(57)【要約】  システムは、デバイスを含み、デバイスは、導管であって、近位端半径を有する近位端と、遠位端半径を有し、前記近位端と対向する遠位端と、近位端及び遠位端を接続させ、端部において近位角度を形成する内面と、を含み、内面は、表面特性を有し、導管はまた、端部を接続させる外面を含み、遠位端半径、近位端半径、遠位角度、近位角度、及び内面の表面特性が、遠位へ第一の材料が入ること、第一の材料が導管を通り内面に沿って近位端へ輸送されること、第一の材料が近位端から出ること、を可能とし、第二の材料が近位端に入ることに抵抗するように選択される、導管を含み、第一の材料のヤングラプラス圧力が第二の材料よりも小さい。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
導管を含むデバイスであって、
前記導管は、
近位端半径を有する近位端と、
前記近位端と対向し、遠位端半径を有する遠位端と、
前記近位端及び前記遠位端を接続させる内面と、を含み、
前記内面は前記近位端における近位角度、及び前記遠位端における遠位角度を形成し、
前記内面は表面特性を有し、
前記導管はまた、
前記近位端及び前記遠位端を接続させる外面を含み、
前記遠位端半径、前記近位端半径、前記遠位角度、前記近位角度、及び前記内面の前記表面特性が、
前記導管の前記遠位端へ第一の材料が入ることを可能とし、
前記第一の材料が前記導管を通り前記内面に沿って前記近位端へ輸送されることを可能とし、
前記第一の材料が前記導管の前記近位端から出ることを可能とし、及び
第二の材料が前記導管の前記近位端に入ることに抵抗するように選択され、
前記第一の材料のヤングラプラス圧力が前記第二の材料のヤングラプラス圧力よりも小さい、デバイス。
【請求項２】
前記第一の材料のヤングラプラス圧力と前記第二の材料のヤングラプラス圧力との差が１Ｐａから１０００Ｐａの範囲内である、
請求項１に記載のデバイス。
【請求項３】
前記導管のセレクティビティは、１から１０の間の数であり、前記第一の材料のヤングラプラス圧力と前記第二の材料のヤングラプラス圧力との圧力差を換算したものからなる、
請求項１に記載のデバイス。
【請求項４】
前記内面の角度又は表面特性の少なくとも１つが変化し、第一の材料のヤングラプラス圧力を前記遠位端から前記近位端まで実質的に一定に又は漸減するように維持する、
請求項１−３のいずれか１つに記載のデバイス。
【請求項５】
前記内面の角度又は表面特性の少なくとも１つが変化し、前記遠位端からの前記第一の材料のピンニングは実質的に存在しない、  
請求項１−３のいずれか１つに記載のデバイス。
【請求項６】
前記内面の角度又は表面特性の少なくとも１つが変化し、第一の材料のヤングラプラス圧力を前記遠位端から前記近位端まで１０％以下の変化に維持する、
請求項１−３のいずれか１つに記載のデバイス。
【請求項７】
前記遠位端において前記第一の材料が前記遠位端に入る際の第一の材料の前進角が９０度より小さい、
請求項１−６のいずれか１つに記載のデバイス。
【請求項８】
前記近位端において前記第二の材料が前記近位端に入る際の第二の材料の前進角が９０度より大きい、
請求項１−７のいずれか１つに記載のデバイス。
【請求項９】
前記近位端において前記第一の材料のブレークスルー圧力が減少するように前記近位角度が増大する、
請求項１−８のいずれか１つに記載のデバイス。
【請求項１０】
前記導管の内直径が３ミリメートル以下である、
請求項１−９のいずれか１つに記載のデバイス。
【請求項１１】
前記導管が鼓膜切開術又は通気チューブである、
請求項１０に記載のデバイス。
【請求項１２】
前記導管の形状が、円筒形、円錐形、及び曲面からなるグループから選択される、
請求項１−１１のいずれか１つに記載のデバイス。
【請求項１３】
前記近位端の直径が前記遠位端の直径より大きい、
請求項１−１２のいずれか１つに記載のデバイス。
【請求項１４】
前記導管が前記導管の前記遠位端に配置される遠位フランジを含む、
請求項１−１３のいずれか１つに記載のデバイス。
【請求項１５】
前記導管が前記導管の前記近位端に配置される近位フランジを含む、
請求項１−１４のいずれか１つに記載のデバイス。
【請求項１６】
前記デバイスが鼓膜切開術チューブであり、近位フランジ及び遠位フランジの少なくとも１つが鼓膜の一部分と一致する径方向剛性を有する、
請求項１−１５のいずれか１つに記載のデバイス。
【請求項１７】
前記導管の前記内面又は前記外面の少なくとも一部に、部分的に又は完全に安定化した潤滑液の層を含む滑りやすい表面を備えた前記導管の部分をさらに含み、
前記潤滑液の層が前記導管の少なくとも一部を濡らし、付着し、前記滑りやすい表面を前記導管の前記部分に形成する、
請求項１−１６のいずれか１つに記載のデバイス。
【請求項１８】
前記潤滑液が前記第一の材料の前進角を減少させる、
請求項１７に記載のデバイス。
【請求項１９】
前記潤滑液が前記第二の材料の前進角を増大させる、
請求項１７又は１８に記載のデバイス。
【請求項２０】
前記第一の材料の前記潤滑液の上の拡張係数がゼロより大きく、
前記潤滑液が前記第一の材料の周りに包装層を形成する、
請求項１７−１９のいずれか１つに記載のデバイス。
【請求項２１】
前記潤滑液が前記第一の材料の有効表面張力を減少させる、
請求項１７−２０のいずれか１つに記載のデバイス。
【請求項２２】
前記潤滑液が前記第二の材料の有効表面張力を増大させる、
請求項１７−２１のいずれか１つに記載のデバイス。
【請求項２３】
前記潤滑液が前記導管の前記内面の上にある、
請求項１７−２２のいずれか１つに記載のデバイス。
【請求項２４】
前記潤滑液が前記導管の前記外面の上にある、
請求項１７−２３のいずれか１つに記載のデバイス。
【請求項２５】
前記潤滑液が近位フランジ及び遠位フランジの少なくとも１つの内面上にある、
請求項１７−２４のいずれか１つに記載のデバイス。
【請求項２６】
前記潤滑液が、シリコーンオイル、部分的又は完全にフッ素化されたオイル、鉱油、炭素ベースオイル、ひまし油、フルオシノロンアセトニドオイル、食用油、水、界面活性剤／界面活性剤溶液、有機溶剤、過フッ素化炭化水素、そしてそれらの混合物の１つ又はそれ以上である、
請求項１７−２５のいずれか１つに記載のデバイス。
【請求項２７】
前記表面特性が、前記内面及び前記外面の少なくとも１つの、少なくとも一部上の化学的勾配又はパターンを含む、
請求項１−１６のいずれか１つに記載のデバイス。
【請求項２８】
化学的勾配又はパターンが前記導管の前記内面に配置される、
請求項２７に記載のデバイス。
【請求項２９】
前記化学的勾配又はパターンが前記導管の前記外面に配置される、
請求項２７又は２８に記載のデバイス。
【請求項３０】
前記化学的勾配又はパターンが、前記導管の前記近位端の近位フランジ及び前記導管の前記遠位端の遠位フランジの少なくとも１つの上に配置される、
請求項２７−２９のいずれか１つに記載のデバイス。
【請求項３１】
前記第一の材料が前記化学的勾配の上に配置されるとき、前記化学的勾配又はパターンが前記第一の材料の有効表面張力を減少させる、
請求項２７−３０のいずれか１つに記載のデバイス。
【請求項３２】
前記第二の材料が前記化学的勾配の上に配置されるとき、前記化学的勾配又はパターンが前記第二の材料の有効表面張力を増大させる、
請求項２７−３１のいずれか１つに記載のデバイス。
【請求項３３】
前記化学的勾配又はパターンが、吸湿層を含み、前記吸湿層は、流体を前記吸湿層に沿って、前記近位端及び前記遠位端の１つから、前記近位端及び前記遠位端のもう１つまで、又は前記導管の中央部分まで輸送するように構成される、
請求項２７−２９のいずれか１つに記載のデバイス。
【請求項３４】
前記導管の一部に勾配又はパターンが設けられる、
請求項１−１６のいずれか１つに記載のデバイス。
【請求項３５】
前記勾配又はパターンが前記第一の材料の有効表面張力を減少させる、
請求項３４に記載のデバイス。
【請求項３６】
前記勾配又はパターンが前記第二の材料の有効表面張力を増大させる、
請求項３４又は３５に記載のデバイス。
【請求項３７】
前記勾配又はパターンが前記導管の前記内面の少なくとも一部上に配置される、
請求項３４−３６のいずれか１つに記載のデバイス。
【請求項３８】
前記勾配又はパターンが前記導管の前記外面の少なくとも一部上に配置される、
請求項３４−３７のいずれか１つに記載のデバイス。
【請求項３９】
前記勾配又はパターンが近位フランジ及び前記導管の前記遠位端の遠位フランジの少なくとも１つの上に配置される、
請求項３４−３８のいずれか１つに記載のデバイス。
【請求項４０】
前記勾配又はパターンが、幾何学的にパターン化された流路、マクロに多孔性な流路、微細な多孔性流路、孔の三次元周期的ネットワーク、孔のスポンジ状のネットワーク、表面粗さ、溝、リッジ、凹み、微小な柱、及び微小なリッジ、からなるグループから選択される、
請求項３４−３９のいずれか１つに記載のデバイス。
【請求項４１】
前記導管が、刺激に応答する部分を含み、前記刺激は、光、温度、圧力、電界、磁界、膨張、収縮、又は化学組成の１つ又はそれ以上から選択される、
請求項１−４０のいずれか１つに記載のデバイス。
【請求項４２】
前記刺激に応答する部分は、熱歪性、圧電性、電気活性、化学歪性、磁気歪性、光歪性、膨張性、又はｐＨに敏感な材料を含むグループから選択される、
請求項４１に記載のデバイス。
【請求項４３】
刺激は、化学組成であり、前記化学組成は潤滑液を含む、
請求項４１又は４２に記載のデバイス。
【請求項４４】
前記刺激に応答する部分は、前記導管の前記近位端の又はその近傍の近位フランジを含み、
遠位フランジは前記刺激に応答して第一の構成と第二の構成との間で移行可能である、
請求項４１−４３のいずれか１つに記載のデバイス。
【請求項４５】
遠位フランジは、第一の構成と第二の構成との間で移行するとき、前記遠位フランジのサイズ、又は前記遠位フランジの形状のうちの少なくとも１つを変化させる、
請求項４１−４４のいずれか１つに記載のデバイス。
【請求項４６】
前記遠位端及び遠位フランジの１つが突起を含み、前記突起は前記導管の前記遠位端の挿入を容易にするために形状不変の材料を含む、
請求項４１−４５のいずれか１つに記載のデバイス。
【請求項４７】
前記刺激に応答する部分は前記導管内に配置されるバルブであり、前記バルブは前記刺激に応答して閉じることができる、
請求項４１−４６のいずれか１つに記載のデバイス。
【請求項４８】
バルブは、刺激応答性ポリマ、ガス選択性可動膜、刺激応答性のまつ毛状及び頭髪状の繊維、小板、柱、機能を持たされる先端を備える再構成可能でチューニング可能なナノ又はマイクロ構造、及びそれらの組み合わせ、の１つから選択される、
請求項４１−４７のいずれか１つに記載のデバイス。
【請求項４９】
前記刺激に応答する部分は、前記導管の前記近位端に又はその近傍に配置される近位フランジをさらに含み、
前記近位フランジは、前記刺激に応答して第一の構成と第二の構成との間で移行可能である、
請求項４１−４８のいずれか１つに記載のデバイス。
【請求項５０】
前記刺激に応答する部分は、第一の刺激応答性材料の第一の層、及び第二の刺激応答性材料の第二の層を含む、
請求項４１−４９のいずれか１つに記載のデバイス。
【請求項５１】
前記刺激が膨張であり、前記第一の刺激応答性材料及び前記第二の刺激応答性材料は異なるクロスリンク密度を有する、
請求項５０に記載のデバイス。
【請求項５２】
前記導管が第一の構成で第一の直径を有し、前記導管が第二の構成で第二の直径を有する、
請求項４１−５１のいずれか１つに記載のデバイス。
【請求項５３】
前記刺激に応答する部分は前記導管の前記内面に配置される、
請求項４１−５２のいずれか１つに記載のデバイス。
【請求項５４】
前記刺激に応答する部分は前記刺激に応答して膨張する、
請求項４１−５３のいずれか１つに記載のデバイス。
【請求項５５】
前記導管が、前記内面によって画定され、前記遠位端から前記近位端まで延びる内腔をさらに含み、
前記刺激に応答する部分は前記内腔内に配置される、
請求項４１−５４のいずれか１つに記載のデバイス。
【請求項５６】
前記刺激に応答する部分が、内腔全体に配置される孔を含み、
前記孔は刺激に応答して閉じる、
請求項５５に記載のデバイス。
【請求項５７】
前記内腔が第一の構成において前記第一の材料に対して開き、第二の構成において前記第一の材料に対して閉じる、
請求項５５又は５６に記載のデバイス。
【請求項５８】
前記刺激に応答する部分が前記導管の前記外面に配置される、
請求項４１−５７のいずれか１つに記載のデバイス。
【請求項５９】
前記刺激が、前記刺激に応答する部分を前記導管から分離させる、
請求項５８に記載のデバイス。
【請求項６０】
前記刺激に応答する部分が、前記刺激にさらされると拡張するように構成されるアクチュエータを含む、
請求項５８に記載のデバイス。
【請求項６１】
前記導管がチューブを含み、
前記デバイスが第二の導管をさらに含み、
前記第二の導管は、近位端及び遠位端を有するチューブを含み、
前記第二の導管の近位端は前記導管の前記近位端の近傍に配置され、前記第二の導管の遠位端は前記導管の前記遠位端の近傍に配置される、
請求項１−６０のいずれか１つに記載のデバイス。
【請求項６２】
前記遠位端半径、前記近位端半径、前記遠位角度、前記近位角度、及び前記内面の前記表面特性が、
第三の材料が前記導管の前記近位端に入ることを可能とし、
前記第三の材料が前記導管を通り前記内面に沿って前記遠位端へ輸送されることを可能とし、
前記第三の材料が前記導管の前記近位端から出ることに抵抗するように選択され、
前記第三の材料のヤングラプラス圧力は、前記第二の材料のヤングラプラス圧力よりも小さく、前記遠位端のブレークスルー圧力を下回る、
請求項１−６１のいずれか１つに記載のデバイス。
【請求項６３】
前記内面の少なくとも一部は、前記第三の材料をその上に留めるように構成される、
請求項６２に記載のデバイス。
【請求項６４】
前記少なくとも一部は、前記第三の材料のピンニングを容易にするために、表面化学又はテクスチャの１つを含む、
請求項６２又は６３に記載のデバイス。
【請求項６５】
前記導管が、前記第三の材料が前記導管の前記近位端から出ることに抵抗するように構成されるバルブをさらに含む、
請求項６２−６４のいずれか１つに記載のデバイス。
【請求項６６】
前記第二の材料のラプラス圧力と前記第三の材料のラプラス圧力との差が１Ｐａから１０００Ｐａの範囲内である、
請求項６２−６５のいずれか１つに記載のデバイス。
【請求項６７】
前記遠位端が、前記第三の材料が前記遠位端から出ることを防止するために、前記遠位端の位置における前記第三の材料のヤングラプラス圧力よりも、少なくとも１Ｐａ高いブレークスルー圧力を有するように構成される、
請求項６２−６６のいずれか１つに記載のデバイス。
【請求項６８】
前記第三の材料が前記近位端に入るときの、前記近位端における前記第三の材料の前進角が９０度より小さい、
請求項６２−６７のいずれか１つに記載のデバイス。
【請求項６９】
前記近位端における前記第三の材料の前記ブレークスルー圧力を増大させるため、前記遠位端の前記内面の角度が減少する、
請求項６２−６８のいずれか１つに記載のデバイス。
【請求項７０】
前記遠位端半径、前記近位端半径、前記遠位角度、前記近位角度、及び前記内面の前記表面特性が、
第四の材料が前記導管の前記近位端に入ることを可能とし、
前記第四の材料が前記導管を通り前記内面に沿って前記遠位端へ輸送されることを可能とし、
前記第一の材料が前記導管の前記遠位端から出ることを可能とするように選択され、
前記第四の材料のヤングラプラス圧力は、前記第二の材料のヤングラプラス圧力よりも小さい、
請求項１−６１のいずれか１つに記載のデバイス。
【請求項７１】
前記第二の材料のヤングラプラス圧力と前記第四の材料のラプラス圧力との差が１Ｐａから１０００Ｐａの範囲内である、
請求項７０に記載のデバイス。
【請求項７２】
前記内面の角度又は表面特性の少なくとも１つが変化し、第四の材料のヤングラプラス圧力を前記近位端から前記遠位端まで実質的に一定に又は漸減するように維持する、
請求項７０又は７１に記載のデバイス。
【請求項７３】
前記内面の角度又は表面特性の少なくとも１つが変化し、前記近位端から前記遠位端まで前記第一の材料のピンニングは実質的に存在しない、
請求項７０−７２のいずれか１つに記載のデバイス。
【請求項７４】
前記第四の材料が前記近位端に入るときの、前記近位端における前記第四の材料の前進角が９０度より小さい、
請求項７０−７３のいずれか１つに記載のデバイス。
【請求項７５】
前記遠位端が、前記遠位端の位置における第四の液体のヤングラプラス圧力よりも、少なくとも１Ｐａ低い前記第四の液体のブレークスルー圧力を有するように構成され、出口から出ることを可能とする、
請求項７０−７４のいずれか１つに記載のデバイス。
【請求項７６】
前記近位端における前記第四の材料のブレークスルー圧力を減少させるため、前記近位端の前記内面の角度が増大する、
請求項７０−７５のいずれか１つに記載のデバイス。
【請求項７７】
前記第一の材料が、滲出液、膿、血液、血漿、涙、母乳、羊水、血清、滑液、髄液、尿、唾液、痰、汗、その他の体液、水、界面活性剤を含む水、外リンパ、内リンパ、粘液、及びそれらのあらゆる組み合わせ、からなるグループから選択される、
請求項１−７６のいずれか１つに記載のデバイス。
【請求項７８】
前記第二の材料が、水、水溶液、泡状及び乳状物、聴覚毒性の薬品、石鹸、プールの水、淡水、塩分を含む水、又は降水、泡状及び乳状物、聴覚毒性の薬品、からなるグループから選択される、
請求項１−７７のいずれか１つに記載のデバイス。
【請求項７９】
前記第三の材料が、潤滑液、クロスリンカ、及び抗生物質、消毒剤、抗ウィルス剤、消炎剤、微小分子、免疫、ナノ粒子、ウィルス及び脂質ベースの治療、キモセラピー、肝細胞、細胞治療、増殖因子、タンパク質、放射性物質、その他の液体又は気体ベースの医薬化合物を含む遺伝子治療、及びそれらの組み合わせの水性及び油性溶液、例えばスクアレン、クロルヘキシジン、及びＥＤＴＡなどの耳垢、デフェロキサミン、ジヒドロキシ安息香酸、グルタチオン、Ｄ−メチオニン及びＮ−アセチルシステイン、からなり、泡状及び乳状物も含むグループから選択される、
請求項６２−６９のいずれか１つに記載のデバイス。
【請求項８０】
前記第四の材料が、抗生物質、消毒剤、抗ウィルス剤、消炎剤、微小分子、免疫、ナノ粒子、の少なくとも１つを含むオイルベース、水ベース、及びその他の溶剤ベースの薬品、換気のための空気、ウィルス及び脂質ベースの治療、キモセラピー、肝細胞、細胞治療、増殖因子、タンパク質、放射性物質、その他の液体又は気体ベースの医薬化合物を含む遺伝子治療、及びそれらの組み合わせ、からなるグループから選択される、
請求項７０−７５のいずれか１つに記載のデバイス。
【請求項８１】
前記導管が、ハイドロゲル、化学的にクロスリンクされたポリマ、超分子のポリマ、金属、金属酸化物、多孔性材料、材料内の幾何学的パターンを有する孔又は流路、膜及びスポンジ、コロイド及び界面活性剤テンプレートされた孔、溝、及びリッジ、周期的及び非周期的な凹みの配列、ナノフォレスト、ナノスケールでパターン化されたフィルム、微小小板、微小柱、及び微小リッジなどのナノ構造及び微細構造、の１つ又はそれ以上を含む、
請求項１−８０のいずれか１つに記載のデバイス。
【請求項８２】
前記導管が、生体安定性の又は生体吸収性のポリマ、イソブチレンベースのポリマ、ポリスチレンベースのポリマ、ポリアクリレート、及びポリアクリレートの派生物、ビニルアセテートベースのポリマ及びそのコポリマ、ポリウレタン及びそのコポリマ、シリコーン及びそのコポリマ、エチレンビニルアセテート、ポリエチレンテレフタレート、熱可塑性エラストマ、ポリビニルクロライド、ポリオレフィン、セルロース、ポリアミド、ポリエステル、ポリスルホン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリカーボネート、アクリロニトリルブタジエンスチレンのコポリマ、アクリル、ポリ乳酸、ポリグリコール酸、ポリカプロラクトン、ポリ乳酸−酸化ポリエチレンのコポリマ、セルロース、コラーゲン、アルギン酸、ゼラチン、及びキチン質、の１つ又はそれ以上を含む、
請求項１−８０のいずれか１つに記載のデバイス。
【請求項８３】
前記導管が、ダクロンポリエステル、ポリ（エチレンテレフタレート）、ポリカーボネート、ポリメチルメタクリレート、ポリプロピレン、ポリアルキレンオキサレート、ポリビニルクロライド、ポリウレタン、ポリシロキサン、ナイロン、ポリ（ジメチルシロキサン）、ポリシアノアクリレート、ポリホスファゼン、ポリ（アミノ酸）、エチレングリコール  Ｉ  ジメタクリレート、ポリ（メチルメタクリレート）、ポリ（２−ハイドロキシエチルメタクリレート）、ポリテトラフルオロエチレンポリ（ＨＥＭＡ）、ポリハイドロキシアルカノエート、ポリテトラフルオロエチレン、ポリカーボネート、ポリ（グリコリド−ラクチド）コポリマ、ポリ乳酸、ポリ（γ−カプロラクトン）、ポリ（γ−ハイドロキシブチレート）、ポリジオキサノン、ポリ（γ−エチルグルタメート）、ポリイミノカーボネート、ポリ（オルソエステル）、ポリ無水物、アルギネート、デキシトラン、キチン質、木綿、ポリグリコール酸、ポリウレタン、ゼラチン、コラーゲン、又はそれらの誘導体、の１つ又はそれ以上を含む、
請求項１−８０のいずれか１つに記載のデバイス。
【請求項８４】
前記導管が、Li, Be, B, Na, Mg, Al, Si, K, Ca, Sc, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Ga, Ge, Rb, Sr, Y, Zr, Nb, Mo, Ru, Rh, Pd, Ag, Cd, In, Sn, Sb, Cs, Ba, Hf, Ta, W, Re, Os, Ir, Pt, Au, Ti, Pb, Bi, La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu、及びそれらの酸化物の１つ又はそれ以上を含む、
請求項１−８０のいずれか１つに記載のデバイス。
【請求項８５】
鼓膜切開術又は換気デバイスであって、
耳の中に配置されるように構成される導管を含み、
前記導管は、
耳管の中で受けられるように構成される入力ポートを含み、前記入力ポートは、第一の液体を受けるように構成され、
前記導管はまた、
中耳の中で受けられるように構成される出力ポートを含み、前記出力ポートは前記入力ポートで受けられた前記第一の液体を出力するように構成され、
前記導管はまた、
前記入力ポートから前記出力ポートまで延びる内面を含み、前記内面の少なくとも一部は、前記入力ポートと前記出力ポートの間で少なくとも部分的に延びる円錐形又は曲面形状を含み、ポート間の前記第一の液体の輸送を可能とする、
鼓膜切開術又は換気デバイス。
【請求項８６】
前記第一の液体が薬品である、
請求項８５に記載の鼓膜切開術又は換気デバイス。
【請求項８７】
前記円錐形又は曲面形状は、前記第一の液体が前記入力ポートから前記出力ポートまで通過することを可能とし、第二の液体が前記入力ポートから前記出力ポートまで通過することを防止するために選択される、
請求項８５に記載の鼓膜切開術又は換気デバイス。
【請求項８８】
前記第二の液体が、水、水溶液、泡状及び乳状物、聴覚毒性の薬品、石鹸、プールの水、淡水、塩分を含む水、又は降水、泡状及び乳状物、聴覚毒性の薬品、及びそれらの組み合わせ、からなるグループから選択される、
請求項８７に記載の鼓膜切開術又は換気デバイス。
【請求項８９】
前記内面の少なくとも一部に配置される潤滑液の層をさらに含み、
前記潤滑液の層は、前記内面の少なくとも一部を濡らし、付着し、前記内面の少なくとも一部上に滑りやすい面を形成する潤滑液を含む、
請求項８５−８８のいずれか１つに記載の鼓膜切開術又は換気デバイス。
【請求項９０】
前記潤滑液及び前記円錐形又は曲面形状は、前記第一の液体が前記入力ポートから前記出力ポートまで通過することを可能とし、第二の液体が前記入力ポートから前記出力ポートまで通過することを防止するために選択される、
請求項８９に記載の鼓膜切開術又は換気デバイス。
【請求項９１】
前記内面の少なくとも一部上にパターンをさらに含む、
請求項８５−９０のいずれか１つに記載の鼓膜切開術又は換気デバイス。
【請求項９２】
前記パターンが吸湿層を含み、
前記吸湿層は前記吸湿層に沿って流体を輸送するように構成される、
請求項９１に記載の鼓膜切開術又は換気デバイス。
【請求項９３】
前記パターンが、前記内面の少なくとも一部の表面特性の差を含む、
請求項９１に記載の鼓膜切開術又は換気デバイス。
【請求項９４】
前記内面の少なくとも一部の前記表面特性は、前記入力ポートにおける疎水性から、前記出力ポートにおける弱い疎水性、又は親水性に変化する、
請求項９３に記載の鼓膜切開術又は換気デバイス。
【請求項９５】
前記パターンは、幾何学的にパターン化された流路、マクロに多孔性な流路、微細な多孔性流路、孔の三次元周期的ネットワーク、孔のスポンジ状のネットワーク、表面粗さ、溝、リッジ、凹み、微小な柱、及び微小なリッジ、からなるグループから選択される、
請求項９１に記載の鼓膜切開術又は換気デバイス。
【請求項９６】
潤滑液、前記パターン、及び曲面は、前記第一の液体が前記入力ポートから前記出力ポートまで通過することを可能とし、第二の液体が前記入力ポートから前記出力ポートまで通過することを防止するために選択される、
請求項９１−９５のいずれか１つに記載の鼓膜切開術又は換気デバイス。
【請求項９７】
潤滑液層は、微生物及び細胞の付着を低減する、
請求項８９−９６のいずれか１つに記載の鼓膜切開術又は換気デバイス。
【請求項９８】
中耳炎、膿、粘液、が前記中耳の前記出力ポートに入り、チューブ内を輸送され、前記内側ポートから出て前記耳管内へ入ることが可能である、
請求項８５−９７のいずれか１つに記載の鼓膜切開術又は換気デバイス。
【請求項９９】
前記入力ポートの少なくとも１つが、第一の材料が前記入力ポートに入ることを補助するように構成される入力ポートフランジをさらに含み、
前記出力ポートが、第三の材料が前記出力ポートに入ることを補助するように構成される出力ポートフランジをさらに含む、
請求項８５−９８のいずれか１つに記載の鼓膜切開術又は換気デバイス。
【請求項１００】
前記第三の材料が、滲出液、膿、血液、血漿、涙、母乳、羊水、血清、滑液、髄液、尿、唾液、痰、汗、その他の体液、水、界面活性剤を含む水、外リンパ、内リンパ、粘液、及びそれらのあらゆる組み合わせ、からなるグループから選択される、
請求項９９に記載の鼓膜切開術又は換気デバイス。
【請求項１０１】
前記導管が形状を含み、前記形状は刺激に応答して変化するように構成される、
請求項８５−１００のいずれか１つに記載の鼓膜切開術又は換気デバイス。
【請求項１０２】
前記形状の変化は、前記入力ポートの閉鎖、前記出力ポートの閉鎖、前記入力ポートと出力ポートの間の前記内面の閉鎖、及びそれらの組み合わせの１つから選択される、
請求項１０１に記載の鼓膜切開術又は換気デバイス。
【請求項１０３】
前記形状の変化は、前記出力ポートのサイズ増大、前記入力ポートのサイズ増大、前記導管のサイズ増大、前記入力ポートのフランジ拡張、前記出力ポートのフランジ拡張、前記導管の外面のアクチュエータの動作、又はそれらの組み合わせ、の１つを含む、
請求項１０１に記載の鼓膜切開術又は換気デバイス。
【請求項１０４】
前記形状の変化は、前記出力ポートのサイズ減少、前記入力ポートのサイズ減少、前記導管のサイズ減少、前記入力ポートのフランジ縮小、前記出力ポートのフランジ縮小、前記導管の外面のアクチュエータの動作、又はそれらの組み合わせ、の１つを含む、
請求項１０１に記載の鼓膜切開術又は換気デバイス。
【発明の詳細な説明】
【著作権に関する告知】
【０００１】
本特許開示は、著作権法に基づいて保護される内容を含み得る。著作権者は、米国特許商標庁の特許記録に記載されている特許文献又は特許公開を何者かがファックス複製することに異議はないが、それ以外については著作権を主張する。
【参照文献の援用】
【０００２】
ここで説明される発明時に当業者に知られる技術水準をより完全に説明する目的でここに引用される全ての特許、特許出願、及び公開は、その全体がここに参照され援用される。
【技術分野】
【０００３】
本出願は、鼓膜切開術導管（ｔｙｍｐａｎｏｓｔｏｍｙ  ｃｏｎｄｕｉｔ）、及び鼓膜輪下換気導管（ｓｕｂａｎｎｕｌａｒ  ｖｅｎｔｉｌａｔｉｏｎ  ｃｏｎｄｕｉｔ）などの医療用、又は非医療用に使用可能な導管に関する。特に、本出願は、汚染防止（ａｎｔｉ  ｆｏｕｌｉｎｇ）性、ガイドされた流体輸送、低い侵襲性（ｉｎｖａｓｉｖｅｎｅｓｓ）、及び／又はプログラム可能な形状及び化学的情報（ｃｈｅｍｉｃａｌ  ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ）を備えた導管に関する。
【背景技術】
【０００４】
Ｉ．中耳炎の発症及び影響
イヤーインフェクションとも呼ばれる急性中耳炎（ＡＯＭ：ａｃｕｔｅ  ｏｔｉｔｉｓ  ｍｅｄｉａ）、及び滲出性中耳炎（ＯＭＥ：ｏｔｉｔｉｓ  ｍｅｄｉａ  ｗｉｔｈ  ｅｆｆｕｓｉｏｎ）は、世界的に医療機関受診理由の大きな部分を占める。中耳炎（ＯＭ：ｏｔｉｔｉｓ  ｍｅｄｉａ）は、通常、風邪その他の上気道感染症が数日にわたって存在した後に、鼓膜のうしろの中耳部分で発生する。この感染中は、耳管（ｅｕｓｔａｃｈｉａｎ  ｔｕｂｅ）が腫れ、空気が中耳に入ることを妨害し、流体を中耳部分に引き込む。粘素（ｍｕｃｉｎ）を含む、この閉じ込められた流体が、バクテリア及びウィルスを潜伏させる。
【０００５】
ＩＩ．鼓膜切開術チューブ、及び鼓膜輪下換気チューブの配置
イヤーインフェクションとも呼ばれる急性中耳炎（ＡＯＭ）、及び滲出性中耳炎（ＯＭＥ）は、世界的に医療機関受診理由の大きな部分を占め、患者の著しい不健全状態（ｍｏｒｂｉｄｉｔｙ）、及び米国内で直接及び間接の費用が一年に５０億ドルを超える重大な医療費負担につながる。世界全体では、ＡＯＭは毎年７億人以上に影響し、成人と比較して子供が偏ってかかりやすく、１歳−４歳児が世界の推計発症数の最高６１％を占める。ＡＯＭは、小児科患者の感染症の中で最も多く、米国で毎年８８０万人以上がかかり、１２００万−１６００万回の内科医診療を受ける。ＡＯＭは、生後５年の間に６０％の普及率（ｐｒｅｖａｌｅｎｃｅ）を有する。中耳炎は、通常、風邪その他の上気道感染症が数日にわたって存在した後に、鼓膜のうしろの中耳部分で発生する。この感染中は、耳管が腫れ、空気が中耳に入ることを妨害し、流体を中耳部分に引き込む。粘素を含む、この閉じ込められた流体が、バクテリア及びウィルスを潜伏させる。７歳以下の子供は、より短く、方向がより水平である耳管を有するため、これらは閉塞されやすく、イヤーインフェクションの高い発生率につながる。
【０００６】
治療せずに放置すると、中耳炎は、痛み、発熱、吐き気、食欲不振、寝つきの悪さ、めまい、常習的な急性感染、難聴、及び言語障害につながり得る。ＡＯＭの重篤な合併症には、生活できないほどの急性乳様突起炎（ｍａｓｔｏｉｄｉｔｉｓ）、骨膜下膿瘍（ｓｕｂｐｅｒｉｏｓｔｅａｌ  ａｂｓｃｅｓｓ）、頭蓋内膿瘍（ｉｎｔｒａｃｒａｎｉａｌ  ｓｕｐｐｕｒａｔｉｏｎ）、髄膜炎（ｍｅｎｉｎｇｉｔｉｓ）、及び顔面神経麻痺（ｆａｃｉａｌ  ｎｅｒｖｅ  ｐａｌｓｙ）が含まれる。発展途上国においては、慢性中耳炎は頻繁に聴覚喪失の後遺症（ｓｅｑｕｅｌａｅ）につながり、ＷＨＯの報告書によれば、治療無しでは、上述の合併症のため２８０００人以上が死亡する。
【０００７】
処方箋無しの薬代を含まない合計で、２００６年に中耳炎の治療に２８億ドルが使われた。現在の一般的な対処方法は、１０日間の広域抗生物質の内服である。中耳炎は、アメリカの子供に対する抗生物質処方の最多の理由となっている。２歳以下の小児の急性中耳炎の治療である。したがって、中耳炎の治療は、病原菌の抗生物質耐性増大の問題を増長していると考えられる。抗生物質の全身投与（ｓｙｓｔｅｍｉｃ  ａｄｍｉｎｉｓｔｒａｔｉｏｎ）は、下痢、皮膚炎、嘔吐、及び口腔カンジダ症（ｏｒａｌ  ｔｈｒｕｓｈ）を含む副作用をしばしば起こす。中耳部分の感染が治ったあとも、耳に液体が残ることがある。約３０％の小児についてイヤーインフェクションから１か月経過後に中耳に液体があり、２０％について２か月後にまだ液体があった。この液体が常習的な感染の原因となり、４０％の小児が４回以上の急性中耳炎を経験する。
【０００８】
流体の蓄積の治療には、鼓膜（ｔｙｍｐａｎｉｃ  ｍｅｍｂｒａｎｅ）に小さい切込みを入れることができ、それは鼓膜切開術（ｍｙｒｉｎｇｏｔｏｍｙ）と呼ばれる処置である。鼓膜切開術の間、流体は、外科医により針で取り除かれる。しかし、切込みが治ると、中耳炎が再発し得て、流体も再び蓄積し得る。したがって、広くイヤーチューブと呼ばれる鼓膜切開術チューブ（ｔｙｍｐａｎｏｓｔｏｍｙ  ｔｕｂｅ）が、中耳部分から粘液を排水し空気が入れるような半永久的な流路（ｃｈａｎｎｅｌ）を作り、圧力を平衡させて痛みを防止するために使われる。チューブによれば、「膠耳（ｇｌｕｅ  ｅａｒ）」の際の粘度が高い流体による耳小骨（ｏｓｓｉｃｌｅ）への加湿効果が存在しなくなるから、患者の聴覚を通常に戻すこともできる。小児の滲出性中耳炎に関連する聴覚喪失のためのグロメット（ｇｒｏｍｍｅｔ：換気チューブ）。耳の中の流体が少なくなれば、中耳炎の再発の防止もできる。
【０００９】
６か月の間に３回以上の中耳炎発症、として通常定義される再発性急性中耳炎の患者には、鼓膜切開術チューブの設置がしばしば推奨される。チューブの設置は、流体が中耳に４か月以上続けて存在する、流体が聴覚の２０デシベル以上喪失させることが確認される、複数の抗生物質投与後も感染が消えない、又は乳様突起（ｍａｓｔｏｉｄ）感染を含むイヤーインフェクションの悪化などの慢性中耳炎にも推奨され得る。アメリカだけでも、毎年７０万近くの鼓膜切開術チューブ設置が行われており、麻酔による小児の手術の中で最も多いものとなっている。２６％の小児が１０歳になる前に鼓膜切開術チューブの挿入を必要とすると見積もられている。アメリカの小児のあいだで、再発性中耳炎が広まってきている。
【００１０】
鼓膜切開術チューブを設置するためには、小さく、通常円筒状のグロメットが、鼓膜切開術に際して鼓膜に形成される小さい穿孔（ｐｅｒｆｏｒａｔｉｏｎ）に挿入される。鼓膜切開術チューブは、通常シリコーン又はフッ素樹脂（ｆｌｕｏｒｏｐｌａｓｔｉｃ）からできているが、チタン及びステンレスによって作られるものもある。それらは、様々な形状及びサイズを有し、外科医は病態生理学、患者の年齢、チューブの以前のセット数、外科医の好み、及び設置にかかる時間などに基づいてチューブを選択する。短期のチューブは、より小さく、通常２から１８か月留まり、そののち自然に落ちる。長期のチューブは、より大きく、３年まで留まるためのフランジを備え、しばしば耳鼻科医（ｏｔｏｌａｒｙｎｇｏｌｏｇｉｓｔ）による撤去が必要となる。
【００１１】
鼓膜の穴に直接設置されることに加え、別の選択肢として、外耳道（ｅａｒ  ｃａｎａｌ）及び鼓膜を取り囲む骨の輪である環状部（ａｎｎｕｌｕｓ）の皮膚の下のトンネルを介する鼓膜輪下への設置がある。この技術は、一般の鼓膜切開術チューブを保持するための繊維組織が不十分である萎縮性（ａｔｒｏｐｈｉｃ）及び退縮性（ｒｅｔｒａｃｔｅｄ）の鼓膜のために使用可能である。この技術はまた、鼓室形成術（ｔｙｍｐａｎｏｐｌａｓｔｙ）、又は鼓膜組織の置換を行った患者にも有益であり得る。鼓膜輪下換気チューブの材料及びデザインは、鼓膜切開術チューブのものと似ている。両方のタイプのチューブについて、再発性感染への局所的な配布と治療のために抗生物質の液滴がしばしば推奨される。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
目的及び優位点が、下の詳細な説明を添え付けの図面と共に考慮すると明らかになり、図面全般において似た部品の参照には似た符号が使われる。
【００１３】
【図１Ａ】図１Ａは、制御下で流体を輸送する導管に望まれる特徴を図示する。
【図１Ｂ】図１Ｂは、ある実施形態に係る模範的な鼓膜切開術導管の概念を図示する。
【図１Ｃ】図１Ｃは、本開示の特定の実施形態で説明される鼓膜切開術チューブを使用する有益性を図示する。
【図２】図２は、ある実施形態に係る鼓膜切開術導管を図示する。図２（ａ）は、内腔の閉塞、及び導管の内面及び外面へのバイオフィルム（ｂｉｏｆｉｌｍ）の癒着がある鼓膜切開術導管を示す。図２（ｂ）は、ある実施形態に係る鼓膜切開術導管を示し、チューブ基質（ｓｕｂｓｔｒａｔｅ）の両側（小図Ｉ）又は片側（小図ＩＩ）に、非可動の（ｉｍｍｏｂｉｌｉｚｅｄ）流体インタフェースを有する。
【図３Ａ】図３Ａは、ある実施形態に係るパターン化した導管表面の模式的図示である。
【図３Ｂ】図３Ｂ（ａ）は、パターン化した面の写真を示す。図３Ｂ（ｂ）は、ある実施形態に係る、付加製造（ａｄｄｉｔｉｖｅ  ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ）法により作られる溝付き面を有する鼓膜切開術導管を示す。
【図３Ｃ】図３Ｃ（ａ）は、注入（ｉｎｆｕｓｅ）された表面層（ｏｖｅｒｌａｙｅｒ）が無い３Ｄプリントされたシリコーンシートを示す。図３Ｃ（ｂ）は、３Ｄプリントされたシリコーンシートの表面滑らかさを向上させるために注入された表面層がある、ある実施形態に係るシリコーンシートを示す。
【図３Ｄ】図３Ｄは、チューブに入る流体の周りのシリコーンオイルの包装層（ｗｒａｐｐｉｎｇ  ｌａｙｅｒ）を示す。
【図４Ａ】図４Ａは、ある実施形態に係る、水及び粘液の、注入された材料及び注入無しの材料の上での滑り角（ｓｌｉｄｉｎｇ  ａｎｇｌｅ）を示す。ある実施形態に係る滑り角は、挿入図に模式的に描かれるような角度計のセットアップ（ｇｏｎｉｏｍｅｔｒｉｃ  ｓｅｔｕｐ）により測定される。
【図４Ｂ】図４Ｂは、ある実施形態に係る、注入された材料及び注入が無い材料の上の水の滑り角及び接触角ヒステリシスを示す。
【図５Ａ】図５Ａは、ある実施形態に係る、注入された表面及び注入が無い表面への、ヒト初代表皮角化細胞（ｐｒｉｍａｒｙ  ｈｕｍａｎ  ｅｐｉｄｅｒｍａｌ  ｋｅｒａｔｉｎｏｃｙｔｅ）の付着（ａｄｈｅｓｉｏｎ）を示す。
【図５Ｂ】図５Ｂは、ある実施形態に係る、注入された表面及び注入が無い表面への、ヒト新生児皮膚線維芽細胞（ｈｕｍａｎ  ｎｅｏｎａｔａｌ  ｄｅｒｍａｌ  ｆｉｂｒｏｂｌａｓｔ：ＨＮＤＦ）の付着を示す。
【図５Ｃ】図５Ｃは、原子間力顕微鏡（ａｔｏｍｉｃ  ｆｏｒｃｅ  ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）を使用して横向き引きはがし（ｌａｔｅｒａｌ  ｐｕｌｌ−ｏｆｆ）を測定したＨＮＤＦの最大付着力を示す。
【図６】図６は、ヒト表皮角化細胞について、注入が無い材料及びオイルを注入したシリコン材料の細胞毒性を示す。
【図７Ａ】図７Ａは、ある実施形態に係る、注入された表面及び注入が無い表面への、黄色ブドウ球菌（Ｓ．ａｕｒｅｕｓ）の付着を示す。
【図７Ｂ】図７Ｂは、ある実施形態に係る、注入された表面及び注入が無い表面への、肺炎球菌（Ｓ．ｐｎｅｕｍｏｎｉａｅ）、及びモラクセラ・カタラーリス（Ｍ．ｃａｔａｒｒｈａｌｉｓ）の付着を示す。
【図８Ａ】図８Ａは、ある実施形態に係る、鼓膜切開術導管を通る双方向流体輸送を図示する。
【図８Ｂ】図８Ｂは、ある実施形態に係る、鼓膜切開術導管を通る双方向流体輸送を図示する。
【図８Ｃ】図８Ｃは、ある実施形態に係る、鼓膜切開術導管を通る双方向流体輸送を図示する。
【図８Ｄ】図８Ｄは、ある実施形態に係る、鼓膜切開術導管を通る双方向流体輸送を図示する。
【図９Ａ】図９Ａは、ある実施形態に係る、導管のデザインを示す。図９Ａ（ａ）は、注入無しの対称チューブを示し、図９Ａ（ｂ）は、液体注入された対称チューブを示し、図９Ａ（ｃ）は、非対称チューブを示す。
【図９Ｂ】図９Ｂは、ある実施形態に係る、所与の液体を優先的に一方向に輸送し、その液体の逆方向への輸送を抑制することを可能とする機能的な付属品／インサートを備える複数部品の組立を示す。
【図１０】図１０は、ある実施形態に係る、鼓膜切開術導管内の双方向の流れを最適化するための設計原理を図示し、フランジのサイズ及び形状、チューブ内腔の半径及び長さ、及び液体とチューブの表面張力を含む。
【図１１Ａ】図１１Ａは、ある実施形態に係る、円筒形導管（ａ）、円錐形導管（ｂ）、及び曲面導管（ｃ）の比較を示す。図１１Ａは、ある実施形態に係る、輸送の圧力バリヤを最適化するためのパラメータ（例えば、初期半径、初期フランジ角度、内腔の長さ、潤滑剤）の模式図である。
【図１１Ｂ】図１１Ｂは、ある実施形態に係る、導管に入る流体を示す。
【図１１Ｃ】図１１Ｃは、ある実施形態に係る、疎水性材料で作られたチューブを出る流体を示す。
【図１１Ｄ】図１１Ｄは、ある実施形態に係る、親水性材料で作られた導管を出る流体を示す。
【図１２Ａ】図１２Ａは、ある実施形態に係る、様々な半径を有する最適化された導管内を流れる水成抗生物質液滴の圧力低下を、円筒形及び円錐形の導管と比較して示す。
【図１２Ｂ】図１２Ｂは、ある実施形態に係る、チューブ形状の模範的な最適化曲線を示し、長さが２ミリメートルに限定される。模範的な遠位の内半径としては０．２７５ミリメートルが選択された。
【図１３】図１３は、ある実施形態に係る、円筒形（ａ）、円錐形（ｂ）、及び曲面（ｃ）の様々なチューブ形状内を通る、水と水成抗生物質とのヤングラプラス圧力（Ｙｏｕｎｇ−Ｌａｐｌａｃｅ  ｐｒｅｓｓｕｒｅ）を比較するものである。
【図１４Ａ】図１４Ａは、ある実施形態に係る、曲面（ａとｄ）、円錐形導管（ｂとｅ）、又は円筒形／カラーボタン形（ｃとｆ）の、様々なチューブ形状の長さに沿ったヤングラプラス圧力のシミュレーションを示す。ａ−ｃは、水成抗生物質の圧力を示す。ｄ−ｆは、水の圧力を示す。
【図１４Ｂ】図１４Ｂは、ある実施形態に係る、曲面（ａとｄ）、円錐形導管（ｂとｅ）、又は円筒形又はカラーボタン形（ｃとｆ）の、様々なチューブ形状の長さに沿ったヤングラプラス圧力のシミュレーションを示す。この場合、チューブ入口の半径は全てにつき同等に選択されている。ａ−ｃは、水成抗生物質の圧力を示す。ｄ−ｆは、水の圧力を示す。
【図１４Ｃ】図１４Ｃは、様々な導管（曲面、円錐形、及び円筒形）における、水と水成抗生物質との最大圧力の比（セレクティビティ）の、導管半径への依存度を示す。
【図１５Ａ】図１５Ａ（ａ１−ａ６）は、ある実施形態に係る、円筒形チューブの射出成型製造法の模式図である。図１５Ａ（ｂ）は、成型された円筒形チューブの模式図であり、図１５Ａ（ｃ１及びｃ２）は、円筒形チューブのコンピュータ断層撮影である。
【図１５Ｂ】図１５Ｂ（ａ）は、ある実施形態に係る、最適化された曲面チューブの射出成型製造法の模式図である。図１５Ｂ（ｂ１及びｂ２）は、ある実施形態に係る、成型された曲面チューブを示す。図１５Ｂ（ｃ１及びｃ２）は、ある実施形態に係る、曲面成形チューブのコンピュータ断層撮影である。
【図１６】図１６（ａ）は、ある実施形態に係る、導管内の水のブレークスルー圧力（ｂｒｅａｋｔｈｒｏｕｇｈ  ｐｒｅｓｓｕｒｅ）を測定するための実験セットアップの模式図である。図１６（ｂ）は、ある実施形態に係る、異なる液体を並行して実験する２つのセットアップの写真である。
【図１７】図１７は、ある実施形態に関して、医療用シリコーンのチューブを通過するときの水成抗生物質液滴のヤングラプラス圧力を、カラーボタンチューブ（内直径０．５１ミリメートル、濃い灰色及び黒色の棒グラフ）と最適化された曲面（内直径０．５５ミリメートル、パターン付き棒グラフ）、及び注入無しとオイル注入有り（１００ｃＰ）とでの比較を示す。
【図１８】図１８は、２つの曲面セクションから形成される「砂時計」型の導管を示す。
【図１９】図１９は、ある実施形態に係る、化学的にパターン化がされた鼓膜切開術導管を示す。
【図２０】図２０は、ある実施形態に係る、水和性勾配（ｇｒａｄｉｅｎｔ  ｗｅｔｔａｂｉｌｉｔｙ）を有する導管を示し、親和性及び疎水性材料の混成で可能となる。
【図２１Ａ】図２１Ａは、ある実施形態に係る、チューブ内の輸送をガイドするための化学的及び形状的にパターン化された２つの流路（ｄｕａｌ  ｃｈａｎｎｅｌ）を有する導管の模式図である。
【図２１Ｂ】図２１Ｂは、ある実施形態に係る、化学的及び形状的にパターン化された複数の流路を有する導管を示す。
【図２１Ｃ】図２１Ｃは、ある実施形態に係る、多孔性の内腔を有する導管を示す。
【図２２】図２２は、ある実施形態に係る、重力の補助による抗生物質点滴薬の中耳への送達の模式図である。
【図２３Ａ】図２３Ａは、ある実施形態に係る、ピンニングサイト（ｐｉｎｎｉｎｇ  ｓｉｔｅ）付きの導管を示す。ピンニングは、内腔形状の変化によって起こる。
【図２３Ｂ】図２３Ｂは、ある実施形態に係る、ピンニングサイト付きの導管を示す。ピンニングは、表面の変化によって起こる。
【図２３Ｃ】図２３Ｃは、ある実施形態に係る、ピンニングサイト付きの導管を示す。ピンニングが、導管の上又は内腔内の籠型のハンドルによって起こり、周囲の流体が導管に入ることが低減及び／又は防止されることが示される。
【図２４Ａ】図２４Ａは、ある実施形態に係る、鼓膜切開術の侵襲性を最低限にする方法の模式図であり、導管サイズは挿入前に小さくされ、挿入後に膨張する。
【図２４Ｂ】図２４Ｂは、ある実施形態に係る、医療用シリコーン（ＭＥＤ４９６０Ｄ、径方向寸法）の膨張の動力学を図示し、様々な粘性のオイルにつき摂氏８５度での膨張を示す。
【図２５Ａ】図２５Ａは、ある実施形態に係る、負荷下でのシリコーン導管の圧縮を示す。
【図２５Ｂ】図２５Ｂは、ある実施形態に係る、円錐形状の規準のバクスターベベル（Ｂａｘｔｅｒ  Ｂｅｖｅｌ）チューブシリコーンの「試験」チューブの圧縮耐性を、内腔に沿う（ａ）及び内腔を横切る（ｂ）の２つの軸に沿って表示することにより示す。
【図２５Ｃ】図２５Ｃは、ある実施形態に係る、シリコーン鼓膜切開術チューブの弾性及び疲労耐性を２つの軸に沿って示す。
【図２６】図２６（ａ）は、ある実施形態に係る、市販のＡＢＡＱＵＳ／Ｓｔａｎｄａｒｄソフトウェアを使用して有限要素法（ＦＥＡ）モデルにより計算した膨張工程中の円筒形チューブの模範的な機械的変形を示す。図２６（ｂ）は、ある実施形態に係る、膨張工程中の曲面チューブの模範的な機械的変形を示す。
【図２７】図２７は、ある実施形態に係る、鼓膜切開術中の侵襲性を最低限にするために挿入前はサイズを小さくし、挿入後に膨張する導管を示す。
【図２８】図２８は、ある実施形態に係る、形状が変化する鼓膜切開術導管のいくつかの例の模式図であり、フランジが、（ａ）サイズが広がる、（ｂ）サイズが広がり形状が変わる、（ｃ）分かれて広がる、又は（ｄ）漏斗構造又はその他の流路設計などを通る流体輸送が可能となる構造に変形する、のいずれかが可能である。
【図２９】図２９は、異なるクロスリンク（ｃｒｏｓｓ−ｌｉｎｋｉｎｇ）密度の層を含むバイレイヤ（ｂｉｌａｙｅｒ）構造を備える鼓膜切開術導管の変形動作の実施形態のシミュレーションを示す。
【図３０Ａ】図３０Ａは、ある実施形態に係る、変形可能なフランジを示す。膨張したとき、鼓膜の両側を挟むフランジである。
【図３０Ｂ】図３０Ｂは、ある実施形態に係る、変形可能なフランジを示す。膨張したとき、中耳道にロックして固定するフランジである。
【図３１】図３１は、ある実施形態に係る、形状変化するとより大きい構造に延びる、導管のステント状のデザインを示す。
【図３２】図３２は、ある実施形態に係る、イヤーチューブの挿入を容易にするためにチューブ材料と異なる材料で作られるハンドル及びフランジを示す。
【図３３】図３３は、ある実施形態に係る、注入が無い小型チューブの先端及びオイル溜めを備えた、２つの射出システムを示す。
【図３４】図３４は、ある実施形態に係る、剛性（ｓｔｉｆｆｎｅｓｓ）が、取り付け位置の鼓膜のセクションの剛性と一致するフランジを備えた鼓膜切開術導管を示す。
【図３５Ａ】図３５Ａは、ある実施形態に係る、センサ部品を備えた鼓膜切開術導管を示す。温度、ｐＨ、及び圧力の変化を感知できる印刷されたチューニング可能なアンテナを備えたチューブを示す。
【図３５Ｂ】図３５Ｂは、ある実施形態に係る、センサ部品を備えた鼓膜切開術導管を示す。中耳内の変化をモニタする内蔵センサを備えたチューブを示す。
【図３６】図３６は、ある実施形態に係る、ある刺激に晒されると色が変化する鼓膜切開術導管を示す。
【図３７】図３７は、ある実施形態に係る、関連するバイオマーカーを分子検出（ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ）、取得（ｃａｐｔｕｒｅ）、及び放出（ｒｅｌｅａｓｅ）する能力を有する鼓膜切開術導管を示す。
【図３８Ａ】図３８Ａは、ある実施形態に係る、外的な刺激によって必要に応じて動作し得る動的なプログラム可能な導管を示す。
【図３８Ｂ】図３８Ｂは、ある実施形態に係る、プログラム可能な導管の起動の道筋の例を示す。
【図３８Ｃ】図３８Ｃは、ある実施形態に係る、プログラム可能な導管の起動の道筋の例を示す。
【図３９】図３９は、ある実施形態に係る、広いフランジの導管構造を示し、鼓膜へ薬剤を長時間直接送達するためのチューブ内の黒いストライプで示される血管ネットワークを備える。
【図４０】図４０は、ある実施形態に係る、鼓膜をまたぐ（ｔｒａｎｓｔｙｍｐａｎｉｃ）薬剤投与のための導管を示し、正円窓膜への（ａ）、微細な針を介しての（ｂ）ものである。
【図４１】図４１は、ある実施形態に係る、チューブの中耳側にある拡張可能な貯水器を示す。
【図４２】図４２は、ある実施形態に係る、狙って内腔を開くための鼓膜切開術導管の化学的に動作するデザインを示す。
【図４３】図４３は、ある実施形態に係る、狙って内腔を開くための鼓膜切開術導管の光学的に動作するデザインを示す。
【図４４】図４４は、ある実施形態に係る、狙って内腔を開くための鼓膜切開術導管の気体透過性ゲート開閉のデザインを示す。
【図４５Ａ】図４５Ａは、ある実施形態に係る、導管の制御下での取外し（ｅｘｔｒｕｓｉｏｎ）の解決策を示す。フランジの変形を示す。
【図４５Ｂ】図４５Ｂは、ある実施形態に係る、導管の制御下での取外しの解決策を示す。導管の外面の形状変化を示す。
【図４５Ｃ】図４５Ｃは、ある実施形態に係る、導管の制御下での取外しの解決策を示す。拡張あるいは折り畳み、又はその他のタイプのサイズ／形状、及び／又は化学的な特徴転換をするアクチュエータを示す。
【図４６】図４６は、チンチラ（Ｃｈｉｎｃｈｉｌａ  Ｌａｎｉｇｅｒａ）を使用したある実施形態に係る、鼓膜切開術チューブの挿入処置による鼓膜切開術中に得られた内視鏡の画像を示し、同じ寸法（内直径１．２７ミリメートル）の、（ａ）規準（ｃｏｎｔｒｏｌ）のＳｕｍｍｉｔ  Ｍｅｄｉｃａｌカラーボタンチューブ、（ｂ）オイル注入したシリコーンカラーボタンチューブを示す。
【図４７】図４７は、鼓膜切開術チューブを備える動物の、脳の聴覚反応及び歪成分耳音響放射（ｄｉｓｔｏｒｔｅｄ  ｐｒｏｄｕｃｔ  ｏｔｏａｃｏｕｓｔｉｃ  ｅｍｉｓｓｉｏｎｓ）を示す。
【図４８】図４８は、注入した、及び注入無しの鼓膜切開術チューブへの細菌付着（ｂａｃｔｅｒｉａｌ  ａｄｈｅｓｉｏｎ）を示す。
【発明の概要】
【００１４】
ある実施形態において、本開示は、医療用及び生物学的応用、マイクロフルイディックデバイス、膜、ノズル、バイオリアクタ、機械による冷媒その他の化学物質の輸送、反応廃物の排水、センサ、食料及び飲料、化粧品及び香水、及びその他の応用のための医療用及び流体の導管デザインのガイドラインを提供することを目的とする。
【００１５】
本開示のある実施形態は、様々な生体液（ｂｉｏｆｌｕｉｄ）、ゴミ、及び細胞ならびに細菌による閉塞を低減及び／又は防止する換気又は鼓膜切開術のチューブを説明する。
【００１６】
本開示のある実施形態は、チューブ、及び早期の外れを防止し得るフランジの外面上のヒト細胞の成長を低減及び／又は防止するチューブを説明する。
【００１７】
本開示のある実施形態は、一般的な、又は耳管の場合は耳漏（ｏｔｏｒｒｈｅａ）の感染の進展を防止するために、面上のバイオフィルムの形成を低減及び／又は防止する表面を説明する。
【００１８】
本開示のある実施形態は、理想的な換気又は耳のチューブは、選択された抗生物質液体の懸濁を備え、それらがチューブに入ることを妨げないように、前進接触角（ａｄｖａｎｃｉｎｇ  ｃｏｎｔａｃｔ  ａｎｇｌｅ）が低く、最適化された形状を有する材料で作られるべきであることを認識している。下により詳細に説明されるように、ある実施形態において、これは、チューブ材料を変える、チューブの形状を変える、及び／又は治療の液滴自体の組成を、界面活性剤をより多く含むように、又はオイルベースの液滴を使うように変えることのいずれかにより達成可能である。
【００１９】
本開示のある実施形態は、水を受動的に排除すること、又はチューブ内の膨張を能動的に起こして水泳又は入浴のまえにチューブを閉じて、夏の間などに患者の快適さを増大させてイヤーチューブの使用を奨励することを可能とするチューブのデザインを説明する。
【００２０】
本開示のある実施形態は、一時的にチューブの形状又は流体的特性（ｆｌｕｉｄｉｃ  ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ）を変えるために使用可能な様々な材料の液滴を説明する。
【００２１】
本開示のある実施形態は、動的フランジを通して、より小さい穿孔に容易に挿入可能な、又はサイズ変化能力を含む換気チューブの生成を説明し、これらは問題を和らげ、外科医が鼓膜切開術又は鼓膜輪下換気チューブをより容易に挿入できるようにする。
【００２２】
いくつかの実施形態によれば、システムは、
導管であって、
近位端半径を有する近位端と、
前記近位端と対向し、遠位端半径を有する遠位端と、
近位端及び遠位端を接続させる内面と、を含み、
内面は近位端における近位角度、及び遠位端における遠位角度を形成し、表面特性を有し、
導管はまた、
近位端及び遠位端を接続させる外面を含み、
遠位端半径、近位端半径、遠位角度、近位角度、及び内面の表面特性が、
導管の遠位端へ第一の材料が入ることを可能とし、
第一の材料が導管を通り内面に沿って近位端へ輸送されることを可能とし、
第一の材料が導管の近位端から出ることを可能とし、
第二の材料が導管の近位端に入ることに抵抗するように選択される導管、を含み、第一の材料のヤングラプラス圧力が第二の材料のヤングラプラス圧力よりも小さい、デバイスを含む。
【００２３】
いくつかの実施形態において、第一の材料のヤングラプラス圧力と第二の材料のヤングラプラス圧力との差が１Ｐａから１０００Ｐａの範囲内である。
【００２４】
いくつかの実施形態において、導管のセレクティビティは、１から１０の間の数であり、第一の材料のヤングラプラス圧力と第二の材料のヤングラプラス圧力との圧力差を標準化（ｎｏｒｍａｌｉｚｅ）したものからなる。
【００２５】
いくつかの実施形態において、内面の角度又は表面特性の少なくとも１つが変化し、第一の材料のヤングラプラス圧力を遠位端から近位端まで実質的に一定に又は漸減するように維持する。
【００２６】
いくつかの実施形態において、内面の角度又は表面特性の少なくとも１つが変化し、遠位端からの第一の材料のピンニングは実質的に存在しない。
【００２７】
いくつかの実施形態において、内面の角度又は表面特性の少なくとも１つが変化し、第一の材料のヤングラプラス圧力を遠位端から近位端まで１０％以下の変化に維持する。
【００２８】
いくつかの実施形態において、遠位端において第一の材料が遠位端に入る際の第一の材料の前進角が９０度より小さい。
【００２９】
いくつかの実施形態において、近位端において第二の材料が近位端に入る際の第二の材料の前進角が９０度より大きい。
【００３０】
いくつかの実施形態において、近位端において第一の材料のブレークスルー圧力が減少するように近位角度が増大する。
【００３１】
いくつかの実施形態において、導管の内直径が３ミリメートル以下である。
【００３２】
いくつかの実施形態において、導管が鼓膜切開術又は通気（ａｅｒａｔｉｏｎ）チューブである。
【００３３】
いくつかの実施形態において、導管の形状は、円筒形、円錐形、及び曲面からなるグループから選択される。
【００３４】
いくつかの実施形態において、近位端の直径が遠位端の直径より大きい。
【００３５】
いくつかの実施形態において、導管が導管の遠位端に配置される遠位フランジを含む。
【００３６】
いくつかの実施形態において、導管が導管の近位端に配置される近位フランジを含む。
【００３７】
いくつかの実施形態において、デバイスが鼓膜切開術チューブであり、近位フランジ及び遠位フランジの少なくとも１つが鼓膜の一部分と一致する径方向剛性を有する。
【００３８】
いくつかの実施形態において、導管の内面又は外面の少なくとも一部に、部分的に又は完全に安定化した潤滑液の層を含む滑りやすい表面を備えた導管の部分をさらに含み、
潤滑液の層が導管の少なくとも一部を濡らし、付着し、滑りやすい表面を導管の部分に形成する。
【００３９】
いくつかの実施形態において、潤滑液が第一の材料の前進角を減少させる。
【００４０】
いくつかの実施形態において、潤滑液が第二の材料の前進角を増大させる。
【００４１】
いくつかの実施形態において、第一の材料の潤滑液上の拡張係数（ｓｐｒｅａｄｉｎｇ  ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）がゼロより大きく、潤滑液が第一の材料の周りに包装層を形成する。
【００４２】
いくつかの実施形態において、潤滑液が第一の材料の有効表面張力（ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ  ｓｕｒｆａｃｅ  ｔｅｎｓｉｏｎ）を減少させる。
【００４３】
いくつかの実施形態において、潤滑液が第二の材料の有効表面張力を増大させる。
【００４４】
いくつかの実施形態において、潤滑液が導管の内面上にある。
【００４５】
いくつかの実施形態において、潤滑液が導管の外面上にある。
【００４６】
いくつかの実施形態において、潤滑液が近位フランジ及び遠位フランジの少なくとも１つの内面上にある、
【００４７】
いくつかの実施形態において、潤滑液は、シリコーンオイル、部分的又は完全にフッ素化されたオイル（ｆｌｕｏｒｉｎａｔｅｄ  ｏｉｌ）、鉱油（ｍｉｎｅｒａｌ  ｏｉｌ）、炭素ベースオイル、ひまし油（ｃａｓｔｏｒ  ｏｉｌ）、フルオシノロンアセトニドオイル（ｆｌｕｏｃｉｎｏｌｏｎｅ  ａｃｅｔｏｎｉｄｅ  ｏｉｌ）、食用油、水、界面活性剤／界面活性剤溶液、有機溶剤、過フッ素化炭化水素（ｐｅｒｆｌｕｏｒｉｎａｔｅｄ  ｈｙｄｒｏｃａｒｂｏｎｓ）、そしてそれらの混合物、の１つ又はそれ以上である。
【００４８】
いくつかの実施形態において、化学的勾配（ｃｈｅｍｉｃａｌ  ｇｒａｄｉｅｎｔ）又はパターンが導管の内面に配置される。
【００４９】
いくつかの実施形態において、化学的勾配又はパターンが導管の内面に配置される。
【００５０】
いくつかの実施形態において、化学的勾配又はパターンが導管の外面に配置される。
【００５１】
いくつかの実施形態において、化学的勾配又はパターンが、導管の近位端の近位フランジ及び導管の遠位端の遠位フランジの少なくとも１つの上に配置される。
【００５２】
いくつかの実施形態において、第一の材料が化学的勾配上に配置されるとき、化学的勾配又はパターンが第一の材料の有効表面張力を減少させる。
【００５３】
いくつかの実施形態において、第二の材料が化学的勾配上に配置されるとき、化学的勾配又はパターンが第二の材料の有効表面張力を増大させる。
【００５４】
いくつかの実施形態において、化学的勾配又はパターンが、流体を吸湿層（ｗｉｃｋｉｎｇ  ｌａｙｅｒ）に沿って、近位端及び遠位端の１つから、近位端及び遠位端のもう１つまで、又は導管の中央部分まで輸送するように構成される吸湿層を含む。
【００５５】
いくつかの実施形態において、導管の一部に勾配又はパターンが設けられる。
【００５６】
いくつかの実施形態において、勾配又はパターンが第一の材料の有効表面張力を減少させる。
【００５７】
いくつかの実施形態において、勾配又はパターンが第二の材料の有効表面張力を増大させる。
【００５８】
いくつかの実施形態において、勾配又はパターンが導管の内面の少なくとも一部上に配置される。
【００５９】
いくつかの実施形態において、勾配又はパターンが導管の外面の少なくとも一部上に配置される。
【００６０】
いくつかの実施形態において、勾配又はパターンが近位フランジ及び導管の遠位端の遠位フランジの少なくとも１つの上に配置される。
【００６１】
いくつかの実施形態において、勾配又はパターンは、幾何学的にパターン化された流路、マクロに多孔性な流路、微細な多孔性流路、孔の三次元周期的ネットワーク、孔のスポンジ状のネットワーク、表面粗さ、溝、リッジ、凹み、微小な柱（ｍｉｃｒｏｐｉｌｌａｒｓ）、及び微小なリッジ、からなるグループから選択される。
【００６２】
いくつかの実施形態において、導管が、刺激に応答する部分を含み、刺激は、光、温度、圧力、電界、磁界、膨張、収縮、又は化学組成の１つ又はそれ以上から選択される。
【００６３】
いくつかの実施形態において、刺激に応答する部分は、熱歪性（ｔｈｅｒｍｏｓｔｒｉｃｔｉｖｅ）、圧電性（ｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃ）、電気活性（ｅｌｅｃｔｒｏａｃｔｉｖｅ）、化学歪性（ｃｈｅｍｏｓｔｒｉｃｔｉｖｅ）、磁気歪性（ｍａｇｎｅｔｏｓｔｒｉｃｔｉｖｅ）、光歪性（ｐｈｏｔｏｓｔｒｉｃｔｉｖｅ）、膨張性、又はペーハーに敏感な（ｐＨ−ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ）材料を含むグループから選択される。
【００６４】
いくつかの実施形態において、刺激は、化学組成であり、化学組成は潤滑液を含む。
【００６５】
いくつかの実施形態において、刺激に応答する部分は、導管の近位端の又はその近傍の近位フランジを含み、遠位フランジは刺激に応答して第一の構成と第二の構成との間で移行可能である。
【００６６】
いくつかの実施形態において、遠位フランジは、第一の構成と第二の構成との間で移行するとき、遠位フランジのサイズ、又は遠位フランジの形状のうちの少なくとも１つを変化させる。
【００６７】
いくつかの実施形態において、遠位端及び遠位フランジの１つが突起を含み、突起は導管の遠位端の挿入を容易にするために形状不変の材料（ｓｈａｐｅ  ｃｏｎｓｔａｎｔ  ｍａｔｅｒｉａｌ）を含む。
【００６８】
いくつかの実施形態において、刺激に応答する部分は導管内に配置されるバルブであり、バルブは刺激に応答して閉じることができる。
【００６９】
いくつかの実施形態において、バルブは、刺激応答性ポリマ、ガス選択性可動膜、刺激応答性のまつ毛（ｃｉｌｉａ）状及び頭髪状の繊維、小板（ｐｌａｔｅｌｅｔ）、柱（ｐｉｌｌａｒ）、機能性を持たされた先端を備える再構成可能でチューニング可能なナノ又はマイクロ構造、及びそれらの組み合わせ、の１つから選択される。
【００７０】
いくつかの実施形態において、刺激に応答する部分は、導管の近位端に又はその近傍に配置される近位フランジをさらに含み、
近位フランジは、刺激に応答して第一の構成と第二の構成との間で移行可能である。
【００７１】
いくつかの実施形態において、刺激に応答する部分は、第一の刺激応答性材料の第一の層、及び第二の刺激応答性材料の第二の層を含む。
【００７２】
いくつかの実施形態において、刺激が膨張であり、第一の刺激応答性材料及び第二の刺激応答性材料は異なるクロスリンク密度を有する。
【００７３】
いくつかの実施形態において、導管が第一の構成で第一の直径を有し、導管が第二の構成で第二の直径を有する。
【００７４】
いくつかの実施形態において、刺激に応答する部分は導管の内面に配置される。
【００７５】
いくつかの実施形態において、刺激に応答する部分は刺激に応答して膨張する。
【００７６】
いくつかの実施形態において、導管が、内面によって画定され、遠位端から近位端まで延びる内腔をさらに含み、
刺激に応答する部分は内腔内に配置される。
【００７７】
いくつかの実施形態において、刺激に応答する部分が、内腔全体に配置される孔を含み、孔は刺激に応答して閉じる。
【００７８】
いくつかの実施形態において、内腔が第一の構成において第一の材料に対して開き、第二の構成においての第一の材料に対して閉じる。
【００７９】
いくつかの実施形態において、刺激に応答する部分が導管の外面に配置される。
【００８０】
いくつかの実施形態において、刺激が、刺激に応答する部分を導管から分離させる。
【００８１】
いくつかの実施形態において、刺激に応答する部分が、刺激に晒されると拡張するように構成されるアクチュエータを含む。
【００８２】
いくつかの実施形態において、
導管がチューブを含み、
デバイスが第二の導管をさらに含み、
第二の導管は、近位端及び遠位端を有するチューブを含み、
第二の導管の近位端は導管の近位端の近傍に配置され、第二の導管の遠位端は導管の遠位端の近傍に配置される。
【００８３】
いくつかの実施形態において、遠位端半径、近位端半径、遠位角度、近位角度、及び内面の表面特性が、
第三の材料が導管の近位端に入ることを可能とし、
第三の材料が導管を通り内面に沿って遠位端へ輸送されることを可能とし、
第三の材料が導管の近位端から出ることに抵抗するように選択され、
第三の材料のヤングラプラス圧力は、第二の材料のヤングラプラス圧力よりも小さく、遠位端のブレークスルー圧力を下回る。
【００８４】
いくつかの実施形態において、内面の少なくとも一部は、第三の材料をその上に留めるように構成される。
【００８５】
いくつかの実施形態において、少なくとも部分は、第三の材料のピンニングを容易にするために、表面の化学的性質又はテクスチャ（ｔｅｘｔｕｒｅ）の１つを含む。
【００８６】
いくつかの実施形態において、導管が、第三の材料が導管の近位端から出ることに抵抗するように構成されるバルブをさらに含む。
【００８７】
いくつかの実施形態において、第二の材料のラプラス圧力と第三の材料のラプラス圧力との差は１Ｐａから１０００Ｐａの範囲内である。
【００８８】
いくつかの実施形態において、第三の材料が遠位端から出ることを防止するために、遠位端の位置における第三の材料のヤングラプラス圧力よりも、少なくとも１Ｐａ高いブレークスルー圧力を有するように遠位端が構成される。
【００８９】
いくつかの実施形態において、第三の材料が近位端に入るときの、近位端における第三の材料の前進角が９０度より小さい。
【００９０】
いくつかの実施形態において、近位端におけるブレークスルー圧力を増大させるため、遠位端の内面の角度が減少する。
【００９１】
いくつかの実施形態において、遠位端半径、近位端半径、遠位角度、近位角度、及び内面の表面特性が、
第四の材料が導管の近位端に入ることを可能とし、
第四の材料が導管を通り内面に沿って遠位端へ輸送されることを可能とし、
第一の材料が導管の遠位端から出ることを可能とするように選択され、
第四の材料のヤングラプラス圧力は、第二の材料のヤングラプラス圧力よりも小さい。
【００９２】
いくつかの実施形態において、第二の材料のヤングラプラス圧力と第四の材料のラプラス圧力との差が１Ｐａから１０００Ｐａの範囲内である。
【００９３】
いくつかの実施形態において、内面の角度又は表面特性の少なくとも１つが変化し、第四の材料のヤングラプラス圧力を近位端から遠位端まで実質的に一定に又は漸減するように維持する。
【００９４】
いくつかの実施形態において、内面の角度又は表面特性の少なくとも１つが変化し、近位端から遠位端まで第一の材料のピンニングは実質的に存在しない。
【００９５】
いくつかの実施形態において、第四の材料が近位端に入るときの、近位端における第四の材料の前進角が９０度より小さい。
【００９６】
いくつかの実施形態において、遠位端が、遠位端の位置における第四の液体のヤングラプラス圧力よりも、少なくとも１Ｐａ低い第四の材料のブレークスルー圧力を有するように構成され、出口から出ることを可能とする。
【００９７】
いくつかの実施形態において、近位端における第四の材料のブレークスルー圧力を減少させるため、近位端の内面の角度が増大する。
【００９８】
いくつかの実施形態において、第一の材料が、滲出液、膿、血液、血漿、涙、母乳、羊水、血清、滑液（ｓｙｎｏｖｉａｌ  ｆｌｕｉｄ）、髄液（ｃｅｒｅｂｒｏｓｐｉｎａｌ  ｆｌｕｉｄ）、尿、唾液、痰、汗、その他の体液、水、界面活性剤を含む水、外リンパ（ｐｅｒｉｌｙｍｐｈ）、内リンパ（ｅｎｄｏｌｙｍｐｈ）、粘液、及びそれらのあらゆる組み合わせ、からなるグループから選択される。
【００９９】
いくつかの実施形態において、第二の材料は、水、水溶液、泡状及び乳状物（ｅｍｕｌｓｉｏｎ）、聴覚毒性（ｏｔｏｔｏｘｉｃ）の薬品、石鹸、プールの水、淡水、塩分を含む水、又は降水、泡状及び乳状物、聴覚毒性の薬品、からなるグループから選択される。
【０１００】
いくつかの実施形態において、第三の材料は、潤滑液、クロスリンカ（架橋剤：ｃｒｏｓｓ−ｌｉｎｋｅｒ）、及び抗生物質、消毒剤、抗ウィルス剤、消炎剤、微小分子、免疫、ナノ粒子、ウィルス及び脂質ベースの治療、キモセラピー、肝細胞、細胞治療、成長因子（ｇｒｏｗｔｈ  ｆａｃｔｏｒｓ）、タンパク質、放射性物質、その他の液体又は気体ベースの医薬化合物、を含む遺伝子治療、及びそれらの組み合わせの水性及び油性溶液、例えばスクアレン（ｓｑｕａｌｅｎｅ）、クロルヘキシジン（ｃｈｌｏｒｈｅｘｉｄｉｎｅ）、及びＥＤＴＡ、デフェロキサミン（ｄｅｆｅｒｏｘａｍｉｎｅ）、ジヒドロキシ安息香酸（ｄｉｈｙｄｒｏｘｙｂｅｎｚｏｉｃ  ａｃｉｄ）、グルタチオン（ｇｌｕｔａｔｈｉｏｎｅ）、Ｄ−メチオニン（ｍｅｔｈｉｏｎｉｎｅ）及びＮ−アセチルシステイン（ａｃｅｔｙｌｃｙｓｔｅｉｎｅ）などの耳垢水（ｃｅｒｕｍｅｎｏｌｙｔｉｃ  ａｇｅｎｔｓ）、からなり、泡状及び乳状物も含むグループから選択される。
【０１０１】
いくつかの実施形態において、第四の材料は、抗生物質、消毒剤、抗ウィルス剤、消炎剤、微小分子、免疫、ナノ粒子、の少なくとも１つを含むオイルベース、水ベース、及びその他の溶剤ベースの薬品、換気のための空気、ウィルス及び脂質ベースの治療、キモセラピー、肝細胞、細胞治療、成長因子、タンパク質、放射性物質、その他の液体又は気体ベースの医薬化合物を含む遺伝子治療、及びそれらの組み合わせ、からなるグループから選択される。
【０１０２】
いくつかの実施形態において、導管は、ハイドロゲル（ｈｙｄｒｏｇｅｌ）、化学的にクロスリンクされたポリマ、超分子（ｓｕｐｒａｍｏｌｅｃｕｌａｒ）のポリマ、金属、金属酸化物、多孔性材料、材料内の幾何学的パターンを有する孔又は流路、膜及びスポンジ、コロイド及び界面活性剤テンプレートの孔、溝、及びリッジ、周期的及び非周期的な凹みの配列、ナノフォレスト（ｎａｎｏｆｏｒｅｓｔ）、ナノスケールでパターン化されたフィルム、微小な小板、微小な柱、及び微小なリッジなどのナノ構造及び微小構造、の１つ又はそれ以上を含む。
【０１０３】
いくつかの実施形態において、導管は、生体安定性の（ｂｉｏｓｔａｂｌｅ）又は生体吸収性のポリマ、イソブチレンベースのポリマ、ポリスチレンベースのポリマ、ポリアクリレート、及びポリアクリレートの誘導体、ビニルアセテートベースのポリマ及びそのコポリマ、ポリウレタン及びそのコポリマ、シリコーン及びそのコポリマ、エチレンビニルアセテート、ポリエチレンテレフタレート、熱可塑性エラストマ、ポリビニルクロライド、ポリオレフィン、セルロース、ポリアミド、ポリエステル、ポリスルホン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリカーボネート、アクリロニトリルブタジエンスチレンのコポリマ、アクリル、ポリ乳酸、ポリグリコール酸、ポリカプロラクトン、ポリ乳酸−酸化ポリエチレンのコポリマ、セルロース、コラーゲン、アルギン酸、ゼラチン、及びキチン質、の１つ又はそれ以上を含む。
【０１０４】
いくつかの実施形態において、導管が、ダクロンポリエステル、ポリ（エチレンテレフタレート）、ポリカーボネート、ポリメチルメタクリレート、ポリプロピレン、ポリアルキレンオキサレート、ポリビニルクロライド、ポリウレタン、ポリシロキサン、ナイロン、ポリ（ジメチルシロキサン）、ポリシアノアクリレート、ポリホスファゼン、ポリ（アミノ酸）、エチレングリコールＩジメタクリレート、ポリ（メチルメタクリレート）、ポリ（２−ハイドロキシエチルメタクリレート）、ポリテトラフルオロエチレン、ポリ（ＨＥＭＡ）、ポリハイドロキシアルカノエート、ポリテトラフルオロエチレン、ポリカーボネート、ポリ（グリコリド−ラクチド）コポリマ、ポリ乳酸、ポリ（γ−カプロラクトン）、ポリ（γ−ハイドロキシブチレート）、ポリジオキサノン、ポリ（γ−エチルグルタメート）、ポリイミノカーボネート、ポリ（オルソエステル）、ポリ無水物、アルギネート、デキストラン、キチン質、木綿、ポリグリコール酸、ポリウレタン、ゼラチン、コラーゲン、又はそれらの誘導体、の１つ又はそれ以上を含む。
【０１０５】
いくつかの実施形態において、導管が、Li, Be, B, Na, Mg, Al, Si, K, Ca, Sc, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Ga, Ge, Rb, Sr, Y, Zr, Nb, Mo, Ru, Rh, Pd, Ag, Cd, In, Sn, Sb, Cs, Ba, Hf, Ta, W, Re, Os, Ir, Pt, Au, Ti, Pb, Bi, La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu、及びそれらの酸化物の１つ又はそれ以上を含む。
【０１０６】
いくつかの実施形態によれば、システムは、
鼓膜切開術又は換気デバイスであって、
耳の中に配置されるように構成される導管を含み、
導管は、
外耳道の中で受けられるように構成される入力ポートを含み、入力ポートは、第一の液体を受けるように構成され、
導管はまた、
中耳の中で受けられるように構成される出力ポートを含み、出力ポートは入力ポートで受けられた第一の液体を出力するように構成され、
導管はまた、
入力ポートから出力ポートまで延びる内面を含み、内面の少なくとも一部は、入力ポートと出力ポートの間で少なくとも部分的に延びる円錐形又は曲面形状を含み、ポート間の第一の液体の輸送を可能とする、
鼓膜切開術又は換気デバイスを含む。
【０１０７】
いくつかの実施形態において、第一の液体が薬品である。
【０１０８】
いくつかの実施形態において、円錐形又は曲面形状は、第一の液体が入力ポートから出力ポートまで通過することを可能とし、第二の液体が入力ポートから出力ポートまで通過することを防止するために選択される。
【０１０９】
いくつかの実施形態において、第二の液体は、水、水溶液、泡状及び乳状物、聴覚毒性の薬品、石鹸、プールの水、淡水、塩分を含む水、又は降水、泡状及び乳状物、聴覚毒性の薬品、及びそれらの組み合わせ、からなるグループから選択される。
【０１１０】
いくつかの実施形態において、内面の少なくとも一部に配置される潤滑液の層をさらに含み、潤滑液の層は、内面の少なくとも一部を濡らし、付着し、内面の少なくとも一部上に滑りやすい面を形成する潤滑液を含む。
【０１１１】
いくつかの実施形態において、潤滑液及び円錐形又は曲面形状は、第一の液体が入力ポートから出力ポートまで通過することを可能とし、第二の液体が入力ポートから出力ポートまで通過することを防止するために選択される。
【０１１２】
いくつかの実施形態において、内面の少なくとも一部上にパターンがある。
【０１１３】
いくつかの実施形態において、パターンは吸湿層を含み、吸湿層は吸湿層に沿って流体を輸送するように構成される。
【０１１４】
いくつかの実施形態において、パターンは、内面の少なくとも一部の表面特性の差を含む。
【０１１５】
いくつかの実施形態において、内面の少なくとも一部の表面特性は、入力ポートにおける疎水性から、出力ポートにおける弱い疎水性、又は親水性に変化する。
【０１１６】
いくつかの実施形態において、パターンは、幾何学的にパターン化された流路、マクロに多孔性な流路、微細な多孔性流路、孔の三次元周期的ネットワーク、孔のスポンジ状のネットワーク、表面粗さ、溝、リッジ、凹み、微小な柱、及び微小なリッジ、からなるグループから選択される。
【０１１７】
いくつかの実施形態において、潤滑液、パターン、及び曲面は、第一の液体が入力ポートから出力ポートまで通過することを可能とし、第二の液体が入力ポートから出力ポートまで通過することを防止するために選択される。
【０１１８】
いくつかの実施形態において、潤滑液層は、微生物及び細胞の付着を低減する。
【０１１９】
いくつかの実施形態において、中耳炎、膿、粘液、が中耳の出力ポートに入り、チューブ内を輸送され、内側ポート（ｉｎｎｅｒ  ｐｏｒｔ）から出て外耳道内へ入ることが可能である。
【０１２０】
いくつかの実施形態において、
入力ポートの少なくとも１つが、第一の材料が入力ポートに入ることを補助するように構成される入力ポートフランジをさらに含み、
出力ポートが、第三の材料が出力ポートに入ることを補助するように構成される出力ポートフランジをさらに含む。
【０１２１】
いくつかの実施形態において、第三の材料は、滲出液、膿、血液、血漿、涙、母乳、羊水、血清、滑液、髄液、尿、唾液、痰、汗、その他の体液、水、界面活性剤を含む水、外リンパ、内リンパ、粘液、及びそれらのあらゆる組み合わせ、からなるグループから選択される。
【０１２２】
いくつかの実施形態において、
導管がある形状を含み、形状は刺激に応答して変化するように構成される。
【０１２３】
いくつかの実施形態において、
形状の変化は、入力ポートの閉鎖、出力ポートの閉鎖、入力ポート又は出力ポートの間の内面の閉鎖、及びそれらの組み合わせの１つから選択される。
【０１２４】
いくつかの実施形態において、
形状の変化は、出力ポートのサイズ増大、入力ポートのサイズ増大、導管のサイズ増大、入力ポートのフランジ拡張、出力ポートのフランジ拡張、導管の外面のアクチュエータの動作、又はそれらの組み合わせ、の１つを含む。
【０１２５】
いくつかの実施形態において、
形状の変化は、出力ポートのサイズ減少、入力ポートのサイズ減少、導管のサイズ減少、入力ポートのフランジ縮小、出力ポートのフランジ縮小、導管の外面のアクチュエータの動作、又はそれらの組み合わせ、の１つを含む。
【０１２６】
ここで提供される説明及び実施形態を鑑みて、発明の実施において、変更及び同等品との置換が、発明の本質から逸脱することなく実行可能であることは当業者には明らかである。したがって、本発明は、下に説明される実施形態に限定されることを意図していない。
【発明を実施するための形態】
【０１２７】
Ｉ．鼓膜切開術チューブ及び導管の問題点
鼓膜切開術及び鼓膜輪下換気チューブなどのチューブにおいて問題がよく起こる。
【０１２８】
例えば、鼓膜切開術チューブを設置するためには、小さく、通常円筒状のグロメットが、鼓膜に形成される小さい穿孔に挿入される。鼓膜切開術チューブは、シリコーン又はフッ素樹脂で作られ得るが、チタン及びステンレスによって作られるものもある。それらは、様々な形状及びサイズを有し、外科医は病態生理学、患者の年齢、チューブの以前のセット数、外科医の好み、及び設置にかかる時間などに基づいてチューブを選択する。短期のチューブは、より小さく、通常２から１８か月留まり、その後自然に落ちる。長期のチューブは、より大きく、３年まで留まるためのフランジを備え、しばしば耳鼻科医による撤去が必要となる。
【０１２９】
鼓膜の穴に直接設置されることに加え、別の選択肢として、外耳道、及び鼓膜を取り囲む骨の輪である環状部の皮膚の下のトンネルを介する鼓膜輪下への設置がある。この技術は、一般の鼓膜切開術チューブを保持するための繊維組織が不十分である萎縮性及び退縮性の鼓膜のために使用可能である。この技術はまた、鼓室形成術、又は鼓膜組織の置換を行った患者にも有益であり得る。鼓膜輪下換気チューブの材料及びデザインは、鼓膜切開術チューブのものと似ている。両方のタイプのチューブについて、再発性感染への局所的な送達と治療のために抗生物質の液滴がしばしば推奨される。
【０１３０】
Ａ．チューブの閉塞
移植される鼓膜切開術チューブの７％から３７％が、閉塞により故障すると見積もられる。閉塞は、粘液、血液、角化細胞、耳垢、又はバクテリアによって形成され得て、それらがチューブ内の流体の流れを妨害して、効果を下げる。シリコーン及びフッ素樹脂を含む多くのチューブ材料は、低い濡れ性を有するが、細胞の付着に抵抗せず、水及び粘液の液滴が表面から滑れるために、大きい滑り角が必要である。チューブが詰まると、閉塞の緩和を補助するために耳の点滴薬（ｅａｒ  ｄｒｏｐｓ）が処方され得る。可能な場合、耳鼻咽喉科医は閉塞の吸い出しを試し得る。閉塞したチューブを取り除くために、患者が痛みを伴う処置を受ける場合もある。医療費が嵩み、傷のリスクが高まることに加え、チューブ交換は外科医及び患者に追加の時間を必要とする。
【０１３１】
Ｂ．チューブの早すぎる外れ
角化細胞は、基部の上皮細胞（ｂａｓａｌ  ｅｐｉｔｈｅｌｉａｌ  ｃｅｌｌ）のタイプであり、鼓膜の外側に層を形成する。鼓膜切開術チューブが鼓膜上又は鼓膜内に設置されるとき、鼓膜の扁平上皮の（ｓｑｕａｍｏｕｓ）層が外側フランジ上で角質化し、チューブを挿入場所に対して後下（ｐｏｓｔｅｒｉｏｒ  ｉｎｆｅｒｉｏｒ）に押し出し、鼓膜切開術換気チューブの外れを起こす。鼓膜切開術チューブの時期早計の外れが発生し得て、患者は鼓膜切開術チューブの再設置手術を受けなければならない。
【０１３２】
Ｃ．自身の故障−チューブの外れ及び内側への移動
鼓膜切開術チューブに関連して最も重篤な問題の１つは、再発性の鼓膜穿孔（ｐｅｒｓｉｓｔｅｎｔ  ｔｙｍｐａｎｉｃ  ｍｅｍｂｒａｎｅ  ｐｅｒｆｏｒａｔｉｏｎ）である。穿孔は鼓膜形成術（ｍｙｒｉｎｇｏｐｌａｓｔｙ）／鼓室形成術によって手術で閉じる必要があり得る。再発性耳漏、肉芽組織（ｇｒａｎｕｌａｔｉｏｎ  ｔｉｓｓｕｅ）の形成、又は真珠腫（ｃｈｏｌｅｓｔｅａｔｏｍａ）などの、より頻繁な合併症は、鼓膜切開術チューブが鼓膜に二年以上留まる患者に見られる。鼓膜穿孔は、換気チューブが取り除かれたとき（１４．３％）のほうが、自然に抜けたとき（４．０％）よりも、より一般的であることが報告されている。２つの長いフランジを備えた長期的Ｔチューブは、普通鼓膜に２４か月又はそれ以上残り、より高い再発性の鼓膜穿孔に関連する。
【０１３３】
その他の珍しい合併症として、鼓膜切開の内側への移動があり、チューブが自然に外耳道に向かって外れるのではなく、無傷の鼓膜の裏側に移動することである。この合併症を、チューブ外面上のバイオフィルムの形成と、及びエウスタキー管（Ｅｕｓｔａｃｈｉａｎ  ｔｕｂｅ）の機能障害と関係づける仮説がある。
【０１３４】
Ｄ．チューブ上のバイオフィルムの形成
換気チューブは、バクテリアの付着及びバイオフィルムの形成場所となり得る。バクテリアのバイオフィルムは、糖タンパク質のバクテリアコロニーであり、抗生物質の浸透に抵抗性がある。閉塞させることに加えて、これは中耳部分内でさらなる感染の原因となり得る。耳漏が、中耳換気チューブ挿入術の術後合併症の最も一般的なものである。耳漏は、中耳のバイオフィルムによって形成し得て、バクテリアが継続的に中耳に放出されるバクテリア貯蔵器として機能する。術後の耳漏は抗生物質及び積極的な治療を必要とし、チューブの永久的な汚染により、しばしばチューブの取外しが必要となる。したがって、鼓膜切開術チューブへのバクテリアの付着性は、３０年以上研究対象である。体外研究の結果、より不活性な鼓膜切開術チューブ材料及びより滑らかな表面が、フィブロネクチン（ｆｉｂｒｏｎｅｃｔｉｎ）などの、バクテリアを結びつける重要なタンパク質の吸着（ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ）を抑制し得ることが証明されている。現在市販されている鼓膜切開術チューブの全てのタイプにバイオフィルムは形成する。
【０１３５】
Ｅ．チューブを通しての治療液滴の送達
全身への抗生物質使用の副作用を防止するため、再発性の中耳炎を解消するためには感染場所に狙いを絞って治療薬を送達することが理想的である。しかし、鼓膜の角質化した組織を自ら横切って中耳に到達することは、ほとんどの点滴剤にとって不可能である。したがって、抗生物質の液滴を中耳に直接送達するために、換気チューブが使用できる。しかし、これらの小さい孔を通して一滴の薬を送達することは容易ではない。これらのチューブの、金属及び様々なプラスチックを含む現時点の材料及び形状は、これらの問題を解決できておらず、これらの材料の水及びその他の流体に対する前進接触角により、液滴がチューブ内に入ることに抵抗する非常に高い圧力が生じている。研究者たちは、わずかな耳毛の（ｔｒａｇａｌ）圧力の利用無しではＣｏｒｔｉｓｐｏｒｉｎ（登録商標）、ＴｏｂｒａＤｅｘ（登録商標）、及びＣｉｐｒｏ（登録商標）の液滴は鼓膜切開術チューブを堅実には通過しないことを発見した。
【０１３６】
現在、突発性感音性難聴（ｉｄｉｏｐａｔｈｉｃ  ｓｕｄｄｅｎ  ｓｅｎｓｏｒｉｎｅｕｒａｌ  ｈｅａｒｉｎｇ  ｌｏｓｓ）などの障害には、臨床医は（針を介して）ステロイドを中耳に注射し、理想的には正円又は卵形の窓を通って内耳に拡散する。チューブを配置してステロイド系の耳薬を適用するオプションはあるものの、ほとんどの臨床医は、現在のチューブデザイン及び流体力学に基づけば、薬のステロイド濃度は難聴を治療するために堅実に又は高信頼性で十分高くないことを直感的に知っている。ある実施形態によって、高い流量を可能とするチューブの生成ができれば、侵襲性を最低限に抑えた薬の送達、及び局部的な薬品の最適な調合の開発が可能となる。
【０１３７】
Ｆ．中耳への周囲の水の侵入
水泳及び入浴中に遭遇する周囲の水、特に界面活性剤を含む石鹸水、が中耳に入り得て、痛み及びさらなる感染の原因となる。
【０１３８】
Ｇ．侵襲性の挿入及び傷跡
多くの鼓膜切開術チューブは、その嵩張るフランジ、及び細く長い外耳道を通る手術設置のため、比較的大きい切開を必要とする。これらの大きい切開は、鼓室硬化症（ｔｙｍｐａｎｏｓｃｌｅｒｏｓｉｓ）と呼ばれる傷跡を残し得て、また約５％の症例において穿孔の不完全な治癒の結果となる。小さい穿孔により音声が正しく取得及び伝達できなくなり、鼓膜の傷組織により、厚みが増し、動きが鈍くなる。
【０１３９】
Ｈ．小さい半径のチューブによる流体流れの低減
鼓膜切開術チューブなどの小さいチューブを通過する流体の移動は、困難であり得る。チューブ材料と水やその他の流体の前進接触角によると、流体がチューブに入り、その長さに沿って流れることを妨害する非常に高い圧力となる。小さい半径のチューブが望ましいが、遭遇する高い圧力によりチューブ直径の小ささに限りが生じる。加えて、高い圧力は、中耳への薬品送達目的での鼓膜切開術チューブの利用を制限する。
【０１４０】
ＩＩ．制御下の流体輸送のための導管の設計原理
ある実施形態によれば、様々な応用へ改良された導管がここに開示される。ある実施形態によれば、鼓膜切開及び／又は鼓膜輪下換気の導管がここに開示される。これらのチューブ又は導管の形状及び／又は表面特性は、様々な流体の制御下の輸送のために最適化される。これらの導管は、平らな、曲面の、波状の、丸い、チューブ状の、円筒形の、円錐形の、鋭利な、ベベルされた、等方性及び異方性の、メッシュ状の、膜状の、カテーテル状の、花のような、針金のような、などのあらゆる好みの形状で提供され得る。導管は、滑らかでも粗削りでもよく、中実でも多孔性でもよく、単層でも多層でもよく、柔らかくても硬くてもよく、中空でも１つ以上の追加の機能材料又は薬品で満たされていてもよい。導管は、完全に又は部分的に生分解性部分を含んでもよい。導管は、化学的に又は構造的にパターン化された表面を有してもよい。導管は、１つ又はそれ以上の柔らかい又は硬いフランジを有してもよい。導管は、図１に説明される性能の１つ以上を有してもよく、それらは、Ａ）汚染防止性、Ｂ）ガイドされた流体輸送、Ｃ）最低限の侵襲性、Ｄ）要求に応じてプログラム可能な形状及び化学特性の変化、である。
【０１４１】
本出願において説明される模範的な設計原理のいくつかは、導管内腔の閉塞の低減及び／又は防止、導管の内面及び外面へのバイオフィルムの付着の低減、生物学的流体及び抗生物質の液滴のガイドされた流れの向上、導管の早計な外れの低減及び／又は防止、生物学的流体、抗生物質の液滴、細胞及びバクテリア上の包装層を含む滑りやすい又は潤滑層を加えることによりチューブの内面及び外面を滑らかにすること、要求に応じた潤滑層の補充、侵襲性の最小化、難聴及び鼓膜の傷跡組織の形成の防止、患者特有のチューブのカスタム化、患者特有の薬品のカスタム化、チューブの形状及び表面の化学的性質の要求に応じた変更、中耳及び外耳への制御下のバイオマーカーの取得及び放出、流体輸送及び生物接着（ｂｉｏａｄｈｅｓｉｏｎ）を向上させるためのチューブのパターン化、及び内蔵センサによる中耳の状態の遠隔モニタリングを含む。
【０１４２】
本開示のある実施形態は鼓膜切開術導管について説明し、他の実施形態が鼓膜輪下換気導管について説明するが、ここでの鼓膜切開術導管のデザイン及び原理は、鼓膜輪下換気導管に使用可能であり、ここでの鼓膜輪下換気導管のデザインは鼓膜切開術導管に使用可能であることは理解されたい。加えて、ここでの導管デザインは中耳以外の他の医学的及び生物学的目的に使用可能である。非限定的な例として、内耳導管、前立腺及び胆汁のステント、副鼻腔、副鼻腔用ステント、膀胱、膵臓、腸のドレインなどの腹部のドレインが含まれる。
【０１４３】
その他の非限定的な例として、緑内障シャント（ｇｌａｕｃｏｍａ  ｓｈｕｎｔ）又は涙腺チューブなどの眼科チューブが含まれる。２００２年の世界保健機関の研究によれば、緑内障は視力喪失の第二の原因である。手術による治療を必要とする緑内障の患者は、Ａｈｍｅｄ  Ｇｌａｕｃｏｍａ  Ｖａｌｖｅ（ＡＧＶ）、Ｂａｅｒｖｅｌｄｔ、又はＭｏｌｔｅｎｏなどの緑内障ドレイン装置をしばしば使用する。緑内障ドレイン装置は、房水（ａｑｕｅｏｕｓ  ｈｕｍｏｒ：眼球内の流体）を前眼房（ａｎｔｅｒｉｏｒ  ｃｈａｍｂｅｒ）から外の貯水器へ逃がすように設計される。緑内障ドレイン装置は、線維柱帯切除術（ｔｒａｂｅｃｕｌｅｃｔｏｍｙ）が上手くいかなかった目、及び手術や怪我による傷により結膜（ｃｏｎｊｕｎｃｔｉｖａ）が十分にない目の眼内圧（ＩＯＰ：ｉｎｔｒａｏｃｕｌａｒ  ｐｒｅｓｓｕｒｅ）を制御することを可能とする。緑内障ドレイン装置は、様々なサイズ、材料、及び設計のものが入手でき、ＩＯＰ調整バルブ付きの物及びバルブ無しの物も含むが、ドレインの調整不良による低眼圧症（ｈｙｐｏｔｏｎｙ）、閉塞、角膜の傷、その他などの術後合併症がしばしば起こる。これらの合併症の全てについて、さらなる手術及び治療が必要であり、それらにより思いがけないの合併症につながったり、手術が不能であったりする患者もいるが、術後低眼圧症は治療しなければ視力喪失につながり得る。したがって、流体の流れの調整を向上することにより手術の反復を減らすことは、ある実施形態の不変のゴールである。
【０１４４】
ある実施形態において、導管が涙管（ｔｅａｒ  ｄｕｃｔ）の詰まりの問題に対処する。涙管の詰まりは涙のドレインシステムの妨害によって起こり、感染、腫れ、アレルギー反応、腫瘍、又は怪我などの結果を招き得る。涙管の詰まりはアメリカの幼児の最大５％に影響している。涙管の詰まりには、原因及び深刻さにより多くの治療方法が現在存在する。治療方法の１つは、涙道ステント（ｌａｃｒｉｍａｌ  ｓｔｅｎｔ）又は小管ステント（ｃａｎａｌｉｃｕｌａｒ  ｓｔｅｎｔ）の挿入を含む。ステントは大きく２つにわけられ、それらは両小管（ｂｉｃａｎａｌｉｃｕｌａｒ）ステントと単小管（ｍｏｎｏｃａｎａｌｉｃｕｌａｒ）ステントである。鼻涙管ステント（ｎａｓｏｌａｃｒｉｍａｌ  ｓｔｅｎｔ）の設置もまた、非結核性マイコバクテリア（ｎｏｎｔｕｂｅｒｃｕｌｏｕｓ  ｍｙｃｏｂａｃｔｅｒｉａ）などの微生物からのバイオフィルムの形成に関連した閉塞及び感染の結果となり得る。
【０１４５】
本発明の実施形態の特定の優位点は、再置換術（ｒｅｖｉｓｉｏｎ  ｓｕｒｇｅｒｙ）の必要性を減らすことができること、及び患者に特定の様々な症状（ｃｌｉｎｉｃａｌ  ｉｎｄｉｃａｔｉｏｎｓ）に合わせてカスタム化、及び最適化が可能となることである。本開示の実施形態において説明されるデザイナー鼓膜切開術導管は、耳管の機能障害、及び感音性難聴、その他の重要なものを含む、表１に示される患者の要求に、侵襲性の小さい方法で答えることができる。図１Ｃに示される利点の１つ、又は２つ、又はシナジーが有用であり得て、本発明の実施形態で開示される材料及び形状の考慮により可能とされる。他の導管材料デザインと比較した実施形態の優位点は、サイズの低減、流体輸送の向上、バクテリア及び細胞の付着の低減を含む。鼓膜切開術導管の利点のシナジーは本出願のある実施形態に係る材料とデザインの組み合わせを利用して達成できる。いくつかの実施形態において、特定の利点は、図１Ｂに示されるデザイナー鼓膜切開術導管のツールボックスの多くの機能性の利用のシナジーによってのみ達成可能となる。
【０１４６】
［表１］特定の症状のための、ある実施形態に係るデザイナー鼓膜切開術チューブ
2021518202.tif 000003
注）＊の数が、各症状に対する、各チューブ特性の重要度を示す。
【０１４７】
ある実施形態において、チューブの表面特性及び形状は特定の患者の要求に合わせて選択される。慢性漿液性中耳炎（ｃｈｒｏｎｉｃ  ｓｅｒｏｕｓ  ｏｔｉｔｉｓ  ｍｅｄｉａ）（小児及び成人）の患者にとっては、耳管機能の不全により、換気が第一の問題であるから、チューブは詰まり無しである必要があり、付着しにくい表面を有し、鼓膜に望ましい期間留まることが重要である。小児の患者にとっては、水を避けることが重要であり、したがって浸透性が重要である。再発性急性中耳炎には、抗生物質の液滴を与えること（薬の送達）が重要であり、したがってチューブは中耳へ及び中耳から、の両方向の流れのために最適化されてもよい。成人の耳管機能障害には、換気、及び長い期間の必要性が重要な問題であり、したがって付着性が低いチューブが望ましい。内耳の疾患の患者（感音性難聴、メニエール病（Ｍｅｎｉｅｒｅ’ｓ）、自己免疫性難聴（ａｕｔｏｉｍｍｕｎｅ  ｈｅａｒｉｎｇ  ｌｏｓｓ）等を有する成人）には、重要な課題は薬品の送達である。成人の短期的な換気には、例えば飛行機に搭乗するときに「開き」、気圧障害（ｂａｒｏｔｒａｕｍａ）が問題ではないときに「閉じる」というチューブのオン／オフ機能が重要な課題である。
【０１４８】
本発明のある実施形態の特定の優位点は、患部に薬品を送達できる能力である。
【０１４９】
ある実施形態において、動的に形状が変化するチューブの特有の特徴と、その使用法が説明される。
【０１５０】
本発明の本実施形態のさらなる優位点は、下の詳細な説明から当業者に明らかとなるが、本発明を実施する方法の１つを単に例示として、発明の好適な実施形態のみが示され、説明される。明らかなように、本発明は別の異なる実施形態も可能であり、本発明の実施形態から離れることなく、様々な詳細部分が様々な明白な方法で変更可能である。したがって、図及び説明は例示的な性質のものであり、限定的ではない。
【０１５１】
ＩＩＩ．汚染防止特性
ある実施形態において、鼓膜切開術導管及び／又は鼓膜輪下換気導管などの医療用導管は、汚染防止材料によって作られ得て、導管の内側がその材料で作られると閉塞を低減及び／又は防止し、外側がその材料で作られると早計な外れを低減及び／又は防止でき、感染の広汎性を低減し、腫れを抑え、チューブの滑らかさが向上し、例えば包装層として、遭遇する生物液（ｂｉｏｆｌｕｉｄ）、微生物、垢、及びほこりに対する保護コーティングを提供する。下の説明は、鼓膜切開術導管及び／又は鼓膜輪下換気導管に関連する特定の実施形態を含むが、このデザインは他の医療用応用（カテーテル、膨張バルーン、ステント、ドレイン、その他）、又はマイクロフルイディック、膜、バイオリアクタ、機械内の冷媒その他の化学物質の輸送、反応廃棄物のドレイン、センサ、印刷ノズル、食品及び飲料産業、化粧品及び香水、及びその他、などの非医療用応用にも使用可能である。
【０１５２】
ある実施形態において、鼓膜切開術チューブ２０１のデザインに使用される材料は、図２（ｂ）に示されるように、膨張性の、又は非膨張性の基質の固体への細胞付着の低減及び液体の高い可動性に貢献する非可動の液体インタフェースを利用する。安定化した、又は部分的に安定化した、又は一時的に安定化した潤滑液層２０２が、チューブの固体表面を覆い、滑りやすく自己回復作用を有する面を生み、鼓膜切開術チューブが鼓膜２０５又はその他の生理学的膜に挿入されるとき、細胞２０３及び非混和性の（ｉｍｍｉｓｃｉｂｌｅ）液体２０４の付着に抵抗又はそれを低減する（図４−６を参照）。潤滑液はチューブの外面２０７、チューブの内面２０８、又はチューブの内面及び外面の両方において安定化され得る。空気又は滲出液２０９と直面する内面の潤滑液は、細胞及び非混和性の液体による付着を妨げることにより、内腔２０６の閉塞を防止可能である。チューブの外面の潤滑液は、細胞及び非混和性の液体による付着を妨げることにより、バイオフィルムの形成を防止可能である。
【０１５３】
液体注入された滑りやすい面の詳細な説明は、２０１７年６月２０日付の米国特許第９６８３１９７号：「Ｄｙｎａｍｉｃ  ａｎｄ  ｓｗｉｔｃｈａｂｌｅ  ｓｌｉｐｐｅｒｙ  ｓｕｒｆａｃｅ」、２０１５年９月１日付の米国特許第９１２１３０６号：「Ｓｌｉｐｐｅｒｙ  ｓｕｒｆａｃｅｓ  ｗｉｔｈ  ｈｉｇｈ  ｐｒｅｓｓｕｒｅ  ｓｔａｂｉｌｉｔｙ，  ｏｐｔｉｃａｌ  ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｃｙ，  ａｎｄ  ｓｅｌｆ−ｈｅａｌｉｎｇ  ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ」、２０１７年４月２５日付の米国特許第９６３０２２４号：「Ｓｌｉｐｐｅｒｙ  ｌｉｑｕｉｄ−ｉｎｆｕｓｅｄ  ｐｏｒｏｕｓ  ｓｕｒｆａｃｅｓ  ｈａｖｉｎｇ  ｉｍｐｒｏｖｅｄ  ｓｔａｂｉｌｉｔｙ」、２０１５年６月４日付の米国特許出願公開第２０１５／０１５２２７０号：「Ｓｌｉｐｐｅｒｙ  ｓｅｌｆ−ｌｕｂｒｉｃａｔｉｎｇ  ｐｏｌｙｍｅｒ  ｓｕｒｆａｃｅｓ」、２０１４年７月３日公開の米国特許出願公開第２０１２／０２１９２９号：「Ｓｌｉｐｐｅｒｙ  Ｌｉｑｕｉｄ−ｉｎｆｕｓｅｄ  Ｐｏｒｏｕｓ  Ｓｕｒｆａｃｅｓ  ａｎｄ  Ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ  Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ  Ｔｈｅｒｅｏｆ」、２０１５年６月２５日公開の米国特許出願公開第２０１５／０１７５８１４号：ＳＬＩＰＳ  Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｂａｓｅｄ  ｏｎ  Ｍｅｔａｌ−Ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ  Ｃｏｍｐｏｕｎｄ」、２０１６年２月４日公開の米国特許出願公開第２０１６００３２０７４号：「Ｓｏｌｉｄｉｆｉａｂｌｅ  ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ  ｆｏｒ  ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｌｉｑｕｉｄ−ｉｎｆｕｓｅｄ  ｓｌｉｐｐｅｒｙ  ｓｕｒｆａｃｅ  ａｎｄ  ｍｅｔｈｏｄｓ  ｏｆ  ａｐｐｌｙｉｎｇ」、２０１４年１１月２０日公開の米国特許出願公開第２０１４／０３４２９５４号：「Ｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｓｕｒｆａｃｅｓ  ｆｏｒ  ｆｌｕｉｄ  ａｎｄ  ｓｏｌｉｄ  ｒｅｐｅｌｌｅｎｃｙ」、２０１５年６月２５日公開の米国特許出願公開第２０１５／０１７３８８３号：「Ｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｓｕｒｆａｃｅｓ  ｆｏｒ  ｓｉｍｕｌｔａｎｅｏｕｓ  ｒｅｐｅｌｌｅｎｃｙ  ａｎｄ  ｔａｒｇｅｔｅｄ  ｂｉｎｄｉｎｇ  ｏｆ  ｄｅｓｉｒｅｄ  ｍｏｉｅｔｉｅｓ」に記載され、それらの全体がここに参照して援用される。ある実施形態において、固体表面の上の潤滑液の層は、ミクロ／ナノ尺度のトポグラフィ（ｔｏｐｏｇｒａｐｈｙ）（１０ナノメートル−１０００ミクロン）により誘発される毛管力（ｃａｐｉｌｌａｒｙ  ｆｏｒｃｅ）、分子レベルの多孔性（ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  ｐｏｒｏｓｉｔｙ）、表面の化学的性質、ファンデワールス相互作用、及びそれらの組み合わせなどの多くの異なる効果により完全に又は部分的に、又は一時的に安定化され得る。したがって、下地の固体は、滑らかくても、粗さ／多孔性を有しても、及び／又は潤滑相（ｌｕｂｒｉｃａｔｉｎｇ  ｐｈａｓｅ）と膨張可能であってもよい。さらに、ある実施形態において、潤滑剤は液体の流れにより動的に安定化されてもよい。ある実施形態において、部分的に安定化された液体層、又は流れの下でのみ安定する潤滑液の層を備える面も性能を向上させる。ある実施形態において、内部回転のエネルギー障壁（ｅｎｅｒｇｙ  ｂａｒｒｉｅｒｓ��が低く、高い可撓性の長い鎖を有する構成変更が容易な分子（ランダム又はブロックシリコーンの、ケイ素原子をアルキル基、アリル基、アラルキル基で置換した他のシロキサンコモノマ（ｃｏ−ｍｏｎｏｍｅｒｓ）とのコポリマを含む、ポリジメチルシロキサンの長いポリマ、又はその他のタイプのポリマ及びコポリマなど）が固体表面にグラフト（ｇｒａｆｔ）されてもよく、液体のような動作をして安定化された潤滑液の層を備えた表面の利点のいくつかが提供される。
【０１５４】
図３Ａ−３Ｂに示される、ある実施形態において、導管はテクスチャ又はパターン化された形態（ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙ）（例えば、寸法が０．０１−１ミクロン、又は１−１０００ミクロン、又は１０００−１００００ミクロンの範囲の溝、柱、及びその他の形状）を有するようにデザインされ、図３Ａ−３Ｂに示すように、流体を表面３０２上で大量に輸送するとき、潤滑剤又は潤滑液３０１を、より長い時間保持する補助をする。例えば、ミクロン寸法の溝が潤滑液を保持することにより、非可動のオイルインタフェースの寿命を向上させ得る。図３Ｃに示すとおり、ある実施形態において、潤滑液の層３０１は溝３０３及びリッジを満たし、表面粗さの二乗平均平方根（ｒｏｕｇｈｎｅｓｓＲＭＳ）が１０ナノメートルと１０００ミクロンとの間の範囲であり、詰まり、バイオフィルムの形成、及び導管３０４の非効率的な流れを起こすあらゆる付着及びピンニング場所を効果的に滑らかにする。潤滑液の層３０１の非常に滑らかな面は、外部からの変形を受けても元の形状に戻る能力がある。ここで使用されるにあたり、「非常に滑らかな」面との用語は、１に等しい又はそれに近い粗度係数（ｒｏｕｇｈｎｅｓｓ  ｆａｃｔｏｒ）を有する面のことであり、粗度係数（Ｒ）は実際の表面積（ｒｅａｌ  ｓｕｒｆａｃｅ  ａｒｅａ）の突き出た表面積（ｐｒｏｊｅｃｔｅｄ  ｓｕｒｆａｃｅ  ａｒｅａ）に対する比として定義される。流体の表面は概して１の粗度係数を有し、滑りやすい面の上面は、基質をその山より上まで完全に覆う潤滑液であるから、潤滑剤に覆われた導管などの表面は、非常に滑らかであると呼ばれることができる。ある実施形態において、非常に滑らかな面は、１ナノメートル台又はそれ以下の平均表面粗さを有してもよい。ある実施形態において、「非常に滑らかな」は実質的に分子レベルで又は原子レベルでさえ平らな面のことを参照し得る。そのような面に、傷や粗さが全く存在しないことは、滑っている流体がピンニングする点を最低限にすることを補助し、接触角のヒステリシスを低減し、ほとんど摩擦がなく、滑りやすい面となる。ＳＬＩＰＳの詳細な説明は２０１２年１月１９日付の米国特許第９９３２４８４号：「Ｓｌｉｐｐｅｒｙ  Ｌｉｑｕｉｄ−ｉｎｆｕｓｅｄ  Ｐｏｒｏｕｓ  Ｓｕｒｆａｃｅｓ  ａｎｄ  Ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ  Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ  Ｔｈｅｒｅｏｆ」にあり、その全体がここに参照され援用される。
【０１５５】
図３Ｄに示されるように、ある実施形態において、接触する流体３０５の周りの潤滑剤３０１の包装層の効果を向上させる工夫により、バクテリア、及び細胞、垢、粘液、及び血液の容易な排除が可能となる。都合よく、ある実施形態において、包装層３０６は低粘度のオイル又はその他の潤滑液層を表面に適用し、遭遇する生物液又は流体の表面の微生物の可動性を向上させることにより推進され得て、潤滑液層を備えない鼓膜切開術チューブと比較して、術後中耳炎の発生率が減る。ある実施形態において、潤滑液層は血液の凝固の低減を可能とする。潤滑された粗い面の寿命は、低い蒸発率又は高い粘度を有する潤滑剤を選択すること、低い混和性（ｍｉｓｃｉｂｉｌｉｔｙ）、及び接触流体の周りの潤滑剤の包装を減らすことにより工夫可能である。さらなる実施形態において、潤滑剤は、疎油性（ｏｌｅｏｐｈｏｂｉｃ）潤滑剤、親油性（ｏｌｅｏｐｈｉｌｉｃ）潤滑剤、疎水性潤滑剤、及び／又は親水性潤滑剤、及び／又はオムニフォビックな（ｏｍｎｉｐｈｏｂｉｃ）潤滑剤の１つ又はそれ以上でもよい。この潤滑液層は、耳炎に関連するしないにかかわらず臨床分離株（ｃｌｉｎｉｃａｌ  ｉｓｏｌａｔｅｓ）、黄色ブドウ球菌、インフルエンザ菌、モラクセラ・カタラーリス、肺炎球菌、及び緑膿菌（Ｐ．ａｅｒｕｇｉｎｏｓａ）、ブランハメラ・カタラーリス（Ｂ．ｃａｔａｒｒｈａｌｉｓ）、表皮ブドウ球菌（Ｓ．ｅｐｉｄｅｒｍｉｄｉｓ）、及びその他を含む多種のバクテリア系統（ｓｔｒａｉｎ）の除去を可能とする。
【０１５６】
図１Ｂのデザイン空間の他の利点と相乗的に、形状及びサイズの変化などの複数の特性を利用することができる。ある実施形態において、再潤滑、又は低粘度の別の潤滑剤の追加が導管材料の膨張を増大させ、導管の形状及びサイズを変え得る。ある実施形態において、低粘度の別の潤滑剤の追加は、細胞又はバイオフィルムの除去を容易にし、表面からのバイオフィルムの放出促進を起こす。加えて、より曲面な形状への変化は、角度に因するピンニング場所を排除し、流体的特性を向上させ、望ましくない表面汚染の付着を低減させ得る。
【０１５７】
ある実施形態において、化学的性質（又は構造）の追加によるチューブ表面のさらなる変更が、デザイナーツールボックス（図１Ｂ）からの１つ又はそれ以上の利点のメカニズムを追加することの利点を向上させる。導管に、望ましい表面の化学的性質、すなわち疎水性、親水性、疎油性、親油性、オムニフォビックなど、を提供する広く様々な化学機能付与薬品及び方法があることを当業者は認識する。ある実施形態において、機能付加方法は液相又は気相の反応又は析出（ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）を含み得る。ある実施形態において、機能付加は、プライマ及びトップコートの析出、及び表面がさらなる機能付加を受けやすくして、望ましい表面エネルギー及び特定の流体、液体、複合液体、不均質な乳剤（ｅｍｕｌｓｉｏｎ）及び懸濁を引き付ける又は引き離す能力を有する部分の設置につながる血漿又は反応性化学物質、及び複合生物学的物質による前処理、を含み得る。疎水性の部分の非限定的な例は、直線の及び／又は枝分かれした構造の長鎖炭化水素である。親水性の部分の非限定的な例は、ポリエチレングリコールの鎖及び異なる分子構造の類似物である。オムニフォビックな部分の非限定的な例は、ヘテロ原子（ｈｅｔｅｒｏａｔｏｍ）の鎖内の有無にかかわらず、ポリフッ素化した直線及び分岐した炭化水素の鎖である。当業者は、これらの例は化学的な変更の一般的な方法を示すものであり、導管表面に機能性を持たせるために使用される特定の析出方法又は化学反応のタイプに限定されるものではないことを認識する。これらの例は非限定的であり、導管表面に、興味がある物質又は媒体を引き付ける又は引き離すために使用可能な種々の方法を単に示すものである。
【０１５８】
表面変更の他の非限定的な例は、内部回転のエネルギー障壁（ｅｎｅｒｇｙ  ｂａｒｒｉｅｒｓ）が低く、高い可撓性の長い鎖を有する構成変更が容易な分子（ランダム又はブロックシリコーンの、ケイ素原子をアルキル基、アリル基、アラルキル基で置換した他のシロキサンコモノマ（ｃｏ−ｍｏｎｏｍｅｒｓ）とのコポリマを含む、ポリジメチルシロキサンの長いポリマ、又はその他のタイプのポリマ及びコポリマなど）を固体表面にグラフトすることを含み、液体のような動作をして安定化された潤滑液の層を備えた表面の利点のいくつかが提供される。その他の非限定的な例は、リソグラフィ、マイクロパターニング、三次元印刷、エッチング、又はプラズマ処理、タンパク質又は短いポリマ鎖の結合（ｃｏｎｊｕｇａｔｉｏｎ）、小さい分子のイオン結合、水素結合した部分の追加、又は他の液体又は気体の注入及びエッチングを含む。
【０１５９】
図４Ａは、挿入図に模式的に描かれるような角度計のセットアップにより測定された、市販のシリコーン、市販のフッ素樹脂（テフロン（登録商標））、注入がないＰＤＭＳ  ＳＥ１７００の平らなシート、１０ｃＳｔ、２０ｃＳｔ、及び５０ｃＳｔのシリコーンオイルを注入したＰＤＭＳ  ＳＥ１７００のシート、を含む異なる表面上の、水（左の棒）及び粘液（右の棒）の滑り角に平均偏差値を加除したものを示す棒グラフを示す。角度計のセットアップを使い、表面４０１は、サンプル台４−２に置かれ、流体４０３が表面に置かれる。サンプル台は流体が表面から滑り落ちる滑り角４０４まで傾けられる。図４Ｂは、ある実施形態に係る、５０ｃＰ、１００ｃＰ、及び３５０ｃＰの医療用シリコーンオイルを注入した医療用シリコーンの平均滑り角（±標準偏差）、及び対応する接触角ヒステリシス（前進接触角と後退接触角の差）を示す棒グラフである。オイル注入のシリコーンシートの滑り角の劇的な減少は、ある実施形態における鼓膜切開術及び鼓膜輪下導管の汚染防止コーティングとしての非可動の液体インタフェースへの応用性を明確に示す。
【０１６０】
図５Ａは、市販のシリコーン、市販のフッ素樹脂、注入がないＰＤＭＳ  ＳＥ１７００の平らなシート、１０ｃＳｔ、及び５０ｃＳｔのシリコーンオイルを注入したＰＤＭＳ  ＳＥ１７００のシートの上への初代ヒト表皮角化細胞の付着の比較研究を示し、液体注入されたシリコーンシートの非常に低い付着性が証明され、明視野（ｂｒｉｇｈｔｆｉｅｌｄ）の写真（図５Ａ（ａ）及び（ｂ））、及び蛍光顕微鏡（ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅ  ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ）の写真（図５（ｃ））に示される。図５Ａは、液体注入されたシリコーンシートへの細胞付着が非常に低いことを証明する。図５Ｂは、高感度緑色蛍光タンパク質（ｅｎｈａｎｃｅｄ  ｇｒｅｅｎ  ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔ  ｐｒｏｔｅｉｎ：ＥＧＦＰ、λｅｘ＝４８８ナノメートル）を導入した新生児ヒト皮膚線維芽細胞（ＨＮＤＦ）の、異なるタイムポイントで医療用シリコーンオイルが注入された医療用シリコーンへの付着の比較研究を示す。共焦点イメージングのため、ＨＮＤＦは、６ウェルプレート（６−ｗｅｌｌ  ｐｌａｔｅ）内のシリコーンの円盤に１２、２４、３６、及び４８時間、５００００細胞／ｃｍ２の密度で種付けられた。細胞は次に、、撮影まで二酸化炭素５％の雰囲気において摂氏３７度で培養された。細胞付着は共焦点走査レーザー顕微鏡によって記録された細胞の広がり（ｃｏｖｅｒａｇｅ）を定量化することにより評価された。サンプルの全表面にわたって共焦点のＺスタック（ｚ−ｓｔａｃｋ：焦点面をずらした積み重ね）を５倍拡大で撮りタイルステッチ（ｔｉｌｅ−ｓｔｉｔｃｈ）した。図５Ｂは、シリコーン注入したシリコーンへのＨＮＤＦの付着が低いことを証明する。付着した細胞に対応する蛍光の量は注入された面（図５Ｂ（ｃ）及び（ｄ））よりも注入されていない面（図５Ｂ（ｂ））の方が高い。したがって、ヒト細胞の数が注入なしの面よりも注入ありの面の方が低く、これらの細胞の付着量が少ないことを表す。したがって、これらの材料で作られた鼓膜切開術チューブは、肉芽組織によって詰まりにくく、及び／又はチューブの外部フランジの後ろで成長する角質層によって鼓膜から早計に外れることが起こりにくいと推測される。
【０１６１】
図５Ｃは、ＨＮＤＦの、医療用シリコーンオイルを注入した医療用シリコーンへの付着力の比較研究を示し、摂氏３７度でシリコンＡＦＭプローブ（Ａｌｌ−Ｉｎ−Ｏｎｅ−Ａ１、ＢｕｄｇｅｔＳｅｎｓｏｒｓ）を備えた原子間力顕微鏡（ＮａｎｏＷｉｚａｒｄ  ４ａ、ＪＰＫ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ）による横向き引きはがし（ｌａｔｅｒａｌ  ｐｕｌｌ−ｏｆｆ）によって測定された。細胞は、ＡＦＭの高さ一定モードにおいて、細胞の一端を掴んで表面から引きはがされた。その結果の最大の偏差が横向きの力に換算された。この研究も、種付けから４８時間後において、ある実施形態におけるオイル注入された表面へのＨＮＤＦの付着力が、注入されない表面よりも著しく低いことを確認した。
【０１６２】
図６は、ヒト表皮角化細胞（図６（ａ））、及びヒト皮膚線維芽細胞（図６（ｂ））について、乳酸脱水酵素（ｌａｃｔａｔｅ  ｄｅｈｙｄｒｏｇｅｎａｓｅ：ＬＤＨ）の蛍光アッセイ（ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅ  ａｓｓａｙ）によって定量化した細胞毒性の比較研究を示し、市販のシリコーン、市販のフッ素樹脂、注入無しのＰＤＭＳ  ＳＥ１７００の平らなシート、及び１００ｃＳｔ及び５０ｃＳｔのシリコーンオイル注入したＰＤＭＳ  ＳＥ１７００シートで培養され、オイル注入のＰＤＭＳシートの毒性が低いことが証明されている。ある実施形態において、潤滑剤のタイプは、耐用期間、材料への取り込み量（ｕｐｔａｋｅ  ａｍｏｕｎｔ）、周囲の組織への散逸量（ｄｉｓｓｉｐａｔｉｏｎ  ａｍｏｕｎｔ）、細胞及びバイオフィルムの経時の付着量、を含むクライテリアに基づいて選択される。
【０１６３】
図７Ａ（ａ）は、マサチューセッツ眼科耳科診療所（Ｍａｓｓａｃｈｕｓｅｔｔｓ  Ｅｙｅ  ａｎｄ  Ｅａｒ  Ｉｎｆｉｒｍａｒｙ：ＭＥＥＩ）で受診した慢性中耳炎の患者から採取したメチシリン耐性黄色ブドウ球菌（ｍｅｔｈｉｃｉｌｌｉｎ−ｒｅｓｉｓｔａｎｔ  ＳＡ）の模範的な臨床分離株の、注入無しの医療用シリコーン及び医療用シリコーンオイル（１００ｃＰ）注入したものについての付着の比較研究を示し、蛍光顕微鏡の画像により液体注入されたシリコーンシートへのバクテリアの著しく低い付着が証明されている（図７Ａ（ａ）、（ｂ））。サンプルは次に０．５ｗ／ｖ％のクリスタルバイオレット色素で１０分間染色され、ＰＢＳで洗われた。サンプルを染めた残留色素が次に７％氷酢酸（ｇｌａｃｉａｌ  ａｃｅｔｉｃ  ａｃｉｄ）で再懸濁（ｒｅｓｕｓｐｅｎｄ）された。懸濁した溶液の吸光度（ａｂｓｏｒｂａｎｃｅ）が５７０ナノメートルで測定された（図７Ａ（ａ））。大きい光学密度（ｏｐｔｉｃａｌ  ｄｅｎｓｉｔｙ：ＯＤ）値は、サンプル表面のバクテリア及びバイオフィルムの量が大きいことに対応する。図７Ａ（ｃ）は、注入無しのシリコーンサンプル及び医療用シリコーンオイル（１００ｃＰ、ＭＥＤ３６１）を注入したシリコーンサンプル（ＭＥＤ４９６０）へのバクテリア付着の共焦点顕微鏡画像を示す。注入無しのシリコーンサンプルは、細胞外マトリックス（ｅｘｔｒａｃｅｌｌｕｌａｒ  ｍａｔｒｉｘ）の形成と共に、より高密度の生きたバクテリアを示す。注入されたシリコーンサンプルは低い密度のバクテリアを示し、バイオフィルムマトリックスは見られない。
【０１６４】
図７Ｂ（ａ）は、マサチューセッツ眼科耳科診療所で受診した慢性中耳炎の患者から採取したモラクセラ・カタラーリス（ＭＣ）、肺炎球菌（ＳＰ）の模範的な臨床分離株の、注入無しの医療用シリコーン及び医療用シリコーンオイル（１００ｃＰ）注入したものについての付着の比較研究を示す。バクテリアは吸光度写真（図７Ｂ（ａ）（ｂ））に示されるように、液体注入されたシリコーンシートに著しく低い付着を示す。図７Ｂは、注入無しのサンプル（ＭＥＤ４９６０）及び注入されたサンプル（１００ｃＰ、ＭＥＤ３６１）において使用されたクリスタルバイオレット染色アッセイのＯＤ値を比較する。注入されたシリコーンサンプルは、著しく低いバクテリア密度を示し、バイオフィルムマトリックスは見られない。
【０１６５】
ある実施形態において、他のタイプの汚染防止コーティングは、疎水性及び親水性材料を含み得て、それらのいくつかがガイドされた流体輸送に関して下に説明される。
【０１６６】
ＩＶ．ガイドされた流体輸送
ある実施形態において、鼓膜切開術導管などの導管の中を通る流体の直接輸送は、図８Ａに示されるように１つ以上の方向にデザイン可能であり、多くの最適化されたデザインによれば、導管を通って特定の流体が選択的に輸送可能であり、他のものは妨害されるようにできる。ある実施形態が、鼓膜切開術導管を通る選択的な輸送を説明するが、他の実施形態が導管を他の応用に使用可能であることは明らかである。ある実施形態が鼓膜をまたぐ導管を説明するが、導管は体内のその他の膜又は組織壁（ｔｉｓｓｕｒｅ  ｂａｒｒｉｅｒ）をまたぐことができるのは明らかである。ある実施形態は、導管が中耳に遠位端を有し、外耳に近位端を有すると説明するが、導管はその遠位端を体内の他の内側の区画に有し、その近位端を他の外側空間又は区画に有し得ることは明らかである。
【０１６７】
ある実施形態において、図８Ａに示されるように導管８００は遠位端８０１又はチューブ入口、及び近位端又はチューブ出口８０１を有する。導管が鼓膜切開術チューブである実施形態において、チューブは鼓膜８０３をまたぎ、遠位端は中耳８０４にあり、近位端は外耳８０５にある。ある実施形態において、遠位端半径及び近位端半径は導管を通る流体の流れを制御するために選択されてもよい。ある実施形態において、チューブを通る流体の流れは、導管の内面の曲率又は角度によって制御されてもよい。例えば、内面は近位端において近位角度を形成し、遠位端において遠位角度を形成してもよい。ある実施形態において、内面の表面特性は流体の流れを制御するために選択されてもよい。例えば近位端又は遠位端は、疎水性又は親水性などの表面特性を有して一方向又は両方向の流体の流れを制御してもよい。
【０１６８】
ある実施形態において、特定の流体が遠位端から近位端へ輸送されることが望ましい。これらの実施形態において、その材料に関しては遠位端が入口であり、近位端が出口である。別の実施形態において、他の流体が近位端から遠位端に輸送されることが望ましい。これらの実施形態において、その材料に関しては近位端が入口であり、遠位端が出口である。ある実施形態において、他の流体が導管に入ることが防止されることが望ましい。
【０１６９】
ある実施形態において、導管の表面特性及び形状は、第一の材料が中耳から出て、導管の遠位端から近位端へピンニング無しで輸送されて導管から出るが、導管の近位端から遠位端へ中耳の中に出ることはないように制御され得る。図８Ａに示されるある実施形態において、導管８００の表面特性及び形状は、第一の材料８１０が導管８００の遠位端８０２から入り、導管８００の中を通って近位端８０１に向かって輸送され、導管８００の近位端８０１から出ることが、第一の材料８１０が導管８００の近位端８０１から入り、導管８００の中を通って遠位端８０２に向かって輸送され、導管８００の遠位端８０２から出ることよりも簡単であることを可能とするように選択される。ある実施形態において、導管の表面特性及び形状は、第二の材料が中耳に入れないように制御されてもよい。この実施形態において、導管８００の表面特性及び形状は、第二の材料８２０が導管８００の近位端８０１から入ることを防止するように選択される。この実施形態において、中耳などの体の区画から体液を除去し、他の流体がこの区画に入ることを防止することが望ましいかもしれない。第一の材料８１０は、例えば、滲出液、膿、血液、外リンパ、内リンパ、血漿、涙、母乳、羊水、血清、滑液、外リンパ、内リンパ、尿、唾液、痰、汗、その他の体液、水、界面活性剤を含む水、粘液、及びそれらのあらゆる組み合わせであり得る。第二の材料８２０は、例えば、水、水溶液、泡状及び乳状物、聴覚毒性の薬品、石鹸、プールの水、淡水、塩分を含む水、又は降水、泡状及び乳状物、又は聴覚毒性の薬品であり得る。
【０１７０】
ある実施形態において、導管の表面特性及び形状は、第三の材料が導管に近位端から入れるが中耳に入れないように制御されてもよい。図８Ｂに示されるある実施形態において、導管８００の表面特性及び形状は、第三の材料８３０が導管８００の近位端８０１から入り、導管８００の中を通って遠位端８０２に向かって輸送されることが、第三の材料８３０が導管８００の遠位端８０２から入り、導管８００の中を通って近位端８０１に向かって輸送されることよりも簡単であること、及び第三の材料８３０が遠位端８０２から出ることを防止することを可能とするように選択される。この実施形態において、材料が導管８００に、例えば導管８００の表面特性、形状、又はテクスチャを変化させるため、又は潤滑剤の層を補充するために入ることが望ましいが、その材料が中耳などの体の区画に入ることは望ましくない。第三の材料は、例えば、潤滑液、クロスリンカ、又は刺激を与えるその他の化学組成でもよい。ある実施形態において、第三の材料は導管を介して鼓膜表面で溶出する（ｅｌｕｔｅ）が中耳空間には入らない薬品である。
【０１７１】
ある実施形態において、導管の表面特性及び形状は、第四の材料が近位端から入って遠位端から出ることにより中耳に送達され得るように選択されてもよい。図８Ｃに示されるある実施形態において、導管８００の表面特性及び形状は、第四の材料８４０が導管８００の近位端８０１から入り、導管８００の中を通って遠位端８０２に向かって輸送され、導管８００の遠位端８０２から出ることが、第四の材料８４０が導管８００の遠位端８０２から入り、導管８００の中を通って近位端８０１に向かって輸送され、導管８００の近位端８０１から出ることよりも簡単であるように選択される。材料が導管８００に入り、中耳などの体の区画内に出て、例えば薬を送達することが望ましい。第四の材料は、例えば、抗生物質、消毒剤、抗ウィルス剤、消炎剤、微小分子、免疫、ナノ粒子、の少なくとも１つを含むオイルベース、水ベース、及びその他の溶剤ベースの薬品、ウィルス及び脂質ベースの治療、キモセラピー、肝細胞、細胞治療、成長因子、タンパク質、放射性物質、その他の液体又は気体ベースの医薬化合物を含む遺伝子治療、例えばスクアレン、クロルヘキシジン、及びＥＤＴＡ、デフェロキサミン、ジヒドロキシ安息香酸、グルタチオン、Ｄ−メチオニン及びＮ−アセチルシステインなどの耳垢水、さらに泡状及び乳状物、及びそれらの組み合わせの水性及び油性溶液でもよい。
【０１７２】
図８Ｄに示される、ある実施形態において、導管８００は導管８００の遠位端８０２においてフランジ８０３を有する。別の実施形態において、導管は導管の近位端においてフランジを有する。ある実施形態において、フランジ８０３は導管８００を鼓膜内の位置に保持するように構成される。ある実施形態において、フランジは流体をガイドするように構成される。ある実施形態において、フランジは、導管８００を保持すること及び流体をガイドするこの両方のために構成される。ある実施形態において、フランジ８０３は平らである、角度を有する、又は弧を描く。
【０１７３】
図８Ｅは、導管が鼓膜８０３に固定された模範的な実施形態を示し、遠位端８０２が中耳８０４に、近位端８０１が外耳にある。この模範的な実施形態によれば、上述の第一の材料８１０は、滲出液又は膿、上述の第二の材料８２０は、水、そして上述の第三の材料８４０は、点滴剤などの薬品である。
【０１７４】
図９Ａ（ａ）は、ある実施形態に係る対称形の導管９０１を示し、遠位端９０３及び近位端９０２が同じ直径を有する。図９Ａ（ｂ）は、導管の内面及び外面に潤滑層（オイル）９０４を備えた対称形の導管９０１を示す。この実施形態において、外面の潤滑層は鼓膜９０５と接触し、内面の潤滑層は空気又は滲出液９０６と接触する。ある実施形態において、導管９０１のデザインの異方性により、所与の液体の一方向の優先的な輸送及びこの液体の逆方向の輸送の抑制が可能になり得る。異方性は、例えば図９Ａ（ｃ）に示されるように、巨視的な導管形状に由来し得る。図９Ａ（ｃ）は、遠位端９０３が第一の直径を有し、近位端９０２が第二のより大きい直径を有する、ある実施形態に係る非対称形の導管を示す。この実施形態において、流体は近位端から遠位端へ優先的に流れ得る。ある実施形態において、異方性は、方向性のあるマイクロ／ナノトポグラフィ、多孔性、化学的勾配パターン、及び／又は動的な特徴に由来し得る。ある実施形態において、導管は、導管の遠位端又は近位端のいずれかにトポグラフィ又は多孔性を有してもよい。別の実施形態において、トポグラフィ又は多孔性のサイズは遠位端と近位端とで異なってもよい。ある実施形態において、導管は、遠位端から近位端へ増大する又は減少する化学的勾配を有してもよい。ある実施形態において、化学的勾配は、表面機能付加の段階で、又は、制御下のポリマ化、三次元印刷、型成形、その他の製造方法の導管の製造段階で設置可能であり、ポリマ化の前の組成、クロスリンカの量及び性質、照射（ｉｒｒａｄｉａｔｉｏｎ）の強度、ラジカル開始剤（ｒａｄｉｃａｌ  ｉｎｉｔｉａｔｏｒ）の量、などを利用する。方法の、このリストは、全てを包括するものでは全くなく、むしろ望ましい輸送効果を達成するためのデザイン及びツールのモジュール性を示すものである。別の実施形態において、異方性な流れを容易にするためにチューブ表面の様々な領域が異なる化学的性質を備えてもよい。非限定的な例として、疎水性と親水性の差が含まれ得て、液体の接触角、及び液体が留まるかチューブを流れるかが局所的に変えられる。
【０１７５】
図９Ｂに示されるように、ある実施形態において、異方性及び方向性のある流体輸送は、機能的な付加部品／インサート９０４を用いた複数部品の組立に由来してもよい。図９Ｂ（ａ−ｃ）は、インサートの表面に置かれた液滴が、インサート半径が大きくなる方向に自発的に広がり始めることを可能とするインサートの、ある実施形態を示す。ある実施形態において、流れは毛管力に支配される。同時に、そのような異方性により、異なる液体が導管の中を逆方向に流れることが可能となり得る。図９Ｂ（ａ）は、遠位端９０３から導管９０１を流れ出ることを可能とするインサートを示す。図９Ｂ（ｂ）は、遠位端９０３に入る、及び出る両方の流れを可能とするインサートを示す。図９Ｂ（ｃ）は、近位端及び遠位端に入る、及び出る流れを可能とする近位端９０２及び遠位端９０３の２つのインサートを示す。
【０１７６】
下の説明は、鼓膜切開術導管及び／又は鼓膜輪下換気導管に関連したある実施形態を含むが、そのデザインは、マイクロフルイディック、膜、バイオリアクタ、機械による冷媒その他の化学物質の輸送、反応廃物の排水、センサ、付加製造法ノズル、漏斗、食料及び飲料業界、化粧品及び香水、及びその他の応用のための医療用及び非医療用に使用可能である。
【０１７７】
ある実施形態において、鼓膜切開術導管の設計に組み込まれた方向性の特徴は、（１）中耳炎によって蓄積される中耳道からの粘液が導管をとおって外耳道に送られること、及び（２）外耳道から送達されたオイル又は水ベースの抗生物質の液滴がこれらの導管を通って中耳道に入り、中耳炎の炎症を治療すること、（３）鼓膜切開術後の出血をドレインすること、を可能とする。広い範囲のその他の液体が、望ましい方向に導管を通って投与され得る。ある実施形態において、方向性の特徴は、動的に可逆的、又は非可逆的、局所的、又はチューブ形状全体の変更、表面構造、薬品の局所的な（ｔｏｐｉｃａｌ）送達に使用可能な化学的性質又は形状、体液のドレイン、デバイス配置の向上、又は安定性もしくは望ましいタイミングで外れることを補助するようなデバイスの構造的な構成変更に関連する。
【０１７８】
ある実施形態において、片方から投与された液滴が一時的にチューブを閉じ、導管を通るいかなる液体の輸送も一時的に防止し得る。ある実施形態において、液滴は、周囲の水が中耳に入ることを防止するために鼓膜切開術チューブを水泳／入浴の前にブロックすることができる。ある実施形態において、光、温度、電界、磁界、ｐＨ変動、圧力勾配、及びその他の刺激が、望ましい目的のためのチューブの物理的又は化学的な特徴転換を誘発する。模範的な例が本開示全体にわたって説明される。
【０１７９】
図１０は、ある実施形態に係る、鼓膜切開術導管を通る、ガイドされた優れた流れの模範的なデザイン原理を構成する導管及び試験液のパラメータを強調し、周囲の水、オイルベースの耳の治療薬液滴、及び中耳内の滲出液／粘液／膿に関連する。ある実施形態において、導管内の双方向の流れを最適化するデザイン原理は、フランジのサイズ及び形状、導管内腔の半径及び長さ、導管の曲率、表面の化学的性質及び液体の表面張力、及び異なる特性を有する複数の導管経路の統合、を含み、それぞれが方向性のある輸送に特定の機能を果たす。
【０１８０】
ある実施形態において、優先的な流れのために幾何学的パターンが使用され得る。ある実施形態において、幾何学的パターンは、導管に入る液体の前進角及び接触角ヒステリシスを増大させ、別の実施形態において、パターンは、導管に入る液体の前進角及び接触角ヒステリシスを減少させる。ある実施形態において、幾何学的パターンはカシー−バクスター（Ｃａｓｓｉｅ−Ｂａｘｔｅｒ）、ヤングラプラス、又はウェンツェル（Ｗｅｎｚｅｌ）ステート、又はその他の中間的ステートを誘発し得る。ある実施形態において、幾何学的パターンは導管の外面又は内面に配置される。ある実施形態において、幾何学的パターンは、例えば表面粗さ、溝、リッジ、凹み、微小な柱、微小なリッジ、又は孔、その他の三次元空間充填（ｔｅｓｓｅｌｌａｔｉｏｎ）などの表面トポグラフィによって作られる。
【０１８１】
ある実施形態において、半径、フランジ（遠位端又は近位端の水平な部品）の角度、又は内腔壁の角度、表面張力、及び潤滑剤、などの導管の様々なパラメータが、近位端から入って遠位端から出る流体の流れを推進する、又は内腔の流体が遠位端から出られない、もしくは近位端から入れないなどのように流体の流れを制限する、のいずれかのためにチューニングされ得る。
【０１８２】
Ａ．流体が導管の近位端から入ることの防止
ある実施形態において、導管の表面は、シラン処理（ｓｉｌａｎｉｚａｔｉｏｎ）、フッ素付加（ｆｌｕｏｒｉｎａｔｉｏｎ）、ヒドロキシル化（ｈｙｄｒｏｘｙｌａｔｉｏｎ）、カルボキシル化（ｃａｒｂｏｘｙｌａｔｉｏｎ）、及びエステル化（ｅｓｔｅｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ）などの非限定的な方法例により表面機能付加されてもよく、その結果の表面は疎水性又は親水性である。これらの表面機能付加を使用することにより、疎水性又は親水性の流体が、低いヤングラプラス圧力で入ることが抑制され得る。ある実施形態において、界面活性（ｓｕｒｆａｃｅ−ａｃｔｉｖｅ）フッ素付加された導管の使用は、非極性の（ｎｏｎ−ｐｏｌａｒ）低表面張力の液体と比較して、導管に入る水のヤングラプラス圧力を劇的に増大させる。
【０１８３】
ある実施形態において、流体が近位端から導管に入ることを防止するため、近位端の半径は遠位端よりも著しく小さくてもよい。ある実施形態において、近位端及び遠位端は、鼓膜、前眼房、などの膜で分割される。ある実施形態において、この形状により、近位端からの流体の流入が防止され、体積流量を優先的に最低限化できる。
【０１８４】
ある実施形態において、入口形状の不規則性、及び導管内の尖った先端（ｃｕｓｐ）により、液体のピンニングが近位端において観察され得る。形状の入口の尖った先端は、高いヤングラプラス圧力を誘引し、潜在的なピンニング場所を生む。
【０１８５】
Ｂ．流体が導管の遠位端から出ることの防止
ある実施形態において、遠位端における内腔の角度は、流体出口のヤングラプラス圧力を突然高くするために変更してもよい。例えば、カラーボタン形状の場合、内腔の角度は垂直から０度で維持され、したがって流体は接触角の突然変化に遭い、遠位端における接触角は、内腔壁に対する平衡接触角から１８０度に変わる。この実施形態において、不連続性によって起こる角度変化が、出口のヤングラプラス圧力を突然高くする。したがって、この実施形態において、この突然の圧力により導管内の流体は出ることができない。
【０１８６】
ある実施形態において、まつ毛状構造が内腔内のピンニング場所として使用されてもよい。ピンニングは、メニスカス（ｍｅｎｉｓｃｕｓ）の動きが非連続である現象である。通常、ピンニングは、例えば表面粗さ、又はまつ毛状構造などによりメニスカスが接触している形状の非連続性によって誘発される。構造の方向が流れの優先的な方向を決め、近位端の方向に尖った先が向けられ、流体が遠位端から出ることを防止してもよい。まつ毛状構造は、内腔内の半径の変化と組み合わせて使用され得て、流体のいずれの端部からの流出も防止可能である。ある実施形態において、導管に表面張力の勾配を付けることができ、流体は、導管内を遠位端に到達するときに、より高いエネルギー障壁に遭遇する。ある実施形態において、ギブスの自由エネルギー（Ｇｉｂｂｓ  ｆｒｅｅ  ｅｎｅｒｇｙ）のこの増大は、流体が遠位端から出ることを防止する、又は障壁を高くする。ある実施形態において、これは潤滑剤の表面層厚み、表面張力、密度、ヤングの係数の勾配、又は材料の不均一性を介して達成可能である。
【０１８７】
Ｃ．最適な流体の流れを誘発するようにチューニングされた導管
ある実施形態において、導管の内腔壁は、近位端から遠位端まで連続的にカーブし、導管を出る流体が遭遇する突然の圧力変化を最低限とする。ある実施形態において、遠位端における前進角と内腔フランジ角の和が１８０度であり、圧力に非連続性がなく流体のピンニングが防止される。
【０１８８】
ある実施形態において、導管の内腔には潤滑剤（又はその他の低表面張力流体）が注入され、包装層が導管を通って遠位端から出る流れを補助する。ある実施形態において、包装層は、高表面張力流体と空気との間の表面相互作用を最低限にすることを可能とする。ある実施形態において、包装層はピンニングを減らし、出口のヤングラプラス圧力を減らす。
【０１８９】
ある実施形態において、導管は、流体の親水性又は疎水性にしたがって表面機能付加される。ある実施形態において、流体は水であり、表面は金属要素によって内腔壁を変更することにより変更される。ある実施形態において、流体は圧力勾配を必要とせずに内腔壁を優先的に濡らす。この実施形態において、輸送する流体に関して表面変更をチューニングすることにより、遠位端から出るときのヤングラプラス圧力を最低限にし得る。別の実施形態において、導管の長さは、内腔を濡らす流体の毛管上昇高（ｃａｐｉｌｌａｒｙ  ｈｅｉｇｈｔ）よりも下にチューニングされ、半径は、流体のキャピラリ長（ｃａｐｉｌｌａｒｙ  ｌｅｎｇｔｈ）よりも下にチューニングされ、流体が自発的に濡れ、重力に逆らって遠位端に向かう。ある実施形態において、流体は、理想的には圧力勾配の付加無しで導管内を流れて遠位端から出ることができる。
【０１９０】
Ｄ．最適化された構造及び表面の化学的性質を有する鼓膜切開術導管
ある実施形態において、導管を通る流れを最適化し、チューブ内の流体ピンニングを誘発又は防止して流体の通過を可能に、又は防止するために、導管の近位端及び遠位端の両方で表面の化学特性が考慮される。チューブ内に流体を留める又はチューブ内で流体を輸送する能力は、導管内の２つの静的な流体（例えば、水と空気、又はオイルと空気、又は粘液と空気）をまたいで維持される毛管圧（ｃａｐｉｌｌａｒｙ  ｐｒｅｓｓｕｒｅ）、ΔＰ、の観点から最も効果的に説明できる。圧力は、下の数式１で示されるヤングラプラス式によって記述され、ここで、γｅｆｆ  は、導管に入る流体の有効表面張力、ｒｉｎｔ  は、導管の内半径、及び  Θａｄｖ  は、表面の濡れ性（ｗｅｔｔａｂｉｌｉｔｙ）又は化学的性質の特性である流体の前進接触角である。導管を通る輸送は、システムの最高圧バリヤ（ｈｉｇｈｅｓｔ−ｐｒｅｓｓｕｒｅ  ｂａｒｒｉｅｒ）によって拘束され、それは導管のデザイン（すなわち、局所的な形状、導管に沿う局所的な前進接触角）、液体輸送の方向、導管及びフランジの形状及び曲率、及び材料特性に依存して、導管の異なる位置で起こる。高圧バリヤがある領域で生じるとき、液体はそれらの位置で留まり、導管内で動けず、また、出ることもできない。ある実施形態において、下の非限定的な例で説明されるように、導管を大きな圧力の急変が実質的に無いように保つことにより、液体のピンニングは防止でき、チューブ内の輸送は可能である。ある実施形態において下に説明されるように、そのような圧力の急変は、流体がチューブに入るとき及び出るときなど、チューブの入口又は出口で発生し得る。ある実施形態において、導管端部のブレークスルー圧力は、導管又はフランジの化学的性質又は形状の局所的な変更により最適化され、低減される。いくつかの非限定的な例が図１１Ａ−１１Ｄに示される。図１１Ａは、円筒形導管（図１１Ａ（ａ））、円錐形導管（図１１Ａ（ｂ））、又は曲面導管（図１１Ａ（ｃ））において圧力バリヤを最適化させるためのパラメータを示し、初期半径（Ｒｔ）、初期フランジ角（Θｆ）、内腔長さ（ｈ）、及び使用される潤滑剤などである。ある実施形態において、上に説明されたパラメータを使ってチューブの形状及び化学的性質を注意深くデザインすることにより、特定の液体の輸送が促進され得る。ある実施形態において、他の液体にピンニングを誘発させ得る。別の実施形態において、１つの液体を１つの方向に輸送し、別の液体を逆方向に輸送する異方性輸送が可能である。
【０１９１】
【数１】
2021518202.tif 000004
【０１９２】
１．導管及びフランジの、表面特性、サイズ及び形状
ある実施形態において、図１１Ｂに見られるように、導管材料の表面特性は、導管１１０２の入口又は近位端１１０１の中に流体を駆る役割を果たす。入口表面での液体１１０３の前進角、Θａｄｖ、が９０度よりも小さい場合、液体は導管内に駆られ得て（図１１Ｂ（ｂ））、Θａｄｖ＞９０°、の場合、液体が入ることに抵抗がある（図１１Ｂ（ａ））。様々な実施形態において、滑りやすい面は、物理的なピンニングを低減させること及び材料の界面特性を変えることによって前進接触角を低減させることにより輸送を向上させる。潤滑剤が注入された面では、液体が面との間で作る接触角は、潤滑剤が遭遇する流体を物理的に包んで表面エネルギーを低減させることにより、さらに低減できる。ある実施形態によれば、潤滑液のタイプは、応用に応じてそれぞれのチューブデザイン用に調節可能である。ある実施形態によれば、潤滑層は、流体を表面から浮かせる手段としても働き得て、拡張係数（ｓｐｒｅａｄｉｎｇ  ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）の理論及び自由表面エネルギーの最小化で示されるように、流れは、液滴と基質の界面ではなく、液滴と潤滑剤の界面で発生する。
【０１９３】
図１１Ｃは、ある実施形態によれば、疎水性導管の出口又は遠位端１１０４の形状を変えることが、ガイドされた流体輸送に貢献し得る。ある実施形態によれば、フランジを疎水性導管に対してある角度で配置することにより、流体界面での差圧（ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ  ｐｒｅｓｓｕｒｅ）を低くすることができる。ある実施形態によれば、導管は、平らなフランジ１１０５、角度を有するフランジ１１０６、及び曲面のフランジ１１０７を有し得る。ある実施形態において、出口フランジの寸法は、曲率（図１１Ｃの弧型フランジを参照）を組み入れることにより、導管を出る液滴の圧力バリヤを減らすように選択され、ｒｉｎｔ  が低いときに、Θｆｌａｎｇｅ  が低く、ｒｉｎｔ  が増えると増大する。この場合、下の数式２が成り立ち、ここで下の数式３であり、正確な形状は、数式４を確かにすることによって所与の液体の最大ブレークスルー圧力を最低限にすることにより数値的に最適化される。ある実施形態において、平らなフランジについて、下の数式５が成り立ち、ブレークスルー圧力はチューブの半径、及び有効表面張力のみに依存する。ある実施形態において、曲面又は角度を有するフランジについて、Θａｄｖ  +  Θｆｌａｎｇｅ  ≧１８０°のとき、圧力バリヤは、下の数式６のようになる。この実施形態において、ｒｉｎｔ（ｚ）は、角度を有するフランジであるから内腔の半径より大きく、鋭いフランジ角と比較して圧力バリヤが低減される。親水性の導管について、ある実施形態において、第一のブレークスルー圧力、及び第二のブレークスルー圧力が考慮される。図１１Ｄに示されるように、第一のブレークスルー圧力は流体が導管を出る圧力であり、第二のブレークスルー圧力は流体がフランジ領域全体を濡らす圧力である。
【０１９４】
【数２】
2021518202.tif 000005
【０１９５】
【数３】
2021518202.tif 000006
【０１９６】
【数４】
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【０１９７】
【数５】
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【０１９８】
【数６】
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【０１９９】
ここで説明されるにあたり、チューブ、フランジの寸法及び形状、及び導管材料の表面特性は、液体の流れをガイドする、又は抑制する重要な役割を果たす。
【０２００】
ある実施形態において、孔のサイズ（ｒｐｏｒｅ）が数百ナノメートルから数十ミクロンの範囲である膜が、鼓膜切開術導管に組み入れられて、流体輸送に関連する圧力バリヤを増加させる。上の説明は、ｒｉｎｔ＝ｒｐｏｒｅ  のときに成り立ち、濡れ性が高い液体のみが耳管に透過できる。この効果は、例えば、薬品を運ぶシリコーンオイルは輸送できるが、水溶液が内耳道に入ることは低減及び／又は防止できるという利点となり得る。
【０２０１】
ある実施形態において、孔は高速で繰り返し開閉可能であり、正確で動的な気体／液体の仕分け変更、及び空気／水／オイルの混合物の三相システム、タンパク質と血液などの複雑な溶液及び懸濁液の制御下の分離を可能とする。ある実施形態において、液体で満たされた孔は、ゲート戦略（ｇａｔｉｎｇ  ｓｔｒａｔｅｇｙ）を提供可能であり、内容全体がここに参照され援用される２０１８年１月２５日付の米国特許出願第２０１８／００２３７２８号によれば、動的及び界面現象の特有の組み合わせを提供する。ある実施形態によれば、これらの実施形態は、多種の孔サイズ、形状、及び表面の化学的性質、及びゲート液体からスタートして、ゲート付き輸送システムのデザインに使用可能である。ある実施形態において、基質は多孔性を含み得て、それらは平均で約１０ナノメートルから約３０００ミクロン、又は２０ナノメートルから２ミクロン、１００ナノメートルから１０ミクロン、１００ナノメートルから１．２ミクロン、８０ナノメートルから１ミクロン、２００ナノメートルから５ミクロン、１０ナノメートルから１０ミクロン、及び１００ナノメートルから５０ミクロン、などのいかなる組み合わせでもよい。
【０２０２】
ある実施形態において、動的で環境に反応する材料から作られるデバイスの形状及び化学的性質は、光、温度、又は化学的環境などの外的刺激を加えることにより一時的に変更可能であり、ある実施形態に係るチューブを通る条件付きの輸送又は送達を可能とし、本開示全体にわたって下にさらに詳細に説明される。
【０２０３】
２．潤滑液の表面張力
ある実施形態において、潤滑液は導管の表面の表面張力を変えることができる。ある実施形態において、低表面張力の潤滑液（〜１９ｍＮ／ｍ）は、鼓膜切開術導管にゼロ度の前進接触角を形成し、導管を通るオイル液滴の本質的にバリヤが無い輸送が可能となる。潤滑液包装層の有無に依存して、水の液滴は、ずっと大きい表面張力（包装層があれば６０ｍＮ／ｍ、包装層がなければ７２ｍＮ／ｍ）、及び高い前進角を有する。したがって、ある実施形態において、導管を通って水を駆動することがより困難であり得る。したがって、５０ｍＮ／ｍくらいの表面張力を有する粘液は、この実施形態において、水よりも容易に導管内を輸送できる。非可動の液体インタフェースは、ある寸法（内直径＜１ｍｍ）の導管を通っての耳の中への水の輸送を容易にする。ある実施形態によれば、潤滑剤の選択は、輸送を促進するために、有効表面エネルギーを低減し、特定の流体の接触角を低減するために最適化されてもよく、逆に接触角を増大させて輸送を抑制するために最適化されてもよい。ある実施形態によれば、水に界面活性剤を加えることも導管を通る流体の輸送を変化させる。
【０２０４】
３．向上した優先的流れのための形状最適化
ある実施形態によれば、１つ又はそれ以上の液体の選択的に優先的な流れを可能とするために、導管形状の最適化を実行してもよい。そのような最適化のパラメータは、流体の最大圧力を決定する、下の数式７のヤングラプラス式によって提供され、ここでΔＰは、流体のメニスカスを横切る圧力差である。変更可能なのは、ａ）空気と接触する相の有効表面張力（γｅｆｆ）、ｂ）チューブの半径（ｒ）、ｃ）三相の同位相波面（ｔｈｒｅｅ−ｐｈａｓｅ  ｆｒｏｎｔ）の前進角、ｄ）内腔壁の傾斜角及び  Θｆｌａｎｇｅ、ｅ）チューブの表面特性、ｆ）チューブ及びフランジのベベル、である。有効表面張力は、潤滑剤の流体への拡張係数によって決まり、下の数式８が成り立つ。ここで、ＳＬＤは、潤滑剤の液滴への拡張係数、γＤＶ、γＤＬ、γＬＶは、それぞれ液滴（Ｄｒｏｐｌｅｔ）−蒸気（Ｖａｐｏｒ）、液滴−潤滑剤（Ｌｕｂｒｉｃａｎｔ）、潤滑剤−蒸気の界面張力である。拡張係数がゼロより大きいとき、エネルギーの最小化により、包装層の形成に良い条件である。有効表面張力は、γＤＶ  と、γＤＬ+γＬＶ  との間で小さいほうの値である。ある実施形態によれば、そのような最適化は、チューブの、滑らかにされた、化学的にパターン化された、又は形態学的にテクスチャがつけられた様々な材料に実施可能である。
【０２０５】
【数７】
2021518202.tif 000010
【０２０６】
【数８】
2021518202.tif 000011
【０２０７】
ある実施形態において、優先的な流れとは、１つの材料の、他の材料と相対的に、優先的な一方向の流れのことを指す。ある実施形態において、優先的な流れは、周囲の水に対して、治療薬の液滴の一方向の流れのことを指す。最適化の１つの道筋は、抗生物質溶液のヤングラプラス圧力を、内腔の全長にわたって一定に保つことにより数値的に実行可能である。ある実施形態において、導管の内面の角度は、一定のヤングラプラス圧力を維持するために変更できる。フランジ角（例えば、遠位フランジの遠位角、又は近位フランジの近位角）、及び半径を微小なインクリメント（ｄｒ及びｄΘｆｌａｎｇｅ）で連続的に変更することにより、方位対称（ａｚｉｍｕｔｈａｌ  ｓｙｍｍｅｔｒｙ）又は軸対称（ａｘｉｓｙｍｍｅｔｒｙ）の形状を達成可能であり、最適化された曲率を備え、下の数式９のように一定のヤングラプラス流体圧力が得られる。これと同じ圧力が、導管内腔を通して得られ、下の数式１０が成り立つ。ある実施形態において、最終的なフランジ角は、材料特性を調整することによりチューニング可能である。ある実施形態において、直線の角度を有する、又は曲面のフランジを組み入れて性能を向上させた導管は、フランジ内の圧力を最大±１％、５％、１０％、２０％、３０％、４０％、５０％、６０％、７０％、８０％、またはそれらのあらゆる中間値まで変えることを許容することにより達成可能である。ある実施形態において、これらの形状は、下の数式１１のように、フランジの初期圧力を考慮することにより決定される。フランジの全長ｚにわたり、下の数式１２の条件を、フランジの端部までの全てのｚについて要求でき、ここで、フランジの許容圧力偏差（ａｌｌｏｗａｂｌｅ  ｐｒｅｓｓｕｒｅ  ｖａｒｉａｎｃｅ）であり、ｘ＝０．０１、０．０５、０．１、０．２、０．３、０．４、０．５、０．６、０．７、０．８である。図１２Ａは、最適化された導管、円筒形、及び円錐形導管を流れる抗生物質液滴の最大圧力の差の比較を、それぞれ円筒形又は円錐形の導管の最大圧力によって標準化したものを示し、最適化されたチューブ内の圧力偏差が〜８０％のレンジであることを示す。圧力も、既存の類似のデバイスと比較して低減されて最適化が可能であり、ΔＰ＝ｆ（ｚ）が成り立ち、ここでｆ（ｚ）は、チューブに沿った圧力差を決定する選択された機能である。
【０２０８】
【数９】
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【０２０９】
【数１０】
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【０２１０】
【数１１】
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【０２１１】
【数１２】
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【０２１２】
ある実施形態において、材料のヤングラプラス圧力はチューブ又は導管に沿って変化しない。ある実施形態において、材料のヤングラプラス圧力は、８０％以下、７０％以下、６０％以下、５０％以下、４０％以下、３０％以下、２０％以下、１０％以下、５％以下、２％以下、又は１％以下しか変化しない。ある実施形態において、材料は、遠位端から近位端へ移動する第一の材料である。ある実施形態において、材料は、近位端から遠位端へ移動する第四の材料であり得る。
【０２１３】
流れのモデルは、ヤングラプラス流体圧力（ΔＰ）、初期半径（ｒ）、初期フランジ角（Θｆｌａｎｇｅ、ｉｎｉｔｉａｌ）（例えば、遠位フランジの遠位角、又は近位フランジの近位角）、内腔の長さ（Ｌ）、などの様々なパラメータの相互作用によって最適化が可能である。これらの自由度をスイープして最適化し、（１）水のヤングラプラス圧力を最大化する、（２）薬溶液のヤングラプラス圧力を最小化する、（３）規定のチューブ長さからの逸脱を最小化する、ことが可能である。ある実施形態において図１２Ａに示されるように、抗生物質圧力と水圧力の差は、カラーボタン及び円錐形導管と比較して、曲面の導管においてより大きい。そのような、最適化された曲面チューブの一例が、図１２Ｂに示され、チューブ長さは２ミリメートルに拘束され、模範的な半径は、近位端１２０１において０．２７５ミリメートルに選択された。この形状では、近位端から遠位端１２０２までのチューブ全長において抗生物質圧力が一定値の７４．７Ｐａを示す。
【０２１４】
ある実施形態において半径は、１０ナノメートルと１５００ミクロン（水のキャピラリ長）の間のレンジである。ある実施形態において、半径は、１０ナノメートル、５０ナノメートル、１００ナノメートル、２００ナノメートル、３００ナノメートル、４００ナノメートル、５００ナノメートル、６００ナノメートル、８００ナノメートル、１ミクロン、１０ミクロン、５０ミクロン、１００ミクロン、２００ミクロン、３００ミクロン、４００ミクロン、５００ミクロン、６００ミクロン、７００ミクロン、８００ミクロン、９００ミクロン、１０００ミクロン、１１００ミクロン、１２００ミクロン、１３００ミクロン、１５００ミクロン、またはその間のいかなる値でもよい。ある実施形態において、半径は、１ミリメートル、２ミリメートル、３ミリメートル、またはその間のいかなる値でもよい。
【０２１５】
図１３に示されるように、好都合に、最適化されたデザインのチューブは、著しくより小さい（１．５分の１から１０分の１）半径を有するが、より大きい半径を有する規準の円筒形又は円錐形チューブと比較して、その形状と関係なく、類似した、又は著しくより低い最大抗生物質ヤングラプラス圧力及びより高い水のヤングラプラス圧力を有する。したがって、チューブは、より小さく、侵襲性がより低く、損傷がより少ないにも関わらず、例えば、水の通過を許すことなく抗生物質を内耳に通すという利点を達成することが可能である。さらに、ヤングラプラス式のパラメータの相互作用のチューニングに基づいて最適化された曲面を有するチューブは、望ましい流体に関し、格別なセレクティビティを提供する。例えば、いくつかの実施形態において、例えば図１３（ａ）に示すような、０．０５８及び０．１４４の半径を有する最適化された曲面デザインを有するチューブは、水の圧力と抗生物質の液滴の圧力の間で最大の差を示す。抗生物質の圧力は、近位端１３０１から遠位端１３０２までチューブ全長にわたって一定であり、より大きい円錐形（図１３（ｂ）、例えばバクスターベベル形、ｒ＝０．１０７ミリメートル及びｒ＝０．２７９ミリメートル）及び著しくより大きい円筒形（図１３（ｃ）、例えばカラーボタン形、ｒ＝０．３８０ミリメートル及びｒ＝０．７５０ミリメートル）と比較して、圧力の急変が無いことに留意されたい。ある実施形態において、最適化された曲面のチューブの最高のセレクティビティは図１４Ａ及び図１４Ｂにおいても示され、最も激しい圧力差は、チューブの出口半径が等しい円錐形及び円筒形のものと比較して、曲面形状で見られ、入口半径は曲面チューブが最小である（最適化されたチューブは、かなり小さくできるにも関わらず市販のチューブの全ての利点を保持していることが再び示されている）。
【０２１６】
同様に、いくつかの実施形態において、チューブは、例えば水及び抗生物質など広い種類の液体に最適化可能である。図１４Ａ及び図１４Ｂの計算には、流体の界面張力（ＩＦＴ：ｉｎｔｅｒｆａｃｉａｌ  ｔｅｎｓｉｏｎｓ）が、ペンダントドロップ法により角度計（ｇｏｎｉｏｍｅｔｅｒ）を使って測定された。水のＩＦＴはγＤＶ＝７２．３ｍＮｍ−１、及びγＤＬ＝４４．５ｍＮｍ−１；抗生物質液滴のＩＦＴはγＤＶ＝４１．４３ｍＮｍ−１、及びγＤＬ＝２５．００ｍＮｍ−１；潤滑剤蒸気のＩＦＴ（γＤＬ）は、１８．８ｍＮｍ−１である。シミュレーションのために、三相の同位相波面の前進角は下の数式１３のヤングの公式から取った。
【０２１７】
【数１３】
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【０２１８】
図１４Ａに示される、ある実施形態において、抗生物質液滴の最大のヤングラプラスは全てのオイル注入されたチューブ（７５Ｐａ）について等しくなるように意図的に調節可能であり、それらはカラーボタン又は円筒形（図１４Ａ（ｃ）、（ｆ））、円錐形（図１４Ａ（ｂ）、（ｅ））、及び曲面（図１４Ａ（ａ）、（ｄ））である。シミュレーションによれば、対応する水の圧力（図１４Ａ（ｄ−ｆ））は曲面形状において最高である。これは、ある実施形態において、最高圧力差は、導管の出口半径１４０２が等しい（入口半径１４０１は異なる）円錐形及び円筒形チューブと比較して曲面形状で見られることを示す。ある実施形態において、入口半径１４０１は、導管の近位側にあり、出口半径１４０１は、導管の遠位側にあり、水が内耳に入ることを防止するが、抗生物質が導管内を通過することは可能とする。
【０２１９】
図１４Ｂに示される、ある実施形態において、入口半径１４０１は、曲面（図１４Ｂ（ａ）、（ｄ））、円錐形（図１４Ｂ（ｂ）、（ｅ））、又は円筒形又はカラーボタン（図１４Ｂ（ｃ）、（ｆ））の全ての形状において等しく（３つの出口半径は一定に保ったまま）選択可能である。図１４Ｂは、様々な形状の導管の長さにそった、抗生物質（図１４Ｂ（ａ−ｃ））、及び水（図１４Ｂ（ｄ−ｆ））のヤングラプラス圧力のシミュレーションを描く。図１４Ｂに示されるように、シミュレーションの結果、様々な形状（例えば、バクスターベベル及びカラーボタン）の規準チューブと同じ導管入口半径を有する、最適化された導管は、内腔内の最大圧力点において、より高い流体セレクティビティを示す。流体のセレクティビティは、輸送される流体間の標準化されたヤングラプラス圧力差から決定される。水と比較して治療薬液滴の優先的な流れのための一方向の輸送の場合、最適化された曲面チューブデザインは、円錐形の２．５及び円筒形の１．５と比較してより高い３．１の流体セレクティビティを有する。図１４Ｃは、非限定的なセレクティビティ（水の最大圧力の、抗生物質の最大圧力に対する比）の範囲が、円筒形及び円錐形導管の低いセレクティビティと比較して、３−４である、ある実施形態を示す。ある実施形態において、セレクティビティは、他の特定の流体例において、さらに最適化可能であり、０．０００１と１０の間のセレクティビティが達成可能である。ある実施形態において、セレクティビティは５と６の間である。
【０２２０】
ある実施形態において、第一及び第二の材料などの材料間のセレクティビティは、１から１．２、１．２から１．５、１．５から１．７、１．７から２、２から３、３から４、４から５、５から６、６から８、８から１０、１から１０、１．２から１０、１．５から１０、１．７から１０、２から１０、３から１０、４から１０、５から１０、６から１０、１から１０、１．２から８、１．５から６、１．７から５、及び２から４、の範囲である。
【０２２１】
ある実施形態において、２つの材料のヤングラプラス圧力の差は、１Ｐａより大きい、５Ｐａより大きい、１０Ｐａより大きい、２５Ｐａより大きい、５０Ｐａより大きい、１００Ｐａより大きい、又は、１ＭＰａから１０００ＭＰａ、５ＭＰａから１０００ＭＰａ、１０ＭＰａから１０００ＭＰａ、２５ＭＰａから１０００ＭＰａ、５０ＭＰａから１０００ＭＰａ、１００ＭＰａから１０００ＭＰａ、５００ＭＰａから１０００ＭＰａ、の範囲である。
【０２２２】
図１５Ａは、ある実施形態に係る円筒形の「カラーボタン」形状の鼓膜切開術導管を製造するための付加製造法及び射出成型製造法を示す。ある実施形態において、このチューブは、成型後にデザイン変更が可能であり、例えば、汚染防止特性の向上及び導管面上の流体可動性の向上、滑らかさの向上、ピンニングの低減、又は異なる単層又は多層の機能的コーティングなどのための滑りやすい表面層などの望ましい表面変更、又は下に説明されるある実施形態に係るパターン化された形態などのテクスチャ変更ができる。図１５Ａ（ａ１−ａ５を含む１５Ａ（ａ））は、円筒形のチューブの射出成型製造法の模式図である。型１５０１のデザインは、導管内腔を形成する、望ましい直径のカスタムピン１５０５の周りを締めるようにデザインされた凹部を備えた２つの横部品１５０２ａ、１５０２ｂ、平らなポリジメチルシロキサンのブロック１５０６（ダウコーニング製ＰＤＭＳ、Ｓｙｌｇａｒｄ１８４）を保持する長方形のウェルを備えた２つの頂部品１５０３及び底部品１５０４を含む、３Ｄプリントされた４つの部品からなる。２つのＰＤＭＳブロック（ベースのクロスリンカに対する比が５：１）は、ピンを適切な位置に維持し、ピンと周囲の部品との間に堅いシールを提供する。図１５Ａ（ａ１）に示されるように、いくつかの実施形態において、型の底部品は、例えば、ＰＤＭＳなどの硬化性（ｃｕｒａｂｌｅ）ポリマ１５０７で満たされる。ＰＤＭＳブロックがピンを位置に保持する（図１５Ａ（ａ３））ために加えられてもよい（図１５Ａ（ａ２））。第一の横部品は導管の外面を画定するために加えられ、続いて第二の横部品と頂部品が加えられる。いくつかの実施形態において、硬化性ポリマは、熱、光、又はクロスリンカ剤への露出により硬化する。図１５Ａ（ｂ）は、いくつかの実施形態に係る導管の三次元模式図を示す。図１５Ａ（ｃ１、ｃ２）は、ある実施形態に係る導管の側面図及び断面図を示す。
【０２２３】
図１５Ｂは、異方性曲面形状の鼓膜切開術導管の模範的な実施形態の製造法を示す。図１５Ｂ（ａ）は、曲面形状チューブの射出成型製造法の模式的図示であり、図１５Ａの類似部品には類似した符号が使われている。型は、付加製造法によって作られる。図１５Ｂ（ｂ１、ｂ２）は、ある実施形態に係る導管の三次元模式図である。図１５Ｂ（ｃ１、ｃ２）は、ある実施形態に係る導管の側面図及び断面図を示す。
【０２２４】
下の例は、本発明の範囲内の実施形態をさらに説明例示する。例示は説明の目的のみで示されており、本発明を限定すると解釈されるべきではなく、本発明の主旨及び範囲を逸脱することなく、これらからの多くの変化が可能である。
【０２２５】
いくつかの実施形態において、図１６に示される装置を使用した測定において、およそ等しい内半径０．２７５ミリメートル及び長さ２ミリメートルのチューブの実験結果は、抗生物質液滴の疑似溶液の流体輸送のヤングラプラス圧力が、注入の無いカラーボタンチューブと比較して、曲面形状の注入されたチューブについて水よりも著しく大きく減ったことを示す。アクリルのチャンバ１６０１、ポリエチレンテレフタレートベースの膜１６０２、及び２つの磁性リング１６０５で留められるゴム混合のガスケット１６０３からなる、図１６に示される装置がヤングラプラス圧力の測定に使われる。各実験の前に、装置はイソプロパノール（ｉｓｏｐｒｏｐｙｌ  ａｌｃｏｈｏｌ）で洗浄され圧縮空気で乾燥される。試験流体の漏洩を防止するため、チューブ１６０４が直径０．２０−０．７５ミリメートルの丸い穴を通してゴムガスケット内に挿入される。ガスケットと膜との間の堅いシールは２つのリング型磁性リング１６０５によって確かとなる。ガスケット付きの膜はチャンバに置かれ、堅いシールのために２つのゴム製Ｏ−リング１６０６で膜の両側に固定される。チャンバに流体を圧送するために針１６０７がゴム栓に取り付けられた。流体は、注射器ポンプ（Ｈａｒｖａｒｄ  Ａｐｐａｒａｔｕｓ  ＰＨＤ  ＵｌｔｒａＴＭ）を使って投与され、流体の最初の３ミリリットルは、毎分１０００マイクロリットルの速度で送られ、次の３ミリリットルは、毎分５００マイクロリットルの速度で送られ、残りの流体は毎分２５０マイクロリットルの速度で送られた。水位がカメラで捉えられた。次に画像を使って、流体がチューブから出るときの画像から流体の高さ（ｈ）を求め、ｈを使って流体の静水圧ＰがＰ＝ρｇｈから算出され、ここでρは流体の密度、ｇは重力加速度である。
【０２２６】
抗生物質液滴の疑似溶液の注入を使ったある実施形態に係る、注入無しのカラーボタンチューブから最適化された曲面チューブまでの圧力減少は、図１７に示されるように７７％である。したがって、同じ値の半径スケールであっても、ある実施形態に係る曲面形状デザインによる流体の選択的な輸送特性は、保持される。図１７は、矢印で示されるように、注入無し及び注入有りの曲面サンプルは、注入無しのカラーボタン円筒形チューブと比較して、それぞれ７０％及び７７％の劇的な圧力低減を示す。オイル注入されたカラーボタンチューブは、注入無しのカラーボタンチューブと比較して１３％の圧力減少を示し、ある実施形態において、滑りやすい層を加えることも、液体の有効表面張力を変えることにより圧力を減らし、ピンニングを防止することがわかる。ある実施形態において、導管は、潤滑液を使わずに、形状に基づいて圧力低減及びガイドされた流体の流れを得ることができる。
【０２２７】
図１８に示される、ある実施形態において、双方向デザインが望ましく、例えば導管は近位の曲面セグメント１８０１及び遠位の曲面セグメント１８０２の接合によって構成され得る。それぞれのセグメントは、特定の流体セットの輸送用に最適化される。図１８は、「砂時計」形状などの非限定的な例、及びその側面図（図１８（ａ））及び断面図（図１８（ｂ））を示す。入口セグメントの長さは、抗生物質の耳点滴薬の投与、及び中耳１８０３からの水の侵入を最低限にするために最適化され、出口セグメントの長さは、中耳１８０４の滲出液の排泄のために最適化される。
【０２２８】
そのような特性は、現状ではチューブの近位端から遠位端を通って耳の内側まで通過できないから、既存のデバイスによって効果的に送達ができない抗生物質などの薬の局所的な投与を可能にし得る。
【０２２９】
ある実施形態において、導管は、緑内障の患者のさらなる治療の必要性を減らすために、眼圧（ＩＯＰ：ｉｎｔｒａｏｃｕｌａｒ  ｐｒｅｓｓｕｒｅ）を制御可能な方法で下げるために、眼の房水の前眼房から結膜下（ｓｕｂｃｏｎｊｕｎｃｔｉｖａｌ）空間への制御可能な流れを提供する。
【０２３０】
ある実施形態において、眼の房水を輸送する導管に曲面形状を使用することは、流れに必要な、前眼房から結膜下空間にわたる最低圧力勾配を低減させる。ある実施形態において、この圧力勾配の低減により、ＡＧＶシャントの開閉の圧力差を低くすること、及び開く圧力を低くすることが可能となる。開く圧力がより高いと、長期使用において不適切な眼圧制御につながり、緑内障ドレインデバイスの周りの組織からの流れへの抵抗が大きくなることにより悪化し得る。
【０２３１】
ある実施形態において、導管は、切り替え可能な滑りやすい表面を有する。これらの実施形態において、導管は、滑りやすい状態と滑りにくい状態との間で切り替えが可能であり、房水の余分な流れを制限して術後の低眼圧症を防止できる。
【０２３２】
ある実施形態において、導管は、流体の制御可能な流れのための切り替え可能なピンニング場所を有する。ある実施形態において、眼圧が１２−２０ｍｍＨｇの正常な範囲内のとき、ピンニング場所は休止している。ある実施形態において、眼圧が１２ｍｍＨｇより低くなるとき、ピンニング場所の効果を増大させる刺激により房水の流れが抑制され、眼圧が自然に正常範囲に戻ることを可能とする。
【０２３３】
ある実施形態において、導管は、術後低眼圧症を防止するための刺激を介して流れが低減される又は完全に制限される、表面が変更された内腔を有する。
【０２３４】
４．向上した優先的な流れのための化学的及び幾何学的なパターン
ある実施形態において、鼓膜切開術導管又は鼓膜輪下換気導管は、導管のフランジ上に吸湿材料（ｗｉｃｋｉｎｇ  ｍａｔｅｒｉａｌ）又は化学的勾配を含み、流体の流れをガイドする又は向上させる。ある実施形態において、化学的勾配は導管の有効表面張力を増大させ、別の実施形態においては、化学的勾配は導管の有効表面張力を減少させる。ある実施形態において、複数材料の印刷、又はその他の製造方法により、図１９（ａ−ｅ）のデザインに示されるように、液体を集めたり吸湿したりするために、２つ又はそれ以上の材料（異なる濃さの灰色で図示される）が同じデバイスにパターン化されることが可能となる。いくつかの実施形態において、導管は、膨張不可の、及び膨張可能な親水性材料を含み、さらに、膨張不可の、及び膨張可能な疎水性材料を含む。普通は、鼓膜切開術導管の端部のフランジは、主に導管を鼓膜に開けられた孔に保持する役割を果たす。表面の化学的性質と共に、鼓膜切開術導管の物理的構造も変えられ得て、導管の反対側に向かって流体の流れをガイドするために特定の化学的性質を備えたフランジが組み入れられる。ある実施形態において、導管の孔に向かって動くガイドされた流れは、漏斗、フランジ、異なる化学的性質のフランジ、又は表面の化学的性質に勾配があるフランジを利用する。ある実施形態において、そのような勾配は、図２０に示されるように、導管の内面に含まれてもよい。いくつかの実施形態において、化学的なパターン２００１は、導管の遠位端２００２に第一の化学濃度を備え、導管の近位端２００３に第二の化学濃度を備え、導管の長さに沿った流れを向上させる化学的勾配を含んでもよい。別の実施形態において、化学的パターンは、導管内の流れを向上させる形状を有してもよい。例えば、化学的パターンの幅が近位端から遠位端に向かって広くなってもよい。第二の化学的パターンには、形状、濃度、又はその他のパラメータの遠位端２００２から近位端２００３に向かう変化が含まれてもよい。ある実施形態において、第一の化学的パターンは疎水性であり、第二の化学的パターンは親水性でもよい。ある実施形態において、遠位端２００２が疎水性で、近位端２００３が親水性で、近位端から遠位端への水の輸送が向上される。ある実施形態において、疎水性の近位端の脂肪親和性（ｌｉｐｏｐｈｉｌｉｃｉｔｙ）又は表面張力に応じて、遠位端から近位端への抗生物質の輸送を促進することができる。滲出液の組成に応じて、流れは遠位端から近位端へ優先される。別の実施形態において、遠位端が親水性であり近位端が疎水性である。
【０２３５】
図１９は、ある実施形態に係る、化学的にパターン化された鼓膜切開術導管の模式図である。いくつかの実施形態において、化学的パターンは、流体の輸送に最適化された導管の内面に吸湿層１９０１を含んでもよい。いくつかの実施形態において、吸湿材料は多孔性であり、流体は毛管現象により吸湿材料内を移動する。図１９（ａ）は、単層の吸湿層を示し、図１９（ｂ）は、多層の吸湿層を示し、図１９（ｃ）は、導管内の多層の吸湿層に接続された吸湿フランジ材料１９０２を示し、図１９（ｄ）は、導管の一部１９０３を含む吸湿層を示し、図１９（ｅ）は、導管の内面又は外面１９０４に選択的に配置された吸湿層を示す。ある実施形態において、化学的勾配は導管の中央部分に配置可能である。
【０２３６】
吸湿層材料の非限定的な例として、ポリ（エチレングリコール）、ポリ（アクリル酸）、ポリ（Ｎ−イソプロピルアクリルアミド）（Ｎ−ｉｓｏｐｒｏｐｙｌａｃｒｙｌａｍｉｄｅ）（ＰＮＩＰＡＭ），ポリ（ビニル−２−ピロリドン）（ｖｉｎｙｌｐｙｒｒｏｌｉｄｏｎｅ）、ポリ（２−オキサゾリン）（２−ｏｘａｚｏｌｉｎｅ）、セルロース、又はアルギネート（ａｌｇｉｎａｔｅ）などの親水性ポリマ又はハイドロゲル、が含まれる。材料はまた、ポリ（ジメチルシロキサン）、ポリウレタン、アクリル、カーボネート、ポリエステル、ポリエーテル、又は表面変更可能なフルオロカーボンなどの疎水性ポリマも含み得る。材料はまた、コラーゲン、ゼラチン、フィブロネクチン、ラミニン（ｌａｍｉｎｉｎ）などのタンパク質、又はＲＧＤ−コンジュゲート（ＲＧＤ−ｃｏｎｊｕｇａｔｅｄ）の自然又は人工のいかなる材料を含んでもよい。
【０２３７】
ある実施形態において、解決策は、例えば図２１Ａに示されるようなパターン化された化学的特性を有する２つの流路の導管、又は図２１Ｂに示されるようなパターン化された化学的特性を有する複数の流路を含む。ある実施形態において、それぞれの異なる流路は異なるパターン化された化学的特性によって、異なる液体の、耳への、又は耳からの輸送のために最適化される。例えば、図２１Ａ（ａ）に示されるように、第一の流路２１０１ａが、中耳空間２１０２から外へ粘液を輸送することに最適化された表面の化学的性質及び構造を有し、第二の流路２１０１ｂが、ある抗生物質の液滴を中耳空間へ輸送することに最適化された表面の化学的性質及び構造を有する。ある実施形態において、これらの流路は、導管位置を保持するフランジ２１０４と組み合わせてもよく、組み合わせなくてもよい。いくつかの実施形態において、それぞれの導管は、それぞれフランジを有し、図２１Ａ（ａ）に示される別の実施形態において、２つの流路の導管は、各端部に一つずつのフランジを有する。ある実施形態において、図２１Ａ（ｃ）に示されるように、流れを特定の方向に決めるために円錐形状を有してもよい。フランジは、入口又は出口で、特定の目的流体を吸い入れる又は吸い出すために、特別にデザインされてもよい。加えて、例えば図２１Ｂに示されるように、導管は、様々な異なる流体が耳を出入りする選択的なガイドされた輸送を促進するために、様々な異なる化学的特性を有し得るチューブ２１０１ａ−２１０１ｇを含んでもよい。
【０２３８】
ある実施形態において、優先的な流れのために、幾何学的パターンが使用されてもよい。ある実施形態において、幾何学的パターンは、導管に入る液体の前進角及び接触角ヒステリシスを増大させ、別の実施形態において、パターンは、導管に入る液体の前進角及び接触角ヒステリシスを減少させる。ある実施形態において、幾何学的パターンは、導管に入る液体の前進角及び接触角ヒステリシスを増大さる。別の実施形態において、パターンは、導管に入る液体の前進角及び接触角ヒステリシスを減少させる。ある実施形態において、幾何学的パターンは、カシー−バクスター、ヤングラプラス、又はウェンツェルステート、又はその他の中間的ステートを誘発し得る。ある実施形態において、幾何学的パターンは導管の外面又は内面に配置される。ある実施形態において、幾何学的パターンは、例えば表面粗さ、溝、リッジ、凹み、微小な柱、微小なリッジ、又は孔、その他の三次元空間充填などの表面トポグラフィによって作られる。
【０２３９】
ある実施形態において、例えば図２１Ｃに示されるように、導管は内腔２１０５内に多孔性材料を含む。ある実施形態において、多孔性材料は、流路２１０１ａ−ｇのアレイ（図２１Ｃ（ａ））、又は周期性がある三次元構造（図２１Ｃ（ｂ））、又は周期性がない（スポンジ状の）０．０１から１０００ミクロンの大きさの互いにつながった孔のネットワークの三次元構造でもよく、空気及び流体の伝播が可能となる（図２１Ｃ（ｃ））。いくつかの実施形態において、流路は図２１Ｃ（ａ）の例に示されるように、流路の長手方向に平行に向く。いくつかの実施形態において、互いにつながった孔のネットワークの三次元構造は、等方性である。いくつかの実施形態において、互いにつながった孔のネットワークの三次元構造は、異方性であり、その異方性により流体が内腔の長さに沿って移動可能となる。例えば、孔は内腔の長さに沿ってより高い接続性を有してもよい。別の実施形態において、導管は、幾何学的にパターン化された流路、マクロに多孔性な流路、微細な多孔性流路から成ってもよい。
【０２４０】
５．優先的な流れのための重力の利用
ある実施形態において、例えば、図２２に示されるように（そして図１８に関して説明されたように）、重力が、抗生物質液滴を中耳内へ、及び粘液を耳から外へ輸送しようとする役割を果たす。ある実施形態において、第一の導管２２０１には円錐形のフランジ２２０２が鼓膜２２０４の外側（外耳）２２０３に備えられ、抗生物質液滴２２０５又はその他のオイルベース溶液又はその他の薬品が、患者が頭を水平に保つときにのみ入ることができる。ある実施形態において、このデザインにより、液滴が入ることはできるが、入浴及び水泳のほとんどの状況において周囲の水が入ることの低減及び／又は防止が可能である。逆の端部において中耳空間２２０７を鼓膜から外につながるホース状の構造２２０８でつなぐ第二の導管２２０６は、滲出液２２０９を外側の耳管にドレインする。この流体をうまく除去するために、ある実施形態において、患者は水平に逆側を下に寝かされ、流体が中耳空間から流れ出ることを促進する。ある実施形態において、この開口部又はホース状の構造２２０８は、横に曲がり、別の導管からの再侵入、又は水が端部に入ることを低減及び／又は防止する。ある実施形態において、空気、気体、又は液体を介して正又は負の圧力の付加が輸送を補助するために使用可能である。ある実施形態において、これらのデザインは、下に説明されるようなさらなるゲート機構を有してもよい。
【０２４１】
ある実施形態において、図１Ｂの形状／サイズ変更の利点の相乗的利用により、流体的特性が、例えば、内腔の、筋肉のような収縮／伸張を介して、又は蝶の吻（ｐｒｏｂｏｓｃｉｓ）の形状変化機構、昆虫の産卵管（ｏｖｉｐｏｓｉｔｏｒ）、又は鳥の嘴を真似た生体模倣の（ｂｉｏｉｎｓｐｉｒｅｄ）方法を介して、達成又は向上され得る。
【０２４２】
Ｅ．周囲の水の侵入を低減及び／又は防止するためのピンニングを備えた鼓膜切開術導管
ある実施形態において、例えば、図２３Ａ−Ｄに示されるように、水の液滴のピンニングエリアを増大させることにより、周囲の水の侵入を低減及び／又は防止が可能である。いくつかの実施形態において、ピンニング場所は、入口又は導管で表面張力を増大させる。ある実施形態において、これは、星形内腔２３０２（図２３Ａ）、及び／又は内腔周りの籠状デザイン２３０６（図２３Ｃ）などの、多くの角度及び異なるコーナー２３０１を備えた開口部を作ることによって達成可能である。この非限定的なセグメント形状内の尖った先端に内腔形状によって作られたピンニング場所を備えた導管の一例は図２３Ａに示される。ある実施形態において、このピンニングは、小さい毛髪状の形状２３０３がフランジ及び／又は導管内部を覆うことに関連する。周囲の水の液滴２３０４又はオイル液滴２３０５は、内腔を通って移動して中耳空間内に入るかわりに、これらのコーナーにピンニングされる。内腔表面の変更によって作られたピンニング場所を備えた導管の一例が図２３Ｂに示される。別の実施形態において、籠型のハンドルを導管の上、又は内腔の内側に加えることが周囲の流体が導管に入ることを低減及び／又は防止する。導管の上、又は内腔の内側の籠型ハンドルによって作られるピンニング場所を備えた導管の一例が図２３Ｃに示される。ある実施形態において、耳点滴液は、界面活性剤、有機溶剤、又はオイルベース液滴のいずれかを使うことにより、これらのピンニング効果を超えるようにデザイン可能である。いくつかの実施形態において、界面活性剤、有機溶剤、又はオイルベース液滴はピンニング場所における表面張力を低減させる。
【０２４３】
Ｆ．導管への潤滑液の補充及び投与
ある実施形態において、デバイス表面の潤滑油が無くなったとき、潤滑剤の滴が投与されて貯水器を充填し、導管の抗バクテリア性及び向上した輸送特性を再構築することができる。鼓膜切開術導管については、補充は、例えば導管の材料と高い又は低い化学的親和性を有する耳のオイル（ｏｔｉｃ  ｏｉｌ）ベースの製剤を適用し、導管への潤滑液の長期的又は短期的に耐用年数増加を誘発することにより行うことができる。潤滑液の投与は、導管の、ａ）外面のみ、ｂ）内面のみ、ｃ）近位端のみ、ｄ）遠位端のみ、ｅ）フランジのみ、又はこれらのあらゆる組み合わせを目標とすることができる。チューブ材料は、潤滑液の補充槽として機能する孔及び流路を含んでもよい。
【０２４４】
別の実施形態において、過剰な潤滑液を適用し、フランジを滑りやすくし、拡張、膨張、ねじれ、転がり、つぶれを起こす、又は周期的又は非周期的な形状のアレイ（凹み、こぶ、穴など）の出現を誘発し、それを使って望ましい時点におけるチューブの制御下での取外しを可能にすることができる。ある実施形態において、制御下の取外しは導管の外面のサイズ又は形状を変えること、又は導管周りの薄い外層をはがすことによって行うことができる。本開示の下のセクションで、より詳細に説明される。
【０２４５】
Ｖ．侵襲性及び組織損傷を最低限にするための形状変化
ある実施形態において、鼓膜切開術導管及び／又は鼓膜輪下導管は、侵襲性を最低限にし、組織損傷を防止するようにデザイン可能である。下の説明は、鼓膜切開術導管及び／又は鼓膜輪下換気導管に関連したある実施形態を含むが、そのデザインは、マイクロフルイディック、膜、バイオリアクタ、機械による冷媒その他の化学物質の輸送、反応廃物の排水、センサ、付加製造法ノズル、漏斗、食料及び飲料業界、化粧品及び香水、及びその他の応用のための医療用及び非医療用に使用可能である。非侵襲的なデザインは、例えば、汚染防止、ガイドされた流体輸送、医薬品送達、及び本開示にわたって説明されるその他の態様とも組み合わせが可能である。ある実施形態において、導管は、挿入、取外し、ガイドされた輸送、又は薬品送達を容易にする、形状変化する又は刺激に応答する部分を含む。
【０２４６】
ある実施形態において、形状変化材料は、その形状及び／又は寸法を、光、温度、圧力、電界又は磁界、又は化学的刺激などの外部影響による１つ又はそれ以上の刺激に応答して変化させる。ある実施形態において、化学的刺激はクロスリンク剤、又は膨張剤（ｓｗｅｌｌｉｎｇ  ａｇｅｎｔ）である。ある実施形態において、膨張剤は潤滑液である。ある実施形態において、導管は刺激に晒される前の第一の構成、及び刺激に晒された後の第二の構成を有する。
【０２４７】
Ａ．形状変化性を備えた鼓膜切開術導管
ある実施形態において、形状／サイズが変わる特性により、チューブの鼓膜への挿入を容易にし、挿入後の性能も向上され得る。ある実施形態において、形状変化中の、この形状及び寸法の変化は、図２４Ａの例に示されるように、導管をより小さい寸法、などの異なる寸法で作成し、濡らした後に望ましい寸法に到達させることに利用可能である。この方法は、通常は製造が困難又は高費用な、形状及びサイズを達成するために使用可能である。図２４Ａ（ａ）に示される、ある実施形態において、導管は低いクロスリンク密度の第一の領域２４０１、及び高いクロスリンク密度の第二の領域２４０２を有する。この実施形態は、図２４Ａ（ｂ）に示されるように、第一の形状では、鼓膜２４０４の小さい穿孔２４０３に挿入が容易であるために十分小さいものの、第二の形状では拡張し得て、又はフランジ２４０５を有し得て、図２４Ａ（ｃ）に示されるように一旦目的の液体２４０６（例えばオイル）の滴が挿入された導管に置かれると、配置位置に留まりやすくなる（図２４Ａ（ｄ））形状をデザインするためにも有益であり得る。ある実施形態において、形状・サイズが変わる特徴はチューブの膨張、及び振動、又はその他の刺激を介して達成可能である。
【０２４８】
図２４Ａは、ある実施形態において、鼓膜切開術において侵襲性を最低限にするために、挿入前に導管のサイズが減らされる様子を示す。ある実施形態において、導管の形状は長円であり、切開の細長い形状とマッチする。サイズが大きくなり、形状が変化する導管のさらなる実施形態は、例えば図２７及び３１に示される。
【０２４９】
図２４Ｂは、ある実施形態において、医療用シリコーンＭＥＤ４９６０Ｄが、例えば５０、１００、及び３５０ｃＰなどの様々な粘度の医療用シリコーンオイル内で摂氏８５度で膨張し、その径方向寸法が増大する様子を示す。膨張の度合いはシリコーンオイルの特性を変えることによりチューニング可能であり、０％から２０％の寸法変化が達成でき、概して変化は０％から５００％の範囲内である。膨張比率は、チューブのマトリックス材料、クロスリンク密度、多孔性、層構造、及び膨張剤の組合せの変更により、さらにチューニング可能である。
【０２５０】
機械的な完全性（ｉｎｔｅｇｒｉｔｙ）が図２５Ａ−２５Ｃにおいて分析される。圧縮試験が、１０Ｎのひずみ計（ｌｏａｄ  ｃｅｌｌ）を使い電気機械的万能試験システムで実施された。負荷荷重が、毎分０．５ミリメートルの速度の圧縮膨張（ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｖｅ  ｅｘｐａｎｓｉｏｎ）中に測定された。圧縮荷重は、一軸圧縮試験装置で測定され、試験片は２つの平らな板の間に置かれ、上のポイントが下の板に向かって固定された速度で動かされた。図２５Ａは、荷重負荷下のシリコーン導管２５０１の圧縮を示す。圧縮荷重は一軸圧縮試験装置２５０２によってかけられた。図２５Ｂは、内腔に沿った圧縮（図２５Ｂ（ａ））、及び内腔を横切る圧縮（図２５Ｂ（ｂ））の２つの軸に沿った「試験」チューブの完全性を示す。内腔に沿った方向では、注入無し及び注入ありの両方の「試験」チューブが、同様に変形し、同じ量の圧縮を達成するために、非常に小さい力を必要とした。内腔を横切る方向では、注入された「試験」チューブが、剛性の測定可能な低下を示し、外科医による移植及び取り扱いを容易にし得る、より高い圧縮性を有する。図２５Ｃには、シリコーンの鼓膜切開術チューブの弾性及び疲労耐性が２つの軸に沿って示される。オイル注入された「試験」チューブは、複数の負荷サイクルにわたって、向上した可撓性及び圧縮性を維持する。本開示で説明される他の実施形態において、ある実施形態において、移植及び取外しの際の医師による取扱いをさらに容易にするため、導管の圧縮性を増大させることがさらに望ましい。これは、導管の形状又は厚みのデザイン、材料の選択、多孔性の付加又はクロスリンク密度の変更、複合材デザインの組み入れ、形状全体の空間充填、又は硬化処理、もしくはコーティングによって達成可能である。
【０２５１】
ある実施形態によれば、説明された材料の形状変化の挙動は、ユーザが定義した材料のサブルーチンを介して市販のソフトウェア、ＡＢＡＱＵＳ／Ｓｔａｎｄａｒｄに組み入れることが可能であり、最終的な三次元チューブの変形応答を調べて、変形前の形状／サイズを逆計算し、変形前の製造時のチューブを解くという、逆算ができる。これによれば、ある実施形態に係る、チューブの特注製造を開発するためのカスタマイズ方法が可能となる。いくつかの実施形態において、チューブは、多くの医学的兆候のために、適合された（ｔａｉｌｏｒｅｄ）形状変化剤に晒されることができる。膨張工程中のチューブの機械的変形のシミュレーションをするため、膨張形状の有限要素法（ＦＥＡ）モデルが市販のソフトウェア、ＡＢＡＱＵＳ／Ｓｔａｎｄａｒｄで構築された。ＦＥＡモデルは、最終的な望ましい形状を入力し、膨張問題を逆に解いて、最終形状に達成するために必要な製造形状が得られる。ＦＥＡモデルは、径方向に沿って線型的にみると一定ではない異方性の膨張も考慮する。線型弾性材料モデルがシミュレーションに使用されるが、ひずみが均一膨張係数を介して組み入れられる。モデルは、様々な拡張係数を有する同軸のカットに径方向に分割され、実験手順から実験的に求められたデータに摺合せ（ｆｉｔ）られた。問題の軸対称性を考慮して、数値モデルの最終的出力は、形状の断面を説明し、膨張前の形状の製造に使用できる。図２６は、膨張前２６０１及び膨張後２６０２の、導管の膨張応力を示す。図２６（ａ）は、ある実施形態に係る円筒形導管形状を示し、図２６（ｂ）は、曲面形状を示す。
【０２５２】
ある実施形態において、鼓膜切開術導管は、要求に応じて形状及びサイズが変わる、プログラム可能な材料から作られる。形状変化特性は、鼓膜切開術の前後の導管の侵襲性を最低限にするためのフランジのインテリジェントなデザインに特に有益である。形状変化材料は、その形状及び／又は寸法を、光、温度、圧力、電界又は磁界、又は化学的刺激などの外部影響による１つ又はそれ以上の刺激に応じて変化させる。これらの中で、特定の材料はその寸法を変えることなく形状を変え、別の材料は形状を維持するが寸法を変える。いくつかの材料は、両方のパラメータを同時に変化させる。形状変化は、全ての寸法について、同じ程度又は異なる程度起こってもよい。ある実施形態において、形状変化材料は、熱歪性、圧電性、電気活性、化学歪性、磁気歪性、光歪性、又はｐＨに敏感な性質を有してもよい。形状変化する耳の導管の実施形態が図２４に示され、高いクロスリンク密度の領域及び低いクロスリンク密度の領域から成り、鼓膜の切開に入れられると形状が変わる導管が示される。この例において、形状変化は、低いクロスリンク密度の材料の液体（例えばオイル）吸収により誘発される。この例において、刺激に晒されると導管の半径が増大する。図２７に示される代わりの実施形態において、導管は均一のクロスリンク密度を有し、導管は均一に拡張する。図２８（ｄ）に示される、いくつかの実施形態において、導管は円筒形から円錐形（又は他の実施形態では、その他の形状）に変化してフランジを形成する。ある実施形態において、導管の長さに沿った膨張の量は、導管の長さに沿ったクロスリンク密度を制御することにより制御可能である。形状変化フランジ、及び導管構造のさらなる例は図２８、２９、及び３０Ａ−Ｂに示される。
【０２５３】
図２８は、刺激に晒されるとき形状又はサイズが変わるフランジ２８０１を備えた、形状変化する鼓膜切開術導管の模範的ないくつかの模式図である。ある実施形態において、フランジは、サイズが拡張する（図２８（ａ））、サイズが拡張し、形状が変わる（図２９（ｂ））、割れる（図２８（ｃ））、又は流体が漏斗構造内を流れることができる構造又は流れをガイドするその他のデザインに形状変化する（図２８（ｄ））、のいずれかである。図２８（ａ）に示される実施形態において、フランジ２８０１は、径方向に拡張可能で、円錐形又は曲面形状になってもよい。ある実施形態において、クロスリンク密度がフランジの長さに沿って変化する場合、刺激に晒されるとき円錐形が形成され得る。例えば、フランジの遠位端２８０３と比較してフランジの近位端２８０２で密度が低い場合、近位端がより大きい直径を有し得る。図２８Ａ（ｃ）に示される実施形態において、フランジ２８０１は、割れて拡がることができる。ある実施形態において、クロスリンク密度が導管の壁の厚みにわたって変わる場合、フランジは割れて拡がることができる。例えば、フランジの内面２８０４のクロスリンク密度が、フランジの外面２８０５のクロスリンク密度よりも低い場合、刺激に晒されると内面がより大きく拡張し、その結果フランジがカールする又は割れて拡がる。加えて、図２８（ｄ）に示されるように、ある実施形態において、円筒形チューブが２つの円錐形フランジ２８１０を有し得て、１つ又はそれ以上の刺激に晒されると対向する両端を形成し得る。
【０２５４】
図２９に示される、ある実施形態において、鼓膜切開術導管は、バイレイヤ構造を含み、形状変化を誘発する。この実施形態において、導管は、例えば、異なるクロスリンク密度など、膨張特性が異なる２つの材料で形成される。導管の２つの層は異なる割合で拡張し得て、結果として形状が変化する。図２９に示される、ある実施形態において、内面２９０１の材料が外面２９０２の材料よりも低いクロスリンク密度を有する場合、導管の壁は内側へ曲がる。別の実施形態において、内面２９０１の材料が外面２９０２の材料よりも高いクロスリンク密度を有する場合、導管の壁は外側へ曲がる。
【０２５５】
図３０Ａ−Ｂに示される、ある実施形態において、変形可能なフランジ３００１は、拡張して鼓膜の両側を挟む（図３０Ａ）、又は拡張して中耳空間に固定される（図３０Ｂ）。図３０Ａに示される、ある実施形態において、導管は、導管の近位及び遠位端に、刺激に反応する材料を有し得る。この実施形態において、刺激に反応する材料は、刺激に晒されると径方向に拡張し、鼓膜を挟む遠位及び近位フランジを形成する。図３０Ｂに示される、ある実施形態において、変形可能なフランジホルダ３００２がピボットしてチューブを固定するフランジ３００１を保持するために使用され得る。この実施形態において、フランジホルダ３００２は、フランジ３００１のキャップのようなものである。ある実施形態において、ホルダは生分解性である、又は外からの刺激によって作動してフランジ３００１から分離してもよい。ある実施形態において、ホルダは中耳に送達される薬品を含む。ある実施形態において、ホルダ３００２は、挿入を容易にする形状にしてもよい。
【０２５６】
ある実施形態において、導管のデザインは、バルーンの有無に関わらず拡張可能なステントの構造と似ている。例えば、図３１は、導管のステント状のデザインを示し、形状変化するとより大きい構造を形成する。図３１に示され、上で説明されたように、ある実施形態において、形状変化は、形状変化前には存在しなかったフランジをチューブの一端以上に形成するなどの局所的な変化を含み得る。ある実施形態において、ステント状のデザインは、鼓膜内に挿入されると拡張する形状記憶材料を含む。ある実施形態において、形状不変の材料３２０１が追加で導管に組み入れられて、鼓膜への導管の挿入を容易にする（図３２の磁力ハンドルの例を参照）。ある実施形態において、例えば図３２に示されるように、形状不変材料は導管の遠位端に突起を形成する。ある実施形態において、突起は導管が手術ツールに付くことを可能とする。挿入すると、膨張可能材料３２０２が拡張でき、形状不変材料３２０１はその形状及びサイズを維持する。
【０２５７】
ある実施形態において、形状の変化は導管又はフランジで起こり、前のセクションで説明されたように、流体輸送を向上させる、減少させる、向きを変える、又はブロックするなどの一時的な再構成を誘発する。他の実施形態において、動的な構造的又は化学的変化は、取外し、狙った送達、又はその他のガイドされた流体輸送の目的で使用可能である。
【０２５８】
Ｂ．形状変化を誘発する挿入メカニズム
ある実施形態において、導管の挿入メカニズムは２つの段階を含む。２段階挿入メカニズムの例は図３３に示される。例えば、２つのステップは、（１）侵襲性を最低限にするために初期には小さい導管又はチューブ３３０１を、導管挿入器（ｉｎｓｅｒｔｅｒ）に取り付けられた二個一纏めチップ（ｔｗｏ−ｉｎ−ｏｎｅ  ｔｉｐ）システムの第一の区画３３０２を介して挿入するステップ、（２）導管に潤滑剤を加え、導管挿入器に取り付けられた二個一纏めチップシステムの第二の区画３３０３を介して、汚染防止、ガイドされた輸送、及び導管の形状変化を誘発するステップ、を含む。いくつかの実施形態において、第二の区画は、挿入後に導管に潤滑液を注入するための貯水器３３０４を含んでもよく、その先端は特別な鼓膜切開ツールに取り付けられるように構成される。いくつかの実施形態において、注入がない導管が鼓膜に挿入され、挿入後に貯水器によって注入される。別の実施形態において、類似したデザインが、他の形状変化刺激（光、温度、圧力、電界又は磁界、又は化学的刺激などの効果）のために使用されてもよい。上述及び下の全ての実施形態において、導管の形状は、導管、カテーテル、ケーブル、又はワイヤの平らな、曲がった、丸い、チューブ状の、尖った、編み目の、粗くされた表面である。
【０２５９】
Ｃ．異方性機械的特性を備えた鼓膜切開術導管
例えば図３４に示されるように、鼓膜は、粘膜固有層（ｌａｍｉｎａ  ｐｒｏｐｒｉａ）に円形／径方向の繊維質コラーゲン構造を有し、それは、低周波数及び高周波数の両方で耳小骨鎖に音が伝わり得るために重要である。ある実施形態において、導管３４０１は径方向剛性が鼓膜３４０３の部分とマッチするフランジ３４０２を組み入れ、鼓膜は、より効率の良い音伝達を可能とするために穿孔されている。ある実施形態において、剛性は、鼓膜の方向繊維（すなわち、鼓膜緊張部（ｐａｒｓ  ｓｅｎｓａ）３４０４）とマッチする望ましい方向を向いた追加の剛性繊維３４０３を介して、又は機械的に異方性の材料又は複合材料を使うことによって与えられる。繊維質の非限定的な例としてコラーゲン、ポリウレタン、シリコーン、ポリエステル、ポリカーボネート、及びポリエーテルが含まれる。ある実施形態において、フランジは非生分解性材料から作られて、導管と共に取り除かれる、及び、別の実施形態において、生分解性材料から作られて、鼓膜に組み入れられ、細胞がそれをモデル変更して似た構造の組織に変えて穿孔又は切開３４０６の修復を促進してもよい。図３４は、フランジ剛性が、取り付けられる場所の鼓膜セクションの剛性とマッチする鼓膜切開術導管の例を示す。
【０２６０】
Ｄ．取外しが制御可能な鼓膜切開術導管
グロメットタイプの鼓膜切開術チューブは、挿入の９−１８か月後に外れる傾向がある。鼓膜の上皮移動（ｅｐｉｔｈｅｌｉａｌ  ｍｉｇｒａｔｉｏｎ）は、ほぼ整然とした一連の事象を起こし得て、それは、（１）外側チューブフランジの下の扁平上皮（ｓｑｕａｍｏｕｓ）の破片の堆積、（２）チューブの持ち上がり、及び回転、（３）内側フランジの外れ、（４）鼓膜穿孔の閉鎖、（５）耳垢と一緒にチューブが外に移動、である。約２０％の子供に対してこれは起こらない。扁平上皮の破片がチューブの周りに何年も蓄積しても外れないチューブもある。外れないチューブにより、再発性伝音難聴（ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ  ｈｅａｒｉｎｇ  ｌｏｓｓ）、感染、又は鼓膜穿孔が起こる結果となり得る。さらに、子供から外れないチューブは、取外し手術の必要があり得て、全身麻酔に伴うリスクを冒すことになり得る。
【０２６１】
図４５Ａ−Ｃに示される、ある実施形態において、刺激に反応する、又は形状変化する材料は、チューブの制御下の取外しを可能とするかもしれない。いくつかの実施形態において、解決策は、図４５Ａ−Ｃに示されるように、過剰な潤滑液、又は液体、又は刺激（温度、ｐＨ、光、電界又は磁界、膨張、収縮、その他）などを使用して、フランジを滑りやすくする、又はフランジを捻る、転がす、壊す、又は周期的又は非周期的な形状のアレイ（凹み、こぶ、穴など）の出現を誘発する、のいずれかで、望ましいタイミングでチューブ４５０１を膜４５０２から制御下で取外すことである。図４５Ａに示される、ある実施形態において、刺激４５０３が、中耳４５０５の横のフランジ４５０４を崩壊させ、外耳４５０６を通って制御下で押し出して取り除くことを可能とする。ある実施形態において、制御下の取外しは、導管の外面のサイズ又は形状の変化、又は図４５Ｂに示されるように、導管周りの外の薄い層４５０７の剥し／溶解を誘発することにより可能となる。そのような実施形態において、導管の外面は、刺激に反応する材料の薄い層で覆ってもよく、それが外的刺激に反応して溶解する又は剥がれることにより導管外面から離れる。この実施形態において、層が外面から離れるとき、導管外面と鼓膜との間にギャップが残り、制御下の取外しが可能となる。
【０２６２】
いくつかの実施形態において、形状変化材料で形成されるアクチュエータ４５０８が導管外面に配置されてもよく、これが外的刺激を介して鼓膜から導管を取り外す工程の、内蔵制御装置となる。例えば、アクチュエータは、拡張、崩壊、その他のタイプのサイズ／形状、及び／又は化学的変化をし得て、図４５Ｃに示されるように、膜からの外れを誘発する。図４５Ｃに示される実施形態において、刺激に晒されるとアクチュエータは拡張し、鼓膜から押し離れ、外面と鼓膜との間にギャップを形成し、制御下の取外しが可能となる。
【０２６３】
いくつかの実施形態において、受動的な取外しが可能であり、グロメットが、デバイスの１つ又はそれ以上の部品の収縮後に外れる。このメカニズムは、潤滑剤又はその他の液体の投与を中断することにより取外しを制御可能である。潤滑剤又はその他の液体はデバイスから周りの材料及び組織にしみこむと、膨張した部品が徐々に収縮し、導管が配置された孔からデバイスが緩んで自然に落ちることができる、又は取外しが容易になる。この工程を早めるために、元の潤滑剤の代わりに別の液体をチューブに配置可能であり、それが早く蒸発する、又はチューブから離れると、材料の収縮が可能となる。この方法によれば、インプラントの収縮をゆっくりにする又は制御することにより、患者又は医師は取外しの時間を制御することができる
【０２６４】
Ｅ．センサ部品を備えた鼓膜切開術導管
図３５Ａ−３５Ｂに示される、ある実施形態において、温度、水分レベル、ｐＨ、圧力差、容積オスモル濃度（ｏｓｍｏｌａｒｉｔｙ）、薬品濃度、界面活性剤、流体の粘度、及びその他、の少なくとも１つを含む関連する体のバイオマーカーが、内蔵のアンテナ及びセンサを介して導管３５０１に加えられてもよい。図３５Ａは、温度、ｐＨ、及び圧力変化を感知するためのチューニング可能な印刷されたアンテナ３５０２を備えた導管の例を示す。この実施形態において、ワイヤが導管にリソグラフィによって印刷されてもよい。図３５Ｂは、中耳３５０４、及び／又は外耳３５０５の、例えば温度、ｐＨ、及び／又は圧力変化を含む変化をモニタするための内蔵センサ３５０３を備えた導管の例を示す。ある実施形態において、ある刺激に晒されると色が変わる鼓膜切開術導管は、ハロクロミック（ｈａｌｏｃｈｒｏｍｉｃ：ｐＨで変色する性質）発色性（ｃｈｒｏｍｏｇｅｎｉｃ）クリスタルに基づく、比色分析（ｃｏｌｏｒｉｍｅｔｒｉｃ）のインジケータを有する。図３６は、ある刺激に晒されると第一の色３６０１から第二の色３６０２に変化する鼓膜切開術導管を示す。いくつかの実施形態において、導管はバイオマーカー又は感染源に晒されると変色する。ある実施形態において、変色が、患者が局所的な抗生物質投与を必要としていることを示すものであってもよい。ある実施形態において、導管は変色して、通常レベルのバイオマーカーを介して患者の症状の改善を示し、チューブが取り外せることを示してもよい。
【０２６５】
ある実施形態において、アンテナを備えた導管は、温度、水分レベル、容積オスモル濃度、ｐＨ，圧力差、薬品濃度、界面活性剤、流体の粘度、及び子供の状態の遠隔モニタを可能とするその他のバイオマーカーなどの様々な関連する体のバイオマーカーの少なくとも１つを追尾して患者からデータを集め、結果をコンピュータ又はモバイルデバイス又はウェアラブル健康追尾デバイスに送信する。いくつかの実施形態において、導管は、アンテナ３５０２及び／又はセンサ３５０３を介してそれができる。
【０２６６】
図３７に示される、ある実施形態において、導管は、疾病をモニタするために関連するバイオマーカー３７０１（粘液、滲出液、サイトカイン、バクテリア性の内毒素及び外毒素、好酸性白血球（ｅｏｓｉｎｏｐｈｉｌ）陽イオン性タンパク質、抗体、アプタマー（ａｐｔａｍｅｒｓ）、ナノ粒子、リパーゼ、エステラーゼ、プロテアーゼ、成長因子、ヒスタミン、ホルモン、アポトーシス細胞の細胞質、マクロファージ又はその他の免疫細胞、血液、又はディーゼル排気ガス及びその他の空気汚染などの外的汚染物質など）を分子レベルで検出する能力がある。これらのバイオマーカーは、導管の表面上又はマトリックス内で取得要素３７０２によって取得可能であり、要求に応じて放出することもできる。ある実施形態において、バイオマーカーは、取得要素とバイオマーカーとの特定の相互作用に基づいて、導管の表面上又はマトリックス内で取得又は不可動とされてもよい。刺激に晒されると、例えば立体構造的な（ｃｏｎｆｏｒｍａｔｉｏｎａｌ）変化又はバイオマーカーと取得要素との間の相互作用の中断の結果として、取得要素はバイオマーカーを放出可能である。ある実施形態において、取得要素は抗体、アプタマー、ナノ粒子、リパーゼ、エステラーゼ、プロテアーゼ、成長因子、ヒスタミン、ホルモン、アポトーシス細胞の細胞質、マクロファージ又はその他の免疫細胞、血液、ｐＨ、塩分レベル、温度と関連する。
【０２６７】
ある実施形態において、導管は、要求に応じて可能となった形状及び化学的な変化をして、一時的なポイントオブケア（ｐｏｉｎｔ−ｏｆ−ｃａｒｅ）適用をし、局所的な又は全体の変化が、限定的な又は非限定的な長さの時間起こり、液体輸送（例えば、薬品送達のため、及び外的条件から中耳及び／又は外耳を保護するため）を向上させる、減らす、方向を変える、又はブロックする、ため、又は制御下の取外しの目的で使用される。下の及び上の説明は、鼓膜切開術導管及び／又は鼓膜輪下換気導管に関連したある実施形態を含むが、そのデザインは、マイクロフルイディック、膜、バイオリアクタ、ノズル、機械による冷媒その他の化学物質の輸送、反応廃物の排水、センサ、食料及び飲料業界、化粧品及び香水、及びその他の応用、多孔性ネットワーク、共役粒子（ｃｏｎｊｕｇａｔｅｄ  ｐａｒｔｉｃｌｅ）、ナノテクスチャ面、及び酵素、のための医療用及び非医療用に使用可能である。
【０２６８】
ＶＩ．耳の障害を治療するために効果的な治療薬送達のための医療デバイスとしての鼓膜切開術導管
ある実施形態において、導管は多くの中耳及び内耳の病気及び障害を治療する解決策を提供する。ある実施形態において、導管は、有効な薬の送達を可能とし、それにより治療の失敗に関連する治療期間及び不健全期間、及び直接及び間接費用を縮小するように特別にデザインされる。
【０２６９】
Ａ．治療薬を中耳内にガイドする鼓膜切開術導管
バクテリア感染、感音性難聴、及びメニエール病を含む多くの耳の病気は、局所的な治療により治療可能である。局所的な送達システムの特徴は、全身への効果がないことであり、全身への影響が必要ではない場合は利点といえる。例えば、中耳炎のための抗生物質を全身に投与すると、偽膜性大腸炎（Ｃｌｏｓｔｒｉｄｉｕｍ  ｄｉｆｆｉｃｉｌｅ：Ｃ．ｄｉｆｆ）の感染、及びＭＲＳＡ（メチシリン耐性黄色ブドウ球菌：Ｍｅｔｈｉｃｉｌｌｉｎ−ｒｅｓｉｓｔａｎｔ  Ｓｔａｐｈｙｌｏｃｏｃｃｕｓ  ａｕｒｅｕｓ）などの抗生物質耐性菌の発生などの結果となり得る。感音性難聴のための全身性ステロイドは、不安症及び逆流から腰の無腐性壊死（ａｖａｓｃｕｌａｒ  ｎｅｃｒｏｓｉｓ）及び精神異常（ｐｓｙｃｈｏｓｉｓ）までの多くの重篤な副作用がある。局所的な抗生物質及びステロイドに全身が反応することは非常にまれである。さらに、局所的な薬剤の使用は、局所的な微小環境（ｍｉｃｒｏｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ）の同時修正を可能とする。例えば、外耳道のｐＨは、通常わずかに酸性である。酸性の液内の抗生物質の投与は、家主の自然な防御メカニズムを復元及び強化する補助をする。耳の局所的な（ｏｔｏｔｏｐｉｃａｌ）薬は、概して全身への薬より安価である。
【０２７０】
局所的な薬の投与が有益である耳の病気の別の例として、メニエール病があり、ゲンタマイシン（ｇｅｎｔａｍｉｃｉｎ）及びステロイドで治療される。例えば、ゲンタマイシン及び／又はステロイドが、鼓膜を通して中耳（ｔｙｍｐａｎｕｍ又はｍｉｄｄｌｅ  ｅａｒ）に注射されてもよい。これは、診療室で実施される簡単な手術として行われ得る。ゲンタマイシンは、患者のめまいの症状を止めるために使用される。この薬は内耳にとっては毒性であるが、内耳の聴覚細胞に対してよりも前庭細胞（ｖｅｓｔｉｂｕｌａｒ  ｃｅｌｌｓ）に対して毒性が強い。これにより、聴覚にあまり影響を与えることなく、十分な量の前庭細胞を取り除き、めまいを止めることが可能となる。
【０２７１】
デザインされた短期的又は長期的な鼓膜切開術導管を設置することは、処置の反復の必要性を減らし得る。実際に、鼓膜に設置された鼓膜切開術導管が、鼓室内の注射の代わりを果たす患者もいて、薬は導管を通して注入される、又は患者自身が自宅で点滴液を使って治療できるかもしれない。多くの治療薬が、ここで開示される導管を通してより効果的に送達可能であり、非限定的な例として、抗生物質、消毒液、抗ウィルス剤、消炎剤、微小分子、免疫、ナノ粒子、オイルベース、水ベースの薬品、キモセラピー、肝細胞、細胞治療、成長因子、タンパク質、放射性物質、その他の液体又は気体ベースの医薬化合物が含まれる。
【０２７２】
本開示の他のセクションで示されたように、いくつかの実施形態において、導管は１つの、２つの、又はパターン化された化学的特性、テクスチャを備えた複数の流路の導管を含む。ある実施形態において、導管の異なる流路が、局所的な薬の中耳内への輸送のために最適化される（例えば、図２１Ｂに示される）。ある実施形態において、これらの流路はフランジを備えるものと備えないものがあり、ある実施形態においては円錐形状を有して中耳内への流れを特定する。フランジは、中耳内に耳の局所的な点滴液を投与するために特別にデザインされてもよい。
【０２７３】
ある実施形態において、導管は、内腔内に多孔性材料を含み、多孔性材料は、（ａ）流路のアレイ、又は（ｂ）周期性がある三次元構造、又は（ｃ）周期性がない（スポンジ状の）０．０１から１０００ミクロンの大きさの互いにつながった孔のネットワークの三次元構造でもよく、特定の化学的な孔の変更により選択的な治療薬の中耳への送達が可能となる。適合された表面機能は、パーフルオロオクチルトリクロロシラン（ｐｅｒｆｌｕｏｒｏｏｃｔｙｌｔｒｉｃｈｌｏｒｏｓｉｌａｎｅ）、トリエトキシリルブチルアルデヒド（ｔｒｉｅｔｈｏｘｓｉｌｙｌｂｕｔｙｒａｌｄｅｈｙｄｅ）、ビス（２−ハイドロキシエチル）−３−アミノプロピルトリエトキシシラン（ｂｉｓ（２−ｈｙｄｒｏｘｙ  ｅｔｈｙｌ）−３−ａｍｉｎｏｐｒｏｐｙｌｔｒｉ  ｅｔｈｏｘｙ  ｓｉｌａｎｅ）、３クロロプロピルトリエトキシシラン（３  ｃｈｌｏｒｏｐｒｏｐｙｌｔｒｉ  ｅｔｈｏｘｙ  ｓｉｌａｎｅ）、３−（トリヒドロキシシリル）−１−プロパンスルホン酸（３−（ｔｒｉｈｙｄｒｏｘｙ  ｓｉｌｙｌ）−１−ｐｒｏｐａｎｅｓｕｌｆｏｎｉｃ  ａｃｉｄ）、ｎ−（トリエトキシシリルプロピル）−アルファ−ポリ−エチレンオキシドウレタン（ｎ−（ｔｒｉｅｔｈｏｘｙｓｉｌｙｌｐｒｏｐｙｌ）−ａｌｐｈａ−ｐｏｌｙ−ｅｔｈｙｌｅｎｅ  ｏｘｉｄｅ  ｕｒｅｔｈａｎｅ）、ｎ−（トリメトキシシリルプロピル）エチレンジアミントリ酢酸（ｎ−（ｔｒｉｍｅｔｈｏｘｙｓｉｌｙｌｐｒｏｐｙｌ）ｅｔｈｙｌｅｎｅ  ｄｉａｍｉｎｅ  ｔｒｉａｃｅｔｌｃ  ａｃｉｄ）、ｎ−オクチルトリエトキシシラン（ｎ−ｏｃｔｙｌｔｒｉｅｔｈｏｘｙｓｉｌａｎｅ）、ｎ−オクタデシルトリエトキシシラン（ｎ−ｏｃｔａｄｅｃｙｌｔｒｉｅｔｈｏｘｙｓｉｌａｎｅ）、（３−トリメトキシシリルプロピル）ジエチレントリアミン（（３−ｔｒｉｍｅｔｈｏｘｙｓｉｌｙｌｐｒｏｐｙｌ）ｄｉｅｔｈｙｌｅｎｅｔｒｉａｍｉｎｅ）、メチルトリエトキシシラン（ｍｅｔｈｙｌｔｒｉ  ｅｔｈｏｘｙ  ｓｉｌａｎｅ）、ヘキシルトリメトキシシラン（ｈｅｘｙｌｔｒｉｍｅｔｈｏｘｙ  ｓｉｌａｎｅ）、３−アミノプロピルトリエトキシシラン（３−ａｍｉｎｏｐｒｏｐｙｌｔｒｉ  ｅｔｈｏｘｙ  ｓｉｌａｎｅ）、ヘキサデシルトリエトキシシラン（ｈｅｘａｄｅｃｙｌｔｒｉ ｅｔｈｏｘｙ ｓｉｌａｎｅ）  ３−メルカプトプロピルトリメトキシシラン（３−ｍｅｒｃａｐｔｏｐｒｏｐｙｌｔｒｉｍｅｔｈｏｘｙ  ｓｉｌａｎｅ）、ドデシルトリエトキシシラン（ｄｏｄｅｃｙｌｔｒｉ  ｅｔｈｏｘｙ  ｓｉｌａｎｅ）、又は、Ｎ−（３−トリエトキシシリルプロピル）グルコンアミド、又は（Ｒ）−Ｎ−トリエトキシシリルプロピル−Ｏ−ウレタンキニーネ（（Ｒ）−Ｎ−  Ｔｒｉｅｔｈｏｘｙｓｉｌｙｌｐｒｏｐｙｌ−Ｏ−Ｑｕｉｎｉｎｅｕｒｅｔｈａｎｅ）などのキラル官能基（ｃｈｉｒａｌ  ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｉｔｉｅｓ）を含んでもよい。
【０２７４】
図３８に示される、ある実施形態において、プログラム可能な導管が鼓膜３８０１に挿入される。いくつかの実施形態において、手術ツール３８０３によって小さい切開３８０２が鼓膜に作られる。活性化されておらずサイズが小さいチューブ３８０４が切開に挿入可能である。活性化されていないチューブは、閉じていてもよく、流体は活性化されていないチューブ内腔内を通ることはできない。刺激３８０５に反応してチューブは活性化されたチューブ３８０６に変化してもよく、流体はチューブの内腔内を通ることができる。ある実施形態において、図３８Ｂ（ｂ）に示されるように、導管は、動的であり、及び／又はプログラム可能であり、要求に応じて可逆的に発動され得て、導管半径の拡張（図３８Ｂ（ａ）を参照）、及び／又はテクスチャ、表面の化学的性質、マイクロ及びマクロ構造の刺激応答性のまつ毛状又は頭髪状の繊維３８０７、小板、柱、及び導管内壁３８０８のその他の構造の変化により、一時的又は長期的な内腔の開口部を通す中耳内への送達を容易にする。例えば、まつ毛は引っ込んで内腔を開き、流体の内腔内の流れを可能にしてもよい。ある実施形態において、内腔の壁は刺激を受けると縮む材料３８０９で覆われてもよい（図３８Ｂ（ｃ））。ある実施形態において、チューブの壁のテクスチャ３８１０は、刺激に反応して変化して内腔を開いてもよい。この実施形態において、流体はチューブが最初に挿入されたときは内腔内を流れることができないが、テクスチャが変化した後、内腔内を流れることができてもよい。テクスチャ変更の、非限定的な例として、粗さ増大、粗さ減少、溝の形成、凸構造の形成、凹構造の形成、例えばミクロンサイズの粒子（１から１０００ミクロンの範囲）などのテクスチャ剤によるテクスチャ変更などがある。
【０２７５】
ある実施形態において、壁の表面の化学的性質３８１１は刺激に反応して変化して内腔を開いてもよい。この実施形態において、流体はチューブが最初に挿入されたときは内腔内を流れることができないが、表面の化学的性質が変化した後、内腔内を流れることができてもよい。表面の化学的性質の変化の、非限定的な例として、疎水性、親水性、オムニフォーブ性（ｏｍｎｉｐｈｏｂｉｃｉｔｙ）、又はペプチド又はポリマ共役体（ｐｏｌｙｍｅｒ  ｃｏｎｊｕｇａｔｉｏｎ）がある。図３８Ｃ（ｃ）に示される、ある実施形態において、内腔は、チューブが挿入されたときは閉じている孔３８１２を備えた材料を含んでもよい。孔は、刺激３８０５に反応して開いてもよい。内腔内の多孔性材料は、図２１を参照して説明されている。これらの実施形態において、導管は鼓膜内に閉じた不活性な状態で挿入され、薬品送達又はその他の関連する治療のために、光、温度、圧力、電界又は磁界、又は化学的刺激、ｐＨ、光、膨張、収縮、湿度、電子移動、又は図３８Ｂ−３８Ｃに例示されるその他の効果などの１つ又はそれ以上の刺激によって要求に応じて活性化される。
【０２７６】
ある実施形態において、刺激応答性材料は、熱歪性、圧電性、電気活性、化学歪性、磁気歪性、光歪性、又はｐＨに敏感な性質を有してもよい。これらの材料は、紫外線が導管内のカーゴ（ｃａｒｇｏ）の流れを起動する、光駆動治療カーゴ制御を利用してもよい。ある実施形態において、材料は制御下の電気導通を利用してもよい。ある実施形態において、液体媒体の表層は導電性である、又は液体媒体が導電性の固形制限面をデバイス上に有する。別の実施形態において、微細構造の先端も導電性材料で変更される。導電性を利用する、ある実施形態において、表面又はシステム全体の電気導通が、化学的に誘発される微細構造の機械的作動によって制御されてもよい。
【０２７７】
ある実施形態において、自己調節性で適応的に再構成可能なチューニング可能なナノ又はマイクロ構造は、ハイドロゲル内に適切に機能性を持たされた（化学的又は物理的）先端が埋設され、ここに参照され援用される２０１７年５月１６日付の米国特許第９６５１５４８号：「Ｓｅｌｆ−ｒｅｇｕｌａｔｉｎｇ ｃｈｅｍｏ− ｍｅｃｈａｎｏ−ｃｈｅｍｉｃａｌ ｓｙｓｔｅｍｓ」に説明される。この動的なシステムは、ポリマの「筋肉」による、アスペクト比が高い微細構造（柱、刃、など）の「骨格」の動きを組み入れ、それは、微細構造が中に埋設されたハイドロゲルが有する膨張／収縮性によって提供される。ある実施形態において、層は垂直に積み重ねて配置される。ある実施形態において、システムは２つの層が横に並んで配置される水平デザインも可能である。
【０２７８】
Ｂ．鼓膜表面への薬品送達のための血管ネットワークを備えた鼓膜切開術導管
中耳炎は、流体の堆積による中耳空間内の感染として、又は鼓膜自体の炎症として現れ得る。図３９に示される、ある実施形態において、鼓膜切開術導管は、使用される液滴３９０２に依存して、鼓膜３９０１の表面又は中耳空間内への優先的な薬品送達を可能とする。例えば、ある実施形態において、鼓膜切開術導管３９０３は、その壁の中に、例えば、毛管力によって血管ネットワーク内を抗生物質の液滴が移動できるようにする飛散的な粒子の集合体（ｆｕｇｉｔｉｖｅ  ｐｏｒｏｇｅｎ）又はパターン化された流路から鼓膜表面までつながる血管ネットワーク３９０４を組み入れる（例えば図３９を参照）。ある実施形態において、液滴は血管ネットワークから拡散して鼓膜上に出る。ある実施形態において、液滴は鼓膜切開術導管の材料特性とマッチしてうまく接着するようにデザインされる。例えば、ある実施形態において、液体が注入された鼓膜切開術導管は同じ液体（例えばオイル）で包まれた液滴を有する。いくつかの実施形態において、液滴が、これらの流路に入ることが難しい界面活性剤で満たされた水溶液などの異なる液体でできている場合、液滴が鼓膜の表面ではなく中耳空間内に入ることが望ましい。別の実施形態において、液滴は微細粒子によって包まれ、これらの微細流路に入ることができず、中央の主内腔を通ってのみ移動できてもよい。ある実施形態において、これらの微細粒子は生分解性のポリマで作られてもよい。
【０２７９】
血管ネットワークを通って多くの治療薬が効果的に送達され得て、それらは、抗生物質、消毒液、抗ウィルス剤、消炎剤、微小分子、免疫、ナノ粒子、オイルベース、水ベースの薬品、キモセラピー、肝細胞、細胞治療、成長因子、タンパク質、放射性物質、その他の液体又は気体ベースの医薬化合物に限定されない。
【０２８０】
Ｃ．潤滑剤の表面層による薬品送達
ある実施形態は、患者の体組織に薬剤を送達するための医療デバイス、及びそのような医療デバイスの使用方法に関連する。例えば、いくつかの実施形態において、薬を溶出するチューブは、生物起源の流体をはじき、チューブからの効果的な薬剤放出を可能とするために人工の滑りやすい潤滑剤を注入した表面を組み入れる。ある実施形態において、ここで開示される薬剤溶出チューブに含まれる薬剤は、閉じ込められた液体を支持する固体マトリックス内、又はその他の液体状マトリックス内に組み入れられ、潤滑剤層を通って周りの組織に徐々に拡散する、又は薬品は潤滑液層内に組み入れられ、周りの組織に拡散してもよい。ある実施形態によれば、薬剤は固体マトリックス及び潤滑液層の両方に組み入れられてもよい。ある実施形態において、これらの適用に使用される薬剤は非常に疎水性又は親水性であり得て、潤滑液層に溶けにくくてもよい。したがって、薬剤が下地の固体基質に与えられたとしても、薬剤は潤滑液層を通って拡散できず、閉じ込められたままとなる。潤滑剤表面層を通る薬剤送達に関連する実施形態において有用な潤滑剤は、チューブからの効果的な薬剤の放出を可能にしつつ、十分低い表面エネルギーを許容すべきである。閉じ込められた液体の、非限定的な例として、オイル、ハイドロゲル、有機ゲル（ｏｒｇａｎｏｇｅｌ）、又は、長いポリジメチルシロキサンポリマ、又はその他のタイプの、ケイ素原子をアルキル、アリル、アラルキル置換し、固体表面に移植できる他のシロキサンコモノマを備えたランダム又はブロックシリコーンコポリマを含むポリマ又はコポリマなどの高い可撓性の長鎖を有する再構成可能な分子などがある。
【０２８１】
異なる形状サイズ及び多孔性を有する様々な表面構造が使用可能である。形状のサイズは数十ナノメートルからミクロン（例えば１０から１０００ミクロン）の範囲でもよく、１：１から１０：１のアスペクト比を有する。ある実施形態において、表面は、潤滑液によって濡らすことが容易で潤滑液を搭載して基質表面に保持できる大きい表面積を有する。
【０２８２】
ある実施形態において、１つ以上の薬又は生物学的に活性な成分がある態様によれば使用可能である。化合物が潤滑層から拡散、劣化、又はその他のメカニズム又はメカニズムの組み合わせによって放出され得て、望ましい放出プロフィールが得られる。別の適切な薬や治療材料などをステントに含むことが、ここに参照され援用される、２０１２年４月３日付のＭｃＭｏｒｒｏｗらの米国特許第８１４７５３９号に開示されている。
【０２８３】
ある実施形態において、薬は潤滑層、閉じ込められた液体を支持する固体マトリックス、又はそれらの組み合わせ、に組み入れられてもよい。ある実施形態によれば、薬剤溶出ステントは、薬をポリマ溶融体に混ぜ、溶融体を成形してステントを形成することにより作られてもよい。薬は、粒子又はミセル（ｍｉｃｅｌｌ）に包んだ後オイル内に分散させてもよい。包まれた薬の、そのような分散の例は、シクロデキストリン（ｃｙｃｌｏｄｅｘｔｒｉｎ）とオイルの化合物を形成して粒子を作ることを含む。ある実施形態において、薬は脂質分子、ブロックコポリマ（ｂｌｏｃｋ  ｃｏ−ｐｏｌｙｍｅｒ）、又はその両方によって作られたキャリヤ内に含まれることもできる。ある実施形態において、薬は脂質分子、ポリマ、又はその両方によって作られた粒子キャリヤ内に含まれることもでき、これらの粒子は薬の懸濁液に加えられ、チューブの外側の内腔に適用され得る。
【０２８４】
下の例は、本発明の範囲内の実施形態をさらに説明例示する。例示は説明の目的のみで示され、本発明を限定すると解釈されるべきではなく、本発明の主旨及び範囲を逸脱することなくこれらの多くの変化が可能である。
【０２８５】
ある実施形態において、薬剤の放出は中間的であり、潤滑液層内の薬を減らして、潤滑液層の厚みをチューニングすることにより、放出プロフィールは、チューニング可能である。数か月にわたって薬剤をゆっくり放出することが望ましい場合、一つの可能性として、下地の基質に薬剤を含み、薬剤が潤滑液層を通ってゆっくりと拡散するようにすることが考えられる。非限定的な一例として、薬剤は、パクリタキセル（ｐａｃｌｉｔａｘｅｌ）であり、潤滑液層は、ひまし油である。潤滑液層が、時間の経過とともに枯渇してゆくものである場合、薬剤がこの枯渇が起こった後に導管の基質から放出され得る。望ましい放出プロフィールを達成するために多くのパラメータがチューニングされ得る。例えば、オイル層の厚み、オイル層の粘度、オイル層内の薬剤濃度、オイル層で覆われるチューブの表面積、多孔性マトリックス内／基質内の薬剤濃度、多孔性マトリックス／基質に使用される材料などのパラメータが、ある薬剤放出プロフィールを形成するために考慮され得る。 
【０２８６】
Ｄ．内耳へ薬剤送達するための鼓膜切開術導管
正円窓（ＲＷ：ｒｏｕｎｄ  ｗｉｎｄｏｗ）、及び卵円窓（ＯＷ：ｏｖａｌ  ｗｉｎｄｏｗ）が、中耳から、渦巻管（ｃｏｃｈｌｅａ）を含む内耳への２つの開口部である。正円窓の膜（ＲＷＭ）及び卵円窓の膜（ＯＷＭ）は、鼓膜から耳小骨鎖に伝達される音響エネルギーによって振動し、機械エネルギーの電気的ニューロンエネルギーへの内耳の毛細胞（ｈａｉｒ  ｃｅｌｌ）のレベルでの変換を可能とする。解剖学的な位置を考慮すると、ＲＷＭは内耳への薬剤送達場所であり得る。ＲＷＭは、人工内耳（ｃｏｃｈｌｅａｒ）の移植場所として使用可能である。ＲＷＭは、中耳内の聴覚毒性物質の障壁として機能でき、物質の分泌及び吸収の役割を果たせる。動物実験によれば、ＲＷＭは、半透過性（ｓｅｍｉｐｅｒｍｅａｂｌｅ）の膜として作用する。正円窓のニッチ（ｎｉｃｈｅ）に置かれると、分子量の高低によらず、多くの物質がＲＷＭを通って侵入することがわかっている。これらの物質は、ナトリウムイオン、抗生物質、消毒薬、アラキドン酸代謝物（ａｒａｃｈｉｄｏｎｉｃ  ａｃｉｄ  ｍｅｔａｂｏｌｉｔｅｓ）、局部麻酔、毒物、及びアルブミン（ａｌｂｕｍｉｎ）を含む。ＲＷＭの透過性は、サイズ、構成、濃度、脂溶性（ｌｉｐｏｓｏｌｕｂｉｌｉｔｙ）、及び物質の電荷、及びＲＷＭの厚み及び状態などの要因に影響され得る。
【０２８７】
図４０は、本発明の実施形態を示し、導管４００１が鼓膜４００２の開口部に中耳４００３へ配置され、正円窓４００４の表面まで中耳内を延びる。ある実施形態によれば、正円窓はほとんどの小さい分子及び毛細胞再生の治療として使用可能な成長因子に関して該して透過性であるから、これらの分子はキャリヤ溶液を介して移動できる。ある実施形態において、平衡障害を緩和するための治療薬の送達のためにチューブは三半規管（ｓｅｍｉｃｉｒｃｕｌａｒ）の入口近くに設置可能である。ある実施形態において、チューブは、外リンパ又は内リンパがある圧力値以上で外に出て、渦巻管内の圧力の均等化を可能とし、薬の送達後の過圧を防止するようにデザイン可能である。
【０２８８】
ある実施形態において、この導管の遠位端４００５は、組織の近くに止まる、接着剤で化学的に組織に接着される、又は少なくとも１つのフック、大きい針、又は微細な針４００６を含むメカニズムを介して機械的に接着される、のいずれかであり得て、正円窓からの薬剤送達を可能とする。ある実施形態において、図４０に示されるような、そのようなメカニズムは、生分解性材料及び／又は非生分解性材料から作られてもよい。ある実施形態によれば、これらのメカニズムは、インプラントの遠位端を固定するため、又は毛管現象、拡散、又は導管の近位端にかけられる外圧を介して患部に薬剤をガイドするために使用可能である。このデザインは、ステロイド、抗生物質、抗ウィルス剤、成長因子、小さい分子、タンパク質、遺伝子治療剤、キモセラピー、放射性物質、ナノ粒子、細胞治療剤などの治療薬の送達に使用可能である。ある実施形態において、このデザインにより、成長因子を送達し、渦巻管の毛細胞の機能を再生し、難聴患者の聴覚を再生することが可能である。ある実施形態において、導管の遠位端は、卵円窓４００７、又は前庭の渦巻管、三半規管に、又はそれらの近くに、又は血管に取り付けられる。別の実施形態において、導管の遠位端は中耳空間内に置かれ、鼓膜を通して治療薬の送達をする。ある実施形態によれば、治療薬の送達は、（ｉ）皮膚の透過性を増大させるための皮膚の前処理のための固体の微小針、（ｉｉ）皮膚内で溶融する薬でコーティングされた微小な針、（ｉｉｉ）薬剤を包み、皮膚内で溶融するポリマの微小な針、及び／又は（ｉｖ）皮膚に薬剤注入するための中空の微小な針、によって促進される。
【０２８９】
ある実施形態において、投与された薬剤を含んだ溶液と潤滑液層又はインプラントの物理的構造との相互作用は、物理的又は化学的に誘発された溶液の相転移を起こし得る。いくつかの実施形態において、溶液の粘度を高め、中耳空間内に留まるようなメカニズムが使われてもよい。そのようなメカニズムの、非限定的な例として、発泡、ゲル化（ｇｅｌａｔｉｏｎ）、又はクロスリンクの増加などがある。これらのメカニズムは、溶液がエウスタキーチューブを通って漏れること、又は鼓膜を超えた後に鼓膜切開術導管を逆流することを防止するために有用である。
【０２９０】
ある実施形態において、内腔は、多孔性のネットワークを含んでもよく、液体に１つの相がもたらされて、物理的に誘発される相転移において泡状の構成ができる。別の実施形態において、内腔表面の形状が溶液と空気との乱れた混合を起こし得て、泡状の混合物ができる。投与される溶液又は潤滑剤の表層に界面活性剤が組み入れられ得て、これらの泡の空気の安定化を補助する。
【０２９１】
ある実施形態において、分子有機ゲル化剤（ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  ｏｒｇａｎｏｇｅｌａｔｏｒ）が、自己組立の繊維ネットワークを形成することにより、化学的に誘発された相転移においてオイルをゲルに変換する。ある実施形態において、ゲル化は、オイルを、非混和性の溶剤（水）に接触させることにより活性化し得る。有機ゲル化剤として知られる人工の小さい分子は、有機流体（オイル）に混ぜられると、自己組立をして長い繊維になる能力を有する。これらの繊維は、絡まりあって相互に接続し、三次元ネットワークとなり、したがってオイルが弾性の有機ゲルに変化する。ゲル化は、温度、酸化還元状態（ｒｅｄｏｘ  ｓｔａｔｅｓ）、ｐＨ、超音波、又は光などの外的刺激に応答して達成され得る。光の照射を受けると、ゲル化剤は光異性化（ｐｈｏｔｏｉｓｏｍｅｒｉｚｅ）され得て、活性なゲル化剤となる。したがって、ある実施形態によれば、光は、ゲル化剤を活性化させるための「スイッチ」として使用可能である。別の実施形態において、潤滑剤はクロスリンクメカニズムを含み得て、溶液の分子間に、共有結合、イオン結合、ファンデルワールス力、又はその他の相互作用の増大をもたらし得る。クロスリンクメカニズムの、非限定的な例として、アルギン酸溶液のカルシウムイオン、ポリ（２−ヒドロキシエチルメタクリレート）のクロスリンク、リン酸質（ｐｈｏｓｐｈｏｌｉｐｉｄ）ポリマ、アルキン−アジド（ａｌｋｙｎｅ−ａｚｉｄｅ）のクリック反応（ｃｌｉｃｋ  ｒｅａｃｔｉｏｎ）などがある。
【０２９２】
図４１に示される、ある実施形態によれば、チューブ４１０１は、図４１（ａ）に示されるように、チューブの中耳側４１０３に拡張可能な貯水器４１０２を含む。貯水器の非限定的な例として、多孔性ポリマ、ハイドロゲル、又は風船のような構造がある。治療薬４１０４（抗生物質、ステロイド、又はその他の薬など）がチューブの耳道側又は外耳道４１０５にもたらされると、治療薬はチューブ内を移動して貯水器に溜まる。貯水器は治療薬を吸収する。ある実施形態において、貯水器は、拡張可能で鼓膜表面を覆う（図４１（Ｂ））、又は中耳空間のある部分に接触する（図４１（ｃ））。いくつかの実施形態において、貯水器は刺激４１０６に反応して拡張する。いくつかの実施形態において、貯水器は、治療薬が貯水器の表面を通って鼓膜面、中耳内面、小骨、正円窓面、及び卵円窓面に達することを可能とするようにデザインされ得る。この実施形態において、これらの構造又は組織との接触により治療薬を狙って送達することが可能となる。別の実施形態において、貯水器は、治療薬を中耳空間内に概して溶出するようにデザインされてもよい。いくつかの実施形態において、追加の流体又は圧力がチューブの耳道側に加えられ得て、貯水器からの治療薬の溶出速度を増大させる。
【０２９３】
Ｅ．ピンニングによって周囲の水の侵入を低減及び／又は防止する鼓膜切開術導管
ある実施形態において、鼓膜切開術導管の内腔は、別の材料でゲートされ、特定の流体又は特定の条件下の流体の導管内への輸送を可能とするが、他の流体を締め出す。図４２に示される、ある実施形態において、導管の内腔は、特定の時間に、刺激に応答して開かれて、例えば抗生物質液滴などの治療薬の送達を可能としてもよい。例えば、抗生物質液滴が導管４２０１に入り、普通の水４２０２が出てくることが望ましいかもしれない。ある実施形態において、液体は、光誘発の非対称変形（例えば液晶エラストマー）による毛管力、濡れ性勾配、又はマランゴニ効果（Ｍａｒａｎｇｏｎｉ  ｅｆｆｅｃｔ）によって推進され得る。図４２は、特別にデザインされた液滴の付着によって膨張が制御される、ある実施形態に係る、そのような内腔を示す。ある実施形態において、この膨張はイオンのクロスリンカを含む液滴、又はクロスリンクしたポリマなどの刺激応答性ポリマ４２０３に吸収され得る流体、又は内腔を覆うハイドロゲルによって起こる。図４２（ｂ）に示されるように、この膨張は、膨張が減る、又は患者が別のタイプの液滴を耳に挿入するまで、水が侵入しないように流路を閉鎖する。図４３に示される、別の実施形態において、内腔は、光又は温度などの刺激に応答して拡張する（図４３（ａ））、又は収縮する（図４３（ｂ））ポリマ４３０１を含む。ある実施形態において、ポリマが拡張するとき、チューブ４３０２の内腔は閉鎖され、水４３０３は入ることができない。ある実施形態において、チューブが例えば光などの刺激４３０５に晒されるとき、ポリマは収縮し、内腔を開き、オイル４３０６又は水が入ることが可能となる。ある実施形態において、感光性の界面活性剤が液滴に加えられて、効果が向上する。ある実施形態において、光による作動は、熱、超音波、又は電界で置き換えられる。
【０２９４】
別の実施形態において、鼓膜切開術導管の内腔は、別の材料でゲートされ、特定の流体の輸送及び周囲環境と中耳空間との間の気体交換を可能とする。例えば図４４（ａ）に示される、ある実施形態において、酸素及び窒素ガス４４０５を含む空気４４０４の周囲環境との交換を可能とするが、水（シリコーンなど）は透過させない、チューブ４４０３の近位端４４０２のプラグ４４０１は、子供が水泳することを可能とし、流体のドレインを必要としない中耳炎による圧力蓄積を均等化する。例えば図４４（ｂ）に示される、ある実施形態において、このプラグは、流体のタイプに基づいて、又は存在する流体の量に基づいて、開いて特定の流体の導管への出入りを可能とするメカニズムを有する。例えば、ある実施形態において、導管内がある圧力に達すると、粘液は導管から出る。ある実施形態において、抗生物質液滴４４０６は、ゲートの周囲を「緩める」界面活性剤を含む場合、導管内に入る。ある実施形態において、プラグ４４０１は、矢印４４１０の方向に振れ、特定の流体が導管に出入りすることを可能としてもよい。
【０２９５】
Ｉ．例
Ａ．動物モデル
鼓膜（ＴＭ）のサイズ及び解剖学的構造により、チンチラ（ｃｈｉｎｃｈｉｌｌａ  ｌａｎｉｇｅｒａ）動物モデルが、中耳の研究において最も広く使われる動物である。雌のチンチラ（総数６）が通常の方法で麻酔され、聴性脳幹反応（ａｕｄｉｔｏｒｙ  ｂｒａｉｎｓｔｅｍ  ｒｅｓｐｏｎｓｅ：ＡＢＲ）、及び歪成分耳音響放射検査（ｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎ  ｐｒｏｄｕｃｔ  ｏｔｏａｃｏｕｓｔｉｃ  ｅｍｉｓｓｉｏｎｓ：ＤＰＯＡＥ）テストを行った。ＡＢＲ／ＤＰＯＡＥを実施するために、麻酔された動物が防音室に置かれた。ＬａｂＶＩＥＷソフトで書かれたＥａｔｏｎ−Ｐｅａｂｏｄｙ  Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓの渦巻管テストスイート（ＥＰＬ  ＣＦＴＳ）を使って、ＡＢＲ導線のニードルが通常の方法で設置され、左右両方のＡＢＲ及びＤＰＯＡＥ閾値が、０．５、１、２、４、８、及び１６キロヘルツで取得された。ＥＰＬ  ＣＦＴＳは、デジタルの刺激発生の制御、及びＰＸＩシャーシに設置した入出力ボードを使用したデータ取得のために使われた。同じ動物について、測定が繰り返され、高い再現性が示された。ＡＢＲとＤＰＯＡＥテストの値の差が伝音性難聴を示し得る。
【０２９６】
ＡＢＲ／ＤＰＯＡＥテストに続き、鼓膜切開術チューブが、無菌手術室で両耳に設置され、図４６に、耳のチューブ設置の進捗が左から右に示される。図４６（ａ）は、Ｓｕｍｍｉｔ  Ｍｅｄｉｃａｌのカラーボタンチューブの設置を示し、図４６（ｂ）は、オイル注入されたシリコーンカラーボタンチューブの設置を示す。固定０度及び３０度のＳｔｏｒｚ  Ｈｏｐｋｉｎｓ（登録商標）のロッド内視鏡を使い、鼓膜を可視化した。外耳道を殺菌するために、ベタダイン（Ｂｅｔａｄｉｎｅ、登録商標）が耳道に使用された。鼓膜切開術チューブを挿入するために、鼓膜切開術ナイフを使用して、２ミリメートルの放射状（ｒａｄｉａｌ）切開（鼓膜切開術）が鼓膜に設けられた。片方の耳に規準チューブ（ｃｏｎｔｒｏｌ  ｔｕｂｅ）（シリコーンカラーボタン、内径１．２７ミリメートル、ＶＴ−１００２−０１、Ｓｕｍｍｉｔ  Ｍｅｄｉｃａｌ）が入れられ、もう一方の耳に、「試験」チューブ（オイル注入された「Ｈ形状」シリコーン鼓膜切開術チューブ、内径１．２８±０．０２ミリメートル）が入れられた。
【０２９７】
鼓膜に挿入する鼓膜切開術工程の設置の前に、全ての鼓膜切開術チューブは、圧力釜で摂氏１２１度、２５分間ウェット、１５分間ドライのサイクルの後、紫外線殺菌照射で殺菌された。鼓膜切開術チューブの設置後、動物には２週間の回復期が与えられ、鼓膜切開術チューブは、週一度の耳内視鏡検査（ｏｔｏｅｎｄｏｓｃｏｐｙ）によって綿密にモニタされた。
【０２９８】
２週間の回復期の後、動物は二回目の全身麻酔の下で、上述のようなＡＢＲ／ＤＰＯＡＥ試験が行われた。ＡＢＲ／ＤＰＯＡＥ試験の後、鼓膜切開術チューブが鼓膜から取り外された。このために、耳道はまず、３０度のＳｔｏｒｚ  Ｈｏｐｋｉｎｓ（登録商標）のロッド内視鏡でまず検査された。次に殺菌されたローゼン針（ｒｏｓｅｎ  ｎｅｅｄｌｅ）を使用して、切開からチューブがゆっくり外された。ワニ口クリップ（ａｌｌｉｇａｔｏｒ  ｆｏｒｃｅｐｓ）を使用してチューブをゆっくり掴み、目視確認しながら耳道から外されて、さらなる分析のためにＰＢＳが入った試料瓶に運ばれた。鼓膜切開術チューブの取外し前後の鼓膜の耳内視鏡写真を撮影した。反対側の耳にも同じ手順が施された。動物にはさらに１０週間の回復期が与えられた。耳内視鏡検査で得られた鼓膜の写真が、動物が覚醒中に毎週撮影され、穿孔の回復状況が記録された。
【０２９９】
Ｂ．難聴の評価
研究中にわたり、試験対象チンチラ又は規準チンチラのいずれにも、苦痛の兆候は観られなかった。図４７に示されるように、試験チューブは、規準チューブとの比較において、及び手術間の比較において、ＡＢＲ／ＤＰＯＡＥ試験で目立った差がなく、同様の性能を示した。２週間で取り外したチューブと生体内のチューブとでＡＢＲ／ＤＰＯＡＥに目立った差がなく、移植されたチューブが感音性難聴を起こさないことが確認された。２週間で外されたチューブと生体内とでＤＰＯＡＥに少し差があったが、試験チューブが〜３０％大きいことが原因と考えられる。
【０３００】
Ｃ．鼓膜切開術チューブへの組織の反応
規準チューブを受け入れる耳道のチューブ近隣は、通常湿った環境である。チューブ周りの隣接部及び鼓膜の一部は濡れて光り、粘液も時に観察された。ある程度の腫れが耳内視鏡で観察された。一方、試験チューブを受け入れた６例の耳道の内５例においては乾いた環境であった。これらの動物は、腫れの程度が目に見えて少なかった。腫れや造粒（ｇｒａｎｕｌａｔｉｏｎ）の兆候が見られなかったオイル注入された試験チューブの動物と比較して、鼓膜がオイル注入無しの規準チューブを受け入れた多くの動物について、腫れ又はチューブ周りの蓄積が見られた。規準チューブのいくつかと異なり、全ての試験チューブの周りで取外しから１２週間以内で、鼓膜は回復した。取外し施術中に見る限り、規準及びサンプルチューブの全てに艶があった（ｐａｔｅｎｔ）（チューブ内の流れを妨げるものは無かった）。
【０３０１】
Ｄ．鼓膜切開術チューブのバクテリア付着
チンチラから手術で取り外した鼓膜切開術チューブは、１．２ミリリットルのＰＢＳが入った試料瓶に置かれ、４０ｋＨｚで２分間超音波処理されて（ｓｏｎｏｃａｔｅ）、バクテリアが取り除かれた。超音波処理された溶液は、１０倍に連続的に希釈され、１００マイクロリットルの純粋の溶液及び希釈液（１０−３まで）が血液、チョコレート、及びサブロー寒天培地（Ｓａｂｏｕｒａｕｄ  ａｇａｒ）（Ｂｅｃｔｏｎ  Ｄｉｃｋｉｎｓｏｎ）のプレートに置かれたものを３個用意した（ｔｒｉｐｌｉｃａｔｅ）。血液及びチョコレート培地プレートは、摂氏３７度の細菌培養器で５％ＣＯ２で培養された。サブロー寒天培地は、摂氏３７度で外気で培養された。２４時間の培養後、１ミリリットルあたりのコロニー形成の数を調べた。ＤＮＡ抽出及び配列に基づく識別のために、異なるコロニーからサンプルを採取し、新しいプレート上で再ストリーク（ｒｅｓｔｒｅａｋ）された。
【０３０２】
生体内アッセイプレートからサンプルされた、目的のバクテリアのコロニーは、それらが発見されたものと同じタイプの別のプレートでさらに２４時間成長させられた。１６Ｓ  ｒＤＮＡ塩基配列が、全ての１６Ｓ可変領域に隣接する（ｆｌａｎｋ）８Ｆ及び１４９３Ｒプライマを使用して増幅された。増幅産物は精製されシーケンスされた（Ｇｅｎｅｗｉｚ）。得られた配列が並べられ、Ｇｅｎｅｉｏｕｓ８．０を使用して編集された。デフォルトパラメータを備えたＢＬＡＳＴプログラム（ｂｌａｓｔｎアルゴリズム）を使用して、配列の識別がＧｅｎＢａｎｋで検索された。
【０３０３】
図４８は、市販の規準シリコーンチューブ及び１００ｃＰの医療用シリコーンオイルを注入した医療用シリコーンＭＥＤ４９６０へのバクテリア付着の比較研究を示し、寒天培地の写真に示されるように、液体注入されたシリコーンシートへの黄色ブドウ球菌（シーケンスで識別）のバクテリア形成ユニットが無いことが示される。
【０３０４】
ＩＩ．材料
Ａ．導管材料
ある実施形態によれば、チューブを形成するために使用可能なポリマは、非限定的に、生体安定性の又は生体吸収性のポリマを含む。非限定的な例として、イソブチレンベースのポリマ、ポリスチレンベースのポリマ、ポリアクリレート、及びポリアクリレートの誘導体、ビニルアセテートベースのポリマ及びそのコポリマ、ポリウレタン及びそのコポリマ、シリコーン及びそのコポリマ、エチレンビニルアセテート、ポリエチレンテレフタレート、熱可塑性エラストマ、ポリビニルクロライド、ポリオレフィン、セルロース、ポリアミド、ポリエステル、ポリスルホン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリカーボネート、アクリロニトリルブタジエンスチレンのコポリマ、アクリル、ポリ乳酸、ポリグリコール酸、ポリカプロラクトン、ポリ乳酸−酸化ポリエチレンのコポリマ、セルロース、コラーゲン、アルギン酸、ゼラチン、及びキチン質、の１つ又はそれ以上が含まれる。
【０３０５】
チューブを形成するために使用可能なポリマのその他の非限定的な例として、又は例えば、ステントとして使われるチューブの非限定的な例として、ダクロンポリエステル、ポリ（エチレンテレフタレート）、ポリカーボネート、ポリメチルメタクリレート、ポリプロピレン、ポリアルキレンオキサレート、ポリビニルクロライド、ポリウレタン、ポリシロキサン、ナイロン、ポリ（ジメチルシロキサン）、ポリシアノアクリレート、ポリホスファゼン、ポリ（アミノ酸）、エチレングリコールＩジメタクリレート、ポリ（メチルメタクリレート）、ポリ（２−ハイドロキシエチルメタクリレート）、ポリテトラフルオロエチレン、ポリ（ＨＥＭＡ）、ポリハイドロキシアルカノエート、ポリテトラフルオロエチレン、ポリカーボネート、ポリ（グリコリド−ラクチド）コポリマ、ポリ乳酸、ポリ（γ−カプロラクトン）、ポリ（γ−ハイドロキシブチレート）、ポリジオキサノン、ポリ（γ−エチルグルタメート）、ポリイミノカーボネート、ポリ（オルソエステル）、ポリ無水物、アルギネート、デキストラン、キチン質、木綿、ポリグリコール酸、ポリウレタン、ゼラチン、コラーゲン、又はそれらの誘導体、の１つ又はそれ以上を含み、すなわち、変更されて例えば、付着部位（ａｔｔａｃｈｍｅｎｔ  ｓｉｔｅｓ）、又はＲＧＤなどのクロスリンク基（ｃｒｏｓｓ−ｌｉｎｋｉｎｇ  ｇｒｏｕｐ）が含まれ、細胞や、タンパク質、核酸、及びそれらの組み合わせなど分子の取り付けを可能としつつポリマ自体の構造的完全性は保持するポリマを含む。
【０３０６】
ある実施形態において、チューブは、非重合体（ｎｏｎ−ｐｏｌｙｍｅｒ）からも製造可能である。非重合体の有用なものの非限定的な例として、コレステロール、スチグマステロール（ｓｔｉｇｍａｓｔｅｒｏｌ）、ｂ−シトステロール（ｓｉｔｏｓｔｅｒｏｌ）、及びエストラジオール（ｅｓｔｒａｄｉｏｌ）などのステロール、ステアリン酸コレステリル（ｃｈｏｌｅｓｔｅｒｙｌ  ｓｔｅａｒａｔｅ）などのコレステリルエステル（ｃｈｏｌｅｓｔｅｒｙｌ  ｅｓｔｅｒｓ）、ラウリン酸（ｌａｕｒｉｃ  ａｃｉｄ）、ミリスチン酸（ｍｙｒｉｓｔｉｃ  ａｃｉｄ）、パルミチン酸（ｐａｌｍｉｔｉｃ  ａｃｉｄ）、ステアリン酸（ｓｔｅａｒｉｃ  ａｃｉｄ）、アラキジン酸（ａｒａｃｈｉｄｉｃ  ａｃｉｄ）、ベヘン酸（ｂｅｈｅｎｉｃ  ａｃｉｄ）、及びリグノセリン酸（ｌｉｇｎｏｃｅｒｉｃ  ａｃｉｄ）などのＣ１２−Ｃ２４脂肪酸、モノオレイン酸グリセリル（ｇｌｙｃｅｒｙｌ  ｍｏｎｏｏｌｅａｔｅ）、モノリノール酸グリセリル（ｇｌｙｃｅｒｙｌ  ｍｏｎｏｌｉｎｏｌｅａｔｅ）、モノラウリン酸グリセリル（ｇｌｙｃｅｒｙｌ  ｍｏｎｏｌａｕｒａｔｅ）、グリセリルモノドコサノアート（ｇｌｙｃｅｒｙｌ  ｍｏｎｏｄｏｃｏｓａｎｏａｔｅ）、モノミリスチン酸グリセリル（ｇｌｙｃｅｒｙｌ  ｍｏｎｏｍｙｒｉｓｔａｔｅ）、モノデシレン酸グリセリル（ｇｌｙｃｅｒｙｌ  ｍｏｎｏｄｉｃｅｎｏａｔｅ）、ジパルミチン酸グリセリル（ｇｌｙｃｅｒｙｌ  ｄｉｐａｌｍｉｔａｔｅ）、グリセリルジドコサノアート（ｇｌｙｃｅｒｙｌ  ｄｉｄｏｃｏｓａｎｏａｔｅ）、ジミリスチン酸グリセリル（ｇｌｙｃｅｒｙｌ  ｄｉｍｙｒｉｓｔａｔｅ）、ジデセン酸グリセリル（ｇｌｙｃｅｒｙｌ  ｄｉｄｅｃｅｎｏａｔｅ）、グリセリルトリドコサノアート（ｇｌｙｃｅｒｙｌ  ｔｒｉｄｏｃｏｓａｎｏａｔｅ）、トリミリスチン酸グリセリル（ｇｌｙｃｅｒｙｌ  ｔｒｉｍｙｒｉｓｔａｔｅ）、トリデセン酸グリセリル（ｇｌｙｃｅｒｙｌ  ｔｒｉｄｅｃｅｎｏａｔｅ）、トリステアリン酸グリセロル（ｇｌｙｃｅｒｏｌ  ｓｔｅａｒａｔｅ）、及びそれらの混合物などのＣ１８−Ｃ３６モノ−、ジ−、及びトリ−アシルグリセリド（ａｃｙｌｇｌｙｃｅｒｉｄｅｓ）、ジステアリン酸スクロース、及びパルミチン酸スクロースなどのショ糖脂肪酸エステル（ｓｕｃｒｏｓｅ  ｆａｔｔｙ  ａｃｉｄ  ｅｓｔｅｒ）、モノステアリン酸ソルビタン（ｓｏｒｂｉｔａｎ  ｍｏｎｏｓｔｅａｒａｔｅ）、モノパルミチン酸ソルビタン（ｓｏｒｂｉｔａｎ  ｍｏｎｏｐａｌｍｉｔａｔｅ）、及びトリステアリン酸ソルビタン（ｓｏｒｂｉｔａｎ  ｔｒｉｓｔｅａｒａｔｅ）などのソルビタン脂肪酸エステル（ｓｏｒｂｉｔａｎ  ｆａｔｔｙ  ａｃｉｄ  ｅｓｔｅｒｓ）、セタノール（ｃｅｔｙｌ  ａｌｃｏｈｏｌ）、ミリスチルアルコール（ｍｙｒｉｓｔｙｌ  ａｌｃｏｈｏｌ）、ステアリルアルコール（ｓｔｅａｒｙｌ  ａｌｃｏｈｏｌ）、及びセトステアリルアルコール（ｃｅｔｏｓｔｅａｒｙｌ  ａｌｃｏｈｏｌ）などのＣ１６−Ｃ１８脂肪酸アルコール、パルミチン酸セチル（ｃｅｔｙｌ  ｐａｌｍｉｔａｔｅ）、及びパルミチン酸セテアリル（ｃｅｔｅａｒｙｌ  ｐａｌｍｉｔａｔｅ）などの脂肪酸アルコール及び脂肪��のエステル、ステアリン酸無水物（ｓｔｅａｒｉｃ  ａｎｈｙｄｒｉｄｅ）などの脂肪酸無水物、ホスファチジルコリン（ｐｈｏｓｐｈａｔｉｄｙｌｃｈｏｌｉｎｅ）（レシチン：ｌｅｃｉｔｈｉｎ）、ホスファチジルセリン（ｐｈｏｓｐｈａｔｉｄｙｌｓｅｒｉｎｅ）、ホスファチジルエタノールアミン（ｐｈｏｓｐｈａｔｉｄｙｌｅｔｈａｎｏｌａｍｉｎｅ）、ホスファチジルイノシトール（ｐｈｏｓｐｈａｔｉｄｙｌｉｎｏｓｉｔｏｌ）、及びそれらのリゾ誘導体（ｌｙｓｏｄｅｒｉｖａｔｉｖｅｓ）などを含むリン脂質（ｐｈｏｓｐｈｏｌｉｐｉｄｓ）、スフィンゴシン（ｓｐｈｉｎｇｏｓｉｎｅ）及びその誘導体、ステアリル（ｓｔｅａｒｙｌ）、パルミトイル（ｐａｌｍｉｔｏｙｌ）、及びトリコサニル（ｔｒｉｃｏｓａｎｙｌ）スフィンゴミエリン（ｓｐｈｉｎｇｏｍｙｅｌｉｎ）などのスフィンゴミエリン（ｓｐｈｉｎｇｏｍｙｅｌｉｎ）、ステアリル、及びパルミトイルセラミド（ｃｅｒａｍｉｄｅ）などのセラミド、グリコスフィンゴリピド（ｇｌｙｃｏｓｐｈｉｎｇｏｌｉｐｉｄ）、ラノリン（ｌａｎｏｌｉｎ）及びラノリンアルコール、及びそれらの混合物などが含まれる。特に有用な非重合体として、コレステロール、モノステアリン酸グリセリル（ｇｌｙｃｅｒｙｌ  ｍｏｎｏｓｔｅａｒａｔｅ）、トリステアリン酸グリセロル、ステアリン酸、ステアリン酸無水物、モノオレイン酸グリセリル、モノリノール酸グリセリル、アセチル化モノグリセライド（ａｃｅｔｙｌａｔｅｄ  ｍｏｎｏｇｌｙｃｅｒｉｄｅ）、及びそれらの組み合わせが挙げられる。
【０３０７】
これらの実施形態においてリストされた導管デザイン用の材料は、シリコーン及びフッ素樹脂、ナイロン、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、アクリロニトリルブタジエンスチレン、ポリ（ｐ−フェニレンオキシド（ｐｈｅｎｙｌｅｎｅ  ｏｘｉｄｅ））、ポリブチレンテレフタレート、アセタール（ａｃｅｔａｌ）、ポリプロピレン、ポリウレタン、ポリエーテルエーテルケトン、ハイドロキシルアパタイト（ｈｙｄｒｏｘｙｌｐａｔｉｔｅ）、超高分子量ポリエチレン、高密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン、耐衝撃性ポリスチレン（ｐｏｌｙｓｔｙｒｅｎｅ  ｈｉｇｈ  ｉｍｐａｃｔ）、ポリスルホン、ポリフッ化ビニリデン（ｐｏｌｙｖｉｎｙｌｉｄｅｎｅ  ｆｌｕｏｒｉｄｅ）、ポリスチレン、ポリメチルメタクリレート、ラテックス（ｌａｔｅｘ）、ポリアクリレート、ポリアルキルアクリレート（ｐｏｌｙａｌｋｙｌａｃｒｙｌａｔｅ）、置換されたポリアルキルアクリレート、ポリスチレン、ポリ（ジビニルベンゼン（ｄｉｖｉｎｙｌｂｅｎｚｅｎｅ））、ポリビニルピロリドン（ｐｏｌｙｖｉｎｙｌｐｉｒｒｏｌｉｄｏｎｅ）、ポリ（ビニルアルコール）、ポリアクリルアミド、ポリ（エチレンオキシド）、ポリ塩化ビニル、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン（ｐｏｌｙｔｅｔｒａｆｌｕｏｒｏｅｔｈｙｌｅｎｅ）、及びそれらの混合物などのＦＤＡ承認材料から成るグループから選択されてもよい。加えて、イオン性（負イオン性又は正イオン性を含む）、両性（負イオン性及び正イオン性の両方を含む）の高分子電解質ハイドロゲル（ｐｏｌｙｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅ  ｈｙｄｒｏｇｅｌ）を含んでもよく、親水性又は疎水性モノマーをハイドロゲル構成物に加えることにより、ハイドロゲルの転移挙動（ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ  ｂｅｈａｖｉｏｒ）の管理が可能となり得る。非限定的な例として、アクリレート、ポリアクリレート、メタクリル酸（ｍｅｔｈａｃｒｙｌｉｃ  ａｃｉｄ）、（ジメチルアミノ）エチルメタクリレート、ヒドロキシエチルメタクリレート、ポリ（ビニルアルコール）／ポリ（アクリル酸）（ｐｏｌｙ（ｖｉｎｙｌ  ａｌｃｏｈｏｌ）／ｐｏｌｙ（ａｃｒｙｌｉｃ  ａｃｉｄ））、２−アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸、［（メタクリルアミド）−プロピル］トリメチル塩化アンモニウム（［（ｍｅｔｈａｃｒｙｌａｍｉｄｏ）−  ｐｒｏｐｙｌ］ｔｒｉｍｅｔｈｙｌ  ａｍｍｏｎｉｕｍ  ｃｈｌｏｒｉｄｅ）、ポリ（Ｎ−ビニル−２−ピロリドン／イタコン酸）（ｐｏｌｙ（Ｎ−ｖｉｎｙｌ−２−ｐｙｒｒｏｌｉｄｏｎｅ／ｉｔａｃｏｎｉｃ  ａｃｉｄ）、などのハイドロゲル形成材料が含まれる。非イオン性のハイドロゲルに代表され得る別のカテゴリーの材料もある。非限定的な例として、ポリ（エチレングリコール）、エチレングリコールジアクリレート（ｅｔｈｙｌｅｎｅ  ｇｌｙｃｏｌ  ｄｉａｃｒｙｌａｔｅ）、ポリエチレングリコールジアクリレート、ポリ（エチレンオキシド）、ジアクリレート、アクリルアミド、ポリアクリルアミド、メチレンビスアクリルアミド（ｍｅｔｈｙｌｅｎｅｂｉｓａｃｒｙｌａｍｉｄｅ）、Ｎ−イソプロピルアクリルアミド、ポリ（ビニルアルコール）、及びそれらの混合物がある。いくつかの実施形態において、ハイドロゲルは、タンパク質（例えば、コラーゲン及び絹）、及び多糖（ｐｏｌｙｓａｃｃａｒｉｄｅｓ）（例えば、キトサン、デキストラン、及びアルギン酸）、及びそれらの組み合わせ、などの自然の材料から作られ得る。いくつかの実施形態において、チューブは金属又は金属酸化物から作られてもよい。
【０３０８】
いくつかの実施形態において、材料はまた、分散された、又は別の物質内に懸濁したコロイド粒子を含んでもよい。ハイドロゲルベースのセンサに使用可能な適切なコロイド粒子の非限定的な例として、ポリスチレン及びポリメチルメタクリレート、メラミン樹脂（異なる金属イオン又は金属ナノ粒子の固定のために、多数の反応性アミノ及びイミノ基を含む）、シリカ及びポリジビニルベンゼンのマイクロ粒子が含まれる。いくつかの実施形態において、コロイド粒子は次のポリマの１つ又はそれ以上から作られる：ポリ（エチルメタクリレート）、ポリアクリレート、ポリアルキルアクリレート、置換されたポリアルキルアクリレート、ポリスチレン、ポリ（ジビニルベンゼン）、ポリビニルピロリドン、ポリ（ビニルアルコール）、ポリアクリルアミド、ポリ（エチレンオキシド）、ポリ塩化ビニル、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、その他のハロゲン化されたポリマ、ハイドロゲル、有機ゲル（ｏｒｇａｎｏｇｅｌ）、又はそれらの組み合わせ。ランダムコポリマ、及びブロックコポリマ、枝分かれした、星形の、樹木状の（ｄｅｎｄｒｉｔｉｃ）ポリマ、及び超分子ポリマなど、構造が異なる他のポリマも使われ得る。ある実施形態において、コロイド粒子は、タンパク質ベース又は多糖類ベースの材料、シルクフィブロイン（ｓｉｌｋ  ｆｉｂｒｏｉｎ）、キチン質、シェラック樹脂（ｓｈｅｌｌａｃ）、セルロース、キトサン、アルギン酸、ゼラチン、又はそれらの混合物などの、天然起源である（ｂｉｏｐｏｌｙｍｅｒ  ｃｏｌｌｏｉｄ）。ある実施形態において、コロイド粒子は、金、パラジウム、白金、銀、銅、ロジウム、ルテニウム、レニウム、チタン、オスミウム、イリジウム、鉄、コバルト、又はニッケル、又はそれらの組み合わせなどの１つ又はそれ以上の金属を含む。ある実施形態において、シリカ、アルミナ、べリリア、貴金属酸化物、白金グループ金属酸化物、二酸化チタン、酸化スズ、ジルコニア、ハフニウム酸化物、酸化モリブデン、酸化タングステン、酸化レニウム、酸化バナジウム、酸化タンタル、酸化ニオブ、酸化クロム、酸化スカンジウム、イットリア、酸化ランタン、酸化セリウム、酸化トリウム、酸化ウラン、その他の希土類酸化物、又はそれらの組合せ、などの１つ又はそれ以上の酸化物を含む。含むべき他の部類の粒子として、強磁性、フェリ磁性、又は超常磁性（ｓｕｐｅｒｐａｒａｍａｇｎｅｔｉｃ）粒子がある（直径は普通１０ナノメートル以下）。ナノ粒子の例として、磁鉄鉱（ｍａｇｎｅｔｉｔｅ）、又は赤鉄鉱（ｈｅｍａｔｉｔｅ）、鉄、ニッケル、及びコバルトを含む粒子がある。ここで説明される導管に有用なコロイド粒子は、荷電粒子、非荷電粒子、親水性、疎水性、又は両親媒性（ａｍｐｈｉｐｈｉｌｉｃ）でもよい。いくつかの実施形態において、導管は、２つ又はそれ以上のコロイド粒子を含んでもよい。
【０３０９】
上述の実施形態のいずれにおいても、構成物は、小さい分子、分散した液体液滴、又はマイクロ粒子の充填材、ナノ粒子の充填材、から成るグループから選択される１つ又はそれ以上の添加物を含んでもよく、ある実施形態によれば、抗酸化物質、紫外線安定剤、可塑剤、帯電防止剤、ポロゲン（ｐｏｒｏｇｅｎ）、スリップ剤（ｓｌｉｐ  ａｇｅｎｔ）、加工助剤（ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  ａｇｅｎｔ）、発泡剤及び消泡剤、造核材（ｎｕｃｌｅａｔｉｎｇ  ａｇｅｎｔ）、及び機械的特性又は表面粗さを向上させる、及び光学的特性又は粘度及び適用の均一性を向上させるものなどでもよい。
【０３１０】
いくつかの実施形態において、本発明でリストされる医療用及び非医療用フルイディック用の導管デザインの材料は、Li, Be, B, Na, Mg, Al, Si, K, Ca, Sc, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Ga, Ge, Rb, Sr, Y, Zr, Nb, Mo, Ru, Rh, Pd, Ag, Cd, In, Sn, Sb, Cs, Ba, Hf, Ta, W, Re, Os, Ir, Pt, Au, Ti, Pb, Bi, La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu、及びそれらの酸化物の１つ又はそれ以上のグループから選択された金属を含んでもよい。ある実施形態において、金属を含む導管はアルミニウムを含み、粗くされた金属を含む表面は、ベーマイト（ｂｏｅｈｍｉｔｅ）を含む。ある実施形態において、金属を含むゾル−ゲルの前例はポロゲンを含む。
【０３１１】
導管デザインの材料は、発泡金属（ｍｅｔａｌ  ｆｏａｍ）又は多孔性の金属基質を含んでもよい。ある実施形態において、これらの多孔性基質は通常、溶融金属とガス／ガスを放出するブロー剤との混合物の固化工程によって、又は金属粉末を特殊金型内に圧縮し異なる形状及び形（例えばシート、円筒形、中空円筒、など）を形成することによって、形成可能である。発泡金属は、独立気泡型（ｃｌｏｓｅｄ−ｃｅｌｌ）、又は連続気泡型（ｏｐｅｎ−ｃｅｌｌ）（すなわち相互接続された金属のネットワーク）のいずれでも製造可能である。アルミニウム、チタン、ニッケル、亜鉛、銅、スチール、鉄、又はその他の金属及び合金などの異なる材料の発泡金属が使用可能であり、直接発泡（ｄｉｒｅｃｔ  ｆｏａｍｉｎｇ）、及び、ここに参照され援用されるＪ．Ｂａｎｈａｒｔによる論文（Ｐｒｏｇｒｅｓｓ  ｉｎ  Ｍａｔｅｒｉａｌ  Ｓｃｉｅｎｃｅ  ４６、５５９−６３２（２００１））に詳しく説明されている粉末成形溶解（ｐｏｗｄｅｒ  ｃｏｍｐａｃｔ  ｍｅｌｔｉｎｇ）法などの様々な方法で製造されてきた。
【０３１２】
Ｂ．表面特性
ある実施形態によれば、異なる形状サイズ及び気孔率（ｐｏｒｏｓｉｔｙ）の様々な表面構造が導管デザインに使用可能である。形状のサイズは数百ナノメートルからミクロン（例えば、１００から１０００ナノメートル）の範囲でもよく、約１：１から１０：１のアスペクト比を有する。ある実施形態において、表面は、潤滑液によって容易に濡れ、潤滑液を取り込んで基質表面に保持する大きい表面積を有する。粗くされた表面材料は、潤滑液に対して化学的に不活性であるが、潤滑液に関して優れた濡れ性を有するように選択されてもよい。加えて、粗くされた表面構造は、例えば潤滑液との濡れ性などの望ましい相互反応が提供されるように形状及びサイズにおいて広範囲で変更可能である。ある実施形態において、粗くされた表面は三次元的に多孔性な材料の表面でもよい。多孔性材料は、５ミクロンから１ミリメートルなどの、潤滑液を安定化させるために十分な厚みがあれば、いかなる適切な気孔ネットワークでもよい。さらに、多孔性材料は、約１０ナノメートルから約１００ミクロンなどの、潤滑液を安定化させるために適切な孔サイズを有してもよい。
【０３１３】
別の実施形態において、粗くされた表面はさらに機能付加されて潤滑液による濡れ性が向上される。表面コーティングが、プラズマを使った化学蒸着法（ｃｈｅｍｉｃａｌ  ｖａｐｏｒ  ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）、化学的機能化（ｃｈｅｍｉｃａｌ  ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｉｚａｔｉｏｎ）、溶液析出法（ｓｏｌｕｔｉｏｎ  ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）、及び蒸着法（ｖａｐｏｒ  ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）を含む当業で良く知られる方法で達成可能である。例えば、ヒドロキシ基（ｈｙｄｒｏｘｙｌ  ｇｒｏｕｐ）（すなわち、−ＯＨ）を含む表面は、市販の様々なフルオロシラン（ｆｌｕｏｒｏｓｉｌａｎｅｓ）（例えば、（ｌＨ，ｌＨ，２Ｈ，２Ｈ−トリデカフルオロオクチル）−トリクロロシラン（（ｌＨ，ｌＨ，２Ｈ，２Ｈ−ｔｒｉｄｅｃａｆｌｕｏｒｏｏｃｔｙｌ）−ｔｒｉｃｈｌｏｒｏｓｉｌａｎｅ））を使って機能性を持たせることが可能であり、低表面張力の流体による濡れ性を向上できる。活性化の後、蒸着又は溶液析出のいずれかの技術を使ってシランを接着させることが可能であり、表面エネルギーが低い表面が製造可能である。蒸着の場合、蒸着は表面をシラン蒸気に晒すことにより実行可能である。溶液析出の場合、析出は表面をシラン溶液に浸し、析出後、洗い落としてブロードライすることにより実行可能である。層状の析出法（ｌａｙｅｒｅｄ  ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）の場合、プライマを層状に析出させた後、ダミーの粒（ｓａｃｒｉｆｉｃｉａｌ  ｂｅａｄｓ）と潤滑液との混合物を塗り、乾燥、硬化させる。粒を取り除くと連続的な気孔を有する表面ができる。
【０３１４】
ある実施形態において、粗くされた表面は、はじくべき材料と同等又はそれより小さい孔を有してもよい。例えば、原生動物（ｐｒｏｔｏｚｏａ）（例えば１０ミクロン）、バクテリア（例えば１ミクロン）、ウィルス（例えば０．１ミクロン）などのサイズよりも小さい孔サイズが使用され得る。
【０３１５】
Ｃ．潤滑液
潤滑液は、多くの異なる流体から選択可能である。これらの流体は生物的適合性、低毒性、汚染防止性能、生理学的条件下での薬品放出及び化学的安定性からみた適合性に基づいて選択されてもよい。１つ又はそれ以上の態様において、潤滑液は、化学的に不活性であり、生物的適合性で高密度であり、非限定的な例として、ひまし油、シリコーンオイル、フルオシノロンアセトニドオイル、オリーブ油、及び鉱油が挙げられる。
【０３１６】
潤滑液は、基質に浸透し、濡らし、安定的に接着する。さらに、固体基質及びはじくべき流体に関して化学的に不活性である。潤滑液は無毒である。さらに、ある実施形態に係る潤滑液は、いかなる表面張力であっても、非混和性の流体をはじく能力がある。１つ又はそれ以上の態様において、潤滑液は、化学的に不活性であり、生物的適合性で高密度な流体である。さらに、潤滑液は、いかなる表面張力であっても、非混和性の流体、特に生物学的流体をはじく能力がある。例えば、はじくべき流体と潤滑液との混合のエンタルピーは、十分に高くてもよく（例えば水と油）、混ぜられたとき、互いに相分離する。１つ又はそれ以上の実施形態において、潤滑液は、固体表面及び生物学的流体に関して化学的に不活性である。潤滑液は、粗くされた表面の凹部に容易に流れ込み、粗くされた表面上に供給されると、非常に滑らかな表面を形成する能力を概して有する。模範的な潤滑液の例として、過フッ素化炭化水素、有機シリコーン（ｏｒｇａｎｏｓｉｌｉｃｏｎｅ）化合物（例えば、シリコーンエラストマー）、疎水性材料、その類似物、などがある。特に、第三パーフルオロアルキルアミン（３Ｍのパーフルオロトリ−ｎ−ペンチルアミン（ｐｅｒｆｌｕｏｒｏｔｒｉ−ｎ−ｐｅｎｔｙｌａｍｉｎｅ）、ＦＣ−７０、パーフルオロトリ−ｎ−ブチルアミン（ｐｅｒｆｌｕｏｒｏｔｒｉ−ｎ−ｂｕｔｙｌａｍｉｎｅ）、ＦＣ−４０など）、パーフルオロアルキル硫化物（ｐｅｒｆｌｕｏｒｏａｌｋｙｌｓｕｌｆｉｄｅ）及びパーフルオロアルキルスルホキシド（ｐｅｒｆｌｕｏｒｏａｌｋｙｌｓｕｌｆｏｘｉｄｅ）、パーフルオロアルキルエーテル（ｐｅｒｆｌｕｏｒｏａｌｋｙｌｅｔｈｅｒ）、パーフルオロシクロエーテル（ｐｅｒｆｌｕｏｒｏｃｙｃｌｏｅｔｈｅｒ）（ＦＣ−７７など）、及びパーフルオロポリエーテル（ｐｅｒｆｌｕｏｒｏｐｏｌｙｅｔｈｅｒ）（ＤｕＰｏｎｔのＫＲＹＴＯＸファミリーの潤滑剤など）、パーフルオロアルキルホスフィン（ｐｅｒｆｌｕｏｒｏａｌｋｙｌｐｈｏｓｐｈｉｎｅ）、及びパーフルオロアルキルホスフィン酸化物（ｐｅｒｆｌｕｏｒｏａｌｋｙｌｐｈｏｓｐｈｉｎｅｏｘｉｄｅ）、及びそれらの化合物がこれらの応用に使用可能であり、それらのパーフルオロ炭素（ｐｅｒｆｌｕｏｒｏｃａｒｂｏｎ）及び上述の全ての部類の構成物との混合物も使用可能である。加えて、長鎖過フッ素化カルボン酸（ｌｏｎｇ−ｃｈａｉｎ  ｐｅｒｆｌｕｏｒｉｎａｔｅｄ  ｃａｒｂｏｘｙｌｉｃ  ａｃｉｄ）（例えば、パーフルオロオクタデカン酸（ｐｅｒｆｌｕｏｒｏｏｃｔａｄｅｃａｎｏｉｃ  ａｃｉｄ）及びその他の同族体）、フッ素化したホスホン酸（ｐｈｏｓｐｈｏｎｉｃ  ａｃｉｄ）及びスルホン酸、フッ化シラン、及びそれらの組み合わせが潤滑液として使用可能である。これらの化合物のパーフルオロアルキル類は直鎖又は分岐鎖であり得て、直鎖又は分岐鎖の一部又は全てが、部分的にのみフッ化されてもよい。ある実施形態において、オリーブ油、シリコーンオイル、炭化水素、及びその類似物などの疎水性材料が潤滑液として利用可能である。ある実施形態において、イオン性液体（ｉｏｎｉｃ  ｌｉｑｕｉｄ）が潤滑液として利用可能である。
【０３１７】
ある実施形態において、忌避性（ｒｅｐｅｌｌｅｎｃｙ）を促進するために使われる潤滑液が、本質的に滑らか、安定で、欠陥がない流体表面を生むために選択される。ある実施形態に係る潤滑液は、基質に浸透し、濡らし、安定的に接着する。さらに、ある実施形態に係る潤滑液は、固体基質及びはじくべき流体に関して化学的に不活性であるべきである。ある実施形態に係る潤滑液は、適切な薬の放出を提供し、無毒であるべきである。さらに、ある実施形態に係る潤滑液は、いかなる表面張力であっても、非混和性の流体をはじく能力がある。１つ又はそれ以上の態様において、潤滑液は、化学的に不活性であり、生物的適合性で高密度な流体である。
【０３１８】
潤滑液は多くの異なる流体の中から、ある実施形態にしたがって選択されてもよい。これらの流体は、薬の放出の適切性、生物的適合性、低い毒性、反凝固の性能、生理学的条件下での化学的安定性からみた適合性に基づいて選択されてもよい。１つ又はそれ以上の態様において、潤滑液は、化学的に不活性であり、生物的適合性で高密度であり、非限定的な例として、植物油が挙げられる。植物油とは、植物の種又は実から抽出された油のことを指す。模範的な植物油の例として、アーモンドオイル、ボラージオイル（ｂｏｒａｇｅ  ｏｉｌ）、カシスオイル（ｂｌａｃｋ  ｃｕｒｒａｎｔ  ｓｅｅｄ  ｏｉｌ）、ひまし油、コーン油、紅花油（ｓａｆｆｌｏｗｅｒ  ｏｉｌ）、大豆油（ｓｏｙｂｅａｎ  ｏｉｌ）、ごま油、綿実油（ｃｏｔｔｏｎ  ｓｅｅｄ  ｏｉｌ）、ピーナッツオイル、オリーブ油、菜種油（ｒａｐｅｓｅｅｄ  ｏｉｌ）、ココナッツオイル、パーム油、カノーラオイルなどが挙げられるがこれらに限定されない。植物油は通常、３つの脂肪酸（普通、約１４から約２２個の炭素原子から成り、オイルの元に依存して様々な数と位置の不飽和結合が含まれる）がグリセリンの３つのヒドロキシ基とエステル結合することによって形成される「長鎖中性脂肪」（ｌｏｎｇ−ｃｈａｉｎ  ｔｒｉｇｌｙｃｅｒｉｄｅ）である。ある実施形態において、高純度（高精製度とも呼ばれる）の植物油は、水中油型乳剤（ｏｉｌ−ｉｎ−ｗａｔｅｒ  ｅｍｕｌｓｉｏｎ）の安全性及び安定性を得るために概して使用される。ある実施形態において、植物油に制御下で水素を添加して得られる水素添加された植物油（ｈｙｄｒｏｇｅｎａｔｅｄ  ｖｅｇｅｔａｂｌｅ  ｏｉｌ）が、ここで開示されるシステムにおいて使用可能である。
【０３１９】
他のオイルも使用可能であるが、成分を調整して薬のオイル内の適切な可溶化を提供することが必要であり得る。例えば、過フッ素化炭化水素、又は有機シリコーン化合物（例えば、シリコーンエラストマー）、及びその類似物が利用可能である。ある実施形態において、特に、第三パーフルオロアルキルアミン（３Ｍのパーフルオロトリ−ｎ−ペンチルアミン、ＦＣ−７０、パーフルオロトリ−ｎ−ブチルアミン、ＦＣ−４０など）、パーフルオロアルキル硫化物及びパーフルオロアルキルスルホキシド、パーフルオロアルキルエーテル、パーフルオロシクロエーテル（ＦＣ−７７など）、及びパーフルオロポリエーテル（ＤｕＰｏｎｔのＫＲＹＴＯＸファミリーの潤滑剤など）、パーフルオロアルキルホスフィン、及びパーフルオロアルキルホスフィン酸化物、及びそれらの化合物がこれらの応用に使用可能であり、それらのパーフルオロ炭素及び上述の全ての部類の構成物との混合物も使用可能である。加えて、ある実施形態において、長鎖過フッ素化カルボン酸（例えば、パーフルオロオクタデカン酸及びその他の同族体）、フッ素化したホスホン酸及びスルホン酸、フッ化シラン、及びそれらの組み合わせが潤滑剤として使用可能である。これらの化合物のパーフルオロアルキル類は直鎖又は分岐鎖であり得て、ある実施形態において、直鎖又は分岐鎖の一部又は全てが、部分的にのみフッ化されてもよい。これらの他のオイルの薬の可溶性を向上させるため、ある実施形態において、界面活性剤が成分に含まれてもよい。
【０３２０】
ある非医療用の応用において、潤滑剤はフッ化潤滑剤（液又はオイル）、シリコーン、鉱油、植物油、水（又は、生理学的に適合性のある溶液を含む水溶液）、イオン性液体、ポリアルファオレフィン（ｐｏｌｙａｌｐｈａ−ｏｌｅｆｉｎ：ＰＡＯ）を含むポリオレフィン、合成エステル、ポリアルキレングリコール（ｐｏｌｙａｌｋｙｌｅｎｅ  ｇｌｙｃｏｌ：ＰＡＧ）、リン酸エステル（ｐｈｏｓｐｈａｔｅ  ｅｓｔｅｒ）、アルキルナフタレン（ａｌｋｙｌａｔｅｄ  ｎａｐｈｔｈａｌｅｎｅ：ＡＮ）、及びケイ酸エステル、又はそれらの混合物からなるグループから選択されてもよい。
【０３２１】
ある実施形態において、潤滑剤は高い密度を有する。例えば、１．０ｇ／ｃｍ３、１．６ｇ／ｃｍ３、又は１．９ｇ／ｃｍ３以上の密度を有する潤滑剤が使用されてもよい。
【０３２２】
ある実施形態において、潤滑剤は、摂氏−５度以下、摂氏−２５度以下、又は摂氏−８０度以下さえまでも、などの、低い凝固点を有する。低い凝固点を有することにより、潤滑剤は、低い温度でも滑りやすい性質を維持することが可能となり、様々な液体又は固化した流体をはじくことができる。
【０３２３】
ある実施形態において、潤滑剤は、毎秒１ナノメートル以下、毎秒０．１ナノメートル以下、又は毎秒０．０１ナノメートル以下さえまでも、などの、低い蒸発率を有してもよい。典型的な潤滑剤厚みを約１０ミクロン、蒸発率を毎秒約０．０１ナノメートルとすると、補充機構がなくても表面は長時間にわたって高い液体忌避性を維持し得る。
【０３２４】
ある実施形態において、オイルの粘度は約１から２０００センチストークスの範囲である。ある実施形態において、オイルの粘度は約１から５００センチストークスの範囲である。
【０３２５】
ある実施形態において、オイルの粘度は約８から１５００センチストークスの範囲である。ある実施形態において、オイルの粘度は約１０から５５０センチストークスの範囲である。ある実施形態において、オイルの粘度は約８から８０センチストークスの範囲である。ある実施形態において、オイルの粘度は約８から３５０センチストークスの範囲である。ある実施形態において、オイルの粘度は約８０から３５０センチストークスの範囲である。ある実施形態において、オイルの粘度は約８０から５５０センチストークスの範囲である。
【０３２６】
Ｄ．刺激に反応する材料
導管内腔又は導管自体の、刺激に反応するバルブは、ネマチックな（ｎｅｍａｔｉｃ）、スメクチックな（ｓｍｅｃｔｉｃ）、キラルの、円盤状の（ｄｉｓｃｏｔｉｃ）、ボウル状の（ｂｏｗｌｉｃ）液晶（ｌｉｑｕｉｄ  ｃｒｙｓｔａｌ）を含んでもよく、サーモトロピック（ｔｈｅｒｍｏｔｒｏｐｉｃ）、リオトロピック（ｌｙｏｔｒｏｐｉｃ）、メタロトロピック（ｍｅｔａｌｌｏｔｒｏｐｉｃ）相を含んでもよい。液晶はまた、コレステリック（ｃｈｏｌｅｓｔｅｒｉｃ）（キラルネマチック）液晶でもよく、スメクチックＡ、スメクチックＣ、又はスメクチックＣ*（キラルスメクチックＣ）、強誘電性又は反強誘電性スメクチック液晶、屈曲形分子（ｂｅｎｔ−ｃｏｒｅ  ｍｏｌｅｃｕｌｅ）を含む液晶構成、円柱状液晶相（ｃｏｌｕｍｎａｒ  ｍｅｓｏｐｈａｓｅ  ｌｉｑｕｉｄ  ｃｒｙｓｔａｌ）、円盤状の液晶ポルフィリン（ｐｏｒｐｈｙｒｉｎ）、又はリオトロピック液晶、又はそれらのあらゆる組合せを含み得る。次の例は、液晶混合物と、ゲル化する混合物を形成するために液晶混合物にゲル化剤を混ぜたものから成る光応答性液晶構成であり、液晶混合物は光の照射によって１つの方向に向いた状態に制御される能力を有する。シアノビフェニル化合物（ｃｙａｎｏｂｉｐｈｅｎｙｌ  ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ）、フェニルシクロヘキサン化合物、ベンジリデンアニリン化合物、安息香酸フェニル（ｐｈｅｎｙｌｂｅｎｚｏａｔｅ）化合物、フェニルアセチレン化合物及びフェニルピリミジン、４−ペンチル−４’−シアノビフェニル（４−ｐｅｎｔｙｌ−４’−ｃｙａｎｏｂｉｐｈｅｎｙｌ）などのシアノビフェニル、４−メトキシベンジリデン−４’−ブチルアニリン（４−ｍｅｔｈｏｘｙｂｅｎｚｙｌｉｄｅｎｅ−４’−ｂｕｔｙｌａｎｉｌｉｎｅ）などのベンジリデンアニリン、４−（トランス−４−ペンチルシクロヘキシル）ベンゾニトリル（４−（ｔｒａｎｓ−４−ｐｅｎｔｙｌｃｙｃｌｏｈｅｘｙｌ）ｂｅｎｚｏｎｉｔｒｉｌｅ）などのフェニルシクロヘキサン、などの、常温でネマチック相を示す特定の液晶混合物が使用されてもよい。加えて、Ｍｅｒｃｋ社のアゾベンゼン構造部、ＢＤＨ−１７８８６、液晶混合物、ｐ−メトキシ−ｎ−ｐ−ベンジリデンブチルアニリン（ｐ−ｍｅｔｈ−ｏｘｙ−ｎ−ｐ−ｂｅｎｚｉｌｉｄｅｎｅ  ｂｕｔｙｌａｎｉｌｉｎｅ）（ＭＢＢＡ）を有するイソロイシン（ｉｓｏｌｅｕｃｉｎｅ）の誘導体が使用可能である。ポリマとの液晶混合物は、ポリウレタン（ＰＵ）、ポリエチレンオキシド（ＰＥＯ）、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）、ポリビニルアセテート（ＰＶＡ）、セルロースアセテート、ポリアニリン、ポリピロール（ｐｏｌｙｐｙｒｒｏｌｅ）、ポリチオフェン（ｐｏｌｙｔｈｉｏｐｈｅｎｅ）、ポリフェノール（ｐｏｌｙｐｈｅｎｏｌ）、ポリアセチレン（ｐｏｌｙａｃｅｔｙｌｅｎｅ）、ポリフェニレン（ｐｏｌｙｐｈｅｎｙｌｅｎｅ）、ポリ（乳酸）（ｐｏｌｙ（ｌａｃｔｉｃ  ａｃｉｄ））（ＰＬＡ）、ポリ（メチルメタクリレート）（ｐｏｌｙ（ｍｅｔｈｙｌｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ）（ＰＭＭＡ）、ポリ（グリコール酸）（ｐｏｌｙ（ｇｌｙｃｏｌｉｃ  ａｃｉｄ））（ＰＧＡ）、ポリ（エチレンオキシド）、ポリアクリレート、ポ��エステル、ポリアミド、ポリオレフィン、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリ（アミド酸）（ｐｏｌｙ（ａｍｉｃ  ａｃｉｄ））、ポリイミド、ポリエーテル、ポリスルホン、及びそれらのいかなる組合せを含んでもよい。
【０３２７】
１つの実施形態において、形状応答性層は液晶エラストマー（ＬＣＥ）を含む。均一に配置された液晶ディレクター（ｄｉｒｅｃｔｏｒ）を有するモノドメイン（ｍｏｎｏｄｏｍａｉｎ）のＬＣＥにおける形状変化は、ＬＣＥの初期サイズの１０％から４００％の範囲であり得る。いくつかの実施形態において、ＬＣＥはポリドメインの液晶エラストマである。いくつかの実施形態において、ＬＣＥは、ネマチックディレクター、及びポリマと関連するメソゲン（ｍｅｓｏｇｅｎ）（液晶分子）を含む。いくつかの実施形態において、ＬＣＥのメソゲン成分は、液晶エラストマの約２０％から約９０％のモル比の範囲である。いくつかの実施形態において、メソゲンは概して常温で液晶相をつくる分子であり、芳香環、脂肪族環（ａｌｉｐｈａｔｉｃ  ｒｉｎｇ）、ポリ芳香環、ポリ脂肪族環、フェニル、ビフェニル、シアノビフェニル、ベンゼン、及びそれらの組み合わせの少なくとも１つを含んでもよい。いくつかの実施形態において、メソゲンは、アルケン、アルカン、アルキン、カルボキシル基、エステル、ハロゲン、及びそれらの組み合わせ、などの１つ又はそれ以上の官能基によって官能化される。ある実施形態において、メソゲンは、４−メトキシフェニル−４−（３−ブテニロキシ）安息香酸（４−ｍｅｔｈｏｘｙｐｈｅｎｙｌ４−（３−ｂｕｔｅｎｙｌｏｘｙ）ｂｅｎｚｏａｔｅ）である。
【０３２８】
いくつかの実施形態において、ＬＣＥのメソゲンは、クロスリンクしたポリマである。いくつかの実施形態において、ポリマは、ポリシロキサン、ポリ（メチル）シロキサン（ＰＭＳ）、ポリ（ジメチル）シロキサン（ＰＤＭＳ）、ポリメチルヒドロシロキサン（ｐｏｌｙｍｅｔｈｙｌｈｙｄｒｏｓｉｌｏｘａｎｅ：ＰＭＨＳ）、ポリ（メチルメタクリレート）、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ（ブチルアクリレート）（ｐｏｌｙ（ｂｕｔｙｌａｃｒｙｌａｔｅ））ネットワーク鎖、及びそれらの組み合わせの少なくとも１つを含む。
【０３２９】
ポリマは、様々な構成においてメソゲンと関連し得る。例えば、いくつかの実施形態において、メソゲンは、ポリマとクロスリンクしてもよい。クロスリンカは、物理的又は化学的にクロスリンクしたエラストマーネットワークを形成するいかなる反応性分子でもよい。例えば、ジ（メタクリレート）クロスリンカは、ジアクリレートクロスリンカのために使用される。クロスリンカの濃度は、エラストマ係数（ｅｌａｓｔｏｍｅｒ  ｍｏｄｕｌｕｓ）を、それぞれ高い又は低いクロスリンカコンテンツにおいて、増加又は減少させるために変化可能である。他の触媒又は方法がネットワークをクロスリンクするために使用可能であり、熱処理、又はある程度反応性がある白金触媒が含まれる。溶剤の成分も合成中に変更可能である。
【０３３０】
いくつかの実施形態において、複数のメソゲンが、単一のポリマ鎖と共有結合してもよい。いくつかの実施形態において、複数のメソゲンが、複数のポリマ鎖と共有結合してもよい。いくつかの実施形態において、メソゲンとポリマがマトリックス内で絡み合ってもよい。ＬＣＥは当業で知られる方法で作られてもよい。
【０３３１】
さらに別の実施形態において、導電性材料が形状応答性層に加えられてもよい。例えば、導電性の充填物が、ＬＣＥのナノ合成物（ｎａｎｏｃｏｍｐｏｓｉｔｅ）に電気的、磁気的、又は光誘発の応答を提供してもよい。例えば、ＬＣＥは１つ又はそれ以上のワイヤを含んでもよい。代わりに、又は加えて、カーボンナノチューブ（ｎａｎｏｃｏｎｄｕｉｔ）、カーボン黒ナノ粒子（ｂｌａｃｋ  ｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓ）、又は導電性金ナノ粒子（ｇｏｌｄ  ｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓ）が使用可能である。
【０３３２】
鼓膜切開術導管に加えて、本開示の実施形態は、その他の導管状の医療用インプラントの分野の向上にも貢献可能であり、外科ドレイン、血管ステント、カテーテル、透析チューブ、食物供給管、人工肛門管、エウスタキー管インプラントなどがあるがそれらに限定されない。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図３Ｄ】
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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５Ｃ】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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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９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１１Ｃ】
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【図１１Ｄ】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１３】
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【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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【図１４Ｃ】
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【図１５Ａ】
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【図１５Ｂ】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８ａ】
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【図１８ｂ】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１Ａ】
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【図２１Ｂ】
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【図２１Ｃ】
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【図２２】
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【図２３Ａ】
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【図２３Ｂ】
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【図２３Ｃ】
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【図２４Ａ】
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【図２４Ｂ】
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【図２５Ａ】
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【図２５Ｂ】
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【図２５Ｃ】
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【図２６ａ】
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【図２６ｂ】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０Ａ】
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【図３０Ｂ】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５Ａ】
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【図３５Ｂ】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８Ａ】
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【図３８Ｂ】
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【図３８Ｃ】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５Ａ】
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【図４５Ｂ】
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【図４５Ｃ】
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【図４６】
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【図４７】
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【図４８】
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【国際調査報告】
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