JP2019501765A - エアロゾル発生装置及びそのような装置を有する噴霧システム - Google Patents

Abstract

本発明は、エアロゾル生成に関する。振動素子の保護及びシールの改善された方法を提供するために、噴霧器のためのエアロゾル発生装置（１０）が提供される。エアロゾル発生装置は、ベース構造（１２）と、複数の開孔部を有するメッシュ（１４）と、振動素子（１６）とを有する。振動素子は、揺動運動を発生させるように構成されたピエゾ素子である。ピエゾ素子は、ベース構造に接続されて、振動運動としての揺動運動をベース構造に伝達する。さらに、メッシュはベース構造に取り付けられ、流体が供給されたときに複数の小さな液滴を生成してエアロゾルを形成するために、振動運動がメッシュに伝達される。ピエゾ素子のシールを提供するピエゾ素子のカプセル封止構造（１８）が設けられる。カプセル封止構造は、ベース構造に堅固に接続された３次元ケーシング構造として設けられ、３次元ケーシング構造の内部とピエゾ素子との間に距離空間（２０）を残す。

Description

本発明は、エアロゾル生成に関し、特に、エアロゾル発生装置及び噴霧システムに関する。

噴霧器では、液体の小さな液滴を気流中に供給してミストを発生させることによってエアロゾルが生成される。例えば、医療用医薬品の適用のために、噴霧吸入療法が適用される。ミスト又はエアロゾル液滴投薬は、患者によって吸入される空気流と共に運ばれる。液体の噴霧化のために、圧縮空気、超音波、又はメッシュ液滴発生器が提供される。メッシュ液滴発生器では、メッシュが振動され、液体が、単一又は複数のノズル又は開孔部（apertures）を含むメッシュ要素を通って押し出される。開孔部を出る流体は、エアロゾルの小滴の流れになる。エアロゾル発生システムは、噴霧器の一部として支持構造に取り付けてもよい。さらに、流体は、振動メッシュの表面に供給しなければならない。振動発生素子を液体との接触から保護しなければならない場合に、シリコーンオーバーモールドを設けてもよい。例えば、特許文献１には、シリコーンオーバーモールドが記載されている。しかしながら、その文献には、シリコーンオーバーモールドは表面に十分に接合しておらず、水密シールを提供するためにプライマー又は添加剤の使用が必要であることが示されている。

米国特許第６，５５４，２０１号

こうして、振動素子を保護してシールする改良された方法を提供する必要がある。

本発明の目的は、独立請求項の主題によって解決され、更なる実施形態が、従属請求項に組み込まれる。本発明の以下に記載する態様は、エアロゾル発生装置及び噴霧システムにも適用されることに留意されたい。

本発明によれば、噴霧器のためのエアロゾル発生装置が提供される。エアロゾル発生装置は、ベース構造と、複数の開孔部を有するメッシュと、振動素子とを有する。振動素子は、揺動運動を発生させるように構成されたピエゾ素子である。ピエゾ素子は、ベース構造に接続されて、振動運動としての揺動運動をベース構造に伝達する。メッシュは、ベース構造に取り付けられるか又はこのベース構造の一部として一体化され、振動運動は、複数の小さな液滴を生成して吸入目的のためのエアロゾルを形成するために、メッシュに伝達される。ピエゾ素子のシールを提供するピエゾ素子のカプセル封止構造が提供される。カプセル封止構造は、ベース構造に堅固に接続された３次元ケーシング構造として設けられ、３次元ケーシング構造の内部とピエゾ素子との間に距離空間を残す。

３次元ケーシング構造は、３次元ハウジング構造とも呼ばれ得る。カプセル封止構造は、ベース構造に組み付けられたときに、水密シールを提供する。

一例では、ケーシング構造は、ピエゾ素子のいずれの表面とも係合しないシールドである。すなわち、ケーシング構造はピエゾ素子と接触しない。

３次元ケーシング構造は、ピエゾ素子のカバーを提供する。

用語「噴霧器（nebulizer）」は、例えば吸入目的のためのエアロゾルを生成するために設けられた装置に関する。

一例では、エアロゾルは、吸入目的のために提供される。別の例では、エアロゾルは、ＨＶＡＣ（加熱、換気及び空調）システム又は加湿のための装置等の別の目的のために提供される。

依然としてピエゾ素子に対して距離空間を残す３次元ケーシング構造を設けることにより、ピエゾ素子と直接接触する材料が減少する。ピエゾ素子は、カプセル封止構造によって依然として保護されているが、更なる要素との更なる接触がないので、発生した振動力をメッシュの振動のために使用することができる。ケーシング構造のベース構造への固定によって、水密シールを形成することが可能になり、長期持続性のシールを提供する。こうして、ケーシング構造は、ピエゾ素子のいずれの表面とも係合しないが、ベース構造、例えばワッシャプラットフォームに取り付けられるようにシールドを提供する。距離空間及び材料の可撓性のために、ハウジング構造、すなわちカプセル封止構造に対する振動発生の影響が最小限に低減され、こうしてシール機能が改善される。

一例によれば、ベース構造は平坦又は３次元構造であり、３次元ケーシング構造は、ベース構造の２つの面の一方の面のみでベース構造に堅固に接続される。
これにより、固定化がさらに向上し、こうしてカプセル封止構造のシールが改善される。

一例によれば、３次元ケーシング構造は、ピエゾ素子の周りに少なくとも部分的にポケットを提供し、ピエゾ素子への電気接続のアクセスを可能にし、ポケットは水密である。
結果として、シール能力は、ピエゾ素子への十分なアクセスを依然として残しつつ、さらに改善される。

一例によれば、ケーシング構造は、プラスチックフィルム、金属フィルム、並びに射出成形又は熱成形又はスタンピング構造として提供される。
プラスチックフィルムは、薄いプラスチックフィルムとして提供してもよく、金属フィルムは、薄い金属フィルムとして提供してもよい。

「薄い」という用語は、カプセル封止構造の厚さを指し、均一な厚さであってもなくてもよい。厚さは、オーバーモールドプロセスを受けたとき又は上面全体に均一又は不均一に力が加えられたときに、崩壊しないポケットを形成する能力によって決定される。厚さはまた、ベース構造及びメッシュに取り付けられたときに、ピエゾ素子の制限に最小限の影響を与える能力によっても規定される。

一例によれば、ケーシング構造は、ＵＶ光が通過可能な透明材料から形成され、ケーシング構造は、ＵＶ光で活性化される接着剤を用いてベース構造に取り付けられる。
これは、取付け手順を容易にし、カプセル封止構造のシール能力（capacities）をさらに改善する。

一例によれば、ベース構造は円形ワッシャであり、ピエゾ素子は円形状を有する。
一例では、メッシュは平坦である。別の例では、メッシュはドーム形状である。別の例では、メッシュはベース構造の一部である。環状構造の提供によって、メッシュ上の振動衝撃が改善される。

一例によれば、３次元ケーシング構造を少なくとも部分的に包囲するエンクロージャが提供される。一例では、エンクロージャは、円形ピエゾの周りにあり、円形ピエゾの内径及び外径からある距離に堅固に接続される。
こうして、カプセル封止構造の更なる保護が提供され、カプセル封止構造は、主に、ピエゾ素子の周りに水密シールを形成するように向けられ得る。

一例によれば、エンクロージャは、３次元ケーシング構造を少なくとも部分的に包囲するハウジングとして設けられる。ハウジングは、３次元ケーシング構造をベース構造に押し付けるクランプ力を提供する。
これにより、シール能力がさらに改善され、こうして、ピエゾ素子の形態の振動素子のシールド及び隔離がさらに改善される。
一例では、ハウジングはベース構造を取り囲み、少なくとも１つの圧縮部材がハウジングとベース構造との間に配置される。
３次元ケーシング構造をベース構造に押し付ける力は、接着剤を使用して又は使用せずに提供することができる。ハウジングは、剛性ハウジングであってもよい。例えば、圧縮部材は、３次元ケーシング構造をベース構造に対して押し付けるための付勢力を提供する独立気泡発泡体から作られる。

一例によれば、エンクロージャは、３次元ケーシング構造を少なくとも部分的に覆うオーバーモールドとして設けられる。
一例では、ピエゾ素子は、ベース構造の一方の面に配置され、オーバーモールドはまた、ベース構造の外周部と、ベース構造の反対面の少なくとも一部とを包囲する。

一例では、オーバーモールドは、シリコーン又はＴＰＥ（熱可塑性エラストマー）から作られる。例えば、オーバーモールドは、ケーシングの一部をカプセル化するために設けられる。
この実施例によれば、あるプラスチック又は金属でオーバーモールドされたときのＴＰＥは、追加の接着剤を使用せずに分子結合を生成することができる。

一例では、カプセル封止構造、ピエゾ素子、及び別個のメッシュ、又は、カプセル封止構造、及びピエゾ素子は、同じ接着剤又はエポキシ系を用いて取り付けられる。ピエゾ素子は、ラップアラウンド（wraparound）電極を使用することができ、導電性接着剤の使用を必要としない。

別の例では、カプセル封止構造は、緩和部材（relieve）又はベローズ等の可撓性を改善する追加の特徴を含む。
別の例では、３次元ケーシング構造は、ベース構造に恒久的に接続されたときに、屈曲したり曲がったりする。
別の例では、３次元ケーシング構造は、単一の構成要素を形成するために同じメッシュ材料及び開孔部を製造する。

本発明によれば、空気流入口及び空気流出口を有する空気流路を含む噴霧システムも提供され、液体を収容する液体リザーバが設けられ、エアロゾルを形成するために液体リザーバから小さな液滴が生成される。さらに、上記の実施例の１つによるエアロゾル発生装置が提供される。流体リザーバは、メッシュが流体と接触するようにエアロゾル発生装置に隣接して配置される。エアロゾル発生装置は、空気流路と流体連通して配置される。ピエゾ素子は、流体リザーバ及び空気流路に対して密封（seal off）される。

別の噴霧器の構成では、流体リザーバは、定期的に閉じて流体の流れを止めるか又は開いたままにすることができる導管を介して、エアロゾル発生器に液体を計量供給するように構成される。

一態様によれば、シールが、内部に振動発生素子としてのピエゾ素子までいくらかの距離を依然として残すカプセル封止構造の形態で提供される。カプセル封止構造は、ベース構造に接続され、ベース構造にはピエゾ素子も接続される。こうして、液滴が生成される液体からピエゾ素子を隔離又は遮蔽する水密シールが設けられるが、シールは、振動素子がシールに接触又は付勢することなく振動するための空間を依然として提供する。

噴霧器の一部としてのエアロゾル発生器は、ハウジング構造内に取り付けられ、ハウジング構造は、カプセル封止構造の上面と接触するためのオーバーモールド等の二次材料を必要とするか又は必要としない。

本発明のこれらの態様及び他の態様は、以下に記載される実施形態を参照して説明され明らかになるであろう。

エアロゾル発生装置の一例の概略断面図である。 エアロゾル発生装置の更なる例を示す図である。 エアロゾル発生装置のさらに他の例の概略断面図である。 エアロゾル発生装置の更なる例の更なる断面図である。 エアロゾル発生装置のさらに他の例の概略断面図である。 エアロゾル発生装置の更なる例の断面図である。 エアロゾル発生装置の別の例の断面図である。 エアロゾル発生装置の更なる例の断面の斜視図である。 エアロゾル発生装置の更なる例の一部を示す図である。 噴霧システムの一例の概略断面図である。

本発明の例示的な実施形態について、以下の図面を参照して以下説明する。
図１ａは、噴霧器のためのエアロゾル発生装置１０を示す。エアロゾル発生装置は、ベース構造１２と、複数の開孔部を有するメッシュ１４とを含む。（以下では、開孔部は、これ以上図示及び説明しないことに留意されたい。）さらに、振動素子１６が設けられる。振動素子１６は、揺動運動（oscillating movement）を生成するように構成されたピエゾ素子である。ピエゾ素子は、ベース構造１２に接続されて、振動運動（vibrational movement）としての揺動運動をベース構造に伝達する。メッシュ１４は、ベース構造１２に取り付けられ、振動運動は、複数の小さな液滴を生成してエアロゾルを形成するために、メッシュにさらに伝達される。

さらに、ピエゾ素子のシールを提供するピエゾ素子のカプセル封止構造（encapsulation）１８が設けられる。カプセル封止構造１８は、ベース構造１２に堅固に接続された３次元ケーシング構造として設けられる。もっとも、ケーシング構造の内側とピエゾ素子との間に距離空間２０が提供される。メッシュ１４は、平坦なメッシュ構造として、又はドーム形状のメッシュ等の３次元形状の構造として提供してもよいことに留意されたい。さらに、メッシュは、複数の開孔部を有する開孔構造を提供する。さらに、メッシュは、メッシュ部材を有するメッシュ構造、又はグリッド部材を有するグリッド構造であり得るか、又は開孔部として複数の開口部（openings）を有する閉鎖構造であり得る。

一例では、ベース構造１２は平坦な構造である。別の例では、ベース構造１２は３次元構造である。

例えば図１ａに示されるように、３次元ケーシング構造、すなわちカプセル封止構造１８は、ベース構造１２の２つの面の一方の面のみでベース構造１２に堅固に接続される。

更なるオプションによれば、３次元ケーシング構造は、図１ａにオプションとして示されるように、ピエゾ素子の周りに少なくとも部分的に設けられたポケット２２を提供し、ピエゾ素子への電気接続のアクセスを可能にする（さらに図示せず）。ポケット２２は水密に形成される。

上述したように、一例では、ケーシング構造はプラスチックフィルムとして提供される。別のオプションでは、ケーシング構造は金属フィルムとして提供される。更なる例では、ケーシング構造は射出成形される。

更なるオプションによれば、ケーシング構造は、ＵＶ光が通過可能な透明材料から形成される。ケーシング構造は、ＵＶ（紫外線）光で活性化される接着剤を用いてベース構造１２に取り付けられる。

図１ｂは、別の例を示しており、ここで、カプセル封止構造１８及びメッシュ１４は、一体構造及び同じ材料として形成される。

図２は、ピエゾ素子、すなわち振動素子１６が、例えばワッシャの形態で設けられたベース構造にエポキシ層２４によって接続される更なる例を示す。さらに、カプセル封止構造１８は、プラスチック封止カバーとして提供される。距離空間２０も設けられる。オプションとして、３次元ケーシング構造を少なくとも部分的に包囲するエンクロージャ２６が設けられる。

オプションとして、メッシュ１４は、ドーム型メッシュとして提供される。

図示されるように、場合により、エンクロージャ２６は、３次元ケーシング構造を少なくとも部分的に収容するハウジングとして提供される。ハウジング、すなわちエンクロージャ２６は、３次元ケーシング構造をベース構造１２に押し付けるクランプ力を提供する。こうして、更なるオプションとして、ハウジングはベース構造を取り囲み、少なくとも１つの圧縮部材２８が、ハウジングとベース構造との間、例えばエンクロージャ２６とカプセル封止構造１８との間に配置され得る。例えば、圧縮部材は、接着剤によって取り付けられた独立気泡発泡体である。

図３には、エンクロージャ２６が例えばシリコーン又はＴＰＥ製のオーバーモールド３０として設けられる更なる例が示されている。こうして、図３に示されるオプションによれば、エンクロージャは、カプセル封止構造１８の３次元ケーシング構造を少なくとも部分的に覆う。

オプションによれば、ピエゾ素子は、ベース構造の一方の面に配置され、オーバーモールドはまた、図３のオプションとして示されるように、ベース構造の外周部と、ベース構造の反対面の少なくとも一部とを囲む。

図４は、振動素子１６のピエゾ素子が接着剤、例えばエポキシ層によってワッシャの形態のベース構造１２に取り付けられる更なる例を示す。さらに、カプセル封止構造１８は、エポキシ層によってベース構造１２にも取り付けられる。さらにまた、メッシュ１４は、エポキシ層によってベース構造１２に取り付けてもよい。さらに、ベース構造１２が、装置のハウジング３２に直接的に取り付けられることが示されている。

図５ａ及び図５ｂにおいて、第１の矢印３３はメッシュを通過する液体を示し、第２の矢印３５は結果として生じるエアロゾルを示す。

図５ａは、メッシュセグメント３９によって覆われたベースの開口部３７によって形成されたメッシュの例を示す。

図５ｂは、ベースに複数の開口部４１によって形成されたメッシュの別の例を示す。換言すれば、メッシュはベース構造の一部である。一例では、材料は同じである。ベース構造の厚さは、均一であってもよく、又は変化してもよい。

図６ａは、ピエゾ素子の形態の振動素子１６がベース構造１２を形成するワッシャに接続される更なるオプションを示す。さらに、メッシュ１４は、ベース構造に取り付けられたドーム型メッシュである。３次元のプラスチック構造がカプセル封止構造１８を形成し、プラスチック構造がワッシャに取り付けられる。

オプションによれば、ベース構造１２は円形ワッシャであり、ピエゾ素子も円形状を有する。

図６ｂは別の例を示しており、ここでカプセル封止構造は、緩和部材又はベローズ４３等の可撓性を改善するための追加の特徴を含む。

図７は、空気流入口１０４及び空気流出口１０６を有する空気流路１０２を含む噴霧システム１００の概略断面図を示す。矢印１０７は可能な空気流を示す。さらに、液体を収容する流体リザーバ１０８が設けられ、液体から小さな液滴１０８が生成され、エアロゾルを形成する。小さな液滴は、点線の構造１０９で示される。さらに、上述した実施例の１つによるエアロゾル発生装置１０の例が示される。流体リザーバ１０８は、メッシュが流体と接触するようにエアロゾル発生装置に隣接して配置される。エアロゾル発生装置は、空気流路１０２と流体連通するように構成される。ピエゾ素子は、流体リザーバ及び空気流路に対して密封されている。

本発明の実施形態について、異なる主題を参照して説明していることに留意されたい。特に、いくつかの実施形態は、エアロゾル発生器の装置クレームを参照して記載しているが、他の実施形態は、噴霧器のシステムクレームを参照して記載している。しかしながら、当業者であれば、上記及び以下の説明から、他に通知しない限り、１つのタイプの主題に属する特徴の任意の組合せに加えて、異なる主題に関連する特徴同士の間の任意の組合せも、本願に開示されているものとみなされる。ただし、全ての機能を組み合わせることで、機能の単純な総和以上の相乗効果が得られる。

本発明について、図面及び前述の説明において詳細に図示し説明してきたが、そのような図示及び説明は、例又は例示的であって、限定的なものではないとみなすべきである。本発明は開示された実施形態に限定されない。開示された実施形態に対する他の変形形態は、図面、明細書の開示、及び従属請求項の検討から、特許請求の範囲に記載された発明を実施する際の当業者によって理解され、達成され得る。

特許請求の範囲において、「備える、有する、含む（comprising）」という単語は、他の要素又はステップを排除するものではなく、不定冠詞「１つの（a, an）」は、複数を除外するものではない。単一のプロセッサ又は他のユニットが、請求項に列挙された、いくつかのアイテムの機能を充足することができる。特定の手段が互いに異なる従属請求項に列挙されているという単なる事実は、これらの手段の組合せを有利に利用できないことを示すものではない。特許請求の範囲におけるいかなる参照符号も、その範囲を限定するものとして解釈すべきではない。

Claims (10)

1. 噴霧器のためのエアロゾル発生装置であって、当該エアロゾル発生装置は、
   ベース構造と、
   複数の開孔部を有するメッシュと、
   振動素子と、を有しており、
   前記振動素子は、揺動運動を発生させるように構成されたピエゾ素子であり、
   前記ピエゾ素子は、前記ベース構造に接続されて、振動運動としての前記揺動運動を前記ベース構造に伝達し、
   前記メッシュは、前記ベース構造に取り付けられるか又は前記ベース構造の一部として一体化され、前記振動運動は、複数の小さな液滴を生成してエアロゾルを形成するために、前記メッシュに伝達され、
   前記ピエゾ素子のシールを提供する前記ピエゾ素子のカプセル封止構造が設けられ、
   前記カプセル封止構造は、前記ベース構造に堅固に接続された３次元ケーシング構造として設けられ、前記３次元ケーシング構造の内部と前記ピエゾ素子との間に距離空間を残す、
   エアロゾル発生装置。
2. 前記ベース構造は平坦又は３次元構造であり、前記３次元ケーシング構造は、前記ベース構造の２つの面の一方の面のみで前記ベース構造に堅固に接続される、請求項１に記載のエアロゾル発生装置。
3. 前記３次元ケーシング構造は、前記ピエゾ素子の周りに少なくとも部分的にポケットを提供し、前記ピエゾ素子への電気接続のアクセスを可能にし、該ポケットは水密である、請求項１又は２に記載のエアロゾル発生装置。
4. 前記ケーシング構造は、
   ｉ）プラスチックフィルム、
   ｉｉ）金属フィルム、又は、
   ｉｉｉ）射出成形、熱成形、又はスタンピング加工、
   として提供される、請求項１乃至３のいずれか一項に記載のエアロゾル発生装置。
5. 前記ケーシング構造は、ＵＶ光が通過可能な透明材料から形成されており、
   前記ケーシング構造は、ＵＶ光で活性化される接着剤を用いて前記ベース構造に取り付けられる、請求項１乃至４のいずれか一項に記載のエアロゾル発生装置。
6. 前記ベース構造は円形ワッシャであり、前記ピエゾ素子は円形状を有する、請求項１乃至５のいずれか一項に記載のエアロゾル発生装置。
7. 前記３次元ケーシング構造を少なくとも部分的に包囲するエンクロージャが提供される、請求項１乃至６のいずれか一項に記載のエアロゾル発生装置。
8. エンクロージャは、前記３次元ケーシング構造を少なくとも部分的に包囲するハウジングとして設けられ、
   前記ハウジングは、前記３次元ケーシング構造を前記ベース構造に押し付けるクランプ力を提供し、
   好ましくは、前記ハウジングは前記ベース構造を取り囲み、少なくとも１つの圧縮部材が、前記ハウジングと前記ベース構造との間に配置される、請求項１乃至７のいずれか一項に記載のエアロゾル発生装置。
9. エンクロージャは、前記３次元ケーシング構造を少なくとも部分的に覆うオーバーモールドとして設けられ、
   好ましくは、前記ピエゾ素子は前記ベース構造の一方の面に配置され、前記オーバーモールドはまた、前記ベース構造の外周部と、前記ベース構造の反対面の少なくとも一部とを包囲する、請求項１乃至８のいずれか一項に記載のエアロゾル発生装置。
10. 噴霧システムであって、当該噴霧システムは、
    空気流入口及び空気流出口を有する空気流路と、
    液体を収容するように設けられた流体リザーバであって、前記液体から小滴が生成されてエアロゾルを形成する、流体リザーバと、
    請求項１乃至９のいずれか一項に記載のエアロゾル発生装置と、を有しており、
    流体リザーバは、前記メッシュが流体と接触するように前記エアロゾル発生装置に隣接して配置され、
    前記エアロゾル発生装置は、前記空気流路と流体連通して構成され、
    前記ピエゾ素子は、前記流体リザーバ及び前記空気流路に対して密封される、
    噴霧システム。

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