JP2014508597A - 液体を霧状にするためのエアゾール生成装置及び霧状にされる液体の温度制御の方法 - Google Patents

Abstract

エアゾール生成装置２０は、液体を霧状にするための貯蔵部１と、前記貯蔵部から受け取られた液体の一部を霧状にするための噴霧化室３とを有する。エアゾール生成装置は、更に、圧電素子４により作られる熱により生じる噴霧化室の液体の温度上昇を低下させるため、前記噴霧化室に受け取られた液体の他の一部を前記貯蔵部からの液体と使用時に交換するための液体交換手段７、８を更に有する。

Description

本発明は、液体を霧状にするためのエアゾール生成装置に関する。斯様なエアゾール装置は、例えば患者による吸入のための薬を霧状にするために用いられ、これにより霧状にされた薬が患者の肺内の付着を通じて患者に投与される。本発明は、更に、霧状にされるべき液体の温度制御の方法に関する。液体は、例えば薬である。

メッシュを使用して噴霧化室内に受け入れた液体を霧状にするために圧電結晶を使用する超音波タイプ噴霧器のような、幾つかの異なるタイプの噴霧器が知られている。圧電結晶は、例えば、小さな液滴の噴霧を形成するために、メッシュを通って液体を分散させる当該メッシュを振動させるために用いられる。他の例では、圧電結晶は、メッシュを通って霧状にさせる噴霧化室内の液体を振動させるために用いられる。薬のような或る液体の温度は、特定の限度内に保たれなければならない。効率限界のため、圧電結晶は、その端子で提供される電気的エネルギーの一部を機械的動きに変え、他の一部を熱に変える。

圧電結晶が噴霧化室内に受け取られる液体と直接的又は間接的に接触するので、圧電結晶により生じる熱は、液体の温度上昇を引き起こす。噴霧化室内の液体の温度上昇を低減させることが、本発明の目的である。

この目的は、請求項１に記載の液体を霧状にするためのエアゾール生成装置で達成される。噴霧化室内の液体が貯蔵部から受け取られて、振動手段により振動を生じる。効率限界のため、振動手段は、噴霧化室及びその中の液体の温度を上昇させる熱を生むだろう。この温度上昇を制限するために、噴霧化室内に受け取られる液体の他の一部が、貯蔵部からの液体と交換される。貯蔵部の液体は、振動源により生成される熱による影響を受けず、従って、噴霧化室に含まれる液体の部分より低い温度を持つ。液体の他の一部を貯蔵部に含まれる液体と交換することにより、噴霧化室に含まれる液体の一部の温度上昇が制限され、噴霧化室に含まれる液体の温度は低下する。

或る実施形態において、噴霧化室のボリュームは０．１ｍｌ〜０．２ｍｌの範囲であり、噴霧化室及び貯蔵部のボリュームの合計は０．２５ｍｌ〜１．７５ｍｌの範囲である。他の実施形態では、貯蔵部のボリュームは、噴霧化室のボリュームより少なくとも５倍大きい。

或る実施形態において、バイアル（小瓶）のような外部ソースから貯蔵部を充填するためのエアゾール生成装置が設けられる。他の実施形態において、エアゾール生成装置は、外部ソースから受け取られる液体を計量するための他の貯蔵部を有し、貯蔵部は、他の貯蔵部から計量された液体の量を受け取るように設けられる。

他の実施形態において、メッシュは、噴霧化室の開口部間に取り付けられ、振動源がメッシュを振動するように設けられる。メッシュの振動は、噴霧化室内に含まれる液体がメッシュの穴を通るようにさせ、メッシュのフロント表面からリリースされる液滴を形成させる。

他の実施形態において、噴霧化室は、メッシュと振動源との間にギャップを形成するように構築される。噴霧化室に受け取られる液体の部分は、メッシュと振動源との間のスペースに入れられる。振動源は、スペースに含まれる液体の圧力波を引き起こし、液体をメッシュの穴を通るようにさせ、これにより液滴の噴霧を形成させる。

貯蔵部と噴霧化室との間で液体を交換するための交換手段は、例えば、チャネル、ポンプ又は両方を含む。液体は、例えば毛細管力又は重力から生じてもよい。他の実施形態において、貯蔵部及び噴霧化室は、使用時に噴霧化室が重力の結果として満たされるように、各々と関連して配置される。貯蔵部は、噴霧化室と連結していてもよいし、開口部を通って貯蔵部からの液体で噴霧化室が満たされ得るように、貯蔵部及び噴霧化室が結びつく当該開口部を壁に持ってもよい。交換をサポートするために、交換手段は、更に、噴霧化室から貯蔵部へ前記他の一部を供給するための戻りチャネルを有する。

他の実施形態において、交換手段は、噴霧化室の液体の測定された温度に依存して制御される例えばポンプのような能動部品を含んでもよい。測定された温度が予め定められた閾値を越えるとき、ポンプは、噴霧化室に含まれる液体をフラッシュする（流す）ように作動する。他の実施形態において、エアゾール生成装置は、更に、貯蔵部又は噴霧化室に含まれる液体の温度を測定するための温度検知手段を有する。噴霧化室に含まれる液体を霧状にするため、噴霧化室及び貯蔵部の液体の総量は、減少する。これは、貯蔵部及び噴霧化室に含まれる液体の温度上昇を引き起こす。貯蔵部又は噴霧化室に含まれる液体の温度が予め定められた閾値を越える場合、霧状にすることは、止められ、休止され、又は、霧状手段により生じる熱が低減されるように減少した電力レベルで続けられる。他の実施形態において、液体交換手段は、更に冷却手段を有する。これらの冷却手段は、例えば戻りチャネルに結合されるヒートシンクのような受動部品である。冷却手段は、例えば噴霧化室及び／又は貯蔵部内で測定された液体温度に依存して動作するペルティエ素子のような能動部品である。

前記目的は、更に、請求項１２によるエアゾール生成装置で霧状にされる液体の温度制御の方法で達成される。

本発明の特定の実施形態が、以下の図面を参照して、単なる例示として説明されるだろう。

図１は、エアゾール生成装置の実施形態を示す。 図２ａは、エアゾール生成装置の他の実施形態を示す。 図２ｂは、メッシュに結合される振動手段の実施形態を示す。 図３は、一つの戻りチャネル及びポンプ手段を有するエアゾール生成装置の他の実施形態を示す。 図４は、供給チャネル内にポンプ手段を有するエアゾール生成装置の他の実施形態を示す。 図５は、冷却手段を有するエアゾール生成装置の実施形態を示す。 図６は、計量室を持つエアゾール生成装置の実施形態を示す。 図７は、ポンプ手段の実施形態を示す。 図８は、エアゾール生成装置で霧状にされる液体の温度制御の方法の実施形態を示す。

図１乃至図６は、貯蔵部１と、噴霧化室３と、噴霧化室と貯蔵部との間に結合される液体交換手段２、７、８を有するエアゾール生成装置の実施形態を示す。液体交換手段は、使用時に貯蔵部から噴霧化室へ液体の一部を供給し、噴霧化室内に受け取られている液体の他の一部を貯蔵部からの液体と交換する。図１は、噴霧化室３の開口部間に取り付けられたメッシュ５を持つエアゾール生成装置２０又は噴霧器を示す。メッシュは、例えば小さな穴を持つ薄い金属プレートにより実現される。圧電素子のような振動手段４は、噴霧化室と結合され、動作時に、生成された熱及び振動が噴霧化室に含まれる液体へ転送される。図２ａは、振動手段４が噴霧化室３と結合される噴霧器２０の他の実施形態を示す。この実施形態において、振動手段は、例えばＯリング形状の圧電素子である。メッシュが凹形状を持つ正面図を示す図２ｂを参照すると、圧電素子はメッシュ５に接続されている。圧電素子の振動の動きの間、圧力がメッシュ近傍で働き、液滴として穴を通る液体の放出を生じさせ、噴霧剤を作る。図１及び２の両方で示された実施形態において、エアゾール６へ霧状にされる液体は、圧電素子４の振動により、メッシュ５の穴を通って駆動される。圧電素子で生じる熱は、噴霧化室３に含まれる液体の温度上昇を引き起こす。実施形態において、噴霧化室３ボリュームは０．１ｍｌ〜０．２ｍｌの範囲であり、貯蔵部１及び噴霧化室のボリュームの合計は０．２５ｍｌ〜０．７５ｍｌの範囲にある。結果的に噴霧６になる噴霧化出力レートは、例えば０．２５ｍｌ／分〜１．５ｍｌ／分の範囲にある。０．２５ｍｌ／分の出力レート及び０．７５ｍｌの貯蔵部及び噴霧化室のボリュームの合計で、液体を霧状にするには、約３分かかる。この３分の間に、圧電素子の発熱は、液体の温度上昇、よって噴霧６の温度上昇を引き起こす。この温度上昇は、薬のような或る液体にとって望ましくない。生成された熱は、噴霧６の低減される出力の流れという犠牲で、低電力レベルで振動手段４を動作させることにより低減できる。圧電素子が動作する電力レベルは、圧電素子が駆動される周波数、デューティサイクル及び電圧レベルを決定するコントローラ１３により制御される。噴霧器２０は、更に、供給チャネル２を介して噴霧化室と結合される貯蔵部１を有する。貯蔵部は、例えば、ユーザにより薬剤バイアル１２からの薬で満たされる。他の実施形態では、患者の肺に届けられる薬のボリュームは、貯蔵部及び噴霧化室のボリュームの合計に等しい。バイアルのボリュームが貯蔵部１のボリュームより大きいので、治療に対応するボリュームを持つ計量室１１の機能を貯蔵部が持つ図６の実施形態に示されるようなオーバフロー室１０が加えられる。他の実施形態において、示されていないが、噴霧器は、薬のボリュームを計量するためのオーバフロー室及び計量室と、計量室から計量されたボリュームを受け取るための貯蔵部とを有する。貯蔵部のボリュームが噴霧化室のボリュームより大きいことが好ましい。噴霧器の動作時、噴霧化室３は、貯蔵部１のボリュームに含まれる液体の一部で満たされる。貯蔵部１を室３と結合させている供給チャネル２は、噴霧化室の毛管充填を提供するために必要な大きさにされる。図１は、重力が貯蔵部１から室３への液体の流れを引き起こすように、使用時に貯蔵部１は噴霧化室３より上に位置されることを得るように構成されたエアゾール装置２０を示す。図３は、貯蔵部１及び噴霧化室３が供給チャネルなしで結合されたエアゾール装置２０の実施形態を示す。使用時に、振動源４により生じる熱は、室３に含まれる液体へ移され、温度上昇を引き起こす。噴霧化室３の液体の温度の低減を得るために、噴霧化室と貯蔵部１の間での液体交換が実現される。液体交換は、例えば、貯蔵部１へ戻る噴霧化室３に含まれる液体の他の一部をポンプすることにより実現され、噴霧化室に含まれる液体の平均温度が低下するように、貯蔵部からの液体で噴霧化室を再び満たす。図３では、液体交換手段は、ポンプ８を持つ戻りチャネル７を有する。ポンプの動作は、例えば、図３に示されるようなコントローラ１３に依存している。コントローラ１３が予め定められた電力レベルを上回って圧電素子４を駆動するとき、ポンプ８は作動し、噴霧化室３に含まれる液体をフラッシュすることが可能であるように圧電素子が駆動されることを止めた（霧状にすることが停止又は休止した）後、ポンプは、所定時間、動作し続ける。噴霧器２０は、更に、図３に示されるような温度検知手段１４を有し、コントローラ１３によるポンプ８の動作は、更に、噴霧化室３及び／又は貯蔵部１の液体の温度に依存する。また、振動手段４が動作される電力レベルは、測定された温度に応じてコントローラ１３により調整される。図４に示された実施形態を続けて参照すると、ポンプ手段８は、また、供給チャネル２に供給される。この実施形態は、室への充填が重力から独立してなされるので、噴霧化室３に対する貯蔵部１の位置決めに関して、より多くの自由度を供給する利点を持つ。噴霧化室と貯蔵部との間での液体交換による温度低下が不十分な場合、冷却手段９が噴霧器２０に含まれてもよい。図５は、冷却手段９が戻りチャネル７に加えられた実施形態を示す。冷却手段は、ペルティエ素子のような能動部品でもよいし、冷却液体を使用してもよいし、又はヒートシンクのような受動部品でもよい。実施形態において、戻りチャネル７の表面領域は、周囲の物質又は空気との改善された熱交換を可能にするために、ヒートシンクで拡大される。図に示されていない他の実施形態において、及び貯蔵部の壁の内面領域及び形状は、液体と貯蔵部の材料との間での熱交換を最適化するため、貯蔵部に含まれる液体との接触領域を最大にするのに適している。貯蔵部は、例えば銅のような低い比熱を持つ物質で、好ましくは作られている。貯蔵部は、更に、転送された熱を噴霧器を囲む周囲空気へ容易に交換できる領域へ熱を転送するのに適した熱導体と結合される。図に示されていない他の実施形態において、液体センサは貯蔵部と噴霧化室との間に位置されて、霧状にされる液体がほぼ全てエアロゾル化されると、このことがコントローラにより検出され、ポンプ手段及び振動手段はスイッチを切られる。図７は、図７の左図に示されるような複数の移動素子３２を有するポンプ手段８の一例を示す。複数の移動素子３２は、図７の右図を参照すると、液体の流れ３３に結果的になる動きのような蠕動運動を作るために、弾力部材３１と複数の移動素子との間に固定される可撓性のチューブ又はチャネル３０を連続して押圧する。液体は、ポンプ８と直接接触してないので、これは、ポンプが定期的に掃除される必要がないという利点を持つ。衛生のために、可撓性のチューブ３０は、噴霧器の使用の後、掃除されるか又は置き換えられてもよい。

図８は、エアゾール生成装置２０において霧状にされる液体の温度制御の方法の実施形態を示す。当該方法は、貯蔵部１を薬で充填するステップ４０を有する。これは、治療に対応して計量されるボリュームであってもよい。貯蔵部１を充填した後、又はその間、次のステップ４１において、液体の一部は、噴霧化室３に受け取られ、噴霧化室３は受け取られた液体を霧状にする。次に、患者による噴霧器２０の発動の後のステップ４２において、コントローラ１３は、小さな滴の噴霧６の生成を引き起こす振動手段４を起動させる。振動手段４に供給されるエネルギーの一部は、熱として消散される。霧状にする間、当該方法の次のステップ４３において、噴霧化室３の液体の温度がセンサ１４で測定される。コントローラ１３は、ステップ４４において、予め定められた閾値と測定された温度とを比較する。温度が前記閾値より高い場合、コントローラ１３は、後続のステップ４５において、噴霧化室３の液体の温度が予め定められた閾値より下がるまで、噴霧化室と貯蔵部との間で液体を交換させるために、ポンプ手段８を起動させる。当該方法の他の実施形態において、コントローラ１３は、測定された液体温度が図８の点線により示されるような他の予め定められた閾値を上回って上昇した場合、振動手段４が駆動される電力レベルを低下させる。他の実施形態においては、液体温度を測定するステップがなく、患者が噴霧器を起動させるとき、噴霧化室と貯蔵部との間で液体の交換が開始される。

本発明をまとめると、エアゾール生成装置２０は、霧状にされる液体を含むための貯蔵部１と、貯蔵部から受け取られる液体の一部を霧状にするための噴霧化室３とを有する。エアゾール装置は、更に、振動源４により生じる熱により生じる噴霧化室の液体の温度上昇を低減するために貯蔵部からの液体と、噴霧化室に受け取られた液体の他の一部とを使用時に交換するための液体交換手段７、８を有する。

本発明は、図面及び前述の説明で例示され詳述されたが、斯様な図例及び説明は、図示的又は例示的であって、限定的ではないとみなされるべきであり、本発明は、開示された実施形態に限定されない。図面、明細書及び添付の請求の範囲の検討から、開示された実施形態に対するバリエーションは、請求された本発明を実施する際、当業者により理解され遂行できる。例えば、上記の実施形態において、振動手段は、液体の圧力波を引き起こして、液体がメッシュを通過するようにさせて、小さな液滴の噴霧を形成させる。本発明は、また、振動手段がメッシュ又はノズルプレートの振動を直接又は間接的に引き起こすために用いられ、振動手段により生じる熱が霧状にされた液滴の噴霧の温度上昇を引き起こす他の装置を持つ噴霧器に適用できる。

請求項において、「を有する」という用語は、他の要素又はステップを除外しないし、不定冠詞「ａ」又は「ａｎ」は、複数を除外しない。特定の手段が相互に異なる従属請求項において再引用されるという単なる事実は、これら手段の組合せが、有利に使用できないことを示さない。請求項内の何れの参照符号も、範囲を制限するものとして解釈されてはならない。

Claims (15)

1. 貯蔵部と、前記貯蔵部から液体の一部を使用時に受け取るための噴霧化室とを有する液体を霧状にするためのエアゾール生成装置であって、前記噴霧化室に結合され、液体の一部を振動させるための振動手段と、前記噴霧化室に受け取られた液体の他の一部を前記貯蔵部からの液体と使用時に交換するための液体交換手段を更に有する、エアゾール生成装置。
2. 前記液体交換手段が前記貯蔵部と前記噴霧化室との間に結合される少なくとも一つのチャネルを有する、請求項１に記載のエアゾール生成装置。
3. 前記液体交換手段が、前記貯蔵部から前記噴霧化室への液体の一部を使用時に供給するための供給チャネルと、前記噴霧化室から前記貯蔵部への液体の他の一部を供給するための戻りチャネルとを有する、請求項１に記載のエアゾール生成装置。
4. 前記液体交換手段がポンプ手段を有する、請求項１乃至３の何れか一項に記載のエアゾール生成装置。
5. 前記ポンプ手段が前記振動手段の制御に依存して動作する、請求項４に記載のエアゾール生成装置。
6. 前記貯蔵部に含まれる液体の温度を低下させるための冷却手段を更に有する、請求項１乃至５の何れか一項に記載のエアゾール生成装置。
7. 前記液体交換手段が、更に、液体の他の一部の温度を低下させるための冷却手段を有する、請求項１乃至５の何れか一項に記載のエアゾール生成装置。
8. 前記噴霧化室に含まれる液体の一部の温度を測定するための温度検知手段を更に有し、前記冷却手段及び／又は前記ポンプ手段は、測定された温度に依存して動作する、請求項６又は７に記載のエアゾール生成装置。
9. 前記噴霧化室は、液体が前記振動源と前記メッシュとの間のスペースにおいて受け取られるように設けられ、前記振動手段は、前記スペースに含まれる液体に振動を生じさせ、前記メッシュは、振動の結果として、小さな液滴の噴霧として前記噴霧化室に受け取られる液体の他の一部を分散させるための複数の開口部を持つ、請求項１乃至８の何れか一項に記載のエアゾール生成装置。
10. 使用時に、前記貯蔵部と前記噴霧化室との相対的な位置の高さの違いが、重力の結果として前記貯蔵部から前記噴霧化室への液体の流れを引き起こす、請求項１乃至９の何れか一項に記載のエアゾール生成装置。
11. 前記貯蔵部は、計量室及びオーバフロー室を有し、前記計量室は霧状にされる液体のボリュームを定め、前記計量室は、液体が前記エアゾール生成装置の外から前記計量室に注入されて、過度のボリュームの液体が前記オーバフロー室に保持されるように設けられ、前記噴霧化室は、前記計量室から液体の一部を受け取るように設けられ、前記計量室と前記噴霧化室との間で液体の他の一部を交換する、請求項１乃至１０の何れか一項に記載のエアゾール生成装置。
12. 貯蔵部から受け取られる液体の一部を霧状にするための噴霧化室を有するエアゾール生成装置で霧状にされる液体の温度制御の方法であって、前記貯蔵部に液体を充填するステップと、前記噴霧化室の液体の一部を受け取るステップと、液体の一部の霧状化を制御するために振動手段を制御するステップと、前記貯蔵部と前記噴霧化室との間で、前記噴霧化室に受け取られた液体の他の一部を交換するステップとを有する、方法。
13. 他の一部を交換するステップが、前記噴霧化室及び／又は前記振動手段に含まれる液体の温度に依存する、請求項１２に記載の方法。
14. 前記交換するステップが、前記噴霧化室から戻りチャネルを介して前記貯蔵部への液体の流れを生成するステップを含む、請求項１２又は１３に記載の方法。
15. 前記振動手段を制御するステップが、前記貯蔵部に含まれる液体の温度に依存する、請求項１４に記載の方法。