JP2023025852A

JP2023025852A - 液体製剤噴霧化のためのマルチ噴射ポートを有するベンチュリデバイス

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Publication number: JP2023025852A
Application number: JP2021131250A
Authority: JP
Inventors: パトリツィア・ゾウンザ; Nzounza Patrycja; ロイック・カルドン; Cardon Loic; ウラム・パク; U-Ram Park
Original assignee: LOreal SA
Current assignee: LOreal SA
Priority date: 2021-08-11
Filing date: 2021-08-11
Publication date: 2023-02-24
Anticipated expiration: 2041-08-11
Also published as: JP7674189B2

Abstract

【課題】ベンチュリ管の性能を改善して、噴射性能の安定性の改善をもたらすこと。
【解決手段】ベンチュリデバイスは、長手方向中心軸と、液体製剤を含有する液体容器がその上に搭載された搭載フランジと、長手方向中心軸に沿って延びる内部通路と、を含み、内部通路は、内径を有する入口および内径を有する出口を含む先細部分と、内径を有する入口および内径を有する出口を含む末広部分と、内径を有する入口および内径を有する出口を含む加速および混合部と、を含み、先細部分の出口は加速および混合部の入口に接続され、加速および混合部の出口は末広部分の入口に接続され、搭載フランジを内部通路内に貫通する２つ以上の噴射ポートが搭載フランジ内に形成されること、および液体製剤が０．５Ｐａ・ｓを超える粘度を有すること、を特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、経皮送達のために、たとえば水、オイル、ローションなどの液体製剤を噴霧化して噴射するためのマルチ噴射ポートを有するベンチュリデバイスに関する。本発明はまた、そのようなベンチュリデバイスを含む噴射システムに関する。

ヒアルロン酸を含む液体ローションなどの液体製剤は、一般的に浅い経皮送達（すなわち、浅い深度の経皮送達）により、顔、手、および腕など、使用者の体の特定の部分に塗布される。

特に、液体製剤の粒子を加速することによって１００ｍ／ｓ以上が達成されるとき、経皮吸収効果が強化されることが、多くの研究を通して発見されている。液体製剤を噴霧化して供給するためにベンチュリ管を使用することは、従来技術からよく知られている。

特許文献１（ゴールドナノテック社）は、固定された量の液体を噴霧化粒子に変える液体誘導デバイスを開示している。液体誘導デバイスは、液体を含有するボトルと、ボトルと流体連通しているベンチュリ管とを含む。加圧ガスがベンチュリ管を通って流れ、ボトル内に含有される液体を噴霧化する。

特許文献２（ゴールドナノテック社）は、美容および医療用の物質を噴射するための薬物送達デバイスを開示している。送達デバイスは、ベンチュリ管形状を有する薬物送達加圧管と、薬物を含有して薬物送達加圧管と流体連通している容器とを含む。加圧ガスは、薬物送達加圧管を通って流れ、容器内に含有される液体を噴霧化する。

しかしながら、一般的な噴射ポートを有するベンチュリ管が使用されたとき、カルマン渦と呼ばれる流れ不安定現象が観察され、それは、液体製剤の噴射に悪影響を及ぼし、粒子サイズを増大させるかまたはベンチュリ管の加速および混合能力を低下させるという問題を引き起こす。

通常、ベンチュリ管は、１つの流体入口と１つの出口とを有する。液体の噴射と加速および混合とを同時に実行するために、ベンチュリ管の中点、すなわち流体の加速および混合が最大化される点において製剤が噴射され得る接続通路を確保することが必要である。通常、接続通路は、ベンチュリの加速および混合部の中に、または流体の入り口の近くに配置される。流体の流れが加速されると、この通路は、液体をベンチュリ管の中心に自然発生的に誘導し、ベンチュリ管において、流体の強い圧力および速度が、誘導された液体を粒子に縮小させて出口に移動させる。

しかしながら、噴射するとき、特に高い粘度の液体を噴射するとき、噴射の結果は不均一になる。出口を通して噴射された液体製剤は、１００ｍ／ｓ以上の速度を有し、それは、化粧品組成物のより強い経皮吸収能力を有することが予期される。噴射された粒子の速度が速いほど、粒子サイズ分布はより不安定になる。これは、よく知られている流体動力学における現象、より具体的には、旋回渦の繰返しパターンを有するカルマン渦であり、それは、流れ方向にある障害物の周りで流体の流れの不安定な分離の原因となる。ベンチュリシステムでは、単一の液体噴射ポートは障害物として働き、噴射の結果、カルマン渦を生じる。

米国特許出願公開第２０１８／００９９１０４号明細書米国特許出願公開第２０１１／０１３７２８１号明細書特開２０２０－２１３５５０号

本発明の目的は、ベンチュリ管の性能を改善して、噴射性能の安定性の改善をもたらすことである。特に、本発明の目的は、（０．５Ｐａ・ｓを超えるような）高い粘度を有する化粧品製剤を使用する噴霧化性能を改善することである。

上述の目的を達成するために、本発明はベンチュリデバイスを提供し、ベンチュリデバイスは、長手方向中心軸と、液体製剤を含有する液体容器が液密に取り外し可能にその上に搭載された搭載フランジと、長手方向中心軸に沿って延びる内部通路と、を含み、内部通路は、先細部分の２つの端部の各々にそれぞれ配置された、内径を有する入口および内径を有する出口を含む先細部分と、末広部分の２つの端部の各々にそれぞれ配置された、内径を有する入口および内径を有する出口を含む末広部分と、加速および混合部の２つの端部の各々にそれぞれ配置された、内径を有する入口および内径を有する出口を含む加速および混合部と、を含み、先細部分の出口は加速および混合部の入口に接続され、加速および混合部の出口は末広部分の入口に接続され、搭載フランジを内部通路内に貫通する２つ以上の噴射ポートが搭載フランジ内に形成されること、液体製剤がたかだか０．５Ｐａ・ｓの粘度を有すること、および入口の内径のサイズが０．１～３ｍｍ、好ましくは０．３～０．６ｍｍであることを特徴とする。

本発明による実施形態では、噴射ポートは、加速および混合部内に貫通し、２つ以上の噴射ポートは、長手方向中心軸に直角の方向に整列される。

本発明による実施形態では、先細部分の入口の内径と、加速および混合部の内径と、末広部分の出口の内径と、の比は、２：１：２～３：１：３である。先細部分の内径は、入口から出口まで直線的にまたは指数関数的に減少し、末広部分の内径は、入口から出口まで直線的にまたは指数関数的に増加する。

本発明はまた、上述のベンチュリシステムと、噴射される液体製剤を含有してベンチュリシステムの内部通路と通じている容器と、ベンチュリシステムの先細部分の入口に結合されて入口に加圧ガスを供給するデバイスと、を含む噴射システムを提供する。

本発明による実施形態では、デバイスは、加圧ガスを含有するガス容器を含むか、またはベンチュリシステムに供給されるガスを加圧するために、シリンダとシリンダ内に配置されて滑動可能なピストンとを含む。

本発明による実施形態では、ピストンは、電気モータによって駆動される。加圧ガスは、空気、ＣＯ_２、Ｎ_２、Ｎ_２Ｏ、ＮＯ、Ｏ_２、または生体への利用性を有する非毒性ガスである。

本発明は、その非限定的な実施形態についての以下の説明を読めば、また添付の図面を検討すれば、よりよく理解され得る。

本発明によるベンチュリデバイスの実施形態の長手方向中心軸に沿った断面図である。本発明によるベンチュリデバイスの平面図である。本発明によるベンチュリデバイスを有する噴射システムの断面図である。性能試験において使用されるベンチュリデバイスの平面図である。図４ａの断面Ａ－Ａに沿った断面図である。性能試験において使用されるシステムの概略図である。従来技術におけるベンチュリデバイスを使用するときに２点において測定された粒子速度の結果を示す図である。本発明によるベンチュリデバイスを使用するときに２点において測定された粒子速度の結果を示す図である。従来技術におけるベンチュリデバイスを使用するときの粒径およびその累積ボリュームに対する分布の度数の結果を示す図である。本発明によるベンチュリデバイスを使用するときの粒径およびその累積ボリュームに対する分布の度数の結果を示す図である。

次に、図１から図５ｅを参照しながら、本発明のいくつかの例示的な実施形態について説明する。各図では、各要素の幅、長さ、高さ、直径などの縮尺比率は一定でない可能性があり、実際のものと異なる可能性がある。ある図では、ある要素または特徴が、強調のために実際よりも大きくまたは小さく描かれていることに留意されたい。

図１は、噴射される液体製剤Ｌを含有する液体容器２００を有する、本発明によるベンチュリデバイス１００の実施形態の長手方向中心軸Ｘ_１に沿った断面図を概略的に示す。図２は、ベンチュリデバイス１００の平面図を概略的に示す。ベンチュリデバイス１００は、液体容器２００が好適な手段によって液密に取り外し可能にその上に搭載される搭載フランジ１６０を含む。容器２００は、その開口側の上にフランジ２１０を含んでよく、フランジ２１０は、ベンチュリデバイス１００のフランジ１６０に対応する。一例として、限定はしないが、液体容器２００は、搭載フランジ１６０の上にねじ止めで搭載され得る。任意の他の好適な取り付け具が、使用され得る。

ベンチュリデバイス１００は、長手方向中心軸Ｘ_１に沿って連続的に延びる内部通路１１０を含む。図１に示すように、内部通路１１０は、先細部分１３０と、末広部分１４０と、加速および混合部１５０と、を含み、これらは長手方向中心軸Ｘ_１に沿って連続的に接続される。加速および混合部１５０は、先細部分１３０と末広部分１４０との間に配置される。

先細部分１３０は、それの各端部にそれぞれ配置された入口１３２と出口１３４とを有する。加速および混合部１５０も、それの各端部にそれぞれ配置された入口１５２と出口１５４とを有する。さらに、末広部分１４０は、それの２つの端部の各々にそれぞれ配置された入口１４２と出口１４４とを有する。先細部分１３０の出口１３４は、加速および混合部１５０の入口１５２に滑らかに連続的に接続される。同様に、加速および混合部１５０の出口１５４は、末広部分１４０の入口１４２に滑らかに連続的に接続される。

先細部分１３０の入口１３２および出口１３４は、それぞれ、内径（最大内径）Ｄ_１と内径（最小内径）Ｄ_４とを有する。同様に、末広部分１４０の入口１４２および出口１４４は、それぞれ、内径Ｄ_５（最小内径）と内径（最大内径）Ｄ_２とを有する。この実施形態では、先細部分１３０の内径は、入口１３２から出口１３４まで直線的に減少する一方で、末広部分１４０の内径は、入口１４２から出口１４４まで直線的に増加する。しかしながら、先細部分１３０および末広部分１４０の内径は、それぞれ、指数関数的に減少および増加してもよい。

この実施形態では、加速および混合部１５０は、入口１５２から出口１５４まで一定の内径Ｄ_３を有する。したがって、この実施形態では、先細部分１３０の出口１３４の内径Ｄ_４は、加速および混合部１５０の内径Ｄ_３と同じであり、末広部分１４０の入口１４２の内径Ｄ_５も、加速および混合部１５０の内径Ｄ_３と同じである。Ｄ_１：Ｄ_３：Ｄ_２の比は、好ましくは２：１：２～３：１：３である。任意の他の比も、必要に応じて使用され得る。

図２に最もよく示されるように、２つの噴射ポート１２０が、搭載フランジ１６０内に形成され、長手方向中心軸Ｘ_１に対して対称に配置される。すなわち、噴射ポート１２０は、長手方向中心軸Ｘ_１に直角の方向に整列される。噴射ポート１２０の各々は、搭載フランジ１６０を内部通路１１０内に貫通させる。したがって、内部通路１１０、特に加速および混合部１５０は、噴射ポート１２０を介して搭載フランジ１６０上に搭載された液体容器２００と流体連通している。この実施形態では、２つの噴射ポート１２０が形成されるが、３つ以上の噴射ポート１２０が形成され得る。

図３を参照しながら、本発明によるベンチュリデバイス１００を含む噴射システム３００の例示的な実施形態の断面図について概略的に説明する。噴射システム３００は、主に、ケーシング３０２と、電気モータ３０４と、ギヤボックス３０６と、シリンダ３０８と、ピストン３１０と、圧縮バネ３１２と、バッテリ３１４と、噴射ノズル３１６と、取り付け具３１８と、消音器３２０と、を含む。

ピストン３１０はシリンダ３０８内に挿入され、シリンダ３０８の中で（噴射ノズル３１６から離れて）後方におよび（噴射ノズル３１６に向かって）前方に滑動可能である。圧縮バネ３１２は、一端においてケーシング３０２に固定され、他端においてピストン３１０に結合される。電気モータ３０４はギヤボックス３０６に結合され、ギヤボックス３０６の１つのギヤがピストン３１０上に設けられたラックとかみ合う。モータ３０４は、バッテリ３１４によって電力を供給される。ベンチュリデバイス１００は、先細部分１３０の入口１３２が噴射ノズル３１６に隣接して配置されるように、取り付け具３１８によってケーシング３０２に取り付けられる。消音器３２０は、末広部分１４０の出口１４４を囲むように配置される。

使用中、バッテリ３１４は、モータ３０４に電力を供給し、モータ３０４の出力は、ギヤボックス３０６を介してピストン３１０に伝達される。モータ３０４の軸の回転が、ギヤボックス３０６とピストン３１０上に設けられたラックとを介してシリンダ３０８内のピストン３１０の直線的後退運動に変換される。ピストン３１０の後退運動が、圧縮バネ３１２を圧縮する。ピストン３１０が一定の位置まで後方に動いたとき、ラックがギヤボックス３０６から外れ、その結果、ピストン３１０が圧縮バネ３１２の復元力によって前進する。ピストン３１０の前進によってシリンダ３０８内の空気が圧縮され、圧縮空気が、噴射ノズル３１６を介して内部通路１１０内に噴射される。内部通路１１０を通って流れる圧縮空気は、加速および混合部１５０においてさらに加速され、負圧を発生して、容器２００内に含有される液体製剤を噴射ポート１２０を介して加速および混合部１５０内に引き込む。引き込まれた液体製剤は、圧縮空気によって噴霧化されて、末広部分１４０の出口１４４から噴射される。

噴射システムのより詳細な構成および動きが、特許文献３において開示されており、その開示は、参照により本出願に組み込まれる。モータ駆動のピストンの代わりに、噴射システムは、加圧ガスを含有するガス容器（図５ａに示す）を使用してもよい。空気、ＣＯ_２、Ｎ_２、Ｎ_２Ｏ、ＮＯ、Ｏ_２、または生体への利用性を有する非毒性ガスなどが、加圧ガスのために使用され得る。

本発明者は、従来技術におけるベンチュリデバイスと比較して、本発明によるベンチュリデバイスの改善を確認するために試験を実施した。図４ａおよび図４ｂに示すベンチュリデバイスが使用される。本発明によるベンチュリデバイスと従来技術におけるものとの間の差は、噴射ポートの数である。本発明によるベンチュリデバイスは２つの噴射ポートを有する一方で、従来技術におけるベンチュリデバイスは単一の噴射ポートを有する。

試験に使用されたベンチュリデバイスの寸法は以下のとおりである。
－ベンチュリ管の長さ、５２．５ｍｍ
－噴射ポートの直径、０．３ｍｍ
－加速および混合部の直径、３．５ｍｍ
－出口の直径、９ｍｍ
使用された液体は、水と、１％のヒアルロン酸溶液を０．７％のフェノキシエタノールとともに含む製剤と、の混合物である。液体の粘度は３．３７Ｐａ・ｓである。入力ガスは、化粧品含有物または製剤と相互作用しないＣＯ_２、空気、窒素、または任意の他のガスである。入力ガス圧力は、１～１０バールである。

図５ａは、噴射された流体の速度を測定するモデルを概略的に示す。点１は、液体が容器から供給される加速および混合部の半径方向および長手方向の中心に位置する。点２は、出口の半径方向の中心に位置する。

図５ｂおよび図５ｃは、それぞれ、噴射の持続時間に対する液体の速度の変動を示すグラフを示しており、持続時間が横軸にプロットされ、液体の速度が縦軸にプロットされる。図５ｂは、単一の噴射ポートを有するベンチュリデバイスを使用するときの結果を示す一方で、図５ｃは、２つの噴射ポートを有するベンチュリデバイスを使用するときの結果を示す。本発明者は、２つの噴射ポートを有するベンチュリデバイスの結果が、単一の噴射ポートを有するベンチュリデバイスの結果より安定した液体の速度を取得することができることを観察した。

図５ｄおよび図５ｅは、液体の粒径の変動を示すグラフを示す。図５ｄは、単一の噴射ポートを有するベンチュリデバイスを使用するときの結果を示す一方で、図５ｅは、２つの噴射ポートを有するベンチュリデバイスを使用するときの結果を示す。加えて、表１は、粒径の累積ボリューム分布における平均直径を示す。表１内の「Ｄｖ１０（小さい１０％）」は、累積ボリューム分布の１０パーセンタイルを意味し、それは、そのサイズより下にサンプルのボリュームの１０％が存在するサイズであり、それゆえ、それは、母集団の中の最も細かい粒子に対する変化を追跡するために使用される。表１内の「Dv50（小さい５０％）」は、累積ボリューム分布の細かい側から数えた50パーセンタイルを意味する。表１内の「Average_D66%」は、累積ボリューム分布内の粒径の中央６６％の平均を意味する。「ギャップ」は、単一のポートの平均直径に対する単一のポートと２つのポートとの間の平均直径の差のパーセンタイルを示す。本発明者は、２つの噴射ポートを有するベンチュリデバイスが、単一の噴射ポートを有するベンチュリデバイスより細かい粒子を取得することができることを観察した。

上記で説明した実施形態によるベンチュリデバイスの一例の特定のデータを以下に記載する。しかしながら、本発明はこれらの値に限定されない。
－ベンチュリデバイスの長さ、３０～１００ｍｍ
－加速および混合部の内径、３．５ｍｍ
－先細部分の入口および末広部分の出口の直径、加速および混合部の内径より２～３倍大きい
－噴射ポートの直径、０．１～１ｍｍ、好ましくは０．１～０．６ｍｍ

本発明の好ましい実施形態について、図面を参照して詳細に上記で説明した。しかしながら、本発明は、これらの実施形態に限定されず、本発明の範囲から逸脱することなく、上記で説明した実施形態に、様々な修正および変更が行われる場合があり、そのような修正および変更もまた、本発明の範囲に含まれる。

１００ベンチュリデバイス
１１０内部通路
１２０噴射ポート
１３０先細部分
１３２入口
１３４出口
１４０末広部分
１４２入口
１４４出口
１５０加速および混合部
１５２入口
１５４出口
１６０搭載フランジ
２００液体容器
２１０フランジ
３００噴射システム
３０２ケーシング
３０４電気モータ
３０６ギヤボックス
３０８シリンダ
３１０ピストン
３１２圧縮バネ
３１４バッテリ
３１６噴射ノズル
３１８取り付け具
３２０消音器

Claims

長手方向中心軸（Ｘ_１）と、
液体製剤（Ｌ）を含有する液体容器（２００）が液密に取り外し可能にその上に搭載された搭載フランジ（１６０）と、
前記長手方向中心軸（Ｘ_１）に沿って延びる内部通路（１１０）と、
を含み、前記内部通路は、
先細部分（１３０）の２つの端部の各々にそれぞれ配置された、内径（Ｄ_１）を有する入口（１３２）および内径（Ｄ_４）を有する出口（１３４）を含む先細部分（１３０）と、
末広部分（１４０）の各端部にそれぞれ配置された、内径（Ｄ_５）を有する入口（１４２）および内径（Ｄ_２）を有する出口（１４４）を含む末広部分（１４０）と、
加速および混合部（１５０）の各端部にそれぞれ配置された、内径（Ｄ_３）を有する入口（１５２）および内径（Ｄ_３）を有する出口（１５４）を含む加速および混合部（１５０）と、
を含み、
前記先細部分（１３０）の前記出口（１３４）は前記加速および混合部（１５０）の前記入口（１５２）に接続され、かつ前記加速および混合部（１５０）の前記出口（１５４）は前記末広部分（１４０）の前記入口（１４２）に接続されており、
前記搭載フランジ（１６０）を前記内部通路（１１０）内に貫通する２つ以上の噴射ポート（１２０）が前記搭載フランジ（１６０）内に形成されること、および前記液体製剤（Ｌ）が最大でも０．５Ｐａ・ｓの粘度を有すること、を特徴とする、ベンチュリデバイス（１００）。
前記噴射ポート（１２０）は、前記加速および混合部（１５０）内に貫通する、請求項１に記載のベンチュリデバイス（１００）。
前記２つ以上の噴射ポート（１２０）は、前記長手方向中心軸（Ｘ_１）に直角の方向に整列される、請求項１または２に記載のベンチュリデバイス（１００）。
前記先細部分（１３０）の前記入口（１３２）の前記内径（Ｄ_１）と、前記加速および混合部（１５０）の前記内径（Ｄ_３）と、前記末広部分（１４０）の前記出口（１４４）の前記内径（Ｄ_２）と、の比は、２：１：２またはそれよりより大きい比である、請求項１から３のいずれか一項に記載のベンチュリデバイス（１００）。
前記先細部分（１３０）の前記内径は、前記入口（１３２）から前記出口（１３４）まで直線的にまたは指数関数的に減少し、前記末広部分（１４０）の前記内径は、前記入口（１４２）から前記出口（１４４）まで直線的にまたは指数関数的に増加する、請求項１から４のいずれか一項に記載のベンチュリデバイス（１００）。
請求項１から５のいずれか一項に記載の前記ベンチュリデバイス（１００）と、
噴射される液体製剤（Ｌ）を含有して前記ベンチュリデバイス（１００）の前記内部通路（１１０）と通じている容器（２００）と、
前記ベンチュリデバイス（１００）の前記先細部分（１３０）の前記入口（１３２）に結合されて前記入口（１３２）に加圧ガスを供給するデバイスと、
を含む、噴射システム（３００）。
前記デバイスは、前記ベンチュリデバイス（１００）に供給される加圧ガスを含有するガス容器を含む、請求項６に記載の噴射システム（３００）。
前記デバイスは、前記ベンチュリデバイス（１００）に供給される前記ガスを加圧するために、シリンダ（３０８）と前記シリンダ（３０８）内に滑動可能に配置されたピストン（３１０）とを含む、請求項６に記載の噴射システム（３００）。
前記ピストン（３１０）は、電気モータ（３０４）によって駆動される、請求項８に記載の噴射システム（３００）。
前記加圧ガスは、空気、ＣＯ_２、Ｎ_２、Ｎ_２Ｏ、ＮＯ、Ｏ_２、または生体への利用性を有する非毒性ガスである、請求項６から９のいずれか一項に記載の噴射システム（３００）。