JP2021509871A - 精密医薬品３ｄ印刷デバイス - Google Patents

Abstract

本明細書では、付加製造によって材料を堆積させる又は、医薬品剤形など、製品を製造するためのデバイス及びシステムが提供される。更に、デバイス及びシステムを使用する方法、並びに付加製造によって医薬品剤形などの製品を製造する方法が提供される。特定の実施形態では、デバイスは、材料を溶融及び加圧するように構成された材料供給システム（１０２）と、デバイス内の材料の圧力を検出するように構成された圧力センサ（２１４）と、開位置及び閉位置で動作可能な封止針（２１８）を含む制御スイッチ（２１６）と、を含む。封止針（２１８）は、材料を収容する供給チャネル（２０８）を通って延在し、テーパ状端部（２２４）を含んでおり、封止針（２１８）のテーパ状端部（２２４）は、封止針（２１８）が閉位置にあるとき、ノズル（２１２）のテーパ状内側表面に係合して、ノズル（２１２）を通る材料の流れを阻止する。

Description

（関連出願の相互参照）
本出願は、２０１８年１２月２７日に出願された米国特許出願第１６／２３３，８３１号の優先権を主張するものであり、該出願は、２０１８年３月２７日に出願された米国特許出願第１５／９３７，５２８号の分割出願であり、この米国特許出願の優先権を主張するものであり、該出願は、米国特許法第３６５条（ａ）の下で、２０１８年１月９日に出願された「ＰＲＥＣＩＳＩＯＮ ＰＨＡＲＭＡＣＥＵＴＩＣＡＬ ３Ｄ ＰＲＩＮＴＩＮＧ ＤＥＶＩＣＥ」と題する国際出願第ＰＣＴ／ＣＮ２０１８／０７１９６５号の優先権を主張するものであり、これらのそれぞれの内容全体は、あらゆる目的のために参照により本明細書に組み込まれる。

本発明は、付加製造のためのシステム及びデバイス、並びにそのようなデバイスを使用する方法に関する。本発明は、医薬品剤形などの製品を付加製造によって作製する方法を更に含む。

３次元印刷とも呼ばれる付加製造は、溶融した材料をコンピュータモデルによる形状に押し出すことによって製品の製造を可能にする。コンピュータシステムが３次元プリンタを動作させ、所望の形状が形成されるまで、材料の流れ及び印刷ノズルの動きを制御する。溶融フィラメント製造プロセス（熱溶解積層法としても知られる）では、フィラメント形態の材料が、加熱されたヘッドを介して供給され、これにより、材料が表面上に溶融する。表面又は加熱されたヘッドは、溶融した材料を設定形状内へ押し出すために、コンピュータシステムからの指示に従って移動することができる。他の付加製造方法は、印刷ノズルを通って押し出される前に溶融及び加圧される非繊維状材料を利用するが、そのような方法は、特に溶融した材料が粘稠であるとき、印刷ノズルからの望ましくない漏出をもたらすことが多い。

付加製造における最近の開発は、多数の異なる３次元印刷プロセスの使用及び多くの異なる材料の使用を可能にしてきた。例えば、埋め込み式の医療用デバイス又は特注の実験室消耗品の製造のために、生物学的に不活性な材料を付加製造プロセスで使用できる。例として、Ｐｏｈ ｅｔ ａｌ．，「Ｐｏｌｙｌａｃｔｉｄｅｓ ｉｎ Ａｄｄｉｔｉｖｅ Ｂｉｏｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ」，Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｄｒｕｇ Ｄｅｌｉｖｅｒｙ Ｒｅｖｉｅｗｓ，ｖｏｌ．１０７，ｐｐ．２２８−２４６（２０１６）を参照されたい。また、医薬製品の製造のための付加製造技術の開発も進歩してきた。Ｇｏｙａｎｅｓ ｅｔ ａｌ．，「３Ｄ Ｐｒｉｎｔｉｎｇ ｏｆ Ｍｅｄｉｃｉｎｅｓ：Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｎｏｖｅｌ Ｏｒａｌ Ｄｅｖｉｃｅｓ ｗｉｔｈ Ｕｎｉｑｕｅ Ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ Ｄｒｕｇ Ｒｅｌｅａｓｅ Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ」，Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｐｈａｒｍａｃｅｕｔｉｃｓ，ｖｏｌ．１２，ｎｏ．１１，ｐｐ．４０７７−４０８４（２０１５）を参照されたい。

しかしながら、現在の付加製造技術は、３次元プリンタが材料を押し出す際の精度により制限されている。医薬品は、製造された製品が均一に成形され、精密かつ正確な用量の薬物を含有することを確実にするために、慎重に制御されることが必要である。医薬製品の製造用を含め、付加製造プロセス用に精密なシステムを開発する必要性が引き続き存在する。

本明細書で参照した全ての出版物、特許、特許出願、及び特許出願公開の開示内容は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。

付加製造によって材料を堆積させるためのデバイスが、本明細書に記載され、このデバイスは、材料を溶融及び加圧するように構成された材料供給システムであって、ノズルを含む印刷ヘッドに接続された供給チャネルを含み、ノズルは、テーパ状内側表面と、材料を分配するように構成された押出ポートと、を含む、材料供給システムと、ノズル内又はノズルの近位の供給チャネル内の材料の圧力を検出するように構成された圧力センサと、開位置及び閉位置で動作可能な封止針を含む制御スイッチであって、封止針が、供給チャネルの一部分を通って延在し、テーパ状端部を含む、制御スイッチと、を備えており、封止針が閉位置にあるとき、封止針のテーパ状端部が、ノズルのテーパ状内側表面に係合して、ノズルを通る材料の流れを阻止する。

いくつかの実施形態では、材料は、非繊維状である。いくつかの実施形態では、材料は、デバイスから押し出されるとき、約１００Ｐａ・ｓ以上の粘度を有する。いくつかの実施形態では、材料は、デバイスから押し出されるとき、約４００Ｐａ・ｓ以上の粘度を有する。いくつかの実施形態では、材料は、約５０℃〜約４００℃で溶融する。いくつかの実施形態では、材料は、ノズルから約５０℃〜約４００℃の温度で押し出される。いくつかの実施形態では、材料は、ノズルから約９０℃〜約３００℃の温度で押し出される。

いくつかの実施形態では、材料に接触する封止針の任意の部分は、突出部を含まない。

いくつかの実施形態では、圧力センサは、圧力センサによって報告された圧力に応じて材料を所望の圧力に加圧するように材料供給システムを動作させるコンピュータシステムに接続されている。いくつかの実施形態では、材料の圧力は、所望の圧力の約０．０５ＭＰａ以内である。いくつかの実施形態では、材料供給システムは、ピストンと、供給チャネルに接続されたバレルとを含み、ピストンは、バレル内の材料の圧力を制御するように動作させられる。いくつかの実施形態では、ピストンは、ステッパモータを使用して動作させられる。いくつかの実施形態では、圧力センサは、ノズルの近位に位置付けられている。

いくつかの実施形態では、封止針のテーパ状端部は、尖った先端部を含む。いくつかの実施形態では、封止針のテーパ状端部は、円錐台形である。いくつかの実施形態では、ノズルのテーパ状内側表面は第１のテーパ角を有し、封止針のテーパ状端部は第２のテーパ角を有し、第２のテーパ角は第１のテーパ角以下である。いくつかの実施形態では、第２のテーパ角は、約６０°以下である。いくつかの実施形態では、第２のテーパ角は、約４５°以下である。いくつかの実施形態では、第１のテーパ角と第２のテーパ角との比は、約１：１〜約４：１である。

いくつかの実施形態では、押出ポートは、約０．１ｍｍ〜約１ｍｍの直径を有する。いくつかの実施形態では、テーパ状端部は、約０．２ｍｍ〜約３．０ｍｍの最大直径を有する。いくつかの実施形態では、押出ポートは、直径を有し、テーパ状端部は、最大直径を有し、テーパ状端部の最大直径と押出ポートの直径との比は、約１：０．８〜約１：０．１である。

いくつかの実施形態では、制御スイッチは、封止針を開位置又は閉位置に位置付けるアクチュエータを含む。いくつかの実施形態では、アクチュエータは、空気圧式アクチュエータである。いくつかの実施形態では、アクチュエータは、機械的アクチュエータである。いくつかの実施形態では、アクチュエータは、電気モータアクチュエータである。いくつかの実施形態では、電気モータアクチュエータは、リニアステッパモータアクチュエータである。

いくつかの実施形態では、封止針は、ノズルに対して定位置に固定されたガスケットを通過し、ガスケットは供給チャネルを封止する。

いくつかの実施形態では、材料供給システムは、材料を溶融するように構成された１つ以上のヒータを含む。いくつかの実施形態では、材料供給システムは、溶融した材料の温度を検出するように構成された１つ以上の温度センサを含む。いくつかの実施形態では、１つ以上の温度センサは、１つ以上の温度センサによって報告される温度に応じて、１つ以上のヒータを動作させるコンピュータシステムに接続されている。

いくつかの実施形態では、封止針のテーパ状端部又はノズルのテーパ状内側表面は、可撓性のパッド又はライナーを含む。

いくつかの実施形態では、デバイスは、１つ以上のプロセッサと、コンピュータ可読メモリと、を含むコンピュータシステムを更に備え、コンピュータシステムは、デバイスを動作させるように構成されている。いくつかの実施形態では、コンピュータ可読メモリは、デバイスを使用して製品を印刷するための命令を含む。いくつかの実施形態では、コンピュータ可読メモリは、圧力センサによって検出された圧力に応じて材料の圧力を制御するための命令を含む。いくつかの実施形態では、コンピュータ可読メモリは、温度センサによって検出された温度に応じて材料の温度を制御するための命令を含む。いくつかの実施形態では、コンピュータ可読メモリは、製品を印刷するための命令に基づいて封止針を位置決めするための命令を含む。いくつかの実施形態では、封止針を位置決めするための命令は、押出ポートからの材料の所望の流量に基づいて封止針の開口距離を選択するための命令を含む。

いくつかの実施形態では、複数の上述のデバイスを備える付加製造システムが提供され、各材料供給システムは、制御スイッチを備えて構成されている。いくつかの実施形態では、システムは、第１の材料で充填された複数のデバイスからの第１のデバイスと、第２の材料で充填された複数のデバイスからの第２のデバイスと、を備え、第１の材料及び第２の材料は異なる。いくつかの実施形態では、複数のデバイスからの各デバイスの制御スイッチは異なる。いくつかの実施形態では、複数のデバイスからの各デバイスの制御スイッチは同じである。いくつかの実施形態では、システムは、１つ以上のプロセッサと、コンピュータ可読メモリと、を含むコンピュータシステムを備え、コンピュータシステムは、システムを動作させるように構成されている。いくつかの実施形態では、コンピュータ可読メモリは、システムを使用して製品を印刷するための命令を含む。いくつかの実施形態では、コンピュータ可読メモリは、各材料供給システム内の材料の圧力を対応する材料供給システム内の圧力センサによって検出された圧力に応じて制御するための命令を含む。いくつかの実施形態では、コンピュータ可読メモリは、各材料供給システム内の材料の温度を対応する材料供給システム内の温度センサによって検出された温度に応じて制御するための命令を含む。いくつかの実施形態では、コンピュータ可読メモリは、製品を印刷するための命令に基づいて封止針を位置決めするための命令を含む。いくつかの実施形態では、封止針を位置決めするための命令は、押出ポートからの材料の所望の流量に基づいて封止針の開口距離を選択するための命令を含む。いくつかの実施形態では、複数のデバイスからの少なくとも２つのデバイスは、材料を溶融及び加圧するように構成された材料供給システムであって、ノズルを含む印刷ヘッドに接続された供給チャネルを含み、ノズルが、テーパ状内側表面と、材料を分配するように構成された押出ポートと、を含む、材料供給システムと、ノズル内又はノズルの近位の供給チャネル内の材料の圧力を検出するように構成された圧力センサと、開位置及び閉位置で動作可能な封止針を含む制御スイッチであって、封止針が、供給チャネルの一部分を通って延在し、テーパ状端部を含む、制御スイッチと、を備えており、封止針が閉位置にあるとき、封止針のテーパ状端部は、ノズルのテーパ状内側表面に係合して、ノズルを通る材料の流れを阻止する。いくつかの実施形態では、ノズルのテーパ状内側表面は第１のテーパ角を有し、封止針のテーパ状端部は第２のテーパ角を有し、第２のテーパ角は第１のテーパ角以下である。いくつかの実施形態では、圧力センサは、ノズルの近位に位置付けられている。

別の態様では、付加製造によって製品を製造する方法が提供され、この方法は、材料を溶融及び加圧することと、材料を、テーパ状内側表面を含むノズルの押出ポートを通じて流すことと、ノズル内又はノズルの近位の材料の圧力を監視することと、封止針のテーパ状端部をノズルのテーパ状内側表面と係合させ、それにより、押出ポートを封止し、溶融した材料の流れを止めることと、封止針のテーパ状端部を抜去し、それにより、押出ポートを通る材料の流れを再開することと、を含む。いくつかの実施形態では、方法は、製品を製造するための命令を受信することを含む。

別の態様では、付加製造によって医薬品剤形を製造する方法が提供され、この方法は、薬学的に許容される材料を溶融及び加圧することと、ノズル内又はノズルの近位の材料の圧力を監視することと、材料を、テーパ状内側表面を含むノズルの押出ポートを通じて流すことと、封止針のテーパ状端部をノズルのテーパ状内側表面と係合させ、それにより、押出ポートを封止し、溶融した材料の流れを止めることと、封止針のテーパ状端部を抜去し、それにより、押出ポートを通る材料の流れを再開することと、を含む。いくつかの実施形態では、薬学的に許容される材料は薬物を含む。いくつかの実施形態では、医薬品剤形は、所望の薬物放出プロファイルを有する。いくつかの実施形態では、方法は、医薬品剤形を製造するための命令を受信することを含む。

上記の方法のいくつかの実施形態では、ノズル内の材料の圧力は、ほぼ一定のままである。いくつかの実施形態では、方法は、監視された圧力に基づいたフィードバックシステムを使用して材料の圧力を制御することを含む。

上記の方法のいくつかの実施形態では、材料は非繊維状である。いくつかの実施形態では、材料は、約１００Ｐａ・ｓ以上の粘度を有する。

上記の方法のいくつかの実施形態では、材料に接触する封止針の任意の部分は、突出部を含まない。

上記の方法のいくつかの実施形態では、ノズル内の材料の温度は、ほぼ一定のままである。いくつかの実施形態では、方法は、材料の温度を監視することを含む。いくつかの実施形態では、方法は、監視された温度に基づいたフィードバックシステムを使用して材料の温度を制御することを含む。

上記の方法のいくつかの実施形態では、封止針のテーパ状端部を、選択された開口距離まで引き出すことを含む。

上記の方法のいくつかの実施形態では、封止針のテーパ状端部は、尖った先端部を含む。いくつかの実施形態では、封止針のテーパ状端部は、円錐台形である。いくつかの実施形態では、ノズルのテーパ状内側表面は第１のテーパ角を有し、封止針のテーパ状端部は第２のテーパ角を有し、第２のテーパ角は第１のテーパ角以下である。いくつかの実施形態では、第２のテーパ角は、約６０°以下である。いくつかの実施形態では、第２のテーパ角は、約４５°以下である。いくつかの実施形態では、第１のテーパ角と第２のテーパ角との比は、約１：１〜約４：１である。いくつかの実施形態では、押出ポートは、約０．１ｍｍ〜１ｍｍの直径を有する。いくつかの実施形態では、テーパ状端部は、約０．２〜約３．０ｍｍの最大直径を有する。いくつかの実施形態では、押出ポートは、直径を有し、テーパ状端部は、最大直径を有し、テーパ状端部の最大直径と押出ポートの直径との比は、約１：０．８〜約１：０．１である。

別の態様では、付加製造によって製品を製造する方法が存在し、この方法は、第１の材料を溶融及び加圧することと、第１の材料を、テーパ状内側表面を含む第１のノズルの第１の押出ポートを通じて流すことと、第１の封止針のテーパ状端部を第１のノズルのテーパ状内側表面と係合させ、それにより、第１の押出ポートを封止し、溶融した第１の材料の流れを止めることと、第２の材料を溶融及び加圧することと、第２の封止針のテーパ状端部を第２のノズルのテーパ状内側表面から抜去し、それにより、第２の押出ポートを通る第２の材料の流れを開始することと、を含む。いくつかの実施形態では、方法は、製品を製造するための命令を受信することを含む。

別の態様では、付加製造によって医薬品剤形を製造する方法が存在し、この方法は、第１の薬学的に許容される材料を溶融及び加圧することと、第１の薬学的に許容される材料を、テーパ状内側表面を含む第１のノズルの第１の押出ポートを通じて流すことと、第１の封止針のテーパ状端部を第１のノズルのテーパ状内側表面と係合させ、それにより、第１の押出ポートを封止し、溶融した第１の薬学的に許容される材料の流れを止めることと、第２の薬学的に許容される材料を溶融及び加圧することと、第２の封止針のテーパ状端部を第２のノズルのテーパ状内側表面から抜去し、それにより、第２の押出ポートを通る第２の薬学的に許容される材料の流れを開始することと、を含む。いくつかの実施形態では、第１の薬学的に許容される材料又は第２の薬学的に許容される材料は、浸食性材料である。いくつかの実施形態では、第１の薬学的に許容される材料又は第２の薬学的に許容される材料は、薬物を含む。いくつかの実施形態では、医薬品剤形は、所望の薬物放出プロファイルを有する。いくつかの実施形態では、方法は、医薬品剤形を製造するための命令を受信することを更に含む。

上記の方法のいくつかの実施形態では、方法は、第１のノズル内若しくは第１のノズルの近位の第１の材料の圧力を監視すること、又は第２のノズル内若しくは第２のノズルの近位の第２の材料の圧力を監視することを更に含む。いくつかの実施形態では、第１のノズル内の第１の材料の圧力、又は第２のノズル内の第２の材料の圧力は、ほぼ一定のままである。いくつかの実施形態では、方法は、監視された圧力に基づいたフィードバックシステムを使用して第１の材料又は第２の材料の圧力を制御することを含む。

上記の方法のいくつかの実施形態では、第１の材料又は第２の材料は非繊維状である。

上記の方法のいくつかの実施形態では、第１の材料に接触する第１の封止針の任意の部分、又は第２の材料に接触する第２の封止針の任意の部分は、突出部を含まない。

上記の方法のいくつかの実施形態では、第１のノズル内の第１の材料の温度、又は第２のノズル内の第２の材料の温度は、ほぼ一定のままである。いくつかの実施形態では、方法は、第１の材料の温度又は第２の材料の温度を監視することを含む。いくつかの実施形態では、第１の材料の監視された温度に基づいたフィードバックシステムを使用して第１の材料の温度を制御すること、又は第２の材料の監視された温度に基づいたフィードバックシステムを使用して第２の材料の温度を制御することを含む。

上記の方法のいくつかの実施形態では、第２の封止針のテーパ状端部を、選択された開口距離まで引き出すことを含む。

上記の方法のいくつかの実施形態では、第１の封止針のテーパ状端部、又は第２の封止針のテーパ状端部は、尖った先端部を含む。上記の方法のいくつかの実施形態では、第１の封止針のテーパ状端部、又は第２の封止針のテーパ状端部は、円錐台形である。

上記の方法のいくつかの実施形態では、第１のノズルのテーパ状内側表面は第１のテーパ角を有し、第１の封止針のテーパ状端部は第２のテーパ角を有し、第２のテーパ角が第１のテーパ角以下であるか、又は第２のノズルのテーパ状内側表面は第３のテーパ角を有し、第２の封止針のテーパ状端部は第４のテーパ角を有し、第４のテーパ角が第３のテーパ角以下である。いくつかの実施形態では、第４のテーパ角は、約６０°以下である。上記の方法のいくつかの実施形態では、第２のテーパ角又は第４のテーパ角は、約４５°以下である。上記の方法のいくつかの実施形態では、第１のテーパ角と第２のテーパ角との比、又は第３のテーパ角と第４のテーパ角との比は、約１：１〜約４：１である。上記の方法のいくつかの実施形態では、第１の押出ポート又は第２の押出ポートは、約０．１ｍｍ〜約１ｍｍの直径を有する。上記の方法のいくつかの実施形態では、第１の封止針のテーパ状端部、又は第２の封止針のテーパ状端部は、約０．２〜約３．０ｍｍの最大直径を有する。

上記の方法のいくつかの実施形態では、第１の材料又は第２の材料は、約１００Ｐａ・ｓ以上の粘度を有する。

上記の方法のいくつかの実施形態では、製品又は医薬品剤形は、バッチモードで製造される。上記の方法のいくつかの実施形態では、製品又は医薬品剤形は、連続モードで製造される。

また、本明細書では、上記の方法のいずれか１つに従って作製される製品又は医薬剤形も提供される。

本発明による、付加製造によって材料を堆積させるためのデバイスの例示的な実施形態を示す。

本発明による、付加製造によって材料を堆積させるための例示的なデバイスの断面図を示す。 封止針が閉位置にあり、ノズルの内側表面に係合している、図２Ａに示されるデバイスの印刷ヘッドの拡大図を示す。図２Ａは空気圧式アクチュエータを示しているが、電気モータアクチュエータ（例えば、リニアステッパモータアクチュエータ）が使用されてもよい。電気モータアクチュエータは、選択された開口距離を有する位置など、閉位置と最大開位置との間にある開位置に封止針を位置付けることができる。

尖った先端部を有する封止針のテーパ状端部を示す。 円錐台形の先端部を有する封止針のテーパ状端部を示す。 ノズルの内側表面のテーパを示す。

封止針を制御するために封止針に接続されている空気圧式アクチュエータの構成要素の分解図を示す。

例示的なデバイスの縦断面図を示す。 平面「Ａ−Ａ」における例示的なデバイスの断面図を示す。 例示的なデバイスの側面図を示す。図５Ａ〜図５Ｃは空気圧式アクチュエータを示しているが、電気モータアクチュエータ（例えば、リニアステッパモータアクチュエータ）が使用されてもよい。電気モータアクチュエータは、選択された開口距離を有する位置など、閉位置と最大開位置との間にある開位置に封止針を位置付けることができる。

本明細書に記載されるデバイスの別の例示的な実施形態を示す。

３つの材料供給システムを含む例示的なデバイスの一部分を示しており、各材料供給システムは別個の印刷ヘッドを有する。

本出願は、付加製造によって材料を堆積させるためのデバイスに関する。デバイスは材料供給システムを含み、材料供給システムは材料を溶融及び加圧し、材料は任意選択的に薬物を含む。特定の実施形態では、材料は、非繊維状材料である。材料供給システムは、ノズルに接続された供給チャネルを含む。材料は、供給チャネル内又は供給チャネルの上流において加圧及び／又は溶融され得、供給チャネルを通って流れ、ノズルを通って分配される。更に、本明細書では、付加製造によって製品を製造するためのシステムが提供され、これらのシステムは２つ以上のデバイスを含み、これらのデバイスのそれぞれは、材料供給システム及び制御スイッチを含む。また、本明細書では、このようなデバイスを使用する方法、並びに付加製造によって製品を製造する方法、及び付加製造によって医薬品剤形を製造する方法も記載される。

製品、特に医薬製品を製造するとき、ノズルによって分配される材料の量を慎重に制御することが望ましい。付加製造用の従来のデバイスの大きな問題は、ノズルを通る材料の意図しない漏れであり、これは、所望の量を超える材料が分配される原因となり得る。異なる材料を分配し得る、交互にオン又はオフに切り替えられる必要がある２つ以上のノズルを使用する場合、問題は更に複雑になる。例えば、第２のノズルが第２の材料を分配しているとき、第１のノズルが第１の材料を漏出していると、製造不良又は材料廃棄物が生じ得る。本明細書に記載されるデバイス及びシステムは、様々な医薬品材料を高精度かつ高精密の材料堆積で取り扱うことができるため、複雑な幾何学形状及び組成を有する医薬品剤形の製造によく適している。本明細書に記載されるデバイス、システム、及び方法はまた、個人向けの用量及び／又は個人向けの放出プロファイルを含む、個人向けの薬も容易にする。個人向けの薬とは、治療的決定及び個人向けの剤形設計を助けるための、バイオマーカーに基づく患者集団の層別化を指す。個人向けの薬物剤形は、患者の体重及び代謝に基づいて、放出プロファイルを含む、送達される薬物の量を調整することを可能にする。本明細書に記載されるデバイスを使用して製造された医薬品剤形は、成長する子供における正確な投与量を確実にすることができ、非常に効力の高い薬物の個人向けの投与量を可能にする。個人向けの剤形は、患者の全ての服薬を１日１回投与にまとめることができ、したがって、患者の服薬遵守及び治療コンプライアンスを改善することができる。デジタル設計を修正することは、物理的な機器を修正することよりも容易である。また、自動化された小規模の３次元印刷は、ごくわずかな動作コストを有し得る。したがって、本明細書に記載されるデバイスを使用した付加製造は、複数の小さな個別化されたバッチを経済的に実現可能なものにし、またアドヒアランスを改善するように設計された個人向けの剤形を可能にする。

特定の実施形態では、所望の放出プロファイルを有するカスタマイズされた医薬品薬物剤形設計が、コンピュータシステムによって受信され、このコンピュータシステムは、本明細書に記載されるデバイス又はシステムを動作させるように構成されている。コンピュータシステムは、所望の放出プロファイルを有する医薬品剤形を製造するための命令をシステム又はデバイスに送信することができ、その後、システム又はデバイスは、カスタマイズされた製品を製造する。いくつかの実施形態では、コンピュータ可読メモリは、制御スイッチを制御するための命令を含む。いくつかの実施形態では、制御スイッチは、封止針を位置決めする電気モータアクチュエータを含み、コンピュータ可読メモリは、封止針を開位置（最大開位置までの、封止針の端部とノズルの押出ポートとの間の様々な距離を有する開位置を含む）及び閉位置に位置付けるように電気モータアクチュエータを制御するための命令を含む。

本発明は、ノズル内又はノズルの近位の供給チャネル内の圧力を慎重に制御すること、及び封止針が閉位置にあるときに材料がノズルを通って流れることを阻止する封止針を有する制御スイッチを利用することによって、材料を堆積させる又は製品（医薬品剤形など）を製造するためのより精密なシステムを提供する。例えば、制御スイッチ内の空気圧式アクチュエータは、封止針を開位置（最大開位置、又は材料がノズルの押出ポートから流れることを可能にする、封止針の端部とノズルの押出ポートとの間の任意の距離を有する位置など）と閉位置との間で調整してもよい。制御スイッチが、（最大開／閉二重位置スイッチと比較して）様々な開位置を可能にするアクチュエータ（リニアステッパモータアクチュエータなど）を利用するとき、材料押出の量及び／又は速度は、封止針が開位置にあるときのテーパ状端部の位置（例えば、テーパ状端部の先端）と、封止針がノズルの押出ポートを完全に封止する閉位置にあるときのテーパ状端部の位置との間の距離を調整することによって、調節することができる。この距離は、「開口距離」と呼ぶことができる。材料押出の量及び／又は速度を制御することによって、システムは印刷速度をより良好に同期させることができる。例えば、錠剤の微細な部分では、印刷速度が減速され得、材料押出量が低減され得る一方で、過度の精度を必要としない錠剤部分では、印刷速度及び材料押出量が両方とも増加され得、これは、封止針弁の開口距離を増加させること、より大きな直径を有するノズルに切り替えること、又は灌流によって達成されてよい。ノズルはテーパ状内側表面を含み、封止針は、ノズルのテーパ状内側表面に係合して材料の漏出を制限するテーパ状端部を含む。封止針は、好ましくは、鋭利で細く、かつ、閉位置に位置付けられるときにノズルから材料を押し出し得る突出部がない。材料の圧力は、好ましくは、デバイス内でほぼ一定に保持され、これは、圧力を監視し、フィードバックシステムを使用して材料に圧力を加えることによって制御され得る。これにより、圧力を上昇させなくても、材料は、封止針が開位置に位置付けられると直ちに一定速度で押し出されることが可能になる。これにより、材料の精密な分配が更に可能になり、その結果、医薬錠剤などの薬物用量単位の正確かつ精密な製造が可能になる。

いくつかの実施形態では、付加製造によって材料を堆積させる又は製品（医薬品剤形など）を製造するためのデバイスが提供され、このデバイスは、材料を溶融及び加圧するように構成された材料供給システムであって、ノズルを含む印刷ヘッドに接続された供給チャネルを含み、ノズルは、テーパ状内側表面と、材料を分配するように構成された押出ポートと、を含む、材料供給システムと、印刷ヘッド内又は印刷ヘッドの近位の供給チャネル内の材料の圧力を検出するように構成された圧力センサと、開位置及び閉位置で動作可能な封止針を含む制御スイッチであって、封止針が、供給チャネルの一部分を通って延在し、テーパ状端部を含む、制御スイッチと、を備えており、封止針が閉位置にあるとき、封止針のテーパ状端部が、ノズルのテーパ状内側表面に係合して、ノズルを通る材料の流れを阻止する。開位置は、押出ポートからの選択された開口距離を有することができる。

図１は、本発明による、付加製造によって材料を堆積させる又は製品を製造するためのデバイスの例示的な実施形態を示す。デバイスは、材料を溶融及び加圧するように動作する、材料供給システム１０２を含む。溶融及び加圧された材料は、供給チャネルを通って流れ、供給チャネルは、ノズル１０４に接続されている。圧力センサ１０６は、ノズル及び供給チャネルの終端の近位に位置付けられ、供給チャネル内の材料の圧力を検出することができる。任意選択的に、圧力センサ１０６は、ノズル１０４内で材料の圧力を直接検出するように構成され得る。制御スイッチ１０８は、リニアアクチュエータ及び封止針を含んでおり、封止針を開位置及び閉位置において動作させることができる。リニアアクチュエータは、例えば、機械的アクチュエータ（例えば、スクリューを含んでもよい）、油圧式アクチュエータ、空気圧式アクチュエータ（空気圧弁を含んでもよい）、又はソレノイドアクチュエータ（ソレノイド弁を含んでもよい）であり得る。いくつかの実施形態では、アクチュエータは、空気圧式ピンシリンダなど、ピンシリンダを含む。いくつかの実施形態では、アクチュエータは、バネ式空気圧シリンダを含む。いくつかの実施形態では、バネ式空気圧シリンダは、封止針を延ばすこと（すなわち、封止針を開位置（例えば、最大開位置）から閉位置に位置付けること）を補助するバネを含む。いくつかの実施形態では、バネ式空気圧シリンダは、封止針を引き出すこと（すなわち、封止針を閉位置から開位置（例えば、最大開位置）に位置付けること）を補助するバネを含む。封止針が開位置にあるとき、加圧された溶融した材料は、供給チャネルを通って流れ、かつノズル１０４の押出ポートを通って流れることができる。押出ポートを通る材料の流れの量及び／又は速度は、封止針弁の開口距離を調整することによって調節することができる。例えば、コンピュータ可読メモリの命令から、制御スイッチ１０８に信号が与えられると、制御スイッチ１０８は封止針を閉位置に下げ、封止針の先端はノズル１０４の内側表面に係合する。

いくつかの実施形態では、材料は、粉末、顆粒、ゲル、又はペーストなどの非繊維状材料である。非繊維状材料は、ノズルの押出ポートを通して押し出されることができるように、溶融及び加圧される。本明細書で更に説明されるように、特に粘稠な材料の圧力は、材料の精密かつ正確な堆積を確実にするために慎重に制御される。材料は、材料を収容しているバレル、供給チャネル、及び／又は印刷ヘッドの内部又は周囲など、材料供給システムの内部に配置された１つ以上のヒータを使用して材料供給システム内で溶融され得る。いくつかの実施形態では、材料の融解温度は、約６０℃以上、約７０℃以上、約８０℃以上、約１００℃以上、約１２０℃以上、約１５０℃以上、約２００℃以上、又は約２５０℃以上など、約５０℃以上である。いくつかの実施形態では、材料の融解温度は、約３５０℃以下、約３００℃以下、約２６０℃以下、約２００℃以下、約１５０℃以下、約１００℃以下、又は約８０℃以下など、約４００℃以下である。ノズルから押し出される材料は、材料の溶融温度以上の温度で押し出され得る。いくつかの実施形態では、材料は、約６０℃以上、約７０℃以上、約８０℃以上、約１００℃以上、約１２０℃以上、約１５０℃以上、約２００℃以上、又は約２５０℃以上など、約５０℃以上の温度で押し出される。いくつかの実施形態では、材料は、約３５０℃以下、約３００℃以下、約２６０℃以下、約２００℃以下、約１５０℃以下、約１００℃以下、又は約８０℃以下など、約４００℃以下の温度で押し出される。

本明細書に記載されるデバイスは、粘稠な材料を正確かつ精密に押し出すのに有用である。いくつかの実施形態では、材料は、デバイスから押し出されるとき、約２００Ｐａ・ｓ以上、約３００Ｐａ・ｓ以上、約４００Ｐａ・ｓ以上、約５００Ｐａ・ｓ以上、約７５０Ｐａ・ｓ以上、又は約１０００Ｐａ・ｓ以上など、約１００Ｐａ・ｓ以上の粘度を有する。いくつかの実施形態では、材料は、約１０００Ｐａ・ｓ以下、約７５０Ｐａ・ｓ以下、約５００Ｐａ・ｓ以下、約４００Ｐａ・ｓ以下、約３００Ｐａ・ｓ以下、又は約２００Ｐａ・ｓ以下など、約２０００Ｐａ・ｓ以下の粘度を有する。

いくつかの実施形態では、材料は、薬学的に許容される材料である。いくつかの実施形態では、材料は不活性であるか、又は生物学的に不活性である。いくつかの実施形態では、材料は、浸食性材料又は生体浸食性材料である。いくつかの実施形態では、材料は、非浸食性材料又は非生体浸食性材料である。いくつかの実施形態では、材料は、薬学的に許容される材料である。いくつかの実施形態では、材料は、１つ以上の熱可塑性材料、１つ以上の非熱可塑性材料、又は１つ以上の熱可塑性材料と１つ以上の非熱可塑性材料との組み合わせを含む。いくつかの実施形態では、材料はポリマー又はコポリマーである。

いくつかの実施形態では、材料は、熱可塑性材料を含む。いくつかの実施形態では、材料は、熱可塑性材料である。いくつかの実施形態では、材料は、浸食性熱可塑性材料を含む。いくつかの実施形態では、熱可塑性材料は可食性である（すなわち、個体による消費に適している）。いくつかの実施形態では、熱可塑性材料は、親水性ポリマー、疎水性ポリマー、膨潤性ポリマー、非膨潤性ポリマー、多孔質ポリマー、非多孔質ポリマー、浸食性ポリマー（溶解性ポリマーなど）、ｐＨ感受性ポリマー、天然ポリマー、ワックス様材料、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される。いくつかの実施形態では、熱可塑性材料は、セルロースエーテル、セルロースエステル、アクリル樹脂、エチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、ヒドロキシメチルセルロース、Ｃ_１２〜Ｃ_３０脂肪酸のモノ又はジグリセリド、Ｃ_１２〜Ｃ_３０脂肪族アルコール、ワックス、ポリ（メタ）アクリル酸、ポリビニルカプロラクタム−ポリビニルアセテート−ポリエチレングリコールグラフトコポリマー５７／３０／１３、ポリビニルピロリドン−コ−ビニルアセテートコポリマー（ＰＶＰ−ＶＡ）、ポリビニルピロリドン−ポリ酢酸ビニルコポリマー（ＰＶＰ−ＶＡ）６０／４０、ポリビニルピロリドン（ＰＶＰ）、ポリ酢酸ビニル（ＰＶＡｃ）及びポリビニルピロリドン（ＰＶＰ）８０／２０、ビニルピロリドン−ビニルアセテートコポリマー（ＶＡ６４）、ポリエチレングリコール−ポリビニルアルコールグラフトコポリマー２５／７５、ｋｏｌｌｉｃｏａｔ ＩＲ−ポリビニルアルコール６０／４０、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ又はＰＶ−ＯＨ）、ポリ（酢酸ビニル）（ＰＶＡｃ）、ポリ（ブチルメタクリレート−コ−（２−ジメチルアミノエチル）メタクリレート−コ−メチルメタクリレート）１：２：１、ポリ（ジメチルアミノエチルメタクリレート−コ−メタクリル酸エステル）、ポリ（エチルアクリレート−コ−メチルメタクリレート−コ−トリメチルアンモニオエチルメタクリレートクロライド）、ポリ（メチルアクリレート−コ−メチルメタクリレート−コ−メタクリル酸）７：３：１、ポリ（メタクリル酸−コ−メチルメタクリレート）１：２、ポリ（メタクリル酸−コ−エチルアクリレート）１：１、ポリ（メタクリル酸−コ−メチルメタクリレート）１：１、ポリ（エチレンオキシド）（ＰＥＯ）、ポリ（エチレングリコール）（ＰＥＧ）、過分枝状ポリエステルアミド、ヒドロキシプロピルメチルセルロースフタレート、ハイプロメロースフタレート、ヒドロキシプロピルメチルセルロース若しくはヒプロメロース（ＨＭＰＣ）、ヒドロキシプロピルメチルセルロースアセテートサクシネート若しくはヒプロメロースアセテートサクシネート（ＨＰＭＣＡＳ）、ポリ（ラクチド−コ−グリコリド）（ＰＬＧＡ）、カルボマー、ポリ（エチレン−コ−酢酸ビニル）、エチレン−酢酸ビニルコポリマー、ポリエチレン（ＰＥ）、及びポリカプロラクトン（ＰＣＬ）、ヒドロキシルプロピルセルロース（ＨＰＣ）、ポリオキシル４０硬化ヒマシ油、メチルセルロース（ＭＣ）、エチルセルロース（ＥＣ）、ポロキサマー、ヒドロキシプロピルメチルセルロースフタレート（ＨＰＭＣＰ）、ポロキサマー、硬化ヒマシ油、水素添加大豆油、グリセリルパルミトステアレート、カルナバワックス、ポリ乳酸（ＰＬＡ）、ポリグリコール酸（ＰＧＡ）、セルロースアセテートブチレート（ＣＡＢ）、ポリビニルアセテートフタレート（ＰＶＡＰ）、ワックス、蜜蝋、ヒドロゲル、ゼラチン、水素添加植物油、ポリビニルアセタールジエチルアミノラクテート（ＡＥＡ）、パラフィン、セラック、アルギン酸ナトリウム、セルロースアセテートフタレート（ＣＡＰ）、アラビアガム、キサンタンガム、モノステアリン酸グリセリル、オクタデカン酸、熱可塑性デンプン、これらの誘導体（それらの塩、アミド、又はエステルなど）、又はこれらの組み合わせである。

いくつかの実施形態では、浸食性材料は、非熱可塑性材料を含む。いくつかの実施形態では、浸食性材料は、非熱可塑性材料である。いくつかの実施形態では、非熱可塑性材料は、非熱可塑性デンプン、グリコール酸ナトリウムデンプン（ＣＭＳ−Ｎａ）、スクロース、デキストリン、ラクトース、微結晶セルロース（ＭＣＣ）、マンニトール、ステアリン酸マグネシウム（ＭＳ）、粉末シリカゲル、二酸化チタン、グリセリン、シロップ、レシチン、大豆油、紅茶油、エタノール、プロピレングリコール、グリセロール、Ｔｗｅｅｎ、動物脂肪、シリコーン油、カカオバター、脂肪酸グリセライド、ワセリン、キトサン、セチルアルコール、ステアリルアルコール、ポリメタクリレート、非毒性ポリ塩化ビニル、ポリエチレン、エチレン−酢酸ビニルコポリマー、シリコーンゴム、又はこれらの組み合わせである。

本明細書に記載されるデバイス又は本明細書に記載される方法と共に使用され得る例示的な材料としては、限定するものではないが、ポリ（メタ）アクリレートコポリマー（商標名Ｅｕｄｒａｇｉｔ（登録商標）ＲＳＰＯとして販売されているコポリマーなど、アミノアルキルメタクリレート、メタクリル酸、メタクリル酸エステル、及び／又はアンモニオアルキルメタクリレートのうちの１つ以上を含むコポリマーなど）、及びヒドロキシルプロピルセルロース（ＨＰＣ）が挙げられる。

いくつかの実施形態では、材料は薬物を含む。いくつかの実施形態では、材料は、薬物と混合される。

材料は、圧力コントローラを使用して材料制御システム内で加圧され得る。材料はバレル内に装填され、圧力コントローラは、バレル内に収容された材料に圧力を加えることができる。圧力コントローラは、バレル内に収容された材料に力を加えることができる、モータ（ステッパモータなど）、弁、又は、例えば、ピストン、圧力スクリュー、若しくは圧縮空気（すなわち、空気圧式コントローラ）を動作させる任意の他の好適な制御デバイスであり得る。バレルは、ヒータに装填された材料を溶融させることができる１つ以上のヒータを含む。いくつかの実施形態では、ヒータは、バレル内に位置付けられている。いくつかの実施形態では、ヒータは、バレルの側面上に、又はバレルを取り囲むように位置付けられている。いくつかの実施形態では、ヒータは、電気放射ヒータ、例えば、電気加熱管又はコイルである。バレルヒータは、好ましくは、高電圧及び高電力出力を有する強力なヒータである。いくつかの実施形態では、バレルヒータは、１１０Ｖ〜６００Ｖの電圧定格を有する。いくつかの実施形態では、バレルヒータは、２１０Ｖ〜２４０Ｖの電圧定格を有する。いくつかの実施形態では、バレルヒータは、２２０Ｖのヒータである。いくつかの実施形態では、バレルヒータは、４０Ｗ〜８０Ｗなど、約３０Ｗ〜約１００Ｗのワット数出力、又は約６０Ｗのワット数出力を有する。いくつかの実施形態では、ヒータは、バレルの外側を取り囲む電気加熱コイルである。好ましくは、バレルは、ステンレス鋼（例えば、３１６Ｌのステンレス鋼）などの耐熱材料で作製される。

材料供給システムは、バレルを印刷ヘッド内のノズルに接続する供給チャネルを含む。バレル内で溶融又は軟化した材料は、供給チャネルを通って印刷ヘッドに流れる。いくつかの実施形態では、１つ以上のヒータが、供給チャネル又は供給チャネルの一部（供給チャネルの横方向部分など）の内部に、その周囲に、又はそれに隣接して位置付けられている。１つ以上のヒータは、供給チャネル内の材料を加熱するように構成されている。いくつかの実施形態では、ヒータは、電気放射ヒータ、例えば、電気加熱管又はコイルである。例えば、いくつかの実施形態では、電気加熱管は、供給チャネルの長さに沿って、又は供給チャネルの長さの少なくとも一部に沿って位置付けられている。ヒータは、好ましくは、高電圧及び高電力出力を有する強力なヒータである。いくつかの実施形態では、供給チャネルヒータは、１１０Ｖ〜６００Ｖの電圧定格を有する。いくつかの実施形態では、供給チャネルヒータは、２１０Ｖ〜２４０Ｖの電圧定格を有する。いくつかの実施形態では、供給チャネルヒータは、２２０Ｖのヒータである。いくつかの実施形態では、供給チャネルヒータは、４０Ｗ〜８０Ｗなど、約３０Ｗ〜約１００Ｗのワット数出力、又は約６０Ｗのワット数出力を有する。いくつかの実施形態では、デバイスは、供給チャネルに隣接して又はその内部に位置付けられた１つ以上の温度センサを含み、温度センサは、供給チャネル内の材料の温度を測定するように構成されている。供給チャネルは、ノズルの押出ポートと比較して、相対的に広い。いくつかの実施形態では、供給チャネルは、約１ｍｍ〜約５ｍｍ、約５ｍｍ〜約１０ｍｍ、又は約１０ｍｍ〜約１５ｍｍなど、約１ｍｍ〜約１５ｍｍの直径を有する。例示的な実施形態では、供給チャネルは、約８ｍｍの直径を有する。

デバイスの印刷ヘッドはノズルを含み、ノズルは、溶融した材料が押し出される押出ポートを含む。押出ポートは、供給チャネルに対してノズルの遠位端に位置する。封止針が開位置（様々な開口距離を有する開位置、例えば、最大開位置を含む）にあるとき、溶融した材料は、供給チャネルからノズルを通って流れ、押出ポートから流出する。ノズルは、テーパ状内側表面を含み、押出ポートは、テーパ状内側表面の頂点の近位にある。いくつかの実施形態では、ノズルの内側表面は、パッド又はライナーを含む。パッド又はライナーは、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）又は任意の他の好適な材料で作製され得る。いくつかの実施形態では、印刷ヘッドは、１つ以上のヒータを含み、１つ以上のヒータは、印刷ヘッドのノズルの内部に、その周囲に、又はそれに隣接して位置付けられ得る。１つ以上のヒータは、ノズル内の材料を加熱するように構成されており、ノズルは、バレル又は供給チャネル内の材料と同じ温度又は異なる温度であってもよい。いくつかの実施形態では、ノズルヒータは、電気放射ヒータ、例えば、電気加熱管又はコイルである。このヒータは、バレルヒータ又は供給チャネルヒータよりも低い電圧及び／又は低いワット数のヒータであってもよい。いくつかの実施形態では、ノズルヒータは、６Ｖ〜６０Ｖの電圧定格を有する。いくつかの実施形態では、ノズルヒータは、１２Ｖのヒータである。いくつかの実施形態では、ノズルヒータは、２０Ｗ〜４５Ｗなど、約１０Ｗ〜約６０Ｗのワット数出力、又は約３０Ｗのワット数出力を有する。いくつかの実施形態では、印刷ヘッドは、ノズルに隣接して又はその内部に位置付けられた１つ以上の温度センサを含み、温度センサは、ノズル内の材料の温度を測定するように構成されている。

デバイスは、印刷ヘッド内又は印刷ヘッドの近位の供給チャネル内の材料の圧力を検出するように構成された圧力センサを含む。いくつかの実施形態では、圧力センサは、圧力センサによって報告された圧力に応じて材料を所望の圧力に加圧するように材料供給システムを動作させるコンピュータシステムに接続されている。例えば、コンピュータシステムは、圧力コントローラを動作させて、バレル内の材料に加えられる圧力の量を調整することができる。いくつかの実施形態では、システムは、デバイス内でほぼ一定の圧力を維持するために、閉ループフィードバックシステムとして動作する。いくつかの実施形態では、フィードバックシステムは、比例積分微分（ＰＩＤ）コントローラ、バングバングコントローラ、予測コントローラ、ファジー制御システム、エキスパートシステムコントローラ、又は任意の他の好適なアルゴリズムを使用して動作する。いくつかの実施形態では、圧力センサは、０．００５ＭＰａ以内、０．００８ＭＰａ以内、０．０５ＭＰａ以内、０．１ＭＰａ以内、０．２ＭＰａ以内、０．５ＭＰａ以内、又は１ＭＰａ以内で精密である。いくつかの実施形態では、圧力センサのサンプルレートは、約１０ｍｓ以下、約５ｍｓ以下、又は約２ｍｓ以下など、約２０ｍｓ以下である。いくつかの実施形態では、材料の圧力は、所望の圧力の約０．００５ＭＰａ、約０．００８ＭＰａ、約０．０５ＭＰａ、約０．１ＭＰａ、約０．２ＭＰａ、約０．５ＭＰａ、又は約１ＭＰａ以内である。

いくつかの実施形態では、デバイスは、１つ以上の温度センサを含む。いくつかの実施形態では、デバイスは、バレル内に若しくはバレルに隣接して位置付けられた、又はバレル内の温度を検出するように構成された温度センサを含む。いくつかの実施形態では、デバイスは、供給チャネル内に若しくは供給チャネルに隣接して位置付けられた、又は供給チャネル内の温度を検出するように構成された温度センサを含む。いくつかの実施形態では、デバイスは、印刷ヘッド内に若しくは印刷ヘッドに隣接して位置付けられた、又はノズル内の温度を検出するように構成された温度センサを含む。いくつかの実施形態では、１つ以上の温度センサは、１つ以上の温度センサによって報告される温度に応じて、１つ以上のヒータを動作させるコンピュータシステムに接続されている。例えば、コンピュータシステムは、バレル、供給チャネル、及び／又はノズル内の材料の温度を調整するために、１つ以上のヒータを動作させてもよい。いくつかの実施形態では、システムは、閉ループフィードバックシステムとして動作して、デバイス内、又はデバイスの構成要素（すなわち、バレル、ノズル、又は供給チャネル）内の温度をほぼ一定に維持する。デバイスの異なる構成要素内の材料の温度は、同じであってもよく、又は異なっていてもよい。いくつかの実施形態では、フィードバックシステムは、比例積分微分（ＰＩＤ）コントローラ、バングバングコントローラ、予測コントローラ、ファジー制御システム、エキスパートシステムコントローラ、又は任意の他の好適なアルゴリズムを使用して動作する。

本明細書に記載されるデバイスは、制御スイッチを含む。制御スイッチは、溶融した材料がデバイスの押出ポートから流れることを防止又は可能にするように操作することができる。制御スイッチは、開位置（様々な開口距離を有する開位置、例えば、最大開位置を含む）及び閉位置で動作可能な封止針を含み、ノズルを通る材料の流れは、封止針が閉位置にある状態で阻止される。封止針は、供給チャネルの少なくとも一部分を通って延在し、テーパ状端部を含む。封止針が閉位置にあるとき、封止針のテーパ状端部は、ノズルのテーパ状内側表面に（例えば、ノズルの押出ポートにおいて）係合する。

本明細書に記載される封止針弁の「開口距離」は、封止針が開位置（以下、位置ｄ_ｘと呼ぶ）にあるときのテーパ状端部の位置（例えば、テーパ状端部の先端）と、封止針がノズルの押出ポートを完全に封止する閉位置（以下、位置ｄ_ｏと呼ぶ）にあるときのテーパ状端部の位置との間の距離（Ｄ_ｏｐｅｎ）、すなわち、Ｄ_ｏｐｅｎ＝ｄ_ｘ−ｄ_０、を指す。封止針の移動、又は距離Ｄ_ｏｐｅｎは、電気モータアクチュエータ（例えば、リニアステッパモータアクチュエータ）など、制御スイッチ内のアクチュエータを介して制御することができ、それにより、ノズルからの材料押出の量及び／又は速度を調節する。ノズルからの材料押出の量（例えば、材料押出の平均量、ｍｇ）及び対応する距離Ｄ_ｏｐｅｎ（例えば、ｍｍ）を測定することによって、材料押出量（ｙ軸）に対する封止針弁の開口距離（ｘ軸）のプロットを得ることができる。いくつかの実施形態では、印刷ヘッド内又は印刷ヘッドの近位の供給チャネル内の材料の圧力が一定値であるとき、材料押出の量（例えば、平均量）は、封止針弁の開口距離の増加と共に増加し、最大材料押出量（例えば、平均量）に達すると、材料押出の量（例えば、平均量）は、封止針弁の開口距離が更に増加しても、ほぼ安定した値に留まり続ける。いくつかの実施形態では、印刷ヘッド内又は印刷ヘッドの近位の供給チャネル内の材料の圧力が約０．４ＭＰａであるとき、封止針弁の開口距離が約０．８ｍｍを超えていると、最大材料押出量（例えば、平均量）に達する。いくつかの実施形態では、最大材料押出量（例えば、平均量）と封止針弁の開口距離との関係は、印刷材料、印刷温度、ノズル及び／又は封止針の直径、ノズル及び／又は封止針の形状、ノズル及び／又は封止針の材料、材料の圧力、封止針の移動速度などの要因によって影響され得る。

いくつかの実施形態では、封止針は、最大約４ｍｍ、最大約３ｍｍ、最大約２ｍｍ、最大約１．５ｍｍ、最大約１．４ｍｍ、最大約１．３ｍｍ、最大約１．２ｍｍ、最大約１．１ｍｍ、最大約１．０ｍｍ、最大約０．９ｍｍ、最大約０．８ｍｍ、最大約０．７ｍｍ、最大約０．６ｍｍ、最大約０．５ｍｍ、最大約０．４ｍｍ、最大約０．３ｍｍ、最大約０．２ｍｍ、又は最大約０．１ｍｍなど、最大約５ｍｍの開口距離を有する開位置に位置付けられることができる。いくつかの実施形態では、封止針は、約０．１ｍｍ〜約２．０ｍｍ、約０．２ｍｍ〜約１．６ｍｍ、約０．４ｍｍ〜約１．２ｍｍ、約０．４ｍｍ〜約１．０ｍｍ、約０．４ｍｍ〜約０．９ｍｍ、約０．４ｍｍ〜約０．８ｍｍ、約０．４ｍｍ〜約０．７ｍｍ、約０．４ｍｍ〜約０．６ｍｍ、約０．７ｍｍ〜約１．１ｍｍ、約０．７ｍｍ〜約１．０ｍｍ、約０．７ｍｍ〜約０．９ｍｍ、約０．５ｍｍ、約０．６ｍｍ、約０．７ｍｍ、約０．８ｍｍ、約０．９ｍｍ、約１．０ｍｍ、約１．１ｍｍ、約１．２ｍｍ、約０．８９ｍｍ、約０．８８ｍｍ、約０．８７ｍｍ、約０．８６ｍｍ、約０．８５ｍｍ、約０．８４ｍｍ、約０．８３ｍｍ、約０．８２ｍｍ、約０．８１ｍｍ、約０．７９ｍｍ、約０．７８ｍｍ、約０．７７ｍｍ、約０．７６ｍｍ、又は約０．７５ｍｍの開口距離を有する開位置に位置付けられることができる。

いくつかの実施形態では、材料に接触する封止針の任意の部分は、突出部を含まない。突出部は、封止針シャフトよりも大きい直径を有する封止針の任意の部分、又は封止針シャフトよりも更に外側に延在する封止針の任意の部材であってもよい。封止針上の突出部は、封止針を閉位置に位置付けるとき、溶融した材料を押して押出ポートを通過させ得、好ましくは避ける。いくつかの実施形態では、封止針全体は（封止針が材料に接触するか否かにかかわらず）、突出部を含まない。いくつかの実施形態では、材料に接触しない封止針の部分は、１つ以上の突出部を含み、これは、例えば、アクチュエータの構成要素に係合するか、又は封止針が供給チャンバ内で過度に駆動されることを防止するための深さ破断として機能することができる。

材料に接触する封止針の部分（すなわち、封止針が開位置（様々な開口距離を有する開位置、例えば、最大開位置を含む）又は閉位置にあるときに供給チャネル内に位置付けられる部分）は、供給チャネルと比較して相対的に細く、これは、溶融した材料が、押し下げられて押出ポートから出るのではなく、封止針の周囲を流れることを可能にする。いくつかの実施形態では、材料に接触する封止針の部分は、約０．２ｍｍ〜約０．５ｍｍ、約０．５ｍｍ〜約１．０ｍｍ、約１．０ｍｍ〜約１．５ｍｍ、約１．５ｍｍ〜約２．０ｍｍ、約２．０ｍｍ〜約２．５ｍｍ、又は約２．５ｍｍ〜約３．０ｍｍなど、約０．２ｍｍ〜約３．０ｍｍの最大直径を有する。いくつかの実施形態では、封止針（材料に接触する封止針の部分及び材料に接触しない封止針の部分を含む）は、約０．２ｍｍ〜約０．５ｍｍ、約０．５ｍｍ〜約１．０ｍｍ、約１．０ｍｍ〜約１．５ｍｍ、約１．５ｍｍ〜約２．０ｍｍ、約２．０ｍｍ〜約２．５ｍｍ、又は約２．５ｍｍ〜約３．０ｍｍなど、約０．２ｍｍ〜約３．０ｍｍの最大直径を有する。

いくつかの実施形態では、封止針は、図３Ａに示すように、テーパ状端部に尖った先端部を含む。いくつかの実施形態では、先端部のテーパ状端部は、図３Ｂに示すように円錐台形である。ノズル及び封止針の両方は、封止針のテーパ状端部がノズルのテーパ状内側表面に導かれるようなテーパ状面を含む。本明細書で使用するとき、「テーパ角」は、接合面の頂点の角度を指す。円錐台形のテーパ状先端部の場合、「テーパ角」は、外挿された接合面の頂点を指す。封止針のテーパ状端部のテーパ角は、図３Ａ及び図３Ｂのαによって示され、ノズルのテーパ角は、図３Ｃに示されるノズル内のβによって示される。いくつかの実施形態では、封止針のテーパ状端部のテーパ角は、約５０°以下、４５°以下、４０°以下、３５°以下、３０°以下、２５°以下、２０°以下、又は１５°以下など、約６０°以下である。いくつかの実施形態では、封止針のテーパ角（α）は、ノズルの内側表面のテーパ角（β）以下である。いくつかの実施形態では、ノズルの内側表面のテーパ角（β）と封止針のテーパ角（α）との比は、約１：１〜約４：１、又は約１：１〜約３：１、又は約１：１〜約２：１である。

封止針は、封止針を押出ポートに向かって下げることによって閉位置に位置付けられ、押出ポートは、封止針と整列される。加圧及び溶融した材料は、封止針が開位置（様々な開口距離を有する開位置、例えば、最大開位置を含む）にあると、押出ポートを通って流れることができるが、封止針が閉位置にあると、封止針はノズルの内側表面に係合し、材料の流れは防止される。ノズルの内側表面のテーパ角（β）が封止針のテーパ角（α）よりも広い場合、封止針のテーパ状端部は、押出ポートの先端においてノズルの内側表面に係合する。いくつかの実施形態では、押出ポートは、約０．１５ｍｍ以上、約０．２５ｍｍ以上、約０．５ｍｍ以上、又は約０．７５ｍｍ以上など、約０．１ｍｍ以上の直径を有する。いくつかの実施形態では、押出ポートは、約０．７５ｍｍ以下、約０．５ｍｍ以下、約０．２５ｍｍ以下、又は約０．１５ｍｍ以下など、約１ｍｍ以下の直径を有する。封止針が閉位置に位置付けられるとき、溶融した材料が押されて押出ポートを通過するのを制限するために、封止針は、封止針のテーパ状端部の基部も含めて、好ましくは細い。いくつかの実施形態では、封止針のテーパ状端部の最大直径（すなわち、テーパの基部）と押出ポートの直径との比は、約１：０．８〜約１：０．７、約１：０．７〜約１：０．６、約１：０．６〜約１：０．５、約１：０．５〜約１：０．４、約１：０．４〜約１：０．３、約１：０．３〜約１：０．２、又は約１：０．２〜約１：０．１など、約１：０．８〜約１：０．１である。

封止針は、好ましくは、頑丈であるうえに可撓性の材料を含む。例示的な材料としては、ステンレス鋼、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、及び炭素繊維が挙げられるが、これらに限定されない。いくつかの実施形態では、ノズルの内側表面は、可撓性のパッド又はライナーを含み、これにより、開位置又は閉位置に封止針が繰り返し再配置される際に、針又はノズルへの損傷を制限することができる。いくつかの実施形態では、パッド又はライナーは、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）で作製される。

制御スイッチの封止針は、封止針を開位置（様々な開口距離を有する開位置、例えば、最大開位置を含む）に位置付けること（すなわち、封止針のテーパ状端部がノズルの内側表面に係合しなくなるように、封止針を上げること）又は閉位置に位置付けること（すなわち、封止針のテーパ状端部がノズルの内側表面に係合するように、封止針を下げること）ができるアクチュエータを使用して動作させられる。いくつかの実施形態では、アクチュエータは、リニアアクチュエータである。いくつかの実施形態では、アクチュエータは空気圧式アクチュエータであり、このアクチュエータは、アクチュエータ内の空気圧を使用して制御され得る。いくつかの実施形態では、アクチュエータは機械的アクチュエータであり、これは、１つ以上の歯車及びモータを使用することにより、封止針を上昇又は下降させることができる。いくつかの実施形態では、アクチュエータは、油圧式アクチュエータである。いくつかの実施形態では、アクチュエータは、リニアステッパモータアクチュエータ、又はトルクアクチュエータなど、電気モータアクチュエータである。いくつかの実施形態では、アクチュエータは、電磁弁又は電歪ポリマーを含む。

図２Ａは、本発明による、付加製造によって材料を堆積させるための例示的なデバイスの断面図を示す。材料は、材料供給システムのバレル２０２に装填されることができ、ピストン２０４は、バレル２０２に押し込まれることによって、材料に圧力を加える。ピストン２０４は、ガイドアーム２０６を介して圧力コントローラに接続されている。ピストン２０４は、バレル２０２内の材料の圧力を増加させるために、ステッパモータなどのモータによって下げられ、又は材料の圧力を低下させるために上げられる。バレル２０２内の材料は、バレルの内部にある又はバレルを取り囲んでいるヒータを使用して、材料の融解温度以上に加熱され得る。バレル２０２からの溶融した材料は、供給チャネル２０８を通って流れ、供給チャネル２０８は、ノズル２１２を含む印刷ヘッド２１０に接合している。圧力センサ２１４は、供給チャネル２０８の端部において印刷ヘッド２１０の近位に位置付けられ、印刷ヘッドの近位の材料の圧力を検出するように構成されている。いくつかの実施形態では、圧力センサ２１４は、印刷ヘッド２１０内の材料の圧力を検出するように位置付けられている。圧力センサ２１４は、検出された圧力をコンピュータシステムに送信することができ、コンピュータシステムは、圧力コントローラ（又は圧力コントローラのモータ）を動作させて、ピストン２０４を再配置し、バレル２０２内の材料の圧力を制御することができる。これは、フィードバックシステム内で動作することができ、圧力の変化が圧力センサ２１４によって検出されると、コンピュータシステムが圧力コントローラを更に動作させる。

デバイスは、制御スイッチ２１６を含み、制御スイッチ２１６は、封止針２１８及びリニアアクチュエータ２２０を含む。封止針２１８は、アクチュエータ２２０に係合する上端部２２２と、テーパ状の下端部２２４とを含む。封止針２１８は、印刷ヘッド２１０内へ供給チャネル２０８を通って延在する。アクチュエータ２２０は、開位置（上昇）と閉位置（下降）との間で封止針２１８を動作させる。封止針２１８が閉位置に位置付けられると、封止針２１８のテーパ状端部２２４は、ノズル２１２のテーパ状内側表面に係合して、ノズルを通る溶融した材料の流れを阻止する。ノズル２１２を開放し、溶融した材料が押出ポートを通って流れることを可能にするために、アクチュエータ２２０は、封止針２１８を上昇させることによって封止針２１８を開位置に位置付けるように、封止針２１８を動作させ、それにより、テーパ状下端部２２４をノズル２１２の内側表面から係合解除する。図２Ｂは、印刷ヘッド２１０の拡大図を示しており、封止針２１８が、閉位置にあり、ノズル２１２と係合している。閉位置では、封止針２１８のテーパ状端部２２４は、ノズル２１２のテーパ状内側表面に係合することによって、押出ポート２２６を塞ぐ。したがって、供給チャネル２０８内の溶融した材料は、封止針のテーパ状端部２２４によって、押出ポート２２６を通って流れることが防止される。
印刷ヘッド２１０内又は印刷ヘッド２１０の近位の材料の圧力は、圧力センサ２１４によって検出され、圧力コントローラは、封止針２１８が閉位置にあるときにデバイス内の過剰な圧力上昇を防止するように動作することができる。

封止針２１８は、印刷ヘッド２１０内へ供給チャネル２０８を通って延在する。封止針２１８が開位置から閉位置に位置付けられるとき、慎重な設計は、供給チャネル２０８内の溶融した材料が、封止針２１８によって押出ポート２２６から押し出されることを防止する。封止針２１８のテーパ状端部２２４は、封止針２１８が、溶融した材料を穿孔することを可能にし、溶融した材料は、押し下げられる代わりに、閉じる封止針２１８の上方及び周囲に流れることが可能になる。

空気圧式アクチュエータ２２０は、空気チャンバ２２６へのガスの流れを制御するために使用される電磁弁を含み、空気チャンバ２２６は、封止針２１８の上端部２２２に取り付けられた中央ロッド２２８を上下に駆動することができる。ダイヤフラム２３０の下方から空気チャンバ２２６内に流入する高圧ガス、又はダイヤフラム２３０の上方からのガスの除去は、ダイヤフラム２３０を上方に移動させ、これにより、封止針２１８が開位置に位置付けられる。ダイヤフラム２３０の下方からガスを除去すること、又はダイヤフラム２３０の上方に高圧ガスを適用することは、ダイヤフラム２３０を下方に移動させ、これにより、封止針２１８が閉位置に位置付けられる。

図２Ａのデバイスは空気圧式アクチュエータを含んでいるが、他のリニアアクチュエータが使用されてもよい。例えば、アクチュエータは、リニアステッパモータアクチュエータなど、電気モータアクチュエータであり得る。同様に、リニアステッパモータアクチュエータは、封止針２１８の上端部２２２に取り付けられた中央ロッド２２８を、上方に移動させても（これにより、封止針２１８が開位置（様々な開口距離を有する開位置、例えば、最大開位置を含む）に位置付けられる）、又は下方に移動させても（これにより、封止針２１８が閉位置に位置付けられる）よい。更に、リニアステッパモータアクチュエータは、ノズルからの材料押出の量及び流速を調節するために、封止針弁の開口距離のより精密な制御を提供してもよい。

図４は、封止針を制御するために封止針に接続されている空気圧式アクチュエータの構成要素の分解図を示す。ダイヤフラム４０２は、空気圧式アクチュエータの空気チャンバ内に位置付けられ、例えば、ねじ付き嵌合を介して中央ロッド４０４に接続される。中央ロッド４０４は、例えば、ねじ付き嵌合によってアダプタ４０６に接続される。アダプタ４０６は、例えば、ねじ付き嵌合によって、又は圧力嵌合によって封止針４０８に取り付けられる。例えば、アダプタ４０６の下部は開口部を含むことができ、封止針４０８の上側部分は、封止針４０８をアダプタ４０６の開口部に詰まらせることによって、開口部にぴったりと嵌合することができる。封止針４０８は、ガスケット４１０を通過し、ガスケット４１０は、固定ナット４１２によって定位置に保持される。固定ナット４１２は、マニホルドブロックを介してデバイスの残りの部分に取り付けられ、マニホルドブロックは、固定ナット４１２及びガスケットを定位置に保持する。図２Ａを参照すると、マニホルドブロック２３２は、供給チャネル２０８の上方に、印刷ヘッド２１０のノズル２１２と一直線に位置付けられている。マニホルドブロックチャネル２３４は、マニホルドブロック２３２を貫通して供給チャネルに接続する。ガスケット２３６は、マニホルドブロック２３２の上部に向かって開口部に嵌合し、この開口部はチャネル２３４よりも広く、それにより、ガスケット２３６が印刷ヘッド２１０に向かって移動することが防止される。ガスケット２３６は、プラスチック又は合成ゴムなどの不活性の柔軟な材料で作製されることができ、供給チャネル２０８から流れ込む溶融した材料の漏れを防止するために、供給チャネル２０８を封止する。いくつかの実施形態では、ガスケットは、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）を含む。固定ナット２３８は、例えば、ねじ付き嵌合によってマニホルドブロック２３２に固定され、ガスケット２３６の位置を固定する。したがって、ガスケット２３６は、印刷ヘッド２１０及びノズル２１２に対して固定位置にある。封止針２１８は、固定ナット２３８の穴及びガスケット２３６を通過して、供給チャネル２０８に到達する。穴は、針がアクチュエータ２２０によって制御されるように通過し、移動することを可能にするような大きさであるが、溶融した材料の漏れを可能にするほど大きくはない。

材料供給システムは、内部に収容された材料を溶融する１つ以上のヒータを含む。ヒータは、デバイスの、材料を収容するバレル、供給チャネル、及び／又は印刷ヘッドの周囲又は内部に位置付けられ得る。図５Ａは、例示的なデバイスの一部分の縦断面図を示しており、図５Ｂは、平面「Ａ−Ａ」における断面図を示し、図５Ｃは、デバイスの非断面図を示す。この例示的なデバイスでは、空気圧式アクチュエータが使用される。いくつかの実施形態では、デバイスは、デバイスのバレル５０４を取り囲むヒータ５０２を含み、ヒータ５０２は、バレル５０４内に収容された材料を加熱及び溶融することができる。ヒータ５０２は、例えば、バレル５０４の外側を取り囲むコイルヒータであり得る。いくつかの実施形態では、ヒータは、バレル内に配置される。バレル内に配置された材料は、最初にヒータによってバレル内で溶融され、ピストン５０６によって、材料に圧力が加えられる。次いで、溶融した材料は、バレル５０４から供給チャネル５０８に流れる。いくつかの実施形態では、供給チャネル５０８内の材料が所望の温度で溶融したままであることを確実にするために、１つ以上のヒータが、供給チャネル５０８に隣接して又はその内部に位置付けられることができる。図５Ｂ及び図５Ｃは、２つのヒータ５１０ａ及び５１０ｂを示しており、各ヒータは、供給チャネル５０８の相対する側面上に、供給チャネル５０８に隣接して位置付けられている。いくつかの実施形態では、ヒータ５１０ａ及び／又は５１０ｂは、供給チャネル５０８の長さに、又は供給チャネル５０８の横方向部分の長さにわたって及ぶ。いくつかの実施形態では、供給チャネル５０８に隣接する又はその内部にある１つ以上のヒータは、加熱ロッドである。いくつかの実施形態では、供給チャネル５０８に隣接する又はその内部にある１つ以上のヒータは、供給チャネル５０８を取り囲むコイルである。供給チャネル５０８内の材料を加熱する１つ以上のヒータは、材料が、溶融したままであり、所与の加えられた圧力に対して予測可能な流れの正確な粘度を有することを確実にする。いくつかの実施形態では、デバイスの印刷ヘッド５１２は１つ以上のヒータ５１４を含み、このヒータは、材料がノズル５１６内で溶融状態かつ正確な粘度のままであることを確実にする。

いくつかの実施形態では、デバイスは１つ以上の温度センサを含み、この温度センサは、デバイス内の１つ以上の位置に位置付けられてもよく、バレル、供給チャネル、又は印刷ヘッド内など、デバイス内の材料の温度を検出することができる。図５Ａ〜図５Ｃによって示される実施形態は、供給チャネル５０８に隣接する第１の温度センサ５１８と、印刷ヘッド５１２に隣接する第２の温度センサ５２０と、を含む。供給チャネル５０８に隣接する温度センサ５１８は、供給チャネル５０８の横方向部分の開始位置に図示されているが、温度センサ５１８は、任意選択的に、供給チャネル５０８の長さに沿った任意の場所に位置付けられることができる。温度センサ５１８、並びに供給チャネル５０８内の材料を加熱及び／又は溶融するように配置された１つ以上のヒータ（例えば、５１０ａ及び５１０ｂ）は、閉ループフィードバックシステム内で動作させることができ、この閉ループフィードバックシステムは、供給チャネル内でほぼ一定の温度の材料を保証することができる。例えば、温度センサ５１８は、測定された温度をコンピュータシステムに送信することができ、コンピュータシステムは、１つ以上のヒータ５１０ａ及び５１０ｂを動作させて、ほぼ一定の温度を保証することができる。デバイスの印刷ヘッド５１２内の温度センサ５２０は、印刷ヘッド内でほぼ一定の温度の材料を保証するために、閉ループフィードバックシステム内で印刷ヘッド内の１つ以上のヒータ５１４と共に動作することができる。フィードバックシステムは、比例積分微分（ＰＩＤ）コントローラ、バングバングコントローラ、予測コントローラ、ファジー制御システム、エキスパートシステムコントローラ、又は任意の他の好適なアルゴリズムを使用して動作することができる。いくつかの実施形態では、デバイス内の１つ以上のヒータは、システム内の材料を、材料の融解温度以上の温度に加熱する。いくつかの実施形態では、１つ以上のヒータは、約７０℃以上、８０℃以上、１００℃以上、１２０℃以上、１５０℃以上、２００℃以上、又は２５０℃以上など、約６０℃以上の温度まで材料を加熱する。いくつかの実施形態では、１つ以上のヒータは、約２６０℃以下、２００℃以下、１５０℃以下、１００℃以下、又は８０℃以下など、約３００℃以下の温度まで材料を加熱する。いくつかの実施形態では、１つ以上のヒータは、材料をデバイスの異なる場所で異なる温度に加熱する。例えば、いくつかの実施形態では、材料は、バレル内で第１の温度に、供給チャネル内で第２の温度に、印刷ヘッド内で第３の温度に加熱され、各温度は、同じ温度であっても、異なる温度であってもよい。実施例として、材料は、バレル及び供給チャネル内で１４０℃に加熱される一方で、印刷ヘッド内では１６０℃に加熱されてもよい。フィードバック制御システムは、高精密の温度を可能にする。いくつかの実施形態では、温度は、標的温度の０．１℃以内、標的温度の０．２℃以内、標的温度の０．５℃以内、又は標的温度の１℃以内に制御される。

デバイスは、１つ以上の圧力センサを含み、このセンサは、デバイス内の材料の圧力を検出することができる。いくつかの実施形態では、圧力センサは、印刷ヘッド内又は印刷ヘッドの近位の供給チャネル内の材料の圧力を検出するように構成されている。いくつかの実施形態では、圧力センサは、印刷ヘッド内に位置付けられるか、又は供給チャネルに隣接して、かつ印刷ヘッドの近位に位置付けられる。圧力センサは、閉ループフィードバックシステム内で圧力コントローラと共に動作して、デバイス内の材料にほぼ一定の圧力をもたらすことができる。例えば、圧力センサが圧力の減少を検出すると、フィードバックシステムは、圧力コントローラに信号を送って、材料の圧力を増加させることができる（例えば、ピストンを下げること、バレル内の空気圧を増加させること、圧力スクリューを回転させることなどによって）。同様に、圧力センサが圧力の増加を検出すると、フィードバックシステムは、圧力コントローラに信号を送って、材料の圧力を減少させることができる（例えば、ピストンを上げること、バレル内の空気圧を減少させること、圧力スクリューを回転させることなどによって）。一定圧力は、封止針が開位置（様々な開口距離を有する開位置、例えば、最大開位置を含む）にあるとき、デバイス内の溶融した材料が、ノズルの押出ポートを通って一定速度で押し出されることを確実にする。しかしながら、封止針が閉位置にあるとき、一定圧力上昇（例えば、ピストンを下げること、バレル内の空気圧を増加させること、圧力スクリューを回転させることなどによる）は、ノズルを通る溶融した材料の漏れを引き起こす場合がある。加えて、圧力センサ及び圧力コントローラを含むフィードバックシステムは、封止針が、開位置（様々な開口距離を有する開位置、例えば、最大開位置を含む）から閉位置に、又は閉位置から開位置（様々な開口距離を有する開位置、例えば、最大開位置を含む）に再位置付けされるとき、システム内でほぼ一定の圧力を維持する。これは、封止針が開位置（様々な開口距離を有する開位置、例えば、最大開位置を含む）から閉位置に位置付けられると、システム内の材料の圧力を上昇させる必要がないため、押出速度の「上昇」を最小にする。いくつかの実施形態では、圧力センサは、封止針弁の開口距離が変化している間、印刷ヘッド内の圧力変化を検出し、信号をデバイスに送信して、印刷速度（製品の印刷命令によるものなど）と同調するように、閉ループフィードバックシステムを介して封止針の開位置を制御する。フィードバックシステムは、比例積分微分（ＰＩＤ）コントローラ、バングバングコントローラ、予測コントローラ、ファジー制御システム、エキスパートシステムコントローラ、又は任意の他の好適なアルゴリズムを使用して動作することができる。いくつかの実施形態では、圧力センサのサンプルレートは、約１０ｍｓ以下、約５ｍｓ以下、又は約２ｍｓ以下など、約２０ｍｓ以下である。いくつかの実施形態では、圧力は、標的圧力の０．０５ＭＰａ以内、標的圧力の０．１ＭＰａ以内、標的圧力の０．２ＭＰａ以内、標的圧力の０．５ＭＰａ以内、又は標的圧力の１ＭＰａ以内に制御される。

図６は、本明細書に記載されるデバイスの別の実施例を示す。材料は、材料供給システムのバレル６０２内に装填され、圧力スクリュー６０４（すなわち、スクリューピストン）は、バレル６０２内の材料に圧力を加えることができる。材料への圧力を増加させるために、圧力コントローラ６０８（例えば、ステッパモータ）は第１の歯車６１０を回転させ、この歯車は、圧力スクリュー６０４に接続された第２の歯車６１２を回転させる。バレル６０２内の材料は、バレルを取り囲むヒータ６１４によって加熱され得る。バレル６０２内からの溶融した材料は、供給チャネル６１６を通って印刷ヘッド６１８に流れ、印刷ヘッド６１８はノズル６２０を含む。デバイスは、圧力センサ６３０を含むことができ、この圧力センサは、バレル６０２、供給チャネル６１６、及び／又は印刷ヘッド６１８内の材料の圧力を検出するように構成されている。圧力センサ６３０は、検出された圧力をコンピュータシステムに送信することができ、コンピュータシステムは、圧力コントローラ６０８を動作させて、圧力スクリュー６０４を再配置し、バレル６０２内の材料の圧力を制御することができる。これは、フィードバックシステム内で動作することができ、圧力の変化が圧力センサ６３０によって検出されると、コンピュータシステムが圧力コントローラを更に動作させる。図６に示される例示的なデバイスは制御スイッチを含み、この制御スイッチは、バレル６０２及びアクチュエータ６２４と同じ軸に沿った、封止針６２２を含む。封止針６２２は、アクチュエータ６２４に接合する上端部と、テーパ状下端部（図示せず）と、を含む。アクチュエータ６２４は、開位置（上昇、様々な開口距離を有する開位置、例えば、最大開位置を含む）と閉位置（下降）との間で封止針６２２を動作させる。封止針６２２が閉位置に位置付けられると、封止針６２２のテーパ状端部は、ノズル６２０のテーパ状内側表面に係合して、ノズルを通る溶融した材料の流れを阻止する。印刷ヘッド６１８はまた、１つ以上のヒータ６２６及び温度センサ６２８を含むことができ、これらは、フィードバックシステム内で動作することができる。

特定の実施形態では、本明細書に記載されるような複数（例えば、２つ以上、３つ以上、４つ以上、５つ以上、又は６つ以上）のデバイスを含む付加製造システムが存在し、このデバイスは、制御スイッチ（開位置（様々な開口距離を有する開位置、例えば、最大開位置を含む）及び閉位置で動作可能なテーパ状端部を有する封止針と、アクチュエータと、を含む）を備えて構成されている材料供給システムを含む。いくつかの実施形態では、複数のデバイスからの少なくとも２つのデバイスは、材料を溶融及び加圧するように構成された材料供給システムであって、ノズルを含む印刷ヘッドに接続された供給チャネルを含み、ノズルが、テーパ状内側表面と、材料を分配するように構成された押出ポートと、を含む、材料供給システムと、ノズル内又はノズルの近位の供給チャネル内の材料の圧力を検出するように構成された圧力センサと、開位置及び閉位置で動作可能な封止針を含む制御スイッチであって、封止針が、供給チャネルの一部分を通って延在し、テーパ状端部を含む、制御スイッチと、を備えており、封止針が閉位置にあるとき、封止針のテーパ状端部は、ノズルのテーパ状内側表面に係合して、ノズルを通る材料の流れを阻止する。いくつかの実施形態では、ノズルのテーパ状内側表面は第１のテーパ角を有し、封止針のテーパ状端部は第２のテーパ角を有し、第２のテーパ角は第１のテーパ角以下である。いくつかの実施形態では、システム内の各デバイスの制御スイッチは異なる。いくつかの実施形態では、いくつかのデバイスの制御スイッチは同じであるが、システム内の他のデバイスの制御スイッチとは異なる。例えば、いくつかの実施形態では、各制御スイッチのアクチュエータ（リニアアクチュエータなど、例えば、空気圧式アクチュエータ、リニアステッパモータアクチュエータ）は同じであるが、構成された封止針は異なる（例えば、異なる直径）。いくつかの実施形態では、各制御スイッチのアクチュエータ（リニアアクチュエータなど）は異なる（例えば、一方のデバイスは空気圧式アクチュエータを備え、他方のデバイスは電気モータアクチュエータを備える）が、封止針は同じである。いくつかの実施形態では、アクチュエータ（リニアアクチュエータなど）及び構成された封止針は全て、システムの異なるデバイス間で異なる。いくつかの実施形態では、システム内の全てのデバイスの制御スイッチは同じである（例えば、同じ封止針で構成された同じ電気モータアクチュエータ）。別個のデバイスのそれぞれにおける材料は、同じであっても異なっていてもよい。例えば、いくつかの実施形態では、システムは、２つのデバイス及び２つの異なる材料（すなわち、第１の材料及び第２の材料）を含む。いくつかの実施形態では、システムは、３つのデバイス及び３つの異なる材料（すなわち、第１の材料、第２の材料、及び第３の材料）を含む。いくつかの実施形態では、システムは、４つのデバイス及び４つの異なる材料（すなわち、第１の材料、第２の材料、第３の材料、及び第４の材料）を含む。いくつかの実施形態では、システムは、５つのデバイス及び５つの異なる材料（すなわち、第１の材料、第２の材料、第３の材料、第４の材料、及び第５の材料）を含む。いくつかの実施形態では、システムは、６つのデバイス及び６つの異なる材料（すなわち、第１の材料、第２の材料、第３の材料、第４の材料、第５の材料、及び第６の材料）を含む。いくつかの実施形態では、付加製造システムは、第１の材料で充填された第１のデバイスと、第２の材料で充填された第２のデバイスとを含み、第１の材料及び第２の材料は異なる。付加製造システム内の異なる材料供給システムは、異なる材料を押し出して、多成分印刷製品、例えば、多成分医薬品剤形（錠剤など）を形成することができる。材料供給システムのうちの１つがアクティブである（すなわち、封止針が開位置（様々な開口距離を有する開位置、例えば、最大開位置を含む）にある）とき、デバイス内の他の材料供給システムは非アクティブである（すなわち、封止針が閉位置にある）。デバイスは、封止針の位置を開位置（様々な開口距離を有する開位置、例えば、最大開位置を含む）又は閉位置のいずれかに調整することによって、アクティブな材料供給システム間を迅速に移行することができる。図７は、３つの材料供給システムを含む例示的なシステムの一部分を示しており、各材料供給システムは、別個の印刷ヘッド７０２、７０４、及び７０６を有する。印刷テーブル７０８は、結果として生じる製品を正しい印刷ヘッドの下に位置付けるために、ｘ、ｙ、ｚの寸法内で移動可能であり、印刷ヘッドは、材料を押し出して製品７１０（医薬錠剤など）を製造することができる。

いくつかの実施形態では、本明細書に記載されるデバイス（又は複数のデバイスを含むシステム）はコンピュータシステムに接続され、このコンピュータシステムは、デバイスの様々な構成要素のうちの任意の１つ以上を動作させることができる。例えば、いくつかの実施形態では、コンピュータシステムは、１つ以上のヒータ、圧力コントローラ、及び／又は制御スイッチを動作させる。いくつかの実施形態では、コンピュータシステムは、１つ以上の温度センサによって検出された温度に応じて（すなわち、フィードバック制御で）１つ以上のヒータを動作させる。いくつかの実施形態では、コンピュータシステムは、１つ以上の圧力センサによって検出された圧力に応じて圧力コントローラを動作させる。いくつかの実施形態では、コンピュータシステムは、製品を印刷するための命令に応じて制御スイッチを動作させて、封止針を開位置（様々な開口距離を有する開位置、例えば、最大開位置を含む）と閉位置との間で切り替え、更に、封止針弁の開口距離を制御する。いくつかの実施形態では、コンピュータシステムは、製品を印刷するための命令に応じて、複数のデバイスの中でのアクティブな材料供給システム間の移行を調整する。コンピュータシステムは、１つ以上のプロセッサと、コンピュータ可読メモリと、を含み、コンピュータ可読メモリは、各デバイスのアクチュエータ（リニアアクチュエータなど、例えば、空気圧式アクチュエータ、リニアステッパモータアクチュエータ）を制御することによって、各デバイス内の各封止針の開位置（様々な開口距離を有する開位置、例えば、最大開位置を含む）及び閉位置、並びに／又は各デバイスの封止針弁の開口距離を制御するための命令など、デバイス（又は複数のデバイスを含むシステム）を動作させるための命令を含むことができる。いくつかの実施形態では、コンピュータシステムは、デスクトップコンピュータ、ラップトップコンピュータ、モバイルデバイス（携帯電話又はタブレットなど）、プログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）、又はマイクロコントローラである。コンピュータシステムは、例えば、プロセッサ、メモリ、ストレージ、及び入力／出力デバイス（例えば、モニタ、キーボード、ディスクドライブ、インターネット接続など）を含んでもよい。しかしながら、コンピューティングシステムはまた、本明細書に記載される方法の一部若しくは全ての態様を実行するための、並びに／又は本明細書に記載されるデバイス及びシステムを動作させるための、回路又は他の専用ハードウェアを含んでもよい。いくつかの動作設定では、コンピューティングシステムは、１つ以上のユニットを含むシステムとして構成されてもよく、１つ以上のユニットのそれぞれは、プロセスのいくつかの態様をソフトウェア、ハードウェア、又はそれらのいくつかの組み合わせのいずれかで実行するように構成されている。例示的なコンピュータシステムのメインシステムは、入力／出力（「Ｉ／Ｏ」）セクションと、１つ以上の中央処理ユニット（「ＣＰＵ」）と、メモリセクションと、を有するマザーボード含むことができ、メモリセクションは、それに関連するフラッシュメモリカードを有し得る。Ｉ／Ｏセクションは、ディスプレイ、キーボード、ディスクストレージユニット、メディアドライブユニット、及び／又は本明細書に記載されるデバイス若しくはシステムのうちの１つに接続されることができる。メディアドライブユニットは、コンピュータ可読媒体を読み取り／書き込みすることができ、コンピュータ可読媒体は、プログラム（すなわち、命令）及び／又はデータを収容することができる。上述のプロセスの結果に基づく少なくともいくつかの値は、後続の使用のために保存することができる。加えて、コンピュータによって上述のプロセスのいずれか１つを実行するための１つ以上のコンピュータプログラムを記憶する（例えば、有形的に具現化する）ために、非一時的コンピュータ可読媒体を使用できる。コンピュータプログラムは、例えば、汎用プログラミング言語（例えば、Ｐａｓｃａｌ、Ｃ、Ｃ＋＋、Ｊａｖａ（登録商標）、Ｐｙｔｈｏｎ、ＪＳＯＮなど）又はいくつかの専用のアプリケーション固有言語で記述されてもよい。

いくつかの実施形態では、コンピュータシステムは、１つ以上のプロセッサと、付加製造によって製品（医薬品剤形など、例えば、錠剤）を印刷するための命令を含むコンピュータ可読メモリと、を備える。いくつかの実施形態では、コンピュータシステムは、製品を印刷するための命令に応じて制御スイッチを動作させる。いくつかの実施形態では、製品を印刷するための命令は、層ごとの押出法を使用して製品を印刷するための命令を含む。いくつかの実施形態では、コンピュータ可読メモリは、デバイス（又はシステム内の各デバイス）のアクチュエータ（リニアアクチュエータなど、例えば、空気圧式アクチュエータ、リニアステッパモータアクチュエータ）を制御することによって、デバイス（又はシステム内の各デバイス）内の各封止針の開位置（様々な開口位置を有する開位置、例えば、最大開位置）及び閉位置、並びに／又はデバイス（又はシステム内の各デバイス）の封止針弁の開口距離を制御するための命令を含む。いくつかの実施形態では、コンピュータ可読メモリは、製品を印刷するための命令に基づいて封止針を位置決めするための命令を含む。いくつかの実施形態では、封止針を位置決めするための命令は、押出ポートからの材料の所望の流量に基づいて封止針の開口距離を選択するための命令を含む。いくつかの実施形態では、封止針を位置決めするための命令は、印刷ヘッド内の圧力センサから送信される信号に基づく。例えば、印刷ヘッド内の圧力が高すぎる場合、及び／又は製品を印刷するための命令がより遅い印刷速度を必要とする場合、コンピュータ可読メモリは、封止針弁の開口距離を減少させるように命令し、印刷ヘッド内の圧力が低すぎる場合、及び／又は製品を印刷するための命令がより高い印刷速度を必要とする場合、コンピュータ可読メモリは、封止針弁の開口距離を増加させるように命令する。

医薬品剤形などの製品を印刷するための命令は、直接符号化、ソリッドＣＡＤモデルからの導出、又は３次元印刷機のコンピュータインターフェース及びアプリケーションソフトウェアに特有の他の手段を含む、様々な方法のうちの任意の１つ以上を使用して生成され得る。これらの命令は、液滴の数及び空間的配置に関する情報、並びに、各長さ寸法（Ｘ、Ｙ、Ｚ）でのドロップ間隔、及び液滴当たりの流体の体積又は質量などの一般的な印刷パラメータに関する情報を含み得る。所与の材料セットに対して、これらのパラメータは、作製された構造の品質を改良するために調整することができる。作製された構造の全体的な解像度は、粉体粒径、流体液滴サイズ、印刷パラメータ、及び材料特性の関数である。

付加製造によって材料を堆積させる又は製品を製造する方法は、材料を溶融及び加圧する工程と、材料を、テーパ状内側表面を含むノズルの押出ポートを通じて流す工程と、ノズル内又はノズルの近位の材料の圧力を監視する工程と、封止針のテーパ状端部をノズルのテーパ状内側表面と係合させ、それにより、押出ポートを封止し、溶融した材料の流れを止める工程と、封止針のテーパ状端部を抜去し、それにより、押出ポートを通る材料の流れを再開する工程と、を含むことができる。いくつかの実施形態では、方法は、封止針のテーパ状端部を、選択された開口距離（例えば、最大開位置）まで引き出すことを含む。いくつかの実施形態では、方法は、本明細書に記載されるデバイスを使用して実行される。いくつかの実施形態では、デバイスは複数の材料供給システムを含み、各材料供給システムは、制御スイッチを備えて構成されている。いくつかの実施形態では、各材料供給システムに構成された制御スイッチは同じである。いくつかの実施形態では、各材料供給システムに構成された制御スイッチは異なる（例えば、異なるアクチュエータ又は異なる直径の封止針を使用することによる）。方法は、第１の材料供給システムから第１の材料を分配することと、第２の材料供給システムから第２の材料を分配することと、を含むことができ、第２の材料が第２の材料供給システムから分配されるとき、第１の材料供給システムの封止針は閉位置にあり、第１の材料が第１の材料供給システムから分配されるとき、第２の供給システムの封止針は閉位置にある。いくつかの実施形態では、方法は、バッチモードの動作で実行される。いくつかの実施形態では、デバイス又はシステムは、バッチモードで動作する。「バッチモード」という用語は、所定の数の製品（医薬品剤形など）が製造される動作のモードを指す。いくつかの実施形態では、方法は、連続モードの動作で実行される。いくつかの実施形態では、デバイス又はシステムは、連続モードで動作する。「連続モード」という用語は、デバイス又はシステムが所定の期間で、又は所定量の材料が使用されるまで動作する動作のモードを指す。

いくつかの実施形態では、付加製造によって製品を製造する方法は、第１の材料を溶融及び加圧することと、第１の材料を、テーパ状内側表面を含む第１のノズルの第１の押出ポートを通じて流すことと、第１の封止針のテーパ状端部を第１のノズルのテーパ状内側表面と係合させ、それにより、第１の押出ポートを封止し、溶融した第１の材料の流れを止めることと、第２の材料を溶融及び加圧することと、第２の封止針のテーパ状端部を第２のノズルのテーパ状内側表面から抜去し、それにより、第２の押出ポートを通る第２の材料の流れを開始することと、を含む。いくつかの実施形態では、方法は、第２の封止針のテーパ状端部を、選択された開口距離（例えば、最大開位置）まで引き出すことを含み、これは、押出ポートを通る材料の流れの量及び／又は速度を調整し得る。いくつかの実施形態では、方法は、例えば、コンピュータシステムから、製品を製造するための命令を受信することを含む。

いくつかの実施形態では、付加製造によって医薬品剤形（錠剤など）を製造する方法は、薬学的に許容される材料を溶融及び加圧する工程と、ノズル内又はノズルの近位の材料の圧力を監視する工程と、材料を、テーパ状内側表面を含むノズルの押出ポートを通じて流す工程と、封止針のテーパ状端部をノズルのテーパ状内側表面と係合させ、それにより、押出ポートを封止し、溶融した材料の流れを止める工程と、封止針のテーパ状端部を抜去し、それにより、押出ポートを通る材料の流れを再開する工程と、を含む。いくつかの実施形態では、方法は、封止針のテーパ状端部を、選択された開口距離（例えば、最大開位置）まで引き出すことを含む。いくつかの実施形態では、薬学的に許容される材料は薬物を含む。いくつかの実施形態では、方法は、本明細書に記載されるデバイスを使用して実行される。いくつかの実施形態では、デバイスは複数の材料供給システムを含み、各材料供給システムは、制御スイッチを備えて構成されている。いくつかの実施形態では、各材料供給システムに構成された制御スイッチは同じである。いくつかの実施形態では、各材料供給システムに構成された制御スイッチは異なる（例えば、異なるアクチュエータ又は異なる直径の封止針を使用することによる）。方法は、第１の材料供給システムから第１の材料を分配することと、第２の材料供給システムから第２の材料を分配することと、を含むことができ、第２の材料が第２の材料供給システムから分配されるとき、第１の材料供給システムの封止針は閉位置にあり、第１の材料が第１の材料供給システムから分配されるとき、第２の供給システムの封止針は閉位置にある。いくつかの実施形態では、方法は、第１のノズル内若しくは第１のノズルの近位の第１の材料の圧力を監視すること、及び／又は第２のノズル内若しくは第２のノズルの近位の第２の材料の圧力を監視することを更に含む。いくつかの実施形態では、方法は、第２の材料供給システムに構成された第２の封止針のテーパ状端部を、選択された開口距離（例えば、最大開位置）まで引き出し、それにより、第２の押出ポートを通る第２の材料の流れの量及び／又は速度を調整することを含む。

いくつかの実施形態では、付加製造によって医薬品剤形を製造する方法は、第１の薬学的に許容される材料を溶融及び加圧することと、第１の薬学的に許容される材料を、テーパ状内側表面を含む第１のノズルの第１の押出ポートを通じて流すことと、第１の封止針のテーパ状端部を第１のノズルのテーパ状内側表面と係合させ、それにより、第１の押出ポートを封止し、溶融した第１の材料の流れを止めることと、第２の薬学的に許容される材料を溶融及び加圧することと、第２の封止針のテーパ状端部を第２のノズルのテーパ状内側表面から抜去し、それにより、第２の押出ポートを通る第２の薬学的に許容される材料の流れを開始することと、を含む。いくつかの実施形態では、方法は、第２の封止針のテーパ状端部を、選択された開口距離（例えば、最大開位置）まで引き出し、それにより、第２の押出ポートを通る第２の薬学的に許容される材料の流れの量及び／又は速度を調整することを含む。いくつかの実施形態では、第１の薬学的に許容される材料又は第２の薬学的に許容される材料は、浸食性材料である。いくつかの実施形態では、第１の薬学的に許容される材料又は第２の薬学的に許容される材料は、薬物を含む。いくつかの実施形態では、方法は、例えば、コンピュータシステムから、医薬品剤形を製造するための命令を受信することを更に含む。いくつかの実施形態では、方法は、第１のノズル内若しくは第１のノズルの近位の第１の材料の圧力を監視すること、及び／又は第２のノズル内若しくは第２のノズルの近位の第２の材料の圧力を監視することを更に含む。

いくつかの実施形態では、本明細書に記載される方法に従って、又は本明細書に記載されるデバイス若しくはシステムを使用して製造される医薬品剤形は、薬物と混合された第１の浸食性材料の複数の層を含む多層構造を含み、薬物と混合された第１の浸食性材料の浸食は、医薬品剤形からの薬物の放出速度と相関する。経口薬物剤形などの医薬品剤形は、様々なパラメータ、例えば、薬物と混合された第１の浸食性材料の層の厚さ、第１の浸食性材料の層の表面積、及び第１の浸食性材料の層の薬物質量分率を制御することに基づいて、任意の所望の薬物放出プロファイルを提供し得る。薬物又は複数の薬物の所望の薬物放出プロファイルを有する医薬品剤形は、本明細書に記載される付加製造のためのデバイス又はシステムを使用して容易に設計及び印刷され得る。

本明細書に記載される方法に従って、又は本明細書に記載されるデバイス若しくはシステムを使用して製造される医薬品剤形は、所望の薬物放出プロファイルを提供するように設計され得る。いくつかの実施形態では、医薬品剤形は、例えば、個人向けの薬で使用する、所望の薬物放出プロファイルを提供するように、カスタム設計される。いくつかの実施形態では、医薬品剤形は、薬物と混合された第１の浸食性材料を含む１つ以上の層を含み、第１の浸食性材料は、薬物と混合されていない第２の材料に埋め込まれる。所望の薬物放出プロファイルを有する医薬品剤形は、例えば、（ａ）医薬品剤形を形成するための第１の浸食性材料及び第２の材料を選択することと、（ｂ）第１の浸食性材料の浸食速度を得ることと、（ｃ）薬物の放出速度及び所望の薬物放出プロファイルに基づいて各層の厚さ、表面積、及び／又は薬物質量分率を決定することとによって、設計され得る。いくつかの実施形態では、医薬品剤形は、第２の薬物と混合された第３の浸食性材料の１つ以上の追加層を更に含む。

いくつかの実施形態では、医薬品剤形は、約５種以上、約１０種以上、約２０種以上、約３０種以上、又は約５０種以上のいずれかなど、２種以上の薬物を含み、各薬物は所望の薬物放出プロファイルを有する。いくつかの実施形態では、経口薬物剤形は２種以上の薬物を含み、少なくとも２種の薬物は、異なる所望の薬物放出プロファイルを有する。

薬物の所望の放出プロファイルは、医薬品剤形の製造に使用される材料及び設計に応じて調整され得る。いくつかの実施形態では、医薬品剤形は、２つ以上の異なる材料で製造され、これらの材料は、本明細書に記載されるデバイスを使用して１つ以上の層に堆積されてもよく、この１つ以上の層は、同じであっても異なっていてもよい。いくつかの実施形態では、医薬品剤形は、薬物が薬物中に混合されている第１の材料を有する第１の層と、薬物を含んでいない第２の材料を有する第２の層と、を含む。いくつかの実施形態では、医薬品剤形は、薬物と混合された第１の浸食性材料の１つ以上の層を含む多層構造を含み、第１の浸食性材料は、薬物と混合されていない第２の材料に埋め込まれる。薬物と混合された第１の浸食性材料の浸食は、薬物剤形からの薬物の放出速度と相関し得る。

いくつかの実施形態では、所望の薬物放出プロファイルは、経口薬物剤形（例えば、腸溶性コーティングされた経口薬物剤形）の投与後、又はその後の経口薬物剤形からの薬物放出の開始後の時点までに経口薬物剤形から放出されるべき総（すなわち、累積）薬物量の割合又は百分率を含む。いくつかの実施形態では、所望の薬物放出プロファイルが予め決められる。

いくつかの実施形態では、薬物は、薬物を含む第１の浸食性材料の層が口腔液又は胃腸（ＧＩ）液などの溶液に曝露されると、経口薬物剤形から放出され始める。いくつかの実施形態では、経口薬物剤形の所望の薬物放出プロファイルは、経口投与から、経口薬物剤形に含有されている薬物の放出を完了するまでの期間にわたっている。いくつかの実施形態では、所望の薬物放出プロファイルは、所望の薬物放出期間の前に初期遅延期間を含み、初期遅延期間は、患者固有の期間又は、例えば、腸溶性コーティングされた経口剤形の使用に起因する、推定された期間である。

いくつかの実施形態では、経口薬物剤形の所望の薬物放出プロファイルは、０次放出プロファイル、１次放出プロファイル、遅延放出プロファイル、脈動放出プロファイル、反復脈動放出プロファイル、即時放出プロファイル、持続放出プロファイル、又はこれらの組み合わせを含む。

いくつかの実施形態では、経口薬物剤形の所望の薬物放出プロファイルの総時間は、約１時間〜約６時間、約１時間〜約１２時間、約１時間〜約１８時間、約１時間〜約２４時間、約１時間〜約３０時間、約１時間〜約３６時間、約１時間〜約４２時間、約１時間〜約４８時間、約１時間〜約５４時間、約１時間〜約６０時間、又は約１時間〜約６６時間のいずれかなど、約１時間〜約７２時間である。いくつかの実施形態では、経口薬物剤形の所望の薬物放出プロファイルの総時間は、約１時間、約２時間、約３時間、約６時間、約８時間、約１０時間、約１２時間、約１４時間、約１６時間、約１８時間、約２０時間、約２２時間、約２４時間、約２６時間、約２８時間、約３０時間、約３２時間、約３４時間、約３６時間、約４０時間、約４２時間、約４４時間、約４６時間、約４８時間、約５０時間、約５２時間、約５４時間、約５６時間、約５８時間、約６０時間、約６２時間、約６４時間、約６６時間、約６８時間、約７０時間、又は約７２時間のいずれかである。いくつかの実施形態では、経口薬物剤形の所望の薬物放出プロファイルの総時間は、約６時間以上、約１２時間以上、約１８時間以上、約２４時間以上、約３０時間以上、約３６時間以上、約４２時間以上、約４８時間以上、約５４時間以上、約６０時間以上、約６６時間以上、又は約７２時間以上である。いくつかの実施形態では、経口薬物剤形の所望の薬物放出プロファイルの総時間は、約６時間以下、約１２時間以下、約１８時間以下、約２４時間以下、約３０時間以下、約３６時間以下、約４２時間以下、約４８時間以下、約５４時間以下、約６０時間以下、約６６時間以下、又は約７２時間以下である。

いくつかの実施形態では、浸食性材料のうちの１つ以上は、薬物との混合に適している。いくつかの実施形態では、薬物と混合された浸食性材料は、薬物と化学的に反応しない。いくつかの実施形態では、浸食性材料は、薬物との混合の適合性に基づいて選択される。いくつかの実施形態では、浸食性材料は、薬物と化学的に反応しないことに基づいて選択される。

いくつかの実施形態では、薬物と混合された材料は、経口薬物剤形が個体内にある時間中に実質的に浸食される（例えば、浸食を実質的に完了する又は溶解を実質的に完了する）材料である。いくつかの実施形態では、経口薬物剤形中の薬物と混合された浸食性材料の実質的に全ては、経口薬物剤形が個体内にある時間中に浸食される。いくつかの実施形態では、経口薬物剤形中の薬物と混合された第１の浸食性材料の実質的に全ては、経口薬物剤形が個体内にある、所望の時間枠中に浸食される。いくつかの実施形態では、経口薬物剤形中の薬物と混合された第１の浸食性材料の実質的に全ては、約４８時間、約３６時間、約２４時間、約１８時間、約１２時間、約１０時間、約８時間、約６時間、約４時間、約２時間、又は約１時間のいずれか未満など、約７２時間未満で浸食される。

いくつかの実施形態では、薬物と混合された第１の浸食性材料の浸食速度は、約０．１ｍｍ／時〜約４ｍｍ／時である。いくつかの実施形態では、薬物と混合された第１の浸食性材料の浸食速度は、約０．２ｍｍ／時、約０．４ｍｍ／時、約０．６ｍｍ／時、約０．８ｍｍ／時、約１．０ｍｍ／時、約１．５ｍｍ／時、約２．０ｍｍ／時、約２．５ｍｍ／時、約３．０ｍｍ／時、約３．５ｍｍ／時、又は約４．０ｍｍ／時のいずれかを超えるなど、約０．１ｍｍ／時を超える。いくつかの実施形態では、薬物と混合された第１の浸食性材料の浸食速度は、約０．２ｍｍ／時、約０．４ｍｍ／時、約０．６ｍｍ／時、約０．８ｍｍ／時、約１．０ｍｍ／時、約１．５ｍｍ／時、約２．０ｍｍ／時、約２．５ｍｍ／時、約３．０ｍｍ／時、約３．５ｍｍ／時、又は約４．０ｍｍ／時のいずれか未満など、約０．１ｍｍ／時未満である。

堆積された材料（薬物と混合された材料又は薬物を含まない材料のいずれか）の厚さは、製造された医薬品剤形の放出プロファイルを著しく変化させ得る。本明細書に記載されるデバイス及びシステムは、デバイスの圧力が慎重に制御され、制御スイッチが、押出材料の漏れを制限するだけでなく、材料押出の量及び／又は流速を調節するので、製品の厚さに対する制御の向上を可能にする。加えて、本明細書に記載されるデバイスは、押出材料の押出速度の「上昇」を制限し、それにより、材料の厚さのより良好な制御が可能になる。

いくつかの実施形態では、付加製造によって、所望の薬物放出プロファイルを提供するように構成された医薬品剤形（錠剤など）を製造する方法は、薬物を含む第１の材料を溶融及び加圧する工程と、材料を、テーパ状内側表面を含む第１のノズルの第１の押出ポートを通じて流す工程と、第１の封止針のテーパ状端部を第１のノズルのテーパ状内側表面と係合させ、それにより、第１の押出ポートを封止し、第１の溶融した材料の流れを止める工程と、第２の材料を溶融及び加圧する工程と、第２の封止針のテーパ状端部を第２のノズルのテーパ状内側表面から抜去し、それにより、第２の押出ポートを通じて第２の材料を流す工程と、を含む。いくつかの実施形態では、方法は、第１のノズル内又は第１のノズルの近位の第１の材料の圧力を監視することを含む。いくつかの実施形態では、方法は、第２のノズル内又は第２のノズルの近位の第２の材料の圧力を監視することを含む。いくつかの実施形態では、方法は、本明細書に記載されるデバイス又はシステムを使用して実行される。
例示的な実施形態

実施形態１．付加製造によって材料を堆積させるためのデバイスであって、
材料を溶融及び加圧するように構成された材料供給システムであって、ノズルを含む印刷ヘッドに接続された供給チャネルを含み、ノズルは、テーパ状内側表面と、材料を分配するように構成された押出ポートと、を含む、材料供給システムと、
ノズル内又はノズルの近位の供給チャネル内の材料の圧力を検出するように構成された圧力センサと、
開位置及び閉位置で動作可能な封止針を含む制御スイッチであって、封止針が、供給チャネルの一部分を通って延在し、テーパ状端部を含む、制御スイッチと、を備え、
封止針が閉位置にあるとき、封止針のテーパ状端部が、ノズルのテーパ状内側表面に係合して、ノズルを通る材料の流れを阻止する、デバイス。

実施形態２．材料が非繊維状である、実施形態１に記載のデバイス。

実施形態３．材料に接触する封止針の任意の部分が、突出部を含まない、実施形態１又は２に記載のデバイス。

実施形態４．圧力センサが、圧力センサによって報告された圧力に応じて材料を所望の圧力に加圧するように材料供給システムを動作させるコンピュータシステムに接続されている、実施形態１〜３のいずれか１つに記載のデバイス。

実施形態５．材料の圧力が、所望の圧力の約０．０５ＭＰａ以内である、実施形態１〜４のいずれか１つに記載のデバイス。

実施形態６．材料供給システムが、ピストンと、供給チャネルに接続されたバレルとを含み、ピストンが、バレル内の材料の圧力を制御するように動作させられる、実施形態１〜５のいずれか１つに記載のデバイス。

実施形態７．ピストンが、ステッパモータを使用して動作させられる、実施形態６に記載のデバイス。

実施形態８．封止針のテーパ状端部が、尖った先端部を含む、実施形態１〜７のいずれか１つに記載のデバイス。

実施形態９．封止針のテーパ状端部が、円錐台形である、実施形態１〜７のいずれか１つに記載のデバイス。

実施形態１０．ノズルのテーパ状内側表面が第１のテーパ角を有し、封止針のテーパ状端部が第２のテーパ角を有し、第２のテーパ角が第１のテーパ角以下である、実施形態１〜８のいずれか１つに記載のデバイス。

実施形態１１．第２のテーパ角が、約６０°以下である、実施形態１０に記載のデバイス。

実施形態１２．第２のテーパ角が、約４５°以下である、実施形態１０又は１１に記載のデバイス。

実施形態１３．第１のテーパ角と第２のテーパ角との比が、約１：１〜約４：１である、実施形態１０〜１２のいずれか１つに記載のデバイス。

実施形態１４．押出ポートが、約０．１ｍｍ〜約１ｍｍの直径を有する、実施形態１〜１３のいずれか１つに記載のデバイス。

実施形態１５．テーパ状端部が、約０．２ｍｍ〜約３．０ｍｍの最大直径を有する、実施形態１〜１４のいずれか１つに記載のデバイス。

実施形態１６．押出ポートが、直径を有し、テーパ状端部が、最大直径を有し、テーパ状端部の最大直径と押出ポートの直径との比が、約１：０．８〜約１：０．１である、実施形態１〜１５のいずれか１つに記載のデバイス。

実施形態１７．材料が、デバイスから押し出されるとき、約１００Ｐａ・ｓ以上の粘度を有する、実施形態１〜１６のいずれか１つに記載のデバイス。

実施形態１８．材料が、デバイスから押し出されるとき、約４００Ｐａ・ｓ以上の粘度を有する、実施形態１〜１７のいずれか１つに記載のデバイス。

実施形態１９．材料が、約５０℃〜約４００℃で溶融する、実施形態１〜１８のいずれか１つに記載のデバイス。

実施形態２０．材料が、約５０℃〜約４００℃の温度でノズルから押し出される、実施形態１〜１９のいずれか１つに記載のデバイス。

実施形態２１．材料が、約９０℃〜約３００℃の温度でノズルから押し出される、実施形態１〜１９のいずれか１つに記載のデバイス。

実施形態２２．制御スイッチが、封止針を開位置又は閉位置に位置付けるアクチュエータを含む、実施形態１〜２１のいずれか１つに記載のデバイス。

実施形態２３．アクチュエータが、空気圧式アクチュエータである、実施形態２２に記載のデバイス。

実施形態２４．アクチュエータが、機械的アクチュエータである、実施形態２２に記載のデバイス。

実施形態２５．アクチュエータが、電気モータアクチュエータである、実施形態２２に記載のデバイス。

実施形態２６．電気モータアクチュエータが、リニアステッパモータアクチュエータである、実施形態２５に記載のデバイス。

実施形態２７．封止針が、ノズルに対して定位置に固定されたガスケットを通過し、ガスケットが供給チャネルを封止する、実施形態２２〜２６のいずれか１つに記載のデバイス。

実施形態２８．材料供給システムが、材料を溶融するように構成された１つ以上のヒータを含む、実施形態１〜２７のいずれか１つに記載のデバイス。

実施形態２９．材料供給システムが、溶融した材料の温度を検出するように構成された１つ以上の温度センサを含む、実施形態２８に記載のデバイス。

実施形態３０．１つ以上の温度センサが、１つ以上の温度センサによって報告された温度に応じて１つ以上のヒータを動作させるコンピュータシステムに接続されている、実施形態２９に記載のデバイス。

実施形態３１．封止針のテーパ状端部又はノズルのテーパ状内側表面が、可撓性のパッド又はライナーを含む、実施形態１〜３０のいずれか１つに記載のデバイス。

実施形態３２．１つ以上のプロセッサと、コンピュータ可読メモリと、を含むコンピュータシステムを更に備え、コンピュータシステムが、デバイスを動作させるように構成されている、実施形態１〜３１のいずれか１つに記載のデバイス。

実施形態３３．コンピュータ可読メモリが、デバイスを使用して製品を印刷するための命令を含む、実施形態３２に記載のデバイス。

実施形態３４．コンピュータ可読メモリが、圧力センサによって検出された圧力に応じて材料の圧力を制御するための命令を含む、実施形態３２又は３３に記載のデバイス。

実施形態３５．コンピュータ可読メモリが、温度センサによって検出された温度に応じて材料の温度を制御するための命令を含む、実施形態３２〜３４のいずれか１つに記載のデバイス。

実施形態３６．コンピュータ可読メモリが、製品を印刷するための命令に基づいて封止針を位置決めするための命令を含む、実施形態３３〜３５のいずれか１つに記載のデバイス。

実施形態３７．封止針を位置決めするための命令が、押出ポートからの材料の所望の流量に基づいて封止針の開口距離を選択するための命令を含む、実施形態３６に記載のデバイス。

実施形態３８．圧力センサが、ノズルの近位に位置付けられている、実施形態１〜３７のいずれか１つに記載のデバイス。

実施形態３９．実施形態１〜３１のいずれか１つに記載の複数のデバイスを備える付加製造システムであって、各材料供給システムが制御スイッチを備えて構成されている、付加製造システム。

実施形態４０．第１の材料で充填された第１のデバイスと、第２の材料で充填された第２のデバイスと、を備え、第１の材料及び第２の材料が異なる、実施形態３９に記載のシステム。

実施形態４１．複数のデバイスからの各デバイスの制御スイッチが異なる、実施形態３９又は４０に記載のシステム。

実施形態４２．複数のデバイスからの各デバイスの制御スイッチが同じである、実施形態３９又は４０に記載のシステム。

実施形態４３．１つ以上のプロセッサと、コンピュータ可読メモリと、を含むコンピュータシステムを更に備え、コンピュータシステムが、システムを動作させるように構成されている、実施形態３９〜４２のいずれか１つに記載のシステム。

実施形態４４．コンピュータ可読メモリが、システムを使用して製品を印刷するための命令を含む、実施形態４３に記載のシステム。

実施形態４５．コンピュータ可読メモリが、各材料供給システム内の材料の圧力を対応する材料供給システム内の圧力センサによって検出された圧力に応じて制御するための命令を含む、実施形態４３又は４４に記載のシステム。

実施形態４６．コンピュータ可読メモリが、各材料供給システム内の材料の温度を対応する材料供給システム内の温度センサによって検出された温度に応じて制御するための命令を含む、実施形態３９〜４５のいずれか１つに記載のシステム。

実施形態４７．コンピュータ可読メモリが、製品を印刷するための命令に基づいて封止針を位置決めするための命令を含む、実施形態４４〜４６のいずれか１つに記載のシステム。

実施形態４８．封止針を位置決めするための命令が、押出ポートからの材料の所望の流量に基づいて封止針の開口距離を選択するための命令を含む、実施形態４７に記載のシステム。

実施形態４９．複数のデバイスからの少なくとも２つのデバイスが、
材料を溶融及び加圧するように構成された材料供給システムであって、ノズルを含む印刷ヘッドに接続された供給チャネルを含み、ノズルは、テーパ状内側表面と、材料を分配するように構成された押出ポートと、を含む、材料供給システムと、
ノズル内又はノズルの近位の供給チャネル内の材料の圧力を検出するように構成された圧力センサと、
開位置及び閉位置で動作可能な封止針を含む制御スイッチであって、封止針が、供給チャネルの一部分を通って延在し、テーパ状端部を含む、制御スイッチと、を含み、
封止針が閉位置にあるとき、封止針のテーパ状端部が、ノズルのテーパ状内側表面に係合して、ノズルを通る材料の流れを阻止する、実施形態３９〜４８のいずれか１つに記載のシステム。

実施形態５０．ノズルのテーパ状内側表面が第１のテーパ角を有し、封止針のテーパ状端部が第２のテーパ角を有し、第２のテーパ角が第１のテーパ角以下である、実施形態４９に記載のシステム。

実施形態５１．圧力センサが、ノズルの近位に位置付けられている、実施形態３９〜５０のいずれか１つに記載のシステム。

実施形態５２．付加製造によって製品を製造する方法であって、
材料を溶融及び加圧することと、
材料を、テーパ状内側表面を含むノズルの押出ポートを通じて流すことと、
ノズル内又はノズルの近位の材料の圧力を監視することと、
封止針のテーパ状端部をノズルのテーパ状内側表面と係合させ、それにより、押出ポートを封止し、溶融した材料の流れを止めることと、
封止針のテーパ状端部を抜去し、それにより、押出ポートを通る材料の流れを再開することと、を含む、方法。

実施形態５３．製品を製造するための命令を受信することを含む、実施形態５２に記載の方法。

実施形態５４．付加製造によって医薬品剤形を製造する方法であって、
薬学的に許容される材料を溶融及び加圧することと、
ノズル内又はノズルの近位の材料の圧力を監視することと、
材料を、テーパ状内側表面を含むノズルの押出ポートを通じて流すことと、
封止針のテーパ状端部をノズルのテーパ状内側表面と係合させ、それにより、押出ポートを封止し、溶融した材料の流れを止めることと、
封止針のテーパ状端部を抜去し、それにより、押出ポートを通る材料の流れを再開することと、を含む、方法。

実施形態５５．薬学的に許容される材料が、薬物を含む、実施形態５４に記載の方法。

実施形態５６．医薬品剤形が、所望の薬物放出プロファイルを有する、実施形態５５に記載の方法。

実施形態５７．医薬品剤形を製造するための命令を受信することを含む、実施形態５４〜５６のいずれか１つに記載の方法。

実施形態５８．ノズル内の材料の圧力が、ほぼ一定のままである、実施形態５２〜５７のいずれか１つに記載の方法。

実施形態５９．監視された圧力に基づいたフィードバックシステムを使用して材料の圧力を制御することを含む、実施形態５２〜５８のいずれか１つに記載の方法。

実施形態６０．材料が非繊維状である、実施形態５２〜５９のいずれか１つに記載の方法。

実施形態６１．材料に接触する封止針の任意の部分が、突出部を含まない、実施形態５２〜６０のいずれか１つに記載の方法。

実施形態６２．ノズル内の材料の温度が、ほぼ一定のままである、実施形態５２〜６１のいずれか１つに記載の方法。

実施形態６３．材料の温度を監視することを含む、実施形態５２〜６２のいずれか１つに記載の方法。

実施形態６４．監視された温度に基づいたフィードバックシステムを使用して材料の温度を制御することを含む、実施形態６３に記載の方法。

実施形態６５．封止針のテーパ状端部を、選択された開口距離まで引き出すことを含む、実施形態５２〜６４のいずれか１つに記載の方法。

実施形態６６．封止針のテーパ状端部が、尖った先端部を含む、実施形態５２〜６５のいずれか１つに記載の方法。

実施形態６７．封止針のテーパ状端部が、円錐台形である、実施形態５２〜６５のいずれか１つに記載の方法。

実施形態６８．ノズルのテーパ状内側表面が第１のテーパ角を有し、封止針のテーパ状端部が第２のテーパ角を有し、第２のテーパ角が第１のテーパ角以下である、実施形態５２〜６７のいずれか１つに記載の方法。

実施形態６９．第２のテーパ角が、約６０°以下である、実施形態６８に記載の方法。

実施形態７０．第２のテーパ角が、約４５°以下である、実施形態６８又は６９に記載の方法。

実施形態７１．第１のテーパ角と第２のテーパ角との比が、約１：１〜約４：１である、実施形態６８〜７０のいずれか１つに記載の方法。

実施形態７２．押出ポートが、約０．１ｍｍ〜約１ｍｍの直径を有する、実施形態５２〜７１のいずれか１つに記載の方法。

実施形態７３．テーパ状端部が、約０．２〜約３．０ｍｍの最大直径を有する、実施形態５２〜７２のいずれか１つに記載の方法。

実施形態７４．押出ポートが、直径を有し、テーパ状端部が、最大直径を有し、テーパ状端部の最大直径と押出ポートの直径との比が、約１：０．８〜約１：０．１である、実施形態５２〜７３のいずれか１つに記載の方法。

実施形態７５．材料が、約１００Ｐａ・ｓ以上の粘度を有する、実施形態５２〜７４のいずれか１つに記載の方法。

実施形態７６．付加製造によって製品を製造する方法であって、
第１の材料を溶融及び加圧することと、
第１の材料を、テーパ状内側表面を含む第１のノズルの第１の押出ポートを通じて流すことと、
第１の封止針のテーパ状端部を第１のノズルのテーパ状内側表面と係合させ、それにより、第１の押出ポートを封止し、溶融した第１の材料の流れを止めることと、
第２の材料を溶融及び加圧することと、
第２の封止針のテーパ状端部を第２のノズルのテーパ状内側表面から抜去し、それにより、第２の押出ポートを通る第２の材料の流れを開始することと、を含む、方法。

実施形態７７．製品を製造するための命令を受信することを含む、実施形態７６に記載の方法。

実施形態７８．付加製造によって医薬品剤形を製造する方法であって、
第１の薬学的に許容される材料を溶融及び加圧することと、
第１の薬学的に許容される材料を、テーパ状内側表面を含む第１のノズルの第１の押出ポートを通じて流すことと、
第１の封止針のテーパ状端部を第１のノズルのテーパ状内側表面と係合させ、それにより、第１の押出ポートを封止し、溶融した第１の材料の流れを止めることと、
第２の薬学的に許容される材料を溶融及び加圧することと、第２の封止針のテーパ状端部を第２のノズルのテーパ状内側表面から抜去し、それにより、第２の押出ポートを通る第２の薬学的に許容される材料の流れを開始することと、を含む、方法。

実施形態７９．第１の薬学的に許容される材料又は第２の薬学的に許容される材料が、浸食性材料である、実施形態７８に記載の方法。

実施形態８０．第１の薬学的に許容される材料又は第２の薬学的に許容される材料が、薬物を含む、実施形態７８又は７９に記載の方法。

実施形態８１．医薬品剤形が、所望の薬物放出プロファイルを有する、実施形態８０に記載の方法。

実施形態８２．医薬品剤形を製造するための命令を受信することを含む、実施形態７８〜８１のいずれか１つに記載の方法。

実施形態８３．第１のノズル内若しくは第１のノズルの近位の第１の材料の圧力を監視すること、又は第２のノズル内若しくは第２のノズルの近位の第２の材料の圧力を監視することを含む、実施形態７６〜８２のいずれか１つに記載の方法。

実施形態８４．第１のノズル内の第１の材料の圧力、又は第２のノズル内の第２の材料の圧力が、ほぼ一定のままである、実施形態７６〜８３のいずれか１つに記載の方法。

実施形態８５．監視された圧力に基づいたフィードバックシステムを使用して第１の材料又は第２の材料の圧力を制御することを含む、実施形態７６〜８４のいずれか１つに記載の方法。

実施形態８６．第１の材料又は第２の材料が非繊維状である、実施形態７６〜８５のいずれか１つに記載の方法。

実施形態８７．第１の材料に接触する第１の封止針の任意の部分、又は第２の材料に接触する第２の封止針の任意の部分は、突出部を含まない、実施形態７６〜８６のいずれか１つに記載の方法。

実施形態８８．第１のノズル内の第１の材料の温度、又は第２のノズル内の第２の材料の温度が、ほぼ一定のままである、実施形態７６〜８７のいずれか１つに記載の方法。

実施形態８９．第１の材料の温度又は第２の材料の温度を監視することを含む、実施形態７６〜８８のいずれか１つに記載の方法。

実施形態９０．第１の材料の監視された温度に基づいたフィードバックシステムを使用して第１の材料の温度を制御すること、又は第２の材料の監視された温度に基づいたフィードバックシステムを使用して第２の材料の温度を制御することを含む、実施形態８９に記載の方法。

実施形態９１．第２の封止針のテーパ状端部を、選択された開口距離まで引き出すことを含む、実施形態７６〜９０のいずれか１つに記載の方法。

実施形態９２．第１の封止針のテーパ状端部、又は第２の封止針のテーパ状端部が、尖った先端部を含む、実施形態７６〜９１のいずれか１つに記載の方法。

実施形態９３．第１の封止針のテーパ状端部、又は第２の封止針のテーパ状端部が、円錐台形である、実施形態７６〜９１のいずれか１つに記載の方法。

実施形態９４．
第１のノズルのテーパ状内側表面が第１のテーパ角を有し、第１の封止針のテーパ状端部が第２のテーパ角を有し、第２のテーパ角が第１のテーパ角以下である、又は
第２のノズルのテーパ状内側表面が第３のテーパ角を有し、第２の封止針のテーパ状端部が第４のテーパ角を有し、第４のテーパ角が第３のテーパ角以下である、実施形態７６〜９３のいずれか１つに記載の方法。

実施形態９５．第２のテーパ角又は第４のテーパ角が、約６０°以下である、実施形態９４に記載の方法。

実施形態９６．第２のテーパ角又は第４のテーパ角が、約４５°以下である、実施形態９４又は９５に記載の方法。

実施形態９７．第１のテーパ角と第２のテーパ角との比、又は第３のテーパ角と第４のテーパ角との比が、約１：１〜約４：１である、実施形態９４〜９６のいずれか１つに記載の方法。

実施形態９８．第１の押出ポート又は第２の押出ポートが、約０．１ｍｍ〜約１ｍｍの直径を有する、実施形態７６〜９７のいずれか１つに記載の方法。

実施形態９９．第１の封止針のテーパ状端部、又は第２の封止針のテーパ状端部が、約０．２〜約３．０ｍｍの最大直径を有する、実施形態７６〜９８のいずれか１つに記載の方法。

実施形態１００．第１の材料又は第２の材料が、約１００Ｐａ・ｓ以上の粘度を有する、実施形態７６〜９９のいずれか１つに記載の方法。

実施形態１０１．製品又は医薬品剤形がバッチモードで製造される、実施形態５２〜１００のいずれか１つに記載の方法。

実施形態１０２．製品又は医薬品剤形が連続モードで製造される、実施形態５２〜１００のいずれか１つに記載の方法。

実施形態１０３．実施形態５２〜１０２のいずれか１つに記載の方法に従って作製される製品又は医薬品剤形。
実施例
実施例１

本明細書に記載され、かつ図２Ａ〜図２Ｂ及び図５Ａ〜図５Ｃに実質的に示されるようなデバイスの精密さを、デバイスのバレルに装填された、８０．７５％のＫｏｌｌｉｄｏｎ（登録商標）ＶＡ６４、１４．２５％のトリエチルシトレート（ＴＥＣ）、及び５％の薬物を含有する材料を使用して測定した。材料をバレル内で１１０℃に、供給チャネル内で１１０℃に、及び印刷ヘッド内で１３５℃に加熱した。印刷ヘッドは、０．４ｍｍの押出ポートを有するステンレス鋼ノズルを含んでいた。圧力センサによって検出された圧力に応じて圧力コントローラによって制御される、バレルに挿入されたピストンを使用して材料を所望の圧力０．５ＭＰａ（±０．０２ＭＰａ）に加圧した。封止針を開位置に２．５０秒間、３．３３秒間、又は５秒間位置付け、押出ポートを通って押し出された材料の質量を測定した。結果を表１に示す。

実施例２

本明細書に記載され、かつ図２Ａ〜図２Ｂ及び図５Ａ〜図５Ｃに実質的に示されるようなデバイスの精密さを、デバイスのバレルに装填された、７９．６８％のＨＰＣ、１９．９２％のトリエチルシトレート（ＴＥＣ）、及び０．４％の薬物を含有する材料を使用して測定した。材料をバレル内で９０℃に、供給チャネル内で１１０℃に、及び印刷ヘッド内で１２０℃に加熱した。印刷ヘッドは、０．３ｍｍの押出ポートを有するステンレス鋼ノズルを含んでいた。圧力センサによって検出された圧力に応じて圧力コントローラによって制御される、バレルに挿入されたピストンを使用して材料を所望の圧力１．２ＭＰａ（±０．０５ＭＰａ）に加圧した。封止針を開位置に１．２５秒間、２．５秒間、又は５秒間位置付け、押出ポートを通って押し出された材料の質量を測定した。結果を表２に示す。

実施例３

本明細書に記載され、かつ図２Ａ〜図２Ｂ及び図５Ａ〜図５Ｃに実質的に示されるようなデバイスの精密さを、デバイスのバレルに装填された、１００％のＥｕｄｒａｇｉｔ（登録商標）ＲＳＰＯを含有する材料を使用して測定した。材料をバレル内で１４０℃に、供給チャネル内で１４０℃に、及び印刷ヘッド内で１６５℃に加熱した。印刷ヘッドは、０．３ｍｍの押出ポートを有するステンレス鋼ノズルを含んでいた。圧力センサによって検出された圧力に応じて圧力コントローラによって制御される、バレルに挿入されたピストンを使用して材料を所望の圧力１．２ＭＰａ（±０．０５ＭＰａ）に加圧した。封止針を開位置に１．６７秒間、４秒間、又は７秒間位置付け、押出ポートを通って押し出された材料の質量を測定した。結果を表３に示す。

本開示の実施例は、添付の図面を参照して完全に説明されてきたが、当業者には様々な変更及び修正が明らかになることに留意されたい。そのような変更及び修正は、添付の「特許請求の範囲」によって定義されるように、本開示の実施例の範囲内に含まれるものとして理解されるべきである。

Claims (60)

1. 付加製造によって材料を堆積させるためのデバイスであって、
   前記材料を溶融及び加圧するように構成された材料供給システムであって、ノズルを含む印刷ヘッドに接続された供給チャネルを含み、前記ノズルは、テーパ状内側表面と、前記材料を分配するように構成された押出ポートと、を含む、材料供給システムと、
   前記ノズル内又は前記ノズルの近位の前記供給チャネル内の前記材料の圧力を検出するように構成された圧力センサと、
   開位置及び閉位置で動作可能な封止針を含む制御スイッチであって、前記封止針が、前記供給チャネルの一部分を通って延在し、テーパ状端部を含む、制御スイッチと、を備え、
   前記封止針が前記閉位置にあるとき、前記封止針の前記テーパ状端部が、前記ノズルの前記テーパ状内側表面に係合して、前記ノズルを通る材料の流れを阻止する、デバイス。
2. 前記材料が非繊維状である、請求項１に記載のデバイス。
3. 前記材料に接触する前記封止針の任意の部分が、突出部を含まない、請求項１又は２に記載のデバイス。
4. 前記圧力センサが、前記圧力センサによって報告された前記圧力に応じて前記材料を所望の圧力に加圧するように前記材料供給システムを動作させるコンピュータシステムに接続されている、請求項１〜３のいずれか一項に記載のデバイス。
5. 前記材料供給システムが、ピストンと、前記供給チャネルに接続されたバレルとを含み、前記ピストンが、前記バレル内の前記材料の前記圧力を制御するように動作させられる、請求項１〜４のいずれか一項に記載のデバイス。
6. 前記封止針の前記テーパ状端部が、尖った先端部を含む、請求項１〜５のいずれか一項に記載のデバイス。
7. 前記ノズルの前記テーパ状内側表面が第１のテーパ角を有し、前記封止針の前記テーパ状端部が第２のテーパ角を有し、前記第２のテーパ角が前記第１のテーパ角以下である、請求項１〜６のいずれか一項に記載のデバイス。
8. 前記材料が、前記デバイスから押し出されるとき、約１００Ｐａ・ｓ以上の粘度を有する、請求項１〜７のいずれか一項に記載のデバイス。
9. 前記材料が、約５０℃〜約４００℃で溶融する、請求項１〜８のいずれか一項に記載のデバイス。
10. 前記材料が、約５０℃〜約４００℃の温度で前記ノズルから押し出される、請求項１〜９のいずれか一項に記載のデバイス。
11. 前記制御スイッチが、前記封止針を前記開位置又は前記閉位置に位置付けるアクチュエータを含む、請求項１〜１０のいずれか一項に記載のデバイス。
12. 前記アクチュエータが、空気圧式アクチュエータ又は機械的アクチュエータである、請求項１１に記載のデバイス。
13. 前記アクチュエータが、電気モータアクチュエータである、請求項１１に記載のデバイス。
14. 前記封止針が、前記ノズルに対して定位置に固定されたガスケットを通過し、前記ガスケットが前記供給チャネルを封止する、請求項１１〜１３のいずれか一項に記載のデバイス。
15. 前記材料供給システムが、前記材料を溶融するように構成された１つ以上のヒータを含む、請求項１〜１４のいずれか一項に記載のデバイス。
16. 前記材料供給システムが、溶融した前記材料の前記温度を検出するように構成された１つ以上の温度センサを含む、請求項１５に記載のデバイス。
17. 前記１つ以上の温度センサが、前記１つ以上の温度センサによって報告された温度に応じて前記１つ以上のヒータを動作させるコンピュータシステムに接続されている、請求項１６に記載のデバイス。
18. 前記封止針の前記テーパ状端部又は前記ノズルの前記テーパ状内側表面が、可撓性のパッド又はライナーを含む、請求項１〜１７のいずれか一項に記載のデバイス。
19. １つ以上のプロセッサと、コンピュータ可読メモリと、を含むコンピュータシステムを更に備え、前記コンピュータシステムが、前記デバイスを動作させるように構成されている、請求項１〜１８のいずれか一項に記載のデバイス。
20. 前記コンピュータ可読メモリが、前記デバイスを使用して製品を印刷するための命令を含む、請求項１９に記載のデバイス。
21. 前記コンピュータ可読メモリが、前記圧力センサによって検出された圧力に応じて前記材料の前記圧力を制御するための命令を含む、請求項１９又は２０に記載のデバイス。
22. 前記コンピュータ可読メモリが、前記温度センサによって検出された温度に応じて前記材料の前記温度を制御するための命令を含む、請求項１９〜２１のいずれか一項に記載のデバイス。
23. 前記コンピュータ可読メモリが、前記製品を印刷するための前記命令に基づいて前記封止針を位置決めするための命令を含む、請求項２０〜２２のいずれか一項に記載のデバイス。
24. 前記圧力センサが、前記ノズルの近位に位置付けられている、請求項１〜２３のいずれか一項に記載のデバイス。
25. 請求項１〜１８のいずれか一項に記載の複数のデバイスを備える付加製造システムであって、各材料供給システムが制御スイッチを備えて構成されている、付加製造システム。
26. 第１の材料で充填された第１のデバイスと、第２の材料で充填された第２のデバイスと、を備え、前記第１の材料及び前記第２の材料が異なる、請求項２５に記載のシステム。
27. １つ以上のプロセッサと、コンピュータ可読メモリと、を含むコンピュータシステムを更に備え、前記コンピュータシステムが、前記システムを動作させるように構成されている、請求項２５又は２６に記載のシステム。
28. 前記コンピュータ可読メモリが、前記システムを使用して製品を印刷するための命令を含む、請求項２７に記載のシステム。
29. 前記コンピュータ可読メモリが、各材料供給システム内の前記材料の前記圧力を対応する前記材料供給システム内の前記圧力センサによって検出された圧力に応じて制御するための命令を含む、請求項２７又は２８に記載のシステム。
30. 前記コンピュータ可読メモリが、各材料供給システム内の前記材料の前記温度を対応する前記材料供給システム内の前記温度センサによって検出された温度に応じて制御するための命令を含む、請求項２７〜２９のいずれか一項に記載のシステム。
31. 前記コンピュータ可読メモリが、前記製品を印刷するための前記命令に基づいて前記封止針を位置決めするための命令を含む、請求項２８〜３０のいずれか一項に記載のシステム。
32. 前記複数のデバイスからの少なくとも２つの前記デバイスが、
    前記材料を溶融及び加圧するように構成された材料供給システムであって、ノズルを含む印刷ヘッドに接続された供給チャネルを含み、前記ノズルは、テーパ状内側表面と、前記材料を分配するように構成された押出ポートと、を含む、材料供給システムと、
    前記ノズル内又は前記ノズルの近位の前記供給チャネル内の前記材料の圧力を検出するように構成された圧力センサと、
    開位置及び閉位置で動作可能な封止針を含む制御スイッチであって、前記封止針が、前記供給チャネルの一部分を通って延在し、テーパ状端部を含む、制御スイッチと、を含み、
    前記封止針が前記閉位置にあるとき、前記封止針の前記テーパ状端部が、前記ノズルの前記テーパ状内側表面に係合して、前記ノズルを通る材料の流れを阻止する、請求項２５〜３１のいずれか一項に記載のシステム。
33. 前記ノズルの前記テーパ状内側表面が第１のテーパ角を有し、前記封止針の前記テーパ状端部が第２のテーパ角を有し、前記第２のテーパ角が前記第１のテーパ角以下である、請求項３２に記載のシステム。
34. 前記圧力センサが、前記ノズルの近位に位置付けられている、請求項２５〜３３のいずれか一項に記載のシステム。
35. 付加製造によって製品を製造する方法であって、
    材料を溶融及び加圧することと、
    前記材料を、テーパ状内側表面を含むノズルの押出ポートを通じて流すことと、
    前記ノズル内又は前記ノズルの近位の前記材料の圧力を監視することと、
    封止針のテーパ状端部を前記ノズルの前記テーパ状内側表面と係合させ、それにより、前記押出ポートを封止し、溶融した前記材料の流れを止めることと、
    前記封止針の前記テーパ状端部を抜去し、それにより、前記押出ポートを通る前記材料の流れを再開することと、を含む、方法。
36. 前記製品を製造するための命令を受信することを含む、請求項３５に記載の方法。
37. 付加製造によって医薬品剤形を製造する方法であって、
    薬学的に許容される材料を溶融及び加圧することと、
    ノズル内又は前記ノズルの近位の前記材料の圧力を監視することと、
    前記材料を、テーパ状内側表面を含むノズルの押出ポートを通じて流すことと、
    封止針のテーパ状端部を前記ノズルの前記テーパ状内側表面と係合させ、それにより、前記押出ポートを封止し、溶融した前記材料の流れを止めることと、
    前記封止針の前記テーパ状端部を抜去し、それにより、前記押出ポートを通る前記材料の流れを再開することと、を含む、方法。
38. 前記薬学的に許容される材料が、薬物を含む、請求項３７に記載の方法。
39. 前記医薬品剤形が、所望の薬物放出プロファイルを有する、請求項３８に記載の方法。
40. 前記医薬品剤形を製造するための命令を受信することを含む、請求項３７〜３９のいずれか一項に記載の方法。
41. 監視された前記圧力に基づいたフィードバックシステムを使用して前記材料の前記圧力を制御することを含む、請求項３５〜４０のいずれか一項に記載の方法。
42. 前記材料に接触する前記封止針の任意の部分が、突出部を含まない、請求項３５〜４１のいずれか一項に記載の方法。
43. 監視された温度に基づいたフィードバックシステムを使用して前記材料の前記温度を制御することを含む、請求項４２に記載の方法。
44. 前記封止針の前記テーパ状端部を、選択された開口距離まで引き出すことを含む、請求項３５〜４３のいずれか一項に記載の方法。
45. 前記ノズルの前記テーパ状内側表面が第１のテーパ角を有し、前記封止針の前記テーパ状端部が第２のテーパ角を有し、前記第２のテーパ角が前記第１のテーパ角以下である、請求項３５〜４４のいずれか一項に記載の方法。
46. 付加製造によって製品を製造する方法であって、
    第１の材料を溶融及び加圧することと、
    前記第１の材料を、テーパ状内側表面を含む第１のノズルの第１の押出ポートを通じて流すことと、
    第１の封止針のテーパ状端部を前記第１のノズルの前記テーパ状内側表面と係合させ、それにより、前記第１の押出ポートを封止し、溶融した前記第１の材料の流れを止めることと、
    第２の材料を溶融及び加圧することと、
    第２の封止針のテーパ状端部を第２のノズルのテーパ状内側表面から抜去し、それにより、第２の押出ポートを通る前記第２の材料の流れを開始することと、を含む、方法。
47. 前記製品を製造するための命令を受信することを含む、請求項４６に記載の方法。
48. 付加製造によって医薬品剤形を製造する方法であって、
    第１の薬学的に許容される材料を溶融及び加圧することと、
    前記第１の薬学的に許容される材料を、テーパ状内側表面を含む第１のノズルの第１の押出ポートを通じて流すことと、
    第１の封止針のテーパ状端部を前記第１のノズルの前記テーパ状内側表面と係合させ、それにより、前記第１の押出ポートを封止し、溶融した前記第１の材料の流れを止めることと、
    第２の薬学的に許容される材料を溶融及び加圧することと、
    第２の封止針のテーパ状端部を第２のノズルのテーパ状内側表面から抜去し、それにより、第２の押出ポートを通る前記第２の薬学的に許容される材料の流れを開始することと、を含む、方法。
49. 前記第１の薬学的に許容される材料又は前記第２の薬学的に許容される材料が、浸食性材料である、請求項４８に記載の方法。
50. 前記第１の薬学的に許容される材料又は前記第２の薬学的に許容される材料が、薬物を含む、請求項４８又は４９に記載の方法。
51. 前記医薬品剤形が、所望の薬物放出プロファイルを有する、請求項５０に記載の方法。
52. 前記医薬品剤形を製造するための命令を受信することを含む、請求項４６〜５１のいずれか一項に記載の方法。
53. 監視された圧力に基づいたフィードバックシステムを使用して前記第１の材料又は前記第２の材料の前記圧力を制御することを含む、請求項４６〜５２のいずれか一項に記載の方法。
54. 前記第１の材料に接触する前記第１の封止針の任意の部分、又は前記第２の材料に接触する前記第２の封止針の任意の部分は、突出部を含まない、請求項４６〜５３のいずれか一項に記載の方法。
55. 前記第１の材料の監視された温度に基づいたフィードバックシステムを使用して前記第１の材料の前記温度を制御すること、又は前記第２の材料の監視された温度に基づいたフィードバックシステムを使用して前記第２の材料の前記温度を制御することを含む、請求項４６〜５４のいずれか一項に記載の方法。
56. 前記第２の封止針の前記テーパ状端部を、選択された開口距離まで引き出すことを含む、請求項４６〜５５のいずれか一項に記載の方法。
57. 前記第１のノズルの前記テーパ状内側表面が第１のテーパ角を有し、前記第１の封止針の前記テーパ状端部が第２のテーパ角を有し、前記第２のテーパ角が前記第１のテーパ角以下である、又は
    前記第２のノズルの前記テーパ状内側表面が第３のテーパ角を有し、前記第２の封止針の前記テーパ状端部が第４のテーパ角を有し、前記第４のテーパ角が前記第３のテーパ角以下である、請求項４６〜５６のいずれか一項に記載の方法。
58. 前記製品又は前記医薬品剤形がバッチモードで製造される、請求項４６〜５７のいずれか一項に記載の方法。
59. 前記製品又は前記医薬品剤形が連続モードで製造される、請求項４６〜５７のいずれか一項に記載の方法。
60. 請求項３５〜５９のいずれか一項に記載の方法に従って作製される製品又は医薬品剤形。

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