JP2009513365A - 板状の複合構造から微笑流体装置を製造する方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、板状の複合構造から多数の微小流体装置（１）を製造する方法に関し、この場合、それぞれの装置は、流れチャネルを形成する溝構造（４）を有しており、溝構造の寸法はマイクロメートル範囲にある。架橋する溝構造（４）の選択的なその後の機械的な分離のための線（６）は、互いに接続されており、機械的なマシニングの前に部分的に又は完全に充填媒体（７）で充填される。媒体（７）は、機械的なマシニングによって又は機械的なマシニングの間に使用される補助手段によって溝構造（１）から除去されないように選択される。しかしながら、後で、充填媒体（７）は適切な手段によって溝構造（６）から除去される。これにより、溝構造（４）は、機械的な汚染物によって詰まることが回避される。ノズル装置が設けられた噴霧装置も提案される。

Description

本発明は、マイクロメートル範囲の寸法を備えた溝構造を含む、板状の複合構造から多数の微小流体装置、特にノズル装置を製造する方法に関する。請求項１の上位概念部の特徴を有するこのような方法は公知である（米国特許第５５４７０９４号明細書）。本発明はさらに、このタイプのノズル装置を含む噴霧装置に関する。

該当するタイプのノズル装置は、小さな断面のノズル開口を介して高圧下の液体を押し出すことによって液体を極めて微細な液滴に噴霧するために用いられる。その他の用途の中で、このタイプのノズル装置は、医療分野において例えば吸入目的のためのエアロゾルのために用いられる。液滴寸法に関する厳しい要求はこのタイプのノズル装置に課されている。なぜならば、吸入用途のためには、液滴の十分に大きな割合が、十分に肺に進入するために６μｍ未満の直径を有することが望ましいからである。一般的に、１０μｍ未満の直径を備えた粒子又は液滴は呼吸可能として考えられている。

米国特許第５５４７０９４号明細書は、専ら、このタイプの用途のためのブロック状ノズル装置、及び一定して高い品質のブロック状ノズル装置等の多数のブロック状ノズル装置を製造する方法に関する。この公知の方法により、フィルタ、さらには多段フィルタをノズル装置に組み込むことも可能である。

米国特許第５５４７０９４号明細書の全体的な内容は、それを参照することにより本特許出願の開示の一部とされる。前記米国特許明細書に開示された対応する製造方法の全ての処理ステップ、及び前記米国特許明細書に開示された全ての材料仕様、及び使用される工具等も、本発明による方法の範囲において使用されることができる。これらのノズル装置に関する別の開示は、国際公開第９４／０７６０７号パンフレット及び国際公開第９９／１６５３０号パンフレットに見られる。

公知の方法は第１に、板状の複合構造の製造を伴い、この板状の複合構造は、定置に二次元で互いに接合された本質的に平坦な面を備えた２つの板を含む。別の板が選択的に付加されることもできる。板状の複合構造におけるノズル装置は、他方の板の本質的に平坦な面に接合された、一方の板の本質的に平坦な面に、それぞれがノズル配列に対応する多数の反復する溝構造を提供することによって形成されるということが必須である。溝構造は、選択的に、ここで関連した互いに接合された２つの板の向き合った面の両方に配置されることもできる。従来技術においては、特に好適な組み合わせはシリコン板とガラス板との複合体であり、その他の変化実施例も言及されている。

溝構造は、最終的に、好適にはマイクロメートル範囲の寸法を有するノズル装置の流れチャネルを形成する。溝構造のオーダを示すために、従来技術は、２〜４０μｍ、好適には５〜７μｍの高さと、約２５〜約５００μｍ^２のノズルの断面積とを示している。

２つの溝構造の間に延びた分割線に沿って機械的なマシニングによって板状の複合構造を分離することによって、多数のノズル装置を有する板状の複合構造から、別個のノズル装置が得られる。次いで、以前はブロック状であった、小さな表面積のノズル装置は別個に存在する。従来技術によれば、機械的なマシニングによる分離は、特に、丸のこ、好適には高速で運転されるダイヤモンド丸のこを用いたのこ引きによって行われる。例えばより大きな板状の複合構造の刻み目付け及び破壊も択一例として引用されている。これらのマシニングステップは、互いに組み合わされることもでき、すなわち、のこ引きが第１のステップにおいて行われることができ、その後に、破壊又はレーザビームによる分離によって第２のステップにおいて完成される。

複合構造の製造に関して、特にフィールド・アシスティッド・ボンディング、及び接着剤結合、超音波接合等を含むその他の接合技術が参照される。

マイクロメートル範囲の寸法を有する溝構造を有する板状の複合材料からノズル装置を製造するための、したがって知られていると仮定されるこのプロセスを使用する場合、溝構造が機械的なマシニングの間に特にのこ引きによって汚染されるという問題が生じる。通常、液体冷却潤滑剤、特に水をベースとするものが機械的なマシニングの間に使用される。このことにより、及びそれに伴われる削り屑により、幾つかの状況において、溝構造は詰まり、実際にはこれらの溝はもはや洗浄されることができない。その結果、不良率が高くなる。これに関して、数百の個々のノズル装置がまず板状の複合構造に形成され、次いでこれらのノズル装置が、分割線の格子状のネットワークによって分離されるということが考慮されるべきである。したがって、このタイプのノズル装置の個々の製造は全く不可能である。

上に開示された問題は、前記の従来技術が関連する板状の複合構造から多数のブロック状の別個のノズル装置を製造することだけでなく、一般的に板状の複合構造から対応する溝構造を有する多数の微小流体装置を製造することにも当てはまる。ノズル装置とは別に、この問題は、直接的なノズル機能を有さない他の微小流体装置、例えばフィルタ装置又は分配装置の場合にも生じる。

一般的に微小流体装置の場合、板状の複合構造は好適には、溝構造の間に延びておりかつ必ずしも分割線というわけではない線に沿って機械的にマシニングされ、これにより、その後、複合構造における微小流体装置は個々に分離されるか又はグループに分割されるが完全には分割されないか、又は実際には個々に分割されるが完全にグループに分割される。

一般的に前記微小流体装置、特にノズル装置の場合、前記の問題は請求項１に記載の方法によって解決された。

本発明によれば、溝構造は機械的なマシニングの前に充填媒体で充填され、この充填媒体は、機械的なマシニングの後までは溝構造から再び除去されることはない。したがって、溝構造は、機械的なマシニングの間、削り屑及び／又は冷却潤滑剤によって汚染されるのを確実に防止される。溝構造は保護されたままであり、作業が完了するまでは再び露出させられることはない。したがって、汚染物が溝構造に到達することが系統的に阻止されるので、微小流体装置の不良率は低い。

溝構造は、溝構造が複合材料の機械的なマシニングの間に削り屑、冷却潤滑剤等によって汚染されることができないように、完全に充填されるか、又は外部又は機械的なマシニングに曝される溝構造の少なくとも開口がブロックされるように部分的にだけ充填される。外部への全ての開口若しくは接続部が機械的なマシニングの間に充填媒体によって閉鎖若しくはブロックされる限りは、溝構造の内部も充填媒体で充填されるかどうかは、汚染に対する保護に関しては重要ではない。

詳細に見ると、本発明による方法を設計及びさらに発展させるための様々なオプションが存在し、これに関しては従属請求項が参照される。

本発明による噴霧装置は請求項１６記載の特徴によって特徴づけられる。有利な実施形態は従属請求項の主題である。

本発明及び本発明の実施形態及び別の発展は、図面を参照した実施形態の例の以下に与えられた記述にさらに詳しく説明される。

図１は、本発明による微小流体装置の斜視図である。

図２ａは、溝構造を示す、図１の微小流体装置の下側部分の平面図である。

図２ｂは、複合構造を示す、図１の微小流体装置の断面図である。

図２ｃは、複合構造と溝構造の位置とを示す、別の微小流体装置の断面図である。

図３は、図１に示した複数の微小流体装置を有する板状の複合構造の一部の平面図である。

図４は、緊張させられていない状態におけるこのタイプのノズル装置を備えた本発明による噴霧装置の概略的な断面図である。

図５は、緊張させられた状態における噴霧装置の、図４に対して９０゜回転させられた概略的な断面図である。

図１はまず装置１を示しており、この装置１は、ここではノズル装置であり、グループに分割されており、下側板状部材２と、板状の、下側部材２上に配置されていてこの下側部材に固定接合された部材３とから成る。好適な実施形態によれば、下側部材２はケイ素から成る。しかしながら、冒頭に述べられた従来技術は他の材料も開示している。好適な実施形態においては、上側部材３はガラスから成るが、これに関しても、従来技術は、他の択一例、例えばケイ素、窒化ケイ素又はゲルマニウムを開示している。図１に示された分離されたノズル装置１は、２．０ｍｍ×２．５ｍｍ×１．５ｍｍの全体寸法を有する。このようなノズル装置は適切な分類のクリーンルームにおいて製造される。

図１は、第１の実施形態による装置１を分解図で示しており、すなわち上側部材３が持ち上げられている。図２ａは下側部材２の平面図である。図２ｂは、個々の組み立てられた若しくは完成した状態における断面図である。図３は、板状の複合材料の平面図であり、この板状の複合材料から、溝構造４を有する複数の装置１が製造される。図２ｃは、第２の実施形態による装置１の、図２ｂの断面図に対応する断面図である。

図２ｂ及び２ｃに示された装置１の層連続は、この製造ステップの最初に存在していた全体的な板状の複合構造の層連続に対応する（図３）。複合材料は、互いに定置に二次元で接合された２つの板を含み、これらの板から、選択的にグループに分離された、装置１の板状の部材２及び３が引き続き形成される。板は概して平坦な面を有しており、この面には、流れチャネルを形成する多数の反復する溝構造４が、少なくとも一方の板の面に配置されており、この一方の板は他方の板の表面に接合されている。これらの溝構造はそれぞれ、実際のノズル５を形成するか（図１）、又はそれに対応する（図２ｂ又は２ｃ）。図３は、依然として全体的が板状の複合材料において互いに接合された、個々の装置１のための溝構造を示している。

ノズル５及び溝構造４の設計に関する選択肢は広い。幾つかの選択肢は、前記米国特許第５５４７０９４号明細書による従来技術に既に開示されている。この米国特許明細書は、フォトリソグラフィ及びエッチング技術等の対応する製造方法も開示している。使用されるフィルタ構造に関しては、国際公開第９９／１６５３０号パンフレットが参照され、その開示内容は本特許出願の開示の一部も形成する。

図３の板状の複合材料から、図１の斜視図に示されたものと同様の個々の装置１は、板状の複合構造を、それぞれ２つの溝構造４の間に延びておりかつ図４に破線で示された線６に沿った機械的なマシニングによって分離することによって得られ、その後、ブロック状のノズル装置１が別個に存在する。図３は、互いに直角に交差しかつそれぞれが装置１を取り囲んだ線６の格子状ネットワークを示している。対応するノズル５を同時に露出させる装置１の正確な分離、溝構造４の反対側の端部の正確な分離、又は対応するフィルタ構造の入口の正確な分離は、例えば、これらの線６に沿って正確に又は２つのこのような線６の間をより正確に、高速（しばしば２００００ｒｐｍ以上）のダイヤモンド丸のこを用いてのこ引きすることによって行われる。

もちろん、線６は、物理的に存在したり、マークによって見えるようにされる必要はない。線６は、工具、特にのこぎりが板状の複合構造上のどこに案内される必要があるかを示すための単なる想像上の補助である。これ自体は、対応するソフトウェアを備えたロボット技術によって影響される。

既に上述したように、分離は複数のステップにおいて行われることもでき、この場合少なくとも１つの分離ステップは機械的なマシニングによって影響され、このことは、形成される削り屑及び／又は使用されるあらゆる補助手段により、前記汚染を生じる。

図１、２ａ、２ｂ及び３に示された第１の実施形態の場合、ノズル５は図２の区分に示されている。ここではダブルノズルが使用されており、このダブルノズルは、２つの流体ジェットを互いに対して方向付け、これによりこれらの流体ジェットがノズル５から所定の距離において互いに衝突して互いに崩壊する。このことは液滴寸法の所望の分布を生じる。

図２ｂ及び２ｃは、本発明の焦点である複合構造の断面図である。これは、必ずしもノズル装置である必要はない多数の微小流体装置１を製造するために使用される。

図２ｃに示された第２の実施形態において、前記ノズル５はノズルチャネル５′として形成されており、このノズルチャネルは、好適な教えによればガラスから成る上側部分３において、上側部分３の主平面に対して垂直に延びており、下側部分２に面した、ノズルチャネルの下端部は、表面の溝構造４につながっている。したがって、この装置は、上に説明された第１の実施形態による例における横方向流れとは対照的に、外側から見て微小流体装置１を通る直交する流れを行うために使用されることができる。

微小流体装置１の溝構造４は、それぞれの溝構造４の間に延びた線６に沿って板状の複合構造を機械的にマシニングすることによって得られ、これにより、複合構造における微小流体装置１は個々に分離されるか又はグループに分離されるが完全に分離されているわけではないか、又はグループに完全に分離されているがそれぞれのグループ内でのみ別個に存在している。

詳細に見ると、図２ｃは、（２つの線６の間の）溝６′がこの目的のために線６に沿って機械的なマシニングによって複合構造に導入されることを示している。これらの溝は、図２ｃにおける下側プレート、すなわち溝構造４を有するプレート２である一方のプレートに刻まれており、例示された実施形態における上側プレート３である他方のプレートには刻まれていないが、ベースにおいて閉鎖されたチャネルを形成している。

本発明の教えにとって本質的である、機械的なマシニングの間に溝構造４を保護する必要性は、どのように又はどこでこれらの溝構造４が板状の複合構造に形成されるかに拘わらず存在する。

以下に与えられる本発明による製造方法の記述は、板状の複合構造における溝構造４の横方向配列構造に関してこれを説明する。図２ｃに示された直交配列構造については、本発明による製造方法において何も変更されず、これらの考慮は対応して適用されることができる。

本発明による製造方法は、該当するタイプの微小流体装置１のための全体的な製造方法の一部に関する。前記製造方法は、複数の装置１を有する既存の板状の複合構造において開始し、最初に、板状の複合構造の溝構造４が、少なくとも一方向で線６を介して、板状の複合構造の一方の縁部から反対側縁部まで互いに連続的に接続されるように製造されていることを特徴とする。このことは図３に示されており、図３は、実地ではもちろん極めてより大きい複合構造の一部を示している。例示された実施形態においては、溝構造４は底部から頂部まで互いに連続的に接続されている。１つの溝構造５のノズル５の出口と、その上に配置された溝構造４の入口との間には、線６の間に配置された横方向チャネルが設けられており、この横方向チャネルは、上側に配置された溝構造４を、溝構造の全幅に亘って、下側に配置された溝構造４のノズル５に接続させている。

本発明によれば、板状の複合構造の溝構造４は、次いで、機械的なマシニングの前に充填媒体によって充填される。充填媒体によるこの充填は、問題なく影響される。なぜならば、溝構造４は、上記のように接続されているからである。しかしながら、充填媒体は、機械的なマシニング自体によって又は機械的なマシニングの間に場合によって使用されるあらゆる補助手段によって溝構造４から除去されないように選択されなければならない。記述の概略的な部分において既に説明されたように、溝構造４はしたがって、機械的なマシニングの間、汚染物の進入から保護されている。機械的なマシニングが完了した後、充填媒体は、次いで、再び溝構造４から除去される。溝構造は、その初期状態において及び汚染物無しに、さらなる処理ステップのために利用可能である。

底部又は頂部からの（若しくは長手方向の）充填の代わりとして又はそれに加えて、左から右へ延びた横方向チャネル又は別の構成（図３）が充填媒体のために使用されることができる。横方向チャネルが個々の幅を有するならば、その結果、横方向チャネルと、溝構造４の開口とのみが充填媒体によって充填されなければならない。この部分的な充填によって、複合構造の機械的なマシニングの後、充填媒体は溝構造４から容易に除去されることができる。

上に説明された方法ステップの結果は溝図２ｃに６′として示されている。この溝６′は、そこに導入されており、下側部分２の下側から溝構造４を製造し、したがって、最終的に上側部分におけるノズルチャネル５′をアクセス可能にする。このタイプの微小流体装置１は、多数ノズル配列のための又はより広範囲なマルチチャネル微小流体プロセスのための列として使用されることができることが考えられる。

上に記述された方法ステップの結果は、図１及び図２に示したように、次いで特にブロックの形式で又は複合体の形式の小さな板として存在する装置１である。第１の実施形態の場合、ノズル５の２つの出口は、図２ｂに幾分誇張された縮尺で示されており、充填媒体で充填されており、ここでは符号７が充填媒体を示している。

本発明による方法は好適にはクリーンルーム技術を使用して行われることが理解されるべきであり、ここではクリーンルームプロセシングの適当なクラスが選択されるべきである。

充填媒体の選択は、本発明による方法にとって特に重要である。これに関して、マイクロメートル範囲にある溝構造４の寸法が特別な充填技術を必要とすることを考慮しなければならない。毛管効果、及び表面張力及び粘性の効果は、巨視的な寸法のより大きなノズル装置の場合に観察されるものとはかなり異なる結果を有する。さらに、巨視的なプロセスから知られている、水の凍結を伴う技術はここで無関係である。

充填媒体の第１の重要な特性は、使用されるあらゆる冷却潤滑剤と混合不可能であり、かつ冷却潤滑剤によって溶解されない。少なくとも、これらの効果は、マシニングの間に充填媒体が溝構造４から溶出するのを防止するために僅かであるべきである。機械的なのこ引きが使用されるならば、例えば水ベースの冷却潤滑剤が概して使用される。次いで、充填媒体は、水に不溶性又は極めて困難に溶性であるべきである。実地において、マイクロメートル範囲の寸法を考慮して、溝構造４のための充填媒体の選択は、溝構造４を充填するために有利には液体形式で使用されることができる充填媒体を生じる。

しかしながら、１つの特に好適な実施形態によれば、充填媒体は機械的なマシニングの間、凝集の固体状態において存在する。したがって、溝構造４が汚染から保護されることが保証される。充填媒体の凝集の固体状態は、使用されることができる揮発性溶剤の気化によって、又は化学処理を行うことによって達成されることができる。しかしながら、温度依存方式が採用されると特に有利である。次いで、機械的なマシニングの間に存在する標準温度においては、充填媒体は凝集の固体状態で存在するが、標準温度よりも著しく高い充填温度においては溝構造４が液体形式の充填媒体によって充填されることが保証されることができる。

もちろん、これらの温度、すなわち標準温度及び充填温度の両方は、充填媒体に大きく依存する。もちろん、互いに定置に二次元で接合された板の材料も関係する。しかしながら、一般的には、標準温度範囲が約２℃〜約１２０℃であり、充填温度範囲が５℃〜２８０℃であることが仮定されることができる。

通常、比較的低い温度での処理を許容するために、低粘度及び／又は高揮発性の充填媒体が使用される。しかしながら、より長い処理時間及び／又はより高い処理温度と共に、より高い粘度を有する充填媒体が使用されることもできる。

より一般的に充填媒体に課される前記要求は、例えば、モノアルコール及び多価アルコール、飽和脂肪酸及び不飽和脂肪酸、脂肪酸のエステル及びこれらの物質の混合物によって達成される。多価アルコール若しくは多官能価アルコール（同意語としてpolyhydric alcohol、polyfunctional alcohol、又はpolyhydroxylic alcoholとも呼ばれる）は、ポリエチレングリコール等のポリアルキレングリコールをも含む。１０〜３０個のＣ原子、好適には１２〜２４個のＣ原子、特に１６〜２０個のＣ原子を含むモノアルコール又は多価アルコールは、特に興味を持たれることが証明された。これらの化学物質の融点は、興味深いオーダであり、例えば約６０℃であり、これらの化学物質は、例えば２１０℃の適切な沸点も有している。これらの化学物質は、好適には、水には不溶性であるが、アルコールには溶性であり、したがって、本発明による処理にかなり適している。それぞれの用途のために使用される充填媒体の選択は、市場におけるこれらの化学物質の利用しやすさの問題である。広範囲なオプションが利用できるならば、特に費用効果の高い、商業的に利用可能な化学物質が選択される。

前記化学物質又は温度に依存した方法の代わりに又はこの方法に加えて、充填のためのその他の現象が使用されることができる。例えば、電圧を印加した場合にその密度を変化させる液体（電気流動学的液体）が存在する。このような液体は、前記プロセスのために、すなわち充填媒体として使用されることができる。

マイクロメートル範囲における溝構造４の寸法は板状の複合構造の溝構造４の充填のための問題を構成する。ここでは特別な充填技術が考慮されなければならない。好適な教えによれば、また、実地において特に有利であると証明されているように、複合構造は、溝構造４が充填媒体で充填される前に排気され、充填は、真空下で、特に約２５０ｍｂａｒ未満の残留圧力において行われる。これにより、溝構造４における気泡クラスタの発生が阻止される。

溝構造４が充填媒体で充填された後に板状の複合構造が再び標準圧力に戻され、最初は液体である充填媒体の固化が標準圧力下で生じると有利である。

実地では、板状の複合構造は全体がレシーバ容積に導入され、このレシーバ容積は次いで所望の残留圧力にまで排気される。板状の複合構造は次いで、液体充填媒体によって完全に被覆されるまで液体充填媒体の浴に浸漬され、前記容積において低下させられる。これは、溝構造４の間の連続的な接続の方向で生じ、これにより、最終的に板状の複合構造全体、すなわち複合構造に配置された溝構造４の全てが完全に充填媒体で充填されるまで、溝構造４内の充填媒体のレベルは一方の縁部から反対側の縁部までゆっくりと増加する。

その後、レシーバ容積は再び標準圧力に戻される。依然として液体である充填媒体は、自己の表面張力により溝構造４に滞留することができ、その目的のために、板状の複合構造は全体が水平にもたらされる。次いで、充填媒体が溝構造４において固化するように温度が低下させられる。

この後、固化された充填媒体を含む板状の複合構造は、線６に沿って極めて高速のダイヤモンド丸のこによってのこ引きすることによって裁断されるか又は、図２ｃに示されたような溝６′が設けられる。この後、溝構造４から充填媒体が除去される。

同様の装置において、充填媒体は圧力によって溝構造４に充填されることができる。

分離作業が進行する前に充填媒体が好適には液体としてどのように溝構造４に導入されるか、溝構造４に配置された充填媒体が機械的なマシニングの後に再びどのようにして除去されるか、ということに関して考慮が必要である。これに関して、充填媒体は、充填媒体の温度が上昇させられることにより、分離されたノズル装置１の溝構造４から除去されることが推奨される。これは、充填媒体が温度上昇によって溝構造４から蒸発させられることを意味することができる。温度上昇に加え、このことは、蒸発がより迅速に生じるように十分に周囲圧力を低くすることによって促進されることができる。このかわりに、充填媒体は、溶剤において充填媒体を溶解させることによって及び必要であれば充填媒体／溶剤混合物を散布することによって、分離されたノズル装置１の溝構造４から除去されることができることが実地において示されている。これらの２つの方法は互いに組み合わされることもできる。

上に詳細に記述されかつ特に有利に使用されることができる充填媒体のための溶剤としてアルコール又はエーテルが推奨される。メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール及び／又はジエチルエーテル等の低分子アルコール又はエーテルが好ましい。したがって実地では、充填媒体の残留物から完全に溝構造４を解放し、極めて低い不良率を備えた微小流体装置を製造することが可能である。

上に関連して、溝構造４のその後の汚染を回避するために、分離作業を含む機械的マシニングの後にクリーニングが行われるまでは充填媒体が除去されないことも推奨される。

図４及び図５は、流体１２、特に極めて有効な薬剤等を噴霧するための第１又は第２の実施形態による微小流体装置又はノズル装置１を有する本発明による噴霧装置１１の、緊張していない状態（図４）又は緊張した状態（図５）の概略図である。特に、噴霧装置１１は可搬式吸入器として形成されており、好適には推進ガスなしに働く。

好適には液体、特に薬剤である流体１２の噴霧時、使用者（図示せず）によって吸入されることができるエアロゾルが形成される。吸入は通常一日に少なくとも一回、特に一日に複数回、好適には所定の間隔で行われる。

噴霧装置１１は、好適には交換可能な適切な容器１３を有しており、この容器は、流体１２を含んでおり、噴霧される流体１２のための貯蔵容器を形成している。容器１３は好適には、多くの使用回数のため、特に一ヶ月等の所定の使用期間のために十分な、又は少なくとも５０、好適には少なくとも１００回分の用量若しくは噴霧のために十分な量の流体を含んでいる。

容器１３は、実質的に円筒状又はカートリッジ状に構成されており、噴霧装置１１が開放された後、下方から噴霧装置に挿入されることができ、必要であれば交換されることができる。特に流体１２が容器１３内のバッグ１４に含まれている場合は、容器１３は好適には剛性の構造である。

噴霧装置１１は、特に必要であれば調整可能な所定の用量で流体１２を搬送及び噴霧するための圧力発生装置１５を有している。圧力発生装置１５は、容器１３のためのホルダ１６と、ロック解除のために手動で操作されることができるロッキングエレメント１８を備えた関連した駆動ばね１７（部分的にのみ図示されている）と、逆止め弁２０を備えた供給管１９と、本発明によるノズル装置１に隣接した、マウスピース１３の領域における圧力室２１とを有している。

駆動ばね１７が軸方向に緊張させられると、ホルダ１６は容器１３及び供給管１９と共に、図示したように下方へ移動させられ、流体１２が、容器１３から逆止め弁２０を介して圧力発生装置１５の圧力室２１内へ吸い出される。ノズル装置１は、極めて小さな流過断面を有しており、特に毛管として形成されているので、絞り効果が生ぜしめられ、この絞り効果は、逆止め弁が設けられていないとしても、この箇所における吸引による空気の引込が確実に阻止されるように十分に強い。

ロッキングエレメント１８を操作した後、テンションが引き続き解放されることにより、圧力室２１内の流体１２は、供給管１９を再び上方へ移動させる駆動ばね、すなわちばね力によって圧力下に曝され、ノズル装置１を介して排出され、これに基づき流体は、特にμｍ又はｎｍ範囲の粒子、好適には肺に進入することができかつ、図４に示されたようなエアロゾルの噴霧又はジェットを形成する約５μｍの粒子に噴霧される。したがって、流体１２は、好適には、特に推進ガス及び電気を用いることなく純粋に機械的に搬送及び噴霧される。

使用者（図示せず）はエアロゾル２４を吸入することができ、この時、付加的な空気が少なくとも１つの付加的な空気開口２５からマウスピース２３に吸入されることができる。

噴霧装置１１は、ハウジング上側部分２６と、このハウジング上側部分に対して回転することができる内側部分２７とを有しており、この内側部分には、特に手動で操作されることができるハウジング部分２８が、好適には保持エレメント２９によって取外し可能に取り付けられることができる。ハウジング部分２８は、容器１３を挿入及び／又は交換するために噴霧装置１１から取り外されることができる。

ハウジング部分２８を手動で回転させることによって、内側部分２７はハウジング上側部分２６に対して回転させられることができ、駆動ばね１７は、ホルダ１６に作用する駆動装置（図示せず）を介して緊張させられることができる。緊張させられると、容器１３は、図５に示したように緊張した状態における最終的な位置を占めるまで軸方向下方へ移動させられる。霧化操作の間、容器１３は駆動ばね１７によって再び初期位置へ戻される。したがって、容器１３は、緊張操作及び噴霧操作の間に行程運動を行う。

ハウジング部分２８は、好適にはキャップ状のハウジング下側部分を形成しており、容器１３の下側の自由端部領域に被せ嵌められている。駆動ばね１７が緊張させられると、容器１３の端部領域は、（さらに）ハウジング部分２８内へ又はハウジング部分の端面に向かって移動させられ、この時、ハウジング部分２８内に配置された軸方向に作用するばね３０が、通気のために、容器基部３１と接触し、穿孔エレメント３２が容器１３を開放させるか、又は第１の接触における基部におけるシールと接触する。

噴霧装置１１は、好適にはハウジング上側部分２６に対する内側部分２７の回転を検出することによって噴霧装置１１の操作の回数を数える監視装置３３を有している。監視装置３３は、例示された実施形態においては純粋に機械的に働く。

したがって、本発明は、実際には静止したミスト又は、実際にはエアロゾルミストの伝播が数センチメートルの後に静止するのに十分に低い出現速度を備えたエアロゾルミストを生じる、吸入のための噴霧装置１１に関する。吸入によってエアロゾル２４を取り入れるために付加的な空気流が必要である。

本特許出願の開示を完成するために、用心のため、国際公開第９１／１４４６８号パンフレット及び国際公開第９７／１２６８７号パンフレットの開示の完全な内容が参照される。概して、そこでの開示は、流体における、５〜６０ＭＰａ、好適には１０〜５０ＭＰａのばね圧力と、１０〜５０μｌ、好適には１０〜２０μｌの体積毎行程、好適には約１５μｌ毎行程と、２０μｍまで、好適には３〜１０μｍの粒子寸法とを備える噴霧装置に関する。そこでの開示は、好適には、シリンダの形状と同じ形状と、約９ｃｍ〜約１５ｃｍの長さと約２ｃｍ〜約５ｃｍの幅の寸法とを備え、１２０゜〜１６０゜、好適には８０゜〜１００゜のノズルジェット拡散を備えた噴霧装置にも関する。このオーダの値は、本発明の教えによる噴霧装置１１に、特に好適な値として、適用可能である。

本発明による微小流体装置の斜視図である。 溝構造を示す、図１の微小流体装置の下側部分の平面図である。 複合構造を示す、図１の微小流体装置の断面図である。 複合構造と溝構造の位置とを示す、別の微小流体装置の断面図である。 図１に示した複数の微小流体装置を有する板状の複合構造の一部の平面図である。 緊張させられていない状態におけるこのタイプのノズル装置を備えた本発明による噴霧装置の概略的な断面図である。 緊張させられた状態における噴霧装置の、図４に対して９０゜回転させられた概略的な断面図である。

符号の説明

１ 装置、 ２ 下側板状部材、 ３ 部材、 ４ 溝構造、 ５ ノズル、 ５′ ノズルチャネル、 ６ 線、 １１ 噴霧装置、 １２ 流体、 １３ 容器、 １４ バッグ、 １５ 圧力発生装置、 １６ ホルダ、 １７ 駆動ばね、 １８ ロッキングエレメント、 １９ 供給管、 ２０ 逆止め弁、 ２１ 圧力室、 ２３ マウスピース、 ２４ エアロゾル、 ２５ 空気開口、 ２６ 上側部分、 ２７ 内側部分、 ２８ ハウジング部分、 ２９ 保持エレメント、 ３０ ばね、 ３１ 容器基部、 ３２ 穿孔エレメント、 ３３ 監視装置

Claims (20)

1. 板状の複合構造から、多数の微小流体装置、特にノズル装置を製造するための方法であって、複合構造が２つの板を有しており、該板が二次元で定置に互いに接合されており、前記板が概して平らな面を有しており、前記複合構造が多数の反復する溝構造を有しており、該溝構造の寸法が好適にはマイクロメートルの範囲にあり、前記溝構造が流れチャネルを形成しており、前記溝構造が少なくとも一方の板の表面に配置されており、該表面が他方の板の表面に接合されており、板状の複合材料が、溝構造の間に延びた線に沿って機械的にマシニングされるようになっており、その後、複合構造における微小流体装置が個々に又はグループごとに分離される方法において、
   板状の複合構造の溝構造が、板状の複合構造の一方の縁部から反対側の縁部まで、線を介して少なくとも１つの方向で互いに連続的に接続されているように製造され、
   機械的なマシニングの前に、板状の複合構造の溝構造が、機械的なマシニングの前及び／又は後に外部に対して開放した溝構造の開口又は部分が充填媒体で充填されるように少なくとも部分的に充填媒体で充填され、
   機械的なマシニングの後に微小流体装置の溝構造から充填媒体が除去されることを特徴とする、板状の複合構造から、多数の微小流体装置、特にノズル装置を製造するための方法。
2. 機械的なマシニングのための冷却潤滑剤と不混和性の及び／又は該冷却潤滑剤によって溶解されない充填媒体が使用され、水に不溶性の充填媒体が好適には使用される、請求項１記載の方法。
3. 溝構造が、液体形式で存在する充填媒体で充填される、請求項１又は２記載の方法。
4. 機械的なマシニングの間、特に機械的なマシニングの間に生じる標準温度において凝集の固体状態で存在する充填媒体が使用される、請求項１から３までのいずれか１項記載の方法。
5. 充填媒体が、標準温度よりも著しく高い温度で溝構造に導入される、請求項３又は４記載の方法。
6. 標準温度が約２℃〜約１２０℃である、請求項４又は５記載の方法。
7. 充填温度が約５℃〜約２８０℃である、請求項４から６までのいずれか１項記載の方法。
8. アルコール、モノアルコール、多価アルコール、脂肪酸、飽和脂肪酸のエステル、不飽和脂肪酸のエステル、又はこれらの物質の混合物が使用される、請求項１から７までのいずれか１項記載の方法。
9. 溝構造が充填媒体で充填される前に、複合構造が排気され、充填が、真空下で、特に約２５０ｍｂａｒ未満の残留圧力で行われる、請求項１から８までのいずれか１項記載の方法。
10. 溝構造が充填媒体で充填された後、板状の複合構造は再び標準圧力にもたらされ、最初は液体だった充填媒体の固化が好適には標準圧力下で生じる、請求項９記載の方法。
11. 溝構造からの充填媒体の除去が、高められた温度において充填媒体を用いて行われる、請求項１から１０までのいずれか１項記載の方法。
12. 溝構造からの充填媒体の除去が、該充填媒体を溶剤において溶解させ、選択的に充填媒体／溶剤混合物を散布することによって行われる、請求項１から１１までのいずれか１項記載の方法。
13. 溶剤としてアルコール又はエーテルが使用される、請求項１２、特に請求項８記載の方法。
14. 機械的なマシニングの後、微小流体装置が洗浄されるまで、充填媒体が除去されない、請求項１から１３までのいずれか１項記載の方法。
15. 線に沿った機械的なマシニングによって、溝が複合構造に導入され、前記溝が、一方の板、特に溝構造を有する板に刻まれるが、他方のプレートには刻まれない、請求項１から１４までのいずれか１項記載の方法。
16. 流体（１２）のための噴霧装置（１１）であって、流体（１２）を噴霧するためのノズル装置（１１）が設けられている形式のものにおいて、
    ノズル装置（１）が、請求項１から１５までのいずれか１項記載の方法によって製造されていることを特徴とする、流体のための噴霧装置。
17. 噴霧が、純粋に機械的に、特に推進ガスなしに、好適にはばね力によって行われるようになっている、請求項１６記載の噴霧装置。
18. 好適には交換可能な、流体（１２）、特に液体を含む容器（１３）が設けられている、請求項１６又は１７記載の噴霧装置。
19. 前記容器（１３）が、噴霧のための圧力を生ぜしめるために好適には行程の形式で移動させられることができるようになっている、請求項１８記載の噴霧装置。
20. 特に医用エアロゾル治療のための吸入器として形成されている、請求項１６から１９までのいずれか１項記載の噴霧装置。

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