(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆出された液滴流として流体を目を対象とした標的に送出するための圧電式液滴生成デバイスにおいて、
ハウジングと、
一定体積の流体を収容するためにハウジング内部に配置されているタンクと、
前記タンクの流体送出部域に結合された第１の表面を有し、その厚さを貫通して形成された複数の開口部を含むエジェクタプレートと、前記エジェクタプレートの第２の表面に結合され、一定の周波数でエジェクタプレートを揺動させて駆出された液滴流を生成するように操作可能である圧電アクチュエータとを備えたエジェクタ機構と、を含み、
前記エジェクタ機構は、３２〜１００ミクロンの平均駆出液滴直径を有する液滴の流れを駆出するように構成され、
前記液滴流の平均初期駆出速度は１ｍ／ｓ〜１０ｍ／ｓの範囲内であり、
前記液滴流は、使用中に駆出された液滴流の質量の少なくとも約８５％が少なくとも２．２ｃｍ超離れた標的上に堆積できるような、低い同伴空気流量を有する圧電式液滴生成デバイス。
【請求項２】
アクチュエータは、エジェクタプレートの周辺領域のまわりに延在している、請求項１に記載の圧電式液滴生成デバイス。
【請求項３】
開口部は、アクチュエータによりカバーされていないエジェクタプレートの中心領域内に配置されている、請求項１に記載の圧電式液滴生成デバイス。
【請求項４】
タンクが、液体体積の減少に伴って折り畳まれる折畳み式壁とウィッキングタンクからなる群から選択される特徴を含んでいる、請求項１に記載の圧電式液滴生成デバイス。
【請求項５】
エジェクタプレートが保護コーティングを含む、請求項１に記載の圧電式液滴生成デバイス。
【請求項６】
エジェクタプレートが反射性コーティングを含む、請求項１に記載の圧電式液滴生成デバイス。
【請求項７】
圧電式液滴生成デバイスが使用されていない時に前記エジェクタプレートに対し封止されていてよいカバーをさらに備えている、請求項１に記載の圧電式液滴生成デバイス。
【請求項８】
前記カバーは、ポリプロピレン、ポリエチレン、高密度ポリエチレン又はポリテトラフルオロエチレン製であり、前記カバーが、エジェクタプレートに対して封止されてよい、請求項７に記載の圧電式液滴生成デバイス。
【請求項９】
ハウジングが、エジェクタプレートの開口部を露出させるための開口部を含み、さらにエジェクタプレートの開口部を被覆又は被覆解除するように構成されたカバーを含んでいる、請求項１に記載の圧電式液滴生成デバイス。
【請求項１０】
カバーが、エジェクタプレートを活動化する活動化トリガーに結合されている、請求項９に記載の圧電式液滴生成デバイス。
【請求項１１】
前記駆出された液滴流の液滴が、２〜５ｍ／ｓの範囲内の平均駆出速度を有する、請求項１に記載の圧電式液滴生成デバイス。
【請求項１２】
少なくとも１つの診断機能を含み、診断機能が、発光体及び検出器を含み、発光体が光波を液滴に向かって誘導し、検出器が、前記液滴から反射又は屈折された光の部分を検出する、請求項１に記載の圧電式液滴生成デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、全ての目的のため各々の内容全てが参照により本明細書に具体的に援用されている、２０１０年７月１５日出願の米国仮特許出願第６１／４００，８６４号、２０１０年８月２０日出願の米国仮特許出願第６１／４０１，８５０号、２０１０年８月２０日出願の米国仮特許出願第６１／４０１，９２０号、２０１０年８月２０日出願の米国仮特許出願第６１／４０１，９１８号、２０１０年８月２０日出願の米国仮特許出願第６１／４０１，８４８号、２０１０年８月２０日出願の米国仮特許出願第６１／４０１，８４９号、２０１１年２月４日出願の米国仮特許出願第６１／４６２，５７６号、２０１１年２月５日出願の米国仮特許出願第６１／４６２，７９１号、２０１１年２月１５日出願の米国仮特許出願第６１／４６３，２８０号、２０１１年４月４日出願の米国仮特許出願第６１／５１６，４６２号、２０１１年４月４日出願の米国仮特許出願第６１／５１６，４９６号、２０１１年４月４日出願の米国仮特許出願第６１／５１６，４９５号及び２０１１年４月６日出願の米国仮特許出願第６１／５１６，６９４号の出願日の利益を主張するものである。本出願は同様に、全ての目的のためにその各々の内容全てが参照により本明細書に具体的に援用されている、２０１０年５月２８日出願の米国仮特許出願第６１／３９６，５３１号にも関連するものである。
【背景技術】
【０００２】
ミスト又はスプレーの形で製品を投与するためのスプレーディスペンサーの使用は、安全かつ使い勝手の良い製品に対する大きな潜在性をもつ分野である。このようなアプリケータを提供する上での主たる課題は、好適な用量の一貫性と正確性のある送出を提供することにある。
【０００３】
スプレーアプリケータが必要とされる１つの重要な分野は、眼用薬剤の送出にある。点眼薬の場合のような流体の適用はつねに、特に重要な瞬間において瞬きや痙攣を起して、液滴が瞼、鼻又は顔の他の部分の上に落ちる事態をひき起こす傾向をもつ子供や動物に関して、つねに問題を提起する。特に液体が異なる温度にある場合、眼球上への流体の大きな滴の衝撃も同様に、瞬き反応をひき起こす傾向をもつ。高齢者もまた、点眼薬を眼に入れるのに必要な手の協調を失なうことが多い。卒中の発作に見舞れた人も類似の問題点を有する。点滴器送出には、多くの場合、例えば顔を傾斜させたり水平位置にするなど身体に特定の姿勢が求められる。そのいずれも実施できない場合がある。
【０００４】
多くの場合、対象が正しい用量を一日に所要回数だけ投与することがきわめて重要である。しかしながら、実際は、自宅で使用するための眼科用薬剤の処方を受けた対象は、使用を忘れるか又は過度に使用したり、他の薬剤と交叉使用（ｃｒｏｓｓ−ｄｏｓｅ）する傾向にある。コンプライアンス上の主要な問題の１つは、対象がたとえ治療計画を順守することに専念している場合であっても、使用を忘れることは多いということにある。
【０００５】
現在、これらの薬剤の多くは、点眼器により投与される。現行の点眼デバイスは、送出機構が典型的に薬剤の適用のために重力に依存していることを理由として、多くの場合、頭を後方に傾斜させることを必要とするか、又は対象が横たわるか下瞼を下向きに引張るか、あるいは引張りと傾斜の組合せを提供することを求める。これは、厄介であるばかりでなく、点滴器の先端部で眼を突くのを回避しながら製剤が眼の中に確実に入るようにするために対象の側のかなりの量の協調、融通性そして協力も関与してくる。現在の点眼器瓶は、ユーザーの眼を突き、潜在的に眼に肉体的損傷をひき起こしさらには、眼との接触に起因して先端部を細菌汚染にさらす危険性を提起する。したがって、対象は、点眼瓶内の製剤を汚染させ、続いて眼を感染させる危険をおかす。さらに、大量の製剤が眼から流出するか又は流涙反射により洗い流される。結果としてこの投与方法は同様に不正確で無駄の多いものでもある。その上、この技術は、分注される製剤量を制御する満足のいく方法を提供せず、分注されている製剤が実際に眼に落下してその上にとどまることを保証する方法も提供してくれない。
【０００６】
点眼器は、同様に、対象によるコンプライアンスを確認する方法も全く提供しない。たとえ一週間の使用後に瓶を計量することなどによって分注された製剤の合計体積について点眼器瓶をチェックすることができる場合であっても、これは日毎のコンプライアンスの記録を提供しない。対象は１回以上の使用を忘れ、他の機会に過剰使用するかもしれない。同様に、点眼器が眼に滴を送出する精度が低いため、製剤が分注されたと考えられる場合でさえ眼の中に実際に入ったか否かについては疑問が残る。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
したがって、眼科用、局所施用、経口用、経鼻用又は経肺用の、対象に対し安全で好適かつ反復可能な投薬量を送出する送出デバイスに対するニーズが存在する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、眼科用、局所施用、経口用、経鼻用又は経肺用の、対象に対し安全で好適かつ反復可能な投薬量を送出するためのデバイス及び方法を含む。本発明は同様に、適用時に適切で反復可能な堆積を高い割合で付与する特性を有する液滴の形で、規定の体積の流体を送出することのできる流体送出システムも含んでいる。
【０００９】
本発明は、流体を対象の眼に送出するためのデバイスにおいて、ハウジングと、一定体積の流体を収容するためにハウジング内部に配置されているタンクと、１５ミクロン超の平均駆出液滴直径を有する液滴の流れを駆出するように構成されたエジェクタ機構と、を含み、液滴流が、使用中に対象の眼の上に堆積できるように低い同伴空気流量を有しているデバイスを含み提供する。
【００１０】
本発明はさらに、エジェクタ機構が、タンクの流体送出部域に結合する第１の表面を有し、その厚さを貫通して形成された複数の開口部を含むエジェクタプレートと、エジェクタプレートの第２の表面上に結合され、一定の周波数でエジェクタプレートを揺動させ指向性液滴流を生成するように操作可能であるアクチュエータと、を含んでいるデバイスを含み、提供する。
【００１１】
本発明のさらに別の実施形態は、一定体積の眼科用流体を眼に送出するためのデバイスにおいて、ハウジングと、一定体積の眼科用流体を収容するためにハウジング内に配置されたタンクと、タンクと流体連通状態にあり、その厚さを貫通して形成された複数の開口部を含むエジェクタプレートと、タンクと反対側のエジェクタプレートの表面上に形成され、一定の周波数でエジェクタプレートを揺動させる指向性液滴流を生成するように操作可能であるアクチュエータとを含み、指向性流内の液滴が、非限定的に２０〜１００ミクロンを含めた５〜２５００ミクロンの範囲内の平均駆出直径と、非限定的に２〜２０ｍ／ｓを含めた１〜１００ｍ／ｓの範囲内の平均初期速度とを有するデバイスを含み、提供する。
【００１２】
本発明のさらに別の実施形態は、対象の眼に一定体積の眼科用流体を送出する方法において、エジェクタプレートの開口部から、タンク内に入った眼科用流体の指向性液滴流を駆出するステップを含み、指向性流内の液滴が非限定的に２０〜１００ミクロンを含めた５〜２５００ミクロンの範囲内の平均駆出直径と非限定的に２ｍ／ｓ〜２０ｍ／ｓを含めた１〜１００ｍ／ｓの範囲内の平均駆出速度を有している方法を含み、提供する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】エジェクタデバイスの基板構造の描写の三次元図を示す。
【図２】基板の一実施形態を通る断面図である。
【図３Ａ】タンクを含むエジェクタ装置の実施形態を通る断面図である。
【図３Ｂ】代替的なタンク配置を伴うエジェクタ装置の変形実施形態である。
【図４】本発明の流体エジェクタ装置の一部を形成する電気回路の１つの実施形態の回路図を示す。
【図５】デバイスのハウジングの三次元図を示す。
【図６】デバイスの１つの実施形態内で使用される電気回路の回路図を示す。
【図７】デバイスのハウジングの別の実施形態の三次元図を示す。
【図８】人間の眼に薬剤を送出する本発明の一実施形態の側面図を示す。
【図９】図８の実施形態の正面図を示す。
【図１０】デバイスの別の実施形態の側面図を示す。
【図１１】デバイスのさらに別の実施形態の正面図を示す。
【図１２】デバイスのさらに別の実施形態の正面図を示す。
【図１３Ａ】スペーサを含むデバイスの別の実施形態を示す。
【図１３Ｂ】スペーサを含むデバイスの別の実施形態を示す。
【図１４Ａ】スペーサを含むデバイスの別の実施形態を示す。
【図１４Ｂ】スペーサを含むデバイスの別の実施形態を示す。
【図１５Ａ】スペーサを含むデバイスの別の実施形態を示す。
【図１５Ｂ】カバーの様々な例を示す。
【図１５Ｃ】カバーの様々な例を示す。
【図１５Ｄ】カバーの様々な例を示す。
【図１５Ｅ】カバーの様々な例を示す。
【図１５Ｆ】カバーの様々な例を示す。
【図１５Ｇ】カバーの様々な例を示す。
【図１５Ｈ】カバーの様々な例を示す。
【図１６Ａ】圧電エジェクタ機構を用いたデバイスの別の実施形態の概略的断面図を示す。
【図１６Ｂ】アセンブリの拡大上面図を示す。
【図１６Ｃ】アセンブリの一部分の拡大断面図を示す。
【図１６Ｄ】アセンブリの概略的背面図を示す。
【図１６Ｅ】アセンブリの一部分の概略的断面図を示す。
【図１６Ｆ】アセンブリの駆出領域の概略的上面図を示す。
【図１６Ｇ】アセンブリのエジェクタプレートの部分的断面図を示す。
【図１６Ｈ】タンクの変形実施形態を含む、アセンブリの一部分の斜視図を示す。
【図１６Ｉ】図１６Ｈに示されたアセンブリの一部分の断面図を示す。
【図１６Ｌ】エジェクタプレート内の開口部についての形状例を示す、部分的断面図である。
【図１６Ｍ】エジェクタプレート内の開口部についての形状例を示す、部分的断面図である。
【図１６Ｎ】エジェクタプレート内の開口部についての形状例を示す、部分的断面図である。
【図１６Ｏ】エジェクタプレート内の開口部についての形状例を示す、部分的断面図である。
【図１６Ｐ】エジェクタプレート内の開口部についての形状例を示す、部分的断面図である。
【図１６Ｑ】エジェクタプレート内の開口部についての形状例を示す、部分的断面図である。
【図１６Ｒ】エジェクタプレート内の開口部についての形状例を示す、部分的断面図である。
【図１７Ａ】活動化されたエジェクタプレートの断面図を示す。
【図１７Ｂ】活動化されたエジェクタプレートの断面図を示す。
【図１８Ａ】液滴停止距離と平均液滴直径の関係を示すプロットである。
【図１８Ｂ】液滴停止距離と平均液滴直径の関係を示すプロットである。
【図１８Ｃ】液滴停止距離と平均液滴直径の関係を示すプロットである。
【図１８Ｄ】液滴蒸発時間と平均液滴直径の関係を示すプロットである。
【図１９Ａ】異なる平均サイズの液滴の指向性流を表わす。
【図１９Ｂ】異なる平均サイズの液滴の指向性流を表わす。
【図１９Ｃ】異なる平均サイズの液滴の指向性流を表わす。
【図１９Ｄ】異なる平均サイズの液滴の指向性流を表わす。
【図１９Ｅ】異なる平均サイズの液滴の指向性流を表わす。
【図１９Ｆ】異なる平均サイズの液滴の指向性流を表わす。
【図２０】タンクの変形実施形態を含む、アセンブリの一部分の斜視図を示す。
【図２１Ａ】閉鎖位置にあるスライドカバーを伴うデバイスの変形実施形態を示す。
【図２１Ｂ】スライドカバーが開放した状態のデバイスの変形実施形態を示す。
【図２１Ｃ】図２１Ａの斜視図を示す。
【図２１Ｄ】図２１Ａに示されたデバイスの背面の斜視図である。
【図２１Ｅ】一実施形態における図２１Ａのデバイスのハウジングの部品の立体分解斜視図を示す。
【図２１Ｆ】ユーザーの眼と整列されたデバイスを表わす略図を示す。
【図２２Ａ】デバイスを含む通信システムを示す。
【図２２Ｂ】通信状態にあるドッキングステーションとデバイスを表わすブロック図を示す。
【図２２Ｃ】プロセッサとドライバ回路のブロック図を示す。
【図２３Ａ】電子機器モジュールを含む構成例の上面図を示す。
【図２３Ｂ】電子機器モジュールを含む構成例の下面図を示す。
【図２４】デバイスを操作するためのプロセス例を示す。
【図２５】デバイスを操作するための別のプロセス例を示す。
【図２６】エジェクタの表面を照明する方法を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本開示は一般に、例えば眼に対する眼科用流体などの流体の送出において有用である駆出デバイスに関する。一部の態様において、駆出デバイスは、流体の制御可能な液滴流を生成する駆出アセンブリを含む。流体には、非限定的に、駆出機構を用いて液滴を形成できる範囲内の粘度を有する懸濁液又はエマルジョンが含まれる。
【００１５】
本明細書中でさらに詳しく説明される通り、本開示の一部の態様によると、現在開示されているエジェクタ機構は、標的に向かって誘導されてよい指向性液滴流を形成し得る。液滴は、サイズが分布した状態で形成され、各分布は１つの平均液滴サイズを有する。平均液滴サイズは、約１５ミクロンから１００ミクロン超まで、２０ミクロン超〜約１００ミクロン、約２０ミクロン〜約８０ミクロン、約２５ミクロン〜約７５ミクロン、約３０ミクロン〜約６０ミクロン、約３５ミクロン〜約５５ミクロンなどの範囲内にあってよい。しかしながら、平均液滴サイズは、意図される利用分野に応じて、２５００ミクロンという大きいものであってもよい。さらに、液滴は、約０．５ｍ／ｓ〜約１００ｍ／ｓ、例えば約０．５ｍ／ｓ〜約２０、例えば０．５〜１０ｍ／ｓ、約１ｍ／ｓ〜約５ｍ／ｓ、約１ｍ／ｓ〜約４ｍ／ｓ、約２ｍ／ｓなどの平均初期速度を有していてよい。本明細書で使用する駆出サイズ及び初期速度は、液滴がエジェクタプレートを離れる時の液滴のサイズ及び初期速度である。標的に向けられた液滴流は、結果として、その組成物を含めた液滴の質量の一定の百分率を所望される場所に堆積されることになる。
【００１６】
駆出デバイスによる使用に適した流体は、例えば水の場合の１ｃＰ以下、例えば０．３ｃＰなどのように、非常に低い粘度を有することができる。流体はさらに、最高６００ｃＰまでの範囲内の粘度を有していてよい。より詳細には、流体は、約０．３〜１００ｃＰ、０．３〜５０ｃＰ、０．３〜３０ｃＰ、１ｃＰ〜５３ｃＰなどの粘度範囲を有していてよい。一部の実施形態においては、適切な粘度及び表面張力を有する溶液又は薬剤を、修正なくタンク内で直接使用することができる。他の実施形態においては、液体パラメータを調整するために、追加の材料を添加してよい。
【００１７】
開示された技術には、実質的な蒸発、空気同伴又は眼の表面から外への偏向の無い液滴駆出が含まれ、これにより一貫した投薬が容易になる。平均駆出用液滴サイズ及び平均初期速度は、流体速度、表面張力、エジェクタプレートの特性、幾何形状及び寸法、ならびにその駆動周波数を含むエジェクタ機構の運転パラメータを含む要因によって左右される。一部の実施形態において、駆出された液滴質量の約６０％〜約１００％、約６５％〜約１００％、約７５％〜約１００％、約８０％〜約１００％、約８５〜約１００％、約９０％〜約１００％、約９５％〜約１００％などが、眼の表面上に堆積され、このような堆積は反復可能である。液滴流の流れ方向は、水平であるか、又は使用中に起動機構の狙いを定めるためにユーザーが選択する任意の方向であってよい。
【００１８】
この理論に束縛されることを望まないものの、液滴の直径が減少するにつれて、総表面積対総体積の比率は増大すると考えられている。すなわち、所与の流体総体積について、より多くの表面積が露出される。したがって、より小さな液滴はより大きい表面積を作り出し、この表面積はより大きな抗力を作り出す。低いレイノルズ数状態（Ｒｅ＜１）において、抗力は、ナビエ・ストークス方程式の解であるストークの法則により求められる。したがって、抗力は、液滴の表面積の平方根に比例すると考えられている。液滴が球形であると仮定すると、抗力は、液滴の直径に比例すると考えられる。
【００１９】
各粒子は、空気を共に運び（同伴空気）、空気流を作り出す。この同伴空気流のこの効果は、直径にほぼ比例すると考えられる。空気流は、標的に到達した時点で、流量を維持するため標的の表面の近傍で例えば９０度だけ急激に方向転換するか又は偏向し得る。空気流の流量が過度に大きい場合、液滴の一部分が空気流と共に運ばれて、それらを偏向させるか又は標的の表面上に堆積しないようにするかもしれない。充分に大きい運動量を有する粒子は、この効果を克服し、表面上にうまく堆積することになる。停止距離は、空気摩擦により初期運動量がゼロまで減少する前に粒子が走行する距離の近似値である。とり囲む粒子により作り出された同伴空気は、停止距離を増大させ、液滴が偏向すると考えられるより大きいな範囲とより大きな機会を各液滴に与える。液滴は同様に、重力に起因してその飛行経路中に垂直方向にも落下する。短かい加速時間の後、液滴は、抗力が重力に等しくかつそれと正反対になるその終端速度に到達する。より大きい粒子は、終端速度がその表面積に比例することから、より急速に落下する。液滴の寿命は同様に、局所的及び周囲部分圧、局所的及び周囲温度そして粒径により左右され、これらの全てがその蒸発速度に影響を及ぼす。一般に、粒子が大きくなると、蒸発速度は遅くなる。
【００２０】
ここでもまた、いずれかの特定の理論により限定されず、液滴は、エジェクタ機構に結合されたタンク内に入った液体から液滴流を形成する起動機構によって形成される。エジェクタ機構とタンクは、使い捨てであっても再利用可能であってもよい。これらはハウジング内にパッケージングされていてよい。ハウジングは使い捨てであっても再利用可能であってもよい。ハウジングは手持ち式、小型式、かつベースに結合するように形成されたものであってよく、また他のデバイスと通信するように適応されていてよい。ハウジングは、容易に識別できるようにカラーコードが付いているか又はそのように構成されていてよい。液滴エジェクタデバイスは、一部の実施形態において、照明手段、整列手段、温度制御手段、診断手段又は他の機能を含んでいてよい。他の実施形態は、対象のケア及び治療に用いられる相互接続された相互作用するデバイスのさらに大きいネットワークの一部を成し得る。１つの実施形態におけるエジェクタは、熱エジェクタであってよい。別の実施形態において、エジェクタは超音波エジェクタであってよい。さらに別の実施形態において、エジェクタは圧電エジェクタであってよい。
【００２１】
図１８Ａ−Ｃは、それぞれ０．５ｍ／ｓ、１ｍ／ｓ及び２ｍ／ｓの駆出速度での、異なる液滴直径を有する液滴の静止空気中の停止距離を示す。詳細には、図１８Ａを参照すると、この実施形態において、１００ミクロン以下の駆出直径と０．５ｍ／ｓの初期速度を有する液滴の最長停止距離は、約１．２５ｃｍである。したがって、この実施形態において、空気流の支援が無ければ、これらの液滴を、エジェクタプレート１０２から１．２５ｃｍ超離れたところにある眼の中に有効に堆積させることはできない。図１８Ｂを参照すると、１００ミクロン以下の駆出直径と１ｍ／ｓの駆出速度を有する液滴の最長停止距離は、約２．２ｃｍである。したがって、この態様では、空気流の支援が無ければ、これらの液滴を、エジェクタプレート１９０２から２．２ｃｍ超離れたところにある眼の中に有効に堆積させることはできない（図１９Ａ）。図１８Ｃを参照すると、１００ミクロン以下の駆出直径と２ｍ／ｓの駆出速度を有する液滴の最長停止距離は、約４ｃｍである。したがって、空気流の支援が無ければ、これらの液滴をエジェクタプレートから、４ｃｍ超離れたところにある眼の中に有効に堆積させることはできない。水以外の成分を含む流体の停止距離は、図１８Ａ−Ｃに示されているものと異なる場合がある。
【００２２】
標的に到着する前に、駆出された液滴は空気中で蒸発し得る。エジェクタ機構から約３ｃｍのところにある標的に対して約１ｍ／ｓ〜約５ｍ／ｓの駆出速度を有する液滴を送出した場合、標的の表面に達するのに約０．０３秒以下の時間がかかる。この理論により束縛されることを望まないが、蒸発速度は、液滴の直径ならびに温度及び湿度を含めた環境パラメータに関係するものと考えられている。同様に、液滴を有効に堆積させるためには、例えば約０．０３秒の送出時間を上回る長い蒸発時間が所望されると考えられている。温度が２０℃で流体が水であると仮定して、図１８Ｄは、約４０ミクロンの直径を有する液滴が約１秒以内で完全に蒸発し、約１００ミクロンの直径を有する液滴が約１０秒以内で完全に蒸発することを示している。一部の実施形態においては、流体中に生理食塩水又は他の添加剤を添加して蒸発速度を削減することができる。
【００２３】
図１９Ａ−Ｆは、標的に対する液滴及び同伴空気流の偏向を示す。この流れからの力と釣り合うのに充分な運動量の無い液滴は、この流れにより運ばれ、類似の形で偏向させられる。それでも、高い速度あるいは高い質量のいずれか又は両方に起因して充分な運動量を有する液滴は、実際、固有の軌道をたどり続け、空気流によって運び去られることはない。これらの液滴は、有効に標的に送出され得る。大きい初期駆出速度及び運動量抗力比から、充分な運動量を達成することができる。しかしながら、速度は、標的が人間又は動物用である場合に液滴が標的に衝突した時点で不快感を与えてはならず、かつ抗力などの他のパラメータに不利な影響を与えるべきではない。代替的には、液滴の質量の増加により、充分な運動量を達成することが可能である。
【００２４】
図１９Ａ−Ｆを参照すると、この実施形態において、異なる平均駆出直径を有する水滴１９１２が、４ｍ／ｓの駆出速度で、エジェクタプレート１９０２から水平方向に、このエジェクタプレート１９０２から３ｃｍ離れたところにある表面１９１６に向かって駆出される。表面１９１６は、眼の表面に類似した平滑性などの特徴を有するガラス表面であり得る。エジェクタプレート１９０２内の開口部（例えば図１６Ａの開口部１６２６など）の直径以外、他の全てのパラメータは、図１９Ａ−Ｆの全てにおいて同じに保たれる。
【００２５】
図１９Ａを参照すると、この実施形態では、駆出される液滴１９１２は、約１１ミクロンの平均駆出直径を有する。液滴１９１２の流れ１０１４ａは、変動する断面積を有し、これは、液滴１９１２の一部分が表面１９１６に達する前に停止した可能性があることを表わしている。さらに、表面１９１６に到達した実質的量１９１８ａの液滴１９１２が、表面上に堆積させられることなく表面１９１６に沿って空気により運び去られる。
【００２６】
図１９Ｂを参照すると、この実施形態では、駆出された液滴は約１７ミクロンの平均駆出直径を有する。液滴１９１２の流れ１９１４ｂも（流れ１９１４ａのように）変動する断面積を有し、これは、液滴の一部分が表面１９１６に達する前に停止した可能性があることを表わしている。しかしながら、流れ１９１４ｂの断面積変動は、流れ１９１４ａの変動より小さい。その結果、流れ１９１４ａの場合に比べ流れ１９１４ｂの場合にはより多くの液滴１９１２が表面１９１６に到達する。しかしながら、表面１９１６に到達する実質的量１９１８ｂの液滴１９１２が、表面１９１６上に堆積されることなく表面１９１６に沿って空気により運び去られる。この量１９１８ｂは量４１８ａよりも大きく、そのため、より大量の液滴１９１２が表面１９１６に到達するものの、表面１９１６上に堆積する量は、図１９Ａの場合に比べて実質的に増大しない。
【００２７】
図１９Ｃを参照すると、駆出される液滴は、約３２ミクロンの平均駆出直径を有する。液滴１９１２の流れ１９１４ｃは、流れ１９１４ａ、１９１４ｂの断面積に比べて実質的に変動の少ない断面積を有し、これは、表面１９１６に到達する前に停止した可能性のある液滴が非常に少ないことを表している。さらに、表面１９１６に到達し表面１９１６上に堆積されることなく表面１９１６に沿って空気により運び去られる液滴１９１２の量１９１８ｃは、量１９１８ａ、１９１８ｂよりも少ない。
【００２８】
図１９Ｄ−１９Ｅを参照すると、この実施形態では、駆出される液滴はそれぞれに約５６ミクロン、１００ミクロンの平均直径を有する。図１９Ｆは、大きい液滴の駆出を示す。液滴１９１２の流れ１９１４ｄ、１９１４ｅ、１９１４ｆは、実質的に恒常な断面積を有し、これは、表面１９１６に到達する前に停止した液滴が実質的に皆無であることを表わしている。さらに、表面１９１６上に到達しながら、この表面に被着させられることなく表面１９１６に沿って運び去られる液滴１９１２は実質的に皆無である。
【００２９】
要するに、図１８Ａ−Ｄ内の計算及び図１９Ａ−Ｆ内の写真は、同伴空気流の運動により標的表面を横断して液滴を運ぶという望ましくない効果が空気流にはあり得、こうして液滴は標的上に堆積できなくなる、ということを示唆している。さらに、この望ましくない効果は、より小さい液滴について最も顕著である。この理論により束縛されることは望まないものの、この問題は、以下でより詳しく説明する数多くの理由で小さい液滴の場合に発生するものであると考えられている。
【００３０】
さらに、液滴を帯電させることで、標的に到達するその能力が改善される可能性がある。人体、特に湿った眼の表面は導体であり、したがって、それは帯電した液滴をひきつけ、標的とのそれらの接触を補助し得る。この理論により制限されることを望まないものの、帯電した液滴は、標的への輸送中、空間電荷雲を形成する。この空間電荷は、同じように帯電した液滴をクーロン力により標的に向かってはじく電場Ｅを作り上げる。滴が標的に近づくと、帯電した液滴からの電場は、等しいが正反対の影像電荷を導電性標的内に作り出し、これが液滴をひきつける。
【００３１】
液滴を帯電させるいくつかの方法が公知である。トリボ帯電（摩擦）により帯電させること、エジェクタプレートに電圧を印加し液滴を誘導により帯電させること、そして高圧コロナ放電により帯電させて気体イオンを生成し液滴をＰａｕｔｈｅｎｉｅｒの電場荷重及び／又は拡散荷電により液滴を帯電させることの３つがこのような例である。トリボ帯電させる際には、流体を例えばエジェクタプレート又は格子の小さいオリフィスの中を通過させ、その結果帯電させる。エジェクタプレート又は格子をコーティングすることにより、効果を増強させることができる。
【００３２】
液滴駆出デバイスには、駆出機構が含まれる。一部の実施形態において、この機構は駆出プレート又は基板を含む。一部の実施形態において、これは流体タンクに結合され、その例について本明細書中で論述する。エジェクタ機構の１つの実施形態は、熱エジェクタ（又は「バブルジェット」）であり得る。図１の実施形態は、基板構造内に形成された多数の開口部１０２を伴う基板構造１００を示す。これは、多数の公知の技術のいずれか１つによって達成可能である。この基板は、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）の形に形成され得る。シリコンベースのＭＥＭＳを形成するための公知の技術の１つがバルクマイクロマシニングである。ＭＥＭＳは、例えばシリコン基板などの基板構造上に形成されてよい。ＭＥＭＳは、半導体パッケージと類似の要領で形成され得る。代替的には、機械的構成要素と電子的構成要素を別々に形成し、その後互いにボンディングすることも可能である。
【００３３】
図１に示されている実施形態においては、例示目的で、１２個の開口部だけが示されている。しかしながら、例えば表面積が０．５ｃｍ×０．５ｃｍである１つの基板の上に、数百又は何千もの開口部が形成されてよい。この実施形態では、基板構造は、その遠位表面１０４及びその近位表面１０６を伴って逆転して示されている。図１の実施形態に示されているように、開口部１０２の各々は、遠位表面１０４上で開口部をとり囲む加熱素子１０８を備えている。こうして、ＭＥＭＳデバイスは、図２に示される通り、この実施形態では遠位表面から近位表面まで延在する開口部１０２により画定された多数の流路を伴うディスク様の基板構造を画定している。加熱素子１０８は、この実施形態において、遠位表面上で流路の底に示されている。本明細書中でシートと呼ばれている挟在基板材料が、流路１０２の間に形成される。
【００３４】
一実施形態においては、８６ミクロンの中心間距離に対して１２ミクロンの挟在通路を伴い、７４ミクロンの基板厚さで半径３７ミクロンの開口部が基板の中に形成されてよい。球形の滴が各々の開口部から発出されると仮定すると、各開口部内の材料の体積は、ＪＩｒ2×ｔ＝ＪＩ（３７2×７４）×１０-18＝３．１８×１０-13ｍ3＝３１８ピコリットルとなる。各ユニット又は開口部についての面積量（開口部と周囲の通路面積）は、こうして（３７＋１２＋３７）2μｍ2＝７．３９６×１０-9ｍ2である。したがって、０．５ｃｍ×０．５ｃｍ＝０．２５×１０-4ｍ2の基板において、これは、約１μｌの開口部内の総流体体積に対して合計３３８０個の開口部を提供する。
【００３５】
上述の実施形態においては、７４ミクロンの開口部サイズが選択されており、これは、かなり大きい流体の滴を提供する。選択される開口部のサイズが、化学物質の粘度により左右されることがわかるであろう。開口部のデューティサイクル又は発射速度も同様に、所望されかつ利用分野によって左右される体積流量によって左右される。一実施形態において、１０：１〜１：１０という開口部直径対基板厚さの比を有する基板から製造されたエジェクタから、およそ３００ｐＬの液滴サイズが駆出されてよい。
【００３６】
一部の実施形態において、より高い作動温度及びより低い熱膨張係数を有する材料を使用することによっても、より高い熱伝導性が提供され、高速冷却及び改善されたデューティサイクル制御のためにより低い熱容量を使用することができる。材料は、好ましくは、例えば炭化ケイ素（ＳｉＣ）又はそのポリタイプ（異なる原子配列）のいずれかによって提供されるように、高い熱衝撃パラメータをも有している。本実施形態においては、基板は６Ｈの結晶格子構成を有する炭化ケイ素から製造されてよい。
【００３７】
上述の通り、ＳｉＣにはつねにケイ素と炭素の組合せが関与するものの、結晶格子構造は変動してよく、立方体のコーナーにある原子が格子構造を形成している３Ｃ（立方体）原子配列、又は４層又は６層毎に反復する六角形（４Ｈ又は６Ｈ）配列、又は表面体配列などの構造を含む。３Ｃ、４Ｈ及び６Ｈの配列及び特性の比較は、下表に記されている。このような特性は、適切な基板材料の選択のための指針を提供するかもしれない。
【表１】
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【００３８】
上述のとおり、この実施形態において、基板はタンクに結合されている。図３Ａにおいて、その開口部３０２を有する基板材料３００は、この実施形態において同じく炭化ケイ素で製造されているハウジング３０４を画定するように内部にエッチングされた中央キャビティ３０６を有する基板にしっかり固定され、基板材料３００とハウジング３０４の間にチャンバ３０６を画定する。チャンバ３０６はその作動状態において、分注すべき流体で満たされている。基板材料３００には２つ以上のハウジングをしっかりと固定させて、基板材料３００内の一部の開口部が１つのチャンバと連通状態にあり、その一方で他の開口部が別の流体と流動連通状態にあるようにすることができる、ということがわかる。こうして、各群から選択された数の開口部から発射させることにより、流体を混合することができる。図３Ａに示されているように、ハウジング３０４内のチャンバに補充するための液体供給源との流体連通を提供するように、ハウジングの壁の中に、入口流路３１０が形成される。
【００３９】
図３Ｂは、本発明の変形実施形態を示す。この実施形態においては、例えばエジェクタに多数の孔を具備し一部の孔に第１の薬剤をそして他の孔に第２の薬剤を具備することによってか、又は、この実施形態において（ここではタンクへの取付けの前の状態で示されている）基板構造７１０にしっかり固定されている４つのタンク７０２を含む使い捨てのタンクユニット７００を示す図３Ｂに描かれているように異なる一組の孔に各々補給している多数のタンクを提供することによって、熱エジェクタから２つ以上の薬剤が駆出されてよい。コントローラは、どの孔から発射させるべきかそして連続して各孔から発射させるべき回数を制御するように構成されていてよく、こうして様々な薬剤の異なる投薬量を同時に又は異なる時点で提供できるようにする。
【００４０】
基板の開口部から流体液滴を駆出するため、図１及び２に示された素子１０８などの加熱素子は、急速に加熱されて、加熱素子ループ内に挟在する流体を気化させて流路内の流体を弾き出し、流体蒸気により生成される力を介して流体液滴を開口部から外に有効に放出する。液滴サイズ及び速度は、流体速度、表面張力、エジェクタプレートの特性、幾何形状及び寸法ならびに、デューティサイクル又は駆動周波数を含めたエジェクタの作動パラメータを含めた数多くの要因に応じて変動することがわかる。一例を挙げると、５ミクロン、１５ミクロン及び３８μｍの開口部直径及び長さについて、液滴の体積は、それぞれ０．１ピコリットル（１マイクロリットルの１００万分の１）、２．７ピコリットル及び４４ピコリットルである。
【００４１】
上述の通り、本発明は、駆出される流体の高い加熱に耐えるための高い作動温度、低い熱膨張係数（温度が変化するにつれて材料のサイズがほぼ恒常にとどまる）を有し、高い熱伝導率（これにより加熱サイクル間の急速な熱放散が可能となり、デューティサイクルを正確に制御できる）、低い熱容量及び高い熱衝撃パラメータを提供するＳｉＣなどの基板材料を使用する。材料のパラメータは、流体を急速に加熱し、加熱素子によりとり囲まれている開口部内の流体のディスクをその沸点までひじょうに急速に加熱させ、こうして、開口部の近位端部から蒸気ディスクより上の流体液滴を爆発的に押し出すことを可能にする。他の好適な材料、例えばシリコンなども使用可能である。
【００４２】
一実施形態においては、電気回路が流体を加熱し、液滴駆出プロセスに影響を及ぼす。この回路の一実施形態が図４に示されている。バッテリ４００又は電圧発生器の形をした電力供給源が、加熱素子４０４と平行に接続されている。この実施形態における制御可能なスイッチ４０６は、プロセッサ４１０によって制御されるソレノイド４０８を含む継電器の形をとる。図４はプロセッサ４１０により制御される２つの抵抗素子４０４と２つのスイッチ４０６のみを示しているものの、プロセッサ４１０が、好ましくは基板開口部のまわりに形成された加熱素子の各々を制御することがわかる。こうして、プロセッサは、どの開口部そして何個の開口部から発射すべきか、ならびに所望の流体体積を達成するために毎秒何回それを行なうべきかを制御することができる。この実施形態では、開口部のまわりに形成された加熱素子が使用されたが、他の実施形態では、他の加熱素子構成、例えば（孔の内部の流体を補充する）入口パイプの開口部の内側、上又は下に取りつけられたプレートが使用される。
【００４３】
実施形態の１つの利点は、発射すべき開口部及び発射すべき開口部の数の選択を制御することにより、液滴駆出を正確に制御する能力を提供するという点にある。これは同様に、異なる薬剤が充填された異なるタンクを異なる開口部セットに具備することにより、駆出時に２つ以上の薬剤を混合できるようにする。２つ以上の薬剤の比率は、各セットから発射すべき開口部の数を決定するか又は各セットについてデューティサイクルを調整することにより正確に制御可能である。基板材料から発出される薬剤の液滴サイズが小さいことによっても、発出時の薬剤の完全な混合が保証される。
【００４４】
液滴駆出デバイスの一実施形態が図５に示されている。それは、ＭＥＭＳデバイスとして実施されハウジング５０２内に収納された熱エジェクタの基板構造５００を示す。ハウジング５０２は、手動式トリガー５０４、眼球又は眼の網膜を検出するためのＣＣＤアレイ又は近赤外線（ＮＩＲ）センサーの形をしたアイセンサー５０６、光源５０８（この場合、熱駆出された流体液滴の駆出経路に実質的に沿って弱い光を提供する集束ＬＥＤ）、及びこの場合ハウジング５０２に取外し可能な形で取付けられ基板構造５００内の孔と流動連通状態にあるタンク５１４を含む。タンクは、再充填可能であり、アプリケータの残りの部分を再充填できるようにする。
【００４５】
図６は、プロセッサ６００がハウジング５０２の内部で回路板の上に取付けられ、電源６０２（この実施形態ではバッテリにより実施されている）から、熱エジェクタの加熱素子６０４まで電気回路を通る電流の流れを制御することを示している。この実施形態においては、電気回路は、図６中の回路により示されているように直列接続された３つのスイッチを含む。第１のスイッチ６１０は、手動式トリガー６０４により制御される。第２のスイッチ６１２は、アイセンサー５０６により提供される信号に応答してプロセッサ６００により制御される。回路は同様に、温度センサー６２４によりプロセッサ６００に提供される信号に基づいて選択的に活動化されるペルティエ冷却器６２２、第２の加熱素子６２０を含む。応答して、プロセッサ６００は、スイッチ６３０又は６３２を閉じて、基板構造の孔の中の流体を加熱するか又は冷却する。図６に示されたものの代りに、他の好適な回路を使用してよい。
【００４６】
本発明の別の実施形態が図７に示されており、この図は、本発明のコンタクトレンズ溶液ディスペンサーの３次元図を示す。この実施形態において、流体は、熱エジェクタ７００を用いて分注されている。カバー７０２は、引き下げた位置で示されているが、熱エジェクタ７００を覆うように上向きにカバー７０２を摺動させることにより、閉位置まで移動させることができる。親指で活動化可能なボタン７０４が、流体の分注を制御するこの実施形態は、使い捨てデバイスとして実施してよく、またその一部を使い捨てにしてもよい。例えば、交換可能なタンク又はカートリッジを使用することができる。実際には、例えばタンクが使い捨てであり交換を要する場合、ユーザーはタンク５１２をハウジングに取付けてよい。
【００４７】
デバイスは、アプリケータを正しく整列させる一助となるようにＬＥＤ７０８などのＬＥＤを用いて、ヒト又は動物の眼などの標的にポイントされ得る。アイセンサー例えばセンサー５０６は、ひとたび眼を検出した時点でプロセッサ６００に信号を送り、このプロセッサは、この実施形態において継電器として実施される第２のスイッチ６１２を閉じて、電流が電源から熱エジェクタの加熱素子まで導通できるようにする。いずれの実施形態でも実施可能であるデバイスの１つの実施形態は、エジェクタアセンブリと、例えば電源スイッチによってか又はデバイスをドッキングステーションから外に持ち上げることでデバイスがオン切替えされた時点でオンに入るＬＥＤとを含んでいてよい。ＬＥＤ由来の光は、標的、例えば対象の眼の上に照射され、流体を分注する前に眼を正しく狙う。デバイスは、以下で論述するように、整列を補助するため、レスト、支持体又はスペーサを含んでいてよい。
【００４８】
眼とデバイスの正しい整列を保証するための他の実施形態も企図されている。その例が図８−１３Ｂに示されているこれらの実施形態は、手持ち式又は手のひらサイズのユニットとして形成されてよく、さらなる利用分野のためのさらに一層小型化することができる。図８及び９に示されている一実施形態においては、デバイスが眼と正しく整列された場合にユーザーの眼の画像をユーザーの眼の中に反射させるため、ハウジング内に鏡８００が具備されている。この実施形態においては、図９の正面図に示されているように、ユーザーが眼の中への流体の駆出のためデバイスを集中させるのを助けるように、鏡の上に照準線が提供されている。図１と２の実施形態は同様に、用量が正しい場合にユーザーに警報を与えるためのＬＥＤ８１０と、全用量が送出された時点で点灯するための第２のＬＥＤ８１２をも含んでいる。
【００４９】
図９は、別の実施形態を示す。赤外線送信機８００（例えばＩＲ  ＲＥＤ）及び赤外線（ＩＲ）光検出器８０１が、デバイスの正面に取付けられて赤外線ビーム又はパルスを伝送し、デバイスが眼と正しく整列されＩＲビーム又はパルスが眼から反射された時点で、これらのビーム又はパルスはＩＲ光検出器８０２によって受信される。
【００５０】
本発明のさらに別の実施形態は、図１０に示されており、この実施形態では、熱エジェクタとの関係において眼を位置づけするため円錐スリーブ１０００が使用される。スリーブ１０００は例えば、ゴム又はシリコン製フードとして実施され得、スキャナ又はカメラで眼を撮影するための陰影のある又は暗くなった画像形成ゾーンを提供するという追加の機能に役立ち得る。流体の駆出を始動させるために、デバイス上にはボタン１００２が取付けられており、第２のボタン１００４が、スリーブ１０００の下でデバイスに取付けられた画像捕捉デバイス（図示せず）を始動させるのに役立つ。
【００５１】
図１１は、ボタン１１０２を押した時点で弱い光ビーム、例えば発光ダイオード（ＬＥＤ）１１００がビームを発出する別の実施形態を示す。光ビームは、図１１の実施形態によって示されているように、熱エジェクタ１１０６又はデバイスの他の流体ディスペンサが眼と正しく整列させられた時点で、ユーザーの眼の中に照射するように構成されている。この実施形態は、眼の画像を捕捉するためのカメラを有しておらず、単にボタン又はスイッチ１１０４を押すことによって流体、例えば洗浄流体又は薬剤を眼の中に分注するためだけに役立つ。以下でさらに詳述する通り、熱エジェクタの場合、ボタン１１０４は、スイッチを閉じて熱エジェクタの加熱素子を加熱するか、又はエジェクタの１つ以上の加熱素子を制御するためにコントローラーに対し信号を送る。
【００５２】
図１２では、非限定的にカメラ、スキャナ又は他のセンサーを含めた画像捕捉デバイス、例えば電荷結合素子（ＣＣＤ）１２００が、眼の存在を検出し、眼が確実に開いているようにするために具備されていてよい。アイセンサーは、制御情報を提供し、これは、１つの実施形態において、流体の駆出を制御するためのデバイス内のコントローラ又はプロセッサに対して制御信号を提供する。こうして、このような実施形態においては、眼又は眼の予め定義されていた部域が流体アプリケータと正しく整列されていることをカメラの画像が示した場合にのみ流体を駆出するようエジェクタ機構の活動化を制御するためにプロセッサが含まれている。こうして、例えば、熱エジェクタの場合、眼と正しく整列された孔のみが流体を駆出し得る。デバイスは、直ちにカメラ由来の信号とデバイスからの液滴の駆出との間の遅延を考慮に入れることができ、かつ瞬きサイクルに先行するように送出のタイミングをとることができる。
【００５３】
本デバイスの実施形態は、多くの理由から、他のデバイスに比べ多くのメリットを提供する。例えば、それは、デバイスが正しく整列され得るようにすることにより、分注される流体が確実に眼の中に分注されるようにするだけでなく、デバイスは、眼の瞬きに確実に先行する速度で分注を行なうことができる。本発明に係る熱エジェクタをベースとするシステムを使用し、それを光学カメラ又は他の眼検出器又はアイセンサーと結合してデバイスにフィードバックを提供することにより、瞼が開いており眼が熱エジェクタと正しく整列されていることが保証される。眼が開いていると判定された場合にのみ、本発明のアプリケータは、ファインミストの形をした入念に測定された用量の薬剤又はワクチンを眼の中に直接分注することになる。自らの眼に何かが接近することに対し敏感な人又は動物にとっては、送出速度が確実に「瞬きに先行」できる１秒より短かい応答時間は極めて有用である。デバイスの他のメリットとしては、薬剤又はワクチンなどの流体を厳密に制御可能な体積だけ選択的に分注することによって、定量化でき反復可能な結果を送出するという点が含まれる。
【００５４】
理解され開示された通りの異なる実施形態によって、ユーザーはデバイスをオン切替えできる。ユーザーは単にベースからデバイスを持ち上げるだけでよく、これが次にデバイスを活動化つまりオン切替えする。ユーザーは同様にトリガー５０４などのトリガーを押し下げることによってデバイスをオン切替えすることもできる。エジェクタ機構が熱式又は超音波式である一部の実施形態では、トリガーを係合させるか又はデバイスをオン切替えすることで、デバイス又はその一部を予め定められた温度まで加熱又は冷却する機能が開始する。例えば、デバイスはヒト又は動物の体温まで加熱又は冷却されてよい。
【００５５】
デバイスがオン切替えされた後、駆出機構を始動させることができる。図８及び９の実施形態において、活動化トリガー８０２は、分注する必要のある流体量及びすでに分注済みの流体量を監視するデバイス内のコントローラによる制御を受けて、起動機構の孔から発射するための始動用機構として役立つ。当然のことながら、ボタンは、電気的及び機械的活動化トリガー、押しボタン、レバー、スライドスイッチ、瞬時スイッチを含むタクタイルスイッチ、圧力パッド、運動センサー、磁気及びホール効果スイッチ、静電スイッチ、抵抗又は容量性タッチスイッチ、リーブズスイッチ、赤外線、無線周波数、光又は音響検出器によって作動させられるスイッチ、又はタイマー又は内部活動化信号を含めた、デバイスをオン切替えするのに好適な任意の手段であり得る。活動化は、局所制御、又は遠隔制御されてよい。
【００５６】
一部の実施形態は、適正な作動を確保するためにデバイスを監視するウォッチドッグタイマーを含んでいてよい。別の実施形態では、デバイスは、自己診断を目的として、及び適切な作動を確認するため、液滴スチームの存在を検知し得る。一例としては、液滴流に対して光を照射するために、例えばＬＥＤ、レーザーダイオードなどの１つ以上の発光体を使用してよい。一実施形態において、光は流れに垂直に示されていてよい。デバイスは、一実施形態において、流れが反射する照射光などの反射及び屈折を検出しこの検出を用いてデバイスの適切な作動を判定するために、照射光と併用されてよい光センサー（ｐｈｏｔｏ  ｄｅｔｅｃｔｏｒ）などの光検出器（ｌｉｇｈｔ  ｄｅｔｅｃｔｏｒ）を含み得る。検出及び適切な作動の判定に応えて、例えばデバイスが適切に機能していないかもしれないことをコンプライアンスエージェント又はシステムに警告することなどにより、システムがさらに反応してもよい。
【００５７】
図１２の実施形態においては、デバイスは、手動式トリガー１２０２も同様に含んでいるが、この実施形態において、駆出は、カメラ１２００から得られる画像情報により定義されるような眼との関係におけるエジェクタ機構１２１０の正しい位置づけに付される。
【００５８】
以上で説明されたＬＥＤなどの照明機構は、標的を照明するために２９０〜１６００ｎｍなどを含む２８０ｎｍを上回る範波長囲内にあってよい。照明機構は、例えば１２０ｎｓなどの異なる時間中光をパルス送りして、瞳孔反応を制限し、以上で説明した通りの異なる周波数の光学検出器、スキャナ又はカメラを用いた眼の分析を可能にするように、操作可能であってよい。さらに、デバイスは、より鮮明な画像を得るように波面補正を実施するため、補償光学チップを含んでいてよい。デバイスは同様に、移動する眼の焦点調整画像を定義し、小児への使用を支援するため、例えばＬＥＤ又はＬＥＤパターンなどの固定像を含んでいてもよい。これはまた、薬剤の適用中に眼球を動かすか又は回転させて、角膜表面を横断した薬剤の展延を支援するのに役立つ。
【００５９】
変形実施形態において、デバイスの特徴を形成することができる。以下に記すのは、ほんの一例である。図１３Ａと図１３Ｂは、本発明の別の実施形態を示す。図１３Ｂに示されたデバイスにおいて、エジェクタは、タンク内の流体がひとたび枯渇した時点で、タンクとエジェクタの両方を廃棄できるようにする取外し可能なタンク１３００を含んでいる。これは、分注部域を無菌状態に維持するのを助け、熱エジェクタ上に塵埃及び汚れが過度に蓄積するのを回避させる。同様に、図１３Ａ及び１３Ｂは、これらの実施形態においてはヒンジ式であるカバーを表わしている。カバー１３０１は、押し下げてエジェクタ用のカバーを提供する。こうして、使用されていない時又は輸送中、エジェクタ機構が保護される。同様に、周辺シール１３０２と係合することによって、カバー１３０１は、流体の蒸発を低減させる。カバー１３０１は同様に、例えば眼などの標的に対しデバイスを整列させるため、まゆ毛などに接触させるためのレスト又はスペーサとしても使用され得る。
【００６０】
カバーは同様に、図１４Ａ及び１４Ｂに示されているように、ヒンジ式で動くこともできる。図１５Ａ中に１５００として記されているようにデバイスの外側に別個の部品又は一体化された部品として、スペーサが形成されてもよい。スペーサは、標的とデバイスの整列を助けるように人体の一部分に対して接触する。指摘されたカバーに加えて、このカバーが省略される場合もある。さらに、カバーは、虹彩タイプの閉鎖手段、左から右へ摺動するカバー、摩擦嵌めを介してかネジ式か、よろい戸式かあるいはクリップ式に結合されているカバーを含めた、任意の好適な機構のものであり得る。カバーは、任意の好適な機械式、磁気式又は電気機械式手段と結合され得る。使い捨てパッケージのためには、カバーは外部の又は保護用の包装材料又は被覆であってよい。さらに、カバーは、リーフスプリング又は他のポリマーシールを用いて、駆出部域に対し封止されていてよい。このシールは、例えばポリプロピレン、ポリエチレン、高密度ポリエチレン又はポリテトラフルオロエチレンといった適切なポリマーで製造され得る。さらに、ハウジングに対してカバーを封止するため、セラミックシーラー、金属シーラー又はガスケットなどの他のシールを使用することができる。図１５Ｂ−Ｈは、カバーの複数の変形実施形態を示す。
【００６１】
一部の例では、駆出サイクル外においてデバイス内の流体の温度を制御することが望ましいかもしれない。これらの実施形態においては、デバイスは、必要な場合に流体を低温に保つため、例えばペルチエデバイスなどの冷却器を含んでいてよい。デバイスは同様に、流体を既定の温度、例えばその流体を投与すべき人の眼の表面温度まで暖めるための加熱器を含んでいてよい。温度範囲は、コントローラによって制御されてよい。
【００６２】
熱エジェクタ機構及び超音波エジェクタ機構に加えて、エジェクタ機構は圧電式であってもよい。図１６Ａを参照すると、アセンブリ１６００は、エジェクタ機構１６０１とタンク１６２０を含み得る。エジェクタ機構１６０１は、タンク１６２０内に収納された流体１６１０を振動させ駆出液滴１６１２の形で一つの方向１６１４に沿って送出するように活動化され得るエジェクタプレート１６０２を含んでいてよい。図１６Ａの例では、流体はここでも、ヒトの成人、子供又は動物の眼１６１６に向かって駆出される眼科用流体であってよい。さらに、流体は、ヒト又は動物の不快症状、身体条件又は疾病を治療するための活性医薬品を含んでいてよい。
【００６３】
図１６Ａ−１６Ｃを参照すると、図示されているエジェクタプレート１６０２は、２つの相対する表面１６２２、１６２５を伴う円形形状を有する。図示されていないものの、エジェクタプレートは同様に他の形状、例えば楕円形、正方形又は全体に多角形の形状を有することもできる。さらに、エジェクタプレートは平坦である必要はない。プレートは、それを凹状又は凸状にする表面曲率を含んでいてよい。エジェクタプレートは、少なくとも１つの開口部１６２６を含む有孔プレートであってよい。１つ又は複数の開口部１６２６は、流体１６１０が中を通過するにつれて液滴を形成する。エジェクタプレート１６０２は、任意の好適な開口部構成を含んでいてよく、１つの構成が図１６Ａ、１６Ｂ及び１６Ｆに描かれている。開口部は、エジェクタプレート中に、グリッド、らせん形、矩形、直線その他のパターンで形成されてよい。パターンは規則的であっても不規則であってもよい。パターンは、均一の開口部間隔を維持してもよいし、間隔は変動してもよい。例えば、開口部の密度はプレートの中心に向かって増減し得る。パターンは同様に、プレートの全部又は一部を網羅していてよい。これらのパターンは圧電駆出デバイスに限定されず、熱式及び超音波式を含めた他のタイプの駆出機構と併用されてよい。パターン及び開口部１６２６を含む領域１６３２についてのさらに詳しい論述が、以下に記されている。
【００６４】
さらに、開口部１６２６は、適切な縦横比で、任意の好適な形状又は体積で形成されてよい。一例は、図１６Ａに示されている。図１６Ａは、円筒形状を有する開口部を示す。すなわち表面１６２２〜１６２５から延在する開口部は、全体的に恒常にとどまる。それでも、開口部はこの円筒形状に限定される必要はなく、テーパがついているか又は円錐形であってよい。テーパーのついた開口部は表面１６２２から１６２５まで厚さ全体に延在していてよく、あるいは途中までしか延在していなくてよい。開口部は同様に一方又は両方の側面にベベルがついていてよい。ベベルは、角のある縁部又は曲線縁部を有し得る。開口部の断面は、図１６Ｆに示されているように丸くてもよいし、あるいは任意の他の好適な形状を有していてもよい。いくつかの例としては、丸形、楕円形、矩形又は多角形が考えられる。開口部は規則的な形状又は不規則な形状を有していてよい。形状は、対称であっても非対称であってもよい。開口部１６２６のサイズと形状は、液滴のサイズと形状及び駆出機構１６０１により作り出される液滴流に影響を及ぼす。それは同様に、液滴流全体にわたる密度分布にも影響を及ぼし得る。したがって、開口部のサイズ及び形状ならびにそのパターンは、本開示の原理及び教示にしたがって液滴流の所望の特性を生成するように選択される。液滴流の特性は、流体の送出及びいずれかの治療成分又は活性成分の投薬量に影響を及ぼす。流れの特性は同様に、対象の快適性にも影響を及ぼす。例えば過度に大きい力を送出する流れは、苦痛や不快感を誘発すると考えられる。このような流れはまた、流涙又は瞬きをも誘発する場合があり、これにより今度は対象に有効に送出される流体の量が削減されるかもしれない。対照的に、適切に計画された流れは、不快感をほとんど乃至は全く与えず、瞬きや流涙も誘発しない。図１６Ｌ−１６Ｒに、開口部の異なる形状のいくつかの例が示されている。これらの形状は、圧電駆出デバイスに限定されず、熱式及び超音波式を含めた他のタイプの駆出機構と併用されてよい。
【００６５】
エジェクタプレート１６０２は、活動化の時点で液滴を形成するようにプレートを活動化するエジェクタに結合されている。プレート１６０２に対するエジェクタ１６０４の取付け方法及び場所は、駆出アセンブリの作動及び液滴流の創出に影響を及ぼす。図１６Ｂの実施形態においては、エジェクタ１６０４は、プレート１６０２の表面１６２２の周辺領域に結合される。中心領域１６３０は、圧電エジェクタ１６０４により網羅されていない。エジェクタプレート１６０２の領域１６３２は、１つ以上の開口部１６２６を含む中心領域１６３０を含む。流体１６１０は開口部１６２６を通過して、液滴１６１２を形成する。圧電エジェクタ１６０４は、任意の好適な形状又は材料のものであってよい。例えば、エジェクタは、楕円形、正方形又は全体として多角形の形状を有していてよい。エジェクタ１６０４は、エジェクタプレート１６０２又は領域１６３０／１６３２の形状に一致してよい。代替的には、エジェクタ１６０４は異なる形状を有していてよい。さらに、エジェクタ１６０４は、１つ以上の区分においてプレート１６０２又は表面１６２２に結合されてよい。図１６Ｂに示された例では、圧電エジェクタ１６０４は、領域１６３０及び１６３２と同心であるリングの形状で表わされている。開口部１６２６は、駆出領域１６３２の中に位置設定されてよい。領域１６３２は、図１６Ｂに示されている通り領域１６３０の一部分を占めているか又は、領域１６３０の全面積を占めていてもよい（図示せず）。領域１６３２が占める領域１６３０の部分は、領域１６３２の中心にあってもよいし、あるいは中心からオフセットされていてもよい（図示せず）。一部の実施形態において、例えば図１６Ａ及び１６Ｅに描かれているように、タンクハウジング１６０８の領域１６３８のサイズは、実質的に駆出領域１６３２のサイズに一致する。一部の実施形態において、開放領域１６３８は、駆出領域１６３２より実質的に大きくてよい。
【００６６】
開口部１６２６のサイズ及び形状と同様、駆出領域１６３２のサイズ及び形状は、液滴流の所望の特性に基づいて選択され得る。一例として図１６Ｆに示されているように、開口部１６２６は、エジェクタプレート１６０２の駆出領域１６３２内に円形パターンで配置されるが、以上で説明した通り、他のパターンを使用してもよい。隣接する開口部１２６間の距離ｌは、１ミクロン〜数ｍｍ、例えば１５０ミクロン〜３００ミクロンを含めた任意の好適な値であってよい。特定の一実施形態において、ｌは２００ミクロンとなるように選択される。さらに、同じく以上で説明した通り、開口部１６２６の分離は均一である必要はない。
【００６７】
図１６Ｄは、流体１６１０を収納するタンクハウジング１６０８の上に配置されたエジェクタプレート１６０２を描いている。プレート１６０２の表面１６２５は、流体１６１０に隣接している。タンク１６０８は、表面１６２５及びプレート１６０２の領域１６３２に隣接する図１６Ｅに示した開放領域を有する。この実施形態において、表面１６２５は、タンク１６０８内に流体１６１０を封じ込めている。タンクハウジング１６０８は、好適なシール又はカップリングを用いて表面１６２５の周辺領域１６４６で、エジェクタプレート１６０２に結合することができる。一例として、図１６ＥはＯリング１６４８ａを示す。図示されていないものの、２つ以上のＯリングを使用することができる。当該技術分野で公知の通り、Ｏリングは、任意の好適な断面形状を有していてよい。さらに、ポリマー、セラミック又は金属シールなどの他のカプラーを用いて、ハウジング１６０８をエジェクタプレート１６０２に結合することができる。あるいは、カップリングを完全に除去することができ、例えば溶接又はオーバーモールド法によりハウジング１６０８をプレート１６０２に対し一体として結合させることができる。このような実施形態では、流体をタンクハウジング１６０８に供給するための開口部を具備してよい。さらには、カップリングを、ヒンジ式など取外し可能にしてもよく、又は、ポリマーコネクタなどの可撓性又は非剛性コネクタにしてもよい。ハウジング１６０８がエジェクタプレートに結合され、流体１６１０がタンク内に収納されている場合、流体１６１０は、開口部１６２６が外部に露出されていても使用サイクル間で漏出しない。これは、開口部のサイズ規模を考えた場合の流体１６１０の表面張力に起因する。周辺領域１６４６は少なくとも部分的に周辺領域１６２４と重複でき、周辺領域１６２４を超えて延在できるが、このような重複は求められない。タンクハウジング１６０８とエジェクタプレート１６０２を互いに結合させている接点は比較的小さく、そのためエジェクタプレートが活動化された場合でもプレート１６０２に対するタンクハウジング１６０８の取付けがエジェクタプレート１６０２の振動に実質的に影響を及ぼすことはない。
【００６８】
開放領域１６３８以外に、エジェクタプレート１６０２の一部分は、追加のタンク壁１６５０によりカバーされていてよい。図１６Ｅの実施形態において、壁１６５０は、エジェクタプレート１６０２と直接接触せず、むしろそれはＯリング１６４８ａに結合される。代替的には、壁１６５０をプレート１６０２に直接取付けることができる。さらに、ハウジング１６０８をプレート１６０２に直接取付けることができ、かつ壁１６５０を完全に削除することができる。
【００６９】
駆出アセンブリ１６００は、眼に治療薬又は他の流体を送出するために使用されることから、タンク１６２０内に収納されている流体１６１０及び駆出された液滴１６１２が汚染されるのを防ぐように設計されている。例えば図１６Ｃに示されている一部の実施形態においては、圧電エジェクタ１６０４の露出された表面及びエジェクタプレート１６０２の表面１６２２の少なくとも一部分の上にコーティング１６０を形成させることができる。圧電エジェクタ１６０４及び電極１６０６ａ及び１６０６ｂと流体１６１０が直接接触するのを防ぐために、コーティングを使用してよい。プレート又はエジェクタが流体と相互作用するのを防ぐためにコーティングを使用してもよいし、あるいは圧電エジェクタ１６０４及び電極１０６６ａ及び１０６６ｂを環境から保護するためにコーティングを使用してもよい。例えば、コーティングは、非反応性材料例えばポリプロピレン、ナイロン又は高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）を含めたポリマー、金、白金又はパラジウムなどを含む形状適合性コーティング、あるいはポリテトラフルオロエチレン（登録商標）などのコーティングであり得る。
【００７０】
図１６Ｇを参照すると、一部の実施形態において、エジェクタプレート１６０２に、汚染防止及び／又は抗菌用保護コーティング１６６２を施すことができる。保護コーティング１６６２は、開口部１６２６（１つの開口部しか図示されていない）を画定する表面１６６４を含め、エジェクタプレート１６０２の全表面にわたり形状適合可能である。他の実施形態では、保護コーティング１６６２は、選択された表面、例えば表面１６２２、１６２５又は表面領域、例えば表面１６２２、１６２５、１６６４の一部に適用され得る。保護コーティングは、生体適合性金属、例えば金、イリジウム、ロジウム、白金、パラジウム又はその合金、あるいは生体適合性ポリマー例えばポリプロピレン、ＨＤＰＥ又はポリテトラフルオロエチレン（登録商標）で形成され得る。抗菌性材料には、銀などの金属又はポリケトンなどのポリマーが含まれる。保護コーティングは、流体１６１０又は液滴１６１２と直接接触した状態にあり得る。コーティングは、流体のまわりに不活性障壁を提供してもよいし、あるいは、微生物増殖を阻害し流体１６１０及び／又は液滴１６１２を殺菌してもよい。
【００７１】
さらに、例えば図１６Ａ及び図１６Ｅのプレート１６０２の表面１６２２を同様にコーティングしてもよい。コーティングは、親水性又は疎水性コーティングであってよい。さらに、コーティングを保護層で被覆してよい。表面には同様に反射層が施されてもよい。コーティング層は、保護及び反射コーティングの両方であり得る。代替的には、表面は、反射性となるように形成されてよい。例えば、表面は、ステンレス、ニッケル−コバルト又は他の反射性材料で製造されてよい。表面は、反射性表面となるように形成されているか又は研磨されてよい。表面１６２２を反射性にすることに加えて、表面をその表面上又はその周囲で背面照明してもよく、これは図２６に示されている。眼科の利用分野では、反射性表面は、ユーザーが眼とエジェクタアセンブリを整列させるのを補助する。
【００７２】
一部の実施形態において、エジェクタプレート１６０２はそれ自体金属、例えばステンレス鋼、ニッケル、コバルト、チタン、イリジウム、白金、又はパラジウム又はその合金で形成され得る。代替的には、プレートは、他の金属又はポリマーを含めた最適な材料で形成され得、以上で指摘した通りにコーティングされ得る。プレートは、１つ以上の材料又は層の複合材料であってよい。プレートは、例えばシートメタルからの切断、予備成形、圧延、鋳造又は他の造形によって製造されてよい。プレート中の開口部は、レーザー削孔又はアブレーションなどの機械的又は光学的手段による削孔、又はステンシル又はリトグラフィパターニングを伴う又は伴わないエッチングなどの化学的プロセスを非限定的に含む好適な方法を用いて形成されてよい。開口部は、プレート形成時点で予備成形されてもよい。コーティングは、浸漬、電気メッキを含めたメッキあるいは成形又は鋳造などのカプセル封入によって予備成形されてよい。コーティングは同様に、スパッタリング、物理的気相成長法（ＰＡＤ）、化学気相堆積法（ＣＯＤ）又は静電粉体被着を含めた蒸着などの最適な被着技術によって被着されてよい。保護コーティングは、約０．１μｍ未満〜約５００μｍの厚さを有していてよい。高周波数で振動した場合に層間剥離を防止するのに充分なほどにプレート１０２にコーティングが接着していることが望ましい。
【００７３】
形状及び寸法を含めたタンク１６２０の構成は、収容すべき流体１６１０の量及びエジェクタプレート１６０２の幾何形状に基づいて選択可能である。タンクの代替的形状としては、差圧下で作動する、重力送り式、ウィッキング又は折畳み式ブラダーがある。これらのタンクは、予め充填されているか、マイクロポンプを用いて充填されるか又はカートリッジの交換により充填されてよい。マイクロポンプは、折畳み式コンテナ又は非折畳み式コンテナの中に又はその中から流体を圧送することで、タンクを充填することができる。カートリッジは、タンク内に装填されるＡコンテナを含んでいってよい。代替的には、カートリッジ自体を、使い捨てエジェクタアセンブリに結合してよく、次にこのアセンブリは、規定の放出回数の後ハウジング内に戻される。
【００７４】
図１６Ｈは、マイクロポンプアセンブリ１６７０に連結されたタンク１６２０を示す。アセンブリは、マイクロポンプ１６７２及びより大きなタンク１６７１を含む。図１６Ｉは、アセンブリ１６００の断面図を示す。デバイスと共に使用するための代替的タンクが、２０に描かれている。タンクハウジング１６０８’が、エジェクタ機構に結合されている。ハウジング１６０８’は、ウィッキング材料Ｗを含む。この材料は、流体のレベルがエジェクタプレート１６０２より下まで低下した場合でも、エジェクタ機構に対し流体の供給を維持する。この理論により制限されることは望まないが、このタイプのタンクは、毛管作用によって作動する。このタンクタイプの実施形態は、Ｄｒｏｅｇｅに対する米国特許第７，１９２，１２９号中でより詳しく説明されている。
【００７５】
図１６Ｄに示された実施例において、タンクハウジング１６０８は、矩形の断面を有する。他の形状も使用可能である。一部の実施形態では、タンクハウジング１６０８は曲線縁部を含む。曲線コーナー１４０を示す実施例が、図１６Ｄに描かれている。こうして、タンク１２０の縁部に捕捉される流体１６１０はほとんど又は全く無く、タンク内の流体を有効に使用することができる。タンク１６２０は、再充填可能であるか又は使い捨てであり得る。タンクは、使い捨てタンクについては予め充填され得、あるいは、充填孔を用いて再充填可能であり得る。
【００７６】
一部の実施形態において、タンクハウジング１６０８は、タンク１６２０内への空気の出入りを可能にしてタンク内の流体を適切な周囲圧力に保つために貫通孔１６４２（図１６Ａには一例のみ示されている）を含む。貫通孔１６４２は、流体１６１０が穴から漏洩しないように小さい直径を有する。あるいは、タンクハウジング１０８内にはいかなる開口部も形成されず、少なくとも一部分、例えば部分１６４４又はタンクハウジング１６０８全体が、例えばブラダーの形で折畳み可能であり得る。タンク全体は同様に、可撓性又は折畳み式ブラダーの形で製造されていてよい。したがって、流体１６１０がエジェクタプレート１６０２を通して駆出されるにつれて、タンク１６２０は、その形状及び体積を変えてタンク１６２０内の流体１６１０の量の変化に追従する。
【００７７】
図１６Ａ〜１７Ｂの実施形態において、エジェクタプレート１６０２は、圧電エジェクタ１６０４により振動させられることによって活動化される。図６Ａと１６Ｃに示されているように、２つの電極１６０６ａ及び１６０６ｂが、エジェクタプレート１６０２の表面１６２２に平行である圧電エジェクタ１６０４の２つの相対する表面１６３４及び１６３６上に形成され、圧電エジェクタ１６０４を活動化させてエジェクタプレート１６０２を振動させる。電極は、接着剤による固定又は他のボンディングを含めた任意の公知の方法でプレートに取付けることができる。これらの電極は同様に、プレート１６０２に対して所定の場所でオーバーモールドされてよい。ワイヤ又は他の導電性コネクタを使用して、プレート１６０２と電極の間に必要な電気的接触をもたらすことができる。代替的には、メッキ又は他のその場被着によりプレート１６０２上に電極を形成させてもよい。一例として、電極は、電極１６０６ａとエジェクタプレート１６０２の間に塗布される接着剤１６２８によって取付けられる。電極１６０６ａは、プレート１６０２と電気的接触状態にある。電極１６０６ａ及び１６０６ｂを横断して電圧が印加された場合、圧電アクチュエータ１６０４がエジェクタプレート１６０２を偏向させて、形状を、図１７Ａ及び図１７Ｂに示されるようにより凹形又は凸形へと変化させる。例えば、図１７Ａは、プレート１６０２に結合されプレートを形状１７００へと偏向させる電極１６０６ａ及び１６０６ｂを示す。異なる圧電材料に対応する広範囲の電圧が当該技術分野において公知であるが、一例として図１７Ａの電極に対しては、４０Ｖ又は６０Ｖの電圧差が適用されてよい。電圧差の方向が例えば−４０又は６０へと反転された場合、プレートは、図１７Ｂに示されている形状１７０１へと反対方向に偏向する。こうして、アクチュエータ１６０４はプレート１６０２の揺動をひき起こし、この揺動は、流体１６１０からの液滴１６１２の形成を結果としてもたらす振動を構成する。図１７Ａに示されている実施形態においては、タンク１６２０の容積が削減され、タンク１６２０内の流体１６１０は、エジェクタプレート１６０２によって圧縮され、開口部１６２６内に強制される。図１７Ｂに示された実施形態において、タンク１６２０の容積は増大させられる。交流電圧が電極１６０６ａ及び１６０６ｂに印加されるにつれて、エジェクタプレート１６０２は、形状２６００と形状２６０２の間で揺動し、流体液滴１６１２を開口部１６２６内に蓄積させ、最終的にタンク１６２０から離れるような方向１６１４に沿って開口部１６２６から駆出させる。揺動の周波数及び波長は、開口部１６２６の容積、開口部１６２６の数、流体の粘度、プレート１６０２の剛性、温度及び他の要因などの多くの要因に左右され得る。これらのパラメータは、所望の液滴流を作り出すように調整又は選択されてよい。プレート１６０２から液滴を駆出する頻度も多くの要因により左右される。一部の実施形態において、液滴１６１２は、パルス周波数よりも低い周波数で駆出される。例えば、液滴１６１２は、エジェクタプレートの振動の１〜１０００サイクル、より具体的には８〜１２サイクルに一回駆出される。液滴の駆出頻度については、以下でさらに詳述する。
【００７８】
アクチュエータ１６０４を作成するためには、多くの圧電材料を使用することができる。一例を挙げると、一部の実施形態において、ＰＺＴから圧電アクチュエータを形成できる。しかしながら、ＰＺＴは、鉛を含み、液体１６１０から封止されていなければならない。他の無鉛材料としては、チタン酸バリウム又はポリマー系の圧電材料例えばポリフッ化ビニリデンが含まれる。電極１６０６ａ及び１６０６ｂは、金、白金又は銀を含めた好適な導体で形成され得る。接着剤１６２８として使用するのに好適な材料としては、シリコーン接着剤、エポキシ、銀ペーストなどの接着剤が含まれ得るが、これらに限定されない。導電性接着剤の一例としては、Ｄｏｗ  Ｃｏｒｎｉｎｇ  ＤＡ６５２４及びＤＡ６５３３などのチキソトロピー接着剤が含まれる。タンクハウジング１６０８は、ポリマー材料で形成され得、そのいくつかの例としてはポリテトラフルオロエチレン（登録商標）、ゴム、ポリプロピレン、ポリエチレン又はシリコーンが含まれる。以上で言及した通り、タンクの全部又は一部は可撓性又は折畳み式であり得る。駆出アセンブリ１６００により駆出される液滴のサイズ及び速度は、駆出アセンブリ１６００を製造するにあたり使用される様々なパラメータにより影響され得る。パラメータには、圧電アクチュエータ１６０４の寸法、エジェクタプレート１６０２の特性（例えば寸法、弾性その他）、エジェクタプレート１６０２内の開口部１６２６のサイズ及びパターン、駆動電子部品により電極１６０６ａ、１６０７ｂに適用されるパルスの周波数、形状及び強度、流体特性（例えば粘度及び表面張力）その他が含まれる。
【００７９】
エジェクタプレートの振動の強度及び周波数も同様に、電極１６０６ａ、１６０６ｂに印加される電圧パルスを制御することによって制御される。上述の通り、パルスは、図１７Ａ及び１７Ｂに示されているように、プレート１６０２を偏向させる電圧差によって作り出される。一部の実施形態において、電極１６０６ａ又は１６０６ｂの一方が接地され、他方の電極１６０６ａ又は１６０６ｂの１つに対して両極性パルスなどの電圧パルスが印加されて、例えばエジェクタプレート１６０２を振動させる。電圧パルス及び他の特徴の詳細が、本明細書においてさらに論述される。一例を挙げると、一実施形態において、圧電アクチュエータ１６０４は、約６０ＫＨｚ〜約１２０ＫＨｚ、例えば１１８ＫＨｚの共振周波数を有することができる。印加電圧パルスは、圧電アクチュエータ１６０４の共振周波数より低いか、高いか又は同じ周波数を有することができる。
【００８０】
図１６Ａの実施形態において、液滴の送出時間は、約０．１ｍｓ〜約数秒である。理論により束縛されることは望まないものの、人間の眼は、瞬きに約３００ｍｓ〜約４００ｍｓの時間をかけると考えられている。したがって、送出が瞬きの間に行われることを所望する実施形態のためには、送出時間は約５０ｍｓ〜約３００ｍｓ、さらに詳細には２５ｍｓ〜２００ｍｓであり得る。一実施形態において、送出時間は、５０ｍｓ〜１００ｍｓである。このようにして、駆出された液滴は、眼の瞬きサイクル中に有効に送出された眼の中に堆積され得る。一部の実施形態、例えば店頭販売の生理食塩水ディスペンサにおいて、送出時間は、数回の瞬きサイクルにまたがる数秒、例えば３〜４秒という長いものであり得る。代替的には、単一の送出を複数の液滴駆出バースト又はパルスにより投与することができる。
【００８１】
さらに、この理論に束縛されることを意図せずに、パルス送りは、衝突時の自動車の衝撃吸収帯の効果と同様に、経時的に衝撃を発散させることにより空気流のピーク振幅を削減するかもしれないと考えられる。したがって、標的に対する駆出の圧力は緩和される。すなわち、例えば眼球への適用にあたっては、対象は、さほど多くの空気を感じず、通常より高レベルの不快感を体験しないかもしれない。さらに、パルス送りは同様に、液滴の凝集を削減し、結果として同伴空気の生成を少なくするかもしれない。単なる一例として、２５ｍｓのパルスは、パルスを離隔する２５ｍｓの停止時間で発生させることができる。一例を挙げると、一実施形態において、パルスは、全部で１５０ｍｓの合計時間、反復されてよい。
【００８２】
図２１Ａ−Ｄは、デバイスのハウジングの別の実施形態を示す。プラスチック又は他の好適な材料から成形された構成要素で形成されるハウジング５０２は、一般に正面部分２１０４と背面部分２１０６により画定される。前面部分２１０６は、流体送出部域２１０８と活動化機構２１１０を含む。流体送出部域２１０８はさらに、カバーベゼル２１１４及びハウジングを通って形成される送出アパーチャ２１１２を画定する。流体送出部域２１０８は同様に、他の実施形態に関して先に記述した通りの機能をもつ多機能ＬＥＤ２１１６をも含む。活動化トリガー２１１０には、アパーチャカバープレート２１１８及び親指レスト２１２０が含まれる。１つ以上の隆起した縁部２１２２が、親指レスト５２０の周囲に形成されて、活動化トリガー２１１０上にユーザーの親指を位置づけするのを補助してもよい。図示された実施形態において、カバープレート２１１８及び親指レスト２１２０は、モノブロックに一体化されても又は多数の部分として形成されてもよい。カバープレート２１１８は、前面部分２１０４及びカバーバゼル２１１４（図５Ｅ）によって形成されたスロット内に嵌め合わされ、スロットの内部を上下に摺動するように操作可能であり、こうして、カバープレート２１１８が送出アパーチャ２１１２を封止し、アパーチャの後方のエジェクタアセンブリ及び内部構成要素を外部の破片や汚染から保護できるようにする。任意には、カバープレート２１１８の裏面を、銀粒子を含む材料でコーティングして、細菌が送出部域の内部及びそのまわりに形成するのを防止してもよい。図２１Ｆは、ユーザーが一用量の眼科用流体液滴を送出する前に自らの眼の方向にデバイスを整列させているところを描いた概略図である。デバイスの人間工学に基づく設計のため、ユーザーは、デバイス上に位置設定された親指レスト上に親指を置くことができ、親指はわずかに曲がった位置をとるよう促される。次に、ユーザーがその眼と送出アパーチャとを整列させている間デバイスを安定させるためユーザーの頬骨に対し親指の近位指骨を置いてよい。任意には背面照明された研磨済みエジェクタプレートを含む多機能ＬＥＤも同様に、整列を補助し得る。ユーザーの親指がその頬骨に対し置かれた時点で、送出アパーチャは、眼の表面から２〜３ｃｍの最適な距離で容易に整列され得る。このとき、ユーザーは送出ボタン上にその人差し指を位置設定し、準備が整った時点で、送出ボタンを押し下げ、眼科用流体を自らの眼の表面に送出することができる。
【００８３】
こうして、親指レストの位置と頬骨上の親指の背面の配置の組合せが、自然で反復可能な整列機能及びプロセスを提供する。ユーザーの骨格に応じて、適切な整列をもたらすように顔面上の代替的場所と親指又は手の異なる部分を整列させてよい。あるいは、例えば、図１６Ａに示されている距離ｄに関して指摘された通り、使用中、デバイスを適切な距離に保持することができる。この適切な距離は、対象のタイプ及び利用分野と共に変動してよい。例えば、家畜が対象である場合、デバイスは、ヒトの対象の場合よりも長い距離に保たれてよい。さらに、デバイスは、手のひらの中に保持され、手やその指を用いることなく、その代りスペーサを用いてか又は上述のような整列デバイスを援用して、整列させられてよい。あるいは、デバイスに対して手又はその指の任意の部分を使用することができ、送出ボタンを活動化するために、手又はその指の任意の部分を使用してよい。一例を挙げると、デバイスは、小指がデバイスを顔面から離隔させ、親指がデバイスハウジングの側面上にある送出ボタンを押し下げている状態で手の中に保持され得る。
【００８４】
使用中、デバイスは保持され、オンに切替えられ、整列され、送出ボタンが押下げられる。デバイスのオン切替えは、物理的活動化トリガーを活動化させることにより手作業で行なわれてもよいし、あるいは自動的に又はドッキングステーションからデバイスの取出しなどの条件に応答して発生してよい。デバイスは、ひとたび活動化された時点で完全に除去サイクルを繰り返す。適切に整列されたハウジングは、流体を液滴流の形で標的に送出する。
【００８５】
図２２Ａは、流体駆出デバイスを含む通信システムを示す。デバイスは、ドッキングステーションと組合わせて使用されてよい。このシステム及びドッキングステーションの詳細は、本明細書と同時に出願され、参照により本明細書に援用されている「遠隔治療及び監視を行なうための方法及びシステム」という題の米国出願代理人整理番号第２４９５１．００３−ＵＳ０２号中により完全に記載されている。
【００８６】
図２２Ｂは、通信状態のデバイス２２０２とドッキングステーション２２５０を示すブロック図を示す。デバイス２２０２は、ハウジング２２０６、電子部品２２０８、エジェクタ機構アクチュエータ例えばピエゾ２２１０、タンク２２１２、標的デバイス２２１４、電子記憶装置２２１６及び入出力（Ｉ／Ｏ）インタフェース２２１８を含んでいてよい。デバイス２７０２は、画像形成デバイス２２２０、ルックアップテーブル２２２２、スピーカー２２２４、及びＬＥＤ２２２６も含んでいてよい。
【００８７】
ハウジング２２０６は、例えば、射出成形されたプラスチック又は任意の他の適切な耐久性ある又は軽量の材料で製造されてよい。ハウジング２２０６は、開口部２２２８、位置づけ可能なスライダ２２３０、通信情報をドッキングステーション２２５０に送信しドッキングステーションから通信情報を受信するインタフェース２２３２、流れ活動化装置２２３４、及び通信用インタフェース２２３６を含んでいてよい。通信用インタフェース２２３６は、ハウジング２２０６の外部の供給源（本明細書と同時に出願され、その全体が参照により本明細書に援用されている「遠隔治療及び監視を行なうための方法及びシステム」という題の米国出願代理人整理番号第２４９５１．００３−ＵＳ０２号を参照のこと）にデータを送信し、そこからデバイス２２０２及びドッキングステーション２２５０に対してデータを受信する。例えば、通信用インタフェース２２３６はデータベース又は入出力デバイス例えばキーボードと通信状態にあってよい。
【００８８】
開口部２２２８は、ハウジング２２０６の外部表面を貫通して形成されたアパーチャの形をしていてよく、開口部２２２８は、タンク２２１２内に収容された流体がハウジング２２０６から退出することができるようにする。開口部２２２８は、先に説明した開口部と類似のものであってよい。
【００８９】
位置づけ可能なスライダ２２３０は、先に記述した親指スライダと類似のものであってよい。ハウジング２２０６は同様に、接続部２２０４を収容するように構成されたインタフェース２２３２をも含んでいる。接続部２２０４は、例えば、１ワイヤインタフェース、２ワイヤインタフェース又はＩ２Ｃインタフェースであってよい。インタフェース２２３２は、デバイス２２０２が、接続部２２０４を介してドッキングステーション２２５０にデータを送信し、そこからデータを受信することができるようにする。
【００９０】
ハウジング２２０６は同様に、活動化トリガー２２３４をも含んでいる。トリガーは、例えばハウジング７０６の外部表面から突出するボタン、スイッチ又はデバイスのユーザーにとってアクセス可能である任意の他の触覚インタフェース、例えば上述したスイッチであってよい。トリガー２２３４は、開口部２２２８とスライダ２２３０を含むハウジング２２０６の側面とは反対側のハウジング２２０６の側面上にあってよい。
【００９１】
ハウジング２２０６は同様に、電子記憶装置２２１６と通信する通信用インタフェースも含んでいてよく、電子記憶装置２２１６内に記憶されたデータの検索及び電子記憶装置２２１６へのデータの書込みを可能にする。インタフェース２２３６は、例えば、ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）接続、シリアル接続、イーサネット接続又はデータの読出し及び書込みを可能にする任意の他の接続であってよい。これらの態様についてのさらなる論述は、本明細書と同時に出願された「遠隔治療及び監視を行なうための方法及びシステム」という題の米国出願代理人整理番号第２４９５１．００３−ＵＳ０２号中にみられる。
【００９２】
デバイス２２０２は電子部品２２０８を含み、これらがエジェクタ機構アクチュエータ又はピエゾ２２１０に対して１つ以上の出力ドライバ信号を提供する。ピエゾ２２１０は、出力信号の適用に応答してエジェクタプレート２２０２を歪曲させる。エジェクタプレート２２０２は、タンク２２１２内に収容された流体と接触状態にあり、ピエゾ２２１０が歪曲した時点で、タンク２２１２からの流体は、エジェクタプレート内に形成された１つ以上の開口部を通って引き出される。圧電実施形態においては、エジェクタプレートの運動そして一般的にエジェクタ機構の作動により、指向性液滴流は、開口部２２２８を通ってハウジング２２０６から退出させられる。
【００９３】
電子部品を開示する図に関してより詳細に論述した通り、電子部品２２０８は、ピエゾ２２１０に適用される出力ドライバ信号２３４２の周波数、電圧、デューティサイクル及び持続時間を決定する。さらに、電子部品２２０８は、ピエゾ２２１０に適用される出力ドライバ信号の特徴又は特性を、流体及び／又は投薬量計画の変更に対応するべく調整できるような形で、プログラミング可能である。
【００９４】
図２２Ｃは、プロセッサ２３０４とドライバ回路２８０６を含む。プロセッサ２８０４は、励磁信号２３４０をドライバ回路２３０６に提供し、ドライバ回路２３０６は、ピエゾ２２１０に対して適用される出力ドライバ信号２３４２を生成する。出力ドライバ信号２３４２の特性は、励磁信号２３４０の特性から決定される。以下で論述する通り、出力ドライバ信号８２３２は、例えば、２つ又は４つの別個の出力ドライバ信号を含んでいてよい。
【００９５】
タンク２２１２には、デバイス２２０２が製造される時に流体が予備充填されていてよい。デバイス２２０２は、デバイス２２０２の製造時点でプログラミングされてよい。論述されている代替的タンクを、非限定的に使用することができる。
【００９６】
デバイス２２０２は同様に、標的デバイス２２１４も含んでいる。標的デバイス２２１４は、ユーザーが対象の眼とデバイス２２０２を整列させるのを補助し得る。標的デバイス２２１４は、例えば、対象の眼の中に照射するＬＥＤ、対象の眼を映す反射性又は光沢のある表面、及び／又は対象の眼の画像を形成し信号をｅｌｅｃｔｒｏＶＩＮＮＯｎｉｃｓ２２０８に提供するＣＣＤカメラであってよい。標的デバイス２２０４は、デバイス２２０２が正しく位置づけされた場合にユーザーに自らの眼の画像を提供するための反射体を含んでいてよく、あるいは、デバイス２２０２が正しく位置づけされた場合にユーザーの眼の中に照射するための低強度ＬＥＤなどの光源を含んでいてよい。標的デバイス２２１４は、対象の眼が開いているか否かを決定するセンサーを含んでいてよい。標的デバイス２２１４は、デバイス２２０２が眼と適切に整列された場合、対象の眼の反射を示す要素を含んでいてよい。例えば、エジェクタプレート及び／又はピエゾ２２１０は、開口部２２２８とピエゾ２２１０が対象の眼と整列された場合に、対象の眼の反射を示す反射性材料で製造されていてよい。このタイプの標的デバイスは、例えば、対象が指向性液滴流を自身の眼に投与するためにデバイス２２０２を使用する場合に有益である。
【００９７】
変形実施形態において、エジェクタ機構又はそれに隣接するハウジングの表面全体又は一部分に、反射層がコーティングされていてよい。コーティング層は、保護層及び反射層の両方であり得る。あるいは、表面は、反射性となるように形成されたものであり得る。例えば、表面は、ステンレス、ニッケル−コバルト又は他の反射性材料で製造されていてよい。表面は、反射性を有するように形成されたものであるか又は反射性を有するように研磨されたものであり得る。表面を反射性にすることに加えて、表面をその表面上又はその周囲で背面照明してもよい。眼科用利用分野では、反射性表面は、眼とエジェクタアセンブリを整列させる上でユーザーを補助する。
【００９８】
デバイス２２０２は同様に、電子記憶装置２２１６及び入出力インタフェース２２１８も含んでいる。対象の眼の画像などのデータを記憶することに加えて、電子記憶装置２２１６は、おそらくはコンピュータプログラムの形で実行された場合に電子装置２２０８内に含まれたプロセッサをデバイス２２０２内の他の構成要素と通信させる命令を記憶する。プロセッサは、例えば、ＦＰＧＡ又はＡＳＩＣなどのステートマシンであってよい。励磁信号２３４０は、信号発生器により生成されてよい。電子記憶装置２２１６についての情報は、（データベースと通信する）インタフェース２２１８又はインタフェース２２３６を通してアクセス可能であり、電子記憶装置の内容に対するアクセスは制御され、例えば一部の医療関係者、例えば投薬量の調整を希望する医師又は薬剤師が一定の活動を実施できるようにするための制限されたパスワードなどによって制御される。コンピュータがインターネット接続可能状態にあるかぎり、例えば進捗度及び正しい対象による使用を監視できるようにしかつインターネット上で投薬量を調整できるようにするため医療関係者によるアクセスのためのサーバなどに、例えば医療関係者によりサーバに対し見直し済みの投薬量情報をアップロードすることによって、情報はインターネットを介してアップロードされ、その後インターネットを介してデバイスまでプッシュ型配信されるか又はユーザーによりダウンロードされてよい。デバイス自体は、使用法情報及び画像情報を実時間でアップロードできるよう、そして新しい情報を実時間でデバイスにダウンロードできるよう、インターネット接続可能状態にされていてよい。デバイスがインターネット接続状態にあるかぎり、デバイスには、ユーザーインタフェース例えばスクリーン及びキーボード又はタッチセンサー式スクリーンが具備されていてよい。
【００９９】
入出力インタフェース２２１８は、データ及び／又は指令をデバイス２２０２に入力しかつ／又はデバイス２２０２から読出しできるようにするインタフェースを提供する。入出力インタフェース２２１８は、キーボード、マウス、通信ポート、デバイス２２０２とは別のデバイス上で実行する電子プロセッサー又はディスプレイなどのデバイスからデータを受信してよい。入出力インタフェース２２１８は同様に、デバイス２２０２、デバイス２２０２の構成要素、及び／又は外部デバイスの間の通信を可能にするソフトウェアを含み得る。インタフェース２２１８は、デバイス２２０２がコンピュータ、例えばスクリーン及びユーザー入力機能を伴うラップトップ又はパームトップ型コンピュータ又は携帯電話の中にインタフェース２２１８を介してプラグインされた場合にユーザーに対しデバイス２２０２へのアクセスを提供し得る。
【０１００】
デバイス２２０２は同様に、画像形成デバイス２２２０も含んでいてよい。画像形成デバイス２２２０は、流体の指向性液滴流を送出する同じアパーチャを通して対象の眼の画像を捕捉するように開口部２２２８と整列される電荷結合素子（ＣＣＤ）であってよい。一部の実施形態において、画像形成デバイス２２２０は、開口部２２２８の場所以外の場所でハウジング７０６の外部表面上に取付けられる。画像形成デバイス２２２０により収集された画像は、入出力インタフェース２２１８、通信用インタフェース２２３６又は２２５６を介してデバイス２２０２から移送され、かつ／又は画像は、電子記憶装置２２１６内に記憶されてよい。本明細書と同時に出願され、参照によりその全体が本明細書に援用されている「遠隔治療及び監視を行なうための方法及びシステム」という題の米国出願代理人整理番号第２４９５１．００３−ＵＳ０２号中により完全に説明されているように画像はデータベースにアップロードされ、対象の医療記録と結びつけて記憶されてよい。
【０１０１】
画像形成デバイス２２２０及び電子部品２２０８は、デバイス２２０２からの流体の駆出時か又はこの駆出よりも選択可能な時間だけ前又は後に画像の捕捉を制御するように作動可能であってよい。一部の実施形態においては、画像の捕捉は、例えばボタン又は流れ活動化装置２２３４を押し下げることによってユーザーにより始動されてよい。例えば、生理食塩水の液滴をデバイス２２０２から眼に向けて誘導して角膜に圧力を加え、効果を見極めるために画像を撮影し得る。画像は、上述の通りに保存可能である。
【０１０２】
デバイス２２０２は同様に、ルックアップテーブル２２２２を含んでいてよい。ルックアップテーブル２２２２は、例えばデバイス２２０２上で電子記憶装置２２１６内に記憶されてよく、或いはデバイス２２０２とは別個に、例えばデータベース内に記憶されてもよい。ルックアップテーブル２２２２は、デバイス２２０２内で使用されてよい流体に特定的な情報を含む。例えば、流体薬物の粘度はタンク内の流体に応じて変動することから、ピエゾ２２１０は、タンク内の流体に合わせた周波数を有する出力ドライバ信号の適用を必要とする場合がある。この薬剤特異的変動は、電子部品２２０８により生成されピエゾ２２１０に適用される出力ドライバ信号の周波数、電圧及び／又は持続時間などの特性の変動により考慮されてよい。ルックアップテーブル２２２２は、出力ドライバ信号を設定するために電子部品２２０８により検索され使用される薬剤に特異的な情報を含み得る。
【０１０３】
ルックアップテーブル２２２２は同様に、対象の治療計画に関係する薬剤特異的情報も含んでいてよい。例えば、ルックアップテーブルは、第１の薬剤が一日３回適用される一方第２の薬剤は一日一回適用されるべきであることを規定する情報を含み得る。この治療計画情報は、例えばタンク内に収容されている薬剤のタイプに基づいていつ対象に対するリマインダー警告を始動させるべきかを決定するために、電子部品２２０８により使用される。
【０１０４】
一部の実施形態では、特定のデバイス２２０２上のルックアップテーブル２２２２は、対象の身体条件の変化を考慮するため専門家例えば治療専門家により編集されてよい。インタフェース２２３６は、外部Ｉ／Ｏデバイスを介して又はベータベースから直接、恐らくはインターネットを介して、情報をダウンロードするために操作可能であってよい。ダウンロードされた情報は、精査された用量、精査された用量時間そして分注すべき薬剤タイプのうちの１つ以上を含んでいてよい。デバイス２２０２は、電子部品２２０８が、所定の情報又はダウンロードされた情報に応えて薬剤の分注を制御するような形で構成されてよい。
【０１０５】
デバイス２２０２は同様に、スピーカー２２２４及び照明器２２２６を含んでいてもよく、これらは両方共、電子部品２２０８と合わせて、デバイス２２０２のユーザーに対し知覚可能な警告を提供するために使用されてよい。デバイス７０２は、他の知覚可能な警告を提供し得る。例えば、デバイス２２０２は、ユーザーの注意をひくため振動してよい。デバイス２２０２は、ユーザーに対するフィードバック、例えば、最大用量に到達した時点を示す視覚的又は可聴フィードバックを提供するために、電子部品２２０８により制御され得る可聴警報又はエナンシエータ又は視覚的インジケータを生成し得る。
【０１０６】
一部の実施形態において、照明器２２２６は、眼を照明するための異なる周波数の多数の光源を含んでいてよく、あるいは異なる色及び周波数の光（例えば赤色光、青色光、緑色光、白色光、赤外線（ＩＲ）、紫外線（ＵＶ））などの可変周波数光源を含んでいてよい。デバイスは、角膜潰瘍及び擦過傷を特定する目的で角膜を照明するべくフルオレセインと共に使用するためのコバルトブルー光（例えばフィルタを使用することにより生成されるもの）を含んでいてよい。照明器７２６は、眼を照明するために２８０ｎｍ超の波長の周波数を発出する放射線源であってよい。照明器２２２６は、瞳孔反応を制限し異なる周波数の光学検出器、スキャナ又はカメラでの眼の分析を可能にするため例えば２０ナノセカンド（ｎｓ）という異なる時間光をパルス送りするように操作可能である。照明器２２６は、より鮮明な画像を得るよう波面補正を実施するための補償光学チップ、例えばＭＥＭＳベースの補償光学チップを含んでいてよい。
【０１０７】
デバイスは、移動する眼の近位調整画像を画定し小児への投与を補助するための固定源、例えばＬＥＤ又はＬＥＤパターンを含んでいてよい。これは同様に、角膜表面を横断して薬剤を展延させるのを助けるため、薬剤投与中眼球を動かすか又は回転させるためにも役立つ。
【０１０８】
ドッキングステーション２２５０は、デバイス２２０２を収容するように構成されるハウジングポート２２５２（非限定的にドッキングステーションを含む）を含む。ハウジングポート２２５２は、デバイス２２０２をドッキングステーション２２５０に収容した場合にデバイス２２０２がしっかりと設備されドッキングステーション２２５０により安定的に保持されるように、陥凹していてよい。ドッキングステーション２２５０は同様に、ドッキングステーション２２５０及び／又はデバイス２２０２間でデータを読出し、書込む通信用インタフェース２２５６を含んでいてよい。通信用インタフェース２２５６は例えば、ＵＳＢ接続、イーサネット接続又はシリアル接続であってよい。ドッキングステーション２２５０は同様にメモリー又は電子記憶装置２２５４を含んでいてよい。
【０１０９】
電子記憶装置構成要素２２１６及び２２５４は、揮発性メモリ、例えばＲＡＭであってよい。一部の実施形態において、電子記憶装置構成要素２２１６及び２２５４は共に非揮発性及び揮発性の部分又は構成要素の両方を含み得る。
【０１１０】
図２３Ａは、デバイスにおいて使用される電子部品のための例示的構成２３００の上面図を示し、図２３Ｂは、構成８００の下面図を示す。以下の記述は、デバイス２２０２に関して論述されているが、デバイス内では構成２３００又は類似の構成を使用してもよい。機器構成は、ヒトの一方の手の中に保持されるのに充分小さいものであるハウジング内に収まるようサイズ決定されたプリント回路板（ＰＣＢ）上に実装されていてよい。構成は、単一のＰＣＢ回路板上又は多数のＰＣＢ回路板上に実装されてよい。図８Ａ及び８Ｂに示されている例において、機器構成は単一のＰＣＢ回路板２３０１上に実装されている。
【０１１１】
図２３Ａを参照すると、構成２３００の上面図が示されている。上面図は、タンク２３０２、及びプロセッサ２３０４、ドライバ回路２３０６、プッシュスイッチ２３０８、プログラミングインタフェース２３１０及びスライドスイッチ２３１２を含む。プロセッサ２３０４は、エジェクタに対するパルス及び液滴の形成を制御するために使用される信号を制御し配列するように設計された自励発振器を伴う論理回路であってよい。代替的には、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、複合プログラム可能論理デバイス（ＣＰＬＤ）、又は消去可能プログラマブル論理デバイス（ＥＰＬＤ）をプロセッサとして使用してもよい。代替的には、マイクロプロセッサ又は他のプログラマブルプロセッサ、例えばＡｒｉｚｏｎａ州ＣｈａｎｄｌｅｒのＭｉｃｒｏｃｈｉｐ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｉｎｃ．から入手可能なＰＩＣ１８Ｆ１４Ｋ５０−Ｉ／ＳＳマイクロコントローラ、ＦＰＧＡ及びＡＳＩＣが、一般にマイクロプロセッサよりもコストが低い。非安定モード及び単安定モードの両方で使用されるＬＭ５５５などの論理回路及び自励発振器が、同様に比較的コストが低く、信号制御において高い精度を提供する。一部の実施形態においては、クロック信号を生成しスリープ又は低出力モードを有するおよそ２．４〜６ボルトの電圧範囲を有する任意の低出力プロセッサを、プロセッサ２３０４として使用してよい。ドライバ回路８０６は、例えばＣａｌｉｆｏｒｎｉａ州ＭｉｌｐｉｔａｓのＬｉｎｅａｒ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓから入手可能なＬＴ３５７２ＥＵＦ＃ＰＢＦモータドライバーであってよい。さらに、デバイスは、適切な作動を保証するためデバイスを監視するウォッチドッグタイマーを伴うマイクロコントローラを含んでいてよい。
【０１１２】
ドライバ回路２３０６は、プロセッサ２３０４からの特定周波数の励起信号２３４０により制御され、これを受信する。プロセッサを用いてドライバ回路２３０６を制御することにより、ドライバ回路だけに依存するシステムに比較して高い融通性と利用可能性を有するシステムを提供することができる。例えば、プロセッサでドライバ回路を制御することで、プロセッサにより生成されたドライブ信号２３４０の特性を修正することによってドライブ回路により生成される出力ドライバ信号２３４２の周波数を迅速に決定し変更することが可能になる。こうして、デバイス２２０２は、変化する対象のニーズに適応し、タンク２３０２内に収容される可能性のある様々な流体を用いて作動できることになるかもしれない。さらに、プロセッサ２３０４を用いてドライバ回路２３０６を制御することで、励起信号２３４０の周波数を制御するための別個の電位差計は不要になるかもしれない。ドライバ回路２３０６を制御するためにプロセッサ２３０４を使用することで、デバイス２２０２がヒトの一方の手で保持され操作され得るような形で電子部品２２０８のサイズを縮小できるかもしれない。
【０１１３】
プロセッサ２３０４は、プッシュスイッチ２３０８、プログラミングインタフェース２３１０及びスライドスイッチ２３１２からデータ及び制御信号を受信する。プロセッサ２３０４は、銅トレースなどの導電性経路２３１４を通してドライバ回路に接続されてよい。プッシュスイッチ２３０８、プログラミングインタフェース２３１０及びスライドスイッチ２３１２は、それぞれトレース２３１４、２３１６及び２３１８を介してプロセッサに電気接続されてよい。
【０１１４】
プッシュスイッチ２３０８は、活動化トリガー２２３４、すなわち、デバイス２２０２のユーザーが指向性液滴流の放出をひき起こすことができるようにする機構に結合されている。プッシュスイッチ２３０８及び流れ活動化装置２２３４の一部分は、デバイス２２０２のユーザーが流れ活動化装置２２３４を押すか又は他の形でこれを選択した場合に、互いに物理的に接触し得る。流れ活動化装置２２３４が電子部品（例えばソフトキー）である実施形態において、流れ活動化装置２２３４は必ずしもプッシュスイッチ２３０８と物理的に接触した状態になくてよく、むしろ流れ活動化装置２２３４は、プッシュスイッチ８０８に対し選択の電子的標示を提供し得る。活動化装置トリガー２２３４からの活動化の標示の受信に応答して、プッシュスイッチ２３０８はプロセッサ２３０４に対しスプレー信号を生成する。
プログラミングインタフェース８１０により、例えば特定の周波数、持続時間又は活動状態間の時間を有する励起信号を生成するようにプロセッサ８０４をプログラミングすることができる。例えばプロセッサ８０４は、約１０８キロヘルツ（ＫＨｚ）と１８３ＫＨｚの間の周波数を有する励起信号８４０を生成するようにプログラミングされてよい。プログラミングインタフェース８１０は、例えば５ピンインタフェースであってよい。一部の実施形態において、プログラミングインタフェース８１０は、グラフィカルユーザーインタフェース（図示せず）を通してアクセス可能であってよい。
【０１１５】
プロセッサ２３０４は、ドライバ回路２３０６に励起信号２３４０を提供し、ドライバ回路は、励起信号２３４０を使用して、ピエゾ２３２０に適用される２つの出力ドライバ信号を生成する。各々の出力ドライバ信号２３４２は、方形波又はおよそ方形波であってよく、各々の出力ドライバ信号２３４２は、おおよそ同じ最大及び最小電圧を有してよい。出力ドライバ信号の最大電圧は、およそ２０〜４０ボルトであってよく、最小電圧はおよそゼロ（０）ボルトであってよい。第２の出力ドライバ信号２３４２は、第１の出力ドライバ信号と位相が一致していない場合があり、第１の出力ドライバ信号と第２の出力ドライバ信号は、およそ１８０度位相が異なる。
【０１１６】
スライドスイッチ２３１２は、スライダー２３３０に結合されている。例えば、スライダ２２３０が物理的スライダである実施形態においては、スライドスイッチ２３１２はスライダ２２３０に物理的に連結されており、こうしてスライダ２２３０がハウジング２２０６上の１つ以上の所定の位置に位置づけされた場合にスライドスイッチ２３１２が信号を生成するようになっている。一部の実施形態においては、スライダ２２３０は電子式であってよく、機械的にではなく電子的にスライダスイッチ２３１２と通信し得る。スライダ２３３０には同様に、それが開放位置へと移動させられた場合に２つの金属接点の間の空隙を橋渡ししこうしてスライドスイッチを画定するように作動可能な金属化された表面が具備されていてもよい。スライドスイッチ３３１２は、開口部２２２８を露呈する（又は被覆解除する）位置までスライダ２２３０が移動された場合に信号を生成してよい。この信号は、開始信号と呼ばれることがある。スライドスイッチ２３１２は、スライダ２２３０がその位置から移動された場合に別の信号を生成してよい。スライドスイッチ８１２により生成された信号が、プロセッサ２３０４に提供される。
【０１１７】
図２３Ｂを参照すると、構成２３００の下面図が示されている。下面図は、図２３Ａの上面図の鏡像として示されている。下面図は、ピエゾ２３２０、ＬＥＤ２３２２、ドライバ回路２３０６、プロセッサ２３０４、スピーカ２３２４、電源モジュール８２６及び遠隔制御モジュール２３２８を示す。
【０１１８】
ピエゾ２３２０は、タンク２３０２内に保持された流体と接触するエジェクタプレート１６０２（図１６Ａ）と接触した状態に保たれかつ／又はその状態にあり、ピエゾ２３２０は、導電性経路２３３０を通してドライバ回路２３０６から出力ドライバ信号を受信する。ピエゾ２３２０は、ドライバ回路２３０６からの出力ドライバ信号８４２の適用に応答して、移動し、振動し、歪曲しかつ／又は形状変化する。
【０１１９】
一実施形態において、ピエゾ２３２０は、プリント回路板（ＰＣＢ）２３０１上に取付けられ、ＰＣＢ回路板２３０１上で導電性表面と接触する（図示せず）。導電性表面は、ステンレス鋼であってよい。一部の実施形態において、導電性経路８３０は、ピエゾ２３２０をドライバ回路２３０６の出力端に接続する回路板２３０１と一体化されていない個別配線である。一部の実施形態では、導電性経路２３３０は、ＰＣＢ回路板２３０１上に直接作られたトレースである。この実施形態において、導電性材料は、ピエゾ８２０とＯリング及びタンク２３０２の間に設置される。導電性材料は、例えばエラストマ又は「ゼブラストリップ」であってよい。これらの実施形態において、個別配線は削除され、ドライバ回路２３０６からの出力ドライバ信号２３４２は、直接ＰＣＢ回路板２３０１に形成された導電性トレースによりピエゾ２３２０に提供される。ピエゾ２３２０は、指向性液滴流がデバイス２２０２から退出できるように開口部２２２８と整列されてよい。
【０１２０】
一部の実施形態において、構成８００は、ＰＣＢ回路板の上面に取付けられたタンクに結合されている第２のピエゾを含んでいる。この実施形態では、ドライバ回路２３０６は、２つの別個のピエゾを駆動するための４つの出力ドライバ信号２３４２を生成するように構成されている。第２のピエゾは、タンク２３０２が第２のピエゾと共に振動するように、タンク２３０２の表面に直接取付けられてよい。この振動は、タンク２３０２内の流体が完全に流体状態にとどまるのを助け、タンク２３０２内に結晶や他の固体粒子が形成するのを防止する一助となってよい。懸濁液として提供された薬剤の場合、振動は、薬剤を撹拌するために作動可能であってよい。
【０１２１】
ＬＥＤ２３２２は、電源モジュール２３２６からの電力とプロセッサ２３０４からのオン又はオフ切替え信号を受信する。プロセッサ２３０４は同様に、オン又はオフに切替えるため信号をスピーカ２３２４に提供する。構成２３００は、プロセッサ２３０４の遠隔構成及び／又は制御を可能にする遠隔制御モジュール２３２８を含む。電源モジュール２３２６は、１個以上の電池であってよい。例えば、電源モジュール２３２６は、３個の電池を含んでいてよい。
【０１２２】
図２４は、指向性液滴流を対象の眼に送出するデバイスを作動させるための例示的プロセス２４００を示す。プロセス２４００は、例えばデバイスを用いて実施されてよい。プロセス２４００は、電子部品２２０８又はプロセッサ２３０４によって実施されてよい。プロセス２４００は、ドライバ回路２３０６と合わせて、プロセッサ２３０４により実施されてよい。触覚デバイスの活動化の標示が受信される２４０２。触覚デバイスは、例えば流れ活動化装置であってよく、活動化の標示は、流れ活動化装置がプッシュスイッチ２３０４と物理的に接触するか又はプッシュスイッチ２３０８と電子的に相互作用する場合にプッシュスイッチ２３０８により生成されるスプレー信号であってよい。活動化の標示は、流体の指向性液滴流がデバイス２２０２から放出される予定であることをデバイス２２０２のユーザーが規定した結果としてもたらされる。
【０１２３】
ハウジング内の開口部には実質的に閉塞が無いか否かが決定される２４０４。指向性液滴流は、スライダ２２３０が開口部２２２８を覆うのではなく露呈する位置にある場合に、デバイス２２０２から放出される。スライダ２２３０が、開口部２２２８を露呈するハウジング上に位置づけされた場合、スライドスイッチ２３１２は、プロセッサ２３０４に提供される信号を生成する。この信号が生成されなかった場合、開口部２２２８は、実質的に閉塞がない状態におかれていない。信号が生成された場合、開口部２２２８に実質的に閉塞が無く、したがって、デバイス２２０２から指向性液滴流が放出され得る。
【０１２４】
活動化の標示を受信し、ハウジング内の開口部には実質的に閉塞がないことが決定されたことに応答して、励起信号が生成される２４０６。励起信号２３４０は、ドライバ回路２３０６に適用され、ドライバ回路が今度は２つの電圧信号（出力ドライバ信号）を生成し、この信号はピエゾ２３２０（又はピエゾ２２１０）に適用されて、ピエゾとそれに取付けられたエジェクタプレート１６０２を振動、移動あるいはその他の形で歪曲させる。エジェクタプレート１６０２の運動は流体をタンク２３０２から、そしてエジェクタプレート内の１つ以上の孔を通して引き出し、対象の眼に送出するための流体の指向性液滴流を作り出す。励起信号２３４０は、約９５ＫＨｚ〜１８３ＫＨｚの周波数を有する方形波であり得る。励起信号２３４０はドライバ回路２３０６に適用され、ドライバ回路２３０６は、２つの方形波出力ドライバ信号を生成するが、これらの信号の位相は互いに１８０°異なり、これらの信号はピエゾ２３２０に適用される。方形波出力ドライバ信号２３４２の電圧は例えば２０〜４０ボルトであってよく、各々の出力ドライバ信号２３４２の周波数は約９５ＫＨｚ〜１８３ＫＨｚの間にあってよい。
【０１２５】
図２５は、対象の眼に流体の液滴流を誘導するデバイスを作動させるための別の例示的プロセス２５００を示す。プロセス２５００は、例えばデバイスなどを用いて実施されてよい。プロセス２５００は電子部品２２０８又はプロセッサ２３６４によって実施されてよい。プロセス２５００は、ドライバ回路２３０６を併用してプロセッサ２３０４により実施されてもよい。
【０１２６】
親指スライドが第２の位置まで移動したという標示が受信される（２５０２）。親指スライドは、スライダ２２３０に類似したスライダであってよく、第２の位置は、指向性液滴流がデバイス２２０２を退出できるような形に開口部２２２８を露呈させるハウジング２２０６の表面上の場所であってよい。スライダ２２３０が移動したことの標示は、スライダがスライドスイッチ２３１２と機械的又は電気的に接触したことに応答してスライドスイッチ２３１２により生成される信号であってよい。標示の受信に応答して、励起信号２３４０が生成される（２５０４）。励起信号２３４０はプロセッサ２３０４によって生成され得、励起信号２３４０は、ピエゾを駆動して準備シーケンスを実施する出力ドライバ信号を生成するようにドライバ回路２３０６を制御する信号であってよい。準備シーケンスは、開始シーケンス、パージサイクル又は清浄サイクルと呼ばれる場合がある。
【０１２７】
準備シーケンスは、デバイス２２０２に、対象の眼の中に入れるよう意図されていない１つ以上の指向性液滴流を生成させる。むしろ、準備シーケンス中に生成される１つ以上の液滴流は、障壁、障壁内の孔、タンク及びデバイス２２０２の他の内部構成要素を洗い流す。準備サイクルは、複数回の使用の間にデバイス２２０２内に蓄積する可能性のある汚染物質又は残渣を削減又は削除し得る。一部の実施形態においては、準備シーケンス中に約８〜１０回の指向性液滴流が生成される。準備シーケンス中に放出される指向性液滴流は、対象の眼の中に入れるよう意図されたものではないが、使用に向けてデバイスを清浄及び／又は準備するための準備サイクル中の流体として、タンク内の薬剤が使用される。
【０１２８】
一部の実施形態では、ドライバ回路２３０６に適用されるドライブ信号２３４０は、合計で約５０ミリセカンド〔サイクルのうちの約３０ミリセカンドは出力ドライバ信号２３４２がＯＮであり、約２０ミリセカンドは出力ドライバ信号２３４２がＯＦＦである（すなわちピエゾに本質的に出力ドライバ信号２３４２が全く適用されていない）〕の間持続するサイクルを有する波形を伴う２つの出力ドライバ信号を、ドライバ回路に生成させる。準備サイクルは、約８〜１０サイクルの波形の間、ピエゾにこれらの出力波形を適用するステップを含んでいてよい。出力波形がＯＮである場合、ピエゾは振動し、タンクから障壁を通して流体を引き出してデバイス２２０２の構成要素を清浄する。
【０１２９】
準備シーケンスが完了したことの標示が受信され２５０６、準備シーケンスの完了時点に、知覚可能な警告が提示される２５０８。知覚可能な警告は、例えば、ＬＥＤ２３２２のＯＮ切替えであるかもしれない。警告により、ユーザーには、デバイス２２０２がいつでも使用できる状態にあることが知らされる。準備シーケンスの完了後既定の時間内に触覚インタフェースの活動化が受信されない場合、スリープモードが開始される２５１２。活動化の標示が既定の時間内に受信された場合、ハウジング内の開口部に実質的に閉塞が無く指向性液滴流がハウジング（５１６から退出しうるか否かが判定される。
【０１３０】
親指スライドが第１の位置まで移動したという標示が受信され場合には、スリープモードが開始される２５１２。第１の位置は、親指スライドがハウジング内の開口部を覆っている位置であってよい。親指スライドが第１の位置に移動したという標示が受信されていない場合、デバイス２２０２は、既定の時間が経過してしまうまで、ユーザーからの入力をいつでも受入れできる状態にとどまる。既定の時間が経過した後、スリープモードが開始される。
【０１３１】
プロセッサ２３０４は、３０、６０又は１８０などの既定の投薬量数のみを分注するようにプログラミングされてよく、触覚インタフェースをさらに活動化しても指向性液滴流が生成されることはない。
【０１３２】
他の変形実施形態も同様に企図されている。一例として、一実施形態においては、精密マイクロ製造技術により駆出プレートが作り上げられる。このようなプレートから駆出されるミクロスフェアのサイズは、プレート運動の大きさに応じてその容積が変動する。プレート運動の周波数は、エジェクタプレートに取付けられた圧電アクチュエータを駆動する電圧（典型的には方形波）の周波数により影響される。典型的には、起動周波数は、５０ＫＨｚから２００ＫＨｚの範囲内にあり、約０．１ミリセカンド超の持続時間を有する。
【０１３３】
一用量あたりの薬物体積は、駆出される球の直径、プレート内の孔の数、振動の周波数、駆出一回一孔あたりの電圧サイクル数及びプレート振動時間の長さから計算される。例えば、直径２０ミクロンの１０００個の孔を有するエジェクタプレートは、直径約４０ミクロンの球を駆出し得る。球が各孔から１０サイクルにつき約１回駆出される場合には、圧電素子由来の１００ＫＨｚの振動は、毎秒１孔あたり約１００，０００／１０球つまり１０００個の孔全てが流体を駆出している場合毎秒約１０，０００，０００球を駆出することになる。各球の直径が４０ミクロンである場合には、エジェクタプレートは、毎秒約１０，０００，０００*４／３*ｐｉ*（（４０ｅ−６）／２）∧３立米つまり毎秒約１０，０００，０００*４／３*ｐｉ*（（４０ｅ−３）／２）∧３＝３３５マイクロリットルを分注する。プレートが２０マイクロセカンドの間起動されている場合には、約６．５マイクロリットルの薬物が駆出される。
【０１３４】
理論によって制限されないものの、球のサイズ及び速度は、圧電素子を駆動する波形電圧の振幅及び周波数と関連している。一部には、これは、エジェクタプレートの運動及び圧電運動の大きさが、駆動信号の周波数に関係するからである。圧電運動の規模は、印加電圧の電圧に関係する。駆出速度も同様に、印加電圧の周波数及び規模により左右される。一部の実施形態においては、近共振周波数又はその高調波を除いて、球が有効に駆出されることはない。一実施形態においては、これらの周波数で駆出される球は、最大速度及び体積について最適化される。残念なことに、圧電素子の製造上の変動のため、共振周波数が平均から約１０％変動させられる可能性がある。この変動の結果として、各々の分注ユニットは、同じ分注速度及び体積を達成するためにわずかに異なる電圧又は周波数を必要とすることになる。各ユニットは、製造中に、特定の周波数に対し同調され得る。圧電素子の揺動は、周波数により大きく左右される。したがって、周波数の最適化が必要とされる場合が多く、方形波の周波数の制御は、内部方形波発生器（典型的にはマイクロプロセッサ又はＦＰＧＡ）の周波数を変形することによって達成可能である。
【０１３５】
携帯式デバイスの一部の実施形態において、圧電素子に対し印加される電圧及び電力は、電気構成要素の絶縁破壊電圧及び電池総エネルギーにより制限され得る。球の最適な駆出をなおも達成しながら、電力消費量を削減するために、電圧を最小限におさえることができる。周波数を共振周波数からわずかに外して同調させることで、所与の印加電圧についてのプルーム形状及び駆出速度を制御することができる。同様にして、一用量あたりに駆出される合計質量は、駆出持続時間によって制御される。こうして、駆動周波数及びパルス時間の最終的同調が、駆出速度及び用量体積の設定に必要とされる。
【０１３６】
本明細書中で記述されている一実施形態は、携帯式眼科用ディスペンサーのための駆出速度及び用量サイズの同調用のデバイスと方法である。その一実施形態においては、付随する計量機構を伴う小さい標的プレート及び、ディスペンサと標的プレートの間の領域を視察する視覚システム…。試験装置コントローラが、固定時間の間用量を分注し、分注された用量の重量と速度を受信する。コントローラは、眼科用送出デバイス内の適切な修正を計算する。眼科用ディスペンサは、最適化されたパラメータを記憶するためのスタティックメモリ（例えばＥＥＰＲＯＭ）を伴うプログラマブル内部コントローラを有する。
【０１３７】
視覚システムが、分注の速度を測定する。典型的な分注速度は、毎秒０．５〜１０メートルの範囲内にあり、４ｃｍの距離を走行する典型的飛行時間は４〜８０ミリセカンドである。したがって、毎秒１００フレーム超そして理想的には毎秒１０，０００フレームのフレームレートをもつカメラが、ディスペンサから計量ステーションまで走行するにつれての分注の前縁を測定するものと考えられる。液滴の前縁の測定精度は、有効な照明源、有効な光学的諸特性及びカメラの解像度により左右される。
【０１３８】
一実施形態の作動において、ディスペンサーは、それに対する電気的接続部を伴う剛性ジグ中の同調ステーション内に設置される（又はジグ中のテスト部域内に持ってこられる）。視覚システムが駆出された液滴の前縁の速度を測定するにつれて、約４ｃｍ離れた標的に向かって一用量が分注される。その後、標的が計量される。次にコントローラーが分注体積と速度を計算する。典型的には、適正な液滴速度のための最適な分注周波数を決定するため、多数の周波数で分注が行なわれる。一回の分注あたりの投薬量が、計量システムによりこの周波数で測定され、その後、適正な投薬量を提供する値に分注時間が設定される。
【０１３９】
適切な時点で、分注流体は、エアブラストを用いて標的から完全に除去され、その後続いてシステムの風袋重量を量るために別の計量が行なわれる。正確な用量測定のためには、測定される総質量を増大させるように多数回分注を行なってよい。その後、単回用量の質量を決定するべく平均をとることができる。
【０１４０】
さらに、分注プルームの幅を確認し、さらには液滴が空気流により標的のまわりを運ばれる度合いに応じて液滴サイズを推測するために、視覚システムを使用することができる。このデータは、必要な場合、１つ又は２つの方向で（例えば上から又は側方から）収集されて、ディスペンサプレートの照準を確認することができる。同様にして、側方からの液滴飛行を観察する視覚システムにより、標的より下に分注が降下した量から、分注速度及び液滴サイズを推測することができる。分注速度が早くなれば、液滴の垂直方向位置の変化は少なくなる。
【０１４１】
このシステムを機能させるためには、各々の携帯式デバイスは、圧電周波数及びパルス接続時間についての較正定数又は較正式を保持する目的で、外部的にプログラミング可能なメモリを有していてよい。市販用利用分野そして処方用利用分野向けとして、各ユニットは、その実施形態のために望まれる場合、ユニットが分注可能な回数の用量を収容することができる。流体の体積が分かっていれば、ユニットを開く度に行われる較正スプレー及び清浄スプレーのために任意に使用できる流体の過剰充填が可能になる。一実施形態において、全用量の分注のため、エジェクタプレート全体が湿らされる。完全湿潤化要件は、ディスペンサ内に余剰の薬物を収容できるという結果をもたらし、こうしてユーザーの投薬が終わった時点で、ディスペンサ内に薬物が残留することになる。
【０１４２】
一実施形態において、消費者にとっては用量の一部しか使用されないのを防ぐため、と同時にデバイスの供給業者にとっては一回の使用量が正確に達成されるようにするために、駆出される用量数を制限することができる。例えば、ユニットが２０％過剰充填されている場合に消費者は、デバイスを長期使用する場合、年間に購入するユニット数を２０％少なくすることができる。
【０１４３】
一実施形態において、メモリーは、較正定数及び用量限界の変化と共に、体重の少ない人又は小児がより少ない用量の薬物を投与されなければならない場合に同一のユニットが異なるサイズの用量を分注できるようにプログラミング可能であってよい。同様にして、疾病によるダメージを最小限におさえるために薬物の規則的適用が重要である緑内障用薬剤の場合などのように、用量過度の場合ユニットがユーザーに警告を与えなければならない場合には、投薬間隔、さらには、内部クロックが設定され得る。例えば、昼間は、４時間に一回の用量が求められ得ると考えられるが、人が就寝している午後９時から午前６時までは用量は全く必要とされない。一実施形態においては、分注システムの較正時点又はその後の包装又は処方販売の間に、ユーザー定数がデバイスにダウンロードされてよいと考えられる。
【０１４４】
本発明の数多くの実施形態が開示されてきた。この開示は、１つの実施形態の特徴のいずれかを他の１つ以上の実施形態の特徴と組合わせることを企図している。例えば、エジェクタ機構又はタンクのいずれかを、開示されたハウジング又はハウジング特徴、例えばカバー、支持体、レスト、ライト、シール及びガスケット、充填機構又は整列機構のいずれかと組合せて使用することが可能である。当業者の技術範囲内に入るいずれかの発明のいずれかの要素についてのさらなる変形形態が、本開示により企図されている。このような変形形態には、材料、コーティング又は製造方法の選択が含まれる。電気技術及び電子技術を、いずれかの実施形態で無制限に使用することができる。さらに、いずれか及び全ての実施形態に対して任意のネットワーク構築、遠隔アクセス、対象監視、Ｅヘルス、データ記憶、データマイニング又はインターネット機能性が応用可能であり、それと共に実践可能である。さらには、いずれかの実施形態の機能性の中に、生理学的パラメータの試験又は測定の実施などの追加の診断機能を取込んでもよい。緑内障又はその他の眼の検査は、それらの診断機能性の一部としてデバイスにより実施可能である。当該技術分野において公知でありかつ本明細書では明示的に列挙されていない他の製造方法を用いて、デバイスを製造し、試験し、修理し又は維持することができる。さらに、デバイスは、より高度な画像形成又は整列機構を含んでいてもよい。例えば、デバイス又はベースは、ユーザーとデバイスを整合させるための一意的ｉｄを作成しかつ両眼間の輪郭を描出することを目的として、虹彩又は網膜スキャナーを備えているか又はそれに結合されていてよい。代替的には、デバイス又はベースは、任意の適切なタイプの写真術又は放射線学用の高度な画像形成デバイスに結合されているか又はそれを含んでいてよい。
【０１４５】
本発明の理解を助けるため、以下の実施例が含まれる。本明細書に記載されている実験は、当然のことながら、本発明を具体的に限定するものとみなされるべきではなく、当業者の視野内に入ると思われる現在公知の又は後日開発される変形形態が、本明細書中に記載され以下で請求されている本発明の範囲内に入るものとみなされる。
【実施例】
【０１４６】
開示の一実施形態が、本実施例を通して実施されてよい。多くの配置が可能ではあるものの、一実施形態では、直径０．５ｃｍの円形で厚さ８０ミクロンのＮｉ−Ｃｏエジェクタプレートに対して直接取付けられた環状ＰＺＴピエゾが使用される。エジェクタプレートは、隣接する孔の間の中心間距離を３８０ミクロンとして、中心を通って開けられた８９個の３０ミクロンの円筒孔を含む。ピエゾには共振周波数（１０８．０ＫＨｚ）で６０Ｖｐｐ振幅方形波が適用され、エジェクタプレートをほぼ同じ周波数で揺動させる。
【０１４７】
これらのパラメータで作動する場合、デバイスは、中位径が５５ミクロンであるサイズ分布を有する液滴を生成する。この例では、デバイスについての理想的範囲は、標的の平面から直交方向に３．０ｃｍであると仮定されている。標的が、８．０ｍｍという底面から上面までの標的直径を有する場合には、標的を離れる前に重力のために液滴が落下し得る平均距離は、４．０ｍｍである。５５ミクロンの水滴についての最終速度は０．０９ｍ／ｓである。したがって、４ｍｍ落下するのに少なくとも０．０４４秒かかる。液滴の平均水平速度が、初期速度の１／２であると仮定すると、０．４４秒で３．０ｃｍ離れた標的まで液滴を推進するのに必要とされる最低初期速度は１．４ｍ／ｓである。
【０１４８】
５５ミクロンの直径を有する液滴は、約３秒の蒸発時間を有する。したがって、眼に到達するのに必要とされる最低速度で走行する粒子は、眼に衝突した時点でなおもその初期体積の９９％超を含むと思われる。
【０１４９】
同伴空気効果を考慮しなければ、この中位径の粒子の運動量対抗力比（リラクゼーション時間）は０．００９３秒となり、９．３ｍｍという理論上の停止距離を導く。しかしながら、同伴空気は、液滴上の抗力を減少させ、有効範囲を最高１ケタ増大させる。
【０１５０】
粒径の測定及び分析は、Ｍａｌｖｅｒｎ  Ｓｐｒａｙｔｅｃ計器を用いて実施した。このシステムは、直径１０ｍｍのビームに視準を合わせた６３２．８ｎｍのレーザーを使用する。レーザーがその経路内の粒子と相互作用した場合、液滴サイズに応じて様々な角度で光が散乱される。レンズが散乱光をフォトダイオード検出素子上に集束させる。制御ソフトウェアは、電気的及び光学的背景雑音を減算し、多数の散乱補正フィルタを適用し、その後、時間の関数として液滴サイズ分布を計算する。
【０１５１】
２０ＭＨｚのＢＫ精密４０４０Ａ関数発生器、ＮＦ  Ｅｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ  ４０２５高速電力増幅器／バイポーラ電源及びＯｈａｕｓ  Ｐｉｏｎｅｅｒ  ＰＡ２１４デジタルスケール（容量２１０ｇ×分解能０．１ｍｇ）を用いて、質量堆積実験を実施した。Ｃｏｒｉｎｔｈｉａｎ  Ｏｐｈｔｈａｌｍｉｃの薬物送出用発明製品から駆出された液滴を収集するために、ガラススライド（７．５ｃｍ×７．５ｃｍ）を使用した。これらの大型スライドは、質量堆積に対する同伴空気の効果を観察するために重要である。直線精度を維持しながら質量堆積距離を変動させるために、Ｅｄｍｕｎｄ  Ｏｐｔｉｃｓの３６インチのダブティル式オプティカルレールを使用した。
【０１５２】
液滴サイズ分布をＭａｌｖｅｒｎ  Ｓｐｒａｙｔｅｃの計器とソフトウェアを用いて測定した。液滴発生デバイスを、平行レーザービームの中心から３．０ｃｍの一定距離のところに維持し、水平方向にビーム内に噴霧した。関数発生器を使用して、パルス−幅変調を用いる高速電力増幅器を駆動した。高速電力増幅器は、１０８．０ＫＨｚの周波数、０．１５０秒のパルス幅、５０％のデューティサイクル、及び６０Ｖｐｐの振幅を生成し、こうして、ピエゾをその共振周波数で駆動した。レーザー伝送が９８％未満に下がった時点でＭａｌｖｅｒｎ  Ｓｐｒａｙｔｅｃを始動させて、測定を開始した。
【０１５３】
エジェクタプレートから０．０〜６．０ｃｍの距離のところでガラススライド上の質量堆積を観察することにより、用量有効性測定を実施した。この実験は、５つの異なるエジェクタプレート孔サイズで実施した。
【０１５４】
グラフは１００％の質量堆積に正規化され、Ｍａｌｖｅｒｎ  Ｓｐｒａｙｔｅｃデバイスにより測定された中位粒径及び距離の関数としてプロットされている（図３、４）。図３は、１０及び１７ミクロンの粒子がいかにして３ｃｍの距離で部分的用量（６８〜８５％）しか送出しないのかを示している。しかしながら、３２、５６及び７０ミクロンの粒子は、３ｃｍで用量の９２〜９９％を送出する。６ｃｍというさらに大きい距離では、１０及び１７ミクロンの粒子が、２１〜５１％しか送出しないように見える一方で３２、５６及び７０ミクロンの粒子は、原初の用量の７０〜８４％を送出するように思われる。このグラフは、エジェクタタイプの送出デバイスで眼科用流体を送出しようとする時に、液滴サイズが関係変数であることを示唆している。
【０１５５】
質量が不充分な液滴は、等式３に示されている通りの低い運動量対抗力比を有する。これらの液滴は、より大きな表面対体積比を有することから、その飛行時間中、その直径との関係においてより多くの同伴空気を作り出すことになる。これらのより小さい液滴は、眼に接近した場合、上述の同伴空気効果を克服するのに不充分な運動量しかもたず、その結果多くの場合偏向させられる。小さい液滴は同様に停止距離もより短かい。この要因は、それらが標的に到達する前に急速に減速することの一因となる。蒸発速度も同様に、１７ミクロンの直径閾値にある液滴についてより高い。より高い蒸発速度は、停止速度、空気同伴、及び運動量対抗力比の問題をさらに悪化させる。
【０１５６】
液滴直径及び質量堆積率は、様々な距離で測定される。３２ミクロン以上の直径をもつ液滴は、著しく高い堆積質量百分率を有する。１７ミクロン以下の直径をもつ粒子は、広範囲の距離にわたり有意な質量を堆積させなかった。３２ミクロン以上の直径を有する液滴は、１７ミクロン以下の直径について見られるものより高いレベルで堆積質量性能を示す。
【表２】
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【表３】
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【表４】
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【表５】
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【０１５７】
一実施形態において、手持ち式携帯型眼科用ディスペンサは、ユーザーの眼まで走行する流体ミクロスフェア又は微液滴を作り上げることから、典型的に、眼から約３ｃｍのところに保持される。圧電材料が、精確な周波数及び持続時間パターンでディスペンサ上のエジェクタプレートを振動させるにつれて、薬物のミクロスフェアが形成され発射される。圧電材料は、それを横断して電圧が印加されるにつれて形状を変える。形状変化が機械的にリンクされて、エジェクタプレートを振動させる。ミクロスフェアのサイズ及び速度は非常に重要であり、球が過度に小さく動きも緩慢であると眼に到達できなくなる。同様にして、球の数量及び質量は、眼に対する薬物の適正な投薬量を維持するために重要である。エジェクタプレートは、精確な微細加工技術によって作り出される。ミクロスフェア直径は、エジェクタプレート内の孔の直径と関連する。エジェクタプレートは典型的には、プレート内部に何百もの孔を有しており、その全てが同じ直径を有し、公称直径は典型的に１５ミクロン〜６０ミクロンである。
【０１５８】
一実施形態において、このようなプレートから駆出されるミクロスフェアのサイズは、プレート運動の大きさに応じて体積が変動する。プレート運動の周波数は、エジェクタプレートに取付けられた圧電アクチュエータを起動させる電圧（典型的には方形波）の周波数によって決定される。典型的に、起動用電圧は、１００ＫＨｚ〜１５０ＫＨｚの範囲内にあり、一用量あたり１００ミリセカンド〜１００ミリセカンドの持続時間を有する。
【０１５９】
一実施形態において、一用量あたりの薬物体積は、駆出される球の直径、プレート内の孔の数、振動周波数、起動１回一孔あたりの電圧サイクル数及びプレート振動時間の長さから計算される。例えば、直径２０ミクロンの１０００個の孔を有するエジェクタプレートは、直径約４０ミクロンの球を駆出し得る。１つの球が各孔から約１０サイクルに一回駆出される場合には、ピエゾ由来の１００ＫＨｚの振動が、毎秒一孔あたり１００，０００／１０球つまり１０００個全ての孔から毎秒約１０，０００，０００個の球が駆出されることになる。各球の直径が４０ミクロンである場合には、エジェクタプレートは、毎秒約１０，０００，０００*４／３*ｐｉ*（（４０ｅ−６）／２）∧３立米つまり毎秒約１０，０００，０００*４／３*ｐｉ*（（４０ｅ−３）／２）∧３＝３３４マイクロメートルを分注する。プレートが４０ミリセカンドの間起動される場合には、約１３マイクロリットルの薬物が駆出される。
【０１６０】
球のサイズ及び速度により限定されるわけではないが、これらは、ピエゾに印加される電圧の大きさ及び周波数と関連する。その理由は、一部にはエジェクタプレートの運動及び圧電運動の大きさが駆動信号の周波数に関係するからである。圧電運動の大きさは、印加電圧に直接関係する。駆出速度は同様に、印加電圧の周波数及び大きさによって左右される。最大の速度及び体積について最適化された状態で、かなり狭い周波数範囲内において以外、球は駆出されないことが発見された。残念なことに、ピエゾの製造上の変動が、この最適値を、１つのピエゾバッチ内で約１０％変動させる。この変動の結果として、各分注ユニットは、同じ分注速度及び体積を達成するためにわずかに異なる電圧周波数を必要とすることになる。こうして、各ユニットは、製造中、特定の周波数に同調されなくてはならない。典型的には、電圧制御を備えることに付随するコスト及び回路の複雑性の増大に起因して、電圧よりもむしろ周波数が同調される。一方では、方形波の周波数の制御は、内部方形波発生器（典型的にはマイクロプロセッサ又はＦＰＧＡ）の周波数を変更することによって達成される。
【０１６１】
一実施形態では、携帯式デバイスにおいて、ピエゾに印加される電圧及び電力は、電気構成要素の絶縁破壊電圧及び電池総エネルギーにより制限される。こうして、最小及び最大の電圧で良好な駆出を達成するためには、球の最適な駆出のための同調が求められる。周波数を最適値からわずかに外して同調させることで、所与の印加電圧についての駆出速度を制御することができる。同様にして、一用量あたりに駆出される合計質量は、駆出持続時間によって制御される。こうして、駆動周波数及び駆動時間の最終的同調が、駆出速度及び用量体積の設定に必要とされる。
【０１６２】
一実施形態において、本明細書中で記述されているのは、携帯式眼科用ディスペンサーのための駆出速度及び用量サイズの同調用のデバイスと方法である。
【０１６３】
一実施形態においては、付随する計量機構を伴う小さい標的プレート及び、ディスペンサと標的プレートの間の領域を視察する視覚システム…、そしてディスペンサーからの分注を開始する試験装置コントローラが、分注された用量の重量と速度を受信し、眼科用送出デバイス内の分注定数に対する適切な修正を計算する。眼科用ディスペンサは、これらの定数を受信し記憶するためのスタティックメモリ（例えばＥＥＰＲＯＭ）を伴う外部でプログラミング可能な内部コントローラを有する。
【０１６４】
一実施形態においては、視覚システムが分注の速度を測定する。典型的な分注速度は、毎秒０．５〜５メートルの範囲内つまり、５ｃｍの距離を走行する時間は１０〜１００ミリセカンドである。したがって、毎秒１００フレーム超そして理想的には毎秒１，０００フレームのフレームレートをもつカメラが、ディスペンサから計量ステーションまで走行するにつれての分注の前縁を測定するものと考えられる。明らかに、液滴の前縁の測定精度は、視覚システムの一部である有効な照明源により左右される。
【０１６５】
一実施形態において、ディスペンサーは、それに対する電気的接続部を伴う剛性ジグ中の同調ステーション内に設置される（又はジグ中のテスト部域内に持ってこられる）。視覚システムが駆出された液滴の前縁の速度を測定するにつれて、約４ｃｍ離れた標的に向かって一用量が分注される。その後、標的が計量される。次にコントローラーは分注体積と速度を計算する。典型的には、適正な液滴速度のための最適な分注周波数を決定するため、多数の周波数で分注が行なわれる。一回の分注あたりの投薬量が、計量システムによりこの周波数で測定され、その後、適正な投薬量を提供する値に分注時間が設定される。
【０１６６】
一実施形態において、分注標的は、１つの眼の面積を近似する。適切な時点で、分注流体は、エアブラストを用いて標的から完全に除去され、その後続いてシステムの風袋重量を量るために別の計量が行なわれる。正確な用量測定のためには、測定される総質量を増大させるように多数回分注を行なってよい。
【０１６７】
一実施形態においては、分注プルームの幅を確認し、さらには液滴が空気流により標的のまわりを運ばれる度合いに応じて液滴サイズを推測するために、視覚システムを使用することができる。このデータは、必要な場合、１つ又は２つの方向で（例えば上から又は側方から）収集されて、ディスペンサプレートの照準を確認することができる。同様にして、側方からの液滴飛行を観察する視覚システムにより、標的より下に分注が降下した量から、分注速度及び液滴サイズを推測することができる。分注速度が早くなれば、液滴の垂直方向位置の変化は少なくなる。
【０１６８】
一実施形態において、このシステムを機能させるためには、各々の携帯式デバイスは、圧電周波数及び接続時間についての較正定数を保持する目的で、外部的にプログラミング可能なメモリを有していなければならない。さらに市販用利用分野そして処方用利用分野向けとして、各ユニットは、それが分注可能な回数の用量を収容することができなければならない。これは、ユニットを開放する毎に行われ得る較正スプレー及び清浄スプレーの両方を可能にするために、各ユニットをわずかに過剰充填しなければならなくなるからである。さらに、多孔エジェクタの性質上、全用量の分注のためにエジェクタプレート全体が湿らされている必要がある。この完全湿潤化要件のために、ユーザーの投薬が終わった時点でディスペンサ内に薬物が残留することになるように、ディスペンサー内に余剰の薬物が収容されている必要がある。
【０１６９】
一実施形態において、消費者にとっては用量の一部しか使用されないのを防ぐため、と同時にデバイスの供給業者にとっては一回の服用量が正確に達成されるようにするため、駆出される用量数を制限することができる。例えば、ユニットが２０％過剰充填されている場合には、消費者は、デバイスを長期使用する場合、年間に購入するユニット数を２０％少なくすることができる。
【０１７０】
一実施形態において、メモリーは、較正定数及び用量限界と共に、体重の少ない人又は小児がより少ない用量の薬物を投与されなければならない場合に同一のユニットが異なるサイズの用量を分注できるようにプログラミング可能であってよい。同様にして、疾病によるダメージを最小限におさえるために薬物の規則的適用が重要である緑内障用薬剤の場合などのように、用量が過度である場合ユニットがユーザーに警告を与えなければならない場合には、投薬間隔、さらには、内部クロックが設定され得る。例えば、昼間は、４時間に一回の用量が求められ得ると考えられるが、人が就寝している午後９時から午前６時までは用量は全く必要とされない。
【０１７１】
一実施形態においては、分注システムの較正時点又はその後の包装又は処方販売の間に、ユーザー定数がデバイスにダウンロードされてよいと考えられる。
【０１７２】
以上では、例示及び例証として様々な実施形態について記述してきたが、当業者であれば、本出願の精神及び範囲内で様々な変更及び修正を加えることができるということを認識するものである。
【０１７３】
本明細書と同時に出願された「眼科用薬物送出」という題の米国特許出願第１３／１８４，４４６号（代理人整理番号第２４５９１，００３−ＵＳ０１号）及び本明細書と同時に出願された「遠隔治療及び監視を実施するための方法及びシステム」という題の米国特許出願第１３／１８４，４６８号（代理人整理番号第２４５９１，００３−ＵＳ０２号）も同様に、各々その全体が参照により本明細書に援用される。
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【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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【図１５Ａ】
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【図１５Ｂ】
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【図１５Ｃ】
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【図１５Ｄ】
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【図１５Ｅ】
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【図１５Ｆ】
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【図１５Ｇ】
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【図１５Ｈ】
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【図１６Ａ】
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【図１６Ｂ】
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【図１６Ｃ】
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【図１６Ｄ】
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【図１６Ｅ】
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【図１６Ｆ】
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【図１６Ｇ】
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【図１６Ｈ】
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【図１６Ｉ】
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【図１６Ｌ】
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【図１６Ｍ】
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【図１６Ｎ】
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【図１６Ｏ】
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【図１６Ｐ】
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【図１６Ｑ】
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【図１６Ｒ】
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【図１７Ａ】
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【図１７Ｂ】
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【図１８Ａ】
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【図１８Ｂ】
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【図１８Ｃ】
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【図１８Ｄ】
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【図１９Ａ】
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【図１９Ｂ】
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【図１９Ｃ】
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【図１９Ｄ】
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【図１９Ｅ】
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【図１９Ｆ】
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【図２０】
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【図２１Ａ】
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【図２１Ｂ】
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【図２１Ｃ】
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【図２１Ｄ】
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【図２１Ｅ】
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【図２１Ｆ】
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【図２２Ａ】
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【図２２Ｂ】
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【図２２Ｃ】
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【図２３Ａ】
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【図２３Ｂ】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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