流熱電素子は、加熱要素として動作し、それによって上流位置にて流路内の液体を加熱するように、および上流温度センサとして動作し、上流位置にて上流温度を感知するように構成されてもよい。この種類の実施形態を、本開示の別の態様の文脈において、以下においてより詳細に説明する。この種類の実施形態は、２つの熱電素子のみが必要とされ、それによってコストが低下し、流動検出器の設置空間が減少する限りにおいて好ましい。

一実施形態では、上流熱電素子は上流要素キャリアにより担持され、下流熱電素子は下流要素キャリア上に配置され、間隙が、上流要素キャリアと下流要素キャリアとの間に存在する。

上流熱電素子および下流熱電素子を、間に間隙を有して別々のキャリア上に設けることは、間隙により、流路に沿って熱電素子間に距離が加えられる限り、それは一般的には好ましくなく、反直観的である。しかし、共通のキャリア、たとえば、共通のプリント回路基板は、熱電素子間に熱橋を形成し、その結果、熱電素子間における熱伝達の相当部分が、望ましい、流路および流路内の液体のそれぞれによってではなく、キャリアによって生じる。これに対し、熱電素子間の間隙は、（空気）間隙の低熱伝導率により熱遮断性が上昇し、したがって、熱電素子と流路との間の熱的結合が強化される。この好ましい効果は、距離の増加による一般的な悪影響を上回ることがわかった。

中間熱電素子を備える実施形態では、中間熱電素子は、中間要素キャリア上に配置され、上流間隙が、流路の延在方向に沿って、上流要素キャリアと中間要素キャリアとの間に存在してもよく、下流間隙が、流路の延在方向に沿って、中間要素キャリアと下流要素キャリアとの間に存在してもよい。構成は、間隙が同じ幅を有して、対称的であってもよい。

一実施形態では、上流熱電素子は、上流フレキシブルプリント回路基板要素上に配置され、下流熱電素子は、下流フレキシブルプリント回路基板要素上に取り付けられる。

中間熱電素子を備える実施形態では、中間熱電素子は、同様の方法で、中間フレキシブル回路基板要素上に配置されてもよい。

そのような実施形態では、上流および下流のそれぞれのプリント回路基板要素は、熱電素子の担持に加え、熱電素子の移動可能な配置のための可動要素として機能する。フレキシブルプリント回路基板要素は、長細の「フィンガ状」設計を有してもよく、流路を横切るように延在し、それによって、流路を横切るように屈曲することが可能になり、流路の流れ方向および延在を横切って、流路へと向かうおよび流路から遠ざかるそれぞれの熱電素子の移動が引き起こされる。そのような配置の場合、フレキシブルプリント回路基板要素は、概して、流路および流動検出器結合領域のそれぞれへと向かう、およびそれぞれから離れる熱電素子の旋回移動を可能にする、屈曲領域を有する。

そのような実施形態の場合には典型的に、フレキシブルプリント回路基板要素は、互いに対し平行に延び、屈曲時にそれらの平行配置は維持される。代替的に、しかし、フレキシブルプリント回路基板要素は、互いに対し角度を成していてもよい。フレキシブル回路基板要素は互いに分離されてもよく、別個に支持構造、たとえば、リジッドプリント回路基板に取り付けられる。しかし、特定の実施形態では、フレキシブルプリント回路基板要素は、フレキシブル回路基板要素と一体的に形成されてもよい共通フレキシブルプリント回路基板基部から伸びる。

一実施形態では、上流熱電素子は、上流フレキシブルプリント回路基板要素上に配置され、下流熱電素子は、下流フレキシブルプリント回路基板要素上に配置され、上流熱電素子は、上流フレキシブル回路基板要素の、流路結合領域、具体的には流動検出器結合領域から離れる方向を向く側に配置され、下流熱電素子は、下流フレキシブル回路基板要素の、流路結合領域から離れる方向を向く側に配置される。熱電素子がそれぞれ流路結合領域から離れる方向を向くことは、動作構成において、対応するキャリア、たとえばフレキシブルプリント回路基板要素から見て、熱電素子がそれぞれ流路から離れる方向を向くことを意味する。

代替の実施形態では、上流熱電素子、下流熱電素子および任意の中間熱電素子は、それぞれ、対応するプリント回路基板要素の、流路の方向を向く側に配置されてもよい。この種類の実施形態の場合、熱電素子は、流路および流路の壁のそれぞれに直接、結合する。この点に関して、そのような配置は、典型的な熱式流動センサ設計に一致する。ここで、熱電素子のハウジングにより熱電素子と流路との間で熱交換が生じる。

熱電素子がフレキシブルプリント回路基板要素の、流路から離れる方向を向く側に配置される実施形態の場合、フレキシブルプリント回路基板要素は、動作構成において、上流および下流のそれぞれの熱電素子が流路と結合し、熱電素子が直接ではなく、対応するフレキシブルプリント回路基板を介して、間接的に流路に結合するように、熱電素子と流路との間に設置される。そのような配置は、間接的な結合は、原則的に熱的結合を劣化させるという点で反直観的である。しかし、熱電素子からおよび熱電素子への、それぞれの、熱エネルギーの主要な方向は、最も低い熱抵抗の方向により与えられる。特定の設計に関係なく、最も低い熱抵抗は、典型的に、熱電素子の電気接点および導体パッドのそれぞれと、フレキシブルプリント回路基板要素上の、対応する（典型的には銅製の）導体経路との間に存在する。これは、表面実装装置（ＳＭＤ）および表面実装要素のそれぞれの場合に特に当てはまる。それに応じて、熱エネルギー伝達の大部分は、導体経路を介する。熱電素子がフレキシブルプリント回路基板要素の、流路から離れる方向を向く側に配置されている、提案する種類の配置の場合、フレキシブルプリント回路基板要素は、流路に接触し、導体経路は、熱エネルギー伝達のために利用可能である。それによって、熱エネルギー交換が、熱抵抗の比較的高いフレキシブルプリント回路基板要素の基材を介したとしても、熱的結合の向上が達成され得る。

一実施形態では、上流熱電素子および下流熱電素子は、電気抵抗の異なるＮＴＣサーミスタである。この配置は、結果として、非対称性の電気的設計となり、概して使用されてもよいが、以下で説明する、特別に設計される評価ユニットと組み合わせて使用することが特に好ましい。しかし、代替的に、上流熱電素子および下流熱電素子は同一の特性を有してもよく、たとえば、基準電気抵抗および温度係数が同一のＮＴＣであってもよい。しかし、さらに代替的に、他の種類の熱電素子、たとえばＰＮ接合半導体が使用されてもよい。

一実施形態では、流動検出器評価ユニットは、周波数が可変の出力信号を供給するように設計される。周波数は、上流熱電素子により感知される上流温度と、下流熱電素子により感知される下流温度との差異に依存する。そのような評価ユニットは、たとえば、最新技術による典型的なマイクロコントローラを基に、少数の構成要素で、特にコンパクトに実施されてもよい。この種類の実施形態は、特に、シュミットトリガ素子、発振器、たとえばＲＣ発振器、および基準電圧源を基に実現されてもよく、シュミットトリガ素子の上位および下位しきい値は、それぞれ、上流熱電素子および下流熱電素子の抵抗により決定される。

さらなる態様によると、全体的な目的は、携帯型注入装置によって達成される。携帯型注入装置は流体素子カプラを含み、流体素子カプラは、動作構成において、流路を備える流体素子の注入装置カプラと、取り外し可能に嵌め合わせ結合するように設計される。携帯型注入装置は、ポンプ駆動ユニットをさらに含む。ポンプ駆動ユニットは、薬剤容器から流路を介して患者の身体へと液体薬剤を投与するように構成される。携帯型注入装置は、時間により変化する基礎注入投与速度に従う連続的な薬剤投与のためにポンプ駆動ユニットの動作を制御するように構成されるポンプ制御ユニットをさらに含む。携帯型注入装置は、既に説明した、および／または以下においてさらに説明する実施形態のいずれかの管理装置をさらに含む。管理装置は、ポンプ制御ユニットと動作可能に結合している。管理装置は、本明細書の開示に従い実現される。動作状態においては、携帯型注入装置、流体素子および薬剤容器は共通のコンパクトユニットを形成する。

ポンプ駆動ユニットおよびポンプ制御ユニットは、好ましくは、薬剤容器および／または流体素子と組み合わされて、明確に定められた投薬量の液体薬剤、具体的にはインスリンの投与のために設計される容積計量ポンプを形成する。

いくつかの実施形態では、ポンプ駆動ユニットは、ピストンが、シリンジのような方法で明確に定められた増分ステップで薬剤カートリッジ内部で変位するように、薬剤容器として、必須ではないが、典型的には円筒形の薬剤カートリッジのピストンと結合するように設計されるスピンドル駆動装置を含む。ここでは、ポンプ駆動ユニットは典型的に、アクチュエータとしての回転型モータ、減速歯車、ドライブナット、およびドライブナットと動作可能に係合しているねじ状リードスクリューを含み、リードスクリューは、ピストンと係合するように設計される。代替的に、ポンプ駆動ユニットは、ドライブナットを含んでもよいが、ピストンに永続的に結合されてもよいリードスクリューは含まない。簡易のリードスクリューの代わりに、伸縮式のドライブロッドなどの、より発展した配置が使用されてもよい。シリンジポンプは、種々の、設計上の変形例の携帯型注入装置において周知であり、典型的に、最新技術のシステムに使用される。

代替的に、ポンプ駆動ユニットは、たとえば、欧州特許出願公開第１９７０６７７号明細書、欧州特許出願公開第１９７０６７７号明細書、欧州特許出願公開第２５１０９６２号明細書、欧州特許第２５１０９６０号明細書、欧州特許第２６９６９１５号明細書、欧州特許第２４５７６０２号明細書、国際公開第２０１２／０６９３０８号、国際公開第２０１３／０２９９９９号、欧州特許出願公開第２７５３３８０号明細書、欧州特許第２１６３２７３号明細書，および欧州特許第２３６１６４６号明細書に開示されている、マイクロメンブレインポンプまたは下流投薬ユニットのような、別の種類のポンプユニットに動作可能に結合して協働するように設計されてもよい。前述のシリンジポンプおよび下流投薬ユニットはポンプアクチュエータまたはポンプドライブ移動と、薬剤投与との関係が明確に定められ、かつ設計により定められる容積式計量ポンプの例である。

ポンプ駆動ユニットは、好ましくは、マイクロリットル以下の範囲内、たとえば、５００ナノリットル、２００ナノリットル、または１００ナノリットルである一回量の投与のために設計される。典型的な濃度Ｕ１００の液体インスリン製剤の場合、１ミリリットルの液体が、１００国際単位（ＩＵ）のインスリンを含有する。

携帯型注入ポンプは、好ましくは、管理装置、具体的には流動検出器により供給される出力信号とは無関係の計量された投与のために設計され、管理装置は、投与の監視および管理目的の機能を果たしている。この条件は、シリンジポンプまたは前述の下流投薬ユニットを備えるポンプなどの容積式および容積計量ポンプの場合に満たされる。

携帯型注入装置の実施形態では、ポンプ制御ユニットは、予め設定されるパルス容積の薬剤パルスを投与するように、および必要とされる基礎投与速度とは無関係に連続パルス間の時間を変化させるように、ポンプ駆動ユニットを制御するように構成され、流動検出器は、薬剤パルスの投与のために断続的に動作するように構成される。代替的または追加的に、ポンプ制御ユニットは、パルス容積が可変であり、連続の薬剤パルス間が一定または可変の薬剤パルスの投与のために構成されてもよい。制御ユニットは、要求に応じて調節可能なボーラス容積の薬剤ボーラスの追加の投与を制御するようにさらに構成されてもよい。薬剤パルスの投与は、「流動イベント」とも呼称される。

一実施形態では、携帯型注入装置は、いつ気泡が注入部位に達するかを判定し、気泡が注入部位に達した時の気泡の容積に一致する補償容積を投与するようにポンプ駆動ユニットを制御するように構成される。

さらなる態様によると、全体的な目的は、携帯型注入システムによって達成され、携帯型注入システムは、上記でおよび／または以下において説明する携帯型注入装置および流体素子を含む。

さらなる態様によると、全体的な目的は、医療用組立体によって達成され、医療用組立体は、上記でおよび／または以下において説明する管理装置、および流体素子または流路を含む。

本開示による携帯型注入装置および携帯型注入システムは、ユーザにより持ち運びされ、数日から数週間までの長期の期間、連続的に動作し、たとえば、ベルトクリップなどを用いてズボンのポケット内で隠されるように設計されてもよい。代替的に、携帯型注入装置または携帯型注入システムは、長期間、たとえば、粘着パッドによってユーザの肌に直接付着されるように設計されてもよい。本開示による携帯型注入装置および携帯型注入システムは、重力に対する向きとは無関係に、動作し、液体薬剤を投与するように設計される。

さらなる態様によると、全体的な目的は、流路により液体薬剤投与を管理する方法により達成される。方法は、流動検出位置における流路内の流動に応じて流動検出器信号を生成することを含む。方法は、流動検出位置から離れた上流の気体検出位置にて、液体薬剤または気体が流路内に存在するかどうかに応じて気体検出器信号を生成することをさらに含む。方法は、流動検出器信号が液体薬剤の流動を示さない場合、気体検出器信号に基づき、流動検出器位置において薬剤の流動がない状況を示すか、気泡の状況を示すかを判定することをさらに含む。

一実施形態では、方法は、液体薬剤の流動信号を示さない流動検出器信号が薬剤の流動のない状況を示す場合に警報信号を生成することを含む。

本開示による方法は、装置、具体的には本開示による管理装置および／または携帯型注入装置によって実行されてもよい。開示される装置、具体的には管理装置および／または携帯型注入装置の特定の実施形態は、同時に、対応する方法の実施形態を開示する。同様に、開示する方法の特定の実施形態は、同時に、対応する装置、具体的には管理装置および携帯型注入装置を開示する。

追加の関連要素と動作可能に結合している管理装置の実施形態を概略的に示す。 例示的な気体検出器の動作を概略的に示す。 図２による気体検出器の、流体素子内における統合を概略的に示す。 流路と動作可能に結合している流動検出器の実施形態を概略側面図で示す。 流路と動作可能に結合している流動検出器のさらなる実施形態を概略側面図で示す。 図５の流動検出器を概略的な三次元図で示す。 流動検出器の実施形態の動作を図示する。 流動検出器のさらなる実施形態の動作を図示する。 流動検出器と流動検出器評価ユニットとの結合の実施形態を示す。 さらなる実施形態による、流動検出器と流動検出器評価ユニットとの結合を示す。 気体検出器の動作の例示的な動作フローを図示する。 流動検出器の動作の例示的な動作フローを図示する。 流動検出器の動作の例示的な動作フローを図示する。

以下において、先ず、本開示による管理装置９の例示的な実施形態を概略図で示す図１を参照する。管理装置９は、光学式気体検出器８および熱式流動検出器１を含む。

熱式流動検出器１は、例示的に、上流温度センサとしての上流熱電素子１０ａ、下流温度センサとしての下流熱電素子１０ｂ、および上流熱電素子１０ａと下流熱電素子１０ｂとの間に配置され、加熱要素として機能する中間熱電素子１０ｃを含む。流動検出器１は、熱電素子、具体的には上流熱電素子１０ａおよび下流熱電素子１０ｂにより提供される未処理の電気信号から、流動検出器信号を生成する流動検出器評価ユニット３をさらに含む。

光学式気体検出器８は、例示的に、以下においてより詳細に説明される配置で２つの光エミッタおよび１つの光レシーバを、ならびに光レシーバにより提供される未処理の電気信号から気体検出器信号を生成する気体検出器評価ユニットを含む。

気体検出器８および流動検出器１は、処理ユニット９０に動作可能に結合され、処理ユニット９０に気体検出器信号および流動検出器信号を供給する。処理ユニット９０は、対応する回路、および／またはマイクロコントローラ、マイクロコンピュータなどにおいて実施されてもよいソフトウェア／ファームウェアコードにより実現される。処理ユニット９０は、携帯型注入ポンプのポンプ制御ユニット６および／または総合制御回路と機能的に結合され、さらに、携帯型注入ポンプのポンプ制御ユニットおよび／または総合制御回路と完全に、または部分的に統合されてもよい。同様に、気体検出器評価ユニットおよび流動検出器評価ユニット３は、処理ユニット９０、ポンプ制御ユニット６または総合制御回路と完全に、または部分的に統合されてもよく、ハードウェア、ソフトウェア／ファームウェア、またはそれらの組み合わせにより実現されてもよい。

動作中、薬剤容器５は、流路２０を介して注入カニューレ２９と結合される。気体検出器８は、動作構成において、気体検出位置で流路２０と結合され、流動検出器１は、気体検出位置の下流の流動検出位置で流路２０と結合される。その下流側、具体的には流動検出器１の下流において、流路２０は、注入ライン２０ｂ内へと延び、そして注入ライン２０ｂは、その下流端部にて注入カニューレ２９内に延びる。流路２０および注入ライン２０ｂは、すべてまたは部分的に、共通の構造によって実現されてもよい、または構造的に別個であってもよい。なお、気体検出器８および流動検出器１はともに、流路２０内部の液体および／または気体と直接、相互作用せず、流れに影響を与えないが、流路壁を介して間接的に結合する。

動作構成において、薬剤容器５は、容積測定された薬剤投与のために、ポンプ駆動ユニット４に動作可能に結合される。ポンプ駆動ユニット４は、測定された薬剤投与を制御するポンプ制御ユニット６に動作可能に結合され、制御される。

一実施形態では、薬剤容器５は、薬剤がインスリン製剤である場合、たとえば１ｍｌ〜４ｍｌの範囲の充填容積を典型的に有する円筒形カートリッジの形態の主要薬剤リザーバである。この場合、携帯型注入ポンプの装置全体は、当技術において周知であるようなシリンジポンプであってもよい。代替的に、薬剤容器５は、たとえば、欧州特許出願公開第１９７０６７７号明細書または欧州特許出願公開第２１６３２７３号明細書に開示されているような、下流投薬ユニットの投薬シリンダであり、たとえばカートリッジまたはパウチである主要液体薬剤リザーバ（図示されず）、および流路２０と、切換えバルブにより択一的に結合され、薬剤は、投薬シリンダから計量され、増加分の薬剤パルスで計量されて投与される。

図１の配置は、携帯型注入システムの一部である。具体的には、流動検出器１および気体検出器８は、典型的に、携帯型注入装置に一体化された部分であり、携帯型注入装置は、ポンプ制御ユニット６およびポンプ駆動ユニット４などの構成要素をさらに含む。気体検出位置と流動検出位置との間の流体距離Ｌ１は、典型的に、０．５ｃｍ〜５ｃｍの範囲内である。流動検出位置から注入カニューレ２９までの流体距離Ｌ２、すなわち注入ライン２０ｂの長さは、肌に直接付着されるパッチ型ポンプ装置として持ち運びされる携帯型注入装置の場合、同じ範囲内であってもよい。携帯型注入装置が、たとえばベルトクリップによって、またはズボンのポケット内で持ち運びされる場合、流体距離Ｌ２は、典型的に３０ｃｍ〜１００ｃｍの範囲内である。流動検出器１は、薬剤パルスの投与を検出するように、具体的には、薬剤パルスの投与により生じる上流熱電素子１０ａと下流熱電素子１０ｂとの一時的な温度差を検出するように設計される。しかし、いくつかの実施形態では、流動検出位置にて、一方で静止した（流動しない）液体が存在することと、他方で流動しない、または流動する気体が存在することを確実に区別することは不可能である。両方の場合において、流動検出器信号は、無流動信号となり得る。

流路は液体薬剤リザーバ５から注入カニューレ２９まで枝分かれせず、さらに、実質的に非弾性であるため、流体の流れは、必然的に流路全体に亘り等しくなり、薬剤容器５から排出される任意の量の流体（液体、気体、またはその組み合わせとする）が、それに応じて、注入カニューレ２９を介して投与される量と同じ量になる（前述のように略一定の圧力とする）。また、時点ｔ０において気体検出位置を通過するどのような微小な流体量も、その後の時点ｔ１にて流動検出位置を通過し、時間遅延ｔ１−ｔ０は、気体検出位置と流動検出位置との間の（長さＬ１の）流路の内容積Ｖ１に一致する、予測遅延容積が投与および薬剤容器５の外へと排出される時間である。

対応する関係が、気泡の下流フロントを形成する液体から気体への変わり目、および気泡の上流フロントを形成する気体から液体への変わり目に当てはまる。気体検出位置または流動検出位置を通過する気泡の下流フロントと上流フロントとの間に投与される容積は、気泡容積ＶＢと一致する。

時間遅延、ならびに投与および排出される流体容積の両方は、計算目的のために同等に使用されてもよい一方で、排出された容積は、既に説明したように、容積計量ポンプにより良く制御されるため、排出された容積を使用することが概して好ましいが、典型的に非連続かつパルス状の投与であるため、タイミングはより複雑であり得る。

特定の設計および投与速度に依存して、予測される遅延容積に対応する時間遅延は、典型的に１５分から１時間またはそれ以上の範囲内であってもよい。なお、気体検出位置と流動検出位置との間の距離Ｌ１は、設計により定められるが、既に説明した実際の時間遅延は、投与速度に依存し、したがって、概して時間の関数として変化する。

以下において、例示的な気体検出器８の動作を図示する図２ａ、２ｂをさらに参照する。図２ａは、流路２０の内容積または内腔２２が、気体検出器８の領域内で、具体的には気体検出位置にて液体薬剤で充填された場合の状況を示す。第１光エミッタ８１および光検出器８０は両方とも、流路２０の一方の側に配置されるが、第２光エミッタ８２は、流路２０の反対側に配置される。図２ａに示す状況では、第１光エミッタ８１により放射される第１光ビーム８１０は、流路壁２１、および内腔２２内の液体薬剤を含む流路２０を通過する。第１光ビーム８１０は、光検出器８０に当たることなく第１光エミッタ８１の反対側の流路２２から出る。これに対し、第２光エミッタ８２により放射される第２光ビーム８２０も流路２０を通過するが、流路２０の反対側に配置されるため、光検出器８０ユニットに当たる。それに応じて、光検出器８０には、第２光ビーム８２０が当たるが、第１光ビーム８１０は当たらない。

図２ｂは、気泡Ｂが気体検出位置にて、内腔２２内に存在する場合の状況を図示する。ここでは、第１光ビーム８１０および第２光ビーム８２０のいずれも流路２０を通過し得ず、流路壁２１と気泡との間の境界面にて、異なる屈折率により完全に反射される。第１光ビーム８１０は、反射した後、光検出器８０に当たり、一方で、第２光ビーム８２０は光検出器８０に当たらない。

第１光エミッタ８１および第２光エミッタ８２は、気体検出器評価ユニット８５によって、明確に規定され、かつ時間により変化するように制御される。気体検出器評価ユニット８５は、第１および第２光エミッタ８１、８２の作動に関連する光検出器８０の出力信号を評価し、それによって光検出器８０に第１光ビーム８１０が当たったか、または第２光ビーム８２０が当たったかを区別する。実用的な実施においては、第１光エミッタ８１および第２光エミッタ８２は択一的に起動させられる。別の実用的な実施においては、それぞれは、時間により変化する、たとえば正弦波信号を用いて、適宜強度が変化する光ビームを放射するように制御される。第１および第２光エミッタ８１、８２の作動に関連する光検出器８０の出力信号の間の関係は、たとえば、ロックイン回路または相互相関により、気体検出器評価ユニット８５によってなされてもよい。

なお、概略図２ａ、２ｂでは、第１光ビーム８１０および第２光ビーム８２０は、わずかに異なる位置で流路２０に当たり、したがって、流れ方向Ｆに沿って互いに対してずれを有する。しかし、実用的な実施形態では、流路２０の断面は、このずれが無視されるほど小さい。流路２０の横方向寸法は、概して、たとえば、０．２ｍｍ〜０．５ｍｍの範囲内で小さくあるべきである。

流路２０の壁２１は、少なくとも光検出器８の領域内において、関連の波長範囲内で光学的に透明であるため、光ビーム８１０、８２２の入出が可能になる。さらに、流路２０の壁２１は、好ましくは、平面状および平坦である。

光検出器８０、第１および第２光エミッタ８１、８２、ならびに、動作構成においては、流路２０は、第１光ビーム８１０および第２光ビーム８２０が、図２ａの場合、光検出器８０および第１光エミッタ８１に向く壁面２１上の点にて交差するような相対的な配置である。これはまた、第１光ビーム８１０が流路壁２１に当たり、図２ｂの場合では反射する点である。

以下において、図３をさらに参照する。図３は、図１、図２の気体検出器８と、流路２０を含む流体素子２との協働を図示する。流体素子２は、例示的には、概して欧州特許出願公開第１９７０６７７号明細書の開示に従う投薬ユニットである。流体素子２は、投薬シリンダ（図３では視認不可）を含む。投薬シリンダの内部では、プランジャが、摺動および密閉係合で受容され、それによって、シリンジ状の構成が形成される。プランジャは、動作中、プランジャの変位を増分ステップで制御するために、スピンドル駆動装置を用いて、実現可能に運動ポンプ駆動ユニット４に動作可能に結合される。流体素子２は、投薬シリンダの内容積と流体的に結合しているバルブユニット２８をさらに含む。バルブ駆動ユニットまたはバルブアクチュエータ（図示されず）によって、バルブユニット２８は、流路２０の出口を注入ライン２０ｂに結合させた状態で、投薬シリンダの内容積を主要薬剤リザーバ（図示されず）または流路２０と択一的に流体的に結合させるように制御される。光検出器８０ならびに第１および第２光エミッタ８１、８２が、流路２０と光学的に相互作用し、流動検出器１が、流路２０と相互作用する、具体的には、図２ａ、２ｂに図示される原理に従って熱的に結合するように、流体素子２は、注入装置カプラを、携帯型注入装置との取り外し可能な結合のための嵌め合わせ結合構造として有する。

以下において、まず、流動検出器１および流体素子２の例示的な実施形態を概略的な構造図で示す図４を参照する。流動検出器１は、本開示による管理装置の一部であってもよい。

流動検出器１は、上流熱電素子１０ａ、下流熱電素子１０ｂ、および任意の中間熱電素子１０ｃを含む。この例では、上流熱電素子１０ａおよび下流熱電素子１０ｂは、同一の特性を有するＮＴＣサーミスタであり、一方で、中間熱電素子１０ｃは加熱要素（抵抗器）である。中間熱電素子１０ｃのない実施形態では、上流熱電素子１１０ａおよび下流熱電素子１０ｂは、好ましくは異なる特性を有する、具体的には抵抗の異なるＮＴＣサーミスタである。

熱電素子１０ａ、１０ｂ、１０ｃは、表面実装要素または表面実装装置（ＳＭＤ）であり、それぞれは、対応する、フレキシブル回路基板要素の形態の別個の要素キャリア１１ａ、１１ｂ、１１ｃ上に取り付けられる。熱電素子１０ａ、１０ｂ、１０ｃは、はんだ付け接合部１２（典型的には、熱電素子１０ａ、１０ｂ、１０ｃのそれぞれに対し２つのはんだ付け接合部１２）によって対応するプリント回路基板要素１１ａ、１１ｂ、１１ｃに取り付けおよび接続される。

プリント回路基板要素１１ａ、１１ｂ、１１ｃの反対側に、対応する絶縁体要素１３ａ、１３ｂ、１３ｃが配置される。絶縁体要素１０３ａ、１３ｂ、１３ｃのそれぞれは、ブラインドホール（blind hole）を有し、ブラインドホール内には、対応する付勢要素１５ａ、１５ｂ、１５ｃの端部が配置される。付勢要素１５ａは、流動検出器１の上流付勢要素であり、付勢要素１５ｃは、下流ばね要素であり、付勢要素１５ｃは、中間付勢要素である。付勢要素１５ａ、１５ｂ、１５ｃの逆端は、携帯型注入装置ハウジングの一部であってもよい支持構造（図示されず）により支持される。付勢要素１５ａ、１５ｂ、１５ｃは、例示的にはコイルばねとして実現されている。付勢要素１５ａ、１５ｂ、１５ｃは、それぞれ別個に、対応するキャリア要素１１ａ、１１ｂ、１１ｃおよび熱電素子１０ａ、１０ｂ、１０ｃに対し、方向Ｂに付勢力を働かせる。

上流要素キャリア１１ａおよび中間要素キャリア１１ｃ、そして中間要素キャリア１１ｃおよび下流要素キャリア１５ｂは、同一幅の間隙１４によって対で分離される。

流体素子２は、流路２０を含み、流路２０は、流路壁２１により円周を囲繞される、円形の断面を有する中空の内腔２２を備え、組み合わせて管状構造を形成している。他の種類の流路もまた、使用されてもよい。

流動検出器１および熱電素子１０ａ、１０ｂ、１０ｃのそれぞれに隣接する側に、流体素子２は、流路２０を支持し、接触力および付勢力のそれぞれを吸収する板状のアバットメント（abutment）要素２３を含む。流路は、例示的には、Ｆにより示される流れ方向の直線に沿って延びる。

上流熱電素子１０ａは、上流位置１６ａにて流路２０と接触し、それに応じて、上流位置１６ａでは、接触力および付勢力のそれぞれの影響下で、弾性の流路壁２１が僅かに変形する。下流位置１６ｂにて流路２０に接触する下流熱電素子１０ｂ、および中間位置１６ｃにて流路２０に接触する中間熱電素子にも同じことが当てはまる。上流接触位置１６ａ、下流接触位置１６ｂ、および中間接触位置１６ｃの領域は、組み合わされて、流動検出器結合領域を形成する。

以下において、流動検出器１の追加の例示的な実施形態を流体素子２の構成要素と共に示す図５をさらに参照する。多くの点で、図５の実施形態は、既に説明した図４の実施形態と同一である。以下の説明では、異なる点に焦点を当てる。

図４の実施形態では、熱電素子１０ａ、１０ｂ、１０ｃは、キャリア要素（フレキシブルプリント回路基板要素１１ａ、１１ｂ、１１ｃ）の、流路２０および流動検出器結合領域に面する側に配置される。それに応じて、熱電素子１０ａ、１０ｂ、１０ｃは、流路２０および流路壁２１のそれぞれに直接接触する。それに対し、図５の実施形態では、熱電素子１０ａ、１０ｂ、１０ｃは、対応するキャリア要素１１ａ、１１ｂ、１１ｃの、流路２０および流路接触領域から離れた方向を向く側、代わりに付勢要素１５ａ、１５ｂ、１５ｃの方向を向く側、に配置される。

それに応じて、熱電素子１０ａ、１０ｂ、１０ｃは、直接ではなく、キャリア要素１１ａ、１１ｂ、１１ｃを介して流路２０に間接的に接触する。その結果、概要にて既に説明したように、熱的結合がさらに向上する。さらに、キャリア要素１１ａ、１１ｂ、１１ｃと流路２０との間の接触領域は、熱電素子１０ａ、１０ｂ、１０ｃと比較してより大きいことがわかる。それに応じて、流路壁２１の変形は、好ましくは低減される、または回避される。

熱電素子と（典型的に金属製の）付勢要素との間の、所望の末端における絶縁を向上させるために、この実施形態では、任意の絶縁体キャップ１７ａ、１７ｂ、１７ｃが、熱電素子および対応する絶縁体１３ａ、１３ｂ、１３ｃおよび付勢要素１７ａ、１７ｂ、１７ｃのそれぞれに設けられ、それによって、熱電素子１０ａ、１０ｂ、１０ｃと、付勢要素１５ａ、１５ｂ、１５ｃを有する絶縁体１３ａ、１３ｂ、１３ｃとの間の直接の接触が防がれる。絶縁体キャップ１７ａ、１７ｂ、１７ｃは、熱伝導率の低い材料、典型的にはプラスチックから作製され、熱電素子１０ａ、１０ｂ、１０ｃを覆うように設置される。絶縁体キャップ１７ａ、１７ｂ、１７ｃは、熱電素子１０ａ、１０ｂ、１０ｃのはんだ付け後に、たとえば、キャリア要素１１ａ、１１ｂ、１１ｃに接着されてもよい。絶縁体キャップは、原則的には、絶縁体１３ａ、１３ｂ、１３ｃと一体に実現されてもよい。

以下において、図５の配置を斜視図で示している図６をさらに参照する。キャリア要素（フレキシブルプリント回路基板要素）１１ａ、１１ｂ、１１ｃがフィンガ状であり、共通フレキシブルプリント回路基板１１ｄから平行に延び、流路２０の伸長方向を横切ることが見て取れる。流路２０は部分的にアバットメント要素２３の溝２４の中に配置され、溝２４は、流路２０を流動検出器１に対して位置決めすることがさらに見て取れる。対応する配置が、図４の実施形態においても使用されてよい。

図４〜図６は、３つの別個の熱電素子を備える実施形態を示しており、中間熱電素子１０ｃは、温度センサとしての上流および下流熱電素子１０ａ、１０ｂとは異なっている。上流熱電素子１０ａが加熱要素および上流温度センサの両方として機能する実施形態が、同じ方法で実現されてもよいが、中間熱電素子１０ｃおよび関連の構成要素が省かれる。

以下において、３つの熱電素子を備える流動検出器の実施形態の動作を図示する図７ａ、７ｂをさらに参照する。図７ａは、薬剤パルスが投与される直前の状況を示す。上流温度センサとしての上流熱電素子１０ａ、および下流温度センサとしての下流熱電素子１０ｂの両方は、低温の基準温度であり、基準温度は、内腔２２内で液体の流動のない静止状態で測定され得る温度に一致している。加熱要素としての中間熱電素子１０ｃは、その付近の液体を加熱して、温度を上昇させる。液体の流動が無い場合、熱は、熱伝導によって上流方向へ（流れ方向Ｆに逆らって）、および下流方向へ（流れ方向Ｆに）均等に輸送され、その結果、上流熱電素子１０ａおよび下流熱電素子１０ｂの温度は実質的に等しくなる。

図７ｂは、中間熱電素子１０ｃによる加熱をオフに切り換え、薬剤パルスを投与した直後の状況を図示する。ここでは、熱は、内腔２２内の薬剤によって流れ方向Ｆに輸送され、その結果、下流温度センサとしての下流熱電素子１０ｂが、上流温度センサとして上流熱電素子１０ａよりも高温になる。下流熱電素子１０ｂと上流熱電素子１０ａとで測定される温度差が、液体の流動が実際に起こったかどうかを判定するために評価される。任意に、測定中も加熱が維持されてもよい。

図８ａ、８ｂは、２つの熱電素子のみを備える実施形態の図７ａ、７ｂに対応する状況を示し、上流熱電素子１０ａは加熱要素および上流温度センサの両方として機能し、下流熱電素子１０ｂは下流温度センサとして機能する。図７ａでは、上流熱電素子１０ａは、加熱要素として動作されて、その付近の液体を加熱して温度を上昇させるが、一方で、下流熱電素子１０ｂは、低温である。図９の状況において、以下においてより詳細に説明するように、上流熱電素子１０ａは、液体を連続的または略連続的に加熱し、その結果、上流熱電素子１０ａは下流熱電素子１０ｂよりも高温になる。しかし、図８ｂでは、加熱された液体薬剤は、下流熱電素子１０ｂへと輸送され、流動検出器の上流からのより低温の液体と置換されるため、上流熱電素子１０ａにおける温度は、多少低下し、下流熱電素子１０ｂにおける温度は多少上昇する。それに応じて、上流熱電素子１０ａと下流熱電素子１０ｂとの温度差が、液体薬剤の流動のため小さくなる。

以下において、熱電素子１０ａ、１０ｂと相互作用する流動検出器評価ユニット３の実施形態を図示する図９をさらに参照する。この実施形態では、上流熱電素子１０ａおよび下流熱電素子１０ｂは、例示的には同一の特性を有するＮＴＣ（ＮＴＣ１およびＮＴＣ２とも呼称される）であり、対応する固定された抵抗器Ｒ１およびＲ２と直列に配置され、それによって、固定された抵抗器Ｒ１およびＮＣＴ１そして固定された抵抗器Ｒ２およびＮＴＣ２のそれぞれが、スイッチＳ１、Ｓ２によって電圧源Ｖｃｃに選択的に接続可能であるホイートストンブリッジの枝路を形成し、スイッチは、動作のためには閉じられ、それ以外の場合は、エネルギー効率のために空けられる。２つの枝路の中間点Ｍ１とＭ２との間の差動電圧は、典型的には演算増幅器（オペアンプ）に基づき実現される差動増幅器３０に供給される。差動増幅器３０の出力は、アナログ−ディジタル変換器（ＡＤＣ）３１へと供給され、その出力（「カウント」と参照される）は、それに応じて、ＮＴＣ１とＮＴＣ２との温度差に依存し、好ましくは実質的に比例する。

上流熱電素子１０ａ（ＮＴＣ１）は、スイッチＳ１が閉じられた状態で、加熱要素および上流温度センサの両方として機能してもよい。加熱期間の後、スイッチＳ２が追加的に閉じられ、下流熱電素子１０ｂ（ＮＴＣ２）が、温度差を測定するために追加的に電力供給される。先行する加熱時間の間、スイッチＳ２は、ＮＴＣ２が、下流位置にある液体を加熱することを防止するために開かれる。流動検出が実行されない場合、Ｓ１およびＳ２の両方が、エネルギーを節約し、不要かつ概して好ましくない液体の加熱を回避するために、好ましくは開かれる。

具体的には、第１熱電素子１０ａおよび第２熱電素子１０ｂが同一の特性を有し、上流熱電素子１０ａが追加的に加熱要素として機能する上記の種類の実施形態では、下流熱電素子１０ｂは、温度測定のために、短い期間（典型的には数ミリ秒の範囲内）の間のみ電力供給され、具体的には、先行する加熱時間の間は、上流熱電素子と同じ方法で液体を加熱してしまうため電力供給されない。

変形例（図示されず）においては、（抵抗器Ｒ１およびスイッチＳ１のように）直列に配置される追加のスイッチおよび追加の抵抗器を備える枝路が、ＮＴＣ１が追加のスイッチおよび追加の抵抗器を介して択一的に電力供給されてもよいように、抵抗器Ｒ１およびスイッチＳ１に平行に設けられる。追加の抵抗器は、好ましくは、抵抗器Ｓ１と比較して著しく小さく、ＮＴＣ１は、加熱時間の間、追加のスイッチおよび追加の抵抗器を介して電力供給され、その結果、加熱時間は有利に短縮化される。パルス幅変調により追加のスイッチを動作させることによって加熱が制御されてもよい。その後の温度差測定のために、追加のスイッチは開かれ、スイッチＳ１、Ｓ２は、既に説明したように閉じられる。

さらなる変形例では、上流熱電素子１０ａ（ＮＴＣ１）および下流熱電素子１０ｂ（ＮＴＣ２）の両方は、温度センサとしてのみ機能し、追加の中間熱電素子が、専用の加熱要素として設けられる。

以下において、熱電素子１０ａ、１０ｂと相互作用する流動検出器評価ユニット３のさらなる実施形態を図示する図１０をさらに参照する。この種類の実施形態は、上流熱電素子１０ａが上流温度センサおよび加熱要素の両方として機能し、上流熱電素子１０ａおよび下流熱電素子１０ｂが、異なる特性を有する、具体的には異なる抵抗のＮＴＣである場合に特に好ましい。下流熱電素子１０ｂが上流熱電素子１０ａと同じ方法で液体を加熱することを防止するために、上流熱電素子１０ａの抵抗は、下流熱電素子１０ｂの抵抗よりも著しく低い。好ましくは、抵抗比は、約１対１０またはそれ以上であってもよい。

図１０の実施形態では、たとえば、オペアンプベースの比較器３２は、熱電素子ＮＴＣ１、ＮＴＣ２、シュミットトリガ素子と共に、ＮＴＣ１およびＮＴＣ２の抵抗により決定される２つのしきい値を形成する。さらに、所定の周波数の発振器が存在し、比較器３２に結合される。発振器は、例示的に、たとえば、数キロヘルツ（ｋＨｚ）〜数メガヘルツ（ＭＨｚ）の周波数を有する簡易のＲＣ発振器として実現される。結果として、比較器３２の出力は、二乗信号を提供し、その周波数はＮＴＣ１とＮＴＣとの温度差に依存し、簡単な方法で測定され得る。

現代のマイクロコントローラは、典型的に、比較器、基準電圧源、タイマおよび高精度の水晶発振器などの構成要素を含む。そのようなマイクロコントローラに基づいて、図１０の評価ユニット３は、非常に少ない数の追加の構成要素（抵抗器Ｒ、キャパシタＣおよび熱電素子としてのＮＴＣ）を用いて実現されてもよく、したがって、非常に小型かつコスト効率のよい解決策を提供する。

たとえば図９または図１０の流動検出器評価ユニット３は、追加の機能ユニットまたは回路、たとえば携帯型注入装置のポンプ制御ユニットと部分的または完全に一体的に実現されてもよい。

以下において、液体薬剤投与、および、具体的には管理装置９の実施形態の動作を管理する例示的な方法を概略フローチャートで図示する図１１および図１２ａ、１２ｂをさらに参照する。図１１は、気体検出器８の動作および気体検出器信号の評価に焦点をあて、一方では、図１２は、流動検出器１の動作および流動検出器信号の評価に焦点をあてる。以下においては、携帯型注入装置は、安定状態にあり、開始時に液体薬剤が流路２０内に存在すると想定される。

まず、図１１を参照する。ステップＳ１００にて、評価ユニット９０が、薬剤パルスが投与される（矢印「Ａ」で示す）という情報をポンプ制御ユニット６から受け、気体検出器信号を判定する。続くステップＳ１０１にて、動作フローは、気体検出器信号に応じて枝分かれする。気体検出器信号が、気体検出位置にて液体が流路２０内に存在すると示す場合、動作フローはステップＳ１００を継続し、次の薬剤パルスが投与されるまで、行動は実行されない。

これに対し、流動検出器信号が、気体検出位置にて気体が流路２０内に存在すると示す場合、気泡の下流フロントは、流動検出位置を通過し、ステップＳ１０２が実行される。ステップＳ１０２にて、気泡容積カウンタが、投与される薬剤パルス（ステップＳ１００）の容積で初期化される。

続くステップＳ１０３にて、評価ユニット９０は、ステップＳ１００同様に、次の薬剤パルスが投与されるという情報を受け、気体検出器信号を判定する。

続くステップＳ１０４にて、気泡の下流フロントが気体検出位置を通過してから投与および排出されている容積が、予測される遅延容積に一致するかどうかが判定される。この情報は、以下において、図１２を参照してさらに説明するように、流動検出器信号を評価するために使用される。

続くステップＳ１０５にて、気泡容積カウンタが警報閾容積と比較され、動作フローは比較結果に応じて枝分かれする。気泡容積カウンタによる気泡容積が警報閾容積を超える場合、警報信号がステップＳ１０６にて生成され、動作が終了する。なお、ステップＳ１０５およびＳ１０６は任意であり、変形例では省かれてもよい。

そうでない場合、動作フローはステップＳ１０７を続け、ステップＳ１０３にて判定された気体検出器信号に応じて枝分かれする。

ステップＳ１０３にて気体検出器信号が、気体検出位置に気体が存在すると示す場合、動作フローは、ステップＳ１０８に進み、気泡容積カウンタは、ステップＳ１０３における投与のパルス容積分増加し、動作フローは、ステップＳ１０３に進む。

ステップＳ１０４にて気体検出器信号が、気体検出位置に液体が存在すると示す場合、気泡の上流フロントは、気体検出位置を通過しており、動作フローは、ステップＳ１０９に進む。ステップＳ１０９にて、気泡全体が気体検出位置を通過し、および動作フローはその後にステップＳ１００に進むと登録される。次に続く気泡が気体検出位置を通過する場合は、前述の気泡カウンタ容積はさらに増加しないが、追加の気泡容積カウンタが初期化される。

以下において、図１２ａをさらに参照する。ステップＳ２００にて、評価ユニット９０は、薬剤パルスが投与される（矢印「Ａ」で示す）という情報をポンプ制御ユニット６から受ける。その結果、流動検出器１が投与中に動作させられ、流動検出器信号が判定される。

続くステップＳ２０１にて、動作フローは、流動検出器信号に応じて枝分かれする。流動検出器信号が液体薬剤の流動を示す場合、動作フローはステップＳ２０２に進み、気泡の下流フロントが気体検出位置を通過して（図１１のＳ１０２）以来、予測される遅延容積が投与および排出されているかどうかが判定され、動作フローは、ステップＳ２０３の結果に応じて枝分かれする。気泡の下流フロントが気体検出位置を通過して以来、予測される遅延容積が投与および排出されていない場合、ステップＳ２００における液体薬剤の流動の検出は、薬剤パルスの正常な投与を示す。その結果、動作フローは、ステップＳ２００に進み、次のパルスの投与が待たれる。一方では、予測される遅延容積が投与されている場合、ステップＳ２００にて流動検出器１は無流動信号を生成しているべきであって、液体薬剤の流動の存在は、エラー状態の存在を示す。その結果、ステップＳ２０４にて警報信号が生成され、動作フローは終了する。

ステップＳ２０１において、流動検出器信号が無流動信号である場合、動作フローは、ステップＳ２０５に進む。ステップＳ２０５にて、気泡の下流フロントが気体検出位置を通過して以来、予測される遅延容積が投与および排出されているかどうかが（既に説明したステップＳ２０２と同様に）判定される。そうでない場合は、無流動信号は、流動検出位置の下流における閉塞を示す。その結果、ステップＳ２０７にて警報信号が生成され、動作フローは終了する。

ステップＳ２０５にて結果が肯定である場合、ステップＳ２００における無流動信号は、流動検出器１を通過する気泡の存在を示す。気泡の通過は、気体検出器信号を基に予測される。動作フローは、以下においてさらに参照する、図１２ｂに示すステップに進む。

ステップＳ２１０にて、副次気泡容積カウンタが、投与される薬剤パルスの容積（ステップＳ２００）で初期化される。副次気泡容積カウンタは、既に説明した気泡容積カウンタと略同じ方法であるが、気泡検出信号ではなく、流動検出器信号に基づいて動作する。

続くステップＳ２１１にて、評価ユニット９０は、ステップＳ２００と同様に、次の薬剤パルスが投与されるという情報受ける。その結果、流動検出器１は、投与中に動作させられ、流動検出器信号が判定される

続くステップＳ２１２にて、気泡容積カウンタは、副次気泡容積カウンタの警報閾容積と比較され、動作フローは、比較結果に応じて枝分かれする。

気泡容積カウンタおよび副次気泡容積カウンタの両方の内容が一致する場合、気泡が流動検出位置を通過したと予測される。この場合、動作フローはステップＳ２１３に進み、動作フローは、ステップＳ２１１にて判定される流動検出器信号に応じて枝分かれする。ステップＳ２１１にて流動検出器信号が液体の流動を示す場合、気泡が流動検出位置を通過したことが確認され、および動作フローはＳ２００に進む。これに対し、気泡が流動流量検出位置を通過しているべきであるにもかかわらず、ステップＳ２１１の流動検出器信号が無流動信号である場合、ステップＳ２１４にて警報信号が生成され、動作フローは終了する。

ステップＳ２１２にて気泡容積カウンタおよび副次気泡容積カウンタの内容が一致しないと判定される場合、動作フローはステップＳ２１５に進み、そこでステップＳ２１１で判定される流動検出器信号に応じてさらに枝分かれする。

気泡容積カウンタおよび副次気泡容積カウンタの内容が一致しないことは、正常な動作状態においては、気泡が、流動検出位置を通過している最中であることを示す。それに応じて、ステップＳ２１１にて判定される流動検出器信号は、無流動信号であると予測される。それにもかかわらず、気泡が流動検出位置を通過していると予測されるとしても、薬剤の流動を示す流動検出器信号は、エラー状態を示す。それに応じて、ステップＳ２１６にて警報信号が生成され、動作フローは終了する。

ステップＳ２１１にて判定される流動検出器信号が無流動信号である場合、動作フローはステップＳ２１７に進み、副次気泡容積カウンタの内容が気泡容積カウンタの内容を超えるかどうかが判定される。肯定の場合、動作フローはステップＳ２１８に進み、警報信号が生成され、動作フローは終了する。この状況は、たとえば、気泡が流動検出位置に存在しながら、流動検出位置の下流に閉塞が生じた場合に起こる。

そうでない場合、動作フローは、ステップＳ２１９に進む。これは、正常な動作状態において気泡が流動検出位置を通過する場合にあてはまる。ステップＳ２１９にて、副次気泡容積カウンタは、ステップＳ２１１におけるパルス容積の投与分、増加し、動作フローはステップＳ２１１に進む。

実用的な実施において、図１１、１２ａ、１２ｂの文脈で説明する動作は、多くの方法で変更されてもよい。たとえば、説明される動作フローは、正常な動作状態において、予測される遅延容積が正確に合うという想定に基づいている。しかし、実際には、流動検出器信号および気体検出器信号の両方は、気泡容積カウンタおよび追加の気泡容積カウンタの内容を比較する場合に考慮される公差および測定の不確実性の影響を受ける。さらに、多数の連続パルスに対し無流動信号が存在する場合、閉塞を示す警報信号が生成されてもよい。単一または少数、たとえば２〜５の連続パルスに対する無流動信号は、必ずしも閉塞からではなく、ピストンの一時的な付着により生じてもよい。

Claims (15)

1. 流路（２０）内の液体薬剤の流動を管理するための管理装置（９）であって、
   前記管理装置（９）は、
   前記流路（２０）と動作可能に結合し、流動検出位置における前記流路（２０）内の流動に応じて流動検出器信号を生成するために配置される流動検出器（１）と、
   前記流路（２０）と動作可能に結合し、液体薬剤または気体が、前記流動検出位置から離れた上流の気体検出位置にて前記流路（２０）内に存在するかどうかに応じて気体検出器信号を生成するために配置される気体検出器（８）と、
   前記流動検出器（１）および前記気体検出器（８）と動作可能に結合している処理ユニット（９０）と、
   を含み、前記処理ユニット（９０）は、前記流動検出器信号が液体薬剤の流動を示さない場合、前記気体検出器信号に基づき、非流動液体薬剤が前記流動検出位置に存在するかどうか、または気泡が前記流動検出器を通過するかどうかを判定するように構成される
   管理装置（９）。
2. 液体薬剤の流動を示さない前記流動検出器信号は、前記気体検出器（８）が前記気泡の前記通過を検出した後に予測される遅延容積を生じる場合、前記流動検出器（１）を通過する気泡を示すと判定するように構成される、請求項１記載の管理装置（９）。
3. 非流動液体薬剤が前記流動検出位置に存在する場合、警報信号を生成するように構成される、請求項１または２記載の管理装置（９）。
4. 前記気体検出器信号に基づいて第１気泡容積を判定し、前記流動検出器信号が前記気泡容積に一致するかどうかを判定するように構成される、請求項１〜３のいずれか１項に記載の管理装置（９）。
5. 前記気体検出器（８）は、第１光エミッタ（８１）、第２光エミッタ（８２）、および光検出器（８０）を含む、請求項１〜４のいずれか１項に記載の管理装置（９）。
6. 前記第１光エミッタ（８１）および前記第２光エミッタ（８２）は、前記流路（２０）がその間に延びるように配置される、請求項５記載の管理装置（９）。
7. 前記第１光エミッタ（８１）、前記第２光エミッタ（８２）および前記光検出器（８０）は、
   液体薬剤が前記気体検出位置にて前記流路（２０）内部に存在する場合、前記第１光エミッタ（８１）により放射される第１光ビームは、前記光検出器（８０）に当たることなく前記流路（２０）を通過し、前記第２光エミッタ（８２）により放射される第２光ビームは、前記流路（２０）を通過し、前記光検出器に当たるように、および
   気体が前記気体検出位置にて前記流路（２０）内部に存在する場合、前記第１光ビームは、反射され、前記光検出器（８０）に当たり、前記第２光ビームは、前記光検出器（８０）に当たることなく反射されるように
   配置される、請求項５または６記載の管理装置（９）。
8. 前記管理装置（９）は、所定のタイミング関係で、前記第１光ビームを変化させるように前記第１光エミッタ（８１）を制御し、前記第２光ビームを変化させるように前記第２光エミッタ（８２）を制御するように構成され、
   前記処理ユニット（９０）は、前記タイミング関係に基づいて、前記光検出器（８０）に当たる光ビームが前記第１光ビームであるか、または前記第２光ビームであるかを判定するように構成される、請求項５〜７のいずれか１項に記載の管理装置（９）。
9. 前記流動検出器（１）は、流路結合領域にて前記流路（２０）と取り外し可能に結合するように、および
   上流熱電素子（１０ａ）および下流熱電素子（１０ｂ）、
   上流付勢要素（１５ａ）および下流付勢要素（１５ｂ）
   を含むように構成され、
   前記上流熱電素子（１０ａ）および前記下流熱電素子（１０ｂ）は、互いから離間して配置され、互いから独立して移動可能であり、
   前記上流付勢要素（１５ａ）は前記上流熱電素子（１０ａ）に作用し、それによって、前記上流熱電素子（１０ａ）が前記流路結合領域に向かって付勢され、前記下流付勢要素（１５ｂ）は、前記下流熱電素子（１０ｂ）に作用し、それによって、前記下流熱電素子（１０ｂ）が、前記上流付勢要素（１５ａ）から独立して前記流路結合領域に向かって付勢される、
   請求項１〜８のいずれか１項に記載の管理装置（９）。
10. 前記上流熱電素子（１０ａ）は上流要素キャリア（１１ａ）により担持され、前記下流熱電素子（１０ｂ）は下流要素キャリア（１１ｂ）上に配置され、間隙（１４）が、前記上流要素キャリア（１１ａ）と前記下流要素キャリア（１１ｂ）との間に存在する、請求項９記載の管理装置（１）。
11. 前記上流熱電素子（１０ａ）は、上流フレキシブルプリント回路基板要素上に配置され、前記下流熱電素子は、下流フレキシブルプリント回路基板要素上に配置され、前記上流熱電素子（１０ａ）は、前記上流フレキシブル回路基板要素の、前記流路結合領域から離れる方向を向く側に配置され、前記下流熱電素子（１０ｂ）は、前記下流フレキシブル回路基板要素の、前記流路結合領域から離れる方向向く側に配置される、請求項９または１０記載の管理装置（１）。
12. 携帯型注入装置であって、
    動作構成において、流路（２０）を備える流体素子（２）の注入装置カプラと、取り外し可能に嵌め合わせ結合するように設計される流体素子カプラと、
    薬剤容器（５）から前記流路（２０）を介して患者の身体へと液体薬剤を投与するように構成されるポンプ駆動ユニット（４）と、
    時間により変化する基礎注入投与速度に従う連続的な薬剤投与のために前記ポンプ駆動ユニット（５）の動作を制御するように構成されるポンプ制御ユニット（６）と、
    前記ポンプ制御ユニット（６）と動作可能に結合している、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の管理装置（１）と、
    を含む
    携帯型注入装置。
13. 前記携帯型注入装置は、気泡が注入部位に達した時を判定し、補償容積を投与するように前記ポンプ駆動ユニット（４）を制御するように構成され、前記補償容積は、前記気泡が前記注入部位に達した際の前記気泡の容積に一致する、請求項１２記載の携帯型注入装置。
14. 流路（２０）により液体薬剤投与を管理する方法であって、前記方法は、
    流動検出位置における前記流路（２０）内の流動に応じて流動検出器信号を生成することと、
    前記流動検出位置から離れた上流の気体検出位置にて、液体薬剤または気体が前記流路（２０）内に存在するかどうかに応じて気体検出器信号を生成することと、
    前記流動検出器信号が液体薬剤の流動を示さない場合、前記気体検出器信号に基づき、非流動液体薬剤が前記流動検出位置に存在するかどうか、または気泡が前記流動検出器を通過するかどうかを判定することと、
    を含む
    方法。
15. 前記方法は、液体薬剤の流動信号を示さない前記流動検出器信号が薬剤の流動のない状況を示す場合に警報信号を生成することを含む、請求項１４記載の方法。

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