KR101545413B1 - 점적 발생 디바이스 - Google Patents

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KR101545413B1
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버나드 엘 주니어 벨루
유르겐 클라우스 폴라트
아서 에이치 튜
조슈아 리차드 브라운
제임스 쏜힐 리스
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브레들리 지 존슨
제이 시드 클레멘츠
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Abstract

국소용, 경구용, 비부(nasal)용, 또는 폐(pulmonary)용으로 안전하고, 적절하며, 반복적인 투약량들(dosages)을 환자에게 전달하는 방법 및 드랍릿 분사용 디바이스는, 투약시 적절하며 반복 가능한 고 비율의 퇴적을 가능하게 하는 특성을 갖는 규정된 양의 유체를 드랍릿들의 형태로 전달할 수 있는 유체 전달 시스템을 포함한다.
상기 방법 및 디바이스는 하우징, 상기 하우징 내에 배치되며 일정량의 유체를 수용하는 리저버, 15미크론보다 더 큰 평균 분사 드랍릿 직경을 갖는 드랍릿들의 스트림을 분사하도록 구성된 이젝터 메커니즘을 포함하며, 상기 드랍릿들의 스트림은, 드랍릿들의 스트림이 사용동안 환자의 눈에 퇴적되도록 낮은 연행 기류를 갖는다.

Description

점적 발생 디바이스{DROP GENERATING DEVICE}
본 출원은 2010년 7월 15일자의 미국 가출원 61/400,864호, 2010년 8월 20일자의 미국 가출원 61/401,850호, 2010년 8월 20일자의 미국 가출원 61/401,920호, 2010년 8월 20일자의 미국 가출원 61/401,918호, 2010년 8월 20일자의 미국 가출원 61/401,848호, 2010년 8월 20일자의 미국 가출원 61/401,849호, 2011년 2월 4일자의 미국 가출원 61/462,576호, 2011년 2월 5일자의 미국 가출원 61/462,791호, 2011년 2월 15일자의 미국 가출원 61/463,280호, 2011년 4월 4일자의 미국 가출원 61/516,462호, 2011년 4월 4일자의 미국 가출원 61/516,496호, 2011년 4월 4일자의 미국 가출원 61/516,495호, 2011년 4월 6일자의 미국 가출원 61/516,694호를 우선권으로 주장하며, 그 각각의 전체 내용은 모든 목적을 위한 참조에 의해 본원에 의해 구체적으로 통합된다. 본 출원은 또한 2010년 5월 28일자의 미국 가출원 61/396,531호에 관련되며, 그 전체 내용은 모든 목적들을 위한 참조에 의해 본원에 의해 구체적으로 통합된다.
미스트들 또는 스프레이들의 형태로 제품들을 공급하기 위해 스프레이 디스펜서들을 사용하는 것은, 안전성과 사용의 용이성을 필요로 하는 제품들에 대해 아주 큰 잠재력을 갖는 영역이다. 이러한 어플리케이터 (applicator) 를 제공하는데 있어서, 적절한 1회분 양들 (doses) 을 일정하고 정확하게 전달(delivery)하는 것이 큰 과제이다.
스프레이 어플리케이터들이 필요한 중요한 영역은 안과 약품의 전달 분야이다. 점안의 경우에서와 같이, 유체들(fluids)을 투약하는 것은, 결정적인 순간에 눈을 감거나 갑자기 움직여서, 드랍릿 (droplet) 이 눈썹, 코 또는 얼굴의 다른 부분에 묻게 되기 쉬운 특히 어린이나 동물들에 있어서는, 항상 문제를 야기한다. 동공에 대한 큰 방울의 유체의 영향은, 특히 그 유체가 다른 온도일 때 눈을 깜빡이는 반응을 일으키기 쉽다. 노인들도 점안액이 그들의 눈에 들어가는데 필요한 손 협응을 종종 놓치기도 한다. 뇌졸중 피해자들도 유사한 어려움을 갖는다. 점안액 전달은, 머리를 기울이거나 또는 수평 위치와 같은, 종종 특별한 물리적 위치를 요구하기도 한다. 어떤 것도 실용적이지 않을 것이다.
종종, 환자가 정확한 1회분을 하루에 꼭 필요한 횟수로 투약하는 것이 아주 중요할 때가 있다. 그러나, 실제에 있어서, 가정에서의 안약을 처방받은 환자들은 1회분의 분량을 잊어 먹거나, 또는 1회분의 분량을 과도하게 넣거나 또는 다른 약물과의 1회분의 분량을 혼돈하여 넣기 쉽다. 주요한 복약 준수 (compliance) 문제점들 중의 하나는, 환자가 처방 계획에 잘 따르더라도, 그 또는 그녀는 종종 1회분의 분량을 잊어버리는 것이다.
현재, 이들 많은 약품들이 점안기 (eye dropper) 에 의해 투약되고 있다. 현재의 점안 디바이스들은, 전달 메커니즘이 약품의 전달을 위해 보통 중력에 의존하고 있기 때문에, 머리를 뒤로 젖힐 것을 요구하거나, 환자가 눕거나 또는 아래 눈꺼풀을 아래로 당길 것을 요구하거나, 또는 눈꺼풀을 아래로 당기면서 머리를 뒤로 젖히는 것을 요구한다. 이것은 불편할 뿐만 아니라, 점안기 팁으로 눈을 찌르는 것을 방지하면서 약물이 눈에 들어가는 것을 보장하기 위해서는, 환자의 신체 부위의 많은 협조, 유연성 및 협동을 포함한다. 현재의 점안기 용기는 사용자의 눈을 찔러, 잠재적으로 눈에 물리적인 손상을 줄 우려가 있으며, 또한, 눈과의 접촉을 통해 팁이 박테리아 오염에 노출될 위험도 있다. 이와 같이, 환자는 점안기 용기의 약품을 오염시키고 다시 눈을 감염시킬 위험을 무릅쓰게 된다. 또한, 많은 양의 약품이 눈에서 흘러나오거나 반사 눈물에 의해 씻겨 없어질 수도 있다. 결과적으로, 이 투약 방법도 부정확하고 소비적이다. 또한, 이 기술은 투약되는 약물의 양을 만족스러운 방식으로 제어하지 못하고 또한 투약된 약물이 실제 눈에 안착하여 눈에 남아 있는 것을 보장하지는 못한다.
점안기는 또한 환자에 의한 복약 준수 여부의 검증 방법을 제공하지 않는다. 일주일의 사용 이후, 예를 들면, 병의 무게를 재는 것에 의해, 투약된 전체 약물의 양을 체크할 수 있지만, 이것은 일일 복약 준수 여부의 기록을 제공하는 것은 아니다. 환자는 한 번 또는 여러 번의 투약을 놓치거나 다른 경우 과도하게 투약할 수도 있다. 또한, 점안기가 부정확하게 점안액을 눈에 전달하면, 약물이 투약되었더라도, 약물이 실제 눈에 들어갔는지에 대한 의문을 남기게 된다.
따라서, 안과용, 국소용, 경구용, 또는 폐 (pulmonary) 용으로 안전하고, 적절하며, 반복적인 투약량들 (dosages) 을 환자에게 전달하는 전달 디바이스가 필요하다.
본 발명은 안과용, 국소용, 경구용, 또는 폐용으로 안전하고, 적절하며, 반복적인 투약량 (dosages) 을 환자에게 전달하는 디바이스 및 방법을 포함한다. 본 발명은 또한 투약시 적절하고 반복적인 높은 비율의 퇴적을 가능하게 하는 특성을 갖는 드랍릿들 형태의 규정된 양의 유체를 전달할 수 있는 유체 전달 시스템을 포함한다.
본 발명은 환자의 눈에 유체를 전달하기 위한 디바이스를 포함하고 제공하며, 상기 디바이스는 하우징, 상기 하우징 내에 배치되며 일정량의 유체를 수용하는 리저버, 15미크론보다 더 큰 평균 분사 드랍릿 직경을 갖는 드랍릿들의 스트림을 분사하도록 구성된 이젝터 메커니즘을 포함하고, 상기 드랍릿들의 스트림은, 드랍릿들의 스트림이 사용 동안 환자의 눈에 퇴적하도록 낮은 연행 기류를 갖는다.
본 발명은 또한 디바이스를 포함하고 제공하는데, 상기 이젝터 메커니즘은: 상기 리저버의 유체 전달 영역에 결합된 제 1의 표면을 구비하며, 두께를 관통하여 형성된 복수의 개구들을 포함하는 이젝터 플레이트; 및 상기 이젝터 플레이트의 제 2의 표면 상에 형성되며, 어떤 진동수로 상기 이젝터 플레이트를 진동시키고 드랍릿들의 직사 스트림을 생성하도록 동작 가능한 액추에이터를 포함한다.
본 발명의 또 다른 구현예는 일정량의 안과용 유체를 눈에 전달하기 위한 디바이스를 포함하고 제공하는데, 상기 디바이스는: 하우징, 하우징 내에 배치되며 일정량의 안과용 유체를 수용하는 리저버, 상기 리저버와 유체 연통하며 두께를 관통하여 형성된 복수의 개구들을 포함하는 이젝터 플레이트, 상기 이젝터 플레이트의 상기 리저버에 대향하는 표면에 형성되며 상기 이젝터 플레이트를 어떤 진동수로 진동시키고 드랍릿들의 직사 스트림을 생성하도록 동작 가능한 액추에이터를 포함하며, 상기 직사 스트림 내의 드랍릿들은, 20 내지 100미크론을 포함하지만 이에 제한되지 않는 5 내지 2500미크론 범위의 평균 분사 직경을 가지며, 2-20m/s를 포함하지만 이에 제한되지 않는 1-100m/s 범위의 평균 초기 속도를 갖는다.
본 발명의 또 다른 구현예는 환자의 눈에 일정량의 안과용 유체를 전달하기 위한 방법을 포함하고 제공하는데, 상기 방법은: 이젝터 플레이트의 개구들로부터 리저버 내에 포함된 안과용 유체의 드랍릿들의 직사 스트림을 분사하는 단계를 포함하고, 상기 직사 스트림 내의 상기 드랍릿들은 20-100미크론을 포함하지만 이에 제한되지 않는 5-2500미크론 범위의 평균 분사 직경을 가지며, 2-20m/s를 포함하지만 이에 제한되지 않는 1-100m/s 범위의 평균 초기 속도를 갖는다.
도 1은 이젝터 디바이스의 기판 구조를 표시하는 3차원 도면을 도시한다.
도 2는 기판의 일 구현예의 단면도를 도시한다.
도 3a는 리저버 (reservoir) 를 포함하는 이젝터 디바이스의 구현예의 단면도를 도시한다.
도 3b는 다른 리저버 배치를 갖는 이젝터 디바이스의 다른 구현예를 도시한다.
도 4는 본 발명의 유체 이젝터 디바이스의 일부를 형성하는 전기 회로의 일 구현예의 회로도를 도시한다.
도 5는 상기 디바이스의 하우징의 3차원 도면을 도시한다.
도 6은 상기 디바이스의 일 구현예에서 사용된 전기 회로의 회로도를 도시한다.
도 7은 상기 디바이스의 하우징의 다른 구현예의 3차원 도면을 도시한다.
도 8은 사람 눈에 약물을 전달하는 본 발명의 일 구현예의 측면도를 도시한다.
도 9는 도 8의 구현예의 정면도를 도시한다.
도 10은 상기 디바이스의 다른 구현예의 측면도를 도시한다.
도 11은 상기 디바이스의 또 다른 구현예의 정면도를 도시한다.
도 12는 상기 디바이스의 또 다른 구현예의 정면도를 도시한다.
도 13a 및 도 13b는 스페이서를 포함하는 디바이스의 다른 구현예를 도시한다.
도 14a 및 도 14b는 스페이서를 포함하는 디바이스의 다른 구현예를 도시한다.
도 15a는 스페이서를 포함하는 디바이스의 다른 구현예를 도시하는 도면이다.
도 15b 내지 도 15h는 커버의 다양한 예들을 도시한다.
도 16a는 압전기 (piezoelectric) 이젝터 메커니즘을 사용하는 디바이스의 다른 구현예의 개략적인 단면도를 도시한다.
도 16b는 어셈블리의 확대 상면도를 도시한다.
도 16c는 어셈블리의 일부의 확대 단면도를 도시한다.
도 16d는 어셈블리의 개략적인 배면도를 도시한다.
도 16e는 어셈블리의 일부의 개략 단면도를 도시한다.
도 16f는 어셈블리의 분사 영역의 개략 상면도를 도시한다.
도 16g는 어셈블리의 이젝터 플레이트의 부분 단면도를 도시한다.
도 16h는 리저버의 다른 구현예를 포함하는, 어셈블리의 일부의 투시도를 도시한다.
도 16i는 도 16h에 도시된 어셈블리의 일부의 단면도를 도시한다.
도 16l 내지 도 16r는 이젝터 플레이트의 개구들의 형상들의 실시형태들을 도시하는 부분 단면도를 도시한다.
도 17의 A 및 B는 작동된 이젝터 플레이트들의 단면도를 도시한다.
도 18a 내지 도 18c는 드랍릿 정지 거리 대 평균 드랍릿 직경의 플롯을 도시한다.
도 18d는 드랍릿 증발 시간 대 평균 드랍릿 직경의 플롯을 도시한다.
도 19a 내지 도 19f는 상이한 평균 크기의 드랍릿의 직사 스트림들 (directed streams) 을 도시한다.
도 20은 리저버의 다른 구현예를 포함하는, 어셈블리의 일부의 투시도를 도시한다.
도 21a는 슬라이드 커버가 닫힌 위치에 있는 디바이스의 다른 구현예를 도시한다.
도 21b는 슬라이드 커버가 오픈된 디바이스의 다른 구현예를 도시한다.
도 21c는 도 21a의 투시도를 도시한다.
도 21d는 도 21a에 도시된 디바이스의 후방 투시도를 도시한다.
도 21e는 일 구현예에서의 도 21a의 디바이스의 하우징의 부분들의 확대 투시도를 도시한다.
도 21f는 사용자의 눈과 맞춘 디바이스를 나타내는 도면을 도시한다.
도 22a는 디바이스를 포함하는 통신 시스템을 도시한다.
도 22b는 통신 상태에 있는 디바이스와 도킹 스테이션을 나타내는 블록도를 도시한다.
도 22c는 프로세서와 드라이버 회로의 블록도를 도시한다.
도 23a는 전자 모듈을 포함하는 일 실시형태의 구성의 상면도를 도시한다.
도 23b는 전자 모듈을 포함하는 일 실시형태의 구성의 하면도를 도시한다.
도 24는 디바이스를 조작하기 위한 실시형태의 프로세스를 도시한다.
도 25는 디바이스를 조작하기 위한 다른 실시형태의 프로세스를 도시한다.
도 26은 이젝터의 표면을 밝게 하는 방법들을 도시한다.
본 개시는 일반적으로, 예를 들면, 안과용 유체와 같은 유체를 눈에 전달하는데 유용한 분사 디바이스들 (ejection devices) 에 관한 것이다. 어떤 양상들에 있어서, 분사 디바이스들은 유체의 드랍릿들의 제어 가능한 스트림을 생성하는 분사 어셈블리 (ejection assembly) 를 포함한다. 유체는 분사 메커니즘을 사용하여 드랍릿을 형성할 수 있는 범위의 점도들을 갖는 현탁들 (suspensions) 또는 에멀션들 (emulsions) 을 포함하는데, 특별한 제한은 없다.
하기에 더욱 상세히 설명되는 바와 같이, 본 개시의 어떤 양상들에 따르면, 현재 개시된 이젝터 메커니즘은 타겟을 향해 직사될 수도 있는 드랍릿들의 직사 스트림 (directed stream) 을 형성할 수도 있다. 드랍릿들은 사이즈들의 분포로 형성될 것인데, 각 분포는 평균 드랍릿 사이즈를 갖는다. 평균 드랍릿 사이즈는 약 15미크론에서 100미크론을 넘는 범위, 20미크론 초과 내지 약 100미크론 사이의 범위, 약 20미크론에서 약 80미크론 사이의 범위, 약 25미크론에서 약 75미크론 사이의 범위, 약 30미크론에서 약 60미크론 사이의 범위, 약 35미크론에서 약 55미크론 사이 등의 범위 내에 있을 수도 있다. 그러나, 평균 드랍릿 사이즈는 의도된 어플리케이션에 따라 2500미크론 이상일 수도 있다. 또한, 드랍릿은 약 0.5m/s 내지 약 100m/s, 예를 들면, 약 0.5m/s 내지 약 20m/s, 예를 들면, 0.5 내지 10 m/s, 약 1m/s 내지 약 5m/s, 약 1m/s 내지 약 4m/s, 약 2m/s 등의 평균 초기 속도를 가질 수도 있다. 본원에서 사용된 바와 같이, 분사 사이즈와 초기 속도는 드랍릿들이 이젝터 플레이트를 떠날 때의 드랍릿들의 사이즈와 초기 속도이다. 타겟으로 직사된 드랍릿들의 스트림은, 소망하는 위치에 대한 그들의 조성을 포함하는 드랍릿들의 질량 비율의 퇴적으로 귀결될 것이다.
분사 디바이스에 의해 사용하기에 적합한 유체들은, 예를 들면, 1cP 이하, 예를 들면 0.3cP의 물에서와 같이, 아주 낮은 점도들을 가질 수 있다. 유체는 600cP까지의 범위에 있는 점도를 부가적으로 가질 수도 있다. 특히, 유체는 0.3 내지 100cP, 0.3 내지 50cP, 0.3 내지 30cP, 1cP 내지 53cP 등의 점도 범위를 가질 수도 있다. 몇몇 구현예들에서, 적절한 점성들과 표면 장력들을 갖는 물약들 또는 약물들은 변경없이 리저버 내에서 바로 사용될 수 있다. 다른 구현예들에서, 유체 파라미터를 조정하기 위해 부가적인 재료들이 첨가될 수도 있다.
개시된 기술은 실질적인 증발이나 공기의 연행 (entrainment of air) 이 없거나, 또는 눈 표면을 벗어나지 않는 분사 드랍릿들을 포함하는데, 이들은 일정한 1회분의 약물 전달을 용이하게 한다. 평균 분사 드랍릿 사이즈와 평균 초기 속도는 유체 점성, 표면 장력, 이젝터 플레이트 특성들, 외형, 및 치수들을 포함하는 인자들뿐만 아니라 그 구동 주파수를 포함하는 이젝터 메커니즘의 동작 파라미터들에도 의존한다. 몇몇 구현예들에서, 드랍릿들의 분사된 질량의 약 60% 내지 약 100%, 약 65% 내지 약 100%, 약 75% 내지 약 100%, 약 80% 내지 약 100%, 약 85 내지 약 100%, 약 90% 내지 약 100%, 약 95% 내지 약 100% 등이 눈의 표면에 퇴적되고, 이러한 퇴적은 반복 가능하다. 드랍릿들의 스트림의 흐름 방향은 수평일 수도 있고, 사용동안 작동 메커니즘을 겨냥하여 사용자가 선택한 임의의 방향일 수도 있다.
드랍릿 직경이 감소할수록, 전체 체적에 대한 전체 표면적의 비율은 증가하는 것으로 알려져 있지만, 이 이론에 제한되는 것은 아니다. 즉, 주어진 유체의 전체 체적에 대해 더 많은 표면적이 노출된다. 따라서, 더 작은 드랍릿이 더 큰 표면적을 생성할 수도 있는데, 더 많은 항력 (drag) 을 생성한다. 낮은 레이놀즈 수 영역 (Re<1) 에서, 항력은 Stoke의 법칙, Navier-Stokes 방정식의 해에 의해 주어진다. 따라서, 항력은 드랍릿의 표면적의 제곱근에 비례하는 것으로 여겨진다. 드랍릿이 구형이라고 가정하면, 항력은 드랍릿의 직경에 비례하는 것으로 여겨진다.
각 입자는 공기를 운반하여 (연행 공기), 기류를 형성한다. 이 연행 공기 스트림의 영향은 거의 직경에 비례하는 것으로 여겨진다. 기류가 타겟에 도달하면, 흐름을 유지하기 위해서 타겟의 표면에 인접한 이를테면 90도 만큼 편향되거나 또는 급격히 방향을 전환할 수도 있다. 기류의 흐름이 너무 크면, 드랍릿들의 일부를 운반할 수도 있고, 그 결과 드랍릿들이 타겟의 표면에 퇴적되지 않고 편향되게 한다. 충분히 큰 모멘텀을 갖는 입자들은 이 영향을 극복하여 표면에 성공적으로 퇴적할 것이다. 정지 거리는, 초기 모멘텀이 공기 마찰에 의해 0 (제로) 으로 감소되기 이전까지 입자가 여행한 거리의 근사이다. 주변 입자들에 의해 생성된 연행 공기는 정지 거리를 증가시킬 것이고, 각 드랍릿에 편향에 대한 더 큰 가능한 범위와 더 큰 기회를 줄 것이다. 드랍릿들은 또한 그들 비행 경로 동안 중력에 의해 수직으로 떨어지기도 한다. 짧은 가속 시간 이후, 드랍릿들은 그들의 종단 속도에 도달하게 되는데, 여기서는 항력이 중력과 동일하며 정반대이다. 종단 속도는 그들 표면적에 비례하기 때문에, 더 큰 입자는 더 빨리 떨어진다. 또한, 드랍릿 수명은 국소적인 주변의 부분 압력들, 국소적인 주변 온도들, 및 입자 직경에 의해서도 좌우되는데, 이들 모두는 그 증발률에 영향을 끼친다. 일반적으로, 더 큰 입자들이 더 늦게 증발할 것이다.
드랍릿들은, 이젝터 메커니즘에 결합된 리저버에 포함된 유체로부터 드랍릿들의 스트림을 형성하는 작동 메커니즘에 의해 형성되는데, 어떠한 특정 이론에도 제한되는 것은 아니다. 이젝터 메커니즘과 리저버는 일회용이거나 또는 재사용될 수도 있다. 이들은 하우징 내에 패키지화될 수도 있다. 하우징은 일회용이거나 또는 재사용될 수도 있다. 하우징은 손에 잡히고, 소형이며 베이스에 결합되도록 형성되며, 다른 디바이스들과 통신하도록 적응될 수도 있다. 하우징들은 채색되거나 또는 용이한 식별을 위해 구성될 수도 있다. 드랍릿 이젝터 디바이스들은, 몇몇 구현예들에서, 조명 수단, 배열 수단, 온도 제어 수단, 진단 수단, 또는 다른 특징들을 포함할 수도 있다. 다른 구현예들은 상호 접속된 큰 네트워크 및 환자 치료 및 처치를 위해 사용되는 상호작용 디바이스들의 일부일 수도 있다. 일 구현예의 이젝터는 열 이젝터일 수도 있다. 다른 구현예에서는, 초음파 이젝터일 수도 있다. 또 다른 구현예에서, 이젝터는 압전기 이젝터 (piezoelectric ejector) 일 수도 있다.
도 18a 내지 도 18c는 상이한 드랍릿 직경들을 가지며 0.5m/s, 1m/s, 및 2m/s의 분사 속도에서의 드랍릿의 정체 공기 내에서의 정지 거리를, 각각, 도시한다. 특히, 도 18a를 참조하면, 본 구현예에서, 100미크론 이하의 분사 직경과 0.5m/s의 초기 속도를 갖는 드랍릿의 가장 긴 정지 거리는 약 1.25cm이다. 따라서, 본 구현예에서는, 기류의 도움이 없으면, 이젝터 플레이트 (102) 로부터 1.25cm 이상 떨어진 눈에 이들 드랍릿들은 실제 퇴적될 수 없다. 도 18b를 참조하면, 100미크론 이하의 분사 직경과 1m/s의 분사 속도를 갖는 드랍릿의 가장 긴 정지 거리는 약 2.2cm이다. 따라서, 본 양상에서는, 기류의 도움이 없으면, 이젝터 플레이트 (1902) (도 19a) 로부터 2.2cm 이상 떨어진 눈에 이들 드랍릿들은 실제 퇴적될 수 없다. 도 18c를 참조하면, 100미크론 이하의 분사 직경과 2m/s의 분사 속도를 갖는 드랍릿의 가장 긴 정지 거리는 약 4cm이다. 따라서, 본 구현예에서는, 기류의 도움이 없으면, 이젝터 메커니즘으로부터 4cm 이상 떨어진 눈에 이들 드랍릿들은 실제 퇴적될 수 없다. 물 이외의 성분들을 포함하는 유체의 정지 거리는 도 18a 내지 도 18c에 도시된 것들과는 상이할 수도 있다.
타겟에 도달하기 이전에, 분사된 드랍릿들은 공기중에서 증발할 수도 있다. 약 1m/s 내지 약 5m/s의 분사 속도를 갖는 드랍릿을 이젝터 메커니즘으로부터 약 3cm 떨어진 타겟에 전달하는 것은 타겟의 표면에 도달하기까지 약 0.03초 이하가 걸릴 수도 있다. 증발률은 드랍릿들의 직경과 온도 및 습도를 포함하는 환경적 파라미터들에 관련되는 것으로 여겨지는데, 이 이론에 제한되는 것은 아니다. 또한, 드랍릿들을 실제 퇴적시키기 위해서는, 긴 증발 시간, 예를 들면, 약 0.03초의 전달 시간 보다 더 긴 증발 시간이 요구된다. 온도가 20℃이고 유체가 물이라고 가정하면, 도 18d는, 약 40미크론의 직경을 갖는 드랍릿은 약 1초 내에 완전히 증발하고, 약 100미크론의 직경을 갖는 드랍릿은 약 10초 내에 완전히 증발하는 것을 나타낸다. 몇몇 구현예들에 있어서, 식염수 또는 다른 첨가제들이 유체에 첨가되어 증발률을 늦출 수도 있다.
도 19a 내지 도 19f는 타겟에 대한 연행 기류와 드랍릿의 편향을 도시한다. 이 스트림으로부터의 힘들을 상쇄할 충분한 모멘텀이 없는 드랍릿들은 이 스트림에 의해 운송되어 마찬가지로 편향된다. 그럼에도 불구하고, 충분한 모멘텀을 갖는 이들 드랍릿들은, 고속 또는 큰 질량 또는 이들 양자로 인해, 그들 고유의 경로를 유지하고 기류에 의해 휩쓸려지지 않는다. 이들 드랍릿들은 타겟에 실제 전달될 수 있다. 충분한 모멘텀은, 큰 초기 분사 속도 및 항력에 대한 모멘텀 비율로부터 달성될 수 있다. 그러나, 타겟이 사람이거나 또는 동물에 대해 사용하는 경우, 속도는, 드랍릿이 타겟에 충돌할 때 불편감을 일으키지 않아야 하고, 항력과 같은 다른 파라미터들에 악영향을 끼치지 않아야 한다. 다르게는, 충분한 모멘텀은 드랍릿의 질량을 증가시키는 것에 의해 달성될 수 있다.
도 19a 내지 도 19f를 참조하면, 본 구현예에서는, 상이한 평균 분사 직경들을 갖는 워터 드랍릿들 (water droplets; 1912) 이, 이젝터 플레이트 (1902) 로부터 3cm 떨어져 위치된 표면 (1916) 을 향해 수평으로 이젝터 플레이트 (1902) 로부터 4m/s의 분사 속도로 분출된다. 상기 표면 (1916) 은, 사람 눈의 표면과 유사한 특징, 즉, 매끈함을 갖는 유리면일 수 있다. 이젝터 플레이트 (1902) 의 개구들 (예를 들면, 도 16a의 개구들 (1626) ) 의 직경 이외의, 모든 다른 파라미터들은 도 19a 내지 도 19f의 전체에서 동일하게 유지된다.
도 19a를 참조하면, 그 구현예에서, 분사된 드랍릿들 (1912) 은 약 11미크론의 평균 분사 직경을 갖는다. 드랍릿들 (1912) 의 스트림 (1014a) 은 가변 단면적을 가지는데, 드랍릿들 (1912) 의 몇몇이 표면 (1916) 에 도달하기 이전에 정지될 수도 있다는 것을 나타낸다. 또한, 표면 (1916) 에 도달하는 드랍릿들 (1912) 의 상당량 (1918a) 은 표면에 퇴적되지 못하고 표면 (1916) 을 따라 공기에 의해 휩쓸리게 된다.
도 19b를 참조하면, 이 구현예에서는, 분사된 드랍릿들은 약 17미크론의 평균 분사 직경을 갖는다. 드랍릿들 (1912) 의 스트림 (1914b) 도 (스트림 (1914a) 과 마찬가지로) 가변 단면적을 가지는데, 드랍릿들의 몇몇이 표면 (1916) 에 도달하기 이전에 정지될 수도 있다는 것을 나타낸다. 그러나, 스트림 (1914b) 의 단면적 변화는 스트림 (1914a) 의 단면적 변화보다 더 작다. 결과적으로, 스트림 (1914a) 에서보다 스트림 (1914b) 에서 더 많은 드랍릿들 (1912) 이 표면 (1916) 에 도달한다. 그러나, 표면 (1916) 에 도달하는 드랍릿들 (1912) 의 상당량 (1918b) 은 표면 (1916) 에 퇴적되지 못하고 표면 (1916) 을 따라 공기에 의해 휩쓸리게 된다. 상기 양 (1918b) 은 상기 양 (418a) 보다 더 크기 때문에, 많은 양의 드랍릿들 (1912) 이 표면 (1916) 에 도달하더라도, 표면 (1916) 상에 퇴적된 양은 도 19a와 비교하여 충분히 증가하지는 않는다.
도 19c를 참조하면, 분사된 드랍릿들은 약 32미크론의 평균 분사 직경을 갖는다. 드랍릿들 (1912) 의 스트림 (1914c) 은 스트림 (1914a, 1914b) 의 단면적들보다 훨씬 적게 변하는데, 드랍릿들의 극소수만이 표면 (1916) 에 도달하기 이전에 정지될 수도 있다는 것을 나타낸다. 또한, 표면 (1916) 에 도달하여 표면 (1916) 에 퇴적되지 않고 표면 (1916) 을 따라 공기에 의해 휩쓸리는 드랍릿 (1912) 의 양 (1918c) 은 상기 양 (1918a, 1918b) 보다 더 적다.
도 19d 내지 도 19e를 참조하면, 이 구현예에서는, 분사 드랍릿들이 약 56미크론, 100미크론의 평균 직경을 각각 갖는다. 도 19f는 큰 드랍릿들의 분사를 도시한다. 드랍릿들 (1912) 의 스트림들 (1914d, 1914e, 1914f) 은 거의 일정한 단면적을 갖는데, 표면 (1916) 에 도달하기 이전에 거의 어떠한 드랍릿들도 정지되지 않음을 나타낸다. 또한, 표면 (1916) 에 도달하는 드랍릿들 (1912) 중, 표면에 퇴적되지 못하고 표면 (1916) 을 따라 공기에 의해 휩쓸리는 것은 거의 없다.
요약하면, 도 18a 내지 도 18d에서의 계산과 도 19a 내지 도 19f의 사진들은, 연행 기류의 이동에 의해 타겟 표면을 가로질러 드랍릿들을 이송하여 드랍릿들이 타겟에 퇴적되는 것을 방해하는 바람직하지 못한 영향을 기류가 갖게 될 수 있음을 나타낸다. 또한, 이 바람직하지 못한 영향은 더 작은 드랍릿들에 대해 더 두드러지게 된다. 이 문제점은 하기에 상세히 설명될 많은 이유들 때문에 더 작은 드랍릿들에서 발생하는 것으로 여겨지는데, 이 이론에 제한되는 것은 아니다.
또한, 드랍릿들이 전하를 띄게 하는 것에 의해 타겟에 도달하는 능력을 향상시킬 수도 있다. 인체, 특히 촉촉한 눈 표면은 도전체이고, 따라서 대전된 드랍릿들을 끌어당겨 타겟과의 첩촉을 촉진시킬 수도 있다. 대전된 드랍릿들은 타겟으로의 이동 동안 공간 전하 클라우드 (space charge cloud) 를 형성할 수도 있는데, 이 이론에 제한되는 것은 아니다. 이 공간 전하는, 유사하게 대전된 드랍릿들을 쿨롱력에 의해 타겟으로 축출하는 전기장 (E) 을 생성한다. 드랍이 타겟에 가까워지면, 대전된 드랍릿으로부터의 전기장은 도전성 타겟 내에 동일하며 반대의 허 전하 (image charge) 를 생성하여 드랍릿을 끌어당기게 된다.
드랍릿들을 대전시키는 몇몇 방법들은 공지되어 있다. 이러한 방법들의 세 개의 예들로는, 트리보차징 (마찰) 대전, 이젝터 플레이트에 전압을 인가하고 유도에 의해 드랍릿들을 대전시키는 방법, 및 고전압 코로나 방전에 의해 대전시켜 가스 이온들을 생성하고 Pauthenier 필드 대전 및/또는 확산 대전에 의해 드랍릿을 대전시키는 방법이 있다. 트리보차징에서는, 유체가, 예를 들면, 이젝터 플레이트 또는 그리드의 작은 구멍들을 통과하고, 결과적으로 대전된다. 이 효과는 이젝터 플레이트 또는 그리드를 코팅함으로써 향상될 수 있다.
드랍릿 분사 디바이스는 이젝션 메커니즘을 포함한다. 몇몇 구현예들에서, 상기 메커니즘은 분사 플레이트 또는 기판을 포함한다. 몇몇 구현예들에서, 이것은 유체 리저버에 결합되는데, 그 예들이 본원에서 논의된다. 이젝터 메커니즘의 일 구현예는 열 이젝터 (또는 "버블 젯") 일 수도 있다. 도 1의 구현예는 기판 구조 안으로 형성된 복수의 개구들 (102) 을 구비하는 기판 구조 (100) 를 도시한다. 이것은 다수의 공지된 기술들 중 임의의 하나에 의해 달성될 수 있다. 이 기판은 마이크로일렉트로메커니컬 시스템 (MEMS; microelectromechanical system) 으로 형성될 수 있다. 벌크 마이크로머시닝 (bulk micromachining) 은 실리콘 기반의 MEMS를 형성하기 위한 공지의 기술 중 하나이다. MEMS는 기판 구조, 예를 들면 실리콘 기판 상에 형성될 수도 있다. MEMS는 반도체 패키지와 유사한 방식으로 형성될 수 있다. 다르게는, 기계 및 전자 컴포넌트들이 개별적으로 형성되고 후속하여 서로 결합될 수도 있다.
도 1에 도시된 구현예에는, 편의상 단지 12개의 개구들만이 도시되어 있다. 그러나, 기판 상에, 즉, 예로서 표면적 0.5cm x 0.5cm의 기판 상에 수백 개 또는 수천 개의 개구들이 형성될 수도 있다. 본 구현예에서, 기판 구조는 원단면 (distal surface; 104) 과 근단면 (106) 을 가지며 위쪽을 아래로 항하게 하여 도시하였다. 도 1의 구현예에서 도시된 바와 같이, 개구들 (102) 의 각각은 원단면 (104) 의 개구를 둘러싸는 가열 소자 (108) 를 구비한다. 따라서, MEMS 디바이스는, 본 구현예에서는 도 2에 도시된 바와 같이 원단에서 근단면으로 연장하는 개구들 (102) 에 의해 규정되는 복수의 채널을 구비하는 디스크형 기판 구조를 정의한다. 가열 소자 (108) 는, 본 구현예에서는, 원단면의 채널들의 바닥에 도시되어 있다. 본원에서 스트리트들 (110) 로서 칭해지는 기판 재료가 채널들 (102) 사이에 개재하여 형성된다.
일 구현예에서, 중심 대 중심 사이의 거리가 86미크론인 12미크론의 스트리트들을 개재시켜, 74미크론의 두께를 갖는 기판 내에 37미크론의 반경을 갖는 개구들이 형성될 수도 있다. 구형 드랍들이 개구들 각각으로부터 방출된다고 가정하면, 각 개구의 재료의 체적은 Лr2x t = Л (372x 74) x 10-18=3.18x10-13m3= 318 피코리터이다. 각 유닛 또는 개구에 대한 면적의 양은 따라서 (37+12+37) 2㎛2=7.396x10-9m2이다. 따라서, 0.5cm x 0.5cm = 0.25x10-4m2의 기판에서, 이것은 대략 1㎕의 개구들에서 전체 유체 체적에 대한 전체 3380개의 개구들을 제공한다.
상기 구현예에서, 74미크론의 개구 사이즈가 선택되었고, 이것은 다소 큰 유체 드랍들을 제공한다. 선택된 개구의 사이즈는 화학물의 점성에 의존할 것이다. 개구들의 발사 속도 (rate of firing) 또는 듀티 싸이클은, 소망되는 체적 유량에 의존하며 어플리케이션에 의존할 것이다. 일 구현예에서, 300pL 정도의 드랍릿 사이즈가, 10:1 내지 1:10의 기판 두께에 대한 개구 직경의 비율로 기판으로부터 제조된 이젝터로부터 분사될 수도 있다.
몇몇 구현예들에서, 높은 동작 온도와 낮은 열팽창 계수를 가지며 또한 높은 열 전도성과 급속 냉각에 대한 낮은 열 용량 및 향상된 듀티 싸이클 제어를 제공하는 재료들의 사용이 활용될 수도 있다. 상기 재료는, 실리콘 카바이드 (SiC) 또는 그것의 폴리 타입들 중 임의의 것에 의한 예에 대해 제공되는 것처럼, 고열 쇼크 파라미터를 구비하는 것이 바람직하다. 본 구현예에서, 상기 기판은 6H 결정 격자 구성을 갖는 실리콘 카바이드로부터 이루어질 수도 있다.
상기 설명한 바와 같이, SiC가 실리콘과 카본의 조합을 항상 포함하지만, 격자 상수 구조는 변할 수도 있고 격자 구조를 형성하는 큐브의 코너들에 원자가 위치된 3C (큐빅) 원자 배열들, 또는 매 4 또는 6층들마다 반복하는 헥사고날 (4H 또는 6H) 배열 또는 능면체 (rhombohedral) 배열을 포함할 수도 있다. 3C, 4H 및 6H의 배열들 및 특성들의 비교는 하기의 표에 주어진다. 이러한 특징들은 적절한 기판 재료의 선택을 위한 안내를 제공할 수도 있다.
Figure 112013013536714-pct00001
본 구현예에서 상기 설명된 바와 같이, 상기 기판은 리저버에 결합된다. 도 3a, 개구 (302) 를 구비하는 기판 재료 (300) 는 중앙에 캐비티 (306) 가 에칭된 기판에 고정되는데, 상기 캐비티 (306) 는 상기 기판 안으로 에칭되어 하우징 (304) 을 규정하고, 상기 하우징 (304) 은, 본 구현예에서 또한 실리콘 카바이드로 이루어지며 기판 재료 (300) 와 하우징 (304) 사이에 챔버 (306) 를 규정한다. 상기 챔버 (306) 는, 그 동작 상태에서 투약될 유체로 채워진다. 하나 이상의 하우징이 기판 재료 (300) 에 고정되어, 기판 재료 (300) 내의 몇몇 개구들이 한 챔버 내의 유체들과 유체 연통 (flow communication) 되고 다른 개구들이 다른 유체들과 유통되도록 할 수도 있음을 알 수 있을 것이다. 이것은 유체들이 선택된 수의 개구들을 각 그룹으로부터 분출시키는 것에 의해 혼합되는 것을 가능하게 한다. 도 3a에 도시된 바와 같이, 유체 소스와 유체 연통을 제공하여 하우징 (304) 내의 챔버를 다시 채우기 위해 유입구 채널 (310) 이 하우징 (304) 의 벽에 형성된다.
도 3b는 본 발명의 다른 구현예를 도시한다. 본 구현예에서, 하나 이상의 약물이, 예를 들면, 이젝터에 복수의 구멍들을 마련하고 상기 구멍들의 몇몇에 제 1의 약물을 제공하고 다른 구멍들에 제 2의 약물을 제공함으로써, 또는 도 3b에 도시된 바와 같이, 상이한 세트의 구멍들을 각각 채우는 복수의 리저버들을 마련함으로써 열 이젝터로부터 분사될 수도 있는데, 도 3b는, 본 구현예에서는, 4개의 리저버들 (702) 을 포함하는 일회용 리저버 유닛 (700) 을 도시하며, 상기 리저버들 (702) 은 기판 구조 (710) 에 고정된다 (본원에서는 리저버들에 부착되기 이전에 도시됨). 컨트롤러는 어느 홀을 발사할 것인지와 각 홀이 연속하여 발사될 횟수를 제어하여, 다양한 약물들의 상이한 투약량들이, 동시에 또는 상이한 시간들에 제공될 수 있게 하도록 구성될 수도 있다.
개구들로부터 유체 드랍릿들을 분사하기 위해 도 1 및 도 2에 도시된 소자들 (108) 과 같은 가열 소자들이 급속히 가열되어 개재하는 유체를 증발시켜, 가열 소자 루프 내에서 채널로 유체를 빽빽이 채우고 유체 증발에 의해 생성된 힘을 통해 유체 드랍릿들을 개구 밖으로 유효하게 발사하게 된다. 드랍릿 사이즈와 속도는 유체 점성, 표면 장력, 이젝터 플레이트 특징들, 외형, 및 치수들을 포함하는 인자들뿐만 아니라 그 구동 주파수 또는 듀티 사이클를 포함하는 이젝터의 동작 파라미터들에도 의존하여 변할 것임을 알 수 있을 것이다. 예로서, 5미크론, 15미크론, 및 38㎛의 개구 직경들과 길이에 대해서, 드랍릿들의 체적들은 각각 0.1피코리터 (마이크로리터의 백만분의 1), 2.7피코리터 및 44 피코리터이다.
상기 언급한 바와 같이, 본 발명은, 분사되는 유체의 높은 열을 견디는 높은 동작 온도와, 낮은 열팽창 계수 (온도가 변함에 따라 재료의 크기가 거의 일정하게 유지됨을 의미) 를 가지며, 높은 열전도성 (그로 인해 가열 싸이클들 사이에서 열의 급격한 분산을 가능하게 하여 듀티 싸이클의 제어를 정확하게 하는 것을 가능하게 한다), 낮은 열 용량, 및 높은 열 쇼크 파라미터를 제공하는 SiC와 같은 기판 재료를 사용한다. 재료의 파라미터들은, 유체를 급격히 가열하여, 가열 소자에 의해 둘러싸인 개구들 내의 유체의 디스크를 그 끓는점까지 아주 급속히 가열하게 되어, 개구의 근단으로부터 증발 디스크 위로 유체 드랍릿을 폭발적으로 몰아내게 된다. 실리콘과 같은 다른 적절한 기판 재료가 사용될 수 있다.
일 구현예에서, 전기 회로는 유체를 가열하고 드랍릿 분사 프로세스에 영향을 미친다. 본 회로의 구현예는 도 4에 도시된다. 배터리 (400) 또는 전압원 (voltage generator) 형태의 전원 (electric power source) 이 가열 소자 (404) 와 병렬로 연결된다. 본 구현예에서 제어 가능한 스위치들 (406) 은 프로세서 (410) 에 의해 제어되는 솔레노이드들 (408) 을 포함하는 릴레이들의 형태를 취한다. 도 4에 단지 두 개의 저항 소자 (404) 와 프로세서 (410) 에 의해 제어되는 두 개의 스위치 (406) 만을 도시하지만, 기판 개구들 주위에 형성된 가열 소자들의 각각을 프로세서 (410) 가 제어하는 것이 바람직함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 프로세서는, 소망의 유체 체적을 달성하기 위해, 어느 개구들 및 얼마나 많은 개구들을 발사하고 초당 얼마나 자주 그렇게 할 것인지를 제어할 수 있다. 본 구현예가 개구들 주위에 형성된 가열 소자들을 사용했지만, 다른 구현예들은 다른 가열 소자 구성들, 예를 들면, 개구들 유입구 파이프들 (이들을 통해 구멍 내의 유체가 다시 채워진다) 내부, 위, 또는 아래에 플레이트가 마운트된 구성을 사용한다.
본 구현예의 하나의 이점은, 발사할 개구와 발사될 개구들의 수의 선택을 제어함으로써 드랍릿 분사들을 정확하게 제어할 수 있는 기능을 제공한다는 것이다. 또한, 상이한 세트의 개구에 상이한 리저버들로 상이한 약물들을 제공하는 것에 의해 분사시 두 개 이상의 약물이 혼합되는 것을 가능하게 한다. 두 개 이상의 약물들의 비율은, 각 세트로부터 발사할 개구들의 수를 결정하고 각 세트의 듀티 싸이클을 조정함으로써 정확하게 제어될 수 있다. 기판 재료들로부터 방출되는 약물들의 작은 드랍릿 사이즈도 그들이 방출될 때 약물들의 완전한 혼합을 보장한다.
드랍릿 분사의 일 구현예가 도 5에 도시된다. 도 5는 MEMS 디바이스로서 구현되며 하우징 (502) 내에 수용된 열 이젝터의 기판 구조 (500) 를 도시한다. 하우징 (502) 은, 손에 의해 작동되는 트리거 (504), 동공 또는 눈의 망막을 검출하기 위한 CCD 어레이 또는 근적외 (near infrared; NIR) 센서 형태의 눈-센서 (506), 광원 (508) (본 경우에서, 실질적으로, 초점이 맞춰진 LED는 열 분사 유체 드랍릿들의 분사 경로를 따라 낮은 강도의 광을 제공한다), 본 경우에 있어서 하우징 (502) 에 분리 가능하게 부착되며 기판 구조 (500) 의 구멍들과 유통하는 리저버 (514) 를 포함한다. 리저버는 다시 채워질 수 있어서, 어플리케이터의 나머지가 채워질 수 있도록 한다.
도 6은, 프로세서 (600) 가 하우징 (502) 내부의 회로 기판 상에 장착되고 전원 (602) (본 구현예에서는 배터리에 의해 구현됨) 으로부터 열 이젝터의 가열 소자들 (604) 로의 전류의 흐름을 전기 회로를 통해 제어하는 것을 도시한다. 본 구현예에서, 전기 회로는 도 6의 회로에 의해 도시된 바와 같이 직렬로 접속된 세 개의 스위치들을 포함한다. 제 1의 스위치 (610) 는 손으로 작동되는 트리거 (604) 에 의해 제어된다. 제 2의 스위치 (612) 는 눈 센서 (506) 에 의해 제공되는 신호들에 응답하여 프로세서 (600) 에 의해 제어된다. 상기 회로는 온도 센서 (624) 에 의해 프로세서 (600) 로 제공되는 신호들에 기초하여 선택적으로 작동되는 펠티어 (Peltier) 쿨러 (622), 제 2의 가열 소자 (620) 를 또한 포함한다. 응답으로, 프로세서 (600) 는 스위치 (630 또는 632) 를 닫아서 기판 구조의 구멍 내의 유체를 가열 또는 냉각하게 된다. 다른 적절한 회로들이 도 6에 도시된 것과 대체될 수도 있다.
본 발명의 다른 구현예가 도 7에 도시되는데, 본 발명의 콘택트 렌즈 솔루션 디스펜서의 3차원 도면을 도시한다. 본 구현예에서 유체는 열 이젝터 (700) 를 사용하여 투약된다. 커버 (702) 는 그 수축된 위치에 있는 것으로 도시되지만 열 이젝터 (700) 를 덮도록 커버 (702) 를 위쪽으로 슬라이딩하는 것에 의해 닫힌 위치로 이동가능하다. 엄지손가락에 의해 작동될 수 있는 버튼 (704) 은 유체의 전달을 제어한다. 본 구현예는 일회용의 디바이스로서도 구현될 수 있고, 또한 그 일부가 일회용일 수도 있다. 예를 들면, 대체 가능한 리저버 또는 카트리지가 사용될 수 있다. 실제에 있어서, 예를 들어, 리저버가 1회용이고 교체를 필요로 하면, 사용자는 리저버 (512) 를 하우징에 부착할 수도 있다.
상기 디바이스는, 정확하게 어플리케이터를 정렬하는 것을 돕기 위해, LED, 예를 들면 LED (708) 를 사용하여, 타겟, 예를 들면, 사람이나 동물의 눈에 지시될 수 있다. 일단 눈 센서, 예를 들면, 센서 (506) 가 눈을 검출하면, 프로세서 (600) 로 신호를 전송하고, 프로세서 (600) 는 본 구현예에서 릴레이로서 구현되는 제 2의 스위치 (612) 를 닫아서, 전원으로부터 열 이젝터의 가열 소자들로 전류가 흐르게 한다. 임의의 구현예들에서 구현될 수 있는 상기 장치의 일 구현예는, 예를 들면, 전원 스위치에 의해 또는 상기 디바이스를 도킹 스테이션에서 들어 올리는 것에 의해, 상기 디바이스가 스위치 온될 때 턴온되는 LED와 이젝터 어셈블리를 포함할 수도 있다. LED로부터의 광은 타겟, 예를 들면 환자의 눈을 비추어 유체를 투약하기 이전에 눈을 정확하게 겨냥한다. 상기 디바이스는 하기에 설명되는 바와 같이, 정렬을 돕기 위한 받침대 (rest), 지지체 (support) 또는 스페이서를 포함할 수도 있다.
상기 장치의 눈과의 정확한 배치를 보장하기 위한 다른 구현예들이 또한 고려된다. 도 8 내지 도 13b에 그 실시형태들이 도시된 이들 구현예들은 손에 쥐어지는 또는 손바닥에 놓여지는 유닛들로서 형성될 수도 있으며 부가적인 어플리케이션들을 위해 더 축소될 수 있다. 도 8 및 도 9에 도시된 일 구현예에서, 디바이스가 눈과 정확하게 정렬되었을 때 사용자의 눈의 이미지를 다시 사용자의 눈으로 반사시키기 위해 하우징에 미러 (800) 가 마련된다. 본 구현예에서는, 도 9의 정면도에 도시된 바와 같이, 눈으로 유체를 분사하기 위한 디바이스를 사용자가 중심에 모으는 것을 돕기 위해, 미러에 십자선이 마련되어 있다. 도 1 및 도 2의 구현예는 투약 시간을 사용자에게 경고하기 위한 LED (810) 와 1회 투약량의 전부가 전달되었을 때 발광하는 제 2의 LED (812) 를 또한 포함한다.
도 9는 다른 구현예를 도시한다. 디바이스가 눈과 정확히 정렬되고 IR 빔 또는 펄스가 눈에서 반사될 때 IR 포토 검출기 (802) 에 의해 수신되는 적외선 빔 또는 펄스를 전송하기 위해, 적외선 송신기 (800) (예를 들면, IR LED) 와 적외선 (IR) 포토 검출기 (801) 가 디바이스의 정면에 장착된다.
본 발명의 또 다른 구현예가 도 10에 도시되는데, 열 이젝터와 관련하여 눈을 위치시키기 위해 원뿔 슬리브 (1000) 를 사용한다. 슬리브 (1000) 는, 예를 들면, 러버 또는 실리콘 후드로서 구현될 수 있고, 스캐너 또는 카메라로 눈을 촬상하기 위한 그늘진 또는 어두운 촬상 영역을 제공하는 부가적인 기능을 제공할 수도 있다. 버튼 (1002) 은 유체의 분사를 트리거하기 위한 장치에 장착되고, 제 2의 버튼 (1004) 은 슬리브 (1000) 아래에서 장치에 장착된 촬상 디바이스 (도시되지 않음) 를 트리거하도록 기능한다.
도 11은 저강도의 광빔의 다른 구현예를 도시하는데, 예를 들면, 버튼 (1102) 이 눌려지면 발광 다이오드 (LED; 1100) 는 빔을 발한다. 광빔은, 도 11의 구현예에 의해 도시된 바와 같이, 열 이젝터 (1106) 또는 장치의 다른 유체 디스펜서가 눈과 정확히 정렬될 때 사용자의 눈에 빛을 비추도록 구성된다. 이 구현예는 눈의 이미지를 촬상하기 위한 카메라를 구비하지 않지만, 버튼 또는 스위치 (1104) 를 누르는 것에 의해 유체, 예를 들면 분출 유체 또는 약물을 눈에 단순히 투약하도록 기능한다. 버튼 (1104) 은, 열 이젝터의 경우, 스위치를 닫아서 열 이젝터의 가열 소자들을 가열시키거나 하기에 상세히 설명되는 바와 같이 이젝터의 하나 이상의 가열 소자들을 제어하기 위한 컨트롤러에 신호를 전송한다.
도 12에서, 카메라, 스캐너 또는 예를 들면 CCD (charge coupled device; 1200) 이지만 이에 제한되지 않는 다른 센서들을 포함하는 촬상 디바이스는 눈의 존재를 검출하고 그 눈이 열려 있음을 보장하기 위해 마련될 수도 있다. 눈 센서는 제어 정보를 제공하는데, 이것은, 일 구현예에서 유체의 분사를 제어하기 위한 디바이스의 프로세서 또는 컨트롤러에 제어 신호를 제공한다. 따라서, 프로세서는, 눈 또는 미리 정의된 눈의 영역이 유체 어플리케이터와 정확히 정렬되었음을 카메라 이미지가 나타낼 때에만 이젝터 메커니즘의 작동을 제어하여 유체들을 분사하는 구현예들에서 포함될 수 있다. 따라서, 예를 들면, 열 이젝터를 통해, 눈과 정확히 정렬된 구멍들만이 유체를 분사할 수도 있다. 상기 디바이스는 카메라로부터의 신호와 디바이스로부터의 드랍릿들의 분사 사이에 지연을 쉽게 고려할 수 있고 눈을 깜빡이는 싸이클에 앞서도록 전달 시간을 맞출 수 있다.
디바이스의 구현예들은 많은 이유들로 인해 다른 디바이스들에 비해 많은 이점들을 제공한다. 예를 들면, 디바이스가 정확히 정렬되도록 하여 투약되는 유체가 눈에 투약되는 것을 보장하고, 디바이스는 눈의 깜빡임에 앞서는 것을 보장하는 속도로 투약할 수 있다. 본 발명에 따른 열 이젝터 기반의 시스템을 사용하고 그것을 광학 카메라 또는 다른 눈 검출기 또는 눈 센서와 통합하면, 눈꺼풀이 열려있고 눈이 열 이젝터와 정확히 정렬되어 있음을 보장하는 피드백을 디바이스에 제공하게 된다. 눈이 열려 있다고 결정될 때에만 본 발명의 어플리케이터는 조심스럽게 측정된 1회분의 약물 또는 백신을 미세한 미스트 형태로 눈에 직접적으로 투약할 것이다. 1초 이하의 응답 시간은, 전달 속도가 "눈의 깜빡임 보다 앞서는" 것을 보장하는 것에 의해 눈에 뭔가가 다가 오는 것에 민감한 사람 또는 동물들에게 특히 유용하다. 상기 디바이스의 다른 이점들은, 정확히 제어 가능한 약물 또는 백신과 같은 유체의 체적을 선택적으로 투약하는 것에 의해 정량화 가능하고 반복 가능한 결과들을 전달하는 것을 포함한다.
이해되고 개시된 바와 같은 상이한 구현예들은 사용자가 디바이스를 턴 온하는 것을 허용한다. 사용자가 베이스에서 디바이스를 단순히 들어올리는 것에 의해 디바이스가 작동 또는 턴 온될 수도 있다. 사용자는 트리거 (504) 와 같은 트리거를 누르는 것에 의해 디바이스를 턴 온시킬 수도 있다. 이젝터 메커니즘이 열 또는 초음파인 몇몇 구현예들에서, 트리거 또는 디바이스 턴 온과 연동하여, 디바이스 또는 그 일부를 미리 정해진 온도로 가열 또는 냉각시킨다. 예를 들면, 상기 디바이스는 사람 또는 동물의 체온으로 가열 또는 냉각될 수도 있다.
디바이스가 온 된후, 분사 메커니즘이 트리거될 수 있다. 도 8 및 도 9의 구현예에서, 작동 트리거 (activation trigger; 802) 는, 투약되어야 할 유체의 양과 이미 투약된 유체의 양을 모니터하는 디바이스의 컨트롤러에 의한 제어에 종속하여, 작동 메커니즘의 구멍들을 발사시키는 트리거 메커니즘으로서 기능한다. 물론, 버튼은 디바이스를 턴 온시키기 위한, 전기적 및 기계적 작동 트리거들, 푸시버튼들, 레버들, 슬라이드 스위치들, 순간 스위치들을 포함하는 접촉 스위치들, 압력 패드들, 모션 센서들, 자기 및 홀 이펙트 스위치들, 정전 스위치들, 저항 또는 용량성 터치 스위치들, 리브스 (Reeves) 스위치들, 적외선, 무선 주파수, 광, 또는 소리 검출기들에 의해 동작되는 스위치들, 또는 타이머들 또는 내부 작동 신호들을 포함하는 임의의 적절한 수단일 수 있다. 작동은 로컬하게 또는 원격으로 제어될 수도 있다.
몇몇 구현예들은 적절한 동작을 보장하기 위해 디바이스를 감시하는 워치독 타이머를 포함할 수도 있다. 다른 구현예에서, 디바이스는 자기진단 목적을 위해 그리고 적절한 동작을 확인하기 위해 드랍릿 스팀의 존재를 검출할 수도 있다. 예로서, 하나 이상의 광 에미터, 예를 들면, LED, 레이저 다이오드는 드랍릿 스트림에 빛을 비추기 위해 사용될 수도 있다. 일 구현예에서, 상기 빛은 스트림에 수직하게 보일 수도 있다. 일 구현예에서, 디바이스는, 비춰진 빛과 연계하여, 스트림에 비춰진 빛으로부터의 반사와 같은 반사 및 굴절을 검출하기 위해 사용될 수도 있는 광 검출기들, 예를 들면, 포토 디텍터를 포함할 수도 있고, 디바이스의 적절한 동작을 판단하기 위해 이 검출을 이용할 수도 있다. 시스템은 검출 및 적절한 동작의 판단에 응답하여, 예를 들면, 디바이스가 적절하게 기능하지 않는다고 복약 준수 에이전트 또는 시스템에게 경고를 울리는 것에 의해, 반응을 나타낼 수도 있다.
도 12의 구현예에서, 디바이스는 손에 의해 동작하는 트리거 (1202) 를 또한 포함하지만, 본 구현예에서, 분사는, 카메라 (1200) 로부터 얻어진 이미지 정보에 의해 규정되는 눈과 관련한 이젝터 메커니즘 (1210) 의 위치 보정을 받아야 된다.
상기 설명된 LED와 같은 조명 메커니즘은, 타겟을 조명하기 위해서, 예를 들면 290~1600nm를 포함하는 280nm 이상의 파장 범위 내에 있을 수도 있다. 조명 메커니즘은 동공 반작용을 제한하기 위해 상이한 기간, 예를 들면 120ns동안 빛을 비추어 상기 설명된 바와 같은 상이한 주파수의 광 검출기들, 스캐너들, 또는 카메라들로 눈의 분석을 허용하도록 동작될 수 있다. 또한, 디바이스는 더 선명한 이미지들을 위해 파면 보정을 수행하기 위해 적응 광학 칩 (adaptive optics chip) 을 포함할 수도 있다. 디바이스는 또한 움직이는 눈에 초점을 맞춘 이미지를 규정하고 소아과 의사의 활용을 돕기 위해 고정용 소스 (fixation source), 예를 들면 LED 또는 LED 패턴을 또한 포함할 수도 있다. 이것은 또한 약물의 투약 동안 각막 주위 표면을 따라 약물이 퍼지는 것을 돕기 위해 동공을 움직이거나 회전시키도록 기능할 수도 있다.
상기 디바이스의 특징들은 다른 구현예에서 형성될 수 있다. 하기에 몇몇 실시형태들을 나타낸다. 도 13a 및 도 13b는 본 발명의 다른 구현예를 도시한다. 도 13b에 도시된 디바이스에서, 이젝터는 제거 가능한 리저버 (1300) 를 포함하고, 이것은 러저버 내의 유체를 다 쓰고 나면 리저버와 이젝터 양자가 버려지는 것을 가능하게 한다. 이것은 무균 투약 분야를 유지하는데 도움이 되며 열 이젝터에서 먼지 및 오물이 과도하게 쌓이는 것을 방지한다. 또한, 도 13a 및 도 13b는 이들 구현예들에 달려 있는 커버를 도시한다. 커버 (1301) 는 플립다운되어 이젝터에 대한 커버를 제공한다. 이것은 사용되지 않을 때 또는 이송 중에 이젝터 메커니즘을 보호한다. 또한, 주변 씰 (seal; 1302) 과 연동하여, 커버 (1301) 는 유체의 증발을 감소시킨다. 커버 (1301) 는, 디바이스를 타겟, 예를 들면 눈에 정렬시키기 위해, 예를 들면 눈썹에 대해 받치는 받침대 또는 스페이스로서도 사용될 수 있다.
커버는 도 14a 및 도 14b에 도시된 바와 같이 위로 들어 올려지도록 될 수도 있다. 스페이서는 도 15a에서 1500으로 도시된 바와 같이 디바이스의 외부에서 개별적인 또는 일체의 부분품으로서 형성될 수도 있다. 스페이서는 인체의 일부에 대해 받쳐져서 디바이스와 타겟의 정렬을 돕게 된다. 언급된 커버들에 부가하여, 커버는 생략될 수도 있다. 또한, 커버는, 아이리스 타입의 클로저, 왼쪽에서 오른쪽으로 슬라이드하는 커버들, 프릭션 핏 (friction fit) 을 통해 결합된 커버, 쓰레드 방식, 미늘창, 클립 고정을 포함하는 임의의 적절한 메커니즘으로 이루어질 수 있다. 커버는 임의의 적절한 기계적, 자기적, 또는 전자기적 수단으로 결합될 수 있다. 1회용의 패키지들에 대해, 커버는 외부 부품이거나 또는 보호용 래핑 또는 커버일 수도 있다. 또한, 커버는 리프 스프링 또는 다른 중합체 씰 (polymeric seal) 을 통해 분사 영역에 대해 밀봉될 수도 있다. 이 씰은 적절한 폴리머, 예를 들면, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 고밀도 폴리에틸렌 또는 테프론으로 만들어 질 수 있다. 또한, 세라믹 씰러들, 금속 씰러들과 같은 다른 씰들, 또는 가스켓들이 하우징에 대해 커버를 밀봉하기 위해 사용될 수 있다. 도 15b 내지 도 15h는 커버들의 여러 가지 대체 구현예들을 도시한다.
몇몇 경우들에 있어서, 분사 싸이클 외에서도 디바이스 내의 유체의 온도를 제어하는 것이 바람직할 수도 있다. 이들 구현예들에서, 필요한 곳에서 유체를 시원하게 유지하기 위해, 디바이스는 쿨러, 예를 들면, 펠티어 디바이스를 포함할 수도 있다. 또한, 디바이스는 유체를 미리 규정된 온도, 예를 들면, 유체가 투약될 사람의 눈 표면의 온도로 유체를 데우기 위한 히터를 포함할 수도 있다. 온도 범위는 컨트롤러에 의해 제어될 수도 있다.
열 및 초음파 이젝터 메커니즘에 더하여, 이젝터 메커니즘은 압전기일 수도 있다. 도 16a를 참조하면, 어셈블리 (1600) 는 이젝터 메커니즘 (1601) 과 리저버 (1620) 를 포함할 수도 있다. 이젝터 메커니즘 (1601) 은, 리저버 (1620) 에 포함된 유체 (1610) 를 진동시켜, 분사된 드랍릿들 (1612) 형태로 방향 (1614) 을 따라 전달하도록 작동될 수 있는 이젝터 플레이트 (1602) 를 포함할 수도 있다. 도 16a의 실시형태에서, 유체는 성인, 아이 또는 동물의 눈 (1616) 을 향해 분사되는 안과용 유체일 수 있다. 또한, 유체는 사람 또는 동물의 불편함, 컨디션, 또는 병을 치료하기 위한 특효 약제 (active pharmaceutical) 를 포함할 수도 있다.
도 16a 내지 도 16c를 참조하면, 도시된 이젝터 플레이트 (1602) 는 두 개의 대향면들 (1622, 1625) 을 구비하는 원형 형상을 갖는다. 도시되진 않았지만, 이젝터 플레이트는 다른 형상들, 예를 들면, 타원, 사각형, 또는 일반적인 다각형 형상을 가질 수 있다. 또한, 이젝터 플레이트는 편평할 필요가 없다. 플레이트는 볼록 또는 오목하게 만드는 면 곡률을 포함할 수도 있다. 이젝터 플레이트는 적어도 하나의 구멍 (1626) 을 포함하는 구멍이 뚫린 플레이트 (perforated plate) 일 수도 있다. 개구 또는 개구들 (1626) 은 유체 (1610) 가 통과할 때 드랍릿들을 형성한다. 이젝터 플레이트 (1602) 는 임의의 적절한 구성의 개구들을 포함할 수도 있는데, 한 구성이 도 16a, 도 16b 및 도 16f에 도시된다. 개구들은 이젝터 플레이트 내에서 그리드, 나선, 사각형, 직선으로 둘러싸인, 또는 다른 패턴으로 형성될 수도 있다. 패턴은 규칙적일 수도 있고 비규칙적일 수도 있다. 패턴은 개구들 사이를 균일한 간격으로 유지할 수도 있거나, 또는 간격이 변할 수도 있다. 예를 들면, 개구들의 밀도는 플레이트의 중심을 향해 증가하거나 감소할 수도 있다. 패턴은 플레이트의 전체 또는 일부를 덮을 수도 있다. 이들 패턴들은 압전기 분사 디바이스들에만 제한되는 것이 아니고, 열 및 초음파를 포함하는 다른 형태들의 분사 메커니즘들과 연계하여 사용될 수도 있다. 패턴과 개구들 (1626) 을 포함하는 영역 (1632) 의 더 상세한 설명이 하기에 나타난다.
또한, 개구들 (1626) 은 임의의 적절한 종횡비를 가지고 임의의 적절한 형상 또는 체적으로 형성될 수도 있다. 일 실시형태가 도 16a에 도시된다. 도 16a는 원통 형상, 즉, 표면 (1622) 에서 표면 (1625) 으로 연장하는 개구의 직경이 보통 일정하게 유지되는 개구들을 도시한다. 그럼에도 불구하고, 개구들은 이 원통형 형상으로 제한되지 않으며 테이퍼 또는 원뿔 형상일 수도 있다. 테이퍼 형상은 표면 (1622) 에서 표면 (1625) 으로의 전체 두께를 연장할 수도 있거나, 또는 도중에 연장할 수도 있다. 개구는 일측 또는 양측에서 경사지게 될 수도 있다. 경사는 어떤 각을 갖는 에지 또는 곡면의 에지를 가질 수도 있다. 개구의 단면은 도 16f에 도시된 바와 같이 둥글 수도 있거나 또는 다른 적절한 형상을 취할 수도 있다. 몇몇 실시형태들은 둥글거나, 타원형이거나, 직사각형 형상이거나 다각형 형상일 수 있다. 개구들은 규칙적으로 형상화되거나 또는 불규칙하게 형상화될 수도 있다. 상기 형상은 대칭이거나 비대칭일 수도 있다. 개구들 (1626) 의 사이즈와 형상은 분사 메커니즘 (1601) 에 의해 생성되는 드랍릿 스트림과 드랍릿들의 사이즈와 형상에 영향을 미친다. 또한, 드랍릿 스트림 전체에 걸친 밀도 분포에도 영향을 미친다. 따라서, 본 개시의 원리들과 교시들에 따라 드랍릿 스트림의 소망하는 특성들을 생성하기 위해 개구들뿐만 아니라 그들 패턴의 사이즈와 형상이 선택된다. 드랍릿 스트림의 특성들은 유체의 전달 및 임의의 치료 또는 특효 성분의 투약량에 영향을 미친다. 스트림의 특성들은 환자의 편안함에도 영향을 미친다. 예를 들면, 너무 센 세기로 전달되는 스트림은 고통이나 또는 불편함을 유발시킬 것이다. 이러한 스트림은 또한 눈물을 흘리거나 눈을 깜빡이게 할 수도 있는데, 이것에 의해 환자에게 유효하게 전달되는 유체의 양이 감소될 수도 있다. 대조적으로, 적절하게 처방된 스트림은 불편함을 거의 일으키지 않을 것이며 따라서 눈을 깜빡이거나 눈물을 흘리게 하지 않을 것이다. 개구들에 대한 다른 형상들의 몇몇 실시형태들이 도 16l 내지 도 16r에 도시된다. 이들 형상들은 압전기 분사 디바이스들에만 제한되는 것이 아니고, 열 및 초음파를 포함하는 다른 형태들의 분사 메커니즘들과 연계하여 사용될 수도 있다.
이젝터 플레이트 (1602) 는, 작동시 플레이트를 작동시켜 드랍릿들을 형성하는 이젝터에 연결된다. 플레이트 (1602) 에 대한 이젝터 (1604) 의 부착 방식과 위치는, 분사 어셈블리의 동작과 드랍릿 스트림의 생성에 영향을 미친다. 도 16b의 구현예에서, 이젝터 (1604) 는 플레이트 (1602) 의 표면 (1622) 의 주변 영역에 결합된다. 중앙 영역 (1630) 은 압전기 이젝터 (1604) 에 의해 덮이지 않는다. 이젝터 플레이트 (1602) 의 영역 (1632) 은 하나 이상의 개구들 (1626) 을 포함하는 중앙 영역 (1630) 을 포함한다. 유체 (1610) 는 개구들 (1626) 을 통과하여 드랍릿들 (1612) 을 형성한다. 압전기 이젝터 (1604) 는 임의의 적절한 형상 또는 재료로 이루어질 수도 있다. 예를 들면, 이젝터는 타원형, 사각형, 또는 일반적인 다각형 형상을 가질 수도 있다. 이젝터 (1604) 는 이젝터 (1602), 또는 영역들 (1630/1632) 의 형상에 일치할 수도 있다. 다르게는, 이젝터 (1604) 는 상이한 형상을 가질 수도 있다. 또한, 이젝터 (1604) 는 하나 이상의 섹션들의 표면 (1622) 또는 플레이트 (1602) 에 연결될 수도 있다. 도 16b에 도시된 실시형태에서, 압전기 이젝터 (1604) 는 링의 형상, 즉, 영역들 (1630 및 1632) 에 대해 동심인 링의 형상으로 도시되어 있다. 개구들 (1626) 은 분사 영역 (1632) 내에 위치될 수도 있다. 영역 (1632) 은, 도 16b에 도시된 바와 같이, 영역 (1630) 의 일부를 차지할 수도 있거나, 또는 영역 (1630) 의 전체를 차지할 수도 있다 (도시되지 않음). 영역 (1632) 에 의해 차지된 영역 (1630) 의 일부는 영역 (1632) 에 중앙에 있을 수도 있거나 또는 중앙에서 벗어나 있을 수도 있다 (도시되지 않음). 몇몇 구현예들에서, 예를 들면 도 16a 및 도 16e에 도시된 바와 같이, 리저버 하우징 (1608) 의 영역 (1638) 의 사이즈는 분사 영역 (1632) 의 사이즈에 거의 대응한다. 몇몇 구현예들에서, 열린 영역 (1638) 은 분사 영역 (1632) 보다 충분히 더 클 수도 있다.
개구들 (1626) 의 사이즈와 형상들과 마찬가지로, 분사 영역 (1632) 의 사이즈와 형상은 드랍릿 스트림의 소망하는 특성들에 기초하여 선택될 수 있다. 도 16f에 도시된 바와 같이, 예로서, 개구들 (1626) 은 이젝터 플레이트 (1602) 의 분사 영역 (1632) 내에서 원형 패턴으로 배열되지만 다른 패턴들이 상기 설명된 바와 같이 사용될 수도 있다. 인접한 개구들 (126) 사이의 거리 (l) 는, 1미크론 내지 수mm, 예를 들면 150미크론 내지 300미크론을 포함하는 임의의 적절한 값일 수도 있다. 일 특정한 구현예에서, l은 200미크론으로 선택된다. 또한, 상기 설명한 바와 같이, 개구들 (1626) 의 간격은 균일할 필요가 없다.
도 16d는 유체 (1610) 를 포함하는 리저버 하우징 (1608) 위에 배치된 이젝터 플레이트 (1602) 를 나타낸다. 플레이트 (1602) 의 표면 (1625) 은 유체 (1610) 에 인접한다. 리저버 (1608) 는, 플레이트 (1602) 의 영역 (1632) 과 표면 (1625) 에 인접한 도 16e에 도시된 바와 같은 열린 영역 (1638) 을 구비한다. 본 구현예에서, 표면 (1625) 은 리저버 (1608) 내의 유체 (1610) 를 둘러싼다. 리저버 하우징 (1608) 은 적절한 씰 또는 커플링을 사용하여 표면 (1625) 의 주변 영역 (1646) 에서 이젝터 플레이트 (1602) 에 결합될 수 있다. 예로서, 도 16e는 O-링 (1648a) 을 나타낸다. 도시되진 않았지만, 하나 이상의 O-링이 사용될 수 있다. 종래기술에서 공지된 바와 같이, O-링들은 임의의 적절한 단면 형상을 가질 수도 있다. 또한, 하우징 (1608) 을 이젝터 플레이트 (1602) 에 결합하기 위해 중합체, 세라믹 또는 금속 씰들과 같은 다른 커플러들이 사용될 수 있다. 다르게는, 커플링이 모두 제거되고 하우징 (1608) 이, 예를 들면, 용접에 의해 또는 다른 몰딩을 통해, 플레이트 (1602) 에 일체로 연결될 수 있다. 이러한 구현예에서, 리저버 하우징 (1608) 으로 유체를 공급하는 개구들이 마련될 수도 있다. 또한, 커플링들은, 힌지와 같이, 제거 가능할 수도 있거나, 또는 플렉시블하거나 또는 딱딱하지 않은 커넥터, 예를 들면 중합체 커넥터로 만들어질 수도 있다. 하우징 (1608) 이 이젝터 플레이트에 결합되고 유체 (1610) 가 리저버 내에 포함되면, 유체 (1610) 는 사용 싸이클들 사이에서 누출되지 않는데, 개구들 (1626) 이 외부에 노출되는 경우에도 누출되지 않는다. 이것은 개구들의 사이즈 스케일을 고려할 때 유체 (1610) 의 표면 장력에 기인한다. 주변 영역 (1646) 은 주변 영역 (1624) 과 적어도 부분적으로 중첩될 수 있으며 주변 영역 (1624) 을 넘어 연장할 수 있지만, 이러한 중첩은 필요하지 않다. 리저버 하우징 (1608) 과 이젝터 플레이트 (1602) 가 서로 결합되는 접촉은 상대적으로 작기 때문에, 플레이트 (1602) 로의 리저버 하우징 (1608) 의 부착은, 이젝터 플레이트가 작동될 때 이젝터 플레이트 (1602) 의 진동에 거의 영향을 주지 못한다.
열린 영역 (1638) 외에, 이젝터 플레이트 (1602) 의 부분들은 부가적인 리저버 벽 (1650) 에 의해 덮일 수도 있다. 도 16e의 구현예에서, 벽 (1650) 은 이젝터 플레이트 (1602) 와 직접적으로 접촉하지 않고, 오히려 O-링들 (1648a) 에 결합된다. 다르게는, 벽 (1650) 은 플레이트 (1602) 에 직접적으로 부착될 수 있다. 또한, 하우징 (1608) 은 플레이트 (1602) 에 직접적으로 부착될 수 있고 벽 (1650) 은 모두 생략될 수 있다.
분사 어셈블리 (1600) 가 치료제 또는 다른 유체들을 눈들에 전달하기 위해 사용되기 때문에, 분사 어셈블리 (1600) 는 리저버 (1620) 에 포함된 유체 (1610) 와 분사된 드랍릿들 (1612) 이 오염되는 것을 방지하도록 설계된다. 몇몇 구현예들에서, 예를 들면, 도 16c에 도시된 바와 같이, 압전기 이젝터 (1604) 의 노출면과 이젝터 플레이트 (1602) 의 표면 (1622) 의 적어도 일부 위에 코팅막 (160) 이 형성될 수 있다. 이 코팅막은 압전기 이젝터 (1604) 및 전극들 (1606a 및 1606b) 이 유체 (1610) 와 직접적으로 접촉하는 것을 방지하기 위해 사용될 수도 있다. 이 코팅막은 플레이트 또는 이젝터와 유체와의 상호작용을 방지하기 위해 사용될 수도 있거나 또는 압전기 이젝터 (1604) 와 전극들 (1066a 및 1066b) 을 주변 환경으로부터 보호하기 위해 사용될 수도 있다. 예를 들면, 코팅막은 비반응성 재료, 예를 들면, 폴리프로필렌, 나일론, 또는 고밀도 폴리프로필렌 (HDPE) 을 포함하는 폴리머들, 금, 백금, 또는 팔라듐을 포함하는 컨포멀 코팅막 (conformal coating), 또는 Teflon®과 같은 코팅막일 수 있다.
도 16g를 참조하면, 몇몇 구현예들에서, 이젝터 플레이트 (1602) 는 오염방지 및/또는 향균성의 보호 코팅막 (1662) 으로 코팅될 수 있다. 보호 코팅막 (1662) 은 개구들 (1626) (하나의 개구만이 도시됨) 을 규정하는 표면들 (1664) 을 포함하여, 이젝터 플레이트 (1602) 의 전면에 걸쳐 컨포멀일 수 있다. 다른 구현예들에서, 보호 코팅막 (1662) 은 선택된 표면들, 예를 들면, 표면들 (1622, 1625), 또는 표면 영역들, 예를 들면, 표면들 (1622, 1625, 1664) 의 부분들 위에 도포될 수 있다. 보호 코팅막은 생체에 적합한 (biocompatible) 금속, 예를 들면, 금, 이리듐, 로듐, 백금, 팔라듐 또는 이들의 합금, 또는 생체에 적합한 폴리머, 예를 들면, 폴리프로필렌, HDPE, 또는 Teflon®으로 형성될 수 있다. 향균성 재료들은 은과 같은 금속들 또는 폴리케톤들과 같은 폴리머들을 포함한다. 보호 코팅막은 유체 (1610) 또는 드랍릿들 (1612) 과 직접적으로 접촉할 수 있다. 코팅막은 유체 주위에 불활성 배리어를 제공할 수도 있거나 또는 미생물 성장 및 금지하고 유체 (1610) 및/또는 드랍릿들 (1612) 을 위생적으로 할 수도 있다.
또한, 플레이트 (1602) 의 표면 (1622) (를 들면, 도 16a 및 도 16e) 이 또한 코팅될 수도 있다. 코팅막은 친수성 또는 소수성 코팅막일 수도 있다. 또한, 코팅막은 보호층으로 코팅될 수도 있다. 표면은 또한 반사층으로 코팅될 수도 있다. 코팅층은 보호성 및 반사성 양자일 수도 있다. 다르게는, 표면은 반사성이 되도록 형성될 수도 있다. 예를 들면, 표면은 스테인레스, 니켈-코발트, 또는 다른 반사성 재료로 만들어질 수도 있다. 표면은 반사성이 되도록 형성되거나 연마될 수도 있다. 표면 (1622) 이 반사성이 되도록 하는 것에 더해, 표면은 그 표면 상에서 또는 그 둘레에서 후면발광될 수도 있는데, 도 26에 도시된다. 안과용 약들에 있어서, 반사 표면은 사용자가 이젝터 어셈블리를 눈과 정렬시키는데 도움을 준다.
몇몇 구현예들에 있어서, 이젝터 플레이트 (1602) 는 그 자체가 금속, 예를 들면, 스테인레스스틸, 니켈, 코발트, 티타늄, 이리듐, 백금, 또는 팔라듐 또는 그 합금들로 이루어질 수 있다. 다르게는, 플레이트는, 다른 금속들 또는 폴리머들을 포함하는 적절한 재료로 형성될 수 있고, 상기 언급된 바와 같이 코팅될 수 있다. 플레이트는 하나 이상의 재료들 또는 층들로 이루어진 복합물일 수도 있다. 플레이트는 예를 들면 시트 금속을 컷팅하거나, 예비 성형, 롤링, 주조, 또는 다른 성형에 의해 제조될 수도 있다. 플레이트 내의 개구들은, 애블레이션 (ablation) 또는 레이저 드릴링과 같은 광학적 또는 기계적 수단에 의한 드릴링, 또는 스텐실 또는 리소그래피 패턴화를 수반하거나 수반하지 않는 에칭과 같은 화학적 프로세싱을 포함하는 적절한 방법들을 사용하여 형성될 수도 있지만, 이들 방법에 제한되는 것은 아니다. 개구들은 플레이트 형성시 예비 성형될 수도 있다. 코팅막은 침지, 전해도금을 포함하는 도금, 또는 몰딩 또는 주조에 의한 것과 같은 다른 인캡슐레이팅 (encapsulating) 에 의해 예비 성형될 수도 있다. 또한 코팅막은, 스퍼터링, 물리적 증착 (PAD; Physical Vapor Deposition), 화학적 증착 (COD) 을 포함하는 증착, 또는 정전 입자 증착과 같은 적절한 증착 기술들을 사용하여 증착될 수도 있다. 보호 코팅막은 약 0.1㎛ 내지 약 500㎛ 이하의 두께를 가질 수도 있다. 고주파 진동시 박편화 (delamination) 를 충분히 방지하도록 코팅막이 플레이트 (102) 에 부착되는 것이 바람직하다.
형상과 치수를 포함하는 리저버 (1620) 의 구성은 저장될 유체 (1610) 의 양과 이젝터 플레이트 (1602) 의 외형에 기초하여 선택될 수 있다. 리저버들의 다른 형태들은 압력차들에 의해 동작하는 접이식 통들 (collapsible bladders), 심지, 또는 중력에 의한 공급을 포함한다. 이들 리저버들은 미리 채워지거나, 마이크로펌프를 사용하여 채워지거나 또는 카트리지의 교환을 통해 채워질 수도 있다. 마이크로 펌프는 접이식 컨테이너 또는 비접이식 컨테이너 안으로 또는 그 밖으로 유체를 펌핑하는 것에 의해 리저버를 채울 수도 있다. 카트리지는 리저버에 장착되는 A 컨테이너를 포함할 수도 있다. 다르게는, 특정 횟수의 방출들 (discharges) 이후 하우징 내에서 교체되는 1회용 이젝터 어셈블리에 방전카트리지 자체가 결합될 수도 있다.
도 16h는 마이크로 펌프 어셈블리 (1670) 에 연결된 리저버 (1620) 를 도시한다. 어셈블리는 마이크로 펌프 (1672) 와 큰 리저버 (1671) 를 포함한다. 도 16i는 어셈블리 (1600) 의 단면도를 도시한다. 디바이스와 함께 사용하기 위한 다른 리저버가 20으로 도시된다. 리저버 하우징 (1608') 은 이젝터 메커니즘에 연결된다. 하우징 (1608') 은 심지 재료 (W) 를 포함한다. 이 재료는 유체 레벨이 이젝터 플레이트 (1602) 아래로 떨어지는 경우에도 이젝터 메커니즘에 대한 유체의 공급을 유지한다. 이 형태의 리저버는 모세관 현상에 의해 동작하는데, 이 이론에 제한되는 것을 바라는 것은 아니다. 이 리저버 형태들의 일 구현예는 Droege에 의한 미국 특허 제7,192,129에 더 상세히 설명되어 있다.
도 16d에 도시된 실시형태에서, 리저버 하우징 (1608) 은 사각형의 단면을 갖는다. 다른 형상들도 사용될 수 있다. 몇몇 구현예들에서, 리저버 하우징 (1608) 은 곡면의 에지들을 포함한다. 곡면의 코너들 (140) 을 도시하는 실시형태가 도 16d에 도시된다. 따라서, 리저버 (120) 의 에지에 유체 (1610) 가 거의 또는 전혀 갇히지 않고 리저버 내의 유체가 효율적으로 사용될 수 있다. 리저버 (1620) 는 재충전 가능하거나 1회용일 수 있다. 리저버는 1회용 리저버들로서 미리 채워질 수도 있거나 충전 구멍을 통해 재충전될 수도 있다.
몇몇 구현예들에서, 리저버 하우징 (1608) 은, 리저버 (1620) 로 공기가 들어가거나 그로부터 빠져나오는 것을 가능하게 하여 리저버 내의 유체 (1610) 를 적절한 주변 압력으로 유지하게 하는 스루홀들 (1642) (도 16a에서는 단지 하나만이 도시됨) 을 포함한다. 스루홀들 (1642) 은 유체 (1610) 가 구멍들로부터 누출되지 않도록 작은 직경을 갖는다. 다르게는, 리저버 하우징 (108) 내에 구멍들이 형성되지 않고, 적어도 일부, 예를 들면, 일부 (1644) 또는 전체로, 리저버 하우징 (1608) 이, 예를 들면, 물통의 형태로, 접힐 수 있다. 또한, 전체 리저버가 플렉시블 또는 접이식 물통의 형태로 만들어질 수도 있다. 따라서, 유체 (1610) 가 이젝터 플레이트 (1602) 를 통해 분사될 때, 리저버 (1620) 는, 리저버 (1620) 내의 유체 (1610) 양의 변화에 따르도록 그 형상과 체적을 변화시킨다.
도 16a 내지 도 17의 B의 구현예에서, 이젝터 플레이트 (1602) 는 압전기 이젝터 (1604) 에 의해 진동되는 것에 의해 작동된다. 도 16a 및 도 16c에 도시된 바와 같이, 두 개의 전극들 (1606a 및 1606b) 은 압전기 이젝터 (1604) 의 두 대향면들 (1634 및 1636) 상에 형성되고 이들은 이젝터 플레이트 (1602) 의 표면 (1622) 에 평행하고 압전기 이젝터 (1604) 를 동작시켜 이젝터 플레이트 (1602) 를 진동시킨다. 상기 전극들은, 접착에 의한 고정 또는 다른 본딩을 포함하여, 임의의 공지의 방식으로 플레이트에 부착될 수 있다. 이들은 플레이트 (1602) 에 대해 제자리에서 오버몰드 (overmold) 될 수도 있다. 플레이트 (1602) 와 전극들 사이에서 필요한 전기적 접촉에 영향을 주기 위해 배선들 또는 다른 도전성 커넥터들이 사용될 수 있다. 다르게는, 전극들은 그 위치에서의 도금 또는 다른 퇴적에 의해 플레이트 (1602) 상에 형성될 수도 있다. 예로서, 전극들은 전극 (1606a) 과 이젝터 플레이트 (1602) 사이에 도포된 접착제 (1628) 에 의해 부착된다. 전극 (1606a) 은 플레이트 (1602) 와 전기적으로 접촉한다. 전극들 (1606a 및 1606b) 양단에 전압이 인가되면, 압전기 액추에이터 (1604) 는 도 17의 A 및 B에 도시된 바와 같이 이젝터 플레이트 (1602) 의 형상을 더 볼록 또는 오목하게 하기 위해 이젝터 플레이트 (1602) 를 변형시킨다. 예를 들면, 도 17의 A는 플레이트 (1602) 에 결합되어 플레이트를 형상 (1700) 으로 변형시키는 전극 (1606a 및 1606b) 을 도시한다. 상이한 압전기 재료들에 대응하는 넓은 범위의 전압들은 종래 기술에서 공지되어 있지만, 예로서, 40 또는 60V의 전압차가 도 17의 A의 전극들에 인가될 수도 있다. 전압차의 방향이 역전되면, 예를 들면 -40 또는 -60으로 역전되면, 플레이트는 도 17의 B에 도시된 바와 같이 반대 방향으로 형상 (1701) 을 변형할 것이다. 이렇게 하여, 액추에이터 (1604) 는 플레이트 (1602) 의 진동을 구성하는 발진을 유발시키고, 그 결과 유체 (1610) 로부터 드랍릿들 (1612) 이 형성된다. 도 17의 A에 도시된 구현예에서, 리저버 (1620) 의 체적은 감소되고 리저버 (1620) 내의 유체 (1610) 는 이젝터 플레이트 (1602) 에 의해 압축되어 개구들 (1626) 안으로 밀려들어가게 된다. 도 17의 B에 도시된 구현예에서, 리저버 (1620) 의 체적은 증가된다. 전극들 (1606a 및 1606b) 에 교류 전압이 인가되면, 이젝터 플레이트 (1602) 는 형상 (2600) 과 형상 (2602) 사이에서 진동하여, 유체 드랍릿들 (1612) 이 개구들 (1626) 내에 쌓이게 하고 결국 리저버 (1620) 로부터 떠나는 방향 (1614) 을 따라 개구들 (1626) 로부터 분사된다. 진동의 진동수 및 파장은 개구들 (1626) 의 체적, 개구들 (1626) 의 수, 유체의 점성, 플레이트 (1602) 의 강도 (stiffness), 온도와 같은 요인들과 다른 요인들에 의존할 수도 있다. 이들 파라미터들은 소망하는 드랍릿 스트림을 생성하도록 조정 또는 선택될 수도 있다. 플레이트 (1602) 로부터의 드랍릿 분사의 빈도도 많은 요인들에 의존한다. 몇몇 구현예들에서, 드랍릿들 (1612) 은 압전기 액추에이터 (1604) 에 대한 펄스 주파수보다 더 낮은 주파수로 분사된다. 예를 들면, 드랍릿들 (1612) 은 이젝터 플레이트 전동의 매 1-1000 싸이클들마다, 보다 구체적으로는 8-12싸이클마다 분사된다. 드랍릿 분사의 빈도는 하기에 더 상세히 논의된다.
많은 압전기 재료들이 액추에이터 (1604) 를 생성하기 위해 사용될 수 있다. 예로서, 몇몇 구현예들에서, 압전기 액추에이터는 PZT로부터 형성될 수 있다. 그러나, PZT는 납을 포함하기 때문에 유체 (1610) 와는 접촉이 차단되어야 한다. 다른 무납 재료들 (lead-free materials) 은, 티탄산 바륨 (barium titanate) 또는, 폴리비닐리덴 플루오라이드와 같은, 폴리머 기반의 압전기 재료들을 포함한다. 전극 (1606a 및 1606b) 은 금, 백금, 또는 은을 포함하는 적절한 도체들로 형성될 수 있다. 접착제 (1628) 로서 사용하기 위한 적절한 재료들은 실리콘 접착제, 에폭시, 은 페이스트와 같은 접착제들을 포함하는데, 이들에 제한되는 것은 아니다. 도전성 접착제의 일 실시형태는 Dow Corning DA6524 및 DA6533과 같은 틱소트로픽 (Thixotropic) 접착제를 포함한다. 리저버 하우징 (1608) 은 폴리머 재료로 형성될 수 있는데, 그 몇몇 실시형태들은 Teflon®, 고무, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 또는 실리콘을 포함한다. 앞서 언급된 바와 같이, 리저버의 전체 또는 일부는 플렉시블이거나 또는 접이식일 수 있다. 분사 어셈블리 (1600) 에 의해 분사된 드랍릿들의 사이즈와 속도는 분사 어셈블리 (1600) 를 제조하는데 사용된 여러 가지 파라미터들에 의해 영향을 받을 수 있다. 상기 파라미터들은, 압전기 액추에이터 (1604) 의 치수들, 이젝터 플레이트 (1602) 의 특성들 (예를 들면, 치수들, 탄성 및 다른 것들), 이젝터 플레이트 (1602) 의 개구들 (1626) 의 사이즈와 패턴, 구동 전자회로들에 의해 전극들 (1606a,1606b) 에 인가되는 펄스들의 주파수, 형상, 및 크기, 유체 특성들 (예를 들면, 점성 및 표면장력), 다른 것들을 포함할 수 있다.
이젝터 플레이트 진동의 크기와 진동수는 전극들 (1606a, 1606b) 에 인가되는 전압 펄스들을 제어함으로써 제어될 수도 있다. 상기 논의된 바와 같이, 펄스들은, 도 17의 A 및 B에 도시된 바와 같이, 플레이트 (1602) 를 변형시키는 전압차들에 의해 생성된다. 몇몇 구현예들에서, 전극들 (1606a 또는 1606b) 중 하나는 접지되고 전압 펄스들, 예를 들면, 바이폴라 펄스들이 상기 전극들 (1606a 또는 1606b) 중 나머지 하나에 인가되어, 예를 들면, 이젝터 플레이트 (1602) 를 진동시키게 된다. 전압 펄스들의 상세와 다른 특징들은 본원에서 더 상세히 논의된다. 예로서, 일 구현예에서, 압전기 액추에이터 (1604) 는 약 60 KHz 내지 약 120 KHz, 예를 들면, 118 KHz의 공진 주파수를 가질 수 있다. 인가된 전압 펄스들은 압전기 액추에이터 (1604) 의 공진주파수보다 더 낮은 주파수, 더 높은 주파수 또는 동일한 주파수를 가질 수 있다.
도 16a의 구현예에서, 드랍릿들의 전달 시간은 약 0.1ms에서 약 수초 사이이다. 사람의 눈 깜빡임 사이에 약 300ms에서 약 400ms의 시간이 걸리는 것으로 생각되지만, 이 이론에 제한되는 것은 아니다. 따라서, 눈깜빡임 사이에 전달이 요망되는 구현예들에서, 전달 시간은 약 50ms에서 약 300ms 사이, 특히 25ms에서 200ms 사이일 수도 있다. 일 구현예에서, 전달 시간은 50ms에서 100ms 사이이다. 이렇게 하여, 분사된 드랍릿들은 눈의 깜빡임 싸이클 동안 눈에 효과적으로 전달되어 퇴적될 수 있다. 몇몇 구현예들, 예를 들면 의사의 처방없이 팔리는 식염수 디스펜서들에서, 투약 시간은, 여러 번의 깜빡임 싸이클에 걸쳐, 수초, 예를 들면, 3-4초만큼 길 수도 있다. 다르게는, 드랍릿 분사의 여러 번의 버스트들 (bursts) 또는 펄스들에 의해 단일의 전달이 제공될 수 있다.
또한, 펄싱은, 자동차 충돌 동안 충격 흡수존의 효과와 마찬가지로, 시간이 지남에 따라 임펄스를 확산시킴으로써 기류의 피크 진폭을 감소시킬 수도 있는데, 이 이론에 제한되는 것은 아니다. 따라서, 타겟에 대한 분사 압력은 완화될 수도 있다. 즉, 예를 들면, 안구 적용시, 환자는 과도한 공기를 느끼지 않고 더 불편한 레벨을 경험하지 않을지도 모른다. 또한, 펄싱은 드랍릿 덩어리를 감소시키고 그 결과 연행 공기가 덜 생기게 된다. 단일의 실시형태로서, 25ms의 펄스들이 펄스들을 분리하는 25ms의 정지 시간으로 투약될 수 있다. 예로서, 일 구현예에서, 펄스들은 전체 150ms의 전체 시간으로 반복될 수도 있다.
도 21a 내지 도 21d는 디바이스의 하우징의 다른 구현예를 도시한다. 플라스틱 또는 다른 적절한 재료로부터 몰딩된 컴포넌트들에 의해 형성된 하우징 (502) 은 보통 전면부 (2104) 및 후면부 (2106) 에 의해 규정된다. 전면부 (2106) 는 유체 전달 영역 (2108) 과 작동 메커니즘 (2110) 을 포함한다. 유체 전달 영역 (2108) 은 커버 베젤 (2114) 를 통해 형성된 전달 어퍼쳐 (delivery aperture; 2112) 를 더 규정한다. 유체 전달 영역 (2108) 은, 다른 구현예들에 관하여 앞서 설명된 바와 같은 기능을 갖는 다기능 LED (2116) 를 또한 포함한다. 작동 트리거 (2110) 는 어퍼쳐 커버 플레이트 (2118) 와 썸 레스트 (thumb rest; 2120) 를 포함한다. 사용자의 엄지손가락이 작동 트리거 (2110) 상에 위치하는 것을 보조하기 위해 하나 이상의 상승 에지들 (2122) 이 썸 레스트 (520) 의 둘레 주변에 형성될 수도 있다. 도시된 구현예에서, 커버 플레이트 (2118) 와 썸 레스트 (2120) 은 하나의 조각으로 일체로 형성되거나 다수의부분들로 형성될 수도 있다. 커버 플레이트 (2118) 는 전면부 (2104) 와 커버 베젤 (2114) (도 5e) 에 의해 형성된 슬롯 내에 꽉 끼이며 슬롯의 내부에서 위아래로 슬라이드하도록 동작가능하며, 그 결과 커버 플레이트 (2118) 가 전달 어퍼쳐 (2112) 를 가리고, 어퍼쳐 뒤의 이젝터 어셈블리와 내부 컴포넌트들을 외부의 파편들이나 오염물로부터 보호하게 한다. 임의적으로는, 커버 플레이트 (2118) 의 이면을 은 입자를 포함하는 재료로 코팅하여 전달 영역의 내부 안 및 둘레에 박테리아가 형성되는 것을 방지할 수도 있다. 도 21f는 안과용 유체 드랍릿들의 1회분 분량을 전달하기 이전에 사용자가 그들 눈의 방향으로 디바이스를 정렬하는 것을 나타내는 개략도이다. 디바이스의 인간공학적 디자인은 사용자로 하여금 그들 엄지손가락을 디바이스에 위치된 썸 레스트에 위치시키고 엄지손가락이 약간 굽혀진 위치를 취하도록 조장하는 것을 가능하게 한다. 이때, 엄지손가락의 첫마디뼈는, 사용자가 전달 어퍼쳐를 그들의 눈과 정렬하는 동안 디바이스를 고정시키기 위해 사용자의 광대뼈에 대해 위치될 수도 있다. 후면발광 연마 이젝터 플레이트를 임의적으로 포함하는 다기능 LED가 정렬을 돕기 위해 사용될 수도 있다. 사용자의 엄지손가락이 그들 광대뼈에 대해 위치되면, 전달 어퍼쳐는 눈의 표면에서 2-3cm의 최적의 거리에서 쉽게 정렬될 수 있다. 그 다음, 사용자는 그들의 집게 손가락을 전달 버튼에 위치시키고, 준비가 되면 안과용 유체를 그들 눈 표면에 전달하기 위해 전달 버튼을 누를 수도 있다.
따라서, 썸 레스트의 위치와 광대뼈 상에서의 엄지손가락 뒤쪽의 배치의 조합은, 자연적이고 반복적인 정렬 특징 및 프로세스를 제공하게 된다. 사용자의 해부학적 구조에 따라, 엄지손가락 또는 손의 상이한 부분이 얼굴의 다른 위치와 정렬되어, 적절한 정렬에 영향을 줄 수도 있다. 다르게는, 디바이스는, 예를 들면, 도 16a에 도시된 거리 (d) 와 관련하여 언급된 바와 같이, 사용 동안 적절한 거리에 유지될 수 있다. 적절한 거리는 환자 또는 어플리케이션의 형태에 따라 달라질 수도 있다. 예를 들면, 가축들에 대해서는, 디바이스는 사람에 대한 것보다 더 긴 거리에서 유지될 수도 있다. 또한, 디바이스는, 손에 쥐어져서 손이나 손가락을 사용하지 않고 대신 상기 설명된 바와 같이 정렬 디바이스에 의해 도움을 받거나 스페이서를 사용하여 정렬될 수도 있다. 다르게는, 손이나 손가락의 임의의 부분이 디바이스에 대해 사용될 수 있으며, 손이나 손가락의 임의의 부분은 전달 버튼을 작동시키기 위해 사용될 수도 있다. 예로서, 새끼손가락이 디바이스와 얼굴의 간격을 유지하고 엄지손가락이 디바이스 하우징의 측면에 위치된 전달 버튼을 누르도록 하여 디바이스가 손에 쥐어질 수 있다.
사용 동안, 디바이스는 쥐어지고, 턴온되고, 정렬되며, 전달 버튼이 눌려진다. 디바이스의 턴온은 물리적 작동 트리거의 작동에 의해 수동으로 될 수도 있거나 도킹 스테이션으로부터 디바이스의 제거와 같은 조건에 응답하여 또는 자동으로 될 수도 있다. 디바이스는 한번 작동되면 세정 사이클을 통해 순환할 수도 있다. 적절히 정렬된 하우징은 드랍릿 스트림 형태의 유체를 타겟에 전달한다.
도 22a는 유체 분사 디바이스를 포함하는 통신 시스템을 도시하는 도면이다. 디바이스는 도킹 스테이션과 조합으로 사용될 수도 있다. 이 시스템과 도킹 스테이션의 상세는, 본원과 동시에 출원되고 명칭이 "Method and System for Performing Remote Treatment and Monitoring"이며 참조로서 본원에 통합된 US Application Attorney Docket Number 24591.003-US02에 더욱 상세히 설명된다.
도 22b는 통신 상태에 있는 디바이스 (2202) 와 도킹 스테이션 (2250) 을 나타내는 블록도이다. 디바이스 (2202) 는 하우징 (2206), 전자장치 (2208), 분사 메커니즘 액추에이터, 예를 들면, 피에조 (2210), 리저버 (2212), 타겟팅 디바이스 (2214), 전자 스토리지 (electronic storage; 2216), 및 입/출력 (I/O) 인터페이스 (2218) 를 포함한다. 또한, 디바이스 (2702) 는 촬상 디바이스 (2220), 룩업 테이블 (2222), 스피커 (2224), 및 LED (2226) 를 포함할 수도 있다.
하우징 (2206) 은, 예를 들면, 사출 성형 플라스틱 또는 임의의 다른 적절한, 내구성이 있는, 또는 가벼운 재료로 만들어질 수도 있다. 하우징 (2206) 은 개구 (2228), 위치 지정 가능한 슬라이더 (positionable slider; 2230), 도킹 스테이션 (2250) 과 통신을 송수신하는 인터페이스 (2232), 스트림 액티베이터 (2234), 통신 인터페이스 (2236) 을 포함할 수도 있다. 통신 인터페이스 (2236) 는, 하우징 (2206) 외부의 소스 (본원과 동시에 출원되고 명칭이 "Method and System for Performing Remote Treatment and Monitoring"이며 참조로서 본원에 통합된 US Application Attorney Docket Number 24591.003-US02 참조), 디바이스 (2202), 및 도킹 스테이션 (2250) 과 데이터를 송수신한다. 예를 들면, 통신 인터페이스 (2236) 는 데이터베이스 또는 키보드와 같은 입/출력 디바이스와 통신할 수도 있다.
개구 (2228) 는 하우징 (2206) 의 외면을 통해 형성된 어퍼쳐의 형태일 수도 있으며, 개구 (2228) 는 리저버 (2212) 에 저장된 유체가 하우징 (2206) 을 빠져나가는 것을 가능하게 한다. 개구 (2228) 는 앞서 설명된 것들과 비슷할 수도 있다.
위치 지정 가능한 슬라이더 (2230) 는 앞서 설명된 썸 슬라이더와 비슷할 수도 있다. 하우징 (2206) 은 접속부 (2204) 를 수용하도록 구성된 인터페이스 (2232) 를 또한 포함한다. 접속부 (2204) 는, 예를 들면, 1-선, 2-선, 또는 I2C 인터페이스일 수도 있다. 인터페이스 (2232) 는 디바이스 (2202) 가 접속부 (2204) 를 통해 도킹 스테이션 (2250) 과 데이터를 송수신하는 것을 가능하게 한다.
하우징 (2206) 은 작동 트리거 (2234) 를 또한 포함한다. 트리거는, 예를 들면, 하우징 (706) 의 외면으로부터 돌출한 버튼, 스위치, 또는 상기 설명한 스위치들과 같이, 디바이스의 사용자가 이용할 수 있는 임의의 다른 접촉 인터페이스일 수도 있다. 트리거 (2234) 는 개구 (2228) 와 슬라이더 (2230) 를 포함하는 하우징 (2206) 의 사이드와 반대인 하우징 (2206) 의 사이드 상에 있을 수도 있다.
하우징 (2206) 은, 전자 스토리지 (2216) 와 통신하며 전자 스토리지 (2216) 에 저장된 데이터의 검색 및 전자 스토리지 (2216) 로의 데이터의 기록을 가능하게 하는 통신 인터페이스 (2236) 를 또한 포함할 수도 있다. 인터페이스 (2236) 는, 예를 들면, 범용 시리얼 버스 (USB) 접속, 시리얼 접속, 이더넷 접속, 또는 데이터의 판독 및 기록을 허용하는 임의의 다른 접속일 수도 있다. 또한, 이들 양상의 논의는 본원과 동시에 출원되고 명칭이 "Method and System for Performing Remote Treatment and Monitoring"인 US Application Attorney Docket Number 24591.003-US02에 나타난다.
디바이스 (2202) 는 전자장치 (2208) 을 포함하는데, 이것은 하나 이상의 출력 드라이버 신호를 이젝터 메커니즘 액추에이터 또는 피에조 (2210) 에 제공한다. 피에조 (2210) 는 출력 신호들의 인가에 응답하여 이젝터 플레이트 (2202) 를 진동, 이동, 또는 비튼다. 이젝터 플레이트 (2202) 는 리저버 (2212) 에 저장된 유체와 접촉하며, 피에조 (2210) 가 비틀리면, 리저버 (2212) 로부터의 유체가 이젝터 플레이트에 형성된 하나 이상의 개구들을 통해 당겨진다. 압전기 구현예에서, 분사 플레이트의 움직임은, 일반적으로, 분사 메커니즘의 동작은, 직사된 드랍릿들의 스트림이 개구 (2228) 를 통해 하우징 (2206) 을 빠져 나가게 한다.
전자장치를 개시하는 도면들과 관련하여 상세히 논의되는 바와 같이, 전자장치 (2208) 는 주파수, 전압, 듀티 싸이클, 및 피에조 (2210) 에 인가되는 출력 드라이버 신호 (2342) 의 지속기간을 결정한다. 또한, 전자장치 (2208) 는, 피에조 (2210) 에 인가되는 출력 드라이버 신호들의 특성들 또는 특징들이 조정되어 유체 및/또는 투약량 플랜에서의 변화들을 수용할 수도 있도록 프로그램될 수 있다.
도 22c는 프로세서 (2304) 와 드라이버 회로 (2806) 를 포함한다. 프로세서 (2804) 는 여기 신호 (2340) 를 드라이버 회로 (2306) 에 제공하고, 드라이버 회로 (2306) 는 피에조 (2210) 에 인가되는 출력 드라이버 신호 (2342) 를 생성한다. 출력 드라이버 신호 (2342) 의 특성들은 여기 신호 (2340) 의 특성들로부터 결정된다. 하기에 논의되는 바와 같이, 출력 드라이버 신호 (8232) 는, 예를 들면, 두 개 또는 네 개의 독립된 출력 드라이버 신호들을 포함할 수도 있다.
리저버 (2212) 는 디바이스 (2202) 가 제조될 때 유체로 미리 채워질 수도 있다. 디바이스 (2202) 는 디바이스 (2202) 의 제조시 프로그램될 수도 있다. 논의된 다른 리저버들이 제한없이 사용될 수 있다.
디바이스 (2202) 는 타겟팅 디바이스 (2214) 를 또한 포함한다. 타겟팅 디바이스 (2214) 는 사용자가 디바이스 (2202) 를 환자의 눈과 정렬시키는 것을 보조할 수도 있다. 타겟팅 디바이스 (2214) 는, 예를 들면, 사용자의 눈에서 빛나는 LED, 환자의 눈을 반사하는 반사 또는 반짝이는 표면, 및/또는 환자의 눈을 촬상하고 신호를 일렉트로빈노닉스 (electroVINNOnics; 2208) 에 제공하는 CCD 카메라일 수도 있다. 타겟팅 디바이스 (2204) 는, 디바이스 (2202) 가 정확히 위치되면 그 또는 그녀의 눈의 이미지를 사용자에게 제공하는 리플렉터, 또는 디바이스 (2202) 가 정확히 위치되면 사용자의 눈에 빛을 비추기 위한 세기 (intensity) 가 약한 LED와 같은 광원을 포함할 수도 있다. 타겟팅 디바이스 (2214) 는 환자의 눈이 열렸는지를 결정하는 센서를 포함할 수도 있다. 타겟팅 디바이스 (2214) 는, 디바이스 (2202) 가 눈과 적절히 정렬되면 환자의 눈의 반영을 나타내는 소자를 포함할 수도 있다. 예를 들면, 이젝터 플레이트 및/또는 피에조 (2210) 는, 개구 (2228) 및 피에조 (2210) 가 환자의 눈과 정렬되면 환자의 눈의 반영을 나타내는 반서 재료로 만들어질 수도 있다. 이러한 형태의 타겟팅 디바이스는, 환자가 그들의 눈에 드랍릿의 직사 스트림을 투약하기 위해 디바이스 (2202) 를 사용하는 경우에 도움이 된다.
다른 구현예들에서, 이젝터 메커니즘의 전체 또는 일부 또는 그 인접한 하우징은 반사층으로 코팅될 수도 있다. 코팅층은 보호성 및 반사성 양자일 수도 있다. 다르게는, 표면은 반사성이 되도록 형성될 수도 있다. 예를 들면, 표면은 스테인레스, 니켈-코발트, 또는 다른 반사성 재료로 만들어질 수도 있다. 표면은 반사성이 되도록 형성되거나 연마될 수도 있다. 표면이 반사성이 되도록 하는 것에 더해, 표면은 그 표면 상에서 또는 그 둘레 주위에서 후면발광될 수도 있다. 안과적 응용에 있어서, 반사 표면은 사용자가 이젝터 어셈블리를 눈과 정렬시키는데 도움을 준다.
디바이스 (2202) 는 전자 스토리지 (2216) 및 I/O 인터페이스 (2218) 를 또한 포함한다. 환자 눈의 이미지들과 같은 데이터를 저장하는 것에 더하여, 전자 스토리지 (2216) 는, 실행시, 전자장치 (2208) 내에 포함된 프로세서로 하여금 디바이스 (2202) 의 다른 컴포넌트들과 통신하게끔 하는, 아마도 컴퓨터 프로그램인, 명령들을 저장한다. 프로세서는, 예를 들면, FPGA 또는 ASIC와 같은 상태 머신 (state machine) 일 수도 있다. 여기 신호 (2340) 는 신호 생성기에 의해 생성될 수도 있다. 전자 스토리지 (2216) 상의 정보는 인터페이스 (2218) 또는 인터페이스 (2236) (데이터베이스와 통신한다) 을 통해 액세스될 수도 있고, 전자 스토리지의 컨텐츠로의 액세스는 제한되는데, 예를 들면, 어떤 활동들이 어떤 의료 관계자, 예를 들면, 투약량을 조정하기를 원하는 의사나 약사에 의해 수행되도록 허용하는 것을 암호로 제한한다. 컴퓨터가 인터넷 인에이블되는 한에 있어서는, 정보는 의료 관계자에 의한 액세스를 위해 인터넷을 통해, 예를 들면, 서버에 업로드되고, 진행상황과 적절한 환자 사용을 감시하고 투약량을, 예를 들면, 수정된 투약량 정보를 의료 관계자에 의해 서버에 업로드하고 그 후 인터넷을 통해 푸시되거나 또는 사용자에 의해 다운로드되는 것에 의해, 인터넷을 통해 조정하게 할 수도 있다. 사용법 정보와 이미지 정보가 실시간으로 업로드되고 새로운 정보가 디바이스에 실시간으로 다운로드되도록 하기 위해 디바이스 자체가 인터넷 인에이블될 수도 있다. 디바이스가 인터넷 인에이블되는 한에 있어서는, 유저 인터페이스, 예를 들면, 스크린 및 키보드 또는 터치 감지 스크린을 구비할 수도 있다.
입/출력 인터페이스 (2218) 는, 데이터 및/또는 커맨드들이 디바이스 (2202) 에 입력되고 디바이스 (2202) 로부터 판독되도록 하는 인터페이스를 제공한다. 입/출력 인터페이스 (2218) 는 키보드, 마우스, 통신 포트, 디바이스 (2202) 와는 별도로 디바이스 상에서 실행하는 전자 프로세서, 또는 디스플레이와 같은 디바이스로부터 데이터를 수신할 수도 있다. 입/출력 인터페이스 (2218) 는 디바이스 (2202), 디바이스 (2202) 의 컴포넌트들, 및/또는 외부 디바이스 사이에서의 통신을 가능하게 하는 소프트웨어를 또한 포함할 수도 있다. 인터페이스 (2218) 는, 디바이스 (2202) 가 랩탑 또는 팜탑 또는 스크린 및 유저 입력 기능들을 갖는 셀룰러 폰과 같은 컴퓨터에 인터페이스 (2218) 을 통해 연결되면, 인디바이스 (2202) 에 대한 액세스를 유저에게 제공할 수도 있다.
디바이스 (2202) 는 촬상 디바이스 (2220) 를 또한 포함할 수도 있다. 촬상 디바이스 (2220) 는, 촬상 장치가 유체의 드랍릿의 직사 스트림을 전달하는 동일한 어퍼쳐를 통해 환자의 눈을 캡쳐하도록 개구 (2228) 와 정렬된 CCD (Charged Coupled Device) 일 수도 있다. 몇몇 구현예들에서, 촬상 디바이스 (2220) 는 개구 (2228) 의 위치 이외의 위치에서 하우징 (706) 의 외면에 장착된다. 촬상 장치 (2220) 에 의해 수집된 이미지들은 디바이스 (2202) 로부터 I/O 인터페이스 (2218), 통신 인터페이스 (2236 또는 2256) 를 통해 전송될 수도 있고/있거나, 이미지들은 전자 스토리지 (2216) 에 저장될 수도 있다. 이미지들은 환자의 의료 기록과 관련하여 데이터베이스에 업로드되어 저장될 수도 있는데, 본원과 동시에 출원되고 명칭이 "Method and System for Performing Remote Treatment and Monitoring"이며 참조로서 본원에 통합된 US Application Attorney Docket Number 24591.003-US02에 더욱 상세히 설명된다.
촬상 디바이스 (2220) 와 전자장치 (2208) 는, 디바이스 (2202) 로부터 유체의 분사 동안 또는 그 이전 또는 이후의 선택 가능한 시간들에서 이미지들의 캡쳐를 제어하도록 동작 가능할 수도 있다. 몇몇 구현예들에서, 이미지들의 캡쳐는, 예를 들면, 사용자가 버튼을 누르든지 또는 스트림 액티베이터 (2234) 에 의해 트리거될 수도 있다. 예를 들면, 식염수 드랍릿들이 디바이스 (2202) 로부터 눈을 향해 직사되어 각막에 압력을 주게 될 수도 있고 이미지들이 그 영향을 판단하기 위해 찍힐 수도 있다. 이미지들은 상기 논의된 바와 같이 저장될 수도 있다.
디바이스 (2202) 는 룩업 테이블 (2222) 을 또한 포함할 수도 있다. 룩업 테이블 (2222) 은, 예를 들면, 전자 스토리지 (2216) 의 디바이스 (2202) 상에 저장될 수도 있거나, 또는 룩업 테이블은 디바이스 (2202) 와는 별도로, 예를 들면, 데이터베이스에 저장될 수도 있다. 룩업 테이블 (2222) 은 디바이스 (2202) 에서 사용될 수도 있는 유체들에 고유한 정보를 포함할 수도 있다. 예를 들면, 유체 약들의 점성은, 리저버 내의 유체에 따라 변하기 때문에, 피에조 (2210) 는 리저버 내의 유체에 맞춰진 주파수를 갖는 출력 드라이버 신호들의 인가를 필요로 할 수도 있다. 전자장치 (2208) 에 의해 생성되고 피에조 (2210) 에 인가되는 출력 드라이버 신호들의 주파수, 전압, 및/또는 지속기간과 같은 특성들을 변경함으로써 이 약물 고유의 변화가 설명될 수도 있다. 룩업 테이블 (2222) 은, 출력 드라이버 신호들을 설정하기 위해 전자장치 (2208) 에 의해 검색되어 사용되는 약물 고유의 정보를 포함할 수도 있다.
룩업 테이블 (2222) 은 환자의 치료 플랜에 관련되는 약물 고유의 정보를 또한 포함할 수도 있다. 예를 들면, 룩업 테이블은 첫 번째 약물이 하루에 세 번 투약되어야 하고, 두 번째 약물이 하루에 한 번 투약되어야 함을 특정하는 정보를 포함할 수도 있다. 이 치료 플랜 정보는, 예를 들면, 리저버 내에 위치된 약물의 형태에 기초하여 환자에게 알림 경고를 발할 때를 결정하기 위해 전자장치 (2208) 에 의해 사용된다.
몇몇 구현예들에서, 특정 디바이스 (2202) 상의 룩업 테이블 (2222) 은 환자 상태의 변화에 책임을 지는 전문가, 예를 들면 의료 전문가에 의해 편집될 수도 있다. 인터페이스 (2236) 는, 아마도 인터넷을 통해, 예를 들면, 외부 I/O 디바이스를 통해 또는 데이터베이스로부터 직접적으로 정보를 다운로드하도록 동작할 수도 있다. 다운로드된 정보는 하나 이상의 예비 1회분 분량들, 예비 1회분 시간들, 및 투약될 약물 종류를 포함할 수도 있다. 디바이스 (2202) 는, 미리 규정된 정보 또는 다운로드된 정보에 응답하여 전자장치 (2208) 가 약물의 투약을 제어하도록 구성될 수도 있다.
디바이스 (2202) 는 스피커 (2224) 및 조명장치 (2226) 를 또한 포함할 수도 있는데, 이들 양자는, 전자장치 (2208) 와 연계하여, 디바이스 (2202) 의 사용자에게 사용자가 지각할 수 있는 경고를 제공하기 위해 사용될 수도 있다. 디바이스 (702) 는 다른 지각 가능한 경고들을 제공할 수도 있다. 예를 들면, 디바이스 (2202) 는 사용자의 주의를 끌기 위해 진동할 수도 있다. 디바이스 (2202) 는, 피드백, 예를 들면 1회분의 완전한 분량이 도달했음을 나타내기 위한 시각적 또는 청각적 피드백을 사용자에게 제공하기 위해, 전자장치 (2208) 에 의해 제어가능한 가청 알람 또는 기계목소리 (enunciator), 또는 시각적인 지시자를 제공할 수도 있다. 조명장치 (2226) 는 전기적 입력에 응답하여 가시광 (visible radiation) 을 발하는 LED 또는 다른 디바이스일 수도 있다.
몇몇 구현예들에서, 조명장치 (2226) 는 눈에 조명을 비추기 위해 상이한 주파수의 복수의 광원들을 포함하거나, 또는 상이한 색들 및 주파수들의 광 (예를 들면, 레드, 블루, 그린, 화이트, 적외선 (IR), 자외선 (UV) ) 과 같이, 가변 주파수 광원을 포함할 수도 있다. 디바이스는, 각막을 조명하여 각막의 궤양 및 스크래치들을 식별하기 위해, 플루오레세인과 함께 사용하기 위한 코발트 블루광 (예를 들면, 필터를 사용하는 것에 의해 생성됨) 을 포함할 수도 있다. 조명장치 (726) 는 눈을 조명하기 위해 280nm 이상의 파장의 주파수를 발하는 발광원일 수도 있다. 조명장치 (2226) 는 동공 반작용을 제한하기 위해 상이한 기간, 예를 들면 20ns동안 빛을 비추어 상이한 주파수의 광 검출기들, 스캐너들, 또는 카메라들로 눈의 분석을 허용하도록 동작될 수도 있다. 조명장치 (2226) 는 더 선명한 이미지들을 위해 파면 보정을 수행하기 위해 적응 광학 칩 (adaptive optics chip), 예를 들면, MEMS 기반의 적응 광학 칩을 포함할 수도 있다.
디바이스는 또한 움직이는 눈에 초점을 맞춘 이미지를 규정하고 소아과 의사의 활용을 돕기 위해 고정용 소스 (fixation source), 예를 들면 LED 또는 LED 패턴을 또한 포함할 수도 있다. 이것은 또한 약물의 투약 동안 각막 주위 표면을 따라 약물이 퍼지는 것을 돕기 위해 동공을 움직이거나 회전시키도록 기능할 수도 있다.
도킹 스테이션 (2250) 은 디바이스 (2202) 를 수용하도록 구성된 하우징 포트 (2252) (도킹 스테이션을 포함하지만 이에 제한되는 것은 아니다) 를 포함한다. 디바이스 (2202) 가 도킹 스테이션 (2250) 에 의해 수용될 때, 디바이스 (2202) 가 확실히 자리잡아서 도킹 스테이션 (2250) 에 의해 안정적으로 유지되도록, 하우징 포트 (2252) 는 오목하게 될 수도 있다. 도킹 스테이션 (2250) 은 도킹 스테이션 (2250) 및/또는 디바이스 (2202) 와의 데이터 읽기 쓰기를 행하는 통신 인터페이스 (2256) 를 또한 포함할 수도 있다. 통신 인터페이스 (2256) 는, 예를 들면, USB 접속, 이더넷 접속, 또는 시리얼 접속일 수도 있다. 도킹 스테이션 (2250) 은 메모리 또는 전자 스토리지 (2254) 를 또한 포함할 수도 있다.
전자 스토리지 컴포넌트들 (2216 및 2254) 은 RAM과 같은 휘발성 메모리일 수도 있다. 몇몇 구현예들에서, 전자 스토리지 컴포넌트들 (2216 및 2254) 은 비휘발성 및 휘발성 부분들 또는 컴포넌트들 양자를 포함할 수도 있다.
도 23a는 디바이스에서 사용되는 전자장치에 대한 예시적인 구성 (2300) 의 상면도를 도시하고, 도 23b는 그 구성 (800) 의 하면도를 도시한다. 하기의 설명이 디바이스 (2202) 에 관해 논의하지만, 상기 구성 (2300), 또는 유사한 구성이 디바이스에서 활용될 수도 있다. 상기 구성은 한 사람의 손에 쥐어질만큼 충분히 박은 하우징에 맞게 크기가 맞춰진 인쇄 회로 기판 (PCB) 상에서 구현될 수도 있다. 상기 구성은 단일의 PCB 보드, 또는 복수의 PCB 보드들 상에서 구현될 수도 있다. 도 8a 및 도 8b에 도시된 실시형태에서, 상기 구성은 단일의 PCB 보드 (2301) 상에서 구현된다.
도 23a를 참조하면, 상기 구성 (2300) 의 상면도가 도시된다. 상면도는 리저버 (2302), 프로세서 (2304), 드라이버 회로 (2306), 푸시 스위치 (2308), 프로그래밍 인터페이스 (2310), 및 슬라이드 스위치 (2312) 를 포함한다. 프로세서 (2304) 는 이젝터로의 펄스들과 드랍릿들의 형성을 제어하기 위해 사용되는 신호들을 제어하고 차례로 나열하기 위해 디자인된 프리런닝 발진기 (free running oscillator) 를 갖는 논리 회로일 수도 있다. 다르게는, 필드 프로그래머블 게이트 어레이 (FPGA), ASIC (Application Specific Integrated Circuit), CPLD (Complex Programmable Logic Device), 또는 EPLD (Erasable Programmable Logic Device) 가 프로세서로서 사용될 수도 있다. 다르게는, 마이크로프로세서 또는 미국 Arizona Chandler의 Microchip Technology, Inc.로부터 이용가능한 PIC18F14K50-I/SS 마이크로컨트롤러와 같은 다른 프로그래머블 프로세서, FPGAs 및 ASICs가 마이크로프로세서들보다 일반적으로 더 저렴하다. 안정되지 않은 모드와 단안정 모드 양자에서 사용되는 LM555와 같은 프리런닝 발진기들 및 로직 회로들도 비용이 저렴하며 신호 제어에 높은 정밀도를 제공한다. 몇몇 구현예들에서, 클록 신호를 생성하며 슬립 또는 저전력 모드를 갖는 대략 2.4 내지 6볼트의 전압 범위의 저전력 프로세서가 프로세서 (2304) 로서 사용될 수도 있다. 드라이버 회로 (806) 는, 예를 들면, 미국 캘리포니아 Milpitas의 Linear Technologies 로부터 이용가능한 LT3572EUF#PBF 모터 드라이버일 수도 있다. 또한, 디바이스는 적절한 동작을 보장하도록 디바이스를 모니터하는 워치독 타이머를 갖는 마이크로컨트롤러를 포함할 수도 있다.
드라이버 회로 (2306) 는 프로세서 (2304) 에 의해 제어되고, 프로세서 (2304) 로부터의 특정한 주파수에서 여기 신호 (2340) 를 수신한다. 프로세서로 드라이버 회로 (2306) 를 제어하는 것은, 드라이버 회로에만 의존하는 시스템과 비교하여 향상된 유연성과 적용성을 갖는 시스템을 제공할 수도 있다. 예를 들면, 프로세서로 드라이버 회로를 제어하는 것은, 드라이버 회로에 의해 생성된 출력 드라이버 신호들 (2342) 의 주파수로 하여금 프로세서에 의해 생성된 구동 신호 (2340) 의 특성들을 수정하는 것에 의해 재빨리 결정되고 변경되게끔 한다. 이것에 의해, 디바이스 (2202) 는 변화하는 환자의 요구들에 적응하고 리저버 (2302) 내에 놓일 수도 있는 여러 가지 유체들과 동작할 수도 있다. 또한, 프로세서 (2304) 로 드라이버 회로 (2306) 를 제어하는 것에 의해, 여기 신호 (2340) 의 주파수를 제어하기 위한 별개의 분압기에 대한 필요성을 제거할 수도 있다. 드라이버 회로 (2306) 를 제어하기 위해 프로세서 (2304) 를 이용하는 것에 의해, 디바이스 (2202) 가 단일의 사람 손에 의해 쥐어져서 조작될 수 있도록 전자장치 (2208) 는 크기가 축소될 수 있다.
프로세서 (2304) 는 푸시 스위치 (2308), 프로그래밍 인터페이스 (2310), 및 슬라이드 스위치 (2312) 르부터 데이터 및 제어 신호들을 수신한다. 프로세서는 구리선과 같은 전기적 도전 경로 (2314) 를 통해 드라이버 회로에 접속될 수도 있다. 푸시 스위치 (2308), 프로그래밍 인터페이스 (2310), 및 슬라이드 스위치 (2312) 는, 각각, 선들 (2314, 2316, 및 2318) 을 통해 프로세서에 전기적으로 접속될 수도 있다.
푸시 스위치 (2308) 는 작동 트리거 (2234) 에 결합되고, 그 메커니즘에 의해 디바이스 (2202) 의 사용자는 드랍릿들의 직사 스트림을 발사하게 된다. 푸시 스위치 (2308) 와 스트림 액티베이터 (2234) 는, 디바이스 (2202) 의 사용자가 스트림 액티베이터 (2234) 를 누르거나 또는 선택할 때 서로 물리적으로 접촉할 수도 있다. 스트림 액티베이터 (2234) 가 전자장치 (예를 들면, 소프트키) 인 구현예들에서, 스트림 액티베이터 (2234) 는 푸시 스위치 (2308) 와 물리적으로 접촉할 필요는 없고, 대신 스트림 액티베이터 (2234) 는 선택의 전자 지시를 푸시 스위치 (808) 에 제공할 수도 있다. 작동 트리거 (2234) 로부터의 작동 지시 수신에 응답하여, 푸시 스위치 (2308) 는 스프레이 신호를 프로세서 (2304) 로 생성한다.
프로그래밍 인터페이스 (810) 에 의해, 프로세서 (804) 는, 예를 들면, 액티브 상태들 사이에서 특정 주파수, 지속기간 또는 시간을 갖는 여기 신호 (840) 를 생성하도록 프로그램될 수 있다. 예를 들면, 프로세서 (804) 는 약 108kHz 및 183kHz 사이의 주파수를 갖는 여기 신호 (840) 를 생성하도록 프로그램될 수도 있다. 프로그래밍 인터페이스 (810) 는, 예를 들면, 5-핀 인터페이스일 수도 있다. 몇몇 구현예들에서, 프로그래밍 인터페이스 (810) 는 그래픽 유저 인터페이스 (도시되지 않음) 를 통해 액세스될 수도 있다.
프로세서 (2304) 는 여기 신호 (2340) 를 드라이버 회로 (2306) 에 제공하고, 드라이버 회로는 피에조 (2320) 에 인가되는 두 개의 출력 드라이버 신호들을 생성하기 위해 여기 신호 (2340) 를 사용한다. 각각의 출력 드라이버 신호 (2342) 는 구형파, 또는 거의 구형파일 수도 있고, 각각의 출력 드라이버 신호 (2342) 는 거의 동일한 최대 및 최소 전압을 가질 수도 있다. 출력 드라이버 신호들의 최대 전압은 대략 20 내지 40볼트이고, 최소 전압은 대략 제로 (0) 볼트일 수도 있다. 제 2의 출력 드라이버 신호 (2342) 는 제 1의 출력 드라이버 신호와 위상이 맞지 않을 수도 있고, 제 1 및 제 2의 출력 드라이버 신호들은 대략 180도만큼 위상이 벗어나 있을 수도 있다.
슬라이드 스위치 (2312) 는 슬라이더 (2330) 에 결합된다. 예를 들면, 슬라이더 (2230) 가 물리적 슬라이던인 구현예들에서, 슬라이드 스위치 (2312) 는, 슬라이더 (2230) 가 하우징 (2206) 상에서 하나 이상의 미리 규정된 위치들에 위치될 때 슬라이드 스위치 (2312) 가 신호를 생성하도록, 슬라이더 (2230) 에 물리적으로 연결될 수도 있다. 몇몇 구현예들에서, 슬라이더 (2230) 는 전자장치일 수도 있고 기계적 대신 전자적으로 슬라이더 스위치 (2312) 와 통신할 수도 있다. 슬라이더 (2330) 는, 슬라이더 (2330) 가 개방 위치로 이동될 때, 두 개의 금속 접점 사이의 갭을 브리지하여 슬라이드 스위치를 규정할 수 있도록 동작할 수 있는 금속화된 표면을 구비할 수도 있다. 슬라이더 (2230) 가 개구 (2228) 를 드러내는 (또는 덮개를 벗기는) 위치로 이동되면, 슬라이드 스위치 (2312) 는 신호를 생성할 수도 있다. 이 신호는 개시 신호로서 칭해질 수도 있다. 슬라이더 (2230) 가 그 위치로부터 이동되면 슬라이드 스위치 (2312) 는 다른 신호를 생성할 수도 있다. 슬라이드 스위치 (812) 에 의해 생성된 신호들은 프로세서 (2304) 에 제공된다.
도 23b를 참조하면, 구성 (2300) 의 하면도가 도시된다. 하면도는 도 23a의 상면도의 미러 이미지로서 도시된다. 하면도는 피에조 (2320), LED (2322), 드라이버 회로 (2306), 프로세서 (2304), 스피커 (2324), 파워 모듈 (826), 원격 제어 모듈 (2328) 을 도시한다.
피에조 (2320) 는 리저버 (2302) 에 유지된 유체와 접촉하는 이젝터 플레이트 (1602) (도 16a) 를 유지하고/하거나 그 이젝터 플레이트 (1602) 와 접촉하며, 피에조 (2320) 는 도전성 경로 (2330) 를 통해 드라이버 회로 (2306) 로부터의 출력 드라이버 신호들을 수신한다. 피에조 (2320) 는 드라이버 횔 (2306) 로부터의 출력 드라이버 신호들 (842) 의 인가에 응답하여 이동하고, 진동하고, 변형하고 및/또는 형상을 변화시킨다.
일 구현예에서, 피에조 (2320) 는 인쇄 회로 기판 (PCB; 2301) 상에 장착되고 PCB 보드 (2301) 상의 도전성 표면 (도시되지 않음) 과 접촉한다. 도전성 표면은 스테인레스스틸일 수도 있다. 몇몇 구현예들에서, 도전성 경로 (830) 는 보드 (2301) 과 통합되지 ?은 별개의 배선이고, 피에조 (2320) 를 드라이버 회로 (2306) 의 출력에 연결한다. 몇몇 구현예들에서, 도전성 경로 (2330) 는 PCB 보드 (2301) 바로 위에 만들어진 선이다. 이들 구현예들에서, 도전성 재료는 피에조 (820) 와 o-링 및 리저버 (2302) 사이에 위치된다. 도전성 재료는, 예를 들면, 탄성중합체 또는 "제브라 스트립 (Zebra strip) "일 수도 있다. 이들 구현예들에서, 별개의 배선은 제거되고 드라이버 회로 (2306) 로부터의 출력 드라이버 신호 (2342) 는 PCB 보드 (2301) 상에 바로 위에 형성된 도전성 선에 의해 피에조 (2320) 로 제공된다. 직사된 드랍릿들의 스트림이 디바이스 (2202) 를 빠져나가는 것을 허용하기 위해 피에조 (2320) 는 개구 (2228) 와 정렬될 수도 있다.
몇몇 구현예들에서, 구성 (800) 은 PCB 보드 상부에 장착된 지러저에 결합된 제 2의 피에조를 포함한다. 이 구현예에서, 드라이버 회로 (2306) 는 두 별개의 피에조들을 구동하기 위한 네 개의 출력 드라이버 신호들 (2342) 을 생성하도록 구성된다. 제 2의 피에조는, 리저버 (2302) 가 제 2의 피에조와 함께 진동하도록 리저버 (2302) 의 표면에 바로 장착될 수도 있다. 이 진동은, 리저버 (2302) 내의 유체가 유체 상태로 남아 있도록 보장하고 리저버 (2302) 내에서의 결정들 또는 다른 고체 입자들의 형성을 방지하는 것을 돕는다. 현탁액으로서 제공된 약물들의 경우, 진동은 약물을 휘젖도록 동작할 수도 있다.
LED (2322) 는 파워 모듈 (2326) 로부터 파워를 수신하고 턴온 또는 턴오프 신호를 프로세서 (2304) 로부터 수신한다. 프로세서 (2304) 는 턴온 또는 턴오프 신호를 스피커 (2324) 에도 제공한다. 구성 (2300) 은 프로세서 (2304) 의 원격 구성 및/또는 제어를 허용하는 원격 제어 모듈 (2328) 을 포함한다. 파워 모듈 (2326) 은 하나 이상의 배터리일 수도 있다. 예를 들면, 파워 모듈 (2326) 은 세 개의 배터리를 포함할 수도 있다.
도 24는 드랍릿들의 직사 스트림을 환자의 눈에 전달하는 디바이스를 동작시키기 위한 예시적인 프로세스 (2400) 를 도시한다. 프로세스 (2400) 는, 예를 들면, 디바이스를 사용하여 수행될 수도 있다. 프로세스 (2400) 는 전자장치 (2208) 또는 프로세서 (2304) 에 의해 수행될 수도 있다. 프로세스 (2400) 는 드라이버 회로 (2306) 와 연계하여 프로세서 (2304) 에 의해 수행될 수도 있다. 접촉 디바이스의 작동 지시가 수신된다 (2402). 접촉 디바이스는, 예를 들면, 스트림 액티베이터 (2234) 일 수도 있고, 작동 지시는 스트림 액티베이터가 푸시 스위치 (2308) 와 물리적으로 접촉하거나 또는 푸시 스위치 (2308) 와 전자적으로 접촉할 때 푸시 스위치 (2308) 에 의해 생성되는 스프레이 신호일 수도 있다. 작동 지시는, 유체의 드랍릿들의 직사 스트림이 디바이스 (2202) 로부터 발사될 것임을 특정하는 디바이스 (2202) 의 사용자로부터 유래한다.
하우징 내의 개구에 실제 방해물이 없는지가 결정된다 (2404). 개구 (2228) 를 덮는 것이 아닌 드러내는 위치에 슬라이더 (2230) 가 있을 때 드랍릿들의 직사 스트림이 디바이스 (2202) 로부터 발사된다. 슬라이더 (2230) 가 개구 (2228) 를 드러내는 하우징의 위치에 위치되면, 슬라이드 스위치 (2312) 는 프로세서 (2304) 에 제공되는 신호를 생성한다. 이 신호가 생성되지 않으면, 개구 (2228) 에 실제 방해물이 없는 것이 아니다. 신호가 생성되면, 개구 (2228) 는 실제 방해물이 없는 것이고 드랍릿들의 직사 스트림이 디바이스 (2202) 로부터 발사된다.
작동 지시를 수신하고 하우징 내의 개구에 실제 방해물이 없다는 결정에 응답하여 여기 신호가 생성된다(2406). 여기 신호 (2340) 는 드라이버 회로 (2306) 를 포함하는데, 피에조 (2320) (또는 피에조 (2210) ) 에 인가되어 피에조와 이 피에조에 부착된 이젝터 플레이트 (1602) 가 진동, 이동, 또는 비틀리도록 하는 두 개의 전압 신호들 (출력 드라이버 신호들) 을 차례로 생성한다. 이젝트 플레이트 (1602) 의 움직임은 유체를 리저버 (2302) 로부터 이젝터 플레이트 내의 하나 이상의 구멍을 통해 끌어내고, 환자의 눈으로 전달하기 위한 유체의 드랍릿들의 직사 스트림을 생성한다. 여기 신호 (2340) 는 약 95kHz 내지 183kHz의 주파수를 갖는 구형파일 수도 있다. 여기 신호 (2340) 는 드라이버 회로 (2306) 에 인가되고, 드라이버 회로 (2306) 는 서로 위상이 180도 다르며 피에조 (2320) 에 인가되는 두 개의 구형파 출력 드라이버 신호들을 생성한다. 구형파 출력 드라이버 신호 (2342) 의 전압들은, 예를 들면, 20 내지 40볼트 사이일 수도 있고, 각 출력 드라이버 신호 (2342) 의 주파수는 약 95kHz 내지 183kHz 사이에 있을 수도 있다.
도 25는 유체의 드랍릿의 스트림을 환자의 눈에 직사시키는 디바이스를 동작시키기 위한 다른 예시적인 프로세스 (2500) 를 도시한다. 프로세스 (2500) 는, 예를 들면, 디바이스를 사용하여 수행될 수도 있다. 프로세서 (2500) 는 전자장치 (2208) 또는 프로세서 (2304) 에 의해 수행될 수도 있다. 프로세서 (2500) 는 드라이버 회로 (2306) 와 연계하여 프로세서 (2304) 에 의해 수행될 수도 있다.
썸 슬라이드가 제 2의 위치로 이동했다는 지시가 수신된다 (2502). 썸 슬라이드는 슬라이더 (2230) 와 유사한 슬라이더일 수도 있고, 제 2의 위치는, 드랍릿들의 직사 스트림이 디바이스 (2202) 를 빠져나올 수도 있도록 개구 (2228) 를 드러내는 하우징 (2206) 의 표면 상의 위치일 수도 있다. 슬라이더 (2230) 가 이동되었음을 나타내는 지시는, 슬라이드 스위치 (2312) 와 기계적 또는 전기적 접촉을 만드는 슬라이더에 응답하여 슬라이드 스위치 (2312) 에 의해 생성되는 신호일 수도 있다. 지시의 수신에 응답하여 여기 신호 (2340) 가 생성된다 (2504). 여기 신호 (2340) 는 프로세서 (2304) 에 의해 생성될 수도 있고, 여기 신호 (2340) 는 준비 시퀀스를 수행하도록 피에조를 구동하는 출력 드라이버 신호들을 생성하도록 드라이버 회로 (2306) 를 제어하는 신호일 수도 있다. 준비 시퀀스는 개시 시퀀스 정화 싸이클 또는 세정 싸이클로 칭해질 수도 있다.
준비 시퀀스를 통해 디바이스 (2202) 는 환자의 눈에 뿌리도록 의도되지 않은 드랍릿들의 하나 이상의 직사 스트림들을 생성하게 된다. 대신, 준비 시퀀스에서 생성된 하나 이상의 스트림들은 배리어, 배리어 내의 구멍, 리저버, 및 디바이스 (2202) 의 다른 내부 컴포넌트들로 분출된다. 준비 싸이클은 사용간에 디바이스 (2202) 에 축적될 수도 있는 오염물들 및 잔해물들을 감소 또는 제거할 수도 있다. 몇몇 구현예들에서, 드랍릿들의 약 8 내지 10의 직사 스트림들이 준비 시퀀스동안 생성된다. 준비 시퀀스 동안 발사된 드랍릿들의 직사 스트림이 환자의 눈에 뿌리도록 의도된 것은 아니지만, 리저버 내의 약물이 준비 싸이클 동안 유체로서 사용되어 사용을 목적으로 하는 디바이스를 세정 및/또는 준비하게 된다.
몇몇 구현예들에서, 드라이버 회로 (2306) 에 인가되는 구동 신호 (2340) 는 드라이버 회로가 전체 약 50밀리초 동안 지속하며, 약 30밀리초의 싸이클 동안 출력 드라이버 신호 (2342) 가 온되고, 약 20밀리초 동안 출력 드라이버 신호 (2342) 가 오프되는 (즉, 본질적으로 피에조에 어떠한 출력 드라이버 신호 (2342) 도 인가되지 않는) 싸이클을 갖는 파형을 갖는 두 개의 출력 드라이버 신호들을 생성하도록 한다. 준비 싸이클은 파형의 약 8 내지 10 싸이클 동안 이들 출력 파형들을 피에조에 인가하는 것을 포함할 수도 있다. 출력 파형이 온이면, 피에조는 진동하고 배리어를 통해 리저버로부터 유체를 끌어들여 디바이스 (2202) 의 컴포넌트들을 세정하게 된다.
준비 시퀀스가 완료되었다는 지시가 수신되면 (2506), 준비 시퀀스의 완료시 인지 가능한 경고가 제공된다 (2508). 인지 가능한 경고는, 예를 들면, LED (2322) 를 턴온하는 것일 수도 있다. 경고에 의해 디바이스 (2202) 의 사용자는 디바이스 (2202) 가 사용 준비되었다는 것을 알게 된다. 준비 시퀀스의 완료 후 접촉 인터페이스의 작동의 지시가 소정 기간 내에 수신되지 않으면, 슬립 모드가 개시된다 (2512). 작동의 지시가 소정의 기간 내에 수신되면, 하우징 내의 개구에 실질적으로 방해물이 없어서 드랍릿들의 직사 스트림이 하우징 (516) 을 빠져나갈 수도 있는지를 결정한다.
썸 슬라이드가 제 1의 위치 안으로 들어갔다는 지시가 수신되면, 슬립 모드가 개시된다 (2512). 제 1의 위치는, 하우징 내의 개구를 썸 슬라이드가 커버하는 위치일 수도 있다. 썸 슬라이드가 제 1의 위치로 들어갔다는 지시가 수신되지 않으면, 디바이스 (2202) 는 소정 기간이 경과할 때가지 유저 입력 수신 대기 상태로 남게 된다. 소정의 기간이 경과하면, 슬립 모드가 개시된다.
프로세서 (2304) 는, 소정 횟수의 투약량 (예를 들면, 30회분, 60회분, 또는 180회분) 만을 투약하고 접촉 인터페이스의 부가적인 작동이 드랍릿들의 직사 스트림을 생성하지 않도록 프로그램될 수도 있다.
다른 대안적인 구현예들이 또한 고려된다. 예로서, 일 구현예에서는, 분사 플레이트들이 정밀한 마이크로 제조 기술들에 의해 생성된다. 이러한 플레이트로부터 분사되는 미세 구체 (microspheres) 의 크기는 플레이트 움직임의 크기에 따라 체적이 변할 것이다. 플레이트 움직임의 진동수는 이젝터 플레이트에 부착된 압전기 액추에이터를 구동하는 전기 전압 (통상, 구형파) 의 주파수에 의해 영향을 받는다. 통상적으로, 동작 주파수는 50kHz 내지 200kHz의 범위 내에 있을 것이고 약 0.1밀리초보다 더 큰 지속기간을 가질 것이다.
1회분 분량마다의 약의 체적은 분사되는 구체들의 직경, 플레이트 내의 구멍들의 수, 진동수, 구멍마다의 분사당 전압 싸이클의 횟수, 및 플레이트가 진동하는 시간의 길이로부터 산출된다. 예를 들면, 직경이 20미크론인 1000개의 구멍들을 갖는 분사 플레이트는 직경이 약 40미크론인 구체들을 분사할 수도 있다. 10 싸이클들마다 대략 한 번씩 각 구멍으로부터 구체가 분사되면, 압전기 소자로부터의 100kHz의 진동은 초당 구멍마다 약 100,000/10 개의 구체들을 분사하거나 또는 1000개의 모든 구멍들이 유체를 분사할 때 초당 약 10,000,000개의 구체들을 분사할 것이다. 각 구체의 직경이 약 40미크론이면, 이젝터 플레이트는 초당 약 10,000,000 * 4/3*pi*((40e-6)/2)^3m3 또는 초당 약 10,000,000*4/3*pi*((40e-3)/2)^3 = 335마이크로리터를 투약할 것이다. 플레이트가 20밀리초동안 작동되면 약 6.5마이크로리터의 약이 분사된다.
구체 사이즈와 속도는 압전기 소자를 구동하는 파형 전압의 진폭과 주파수에 관련되지만, 이 이론으로 제한되는 것은 아니다. 부분적으로, 이것은 압전기 움직임과 이젝트 플레이트 움직임의 크기가 구동 신호의 주파수에 관련되기 때문이다. 압전기 움직임의 크기는 인가된 전압의 전압에 관련된다. 또한, 분사 속도는 인가된 전압의 주파수와 크기에 의존한다. 몇몇 구현예들에서, 구체들은 공진 주파수들 또는 그들의 조화 주파수들 (harmonics) 근처를 제외하면 효과적으로 분사되지 않는다. 일 구현예에서, 이들 주파수로 분사된 구체들은 최대 속도와 체적으로 최적화될 것이다. 불행히도, 압전기 소자의 제조 편차로 인해, 공진 주파수가 평균으로부터 약 10% 변할 수도 있다. 이 편차로 인해, 동일한 투약 속도와 체적을 달성하기 위해서는 각 투약 유닛이 약간 상이한 전압 또는 주파수를 필요로 하게 된다. 각 유닛은 제조 동안 특정 주파수에 대해 튜닝될 수 있다. 압전기 소자의 발진은 주파수에 크게 의존한다. 따라서, 주파수의 최적화가 종종 요구되고 구형파의 주파수의 제어는 내부 구형파 발생기 (통상 마이크로프로세서 또는 FPGA) 의 주파수를 변경함으로써 달성될 수 있다.
휴대형 디바이스의 어떤 구현예들에서, 압전기 소자에 인가되는 전압과 파워는 전기 컴포넌트들의 브레이크다운 전압들과 전체 배터리 에너지에 의해 제한될 수 있다. 구체들의 최적의 분사를 달성하면서 소비 전력을 줄이기 위해 전압은 최소화될 수 있다. 공진 주파수에 약간 빗겨나서 주파수를 튜닝하는 것에 의해, 분사 속도와 주어진 인가 전압에 대한 플룸 형상 (plume shape) 을 제어할 수 있게 된다. 마찬가지로 1회분의 분량마다 분사되는 전체 질량은 분사 지속기간에 의해 제어된다. 따라서, 분사 속도와 1회분의 분량 체적을 설정하기 위해서 구동 주파수와 펄스 시간의 최종 튜닝이 필요해진다.
본원에서 설명된 일 구현예는 휴대형 안과용 디스펜서에 대한 분사 속도와 1회분의 분량의 사이즈를 튜닝하기 위한 디바이스와 방법이다. 이 구현예에서, 관련 계량 메커니즘 (associated weighing mechanism) 과 디스펜서와 타겟 플레이트 사이의 영역을 관측하는 비전 시스템을 구비하는 작은 타겟 플레이트. 테스트용 고정 컨트롤러 (test fixture controller) 는 고정된 시간 동안 1회분 분량을 투약하고 투약된 1회분 분량의 중량과 속도를 수신한다. 컨트롤러는 안과용 전달 디바이스에서 적절한 수정치를 계산한다. 안과용 디스펜서는, 최적의 파라미터를 저장하기 위한 스태틱 메모리 (예를 들면 EEPROM) 를 갖는 프로그램 가능한 내부 컨트롤러를 구비한다.
비전 시스템은 투약 속도를 측정할 것이다. 통상의 투약 속도들은 초당 0.5 내지 10미터의 범위에 있으며, 4 내지 80밀리초의 비행 시간으로 4cm의 거리를 비행한다. 따라서, 초당 100프레임 보다 더 빠른 프레임 속도를 갖는, 이상적으로는 초당 10,000프레임을 갖는 카메라는, 약물이 디스펜서로부터 계량 스테이션으로 이동할 때 약물의 리딩 에지를 측정할 수 있을 것이다. 드랍릿들의 프론트 에지 측정의 정확성은 효과적인 조명원, 효과적인 광학기구, 및 카메라의 해상도에 의존한다.
일 구현예의 동작에서, 디스펜서에 전기적으로 접속된 고정된 지그의 튜닝 스테이션에 디스펜서가 놓여질 것이다 (또는, 디스펜서가 지그의 테스트 영역으로 옮겨 질 것이다). 분사된 드랍릿들의 프론트 에지의 속도를 측정하면서 1회분의 분량이 약 4cm 떨어진 타겟을 향해 투약될 것이다. 그 다음 타겟의 무게를 측정할 것이다. 그 다음 컨트롤러는 투약량과 속도를 산출한다. 통상적으로, 드랍릿 속도를 보정하기 위한 최적의 투약 주파수를 결정하기 위해 투약은 복수의 주파수에서 수행될 것이다. 이 주파수에서 투약마다의 분량이 계량 시스템에 의해 측정될 것이고 그 후 투약 시간은 정확한 1회분의 분량을 제공하는 값으로 설정될 것이다.
적절한 시간에 공기의 블라스트로 타겟에서 투약 유체를 세정하고 시스템의 무게를 재는 다른 계량이 후속하게 된다. 정확한 1회분의 분량 측정을 위해 복수의 투약이 수행되어 측정된 전체 중량을 증가시킬 수도 있다. 그 후, 평균을 취해 1회분의 분량에 대한 중량을 결정할 수 있다.
또한, 투약 플룸 (dispense plume) 의 폭을 검증하고 심지어 드랍릿들이 기류에 의해 타겟 주위로 이송되는 정도에 따라 드랍릿 사이즈를 추론하기 위해 비전 시스템이 사용될 수 있다. 이 데이터는 하나 또는 두 방향들 (예를 들면 위 또는 옆) 에서 수집되어 필요에 따라 디스펜서 플레이트의 목표를 검증할 수도 있다. 마찬가지로, 옆에서 드랍릿 비행을 관측하는 비전 시스템은 타겟 아래로 떨어지는 투약양으로부터 드랍릿 사이즈와 투약 속도를 추론할 수 있다. 투약 속도가 높을수록 드랍릿들의 수직 위치는 적게 변할 것이다.
이 시스템이 효과를 나타내기 위해, 각각의 휴대형 디바이스는, 압전기 진동수와 펄스 지속 기간에 대한 캘리브레이션 상수들 또는 공식을 유지하기 위한 외부적으로 프로그램 가능한 메모리를 구비할 수도 있다. 고객 특히 처방약들에 대해, 각각의 유닛은, 필요에 따라, 투약이 허용된 분량을 저장할 수 있다. 유체의 체적을 아는 것에 의해, 유닛이 개방될 때마다 발생할 수도 있는 캘리브레이션용 분사 및 세정용 분사들을 위해 옵션적으로 사용될 수 있는 과충전 (overfilling) 을 허용할 수 있다. 일 구현예에서 전체 이젝터 플레이트는 완전한 1회분 분량의 투약을 위해 젖었다. 완전히 젖는 것에 대한 요구에 의해 디스펜서에 저장될 수 있는 약이 과도하게 되어, 사용자가 1회분 분량의 약을 뿌린 후 디스펜서에 약이 남아 있을 것이다.
일 구현예에서, 분사되는 횟수는 1회분 분량이 부분적으로 사용되는 것을 방지하기 위해 고객과 디바이스 제조업자 양자에 대해 제한될 수 있는데 그 결과 1회분 분량이 정확하게 달성되게 된다. 예를 들면, 유닛이 20% 과충전되면, 디바이스를 장기간 사용하는 경우 고객은 연간 20% 더 적은 유닛을 사게 될 것이다.
일 구현예에서, 캘리브레이션 상수들 및 1회분 분량 제한들과 함께, 메모리는, 더 적은 사람 또는 아이가 더 적은 양의 1회분의 약을 투약받아야 하는 경우, 동일한 유닛이 상이한 양의 1회분 분량을 투약하는 것이 가능하도록 프로그램될 수도 있다. 마찬가지로, 규칙적인 약의 투약이 병에 의한 손상을 최소화하는데 중요한 녹내장의 경우에서와 같이, 1회분의 분량을 초과했다는 것을 유닛이 사용자에게 경고하는 경우들에서는, 투약 간격들 및 내부 클록이 설정되어도 좋다. 예를 들면, 하루 동안에, 1회분의 분량이 매 네 시간마다 필요하지만 사람이 잠을 자는 오후 9시부터 오전 6시 사이에는 어떠한 약도 요구되지 않는다. 일 구현예에서, 투약 시스템의 캘리브레이션의 포인트 또는 나중의 포장 또는 처방약 판매 동안 사용자 상수들은 디바이스로 다운로드될 수도 있다.
본 발명의 많은 구현예들이 개시되었다. 이 개시는 일 구현예의 임의의 특징들을 다른 구현예들의 하나 이상의 특징들의 결합을 고려한다. 예를 들면, 임의의 이젝터 메커니즘들, 또는 리저버들은 임의의 개시된 하우징들 또는 하우징 특징들, 예를 들면, 커버들 지지부들, 레스트들, 조명들, 씰들 및 가스켓들, 충전 메커니즘들, 또는 정렬 메커니즘들과 결합하여 사용될 수 있다. 또한, 당업자의 시야 내에서 본 발명의 임의의 엘리먼트들에 대한 변형예들이 본 개시에 의해 고려된다. 이러한 변형예들은 재료들, 코팅재들 또는 제조 방법들의 선택들 포함한다. 임의의 전기적 및 전자적 기술이 임의의 구현예들과 함께 제한없이 사용될 수 있다. 또한, 임의의 네트워크, 원격 액세스, 환자 감시, e-헬쓰, 데이터 스토리지, 데이터 마이닝, 또는 인터넷 기능이 임의의 구현예 및 모든 구현예에 적용될 수 있으며 함께 실시될 수 있다. 또한, 예를 들면 생리적 파라미터의 테스트 또는 특정의 실행과 같은 부가적인 진단 기능들이 임의의 구현예들의 기능에 통합될 수도 있다. 녹내장 또는 다른 안과적 테스트의 실행은 그들 진단 기능의 일부로서 디바이스들에 의해 수행될 수 있다. 본원에서 명시적으로 열거되지 않은 공지된 다른 제조 방법들이 디바이스를 제조, 테스트, 수리 및 유지보수하기 위해 사용될 수 있다. 또한, 디바이스는 많은 복잡한 촬상 또는 정렬 메커니즘을 포함할 수도 있다. 예를 들면, 디바이스 또는 베이스는, 디바이스를 사용자에게 매치시키기 위한 고유 id를 생성하고, 눈들 사이를 묘사하기 위해, 홍채 또는 망막 스캐너를 구비하거나 또는 이들에 결합된다. 다르게는, 디바이스 또는 베이스는 임의의 적절한 형태의 사진 촬영 또는 엑스선 촬영을 위한 복잡한 촬상 디바이스들에 결합되거나 이들을 포함할 수도 있다.
본 발명의 이해를 돕기 위해, 하기의 실시형태가 포함된다. 물론, 본원에서 설명된 실험들은, 당업자의 이해 범위 내에 있으며 본원에서 설명되고 하기의 특허청구범위에 의해 청구되는 본 발명의 범위 내에 있는 것으로 생각되는 지금 알고 있거나 나중에 개발될 본 발명의 변형예들과 본 발명을 구체적으로 제한하는 것으로 이해되어서는 안된다.
실시형태
본 개시의 구현예가 본 실시형태를 통해 수행될 수도 있다. 많은 정렬들이 가능하지만, 일 구현예는 0.5cm의 직경을 가지며 원형의 80미크론 두께의 Ni-Co 이젝터 플레이트에 바로 부착된 환상의 PZT 피에조를 사용한다. 이젝터 플레이트는 89개의 30미크론의 원통 구멍들을 가지며 이 구멍들은 인접한 구멍들 사이의 중심 대 중심 거리가 380미크론이다. 60Vpp의 진폭 구형파가 108.0kHz의 공진 주파수로 인가되어 이젝터 플레이트가 대략 동일한 진동수로 진동하도록 한다.
이들 파라미터들로 동작되면, 디바이스는 평균 직경이 55미크론인 크기 분포를 갖는 드랍릿들을 생성한다. 이 실시형태에서, 디바이스에 대한 이상적인 범위는 타겟 면으로부터 수직으로 3.0cm인 것으로 가정한다. 타겟이 바닥에서 상면까지의 직경이 8.0mm이면, 타겟을 떠나기 전 중력에 의해 드랍릿이 떨어지게 되는 평균 거리는 4.0mm이다. 55미크론의 물 드랍릿에 대한 종단 속도는 0.09m/s이다. 따라서, 4mm떨어지기까지 적어도 0.44초 걸린다. 드랍릿의 평균 수평 속도가 초기 속도의 1/2이라고 가정하면, 드랍릿을 0.044초 내에 3.0cm 떨어진 타겟까지 도달시키는데 필요한 최소 초기 속도는 1.4m/s이다.
55미크론의 직경을 갖는 드랍릿들은 대략 3초의 증발 시간을 갖는다. 따라서, 눈에 도달하는데 필요한 최소 속도로 여행하는 입자는 눈에 충돌할 때 그 초기 체적의 99% 이상을 여전히 포함할 것이다.
연행 공기 효과를 고려하지 않으면, 이 평균 사이즈의 입자의 항력에 대한 모멘텀의 비 (완화 시간 (relaxation time) ) 는 0.0093초일 것이며, 이론적으로 9.3mm의 정지 거리로 나타나게 된다. 그러나 연행 공기가 드랍릿에 대한 항력을 감소시켜, 유효 범위를 1오더의 크기까지 증가시킨다.
입자 직경의 측정과 분석은 Malvern Spraytec 기구로 수행되었다. 이 시스템은 10mm직경의 빔으로 시준된 632.8nm 레이저를 사용한다. 레이저가 그 경로내의 입자들과 상호작용하면, 드랍릿 사이즈에 따라 여러 각도로 빛이 산란한다. 렌즈는 산란된 광을 포토다이오드 검출기 소자들에 집광시킨다. 제어 소프트웨어는 전기적 및 광학적 배경 노이즈를 제거하고, 복수의 산란 보정 필터를 적용하여, 시간의 함수로서 드랍릿 사이즈 분포를 계산한다.
20MHz BK Precision 4040A 펑션 제너레이터, NF Electronic Instruments 4025 고속 파워 증폭기/바이폴라 파워 서플라이, 및 Ohaus Pioneer PA214 디지털 스케일 (210 g 용량x0.1mg 해상도) 로 질량 퇴적 실험들을 수행하였다. Corinthian Ophthalmic사의 전달 발명물로부터 분사된 드랍릿들을 수집하기 위해 유리 슬라이드들 (7.5cm x 7.5cm) 이 사용되었다. 이들 큰 슬라이드들은 질량 퇴적에서 연행 공기의 영향을 관측하는데 중요하다. 직선 정밀도를 유지하면서 질량 퇴적 거리를 변경시키기 위해 Edmund Optics의 36인치의 도브테일 옵티컬 레일 (dovetail optical rail) 이 사용되었다.
Malvern Spraytec 기구와 소프트웨어로 드랍릿 사이즈 분포들이 측정되었다. 드랍릿 발생 디바이스는 시준 레이저 빔의 중심으로부터 3.0cm의 일정한 거리로 유지되고 빔에 수평으로 분사하였다. 펄스 폭 변조를 사용하여 고속 파워 증폭기를 구동하기 위해 펑션 제너레이터가 사용되었다. 고속 파워 증폭기는 108.0kHz 주파수, 0.150s의 펄스폭, 50% 듀티 싸이클, 및 60Vpp 진폭을 갖는 구형파를 생성하였고, 피에조를 그 공진 주파수로 구동하였다. Malvern Spraytec은 레이저 투과가 98% 아래로 떨어졌을 때 측정 개시를 트리거했다.
이젝터 플레이트로부터 0.0 내지 6.0cm의 거리에 있는 유리 슬라이드 상의 질량 퇴적을 관측함으로써 1회분 분량 유효성 측정이 수행되었다. 이 실험은 5개의 상이한 이젝터 플레이트 구멍 사이즈들에 대해 수행되었다.
그래프는 100%의 질량 퇴적으로 정규화되었고, Malvern Spraytec 디바이스에 의해 측정된 평균 입자 직경과 거리의 함수로서 그려졌다 (도 3, 4). 도 3은 10 및 17미크론의 입자들이 3cm의 거리에서 1회분 분량의 일부 (65~85%) 만을 어떻게 전달하는지를 도시한다. 그러나, 32, 56, 및 70미크론의 입자들은 3cm에서 1회분 분량의 92~99%를 전달한다. 6cm 이상의 거리에서, 10 및 17미크론의 입자들은 21~51%만 전달하는 것으로 나타나고, 32, 56 및 70미크론의 입자들은 원래의 1회분 분량의 70~84%를 전달하는 것으로 나타난다. 이 그래프는, 안과용 유체를 이젝터 형태의 전달 디바이스로 전달하려고 시도할 때 드랍릿 사이즈가 고려해야 할 의미있는 변수임을 나타낸다.
불충분한 질량을 갖는 드랍릿들은 식 3에 도시된 바와 같이 항력에 대해 낮은 모멘텀 비를 가질 것이다. 이들 드랍릿들은 그들의 비행 시간 동안 그들 직경에 관련하여 더 많은 연행 공기를 생성할 것인데, 체적에 대해 표면적의 비가 더 크기 때문이다. 이들 더 작은 드랍릿들이 눈 근처에 있으면, 이들은 상기 설명된 연행 공기의 효과를 극복하기에 충분한 모멘텀을 갖지 못하며, 결과적으로 종종 편향된다. 작은 드랍릿들은 또한 더 짧은 정지 거리를 갖는다. 이 요인은 그들이 타겟에 도달하기 전에 그들의 빠른 감속의 원인이 된다. 17미크론 직경 임계값의 드랍릿에 대해 증발률도 또한 더 높다. 더 높은 증발률은 정지 거리, 공기 연행, 및 항력에 대한 모멘텀의 비의 문제점들을 해결하는데 도움이 된다.
드랍릿 직경들과 질량 퇴적률이 여러 거리들에서 측정된다. 32미크론 이상의 직경을 갖는 드랍릿들은 눈에 띄게 높은 질량 퇴적률을 갖는다. 17미크론 이하의 입자들은 광범위한 거리에 걸쳐 상당한 질량을 퇴적하지 않는 것으로 나타난다. 32미크론 이상의 직경을 갖는 드랍릿들은 17미크론 이하의 직경에 대해 보이는 것보다 더 높은 레벨로 퇴적 질량을 수행한다.
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일 구현예에서, 핸드헬드형의 휴대형 안과용 디스펜서는, 사용자의 눈으로 뿌려지는 미세 구체들 또는 마이크로 드랍릿들을 생성할 때 통상 눈에서 약 3cm 떨어져 유지된다. 피에조 재료들이 디스펜서의 분사 플레이트를 정확한 패턴의 진동수와 지속 기간으로 진동시킬 때 약물의 미세 구체들이 형성되어 론치된다. 피에조 재료는 그 양단에 전압이 인가될 때 형상을 변화시킨다. 형상 변화는 분사 플레이트를 진동시키는 것과 기계적으로 연결된다. 구체들이 너무 작고 너무 느려서 눈 도달에 실패하지 않도록 하기 위해서는 미세 구체들의 크기와 속도는 중요하다. 마찬가지로, 구체들의 양과 질량도 눈에 대한 약물의 정확한 1회분 분량을 유지하는데 중요하다. 분사 플레이트들은 정확한 마이크로 제조 기술들에 의해 생성된다. 미세 구체 직경은 분사 플레이트 내의 구멍들의 직경에 관련된다. 분사 플레이트들은 통상 플레이트 내에 수백 개의 구멍들을 가질 것이며, 모두 통상 15 미크론 내지 60미크론의 공칭 직경의 동일한 직경을 갖도록 제조된다.
일 구현예에서, 이러한 플레이트로부터 분사되는 미체 구체의 크기는 플레이트 움직임의 크기에 따라 체적이 변할 것이다. 플레이트 움직임의 진동수는 이젝터 플레이트에 부착된 압전기 액추에이터를 구동하는 전기 전압 (통상, 구형파) 의 주파수에 의해 영향을 받는다. 통상적으로, 동작 주파수는 100kHz 내지 150kHz의 범위 내에 있을 것이고 1회분의 분량당 10밀리초 내지 100밀리초의 지속기간을 가질 것이다.
일 구현예에서, 1회분 분량마다의 약의 체적은 분사되는 구체들의 직경, 플레이트 내의 구멍들의 수, 진동수, 구멍마다의 분사당 전압 싸이클의 횟수, 및 플레이트가 진동하는 시간의 길이로부터 산출된다. 예를 들면, 직경이 20미크론인 1000개의 구멍들을 갖는 분사 플레이트는 직경이 약 40미크론인 구체들을 분사할 수도 있다. 10 싸이클들마다 대략 한 번씩 각 구멍으로부터 구체가 분사되면, 압전기 소자로부터의 100kHz의 진동은 초당 구멍마다 약 100,000/10 개의 구체들을 분사하거나 또는 1000개의 모든 구멍들로부터 초당 약 10,000,000개의 구체들을 분사할 것이다. 각 구체의 직경이 약 40미크론이면, 이젝터 플레이트는 초당 약 10,000,000*4/3*pi*((40e-6)/2)^3 m3 또는 초당 약 10,000,000*4/3*pi*((40e-3)/2)^3 = 334마이크로리터를 투약할 것이다. 플레이트가 40밀리초동안 작동되면 약 13마이크로리터의 약이 분사된다.
이들에 제한되진 않지만, 구체 사이즈와 속도는 피에조에 인가되는 전압의 주파수와 크기에 관련된다. 부분적으로, 이것은 피에조 움직임과 이젝트 플레이트 움직임의 크기가 구동 신호의 주파수에 관련되기 때문이다. 피에조 움직임의 크기는 인가된 전압의 전압에 관련된다. 또한, 분사 속도는 인가된 전압의 주파수와 크기에 의존한다. 최대 속도 및 체적에 대한 최적조건들에서 아주 좁은 범위의 주파수 대역을 제외하면 구체는 분사되지 않음이 발견되었다. 불행히도, 피에조의 제조 편차는 이 최적조건들이 피에조 배치 사이에서 약 10% 변하게 한다. 이 편차로 인해, 동일한 전달 속도와 체적을 달성하기 위해서는 각 투약 유닛이 약간 상이한 전압 주파수를 필요로 하게 된다. 따라서, 각 유닛은 제조 동안 특정 주파수에 대해 튜닝되어야만 한다. 통상, 회로 복잡도 및 전압 제어와 관련된 비용 증가로 인해 전압 보다는 주파수가 튜닝된다. 한편, 구형파의 주파수의 제어는 내부 구형파 발생기 (통상 마이크로프로세서 또는 FPGA) 의 주파수를 변경함으로써 달성된다.
일 구현예에 있어서, 휴대형 디바이스에서, 피에조에 인가되는 전압과 파워는 전기 컴포넌트들의 브레이크다운 전압들과 전체 배터리 에너지에 의해 제한된다. 따라서, 최적의 구체들 분사를 위한 튜닝은 최소 및 최대 전압들로 양호한 분사를 달성하기 위해 요구된다. 최적조건에서 약간 벗어난 주파수를 튜닝하는 것에 의해, 주어진 인가 전압에 대한 분사 속도의 제어를 가능하게 한다. 마찬가지로, 1회분의 분량마다 분사되는 전체 질량은 분사 지속기간에 의해 제어된다. 따라서, 분사 속도와 1회분의 분량 체적을 설정하기 위해서 구동 주파수와 구동 시간의 최종 튜닝이 필요해진다.
일 구현예에서, 휴대형 안과용 디스펜서에 대한 분사 속도와 1회분의 분량의 사이즈를 튜닝하기 위한 디바이스와 방법이 본원에서 개시된다.
일 구현예에서, 관련 계량 메커니즘 (associated weighing mechanism) 을 구비하는 작은 타겟 플레이트와 디스펜서와 타겟 플레이트 사이의 영역을 관측하는 비전 시스템과, 디스펜서로부터의 투약을 개시하고 투약된 1회분 분량의 중량과 속도 및 안과용 전달 디바이스에서 일정량을 투약하기 위한 계산된 적절한 수정값을 수신하는 테스트 설비. 안과용 디스펜서는, 이들 상수들을 수신하고 제어하기 위해, 외부적으로 프로그램 가능하며 스태틱 메모리 (예를 들면, EEPROM) 를 갖는 내부 컨트롤러를 구비한다.
일 구현예에서, 비전 시스템은 투약 속도를 측정할 것이다. 통상, 투약 속도는 초당 0.5 내지 5미터 범위에 있거나 또는 5cm 이동하는데 10 내지 100밀리초의 시간의 범위에 있다. 따라서, 초당 100프레임 보다 더 빠른 프레임 속도를 갖는, 이상적으로는 초당 1000프레임을 갖는 카메라는, 약물이 디스펜서로부터 계량 스테이션으로 이동할 때 약물의 리딩 에지를 측정할 수 있을 것이다. 명확하게, 드랍릿들의 프론트 에지 측정의 정확성은 비전 시스템의 일부인 유효 조명원에 의존한다.
일 구현예에서, 디스펜서에 전기적으로 접속된 고정된 지그의 튜닝 스테이션에 디스펜서가 놓여질 것이다 (또는, 디스펜서가 지그의 테스트 영역으로 옮겨 질 것이다). 분사된 드랍릿들의 프론트 에지의 속도를 비전 시스템이 측정하면서 1회분의 분량이 약 3cm 떨어진 타겟을 향해 투약될 것이다. 그 다음 타겟의 무게를 측정할 것이다. 그 다음 컨트롤러는 투약량과 속도를 산출한다. 통상적으로, 드랍릿 속도를 보정하기 위한 최적의 투약 주파수를 결정하기 위해 투약은 복수의 주파수에서 수행될 것이다. 이 주파수에서 투약 마다의 분량이 계량 시스템에 의해 측정될 것이고 그 후 투약 시간은 정확한 1회분의 분량을 제공하는 값으로 설정될 것이다.
일 구현예에서, 투약 타겟은 대략 눈의 영역이다. 적절한 시간에, 공기의 블라스트로 타겟에서 투약 유체를 세정하고 시스템의 무게를 재는 다른 계량이 후속하게 된다. 정확한 1회분의 분량 측정을 위해 복수의 투약이 수행되어 측정된 전체 중량을 증가시킬 수도 있다.
일 구현예에서, 투약 플룸의 폭을 검증하고 심지어 드랍릿들이 기류에 의해 타겟 주위로 이송되는 정도에 따라 드랍릿 사이즈를 추론하기 위해 비전 시스템이 사용될 수 있다. 이 데이터는 하나 또는 두 방향들 (예를 들면 위 또는 옆) 에서 수집되어 필요에 따라 디스펜서 플레이트의 목표를 검증할 수도 있다. 마찬가지로, 옆에서 드랍릿 비행을 관측하는 비전 시스템은 타겟 아래로 떨어지는 투약 약물의 양으로부터 드랍릿 사이즈와 투약 속도를 추론할 수 있다. 투약 속도가 높을수록 드랍릿들의 수직 위치는 적게 변할 것이다.
일 구현예에서, 이 시스템이 효과를 나타내기 위해, 각각의 휴대형 디바이스는, 피에조의 진동수와 지속 기간에 대한 캘리브레이션 상수들을 유지하기 위한 외부적으로 프로그램 가능한 메모리를 구비해야만 한다. 또한, 고객 특히 처방약들에 대해, 각각의 유닛은, 필요에 따라, 투약이 허용된 횟수의 분량들을 저장할 수 있어야만 한다. 유닛이 개방될 때마다 발생할 수도 있는 캘리브레이션용 분사 및 세정용 분사들 양자를 허용하기 위해 각 유닛은 약간 과충전되어야 할 것이기 때문에, 이것은 필요하다. 또한, 다구멍 이젝터의 성질에 의해, 전체 이젝터 플레이트가 완전한 1회분 분량의 분사에 대해 젖어야만 한다. 완전히 젖는 것에 대한 요구는 과도한 약이 디스펜서에 저장되어야만 하는 것을 필요로 할 것이기 때문에, 사용자가 1회분 분량의 약을 뿌린 후 디스펜서에 약이 남아 있을 것이다.
일 구현예에서, 1회분 분량의 분사 횟수는 1회분 분량이 부분적으로 사용되는 것을 방지하기 위해 고객과 디바이스 제조업자 양자에 대해 제한될 수 있는데 그 결과 1회분 분량이 정확하게 달성되게 된다. 예를 들면, 유닛이 20% 과충전되면, 디바이스를 장기간 사용하는 경우 고객은 연간 20% 더 적은 유닛을 사게 될 것이다.
일 구현예에서, 캘리브레이션 상수들 및 1회분 분량 제한들과 함께, 메모리는, 더 적은 사람 또는 아이가 더 적은 양의 1회분의 약을 투약받아야 하는 경우, 동일한 유닛이 상이한 양의 1회분 분량을 투약하는 것이 가능하도록 프로그램될 수도 있다. 마찬가지로, 규칙적인 약의 투약이 병에 의한 손상을 최소화하는데 중요한 녹내장의 경우에서와 같이, 1회분의 분량을 초과했다는 것을 유닛이 사용자에게 경고하는 경우들에서는, 투약 간격들 및 내부 클록이 설정되어도 좋다. 예를 들면, 하루 동안에, 1회분의 분량이 매 네 시간마다 필요하지만 사람이 잠을 자는 오후 9시부터 오전 6시 사이에는 어떠한 약도 요구되지 않는다.
일 구현예에서, 투약 시스템의 캘리브레이션의 순간에, 또는 나중의 포장 또는 처방약 판매 동안, 사용자 상수들은 디바이스로 다운로드될 수도 있다.
상기에서 실시형태 및 실례를 통해 여러가지 구현예를 설명하였지만, 당업자라면 여러 가지 변형예 및 수정예가 본 출원의 취지와 범위 내에서 실시될 수도 있음을 알 수 있을 것이다.
본원과 동시에 출원되고 명칭이 "Ophthalmic Drug Delivery"인 미국 출원 제13/184,446호 (Attorney Docket Number 24591.003-US01) 및 본원과 동시에 출원되고 명칭이 "Method and System for Performing Remote Treatment and Monitoring"인 미국 출원 제13/184,468호 (Attorney Docket Number 24591.003-US02) 도 그들 전체가 참조에 의해 본원에 통합된다.

Claims (22)

  1. 드랍릿들의 분사 스트림으로서 유체를 타겟에 전달하기 위한 압전기 (piezoelectric) 에 의해 작동되는 드랍릿 생성 디바이스로서,
    하우징;
    상기 하우징 내에 배치되며 일정량의 유체를 수용하기 위한 리저버 (reservoir);
    상기 리저버의 유체 전달 영역에 결합된 제 1의 표면을 구비하며, 두께를 관통하여 형성된 복수의 개구들을 포함하는 이젝터 플레이트를 포함하는 이젝터 메커니즘; 및
    상기 이젝터 플레이트의 제 2의 표면에 결합된 압전기 액추에이터로서, 상기 액추에이터는 어떤 진동수로 상기 이젝터 플레이트를 진동시켜 드랍릿들의 분사 스트림을 생성하도록 동작가능한, 상기 압전기 액추에이터를 포함하고,
    상기 이젝터 메커니즘은,
    20미크론보다 더 큰 평균 분사 드랍릿 직경을 갖고, 0.5 m/s 내지 10 m/s 범위의 평균 초기 드랍릿 분사 속도를 갖는 드랍릿들의 분사 스트림을 생성하도록 구성되고,
    사용 동안 상기 드랍릿들의 질량의 적어도 75% 의 상기 분사 스트림이 타겟 상에 퇴적되도록 하는, 디바이스.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 타겟은 환자의 눈인, 디바이스.
  3. 삭제
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 분사된 드랍릿들의 질량의 적어도 80%가 상기 타겟 상에 퇴적되는, 디바이스.
  5. 삭제
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 이젝터 메커니즘은 20 내지 100미크론 범위의 평균 분사 드랍릿 직경을 갖는 드랍릿들의 스트림을 분사하도록 구성되는, 디바이스.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 액추에이터는 상기 이젝터 플레이트의 주변 영역 둘레로 연장하는, 디바이스.
  10. 삭제
  11. 제 1항에 있어서,
    상기 개구들은 상기 액추에이터에 의해 덮이지 않는 상기 이젝터 플레이트의 중앙 영역에 배치되는, 디바이스.
  12. 제 1항에 있어서,
    상기 리저버는 유체의 체적이 줄어들 때 접히는 접이식 벽을 포함하는, 디바이스.
  13. 제 1항에 있어서,
    상기 이젝터 플레이트는 보호용 코팅을 포함하는, 디바이스.
  14. 제 1항에 있어서,
    상기 이젝터 플레이트는 반사성 코팅을 포함하는, 디바이스.
  15. 제 1항에 있어서,
    상기 디바이스가 사용되지 않을 때, 상기 이젝터 플레이트를 밀봉할 수도 있는 커버를 더 포함하는, 디바이스.
  16. 제 15항에 있어서,
    상기 커버는 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 고밀도 폴리에틸렌 또는 테프론으로 이루어지는, 디바이스.
  17. 제 1항에 있어서,
    상기 하우징은 상기 이젝터 플레이트의 개구들을 노출시키는 개구를 포함하고, 상기 이젝터 플레이트의 개구들을 덮거나 덮지 않도록 구성된 커버를 더 포함하는, 디바이스.
  18. 제 17항에 있어서,
    상기 커버는 상기 이젝터 플레이트를 작동시키는 작동 트리거에 결합되는, 디바이스.
  19. 제 1항에 있어서,
    상기 액추에이터 또는 상기 이젝터 플레이트의 적어도 일부 위에 보호용 코팅을 더 포함하는, 디바이스.
  20. 일정량의 안과용 유체를 눈에 전달하기 위한 디바이스로서,
    하우징;
    상기 하우징 내에 배치되며 일정량의 안과용 유체를 수용하기 위한 리저버;
    상기 리저버와 유체 연통되며 두께를 관통하여 형성된 복수의 개구들을 포함하는 이젝터 플레이트를 포함하는 이젝터 메커니즘; 및
    상기 이젝터 플레이트의 표면 상에 형성되며, 어떤 진동수로 상기 이젝터 플레이트를 진동시키고 드랍릿들의 직사 스트림을 생성하도록 동작 가능한 액추에이터를 포함하며,
    상기 이젝터 메커니즘은,
    20미크론보다 더 큰 평균 분사 드랍릿 직경을 갖고, 0.5 m/s 내지 10 m/s 범위의 평균 초기 드랍릿 분사 속도를 갖는 드랍릿들의 직사 스트림을 생성하도록 구성되고, 사용 동안 상기 드랍릿들의 질량의 적어도 약 75% 의 직사 스트림이 타겟 상에 퇴적되도록 하며,
    상기 직사 스트림 내의 드랍릿들은 20~100미크론 범위의 평균 분사 직경을 가지며 2~5 m/s 범위의 평균 분사 속도를 갖는, 안과용 유체를 눈에 전달하기 위한 디바이스.
  21. 삭제
  22. 제 1항에 있어서,
    광 에미터와 광 검출기를 더 포함하고,
    상기 광 에미터는 파들 (waves) 이 상기 드랍릿들을 향하게 하고, 상기 광 검출기는 상기 드랍릿들에서 반사된 또는 굴절된 광의 부분들을 검출하는, 디바이스.
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