(57)【要約】  本開示は、いくつかの実施例によれば、ポンプ、例えばガス発生がない直流ＤＣ電気浸透ポンプ、を使用して患者に流体送達する方法、デバイス、及びシステムに関する。いくつかの実施例では、水性流体の送達は、（ｉ）陰極、例えば、酸化セリウムを含む被覆で被覆された多孔質炭素を含む陰極と、（ｉｉ）陽極、例えば、酸化セリウムを含む被覆で被覆された多孔質炭素を含む陽極と、（ｉｉｉ）セラミック膜、例えば、被覆されていないシリカ球、リンケイ酸で被覆された融合シリカ球、又はホウケイ酸で被覆された融合シリカ球を融合することによって形成されたセラミック膜であって、融合球が陰極と陽極の間に不規則に詰め込まれるセラミック膜とを備える電気浸透ポンプに水性液体を接触させることによって、且つ／又は任意選択で、（ａ）水性液体がポンプ注入されるように、陽極と陰極の間に約０．１Ｖから約３Ｖの陽極と陰極の間に約０．１Ｖから約３Ｖの一定電位差若しくは一定電圧を、又は（ｂ）水性液体がポンプ注入されるように、陽極と陰極の間に約０．１Ｖから約３Ｖの電位差を生じさせる一定電流を印加することによって、実現することができる。【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに距離をおいて配置された１対の多孔質電極と、
第１の側面及び第２の側面からなる多孔質膜と
からなる直流電気浸透ポンプであって、
前記膜が前記１対の電極の間に配置され、
前記膜の前記第１の側面の少なくとも一部分が前記電極の一方と物理的に接触し、前記膜の前記第２の側面の少なくとも一部分が他方の電極と物理的に接触している、直流電気浸透ポンプ。
【請求項２】
前記電極のうちの少なくとも１つがランタニド又はアクチニドの酸化物からなる、請求項１に記載の直流電気浸透ポンプ。
【請求項３】
前記電極の両方が実質的に無金属である、請求項１に記載の直流電気浸透ポンプ。
【請求項４】
前記電極のそれぞれに銀が実質的にない、請求項２に記載の直流電気浸透ポンプ。
【請求項５】
前記膜が多孔質セラミックからなる、請求項１に記載の直流電気浸透ポンプ。
【請求項６】
前記多孔質セラミックがケイ素からなる、請求項５に記載の直流電気浸透ポンプ。
【請求項７】
前記ケイ素がガラス質二酸化ケイ素である、請求項６に記載の直流電気浸透ポンプ。
【請求項８】
前記電極のうちの少なくとも１つがセリウムの酸化物、プラセオジムの酸化物、トリウムの酸化物、又はこれらの組合せからなる、請求項２に記載の直流電気浸透ポンプ。
【請求項９】
前記電極のうちの少なくとも１つがセリウムの酸化物からなる、請求項２に記載の直流電気浸透ポンプ。
【請求項１０】
両方の電極がセリウムの酸化物からなる、請求項２に記載の直流電気浸透ポンプ。
【請求項１１】
前記電極のうちの少なくとも１つがさらに炭素からなる、請求項１に記載の直流電気浸透ポンプ。
【請求項１２】
前記電極のうちの少なくとも１つがさらに陽イオン交換ポリマーからなる、請求項１に記載の直流電気浸透ポンプ。
【請求項１３】
前記陽イオン交換ポリマーが硫黄原子からなる、請求項１２に記載の直流電気浸透ポンプ。
【請求項１４】
前記陽イオン交換ポリマーがフッ素原子からなる、請求項１２に記載の直流電気浸透ポンプ。
【請求項１５】
前記陽イオン交換ポリマーがフッ素置換ポリスルホン酸からなる、請求項１２に記載の直流電気浸透ポンプ。
【請求項１６】
さらにポンプ流体からなる、請求項１に記載の直流電気浸透ポンプ。
【請求項１７】
前記ポンプ流体が水からなる、請求項１６に記載の直流電気浸透ポンプ。
【請求項１８】
請求項１に記載の直流電気浸透ポンプと、前記電気浸透ポンプと流体連通しているポンプ流体室及び前記電気浸透ポンプと流体連通している送達流体室からなる貯蔵器とからなる、電気浸透流体送達システム。
【請求項１９】
前記送達システムが患者の皮膚に接着される、請求項１８に記載の電気浸透流体送達システム。
【請求項２０】
前記送達流体室が使い捨て薬剤カートリッジからなる、請求項１８に記載の電気浸透流体送達システム。
【請求項２１】
さらに前記カートリッジを前記ポンプに連結するように構成されたコネクタからなる、請求項２０に記載の電気浸透流体送達システム。
【請求項２２】
さらに前記送達流体室と流体連通している、且つ患者に挿入するように構成された針又はカニューレからなる、請求項１８に記載の電気浸透流体送達システム。
【請求項２３】
請求項１８に記載の電気浸透流体送達システムと、薬剤を患者に投与するための取扱説明書とからなる、キット。
【請求項２４】
多孔質陰極及び多孔質陽極と、
前記陰極と前記陽極の間の多孔質セラミック膜と
からなる直流電気浸透ポンプであって、
前記膜の表面の少なくとも一部分が前記陽極と物理的に接触し、前記膜の反対側面の少なくとも一部分が前記陰極と物理的に接触している、直流電気浸透ポンプ。
【請求項２５】
前記多孔質陰極及び多孔質陽極がそれぞれ酸化セリウムからなる、請求項２４に記載の直流電気浸透ポンプ。
【請求項２６】
前記多孔質陰極及び前記多孔質陽極がそれぞれ実質的に無金属である、請求項２４に記載の直流電気浸透ポンプ。
【請求項２７】
電気浸透ポンプを製造する方法であって、
リン酸の水溶液及び／又はホウ酸の水溶液を、約０．５μｍから約３μｍの間の直径を有するシリカ微粒子の懸濁液に加えて懸濁液を形成するステップと、
前記懸濁液の水を蒸発させて粉末を形成するステップと、
前記粉末を押し固めて、少なくとも２つの背中合わせの面を有するペレットを形成するステップと、
前記ペレットを約１時間から約６時間、約７００℃から約９００℃の温度で焼成してセラミック膜を形成するステップと、
前記セラミック膜を洗浄するステップと、
前記セラミック膜を乾燥させるステップと、
Ａｇ／Ａｇ２Ｏで被覆された２つの多孔質炭素電極を前記セラミック膜の両面に押し付けて、電極−膜−電極のサンドイッチ状のものを形成するステップとからなる、方法。
【請求項２８】
前記２つの多孔質炭素電極がそれぞれ酸化セリウム被覆からなる、請求項２７に記載の電気浸透ポンプを製造する方法。
【請求項２９】
前記２つの多孔質炭素電極がそれぞれ実質的に無金属である、請求項２７に記載の電気浸透ポンプを製造する方法。
【請求項３０】
水性液体をポンプ注入する方法であって、
前記水性液体を、（ｉ）多孔質炭素からなる陰極と、（ｉｉ）多孔質炭素からなる陽極と、（ｉｉｉ）被覆されていないシリカ球、リンケイ酸で被覆された融合シリカ球、又はホウケイ酸で被覆された融合シリカ球を融合することによって形成されたセラミック膜とからなる電気浸透ポンプに接触させるステップからなり、前記融合球が前記陰極と前記陽極の間に不規則に詰め込まれ、さらに、
前記水性液体がポンプ注入されるように、前記陽極と前記陰極の間に約０．１Ｖから約３Ｖの一定電位差又は一定電圧を印加するステップからなる、方法。
【請求項３１】
前記陰極がさらに酸化セリウム被覆からなり、前記陽極がさらに酸化セリウム被覆からなる、請求項３０に記載の水性液体をポンプ注入する方法。
【請求項３２】
前記陰極及び前記陽極がそれぞれ実質的に無金属である、請求項３０に記載の水性液体をポンプ注入する方法。
【請求項３３】
水性液体をポンプ注入する方法であって、
前記水性液体を、（ｉ）多孔質炭素からなる陰極と、（ｉｉ）多孔質炭素からなる陽極、（ｉｉｉ）被覆されていないシリカ球、リンケイ酸で被覆された融合シリカ球、又はホウケイ酸で被覆された融合シリカ球を融合することによって形成されたセラミック膜とからなる電気浸透ポンプに接触させるステップからなり、前記融合球が前記陰極と前記陽極の間に不規則に詰め込まれ、さらに、
前記水性液体がポンプ注入されるように、一定電流を印加して前記陽極と前記陰極の間に約０．１Ｖから約３Ｖの一定電位差を生じさせるステップからなる、方法。
【請求項３４】
前記陰極がさらに酸化セリウム被覆からなり、前記陽極がさらに酸化セリウム被覆からなる、請求項３３に記載の水性液体をポンプ注入する方法。
【請求項３５】
前記陰極及び前記陽極がそれぞれ実質的に無金属である、請求項３３に記載の水性液体をポンプ注入する方法。
【請求項３６】
多孔質基板、及び前記基板の少なくとも一部分に接触している被覆からなる第１の層であって、前記被覆が酸化セリウムからなる第１の層と、
多孔質シリカマトリックスからなる第２の層であって、前記第２の層の少なくとも一部分が前記第１の層の少なくとも一部分に接触する第２の層と、
多孔質基板、及び前記基板の少なくとも一部分に接触している被覆からなる第３の層であって、前記被覆が酸化セリウムからなり、前記第３の層の少なくとも一部分が前記第２の層の少なくとも一部分に接触する第３の層とからなる、積層構成物。
【請求項３７】
（ｉ）Ｃｅ４＋イオンからなる多孔質陰極、（ｉｉ）Ｃｅ３＋イオンからなる多孔質陽極、及び（ｉｉｉ）前記陰極と前記陽極の間の多孔質セラミック膜からなる電気浸透ポンプであって、前記膜の表面の少なくとも一部分が前記陽極と物理的に接触し、前記膜の反対側面の少なくとも一部分が前記陰極と物理的に接触している電気浸透ポンプと、
前記電気浸透ポンプと流体連通しているポンプ注入流体室、及び前記電気浸透ポンプと流体連通している送達流体室からなる貯蔵器と、
前記陽極及び前記陰極と電気的に連通している取外し可能制御器組立品と、
前記送達流体室と流体連通している針とからなる、電気浸透流体送達システム。
【請求項３８】
前記電極が、前記陰極を前記陽極にする、且つ前記陽極を前記陰極にすることによって再生されるように構成される、請求項３７に記載の電気浸透流体送達システム。
【請求項３９】
第１の栓面、第２の栓面、並びに前記第１の栓面及び前記第２の栓面に結合されるプルタブを有する取外し可能栓と、
第１の開口、及び凹形縁部がある少なくとも１つの湾曲部を有する第１の概ね管状の流体室であって、前記第１の栓面が、前記第１の室の前記第１の開口に対し流体密封の封止を形成するように配置される第１の概ね管状の流体室と、
第１の開口、及び凹形縁部がある少なくとも１つの湾曲部を有する第２の概ね管状の流体室であって、前記第２の栓面が、前記第２の室の前記第１の開口に対し流体密封の封止を形成するように配置される第２の概ね管状の流体室と
からなり、
前記第１の流体室が第１の流体を収容し、前記第２の流体室が第２の流体を収容する、事前充填電気浸透ポンプ流体貯蔵器。
【請求項４０】
前記第１の流体がポンプ流体である、請求項３９に記載の事前充填電気浸透ポンプ流体貯蔵器。
【請求項４１】
前記第２の流体が送達流体である、請求項３９に記載の事前充填電気浸透ポンプ流体貯蔵器。
【請求項４２】
前記送達流体が少なくとも１つの医薬品有効成分からなる、請求項４１に記載の事前充填電気浸透ポンプ流体貯蔵器。
【請求項４３】
（ａ）第１の開口、及び凹形縁部がある少なくとも１つの湾曲部を有する第１の概ね管状の流体室であって、前記第１の室の前記第１の開口が、（ｉ）第１のエラストマー隔壁によって流体封止され、且つ（ｉｉ）電気浸透ポンプの少なくとも一部分に取外し可能に係合するように構成される第１の概ね管状の流体室と、
（ｂ）第１の開口、及び凹形縁部がある少なくとも１つの湾曲部を有する第２の概ね管状の流体室であって、前記第２の室の前記第１の開口が、（ｉ）第２のエラストマー隔壁によって流体封止され、且つ（ｉｉ）前記電気浸透ポンプの少なくとも一部分に取外し可能に係合するように構成される第２の概ね管状の流体室と
からなり、
前記第１の流体室が第１の流体を収容し、前記第２の流体室が第２の流体を収容する、事前充填電気浸透ポンプ流体貯蔵器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、２０１２年９月２１日に出願の米国特許仮出願第６１／７０４２６８号の優先権を主張し、その内容は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
【０００２】
本開示は、いくつかの実施例では、例えばガス発生のない直流（ＤＣ）電気浸透ポンプであるポンプを使用する薬剤送達の方法、デバイス及びシステムに関する。
【背景技術】
【０００３】
電気浸透ポンプは、他のポンプよりも機械的に複雑でなく、通常は構成要素が少なく、特に可動構成要素が少ない。小型ポンプが、皮膚粘着薬剤貯蔵器及びポンプを備えるシステムを含めて、移動式と非移動式両方の薬剤送達システムに広く使用されている。例えば、皮膚粘着インスリン「ポンプ」が使用されている。そのポンプは多くが機械式である。薬剤送達用の電気浸透ポンプが４０年以上検討されてきたが、販売されたものはなかった。
【０００４】
製造販売されている電気浸透ポンプは、小型の生物学的分析システム、及び熱ポンプに適用される。これらの一部では、ポンプは現在、液体を動かして長く細長いオン・チップ及びオフ・チップの毛細管、並びに小型充填クロマトグラフィー・カラムの中に通す。ポンプはシリコン・チップに組み込まれており、ラボ・オン・チップ（lab-on-chip）デバイスの一部となっている。高分子イオン交換膜が初期のポンプに使用されたのに対し、つい最近のポンプは、特に多孔質シリカのセラミック膜を有するが、多孔質ケイ素及び酸化アルミニウムもまた使用されてきた。白金電極が通常では使用され、この電極では３Ｖから４００Ｖの範囲の高い印加電圧で水が電気分解される。しかし、電気分解の結果生じる気泡がポンプの動作の妨げになることがある。セラミック膜、及びガスを発生する電極を有する電気浸透ポンプが、例えばＮＩ（ナノフュージョン、日本、東京）から販売されている。例えば電極からポンプの膜へのイオンの移動により、汚染がポンプ動作中に生じ得る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許出願ＷＯ２０１１／１１２７２３
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】Ｗ．Ｓｈｉｎら、Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．１３３、２３７４〜２３７７頁（２０１１）
【非特許文献２】Ｄｒｕｇ  Ｄｅｌｉｖ．及びＴｒａｎｓｌ．Ｒｅｓ．１：３４２〜３４７頁（２０１１）
【非特許文献３】Ａｎａｌｙｔｉｃａｌ  Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ  ８３（１２）、５０２３〜５０２５頁（２０１１）
【非特許文献４】Ｒ．Ｋ．Ｎａｇａｒａｌｅら、Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  ｔｈｅ  Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｓｏｃｉｅｔｙ  １５９（１）、１４〜１７頁（２０１２）
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示は、いくつかの実施例によれば、合成物を対象（例えば、人間及び／又は動物）に送達するためのデバイス、システム及び方法に関する。いくつかの実施例によれば、例えば薬剤送達システムに使用するのに適している、安定した流れが得られる電気浸透ポンプ・システムが開示される。任意選択の皮膚の上の薬剤送達システムは、低価格、交換可能及び小型になり得る。いくつかの実施例では、本開示は、ランタニド酸化物又はアクチニド酸化物を含む電極、例えば酸化セリウム・ナノ粒子を含む電極を有する電気浸透ポンプに関する。例えば、直流（ＤＣ）電気浸透ポンプは、互いに距離をおいて配置された１対の多孔質電極（例えば、ランタニド又はアクチニドの酸化物を含む）と、第１の側面及び第２の側面を含む多孔質膜とを備えることができる。いくつの実施例では、印加電流又は印加電圧のＤＣ成分が、直流（ＤＣ）電気浸透ポンプでポンプ注入される流体の流れのほとんどを生じさせる。これは、印加される電圧又は電流にＡＣ成分がないことを意味又は暗示するものではない。いくつかの実施例によれば、膜を１対の電極間に配置することができる。いくつかの実施例では、膜の第１の側面の少なくとも一部分は電極の一方と物理的に接触し、膜の第２の側面の少なくとも一部分は、他方の電極と物理的に接触している。
【０００８】
いくつかの実施例では、ガス発生がない電気浸透ポンプの１つ又は複数の電極は、非金属電極導体を含み得る。例えば、電極は炭素（例えば、炭素紙）を含み得る。いくつかの実施例によれば、電極は金属が実質的にないもの（例えば、金属が実質的にない導体）とすることができる。実質的に無金属の電極は、１つ又は複数の非金属構成要素、例えば非金属導電体をベースとする電極として、動作可能とすることができる。
【０００９】
作りやすく、潜在的に高価でなく、低電圧の無水電気分解電気浸透ポンプが開示される。このようなポンプは、例えば、任意選択で小型且つ皮膚粘着式である、携帯式薬剤注入システムなどの薬剤注入システムに使用することができる。いくつかの実施例では、ポンプは単純であり、２つの多孔質電極の間に挟まれた多孔質セラミック「膜」を含み得る。例示的な膜は、多孔質シリカを含む膜であり、任意選択でリンケイ酸官能基も含む。電位又は電流が印加されると水が流れる。Ａｇ及びＡｇ２Ｏを含む電極を有するポンプが、特許出願ＷＯ２０１１／１１２７２３、Ｗ．Ｓｈｉｎら、Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．１３３、２３７４〜２３７７頁（２０１１）、Ｄｒｕｇ  Ｄｅｌｉｖ．及びＴｒａｎｓｌ．Ｒｅｓ．１：３４２〜３４７頁（２０１１）、Ａｎａｌｙｔｉｃａｌ  Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ  ８３（１２）、５０２３〜５０２５頁（２０１１）、及びＲ．Ｋ．Ｎａｇａｒａｌｅら、Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  ｔｈｅ  Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｓｏｃｉｅｔｙ  １５９（１）、１４〜１７頁（２０１２）に開示されており、これらのそれぞれが、その全体で参照により本明細書に組み込まれる。電極間を電流が通過するときにＡｇが電解酸化され、且つ／又はＡｇ２Ｏが電解還元され得るので、Ａｇ及びＡｇ２Ｏを含む電極はポンプ動作中に消耗され得る。また、溶解するＡｇ＋イオンがポンプの膜を汚染して、ポンプ注入速度（流量）及びポンプ注入効率を低下させることがあり、その結果として、ポンプに電力供給する電池の有効寿命が短くなり得る。
【００１０】
したがって、患者に流体を送達するための高価ではない高信頼性のポンプの必要性が存在する。例えば、流体（例えば、薬剤、アレルゲン、及び／又は他の生理学関連の化合物を含む流体）を患者に所望の間隔及び／又は速度で、（実質的に）汚染なしで送達できるポンプの必要性が生じてきた。一定の電流又は電位が印加されると一定の流量が得られる改善されたポンプ（例えば、電気浸透ポンプ）の必要性が生じてきた。いくつかの電気浸透ポンプでは、電極からの金属イオン移動（例えば、銀イオン移動）による膜汚染が流量を低減させ得る。
【００１１】
電気浸透ポンプは、銀及び／又は酸化銀を含む電極を有することができる。本開示のいくつかの実施例によれば、電気浸透ポンプは、ランタニド酸化物及び／又はアクチニド酸化物を含む電極を銀／酸化銀電極の代わりに有することができる。例えば電極は、セリウム、トリウム及び／又はプラセオジムのナノ結晶子酸化物を含み得る。いくつかの実施例では、酸化セリウムが好ましいことがある。金属酸化物は、２つ以上のランタニド若しくはアクチニド、又は１つ若しくは複数のランタニドと１つ若しくは複数の遷移金属とを含む混合酸化物とすることができる。金属酸化物（例えば、酸化セリウム）以外に電極は、炭素などの導体と、硫酸テトラフルオロエチレンをベースとするフッ素重合体−共重合体（ＮＡＦＩＯＮ（登録商標））などのイオン伝導（好ましくはプロトン伝導）ポリマー材料とを含み得る。ランタニド酸化物又はアクチニド酸化物のナノ結晶子の平均寸法は約５０ｎｍ未満とすることができ、例えば、３０ｎｍ以下、２０ｎｍ以下、又は１０ｎｍ以下であり得る。いくつかの実施例では、電極は、金属が実質的に全くないものとすることができる。
【００１２】
いくつかの実施例によれば、ランタニド酸化物又はアクチニド酸化物は、絶縁性又は伝導性とすることができる。電極はまた、いくつかの実施例では、炭素などの導体を含むこともできる。ポンプの耐用性は、銀及び／又は酸化銀の電極で作られたポンプと比べて向上（例えば、大幅に向上）し得る。Ａｇ／Ａｇ２Ｏ電極で作られたポンプは、無水電解条件で動作できるのが約２±１時間であるが、無銀電極を用いた本開示のポンプは、約３時間より長く、約４時間より長く、約５時間より長く、約７時間より長く、約１０時間より長く、約２０時間より長く、又は約１００時間より長く動作することができる。
【００１３】
Ａｇ／Ａｇ２Ｏ電極で作られたポンプでは、Ａｇ＋イオンが移動することができ、その移動及び膜との結合により、膜を横断する流量が低減し得る。流量に影響を及ぼすＡｇ＋イオンが不在の状態で、無銀電極を用いたポンプの流量は、より安定で、再現可能であり、且つ／又は制御可能であり得る。
【００１４】
本開示は、いくつかの実施例では、互いに距離をおいて配置された１対の多孔質電極と、第１の側面及び第２の側面を含む多孔質膜（例えば、電極間の間に置かれている）とを備える直流電気浸透ポンプに関する。いくつかの実施例では、膜は、例えばケイ素（例えば、ガラス質二酸化ケイ素）を含む多孔質セラミックである多孔質セラミックを含み得る。少なくとも１つの電極は、いくつかの実施例によれば、ランタニド又はアクチニドの酸化物を含み得る。例えば、少なくとも１つの電極は、セリウムの酸化物、プラセオジムの酸化物、トリウムの酸化物、又はこれらの組合せを含み得る。いくつかの実施例では、両電極は、金属が実質的に全くないものとすることができる。ポンプのそれぞれの電極の組成は、ポンプの他方の電極と同じでも異なっていてもよい。例えば、二電極ポンプの両電極は、セリウムの酸化物を含み得る。いくつかの実施例では、膜の第１の側面の少なくとも一部分は電極の一方と物理的に接触し、膜の第２の側面の少なくとも一部分は、他方の電極と物理的に接触している。少なくとも１つの電極は、銀、白金、パラジウム、ニッケル、銅、タングステン、モリブデン、及びこれらの組合せから選択された金属が実質的にない（例えば、全くない）ものとすることができる。いくつかの実施例によれば、少なくとも１つの電極は、炭素及び／又は陽イオン交換ポリマー（例えば、硫黄原子を含む陽イオン交換ポリマー、フッ素原子を含む陽イオン交換ポリマー、フッ素置換ポリスルホン酸を含む陽イオン交換ポリマー）を含み得る。直流電気浸透ポンプは、いくつかの実施例では、ポンプ流体（例えば、水）を含み得る。
【００１５】
本開示は、直流電気浸透ポンプ及び貯蔵器を備える電気浸透流体送達システムに関する。いくつかの実施例によれば、貯蔵器は、例えば、電気浸透ポンプと流体連通しているポンプ流体室、及び電気浸透ポンプと流体連通している送達流体室を含み得る。いくつかの実施例によれば、送達流体室は、使い捨て薬剤カートリッジとして構成することができる。いくつかの実施例では、送達システムは患者が着用することができる（例えば、患者の皮膚に接着される）。いくつかの実施例では、電気浸透流体送達システムは、送達流体室と流体連通している、且つ患者に挿入するように構成された針又はカニューレを備えることができる。キットに電気浸透流体送達システムと、このシステムを使用して薬剤を患者に投与するための取扱説明書とが含まれ得る。いくつかの実施例では、直流電気浸透ポンプは、酸化セリウムをそれぞれが含む多孔質陰極及び多孔質陽極と、陰極と陽極の間の多孔質セラミック膜とを備え、膜の表面の少なくとも一部分が陽極と物理的に接触し、膜の反対側面の少なくとも一部分が陰極と物理的に接触している。
【００１６】
いくつかの実施例によれば、本開示は電気浸透ポンプを製造する方法に関し、この方法は、（ａ）リン酸の水溶液及び／又はホウ酸の水溶液を、約０．５μｍから約３μｍの間の直径を有するシリカ微粒子の懸濁液に加えて懸濁液を形成するステップと、（ｂ）この懸濁液の水を蒸発させて粉末を形成するステップと、（ｃ）前記粉末を押し固めて、少なくとも２つの背中合わせの面を有するペレットを形成するステップと、（ｄ）このペレットを約１時間から約６時間、約７００℃から約９００℃の温度で焼成してセラミック膜を形成するステップと、（ｅ）セラミック膜を洗浄するステップと、（ｆ）セラミック膜を乾燥させるステップ、及び／又は（ｇ）酸化セリウムを含む被覆で被覆された２つの多孔質炭素電極をセラミック膜の両面に押し付けて、電極−膜−電極のサンドイッチ状のものを形成するステップとを含む。
【００１７】
いくつかの実施例では、水性流体の送達は、（ｉ）陰極（例えば、酸化セリウムを含む被覆で被覆された多孔質炭素を含む陰極）と、（ｉｉ）陽極（例えば、酸化セリウムを含む被覆で被覆された多孔質炭素を含む陽極）と、（ｉｉｉ）セラミック膜（例えば、被覆されていないシリカ球、リンケイ酸で被覆された融合シリカ球、又はホウケイ酸で被覆された融合シリカ球を融合することによって形成されたセラミック膜であり、融合球は前記陰極と前記陽極の間に不規則に詰め込まれる）とを備える電気浸透ポンプに水性液体を接触させることによって、且つ／又は任意選択で、（ａ）水性液体がポンプ注入されるように、陽極と陰極の間に約０．１Ｖから約３Ｖの陽極と陰極の間に約０．１Ｖから約３Ｖの一定電位差若しくは一定電圧を、又は（ｂ）水性液体がポンプ注入されるように、陽極と陰極の間に約０．１Ｖから約３Ｖの電位差を生じさせる一定電流を印加することによって、実現することができる。
【００１８】
いくつかの実施例では、電気浸透ポンプは積層構成物を含み得る。いくつかの実施例によれば、積層構成物は、（ｉ）多孔質基板、及び基板の少なくとも一部分に接触している被覆を含む第１の層と、（ｉｉ）多孔質シリカマトリックスを含む第２の層と、（ｉｉ）多孔質基板、及び基板の少なくとも一部分に接触している被覆を含む第３の層とを含み得る。いくつかの実施例では、被覆は、セリア、酸化セリウム、又はセリアと酸化セリウムの組合せを含み得る。いくつかの実施例では、第１の層の少なくとも一部分は第２の層と接触することができ、第３の層の少なくとも一部分は第２の層と接触することができる。いくつかの実施例では、構成物層の多孔質基板は炭素（例えば、不織炭素紙又は不織炭素布）を含み得る。いくつかの実施例では、積層構成物は、銀が実質的にない（例えば、全くない）、白金が実質的にない（例えば、全くない）、又は銀及び白金が実質的にない（例えば、全くない）ものとすることができる。積層構成物は、ポリアニオン膜（例えば、ペルフルオロスルホン酸／ポリテトラフルオロエチレン共重合体、又はペルフルオロスルホン酸／ポリテトラフルオロエチレン共重合体）を含み得る（例えば、ポリアニオン膜を含む被覆を有し得る）。
【００１９】
いくつかの実施例では、電気浸透流体送達システムは、（ａ）（ｉ）Ｃｅ４＋イオンを含む多孔質陰極、（ｉｉ）Ｃｅ３＋イオンを含む多孔質陽極、及び（ｉｉｉ）陰極と陽極の間の多孔質セラミック膜を備える電気浸透ポンプであって、膜の表面の少なくとも一部分が陽極と物理的に接触し、膜の反対側面の少なくとも一部分が陰極と物理的に接触している電気浸透ポンプと、（ｂ）電気浸透ポンプと流体連通しているポンプ注入流体室、及び電気浸透ポンプと流体連通している送達流体室を含む貯蔵器と、（ｃ）陽極及び陰極と電気的に連通している取外し可能制御器組立品、及び／又は（ｄ）送達流体室と流体連通している針とを備え得る。針は、いくつかの実施例では、一方の端部で送達流体室と流体連通し、他方で患者と流体連通するように構成することができる。いくつかの実施例では、電極は、例えば、陰極を陽極にする、且つ陽極を陰極にすることによって再生されるように構成することができる。
【００２０】
いくつかの実施例によれば、本開示は事前充填電気浸透ポンプ流体貯蔵器に関し、この貯蔵器は、（ａ）第１の栓面、第２の栓面、並びに第１の栓面及び第２の栓面に結合されるプルタブを有する取外し可能栓と、（ｂ）第１の開口、及び凹形縁部がある少なくとも１つの湾曲部を有する第１の概ね管状の流体室であって、第１の栓面が、第１の室の第１の開口に対し流体密封の封止を形成するように配置される第１の概ね管状の流体室、及び／又は（ｃ）第１の開口、及び凹形縁部がある少なくとも１つの湾曲部を有する第２の概ね管状の流体室であって、第２の栓面が、第２の室の第１の開口に対し流体密封の封止を形成するように配置される第２の概ね管状の流体室とを備える。第１の流体室は、第１の流体（例えば、ポンプ流体）を（例えば、少なくとも部分的に充填されて）収容し、且つ／又は第２の流体室は、第２の流体（例えば、送達流体）を（例えば、少なくとも部分的に充填されて）収容することができる。いくつかの実施例では、送達流体は、少なくとも１つの医薬品有効成分（例えば、薬剤）を含み得る。いくつかの実施例では、事前充填電気浸透ポンプ流体貯蔵器は、（ａ）第１の開口、及び凹形縁部がある少なくとも１つの湾曲部を有する第１の概ね管状の流体室であって、第１の室の第１の開口が、（ｉ）第１のエラストマー隔壁によって流体封止され、且つ（ｉｉ）電気浸透ポンプの少なくとも一部分に取外し可能に係合するように構成される第１の概ね管状の流体室、及び／又は（ｂ）第１の開口、及び凹形縁部がある少なくとも１つの湾曲部を有する第２の概ね管状の流体室であって、第２の室の第１の開口が、（ｉ）第２のエラストマー隔壁によって流体封止され、且つ（ｉｉ）電気浸透ポンプの少なくとも一部分に取外し可能に係合するように構成される第２の概ね管状の流体室を備えることができ、第１の流体室が第１の流体を収容し、第２の流体室が第２の流体を収容する。
【００２１】
本開示のいくつかの実施例は、一部は本開示及び添付の図面を参照することによって理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本開示の具体例の一実施例によるポンプの構造の断面図である。
【図２】本開示の具体例の一実施例によるポンプを電極反応及び輸送過程と共に示す断面図である。
【図３Ａ】本開示の具体例の一実施例による図３に示されたポンプの分解組立図である。
【図３Ｂ】本開示の具体例の一実施例による組み立てられたポンプを示す図である。
【図４Ａ】本開示の具体例の一実施例による貯蔵器システムの平面図である。
【図４Ｂ】本開示の具体例の一実施例による容量０．９ｍＬ貯蔵器システムの平面図である。
【図４Ｃ】本開示の具体例の一実施例による２．７ｍＬ貯蔵器システムの平面図である。
【図４Ｄ】本開示の具体例の一実施例による７．３ｍＬ貯蔵器システムの平面図である。
【図５Ａ】本開示の具体例の一実施例によるポンプの分解組立図である。
【図５Ｂ】本開示の具体例の一実施例による貯蔵器システムの平面図である。
【図５Ｃ】本開示の具体例の一実施例による貯蔵器システムの、図５Ｂに示される切断線５Ｃ−５Ｃに沿った断面図である。
【図５Ｄ】本開示の具体例の一実施例による貯蔵器システムの、図５Ｂに示される切断線５Ｄ−５Ｄに沿った断面図である。
【図５Ｅ】本開示の具体例の一実施例による貯蔵器システムの、図５Ｂに示される切断線５Ｅ−５Ｅに沿った断面図である。
【図５Ｆ】本開示の具体例の一実施例による図５Ｂに示される貯蔵器システムの立面図である。
【図５Ｇ】本開示の具体例の一実施例による貯蔵器システムの、図５Ｆに示される切断線５Ｇ−５Ｇに沿った断面図である。
【図５Ｈ】本開示の具体例の一実施例による貯蔵器システムの、図５Ｆに示される切断線５Ｈ−５Ｈに沿った断面図である。
【図５Ｉ】図５Ｂ〜５Ｈに示された貯蔵器システムの全体等角図である。
【図５Ｊ】図５Ｂ〜５Ｉに示された貯蔵器システムの全体等角図である。
【図６Ａ】本開示の具体例の一実施例によるポンプ・システムの立面図である。
【図６Ｂ】本開示の具体例の一実施例によるポンプ・システムの平面図である。
【図６Ｃ】本開示の具体例の一実施例によるポンプ・システムの等角図である。
【図６Ｄ】本開示の具体例の一実施例による定電流電圧制御器及びタイマの平面図である。
【図６Ｅ】本開示の具体例の一実施例による定電流電圧制御器及びタイマの平面図である。
【図６Ｆ】本開示の具体例の一実施例による定電流電圧制御器及びタイマの平面図である。
【図７Ａ】本開示の具体例の一実施例によるポンプ・システムの断面図である。
【図７Ｂ】本開示の具体例の一実施例によるポンプ・システムの断面図である。
【図７Ｃ】本開示の具体例の一実施例によるポンプ・システムの断面図である。
【図８Ａ】本開示の具体例の一実施例によるポンプ・システムの、水室が水で満たされている断面図である。
【図８Ｂ】本開示の具体例の一実施例による図８Ａに示されたポンプ・システムの、水で満たされた水室が油で蓋をされている断面図である。
【図８Ｃ】本開示の具体例の一実施例による図８Ｂに示されたポンプ・システムの、薬剤室が水プライマーで満たされている断面図である。
【図８Ｄ】本開示の具体例の一実施例による図８Ｃに示されたポンプ・システムの、薬剤室が油セパレータで満たされている断面図である。
【図８Ｅ】本開示の具体例の一実施例による図８Ｄに示されたポンプ・システムの、薬剤室が薬剤含有流体で満たされている断面図である。
【図９Ａ】本開示の具体例の一実施例によるポンプ・システムの、水室が水で満たされている等角図である。
【図９Ｂ】本開示の具体例の一実施例による図９Ａに示されたポンプ・システムの、水で満たされた水室が油で蓋をされている等角図である。
【図９Ｃ】本開示の具体例の一実施例による図９Ｂに示されたポンプ・システムの、薬剤室が水プライマーで満たされている等角図である（図９Ｂに対して反転）。
【図９Ｄ】本開示の具体例の一実施例による図９Ｃに示されたポンプ・システムの、薬剤室が油分離剤で満たされている等角図である。
【図９Ｅ】本開示の具体例の一実施例による図９Ｄに示されたポンプ・システムの、薬剤室が薬剤含有流体で満たされている等角図である。
【図１０Ａ】本開示の具体例の一実施例によるポンプ・システムの、水室及び薬剤室が充填され使用する準備ができている断面図である。
【図１０Ｂ】本開示の具体例の一実施例による図１０Ａに示されたポンプ・システムの、動作中の断面図である。
【図１０Ｃ】本開示の具体例の一実施例による図１０Ａ及び図１０Ｂに示されたポンプの、動作後の断面図である。
【図１１】本開示の具体例の一実施例によるポンプ・システムを着用している患者を示す図である。
【図１２Ａ】本開示の具体例の一実施例によるポンプの分解組立図である。
【図１２Ｂ】本開示の具体例の一実施例による図１２Ａに示されたポンプの組み立てられたものを示す図である。
【図１３Ａ】本開示の具体例の一実施例によるポンプ・システムの全体等角図である。
【図１３Ｂ】本開示の具体例の一実施例による図１３Ａに示されたポンプ・システムの、流体が薬剤出口を通って移動し始めるようになった動作時の全体等角図である。
【図１３Ｃ】本開示の具体例の一実施例による図１３Ａ〜１３Ｂに示されたポンプ・システムの、流体が薬剤出口を通って移動し続けている全体等角図である。
【図１３Ｄ】本開示の具体例の一実施例による図１３Ａ〜１３Ｃに示されたポンプ・システムの、薬剤出口を通る流体移動が止められた全体等角図である。
【図１４】本開示の具体例の一実施例によるポンプ膜を示す走査型電子顕微鏡写真である。
【図１５】本開示の具体例の一実施例による、酸化セリウムを含む電極を有するポンプの流量の電圧依存を示す図である。
【図１６】本開示の具体例の一実施例による酸化セリウムを含む電極を有するポンプについて、印加電圧による流量の直線的増加を示す図である。
【図１７】本開示の具体例の一実施例による、一定の電圧で非沸騰水及び新たに沸騰させた水を用いて動作させた、酸化セリウムを含む電極を有するポンプの電流及び流量の変化を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
いくつかの実施例では、本開示はポンプ（例えば、電気浸透ポンプ）に関する。例えば、直流（ＤＣ）電気浸透ポンプは、（ｉ）ランタニド酸化物又はアクチニド酸化物（例えば、酸化セリウム）を任意選択で含む多孔質陰極、（ｉｉ）ランタニド酸化物又はアクチニド酸化物（例えば、酸化セリウム）を任意選択で含む多孔質陽極、及び（ｉｉｉ）陰極と陽極の間の多孔質セラミック膜を備えることができる。いくつかの実施例では、多孔質陰極及び／又は多孔質陽極は、金属が実質的にないものとすることができる。
【００２４】
ランタニド酸化物又はアクチニド酸化物（例えば、酸化セリウム）は、混合原子価とすることができ、例えば酸化セリウムの場合ではＣｅ４＋とＣｅ３＋の両方を含み得る。この酸化物はまた、水素を例えば結合水又は結合Ｈ＋として、又は結合ＯＨ−として含むこともでき、また結合酸素を例えば結合Ｏ２、結合スーパーオキシドラジカル陽イオン・Ｏ２−、結合スーパーオキシドラジカル・ＯＯＨ、又は結合過酸化水素水Ｈ２Ｏ２として含むこともできる。ポンプはさらに、いくつかの実施例では、（ａ）ポンプ注入されるべき水性液体（例えば、陰極、陽極、及び／又は膜と接触する）、（ｂ）ポンプ注入されるべき水性液体と流体連通しているセパレータ、及び／又は（ｃ）セパレータと流体連通し水性流体から分離されていると共に、水性液体が動くと（例えば、ポンプの作用により）セパレータが動き、次にセパレータが第２の液体を動かすように構成及び配置された第２の液体（例えば、薬剤及び／又はアレルゲンを含む）を含み得る。いくつかの実施例では、膜の表面の少なくとも一部分が陽極と物理的に接触し、且つ／又は膜の反対側面の少なくとも一部分が陰極と物理的に接触し得る。多孔質セラミック膜は、いくつかの実施例によれば、直径が約０．１μｍから約１０μｍのシリカ又はセリア球（例えば、直径が約０．５μｍから約３μｍのシリカ球）を含み得る。いくつかの実施例では、シリカ球は、被覆されていないシリカ球、リンケイ酸で被覆されたシリカ球、ホウケイ酸で被覆されたシリカ球、及びこれらの組合せから選択され得る。シリカ微粒子は、いくつかの実施例では、任意選択で微孔質であり得る。シリカは、いくつかの実施例によれば、金属イオン（例えば、ガラス転移温度を下げることができ、それだけには限らないが、カルシウム及び／又はナトリウムを含む金属イオン）を含み得る。例えば、シリカは、合計濃度が約１０モル・パーセント未満のナトリウム・イオン及びカルシウム・イオンを含み得る。
【００２５】
いくつかの実施例では、多孔質セラミック膜は、約０．１ｍｍから約３ｍｍの厚さ、及び／又は約１ｍｍから約３０ｍｍの幅であり得る。いくつかの実施例では、電気浸透ポンプは積層構成物を備え得る。いくつかの実施例によれば、積層構成物は、（ｉ）多孔質基板、及びこの基板の少なくとも一部分に接触している被覆を含む第１の層と、（ｉｉ）多孔質シリカマトリックスを含む第２の層と、（ｉｉｉ）多孔質基板、及びこの基板の少なくとも一部分に接触している被覆を含む第３の層とを備え得る。いくつかの実施例では、被覆は、ランタニド酸化物又はアクチニド酸化物（例えば、酸化セリウム）を含み得る。いくつかの実施例では、第１の層の少なくとも一部分が第２の層に接触し、第３の層の少なくとも一部分が第２の層に接触し得る。いくつかの実施例では、構成物層の多孔質基板は炭素を含み得る（例えば、不織炭素紙又は不織炭素布）。いくつかの実施例では、積層構成物が、少なくとも２重量％の、例えば少なくとも５重量%、又は少なくとも１０重量％、又は少なくとも２０重量％、又は少なくとも３０重量％、又は少なくとも５０重量％の、酸化セリウムを用いた被覆を含み得る。積層化構成物はまた、パーフルオロスルホン酸／ポリテトラフルオロエチレン共重合体、又はパーフルオロスルホン酸／ポリテトラフルオロエチレン共重合体）を含むこともできる。
【００２６】
いくつかの実施例によれば、陽極と陰極の間の電位差（Ｖ）は、約２５℃において０．１ボルト＜Ｖ≦３ボルトであり、且つ／又は電気浸透ポンプの液体接触領域の１ｃｍ２当たりの流速は、少なくとも１μＬ・ｍｉｎ−１・ｃｍ−２であり、例えば少なくとも５μＬ・ｍｉｎ−１・ｃｍ−２、例えば少なくとも１０μＬ・ｍｉｎ−１・ｃｍ−２、例えば少なくとも２０μＬ・ｍｉｎ−１・ｃｍ−２であり得る。電気浸透ポンプの流速は、いくつかの実施例では、印加電流及び／又は印加電圧によりほぼ直線的に（例えば、直線的に）変化し得る。いくつかの実施例によれば、ポンプ注入される液体の量は、例えば電量で監視することができる。陽極、陰極、又は陽極と陰極の両方は、いくつかの実施例では、多孔質炭素を含み得る（例えば、不織の炭素、織られた炭素の紙又は布）。陽極は、いくつかの実施例によれば、炭素メッシュであることがあり、且つ／又は炭素メッシュを含むことがある。
【００２７】
本開示はまた、いくつかの実施例では、ポンプ（例えば、電気浸透ポンプ）を製造する方法に関する。例えば、方法は、Ｈ３ＰＯ４及び／又はホウ酸の水溶液をシリカ微粒子（例えば、直径が約１μｍから約３μｍ）の懸濁液に加えるステップと、得られた懸濁液の水を蒸発させて粉末を形成するステップと、粉末を押し固めて、少なくとも２つの背中合わせの面を有するペレットを形成するステップと、ペレットを焼成して（例えば、約７００℃から約９００℃で約４時間）セラミック膜を形成するステップ、及び／又は、酸化セリウム・ナノ結晶子を含む構成物でそれぞれの電極が任意選択で被覆されている２つの炭素紙電極（例えば、陰極及び陽極）をセラミック膜の両面に押し付けて、電極−膜−電極のサンドイッチ状のものを形成するステップとを含み得る。いくつかの実施例では、方法はさらに、セラミック膜を（例えば、ペレットを焼成した後で）洗浄及び／又は乾燥させるステップを含み得る。いくつかの実施例によれば、微粒子の懸濁液は、単分散微粒子及び多分散微粒子の一方を含み得る。方法はさらに、いくつかの実施例では、サンドイッチ状のものを密封する（例えば、サンドイッチ状のものをエポキシで密封する）ステップをさらに含み得る。いくつかの実施例によれば、陰極及び陽極は、酸化セリウム・ナノ粒子を含む導電構成物で被覆されていない炭素紙を含み得る。例えば、陰極及び／又は陽極は、金属を有さない、又は金属を実質的に有さない炭素紙（例えば、プラズマ処理炭素紙）を含み得る。
【００２８】
本開示はまた、いくつかの実施例では、液体（例えば、水性液体）をポンプ注入する方法に関する。例えば、方法は、液体を（ｉ）酸化セリウム・ナノ粒子を含む導電構成物で被覆された炭素紙を有する陰極と、（ｉｉ）酸化セリウム・ナノ粒子を含む導電構成物で被覆された炭素紙を有する陽極と、（ｉｉｉ）被覆されていない、又はリンケイ酸で被覆された融合セラミック（例えば、シリカ）球（例えば、陰極と陽極の間に不規則に詰め込まれる）を融合することによって形成されたセラミック膜とを備える電気浸透ポンプに膜を接触させるステップ、及び／又は、水性液体がポンプ注入されるように、陽極と陰極の間に約０．１Ｖから約３Ｖの電位差を生じさせるための一定電流を印加するステップとを含み得る。いくつかの実施例によれば、水性液体は水であり得る（例えば、脱イオン水）。液体（例えば、水性溶液）は、約５０ｍＭ未満、約１０ｍＭ未満、約５ｍＭ未満、約１ｍＭ未満、約０．１ｍＭ未満の濃度の総溶質（例えば、電解質）を含有する水を含み得る。ポンプはさらに、いくつかの実施例では、ポンプ注入されるべき水性液体と流体連通しているセパレータ（例えば、空気及び／又は油を含む流体セパレータ）と、このセパレータと流体連通し水性流体と分離されている第２の液体とを含み得る。方法はさらに、セパレータを動かし、このセパレータが次に第２の液体を動かすように水性液体を動かすステップを含み得る。第２の液体は、例えば、薬剤（例えば、インスリン、抗生物質、及び／又は生物学的薬剤）及び／又はアレルゲンを含み得る。いくつかの実施例では、電流を印加するステップは、水が接触する電極の幾何学的面積に基づいて、電流密度が約０．０１ｍＡ・ｃｍ−２から約２ｍＡ・ｃｍ−２になるように電流を印加するステップを含む。流速は、いくつかの実施例では、印加電流及び／又は印加電圧によりほぼ直線的に（例えば、直線的に）変化し得る。例えば、水性液体の流速は、印加電流密度によりほぼ直線的に（例えば、直線的に）約１０ｍＬ・ｍｉｎ−１・Ａ−１・ｃｍ−２から約７００ｍＬ・ｍｉｎ−１・Ａ−１・ｃｍ−２まで変化し得る。どの瞬間にも、水性液体接触単位断面積当たりの水性液体の流量は、いくつかの実施例では、約１０μＬ・ｍｉｎ−１・ｃｍ−２から約１００μＬ・ｍｉｎ−１・ｃｍ−２の間であり得る。いくつかの実施例では、一定の電流を印加するステップで生成される気泡が実質的にない（例えば、水素及び／又は酸素を含む気泡がない）ことがある。一定電流の印加では、いくつかの実施例によれば、２つ以上のパルスを印加するステップを含み得る。例えば、いくつかの実施例では、パルスは、１０分未満、５分未満、２分未満、１分未満、及び／又は３０秒未満の間隔で発生し得る。
【００２９】
いくつかの実施例によれば、液体（例えば水性液体）をポンプ注入する方法は、液体を（ｉ）酸化セリウム・ナノ粒子を含む導電構成物で被覆された炭素紙を有する陰極と、（ｉｉ）酸化セリウム・ナノ粒子を含む導電構成物で被覆された炭素紙を有する陽極と、（ｉｉｉ）例えば、被覆されていない、又はリンケイ酸で被覆された融合セラミック（例えば、シリカ）球（例えば、陰極と陽極の間に不規則に詰め込まれる）を融合することによって形成されたセラミック膜とを備える電気浸透ポンプに液体を接触させるステップ、及び／又は、水性液体がポンプ注入されるように、陽極と陰極の間に約０．１Ｖから約３Ｖの一定の電位差又は電圧を印加するステップとを含み得る。いくつかの実施例によれば、水性液体は水でよい（例えば、脱イオン水）。液体（例えば、水性溶液）は、いくつかの実施例では、１リットル当たり約１０−２モル未満の濃度の溶質を含有し得る。ポンプはさらに、いくつかの実施例では、ポンプ注入されるべき水性液体と流体連通しているセパレータ（例えば、空気及び／又は油を含む流体セパレータ）と、このセパレータと流体連通し水性流体と分離されている第２の液体とを含み得る。方法はさらに、セパレータを動かし、このセパレータが次に第２の液体を動かすように水性液体を動かすステップを含み得る。第２の液体は、例えば、薬剤（例えば、インスリン、抗生物質、及び／又は生物学的薬剤）及び／又はアレルゲンを含み得る。いくつかの実施例では、約０．０１Ｖから約３Ｖ、好ましくは約０．０２Ｖから約２Ｖ、例えば０．５Ｖから１．２Ｖの電圧が印加される。いくつかの実施例では、一定の電位差又は電圧を印加するステップで生成される気泡が実質的にない（例えば、水素及び／又は酸素を含む気泡がない）ことがある。一定電流の印加では、いくつかの実施例によれば、２つ以上のパルスを印加するステップを含み得る。例えば、いくつかの実施例では、パルスは、１０分未満、５分未満、２分未満、１分未満、及び／又は３０秒未満の間隔で発生し得る。
【００３０】
本開示はまた、いくつかの実施例では、流体（例えば、薬剤の溶液）を送達するデバイスに関する。例えば、デバイスは、貯蔵器、制御器、及び１つ又は複数のセンサを含み得る。いくつかの実施例によれば、電気浸透ポンプ流体貯蔵器は、内径が約２ｍｍから約１０ｍｍの、２つの概ね管状の流体室を備え得る。いくつかの実施例によれば、第１の流体室、第２の流体室、又は第１と第２の両方の流体室の内面は疎水性被覆を備え得る。いくつかの実施例では、２つの概ね管状の流体室は、第１の開口と、凹形縁部を有する少なくとも１つの湾曲部とを備え得る。いくつかの実施例によれば、第１の流体室の第１の開口は、第２の流体室の第１の開口と向かい合い、且つ離れて間隔が置かれていてよい。いくつかの実施例では、電気浸透ポンプ流体貯蔵器は、第２の流体室の凹形縁部を有する少なくとも１つの湾曲部を備えることがあり、この凹形縁部は、第１の流体室の湾曲部の凹形縁部と同一平面にあり、且つ近接していることがある。いくつかの実施例では、第１の流体室は実質的に第１の平面にあり、第２の流体室は実質的に第２の平面にあり得る。いくつかの実施例では、第１の平面と第２の平面は実質的に互いに平行であり、第１の流体室は実質的に第２の流体室に重なる。いくつかの実施例によれば、第１の流体室の容積は、第２の流体室の容積より小さくても、大きくても、又はほぼ同じでもよい。いくつかの実施例では、第１の流体室の少なくとも１つの湾曲部の凹形縁部、及び電気浸透ポンプ流体貯蔵器の第２の流体室の少なくとも１つの湾曲部の凹形縁部は、制御器組立品を受け入れるように構成されたウェルを部分的に画定し得る。
【００３１】
いくつかの実施例によれば、電気浸透ポンプ流体貯蔵器の第１の概ね管状の流体室は、第１の流体室の第１の湾曲部及び追加湾曲部と実質的に同じ平面に同心に配置された１つ又は複数の追加湾曲部と、第１の流体室の各湾曲部の間に各湾曲部と流体連通して置かれた１つ又は複数のヘアピン折返し部とを備え得る。いくつかの実施例によれば、電気浸透ポンプ流体貯蔵器の第２の概ね管状の流体室は、第２の流体室の第１の湾曲部と実質的に同じ平面に同心に配置された１つ又は複数の追加湾曲部と、第２の流体室の各湾曲部の間に各湾曲部と流体連通して置かれた１つ又は複数のヘアピン折返し部とを備え得る。いくつかの実施例によれば、電気浸透ポンプ流体貯蔵器は、約０．２ｍＬから約５ｍＬの室容積を有する２つの概ね管状の流体室を備え得る。本開示はまた、電気浸透流体送達システムに関する。いくつかの実施例では、電気浸透流体送達システムは、電気浸透ポンプ、電気浸透ポンプ貯蔵器、取外し可能制御器組立品、並びに送達流体室と流体連通しているカニューレ及び／又は針を備え得る。いくつかの実施例によれば、電気浸透ポンプは、（ｉ）酸化セリウム・ナノ粒子を含む導電構成物で被覆された多孔質陰極と、（ｉｉ）酸化セリウム・ナノ粒子を含む導電構成物で被覆された多孔質陽極と、（ｉｉｉ）陰極と陽極の間の多孔質セラミック膜とを備え得る。いくつかの実施例では、電気浸透ポンプ貯蔵器は、電気浸透ポンプと流体連通しているポンプ注入流体室と、電気浸透ポンプと流体連通している送達流体室とを備え得る。いくつかの実施例では、取外し可能制御器組立品は、陽極及び陰極と電気的に連通していることがある。いくつかの実施例では、電気浸透流体送達システムは、ポンプに近接するポンプ注入流体を含むポンプ注入流体室を備え得る。いくつかの実施例では、送達流体室は、電気浸透ポンプに近接するポンプ注入流体と、電気浸透ポンプの末端にあり針に近接する送達流体と、ポンプ注入流体と送達流体の間に置かれたセパレータとを含み得る。いくつかの実施例では、電気浸透流体送達システムは、本質的に水から成るポンプ注入流体を含むことがあり、送達流体は、薬剤的有効成分、アレルゲン、抗体、及び／又は栄養素を含むことがある。いくつかの実施例では、電気浸透流体送達システムは取外し可能制御器組立品を備えることがあり、この組立品は、ユーザ・インターフェース、プロセッサ、プロセッサと電気信号通信するメモリ、並びにプロセッサ及び／又はメモリと電気的に連通している電源を含む。いくつかの実施例によれば、電気浸透流体送達システム制御器組立品は、ポンプに印加されるべき電流の大きさ及び／又は持続時間、ポンプに印加されるべき電位差又は電圧の大きさ及び／又は持続時間、或いは両方を使用者が設定及び／又は変えることができるように構成されたユーザ・インターフェースを備え得る。いくつかの実施例では、ユーザ・インターフェースは少なくとも１つの入力キーを備え得る。いくつかの実施例によれば、電気浸透流体送達システムはさらに、制御器、ポンプ、又は制御器及びポンプと信号通信する送信機及び／又は受信器を備え得る。いくつかの実施例によれば、電気浸透流体送達システムは、貯蔵器に取り付けられた粘着パッド及び／又は伸縮バンドを備え得る。いくつかの実施例によれば、電気浸透流体送達システムは、凹形縁部を有する外側ポンプ注入流体室湾曲部と、外側ポンプ注入流体室湾曲部の凹形縁部と同心であり同一平面にある凹形縁部を有する内側ポンプ注入流体室湾曲部と、外側及び内側ポンプ注入流体室湾曲部と流体連通しているヘアピン折返し部とを含むポンプ注入流体室を備え得る。いくつかの実施例では、送達流体室は、凹形縁部を有する外側送達流体室湾曲部と、外側送達流体室湾曲部の凹形縁部と同心であり同一平面にある凹形縁部を有する内側送達流体室湾曲部と、外側及び内側送達流体室湾曲部と流体連通しているヘアピン折返し部とを備え得る。いくつかの実施例によれば、ポンプ注入流体室及び送達流体室は、取外し可能制御器組立品を少なくとも部分的に取り囲む。
【００３２】
本開示はまた、流体を患者に送達する方法に関する。例えば、方法は、（ｉ）貯蔵器、取外し可能制御器、並びに送達流体室と流体連通している針及び／又はカニューレを含む電気浸透ポンプ薬剤送達システムを用意するステップと、（ｉｉ）針及び／又はカニューレを患者に挿入するステップと、（ｉｉｉ）陽極と陰極の間に一定の電位差又は一定の電流を印加するステップとを含み得る。
【００３３】
いくつかの実施例によれば、電気浸透ポンプは、（ｉ）酸化セリウム・ナノ粒子を含む導電構成物で被覆された多孔質陰極と、（ｉｉ）酸化セリウム・ナノ粒子を含む導電構成物で被覆された多孔質陽極と、（ｉｉｉ）陰極と陽極の間の、それらに物理的に接触している多孔質セラミック膜とを備え得る。いくつかの実施例では、電気浸透貯蔵器は、電気浸透ポンプと流体連通しているポンプ注入流体室及び送達流体室を備え得る。いくつかの実施例では、ポンプ注入流体室は、電気浸透ポンプに近接する第１の分割量のポンプ注入流体を含み得る。いくつかの実施例では、送達流体室は、ポンプに近接する第２の分割量のポンプ注入流体と、電気浸透ポンプの末端に置かれた送達流体と、第２の分割量のポンプ注入流体と送達流体の間に置かれたセパレータとを含み得る。いくつかの実施例では、取外し可能制御器は、陽極及び陰極と電気的に連通していることがある。いくつかの実施例では、一定電位差又は一定電圧を印加することが、ある量の第１の分割量のポンプ注入流体をポンプ注入流体室から多孔質膜を横切って送達流体室まで移動して、送達流体室内の第２の分割量のポンプ注入流体の量を相応に増加させて、針及び／又はカニューレを通して患者に入れることを含み得る。いくつかの実施例では、針を通って患者に入る送達流体の量は、送達流体室内のポンプ注入流体の第２の分割量の増加量とほぼ同じであり得る。いくつかの実施例では、ポンプ注入流体は本質的に脱イオン水から成り得る。いくつかの実施例では、送達流体は、インスリン、抗生物質、生物学的薬剤、及び／又はアレルゲンを含み得る。いくつかの実施例によれば、ポンプ注入流体の流速は、電圧により直線的に変化し得る。どの瞬間にも、ポンプ注入流体のポンプ注入流体接触単位断面積当たりの流量は、約１μＬ・ｍｉｎ−１・ｃｍ−２から約１ｍＬ・ｍｉｎ−１・ｃｍ−２の間、例えば約１０μＬ・ｍｉｎ−１・ｃｍ−２から約１００μＬ・ｍｉｎ−１・ｃｍ−２の間であり得る。いくつかの実施例によれば、一定電位差又は一定電圧を印加するステップで生成される気泡が実質的にないことがある。
【００３４】
本開示は、いくつかの実施例では、合成物（例えば流体合成物）を患者（例えば、人間及び／又は人間ではない動物）に送達するための方法、デバイス、及びシステムに関する。例えば、合成物（例えば流体合成物）を患者に送達することは、溶解又は溶液分散した治療薬剤を皮下送達又は他の組織内送達（例えば、ポンプ注入）することを含み得る。本開示のいくつかのポンプは、カニューレに流体的に（例えば、管で）接続された遠隔の貯蔵器内に蓄えられたインスリンを送達する種類のものであり得る。送達は、患者の１つ又は複数の組織と流体連通したポンプを据え付けることによって実現することができる。例えば、ポンプはシステム内にあってよく、このシステムは、短い管で接続されたシステムのカニューレと共に皮膚装着又は皮膚取付けされる。いくつかの実施例では、ユニットの体積は約１５ｃｍ３よりも小さくすることができ、例えば約１０ｃｍ３よりも小さく、例えば約５ｃｍ３よりも小さくすることができる。本開示のいくつかの実施例では、貯蔵器は、約１〜１０日間（例えば、約２〜３日間）にわたって送達するための十分な量の流体（例えば、薬剤溶液又は薬剤分散物）を収容し得る。
【００３５】
ポンプ膜
いくつかの実施例によれば、ポンプは膜（例えば、多孔質膜）及び２つ以上の電極を備え得る。例えば、ポンプは電気浸透ポンプとして構成することができ、膜（例えば、多孔質膜）と、少なくとも一部分が膜と接触している陰極と、少なくとも一部分が膜と接触している陽極とを備え得る。膜（例えば、多孔質膜）は、任意の望ましい、又は必要とされる形状及び／又はサイズを有し得る。いくつかの実施例によれば、膜（例えば、多孔質膜）は形状が、周縁及び２つの背中合わせの面がある概ね円形でよい。膜（例えば、多孔質膜）は、直径が８ｍｍ未満、例えば６ｍｍ未満、例えば１．３ｍｍ未満であり得る。膜は、厚さが３ｍｍ未満、例えば２ｍｍ未満、例えば１．３ｍｍ未満であり得る。多孔質膜はセラミックとすることができ、これは例えば、シリカ又はセリアを含み得る。膜（例えば、多孔質膜）は、例えば直径が約１０μｍ未満である、例えば約１０μｍ未満、例えば約５μｍ未満、例えば約２μｍ未満、例えば約１μｍ未満、例えば約０．５μｍ未満、例えば約０．２μｍ未満である単分散又は多分散シリカ微小粒子を含み得る。
【００３６】
膜（例えば、多孔質膜）は、いくつかの実施例では、陰イオン性機能又は陽イオン性機能を有する多孔質セラミック又は高分子有機材料を含み得る。膜は、ポリアニオン表面を有し得る。有用な多孔質セラミック材料の実例には、シリカ、セリア、リン酸セリウム、ジルコニア、チタニア、アルミナ、ジルコニウム、リン酸塩、ケイ酸ジルコニウム、リン酸シリケートガラス、ホウケイ酸ガラスが含まれる。任意選択で、膜は、セラミックの微粒子を加熱することによって、例えば融合シリカ微粒子をリン酸又はポリリン酸と共に加熱することによって形成することができる。高分子有機膜の実例には、ＮＡＦＩＯＮ（登録商標）（ペルフルオロスルホン酸／ポリテトラフルオロエチレン共重合体）、スルホン酸化ポリスチレン、及びその共重合体のような陽イオン交換体が含まれる。
【００３７】
いくつかの実施例では、膜は、３００ｐｓｉで造粒し、次にリンケイ酸で被覆された１μｍの単分散シリカ微粒子を７００℃で４時間焼成することによって形成することができる。膜は、酸化セリウム・ナノ粒子を含む導電構成物でそれぞれが被覆されている陽極と陰極の間に挟まれ得る。いくつかの実施例によれば、膜は、任意選択のリンケイ酸及び／又はホウケイ酸の外殻を有する多孔質シリカで作られてよい。任意選択で、シリカは微孔質であり得る。微孔質シリカは、直径が例えば約５μｍ未満、又は約１００ｎｍ未満の孔を有し得る。シリカは、いくつかの実施例では金属酸化物（例えば、Ｎａ２Ｏ、ＣａＯ）を含み得る。例えば、シリカは、モル百分率が約１モル・パーセントから約５モル・パーセント、約５モル・パーセントから約１０モル・パーセント、及び／又は約１０モル・パーセントから約２０モル・パーセントのＮａ２Ｏ、ＣａＯ、又はＮａ２Ｏ＋ＣａＯを含み得る。膜は、いくつかの実施例によれば、直径１μｍの融合シリカ球の上にリンケイ酸被覆又はホウケイ酸被覆を融合することによって形成されてよい。いくつかの実施例では、膜は、Ｃｅ３（ＰＯ４）４又はＺｒ３（ＰＯ４）４に富む表面などのリン酸化セリア又はジルコニア表面を任意選択で形成するための、リン酸又はポリリン酸又は五酸化リンなどのリン及び酸素を含有する化合物と反応したセリア（ＣｅＯ２）又はジルコニア（ＺｒＯ２）を含み得る。ジルコニアは、例えばイットリア、カルシウム（「カルシア」）、又は他の適切な安定剤を用いて安定化することができる。膜は、いくつかの実施例によれば、任意選択でリン酸化アルミナ表面を形成するための、リン酸又はポリリン酸又は五酸化リンなどのリン及び酸素を含有する化合物と反応したアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）を含み得る。いくつかの実施例では、膜は、任意選択でリン酸化ガラス表面を形成するための、リン酸又はポリリン酸又は五酸化リンなどのリン及び酸素を含有する化合物と反応したソーダ石灰ガラス、又はホウケイ酸ガラス、又は鉛ガラスなどのガラスを含み得る。いくつかの実施例では、膜は、ポリビニルホスホン酸ポリマー又は共重合体膜を含むことがあり、これらは架橋結合によって、又は他の知られている方法により不水溶性にすることができる。
【００３８】
いくつかの実施例では、多孔質膜は、ガラス質及び／又は結晶質のセラミック、或いは混合されたガラス質及び結晶質の酸化物を含むことがあり、この酸化物は、少なくともその水又は他の流体が接触する面に、リン（例えば、原子価５の酸化状態）及び／又はホウ素（例えば、原子価５の酸化状態）を含む。膜材料の実例には、融合シリカ上のリンケイ酸及び／又はリン酸シリケートガラスと、融合シリカ上のホウケイ酸と、Ｚｒ３（ＰＯ４）４又はＣｅ３（ＰＯ４）４に富む表面などのリン酸化ジルコニア表面を任意選択で形成するための、リン酸又はポリリン酸又は五酸化リンなどのリン及び酸素を含有する化合物と反応したジルコニア（ＺｒＯ２）又はセリア（ＣｅＯ２）であり、例えばイットリア又は酸化カルシウムを用いて任意選択で相安定化したジルコニアと、又は、任意選択でリン酸化アルミナ表面を形成するための、リン酸又はポリリン酸又は五酸化リンなどのリン及び酸素を含有する化合物と反応したアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）と、又は、任意選択でリン酸化ガラス表面を形成するための、リン酸又はポリリン酸又は五酸化リンなどのリン及び酸素を含有する化合物と反応したソーダ石灰ガラス、又はホウケイ酸ガラス、又は鉛ガラスなどのガラスとが含まれる。表面が任意選択でリン酸、及び／又はホウ酸が豊富であり得る、リン酸シリケートガラス及び／又はホウケイ酸ガラスが使用されることがある。ＡｌＰＯ４、Ｚｒ３（ＰＯ４）４、Ｃｅ３（ＰＯ４）４、Ｚｎ３（ＰＯ４）４、又はＦｅＰＯ４又はＦｅ３（ＰＯ４）２などの多孔質金属が、いくつかの実施例で使用されることがある。融合球の詰め込みは、いくつかの実施例によれば、不規則、偶然、及び／又は不完全な並びにされてよい。
【００３９】
いくつかの実施例によれば、微粒子は、直径（例えば、平均直径）が約１０μｍ未満であり得る（例えば、約１０μｍ未満、約５μｍ未満、約２μｍ未満、約１μｍ未満、約０．５μｍ未満、約０．２μｍ未満、及び／又は約０．１μｍ未満）。
【００４０】
例示的な諸実施例によれば、また上記のプロセスにより生じるいかなる非結合リン酸も除去するために、外径が約０．８ｃｍのセラミック膜が大量の水で洗浄されることがある。図５に示されるサンドイッチの形に膜が組み立てられた後、膜は再び、約２５分間、約１０μＬ・ｍｉｎ−１の流速で洗浄されることがある。洗浄水は、市販の注射器ポンプ、又は他の適切な装置から来てよい。
【００４１】
ポンプ電極
電位差（又は電圧）及び／又は電流を膜の両端間に、両側に配置された導電材料（例えば電極）を介して加えることができる。導電材料の組成は、いくつかの実施例によれば、電位差を加えることによりＨ＋及び／又はＯＨ−が膜を横切って、且つ／又は通り抜けて移動する反応が生じるように選択することができる。例えば、陽子（Ｈ＋）が膜を横切って、且つ／又は通り抜けて移動するように組成を選択することが望ましいことがある。電極（例えば、陽極及び陰極）は、いくつかの実施例によれば、多孔質でよい。いくつかの実施例では、陽極は、例えば、織られた若しくは不織の炭素布又は炭素紙、又は炭素発泡体である炭素を含み得る。炭素布の一例は、東レ株式会社（日本、東京都中央区日本橋室町２丁目２−１）製のＴＧＰ−Ｈ−０３０である。多孔質炭素陽極は、例えば、マサチューセッツ州ＡｓｈｌａｎｄのＮｙａｃｏｌ  Ｎａｎｏ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ  Ｉｎｃ．からＮＹＡＣＯＬ（登録商標）ＳＮ１５分散として販売されている、例えばコロイド性酸化スズで被覆する（例えば、有利に被覆する）ことができる。例えば、陽極は、ＮＹＡＣＯＬ（登録商標）ＳＮ１５分散を用いて、例えば浸漬被覆する、且つ／又は噴霧器でかけて被覆することができる。いくつかの実施例では、陽極は、セリア・ゾル（例えば、マサチューセッツ州ＡｓｈｌａｎｄのＮｙａｃｏｌ  Ｎａｎｏ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ  Ｉｎｃ．からＮＹＡＣＯＬ（登録商標）で販売されている、硝酸対イオン又は酢酸対イオンを有するコロイド性セリア）で被覆することができ、ゾル中のセリア粒径は、製造者によれば１０〜２０ｎｍである。いくつかの実施例によれば、炭素電極は、まずコロイド性酸化スズで被覆し、次にコロイド性セリアで被覆することができる。
【００４２】
いくつかの実施例では、多孔質陰極は炭素ベースであり得る。例えば、陰極は、織られた若しくは不織の炭素布又は炭素紙、又は炭素発泡体であり得る。炭素ベースの多孔質陰極は、いくつかの実施例によれば、親水性にすることがある。例えば、炭素ベースの多孔質陰極（例えば、織られた若しくは不織の炭素布又は炭素紙、又は炭素発泡体）は、プラズマに曝すことによって（例えば、約２０トルの酸素プラズマに約１時間）、親水性にすることが望ましい、又は必要なことがある。
【００４３】
いくつかの実施例によれば、酸化セリウム・ナノ粒子を含む導電構成物を有する電極を使用することが望ましい、好ましい、及び／又は必要であり得る。電極は、少なくとも２ミリクーロン（ｍＣ）、少なくとも１０ｍＣ、少なくとも２０ｍＣ、１００ｍＣ、少なくとも０．２Ｃ、少なくとも０．５Ｃ、又は少なくとも１Ｃのクーロン容量を有するための、酸化セリウム・ナノ粒子を含む十分な導電構成物を備えることができる。いくつかの実施例では、電極の被覆を含む酸化セリウム・ナノ結晶子の導電性は、被覆の中に炭素を混合することによって増加させることができる。
【００４４】
いくつかの実施例によれば、各電極は、金属導電材料を有する、又は有さないプラズマ処理炭素紙を別個に含み得る。例えば、酸化セリウム・ナノ粒子がない電極を使用することが望ましく、且つ／又は必要であり得る。いくつかの実施例では、電極（例えば、陰極、陽極、又は陰極と陽極の両方）は、金属が実質的にない（例えば、全くない）ものとすることができる。いくつかの実施例によれば、非金属導電材料は電極実施可能性を与え得る。非金属導電材料は、例えば、炭素、炭素紙、織られた炭素紙、不織の炭素紙、プラズマ処理炭素紙、炭素繊維、ポリアセチレン、ポリピロール、及びポリアニリン、並びにこれらの組合せを含み得る。いくつかの実施例では、ポンプは、プラズマ処理炭素紙を含む多孔質で実質的に無金属の陽極と、プラズマ処理炭素紙を含む多孔質で実質的に無金属の陰極とを備え得る。任意の実施例をいかなる特定の動作機構にも限定することなく、プラズマ処理により電気酸化基及び／又は電気還元基を炭素面に形成することができる。例えば、プラズマ処理により、１つ又は複数の共役基を含む炭素面を生成することができる。共役基は、１つ若しくは複数のフェノール類（例えば、ジフェノール類）、及び／又は１つ若しくは複数のカルボニル類（例えば、キノン類）を含み得る。
【００４５】
酸化セリウムを含む実質的に無金属の電極及び／又は実質的に無銀の電極により、耐用性、流速の安定性、流速の再現性、流量の制御性、及び／又はこれらの組合せを得ることができる。いくつかの実施例では、電極は、それが極微量の金属（例えば、単独で電気浸透流を維持するのに不十分な量）を含んでいても、金属（例えば、特定の金属、特定の複数の金属、又はすべての金属）が実質的にないものとすることができる。
【００４６】
電極の所望の多孔性は、例えば、多孔質基板（例えば、多孔質、導電性、及び任意選択で非腐食性の基板）を使用することによって得ることができ、この基板は電気化学的に反応しやすくなくてよい。いくつかの実施例によれば、いくつかの有用な電極材料には、例えば、織られた若しくは不織の炭素布又は炭素紙、又は金メッシュ、又は銀メッシュである、多孔質の炭素の形態が含まれる。陽極は、いくつかの実施例で、その動作時に陽子を発生し得る。いくつかの実施例によれば、陰極は、その反応の際に水酸化物陰イオンを発生することがあり、且つ／又はその動作の際に陽子を消費することがある。
【００４７】
電極は、任意の所望の、又は必要とされる形状及び／又はサイズを有し得る。いくつかの実施例によれば、電極（例えば、多孔質電極）は、周縁及び２つの背中合わせの面がある概ね円形でよい。いくつかの実施例では、電極（例えば、多孔質電極）は、その隣接する膜と類似又は同じサイズ及び形状を有し得る。電極（例えば、多孔質電極）は直径が、約８ｍｍ未満、約６ｍｍ未満、及び／又は約１．３ｍｍ未満であり得る。電極（例えば、多孔質電極）は直径が、約５ｃｍ以下、約２ｃｍ以下、約１ｃｍ以下、及び／又は約６ｍｍ以下であり得る。電極（例えば、多孔質電極）は、厚さが約３ｍｍ未満であることがあり、例えば約２ｍｍ未満、例えば約１．３ｍｍ未満である。いくつかの実施例では、電極−膜−電極のサンドイッチ状のものの外径は、約５ｃｍ未満で約０．１ｃｍを超えることがあり、例えば約３ｃｍ未満で約０．３ｃｍを超え、例えば約１ｃｍ未満で約０．４ｃｍを超える。
【００４８】
いくつかの実施例では、電極は以下の条件を満たす材料で形成することができる。すなわち（１）ガス発生がない電極反応（例えば、陰極で発生する水素がなく、陽極で発生する酸素がない）、及び／又は（２）陽極反応で陽子及び／又は金属陽イオンが発生し、陰極反応で陽子及び／又は金属陽イオンが消費される。
【００４９】
いくつかの実施例によれば、気体の酸素を発生しない陽極、及び／又は気体の水素を発生しない陰極を用いた直流電気浸透ポンプが望ましく、且つ／又は好ましいことがある。陽極（例えば、好ましい陽極）は、いくつかの実施例で、その動作時に陽子及び／又は金属陽イオンを発生し得る。いくつかの実施例では、陽極は、その動作時に陽子及び／又は金属陽イオンを発生し得る。いくつかの実施例によれば、陰極は、その動作時に水酸化物陰イオンを発生することがあり、且つ／又はその動作時に陽子及び／又は金属陽イオンを消費することがある。
【００５０】
ポンプ
いくつかの実施例では、ポンプの構成要素は単純で高価ではないことがある。いくつかの実施例では、ポンプ構成要素の総価格は、２ドル未満、例えば１ドル（２０１１年の米ドル）になり得る。ポンプの構成要素は、１対の塩化ビニル受け口、１対の接触細片（例えば、薄い金箔又はニッケル）、１対の被覆された炭素紙電極、セラミック膜、及びケイ素管を含み得る。ポンプの各構成要素は、膜を電極の間に挟み込んで組み立てることができる。いくつかの実施例では、膜及び電極の直径は８ｍｍである。いくつかの実施例では、被覆された縁は、約０．３ｃｍ未満であり約０．０３ｃｍを超え、例えば約０．０５ｃｍよりも大きく約０．２ｃｍ未満であり、水にさらされる面積は約２５ｃｍ２以下であり、例えば約１０ｃｍ２以下、例えば約４ｃｍ２以下、例えば約１ｃｍ２以下、例えば約０．５ｃｍ２以下、例えば約０．３ｃｍ２以下、例えば約０．１ｃｍ２以下、例えば約０．０５ｃｍ２以下になり得る。膜をサンドイッチ状に組み立てた後、膜は再び、約２５分間、約１０μＬ・ｍｉｎ−１の流速で洗浄されることがある。洗浄水は、市販の注射器ポンプ、又は他の適切な装置から来るものでよい。
【００５１】
いくつかの実施例では、電極は膜と物理的に密接していることがあり、これは、どちらかの電極を膜から分離する水性液体（例えば、自由に流れる水性液体）がほとんど、又は全くないことを意味する。いくつかの実施例では、良好な物理的接触を得るための手段には、膜の両側に堆積される電気化学的に反応しない薄膜（例えば、電子及び／又は正孔伝導体の薄膜）が含まれ得る。反応しない伝導膜は、例えば、炭素又は金を含み得る。膜は、好ましくは、いくつかの実施例で多孔質になるのに十分な薄さであり得る。膜は、例えば、スパッタ又は蒸着によって堆積することができ、或いは塗布する、又は噴霧器でかけることもできる。ＳＰＩ炭素＃５０６５などの入手可能な炭素ペースト、又はオハイオ州Ｗｅｓｔｌａｋｅ、Ｔｉｍｃａｌから入手可能なＴｉｍｃａｌ  Ｓｕｐｅｒ  Ｐ炭素などの炭素を使用することができる。いくつかの実施例では、物理的接触は、電気化学的に反応する成分を含む炭素紙電極の上にセラミック膜を押し付ける前に、そのセラミック膜を平坦に研磨することによって改善することができる。いくつかの実施例では、炭素紙は、セラミック膜の２つの側面の上に、通常は約５００℃を超える温度、例えば約６００℃を超える、例えば約７００℃を超える、例えば約８００℃を超える、例えば約９００℃を超える、例えば約１０００℃を超える温度と、通常は約０．１ＭＰａを超える圧力、例えば約０．２ＭＰａを超える、例えば約０．５ＭＰａを超える、例えば約１．０ＭＰａを超える、例えば約２ＭＰａを超える圧力とで、高温で押し付けることができる。
【００５２】
いくつかの実施例では、膜は、ＡｕＣｌ４−又はＡｕ（ＣＮ）２のような金錯体を含有する溶液に浸漬することもでき、これらの錯体及び塩の金又は白金は、金の無電解めっきに使用される還元剤などの還元剤によって析出させることができる。いくつかの実施例では、還元剤の実例として、ホウ化水素及び次亜リン酸塩が含まれる。いくつかの実施例では、セラミック膜は、電極形成ペーストによって、その２つの側面で被覆されることがある。いくつかの実施例によれば、ポンプ注入流体（例えば、ポンプ注入される水又は水溶液）を収容する区画、また送達流体（例えば、薬剤溶液又は懸濁液）を収容する区画は、例えばプラスチックを成形することによって作製できる。どちらか一方又は両方の区画は、水若しくは水溶液、又は薬剤溶液若しくは懸濁液で各区画を充填できるように、出入り口、又はエラストマーで作られている隔壁などの隔壁を有し得る。充填は、例えば注射器を用いて行うことができる。どちらか一方又は両方の区画は、例えば充填中に空気又は他の気体が逃げられるようにする疎水性の通気孔を有し得る。通気孔は任意選択で、水若しくは水溶液、又は薬剤懸濁液若しくは溶液の漏洩を許さずに気体を逃がすことを可能にするために、疎水性の多孔質材料を含むことがある。疎水性の多孔質通気孔材料の実例には、それだけには限らないが、任意選択で、織られた若しくは不織の繊維質全フッ素置換ポリマーで作られている疎水性ガス拡散膜が含まれ、例としては、デラウェア州ＮｅｗａｒｋのＷ．Ｌ．Ｇｏｒｅ  ＆  ＡｓｓｏｃｉａｔｅｓのＥｘｃｅｌｌｅｒａｔｏｒ（登録商標）ＰＴＦＥ  Ｇａｓ  Ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ  Ｍｅｍｂｒａｎｅなどの、亜鉛空気電池に使用される材料がある。
【００５３】
任意選択で、薬剤を収容する区画は、非水溶液若しくは非水系分散物としての薬剤濃縮物、又は薬剤を含む固体（例えば、より長い保存寿命のために）を収容し得る。この場合、薬剤溶液又は懸濁液は、例えば、使用前に薬剤が収容されている区画に水又は水溶液を加えることによって、使用前に調製される。こうすることは、例えば、送達される薬剤がインディアナ州ＩｎｄｉａｎａｐｏｌｉｓのＥｌｉ  Ｌｉｌｌｙ  ＆  Ｃｏから入手可能なグルカゴンである場合に好ましい。というのは、通常は注射されるその溶液の保存寿命が普通は約１日しかないからである。
【００５４】
いくつかの実施例では、陽極及び陰極を構成するナノ結晶子酸化セリウムは、その局所ｐＨ差を除けば、可逆性であり同一であり得る。例えば、陽極でＣｅ３＋が電気酸化されてＣｅ４＋になる場合に酸素が発生することは、あったとしてもわずかであり、例えば、陰極でＣｅ４＋が電気還元されてＣｅ３＋になる場合、或いは、例えば、陰極で酸化セシウム結合酸素が電気還元され、陽極で電気発生される場合に水素が発生しない。
【００５５】
図１は、本開示の具体例の一実施例によるポンプ１１０の構造の断面図を示す。ポンプ１１０はＳｉＯ２膜１２０を含み、このＳｉＯ２膜はシリカ球１２１を含み、電極１３０と１４０の間に挟まれている。電極１３０及び１４０はそれぞれ、酸化セリウム・ナノ結晶子と任意選択で炭素及び／又はＮａｆｉｏｎ（それぞれ１３２及び１４２）とを含む被覆で覆われた炭素紙基板（それぞれ１３１及び１４１）を備える。いくつかの実施例では、電極１３０及び１４０はそれぞれ、酸化セリウム・ナノ結晶子を含む被覆で覆われてはいないが実質的に無金属である炭素紙基板（それぞれ１３１及び１４１）を備える。この厚さ１．３ｍｍ、直径８ｍｍの膜は、リンケイ酸で被覆されたシリカ微粒子を融合することによって形成することができる。流れが通る陽極１３０及び陰極１４０は、酸化セリウム・ナノ結晶子を含む構成物で被覆された、厚さ２８０μｍ、多孔率７８％の炭素紙とすることができる。
【００５６】
図２は、本開示の具体例の一実施例によるポンプ２１０の断面図を例示的電極反応及び輸送過程と共に示す。いくつかの実施例によれば、例えば、セリアに結合した結合Ｏ２、セリアに結合したスーパーオキシド、及び／又は水素ペロジド（perozide）を伴う反応を含む、１つ又は複数の他の（例えば、代わりの）反応が起こり得る。ポンプ２１０は、１対の同じ多孔質酸化セリウム（例えば、ＣｅＯ２−ｘ）電極２３０及び２４０を含み、そのそれぞれが、酸化セリウムを含む被覆（それぞれ２３２及び２４２）で覆われた炭素紙基板（それぞれ２３１及び２４２）を含み、セラミック膜２２０を挟んでいる。いくつかの実施例では、電極２３０及び２４０は、それぞれ炭素紙基板２３１及び２４１を含むが、酸化セリウム被覆２３２及び２４２は除外する。多孔質の陽極２３０又は陰極２４０の電気化学的に反応しやすい成分は、任意の方法で付けることができる。図２は、陽極２３０と陰極２４０の間に電流（又は電圧）が加えられると、陽極反応Ｃｅ３＋＋Ｈ２Ｏ→Ｃｅ（ＯＨ）３＋＋Ｈ＋＋ｅ−で生成された陽子が陰極まで移動され、陰極では陽子が、陰極反応Ｃｅ（ＯＨ）３＋＋Ｈ＋＋ｅ−→Ｃｅ３＋＋Ｈ２Ｏによって消費されることを示し、Ｈ２Ｏは任意選択でＣｅ３＋を水和する。
【００５７】
図３Ａは、本開示の具体例の一実施例によるポンプの分解組立図を示す。図３Ａは、ポンプの低価格の構成要素を描写する。構成要素は、左から右に、ケイ素管３３５、塩化ビニル枠３３４、金細片３３３、酸化セリウム・ナノ結晶子を含む構成物で被覆された炭素紙陽極３３０、セラミック膜３２０、酸化セリウム・ナノ結晶子を含む構成物で被覆された炭素紙陰極４３０、金細片３４３、塩化ビニル枠３４４、ケイ素管３４５である。図示のポンプの見積価格は１．００ドル（２０１１年の米ドル）である。
【００５８】
図３Ｂは、本開示の具体例の一実施例による組み立てられたポンプを示す。構成要素は、左から右に、ケイ素管３３５、塩化ビニル枠３３４、金細片３３３、酸化セリウム・ナノ結晶子を含む構成物で被覆された炭素紙陽極３３０、セラミック膜３２０、酸化セリウム・ナノ結晶子を含む構成物で被覆された炭素紙陰極３４０、金細片３４３、塩化ビニル枠３４４、ケイ素管３４５である。そのサンドイッチ状のものは、電気的接触を得るために膜３２０と電極３３０、３４０の間に挿入される箔唇（例えば、金箔唇）（３３３、３４３）と共に、エポキシで封止されることがある。組み立てられた電極−膜−電極のサンドイッチ状のものは、使用前に、注射器ポンプ（例えば、Ｃｏｌｅ  Ｐａｒｍｅｒ  ７８０１００Ｃ、イリノイ州Ｖｅｒｎｏｎ  Ｈｉｌｌｓ）からの水を用いて約２５分間、約１０μＬ・ｍｉｎ−１の流速で洗浄されることがある。
【００５９】
貯蔵器
組み立てられたポンプは、貯蔵器組立品の間隙に挿入することができる。いくつかの実施例によれば、貯蔵器は２つの区画を備え得る。いくつかの実施例では、１つの区画は、ポンプ注入される水又は水溶液を収容することができ、第２の区画は、貯蔵器サスペンション中に格納されている薬剤溶液、又は複数の薬剤を含有する溶液を収容することができる。いくつかの実施例では、貯蔵器は、例えばプラスチックを成形することによって作製することができる。いくつかの実施例では、どちらか一方又は両方の区画は、水若しくは水溶液、又は薬剤溶液若しくは懸濁液で各区画を充填できるように、出入り口、又はエラストマーで作られている隔壁などの隔壁を有し得る。いくつかの実施例によれば、貯蔵器組立品は、任意の望ましい形状の構成を有してよい。同様に、貯蔵器組立品内の流体室は、いくつかの実施例では、任意の所望の構成を有し得る。貯蔵器組立品は、例えば、環状の形を有し得る。いくつかの実施例では、環状貯蔵器組立品は、環状周縁の一部分（例えば、約２０％未満、約１０％未満、約５％未満、及び／又は約３％未満）を占める間隙（例えば、ポンプ挿入用）を備え得る。貯蔵器組立品は、例えば注射器を用いて充填することができる。いくつかの実施例では、どちらか一方又は両方の区画はまた、例えば充填中及び／又は動作中に空気又は他の気体が逃げられるようにする疎水性の通気孔を有し得る。通気孔は任意選択で、水若しくは水溶液、又は薬剤懸濁液若しくは溶液の漏洩を許さずに気体を逃がすことを可能にするために、疎水性の多孔質材料を含むことがある。疎水性の多孔質通気孔材料の実例には、それだけには限らないが、任意選択で、織られた若しくは不織の繊維質全フッ素置換ポリマーで作られている疎水性ガス拡散膜が含まれ、例としては、デラウェア州ＮｅｗａｒｋのＷ．Ｌ．Ｇｏｒｅ  ＆  ＡｓｓｏｃｉａｔｅｓのＥｘｃｅｌｌｅｒａｔｏｒ（登録商標）ＰＴＦＥ  Ｇａｓ  Ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ  Ｍｅｍｂｒａｎｅなどの、亜鉛空気電池に使用される材料がある。空気及び／又は他の気体を抜くことで、いくつかの実施例による１つ又は複数の室の中の望ましくない圧力変化が低減及び／又は防止され得る。例えば、熱（例えば、体熱、日光、及び／又は他のもの）により圧力が増加することになり、これは、阻止されなければ、予期しない流速の変化をもたらす。これがひいては、過少量投与、すなわち送達流体中の薬剤又は他の材料の過多量投与につながる。
【００６０】
１つ又は複数の貯蔵器表面（例えば、ポンプ注入流体、セパレータ、及び／又は送達流体と接触する表面）は、いくつかの実施例によれば疎水性でよい。例えば、貯蔵器表面は、その固有の組成、化学処理、及び／又は疎水性被覆（例えば、長鎖アルキルトリアルコキシシラン）を適用することにより疎水性になり得る。
【００６１】
いくつかの実施例では、送達流体を収容する区画は、非水溶液若しくは非水系分散物としての医薬品有効成分（例えば、薬剤）濃縮物、又は医薬品有効成分を含む固体（例えば、より長い保存寿命のために）を収容し得る。いくつかの実施例では、医薬品有効成分溶液又は懸濁液は、例えば、使用前に薬剤が収容されている区画に水又は水溶液を加えることによって、使用前に調製されることがある。こうすることは、例えば、送達される医薬品有効成分がインディアナ州ＩｎｄｉａｎａｐｏｌｉｓのＥｌｉ  Ｌｉｌｌｙ  ＆  Ｃｏから入手可能なグルカゴンである場合に望ましいことがある。というのは、通常は注射されるその溶液の保存寿命が普通は約１日しかないからである。
【００６２】
いくつかの実施例によれば、ポンプは、流体を計量する（例えば、正確に計量する）手段、流体をポンプ注入する手段、及び／又は移植カニューレを備え得る。移植カニューレは、例えばプラスチック管を介して、流れを生じさせるポンプまで接続することができ、このポンプは、貯蔵器に格納されている薬剤含有溶液、又は複数の薬剤を含有する溶液の規定量をポンプ注入又は送達する。いくつかの実施例では、薬剤貯蔵器容積は、貯蔵器の厚さ及び／又は長さを増すことによって変えることができる。例えば、皮膚粘着実施例で使用できる貯蔵器では、室の長さを変えることによって貯蔵器容積を増すことが望ましいことがある。いくつかの実施例では、貯蔵器容積は、貯蔵器の直線寸法の３乗で変倍する。いくつかの実施例では、皮膚粘着システムは、ＯＤが１２ｍｍ未満になり得る。いくつかの実施例では、厚さ８ｍｍのシステムの各寸法及び薬剤溶液貯蔵器容積は、３６×３０×８ｍｍ／１．０ｍＬ、５３×４７×８ｍｍ／２．７ｍＬ、７８×７２×８ｍｍ／７．０ｍＬとなる。いくつかの実施例では、厚さ１２ｍｍのシステムの各寸法及び薬剤溶液貯蔵器容積は、７８×７２×１２ｍｍのシステムで２０ｍＬの容積となり得る。
【００６３】
図４Ａは、貯蔵器組立品４５０、間隙４５５、ポンプ注入流体室４６０、及び送達流体室４８０を示す。組み立てられたポンプ（例えば、図３Ｂに示す）は、間隙４５５に挿入することができる。図４Ｂは、０．９ｍＬの送達流体容積を有する貯蔵器組立品４５１の平面図を示す。貯蔵器組立品４５１は、ポンプ注入流体室４６０及び送達流体室４８０を備える。ポンプ注入流体室は、湾曲部４７１ａを含み、これは流体的に直線部４７２ａに接続され、これは流体的に湾曲部４７３ａに接続され、これはヘアピン部４７４ａによって流体的に湾曲部４７３ｂに接続され、これは流体的に直線部４７２ｂに接続され、これは流体的に湾曲部４７１ｂに接続されている。
【００６４】
図４Ｃは、２．７ｍＬの送達容積を有する貯蔵器組立品４５２を示す。ポンプ注入流体室４６０は、湾曲部４７１ａを含み、これは流体的に直線部４７２ａに接続され、これは流体的に湾曲部４７３ａに接続され、これは流体的に直線部４７２ａに接続され、これは流体的に湾曲部４７３ｄに接続され、これは流体的に直線部４７２ａに接続され、これは流体的に湾曲部４７１ｄに接続され、これは流体的にヘアピン部４７４ｃに接続され、これは流体的に湾曲部４７１ｃに接続され、これは流体的に直線部４７２ｃに接続され、これは流体的にヘアピン部４７４ｂに接続され、これは流体的に湾曲部４７３ｂに接続され、これは流体的に直線部４７２ｂに接続され、これは流体的に湾曲部４７１ｂに接続され、これは流体的に通気孔４７８に接続されている。
【００６５】
図４Ｄは、７．３ｍＬの送達容積を有する貯蔵器組立品４５３を示す。ポンプ注入流体室４６０は、湾曲部４７１ａを含み、これは流体的にヘアピン部４７４ａに接続され、これは流体的に湾曲部４７１ｂに接続され、これは流体的にヘアピン部４７４ｂに接続され、これは流体的に湾曲部４７１ｃに接続され、これは流体的にヘアピン部４７４ｃに接続され、これは流体的に湾曲部４７１ｄに接続され、これは流体的にヘアピン部４７４ｄに接続され、これは流体的に湾曲部４７１ｅに接続され、これは流体的にヘアピン部４７４ｅに接続され、これは流体的に湾曲部４７１ｆに接続され、これは流体的に通気孔４７８に接続されている。
【００６６】
いくつかの実施例では、ポンプ・システムの構成要素は低価格で製造することができる。図５Ａは、本開示の具体例の一実施例によるポンプ５１０の分解組立図を示す。構成要素は、左から右に、塩化ビニルＯリング５３４、金細片５３３、Ａｇ／Ａｇ２Ｏで被覆された炭素紙陽極５３０、セラミック膜５２０、Ａｇ／Ａｇ２Ｏで被覆された炭素紙陰極５４０、金細片５４３、塩化ビニルＯリング５４４である。
【００６７】
いくつかの実施例では、ポンプ・システムの組み立てられた構成要素は、貯蔵器間隙に挿入することができる。いくつかの実施例では、貯蔵器は、ポンプ注入される水用の室、及び送達流体用の室を含み得る。図４Ａ〜Ｄに表示されるように、送達流体貯蔵器容積は、本明細書で説明されているポンプ及びシステムと共に使用するために変わることがある。いくつかの実施例では、システムは、１つ又は複数のヘアピン部がある貯蔵器を備え得る。
【００６８】
図５Ｂは、本開示の具体例の一実施例による貯蔵器システムの平面図を示す。図５Ｂは、ポンプ注入される水及び薬剤室のための貯蔵器５５０、及びポンプ間隙５５５を描写する。
【００６９】
いくつかの実施例で、ポンプ・システム（例えば、機能性薬剤注入システム）は、２つの室がある貯蔵器を備え得る。いくつかの実施例では、貯蔵器は、ポンプ注入流体室及び送達流体室を含み得る。いくつかの実施例では、各室は、開口、湾曲部を含むことができ、この湾曲部は流体的に直線部と連結され、これは流体的に湾曲部と接続され、これは流体的にヘアピン部と接続され、これは流体的に湾曲部と接続され、これは流体的に直線部と連結され、これは流体的に湾曲部と接続されている。いくつかの実施例では、ポンプ注入流体室は、近接端部、中間端部、及び末端部を含み得る。いくつかの実施例では、ポンプ注入流体室はポンプ対を備えることがある。いくつかの実施例では、貯蔵器は、空気入口を含むポンプ注入流体室組立品を備えることがある。いくつかの実施例では、貯蔵器は、ポンプ注入流体室充填入口及び隔壁を含むポンプ注入流体室組立品を備えることがある。いくつかの実施例では、貯蔵器は、ポンプ注入流体室末端充填入口を含むポンプ注入流体室組立品を備えることがある。いくつかの実施例では、ポンプ注入流体室は、近接端部、中間端部、及び末端部を備えることがある。いくつかの実施例では、ポンプ注入流体室は、ポンプ結合部を備えることがある。いくつかの実施例では、貯蔵器は、空気入口を含む送達流体室組立品を備えることがある。いくつかの実施例では、貯蔵器は、送達流体室充填入口及び隔壁を含む送達流体室組立品を備えることがある。いくつかの実施例では、貯蔵器は、ポンプ注入流体充填入口及び隔壁を含む送達流体室組立品を備えることがある。いくつかの実施例では、貯蔵器は、送達流体充填出口を含む送達流体室組立品を備えることがある。いくつかの実施例では、送達流体室は、近接端部、中間端部及び末端部を備えることがある。いくつかの実施例では、送達流体室は、ポンプ結合部を備えることがある。貯蔵器組立品は、いくつかの実施例で、筐体を備えることがある。筐体（例えば、剛直及び／又は半剛直な筐体）は、例えば、任意の適切なプラスチック類、ポリマー類、アクリル類、及び／又は他の諸材料を含み得る。筐体は、いくつかの実施例で、透明及び／又は不透明であり得る。
【００７０】
いくつかの実施例では、送達流体室は、交換可能及び／又は使い捨てになるように構成することができる。例えば、送達流体室は、ポンプ及び／又は貯蔵器に連結するカートリッジ（直接でもコネクタを介してもよい連結部）として構成することができる。コネクタはポンプ、貯蔵器、送達流体室、又はこれらの組合せに固定することができる。
【００７１】
図５Ｃは、本開示の具体例の一実施例による貯蔵器システムの、図５Ｂに示される切断線５Ｃ−５Ｃに沿った断面図である。図５Ｃは、本開示の具体例の一実施例による貯蔵器システムの上下層の入口及び出口の断面図を示す。図５Ｃの左側は、湾曲部５７３ａ、５７３ｂ、５９３ａ、５９３ｂの管状ホースを描写する。湾曲部５７３ａ、５７３ｂは、湾曲部５９３ａ及び５９３ｂの上に直接積み重ねられる。図５Ｃの右側は、湾曲部５７１ａ、５７１ｂ、５９１ａ、５９１ｂの管状ホースを描写する。湾曲部５７１ａ、５７１ｂは、湾曲部５９１ａ及び５９１ｂの上に直接積み重ねられる。
【００７２】
図５Ｄは、本開示の具体例の一実施例による貯蔵器システムの、図５Ｂに示される切断線５Ｄ−５Ｄに沿った断面図である。図５Ｄの左側は、送達流体室５８０の送達流体出口５９９を含む、貯蔵器５５０の左側を描写する。図５Ｄの左側は、湾曲部５７３ａ、５７３ｂ、５９３ａ、５９３ｂの管状ホースを描写する。湾曲部５７３ａ及び５７３ｂは、それぞれ湾曲部５９３ａ及び５９３ｂの上に直接積み重ねられる。湾曲部５９３ａはまた、送達流体出口５９９につながっている。図５Ｄの右側は、水室５６０の空気入口５７８を含む、貯蔵器５５０の右側を描写する。図５Ｄの右側は、湾曲部５７１ａ、５７１ｂ、５９１ａ、５９１ｂの管状ホースを描写する。湾曲部５７１ａ及び５７１ｂは、湾曲部５９１ａ及び５９１ｂの上に直接積み重ねられる。
【００７３】
図５Ｅは、本開示の具体例の一実施例による貯蔵器システムの、図５Ｂに示される切断線５Ｅ−５Ｅに沿った断面図である。この図は、ポンプを挿入できる間隙５５５と、ポンプを流体的に結合できる結合部５６１及び５８１とを示す。図はまた、送達流体出口５９９も示す。
【００７４】
図５Ｆは、本開示の具体例の一実施例による図５Ｂに示される貯蔵器システムの立面図を示す。図５Ｆは、送達流体出口５９９を描写する。
【００７５】
図５Ｇは、本開示の具体例の一実施例による貯蔵器システムの、図５Ｆに示される切断線５Ｇ−５Ｇに沿った断面図である。図５Ｇは、本開示の具体例の一実施例による貯蔵器システムの水室５６０を描写し、水室５６０の開口５６２は流体的に第１の湾曲部５７１ａに接続され、これは流体的に直線部５７２ａに接続され、これは流体的に第２の湾曲部５７３ａに接続され、これは流体的にヘアピン部５７４に接続され、これは流体的に第１の湾曲部５７３ｂに接続され、これは流体的に直線部５７２ｂに接続され、これは流体的に第２の湾曲部５７１ｂに接続されている。図５Ｇはまた、水室空気入口５７８も描写する。
【００７６】
図５Ｈは、本開示の具体例の一実施例による貯蔵器システムの、図５Ｆに示される切断線５Ｈ−５Ｈに沿った断面図である。図５Ｈは、貯蔵器システムの送達流体室５８０を描写し、送達流体室５８０の開口は流体的に第１の湾曲部５９３ｂに接続され、これは流体的に直線部５９２ｂに接続され、これは流体的に第２の湾曲部５７３ｂに接続され、これは流体的にヘアピン部５９４に接続され、これは流体的に第１の湾曲部５９１ａに接続され、これは流体的に直線部５７２ａに接続され、これは流体的に第２の湾曲部５９３ａに接続されている。
【００７７】
いくつかの実施例では、上部室がポンプ注入される水を備え得る。いくつかの実施例では、下部室が送達流体溶液を備え得る。いくつかの実施例では、室の直径チャネルは３ｍｍ未満であり得る。いくつかの実施例では、チャネル直径（例えば、ＩＤ及び／又はＯＤ）は、その全長に沿って変わり得る。
【００７８】
図５Ｉは、図５Ｂ〜５Ｈに示された貯蔵器システムの全体等角図を示す。図５Ｉは、水室近接充填入口５６３を描写する。図５Ｉは、円錐状のもの、すなわちファンネル５６２を備える水室の左側上層の開口を描写する。
【００７９】
図５Ｊは、図５Ｂ〜５Ｉに示された貯蔵器システムの全体等角図を示す。図５Ｊは、円錐状のもの、すなわちファンネル５８２を備える送達流体室の右側下層の開口を描写する。
【００８０】
ポンプ・システム
ポンプは、いくつかの実施例によれば、薬物を継続的及び／又は間欠的に送達するように構成することができる。例えば、糖尿病、特に１型糖尿病の患者が使用するインスリン・ポンプは、プログラムされた、又はプログラム可能な送達プロファイル（１つ又は複数）に従って、基本的な送達速度で継続的にインスリンを送達するようにプログラムすることが、またインスリン適用量（例えば、所定の時間、例えば１時間未満、３０分未満、１０分未満、及び／又は５分未満に送達される薬剤の特定の投与量）を送達するようにプログラムすることが、通常は、炭水化物摂取（例えば、食事）又は予想される血糖偏位若しくはその発生と連動して、又はそれを見越して可能である。インスリンが体細胞によるグルコースの消費を増大させるのに対して、グルカゴンは、貯蔵されたグリコーゲンのグルコースへの変換を誘導し、それによって体液中のグルコースの濃度が高くなる。糖尿病の処置において、ポンプ・システムは、グルカゴン及び／又はインスリンを送達することができる。インスリン・ポンプとグルカゴンポンプの両方を備える２ポンプ・システムが、糖尿病処置において特に価値があり得る。というのは、このシステムでは、血糖の上昇と下降両方の調節を可能にでき、また望ましくない高血糖及び／又は低血糖の期間が継続すること、及び／又はそれが生じる可能性を減少できるからである。
【００８１】
ポンプは、例えば、パーキンソン病を管理するのに有用な、通常は４時間未満（例えば、約３０分と約３時間の間、１時間と２時間の間）のインビボ半減期を有する薬剤を（例えば、継続して、且つ／又は断続的に）送達するように構成することができる。パーキンソン病を管理するのに有用であり得る薬剤の例には、水溶性Ｌ−ＤＯＰＡプロドラッグ、アポモルヒネ、リスリド、Ｌ−ＤＯＰＡデカルホキシラーゼ阻害剤、及び／又はカテコール−Ｏ−メチル・トランスフェラーゼ阻害剤が含まれる。
【００８２】
流体ポンプ（例えば、薬剤ポンプ）はまた、患者の体内での半減期が短い薬剤の溶液（例えば、生物学的及び／又は化学的なもの）を送達するのに使用することもできる。いくつかの実施例では、短命な化学物質の実例に、ゲンタマイシン、トブラマイシン及びセフォタキシムのような短命な抗生物質が含まれ得る。ゲンタマイシンは、経口投与された場合にはよく吸収されないが、皮下及び筋肉内に送達された場合にはよく吸収される。その排出半減期は、腎臓機能が正常な患者では２時間しかなく、そのため、その継続的及び／又は頻繁な送達が場合により有利になる。ゲンタマイシンは、例えば、黄色ブドウ球菌などのグラム陰性菌による重症感染症の治療に使用されることがあり、また例えば、敗血症、新生児敗血症、新生児髄膜炎、胆道感染症、腎盂腎炎、前立腺炎、及び心内膜炎の治療で使用される。トブラマイシンは、正常人では約２時間の血中半減期を有する。トブラマイシンは、例えば肺炎に対し、特に緑膿菌によって引き起こされた場合に有効なことがある。セフォタキシムは、排出半減期がわずか１．１時間しかなく、そのため、その継続的及び／又は頻繁なポンプ注入が場合により特に関心のあるものになる。セフォタキシムは、多くのグラム陰性菌によって引き起こされる気道、皮膚、骨、関節、泌尿生殖器系の感染症、髄膜炎及び敗血症の治療に有効なことがある。セフォタキシムは、例えば、肺炎連鎖球菌のペニシリン耐性株に対して有効である。
【００８３】
いくつかの実施例では、ポンプ注入できる有効薬物成分には、ヘパリン（例えば、血液凝固を抑制するために使用される）、インターフェロン（例えば、Ｃ型肝炎の治療に使用される）、又はケタミン（例えば、痛み処置に、例えばモルヒネ及びその誘導体のようなオピオイド薬と共に使用される）が含まれる。本開示のいくつかの実施例によるポンプ注入はまた、治療が、体液中の血清などの薬物又は物質をほぼ一定の密度に維持することによってより適切に達成されるときに、及び／又は治療が目標の器官に対し選択的な薬剤送達を必要とするときに（例えば、ほとんどの癌の化学療法の場合のように）、望ましい（例えば、有利である）ことがある。
【００８４】
ポンプを備えるシステムはまた、複数の貯蔵器から複数の薬剤を送達するように、例えば、２つの別々の貯蔵器から２つの薬剤を送達するように構成することもできる。別々の貯蔵器からの送達は、同時又は非同時とすることができる（例えば、互い違いに、連続して、重ね合わせて、断続的に）。例えば、第１の流体（例えば、薬剤を含む）を第１の貯蔵器から第１の期間、第１の流速で送達し、その後に第２の流体（例えば、薬剤を含む）の送達を第２の貯蔵器から第２の期間、第２の流速で続けることができる。
【００８５】
いくつかの実施例では、流体（例えば、薬剤）を送達するデバイスは、ポンプ（例えば、薬剤ポンプ、インスリン・ポンプ）、貯蔵器、制御器、１つ又は複数のセンサ、又はこれらの組合せを含み得る。流体ポンプ・システム（例えば、投薬ポンプ・システム）は、いくつかの実施例で、流れを生じさせる構成要素、計量構成要素（例えば、正確な薬剤投与の構成要素）、及び／又は移植針又はカニューレを備えることがあり、この針又はカニューレは、プラスチック管を介して、流れを生じさせるポンプに接続されている。流体送達システムは、貯蔵器に格納されている流体（例えば、薬剤を含有する溶液、及び／又は複数の薬剤を含有する溶液）の規定量をポンプ注入及び／又は送達することができる。針は任意選択で短くでき、その長さは約０．３ｃｍから約１ｃｍの間であり、その番手は、例えば約２２から約３２の間、及び／又は約２６から約２９の間であり得る。針（例えば、細い番手の針）は、皮膚装着薬剤ポンプ注入システムの着用者が針の存在を感じる程度を低減するために、任意選択で腹部の皮膚に挿入されることがあり、脂肪質の組織中に存在する針の先端が腹部の皮膚の下に見出されることがよくある。針は、いくつかの実施例では、静脈のポートに挿入されることがある。いくつかの実施例によれば、送達流体は、人間又は動物の治療が必要な状態を処置するために使用される医薬品、栄養素、栄養補助剤、及び／又はワクチンを含み得る。インスリンは、いくつかの実施例で、薬剤の一実例であり得る。薬剤を含む送達流体はさらに、薬剤を溶解及び／又は分散できる溶液を含み得る。
【００８６】
いくつかの実施例では、ポンプ・システムは、参照電極を備えることがある。例えば、参照電極は、陽極及び／又は陰極に対する電位を監視するために含まれることがある。参照電極は、いくつかの実施例では、反応物質の存在を監視するために望ましいことがある。例えば、陽極と参照電極の間、又は陰極と参照電極の間の電位は、それぞれ陽極又は陰極の反応物質が欠乏したときに上昇し得る。制御器は、参照電極に対するある範囲（例えば、所定の範囲）内の電位、及び／又はある閾値（例えば、あらかじめ設定された閾値）を超える電位を検出すると流れを終止させるように構成することができる。
【００８７】
いくつかの実施例では、本明細書で説明されている薬剤又は薬剤溶液の量及び／又は送達速度は、ポンプ・システムによって制御することができる。いくつかの実施例では、ポンプ・システムは、外部インターフェースを介してコンピュータ（例えば、パーソナルコンピュータ、マイクロコントローラなど）に接続されたポンプを備え得る。いくつかの実施例では、システムは、例えば、３Ｖリチウム電池及び１つ又は複数の制御ボタンを備える外部制御器までの、外部インターフェース・オプション用のインターフェース・ケーブルを備える外部インターフェース部によって制御することができる。いくつかの実施例では、制御ボタンにより、例えば、ポンプに印加されるべき電流、及びこのような印加の持続時間をプログラムすることが可能になり得る。いくつかの実施例では、システムは、送信機及び／又は受信器を備えることがある。いくつかの実施例では、システムは警報器を備えることがある。いくつかの実施例では、システムは、再使用可能、取外し可能（「飛び出す」）電子パッケージをその中心に備えることがある。いくつかの実施例では、電子パッケージは、定電流電源、及びＬＣＤ又は電気泳動（例えば、Ｅシンク）又は他の表示装置を備えることがある。いくつかの実施例では、取外し可能電子パッケージは、電気的に結合されたプロセッサ、メモリ、ユーザ・インターフェース（すなわち、１つ又は複数の制御ボタン）及び電源を備えることがある。いくつかの実施例では、電子システムは、無線制御器を含むことがある。いくつかの実施例では、電子システムは、高周波通信手段を備えることがある。いくつかの実施例では、電子システムは、ブルートゥース技術を含むことがある。制御器は、ポンプに物理的に接続されたユニット（例えば、カテーテル）の中に収容されることがあり、或いは、いくつかの実施例では、間隔をあけて配置され、及び／又は遠隔で動作することがある。制御器は、例えば、腕時計及び／又は移動通信デバイス（例えば、携帯電話）の中に収容されることがある。
【００８８】
図６Ａは、本開示の具体例の一実施例による、ポンプ６１０、ポンプ注入流体室６６０、送達流体室６８０、空気入口６７８、送達流体出口６９９、及び制御器６０１を備えるポンプ・システム６００の立面図を示す。図６Ｂと比較して、ポンプ注入流体室６６０及び送達流体室は、図示のために、ポンプ６１０と同一線上にあるように直線になっている。図６Ａは、ポンプ注入流体６５６ａの第１の分割量と流体連通するセパレータ６５７ａで充填されたポンプ注入流体室６６０を描写しており、送達流体室６８０は、セパレータ６５７ｂと流体連通し送達流体６５８に流体的に接続された、ポンプ注入流体６５６ｂの第２の分割量で充填されている。セパレータは、液体であることも固体であることもある。液体セパレータの実例には、例えば、シリコーン油、又は脂肪酸のグリセロール・モノエステル若しくはグリセロール・ジエステルが含まれ得る。固体セパレータは、いくつかの実施例では、プラスチック、セラミック又は金属であり得る。ポンプ注入が開始すると、ポンプ注入流体室６６０からのポンプ注入流体６５６ａはポンプ６１０を通過し、送達流体室６８０ａの中に蓄積し始め、セパレータ６５７ｂを押し、セパレータ６５７ｂは、送達流体６５８を出口６９９に向けて押す。
【００８９】
図６Ｂは、特定の例示的な諸実施例による図６Ａに示された小型の皮膚装着流体送達システム６００を示す。図６Ｂは、送達流体室６８０、ポンプ６１０、制御器６０１、及びポンプ注入流体室６６０を描写する。送達流体６５８（例えば、薬剤含有溶液）は濃く斑点が付けられ、ポンプ注入流体６５６は薄く斑点が付けられている。図６Ｂの上部中央の構造物（すなわち、ポンプ注入流体区画６６０を送達流体区画６８０から分離している）は、本明細書で開示されている電気浸透ポンプ６１０を描写する。その外径は８ｍｍである。大きい透明のプラスチック円板は、皮膚を模している。図６Ｃに示されるように、この円板を長さ５ｍｍの２９番手注射針６０６が貫いている。システム６００は、皮膚を模した透明板に両面粘着テープ６０５で接着される。図示のように、システム６００は、その中心に再使用可能、取外し可能（「飛び出す」）電子パッケージ６０１を有する（図６Ｄ〜５Ｇ）。図６Ｂの実施例に描写されているように、システム６００のポンプ注入流体室６６０は、ポンプ注入流体６５６ａを収容でき、送達流体室６８０は、ポンプ６１０を通過しない送達流体６５８（例えば、インスリン模擬物）を収容することができる。この実施例によれば、ポンプの有効面積は約０．３ｃｍ２でよい。送達流体室６８０はまた、ポンプ注入流体６５６ｂと送達流体６５８を分離するセパレータ６５７ｂを含むこともある。動作中、セパレータ６５７ｂは、無色で示されたポンプ注入流体６５６ｂが送達流体６５８を移動させるにつれて動く。
【００９０】
システム６００が装着されている大きな透明プラスチック板は、説明の目的で皮膚を模しており、実際の使用の際には、人間又は動物の皮膚と置き換えることができる。図６Ｃに示されるように、このプラスチック円板を注射針６０６が貫いている。図６Ｃは、本開示の具体例の一実施例によるポンプ・システムの等角図を示す。送達流体６５８は、薬剤出口６９９から外に押し出されると、対象に挿入されている針６０６に到達する。図６Ｃは、システムを対象に装着するための粘着パッチ６０５を備える一実施例を描写する。いくつかの実施例では、針は、長さが約５ｍｍ、２９番手ほどの注射針６０６とすることができる。図示の実施例によれば、このシステムは、皮膚を模した透明板に両面粘着テープ６０５で接着される。別の実施例では、システムは、伸縮バンドを使用して対象に装着することができる。任意選択で、針は約５ｍｍより長く（例えば、約７ｍｍより長く）、且つ／又は９ｍｍよりも短くすることができる。いくつかの実施例では、針は対象（例えば、皮膚）に挿入することができる。挿入角度（例えば、皮膚の面に対する）は、皮膚の面に対して１５°から約４５°までとすることができる。挿入角度（例えば、皮膚に直角の線に対する）は、約７５°から約４５°までとすることができる。針は、約３１番手ほどから約２３番手ほどまでの直径を有し得る。
【００９１】
図６Ｄは、本開示の具体例の一実施例による定電流／電圧制御器及びタイマの平面図を示す。図６Ｄは制御器６０１を描写し、これは、ユーザ・インターフェース６０１ｄ、ＬＣＤ表示装置６０１ｅ、電気的に結合されたプロセッサ６０１ａ、メモリ６０１ｂ及び電源６０１ｃを備える。図示のように、図６Ｄの制御器６０１はさらに、ポンプ６１０に印加されるべき電流、及びこのような印加の時間（例えば、持続時間及び／又は間隔）をプログラムするための２つの制御ボタン６０１ｄを備える。これらの２つの設定（すなわち、電流と時間の組合せ）により、送達量及び／又は送達速度（すなわち、流速）を規定することができる。図示の実施例によれば、このシステムの大きさは３６ｍｍ×３０ｍｍ×８ｍｍである。
【００９２】
図６Ｅは、本開示の具体例の一実施例による定電流／電圧制御器及びタイマの平面図を示す。図６Ｅは、電気的に結合されたプロセッサ６０１ａ、メモリ６０１ｂ及び電源６０１ｃを描写する。
【００９３】
図６Ｆは、本開示の具体例の一実施例による図６Ｅに示された制御器の分解組立図である。図６Ｆは、電気的に結合されたプロセッサ６０１ａ、メモリ６０１ｂ及び電源６０１ｃ、並びにＬＣＤ表示装置６０１ｅ及びユーザ・インターフェース６０１ｄを描写する。
【００９４】
図７Ａ〜７Ｃは、貯蔵器組立品７５０を備えるシステム７００の各実施例を示し、説明の目的で、ポンプ注入流体室７６０及び送達流体室７８０が、図６Ａに示された同一線上配置と類似して、互いに同一平面に、またポンプ７１０と同一平面に描かれている。ポンプ注入流体室７６０及び送達流体室７８０は、図示のように構成することができ、或いは、ポンプ注入流体室７６０が送達流体室７８０に実質的に重なり、これら２つが合わさって、少なくとも部分的に、楕円及び／又は円（例えば、図４Ｂ〜４Ｄに示される）を画定するように構成することもできる。
【００９５】
図７Ａは、本開示の具体例の一実施例によるポンプ・システム７５０の断面図を示す。ポンプ７１０は、膜７２０、陽極７３０、及び陰極７４０を備える。図７Ａに描写されたポンプ注入流体室組立品７６０は、ポンプ７１０の左側に位置し、ポンプ注入流体室開口７５６がポンプ結合部７６１と結合され、ポンプ結合部７６１はポンプ７１０と流体的に結合されている。結合部７６１は、円錐部７６２を含み、その直径は、ポンプ注入流体室７６０の内径から膜７２０の直径まで拡大する（左から右へ）。図７Ａは、ポンプ注入流体室７６０の近接端部７６７、中間部７７０及び末端部７７５を描写する。ポンプ注入流体室７６０は、３つの外部流体接続部、すなわちポンプ動作中に空気をポンプ注入流体室７６０の中に入れるための空気入口７７８と、ある量（例えば、少量）のセパレータ流体をポンプ注入流体室７６０に入れるためのセパレータ末端充填入口７７６及び隔壁７７７と、ある量（例えば、少量）のポンプ注入流体を、ポンプ７１０と接するポンプ注入流体室７６０に充填するためのポンプ注入流体入口７６３及び隔壁７６４とを備える。
【００９６】
ポンプ７１０は、ポンプ結合部７８１により送達流体室７８０の送達流体室開口７８５を通して、送達流体室組立品７８０と流体的に結合している。結合部７８１は、円錐部７８２を含み、その直径は、膜７２０の直径から送達流体室７８０の内径まで狭くなる（左から右へ）。送達流体室７８０は、近接端部７８７、中間部７９０及び末端部７９５を含む。中間部７７０及び７９０は、いくつかの実施例によれば（例えば、図４Ｂ〜４Ｄ）、様々な湾曲部、直線部、及び／又はヘアピン部を含み得る。近接端部７６７及び７８７、並びに末端部７７５及び７９５は、いくつかの実施例によれば、個別に様々な湾曲部、直線部、及び／又はヘアピン部を含み得る。送達流体室７８０はまた４つの外部流体接続部、すなわち、ある量（例えば、少量）のポンプ注入流体を、ポンプ７１０と接する送達流体室７８０に充填するためのポンプ注入流体入口７８３及び隔壁７８４と、ある量（例えば、少量）のセパレータ流体を送達流体室７８０に入れるためのセパレータ流体入口７９６及び隔壁７９７とある量の送達流体を送達流体室７８０に入れる（例えば、室７８０を充填する）ための送達流体入口７９８及び隔壁７９８ａと、送達流体出口７９９とを備える。
【００９７】
図７Ｂは、本開示の具体例の一実施例によるポンプ・システム７５０の断面図を示す。図７Ｂは、図７Ａに描写されたのと同じ構成要素を描写する。図７Ｃは、本開示の具体例の一実施例によるポンプ・システム７５０の断面図を示す。図７Ｃは、図７Ａに描写されたのと同じ構成要素を描写する。いくつかの実施例では、結合部７６１、円錐部７６２、開口７６５、結合部７８１、円錐部７８２及び／又は開口７８５の形状及び／又は相対位置は、ポンプ７１０を通る流体の流れに影響を及ぼし得る。結合部７６１、円錐部７６２、開口７６５、結合部７８１、円錐部７８２及び／又は開口７８５を楕円構成（例えば、図７Ａ）、直線で中心に合わせた構成（例えば、図７Ｂ）、直線で中心から外した構成（図７Ｃ）で配置することが望ましく、且つ／又は必要なことがある。
【００９８】
いくつかの実施例では、電気浸透ポンプの外径は約１ｃｍ以下、例えば約０．８ｃｍ以下であり得る。したがって、電気浸透ポンプの断面積は１ｃｍ２未満、０．８ｃｍ２未満、及び／又は約０．５ｃｍ２以下になり得る。いくつかの実施例では、ポンプは、小さな円筒形で、任意選択ではコイン型の、ＯＤが例えば１３ｍｍ未満、８ｍｍ未満、及び／又は６ｍｍ未満である電池によって電源供給することができる。電池は、公称約１．４Ｖの開回路電圧（ＯＣＶ）のアルカリ亜鉛−空気電池とすることができる。或いは、ポンプは、公称約１．４ＶのＯＣＶのアルカリ亜鉛−二酸化マンガン電池、又は公称約１．６ＶのＯＣＶの亜鉛−酸化銀電池、又は公称約３．２ＶのＯＣＶのＬｉ−二酸化マンガン電池などの公称約２．８Ｖ以上のＯＣＶのリチウム陽極電池によって電力供給することができる。いくつかの実施例のポンプでは、約１〜４０μＬ／ｍｉｎの流速を得ることができる。いくつかの実施例では、約３ＶのＯＣＶのリチウム陽極電池を用いて、少なくとも約２０μＬ／ｍｉｎから約４０μＬ／ｍｉｎの間の流速を維持することができる。いくつかの実施例では、約３μＬ／ｍｉｎと約２０μＬ／ｍｉｎの間の流速が、１．４Ｖ亜鉛−二酸化マンガン・アルカリ電池を用いて維持され得る。使用できる小型電池のいくつかの実例が表１に示されている。すべての電池が、少なくとも約１ヶ月間十分な、又は１００回の食事に十分なインスリンを含有する、少なくとも約１６ｍＬの本明細書で開示されている溶液を電気浸透ポンプで注入するのに十分な容量を有する。
【００９９】
いくつかの実施例によれば、ポンプ・システムは１つ又は複数のセンサを備え得る。例えばポンプは、対象に投与される送達流体の量を検出するセンサを含むことがある。送達流体量は、例えば、セパレータの位置を監視することによって推定することができる。いくつかの実施例では、セパレータが着色されることがある（例えば、目に見えるインク又は染料、発光剤、リン光発光剤などを使用して）。印が付いたセパレータの十分近くにセンサ（例えば、感光膜）を配置して、この膜がセパレータの動きを検出できるようにすることが可能である（例えば、ポンプ・システム筐体に接着される）。センサは、いくつかの実施例によれば、制御器と連通して配置することができる。センサと連通した制御器は、電位差及び／又は膜を横切る電流を調節することができる（例えば、所望の流速、投与量、量、継続期間などに送達を調節するために）。
【０１００】
【表１】
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【０１０１】
ポンプ・システムの充填方法
図８Ａ〜８Ｅは、貯蔵器組立品８５０に充填する各ステップを示し、説明の目的で、ポンプ注入流体室８６０及び送達流体室８８０が、図６Ａ及び図７Ａ〜７Ｃに示された同一線上配置と類似して、互いに同一平面に、またポンプ８１０と同一平面に描かれている。ポンプ注入流体室８６０及び送達流体室８８０は、図示のように構成することができ、或いは、ポンプ注入流体室８６０が送達流体室８８０に実質的に重なり、これら２つが合わさって、少なくとも部分的に、楕円又は円（例えば、図４Ｂ〜４Ｄに示される）を画定するように構成することもできる。
【０１０２】
図８Ａは、ポンプ・システム８００の断面図を示し、本開示の具体例の一実施例によれば、ポンプ注入流体室８６０にポンプ注入流体８５６ａがポンプ注入流体入口８６３（矢印）を通して充填される。図８Ｂは、ポンプ・システム８００の断面図を示し、本開示の具体例の一実施例によれば、ポンプ注入流体室８６０にセパレータ流体８５７ａがセパレータ流体入口８７６（矢印）を通して充填される。図８Ｃは、ポンプ・システム８００の断面図を示し、本開示の具体例の一実施例によれば、送達流体室８８０に、ポンプ注入流体８５６ｂがポンプ注入流体入口８８３（矢印）を通して充填される。図８Ｄは、ポンプ・システム８００の断面図を示し、本開示の具体例の一実施例によれば、送達流体室８８０にセパレータ流体８５７ｂがセパレータ流体入口８９６（矢印）を通して充填される。図８Ｅは、ポンプ・システム８００の断面図を示し、本開示の具体例の一実施例によれば、送達流体室８８０に送達流体８５８が送達流体入口８９８（矢印）を通して充填される。
【０１０３】
図９Ａ〜９Ｅは、ポンプ９１０、水室９６０及び薬剤溶液室９８０を備えるポンプ・システム９００に充填するステップを示し、図８Ａ〜８Ｅに対応している。線９３６及び９４６は、それぞれポンプ９１０の陽極９３０及び陰極９４０と電気的に連通している。図９Ａは、ポンプ・システム９００の等角図を示し、本開示の具体例の一実施例によれば、水室９６０に水９５６ａが水入口９６３を通して充填される。図９Ｂは、ポンプ・システム９００の等角図を示し、本開示の具体例の一実施例によれば、水室９６０に油９５７ａ（黒）が油入口９７６を通して充填される。図９Ｃは、ポンプ・システム９００の等角図を示し（図９Ｂに対し反転されている  −  線９３５及び９４５に注意）、本開示の具体例の一実施例によれば、薬剤溶液室９８０に薬剤溶液９５６ｂが薬剤溶液入口９８３を通して充填される。図９Ｄは、ポンプ・システム９００の等角図を示し、本開示の具体例の一実施例によれば、薬剤溶液室９８０に油９５７ｂ（黒）が油入口９９６を通して充填される。図９Ｅは、ポンプ・システム９００の等角図を示し、本開示の具体例の一実施例によれば、薬剤溶液室９８０に薬剤溶液９５８（斑点）が薬剤溶液入口９９８を通して充填される。いくつかの実施例では、薬剤出口９９９が、対象に挿入されたカテーテル又は針（例えば、使用される場合）に流体的に接続されることがある。いくつかの実施例によれば、図９Ａ、図９Ｂ、図９Ｃ、図９Ｄ及び／又は図９Ｅに示された各充填ステップのうちの１つ以上を１つ又は複数の設備（例えば、製造設備）で完了することが望ましく、且つ／又は必要なことがある。いくつかの実施例では、最終使用者が任意選択で、図９Ａ、図９Ｂ、図９Ｃ、図９Ｄ及び／又は図９Ｅに示された各充填ステップのうちの１つ又は複数を完了することがある。例えば、最終使用者は、図９Ｅに示された充填ステップを完了することがある（例えば、使用の直前に）。
【０１０４】
加えて、貯蔵器は、流体で事前充填され、且つ／又は交換可能にポンプと係合されるように構成及び配置することができる。いくつかの実施例では、本明細書で別に開示されるように、事前充填貯蔵器を装填することができる。いくつかの実施例によれば、事前充填貯蔵器は、それがポンプに係合するところの近くの流体室開口（例えば、貯蔵器間隙）を通して装填することができる。取外し可能栓を、装填の後でポンプ係合の前の流体損失を低減又は防止するために、流体室開口の上に配置することができる。例えば、対向するカバーを有する単一の取外し可能栓を、それぞれの室開口がカバーで塞がれるように貯蔵器間隙に配置することができる。いくつかの実施例では、栓は、対向する貯蔵器室を覆うように、且つポンプが貯蔵器間隙と係合することをなお可能にするように配置することができる。例えば、貯蔵器間隙は、一方の面からポンプを受けることができ、またポンプが係合した後に、反対側の面から栓（例えば、テープの細片）を取り外すことを可能にすることができる。栓、ポンプ、及び／又は貯蔵器は、いくつかの実施例では、ポンプを係合することで同時に栓を移動させるように構成することができる。栓取外し、及び／又はポンプ係合は、流体漏洩（例えば、貯蔵器に入る気体、又は貯蔵器からの液体放出）を生じさせることなく行うことができる。
【０１０５】
いくつかの実施例では、使い捨てカートリッジ（貯蔵器）は、１つ又は複数の隔壁（例えば、エラストマー隔壁）を有することができる。使い捨てカートリッジ（例えば室）の内容物との流体連通は、例えば中空針（例えば、鋼針）で隔壁を穿孔することによって確立することができる。いくつかの実施例では、事前充填貯蔵器は、２つの室を備えることができ、それぞれがほぼ完全に、一方はポンプ流体で、他方は送達流体で充填され、またそれぞれが、隔壁（例えば、ゴム隔壁）によって少なくとも部分的に画定された端部を有する。
【０１０６】
ポンプ・システム動作
いくつかの実施例によれば、流体ポンプ・システム（例えば、投薬ポンプ・システム）は、体組織内の埋め込まれたカニューレ又は中空針に管で接続された貯蔵器内に格納された流体（例えば、インスリンの溶液及び／又は懸濁液）を送達することができる。流体は例えば、皮下に、任意選択で脂肪組織の中に送達することができる。いくつかの実施例によれば、カニューレ（例えば、プラスチック・カニューレ）及び／又は高い番手の（例えば、微細）中空針（例えば、ステンレス鋼針）、例えば、２７、２８、２９、３０、又は３１番手の針が、流体送達のために患者の体内に埋め込まれることがある。カニューレ及び／又は針は、ポンプ注入される流体（例えば、薬剤）の供給源までプラスチック管を介して接続することができる。静脈内への送達では、中空針（例えば、流体ポンプに管を介して接続されている）をカテーテルで静脈に接続された静脈ポート（例えば、留置ポート）の隔壁に挿入することができる。ポートは、例えば、血液学的及び腫瘍学的患者を治療するのに使用することができる。
【０１０７】
いくつかの実施例では、溶解された、又は溶液分散された化学物質（例えば、医薬品有効成分）を患者の組織まで（例えば、皮下に、静脈内に、腹腔内に、及び／又は髄腔内に）送達することができる。いくつかの実施例では、薬物送達システムは、管でカニューレに接続された遠隔の貯蔵器内、又は短い管で接続されたカニューレと共に皮膚装着又は皮膚取付けされたユニット内に格納されるインスリンを送達する種類のものであり得る。いくつかの実施例では、流体送達システム（例えば、薬物注入システム）の体積は約１００ｃｍ３未満で、例えば約２０ｃｍ３未満、例えば約１０ｃｍ３未満、例えば約５ｃｍ３未満であり得る。いくつかの実施例では、貯蔵器は、約１〜１０日間の治療、場合により２〜３日の治療、またしばしば約１日の治療に十分な量の薬剤溶液又は薬剤分散物を収容することができる。
【０１０８】
送達流体は、いくつかの実施例によれば、生物学的及び／又は化学的材料を含み得る。例えば、送達流体は、医薬品有効成分（ＡＰＩ）（例えば、薬剤）を含むことがある。送達流体は、いくつかの実施例では、溶液、懸濁液及び／又はエマルジョンとしてのＡＰＩであり得るか、又は溶液、懸濁液及び／又はエマルジョン中にＡＰＩを含み得る。送達流体は、１つ又は複数の賦形剤（例えば、薬学的に許容できる賦形剤）を含み得る。例えば、送達流体は、あるＡＰＩに対して薬学的に許容できる任意の溶媒を含み得る。いくつかの実施例では、非水系溶媒には、植物油、ポリエチレン・グリコール類、エステル類（例えば、オレイン酸エチル）などが含まれ得る。溶媒は、いくつかの実施例では、１つ又は複数の抗菌性保存剤、抗酸化剤、等張剤、緩衝剤、安定剤、及び／又は他の成分を含み得る。
【０１０９】
いくつかの実施例によれば、ＡＰＩは、オピオイド麻酔剤（例えば、フェンタニル、レミフェンタニル、モルヒネ、ヒドロモルホン、オキシコジエン及びその塩）、非ステロイド系抗炎症薬（ＮＳＡＩＤ）（例えば、ジクロフェナク、ナプロキセン、イブプロフィン、及びセレコキシブ）、局所麻酔薬（例えば、リドカイン、テトラカイン、及びブピビカイン）、ドーパミンアゴニスト（例えば、アポモルヒネ、ロチゴチン、及びロピネロール）、アレルギーの治療及び／又は予防に使用される薬物（例えば、抗ヒスタミン薬、抗ロイコトリエン薬、抗コリン作動薬、及び免疫療法剤）、鎮痙薬（例えば、チザニジン及びバクロフィン）、ビタミン（例えばナイアシン）、セレギリン、ラサギリン、並びにこれらの任意の組合せであることがあり、且つ／又はこれらを含むことがある。生物学的材料は、タンパク質、ペプチド、核酸（例えば、オリゴヌクレオチド）、脂質、及び／又は炭水化物であることがあり、且つ／又はこれらを含み得る。
【０１１０】
いくつかの実施例では、ポンプ・システムは、２つ以上のＡＰＩの組合せを投与することがある。例えば、ポンプ・システムは、このＡＰＩの組合せが充填された単一の送達流体室を含むように構成することができる。ポンプ・システムは、例えば、共通のカテーテル／針又は別々のカテーテル／針の中に供給する２つ以上の送達流体室を含むように構成することができる。いくつかの実施例では、ポンプ・システムは、２つ以上のＡＰＩを固定速度及び／又は可変速度で送達するように構成することができる。ポンプ・システムは、いくつかの実施例では、各ＡＰＩを個別の送達調節に従って送達するように構成することができる。例えば、２つ以上の薬剤を同時及び／又は順次に（例えば、重ねて）投与することができる。
【０１１１】
流体送達システムは、いくつかの実施例では、間接的なポンプ注入によって動作することができる。例えば、ポンプ注入流体（例えば、脱イオン水など、送達されるべき薬剤をほとんど又は全く含有していない溶液）はポンプを通過できるのに対して、送達流体は通過しないでポンプ注入流体によって押される。いくつかの実施例では、セパレータは、ポンプ注入流体と送達流体の混合を防止する、移動可能及び／又は変形可能な不水溶性の固体、水と不混和性の液体、及び／又は水と不混和性の気体（例えば、空気）であり得る。
【０１１２】
いくつかの実施例では、投薬量及び投薬速度（すなわち、送達される量及び流速）の制御（例えば、厳格な制御）が望ましく、且つ／又は必要なことがある。いくつかの実施例では、流速は、一定の電圧供給によって制御され得る。いくつかの実施例では、流速は、一定の圧力によって制御され得る。いくつかの実施例では、流速は、印加される電流によって制御され得る。いくつかの実施例では、流速は、印加される電圧によって制御され得る。いくつかの実施例では、流速は連続的にされ得る。いくつかの実施例では、電極質量及び／又は、陽極及び／又は陰極の消耗は、１５μＬ／ｍｉｎの流速で７時間の連続動作が可能なものであり得る。いくつかの実施例では、平均流速がパルス化（例えば、周期的な電圧及び／又は電流のパルス化）によって制御され得る。例えば、流速は、約４日、約３日、約２日、約１日の期間にわたり、約１時間ごと、約５０分ごと、約４０分ごと、約３０分ごと、約２０分ごと、約１０分ごと、約５分ごと、約２分ごと、約１分ごと、約２０秒ごとのパルス化によって制御され得る。いくつかの実施例では、０．１３μＬ／ｍｉｎの平均流速を、１０秒７５μＡのパルスを１５分ごとに印加することによって得ることができる。
【０１１３】
いくつかの実施例では、ポンプの電極間に電流（又は電圧）を印加すると、陽子が陰極まで移動され、ここで陽子が陰極反応によって消費され得る。いかなる特定の動作機構にも限定されることなく、陽子は、セラミック膜のポリアニオン面で急速に広がって、近接する水のシートを引っ張ることがあり、これにより運動が水バルクに移されて、その流れが引き起こされる。いくつかの実施例では（例えば、電気浸透流が、挟まれた多孔質膜の表面の速い陽子束によって移動され、且つ／又は膜上の不純物の吸着により陽子束に摂動が起こる場合）、水のような純プロトン性液体をポンプ注入流体として使用することが望ましいことがある。
【０１１４】
いくつかの実施例では、電気浸透流が、挟まれた多孔質膜の表面の速い陽子束によって移動される。いくつかの実施例では、送達流体が、ポンプ注入された水によって押される。いくつかの実施例では、ポンプ注入された水により送達流体溶液が希釈されることが、水と送達流体の間に挿入されるセパレータ（すなわち、油滴及び／又は気泡）によって回避される。いくつかの実施例では、セパレータ（例えば、油滴）が皮下組織に達することを防止するために、送達流体（又は送達流体＋送達室セパレータ）の量よりも、ポンプ注入流体（又はポンプ注入流体＋ポンプ室セパレータ）の量が少ないことがある（例えば、約０．５ｍＬ未満、約０．２ｍＬ未満、及び／又は約０．１ｍＬ未満）。いくつかの実施例では、送達流体室内の送達流体（例えば、水）がなくなり、セパレータ（例えば、油）がポンプに入ることがあり、そのため流れが減少し、且つ／又は止まることがある。その時点で、一部の送達流体は、送達流体室の中に残り得る。いくつかの実施例では、残っている送達流体の量が可能な限り少ないこと、又は安全性が損なわれずに可能な限り少ないことが望ましいことがある。
【０１１５】
いくつかの実施例では、セパレータは、気体、液体及び／又は固体を含み得る。気体セパレータは、いくつかの実施例では気泡を含むことがある。いくつかの実施例では、有用な液体セパレータの実例として、シリコーン油、又は脂肪酸のグリセロール・モノエステル若しくはグリセロール・ジエステルがあり得る。いくつかの実施例では、固体セパレータは、プラスチック、セラミック又は金属であり得る。いくつかの実施例では、セパレータは、ポンプ注入された溶液によって押されたときに、規定された経路に沿って移動する。いくつかの実施例では、固体セパレータはまた任意選択で、送達流体がほぼ又は完全になくなったときに、例えば、体に挿入したカニューレに接続された管に入る送達流体を通すオリフィスをふさぐことによって流れを止める働きもする。いくつかの実施例では、例えば、栓の下流側は円錐形とすることができ、円錐形の先端は、送達流体がなくなったときにカニューレ又はその上流側延長部分を貫く。いくつかの実施例では、ポンプ注入される溶液と送達流体を合わせた量は、送達流体の量がポンプ注入される溶液の量を超えるが、これらの量をほぼ同じにすることによって最小限にして、ポンプ注入された溶液だけがカニューレに送達されないようにすることができる。
【０１１６】
図１０Ａ〜１０Ｃは、動作中のポンプ・システム１０００を示し、説明の目的で、ポンプ注入流体室１０６０及び送達流体室１０８０が、図６Ａ、図７Ａ〜７Ｃ及び図８Ａ〜８Ｅに示された同一線上配置と類似して、互いに同一平面に、またポンプ１０１０と同一平面に描かれている。ポンプ注入流体室１０６０及び送達流体室１０８０は、図示のように構成することができ、或いは、ポンプ注入流体室１０６０が送達流体室１０８０に実質的に重なり、これら２つが合わさって、少なくとも部分的に、楕円又は円（例えば、図４Ｂ〜４Ｄに示される）を画定するように構成することもできる。
【０１１７】
図１０Ａは、本開示の具体例の一実施例によるポンプ・システム１０００の、室１０６０及び１０８０が充填され使用する準備ができている断面図を示す。図１０Ｂは、本開示の具体例の一実施例による図１０Ａに示されるポンプ・システムの動作中の断面図を示す。ポンプ１０１０の両端間に電位差又は電流が印加されると、ポンプ注入流体１０５６ａがポンプ１０１０を通って送達流体室１０８０の中に流れ始める。セパレータ１０５７ａは、ポンプ注入流体１０５６ａの末端部と前後に並んで移動し、空気が室１０６０の中に入口１０７８を通して引き込まれる。ポンプ注入流体１０５６ａが室１０８０に移動し蓄積するにつれて、１０５６ａと１０５６ｂを合わせた量によりセパレータ１０５７ｂが、末端の出口１０９９へ向けて強制的に移動され、ひいては送達流体１０５８が出口１０９９を通って滲出する。図１０Ｃは、本開示の具体例の一実施例による、動作が終了に近いポンプ・システム１０００の断面図を示す。ポンプ１０１０に印加される電位差及び／又は電流を低減することによって（例えば、ほぼゼロまで）、流れを遅くし、且つ／又は止めることができる。図１０Ｃでは、いくらかの送達流体がなお室１０８０の中に残っている状態で、流れが止められている。
【０１１８】
いくつかの実施例では、電気浸透ポンプは、（ｉ）１つ又は複数のリン含有膜（例えば、シリカ膜上のリンケイ酸）及び／又はホウ素含有膜（例えば、シリカ膜上のホウケイ酸）、（ｉｉ）ガス発生がなく（例えば、裸眼で見える気泡がない）、電解酸化でき、且つ陽子を生成する多孔質陽極構成物（例えば、Ｃｅ３＋）、及び／又は（ｉｉｉ）ガス発生がなく、水酸化物陰イオンを生成する、又は陽子を消費する陰極構成物（例えば、Ｃｅ４＋）を含み得る。電気分解を生じさせるガス発生が起きない低電圧で動作させたとき、ポンプにより、いくつかの実施例で、薬剤（例えば、食事インスリン）を送達するのに十分な、且つ／又は、例えば電子デバイス及び／又は光学デバイスを冷却する冷却流体をポンプ注入するのに十分な流速を得ることができる。いくつかの実施例によれば、低電圧とは、約３Ｖ未満の電圧であり、例えば２．０Ｖ未満、１．５Ｖ未満、１．０Ｖ未満、０．８Ｖ未満、０．６Ｖ未満、約０．５Ｖ以下の電圧である。
【０１１９】
いくつかの実施例によれば、直流電気浸透ポンプは、約３Ｖ未満の電圧（例えば、水の電気分解の熱力学電圧である１．２３Ｖ未満）で約２５℃において動作し得る。ポンプは、例えば、リンケイ酸で被覆され、融合されたシリカ微粒子で作られている膜である、多孔質の、リンを含有する膜を例えば含み得る。脱イオン水の流れは、約０．１Ｖで開始し、印加電流によりほぼ直線的に増加し得る。この流速は、例えば、食事インスリン投与（例えば、適用量送達）のために十分であり得る。
【０１２０】
いくつかの実施例では、電極は、再荷電することができる（すなわち、陽極が陰極になり、逆も同様である）。例えば、電極は、電流を反転させることによって交代させることができ、そのため、動作中のポンプの陰極でＣｅ４＋から形成されたＣｅ３＋は再酸化されることになり、動作中の陰極でＣｅ３＋から形成されたＣｅ４＋は再還元されることになり得る。
【０１２１】
血糖値レベルを制御するために、１型糖尿病患者は、約０．８インスリン単位／ｋｇ／ｄａｙを必要とする。約２７単位が１ｍｇのインスリン中にあり、速効性インスリン溶液は、通常約１００単位／ｍＬを含有する。インスリンの投薬及びタイミングは、患者ごとに異なる。１型糖尿病の管理において、一部の患者では、インスリンの約１／４、すなわち約０．２インスリン単位／ｋｇ／ｄａｙが継続して投与され、約０．２インスリン単位／ｋｇが、毎日３回の食事それぞれに合わせて投与される。体重８０ｋｇの人の場合、約１６単位、すなわち約１６０μＬの速効性インスリンが食事に合わせて送達される。２０分間の送達では、必要なポンプ注入速度は約８μＬ／ｍｉｎになる。
【０１２２】
アレルゲン診断機能
ＮＩＨ−Ｎａｔｉｏｎａｌ  Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ  ｏｆ  Ａｌｌｅｒｇｉｃ  Ｄｉｓｅａｓｅｓのウェブサイトによれば、アレルギーは、米国における慢性疾患の６番目の主な原因である。アレルギーの２００５年の医療システムの費用は、約１８０億ドルであった。米国人の約半数が、最も一般的な１０のアレルゲン、すなわち、ブタクサ、ギョウギシバ、ホソムギ、ホワイト・オーク、アカザ科オカヒジキ属の草、アルテルナリア属カビ、猫、チリダニ、チャバネゴキブリ、ピーナッツのうちの少なくとも１つに対して、検査で陽性反応を示す。食物アレルギーは、６歳未満の子供の６〜８％、及び成人の２％で発生する。一般的な食物アレルギーには、牛乳、卵、貝、ナッツ類が含まれる。２００５年には、米国内に住む３０００万人がぜんそくを患い、その結果４８０，０００人以上が入院し、４，２００人が死亡した。
【０１２３】
いくつかの実施例によれば、流体送達システム（例えば、電気浸透ポンプ）はまた、アレルギーの免疫療法に使用する（例えば、有利に使用する）こともできる。現在の診療によれば、患者が感受性を持つ１つ又は複数のアレルゲンの、濃度がだんだん高くされる一連の懸濁液又は溶液が皮下注射される。懸濁液は長期間、通常は数年にわたって投与される。この注射液剤は、血液中のＩｇＥ抗体のレベルを低減させ、体に防御ＩｇＧ抗体を作らせると考えられる。現在の診療では、患者は、アレルギー専門医の診察室に行き、待って看護師又は他の医療従事者に注射してもらい、その後、投与された用量に対し重度のアレルギー反応がないことを確実にするために少なくとも２０分待つ必要がある。アレルギー専門医は、重度のアレルギー反応がないことを無理なく確実にしたいので、投薬は普通最適以下である。５分より長い（例えば、約１０分より長い、約３０分より長い、約１時間より長い、約３時間より長い、及び／又は約６時間より長い）期間にわたって懸濁液又は溶液を徐々に送達することで、患者は、望ましくない過度のアレルギー反応が始まったことを示す過度の発赤又は腫れに気付いたならば、電気浸透ポンプ又は他の薬剤ポンプを収容する皮膚粘着システムを取り外すことができる。このようなアレルギー免疫療法システムは、ポンプ自体以外に、容量が類似又は相違する２つの小さな区画を有し得る。それぞれの区画は別々に、例えば、約２ｍＬ未満、約１ｍＬ未満、約０．５ｍＬ未満、及び／又は約０．２ｍＬ未満の容量を有し得る。１つの区画は、ポンプ注入される溶液（例えば、脱イオン水、又は１リットル当たり約１０−２モル未満の溶質を含有する水）を収容することができ、且つ／又は第２の区画は、１つ又は複数のアレルゲンの懸濁液又は溶液を収容することができる。これら２つの区画は、可動セパレータによって分離することができ、このセパレータは、ポンプ注入される液体（例えば、脱イオン水）によって移動され、アレルゲン含有懸濁液を押すことができる。システムはまた、かつら及びヘアピースの着用者が使用する非アレルギー性の両面粘着テープなど、システムを皮膚に装着する手段と、例えば、約０．１ｃｍより長く約０．６ｃｍより短い、且つ／又は約０．３ｃｍより長く約０．５ｃｍより短いことがある短い中空針とを備え得る。図１１は、本開示の具体例の一実施例によるポンプ・システムを着用している患者を示す図である。針は、細いことがある（例えば、約２４から約３３番手の間、及び／又は約２６から約３０番手の間）。針は、薬剤貯蔵器に直接接続されることがあり、或いは、例えばプラスチック管である管を介して薬剤貯蔵器に接続されることがある。ポンプはまた、１つ又は複数のワクチンを投与するのに使用することもできる。
【０１２４】
アレルギー専門医は現在、特定のアレルゲンに反応するＩｇＥ抗体を人が皮膚内に持っているかどうかを判定するために皮膚試験を用いる。これらの皮膚試験では、アレルギー専門医は、患者が住んでいる、又は働いている地域で見出されるイエダニ、花粉、カビなどのアレルゲンの抽出物が徐々に希釈された一連のほぼ一定量を皮下注射する、又はかき傷に付ける。陽性反応では、小さく、高く、赤くなった腫れが周辺に紅班を伴って試験部位に現れる。注射されたアレルゲン抽出物の希釈度の逆数、その量、及び腫れの大きさによりアレルギー専門医は、異なるアレルゲンに対する人の相対的感受性を測定することができる。
【０１２５】
本開示のいくつかの実施例によれば、試験されるアレルゲンを含有する懸濁液又は溶液は、例えば、開示されている電気浸透ポンプを含むシステムでポンプ注入することによって、皮下に投与することができる。この懸濁液又は溶液は、陽性反応を示す紅班若しくは腫れ、又は紅班と腫れの組合せが観察され、そのとき流れが止められるまで、例えば固定流速で（例えば、約０．１μＬ・ｍｉｎ−１から約１０μＬ・ｍｉｎ−１の間、及び／又は約０．５μＬ・ｍｉｎ−１から約０．５μＬ・ｍｉｎ−１の間）投与され得る。流れの開始と流れの停止の間の経過時間の逆数は、試験されたアレルゲンに対する感受性を示す。或いは、流速は、紅班若しくは腫れ、又は紅班と腫れの組合せが観察され、例えばシステムが取り外されることで流れが止まるまで、例えば０．１μＬ・ｍｉｎ−１刻みで試験の間中増加される。流れの開始とその停止の間の増加分の逆数は、試験されたアレルゲンに対する感受性を示す。或いは、少量の適用量を間欠的に投与することがある。適用量は、一定量であることも増加する量であることもある。いくつかの実施例では、適用量は約１００ｎｌよりも多く、約１０μＬよりも少ない。適用量は、約２分以下ごとに、例えば１分以下ごとに、例えば約３０秒以下ごとに、例えば約１０秒以下ごとに送達されることがある。
【０１２６】
診断システムでは、アレルゲンの懸濁液又は溶液と、ポンプ注入される水溶液と、ポンプ自体とを合わせた体積は、いくつかの実施例では、合計で約５ｍＬ未満、約２ｍＬ未満、約１ｍＬ未満、及び／又は約０．５ｍＬ未満になり得る。いくつかの実施例では、システムは、直径が例えば、約２ｃｍ未満、約１ｃｍ未満、約６ｍｍ未満、約４ｍｍ未満である概ね円形及び／又は環状の形であり得る。いくつかの実施例によれば、電気浸透ポンプ・システムは、予想される腫れ又は紅班を見ることが妨げられないように、任意選択で、試験されるアレルゲンを投与する部位から離して皮膚装着されてよい。いくつかの実施例では、システムは、約２分より長く、約５分より長く、約１０分より長く、約３０分より長く着用され、且つ／又は陽性反応を示す紅班が観察されるまで着用されることがある。その後、流れが止められ、システムは任意選択で皮膚から取り外される。任意選択で、流れが自動的に止められ、紅班又は腫れが現れた場合には、経過時間又は投与回数が測定される。このような流れの自動監視又は制御のために、システムはまた、例えば１つ又は複数の反射光又は温度の検出器を含むこともある。紅班の発達は、例えば、反射率測定又は温度測定によって追跡されることがある。例えば、波長が約６００ｎｍから約９００ｎｍの間の反射光と約４００ｎｍから約９００ｎｍの間の反射光との比を監視して、赤化が追跡されることがある。或いは、白色又は黄色の反射光束の減少が監視されることがあり、又は紅班の中心と、近くではあるが紅班から離れている皮膚部位との間の温度差が監視されることがある。
【０１２７】
診断システムは、ポンプ自体以外に、容量が類似又は相違する２つの小さな区画を有し得る。それぞれの区画は別々に、例えば、約２ｍＬ未満、約１ｍＬ未満、約０．５ｍＬ未満、及び／又は約０．２ｍＬ未満の容量を有し得る。システムはまた、例えば、約２ｍｍより長く約１ｃｍより短く、且つ／又は約３ｍｍより長く約６ｍｍより短いことがある中空針を含むこともある。針は細いことがある（例えば、約２４から約３３番手の間、及び／又は約２６番手から約３０番手の間）。針は、例えばプラスチック管を介して、アレルゲンの懸濁液又は溶液を収容する貯蔵器に接続することができる。一部が皮膚にテープで留められる管は、システムを構成する貯蔵器及びポンプによって覆われない部位でアレルゲンの懸濁液又は溶液の皮下送達を可能にするのに十分な長さであり得る。いくつかの実施例では、管は約１ｃｍより長く、約３ｃｍより長く、及び／又は約５ｃｍより長いことがある。針は、任意選択で、表皮に近接する真皮の外側部分に浅く侵入してアレルゲンを送達するために、直角外の角度で皮膚の下に挿入されることがある。例えば、針は、（垂直面に対して）少なくとも約５０°、少なくとも約６０°、少なくとも約７０°、及び／又は少なくとも約８０°の角度で挿入されることがある。
【０１２８】
いくつかの実施例では、システムはまた、工場又は医療従事者によってプログラムされた、流速を制御しアレルゲンの送達用量を監視する電子システムを含み得る。このシステムは、例えば図６Ｃに示されるように、任意選択で皮膚装着パッケージに組み込まれることがある。薬剤貯蔵器とは異なり、使用後に廃棄されるポンプ注入水溶液貯蔵器及び／又はシステムの電気浸透ポンプと、電子制御及び表示システムとは分離可能、取外し可能、及び／又は再使用可能であり得る。電子制御及び表示システムは、接触パッドを介して電気浸透ポンプと接続することができ、この接触パッドは、再使用される電子制御ユニットとポンプの両方が有し得る。任意選択で、安全のために、システムの電子部は周期的な警報を発し、それによって、患者又は医療従事者に腫れ又は紅班などの炎症性反応を調べるように注意を喚起することができる。この電子部は、検査で今までのところ十分な炎症性反応が示されていないことを患者又は医療提供者が確認しない限り、アレルゲンの溶液又は懸濁液の流れを中断することがある。各警報間の間隔は、固定及び／又は使用者選択可能とすることができる。例えば、警報間の間隔は、約２０分未満、約１０分未満、約５分未満、及び／又は約２分未満とすることができる。
【０１２９】
３年にわたって週１回又は週２回の皮下アレルゲン注射が通常伴う免疫療法では、１年後で患者の８５％に軽減がもたらされる。一般に高価でない薬剤ポンプで、特に１回使うだけの電気浸透ポンプは、アレルギーの免疫療法で有利に使用することができる。免疫療法の現在の診療によれば、患者が感受性を持つ１つ又は複数のアレルゲンの、濃度がだんだん高くされた一連の懸濁液又は溶液が皮下に注射される。溶液又は懸濁液は長期間、通常は数年間にわたって投与される。この注射液剤は、血液中のＩｇＥ抗体のレベルを低減させ、体に防御ＩｇＧ抗体を作らせると考えられる。現在の診療によれば、患者は、アレルギー専門医の診察室に行き、待って看護師又は他の医療従事者に注射してもらい、その後、投与された用量に対し重度のアレルギー反応がないことを確実にするために少なくとも２０分待つ必要がある。アレルギー専門医は、重度のアレルギー反応がないことを無理なく確実にしたいので、投薬は普通最適以下である。例えば５分より長い（例えば約１０分より長い、例えば約３０分より長い、例えば約１時間より長い、例えば約３時間より長い、例えば約６時間より長い）期間にわたってアレルゲンの懸濁液又は溶液を送達することで、患者は、過度の発赤又は腫れなどの過度の反応に気付いたときに、電気浸透ポンプ又は他の薬剤ポンプを収容する皮膚粘着システムを取り外すことができる。
【０１３０】
本開示の免疫療法システムは、１つ又は複数のアレルゲンのほぼ最適で常に安全な投与量を送達するように設計される。全部ではないが一部の構成要素及び機能は、診断システムのものと類似していることがある。治療用量の送達は一般に、真皮内、或いは、脂肪組織、結合組織又は筋肉など、真皮の下の組織内であり得るので、針は皮膚に対してほぼ直角に、例えば皮膚の平面に対して少なくとも６０°、例えば皮膚の平面に対して少なくとも７０°、例えば皮膚の平面に対して少なくとも８０°の角度で挿入され得る。１つ又は複数のアレルゲンの溶液又は懸濁液は、例えば、十分であるが過度ではない局部炎症性反応が確認されるまで、例示的には、直径が一般に約２ｍｍを超え約２ｃｍ未満、一般に約４ｍｍを超え約１ｃｍ未満の赤くほぼ円形の領域が現れること、又は局部的な腫れ、又は局部的なかゆみが確認されるまで、投与され得る。流速は、流れの開始後約５分を過ぎて、例えば約１０分を過ぎて、例えば約２０分を過ぎて、例えば約３０分を過ぎて、例えば約１時間を過ぎて、例えば約２時間を過ぎて、例えば約３時間を過ぎて、例えば約６時間を過ぎて、炎症性反応が突出して現れ得るように調節することができる。炎症性反応が観察されると、アレルゲンを含む溶液又は懸濁液の送達を中止し、システムが皮膚から取り外され得る。
【０１３１】
図６Ｃに示されるように、中空針５０６を皮膚装着システムの下に配置し、システムで覆うことができる。いくつかの実施例では、中空針は、例えば、紅班又は腫れが現れないかを目視検査できるように、又は針が適切に埋め込まれたことを目視確認するために、パッケージが皮膚に接着されるところ以外の領域に配置されることがある。システムはまた、例えば、約２ｍｍより長く約１ｃｍより短い、及び／又は約３ｍｍより長く約５ｍｍより短いことがある中空針を含み得る。針は細いことがある（例えば、約２４から約３３番手の間、及び／又は約２６番手から約３０番手の間）。針は、例えば、送達部位での炎症性反応の発達が容易に観察できるようにするための十分に長いプラスチック管によって、アレルゲンを収容する貯蔵器に接続することができる。免疫療法システムは、ポンプ自体以外に、容量が類似又は相違する２つの小さな区画を有し得る。それぞれの区画は別々に、例えば、約２ｍＬ未満、約１ｍＬ未満、約０．５ｍＬ未満、及び／又は約０．２ｍＬ未満の容量を有し得る。
【０１３２】
システムはまた、工場又は医療従事者によってプログラムされた、流速を制御しアレルゲンの送達投与量を監視する電子システムを含み得る。このシステムは、例えば図６Ｃに示されるように、任意選択で皮膚装着パッケージに組み込まれることがある。薬剤貯蔵器とは異なり、通常は使用後に廃棄されるポンプ注入水溶液貯蔵器及びシステムの電気浸透ポンプ部と、電子制御及び表示システムとは、分離可能及び取外し可能であり得る。電子制御及び表示システムは、接触パッドを介して電気浸透ポンプと接続することができ、この接触パッドは、再使用される電子制御ユニットと、通常は使い捨ての溶液及びポンプ収容部分との両方が有する。任意選択で、安全のために、システムの電子部は周期的な警報を発し、それによって、患者又は医療従事者に腫れ又は紅班の程度を検査するように告げる。この電子部は、患者又は医療がその検査を確認しない限り、アレルゲンの溶液又は懸濁液の流れを中断することがある。各警報間の間隔は通常、２０分未満、例えば１０分未満、例えば５分未満、例えば２分未満とすることができる。
【０１３３】
本開示の利益を得る当業者には理解されるように、流体（例えば、医薬品有効成分、アレルゲン、栄養素、診断薬）をポンプ注入するための他の等価又は代替の合成物、デバイス、方法、及びシステムは、本明細書に含まれる説明から逸脱することなく想起することができる。したがって、図示され説明された本開示を実践する方法は、単に例示的なものと解釈されるべきである。
【０１３４】
当業者は、本開示の範囲から逸脱することなく、諸部分の形状、大きさ、数、及び／又は配置に様々な変更を加えることができよう。例えば、ポンプ、陰極、陽極電極、管、塩化ビニル枠、塩化ビニル環、貯蔵器、貯蔵器室、ヘアピン部、湾曲部、制御器、空隙、薬剤入口、薬剤出口、油間隙、制御器、プロセッサ、メモリ、電源、表示装置、ユーザ・インターフェース、針、接着剤、伸縮バンド及び／又は線の位置及び数は変えることができる。いくつかの実施例では、ポンプ、陰極、陽極電極、管、塩化ビニル枠、塩化ビニル環、貯蔵器、貯蔵器室、ヘアピン部、湾曲部、制御器、空隙、薬剤入口、薬剤出口、油間隙、制御器、プロセッサ、メモリ、電源、表示装置、ユーザ・インターフェース、針、接着剤、伸縮バンド及び／又は線は、交換可能であり得る。加えて、デバイス及び／又はシステムの大きさは、（例えば、成人患者に使用されるように）拡大又は（例えば、若年患者に使用されるように）縮小して、開業医の必要及び／又は要望に適合させることができる。開示されたそれぞれの方法及び方法ステップは、他の任意の開示された方法又は方法ステップと一緒に、いくつかの実施例による任意の順序で実施することができる。動詞「あり得る（may）」が現れる場合、任意選択的及び／又は許容的な条件を伝えることが意図されているが、特に示さない限り、実施可能性が少しもないことを示唆するものではない。
【０１３５】
また、範囲が与えられた場合、開示された端点は、特定の実施例で望まれる、又は要求される正確及び／又は近似値として取り扱われ得る。端点が近似値である場合、融通性の程度は、範囲の大きさの桁に比例して変わり得る。例えば、一方では、約５から約５０の範囲という文脈での約５０の範囲端点は、５０．５を含み得るが５２．５又は５５は含まないことがあり、他方では、約０．５から約５０の範囲という文脈での約５０の範囲端点は、５５を含み得るが６０又は７５は含まないことがある。加えて、いくつかの実施例では、範囲端点を混合及び一致させることが望ましい。また、いくつかの実施例では、開示された各図（例えば、実例、表及び／又は図面のうちの１つ以上）は、範囲（例えば、描写された値＋／−約１０％、描写された値＋／−約５０％、描写された値＋／−約１００％、）及び／又は範囲端点の基準になり得る。前者に関しては、実例、表、及び／又は図面に描写された５０という値は、例えば、約４５から約５５、約２５から約１００、及び／又は約０から約１００の範囲の基準になる。当業者は、本開示の合成物、デバイス、及び／又はシステムを用意及び使用する方法に様々な変更を加えることができよう。例えば、合成物、デバイス、及び／又はシステムは、（例えば、衛生、感染性、安全性、毒性、生体計測、及び／又は他の考慮すべき事項に関して、）動物及び／又は人間が使用するのに適切なように用意及び／又は使用することができる。
【０１３６】
電気浸透ポンプ注入用のデバイス及び／又はシステムの全部又は一部は、使い捨て、サービス可能、交換可能、及び／又は取替可能になるように構成及び配置することができる。これらの等価物及び代替物は、明らかな変更及び修正と共に、本開示の範囲内に含まれるものである。したがって、以上の開示は、以下の特許請求の範囲で示される本開示の範囲を限定するものではなく、例示的なものである。
【０１３７】
名称、要約、背景、及び見出しは規則に従って、且つ／又は読者の便宜のために提示されている。これらは、先行技術の範囲及び内容に関して認めることを含まず、また開示されたすべての実施例に適用可能な限定を含まない。
【実施例】
【０１３８】
本開示の具体例のいくつかの実施例は、本明細書で提示される諸実例の１つ以上によって示すことができる。
【０１３９】
「実例１」ポンプ膜
例示的な膜を、（ａ）５μＬの８５重量％Ｈ３ＰＯ４を、直径１μｍの単分散シリカ微粒子（Ｐｏｌｙｓｃｉｅｎｃｅｓ、ペンシルバニア州Ｗａｒｒｉｎｇｔｏｎ、Ｃａｔ．＃２４３２６−１５）の５ｍＬの１０重量％懸濁液に加えること、（ｂ）６５℃で水を蒸発させること、（ｃ）得られた６５ｍｇの乾燥粉末を８ｍｍダイに入れ、手で押してペレットを形成すること、及び（ｄ）ペレットを７００℃で４時間焼成すること、によって作った。次に、十分な量の水で膜を洗浄して、いかなる未結合Ｈ３ＰＯ４も除去し、乾燥させた。厚さ１．３ｍｍの膜は、不規則に詰め込まれた微粒子で構成された。
【０１４０】
「実例２」酸化セリウムを含む電極
電気浸透ポンプの酸化セリウムを含む電極を次のように調製した。炭素紙（厚さ１３０μｍ、多孔率７８％炭素紙（東レ製）の３．６ｃｍ×１．８ｃｍ（６．５ｃｍ２）シート）を基材として使用し、炭素紙は、低圧（約２０トル以下）空気プラズマで約４５分間プラズマ処理した。Ｔｉｍｃａｌ  Ｓｕｐｅｒ  Ｃ４５炭素（オハイオ州Ｗｅｓｔｌａｋｅ、Ｔｉｍｃａｌ  ＵＳＡ製）をコロイド性酸化スズで処理することによって親水性にした。（ａ）１００ｍＬの蒸留水、１ｍＬの１５重量％コロイド性酸化スズ（ＳＮ１５、Ｎｙａｃｏｌ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ  Ｉｎｃ．）及び１００ｍｇのＴｒｉｔｏｎ  Ｘ−１００（Ｓｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ）を混合すること、次に、撹拌したＴｉｍｃａｌ  Ｓｕｐｅｒ  Ｃ４５炭素の混合物２ｇに加えること、並びに撹拌を継続すること、から成る酸化スズ処理は１時間であった。濾過によって固体を集め、集めたケークを７０℃で６時間乾燥させ、シリカるつぼに移し、温度を１０℃／ｍｉｎの速度で３２０℃まで加熱して上げ、次に、３２０℃で１０分間焼成し、冷却し、蒸留水で洗浄し、７０℃で６時間乾燥させた。
【０１４１】
ほぼ均一な酸化セリウムを含むペーストを、２ｍＬの５％ＮＡＦＩＯＮ溶液（Ｓｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ）、８ｍＬのイソプロパノール（Ｓｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ）、５００μＬのコロイド性セリア・ゾル［ＣＥＯ２（ＡＣ）又はＣＥＯ２（ＮＯ３）、Ｎｙａｃｏｌ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ  Ｉｎｃ．、マサチューセッツ州Ａｓｈｌａｎｄ］及び１００ｍｇの炭素（Ｔｉｍｃａｌ  Ｓｕｐｅｒ−Ｃ４５）を混合することによって調製した。これを炭素と混合する前に、コロイド性セリア・ゾルは、気体酸素Ｏ２中に１０分間通すことによって酸化させた。酸化セリウム含有ペーストは、厚さ１３０μｍ、多孔率７８％炭素紙（東レカーボン）の３．６ｃｍ×１．８ｃｍ（６．５ｃｍ２）シートをペーストに浸漬し、それをペーストから取り出し約７０℃で乾燥させることによって、その炭素紙に付けた。乾燥後、今はもう被覆されている炭素紙を沸騰させた水で洗浄し、切断して直径８ｍｍの円形電極を形成した。
【０１４２】
「実例３」金属導電材料を有さない電極
電気浸透ポンプの実質的に無金属の電極は、次のように調製することができる。炭素紙（東レ製）を基材として使用することができ、この炭素紙を低圧（約２０トル以下）酸素プラズマで約４５分間処理し、切断して直径８ｍｍの円形電極を形成することができる。別法として、プラズマ処理によって親水性にした親水性Ｔｉｍｃａｌ  Ｓｕｐｅｒ  Ｃ４５炭素のペーストを、コロイド性酸化スズ処理がないことを除き実例２に記述したのと同様に炭素紙に付けることができる。次に、ペーストが付けられた炭素紙をプラズマ処理し、要望通りに切断して無金属電極を形成することができる。
【０１４３】
「実例４」ポンプ・アセンブリ及び事前調節
ポンプのアセンブリ及び事前調節。ポンプの陽極と陰極は同様であった。ポンプを、特許出願ＷＯ２０１１／１１２７２３Ａ２に記載されている通りに、２つの８ｍｍ直径の電極の間に体積約０．１ｃｍ３で厚さ約２ｍｍの８ｍｍ直径セラミック膜を挟むことによって組み立てた。アセンブリを唇付きの２つの塩化ビニル環の間に収容したが、各電極と塩化ビニル収容環の間には、電気的接触を得るための薄い金箔が挿入されていた。次に、アセンブリを緩硬性（２４時間）２成分エポキシ樹脂で密封した。
【０１４４】
「実例５」ポンプ動作
電流、電圧及び流量。８ｍｍＯＤの電極及び膜を用いたポンプの流量の印加電圧依存性。塩化ビニル環の幅１ｍｍの唇が縁で水との接触を妨げたので、円形の水ポンプ注入領域の有効直径は６ｍｍであった。すなわち、水接触領域電極は０．２８ｃｍ２であった。図１５で分かるように、特定の電位が印加されたとき、流量は一定であった。１Ｖを印加したとき、流量は約７μＬ／ｍｉｎ、すなわち約２５μＬ・ｍｉｎ−１・ｃｍ−２であり、２Ｖを印加したとき、流量は約１５μＬ／ｍｉｎ、すなわち約５４μＬ・ｍｉｎ−１・ｃｍ−２であり、３Ｖを印加したとき、流量は約２４μＬ／ｍｉｎ、すなわち約８６μＬ・ｍｉｎ−１・ｃｍ−２であった。不連続性は、電圧印加の際の１０分間の中断を表す。各中断後、すなわち電圧を再印加したとき、流量はその中断前の速度を回復した。流量は、印加電圧と共にほぼ直線的に増大した（図１６）。
【０１４５】
「実例６」水を沸騰させる効果
図１７で分かるように、一定の印加電圧及び流量における電流は、ポンプに入れられた水を新たに沸騰させ、沸騰によりＣＯ２及び／又はＯ２などの溶解ガス濃度が一時的に低減したときに、低減した。図に見られる不連続性は、電位の印加の際の、９０分後の短時間の中断である。図１７はまた、非沸騰水の中、したがって空気平衡水の中では、約１０分後に定常電流に達するが、沸騰させた水の中、すなわち沸騰により溶解空気が除去され、まだ十分に空気平衡していない水の中では、約１００分を要することも示す。
【図１】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｇ】
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【図５Ｈ】
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【図５Ｉ】
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【図５Ｊ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図６Ｄ】
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【図６Ｅ】
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【図６Ｆ】
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【図７Ａ−７Ｃ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図８Ｄ】
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【図８Ｅ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図９Ｃ】
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【図９Ｄ】
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【図９Ｅ】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１０Ｃ】
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【図１１】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１３Ｃ】
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【図１３Ｄ】
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【図１４】
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【図２】
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【図５Ｃ】
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【図５Ｄ】
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【図５Ｅ】
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【図５Ｆ】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【国際調査報告】
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