JP5931357B2 - ドロップ・オン・デマンド型インクジェットデバイスの第１液滴不同性とその補正方法 - Google Patents

Description

本発明は埋め込み可能な医療デバイスに、有益な薬剤を搭載するための方法に関連するものであり、より具体的には、インクジェット印刷技術、特に、埋め込み可能な医療デバイスに有益な薬剤を搭載することに関して、インクジェット印刷の精度を改善するための方法に関連するものである。

インクジェット技術における一般的な動作モードはドロップ・オン・デマンド射出として知られ、標的の正確な位置に、制御された量の材料を提供する方法として使用されている。この動作モードは、設定したタイミングのトリガーイベントに基づいて、液滴の個々の射出又は連続（バースト）液滴の射出を使用する。エレクトロニクス、薬剤−デバイスの組み合わせ、及び同様物などの用途については、すべての位置でわずか約１〜１０滴しか送達されないため、位置の精度及び送達される材料の量は、高品質製品に必須である。ゆえに、送達される材料の量を正確に標的に向けるため、付着される液滴すべての正確な量を知る必要がある。

個々の液滴重量は１０ｎｇ〜１μｇであるため、たとえオフラインモードであってもその質量を正確に測定するのは非常に難しい。この問題は、実際の液滴付着に使用される複雑な形状及び機械設計により、更に複雑になる。よって、付着時の液滴サイズのオンライン測定及びフィードバック制御は、非常に難しい課題である。その結果、多数の液滴（５０００〜２００００）を収集し重量を計測して、射出された液滴の平均質量を決定するという、校正スキームが採用されている。このスキームでは、射出された液滴数がいくつであろうとも、液滴の質量は同じままであると仮定されている。最近のいくつかの論文で、この仮定は正しくなく、連続液滴で射出されたうち最初の２、３滴はより少ない質量を有することが示されている。校正と実際の付着との間にこのような不整合があるため、実際の製品は、正しい量の目的物質を受け取ることができない場合がある。

最初の２、３滴の重量が、これらの液滴生成に使用される電圧振幅の関数として変化することが、本発明に関連する実験で見出されている。よって、上述の校正手順を使用して計算された平均質量と、最初の１〜２０滴（およそ）との間の差は、電圧振幅の関数として変化する。

したがって、目的の対象物上に、十分に定義されたさまざまな位置で特定の物質を正確に同じ量で付着させるための方法を開発することにより、現行技術に伴う欠点を克服するニーズが存在する。

本発明によるドロップ・オン・デマンド型インクジェットデバイスにおける第１液滴不同性の修正方法は、上に簡単に述べた制限を克服する。

第１の態様により、本発明は、正確に決定された同じ量の特定の物質を、対象物上の１か所又は２か所以上の位置に付着させるための方法を目的とする。この方法は、インクジェット施与装置の少なくとも１つのジェットの近位に対象物を配置することにより、その対象物とその少なくとも１つのジェットとの間の相対的な動きが達成可能なようにすることと、その少なくとも１つのジェットからの特定の物質の第１の既定数の液滴を、容器内に採取し、その平均の液滴質量を決定することと、対象物上にある１か所又は２か所以上の位置のそれぞれに望ましい液滴質量を達成するのに何滴の液滴が必要かを計算することと、安定な状態の液滴サイズが達成されるまで、その少なくとも１つのジェットからの特定の物質の第２の既定数の液滴を容器内に採取することと、標的位置間を移動するのに必要な時間が、連続液滴間の時間間隔以下であることを確認しながら、対象物の１か所又は２か所以上の位置のそれぞれに、望ましい液滴質量を達成するための液滴数を付着させることと、を含む。

別のねらいにより、本発明は、正確に決定された同じ量の特定の物質を、対象物上の１か所又は２か所以上の位置に付着させるための方法を目的とする。この方法は、インクジェット施与装置の少なくとも１つのジェットの近位に対象物を配置することにより、その対象物とその少なくとも１つのジェットとの間の相対的な動きが達成可能なようにすることと、液滴バースト間の時間が、一貫した第１液滴質量を達成するための時間より長いことを確認しながら、その少なくとも１つのジェットからの特定の物質の第１の既定数の液滴を、容器内に採取し、その平均の液滴質量を決定することと、対象物上にある１か所又は２か所以上の位置のそれぞれに望ましい液滴質量を達成するのに何滴の液滴が必要かを計算することと、液滴バースト間の時間が、一貫した第１液滴質量を達成するための時間より長いことを確認しながら、対象物の１か所又は２か所以上の位置のそれぞれに、望ましい液滴質量に等しい液滴バーストを付着させることと、を含む。

更に別のねらいにより、本発明は、正確に決定された同じ量の特定の物質を、対象物上の１か所又は２か所以上の位置に付着させるための方法を目的とする。この方法は、インクジェット施与装置の少なくとも１つのジェットの近位に対象物を配置することにより、その対象物とその少なくとも１つのジェットとの間の相対的な動きが達成可能なようにすることと、バースト当たりのプロセス関連の第１液滴数を含む第１動作モードについての、平均液滴質量とデバイス駆動波形振幅との間の相関関係を決定することと、バースト当たりの、第１液滴数よりも大きい第２液滴数を含む第２動作モードについての、平均液滴質量とデバイス駆動波形振幅との間の相関関係を決定することにより、迅速かつ正確なインクジェット液滴質量校正を促進することと、第１動作モードと第２動作モードとの間の差を計算することと、その差を実際の付着プロセスに適用することと、対象物の１か所又は２か所以上の位置のそれぞれに液滴バーストを付着させることとにより、第１動作モードと第２動作モードとの間の差を補正することと、を含む。

インクジェット装置のドロップ・オン・デマンド動作は、標的に到達する材料の量を正確に制御するための単純な方法を提供する。しかしながら、連続施与動作に必要な特徴付けよりも、ドロップ・オン・デマンド型施与を実施するのに必要な特徴特性付けの方が顕著に多いことが示されている。これは、大きく言えば、射出された第１液滴と後続液滴との間の不同性の結果であるが、第１液滴はしばしば形態と軌道が異なり、これらは２つとも標的に正確に到達する能力に影響し、質量においても、施与の正確さに影響を与え得る。これは、少数の液滴を標的に沿ったさまざまな点に付着させる用途において最大の懸念となる。第１液滴によって導入される影響に最も鋭敏なのは、少数の液滴のバーストだからである。後続の液滴に比べた第１液滴のサイズは、駆動振幅の関数であるため、この影響によって導入される偏向の方向と規模のいずれも一貫したものではなく、よって数学的に考慮に入れることはできない。特定の目的の解決のために完全なインクジェット特性付けを行うことによって裏付けられた、入念に設計された施与プロトコルが、これらの効果に対処するのに推奨される方法である。

本発明は、目的の対象物上にある、十分に画定されたさまざまな位置に、特定の物質を正確に同じ量付着させるための方法を目的とする。この方法は実行が容易で、効率的かつコスト効果が高い。

本発明の前述の及び他の特徴及び利点は、以下の付随する図面に示される本発明の好ましい実施態様のより詳細な説明から明らかとなるであろう。
拡張可能ステントの形態における治療薬送達デバイスの斜視図。 層状の開口部内に収容された有益な薬剤を有する治療薬送達デバイスの一部分の断面図。 有益な薬剤の送達のための圧電マイクロ・ジェットディスペンサーの側面図。 マンドレル及び圧電マイクロ・ジェットディスペンサー上の拡張可能な医療デバイスの断面図。 拡張可能な医療デバイスに有益な薬剤を搭載するためのシステムの斜視図。 図５のシステムに使用するための軸受の斜視図。 拡張可能な医療デバイスに有益な薬剤を送達するための音波ディスペンサーの側面断面図。 別の音波ディスペンサーリザーバの側面断面図。 別の圧電ディスペンサーシステムの側面断面図。 本発明に従ってラベルされた入力パラメータでインクジェットディスペンサーを制御するための代表的な波形の図表示。 本発明に従った、望ましい数の連続液滴を施与するのに必要なエレクトロニクスの図表示。 本発明による、連続液滴間の不同性を示す、速度２，８００ｆｐｓでシャッタースピード２マイクロ秒で撮影された高速画像。 本発明による、３０マイクロ秒間隔で隣接バーストが分離された５滴のバースト２５セットの、高速ビデオ撮影の画像分析結果のプロット。 本発明による、異なる数の連続液滴の駆動振幅の関数としての、平均液滴重量のプロット。 本発明による、図１４で定義された領域Ａにおけるバースト１回の液滴量の関数としての、平均液滴質量のプロット。 本発明による、図１４で定義された領域Ｃにおける連続液滴の可変数に対する、１滴当たりの平均液滴質量のプロット。 本発明による、バースト１回内の射出順の関数としての、液滴質量のプロット。 本発明による、隣接バースト間の時間の関数としての、連続液滴全体の平均液滴質量のプロット。

本発明は、拡張可能な医療デバイス内に有益な薬剤を搭載するための方法及び装置に関する。より具体的には、本発明はステント内に有益な薬剤を搭載するための方法及び装置に関する。

用語「有益な薬剤」は、本明細書で使用されるとき、可能な限り広く解釈されることを意図し、任意の治療薬又は薬物、及び例えばバリア層、担体層、治療層、保護層、又はこれらの組み合わせの不活性薬剤を含むよう使用される。

用語「薬物」及び「治療薬」は、交換可能に使用され、通常有益である、所望の効果を生じるための、生物の体の導管に送達される、任意の治療的に活性な物質を指す。本発明は特に、例えば、抗新生物薬、脈管形成因子、免疫抑制剤、抗炎症剤及び抗増殖剤（抗再狭窄剤）（例えばパクリタキセル及びラパマイシン）、並びに例えばヘパリンなどの抗トロンビン剤の送達に好適である。

用語「マトリックス」又は「生体適合性マトリックス」は、交換可能に使用され、対象内に埋め込まれた際にこのマトリックスの拒絶をもたらすのに十分な有害な応答を引き出さない媒体又は材料を指す。マトリックスは典型的には、それ自体では治療的反応をもたらすものではないが、マトリックスは、本明細書に定義される治療薬、活性化剤若しくは不活性化剤を含むか又はこれを取り囲むことができる。マトリックスはまた、単に支持、構造的一体性又は構造的バリアを提供する媒体でもある。マトリックスは、ポリマー性、非ポリマー性、疎水性、親水性、親油性、両親媒性等であり得る。

用語「生体吸収性」は、本明細書で使用されるとき、生理学的環境との相互作用により、化学的又は物理的プロセスのいずれかによって分解し得るマトリックスを指す。生体吸収性マトリックスは、数分〜数年（好ましくは１年未満）の時間で、代謝可能又は排泄可能である化合物に分解され、また同じ期間、必要とされる構造的一体性を維持する。

用語「ポリマー」は、モノマーと称される２つ又はそれ以上の繰り返し単位の化学結合から形成される分子を指す。したがって、用語「ポリマー」には、例えば二量体、三量体及びオリゴマーが含まれ得る。ポリマーは、合成であっても、天然に存在していても又は半合成であってもよい。好ましい形態において、用語「ポリマー」は、典型的には約３０００より大きい、好ましくは約１０，０００より大きいＭ_ｗを有し、約１，０００万より小さい、好ましくは約１００万より小さい、より好ましくは約２００，０００より小さいＭ_ｗを有する分子を指す。

用語「開口部」は、任意の形状の穴を指し、貫通開口部、めくら穴、スロット、チャンネル、及び陥凹部を含む。

用語「ショット」又は「液滴」は、本明細書で使用されるとき、インクジェット内の圧電素子に対する単一の電圧パルスの結果、インクジェットディスペンサー、インクジェット、又はマイクロ・ジェットディスペンサーから射出された材料を指す。材料がインクジェットから射出された後、これはより小さな質量に細分化されることがあるが、これを「小滴」と呼ぶ。加えて、用語「インクジェットディスペンサー」、「インクジェット」、「インクジェット施与デバイス」、「マイクロ・ジェットディスペンサー」及び同様の語は、交換可能に使用され得る。

図１は、大きな非変形性壁体１２及びリンク１４を備えたステント設計の形状の、本発明による医療デバイス１０を示す。これには、壁体若しくはリンクの、又はデバイス全体としての機械的特性を損なうことなく、開口部（又は穴）２０が含まれ得る。非変形性壁体１２及びリンク１４は、延性のヒンジを使用することによって達成可能であるが、これは米国特許第６，２４１，７６２号に記述されており、この全体が参考として本明細書に組み込まれる。穴２０は、デバイス着床部位の領域にある組織領域内の組織に、さまざまな有益な薬剤を送達するための、大きな保護されたリザーバとして機能する。

図１に示されるように、開口部２０の形状は、円形２２、矩形２４、又はＤ字形２６であってよく、医療デバイス１０の幅全体に貫通する円柱状、矩形、又はＤ字形の穴を形成してもよい。開口部２０は、本発明から逸脱することなく、他の形状であってもよいことが理解されよう。加えて、この穴又はリザーバは、上述のような貫通穴である必要はない。

開口部２０を使用して送達され得る有益な薬剤の量は、同じステント／容器壁被覆比でステントを覆う５マイクロメートルコーティングの体積の、約３〜１０倍である。このように、ずっと多量の有益な薬剤容量により、いくつかの利点がもたらされる。有効性向上のため、それぞれ独立の放出特性を備えた多剤組み合わせを送達するのに、この大きな容量を利用することができる。更に、より大きな容量は、強度の低い薬剤をより多量に提供するために、また、より強力な薬剤による望ましくない副作用（内皮層の治癒の遅れなど）なしに臨床的有効性を達成するために、利用できる。

図２は、層状の開口部内に１つ以上の有益な薬剤が搭載されている、医療デバイス１０の断面図を示す。そのような層及び層構成を作製するいくつかの方法の例が、米国特許第７，２０８，０１０号（２００７年４月２４日発行）に記述されており、この全体が参考として本明細書に組み込まれる。これらの層は積層構造体として図示されているが、これらの層は、送達時に一緒に混合されて、治療薬の濃度勾配になっているが層間の明瞭な境界がない、有益な薬剤のはめ込みを形成するようにすることもできる。

一実施形態によって、この開口部２０の合計深さは約１００〜約１４０マイクロメートル、典型的には１２５マイクロメートルであり、典型的な層厚さは約２〜５０マイクロメートルであり、好ましくは約１２マイクロメートルである。典型的な層はそれぞれ、例えば、表面コーティングステントに適用されている典型的なコーティングの約２倍の厚さをそれぞれ有する。典型的な開口部内には、そのような層が少なくとも２層、好ましくは約１０〜１２層存在し得るが、ただし、この数量は個々のニーズに合わせて調節することができ、合計の有益な薬剤の厚さを、典型的な表面コーティングの約２５〜２８倍の厚さにすることができる。本発明の１つの好ましい例示的な実施形態によれば、開口部はそれぞれ、少なくとも３．２Ｅ−５ｃｍ^２（５×１０^−６平方インチ）、好ましくは少なくとも４．５ Ｅ−５ｃｍ^２（７×１０^−６平方インチ）の面積を有する。典型的には、開口部は、約５０％〜約７５％まで、有益な薬剤で充填される。

各層は独立に作製されるため、個々の化学組成及び薬物動態特性は各層に分与することができる。そのような層の数多くの有用な構成を形成することができるが、そのいくつかについて下記に述べる。各層には、層間で同じ又は異なる割合の、１つ以上の薬剤が含まれ得る。これらの層は、中実、多孔質、又は薬剤若しくは賦形剤で充填されたものであり得る。上記のように、これらの層は別々に付着させることができるが、層間の境界のないはめ込みを形成するよう混合することができ、これによりはめ込み内に移行勾配をもたらすことができる。

図２に示されるように、開口部２０は有益な薬剤で充填されている。この有益な薬剤には、バリア層４０、治療層３０、及びキャップ層５０が含まれる。

別の方法としては、異なる層が、全体に異なる治療薬を含み得、異なる時点で異なる治療薬を放出する能力を形成することができる。有益な薬剤の層は、異なる用途に対する送達特性を形成する能力を提供する。これにより、本発明による医療デバイスが、体内の幅広くさまざまな部位に、異なる有益な薬剤を送達するのに使用され得るようになる。

キャップ層５０の形状における保護層は、医療デバイスの組織に接触する表面に提供される。キャップ層５０は、一定時間、後続の層の生分解をブロックするか若しくは遅らせることができ、及び／又はその方向への有用な薬剤の拡散をブロックするか若しくは遅らせることができ、これにより体内の望ましい部位に医療デバイスを送達することが可能になる。医療デバイス１０が、管腔内に埋め込まれるステントである場合、管腔の内側に向いた開口部２０側に、バリア層４０が配置される。バリア層４０は、治療薬３０が管腔内へ通過して管腔組織に送達されずに運び去られてしまうのを妨げる。代わりに、管腔内側への好ましい方向の薬剤送達が正当化される場合があり得るが、そのような場合、バリア層４０は、組織側に面した開口部２０の面に配置され得、これにより治療薬３０は組織に向けられることが妨げられる。

このような医療デバイスに組み込まれる治療薬の典型的な処方は、当業者に周知である。

本発明は、ステントの形態の医療デバイスを参照して記述されているが、本発明の医療デバイスは、身体、他の臓器、及び組織に、薬剤の部位特異的送達及び持続放出送達に有用な、他の形状の医療デバイスであり得る。この薬剤は、さまざまな治療薬を、冠状血管及び末梢血管を含む脈管構造、並びに他の体内管腔に、送達され得る。この薬剤は、管腔の直径を増大させ、閉塞を形成し、又は他の理由のため薬剤を送達することができる。

本明細書に記述されている医療デバイス及びステントは、特に、経皮経管血管形成術及び経管ステント配置の後の、再狭窄の防止又は改善に有用である。抗再狭窄剤の徐放又は持続放出に加え、抗炎症剤などの他の薬剤を、このデバイス内の複数の穴にある多層に組み込むことができる。これにより、ステント配置後の非常に特異的な時点で起こることが知られている、ステント配置に伴って通常起こる合併症の、部位特異的治療又は予防が可能になる。

図３は、医療デバイスの開口部内にある有益な薬剤を施与するために使用される、圧電マイクロ・ジェットディスペンサー１００を示す。ディスペンサー１００は、液出口又はオリフィス１０２を有する毛細管１０８、液入口１０４、及び電気ケーブル１０６を有する。圧電ディスペンサー１００には好ましくは、オリフィス１０２から液滴を施与するため、ハウジング１１２内に圧電性結晶１１０が含まれる。この結晶１１０は毛細管１０８の一部の周囲を取り囲み、電荷を受け取ってこの結晶が振動する。結晶が内側に振動すると、微少量の液が管１０８の液出口１０２から押し出され、医療デバイスの開口部２０を満たす。加えて、この結晶が外側に振動すると、この結晶が、液入口１０４に連結された液リザーバから毛細管１０８内へと追加の液を引き込み、これにより、医療デバイスの開口部に排出された液を再充填する。

図３に示される代表的な実施形態において、マイクロ・ジェットディスペンサー１００には、ガラス毛細管１０８に連結された環状圧電（ＰＺＴ）作動装置１１０が含まれる。ガラス毛細管１０８は、一端が液体供給（図示なし）に接続され、もう一方の端にはオリフィス１０２を有しており、このオリフィスは一般に直径が約０．５〜約１５０マイクロメートルの範囲であり、より好ましくは約３０〜約６０マイクロメートルの範囲である。電圧がＰＴＺアクチュエータに印加されると、ガラス毛細管１０８の断面は縮小／拡大され、ガラス毛細管１０８内に封入された液体の圧力変動を生じる。この圧力変動は、オリフィス１０２に向かってガラス毛細管１０８内を伝搬する。オリフィス１０２での急激な断面変化（音波インピーダンス）が、液滴を形成させる。この液滴形成モードは一般に、ドロップ・オン・デマンド（ＤＯＤ）と呼ばれる。

操作中、マイクロ・ジェットディスペンサー１００には、液の粘度及び接触角に応じて、液入口１０４での正圧又は負圧のいずれかが必要になり得る。典型的には、液入口１０４で圧力を提供するには２つの方法がある。第１は、液入口１０４での圧力は、液供給リザーバの配置によって正水頭又は負水頭のいずれかによって提供され得る。例えば、液リザーバをディスペンサー１００より数ミリメートルだけ上に取り付けることにより、一定の正圧が提供される。一方、液リザーバをディスペンサー１００より数ミリメートル下に取り付けると、オリフィス１０２では負圧が生じる。

別の方法としては、入口１０４での液圧は、既存の圧縮空気又は減圧源を使用して調整され得る。例えば、液源とディスペンサー１００との間に加圧減圧調整器を挿入することにより、ディスペンサー１００へ一定の圧力流れを提供するよう圧力を調整することができる。

加えて、有益な薬剤を含み又は備える幅広い範囲の液が、このディスペンサー１００を経て施与され得る。ディスペンサー１００によって送達される液は、好ましくは、約４０センチポアズ以下の粘度を有する。ディスペンサー１００の液滴体積は、液、オリフィス１０２の直径、及び作動装置駆動パラメータ（電圧とタイミング）の関数であり、通常、１滴当たり約５０ピコリットル〜約２００ピコリットルの範囲である。連続的な液滴生成が望ましい場合は、液に圧力をかけ、正弦波信号を作動装置に印加して、連続的な液のジェットを提供することができる。施与される有益な薬剤に応じて、各液滴はフィラメント状である場合があり得る。

本発明から逸脱することなく、他の液施与デバイスも使用し得ることが理解されよう。一実施形態において、このディスペンサーは、ＭｉｃｒｏＦａｂ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ，Ｉｎｃ．，（Ｐｌａｎｏ，Ｔｅｘ．）によって製造された圧電マイクロ・ジェットデバイスである。他のディスペンサーの例は、図７〜９に対応して後述される。

電気ケーブル１０６は好ましくは、パルス電気信号を提供するため、関連する駆動エレクトロニクス（図示なし）に連結される。電気ケーブル１０６は、結晶を振動させることによるディスペンサー１００からの液施与を制御するための電気信号を提供する。

図４は、圧電マイクロ・ジェットディスペンサー１００から穴１４２内に有益な薬剤の液滴１２０を受け取るステント１４０形状の拡張可能な医療デバイスを示す。ステント１４０は好ましくは、マンドレル１６０上に取り付けられている。このステント１４０は、（図１に示されるように）大きな非変形性ストラット及びリンクを備えた設計であってよいが、これは、ストラット若しくはリンク、又はデバイス全体としての機械的特性を損なうことなく、複数の開口部１４２を含む。開口部１４２は、デバイス埋め込み部位にさまざまな有益な薬剤を送達するための、大きな、保護されたリザーバとして機能する。開口部１４２の形状は円形、矩形、又はＤ字形であってよく、ステント１４０の幅全体に貫通する円柱状、矩形又はＤ字形の穴を形成してもよい。加えて、ステント１４０の厚さよりも浅い深さを有する開口部１４２を、使用することもできる。本発明から逸脱することなく、他の形状の穴１４２も使用し得ることが理解されよう。

穴１４２の体積は、穴１４２の形状、深さ及び寸法によって異なる。例えば、幅０．１５２０ｍｍ（０．００６インチ）及び高さ０．１２７０ｍｍ（０．００５インチ）を有する矩形開口部１４２は、約２．２２ナノリットルの体積を有する。一方、半径０．０６９９ｍｍ（０．００２７５インチ）を有する円形開口部では、約１．８７ナノリットルの体積を有する。Ｄ字の直線部分に沿って幅０．１５２０ｍｍ（０．００６インチ）を有するＤ字形開口部は、約２．６８ナノリットルの体積を有する。一実施例による開口部は、深さ約０．１３４６ｍｍ（０．００５３インチ）であり、レーザー切断によりわずかに円錐形状を有する。

延性ヒンジを含む１つの組織支持デバイス構成が図１に示されているが、有用な薬剤は、数多くの既知のステントを含むさまざまな設計を有するステントの開口部内に収容され得ることが理解されよう。

マンドレル１６０には、弾力性又はゴム状材料の外側被覆１６４によって包み込まれたワイヤ部材１６２が含まれ得る。このワイヤ部材１６２は、円形の断面を有する金属製の糸又はワイヤで形成され得る。この金属製の糸又はワイヤは好ましくは、ニチノール、ステンレススチール、タングステン、ニッケル、又は他の同様の特質及び特性を有する金属を含む金属製の糸又はワイヤからなる群から選択される。

一実施例において、ワイヤ部材１６２は、外径約３ｍｍ（０．１１８インチ）、全長約約１７ｍｍ（０．６６９インチ）を有する円筒形又は埋め込み可能な管状デバイスとともに使用するため、約０．８８９ｍｍ（０．０３５インチ）〜約０．９９１ｍｍ（０．０３９インチ）の外径を有する。ワイヤ部材１６２の外径は、拡張可能な医療デバイス１４０の寸法及び形状によって変わることが理解されよう。

外側被覆１６４のゴム状材料の例には、シリコーン、高分子材料（例えばポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、エチルビニルアセテート（ＥＶＡ）、ポリウレタン、ポリアミド、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、及びこれらの混合物）、並びにコポリマーが挙げられる。しかしながら、当業者に既知のそのようなゴム状材料を含め、外側被覆１６４の他の材料も実用され得ることが理解されよう。

代表的な一実施形態において、ワイヤ部材１６２は、約０．６３５ｍｍ（０．２５インチ）の内径を有する管状外側被覆１６４内に包み込まれている。外側被覆１６４は、ワイヤ部材１６２の外径よりも大きな寸法までこの管状部材を膨張させることによって、ワイヤ部材１６２の上に装着することができる。この管状部材は、当業者に既知の空気圧デバイスを使用して膨張させることができる。ワイヤ部材１６２は、ワイヤ部材１６２の上にシリコーン（silicon）の外側被覆１６４を浮かせることによって、外側被覆１６４の内側に配置される。しかしながら、ワイヤ部材１６２は、当業者に既知の任意の方法により、シリコーン（silicon）又は他のゴム状材料の外側被覆内に包み込むことができる。

直径約３ｍｍ（０．１１８インチ）及び長さ約１７ｍｍ（０．６６９インチ）を有するステントを搭載するための代表的な一実施形態においては、外径０．９３９ｍｍ（０．０３７インチ）を有するワイヤ部材１６２が選択される。一実施例において、ワイヤ部材１６２は長さ約３０４．８ｍｍ（１２インチ）である。外側被覆１６４は、約０．６３５ｍｍ（０．０２５インチ）の内径を有する。

拡張可能な医療デバイス又はステント１４０は、次に、当業者に既知の任意の方法で、マンドレル１６０上に装着される。代表的な一実施形態において、ステント１４０及びマンドレル１６０は、ステント１４０及びマンドレル１６０を潤滑するため、多量の潤滑剤に浸される。ステント１４０は次に、マンドレル１６０上に装着される。ステント１４０及びマンドレル１６０を乾燥させることにより、ステント１４０はマンドレル１６０上に実質的にしっかりと密着される。別の方法としては、又は乾燥させることに加えて、当業者に既知の方法を使用して、ステント１４０をマンドレル１６０上にけん縮させることができる。このけん縮により、ステント１４０は、開口部のマッピング中又は搭載中に動いたり回転したりしない。

図５は、拡張可能な医療デバイス内に有益な薬剤を搭載するためのシステム２００を示す。システム２００には、拡張可能な医療デバイス２３２の開口部に有益な薬剤を施与するためのディスペンサー２１０、有益な薬剤のリザーバ２１８、少なくとも１つの観測システム２２０、及びマンドレル２３０に装着された複数の拡張可能医療デバイス２３２を有するマンドレル２３０が含まれる。システム２００にはまた、回転するマンドレル２３０を支持するための複数の軸受２４０、拡張可能な医療デバイス２３２の円筒軸に沿ってマンドレル２３０を回転及び移動させるための手段２５０、モニター２６０、並びに中央演算処理装置（ＣＰＵ）２７０が含まれる。

ディスペンサー２１０は好ましくは、医療デバイス２３２内の開口部に有益な薬剤を施与するための圧電ディスペンサーである。ディスペンサー２１０は、液出口又はオリフィス２１２、液入口２１４及び電気ケーブル２１６を有する。圧電ディスペンサー２００は、オリフィス２１２を介して液滴を施与する。

少なくとも１つの観測システム２２０を使用して、液滴の形成、並びに医療デバイス２３２内の複数の開口部に対するディスペンサー２１０の位置が観測される。観測システム２２０には、電荷結合装置（ＣＣＤ）カメラが含まれ得る。代表的な一実施形態において、少なくとも２台のＣＣＤカメラがこの充填プロセスに使用される。第１のカメラはマイクロ・ジェットディスペンサー２１０の上に配置され、医療デバイス２３２の充填を観測する。この第１のカメラはまた、後述のように、マンドレル２３０のマッピングにも使用される。第２のカメラは好ましくは、マイクロ・ジェットディスペンサー２１０の側方に配置され、側方又は直交視点からマイクロ・ジェットディスペンサー２１０を観測する。この第２のカメラは好ましくは、医療デバイス２３２に有益な薬剤を搭載する前にこのディスペンサーの位置を定める際、マイクロ・ジェットディスペンサーを可視化するのに使用される。しかしながら、この観測システム２２０には、カメラ、顕微鏡、レーザー、マシン・ビジョン・システム、又はその他の当業者に既知の装置を含む、任意の数の可視化システムが含まれ得ることが理解されよう。例えば、光線屈折を使用して、ディスペンサーからの液滴を数えるのに使用することができる。モニターへの合計倍率は、約５０〜１００倍の範囲であるべきである。

代表的な１つの実施形態において、ＰＺＴパルスと同期したＬＥＤ光２２４が、システム２６０の照明を提供する。ＰＺＴパルスとＬＥＤパルスとの間の遅延は調整可能であり、これによりさまざまな進行段階での液滴形成を捕捉することができる。観測システム２２０はまた、開口部に搭載する際の、マンドレル２３０及び医療デバイス２３２のマッピングにも使用される。一実施形態において、ＬＥＤ同期光２２４を使用する代わりに、拡散蛍光照明システムを使用して照明が実施される。本発明から逸脱することなく、他の照明システムも使用し得ることが理解されよう。

上述のように、複数の拡張可能な医療デバイス２３２が、マンドレル２３０に取り付けられる。例えば、長さ３０．５ｃｍ（１２インチ）のマンドレルは、それぞれ長さ約１７ｍｍを有するステント約１１本に対応できる。各マンドレル２３０は、バーコード２３４でラベルされ、各マンドレルが適切に識別され、マッピングされ、更に望ましい仕様で充填されることを確実にする。

マンドレル２３０は、複数の軸受２４０上に配置される。図６に示されるように、軸受２４０の一例には、Ｖ字形ノッチ２４２がある。マンドレル２３０は、このＶ字形ノッチ２４２内に配置され、クリップ２４４を使用して固定される。クリップ２４４は好ましくはコイルバネであるが、任意のタイプのクリップ又は固定手段を含め、Ｖ字形ノッチ内にマンドレルを固定する他の手段も使用することができる。軸受２４０は、金属材料で構成することができ、好ましくは例えばステンレススチール、銅、真鍮、又は鉄などの、マンドレルワイヤとは異なる金属で構成することができる。

マンドレル２３０は、医療デバイス２３２の円筒軸に沿って、マンドレルを回転及び移動させるための手段２５０に接続される。この、マンドレルを回転及び移動させるための手段２５０は、任意のタイプ又はモーターの組み合わせ又は当業者に既知の他のシステムであり得る。

代表的な１つの実施形態において、マンドレル２５０及び医療デバイス２３２を第１位置から第２位置へと移動させて、医療デバイス２３２の開口部に有益な薬剤を充填する。別の代表的な一実施形態において、このシステムは更に、医療デバイス２３２の円筒軸方向に沿って第１位置から第２位置へと施与システムを動かすための手段を含む。

モニター２６０は好ましくは、医療デバイス２３２への有益な薬剤の搭載を観測するのに使用される。任意のタイプのモニター、又はマッピング及び搭載プロセスを観測するための他の手段を使用できることが理解されよう。

中央演算処理装置２７０（ＣＰＵ）は、医療デバイス２３２に有益な薬剤を搭載するのを制御する。ＣＰＵ ２７０は、有益な薬剤を施与するための医療デバイス２３２上の情報を処理する。ＣＰＵ ２７０は最初に、医療デバイス２３２の開口部の寸法、形状及び配置について、メーカー仕様に従ってプログラムされる。キーボード２７２は好ましくは、ＣＰＵ ２７０の搭載を支援し、搭載プロセスに関する情報を入力するのに使用される。

医療デバイス２３２は好ましくは、マンドレル２３０に固定され、搭載プロセスの前にマッピングされる。マッピングプロセスにより、観測システム及び関連制御システムが、開口部それぞれの正確な位置を決めることができるが、これは、マンドレルに対するデバイスの搭載の不正確さから、開口部はデバイスごと及びマンドレルごとにわずかながら異なり得るためである。開口部それぞれの正確な位置は、その特定のマンドレルに固有のマップとして保存される。マンドレル２３０のマッピングは、マンドレル２３０上に配置される各医療デバイス２３２の開口部の寸法、形状及び配置を正確にするために、観測システムを使用して実施される。複数の医療デバイス２３２を含むマンドレル２３０がマッピングされたら、マッピング結果は、メーカー仕様と比較され、医療デバイス２３２の各穴に有益な薬剤をディスペンサーが正確に施与できるよう調節される。

別の代表的な一実施形態において、マンドレル２３０のマッピングは、開口部ごとの比較について実施される。操作中、観測システムは医療デバイスの第１の開口部をマッピングし、そのマッピング結果をメーカー仕様と比較する。第１開口部がメーカー仕様の指定通りに配置されている場合は、調整は不要である。しかしながら、第１開口部がメーカー仕様の指定通りに配置されていない場合、調整が記録され、施与プロセス中に調整が行われて、メーカー仕様の指定とは異なっているその位置に修正される。各医療デバイス２３２がマッピングされるまで、医療デバイスの各開口部についてマッピングが繰り返される。加えて、一実施形態において、１つの開口部がマッピングされ、その開口部がメーカー仕様に従って配置されている場合、本発明から逸脱することなく、マッピングプロセスは、開口部１つおきに、又は任意の数の開口部をスキップして、マッピングを進めるよう設計することができる。

マンドレルがマッピングされたら、医療デバイス２３２は、メーカー仕様、及びマッピング結果からの調整に基づいて、有益な薬剤で充填される。ＣＰＵは、各医療デバイス２３２の充填について、プログラムされたデータを提供する。このプログラムされたデータには、医療デバイス設計コード、作製日、作製ロット番号、マンドレル上の医療デバイス２３２の数、医療デバイス２３２内の各開口部の体積、医療デバイス２３２の開口部に搭載又は施与される異なる有益薬剤、層の数、各層の乾燥／焼結時間、及びその他のデータが挙げられる。

代表的な１つの実施形態において、医療デバイス２３２は、有益な薬剤層を少なくとも１０層有するが、これには少なくとも１層のバリア層、有益な薬剤を有する少なくとも１層の治療層、及び少なくとも１層のキャップ層が含まれ充填される。有益な薬剤層には、薬剤又は治療薬の各溶液の濃度及び強度、ポリマーの量、並びに溶媒の量が異なる層が含まれ得る。

操作中、操作者は、ＣＰＵ ２７０に、マンドレル２３４のバーコードを入力又はスキャンしてから、充填プロセスを開始する。最初の充填には一般に、バリア層を形成するための、ポリマーと溶媒の混合物が含まれる。各開口部は典型的に、容量の約８０パーセントまで充填され、次に、医療デバイス２３２が取り付けられたままのマンドレルをシステムから取り出して、オーブンに入れて焼結させる。焼結プロセスにより、開口部から液体部分又は溶媒が蒸発し、固体層が残る。マンドレルは典型的には、約５５℃で、約６０分間±５分間焼結される。誤差防止のため、ＣＰＵソフトウェアはマンドレルのバーコードを受け取り、最後の充填から少なくとも６０分以上経過するまでは第２層の充填を開始しない。次に、第２層及びそれ以降の層を、望ましい容量まで開口部が充填されるまで、第１層と同様に充填する。リザーバ２１８も、リザーバ内の溶液を識別するようバーコードを利用し得る。

観測システム２２０をまた利用して、人間によるモニター２７０上の観測、又は観測システムから受け取りＣＰＵに運ばれたデータを介する方法のいずれかにより、ディスペンサー２１０が有益な薬剤を開口部に施与していることを確認し、これにより、医療デバイス２３２の開口部内に有益な薬剤が施与されていることを確認し得る。あるいは、光線の屈折を使用して、高速で施与される液滴を数えることができる。

ディスペンサー１００は、一度に何時間もの間、非常に安定的に動作するが、日毎にずれが生じる。また、波形の小さな変化によっても、液滴のサイズが変化する。よって、ディスペンサー１００の出力は、カップ内に既知の数の液滴を射出させ、次にカップ内の薬剤の量を測定することによって、校正することができる。あるいは、ディスペンサー１００は、既知の体積のカップに射出させ、そのカップを正確に満たすまでの液滴数を数えてもよい。

医療デバイス２３２の開口部を充填する際、マイクロ・ジェットディスペンサー１００は、複数の液滴を開口部に施与する。好ましい一実施形態において、このディスペンサーは、約４０マイクロメートルのマイクロ・ジェットディスペンサーを介して、毎秒３０００滴を施与することができる。しかしながら液滴は、必要な充填量に応じて、穴１つ当たり約８〜２０ショットで施与されることが好ましい。マイクロ・ジェットディスペンサーは、各穴（又は望ましい穴）を、医療デバイス２３２の水平軸に沿って進行することにより充填する。ＣＰＵ ２７０はディスペンサー１００のオン及びオフを切り替えて、医療デバイスの開口部の間に液を実質的に施与することなく、開口部を充填する。ディスペンサーが医療デバイス２３２の終端に達すると、マンドレル回転手段によってマンドレルを回転させ、水平軸に沿って医療デバイス２３２の第２経路が実施される。一実施形態において、医療デバイス２３２は、直径約３ｍｍ及び長さ約１７ｍｍを有するステントであり、約６本の経路で充填することができる。医療デバイス２３２が充填されると、ディスペンサー２１０は次の医療デバイス２３２に移動し、同様に充填を行う。

ＣＰＵ ２７０は、充填プロセス内に組み込まれた安全性要素を有することで、正確に充填される。また、マイクロ・ジェットディスペンサーを利用して開口部を充填することによって、使用される薬剤又は治療薬の量は、スプレー又は浸漬を含むこれまでの既知の方法を使用した医療デバイス２３２コーティングよりも、実質的に少ない。加えて、有益な薬剤のマイクロ・ジェットにより、他の既知の方法よりも、作業者を曝露する薬剤量が実質的に少なくなることによって、改善された作業環境を提供することができる。

システム２００には、圧電マイクロ・ジェットディスペンサー２１０に電気を提供する電源２９０も含まれる。

医療デバイス２３２は、デバイスを拡張し、マンドレルから滑らせて外すことにより、マンドレルから取り外すことができる。一実施形態において、ステントは、ワイヤ部材１６２の外径と外側被覆の内径との間に空気を注入することによって、マンドレルから取り外すことができる。この空気圧は、医療デバイス２３２を拡張させ、これにより医療デバイス２３２の内径が、マンドレルの外径よりも大きくなる。一実施形態において、ワイヤ部材１６２の外径と外側被覆１６４の内径との間に空気圧をかける際、ダイをマンドレル周囲に配置して、医療デバイス２３２の拡張が制限する。このダイは、ステンレススチール又はプラスチックで構成することができ、これにより医療デバイス２３２は、マンドレルからの取り外しの際に破損することがない。加えて、好ましい実施形態において、医療デバイス２３２は、マンドレルから一度に４本取り外される。１本の３０．５ｃｍ（１２インチ）マンドレルは、約５９７個の開口部を有する３ｍｍ×１７ｍｍの医療デバイス約１１本を収容する。

図７は、音波液滴射出により液滴を正確に送達するディスペンサー３００の代表的な一実施形態を示す。ディスペンサー３００には、交換可能な液リザーバ３２０と組み合わせた音波エネルギー変換器３１０が含まれる。このディスペンサー３００は、リザーバ３２０内の液表面から、液滴の経路内に配置された医療デバイス１４０の開口部へと正確に、ナノリットル又はピコリットルの液滴を放出する。

ディスペンサー３００は、リザーバ３２０の液表面上のレンズによって、変換器３１０からの音波エネルギーの焦点を絞ることにより動作する。次に液は、表面上に隆起を形成するが、これが噴出して、制御されたサイズ及び軌道の液滴を放出する。音波エネルギーの焦点絞りのためのシステムの一例が、米国特許第６，５４８，３０８号に記述されており、これは参考として本明細書に組み込まれる。医療デバイス１４０及びマンドレル１６４を動かして、又はディスペンサー３００を動かして、医療デバイスの開口部への液滴施与を正確に制御することができる。

音波ディスペンサー３００を使用するいくつかの利点には、より粘稠な液を送達できること、及び溶媒を含む揮発性の液を送達できることが挙げられる。例えば、ディスペンサー３００によって送達される液は、約４０センチポアズより大きい粘度を有し得る。より粘稠な材料の送達により、送達される液に、より高濃度の固体内容物を使用することが可能になり、よって層数を少なくすることができる。ディスペンサー３００を使用した場合の液滴体積は、液及び変換器駆動パラメータの関数であり、１滴当たり約１ピコリットル〜約５０ナノリットルの範囲であり得る。

ディスペンサー３００はまた、リザーバが内蔵型であり、部品にクリーニングの必要がないため、液の施与と施与との間に、単純かつ迅速な移動ができる利点がある。加えて、薬剤を切り替える際に薬剤の損失が生じない。

音波ディスペンサー３００は、リザーバ３２０の側壁から一切干渉を受けることなく、まっすぐな軌道で液滴を送達する。この液滴軌道がまっすぐであることにより、ディスペンサー３００は、医療デバイスから離れたところで正確に動作でき、可視化が改善される。

図８は、揮発性溶媒を含む組成物を送達することができる、音波ディスペンサーのリザーバ４００の、別の代表的な実施形態を示す。リザーバ４００には、液チャンバ４２０の上方に、蒸気チャンバ４１０がある。この蒸気チャンバ４１０は、蒸発した溶媒蒸気を保持し、液の表面に高濃度の溶媒蒸気を提供することによって、揮発性溶媒の急速な蒸発速度を抑える。

図９のディスペンサー５００は、ディスペンサー５１０（例えば図３の圧電ディスペンサー）を、施与液に使用されているのと同じ溶媒の雲で包み込むことにより、ディスペンサー先端の溶媒蒸発及びフォーリング（fowling）を低減することができる、溶媒雲形成システムを使用している。図９の例において、溶媒雲は、補助の溶媒源からの供給ライン５３０から送達された溶媒を介して、多孔質金属などの多孔質材料の環５２０によって形成される。多孔質材料の環５２０から蒸発した溶媒は、ディスペンサー先端の周囲に直接、溶媒の雲を形成する。ディスペンサー先端周囲に溶媒雲を形成することにより、ディスペンサー先端近くの溶媒蒸気濃度差が低減される。この差を低く抑えることにより、溶媒蒸発による詰まりを生じさせることなく、ディスペンサーを休止状態にしておける時間が延長される。これにより、プロセスの堅牢性が向上する。

別の方法としては、又は図９に示される溶媒雲形成システムに追加して、施与を支援し、ディスペンサーの詰まりを低減するために、ディスペンサー先端周辺に雲又は制御された局所的環境を形成するよう、他の気体を送達することができる。

ディスペンサー先端周囲に送達されるこの気体は、シールドガスと呼ばれ、望ましい局所的環境を形成し、施与プロセスに有害であり得る気体からディスペンサー先端及び施与液を保護する。シールドガスを送達するためのシステムは、溶接及びレーザー切断の分野で既知であり、ディスペンサー先端近くに配置された１つ以上の出口、ジェット、又はノズルが含み、処理位置において望ましい局所的環境を形成する。本明細書で使用される用語「シールドガス」は、局所的環境を変えるために作業領域周辺に局所的に送達されるガスを指す。

一実施形態において、シールドガスは、細胞、遺伝学的材料、酵素、リボソーム、又はウイルスなどの生物製剤とともに使用される。このシールドガスには、酸化を防ぐのに使用される還元的雰囲気を形成する低酸素ガスが含まれ得る。

別の実施形態において、環境中が高湿度であると、ディスペンサー先端によって施与される液体溶液内の水分含有量が増加する。高湿度によって生じた高水分含有量は、一部の薬剤を結晶化させ、ディスペンサー先端を詰まらせることがある。この高湿度による詰まりは特に、例えばパクリタキセル、ラパマイシン、エベロリムス、及びその他のリムス系薬剤などの親油性薬剤が施与されるときに見られる。よって、詰まりを防ぐため、乾燥したシールドガスが使用され得る。加えて、施与液中の１つ以上の溶媒に、高湿度環境から水を吸収する溶媒を使用すると、高湿度によって生じる薬剤結晶化を刺激することがある。例えば、溶媒ＤＭＳＯは高湿度環境中で水を吸収し、一部の薬剤の沈殿及び結晶化を増大させる。ディスペンサー先端周辺の局所的環境内の湿度は、使用される特定の有益な薬剤の組み合わせに応じて、望ましい湿度レベルを提供することによって制御することができる。例えば、局所的湿度は４５パーセント未満、３０パーセント未満、又は１５パーセント未満に維持することができる。

シールドガスとして使用可能な乾燥ガスの例には、窒素、不活性ガス（例えばアルゴン又はヘリウム）、乾燥空気、又はこれらの組み合わせが挙げられる。本明細書で使用される用語「乾燥ガス」は、含水量が１０パーセント未満である気体を指し、好ましくは、選択される乾燥ガスは、１パーセント未満の含水量を有する。

シールドガスは加圧液化形態で提供することができ、これはシールドガスとして送達されるときに膨張して蒸発する。代わりに、シールドガスはガス状で保存することができ、又は空気若しくは別の気体から水を除去することによって形成することができる。シールドガス送達のためのシールドガスオリフィスは、ディスペンサー先端近く、例えばディスペンサー先端から約２．５４ｃｍ（１インチ）以内、好ましくは約０．６４ｃｍ（１／４インチ）以内に配置されるべきである。このディスペンサー先端は、２面以上の側面を、シールド又は囲い板で囲まれていてもよく、このシールドとディスペンサー先端周囲との間に、局所的環境を形成するシールドガスが包含される。

このシールドガス施与システムは、環境の検出状態に基づいて制御することができる。例えば、シールドガス流量は、部屋の湿度、又はディスペンサー先端近くの局所的湿度に基づいて自動的に制御することができる。代わりに、シールドガスは、ディスペンサー先端近くの湿度を検出する局所的湿度センサ、又は部屋の湿度センサによって、自動的に稼働する（オン又はオフにする）ことができる。シールドガス施与システムはまた、酸素含有量など、環境中の他の検出状態に基づいて制御することもできる。

このシールドガス施与システムは、ディスペンサー先端、特に、ディスペンサー先端周囲の局所的環境を制御することによって、圧電ディスペンサー先端の詰まりを実質的に低減することができる。このシールドガスは、室内全体の環境条件を注意深く制御する必要を不要にし得る。このシステムは、薬剤の結晶化、溶媒の急速な蒸発、乾燥、その他などを含むさまざまな詰まりメカニズムによるディスペンサーの詰まりを経済的に防ぐことを可能にし得る。

下記の実施例において、下記の略語は次の意味を有する。略語が定義されていない場合は、一般的に受け入れられている意味を有する。

ＤＭＳＯ＝ジメチルスルホキシド
ＩＶ＝固有粘度
ＰＬＧＡ＝ポリ（ラクチド−ｃｏ−グリコリド）

複数の医療デバイス、好ましくはマンドレル当たり１１本の医療デバイスが、一連のマンドレル上に配置される。各マンドレルには固有のしるしのバーコードがつけられ、これが少なくとも、医療デバイスのタイプ、その医療デバイスの開口部に搭載される有益な薬剤の層、及び各マンドレルの固有識別を特定する。バーコード情報及びマッピング結果は、ステント搭載のため、ＣＰＵに保管される。

ポリ（ラクチド（latide）−ｃｏ−グリコリド）（ＰＬＧＡ）（Ｂｉｒｍｉｎｇｈａｍ Ｐｏｌｙｍｅｒｓ，Ｉｎｃ．）と好適な溶媒（例えばＤＭＳＯ）との第１混合物が調製される。この混合物は、液滴によってステントの穴内へ搭載される。このステントを好ましくは温度５５℃で約６０分間焼結し、溶媒を蒸発させて、バリア層を形成する。第２層は、同じ方法で、開口部にポリマー溶液を充填した後、溶媒を蒸発させることにより、第１層の上に重ねる。医療デバイスの開口部に９層の個別の層が搭載されるまでこのプロセスを継続し、バリア層を形成する。

治療層を形成するため、パクリタキセル、ＰＬＧＡ、及び好適な溶媒（ＤＭＳＯなど）の第２混合物を、医療デバイスの開口部内にあるこのバリア層の上に導入する。溶媒を蒸発させて、薬剤で充填されたデバイス保護層を形成し、望ましい量のパクリタキセルがこの医療デバイスの開口部内に追加されるまで、穴が充填されるまで充填と蒸発の手順を繰り返す。

ＰＬＧＡ及びＤＭＳＯの第３の混合物をこの治療薬の上、開口部内に導入し、キャップ層を形成する。溶媒を蒸発させ、医療デバイスにキャップ層が追加されるまで、充填と蒸発の手順を繰り返す。この実施形態においては、１層のキャップ層が追加される。

望ましい溶液を有する有益な薬剤の複数の層を提供するためには、リザーバを交換し、圧電マイクロ・ジェットディスペンサーのクリーニングを行う。リザーバの交換とディスペンサーのクリーニング（必要な場合）により、異なる有益層が、正しい量の薬剤、溶媒、及びポリマーを含んだ望ましい溶液を有していることが確かになる。

充填された医療デバイスを生体内に埋め込んだ後、ＰＬＧＡポリマーは加水分解により分解し、パクリタキセルが放出される。

インクジェット印刷技術が、ますます幅広い範囲の用途に適用されるに従い、その固有の感受性により、使用方法の注意深い特徴付けが重要になる。インクジェット技術における一般的な動作モードはドロップ・オン・デマンド射出として知られ、標的の正確な位置に、制御された量の材料を提供する方法として使用されている。この動作方法により、設定したタイミングのトリガーイベントに基づいて、液滴の個々の射出、又は連続（バースト）液滴の射出が可能になる。本発明は、射出された連続液滴の検査について記述しており、ドロップ・オン・デマンド・インクジェットシステムを設計する際に考慮しなければならないたくさんの現象を示している。これらの現象は、バーストで最初に射出された液滴と、その後の液滴との間の差によって生じ、これによって駆動振幅と液滴質量との間に期待される線形相関関係の破断をもたらすと見られる。この第１液滴は、後述のように高速ビデオ撮影及びその後の画像解析によって定量されるが、バースト内の後続の液滴と、形態、軌道、速度及び体積が異なり得る。これらの発見は、体積と質量の両方の測定技法によって直交的に確認され、これにより単一の液滴まで定量化（quantization）することができる。

用途の範囲がますます広がる中で、正確な標的位置にナノグラム量の所与の物質を正確かつ繰り返して送達できる能力は、新しい技術の開発に重要である。インクジェット技術は印刷用途に関して最も一般的であるが、最近では、ポリマー、薬剤、又はこれら２つの組み合わせを含む溶液を付着させるための医療デバイス製造など、その他数多くの分野で利用されるようになっている。

インクジェット技術は、音波の原理に基づいており、詳細はこれまでに数多く記述されている。典型的なインクジェットディスペンサーは、外径を圧電素子に包まれた中空のガラス管を含む。この圧電素子が、駆動振幅の増加及び減少によって寸法が変動され、その直径をそれぞれ拡張及び収縮させる。この拡張と収縮によりガラス管内に圧力の波が生じ、これが、正しい組み合わせとタイミングで、液滴射出をもたらす。典型的な駆動波形が、関連するパラメータを付記して図１０に示されている。本明細書で利用されている溶液の典型的なパラメータは、上昇時間３マイクロ秒、停止時間２０マイクロ秒、下降時間３マイクロ秒であり、周波数２．８ｋＨｚで振幅駆動２６ボルトであった。これらパラメータはすべて液滴質量にある程度の影響を有するが、駆動振幅が主要な要素であり、したがって、射出される質量の主な制御メカニズムである。

電気的パラメータは、射出される液滴のサイズと形態を決める要素の単なる一部分であり、他に、オリフィスのサイズと条件、液の特性、液頭及び環境的要素が挙げられる。これらの要素は、本発明の主要な関心事ではないが、混乱させる影響を排除するため、できる限り緊密に制御された。

インクジェット技術は、連続型及びドロップ・オン・デマンド型と呼ばれる２つの主な動作モードで実用化され得る。連続型モードでは、駆動エレクトロニクスは一定の駆動波形を供給し、固定された周波数で連続的に施与される液滴がもたらされる。これら液滴すべてが標的に達するのは望ましくないため、液滴をしばしば、静電場を介して帯電し、別の電場を用いて屈折させることによって、その軌道が制御される。このようにして、標的に達する液滴の数は、電場内の変動によって制御され得る。

これらシステムを含めるのは複雑さとコストが大幅に増大するため、多くの用途はこの代わりに、ドロップ・オン・デマンド型モードでインクジェットを動作させる方を選んでいる。このモードでは、駆動エレクトロニクスはトリガーに応じて一組の駆動波形だけを送達し、これにより標的に到達する制御可能な数の液滴をもたらす。この連続液滴は、望ましい標的位置が定位置にあるときにだけ施与するようトリガーすることができ、これにより、望ましくない液滴を偏向させる必要を排除することができる。多くの用途では、この方法を用いて、少量の液滴を標的表面に沿ったさまざまな点（例えば、電子回路のはんだ付け点、及び本明細書に記述される薬剤溶出ステント内のリザーバなど）に送達させている。各トリガーイベントで施与される液滴の数を変えて、施与される物質の最終的な量を制御することができ、また更に、閉ループの制御システム内でリアルタイムで調節し、射出質量の処理中の推移や急激な変化に対応することもできる。

標的に送達される材料の合計量を制御するには、ドロップ・オン・デマンド動作により、液滴サイズを調節するとともに、トリガー当たり送達される液滴の数を調節することができる。しかしながら、バースト当たり送達される液滴の数の変化が、射出動作にどのように影響を与えるかを特徴付けるため実施された研究は、非常に限られた数しか行われていない。標的に沿った位置に送達される材料の量の制御に液滴数を使用するには、各液滴の質量が等しいことが仮定され、すなわち、液滴の数量と合計射出量には線形関係があることが含意されている。本発明はこの仮定に挑戦するものであり、特に、最初に射出される液滴は、量及び質ともにその後に続く液滴といかに異なっているか、及びこれによりバースト中の液滴数と射出量との間にどのような非線形関係があるかを示すものである。この差はまた、駆動波形によっても影響を受け、そのようなシステムを設計する際に考慮しなければならないドロップ・オン・デマンド型インクジェットに、別の複雑さの層を加えることになる。

ＭｉｃｒｏＦａｂ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓから市販されているドロップ・オン・デマンド型インクジェットシステムが、本明細書に記述されている研究に用いられた。このインクジェットヘッドは低温型装置でオリフィス直径４０μｍであり（ＭｉｃｒｏＦａｂ ＭＪ−ＡＢ−６３−４０、ＭｉｃｒｏＦａｂ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ（Ｐｌａｎｏ，ＴＸ））、ＪｅｔＤｒｉｖｅ ＩＩＩ電子制御装置を使用して駆動されるが、これはＪｅｔＳｅｒｖｅｒソフトウェアが実行されている標準のコンピュータに接続された。ＪｅｔＳｅｒｖｅｒソフトウェアを介したトリガーは、バス速度及びソフトウェア関連のサイクル時間によって約２５０ｍｓに制限されるため、２つのＪｅｔＤｒｉｖｅ装置をカスケード構成で接続した。このようにすることで、第１制御装置は液滴射出のための駆動波形と、バースト当たりに必要な液滴の数の設定に使用され、第２装置は、施与されるバーストの数と、その間の間隔を制御した。これは、結果として生じる波形群の例とともに図１１に図示されている。図１１に図示されているように、第２制御装置は、第１制御装置のトリガーに使用され、この第１制御装置はインクジェットヘッドに直接接続されている。

これらの実験に使用された液は、薬剤とポリマーをジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）に溶解した溶液であり、ＮＥＶＯ（商標）シロリムス溶出冠状動脈用ステントの充填に使用された。追加されたポリマーは、非ニュートン流体的動作をもたらした。一定した施与を可能にするのに十分なだけ溶液粘度を低下させるため、溶液は、インクジェット装置を通過する際に４０℃に加熱され、これにより粘度は４．９５ｃＰまで下がり、表面張力は４１．５ｄｙｎ／ｃｍまで下がった。溶液バイアルは、大気圧への通気が維持され、溶液レベルはインクジェット先端の高さと同じ位置に維持され、これにより一定した静的液頭が確保された。

このタイプのインクジェットディスペンサーに共通して存在する問題は、溶液中の固体が溶液中に沈殿して、ジェット先端で遮断を起こす可能性をもたらし得る、ディスペンサーオリフィスでの溶媒蒸発である。これらの研究に使用される溶液については、比較的高沸点であるＤＭＳＯ（１８９℃）を使用したため、蒸発の影響は最小限であった。しかしながらＤＭＳＯは高い吸湿性も有し、実験中に存在する環境湿度条件（約３０パーセント）では、これによる吸水が溶媒蒸発よりも大きな懸念であった。しかしながら、溶媒蒸発又は吸水は両方とも、溶解しているポリマー及び薬剤を沈殿させ得る働きをし、オリフィス遮断をもたらす可能性があるため、これらのいずれかによるジェット先端での正味の影響は同じである。吸水を防ぐために、窒素ガス（９９．９９８パーセント高純度グレード、Ａｉｒｇａｓ，Ｉｎｃ．（Ｒａｄｎｏｒ，ＰＡ））をインクジェットのオリフィス周辺に１．０Ｌ／分で連続的に流すことにより、周辺からの水分を除外した。

下記の実験では混合方法が使用され、それぞれが、連続液滴間の差を定量する異なる方法を提供した。最初の研究は、標準のプロジェクション−電球光源を用いて背後から照明した液滴で、高速ビデオカメラ（Ｐｈａｎｔｏｍ ｖ９．１、Ｖｉｓｉｏｎ Ｒｅｓｅａｒｃｈ，Ｉｎｃ．（Ｗａｙｎｅ，Ｎｅｗ Ｊｅｒｓｅｙ））によって撮影された写真を用いた画像解析によって実施された。液滴連続の画像は、射出周波数（２．８ｋＨｚ）に合わせたフレーム速度で記録され、１滴当たり１フレームで撮影された。これら画像は次に、ＩｍａｇｅＪ画像解析ソフトウェアスイート（Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅｓ ｏｆ Ｈｅａｌｔｈ（Ｂｅｔｈｅｓｄａ，ＭＤ））を使用して解析された。液滴の体積は、最初に画像に対し閾値関数を実行し、次に液滴の直径を測定することによって決定され、これによって体積を算出することができた。カメラ及びレンズシステムは、Ｅｄｍｕｎｄ Ｏｐｔｉｃｓ（Ｂａｒｒｉｎｇｔｏｎ，ＮＪ）のＮ．Ｉ．Ｓ．Ｔ．トレーサブル光学標準を使用して校正された。ジェット先端から十分な距離の位置で画像が記録され、これにより、プラトー・レイリーの不安定性による液滴の振動が減衰して（約１ｍｍ）、最大の球形性を得るようにした。

より鋭敏な液滴質量定量は、ＵＶ分光法を用いて実施された。この方法では、液滴の数（１〜５滴）を施与させて１００μＬのＭｉｌｌｉＱ脱気脱イオン水内に入れ、これをピペットでＡｇｉｌｅｎｔ石英ウルトラマイクロ１０ｍｍ光路長キュベットに移した。このサンプルを２０８ｎｍ（ＤＭＳＯに関連する吸光度ピーク）で吸光度を測定し、これからＤＭＳＯの濃度、更には液滴体積を、予め測定した標準曲線を介して算出することができた。この方法の再現性（１〜５滴について４．１パーセントＲＳＤ）は、より多数の液滴（２００滴について０．２６パーセントＲＳＤ）を秤量した場合とは合致しなかったが、小さな液滴数については優れた感度を提供した。

最後に使用した方法は、多数の液滴数を、秤量した小さな容器（ＶＷＲアルミニウムマイクロ秤量皿）に施与させることであった。この容器は、溶媒蒸発と水分吸収を制限するため、液を捕捉後すぐにＭｅｔｔｌｅｒ−Ｔｏｌｅｄｏ ＵＭＸ２サブマイクログラムスケールで秤量した。これらの２つの緩和可能性のある因子は両方とも実験的に測定し、正確な測定を実現するのに十分なだけ低いことが判定された。このはかりの測定限界のため、この方法では、適切な精度を得るため、多数の液滴（１０００滴超）を施与させる必要があった（２０００滴で再現性０．２６パーセントＲＳＤ）。

これらの方法は、ジェット性能の第１液滴の不同性影響のさまざまな面を分析するため、組み合わせて使用された。高速ビデオ撮影は、液滴形態の定性的評価とともに、軌道及び速度測定を提供し、ＵＶ分光法は少量の液の正確な量子化を提供し（およそ９０ｐＬで単一の液滴まで）、マイクロ秤量による質量測定では、適切な精度を維持しながら、大きなサンプルサイズでの迅速な分析を提供した。

上述の方法の組み合わせにより、ドロップ・オン・デマンド型インクジェット性能の注意深い分析シナリオが可能になった。このモードで動作するインクジェットは、制御可能な時間間隔によって分離された液滴バーストを供給し、これは、標的に沿って異なる点に１つ以上の液滴を送達するのに有用である。この研究において、これらバースト内の個々の液滴が、形態、軌道、速度及び体積について解析され、液滴間の差が射出動作にどのように影響し得るかを判定した。連続液滴はこのようにして、特に一連続内でどのような差があるかに注意を向けて、形態、軌道、速度及び体積が解析された。

高速ビデオ撮影で撮影された画像は、この溶液の射出がバーストで施与されたときに同一の液滴を生じなかったことを示す最初のものであった。形態と速度における不同性を示す、５滴のバーストの例を図１２に示す。この画像は、シャッタースピード２マイクロ秒、速度２８００ｆｐｓで撮影され、連続する液滴の不同性を示すものである。最初の液滴は、後の液滴に比べて、１つのジェット先端からの距離によって明らかなように、より速い速度で進んでおり、小さな衛星液滴が後に続いており、これは後の液滴の形態とは合致しない。これらの属性は液滴２〜５では非常に一貫しているが、第１液滴は動作が合致せず、より速い射出速度と、小さな衛星液滴の尾を呈している。衛星液滴の長い尾は、標的の観点から望ましくなく、また射出質量の変動にも寄与し得る。

画像解析は、上述のような画像の大きな集合について、液滴体積の量子化を提供する。高速ビデオが本明細書に記述及び図示されているように２５連続で撮影され、平均の液滴質量が解析された。その結果を図１３に示す。具体的には、５滴のバースト（隣接するバーストは３０ｍｓ間隔）の２５セットの高速ビデオ撮影の画像解析が実施された。液滴直径を決定するためにエッジ検出が実施され、これにより液滴質量が計算された。平均及び２つの標準偏差が示されている。この特定の駆動条件群（停止時間＝２３μｓ、振幅＝２０Ｖ）において、液滴質量は、射出順に増えることが見出され、第５の液滴は第１の液滴より１０．３±２．２パーセント大きかった。この影響により、このように射出される液滴のバーストは、バースト中の液滴の数の関数として平均液滴質量の増加を呈し、これにより、射出質量を正確に予測するためには、追加のジェット校正作業が必要になった。

溶液効果がこの現象を推進している可能性を排除するため、この研究に使用される液体の適合性を制限し、純粋な溶媒（この場合は脱イオン水）で高速ビデオ撮影を繰り返した（駆動パラメータは停止時間１８μｓ、振幅１２Ｖ）。これらの画像は図示されていないが、バースト液滴中第１の液滴は、その後のものに比べて速度が速く、形態も不一致である、という同様の動作が観察された。よって、この動作は、ポリマー溶液の非ニュートン溶液的動作の結果ではなく、より基本的な効果が、さまざまな液の射出中に存在する。

マイクロ秤量による重力測定は、１０００滴を超える液滴数に有用な唯一のものであるが、多数のサンプルを測定するのにも効果的な方法を提供した。これらの研究において、多数のバースト群を用い、バースト当たりの液滴数を変えて、正確な測定のため十分な液滴数を蓄積することによって、平均液滴重量が決定された。図１４はこの一例を示し、バースト当たり５滴及び８００滴で、駆動振幅の関数として平均液滴質量をプロットしたものである。液滴数が多いときは高い線形性を示しているが、液滴数が少ないときは非線形的動作を示しており、低振幅及び高振幅領域（それぞれ領域Ａ及びＣ）では傾きが同じだが、中間の遷移領域（領域Ｂ）とはそれぞれ異なる。この動作は定例的に線形であると報告されるが、このプロットは明らかに、必ずしも線形ではないことを示している。これらの研究に使用された液について、小さな液滴連続は、この振幅範囲内の３つの異なる領域で、非線形的動作を示した。すなわち、低振幅（領域Ａ）及び高振幅（領域Ｃ）は傾きが同じだが、これらの間の遷移領域（領域Ｂ）は異なる傾きと切片を有している。

この非線形性は、インクジェット装置の校正が非常に正確であることが必要な用途（例えば活性薬剤成分の送達）では重大である。状況によっては、インクジェット装置を校正するというプロセス設計の見地から、例えば校正精度の向上、又は校正時間の短縮などにより、少数のよりプロセス反映的なバーストよりも、１つの連続中に多数の液滴を施与することの方が魅力的であり得る。しかしながらこのデータは、平均液滴質量はバースト当たりに施与される液滴の数に伴って変化しているため、これが必ずしも適切な解決策ではないことを示している。よって、真に正確な校正は、実際のプロセスに使用されるのと同じバースト当たり液滴数を施与させることによってのみ達成され得る。

これらの曲線はある特定の駆動振幅で交叉していることから、この設定でインクジェットを動作させれば、この影響を考慮に入れなくとも済むと考える向きもあるかもしれない。しかしながら、この液については、この遷移領域は数日間にわたって、同じ振幅では発生しなかったことに注意するべきである。すなわち、これら曲線が交叉した振幅は、１週間の期間で＋／−２ボルト変化した。この原因は明らかではないが、実用的な見地から、この重複する振幅が不変であることを確認するため、この関係は適切な時間間隔をおいて再検討されるべきものである。

この動作を推進する影響を理解するには、遷移ゾーンでの駆動振幅について、上述の高速ビデオ撮影を繰り返して行うことが必要であった。これはしかしながら、これらの振幅では液滴形態は非常に不規則であり、非球形の液滴形態と、多くの衛星液滴を伴っていたため、実行不能であった。このため、画像解析では十分に正確な成果を得ることはできなかった。代わりに、バースト当たりの液滴数の関数として平均液滴質量を決定することにより、重力測定的に結果が得られた。これを達成するため、各バースト内の液滴数は異なるが、同じ合計数（ここでは１８００滴）の液滴を施与させた。

その結果を図１５に示す。この図は、バースト当たりの液滴数の関数としての、平均液滴質量のプロットである。結果として得られた平均液滴質量の動作は、第１液滴とその後続の液滴との不同性を示している。インクジェットパラメータは、停止時間１８マイクロ秒、振幅３８Ｖ、駆動周波数２．８ｋＨｚ、連続配列の間の遅延３０ｍｓとして与えられた。エラーバーは２つの標準偏差を示す。図１５に示されているこれらの結果は、図１３に示された高速ビデオ撮影データとは矛盾するように見える。しかしながら、この研究は異なるインクジェットパラメータで実施されたものであり、図１４に示される遷移ゾーン（領域Ｃ）の上で動作していた。その結果、ここで示されている第１液滴は後続の液滴よりも有意に大きな質量を有し、一方低振幅（領域Ａ）では第１液滴はより小さな質量を有していた（図１３参照）。この第１液滴の不同性の結果、同じ駆動振幅で生成された小さなバーストサイズと大きなバーストサイズは、異なる平均液滴質量を示すと考えられる。これは、小さなバーストは第１液滴により大きな影響をもたらすが、十分に大きな群はこの影響を覆い隠し得るからである。

するとこの発見は、図１４に示すデータを補強することになる。多数の液滴群では、液滴重量は駆動振幅に対し線形的に変化する。この群は、第１液滴の影響を克服するのに十分に大きいからである。しかしながら少数の液滴群はこの影響に対するずっと大きな感受性が示される。更に、第１液滴の質量も、連続の後続液滴よりもずっと、駆動振幅に対する感受性が高い。その結果、第１液滴は低振幅では後続液滴より小さくなり、高振幅では後続液滴より大きくなる。これにより、上述の非線形性動作が生じることになる。

上述のマイクロ秤量測定は、この影響を推進する現象を特定しているように見えるが、個々の液滴質量の直接測定はないため、混乱させるような影響（例えば、サンプル採取時間にわたってジェットに対する異なる熱伝導特性（バースト内の液滴数を変えることにより異なるバルク質量流量によって生じる可能性がある））が導入された可能性が考えられる。よって、ＵＶ分光法を使用して確認研究が実施された。これは、単一の液滴を定量するのに十分な感受性を有していた。この方法により、重量測定に必要な多数の液滴を集める代わりに、１回のバーストの液滴を正確に量子化することができる。

ＵＶ法の、少数の液滴（１〜１０滴）の質量を測定する繰り返し精度は、重量測定法（約２，０００滴近くが必要）ほどのエラー強さはないが、ＵＶ法の感受性により、単一液滴の質量測定も可能であり、混乱させる要素なしに、他の方法で見られた傾向を確認することが可能である。この場合、図１６に示すように、図１４の領域Ｃにおいて動作しているジェットで、これらのデータは前の結果を支持しており、連続液滴の第１液滴の平均質量は、後の液滴よりも大きく、第３滴当たりで平均液滴質量が平坦になることを示している。ＤＭＳＯを検出するため、水対照を差し引いた後の２０８ナノメートルでの吸光度スペクトルが解析された。吸光度データの標準曲線から決定された濃度により、質量が算出された。１０サンプルの平均値及び２つの標準偏差が図１６に示されている。

これまでの研究では、「第１液滴問題」としばしば呼ばれる問題の存在が示されてきたが、これは、本明細書に示されているものとは異なる時間尺度の現象であると見られる。一般に言及されてきた第１液滴問題とは、オリフィスでの溶媒蒸発による、インクジェットの詰まり又は誤射を指している。利用される溶媒に応じて、この効果は、この種の影響を起こすのに十分なレベルで現われるまでに、数秒又は数分かかり得る。しかしながら、現在の効果は液滴間の間隔わずか３０ｍｓでの連続液滴それぞれについて見られるものであり、これが、溶媒蒸発、あるいはより当問題に即した現行のシナリオである吸水の問題を超えた現象であることを示唆している。よって、この効果は、ａ）このチャンネル内で確立された通常の音波反響に不十分な時間のために生じた結果である、インクジェットチャンネル内の音波不安定性と、ｂ）液滴が施与され始めた後にのみ起こり得る、ジェットオリフィス周囲の液体蓄積の結果である、オリフィス湿潤効果と、を含む、効果の組み合わせによって生じると仮説が立てられる。不安定な音波の場合、バースト間３０ｍｓの間隔の後で、この音響反響がこの最初の第１液滴現象のために十分に減衰されて、それ自体を再確立し、これによりすべての液滴バーストにおいて観測される。同様の説明が、表面湿潤の場合にも該当し得る。３０ｍｓの遅延は、射出中にオリフィス周囲で採取された液がインクジェットチャンネル内に引き戻されるには十分であり、これが各バーストの始まりに繰り返される。溶媒蒸発を制限しようとする試みは、他のところで示唆したように、純水の射出中であっても存在する効果によって証明されたように、これらの問題のいずれも改善しない。

インクジェット装置のドロップ・オン・デマンド動作は、標的に到達する材料の量を正確に制御するための単純な方法を提供する。しかしながら、連続施与動作よりも、ドロップ・オン・デマンド型施与を実施するのに必要な特性付けの方が顕著に多いことが示されている。これは、大きく言えば、射出された第１液滴と後続液滴との間の不同性の結果であり、ここにおいて第１液滴はしばしば形態と軌道が異なり、これら２つとも標的に正確に到達する能力に影響し、質量においても、施与の正確さに影響を与え得る。これは、少数の液滴を標的に沿ったさまざまな点に付着させる用途において最大の懸念となる。第１液滴によって導入される影響に最も鋭敏なのは、少数の液滴のバーストだからである。後続の液滴に比べた第１液滴のサイズは、駆動振幅の関数であるため、この影響によって導入される偏向の方向と規模のいずれも一貫したものではなく、よって数学的に考慮に入れることはできない。標的に到達するのを妨げるため第１液滴を屈折させるのが理想的な解決策であるが、実際にはこれは、急速な射出頻度と、システムに導入する場合に加わる複雑さのため、達成が困難であり得る。代わりに、特定の目的の解決のために完全なインクジェット特性付けを行うことによって裏付けられた、入念に設計された施与プロトコルが、これらの効果に対処するのに推奨される方法である。

個々の液滴重量は１０ナノグラム〜１マイクログラムであるため、たとえオフラインモードであってもその質量を正確に測定するのは非常に難しい。この問題は、実際の液滴付着に使用される複雑な形状及び機械設計により、更に複雑になる。よって、付着時の液滴サイズのオンライン測定及びフィードバック制御は、非常に難しい課題である。その結果、多数の液滴（５０００〜２００００）を収集し重量を秤量して、射出された液滴の平均質量を決定するという、校正スキームが採用されている。このスキームでは、射出された液滴数がいくつであろうとも、液滴の質量は同じままであると仮定されている。本明細書に記述されているように、校正と実際の付着との間の不一致のため、実際の製品は、望ましい物質の正しい量を受け取っていない。

上述のように、この不一致による更なる問題が明らかになった。最初の２、３滴の重量が、これらの液滴生成に使用される電圧振幅の関数として変化することが見出されている。よって、上述の校正手順を使用して計算された平均質量と、最初の１〜２０滴（およそ）との間の差は、電圧振幅の関数として変化する。これは図１４に図示されている。

これは、連続液滴の中で、個々の液滴の重量が徐々に増加してから、領域Ａでの動作時に平坦になるために起こる（図１７を参照。これは、図１４の領域Ａのバースト内で、関数又は排除命令として、１滴の質量を図示している）。任意のバーストの液滴の第１液滴は、バースト中の後続の液滴よりも、駆動振幅に対して有意に感受性が高く、質量は、駆動振幅の関数として、後続液滴よりもずっと急速に増加する。よって、領域Ｃの振幅で、各バーストの第１液滴は後続の液滴よりもずっと大きい。少数のバーストの液滴については（例えば図１４に示されるバースト当たり５滴の場合）、この大きな第１液滴は、大きな影響を有し、バーストの平均質量を増加させる。しかしながら、多数のバーストの液滴（例えば図１４に示されるバースト当たり８００滴の場合）、この影響は、非常に多くの液滴を施与している平均効果によりマスクされるため、反応は線形である。この平均効果のため、平均の液滴質量はバースト内の液滴数の関数となり、第１液滴の影響は、液滴数が増えるに従って次第に消えていく。よって、いくつの液滴が施与されるかによって異なるため、校正と実際の液滴付着用途との間の不一致を補正するのに、定数オフセットを使用することはできない。

第１液滴効果を修正して、液滴付着適用中に施与される材料の正しい量を達成するのには、数多くの方法を利用することができる。本発明は、目的の対象物上にある、十分に画定されたさまざまな位置に、特定の物質を正確に同じ量付着させるための方法を目的とする。本明細書に記述されている代表的な実施形態において、この十分に画定された位置とはリザーバであり、目的の対象物はステントである。上述のように、ジェットは、各位置でたくさんの液滴を付着させ、ジェット又は対象物を動かすことにより、ジェットを次の位置へといずれの方向にも動かすことができる。

隣接するバースト間の時間間隔の関数として、連続液滴全体の平均液滴質量を図示した図１７に示されているように、動作領域（図１４）によって、この液滴質量は最初に増加又は減少してから、平坦になり得る。よって、第１の代表的な方法に従って、もしバースト周波数とジェット／対象物の移動が制御可能なのであれば、Ｔｓ＜Ｔｄとなり、ここにおいてＴｓは、２つの連続液滴の時間間隔、又はジェットを次の位置まで動かすのに必要な時間であり、Ｔｄは連続液滴内の隣接する液滴射出の時間間隔である。ただし、最初のバースト周波数は、液滴を生成するためにジェットによって使用されているため、Ｔｄは１／（バースト周波数）に等しくなり、すると下記に示す第１の代表的な方法を利用して、各位置で正確に等しい合計液滴質量を得ることができる。

第１の工程において、多数の液滴が採取され、これにより充填プロセスの開始時に、デバイスは平坦領域で動作することになる。これには、数百〜数千滴の採取のみが必要となる。このことから、平均液滴重量を算出することができ、このようにして最初の液滴重量は、平均を有意に変化させることがない。第２の工程において、各位置で望ましい液滴質量をもたらすのに何滴の液滴が必要かの計算が実施される。第３であって最後の工程において、ジェットをオンにして実際の液滴付着動作を開始させ、平坦領域に達するまで最初の数滴を廃棄採取容器に集めてから、Ｔｓ＜Ｔｄであることを確認しながら各位置で液滴が付着される。動作はこの時点で平坦領域にあるため、一貫した液滴質量が確実に得られる。

施与の高速周波数、及びサーボ速度などの制限を含むさまざまな要素のため、Ｔｓ＜Ｔｄの条件に適合することは難しい可能性があるため、異なる方法論が必要になることがある。図１８は、隣接バースト間の時間の関数としての、連続液滴全体の平均液滴質量を図示したものである。図１８は、引き続く連続液滴の間に、十分な時間Ｔｒ（ここでＴｒは第１液滴効果をリセットするのに必要な時間）が許される場合は、第１液滴効果をリセットできることを示す。したがって、Ｔｓ＞Ｔｒならば、各連続液滴は同じ合計重量を有することになる。この例において、下記に述べる第２の代表的な方法を利用して、各位置で同じ合計液滴質量を得るか又は達成することができる。

第１の工程において、連続液滴を採取容器内に取ることにより、多数の液滴を採取する。これは、１つの連続液滴中の液滴数を１から多数まで変えて、全連続液滴についてＴｓ＞Ｔｒを維持した状態で、液滴重量の平坦部に到達する場所を決定するため、多くの異なる場合について実行しなければならない。次に、異なる液滴数での平均液滴重量が決定される。第２の工程において、各位置で望ましい質量をもたらすのに何滴の液滴が必要かの計算が実施される。第３及び最後の工程において、上記で選択された液滴数を使用し、Ｔｓ＞Ｔｒである状態を確保することによって、対象物のすべての位置で液滴が付着される。

これらの条件のいずれも満たすことができない場合、多数の液滴による校正と、少数の液滴での施与プロセスとの間の差は依然として残る。しかしながら、これは２つの方法のうち１つで対処され得る。特定のプロセスについて図１４に示した関係を決定して、校正と施与プロセスとの間の差を理解する。下記に概要を示す第３の代表的な方法を利用して、動作が領域Ａ又はＣにあるかどうかによって、校正プロセスによって計算された材料の量を加減して適用することにより、この差を数学的に補正することができる。また代わりに、すべてのパラメータ（連続液滴中の液滴数を含む）について校正と施与プロセスが同一であることを確実にすることにより、偏向が導入されないようにする。第１液滴効果は依然として存在するが、校正と施与プロセスで同一になるため、送達される標的材料は依然として正確に達成される。

薬剤／薬剤の組み合わせの局所への送達を利用することによって、任意の数の医療機器を用いて多岐にわたる状態を治療し、あるいは機器の機能及び／又は寿命を向上させることが可能であることに注意することが重要である。例えば、白内障の手術後に視力を回復するために留置される眼内レンズはしばしば後発白内障の形成によって機能が損なわれる。後発白内障はしばしばレンズ表面における細胞の異常増殖の結果起こり、薬物をデバイスと組み合わせることによって最小限にされる可能性がある。組織の内部成長やデバイスの内部、表面、及び周囲へのタンパク性物質の蓄積によってその機能がしばしば損なわれる、水頭症用のシャント、透析グラフト、人工肛門形成術用バッグ取り付け装置、耳のドレナージ管、ペースメーカーのリード、及び移植型除細動器といった他の医療デバイスもこうしたデバイス−薬物の複合的アプローチによって利するものである。組織又は臓器の構造及び機能を改善する機能を有するデバイスも、適当な薬剤又は薬物と組み合わせた場合にやはり効果を示す。例えば、移植されるデバイスの安定性を高める整形外科用デバイスの骨結合（osteointegration）は、デバイスを骨形成タンパク質等の薬剤と組み合わせることによって達成される可能性がある。同様に他の手術デバイス、縫合糸、ステープル、吻合装置、椎間板（vertebral disk）、骨ピン、縫合糸アンカー、止血バリア、クランプ、スクリュー、プレート、クリップ、血管インプラント、組織接着剤及びシーラント、組織スキャフォールド、各種ドレッシング、骨代用材、管腔内装置、及び血管支持具もこうした薬物−デバイスの複合的アプローチを用いることで患者にとって利するところが大きい。血管周囲ラップは単独又は他の医療デバイスと組み合わせても特に効果的である。血管周囲ラップは治療部位に更なる薬物を供給することが可能である。本質的に、任意の種類の医療デバイスを薬物又は薬物の組み合わせによって何らかの方法で被覆することが可能であり、これによりデバイス又は治療薬の単独の使用と比較して優れた治療効果が得られる。

さまざまな医療デバイスに加え、このデバイスのコーティングを利用して、任意の数の治療薬及び薬剤を送達するのに使用できる。本発明とともに使用するための治療薬のいくつかは、主に管腔側から、主に壁面から、又はその両方で、単独で、又は組み合わせで伝達することができ、それらは抗増殖剤、抗トロンビン、シロリムスを含む免疫抑制剤、抗高脂血薬、抗炎症剤、抗新生物薬、抗血小板薬、血管形成剤、血管新生阻害剤、ビタミン、有糸分裂阻害剤、メタプロテアーゼ阻害剤、ＮＯドナー、エストラジオール、抗硬化剤、及び血管作動薬、内皮増殖因子、エストロゲン、β遮断薬、ＡＺ遮断薬、ホルモン、スタチン、インスリン増殖因子、抗酸化剤、膜安定化剤、カルシウム拮抗剤、レチノイド（retenoid）、ビバリルジン、フェノキソジオール、エトポシド、チクロピジン、ジピリダモール及びトラピジルを含むがこれらに限定されず、これらは単独で、又は本明細書に言及した任意の治療薬と組み合わせて送達することができる。治療薬は、いくつか例を挙げれば、ペプチド、リポタンパク質、ポリペプチド、ポリペプチドをコードするポリヌクレオチド、脂質、タンパク質−薬物、タンパク質コンジュゲート薬、酵素、オリゴヌクレオチド及びこれらの誘導体、リボザイム、他の遺伝子材料、細胞、アンチセンス、オリゴヌクレオチド、モノクローナル抗体、血小板、プリオン、ウイルス、細菌、及び内皮細胞等の真核生物細胞、幹細胞、ＡＣＥ阻害剤、単球／マクロファージ又は血管平滑筋細胞を含む。治療薬は、宿主に投与された際に、所望の薬物に代謝されるプロ−ドラッグであってもよい。加えて、治療薬は、治療層内に組み込まれるに先立って、マイクロカプセル、ミクロスフェア、微小気泡、リポソーム、ニオゾーム（niosome）、乳剤、分散剤又は同様物として予め調製されてもよい。治療薬は、放射性同位体、又は光若しくは超音波エネルギー等の数種の他の形態のエネルギーにより、若しくは全身投与し得る他の循環分子により活性化された薬剤であってもよい。治療薬は、血管新生、再狭窄、細胞増殖、血栓症、血小板凝集、血塊、及び血管拡張の調整を含む多数の機能を実行し得る。

抗炎症剤は、例えばアリール酢酸誘導体、例えばジクロフェナク、アリールプロピオン酸誘導体、例えばナプロキセン、及びサリチル酸誘導体、例えばジフルニサル等の非ステロイド性抗炎症剤（ＮＳＡＩＤ）を含むが、これらに限定されない。抗炎症剤は、デキサメタゾン、アスピリン、プレドニゾロン、及びトライアムシナロン等のグルココルチコイド（ステロイド）、ピルフェニドン、メクロフェナム酸、トラニラスト、並びに非ステロイド性抗炎症剤も含む。抗炎症剤は抗増殖剤と組み合わせて使用されて、抗増殖剤に対する組織反応を緩和し得る。

この薬剤には更に、抗リンパ球剤；抗マクロファージ物質；免疫修飾物質；シクロオキシゲナーゼ阻害剤；抗酸化剤；コレステロール低下剤；スタチン及びアンギオテンシン転換酵素（ＡＣＥ）；繊維素溶解剤；内因性凝固カスケードの阻害剤；抗高リポ蛋白質血症剤；及び抗血小板剤；抗代謝産物（例えば２−クロロデオキシアデノシン（２−ＣｄＡ又はクラドリビン）；免疫抑制剤（シロリムス、エベロリムス、タクロリムス、エトポシド、及びミトキサントロンを含む）；抗白血球剤（例えば２−ＣｄＡ、ＩＬ−１阻害剤、抗ＣＤ１１６／ＣＤ１８モノクローナル抗体、ＶＣＡＭ若しくはＩＣＡＭに対するモノクローナル抗体、亜鉛プロトポルフィリン）；抗マクロファージ物質（例えばＮＯを高める薬剤）；インスリンに対する細胞増感剤（例えばグリタゾン）；高比重リポタンパク質（ＨＤＬ）及び誘導体；ＨＤＬの合成複写物（例えばリパトール、ロベスタチン、プラナスタチン、アトルバスタチン、シムバスタチン、及びスタチン誘導体）；血管拡張薬（例えばアデノシン、及びジピリジダモール）；一酸化窒素供給物；プロスタグランジン及びその誘導体；抗ＴＮＦ化合物；高血圧薬（β遮断薬、ＡＣＥ阻害薬、及びカルシウムチャンネル遮断薬を含む）；血管活性化物質（血管作動性腸管ペプチド（ＶＩＰ）など）；インスリン；インスリンに対する細胞増感剤（例えばグリタゾン、ＰＰＡＲ作動薬、及びメトフォルミン）；タンパク質キナーゼ；アンチセンスオリゴヌクレオチド（レステン−ＮＧを含む）；抗血小板剤（チロフィバン、エプチフィバチド、及びアブシキシマブを含む）；心臓血管保護剤（ＶＩＰ、脳下垂体アデニル酸シクラーゼ活性化ポリペプチド（ＰＡＣＡＰ）、アポＡ−Ｉミラノ、アムロジピン、ニコランディル、シロスタキソン、及びチエノピリジン）；シクロオキシゲナーゼ阻害剤（ＣＯＸ−１及びＣＯＸ−２阻害剤を含む）；並びにペプチダーゼ阻害剤（petidose inhibitor）（解糖代謝を増大させる、オムニパトリラート）も挙げられる。炎症の処置に使用し得る他の薬物には、脂質低下剤、エストロゲン及びプロゲスチン、エンドセリン受容体作動薬及びインターロイキン−６拮抗薬、並びにアディポネクチンが挙げられる。

薬剤は、遺伝子療法ベースの手法を、拡張可能な医療デバイスと組み合わせて用いて送達することができる。遺伝子療法は、外来遺伝子を細胞又は組織に送達して、標的細胞に外来遺伝子産物を発現させることを指す。遺伝子は、典型的には、機械的又はベクター仲介による方法のいずれかで送達される。

本明細書に記載されるいくつかの薬剤は、薬剤の活性を保存する添加剤と組み合わされてもよい。例えば、界面活性剤、制酸剤、抗酸化剤及び洗浄剤を含む添加剤は、タンパク質薬物の変性及び凝集を最小限にするために用いることができる。アニオン性、カチオン性、又は非イオン性界面活性剤を使用してもよい。非イオン性賦形剤の例には、ソルビトール、ショ糖、トレハロースを含む糖；デキストラン、カルボキシメチル（ＣＭ）デキストラン、ジエチルアミノエチル（ＤＥＡＥ）デキストランを含むデキストラン；Ｄ−グルコサミン酸、及びＤ−ブドウ糖ジエチルメルカプタールを含む糖誘導体；ポリエチレングリコール（ＰＥＯ）及びポリビニルピロリドン（ＰＶＰ）を含む合成ポリエステル；Ｄ−乳酸、グリコール酸、及びプロピオン酸を含むカルボン酸；ｎ−ドデシル−β−Ｄ−マルトシド、ｎ−オクチル−β−Ｄ−グルコシド、ＰＥＯ−脂肪酸エステル（例えば、ステアリン酸エステル（ｍｙｒｊ ５９）又はオレイン酸エステル）、ＰＥＯ−ソルビタン−脂肪酸エステル（例えば、Ｔｗｅｅｎ ８０、ＰＥＯ−２０モノオレイン酸ソルビタン）、ソルビタン−脂肪酸エステル（例えば、ＳＰＡＮ ６０、モノステアリン酸ソルビタン）、ＰＥＯ−グリセリル−脂肪酸エステルを含む、疎水性界面のための親和性を伴う界面活性剤；グリセリル脂肪酸エステル（例えば、モノステアリン酸グリセリル）、ＰＥＯ−炭化水素−エーテル（例えば、ＰＥＯ−１０オレイルエーテル；トリトンＸ−１００；並びにルブロールが挙げられるが、これらに限定されない。イオン性洗浄剤の例としては、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸マグネシウム及びステアリン酸亜鉛を含む脂肪酸塩；レシチン及びフォスファチジルコリンを含むリン脂質；（ＰＣ）ＣＭ−ＰＥＧ；コール酸；ドデシル硫酸ナトリウム（ＳＤＳ）；ドクサート（ＡＯＴ）；並びにタウロコール酸が挙げられるが、これらに限定されない。

ここで図示及び説明した実施形態は、最も実用的で好適な実施形態と考えられるが、当業者であれば、ここに図示及び開示した特定の設計及び方法からの変更はそれ自体当業者にとって自明であり、本発明の趣旨及び範囲から逸脱することなく使用できることは明らかであろう。本発明は、記載及び図示された特定の構成に限定されず、添付の「特許請求の範囲」内に含まれ得る全ての変更物と一致するよう構成されるべきである。

〔実施の態様〕
（１） 正確に決定された同じ量の特定の物質を、対象物上の１か所又は２か所以上の位置に付着させるための方法であって、
インクジェット施与装置の少なくとも１つのジェットの近位に対象物を配置することにより、前記対象物と前記少なくとも１つのジェットとの間の相対的な動きが達成可能なようにすることと、
前記少なくとも１つのジェットからの特定の物質の第１の既定数の液滴を、容器内に採取し、平均の液滴質量を決定することと、
前記対象物上にある前記１か所又は２か所以上の位置のそれぞれに望ましい液滴質量を達成するのに何滴の液滴が必要かを計算することと、
安定な状態の液滴サイズが達成されるまで、前記少なくとも１つのジェットからの前記特定の物質の第２の既定数の液滴を容器内に採取することと、
標的位置間を移動するのに必要な時間が、連続液滴間の時間間隔以下であることを確認しながら、前記対象物の前記１か所又は２か所以上の位置のそれぞれに、前記望ましい液滴質量を達成するのに必要な液滴数を付着させることと、を含む、方法。
（２） 正確に決定された同じ量の特定の物質を、対象物上の１か所又は２か所以上の位置に付着させるための方法であって、
インクジェット施与装置の少なくとも１つのジェットの近位に対象物を配置することにより、前記対象物と前記少なくとも１つのジェットとの間の相対的な動きが達成可能なようにすることと、
液滴バースト間の時間が、一貫した第１液滴質量を達成するための時間より長いことを確認しながら、前記少なくとも１つのジェットからの前記特定の物質の第１の既定数の液滴を、容器内に採取し、平均の液滴質量を決定することと、
前記対象物上にある前記１か所又は２か所以上の位置のそれぞれに望ましい液滴質量を達成するのに何滴の液滴が必要かを計算することと、
液滴バースト間の時間が、一貫した第１液滴質量を達成するための時間より長いことを確認しながら、前記対象物の前記１か所又は２か所以上の位置のそれぞれに、前記望ましい液滴質量に等しい液滴バーストを付着させることと、を含む、方法。
（３） 正確に決定された同じ量の特定の物質を、対象物上の１か所又は２か所以上の位置に付着させるための方法であって、
インクジェット施与装置の少なくとも１つのジェットの近位に対象物を配置することにより、前記対象物と前記少なくとも１つのジェットとの間の相対的な動きが達成可能なようにすることと、
バースト当たりのプロセス関連の第１液滴数を含む第１動作モードについての、平均液滴質量とデバイス駆動波形振幅との間の相関関係を決定することと、
バースト当たりの、前記第１液滴数よりも大きい第２液滴数を含む第２動作モードについての、平均液滴質量とデバイス駆動波形振幅との間の相関関係を決定することにより、迅速かつ正確なインクジェット液滴質量校正を促進することと、
前記第１動作モードと前記第２動作モードとの間の差を計算することと、
前記差を実際の付着プロセスに適用することと、前記対象物の前記１か所又は２か所以上の位置のそれぞれに液滴バーストを付着させることとにより、前記第１動作モードと前記第２動作モードとの間の前記差を補正することと、を含む、方法。

Claims (1)

1. 正確に決定された量の治療薬および／または不活性薬剤を、埋め込み可能な医療デバイス上の１か所又は２か所以上の位置に付着させるための方法であって、
   インクジェット施与装置の少なくとも１つのジェットの近位に埋め込み可能な医療デバイスを配置することにより、前記医療デバイスと前記少なくとも１つのジェットとの間の相対的な動きが達成可能なようにすることと、
   前記少なくとも１つのジェットからの連続液滴の射出の間、前記連続液滴のうちの第１の既定数の液滴を容器内に採取して、前記連続液滴の間の液滴質量が安定している平坦領域で前記射出が動作するようにし、当該平坦領域における平均の液滴質量を算出することと、
   前記平坦領域において動作している場合、前記医療デバイス上にある前記１か所又は２か所以上の位置のそれぞれに望ましい液滴質量を達成するのに何滴の液滴が必要かを計算することと、
   前記連続液滴の射出の後の連続液滴の射出の間に、
   前記射出が前記平坦領域で動作する状態になるまで、前記少なくとも１つのジェットからの前記治療薬および／または不活性薬剤の第２の既定数の液滴を容器内に採取し、ついで、
   標的位置間を移動するのに必要な時間が、連続液滴間の時間間隔以下であることを確認しながら、前記医療デバイスの前記１か所又は２か所以上の位置のそれぞれに、前記望ましい液滴質量を達成するのに必要な液滴数を付着させること、
   を含む、方法。

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