JP2005511218A - 多路ヒーター装置を有するエアロゾル発生器およびその使用方法 - Google Patents

Abstract

エアロゾル発生器（２１）は液体形態の流体の気化のために多数の加熱区域（４０，４１）及び対応する流路（４５，４６）を有するヒーター装置（２３）を含む。流路（４５，４６）は第１（４５）及び第２（４６）流路を含むことができ、それらは互いに平行で、第１流路（４５）が第２流路（４６）より小さいようなサイズを有する。流路（４５，４６）への液体の送出中、少量の気化された液体を第１流路（４５）から噴出することができ、大量の気化された液体を第２流路（４６）から噴出することができる。

Description

本発明は、一般にはエアロゾル発生器に関し、より詳細には、液体物を気化させるためのヒーターを含むエアロゾル発生器に関する。本発明はまた、エアロゾルを生じさせるための方法に関する。本発明は、薬用物を含有するエアロゾルを発生させることに対して特に適用することができる。

エアロゾルは、微細な固体粒子または液体粒子からなる気体状懸濁物であり、広範囲の様々な適用において有用である。例えば、薬を含む液体および粉末をエアロゾル形態で投与することができる。そのような薬用エアロゾルは、例えば、呼吸器疾患の処置において有用である物質を含み、そのような場合、エアロゾルが患者の肺に吸入され得る。エアロゾルはまた、例えば、芳香（消臭）剤および殺虫剤を投薬すること、そして塗料および／または潤滑剤を送達することを含む医療以外の適用でも使用され得る。

エアロゾル吸入適用において、肺深部への浸透を容易にするために、平均質量メジアン粒径が２ミクロン未満であるエアロゾルを提供することが典型的には望ましい。知られているエアロゾル発生器はほとんどが、平均質量メジアン粒径が２ミクロン未満であるエアロゾルを発生させることができない。また、特定の適用では、薬用物を、例えば、１ｍｇ／秒を超える高流速で送達することが一般には望ましい。薬用物を送達するために適している知られているエアロゾル発生器のほとんどは、好適な平均質量メジアン粒径を維持しながら、そのような高流速で物質を送達することができない。さらに、知られているエアロゾル発生器のほとんどは、送達されることが意図されるエアロゾルの量と比較して、不正確なエアロゾル量を送達する。

共通の所有者の米国特許第５７４３２５１号および同第６２３４１６７号には、液体を気化させ、気化させた液体を大気中に噴出させるために設計されたエアロゾル発生器が開示される。気化した液体は、その後、凝縮し、それによりエアロゾルを形成する。そのようなエアロゾル発生器では、液体を気化させるために抵抗発熱材が利用され得る。しかしながら、液体が加熱される帯域が１つだけである発生器は、気化させた液体の最適な送達をもたらさないことがある。

前記を考慮して、気化させた液体の改善されたエアロゾル送達をもたらすエアロゾル発生器を提供することがこの分野では求められている。

本発明の第１の局面によれば、エアロゾル発生器は、流体供給部；液体供給部と流体的に連絡している少なくとも１つの流入口を有し、かつ少なくとも第１および第２の流路ならびに少なくとも１つの流出口を含む流れ通路；そして、第１および第２の加熱区域を含むヒーター装置であって、第１の加熱区域は、第１の流路における液体を、該液体を気化させるために十分に加熱し、その結果、少なくとも１つの流出口から噴出させられる気化された液体を形成させるようにするために適合しており、第２の加熱区域は、第２の流路における液体を、該液体を気化させるために十分に加熱し、その結果、少なくとも１つの流出口から噴出させられる気化された液体を形成させるようにするために適合しているヒーター装置を含む。

本発明はまた、（１）液体供給部と流体的に連絡している流入口を有し、かつ少なくとも第１および第２の流路ならびに少なくとも１つの流出口を含む流れ通路と、（２）流体を気化させるために配置された多路ヒーター（この場合、ヒーターは少なくとも第１および第２の加熱区域を含み、第１の加熱区域は、第１の流路における液体を、該液体を気化させるために十分に加熱し、その結果、少なくとも１つの流出口から噴出させられる気化された液体を形成させるようにするために適合しており、第２の加熱区域は、第２の流路における液体を、該液体を気化させるために十分に加熱し、その結果、少なくとも１つの流出口から噴出させられる気化された液体を形成させるようにするために適合している）とを含むエアロゾル発生器を使用してエアロゾルを発生させるための方法を提供し、この場合、この方法は、第１および第２の流れ通路において示差的な加熱速度をもたらすようにエアロゾル発生器のヒーター装置を作動させること、そして、気化された流体のより少ない量を第１の流路から流出させ、その後、気化された流体の大部分を第２の流路から流出させることを含む。

本発明の目的および利点は、添付されている図面と一緒に、本発明の好ましい実施形態の下記の詳細な説明から明らかになる。
図１は本発明の第１の実施形態による吸入器のエアロゾル発生器の概略図である。
図２は本発明による多路ヒーター装置のベースプレートの上面図である。
図３は本発明によるベースプレートの線Ａ−Ａに沿った側面断面図である。
図４は本発明の実施形態による組み立てられた多路ヒーター装置の上面図である。

本発明は、１回の吸入サイクルあたり少ない体積質量を送達することができ、低溶質含有溶液を気化させることができ、過熱を最小限に抑えることができ、電力要件を最小限に抑えることができ、流れ通路／ヒーター装置を１つだけ利用するエアロゾル発生器の場合よりも迅速に、気化された液体を形成させることができ、かつ／または流れ通路／ヒーター装置を１つだけ利用するエアロゾル発生器の場合よりも短い時間で所定量のエアロゾルを形成させることができる多路加熱装置によるエアロゾル発生器からの気化された液体の送達における改善を提供する。本発明は、図面に示された実施形態を参照して記載される。この場合、同じ参照数字は、全図面を通して、同一の要素または対応する要素を示している。

本発明の第１の実施形態による吸入器のエアロゾル発生器２１が、図１を参照して示される。エアロゾル発生器２１は、多路ヒーター装置２３と直接的に連絡している液体供給部３３を含む。ヒーター装置２３は電源２９（好ましくは、電池などのＤＣ電源）に接続される。液体供給源３３からの液体が、シリンジポンプ、加圧された容器、または弁装置などの任意の好適な装置によって流路４５および流路４６に送達される。示された実施形態において、弁３５は、流路４５および流路４６に分岐させる流れ通路の流入口３１に所定量の液体を送達するために使用される。この弁の作動は、場合により使用されるパフ作動センサー３７からのシグナルを受け取ったとき、コントローラー４８によって制御することができる。コントローラーはまた、電源２９からの電力を供給することによってヒーター２３を作動させ、それにより、気化された液体が流出口２５Ａ、２５Ｂから噴出させられ、かつ／またはエアロゾルが、このデバイスの使用者による吸入のために、場合により使用されるマウスピース３９において形成される。所望する場合には、１つだけの流出口を、２つの流出口を有する装置の代わりに使用することができる。

図２〜図４には、本発明の好ましい実施形態による多路ヒーター装置が示される。図２はベースプレート２４の上面図を示し、図３はベースプレート２４の側面図を示し、図４は、ベースプレートに対して組み立てられた上部プレート２６の上面図を示す。ベースプレート２４および上部プレート２６は、組み立てられたとき、図１に示される多層の複合ヒーター装置２３を形成する。

エアロゾル発生器２１は、流路４５および流路４６の内部において示差的な加熱速度で流体を気化させることによってエアロゾルを液体形態の流体から作製することができる。流路４５および流路４６は任意の所望する形態を有することができる。例えば、流路４５は、図１に示されるように、流路４６に平行するまっすぐで一様な断面の溝を含むことができる。しかしながら、これらの流路は、一様でない断面を有することができ、平行でなくてもよく、かつ／または直線でない流路にすることができる。

図２には、多路ヒーターが少なくとも２つの加熱帯域４０、４１を含む装置が示される。第１の加熱帯域４０は、好ましくは第２の流路４６よりも小さい断面積を有する第１の流路４５に沿って配置される。第１の流路４５の断面積がより小さいことにより、多路ヒーター２３を通過する流体のより早い加熱が可能になる。そのため、気化された流体が流体流入口穴３１通って入り、第１の流路４５および第２の流路４６を通って流れるとき、第２の流路４６における流体が気化される前に、予備的な量の気化された流体が、第１の流路４５によって規定される、より小さい断面の領域内で作製され、流出口２５Ａに送達される。従って、本発明のエアロゾル発生器は、ヒーターの短い作動時間のうちにこのデバイスの使用者にエアロゾルを送達することができる。予備的な量の気化された流体が形成されている間、第２の加熱区域は、大部分の気化される流体を流出口２５Ｂに送達するために十分に加熱することができる。

流路４５、４６は、成形、機械加工または他の好適な技術によってセラミックまたはポリマーのベースプレート２４に形成させることができる。例えば、ベースプレート２４はアルミナの未焼成セラミックテープにすることができ、流路をセラミックテープにプレス成形することができる。あるいは、ベースプレート２４は焼結セラミックプレートにすることができ、流路４５、４６をプレート内にレーザー加工することができる。流路は、長さ、幅および深さに関して、任意の所望する形態および／または大きさを有することができる。例えば、流路４５、４６は毛細管の大きさで互いに平行させることができ、例えば、深さが０．０１ｍｍ〜１０ｍｍ（好ましくは０．０５ｍｍ〜１ｍｍ、より好ましくは０．１ｍｍ〜０．５ｍｍ）であり、流路の幅および長さは任意の好適な大きさであり、例えば、幅は１ｍｍまたはそれ以上であり、長さは１０ｍｍまたはそれ以上である。流路４６の幅は、好ましくは、流路４５の幅よりも２倍〜１０倍大きく、例えば、流路４６は流路４５よりも約４倍大きい。あるいは、より小さい毛細通路が、８×１０^−５ｍｍ^２〜８０ｍｍ^２（好ましくは２×１０^−３ｍｍ^２〜８×１０^−１ｍｍ^２、より好ましくは８×１０^−３ｍｍ^２〜２×１０^−１ｍｍ^２）であり得る通路の横断面積によって規定され得る。

電源は、好ましくは、コントローラーによって制御され、かつ多路ヒーター２３に電気フィードスルー３０Ａおよび３０Ｂによって接続される電池である。これにより、多路ヒーター内の連続した電気回路、およびそのより小さい断面積による加熱帯域４０のより早い加熱が可能になる。加熱帯域４０、４１および場合により使用される中間区域４２は、流路４５、４６に配置される抵抗発熱材の被覆を含むことができる。例えば、白金などの抵抗発熱材を、流路４５、４６を規定するベースプレート２４の表面へのスパッタリングによって設置することができる。しかしながら、ヒーターは、上部プレートおよび／または底部プレート２４、２６の外側表面に１層または複数層の発熱材を含むことができる。流体供給部からの流体を連続的または間欠的に流入口穴３１に供給することができる。吸入器デバイスの場合、流入口穴は０．０５ｍｍ〜５ｍｍ（好ましくは０．１ｍｍ〜１ｍｍ）のサイズを有することができる。液体が流体流入口穴３１に入ると、連続した電気回路により、図３に示されるような流体溝４３の内部における加熱帯域４１、４２の加熱を行うことができる。加熱帯域４０、４１が抵抗発熱材の連続層から形成されている場合には、加熱帯域４０、４１は中間帯域４２によって相互に接続され得る。しかしながら、別個の電気接続部がそれぞれのヒーター部分に取り付けられる場合には、加熱帯域４０、４１をヒーター材の離れた部分から成形させることができる。

図４には、ベースプレート２４に組み立てられた上部プレート２６が示される。上部プレートおよびベースプレートは、セメント、エポキシ樹脂、金属ガラスまたは金属ろうなどの好適な接着剤を用いて一緒に保持することができる。第１および第２の加熱区域４０および４１を含むヒーター装置２３は、第１の流路４５における液体を、該液体を気化させるために十分に加熱し、その結果、第１の流出口２５Ａから噴出させられる気化された液体を形成させるようにするために適合する。第２の加熱区域４１は、第２の流路４６における液体を、該液体を気化させるために十分に加熱し、その結果、第２の流出口２５Ｂから噴出させられる気化された液体を形成させるようにするために適合する。吸入器デバイスの場合、流出口２５Ａおよび２５Ｂは、直径が０．０５ｍｍ〜５ｍｍ（好ましくは０．１ｍｍ〜１ｍｍ）である円形の穴であり得る。この装置により、第１の流路４５における液体の迅速な加熱が可能になる。

本発明は、好ましい実施形態を参照して詳しく記載されているが、本発明の範囲から逸脱することなく、様々な変化が行われ得ること、様々な均等物が用いられ得ることが、当業者には明らかである。

本発明の第１の実施形態による吸入器のエアロゾル発生器の概略図である。 本発明による多路ヒーター装置のベースプレートの上面図である。 本発明によるベースプレートの線Ａ−Ａに沿った側面断面図である。 本発明の実施形態による組み立てられた多路ヒーター装置の上面図である。

Claims (32)

1. 気化させた流体を生じさせるために有用なエアロゾル発生器であって、
   流体供給部；
   液体供給部と流体的に連絡している少なくとも１つの流入口を有し、かつ少なくとも第１および第２の流路ならびに少なくとも１つの流出口を含む流れ通路；
   第１および第２の加熱区域を含むヒーター装置であって、第１の加熱区域は、第１の流路における液体を、該液体を気化させるために十分に加熱し、その結果、少なくとも１つの流出口から噴出させられる気化された液体を形成させるようにするために適合しており、第２の加熱区域は、第２の流路における液体を、該液体を気化させるために十分に加熱し、その結果、少なくとも１つの流出口から噴出させられる気化された液体を形成させるようにするために適合しているヒーター装置；
   を含むエアロゾル発生器。
2. ヒーター装置は抵抗発熱材の少なくとも１つの層を含み、かつ／または、少なくとも第１および第２の流路は毛細管の大きさを有する、請求項１に記載のエアロゾル発生器。
3. 少なくとも１つの流出口は第１の流出口および第２の流出口を含む、請求項１に記載のエアロゾル発生器。
4. 液体が第１および第２の流路に供給されたとき、第１の加熱区域は、第２の加熱区域が第２の流路における液体を気化するよりも早く第１の流路における液体を気化させる、請求項１に記載のエアロゾル発生器。
5. コントローラー、弁およびセンサーをさらに含み、センサーにより、所定量のエアロゾルの送達に対応する送達条件が検出され、コントローラーは、前記送達条件がセンサーによって検知されたとき、液体を第１および第２の流路に送達するように弁を開け、そして第１および第２の流路における液体を気化させるために加熱区域を作動させるようにプログラム化されている、請求項１に記載のエアロゾル発生器。
6. 第１および第２の加熱区域は、電気抵抗が同じであるか、または異なる、請求項２に記載のエアロゾル発生器。
7. 第１の加熱区域は第２の加熱区域から熱的に隔てられている、請求項１に記載のエアロゾル発生器。
8. 第１の加熱区域は第２の加熱区域と熱的に一体化されている、請求項１に記載のエアロゾル発生器。
9. 第１および第２の加熱区域は、熱質量が同じであるか、または異なる、請求項１に記載のエアロゾル発生器。
10. 吸入者のマウスピースをさらに含み、この場合、少なくとも１つの流出口がマウスピースの内部に配置され、その結果、気化された液体物が少なくとも１つの流出口から噴出されたとき、エアロゾルをマウスピース内に形成させるようにする、請求項１に記載のエアロゾル発生器。
11. 第１の流路は第２の流路に含有される液体の量の半分未満を保持するようなサイズを有する、請求項１に記載のエアロゾル発生器。
12. 第１および第２の加熱区域は、一定量の液体が流れ通路に送達されているとき、異なる量の気化された液体を少なくとも１つの流出口から噴出させる、請求項１に記載のエアロゾル発生器。
13. 抵抗発熱材は白金被覆を含む、請求項２に記載のエアロゾル発生器。
14. 第１および第２の流路はベースプレートとカバープレートとの間に第１および第２の溝を含む、請求項１に記載のエアロゾル発生器。
15. 第１の加熱区域は抵抗発熱材の層を第１の溝に含み、第２の加熱区域は抵抗発熱材の層を第２の溝に含む、請求項１４に記載のエアロゾル発生器。
16. ヒーター装置は、第１の加熱区域と第２の加熱区域との間に広がる抵抗発熱材の中間区域を含む、請求項２に記載のエアロゾル発生器。
17. 第１の加熱区域は、第２の加熱区域とは独立して電力が供給される、請求項２に記載のエアロゾル発生器。
18. 第１および第２の加熱区域は単一の電源によって電力が供給される、請求項２に記載のエアロゾル発生器。
19. 第１の加熱区域は、第２の加熱区域とは異なる断面積を有する、請求項１に記載のエアロゾル発生器。
20. 第１および第２の流路はその上流端で流体的に連絡しており、かつ、少なくとも１つの流入口は、第１および第２の流路に液体を供給する単一流入口からなる、請求項１に記載のエアロゾル発生器。
21. 第１および第２の加熱区域は電気抵抗性発熱材の平面状細片を含む、請求項１に記載のエアロゾル発生器。
22. 電気抵抗性発熱材の細片は互いに平行する、請求項２１に記載のエアロゾル発生器。
23. 第１および第２の加熱区域は、電気抵抗性発熱材の平面状細片を含む中間区域によって相互に接続される、請求項２２に記載のエアロゾル発生器。
24. 第１および第２の流路は第１および第２の溝をセラミック基体において形成する、請求項１に記載のエアロゾル発生器。
25. 第１および第２の流路は、深さが１０ｍｍ以下である溝をセラミック基体において形成する、請求項２４に記載のエアロゾル発生器。
26. 第１および第２の加熱区域は抵抗発熱材を溝に含む、請求項２４に記載のエアロゾル発生器。
27. 少なくとも１つの電気フィードスルーがセラミック基体を通り抜け、電力を加熱区域に供給する、請求項２６に記載のエアロゾル発生器。
28. 少なくとも１つのフィードスルーが、第１の加熱区域の下流側端部に接続された第１のフィードスルーと、第２の加熱区域の下流側端部に接続された第２のフィードスルーとを含む、請求項２７に記載のエアロゾル発生器。
29. エアロゾルを発生させるための方法であって、
    （ａ）液体形態物を、第１および第２の流路を含む流れ通路を有するエアロゾル発生器の流入口に供給する工程；および
    （ｂ）第１および第２の流路における液体を、該液体を気化させ、かつ気化された液体を少なくとも１つの流出口から噴出させるために十分な温度に加熱する工程；
    を含む方法。
30. 加熱が、第１および第２の加熱区域に電圧を加えることによって行われ、第１の流路はサイズが第２の流路よりも小さく、第１の流路における液体が第１の加熱区域によって気化され、その後、第２の流路における液体が第２の加熱区域によって気化される、請求項２９に記載の方法
31. エアロゾル発生器が、コントローラー、弁およびセンターを含み、
    送達条件をセンサーにより検知すること；
    送達条件の検出に対応してシグナルをコントローラーに送ること；
    コントローラーがシグナルを受け取ったとき、所定量の液体を第１および第２の流路に送達するために弁を開けること；
    第１および第２の流路における液体を加熱する第１および第２の加熱区域に電力を供給すること；および
    所定量の液体が第１および第２の流路に送達されたとき、弁を閉じること；
    を含む、請求項３０に記載の方法
32. 第１の量の気化された液体が第１の流出口から噴出され、第２の量の気化された液体が第２の流出口から噴出され、この場合、第１の量が第２の量よりも小さい、請求項２９に記載の方法。
    
    

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