(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
吐出された液滴流を発生するエジェクタ装置であって、
ハウジングと、
一定容積の流体を収容するために該ハウジング内部に配置された貯蔵部と、
該貯蔵部と流体連通状態にあり、液滴流を吐出するように構成されたエジェクタ機構であって、前記貯蔵部の流体送出領域と流体連通状態にある第１の面と、ジェネレータプレート及び圧電アクチュエータに連結された第２の面を有するエジェクタプレートを備える、前記エジェクタ機構と
を備え、
該ジェネレータプレートは、前記エジェクタプレートに連結され前記貯蔵部の流体送出領域と流体連通状態にある第１の流体入口面と、第２の流体出口面と、前記ジェネレータプレートの厚さを貫通して形成された複数の開口を有し、前記開口は、開口径に対する開口の高さが１と１０の間であるアスペクト比を有し、第２の流体出口面における平均開口径が第１の流体入口面における平均開口径より小さく、
該圧電アクチュエータが、一定周波数で、該エジェクタプレートを振動させることで前記ジェネレータプレートを振動させ、それにより、使用時に吐出された液滴流を発生させるように動作可能である、前記装置。
【請求項２】
前記エジェクタプレートが、前記ジェネレータプレートと連携して配置された中央開口領域を有し、前記圧電アクチュエータが、前記ジェネレータプレートの複数の開口を閉塞しないように、前記エジェクタプレートの周辺領域に連結されている、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記ジェネレータプレートの複数の開口が、前記ジェネレータプレートの中央領域に配置され、該中央領域が、前記圧電アクチュエータに覆われず、前記エジェクタプレートの中央開口領域と連携して配置されている、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記ジェネレータプレートのサイズが、前記エジェクタプレートよりも小さく、前記ジェネレータプレートのサイズが、前記中央領域によって占有された領域、及び前記複数の開口の配置によって、少なくとも部分的に決定される、請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記圧電アクチュエータの前記エジェクタプレートへの取付け手段と位置、並びに、前記エジェクタ機構の前記ジェネレータプレートを貫く前記開口のサイズ、形状、及び、パターンは、吐出された液滴流を発生するように構成され、
前記吐出された液滴流は１５ミクロンよりも大きな平均吐出液滴径を有し、前記液滴流が、使用時に標的の上に堆積するように低い混入空気流量を有する、請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記圧電アクチュエータの前記エジェクタプレートへの取付け手段と位置、並びに、前記エジェクタ機構の前記ジェネレータプレートを貫く前記開口のサイズ、形状、及び、パターンは、吐出された液滴流を発生するように構成され、これによって、吐出された液滴の質量の少なくとも約７５％が使用時に標的の上に堆積する、請求項１に記載の装置。
【請求項７】
前記圧電アクチュエータの前記エジェクタプレートへの取付け手段と位置、並びに、前記エジェクタ機構の前記ジェネレータプレートを貫く前記開口のサイズ、形状、及び、パターンは、吐出された液滴流を発生するように構成され、前記液滴流は、２０から４００ミクロンの範囲内の平均吐出液滴径を有している、請求項１に記載の装置。
【請求項８】
前記圧電アクチュエータの前記エジェクタプレートへの取付け手段と位置、並びに、前記エジェクタ機構の前記ジェネレータプレートを貫く前記開口のサイズ、形状、及び、パターンは、吐出された液滴流を発生するように構成され、前記吐出された液滴流は、０．５ｍ／ｓから２０ｍ／ｓの範囲内の平均初期吐出速度を有している、請求項１に記載の装置。
【請求項９】
液滴流を吐出するように構成されたエジェクタ機構であって、該エジェクタ機構は、
第１の流体送出面と、ジェネレータプレート及び圧電アクチュエータに連結された第２の面を有するエジェクタプレートと、
該エジェクタプレートに連結された第１の流体入口面と、第２の流体出口面と、前記ジェネレータプレートの厚さを貫通して形成された複数の開口を有するジェネレータプレートプレートを備え、
前記開口は、開口径に対する開口の高さが１と１０の間であるアスペクト比を有し、第２の流体出口面における平均開口径が第１の流体入口面における平均開口径より小さく、
該圧電アクチュエータが、一定周波数で、該エジェクタプレートを振動させることで前記ジェネレータプレートを振動させ、それにより、使用時に吐出された液滴流を発生させるように動作可能である、前記エジェクタ機構。
【請求項１０】
前記エジェクタプレートが、前記ジェネレータプレートと連携して配置された中央開口領域を有し、前記圧電アクチュエータが、前記ジェネレータプレートの複数の開口を閉塞しないように、前記エジェクタプレートの周辺領域に連結されている、請求項９に記載のエジェクタ機構。
【請求項１１】
前記ジェネレータプレートの複数の開口が、前記ジェネレータプレートの中央領域に配置され、該中央領域が、前記圧電アクチュエータに覆われず、前記エジェクタプレートの中央開口領域と連携して配置されている、請求項１０に記載のエジェクタ機構。
【請求項１２】
前記ジェネレータプレートのサイズが、前記エジェクタプレートよりも小さく、前記ジェネレータプレートのサイズが、前記中央領域によって占有された領域、及び前記複数の開口の配置によって、少なくとも部分的に決定される、請求項１１に記載のエジェクタ機構。
【請求項１３】
前記圧電アクチュエータの前記エジェクタプレートへの取付け手段と位置、並びに、前記エジェクタ機構の前記ジェネレータプレートを貫く前記開口のサイズ、形状、及び、パターンは、吐出された液滴流を発生するように構成され、
前記吐出された液滴流は、１５ミクロン以上の平均吐出液滴径を有し、０．５ｍ／ｓから２０ｍ／ｓの範囲内の平均初期吐出速度を有し、これによって、吐出された液滴の質量の少なくとも約７５％が使用時に標的の上に堆積する、請求項１に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、２０１１年１２月１２日に出願された、米国特許仮出願第６１／５６９，７３９号、及び、２０１２年１月２７日に出願された米国特許仮出願第６１／５９１，７８６号の出願日の利益を主張し、これらの内容を、参照によりその全体において本明細書に援用する。
【背景技術】
【０００２】
ミスト又はスプレーの形態で製品を投与するための噴霧装置の使用は、安全で使いやすい製品に対して大きな可能性のある分野である。かかる装置の提供における主な課題は、適切な用量の一貫性のある正確な送出を提供することである。
【０００３】
噴霧装置が必要とされる重要な分野は、眼科用薬剤の送出である。点眼薬の場合のような流体の適用は、特に、重要な投与の瞬間に瞬き又は痙動を起こし、これによって、液滴が眼瞼、鼻又は顔の他の部分の上に落下する傾向のある子供及び動物に対し、常に問題を提起している。特に流体が異なる温度である場合、眼球上への流体の大きな滴の衝撃も、瞬き反応を引き起こす傾向がある。また、高齢者も、点眼薬を眼に滴下させるのに必要な手の調整を失うことが多い。卒中の発作に見舞われた人も同様の問題点を抱えている。点眼器送出は、多くの場合、例えば、頭を傾斜させたり、水平位置にしたりするなどの特定の物理的な位置を必要とするが、これらは、いずれも実施できない場合がある。
【０００４】
多くの場合、正確な用量を１日当たり必要な回数、対象に投与することが重要である。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者は、服用を忘れるか、又は過度に服用するか、又は他の薬剤と交差服用(cross-dose)する傾向がある。コンプライアンス上の問題の１つは、対象者がたとえ治療計画を順守することに専念しても、対象者が種々の理由により従順でない場合があるということである。
【０００５】
現在、これらの薬剤の多くは、点眼器によって投与される。現行の点眼装置は、送出機構が通常、薬剤の適用において重力に依存しているため、頭を後方に傾斜させるか、又は対象者を横たわらせるか、又は下眼瞼を下方に引っ張るか、又は引張りと傾斜の組合せを必要とすることが多い。これは、不便であるばかりでなく、点眼器の先端部で眼を突かずに、薬剤が眼の中に確実に入るように、対象者側の相当な調整、融通性及び連携も必要とする。現在の点眼器瓶は、ユーザの眼を突き、潜在的に眼に物理的損傷を引き起こし、さらには、眼との接触によって先端部を細菌汚染にさらす危険性をもたらす。このため、対象者は、点眼瓶内の薬剤を汚染させ、その後、眼が感染する危険性がある。さらに、大量の薬剤が眼から流出するか、又は流涙反射(tearing reflex)によって洗い流される。その結果、このような投与方法も、不正確でかつ不経済である。さらにまた、この方法は、投与(dispense)される薬剤の量を制御する満足のいく方法を提供せず、投与された薬剤が実際眼に落下して眼の上に残存することを保証する方法も提供しない。
【０００６】
点眼器は、対象者によるコンプライアンスを確認する方法も何ら提供しない。たとえ、１週間の使用後に、例えば瓶を計量することによって投与された薬剤の合計容積について点眼器瓶を確認できたとしても、これは、１日毎のコンプライアンスの記録を提供するものではない。対象者は１回以上服用せずに、他の機会に過剰服用する場合がある。また、点眼器が眼に液滴を送出する精度が低いため、薬剤が投与されたと考えられる場合であっても、眼の中に実際に入ったか否かについての判断を困難にさせる。
【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、局所用、経口用、経鼻用又は経肺用の、対象者に対して安全で適切かつ反復可能な用量を送出する送出装置の必要性が存在する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本開示には、眼科用、局所用、経口用、経鼻用又は経肺用の、対象に対して安全で適切かつ反復可能な用量を送出するためのエジェクタ装置及び方法が含まれる。また、本開示には、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がある液滴の形態で、規定の容積の流体を送出することが可能なエジェクタ装置及び流体送出システムも含まれる。
【０００９】
本開示は、流体を対象の眼に送出するエジェクタ装置であって、ハウジングと、一定容積の流体を収容するためにハウジング内部に配置された貯蔵部と、１５ミクロンよりも大きな平均吐出液滴径を有する液滴の流れを吐出させるように構成されたエジェクタ機構と、を備え、液滴流が、使用時に対象の眼の上に堆積するように低い混入空気流量を有する装置を含み提供する。
【００１０】
本開示は、液滴流を吐出するように構成されたエジェクタ機構であって、エジェクタ機構は、ジェネレータプレート及び圧電アクチュエータに連結されたエジェクタプレートを備え、ジェネレータプレートに、その厚さを貫通して形成された複数の開口が含まれ、圧電アクチュエータが、一定周波数で、エジェクタプレート、そしてジェネレータプレートを振動させ指向性液滴流(directed stream of droplet)を発生させるように動作可能であるエジェクタ機構を更に含み提供する。特定の実施形態において、エジェクタプレートは、ジェネレータプレートと並んで配置された中央開口領域を有し、圧電アクチュエータは、ジェネレータプレートの複数の開口を閉塞しないように、エジェクタプレートの周辺領域に連結されている。ジェネレータプレートの複数の開口は、ジェネレータプレートの中央領域に配置され、当該中央領域は、圧電アクチュエータに覆われず、エジェクタプレートの中央開口領域と並んで配置されていてもよい。
【００１１】
本開示の別の実施形態は、標的に流体を送出する装置であって、ハウジングと、一定容積の流体を収容するためにハウジング内部に配置された貯蔵部と、貯蔵部と流体連通状態にあり、液滴流を吐出するように構成されたエジェクタ機構と、を備え、エジェクタ機構が、ジェネレータプレート及び圧電アクチュエータに連結されたエジェクタプレートを備えている装置を提供する。ジェネレータプレートには、その厚さを貫通して形成された複数の開口が含まれ、圧電アクチュエータは、一定周波数で、エジェクタプレートを振動させることでジェネレータプレートを振動させ指向性液滴流を発生させるように動作可能である。
【００１２】
本開示の更に別の実施形態は、対象の眼に一定容積の眼科用流体を送出する方法であって、この方法は、エジェクタプレートの開口から、貯蔵部内に収容された眼科用流体の指向性液滴流を吐出することを含み、指向性流内の液滴が、２０〜４００ミクロン、２０〜２００、１００〜２００などを含むがこれらに限定されない、５〜２５００ミクロンの範囲内の平均吐出径と、２ｍ／ｓ〜２０ｍ／ｓを含むがこれに限定されない、０．５〜１００ｍ／ｓ、１〜１００ｍ／ｓの範囲内の平均初期吐出速度を有する方法を含み、提供する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１Ａ】図１Ａは、エジェクタアセンブリの実施形態についての断面図を示す。
【００１４】
【図１Ｂ】図１Ｂは、エジェクタ機構の実施形態についての正面図を示す。
【００１５】
【図１Ｃ】図１Ｃは、エジェクタ機構の実施形態についての分解図を示す。
【００１６】
【図１Ｃ−２】図１Ｃ−２は、ジェネレータプレートの活性領域の実施形態についての概略上面図を示す。
【００１７】
【図１Ｄ】図１Ｄは、ジェネレータプレートの構造の例を示す部分的断面図を示す。
【図１Ｅ】図１Ｅは、ジェネレータプレートの構造の例を示す部分的断面図を示す。
【図１Ｆ】図１Ｆは、ジェネレータプレートの構造の例を示す部分的断面図を示す。
【図１Ｇ】図１Ｇは、ジェネレータプレートの構造の例を示す部分的断面図を示す。
【図１Ｈ】図１Ｈは、ジェネレータプレートの構造の例を示す部分的断面図を示す。
【図１Ｉ】図１Ｉは、ジェネレータプレートの構造の例を示す部分的断面図を示す。
【図１Ｊ】図１Ｊは、ジェネレータプレートの構造の例を示す部分的断面図を示す。
【図１Ｋ】図１Ｋは、ジェネレータプレートの構造の例を示す部分的断面図を示す。
【００１８】
【図１Ｌ】図１Ｌは、エジェクタ機構の実施形態についての正面図を示す。
【図１Ｍ】図１Ｍは、エジェクタ機構の実施形態についての正面図を示す。
【００１９】
【図２】図２は、エジェクタ装置のハウジングの実施形態についての三次元図を示す。
【００２０】
【図３】図３は、エジェクタ装置のハウジングの実施形態についての三次元図を示す。
【００２１】
【図４】図４は、眼に薬剤を送出するエジェクタ装置の実施形態についての側面図を示す。
【００２２】
【図５】図５は、図４による実施形態の正面図を示す。
【００２３】
【図６】図６は、エジェクタ装置の実施形態についての側面図を示す。
【００２４】
【図７】図７は、エジェクタ装置の実施形態についての正面図を示す。
【００２５】
【図８】図８は、エジェクタ装置の実施形態についての正面図を示す。
【００２６】
【図９Ａ】図９Ａは、照明機構機能を含む実施形態を示す。
【図９Ｂ】図９Ｂは、照明機構機能を含む実施形態を示す。
【図９Ｃ】図９Ｃは、照明機構機能を含む実施形態を示す。
【図９Ｄ】図９Ｄは、照明機構機能を含む実施形態を示す。
【００２７】
【図１０Ａ】図１０Ａは、スペーサを含むエジェクタ装置の実施形態を示す。
【図１０Ｂ】図１０Ｂは、スペーサを含むエジェクタ装置の実施形態を示す。
【００２８】
【図１１Ａ】図１１Ａは、スペーサを含むエジェクタ装置の実施形態を示す。
【図１１Ｂ】図１１Ｂは、スペーサを含むエジェクタ装置の実施形態を示す。
【００２９】
【図１２Ａ】図１２Ａは、スペーサを含む装置の実施形態を示す。
【００３０】
【図１２Ｂ】図１２Ｂは例示的なカバーを示す。
【図１２Ｃ】図１２Ｃは例示的なカバーを示す。
【図１２Ｄ】図１２Ｄは例示的なカバーを示す。
【図１２Ｅ】図１２Ｅは例示的なカバーを示す。
【図１２Ｆ】図１２Ｆは例示的なカバーを示す。
【図１２Ｇ】図１２Ｇは例示的なカバーを示す。
【図１２Ｈ】図１２Ｈは例示的なカバーを示す。
【００３１】
【図１３Ａ】図１３Ａは、スライドカバーが閉位置にあるエジェクタ装置の実施形態を示す。
【００３２】
【図１３Ｂ】図１３Ｂは、スライドカバーが開いている状態のエジェクタ装置の実施形態を示す。
【００３３】
【図１３Ｃ】図１３Ｃは、図１３Ａの斜視図を示す。
【００３４】
【図１３Ｄ】図１３Ｄは、図１３Ａに示すエジェクタ装置の背面の斜視図を示す。
【００３５】
【図１３Ｅ】図１３Ｅは、一実施形態において、図１３Ａによるエジェクタ装置のハウジング部分の分解斜視図を示す。
【００３６】
【図１３Ｆ】図１３Ｆは、ユーザの眼に合わせたエジェクタ装置を示す図である。
【００３７】
【図１４Ａ】図１４Ａは、通信システムの実施形態を示す。
【００３８】
【図１４Ｂ】図１４Ｂは、通信状態にあるエジェクタ装置及びドッキングステーションを表すブロック図を示す。
【００３９】
【図１４Ｃ】図１４Ｃは、プロセッサ及びドライバ回路のブロック図を示す。
【００４０】
【図１５Ａ】図１５Ａは、ジェネレータプレートの実施形態についての活性領域を示す。
【図１５Ｂ】図１５Ｂは、ジェネレータプレートの振動についてのデジタルホログラフィック顕微鏡像を示す。
【００４１】
【図１６】図１６は、ジェネレータプレートの実施形態についての活性領域の動作モード、及びジェネレータプレートの振動についてのデジタルホログラフィック顕微鏡像を示す。
【００４２】
【図１７Ａ】図１７Ａは、エジェクタ機構の実施形態についての噴霧性能を示す。
【図１７Ｂ】図１７Ｂは、エジェクタ機構の実施形態についての噴霧性能を示す。
【図１７Ｃ】図１７Ｃは、エジェクタ機構の実施形態についての噴霧性能を示す。
【００４３】
【図１８】図１８は、本開示による例示的なエジェクタ機構の変位に対する周波数掃引を示す。
【００４４】
【図１９】図１９は、本開示による例示的なエジェクタ機構の測定されたジェネレータプレート固有モードのデジタルホログラフィー像を示す。
【００４５】
【図２０】図２０は、本開示による例示的なエジェクタ機構の軸対称モードのデジタルホログラフィー像及びシミュレートされた像を示す。
【００４６】
【図２１】図２１は、本開示による例示的なエジェクタ機構の印加駆動電圧に対する変位を示す。
【００４７】
【図２２】図２２は、本開示による例示的なエジェクタ機構の一連の印加駆動電圧における吐出質量に対する周波数掃引を示す。
【００４８】
【図２３】図２３は、本開示による例示的なエジェクタ機構の通常動作モードのデジタルホログラフィー像を重ねた液滴噴霧の高速画像を示す。
【００４９】
【図２４Ａ】図２４Ａは、本開示による例示的なエジェクタ機構の一連のジェネレータプレート開口構造における吐出質量に対する周波数掃引を示す。
【図２４Ｂ】図２４Ｂは、本開示による例示的なエジェクタ機構の一連のジェネレータプレート開口構造における吐出質量に対する周波数掃引を示す。
【００５０】
【図２５】図２５は、本開示による例示的なエジェクタ機構の一連のジェネレータプレート開口構造における吐出質量に対する周波数掃引を示す。
【００５１】
【図２６】図２６は、本開示による例示的なエジェクタ機構の圧電アクチュエータの一連の厚さにおける吐出質量に対する周波数掃引を示す。
【発明を実施するための形態】
【００５２】
本開示は、概して、例えば眼に対する眼科用流体などの流体の送出に有用なエジェクタ装置に関する。特定の態様において、エジェクタ装置には、流体の制御可能な液滴流を発生させるエジェクタ機構を含んだエジェクタアセンブリが含まれる。流体には、エジェクタ機構を用いて液滴を形成できる範囲内の粘度を有した懸濁液又はエマルジョンが含まれるが、これらに限定されない。例示的なエジェクタ装置及び本開示に関連する有用な関連方法は、２０１１年７月１５日に出願された「液滴発生装置」という名称の米国特許出願第１３／１８４，４８４号（代理人整理番号２４５９１．００３‐ＵＳ０３）、２０１１年７月１５日に出願された「眼科用薬剤送出」という名称の米国特許出願第１３／１８４，４４６号（代理人事件整理番号２４５９１．００３‐ＵＳ０１）、及び、２０１１年７月１５日に出願された「遠隔治療及びモニタリングを行うための方法及びシステム」という名称の米国特許出願第１３／１８４，４６８号（代理人事件整理番号２４５９１．００３‐ＵＳ０２）に記載されており、これらの出願はそれぞれ、参照によりこれらの全体において本明細書に援用する。
【００５３】
本開示の特定の態様は、圧電アクチュエータによって機械的に駆動し、指向性液滴流を吐出するように構成され、開口が貫通したジェネレータプレートを含むエジェクタ機構を備えたエジェクタ装置に関する。吐出装置の液滴吐出能は、機械的に駆動し、充分大きな変位及び所望の最適な共振周波数でジェネレータプレートを作動させる圧電アクチュエータの能力によって異なる。
【００５４】
本明細書で更に詳しく説明するように、本開示の特定の態様によれば、エジェクタ機構は、標的に向かって誘導できる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、それぞれの分布は、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〜４００ミクロン超、２０ミクロン超〜約４００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、約２０ミクロン〜約２００ミクロン、約１００ミクロン〜約２００ミクロンなどの範囲内にあってもよい。ただし、平均液滴サイズは、意図する用途に応じて、２５００ミクロンという大きなサイズであってもよい。さらに、液滴の平均初期速度は、約０．５ｍ／ｓ〜約１００ｍ／ｓ、例えば、約０．５ｍ／ｓ〜約２０ｍ／ｓ、約０．５〜約１０ｍ／ｓ、約１ｍ／ｓ〜約５ｍ／ｓ、約１ｍ／ｓ〜約４ｍ／ｓ、約２ｍ／ｓなどであってもよい。本明細書で用いる吐出サイズ及び初期速度は、液滴がエジェクタプレートから離れるときの液滴のサイズ及び初期速度である。標的に誘導された液滴流によって、その組成を含む一定の割合の液滴質量が標的上に堆積する。
【００５５】
本明細書に説明するように、本開示のエジェクタ装置及びエジェクタ機構は、液滴流と同様に一般に低い又は比較的高い粘度の流体を吐出するように構成することができる。一例として、エジェクタ装置による使用に適した流体は、例えば、水の場合、１ｃＰ以下、例えば０．３ｃＰなどの非常に低い粘度を有し得る。さらに、流体は、最大６００ｃＰの範囲の粘度を有し得る。より具体的には、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得る。一部の実施形態において、吐出装置を用いて、液滴流と同様に比較的高い粘度の流体、例えば、約１ｃＰ〜約６００ｃＰ、約１ｃＰ〜約２００ｃＰ、約１ｃＰ〜約１００ｃＰ、約１０ｃＰ〜約１００ｃＰなどの１ｃＰよりも大きい粘度の流体を吐出することができる。一部の実施形態において、適切な粘度及び表面張力を有する溶液又は薬剤は、変更せずに、貯蔵部内で直接使用することができる。他の実施形態において、流体パラメータを調整するのに、付加的な材料を添加することができる。一例として、例示的な流体を以下に示す。
【表１】
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粘度は２０℃で測定した。
【００５６】
液滴は、エジェクタ機構に連結された貯蔵部内に収容された流体からエジェクタ機構によって形成することができる。エジェクタ機構及び貯蔵部は、使い捨て又は再利用可能であってもよく、その構成要素は、ハウジング内に被覆されていてもよい。ハウジングは、使い捨て又は再利用可能であってもよい。ハウジングは、携帯型、小型化されたものであってもよいし、又は基部に連結するように形成されていてもよく、他の装置と連信するように構成されていてもよい。ハウジングは、識別しやすいように色分けされているか又はそのように構成されていてもよい。一部の実施形態において、エジェクタ装置には、照明手段、配置手段、温度制御手段、診断手段又は他の特徴が含まれ得る。他の実施形態は、対象の治療及び処置に使用される相互接続された双方向装置のより大きなネットワークの一部であり得る。エジェクタ機構は、例えば、本明細書に説明する圧電アクチュエータであってもよい。
【００５７】
本明細書に説明するように、特定の態様において、エジェクタ機構は圧電アクチュエータを備え得る。図１Ａ〜Ｃを参照すると、エジェクタアセンブリ１６００には、エジェクタ機構１６０１と貯蔵部１６２０とが含まれ得る。エジェクタ機構１６０１には、１以上の開口１６２６を含むジェネレータプレート１６３２に連結されたエジェクタプレート１６０２が含まれ、エジェクタプレートは、圧電アクチュエータ１６０４によって活性化することができ、圧電アクチュエータは、振動して、１つの方向１６１４に沿って、吐出液滴１６１２の形態で、貯蔵部１６２０内に収容された流体１６１０を送出する。また、流体は、ヒト成人、子供又は動物の眼１６１６に向かって吐出される眼科用流体であってもよい。さらに、流体は、ヒト又は動物の不快感、症状又は疾患を治療するための活性医薬を含有していてもよい。
【００５８】
図１Ａに示すように、エジェクタプレート１６０２は、流体１６１０を収容する貯蔵部１６２０の上に配置されている。エジェクタプレート１６０２の面１６２５は、流体１６１０に隣接している。貯蔵部１６２０は、面１６２５及び開口１６２６に隣接する開口領域１６３８を有する。本実施形態において、面１６２５は、貯蔵部１６２０内に流体１６１０を封入している。貯蔵部１６２０は、適切なシール又は継手を用いて、エジェクタプレート１６０２の面１６２５の周辺領域１６４６で、エジェクタプレート１６０２に連結することができる。一例として、貯蔵部１６２０は、Ｏリング１６４８ａによって連結することができる。図示していないが、２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とおり、Ｏリングは、いずれかの適切な断面形状であり得る。さらに、高分子シール、セラミックシール又は金属シールなどの他の継手を使用することができる。または、継手は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って、貯蔵部１６２０をエジェクタプレート１６０２に一体的に連結することができる。かかる実施形態では、流体を貯蔵部１６２０に供給するための開口を設けることができる（図示しない。）。さらに、継手を、ヒンジなどの取り外し可能としてもよいし、又は、高分子コネクタ(polymeric connector)などの可撓性又は非剛性コネクタとしてもよい。
【００５９】
開口領域１６３８以外に、エジェクタプレート１６０２の一部は、付加的な貯蔵部の壁１６５０によって被覆されていてもよい。図１Ａ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、Ｏリング１６４８ａに連結されている。または、壁１６５０は、エジェクタプレート１６０２に直接取り付けることができる。さらに、貯蔵部１６２０は、エジェクタプレート１６０２に直接取り付けることができ、壁１６５０はすべて省略することができる。
【００６０】
形状及び寸法を含む貯蔵部１６２０の構造は、収容すべき流体１６１０の量とともに、エジェクタプレート１６０２の幾何形状に基づいて選択することができる。貯蔵部の代替的形態としては、圧力差のある状態で作動する、重力送り式、ウィッキング(wicking、芯による吸い上げ)又は折畳み式ブラダー(collapsible bladder)が挙げられる。これらの貯蔵部は、あらかじめ充填するか、マイクロポンプを用いて充填するか、又はカートリッジの交換によって充填することができる。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当該コンテナから流体を注入することで、貯蔵部を充填することができる。カートリッジには、貯蔵部内に充填されるコンテナが含まれ得る。または、カートリッジ自体を、使い捨て型エジェクタアセンブリに連結することができ、次いで、当該アセンブリは、規定の放出回数の後、ハウジング内で交換される。例示的な貯蔵部は、２０１１年７月１５日に出願された米国特許出願第１３／１８４，４８４号に示されており、その内容を、参照により本明細書に援用する。
【００６１】
一部の実施形態において、貯蔵部１６２０には、貯蔵部１６２０内への空気の出入りを可能にし、貯蔵部内の流体を適切な周囲圧力に保つようにするために、貫通孔１６４２（図１Ａに一例のみを示す。）が含まれる。貫通孔１６４２は、流体１６１０が孔から漏れないように、小さな径を有する。または、貯蔵部１６２０内にはいかなる開口も形成されず、少なくとも一部、例えば部分１６４４又は貯蔵部１６２０全体は、例えばブラダーの形態で折畳み可能である。また、貯蔵部全体は、可撓性又は折畳み式ブラダーの形態で作製することもできる。したがって、流体１６１０が開口１６２６を通って吐出されると、貯蔵部１６２０は、その形状及び容積を変化させ、続いて、貯蔵部１６２０内の流体１６１０の量を変化させる。
【００６２】
図１Ａの実施形態において、エジェクタ機構１６０１は、圧電アクチュエータ１６０４により振動させることによって作動する。２つの電極１６０６ａ及び１６０６ｂは、エジェクタプレート１６０２の面１６２２に平行な圧電アクチュエータ１６０４の２つの対向する面１６３４及び１６３６上に形成され、圧電アクチュエータ１６０４を作動させエジェクタプレート１６０２及びジェネレータプレート１６３２を振動させる（本明細書で更に詳しく説明する。）。電極１６０６ａ及び１６０６ｂは、接着剤による固定又は他の結合を含むいずれかの公知の方法でエジェクタプレート又は圧電アクチュエータに取り付けることができる。また、これらの電極は、エジェクタプレート１６０２に対して所定の場所でオーバーモールドすることもできる。ワイヤ又は他の導電性コネクタを使用して、エジェクタプレート１６０２と電極１６０６ａ及び１６０６ｂとの間に必要な電気接触をもたらすことができる。または、めっき又は他の堆積によって、エジェクタプレート１６０２上に電極を形成することができる。一例として、電極は、電極１６０６ａとエジェクタプレート１６０２との間に塗布される接着剤１６２８によって取り付けられる。電極１６０６ａは、エジェクタプレート１６０２と電気接触状態にある。電極１６０６ａ及び１６０６ｂにわたって電圧が印加されると、圧電アクチュエータ１６０４は、エジェクタプレート１６０２及び同様にジェネレータプレート１６３２を偏向(deflect、たわむ)させて、形状を、凹形又は凸形に変化させる。
【００６３】
種々の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、５〜６０Ｖ及び３０〜６０Ｖ、例えば４０Ｖ又は６０Ｖの電圧差が電極に印加されてもよい。電圧差の方向が例えば−４０又は−６０に反転されると、プレートは、反対方向に偏向する。このようにして、圧電アクチュエータ１６０４によって、エジェクタプレート１６０２及びジェネレータプレート１６３２を振動させ、この振動は、流体１６１０からの液滴１６１２の形成をもたらす振動を構成している。交流電圧が電極１６０６ａ及び１６０６ｂに印加されると、エジェクタプレート１６０２及びジェネレータプレート１６３２は振動し、これによって、流体液滴１６１２が開口１６２６内に蓄積し、最終的に、貯蔵部１６２０から離れるような方向１６１４に沿って、開口１６２６から吐出する。振動の周波数及び波長は、エジェクタプレート１６０２の厚さ、組成及び形態並びに機械特性、開口１６２６の容積、開口１６２６の数、圧電アクチュエータ１６０４の組成及び構造、圧電駆動電圧、周波数及び波形、流体の粘度、エジェクタプレート１６０２の剛性、ジェネレータプレート１６３２の特性、温度及び他の要因を含むがこれらに限定されない、多くの要因によって異なり得る。これらのパラメータは、所望の液滴流を発生させるように調整又は選択することができる。液滴吐出頻度も多くの要因によって異なる。一部の実施形態において、液滴１６１２は、圧電アクチュエータ１６０４に対するパルス周波数よりも低い周波数で吐出される。例えば、液滴１６１２は、エジェクタプレート／ジェネレータプレートの振動の１〜１０００サイクル、より具体的には８〜１２サイクルごとに吐出される。
【００６４】
理論に限定しようとするものではないが、圧電作動ジェネレータプレートは、作動時にジェネレータプレートが想定する形状を構成する多くの固有モードを有し、最適な固有モード及び形状によって、ジェネレータプレートの活性領域上に最大変位が提供される。所定の固有モードの励起は、ジェネレータプレートの定常波に対して所定の場所で圧電アクチュエータを配置することを必要とする。この点で、圧電アクチュエータのサイズ及び形状、例えば、厚さ、外側寸法及び内側寸法によって、少なくとも部分的に、ジェネレータプレートに対するその配置を決定することができる。さらに、ジェネレータプレート上の圧電アクチュエータの配置及び結合によって、ジェネレータプレートの剛性を高めることができる。ただし、圧電アクチュエータの内側寸法内におけるジェネレータプレートの一部の移動は、一般に、圧電アクチュエータの配置によって制限されない。
【００６５】
図１Ｂ〜１Ｃを参照すると、本開示の特定の態様によれば、エジェクタプレート１６０２の第２の面１６２２は、ジェネレータプレート１６３２に連結することができる。エジェクタプレート１６０２は、一般に、ジェネレータプレート１６３２と連携して(align with、整合して)構成された中央開口領域１６５２を備え得る。そして、ジェネレータプレート１６３２は、ジェネレータプレート１６３２の中心領域１６３０がエジェクタプレート１６０２の中央開口領域１６５２に連携して配置されるように、エジェクタプレート１６０２と連結することができる。ジェネレータプレート１６３２の中心領域１６３０には、一般に、１以上の開口１６２６を含んでよい。エジェクタプレート１６０２の中央開口領域１６５２と、１以上の開口１６２６を含む、ジェネレータプレート１６３２の中央領域１６３０との配列は、１以上の開口１６２６の連通を可能とする。
【００６６】
特定の態様において、エジェクタプレート１６０２の中央開口領域１６５２は、エジェクタプレート１６０２及びジェネレータプレート１６３２の連結を可能にするように、ジェネレータプレート１６３２よりも小さくしてもよく、材料の十分な重なりを提供することができる。ただし、エジェクタプレート１６０２の中央開口領域１６５２は、特定の実施形態において、ジェネレータプレート１６３２の中央領域１６３０（そして、１以上の開口１６２６）を干渉しないか又は閉塞しないようなサイズ及び形状である必要がある。
【００６７】
非限定的な例として、エジェクタプレートの中央開口領域１６５２は、ジェネレータプレート１６３２と同様に形成することができ、例えば、約０．５ｍｍ〜約４ｍｍ、約１ｍｍ〜約４ｍｍ、約１ｍｍ〜約２ｍｍなどの、エジェクタプレート１６０２にジェネレータプレート１６３２を連結するのに利用可能な材料の重なり（例えば、すべての側面での重なり）となるような大きさにすることができる。例えば、エジェクタプレートの中央開口領域１６５２は、概してジェネレータプレート１６３２の形状と一致するように、正方形、矩形、円形、楕円形などとして形成することができ、中央開口領域１６５２の全寸法が、例えば、約０．５ｍｍ〜約４ｍｍ小さくなるような（すなわち、円の直径は、約０．５〜約４ｍｍ小さく、楕円形の主軸及び副軸は、約０．５ｍｍ〜約４ｍｍ小さく、正方形又は矩形の側面の長さは、約０．５ｍｍ〜約４ｍｍ小さくなるなどの）大きさにすることができる。
【００６８】
特定の実施形態において、ジェネレータプレートは、約４ｍｍ〜約８ｍｍ、例えば、４ｍｍ、５ｍｍ、６ｍｍなどの外側寸法（ＯＤ、outer dimension）を有するような大きさにして形成することができる。エジェクタプレートは、ジェネレータプレートのＯＤと十分に重複するように構成された、約１８ｍｍ〜約２４ｍｍ、例えば、２０ｍｍ、２１ｍｍ、２２ｍｍ、２３ｍｍなどの外側寸法（ＯＤ）、及び内側寸法（ＩＤ、inner dimension）（すなわち、中央開口のＩＤ）を有するような大きさにして形成することができる。例えば、エジェクタプレートのＩＤは、約３ｍｍ〜約１６ｍｍ、例えば、４ｍｍ、６ｍｍ、１２ｍｍ、１４ｍｍ、１６ｍｍなどであってもよい。
【００６９】
ジェネレータプレート１６３２は、接着材及び結合材、例えば、膠、エポキシ、結合剤、及びＬｏｃｔｉｔｅ Ｅ‐３０ＣＬ又はＬｏｃｔｉｔｅ４８０若しくは３８０エポキシなどの接着剤、又はＬｏｃｔｉｔｅウルトラゲルなどの他の適切な強力接着剤、溶接及びボンディング加工、例えば、超音波又はサーモソニックボンディング、熱接合、拡散接合、レーザ溶接若しくは圧入などを含む当該技術分野で公知のいずれかの適切な方法を用いて、エジェクタプレート１６０２に連結することができる。
【００７０】
エジェクタプレート１６０２の面１６２２は、活性化時に液滴を形成するようにジェネレータプレート１６３２を活性化する圧電アクチュエータ１６０４に連結されている。エジェクタプレート１６０２に対する圧電アクチュエータ１６０４の取付け方法及び場所は、エジェクタアセンブリ１６００の作動及び液滴流の発生に影響を及ぼす。図１Ｂ〜Ｃの実施形態において、圧電アクチュエータ１６０４は、プレート１６０２の面１６２２の周辺領域に連結され、ジェネレータプレート１６３２は、上述したように、エジェクタプレート１６０２の中央開口領域１６５２と並んで配置されるように、面１６２２に連結されている。圧電アクチュエータ１６０４は、一般に、ジェネレータプレート１６３２の中央領域１６３０（そして、１以上の開口１６２６）を覆うわないか又は閉塞しないように、エジェクタプレート１６０２に連結されている。このようにして、流体１６１０は、開口１６２６を通過して、液滴１６１２を形成することができる。特定の実施形態において、圧電アクチュエータは、ジェネレータプレートと概して形状が一致するように形成することができる。一例として、圧電アクチュエータは、約８ｍｍ〜約２４ｍｍ、例えば、８ｍｍ、１０ｍｍ、１２ｍｍ、１４ｍｍ、１６ｍｍ、１８ｍｍ、１９ｍｍ、２０ｍｍ、２１ｍｍ、２２ｍｍなどの外側寸法（ＯＤ）、及び約４ｍｍ〜約１８ｍｍ、例えば、４ｍｍ、１０ｍｍ、１２ｍｍ、１３ｍｍ、１４ｍｍ、１５ｍｍ、１６ｍｍなどの内側寸法（ＩＤ）を有するような大きさにすることができる。
【００７１】
エジェクタアセンブリ１６００は、眼に治療剤又は他の流体を送出するのに使用されるので、エジェクタアセンブリ１６００は、一般に、貯蔵部１６２０内に収容されている流体１６１０及び吐出された液滴１６１２の汚染を防ぐように設計されている。一部の実施形態において、例えば、圧電アクチュエータ１６０４、エジェクタプレート１６０２、ジェネレータプレート１６３２などの露出面の少なくとも一部の上にコーティング（図示しない。）を形成することができる。圧電アクチュエータ１６０４並びに電極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もよい。エジェクタプレート１６０２若しくはジェネレータプレート１６３２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、又は、圧電アクチュエータ１６０４並びに電極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、ポリアミドイミド、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリプロピレン（ＰＰ）若しくは高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）を含むポリマー、又は、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、窒化チタン（ＴｉＮ）、窒化クロム（ＣｒＮ）、ダイヤモンド様炭素（ＤＬＣ）／非晶質炭素、ニッケル‐白金合金、ニッケル‐パラジウム合金、白金‐パラジウム合金、クロム窒化炭素(chromium carbon nitride)及びアルミニウム（Ａｌ）からなる群より選択される不活性材料であり得る。コーティングについては、本明細書で更に詳しく説明する。
【００７２】
ジェネレータプレート１６３２は、少なくとも１つの開口１６２６を有する有孔プレート(perforated plate、穿孔プレート)であってもよい。１以上の開口１６２６は、流体１６１０がその開口を通ると液滴を形成する。ジェネレータプレート１６３２には、いずれかの適切な開口構造が含まれ、その１つの構造が図１Ｂに示されている。一例として、開口は、グリッド(grid、格子状)、螺旋状、矩形、直線又は他のパターンで形成されていてもよい。このパターンは、規則的であってもよいし、又は不規則であってもよい。このパターンは、一定の開口間隔を維持してもよいし、又はこの間隔は変化させてもよい。例えば、開口数の密度(density of openings)は、プレートの中心に向かって増加するか又は減少し得る。また、このパターンは、プレートの全部又は一部を覆っていてもよく、すなわち、中央領域１６３２は、ジェネレータプレートなどの全部又は一部を覆っていてもよい。
【００７３】
開口１６２６は、いずれかの適切な形状又は容積とともに、少なくとも部分的に流体特性に基づいて液滴を効果的に吐出するように選択及び構成された、適切なアスペクト比（すなわち、開口径に対する開口の高さ／厚さ）で形成することができる。理論に限定するものではないが、高いアスペクト比の開口は、吐出される流体に高い圧力勾配を発生させるので、一般に高い粘度の流体が好ましいと考えられる。一例として、特定の実施形態において、ジェネレータプレートは、約１〜約１０、約１〜約５、約１〜約４などのアスペクト比の開口を有し得る。かかるアスペクト比は、開口の高さ／厚さ（すなわち、ジェネレータプレートの厚さ）と、開口径とを変化させることによって求めることができる。一例として、開口径は、約２０μｍ〜１００μｍ、約２０μｍ〜約８０μｍ、約２０μｍ〜約５０μｍ、約３０μｍ〜約４０μｍなどであり得る。開口の高さ／厚さ（すなわち、ジェネレータプレートの厚さ）は、約５０μｍ〜５００μｍ、約１００μｍ〜２００μｍ、約１５０μｍ〜２００μｍ、約１６０μｍなどであり得る。開口のアスペクト比の選択によって、比較的高い粘度を有する流体の液滴を形成することができる。
【００７４】
特定の実施形態において、開口は概して円筒形状であり、すなわち、ジェネレータプレート１６３２の面１６２２ａからジェネレータプレート１６３２の面１６２５ａに延びる開口の径は、概して一定を維持している。他の実施形態において、図１Ｋを参照すると、開口は、概して縦溝のある形状であってもよく、すなわち、面１６２２ａの開口径は、面１６２５ａの開口径よりも大きく、開口がジェネレータプレート１６３２を貫通して延びるに伴って、その形状は先細りになり、マイクロチャネルを形成する。しかしながら、開口は、円筒形状又は縦溝のある形状に限定される必要はなく、先細り形状、円錐形、楕円形、砂時計状などであってもよい。例えば図１Ｄ〜Ｋを参照。一例として、先細りの開口は、面１６２２ａから１６２５ａまで厚さ全体に延び得るか、又は厚さの途中まで延び得る。また、開口の一方又は両方の側面に勾配をつけることもできる。この勾配は、角のある縁部又は湾曲縁部を有し得る。開口の断面は、丸くてもよいし、又はいずれかの他の適切な形状であってもよい。いくつかの例としては、円形、楕円形、縦溝のある形状、矩形又は多角形が考えられる。開口は、規則的な形状又は不規則な形状であり得る。形状は、対称又は非対称であり得る。開口の形状及びアスペクト比は、液滴の吐出に影響を及ぼし、粘度などを変化させる流体を効果的に吐出するように最適化することができる。
【００７５】
上述したように、開口１６２６のサイズ、形状及びアスペクト比は、液滴のサイズ及び形状、及びエジェクタ機構１６０１によって発生した液滴流に影響を及ぼす。また、液滴流全体にわたる密度分布にも影響を及ぼし得る。このため、開口のサイズ、形状及びアスペクト比並びにそのパターンは、本開示の特定の態様に従って、部分的に流体特性に基づいて、液滴流の所望の特性を生じさせるように選択及び構成され得る。
【００７６】
開口１６２６のサイズ及び形状と同様に、中央領域１６３０のサイズ及び形状も、液滴流の所望の特性に基づいて選択することができる。一例として、図１Ｃ−２に示すように、開口１６２６は、ジェネレータプレート１６３２の活性領域に円形パターンで配置されるが、上に説明したように、他のパターンを使用してもよい。隣接する開口１６２６間の距離ｌは、１ミクロンから数ｍｍ、例えば１５０ミクロン〜３００ミクロンを含むいずれかの適切な値であってもよい。一実施形態において、ｌ（エル）は、２００ミクロンとなるように選択される。さらに、上でも説明したように、開口１６２６の間隔は、一定である必要はない。
【００７７】
また、液滴流の発生は、例えば、開口を通る流体流間の複雑な相互作用、開口のアスペクト比、出入口オリフィスの径、入口キャビティの幾何形状、ジェネレータプレート材料の組成及び機械特性、ジェネレータプレートの変位の振幅及び位相、ジェネレータプレートの変位の頻度、並びに、粘度、密度及び表面エネルギーなどの流体特性によって異なる。例えば、理論に限定しようとするものではないが、例えば、図１Ｋを参照すると、縦溝付き開口のマイクロチャネルにおける流体の流速は、マイクロチャネル内の流体流の抵抗で割るヤング‐ラプラス方程式によって説明されるように、一般に、マイクロチャネルと出口面との間の圧力差によって異なる。このため、ジェネレータプレートの開口のマイクロチャネル及びオリフィス寸法の三次元幾何形状は、開口を通る流体流の速度に影響を及ぼし得る。
【００７８】
【数１】
0005960840.tif 000003
【００７９】
一部の実施形態において、マイクロチャネルの長さは、液滴流を形成する流体の流れ及び吐出質量を最適化するように、選択することができる。一例として、縦溝付き開口において、マイクロチャネルの長さは、０μｍ〜約１５０μｍ、約７０μｍ〜約１５０μｍ、約７０μｍ〜約１２０μｍなどであり得る。特定の実施形態において、マイクロチャネルは、特に高粘性流体用で、約１２０μｍ〜約１５０μｍであり得る。
【００８０】
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、白金若しくはパラジウム又はこれらの合金から形成することができる。または、プレートは、他の金属、又はポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）若しくはタルク充填ＰＥＥＫなどのポリマーを含む適切な材料から形成し、上述したとおりにコーティングすることができる。プレートは、１以上の材料又は層の複合材料であってもよい。プレートは、例えば、板金からの切断、予備成形、圧延、鋳造、フォトエッチング、レーザ切断又は他の成形によって製造することができる。コーティングは、スパッタリング、物理蒸着法（ＰＡＤ、physical vapor deposition）、化学蒸着法（ＣＯＤ、chemical vapor deposition）を含む蒸着、又は静電粉体堆積(electrostatic powder deposition)などの適切な堆積法によって堆積することができる。保護コーティングは、約０．１μｍ未満〜約５００μｍの厚さを有し得る。高周波数で振動させた場合に、層間剥離(delamination)を防止するのに十分な程度に、エジェクタプレート１０２にコーティングを接着することが望ましい。
【００８１】
特定の実施形態において、図１Ｂ〜Ｃを参照すると、エジェクタプレート１６０２及びジェネレータプレート１６３２は、同心円状の形状であり得る。特定の態様において、エジェクタプレートは、本明細書に説明するとおり、ジェネレータプレートのカップリング及び他の構成要素（例えば、圧電アクチュエータなど）を収容するように、ジェネレータプレートよりも大きくてもよい。同様に、特定の実施形態において、ジェネレータプレート１６３２は、エジェクタプレート１６０２よりも小さいサイズ又は径（円形の実施形態において）を有し得る。特定の態様において、ジェネレータプレート１６３２の全体のサイズ又は径は、少なくとも部分的に、中心領域１６３０のサイズ及び開口１６２６の配置によって決定することができる。
【００８２】
他の実施形態において、図１Ｌ〜Ｍは、種々の寸法を有する同心円状の例を提供する。図１Ｌは、２０ｍｍ ＯＤのエジェクタプレートと、種々の寸法のジェネレータプレート及び圧電アクチュエータとを有する例示的な構造を示す。図１Ｍは、２２ｍｍ ＯＤ、４ｍｍ ＩＤのエジェクタプレート、６ｍｍ ＯＤのジェネレータプレート、並びに種々の外側寸法及び内側寸法の圧電素子を有する構造を示す。
【００８３】
ただし、両方のプレートは、独立して、例えば、楕円形、正方形、矩形又は略多角形の他の形状を有していてもよく、同一であるか又は異なっていてもよい。全体のサイズ又は形状は、いずれかの適切なサイズ及び形状であってもよく、エジェクタ装置の設計パラメータ、例えば、外側装置ハウジングのサイズ及び形状などに基づいて選択してもよい。さらに、プレートは、水平である必要がなく、プレートには、凹面又は凸面にする面の湾曲が含まれ得る。圧電アクチュエータ１６０４は、いずれかの適切な形状又は材料のものであってもよい。例えば、アクチュエータは、円形、楕円形、正方形又は矩形又は略多角形の形状であってもよい。アクチュエータ１６０４は、エジェクタプレート１６０２、ジェネレータプレート１６３２又は領域１６３０／１６３２の形状に一致し得る。または、アクチュエータ１６０４は異なる形状であり得る。さらに、アクチュエータ１６０４は、１以上の部分においてエジェクタプレート１６０２又はエジェクタプレート１６０２の面１６２２に連結され得る。図１Ｂ〜Ｃに示す例において、圧電アクチュエータ１６０４は、エジェクタプレート１６０２、ジェネレータプレート１６３２及び領域１６３０／１６３２と同心であるリングの形状で示している。
【００８４】
一部の実施形態において、ジェネレータプレート１６３２も、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、白金若しくはパラジウム、又はニッケル‐コバルト合金などのこれらの合金から形成することができる。または、プレートは、他の金属、又は超高分子量ポリエチレン（ＵＨＭＷＰＥ）、ポリイミド（Ｋａｐｔｏｎ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、タルク充填ＰＥＥＫ、ポリビニリジンフルオリド（ＰＶＤＦ）、ポリエーテルイミド（Ｕｌｔｅｍ）などのポリマーを含む適切な材料から形成し、上述したとおりにコーティングすることができる。ジェネレータプレートは、１以上の材料又は層の複合材料であってもよい。プレートは、例えば、板金からの切断、予備成形、圧延、鋳造、フォトエッチング、レーザ切断又は他の成形によって製造することができる。プレートの開口は、レーザドリル若しくはアブレーションなどの機械的手段若しくは光学的手段、又はステンシル若しくはリソグラフィパターニングを用いるか若しくは用いないエッチングなどの化学処理を含むがこれらに限定されない、適切な方法を用いて、形成することができる。また、開口は、ドイツ語表現のLithographie（リソグラフィ）Galvanoformung（電気めっき）Abformung（成形）からその名称が採用された、ＵＶ ＬＩＧＡプロセスを用いて、プレートを形成する際に予備形成することもできる。非限定的な例として、本開示のジェネレータプレートは、例えば、Laiらの文献、Influence of liquid hydrophobicity and nozzle passage curvature on microfluidic dynamics in a drop ejection process（点滴薬吐出処理における液体疎水性およびのマイクロ流体力学に関するノズル流路カーブの影響）, J. Micromech. Microeng. 20 (2010) 015033に記載されているように、形成することができる。
【００８５】
コーティングは、浸漬、電気めっきを含むめっき、又は成形若しくは鋳造などによる他の封入によって予備形成することができる。また、コーティングは、スパッタリング、物理蒸着法（ＰＡＤ）及び化学蒸着法（ＣＯＤ）を含む蒸着、又は静電粉体堆積などの適切な堆積法によって堆積することもできる。保護コーティングは、約０．１μｍ未満〜約５００μｍの厚さを有し得る。高周波数で振動させた場合に、層間剥離を防止するのに十分な程度に、プレートにコーティングを接着することが望ましい。
【００８６】
一部の実施形態において、エジェクタプレート１６０２及び／又はジェネレータプレート１６３２に、汚染防止及び／又は抗菌をする保護コーティングをコーティングすることができる。保護コーティングは、開口１６２６、開口の一部（外面、内面など）を構成する面を含む、エジェクタプレート及び／又はジェネレータプレートの全面にわたって適合させることができる。他の実施形態において、保護コーティングは、選択された面、例えば面１６２２、１６２５、１６２２ａ、１６２５ａ、又は表面領域、例えばかかる面の一部に塗布することができる。保護コーティングは、生体適合性金属、例えば、金（Ａｕ）、イリジウム(Ｉｒ)、ロジウム（Ｒｈ)、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、アルミニウム（Ａｌ）若しくはこれらの合金、又は窒化チタン（ＴｉＮ）、窒化クロム（ＣｒＮ）、非晶質炭素、又は生体適合性ポリマー、例えば、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリプロピレン（ＰＰ）若しくは高密度ポリエチレンＨＤＰＥから形成することができる。抗菌性材料としては、銀、酸化銀、セレン、又はアルキルベンジルジメチルアンモニウム（ベンザルコニウム）クロリドなどの有機塩化物若しくは有機金属、又は１，１’‐ジアセチルフェロセン誘導チオカルボヒドラゾンの遷移金属錯体などの金属、又は、例えば、ポリ（エチレン‐ｃｏ‐アクリル酸）（Ｅ／ＡＡ）などのカルボキシル含有エチレン共重合体及び８‐ヒドロキシキノリンイウムアイオノマーなどのポリマーが挙げられる。保護コーティングは、流体１６１０又は液滴１６１２と直接接触することができる。コーティングは、流体の周辺に不活性障壁を提供するか、又は、微生物の増殖を阻害し、流体１６１０及び／又は液滴１６１２を殺菌することができる。
【００８７】
さらに、エジェクタプレート１６０２又はジェネレータプレート１６３２の面１６２２又は１６２２ａに、親水性又は疎水性コーティングをコーティングすることができる。さらにまた、コーティングに、保護層(protective later)をコーティングすることができる。また、面に反射層をコーティングすることもできる。コーティング層は、保護性及び反射性の両方であってもよい。または、面を反射性となるように形成することができる。例えば、面を、ステンレス、ニッケル‐コバルト又は他の反射性材料から製造することができる。面を、反射性となるように形成するか又は研磨することができる。面を反射性にすることに加えて、面は、その表面上又はその周辺で逆光も受け得る。眼科用途において、反射面は、ユーザが眼にエジェクタアセンブリを配置するのを補助する。
【００８８】
圧電アクチュエータ１６０４は、当該技術分野で公知のいずれかの適切な材料から形成することができる。一例として、一部の実施形態において、圧電アクチュエータは、ジルコニウム酸チタン酸鉛（Ｐｂ［Ｚｒ（ｘ）Ｔｉ（１−ｘ）]Ｏ3）（ＰＺＴ）、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ3）、チタン酸ジルコニウム酸バリウム（Ｂａ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ3）、ＢｉＦｅＯ3系セラミック、チタン酸ビスマスナトリウム（ＢＮＴ）材料若しくはチタン酸ビスマスカリウム（ＢＫＴ）材料、又はポリビニリジンフルオリドなどの高分子系圧電材料から形成することができる。電極１６０６ａ及び１６０６ｂは、金、白金又は銀を含む適切な導電体から形成することができる。接着剤１６２８として使用するのに適切な材料としては、Ｌｏｃｔｉｔｅ Ｅ‐３０ＣＬ又はＬｏｃｔｉｔｅ４８０若しくは３８０エポキシなどの接着剤、又はＬｏｃｔｉｔｅウルトラゲル、エポキシ、銀‐エポキシ若しくはニッケル‐エポキシペーストなどの他の適切な強力接着剤を挙げることができるが、これらに限定されない。導電性接着剤の一例としては、Ｎｉ粉末及びＬｏｃｔｉｔｅ Ｅ‐３０ＣＬを用いて配合されたエポキシペーストが挙げられる。貯蔵部１６２０は、高分子材料から形成することができ、その２、３の例としては、Ｎｅｘｃｅｌ Ｌａｔｉｔｕｄｅ ＭＬ２９ｘｘＣ、Ｒｏｌｌｐｒｉｎｔ‐ＣｌｅａｒＦｏｉｌ Ｖ、低密度及び高密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ、ＨＤＰＥ）、又はエチレン酢酸ビニル／ポリ塩化ビニリデン（ＥＶＡ／ＰＶＤＣ）共押出フィルムが挙げられる。
【００８９】
本開示の特定の態様において、エジェクタ機構は、圧電アクチュエータによって、エジェクタプレート、そしてジェネレータプレートの作動を促進するように、構成することができる。上述したように、ジェネレータプレートは、関心対象の流体の吐出を最適化するように構成することができる。例えば、ジェネレータプレートの開口のアスペクト比は、上述したように、ジェネレータプレートの一般的な厚さが約５０μｍ〜約５００μｍの範囲となるように、部分的に流体特性に基づいて選択することができる。
【００９０】
理論に限定するものではないが、特定の実施形態において、比較的厚いジェネレータプレートの直接作動は可能であるが、最適でないと考えられる。このため、特定の実施形態において、エジェクタ機構の作動は、本明細書に説明するように、エジェクタプレートに連結されたジェネレータプレートを含む構造を用いて最適化することができる。さらに、ジェネレータプレートの表面積（すなわち、１以上の開口を有する中央領域）の低減によって、同様に、製造コストが低減し、潜在的に関連する製造欠陥が低減し、製造効率及び生産量が増加する。特定の態様において、エジェクタプレートは、エジェクタ機構の作動（すなわち、エジェクタプレート、そしてジェネレータプレートの作動）を促進するような大きさにして形成することができる。一例として、エジェクタプレートの構造は、エジェクタプレートの屈曲、そして、ジェネレータプレートの振動を促進する特性（例えば、サイズ、形状、材料など）の選択によって、エジェクタ機構の作動を有効にすることができる。例えば、エジェクタプレートの厚さは、概して、約１０μｍ〜約４００μｍ、約２０μｍ〜約１００μｍ、約２０μｍ〜約５０μｍ、約３０μｍ〜約５０μｍなどであり得る。また、理論に限定するものではないが、特定の実施形態において、比較的薄いエジェクタプレートの直接作動は、（ジェネレータプレートと比較して）最適であると考えられる。
【００９１】
本開示の特定の実施形態によれば、エジェクタプレート及びジェネレータプレートの構造は、開口を含むジェネレータプレートの開口領域（例えば、ジェネレータプレートの「活性領域」）が、通常モードの振動と対称な振動を発生させるように、選択することができる。理論に限定するものではないが、特定の実施形態において、エジェクタプレート及びジェネレータプレートの構造は、ジェネレータプレート活性領域の振動の０，２の通常モード及び０，３の通常モードがみられるように、選択することができる。このモードは、活性領域の最大振幅及び変位と関連し、モードは（ｄ，ｃ）と規定され、ここで、ｄは節直径の数であり、ｃは節円の数である。
【００９２】
エジェクタプレートの振動の強度及び周波数も、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、例えば、４０又は６０Ｖの電圧差が電極に印加され得る。上述のように、パルスは、エジェクタプレート１６０２、そしてジェネレータプレート１６３２を偏向させる電圧差によって発生する。一部の実施形態において、電極１６０６ａ又は１６０６ｂのうちの一方が接地され、電極１６０６ａ又は１６０６ｂのうちの他方に対して、例えば両極性パルス(bipolar pulse)といった電圧パルスが印加され、エジェクタプレート１６０２を振動させる。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５ｋＨｚ〜約１ＭＨｚ、約１０ｋＨｚ〜約１６０ｋＨｚ、約５０ｋＨｚ〜約１２０ｋＨｚから約５０〜１４０ｋＨｚなど、例えば１０８〜１３０ｋＨｚの共振周波数を有し得る。印加電圧パルスは、圧電アクチュエータ１６０４の共振周波数よりも低いか、高いか又は同じ周波数を有し得る。
【００９３】
特定の実施形態において、液滴の送出時間は約０．１ｍｓから約数秒である。理論と紐づけようとするものではないが、ヒトの眼は、瞬きに約３００ｍｓ〜約４００ｍｓ掛けていると考えられている。したがって、送出が瞬きの間であることが望まれる実施において、送出時間は、約５０ｍｓ〜約３００ｍｓ、特に２５ｍｓ〜約５０ｍｓ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、吐出された液滴を効果的に送出することができ、眼の瞬き周期の間に眼の中に堆積することができる。一部の実施形態において、例えば、店頭販売の塩水ディスペンサでは、送出時間は数秒と長く、例えば、複数の瞬き周期にわたり、３〜４秒であり得る。または、単一送出は、液滴吐出の複数のバースト又はパルスによって行うことができる。さらに、理論によって限定されることを意図するものではないが、パルシングは、経時的に衝撃を広げることによって、液滴気流のピーク振幅を減少させるのに用いることができる。したがって、標的に対する吐出圧力を緩和することができる。さらに、パルシングは、液滴の凝集も低減し、混入空気の発生を少なくすることができる。一例として、２５ｍｓのパルスは、パルスを分離する２５ｍｓの停止時間で加えることができる。一実施形態において、パルスは、全部で１５０ｍｓの合計時間、反復することができる。
【００９４】
本明細書に説明するエジェクタアセンブリは、エジェクタ装置に組み込むことができる。例示的なエジェクタ装置は、２０１１年７月１５日に出願された米国特許出願第１３／１８４，４８４号に示されており、その内容を、参照により本明細書に援用する。非限定的な例として、エジェクタ装置の一実施形態を図２に示す。これは、ハウジング５０２内に収容されたエジェクタ機構５００を示している。ハウジング５０２には、手動式トリガー５０４と、眼球又は眼の網膜を検出するＣＣＤアレイ又は近赤外線（ＮＩＲ）又は他のセンサの形態の眼センサ５０６と、光源５０８〔この場合、吐出された流体液滴の吐出経路に実質的に沿って弱い光を提供する集束発光ダイオード（ＬＥＤ）〕と、貯蔵部５１４であって、この場合、ハウジング５０２に取り外し可能な形態で取り付けられ、エジェクタ機構５００と流動連通状態にある貯蔵部とが含まれる。貯蔵部は、補充可能であり、これによって、アプリケータ(applicator、吐出剤)の残りを補充することができる。
【００９５】
エジェクタ装置の別の実施形態を図３に示す。本実施形態において、流体は、エジェクタ機構７００を用いて投与される。カバー７０２は、後退した位置で示されているが、エジェクタ機構７００を覆うように上方にカバー７０２を摺動させることによって、閉位置まで移動させることができる。親指で作動可能なボタン７０４は、流体の投与を制御する。本実施形態は、使い捨て型装置として実施することができ、また、その一部を使い捨てにすることもできる。例えば、交換可能な貯蔵部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、貯蔵部が使い捨てであり、交換を要する場合、ユーザは、貯蔵部５１４をハウジングに取り付けることができる。
【００９６】
装置は、アプリケータを正確に配置するのに有用となるように、例えばＬＥＤ（図示しない。）といった眼センサを用いて、例えばヒト又は動物の眼といった標的に向けることができる。ひとたび眼センサが眼を検出すると、眼センサは、コントローラ／プロセッサに信号を送り、そして、エジェクタ機構を作動させる。本実施形態のうちのいずれかで具体化することができる装置の実施形態の１つには、エジェクタ機構と、例えば、電源スイッチによって、又は装置をドッキングステーションから持ち上げることによって、装置のスイッチが入れられると点灯するＬＥＤとが含まれ得る。ＬＥＤからの光は、標的、例えば対象の眼の上に照射され、流体を投与する前に、眼を正確に標的とする。以下に論じるように、装置には、配置を補助するためのレスト、支持体又はスペーサが含まれていてもよい。
【００９７】
眼に装置を正確に配置することを保証する他の実施形態も考慮される。その例を図４〜図１２Ｈに示すこれらの実施形態は、携帯型又は手のひらサイズのユニットとして形成されていてもよく、更なる用途において更に一層小型化することができる。図４及び５に示す一実施形態において、装置が眼に正確に配置された場合に、ユーザの眼の画像をユーザの眼の中に映すように、ハウジング内に鏡８００が設けられている。本実施形態において、図５の正面図に示すように、ユーザが眼の中に流体を吐出する装置を集中化するのを補助するように、鏡の上に照準線が設けられている。また、図４及び５の実施形態には、用量が原因である場合にユーザに警告するＬＥＤ８１０と、全用量が送出されると点灯する第２のＬＥＤ８１２とが更に含まれる。
【００９８】
図５は別の実施形態を示す。赤外線送信器９００（例えば、ＩＲ ＲＥＤ）及び赤外線（ＩＲ）光検出器９０１は、装置の前面に取り付けられ、赤外線ビーム又はパルスを送信し、装置が眼に正確に配置され、ＩＲビーム又はパルスが眼から反射されると、これらのビーム又はパルスは、ＩＲ光検出器９０２によって受信される。
【００９９】
本発明の更に別の実施形態は、図６に示されており、本実施形態では、エジェクタ機構に対して眼の位置を決定するために、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、スキャナ又はカメラで眼を撮影するために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を果たし得る。流体を吐出させるように、装置にはボタン１００２が取り付けられており、第２のボタン１００４は、スリーブ１０００の下で装置に取り付けられた画像捕捉装置（図示しない。）を起動させるように機能する。
【０１００】
図７は、ボタン１１０２を押すと、弱い光ビーム、例えば発光ダイオード（ＬＥＤ）１１００がビームを放射する別の実施形態を示す。光ビームは、図７の実施形態に示すように、エジェクタ機構１１０６又は装置の他の流体ディスペンサが眼に正確に配置されると、ユーザの眼の中に照射されるように構成されている。本実施形態は、眼の画像を捕捉するためのカメラを有しておらず、ボタン又はスイッチ１１０４を押すと、流体、例えば、洗浄流体又は薬剤を眼の中に投与するように機能するものにすぎない。ボタン１１０４は、例えば、信号を送信し、エジェクタ機構を作動させる。
【０１０１】
図８では、非限定的にカメラ、スキャナ又は他のセンサを含む画像捕捉装置、例えば電荷結合素子（ＣＣＤ）１２００は、眼の存在を検出し、眼を確実に開かせるように設けられている。眼センサは、制御情報を提供し、この制御情報は、一実施形態において、流体の吐出を制御するために、装置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。このように、かかる実施形態には、エジェクタ機構の作動を制御し、眼又は眼の既定の領域に流体アプリケータが正確に配置されていることをカメラの画像が示す場合にのみ流体を吐出するプロセッサが含まれる。装置は、直ちに、カメラからの信号と、装置からの液滴の吐出との間の、遅れを考慮することができ、瞬き周期に先行するように送出タイミングを合わせることができる。
【０１０２】
例えばＬＥＤのような上述した照明機構は、標的を照明するために、例えば２９０〜１６００ｎｍを含む２８０ｎｍを上回る波長の範囲内にあってもよい。いずれかの適切な実施形態を用いて照明機構を設けることができる。例示的な照明機構は、光ファイバコード、面に取り付けられたＬＥＤ、ＬＥＤリングなどを含んで図９Ａ〜Ｄに示されている。照明機構は、例えば１２０ナノ秒（ｎｓ）などの種々の時間、光をパルス化し、瞳孔反応を制限し、上述したような種々の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ができるように操作可能である。さらに、装置には、波面補正(wavefront correction)を実行してより鮮明な画像を得るように、補償光学チップが含まれ得る。装置には、移動する眼の焦点調整画像を確定し、小児への使用を支援するために、例えばＬＥＤ又はＬＥＤパターンといった定着情報(fixation source)も含まれ得る。また、装置は、薬剤の適用時に眼球を動かせるか又は回転させて、角膜表面における薬剤の分散を支援するように機能する。
【０１０３】
装置を起動させた後、エジェクタ機構を起動させることができる。活性化トリガーは、エジェクタ機構内のコントローラによる制御を受けて、エジェクタ機構の起動機構として機能し得る。ボタンは、電気的及び機械的活性化トリガー、押しボタン、レバー、スライドスイッチ、モーメンタリースイッチを含む触覚スイッチ、圧力パッド、運動センサ、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(Reeves switch)、赤外線、高周波、光若しくは音響検出器によって作動するスイッチ、又はタイマー若しくは内部活性化信号を含む、装置を起動させるいずれかの適切な手段であり得る。活性化は、局所制御又は遠隔制御することができる。
【０１０４】
一部の実施形態には、適切な作動を保証するようにエジェクタ装置を監視する監視タイマーが含まれ得る。別の実施形態において、装置は、自己診断を目的として、及び適切な作動を確認するために、液滴流の存在を検出することができる。一例としては、液滴流に対して光を照射するように、例えばＬＥＤ、レーザーダイオードといった１以上の発光体を使用することができる。一実施形態において、光は、流れに対して垂直に示され得る。一実施形態において、装置には、流れが反射する照射光などの反射及び屈折を検出し、この検出を用いて装置の適切な作動を判断するように、照射光と併用可能な光センサなどの光検出器が含まれ得る。検出及び適切な作動の判断に応じて、例えば、装置が適切に機能していない可能性がある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によって、システムは更に反応し得る。
【０１０５】
図８の実施形態において、装置には、手動式トリガー１２０２も含まれるが、本実施形態において、吐出は、カメラ１２００から得られる画像情報により確定された眼に対するエジェクタ機構１２１０の正確な位置に従う。
【０１０６】
図１０Ａ及び図１０Ｂは、ヒンジ付きカバーを表した別の実施形態を示す。図１０Ｂに示す装置には、取り外し可能な貯蔵部１３００も含まれ、これによって、貯蔵部内の流体がひとたびなくなると、貯蔵部とエジェクタをともに廃棄することができる。カバー１３０１は、押し下げられてエジェクタ用のカバーを提供する。このカバーによって、使用されていないとき又は搬送時に、エジェクタ機構が保護される。また、周辺シール１３０２と結合させることによって、カバー１３０１は、流体の蒸発を低減する。さらに、カバー１３０１は、例えば眼といった標的に対し装置を配置するように、例えば眉毛に当てるためのレスト又はスペーサとして使用することもできる。
【０１０７】
カバーは、図１１Ａ及び１１Ｂに示すように、ヒンジで動かすこともできる。また、図１２Ａの１５００として表しているように、装置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いてもよい。スペーサは、標的に装置を配置するのを支援するように、組織の一部に対して接触する。言及したカバーに加えて、このカバーを省略してもよい。さらに、カバーは、虹彩型(iris-type)の閉鎖手段、左から右へ摺動するカバー、摩擦嵌めによるか、ネジ式か、よろい張り式(louvered)か又はクリップ式に連結されたカバーを含む、いずれかの適切な機構のものであり得る。カバーは、いずれかの適切な機械的手段、磁気手段又は電気機械的手段と連結することができる。使い捨てパッケージにおいて、カバーは、外装であるか、又は保護用包装材料又は被覆材料であり得る。さらに、カバーは、板ばね又は他の高分子シールを用いて、吐出領域に対し封止することができる。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テフロン（登録商標）といった適切なポリマーから製造することができる。さらに、ハウジングに対してカバーを封止するように、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１２Ｂ〜Ｈは、カバーの複数の代替的実施形態を示す。
【０１０８】
図１３Ａ〜Ｄは、エジェクタ装置の別の実施形態を示す。プラスチック又は他の適切な材料から成形された構成要素によって形成されるハウジング５０２は、概して、前面部分２１０４と背面部分２１０６によって構成される。前面部分２１０４には、流体送出領域２１０８と活性化機構２１１０とが含まれる。流体送出領域２１０８は、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口２１１２を更に構成する。流体送出領域２１０８には、多機能ＬＥＤ２１１６も含まれる。活性化トリガー２１１０には、開口カバープレート２１１８と親指レスト２１２０とが含まれる。１以上の隆起縁部２１２２は、親指レスト２１２０の周辺に形成され、活性化トリガー２１１０上にユーザの親指を置くことを補助し得る。図示する実施形態において、カバープレート２１１８及び親指レスト２１２０は、一部品で一体化されても又は多数の部分として形成することができる。カバープレート２１１８は、前面部分２１０４及びカバーバゼル２１１４（図１３Ｅ）によって形成されたスロット内に嵌合し、スロットの内部を上下に摺動するように動作可能であり、これによって、カバープレート２１１８は送出口２１１２を封止し、送出口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及び汚染から保護することができる。必要に応じて、カバープレート２１１８の裏面を、銀粒子を含有する材料でコーティングし、細菌が送出領域内及び当該領域周辺に発生するのを防止することができる。
【０１０９】
図１３Ｆは、ユーザが、一定用量の眼科用流体液滴を送出させる前に、装置を自らの眼に合わせていることを表す概略図である。装置の人間工学に基づいた設計によって、ユーザは、装置上に位置する親指レスト上に親指を置くことができ、親指をわずかに曲げて位置させるようにする。そして、ユーザが自身の眼を送出口に合わせて、装置を安定させるように、ユーザの頬骨に対し親指の基節骨を置くことができる。必要に応じて、逆光を受けた研磨済みエジェクタプレートを含む多機能ＬＥＤも配置を補助することができる。ユーザの親指が自身の頬骨に対し置かれると、送出口は、眼の表面から２〜３ ｃｍの最適な距離で容易に配置することができる。そして、ユーザは、送出ボタン上に自身の人差し指を置き、準備が整った時点で、送出ボタンを押し、眼科用流体を自らの眼の表面に送出させることができる。
【０１１０】
このように、親指レストの位置と頬骨上の親指背面の配置の組合せによって、自然で反復可能な配置機能及び手順が提供される。ユーザの骨格に応じて、適切な配置をもたらすように、顔面の代替的場所に親指又は手の異なる部分を配置することができる。または、例えば、図１Ａに示す距離ｄに関して言及したとおり、使用時に、装置を適切な距離に保つことができる。この適切な距離は、対象の種類及び用途に応じて変化させることができる。例えば、家畜の対象については、装置は、ヒトの対象よりも長い距離に保つことができる。さらに、装置は、手のひらの中に保持され、手若しくはその指を用いることなく、その代わりにスペーサを用いて配置するか、又は上述した配置装置によって支援することができる。または、装置を保持するように手若しくはその指のいずれかの部分を使用することができ、送出ボタンを活性化するように、手若しくはその指のいずれかの部分を使用することができる。一例として、装置は、小指が装置を顔面から離し、親指が装置ハウジングの側面上にある送出ボタンを押している状態で、手の中に保持され得る。
【０１１１】
使用時に、装置は保持され、起動され、配置され、送出ボタンが押される。装置の起動は、物理的活性化トリガーを活性化することによって手動で行うことができるか、又は、自動的に、若しくは例えばドッキングステーションから装置を取り外すといった条件に応じ行うことができる。装置は、ひとたび活性化されると、清浄サイクルを繰り返す。適切に配置されたハウジングは、流体を液滴流の形態で標的に送出する。
【０１１２】
一部の例では、吐出サイクル外において装置内の流体の温度を制御することが望ましいと考えられる。これらの実施形態において、装置には、必要に応じて、流体を低温に保つように、例えばペルチェ装置のような冷却器が含まれ得る。また、装置には、流体を既定の温度、例えば、その流体を投与すべきヒトの眼の表面温度まで加温する加熱器も含まれていてもよい。温度範囲は、コントローラによって制御することができる。
【０１１３】
図１４Ａは、流体吐出装置を含む通信システムを示す。装置は、ドッキングステーションと組み合わせて使用することができる。このシステム及びドッキングステーションの詳細は、２０１１年７月１５日に出願された米国特許出願第１３／１８４，４６８号に十分に開示されており、当該出願を、参照により本明細書に援用する。図１４Ｂは、通信状態の装置２２０２及びドッキングステーション２２５０を示したブロック図を示す。装置２２０２には、ハウジング２２０６と、電子機器２２０８と、エジェクタ機構、例えばピエゾ２２１０と、貯蔵部２２１２と、標的装置２２１４と、電子記憶装置２２１６と、入出力（Ｉ／Ｏ）インターフェース２２１８とが含まれ得る。また、装置２２０２には、画像形成装置２２２０と、ルックアップテーブル２２２２と、スピーカー２２２４と、ＬＥＤ２２２６とが更に含まれ得る。
【０１１４】
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いずれかの他の適切な耐久性又は軽量の材料から製造することができる。ハウジング２２０６には、開口２２２８と、位置決め可能なスライダー２２３０と、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ーフェース２２３２と、流れ活性化装置２２３４と、通信用インターフェース２２３６とが含まれ得る。通信用インターフェース２２３６は、装置２２０２及びドッキングステーション２２５０のハウジング２２０６の外部にある供給源（２０１１年７月１５日に出願された米国特許出願第１３／１８４，４６８号を参照。当該出願は、参照により本明細書に援用する。）にデータを送信し、当該供給源からデータを受信する。例えば、通信用インターフェース２２３６は、データベース、又はＩ／Ｏ装置、例えばキーボードと通信状態にあってもよい。
【０１１５】
開口２２２８は、ハウジング２２０６の外面を貫通して形成された孔の形態であり、開口２２２８によって、貯蔵部２２１２内に収容された流体をハウジング２２０６から出すことができる。開口２２２８は、先に説明した開口に類似するものであってもよい。位置決め可能なスライダー２２３０は、先に説明した親指スライダーに類似するものであってもよい。ハウジング２２０６には、接続部２２０４を収容するように構成されたインターフェース２２３２も含まれる。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インターフェースであってもよい。インターフェース２２３２によって、装置２２０２は、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、ドッキングステーションからデータを受信することができる。
【０１１６】
ハウジング２２０６には、流れ活性化装置２２３４も含まれる。この活性化装置は、例えば、ハウジング２２０６の外面から突出するボタン、スイッチ、又は装置のユーザにアクセス可能であるいずれかの他の触覚インターフェース、例えば上述したスイッチであってもよい。活性化装置２２３４は、開口２２２８とスライダー２２３０とを含むハウジング２２０６の側面とは反対側のハウジング２２０６の側面上にあり得る。
【０１１７】
ハウジング２２０６には、電子記憶装置２２１６と通信する通信用インターフェースも含まれ、これによって、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が可能になる。インターフェース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(登録商標)接続、又はデータの読出し及び書込みを可能にするいずれかの他の接続であり得る。これらの態様についての更なる論述は、２０１１年７月１５日に出願された米国特許出願第１３／１８４，４６８号にみられ、当該出願を、参照により本明細書に援用する。
【０１１８】
装置２２０２には、電子機器２２０８が含まれ、この電子機器は、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、出力信号の印加に応じて、エジェクタプレート、そしてジェネレータプレートを振動、移動又は変形させる。エジェクタプレート及びジェネレータプレートは、貯蔵部２２１２内に格納された流体と接触状態にあり、ピエゾ２２１０が変形すると、貯蔵部２２１２からの流体は、エジェクタプレート内に形成された１以上の開口を通って吐出される。特定の実施形態において、エジェクタプレート、そしてジェネレータプレートの動作、及び、一般に、エジェクタ機構の作動によって、指向性液滴流は、開口２２２８を通ってハウジング２２０６から出される。
【０１１９】
電子機器について開示する図面に関してより詳細に論じたように、電子機器２２０８は、ピエゾ２２１０に印加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、電子機器２２０８は、ピエゾ２２１０に印加される出力ドライバ信号の特徴又は特性を、流体及び／又は投与計画の変更に対応するために調整できるように、プログラミング可能である。
【０１２０】
図１４Ｃには、プロセッサ２３０４とドライバ回路２３０６とが含まれる。プロセッサ２３０４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に対して印加される出力ドライバ信号２３４２を発生させる。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。以下に論じるように、出力ドライバ信号２３４２には、例えば、２つ又は４つの別個の出力ドライバ信号が含まれ得る。
【０１２１】
一実施形態において、ピエゾ２２１０は、プリント回路板（ＰＣＢ）上に取り付けられ、ＰＣＢ回路板上で導電性面と接触する（図示しない。）。導電性面は、ステンレス鋼であり得る。一部の実施形態において、導電性経路は、ピエゾ２２１０をドライバ回路２３０６の出力端に接続するＰＣＢ回路板と一体化されていない個別配線によって形成することができる。一部の実施形態において、導電性経路は、ＰＣＢ回路板上に直接作製されたトレースであり得る。本実施形態において、導電性材料は、ピエゾ２２１０、Ｏリング及び貯蔵部２２１２の間に配置することができる。導電性材料は、例えば、エラストマー又は「ゼブラストリップ」であってもよい。これらの実施形態において、個別配線は除去され、ドライバ回路２３０６からの出力ドライバ信号２３４２は、直接ＰＣＢ回路板に形成された導電性トレースによってピエゾ２２１０に提供することができる。
【０１２２】
一部の実施形態において、装置２２０２には、貯蔵部２２１２に連結された第２のピエゾ（図示しない。）は含まれ得る。本実施形態において、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を発生させるように構成することができる。一例として、第２のピエゾは、貯蔵部２２１２が第２のピエゾとともに振動するように、貯蔵部２２１２の面に直接取り付けることができる。この振動は、貯蔵部２２１２内の流体が流体状態を維持して、貯蔵部２２１２内に結晶又は他の固体粒子が形成するのを防止し、均一な混合物を維持するのに有用であることを保証するのに有用であり得る。懸濁液として提供される薬剤の場合、振動は、使用前に薬剤を混合するように操作可能である。
【０１２３】
装置２２０２が製造される場合、貯蔵部２２１２に流体をあらかじめ充填していてもよい。装置２２０２は、装置２２０２の製造時にプログラムすることができる。説明するように、別の貯蔵部を非限定的に使用することができる。また、装置２２０２には、標的装置２２１４が更に含まれ得る。標的装置２２１４は、対象の眼に装置２２０２を合わせるように、ユーザを支援することができる。標的装置２２１４は、例えば、対照の眼、被検眼を照射するＬＥＤ、対象の眼を反射する反射面若しくは照射面、及び／又は、対象の眼を画像化し、電子機器２２０８に信号を提供するＣＣＤカメラであり得る。一例として、標的装置２２０４には、装置２２０２が正確に配置されている場合、ユーザの眼の画像をユーザに提供する反射体が含まれるか、又は、装置２２０２が正確に配置されている場合、ユーザの眼に中に光を照射する低い強度のＬＥＤなどの光源が含まれ得る。標的装置２２１４には、対象の眼が開いているか否かを判断するセンサが含まれ得る。標的装置２２１４には、装置２２０２が適切に眼に配置されている場合、対象の眼の反射を示す構成要素が含まれ得る。例えば、エジェクタプレート、ジェネレータプレート及び／又はピエゾ２２１０は、開口２２２８及びピエゾ２２１０が対象の眼に配置されている場合、対象の眼の反射を示す反射性材料から製造することができる。このような種類の標的装置は、対象が自身の眼に指向性液滴流を投与する装置２２０２を使用する場合に有用である。
【０１２４】
標的装置２２１４、例えばＬＥＤは、電源モジュール（図示しない。）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、オン又はオフに切り替えるように、信号をスピーカー２３２４に提供することもできる。特定の実施形態において、電源モジュールは、１以上の電池であり得る。
【０１２５】
別の実施形態において、エジェクタ機構の面の全部又は一部、又はこれに隣接するハウジングは、反射層でコーティングすることができる。コーティング層は、保護性及び反射性の両方であってもよい。または、面は、反射性となるように形成されていてもよい。例えば、面は、ステンレス、ニッケル‐コバルト又は他の反射性材料から製造されてもよい。面は、反射性となるように形成するか又は研磨することができる。面を反射性にすることに加えて、面は、その表面上又はその周辺で逆光も受け得る。眼科用途において、反射面は、ユーザが眼にエジェクタアセンブリを配置するのを補助する。
【０１２６】
装置２２０２には、電子記憶装置２２１６及びＩ／Ｏインターフェース２２１８も含まれる。対象の眼の画像などのデータの記憶に加えて、電子記憶装置２２１６は、恐らく、実行されるとプロセッサを装置２２０２の他の構成要素と通信する電子機器２２０８に含ませるコンピュータプログラムとして命令を記憶する。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もよい。励磁信号２３４０は、信号発生器によって発生させることができる。電子記憶装置２２１６に関する情報は、インターフェース２２１８又は（データベースと通信する）インターフェース２２３６を介してアクセスすることができ、電子記憶装置のコンテンツへのアクセスは、例えば、特定の医療関係者、例えば、投与の調整を望む医師又は薬剤師が行うことが可能な特定の行動を制限するパスワードによって制御される。コンピュータがインターネット対応である限り、情報は、例えば、医療関係者によりサーバに改訂された投与情報をアップロードし、その後、インターネットを介して又はユーザによるダウンロードにより装置に更にアップロードすることによって、インターネットを介して、例えば、進行及び対象の適切な使用をモニタリングすることができ、インターネットを介して投与を調整することができる医療関係者がアクセスするサーバにアップロードすることができる。装置自体は、投与情報及び画像情報をリアルタイムでアップロードでき、新しい情報をリアルタイムで装置にダウンロードできるように、インターネット対応であり得る。装置がインターネット対応である限り、装置は、ユーザインターフェイス、例えば、画面及びキーボード又はタッチスクリーンを備えていてもよい。
【０１２７】
入出力インターフェース２２１８は、データ及び／又は命令を装置２２０２に入力し、及び／又は装置２２０２から読み出しできるインターフェースを提供する。入出力インターフェース２２１８は、キーボード、マウス、通信ポート、装置２２０２とは別の装置上で実行する電子プロセッサ、又はディスプレイなどの装置からデータを受信することができる。また、入出力インターフェース２２１８には、装置２２０２、装置２２０２の構成要素、及び／又は外部装置の間の通信を可能にするソフトウェアも含まれ得る。インターフェース２２１８は、装置２２０２がコンピュータ、例えばスクリーン及びユーザ入力機能を有するラップトップ型又はパームトップ型コンピュータ又は携帯電話中にインターフェース２２１８を介してプラグインされた場合、ユーザに装置２２０２へのアクセスを提供し得る。
【０１２８】
装置２２０２には、画像形成装置２２２０も含まれ得る。画像形成装置２２２０は、流体の指向性液滴流を送出する同じ開口を通して対象の眼の画像を捕捉するように、開口２２２８と並んで配置された電荷結合素子（ＣＣＤ）であり得る。一部の実施形態において、画像形成装置２２２０は、開口２２２８の場所以外の場所において、ハウジング２２０６の外面上に取り付けられている。画像形成装置２２２０によって収集された画像は、入出力インターフェース２２１８、通信用インターフェース２２３６若しくは２２５６を介して装置２２０２から転送され、及び／又は、画像は、電子記憶装置２２１６内に記憶することができる。画像は、２０１１年７月１５日に出願された米国特許出願第１３／１８４，４６８号（その内容を、参照により本明細書に援用する。）に十分に説明されているように、データベースにアップロードされ、対象の医療記録と関連付けて記憶することができる。
【０１２９】
画像形成装置２２２０及び電子機器２２０８は、装置２２０２からの流体の吐出時か又はこの吐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操作可能である。一部の実施形態において、画像の捕捉は、例えば、ボタン又は流れ活性化装置２２３４を押し下げることによって、ユーザにより起動させることができる。例えば、塩水の液滴を装置２２０２から眼の方に誘導して角膜に圧力を加え、その効果を判断するために画像を撮影してもよい。画像は、上述のように保存可能である。
【０１３０】
装置２２０２には、ルックアップテーブル２２２２も含まれ得る。ルックアップテーブル２２２２は、装置２２０２上で、例えば、電子記憶装置２２１６内に記憶されてもよく、又は、装置２２０２とは別に、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には、装置２２０２内で使用できる流体に特異的な情報が含まれる。例えば、流体薬剤の粘度が貯蔵部内の流体に応じて変化するので、ピエゾ２２１０は、貯蔵部内の流体に適合する周波数を有した出力ドライバ信号の印加が必要な場合がある。このような薬剤特異的変化は、電子機器２２０８によって発生しピエゾ２２１０に印加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化を考慮することができる。ルックアップテーブル２２２２には、出力ドライバ信号を設定するように電子機器２２０８によって検索及び使用される、薬剤に特異的な情報が含まれ得る。
【０１３１】
ルックアップテーブル２２２２には、対象の治療計画に関する薬剤特異的情報も含まれ得る。例えば、ルックアップテーブルには、第１の薬剤が１日３回適用され、第２の薬剤が１日１回適用されることを指定する情報が含まれていてもよい。この治療計画情報は、例えば貯蔵部内に収容された薬剤の種類に基づいて、対象にリマインダー警告をいつ起動するかについて決定するために、電子機器２２０８によって使用される。
【０１３２】
一部の実施形態において、特定の装置２２０２上のルックアップテーブル２２２２は、対象の症状の変化を考慮するように、専門家、例えば医療専門家によって編集することができる。インターフェース２２３６は、例えば、外部Ｉ／Ｏ装置を介して、又はデータベースから直接、恐らくインターネットを介して、情報をダウンロードするように操作可能であり得る。ダウンロードされた情報には、改訂された投与量、改訂された投与時間、及び投与すべき薬剤の種類のうちの１以上が含まれ得る。装置２２０２は、電子機器２２０８が、既定の情報又はダウンロードされた情報に応じて、薬剤の投与を制御するように構成することができる。
【０１３３】
装置２２０２には、スピーカー２２２４と、照明器２２２６とが含まれていてもよく、これらはともに、電子機器２２０８と組み合わせて、装置２２０２のユーザに対し知覚可能な警告を提供するように使用されてもよい。装置２２０２は、他の知覚可能な警告を提供し得る。例えば、装置２２０２は、ユーザの注意を惹くように振動させてもよい。装置２２０２は、警報音若しくはエナンシエータ(enunciator、発音器)、又は電子機器２２０８によって制御され得る視覚的インジケータを生成し、フィードバック、例えば、十分な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ユーザに提供することができる。照明器２２２６は、電気的入力に応じて可視光を発するＬＥＤ又は他の装置であり得る。
【０１３４】
一部の実施形態において、照明器２２２６には、眼を照明するように種々の周波数の多数の光源が含まれるか、又は、種々の色及び周波数の光（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が含まれ得る。装置には、角膜潰瘍及び擦過傷を特定する目的で角膜を照明するのにフルオレセインとともに使用するために、コバルトブルー光（例えば、フィルタを使用することによって発生するもの）が含まれ得る。照明器２２２６は、眼を照明するために、２８０ｎｍを超える波長の周波数を放射する照射源であり得る。照明器２２２６は、例えば２０ ｎｓという種々の時間、光をパルス化し、瞳孔反応を制限し種々の周波数の光学検出器、スキャナ又はカメラによって眼を分析できるように操作可能である。照明器２２２６には、波面補正を実行してより鮮明な画像を得るように、補償光学チップ、例えば、ＭＥＭＳベースの補償光学チップが含まれ得る。装置には、移動する眼の焦点調整画像を確定し、小児への使用を支援するために、例えばＬＥＤ又はＬＥＤパターンといった固定像も含まれ得る。また、装置は、薬剤の適用時に眼球を動かせるか又は回転させて、角膜表面における薬剤の分散を支援するように機能する。
【０１３５】
ドッキングステーション２２５０には、装置２２０２を収容するように構成されたハウジングポート２２５２（非限定的にドッキングステーションを含む。）が含まれる。ハウジングポート２２５２は、装置２２０２をドッキングステーション２２５０に収容した場合、装置２２０２が確実に固定され、ドッキングステーション２２５０によって安定して保持されるように、凹状であってもよい。または、ドッキングステーションは、無線で装置２２０２に接続されていてもよい。さらに、ドッキングステーション２２５０には、ドッキングステーション２２５０及び／又は装置２２０２からデータを読み出し、書き込む通信用インターフェース２２５６も含まれ得る。通信用インターフェース２２５６は、例えば、ＵＳＢ接続、イーサネット（登録商標）接続又はシリアル接続であってもよい。ドッキングステーション２２５０には、メモリ又は電子記憶装置２２５４も含まれ得る。
【０１３６】
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であってもよい。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には、非揮発性及び揮発性部分又は構成要素の両方が含まれ得る。
【０１３７】
本発明の多くの実施形態が開示されている。本開示は、一実施形態の特徴のうちのいずれかを他の１以上の実施形態の特徴と組み合わせることが考慮される。例えば、エジェクタ機構又は貯蔵部のうちのいずれかを、開示されているハウジング又はハウジングの特徴、例えば、カバー、支持体、レスト、照明、シール及びガスケット、充填機構又は配置機構のうちのいずれかと組み合わせて使用することができる。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関する更なる変形形態が、本開示によって考慮される。かかる変形形態には、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のいずれかは、いずれかの実施形態で無制限に用いることができる。さらに、いずれかの及びすべての実施形態に対して、いずれかのネットワーク構築、遠隔アクセス、対象モニタリング、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、ともに実行可能である。さらにまた、いずれかの実施形態の機能性に、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組み込むことができる。緑内障又は他の眼の検査は、これらの診断機能性の一部として装置によって実施可能である。当該技術分野において公知であり、本明細書で明示的に列挙されていない他の製造方法を用いて、装置を製造し、試験し、修理し又は維持することができる。さらに、装置には、より高度な画像形成機構又は配置機構が含まれ得る。例えば、装置又は基部は、ユーザと装置を整合させるための特異的なＩＤを作成し、両眼間の輪郭を描くように、虹彩又は網膜スキャナを備えているか又はこれらに連結されていてもよい。または、装置又は基部は、いずれかの適切な種類の写真撮影又は放射線医学用の高度な画像形成装置に連結されているか又はこれを含んでいてもよい。
【０１３８】
本発明の理解を支援するために、次に示す実施例が含まれる。本明細書に説明する試験は、当然のことながら、本発明を具体的に限定するものと解釈されるべきではなく、当業者の範囲内に入る現在公知の又はその後発展される本発明のかかる変形形態は、本明細書に説明し、以下に特許請求の範囲に記載する本発明の範囲内に入ると考えられる。
【０１３９】
実施例
実施例Ａ：操作モード
多くの配置が可能ではあるが、一実施形態では、２０ｍｍで５０μｍの厚さの３０４ステンレス鋼製エジェクタプレートに結合された、６ｍｍの径で１６０μｍの厚さのＮｉ‐Ｃｏジェネレータプレートを含む、圧電駆動エジェクタ機構を使用する。エジェクタプレート環状体には、ジェネレータプレートと連携して配置された４ｍｍの径の中央開口が含まれ、圧電アクチュエータは、エジェクタプレートに直接取り付けられている。１０８．０ｋＨｚの変調周波数を圧電アクチュエータに印加し、これによって、エジェクタプレートがほぼ同じ周波数で振動する。デジタルホログラフィック顕微鏡像を捕捉し、ジェネレータプレートの振動を観察する。
【０１４０】
通常モードの振動のシミュレーションを得て、０，２及び０，３を、エジェクタプレート／ジェネレータプレート構造で試験的に観察する。例えば、開口のアレイを含むジェネレータプレートの活性領域（図１５Ａ）、及び１０８ｋＨｚの変調周波数におけるジェネレータの活性領域の振動のデジタルホログラフィック顕微鏡像（図１５Ｂ）について示す、図１５Ａ〜Ｂを参照。図１６は、種々の観察されたモードの振動の領域を示したジェネレータプレートの活性領域のデジタルホログラフィック顕微鏡像を示す。このモードは、ジェネレータプレートの中央活性領域の最大振幅及び変位に関係している。
【０１４１】
実施例Ｂ：圧電アクチュエータ取付け構造の影響
本開示のエジェクタ機構の特定の実施形態において、噴霧性能は、圧電アクチュエータの取付け構造によって影響を受けると考えられる。例えば、図１７Ａ〜１７Ｃは、圧電取付体が、Ａ）縁部取付け、Ｂ）エジェクタプレート縁部から１ｍｍ、及びＣ）エジェクタプレート縁部から２ｍｍから開始し、エジェクタプレート（膜）の縁部から徐々に離れて移動する。圧電体が、エジェクタプレートの内部に向かって、ジェネレータプレートに接近して移動するに従って、モード及び吐出性能が次第に抑制される。
【０１４２】
図１８は、圧電作動ＮｉＣｏジェネレータプレートの変位に対する（５ｋＨｚ〜２００ｋＨｚの）周波数走査(frequency sweep)を示す。この測定は、動的振動を直接記録し、かつ、例えば、１５２ｋＨｚでの＋／−１ミクロンに対して１１８ｋＨｚでの＋／−４．５ミクロンの変位の最適振幅を生じる共振周波数を特定する手段を提供する。これらの周波数は、多くの場合、最適な質量吐出及び液滴発生に関係している。また、選択励起周波数におけるデジタルホログラフィックイメージングは、直接イメージングによってジェネレータプレートの固有モードを特定するのにも使用されることが多い。
【０１４３】
図１９は、１２０ｋＨｚ及び１５２ｋＨｚの共振周波数で励起された、２０ｍｍ ＯＤ、ＮｉＣｏジェネレータプレート、及び２０ｍｍ ＯＤ及び１４ｍｍ ＩＤの圧電アクチュエータのデジタルホログラフィックイメージングを用いたジェネレータプレートの測定固有モード示す。
【０１４４】
図２０は、９０Ｖｐｐの正弦波形を有する１１８ｋＨｚで励起されたＮｉＣｏジェネレータプレートの例を示す。図２０Ａ及び２０Ｂに示すように、１１８ｋＨｚで駆動された環状圧電アクチュエータは、デジタルホログラフィックイメージング（ＤＨＭ）によって示すことができる軸対称モードを励起する。図２０Ｃは、ＦＥＭ法を用いてシミュレートされたモードを示す。したがって、ＤＨＭは、最適な圧電構造、エジェクタプレート上の圧電アクチュエータの最適な配置、並びにそれぞれの励起電圧及び周波数に関連する振幅及び速度を特定する迅速な手段を提供する。
【０１４５】
実施例Ｃ：流体負荷の影響
本開示のエジェクタ機構の特定の実施形態において、流体負荷は、エジェクタ機構の性能に影響を及ぼすと考えられる。図２１（ＰＺＴ １９ ＯＤ、１４ ＩＤ ０．２２５ｍｍの厚さ；ポストタブ取付け構造に取り付けられたＮｉＣｏジェネレータプレート、２０μｍの孔、５０μｍの厚さ；５０μｍの厚さのステンレス鋼製エジェクタプレート、２１ｍｍ ＯＤ、４ｍｍ ＩＤ）は、圧電駆動電圧の増加によって、＋／−Ｚ面におけるジェネレータプレートの変位及び振動が直接増加することを示す。デジタルホログラフィックイメージングを、流体と接触させて、ジェネレータプレートの振動の動力学を測定するのに使用する。
【０１４６】
図２２（ＰＺＴ １６ ＯＤ、８ ＩＤ）は、圧電駆動電圧の増加によって、＋／−Ｚ面におけるジェネレータプレートの変位及び振動が直接増加することを示す。この振動板は、流体と接触すると、エジェクタプレートの開口を通して層流を誘導する振動圧力勾配を発生させる。図２２は、ジェネレータプレートの変位と噴霧性能との間の直接の相関性を示す。
【０１４７】
実施例Ｄ：固有モードの影響
本開示のエジェクタ機構の特定の実施形態において、ジェネレータプレートの固有モードは、励起時に、ジェネレータプレートの形状、及び発生した噴霧に影響を及ぼすと考えられる。図２３は、類似するエジェクタ機構から捕捉したデジタルホログラフィー像と重ねた本開示のエジェクタ機構から吐出された噴霧を表す、高速画像フレームを示し、これは、１４０ｋＨｚにおける通常モードのジェネレータプレートの振動を示す。
【０１４８】
実施例Ｅ：開口の配置及び圧電アクチュエータの厚さの影響
本開示のエジェクタ機構の特定の実施形態において、ジェネレータプレートの開口の配置及び構造は、噴霧性能に影響を及ぼすと考えられる。図２４Ａ〜Ｂは、ジェネレータプレートの開口の配置及び構造が、噴霧性能に影響を及ぼすことを示す。図２４Ａに示すように、開口の円形対称配置によって、正方形のホールアレイ（図２４Ｂ）と比較して、噴霧量（質量堆積）が約２倍増加する。
【０１４９】
図２５（ＰＺＴ １６ ＯＤ、８ ＩＤ）も、ジェネレータプレートの開口数を増加させることによって、噴霧性能が増加することを示す。この図示するものは、４〜２００ｋＨｚの周波数スキャンにおいて収集した６９、１２１及び１７７の開口を有するジェネレータプレートからの噴霧蒸留水の質量堆積である。
【０１５０】
図２６（ＰＺＴ １９ ＯＤ、１３ ＩＤ）は、圧電アクチュエータの厚さも、噴霧性能に影響を及ぼすことを示す。この図示するものは、６９の開口を有するジェネレータプレートにおける圧電アクチュエータの厚さの関数としての、４〜２００ｋＨｚの周波数スキャンにおいて収集した質量堆積である。
【０１５１】
以上、例示及び例として種々の実施形態について説明したが、当業者であれば、本出願の趣旨及び範囲内において種々の変更及び改良を行うことができることを認識する。
【図１Ａ】
0005960840.tif 000004
【図１Ｂ】
0005960840.tif 000005
【図１Ｃ】
0005960840.tif 000006
【図１Ｃ−２】
0005960840.tif 000007
【図１Ｄ】
0005960840.tif 000008
【図１Ｅ】
0005960840.tif 000009
【図１Ｆ】
0005960840.tif 000010
【図１Ｇ】
0005960840.tif 000011
【図１Ｈ】
0005960840.tif 000012
【図１Ｉ】
0005960840.tif 000013
【図１Ｊ】
0005960840.tif 000014
【図１Ｋ】
0005960840.tif 000015
【図１Ｌ】
0005960840.tif 000016
【図１Ｍ】
0005960840.tif 000017
【図２】
0005960840.tif 000018
【図３】
0005960840.tif 000019
【図４】
0005960840.tif 000020
【図５】
0005960840.tif 000021
【図６】
0005960840.tif 000022
【図７】
0005960840.tif 000023
【図８】
0005960840.tif 000024
【図９Ａ】
0005960840.tif 000025
【図９Ｂ】
0005960840.tif 000026
【図９Ｃ】
0005960840.tif 000027
【図９Ｄ】
0005960840.tif 000028
【図１０Ａ】
0005960840.tif 000029
【図１０Ｂ】
0005960840.tif 000030
【図１１Ａ】
0005960840.tif 000031
【図１１Ｂ】
0005960840.tif 000032
【図１２Ａ】
0005960840.tif 000033
【図１２Ｂ】
0005960840.tif 000034
【図１２Ｃ】
0005960840.tif 000035
【図１２Ｄ】
0005960840.tif 000036
【図１２Ｅ】
0005960840.tif 000037
【図１２Ｆ】
0005960840.tif 000038
【図１２Ｇ】
0005960840.tif 000039
【図１２Ｈ】
0005960840.tif 000040
【図１３Ａ】
0005960840.tif 000041
【図１３Ｂ】
0005960840.tif 000042
【図１３Ｃ】
0005960840.tif 000043
【図１３Ｄ】
0005960840.tif 000044
【図１３Ｅ】
0005960840.tif 000045
【図１３Ｆ】
0005960840.tif 000046
【図１４Ａ】
0005960840.tif 000047
【図１４Ｂ】
0005960840.tif 000048
【図１４Ｃ】
0005960840.tif 000049
【図１５Ａ】
0005960840.tif 000050
【図１５Ｂ】
0005960840.tif 000051
【図１９】
0005960840.tif 000052
【図２０】
0005960840.tif 000053
【図２３】
0005960840.tif 000054
【図２４Ａ】
0005960840.tif 000055
【図２４Ｂ】
0005960840.tif 000056
【図１６】
0005960840.tif 000057
【図１７Ａ】
0005960840.tif 000058
【図１７Ｂ】
0005960840.tif 000059
【図１７Ｃ】
0005960840.tif 000060
【図１８】
0005960840.tif 000061
【図２１】
0005960840.tif 000062
【図２２】
0005960840.tif 000063
【図２５】
0005960840.tif 000064
【図２６】
0005960840.tif 000065