JP2019088893A - 特に高度に粘性の流体の注射における、化学機関およびそれらの使用の方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本出願は、共に2012年10月12日に出願された米国仮特許出願第61/713,236号および第61/713,250号ならびに2013年4月29日に出願された米国仮特許出願第61/817,312号の優先権を主張する。
シリンジにおいて、力は使用者によって提供される。合理的な指力は、健康な患者母集団については15〜20N未満であり、高齢あるいはリウマチ性関節炎または多発性硬化症を患っている患者など、器用さが限られた患者についてはいくぶん低いと考えられる。典型的な自動注射器において、力はばねによって提供される。ばねによって提供される力は変位と共に直線的に減少し、ばねは注射を持続するために十分な力が利用可能なように選択しなければならない。20cPを超える粘度は、典型的なばねによって動く自動注射器によって合理的な時間で送達するのが困難になる。
・圧縮されたばねを保持するプラスチック部品の破損(蓄積された大きいエネルギーがクリープを引き起こす)
・シリンジ破損(高い初期力)
・失速が原因の不完全なdossの送達(不十分な最終力)
・ばねの大きい専有面積を含めた、装置設計の非柔軟性
自動注射器のために他のエネルギー源が考慮されている。1つの供給源は、応需型の圧力を生成する発泡性反応の使用である。「Development of an On−Demand, Generic, Drug−Delivery System, 1985」と題された、海軍予備員室(the Office of Naval Reserve)によって資金援助された研究(SoRI−EAS−85−746)は、薬剤流体の遅い送達を駆動し得るCO2を発生するために酸と混合される重炭酸塩の使用を記述した。これらの装置は、緩速で、24時間を超える長期の送達を目標とするものであった。BottgerおよびBobstは、化学反応を使用して流体を送達するシリンジの使用を記述した(米国特許出願公開第2011/0092906号明細書)。Goodらは、「An effervescent reaction micropump for portable microfluidic systems」、Lab Chip、2006年、659〜666頁において種々の濃度の酒石酸ならびに重炭酸ナトリウムおよび異なるサイズの重炭酸ナトリウム粒子を用いるマイクロポンプを対象とした製剤を記述した。しかし、彼らの発明は、射出力が経時的に指数関数的に増加する方法での送達を提供する。先行技術の化学機関は、機関の専有面積およびオーバシュート量を最小化するために試薬容積が最小化される場合など、特にピストン内で膨張する容積の影響が無視できない条件については、適切な送達を提供しない(膨張する容積を占めなければ、化学機関は、ばねが失速するのと同様に送達の間に失速し得る)。
・0.06mL/秒以上の流速を有する粘性流体(例えば20cPより大きい)の送達
・エネルギーを保存する必要性を除外する応需型のエネルギー
・シリンジ破損を防止する最小の始動力
・注射事象全体を通して失速を防止する相対的に一定の圧力
・流体の粘度または使用者の要求に応じて、調節可能な圧力または圧力プロファイルを提供し得る化学機関を提供する。本発明は、非経口送達による医薬品製剤の送達に用いられ得る応需型の圧力を生じるためのガス発生化学反応を提供する。圧力は、ガスを発生する2種の反応性材料を混ぜ合わせることにより生じ得る。先行技術に勝る本ガス発生反応の利点は、これが20cPより大きい粘度を有する流体の迅速な送達(20秒未満)を実現しかつ実施例に示されるように実質的に平坦な圧力対時間プロファイルを維持しながら必要とされる実装空間を最小化する方法で行われ得ることである。本発明のさらなる利点は、異なる流体、非ニュートン流体、患者の要求または装置のために圧力対時間プロファイルを変更し得ることである。
化学機関−化学機関は、化学反応を通してガスを発生して、発生したガスは別のプロセスに動力を与えるために使用される。典型的には、反応は燃焼ではなく、多くの好ましい実施形態では化学機関は炭酸塩(典型的には炭酸ナトリウムまたは好ましくは炭酸カリウム)と酸、好ましくはクエン酸との反応からのCO2の発生によって動力を与えられる。
P{t)−[n{t)・T]IV (1)
式(1)において、Tは温度およびVは室110の容積を表す。
・固体試薬の溶解速度
・重炭酸イオンの有効性および拡散速度
・重炭酸塩表面からのCO2の離脱速度
・溶液からのCO2(g)の放出
系の必要性に応じて、パラメータは、行過ぎを最小化して化学反応室の容積膨張の影響が圧力を降下させ送達を失速させない平坦な圧力プロファイル曲線を維持するために独立にまたは一致して調整してよい。
2種の流体、水(1cP)およびシリコーン油(73cP)を試験した。水は低粘度流体として機能し、シリコーン油は高粘度流体として機能した。実験に応じてこれらの2種の流体の1つを予備充填されたシリンジ1040に加えた。反応室シリンジ1030に400mgのNaHCO3および300mgのクエン酸を乾燥粉末として加えた。注射器シリンジ1020を、0.1ml、0.25mlまたは0.5mlのいずれかの水で満たした。水を反応シリンジ1030に注入した(反応シリンジの容積は、注射器シリンジによって送達される容積に基づいて調節した)。送達される容積対時間および合計送達時間を測定した。圧力は、ハーゲン−ポアズイユ式を用いて計算し、ストッパー1066と予備充填されたシリンジ1040との間に0.6ポンドの摩擦力があると仮定した。あるいは、予備充填されたシリンジ1040上の力は、出口にロードセルを置くことによって決定した。結果は表1に示し、最低限少なくとも3回の実行に基づいた。
反応室内の反応溶液からのガス状のCO2の放出を増大し、圧力の増加を加速するために塩化ナトリウム(NaCl)を用いた。対照実験において、クエン酸およびNaHCO3を反応シリンジ内に置いた。1.15MのNaHCO3の水溶液を注射器シリンジから反応シリンジに注入した。反応シリンジ内の空容積は、全ての実験を通して一定に維持した。考えを実証する実験においては、反応シリンジにNaClを加えた。予備充填されたシリンジから1mlの水またはシリコーン油を送達するために化学反応を用いた。送達される容積対時間および合計送達時間を測定した。圧力は、ハーゲン−ポアズイユ式を用いて計算し、予備充填されたプランジャとシリンジとの間に0.6ポンドの摩擦力があると仮定した。固体重炭酸塩が反応シリンジ自体の中に存在しない場合でもガスが発生し得るように、反応シリンジに注入される水中に重炭酸塩が存在したことに留意されたい。表2に結果を示す。
塩は、特により少量の試薬を用いた系のために、送達速度を著しく向上させるのに役立った。高粘度流体は、化学反応を用いて6から8秒で送達することができた。これは、機械的ばねを採用する標準の自動注射器で達成され得るより著しく速い。
圧力プロファイルへの粉末モフォロジーおよび構造の影響を示すためにいくつかの異なる試薬を試験した。この場合、モフォロジーは、粉末における分子の表面積、形状および包装を指す。同じ重炭酸塩(重炭酸ナトリウム)を試験した。3つの異なるモフォロジーを生成した(受領したままの物、1.15M溶液の冷凍乾燥によって生成された冷凍乾燥の物および反応室内の試薬の重炭酸塩が「層化」錠剤に包装された物も試験した(ここで層化とは、反応シリンダ−内の試薬の優先的配置を指す))。別の実施例においては、母材内にクエン酸および重炭酸ナトリウムを含むアルカセルツァーを用いた。
先述の試験装置を用いた。3mlの注射シリンジを0.5mlの脱イオン水で満たした。10mlの反応シリンジをルアーロックおよび弁によって注射シリンジに接続し、次いで器具内にきつく締め付けた。ロードセルを、試験時に反応シリンジプランジャがそれを圧迫するようにプランジャロッドに取り付けた。これは、予備充填されたシリンジ内の流体が変位する間に反応から掛かる力を記録した。
基準製剤は、実施例1に記載のように400mgの重曹、304mgのクエン酸および0.5mlの脱イオン水であった。この製剤は、収率100%と仮定して4.76x10−3モルのCO2を生成する。全ての試験の原料は、収率100%と仮定して同じ4.76x10−3モルのCO2を生成するように調合した。4組の試験を実行した。
第1の組:受領したままの重曹(BSAR)および冷凍乾燥重曹(BSFD)。
表3Fは、y=ax2+bxに当てはめたCO2の生成対時間の反応速度を示す。
100%BSAR、75%BSARおよび50%BSARの曲線は、ほぼ同一の線形反応速度を有する。「50%BSAR第2」は、二次多項式を作る。「100%BSFD」はパラメトリックであるように見え、100%BSARおよび他の2つと同じ線形速度を有し、次いで5秒後に傾きが突然に減少して「50%BSAR第2」に収束する。
他の2種の製剤は約300,000Paの最大圧力を有した一方で、100%BS製剤は約250,000Paの最大圧力に達したのみであった。100%KHCO3および50%BS製剤(それぞれ重炭酸カリウムを含有する)は、100%BSがその最大に達した後に圧力の増加が数秒間継続した。50%BS製剤は、当初は予想通りにより低い圧力を有したが、6秒後に100%KHCO3と比較してより高い圧力を維持することができた。この結果は、重炭酸ナトリウムおよび重炭酸カリウムの混合物を用いてより高い圧力および遅い減衰を生じ得ることを示した。
それらは、100%BSが5x10−5mol/秒(上記の実験と同じ速度)である線形反応速度であるように見えた。100%重炭酸カリウムは、重曹の2倍の速度を有した。
シリコーン油についての容積対時間グラフは図43において見られる。1mlのそれぞれの流体を変位するのに必要な時間を表3Mに列挙した。
シリコーン油について、400mgのBS錠剤は、4x10−6mol/秒として線形反応速度を示した。100mgの重曹錠剤は、突然ガス状のCO2の生成を停止するまでほぼ87秒間線形であった。40mg錠剤の反応速度は、二次多項式であり非常に遅かった。これは合計2x10−5モルのCO2に達して、恐らく溶液の内外で動くCO2によって生じるいくらかの変動がある安定した状態を維持した。水における小さい反応速度のため、400mgの錠剤のみを使用した。
シリコーン油および27ゲージ薄壁針を試験するために試験装置を用いた。化学量論的反応および結果を下表4に示す。
図19に例示される原型試験装置をシリコーン油を用いて試験した。予備充填されたシリンジは、そこから流体が射出された流体室として機能した。次に、予備充填されたシリンジを反応室と接合するために連結器を用いた。反応室は、混合を含んだ。アームへのオリフィスを覆うために反応室内に1枚の濾紙を置いた。次いでばねを混合室内に置いた。次に、反応室内の乾燥試薬を湿った液体から分離するためにプランジャを使用した。次の部分は押ボタンであり、これには液体試薬のための内部容積が含まれた。押ボタンには、容積を液体試薬で満たすために使用された穴(視認不可)が含まれた。押ボタン内の穴を満たすためにスクリューが使用された。構造的支持体を提供し、かつ反応室の一部を囲繞もするために蓋を押ボタンの上に取り付けた。最後に、圧迫の容易さのためにサムプレス(thumb press)を蓋の上部に置いた。試薬室および反応室の両方を、それぞれ液体溶液および乾燥粉末で完全に満たした。
十分な混合を仮定すると、クエン酸が89mg過剰な状態で、重炭酸カリウムは限界反応物質である。解体した時に液体が一番上の室で見つかり粉末が一番下の室で見つかったのでこの仮定は誤りであることが分かった。シリンジが水平位置に置かれた場合、室が完全に満たされ、シリコーン油は17秒で変位した。これは、装置がいかなる方向においても働き得ることを例示する。これは、患者が自己注射のために最も一般的な位置である彼らの腹部、腿または腕に注射することを可能にするために役立つ。
混合した重炭酸塩
試験において実施例1の装置を重炭酸ナトリウムおよび重炭酸カリウムの混合物50:50モルの混合物を含むように変更した。シリコーン油の送達は、より速い時間(8秒足らず)に調整され圧力対時間は平坦であった。流れが増加しその後2秒足らずで横這い状態に達した。混合した重炭酸塩の使用は、異なる反応速度論を有する系について圧力プロファイルを制御することを可能にする。
CO2の放出を増大するための造核剤の使用
反応溶液から反応室内へのガス状のCO2の放出を増大し、圧力の増加を加速するために塩化ナトリウム(NaCl)を用いた。対照実験において、クエン酸およびNaHCO3を反応シリンジ内に置いた。1.15MのNaHCO3の水溶液を反応シリンジに注入した。反応シリンジ内の空容積は、全ての実験を通して最小化され、粉末の密度によって決定づけられた。本発明の考えを実証する実験においては、反応シリンジにNaClを加えた。1mLの水またはシリコーン油を送達するために化学反応を用いた。送達される容積対時間および合計送達時間を測定した。圧力は、プランジャの面積を考慮し、かつ予備充填されたシリンジプランジャとシリンジとの間に0.6ポンドの摩擦力があると仮定して、ハーゲン−ポアズイユ式を用いて計算した。
圧力対時間プロファイルを変更するための2つの溶解速度を有する試薬の使用
2つの異なる溶解速度を有する試薬を、2つの異なるモフォロジー(好ましくは、異なる表面積)を有するNaHCO3を組み合わせることにより生成した。例えば混合物は、異なる供給源から得られる重炭酸塩を用いて、または未処理の部分と混ぜ合わせる前に重炭酸塩の一部を処理して調製され得る。例えば、一部は、表面積を増加するために冷凍乾燥してよい。大きい表面積のNaHCO3を、1.15Mの溶液を冷凍乾燥することにより生成した。2つの異なる溶解速度を有する試薬を、受領したままのクエン酸ナトリウム/NaHCO3および調合したクエン酸ナトリウム/NaHCO3(アルカセルツァー)を混ぜ合わせることにより生成した。この結果は、溶解反応速度論が変更される場合に異なる圧力対時間プロファイルを生成する能力を示す。
ピストンの拡大を用いた圧力減少の最小化
化学機関を、1から75cPの粘度および1から3mLの容積を有する流体を27ゲージ針を通して12秒未満で送達するために作成した。本実施例の実験において、乾燥化学薬品は、広口瓶内で予備混合し、次いで反応シリンジ(B)に加えた。反応シリンジは、10mLまたは20mLのいずれかのシリンジで構成された。プランジャは、さらなる空容積が存在しないように粉末上を完全に押圧した。反応シリンジに溶液を加え、CO2が発生したので、プランジャロッドがPFSプランジャを圧迫して流体を送達した。表に示されるように、6種の機関製剤を考慮した。
異なる化学機関の力対時間プロファイルを図40〜42に示す。製剤1および2は、1mLの流体を27ゲージ薄壁針を通して送達するために使用し、すなわち標準PFSである。25および50cPの粘度を有する流体を試験した。試薬の量を増加する場合、より速い送達が達成される。重炭酸カリウムの使用は、重炭酸ナトリウムが使用される場合よりも実質的により少ない試薬が用いられることを可能にする。
対流剤の追加
少量(例えば1mLの機関について<10mg)のゆっくり溶解するまたは不溶性の粒子の追加は、ガス状のCO2発生の速度を実質的に増加して最大のガス状のCO2が発生し、機関の出力密度を実質的に増加することにおいて有効であることが分かった。驚いたことに、我々は、珪藻土、Expancel(登録商標)(ポリアクリロニトリル中空ミクロスフェア)、シュウ酸カルシウムおよび結晶質のシュウ酸を含めた、種々のゆっくり溶解するまたは不溶性の粒子が働いている時に、小さい効果のみを持たせるための粒子の表面エネルギーおよび表面トポロジーを発見した。この場合、ゆっくり溶解することは、粒子が機関内の試薬にゆっくり関係していることを意味する。これらの粒子の存在は、固体試薬を溶解して粒子の存在を探すことまたは存在する材料の正体を判定してそれらの溶解度積を比較することにより、実験的に決定され得る。密度は、水よりも低いまたは高いのいずれかであってよい。
一定容積:一定容積の構成を、異なる化学反応時間を比較するために用いた。試薬を2mlの反応室内に置き、シリンジを用いて所望の注入時間で弁を閉じて反応室に注入することにより液体反応物を室に追加した。圧力変換器によって圧力を、熱電対によって温度を測定した。反応が起きている時、室からの圧力は、小さいチューブを通って空気シリンダ内に導かれた。空気シリンダは、実際の注射系におけるピストン/プランジャに相当するものとして用いた。一定容積の構成に関しては、空気シリンダは、最初に2mlのシリンジの注射位置の端部まで1.5インチ移動して、試験を通してその位置を維持した。これは、反応室の総容積を与え、空気シリンダは9.9mlであった。圧力の補助としての力を測定するためにロードセルを用いたが、圧力およびシリンダ内のピストンの面積から計算することができた。初期の化学的選択を見るために一定容積の構成を使用する利点は、それが実際の系が有するであろう容積の違いを考慮する必要がなく圧力対時間プロファイルの良好な比較を可能にすることである。
以下の化学薬品、重炭酸ナトリウム、重炭酸カリウム、クエン酸、酒石酸、シュウ酸、シュウ酸カルシウム、珪藻土およびExpancel(登録商標)を、受領したままで試験した。陽極酸化された酸化アルミニウムをシュウ酸中のアルミニウムの陽極酸化により調製して多孔質表面構造および高い表面エネルギーを生成した。
反応物を、反応容器内または溶液としてシリンジ内のいずれかに充填した。反応容器は、一般に酸を固体または溶液として、任意の添加剤と共にまたは伴わずに含んだ。シリンジは、重炭酸塩溶液を含んだ。反応物(重炭酸塩および酸)を、化学天秤上で化学量論比において粉末として量り分けた。反応物の質量を、以下の表に表示する。
表.試験に用いた反応物の質量。
重炭酸塩を溶解しかつそれらにChemEngineの反応室内で反応が発生し得る媒体を供給するために1mLの水を使用した。
化学製剤に追加した4つの異なる種類の対流剤があり、核形成表面を反応室に追加し、かつ別個の実験において反応室に外部振動も追加した。
1.高密度を有する水不溶性−珪藻土(DE)
2.低密度を有する水不溶性−ポリアクリロニトリル(PAN)中空ミクロスフェア
3.水難溶性−シュウ酸カルシウム
4.水高溶解性−塩化ナトリウムおよびシュウ酸
5.核形成表面−陽極酸化された酸化アルミニウム
6.機械的振動
全ての対流剤(1〜4)は、乾燥粒子として化学製剤への5mgから50mgまでの充填に加えた。核形成表面(陽極酸化された酸化アルミニウム)を反応室内に加えた。
出力密度
一定力または一定容積のいずれかにおける種々の化学機関の出力密度を測定した。
一定力:一定容積(前述)と類似の構成を一定力のために用いたが、ロードセルが取り付けられていた台は移動可能であった。反応物室の初期容積および連結器が2.3mlになるように空気シリンダを最初に閉塞した。空気シリンダを1.4インチ(3.56)移動させた。この距離は、標準の2mlシリンジを空にするためにピストンが進まなければならないであろう量であったので選択された。台を最初に、2mlの50cP流体を標準の2mlシリンジと共に27ゲージ、TW針を用いて8秒で注入するのに相当する、18ポンドに加圧した。さらなる測定を、9ポンドの背圧で得た。これは、1mlの50cP流体を標準の1mlシリンジと共に27ゲージ、TW針を用いて8秒で注入するのに相当した。粉末反応物を反応物室内に置き、液体反応物をシリンジ内に置いた。液体反応物を室内に注入して弁を閉じた。空気シリンダが、台に取り付けられたLVDT(線形可変差動変圧器)を用いて決定されるその進行距離に達するまで圧力、力および温度を測定した。表46に器具を示す。
出力密度を、異なる背圧および初期容積で計算した。時間は、酸および炭酸塩を溶媒と混ぜ合わせる時間である反応の開始で開始して測定した。
用いた容積は、全ての反応物が溶解してCO2が逃げた後の反応物の容積であった。反応室内の反応物または溶媒によって占められていない空き空間は、我々の計算の考慮に入れない。
出力密度=平均力*変位/時間/反応物の容積
111,778W/m^3=99.3N*3.56cm*(0.01m/cm)/22.59s/1.4mL*(0.000001m^3/mL)
(数字はこの例のために丸めたので表と正確には一致しない。)
上記の実験のそれぞれにおいて、クエン酸に対する重炭酸塩のモル比は3:1である(一般に、本出願に記載されている全ての系について、好ましい製剤は、2から4、より好ましくは2.5から3.5の範囲のクエン酸に対する重炭酸塩のモル比を有する)。本発明は、上記で述べた通りかつ9ポンド(40N)の公称背圧で測定および計算される、室温における出力密度によって特徴付けられ得る。これらの条件において、本発明は、好ましくは少なくとも50,000W/m3、より好ましくは少なくとも100,000W/m3、より好ましくは少なくとも250,000W/m3、より好ましくは少なくとも400,000W/m3および一部の実施形態において上限1,000,000W/m3または約900,000W/m3の出力密度を有する。あるいは、本発明は、出力密度の観点から同条件を受ける対照製剤との比較によって定義され得る。対照製剤は、1mLの水、403mgのクエン酸および529mgの重炭酸ナトリウムを含有する。本対照製剤は、約2mLの反応室容積に適切であり、2mlより大きいまたは小さい化学機関における対照の出力密度は、水、重炭酸ナトリウムおよびクエン酸の割合を維持しながら容積において調節された対照製剤で試験すべきである。再び、9ポンド(40N)の公称背圧および一定力において測定されるように、発明の化学機関は、対照と比較した場合に好ましくは少なくとも1.4、より好ましくは少なくとも3の出力密度比、一部の実施形態においては最大出力密度比10あるいは最大約5または最大約4.4を有する。好ましい実施形態では、変位は、酸、炭酸塩および溶媒(水)が混ぜ合わされた瞬間から2秒で、より好ましくは1秒以内に開始する。
本発明は以下の構成を備えてもよい。
[発明1]
酸、重炭酸塩、水、およびプランジャを備える密閉容器と、
前記酸、前記水、および前記重炭酸塩を混ぜ合わせるように適合された機構とを備え、かつ
40Nの一定公称背圧で測定されるような、少なくとも50,000W/m3の出力密度、またはモル比3:1の重炭酸ナトリウムおよびクエン酸を含みかつ1gのH2O中のクエン酸濃度403mgを有する対照と比較して少なくとも1.4の出力密度比によってさらに特徴づけられる、化学機関。
[発明2]
少なくとも250,000W/m3の出力密度によって特徴づけられる、発明1に記載の化学機関。
[発明3]
100,000W/m3から1x106W/m3の範囲の出力密度によって特徴づけられる、発明1に記載の化学機関。
[発明4]
1.4から約5の範囲の前記対照との出力密度比によって特徴づけられる、発明1に記載の化学機関。
[発明5]
少なくとも50wt%の前記重炭酸塩は固体である、発明1〜4のいずれか一項に記載の化学機関。
[発明6]
前記重炭酸塩は、少なくとも50wt%の重炭酸カリウムを含む、発明1〜5のいずれか一項に記載の化学機関。
[発明7]
前記密閉容器は、対流剤をさらに含む、発明1〜6のいずれか一項に記載の化学機関。
[発明8]
前記密閉容器は、1.5mL以下の液体を含む、発明1〜7のいずれか一項に記載の化学機関。
[発明9]
前記密閉容器は、前記酸および前記炭酸塩を混ぜ合わせるよりも前に、2mL以下の合計内部容積を有する、発明1〜8のいずれか一項に記載の化学機関。
[発明10]
前記重炭酸塩は、少なくとも2種の粒子モフォロジーの固体混合物を含む、発明1〜9のいずれか一項に記載の化学機関。
[発明11]
前記酸および前記水は、水に溶解した前記酸を含む酸性溶液として存在し、かつ前記酸性溶液は、前記重炭酸塩から分離されている、発明1〜10のいずれか一項に記載の化学機関。
[発明12]
前記酸および重炭酸塩は固体として存在し、かつ前記水は前記酸および前記重炭酸塩から分離している、発明1〜11のいずれか一項に記載の化学機関。
[発明13]
水に溶解した酸を含む酸性溶液、重炭酸塩、およびプランジャを含み、前記酸性溶液は前記固体重炭酸塩から分離されている密閉容器と、前記密閉容器内に配置された開口を備え、開始に続いて、前記酸性溶液の少なくとも一部が前記開口の少なくとも一部を通って推し進められるように構成された導管とを備える化学機関。
[発明14]
前記重炭酸塩は微粒子形態であり、かつ前記導管は、前記溶液が前記開口を通って押し進められる場合に前記固体重炭酸塩微粒子と接触するように、前記固体重炭酸塩内に配置された1つの端部を有するチューブを備える、発明13に記載の化学機関。
[発明15]
前記重炭酸塩の少なくとも一部は、固体形態で前記導管内部に配置される、発明13に記載の化学機関。
[発明16]
化学機関は、前記導管を通って前記酸性溶液を押し進めるように構成されたばねを備える、発明13〜15のいずれか一項に記載の化学機関。
[発明17]
水に溶解した酸を含む酸性溶液、重炭酸カリウム、およびプランジャを含み、前記酸性溶液は前記重炭酸カリウムから分離されている密閉容器と、
前記酸性溶液と前記重炭酸カリウムとを混ぜ合わせるように適合された機構と
を備える化学機関。
[発明18]
前記重炭酸カリウムは、重炭酸ナトリウムと混合される、発明17に記載の化学機関。
[発明19]
水に溶解した酸を含む酸性溶液、固体重炭酸塩粒子、固体粒子対流剤、およびプランジャを含み、前記酸性溶液は前記固体重炭酸塩から分離されている密閉容器と、
前記酸性溶液と前記固体重炭酸塩とを混ぜ合わせるように適合された機構と
を備える化学機関であって、
固体粒子対流剤は、混ぜ合わされた溶液においてml当たり50mg未満の範囲であって、全ての他の変量が一定に保持され、前記酸性溶液と固体重炭酸塩とが組み合わされる最初の5秒の間のCO2の発生が、ml当たり50mgの前記粒子対流剤の存在下のCO2の発生より速いように選択された濃度で、または
混ぜ合わされた溶液においてml当たり5mgから25mgで存在する、化学機関。
[発明20]
水に溶解した酸を含む酸性溶液、固体重炭酸塩粒子、およびプランジャを含み、前記酸性溶液は前記固体重炭酸塩から分離されている密閉容器と、
前記酸性溶液と前記固体重炭酸塩とを混ぜ合わせるように適合された機構と
を備える化学機関であって、前記固体重炭酸塩粒子は、粒子モフォロジーの混合物を含む、化学機関。
[発明21]
前記固体重炭酸塩粒子が、少なくとも2つの異なる供給源である、第1の供給源および第2の供給源から導かれ、かつ前記第1の供給源は、1つまたは複数の次の特性、すなわち質量平均粒径、質量あたりの表面積、均等に撹拌された溶液の1モル溶液に完全溶解する時間によって測定されるような20℃における水への溶解度、において、前記第2の供給源とは少なくとも20%異なる、発明19に記載の化学機関。
[発明22]
シリンジから液体薬品を射出する方法であって、
水に溶解した酸を含む酸性溶液、重炭酸塩、およびプランジャを含み、前記酸性溶液は前記重炭酸塩から分離される密閉容器を提供するステップであって、前記容器内の前記酸性溶液および前記重炭酸塩は潜在的出力密度を限定し、前記プランジャは前記密閉容器を薬品区画から分離する、密閉容器を提供するステップと、
前記密閉容器内で前記酸性溶液および前記重炭酸塩を混ぜ合わせるステップであって、
前記酸性溶液および前記重炭酸塩は反応してCO2を発生して前記プランジャに動力を供給し、それが、今度は、シリンジから前記液体薬品を押し、
前記容器内の圧力は開始後10秒以内に最大に達し、かつ5分後に前記潜在的出力密度は初期潜在的出力密度の20%以下であり、かつ10分後に前記密閉容器内の前記圧力は前記最大圧力の50%以下である、ステップと
を含む方法。
[発明23]
前記密閉容器は、反応においてCO2が発生する最大速度より少なくとも10倍遅い速度でCO2を除去するCO2除去剤をさらに含む、発明22に記載の方法。
[発明24]
上端部にプランジャおよび下端部に一方向弁を有する試薬室であって、前記一方向弁が前記試薬室から出るのを可能にしている、試薬室と、
上端部に前記一方向弁および下端にピストンを有する反応室と、
上端部に前記ピストンを有する流体室であって、前記ピストンが前記反応室の容積が増加して前記流体室の容積が減少するように前記反応室で発生された圧力に応答して動く、流体室と
を備える、化学反応によって流体を送達するための装置であって、
前記反応室が乾燥酸粉末および離型剤を含む、装置。
[発明25]
前記酸粉末は、クエン酸塩であり、前記離型剤は、塩化ナトリウムである、発明24に記載の装置。
[発明26]
移動可能なピストンによって分離された、反応室および流体室を備えるバレルと、
前記反応室を加熱するための熱源または前記反応室に光を当てる光源と
を備える、化学反応によって流体を送達するための装置。
[発明27]
前記反応室は、光に晒すとガスを発生する少なくとも1種の化学試薬を含む、発明26に記載の装置。
[発明28]
化学反応によって高粘度流体を送達するためのプロセスであって、
装置の反応室内でガス発生化学反応を開始するステップを含み、前記室がピストンを含み、
前記ガスは、前記高粘度流体を含む流体室内に前記ピストンを動かして、前記高粘度流体を送達し、かつ
前記高粘度流体は、一定圧力対時間プロファイルで送達される、プロセス。
[発明29]
化学反応によって流体を送達するための装置であって、
試薬室、反応室、および流体室を含むバレルであって、
前記試薬室が、前記バレルの天端部における押ボタン部材内に位置するバレルと、
前記試薬室を前記反応室から分離するプランジャと、
前記押ボタン部材が押圧された場合に付勢されて前記プランジャを前記試薬室内に押すばねと、
前記反応室を前記流体室から分離しているピストンであって、前記ピストンは前記反応室で発生された圧力に応答して動くピストンと
を備える、装置。
[発明30]
前記押ボタン部材が、接触面によって外側端部で閉塞された側壁と、前記側壁の内端から外側に広がる縁部と、前記側壁の外面上の中央部分に隣接した封止部材とを備える、発明29に記載の装置。
[発明31]
前記プランジャが、そこから半径方向に広がるラグを有する中央本体と、前記反応室の側壁に係合する内端上の封止部材とを備える、発明29に記載の装置。
[発明32]
前記押ボタン部材の内面が前記ラグのための経路を含む、発明31に記載の装置。
[発明33]
前記内部半径方向表面、オリフィスを有する前記内部半径方向表面、および前記アームの前記端部に位置している前記ピストンによって、前記反応室が混合室およびアームに分割される、発明29に記載の装置。
[発明34]
前記オリフィスを覆うガス透過性フィルタを前記混合室が含む、発明33に記載の装置。
[発明35]
下端部に封を有する上室と、
上端部にポート、前記上室の前記封に向けられた歯を上端部に有する前記歯の環、および下端部にピストンを有する下室と、
上端部に前記ピストンを有する流体室と
を備える化学反応によって流体を送達するための装置であって、
前記上室は、前記下室に対して軸方向に移動し、
かつ
前記ピストンは、前記反応室の容積が増加して前記流体室の容積が減少するように前記下室内で発生された圧力に応答して動く、装置。
[発明36]
前記ピストンは、前記ポートと連通するヘッドおよびバルーンを含む、発明35に記載の装置。
[発明37]
前記歯の環は、前記ポートを囲繞する、発明35に記載の装置。
[発明38]
前記上室は、前記装置のバレル内を進行する、発明35に記載の装置。
[発明39]
前記上室は、プランジャの前記下端部である、発明35に記載の装置。
[発明40]
前記プランジャは、押圧された後に前記装置の天端部と協働して前記上室を定位置にロックする圧力ロックを含む、発明38に記載の装置。
[発明41]
前記流体室は、少なくとも40センチポアズの粘度を有する高粘度流体を含む、発明38に記載の装置。
[発明42]
前記上室は、溶媒を含む、発明35に記載の装置。
[発明43]
前記下室は、互いに反応してガスを発生する少なくとも2種の化学試薬を含む、発明35に記載の装置。
[発明44]
前記上室、前記下室、および前記流体室は、前記装置を作成するために連結される別個の部分である、発明35に記載の装置。
[発明45]
上室と、
下端部にピストンを有する下室と、
上端部に前記ピストンを有する流体室と、
前記上室を通って動くシャフト、前記シャフトの下端部におけるストッパーおよび前記シャフトの上端部におけるサムレストを備えるプランジャであって、前記ストッパーは台座と協働して前記上室と前記下室とを分離する、プランジャと
を備える化学反応によって流体を送達するための装置であって、
前記プランジャを牽引することは、前記ストッパーを前記台座から分離させて、前記上室と前記下室との間の流体連通を作り出し、かつ
前記ピストンは、前記反応室の容積が増加かつ前記流体室の容積が減少するように、前記下室内で発生された圧力に応答して動く、装置。
[発明46]
前記流体室は、少なくとも40センチポアズの粘度を有する高粘度流体を含む、発明45に記載の装置。
[発明47]
前記上室は、溶媒を含む、発明45に記載の装置。
[発明48]
前記下室は、互いに反応してガスを発生する少なくとも2種の化学試薬を含む、発明45に記載の装置。
[発明49]
前記上室、前記下室、および前記流体室は、前記装置を作成するために連結される別個の部分である、発明45に記載の装置。
[発明50]
前記上室または前記下室のいずれかは、カプセル化された試薬を含む、発明45に記載の装置。
[発明51]
第1の区画および第2の区画に仕切りによって分割される反応室であって、前記第1の区画は、ガスを発生するために互いに反応し得る少なくとも2種の乾燥化学試薬を含み、前記第2の区画は溶媒を含む反応室と、
排出口を有する流体室と
を備える、化学反応によって流体を送達するための装置であって、
前記流体室内の流体は、前記反応室で発生された圧力に応答して前記排出口を通って出る、装置。
[発明52]
前記反応室内で発生された圧力は、前記流体室内のピストンに作用して前記排出口を通って流体を出させる、発明51に記載の装置。
[発明53]
前記反応室は側壁から形成され、前記流体室は側壁から形成され、かつ前記反応室および前記流体室は、前記装置の第1の端部で流動的に接続される、発明51に記載の装置。
[発明54]
前記反応室が前記流体室に近接した前記可撓性壁を含み、かつ前記反応室内で発生された圧力が可撓性壁を拡張させて前記流体室の可撓性側壁を圧迫し、前記排出口を通って流体を出させるように、前記流体室が前記可撓性側壁から形成される、発明51に記載の装置。
[発明55]
前記反応室および前記流体室は、ハウジングによって囲繞される、発明51に記載の装置。
[発明56]
前記反応室および前記流体室は、前記ハウジング内で隣り合っている、発明54に記載の装置。
[発明57]
針が、前記ハウジングの底部から伸びて前記流体室の前記排出口と流動的に接続し、かつ前記反応室は、前記流体室の上部に位置する、発明54に記載の装置。
[発明58]
下端部に固定一方向弁を有する上室であって、前記一方向弁は前記上室から出ることを可能にしている、上室と、
前記上室のみを通って進行し得るプランジャと、
上端部に前記固定一方向弁および下端部にピストンを有する下室と、上端部に前記ピストンを有する流体室と
を備える、化学反応によって流体を送達するための装置であって、
前記ピストンは、前記反応室の容積が増加して前記流体室の容積が減少するように前記下室内で発生された圧力に応答して動く、装置。
[発明59]
前記流体室は、少なくとも40センチポアズの粘度を有する高粘度流体を含む、発明58に記載の装置。
[発明60]
前記上室は、溶媒を含む、発明58に記載の装置。
[発明61]
前記ピストンは、前記下室の前記下端部における押し面および前記流体室の前記上端部におけるヘッドから形成され、かつ前記押し面と前記ヘッドとを接続するロッドを任意に含む、発明58に記載の装置。
[発明62]
前記プランジャは、サムレスト、および押圧された後に前記上室と協働して前記プランジャを定位置にロックする圧力ロックを含む、発明58に記載の装置。
[発明63]
前記圧力ロックは、前記サムレストに隣接し、かつ前記上室の上面と協働する、発明62に記載の装置。
[発明64]
前記下室は、前記一方向弁、連続的な側壁、および前記ピストンによって画定され、前記一方向弁および前記側壁は、前記下室の容積が前記ピストンの移動によってのみ変化するように互いに対して固定されている、発明62に記載の装置。
[発明65]
前記上室、前記下室、および前記流体室は、円筒形かつ同軸性である、発明62に記載の装置。
[発明66]
前記上室、前記下室、および前記流体室は、前記装置を作成するために連結される別個の部分である、発明62に記載の装置。
[発明67]
前記一方向弁は、前記下室内のバルーンに供給し、前記バルーンは前記ピストンを押す、発明62に記載の装置。
Claims (44)
- 上端部にプランジャおよび下端部に一方向弁を有する試薬室であって、前記一方向弁が前記試薬室から出るのを可能にしている、試薬室と、
上端部に前記一方向弁および下端にピストンを有する反応室と、
上端部に前記ピストンを有する流体室であって、前記ピストンが前記反応室の容積が増加して前記流体室の容積が減少するように前記反応室で発生された圧力に応答して動く、流体室と
を備える、化学反応によって流体を送達するための装置であって、
前記反応室が乾燥酸粉末および離型剤を含む、装置。 - 前記酸粉末は、クエン酸塩であり、前記離型剤は、塩化ナトリウムである、請求項1に記載の装置。
- 移動可能なピストンによって分離された、反応室および流体室を備えるバレルと、
前記反応室を加熱するための熱源または前記反応室に光を当てる光源と
を備える、化学反応によって流体を送達するための装置。 - 前記反応室は、光に晒すとガスを発生する少なくとも1種の化学試薬を含む、請求項3に記載の装置。
- 化学反応によって高粘度流体を送達するためのプロセスであって、
装置の反応室内でガス発生化学反応を開始するステップを含み、前記室がピストンを含み、
前記ガスは、前記高粘度流体を含む流体室内に前記ピストンを動かして、前記高粘度流体を送達し、かつ
前記高粘度流体は、一定圧力対時間プロファイルで送達される、プロセス。 - 化学反応によって流体を送達するための装置であって、
試薬室、反応室、および流体室を含むバレルであって、
前記試薬室が、前記バレルの天端部における押ボタン部材内に位置するバレルと、
前記試薬室を前記反応室から分離するプランジャと、
前記押ボタン部材が押圧された場合に付勢されて前記プランジャを前記試薬室内に押すばねと、
前記反応室を前記流体室から分離しているピストンであって、前記ピストンは前記反応室で発生された圧力に応答して動くピストンと
を備える、装置。 - 前記押ボタン部材が、接触面によって外側端部で閉塞された側壁と、前記側壁の内端から外側に広がる縁部と、前記側壁の外面上の中央部分に隣接した封止部材とを備える、請求項6に記載の装置。
- 前記プランジャが、そこから半径方向に広がるラグを有する中央本体と、前記反応室の側壁に係合する内端上の封止部材とを備える、請求項6に記載の装置。
- 前記押ボタン部材の内面が前記ラグのための経路を含む、請求項8に記載の装置。
- 前記内部半径方向表面、オリフィスを有する前記内部半径方向表面、および前記アームの前記端部に位置している前記ピストンによって、前記反応室が混合室およびアームに分割される、請求項6に記載の装置。
- 前記オリフィスを覆うガス透過性フィルタを前記混合室が含む、請求項10に記載の装置。
- 下端部に封を有する上室と、
上端部にポート、前記上室の前記封に向けられた歯を上端部に有する前記歯の環、および下端部にピストンを有する下室と、
上端部に前記ピストンを有する流体室と
を備える化学反応によって流体を送達するための装置であって、
前記上室は、前記下室に対して軸方向に移動し、
かつ
前記ピストンは、前記反応室の容積が増加して前記流体室の容積が減少するように前記下室内で発生された圧力に応答して動く、装置。 - 前記ピストンは、前記ポートと連通するヘッドおよびバルーンを含む、請求項12に記載の装置。
- 前記歯の環は、前記ポートを囲繞する、請求項12に記載の装置。
- 前記上室は、前記装置のバレル内を進行する、請求項12に記載の装置。
- 前記上室は、プランジャの前記下端部である、請求項12に記載の装置。
- 前記プランジャは、押圧された後に前記装置の天端部と協働して前記上室を定位置にロックする圧力ロックを含む、請求項15に記載の装置。
- 前記流体室は、少なくとも40センチポアズの粘度を有する高粘度流体を含む、請求項15に記載の装置。
- 前記上室は、溶媒を含む、請求項12に記載の装置。
- 前記下室は、互いに反応してガスを発生する少なくとも2種の化学試薬を含む、請求項12に記載の装置。
- 前記上室、前記下室、および前記流体室は、前記装置を作成するために連結される別個の部分である、請求項12に記載の装置。
- 上室と、
下端部にピストンを有する下室と、
上端部に前記ピストンを有する流体室と、
前記上室を通って動くシャフト、前記シャフトの下端部におけるストッパーおよび前記シャフトの上端部におけるサムレストを備えるプランジャであって、前記ストッパーは台座と協働して前記上室と前記下室とを分離する、プランジャと
を備える化学反応によって流体を送達するための装置であって、
前記プランジャを牽引することは、前記ストッパーを前記台座から分離させて、前記上室と前記下室との間の流体連通を作り出し、かつ
前記ピストンは、前記反応室の容積が増加かつ前記流体室の容積が減少するように、前記下室内で発生された圧力に応答して動く、装置。 - 前記流体室は、少なくとも40センチポアズの粘度を有する高粘度流体を含む、請求項22に記載の装置。
- 前記上室は、溶媒を含む、請求項22に記載の装置。
- 前記下室は、互いに反応してガスを発生する少なくとも2種の化学試薬を含む、請求項22に記載の装置。
- 前記上室、前記下室、および前記流体室は、前記装置を作成するために連結される別個の部分である、請求項22に記載の装置。
- 前記上室または前記下室のいずれかは、カプセル化された試薬を含む、請求項22に記載の装置。
- 第1の区画および第2の区画に仕切りによって分割される反応室であって、前記第1の区画は、ガスを発生するために互いに反応し得る少なくとも2種の乾燥化学試薬を含み、前記第2の区画は溶媒を含む反応室と、
排出口を有する流体室と
を備える、化学反応によって流体を送達するための装置であって、
前記流体室内の流体は、前記反応室で発生された圧力に応答して前記排出口を通って出る、装置。 - 前記反応室内で発生された圧力は、前記流体室内のピストンに作用して前記排出口を通って流体を出させる、請求項28に記載の装置。
- 前記反応室は側壁から形成され、前記流体室は側壁から形成され、かつ前記反応室および前記流体室は、前記装置の第1の端部で流動的に接続される、請求項28に記載の装置。
- 前記反応室が前記流体室に近接した前記可撓性壁を含み、かつ前記反応室内で発生された圧力が可撓性壁を拡張させて前記流体室の可撓性側壁を圧迫し、前記排出口を通って流体を出させるように、前記流体室が前記可撓性側壁から形成される、請求項28に記載の装置。
- 前記反応室および前記流体室は、ハウジングによって囲繞される、請求項28に記載の装置。
- 前記反応室および前記流体室は、前記ハウジング内で隣り合っている、請求項31に記載の装置。
- 針が、前記ハウジングの底部から伸びて前記流体室の前記排出口と流動的に接続し、かつ前記反応室は、前記流体室の上部に位置する、請求項31に記載の装置。
- 下端部に固定一方向弁を有する上室であって、前記一方向弁は前記上室から出ることを可能にしている、上室と、
前記上室のみを通って進行し得るプランジャと、
上端部に前記固定一方向弁および下端部にピストンを有する下室と、上端部に前記ピストンを有する流体室と
を備える、化学反応によって流体を送達するための装置であって、
前記ピストンは、前記反応室の容積が増加して前記流体室の容積が減少するように前記下室内で発生された圧力に応答して動く、装置。 - 前記流体室は、少なくとも40センチポアズの粘度を有する高粘度流体を含む、請求項35に記載の装置。
- 前記上室は、溶媒を含む、請求項35に記載の装置。
- 前記ピストンは、前記下室の前記下端部における押し面および前記流体室の前記上端部におけるヘッドから形成され、かつ前記押し面と前記ヘッドとを接続するロッドを任意に含む、請求項35に記載の装置。
- 前記プランジャは、サムレスト、および押圧された後に前記上室と協働して前記プランジャを定位置にロックする圧力ロックを含む、請求項35に記載の装置。
- 前記圧力ロックは、前記サムレストに隣接し、かつ前記上室の上面と協働する、請求項39に記載の装置。
- 前記下室は、前記一方向弁、連続的な側壁、および前記ピストンによって画定され、前記一方向弁および前記側壁は、前記下室の容積が前記ピストンの移動によってのみ変化するように互いに対して固定されている、請求項39に記載の装置。
- 前記上室、前記下室、および前記流体室は、円筒形かつ同軸性である、請求項39に記載の装置。
- 前記上室、前記下室、および前記流体室は、前記装置を作成するために連結される別個の部分である、請求項39に記載の装置。
- 前記一方向弁は、前記下室内のバルーンに供給し、前記バルーンは前記ピストンを押す、請求項39に記載の装置。
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