特許 6871428 近距離無線通信と静電容量の検出とを利用したコンピュータ制御の注射器

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6871428

(24)【登録日】2021年4月19日

(45)【発行日】2021年5月12日

(54)【発明の名称】近距離無線通信と静電容量の検出とを利用したコンピュータ制御の注射器

(51)【国際特許分類】

   A61M 5/168 20060101AFI20210426BHJP

【ＦＩ】

   A61M5/168

【請求項の数】13

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2019-564961(P2019-564961)

(86)(22)【出願日】2018年5月25日

(65)【公表番号】特表2020-521547(P2020-521547A)

(43)【公表日】2020年7月27日

(86)【国際出願番号】US2018034690

(87)【国際公開番号】WO2018218167

(87)【国際公開日】20181129

【審査請求日】2019年11月27日

(31)【優先権主張番号】62/511,114

(32)【優先日】2017年5月25日

(33)【優先権主張国】US

(73)【特許権者】

【識別番号】517229774

【氏名又は名称】ウエスト ファーマスーティカル サービシーズ インコーポレイテッド

(74)【代理人】

【識別番号】100087653

【弁理士】

【氏名又は名称】鈴江 正二

(72)【発明者】

【氏名】フォート・ステイシー

(72)【発明者】

【氏名】サントス・ジョージ

【審査官】 竹下 晋司

(56)【参考文献】

【文献】 特表２０１７−５１１２０９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１４／００５８３４９（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 国際公開第２０１７／０５０７８１（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ａ６１Ｍ ５／１６８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

基端と先端との間を長手方向に伸びているシャフトを有するプランジャと、
基端、先端、およびそれらの間を長手方向に伸びて、内部空間を仕切っている周壁を有するシリンダと、
前記シリンダのうち基端の近くに埋め込まれ、または取り付けられた第１プローブおよび第２プローブと、
前記シリンダに配置されており、前記第１プローブおよび第２プローブと電気通信を行うマイクロコントローラと
を備えた注射器であって、
前記プランジャの先端が前記シリンダの基端に挿入されて、前記シリンダの内部空間の中を前記シリンダに対して長手方向に移動可能であり、
前記シャフトが、
第１直径を有する第１部分と、
前記第１直径とは異なる第２直径を有し、前記第１部分と前記プランジャの基端との間に配置されている第２部分と
を含み、
前記第１プローブおよび第２プローブが、径方向において前記シリンダの内部空間を間に挟んで互いに対向しており、
前記マイクロコントローラが、
（ｉ）前記第１プローブおよび第２プローブの間の静電容量を測定し（測定された静電容量は、前記プランジャのシャフトの第１部分が前記第１プローブおよび第２プローブの間にある際には第１静電容量値を示し、前記プランジャのシャフトの第２部分が前記第１プローブおよび第２プローブの間にある際には、前記第１静電容量値とは異なる第２静電容量値を示す。）、
（ｉｉ）前記第２静電容量値が測定された際、注射が終わったと判断する
ように構成されている、注射器。

【請求項2】

前記シリンダに配置され、前記マイクロコントローラと通信可能に接続された近距離無線通信（ＮＦＣ）アンテナ
を更に備え、
前記マイクロコントローラが更に、注射が終了したという判断に関するデータを、前記ＮＦＣアンテナで外部装置へ送信するように構成されている、
請求項１に記載の注射器。

【請求項3】

前記シリンダに配置され、前記マイクロコントローラによる静電容量の測定に関するデータを保存するように構成されたメモリ
を更に備えている、請求項１に記載の注射器。

【請求項4】

前記第２直径は前記第１直径よりも大きい、請求項１に記載の注射器。

【請求項5】

前記プランジャと前記シリンダとのそれぞれの少なくとも一部が、手動式自己注射器または自動注射器のいずれかの中に収められている、請求項１に記載の注射器。

【請求項6】

前記第１プローブ、前記第２プローブ、および前記マイクロコントローラが、前記シリンダに配置された詰め物の中に含まれている、請求項１に記載の注射器。

【請求項7】

前記詰め物が前記シリンダの中に成形されている、請求項６に記載の注射器。

【請求項8】

前記第１部分が第１素材から成り、
前記第２部分が、前記第１素材とは異なる第２素材から成る
請求項１に記載の注射器。

【請求項9】

前記プランジャが、前記第１素材とも前記第２素材とも異なる第３素材から成る第３部分を更に有し、前記第３部分が前記第１部分と前記第２部分との間に配置されており、前記測定された静電容量は、前記第３部分が前記第１プローブおよび第２プローブの間にある際に、前記第１静電容量値とも前記第２静電容量値とも異なる第３静電容量値を示し、
前記マイクロコントローラが、前記測定された静電容量に基づいて前記プランジャの位置を求めるように構成されている
請求項８に記載の注射器。

【請求項10】

前記シリンダに配置され、前記マイクロコントローラと通信可能に接続された近距離無線通信（ＮＦＣ）アンテナ
を更に備え、
前記マイクロコントローラが更に、注射が終了したという判断に関するデータを、前記ＮＦＣアンテナで外部装置へ送信するように構成されている、
請求項８に記載の注射器。

【請求項11】

前記シリンダに配置され、前記マイクロコントローラによる静電容量の測定に関するデータを保存するように構成されたメモリ
を更に備えている、請求項８に記載の注射器。

【請求項12】

前記プランジャと前記シリンダとのそれぞれの少なくとも一部が、手動式自己注射器または自動注射器のいずれかの中に収められている、請求項８に記載の注射器。

【請求項13】

前記第１プローブ、前記第２プローブ、および前記マイクロコントローラが、前記シリンダに配置された詰め物の中に含まれている、請求項８に記載の注射器。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この出願は、２０１７年５月２５日を出願日とする米国特許仮出願第６２／５１１，１１４号に対する優先権主張を伴うものであり、その内容全体がここには参照によって組み込まれている。

【背景技術】

【0002】

薬を正しく服用する必要が患者にあるとすることは、健康管理システムのコストを引き上げる負の要因として認識されている。服用の遵守をデジタル的に管理することは、遵守率を高めるのに有効な方法であることが示されている。特に慢性疾患を抱えた患者が医療費と健康には不利な負担とを減らすのには有効である。この分野における従来の努力は自己申告やバーコードのスキャンに限られていたが、これらの方法は時間がかかり、一般的な器具を正しく使用したかを確認することがなく、仮にそうだったとしても、器具を使用したという患者の報告を信じるしかない。

【0003】

この問題の解決に、電池とブルートゥース（登録商標）技術とを利用する次世代の器具が使われ始めている。しかし、充填済み注射器のように器具自体は低価格であっても、時に通信機器は器具自体よりも高額である。注射器または容器に内蔵可能な手頃な価格の通信手段があれば、単純な注射器から自動注射器およびパッチ注射システムまで、自己注射に使われるほとんどすべての器具との接続を可能にするであろう。そのような機器というよりはそのような技術を注射器に搭載することができるからであり、注射器の状態変化を器具の機構から離れた場所から検出できるからである。

【0004】

ある形式の近距離無線通信（ＮＦＣ）技術が自動注射器またはペン形注射器のプラスチック部分に組み込まれた製品もある。しかし、これらは受動的な解決手段であり、単にユーザーを取扱説明（ＩＦＵ）または他のウェブインタフェースにすげ替えただけである。これらは器具の状態（使用と非使用、または注射器内またはカートリッジ内のピストンの移動量）を能動的には発信しない。電池駆動のブルートゥース技術をスマートフォン等の別の器具との能動的な通信開始に利用する器具も使われている。しかし、これらの器具には電池またはその他の自己電源がなければならず、これを行う技術は費用が高い。他のＮＦＣ技術は性質が受動的であるので、器具の状態をリアルタイムでは通信できなかった。ブルートゥース低エネルギー（ＢＬＥ）技術は比較的高額であり、内蔵電池またはその他の基板に組み込まれた電源が必要である。

【発明の概要】

【0005】

ある実施形態による注射器はプランジャを備えている。このプランジャは、基端と先端との間を長手方向に伸びているシャフトを有する。このシャフトは、第１直径を有する第１部分と、第１直径とは異なる第２直径を有する第２部分とを含む。第２部分は第１部分とプランジャの基端との間に配置されている。注射器はまたシリンダも備えている。このシリンダは、基端、先端、およびそれらの間を長手方向に伸びている周壁を有する。この周壁は内部空間を仕切っている。プランジャの先端はシリンダの基端に挿入されており、シリンダの内部空間の中をシリンダに対して長手方向に移動可能である。第１プローブおよび第２プローブがシリンダのうち基端の近くに配置されている。第１プローブおよび第２プローブは径方向においてシリンダの内部空間を間に挟んで互いに対向している。マイクロコントローラがシリンダに配置されており、第１プローブおよび第２プローブと電気通信を行う。マイクロコントローラは、第１プローブおよび第２プローブの間の静電容量を測定するように構成されている。測定された静電容量は、プランジャのシャフトの第１部分が第１プローブおよび第２プローブの間にある際には第１静電容量値を示し、プランジャのシャフトの第２部分が第１プローブおよび第２プローブの間にある際には、第１静電容量値とは異なる第２静電容量値を示す。マイクロコントローラはまた、第２静電容量値が測定された際、注射が終わったと判断するように構成されている。

【0006】

実施形態による注射器はＮＦＣアンテナを更に備えていてもよい。ＮＦＣアンテナはシリンダに配置され、マイクロコントローラと通信可能に接続されている。マイクロコントローラは更に、注射が終了したという判断に関するデータを、ＮＦＣアンテナで外部装置へ送信するように構成されている。

【0007】

実施形態による注射器はメモリを備えていてもよい。メモリはシリンダに配置されており、マイクロコントローラによる静電容量の測定に関するデータを保存するように構成されている。

【0008】

実施形態による注射器では、第２直径が第１直径よりも大きくてもよい。

【0009】

実施形態による注射器では、プランジャとシリンダとのそれぞれの少なくとも一部が、手動式自己注射器または自動注射器のいずれかの中に収められていてもよい。

【0010】

実施形態による注射器では、第１プローブ、第２プローブ、およびマイクロコントローラが、シリンダに配置された詰め物の中に含まれていてもよい。

【0011】

実施形態による注射器では、その詰め物がシリンダの中に成形されていてもよい。

【0012】

ある実施形態による注射器はプランジャを備えている。このプランジャは、基端と先端との間を長手方向に伸びているシャフトを有する。このシャフトは、第１素材から成る第１部分と、第１素材とは異なる第２素材から成る第２部分とを含む。第２部分は第１部分とプランジャの基端との間に配置されている。注射器は更にシリンダを備えている。このシリンダは、基端、先端、およびそれらの間を長手方向に伸びている周壁を有する。この周壁は内部空間を仕切っている。プランジャの先端はシリンダの基端に挿入されており、シリンダの内部空間の中をシリンダに対して長手方向に移動可能である。注射器は更に、シリンダのうち基端の近くに配置された第１プローブおよび第２プローブを備えている。第１プローブおよび第２プローブは径方向においてシリンダの内部空間を間に挟んで互いに対向している。さらに、マイクロコントローラがシリンダに配置されており、第１プローブおよび第２プローブと電気通信を行う。マイクロコントローラは、第１プローブおよび第２プローブの間の静電容量を測定するように構成されている。測定された静電容量はプランジャのシャフトの第１部分が第１プローブおよび第２プローブの間にある際には第１静電容量値を示し、プランジャのシャフトの第２部分が第１プローブおよび第２プローブの間にある際には、第１静電容量値とは異なる第２静電容量値を示す。マイクロコントローラはまた、第２静電容量値が測定された際、注射が終わったと判断するように構成されている。

【0013】

実施形態による注射器では、プランジャが更に、第１素材とも第２素材とも異なる第３素材から成る第３部分を有し、第３部分が第１部分と第２部分との間に配置されていてもよい。測定された静電容量は、第３部分が第１プローブおよび第２プローブの間にある際に、第１静電容量値とも第２静電容量値とも異なる第３静電容量値を示す。マイクロコントローラは、測定された静電容量に基づいてプランジャの位置を求めるように構成されている。

【0014】

実施形態による注射器はＮＦＣアンテナを更に備えていてもよい。ＮＦＣアンテナはシリンダに配置され、マイクロコントローラと通信可能に接続されている。マイクロコントローラは更に、注射が終了したという判断に関するデータを、ＮＦＣアンテナで外部装置へ送信するように構成されている。

【0015】

実施形態による注射器はメモリを更に備えていてもよい。メモリはシリンダに配置されており、マイクロコントローラによる静電容量の測定に関するデータを保存するように構成されている。

【0016】

実施形態による注射器では、プランジャとシリンダとのそれぞれの少なくとも一部が、手動式自己注射器または自動注射器のいずれかの中に収められていてもよい。

【0017】

実施形態による注射器では、第１プローブ、第２プローブ、およびマイクロコントローラが、シリンダに配置された詰め物の中に含まれていてもよい。

【0018】

実施形態による方法では、シリンダの中に移動可能に配置されたプランジャを有する注射器が使用される。シリンダに配置されたマイクロコントローラは、シリンダに配置された第１プローブおよび第２プローブと電気的に接続されている。この方法は、プランジャの第１部分が第１プローブおよび第２プローブの間にある際に、マイクロコントローラが第１プローブおよび第２プローブの間の第１静電容量値を測定するステップを含む。この方法はまた、プランジャの第１部分とは異なる第２部分が第１プローブおよび第２プローブの間にある際に、マイクロコントローラが第１プローブおよび第２プローブの間の第２静電容量値を測定するステップを含む。第２静電容量値は第１静電容量値とは異なる。この方法は、第２静電容量値が測定された際、注射が終わったとマイクロコントローラが判断するステップを更に含む。

【0019】

実施形態による方法では、プランジャの第１部分が第１直径であり、プランジャの第２部分が、第１直径とは異なる第２直径であってもよい。

【0020】

実施形態による方法では、プランジャの第１部分が第１素材から成り、プランジャの第２部分が、第１素材とは異なる第２素材から成っていてもよい。

【0021】

実施形態による方法は更に、マイクロコントローラが、注射が終わったという判断に関するデータを、ＮＦＣアンテナでコンピュータ制御装置またはクラウド上のサーバへ送信するステップを備えていてもよい。

【0022】

実施形態による方法は更に、プランジャの第１部分および第２部分の間にある第３部分が第１プローブおよび第２プローブの間にある際に、マイクロコントローラが第１プローブおよび第２プローブの間の第３静電容量値を測定するステップを備えていてもよい。第３静電容量値は第１静電容量値とも第２静電容量値とも異なる。この方法は更に、マイクロコントローラが、第１静電容量値、第２静電容量値、および第３静電容量値のいずれかに基づいて、シリンダに対するプランジャの位置を求めるステップを更に備えていてもよい。

【0023】

実施形態による方法は更に、マイクロコントローラが、プランジャの位置に関するデータを、シリンダに配置されたメモリに保存するステップを備えていてもよい。

【図面の簡単な説明】

【0024】

添付された図面に関連付けて、開示される技術の様々な側面が説明される。例示を目的として図面には、現時点で望ましい実施形態が示されている。しかし、本発明は、図示された配置と手段との詳細には限定されないことが理解されるべきである。

【0025】

【図1】（ａ）中に詰められている薬剤を投与する前の、本発明の第１実施形態による注射器システムの正面図である。（ｂ）図１の（ａ）の注射器システムの一部の拡大断面図である。

【図2】図１の（ａ）の注射器システムで使用される詰め物の斜視図である。

【図3】（ａ）薬剤を投与した後の、図１の（ａ）の注射器システムの正面図である。（ｂ）図３の（ａ）の注射器システムの一部の拡大断面図である。

【図4】（ａ）中に詰められている薬剤を投与する前の、本発明の第２実施形態による注射器システムの正面図である。（ｂ）図４の（ａ）の注射器システムの一部の拡大断面図である。

【図5】図４の（ａ）の注射器システムで使用される詰め物の斜視図である。

【図6】（ａ）薬剤を投与した後の、図４の（ａ）の注射器システムの正面図である。（ｂ）図６の（ａ）の注射器システムの一部の拡大断面図である。

【図7】（ａ）中に詰められている薬剤を投与する前の、本発明の第３実施形態による、手動式自己注射器内に埋め込まれた注射器システムの断面図である。（ｂ）図７の（ａ）の注射器システムと自己注射器との一部の拡大断面図である。

【図8】図７の（ａ）の注射器システムで使用される詰め物の斜視図である。

【図9】（ａ）薬剤を投与した状態における、図７の（ａ）の注射器システムと自己注射器との断面図である。（ｂ）図９の（ａ）の注射器システムと自己注射器との一部の拡大断面図である。

【図10】（ａ）中の薬剤を投与する前の、本発明の第４実施形態による、自動注射器内に埋め込まれた注射器システムの断面図である。（ｂ）図１０の（ａ）の注射器システムと自動注射器との一部の拡大断面図である。

【図11】図１０の（ａ）の注射器システムで使用される詰め物の斜視図である。

【図12】本発明の実施形態による注射器システムの模式的なブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0026】

以下の記述では、単に便宜上、ある種の用語が使われるが、限定的なものではない。「右」、「左」、「下」、「上」という語は、参照される図面において方向を示す。「内側へ」と「外側へ」という語はそれぞれ、装置およびその特定の部品群の幾何学的中心へ向かう方向と、その中心から離れる方向とを意味する。これらの列挙された語、それらの派生語、および類義語が用語には含まれる。その他に、「ある」、「一つの」という語は、請求の範囲と、それに対応する明細書の部分とに使われている場合、「少なくとも一つの」を意味する。

【0027】

本発明の実施形態は、好ましくは、一対のアンテナを含む詰め物と、それらのアンテナ間の静電容量を測定可能なマイクロコントローラとを使う。マイクロコントローラは近距離無線通信（ＮＦＣ）技術と組み合わされており、注射器、自動注射器、ペン形注射器、もしくはその他の機械的注射器具、または容器（たとえば、自動注射器またはパッチ注射器等の自己注射器で使われるカートリッジ）の状態変化を検出して通知する。マイクロコントローラは、注射器内または容器内での部品の動きに伴うアンテナ間の静電容量の変化を測定してもよい。たとえば、以下で詳しく説明するように、アンテナのプローブ間に位置するプランジャ内の誘電物質（の厚さ、組成等）の変化は結果的に、アンテナ間の静電容量の変化として測定可能である。したがって、そのような静電容量の変化は、プランジャの位置等、器具の状態の変化に相関しうる。

【0028】

この状態変化に関する情報は、スマートフォンまたはその他のＮＦＣ読み取り装置等、外部装置で読み取って記録することが容易に可能である。したがって、薬剤の使用可能状態（すなわち、保存可能期間、処方の調整等）および注射の頻度を、ネットワークに接続されていない状態でも、クラウド上のサーバを通してでも追跡することができる。また、注射の終了または中断を記録することもでき、注射システムの状態（注射が終了したか否か）に関してユーザーにアドバイスすることもできる。好ましくは、１以上のマイクロコントローラが、オーバーモールド可能な詰め物の中に埋め込まれている。これにより、この技術は注射器または容器の本体内に閉じ込められる。その他に、詰め物は注射器または容器の外面に接着されてもよい。これにより、基板上に電源を実装する必要がないので、相互接続はとても安価に実現される。他の実施形態では詰め物が省略されてもよく、その中の要素（たとえば、アンテナ、マイクロコントローラ）は、シリンダ等、注射器の部分に直に埋め込まれてもよい

【0029】

図１の（ａ）、（ｂ）は、第１実施形態による注射器１０を示す。この注射器１０は、好ましくは、プランジャ１３、シリンダ１６、および、薬剤を患者の身体（図示せず。）に送り込むための針１２を含む。図１の（ａ）には針１２が示されているが、点滴（ＩＶ）バッグまたはその他の中間コネクタを接続するためのルアーコネクタ等、薬剤を送り込む他のタイプの要素が使用されてもよい。プランジャ１３はシャフト１９とピストン１７とを含む。これらは、シリンダ１６から薬剤（図示せず。）を押し出すのに使われる。シャフト１９は基端と先端との間を長手方向に伸びており、その先端にピストン１７は位置している。シリンダ１６は、基端、先端、およびそれらの間を長手方向に伸びている周壁とを含む。周壁は、薬剤（図示せず。）を含む内部空間を仕切っている。内部空間の中ではシャフト１９とピストン１７とが薬剤を押し出すように動く。注射器１０を組み立てるには、プランジャ１３の先端（ピストン１７を含む。）をシリンダ１６の基端に挿入して内部空間に入れればよい。

【0030】

第１実施形態では、シャフト１９が第１直径の第１部分１９Ａと、第１直径とは異なる第２直径の第２部分１１とを含む。第２部分１１は、好ましくは、第１部分とプランジャ１３の基端との間に位置する。図１の（ａ）に示されている実施形態では、第２部分１１が第１部分よりも直径が大きい。

【0031】

注射器１０は、好ましくは、詰め物１８を備えている。この詰め物１８は、シリンダ１６の基端の開口部に取り付け可能であり、または挿入可能である。詰め物１８は、たとえば、圧入、ねじ、溶接、接着、その他の方法を使って空洞１２０４（図１２参照。）の中に機械的に挿入可能である。空洞１２０４はシリンダ１６の中に成形され、またはインサート成形される。

【0032】

図２は、詰め物１８の実施形態を示す。この詰め物１８は、ＮＦＣアンテナ１４と、第１プローブ１５Ａおよび第２プローブ１５Ｂを備えたアンテナ対とを含む。たとえば、第１プローブ１５Ａが正プローブであり、第２プローブ１５Ｂが負プローブである。第１プローブ１５Ａおよび第２プローブ１５Ｂは、径方向においてシリンダ１６の内部空間を間に挟んで、互いに対向している。２本のプローブ１５Ａ、１５Ｂはそれらの間に静電容量を発生させ得る。この静電容量は、第１プローブ１５Ａおよび第２プローブ１５Ｂと電気通信を行うマイクロコントローラ１２０１（図１２参照。）によって測定される。マイクロコントローラ１２０１は、詰め物１８に埋め込まれるほど、十分に小型である。測定された静電容量に関するデータは、ＮＦＣアンテナ１４でコンピュータ制御装置１２０２（図１２参照。）へ送信される。第１プローブ１５Ａ、第２プローブ１５Ｂ、およびＮＦＣアンテナ１４は詰め物１８の一部として示されているが、これらの要素はまた、シリンダ１６に直に埋め込まれていても、それに取り付けられていてもよい。図４の（ｂ）、図７の（ａ）、および図１０の（ａ）に示されている詰め物１８も、図２に示されている詰め物と同じか、ほぼ同様である。

【0033】

静電容量は、２本のプローブ１５Ａ、１５Ｂの間の媒質、たとえばプランジャ１３のシャフト１９（の有無）に影響を受ける。図１の（ａ）、（ｂ）に例示されている実施形態では、薬が注射される前、シャフト１９の第１部分１９Ａが第１プローブ１５Ａおよび第２プローブ１５Ｂと交差しているので、２本のプローブ１５Ａ、１５Ｂの間に第１静電容量値が測定される。注射が終了すると、図３の（ａ）、（ｂ）が示すように、シャフト１９の第２部分１１が第１プローブ１５Ａと第２プローブ１５Ｂとの隙間に入る。この実施形態では第２部分１１が第１部分１９Ａよりも直径が大きいので、プローブ１５Ａ、１５Ｂの間に第２静電容量値がマイクロコントローラ１２０１によって測定される。第１プローブと第２プローブとの間の媒質の厚さが変化することにより、第１静電容量値に対して第２静電容量値は増減する。好ましくは、第２静電容量値の検出に基づいて、マイクロコントローラ１２０１は、注射器１０による注射が終わったと判断し、この状態をコンピュータ制御装置１２０２へ報告する。次いで、コンピュータ制御装置１２０２がその情報をユーザーに報告してもよい。

【0034】

この実施形態ではプランジャ１３のシャフト１９が、移動の最後に厚くなるような形をしている。しかし、厚さのこの変化は逆であってもよい。たとえば、第２部分１１の直径が第１部分１９Ａの直径よりも小さくてもよい。しかし、シャフト１９は直径の違う部分を少なくとも２つ持つべきである。それらのうち一方は、注射の終了時にしか第１プローブおよび第２プローブと交差しないシャフト１９の部分に位置しているので、マイクロコントローラ１２０１に注射が終わったと判断させることができる。別の実施形態では、プランジャ１３のシャフト１９が複数の直径を持っていてもよい。それらは、シリンダ１６に対するプランジャ１３の位置を、注射の開始位置と終了位置との間で検出するのに十分な分解能である。このような実施形態は、たとえば薬を複数回に分けて注射しなければならない場合に特に有用である。このような実施形態はまた、プランジャ１３が輸送中などに動いたか否かを調べるのにも有用である。

【0035】

図４の（ａ）−図６の（ｂ）は、ここに開示される技術の第２実施形態を示す。この実施形態では、プランジャ１３が一定の直径を維持する一方、プランジャ１３の材料組成がシャフト１９の軸方向において一様ではない。たとえば、シャフト１９は第２部分２１を含む。第２部分２１には、第１部分１９Ａ（図１参照。）の第１素材とは異なる第２素材が埋め込まれている。すなわち、第２素材は第１素材とは誘電率が異なる。プランジャ１３が注射に伴う移動の終点に到着すると、詰め物１８の位置での材質の変化は、測定される静電容量に変化を生じさせる。この実施形態ではまた、プランジャ１３の長手方向に沿って厚さが変化する、金属、セラミック、その他の物質から成る帯（図示せず。）が広がっていてもよいし、誘電率の異なる多くの別々の要素がプランジャ１３の長手方向において積み重ねられていてもよい。その結果、プランジャ１３の絶対位置がマイクロコントローラ１２０１によって測定可能であってもよい。たとえば、金属製またはセラミック製の帯がテーパー形状をしており、シャフト１９の直径が軸に沿って一定であるようにシャフト１９に埋め込まれていてもよい。これにより、静電容量値は離散的ではなく、連続的に変化する。さらに、シャフト１９は一定の直径の基材から成るが、たとえば金属製またはセラミック製の粒子を、長軸に沿った位置に応じて異なる濃度で含んでいてもよい。

【0036】

図１の（ａ）、（ｂ）に示されている実施形態と同様に、注射器２０は、シャフト１９を持つプランジャ１３、シリンダ１６、および針１２を含む。詰め物１８はシリンダ１６の基端に挿入されていてもよい。第１実施形態とは異なり、プランジャ１３のシャフト１９の関連部分は、好ましくは、第１部分１９Ａ（図１参照。）と第２部分２１とを含む。第１部分１９Ａは厚さと材質とが一様である。第２部分２１は、シャフト１９の残りの部分、特に第１部分１９Ａ（図１参照。）の第１素材とは異なる第２素材から成る。第１素材と第２素材とは好ましくは、誘電率が異なる。第２部分２１は第１部分１９Ａ（図１参照。）とシャフト１９の基端との間に配置されており、注射器２０が注射を終える際に第１プローブ１５Ａおよび第２プローブ１５Ｂと交差する。したがって、マイクロコントローラ１２０１が測定する第１プローブ１５Ａおよび第２プローブ１５Ｂの間の静電容量は、図６の（ａ）、（ｂ）が示すように、第２部分２１がプローブ１５Ａ、１５Ｂと交差する際に変化する。詰め物１８に埋め込まれたマイクロコントローラ１２０１は、静電容量の変化に基づいて注射の終了を検出し、好ましくは、注射器２０の状態をＮＦＣアンテナ１４でコンピュータ制御装置１２０２へ送信する。さらに、第１素材とも第２素材とも異なる第３素材から成る第３部分２２がピストン１７の近くに配置されていてもよい。これにより、注射器は、静電容量の３つの異なる測定値に基づいて、プランジャ１３の３つの異なる位置を検出することができる。別の実施形態では、第２部分２１と第３部分２２とがプランジャ１３の長手方向において移動可能であっても、固定されていてもよい。

【0037】

図７の（ａ）−図９の（ｂ）は、ここに開示される技術の第３実施形態を示す。第３実施形態では、注射器３０が手動式自己注射器３１の中に収められている。プランジャ１３が終点へ向かうにつれて、測定される静電容量が変わり、システムの状態が任意のＮＦＣ対応機器へ送信される。

【0038】

図７の（ａ）−図９の（ｂ）では、注射器３０、または少なくともその一部が、手動式自己注射器３１によって、またはその中に囲まれている。図１の（ａ）−図６の（ｂ）に示されている上記の実施形態と同様に、注射器３０は、プランジャ１３、シリンダ１６、および針１２を含む。詰め物１８はシリンダ１６の基端に挿入されている。プランジャ１３の第２部分３２は、注射器３０が注射を終える際に詰め物１８の第１プローブ１５Ａと第２プローブ１５Ｂとの間の静電容量の変化を検出するのに適したプランジャ１３の部位に設けられている。注射の終了時、静電容量の変化がマイクロコントローラ１２０１によって検出される。マイクロコントローラ１２０１は注射器３０の状態をＮＦＣアンテナ１４でコンピュータ制御装置１２０２へ送信する。第３実施形態における第２部分３２は、プランジャ１３のシャフトのうち厚さが変化した部分、および／または、第１プローブ１５Ａと第２プローブ１５Ｂとの間の媒体を変化させるように材質が変化した部分を含む。

【0039】

図１０の（ａ）−図１１は、ここに開示される技術の第４実施形態を示す。第４実施形態では、注射器４０が自動注射器４１の中に組み込まれている。他の実施形態と同様、プランジャ１３の状態および／または位置が、プランジャ１３の材質の変化、厚さの変化、またはそれら両方の組み合わせに伴って測定される静電容量の変化から検出される。これらの記述された実施形態に加え、伸縮するプランジャロッド（図示せず。）を備えたパッチ形注射器（図示せず。）等、薬の投与にピストンを利用するいかなる容器にも、この技術は搭載可能である。

【0040】

図１０の（ａ）−図１１では、注射器４０、または少なくともその一部が、自動注射器４１によって、またはその中に囲まれている。図１の（ａ）−図６の（ｂ）に示されている上記の実施形態と同様に、注射器４０は、プランジャ１３、シリンダ１６、および針１２を含む。詰め物１８はシリンダ１６の基端に挿入されている。プランジャ１３の第２部分４２は、注射器４０が注射を終える際に詰め物１８の第１プローブ１５Ａと第２プローブ１５Ｂとの間の静電容量の変化を検出するのに適したプランジャ１３の部位に設けられている。注射の終了時、静電容量の変化がマイクロコントローラ１２０１によって検出される。マイクロコントローラ１２０１は注射器４０の状態をＮＦＣアンテナ１４でコンピュータ制御装置１２０２へ送信する。第２部分４２は、プランジャ１３のシャフトのうち厚さが変化した部分、および／または、第１プローブ１５Ａと第２プローブ１５Ｂとの間の媒体を変化させるように材質が変化した部分を含む。

【0041】

図１２は、以下に記述される観点に従って注射器システム１２００の特徴を模式的に示すブロック図である。注射器１２００は、好ましくは、ＮＦＣアンテナ１４または同様な無線通信インタフェースを通してＮＦＣまたはその他の無線プロトコルに従い、コンピュータ制御装置１２０２、たとえば、スマートフォン、タブレット、パソコン、またはその他のデジタル医療システムへ状態情報（たとえば、注射の終了、プランジャの動き）を送信可能である。プランジャ１３の位置に関する情報は、好ましくは、マイクロコントローラ１２０１による静電容量の検出を利用して生成される。この検出は、シャフト１９の第１部分１９Ａ、第２部分１２０５、および／または第３部分１２０６が、シリンダ１６に配置された詰め物１８の第１プローブ１５Ａおよび第２プローブ１５Ｂと行う相互作用に基づいている。

【0042】

詰め物１８は柔軟性のある材質から成っていてもよく、その中に次の要素が埋め込まれていてもよい：ＮＸＰ ＮＨＳ３１００、またはＣｙｐｒｅｓｓ ＰＳｏＣ ６ ３２ビット ＩｏＴマイクロコントローラ等のマイクロコントローラ１２０１、ＮＦＣアンテナ１４、および第１プローブ１５Ａと第２プローブ１５Ｂ。これらは、キャパシタの電極を成す。柔軟性のある詰め物１８は、注射器１２００または投与器に取り付けることも埋め込むこともできる。その結果、導電素子が可動要素を取り巻く。可動要素の材質が多様であるので、マイクロプロセッサによって測定可能な変化をシステムの静電容量に与える。発明の実施形態は、注射器の現時点での状態、たとえば、充填済み注射器が使用済みであるか未使用であるか、またはプランジャ１３が押し下げられたかを調べるのに使われてもよい。

【0043】

さらに、詰め物１８は多様な形状であってもよく、シリンダ１６に沿っていかなる位置に置かれていてもよい。詰め物１８に搭載されたＮＦＣアンテナ１４は、もっと大型でも小型でもよく、応用に応じて、より高い強度で通信可能であっても、設置面積がより小さいものであってもよい。詰め物１８はまた、注射器１２００の外側に機械的に、または化学的に接着されていてもよい。この場合、発明の主要な概念、すなわち第１プローブ１５Ａと第２プローブ１５Ｂとの間でシステムが測定を行うということを変更することなく、システムの静電容量が容器の材質を含むことができる。

【0044】

検出された位置または状態の変化はメモリ１２０３に書き込まれ、たとえばプランジャの意図しない動き、または注射器１２００の使用履歴を追跡するのに利用されてもよい。メモリ１２０３は詰め物１８の中、空洞１８の中、または注射器１２００のシリンダ１６に沿った適当な空間の中に実装されていてもよい。さらに、プランジャ１３の位置の検出は、薬がいつ、どれだけ投与されたかがユーザーにわかるように行われてもよい。これにより、薬の服用が正しく遵守されていることが保証される。

【0045】

マイクロコントローラ１２０１は、プランジャ１３の位置を所定の周期でサンプリングすることにより、その位置に変化があったか否かを判断してもよい。ある実施形態では、その周期が１秒以下であってもよい。プランジャ１３の位置に何らかの変化が検出された場合、マイクロコントローラ１２０１はデータを記録して、ＮＦＣアンテナ１４で接続先のコンピュータ制御装置１２０２へ送信してもよい。

【0046】

ある観点では、開示されたこの技術に利用される電子機器が、充填済み注射器およびその他の注射器具の上で使用されるのに十分な低価格、かつ小型であってもよい。また、より大きな装置に適合する規模であってもよい。マイクロコントローラ１２０１の電力削減量は、以前に製造されたシステムを超えるものであってもよい。これは、超低電力ブートサイクルと「インアクティブ」の長いデューティサイクル（電池の消耗とアイドルタイムとを最小化できる。）との使用を通して実現される。

【0047】

ここに説明された実施形態の主な利点は、器具の正常な使用中、測定される静電容量に変化を与えるように、システムが構成可能である点にある。ユーザーはマイクロコントローラ１２０１を起動させるのに、ＮＦＣ対応のコンピュータ制御装置１２０２を使用すること以外、特別な機能を有効にする必要も、余分なステップを踏む必要もない。（たとえば、「タップ」することも、装置に注射器１２００の傍を通過させることもない。）

【0048】

本発明の実施形態は、射出成型可能な薬剤容器を使用するいかなる装置にも利用可能であり、スタンドアローン型の装置（すなわち注射器）としても、自動注射器等の自己注射機構の中に挿入されたものとしても利用可能である。実施形態はまた、容器または注射器の外周に貼り付けることもできる。この場合、ガラス製の容器を使用することが可能である。

【0049】

この技術は、設計上可能であれば、注射器自体に代えて、自己注射器の周辺の要素に成形されてもよい。この技術自体はメモリなしでもよいので、再利用可能である。それ故、この技術は、交換可能な薬のカートリッジまたは注射器を備えた再利用可能なシステムの一部として、器具の現時点での状態（すぐに使える、一部が使用された、使用を終えた）を検出してもよい。その状態をクラウド上のサーバが長時間追跡することもできる。再利用可能な装置を患者に接続可能にして、その使用履歴を取得することもできる。

【0050】

以上の観点は、限定的であることを意味しない。異なる注射器システムにおいては、回路の位置およびサイズが変わりうる。ここに開示された技術が、以上に特に示され、説明されている内容によって限定されないことは、当業者には高く評価されるであろう。むしろ、ここに開示された技術の範囲には、当業者が上記の説明を読んで思いつく、先行技術にはない修正および変形に加え、上記の様々な特徴の様々な組み合わせが含まれる。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】