JP5419834B2 - 合成ジェットに基づく薬剤投与方法および装置 - Google Patents

Description

本発明は、一般的に、薬剤および薬物の計量と包装と投与との分野に関する。本発明の用途は、特に、計量され、かつ包装された吸入療法用乾燥粉末状薬剤および薬物の投与にあるとともに、こうした用途に関して説明されるが、液体状薬剤の投与を含むその他の用途が予期される。

ある一定の気道疾患においては、治療薬の直接投与による治療が功を奏することは周知である。これらの薬剤の多くは、乾燥粉末形態で最も容易に入手可能であるため、これらの投与は、前記粉末状物質を鼻または口を介して吸入することにより最も簡便に達成される。この粉末形態は、薬物を正確に、その作用が必要とされうる所望の部位に沈着させることができ、したがって、しばしば非常に微量の投与量によりその他の手段によって投与されるより大量の投与量の場合と同等の効き目を得ることができ、その結果として、望ましくない副作用の発現率と投薬代とを大幅に減らすことができるという点において、薬剤の活用率が高められるという成果をもたらす。それ以外に、粉末形態の薬物は、呼吸器系以外の疾患の治療に用いられうる。薬物を肺の極めて大きい表面積上に沈着させると、前記薬物は、血流中に非常に急速に吸収され得、したがって、この投与方法は、注射、錠剤またはその他の従来的な手段による投与に取って代わりうる。

製薬業界の見解では、薬物の生物学的利用能は、気道に送り込まれる薬物粒子が１〜５ミクロンの大きさである場合に最適となる。薬物粒子がこの大きさの範囲内であることが必要とされる場合、乾燥散剤投与システムは、数多くの問題に対処する必要がある：

（１）小径の粒子は、製造および保管中に、自身上において静電荷を生じしめる。これにより、粒子が凝集または凝結して、その結果として、５ミクロンより大きい有効径を有する粒子塊となる。このため、これらの大径の塊状体が肺の深部に到達する確率が低下する。さらにまた、その結果として、患者が吸収することができる薬物の割合が低下する。

（２）患者に投与されることが必要な有効薬物の量は、数十マイクログラム程度でありうる。現在の散剤充てん設備は、ミリグラム単位の量の一定分量の薬物を許容可能な精度で効果的に送給することができないため、標準的な慣行として、有効薬物は、ラクトース等の増量剤または増量材と混合される。この添加物もまた、薬物を「流動容易」にする。場合によっては、この増量剤は、キャリアーと呼ばれることもある。これらのキャリアー粒子は、しばしば、大きさにおいて、薬物粒子より大きい。乾燥散剤吸入器が薬物をキャリアーから分離させる能力は、設計の有効性において重要な性能パラメータとなる。

（３）５ミクロンを上回る大きさを有する有効薬物粒子は、口または咽喉内のいずれかに沈着する。これらの部位における薬物の生物学的利用能および吸収は、肺の場合とは異なるため、このことは、また別のレベルの不確実性をもたらす。乾燥散剤吸入器は、これらの部位に沈着する薬物を最小限に抑えて、薬物の生物学的利用能に関連ある不確実性を低下させることが必要である。

従来技術の乾燥散剤吸入器（ＤＰＩ）は、一般的に、薬物（有効薬物にキャリアーを加えたもの）を高速空気流中に導入する手段を有する。この高速空気流は、微粉状の粒子の塊状体を粉砕するか、または薬物粒子をキャリアーから分離させる一次機構として用いられる。こうした粉末形態の薬剤の投与に用いられるいくつかの吸入装置は、従来技術において周知である。たとえば、特許文献１；特許文献２；特許文献３；特許文献４および特許文献５に、散剤を内包するカプセルの頂部を穿孔または除去する手段を有する吸入装置であって、前記散剤は、吸息と同時に、穿孔または頂部除去されたカプセルから使用者の口内へと吸い出される吸入装置が開示されている。これらの特許のいくつかに、吸息時に散剤をカプセルから排出する上で補助的役割を果たして、吸気のみに依存しなくても散剤がカプセルから吸い出されるようにするプロペラ手段が開示されている。たとえば、特許文献６には、吸入前に散剤を内包するカプセルを下側チャンバ内に配置されて有する装置であって、使用者が穿孔ピンを手で押下することにより前記カプセルが穿孔される装置が開示されている。穿孔後に吸入が開始され、カプセルは、前記装置の上側チャンバ内へと引き込まれて、前記上側チャンバにおいて全方向に動き回って、穿孔された穴から吸気流中への散剤の排出が引き起こされる。特許文献７には、多数の穿孔ピンと、プロペラ手段と、外部的な手動操作により前記プロペラ手段を動作させる自蔵式動力源とを有して、吸息と同時に前記プロペラ手段が、散剤を吸気流中に排出する上で補助的役割を果たすようになっている吸入装置が開示されている。さらにまた、特許文献８を参照されたい。

これらの従来技術の装置は、いくつかの問題を呈するとともに、いくつかの欠点を有する。たとえば、これらの従来技術の装置は、吸息時において使用者が多大な努力をして、穿孔されたカプセルから吸気流中への散剤の排出または吸出しを達成することを必要とする。これらの従来技術の装置では、一般的に、吸息によって引き起こされる、カプセルの穿孔穴からの散剤の吸引によりカプセルから散剤の全部を吸い出すこと、または大部分を吸い出すことさえできず、以って薬剤の浪費を引き起こす。しかも、こうした従来技術の装置では、一貫して微粉状に放散された散剤が管理された一定量だけ吸入されるのではなく、むしろ管理されない量または凝集塊状の粉末状物質が使用者の口内に吸入されてしまう。

前記の従来技術の説明は、大体において、一次および二次空気取入口と排出口とを有する本体部を含む、散剤の吸入を容易にする装置が開示されているウィルク（Ｗｉｌｋｅ）らの特許文献９からの引用である。二次空気取入口は、散剤を内包するカプセルの外囲体となり、排出口は、前記本体から突出するマウスピースとして形成される。カプセル穿孔構造が設けられて、この構造が、作動と同時に１個以上の穴をカプセルに形成して、電気機械式振動子によりカプセルが振動すると、散剤がカプセルから放出されうるようになっている。ウィルクらの特許に開示されている穿孔手段は、３個の半径方向に設けられるばね偏倚穿孔針をトロコイド形チャンバ内に取り付けられて含む。前記チャンバを手で回転させると、前記針が同時に半径方向内方に移動することにより、カプセルが穿孔される。前記チャンバをさらに回転させることにより、前記針は、自身のばねマウントによって自身の原位置に引き戻されて、カプセルから前記針を引き抜くことができる。前記電気機械式振動子は、自身の最内側端部において、空気取入口と排出口との交点へと突出する振動プランジャーロッドを含む。このプランジャーロッドには、前記ロッドを付勢して振動させる機械式ソレノイドブザーが接続される。前記ブザーは、高エネルギー電池により電力供給されるとともに、外部のボタンスイッチにより作動せしめられる。ウィルクらによれば、排出口３を介した吸入と同時にスイッチ１０ｄを押圧して電気機械式振動手段１０を作動させると、空気が空気取入口４および１２を介して吸引され、二次空気取入口４を介した空気流がカプセルを持ち上げて振動プランジャーロッド１０ａに当接させる。前記カプセルは、これにより、急速に振動せしめられて、散剤が流動化せしめられるとともに、前記カプセルの穿孔穴から排出される。（この技術は、製造分野において、ホッパを振動させて粉体を流動化させるとともに、前記粉体を、前記ホッパ出口を介して移動させる、ホッパを介した粉体の排出用に一般的に用いられる。カプセルの穿孔穴は、ホッパ出口を表す。）空気取入口４および１２を介した空気流は、カプセルから散剤を吸い出す上で補助的役割を果たすとともに、この散剤を、排出口３を介して使用者の口へと運ぶ。ウィルクらは、さらに、前記電気機械式振動手段は、空気取入チャンバに対して直角に配置されうることと、振動の振幅および周波数を変更して吸入器の排出特性を調整しうることとを開示している。

前記従来技術の装置は、乾燥散剤を肺に送り込むためには決して望ましくない数多くの欠点を有する。これらの欠点のいくつかは、下記のとおりである：
・従来技術の吸入器の性能は、使用者により生じしめられる流量に依存する。流量が低くなると、散剤が完全に非凝集化されず、そのために患者に送り込まれる投与量に悪影響を及ぼすことになる。
・非凝集化工程における一貫性の欠如により、薬剤の１回分投与量毎の生物学的利用能が一貫しないこと。
・電気機械式を基本とする吸入器を駆動するためには大きいエネルギーを必要とし、このために装置の大きさが増大して、携帯用に適さなくなること。
・開口または頂部除去されたカプセルからの薬剤の損失。
・開口または頂部除去されたカプセル内の薬剤が、酸素または湿気にさらされることにより劣化すること。

米国特許第３５０７２７７号明細書 米国特許第３５１８９９２号明細書 米国特許第３６３５２１９号明細書 米国特許第３７９５２４４号明細書 米国特許第３８０７４００号明細書 米国特許第２５１７４８２号明細書 米国特許第３８３１６０６号明細書 米国特許第５４５８１３５号明細書 米国特許第３９４８２６４号明細書 米国特許第６０２６８０９号明細書 米国特許第６１４２１４６号明細書

インガードおよびラベート（Ｉｎｇａｒｄ ａｎｄ Ｌａｂａｔｅ）の音波の循環効果とオリフィスの非線形インピーダンス（Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ Ｅｆｆｅｃｔｓ ａｎｄ ｔｈｅ Ｎｏｎｌｉｎｅａｒ Ｉｍｐｅｄａｎｃｅ ｏｆ Ｏｒｉｆｉｃｅｓ） 米国音響学会誌（Ｔｈｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ ｔｈｅ Ａｃｏｕｓｔｉｃａｌ Ｓｏｃｉｅｔｙ ｏｆ Ａｍｅｒｉｃａ）１９５０年３月

本出願人の特許文献１０および特許文献１１（エイブラムズ（Ａｂｒａｍｓ）との共同出願）に、前記従来技術の前記およびその他の欠点と短所とを克服する、気体中に薬剤または薬物を浮遊させることを容易にする振動子を利用した吸入器が提供されている。特に、本出願人の前記特許の吸入器は、薬剤または薬物を非凝集化させるとともに、前記非凝集化された薬剤または薬物を浮遊させる圧電振動子を含む。図３に示される、特許文献１０のひとつの実施形態において、吸入器１０は、略Ｌ形の縦断面を有する硬質プラスチックまたは金属ハウジング１８を含む。ハウジング１８は、４個の空気流開口２０、２８、３０および３２を含む。吸入器１０は、前記ハウジング１８の全長にわたって該ハウジングの前部２２（開口２０の位置）から後部２４（開口２８の位置）まで延在するとともに、略正方形の横断面を有して、自身を介して空気を流動させる（図１において矢印Ｆにより示される）ようになっている主空気流通路２６を含む。

二次空気流路３１は、略Ｌ形とされるとともに、ハウジング１８の後部２４の表面の開口３０から主通路２６へと長手方向に延在する。一方向流動弁５０は、使用者による通路２６を介した吸入を示す、主通路２６内における空気流Ｆの圧力が所定の閾値を下回る場合に、前記弁５０に前記流路３１を介した前記主通路２６への空気流Ｓを完全に遮断させるようになっている従来式のばね偏倚蝶番機構（図示せず）により前記主通路２６の内面３３に取り付けられる。

散剤排出チャンバ５１は、ハウジング１８内に形成されて、吸入される散剤を内包するカプセル３４を保持する。ハウジング１８は、後部２４において、カプセル３４が前記チャンバ５１内に導入されるとともに、案内手段６０Ａ、６０Ｂ間において振動要素３６の座部５２上に配置されることを可能にする移動可能なパネル部分３２を含む。好ましくは、要素３６は、圧電振動子（図示せず）を外囲する硬質プラスチックまたは金属保護シェル３７を含む。好ましくは、前記圧電振動子は、薬物カートリッジ３４に機械的に結合されて、最大限の振動エネルギーが前記振動子から前記カートリッジ３４に伝達されうるようになっている。案内手段６０Ａ、６０Ｂは、下方に座部５２の方へと傾斜してカプセルをチャンバ５１内において座部５２上に容易に導入および維持することができるようになっている２個の面を含む。取外し可能なパネル３２は、使用者による吸息時において、チャンバ５１から流路６１を介して流路３１内へと追加の空気流Ｓ２を流入させるまた他の空気取入口３４を含む。好ましくは、パネル３２およびハウジング１８は、前記パネル３２が新鮮な（すなわち完全に全量を内包する）カプセルの導入と使用済み（すなわち空）のカプセルの除去との間において使用者により前記ハウジングに取外し可能に再固定されることを可能にする従来式の嵌め合い取り付け手段（図示せず）を含む。

前記圧電素子は、高周波、好ましくは超音波共振周波数（たとえば約１５〜５０ｋＨｚ）を有する材料により製作されるとともに、該圧電素子に印加される励振電流の周波数および／または振幅によって特定の周波数および振幅で振動せしめられる。前記圧電素子を構成するのに用いられうる材料の例には、石英および多結晶セラミック材料（たとえばチタン酸バリウムおよびチタン酸ジルコン酸鉛）が含まれる。有利な点として、圧電素子を超音波周波数で振動させることにより、より低い（すなわち非超音波）周波数で圧電素子を振動させることに伴う雑音が防がれうる。

作用において、薬物を内包する容器３４は、前記に説明された態様で、穿孔されるとともに、チャンバ５１内において振動子３６の表面５２上に挿入される。電源スイッチが「オン」位置に位置づけられ、使用者が流路２６を介して空気を吸入すると、空気流Ｆが、流路２６を介して生じしめられる。このことが、一方向弁５０を偏向させて、空気流Ｓを、開口３０を介して流路２６内へと流入させるとともに、さらにまた、空気流Ｓ２を、開口３４およびチャンバ５１を介して流路２６内へと流入させる。空気流Ｆの吸入は、センサ４０により検出されるとともに、制御装置（図示せず）に電力を供給させる作動制御装置（図示せず）に報知される。前記制御装置は、次に、前記圧電素子に供給される動作電力の振幅と周波数とを、これらが最適化されてカプセルから空気流Ｓを介して空気流Ｆへの散剤Ｐの可能な限り最良の非凝集化と浮遊とが達成されるまで調節する。

本出願人の前記特許文献１０および特許文献１１の好適な実施形態において、薬剤または薬物は、管理された一定分量の乾燥粉末状薬剤または薬物を搬送する複数個の離間するブリスターまたは井戸を有するコイル状テープから供給される。

本発明は、合成ジェット技術を用いて、ブリスターパック等からの粉末状薬物をエアロゾル化する乾燥散剤吸入器を提供するものである。合成ジェットは、新規ではない。少なくとも１９５０年という早期に、一方の端部において音波発生装置により拘束されるとともに、他方の端部において小さいオリフィスを有する剛性壁により拘束されるチャンバを用いると、音波が前記音波発生装置から十分に高い周波数および振幅で発せられた場合に、前記チャンバから外方に前記オリフィスから噴出する空気の噴流が生じしめられうることが発見された。たとえば、非特許文献１、非特許文献２を参照されたい。この噴流、すなわち、いわゆる「合成ジェット」は、音波発生装置の周波数でオリフィスにおいて形成される一連の渦状エアパフによって構成される。しかしながら、合成ジェットを乾燥散剤吸入器においてブリスターパック等からの乾燥粉末状物質を非凝集化および噴射するために用いることは、新規であり、かつ従来技術の乾燥散剤吸入器を上回る利点をもたらす。

特に、本発明は、乾燥散剤を保持する第１のチャンバと、前記第１のチャンバに通路を介して接続されて、前記第１のチャンバからエアロゾル化された形態の前記乾燥散剤を受けるとともに、前記エアロゾル化された乾燥散剤を使用者に送給する第２のチャンバとを有する乾燥散剤吸入器である。振動子は、前記第１のチャンバ内の乾燥散剤に結合される。噴出効率は、前記通路のアスペクト比（長さ対断面または直径比）として低下するため、合成ジェットを創出するためには、前記第１のチャンバを前記第２のチャンバに接続する前記通路は、必ずしも必須というわけではないが、好ましくは少なくとも約１に等しいアスペクト比を有し、前記振動子は、付勢されるとともに、前記第１のチャンバに結合されて、気体が前記通路内において前進および後退移動する距離が少なくとも前記通路の断面または直径の約２倍になるようにする。

本発明のひとつの実施形態において、前記第１のチャンバは、円筒状またはブリスター状の形状に形成されて、該チャンバの１個の壁部を形成する振動要素を有するか、または前記振動要素が、前記チャンバと切り離されて形成されるとともに前記ブリスターに結合されるかのいずれかとされる。

第２の実施形態において、前記第１のチャンバは、ホーン状の形状に形成されて、該チャンバの１個の壁部を形成する振動要素を有するか、または前記振動要素が前記チャンバの壁部に気体柱を介して結合されるかのいずれかとされる。

第３の実施形態においては、前記第１のチャンバは、ホーン状の形状に形成されるとともに、定在波共振子が、前記チャンバの壁部に結合される。

本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下の詳細な説明を読むことにより理解されよう。

従来技術の吸入器のひとつの実施形態の斜視図である。 薬剤を内包するブリスターと本発明の合成ジェットとの間における相互関係を示す線図である。 本発明の第１の実施形態にしたがったチャンバおよび振動要素の断面略図であり、図３ａは図３の前記要素の拡大断面を示す断面図である。 本発明にしたがって製作されるチャンバ要素のまた他の実施形態の、図３ａと同様の図である。 本発明の第２の実施形態にしたがったチャンバおよび振動要素の断面略図である。 本発明の第３の実施形態にしたがったチャンバおよび振動要素の断面略図である。 本発明のさらに他の実施形態の、図５と同様の図である。 本発明のさらに他の実施形態の、図５と同様の図である。 本発明のさらに他の実施形態の、図５と同様の図である。 本発明のさらに他の実施形態の、図５と同様の図である。

図２を参照すると、最低限の必須要素として、本発明にしたがった吸入器２０５は、振動子、たとえば圧電素子２０４と、通路２０１により接続される第１のチャンバ２０３と第２のチャンバ２０２とからなる。通路２０１は、前記第１のチャンバの壁部に結合されるか、または前記壁部を形成する前記振動子の往復または振動運動が前記第１のチャンバ内の気体を、通路２０１を介して前進および後退移動させるような大きさおよび形状とされて、本質的に同じ質量の気体が各方向に移動せしめられるようになる一方で、通路２０１の出口において気体の渦が形成されて、通路２０１の排出端部から離れる最終的な気体流、すなわち気体の合成ジェットが前記渦により創出されるようになる。前記第１のチャンバに直接的に、または密閉ガス入り管２０６を介して、作用可能に接続される振動子２０４は、前記チャンバ内において、通路２０１の排出端部において合成ジェットを生じしめる振動を創出する。前記チャンバ内の乾燥散剤２１０は、浮揚せしめられるとともに、前記第１のチャンバ２０３内において少なくとも部分的に粒子状の形態に非凝集化され、かつ前記チャンバ内の気体中に浮遊せしめられて、エアロゾル２１２を形成する。この結果として得られるエアロゾルは、通路２０１に搬送され、前記浮遊する乾燥散剤粒子の少なくとも小部分は、前記第１のチャンバに戻ることなく通路２０１を通過して、以って第１のチャンバ２０３と第２のチャンバ２０２との間において流通せしめられる。このプロセスは、乾燥散剤の大部分が第１のチャンバ２０３から吸い出されるまで継続する。

合成ジェットは、以下のパラメータの範囲外でも形成され得、以って本発明の範囲から外れるわけではないが、本発明の合成ジェットを形成させるための好適なパラメータは、下記のとおりである：

１．前記通路のアスペクト比、すなわち前記通路の長さ対断面または直径比は、好ましくは少なくとも０．５であり、好ましくは約１以上または約１である。このアスペクト比は、前記通路内において前進および後退移動する気体質量が十分に形作られた離散的な小塊状の空気として創出されることを確実にするのに役立つ。

２．気体が前記通路を介して前進および後退方向に移動する距離は、好ましくは前記通路の断面または直径の約２倍より大きい。これにより、創出される渦により非凝集化される乾燥散剤が、前記気体が前記通路を介して後退移動する前に、渦の存在下から脱出する可能性を有することが確実になる。

３．前記チャンバおよび通路内における渦と往復移動する気体とに付随する乱流が最小限に抑えられて、合成ジェットの流れが高められる。このため、前記通路の表面と通路２０１の両端部における出口のまわりのフランジ部分とは、好ましくはばりおよびその他の障害物が皆無の状態に製作される。

４．前記通路は、０．００１″〜０．０５０″の範囲内の断面直径を有する。前記気体が通路２０１を介して前進および後退移動する距離が前記通路２０１の断面または直径の約２倍より大きくなることを確実にするために、最小限の出力密度（または最小限の大きさの圧力変化）が、通路２０１に存在するべきである。この最小限の出力密度は、単純に、第１のチャンバ２０３内において十分に強い振動を引き起こすことによって生じしめることができる。最適には、第１のチャンバ２０３は、共振子、たとえばばね質量または定在波共振子、および／またはエネルギーを前記通路付近に集中させるとともに前記気体を第１のチャンバと第２のチャンバとの間において移動させるのに用いられるホーン部を含みうる。

以下に説明されるように、本発明の好適な実施形態において、第１のチャンバ２０３と通路２０１とは、乾燥粉末状薬剤または薬物を内包する、予め形成されたブリスターパックを含む。

図３および３ａを参照すると、本発明の好適な実施形態にしたがって製作されるブリスターパック３００は、外側の延伸ポリアミドシート３０６と、中間層のアルミニウム箔３０７と、内側のポリ塩化ビニルシート３０８とからなる三層体材料３０５によって形成される。この三層体３０５は、約０．００５″の厚さを有するとともに、約０．１９４″の直径の略扁平な底部３１０と、約０．２７０″の全高と、最大幅点において約０．３５０″の直径とを有する鉢形の基礎部または底部部材３０９として冷間成形される。これに代わる方法として、前記ブリスターパックは、図３ｂに示されるように扁平な底部３２０を有して成形されうる。前記底部または基礎部は、部分的に乾燥散剤により満たされ、これもまた三層体により形成される上部３１２は、前記底部に熱融着された。約０．０１２″の直径を有する４個のオリフィス３２０が、前記ブリスターの上部において、前記第１のチャンバの軸から約０．０５６″の間隔を有して形成された。

ブリスターパック３００の底部３１０は、ムラタＭＡ４０Ｅ７Ｓ圧電変換器（ムラタ・エレクトロニクス・ノースアメリカ社（Ｍｕｒａｔａ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｎｏｒｔｈ Ａｍｅｒｉｃａ， Ｉｎｃ．）、ジョージア州スマーナ）と接触して配置された。前記圧電素子を約３４ＫＨｚの共振周波数に調整するために、前記変換器の面３１６の約０．００６″が取り除かれた。前記変換器は、１５０Ｖｐｐの電圧を用いて３４ＫＨｚで駆動された。定在波共振子は、ブリスター内において創出された。最大２００フィート毎分のジェットが、熱線風速計（ＶＷＲインターナショナル（ＶＷＲ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ）のカタログ番号２１８００−０２４）を用いて測定され、以ってブリスターからの乾燥散剤の良好な吸出しと非凝集化とが達成された。

図４に、音響ホーンを用いてチャンバの気体を第１のチャンバから第２のチャンバに移動させる、本発明の第２の実施形態が図示されている。この第２の実施形態において、散剤排出チャンバは、ポリカーボネート等の材料により製作される円筒形状の第１のチャンバ４００からなる。振動要素４０８は、前記第１のチャンバ４００の近位端部に接続されて、以って振動子４０８によりチャンバ４００の遠位端部４１０の方へと伝達される前記大きさの圧力変動を生じしめる。その結果として得られる圧力変動は、散剤を第１のチャンバ４００から第２のチャンバ４０４内へと通路４１２を介して排出する合成ジェットを生じしめる。

いくつかの実験用円錐状ホーン形材がポリカーボネートにより加工されて、ホーン形状の第１のチャンバによって創出されるジェットの速度が試験された。図５に示される第１の例においては、ホーン５０４の底部５０２は、約０．４００″の直径を有するとともに、振動面（面）から材料が取り除かれて３０．４ＫＨｚの共振周波数を有するようにされたムラタＭＡ４０Ｅ７Ｓ圧電変換器５０８の振動面５０６に結合された。前記変換器の前記振動面は、以って前記第１のチャンバの底側壁部を形成した。ホーンの長さ、すなわち該ホーンの底部５０２から頂部５１０までは、０．２０４″であった。前記ホーンの頂端部５１０は、０．１″の直径を有した。０．０１２５″の厚さのポリカーボネートのシム材片５１２が、前記ホーンの頂部に接着された。０．０１２″の直径のオリフィス５１４が、ホーンの軸５１６と略整合するように前記シム材に形成された。この構成は、約３０ＫＨｚの定在波共振を生じた。前記変換器は、５４Ｖｐｐで２９．８ＫＨｚで駆動され、１０３０フィート毎分の対応するジェット速度が、オリフィス５１４において測定された。より高い１２０Ｖｐｐの電圧では、１６４０フィート毎分のジェット速度が測定された。いずれの場合も、ジェット速度は、第１のチャンバからの散剤の良好な吸出しと非凝集化とを達成するために必要な速度を上回った。

図６を参照すると、また他の円錐状ホーン形材が、アルミニウムにより加工された。このホーンの底部６０２は、約０．４００″の直径を有すると共に、振動面（面）から材料が取り除かれて３０．４ＫＨｚの共振周波数を有するようにされたムラタＭＡ４０Ｅ７Ｓ圧電変換器６０６の振動面６０４に結合された。前記圧電変換器の振動面６０４と前記ホーンとの間には、外側の延伸ポリアミドとアルミニウムと内側のポリ塩化ビニルとからなる、音響窓を含む薄いラミネートフィルム６０８が挿入された。この三層体は、約０．００１″の厚さを有するとともに、圧電変換器の振動面から約０．０１″だけ離間していた。その結果として、前記変換器からの振動は、ホーンの内側に音響的に結合された。フィルム６０６の上面とホーン６０２の底側端部との間における距離は、０．２０４″であった。ホーン６０２の頂端部は、０．０１０″の厚さを有するとともに、０．０１２″の直径の４個の各オリフィス６１０がホーンの軸６１２から０．０５６″の間隔を有して形成された壁部６１４において終端した。３１．０ＫＨｚの定在波共振周波数が達成された。前記変換器は、５４Ｖｐｐの駆動電圧を用いて３１．０ＫＨｚで駆動され、これによって４３４フィート毎分のジェット速度が得られた。駆動電圧を１２０Ｖｐｐに増大させると、ジェット速度は、１３８１フィート毎分に増加した。いずれの場合も、ジェット速度は、乾燥散剤を非凝集化させるとともにチャンバから吸い出すのに適切な速度を上回っている。

図７に示される本発明の第３の実施形態において、円錐状の第１のチャンバ７０２は、０．２０４″のホーン長さ（軸７０４に沿って測定）を有する。この構成により、ホーンの圧力の大きさの増幅と同時に定在波共振子の利点が得られて、振動子が合成ジェットを創出するために必要とされる圧力変動の大きさがさらに減じられる。本実施形態において、振動子７０６は、図７に示されるように、第１のチャンバ７０２の可撓性壁部７１０に作用可能に結合される。これに代わる方法として、図８に示されているように、振動子８０６は、ガス入り管８１０を介して第１のチャンバ８０８の音響窓８１２、すなわち振動エネルギーの大部分がその部分の一方の側から他方の側に伝達される程度に十分に薄く、かつ可撓性である第１のチャンバ８０２の部分に音響的に結合されうる。本実施形態においては、振動子８０６と音響窓８１２との間における間隙を最小限に抑えて、ガス入り管８１２内の媒質によってもたらされるばね定数が音響窓８１２によってもたらされるばね定数と同程度となるようにすることが有利である。これにより、音響窓の使用に付随するエネルギー損失は、最小限に抑えられる。

図９に示される、前記第３の実施形態の変形態様において、第１のチャンバ９０４の壁部９０２は、振動子により、たとえば分極されたＰＶＤＦフィルム等の壁部を製作するとともに、前記ＰＶＤＦフィルムを横切って交流電圧を印加して前記ＰＶＤＦフィルムが屈曲するとともに圧力波を生じるようにすることによって形成されうる。

円筒状および円錐状の形状が前記において説明されたが、前記チャンバは、さまざまな形状に製作されうる。いずれの場合も、チャンバの１個の壁部は、振動要素とのインターフェースまたは結合のために、扁平または略扁平とされるか、または少なくとも略扁平な面または若干丸味を付けられた面を有するべきである。

各々の前記実施形態において、前記の振動子に加えて、前記振動要素は、超音波洗浄槽に用いられるものと同様の圧電変換器、動電型（スピーカ）変換器または磁歪型変換器とされうる。さらにまた、往復動形ピストンポンプを用いて、合成ジェットを誘導しうる気体の衝撃を生じしめることも可能である。合成ジェットを生じしめるために必要な振動を発生させるのに適するいかなる振動子と接続部との組合せも本発明の範囲内に含まれる。

その他の構成が可能であるとともに、なおかつ本発明の範囲内に含まれる。たとえば、チャンバに音響窓を配置して、変換器によるエネルギーを、ホーンを介して前記チャンバの前記音響窓に結合させることが望ましいかもしれない。この方法では、音圧を増大させて、以って音響窓において得られるインピーダンスと合致させる一方（ホーン）の音響インピーダンス変換と、チャンバ内の空気の音響インピーダンスと合致させる第２の（ヘルモホルツ共鳴器）の音響インピーダンス変換との２つの音響インピーダンス変換が達成される。

さまざまなまた他の変更が、本発明の精神および範囲から逸脱することなく前記実施形態において行なわれうるとともに、当業者には明らかであろう。

Claims (12)

1. 乾燥散剤と気体とを保持する第１のチャンバと；
   前記第１のチャンバに通路により直接接続されて、エアロゾル化された形態の前記乾燥散剤を受けるとともに、前記エアロゾル化された乾燥散剤を使用者に供給する第２のチャンバと；
   前記乾燥散剤を前記第１のチャンバから前記第２のチャンバへと付勢する振動子とからなる乾燥散剤吸入器において、前記第１のチャンバは前記第２のチャンバにのみ連結されており、前記気体は、前記通路を介して両方向で前後に移動せしめられ、前記気体がいずれの方向に移動する距離も、前記通路の直径の少なくとも２倍であり、
   前記気体の渦を含む合成ジェットが前記通路の出口で形成され、それにより前記通路から離れてガス流が存在し、
   （ａ）前記第１のチャンバの前記通路は、少なくとも１の長さ対断面のアスペクト比を有することと；
   （ｂ）前記第１のチャンバは、ブリスターであることと；
   （ｃ）前記第１のチャンバは、円筒状、円錐状またはホーン状の形状を有することと；
   （ｄ）前記第１のチャンバは、定在波共振子を形成することと；
   （ｅ）前記第１のチャンバは、ヘルムホルツ共鳴器を形成することと；
   （ｆ）前記振動子は、圧電変換器であることと；
   （ｇ）前記通路は、０．００１インチ〜０．０５０インチ（０．００２５４センチメートル〜０．１２７センチメートル）の範囲内の断面直径を有することとの１個以上の特徴を有することを特徴とする乾燥散剤吸入器。
2. （ａ）前記第１のチャンバは、プラスチックまたは金属により構成されることと；
   （ｂ）前記第１のチャンバは、冷間成形された積層材により構成されることと；
   （ｃ）前記第１のチャンバは、延伸ポリアミドとアルミニウム箔とポリ塩化ビニルとの三層体により構成されることとの１個以上の特徴を有することを特徴とする請求項１に記載の乾燥散剤吸入器。
3. 乾燥散剤と気体とを保持する第１のチャンバと；
   前記第１のチャンバに通路により直接接続されて、エアロゾル化された形態の前記乾燥散剤を受けるとともに、前記エアロゾル化された乾燥散剤を使用者に供給する第２のチャンバと；
   前記乾燥散剤をエアロゾル化する振動子とからなる乾燥散剤吸入器において、
   前記第１のチャンバは前記第２のチャンバにのみ連結されており、前記気体は、前記通路を介して両方向で前後に移動せしめられ、
   前記通路は、乾燥散剤が、前記振動子により創出される気体の衝撃によって前記第１のチャンバから前記第２のチャンバへと移動せしめられるようなアスペクト比を有し、
   前記気体の渦を含む合成ジェットが前記通路の出口で形成され、それにより前記通路から離れてガス流が存在し、
   （ａ）前記通路は、少なくとも０．５の長さ対断面のアスペクト比を有することと；
   （ｂ）前記通路は、少なくとも１．０の長さ対断面のアスペクト比を有することと；
   （ｃ）前記第１のチャンバは、ブリスターであることと；
   （ｄ）前記第１のチャンバは、円筒状、円錐状またはホーン状の形状を有することと；
   （ｅ）前記第１のチャンバは、定在波共振子を形成することと；
   （ｆ）前記第１のチャンバは、ヘルムホルツ共鳴器を形成することと；
   （ｇ）前記振動子は、圧電変換器であることと；
   （ｈ）前記通路は、０．００１インチ〜０．０５０インチ（０．００２５４センチメートル〜０．１２７センチメートル）の範囲内の断面直径を有することとの１個以上の特徴を有することを特徴とする乾燥散剤吸入器。
4. （ａ）前記第１のチャンバは、プラスチックまたは金属により構成されることと；
   （ｂ）前記第１のチャンバは、冷間成形された積層材により構成されていることと；
   （ｃ）前記第１のチャンバは、延伸ポリアミドとアルミニウム箔とポリ塩化ビニルとの三層体により構成されることとの１個以上の特徴を有することを特徴とする請求項３に記載の乾燥散剤吸入器。
5. 吸入治療のために乾燥散剤を供給する方法であって、該方法は、
   前記乾燥散剤を含むチャンバを有する前記請求項１記載の乾燥散剤吸入器を提供するステップと、
   振動子を前記チャンバに連結し一連の流体渦から成る合成ジェット流を生成して、前記乾燥散剤を前記チャンバから押し出すステップと、を含む前記方法。
6. 前記乾燥散剤は、閉鎖パケット内で前記チャンバに供給される請求項５に記載の方法。
7. 前記パケットに穴をあけて前記乾燥散剤を解放するステップを含む請求項６に記載の方法。
8. 前記閉鎖パケットは、ブリスターパックにより構成される請求項６に記載の方法。
9. 前記ブリスターパックは、金属箔または冷間成形された積層材により構成される請求項８に記載の方法。
10. 前記ブリスターパックは、延伸ポリアミドとアルミニウム箔とポリ塩化ビニルとの三層体により構成される請求項８に記載の方法。
11. 前記ブリスターパックは、ドーム状または円錐状である請求項８に記載の方法。
12. 前記振動子は、圧電変換器である請求項８に記載の方法。

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