(57)【要約】  本開示は、いくつかの実施例によれば、合成物、例えば、流体合成物を患者に送達する構成物、方法、デバイス、及びシステムに関する。例えば、本開示は、いくつかの実施例では、ガス発生がない直流、ＤＣ、電気浸透ポンプに関する。ポンプは、いくつかの実施例では、陽極、例えば、多孔質の銀／酸化銀陽極、陰極、例えば、多孔質の銀／酸化銀陰極、及び陽極と陰極の間に少なくとも部分的に配置された膜、例えば、多孔質セラミック膜を備え得る。ポンプ・システムは、電気浸透ポンプと、電気浸透ポンプと流体連通しているポンプ注入流体室、及び電気浸透ポンプと流体連通している送達流体室を含む貯蔵器と、陽極及び陰極と電気的に接続されている制御装置と、送達流体室と流体連通しているカニューレ及び／又は針とを備え得る。いくつかの実施例では、ポンプ注入流体は水を含み、且つ／又は送達流体は薬剤を含み得る。
2013521885.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ａｇ２Ｏを含む多孔質の陰極と、
Ａｇを含む多孔質の陽極と、
前記陰極と前記陽極の間の多孔質のセラミック膜とを備える直流電気浸透ポンプであって、
前記セラミック膜の表面の少なくとも一部分が前記陽極と物理的に接触し、かつ、前記セラミック膜の反対側面の少なくとも一部分が前記陰極と物理的に接触している、直流電気浸透ポンプ。
【請求項２】
前記多孔質セラミック膜が、被覆されていないシリカ球、ケイ素及びリンの酸化物を含む球、ケイ素及びホウ素の酸化物を含む球、並びにこれらの組合せを含む群から選択された直径が約０．１μｍから約１０μｍのガラス質セラミック球を含む、請求項１に記載の直流電気浸透ポンプ。
【請求項３】
前記ガラス質セラミック球が直径約０．５μｍから直径約３μｍである、請求項２に記載の直流電気浸透ポンプ。
【請求項４】
前記陽極と前記陰極の間の電位差（Ｖ）が、約２５℃において０．１ボルト＜Ｖ≦３ボルトであり、
前記電気浸透ポンプが、液体接触面積１ｃｍ２当たりの流速が少なくとも１０μＬ・ｍｉｎ−１・ｃｍ−２で動作するように構成される、請求項１に記載の直流電気浸透ポンプ。
【請求項５】
前記電気浸透ポンプが、液体接触面積１ｃｍ２当たりの流速が少なくとも２０μＬ・ｍｉｎ−１・ｃｍ−２で動作するように構成される、請求項４に記載の直流電気浸透ポンプ。
【請求項６】
前記電気浸透ポンプの前記流速が印加電流によりほぼ直線的に変化する、請求項４に記載の直流電気浸透ポンプ。
【請求項７】
前記電気浸透ポンプの前記流速が印加電圧によりほぼ直線的に変化する、請求項４に記載の直流電気浸透ポンプ。
【請求項８】
前記電気浸透ポンプが、ポンプ注入される溶液の量を電量で監視するように構成される、請求項４に記載の直流電気浸透ポンプ。
【請求項９】
前記陽極がさらに多孔質炭素を含むか、前記陰極がさらに多孔質炭素を含むか、又は前記陽極と前記陰極の両方がさらに多孔質炭素を含む、請求項１に記載の直流電気浸透ポンプ。
【請求項１０】
前記多孔質炭素が、不織の炭素、織られた炭素の紙、布、又はこれらの組合せを含む、請求項９に記載の直流電気浸透ポンプ。
【請求項１１】
前記多孔質炭素が炭素紙を含む、請求項９に記載の直流電気浸透ポンプ。
【請求項１２】
前記陽極が銀メッシュである、請求項１に記載の直流電気浸透ポンプ。
【請求項１３】
前記陽極がペルフルオロスルホン酸／ポリテトラフルオロエチレン共重合体被覆を含むか、前記陰極がペルフルオロスルホン酸／ポリテトラフルオロエチレン共重合体被覆を含むか、又は前記陽極及び前記陰極それぞれが、ペルフルオロスルホン酸／ポリテトラフルオロエチレン共重合体被覆を含む、請求項１に記載の直流電気浸透ポンプ。
【請求項１４】
前記多孔質のセラミック膜が約０．１ｍｍから約３ｍｍの厚さ、及び／又は約１ｍｍから約３０ｍｍの幅である、請求項１に記載の直流電気浸透ポンプ。
【請求項１５】
電気浸透ポンプを製造する方法であって、
リン酸の水溶液及び／又はホウ酸の水溶液を、約０．５μｍから約３μｍの間の直径を有するシリカ微粒子の懸濁液に加えて懸濁液を形成するステップと、
前記懸濁液の水を蒸発させて粉末を形成するステップと、
前記粉末を押し固めて、少なくとも２つの反対面を有するペレットを形成するステップと、
前記ペレットを約１時間から約６時間、約７００℃から約９００℃の温度で焼成してセラミック膜を形成するステップと、
前記セラミック膜を洗浄するステップと、
前記セラミック膜を乾燥させるステップと、
Ａｇ／Ａｇ２Ｏで被覆された２つの炭素紙電極を前記セラミック膜の反対面に押し付けて、電極−膜−電極のサンドイッチ状のものを形成するステップとを含む、方法。
【請求項１６】
シリカ微粒子の前記懸濁液が、単分散微粒子及び多分散微粒子の一方を含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記サンドイッチ状のものの少なくとも一部分をエポキシで密封するステップをさらに含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項１８】
前記電極のうちの少なくとも１つを、ペルフルオロスルホン酸／ポリテトラフルオロエチレン共重合体を含む合成物で被覆するステップをさらに含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項１９】
水性液体をポンプ注入する方法であって、
前記水性液体を、（ｉ）Ａｇ／Ａｇ２Ｏで被覆された炭素紙を含む陰極と、（ｉｉ）Ａｇ／Ａｇ２Ｏで被覆された炭素紙を含む陽極と、（ｉｉｉ）被覆されていないシリカ球、リンケイ酸で被覆された融合シリカ球、又はホウケイ酸で被覆された融合シリカ球を融合することによって形成されたセラミック膜とを備える電気浸透ポンプに接触させるステップを含み、前記融合球が前記陰極と前記陽極の間に不規則に詰め込まれ、さらに、
前記水性液体がポンプ注入されるように、前記陽極と前記陰極の間に約０．１Ｖから約３Ｖの一定電位差又は一定電圧を印加するステップを含む、方法。
【請求項２０】
前記水性液体が本質的に水から成る、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記水性液体が本質的に脱イオン水から成る、請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記水性液体が、溶質濃度が１リットル当たり１０−２モル未満の溶液である、請求項１９に記載の方法。
【請求項２３】
前記電気浸透ポンプがさらに、
前記水性液体と流体連通しているセパレータと、
前記セパレータと流体連通していると共に前記水性液体から分離された第２の液体とを備える、請求項１９に記載の方法。
【請求項２４】
前記水性液体のポンプ注入により前記セパレータが押され、このセパレータが前記第２の液体を押す、請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
前記第２の液体が第１の薬学的有効成分を含む、請求項２３に記載の方法。
【請求項２６】
前記第１の薬学的有効成分がインスリン、抗生物質、生物学的薬剤、又はこれらの組合せである、請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
前記第２の液体がアレルゲンを含む、請求項２３に記載の方法。
【請求項２８】
電流密度が約０．０１ｍＡ・ｃｍ−２から約２ｍＡ・ｃｍ−２であると共に、前記印加される電圧により直線的に変化する、請求項１９に記載の方法。
【請求項２９】
前記水性液体の流速が印加電圧、印加電流、電流密度、又はこれらの組合せにより直線的に変化する、請求項１９に記載の方法。
【請求項３０】
前記水性液体の流速が前記電圧により直線的に変化する、請求項１９に記載の方法。
【請求項３１】
前記水性液体のポンプ注入の効率が約１００ｍＬ・ｍｉｎ−１・Ａ−１・ｃｍ−２から約７００ｍＬ・ｍｉｎ−１・Ａ−１・ｃｍ−２である、請求項１９に記載の方法。
【請求項３２】
どの瞬間にも、水性液体接触単位断面積当たりの前記水性液体の流速が、約１０μＬ・ｍｉｎ−１・ｃｍ−２から約１００μＬ・ｍｉｎ−１・ｃｍ−２の間である、請求項１９に記載の方法。
【請求項３３】
一定電位差又は一定電圧を印加する前記ステップで気泡が実質的に生成されない、請求項１９に記載の方法。
【請求項３４】
一定電位差又は一定電圧を印加する前記ステップが、一定電位差又は一定電圧の少なくとも２つのパルスを印加するステップを含む、請求項１９に記載の方法。
【請求項３５】
水性液体をポンプ注入する方法であって、
前記水性液体を、（ｉ）Ａｇ／Ａｇ２Ｏで被覆された炭素紙を含む陰極と、（ｉｉ）Ａｇ／Ａｇ２Ｏで被覆された炭素紙を含む陽極と、（ｉｉｉ）被覆されていないシリカ球、リンケイ酸で被覆された融合シリカ球、又はホウケイ酸で被覆された融合シリカ球を融合することによって形成されたセラミック膜とを備える電気浸透ポンプに接触させるステップを含み、前記融合球が前記陰極と前記陽極の間に不規則に詰め込まれ、さらに、
前記水性液体がポンプ注入されるように、一定電流を印加して前記陽極と前記陰極の間に約０．１Ｖから約３Ｖの一定電位差を生じさせるステップを含む、方法。
【請求項３６】
前記水性液体が本質的に水から成る、請求項３５に記載の方法。
【請求項３７】
前記水性液体が本質的に脱イオン水から成る、請求項３６に記載の方法。
【請求項３８】
前記水性液体が、溶質濃度が１リットル当たり１０−２モル未満の溶液である、請求項３５に記載の方法。
【請求項３９】
前記電気浸透ポンプがさらに、
前記水性液体と流体連通しているセパレータと、
前記セパレータと流体連通していると共に前記水性液体から分離された第２の液体とを備える、請求項３５に記載の方法。
【請求項４０】
前記水性液体のポンプ注入により前記セパレータが押され、このセパレータが前記第２の液体を押す、請求項３９に記載の方法。
【請求項４１】
前記第２の液体が第１の薬学的有効成分を含む、請求項３９に記載の方法。
【請求項４２】
前記第１の薬学的有効成分がインスリン、抗生物質、生物学的薬剤、又はこれらの組合せである、請求項４１に記載の方法。
【請求項４３】
前記第２の液体がアレルゲンを含む、請求項４１に記載の方法。
【請求項４４】
一定電流を印加する前記ステップで気泡が実質的に生成されない、請求項３５に記載の方法。
【請求項４５】
一定の電位差又は電圧を印加する前記ステップが、一定電流の少なくとも２つのパルスを印加するステップを含む、請求項３５に記載の方法。
【請求項４６】
多孔質の基板、及び前記基板の少なくとも一部分に接触している被覆を含む第１の層であって、前記被覆が銀、酸化銀、又は銀と酸化銀の組合せを含む第１の層と、
多孔質シリカ母材を含む第２の層であって、前記第２の層の少なくとも一部分が前記第１の層の少なくとも一部分に接触する第２の層と、
多孔質の基板、及び前記基板の少なくとも一部分に接触している被覆を含む第３の層であって、前記被覆が銀、酸化銀、又は銀と酸化銀の組合せを含み、前記第３の層の少なくとも一部分が前記第２の層の少なくとも一部分に接触する第３の層とを備える、積層構成物。
【請求項４７】
前記第１の層の前記多孔質の基板、前記第３の層の前記多孔質の基板、又は前記第１の層の前記多孔質の基板と前記第３の層の前記多孔質の基板の両方が多孔質炭素を含む、請求項４６に記載の積層構成物。
【請求項４８】
前記多孔質炭素が、不織の炭素、織られた炭素の紙、布、又はこれらの組合せを含む、請求項４６に記載の積層構成物。
【請求項４９】
前記多孔質シリカ母材が、被覆されていないシリカ球、ケイ素及びリンの酸化物を含む球、ケイ素及びホウ素の酸化物を含む球、並びにこれらの組合を含む群から選択された直径が約０．１μｍから約１０μｍのガラス質セラミック球を含む、請求項４６に記載の積層構成物。
【請求項５０】
前記多孔質シリカ母材が約０．１ｍｍから約３ｍｍの厚さ、及び／又は約１ｍｍから約３０ｍｍの幅である、請求項４６に記載の積層構成物。
【請求項５１】
前記第１の層の被覆、前記第３の層の被覆、又は前記第１の層の被覆と前記第３の層の被覆の両方が、約２重量％未満のハロゲン化銀を含む、請求項４６に記載の積層構成物。
【請求項５２】
前記第１の層の被覆、前記第３の層の被覆、又は前記第１の層の被覆と前記第３の層の被覆の両方が、約２重量％未満の擬ハロゲン化銀を含む、請求項４６に記載の積層構成物。
【請求項５３】
前記第１の層がさらに、ペルフルオロスルホン酸、又はペルフルオロスルホン酸／ポリテトラフルオロエチレン共重合体を有する陰イオン交換を含む第２の被覆を備える、請求項４６に記載の積層構成物。
【請求項５４】
前記第３の層がさらに、イオン交換体を含む第２の被覆を備える、請求項４６に記載の積層構成物。
【請求項５５】
第１の開口、及び凹形縁部がある少なくとも１つの湾曲部を有する第１の概ね管状の流体室と、
第１の開口、及び凹形縁部がある少なくとも１つの湾曲部を有する第２の概ね管状の流体室とを備える電気浸透ポンプ流体貯蔵器であって、
前記第１の流体室の前記第１の開口が、前記第２の流体室の前記第１の開口に対して向かい合い、且つ間隔をあけられている、電気浸透ポンプ流体貯蔵器。
【請求項５６】
前記第２の流体室の、凹形縁部がある前記少なくとも１つの湾曲部が、前記第１の流体室の前記湾曲部の前記凹形縁部と同一平面にあり、且つ近接している、請求項５５に記載の電気浸透ポンプ流体貯蔵器。
【請求項５７】
前記第１の流体室が実質的に第１の平面にあり、前記第２の流体室が実質的に第２の平面にある、請求項５５に記載の電気浸透ポンプ流体貯蔵器。
【請求項５８】
前記第１の平面と前記第２の平面が実質的に互いに平行である、請求項５７に記載の電気浸透ポンプ流体貯蔵器。
【請求項５９】
前記第１の流体室が実質的に前記第２の流体室に重なる、請求項５７に記載の電気浸透ポンプ流体貯蔵器。
【請求項６０】
前記第１の流体室の容積が前記第２の流体室の容積とほぼ同じである、請求項５５に記載の電気浸透ポンプ流体貯蔵器。
【請求項６１】
前記第１の流体室の容積が前記第２の流体室の容積より小さい、請求項５５に記載の電気浸透ポンプ流体貯蔵器。
【請求項６２】
前記第１の流体室の内径が約２ｍｍから約１０ｍｍである、請求項５５に記載の電気浸透ポンプ流体貯蔵器。
【請求項６３】
前記第２の流体室の内径が約２ｍｍから約１０ｍｍである、請求項５５に記載の電気浸透ポンプ流体貯蔵器。
【請求項６４】
前記第１の流体室の前記少なくとも１つの湾曲部の前記凹形縁部、及び前記第２の流体室の前記少なくとも１つの湾曲部の前記凹形縁部が、制御装置を受け入れるように構成されたウェルを少なくとも部分的に画定する、請求項５５に記載の電気浸透ポンプ流体貯蔵器。
【請求項６５】
前記第１の流体室、前記第２の流体室、又は前記第１と第２の両方の流体室の内面が疎水性被覆を備える、請求項５５に記載の電気浸透ポンプ流体貯蔵器。
【請求項６６】
前記第１の概ね管状の流体室がさらに、（ａ）前記第１の流体室の前記第１の湾曲部と実質的に同じ平面に同心に配置された第２の湾曲部と、（ｂ）前記第１の流体室の前記第１と第２の湾曲部の間に前記第１及び第２の湾曲部と流体連通して置かれた第１のヘアピン折返し部とを備える、請求項５５に記載の電気浸透ポンプ流体貯蔵器。
【請求項６７】
前記第１の概ね管状の流体室がさらに、（ａ）前記第１の流体室の前記第１及び第２の湾曲部と実質的に同じ平面に同心に配置された第３の湾曲部と、（ｂ）前記第１の流体室の前記第２と第３の湾曲部の間に前記第２及び第３の湾曲部と流体連通して置かれた第２のヘアピン折返し部とを備える、請求項６６に記載の電気浸透ポンプ流体貯蔵器。
【請求項６８】
前記第２の概ね管状の流体室がさらに、（ａ）前記第２の流体室の前記第１の湾曲部と実質的に同じ平面に同心に配置された第２の湾曲部と、（ｂ）前記第２の流体室の前記第１と第２の湾曲部の間に前記第１及び第２の湾曲部と流体連通して置かれた少なくとも１つのヘアピン折返し部とを備える、請求項５５に記載の電気浸透ポンプ流体貯蔵器。
【請求項６９】
前記第２の概ね管状の流体室がさらに、（ａ）前記第２の流体室の前記第１及び第２の湾曲部と実質的に同じ平面に同心に配置された第３の湾曲部と、（ｂ）前記第２の流体室の前記第２と第３の湾曲部の間に前記第２及び第３の湾曲部と流体連通して置かれた第２のヘアピン折返し部とを備える、請求項６８に記載の電気浸透ポンプ流体貯蔵器。
【請求項７０】
前記第１の概ね管状の流体室が約１ｍｍから約１０ｍｍの内径を有する、請求項６６に記載の電気浸透ポンプ流体貯蔵器。
【請求項７１】
前記第１の概ね管状の流体室が約０．２ｍＬから約５ｍＬの室容積を有する、請求項６６に記載の電気浸透ポンプ流体貯蔵器。
【請求項７２】
前記第２の概ね管状の流体室が約１ｍｍから約１０ｍｍの内径を有する、請求項６６に記載の電気浸透ポンプ流体貯蔵器。
【請求項７３】
前記第２の概ね管状の流体室が約０．２ｍＬから約５ｍＬの室容積を有する、請求項６６に記載の電気浸透ポンプ流体貯蔵器。
【請求項７４】
（ｉ）Ａｇ２Ｏを含む多孔質の陰極、（ｉｉ）Ａｇを含む多孔質の陽極、及び（ｉｉｉ）前記陰極と前記陽極の間の多孔質セラミック膜を備える電気浸透ポンプであって、前記多孔質セラミック膜の表面の少なくとも一部分が前記陽極と物理的に接触し、前記多孔質セラミック膜の反対側面の少なくとも一部分が前記陰極と物理的に接触している電気浸透ポンプと、
前記電気浸透ポンプと流体連通しているポンプ注入流体室、及び前記電気浸透ポンプと流体連通している送達流体室を含む貯蔵器と、
前記陽極及び前記陰極と電気的に接続されている取外し可能な制御装置と、
前記送達流体室と流体連通している針とを備える、電気浸透流体送達システム。
【請求項７５】
前記ポンプ注入流体室がさらに、前記電気浸透ポンプに近接するポンプ注入流体を含み、前記送達流体室がさらに、前記電気浸透ポンプに近接するポンプ注入流体と、前記電気浸透ポンプの末端にあり前記針に近接する送達流体と、前記ポンプ注入流体と前記送達流体の間に置かれたセパレータとを含む、請求項７４に記載の電気浸透流体送達システム。
【請求項７６】
前記ポンプ注入流体が本質的に水から成る、請求項７５に記載の電気浸透流体送達システム。
【請求項７７】
前記送達流体が、薬学的有効成分、アレルゲン、抗体、栄養素、又はこれらの組合せを含む、請求項７５に記載の電気浸透流体送達システム。
【請求項７８】
前記取外し可能な制御装置が、プロセッサ、前記プロセッサと電気信号通信するメモリ、並びに前記プロセッサ及び／又は前記メモリと電気的に接続されている電源を備える、請求項７４に記載の電気浸透流体送達システム。
【請求項７９】
前記取外し可能な制御装置がさらにユーザ・インターフェースを備える、請求項７４に記載の電気浸透流体送達システム。
【請求項８０】
前記ユーザ・インターフェースが、前記ポンプに印加されるべき電流の大きさ及び／又は持続時間、前記ポンプに印加されるべき電位差又は電圧の大きさ及び／又は持続時間、或いは両方を使用者が設定及び／又は変えることができるように構成されている、請求項７９に記載の電気浸透流体送達システム。
【請求項８１】
前記ユーザ・インターフェースがさらに少なくとも１つの入力キーを備える、請求項７９に記載の電気浸透流体送達システム。
【請求項８２】
前記制御装置、前記電気浸透ポンプ、又は前記制御装置及び前記電気浸透ポンプと通信する送信機及び／又は受信器をさらに備える、請求項７９に記載の電気浸透流体送達システム。
【請求項８３】
前記貯蔵器に取り付けられた粘着パッドをさらに備える、請求項７９に記載の電気浸透流体送達システム。
【請求項８４】
前記貯蔵器に取り付けられた伸縮バンドをさらに備える、請求項７９に記載の電気浸透流体送達システム。
【請求項８５】
前記ポンプ注入流体室が、凹形縁部を有する外側ポンプ注入流体室湾曲部と、前記外側ポンプ注入流体室湾曲部の凹形縁部と同心であり同一平面にある凹形縁部を有する内側ポンプ注入流体室湾曲部と、前記外側及び内側ポンプ注入流体室湾曲部と流体連通しているヘアピン折返し部とを備え、
前記送達流体室が、凹形縁部を有する外側送達流体室湾曲部と、前記外側送達流体室湾曲部の凹形縁部と同心であり同一平面にある凹形縁部を有する内側送達流体室湾曲部と、前記外側及び内側送達流体室湾曲部と流体連通しているヘアピン折返し部とを備える、請求項７９に記載の電気浸透流体送達システム。
【請求項８６】
前記ポンプ注入流体室及び前記送達流体室が、前記取外し可能な制御装置を少なくとも部分的に取り囲む、請求項８５に記載の電気浸透流体送達システム。
【請求項８７】
前記内側ポンプ注入流体室湾曲部の前記凹形縁部、及び前記内側送達流体室湾曲部の前記凹形縁部が、前記取外し可能な制御装置を少なくとも部分的に取り囲む、請求項８５に記載の電気浸透流体送達システム。
【請求項８８】
送達流体を患者に送達する方法であって、
（ａ）電気浸透薬剤送達システムを用意するステップを含み、このシステムが、
（ｉ）Ａｇ２Ｏを含む多孔質の陰極、（ｉｉ）Ａｇを含む多孔質の陽極、及び（ｉｉｉ）前記陰極と前記陽極の間の多孔質セラミック膜を備える電気浸透ポンプであって、前記多孔質セラミック膜の表面の少なくとも一部分が前記陽極と物理的に接触し、前記膜の反対側面の少なくとも一部分が前記陰極と物理的に接触している電気浸透ポンプと、
（ｘ）前記電気浸透ポンプと流体連通していると共に、前記ポンプに近接する第１の分割量のポンプ注入流体を含むポンプ注入流体室、並びに（ｙ）前記電気浸透ポンプと流体連通していると共に、前記電気浸透ポンプに近接する第２の分割量のポンプ注入流体、前記電気浸透ポンプの末端に置かれた前記送達流体、及び前記第２の分割量のポンプ注入流体と前記送達流体の間に置かれたセパレータを含む送達流体室を備える貯蔵器と、
前記陽極及び前記陰極と電気的に接続されている取外し可能な制御装置と、
前記送達流体室と流体連通している針とを備え、前記方法がさらに、
（ｂ）前記針を患者に挿入するステップと、
（ｃ）ある量の前記第１の分割量のポンプ注入流体が、前記ポンプ注入流体室から前記多孔質膜を横切って前記送達流体室まで移動されて、前記送達流体室内の前記第２の分割量のポンプ注入流体の量が相応に増加し、その結果送達流体が前記針の中を移動して前記患者に入るように、前記陽極と前記陰極の間に約０．１Ｖから約３Ｖの一定電位差又は一定電圧を印加するステップとを含む、方法。
【請求項８９】
前記針を通過して前記患者に入る送達流体の量が、前記送達流体室内のポンプ注入流体の第２の分割量の増加量とほぼ同じである、請求項８８に記載の方法。
【請求項９０】
前記ポンプ注入流体が本質的に脱イオン水から成る、請求項８８に記載の方法。
【請求項９１】
前記送達流体が、インスリン、抗生物質、生物学的薬剤、又はこれらの組合せを含む、請求項８８に記載の方法。
【請求項９２】
前記送達流体がアレルゲンを含む、請求項８８に記載の方法。
【請求項９３】
前記ポンプ注入流体の流速が前記電圧により直線的に変化する、請求項８８に記載の方法。
【請求項９４】
どの瞬間にも、ポンプ注入流体接触単位断面積当たりの前記ポンプ注入流体の流速が、約１０μＬ・ｍｉｎ−１・ｃｍ−２から約１００μＬ・ｍｉｎ−１・ｃｍ−２の間である、請求項８８に記載の方法。
【請求項９５】
一定電位差又は一定電圧を印加する前記ステップで気泡が実質的に生成されない、請求項８８に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、２０１０年８月３日に出願の米国特許仮出願第６１／３７０１３９号明細書の優先権を主張する。本出願はまた、２０１０年３月９日出願の米国特許仮出願第６１／３１２２３３号明細書の優先権を主張する。上記のすべての内容は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
【０００２】
本開示は、いくつかの実施例では、例えばガス発生のない直流（ＤＣ）電気浸透ポンプであるポンプを使用する薬剤送達の方法、デバイス及びシステムに関する。
【背景技術】
【０００３】
薬剤放出のための電気浸透ポンプは、ＥｒｌａｎｇｅｎにあるＳｉｅｍｅｎｓ  Ｒｅｓｅａｒｃｈ  Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙで研究していたＬｕｆｔ、Ｋｕｅｈｌ及びＲｉｃｈｔｅｒ（ＵＫＲ）が、糖尿病患者に長期間埋め込むように設計された電気浸透ポンプをベースとするインスリン送達システムを報告した１９７７年以来、考えられていた。ポンプを汚染することになるインスリンのポンプ内通過を回避するために、塩水がポンプ注入された。塩水溶液が可動セパレータを押し、次に可動セパレータがインスリン溶液を押し出した。ＬＫＲポンプは、その単純さにおいて洗練されており、２つの電極に挟まれたイオン交換膜のみを備えた。このポンプには可動部分がなく、その流速は電流制御された。ＬＫＲポンプは、インスリン送達に使用するために考えられたが、その対象とされた糖尿病患者に届くのはまだこれからである。
【０００４】
電気浸透ポンプは、小型の生物学的分析システム、及び熱ポンプで用途が見出された。これらの一部では、ポンプは現在、液体を動かして長く細長いオン・チップ及びオフ・チップの毛細管、並びに小型充填クロマトグラフィー・カラムの中に通す。ポンプはシリコン・チップに組み込まれており、ラボ・オン・チップ（lab-on-chip）デバイスの一部となっている。高分子イオン交換膜が初期のポンプに使用されたのに対し、つい最近のポンプは、特に多孔質シリカのセラミック膜を有するが、多孔質ケイ素及び酸化アルミニウムもまた使用されてきた。白金電極が通常では使用され、この電極では３Ｖから４００Ｖの範囲の高い印加電圧で水が電気分解される。しかし、電気分解の結果生じる気泡がポンプの動作の妨げになることがある。セラミック膜、及びガスを発生する電極を有する電気浸透ポンプが現在、例えばＮＦＴ（ナノフュージョン、日本、東京）から販売されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
したがって、患者に流体を送達するための高価ではない高信頼性のポンプの必要性が生じてきた。例えば、流体（例えば、薬剤、アレルゲン、及び／又は他の生理学関連の化合物を含む）を患者に所望の間隔及び／又は速度で、（実質的に）汚染なしで送達できるポンプの必要性が生じてきた。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示は、いくつかの実施例によれば、合成物を対象（例えば、人間及び／又は人間ではない動物）に送達するためのデバイス、システム及び方法に関する。いくつかの実施例によれば、薬剤送達システムで使用するのに適している改善された電気浸透ポンプ・システムが開示される。低価格、交換可能、小型の、皮膚の上の薬剤送達システムが実現される。
【０００７】
いくつかの実施例では、本開示はポンプ（例えば、電気浸透ポンプ）に関する。例えば、直流（ＤＣ）電気浸透ポンプは、（ｉ）Ａｇ２Ｏを含む多孔質陰極と、（ｉｉ）Ａｇを含む多孔質陽極と、（ｉｉｉ）陰極と陽極の間の多孔質セラミック膜とを備え得る。ポンプはさらに、いくつかの実施例では、（ａ）ポンプ注入されるべき水性液体（例えば、陰極、陽極、及び／又は膜と接触する）、（ｂ）ポンプ注入されるべき水性液体と流体連通しているセパレータ、及び／又は（ｃ）セパレータと流体連通し水性流体から分離されていると共に、水性液体が動くと（例えば、ポンプの作用により）セパレータが動き、次にセパレータが第２の液体を動かすように構成及び配置された第２の液体（例えば、薬剤及び／又はアレルゲンを含む）を含み得る。いくつかの実施例では、膜の表面の少なくとも一部分が陽極と物理的に接触し、且つ／又は膜の反対側面の少なくとも一部分が陰極と物理的に接触し得る。多孔質セラミック膜は、いくつかの実施例によれば、直径が約０．１μｍから約１０μｍのシリカ球（例えば、直径が約０．５μｍから約３μｍのシリカ球）を含み得る。いくつかの実施例では、シリカ球は、被覆されていないシリカ球、リンケイ酸で被覆されたシリカ球、ホウケイ酸で被覆されたシリカ球、及びこれらの組合せから選択され得る。シリカ微粒子は、いくつかの実施例では、任意選択で微孔質であり得る。シリカは、いくつかの実施例によれば、金属イオン（例えば、ガラス転移温度を下げることができ、それだけには限らないが、カルシウム及び／又はナトリウムを含む金属イオン）を含み得る。例えば、シリカは、合計濃度が約１０モル・パーセント未満のナトリウム・イオン及びカルシウム・イオンを含み得る。
【０００８】
いくつかの実施例では、多孔質セラミック膜は、約０．１ｍｍから約３ｍｍの厚さ、及び／又は約１ｍｍから約３０ｍｍの幅であり得る。いくつかの実施例では、電気浸透ポンプは積層構成物を備え得る。いくつかの実施例によれば、積層構成物は、（ｉ）多孔質基板、及びこの基板の少なくとも一部分に接触している被覆を含む第１の層と、（ｉｉ）多孔質シリカ母材を含む第２の層と、（ｉｉ）多孔質基板、及びこの基板の少なくとも一部分に接触している被覆を含む第３の層とを備え得る。いくつかの実施例では、被覆は、銀、酸化銀、又は銀と酸化銀の組合せを含み得る。いくつかの実施例では、第１の層の少なくとも一部分が第２の層に接触し、第３の層の少なくとも一部分が第２の層に接触し得る。いくつかの実施例では、構成物層の多孔質基板は炭素を含み得る（例えば、不織炭素紙又は不織炭素布）。いくつかの実施例では、積層構成物にはハロゲン化銀がなく、且つ／又は銀の擬ハロゲン化物がないことがある。積層構成物は、いくつかの実施例では、約２重量％未満のハロゲン化銀、約２重量％未満の銀の擬ハロゲン化物、及び／又は合計濃度が２５重量未満のハロゲン化銀及び銀の擬ハロゲン化銀を含み得る。積層構成物は、ポリアニオン膜（例えば、ペルフルオロスルホン酸／ポリテトラフルオロエチレン共重合体、又はペルフルオロスルホン酸／ポリテトラフルオロエチレン共重合体）を含み得る（例えば、ポリアニオン膜を含む被覆を有し得る）。
【０００９】
陽極と陰極の間の電位差（Ｖ）は、約２５℃において０．１ボルト＜Ｖ≦３ボルト（例えば、０．１ボルト＜Ｖ≦１．２３ボルト）であり、且つ／又は電気浸透ポンプの液体接触面積１ｃｍ２当たりの流速は、少なくとも１０μＬ・ｍｉｎ−１・ｃｍ−２（例えば、少なくとも２０μＬ・ｍｉｎ−１・ｃｍ−２）であり得る。陽極と陰極の間の電位差は、いくつかの実施例では、１．２３Ｖであり得る。電気浸透ポンプの流速は、いくつかの実施例では、印加電流及び／又は印加電圧によりほぼ直線的に（例えば、直線的に）変化し得る。いくつかの実施例によれば、ポンプ注入される液体の量は、例えば電量で監視することができる。陽極、陰極、又は陽極と陰極の両方は、いくつかの実施例では、多孔質炭素を含み得る（例えば、不織の炭素、織られた炭素の紙又は布）。陽極は、いくつかの実施例によれば、銀メッシュであることがあり、且つ／又は銀メッシュを含むことがある。
【００１０】
本開示はまた、いくつかの実施例では、ポンプ（例えば、電気浸透ポンプ）を製造する方法に関する。例えば、方法は、Ｈ３ＰＯ４及び／又はホウ酸の水溶液をシリカ微粒子（例えば、直径が約１μｍから約３μｍ）の懸濁液に加えるステップと、得られた懸濁液の水を蒸発させて粉末を形成するステップと、電力を押し固めて、少なくとも２つの背中合わせの面を有するペレットを形成するステップと、ペレットを焼成して（例えば、約７００℃から約９００℃で約４時間）セラミック膜を形成するステップ、及び／又はＡｇ／Ａｇ２Ｏで被覆された２つの炭素紙電極をセラミック膜の両面に押し付けて、電極−膜−電極のサンドイッチ状のものを形成するステップを含み得る。いくつかの実施例では、方法はさらに、セラミック膜を（例えば、ペレットを焼成した後で）洗浄及び／又は乾燥させるステップを含み得る。いくつかの実施例によれば、微粒子の懸濁液は、単分散微粒子及び多分散微粒子の一方を含み得る。方法はさらに、いくつかの実施例では、サンドイッチ状のものを密封する（例えば、サンドイッチ状のものをエポキシで密封する）ステップをさらに含み得る。
【００１１】
本開示はまた、いくつかの実施例では、液体（例えば、水性液体）をポンプ注入する方法に関する。例えば、方法は、液体を（ｉ）Ａｇ／Ａｇ２Ｏで被覆された炭素紙を含む陰極と、（ｉｉ）Ａｇ／Ａｇ２Ｏで被覆された炭素紙を含む陽極と、（ｉｉｉ）被覆されていない、又はリンケイ酸で被覆された融合セラミック（例えば、シリカ）球（例えば、陰極と陽極の間に不規則に詰め込まれる）を融合することによって形成されたセラミック膜とを備える電気浸透ポンプに接触させるステップ、及び／又は、水性液体がポンプ注入されるように、陽極と陰極の間に約０．１Ｖから約３Ｖの電位差を生じさせるための一定電流を印加するステップを含み得る。いくつかの実施例によれば、水性液体は水であり得る（例えば、脱イオン水）。液体（例えば、水性溶液）は、約５０ｍＭ未満、約１０ｍＭ未満、約５ｍＭ未満、約１ｍＭ未満、約０．１ｍＭ未満の濃度の総溶質（例えば、電解質）を含有する水を含み得る。ポンプはさらに、いくつかの実施例では、ポンプ注入されるべき水性液体と流体連通しているセパレータ（例えば、空気及び／又は油を含む流体セパレータ）と、このセパレータと流体連通し水性流体と分離されている第２の液体とを含み得る。方法はさらに、セパレータを動かし、このセパレータが次に第２の液体を動かすように水性液体を動かすステップを含み得る。第２の液体は、例えば、薬剤（例えば、インスリン、抗生物質、及び／又は生物学的薬剤）及び／又はアレルゲンを含み得る。いくつかの実施例では、電流を印加するステップは、約０．０１ｍＡ・ｃｍ−２から約２ｍＡ・ｃｍ−２の密度の電流を印加するステップ含む。流速は、いくつかの実施例では、印加電流及び／又は印加電圧によりほぼ直線的に（例えば、直線的に）変化し得る。例えば、水性液体の流速は、印加電流密度によりほぼ直線的に（例えば、直線的に）約１０ｍＬ・ｍｉｎ−１・Ａ−１・ｃｍ−２から約７００ｍＬ・ｍｉｎ−１・Ａ−１・ｃｍ−２まで変化し得る。どの瞬間にも、水性液体接触単位断面積当たりの水性液体の流量は、いくつかの実施例では、約１０μＬ・ｍｉｎ−１・ｃｍ−２から約１００μＬ・ｍｉｎ−１・ｃｍ−２の間であり得る。いくつかの実施例では、一定の電流を印加するステップで生成される気泡が実質的にない（例えば、水素及び／又は酸素を含む気泡がない）ことがある。一定電流の印加では、いくつかの実施例によれば、２つ以上のパルスを印加するステップを含み得る。例えば、いくつかの実施例では、パルスは、１０分未満、５分未満、２分未満、１分未満、及び／又は３０秒未満の間隔で発生し得る。
【００１２】
いくつかの実施例によれば、例えば、液体（例えば、水性液体）をポンプ注入する方法は、液体を（ｉ）Ａｇ／Ａｇ２Ｏで被覆された炭素紙を含む陰極と、（ｉｉ）Ａｇ／Ａｇ２Ｏで被覆された炭素紙を含む陽極と、（ｉｉｉ）被覆されていない、又はリンケイ酸で被覆された融合セラミック（例えば、シリカ）球（例えば、陰極と陽極の間に不規則に詰め込まれる）を融合することによって形成されたセラミック膜とを備える電気浸透ポンプに接触させるステップ、及び／又は、水性液体がポンプ注入されるように、陽極と陰極の間に約０．１Ｖから約３Ｖの一定の電位差又は電圧を印加するステップを含み得る。いくつかの実施例によれば、水性液体は水でよい（例えば、脱イオン水）。液体（例えば、水性溶液）は、いくつかの実施例では、１リットル当たり約１０−２モル未満の濃度の溶質を含有し得る。ポンプはさらに、いくつかの実施例では、ポンプ注入されるべき水性液体と流体連通しているセパレータ（例えば、空気及び／又は油を含む流体セパレータ）と、このセパレータと流体連通し水性流体と分離されている第２の液体とを含み得る。方法はさらに、セパレータを動かし、このセパレータが次に第２の液体を動かすように水性液体を動かすステップを含み得る。第２の液体は、例えば、薬剤（例えば、インスリン、抗生物質、及び／又は生物学的薬剤）及び／又はアレルゲンを含み得る。いくつかの実施例では、約０．０１Ｖから約１．２Ｖ、好ましくは約０．０２Ｖから約１．２Ｖの電圧が印加される。いくつかの実施例では、一定の電位差又は電圧を印加するステップで生成される気泡が実質的にない（例えば、水素及び／又は酸素を含む気泡がない）ことがある。一定電流の印加では、いくつかの実施例によれば、２つ以上のパルスを印加するステップ含み得る。例えば、いくつかの実施例では、パルスは、１０分未満、５分未満、２分未満、１分未満、及び／又は３０秒未満の間隔で発生し得る。
【００１３】
本開示はまた、いくつかの実施例では、流体（例えば、薬剤）を送達するデバイスに関する。例えば、デバイスは、貯蔵器、制御器、及び１つ又は複数のセンサを含み得る。いくつかの実施例によれば、電気浸透ポンプ流体貯蔵器は、内径が約２ｍｍから約１０ｍｍの、２つの概ね管状の流体室を備え得る。いくつかの実施例によれば、第１の流体室、第２の流体室、又は第１と第２の両方の流体室の内面は疎水性被覆を備え得る。いくつかの実施例では、２つの概ね管状の流体室は、第１の開口と、凹形縁部を有する少なくとも１つの湾曲部とを備え得る。いくつかの実施例によれば、第１の流体室の第１の開口は、第２の流体室の第１の開口と向かい合い、且つ離れて間隔が置かれていてよい。いくつかの実施例では、電気浸透ポンプ流体貯蔵器は、第２の流体室の凹形縁部を有する少なくとも１つの湾曲部を備えることがあり、この凹形縁部は、第１の流体室の湾曲部の凹形縁部と同一平面にあり、且つ近接していることがある。いくつかの実施例では、第１の流体室は実質的に第１の平面にあり、第２の流体室は実質的に第２の平面にあり得る。いくつかの実施例では、第１の平面と第２の平面は実質的に互いに平行であり、第１の流体室は実質的に第２の流体室に重なる。いくつかの実施例によれば、第１の流体室の容積は、第２の流体室の容積より小さくても、大きくても、又はほぼ同じでもよい。いくつかの実施例では、第１の流体室の少なくとも１つの湾曲部の凹形縁部、及び電気浸透ポンプ流体貯蔵器の第２の流体室の少なくとも１つの湾曲部の凹形縁部は、制御器組立品を受け入れるように構成されたウェルを部分的に画定し得る。
【００１４】
いくつかの実施例によれば、電気浸透ポンプ流体貯蔵器の第１の概ね管状の流体室は、第１の流体室の第１の湾曲部及び追加湾曲部と実質的に同じ平面に同心に配置された１つ又は複数の追加湾曲部と、第１の流体室の各湾曲部の間に各湾曲部と流体連通して置かれた１つ又は複数のヘアピン折返し部とを備え得る。いくつかの実施例によれば、電気浸透ポンプ流体貯蔵器の第２の概ね管状の流体室は、第２の流体室の第１の湾曲部と実質的に同じ平面に同心に配置された１つ又は複数の追加湾曲部と、第２の流体室の各湾曲部の間に各湾曲部と流体連通して置かれた１つ又は複数のヘアピン折返し部とを備え得る。いくつかの実施例によれば、電気浸透ポンプ流体貯蔵器は、約０．２ｍＬから約５ｍＬの室容積を有する２つの概ね管状の流体室を備え得る。本開示はまた、電気浸透流体送達システムに関する。いくつかの実施例では、電気浸透流体送達システムは、電気浸透ポンプ、電気浸透ポンプ貯蔵器、取外し可能制御器組立品、並びに送達流体室と流体連通しているカニューレ及び／又は針を備え得る。いくつかの実施例によれば、電気浸透ポンプは、（ｉ）Ａｇ２Ｏを含む多孔質陰極と、（ｉｉ）Ａｇを含む多孔質陽極と、（ｉｉｉ）陰極と陽極の間の多孔質セラミック膜とを備え得る。いくつかの実施例では、電気浸透ポンプ貯蔵器は、電気浸透ポンプと流体連通しているポンプ注入流体室と、電気浸透ポンプと流体連通している送達流体室とを備え得る。いくつかの実施例では、取外し可能制御器組立品は、陽極及び陰極と電気的に連通していることがある。いくつかの実施例では、電気浸透流体送達システムは、ポンプに近接するポンプ注入流体を含むポンプ注入流体室を備え得る。いくつかの実施例では、送達流体室は、電気浸透ポンプに近接するポンプ注入流体と、電気浸透ポンプの末端にあり針に近接する送達流体と、ポンプ注入流体と送達流体の間に置かれたセパレータとを含み得る。いくつかの実施例では、電気浸透流体送達システムは、本質的に水から成るポンプ注入流体を含むことがあり、送達流体は、薬剤的有効成分、アレルゲン、抗体、及び／又は栄養素を含むことがある。いくつかの実施例では、電気浸透流体送達システムは取外し可能制御器組立品を備えることがあり、この組立品は、ユーザ・インターフェース、プロセッサ、プロセッサと電気信号通信するメモリ、並びにプロセッサ及び／又はメモリと電気的に連通している電源を含む。いくつかの実施例よれば、電気浸透流体送達システム制御器組立品は、ポンプに印加されるべき電流の大きさ及び／又は持続時間、ポンプに印加されるべき電位差又は電圧の大きさ及び／又は持続時間、或いは両方を使用者が設定及び／又は変えることができるように構成されたユーザ・インターフェースを備え得る。いくつかの実施例では、ユーザ・インターフェースは少なくとも１つの入力キーを備え得る。いくつかの実施例によれば、電気浸透流体送達システムはさらに、制御器、ポンプ、又は制御器及びポンプと信号通信する送信機及び／又は受信器を備え得る。いくつかの実施例によれば、電気浸透流体送達システムは、貯蔵器に取り付けられた粘着パッド及び／又は伸縮バンドを備え得る。いくつかの実施例によれば、電気浸透流体送達システムは、凹形縁部を有する外側ポンプ注入流体室湾曲部と、外側ポンプ注入流体室湾曲部の凹形縁部と同心であり同一平面にある凹形縁部を有する内側ポンプ注入流体室湾曲部と、外側及び内側ポンプ注入流体室湾曲部と流体連通しているヘアピン折返し部とを含むポンプ注入流体室を備え得る。いくつかの実施例では、送達流体室は、凹形縁部を有する外側送達流体室湾曲部と、外側送達流体室湾曲部の凹形縁部と同心であり同一平面にある凹形縁部を有する内側送達流体室湾曲部と、外側及び内側送達流体室湾曲部と流体連通しているヘアピン折返し部とを備え得る。いくつかの実施例よれば、ポンプ注入流体室及び送達流体室は、取外し可能制御器組立品を少なくとも部分的に取り囲む。
【００１５】
本開示はまた、流体を患者に送達する方法に関する。例えば、方法は、（ｉ）貯蔵器、取外し可能制御器、並びに送達流体室と流体連通している針及び／又はカニューレを含む電気浸透ポンプ薬剤送達システムを用意するステップと、（ｉｉ）針及び／又はカニューレを患者に挿入するステップと、（ｉｉｉ）陽極と陰極の間に一定の電位差又は一定の電流を印加するステップとを含み得る。
【００１６】
いくつかの実施例では、電気浸透ポンプは、（ｉ）Ａｇ２Ｏを含む多孔質陰極と、（ｉｉ）Ａｇを含む多孔質陽極と、（ｉｉｉ）陰極と陽極の間の、陰極及び陽極と物理的に接触する多孔質セラミック膜とを備え得る。いくつかの実施例では、電気浸透貯蔵器は、電気浸透ポンプと流体連通しているポンプ注入流体室及び送達流体室を備え得る。いくつかの実施例では、ポンプ注入流体室は、電気浸透ポンプに近接する第１の分割量のポンプ注入流体を含み得る。いくつかの実施例では、送達流体室は、ポンプに近接する第２の分割量のポンプ注入流体と、電気浸透ポンプの末端に置かれた送達流体と、第２の分割量のポンプ注入流体と送達流体の間に置かれたセパレータとを含み得る。いくつかの実施例では、取外し可能制御器は、陽極及び陰極と電気的に連通していることがある。いくつかの実施例では、一定電位差又は一定電圧を印加することが、ある量の第１の分割量のポンプ注入流体をポンプ注入流体室から多孔質膜を横切って送達流体室まで移動して、送達流体室内の第２の分割量のポンプ注入流体の量を相応に増加させて、針及び／又はカニューレを通して患者に入れることを含み得る。いくつかの実施例では、針を通って患者に入る送達流体の量は、送達流体室内のポンプ注入流体の第２の分割量の増加量とほぼ同じであり得る。いくつかの実施例では、ポンプ注入流体は本質的に脱イオン水から成り得る。いくつかの実施例では、送達流体は、インスリン、抗生物質、生物学的薬剤、及び／又はアレルゲンを含み得る。いくつかの実施例によれば、ポンプ注入流体の流速は、電圧により直線的に変化し得る。どの瞬間にも、ポンプ注入流体のポンプ注入流体接触単位断面積当たりの流量は、約１０μＬ・ｍｉｎ−１・ｃｍ−２から約１００μＬ・ｍｉｎ−１・ｃｍ−２の間であり得る。いくつかの実施例によれば、一定電位差又は一定電圧を印加するステップで生成される気泡が実質的にないことがある。
【００１７】
本開示のいくつかの実施例は、一部は本開示及び添付の図面を参照することによって理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本開示の具体例の一実施例によるポンプの構造の断面図である。
【図２】本開示の具体例の一実施例によるポンプを電極反応及び輸送過程と共に示す断面図である。
【図３Ａ】本開示の具体例の一実施例による図３に示されたポンプの分解組立図である。
【図３Ｂ】本開示の具体例の一実施例による組み立てられたポンプを示す図である。
【図４Ａ】本開示の具体例の一実施例による貯蔵器システムの平面図である。
【図４Ｂ】本開示の具体例の一実施例による容量０．９ｍＬ貯蔵器システムの平面図である。
【図４Ｃ】本開示の具体例の一実施例による２．７ｍＬ貯蔵器システムの平面図である。
【図４Ｄ】本開示の具体例の一実施例による７．３ｍＬ貯蔵器システムの平面図である。
【図５Ａ】本開示の具体例の一実施例によるポンプの分解組立図である。
【図５Ｂ】本開示の具体例の一実施例による貯蔵器システムの平面図である。
【図５Ｃ】本開示の具体例の一実施例による貯蔵器システムの、図５Ｂに示される切断線５Ｃ−５Ｃに沿った断面図である。
【図５Ｄ】本開示の具体例の一実施例による貯蔵器システムの、図５Ｂに示される切断線５Ｄ−５Ｄに沿った断面図である。
【図５Ｅ】本開示の具体例の一実施例による貯蔵器システムの、図５Ｂに示される切断線５Ｅ−５Ｅに沿った断面図である。
【図５Ｆ】本開示の具体例の一実施例による図５Ｂに示される貯蔵器システムの立面図である。
【図５Ｇ】本開示の具体例の一実施例による貯蔵器システムの、図５Ｆに示される切断線５Ｇ−５Ｇに沿った断面図である。
【図５Ｈ】本開示の具体例の一実施例による貯蔵器システムの、図５Ｆに示される切断線５Ｈ−５Ｈに沿った断面図である。
【図５Ｉ】図５Ｂ〜５Ｈに示された貯蔵器システムの全体等角図である。
【図５Ｊ】図５Ｂ〜５Ｉに示された貯蔵器システムの全体等角図である。
【図６Ａ】本開示の具体例の一実施例によるポンプ・システムの立面図である。
【図６Ｂ】本開示の具体例の一実施例によるポンプ・システムの平面図である。
【図６Ｃ】本開示の具体例の一実施例によるポンプ・システムの等角図である。
【図６Ｄ】本開示の具体例の一実施例による定電流電圧制御器及びタイマの平面図である。
【図６Ｅ】本開示の具体例の一実施例による定電流電圧制御器及びタイマの平面図である。
【図６Ｆ】本開示の具体例の一実施例による定電流電圧制御器及びタイマの平面図である。
【図７Ａ】本開示の具体例の一実施例によるポンプ・システムの断面図である。
【図７Ｂ】本開示の具体例の一実施例によるポンプ・システムの断面図である。
【図７Ｃ】本開示の具体例の一実施例によるポンプ・システムの断面図である。
【図８Ａ】本開示の具体例の一実施例によるポンプ・システムの、水室が水で満たされている断面図である。
【図８Ｂ】本開示の具体例の一実施例による図８Ａに示されたポンプ・システムの、水で満たされた水室が油で蓋をされている断面図である。
【図８Ｃ】本開示の具体例の一実施例による図８Ｂに示されたポンプ・システムの、薬剤室が水プライマーで満たされている断面図である。
【図８Ｄ】本開示の具体例の一実施例による図８Ｃに示されたポンプ・システムの、薬剤室が油セパレータで満たされている断面図である。
【図８Ｅ】本開示の具体例の一実施例による図８Ｄに示されたポンプ・システムの、薬剤室が薬剤含有流体で満たされている断面図である。
【図９Ａ】本開示の具体例の一実施例によるポンプ・システムの、水室が水で満たされている等角図である。
【図９Ｂ】本開示の具体例の一実施例による図９Ａに示されたポンプ・システムの、水で満たされた水室が油で蓋をされている等角図である。
【図９Ｃ】本開示の具体例の一実施例による図９Ｂに示されたポンプ・システムの、薬剤室が水プライマーで満たされている等角図である（図９Ｂに対して反転）。
【図９Ｄ】本開示の具体例の一実施例による図９Ｃに示されたポンプ・システムの、薬剤室が油分離剤で満たされている等角図である。
【図９Ｅ】本開示の具体例の一実施例による図９Ｄに示されたポンプ・システムの、薬剤室が薬剤含有流体で満たされている等角図である。
【図１０Ａ】本開示の具体例の一実施例によるポンプ・システムの、水室及び薬剤室が充填され使用する準備ができている断面図である。
【図１０Ｂ】本開示の具体例の一実施例による図１０Ａに示されたポンプ・システムの、動作中の断面図である。
【図１０Ｃ】本開示の具体例の一実施例による図１０Ａ及び図１０Ｂに示されたポンプの、動作後の断面図である。
【図１１】本開示の具体例の一実施例によるポンプ・システムを着用している患者を示す図である。
【図１２Ａ】本開示の具体例の一実施例によるポンプの分解組立図である。
【図１２Ｂ】本開示の具体例の一実施例による図１２Ａに示されたポンプの組み立てられたものを示す図である。
【図１３Ａ】本開示の具体例の一実施例によるポンプ・システムの全体等角図である。
【図１３Ｂ】本開示の具体例の一実施例による図１３Ａに示されたポンプ・システムの、流体が薬剤出口を通って移動し始めるようになった動作時の全体等角図である。
【図１３Ｃ】本開示の具体例の一実施例による図１３Ａ〜１３Ｂに示されたポンプ・システムの、流体が薬剤出口を通って移動し続けている全体等角図である。
【図１３Ｄ】本開示の具体例の一実施例による図１３Ａ〜１３Ｃに示されたポンプ・システムの、薬剤出口を通る流体移動が止められた全体等角図である。
【図１４】本開示の具体例の一実施例による、印加電流による流速の変化を示すグラフである。
【図１５】本開示の具体例の一実施例によるポンプ膜を示す走査型電子顕微鏡写真である。
【図１６Ａ】本開示の具体例の一実施例による銀−酸化銀で被覆された炭素紙電極の上面を示す走査型電子顕微鏡写真である。
【図１６Ｂ】本開示の具体例の一実施例による銀−酸化銀で被覆された炭素紙電極の断面を示す走査型電子顕微鏡写真である。
【図１７Ａ】本開示の具体例の一実施例による、時間による電圧の変化を示すグラフである。
【図１７Ｂ】開示の具体例の一実施例による、電荷による送達量の変化を示すグラフである。
【図１７Ｃ】本開示の具体例の一実施例による、時間による流速の変化を示すグラフである。
【図１７Ｄ】本開示の具体例の一実施例による、電圧による流速の変化を示すグラフである。
【図１７Ｅ】本開示の具体例の一実施例による、圧力による流速の変化を示すグラフである。
【図１８Ａ】本開示の具体例の一実施例による電圧又は電流、及び意図された薬剤投与量の時間送達に対する流速の変化を示すグラフである。
【図１８Ｂ】本開示の具体例の一実施例による、１μｍ単分散微粒子及び１〜５μｍ多分散微小粒子を用いて作製されたポンプの流速及び動作電圧を示すグラフである。
【図１９Ａ】本開示の具体例の一実施例による、イオン強度による流速の変化を約０．１ｍＡの一定電流（白丸）及び約０．６Ｖ定電圧（黒丸）において示すグラフである。
【図１９Ｂ】本開示の具体例の一実施例による、時間による電圧の変化を示すグラフである。
【図１９Ｃ】本開示の具体例の一実施例による、時間による流速の変化を示すグラフである。
【図１９Ｄ】本開示の具体例の一実施例による、時間による電流の変化を示すグラフである。
【図１９Ｅ】本開示の具体例の一実施例による、時間による流速の変化を示すグラフである。
【図２０Ａ】本開示の具体例の一実施例による、膜の陽極側の被覆されていない電極上へのポンプのセラミック膜中の銀析出を示す写真である。
【図２０Ｂ】本開示の具体例の一実施例による、膜の陽極側の被覆されたＮＡＦＩＯＮ（登録商標）電極上へのポンプのセラミック膜中の銀析出を示す写真である。
【図２０Ｃ】本開示の具体例の一実施例による、膜の陰極側の被覆されていない電極上へのポンプのセラミック膜中の銀析出を示す写真である。
【図２０Ｄ】本開示の具体例の一実施例による、膜の陰極側の被覆されたＮＡＦＩＯＮ（登録商標）電極上へのポンプのセラミック膜中の銀析出を示す写真である。
【図２１】本開示の具体例の一実施例による、時間による流速の変化を示すグラフである。
【図２２Ａ】本開示の具体例の一実施例による、３８時間の間に１．０Ｖで５分間５回断続的に動作させたポンプからの、膜の陽極側の電極上へのセラミック膜中の銀析出を示す写真である。
【図２２Ｂ】本開示の具体例の一実施例による、３８時間の間に１．０Ｖで５分間５回断続的に動作させたポンプからの、膜の陽極側の被覆されたＮＡＦＩＯＮ（登録商標）電極上へのセラミック膜中の銀析出を示す写真である。
【図２２Ｃ】本開示の具体例の一実施例による、３８時間の間に１．０Ｖで５分間５回断続的に動作させたポンプからの、膜の陰極側の被覆されていない電極上へのセラミック膜中の銀析出を示す写真である。
【図２２Ｄ】本開示の具体例の一実施例による、３８時間の間に１．０Ｖで５分間５回断続的に動作させたポンプからの、膜の陰極側の被覆されたＮＡＦＩＯＮ（登録商標）電極上へのセラミック膜中の銀析出を示す写真である。
【図２３Ａ】本開示の具体例の一実施例による、圧力による流速の変化を示すグラフである。
【図２３Ｂ】本開示の具体例の一実施例による、時間による電流の変化を示すグラフである。
【図２３Ｃ】本開示の具体例の一実施例による、温度による流速の変化を示すグラフである。
【図２３Ｄ】本開示の具体例の一実施例による、温度による水流動性の変化を示すグラフである。
【図２４】本開示の具体例の一実施例による、電圧による流速の変化を示すグラフである。
【図２５Ａ】本開示の具体例の一実施例による、時間による量の変化を示すグラフである。
【図２５Ｂ】本開示の具体例の一実施例による、時間による流速の変化を示すグラフである。
【図２６】本開示の具体例の一実施例による、時間による量の変化を示すグラフである。
【図２７】本開示の具体例の一実施例による、時間による流速の変化を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本開示は、いくつかの実施例によれば、合成物（例えば流体合成物）を患者（例えば、人間及び／又は人間ではない動物）に送達するための方法、デバイス、及びシステムに関する。例えば、合成物（例えば流体合成物）を患者に送達することは、溶解又は溶液分散した治療薬剤を皮下送達又は他の組織内送達（例えば、ポンプ注入）することを含み得る。本開示のいくつかのポンプは、カニューレに流体的に（例えば、管で）接続された遠隔の貯蔵器内に蓄えられたインスリンを送達する種類のものであり得る。送達は、患者の１つ又は複数の組織と流体連通したポンプを据え付けることによって実現することができる。例えば、ポンプはシステム内にあってよく、このシステムは、短い管で接続されたシステムのカニューレと共に皮膚装着又は皮膚取付けされる。いくつかの実施例では、ユニットの体積は約１５ｃｍ３よりも小さくすることができ、例えば約１０ｃｍ３よりも小さく、例えば約５ｃｍ３よりも小さくすることができる。本開示のいくつかの実施例では、貯蔵器は、約１〜１０日間（例えば、約２〜３日間）にわたって送達するための十分な量の流体（例えば、薬剤溶液又は薬剤分散物）を収容し得る。
【００２０】
ポンプ膜
いくつかの実施例によれば、ポンプは膜（例えば、多孔質膜）及び２つ以上の電極を備え得る。例えば、ポンプは電気浸透ポンプとして構成することができ、膜（例えば、多孔質膜）と、少なくとも一部分が膜と接触している陰極と、少なくとも一部分が膜と接触している陽極とを備え得る。膜（例えば、多孔質膜）は、任意の望ましい、又は必要とされる形状及び／又はサイズを有し得る。いくつかの実施例によれば、膜（例えば、多孔質膜）は形状が、周縁及び２つの背中合わせの面がある概ね円形でよい。膜（例えば、多孔質膜）は、直径が８ｍｍ未満、例えば６ｍｍ未満、例えば１．３ｍｍ未満であり得る。膜は、厚さが３ｍｍ未満、例えば２ｍｍ未満、例えば１．３ｍｍ未満であり得る。膜（例えば、多孔質膜）は、直径が約１０μｍ未満である、例えば約１０μｍ未満、例えば約５μｍ未満、例えば約２μｍ未満、例えば約１μｍ未満、例えば約０．５μｍ未満、例えば約０．２μｍ未満である単分散又は多分散シリカ微小粒子を含み得る。
【００２１】
膜（例えば、多孔質膜）は、いくつかの実施例では、陰イオン性機能又は陽イオン性機能を有する多孔質セラミック又は高分子有機材料を含み得る。膜は、ポリアニオン表面を有し得る。有用な多孔質セラミック材料の実例には、シリカ、ジルコニア、チタニア、アルミナ、ジルコニウム、リン酸塩、ケイ酸ジルコニウム、リン酸シリケートガラス、ホウケイ酸ガラスが含まれる。任意選択で、膜は、セラミックの微粒子を加熱することによって、例えば融合シリカ微粒子をリン酸又はポリリン酸と共に加熱することによって形成することができる。高分子有機膜の実例には、ＮＡＴＩＯＮ（登録商標）（ペルフルオロスルホン酸／ポリテトラフルオロエチレン共重合体）、スルホン酸化ポリスチレン、及びその共重合体のような陽イオン交換体が含まれる。
【００２２】
いくつかの実施例では、膜は、３００ｐｓｉで造粒し、次にリンケイ酸で被覆された１μｍの単分散シリカ微粒子を７００℃で４時間焼成することによって形成することができる。膜は、それぞれがＡｇ及びＡｇ２Ｏの２．６Ｃ同等物で被覆された陽極と陰極の間に挟むことができる。
【００２３】
いくつかの実施例によれば、膜は、任意選択のリンケイ酸及び／又はホウケイ酸の外殻を有する多孔質シリカで作られてよい。任意選択で、シリカは微孔質であり得る。微孔質シリカは、直径が例えば約５μｍ未満、又は約１００ｎｍ未満の孔を有し得る。シリカは、いくつかの実施例では金属酸化物（例えば、Ｎａ２Ｏ、ＣａＯ）を含み得る。例えば、シリカは、モル百分率が約１モル・パーセントから約５モル・パーセント、約５モル・パーセントから約１０モル・パーセント、及び／又は約１０モル・パーセントから約２０モル・パーセントのＮａ２Ｏ、ＣａＯ、又はＮａ２Ｏ＋ＣａＯを含み得る。膜は、いくつかの実施例によれば、直径１μｍの融合シリカ球の上にリンケイ酸被覆又はホウケイ酸被覆を融合することによって形成されてよい。いくつかの実施例では、膜は、Ｚｒ３（ＰＯ４）４に富む表面などのリン酸化ジルコニア表面を任意選択で形成するための、リン酸又はポリリン酸又は五酸化リンなどのリン及び酸素を含有する化合物と反応したジルコニア（ＺｒＯ２）を含み得る。ジルコニアは、例えばイットリア、カルシウム（「カルシア」）、又は他の適切な安定剤を用いて安定化することができる。膜は、いくつかの実施例によれば、任意選択でリン酸化アルミナ表面を形成するための、リン酸又はポリリン酸又は五酸化リンなどのリン及び酸素を含有する化合物と反応したアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）を含み得る。いくつかの実施例では、膜は、任意選択でリン酸化ガラス表面を形成するための、リン酸又はポリリン酸又は五酸化リンなどのリン及び酸素を含有する化合物と反応したソーダ石灰ガラス、又はホウケイ酸ガラス、又は鉛ガラスなどのガラスを含み得る。いくつかの実施例では、膜は、ポリビニルホスホン酸ポリマー又は共重合体膜を含むことがあり、これらは架橋結合によって、又は他の知られている方法により不水溶性にすることができる。
【００２４】
いくつかの実施例では、多孔質膜は、ガラス質及び／又は結晶質のセラミック、或いは混合されたガラス質及び結晶質の酸化物を含むことがあり、この酸化物は、少なくともその水又は他の流体が接触する面に、リン（例えば、原子価５の酸化状態）及び／又はホウ素（例えば、原子価５の酸化状態）を含む。膜材料の実例には、融合シリカ上のリンケイ酸及び／又はリン酸シリケートガラスと、融合シリカ上のホウケイ酸と、Ｚｒ３（ＰＯ４）４に富む表面などのリン酸化ジルコニア表面を任意選択で形成するための、リン酸又はポリリン酸又は五酸化リンなどのリン及び酸素を含有する化合物と反応したジルコニア（ＺｒＯ２）であり、例えばイットリア又は酸化カルシウムを用いて任意選択で相安定化したジルコニアと、又は、任意選択でリン酸化アルミナ表面を形成するための、リン酸又はポリリン酸又は五酸化リンなどのリン及び酸素を含有する化合物と反応したアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）と、又は、任意選択でリン酸化ガラス表面を形成するための、リン酸又はポリリン酸又は五酸化リンなどのリン及び酸素を含有する化合物と反応したソーダ石灰ガラス、又はホウケイ酸ガラス、又は鉛ガラスなどのガラスとが含まれる。表面が任意選択でリン酸、及び／又はホウ酸が豊富であり得る、リン酸シリケートガラス及び／又はホウケイ酸ガラスが使用されることがある。ＡｌＰＯ４、Ｚｒ３（ＰＯ４）４、Ｚｎ３（ＰＯ４）４、又はＦｅＰＯ４又はＦｅ３（ＰＯ４）２などの多孔質金属が、いくつかの実施例で使用されることがある。融合球の詰め込みは、いくつかの実施例によれば、不規則、偶然、及び／又は不完全な並びにされてよい。
【００２５】
いくつかの実施例によれば、微粒子は、直径（例えば、平均直径）が約１０μｍ未満であり得る（例えば、約１０μｍ未満、約５μｍ未満、約２μｍ未満、約１μｍ未満、約０．５μｍ未満、約０．２μｍ未満、及び／又は約０．１μｍ未満）。
【００２６】
例示的な諸実施例によれば、また上記のプロセスにより生じるいかなる非結合リン酸も除去するために、外径が約０．８ｃｍのセラミック膜が大量の水で洗浄されることがある。図５に示されるサンドイッチの形に膜が組み立てられた後、膜は再び、約２５分間、約１０μＬ・ｍｉｎ−１の流速で洗浄されることがある。洗浄水は、市販の注射器ポンプ、又は他の適切な装置から来てよい。
ポンプ電極
【００２７】
電位差（又は電圧）及び／又は電流を膜の両端間に、両側に配置された導電材料（例えば電極）を介して加えることができる。導電材料の組成は、いくつかの実施例によれば、電位差を加えることにより１つ又は複数のイオン（例えば、Ａｇ＋、Ｈ＋、ＯＨ−など）が膜を横切って、且つ／又は通り抜けて移動する反応が生じるように選択することができる。例えば、陽子（Ｈ＋）が膜を横切って、且つ／又は通り抜けて移動するように組成を選択することが望ましいことがある。電極（例えば、陽極及び陰極）は、いくつかの実施例によれば、多孔質でよい。いくつかの実施例では、陽極は、例えば、織られた若しくは不織の炭素布又は炭素紙、又は炭素発泡体である炭素を含み得る。炭素布の一例は、東レ株式会社（日本、東京都中央区日本橋室町２丁目２−１）製のＴＧＰ−Ｈ−０３０である。多孔質炭素陽極は、例えば、マサチューセッツ州ＡｓｈｌａｎｄのＮｙａｃｏｌ  Ｎａｎｏ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ  Ｉｎｃ．からＮＹＡＣＯＬ（登録商標）ＳＮ１５分散として販売されている、例えば酸化スズで被覆する（例えば、有利に被覆する）ことができる。例えば、陽極は、ＮＹＡＣＯＬ（登録商標）ＳＮ１５分散を用いて、例えば浸漬被覆する、且つ／又は噴霧器でかけて被覆することができる。
【００２８】
いくつかの実施例では、多孔質陰極は炭素ベースであり得る。例えば、陰極は、織られた若しくは不織の炭素布又は炭素紙、又は炭素発泡体であり得る。炭素ベースの多孔質陰極は、いくつかの実施例によれば、親水性にすることがある。例えば、炭素ベースの多孔質陰極（例えば、織られた若しくは不織の炭素布又は炭素紙、又は炭素発泡体）は、プラズマに曝すことによって（例えば、約２０トルの酸素プラズマに約１時間）、親水性にすることが望ましい、又は必要なことがある。
【００２９】
いくつかの実施例によれば、銀及び／又は酸化銀を含む電極を使用することが望ましい、好ましい、及び／又は必要なことがある。電極（例えば陽極）は、少なくとも１０クーロン、少なくとも１０クーロン、少なくとも５クーロン、少なくとも３クーロン、少なくとも２クーロン、少なくとも１クーロン、及び／又は少なくとも０．５クーロンのクーロン容量を有するのに十分な銀を含み得る。電極（例えば陰極）は、少なくとも１０クーロン、少なくとも１０クーロン、少なくとも５クーロン、少なくとも３クーロン、少なくとも２クーロン、少なくとも１クーロン、及び／又は少なくとも０．５クーロンのクーロン容量を有するのに十分な銀を含み得る。
【００３０】
いくつかの実施例によれば、一定の印加電流で流速は低下し得る。例えば、一定の印加電流で流速は、水中の１０−５Ｍを越える濃度のイオンの存在下で低下し得る。Ａｇ／Ａｇ２Ｏ電極、セラミック膜、及びＡｇ／Ａｇ２Ｏ電極を備えるポンプでは、電極から放出されたＡｇ＋イオンが電流効率（すなわち、ある特定の定電流での流速）を低下させ得る。電極をＮＡＦＩＯＮ（登録商標）被覆することにより、Ａｇ＋イオンの放出を抑制でき、電流効率をより良く維持することができる。いかなる特定の動作機構にも限定されることなく、ＮＡＦＩＯＮ（登録商標）被覆がＡｇ＋イオンを抑制し得る。
【００３１】
いくつかの実施例では、電極は電解触媒（例えば、ポリアニリン及び／又は置換ポリアニリンであり、白金のような白金族金属などの第２の触媒を伴う、又は伴わない）を含み得る。ポリアニリン類は、それぞれの酸アニリン又はアニリン誘導体溶液から陽極上に電着及び／又は電解重合することができ、白金族金属は、ポリアニリン膜上に電着及び／又は化学的に堆積される。
【００３２】
いくつかの実施例では、陰極は親水性にされ、次に、ニッケル、パラジウム、又は白金などの水素発生触媒で被覆されることがある。１つ又は複数の電解触媒を、陰極（例えば、多孔質炭素陰極）上に電着することができる。いくつかの実施例では、ポリアニリン被覆及び白金めっきされた炭素布電極が使用されることがある。いくつかの実施例では、銀−ハロゲン化銀、例えば銀−塩化銀（Ａｇ／ＡｇＣｌ）陽極が使用されることがある。Ａｇ／ＡｇＣｌ陰極では、ＡｇＣｌがＡｇ及び塩素陰イオンに還元されるので、水素が発生しない。このような陰極は、例えば、銀粒子を低温で押し固める又は高温で押し固めることによって、好ましくは１ｃｍ未満の外径（ＯＤ）の円板を形成し、次に、反応しやすいＡｇＣｌ表面層を、例えば塩化第二鉄含有酸溶液の中に浸漬することによって、又は、例えば０．１ＭのＨＣｌ溶液である塩化物含有溶液中で電解酸化することによって形成して、作製することができる。いくつかの実施例では、陰極は、網目の細かい銀メッシュを所望の形状、例えば円形に切断し、次にこのメッシュを酸塩化第二鉄と、その溶液に浸漬することによって反応させて、又は、例えば０．１ＭのＨＣｌ溶液である塩化物含有溶液中で電解酸化することによって、作製することができる。塩化銀で被覆された多層のメッシュは、合わせて圧縮成形し、陰極として使用することができる。いくつかの実施例では、白金を含む電極は、水素及び／又は酸素の（例えば、望ましくない気泡の形の）発生を触媒することがある。電気浸透ポンプ注入効率は、塩化銀を含むポンプでは低下（例えば、望ましくないことに低下）することがある。いかなる特定の動作機構にも限定されることなく、塩化銀は、塩化物含有水溶液中でのみ安定であることができ、塩化物が付加されると、電気浸透ポンプ注入の効率が低下（例えば、望ましくないことに低下）し得る。
【００３３】
電極の所望の多孔性は、例えば、多孔質基板（例えば、多孔質、導電性、及び任意選択で非腐食性の基板）を使用することによって得ることができ、この基板は電気化学的に反応しやすくなくてよい。いくつかの実施例によれば、いくつかの有用な電極材料には、例えば、織られた若しくは不織の炭素布又は炭素紙、又は金メッシュ、又は銀メッシュである、多孔質の炭素、金及び銀の形態が含まれる。多孔質の陽極又は陰極の電気化学的に反応しやすい構成要素は、任意の利用可能な方法で付けることができる。流れに及ぼすいくらかの影響は許容でき得るが、必要に応じ、流れを阻止する点まで細孔が塞がれないことを確実にする方法を選択／調整することが望ましいことがある。例えば、銀は、陽極の炭素紙の繊維上に電着することができ、銀の一部が化学的又は電気化学的に酸化銀に酸化されるこの同じ材料は、陰極としての機能を果たすことができる。陽極は、いくつかの実施例で、その動作時に陽子及び／又は銀陽イオンを発生し得る。いくつかの実施例によれば、陰極は、その反応の際に水酸化物陰イオンを発生することがあり、且つ／又はその動作の際に陽子及び／又は銀陽イオンを消費することがある。
【００３４】
いくつかの実施例では、電極は銀化合物（例えば、酸化銀）を含み得るが、ハロゲン化銀（例えば、塩化銀又は臭化銀）又は銀の擬ハロゲン化物（例えば、チオシアン酸銀）は含まないことがある。例えば、電極は、その反応性材料中に少なくとも約３０重量％、少なくとも約２０重量％、少なくとも約１０重量％、及び／又は少なくとも約５重量％の酸化銀を含み得る。電極は、ハロゲン化物＋擬ハロゲン化物を重量で約１０％未満、約５％未満、約２％未満、約１％未満、及び／又は約０．１％未満だけ、いくつかの実施例で含み得る。電極にはハロゲン化物がない（例えば、電気化学的にない）、擬ハロゲン化物がない（例えば、電気化学的にない）、又はハロゲン化物と擬ハロゲン化物の両方がない（例えば、電気化学的にない）ことがいくつかの実施例であり得る。
【００３５】
いくつかの実施例では、電極は銀化合物（例えば、酸化銀）を含み得るが、白金は含まないことがある。例えば、電極は、白金を重量で約１０％未満、約５％未満、約２％未満、約１％未満、及び／又は約０．１％未満だけ、いくつかの実施例で含み得る。電極は、白金がない（例えば、電気化学的にない）ことがいくつかの実施例であり得る。
【００３６】
電極は、任意の所望の、又は必要とされる形状及び／又はサイズを有し得る。いくつかの実施例によれば、電極（例えば、多孔質電極）は、周縁及び２つの背中合わせの面がある概ね円形でよい。いくつかの実施例では、電極（例えば、多孔質電極）は、その隣接する膜と類似又は同じサイズ及び形状を有し得る。電極（例えば、多孔質電極）は直径が、約８ｍｍ未満、約６ｍｍ未満、及び／又は約１．３ｍｍ未満であり得る。電極（例えば、多孔質電極）は直径が、約５ｃｍ以下、約２ｃｍ以下、約１ｃｍ以下、及び／又は約６ｍｍ以下であり得る。電極（例えば、多孔質電極）は、厚さが約３ｍｍ未満であることがあり、例えば約２ｍｍ未満、例えば約１．３ｍｍ未満である。いくつかの実施例では、電極−膜−電極のサンドイッチ状のものの外径は、約５ｃｍ未満で約０．１ｃｍを超えることがあり、例えば約３ｃｍ未満で約０．３ｃｍを超え、例えば約１ｃｍ未満で約０．４ｃｍを超える。
【００３７】
いくつかの実施例では、電極は以下の条件を満たす材料で形成することができる。すなわち（１）ガス発生がない電極反応（例えば、陰極で発生する水素がなく、陽極で発生する酸素がない）、及び／又は（２）陽極反応で陽子及び／又は銀陽イオンが発生し、陰極反応で陽子及び／又は銀陽イオンが消費される。電極は、いくつかの実施例では、以下の条件を満たす材料で形成することができる。すなわち（ａ）ガス発生がない電極反応（例えば、陰極で発生する水素がなく、陽極で発生する酸素がない）、及び／又は（ｂ）陽極反応で陽子及び／又は銅陽イオンが発生し、陰極反応で陽子及び／又は銅陽イオンが消費される。したがって、電極は、特定の実施例ではＡｇ／Ａｇ２Ｏに加えて、ＭｎＯＯＨ／ＭｎＯ２、Ｃｕ／ＣｕＯｘ、及びＰｂ／ＰｂＯ２で形成されることがある。
【００３８】
いくつかの実施例によれば、気体の酸素を発生しない陽極、及び／又は気体の水素を発生しない陰極を用いた直流電気浸透ポンプが望ましく、且つ／又は好ましいことがある。陽極（例えば、好ましい陽極）は、いくつかの実施例で、その動作時に陽子及び／又は銀陽イオンを発生し得る。いくつかの実施例では、陽極は、その動作時に陽子及び／又は銀陽イオンを発生し得る。いくつかの実施例によれば、陰極は、その動作時に水酸化物陰イオンを発生することがあり、且つ／又はその動作時に陽子及び／又は銀陽イオンを消費することがある。いくつかの実施例では、陽極は銀（Ａｇ）、ＭｎＯＯＨ、Ｃｕ、及び／又はＰｂを含み得る。いくつかの実施例では、陰極はＡｇ２Ｏ、ＣｕＯ及び／又はＣｕ２Ｏ、３より大きい原子価のマンガン（Ｍｎ）のＭｎＯ２などの酸化物、及び／又は２より大きい原子価の鉛（Ｐｂ）のＰｂＯ２などの酸化物を含み得る。いくつかの実施例では、陽極材料と陰極材料は調和（例えば、補完）することがあり、そのため、陽極と陰極は同じ金属原子を含んで、例えばＡｇ含有陽極をＡｇ２Ｏ含有陰極と、又はＭｎＯＯＨ含有陽極をＭｎＯ２含有陰極と調和させる。陽極と陰極はまた、異なる金属原子を含むこともある。例えば、陽極は銅（Ｃｕ）を含み、陰極は酸化銀（Ａｇ２Ｏ）を含むことがあり、又は陽極は銀（Ａｇ）を含み、陰極は銅の酸化物を含むことがある。任意選択で、陽極材料及び陰極材料は、陽極及び陰極両方の反応物、例えばＡｇ及びＡｇ２Ｏの両方、又はＣｕ及び銅酸化物の両方を含むことがある。したがって、いくつかの実施例では、電極は、例えばＭｎＯＯＨ／ＭｎＯ２、Ｃｕ／ＣｕＯｘ、Ｐｂ／ＰｂＯ２及び／又はＡｇ／Ａｇ２Ｏで形成することができる。
【００３９】
ポンプ
いくつかの実施例では、ポンプの構成要素は単純で高価ではないことがある。いくつかの実施例では、ポンプ構成要素の総価格は、２ドル未満、例えば１ドル（２０１１年の米ドル）になり得る。ポンプの構成要素は、１対の塩化ビニル受け口、１対の接触細片（例えば、金、銀）、１対の被覆された炭素紙電極、セラミック膜、及びケイ素管を含み得る。ポンプの各構成要素は、膜を電極の間に挟み込んで組み立てることができる。いくつかの実施例では、膜及び電極の直径は８ｍｍである。いくつかの実施例では、被覆された縁は、約０．３ｃｍ未満であり約０．０３ｃｍを超え、例えば約０．０５ｃｍよりも大きく約０．２ｃｍ未満であり、水にさらされる面積は約２５ｃｍ２以下であり、例えば約１０ｃｍ２以下、例えば約４ｃｍ２以下、例えば約１ｃｍ２以下、例えば約０．５ｃｍ２以下、例えば約０．３ｃｍ２以下、例えば約０．１ｃｍ２以下、例えば約０．０５ｃｍ２以下になり得る。膜をサンドイッチ状に組み立てた後（例えば、図１に示される）、膜は再び、約２５分間、約１０μＬ・ｍｉｎ−１の流速で洗浄されることがある。洗浄水は、市販の注射器ポンプ、又は他の適切な装置から来るものでよい。
【００４０】
いくつかの実施例では、電極は膜と物理的に密接していることがあり、これは、どちらかの電極を膜から分離する水性液体（例えば、自由に流れる水性液体）がほとんど、又は全くないことを意味する。いくつかの実施例では、良好な物理的接触を得るための手段には、膜の両側に堆積される電気化学的に反応しない薄膜（例えば、電子及び／又は正孔伝導体の薄膜）が含まれ得る。反応しない伝導膜は、例えば、炭素、金、及び／又は白金を含み得る。膜は、好ましくは、いくつかの実施例で多孔質になるのに十分な薄さであり得る。膜は、例えば、スパッタ又は蒸着によって堆積することができ、或いは塗布する、又は噴霧器でかけることもできる。ＳＰＩ炭素＃５０６５などの入手可能な炭素ペーストを使用することができる。電気化学的に反応する成分を含有する炭素紙、例えばＡｇ／Ａｇ２Ｏを含有する紙を次に、膜のどちらかの側又は両側の炭素膜又は白金膜の上に押し付けることができる。いくつかの実施例では、物理的接触は、電気化学的に反応する成分を含む炭素紙電極の上にセラミック膜を押し付ける前に、そのセラミック膜を平坦に研磨することによって改善することができる。いくつかの実施例では、炭素紙は、セラミック膜の２つの側面の上に、通常は約５００℃を超える温度、例えば約６００℃を超える、例えば約７００℃を超える、例えば約８００℃を超える、例えば約９００℃を超える、例えば約１０００℃を超える温度と、通常は約０．１ＭＰａを超える圧力、例えば約０．２ＭＰａを超える、例えば約０．５ＭＰａを超える、例えば約１．０ＭＰａを超える、例えば約２ＭＰａを超える圧力とで、高温で押し付けることができる。
【００４１】
いくつかの実施例では、銀又は銀成分（例えば、リン酸銀、又はホウ酸銀、又はケイ酸銀）をセラミック膜の片側又は両側に堆積することができる。堆積は、例えば、陽極から拡散し膜に浸透する析出銀イオンによるものであり得る。いくつかの実施例では、堆積は、アンモニア銀などの化合物を含む金属イオンで膜を処理し、この金属及び／又はその化合物を膜の片側又は両側に、例えば、グルコースのような糖によるアンモニア銀の還元などの化学的還元によって、析出させることによるものであり得る。いくつかの実施例では、セラミック膜は、アンモニア銀溶液の中、次にグルコース溶液の中に順次浸漬され、この処理は、例えば所望の接触膜が形成されるまで、任意選択で繰り返すこともできる。同様に、膜は、ＡｕＣｌ４−又はＡｕ（ＣＮ）２−のような金錯体、又は塩化白金酸塩を含有する溶液に浸漬することもでき、これらの錯体及び塩の金又は白金は、金及び／又は白金の無電解めっきに使用される還元剤などの還元剤によって析出させることができる。いくつかの実施例では、還元剤の実例として、ホウ化水素及び次亜リン酸塩が含まれる。
【００４２】
いくつかの実施例では、セラミック膜は、電極形成ペーストによって、その２つの側面で被覆されることがある。いくつかの実施例では、粒径が約１０〜２０μｍの３００ｍｇのＡｇ２Ｏと、粒径が約１〜３μｍの３００ｍｇのＡｇと、２００ｍｇのＮＨ４ＨＣＯ３とを２００ｍｇのＳＰＩ＃５０６５炭素ペーストと混合することができ、この混合物は、次に、６００μＬのイソプロパノールと混合することができ、次に、得られた混合物は、１重量％のＴｒｉｔｏｎ  Ｘ１００を含有する１００μＬの１５．５重量％Ｎｙａｃｏｌ酸化スズコロイド溶液と混合することができる。２０μＬの得られた混合物は、直径８ｍｍのリン酸シリケートで被覆されたシリカ球膜の各側面に約１００００ｒｐｍでスピンコーティングし、乾燥させ、次に約２７５℃で約２時間熱分解することができる。いくつかの実施例では、電極は、気体が形成されるＮＨ４ＨＣＯ３の熱分解によって、多孔質になり得る。
【００４３】
いくつかの実施例によれば、ポンプ注入流体（例えば、ポンプ注入される水又は水溶液）を収容する区画、また送達流体（例えば、薬剤溶液又は懸濁液）を収容する区画は、例えばプラスチックを成形することによって作製できる。どちらか一方又は両方の区画は、水若しくは水溶液、又は薬剤溶液若しくは懸濁液で各区画を充填できるように、出入り口、又はエラストマーで作られている隔壁などの隔壁を有し得る。充填は、例えば注射器を用いて行うことができる。どちらか一方又は両方の区画は、例えば充填中に空気又は他の気体が逃げられるようにする疎水性の通気孔を有し得る。通気孔は任意選択で、水若しくは水溶液、又は薬剤懸濁液若しくは溶液の漏洩を許さずに気体を逃がすことを可能にするために、疎水性の多孔質材料を含むことがある。疎水性の多孔質通気孔材料の実例には、それだけには限らないが、任意選択で、織られた若しくは不織の繊維質全フッ素置換ポリマーで作られている疎水性ガス拡散膜が含まれ、例としては、デラウェア州ＮｅｗａｒｋのＷ．Ｌ．Ｇｏｒｅ  ＆  ＡｓｓｏｃｉａｔｅｓのＥｘｃｅｌｌｅｒａｔｏｒ（登録商標）ＰＴＦＥ  Ｇａｓ  Ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ  Ｍｅｍｂｒａｎｅなどの、亜鉛空気電池に使用される材料がある。
【００４４】
任意選択で、薬剤を収容する区画は、非水溶液若しくは非水系分散物としての薬剤濃縮物、又は薬剤を含む固体（例えば、より長い保存寿命のために）を収容し得る。この場合、薬剤溶液又は懸濁液は、例えば、使用前に薬剤が収容されている区画に水又は水溶液を加えることによって、使用前に調製される。こうすることは、例えば、送達される薬剤がインディアナ州ＩｎｄｉａｎａｐｏｌｉｓのＥｌｉ  Ｌｉｌｌｙ  ＆  Ｃｏから入手可能なグルカゴンである場合に好ましい。というのは、通常は注射されるその溶液の保存寿命が普通は約１日しかないからである。
【００４５】
ＭｎＯＯＨ／ＭｎＯ２など、いくつかの電極の脱イオン水中の動作では、静電荷蓄積が生じ得る。この静電荷は、外部回路に、ポンプの通常動作とは反対の方向の過渡電流の流れを生じさせることがあり、過渡的に流れを逆転させ得る。このような望ましくない流れの逆転を機械的に防止することが、例えばＣｏｌｅ−Ｐａｒｍｅｒから入手可能な１／８”（ＥＷ−９８５５３−１０）のＰＰ小型逆流防止弁を使用して、例えば逆流防止弁を挿入することでポンプ注入される水の逆流を防止することによって可能である。或いは逆流を電気的に防止することが、例えば、ＳＴＭｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓのダイオード１Ｎ５７１１などのショットキー・ダイオードを外部回路に組み込むことで電流の逆流を防止することによって可能である。
【００４６】
いくつかの実施例では、Ａｇ／Ａｇ２Ｏの電極及び陰極は、その局所ｐＨ差を除けば、可逆性であり同一であり得る。陽極でＡｇがＡｇ２Ｏに電解酸化されるときに酸素が発生することは、あったとしてもわずかであり、また陰極でＡｇ２ＯがＡｇに電解還元されるときに水素が発生することは、あったとしてもわずかであり得る。
【００４７】
図１は、本開示の具体例の一実施例によるポンプ１１０の構造の断面図を示す。ポンプ１１０はＳｉＯ２膜１２０を含み、このＳｉＯ２膜はシリカ球１２１を含み、電極１３０と１４０の間に挟まれている。電極１３０及び１４０はそれぞれ、反応しやすいＡｇ／Ａｇ２Ｏ被覆（それぞれ１３２及び１４２）で覆われた炭素紙基板（それぞれ１３１及び１４１）を含む。この厚さ１．３ｍｍ、直径８ｍｍの膜は、リンケイ酸で被覆されたシリカ微粒子を融合することによって形成することができる。これらのＡｇ／Ａｇ２Ｏ電極は、ポンプ注入過程で消費され得る。流れが通るＡｇ／Ａｇ２Ｏの陽極１３０及び陰極１４０は、銀でめっきされた後その銀の１／２が陽極酸化された、厚さ２８０μｍ、多孔率７８％の炭素紙で形成することができる。
【００４８】
図２は、本開示の具体例の一実施例によるポンプ２１０の断面図を電極反応及び輸送過程と共に示す。ポンプ２１０は、Ａｇ／Ａｇ２Ｏでめっきされた１対の同じ多孔質電極２３０及び２４０を含み、そのそれぞれが、Ａｇ／Ａｇ２Ｏ被覆（それぞれ２３２及び２４２）で覆われた炭素紙基板（それぞれ２３１及び２４２）を含み、セラミック膜２２０を挟んでいる。多孔質の陽極２３０又は陰極２４０の電気化学的に反応しやすい成分は、任意の方法で付けることができる。例えば、銀は、陽極の炭素紙の繊維状に電着することができ、同じ材料で、銀の一部が化学的又は電気化学的に酸化されて酸化銀になっている材料は、陰極としての機能を果たすことができる。図２は、陽極２３０と陰極２４０の間に電流（又は電圧）が加えられると、陽極反応２Ａｇ（１つ又は複数）＋Ｈ２Ｏ→Ａｇ２Ｏ（１つ又は複数）＋２Ｈ＋＋２ｅ−で生成された陽子が陰極まで移動され、陰極では陽子が、陰極反応Ａｇ２Ｏ（１つ又は複数）＋２Ｈ＋＋２ｅ−→２Ａｇ（１つ又は複数）＋Ｈ２Ｏによって消費されることを示す。
【００４９】
図３Ａは、本開示の具体例の一実施例によるポンプの分解組立図を示す。図３Ａは、ポンプの低価格の構成要素を描写する。構成要素は、左から右に、ケイ素管３３５、塩化ビニル枠３３４、銀細片３３３、Ａｇ／Ａｇ２Ｏで被覆された炭素紙陽極３３０、セラミック膜３２０、Ａｇ／Ａｇ２Ｏで被覆された炭素紙陰極３４０、銀細片３４３、塩化ビニル枠３４４、ケイ素管３４５である。図示のポンプの見積価格は１．００ドル（２０１１年の米ドル）である。
【００５０】
図３Ｂは、本開示の具体例の一実施例による組み立てられたポンプを示す。構成要素は、左から右に、ケイ素管３３５、塩化ビニル枠３３４、銀細片３３３、Ａｇ／Ａｇ２Ｏで被覆された炭素紙陽極３３０、セラミック膜３２０、Ａｇ／Ａｇ２Ｏで被覆された炭素紙陰極３４０、銀細片３４３、塩化ビニル枠３４４、ケイ素管３４５である。そのサンドイッチ状のものは、電気的接触を得るために膜３２０と電極３３０、３４０の間に挿入される箔唇（例えば、銀箔唇）（３３３、３４３）と共に、エポキシで封止されることがある。組み立てられた電極−膜−電極のサンドイッチ状のものは、使用前に、注射器ポンプ（例えば、Ｃｏｌｅ  Ｐａｒｍｅｒ  ７８０１００Ｃ、イリノイ州Ｖｅｒｎｏｎ  Ｈｉｌｌｓ）からの水を用いて約２５分間、約１０μＬ・ｍｉｎ−１の流速で洗浄されることがある。
【００５１】
貯蔵器
組み立てられたポンプは、貯蔵器組立品の間隙に挿入することができる。いくつかの実施例によれば、貯蔵器は２つの区画を備え得る。いくつかの実施例では、１つの区画は、ポンプ注入される水又は水溶液を収容することができ、第２の区画は、貯蔵器サスペンション中に格納されている薬剤溶液、又は複数の薬剤を含有する溶液を収容することができる。いくつかの実施例では、貯蔵器は、例えばプラスチックを成形することによって作製することができる。いくつかの実施例では、どちらか一方又は両方の区画は、水若しくは水溶液、又は薬剤溶液若しくは懸濁液で各区画を充填できるように、出入り口、又はエラストマーで作られている隔壁などの隔壁を有し得る。いくつかの実施例によれば、貯蔵器組立品は、任意の望ましい形状の構成を有してよい。同様に、貯蔵器組立品内の流体室は、いくつかの実施例では、任意の所望の構成を有し得る。貯蔵器組立品は、例えば、環状の形を有し得る。いくつかの実施例では、環状貯蔵器組立品は、環状周縁の一部分（例えば、約２０％未満、約１０％未満、約５％未満、及び／又は約３％未満）を占める間隙（例えば、ポンプ挿入用）を備え得る。貯蔵器組立品は、例えば注射器を用いて充填することができる。いくつかの実施例では、どちらか一方又は両方の区画はまた、例えば充填中及び／又は動作中に空気又は他の気体が逃げられるようにする疎水性の通気孔を有し得る。通気孔は任意選択で、水若しくは水溶液、又は薬剤懸濁液若しくは溶液の漏洩を許さずに気体を逃がすことを可能にするために、疎水性の多孔質材料を含むことがある。疎水性の多孔質通気孔材料の実例には、それだけには限らないが、任意選択で、織られた若しくは不織の繊維質全フッ素置換ポリマーで作られている疎水性ガス拡散膜が含まれ、例としては、デラウェア州ＮｅｗａｒｋのＷ．Ｌ．Ｇｏｒｅ  ＆  ＡｓｓｏｃｉａｔｅｓのＥｘｃｅｌｌｅｒａｔｏｒ（登録商標）ＰＴＦＥ  Ｇａｓ  Ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ  Ｍｅｍｂｒａｎｅなどの、亜鉛空気電池に使用される材料がある。空気及び／又は他の気体を抜くことで、いくつかの実施例による１つ又は複数の室の中の望ましくない圧力変化が低減及び／又は防止され得る。例えば、熱（例えば、体熱、日光、及び／又は他のもの）により圧力が増加することになり、これは、阻止されなければ、予期しない流速の変化をもたらす。これがひいては、過少量投与、すなわち送達流体中の薬剤又は他の材料の過少量投与につながる。
【００５２】
１つ又は複数の貯蔵器表面（例えば、ポンプ注入流体、セパレータ、及び／又は送達流体と接触する表面）は、いくつかの実施例によれば疎水性でよい。例えば、貯蔵器表面は、その固有の組成、化学処理、及び／又は疎水性被覆（例えば、長鎖アルキルトリアルコキシシラン）を適用することにより疎水性になり得る。
【００５３】
いくつかの実施例では、送達流体を収容する区画は、非水溶液若しくは非水系分散物としての医薬品有効成分（例えば、薬剤）濃縮物、又は医薬品有効成分を含む固体（例えば、より長い保存寿命のために）を収容し得る。いくつかの実施例では、医薬品有効成分溶液又は懸濁液は、例えば、使用前に薬剤が収容されている区画に水又は水溶液を加えることによって、使用前に調製されることがある。こうすることは、例えば、送達される医薬品有効成分がインディアナ州ＩｎｄｉａｎａｐｏｌｉｓのＥｌｉ  Ｌｉｌｌｙ  ＆  Ｃｏから入手可能なグルカゴンである場合に望ましいことがある。というのは、通常は注射されるその溶液の保存寿命が普通は約１日しかないからである。
【００５４】
いくつかの実施例によれば、ポンプは、流体を計量する（例えば、正確に計量する）手段、流体をポンプ注入する手段、及び／又は移植カニューレを備え得る。移植カニューレは、例えばプラスチック管を介して、流れを生じさせるポンプまで接続することができ、このポンプは、貯蔵器に格納されている薬剤含有溶液、又は複数の薬剤を含有する溶液の規定量をポンプ注入又は送達する。いくつかの実施例では、薬剤貯蔵器容積は、貯蔵器の厚さ及び／又は長さを増すことによって変えることができる。例えば、皮膚粘着実施例で使用できる貯蔵器では、室の長さを変えることによって貯蔵器容積を増すことが望ましいことがある。いくつかの実施例では、貯蔵器容積は、貯蔵器の直線寸法の３乗で変倍する。いくつかの実施例では、皮膚粘着システムは、ＯＤが１２ｍｍ未満になり得る。いくつかの実施例では、厚さ８ｍｍのシステムの各寸法及び薬剤溶液貯蔵器容積は、３６×３０×８ｍｍ／１．０ｍＬ、５３×４７×８ｍｍ／２．７ｍＬ、７８×７２×８ｍｍ／７．０ｍＬとなる。いくつかの実施例では、厚さ１２ｍｍのシステムの各寸法及び薬剤溶液貯蔵器容積は、７８×７２×１２ｍｍのシステムで２０ｍＬの容積となり得る。
【００５５】
図４Ａは、貯蔵器組立品４５０、間隙４５５、ポンプ注入流体室４６０、及び送達流体室４８０を示す。組み立てられたポンプ（例えば、図３Ｂに示す）は、間隙４５５に挿入することができる。図４Ｂは、０．９ｍＬの送達流体容積を有する貯蔵器組立品４５１の平面図を示す。貯蔵器組立品４５１は、ポンプ注入流体室４６０及び送達流体室４８０を備える。ポンプ注入流体室は、湾曲部４７１ａを含み、これは流体的に直線部４７２ａに接続され、これは流体的に湾曲部４７３ａに接続され、これはヘアピン部４７４ａによって流体的に湾曲部４７３ｂに接続され、これは流体的に直線部４７２ｂに接続され、これは流体的に湾曲部４７１ｂに接続されている。
【００５６】
図４Ｃは、２．７ｍＬの送達容積を有する貯蔵器組立品４５２を示す。ポンプ注入流体室４６０は、湾曲部４７１ａを含み、これは流体的に直線部４７２ａに接続され、これは流体的に湾曲部４７３ａに接続され、これは流体的に直線部４７２ａに接続され、これは流体的に湾曲部４７３ｄに接続され、これは流体的に直線部４７２ａに接続され、これは流体的に湾曲部４７１ｄに接続され、これは流体的にヘアピン部４７４ｃに接続され、これは流体的に湾曲部４７１ｃに接続され、これは流体的に直線部４７２ｃに接続され、これは流体的にヘアピン部４７４ｂに接続され、これは流体的に湾曲部４７３ｂに接続され、これは流体的に直線部４７２ｂに接続され、これは流体的に湾曲部４７１ｂに接続され、これは流体的に通気孔４７８に接続されている。
【００５７】
図４Ｄは、７．３ｍＬの送達容積を有する貯蔵器組立品４５３を示す。ポンプ注入流体室４６０は、湾曲部４７１ａを含み、これは流体的にヘアピン部４７４ａに接続され、これは流体的に湾曲部４７１ｂに接続され、これは流体的にヘアピン部４７４ｂに接続され、これは流体的に湾曲部４７１ｃに接続され、これは流体的にヘアピン部４７４ｃに接続され、これは流体的に湾曲部４７１ｄに接続され、これは流体的にヘアピン部４７４ｄに接続され、これは流体的に湾曲部４７１ｅに接続され、これは流体的にヘアピン部４７４ｅに接続され、これは流体的に湾曲部４７１ｆに接続され、これは流体的に通気孔４７８に接続されている。
【００５８】
いくつかの実施例では、ポンプ・システムの構成要素は低価格で製造することができる。図５Ａは、本開示の具体例の一実施例によるポンプ５１０の分解組立図を示す。構成要素は、左から右に、塩化ビニルＯリング５３４、銀細片５３３、Ａｇ／Ａｇ２Ｏで被覆された炭素紙陽極５３０、セラミック膜５２０、Ａｇ／Ａｇ２Ｏで被覆された炭素紙陰極５４０、銀細片５４３、塩化ビニルＯリング５４４である。
【００５９】
いくつかの実施例では、ポンプ・システムの組み立てられた構成要素は、貯蔵器間隙に挿入することができる。いくつかの実施例では、貯蔵器は、ポンプ注入される水用の室、及び送達流体用の室を含み得る。図４Ａ〜Ｄに表示されるように、送達流体貯蔵器容積は、本明細書で説明されているポンプ及びシステムと共に使用するために変わることがある。いくつかの実施例では、システムは、１つ又は複数のヘアピン部がある貯蔵器を備え得る。
【００６０】
図５Ｂは、本開示の具体例の一実施例による貯蔵器システムの平面図を示す。図５Ｂは、ポンプ注入される水及び薬剤室のための貯蔵器５５０、及びポンプ間隙５５５を描写する。
【００６１】
いくつかの実施例で、ポンプ・システム（例えば、機能性薬剤注入システム）は、２つの室がある貯蔵器を備え得る。いくつかの実施例では、貯蔵器は、ポンプ注入流体室及び送達流体室を含み得る。いくつかの実施例では、各室は、開口、湾曲部を含むことができ、この湾曲部は流体的に直線部と連結され、これは流体的に湾曲部と接続され、これは流体的にヘアピン部と接続され、これは流体的に湾曲部と接続され、これは流体的に直線部と連結され、これは流体的に湾曲部と接続されている。いくつかの実施例では、ポンプ注入流体室は、近接端部、中間端部、及び末端部を含み得る。いくつかの実施例では、ポンプ注入流体室はポンプ対を備えることがある。いくつかの実施例では、貯蔵器は、空気入口を含むポンプ注入流体室組立品を備えることがある。いくつかの実施例では、貯蔵器は、ポンプ注入流体室充填入口及び隔壁を含むポンプ注入流体室組立品を備えることがある。いくつかの実施例では、貯蔵器は、ポンプ注入流体室末端充填入口を含むポンプ注入流体室組立品を備えることがある。いくつかの実施例では、ポンプ注入流体室は、近接端部、中間端部、及び末端部を備えることがある。いくつかの実施例では、ポンプ注入流体室は、ポンプ結合部を備えることがある。いくつかの実施例では、貯蔵器は、空気入口を含む送達流体室組立品を備えることがある。いくつかの実施例では、貯蔵器は、送達流体室充填入口及び隔壁を含む送達流体室組立品を備えることがある。いくつかの実施例では、貯蔵器は、ポンプ注入流体充填入口及び隔壁を含む送達流体室組立品を備えることがある。いくつかの実施例では、貯蔵器は、送達流体充填出口を含む送達流体室組立品を備えることがある。いくつかの実施例では、送達流体室は、近接端部、中間端部及び末端部を備えることがある。いくつかの実施例では、送達流体室は、ポンプ結合部を備えることがある。貯蔵器組立品は、いくつかの実施例で、筐体を備えることがある。筐体（例えば、剛直及び／又は半剛直な筐体）は、例えば、任意の適切なプラスチック類、ポリマー類、アクリル類、及び／又は他の諸材料を含み得る。筐体は、いくつかの実施例で、透明及び／又は不透明であり得る。
【００６２】
図５Ｃは、本開示の具体例の一実施例による貯蔵器システムの、図５Ｂに示される切断線５Ｃ−５Ｃに沿った断面図である。図５Ｃは、本開示の具体例の一実施例による貯蔵器システムの上下層の入口及び出口の断面図を示す。図５Ｃの左側は、湾曲部５７３ａ、５７３ｂ、５９３ａ、５９３ｂの管状ホースを描写する。湾曲部５７３ａ、５７３ｂは、湾曲部５９３ａ及び５９３ｂの上に直接積み重ねられる。図５Ｃの右側は、湾曲部５７１ａ、５７１ｂ、５９１ａ、５９１ｂの管状ホースを描写する。湾曲部５７１ａ、５７１ｂは、湾曲部５９１ａ及び５９１ｂの上に直接積み重ねられる。
【００６３】
図５Ｄは、本開示の具体例の一実施例による貯蔵器システムの、図５Ｂに示される切断線５Ｄ−５Ｄに沿った断面図である。図５Ｄの左側は、送達流体室５８０の送達流体出口５９９を含む、貯蔵器５５０の左側を描写する。図５Ｄの左側は、湾曲部５７３ａ、５７３ｂ、５９３ａ、５９３ｂの管状ホースを描写する。湾曲部５７３ａ及び５７３ｂは、それぞれ湾曲部５９３ａ及び５９３ｂの上に直接積み重ねられる。湾曲部５９３ａはまた、送達流体出口５９９につながっている。図５Ｄの右側は、水室５６０の空気入口５７８を含む、貯蔵器５５０の右側を描写する。図５Ｄの右側は、湾曲部５７１ａ、５７１ｂ、５９１ａ、５９１ｂの管状ホースを描写する。湾曲部５７１ａ及び５７１ｂは、湾曲部５９１ａ及び５９１ｂの上に直接積み重ねられる。
【００６４】
図５Ｅは、本開示の具体例の一実施例による貯蔵器システムの、図５Ｂに示される切断線５Ｅ−５Ｅに沿った断面図である。この図は、ポンプを挿入できる間隙５５５と、ポンプを流体的に結合できる結合部５６１及び５８１とを示す。図はまた、送達流体出口５９９も示す。
【００６５】
図５Ｆは、本開示の具体例の一実施例による図５Ｂに示される貯蔵器システムの立面図を示す。図５Ｆは、送達流体出口５９９を描写する。
【００６６】
図５Ｇは、本開示の具体例の一実施例による貯蔵器システムの、図５Ｆに示される切断線５Ｇ−５Ｇに沿った断面図である。図５Ｇは、本開示の具体例の一実施例による貯蔵器システムの水室５６０を描写し、水室５６０の開口５６２は流体的に第１の湾曲部５７１ａに接続され、これは流体的に直線部５７２ａに接続され、これは流体的に第２の湾曲部５７３ａに接続され、これは流体的にヘアピン部５７４に接続され、これは流体的に第１の湾曲部５７３ｂに接続され、これは流体的に直線部５７２ｂに接続され、これは流体的に第２の湾曲部５７１ｂに接続されている。図５Ｇはまた、水室空気入口５７８も描写する。
【００６７】
図５Ｈは、本開示の具体例の一実施例による貯蔵器システムの、図５Ｆに示される切断線５Ｈ−５Ｈに沿った断面図である。図５Ｈは、貯蔵器システムの送達流体室５８０を描写し、送達流体室５８０の開口は流体的に第１の湾曲部５９３ｂに接続され、これは流体的に直線部５９２ｂに接続され、これは流体的に第２の湾曲部５７３ｂに接続され、これは流体的にヘアピン部５９４に接続され、これは流体的に第１の湾曲部５９１ａに接続され、これは流体的に直線部５７２ａに接続され、これは流体的に第２の湾曲部５９３ａに接続されている。
【００６８】
いくつかの実施例では、上部室がポンプ注入される水を備え得る。いくつかの実施例では、下部室が送達流体溶液を備え得る。いくつかの実施例では、室の直径チャネルは３ｍｍ未満であり得る。いくつかの実施例では、チャネル直径（例えば、ＩＤ及び／又はＯＤ）は、その全長に沿って変わり得る。
【００６９】
図５Ｉは、図５Ｂ〜５Ｈに示された貯蔵器システムの全体等角図を示す。図５Ｉは、水室近接充填入口５６３を描写する。図５Iは、円錐状のもの、すなわちファンネル５６２を備える水室の左側上層の開口を描写する。
【００７０】
図５Ｊは、図５Ｂ〜５Ｉに示された貯蔵器システムの全体等角図を示す。図５Ｊは、円錐状のもの、すなわちファンネル５８２を備える送達流体室の右側下層の開口を描写する。
【００７１】
ポンプ・システム
ポンプは、いくつかの実施例によれば、薬物を継続的及び／又は間欠的に送達するように構成することができる。例えば、糖尿病、特に１型糖尿病の患者が使用するインスリン・ポンプは、プログラムされた、又はプログラム可能な送達プロファイル（１つ又は複数）に従って、基本的な送達速度で継続的にインスリンを送達するようにプログラムすることが、またインスリン適用量（例えば、所定の時間、例えば１時間未満、３０分未満、１０分未満、及び／又は５分未満に送達される薬剤の特定の投与量）を送達するようにプログラムすることが、通常は、炭水化物摂取（例えば、食事）又は予想される血糖偏位若しくはその発生と連動して、又はそれを見越して可能である。インスリンが体細胞によるグルコースの消費を増大させるのに対して、グルカゴンは、貯蔵されたグリコーゲンのグルコースへの変換を誘導し、それによって体液中のグルコースの濃度が高くなる。糖尿病の処置において、ポンプ・システムは、グルカゴン及び／又はインスリンを送達することができる。インスリン・ポンプとグルカゴンポンプの両方を備える２ポンプ・システムが、糖尿病処置において特に価値があり得る。というのは、このシステムでは、血糖の上昇と下降両方の調節を可能にでき、また望ましくない高血糖及び／又は低血糖の期間が継続すること、及び／又はそれが生じる可能性を減少できるからである。
【００７２】
流体ポンプ（例えば、薬剤ポンプ）はまた、患者の体内での半減期が短い材料（例えば、生物学的及び／又は化学的なもの）を送達するのに使用することもできる。いくつかの実施例では、短命な化学物質の実例に、ゲンタマイシン、トブラマイシン及びセフォタキシムのような短命な抗生物質が含まれ得る。ゲンタマイシンは、経口投与された場合にはよく吸収されないが、皮下及び筋肉内に送達された場合にはよく吸収される。その排出半減期は、腎臓機能が正常な患者では２時間しかなく、そのため、その継続的及び／又は頻繁な送達が場合により有利になる。ゲンタマイシンは、例えば、黄色ブドウ球菌などのグラム陰性菌による重症感染症の治療に使用されることがあり、また例えば、敗血症、新生児敗血症、新生児髄膜炎、胆道感染症、腎盂腎炎、前立腺炎、及び心内膜炎の治療で使用される。トブラマイシンは、正常人では約２時間の血中半減期を有する。トブラマイシンは、例えば肺炎に対し、特に緑膿菌によって引き起こされた場合に有効なことがある。セフォタキシムは、排出半減期がわずか１．１時間しかなく、そのため、その継続的及び／又は頻繁なポンプ注入が場合により特に関心のあるものになる。セフォタキシムは、多くのグラム陰性菌によって引き起こされる気道、皮膚、骨、関節、泌尿生殖器系の感染症、髄膜炎及び敗血症の治療に有効なことがある。セフォタキシムは、例えば、肺炎連鎖球菌のペニシリン耐性株に対して有効である。
【００７３】
いくつかの実施例では、ポンプ注入できる有効薬物成分には、ヘパリン（例えば、血液凝固を抑制するために使用される）、インターフェロン（例えば、Ｃ型肝炎の治療に使用される）、又はケタミン（例えば、痛み処置に、例えばモルヒネ及びその誘導体のようなオピオイド薬と共に使用される）が含まれる。本開示のいくつかの実施例によるポンプ注入はまた、治療が、体液中の血清などの薬物又は物質をほぼ一定の密度に維持することによってより適切に達成されるときに、及び／又は治療が目標の器官に対し選択的な薬剤送達を必要とするときに（例えば、ほとんどの癌の化学療法の場合のように）、望ましい（例えば、有利である）ことがある。
【００７４】
いくつかの実施例では、流体（例えば、薬剤）を送達するデバイスは、ポンプ（例えば、薬剤ポンプ、インスリン・ポンプ）、貯蔵器、制御器、１つ又は複数のセンサ、又はこれらの組合せを含み得る。流体ポンプ・システム（例えば、投薬ポンプ・システム）は、いくつかの実施例で、流れを生じさせる構成要素、計量構成要素（例えば、正確な薬剤投与の構成要素）、及び／又は移植針又はカニューレを備えることがあり、この針又はカニューレは、プラスチック管を介して、流れを生じさせるポンプに接続されている。流体送達システムは、貯蔵器に格納されている流体（例えば、薬剤を含有する溶液、及び／又は複数の薬剤を含有する溶液）の規定量をポンプ注入及び／又は送達することができる。針は任意選択で短くでき、その長さは約０．３ｃｍから約１ｃｍの間であり、その番手は、例えば約２２から約３２の間、及び／又は約２６から約２９の間であり得る。針（例えば、細い番手の針）は、皮膚装着薬剤ポンプ注入システムの着用者が針の存在を感じる程度を低減するために、任意選択で腹部の皮膚に挿入されることがあり、脂肪質の組織中に存在する針の先端が腹部の皮膚の下に見出されることがよくある。針は、いくつかの実施例では、静脈のポートに挿入されることがある。いくつかの実施例によれば、送達流体は、人間又は動物の治療が必要な状態を処置するために使用される医薬品、栄養素、栄養補助剤、及び／又はワクチンを含み得る。インスリンは、いくつかの実施例で、薬剤の一実例であり得る。薬剤を含む送達流体はさらに、薬剤を溶解及び／又は分散できる溶液を含み得る。
【００７５】
いくつかの実施例では、ポンプ・システムは、参照電極を備えることがある。例えば、参照電極は、陽極及び／又は陰極に対する電位を監視するために含まれることがある。参照電極は、いくつかの実施例では、反応物質の存在を監視するために望ましいことがある。例えば、陽極と参照電極の間、又は陰極と参照電極の間の電位は、それぞれ陽極又は陰極の反応物質が欠乏したときに上昇し得る。制御器は、参照電極に対するある範囲（例えば、所定の範囲）内の電位、及び／又はある閾値（例えば、あらかじめ設定された閾値）を超える電位を検出すると流れを終止させるように構成することができる。
【００７６】
いくつかの実施例では、本明細書で説明されている薬剤又は薬剤溶液の量及び／又は送達速度は、ポンプ・システムによって制御することができる。いくつかの実施例では、ポンプ・システムは、外部インターフェースを介してコンピュータ（例えば、パーソナルコンピュータ、マイクロコントローラなど）に接続されたポンプを備え得る。いくつかの実施例では、システムは、例えば、３Ｖリチウム電池及び１つ又は複数の制御ボタンを備える外部制御器までの、外部インターフェース・オプション用のインターフェース・ケーブルを備える外部インターフェース部によって制御することができる。いくつかの実施例では、制御ボタンにより、例えば、ポンプに印加されるべき電流、及びこのような印加の持続時間をプログラムすることが可能になり得る。いくつかの実施例では、システムは、送信機及び／又は受信器を備えることがある。いくつかの実施例では、システムは警報器を備えることがある。いくつかの実施例では、システムは、再使用可能、取外し可能（「飛び出す」）電子パッケージをその中心に備えることがある。いくつかの実施例では、電子パッケージは、定電流電源、及びＬＣＤ又は電気泳動（例えば、Ｅシンク）又は他の表示装置を備えることがある。いくつかの実施例では、取外し可能電子パッケージは、電気的に結合されたプロセッサ、メモリ、ユーザ・インターフェース（すなわち、１つ又は複数の制御ボタン）及び電源を備えることがある。いくつかの実施例では、電子システムは、無線制御器を含むことがある。いくつかの実施例では、電子システムは、高周波通信手段を備えることがある。いくつかの実施例では、電子システムは、ブルートゥース技術を含むことがある。制御器は、ポンプに物理的に接続されたユニット（例えば、カテーテル）の中に収容されることがあり、或いは、いくつかの実施例では、間隔をあけて配置され、及び／又は遠隔で動作することがある。制御器は、例えば、腕時計及び／又は移動通信デバイス（例えば、携帯電話）の中に収容されることがある。
【００７７】
図６Ａは、本開示の具体例の一実施例による、ポンプ６１０、ポンプ注入流体室６６０、送達流体室６８０、空気入口６７８、送達流体出口６９９、及び制御器６０１を備えるポンプ・システム６００の立面図を示す。図６Ｂと比較して、ポンプ注入流体室６６０及び送達流体室は、図示のために、ポンプ６１０と同一線上にあるように直線になっている。図６Ａは、ポンプ注入流体６５６ａの第１の分割量と流体連通するセパレータ６５７ａで充填されたポンプ注入流体室６６０を描写しており、送達流体室６８０は、セパレータ６５７ｂと流体連通し送達流体６５８に流体的に接続された、ポンプ注入流体６５６ｂの第２の分割量で充填されている。セパレータは、液体であることも固体であることもある。液体セパレータの実例には、例えば、シリコーン油、又は脂肪酸のグリセロール・モノエステル若しくはグリセロール・ジエステルが含まれ得る。固体セパレータは、いくつかの実施例では、プラスチック、セラミック又は金属であり得る。ポンプ注入が開始すると、ポンプ注入流体室６６０からのポンプ注入流体６５６ａはポンプ６１０を通過し、送達流体室６８０ａの中に蓄積し始め、セパレータ６５７ｂを押し、セパレータ６５７ｂは、送達流体６５８を出口６９９に向けて押す。
【００７８】
図６Ｂは、特定の例示的な諸実施例による図６Ａに示された小型の皮膚装着流体送達システム６００を示す。図６Ｂは、送達流体室６８０、ポンプ６１０、制御器６０１、及びポンプ注入流体室６６０を描写する。送達流体６５８（例えば、薬剤含有溶液）は濃く斑点が付けられ、ポンプ注入流体６５６は薄く斑点が付けられている。図６Ｂの上部中央の構造物（すなわち、ポンプ注入流体区画６６０を送達流体区画６８０から分離している）は、本明細書で開示されている電気浸透ポンプ６１０を描写する。その外径は８ｍｍである。大きい透明のプラスチック円板は、皮膚を模している。図６Ｃに示されるように、この円板を長さ５ｍｍの２９番手注射針６０６が貫いている。システム６００は、皮膚を模した透明板に両面粘着テープ６０５で接着される。図示のように、システム６００は、その中心に再使用可能、取外し可能（「飛び出す」）電子パッケージ６０１を有する（図６Ｄ〜５Ｇ）。図６Ｂの実施例に描写されているように、システム６００のポンプ注入流体室６６０は、ポンプ注入流体６５６ａを収容でき、送達流体室６８０は、ポンプ６１０を通過しない送達流体６５８（例えば、インスリン模擬物）を収容することができる。この実施例によれば、ポンプの有効面積は約０．３ｃｍ２でよい。送達流体室６８０はまた、ポンプ注入流体６５６ｂと送達流体６５８を分離するセパレータ６５７ｂを含むこともある。動作中、セパレータ６５７ｂは、無色で示されたポンプ注入流体６５６ｂが送達流体６５８を移動させるにつれて動く。
【００７９】
システム６００が装着されている大きな透明プラスチック板は、説明の目的で皮膚を模しており、実際の使用の際には、人間又は動物の皮膚と置き換えることができる。図６Ｃに示されるように、このプラスチック円板を注射針６０６が貫いている。図６Ｃは、本開示の具体例の一実施例によるポンプ・システムの等角図を示す。送達流体６５８は、薬剤出口６９９から外に押し出されると、対象に挿入されている針６０６に到達する。図６Ｃは、システムを対象に装着するための粘着パッチ６０５を備える一実施例を描写する。いくつかの実施例では、針は、長さが約５ｍｍ、２９番手ほどの注射針６０６とすることができる。図示の実施例によれば、このシステムは、皮膚を模した透明板に両面粘着テープ６０５で接着される。別の実施例では、システムは、伸縮バンドを使用して対象に装着することができる。任意選択で、針は約５ｍｍより長く（例えば、約７ｍｍより長く）、且つ／又は９ｍｍよりも短くすることができる。いくつかの実施例では、針は対象（例えば、皮膚）に挿入することができる。挿入角度（例えば、皮膚の面に対する）は、皮膚の面に対して１５°から約４５°までとすることができる。挿入角度（例えば、皮膚に直角の線に対する）は、約７５°から約４５°までとすることができる。針は、約３１番手ほどから約２３番手ほどまでの直径を有し得る。
【００８０】
図６Ｄは、本開示の具体例の一実施例による定電流／電圧制御器及びタイマの平面図を示す。図６Ｄは制御器６０１を描写し、これは、ユーザ・インターフェース６０１ｄ、ＬＣＤ表示装置６０１ｅ、電気的に結合されたプロセッサ６０１ａ、メモリ６０１ｂ及び電源６０１ｃを備える。図示のように、図６Ｄの制御器６０１はさらに、ポンプ６１０に印加されるべき電流、及びこのような印加の時間（例えば、持続時間及び／又は間隔）をプログラムするための２つの制御ボタン６０１ｄを備える。これらの２つの設定（すなわち、電流と時間の組合せ）により、送達量及び／又は送達速度（すなわち、流速）を規定することができる。図示の実施例によれば、このシステムの大きさは３６ｍｍ×３０ｍｍ×８ｍｍである。
【００８１】
図６Ｅは、本開示の具体例の一実施例による定電流／電圧制御器及びタイマの平面図を示す。図６Ｅは、電気的に結合されたプロセッサ６０１ａ、メモリ６０１ｂ及び電源６０１ｃを描写する。
【００８２】
図６Ｆは、本開示の具体例の一実施例による図６Ｅに示された制御器の分解組立図である。図６Ｆは、電気的に結合されたプロセッサ６０１ａ、メモリ６０１ｂ及び電源６０１ｃ、並びにＬＣＤ表示装置６０１ｅ及びユーザ・インターフェース６０１ｄを描写する。
【００８３】
図７Ａ〜７Ｃは、貯蔵器組立品７５０を備えるシステム７００の各実施例を示し、説明の目的で、ポンプ注入流体室７６０及び送達流体室７８０が、図６Ａに示された同一線上配置と類似して、互いに同一平面に、またポンプ７１０と同一平面に描かれている。ポンプ注入流体室７６０及び送達流体室７８０は、図示のように構成することができ、或いは、ポンプ注入流体室７６０が送達流体室７８０に実質的に重なり、これら２つが合わさって、少なくとも部分的に、楕円及び／又は円（例えば、図４Ｂ〜４Ｄに示される）を画定するように構成することもできる。
【００８４】
図７Ａは、本開示の具体例の一実施例によるポンプ・システム７５０の断面図を示す。ポンプ７１０は、膜７２０、陽極７３０、及び陰極７４０を備える。図７Ａに描写されたポンプ注入流体室組立品７６０は、ポンプ７１０の左側に位置し、ポンプ注入流体室開口７５６がポンプ結合部７６１と結合され、ポンプ結合部７６１はポンプ７１０と流体的に結合されている。結合部７６１は、円錐部７６２を含み、その直径は、ポンプ注入流体室７６０の内径から膜７２０の直径まで拡大する（左から右へ）。図７Ａは、ポンプ注入流体室７６０の近接端部７６７、中間部７７０及び末端部７７５を描写する。ポンプ注入流体室７６０は、３つの外部流体接続部、すなわちポンプ動作中に空気をポンプ注入流体室７６０の中に入れるための空気入口７７８と、ある量（例えば、少量）のセパレータ流体をポンプ注入流体室７６０に入れるためのセパレータ末端充填入口７７６及び隔壁７７７と、ある量（例えば、少量）のポンプ注入流体を、ポンプ７１０と接するポンプ注入流体室７６０に充填するためのポンプ注入流体入口７６３及び隔壁７６４とを備える。
【００８５】
ポンプ７１０は、ポンプ結合部７８１により送達流体室７８０の送達流体室開口７８５を通して、送達流体室組立品７８０と流体的に結合している。結合部７８１は、円錐部７８２を含み、その直径は、膜７２０の直径から送達流体室７８０の内径まで狭くなる（左から右へ）。送達流体室７８０は、近接端部７８７、中間部７９０及び末端部７９５を含む。中間部７７０及び７９０は、いくつかの実施例によれば（例えば、図４Ｂ〜４Ｄ）、様々な湾曲部、直線部、及び／又はヘアピン部を含み得る。近接端部７６７及び７８７、並びに末端部７７５及び７９５は、いくつかの実施例によれば、個別に様々な湾曲部、直線部、及び／又はヘアピン部を含み得る。送達流体室７８０はまた４つの外部流体接続部、すなわち、ある量（例えば、少量）のポンプ注入流体を、ポンプ７１０と接する送達流体室７８０に充填するためのポンプ注入流体入口７８３及び隔壁７８４と、ある量（例えば、少量）のセパレータ流体を送達流体室７８０に入れるためのセパレータ流体入口７９６及び隔壁７９７とある量の送達流体を送達流体室７８０に入れる（例えば、室７８０を充填する）ための送達流体入口７９８及び隔壁７９８ａと、送達流体出口７９９とを備える。
【００８６】
図７Ｂは、本開示の具体例の一実施例によるポンプ・システム７５０の断面図を示す。図７Ｂは、図７Ａに描写されたのと同じ構成要素を描写する。図７Ｃは、本開示の具体例の一実施例によるポンプ・システム７５０の断面図を示す。図７Ｃは、図７Ａに描写されたのと同じ構成要素を描写する。いくつかの実施例では、結合部７６１、円錐部７６２、開口７６５、結合部７８１、円錐部７８２及び／又は開口７８５の形状及び／又は相対位置は、ポンプ７１０を通る流体の流れに影響を及ぼし得る。結合部７６１、円錐部７６２、開口７６５、結合部７８１、円錐部７８２及び／又は開口７８５を楕円構成（例えば、図７Ａ）、直線で中心に合わせた構成（例えば、図７Ｂ）、直線で中心から外した構成（図７Ｃ）で配置することが望ましく、且つ／又は必要なことがある。
【００８７】
いくつかの実施例では、電気浸透ポンプの外径は約１ｃｍ以下、例えば約０．８ｃｍ以下であり得る。したがって、電気浸透ポンプの断面積は１ｃｍ２未満、０．８ｃｍ２未満、及び／又は約０．５ｃｍ２以下になり得る。いくつかの実施例では、ポンプは、小さな円筒形で、任意選択ではコイン型の、ＯＤが例えば１３ｍｍ未満、８ｍｍ未満、及び／又は６ｍｍ未満である電池によって電源供給することができる。電池は、公称約１．４Ｖの開回路電圧（ＯＣＶ）のアルカリ亜鉛−空気電池とすることができる。或いは、ポンプは、公称約１．４ＶのＯＣＶのアルカリ亜鉛−二酸化マンガン電池、又は公称約１．６ＶのＯＣＶの亜鉛−酸化銀電池、又は公称約３．２ＶのＯＣＶのＬｉ−二酸化マンガン電池などの公称約２．８Ｖ以上のＯＣＶのリチウム陽極電池によって電力供給することができる。いくつかの実施例のポンプでは、約１〜４０μＬ／ｍｉｎの流速を得ることができる。いくつかの実施例では、約３ＶのＯＣＶのリチウム陽極電池を用いて、少なくとも約２０μＬ／ｍｉｎから約４０μＬ／ｍｉｎの間の流速を維持することができる。いくつかの実施例では、典型的な流速が、１．６Ｖの亜鉛−酸化銀電池を用いて、少なくとも約５μＬ／ｍｉｎから約１８μＬ／ｍｉｎの間で維持され得る。いくつかの実施例では、１．４Ｖの亜鉛−二酸化マンガンアルカリ電池で、約３μＬ／ｍｉｎから約１５μＬ／ｍｉｎの間の流速を維持することができる。いくつかの実施例では、約１００μＡの印加電流で約３μＬ／ｍｉｎ、約３００μＡで約６μＬ／ｍｉｎ、約５００μＡで約１０μＬ／ｍｉｎ、約７００μＡで約１６μＬ／ｍｉｎの流速を維持することができる。使用できる小型電池のいくつかの実例が表１に示されている。すべての電池が、少なくとも約１ヶ月間十分な、又は１００回の食事に十分なインスリンを含有する、少なくとも約１６ｍＬの本明細書で開示されている溶液を電気浸透ポンプで注入するのに十分な容量を有する。
【００８８】
いくつかの実施例によれば、ポンプ・システムは１つ又は複数のセンサを備え得る。例えばポンプは、対象に投与される送達流体の量を検出するセンサを含むことがある。送達流体量は、例えば、セパレータの位置を監視することによって推定することができる。いくつかの実施例では、セパレータが着色されることがある（例えば、目に見えるインク又は染料、発光剤、リン光発光剤などを使用して）。印が付いたセパレータの十分近くにセンサ（例えば、感光膜）を配置して、この膜がセパレータの動きを検出できるようにすることが可能である（例えば、ポンプ・システム筐体に接着される）。センサは、いくつかの実施例によれば、制御器と連通して配置することができる。センサと連通した制御器は、電位差及び／又は膜を横切る電流を調節することができる（例えば、所望の流速、投与量、量、継続期間などに送達を調節するために）。
【００８９】
【表１】
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【００９０】
ポンプ・システムの充填方法
図８Ａ〜８Ｅは、貯蔵器組立品８５０に充填する各ステップを示し、説明の目的で、ポンプ注入流体室８６０及び送達流体室８８０が、図６Ａ及び図７Ａ〜７Ｃに示された同一線上配置と類似して、互いに同一平面に、またポンプ８１０と同一平面に描かれている。ポンプ注入流体室８６０及び送達流体室８８０は、図示のように構成することができ、或いは、ポンプ注入流体室８６０が送達流体室８８０に実質的に重なり、これら２つが合わさって、少なくとも部分的に、楕円又は円（例えば、図４Ｂ〜４Ｄに示される）を画定するように構成することもできる。
【００９１】
図８Ａは、ポンプ・システム８００の断面図を示し、本開示の具体例の一実施例によれば、ポンプ注入流体室８６０にポンプ注入流体８５６ａがポンプ注入流体入口８６３（矢印）を通して充填される。図８Ｂは、ポンプ・システム８００の断面図を示し、本開示の具体例の一実施例によれば、ポンプ注入流体室８６０にセパレータ流体８５７ａがセパレータ流体入口８７６（矢印）を通して充填される。図８Ｃは、ポンプ・システム８００の断面図を示し、本開示の具体例の一実施例によれば、送達流体室８８０に、ポンプ注入流体８５６ｂがポンプ注入流体入口８８３（矢印）を通して充填される。図８Ｄは、ポンプ・システム８００の断面図を示し、本開示の具体例の一実施例によれば、送達流体室８８０にセパレータ流体８５７ｂがセパレータ流体入口８９６（矢印）を通して充填される。図８Ｅは、ポンプ・システム８００の断面図を示し、本開示の具体例の一実施例によれば、送達流体室８８０に送達流体８５８が送達流体入口８９８（矢印）を通して充填される。
【００９２】
図９Ａ〜９Ｅは、ポンプ９１０、水室９６０及び薬剤溶液室９８０を備えるポンプ・システム９００に充填するステップを示し、図８Ａ〜８Ｅに対応している。線９３６及び９４６は、それぞれポンプ９１０の陽極９３０及び陰極９４０と電気的に連通している。図９Ａは、ポンプ・システム９００の等角図を示し、本開示の具体例の一実施例によれば、水室９６０に水９５６ａが水入口９６３を通して充填される。図９Ｂは、ポンプ・システム９００の等角図を示し、本開示の具体例の一実施例によれば、水室９６０に油９５７ａ（黒）が油入口９７６を通して充填される。図９Ｃは、ポンプ・システム９００の等角図を示し（図９Ｂに対し反転されている  −  線９３５及び９４５に注意）、本開示の具体例の一実施例によれば、薬剤溶液室９８０に薬剤溶液９５６ｂが薬剤溶液入口９８３を通して充填される。図９Ｄは、ポンプ・システム９００の等角図を示し、本開示の具体例の一実施例によれば、薬剤溶液室９８０に油９５７ｂ（黒）が油入口９９６を通して充填される。図９Ｅは、ポンプ・システム９００の等角図を示し、本開示の具体例の一実施例によれば、薬剤溶液室９８０に薬剤溶液９５８（斑点）が薬剤溶液入口９９８を通して充填される。いくつかの実施例では、薬剤出口９９９が、対象に挿入されたカテーテル又は針（例えば、使用される場合）に流体的に接続されることがある。いくつかの実施例によれば、図９Ａ、図９Ｂ、図９Ｃ、図９Ｄ及び／又は図９Ｅに示された各充填ステップのうちの１つ以上を１つ又は複数の設備（例えば、製造設備）で完了することが望ましく、且つ／又は必要なことがある。いくつかの実施例では、最終使用者が任意選択で、図９Ａ、図９Ｂ、図９Ｃ、図９Ｄ及び／又は図９Ｅに示された各充填ステップのうちの１つ又は複数を完了することがある。例えば、最終使用者は、図９Ｅに示された充填ステップを完了することがある（例えば、使用の直前に）。
【００９３】
ポンプ・システム動作
いくつかの実施例によれば、流体ポンプ・システム（例えば、投薬ポンプ・システム）は、体組織内に埋め込まれたカニューレに管で接続された貯蔵器内に格納された流体（例えば、インスリンの溶液及び／又は懸濁液）を送達することができる。流体は例えば、皮下に、任意選択で脂肪組織の中に、又は筋肉内に送達することができる。いくつかの実施例によれば、カニューレ（例えば、プラスチック・カニューレ）及び／又は小さい番手の中空針（例えば、ステンレス鋼針）が、流体送達のために患者の体内に埋め込まれることがある。カニューレ及び／又は針は、ポンプ注入される流体（例えば、薬剤）の供給源までプラスチック管を介して接続することができる。静脈内への送達では、中空針（例えば、流体ポンプに管を介して接続されている）をカテーテルで静脈に接続された静脈ポート（例えば、留置ポート）の隔壁に挿入することができる。ポートは、例えば、血液学的及び腫瘍学的患者を治療するのに使用することができる。
【００９４】
いくつかの実施例では、溶解された、又は溶液分散された化学物質（例えば、医薬品有効成分）を患者の組織まで（例えば、皮下に、静脈内に、筋肉内に、腹腔内に、及び／又は髄腔内に）送達することができる。いくつかの実施例では、薬物送達システムは、管でカニューレに接続された遠隔の貯蔵器内、又は短い管で接続されたカニューレと共に皮膚装着又は皮膚取付けされたユニット内に格納されるインスリンを送達する種類のものであり得る。いくつかの実施例では、流体送達システム（例えば、薬物注入システム）の体積は約１００ｃｍ３未満で、例えば約２０ｃｍ３未満、例えば約１０ｃｍ３未満、例えば約５ｃｍ３未満であり得る。いくつかの実施例では、貯蔵器は、約１〜１０日間の治療、場合により２〜３日の治療、またしばしば約１日の治療に十分な量の薬剤溶液又は薬剤分散物を収容することができる。
【００９５】
送達流体は、いくつかの実施例によれば、生物学的及び／又は化学的材料を含み得る。例えば、送達流体は、医薬品有効成分（ＡＰＩ）（例えば、薬剤）を含むことがある。送達流体は、いくつかの実施例では、溶液、懸濁液及び／又はエマルジョンとしてのＡＰＩであり得るか、又は溶液、懸濁液及び／又はエマルジョン中にＡＰＩを含み得る。送達流体は、１つ又は複数の賦形剤（例えば、薬学的に許容できる賦形剤）を含み得る。得えば、送達流体は、あるＡＰＩに対して薬学的に許容できる任意の溶媒を含み得る。いくつかの実施例では、非水系溶媒には、植物油、ポリエチレン・グリコール類、エステル類（例えば、オレイン酸エチル）などが含まれ得る。溶媒は、いくつかの実施例では、１つ又は複数の抗菌性保存剤、抗酸化剤、等張剤、緩衝剤、安定剤、及び／又は他の成分を含み得る。
【００９６】
いくつかの実施例によれば、ＡＰＩは、オピオイド麻酔剤（例えば、フェンタニル、レミフェンタニル、モルヒネ、ヒドロモルホン、オキシコジエン及びその塩）、非ステロイド系抗炎症薬（ＮＳＡＩＤ）（例えば、ジクロフェナク、ナプロキセン、イブプロフィン、及びセレコキシブ）、局所麻酔薬（例えば、リドカイン、テトラカイン、及びブピビカイン）、ドーパミン拮抗薬（例えば、アポモルヒネ、ロチゴチン、及びロピネロール）、アレルギーの治療及び／又は予防に使用される薬物（例えば、抗ヒスタミン薬、抗ロイコトリエン薬、抗コリン作動薬、及び免疫療法剤）、鎮痙薬（例えば、チザニジン及びバクロフィン）、ビタミン（例えばナイアシン）、セレギリン、ラサギリン、並びにこれらの任意の組合せであることがあり、且つ／又はこれらを含むことがある。生物学的材料は、タンパク質、ペプチド、核酸（例えば、オリゴヌクレオチド）、脂質、及び／又は炭水化物であることがあり、且つ／又はこれらを含み得る。
【００９７】
いくつかの実施例では、ポンプ・システムは、２つ以上のＡＰＩの組合せを投与することがある。例えば、ポンプ・システムは、このＡＰＩの組合せが充填された単一の送達流体室を含むように構成することができる。ポンプ・システムは、例えば、共通のカテーテル／針又は別々のカテーテル／針の中に供給する２つ以上の送達流体室を含むように構成することができる。いくつかの実施例では、ポンプ・システムは、２つ以上のＡＰＩを固定速度及び／又は可変速度で送達するように構成することができる。ポンプ・システムは、いくつかの実施例では、各ＡＰＩを個別の送達調節に従って送達するように構成することができる。例えば、２つ以上の薬剤を同時及び／又は順次に（例えば、重ねて）投与することができる。
【００９８】
流体送達システムは、いくつかの実施例では、間接的なポンプ注入によって動作することができる。例えば、ポンプ注入流体（例えば、脱イオン水など、送達されるべき薬剤をほとんど又は全く含有していない溶液）はポンプを通過できるのに対して、送達流体は通過しないでポンプ注入流体によって押される。いくつかの実施例では、セパレータは、ポンプ注入流体と送達流体の混合を防止する、移動可能及び／又は変形可能な不水溶性の固体、水と不混和性の液体、及び／又は水と不混和性の気体（例えば、空気）であり得る。
【００９９】
いくつかの実施例では、投薬量及び投薬速度（すなわち、送達される量及び流速）の制御（例えば、厳格な制御）が望ましく、且つ／又は必要なことがある。いくつかの実施例では、流速は、一定の電圧供給によって制御され得る。いくつかの実施例では、流速は、一定の圧力によって制御され得る。いくつかの実施例では、流速は、印加される電流によって制御され得る。いくつかの実施例では、流速は、印加される電圧によって制御され得る。いくつかの実施例では、流速は連続的にされ得る。いくつかの実施例では、電極質量及び／又は、陽極及び／又は陰極の消耗は、１５μＬ／ｍｉｎの流速で７時間の連続動作が可能なものであり得る。いくつかの実施例では、平均流速がパルス化（例えば、周期的な電圧及び／又は電流のパルス化）によって制御され得る。例えば、流速は、約４日、約３日、約２日、約１日の期間にわたり、約１時間ごと、約５０分ごと、約４０分ごと、約３０分ごと、約２０分ごと、約１０分ごと、約５分ごと、約２分ごと、約１分ごと、約２０秒ごとのパルス化によって制御され得る。いくつかの実施例では、０．１３μＬ／ｍｉｎの平均流速を、１０秒７５μＡのパルスを１５分ごとに印加することによって得ることができる。
【０１００】
いくつかの実施例では、電気浸透ポンプが外部電源なしで動作することができる。流れを動かすために必要な電流及び電圧は、膜の２つの側面にある２つの電極によって発生する。２つの電極はガルバニ電池を形成する。このようなことがあるのは、例えば、１つの電極が銀、銅又は亜鉛を含み、反対側電極がＭｎＯ２を含む場合、又は１つの電極が亜鉛を含み、反対側の電極がＡｇ２Ｏを含む場合であり得る。任意選択で、２つの電極間の外部電子通路中の抵抗が電流を制限し、それによって流速が制限される。また、陽極上の酸化できる金属のクーロン量により、流れる総電荷が制限され、それによって総送達量が制限される。
【０１０１】
いくつかの実施例では、ポンプの電極間に電流（又は電圧）を印加すると、陽子が陰極まで移動され、ここで陽子が陰極反応によって消費され得る。いかなる特定の動作機構にも限定されることなく、陽子は、セラミック膜のポリアニオン面で急速に広がって、近接する水のシートを引っ張ることがあり、これにより運動が水バルクに移されて、その流れが引き起こされる。いくつかの実施例では（例えば、電気浸透流が、挟まれた多孔質膜の表面の速い陽子束によって移動され、且つ／又は膜上の不純物の吸着により陽子束に摂動が起こる場合）、水のような純プロトン性液体をポンプ注入流体として使用することが望ましいことがある。
【０１０２】
いくつかの実施例では、電気浸透流が、挟まれた多孔質膜の表面の速い陽子束によって移動される。いくつかの実施例では、送達流体が、ポンプ注入された水によって押される。いくつかの実施例では、ポンプ注入された水により送達流体溶液が希釈されることが、水と送達流体の間に挿入されるセパレータ（すなわち、油滴及び／又は気泡）によって回避される。いくつかの実施例では、セパレータ（例えば、油滴）が皮下組織に達することを防止するために、送達流体（又は送達流体＋送達室セパレータ）の量よりも、ポンプ注入流体（又はポンプ注入流体＋ポンプ室セパレータ）の量が少ないことがある（例えば、約０．５ｍＬ未満、約０．２ｍＬ未満、及び／又は約０．１ｍＬ未満）。いくつかの実施例では、送達流体室内の送達流体（例えば、水）がなくなり、セパレータ（例えば、油）がポンプに入ることがあり、そのため流れが減少し、且つ／又は止まることがある。その時点で、一部の送達流体は、送達流体室の中に残り得る。いくつかの実施例では、残っている送達流体の量が可能な限り少ないこと、又は安全性が損なわれずに可能な限り少ないことが望ましいことがある。
【０１０３】
いくつかの実施例では、セパレータは、気体、液体及び／又は固体を含み得る。気体セパレータは、いくつかの実施例では気泡を含むことがある。いくつかの実施例では、有用な液体セパレータの実例として、シリコーン油、又は脂肪酸のグリセロール・モノエステル若しくはグリセロール・ジエステルがあり得る。いくつかの実施例では、固体セパレータは、プラスチック、セラミック又は金属であり得る。いくつかの実施例では、セパレータは、ポンプ注入された溶液によって押されたときに、規定された経路に沿って移動する。いくつかの実施例では、固体セパレータはまた任意選択で、送達流体がほぼ又は完全になくなったときに、例えば、体に挿入したカニューレに接続された管に入る送達流体を通すオリフィスをふさぐことによって流れを止める働きもする。いくつかの実施例では、例えば、栓の下流側は円錐形とすることができ、円錐形の先端は、送達流体がなくなったときにカニューレ又はその上流側延長部分を貫く。いくつかの実施例では、ポンプ注入される溶液と送達流体を合わせた量は、送達流体の量がポンプ注入される溶液の量を超えるが、これらの量をほぼ同じにすることによって最小限にして、ポンプ注入された溶液だけがカニューレに送達されないようにすることができる。
【０１０４】
図１０Ａ〜１０Ｃは、動作中のポンプ・システム１０００を示し、説明の目的で、ポンプ注入流体室１０６０及び送達流体室１０８０が、図６Ａ、図７Ａ〜７Ｃ及び図８Ａ〜８Ｅに示された同一線上配置と類似して、互いに同一平面に、またポンプ１０１０と同一平面に描かれている。ポンプ注入流体室１０６０及び送達流体室１０８０は、図示のように構成することができ、或いは、ポンプ注入流体室１０６０が送達流体室１０８０に実質的に重なり、これら２つが合わさって、少なくとも部分的に、楕円又は円（例えば、図４Ｂ〜４Ｄに示される）を画定するように構成することもできる。
【０１０５】
図１０Ａは、本開示の具体例の一実施例によるポンプ・システム１０００の、室１０６０及び１０８０が充填され使用する準備ができている断面図を示す。図１０Ｂは、本開示の具体例の一実施例による図１０Ａに示されるポンプ・システムの動作中の断面図を示す。ポンプ１０１０の両端間に電位差又は電流が印加されると、ポンプ注入流体１０５６ａがポンプ１０１０を通って送達流体室１０８０の中に流れ始める。セパレータ１０５７ａは、ポンプ注入流体１０５６ａの末端部と前後に並んで移動し、空気が室１０６０の中に入口１０７８を通して引き込まれる。ポンプ注入流体１０５６ａが室１０８０に移動し蓄積するにつれて、１０５６ａと１０５６ｂを合わせた量によりセパレータ１０５７ｂが、末端の出口１０９９へ向けて強制的に移動され、ひいては送達流体１０５８が出口１０９９を通って滲出する。図１０Ｃは、本開示の具体例の一実施例による、動作が終了に近いポンプ・システム１０００の断面図を示す。ポンプ１０１０に印加される電位差及び／又は電流を低減することによって（例えば、ほぼゼロまで）、流れを遅くし、且つ／又は止めることができる。図１０Ｃでは、いくらかの送達流体がなお室１０８０の中に残っている状態で、またセパレータ１０５７ｂが出口１０９９を通って滲出する可能性が生じる前に、流れが止められている。
【０１０６】
ポンプ注入及び／又は送達は、いくつかの実施例では、電気浸透ポンプの陽極において、ポンプを通過する水溶性有機化合物を電解酸化することによって実現することができる。いくつかの実施例によれば、水溶性有機化合物の濃度は、ポンプ注入効率を低下（例えば、望ましくないことに低下）させるのに十分であり、そのため、より高い電圧及び／又は電流を印加することが必要になる。いくつかの実施例では、電解酸化反応の際に陽子が放出される。電解酸化される化合物のいくつかの実例には、ｐ−ヒドロキノン、カテコール、サリチル酸、アセチル・サリチル酸（アスピリン）、システイン、還元グルタチオン、Ｎ−アセチル−ｐ−アミノフェノール（Ｔｙｌｅｎｏｌ（登録商標））、及びアスコルビン酸（ビタミンＣ）又はその１つ又は複数の塩が含まれる。いくつかの化合物は、急速に攪拌されている約０．１Ｍ濃度の溶液中で少なくとも約１Ａｃｍ−２の電流密度で白金電極の上において、白金電極がＡｇ／ＡｇＣｌ（３Ｍ  ＫＣｌ）参照電極の電位に対して約１Ｖ未満の電位、例えば約０．５Ｖ未満、及び例えば約０．３Ｖ未満の電位に保たれているときに、電解酸化されることを特徴とし得る。いくつかの実施例では、陽子放出電解酸化化合物は一般に無毒のことがあり、例えば、安全に摂取される化合物を含み得る。例えば、いくつかの実施例では、電解酸化化合物としてアスコルビン酸（ビタミンＣ）が含まれることがある。いくつかの実施例では、ポンプ注入される有機化合物含有溶液のｐＨは、約ｐＨ１から約ｐＨ８の間であり、例えば約ｐＨ２から約ｐＨ５の間、及び例えば約ｐＨ２から約ｐＨ４の間であり得る。溶液の実例には、濃度が約５ｍＭから約２００ｍＭの間、又は例えば約２０ｍＭから約１００ｍＭの間、及び例えば約５０ｍＭのアスコルビン酸の溶液がある。
【０１０７】
電気浸透ポンプＮＦＴ（ナノフュージョン製のＲＰ５Ａ−ＲＬ−Ｎ６１０）により維持される、５０ｍＭのアスコルビン酸含有溶液の流速は、ポンプが１．４ＶのＯＣＶのアルカリ亜鉛−二酸化マンガンコイン電池によって電力供給される場合で、約８μＬ／ｍｉｎである。いくつかの実施例では、電気浸透ポンプの陰極及び陽極は、ポンプ注入された溶液が通って流れる非腐食多孔質伝導体で作られていることがある。いくつかの実施例では、電極の真の面積がその底面積、すなわちその幾何学的面積を超えることがある（例えば、少なくとも約１０倍）。ポンプは、その陰極で水素を発生し得る。
【０１０８】
いくつかの実施例では、電気浸透ポンプは、（ｉ）１つ又は複数のリン含有膜（例えば、シリカ膜上のリンケイ酸）及び／又はホウ素含有膜（例えば、シリカ膜上のホウケイ酸）、（ｉｉ）ガス発生がなく（例えば、裸眼で見える気泡がない）、電解酸化でき、且つ陽子を生成する多孔質陽極構成物（例えば、銀）、及び／又は（ｉｉｉ）ガス発生がなく、水酸化物陰イオンを生成する、又は陽子を消費する陰極構成物（例えば、酸化銀）を含み得る。電気分解を生じさせるガス発生が起きない低電圧で動作させたとき、ポンプにより、いくつかの実施例で、薬剤（例えば、食事インスリン）を送達するのに十分な、且つ／又は、例えば電子デバイス及び／又は光学デバイスを冷却する冷却流体をポンプ注入するのに十分な流速を得ることができる。いくつかの実施例によれば、低電圧とは、約３Ｖ未満の電圧であり、例えば２．０Ｖ未満、１．５Ｖ未満、１．０Ｖ未満、０．８Ｖ未満、０．６Ｖ未満、約０．５Ｖ以下の電圧である。
【０１０９】
いくつかの実施例によれば、直流電気浸透ポンプは、約３Ｖ未満の電圧（例えば、水の電気分解の熱力学電圧である１．２３Ｖ未満）で約２５℃において動作し得る。例えば、ポンプは、約０．５Ｖで動作し、ファラデー的な反応をする１つの陽子及び／又は銀陽イオン当たりで約１．３×１０４個の水分子を動かすことができる。１Ｗ−ｃｍ２当たりの流速は２９０ｍＬ・ｍｉｎ−１であり、出願人らの知る限りの報告された最高値で記録的な、１ジュール当たり４．８ｍＬの水がポンプ注入される。ポンプの陽極は、例えば、銀、銅、又は鉛などの容易に電解酸化できる多孔質の金属、或いは酸化マンガン、特にＭｎＯ（ＯＨ）などの電解酸化可能な金属酸化物を含み得る。ポンプの陰極は、例えば、酸化銀で特にＡｇ２Ｏ、酸化銅、酸化鉛で特にＰｂＯ２、又は酸化マンガンで特にＭｎＯ２などの、電解還元可能な金属酸化物を含み得る。ポンプは、例えば、リンケイ酸で被覆され、融合されたシリカ微粒子で作られている膜である、多孔質の、リンを含有する膜を例えば含み得る。脱イオン水の流れは、約０．１Ｖで開始し、印加電流によりほぼ直線的に増加し得る。いくつかの実施例では、約０．３ｃｍ２の断面積を有し、Ａｇ／Ａｇ２Ｏ陽極、Ａｇ／Ａｇ２Ｏ陰極、及び直径約１μｍのリンケイ酸で被覆された融合シリカ微粒子を融合することによって作製された膜を用いて構築され、約２４℃において約０．１ｍＡ及び約０．５Ｖで動作するポンプの脱イオン水の流速は、約１４．５±１．５μＬ・ｍｉｎ−１になり得る。この流速は、例えば、食事インスリン投与（例えば、適用量送達）のために十分であり得る。
【０１１０】
図２は、特定の例示的な諸実施例による、電気浸透ポンプ、その電極反応、及び輸送過程を示す概略図である。図２に示されるように、ポンプ２１０は、２つの電極（例えば、多孔質Ａｇ／Ａｇ２Ｏ電極）２３０と２４０の間にセラミック膜２２０（例えば、シリカ上の多孔質リンケイ酸）というサンドイッチ状のものとして形成することができる。ポンプ注入される流体は水（例えば、脱イオンＨ２Ｏ）であり得る。Ａｇ／Ａｇ２Ｏ陽極２３０で、銀（Ａｇ）が酸化銀（Ａｇ２Ｏ）に電解酸化され、水がＯ２に電解酸化されることなく、陽子（Ｈ＋）束及び／又は銀陽イオン（Ａｇ＋）束が生成され得る。陽子及び／又は銀陽イオンは、膜２２０を通ってＡｇ／Ａｇ２Ｏ陰極２４０まで流れることができ、ここでＡｇ２Ｏは、水がＨ２に電解還元されることなく、Ａｇに電解還元され得る。したがって、陽子及び／又は銀陽イオンは、共に生成された水酸化物陽イオンと結合することによって消費され得る。
【０１１１】
いくつかの実施例では、電極は交代させることができ（すなわち、陽極が陰極になり、逆も同様である）、且つ／又は充電してポンプを再使用可能にすることができる。いくつかの実施例では、電極は、電流を反転させることによって電気化学的に交代させることができ、そのため、動作中のポンプ内で酸化銀から形成された銀は、ポンプを再充電すると酸化銀に電解酸化されることになり、動作中のポンプ内で銀から形成された酸化銀は、ポンプを再充電すると銀に電解還元されることになり得る。
【０１１２】
いくつかの実施例では、電気浸透ポンプは外部電源なしで動作することができる。流れを動かすために必要な電流及び電圧は、膜の２つの側面にある２つの電極によって発生させることができる。２つの電極は、例えば、１つの電極が銀、銅又は亜鉛を含み、反対側電極がＭｎＯ２を含む場合、又は１つの電極が亜鉛を含み、反対側の電極がＡｇ２Ｏを含む場合に形成することができる。いくつかの実施例では、２つの電極間の外部電子通路中の抵抗が電流を制限し、それによって流速が制限され得る。いくつかの実施例では、陽極上の酸化できる金属のクーロン量により、流れ得る総電荷が制限され、それによって総送達量が制限される。
【０１１３】
血糖値レベルを制御するために、１型糖尿病患者は、約０．８インスリン単位／ｋｇ／ｄａｙを必要とする。約２７単位が１ｍｇのインスリン中にあり、速効性インスリン溶液は、通常約１００単位／ｍＬを含有する。インスリンの投薬及びタイミングは、患者ごとに異なる。１型糖尿病の管理において、一部の患者では、インスリンの約１／４、すなわち約０．２インスリン単位／ｋｇ／ｄａｙが継続して投与され、約０．２インスリン単位／ｋｇが、毎日３回の食事それぞれに合わせて投与される。体重８０ｋｇの人の場合、約１６単位、すなわち約１６０μＬの速効性インスリンが食事に合わせて送達される。２０分間の送達では、必要なポンプ注入速度は約８μＬ／ｍｉｎになる。
【０１１４】
アレルゲン診断機能
ＮＩＨ−Ｎａｔｉｏｎａｌ  Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ  ｏｆ  Ａｌｌｅｒｇｉｃ  Ｄｉｓｅａｓｅｓのウェブサイトによれば、アレルギーは、米国における慢性疾患の６番目の主な原因である。アレルギーの２００５年の医療システムの費用は、約１８０億ドルであった。米国人の約半数が、最も一般的な１０のアレルゲン、すなわち、ブタクサ、ギョウギシバ、ホソムギ、ホワイト・オーク、アカザ科オカヒジキ属の草、アルテルナリア属カビ、猫、チリダニ、チャバネゴキブリ、ピーナッツのうちの少なくとも１つに対して、検査で陽性反応を示す。食物アレルギーは、６歳未満の子供の６〜８％、及び成人の２％で発生する。一般的な食物アレルギーには、牛乳、卵、貝、ナッツ類が含まれる。２００５年には、米国内に住む３０００万人がぜんそくを患い、その結果４８０，０００人以上が入院し、４，２００人が死亡した。
【０１１５】
いくつかの実施例によれば、流体送達システム（例えば、電気浸透ポンプ）はまた、アレルギーの免疫療法に使用する（例えば、有利に使用する）こともできる。現在の診療によれば、患者が感受性を持つ１つ又は複数のアレルゲンの、濃度がだんだん高くされる一連の懸濁液又は溶液が皮下注射される。懸濁液は長期間、通常は数年にわたって投与される。この注射液剤は、血液中のＩｇＥ抗体のレベルを低減させ、体に防御ＩｇＧ抗体を作らせると考えられる。現在の診療では、患者は、アレルギー専門医の診察室に行き、待って看護師又は他の医療従事者に注射してもらい、その後、投与された用量に対し重度のアレルギー反応がないことを確実にするために少なくとも２０分待つ必要がある。アレルギー専門医は、重度のアレルギー反応がないことを無理なく確実にしたいので、投薬は普通最適以下である。５分より長い（例えば、約１０分より長い、約３０分より長い、約１時間より長い、約３時間より長い、及び／又は約６時間より長い）期間にわたって懸濁液又は溶液を除々に送達することで、患者は、望ましくない過度のアレルギー反応が始まったことを示す過度の発赤又は腫れに気付いたならば、電気浸透ポンプ又は他の薬剤ポンプを収容する皮膚粘着システムを取り外すことができる。このようなアレルギー免疫療法システムは、ポンプ自体以外に、容量が類似又は相違する２つの小さな区画を有し得る。それぞれの区画は別々に、例えば、約２ｍＬ未満、約１ｍＬ未満、約０．５ｍＬ未満、及び／又は約０．２ｍＬ未満の容量を有し得る。１つの区画は、ポンプ注入される溶液（例えば、脱イオン水、又は１リットル当たり約１０−２モル未満の溶質を含有する水）を収容することができ、且つ／又は第２の区画は、１つ又は複数のアレルゲンの懸濁液又は溶液を収容することができる。これら２つの区画は、可動セパレータによって分離することができ、このセパレータは、ポンプ注入される液体（例えば、脱イオン水）によって移動され、アレルゲン含有懸濁液を押すことができる。システムはまた、かつら及びヘアピースの着用者が使用する非アレルギー性の両面粘着テープなど、システムを皮膚に装着する手段と、例えば、約０．１ｃｍより長く約０．６ｃｍより短い、且つ／又は約０．３ｃｍより長く約０．５ｃｍより短いことがある短い中空針とを備え得る。図１１は、本開示の具体例の一実施例によるポンプ・システムを着用している患者を示す図である。針は、細いことがある（例えば、約２４から約３３番手の間、及び／又は約２６から約３０番手の間）。針は、薬剤貯蔵器に直接接続されることがあり、或いは、例えばプラスチック管である管を介して薬剤貯蔵器に接続されることがある。ポンプはまた、１つ又は複数のワクチンを投与するのに使用することもできる。
【０１１６】
アレルギー専門医は現在、特定のアレルゲンに反応するＩｇＥ抗体を人が皮膚内に持っているかどうかを判定するために皮膚試験を用いる。これらの皮膚試験では、アレルギー専門医は、患者が住んでいる、又は働いている地域で見出されるイエダニ、花粉、カビなどのアレルゲンの抽出物が徐々に希釈された一連のほぼ一定量を皮下注射する、又はかき傷に付ける。陽性反応では、小さく、高く、赤くなった腫れが周辺に紅班を伴って試験部位に現れる。注射されたアレルゲン抽出物の希釈度の逆数、その量、及び腫れの大きさによりアレルギー専門医は、異なるアレルゲンに対する人の相対的感受性を測定することができる。
【０１１７】
本開示のいくつかの実施例によれば、試験されるアレルゲンを含有する懸濁液又は溶液は、例えば、開示されている電気浸透ポンプを含むシステムでポンプ注入することによって、皮下に投与することができる。この懸濁液又は溶液は、陽性反応を示す紅班若しくは腫れ、又は紅班と腫れの組合せが観察され、そのとき流れが止められるまで、例えば固定流速で（例えば、約０．１μＬ・ｍｉｎ−１から約１０μＬ・ｍｉｎ−１の間、及び／又は約０．５μＬ・ｍｉｎ−１から約０．５μＬ・ｍｉｎ−１の間）投与され得る。流れの開始と流れの停止の間の経過時間の逆数は、試験されたアレルゲンに対する感受性を示す。或いは、流速は、紅班若しくは腫れ、又は紅班と腫れの組合せが観察され、例えばシステムが取り外されることで流れが止まるまで、例えば０．１μＬ・ｍｉｎ−１刻みで試験の間中増加される。流れの開始とその停止の間の増加分の逆数は、試験されたアレルゲンに対する感受性を示す。或いは、少量の適用量を間欠的に投与することがある。適用量は、一定量であることも増加する量であることもある。いくつかの実施例では、適用量は約１００ｎｌよりも多く、約１０μＬよりも少ない。適用量は、約２分以下ごとに、例えば１分以下ごとに、例えば約３０秒以下ごとに、例えば約１０秒以下ごとに送達されることがある。
【０１１８】
診断システムでは、アレルゲンの懸濁液又は溶液と、ポンプ注入される水溶液と、ポンプ自体とを合わせた体積は、いくつかの実施例では、合計で約５ｍＬ未満、約２ｍＬ未満、約１ｍＬ未満、及び／又は約０．５ｍＬ未満になり得る。いくつかの実施例では、システムは、直径が例えば、約２ｃｍ未満、約１ｃｍ未満、約６ｍｍ未満、約４ｍｍ未満である概ね円形及び／又は環状の形であり得る。いくつかの実施例によれば、電気浸透ポンプ・システムは、予想される腫れ又は紅班を見ることが妨げられないように、任意選択で、試験されるアレルゲンを投与する部位から離して皮膚装着されてよい。いくつかの実施例では、システムは、約２分より長く、約５分より長く、約１０分より長く、約３０分より長く着用され、且つ／又は陽性反応を示す紅班が観察されるまで着用されることがある。その後、流れが止められ、システムは任意選択で皮膚から取り外される。任意選択で、流れが自動的に止められ、紅班又は腫れが現れた場合には、経過時間又は投与回数が測定される。このような流れの自動監視又は制御のために、システムはまた、例えば１つ又は複数の反射光又は温度の検出器を含むこともある。紅班の発達は、例えば、反射率測定又は温度測定によって追跡されることがある。例えば、波長が約６００ｎｍから約９００ｎｍの間の反射光と約４００ｎｍから約９００ｎｍの間の反射光との比を監視して、赤化が追跡されることがある。或いは、白色又は黄色の反射光束の減少が監視されることがあり、又は紅班の中心と、近くではあるが紅班から離れている皮膚部位との間の温度差が監視されることがある。
【０１１９】
診断システムは、ポンプ自体以外に、容量が類似又は相違する２つの小さな区画を有し得る。それぞれの区画は別々に、例えば、約２ｍＬ未満、約１ｍＬ未満、約０．５ｍＬ未満、及び／又は約０．２ｍＬ未満の容量を有し得る。システムはまた、例えば、約２ｍｍより長く約１ｃｍより短く、且つ／又は約３ｍｍより長く約６ｍｍより短いことがある中空針を含むこともある。針は細いことがある（例えば、約２４から約３３番手の間、及び／又は約２６番手から約３０番手の間）。針は、例えばプラスチック管を介して、アレルゲンの懸濁液又は溶液を収容する貯蔵器に接続することができる。一部が皮膚にテープで留められる管は、システムを構成する貯蔵器及びポンプによって覆われない部位でアレルゲンの懸濁液又は溶液の皮下送達を可能にするのに十分な長さであり得る。いくつかの実施例では、管は約１ｃｍより長く、約３ｃｍより長く、及び／又は約５ｃｍより長いことがある。針は、任意選択で、表皮に近接する真皮の外側部分に浅く侵入してアレルゲンを送達するために、直角外の角度で皮膚の下に挿入されることがある。例えば、針は、（垂直面に対して）少なくとも約５０°、少なくとも約６０°、少なくとも約７０°、及び／又は少なくとも約８０°の角度で挿入されることがある。
【０１２０】
いくつかの実施例では、システムはまた、工場又は医療従事者によってプログラムされた、流速を制御しアレルゲンの送達用量を監視する電子システムを含み得る。このシステムは、例えば図６Ｃに示されるように、任意選択で皮膚装着パッケージに組み込まれることがある。薬剤貯蔵器とは異なり、使用後に廃棄されるポンプ注入水溶液貯蔵器及び／又はシステムの電気浸透ポンプと、電子制御及び表示システムとは分離可能、取外し可能、及び／又は再使用可能であり得る。電子制御及び表示システムは、接触パッドを介して電気浸透ポンプと接続することができ、この接触パッドは、再使用される電子制御ユニットとポンプの両方が有し得る。任意選択で、安全のために、システムの電子部は周期的な警報を発し、それによって、患者又は医療従事者に腫れ又は紅班などの炎症性反応を調べるように注意を喚起する。この電子部は、検査で今までのところ十分な炎症性反応が示されていないことを患者又は医療が確認しない限り、アレルゲンの溶液又は懸濁液の流れを中断することがある。各警報間の間隔は、固定及び／又は使用者選択可能とすることができる。例えば、警報間の間隔は、約２０分未満、約１０分未満、約５分未満、及び／又は約２分未満とすることができる。
【０１２１】
３年にわたって週１回又は週２回の皮下アレルゲン注射が通常伴う免疫療法では、１年後で患者の８５％に軽減がもたらされる。一般に高価でない薬剤ポンプで、特に１回使うだけの電気浸透ポンプは、アレルギーの免疫療法で有利に使用することができる。免疫療法の現在の診療によれば、患者が感受性を持つ１つ又は複数のアレルゲンの、濃度がだんだん高くされた一連の懸濁液又は溶液が皮下に注射される。溶液又は懸濁液は長期間、通常は数年間にわたって投与される。この注射液剤は、血液中のＩｇＥ抗体のレベルを低減させ、体に防御ＩｇＧ抗体を作らせると考えられる。現在の診療によれば、患者は、アレルギー専門医の診察室に行き、待って看護師又は他の医療従事者に注射してもらい、その後、投与された用量に対し重度のアレルギー反応がないことを確実にするために少なくとも２０分待つ必要がある。アレルギー専門医は、重度のアレルギー反応がないことを無理なく確実にしたいので、投薬は普通最適以下である。例えば５分より長い（例えば約１０分より長い、例えば約３０分より長い、例えば約１時間より長い、例えば約３時間より長い、例えば約６時間より長い）期間にわたってアレルゲンの懸濁液又は溶液を送達することで、患者は、過度の発赤又は腫れなどの過度の反応に気付いたときに、電気浸透ポンプ又は他の薬剤ポンプを収容する皮膚粘着システムを取り外すことができる。
【０１２２】
本開示の免疫療法システムは、１つ又は複数のアレルゲンのほぼ最適で常に安全な投与量を送達するように設計される。全部ではないが一部の構成要素及び機能は、診断システムのものと類似していることがある。治療用量の送達は一般に、真皮内、或いは、脂肪組織、結合組織又は筋肉など、真皮の下の組織内であり得るので、針は皮膚に対してほぼ直角に、例えば皮膚の平面に対して少なくとも６０°、例えば皮膚の平面に対して少なくとも７０°、例えば皮膚の平面に対して少なくとも８０°の角度で挿入され得る。１つ又は複数のアレルゲンの溶液又は懸濁液は、例えば、十分であるが過度ではない局部炎症性反応が確認されるまで、例示的には、直径が一般に約２ｍｍを超え約２ｃｍ未満、一般に約４ｍｍを超え約１ｃｍ未満の赤くほぼ円形の領域が現れること、又は局部的な腫れ、又は局部的なかゆみが確認されるまで、投与され得る。流速は、流れの開始後約５分を過ぎて、例えば約１０分を過ぎて、例えば約２０分を過ぎて、例えば約３０分を過ぎて、例えば約１時間を過ぎて、例えば約２時間を過ぎて、例えば約３時間を過ぎて、例えば約６時間を過ぎて、炎症性反応が突出して現れ得るように調節することができる。炎症性反応が観察されると、アレルゲンを含む溶液又は懸濁液の送達を中止し、システムが皮膚から取り外され得る。
【０１２３】
図６Ｃに示されるように、中空針５０６を皮膚装着システムの下に配置し、システムで覆うことができる。いくつかの実施例では、中空針は、例えば、紅班又は腫れが現れないかを目視検査できるように、又は針が適切に埋め込まれたことを目視確認するために、パッケージが皮膚に接着されるところ以外の領域に配置されることがある。システムはまた、例えば、約２ｍｍより長く約１ｃｍより短い、及び／又は約３ｍｍより長く約５ｍｍより短いことがある中空針を含み得る。針は細いことがある（例えば、約２４から約３３番手の間、及び／又は約２６番手から約３０番手の間）。針は、例えば、送達部位での炎症性反応の発達が容易に観察できるようにするための十分に長いプラスチック管によって、アレルゲンを収容する貯蔵器に接続することができる。免疫療法システムは、ポンプ自体以外に、容量が類似又は相違する２つの小さな区画を有し得る。それぞれの区画は別々に、例えば、約２ｍＬ未満、約１ｍＬ未満、約０．５ｍＬ未満、及び／又は約０．２ｍＬ未満の容量を有し得る。
【０１２４】
システムはまた、工場又は医療従事者によってプログラムされた、流速を制御しアレルゲンの送達投与量を監視する電子システムを含み得る。このシステムは、例えば図６Ｃに示されるように、任意選択で皮膚装着パッケージに組み込まれることがある。薬剤貯蔵器とは異なり、通常は使用後に廃棄されるポンプ注入水溶液貯蔵器及びシステムの電気浸透ポンプ部と、電子制御及び表示システムとは、分離可能及び取外し可能であり得る。電子制御及び表示システムは、接触パッドを介して電気浸透ポンプと接続することができ、この接触パッドは、再使用される電子制御ユニットと、通常は使い捨ての溶液及びポンプ収容部分との両方が有する。任意選択で、安全のために、システムの電子部は周期的な警報を発し、それによって、患者又は医療従事者に腫れ又は紅班の程度を検査するように告げる。この電子部は、患者又は医療がその検査を確認しない限り、アレルゲンの溶液又は懸濁液の流れを中断することがある。各警報間の間隔は通常、２０分未満、例えば１０分未満、例えば５分未満、例えば２分未満とすることができる。
【０１２５】
本開示の利益を得る当業者には理解されるように、流体（例えば、医薬品有効成分、アレルゲン、栄養素、診断薬）をポンプ注入するための他の等価又は代替の合成物、デバイス、方法、及びシステムは、本明細書に含まれる説明から逸脱することなく想起することができる。したがって、図示され説明された本開示を実践する方法は、単に例示的なものと解釈されるべきである。
【０１２６】
当業者は、本開示の範囲から逸脱することなく、諸部分の形状、大きさ、数、及び／又は配置に様々な変更を加えることができよう。例えば、ポンプ、陰極、陽極電極、管、塩化ビニル枠、塩化ビニル環、貯蔵器、貯蔵器室、ヘアピン部、湾曲部、制御器、空隙、薬剤入口、薬剤出口、油間隙、制御器、プロセッサ、メモリ、電源、表示装置、ユーザ・インターフェース、針、接着剤、伸縮バンド及び／又は線の位置及び数は変えることができる。いくつかの実施例では、ポンプ、陰極、陽極電極、管、塩化ビニル枠、塩化ビニル環、貯蔵器、貯蔵器室、ヘアピン部、湾曲部、制御器、空隙、薬剤入口、薬剤出口、油間隙、制御器、プロセッサ、メモリ、電源、表示装置、ユーザ・インターフェース、針、接着剤、伸縮バンド及び／又は線は、交換可能であり得る。加えて、デバイス及び／又はシステムの大きさは、（例えば、成人患者に使用されるように）拡大又は（例えば、若年患者に使用されるように）縮小して、開業医の必要及び／又は要望に適合させることができる。開示されたそれぞれの方法及び方法ステップは、他の任意の開示された方法又は方法ステップと一緒に、いくつかの実施例による任意の順序で実施することができる。動詞「あり得る（may）」が現れる場合、任意選択的及び／又は許容的な条件を伝えることが意図されているが、特に示さない限り、実施可能性が少しもないことを示唆するものではない。
【０１２７】
また、範囲が与えられた場合、開示された端点は、特定の実施例で望まれる、又は要求される正確及び／又は近似値として取り扱われ得る。端点が近似値である場合、融通性の程度は、範囲の大きさの桁に比例して変わり得る。例えば、一方では、約５から約５０の範囲という文脈での約５０の範囲端点は、５０．５を含み得るが５２．５又は５５は含まないことがあり、他方では、約０．５から約５０の範囲という文脈での約５０の範囲端点は、５５を含み得るが６０又は７５は含まないことがある。加えて、いくつかの実施例では、範囲端点を混合及び一致させることが望ましい。又、いくつかの実施例では、開示された各図（例えば、実例、表及び／又は図面のうちの１つ以上）は、範囲（例えば、描写された値＋／−約１０％、描写された値＋／−約５０％、描写された値＋／−約１００％、）及び／又は範囲端点の基準になり得る。前者に関しては、実例、表、及び／又は図面に描写された５０という値は、例えば、約４５から約５５、約２５から約１００、及び／又は約０から約１００の範囲の基準になる。当業者は、本開示の合成物、デバイス、及び／又はシステムを用意及び使用する方法に様々な変更を加えることができよう。例えば、合成物、デバイス、及び／又はシステムは、（例えば、衛生、感染性、安全性、毒性、生体計測、及び／又は他の考慮すべき事項に関して、）動物及び／又は人間が使用するのに適切なように用意及び／又は使用することができる。
【０１２８】
電気浸透ポンプ注入用のデバイス及び／又はシステムの全部又は一部は、使い捨て、サービス可能、交換可能、及び／又は取替可能になるように構成及び配置することができる。これらの等価物及び代替物は、明らかな変更及び修正と共に、本開示の範囲内に含まれるものである。したがって、以上の開示は、添付の特許請求の範囲で示される本開示の範囲を限定するものではなく、例示的なものである。
【実施例】
【０１２９】
本開示の具体例のいくつかの実施例は、本明細書で提示される諸実例の１つ以上によって示すことができる。
【０１３０】
「実施例１」白金電極及びポリアニリン電極を用いた実動試作品
デヒドロアスコルビン酸と２つの陽子が生成されるいくつかの陽極電解酸化反応では、任意選択の陰極反応で、２つの陽子がＨ２に電解還元される。ｐＨ２．７のアスコルビン酸溶液で、約４のｐＫａを有するデヒドロアスコルビン酸は、イオン化せず、多陰イオン融合シリカ又は他の陽イオン交換膜に容易に浸透する。
【０１３１】
Ｈ２微小気泡が形成される場合、気泡は膜の下流側だけに形成され、膜で捕捉されない。したがって、気泡は通常、ポンプ注入流速に影響を及ぼさない。約７．６μＬ／ｍｉｎの流速が、アルカリＺｎ陽極電池からの約１．４Ｖで既に維持されている。表２で分かるように、約１０．６±０．５の流速が、１．６Ｖ亜鉛−酸化銀電池によって電力供給されたポンプを用いて、表に示された日及び時刻で再現された。
【０１３２】
【表２】
2013521885.tif 000004
【０１３３】
投薬は、電量で監視及び／又は制御することができる。いくつかの電気浸透ポンプでは、流速は、電流により予測可能に、例えば直線的に変倍する。ある一定電流が維持される場合、ポンプ注入される溶液量は、時間により、及び／又は通過電荷により直線的に変倍する。特定の実施例では、ポンプ注入される量は、例えば動作電圧又は温度の変化により電流が変化したときにも、通過電荷によりほぼ直線的に変倍する。これは、以下の表３及び表４で分かる。表４に示されている実験結果では、ポンプ注入された溶液は約５０ｍＭのアスコルビン酸を含有し、ポンプは約２３℃で動作した。電圧又は電流の変化に関係なく、ポンプ注入量と電荷の比は、この特定のポンプ及びポンプ注入される溶液で約０．４１０±０．００８μＬ／ｍＣとほぼ一定であった。表４で、電流及び流速は、他の動作パラメータが一定に保持されている場合、１℃当たり約２％だけ増加することが分かる。それでも、ポンプ注入溶液と通過電荷の比は、約２０℃から約４０℃までの間の約２０℃の温度範囲にわたって、約０．３４４±０．００８μＬ／ｍＣでほぼ一定である。
【０１３４】
【表３】
2013521885.tif 000005
【０１３５】
【表４】
2013521885.tif 000006
【０１３６】
いくつかの実施例では、例えばインスリンである薬剤の投与量は、送達されるべき電荷を設定することによって電量で制御することができ、また通過電荷を決定することによって監視することができる。
【０１３７】
図９Ｂは、特定の実施例の（カニューレのない）電気浸透ポンプ組立品を示す。図９Ｂに示されるように、単純で低価格の電気浸透ポンプは、電池を接続する２つのリード線を有する。いくつかの実施例では、ＯＤは約６ｃｍであり得る。赤及び黒の端子が１．６Ｖ亜鉛−酸化銀電池に接続された場合、室温での流速は約６μＬ／ｍｉｎである。３．０Ｖリチウム陽極コイン電池に接続された場合、流速は約３０μＬ／ｍｉｎである。薬剤区画は、約３ｍＬの薬剤溶液を収容する。ポンプ注入される約０．４％インスリンの溶液の量は、約３ｍＬよりわずかに少ない。
【０１３８】
図１２Ａは、本開示の具体例の一実施例による図１２Ｂに示されたポンプの分解組立図を示す。図１２Ｂは、本開示の具体例の一実施例による図１２Ａに示されたポンプの組み立てられたものを示し、ＯＤが約８ｍｍのポンプは、膜、２つの電極及び塩化ビニル枠で作られている。有効な膜のＯＤは約６ｍｍである。図１２Ａでは別々に、図１２Ｂでは組み立てられて示された各構成要素は、シリコーン管１２３５、塩化ビニル枠１２３４、接触用金箔電極１２３３、白金及びポリアニリン類の活性化炭素布電極１２３０、セラミック膜１２２０、白金及びポリアニリン類の活性化炭素布電極１２４０、接触用金箔電極１２４３、塩化ビニル枠１２４４、及びシリコーン管１２４５である。
【０１３９】
セラミック膜１２２０は、ＯＤが約１μｍのシリカ単分散微粒子（Ｐｏｌｙｓｃｉｅｎｃｅｓ、ペンシルベニア州Ｗａｒｒｉｎｇｔｏｎ、カタログ番号２４３２５−１５）の成形物として、又は、ほぼ球形の微粒子の約８０％が１〜５μｍの範囲内にある約１〜５μｍシリカ微粒子（Ａｌｄｒｉｃｈ  Ｓ５６３１）の成形物として成形した。約５ｍＬの約１０重量％シリカ含有水溶液を、約５μＬの８５％リン酸と混合し、約６５℃で一夜の間乾燥させた。次に、約６５ｍｇの乾燥シリカを、ＩＤが約８ｍｍのステンレス鋼型に注ぎ、低温で押し固めてペレットを形成し、このペレットを約７００℃で約４時間焼成した。膜の調製は、沸騰脱イオン水に膜を約１時間浸漬することによって完了した。得られたＯＤ８ｍｍ膜ペレットの厚さは、約１μｍシリカ微粒子が使用された場合で約１．３ｍｍであった。膜の断面の走査型電子顕微鏡写真が図１５に示されている。
【０１４０】
図１２Ａの電極１２３０及び１２４０は、厚さ約２８０μｍである東レ炭素紙（ＴＧＰ−Ｈ−０９０）上に白金を被覆することによって形成した。膜の細孔の割合は約７８％である。その表面を、約２０トルの酸素プラズマに約１時間曝すことによって清浄にした。プラズマで清浄にされた炭素紙を約０．５ＭのＨＣｌ中に約０．１Ｍのアニリンの溶液に浸漬し、約５０ｍＶ／ｓの速度でＡｇ／ＡｇＣｌに対して約０．０Ｖから約０．８１５Ｖの間の電位を４回繰り返すことによって、ポリアニリン膜を炭素紙上に形成した。次に電極を脱イオン水で洗浄し、約１．０ＭのＨ２ＳＯ４中の約５ｍＭのＫ２ＰｔＣｌ６の中に浸漬し、Ａｇ／ＡｇＣｌに対して約０．５ＶとＡｇ／ＡｇＣｌに対して約−０．２Ｖの間の印加電位を１０回、１０回が５ｍＶ／ｓの速度で、掃引した。Ｐｔ粒子は、いくらか凝集を伴ってほぼ均一に堆積されており、堆積Ｐｔ粒子の平均粒径は、下の走査型電子顕微鏡写真で分かるように約１００〜２００ｎｍであった。結果として得られた電極は、アスコルビン酸の電解酸化及びＨ２の発生を触媒した。２０ｍＶ／ｓの走査速度での周期的ボルタモグラムにより、プラズマ洗浄、白金及び５０ｍＭアスコルビン酸によって活性化された１２．５ｍｍ×２２．５ｍｍの東レ炭素紙電極を使用してのアスコルビン酸電解酸化、及びＨ２への水和陽子の電解還元が示された。この電極をポンプに組み込む前に、電解触媒で被覆された炭素紙を、ＯＤが８ｍｍの円板に切断した。
【０１４１】
膜及び電極は、図４Ａに示される２区画構成を有する貯蔵器内に装着して、図６Ｂに示されるポンプ・システムを形成した。図１３Ａを参照すると、ポンプ注入されたアスコルビン酸は無色であり、薬剤模擬物で溶液を赤く着色している。図１３Ａ〜１３Ｄは、本開示の一実施例における薬剤ポンプのポンプ注入順序を示す。図１３Ａ〜１３Ｄに関して、ポンプは、１．６Ｖ亜鉛−酸化銀電池によって電力供給されている。流速は、約５μＬ／ｍｉｎである。図１３Ａは、赤い薬剤模擬物溶液の１滴が放出される４つの段階を、ポンプを１．６Ｖ電池に接続してから約１分後で示し、図１３Ｂは約１８分後、図１３Ｃは約２３分後、図１３Ｄは約２４分後で示す。
【０１４２】
図１４は、特定の諸実施例におけるポンプの流速と印加電流の間の関係を示すグラフである。図１５を参照すると、特定の諸実施例では、流速は印加電圧を制御することによって制御することができる。印加電流が約１００μＡから約３００μＡに増加されると、流速は約３μＬ／ｍｉｎから約６．４μＬ／ｍｉｎに増加し、次に印加電流が約５００μＡに増加されると、流速は約１０．２μＬ／ｍｉｎに増加し、印加電流がさらに７００μＡに増加されると、流速は約１６．２μＬ／ｍｉｎに増加する。
【０１４３】
同様に作製された膜を用いて作られたポンプの流速は、ある特定の電流が印加されるとほぼ同じ流速で最終的に安定し得るが、いくつかの実施例によれば、初期の流速は、特に最初の１分間において異なることがある。しかし、最初の１分間の流速とその後の流速は、電気浸透ポンプの膜及び／又は電極を約５０ｍＭのアスコルビン酸に一夜の間曝すことによって、ほぼ同じにすることができる。
【０１４４】
「実施例２」多孔質リンケイ酸膜構築
例示的な一実施例に使用するための多孔質リンケイ酸を含む膜を作製するのに、直径約１μｍの単分散融合微粒子（例えば、Ｐｏｌｙｓｃｉｅｎｃｅｓ、ペンシルベニア州Ｗａｒｒｉｎｇｔｏｎ、カタログ番号２４３２６−１５）を、約５μＬの８５重量％Ｈ３ＰＯ４を約５．０ｍＬの微粒子懸濁液（約１０重量％）に加え約６５℃で水を蒸発させることによって、被覆することができる。次に、約６５ｍｇの得られた乾燥粉末をＩＤが約８ｍｍのステンレス鋼型に入れ、これを押し固めてペレットを形成することができる。次に、ペレットは、約７００℃から約９００℃の温度（例えば、約７００℃）で約４時間焼成することができる。この工程は、厚さが約１．３ｍｍで、不規則に詰め込まれた微粒子を含む、ＯＤが約８ｍｍのリンケイ酸被覆シリカ膜を製造するのに有効であり得る。乾燥した膜と濡れた膜を計重することによって決定される空隙容積は、約４７％になり得る。一代替実施例によれば、膜は、より安価な直径約１〜５μｍの多分散微粒子（Ｓｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ、ミズーリ州Ｓｔ．Ｌｏｕｉｓ、Ｓ５６３１）を用いて同様に製作することができる。融合微粒子の詰め込みは、図１５の走査型電子顕微鏡写真で分かるように不規則であり得る。
【０１４５】
「実施例３」銀／酸化銀電極構築
特定の例示的な諸実施例によれば、Ａｇ／Ａｇ２Ｏ陽極及び陰極は、炭素紙のシート（例えば、約３．８ｃｍ×１．６ｃｍ（約６．５ｃｍ２）、厚さ約２８０μｍ、多孔率約７８％（例えば、東レのＴＧＰ−Ｈ−０９０、ＳｐｅｃｔｒａｃｏｒｐのＳｐｅｃｔｒａｃａｒｂ  ２０５０−Ａ））で作られてよい。シートは（ｉ）単位体積当たり約１パーツ（1 part per volume）のコロイド性酸化スズＮＹＡＣＯＬ（登録商標）ＳＮ１５（Ｎｙａｃｏｌ  Ｎａｎｏ−Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ  Ｉｎｃ．、マサチューセッツ州Ａｓｈｌａｎｄ）と、Ｔｒｉｔｏｎ  Ｘ−１００（Ｓｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ、ミズーリ州Ｓｔ．Ｌｏｕｉｓ、Ｘ１００）を体積で１％含む溶液が付加された単位体積当たり約６パーツの脱イオン水とを含有する溶液の中に約５分間浸漬し、（ｉｉ）室温で乾燥させ（例えば、約１８℃から約２８℃の間）、約３２０℃で約２０分間か焼して、親水性炭素紙を得ることができる。
【０１４６】
次に、約０．２ＭのＡｇＮＯ３、約０．１ＭのＨＮＯ３及び０．０１５Ｍのクエン酸が攪拌された溶液から親水性シート上に銀をメッキすることが、約５ｍＡで約４００分間の一定電流で、約１２０℃（約１８．６Ｃ／ｃｍ２）を通過させることで、可能である。次に、Ａｇ２Ｏは、銀の約半分を約１．０ＭのＮａＯＨ中で、約５ｍＡで約２００分間、陽極酸化することによって形成することができる。図１６Ａ〜Ｂの走査型電子顕微鏡写真は、得られたＡｇ／Ａｇ２Ｏ被覆炭素紙繊維を示す（（ａ）上面図、（ｂ）断面図）。
【０１４７】
次に、直径約８ｍｍの多孔質電極をシートから打ち抜くことができる。上記の例示的実施例により作製されたＡｇ２Ｏ電極は、約２０μＡで約１日の連続動作、約１００μＡで約５時間の連続動作、約５００μＡで約１時間の連続動作に十分である。
【０１４８】
「実施例４」銀／酸化銀電極を有する実動試作品＃１  −  動作
図６Ｃの例示的な実施例システムによれば、ガス発生がないＡｇ／Ａｇ２Ｏ陽極と、やはりガス発生がないＡｇ／Ａｇ２Ｏ陰極との間の、約５０μＬ・ｍｉｎ−１・ｃｍ−２の流速で測定した電位差は、このような流速を維持する他の電気浸透ポンプの動作電圧３〜４００Ｖよりもかなり低い約０．５Ｖであった。いくつかの実施例で、「ｃｍ２当たり」又は簡単に［／ｃｍ２」又は「ｃｍ−２」は、電気浸透ポンプの水接触断面積の１平方センチメートル当たりを意味する。この電圧及び速度で、１ジュール当たり約４．２ｍＬの水をポンプ注入することができ、このエネルギー効率もまた、被覆されていないシリカ膜と、本明細書で開示されたガス発生がないＡｇ／Ａｇ２Ｏ電極ではなく、ガスを発生するＰｔ電極とを有するＮＦＴ（ナノフュージョン、日本、東京）のものなど、他のポンプの効率を超える。
【０１４９】
図１７Ａは、例示的な一実施例による、ＯＤが０．８ｃｍでＡｇ／Ａｇ２Ｏ‖融合シリカ膜上のリンケイ酸‖Ａｇ／Ａｇ２Ｏの、有効断面積が約０．３ｃｍ２であり、約０．１ｍＡの一定電流で約２４℃において動作するポンプの、電圧の時間依存性を描写する。
【０１５０】
図１７Ａに描写されているように、ＯＤが０．８ｃｍでＡｇ／Ａｇ２Ｏ‖融合シリカ膜上のリンケイ酸‖Ａｇ／Ａｇ２Ｏの、有効断面積が約０．３ｃｍ２であるポンプでは、この有効断面積が約０．３ｃｍ２ポンプを約０．１ｍＡの一定電流で約２４℃において動作させるのに必要な電圧は、約０．５±０．１Ｖであった。これらのレベルでの流速は、約１４．５±１．５μＬ／ｍｉｎ−１であった。同じ電圧が、他は同一であるが膜がない電池内の同じ電極の両端間に印加された場合には、流速は、たとえあったとしてもあまりに小さく測定可能ではない。
【０１５１】
図１７Ｂは、約２４℃において約０．１ｍＡの一定電流を印加し、断面積０．３ｃｍ２のポンプを用いる例示的な一実施例による、ＯＤが約０．８ｃｍでＡｇ／Ａｇ２Ｏ‖融合シリカ膜上のリンケイ酸‖Ａｇ／Ａｇ２Ｏの、有効断面積が０．３ｃｍ２であるポンプでの、電荷に対する送達量の依存性を描写する。
【０１５２】
いくつかの実施例によれば、ＯＤが約０．８ｃｍでＡｇ／Ａｇ２Ｏ‖融合シリカ膜上のリンケイ酸‖Ａｇ／Ａｇ２Ｏの、有効断面積が約０．３ｃｍ２であるポンプの例示的な場合での、ポンプ注入される水の量は、図１７Ｂに示されるように、通過電荷により直線的に増加し得る。一定電流における送達量は、経過時間により直線的に増加し得る。
【０１５３】
図１７Ｃは、ＯＤが約０．８ｃｍでＡｇ／Ａｇ２Ｏ‖融合シリカ膜上のリンケイ酸‖Ａｇ／Ａｇ２Ｏの、有効断面積が約０．３ｃｍ２であるポンプの例示的な場合での、約２４℃においてポンプを始動して約５分後に測定された、印加電流に対する流速の依存性を描写する。
【０１５４】
図１７Ｄは、ＯＤが約０．８ｃｍでＡｇ／Ａｇ２Ｏ‖融合シリカ膜上のリンケイ酸‖Ａｇ／Ａｇ２Ｏの、有効断面積が約０．３ｃｍ２であるポンプの例示的な場合での、約２４℃においてポンプを始動して約５分後に測定された、動作電圧に対する流速の依存性を描写する。
【０１５５】
図１７Ｃに示されているように、流速は、０〜２００μＡの範囲の印加電流により、ほぼ直線的に変化した。約２００μＡより高い電流では、流れは直線性から外れた。傾斜は約１５０ｍＬ・ｍｉｎ−１・Ａ−１であり、線は、原点を通って流速を電流と関係付ける。ゼロ流速に対して線を外挿することにより、約０．１Ｖの電圧閾値が示された（図１７Ｄ）。電圧に対する電流の依存性は直線的であり、計算された抵抗は、実際に測定された交流インピーダンスの３．４ｋΩに近い約３．６ｋΩである。この抵抗はポンプごとに異なったが、同じポンプでは、印加電流又は流速によって変化しなかった。重要なことに、電圧に対する流速の依存性はまた、約０．２Ｖから約１Ｖの間の電圧範囲を通して直線的であった。したがって、その測定値は、ある特定の電気浸透ポンプの流速を教えるはずである。電極構成要素と反応したＫＮＯ３などの塩を加えると、一定電流において抵抗と流速の両方が低下した（抵抗は０．０１ｍＭで３．５ｋΩ、０．１ｍＭで３．２ｋΩ、１ｍＭで２．０ｋΩ、１０ｍＭで０．６ｋΩ）。１ｍＭのＫＮＯ３では、０．１ｍＡ（０．３３ｍＡ／ｃｍ−２）の一定電流で、動作電圧が０．５０Ｖから０．３５Ｖに低下し、流速が約半分になった。図１９Ａは、イオン強度に対する流速の依存性を約０．１ｍＡの一定電流において示し（白丸）、付加された電解質はＫＮＯ３である（ＯＤが約０．８ｃｍでＡｇ／Ａｇ２Ｏ‖融合シリカ膜上のリンケイ酸‖Ａｇ／Ａｇ２Ｏの、有効断面積が約０．３ｃｍ２であるポンプの約２４℃における例示的な場合で）。
【０１５６】
図１７Ｅは、圧力に対する流速の依存性を０．１ｍＡの一定電流において示す（ＯＤが約０．８ｃｍでＡｇ／Ａｇ２Ｏ‖融合シリカ膜上のリンケイ酸‖Ａｇ／Ａｇ２Ｏの、有効断面積が約０．３ｃｍ２であるポンプの約２４℃における例示的な場合で）。ここで動作電圧は、圧力がゼロから約４ｋＰａに上げられたときに、約０．４５Ｖから約０．５５Ｖに上昇した。ポンプを約０．１ｍＡの一定電流の印加でオンし、約２０分間オフした２４時間試験において、ある特定のポンプが、再現可能な約１３０±６μＬの適用量を送達した。
【０１５７】
「実施例５」銀／酸化銀電極を用いた実動試作品１  −  観察結果
Ａｇ２Ｏ／Ａｇ‖融合シリカ膜上のリンケイ酸‖Ａｇ／Ａｇ２Ｏ電気浸透ポンプの１Ｗ−ｃｍ２当たり流速は約２９０ｍＬ・ｍｉｎ−１であり、出願人らの知る限りの報告された最高値である。ＯＤが約０．８ｃｍでＡｇ／Ａｇ２Ｏ‖融合シリカ膜上のリンケイ酸‖Ａｇ／Ａｇ２Ｏの、有効断面積が約０．３ｃｍ２であるポンプの２４℃における例示的な場合で、約０．１ｍＡ（１．０×１０−９ファラデー・ｓ−１）の約１４．５±１．５μＬ・ｍｉｎ−１（０．２４±０．０２４ｓ−１）の流速は、約（１．３±０．１）×１０−５ｍｏｌ・ｓ−１の水の通過を表す。したがって、輸送される１陽子当たりで（１．３±０．１）×１０４個の水分子を動かすことができる。０．１ｍＡの電流を約０．５Ｖで維持することができるので、約０．０５ｍＷで約０．２４μＬ・ｓ−１の輸送をすることができる。したがって、１ワット当たりで約４．８ｍＬ・ｍｉｎ−１の水をポンプ注入することができ（１ジュール当たり約４．８ｍＬ）、これまで報告された電気浸透ポンプよりも１桁大きい。このことは例えば、本明細書で開示された、ＯＤが約０．８ｃｍでＡｇ／Ａｇ２Ｏ‖融合シリカ膜上のリンケイ酸‖Ａｇ／Ａｇ２Ｏの、有効断面積が約０．３ｃｍ２であるポンプの２４℃における例示的な場合の約９７０ｍＬ・ｍｉｎ−１・Ｗ−１・ｃｍ−２の効率を、ほぼ類似の大きさ及び形状のＮＦＴポンプの約２４ｍＬ・ｍｉｎ−１・Ｗ−１・ｃｍ−２と比較して分かる。
【０１５８】
ＯＤが約０．８ｃｍでＡｇ／Ａｇ２Ｏ‖融合シリカ膜上のリンケイ酸‖Ａｇ／Ａｇ２Ｏの、有効断面積が約０．３ｃｍ２であるポンプの約２４℃における例示的な場合に、ポンプ注入される水の量は通過電荷により直線的に増加して（図１７Ｂ）、水の量を電量で監視できることが示され、また一定電流における送達時間を測定することによって水の量を監視できることが示唆された。流速は、印加電流により直線的に変化することがあり（図１７Ｃ）、その傾斜は約１５０ｍＬ・ｍｉｎ−１・Ａ−１である。いくつかの実施例では、流速を電流通過と関係付け原点を通る線の推移から明らかなように、いくらかでも電流が印加されると流れが引き起こされ得る。動作電圧に対する流速の依存性もまた直線的であり得るが、約０．１Ｖの閾値を有することがある（図１７Ｄ）。流量に対するこの電圧閾値は、陽極での陽子発生、及び陰極での水酸化物陰イオン発生により生じ、Ａｇ／Ａｇ２Ｏの陽極と陰極の可逆半電池電位の差異をもたらすことがある。例示的な実施例において、断面積０．３ｃｍ２のポンプの約０．１ｍＡの印加電流（０．３３ｍＡ・ｃｍ−２の印加電流密度）における約０．５Ｖでの動作で、約１４．５±１．５μＬ／ｍｉｎ−１（４４μＬ・ｍｉｎ−１・ｃｍ−２）の流速は、食事インスリン送達に十分である。この動作電圧は、２５℃における水の電気分解の熱力学的閾値１．２３Ｖより十分に低く、水素又は酸素が発生しない。
【０１５９】
電極は、ガス発生がないものとすることができ、陽子及び／又は銀陽イオンを発生及び／又は消費することができる。例えば、陽極は、高い移動性の陽子を発生して（反応１）、陰極で発生し得る相対的に緩慢な水酸化物陰イオンと結合する（反応２）。
２Ａｇ＋Ｈ２Ｏ→Ａｇ２Ｏ＋２Ｈ＋＋２ｅ−  陽極  （１）
Ａｇ２Ｏ＋２Ｈ＋＋２ｅ−→２Ａｇ＋Ｈ２Ｏ  陰極  （２）
陽極と陰極のｐＨ及び／又は銀陽イオン濃度の差がもし小さくなかったならば、２つの電極電位は、流量に対する閾値において同じになっていたはずである（図１７Ｄ）。
【０１６０】
陽子を発生する且つ／又はＯ２を発生するＰｔ陽極であり、その上で水がＯ２に電解酸化されるＰｔ陽極を用いたポンプ、或いは、Ａｇ／ＡｇＣｌのように陽子束を発生しない陽極であり、そこでＡｇがＡｇＣｌに電解酸化される陽極を用いたポンプは、動作可能ではないことがある。例えば、気泡は膜を詰まらせ、流量及び又は流速を低減させ得るので、気泡の生成は望ましくないことがある。いくつかの実施例によれば、Ａｇ／Ａｇ２Ｏ陽極を用いたポンプ・システムは、Ａｇの電解酸化の際に、気体のＯ２ではなく、陽子束（反応１）及び固体のＡｇ２Ｏを発生し得る。陽子を消費し気体のＨ２を発生するＰｔ陰極であり、その上で水がＨ２に電解酸化されるＰｔ陰極を用いたポンプ・システム、又は、Ａｇ／ＡｇＣｌのように陽子を消費しない陰極であり、そこでＡｇＣｌがＡｇに電解還元される陰極を用いたポンプ・システムは、動作可能ではないことがある。対照的に、いくつかの実施例によれば、Ａｇ／ＡｇＯ陰極では陽子が消費され、且つ／又は水酸化物陰イオンが生成され得るが、気体のＨ２ではなく固体Ａｇが発生することがある（反応２）。
【０１６１】
速効インスリン溶液は、通常約１００単位ｍＬ−１を含有する。１型糖尿病の管理においては、インスリンの約１／４、すなわち約０．２インスリン単位ｋｇ−１ｄａｙ−１が継続して投与され、約０．２インスリン単位ｋｇ−１が、毎日３回の食事それぞれに合わせて投与される。体重８０ｋｇの人の場合、約１６単位、すなわち約１６０μＬの速効性インスリンが食事に合わせて送達される。いくつかの実施例によれば、１ｃｍ２以下の断面積のポンプは、流れに対抗する圧力が無い状態で、約５〜約１００μＬ／ｍｉｎの継続的で調節可能な流れを生成し得る。このポンプは、いくつかの実施例では、食事に伴う典型的なインスリン投与量を約３０分未満で、約２０分未満で、約１５分未満で、約１０分未満で、約５分未満で、及び／又は約２分未満で送達することができる。流れに対抗する圧力が約１ｋＰａのときは、このポンプは、約０．３ｍＡ・ｃｍ−２の電流密度で、約１Ｖ未満の電圧、例えば約０．８Ｖ、例えば約０．６Ｖ、例えば約０．５Ｖで動作する場合に、食事に伴う典型的なインスリン投与量を約３０分未満で、約２０分未満で、約１５分未満で、約５分未満で、及び／又は約３分未満で送達することができる（図１７Ｅ）。
【０１６２】
いくつかの実施例では、例えば基礎インスリンの送達に適した遅い流速での薬剤の送達を、食事インスリン投与量の送達に適した速い流速で多量の薬剤適用量を迅速に送達することもできるポンプを用いて、実現することができる。この例では、長さ１０秒の０．０７５ｍＡのパルスを、ＯＤが約０．８ｃｍでＡｇ／Ａｇ２Ｏ‖融合シリカ膜上のリンケイ酸‖Ａｇ／Ａｇ２Ｏの、有効断面積が約０．３ｃｍ２である、約２４℃で動作するポンプに印加した。これらの小電流パルスが印加されたとき、陽極と陰極の間の電位差は、約ゼロから約０．４５Ｖまで過渡的に増大した。この電流パルスは、１時間当たり４回、又は約１５分ごとに約１５時間印加された。この流速は、電流パルスの間中で約１０μＬ／ｍｉｎであり、結果として得られた送達速度は約６．７μＬ／ｈであったが、これは約１６０μＬ／ｄａｙになる（すなわち、１０μＬ／ｍｉｎ×１分／６０秒×１０秒／パルス×４パルス／時間×２４時間／ｄａｙ）。
【０１６３】
「実施例６」銀／酸化銀被覆電極を用いた実動試作品＃２
１．２ｍＬの薬剤溶液皮下注入用のプログラム可能で皮膚装着の３６×３０×８ｍｍのシステムを説明する。このシステムは、毎日取り替えられるものである。システムは、２０×１４×８ｍｍの電子制御器と電源、直径８ｍｍで厚さ２ｍｍの電気浸透ポンプ、ポンプ注入される水及び薬剤溶液用の２つの区画貯蔵器、皮膚に装着するための粘着テープ、及び長さ６ｍｍの２７番手針を備える。その取外し可能電子制御器は、投薬速度及び投薬量をプログラムするものであり、再使用される。電気浸透ポンプは、Ａｇ／Ａｇ２Ｏでめっきされた１対の炭素紙電極間に挟まれた多孔質セラミック膜から成る。電気浸透ポンプは、ガス発生がない水の電気分解の熱力学的閾値である１．２３Ｖ未満で動作する。流速は、電圧（０．２〜０．８Ｖ）又は電流（３０〜２００μＡ）を設定することによって、４μＬ・ｍｉｎ−１から３０μＬ・ｍｉｎ−１の間に調製することができる。４μＬ・ｍｉｎ−１未満の平均流速を得るには、ポンプを間欠的にオン・オフする。例えば、１型糖尿病の管理における基礎インスリン注入では、１０秒７５μＡのパルスが１５分ごとに印加されたときに、１６０μＬ・ｄａｙ−１、すなわち０．１３μＬ・ｍｉｎ−１の流速が得られる。食事インスリン投与に必要な１０〜３０μＬ・ｍｉｎ−１の高い流速は、ポンプが５０〜２００μＡで動作したときに得られる。薬剤による汚染を防止するために、純水だけがポンプを通過し、この水が油滴を押し、次いで薬剤溶液を押す。
【０１６４】
皮膚を横切る薬剤を必要とする携行式で継続的、又は半継続的な非経口投薬は現在、２４時間経皮性のニトログリセリン、塩酸クロニジン、リバスティグミン、ロチゴチン、及びニコチン置き換えパッチなどの高価ではない皮膚粘着パッチによって送達される。薬剤が皮膚を横切らない場合で、プログラム可能な送達が絶対不可欠である場合、薬剤は、速効インスリンが皮下に注入される１型糖尿病の管理の場合のように注入される。規定された時間にわたって特定の投与量を送達する皮膚パッチとは異なり、最も広く使用されている遠隔制御式プログラム可能インスリン注入システムは、半継続的な基礎流束と食事に伴うボリ（boli）の両方を送達する。米国では、これらのシステムは、５００から５０００米ドルの価格が付けられ、価格が１５米ドルから３５米ドルの間の毎週２、３回取り替えられる構成要素を必要とする。
【０１６５】
２４時間で約１ｍＬの収容薬剤溶液を皮下に注入し、その後、電子制御器を除いて廃棄されるシステムが設計された。図６Ｂ〜Ｃは、１．２ｍＬの薬剤溶液を皮下に注入するように設計された、皮膚粘着式３６×３０×８ｍｍシステムの写真を示す。その電気浸透ポンプはＯＤが８ｍｍで厚さが３ｍｍである（Ｓｈｉｎ他、２０１１年）。薬剤溶液（１．２ｍＬ、赤に着色）に加えて、システムは、薬剤をポンプ注入するための純水（１．１ｍＬ、透明）、皮膚に装着するための非アレルギー性粘着パッチ、針（長さ６ｍｍ、２７番手）及び再使用可能電子モジュール（２０×１４×８ｍｍ）を含む。薬剤が流れ動作に影響を及ぼさないことを確実にするために、電気浸透ポンプ（図５ｂの上部中央の白色及び灰色の円板）を通過する唯一の流体は純水である。水は、薬剤溶液を針の中に押し込む油滴を移動させる。
【０１６６】
再使用可能電子モジュールにより、継続的又は準継続的な送達、すなわち頻繁な小用量の送達、特定の時間におけるプログラムされた大用量の送達、又は両方が可能になる。このモジュールは、自家製ＣＰＵを含む定電流／定電圧電源、ＬＣＤ表示装置、及び３ＶのＬｉコイン電池を備える。流量、すなわち投与速度は、印加電流又は印加電圧によって設定され、送達用量は、各定電流パルス又は定電圧パルスの開始時間及び終止時間を設定することによって、またパルスを数えることによって設定される。
【０１６７】
膜（厚さ１．３ｍｍで直径８ｍｍ）は、リンケイ酸で被覆された直径１μｍの単分散微粒子をペレット化し、７００℃で４時間焼成することによって作製した。類似の膜を、微粒子の８０％が１〜５μｍの範囲内にある多分散シリカ微小粒子（Ａｌｄｒｉｃｈ  Ｓ５６３１）で形成することができる。陽極と陰極は同じであり、両方が、厚さ２８０μｍで多孔率７８％の炭素紙上に銀を電気めっきし、次に銀の１／２を陽極酸化してＡｇとＡｇ２Ｏの両方に２．６Ｃのクーロン容量を与えることによって作製されている。
【０１６８】
ＯＤが８ｍｍのポンプは、図５Ａに示された流れを通すＡｇ／Ａｇ２Ｏ被覆炭素紙電極間に膜を挟むことによって組み立てた。膜と電極の直径は８ｍｍであるが、塩化ビニル環が１ｍｍの縁を覆うので、水が接触する有効な領域の直径は６ｍｍである。したがって、実際の水ポンプ注入組立品の面積は０．３ｃｍ２になる。組み立てられる構成要素は、左から右に、ポンプと貯蔵器を接続する厚さ１ｍｍ、ＯＤが８ｍｍ、ＩＤが６ｍｍの塩化ビニル環、電気的接続用の金箔唇、厚さ２８０μｍで直径８ｍｍのＡｇ／Ａｇ２Ｏ被覆炭素紙陽極、融合リンケイ酸被覆シリカ微粒子の厚さ１．３ｍｍで直径８ｍｍのセラミック膜、厚さ２８０μｍで直径８ｍｍのＡｇ／Ａｇ２Ｏ被覆炭素紙陰極、電気的接続用の金箔唇、ポンプと貯蔵器を接続する厚さ１ｍｍ、ＯＤが８ｍｍ、ＩＤが６ｍｍの塩化ビニル環である。ポンプは組み立てられ、貯蔵器の４ｍｍの隙間に挿入され、エポキシ樹脂で封止される。いくつかの実施例では、箔唇は、可能な費用節減のために金ではなく銀であり得る。
【０１６９】
図５Ａに示されたバージョンのＯＤが８ｍｍの関連するポンプは、同様に、流れを通す２つのＡｇ／Ａｇ２Ｏ被覆炭素紙電極で膜を挟むことによって組み立てた。図５Ａに示されたその構成要素は、図３Ａに示されたポンプのものと同じであった。
【０１７０】
他の電気浸透ポンプと同じように、開示された注入システムの電気浸透ポンプは可動部分がなく、小さい。しかしこの電気浸透ポンプは、同様の流速で送達する他のポンプよりもはるかに低価格である。というのは、他のポンプの多孔質の白金電極が、Ａｇが上にめっきされ部分的にＡｇ２Ｏに陽極酸化される炭素紙電極に置き換えられているからである。このポンプはまた、流れ検知、及びフィードバック・ループの制御が不要であるので、より単純である。
【０１７１】
流量を決定するセラミック膜表面特性及び電極特性は、ポンプ注入される薬剤の影響を受ける。この理由のために、ポンプは間接的ポンプ注入を必要とし、注入システムは、一方がポンプ注入される清浄水用、他方が薬剤溶液用の２区画の貯蔵器を用いて構築される。
【０１７２】
ポンプは、セラミック膜を挟む１対の同じ多孔質Ａｇ／Ａｇ２Ｏめっき炭素紙電極で構築される。ポンプの電極間に電流（又は電圧）を印加すると、陽極反応２Ａｇ（１つ又は複数）＋Ｈ２Ｏ→Ａｇ２Ｏ（１つ又は複数）＋２Ｈ＋＋２ｅ−で生成された陽子が陰極まで移動され、陰極では陽子が、陰極反応Ａｇ２Ｏ（１つ又は複数）＋２Ｈ２Ｏ＋２ｅ−→２Ａｇ（１つ又は複数）＋２ＯＨ"によって消費される。いかなる特定の動作機構にも限定されることなく、陽子は、セラミック膜のポリアニオン面で急速に広がって、近接する水のシート引っ張ることがあり、これにより運動が水バルクに移されて、その流れが引き起こされる。いくつかの実施例では（例えば、電気浸透流が、挟まれた多孔質膜の表面の速い陽子束によって移動され、且つ／又は膜上の不純物の吸着により陽子束に摂動が起こる場合）、水のような純プロトン性液体をポンプ注入流体として使用することが望ましいことがある。薬剤溶液は、ポンプ注入された水で押される。ポンプ注入された水により薬剤溶液が希釈されることが、水と薬剤溶液の間に配置された油滴及び／又は気泡によって回避される。油滴が皮下組織に達することを防止するために、水貯蔵器の容量は薬剤溶液の貯蔵器容量よりも０．１ｍＬ少ない。これにより、水がなくなり、ポンプに入る油が流れを止めたときに、いくらかの薬剤溶液がなお残っていることが確実になる。
【０１７３】
貯蔵器は、男性用かつらをはげた頭皮に接着するのに一般に使用される、非アレルギー性両面粘着テープを用いて皮膚に接着される。価格を低減するために、皮下に挿入されるプラスチックのカニューレを使用することは避けられる。短い２７番手針が、腹部の真皮又は真皮下組織に指で押し込まれる。挿入中及び１日の着用の間中、痛みはほとんど又は全く感じられない。
【０１７４】
流量制御
流量は、印加電圧又は印加電流によって制御することができる。以前に報告されただけでなく、現在製造されている電気浸透ポンプは、多孔質白金電極を用いて構築されて、通常は３．０Ｖを超える水電気分解電圧で動作する。生成されたＯ２及びＨ２の気泡が多孔質電極内及び膜上で捕捉されるので、電極の液体接触面積が低減され、流量は不規則になる。この理由のために、ポンプは、流量を一定に保つように流量センサと、印加電圧を調節する電子フィードバック・ループと共に販売されている（ＮＦＴ  ２０１０）。センサ及びフィードバック・ループは、２５℃における水の電気分解の熱力学的閾値である１．２３Ｖ未満でポンプを動作させることによって不要になる。本システムを低い電圧（０．２〜０．８Ｖ）で動作させることが、Ａｇ／Ａｇ２Ｏ電極を使用することによって可能になる。
【０１７５】
図１８Ａは、印加電流が３０（下）、７０、１００、１３０、１７０、及び２００μＡ（上）のときにポンプの両端間で測定された電圧を示し、それぞれで５、１１、１５、１９、２５、及び２８μＬ・ｍｉｎ−１の流速が得られた。図示のように、２４℃において印加電流が３０μＡから２００μＡまで引き上げられたとき、ポンプの両端間の電圧は０．２Ｖ（３０μＡで）から０．８Ｖ（２００μＡで）まで直線的に増加する。流速は、５μＬ・ｍｉｎ−１から２８μＬ・ｍｉｎ−１までやはり直線的に増加する。流量は、それが電流又は電圧どちらかにより直線的に変倍するので、どちらかによって制御することができる。一定電流が印加される場合は、意図された投与量は、開始時間及び終止時間をプログラムすることによって設定される。実際に送達される投与量は、流速が電流により直線的に変倍するので、電流の不変性に関係なく電量で監視することができる。
【０１７６】
４μＬ・ｍｉｎ−１未満の平均流速は、都合のいいことに電流（又は電圧）をパルス化することによって得られる。例えば、１型糖尿病の管理では、「基礎」インスリン・レベルを維持するために、速効インスリンの０．１３μＬ・ｍｉｎ−１（又は１６０μＬ・ｄａｙ−１）の典型的な平均流速が、体重７５ｋｇの人に求められる。このような遅い流速は、都合のいいことに１５分ごとに長さ１０秒の７５μＡのパルスを印加することによってもたらされる。
【０１７７】
陽極のＡｇ、又は陰極のＡｇ２Ｏが消費されることにより、１００μＡの印加電流において約７時間の連続動作が可能になり、この場合流速は１５μＬ・ｍｉｎ−１になる。したがって、薬剤溶液の最大注入量は約６ｍＬになる。薬剤溶液は、半継続的に２４時間にわたって、又は、同様又は異なり得る一連のプログラムされた投与パルスで間欠的に送達することができる。電子モジュールに使用される３８ｍＡｈのＣＲ１２２０コイン電池の容量は、１６日間の動作に十分である
【０１７８】
流速は、ポンプの有効面積により直線的に変倍する、すなわち、ポンプの直径の２乗で増加する。したがって、ここで説明したＯＤが８ｍｍ、有効領域直径が６ｍｍの、０．５Ｖで１００μＡにおいて動作するポンプの１５μＬ・ｍｉｎ−１の流速に対して、ＯＤが１２ｍｍ、有効領域直径が１０ｍｍのポンプは、０．５Ｖで２８０μＡの印加電流において４２μＬ・ｍｉｎ−１で送達する貯蔵器容積は、その直線寸法の３乗で変倍するが、皮膚粘着システムでは、注入システムを皮膚から引き離すおそれがある過度の応力を回避するために、厚さが約１２ｍｍを超えて増加しないことが好ましい。厚さ８ｍｍのシステムの例示的な投影寸法及び薬剤貯蔵器容積は、３６×３０×８ｍｍ、１．０ｍＬ、５３×４７×８ｍｍ、２．７ｍＬ、７８×７２×８ｍｍ、７．０ｍＬである。厚さ１２ｍｍでは、容積は、７８×７２×１２ｍｍのシステムで２０ｍＬになる。しかし、簡単な皮膚粘着システムは通常、大量の注入には適切でなく、少量の高濃度薬剤溶液の送達に最適である。
【０１７９】
速効性インスリンの例示的な場合では、非常に異なる流速での基礎送達と食事送達が必要とされる。速効性インスリン溶液は、通常約１００単位ｍＬ−１を含有する。１型糖尿病の管理では、インスリンの約１／４、すなわち約０．２インスリン単位ｋｇ−１・ｄａｙ−１が半継続的に投与され、約０．２インスリン単位ｋｇ−１が食事ごとに、すなわち毎日３回の食事それぞれに合わせて、約１０分で投与される。体重が７０ｋｇの人の場合では、約１４単位、すなわち約１４０μＬの速効性インスリンが、食事に合わせて約１０分で送達される必要がある。ポンプは、この投与量を約９分で送達する。この送達時間は、印加電流を２００μＡに増大することによって、簡単に５．５分に短縮することができる。基礎インスリンの送達では、電流パルスの間中に１０μＬ・ｍｉｎ−１の流速、及び１４４μＬ・ｄａｙ−１の日速度を得るために、７５μＡで持続時間が１５秒の４つの電流パルスが１時間ごとに印加される。
【０１８０】
開示されたシステムには、価格が数セントを超える部品がない。単分散微粒子を用意する費用は、単分散微粒子を多分散微粒子に置き換えることによって低減され得るが、それを使用することにより流速が半分になる（図１８Ｂ）。印加電流１００μＡにおける、１μｍ単分散微粒子を用いて作製されたポンプの流速及び動作電圧（点線）、及び１〜５μｍ多分散微小粒子を用いて作製されたポンプの流速及び動作電圧（線）。
【０１８１】
Ａｇ／Ａｇ２Ｏ／炭素紙電極を有する電気浸透ポンプを用いて構築された、皮膚粘着式３６×３０×８ｍｍの使い捨てでプログラム可能な皮下注入システムは、０．２〜０．８Ｖ及び３０〜２００μＡで動作するとき、１ｍＬの薬剤溶液を４〜３０μＬ・ｍｉｎ−１の速度で注入する。より遅い流速は、電流パルス化によって得ることが可能である。このシステムの特性は、１型糖尿病管理における速効性インスリン送達を可能にし、他薬剤の少量の高濃度溶液のプログラムされた注入に用いることもできる。
【０１８２】
「実施例７」銀／酸化銀電極を用いた実動試作品＃３
毎日又は週に２回取り替えられる２区画薬剤注入システム用の、Ａｇ／Ａｇ２Ｏ−セラミック膜−Ａｇ／Ａｇ２Ｏ電気浸透ポンプは、単純で、ガス発生がなく、またエネルギー効率がよい。ポンプの膜の両端間に電流又は電流が印加されると、陽極反応２Ａｇ（１つ又は複数）＋Ｈ２Ｏ→Ａｇ２Ｏ（１つ又は複数）＋２Ｈ＋＋２ｅ−で生成された陽子が陰極まで移動され、陰極では陽子が、反応Ａｇ２Ｏ（１つ又は複数）＋２Ｈ２Ｏ＋２ｅ−→２Ａｇ（１つ又は複数）＋２ＯＨ−によって消費される。水は、セラミック膜の表面の陽子の層の流束によってポンプ内で動かされて、近接する水のシートに運動が移され、それによりバルク水の流れが生じる。反応した１個の電子当たり約１０４個の水分子が流れる。水バルク中の１０−５Ｍを超える濃度のイオンの存在下では、一定の印加電流で流速は低下する。低下の原因は、膜表面の陽子によって搬送される電流の一部が、水バルク中で移動するイオンに分流することである。Ａｇ／Ａｇ２Ｏ−セラミック膜−Ａｇ／Ａｇ２Ｏ電気浸透ポンプ内では、電極から放出されたＡｇ＋イオンが水バルクのイオン伝導性を増加させて電流効率、すなわち一定電流での流速を低下させる。一定電流ではなく一定電圧でポンプが動作すると、流量の安定性が改善する。ＮＡＦＩＯＮ（登録商標）がＡｇ＋イオンを保持するので、ＮＡＦＩＯＮ（登録商標）で電極を被覆することによって流量はさらに安定化される。ＩＤが６ｍｍの、ＮＡＦＩＯＮ（登録商標）で被覆された電極付きの１Ｖで動作するポンプの２０μＬ・ｍｉｎ−１の流速は、ポンプを毎日５分間動作させた場合で１ヶ月間、又はポンプを３０分ごとに３０秒間パルス動作させた場合に７０時間、又は連続して動作する場合に２時間、安定である。
【０１８３】
薬剤送達でのＡｇ／Ａｇ２Ｏ−セラミック膜−Ａｇ／Ａｇ２Ｏ電気浸透ポンプの意図された用途は、分析及び生化学分析のラボ・オン・チップ・マイクロ・システムに適用されるその類似物の用途とは異なる。その類似物とは異なり、ポンプ注入が数ｍＬ／ｄａｙであるＡｇ／Ａｇ２Ｏ−セラミック膜−Ａｇ／Ａｇ２Ｏポンプは、わずかの金額で製造された構成要素で作られている。このポンプは、皮膚を通過しない薬剤を皮下又は筋肉に送達する、皮膚粘着パッチの一部になるものである。このシステムは、例えば、異なる時間での異なる投与量及び投与速度の、プログラムされた送達を可能にする。その経皮的皮膚パッチ同類物のように、注入システム及びその数ｍＬの薬剤貯蔵器は、毎日又は週に２回取り替えられる。システムを毎日又は週に２回取り替えることで、消費される電極材料、例えば、陽極でＡｇ＋に電解酸化されるＡｇの電極材料（陽極ではＡｇ＋がＡｇ２Ｏとして析出する）、及び陰極でＡｇに電解還元されるＡｇ２Ｏの電極材料を使用することが可能になる。
【０１８４】
ポンプの医療応用では、投与速度すなわち流速、及び投与量すなわち送達量の厳格な制御が必要になる。一般に、理想的な電気浸透ポンプの流速は、電流又は電圧により直線的に変化し、電流又は電圧が一定に保持されているときには一定である。理想的安定性が不足しているシステムでは、流量は監視され、且つフィードバックによって調節されなければならない。監視、及びフィードバック・ループによる調節が実践される一方で、これらは費用を増加させ、頻繁に取り替えられる注入システムでは回避されるべきものである。Ａｇ／Ａｇ２Ｏ−セラミック膜−Ａｇ／Ａｇ２Ｏポンプの流量の不変性は、ポンプ注入された水のＡｇ＋の影響を受け、それでも一定電圧動作とＡｇ／Ａｇ２Ｏ電極のＮＡＦＩＯＮ（登録商標）被覆との組合せでポンプが安定化される。
【０１８５】
ＯＤが８ｍｍでＩＤが６ｍｍであるポンプは、リンケイ酸で被覆されたシリカ膜を、流れを通す２つの同じＡｇ／Ａｇ２Ｏ被覆炭素紙電極の間に挟むことによって作製した。膜は、３００ｐｓｉでペレット化することによって形成し、次に、リンケイ酸で被覆された１μｍ単分散シリカ微粒子を７００℃で４時間焼成した。次に、膜を水で完全に洗浄し、水が満たされた容器に保管した。多孔質電極は、Ａｇを厚さ２００μｍの炭素紙（Ｓｐｅｃｔｒａｃａｒｂ  ２０５０Ａ−０８５Ｏ）上に電気めっきし、次に、１．３Ｃ容量のＡｇ、及び１．３Ｃ容量のＡｇ２Ｏが得られるように、めっきされたＡｇの１／２を陽極酸化することによって調製した。ＮＡＦＩＯＮ（登録商標）で被覆されたＡｇ／Ａｇ２Ｏ電極の調製では、電極は、入手可能な５％ＮＡＦＩＯＮ（登録商標）溶液（Ａｌｄｒｉｃｈ  ２７４７０４）を希釈することによって作られたイソプロパノールの１％ＮＡＦＩＯＮ（登録商標）溶液に１０秒間浸漬し、空気乾燥させて、浸漬ステップと乾燥ステップを繰り返し、次に、１２０℃で１時間硬化させた。組み立てられたポンプは、通常は翌日使用するまで水で満たして保存した。
【０１８６】
流速は、ポンプの出口に接続された較正済み微量注射器の変位を監視することによって測定した。流れに対抗する印加圧力は、水で満たされポンプの出口に接続された管の高さを、例えば１ｋＰａでは１０ｃｍに変えることによって調節した。その温度は、ポンプの近くに置かれた熱電対によって測定し、冷却された循環装置によって制御した（Ｆｉｓｈｅｒ  Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ  ９１０１）。データ取得ユニットを有する自家製ＣＰＵ制御電圧／電流供給装置を使用してポンプを動作させ、その電流及び電圧を監視した。
【０１８７】
いかなる特定の動作機構にも限定されることなく、Ａｇ／Ａｇ２Ｏ−セラミック膜−Ａｇ／Ａｇ２Ｏポンプ内の水の流れは、膜の両端間の電界内で、セラミック膜表面での陽子の速い流束によって引き起こされ得る。陽子は、陽極反応２Ａｇ（１つ又は複数）＋Ｈ２Ｏ→Ａｇ２Ｏ（１つ又は複数）＋２Ｈ＋＋２ｅ−で生成され、陰極反応Ａｇ２Ｏ（１つ又は複数）＋２Ｈ２Ｏ＋２ｅ−→２Ａｇ（１つ又は複数）＋２ＯＨ−によって生成されたＯＨ−陰イオンと結合することによって消費される。速い陽子の流束は、膜の表面に近接する水シートの流れを生じさせ、この流れは運動を水バルクに移す。１電子すなわち１陽子当たりで約１０４個の水分子が輸送される。水バルク中のイオンは、それが別の電流の流れの経路を形成するので好ましくない。図１９Ａで分かるように、イオンの影響は顕著になる。この図は、厚さ１．３ｍｍのセラミック膜を用いた２４℃で動作するポンプの、既に１０−５Ｍの濃度にＫＮＯ３が付加された濃度に対する流速の依存性を示す（白丸は１００μＡ定電流、黒丸は０．６Ｖ定電圧）。１０−３Ｍ濃度で、イオンにより、一定電流を印加することによって動作させたポンプの流量が半分になる。しかし、電圧が一定に保持された場合には、流速は１０−３Ｍの濃度までほぼ安定したままである。
【０１８８】
両方のＡｇ／Ａｇ２Ｏ電極が、潜在的なＡｇ＋陽イオン供給源になる。陽極では、電解酸化Ａｇ→Ａｇ＋＋ｅ−で形成されたＡｇ＋のほとんどが、局部ｐＨが酸性でない限り、水と２Ａｇ＋＋Ｈ２Ｏ→Ａｇ２Ｏ＋２Ｈ＋の反応をすることによってＡｇ２Ｏとして析出する。陰極においてｐＨが塩基性でない限り、Ａｇ２Ｏは溶解してＡｇ＋が生成され得る（Ａｇ２Ｏ＋Ｈ２Ｏ→２Ａｇ＋＋２ＯＨ−）。4ポンプが動作中に、水バルク中のＡｇ＋の濃度増加が流速に及ぼす影響は、図１９Ａの意図的に付加されたＫ＋イオン及びＮＯ３−イオンの影響と類似している。膜の両端間に一定電流が印加された場合、陽極から陰極へのＡｇ＋イオンの流束が印加電流の一部を搬送し、それによって流速及び電流効率が低下する。電圧が一定に保持された場合には、電流増加が水中のＡｇ＋の兆候である。これは、一定の印加電流において流速が低減したことを示唆する。図１９Ｂは、１００μＡの印加電流における電圧の時間依存性を描写する。図１９Ｃは、流速の時間依存性を示す。図１９Ｄは、０．６Ｖの印加電圧における、１．３ｍｍ膜の２４℃での電流の時間依存性を描写する。
【０１８９】
電極のＮＡＦＩＯＮ（登録商標）被覆による安定化。多孔質Ａｇ／Ａｇ２Ｏ炭素紙電極をＮＡＦＩＯＮ（登録商標）で被覆すると、流量及び長期性能が安定化される（図２１）。図２１は、電極をＮＡＦＩＯＮ（登録商標）で被覆することによる流速及び長期性能の安定化を描写する。ポンプは、水が充填されてから２、１６、２０、２４及び３６時間後に０．６Ｖで５分間パルス動作させた。白丸は被覆なし、黒丸はＮＡＦＩＯＮ（登録商標）で被覆されたＡｇ／Ａｇ２Ｏ電極、膜の厚さ１．３ｍｍ、２４℃。
【０１９０】
Ａｇ＋でドープされたケイ酸塩ガラス５、６のフォトクロミズムの研究から予想されるように、膜に結合したＡｇ＋は日光の下で、容易に裸眼で見えるＡｇに光還元される。膜の両側面を動作終了後に調べた。図２２Ａ〜Ｄは、図２１に示された、３８時間の間に０．６Ｖで５分間５回、間欠的に動作させたポンプのセラミック膜での銀析出を描写する。図２２Ａは、被覆されていない電極を有する膜の、陽極と向き合う側面を描写する。図２２Ｂは、被覆されていない電極を有する膜の、陰極と向き合う側面を描写する。図２２Ｃは、ＮＡＦＩＯＮ（登録商標）で被覆された電極を有する膜の、陽極と向き合う側面を描写する。図２２Ｄは、ＮＡＦＩＯＮ（登録商標）で被覆された電極を有する膜の、陰極と向き合う側面を描写する。
【０１９１】
ＮＡＦＩＯＮ（登録商標）被覆によりＡｇ＋放出が妨げられることはまた、ポンプが組み立てられた直後にポンプを３０分間１００μＡの印加電流で連続して動作させた場合にも見られる。ＮＡＦＩＯＮ（登録商標）で被覆された電極を有するポンプの膜は、Ａｇの堆積が少ないことが示された（図２１）。陰極と向き合う膜の側面にはＡｇが多くあり、それによって、陽極から到来するＡｇ＋の電解還元が示唆される。図２１は、セラミック膜を組み立てた直後に０．６Ｖを３０分間印加した後の、セラミック膜での銀析出を描写する。図２０Ａ〜Ｄで分かるように、ＮＡＦＩＯＮ（登録商標）で被覆された電極を有するポンプの膜の画像（図２０Ｃ〜Ｄ）を、被覆されていない電極を有するポンプの膜の画像（図２０Ａ〜Ｂ）と比較すると、電極のＮＡＦＩＯＮ（登録商標）被覆で、膜内にＡｇ＋が入り込むことを抑制している。図２０Ａは、被覆されていない電極付きの膜の、陽極と向き合う側面を描写する。図２０Ｂは、被覆されていない電極付きの膜の、陰極と向き合う側面を描写する。図２０Ｃは、ＮＡＦＩＯＮ（登録商標）で被覆された電極付きの膜の、陽極と向き合う側面を描写する。図２０Ｄは、ＮＡＦＩＯＮ（登録商標）で被覆された電極付きの膜の、陰極と向き合う側面を描写する。
【０１９２】
図２３Ａ〜Ｄに、流れに対抗する圧力による、また温度による流速の変化が、ＮＡＦＩＯＮ（登録商標）で被覆された電極を有し、厚さが２ｍｍの１Ｖで動作するポンプについて示されている。図２３は、圧力に対する流速の依存性（図２３Ａ）及び温度に対する流速の依存性（図２３Ｃ）を１．０Ｖの一定電圧動作で描写する（膜の厚さ２．０ｍｍ）。図２３Ｂは、０、２、４、６及び８ｋＰａ（上から下）の圧力に対する各電流を示す。図２３Ｃは、水の流動性の温度依存性を示す。図２３Ａでは、流速は、流れに対抗する圧力により直線的に低減し、９ｋＰａでゼロまで低下する。圧力が増加するにつれ、電流が減少する。薬剤は１ｋＰａ未満で皮下に注入できるので、皮下注入に伴う流速の損失は１０％未満であると予想される。流れが阻止された場合の電流の低下で、使用者に動作不良が警告される。図２３Ｄで分かるように、流速の温度依存性は、水の流動性の温度依存性に追随する。
【０１９３】
一定の印加電流ではなく一定の印加電圧における、電極のＮＡＦＩＯＮ（登録商標）被覆と組み合わせた動作により、ポンプの有用性は、流速の不変性が重要である皮膚装着小型薬剤ポンプとしてのその意図された用途において、大幅に拡張される。図２５Ａは、１．０Ｖの一定電圧における連続動作での、経過時間に対する送達量の依存性を描写する。流速は１０分間隔で測定した。図２５Ａは、厚さが２．０ｍｍの膜を用いた２４℃で動作するポンプについて、連続して動作しているポンプの１４０分の試験における流量の不変性を示す。１．５ｍＬが送達される最初の８０分間、流量は一定である。この量は、１型糖尿病の管理で使用される速効性インスリンの、通常では０．７ｍＬの毎日の量の２倍を超える。図２５Ｂは、ポンプが５分間１５回、間欠的に約１ヶ月間動作したときの安定した流量を示す。図２５Ｂは、１Ｖが毎日５分間印加された、１ヶ月にわたるパルス動作を描写する。
【０１９４】
薬剤の半一定レベルを維持するために十分な頻度で少ない薬剤用量を送達することに関連した、パルス動作の際の流量の不変性。流量は、ポンプを３０秒間、１時間ごとに２回パルス動作させたときに、７０時間安定である（図２６）。図２６は、１．０Ｖの一定電圧での３０秒間、３０分ごとのパルス動作における経過時間に対する送達量の依存性を描写する。流量を３回／ｄａｙ測定した（２４℃、膜の厚さ２．０ｍｍ）。食事に伴うインスリンの用量が注入され、それより少ない定常レベルが維持される１型糖尿病の管理で必要とされるような、維持用量とボリ両方の送達の組合せでは、両方の期間において流量は２４時間ほぼ一定である（図２７）。図２７は、厚さ２．０ｍｍの膜を有し２４℃で動作するポンプについて、時折の大量ボリ（３つの長さ８分の１Ｖパルスを４時間ごとに印加した）と、頻繁な少量ボリ（長さ５秒の０．３Ｖパルスを５分ごとに印加する）との混合ポンプ注入を描写する。
【０１９５】
Ａｇ／Ａｇ２Ｏ−セラミック膜−Ａｇ／Ａｇ２Ｏ電気浸透ポンプにおける流速の安定性は、ポンプを（一定電流ではなく）一定電圧で動作させることによって、また電極のＮＡＦＩＯＮ（登録商標）被覆によって改善される。ポンプが２時間連続して動作する場合、又は１ヶ月の期間にわたり５分間１５回、間欠的に動作する場合、又は７０時間、３０分ごとに３０秒間パルス動作する場合に、２０μＬ・ｍｉｎ−１の安定した流速が維持される。
【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４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図５Ｄ】
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【図５Ｅ】
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【図５Ｆ】
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【図５Ｇ】
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【図５Ｈ】
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【図５Ｉ】
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【図５Ｊ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図６Ｄ】
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【図６Ｅ】
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【図６Ｆ】
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【図７Ａ−７Ｃ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図８Ｄ】
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【図８Ｅ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図９Ｃ】
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【図９Ｄ】
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【図９Ｅ】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１０Ｃ】
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【図１１】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１３Ｃ】
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【図１３Ｄ】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６Ａ】
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【図１６Ｂ】
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【図１７Ａ】
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【図１７Ｂ】
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【図１７Ｃ】
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【図１７Ｄ】
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【図１７Ｅ】
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【図１８Ａ】
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【図１８Ｂ】
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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２０Ａ】
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【図２０Ｂ】
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【図２０Ｃ】
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【図２０Ｄ】
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【図２１】
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【図２２Ａ】
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【図２２Ｂ】
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【図２２Ｃ】
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【図２２Ｄ】
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【図２３Ａ】
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【図２３Ｂ】
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【図２３Ｃ】
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【図２３Ｄ】
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【図２４】
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【図２５Ａ】
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【図２５Ｂ】
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【図２６】
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【図２７】
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【国際調査報告】
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