(57)【要約】  流体を患者に送達するためのデバイスおよび方法が本明細書中に開示される。一実施形態において、送達システムは、流体を収容するためのリザーバと、リザーバに流体連通する流体連通部と、を含む。電気化学アクチュエータがリザーバ結合されており、作動時、リザーバ内の流体が流体連通部を通じて供給されるようにリザーバに力を作用するように構成されている。アクチュエータは、拘束された第１の端部と拘束されていない第２の端部とを含む。アクチュエータは、作動されると、アクチュエータの第２の端部が流体リザーバの方に変位するようにアクチュエータの長さに沿った位置において湾曲するように構成されている。アクチュエータは電気化学アクチュエータとすることができる。装置は、アクチュエータの作動時、リザーバに接触するように構成されている、アクチュエータとリザーバとの間に配置された伝達構造をさらに含むことができる。
2013525082.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体を収容するように構成されているリザーバと、
前記リザーバに流体連通して配置されるように構成されている流体連通部と、
第１の端部と、第２の端部と、前記第１の端部と前記第２の端部との間の中間部分とを有するアクチュエータであって、作動されると、前記アクチュエータが前記中間部分において湾曲し、前記第１の端部に対する第１の方向に前記第２の端部の変位を生成するように構成されているアクチュエータと、を含み、
前記アクチュエータが、前記第１の端部が拘束され、前記第２の端部が非拘束の状態で配置されており、前記アクチュエータが作動されると、前記第２の端部が前記流体リザーバの方に変位し、前記リザーバ内の流体が前記流体連通部を通じて供給されるように前記リザーバに力を作用するように配向されている、装置。
【請求項２】
前記アクチュエータと前記リザーバとの間に配置された伝達構造であって、前記アクチュエータの作動時、前記リザーバに接触するように構成されている伝達構造をさらに含む、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記アクチュエータが電気化学アクチュエータである、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
患者に脱着可能に結合されるように構成されている筺体をさらに含み、前記筺体が内部領域を画定し、前記アクチュエータと前記リザーバとが前記筺体内に配置されている、請求項１に記載の装置。
【請求項５】
患者に脱着可能に結合されるように構成されている筺体と、
前記筺体に結合された挿入機構であって、前記流体連通部を前記患者に挿入するように構成されている挿入機構と、をさらに含む、請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記アクチュエータと前記リザーバとの間に配置された伝達構造であって、前記アクチュエータの作動時、前記リザーバに接触するように構成されている頂面を有し、前記伝達構造の前記頂面が前記アクチュエータの頂面に平行でない伝達構造をさらに含む、請求項１に記載の装置。
【請求項７】
前記リザーバが前記アクチュエータの作動前はくさび形である、請求項１に記載の装置。
【請求項８】
使用者に脱着可能に結合可能な筺体と、
流体を収容するように構成され、かつ前記筺体内に配置されているリザーバと、
拘束された第１の端部部分と非拘束の第２の端部部分とを有するアクチュエータと、
前記アクチュエータと前記リザーバとの間に配置された伝達構造であって、前記筺体に枢動自在に結合された第１の端部部分と、非拘束の第２の端部部分とを有し、前記アクチュエータの作動時、前記リザーバに接触するように構成された表面を有する伝達構造と、を含み、
前記アクチュエータが、作動されると、前記アクチュエータの前記第２の端部部分によって力が前記伝達構造上に作用し、前記伝達構造の前記非拘束の第２の端部部分が枢動位置を中心に枢動し、前記リザーバ内の流体が前記リザーバから出て供給されるように前記リザーバに力を作用するように構成されている、装置。
【請求項９】
前記アクチュエータが電気化学アクチュエータである、請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
前記アクチュエータが作動されると、前記リザーバ内の流体が前記流体連通部により前記使用者内に供給されるように、前記リザーバに流体連通して配置されるように構成されている流体連通部をさらに含む、請求項８に記載の装置。
【請求項１１】
前記アクチュエータが第１のアクチュエータであり、前記アクチュエータによって作用する前記力が第１の力であり、
拘束された第１の端部部分と非拘束の第２の端部部分とを有する第２のアクチュエータであって、前記第１の力とは異なる第２の力を前記リザーバに作用するように構成されている第２のアクチュエータをさらに含む、請求項８に記載の装置。
【請求項１２】
前記伝達構造が第１の伝達構造であり、
前記第２のアクチュエータと前記リザーバとの間に配置された第２の伝達構造であって、前記第２のアクチュエータが前記第２の力を前記第１の力と反対方向に前記第２の伝達構造に作用するように構成されている第２の伝達構造をさらに含む、請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
前記伝達構造が第１の伝達構造であり、
前記第２のアクチュエータと前記リザーバとの間に配置された第２の伝達構造であって、前記筺体に枢動自在に結合された第１の端部部分と、非拘束の第２の端部部分とを有し、前記アクチュエータの作動時、前記リザーバに接触するように構成された表面を有する第２の伝達構造をさらに含み、
前記第２のアクチュエータが、作動されると、前記アクチュエータの前記第２の端部部分によって前記第２の力が前記伝達構造上に作用し、前記伝達構造の前記非拘束の第２の端部部分が枢動位置を中心に枢動し、前記リザーバ内の流体が前記リザーバから供給されるように、前記リザーバに力を作用するように構成されている、請求項１１に記載の装置。
【請求項１４】
前記アクチュエータによって作用する前記力が第１の力であり、
前記伝達構造に連結されるばねであって、前記伝達構造の前記非拘束の第２の端部部分が前記リザーバの方に動くように、前記伝達構造上に第２の力を作用するように構成されているばねをさらに含む、請求項８に記載の装置。
【請求項１５】
前記アクチュエータによって作用する前記力が第１の力であり、
前記伝達構造に連結されるばねであって、前記ばねの第１の端部部分が前記筺体によって画定される溝内において摺動可能に配置されており、前記伝達構造の前記第２の端部部分が前記リザーバの方に動くように、前記伝達構造上に第２の力を作用するように構成されているばねをさらに含む、請求項８に記載の装置。
【請求項１６】
使用者に脱着可能に結合可能な筺体と、
流体を収容するように構成され、かつ前記筺体内に配置されているリザーバと、
拘束された第１の端部部分と非拘束の第２の端部部分とを有するアクチュエータと、
前記アクチュエータと前記リザーバとの間に配置された伝達構造であって、
前記アクチュエータが、作動されると、前記アクチュエータによって第１の力が前記伝達構造上に作用するように構成されている、伝達構造と、
前記伝達構造に連結されるばねであって、前記伝達構造上に第２の力を作用するように構成されており、前記リザーバ内の流体が前記リザーバから供給されるように、前記第１の力と前記第２の力とが集合的に前記伝達構造によって前記リザーバに力を作用させるように構成されているばねと
を含む装置。
【請求項１７】
前記アクチュエータが電気化学アクチュエータである、請求項１６に記載の装置。
【請求項１８】
前記ばねの第１の端部部分が、前記筺体によって画定される溝内において摺動可能に動くように構成されているローラ部材に結合されており、前記ローラ部材が前記伝達構造上に前記第２の力を作用するように構成されている、請求項１６に記載の装置。
【請求項１９】
前記ばねの第１の端部部分が前記伝達構造に対して摺動可能に動くように構成されている駆動くさびに結合されているため、前記駆動くさびに結合されているローラ部材が前記伝達構造に前記第２の力を作用する、請求項１６に記載の装置。
【請求項２０】
前記ばねが圧縮ばねである、請求項１６に記載の装置。
【請求項２１】
前記ばねが引張ばねである、請求項１６に記載の装置。
【請求項２２】
前記アクチュエータが前記第１の端部部分と前記第２の端部部分との間に中間部分を有し、前記アクチュエータが、作動されると、前記アクチュエータの前記中間部分が湾曲し、前記伝達構造上に前記第１の力を付与するように構成されている、請求項１６に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
[0001]本願は、２０１０年５月６日に出願された、「治療薬を送達するためのシステムおよび方法（Systems And ethods For Delivering a Therapeutic Agent）」と題される米国特許仮出願第６１／３３２，０６６号の優先権および利益を主張するものであり、その開示はその全体が参照により本明細書に組み込まれる。
【０００２】
背景
[0002]本発明は、概して、例えば、治療薬を患者に送達するための医療デバイスおよび方法を含む、医療デバイスおよび手法に関する。
【背景技術】
【０００３】
[0003]薬剤送達には薬剤または他の治療的化合物の体内への送達を含む。一般に、薬剤は多くの要素を基に慎重に選択された技術により送達される。これら要素は、薬剤投与量、薬物動態学、複雑度、費用および吸収等の薬剤の特徴、所望の薬剤送達プロファイルの特徴（均一、不均一または患者管理等）、投与様式の特徴（容易さ、費用、複雑さおよび患者、医師、看護師または他の介護者における投与様式の有効性等）、または他の要素もしくはこれら要素の組み合わせを含みうるが、それらに限定されるものではない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
[0004]従来の薬剤送達技術には種々の課題がある。剤形の経口投与は比較的簡単な送達様式ではあるが、薬剤には、経口的に投与された場合、所望の生物学的利用性を達成し得ないものおよび／または望ましくない副作用を引き起こしうるものがある。さらに、経口的送達に係る投与時間から効力の時間までの遅延は治療的必要性によっては望ましくない場合がある。注射による非経口的投与により、例えば、所望の位置への薬剤の比較的迅速な送達を提供することにより、経口投与に不随する問題のいくつかを回避できるが、従来の注射は、不便であり、自己投与が困難であるとともに、患者にとっては苦痛を伴うまたは不快なものとなりうる。さらに、注射は、特に持続的期間にわたって特定の送達／放出プロファイルを達成するには適切でない場合がある。
【０００５】
[0005]従来の経皮パッチ等の受動的な経皮技術は使用者にとって比較的便利となりうるとともに、経時的に比較的均一な薬剤放出を可能としうる。しかしながら、多価薬剤または極性薬剤、ペプチド、タンパク質および他の大分子の作用薬等の薬剤には、角質層を貫通せず、効果的に送達されないものもある。さらに、薬剤の効果が現れるまでに比較的長い始動時間を必要としうる。その後、薬剤放出は比較的連続的となりうるが、これは場合によっては望ましくないこともある。また、薬剤有効搭載量のかなりの部分が送達不能となることもあり、パッチが取り外されるとパッチ内に残る場合がある。
【０００６】
[0006]イオン導入、超音波導入およびポレーション技術を含む能動的な経皮システムは高価になることがあるとともに、予測不能な結果を生じる場合がある。水溶性の安定化合物等のいくつかの製剤のみが能動的な経皮送達に適しうる。さらに、そのようなシステムを使用して薬剤の送達を調整または制御することは複雑なシステムの使用なしには不可能であろう。
【０００７】
[0007]輸液ポンプシステムには、大型で、ポンプと輸液セットとの間に管を必要とするものがあり、患者の生活の質に影響するおそれがある。さらに、輸液ポンプは高価な場合があり、使い捨てにできるものではないこともある。以上のことから、これらいくつかまたはすべての欠点および他の欠点を克服する新規の、改良された薬物送達システムおよび方法を提供することが望ましいだろう。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
[0008]流体を患者に送達するためのデバイスおよび方法が本明細書中に開示される。一実施形態において、送達システムは、流体を収容するように構成されているリザーバと、リザーバに流体連通する流体連通部とを含む。電気化学アクチュエータがリザーバ結合されており、作動時、リザーバ内の流体が流体連通部を通じて供給されるようにリザーバに力を作用するように構成されている。アクチュエータは、拘束された第１の端部と拘束されていない第２の端部とを含む。アクチュエータは、作動されると、アクチュエータの第２の端部が流体リザーバの方に変位するようにアクチュエータの長さに沿った位置において湾曲するように構成されている。アクチュエータは電気化学アクチュエータとすることができる。装置は、アクチュエータの作動時、リザーバに接触するように構成されている、アクチュエータとリザーバとの間に配置された伝達構造をさらに含むことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】一実施形態による送達システムの概略図である。
【図２Ａ】充電状態で示される電気化学アクチュエータの概略図の側面図である。
【図２Ｂ】放電状態で示される図２Ａの電気化学アクチュエータの側面から見た概略図である。
【図３Ａ】充電状態にある電気化学アクチュエータを示す一実施形態による送達システムの一部の概略図である。
【図３Ｂ】放電している際の電気化学アクチュエータを示す図３Ａの送達システムの一部の概略図である。
【図３Ｃ】第１の電気化学アクチュエータおよび第２の電気化学アクチュエータを含む電気回路を示す一実施形態による送達システムの一部の概略図である。
【図４Ａ】一実施形態による送達システムの斜視図である。
【図４Ｂ】図４Ａの送達システムの分解図である。
【図５Ａ】非クランプ式電気化学アクチュエータの動作モードを示す概略図である。
【図５Ｂ】一端が固定された図５Ａの電気化学アクチュエータの動作モードを示す概略図である。
【図６Ａ】非クランプ式電気化学アクチュエータの動作モードを示す概略図である。
【図６Ｂ】一端が固定された図６Ａの電気化学アクチュエータの動作モードを示す概略図である。
【図７Ａ】第１の構成で示される電気化学アクチュエータの一実施形態の概略図である。
【図７Ｂ】第２の構成で示される図７Ａの電気化学アクチュエータの概略図である。
【図８】別の実施形態による送達デバイスの一部の斜視図である。
【図９】筺体の上部部分を取り外した、図８に示した送達デバイスの一部の頂面図である。
【図１０】筺体の上部部分および伝達構造を取り外した、図８に示した送達デバイスの一部の頂面図である。
【図１１】図８の送達デバイスの流体リザーバの斜視図である。
【図１２】第１の構成で示される、筺体の側壁を取り外した図８の送達デバイスの一部の側面図である。
【図１３】第２の構成で示される、筺体の側壁を取り外した図８の送達デバイスの一部の側面図である。
【図１４】第３の構成で示される、筺体の側壁を取り外した図８の送達デバイスの一部の側面図である。
【図１５】別の実施形態による送達デバイスの一部の斜視図である。
【図１６】筺体の上部部分を取り外した、図１５に示した送達デバイスの一部の頂面図である。
【図１７】筺体の上部部分および伝達構造を取り外した図１５に示した送達デバイスの一部の頂面図である。
【図１８】図１５の送達デバイスの流体リザーバの斜視図である。
【図１９】第１の構成で示される、筺体の側壁を取り外した図１５の送達デバイスの一部の側面図である。
【図２０】第２の構成で示される、筺体の側壁を取り外した図１５の送達デバイスの一部の側面図である。
【図２１】第３の構成で示される、筺体の側壁を取り外した図１５の送達デバイスの一部の側面図である。
【図２２】別の実施形態による送達デバイスの一部の頂面図である。
【図２３】送達デバイスを第１の構成において示す、筺体の側壁を取り外した図２２の送達デバイスの側面図である。
【図２４】送達デバイスを第２の構成において示す、筺体の側壁を取り外した図２２の送達デバイスの側面図である。
【図２５】筺体の側壁を取り外して示す、送達デバイスの一実施形態を概略的に示した側面図である。
【図２６】筺体の側壁を取り外して示す、送達デバイスの一実施形態を概略的に示した側面図である。
【図２７】筺体の側壁を取り外して示す、送達デバイスの一実施形態を概略的に示した側面図である。
【図２８】筺体の側壁を取り外して示す、送達デバイスの一実施形態を概略的に示した側面図である。
【図２９】筺体の側壁を取り外して示す、送達デバイスの一実施形態を概略的に示した側面図である。
【図３０−３２】それぞれ、電気化学アクチュエータの異なる位置に固定されるか保持される電気化学アクチュエータの試験の結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
詳細な説明
[0031]患者の体への治療薬の送達における使用のために構成されたデバイス、システムおよび方法について本明細書中に記載する。そのような治療薬は、例えば、１つまたは複数の薬剤とすることができ、かつ種々の粘性の流体形態とすることができる。いくつかの実施形態では、デバイスおよび方法は、例えば、バッテリおよびポンプの両方の特徴を有しうる電気化学アクチュエータ等のアクチュエータを含むポンプデバイスを含みうる。具体的には、電気化学アクチュエータはセルが放電すると圧送力を生成する電気化学セルを含みうる。このように、本ポンプデバイスは従来の薬剤ポンプと比べて比較的少ない数の部品を有しうるため、ポンプデバイスが、従来の薬剤ポンプよりも比較的小型で、使い捨て可能であり、信頼性が高い。そのような薬剤送達デバイスは、例えば、患者の体に取り付けられる（例えば、装用可能なデバイス）ように設計された送達デバイスにおいて使用することが望ましい。ポンプデバイスのこれら特性は輸液薬物療法に関連する費用および不快感を低減しうる。
【００１１】
[0032]いくつかの実施形態では、そのようなポンプデバイスは、ポンプデバイスからの薬剤または流体の流れを調整するように機能する、例えば、制御部および／または他の回路により動作されうる。そのような制御部は、ポンプデバイスを使用する１つまたは複数の放出プロファイルの実行を可能としてもよい。放出プロファイルには、中でも、均一な流れ、不均一な流れ、連続的な流れ、不連続な流れ、プログラムされた流れ、スケジュール設定された流れ、使用者により開始される流れまたはフィードバック応答性の流れを要件とするものを含む。このため、ポンプデバイスは他のポンプデバイスに比べてより多様な薬物療法を効果的に送達してもよい。
【００１２】
[0033]本明細書中に記載されるシステムおよび方法は、自己動力式アクチュエータおよび／またはバッテリとアクチュエータとの組み合わせ等の電気化学アクチュエータを含みうる。そのような電気化学アクチュエータの実施形態例は、Chiangらによる「電気化学方法、デバイスおよび構造（Electrochemical Methods, Devices, and Structures）」と題される米国特許第７，５４１，７１５号、Chiangらによる「電気化学アクチュエータ（Electrochemical Actuator）」と題される米国特許出願公開第２００８／０２５７７１８号、およびChiangらによる「電気化学アクチュエータ（Electrochemical Actuator）」と題される米国特許出願公開第２００９／００１４３２０号、ならびにChiangらによる「薬剤を送達するためのシステムおよび方法（Systems and Methods for Delivering Drugs）」と題される米国特許第７，８２８，７７１号（‘７７１特許）に全般的に記載されており、それらの各開示を参照によって本明細書に組み込むものとする。そのような電気化学アクチュエータは体積または位置の変化により電圧または電流の印加に応答する少なくとも１つの構成要素を含みうる。体積または位置の変化は、その後、流体を流体源から送達することができるように流体源（例えば、流体リザーバ１０４）に作用しうるか、流体源に伝達されうる機械的な仕事を生成することができる。
【００１３】
[0034]送達システムのいくつかの実施形態では、電気化学アクチュエータは作動されると湾曲する細長いプレートとして構成される。アクチュエータは一端において固定されるか、そうでなければ拘束されうるため、アクチュエータはその端部から片持ちされる。そのような配置では、電気化学アクチュエータの同じ角度的偏向に対する自由端部での可動域の増加、および／または同じ垂直先端部の偏向に対する作動速度の増加を達成することができる。場合によっては、増加した可動域および／または増加した作動速度は、流体リザーバから流体を圧送するために印加されうる先端力の低減にもつながる可能性がある。この力の変化はクランプ位置における応力に影響する外部印加荷重に依存してもよい。しかしながら、いくつかの実施形態では、そのような先端力の低減は許容されうる。いくつかの実施形態では、一端が固定された電気化学アクチュエータを有する送達デバイスではアクチュエータの垂直偏向がほぼ２倍になる可能性がある。したがって、（角アクチュエータ変位によっては）アクチュエータの有効ストロークが事実上２倍になる可能性がある。一般に、アクチュエータの大きさには、押位置（例えば、アクチュエータが伝達構造および／または本明細書中に記載される流体源を押す位置）および片持ちばり位置と連動して、てこの作用が働き、垂直変位と利用可能な力との相互作用を変化させることができる。同じアクチュエータでは、押点が枢軸に近づくとピストンの変位率を増加するように作用するだけでなく、アクチュエータが必要とする力も増加する。逆に、押点が枢軸から離れると必要とする力が減少するように作用する（したがって、より弱い、あるいはより安価なアクチュエータの使用を可能にする）だけでなく、変位率が低下し、全般的にはアクチュエータのより大きな垂直ストロークを必要とする。
【００１４】
[0035]電気化学アクチュエータは、最小の重量および体積が望まれる用途において特に効果的な体積効率のよい可能出力を提供することができる。用途例は患者によって装用される薬剤／投薬パッチポンプである。ほとんどのポンプでは外部駆動回路または外部電力のいずれかを必要とする種々の原動機を使用しているが、嵩張り、高額な、および／または複雑な電気化学アクチュエータ式ポンプは小さなアクチュエータ体積を有し、外部電源を必要としないために顕著な利点を有する。
【００１５】
[0036]薬剤送達デバイスにおいて使用される電気化学アクチュエータの端部を固定することによって、デバイスおよび／またはアクチュエータは非対称とすることができる。したがって、体積および材料の両方（およびしたがって費用）がさらに節減される。薬剤送達デバイスのいくつかの実施形態では、電気化学アクチュエータはアクチュエータの一端または反対端に結合された剛性のある外部脚を含みうる。剛性のある脚をアクチュエータとクランプ機構との間のインターフェイスとして使用することができ、また、適切な駆動電子機器（最も簡単な様式の放電抵抗器および作動スイッチからより複雑な通信ユニットまで）を収容することができる。この追加の構成により、基本的な電気化学アクチュエータの特徴（荷重を支持できる最小の大きさ、複雑さおよび費用の低減、簡単な製造等）がさらに最適化され、かつ荷重およびパッケージを外部脚と接続させたままにすることができる。電子機器には、必要に応じて、必要な駆動回路、通信ユニットならびに動作を作動させるためのスイッチのいくつかまたはすべてを含むことができる。
【００１６】
[0037]図１は、流体送達システム１００（本明細書中において「送達デバイス」または「薬剤送達デバイス」とも呼ばれる）の一実施形態を示す概略ブロック図である。流体送達システム１００は、アクチュエータ１０２と、伝達構造１１６と、流体源１０４と、流体連通部１０６とを含む。流体源１０４は、流体連通部１０６により標的１０８内に送達されるべき流体（すなわち、治療薬）を収容することができる。標的１０８は、薬物療法または予防法を必要とする、例えば、ヒトまたは他の哺乳動物の体とされうる。
【００１７】
[0038]アクチュエータ１０２は、以下にさらに詳細に記載されるような、流体を流体源１０４から流体連通部１０６に送達するための圧送力を作動しうるか、そうでなければ生成しうる、例えば、電気化学アクチュエータ１０２とすることができる。いくつかの実施形態では、アクチュエータ１０２は、その内部において生じる電気化学反応に応じた体積または位置の変化をするデバイスとすることができる。例えば、アクチュエータ１０２は、充電された電気化学セルを含む電気化学アクチュエータとすることができ、電気化学セルの少なくとも一部は電気化学セルが放電すると作動することができる。したがって、アクチュエータ１０２は自己動力式アクチュエータまたはバッテリとアクチュエータの組み合わせとみなすことができる。
【００１８】
[0039]流体源１０４は、中に流体形態の薬剤を収容ことができるリザーバ、パウチ、チャンバ、バレル、ブラダまたは他の公知のデバイスとすることができる。流体連通部１０６は、流体源１０４と流体連通状態にあるか、流体連通状態に移行させることができる。流体連通部１０６は、例えば、針、カテーテル、カニューレ、輸液セット、または薬剤送達のために標的体に挿入されうるか、そうでなければ標的体に付属する他の公知の薬剤送達導管とすることができる。
【００１９】
[0040]いくつかの実施形態では、流体源１０４は流体または流体形態の薬剤を保持可能なあらゆる構成要素とすることができる。いくつかの実施形態では、流体源１０４は使い捨てであってもよい（例えば、再充填可能または再利用可能であることを意図していない）。他の実施形態では、流体源１０４は再充填することができ、これにより、デバイスの少なくとも一部を再使用することを可能としてもよい、および／またはデバイスによって送達される薬剤または流体を変えてもよい。いくつかの実施形態では、流体源１０４は、電気化学アクチュエータ１０２の電気化学電位と相関する大きさにされうる。例えば、流体源１０４の大きさおよび／または体積は、流体源１０４が、電気化学アクチュエータ１０２がほぼ実質的に充電されるのとほぼ同時にほぼ実質的に空になるように選択されうる。流体源１０４の大きさおよびその中に収容される薬剤の量を電気化学アクチュエータ１０２の駆動電位に対応するように最適化することによって、デバイスの大きさおよび／または費用を低減してもよい。他の実施形態では、電気化学アクチュエータ１０２は流体源１０４を基準にして過大にしてもよい。いくつかの実施形態では、送達システム１００は１つより多い流体源１０４を含むことができる。そのような構成では、２つ以上の薬剤または流体を送達するために単一のデバイスを使用することを可能としてもよい。２つ以上の薬剤または流体は、プログラムまたはスケジュールにより、またはあらゆる他の適切な手法で別々に、同時に、交互に送達することができる。そのような実施形態では、流体源１０４は、同じまたは異なる電気化学アクチュエータ１０２、同じまたは異なる流体連通部１０６、同じまたは異なる動作電子機器、または送達システムの他の構成要素の同じまたは異なる部分に付属してもよい。
【００２０】
[0041]伝達構造１１６は電気化学アクチュエータ１０２と流体源１０４との間に配置することができる。伝達構造１１６は、電気化学アクチュエータ１０２によって作用する力が伝達構造１１６から流体源１０４に伝達されるように、アクチュエータ１０２の作動時に流体源１０４に接触するように構成された表面を含む。伝達構造１１６は１つまたは複数の構成要素を含みうる。例えば、伝達構造１１６は、流体源１０４に接触するように構成された表面を有する単一の構成要素とされうる。いくつかの実施形態では、伝達構造１１６は、電気化学アクチュエータ１０２の作動時、流体源１０４に接触するように構成された表面を有する１つまたは複数の部材を含みうる。いくつかの実施形態では、伝達構造１１６はほぼ平坦なまたは平らな板である。
【００２１】
[0042]アクチュエータ１０２は、例えば、クランプ機構（図１に図示せず）に結合させることによって一端において固定することができ、反対端は非拘束とすることができる。特定の実施形態を参照して以下にさらに詳細に記載するように、一端が固定されることにより、アクチュエータ１０２は、作動されると自由端部が枢動位置を中心に湾曲するか回転するように偏向または湾曲することができる。伝達構造１１６は一端において取付部材（図１に図示せず）に枢動自在に結合することができ、反対端に自由端部を含む。アクチュエータ１０２の作動時、伝達構造１１６はその枢動結合部を中心に枢動することができる。例えば、アクチュエータ１０２が作動され、湾曲または偏向を始めると、アクチュエータ１０２の一部が伝達構造１１６に接触し、それに力を作用して、伝達構造１１６を、その枢動取付位置を中心に可動および回転させることができる。伝達構造１１６が可動すると、それは上述のように流体源１０４に接触し、流体源１０４内の流体を流体源１０４から患者内に放出させうる。アクチュエータ１０２を伝達構造１１６に固定し、筺体の底部を押すことも可能である。これはエンドユーザによってシステムがいかに供給されるおよび／または組み立てられる／作動されるかを最適化するのに望ましい構成であろう。
【００２２】
[0043]いくつかの実施形態では、流体送達システム１００は原薬を含む薬剤を含む製剤を送達するのに使用することができる。他の実施形態では、流体送達システム１００は薬剤を含有しない流体を送達してもよい。例えば、流体は生理食塩水または造影剤等の診断用薬であってもよい。薬剤送達は、例えば、流体連通部１０６の位置および／または薬剤の流入位置によって、皮下、静脈内、動脈内、筋肉内、心臓内、骨内、皮内、鞘内、腹腔内、腫瘍内、鼓室内、耳内、局所性、硬膜外および／または神経周囲とすることができる。
【００２３】
[0044]薬剤（本明細書中において「治療薬」または「予防薬」とも呼ばれる）は、純品とするか、当技術分野において公知の１つまたは複数の薬剤的に許容される賦形剤を使用して、とりわけ、溶液、懸濁液または乳濁液で形成されうる。例えば、当技術分野において公知の任意の水性または非水性媒体とされうる、薬剤の薬剤的に許容される媒体が提供されうる。水性媒体の例には、生理的食塩水、ブドウ糖またはマンニトール等の糖の溶液および薬剤的に許容される緩衝液を含み、非水性媒体の例には、不揮発性植物油、グリセリン、ポリエチレングリコール、アルコールおよびオレイン酸エチルを含む。媒体は、抗菌性防腐剤、酸化防止剤、等張化剤、緩衝剤、安定剤または他の成分をさらに含んでもよい。
【００２４】
[0045]本明細書中に記載される流体送達システム１００および他のシステムおよび方法は全般的には薬剤を人体に供給するものとして記載されるが、そのようなシステムおよび方法は、任意の適切な生体適合性または粘性を有する任意の流体を任意の物体、生物または無生物に送達するために用いてもよい。例えば、システムおよび方法は、他の生体適合性流体をヒトおよび他の動物を含む生物体に送達するために用いてもよい。さらに、システムおよび方法は、薬剤または他の流体を動物および植物等のヒト以外の生物に送達してもよい。また、システムおよび方法は、任意の流体を任意の標的、生物または無生物に送達してもよい。
【００２５】
[0046]いくつかの実施形態では、電気化学アクチュエータ１０２は陽極および陰極を含むことができ、その少なくとも１つは作動電極である。これらおよび電気化学アクチュエータの他の構成要素は、いくつかの実施形態では最初に充電されうる電気化学セルを形成しうる。例えば、電気化学セルは電極間の回路が閉じている際に放電を開始し、作動電極を作動させてもよい。以下にさらに詳細に記載されるように、作動電極はそれによって流体源または流体源と関連する伝達構造等の別の構造に対して仕事を行うことができる。この仕事により、その後、流体が流体源から標的１０８内に圧送されるかそうでなければ投与されうる。
【００２６】
[0047]より具体的には、電気化学アクチュエータ１０２の作動電極は閉路が形成されると体積または位置を変化することができ、この体積または位置の変化により流体源または伝達用構造に対して仕事を行うことができる。例えば、作動電極の少なくとも一部の体積または位置が変化するように、作動電極は、膨張しても、湾曲しても、座屈させても、折り曲げても、凹ませても、細長くしても、収縮してもよく、そうでなければ、体積、大きさ、形状、向き、配置または位置を変化してもよい。いくつかの実施形態では、作動電極の一部が体積または位置を変化してもよいが、作動電極の全体が逆の変化をしても、何ら変化しなくともよい。送達デバイス１００は１つより多い電気化学アクチュエータ１０２を含むことができることに留意されたい。例えば、いくつかの実施形態では、送達デバイス１００は、直列、並列またはそれらいくつかの組み合わせにおいて配置された１つまたは複数の電気化学アクチュエータ１０２を含むことができる。いくつかの実施形態では、いくつかのそのような電気化学アクチュエータ１０２を互いに積み重ねてもよい。別の例として、複数の薬剤の同時的または順序的な送達を、２つ以上の流体源に作用する１つまたは複数の電気化学アクチュエータ１０２を含むことによって達成することができる。
【００２７】
[0048]送達システム１００は、患者の体（例えば、皮膚）に脱着可能にまたは着脱可能に取り付けることができる筺体（図１に図示せず）も含むことができる。送達システム１００の種々の構成要素は筺体に固定的にまたは着脱可能に結合することができる。例えば、上述したクランプ機構および取付部材は筺体の一部と一体的に形成されうるか、筺体に結合されうる。
【００２８】
[0049]送達デバイス１００を患者の皮膚に付着させるため、着脱可能な接着剤を少なくとも部分的に筺体の下面にコーティングすることができる。接着剤は、非毒性、生体適合性および皮膚から着脱可能とされうる。デバイスの使用準備が完了するまで接着剤を保護するため、脱着可能な保護カバーにより接着剤をカバーすることができ、その場合、カバーはデバイスが皮膚に貼り付けられる前に取り外すことができる。その代わりに、接着剤は感熱性または感圧性とすることができ、その場合、接着剤はデバイスが皮膚に貼り付けられると活性化されうる。接着剤の例には、包帯等の医療デバイスを皮膚に固定するために一般に使用される種類のアクリルベースの医療用接着剤を含むが、これに限定されるものではない。しかしながら、筺体が任意の他の手法で皮膚または全般的に体に付属されうる場合、接着剤は必要ない、および省略されてもよい。例えば、紐または帯を使用することができる。
【００２９】
[0050]筺体は比較的軽量かつ可撓性があるが、頑丈な材料から形成されうる。筺体は、また、例えば、剛性のある特定の部分と可撓性のある特定の部分とを提供するために、材料の組み合わせから形成されうる。材料の例には、ポリスチレン、ポリブテン、炭酸塩、ウレタンゴム、ブテンゴム、シリコーンおよび他の類似材料およびその混合物等のプラスチック材料およびゴム材料を含む。またはこれら材料の組み合わせまたは任意の他の適切な材料が使用されうる。
【００３０】
[0051]いくつかの実施形態では、筺体は単一の構成要素または複数の構成要素を含みうる。いくつかの実施形態では、筺体は２つの部分、すなわち、基部部分と可動部分とを含みうる。基部部分は皮膚に取り付けるのに適しうる。例えば、基部部分は比較的可撓性を有しうる。接着剤は基部部分の下面に付着することができ、それは比較的平らであるか、特定の体の部分または領域の形状に合う形状にされうる。可動部分は基部部分に付属する大きさおよび形状にされうる。いくつかの実施形態では、２つの部分は係止機構等により互いに係止されるように設計されうる。場合によっては、２つの部分は着脱可能な係止機構等により互いに着脱可能に係止されうるため、可動部分は基部部分に脱着可能に付属されうる。そのような筺体を組み立てるため、可動部分は未組立位置と組立位置との間の基部部分を基準として可動可能とされうる。組立位置では、２つの部分はデバイスを衣服の下に隠すのに適した外部形状を有するデバイスを形成しうる。筺体の種々の実施形態例は‘７７１特許に記載されている。
【００３１】
[0052]送達デバイス１００の大きさ、形状および重量は、送達デバイス１００がデバイスが接着剤により貼り付けられた後、皮膚に快適に装用されうるように選択されうる。例えば、送達デバイス１００は、例えば、約１．０”ｘ１．０”ｘ０．１”〜約５．０”ｘ５．０”ｘ１．０”の範囲、およびいくつかの実施形態では、約２．０”ｘ２．０”ｘ０．２５”〜約４．０”ｘ４．０”ｘ０．６７”の範囲の大きさを有することができる。送達デバイス１００の重量は、例えば、約５ｇ〜約２００ｇの範囲、およびいくつかの実施形態では、約１５ｇ〜約１００ｇの範囲とすることができる。送達デバイス１００は、約０．１ｍｌ〜約１，０００ｍｌの範囲、および場合によっては、約０．３ｍｌ〜約１００ｍｌの範囲、例えば、約０．５ｍｌ〜約５ｍｌの量を投与するように構成することができる。送達デバイスの形状は、送達デバイス１００が衣服の下において比較的気づかれないように選択されうる。例えば、筺体は比較的滑らかであり、鋭利な角がないものとされうる。しかしながら、他の大きさ、形状および／または重量も可能である。
【００３２】
[0053]上述したように、流体送達デバイス１００に、薬剤含有または非薬剤含有流体をヒトの患者または他の標的１０８に送達させるために電気化学アクチュエータ１０２が使用されうる。そのような流体送達システム１００は、上述のように患者の皮膚に脱着可能に取り付けることができるパッチデバイス等の、比較的小型で、自己内蔵型の、使い捨て可能なデバイスにおいて具現化されうる。電気化学アクチュエータ１０２はバッテリおよびポンプの両方として機能するため、送達デバイス１００は部分的に比較的小型かつ自己内蔵型とされうる。送達デバイス１００の小型かつ自己内蔵型の性質は有利にはデバイスを衣服の下に隠すことを可能としてもよく、薬剤が送達されている間、患者が通常の動作を継続することを可能にしてもよい。従来の薬剤ポンプとは異なり、流体を流体リザーバから体内に供給するための外部管を排除することができる。そのような管はその代わりに送達デバイス内に収容することができ、針または他の流体連通部がデバイスから体内に延びうる。電気化学アクチュエータ１０２は最初に充電され、送達デバイス１００が作動されると放電を開始することができ、薬剤または他の流体を標的１０８内に圧送するか、そうでなければ送達する。電気化学アクチュエータ１０２が完全に放電するか、流体源１０４（例えばリザーバ）が空になると、送達デバイス１００は取り外すことができる。電気化学アクチュエータ１０２およびデバイスの他の構成要素の小型および安価な特徴により、いくつかの実施形態では、送達デバイス１００全体を１回の使用後に廃棄することを可能にしてもよい。送達デバイス１００は数分から数日まで異なりうる特定の時限にわたって皮下または静脈内薬剤送達等の薬剤送達を可能としうる。その後、送達デバイス１００は体から取り外され、廃棄することができる。
【００３３】
[0054]使用時、送達デバイス１００は、流体連通部１０６（例えば、針、カニューレ等）が所望の注入位置に隣接して配置されるように、標的１０８に接触して配置されうる（例えば、患者の体の表面に配置される）。流体連通部１０６は、電気化学アクチュエータ１０２の作動により、または以下にさらに詳細に記載するように別個に作動することができる。例えば、送達デバイス１００は、流体連通部１０６を作動するための別個の機構を含むことができる。流体連通部１０６の作動は、例えば、患者の体内への流体連通部１０６の挿入を含みうる。流体連通部１０６の作動用の種々の構成を示す実施形態例は上で参照によって組み込まれた‘７７１特許に記載されている。電気化学アクチュエータ１０２は、その後、力を流体源１０４に印加するために作動され、流体連通部１０６を通して流体を標的１０８内に送達させる。例えば、電気化学アクチュエータ１０２が作動されると、アクチュエータ１０２は変位し、伝達構造１１６に接触してそれに力を印加し、力がさらには流体源１０４に伝達され、流体を流体源１０４から流体連通部１０６を通じて標的１０８内に圧送する。
【００３４】
[0055]種々の一般原理を上述したが、これら概念のいくつかの例示的な実施形態をここで説明する。これら実施形態は単に例であり、送達システムおよび／または送達システムの種々の構成要素の多くの他の構成が考えられる。
【００３５】
[0056]図２Ａおよび図２Ｂは、本明細書中に記載されるような送達デバイスにおいて使用されうる電気化学アクチュエータ２０２の一実施形態の概略図である。示されるように、この実施形態では、電気化学アクチュエータ２０２は、陽極２１０と、陰極２１２と、電解質２１４とを含みうる。図２Ａに示すように、これら構成要素は、初めに放電され、その後、使用前に充電されうるか、初めに充電されうる電気化学セルを形成しうる。陽極２１０は、電解質２１４の存在下で膨張または変位するように構成されうる。電極２１０、２１２間の回路が閉じられると、電流が陽極２１０から陰極２１２に流れうる。陽極２１０は、その後、体積または形状を変化しうる。その結果、図２Ｂに示すように、陽極２１０の少なくとも一部が長手方向に変位する。例えば、アクチュエータ２０２は、図２Ａに示すように、充電される（作動前）と全体的な高さｈ1を有することができ、放電されるか作動されると全体的な高さｈ２を有することができるため、アクチュエータ２０２はｈ２−ｈ1に等しい変位またはストロークを有する。換言すると、アクチュエータ２０２は、第１の端部部分２１５と、第２の端部部分２１９と、第１の端部部分２１５と第２の端部部分２１９との間に配置された中間部分２１７とを有しうる。作動前（放電前）のアクチュエータは、アクチュエータ２０２が配置される送達デバイスの表面Ｓ上に支持されうる。アクチュエータ２０２が放電されると、少なくとも中間部分２１７が表面Ｓから非ゼロ距離ｄ変位しうる（例えば、湾曲または屈曲する）。アクチュエータ２０２のストロークはその非ゼロ距離ｄにほぼ等しくなりうる。アクチュエータ２０２が変位すると、アクチュエータ２０２は、圧送力または圧力を流体リザーバ（図示せず）に、および／またはそれに結合された付属する伝達構造（図示せず）に作用しうる。アクチュエータ２０２によって作用する圧送力または圧力により一定量の流体（例えば、治療薬）が流体リザーバから圧送されうる。したがって、電気化学アクチュエータ２０２は自己動力式電気化学ポンプとみなされうる。
【００３６】
[0057]この実施形態では、電気化学アクチュエータ２０２は電気化学アクチュエータ２０２が充電されると、動作イオン（working ion）のより低い化学ポテンシャルを有するように選択された陽極２１０を有し、それによって、アクチュエータが放電される際、陰極２１２から動作イオンを自発的に受容することができる。いくつかの実施形態では、動作イオンには陽子またはリチウムイオンを含みうるが、それらに限定されない。動作イオンがリチウムである場合、陽極２１０は、例えば、ＬｉＣｏ０２、ＬｉＦｅＰ０４、ＬｉＮｉ０２、ＬｉＭｎ２０４、ＬｉＭｎ０２、ＬｉＭｎＰ０４、Ｌｉ４Ｔｉ５０１２ならびにそれらの変性組成物および固溶体を含む１つまたは複数のリチウム金属酸化物と、チタン酸化物、マンガン酸化物、バナジウム酸化物、スズ酸化物、アンチモン酸化物、コバルト酸化物、ニッケル酸化物または鉄酸化物の１つまたは複数を含む酸化物系化合物と、ＴｉＳｉ２、ＭｏＳｉ２、ＷＳｉ２の１つまたは複数ならびにそれらの変性組成物および固溶体を含む金属硫化物と、アルミニウム、銀、金、ホウ素、ビスマス、ガリウム、ゲルマニウム、インジウム、鉛、アンチモン、ケイ素、スズまたは亜鉛の１つまたは複数を含む金属、金属合金または金属間化合物と、リチウム金属合金、または黒鉛、炭素繊維構造、ガラス状炭素構造、高配向性熱分解黒鉛または不規則炭素構造の１つまたは複数を含む炭素とを含みうる。陰極２１２は、例えば、リチウム金属、リチウム金属合金または陽極の化合物として記載した前述の化合物のいずれかを含みうる。但し、そのような化合物は、陰極として使用される場合、アクチュエータが充電されると、リチウムを陰極から自発的に受容しうる陽極と対になっていることを条件とする。これらは単にいくつかの例であり、他の構成もまた可能である。
【００３７】
[0058]いくつかの実施形態では、電気化学アクチュエータは、アノードと、カソードと、リチウムイオン等の化学種とを含みうる。いくつかの実施形態では、リチウムイオン源は、ＰＣ、プロピレン炭酸塩、ＧＢＬ、ガンマブチルラクトン、ジオキシレンおよびその他等の有機溶剤ならびに添加された電解質から作製された電解質である。電解質のいくつかの例には、ＬｉＰＦ６、ＬｉＢｒ、ＬｉＢＦ４を含む。電極の少なくとも１つは第１の部分と第２の部分とを含む作動電極とされうる。これら部分は、電圧または電流の存在下において、第１の部分が第２の部分とは異なる手法で化学種に応答するように少なくとも１つの異なる特徴を有しうる。例えば、これら部分は異なる材料から形成されうるか、これらの部分は、とりわけ、厚さ、寸法、空隙率、密度または表面構造が異なりうる。電極は充電することができ、回路が閉の場合、電流が流れうる。化学種は、第２の部分と異なる程度まで第１の部分とインターカレート、デインターカレート、合金化、酸化、還元またはめっき化されうる。第２の部分とは異なるように化学種に応答する第１の部分により、作動電極は１つまたは複数の寸法、体積、形状、配向または位置を変化しうる。
【００３８】
[0059]電気化学アクチュエータの別の例を図３Ａおよび図３Ｂに図示する実施形態に示す。図３Ａに示すように、電気化学アクチュエータ３０２は、陽極３１０と電気的に連通し、電気化学セルを集合的に形成する陰極３１２を含みうる。陽極３１０は第１の部分３２０と第２の部分３２２とを含んでもよい。いくつかの実施形態では、第１の部分３２０と第２の部分３２２とは異なる材料で形成される。部分３２０および部分３２２は、また、異なる電気的電位を有してもよい。例えば、第１の部分３２０は、化学種を第２の部分３２２と異なる程度までインターカレート、デインターカレート、合金化、酸化、還元またはめっき化しうる材料を含んでもよい。第２の部分３２２は、化学種を実質的にインターカレート、デインターカレートまたは合金化、酸化、還元またはめっき化しない材料で形成してもよい。いくつかの実施形態では、第１の部分３２０は、リチウムとインターカレーションする、または合金化または化合物を形成する際に膨張しうる、アルミニウム、アンチモン、ビスマス、炭素、ガリウム、ケイ素、銀、スズ、亜鉛または他の材料の１つまたは複数を含む材料で形成してもよい。一実施形態では、第１の部分３２０は、リチウムとインターカレーションする際に膨張しうるアルミニウムで形成される。銅はリチウムと実質的にインターカレートしない、または合金化しないため、第２の部分３２２は銅で形成してもよい。いくつかの例では、第２の部分３２２は陽極集電体として機能してもよく、電気化学セルの外部に延びて、例えば、タブまたは電流リードを形成してもよい。他の実施形態では、第２の部分３２２はセルの外部に延びるタブまたは電流リードに接合されてもよい。陰極３１２は、また、集電体を含んでもよい。電気化学アクチュエータ３０２はセパレータ３２３を含んでもよい。セパレータ３２３は、例えば、ガラス繊維布等の多孔質セパレータフィルムまたは多孔質高分子セパレータであってもよい。リチウムイオン電池の組み立てにおいて使用されるもの等の他の種類のセパレータも使用してもよい。電気化学アクチュエータ３０２は、また、電解質３１４を含んでもよい。電解質３１４は、液体、固体またはゲルの形態であってもよい。電解質には、陰極を形成するのに使用されるもの等の電気化学的に活性な化学種を含んでもよい。電気化学アクチュエータ３０２は、また、陰極３１２と、陽極３１０と、セパレータ３２３とが配置されうるポリマーパッケージ等の囲壁３３６を含んでもよい。
【００３９】
[0060]図３Ｂに示すように、陰極３１２と陽極３１０との間に閉路が形成されると電流が陰極３１２と陽極３１０との間に外部回路を通って流れることができるように、電気化学セルは電圧３３３を有してもよい。陰極３１２がリチウム金属電極であり、電解質がリチウムイオンを含有する場合、リチウムイオン電流は内部において陰極３１２から陽極３１０に流れることができる。リチウムによる第１の部分３２０のインターカレーションは体積膨張等の寸法変化を生じさせることができる。いくつかの例では、この体積膨張は、初期体積と比較すると、少なくとも２５％、少なくとも５０％、少なくとも７５％、少なくとも１００％、少なくとも１５０％、少なくとも２００％、少なくとも２５０％または少なくとも３００％に達してもよい。高い体積膨張は、例えば、第１の部分３２０がリチウムで飽和する場合に発生してもよい。リチウムのインターカレーションにより第１の部分３２０の体積が増加する際、第１の部分３２０が結合されてもよい第２の部分３２２は、リチウムのインターカレーションが最小限であるかないために、実質的に膨張しなくてもよい。したがって、第１の部分３２０は機械的な拘束を提供する。この２つの部分の間の歪み差分により陽極３１０が湾曲または屈曲する。陽極３１０の寸法変化および変位の結果、電気化学アクチュエータ３０２は第１の配向から第２の配向に変位することができる。この変位は、陰極３１２からのリチウム金属の損失と、陽極３１０におけるリチウムインターカレート化合物またはリチウム合金の形成とによる電気化学セルの体積変化または寸法変化（例えば、正味の体積変化）が、正、ゼロ、または負であるか否かにかかわらず起こりうる。場合によっては、アクチュエータ変位は、正である電気化学アクチュエータ３０２またはその一部分の体積変化または寸法変化（例えば、正味の体積変化）により生じてもよい。場合によっては、アクチュエータ変位は、ゼロである電気化学アクチュエータ３０２またはその一部分の体積変化または寸法変化（例えば、正味の体積変化）により生じてもよい。場合によっては、アクチュエータ変位は、負である電気化学アクチュエータ３０２またはその一部分の体積変化または寸法変化（例えば、正味の体積変化）により生じてもよい。
【００４０】
[0061]本明細書では、２つの部分間の「歪み差分」は、電圧または電流を２つの部分に印加した場合の各個々の部分の応答（例えば、作動）の差を意味しうる。つまり、本明細書中に記載されるシステムは、第１の部分と、第１の部分と関連する（例えば、接触してもよい、一体的に連結されてもよい）第２の部分とを含む構成要素を含んでもよく、実質的に同一の条件下で、第１の部分は体積変化または寸法変化をしてもよく、第２の部分は体積変化または寸法変化をせず、第１の部分と第２の部分との間に歪みを生成する。歪み差分により、構成要素またはその一部を第１の配向から第２の配向に変位させてもよい。いくつかの実施形態では、歪み差分は、アクチュエータシステムの１つまたは複数の部分との化学種のインターカレーション、デインターカレーション、合金化、酸化、還元、またはめっき化の差異によって生じてもよい。
【００４１】
[0062]例えば、第２の部分３２２に対する第１の部分３２０のインターカレーション、デインターカレーション、合金化、酸化、還元またはめっき化の差異はいくつかの手段により達成が可能である。一実施形態において、第１の部分３２０は第２の部分３２２とは異なる材料で形成してもよく、この場合、材料の１つが化学種を実質的にインターカレート、デインターカレート、合金化、酸化、還元またはめっき化するが、第２の部分は、より少ない程度で化学種と相互作用する。別の実施形態では、第１の部分３２０と第２の部分３２２は同じ材料で形成してもよい。例えば、第１の部分３２０と第２の部分３２２は同じ材料で形成してもよく、加圧粉末または焼結粉末もしくは発泡構造等の、実質的に高密度または多孔質であってもよい。場合によっては、電気化学セルの動作時に歪み差分を生成するため、第１の部分３２０または第２の部分３２２は、電気化学セルの動作中に、制限されたイオン輸送のために組成勾配が生じ、歪み差分が発生しうるように十分な厚さを有してもよい。いくつかの実施形態では、１つの部分または１つの部分の所定の領域が第２の部分または第２の部分の所定の領域と比べて化学種に優先的にさらされてもよい。他の例では、１つの部分を他方の部分に対して遮蔽またはマスキングすることにより、非マスキングまたは非遮蔽部分に比べて、マスキングまたは遮蔽部分のインターカレーション、デインターカレーションまたは合金化の低減または増大させることができる。これは、部分とのインターカレーション、デインターカレーション、合金化、酸化、還元またはめっき化を促進または抑制するために、例えば、表面処理または堆積された障壁層、障壁層材料による積層、もしくはマスキング／遮蔽されるべき部分の表面の化学的または熱的処理により達成されてもよい。障壁層は、ポリマー、金属材料またはセラミックを含みうる任意の適切な材料で形成されうる。場合によっては、障壁層は、また、集電体等の、電気化学セルにおける別の機能としての役割を果たすことができる。いくつかの実施形態では、障壁層は表面上に均一に堆積されてもよい。他の場合において、障壁層は、表面の特定の部分のみが表面のインターカレーション、デインターカレーション、合金化、酸化、還元またはめっき化を優先的に促進または抑制するように組成および／または寸法の勾配を形成してもよい。直線的勾配、段階的勾配、指数関数的勾配および他の勾配が可能である。いくつかの実施形態では、高密度表面層の調製を含む第１の部分３２０または第２の部分３２２の空隙率の変化を使用して、イオン濃度勾配および歪み差分の生成を支援してもよい。第１の部分と第２の部分との間の歪み差分を誘起するために化学種を第１の部分と異なる程度で相互作用させる他の方法も使用することができる。いくつかの実施形態では、電極の屈曲または湾曲は、力を作用するため、または有用な機能を達成する変位を実施するために使用される。
【００４２】
[0063]いくつかの実施形態では、電気回路は、電気回路を開閉することができる電気接触子（図示せず）を含みうる。例えば、電気接触子が互いに連通している場合、（図３Ｂに示すように）電気回路は閉にされ、それらが互いに接触していない場合、図３Ａに示すように、電気回路は開にされうるか断線しうる。
【００４３】
[0064]電気化学アクチュエータの放電は電気回路内を通る電流（すなわち抵抗器の電気抵抗）に比較的比例しうる。抵抗器の電気抵抗は比較的一定とされうるため、電気化学アクチュエータは比較的一定比率で放電しうる。したがって、電気化学アクチュエータの放電、およびしたがって、電気化学アクチュエータの変位は時間の経過と共に比較的線形となりうる。
【００４４】
[0065]いくつかの実施形態では、可変抵抗器を含む電気回路が使用されうる。抵抗を変えることによって、電気化学アクチュエータの放電率および対応する電気化学アクチュエータの変位を変えることができる。これによりさらには流体源からの流体の流量を変えることができる。そのような一実施形態の一例が‘７７１特許に記載されている。いくつかの実施形態では、電気回路を開閉するためにスイッチを使用する電気回路が使用されうる。スイッチが閉じられると、電気化学アクチュエータは放電することができ、スイッチが開かれると、電気化学アクチュエータは放電を防止されうる。そのような一実施形態の一例が上で参照によって組み込まれた‘７７１特許に記載されている。
【００４５】
[0066]前述の記載では単一の電気化学アクチュエータ３０２の電極（例えば、３１０，３１２）間に形成される電気回路について説明したが、いくつかの実施形態では、複数の電気化学アクチュエータの電極間に電気回路が形成されうる。例えば、図３Ｃに概略的に示されるように、第１の電気化学アクチュエータ３０２’と第２の電気化学アクチュエータ３０２”とを含む電気回路３２０が使用されうる。電気化学アクチュエータ３０２’、３０２”のそれぞれは、本明細書中に示すこと以外は多くの点で上述した電気化学アクチュエータ３０２に類似しうる。
【００４６】
[0067]具体的には、第１のアクチュエータ３０２’の陽極３１０’は第２のアクチュエータ３０２”の陰極３１３と電気的に連通しており、第１のアクチュエータ３０２’の陰極３１２’は第２のアクチュエータ３３０の陽極３１１と電気的に連通している。したがって、図３Ａおよび図３Ｂを参照して上述した電気化学セルは、その陰極３１２とその陽極３１０との間に閉路が形成されると電圧３３３を有する一方で、第１の電気化学アクチュエータ３０２の陰極３１２’と第２の電気化学アクチュエータ３０２”の陽極３１１との間に、および第２の電気化学アクチュエータ３０２”の陰極３１３と第１の電気化学アクチュエータ３０２の陽極３１０’との間に閉路が形成されると、図３Ｃの実施形態のように、各電気化学アクチュエータ３０２’、３０２”の電圧電位Ｖの少なくとも合計にほぼ等しい複合電圧２Ｖが生成される。
【００４７】
[0068]例えば、各電気化学アクチュエータ３０２’、３０２”が上述した電気化学セルの電圧３３３にほぼ等しい電圧電位Ｖを有する場合、電気回路３２０が電気化学アクチュエータ３０２’、３０２”の電極間において閉にされると、電気回路は電圧３３３の約２倍の電圧を有する。別の例では、第１の電気化学アクチュエータ３０２’は約０．３の電圧Ｖを有することができ、第２の電気化学アクチュエータ３３０は約０．３の電圧Ｖを有することができる。第１の電気化学アクチュエータ３０２’および第２の電気化学アクチュエータ３０２”は単一の（または同じ）電気回路３２０に含まれるため、回路の実効電圧または合計電圧２Ｖは約０．６である。このように、第１の電気化学アクチュエータ３０２’および第２の電気化学アクチュエータ３０２”それぞれの変位は、電気回路３２０の合計電圧２Ｖの存在下において、例えば、電圧Ｖ（例えば、単一のアクチュエータを有する電気回路）の存在下で生じうる変位と比較するとより大きくなりうる。さらに、電気化学アクチュエータ３０２’、３０２”は、単一の電気化学アクチュエータでは駆動するのに電力が不十分な送達システムの電子的な構成要素を駆動するのに十分な電力を集合的に生成することができる。
【００４８】
[0069]電気化学アクチュエータ３０２’、３０２’は各約０．３ボルトおよび合計０．６ボルトであると記載されてはいるが、他の実施形態では、各電気化学アクチュエータ３０２’、３０２”は任意の適切な電圧を有することができる。さらに、電気化学アクチュエータ３０２’、３０２”は同じ電圧または異なる電圧を有することができる。回路３２０は２つの電気化学アクチュエータ３０２’、３０２”を含むものとして示され。記載されているが、他の実施形態では、電気回路は３つ以上の電気化学アクチュエータを含みうる。さらに、電気化学アクチュエータ３０２’、３３０は並列で連結することができ、電気化学アクチュエータ３０２’、３３０の容量（アンペア時間）を事実上２倍にする一方で、電気回路の電圧を単一電気化学アクチュエータの電圧に維持する。
【００４９】
[0070]図４Ａおよび図４Ｂは、本明細書中に記載されるような電気化学アクチュエータを含みうる送達デバイスの一実施形態を示す。送達デバイス４００は、筺体４８０と、流体源４０４と、電気化学アクチュエータ４０２と、流体源４０４とアクチュエータ４０２との間に配置された伝達構造４１６と、支持部材４８５と、電気化学アクチュエータ４０２に結合されうる関連の電子機器（図示せず）とを含む。この実施形態では、筺体４８０は、互いに結合して筺体４８０内の内部領域を形成しうる、第１の部分４８２と、第２の部分４８４と、上部部分４８６とを含む。流体源４０４と、電気化学アクチュエータ４０２と、支持構造４８５と、伝達構造４１６とは、それぞれ筺体４８０によって画定される内部領域内に配置されうる。伝達構造４１６は支持構造４８５上の取付部４３８に枢軸４３４により枢動自在に結合されうる。組み立てられると、アクチュエータ４０２の端部部分は支持構造４８５のクランプ機構４３０により拘束される。
【００５０】
[0071]流体源４０４は、筺体４８０の内部領域内に予め配置されて使用者に提供されうるか、使用者が筺体４８０内に挿入することができる別個の構成要素として提供されうる。例えば、流体源４０４は開口部（図示せず）を通じて筺体４８０内に挿入されうる。例えば、流体源４０４は、患者に注入されるべき流体を収容しうる内部容積を画定する流体リザーバ、バッグまたは容器等とすることができる。流体源４０４（本明細書中では「流体リザーバ」とも呼ばれる）は、流体源４０４と、患者の皮膚を貫通するように構成された流体連通部（図示せず）との間に流体流路を形成するため、挿入機構（図示せず）によって穴が開けられるように構成されているウェブ部（図示せず）を含みうる。いくつかの実施形態では、流体リザーバ４０４は、例えば、総量１ｍｌの流体を収容するために、例えば、約２ｃｍの長さＬ、約２ｃｍの幅Ｗおよび約０．２５ｃｍの高さＨで作られうる。
【００５１】
[0072]送達デバイス４００は、挿入機構および／またはアクチュエータ４０２を作動させるために使用されうるボタンの形態の作動機構４８８も含む。筺体４８０の第１の部分４８２と、第２の部分４８４と、上部部分４８６とは、上で参照によって組み込まれた‘７７１特許に記載されている送達システムの種々の実施形態と類似の手法で互いに結合することができる。第１の部分４８２と、第２の部分４８４と、上部部分４８６とは、例えば、接着剤、スナップフィット結合または他の公知の結合方法により結合することができる。第１の部分４８２は第１の部分４８２の底面に配置された接着層により患者の体に付着させることができる。
【００５２】
[0073]送達デバイス４００を使用するため、送達デバイス４００は患者の体の所望の注入位置に配置され、そこに粘着的に取り付けられる。筺体４８０内に（例えば、患者により筺体内に挿入されるか予め配置される）流体源４０４が配置されると、患者は、流体連通部（図示せず）を注入位置において挿入するために挿入機構（図示せず）を作動させることができる。流体連通部（図示せず）を患者の体内に挿入するために挿入機構を作動させるため、作動機構４８８（例えば、ボタン）をオフ位置からオン位置に動かすことができ、これにより流体連通部が治療位置において患者の皮膚を貫通する。
【００５３】
[0074]電気化学アクチュエータ４０２は、挿入機構が作動され、流体連通部が患者の体内に挿入された後に作動されうる。その代わりに、いくつかの実施形態では、電気化学アクチュエータ４０２を挿入機構の作動と同時に作動させることができる。例えば、挿入機構が作動されると、それは電気化学アクチュエータ４０２と連通するトリガ機構（図示せず）を作動させるように構成することができる。例えば、そのようなトリガ機構は（上述のような）電気回路を完成し、電気化学アクチュエータ４０２に放電を開始させることができる。電気化学アクチュエータ４０２が放電すると、アクチュエータ４０２は変位し、伝達構造４１６に力を作用する。これがさらには流体源４０４に力を作用し、それによって伝達構造４１６と筺体４８０の第２の部分４８４との間において流体源４０４を圧縮し、流体源４０４内の一定量の流体を患者内に放出することとなる。
【００５４】
[0075]図５Ａおよび図５Ｂは、図５Ａに示す非クランプ式電気化学アクチュエータ５０２の動作モードと、図５（ｂ）に示す一端がクランプ機構５３０内に固定された電気化学アクチュエータ５０２の動作モードとの間の違いを示す概略図である。この例では、それぞれの場合において、アクチュエータ５０２が同じ全体的な印加荷重（すなわちＦｌ＝Ｆ２）を有する場合、電気化学アクチュエータ５０２はクランプ構成および非クランプ構成の両方において同じ角度的偏向θ１＝θ２をする。しかしながら、生じる垂直変位Δｈは、非クランプ式アクチュエータのΔｈ１に比べてクランプ式アクチュエータのΔｈ２の方が大きくなる。
【００５５】
[0076]図６Ａおよび図６Ｂは、図６Ａに示す非クランプ式電気化学アクチュエータ６０２の動作モードと、図６Ｂに示す一端がクランプ機構６３０内に固定された電気化学アクチュエータ６０２の動作モードとの間の違いを示す概略図である。この例は、クランプされた場合のアクチュエータが非クランプの場合と同じ垂直偏向（すなわちΔｈ２＝Δｈ１）を達成しうるが、対応するより小さな角度的偏向θ１＞θ２を有する場合を示す。したがって、この例では、より大きな全体的な垂直変位率が達成されうる。前の例と同様、アクチュエータは、クランプ構成および非クランプ構成の両方において同じ全体的な印加荷重（すなわちＦ２＝２（Ｆｌ／２）＝Ｆｌ）を有する。
【００５６】
[0077]図７Ａおよび図７Ｂは、任意の外部脚７２６および７２８を含む電気化学アクチュエータ７０２の一実施形態を示す概略図である。図７Ａは、作動前の準備完了位置にある電気化学アクチュエータ７０２を示し、図７Ｂは、作動中のアクチュエータ７０２を示す。外部脚７２６および７２８はそれぞれ、アクチュエータ７０２の反対端に結合されており、外部脚７２６は、また、クランプ機構７３０に結合されている。示されるように、必要な駆動回路、通信ユニットならびに必要に応じて動作を作動させるためのスイッチのいくつかまたはすべてを含みうる脚の１つ（例えば、脚７２６）に電子機器７３２を組み込むことができる。アクチュエータ７０２が作動されると、アクチュエータ７０２は図７Ｂに示すように湾曲または偏向する。
【００５７】
[0078]図８〜図１４は、送達システム８００の一実施形態の一部分の概略図である。この実施形態では、送達デバイス８００は、電気化学アクチュエータ８０２と、伝達構造８１６と、流体源８０４とを含む。伝達構造８１６は、枢軸取付支持部８３８において筺体８３６に枢動自在に結合され（例えば図９を参照）、少なくとも部分的に電気化学アクチュエータ８０２上に片持ちされる枢動ピン８３４を含む。図１２〜図１４に示すように、流体源８０４は伝達構造８１６上に配置される。伝達構造８１６は流体源８０４の底面８４８に接触するように構成されている頂面８４６を含む（例えば図１１を参照）。この実施形態では、図１２〜図１４の側面図に示すように、流体源８０４の底面８４８は流体源８０４の頂面８５０に対して角度をなしている。筺体８３６は底壁部８４２に平行する上壁部８４０を含む。この実施形態では、流体源８０４の頂面８５０は上壁部８４０に平行すると共に、筺体８３６の下壁部８４２に平行する。下壁部８４２は底壁部８４２の底面に配置された接着層により患者の体に付着されうる。
【００５８】
[0079]筺体８３６の上壁部８４０と下壁部８４２とは、上で参照によって組み込まれた‘７７１特許に記載されている送達システムの種々の実施形態と類似の手法で互いに結合することができる。例えば、上壁部８４０は底壁部８４２上に留められうるか係止されうる。いくつかの実施形態では、上壁部８４０と底壁部８４２とは互いに粘着的に結合されうる。上壁部８４０と底壁部８４２は、送達デバイス８００の種々の構成要素が配置される筺体８３６の内部領域を集合的に画定する。図８に示すように、筺体８３６は、例えば、１．９３インチの長さＬ、１．５３インチの幅Ｗおよび０．３６インチの深さまたは高さＨを有しうる。
【００５９】
[0080]電気化学アクチュエータ８０２は、図１３および図１４に示すように、電気化学アクチュエータ８０２が作動するとアクチュエータ８０２が枢動位置８５６を中心に枢動状態に変位するか湾曲するように、第１の端部、すなわち縁端部８５２においてクランプ機構８３０内に拘束され（例えば、クランプされる、取り付けられる、固定される）、反対側の第２の端部、すなわち縁端部８５４において自由にされている。上述したように、アクチュエータ８０２を一端において拘束することによって、その有用な変位を増加させることができ、場合によってはほぼ２倍にできる。アクチュエータ８０２が伝達構造８１６を押す接触点の位置により、流体源８０４に伝達されうる伝達構造８１６の力および動作性能を部分的に決定するアクチュエータ８０２のエネルギ（力および変位）を高めることができる。
【００６０】
[0081]使用時、電気化学アクチュエータ８０２が作動される（例えば、放電する）と、図１３に示すように、電気化学アクチュエータ８０２の自由端部部分８５４が変位し、力を伝達構造８１６に作用する。伝達構造８１６はさらには力を流体源８０４に作用して流体源８０４から一定量の流体を圧送する。電気化学アクチュエータ８０２が放電を完了すると、および／または伝達構造８１６および／または電気化学アクチュエータ８０２がそれらの変位可能な限界に達すると、図１４に示すように、流体源８０４は実質的に空になる（例えば、流体が流体源から排出されている）。１つの例では、電気化学アクチュエータ８０２の動作のストロークまたは継続時間は、例えば、３．４時間の間で、例えば、１．２７ｍｍとされうる。
【００６１】
[0082]図１５〜図２１は、送達システム９００の別の実施形態の一部分の概略図である。前の実施形態と同様、送達システム９００は、電気化学アクチュエータ９０２と、伝達構造９１６と、流体源９０４とを含む。伝達構造９１６は、枢軸取付支持部９３８において筺体９３６に枢動自在に取り付けられており、伝達構造９１６は少なくとも部分的に電気化学アクチュエータ９０２上に片持ちされている。流体源９０４は伝達構造９１６上に配置されている。この実施形態では、図１９〜図２１に示すように、伝達構造９１６は流体源９０４の対応する角度を付けられた底面９４８に接触するように構成されている角度を付けられたまたは湾曲した頂面９４６を有する。流体源９０４は、また、筺体９３６の角度を付けられた上壁部９４０に対応する角度を付けられた頂面９５０を含む。
【００６２】
[0083]前の実施形態について上述したように、筺体９３６の内部領域を集合的に画定するため、筺体９３６の上壁部９４０と下壁部９４２とは互いに結合することができる。下壁部９４２は、底壁部９４２の底面に配置された接着層により患者の体に付着させることができる。筺体９３６は、図１５に示すように、その最も広い位置において、例えば、１．８インチの長さＬ、１．５３インチの幅Ｗおよび０．３６インチの深さまたは高さＨを有しうる。
【００６３】
[0084]前の実施形態と同様、電気化学アクチュエータ９０２は、電気化学アクチュエータ９０２が作動されると、図２０および図２１に示すように、アクチュエータ９０２が枢動位置９５６を中心に枢動状態に変位するか湾曲するように、クランプ機構９３０内に第１の端部すなわち縁端部９５２において拘束され（例えば、クランプされる、取り付けられる、固定される）、反対側の第２の端部すなわち縁端部９５４に自由端部を含む。図２０に示すように、使用時、電気化学アクチュエータ９０２が作動される（例えば、放電する）と、電気化学アクチュエータ９０２の自由端部は変位し、伝達構造８１６に力を作用する。伝達構造９１６はさらには流体源９０４に力を作用して一定量の流体を流体源９０４から圧送する。
【００６４】
[0085]図２１は、電気化学アクチュエータ９０２が放電を完了した際、および／または伝達構造９１６および／または電気化学アクチュエータ９０２が、それらが変位可能な限界に達した際の送達デバイス９００を示す。図２１に示すように、電気化学アクチュエータ９０２がその作動を完了すると、流体源９０４は空にされている（例えば、流体は流体源から排出されている）。電気化学アクチュエータ９０２の動作のストロークまたは継続時間は、例えば４時間の間で、例えば１．５ｍｍとされうる。送達デバイス９００について記載した動作のストロークおよび継続時間ならびに上述した送達デバイス８００の動作のストロークおよび継続時間は単に例としての作動パラメータであり、他の実施形態は特定の形態および所望の出力によっては異なる作動パラメータを有することができる。
【００６５】
[0086]図２２〜図２４は、本明細書中に記載されるクランプ式アクチュエータを含む薬剤送達デバイスの一実施形態を示す。送達デバイス１０００は、筺体１０３６と、流体源１００４と、流体連通部１００６と、電気化学アクチュエータ１００２と、伝達構造１０１６と、流体連通部挿入機構１０４４と、関連する電子機器１０５８とを含む。前の実施形態において説明したように、筺体は、互いに結合することができる上壁部１０４０と下壁部１０４２とを含む。下壁部１０４２は、底壁部１０４２の底面に配置された接着層により患者の体に付着させることができる。図２２は、説明目的のために上壁部１０４２を取り外した送達デバイス１０００の頂面図である。
【００６６】
[0087]この実施形態では、流体連通部１００６は、挿入機構１０４４を使用して患者の体内に挿入されうるカニューレの形態である。例えば、挿入機構１０４４は、筺体１０３６の下壁部１０４２に画定される開口部１０６０を通じて流体連通部１００６を挿入することができる。代替的な実施形態では、別個の挿入機構を使用することができる。流体リザーバ１００４内の流体を患者に供給することができるように、流体連通部１００６は流体リザーバ１００４と流体連通して配置されうる。例えば、挿入機構１０４４は、流体リザーバ１００４と流体連通部１００６との間の流体路を形成するため、作動時、流体リザーバ１００４を穿刺するように構成されうる。
【００６７】
[0088]使用時、送達デバイス１０００は患者の体に取り付けることができ、挿入機構１０４４は作動されうる。挿入機構１０４４の作動は作動機構（図示せず）を作動させることによって達成されうる。作動機構は、スイッチ、ボタン、プルタブ等とすることができる。流体連通部１００６の挿入時、電気化学アクチュエータ１００２の作動を誘発するために、挿入機構１０４４も使用することができる。いくつかの実施形態では、二次作動機構（図示せず）が提供される。
【００６８】
[0089]図２３は、電気化学アクチュエータ１００２が充電状態にあり、流体連通部１００６が患者の体内に挿入されている際の送達デバイス１０００を示す。この構成において、送達デバイスは準備完了モードにある。上述のように、電気化学アクチュエータは、流体連通部１００６の挿入時または二次機構により起動され放電を開始することができる。いずれにおいても、上述したように、電気化学アクチュエータ１００２が作動される（例えば、電気化学アクチュエータ１００２が放電される）と、図２４に示すように、アクチュエータ１００２は枢動位置１０５６を中心に変位するか湾曲する。アクチュエータ１００２が上に回転すると、それは伝達構造１０１６に接触し、伝達構造１０１６を上方に枢動させる。この動作によりさらには流体リザーバ１００４に力が印加され、流体リザーバ１００４を伝達構造１０１６と筺体１０３６の上壁部１０４０との間において押しつぶす。流体リザーバ１００４内の流体が流体リザーバ１００４から圧送されるか排出され、流体連通部１００６を通り、患者の体に入る。
【００６９】
[0090]図２５は、別の実施形態による送達デバイス１１００の概略図である。送達デバイス１１００は、第１のアクチュエータ１１０２と第２のアクチュエータ１１０３とを含む二重片持ち式アクチュエータ配置を含む。第１のアクチュエータ１１０２および第２のアクチュエータ１１０３は、それぞれが一端においてクランプ機構１１３０および１１３１のそれぞれに固定されている。第１のアクチュエータ１１０２および第２のアクチュエータ１１０３は、他の実施形態において説明したように、それぞれ、例えば、電気化学アクチュエータとすることができる。第１の伝達構造１１１６は、枢動位置１１３４にある第１の枢軸取付支持部１１３８により筺体１１３６に枢動自在に結合されており、第２の伝達構造１１１７は、枢動位置１１３５ある第２の枢軸取付支持部１１３９により筺体１１３６に枢動自在に結合されている。第１の伝達構造１１１６と第２の伝達構造１１１７との間に流体源１１０４が配置されている。
【００７０】
[0091]この実施形態では、第１のアクチュエータおよび第２のアクチュエータ１１０３が作動される（例えば、放電される）と、枢動動作時、または第１の伝達構造１１１６および第２の伝達構造１１１７、流体リザーバ１１０４内の一定量の流体が空にされるように、第１のアクチュエータ１１０２が第１の伝達構造１１１６を押すことができ、第２のアクチュエータ１１０３が第２の伝達構造１１１７を押すことができる。二重アクチュエータは、流体リザーバ１１０４に印加される、より大きな力および／またはより大きな変位を提供することができる。この形態の二重片持式アクチュエータ配置は、例えば、投与量に特定の要件を有するより多くの薬剤量の有効搭載量を可能にするのに望ましいだろう。いくつかの実施形態では、リザーバの厚さを２倍にし、そのような配置を使用することにより、同じ時間量で２倍の薬剤量の送達を可能にすることができる。この構成は、また、例えば、アクチュエータの大きさ、クランプ位置、押位置およびリザーバの大きさを変えることにより利用可能な他の最適化に適用できる。また、（図２５（ｂ）に示すように）放電時、バッテリ／アクチュエータリードの直列接続から利用可能な増加した電圧の恩恵を受けることができる。
【００７１】
[0092]図２６〜図２９は、機械的なばねとともに使用される電気化学アクチュエータを含む送達デバイスの実施形態の概略図である。機械的なばねは、機能の初期段階における投与動作を支援し、それによってその放電の初期段階において電気化学アクチュエータにかかる荷重を低減することができる。これは、また、その内部機能に対して、例えば、アクチュエータの偏向を生じさせる、より低密度の構造のより容易な開発等の、良い効果をもたらしうる。
【００７２】
[0093]いくつかの実施形態では、ばねを電気化学アクチュエータと結合すると、システムの作動時、送達デバイスの圧送が即座に（すなわち、電気化学アクチュエータに生じる可能性のある任意のストローク開始の遅延の間圧送を補助するために）開始されることも確実とすることができる。ばねを電気化学アクチュエータと結合することの別の利点は、例えば、ボーラス送達に加えてベースライン送達等のより複雑な送達プロファイルを達成することである。ばねの力を解放するときを制御することにより、送達中いつでも（例えば、最初、中間または最後）ボーラス投与を提供してもよい。いくつかの実施形態では、また、送達の最後の方においてリザーバを完全に空にするのを補助するためばねを解放することに利点がありうる。いくつかの実施形態では、送達デバイスは流体を投与するために単独で（アクチュエータの使用なしで）動作するばねを含みうる。
【００７３】
[0094]図２６に示すように、送達デバイス１２００は、クランプ機構１２３０により一端に固定されるアクチュエータ１２０２（例えば、電気化学アクチュエータ）を含む。クランプ機構１２３０は筺体１２３６に結合されており、伝達構造１２１６は枢動位置１２３４にある取付構造１２３８により筺体１２３６に枢動自在に結合されている。図２６に示すように、流体リザーバ１２０４は伝達構造１２１６上に配置され、圧縮ばね１２６２は筺体１２３６と伝達構造１２１６とに結合されている。この実施形態では、ばね１２６２は、圧縮されるとそれが伝達構造１２１６を押すことができるように送達デバイス１２００内に配置されている。ばね１２６２を伝達構造１２１６の長さに沿った異なる位置に配置すると、印加されるばね１２６２のトルクを変化させることができる。ばね１２６２の初期位置によって、異なる圧縮サイズのばねが使用されうる。枢動位置１２３４の近傍に配置されたばねはより低いトルクを生成することができ、可動端部（例えば、自由端部）の方に配置される場合は逆になる。ばね１２６２は、例えば、送達デバイス１２００内において空間のより最適な使用を提供することができる任意の波形ばねまたは皿ばねとすることができる。
【００７４】
[0095]代替的な実施形態では、図２７に示すように、送達デバイスの上部に配置された引張ばねが使用されうる。送達デバイス１３００は、送達デバイス１２００と同様に構成することができ、アクチュエータ１３０２と、流体リザーバ１３０４と、筺体１３３６に結合されたクランプ機構１３３０と、枢動位置１３３４にある取付構造１３３８により筺体１３３６に枢動自在に結合されている伝達構造１３１６とを含む。この実施形態では、力平衡に同じ効果を有してばね１３６４が伝達構造１３１６を引くことができるように、引張ばね１２６４が筺体１３３６と伝達構造１３１６とに結合されている。
【００７５】
[0096]別の代替的な実施形態では、送達デバイスは、（図２６および図２７に示すようにその厚さに沿うのに対して）送達デバイスの長さに沿って配置された電気化学アクチュエータとともに使用されるばねを含みうる。図２８に示すように、送達デバイス１４００は、アクチュエータ１４０２と、流体リザーバ（図示せず）と、筺体１４３６に結合されているクランプ機構１４３０と、枢動位置１４３４にある取付構造１４３８により筺体１４３６に枢動自在に結合されている伝達構造１４１６とを含む。送達デバイス１４００は、また、筺体１４３６に可動的に結合された引張ばね１４６４を含む。ばね１４６４の第１の端部は１４６６において筺体の側壁１４３６に結合されており、ばね１４６４の第２の端部は、筺体１４３６の後壁内に画定された溝１４７２内に可動的に配置されている低摩擦ローラ部材１４７０を含む。
【００７６】
[0097]使用時、アクチュエータ１４０２が作動されると、アクチュエータ１４０２は、前の実施形態において説明したように、伝達構造１４１６を上方に押す。ほぼ同時に、ばねは、ローラ部材１４７０を矢印Ｂの方向に引き、伝達構造１４１６の自由端部を矢印Ａの方向に上方に動かすことができる。具体的には、ローラ部材１４７０が矢印Ｂの方向に動き、伝達構造の側部縁端１４１６に沿って伝達構造１４１６の底面と接触および接続し、伝達構造１４１６を上方に引くように、ばね１４６４はローラ部材１４７０を溝１４７２内において引くことができる。力角度がより大きく、ばね力のより多くの部分が伝達構造１４１６の底面に対して垂直に向いているため、ばね１４６４の効果は送達デバイスの初期作動時により高くなりうる。代替的な実施形態では、同じ結果を伝達構造１４１６の他方の側に配置した圧縮ばねにより得ることができる。
【００７７】
[0098]別の実施形態では、図２９に示すように、送達デバイスは、伝達構造の長手方向の側部縁端に取り付けられたローラ部材を押すための駆動くさびを使用することができる。この実施形態では、送達デバイス１５００は、アクチュエータ１５０２と、流体リザーバ（図示せず）と、筺体１５３６に結合されているクランプ機構１５３０と、枢動位置１５３４にある取付構造１５３８により筺体１５３６に枢動自在に結合されている伝達構造１５１６と、引張ばね１５６４とを含む。ばね１５６４の第１の端部は１５６６において筺体１５３６の壁に結合されており、ばね１５６４の第２の端部は駆動くさび１５７６に結合されている。駆動くさび１５７６は２つの案内部１５７４の間に可動的に配置され、摩擦を最小にするため、およびばね１５６４の長手方向軸線に平行する方向に動作を制限するために案内部１５７４の摺動面間において載る／動くように拘束されている。
【００７８】
[0099]ローラ部材１５７０は、送達デバイスが作動されると、伝達構造１５１６の長手方向の側部縁端に沿って動くことができるように駆動くさび１５７６に結合されている。具体的には、駆動くさび１５７６は、ばね１５６４が駆動くさび１５７６を枢動位置１５３４に向かって矢印Ｃの方向に引くと、ローラ部材１５７０によって伝達構造１５１６の底面に伝達構造の側部縁端に沿って垂直力が付与されるように、角度を有しうる。この動作が伝達構造１５１６の自由端部を矢印Ａの方向に上方に動かす。いくつかの実施形態では、駆動くさび１５７６の他方の側に結合された圧縮ばねにより同じ結果を得ることができる。いくつかの実施形態では、駆動くさび１５７６は送達デバイスのストロークの部分に印加される力を変化させるために非線形形状を有することができる。
【００７９】
[00100]図３０〜図３２は、それぞれ、電気化学アクチュエータの異なる位置に固定されるか保持される電気化学アクチュエータの試験の結果を示す。試験では、幅約２２ｍｍおよび長さ２６ｍｍの矩形のアクチュエータが一端において固定される一方、自由端部が伝達構造に係合し、これがさらには流体リザーバに係合していた。リザーバには約６ｇｍの流体が収容された。アクチュエータが作動されると、それは長手方向に反ったため、伝達構造を通じてリザーバに力を印加し、流体をリザーバから排出する方向に自由端部が変位した。アクチュエータの変位またはストロークはリザーバから排出された流体の量に応じたものであった。すなわち、種々の試験において、任意の特定の時点において排出される流体の量はアクチュエータの自由端部の変位の量に応じたものであった。アクチュエータの固定された端部の約４ｍｍがクランプ内に維持され、Instron機械により固定された。機械は、アクチュエータの固定された端部を所定の位置に維持するために必要な力の量を測定した。図３０〜図３２のグラフは、アクチュエータの固定端に印加される力（ニュートンで測定される「荷重」）、リザーバから排出された流体の蓄積量（グラムで測定される「質量」）、および電気化学アクチュエータの電圧（ミリボルトで測定される「電圧」）を、すべて時間の関数として（時間で測定）示したものである。
【００８０】
[00101]図３０は、アクチュエータが電気化学アクチュエータの固定端の中央近傍においてのみ保持または固定された場合の試験の結果を示す。この例では、アクチュエータに印加される最大押下力は約４５Ｎ〜５０Ｎである。この力は、アクチュエータの自由端部の変位に対するリザーバの抵抗に反するために必要な力を実質的に示す。図３０に示すように、作動圧送（actuation pump-out）は比較的遅く、すなわち、アクチュエータの自由端部が約５．５ｇｍの流体をリザーバから排出するため十分に伝達構造を変位させるのには約５時間が必要であった。これは、アクチュエータの角が両側において反りうることに一部起因する。
【００８１】
[00102]図３１は、アクチュエータの反りを防止または制限するために、アクチュエータが電気化学アクチュエータの固定端の縁端の全体に沿って保持または固定される場合の試験の結果を示す。この例では、最大押下力は先の試験よりもかなり高く（約１３０Ｎ）、固定端の角の横方向の反りに抵抗するために追加の力が必要であることを示す。しかしながら、先の試験と同じ標的距離を対象として含むための（すなわち、約５．５ｇｍの流体を排出するための）アクチュエータの圧送速度は約３．５時間である。図３１は、アクチュエータの短軸（例えば幅）の湾曲を抑制するのに必要な追加の力が約８０Ｎ（先の試験の約５０Ｎに対してこの試験では約１３０Ｎ）であることを示す。
【００８２】
[00103]図３２は、アクチュエータの横方向の反りを防止または制限するため、アクチュエータが電気化学アクチュエータの固定端の縁端に沿ってｃ形のクリップにより拘束された場合の試験の結果を示す。この例では、最大押下力は第１の試験（約５０Ｎ）と実質的に同じであった。その理由は、アクチュエータの固定端の横方向の反りに、Instron機械ではなくむしろ、クリップが抵抗するためである。アクチュエータ圧送速度は、しかしながら、第２の試験とほぼ同じであり、すなわち、約５．２ｇｍの流体が約３．５時間で排出された。
【００８３】
[00104]いくつかの実施形態では、第２のクリップは、アクチュエータの「自由な」角の反りを阻止するため、拘束された端部に対向する、アクチュエータの非拘束の端部の縁端に沿って使用されうる。場合によっては、これによりアクチュエータのすべての「湾曲」を中心線において強制するか生じさせることができ、より速い湾曲につながる可能性がある。
【００８４】
[00105]本明細書中に記載されるような送達デバイスを種々の薬剤を送達するために１つまたは複数の放出プロファイルに従って使用してもよい。例えば、薬剤は、デバイスによって検出された条件に応じて、使用者または他の外部源からの要求または他の入カ、もしくはそれらの組み合わせに応じて、比較的均一な流量、変化する流量、プログラムされた流量、調整された流量に従い送達してもよい。したがって、送達デバイスの実施形態を、短い半減期を有する薬剤、狭い治療域を有する薬剤、オンデマンド投与により送達される薬剤、連続的な送達等の他の送達様式が望ましい、通常は注射される化合物、滴定および精密な制御が要求される薬剤、ならびに調整送達または不均一な流量の送達によりその治療的有効性が向上する薬剤の送達のために使用してもよい。これら薬剤は適切な既存の注入可能な配合を元々有していてもよい。
【００８５】
[00106]例えば、この送達デバイスは多様な治療において有用となりうる。代表例には、術後痛用または慢性痛および突出痛用の、フェンタニル、レミフェンタニル、スフェンタニル、モルヒネ、ヒドロモルフォン、オキシコドンおよびその塩類等のオピオイド系鎮痛薬、または他のオピオイド類または非オピオイド類、ジクロフェナク、ナプロキセン、イブプロフィンおよびセレコキシブ等の非ステロイド性抗炎症剤（ＮＳＡＩＤ）、リドカイン、テトラカインおよびブピビカイン等の局所麻酔薬、アポモルフィン、ロチゴチンおよびロピネロール等のドーパミン拮抗薬、抗ヒスタミン薬、抗ロイコトリエン薬、抗コリン薬および免疫療法薬等のアレルギー治療用および／または予防用に使用される薬剤、チザニジンおよびバクロフィン等の鎮痙剤、１型または２型糖尿病用のインスリン送達、不妊症用の黄体形成ホルモン放出ホルモン（ＬＨＲＨ）または卵胞刺激ホルモン（ＦＳＨ）、免疫不全（一次免疫不全を含む）、自己免疫疾患、神経疾患および神経変性疾患（アルツハイマー病を含む）ならびに炎症性疾患の治療用の血漿由来または組換え型免疫グロブリンまたはその成分、パーキンソン病用のアポモルフィンまたは他のドーパミン作用薬、慢性Ｂ型肝炎、慢性Ｃ型肝炎、固形または血液悪性腫瘍用のインターフェロンＡ、癌治療用の抗体、先端巨大症用のオクトレオチド、疼痛、難治性うつ病または神経因性疼痛用のケタミン、術後抗凝血用のへパリン、ＭＳ治療用のコルチコステロイド（例えば、プレドニゾン、ヒドロコルチゾン、デキサメサゾン）、ナイアシン等のビタミン、セレギリン、ならびにラサギリンを含むが、これらに限定されるものではない。実質的に、通常、皮下、筋肉内または静脈内注射または他の非経口経路により送達される、とりわけ、ペプチド、タンパク質、生物学的製剤またはオリゴヌクレオチドを、本明細書中に記載されるデバイスの実施形態を使用して送達してもよい。いくつかの実施形態では、送達デバイスは、２つ以上の異なる薬剤の薬剤組み合わせを単一または複数の送達ポートを使用して投与するために使用することができ、薬剤を固定比率で、または各薬剤の送達を独立的に調整することを可能にする手段によって送達することができる。例えば、２つ以上の薬剤を同時にまたは連続的にまたはその組み合わせ（例えば、重複）により投与することができる。
【００８６】
[00107]いくつかの実施形態では、送達デバイスを難治性うつ病または他の気分障害の治療用のケタミンを投与するために使用してもよい。いくつかの実施形態では、ケタミンは、ラセミ体、単一エナンチオマー（Ｒ／Ｓ）、または代謝産物（Ｓ−ノルケタミンは活性であってもよい）のいずれかを含んでもよい。いくつかの実施形態では、本明細書中に記載される送達デバイスはＣ型肝炎の治療用のインターフェロンＡの投与に使用してもよい。一実施形態において、週に３回日中または一晩中数時間型の輸液パッチが装用されるか、連続的な送達システムが１日２４時間装用される。そのような送達デバイスは有利にはボーラス注入を緩徐注入と切り換えることができるため、副作用が低減され、患者はより高用量に耐容することができる。他のインターフェロンＡ療法では、送達デバイスは、また、悪性黒色腫、腎細胞癌、毛髪様細胞白血病、慢性Ｂ型肝炎、尖圭コンジローム、濾胞性（非ホジキンリンパ腫、およびエイズ関連カポジ肉腫の治療において使用してもよい。
【００８７】
[00108]いくつかの実施形態では、本明細書中に記載される送達デバイスはパーキンソン病（「ＰＤ」）の治療におけるアポモルフィンまたは他のドーパミン作用薬の投与に使用してもよい。現在、患者を「オフ状態」から迅速に引き戻すためにアポモルフィンのボーラス皮下注射が使用されうる。しかしながら、アポモルフィンは比較的短い半減期を有し、副作用が比較的重篤なため、その使用は限定される。本明細書中に記載される送達デバイスは連続的な送達を提供してもよく、かつアポモルフィンおよびドーパミンの双方の増減に伴う副作用を大幅に低減してもよい。いくつかの実施形態では、本明細書中に記載されるような送達デバイスはアポモルフィンまたは他のドーパミン作用薬の連続的な送達を提供することができ、任意選択で、患者の「オフ状態」を処置するための調節可能なベースラインボタンおよび／またはボーラスボタンを備える。有利には、この治療法は、ボーラス投与よりもむしろ緩徐注入から発生する、運動障害事象の減少、「オフ」状態の減少、「オフ」状態にある合計時間の減少、「オン」と「オフ」との状態間の繰り返しの減少、およびレボドパの必要性の低減、「オフ」状態が起きた場合に、そこからの迅速な回復、およびアポモルフィンの悪心／嘔吐の副作用の低減または排除等の体内のドーパミン作用レベルの向上を提供してもよい。
【００８８】
[00109]いくつかの実施形態では、本明細書中に記載されるような送達デバイスは、疼痛の治療において、モルヒネ、ヒドロモルフォン、フェンタニルまたは他のオピオイド等の鎮痛薬の投与に使用してもよい。有利には、送達デバイスは、術後痛の管理等のために、煩雑さを低減した、および／または低侵襲的な技術で快適性の向上を提供してもよい。特に、送達デバイスは患者自己調節鎮痛用に構成してもよい。
【００８９】
結論
[00110]本発明の種々の実施形態を上に説明したが、これらは説明のみの目的で示されており、限定を意図するものではないことを理解すべきである。上述した方法および工程が特定の順序において発生する特定の事象を示す場合、この開示による利益を有する当業者であれば、特定の工程の順序は変更可能であり、そのような変更は本発明の変形形態によるものであることを理解するであろう。加えて、可能な場合は特定の工程を同時に並列的な工程で実施可能であることはもとより、上述のように順次実施可能である。実施形態を具体的に示し、かつ説明したが、形態および詳細の種々の変更を実施可能であることは理解されよう。
【００９０】
[00111]例えば、特定の特徴および／または構成要素の組み合わせを有する種々の実施形態を説明してきたが、本明細書中に記載されるあらゆる実施形態のあらゆる特徴および／または構成要素のあらゆる組み合わせまたは副組み合わせを有する他の実施形態も可能である。例えば、いくつかの実施形態は、挿入機構、作動機構、電気回路等を含むものとして記載されていないが、送達デバイスのそれらの実施形態は他の実施形態について本明細書中に記載した任意の特徴、構成要素および／または機能を含みうることを理解すべきである。加えて、種々の構成要素の特定の構成も変更することができる。例えば、種々の構成要素の大きさおよび特定の形状は示された実施形態とは異なりうるが、なお本明細書中に記載される機能を提供する。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【国際調査報告】
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