JP6462563B2 - 噴霧エジェクタ装置 - Google Patents

Description

本出願は、２０１２年４月２０日に出願された米国仮出願第６１／６３６，５５９号、２０１２年４月２０日に出願された米国仮出願第６１／６３６，５６５号、２０１２年５月４日に出願された米国仮出願第６１／６４３，１５０号、２０１２年１１月５日に出願された米国仮出願第６１／７２２，６１１号、及び２０１２年１１月５日に出願米国仮出願６１／７２２，６１６号の出願日の利益を主張し、これらの内容は、参照によりこれらの全体において本明細書に援用される。

本開示は、エジェクタ装置、及びエジェクタ装置の製造方法に関する。具体的には、微小液滴のミスト又はスプレーを吐出するための装置及び方法に関する。

ミスト又はスプレーの形態で製品を投与するための噴霧装置の使用は、安全で使いやすい製品に対して大きな可能性のある分野である。かかる装置の提供における主な課題は、適切な用量の一貫性のある正確な送達を提供し、送達される製品の汚染を回避することである。

噴霧装置に必要とされる重要な分野は、眼科用薬剤の送達である。点眼薬の場合と同様に、流体の適用は、特に、重要な投与の瞬間において瞬き又は痙動を起こし、これによって、液滴が眼瞼、鼻又は顔のその他の部分の上に落下する傾向のある子供及び動物に対し、常に問題を提起している。特に流体が異なる温度である場合、眼球上への流体の大きな滴の衝撃も、瞬き反応を引き起こす傾向がある。また、高齢者も、点眼薬を眼に滴下させるのに必要な手の協調を失うことが多い。能卒中による犠牲者も同様の問題点を抱えている。現在、これらの薬剤の多くは、点眼器を用いて投与され、送達機構が通常、薬剤の適用において重力に依存しているため、頭を後方に傾斜させるか、対象を横たわらせるか、又は下眼瞼を下方に引っ張るか、又は引張りと傾斜の組合せを必要とすることが多い。これは、不便であるばかりでなく、点眼器の先端部で眼を突かずに、薬剤が眼の中に確実に入るように、対象の部位の相当な協調、融通性及び連携も必要とする。現行の点眼器瓶では、先の尖った滴下先端部がユーザの眼を突き、潜在的に眼に物理的損傷を引き起こし、さらには、眼との接触によって先端部を細菌汚染にさらす危険性をもたらす。このため、対象は、点眼瓶内の薬剤を汚染させ、その後、眼が感染する危険性がある。さらに、大量の薬剤が眼から流出するか、又は流涙反射(tearing reflex)によって洗い流される。その結果、このような投与方法も、不正確でかつ不経済である。さらにまた、この方法は、分注される薬剤の量を制御する満足のいく方法を提供せず、分注された薬剤が実際眼に落下して眼の上に残存することを保証する方法も提供しない。

点眼器は、対象によるコンプライアンスを確認する方法も何ら提供しない。たとえ、１週間の使用後に、例えば瓶を計量することによって分注された薬剤の全容積について点眼器瓶を確認できたとしても、これは、１日毎のコンプライアンスの記録を提供するものではない。対象は１回以上投与せずに、他の機会に過剰投与する場合がある。また、点眼器が眼に液滴を送達する精度が低いため、薬剤を分注できても、眼の中に実際に送達するか否かについての判断を困難にさせる。

圧電液滴発生システムの流体吐出能は、従来、使用されるセラミックの圧電材料特性によって主に制限されている。長年、鉛ベースのシステムと同等の特性を有する無鉛の代替的な圧電材料システムは、世界中の規制を満たすために要求されている。この材料システムは、表面までまだ至っていない。このため、圧電材料特性への依存を最小限にし、劣った材料特性のものと同等の吐出を可能にするエジェクタシステムの設計が非常に望ましい。

したがって、眼科用、局所用、経口用、経鼻用又は経肺用の、対象に対して安全で適切かつ反復可能な用量を送達する送達装置の必要性が存在する。

本開示によれば、ハウジングと、ハウジング内部に一定体積の流体を収容する貯留部と、貯留部内の流体と流体連通している流体充填プレートと、流体充填プレートと流体連通しているエジェクタ機構と、を備え、流体充填プレートが、エジェクタ機構の背面に流体を供給し、エジェクタ機構が、少なくとも１つの開口を通って液滴流を吐出するように構成されている、エジェクタ装置が提供される。流体充填プレートは、エジェクタ機構と並列配置により配置され、エジェクタ機構の背面に流体を供給するように構成することができる。本開示のエジェクタ装置は、適用時に、適切かつ反復可能な高い割合の堆積を供する特性を有した液滴形態により、規定体積の流体を送達することが可能である。

この点に関して、本開示に係る重要な考慮事項は、容易な使用方法により、例えば、ミストを治療する面に水平に噴霧することにより、薬剤を送達できるようにするだけでなく、薬剤を常にいずれかの方向においてエジェクタ機構又は送達機構に供給することも保証する。一部の実施形態において、エジェクタ装置は、エジェクタ装置が傾斜している場合、上下逆に１８０度傾斜している場合であっても、液滴流を吐出することが可能である。

特定の実施形態において、流体充填プレートは、貯留部からエジェクタ装置のエジェクタ機構に流体を送達するキャピラリプレート流体送達装置を備え、眼科用、局所用、経口用、経鼻用又は経肺用の、対象に対して安全で適切かつ反復可能な用量を送達するための使用方法を含み得る。キャピラリプレートは、流体貯留部接続部と、エジェクタ機構接続部と、毛管（capillary，毛細管）作用を含む１以上の機構によって流体をエジェクタ機構に導く１以上の流体チャネルとを備え得る。

他の実施形態において、流体充填プレートは、貯留部からエジェクタ装置のエジェクタ機構に流体を送達する穿刺プレート(puncture plate)流体送達システムを備え得る。キャピラリ／穿刺プレート流体送達システムとも称する、穿刺プレート流体送達システムには、穿刺／キャピラリプレート流体送達システムと、毛管作用を含む１以上のメカニズムによって流体をエジェクタ機構に導くエジェクタ機構の背面との間に流体貯留領域を備えたキャピラリプレート部分、及び、貯留部から流体貯留領域に流体を移す少なくとも１つの中空穿刺針が含まれ得る。

特定の態様において、穿刺プレート流体送達システムには、第１の嵌合部分及び第２の嵌合部分が含まれていてもよく、貯留部は、第２の嵌合部分と流体連通して取り付けられ、第２の嵌合部分には、穿刺可能なシールが含まれる。第１の嵌合部分は、第２の嵌合部分の収容部を形成し、また、第１の嵌合部分には、穿刺可能なシールを穿刺する少なくとも１つの中空穿刺針が含まれ得る。第１の嵌合部分及び少なくとも１つの中空穿刺針は、一体的に形成することができる。第２の嵌合部分に含まれる穿刺可能なシールは、自己封止型(self-sealing)シリコーンを含み得る。

本明細書においてアンプルとも称する貯留部は、折り畳み可能で可撓性の容器を備え得る。貯留部は、容器と蓋とを備え、貯留部は、蓋及び容器が流体を収容することが可能な容積を形成するように構成されている。貯留部は、（海面において）部分的に折り畳まれるように、また、容積内のガスの膨張に対応し漏出を防止するために拡張可能に構成することができる。

エジェクタ機構は、液滴ジェネレータプレート（単にジェネレータプレートと称する。）及び圧電アクチュエータに連結されたエジェクタプレートを備えていてもよく、ジェネレータプレートには、その厚さを貫通して形成された複数の開口が含まれ、圧電アクチュエータは、一定周波数で、エジェクタプレート、そしてジェネレータプレートを振動させ指向性液滴流(directed stream of droplet)を発生させるように動作可能である。エジェクタプレートは、ジェネレータプレートと並んで配置された中央開口領域を有していてもよく、圧電アクチュエータは、ジェネレータプレートの複数の開口を閉塞しないように、エジェクタプレートの周辺領域に連結されている。ジェネレータプレートの複数の開口は、ジェネレータプレートの中央領域に配置され、当該中央領域は、圧電アクチュエータに覆われず、エジェクタプレートの中央開口領域と並んで配置されていてもよい。ジェネレータプレート上のオリフィスの径及びキャピラリの長さ並びに空間アレイを含む開口の三次元幾何形状及び形状は、指向性液滴流の発生を最適化するように調整することができる。ジェネレータプレートは、高弾性高分子材料から形成することができ、例えば、超高分子量ポリエチレン（ＵＨＭＷＰＥ）、ポリイミド、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリビニリデンフルオリド（ＰＶＤＦ）、ポリエーテルイミドからなる群より選択される材料から形成することができる。エジェクタ機構は、１５ミクロンよりも大きな平均吐出液滴径を有する液滴流を吐出するように構成することができ、液滴流は、使用時に対象の眼の上に堆積するように、低い混入空気流量を有する。

エジェクタ機構は、中心対称構造を有することができ、エジェクタプレートには、対称構造と対称的に配置された取付構造が含まれ、液滴は、対称構造の中央領域から吐出される。圧電アクチュエータは、エジェクタプレートに連結されたジェネレータプレートの共振増幅を誘導し、種々の圧電定数を提供することができる。エジェクタプレートは、高弾性高分子材料から製造することができ、圧電アクチュエータは、無鉛であるか又は実質的に鉛を含まないものとすることができる。

液滴は、サイズを分布させ、それぞれの分布が平均液滴サイズを有するように形成することができる。平均液滴サイズは、約１５ミクロン〜４００ミクロン超、例えば、２０ミクロン超〜約４００ミクロン、約２０ミクロン〜約２００ミクロン、約１００ミクロン〜約２００ミクロン、約２０ミクロン〜約８０ミクロン、約２５ミクロン〜約７５ミクロン、約３０ミクロン〜約６０ミクロン、約３５ミクロン〜約５５ミクロンなどの範囲内にあり得る。ただし、平均液滴サイズは、意図する用途に応じて、２５００ミクロンという大きなサイズであってもよい。さらに、液滴の平均初期速度は、約０．５ ｍ／ｓ〜約１００ ｍ／ｓ、例えば、約０．５ ｍ／ｓ〜約２０ ｍ／ｓ、約０．５〜約１０ ｍ／ｓ、約１ ｍ／ｓ〜約５ ｍ／ｓ、約１ ｍ／ｓ〜約４ ｍ／ｓ、約２ ｍ／ｓなどであってもよい。本明細書において用いる吐出サイズ及び初期速度は、液滴がエジェクタプレートから離れるときの液滴の大きさ及び初期速度である。標的に誘導された液滴流によって、その組成を含む一定の割合の液滴質量が標的上に堆積する。

エジェクタ機構及び流体充填プレートは、エジェクタアセンブリを構成する単位を形成するように組み立てることができ、エジェクタアセンブリは、エジェクタ機構と流体連通している流体充填プレートを備え、流体充填プレートは、エジェクタ機構の背面に流体を供給し、エジェクタ機構は、液滴流を吐出するように構成されている。特定の実施形態において、エジェクタアセンブリは、流体充填プレートと流体連通している貯留部を更に備え得る。

エジェクタ装置には、概して、結晶化、蒸発及び汚染危険性を低減する自動閉鎖システムが含まれ得る。自動閉鎖システムには、ユーザ作動スライドプレートであって、少なくともジェネレータプレートの孔を包囲するように形成されたガスケット又はシールに密封させて結合され、また、孔が露出する開位置と、スライドプレートによって孔が覆われる閉位置との間でスライド可能なユーザ作動スライドプレートが更に含まれ得る。スライドプレートは、ばねによってその閉位置の方にバイアスをかけることができる。スライドプレートには、スライドプレートがその開位置にある場合、ジェネレータプレートの孔と一致するように構成された開口が含まれ得る。スライドプレートが閉位置にある場合、シールに対して十分な圧力によって押圧することを保証する手段が自動閉鎖システムに含まれ得る。

また、本開示によれば、概して、結晶化、蒸発及び汚染危険性を低減する液滴吐出装置の自動閉鎖システムが提供される。

さらに、本開示によれば、眼科用、局所用、経口用、経鼻用又は経肺用に適した高粘性流体を吐出するジェネレータプレートの製造方法であって、この方法は、材料をレーザマイクロ加工してその材料の厚さを貫通する三次元開口を形成することを含み、それぞれの開口が、入口キャビティ及びキャピラリチャネルを構成し、開口が全ピッチ長を含む方法が提供される。

さらにまた、本開示によれば、対象の眼に一定体積の眼科用流体を送達する方法であって、この方法は、エジェクタプレートの開口から、貯留部内に収容された眼科用流体の指向性液滴流を吐出することを含み、指向性流内の液滴が、例えば２０〜４００ミクロン（例えば２０〜２００）である、及び１００〜２００などを含むがこれらに限定されない、５〜２５００ミクロンの範囲内の平均吐出径と、０．５〜１００ ｍ／ｓ、例えば１〜１００ ｍ／ｓ（例えば２〜２０ ｍ／ｓ）の範囲内の平均吐出速度を有する方法が提供される。

本発明のこれらの態様及びその他の態様は、当業者に明らかになる。

図１は、本開示のエジェクタ装置の一実施形態の機械部品の三次元分解図である。 図２は、本開示のエジェクタ装置の一実施形態の正面図である。 図３は、本開示の貯留部の一実施形態を示す。 図４は、本開示の貯留部の別の実施形態を示す。 図５は、気圧（ｐ）と高度（ｈ）の変化を示す。 図６Ａは、本開示の一実施形態に係る貯留部の構成要素の種々の実施形態を示す。 図６Ｂは、本開示の一実施形態に係る貯留部の構成要素の種々の実施形態を示す。 図６Ｃは、本開示の一実施形態に係る貯留部の構成要素の種々の実施形態を示す。 図６Ｄは、本開示の一実施形態に係る貯留部の構成要素の種々の実施形態を示す。 図７は、本開示の一実施形態に係る貯留部を生成するための成形、充填及び封止過程を示す。 図８は、本開示の態様に係る貯留部、流体充填プレート及びエジェクタプレートの実施形態を示し、姿勢角に対する液滴吐出方向を示す。 図９は、本開示の態様に係る貯留部、流体充填プレート及びエジェクタアセンブリの実施形態における圧力差によって生じる漏洩を測定する試験装置の実施形態を示す。 図１０Ａは、本開示の態様に係る貯留部、流体充填プレート及びエジェクタアセンブリの実施形態における圧力低下後の貯留部の膨張及び漏洩点圧力測定を示す。図１０Ｂは、本開示の態様に係る貯留部、流体充填プレート及びエジェクタアセンブリの実施形態における圧力低下後の貯留部の膨張及び漏洩点圧力測定を示す。図１０Ｃは、本開示の態様に係る貯留部、流体充填プレート及びエジェクタアセンブリの実施形態における圧力低下後の貯留部の膨張及び漏洩点圧力測定を示す。図１０Ｄは、本開示の態様に係る貯留部、流体充填プレート及びエジェクタアセンブリの実施形態における圧力低下後の貯留部の膨張及び漏洩点圧力測定を示す。図１０Ｅは、本開示の態様に係る貯留部、流体充填プレート及びエジェクタアセンブリの実施形態における圧力低下後の貯留部の膨張及び漏洩点圧力測定を示す。 図１１は、本開示の態様に係る貯留部、流体充填プレート及びエジェクタアセンブリの種々の実施形態における漏洩圧力値の差に対するＶ_tの割合として表わす体積Ｖ_gasの効果を示す。 図１２は、本開示の態様による貯留部（アンプル）からの経時的な質量損失を示す。 図１３は、硬質の貯留部を有する本開示の実施形態と比較した、折り畳み可能で可撓性の貯留部（アンプル）を有する本開示の実施形態の姿勢非感受性(attitude insensitivity)を示す。 図１４Ａは、本開示のキャピラリプレートの一実施形態を示す。 図１４Ｂは、本開示のキャピラリプレートの一実施形態を示す。 図１４Ｃは、本開示のキャピラリプレートの一実施形態を示す。 図１５Ａは、本開示のキャピラリプレートの実施形態に関するエジェクタ機構の一実施形態を示す。図１５Ｂは、本開示のキャピラリプレートの実施形態に関するエジェクタ機構の一実施形態を示す。図１５Ｃは、本開示のキャピラリプレートの実施形態に関するエジェクタ機構の一実施形態を示す。 図１６Ａは、垂直平行プレートにおけるプレート間の間隔と水の高さの関係を示す。 図１６Ｂは、垂直平行プレートにおけるプレート間の間隔と水の高さの関係を示す。 図１７Ａは、本開示のキャピラリプレートの実施形態を示す。図１７Ｂは、本開示のキャピラリプレートの実施形態を示す。 図１８は、キャピラリプレートの有無による水の質量堆積に対する共振周波数の影響を示す。 図１９は、キャピラリプレートの存在下で、エジェクタプレートの後方の水の高さの増加によって、特定の周波数における質量充填効果が増加することを示す。 図２０は、種々の流体の送達に用いられるキャピラリプレートに関連する周波数の下方推移を示す。 図２１は、密度及び粘度の増加に対する流体の質量充填の減少を示す。 図２２は、キャピラリプレートを含むエジェクタ装置の姿勢非感受性を示す。 図２３は、本開示に係る貯留部及びエジェクタ機構を備えた穿刺／キャピラリプレートシステムを含むエジェクタアセンブリの一実施形態の主な構成要素を示す。 図２４Ａは、組み立てられた形態による図２３の構成要素の三次元正面図及び背面図を示す。図２４Ｂは、組み立てられた形態による図２３の構成要素の三次元正面図及び背面図を示す。 図２５Ａは、本開示のエジェクタ機構の一実施形態の詳細な背面図及び正面図を示す。図２５Ｂは、本開示のエジェクタ機構の一実施形態の詳細な背面図及び正面図を示す。 図２６は、本開示の穿刺プレートシステムを通る流体流を概説する概略図である。 図２７は、ベンチュリ効果を示す、本開示の穿刺プレートシステムの概略図である。 図２８は、ベルヌーイの方程式の原理を示す。 図２９は、静水圧の原理を示す。 図３０は、本開示の別の貯留部構造についての概略図を示す。 図３１は、本開示の更なる貯留部構造についての概略図を示す。 図３２Ａは、本開示の２つの折り畳み可能な貯留部の実施形態の三次元写真並びに側面図及び正面図を示す。図３２Ｂは、本開示の２つの折り畳み可能な貯留部の実施形態の三次元写真並びに側面図及び正面図を示す。 図３３は、本開示の成形同時充填(blow-fill-seal)貯留部及び穿刺プレートの一実施形態の背面図を示す。 図３４Ａは、本開示の２つの成形同時充填貯留部及び穿刺プレートシステムの実施形態の側面図を示す。図３４Ｂは、本開示の２つの成形同時充填貯留部及び穿刺プレートシステムの実施形態の側面図を示す。 図３５は、本開示の成形充填(form-fill seal)貯留部の異なる実施形態を示す。 図３６は、流体を除去している際に種々の貯留部構造にかかる負圧の量を測定する装置とその設定を示す。 図３７は、流体を除去している際に種々の貯留部構造にかかる負圧の量を測定する装置とその設定を示す。 図３８は、本開示の実質的な折り目を有する折り畳み式ではないバイアスがかかった貯留部の実施形態の噴霧当たりの質量、及び全噴霧（下方噴霧性能）を示す。 図３９は、本開示の種々の成形同時充填貯留部の実施形態の噴霧当たりの質量、及び全噴霧（下方噴霧性能）を示す。 図４０は、本開示のＬＴＳ／折り畳み式のバイアスがかかった自己封止ＲＷ溶接貯留部の実施形態の噴霧当たりの質量、及び全噴霧（下方噴霧性能）の２つを示す。 図４１は、図３５の丸味を帯びたＬＴＳアンプル構造の選択における折畳み性能を示す。 図４２は、丸味を帯びたＬＴＳ貯留部を用いた逆噴霧に関与するメカニズムを示す。 図４３は、本開示の上下逆の完全な穿刺システムにおいて下方噴霧されたＬＴＳ貯留部の実施形態の実際の下方噴霧性能についての結果を示す。 図４４は、本開示のＩＶバッグ貯留部の実施形態による別の穿刺プレート構造の下方噴霧性能を示す。 図４５は、種々の噴霧方向における及び種々の方向による、本開示のＩＶバッグ貯留部の実施形態による２つの異なる穿刺プレート構造の下方噴霧性能を示す。 図４６は、種々の方向における並びに種々の噴霧方向及び種々の穿刺プレート通気開口選択物による、本開示のＩＶバッグ貯留部の実施形態による穿刺プレート構造の一実施形態の下方噴霧性能を示す。 図４７は、貯留部の毛管効果と静水圧の関係を概略的に示す。 図４８は、水の種々の大きさの半液滴の毛管圧を示す。 図４９は、ラタノプロスト(latanoprost)の種々の大きさの半液滴の毛管圧を示す。 図５０は、種々の接触角値を有する種々の種類の流体の毛管上昇を示す。 図５１は、種々の種類の材料から製造されたキャピラリチャネルにおける塩水の毛管上昇を示す。 図５２は、種々の材料における穿刺プレートとエジェクタプレートとの間の流体上昇レベルを示す。 図５３は、種々の材料における穿刺プレートとエジェクタプレートとの間の流体上昇レベルを示す。 図５４は、種々の流体充填位置下における毛管上昇孔(rise hole)から漏出する流体を試験するための試験設定を示す。 図５５Ａは、本開示のエジェクタアセンブリの一実施形態の断面図を示す。 図５５Ｂは、本開示のエジェクタ機構の一実施形態の三次元図を示す。 図５５Ｃは、本開示の中心対称エジェクタ機構の一実施形態の正面図を示す。 図５５Ｄは、本開示のエジェクタ機構の一実施形態の分解図を示す。 図５６は、圧電効果における軸の番号付け規則の体系を示す。 図５７は、ジェネレータプレートの実施形態についての作動領域の動作モード、及びジェネレータプレートの振動についてのデジタルホログラフィック顕微鏡像を示す。 図５８は、本開示の一実施形態に係る圧電アクチュエータの内部に取り付けられたエジェクタアッセンブリを用いた、ＰＺＴ及びＢａＴｉＯ₃（無鉛）圧電アクチュエータ材料の質量吐出の比較を示す。 図５９は、本開示の別の実施形態に係る圧電アクチュエータの端部に取り付けられたエジェクタアッセンブリを用いた、ＰＺＴ及びＢａＴｉＯ₃（無鉛）圧電アクチュエータ材料の質量吐出の比較を示す。 図６０は、本開示の自動閉鎖システムを備えたエジェクタアセンブリの一実施形態の三次元透視図を示す。 図６１は、図６０の自動閉鎖システムを備えたエジェクタアセンブリの分解された状態を示す。 図６２は、図６０の自動閉鎖システムを備えたエジェクタアセンブリの一部の側断面図である。 図６３は、図６０の自動閉鎖システムのスライド部の三次元正面図を示す。 図６４は、図６３のスライド部の三次元背面図を示す。 図６５は、閉位置における図６０の自動閉鎖装置の正面図である。 図６６は、閉位置における図６０の自動閉鎖装置の側断面図である。 図６７は、開位置における図６０の自動閉鎖装置の正面図である。 図６８は、開位置における図６０の自動閉鎖装置の側断面図である。 図６９Ａは、システムがキャピラリプレートを備えていないジェネレータプレートのメッシュスクリーンの経時的な透過型光学顕微鏡の像を示す。 図６９Ｂは、システムがキャピラリプレートを備えていないジェネレータプレートのメッシュスクリーンの経時的な透過型光学顕微鏡の像を示す。 図６９Ｃは、システムがキャピラリプレートを備えていないジェネレータプレートのメッシュスクリーンの経時的な透過型光学顕微鏡の像を示す。 図７０Ａは、システムがキャピラリプレートを備えているジェネレータプレートのメッシュスクリーンの経時的な透過型光学顕微鏡の像を示す。 図７０Ｂは、システムがキャピラリプレートを備えているジェネレータプレートのメッシュスクリーンの経時的な透過型光学顕微鏡の像を示す。 図７０Ｃは、システムがキャピラリプレートを備えているジェネレータプレートのメッシュスクリーンの経時的な透過型光学顕微鏡の像を示す。

本出願は、液滴の吐出流として面に流体を送達するエジェクタ装置に関する。エジェクタ装置は、例えば、米国仮出願第６１／５６９，７３９号、同６１／６３６，５５９号、同６１／６３６，５６５号、同６１／６３６，５６８号、同６１／６４２，８３８号、同６１／６４２，８６７号、同６１／６４３，１５０号及び同６１／５８４，０６０号、並びに米国特許出願第１３／１８４，４４６号、同１３／１８４，４６８号及び１３／１８４，４８４に記載されているものであってもよく、これらの内容は、参照により本明細書に援用される。

本開示のエジェクタ装置は、例えば、眼科用、局所用、経口用、経鼻用又は経肺用の流体の送達に有用であり得る。ただし、本開示はそのように限定されず、いずれかのエジェクタ装置（例えば、プリンタ装置など）に有用であり得る。

特定の実施形態において、エジェクタ装置は、ハウジングと、一定体積の流体を収容するようにハウジング内部に配置された貯留部と、流体充填プレートと、流体の１以上の液滴流を吐出するように構成されたエジェクタ機構と、を備えていてもよく、貯留部が、流体充填プレートと流体連通しており、流体充填プレートが、エジェクタ機構の背面に流体を供給するように、エジェクタ機構と流体連通している。

したがって、本開示は、概して、面に流体を吐出する、例えば、患者の眼の上に眼科用流体を吐出するエジェクタ装置に関する。エジェクタ装置の一実施形態の構成要素は、図１を参照して広く説明し、その後、装置を構成する要素のうちの一部について、より詳細に論じる。ただし、本出願は、本明細書に説明されている特定の実施形態に限定されず、本出願には、エジェクタ装置を構成する要素の変形形態及び種々の組合せが含まれることが認識される。

本出願の目的において、流体には、エジェクタ機構を用いて、液滴形成が可能な範囲の粘性を有する懸濁液又はエマルジョンが含まれるが、これらに限定されない。

図１は、本開示のエジェクタ装置１００の内部構成要素の一実施形態の分解図を示し、図１には貯留部１０２が含まれ、本実施形態において、貯留部は、自己封止ＲＦ溶接法(self-sealing RF weld technique)を用いて製造された可撓性貯留部である。貯留部１０２は、穿刺可能な封止嵌合部(seal mating)１０６によって、流体充填プレート(fluid loading plate)１０４と流体連通して配置されている。流体充填プレートは、例えば毛管作用によって、貯留部からエジェクタ機構の背面に流体を供給する。本実施形態のエジェクタは、制御可能な流体の液滴流を発生させるように構成された圧電エジェクタ機構を備えている。本実施形態では、以下により詳しく論じる流体充填プレート１０４を説明しているが、毛管作用によって貯留部からエジェクタ機構に流体を導くのに他の構成を採用することができる。流体の蒸発、結晶化及び汚染を制限するために、自動閉鎖システム１１０が、エジェクタ機構１０８の前面に取り付けられている。標的ＬＥＤのハウジング１１４を支持するブラケット１１２は、自動閉鎖システム１１０の前面に固定されるように構成されている。

図２に示されているように、特定の実施形態において、エジェクタ装置の機械的要素は、ハウジング２０２の着脱可能な上部２００の内側に取り付けることができ、当該着脱可能な上部は、下部ハンドグリップ部２０４と嵌合している。流体の吐出を制御する電子部品、及び電源は、ハウジング２０２の下部ハンドグリップ部２０４の内側に収容することができる。

エジェクタ装置１００とともに用いる貯留部又はアンプル１０２は、可撓性の貯留部、又は硬質の非可撓性の貯留部を備えていてもよい。特定の実施形態において、貯留部は、ハウジング２０２の上部２００の内側に配置された折り畳み可能な可撓性の貯留部１０２を含み、当該貯留部は、一定体積の流体を収容するか又は当該流体を収容するように構成されている。図１に示されている自己封止高周波（ＲＦ）溶接を含む種々の技術を用いて製造された、種々の種類の可撓性貯留部が本開示によって考慮される。または、成形同時充填法を用い、図３に示されているものと同様の構造の貯留部を形成することができるか、又は、成形充填法を用い、図４に示されているものなどの貯留部を得ることができる。以下の説明から明らかになるように、貯留部の特定の構成は、一実施形態から次のものに変更することができる。例えば、成形充填貯留部の形状は、図４に示されているものに限定されない。

図５を参照すると、気圧は高度によって変化する。具体的には、高度が増加するにつれて、圧力が低下する。ボイルの法則に従って、圧力が低下するにつれて、ガスの体積が増加する。同様に、シャルルの法則は、温度が上昇するにつれて、ガスの体積も増加することを示す。これに対して、液体の体積は、一般に、圧力及び温度の変化に応じてわずかに変化し、水は、４℃から０℃に冷却すると膨張する顕著な例外である。したがって、圧力及び温度条件が変化する場合、貯留部内の液体はほとんど変化しないが、一定体積の液体と更に一定体積のガスを有する貯留部は、圧力の低下及び温度の上昇に対応するように設計する必要がある。多くの場合、大きな懸念は、圧力の変化から生じ、これによって、ガスの顕著な体積変化が生じる。高度の変化は、圧力の変化、故にガスの体積変化の共通した原因である。

理論によって制限されるものではないが、高度の変化による気圧の変化は、次式に従って決定することができる。

式中、

アンプル若しくは貯留部、又はアンプル若しくは貯留部を含有する装置は、本開示によって、航空機により、又は海抜の高い地理的位置に輸送することができる。論じたように、かかる変化によって、海面との圧力差が生じ、これによって、エジェクタ装置のオリフィスからの漏出をもたらす可能性がある。例えば、航空機の客室は、６０００フィートから８０００フィートの高度において気圧調節することができる。海面から対応する圧力差はそれぞれ、２０〜２９ ｋＰａである。膨張によるこのような圧力差を調整できないアンプルは、多くの場合、アンプル内の圧力上昇、その後の装置からの流体の漏出をもたらす。本明細書に用いられる「周囲圧力」とは、貯留部若しくはアンプル、又は貯留部若しくはアンプルを有する装置がさらされる気圧をいう。本明細書に用いられる「圧力差」とは、周囲圧力と海面における標準気圧（１０１３２５パスカル（Ｐａ））の気圧の差をいう。したがって、航空機でみられる低下した圧力は、周囲圧力であり、圧力差は、周囲圧力と海面における標準圧力（例えば、６０００フィートで約２０ ｋＰａ）との差である。同様に、海抜高度における圧力差は、海面における標準圧力（１０１３２５パスカル（Ｐａ））と、その高度における周囲圧力の差である。

他の実施形態において、貯留部又はアンプルは、ガスの膨張に対応するように設計された硬質の貯留部であり得る。一部の実施形態において、膨張は、加圧筐体を設けることによって抑制することができる。一部の他の実施形態において、漏出は、貯留部に存在するオリフィスを封止することによって抑制することができる。

図６Ａ〜６Ｄを参照すると、特定の実施形態において、貯留部（この場合、成形充填貯留部）は、蓋６０１と、容器６０２と、場合により、補強リング６０３という３つの構成要素を有したアンプルを備え得る。一部の実施形態において、蓋６０１は、容器６０２に封止され、封入された不透過性容器を形成する。実施形態において、蓋６０１と容器６０２の封止された不透過性の組合せによって、液体を保存する。他の実施形態において、容器６０２は、可撓性の貯留部を形成し、当該貯留部は、貯留部に収容され貯留部に捕捉されたガスの膨張に対応することができる。他の実施形態において、貯留部は、硬質の容器を作製するように、非可撓性材料から形成することができる。

本開示に係る一部の態様において、アンプル又は貯留部は、複数の構成要素から組み立てることができ、その結果、蓋６０１、容器６０２及び補強リング６０３は、装置の用途の必要性に応じて構成することができる。他の実施形態において、容器６０２及び補強リング６０３を一緒に形成することができ、蓋６０１は、所望の流体の追加後に付加される。実施形態において、蓋６０１と容器６０２の封止された不透過性の組合せを別々に形成することができる。特定の実施形態において、蓋６０１は、穿刺可能であり得る。

特定の実施形態において、アンプル又は貯留部の形状及び大きさは、意図する用途ユーザのニーズに応じて選択することができる。非限定的な例において、眼科用流体の使用は、短い治療時間が必要な人によって要求される場合があり、このため、より少ない用量が必要な場合がある。少数の用量が示される場合、アンプルの形状及び大きさは、不要な消費を回避するように、適切に調整することができる。他の態様において、流体が長期間にわたって必要な場合、大量の流体を意味するか、又は複数の１日用量を必要とし得る。

容積６１０は、深さ６０７、径６０４及び形状６０９を変更することによって調整することができる。一部の態様において、例えば、経肺用(pulmonary use)では、径６０４は、１ ｃｍよりも大きい径であってもよい。別の態様において、径は１．５ ｃｍであり得る。更なる実施形態において、径は１〜３ ｃｍであり得る。別の実施形態において、径は、１〜４ ｃｍ又は１〜５ ｃｍであり得る。他の実施形態において、径６０４は、３ ｃｍ以上、４ ｃｍ以上、５ ｃｍ以上、６ ｃｍ以上又は７ ｃｍ以上であり得る。他の実施形態において、径は、装置、例えば眼科用の装置のために構成することができる。例えば、径６０４は、２０ ｍｍ以下であってもよい。他の実施形態において、径６０４は１９ ｍｍ以下であり得る。別の実施形態において、径６０４は１８ ｍｍ以下であり得る。更なる別の実施形態において、径６０４は１７ ｍｍ以下であり得る。実施形態において、径６０４は１６ ｍｍ以下であり得る。本開示の他の実施形態において、径６０４は１８〜１９ ｍｍであり得る。別の実施形態において、径は、１５〜２０ ｍｍ、１６〜２０ ｍｍ、１７〜２０ ｍｍ、１８〜２０ ｍｍ又は１９〜２０ ｍｍであり得る。他の実施形態において、径６０４は、１５〜１９ ｍｍ、１６〜１９ ｍｍ、１７〜１９ ｍｍ又は１８〜１９ ｍｍであり得る。

本開示に係る特定の実施形態において、アンプルの形状６０９は、径６０４を考慮し、容積を増加又は減少させるように変更することができる。一部の実施形態において、形状６０９は、径が、深さ６０７に沿って容器の閉鎖端部の方に減少するように構成することができる。特定の態様において、径の減少は、型の取出しをもたらし得る。容器６０２を有する本発明に係るアンプルを形成する型の設計及び製造は、当該技術分野において公知である。

本開示の特定の実施形態において、アンプルは、容器６０２に安定性を付加するように構成された補強リング６０３を備え得る。一部の実施形態において、容器６０２は、可撓性であってもよく、補強リング６０３は、本開示に係る装置又はハウジングへの接続を提供することができる。厚さ６０６及び径６０５は、形成された容器６０２の径６０４に基づいて決定することができる。態様において、厚さ６０６は、補強リング６０３の材料に応じて決定することができる。

蓋６０１と容器６０２、場合により、補強リングの封止された組合せは、アンプルをエジェクタ装置又はエジェクタ装置のハウジングに挿入するまで、眼科用、局所用、経口用、経鼻用又は経肺用の流体を保持及び保存するのに適したアンプルを形成する。一部の実施形態において、封止されたアンプルは、眼科用、局所用、経口用、経鼻用又は経肺用の流体を短期間保存するのに適し得る。他の実施形態において、封止されたアンプルは、眼科用、局所用、経口用、経鼻用又は経肺用の流体を長期間保存するのに適し得る。

特定の実施形態において、封止された流体収容アンプルは、１週間、流体を損失又は劣化させずに保存することができる。他の実施形態において、封止されたアンプルは、１週間を超えて保存することができる。一部の実施形態において、封止されたアンプルは、２週間、３週間又は１ヶ月を含む短期間の保存に適し得る。特定の実施形態において、封止されたアンプルは、１ヶ月間保存することができる。

特定の実施形態において、封止された流体収容アンプルは、流体を顕著に損失又は劣化させずに長期間保存することができる。他の実施形態において、封止された流体収容アンプルは、１ヶ月を超えて保存することができる。他の実施形態において、封止されたアンプルは、２ヶ月を超えて保存することができる。一部の実施形態において、封止されたアンプルは、３ヶ月、４ヶ月又はそれ以上を含む長期間の保存に適し得る。特定の実施形態において、封止されたアンプルは、５ヶ月間保存することができる。他の実施形態において、封止されたアンプルは、６ヶ月間保存することができる。一部の実施形態において、封止されたアンプルは、７ヶ月、８ヶ月又はそれ以上を含む長期間の保存に適し得る。特定の実施形態において、封止されたアンプルは、９ヶ月間保存することができる。特定の実施形態において、封止されたアンプルは、１０ヶ月間保存することができる。他の実施形態において、封止されたアンプルは、１１ヶ月間保存することができる。一部の実施形態において、封止されたアンプルは、１２ヶ月又はそれ以上を含む長期間の保存に適し得る。特定の実施形態において、封止されたアンプルは、１．５年間保存することができる。更なる他の実施形態において、封止された流体収容アンプルは、１．５年を超えて保存することができる。

蓋６０１、容器６０２及び補強リング６０３は、意図する用途での使用に適したいずれかの材料から形成することができる。一例として、眼科用途において、医薬としての眼科用途での使用に適した材料は、送達される流体と化学反応しないか又は当該流体を吸着しない高分子材料などを用いることができる。他の態様において、送達される流体に暴露する蓋６０１の表面、容器６０２及び補強リング６０３は、疎水性、親水性、非反応性、安定性などの所望の表面特性を提供する材料から形成することができる。蓋６０１及び容器６０２に適した材料の例としては、表１に示されている材料が挙げられるが、これらに限定されない。

本開示に係る一部の実施形態において、容器６０２の材料は、ＦＤＡ承認医療機器と整合する特性により選択することができる。材料は、当該技術分野において公知の方法及び基準、例えば、ＩＳＯ １０９９３‐５、医療機器の生物学的評価(Biological Evaluation of Medical Devices)第５部、米国薬局方(US Pharmacopeia)３２、インビトロ生物反応性試験；ＩＳＯ １３４８５、医療機器品質管理システム；及び、ＩＳＯ １７０２５、試験機関及び校正機関の能力に関する一般要求事項(General Requirements for the Competence of Testing and Calibration Labs)によって選択することができる。例えば、容器６０２は、Ｓｅａｌｅｄ Ａｉｒ社から入手可能なＭＬ２９ｘｘＣなどの非細胞毒性フィルムであってもよい。

本開示によれば、容器６０２の材料は、ポリマーであり得る。特定の実施形態において、ポリマーは、層状高分子であり得る。他の実施形態において、ポリマーは、共押出成形フィルムであり得る。特定の実施形態において、ポリマーは、医療機器に用いるポリマーであり得る。本開示に係る一例において、フィルムは、ポリエチレン系共押出成形フィルムであってもよい。特定の実施形態において、ポリマーは滅菌することができる。態様において、フィルムは、他のフィルムに結合するその能力に応じて選択することができる。一例において、他のフィルムは、Ｔｙｖｅｋ又はその他のコーティングされた医療用材料であってもよい。態様において、フィルムは、透明又は不透明のいずれであり得る。別の態様において、フィルムは、穿刺に対して抵抗性を有し得る。更なる別の態様において、フィルムは、ダウンゲージング(down-gauging)に抵抗性を有し得る。

態様において、フィルムは成形可能である。本開示に係る成形可能なフィルムは、用途の要件に応じて選択することができる。特定の態様において、フィルムは、厚さ、ヤング率、伸び、引張強度、穿刺力、引裂き及びヘイズ（haze，かすみ）という基準のうちの１以上に基づいて選択することができる。特定の態様において、フィルムの可撓性によって、折り畳み可能なアンプルを提供することができる。態様において、折り畳み可能なアンプルは、気圧の変化時に漏出を排除するのに設けることができる。

本発明の装置及び方法に適合するフィルムの例としては、表２に示されているフィルムが挙げられる。本開示によれば、同様のフィルムを、厚さ、ヤング率（ＭＤ）、伸び（ＭＤ）、引張強度（ＭＤ）、穿刺、引裂き及びヘイズという所望の特性に基づいて選択することができる。

一部の実施形態によれば、蓋６０１、容器６０２及び補強リング６０３は、滅菌に適した材料から形成することができる。一部の態様において、蓋６０１、容器６０２及び補強リング６０３は、ユニットとして一緒に滅菌することができる。他の態様において、蓋６０１、容器６０２及び補強リング６０３は、当該技術分野において公知の１以上の種々の滅菌方法を用いて、別々に滅菌することができる。本開示の特定の態様において、１以上の滅菌方法は、組み合わせることができ、例えば、下に示されているように、化学的方法及び照射方法とすることができる。

態様において、蓋６０１、容器６０２及び補強リング６０３は、照射による殺菌に適合する材料から形成することができる。態様において、材料は、ガンマ線照射による滅菌に適合し得る。他の態様において、材料は、電子線、Ｘ線又は亜原子粒子などの放射に適合するように選択することができる。

別の態様において、容器は、滅菌の化学的方法に適合する材料から形成することができる。実施形態において、材料は、エチレンオキサイド（ＥｔＯ）滅菌に適合し得る。別の実施形態において、材料は、オゾン（Ｏ₃）滅菌に適合し得る。別の実施形態において、材料は、オルト‐フタルアルデヒド（ＯＰＡ）に適合し得る。更なる実施形態において、過酸化水素は、化学滅菌剤として用いることができる。

本開示に係る一部の態様において、蓋６０１、容器６０２及び補強リング６０３は、加熱滅菌に適合する材料から形成することができる。実施形態において、加熱滅菌に適合する材料は、乾熱滅菌(dry heat sterilization)に対して抵抗性を有し得る。別の実施形態において、加熱滅菌に適合する材料は、湿熱滅菌(moist heat sterilization)に適合し得る。本開示に係る一部の態様において、蓋６０１、容器６０２及び補強リング６０３は、間欠滅菌(Tyndallization)に適合する材料から形成することができる。

一部の態様において、蓋６０１、容器６０２及び補強リング６０３によって、液体の長期保存が提供される。一部の実施形態において、封止されたアンプルは、不透過性材料を含み得る。特定の態様において、不透過性は、流体に基づいて選択することができる。本開示に係る非限定的な例の１つにおいて、眼科用、局所用、経口用、経鼻用又は経肺用の流体は、安定性を維持するように、光又は空気からの保護が必要であり得る。本開示に係る別の非限定的な例において、眼科用、局所用、経口用、経鼻用又は経肺用の流体は、安定性を維持するように、光及び酸素からの保護が必要であり得る。一部の実施形態において、材料は、ガスに対して不透過性であり得る。実施形態において、ガスは酸素であり得る。他の実施形態において、材料は、光に対して不透過性であり得る。別の実施形態において、材料は、ガス、例えば酸素ガスに対して不透過性であり、光に対して不透過性であり得る。

本開示に係る態様において、容器６０２及び蓋６０１の材料は、長期間安定であるように選択することができる。一態様として、特定の実施形態において、引張強度、伸び率、引裂抵抗及び衝撃安定性を含むがこれらに限定されない、１以上の特性を用い、材料の安定性を判断することができる。

図７を参照すると、本発明の流体を収容する容器は、当該技術分野において公知の成形充填法を用いて製造することができる。特定の実施形態において、図７に概説されている全工程は、医療機器及び製造の適用可能な規制基準を遵守することにより、滅菌条件下で実行することができる。一実施形態において、フィルムは、型に供し、その後、加熱及び真空成形して、形状６０９及び深さ６０７の容器を作製することができる。形状６０９、深さ６０７及び径６０４を変更することによって、規定の総容積（Ｖ_t）の容器又はアンプルを形成することができる。

容器が形成されると、容器（例えば、容器６０２）は、流体が充填され、充填された容器又はアンプルに蓋を付加することができる。一部の実施形態において及び一例のみとして、シールは、漏出のない閉鎖を生じるように付加される。容器に蓋を取り付け、容器に蓋を封止する他の方法は、当該技術分野において公知である。封止した後、個々のアンプルは、構造から切断することができる。他の実施形態において、封止及び切断は、同時に実行することができる。そして、最終封止容器又はアンプルは、エジェクタ装置の保存、出荷又は使用に適している。上述したように、本実施形態において論じた成形充填法は、当該技術分野において公知の、容器を形成し封止する唯一の方法である。成形同時充填及び自己封止ＲＦ溶接などの他の方法も用いることができ、これらの方法は、蓋要素を用いない。

本開示の一部の実施形態において、流体（Ｖ_f）は、容器６０２の総容積（例えば、Ｖ_t）を充填することができる。他の実施形態において、流体は、容積を完全に充填せず、空間（Ｖ_ΔT）を残すことができる。液体の体積Ｖ_fがＶ_ΔTに等しい実施形態では、蓋の付加によって、ガスの体積Ｖ_gasが捕捉(result in entrapment)される。他の実施形態において、容器６０２の容積は、容積（Ｖ_r）だけ容積が低減する容積まで破砕又は変形させることによって減少させることができる。本開示によれば、封止された容器又はアンプルの容積は、次のようになる。

本開示の特定の態様によれば、容積Ｖ_rは、容器を容積Ｖ_tまで膨張させる機能を提供し、これによって、エジェクタ装置に利用する場合に、容器の漏出する傾向が低減する。同様に、容積Ｖ_rは、出荷若しくは冷凍保存時、又は液体の体積が増加する条件下において、液体の体積の増加に対応することができる。他の実施形態において、Ｖ_ΔTには、ガスの体積Ｖ_gasと容積Ｖ_rの両方が含まれていてもよく、これによって、周囲圧力の変化に関連してガスの体積の変化が補正され、漏出のないエジェクタ装置を製造することができる。同様に、容積Ｖ_rは、ガスの体積の増加Ｖ_expももたらし、当該膨張は、低い周囲圧力条件下で出荷及び保存時に生じ得る。

本開示に係る特定の態様において、容器は、ガスの体積Ｖ_gasを収容することができる。態様において、ガスは空気であり得る。態様において、ガスは、酸素が欠乏した空気であり得る。他の態様において、ガスは、非反応性ガスであり得る。態様において、ガスは窒素であり得る。別の態様において、ガスは、ヘリウム又はアルゴンなどの希ガスであり得る。他の態様において、ガスはＣＯ₂であり得る。ガスは、本開示に従って適応させることができる。

本開示の特定の実施形態において、貯留部は、エジェクタ装置の高度非感受性を提供する。態様において、貯留部には可撓性の容器が含まれている。具体的には、本開示の特定の態様によって提供されるように、貯留部は、流体のレベル及び装置の方向に関係なく、エジェクタ機構に一定量の流体を供給する。一部の態様において、エジェクタ機構と流体連通しているアンプル又は貯留部は、エジェクタ機構の背面に流体の一定の流れを供給し、その結果、一定の体積の流体が液滴として吐出される。別の態様において、貯留部又はアンプルは、キャピラリプレートと流体連通し、キャピラリプレートは、エジェクタ機構の後部吐出面のキャピラリ流体充填領域において流体の安定供給及び送達を提供する。周囲圧力が海面における標準圧力に対して減少すると、アンプルは、エジェクタ装置の高度（高さ）非感受性及び漏出に対する抵抗性を提供する。したがって、アンプル、キャピラリプレート及びエジェクタ機構の組合せは、装置に対する高度及び姿勢双方の感受性(attitude and altitude sensitivity)の減少を提供し、その結果、一定体積の液滴が送達される。

図８を参照すると、本開示の装置は、重力８０５の方向に対して垂直な方向８０４に流体を吐出する。本開示の態様において、アンプル８０３と流体充填プレート８０２の組合せは、姿勢角シータ（θ）が変化すると、エジェクタプレート８０１に流体の一定の流れを供給する。例えば、姿勢角が増加するにつれて、組合せは、流体の一定の流れを継続させる。したがって、本発明の態様によれば、装置は、方向８０４において、液滴を分配し続ける。本開示の一態様において、姿勢角シータ（θ）は、エジェクタプレート８０１に対して流体の一定の流れを維持しつつ、任意に増減させることができる。例えば、姿勢角シータ（θ）は、４５°超又は４５°未満であり得る。したがって、姿勢角シータ（θ）は、０〜４５°であり得るか、又は４５°〜９０°であり得る。また、姿勢角シータ（θ）は、９０°であってもよい。姿勢角シータ（θ）は、１８０°であってもよいし、又は０〜１８０°であってもよい。

本発明に係る特定の実施形態において、容器は、総容積Ｖ_tを有する可撓性の容器であり、液体の体積Ｖ_f及びガスの体積Ｖ_gasを収容し、増加し得る容積Ｖ_rを有する。特定の態様において、増加し得る容積Ｖ_rは、圧力の変化により、ガスの膨張ΔＶ_gasをもたらし、これに対応するが、容器内の圧力は増加しない。したがって、例えば、輸送時に、膨張ΔＶ_gasによって、容器が漏出しない。同様に、凍結時の液体の膨張にも対応することができる。

本発明の多くの実施形態が開示されている。本開示は、一実施形態の特徴のうちのいずれかを他の１以上の実施形態の特徴と組み合わせることが考慮される。例えば、エジェクタ機構又はキャピラリプレートのうちのいずれかを、容器とともに、ハウジング又はハウジングの特徴、例えば、カバー、支持体、レスト、照明、シール及びガスケット、充填機構又はアライメント機構のうちのいずれかと組み合わせて用いることができる。当業者の範囲内に入るいずれかの実施形態のいずれかの要素における更なる変形形態が、本開示によって考慮される。かかる変形形態には、材料、コーティング又は製造方法の選択が含まれる。当該技術分野において公知であり、本明細書で明示的に列挙されていない他の製造方法を用いて、装置を製造し、試験し、修理し又は維持することができる。

実施例１：圧力差による漏出値の測定
図９は、圧力が減少するにつれて、容器、流体充填プレート及びエジェクタ装置の組立てによって、漏出について試験することができるアセンブリを示している。流体が充填された容器は、アンプル保持台（１）と、エジェクタプレート（３）の後方に流体を送達する流体充填プレート（２）とからなる漏洩圧力試験装置に取り付けられている。漏洩圧力試験装置は、真空室内に配置され、真空室は、２．７５ ｐｓｉに達成するのに適した機械ポンプによって注入される。この圧力（２．７５ ｐｓｉ）において、ＳＴＰ（１３．２３ ｐｓｉ）と最も低い測定可能な漏洩圧力（２．７５ ｐｓｉ）の測定圧力差は、１０．５ ｐｓｉ又は７２．３ ｋＰａである。この圧力の漏洩は、海面から３１，０００フィートに移動する際に発生する圧力差に相当する。図９は、ゼロを超えるＶ_rを有する容器の態様も示している。したがって、容器は、周囲圧力が真空室内で減少するにつれて、ガスの膨張をもたらす。Ｖ_rの変化は、漏洩圧力に影響を及ぼし得る。

表３は、深さ１２ ｍｍ（例えば、図６の深さ６０７）の可撓性容器の４０μｍ孔を通した漏洩圧力試験の結果を示している。

表４は、深さ２０ ｍｍの可撓性容器の２０ μｍ孔を通した漏洩圧力試験の結果を示している。

表５は、深さ２０ ｍｍの可撓性容器の４０ μｍ孔を通した漏洩圧力試験の結果を示している。

表６は、深さ２０ ｍｍの硬質容器の４０ μｍ孔を通した漏洩圧力試験の結果を示している。

図１０は、圧力均等化のメカニズムとして、容器の膨張の結果を示している。実施例１において試験し、表４に示されているように、圧力が減少するにつれて、ガスは膨張し、これによって、折り畳まれた状態の容積Ｖ_rが増加する。Ｖ_gasが総容積Ｖ_ΔTに近づくと、装置の漏出する傾向は増加する。少ない体積の空気は、一般に、低い漏洩圧力に関連している。ΔＰは、組合せが漏洩し始める圧力を表わす。

図１１は、本開示の種々の実施形態の漏洩圧力試験の結果をグラフにより示している。図示するように、硬質の貯留部は、％空気量（例えば、Ｖ_air／Ｖ_t）とは独立した低い圧力差圧において漏出する。深さ１２ ｍｍの容器（アンプル）は、漏出を誘導するのに高い圧力差が必要であり、約２５の最大圧力が約１２％の空気量でみられる。４０×１６０ μｍの孔又は２０×４０ μｍの孔を有する深さ２０ ｍｍの容器は、漏出を生じるのに最も高い圧力差が必要である。これらの実施形態において、孔の数及び大きさは区別できなかった。

実施例２：経時的な質量損失の測定：
図１２は、本開示のアンプル（貯留部）の貯留能を決定するために、経時的なアンプル（貯留部）からの質量損失を示している。一連の貯留部を７２日間保存し、質量を測定した。全期間において、３．５ ｍｌの全容積から５０ μｌの全容積が漏出する。

試験３．種々の姿勢角における吐出量の測定：
図１３は、硬質貯留部又は可撓性貯留部のいずれかを有する圧電エジェクタ装置の一連の周波数における種々の姿勢角での吐出量を示している。可撓性アンプルの構造は、より広い周波数範囲にわたって一定の流体吐出量を提供し、レベルを満たす。

上述の事項では、例示及び例によって種々の貯留部の実施形態について説明しているが、当業者であれば、本出願の趣旨及び範囲内において、種々の変更及び改良を実行できることを認識する。本明細書に用いられる貯留部は、流体を保持するのに適したいずれかの物体であり得る。一例として、貯留部は、流体を収容することが可能ないずれかの適切な材料から製造することができる。本開示の貯留部は、硬質又は可撓性であってもよく、本開示の貯留部は、更に折り畳み可能であってもよい。本明細書に用いられる折り畳み可能とは、折り畳まれた後に、全容積が、折り畳み式でない容器に封入できる容積よりも少なくなるように、圧搾、折り畳み、破砕、圧縮、真空化又はその他の操作によって達成される、貯留部内で得られる容積の減少をいう。貯留部は、一定体積の流体を保持することが可能な容積に形成できるいずれかの適切な材料から製造することができる。適切な材料は、例えば、いずれかの可撓性又は硬質の材料であってもよく、成形可能であるか、又はあらかじめ成形されていてもよい。本明細書に用いられる貯留部は、一例として、フィルムから形成することができる。

他の態様において、本開示の流体充填プレートは、貯留部とエジェクタ機構との間において、エジェクタ装置に組み込むことができる。特定の実施形態において、エジェクタ装置は、対象の眼に流体を送達するためのものであり、エジェクタ装置は、ハウジングと、一定体積の流体を収容するようにハウジング内部に配置された貯留部と、を備え、貯留部は、流体充填プレートと流体連通し、流体充填プレートは、エジェクタ機構の後部吐出面に流体を供給するように、エジェクタ機構と流体連通しており、エジェクタ機構が、流体の液滴流を吐出するように構成されている。エジェクタ機構は、１５ミクロンよりも大きな平均吐出液滴径を有する液滴流を吐出するように構成することができ、液滴流は、使用時に対象の眼の上に堆積するように、低い混入空気流量を有する。

特定の実施形態において、エジェクタ機構は、エジェクタプレートと、圧電アクチュエータとを備えていてもよく、エジェクタプレートには、その厚さを貫通して形成された複数の開口が含まれ、圧電アクチュエータは、一定周波数で、エジェクタプレートを振動させ指向性液滴流を発生させるように動作可能である。特定の態様において、エジェクタプレートは、高弾性高分子材料から形成することができる。

特定の実施形態において、圧電アクチュエータは、エジェクタプレートの複数の開口を閉塞しないように、エジェクタプレートの周辺領域に連結されている。エジェクタプレートの複数の開口は、圧電アクチュエータによって覆われていないプレートの中央領域に配置することができる。特定の実施形態において、エジェクタプレート上のオリフィスの径及びキャピラリの長さ並びに空間アレイを含む開口の三次元幾何形状及び形状は、指向性（方向づけされた）液滴流の発生を最適化するように調整することができる。

一例として、流体充填プレートは、例えば、それぞれ参照によりこれらの全体において本明細書に援用される出願、２０１２年１月２７日に出願された「高弾性高分子エジェクタ機構、エジェクタ装置及び使用方法」という名称の米国特許出願第６１／５９１，７８６号、２０１１年１２月１２日に出願された「エジェクタ機構、エジェクタ装置及び使用方法」という名称の米国特許出願第６１／５６９，７３９号、２０１１年７月１５日に出願された「液滴発生装置」という名称の米国特許出願第１３／１８４，４８４号に開示されているように、エジェクタ装置若しくはエジェクタアセンブリに組み込まれるか、又はエジェクタ機構に接続するように構成することができる。

本発明の多くの実施形態(embodiment and implementation)が本明細書に開示されている。本開示は、一実施形態の特徴のうちのいずれかを他の１以上の実施形態の特徴と組み合わせることが考慮される。例えば、エジェクタ機構又は貯留部のうちのいずれかを、流体充填プレートとともに、参照による援用において論じられたハウジング又はハウジングの特徴、例えば、カバー、支持体、レスト、照明、シール及びガスケット、充填機構又はアライメント機構のうちのいずれかと組み合わせて用いることができる。当業者の範囲内に入る本開示によるいずれかの態様のいずれかの要素における更なる変形形態が、本開示によって考慮される。かかる変形形態には、材料、コーティング又は製造方法の選択が含まれる。

図１４Ａ〜１４Ｃを参照すると、一実施形態において、流体充填プレートは、流体貯留部１４０２、エジェクタ機構接続部１４０４及び１以上の流体開口１４０６を含むキャピラリプレート１４００を備え得る。必要に応じて、キャピラリプレート１４００には、参照によりその全体において本明細書に援用される２０１１年７月１５日に出願された「液滴発生装置」という名称の米国特許出願第１３／１８４，４８４号に記載されているような、種々の貯留部構造（図示しない。）との接続を容易にする、貯留部ハウジング嵌合リング１４１０が含まれていてもよい。

さらに、キャピラリプレート１４００には、場合により、貯留部ハウジング（図示しない。）にキャピラリプレート１４００を固定するように、ハウジング嵌合リング１４１０において固定クリップ１４１２が含まれていてもよい。例示的なクリップ構造及び位置が示されているが、種々の実施形態及び位置が想定され、これらは本開示の範囲内にある。キャピラリプレート１４００には、種々の貯留部ハウジング構造（図示しない。）の開放を容易にするように、流体貯留部接続部１４０２において貫通突起１４１４も含まれていてもよい。例示的な貫通突起及び位置もまた示されているが、種々の実施形態及び位置が想定され、これらは本開示の範囲内にある。例えば、貫通突起は、１以上の流体開口１４０６を通る流体の流れを妨げないように大きさを調整し、形成してもよい。

図１５Ａ〜１５Ｃを参照すると、特定の実施形態において、キャピラリプレート１５００のエジェクタ機構接続部１５０２は、エジェクタ機構の後部吐出面１５０６と平行配置され、キャピラリプレートとエジェクタ機構との間に間隔１５０８が形成され、エジェクタ機構の後部吐出面のキャピラリ流体充填領域１５１２におけるキャピラリプレート１５００とエジェクタ機構１５０４との間に流体流１５１０が発生する。この流体流１５１０によって、キャピラリプレート１５００は、エジェクタ機構のエジェクタプレート１５１４の後部吐出面１５０６に流体を供給することができる。キャピラリプレートの構成は、エジェクタプレート１５１４の後部吐出面１５０６のキャピラリ流体充填プレートにおいて、常に流体を供給及び送達する。このため、一定体積の液滴は、流体レベル及び装置の方向（すなわち、姿勢）に関係なく、エジェクタ機構によって発生する。

図１６Ａ及び１６Ｂを参照すると、キャピラリプレート及びエジェクタプレートの平行面間の流体充填は、キャピラリプレート間の距離ｄによって異なる。図１６Ａに示されているように、最大１ ｍｍのプレート間の間隔によって、キャピラリ流体充填領域に適切な流体の充填（液体の高さ）が提供される。特定の実施形態において、約０．２ ｍｍ〜約０．５ ｍｍ、より具体的には約０．２〜約０．４ ｍｍ、又はより具体的には０．３ ｍｍという、キャピラリプレートとエジェクタ機構との間隔を用いることができる。

理論によって制限されるものではないが、２つの平行な面間の毛管上昇の一般式は、以下に示すとおりである。

式中、
ｈは液体の高さであり、
γ_lvは、表面に接する液体蒸気表面張力であり、
θは、流体と表面との間の接触角であり、
ρは、流体と蒸気との間の密度差であり、
ｇは重力加速度であり、
ｄは、面間の距離である。

流体充填プレートは、意図する用途における使用に適したいずれかの材料から形成することができる。一例として、眼科用途において、医薬としての眼科用途での使用に適した材料は、送達される流体と化学反応しないか又は当該流体を吸着しない高分子材料などを用いることができる。特定の実施形態において、送達される流体に暴露する流体充填プレートの表面は、平行面間の吸上毛管作用を促進するように、親水性／疎水性、表面エネルギーなどを含む所望の表面特性を提供する材料から形成することができる。例えば、参照により本明細書に援用される、Ｔｈｏｍｐｓｏｎらの米国特許第５，２００，２４８号を参照されたい。

特定の実施形態において、例えば、キャピラリプレートの実施形態において、流体充填プレートは、単一の材料から形成することができる。他の態様において、流体充填プレートは、１を超える材料から形成された複合材料であってもよく、所望の表面特性を有するように、送達される流体に露出する面が選択される。一例として、キャピラリプレートは、射出成形してもよいし、単一部品として又は別個の部品として熱成形してもよい。必要に応じて、１以上の貯留部嵌合面は、別々に形成してもよいし、又は、キャピラリプレートの他の構成要素と一体部品として形成してもよい。限定を意図するものではないが、一例として、材料としては、ナイロン‐６などのナイロンを含むポリアミド、ＨＤＰＥ、ポリエステル、コポリエステル、ポリプロピレン、及びその他の適切な医薬用親水性ポリマー又はポリマー構造体が挙げられる。

流体充填プレートは、所望のエジェクタ機構に接続するように、いずれかの方法により大きさを調整し、形成することができ、流体が供給され、適切なキャピラリ流体充填領域は、キャピラリプレートとエジェクタ機構の後方吐出面との間のエジェクタ機構接続面に形成される。図１７Ａ及び１７Ｂを参照すると、キャピラリプレート１７００の一実施形態が示されている。ただし、図１７Ａ及び１７Ｂに示されている大きさは、例示目的にすぎず、本開示はそのように限定されない。一例として、キャピラリプレート１７００は、概して正方形であり、その辺の長さは約２５ ｍｍであり得る。ただし、略円形形状などを含む他の形状が想定される。４つの離れた流体開口１７０６は、約４．７０ ｍｍの環径(annular radius)を示し、約２．５０ ｍｍの一般開口幅及び約２ ｍｍの間隔を有する。キャピラリプレート１７００の流体流部分（すなわち、流体開口１７０６を含むキャピラリプレート１７００の部分）の厚さは約０．３０ ｍｍであり、キャピラリプレート１７００のハウジング嵌合リング１７１０の厚さは約２ ｍｍであり得る。貫通突起１７１４は、流体流を可能にしつつも、所望の突起の特性を提供するように、例えば、約１．６２ ｍｍの径及び約１．３５ ｍｍの長さとすることができる。

本発明の理解を支援するために、図１８〜２２は、エジェクタ装置の性能に対する本明細書に説明されている流体充填プレートの使用の種々の影響について示している。本明細書に説明されている試験は、本発明を具体的に限定するものと解釈されるべきではなく、当業者の範囲内に入る現在知られているか又は将来開発される本発明のかかる変形形態は、本明細書に説明され、以下に特許請求の範囲に記載されている本発明の範囲内に入ると考えられる。

具体的には、図１８は、２５及び４０ミクロンの孔を備え１６０ミクロンの厚さのＮｉＣｏエジェクタプレートを用いた、共振周波数に対するキャピラリプレートの影響と、水の質量堆積について示し、周波数の下方推移を示している。図１９は、共振システム（例えば、エジェクタプレート後方のキャピラリ領域）の流体の密度（したがって、質量）が増加するため、共振周波数が下方推移することを示している。図２０は、２５及び４０ミクロンの孔を備え１６０ミクロンの厚さのＮｉＣｏエジェクタプレートを用いた、種々の流体の送達に用いられるキャピラリプレートに関連する周波数の下方推移を示している。図２１は、共振システムの流体の密度（ρ）及び粘度（η）が増加すると、共振周波数と共振構造の振幅がともに低減することを示している。一例として、そして、図２１のグラフ中の特定の値に必ずしも関連することではないが、水、エタノール及びプロピレングリコールの密度及び粘度をグラフの下の表に示す。図１８〜２１に示されているように、キャピラリプレートの存在によって、より低い周波数への共振周波数の全体的な変化が生じる。液体（水、エタノール及びプロピレングリコール）の噴霧量の変化は、密度及び粘度の増加の結果である。

図２２は、キャピラリプレートを含むエジェクタ装置の姿勢非感受性を示している。図示するように、送達量（質量）は、エジェクタ装置の方向に対して比較的影響を受けない。これによって、エジェクタプレート後方の流体の一定の送達及び供給が保証される。このため、流体レベル及び装置の方向に関係なく、一定体積の液滴が形成され、エジェクタ機構によって噴霧される。

他の実施形態において、流体充填プレートは、キャピラリ／穿刺プレート流体送達システムとも称する、穿刺プレート流体送達システムを備えていてもよく、穿刺プレート流体送達システムは、圧電吐出によって指向性液滴流として送達するために、貯留部からエジェクタ機構背面の流体貯留領域（fluid retention area，流体保持領域）に流体を送達するように構成されている。理論によって制限されるものではないが、穿刺プレートシステムは、静水圧、毛管圧、幾何学的圧力勾配（ベンチュリ効果）及び空気吸引(air exhaustion)のうちの１以上を利用することができる。

穿刺プレート流体送達システムとその動作の一実施形態が図２３〜２７に示されている。図２３Ａ及びＢはそれぞれ、上昇孔(rise hole)２３０２を備えたエジェクタ機構２３００の正面図及び背面図を示している。図２３Ｃの正面図及び図２３Ｄの背面図に示されているように、穿刺プレート流体送達システムには、穿刺／キャピラリプレート流体送達システムと、毛管作用を含む１以上のメカニズムによって流体をエジェクタ機構に導くエジェクタ機構の背面との間に流体貯留領域(fluid retention area)を備えたキャピラリプレート部分、及び、貯留部から流体貯留領域に流体を移す少なくとも１つの中空穿刺針が含まれ得る。本実施形態において、６つの中空穿刺針２３０６は、キャピラリ／穿刺プレートの背面から延び、針を通すチャネルは、孔２３０８によって示されているように、キャピラリプレート２３０４の前面まで延びている。針２３０６は、付属部品２３１２の収容部を構成する壁２３１０によって包囲されている（付属部品２３１２に収容される自己封止型シリコーン封止要素２３１４とともに図２３Ｅに示されている。）。

まず、流体収容貯留部又はアンプル２３１６（これらの用語は、本明細書において区別なく使用される。）は、付属部品に連結し、付属部品及びシリコーン封止要素２３１４によって構成された第２の貯留部と流体連通している。そして、キャピラリプレート２３０４は、エジェクタ機構２３００に取り付けられ、エジェクタ機構と流体連通している。ただし、使用前に、穿刺プレート及びエジェクタ機構２３００は、流体交換を防止するように、付属部品２３１２及び貯留部２３１６から離れた状態で設けることができる。接続の初期段階において、図２３Ｄにおいて穿刺プレート画像の後方に示されている中空穿刺針２３０２は、付属部品２３１２の内部にある自己封止型シリコーン穿刺ガスケット又はグロメット２３１４に部分的に挿入されている。付属部品２３１２に形成された第２の貯留部は、第１のアンプル／貯留部２３１６中の流体の方に常に開いている。ただし、この段階では、付属部品２３１２の第２の貯留部に移動した第１の貯留部からの流体は、自己封止型シリコーンガスケット材料(self-sealing silicone gasket material)２３１４によって生じる障壁により、中空穿刺針２３０６に入らない。

穿刺は、シリコーンガスケットを通して針を押し付けることにより、ガスケット２３１４を通して流体充填具に穿刺プレート針を終始押圧させて達成される。これは、例えば、付属部品が穿刺プレート２３０４の収容部２３１０にスナップ結合する（クリック音によって示される。）場合に生じ得る。シリコーンガスケット２３１４が適合した材料及び自己封止型シリコーン材料であるので、シールは穿刺後に維持される。穿刺直後の貯留部／容器から中空穿刺針の流体の初期移動は、静水圧、付属部品貯留領域／貯留部の容積、並びに、キャピラリ／穿刺プレートの中空穿刺針及びチャネルによって構成されたキャピラリ管を通して流体を流れさせる初期穿刺からの流体反力の組合せから生じる。

流体がキャピラリ管を通過すると、表面張力効果は、重力に対して流体の上昇に影響を及ぼす。流体が上昇すると、エジェクタ開口又は孔の前面から流体を押し出すことによって、システムから空気を除去する。毛管上昇孔(capillary rise hole)２３０２は、システムの空気の圧力除去手段として機能する圧電素子２３２２よりも上に、エジェクタ機構のエジェクタプレート２３２０上に配置されている。これらの毛管上昇孔２３０２のない状態において、システムは、エジェクタ開口よりも上の領域で閉鎖され、流体は、最終的に毛管圧と等しくなる空気圧の蓄積の増加(increasing build up)により、上昇しなくなる。完全な上昇を達成するために、空気はすべて、システムの外に押し出される必要がある。毛管上昇孔２３０２（図２５Ａに背面及び図２５Ｂに正面から示されている。）は、孔と等しくなる圧力として作用し、（流体の漏出を防止するように）配置され、適切に大きさが調整され、流体が完全に上昇することができ、これによって、システム内に空気が残存しない（残存する空気が非常に少ない）ことが保証される。組み立てられたエジェクタアセンブリは、図２４Ａに正面から示され、図２４Ｂに背面から示されている。

図２６は、シリコーンガスケットを通して完全に穿刺後の穿刺プレートシステムを通る流体流を概説する概略について示している。液体は、穿刺システムを通って、キャピラリプレート室２６００まで流れ、エジェクタ開口又は孔２６０２及び毛管上昇孔２３０２から空気を押し出す。図２３Ｃ及びＤを参照すると、穿刺／キャピラリプレート２３０４は、６５０ミクロンの内径（ＩＤ）及び１ ｍｍの外径（ＯＤ）を有する６つの針を備えた構造を示している。針の数は、１つの針と同程度に少なくすることができるだけでなく、針の数には、多くの針、例えば、５００ミクロン〜３ ｍｍの範囲のＩＤ寸法、及び６００ミクロン〜４ ｍｍの範囲のＯＤ寸法を有する８つの針も含まれ得る。図２５に示されている上昇孔は、この図に示されているものから変更することもできる。この図は、５〜２０ミクロンの径の大きさの上昇孔を示しているが、孔の数は、１つの孔と同程度に少なくすることができるだけでなく、孔の数には、多くの孔、例えば、１０〜５０ミクロンの孔径を有する８つの孔も含まれ得る。

または、図４４〜４６を参照すると、穿刺プレートは、細長い針穿刺システムとともに設計することができる。かかる構造は、例えば、直立した矩形の低引張応力（ＬＴＳ）貯留部（すなわち、ＩＶバッグ構造）などの貯留部構造の特定の構造に関して用いることができる。

穿刺プレートは、本明細書に説明され、示されているように、いずれかの適切な材料から構成することができる。非限定的な例として、穿刺プレートは、液晶ポリマー「ＬＣＰ」（０〜３０％のガラス充填）、ナイロン６、ナイロン６，６、ポリカーボネート、ポリエーテルイミド（Ｕｌｔｅｍ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、カプトン、ポリイミド（Ｋａｐｔｏｎ）、ステンレス鋼３１６Ｌ、ダイヤモンド様炭素（ＤＬＣ）コーティングステンレス鋼（３００シリーズ）、ダイヤモンド様炭素（ＤＬＣ）コーティングアルミニウム、ダイヤモンド様炭素（ＤＬＣ）コーティング銅、ダイヤモンド様炭素（ＤＬＣ）コーティングリン酸コバルトナノ結晶、リン酸コバルトナノ結晶（ｎＣｏＰ）、金コーティングステンレス鋼（３００シリーズ）、ポリマーコーティング（上に挙げたポリマー）ステンレス鋼（３００シリーズ）、ポリマーコーティング（上に挙げたポリマー）銅（３００シリーズ）、ポリマーコーティング（上に挙げたポリマー）アルミニウム（３００シリーズ）などから構成することができる。

上述の事項では、例示及び例によって種々の実施形態について説明しているが、当業者であれば、本出願の趣旨及び範囲内において、種々の変更及び改良を実行できることを認識する。「キャピラリプレート」及び「穿刺プレート」という用語は種々の実施形態について説明するのに用いられているにかかわらず、その説明は、いずれかの流体充填プレートに適用可能であり、プレートの形態を採用する必要がなく、また、貯留部からエジェクタ機構に液体を導くのに適したいずれかの構成を有し得ることが認識される。

本明細書に用いられる貯留部は、流体を保持するのに適したいずれかの物体であり得る。一例として、貯留部は、流体を収容することが可能ないずれかの適切な材料から製造することができる。本開示の貯留部は、硬質又は可撓性であってもよく、本開示の貯留部は、更に折り畳み可能であってもよい。本明細書に用いられる折り畳み可能とは、折り畳まれた後に、全容積が、折り畳み式でない容器に封入できる容積よりも少なくなるように、圧搾、折り畳み、破砕、圧縮、真空化又はその他の操作によって達成される、貯留部内で得られる容積の減少をいう。貯留部は、一定体積の流体を保持することが可能な容積に形成できるいずれかの適切な材料から製造することができる。適切な材料は、例えば、いずれかの可撓性又は硬質の材料であってもよく、成形可能であるか、又はあらかじめ成形されていてもよい。本明細書に用いられる貯留部は、一例として、フィルムから形成することができる。

さらに、貯留部は、流体貯留部接続部を形成するように、流体充填プレートと流体連通していてもよく、また、特定の実施形態において、流体充填プレートには、場合により、種々の流体貯留部構造との接続を容易にするように、貯留部嵌合面又はリングが含まれ得る。

一部の態様において、本開示のシステムの貯留部は、低引張応力又は「ＬＴＳ」貯留部として構成することができる。本開示のＬＴＳ貯留部は、一般に、記憶効果、折り目形成及びバイアスがない折畳みから作製された貯留部によって、システムに負荷される正圧勾配を最小化又は排除するように設計されている。かかる勾配によって、システムに正味の圧力差を加える貯留部の復元（体積の増加）が生じ、エジェクタの開口を介して空気を吸引することによって、潜在的な障害の原因となり得る。特定の態様において、圧力差を補正するために、ＬＴＳ貯留部は、バイアスをかけてその低位置の静止位置に折り畳まれるように構成され、これによって、折り目形成の可能性が低減又は排除される。

また、ＬＴＳ貯留部は、不活性及び蒸発抵抗性を損なうことなく、容積の増加、反発及び記憶効果に抵抗する、薄く、可撓性の（低引張応力）材料から構成される（表７を参照）。上で説明し、以下に更に詳しく説明するように、ＬＴＳ貯留部は、例えば、ＲＦ溶接、成形同時充填法、成形充填法などを含む、いずれかの適切な方法で構成することができる。

理論によって制限されるものではないが、作動時に、流体貯留領域／貯留部からキャピラリ管を介して流体輸送を支援するために、ＬＴＳ貯留部は、図２７に示されているように、並びに、以下にベルヌーイの方程式において説明するように、及び図２８に示されているように、連続性の原理及びベンチュリ効果を組み込むことによって流体を加速させるように、幾何学的に設計することもできる。

また、理論によって制限されるものではないが、図２８には、連続性の原理から生じる速度の増加によって貯留部が下方に移動する場合、貯留部の幾何形状の収束形状プロファイルへの変更（大きな面積から小さな面積）が、どのようにして流体加速を生じるのかについて記載されている。ベルヌーイの方程式によれば、連続性の原理からの速度増加によって、（連続性を維持するために）速度が増加する領域において圧力が減少する。この圧力の変化によって、穿刺針／キャピラリ管を介して流体を付属部品に輸送するのを支援する勾配が生じる。収束面積の変化から生じるこのような速度増加は、ベンチュリ効果として知られている。

図２９は、静水圧が、どのようにして、ＬＴＳアンプルから付属部品に、及び穿刺針を通して流体貯留部内に流体を流れさせるかについて示している。静水圧を最大にするためには、静水圧が高さの関数であるため、アンプルを直立位置に配向させる必要がある。

図３０は、折り畳まれる非流体加速ＬＴＳ貯留部の幾何形状の概略図を示している。直立した矩形は、その最小寸法（図示しない。）に沿って折り畳まれるように設計された貯留部（ＩＶバッグに類似）を表わす。直立した矩形の貯留部構造は、静水圧の効果が最大になるように、高さを最大にするように直立して配向されている。図示されている２つ目の像は、直立した矩形と同様に機能するが静水圧の効果を最大にすることのない、横向きの矩形である。３つ目の像は、正方形の貯留部形状を示している。図３１は、流体加速ＬＴＳ貯留部の幾何形状の概略図を示している。

図３２を参照すると、円形流体加速ＬＴＳ貯留部の２つの例が示され、一方は、成形同時充填法によって構成され（図３２Ａ）、他方は、ＲＦ溶接によって構成されている。図示されているように、貯留部にバイアスがかけられ、最小寸法、図３２において厚さに沿って折り畳まれる場合、折畳みの量を高めることができる。このような折畳みによって、作動時における貯留部の折り目の形成が大幅に防止される。直立型の貯留部の構造において、エジェクタ装置の作動時における折り目の形成の更なる防止は、ハウジング内に貯留部を封入することによって生じ得、ハウジングが空になると、ハウジング自体の上に折り畳まれることが防止される。これらの貯留部の性能を裏付けるデータは、本明細書に示されている。

図３３は、穿刺プレート３３００と、付属部品を備えた成形同時充填貯留部の構造を示している。使用される自己封止型貯留部の材料についての特定の実施形態において、穿刺は、貯留部の下部領域から直接実行することできる。図３３の下部に示されている充填コンパートメントは、第２の貯留部の最大流体充填を可能にするように設計されている。成形同時充填穿刺プレートアセンブリの代替的穿刺メカニズムは、図３４に示されている。

図３４Ａは、成形同時充填貯留部穿刺プレートアセンブリの別の実施形態の側面プロファイルを示している。図３４Ａは、プラスチックシェル３４００が自己封止型材料から構成される場合に、成形同時充填貯留部を介して針穿刺を支援するのに用いられる、プラスチックシェルの形態の硬化メカニズムを示している。右側の図（図３４Ｂ）は、成形同時充填貯留部が、穿刺時に自己封止せず、図２２及び２３と同様に、付属部品に接続される必要がある場合の構造を示している。図３４Ｂに示されているように、針は、シリコーンガスケットを経て、「針は、ここを通して穿刺する」と示されている領域に通す必要がある。

本開示の更なる他の実施形態において、図３５は、折り目形成を防止する特定の方法によりバイアスをかけて折り畳まれた貯留部の幾何形状を示している。これらのアンプルの下方噴霧及び折畳み手順及び結果は、以下の実施例に開示されている。

実施例３：下方噴霧及び折畳みの測定
例えば図３０〜３５に示されているように、種々の貯留部構造が流体を除去している場合に、システムにかける負圧の量を決定するために、静的折畳み試験を実行した。本試験の試験設定を図３６〜３７に示す。試験の手順は、以下のとおりであり、すなわち、貯留部を水柱管に取り付け、水柱管を真空調節装置に接続し、真空調節装置を、貯留部又はアンプルから流体を吸引するのに用いられる機械ポンプに接続する。

所定の周波数又は複数の周波数（質量堆積スウィープ，mass deposition sweep）において装置からの噴霧質量を決定するために、質量堆積試験を実行した。一部の周波数において噴霧当たりの質量が非常に低く、当該質量が、質量を測定するのに用いられる計量手段の公差の下限にあり得ることを考慮し、噴霧数をそれぞれの周波数において試料ごとに変化させ、そして、それぞれの周波数において噴霧量ごとに平均し決定した。また、このことは、測定中に何らかの誤差を排除するのにも有用であった。（用いられる計量手段は、ミリグラムの１０分の１まで読み取ることができた。）。これらの設定を、計量手段、関数発生器及びオシロスコープと通信するラップトップコンピュータによって実行した。噴霧質量を、噴霧時の電気特性（位相及び電圧と電流の大きさ、並びにインピーダンス）とともに記録した。ｌａｂｖｉｅｗ実行プログラムにコンパイルし、ラップトップから実行するｌａｂｖｉｅｗプログラムによって、設定を制御した。このプログラムによって、ユーザは、セットアップ中に実験室の機器、計量手段のＣＯＭポート、並びにオシロスコープ及び関数発生器のユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）識別を選択することができる。ユーザは、電圧、波形、開始周波数、終了周波数、ステップサイズ、噴霧数、噴霧間の時間、及び噴霧時間という試験パラメータを規定することもできる。プログラムは関数発生器と通信し、噴霧の周波数及びとサイクル数を設定し、適切な噴霧時間を達成し、オシロスコープをトリガ（電圧プローブ）からの単一の捕捉に設定した。そして、プログラムは、波形をトリガするように関数発生器に命令した。信号を演算増幅器に送信し、適切な電圧まで信号を大きくし、その後、装置に印加した（０±９０Ｖ）。装置において、電圧及び電流プローブを取り付け、電圧を確認し、電流を読み取った。計量手段から質量が読み取られる前に計量手段が平衡を保つ時間（およそ８秒）を考慮し、噴霧当たりの質量を決定するように、プログラムに遅延が書き込まれた。計量手段を、試験開始時及び０．５グラムすべてにおいてゼロにした。計量手段をゼロにする場合の０．５グラムすべてにおいて、計量手段を清浄化し、装置に取り付けられた貯留部を再充填した。これは、装置が流体を消費せず、また、０．５ｇまで蒸発可能な計量手段の流体の量を制限することによって、計量手段の流体の蒸発からの誤差を低下させることを保証した。計量手段は、ユーザによって規定されたそれぞれの噴霧セット（通常は５）後に、読み取った。噴霧質量を、計量手段の読取りから前回値を引くことによって決定し、これによって、噴霧セット間において計量手段をゼロにするのに必要な時間が省かれた。

図３８は、対照貯留部であって、多くの折り目を形成し負圧の蓄積を生じるように非常に硬質で折り畳み可能な対照貯留部の下方噴霧性能（流体の２４％）を示している。図３９は、図３５に示されているように、本開示の代表的なＬＴＳ貯留部の結果を示している。これは、制御された方向に折り畳まれるようにバイアスがかけられた幾何形状を生じる場合の下方噴霧性能の改良、並びに、可撓性材料及び適切な材料厚さの選択について示している。グラフは、若干の外れ値があるが、試料（同じ厚さを有する同じ種類のアンプルの複数の試験）の大部分が８０％以上の流体を除去でき、図３８の折り目のある対照貯留部よりも良好に除去することを示している。

図４０は、丸味を帯びたＬＴＳ貯留部の一実施形態による２つの別個の下方噴霧性能を示している。この貯留部は、顕著な改善を示し、９０％を超える流体が除去された。図４１は、図３５の丸味を帯びたＬＴＳアンプル構造の選択における折畳みについて示している。これらのグラフは、丸味を帯びたＬＴＳ貯留部を用いる場合に、システムから発生する負圧の大きな改善を示している。理論によって制限されるものではないが、図４２は、丸味を帯びたＬＴＳ貯留部を用いた逆噴霧に関与するメカニズムを示し、図４３は、上下逆の完全な穿刺システムにおいて下方噴霧されたＬＴＳ貯留部の実際の下方噴霧性能についての結果を示している。

本開示の他の態様によれば、流体充填プレートは、図４４〜４６に示されているように、種々の針穿刺システムとともに構成することができる。かかる構造は、貯留部構造、例えば、直立した矩形ＬＴＳ貯留部（すなわち、ＩＶバッグ型構造）に関連して用いることができる。

上述したように、システムのエジェクタプレートには、作動領域（エジェクタ開口）よりも上に、追加の空気圧除去を提供するように、毛管上昇孔が含まれ得る。この追加の空気圧除去によって、流体の完全な毛管上昇が可能になり、貯留領域／貯留部に流体を完全に充填することができる。本発明の特定の態様によれば、予想外にも、これらの孔がエジェクタ開口よりも上に配置されていない場合、流体がエジェクタ開口の高さよりも下に流れると、装置を効果的に作動させることができない（これによって、外部空気が、作動時に、システムに移動できる）ことが分かった。

毛管上昇孔を構築する場合、孔の大きさの最適化が重要である。孔は、毛管上昇があまり遅くならないように、適切な通気速度を可能にするのに十分に大きいことが好ましく、また、孔が重力方向に配置される場合、流体が容易に漏出しないように十分に小さいことが好ましい。上昇孔からの流体の漏出は、孔の大きさの関数とともに、流体の表面張力でもある。より高い表面張力を有する流体は、流体によって上昇孔内に形成された流体メニスカスの強度（流体の表面張力の関数である。）により、漏出に対する抵抗性を増加させ、漏出する流体及び移動する空気に対して障壁を生じる。貯留部（アンプル）の静水圧が上昇孔空洞内の表面張力を克服する場合、障壁は破られる（図４７を参照）。

本開示の流体充填プレートは、例えば、図２７に関して前述したとおり、吐出用圧電メッシュの作動領域後方の位置に流体を輸送するように、毛管現象を利用する。毛管上昇は、流体の表面張力、流体に接触する面の表面エネルギー（接触角）、流体に接触する面の距離の関数である。穿刺プレートシステムの最適な性能を達成するために、親水性材料（９０度未満の流体と表面との間の接触角）を、キャピラリチャネルに用いることが好ましい。さらに、材料は、生体適合性であり、化学的に不活性であることが好ましい。流体上昇を含有する面の距離は、キャピラリ幅が流体のキャピラリ幅よりも相当小さいことを保証し、これによって、表面力が重力よりも顕著に大きいことを保証するように、調整されることが好ましい。図２７に示されているように、システム内の毛管上昇は、穿刺プレート（キャピラリプレート＋針）とエジェクタプレート（作動領域が含まれる。）又は開口（圧電メッシュスクリーン）との間において生じる。

実施例４：毛管上昇の測定
図４８〜４９は、水及び例示的な眼科用薬剤ラタノプロストの種々の大きさの半液滴(half droplet radius)の毛管圧を示している。したがって、エジェクタプレートからの流体充填プレート距離は、エジェクタ開口よりも上の特定の高さに対する毛管上昇の最適化の重要なパラメータである。（流体の粘性及び表面張力とともに）このプレートの距離も、流体が最終的な高さに上昇する時間に影響を及ぼす。図５０に示されているように、水及び塩水を噴霧するように構成された装置は、２．７ ｍｍ以下のキャピラリ距離によって作動させることができる。ただし、本開示のシステムは、そのように限定されず、２．７ ｍｍから１．７ ｍｍ及び１．７ ｍｍ未満のキャピラリ距離（キャピラリプレートとエジェクタプレートとの間隔）を、より大きな毛管上昇を達成するのに利用してもよい。特定の実施形態において、穿刺プレートシステムの距離は、５０〜２００マイクロメートルであり得る。

この点に関して、図５１は、種々の材料から製造されたキャピラリチャネルにおける塩水の毛管上昇を示している。図５２は、毛管上昇孔２３０２を用いないキャピラリプレートと穿刺プレートとの間の毛管上昇を示している。これは、毛管上昇孔が含まれる場合に上昇を示す、図５３に示されている非常に良好な毛管上昇孔と対比されている。

さらに、以下の表８〜１０は、種々の数及び大きさの毛管上昇孔２３０２を用いた結果としての、流体充填プレートとエジェクタ機構の背面との間のキャピラリチャネルにおける毛管上昇データを示している。表８は、水の上昇時間のデータを示し、表９は、室温におけるラタノプロストの上昇時間を示し、また、表１０は、３８°Ｆに冷却されたラタノプロストの上昇時間を示している。一部の結果は、毛管上昇孔の欠陥による動作（Ｉｎ‐Ｏｐ、作動領域に充填していない、ブランク流入）として除去しているか、又は非対称の充填を示している（アスタリスクによって印をつけている。）が、５つのキャピラリ孔を用いる場合、結果は、上昇時間において利点を示し、キャピラリ孔の大きさの増加につれて、速い上昇時間を示した。

実施例５：選択された眼科用薬剤及び上昇孔の大きさにおける流体漏出試験
装置の一実施形態の毛管上昇孔又は通気孔からの流体漏出を試験するために、図５４に示されているように、試験アセンブリを構築した。上昇孔及びエジェクタアセンブリを備えたエジェクタプレートを、管によって構成された流体柱の下に配置した。試験流体を、エジェクタプレートの真上に配向した管に充填し、流体柱の高さを慎重にモニタリングした。エジェクタ開口よりも上の流体が上昇孔及びエジェクタ開口を通って漏出する試験高さ（静水圧）に流体が達したら、高さ（圧力値に対応）を記録し、上昇孔の寸法を最適化する設計パラメータとして用いた。結果を以下の表１１〜１３に示す。

上述の事項では、例示及び例によって種々の実施形態について説明しているが、当業者であれば、本出願の趣旨及び範囲内において、種々の変更及び改良を実行できることを認識する。

上述したように、液滴は、エジェクタ機構に連結された貯留部に収容された流体から、エジェクタ機構によって形成することができる。ともにエジェクタアセンブリを形成するエジェクタ機構及び貯留部は、アセンブリが使い捨て又は再利用できるように着脱可能に構成することができる。このため、構成要素は、ハウジング、例えば、図２に示されているハウジング２０２の上部２００に着脱可能に被覆されていてもよい。したがって、ハウジング自体は、使い捨てであってもよいし、又は、着脱可能なエジェクタ機構を収容するように構成することによって再利用可能であってもよい。ハウジングは、携帯型、小型化されたものであってもよいし、又は基部に連結するように形成されていてもよく、他の装置と連信するように構成されていてもよい。ハウジングは、識別しやすいように色分けされているか又はそのように構成されていてもよい。

エジェクタ機構の具体的な実施形態を以下に説明するが、これは、エジェクタ機構の構成又は用途も、エジェクタ装置に追加することができる特徴も制限しない。一部の実施形態において、エジェクタ装置には、照明手段、アライメント手段、温度制御手段、診断手段又はその他の特徴が含まれ得る。他の実施形態は、対象の治療及び処置に用いられる相互接続された双方向装置のより大きなネットワークの一部であり得る。エジェクタ機構は、例えば、本明細書に説明されている圧電アクチュエータであってもよい。

図５５Ａ〜５５Ｃを参照すると、エジェクタアセンブリ５５００には、エジェクタ機構５５０１と貯留部５５２０とが含まれ得る。エジェクタ機構５５０１には、１以上の開口又は孔５５２６を含むジェネレータプレート５５３２に連結されたエジェクタプレート５５０２が含まれ得る。エジェクタプレート５５０２及びジェネレータプレート５５３２は、圧電アクチュエータ５５０４によって作動させることができ、圧電アクチュエータは、振動して、１つの方向５５１４に沿って、吐出液滴５５１２の形態で、貯留部５５２０内に収容された流体５５１０を送達する。また、流体は、ヒト成人、子供又は動物の眼５５１６に向かって吐出される眼科用流体であってもよい。さらに、流体は、ヒト又は動物の不快感、症状又は疾患を治療するための活性医薬を含有していてもよい。一部の実施形態において、ジェネレータプレートは、高弾性高分子材料から形成することができ、例えば、超高分子量ポリエチレン（ＵＨＭＷＰＥ）、ポリイミド、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリビニリデンフルオリド（ＰＶＤＦ）及びポリエーテルイミドからなる群より選択される材料から形成することができ、高弾性高分子ジェネレータプレートを含む。

図５５Ａに示されているように、エジェクタプレート５５０２は、流体５５１０を収容する貯留部５５２０の前面に配置されている。エジェクタプレート５５０２の背面５５２５は、流体５５１０に隣接して配置されている。したがって、本実施形態では、貯留部５５２０は、面５５２５及び開口５５２６に隣接して取り付けられた開口端部５５３８を有する。本実施形態において、面５５２５は、貯留部５５２０内に流体５５１０を封入している。貯留部５５２０は、適切なシール又は継手を用いて、エジェクタプレート５５０２の面５５２５の周辺領域５５４６において、エジェクタプレート５５０２に連結することができる。一例として、貯留部５５２０は、Ｏリング５５４８ａによって連結することができる。図示していないが、２以上のＯリングを使用することができる。当該技術分野で公知のとおり、Ｏリングは、いずれかの適切な断面形状であり得る。さらに、高分子シール、セラミックシール又は金属シールなどの他の継手を使用することができる。または、継手は完全に除去することができ、例えば溶接又はオーバーモールド法によって、貯留部５５２０をエジェクタプレート５５０２に一体的に連結することができる。かかる実施形態では、流体を貯留部５５２０に供給するための開口を設けることができる（図示しない。）。継手が用いられる実施形態において、継手は、例えば、貯留部５５２０とエジェクタプレート５５０２との間のヒンジ接続を設けることによって、又は、可撓性若しくは非硬質コネクタ、例えば、高分子コネクタを設けることによって、着脱可能に作製することができる。

貯留部５５２０は、エジェクタプレート５５０２の部分を覆う周辺リップ部又は壁５５５０を構成することができる。図５５Ａの実施形態において、壁５５５０は、エジェクタプレート５５０２と直接接することなく、Ｏリング５５４８ａに連結されている。または、壁５５５０は、エジェクタプレート５５０２に直接取り付けることができる。代わりに、貯留部は、エジェクタプレートに直接取り付けることができ、壁はすべて省略することができる。

形状及び寸法を含む貯留部の構造は、収容される流体５５１０の量とともに、エジェクタプレート５５０２の幾何形状に基づいて選択することができる。貯留部の代替的形態としては、（上述したような及び圧力差に対応する）重力送り式、ウィッキング(wicking)又は折畳み式ブラダーが挙げられる。これらの貯留部は、あらかじめ充填するか、マイクロポンプを用いて充填するか、又は交換可能なカートリッジを収容するように構成することができる。マイクロポンプは、折畳み式容器又は非折畳み式容器の中に又は流体を注入することによって、貯留部を充填することができる。カートリッジには、貯留部内に充填される容器が含まれ得る。または、カートリッジ自体を、使い捨て型エジェクタアセンブリに連結することができ、次いで、当該アセンブリは、規定の放出回数の後、交換される。貯留部の例は、２０１１年７月１５日に出願された米国特許出願第１３／１８４，４８４号に示されており、その内容は、参照により本明細書に援用される。

一部の実施形態において、貯留部５５２０には、貯留部５５２０内への空気の出入りを可能にし、貯留部内の流体５５１０を適切な周囲圧力に保つようにするために、貫通孔５５４２（図５５Ａに１つのみ示す。）が含まれている。貫通孔１６４２は、流体５５１０が孔から漏出しないように、小さな径を有する。または、貯留部５５２０内にはいかなる開口も形成されず、少なくとも一部、例えば部分５５４４又は貯留部５５２０全体は、例えば、上で詳細に論じたように、ブラダーの形態で折畳み可能である。このため、一部の実施形態において、貯留部全体は、可撓性又は折畳み式ブラダーの形態で作製することができる。したがって、流体５５１０が開口５５２６を通って吐出されると、貯留部５５２０は、その形状及び容積を変化させ、続いて、貯留部５５２０内の流体５５１０の量を変化させる。

図５５Ａの実施形態において、エジェクタ機構５５０１は、本実施形態において環状である圧電アクチュエータ５５０４により振動させることによって作動する。２つの電極５５０６ａ及び５５０６ｂは、エジェクタプレート５５０２の面５５２２に平行な圧電アクチュエータ５５０４の２つの対向する面５５３６及び５５３４上に形成され、圧電アクチュエータ５５０４を作動させエジェクタプレート５５０２及びジェネレータプレート５５３２を振動させる。表示を容易にするために、エジェクタプレート５５０２及びジェネレータプレート５５３２は、共通の平面内に示されている。ただし、図５５Ｂ〜５５Ｄに関して以下により詳しく論じるように、本実施形態において、ジェネレータプレート５５３２は、エジェクタプレート５５０２の表面に取り付けられている。電極５５０６ａ及び５５０６ｂは、接着剤による固定又は他の結合を含むいずれかの公知の方法でエジェクタプレート又は圧電アクチュエータに取り付けることができる。また、これらの電極は、エジェクタプレート５５０２に対して所定の場所でオーバーモールドすることもできる。ワイヤ又はその他の導電性コネクタを用いて、エジェクタプレート５５０２と電極５５０６ａ及び５５０６ｂとの間に必要な電気接触をもたらすことができる。または、めっき、又は、それ以外に、堆積によって、エジェクタプレート５５０２上に電極を形成することができる。一例として、電極は、電極５５０６ａとエジェクタプレート５５０２との間に塗布される導電性接着剤５５２８によって取り付けられ、電極５５０６ａを、エジェクタプレート５５０２と電気接触状態に配置させる。電極５５０６ａ及び５５０６ｂにわたって電圧が印加されると、圧電アクチュエータ５５０４は、エジェクタプレート５５０２及び同様にジェネレータプレート５５３２を曲げて、形状を、凹形又は凸形に変化させる。

したがって、電極５５０６ａ及び５５０６ｂにわたって電圧が印加されると、圧電アクチュエータ５５０４は、連結されるエジェクタプレート５５０２及びジェネレータプレート５５３２の共振周波数において、エジェクタプレート５５０２及び同様にジェネレータプレート５５３２を曲げて、形状を、交互に凹形又は凸形に変化させる。共振周波数において、圧電アクチュエータ５５０４によって曲げられた連結されるエジェクタプレート５５０２及びジェネレータプレート５５３２は、連結されるエジェクタプレート５５０２及びジェネレータプレート５５３２の変位を増幅し、これによって、圧電アクチュエータ入力の所要電力を減少させることができる。更なる態様において、環状／メッシュ固有の内部抵抗による、連結されるエジェクタプレート５５０２及びジェネレータプレート５５３２の共振システムの減衰係数は、無拘束状態を防止し、突発的な故障を防止する運動を制限する。

種々の圧電材料に対応する広範囲の電圧が当該技術分野において公知であるが、一例として、５〜６０Ｖ又は３０〜６０Ｖ、例えば４０Ｖ又は６０Ｖの電圧差が電極に印加されてもよい。電圧差の方向が例えば−４０又は−６０に反転されると、プレートは、反対方向に曲がる。このようにして、圧電アクチュエータ５５０４によって、エジェクタプレート５５０２及びジェネレータプレート５５３２を振動させ、この振動は、流体５５１０からの液滴５５１２の形成をもたらす振動を構成している。交流電圧が電極５５０６ａ及び５５０６ｂに印加されると、エジェクタプレート５５０２及びジェネレータプレート５５３２は振動し、これによって、流体液滴５５１２が開口５５２６内に蓄積し、最終的に、貯留部５５２０から離れるような方向５５１４に沿って、開口５５２６から吐出する。振動の周波数及び波長は、エジェクタプレート５５０２の厚さ、組成及び形態並びにその剛性を含む機械特性、ジェネレータプレート５５３２の特性、開口５５２６の容積、開口５５２６の数、圧電アクチュエータ５５０４の組成及び構造、圧電駆動電圧、周波数及び波形、流体の粘性、温度及びその他の要因を含むがこれらに限定されない、多くの要因によって異なり得る。これらのパラメータは、所望の液滴流を発生させるように調整又は選択することができる。液滴吐出頻度も多くの要因によって異なる。一部の実施形態において、液滴５５１２は、パルス周波数よりも低い周波数で圧電アクチュエータ５５０４に吐出される。例えば、液滴５５１２は、エジェクタプレート／ジェネレータプレートの振動（アクチュエータ５５０４と同じ周波数で振動する。）の１〜１０００サイクル、より具体的には８〜１２サイクルごとに吐出される。一部の実施形態において、ジェネレータプレートは、高弾性高分子ジェネレータプレートを含む。

本開示の一実施形態において、図５５Ｃに示されているように、エジェクタプレート５５０２は、対称取付構造体５５５５によって、任意の孔５５５１を通して中心対称的に取り付けることができる。対称取付構造体は、エジェクタプレート５５０２の等速表面積を最大にし、抗対称モードを抑制し、機械的に圧電材料を低次ベッセルモードに一致させることができる。図１Ｃに示されているように、本実施形態には、４つの取付タブ５５５５がある。別の実施形態では、８つの取付タブ５５５５があり得る。更なる別の実施形態では、１６の取付タブ５５５５があり得る。

特定の態様において、中心対称取付けは、無鉛、例えばＢａＴｉＯ₃圧電材料の使用を提供する。本開示の一実施形態において、ジェネレータプレート５５３２及び圧電アクチュエータ５５０４へのエジェクタプレート５５０２の共振結合は、業界標準圧電材料よりも小さい変位を有する圧電材料の使用を提供する。

図５５Ａを参照すると、本開示の特定の実施形態によれば、エジェクタプレート５５０２は、一体化されたジェネレータプレート５５３２を有した単純なエジェクタプレート５５０２であってもよく、一体化されたジェネレータプレートは、中央領域５５３０及び開口５５２６を有する。本開示の他の実施形態（図５５Ｂ〜Ｄ）において、エジェクタプレート５５０２は、連結されるジェネレータプレート５５３２を有したハイブリッドエジェクタプレート１６０２であってもよく、連結されるジェネレータプレートは、中央領域５５３０及び開口５５２６を有する。エジェクタプレート５５０２の第１の面５５２２は、ジェネレータプレート５５３２に連結することができる。エジェクタプレート５５０２は、一般に、ジェネレータプレート５５３２と並んで構成された中央開口領域５５５２を備え得る。そして、ジェネレータプレート５５３２は、ジェネレータプレート５５３２の中央領域５５３０がエジェクタプレート５５０２の中央開口領域５５５２に並んで配置されるように、エジェクタプレート５５０２に連結することができる。ジェネレータプレート５５３２の中央領域５５３０には、一般に、１以上の開口又は孔５５２６が含まれ、エジェクタプレート５５０２の中央開口領域５５５２と、１以上の開口５５２６を備えたジェネレータプレート５５３２の中央領域５５３０の配向によって、１以上の開口５５２６の連通が可能になる。一部の実施形態において、ジェネレータプレートは、高弾性高分子ジェネレータプレートを含む。

特定の態様において、エジェクタプレート５５０２の中央開口領域５５５２は、材料の十分な重なりを提供し、エジェクタプレート５５０２及びジェネレータプレート５５３２の連結を可能にするように、ジェネレータプレート５５３２よりも小さくすることができる。ただし、エジェクタプレート５５０２の中央開口領域５５５２は、かかる実施形態において、ジェネレータプレート５５３２の中央領域５５３０（そして、１以上の開口５５２６）を干渉しないか又は閉塞しないような大きさ及び形状である必要がある。非限定的な例として、エジェクタプレートの中央開口領域５５５２は、ジェネレータプレート５５３２と同様に形成することができ、例えば、約０．５ ｍｍ〜約４ ｍｍ、例えば、約１ ｍｍ〜約４ ｍｍ又は約１ ｍｍ〜約２ ｍｍなどの、エジェクタプレート５５０２にジェネレータプレート５５３２を連結するのに利用可能な材料の重なり（例えば、すべての側面での重なり）となるような大きさにすることができる。例えば、エジェクタプレートの中央開口領域５５５２は、概してジェネレータプレート５５３２の形状と一致するように、正方形、矩形、円形、楕円形などとして形成することができ、中央開口領域５５５２の全寸法が、例えば、約０．５ ｍｍ〜約４ ｍｍ小さくなるような（すなわち、円の直径は、約０．５〜約４ ｍｍ小さく、楕円形の主軸線及び副軸線は、約０．５ ｍｍ〜約４ ｍｍ小さく、正方形又は矩形の側面の長さは、約０．５ ｍｍ〜約４ ｍｍ小さくなるなどの）大きさにすることができる。一部の実施形態において、ジェネレータプレートは、高弾性高分子ジェネレータプレートを含む。

本明細書に記載されているものを除いて、例示的なエジェクタ機構は、２０１２年１２月１２日に出願された「エジェクタ機構、装置及び使用方法」という名称の米国特許出願第１３／７１２，７８４号、並びに、２０１２年１２月１２日に出願された「高弾性高分子エジェクタ機構、エジェクタ装置及び使用方法」という名称の米国特許出願第１３／７１２，８５７号に開示されており、これらの内容は、参照によりこれらの全体において本明細書に援用される。

ジェネレータプレート５５３２は、使用する材料に応じて、当該技術分野で公知のいずれかの適切な方法を用いて、エジェクタプレート５５０２に連結することができる。連結方法の例としては、接着材及び結合材、例えば、膠、エポキシ、結合剤、及びｌｏｃｔｉｔｅ４０９などの接着剤、又はその他の適切な強力接着剤、溶接及びボンディング加工、例えば、超音波若しくはサーモソニックボンディング、熱接合、拡散接合、又は圧入などの利用が挙げられる。

エジェクタプレート５５０２の面５５２２も、作動時に液滴を形成するようにジェネレータプレート５５３２を作動させる圧電アクチュエータ５５０４に連結することができる。エジェクタプレート５５０２に対する圧電アクチュエータ５５０４の取付方法及び場所は、エジェクタアセンブリ５５００の作動及び液滴流の発生に影響を及ぼす。図５５Ｂ〜Ｃの実施形態において、圧電アクチュエータ５５０４は、プレート５５０２の面５５２２の周辺領域に連結することができ、ジェネレータプレート５５３２は、上述したように、エジェクタプレート５５０２の中央開口領域５５５２と並んで配置されるように、面５５２２に連結されている。圧電アクチュエータ５５０４は、一般に、ジェネレータプレート５５３２の中央領域５５３０（そして、１以上の開口５５２６）を覆わないか又は閉塞しないように、エジェクタプレート５５０２に連結されている。このようにして、流体５５１０は、（図５５Ａに示されているように）開口５５２６を通過して、液滴５５１２を形成することができる。

エジェクタプレート５５０２、及び場合により連結されるジェネレータプレート５５３２によって構成される構造は、それぞれの固有モードにおいて、前述の構造が励起される場合に構造が採用する形状を構成する多くの固有モードを有する。固有モードの例を図３に示している。これらの固有モードのうちのいずれかにおける最大吐出では、圧電アクチュエータ５５０４は、適切に形成され、また、所望の固有モードにおいて、エジェクタプレート５５０２、及び場合により連結されるジェネレータプレート５５３２の変形に対する最小の抵抗を示す位置に配置されることが必要である。圧電アクチュエータ５５０４が所定の固有モードの形状に対する制限を提供する場合、圧電アクチュエータ５５０４及び結合層の剛性は、モードを減衰させる（継続的な移動に対して抵抗を提供し）、圧電アクチュエータ５５０４の材料特性に非常に依存する構造体の移動を強制し得る。これによって、圧電アクチュエータ５５０４特性のおおよその割合において、質量吐出を制限することができる。

一部の実施形態において、エジェクタプレート５５０２、及び場合により連結されるジェネレータプレート５５３２の固有モードは、エジェクタプレート５５０２、及び場合により連結されるジェネレータプレート５５３２の端部に圧電アクチュエータ５５０４を単に取り付けるだけで、継続的な移動（エジェクタプレート５５０２、及び場合により連結されるジェネレータプレート５５３２の共振）に対する（エジェクタプレート５５０２、及び場合により連結されるジェネレータプレート５５３２の内部抵抗以外の）低い抵抗により又は抵抗なく励起することができる。エジェクタプレート５５０２、及び場合により連結されるジェネレータプレート５５３２の端部に圧電アクチュエータ５５０４を結合することによって、エジェクタプレート５５０２、及び場合により連結されるジェネレータプレート５５３２の移動に対して、少なくとも可能な抵抗を提供することができる。セラミック（例えば、圧電アクチュエータ５５０４）の剛性、及び固有モード形状への結合によって提供される機械的抵抗が、エジェクタプレート５５０２、及び場合により連結されるジェネレータプレート５５３２自体よりも小さいので、結合された端部又は結合された端部付近の実施形態において、圧電アクチュエータ５５０４の制限は最小化される。

本開示の特定の態様において、エジェクタプレート５５０２、及び場合により連結されるジェネレータプレート５５３２の固有モードは、圧電アクチュエータ５５０４の寸法を変更することによって最適化することができる。態様において、所定の固有モードは、エジェクタプレート５５０２、及び場合により連結されるジェネレータプレート５５３２上の定常波、並びに（主要な半径方向若しくは長手方向の駆動モードに応じて）定常波ノード又は反ノード内の圧電アクチュエータ５５０４の寸法の抑制に関して、正しい位置において駆動力（例えば、圧電アクチュエータ５５０４）を備えることによって励起することができる。エジェクタプレート５５０２、及び場合により連結されるジェネレータプレート５５３２の固有モード、並びにこれらの形状は、解析的にステュルム‐リウビル(Sturm-Liouville)問題を解決することによって求めることができる。

本開示の特定の態様において、膜（例えば、ドラム）の理想化された固有モードは、ステュルム‐リウビル問題を解決することによって求めることができるが、エジェクタプレート５５０２、及び場合により連結されるジェネレータプレート５５３２の固有モード形状、周波数及び対応する振幅係数を解析的に解決するのは、数学上困難であるか又は更に解決困難になる。理想化された膜が搭載され、駆動素子が含まれ、理想化されていない境界条件を有するか、又は多数の材料を含む場合、ステュルム‐リウビル問題の解決策を得るための解析的制限が発生する。

本開示に係る態様において、エジェクタプレート５５０２、及び場合により連結されるジェネレータプレート５５３２には、流体５５１０などの充填物が含まれている。他の態様において、エジェクタプレート５５０２、及び場合により連結されるジェネレータプレート５５３２には、圧電アクチュエータ５５０４駆動素子が含まれている。別の態様において、エジェクタプレート５５０２には、１以上の材料を含む連結されるジェネレータプレート５５３２が含まれ得る。更なる態様において、エジェクタプレート５５０２は、不均一な厚さであり得る。同様に、一態様において、結合されるジェネレータプレート５５３２は、不均一な厚さであり得る。更なる別の態様において、ジェネレータプレート５５３２は、不均一であり重要な解析解をもたらし得る開口５５２６を有し得る。

理想化されていない膜に起因する解析的な制限を克服することができる。本開示に係る特定の態様において、有限要素法（ＦＥＭ）を用いて、構造全体をより小さな離散要素に分割するように、計算ソフトウェアを用いることができる。態様において、計算ソフトウェアは、構造を、振動関心対象の最小波長（最大周波数）の大きさの半分以下にできる要素に離散化する。他の態様において、離散要素は、振動関心対象の最小波長（最大周波数）の大きさの５分の１以下にすることができる。他の態様において、離散要素は、振動関心対象の最小波長（最大周波数）の大きさの１０分の１以下にすることができる。本開示の別の態様において、離散要素は、振動関心対象の最小波長（最大周波数）の大きさの１５分の１又は２０分の１以下にすることができる。そして、態様において、偏微分方程式を含む解析的な問題は、離散要素のそれぞれの点における中央差分により表わすことができる。別の態様において、偏微分方程式は、システムのエネルギーを最小化する基底関数の和を求めることによって解決することができる。

態様において、ＦＥＭ法を用いて、固有モード周波数及び形状は、解放された、単に支持された、固定された、ピンで留められたなどの境界条件のセット、又はこれらの境界条件の一部のハイブリッドのモード解析によって決定することができる。態様において、圧電アクチュエータ５５０４の形状は、駆動するように定められた固有モード形状によって決定することができる。特定の態様において、圧電アクチュエータ５５０４の形状は、単位面積当たりに加えられる力のカウンターバランスによって主に決定され、エジェクタプレート５５０２、及び場合により連結されるジェネレータプレート５５３２に接する圧電アクチュエータ５５０４の面積に直接関係し、抵抗又は減衰は、結合された圧電アクチュエータ５５０４の剛性によってモード形状に加えられる。

本開示に係る特定の実施形態において、圧電アクチュエータ５５０４の位置及び初期サイズが決定されると、エジェクタプレート５５０２上でモデル化され、圧電アクチュエータ５５０４の上部に印加される電圧をシミュレートし、エジェクタプレート５５０２、及び場合により連結されるジェネレータプレート５５３２末端に接地される。エジェクタプレート５５０２、及び場合により連結されるジェネレータプレート５５３２は、単純なエジェクタプレート５５０２、連結されるジェネレータプレート５５３２を有するハイブリッドエジェクタプレート５５０２、４つの柱構造を有する単純な又はハイブリッドエジェクタプレート５５０２、電場スクリーニング構造体、又はその他のいずれかの構造体の組合せであり得る。圧電アクチュエータ５５０４の励起周波数は、ゼロ周波数付近から、数百キロヘルツ（ｋＨｚ）又はより一般にいずれかの周波数まで、シミュレーションにより掃引される。単純な又はハイブリッドエジェクタプレート５５０２が経験するモード形状、変位の振幅及び速度は、掃引において周波数ごとに計算される。ＦＥＭ法を適用することによって、構造の振幅及び速度を評価することができる。

エジェクタプレート５５０２／圧電アクチュエータ５５０４システムが、所望の周波数において適切な振幅及び速度によって移動する場合、構造は完全である。そうでない場合、構造は、圧電アクチュエータ５５０４によって印加されるエジェクタプレート５５０２の減衰を変化させるように、圧電アクチュエータ５５０４の高さを薄くするか又は厚くすることによって調整される。特定の態様において、圧電アクチュエータ５５０４は、特定モードの減衰を低減させるか、又は共振周波数を高く若しくは低く変化させるように、横方向／半径方向に調整することもできる。シミュレーションは、構造の最適化が完了するまで、圧電アクチュエータ５５０４サイジングの傾向を示すように繰り返される。

エジェクタアセンブリ５５００は、所望の標的、例えば眼に治療剤又はその他の流体を送達するのに用いられるので、エジェクタアセンブリ５５００は、貯留部５５２０内に収容されている流体５５１０及び吐出される液滴５５１２の汚染を防ぐように設計することができる。一部の実施形態において、例えば、圧電アクチュエータ５５０４、エジェクタプレート５５０２、ジェネレータプレート５５３２などの、流体に露出する露出面の少なくとも一部の上にコーティング（図示しない。）を形成することができる。圧電アクチュエータ５５０４並びに電極５５０６ａ及び５５０６ｂと流体５５１０が直接接触するのを防ぐために、コーティングを用いてもよい。エジェクタプレート５５０２又はジェネレータプレート５５３２が流体と相互作用するのを防ぐために、コーティングを用いてもよい。また、圧電アクチュエータ５５０４並びに電極５５０６ａ及び５５０６ｂを環境から保護するために、コーティングを用いてもよい。例えば、コーティングは、非反応性材料、例えば、ポリプロピレン、ナイロン若しくは高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）を含むポリマー、又は、金、白金若しくはパラジウム、又はTeflon（登録商標）を含むコンフォーマルコーティングコーティングであり得る。コーティングについては、本明細書で更に詳しく説明する。

ジェネレータプレート５５３２は、少なくとも１つの開口５５２６を含有する有孔プレートであってもよい。１以上の開口１６２６は、流体５５１０がその開口を通りジェネレータプレート５５３２から吐出されると、液滴を形成することができる。ジェネレータプレート１６３２には、いずれかの適切な開口構造が含まれ得る。高弾性高分子を含むジェネレータプレート５５３２の例は、２０１２年１２月１２日に出願された「高弾性高分子エジェクタ機構、エジェクタ装置及び使用方法」という名称の米国特許出願第１３／７１２，８５７号に開示されており、その内容は、かかる開示の目的において、参照によりこれらの全体において本明細書に援用される。

一部の実施形態において、エジェクタプレート５５０２は、金属、例えば、ステンレス鋼、ニッケル、コバルト、チタン、イリジウム、白金若しくはパラジウム又はこれらの合金から形成することができる。または、プレートは、他の金属、又はポリマーを含む他の適切な材料から形成し、上述したとおりにコーティングすることができる。プレートは、１以上の材料又は層の複合材料であってもよい。プレートは、例えば、板金からの切断、予備成形、圧延、鋳造又はその他の成形によって製造することができる。また、コーティングも、スパッタリング、物理蒸着法（ＰＡＤ）、化学蒸着法（ＣＯＤ）を含む蒸着、又は静電粉体堆積(electrostatic powder deposition)などの適切な堆積法によって堆積することができる。保護コーティングは、約０．１ μｍ未満〜約５００ μｍの厚さを有し得る。高周波数で振動させる場合に、層間剥離を防止するのに十分な程度に、エジェクタプレート５５０２にコーティングを接着することが望ましい。

一実施形態において、図５５Ｂ及び５５Ｄを参照すると、エジェクタプレート５５０２及びジェネレータプレート５５３２は、同心円状の形状であり得る。特定の態様において、エジェクタプレートは、本明細書に説明されているジェネレータプレートの継手及びその他の構成要素（例えば、圧電アクチュエータなど）に適合するように、ジェネレータプレートよりも大きくてもよい。特定の実施形態において、ジェネレータプレート５５３２の全体の大きさ又は径は、少なくとも部分的に、中央領域５５３０の大きさ及び開口５５２６の配置によって決定することができる。一部の実施形態において、ジェネレータプレートは、高弾性高分子ジェネレータプレートを含む。

ただし、両方のプレートは、独立して、例えば、楕円形、正方形、矩形又は略多角形の他の形状を有していてもよく、同一であるか又は異なっていてもよい。全体の大きさ又は形状は、いずれかの適切な大きさ及び形状であってもよく、エジェクタ装置の設計パラメータ、例えば、外側装置ハウジングの大きさ及び形状などに基づいて選択してもよい。さらに、プレートは、水平である必要がなく、プレートには、凹面又は凸面にする面の湾曲が含まれ得る。圧電アクチュエータ５５０４は、いずれかの適切な形状又は材料のものであってもよい。例えば、アクチュエータは、円形、楕円形、正方形又は矩形又は略多角形の形状であってもよい。アクチュエータ５５０４は、エジェクタプレート５５０２、ジェネレータプレート５５３２又は領域５５３０若しくは５５３２の形状に一致し得る。または、アクチュエータ５５０４は異なる形状であり得る。さらに、アクチュエータ５５０４は、１以上の部分においてエジェクタプレート５５０２又はエジェクタプレート５５０２の面５５２２に連結され得る。図５５Ｂ及びＤに示す例において、圧電アクチュエータ５５０４は、エジェクタプレート５５０２、ジェネレータプレート５５３２及び領域５５３０／５５３２と同心であるリングの形状で示している。

一部の実施形態において、エジェクタプレート５５０２及び／又はジェネレータプレート５５３２に、汚染防止特性及び／又は抗菌特性を有する保護コーティングをコーティングすることができる。保護コーティングは、開口５５２６を構成する面を含む、エジェクタプレート及び／又はジェネレータプレートの全面にわたって適合させることができる。他の実施形態において、保護コーティングは、選択された面、例えば面５５２２、５５２５、又は表面領域、例えばかかる面の一部に塗布することができる。保護コーティングは、生体適合性金属、例えば、金、イリジウム、ロジウム、白金、パラジウム若しくはこれらの合金、又は生体適合性ポリマー、例えば、ポリプロピレン、ＨＤＰＥ若しくはTeflon（登録商標）から形成することができる。抗菌性材料としては、銀、酸化銀、セレン、又はポリケトンなどのポリマーが挙げられる。保護コーティングは、流体５５１０又は液滴５５１２と直接接触することができる。コーティングは、流体の周辺に不活性障壁を提供するか、又は、微生物の増殖を阻害し、流体５５１０及び／又は液滴５５１２を殺菌することができる。

また、エジェクタプレート５５０２の面５５３２、及びジェネレータプレート５５３２の湿った面のうちの１つ又は両方に、親水性又は疎水性コーティングをコーティングすることができる。さらに、コーティングに、保護層をコーティングすることができる。さらにまた、面に反射層をコーティングすることもできる。コーティング層は、保護性及び反射性の両方であってもよい。または、１以上の面は反射性となるように形成することができる。例えば、面は、ステンレス、ニッケル‐コバルト又はその他の反射性材料から製造することができる。面は、反射性となるように形成するか又は研磨することができる。面を反射性にすることに加えて、面は、その表面上又はその周辺で逆光も受け得る。眼科用途において、反射面は、ユーザが眼にエジェクタアセンブリを配置するのを補助する。

所望に応じて、エジェクタアセンブリの面には、浸漬、電気めっきを含むめっき、又は成形若しくは鋳造などによる他の封入によって予備形成することができるコーティングが含まれ得る。また、コーティングは、スパッタリング、物理蒸着法（ＰＡＤ）及び化学蒸着法（ＣＯＤ）を含む蒸着、又は静電粉体堆積などの適切な堆積法によって堆積することもできる。保護コーティングは、約０．１ μｍ未満〜約５００ μｍの厚さを有し得る。高周波数で振動させる場合に、層間剥離を防止するのに十分な程度に、プレートにコーティングを接着することが望ましい。

圧電アクチュエータ５５０４は、当該技術分野で公知のいずれかの適切な材料から形成することができる。一例として、一部の実施形態において、圧電アクチュエータは、ＰＺＴ、チタン酸バリウム、又はポリビニリジンフルオリドなどの高分子系圧電材料から形成することができる。電極５５０６ａ及び５５０６ｂは、金、白金又は銀を含む適切な導電体から形成することができる。接着剤５５２８として使用するのに適切な材料としては、シリコーン接着剤、エポキシ又は銀ペーストなどの接着剤を挙げることができるが、これらに限定されない。導電性接着剤の一例としては、Ｄｏｗ Ｃｏｒｎｉｎｇ社のＤＡ６５２４及びＤＡ６５３３などのチキソトロピー接着剤(Thixotropic adhesive)が挙げられる。貯留部５５２０は、高分子材料から形成することができ、その２、３の例としては、Teflon（登録商標）、ゴム、ポリプロピレン、ポリエチレン又はシリコーンが挙げられる。

圧電セラミック材料は、非分極状態では等方的であるが、分極状態では異方性になる。異方性材料では、電場と電気変位がともに、機械的力ベクトルと同様に、三次元ベクトルとして表現される必要がある。これは、結晶（又は分極セラミック）軸線に対するキャパシタプレートの方向における電場Ｅに対する誘電体の変位Ｄの比の依存性の直接的な結果である。これは、電気変位の一般式が、次の状態変数方程式のように表わされ得ることを意味する。

電気変位は、常に電場に平行であり、このため、それぞれの電気変位ベクトルＤ_iは、次に示すように、電場ベクターＥ_jとその対応する誘電率ε_ijを掛けたものの和に等しい。

（単結晶圧電材料とは対照的に）圧電セラミックスの誘電率の大部分はゼロである。唯一の非ゼロ項は、次のとおりである。

圧電効果は、機械的効果を電気的効果に関連付ける。これらの効果は、分極軸に対するこれらの方向に大きく依存している。軸の番号付けスキームを図５６に示す。例えば、電気機械定数ｄ_abでは、ａは電気的方向であり、ｂは機械的方向であり、また、電気機械定数では、Ｄ₃₃は、この場合、分極方向Ｚにおける機械的変位を有するε₃₃ Ｅ₃である。図５５Ａを参照すると、方向Ｚは、吐出された液滴５５１２の方向、方向５５１４である。

したがって、Ｄ₃₃は、セラミック材料が分極する方向と平行な方向Ｚ（図５５Ａの方向５５１４に対応する分極方向）の誘電分極である。

本開示の特定の実施形態によれば、圧電材料は、分極方向Ｚ（例えば、図５５Ａの方向５５１４）において機械的変位によって説明することができる。

一部の実施形態において、圧電材料は、Ｄ₃₃＝３３０ ｐＣ／Ｎを有するジルコニウム酸チタン酸鉛（ＰＺＴ）であり得る。別の実施形態において、圧電材料は、広く用いられているＰｂＴｉＯ₃‐ＰｂＺｒＯ₃（ＰＺＴ）ベースの多成分系の種類であり得る。市販ＰＺＴ圧電セラミックには、２２５ ｐＣ／ＮのＤ₃₃を有するＰＺＴ‐４、３５０ ｐＣ／ＮのＤ₃₃を有するＰＺＴ‐５Ａ、及び５８５ ｐＣ／ＮのＤ₃₃を有するＰＺＴ‐５Ｈが含まれる。（ＰＺＴ）系の圧電アクチュエータは、３００ ｐＣ／Ｎを超えるＤ₃₃を有する材料から形成することができる。別の実施形態において、圧電セラミックは、２００ ｐＣ／Ｎ〜３００ ｐＣ／ＮのＤ₃₃を有し得る。別の実施形態において、圧電セラミックは、２５０ ｐＣ／Ｎ〜３００ ｐＣ／ＮのＤ₃₃を有し得る。

一部の実施形態において、安全上の理由及びＦＤＡ／ＥＵコンプライアンスにより、圧電材料から鉛を除去することが望ましいと考えられる。実施形態において、無鉛圧電セラミックは、３００ ｐＣ／Ｎ未満のＤ₃₃を有するものを用いることができる。別の実施形態において、無鉛圧電セラミックは、２００ ｐＣ／Ｎ未満のＤ₃₃を有するものを用いることができる。更なる別の実施形態において、無鉛圧電セラミックは、１５０ ｐＣ／Ｎ〜２００ ｐＣ／ＮのＤ₃₃を有するものを用いることができる。更なる別の実施形態において、無鉛圧電セラミックのＤ₃₃は、１５０ ｐＣ／Ｎ未満であり得る。更なる別の実施形態において、無鉛圧電セラミックは、１００ ｐＣ／Ｎ〜１５０ ｐＣ／ＮのＤ₃₃を有するものを用いることができる。更なる別の実施形態において、圧電アクチュエータに適した無鉛圧電セラミックのＤ₃₃は、１００ ｐＣ／Ｎ未満であり得る。

一部の実施形態において、圧電素子は、市販材料から製造することができる。非限定的な例において、表１４に示されているＳｕｎｎｙｔｅｃ Ｐｏｗｄｅｒ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ社から入手可能な材料が、本開示の圧電素子に適切であり得る。

一部の実施形態において、圧電材料は、ＢｉＦｅＯ₃系セラミックであり得る。一部の実施形態において、セラミックは、（Ｂｉ，Ｂａ）（Ｆｅ，Ｔｉ）Ｏ₃、（Ｋ，Ｎａ，Ｌｉ）ＮｂＯ₃、（Ｋ，Ｎａ，Ｌｉ）ＮｂＯ₃、（Ｋ，Ｎａ，Ｌｉ）ＮｂＯ₃、（Ｋ，Ｎａ，Ｌｉ）ＮｂＯ₃、Ｂｉ（Ｆｅ，Ｍｎ）Ｏ₃＋ＢａＴｉＯ₃、Ｂｉ（Ｆｅ，Ｍｎ）Ｏ₃＋ＢａＴｉＯ₃、ＢｉＦｅＯ₃‐ＮｄＭｎＯ₃‐ＢｉＡ１Ｏ₃、（Ｂｉ，Ｌａ）（Ｆｅ，Ｍｎ）Ｏ₃、（Ｂｉ，Ｌａ）（Ｆｅ，Ｍｎ）Ｏ₃、ＢｉＦｅＭｎＯ₃‐ＢａＴｉＯ₃、Ｂｉ（Ｆｅ，Ｍｎ）Ｏ₃‐ＢａＺｒＴｉＯ₃、（Ｂｉ，Ｌａ）（Ｆｅ，Ｍｎ）Ｏ₃、（Ｂｉ，Ｌａ）（Ｆｅ，Ｍｎ）Ｏ₃、（Ｂｉ，Ｂａ）（Ｆｅ，Ｔｉ）Ｏ₃、Ｂｉ（Ｚｎ，Ｔｉ）Ｏ₃‐Ｌａ（Ｚｎ，Ｔｉ）Ｏ₃‐Ｂａ（Ｓｃ，Ｎｂ）Ｏ₃（ｄ₃₃＝２５０）、ＢｉＦｅＯ₃、（Ｂａ，Ｍ）（Ｔｉ，Ｎｉ）Ｏ₃、ＢｉＦｅＯ₃、Ｂｉ（Ａｌ，Ｇａ）Ｏ₃、ＢＴ‐ＢｉＦｅＯ₃、Ｂｉ（Ｆｅ，Ａｌ）Ｏ₃、Ｂｉ（Ｆｅ，Ａｌ）Ｏ₃、Ｂｉ（Ｆｅ，Ｃｏ，Ｍｎ）Ｏ₃、ＢｉＦｅＯ₃‐ＢａＴｉＯ₃、ＢｉＦｅＯ₃‐ＢａＴｉＯ₃、Ｂｉ（Ａｌ，Ｇａ）Ｏ₃（ｄ₃₃＝１５０）、Ｂｉ（Ａｌ，Ｇａ）Ｏ₃、ＢｉＦｅＯ₃＋ＡＤ、ＢｉＦｅＯ₃＋ＢａＴｉＯ₃、ＢｉＦｅＯ₃系，ＢａＴｉＯ₃‐ＢｉＦｅＯ₃、（Ｂｉ，ｘ）（Ｆｅ，Ｍｎ）Ｏ₃、及び（Ｂｉ，ｘ）（Ｆｅ，Ｔｉ，Ｍｎ）Ｏ₃からなる群より選択することができる。

一部の実施形態において、圧電材料は、チタン酸ビスマスナトリウム（ＢＮＴ）材料又はチタン酸ビスマスカリウム（ＢＫＴ）材料であり得る。ＢＮＴ又はＢＫＴ材料は、（１−ｘ）Ｂｉ_0.5Ｎａ_0.5ＴｉＯ_3-xＬａＦｅＯ₃、（１−ｘ）Ｂｉ_0.5Ｎａ_0.5ＴｉＯ_3-xＮａＳｂＯ₃、（１−ｘ）Ｂｉ_0.5Ｎａ_0.5ＴｉＯ_3-xＢｉＣｒＯ₃、（１−ｘ）Ｂｉ_0.5Ｎａ_0.5ＴｉＯ_3-xＢｉＦｅＯ₃、Ｂｉ_0.5（Ｎａ_1-xＫ_x）_0.5ＴｉＯ₃（ＢＮＫＴ）、Ｂｉ_0.5（Ｎａ_1-xＫ_x）_0.5ＴｉＯ₃（ＢＮＫＴ）、Ｂｉ_0.5（Ｎａ_1-xＫ_x）_0.5ＴｉＯ₃（ＢＮＫＴ）、Ｂｉ_0.5（Ｎａ_1-xＫ_x）_0.5ＴｉＯ₃（ＢＮＫＴ）、（（１−ｘ）Ｂｉ_1-aＮａ_a）ＴｉＯ₃−（１−ｘ）ＬｉＮｂＯ₃、Ｂｉ_0.5（Ｎａ_1-xＬｉ_x）_0.5ＴｉＯ₃、Ｂｉ_0.5（Ｎａ，Ｋ）_0.5［Ｔｉ，（Ｍｇ，Ｔａ）］Ｏ₃、Ｂｉ_0.5（Ｎａ，Ｋ）_0.5［Ｔｉ，（Ａｌ，Ｍｏ）］Ｏ₃、Ｂｉ_0.5（Ｎａ，Ｋ）_0.5［Ｔｉ，（Ｍｇ，Ｎｂ）］Ｏ₃、Ｂｉ_0.5（Ｎａ，Ｋ）_0.5［Ｔｉ，（Ｍ，Ｖ）］Ｏ₃、Ｂｉ_0.5（Ｎａ，Ｋ）_0.5［Ｔｉ，（Ｍ，Ｖ）］Ｏ₃、ＢＮＴ‐ＢＴ‐ＫＮＮ、（１−ｘ）Ｂｉ_0.5Ｎａ_0.5ＴｉＯ_3-xＢａＴｉＯ₃（ＢＮＢＴ）（ｄ₃₃＝１００×１０^-12Ｃ／Ｎ以上）、ＢＮＴ‐ＢＫＴ‐ＢＴ（ｄ₃₃＝１５８ｐＣ／Ｎ）、ＢＮＴ‐ＢＫＴ‐ＢＴ＋ＰＴ（ｄ₃₃＝１２７）、ＢＮＴ‐ＫＮ、Ｂｉ_0.5Ｎａ_0.5ＴｉＯ₃‐ＢａＴｉＯ₃（ＢＮＢＴ）（ｄ₃₃＝２５３ｐＣ／Ｎ）、ＮＧＫ２、ＢＮＴ‐ＢＫＴ‐ＢＴ、ＮＧＫ、ＢＮＴ‐ＢＫＴ‐ＢＴ、ＮＧＫ４、Ｂｉ_0.5Ｎａ_0.5ＴｉＯ₃‐ＢａＴｉＯ₃‐ＣａＴｉＯ₃‐Ｂａ（Ｚｎ_1/3Ｎｂ_2/3）Ｏ₃＋Ｙ₂Ｏ₃、ＭｎＯ、（１−ｖ）［（Ｌｉ_1-yＮａ_y）_zＮｂＯ₃］‐_v［Ｂｉ_0.5Ｎａ_0.5ＴｉＯ₃、（１−ｖ−ｘ）［（Ｌｉ_1-yＮａ_y）ｚＮｂＯ₃］‐_xＬＭｎＯ_3‐v［Ｂｉ_0.5Ｎａ_0.5ＴｉＯ₃］、Ｂｉ_0.5Ｎａ_0.5ＴｉＯ₃、ＢＮＴ‐ＢＴ、ＢＮＴ‐ＢＴ、_xＢｉ_0.5Ｎａ_0.5ＴｉＯ_3-y（ＭＮｂＯ₃）‐（Ｚ／２）（Ｂｉ₂Ｏ₃‐Ｓｃ₂Ｏ₃）（Ｍ＝Ｋ，Ｎａ）、ＢＮＴ‐ＢＫＴ‐Ｂｉ（Ｍｇ２／３Ｔａ１／３）Ｏ₃、［（Ｂｉ_0.5Ｎａ_0.5）_xＭ_y］_z（ＴｉｕＮｖ）Ｏ₃（Ｍ＝Ｂａ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、（Ｂｉ_0.5Ｋ_0.5））（Ｎ＝Ｚｒ、Ｈｆ）、［（Ｂｉ_0.5Ｎａ_0.5）_xＭ_y］_z（ＴｉｕＮｖ）Ｏ₃（Ｍ＝Ｂａ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、（Ｂｉ_0.5Ｋ_0.5）、その他）（Ｎ＝Ｚｒ、Ｈｆ、その他）、ＢＮＴ‐ＢＫＴ‐ＢＴ‐ＣＴ‐ＮａＮｂＯ₃、ＢＮＴ‐ＢＫＴ‐Ｂｉ（Ｎｉ，Ｔｉ）Ｏ₃、ＢＮＴ‐ＢＫＴ‐Ｂｉ（Ｎｉ，Ｔｉ）Ｏ₃、ＢＮＴ‐ＢＫＴ‐ＢＴ、ＢＮＴ‐ＢＴ‐ＳＴ、ＢＮＴ‐ＢＫＴ‐ＢＴ、ＢＮＴ‐ＢＫＴ‐ＡｇＮｂＯ₃、ＢＮＴ‐ＢＫＴ‐ＢＴ、ＢＴ‐ＢＫＴ、ＢＮＴ‐ＢＴ‐Ｂｉ（Ｆｅ_0.5Ｔｉ_0.5）₃、ＢＮＴ‐ＢＫＴ‐Ｂｉ（Ｚｎ_0.5Ｚｒ_0.5）Ｏ₃、ＢＮＴ‐ＢＫＴ‐Ｂｉ（Ｆｅ_0.5Ｔａ_0.5）Ｏ₃、ＢＮＴ‐ＢＫＴ‐Ｂｉ（Ｍ１，Ｍ２）Ｏ₃、ＢＮＴ‐ＢＫＴ、ＢＮＴ‐ＢＴ、ＢＮＴ‐ＢＫＴ、Ｂｉ_0.5Ｋ_0.5ＴｉＯ₃（ＢＫＴ）、及びＢｉ_0.5Ｎａ_0.5ＴｉＯ_3-（１−ｘ）ＡＢＯ₃からなる群より選択することができる。

一部の実施形態において、圧電材料は、二重モード磁歪／圧電二層複合材料、タングステン‐ブロンズ材料、ニオブ酸ナトリウム材料、チタン酸バリウム材料及びポリビニリジンフルオリド材料であり得る。本開示の圧電アクチュエータに適した材料の例としては、Ａ₂Ｂｉ₄Ｔｉ₅Ｏ₁₈（Ａ＝Ｓｒ、Ｃａ、（Ｂｉ_0.5Ｎａ_0.5）、（Ｂｉ_0.5Ｌｉ_0.5）、（Ｂｉ_0.5Ｌｉ_0.5）、（Ａ_1-xＢｉ_x）₂Ｂｉ₄Ｔｉ₅Ｏ₁₈（Ａ＝Ｓｒ，Ｃａ，（Ｂｉ_0.5Ｎａ_0.5）、（Ｂｉ_0.5Ｌｉ_0.5）、（Ｂｉ_0.5Ｌｉ_0.5））、Ｂｉ₄Ｔｉ₃Ｏ_12-x（Ｓｒ_l-aＡ_a）ＴｉＯ₃（Ａ＝Ｂａ、Ｂｉ_0.5Ｎａ_0.5、Ｂｉ_0.5Ｋ_0.5、Ｂｉ_0.5Ｌｉ_0.5）、Ｂｉ₄Ｔｉ₃Ｏ₁₂‐（Ｂａ，Ａ）Ｔｉ₃、Ｂｉ₄Ｔｉ₃Ｏ_12-x｛（Ｓｒ_1-aＡ_a）ＴｉＯ₃‐ＡＢＯ₃｝（Ａ＝Ｂａ、Ｂｉ_0.5Ｎａ_0.5、Ｂｉ_0.5Ｋ_0.5、Ｂｉ_0.5Ｌｉ_0.5、Ａ＝Ｂｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｌｉ、Ｂ＝Ｆｅ、Ｎｂ）、（Ａ_1-xＢｉ_x）Ｂｉ₄Ｔｉ₄Ｏ₁₅（Ａ＝Ｓｒ、Ｂａ）、ＢａＢｉ₄Ｔｉ₄Ｏ₁₅、（Ｓｒ_2-aＡ_a）_x（Ｎａ_1-bＫ_b）_y（Ｎｂ_5-cＶ_c）Ｏ₁₅（Ａ＝Ｍｇ、Ｃａ、Ｂａ）ｄ₃₃＝８０ｐＣ／Ｎ以上、Ｔｃ＝１５０℃以上、（Ｓｒ_2-aＡ_a）_x（Ｎａ_l-bＫ_b）_y（Ｎｂ_5-cＶ_c）Ｏ₁₅、（Ｎａ_0.5Ｂｉ_0.5）_1-xＭ_xＢｉ₄Ｔｉ₄Ｏ₁₅、Ｂｉ₄Ｔｉ₃Ｏ₁₂、ＳｒＢｉ₂（Ｎｂ，Ｗ）Ｏ₉、（Ｓｒ_1-xＭ１_x）Ｂｉ₂（Ｎｂ_1-zＷ_y）₂Ｏ₉、（Ｓｒ，Ｃａ）ＮｄＢｉ₂Ｔａ₂Ｏ₉＋Ｍｎ、（Ｓｒ_1-xＭ_x）（Ｂｉ，Ｎｄ）（Ｎｂ，Ｔａ）₂Ｏ₉、Ｂｉ₂（Ｓｒ_1-xＭ_x）Ｎｂ₂Ｏ₉（Ｍ＝Ｙ、Ｌａ）、（Ｓｒ₂ＣａＫ）Ｎｂ₅Ｏ₁₅（ｄ₃₃＝１２０）が挙げられる。

本開示に係る実施形態において、ニオブ材料は、（Ｓｎ，Ｋ）（Ｔｉ，Ｎｂ）Ｏ₃、ＫＮｂＯ₃‐ＮａＮｂＯ₃‐ＬｉＮｂＯ₃‐ＳｒＴｉＯ₃‐ＢｉＦｅＯ₃、ＫＮｂＯ₃‐ＮａＮｂＯ₃‐ＬｉＮｂＯ₃、ＫＮｂＯ₃‐ＮａＮｂＯ₃‐ＬｉＮｂＯ₃、_xＬｉＮｂＯ_3‐yＮａＮｂＯ_3‐zＢａＮｂ₂Ｏ₆、Ｎａ_xＮｂＯ₃‐Ａ_yＢＯ_f（Ａ ＝Ｋ、Ｎａ、Ｌｉ、Ｂｉ Ｂ＝Ｌｉ、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｓｂ）、（１−ｘ）（Ｎａ_1-aＭｎ_a）_b（Ｎｂ_1-aＴｉ_a）Ｏ₃‐_xＭｂＴｉＯ₃（Ｍ＝（Ｂｉ１／２Ｋ１／２）、Ｂｉ１／２Ｎａ１／２）、（Ｂｉ１／２Ｌｉ１／２）、Ｂａ、Ｓｒ、（Ｋ，Ｎａ，Ｌｉ）ＮｂＯ₃‐Ｂｉ（Ｍｇ，Ｎｂ）Ｏ₃‐Ｂａ（Ｍｇ，Ｎｂ）Ｏ₃、（１−ｘ）［（Ｌｉ_1-yＮａ_y）_zＲＯ₃］‐_xＬＭｎＯ₃（Ｒ＝Ｎｂ、Ｔａ、Ｓｂ、Ｌ＝Ｙ、Ｅｒ、Ｈｏ、Ｔｍ、Ｌｕ、Ｙｂ）、（Ｌｉ_xＮａ_1-x-yＫ_y）_z-2wＭａ２_wＮｂ_1-wＭｂ_wＯ₃（Ｍａ＝²⁺金属Ａ、Ｍｂ＝³⁺金属Ｂ）、ＮＮ‐ＢＴ ｄ₃₃＝１６４、Ｋ_1-xＮａ_xＮｂＯ₃＋Ｓｃ₂Ｏ₃、［（Ｋ_1-xＮａ_x）_1-yＡｇ_y］ＮｂＯ_3-z［Ｍａ＋］［Ｏ^2-］（Ｍ＝添加物）、Ｌｉ（Ｋ，Ｎａ）（Ｎｂ，Ｓｂ）Ｏ₃、ＫＮｂＯ₃‐ＮａＮｂＯ₃（ｄ₃₃＝２００）、（Ｌｉ，Ｎａ，Ｋ）（Ｎｂ，Ｔａ，Ｓｂ）Ｏ₃、（Ｋ，Ｎａ，Ｌｉ）ＮｂＯ₃、ＫＮｂＯ₃＋ＭｅＯ₃（ＭｎＷＯ₃など）（ｄ₃₃＝１３０）から選択することができる。

チタン酸バリウム材料は、化学式ＢａＴｉＯ₃を有する無機化合物である。チタン酸バリウム材料には、化学量論以下の量の他の元素を更に含んだＢａＴｉＯ₃材料が含まれる。ＢａＴｉＯ₃材料に含まれる他の元素の例としては、希土類元素及びアルカリ土類金属が挙げられる。化学量論以下の量の他の元素は、ＢａＴｉＯ₃材料の圧電特性を変更する。ＢａＴｉＯ₃材料のドーピングは、化学量論以下の量の他の元素の包含を指す。

適切な単結晶チタン酸バリウム材料の例としては、｛（Ｂｉ１／２，Ｎａ１／２）_1-xＡ１_x｝ＴｉＯ₃（Ａ１＝Ｂａ、Ｃａ、Ｓｒ）、｛（Ｂｉ１／２，Ｎａ１／２）_1-x（Ｂｉ１／２，Ａ２１／２）_xＴｉＯ₃（Ａｌ＝Ｂａ、Ｃａ、Ｓｒ、Ａ２＝Ｌｉ、Ｋ、Ｒｂ）（単結晶）、（Ｓｒ，Ｂａ）₃ＴａＧａ₃Ｓｉ₂Ｏ₁₄、Ｌａ_3-xＳｒ_xＴａ_yＧａ_6-y-zＳｉ_zＯ₁₄、（Ｂａ，Ｃａ）ＴｉＯ₃、ＬｉＮｂＯ₃、ＬｉＴａＯ₃、（Ｋ₃Ｌｉ₂）_1-xＮａ_xＮｂ₅Ｏ₁₅、Ｌａ₃Ｇａ₅ＳｉＯ₁₄、ＭｇＢａ（ＣＯ₃）₂、ＮｄＣａ₄Ｏ（ＢＯ₃）₃（Ｍ１＝希土類元素、Ｍ２＝アルカリ土類金属）、ＬａＴｉＯ₂Ｎが更に挙げられる。

一部の実施形態において、エジェクタプレート５５０２は、適切な材料であって、平面変位、方向５５１４に基づいて選択される適切な材料から形成することができる。エジェクタプレート５５０２の変位Ｚ（例えば、方向５５１４の移動）は、エジェクタプレート５５０２の径及びエジェクタプレート５５０２の厚さによって異なる。また、適切な材料も、エジェクタプレート５５０２のヤング率及びポアソン比を考慮して選択することができる。ヤング率及びポアソン比は、材料の固有の特性であり、適合する材料は、所望の変位を決定するのに選択することができる。エジェクタプレート５５０２に適した材料において、変位Ｚは、エジェクタプレート５５０２の厚さを減少させることによって増加させることができる。

方向５５１４において変位を有するエジェクタプレート５５０２に適した材料は、エジェクタプレート５５０２の共振周波数が一致するように、圧電アクチュエータ５５０４の周波数に関連付けることができる。共振システムにおいて、圧電アクチュエータ５５０４とエジェクタプレート５５０２の変位を関連付けることによって、ジェネレータプレート５５３２の貫通孔を通る液体の吐出を、Ｄ₃₃値によって限定されない圧電アクチュエータによって達成することができる。

図５５Ｃを参照すると、エジェクタプレート５５０２に対する圧電アクチュエータ５５０４の取付方法及び場所は、エジェクタアセンブリ５５００の作動及び液滴流の発生に影響を及ぼし得る。

上述したように、エジェクタプレート５５０２、単純なエジェクタプレート５５０２、又はジェネレータプレート５５３２に連結されたハイブリッドエジェクタプレート５５０２のいずれかは、それぞれの固有モードにおいて、前述のモードが励起される場合に構造が採用する形状を構成する多くの固有モードを有し得る。上に示したように、ＦＥＭ法、エジェクタプレート５５０２、及び場合により連結されるジェネレータプレート５５３２の固有モードを計算し、所望の振幅及び速度を決定することができる。

一実施形態において、圧電アクチュエータ５５０４は、距離５５５４がゼロのエジェクタプレート５５０２の端部に取り付けられている。端部取付構造は、当該構造が励起するように構成されたモードに対するゼロ付近の固有抵抗を有する特殊な場合である。円形の圧電アクチュエータ５５０４が円形のエジェクタプレート５５０２の端部に結合されている（例えば、距離５５５４がゼロであるか又はゼロ付近である）場合において、エジェクタプレート５５０２は、硬質の圧電アクチュエータ５５０４が配置される場合、相当強化されるが、圧電アクチュエータ５５０４の内径５５５７の内部のエジェクタプレート５５０２の一部は、自由に移動し、圧電アクチュエータ５５０４ではなく、弾性限度によってのみ制限される。同様に、ジェネレータプレート５５３２を有するハイブリッドエジェクタプレート５５０２も、自由に移動し、圧電アクチュエータ５５０４ではなく、弾性限度によってのみ制限される。圧電アクチュエータ５５０４の端部がピンで留められるか又は固定される場合、エジェクタプレート５５０２は、理想的な（駆動端部）半径方向及び長手方向の励起を有する圧電アクチュエータ５５０４の内径５５５７の径であるかのように、実際に作動する。エジェクタプレート５５０２の全体的な大きさに関連する他のモードは、圧電アクチュエータ５５０４の剛性により抑制される。特定の実施形態において、圧電アクチュエータ５５０４の剛性は、圧電アクチュエータ５５０４の厚さを増減させることによって調節することができる。圧電アクチュエータ５５０４の調節を示す実施形態は、下の実施例５において示されている。

本開示に係る他の実施形態において、エジェクタプレート５５０２に対する圧電アクチュエータ５５０４の取付構造は、エジェクタプレート５５０２及びジェネレータプレート５５３２の変位及び速度に影響を及ぼす。概して、所定のモードでのエジェクタプレート５５０２における変位の振幅及び速度は、圧電材料の電圧当たりの移動（Ｄ₃₃）によって主に決定される力と、圧電体によってエジェクタプレート５５０２を移動させる減衰／抵抗との間のバランスである。圧電材料の剛性の増加によって、減衰及び抵抗が増加する。大きなＤ₃₃の圧電材料、例えばＰＺＴのような材料を有する圧電材料を有する本開示の実施形態において、圧電材料の減衰／抵抗は、変位の振幅において重要な役割を果たしていない。低いＤ₃₃を有する、例えばＢａＴｉＯ₃を有する他の実施形態において、液滴エジェクタシステムの性能は、減衰／抵抗によって顕著に減少させることができる。エジェクタアセンブリ５５００の性能は、圧電アクチベータ５５０４を製造するのに用いられる材料のＤ₃₃に正比例して減少する。

圧電アクチュエータ５５０４／エジェクタプレート５５０２の端部取付実施形態の特性は、低い材料の移動の影響を回避するのに用いることができる。具体的には、エジェクタプレート５５０２が、圧電アクチュエータ５５０４によって加えられる単位面積当たりの所定の力により、独自の抵抗がその移動のみを制限する機械的モードで励起される場合、圧電体のＤ₃₃は、単位面積値当たりの最小の力に到達するまで、同じ電気入力の性能に影響を及ぼすことなく、スケールダウンすることができる。この特性は、図８に示されており、単位面積当たりの力が特定の閾値を上回る場合、エジェクタプレート５５０２の移動の増加は非常に小さい。この閾値よりも低い値において、エジェクタプレート５５０２の移動は、単位面積当たりの力に伴って直線的に減少する。

本開示のエジェクタプレート５５０２において、低次モードは、定常波の波長が半波長の整数倍である構造において、概して最も低い周波数で励起される。このモードの周波数及び波長は、エジェクタプレート５５０２の材料特性及びその半径方向の寸法によって決定される。固有モード形状は、常に、これらのモードのエジェクタプレート５５０２の端部においてノードを有し、また、膜の中心において最大であるので、２つの圧電体の場所のみが、流体吐出システムにおけるこれらのモードの励起に関連している。

本開示に係る実施形態において、圧電アクチュエータ５５０４は、最大の移動を励起するように、エジェクタプレート５５０２の中央に配置することができる。ただし、流体吐出が生じるように、エジェクタプレート５５０２の中央に直接領域が存在する必要があるので、この取付け位置は、この用途において最適ではない。流体吐出ができるように、性能を犠牲にする必要がある。

同様に、圧電アクチュエータ５５０４は、低周波数においてエジェクタプレート５５０２の中央に最大の移動を励起するように、エジェクタプレート５５０２の端部に配置することができる。この構成において、モードの自然な移動に対する最小抵抗が発生し、これによって、低周波数において変位が大きくなり、これらのモードにおける質量堆積を高めることができる。一般に、これらのモードは、吐出領域におけるこれらのほぼ一定の形状及び速度分布による連続流体吐出に有利である。さらに、連結されるジェネレータプレート５５３２を有するハイブリッドエジェクタプレート５５０２などにおけるエジェクタプレート５５０２の中心への質量充填は、中心質量（例えば、ジェネレータプレート５５３２）の慣性により、低次モード(low order mode)での変位を増大させる。

一部の実施形態において、端部取付圧電アクチュエータ５５０４は、ジェネレータプレート５５３２に連結されたエジェクタプレート５５０２の共振周波数において、前述のジェネレータプレートに連結されたエジェクタプレートを振動させる。一実施形態において、共振周波数に一致すると、圧電材料の変位要件が減少する。一実施形態において、共振周波数の一致により、２００未満のＤ₃₃を有する圧電材料を用いて、指向性液滴流が発生する。別の実施形態において、共振周波数の一致により、１５０未満又は１２５未満のＤ₃₃を有する圧電材料を用いて、指向性液滴流が発生する。更なる別の実施形態において、共振周波数の一致により、１００未満又は７５未満のＤ₃₃を有する圧電材料を用いて、指向性液滴流が発生する。

別の実施形態において、圧電アクチュエータ５５０４は、エジェクタプレート５５０２の端部に取り付けられた（例えば、内部に取り付けられた）ものよりもわずかに小さく、距離５５５４はゼロよりも大きい。一実施形態において、距離５５５４は０．０５ ｍｍであり得る。別の実施形態において、距離５５５４は０．０１ ｍｍであり得る。更なる別の実施形態において、距離５５５４は０．２５ ｍｍであり得る。更なる別の実施形態において、距離５５５４は０．５ ｍｍであり得る。更なる実施形態において、距離５５５４は、０．７５ ｍｍ若しくは１．０ ｍｍであるか、又は１．０ ｍｍよりも大きくてもよい。

本開示に係る他の実施形態において、圧電アクチュエータ５５０４は、エジェクタプレート５５０２の内部に取り付けられ、距離５５５４はゼロよりも大きく、圧電アクチュエータ５５０４の外径は、エジェクタプレート５５０２よりも小さい。実施形態において、圧電アクチュエータ５５０４は、エジェクタプレート５５０２の内部に取り付けられ、エジェクタプレート５５０２の径よりも１％小さい。実施形態において、圧電アクチュエータ５５０４は、エジェクタプレート５５０２の内部に取り付けられ、エジェクタプレート５５０２の径よりも１．５％小さい。実施形態において、圧電アクチュエータ５５０４は、エジェクタプレート５５０２の内部に取り付けられ、エジェクタプレート５５０２の径よりも２％小さい。実施形態において、圧電アクチュエータ５５０４は、エジェクタプレート５５０２の内部に取り付けられ、エジェクタプレート５５０２の径よりも３％小さい。実施形態において、圧電アクチュエータ５５０４は、エジェクタプレート５５０２の内部に取り付けられ、エジェクタプレート５５０２の径よりも４％小さい。実施形態において、圧電アクチュエータ５５０４は、エジェクタプレート５５０２の内部に取り付けられ、エジェクタプレート５５０２の径よりも５％小さい。実施形態において、圧電アクチュエータ５５０４は、エジェクタプレート５５０２の内部に取り付けられ、エジェクタプレート５５０２の径よりも７．５％小さい。

本開示に係る一部の実施形態において、圧電アクチュエータ５５０４は、エジェクタプレート５５０２の内部に取り付けられ、距離５５５４はゼロよりも大きく、エジェクタプレート５５０２の低周波端部モードが減衰又は排除されるように、環状圧電アクチュエータの内径が選択される。

本開示の特定の実施形態において、エジェクタ機構は、圧電アクチュエータによって、エジェクタプレート５５０２、そして、ジェネレータプレート５５３２の作動を促進するように構成することができる。上述したように、ジェネレータプレート５５３２は、関心対象の流体の吐出を最適化するように構成することができる。例えば、ジェネレータプレートの開口のアスペクト比は、上述したように、ジェネレータプレートの一般的な厚さが約５０ μｍ〜約２００ μｍの範囲となるように、部分的に流体特性に基づいて選択することができる。理論によって制限されるものではないが、特定の実施形態において、比較的厚いジェネレータプレートの直接作動は、可能であるが、最適ではないと考えられる。一部の実施形態において、ジェネレータプレートは、高弾性高分子ジェネレータプレートを含む。

このように、特定の実施形態において、エジェクタ機構の作動は、本明細書に説明するように、エジェクタプレートに連結されたジェネレータプレートを含む構造を用いて最適化することができる。さらに、ジェネレータプレート５５３２の表面積（すなわち、１以上の開口を有する中央領域）の低減によって、同様に、製造コストが低減し、潜在的に製造欠陥が低減し、製造効率及び生産量が増加する。特定の実施形態において、エジェクタプレートは、エジェクタ機構の作動（すなわち、エジェクタプレート、そしてジェネレータプレートの作動）を促進するような大きさにして形成することができる。一例として、エジェクタプレートの構造は、エジェクタプレートの屈曲、そして、ジェネレータプレートの振動を促進する特性（例えば、大きさ、形状、材料など）の選択によって、エジェクタ機構の作動を有効にすることができる。例えば、エジェクタプレート５５３２の厚さは、概して、約１０ μｍ〜約４００ μｍ、約２０ μｍ〜約１００ μｍ、約２０ μｍ〜約５０ μｍ、又は約３０ μｍ〜約５０ μｍなどであり得る。また、理論によって制限されるものではないが、特定の実施形態において、比較的薄いエジェクタプレート５５０２の直接作動は、（ジェネレータプレート５５３２と比較して）最適であると考えられる。一部の実施形態において、ジェネレータプレート５５３２は、高弾性高分子ジェネレータプレートを含む。

本開示の特定の実施形態によれば、エジェクタプレート５５０２及びジェネレータプレート５５３２の構造は、開口を含むジェネレータプレート５５３２の開口領域（ジェネレータプレートの「作動領域」）が、通常モードの振動と対称な振動を発生させるように、選択することができる。理論によって制限されるものではないが、特定の実施形態において、エジェクタプレート５５０２及びジェネレータプレート５５３２の構造は、ジェネレータプレート作動領域の振動の０，２の通常モード及び０，３の通常モードがみられるように、選択することができる。このモードは、作動領域の最大振幅及び変位と関連し、モードは（ｄ，ｃ）と規定され、ここで、ｄは節直径の数であり、ｃは節円の数である。

エジェクタプレートの振動の強度及び周波数も、電極５５０６ａ、５５０６ｂに印加される電圧パルスを制御することによって制御され、例えば、４０又は６０Ｖの電圧差が電極に印加され得る。上述のように、パルスは、エジェクタプレート５５０２、そしてジェネレータプレート５５３２を曲げる電圧差によって発生する。一部の実施形態において、電極５５０６ａ又は５５０６ｂのうちの一方が接地され、電極５５０６ａ又は５５０６ｂのうちの他方に対して、電圧パルス、例えば両極性パルスが印加され、エジェクタプレート５５０２を振動させる。一例を挙げると、一実施形態において、圧電アクチュエータ５５０４は、約５ ｋＨｚ〜約１ ＭＨｚ、例えば、約１０ ｋＨｚ〜約１６０ ｋＨｚ、例えば、約５０ ｋＨｚ〜１２０ ｋＨｚ、又は約５０〜１４０ ｋＨｚ、又は約１０８〜１３０ ｋＨｚなどの共振周波数を有し得る。印加電圧パルスは、圧電アクチュエータ５５０４の共振周波数よりも低いか、高いか又は当該共振周波数と同じ周波数を有し得る。

特定の実施形態において、液滴の送達時間は約０．１ ｍｓから約数秒である。理論によって制限されるものではないが、ヒトの眼は、瞬きに約３００ ｍｓ〜約４００ ｍｓかかっていると考えられている。したがって、送達が瞬きの間であることが望まれる実施形態において、送達時間は、約５０ ｍｓ〜約３００ ｍｓ、特に２５ ｍｓ〜２００ ｍｓであり得る。一実施形態において、送達時間は５０ ｍｓ〜１００ ｍｓである。このようにして、吐出された液滴を効果的に送達することができ、眼の瞬き周期の間に眼の中に堆積することができる。一部の実施形態において、例えば、店頭販売の塩水ディスペンサでは、送達時間は数秒と長く、例えば、複数の瞬き周期にわたり、３〜４秒であり得る。または、単一送達は、液滴吐出の複数のバースト又はパルスによって行なうことができる。さらに、理論によって制限されるものではないが、パルシングは、経時的に衝撃を広げることによって、液滴気流のピーク振幅を減少させるのに用いることができる。したがって、標的に対する吐出圧力を緩和することができる。さらに、パルシングは、液滴の凝集も低減し、混入空気の発生を少なくすることができる。一例として、２５ ｍｓのパルスは、パルスを分離する２５ ｍｓの停止時間で加えることができる。一実施形態において、パルスは、全部で１５０ ｍｓ、反復することができる。

本明細書に説明するように、本開示のエジェクタ装置及びエジェクタ機構は、液滴流と同様に概して低い又は比較的高い粘性の流体を吐出するように構成することができる。一例として、エジェクタ装置による使用に適した流体は、例えば、水の場合、１ ｃＰ以下、例えば０．３ ｃＰなどの非常に低い粘度を有し得る。その代わりに、流体は、最大６００ ｃＰの範囲の粘度を有し得る。具体的には、流体は、約０．３〜１００ ｃＰ、０．３〜５０ ｃＰ、０．３〜３０ ｃＰ、１ ｃＰ〜５３ ｃＰなどの粘度範囲を有し得る。一部の実施形態において、エジェクタ装置を用いて、液滴流と同様に比較的高い粘度の流体、例えば、約１ｃＰ〜約６００ ｃＰ、約１ ｃＰ〜約２００ ｃＰ、約１ ｃＰ〜約１００ ｃＰ、約１０ ｃＰ〜約１００ ｃＰなどの１ ｃＰよりも大きい粘度の流体を吐出することができる。一部の実施形態において、適切な粘性及び表面張力を有する溶液又は薬剤は、変更せずに、貯留部内で直接用いることができる。他の実施形態において、流体パラメータを調整するのに、付加的な材料を加えることができる。一例として、特定の流体を以下の表１５に列挙する。

上述した事項から、種々の構成及び材料が種々の属性をもたらすことが理解される。エジェクタ機構の少ない選択実施形態において、これらの属性の一部の理解を支援するために、試験を行ない、特定の実施形態を比較した。試験は、当然のことながら、本発明を具体的に限定するものと解釈されるべきではなく、当業者の範囲内に入る現在知られているか又は将来開発される本発明のかかる変形形態は、本明細書に説明され、以下に特許請求の範囲に記載されている本発明の範囲内に入ると考えられる。

実施例６：質量堆積の測定
エジェクタ装置の質量堆積を測定するために、図５６に示されているように、分極方向Ｚが地面の方に（例えば、重力に平行に）あるように、エジェクタ装置を、地面の方へ吐出材料に水平に固定する。を参照すると、吐出される液滴５５１２の方向５５１４は、地面の方にある。接地線及び陽極ワイヤ(positive wire)を演算増幅器に接続し、そして、電流プローブ及び電圧プローブをオシロスコープに接続する。

装置に噴霧を提供する周波数領域を、２ ｋＨｚ〜５００ ｋＨｚの範囲にわたって周波数掃引によって最初に決定する。電圧及び電流を含む電気的データを記録及び保存する。分析時に、質量堆積決定のための噴霧範囲を選択する。結果を、例えば、図５８に示す質量吐出プロファイルを提供するようにプロットする。

質量堆積を測定するために、周波数及び電圧を、例えば、５０キロヘルツ（ｋＨｚ）の周波数において、ピーク（９０Ｖｐｐ）正弦波に対して９０Ｖピークに設定し、エジェクタ装置からの噴霧を、１ミリグラム（ｍｇ）の感度を有する計量手段を用いて、２４ ｍｍ×６０ ｍｍのＮｏ．１カバーガラス上で５回測定し、追跡可能な証明書を用いて、１ ｍｇクラス１重量によって較正する。それぞれの測定において、カバーガラスを計量手段上に置き、計量手段をゼロにする。スライドをエジェクタ装置の下に置き、所定時間、電圧を印加する。スライドを計量手段に戻し、質量を測定し、記録する。カバーガラスを清浄化し、それぞれの測定前に、計量手段を再度ゼロにする。全５つの測定を周波数ごとに記録する。この過程を、所定のステップサイズ（通常１ ｋＨｚ）に基づいて周波数を漸増させて繰り返す。

実施例７：内部取付エジェクタアセンブリを用いたＰＺＴとＢａＴｉＯ ₃ の比較。
内部取付エジェクタアセンブリを有するエジェクタ装置の質量堆積プロファイルを、装置が噴霧する周波数領域を決定するために、上述の試験６に記載の方法を用いて決定する。ＰＺＴとＢａＴｉＯ₃圧電材料の双方において、圧電アクチュエータ５５０４は、１６ ｍｍの外径、８ ｍｍの内径、５５０ μｍの高さを有し、２０ ｍｍの径、５０ μｍの厚さの円形のエジェクタプレート５５０２に取り付けられている。本実施形態において、ＰＺＴの一部の試料を、材料のｄ₃₃係数のおおよその割合において、ＢａＴｉＯ₃よりも多く流体を吐出するＰＺＴとともに、直接ＢａＴｉＯ₃と比較する。唯一の顕著な吐出モードを図５９に示す。

距離５５５４がゼロよりも大きい場合（ここでは、２ ｍｍ）、ＰＺＴ材料は、ＢａＴｉＯ₃と比較して、広範囲の効果的な周波数を提供する。ＰＺＴ系エジェクタの最大質量吐出は、ＢａＴｉＯ₃エジェクタの２倍よりも高い結果である。効率が低いものの、ＢａＴｉＯ₃は、１１５〜１０２ ｋＨｚにおいて、約６ ｍｇの最大質量吐出を提供する。

７ａ：端部取付エジェクタアセンブリを用いたＰＺＴとＢａＴｉＯ₃の比較。
試験６の方法を用いて、種々の周波数における質量吐出を、１０ ｋＨｚ〜５００ ｋＨｚで開始し、１ｋＨｚの周波数ステップサイズを用いて決定する。ミリグラムの質量堆積を周波数に対してプロットし、５０ μｍの厚さの円形エジェクタプレート５５０２上の、２０ ｍｍの外径、１４ ｍｍの内径、５５０ μｍの高さを有する端部取付ＰＺＴ及びＢａＴｉＯ₃圧電アクチュエータについて、図５８に示す。この場合、ＰＺＴの一部の試料を、大きく異なる材料のｄ₃₃係数ともほぼ等しく（試料変化を調整して）吐出するＰＺＴ及びＢａＴｉＯ₃とともに、直接ＢａＴｉＯ₃と比較する。図５８からも明らかなように、多くのモードが材料間で等しい性能によって励起される。

ＰＺＴ及びＢａＴｉＯ₃圧電アクチュエータが、端部に取り付けられる（すなわち、距離５５５４がゼロであるか又はゼロ付近である）と、質量吐出は、圧電アクチュエータと、連結されるエジェクタプレート５５０２及びジェネレータプレートとの間の共振結合に対応する周波数の不連続な範囲で生じる。ＰＺＴ系装置のＤ₃₃は３３０ ｐＣ／Ｎであり、ＢａＴｉＯ₃のＤ₃₃は１６０ ｐＣ／Ｎであるが、吐出プロファイル及び効率は非常に類似している。圧電アクチュエータの中心対称構造及び端部取付けは、変位差を克服し、これによって、種々の圧電材料を吐出装置に組み込むことができる。

７ｂ：エジェクタプレート５５０２に対する圧電アクチュエータ５５０４の径を減少させる効果
圧電アクチュエータ５５０４が、エジェクタプレート５５０２の端部から移動すると（例えば、距離５５５４がゼロから増加すると）、圧電剛性によって吐出モードがますます減衰されるにつれて、性能が失われる。一実施形態において、圧電体は、２０ ｍｍの外径、１４ ｍｍの内径、２５０ μｍの最適化された厚さ、及び２０ ｍｍのエジェクタプレート径であった。圧電体は、すべての場合を２０〜３３％超える吐出を示した。別の実施形態において、圧電体の外径を１９ ｍｍまで変化させ、エジェクタプレートの径を、２００ μｍの最適化された厚さとともに、２１ ｍｍまで変化させた。吐出周波数は実質的に同じのままであるが、圧電体の厚さが最適化されているにもかかわらず（１５０ μｍ〜５５０ μｍの厚さについて、２５ μｍずつ増加させて実験室で試験した。）、端部取付けの場合とは対照的に、吐出は、すべてのモードを上回って減少する。第３の実施形態において、圧電体は、１９ ｍｍの外径及び１４ ｍｍの内径のままであったが、エジェクタプレートは２３ μｍに変化した。再度、厚さを１７５ μｍまで最適化し、剛性を低減したが、すべてのモードは、厳しく抑制され、性能は８０％を超えて低下した。

実施例８：ＢａＴｉＯ ₃ 圧電材料の比較
種々の特性を有するＢａＴｉＯ₃材料を、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて識別した。２つの例示的なＢａＴｉＯ₃材料のＳＥＭ像を得、第１の試料では、約２〜５ミクロンの均一な粒径を示し、第２の試料では、数十ミクロンの粒子が融合した構造を示した。両方の試料は同様のＤ₃₃値を有していたが、小さな粒径は、共振周波数を低下させることによって性能を向上させる。

実施例９：固有モードの調節
圧電アクチュエータ５５０４によって励起させた円形のエジェクタプレート５５０２では、圧電アクチュエータ５５０４の剛性は増加し、これによって、高周波数の固有モードが抑制された。圧電アクチュエータ５５０４の剛性増加の効果について試験するために、２００ μｍの厚さ、２０ ｍｍの外径及び１４（２０ ｍｍ×１４ ｍｍ）の内径の第１の圧電アクチュエータ５５０４と、４００ μｍの厚さ（２０ ｍｍ×１４ ｍｍ）の第２の圧電アクチュエータ５５０４を、２０ ｍｍの外径のエジェクタプレート５５０２に結合した（例えば、端部に取り付けた。）。２つのエジェクタの標準化された変位を、１ Ｈｚ〜３×１０⁵ Ｈｚの範囲の周波数で［モデル化又は測定］した。薄い圧電アクチュエータ５５０４の大きな可撓性は、高周波複合体の固有モードを可能にする。これに対して、厚く、剛性のある圧電アクチュエータ５５０４は、固有モードを、圧電アクチュエータ５５０４の内径（例えば、内部で１４ ｍｍ）内のエジェクタプレート５５０２の領域に制限する低周波数モードに制限する。

本明細書に説明されているエジェクタアセンブリは、エジェクタ装置及びシステムに組み込むできることが理解される。例示的なエジェクタ装置及びシステムは、２０１２年１２月１２日に出願された「エジェクタ機構、装置及び使用方法」という名称の米国特許出願第１３／７１２，７８４号、２０１２年１２月１２日に出願された「高弾性高分子エジェクタ機構、エジェクタ装置及び使用方法」という名称の米国特許出願第１３／７１２，８５７号、並びに、２０１１年７月１５日に出願された「液滴発生装置」という名称の米国特許出願第１３／１８４，４８４号に示されており、これらの内容は、参照によりこれらの全体において本明細書に援用される。

流体が空気界面にさらされると、流体は空気中に蒸発し、これによって、流体体積の経時的な損失が生じる。流体が、残存するいずれかの無機成分を有する場合、混合物の含量は経時的に変化し、これによって、空気‐流体界面において結晶化が生じる。ただし、流体‐空気界面の周辺でわずかな空気量が封止されると、蒸発率及び結晶化率は、封止の漏出率まで低下し、これによって、蒸発及び結晶化が低減するか又は排除される。また、装置が環境中に開放されている場合は、常に、汚染され得る。

これらの問題を部分的に検討するために、本開示は、液滴吐出装置とともに使用する自動閉鎖システムであって、装置が環境に開放されるのを防止し、実際の液滴吐出期間において、汚染の危険性を大幅に低減する、自動閉鎖システムを提供する。特定の実施形態において、自動閉鎖システムは、流体吐出経路に沿って寸法がコンパクトであり、最小限の構成要素を用い、構成要素の寸法の変更の存在下で一定の封止を提供する。このシステムは、流体吐出に用いる、閉位置、封止位置及び開いた作動位置を提供する。閉位置と開位置との間の変化は、ユーザによって手動で作動させるように構成することができるか、又は動力作動のために構成することができる。特定の実施形態において、システムは、低い作動力によって手動設定を提供することができる。さらに、封止位置と開位置との間の移動は、直線作動又は回転作動するように構成することができる。例えば、特定の実施形態は、ユーザによって作動するヒンジ付き作動ボタンとともに用いられる直線作動構成を提供する。

図６０〜６５は、本開示の自動閉鎖システムの一実施形態を示している。図６０は、本開示の自動閉鎖システムのコンパクトな直線作動実施形態を示し、図６１は、本実施形態の主な構成要素の分解組立図を示している。

図６０及び６１に示されているように、開口６００２を有するスライド要素６０００は、封止される吐出システム６００４と保持プレート６００６との間に保持されている。吐出システムは、内部の特徴に関係なく、概略的に示されている。吐出システムの面は、丸みを帯びたエラストマー面シール６０１２によって包囲された丸みを帯びた開口６０１０を有する。面シールは、エジェクタに面して、グランド又は溝６０１４に取り付けられている。一実施形態において、スライド要素は、スライド要素と一体化した屈曲部６０２０によって、面シールに対して圧迫される。または、屈曲部は、保持プレート上に配置することができるか、又は別個の構成要素として組み込むことができる。スライド要素の１つの位置（開位置）において、スライドの開口６００２は、流体分配のためのエジェクタ開口６０１０と並んで配置されている。閉位置において、スライド要素の開口６００２及び吐出システムの開口６０１０は、完全に並んで配置されておらず、吐出システムは封止されている。ヒンジ付き作動ボタン６０３０（図６０）は、ハウジング（図示しない。）に接続された支点６０３１の周辺を旋回する。ボタン６０３０は、ユーザによって指で作動し、下方にスライド要素を作動させ、シールを開く。ユーザの指の圧力が除去されると圧縮ばね６０３２は、閉位置及び封止位置にスライド要素６０００を戻す。

図６２は、自動閉鎖システムの概略断面図であり、基本的な封止原理を示している。軸線方向力Ｆは、吐出システムの面のグランド内に配置されたエラストマー面シールに対して、スライド要素を押圧する。面シール表面は、シール断面のおよそ２０％、吐出システムの表面から突出している。吐出システムの最大予想内部圧力は、軸線方向圧搾力Ｆによって対抗され、圧搾力は、内部圧力Ｐ及びシール面積Ａの製品によって生じる内部圧力を超える。本実施形態において、軸線方向力は、予想内部圧力のおよそ２倍になるように選択された。好適な実施形態において、軸線方向圧搾力は、図６３及び６４に示されているように、コンパクトな屈曲部６０２０によって提供される。屈曲部６０２０は、構成要素の寸法変化物の製造に敏感ではないシール上に一定の力を提供する。スライド要素と一体化した屈曲部を有することにより、吐出システムから保持プレートの開口に最小積重ね高さが提供され、これによって、吐出システムの面を最終的な送達場所に接近させることができる。作動力を最小限にするために、面シール６０１２は、あらかじめ潤滑化されたシリコーン(pre-lubricated silicone)から形成される。摩耗を防止するために、スライド要素６０００は、常にシールと接触している。スライド要素６０００の端部は、シール６０１２から移動せず、また、シール上で後方に移動せず、スライドの開口端部のみが面シールを横断する。摩耗を更に防止し、作動力を低減するために、スライドの開口端部６０４０は丸みを帯びており、面シールの上端部は丸味を帯びている。スライド要素を面シールと平行に維持するために、図６３及び６４に示されているとおり、小型の滑走突起６０４２がスライド要素上に設けられている。

好適な実施形態において、スライド要素は、抗菌性熱可塑性プラスチックから射出成形される。ただし、本開示は、そのように限定されず、いずれかの適切な材料を用いることができる。論じたように、スライド６０００に一体化した屈曲部６０２０は、面シールに予圧力を提供する。屈曲部の幾何形状は、熱可塑性プラスチックに変形するまで圧力をかけずに、所望の軸線方向力を提供するように選択される。具体的には、完全に曲げられた場合の最大応力は、選択された熱可塑性プラスチックの長期クリープ限界未満であるように選択される。このことは、装置が組み立てられた後に、所望の面シール予圧が、屈曲部において応力を緩和せずに、長期的に達成されることを保証する。コンパクト性により、自動閉鎖のために圧縮ばね６０３２は、スライド要素６０００の境界内のスロット６０４４に位置している。上述したように、２つの滑走突起６０４２は、スライド要素６０００上に位置し、露出した面シール表面が、スライド要素６０００の裏側を抑制する吐出システム上の誘導面よりも上に突出しているので、面シールと平行にスライド要素６０００を維持する。

上述したように、面シールの軸線方向力は、ある程度の安全性によって予想内部圧力を超えるように選択される。必要な軸線方向力が小型のプラスチック屈曲部によって提供できる力を超える場合において、別のアプローチは、鋼から形成することができる別個のばね要素を用いることである。長期クリープの問題は、鋼製板ばねでは存在せず、加えられる力は、顕著な利点を提供するように増加し得るが、別個の部品により、必要なコスト及び空間の増加を伴う。この問題に対処する１つのアプローチは、二次的目的にも同様に、圧縮ばね６０３２を用いることである。圧縮ばねの一次的目的は、装置の自動閉鎖機能を提供することである。ユーザの指の圧力が作動ボタンから除去されると、圧縮バネは、ユーザとの相互作用なしに、受動的に、閉位置及び封止位置に装置を戻す。装置を完全に閉位置に維持するために、装置の幾何形状は、スライド要素が完全な閉位置にある場合に、圧縮ばねが、予圧がかけられた状態にあるように設定される。この予圧は、面シール、本実施形態で利用される特徴において軸線方向力を増加させるという二次的目的に用いることができる。

図６６に示されているように、閉位置では、作動ボタンは、角度をなして傾斜した面６０５０においてスライド要素と相互作用している。この角度によって、スライド要素６０００の上部に作用する水平方向外向きの分力が生じる。小型の支点機能（図示しない。）は、保持プレートの上部に一体化されている。支点は、スライド要素の前面と相互作用する小さな隆起部分である。水平方向力ベクトルの存在下において、スライド要素６０００が支点周辺を旋回することによって、スライド要素６０００の下部が、面シールの方に旋回し、このため、面シールの軸線方向力が増加する。これは、部品を追加することなく、又は空間要件を増加することなく、シールの完全性を向上させる。さらに、面シールの軸線方向力は、屈曲部のみに依存せず、これによって、低い弾性率（剛性）値を有する熱可塑性プラスチックの広い選択肢が可能になる。

図６５〜６８は、閉位置（左）（図６５及び６６）と開位置（右）（図６７及び６８）両方における一実施形態の完全な概略図を示し、上述したすべての特徴の実施形態である。特定の実施形態において、自動閉鎖システムには、蒸気圧力上昇に対処するように、保持プレート（本明細書では、圧縮プレートとも称する。）と接続して利用されるアンブレラバルブ又その他の適切な圧力除去手段が含まれている。非限定的な例として、代替的な圧力除去システムには、ダックビルバルブ、アンブレラ／ダックビル二方バルブ、その他の適切な圧力除去バルブ、シリコーンシートのピンホールバルブ、シリコーンシートのスリットバルブ、剛性材料の単一ピンホール／通気孔（例えば、厚さ５０ミクロンのステンレス鋼の５０ミクロン径の孔）、通気孔のアレイ、又は、蒸気圧による過剰な蒸発を防止しつつ、速やかに十分な圧力平衡を回復することができる、その他のいずれかの適切な圧力除去手段を挙げることができる。アンブレラバルブ又は圧力除去手段の態様は、本明細書で更に詳細に論じる。

実施例１０：結晶化、蒸発及び封止の測定
結晶化は、液滴吐出装置の動作を阻害し得る割合で、特に蒸発率が高い小孔において発生する。結晶化が発生する場合、流れを遮断することによって、エジェクタ開口からの液滴吐出を防止する。

一実施形態によれば、幅２０ μｍ、深さ５０ミクロンの孔を有し、穿刺／キャピラリプレートがなく、環境に開放的に暴露しているジェネレータプレートにおいて、図６９（ａ）〜（ｃ）は、等張塩水の経時的な結晶成長を示している。図６９（ａ）において、エジェクタ開口は、時間ゼロで示され（流体は、複数のエジェクタ開口を構成するエジェクタメッシュに封止された硬質の貯留部に入れられているのみである。）、結晶化を示していない。スタック圧縮プレートは、Ｏリングによって、メッシュスクリーンに密封させて結合され、メッシュスクリーンの対向面は、Ｏリングによって貯留部に取り付けられ、アセンブリは、ねじ及びナットとともに保持されている。５０秒で流体が入れられた後、図６９（ｂ）に示されているように、顕著な結晶化がエジェクタノズル（孔）において形成し始める。３分で、図６９（ｃ）に示されているように、多くのエジェクタ開口又は孔が完全に閉塞され、複数のエジェクタノズル（孔）が結晶成長を示す。透過型光学顕微鏡によって像を得、結晶は、開口を通る透過光を塞ぐ。

流体充填プレートの効果を実証するために、システムを同様に設定し、幅２０ μｍ、深さ５０ミクロンの孔を有するジェネレータプレートのメッシュスクリーンからなるが、この場合、キャピラリプレートが追加され、環境に開放的に暴露させた。図７０（ａ）〜（ｃ）は、等張塩水の経時的な結晶成長を示している。図７０（ａ）において、エジェクタ開口は、時間ゼロで示され（流体は、スタック圧縮プレート、Ｏリング、メッシュスクリーン、Ｏリング、穿刺／キャピラリプレート、Ｏリングによって、エジェクタメッシュに封止された硬質の貯留部に入れられているのみであり、貯留部は、ねじ及びナットとともに保持されている。）、結晶化を示していない。５分では、図７０（ｂ）に示されているように、結晶は形成されていない。６時間で、図７０（ｃ）に示されているように、多くのエジェクタ開口が完全に閉塞され、複数のエジェクタ開口が結晶成長を示す。穿刺／キャピラリプレートは蒸発を低減することができないが、結晶化を低減することができる。結晶化率の減少は、一定の流体供給物を送達し、また、流体中に浸漬しない無機堆積物を防止することによって生じる。

蒸発は、特定の用途において、例えば、水の損失及び生じる濃度変化によって、薬剤の力価及び効力の変化を生じ得る。また、蒸発は、エジェクタ開口の結晶化も生じ得る。表１６は、流体充填プレートに加えられた別のクラッキング圧による２種類のアンブレラバルブの蒸発率に対する本開示の自動閉鎖システムからの蒸発率を示している。示されている蒸発率は、１種類のバルブを用いる等張塩水の圧力変動、並びに、異なるバルブを用いるラタノプロスト及び等張塩水の圧力変動により、バルブがクラックせずに示されたものである。両方のバルブは、非常に高い蒸発率を示した。これに対して、本開示の自動閉鎖システムは、試験流体に依存して、７〜１０倍、蒸発率が減少した。また、これによって、穿刺／キャピラリプレート及びアンブレラバルブ単独を比較して、噴霧間において、７〜１０倍、結晶化時間が増加した。

本開示の特定の態様において、自動閉鎖システムを、エジェクタシステムから流体が大きな圧力エクスカーション(pressure excursion)に強制されるのを防止するために利用した。バルブは、圧力がクラッキング圧を超える場合、ほぼ瞬時に圧力を均一にする。

アンブレラバルブの代替は、本開示の範囲内である。この点に関して、蒸発を防止しつつ、圧力を均一にするいずれかの適切な方法は、例えば、細菌、及び通気孔に結合された流体抵抗性膜フィルタを備える５０ μｍ及び１００ μｍの通気孔による解決策を利用することができる。また、この解決策は、空気を毎秒１０ ｐｓｉ／０．２５ ｃｃに、ほぼ瞬時に圧力を均一にするだけでなく、表１７に示されているように、蒸発率をアンブレラバルブの１０〜２０倍下回る程度に低減させる。圧力均一化（蒸発ではない。）の漏洩速度も表１７に示されている。

自動閉鎖システムは、エジェクタ開口に結晶化を生じ得る流体の蒸発を防ぐのに必要な空気及び圧力障壁を提供する。本試験の目的は、１．００ ＰＳＩで封止することが可能な自動閉鎖システムのシールを生じるのに必要な垂直力を決定することであった。

リングを封止するシリコーン面においてプラスチック封止要素の重力を用い、垂直力の関数としての面封止の質を判断する。可変質量のために水を加えることができるように、ＡＢＳ／ポリカーボネートプラスチックシール要素をビーカーの底部に取り付けた。自己潤滑化シリコーンシールを、圧縮プレート内部に収容し、圧力調整器及び圧力計を圧縮プレート内部に取り付けた。可変質量封止要素をシリコーンシール上で平衡化し、流体をビーカーに加えた。圧力データを、面封止垂直力の関数として記録した。

ゲージ圧が１．００ ＰＳＩに近づくにつれて、自動閉鎖システムのシール質量が増加した。垂直力は４０グラム以上であり、通常、０．９０ ＰＳＩ以上で封止される。０．２ ＰＳＩのアンブレラバルブの通気圧よりも顕著に高いので、これは、許容可能な封止であることが確認された。

他の特定された条件は、自動閉鎖システムの閉鎖スライダの摩擦力が、自動閉鎖ばねの復元力よりも小さい必要があることであった。この条件は、十分なばね定数及び変位を有するばねを選択することによって満たされた。

複数のスライド作動の連続において内部自動閉鎖システム封止により得られる封止の質を測定した。本開示に係る自動閉鎖システムを、空気圧調整器及び圧力計に取り付けた。空気圧調整器を完全な封止によって１．００ ＰＳＩに設定し、その後、完全な封止を解除した。自動閉鎖を作動して封止を提供し、最大圧力に達するまで、シール内のゲージ圧を増加させた。この最大平衡圧を、本試験の封止圧として記録する。

２０回の試験の最大平衡圧を記録し、その後、自動閉鎖システムを１００回作動させた。この過程を更に３回繰り返し、２０回の試験の４つのデータセットが得られ、それぞれのデータセット間で１００回作動させた。これは、全３８０回のスライド作動において、自動閉鎖システムの再現性を試験するように設計された。それぞれのデータセットの平均封止圧を表１８に示す。

０．２ ＰＳＩのアンブレラバルブ通気を上回る安全係数を提供するので、１．００ ＰＳＩの封止は、許容可能な面封止と確認された。この試験のデータは、３８０回の全作動においてこの標的封止圧の６〜７％以内で一定していた。

本出願に開示された発明の多くの実施形態、及び、参照により援用される上述の出願が開示されている。本開示は、一実施形態の特徴のうちのいずれかを他の１以上の実施形態の特徴と組み合わせることが考慮される。例えば、エジェクタ機構又は貯留部のうちのいずれかを、開示されているハウジング又はハウジングの特徴、例えば、カバー、支持体、レスト、照明、シール及びガスケット、充填機構又はアライメント機構のうちのいずれかと組み合わせて用いることができる。

当業者の範囲内に入るいずれかの発明のいずれかの要素における更なる変形形態が、本開示によって考慮される。かかる変形形態には、材料、コーティング又は製造方法の選択が含まれる。電気技術及び電子技術のうちのいずれかは、いずれかの実施形態で無制限に用いることができる。さらに、いずれかの及びすべての実施形態に対して、いずれかのネットワーク構築、遠隔アクセス、対象モニタリング、ｅ‐ヘルス、データ記憶、データマイニング又はインターネット機能性が応用可能であり、これらはともに実行可能である。さらにまた、いずれかの実施形態の機能性に、生理学的パラメータの試験又は測定の実施などの追加の診断機能を組み込むことができる。緑内障又はその他の眼の検査は、これらの診断機能性の一部として装置によって実施可能である。当該技術分野において公知であり、本明細書で明示的に列挙されていない他の製造方法を用いて、装置を製造し、試験し、修理し又は維持することができる。さらに、装置には、より高度な画像形成機構又はアライメント機構が含まれ得る。例えば、装置又は基部は、ユーザと装置を整合させるための特異的なＩＤを作成し、両眼間の輪郭を描くように、虹彩若しくは網膜スキャナを備えているか又はこれらに連結されていてもよい。または、装置又は基部は、いずれかの適切な種類の写真撮影又は放射線医学用の高度な画像形成装置に連結されているか又はこれを含んでいてもよい。
なお、本発明の実施態様の参考例として以下のものが想定される。
[参考例１４]
面に流体を吐出するエジェクタ装置であって、該装置は、
ハウジングと、
一定容積（Ｖt）を有し、前記ハウジング内部に一定の流体体積（Ｖf）を収容するか又は受け取るように構成された貯留部と、
該貯留部と流体連通している流体充填プレートと、
該流体充填プレートと流体連通しているエジェクタ機構と、を備え、
前記流体充填プレートには、前記貯留部に取り付ける流体貯留部接続部と、前記流体充填プレートを前記エジェクタ機構に取り付けるエジェクタ機構接続部と、前記流体貯留部接続部から前記エジェクタ機構接続部に流体を導く１以上の流体チャネルと、が含まれ、前記流体充填プレートが、前記エジェクタ機構と平行配置により配置され、毛細管分離を形成して前記エジェクタ機構の背面において前記流体充填プレートと前記エジェクタ機構との間に毛細管流体流れを生成するように構成され、前記エジェクタ機構が、１以上の開口を通って液滴流を吐出するように構成され、
前記貯留部が、前記容積Ｖtにおいて体積Ｖgasの非反応性ガスを更に含む、
前記エジェクタ装置。
[参考例１５]
エジェクタアセンブリであって、該エジェクタアセンブリは、
液滴を吐出する液滴エジェクタ機構と、
貯留部から前記液滴エジェクタ機構に流体を導く流体充填プレートと、を備え、該流体充填プレートは、前記貯留部に取り付ける流体貯留部接続部と、前記流体充填プレートを前記エジェクタ機構に取り付けるエジェクタ機構接続部と、前記流体貯留部接続部から前記エジェクタ機構接続部に流体を導くための１以上の流体チャネルと、を備え、前記流体充填プレートは、前記エジェクタ機構と平行配置により配置され、毛細管分離を形成して前記エジェクタ機構の背面において前記流体充填プレートと前記エジェクタ機構との間に毛細管流体流れを生成するように構成されており、
前記貯留部が、前記容積Ｖtにおいて体積Ｖgasの非反応性ガスを更に含む、
前記エジェクタアセンブリ。

Claims (13)

1. 面に流体を吐出するエジェクタ装置であって、該装置は、
   ハウジングと、
   一定容積（Ｖt）を有し、前記ハウジング内部に一定の流体体積（Ｖf）を収容するか又は受け取るように構成された貯留部と、
   該貯留部と流体連通している流体充填プレートと、
   該流体充填プレートと流体連通しているエジェクタ機構と、を備え、
   前記流体充填プレートには、前記貯留部に取り付ける流体貯留部接続部と、前記流体充填プレートを前記エジェクタ機構に取り付けるエジェクタ機構接続部と、前記流体貯留部接続部から前記エジェクタ機構接続部に流体を導く１以上の流体チャネルと、が含まれ、前記流体充填プレートが、前記エジェクタ機構と平行配置により配置され、毛細管分離を形成して前記エジェクタ機構の背面において前記流体充填プレートと前記エジェクタ機構との間に毛細管流体流れを生成するように構成され、前記流体充填プレート及び前記エジェクタ機構が、毛細管分離を形成するように、約０．２ ｍｍ〜約０．５ ｍｍの距離だけ離れており、
   前記エジェクタ機構が、１以上の開口を通って液滴流を吐出するように構成され、前記エジェクタ機構が、１５ミクロンよりも大きな平均吐出液滴径を有する液滴流を吐出するように構成され、前記液滴流が、ヒト又は動物の身体面に対して噴霧される場合、前記面における前記液滴流の圧力が実質的に微小になるように、低い混入空気流量を有する、
   前記エジェクタ装置。
2. 前記エジェクタ装置が傾斜すると、前記エジェクタ装置が前記液滴流を吐出することができる、請求項１に記載のエジェクタ装置。
3. 前記エジェクタ装置が上下逆に１８０度まで傾斜しても、前記エジェクタ装置が前記液滴流を吐出することができる、請求項１に記載のエジェクタ装置。
4. 前記貯留部が、前記容積Ｖtにおいて流体Ｖfを更に含む、請求項１に記載のエジェクタ装置。
5. 前記流体が、眼科用、局所用、経口用、経鼻用又は経肺用である、請求項１に記載のエジェクタ装置。
6. 前記貯留部が、前記容積Ｖtにおいて体積Ｖgasのガスを更に含む、請求項４に記載のエジェクタ装置。
7. 前記エジェクタ機構が、ジェネレータプレート及び圧電アクチュエータに連結されたエジェクタプレートを備え、前記ジェネレータプレートには、その厚さを貫通して形成された複数の開口が含まれ、前記圧電アクチュエータが、一定周波数で、前記エジェクタプレート、そして前記ジェネレータプレートを振動させ指向性液滴流を発生させるように動作可能である、請求項１に記載のエジェクタ装置。
8. 前記エジェクタ機構が、ジェネレータプレート及び圧電アクチュエータに連結されたエジェクタプレートを備え、前記ジェネレータプレートには、その厚さを貫通して形成された複数の開口が含まれ、前記圧電アクチュエータが、前記ジェネレータプレートに連結される前記エジェクタプレートの共振周波数で、前記エジェクタプレート、そして前記ジェネレータプレートを振動させ指向性液滴流を発生させるように動作可能である、請求項１に記載のエジェクタ装置。
9. 前記エジェクタプレートが、前記ジェネレータプレートの複数の開口と並んで配置された中央開口領域を有し、前記圧電アクチュエータが、前記ジェネレータプレートの複数の開口を閉塞しないように、前記エジェクタプレートの周辺領域に連結されている、請求項８に記載の装置。
10. 前記ジェネレータプレートの大きさが、前記エジェクタプレートよりも小さく、前記ジェネレータプレートの大きさが、前記中央開口領域によって占有された領域、及び前記複数の開口の配置によって、少なくとも部分的に決定される、請求項９に記載の装置。
11. 前記エジェクタプレートが円形であり、前記圧電アクチュエータが環状構造を有し、前記エジェクタプレート及び前記圧電アクチュエータが、同じ外径を有する、請求項１０に記載の装置。
12. 前記エジェクタプレートが円形であり、前記圧電アクチュエータが環状構造を有し、前記エジェクタプレートが、前記圧電アクチュエータよりも大きな外径を有する、請求項１１に記載の装置。
13. エジェクタアセンブリであって、該エジェクタアセンブリは、
    液滴を吐出する液滴エジェクタ機構と、
    貯留部から前記液滴エジェクタ機構に流体を導く流体充填プレートと、を備え、該流体充填プレートは、前記貯留部に取り付ける流体貯留部接続部と、前記流体充填プレートを前記エジェクタ機構に取り付けるエジェクタ機構接続部と、前記流体貯留部接続部から前記エジェクタ機構接続部に流体を導くための１以上の流体チャネルと、を備え、前記流体充填プレートは、前記エジェクタ機構と平行配置により配置され、毛細管分離を形成して前記エジェクタ機構の背面において前記流体充填プレートと前記エジェクタ機構との間に毛細管流体流れを生成するように構成され、
    前記流体充填プレート及び前記エジェクタ機構が、毛細管分離を形成するように、約０．２ ｍｍ〜約０．５ ｍｍの距離だけ離れており、
    前記エジェクタ機構が、１以上の開口を通って液滴流を吐出するように構成され、前記エジェクタ機構が、１５ミクロンよりも大きな平均吐出液滴径を有する液滴流を吐出するように構成され、前記液滴流が、ヒト又は動物の身体面に対して噴霧される場合、前記面における前記液滴流の圧力が実質的に微小になるように、低い混入空気流量を有する、
    前記エジェクタアセンブリ。