JP7241980B2 - ミスト吸入器 - Google Patents

Description

本発明は、ミスト吸入器に関するものである。本発明は、より詳細には、使用者による吸入のために治療薬を含む液体を霧化するための超音波ミスト吸入器に関連するものである。

ミスト吸入器は、使用者が吸入するためのミストまたは蒸気を発生させるために使用される。ミストは、使用者が吸入し、使用者の血流に吸収される薬物又は医薬品を含ませることができる。

特に、ミスト吸入装置または電子気化吸入器は、従来のタバコに伴うタールおよび他の過酷な化学物質を避け、ニコチンへの渇望を満たしたい喫煙者の間で人気を集めている。電子気化吸入器には、通常、ニコチンオイル、溶剤、水、および多くの場合香料の混合物である液体ニコチンが含まれている場合がある。使用者が電子気化吸入器を吸引すると、液体ニコチンが気化器に吸い込まれ、そこで加熱されて蒸気になる。電子気化式吸入器を吸引すると、ニコチンを含む蒸気が吸引される。このような電子気化吸入器には医療目的がある場合がある。

電子式気化吸入器と他の気化吸入器は、通常、類似したデザインを持っている。ほとんどの電子気化式吸入器は、液体ニコチンリザーバと、リザーバから漏れないように液体ニコチンを保持する毛細管要素などの内膜、典型的には綿を備えている。それにもかかわらず、これらのタバコは、液体が膜からマウスピースに流れ出るのを防止する障害物がないため、依然として漏れが発生しやすい。電子式気化吸入器の液漏れは、いくつかの理由で問題がある。第１の欠点として、液体が電子部品に漏れ、装置に重大な損傷を与える可能性がある。第２の欠点として、液体が電子気化吸入器のマウスピースに漏れ、ユーザが未気化の液体を吸入する可能性があることである。

電子気化式吸入器は、吸引の間に一貫性のない用量を提供することでも知られている。前述の漏れは、膜がヴェポライザーの近くで過飽和または過少になることがあるため、投与量が一定しない原因の１つである。膜が過飽和である場合、ユーザは所望の用量よりも強い蒸気を経験する可能性があり、膜が過少である場合、ユーザは所望の用量よりも弱い蒸気を経験する可能性がある。使用者が吸う強さを少し変えるだけで、強くなったり弱くなったりすることがある。一貫性のない投与は、漏れとともに、ベーパリング液体のより早い消費につながる可能性がある。

さらに、従来の電子気化式吸入器は、電子タバコ内の液体を加熱するように構成された金属加熱部品を高温にすることで、吸い込むことができる液体を気化させることに依存する傾向がある。従来の電子式気化吸入器の問題点として、金属が燃える可能性があり、その後、燃えた液体と一緒に金属を吸い込む可能性がある。また、加熱された液体による焦げた臭いを好まない人もいる。

したがって、本書に記載された問題の少なくともいくつかに対処しようとする改良されたミスト吸入器に対する必要性が当技術分野において存在する。

一態様によれば、使用者による吸入のためのミストを生成するためのミスト吸入器が提供され、この装置は以下を備える：
ミスト発生装置であって、以下を含むもの：
細長く、空気入口ポートおよびミスト出口ポートを備えるミスト発生ハウジング
ミスト発生ハウジング内に設けられた液体チャンバであって、霧化される液体を収容するための液体チャンバ
ミスト発生ハウジング内に設けられた超音波処理チャンバ
液体チャンバと超音波チャンバとの間に延びる毛細管要素であって、毛細管要素の第１の部分が液体チャンバ内にあり、毛細管要素の第２の部分が超音波チャンバ内にあるようにする毛細管要素
超音波処理チャンバ内に設けられた概して平面状の霧化表面を有する超音波変換器であり、霧化表面の平面がミスト発生ハウジングの長手方向の長さと実質的に平行であるように、超音波変換器がミスト発生ハウジング内に取り付けられる、超音波変換器。毛細管要素の第２の部分の一部が、霧化面の一部に重なっており、超音波変換器が、霧化面を振動させて、毛細管要素の第２の部分によって運ばれる液体を霧化して、超音波処理チャンバ内に霧化した液体および空気からなるミストを生成するように構成されていることを特徴とする、請求項１に記載の超音波処理装置
空気入口ポート、超音波処理チャンバと前記ミスト出口ポートとの間に空気流路を提供する気流配置であって、ミスト出口ポートから使用者が入口ポートを通って空気を引き出し、超音波処理チャンバを通ってミスト出口ポートを通って出て行き、超音波処理チャンバ内で生成されたミストが使用者による吸入のためにミスト出口ポートを通って空気によって運ばれるミスト吸入装置であり、さらに次のものを含むもの：
次のものを内蔵するドライバ装置：
バッテリー
バッテリからの電圧を所定の周波数の交流駆動信号に変換して超音波変換器を駆動する交流ドライバ。

超音波変換器が交流駆動信号によって駆動されるときに、超音波変換器によって使用される有効電力を監視するための有効電力監視配置であって、超音波変換器によって使用される有効電力を示す監視信号を提供する有効電力監視配置
交流駆動を制御し、アクティブ電力監視配置から監視信号駆動を受信するためのプロセッサ
プロセッサによって実行されたとき、プロセッサに以下を行わせる命令を格納するメモリ：
Ａ．交流駆動を制御して、所定のスイープ周波数で超音波変換器に交流駆動信号を出力させる
Ｂ．監視信号に基づいて、超音波変換器によって使用されている有効電力を計算する
Ｃ．交流ドライバを制御して交流駆動信号を変調し、超音波変換器が使用する有効電力を最大化する
Ｄ．超音波変換器によって使用される最大有効電力と交流駆動信号のスイープ周波数の記録をメモリに保存する
Ｅ．所定の反復回数の後、スイープ周波数がスイープ開始周波数からスイープ終了周波数まで増加するように、各反復でスイープ周波数が増加しながら、ステップＡ－Ｄを所定の回数だけ繰り返す
Ｆ．メモリに格納された記録から、超音波変換器によって最大の有効電力が使用される交流駆動信号のスイープ周波数である交流駆動信号の最適周波数を特定する
Ｇ．交流駆動を制御して、最適な周波数で超音波変換器に交流駆動信号を出力し、超音波変換器を駆動して液体を霧化させる。

いくつかの例では、ドライバ装置は、ドライバ装置がミスト発生装置から分離可能であるように、ミスト発生装置に解放可能に取り付けられる。

別の態様によれば、以下を組み込んだミスト発生装置が提供される：
細長く、空気入口ポートおよびミスト出口ポートを備えるミスト発生ハウジング
ミスト発生ハウジング内に設けられた液体チャンバであって、霧化される液体を収容するための液体チャンバ
ミスト発生ハウジング内に設けられた超音波処理チャンバ
液体チャンバと超音波チャンバとの間に延びる毛細管要素であって、毛細管要素の第１の部分が液体チャンバ内にあり、毛細管要素の第２の部分が超音波チャンバ内にあるようにする毛細管要素
超音波処理チャンバ内に設けられた概して平面状の霧化表面を有する超音波変換器であり、霧化表面の平面がミスト発生ハウジングの長手方向の長さと実質的に平行であるように、超音波変換器がミスト発生ハウジング内に取り付けられる、超音波変換器。毛細管要素の第２の部分の一部が、霧化面の一部に重なっており、超音波変換器が、霧化面を振動させて、毛細管要素の第２の部分によって運ばれる液体を霧化して、超音波処理チャンバ内に霧化した液体および空気からなるミストを生成するように構成されていることを特徴とする、請求項１に記載の超音波処理装置
ミスト出口ポートで吸引する使用者が、入口ポートを通して、超音波処理チャンバを通り、ミスト出口ポートを通して外に出るように、空気入口ポートと超音波処理チャンバと空気出口ポートとの間に空気流路を提供する空気流配置と、超音波処理チャンバで発生したミストが空気によって、使用者によって吸入するためにミスト出口ポートを介して外に運ばれる、ミスト吸入器
いくつかの例では、ミスト発生装置は、ミスト発生ハウジング内に保持される変換器ホルダーであって、変換器要素は、超音波変換器を保持し、霧化表面の一部に重ねられた毛細管要素の第２の部分を保持する変換器ホルダーと、液体チャンバと超音波照射チャンバの間にバリアを提供する仕切り部であって、仕切り部は毛細管要素の第１の部分の一部が延びる毛細管開口を構成している仕切り部をさらに備える。

いくつかの例では、変換器ホルダは、液体シリコーンゴムである。

いくつかの例では、液状シリコーンゴムは、ショアＡ６０の硬度を有する。

いくつかの例では、毛細管開口部は、０．２ｍｍ～０．４ｍｍの幅を有する細長いスロットである。

いくつかの例では、毛管要素は、概して長方形の形状を有する第１の部分と、部分的に円形の形状を有する第２の部分とを有する概して平面的である。

いくつかの例では、毛細管要素は、実質的に０．２８ｍｍの厚さを有する。

いくつかの例では、毛細管要素は、毛細管要素が２つの層を有するように互いに重ね合わされる第１の部分と第２の部分とから構成されている。

いくつかの例では、毛細管要素は、少なくとも７５％の竹繊維である。

いくつかの例では、毛細管要素は１００％竹繊維である。

いくつかの例では、空気流配置は、空気の流れが超音波処理チャンバに通過するときに、空気の流れが超音波変換器の霧化表面に対して実質的に垂直になるように、空気流路に沿った空気の流れの方向を変えるように構成される。

いくつかの例では、空気の流れの方向転換は、実質的に９０゜である。

いくつかの例では、空気流配置は、実質的に１１．５ｍｍ²の平均断面積を有する空気流路を提供する。

いくつかの例では、ミスト発生装置には次のものが備えられている：ミスト出口ポートに隣接して設けられ、ミスト出口ポートで液体を吸収する少なくとも１つの吸収性要素。 いくつかの例では、各吸収性要素は竹繊維である。

いくつかの例では、ミスト発生ハウジングは、少なくとも一部が異相性コポリマーである。

いくつかの例では、異相性コポリマーはポリプロピレンである。

いくつかの例では、超音波変換器は円形であり、実質的に１６ｍｍの直径を有する。

いくつかの例では、液体チャンバは、１．０５パスカル秒から１．４１２パスカル秒の間の動粘度と１．１ｇ／ｍｌから１．３ｇ／ｍｌの間の液体密度を有する液体を含む。

いくつかの例では、液体チャンバは、１：１のモル比でニコチンレブリネート塩を含む。

いくつかの例では、ミスト発生装置は、ミスト発生ハウジングに設けられる識別配置をさらに備え、識別配置は、ミスト発生装置の一意の識別子を格納するメモリを有する集積回路と、集積回路と通信するための電子インターフェースを提供する電気接続を備える。

いくつかの例では、集積回路のメモリは、ミスト発生装置の歴史的使用または液体チャンバ内の液体の体積の少なくとも１つを示す、ミスト発生装置の状態の記録を格納する。

一態様によれば、ミスト吸入器のためのドライバ装置が提供され、該装置は以下を備える：
バッテリー
バッテリからの電圧を所定の周波数の交流駆動信号に変換して超音波変換器を駆動する交流ドライバ
超音波変換器が交流駆動信号によって駆動されるときに、超音波変換器によって使用される有効電力を監視するための有効電力監視配置であって、超音波変換器によって使用される有効電力を示す監視信号を提供する有効電力監視配置
交流駆動を制御し、アクティブ電力監視配置から監視信号駆動を受信するためのプロセッサ
プロセッサによって実行されたとき、プロセッサに以下を行わせる命令を格納するメモリ：
Ａ．交流駆動を制御して、所定のスイープ周波数で超音波変換器に交流駆動信号を出力させる
Ｂ．監視信号に基づいて、超音波変換器によって使用されている有効電力を計算する
Ｃ．交流ドライバを制御して交流駆動信号を変調し、超音波変換器が使用する有効電力を最大化する
Ｄ．超音波変換器によって使用される最大有効電力と交流駆動信号のスイープ周波数の記録をメモリに保存する
Ｅ．所定の反復回数の後、スイープ周波数がスイープ開始周波数からスイープ終了周波数まで増加するように、各反復でスイープ周波数が増加しながら、ステップＡ－Ｄを所定の回数だけ繰り返す
Ｆ．メモリに格納された記録から、超音波変換器によって最大の有効電力が使用される交流駆動信号のスイープ周波数である交流駆動信号の最適周波数を特定する
Ｇ．交流駆動を制御して、最適な周波数で超音波変換器に交流駆動信号を出力し、超音波変換器を駆動して液体を霧化させる。

いくつかの例では、アクティブ電力監視配置は、超音波変換器を駆動する交流駆動信号の駆動電流を感知するための電流感知配置を備え、アクティブ電力監視配置は、感知された駆動電流を示す監視信号を提供する。

いくつかの例では、電流感知配置は、感知された駆動電流をプロセッサによって処理するためのデジタル信号に変換するアナログ－デジタル変換器を備える。

いくつかの例では、メモリは、プロセッサによって実行されると、プロセッサに、スイープ周波数が２９００ｋＨｚのスイープ開始周波数から２９６０ｋＨｚのスイープ終了周波数まで増加するステップＡ～Ｄを繰り返すように命令することを記憶している。

いくつかの例では、メモリは、プロセッサによって実行されると、プロセッサに、スイープ周波数が２９００ｋＨｚのスイープ開始周波数から３１００ｋＨｚのスイープ終了周波数まで増加するステップＡ～Ｄを繰り返すように命令することを記憶している。

いくつかの例では、メモリは、プロセッサによって実行されると、プロセッサに：ステップＧにおいて、最適周波数から所定のシフト量だけシフトされた周波数で超音波変換器に交流駆動信号を出力するように交流駆動を制御させる命令を格納する。

いくつかの例では、所定のシフト量は、最適な周波数の１～１０％の間である。

いくつかの例では、バッテリは、３．７Ｖ ＤＣ Ｌｉ－Ｐｏバッテリである。

いくつかの例では、ドライバ装置は、ドライバ装置を通って延びるドライバ装置流路に沿った空気の流れを感知するための圧力センサをさらに備える。

いくつかの例では、ドライバ装置は、プロセッサと通信する無線通信システムをさらに備え、無線通信システムは、ドライバ装置とコンピューティング装置との間でデータを送信および受信するように構成される。

いくつかの例では、ドライバー装置は、少なくとも一部が金属であるドライバー装置筐体をさらに備え、ドライバー装置筐体は、バッテリー、プロセッサ、メモリ、アクティブ電力監視配置および交流駆動ーを収容し、ドライバー装置筐体は、ミスト発生装置の一部を受け入れて保持するための凹部を含む。

いくつかの例では、交流駆動は、超音波変換器によって使用されているアクティブパワーを最大化するために、パルス幅変調によって交流駆動信号を変調する。

以下の開示で使用される「ミスト」という表現は、先行技術から知られる従来の吸入器において通常行われるように液体が加熱されないことを意味することに留意されたい。実際、従来の吸入器は、液体をその沸騰温度以上に加熱して蒸気を発生させるために加熱素子を使用するが、これはミストとは異なるものである。

実際、液体を高強度で超音波処理する場合、液体媒体中に伝播する音波は、周波数に依存して異なる速度で、高圧（圧縮）および低圧（希釈）サイクルを交互に生じる。低圧サイクルでは、高強度の超音波が液体中に小さな真空の気泡や空隙を作る。この気泡がエネルギーを吸収できない体積になると、高圧サイクルで激しく崩壊する。この現象をキャビテーションという。このとき、局所的に非常に高い圧力が発生する。キャビテーションでは、壊れた毛細管波が発生し、液体の表面張力を破った微小な液滴が霧状になって素早く空中に放出される。

以下、キャビテーション現象について、より具体的に説明する。

超音波振動により液体を霧化すると、液体中に微細な水泡が発生する。

この気泡の生成は、超音波振動の手段によって発生する強い超音波による負圧によって生じる空洞の形成過程である。

正圧サイクルの間、空洞の大きさが比較的小さく無視できるほど小さくなり、空洞の急速な成長につながる高強度の超音波。

超音波は、他の音波と同様に、圧縮と膨張のサイクルで構成されている。液体と接触すると、圧縮サイクルは液体に正の圧力をかけ、分子同士を押し付ける。膨張のサイクルでは、負の圧力がかかり、分子が互いに引き離される。

強い超音波は、正圧と負圧の領域を作り出す。負圧の時に空洞ができ、大きくなることがある。空洞が臨界サイズに達すると、空洞は崩壊する。

必要な負圧の大きさは、液体の種類と純度によって異なる。純度の高い液体の場合、引張強度が非常に大きいため、市販の超音波発生器では空洞を形成するのに十分な負圧を発生させることができない。例えば、純水では１，０００気圧以上の陰圧が必要だが、最も強力な超音波発生器でも５０気圧程度の陰圧しか発生しない。液体の引張強さは、液体粒子の隙間に閉じ込められた気体によって低下する。この効果は、固体材料に発生する亀裂による強度低下と類似している。気体で満たされた隙間に音波による負圧サイクルをかけると、圧力低下により隙間の気体が膨張し、小さな気泡が溶液中に放出される。

しかし、超音波を照射された気泡は、音波の圧縮と膨張のサイクルを交互に繰り返すことでエネルギーを吸収し続ける。これにより、気泡は成長・収縮を繰り返し、気泡内部の空隙と外部の液体との間でダイナミックなバランスを保っている。また、超音波によって、気泡の大きさが変化することもある。また、気泡の平均的な大きさが大きくなる場合もある。

空洞の成長は、音の強さに依存する。高強度の超音波は、負圧サイクルの間に空洞を急速に拡大し、正圧サイクルの間に空洞が収縮する機会がないようにすることができる。このように、空洞は１回の音波の周期で急速に成長することができる。

低強度の超音波の場合、空洞の大きさは膨張と圧縮のサイクルと同位相で振動する。低強度の超音波によって生成された空洞の表面は、膨張サイクルの方が圧縮サイクルよりもわずかに大きくなる。空洞に出入りする気体の量は表面積に依存するので、膨張サイクルでは空洞への拡散が圧縮サイクルでの拡散よりわずかに大きくなる。つまり、音の周期ごとに、空洞は収縮より膨張の方が少し大きくなる。何度も繰り返しているうちに、空洞はゆっくりと大きくなっていく。

成長した空洞は、最終的に超音波のエネルギーを最も効率的に吸収する臨界サイズに到達することが分かっている。この臨界サイズは、超音波の周波数に依存する。高強度の超音波によって空洞が非常に急速に成長すると、もはや超音波からエネルギーを効率的に吸収することができなくなる。このエネルギー入力がなければ、空洞はもはやそれ自体を維持することができない。液体が押し寄せ、空洞は非線形応答により崩壊する。

爆縮によって放出されたエネルギーによって、液体は微細な粒子に分解され、ミストとして空気中に飛散する。

上記の非線形応答現象を記述する方程式は、「レイリー－プレセット」方程式で記述することができる。この式は、流体力学で用いられる「ナビエ・ストークス」方程式から導き出すことができる。

本発明者らのアプローチは、気泡体積Ｖを動的パラメータとし、散逸を記述する物理学が、半径を動的パラメータとする、より古典的な形式で用いられるものと同一である「レイリー－プレセット」方程式を書き換えることであった。

この方程式は次のように導かれる：

超音ミスト化吸入器では、液体は動粘度が１．０５パスカル秒から１．４１２パスカル秒の間である。

粘度、密度、空気中への液体噴霧の所望の目標気泡体積を適切なパラメータとして上記の式を解くことにより、液体の粘度範囲１．０５パスカル秒と１．４１２パスカル秒で２．８ＭＨｚから３．２ＭＨｚの周波数囲が約０．２５ミクロンから０．５ミクロンの気泡体積を作り出すことが判明している。

超音波キャビテーションのプロセスは、生成されたミスト中のニコチン濃度に大きな影響を与える。

発熱体を使用しないため、発熱体の焦げ付きがなく、副流煙の影響を低減することができる。

いくつかの例では、前記の液体は、５７～７０％（ｗ／ｗ）の植物性グリセリンと３０～４３％（ｗ／ｗ）のプロピレングリコールを含み、前記のプロピレングリコールは、ニコチン及び任意に香料を含む。

超音波ミスト吸入器において、毛細管要素は、超音波処理チャンバと液体チャンバの間に延びてもよい。

超音波ミスト吸入器において、毛細管要素は、少なくとも一部が竹繊維である材料である。

毛細管要素により、高い吸収容量、高い吸収速度だけでなく、高い液保持率も実現できる。

毛細管に使用される提案材料の固有の特性は、超音波ミスト吸入器の効率的な機能に大きな影響を与えることが判明した。

さらに、本材料の固有の特性として、良好な透湿性を維持しつつ、良好な吸湿性を有している。これにより、吸引した液体を効率よく毛細管に浸透させることができるとともに、高い吸水性により大量の液体を保持することができ、市販されている他の製品と比較して超音波ミスト吸入器をより長く使用することができるようになった。

竹繊維を使用するもう一つの大きな利点は、竹繊維の中にもともと存在する天然由来の抗菌性生物製剤である「クン」によって、抗菌性、抗真菌性、防臭性があり、医療用途に適していることである。

この竹繊維固有の特性は、超音波処理における竹繊維の利点に関して、数値解析により検証されている。

以下の式は、毛細管要素として使用するための竹繊維材料および綿、紙、または他の繊維ストランドなどの他の材料でテストされており、竹繊維が超音波処理での使用のためにはるかに優れた特性を有することを実証している：

超音波ミスト吸入器において、毛細管要素は、少なくとも一部が竹繊維である材料とすることができる。

超音波ミスト吸入器において、毛細管要素の材料は、竹繊維１００％とすることができる。

広範な試験により、１００％純粋な竹繊維が超音波処理に最も最適な選択であると結論付けられている。

超音波ミスト吸入器では、毛細管要素の材料は、少なくとも７５％が竹繊維で、オプションとして２５％が綿であってもよい。

１００％純粋な竹繊維または竹繊維の高い割合からの毛管要素は、高い吸収能力を示すだけでなく、超音波ミスト吸入器のアプリケーションのための最適な選択となる改善された流体透過性を有する。

超音波ミスト吸入器において、毛細管要素は、平坦な形状を有していてもよい。

超音波ミスト吸入器において、毛細管要素は、中央部分と周辺部分とから構成されてもよい。

超音波ミスト吸入器において、周辺部は、液体チャンバに向かって延びるＬ字型の断面を有していてもよい。

超音波ミスト吸入器において、中央部は、超音波照射チャンバまで延びるＵ字形状の断面を有していてもよい。

一例に係る超音波ミスト吸入器において、液体チャンバに受容される前記の液体は、５７～７０％（ｗ／ｗ）の植物性グリセリンと３０～４３％（ｗ／ｗ）のプロピレングリコールとを含み、前記のプロピレングリコールはニコチン及び香料を含む、ことを特徴とする超音波ミスト吸入器。

超音波ミスト吸入器または個人用超音ミスト化装置は次を含む：
霧化される液体を受け取るように適合された液体チャンバまたはカートリッジを含む液体リザーバー構造体
液体チャンバまたはカートリッジと流体連通している超音波照射チャンバ
前記の液体チャンバに受容される前記の液体は、５７～７０％（ｗ／ｗ）の植物性グリセリンおよび３０～４３％（ｗ／ｗ）のプロピレングリコールを含み、前記のプロピレングリコールはニコチンおよび香料を含む。

本発明をより容易に理解するために、本発明の実施形態は、次に、添付の図面を参照しながら、例として説明する：
図１は、超音波ミスト吸入器の構成要素の分解斜視図である。 図２は、吸入器液体リザーバ構造の構成要素の分解斜視図である。 図３は、吸入器液体リザーバ構造の構成要素の断面図である。 図４Ａは、図２及び図３による吸入器液体リザーバ構造の空気流部材の等角図である。 図４Ｂは、図４Ａに示す送風部材の断面図である。 図５は、ＲＬＣ回路としてモデル化された圧電変換器を示す模式図である。 図６は、ＲＬＣ回路の周波数対対数インピーダンスのグラフである。 図７は、圧電変換器の動作の誘導性領域と容量性領域を示す周波数対対対数インピーダンスのグラフである。 図８は、周波数コントローラの動作を示すフロー図である。 図９は、本開示のミスト吸入器の図解的透視図である。 図１０は、本開示のミスト吸入器の図解的透視図である。 図１１は、本開示のミスト発生装置の斜視透視図である。 図１２は、本開示のミスト発生装置の斜視透視図である。 図１３は、本開示のミスト発生装置の図解的な分解透視図である。 図１４は、本開示の変換器ホルダーの斜視透視図である。 図１５は、本開示の変換器ホルダーの斜視透視図である。 図１６は、本開示のキャピラリー要素の斜視透視図である。 図１７は、本開示のキャピラリー要素の斜視透視図である。 図１８は、本開示の変換器ホルダーの斜視透視図である。 図１９は、本開示の変換器ホルダーの斜視透視図である。 図２０は、本開示のハウジングの一部の図解的な透視図である。 図２１は、本開示の吸収性要素の斜視透視図である。 図２２は、本開示のハウジングの一部の図解的な透視図である。 図２３は、本開示のハウジングの一部の図解的な透視図である。 図２４は、本開示の吸収性要素の斜視透視図である。 図２５は、本開示のハウジングの一部の図解的な透視図である。 図２６は、本開示のハウジングの一部の図解的な透視図である。 図２７は、本開示のハウジングの一部の図解的な透視図である。 図２８は、本開示の回路基板の図解的な透視図である。 図２９は、本開示の回路基板の図解的な透視図である。 図３０は、本開示のミスト発生装置の図解的な分解透視図である。 図３１は、本開示のミスト発生装置の図解的な分解透視図である。 図３２は、本開示のミスト発生装置を示す断面図である。 図３３は、本開示のミスト発生装置を示す断面図である。 図３４は、本開示のミスト発生装置を示す断面図である。 図３５は、本開示のドライバ装置の斜視分解透視図である。 図３６は、本開示のドライバ装置の一部を示す斜視透視図である。 図３７は、本開示のドライバ装置の一部を示す斜視透視図である。 図３８は、本開示のドライバ装置の一部を示す斜視透視図である。 図３９は、本開示のドライバ装置の一部を示す斜視透視図である。 図４０は、本開示のドライバ装置の一部を示す斜視透視図である。 図４１は、本開示のドライバ装置の一部を示す斜視透視図である。 図４２は、本開示のドライバ装置の一部を示す斜視透視図である。 図４３は、本開示のドライバ装置のエンドキャップの斜視透視図である。 図４４は、本開示のドライバ装置の筐体の斜視透視図である。 図４５は、本開示のミスト吸入器に対するＥＭＣ試験の結果を示すグラフである。

詳細な説明
本開示の態様は、添付の図と共に読まれた場合、以下の詳細な説明から最もよく理解される。当業界の標準的な慣行にしたがって、様々な特徴は縮尺通りに描かれていないことに留意されたい。実際、様々な特徴の寸法は、議論を明確にするために任意に増やしたり減らしたりすることができる。

以下の開示は、提供される主題の異なる特徴を実施するための多くの異なる実施形態、又は例を提供する。構成要素、濃度、用途、及び配置の具体例は、本開示を簡略化するために以下に説明される。もちろん、これらは単なる例であり、限定することを意図していない。例えば、以下の説明における第１の特徴及び第２の特徴の取り付けは、第１の特徴及び第２の特徴が直接接触して取り付けられる実施形態を含んでもよく、また、第１の特徴及び第２の特徴が直接接触していなくてもよいように、第１の特徴と第２の特徴との間に追加の特徴が配置され得る実施形態を含んでもよい。加えて、本開示は、様々な例において参照数字及び／又は文字を繰り返すことがある。この繰り返しは、単純化及び明確化のためであり、それ自体は、議論された様々な実施形態及び／又は構成間の関係を指示するものではない。

以下の開示は、代表的な例について説明するものである。各例は、実施形態とみなされてもよく、本開示において、「例」への言及は、「実施形態」に変更されてもよい。

本開示のいくつかの部分は、電子式気化吸入器に向けられている。しかし、治療薬、薬、及びハーブサプリメントのための吸入器など、他の例も想定される。さらに、この装置は、タバコというよりオブジェクトのように見えるようにパッケージ化することができる。例えば、パイプ、水パイプ、スライドなどの他の喫煙具に似せた装置や、喫煙に関係ない他の物体に似せた装置も考えられる。

超音波ミスト吸入器は、使い捨てまたは再利用可能のいずれかである。本書で使用される「再利用可能」という用語は、エネルギー貯蔵装置が再充電可能または交換可能であること、または液体が再充填または液体貯蔵器構造の交換のいずれかによって補充可能であることを意味する。あるいは、いくつかの例では、再利用可能な電子装置は、再充電可能であり、液体を補充することができる両方である。

従来の電子気化吸入器は、吸入器内の液体を加熱するように構成された金属部品の高温を誘発し、したがって、吸い込むことができる液体を気化させることに依存する傾向がある。液体は、通常、プロピレングリコール（ＰＧ）および植物性グリセリン（ＶＧ）の溶液にブレンドされたニコチンおよび香料を含み、これらは、高温で加熱部品を介して気化される。従来の吸入器の問題点として、金属が燃える可能性があり、その後、燃えた液体と一緒に金属を吸い込む可能性がある。また、加熱された液体による焦げた臭いや味を好まない人もいる。

図１～図４は、超音波処理チャンバを構成する超音波吸入器の一例を示す図である。

図１には、使い捨ての超音波ミスト吸入器１００が描かれている。図１から分かるように、超音波ミスト吸入器１００は、直径に比して長さが比較的長い円筒形の本体を有している。形状および外観の点で、超音波ミスト吸入器１００は、典型的なタバコの外観を模倣するように設計されている。例えば、吸入器は、主にタバコのタバコ棒部分を模擬する第１の部分１０１と、主にフィルタを模擬する第２の部分１０２とを備えることができる。使い捨ての例では、第１部分と第２部分とは、単一の、しかし分離可能な装置の領域である。第１部分１０１及び第２部分１０２という呼称は、各部分に主に含まれる構成要素を便宜的に区別するために用いられる。

図１から分かるように、超音波ミスト吸入器は、マウスピース１、液溜め構造体２、およびケーシング３から構成されている。第１部分１０１はケーシング３を構成し、第２部分１０２はマウスピース１およびリザーバ構造体２を構成する。

第１の部分１０１には、電源エネルギーが含まれている。

蓄電装置３０は、超音波ミスト吸入器１００に電力を供給する。蓄電装置３０は、リチウムイオンバッテリ、アルカリバッテリ、亜鉛－炭素バッテリ、ニッケル水素バッテリ、ニッケル－カドミウムバッテリなどのバッテリ、スーパーキャパシタ、またはこれらの組み合わせとすることができるが、これらに限定されるわけではない。使い捨ての例では、電気貯蔵装置３０は再充電可能ではないが、再使用可能な例では、電気貯蔵装置３０は再充電可能であるように選択されるであろう。使い捨ての例では、電気貯蔵装置３０は、主に、吸入器１００の寿命にわたって一定の電圧を供給するように選択される。そうでなければ、吸入器の性能は時間とともに劣化することになる。装置の寿命にわたって一定の電圧出力を提供することができる好ましい電気貯蔵装置には、リチウムイオンバッテリおよびリチウムポリマーバッテリが含まれる。

電気貯蔵装置３０は、一般に正端子に対応する第１の端部３０ａと、一般に負端子に対応する第２の端部３０ｂとを有する。負極端子は、第１端部３０ａまで延びている。

蓄電装置３０は第１部分１０１に位置し、液溜め構造２は第２部分１０２に位置するので、接合部は、それらの構成要素の間に電気的な通信を提供することが必要である。本発明では、第１の部分１０１が第２の部分１０２に締め付けられるときに一緒に圧縮される少なくとも電極またはプローブを用いて電気通信が確立される。

この例では、再利用可能とするために、蓄電装置３０は充電可能である。ケーシング３には、充電口３２が設けられている。

集積回路４は、近位端４ａおよび遠位端４ｂを有する。電気貯蔵装置３０の第１端３０ａの正端子は、フレキシブル集積回路４の正リードと電気的に連通している。電気貯蔵装置３０の第２の端部３０ｂの負端子は、集積回路４の負リードと電気的に通信している。集積回路４の遠位端４ｂは、マイクロプロセッサを含んで構成されている。マイクロプロセッサは、センサからのデータを処理し、ライトを制御し、第２の部分１０２における超音波振動５に電流の流れを指示し、予めプログラムされた時間の後に電流の流れを終了させるように構成されている。

センサは、超音波ミスト吸入器１００が使用されているとき（使用者が吸入器を吸引したとき）を検出し、マイクロプロセッサを作動させる。センサは、圧力、空気流、または振動の変化を検出するように選択することができる。一例では、センサは圧力センサである。デジタル装置では、センサは連続的な読み取りを行い、その結果、デジタルセンサは連続的に電流を引き込む必要があるが、その量は小さく、全体のバッテリ寿命は無視できるほど影響されるだろう。

いくつかの例では、集積回路４は、高周波で直流を交流に変換するために４つのＭＯＳＦＥＴによって形成されてもよいＨブリッジを構成している。

図２及び図３を参照すると、一例による液溜め構造２の図解が示されている。液体リザーバ構造２は、霧化される液体を受け取るように適合された液体チャンバ２１と、液体チャンバ２１と流体連通している超音波処理チャンバ２２とからなる。

示されている例では、液体リザーバ構造２は、超音波処理チャンバ２２から周囲に向かう空気通路を提供する吸入チャネル２０を備える。

センサ位置の一例として、超音波照射チャンバ２２にセンサを配置してもよい。

吸入チャンネル２０は、錐体部２０ａと内部容器２０ｂを有する。

図４Ａ及び図４Ｂに描かれているように、さらに吸入チャネル２０は、周囲から超音波処理チャンバ２２に空気流を供給するための空気流部材２７を有する。

気流部材２７は、一体に作られた気流ブリッジ２７ａ及び気流ダクト２７ｂを有し、気流ブリッジ２７ａは吸入チャネル２０の一部を形成する２つの気道開口２７ａ’を有し、気流ダクト２７ｂは気流ブリッジ２７ａから超音波処理チャンバ２２内に延びて周囲から超音波処理チャンバへの空気流を提供するためにある。

気流ブリッジ２７ａは、第２の直径２０ａ２において錐体要素２０ａと協働する。

気流ブリッジ２７ａは、気流を気流ダクト２７ｂに供給する２つの対向する周辺開口部２７ａ’’を有する。

気流ブリッジ２７ａとフラストコニカル要素２０ａとの協働は、２つの対向する周辺開口部２７ａ’’がフラストコニカル要素２０ａの相補的開口部２０ａ’’と協働するように配置される。

口金１と錐体部２０ａは半径方向に間隔をあけて配置され、その間に気流チャンバ２８が配置されている。

図１および図２に描かれているように、マウスピース１は、２つの対向する周辺開口部１’’を有する。

気流ブリッジ２７ａの周辺開口部２７ａ’’、２０ａ’’、１’’、フラストコニカル要素２０ａ及びマウスピース１は、超音波処理チャンバ２２に最大限の空気流を直接供給する。

錐体要素２０ａは、吸入チャネル２０と同様の方向に整列された内部通路を含み、第１の直径２０ａ１が第２の直径２０ａ２のそれよりも小さく、内部通路が錐体要素２０ａにわたって直径を減少させるように、内部通路を有している。

錐体要素２０ａは、超音波振動の手段５及び毛管要素７と整列して配置され、第１の直径２０ａ１はマウスピース１の内部ダクト１１に連通し、第２の直径２０ａ２は内部容器２０ｂに連通している。

内部容器２０ｂは、超音波照射チャンバ２２と液体チャンバ２１とを区画する内壁を有する。

液溜め構造２は、液チャンバ２１の外壁を区画する外容器２０ｃを有している。

内側容器２０ｂ及び外側容器２０ｃは、それぞれ、液体チャンバ２１の内壁及び外壁である。

液溜め構造体２は、口金１とケーシング３との間に配置され、口金１およびケーシング３に対して着脱可能である。

液体リザーバ構造体２およびマウスピース１またはケーシング３は、互いに係合するための相補的な配置を含んでもよく；さらにそのような相補的配置は、バヨネット型配置；ねじ係合型配置；磁気配置；または摩擦嵌合配置のいずれかを含んでもよく、液体リザーバ構造体２は配置の一部分を含み、マウスピース１またはケーシング３は、配置の相補的部分を含んでいる。

再使用可能な例では、構成要素は実質的に同じである。使い捨ての例に対する再使用可能な例の違いは、液体リザーバ構造２を交換するためになされる収容である。

図３に示すように、液体チャンバ２１は、液体チャンバ２１の内側容器２０ｂと外側容器２０ｃを閉じる上壁２３と底壁２５を有する。

毛細管要素７は、内側容器２０ｂの第１部分２０ｂ１と第２部分２０ｂ２との間に配置されている。

毛細管要素７は、超音波照射チャンバから液チャンバまで延びる平坦な形状を有する。

図２または図３に描かれているように、毛細管要素７は、Ｕ字形の中央部７ａとＬ字形の周辺部７ｂとから構成されている。

Ｌ字形状の部分７ｂは、内側容器２０ｂ上の液体チャンバ２１内に、底壁２５に沿って延びている。

Ｕ字状部分７ａは、超音波照射チャンバ２１内に収容されている。Ｕ字状部分７ａは、内側容器２０ｂ上で、底壁２５に沿うように設けられている。

超音ミスト化吸入器において、Ｕ字部７ａは、内側部分７ａ１と外側部分７ａ２とを有し、内側部分７ａ１は超音波振動手段５の霧化面５０と面接触しており、外側部分７ａ２は超音波振動手段５と面接触していない。

液チャンバ２１の底壁２５は、液チャンバ２１と超音波照射チャンバ２２とを閉鎖する底板２５である。底板２５は密閉されているため、超音波照射チャンバ２２からケーシング３への液体の漏れは防止されている。

底板２５は、弾性部材８が挿入される凹部２５ｂを有する上面２５ａを有している。超音波振動手段５は、弾性部材８によって支持されている。弾性部材８は、超音波振動手段５を維持するための溝が設計された内孔８’を有する環状板状のゴムから形成されている。

液チャンバ２１の上壁２３は、液チャンバ２３を閉じるキャップ２３である。

天壁２３は、液体チャンバ２１が収容し得る液体の最大レベルを表す上面２３と、液体チャンバ２１内の液体の最小レベルを表す下面２５とを有する。

天壁２３は密閉されているため、液体チャンバ２１から口金１への液体の漏れは防止される。

天壁２３と底壁２５は、ネジ、接着剤、摩擦などの固定手段により、液体貯留構造体２に固定されている。

図３に描かれているように、弾性部材は超音波振動の手段５と線接触しており、超音波振動の手段５と吸入器の壁との接触を防ぐことで、液溜め構造体の振動の抑制がより効果的に防止される。したがって、霧化部材によって霧化された液体の微粒子をより遠くまで噴霧することができる。

図３に描かれているように、内側容器２０ｂは、第１部分２０ｂ１と第２部分２０ｂ２との間に、毛細管要素７が超音波処理チャンバ２１から延びている開口部２０ｂ’を有している。毛細管要素７は、開口部２０ｂ’を介して液チャンバ２１から液体を吸収する。毛細管要素７は、ウィックである。毛細管要素７は、毛細管現象によって液体を超音波照射チャンバ２２に輸送する。いくつかの例では、毛細管要素７は、竹繊維で作られている。いくつかの例では、毛管要素７は、０．２７ｍｍと０．３２ｍｍの間の厚さであり、３８ｇ／ｍ²と４８ｇ／ｍ²の間の密度を有していてもよい。

図３から分かるように、超音波振動の手段５は、毛細管要素７の直下に配置されている。

超音波振動の手段５は、変換器であってもよい。例えば、超音波振動の手段５は、圧電変換器であってもよく、円形の板状に設計されていてもよい。圧電変換器の材質は、セラミックであってもよい。

また、超音波振動手段５には、様々な変換器材料を使用することができる。

送風ダクト２７ｂ１の端部は、超音波振動手段５と向き合っている。超音波振動の手段５は、電気接触器１０１ａ、１０１ｂと電気的に連絡している。注目すべきは、集積回路４の遠位端４ｂは、内側電極と外側電極を有することである。内側電極は、スプリングコンタクトプローブである第１の電気接触子１０１ａに接触し、外側電極は、サイドピンである第２の電気接触子１０１ｂに接触する。集積回路４を介して、第１の電気接点１０１ａは、マイクロプロセッサにより蓄電装置３０の正極端子と電気的に通信し、第２の電気接点１０１ｂは、蓄電装置３０の負極端子と電気的に通信している。

電気接点１０１ａ、１０１ｂは、底板２５を横断している。底板２５は、液体貯留構造体２の周壁２６の内側に受けられるようになっている。底板２５は、相補的な隆起の上に載っており、それによって、液体チャンバ２１と超音波照射チャンバ２２を形成している。

内側容器２０ｂは、機械的なバネが適用される円形の内側スロット２０ｄから構成される。

中央部分７ａ１を超音波振動手段５に押し付けることによって、機械的なバネ９は、それらの間の接触面を確保する。

液溜め構造体２及び底板２５は、様々な熱可塑性材料を用いて作ることができる。

使用者が超音波ミスト吸入器１００を吸引すると、空気流が周辺開口部１’’から吸引されて気流チャンバ２８を貫通し、気流ブリッジ２７ａの周辺開口部２７ａ’’とフラストコニカル要素２０ａを通り、気流ダクト２７ｂを介して超音波処理チャンバ２２に流れ落ち、直接毛管要素７にかかる。同時に、液体は毛細管現象によりリザーバチャンバ２１から複数の開口部２０ｂ’を通り、毛細管要素７に吸い込まれる。毛細管要素７は、液体を吸入器１００の超音波振動手段５と接触させる。また、使用者の吸引により、圧力センサが集積回路４を作動させ、集積回路４が超音波振動の手段５に電流を導く。このように、使用者が吸入器１００のマウスピース１に描画すると、２つの動作が同時に起こる。まず、センサーが集積回路４を作動させ、これが超音波振動の手段５が振動を開始するきっかけとなる。第２に、引き金は、開口部２０ｂ’を通る液体の流れが始まるように、リザーバチャンバ２１の外の圧力を低下させ、これが毛管要素７を飽和させる。毛細管要素７は、液体を超音波振動手段５に搬送し、超音波振動手段５によって毛細管路内に気泡を形成させ、液体をミスト化させる。そして、ミスト化された液体を使用者が吸引する。

いくつかの例では、集積回路４は、超音波振動手段５が動作する周波数を制御するように構成されている周波数コントローラを含んでいる。周波数コントローラは、プロセッサとメモリとを備え、メモリは、プロセッサによって実行されると、プロセッサに周波数コントローラの少なくとも１つの機能を実行させる実行可能命令を記憶している。

上述したように、いくつかの例では、超音波ミスト吸入器１００は、約０．２５～０．５ミクロンの気泡体積を生成するために、１．０５パスカル秒～１．４１２パスカル秒の液体粘度を有する液体を気化するために２．８ＭＨｚ～３．２ＭＨｚの周波数を持つ信号で超音波振動手段５を駆動させる。しかし、異なる粘度を有する液体または他の用途のために、それは超音波振動の手段５が異なる周波数で駆動される可能性がある。

ミスト発生装置の異なる用途ごとに、ミストの発生を最適化するために超音波振動手段５を駆動するための最適な周波数または周波数範囲が存在する。超音波振動の手段５が圧電変換器である例では、最適な周波数または周波数範囲は、少なくとも以下の４つのパラメータに依存することになる。

１．変換器の製造工程
いくつかの例では、超音波振動の手段５は、圧電セラミックからなる。圧電セラミックは、化合物を混合してセラミック生地を作ることによって製造されるが、この混合工程は、製造全体を通じて一貫していない場合がある。この不均一性により、硬化した圧電セラミックの共振周波数にばらつきが生じることがある。

圧電セラミックの共振周波数が装置の必要動作周波数に対応していない場合、装置の動作中にミストが発生しない。ニコチンミスト吸入器の場合、圧電セラミックの共振周波数がわずかにずれただけでもミストの生成に影響を与え、その装置が使用者に適切なニコチンレベルを提供できないことを意味する。

２．変換器への負荷
動作中、圧電変換器への負荷が変化すると、圧電変換器全体の振動の変位が抑制される。圧電変換器の振動を最適に変位させるには、回路が最大変位に十分な電力を供給できるように駆動周波数を調整する必要がある。

発振器の効率に影響を与える負荷の種類としては、変換器上の液体の量（ウィッキング材料の湿度）、変換器との永久的な接触を保つためにウィッキング材料に加えられるバネの力などを挙げることができる。また、電気的な接続手段も含まれる場合がある。

３．温度
圧電変換器の超音波振動は、装置に組み込んで部分的に減衰させる。これには、変換器をシリコン／ゴムのリングに入れ、スプリングで変換器の上にあるウィッキング材に圧力をかけることが考えられる。この振動の減衰により、変換器の上とその周辺の局所的な温度は上昇する。

温度の上昇は、変換器の分子挙動の変化により、振動に影響を与える。温度の上昇は、セラミックの分子により多くのエネルギーを与え、その結晶構造に一時的な影響を及ぼす。温度が下がるとこの影響は逆転するが、最適な発振を維持するためには供給する周波数の変調が必要である。この周波数変調は、従来の固定周波数装置では実現できなかった。

また、温度上昇により気化される溶液（ｅ-液体）の粘度が低下するため、キャビテーションを誘起して連続的なミスト生成を維持するために駆動周波数の変更が必要となる場合がある。従来の固定周波数装置の場合、駆動周波数を変更せずに液体の粘度を下げると、ミスト生成が減少または完全に停止し、装置が動作不能になる。

４．電源までの距離
電子回路の発振周波数は、変換器と発振器－ドライバ間の配線長によって変化することがある。電子回路の周波数は、変換器と残りの回路との距離に反比例する。

距離パラメータは主に装置に固定されているが、装置の製造過程で変化し、装置の全体的な効率を低下させる可能性がある。そのため、装置の駆動周波数を変更して変動を補償し、装置の効率を最適化することが望まれる。

圧電変換器は、図５に示すように、電子回路中のＲＬＣ回路としてモデル化することができる。上述した４つのパラメータは、ＲＬＣ回路全体のインダクタンス、キャパシタンス、抵抗の変化としてモデル化することができ、変換器に供給される共振周波数範囲を変化させることができる。回路の周波数が変換器の共振点付近まで上昇すると、回路全体の対数インピーダンスは最小に落ち込み、次に最大に上昇してから中央の範囲に落ち着く。 図６は、ＲＬＣ回路における周波数上昇に伴う全体インピーダンスの変化を説明する一般的なグラフである。図７は、圧電変換器が、第１の所定周波数ｆ_s以下の周波数では第１の容量性領域で、第２の所定周波数ｆ_p以上の周波数では第２の容量性領域でコンデンサとして作用する様子を示す図である。圧電変換器は、第１および第２の所定周波数ｆ_s、ｆ_pの間の周波数において、誘導性領域でインダクタとして作用する。変換器の最適な発振を維持し、したがって最大効率を得るためには、変換器を流れる電流を誘導領域内の周波数に維持する必要がある。

いくつかの例の装置の周波数コントローラは、装置の効率を最大化するために、圧電変換器（超音波振動手段５）の発振周波数を誘導領域内に維持するように構成される。

周波数コントローラは、所定のスイープ周波数範囲にわたって漸次追跡する周波数で変換器を駆動するスイープ動作を実行するように構成されている。周波数コントローラがスイープを実行するとき、周波数コントローラは、変換器に結合されたアナログ－デジタル変換器のアナログ－デジタル変換（ＡＤＣ）値を監視する。いくつかの例では、ＡＤＣ値は、変換器を横切る電圧に比例するＡＤＣのパラメータである。他の例では、ＡＤＣ値は、変換器を流れる電流に比例するＡＤＣのパラメータである。

以下により詳細に説明するように、いくつかの例の周波数コントローラは、変換器を流れる電流を監視することによって、超音波変換器によって使用されている有効電力を決定する。

スイープ動作の間、周波数コントローラは、変換器のための周波数の誘導領域を探し出す。周波数コントローラが誘導領域を特定すると、周波数コントローラは、ＡＤＣ値を記録し、変換器による超音波キャビテーションを最適化するために、変換器の駆動周波数を誘導領域内の周波数（すなわち、第１及び第２の所定の周波数ｆ_s、ｆ_pの間）でロックする。駆動周波数が誘導領域内にロックされると、変換器の電気機械結合係数が最大化され、それによって、装置の効率が最大化される。

いくつかの例では、周波数コントローラは、発振が開始または再始動されるたびに誘導領域の位置を特定するためにスイープ動作を行うように構成される。例では、周波数コントローラは、発振が開始されるたびに誘導領域内の新しい周波数で駆動周波数をロックし、それによって、装置の動作効率に影響を与えるパラメータの変化を補償するように構成されている。

いくつかの例では、周波数コントローラは、最適なミスト生成を保証し、使用者への薬物送達の効率を最大化する。いくつかの例では、周波数コントローラは、装置を最適化し、効率を向上させ、使用者へのニコチンデリバリーを最大化する。

他の例では、周波数コントローラは、装置を最適化し、超音波を使用する他の任意の装置の効率を向上させる。いくつかの例では、周波数コントローラは、超音波応答性薬物送達システムからの薬物放出の促進を拡張するために、治療用途の超音波技術と共に使用するように構成される。動作中に正確で最適な周波数を有することにより、マイクロバブル、ナノバブル、ナノドロップレット、リポソーム、エマルジョン、ミセル、または他の任意の送達システムが非常に効果的であることが保証される。

いくつかの例では、上記のような最適なミスト生成及び化合物の最適な送達を保証するために、周波数コントローラは、再帰モードで動作するように構成される。周波数コントローラが再帰モードで動作する場合、周波数コントローラは、装置の動作中に周波数のスイープを周期的に実行し、ＡＤＣ値を監視して、ＡＤＣ値が変換器の最適発振を示す所定の閾値以上であるか否かを判断する。

いくつかの例では、周波数コントローラは、周波数コントローラが変換器のための可能なより良い周波数を特定できる場合に備えて、装置が液体をエアロゾル化する過程にある間にスイープ動作を実行する。周波数コントローラがより良い周波数を特定した場合、周波数コントローラは、装置の最適な動作を維持するために、駆動周波数を新たに特定されたより良い周波数でロックする。

いくつかの例では、周波数コントローラは、装置の動作中に周期的に所定の持続時間の間、周波数のスイープを実行する。上述した例の装置の場合、スイープの所定の持続時間及びスイープ間の時間期間は、装置の機能を最適化するように選択される。超音波ミスト吸入器に実装される場合、これは、使用者の吸入全体を通じて使用者への最適な送達を保証する。

図８は、いくつかの例の周波数コントローラの動作のフロー図である。

以下の開示は、上述した例と同じ要素の多くからなるミスト吸入器のさらなる例を開示する。

上述した例の要素は、本開示の残りの部分で説明した例の要素のいずれかと入れ替えることができる。

十分なエアロゾル生成を保証するために、この例では、ミスト吸入器は、正確に又は実質的に１６ｍｍの直径の超音波／圧電変換器からなる。この変換器は、所望のエアロゾル量生成に必要な周波数及び電力を制御するために、特定の静電容量及びインピーダンス値に合わせて製造される。

直径１６ｍｍの円盤状の超音波変換器を水平に配置すると、装置が大きくなり、手持ち式としては人間工学的に不利になる可能性がある。この懸念を軽減するために、この例の超音波変換器は、超音波処理チャンバ内で垂直に保持される（超音波変換器の平面が、マウスピースへのエアロゾルミストの流れに概ね平行であり、及び／又はミスト吸入器の長手方向の長さに概ね平行である）。別の言い方をすれば、超音波変換器は、ミスト吸入器の基部に対して一般に垂直である。

ここで添付図面の図９および図１０を参照すると、いくつかの例のミスト吸入器２００は、ミスト発生装置２０１およびドライバ装置２０２から構成されている。ドライバ装置２０２は、この例では、ミスト発生装置２０１の一部を受け入れて保持する凹部２０３を備えている。したがって、ミスト発生装置２０１は、図９に示すように、ドライバ装置２０２と結合して、コンパクトで携帯可能なミスト吸入器２００を形成することができる。

ここで添付図面の図１１から図１３を参照すると、ミスト発生装置２０１は、細長く、任意に互いに取り付けられる２つのハウジング部分２０５、２０６から形成されるミスト発生ハウジング２０４から構成される。ミスト発生ハウジング２０４は、空気入口ポート２０７とミスト出口ポート２０８とから構成される。

この例では、ミスト発生ハウジング２０４は、射出成形プラスチック、具体的には、医療用途に典型的に使用されるポリプロピレンである。この例では、ミスト発生装置筐体２０４は、異相共重合体である。より詳細には、非常に高い剛性と高い衝撃強度の最適な組み合わせを有するＢＦ９７０ＭＯヘテロフェーズコポリマーである。この材料で成形されたミスト発生ハウジング部品は、良好な帯電防止性能を示す。

ポリプロピレンなどの異相コポリマーは、この材料が超音波処理チャンバ２１９からマウスピースを通って使用者に流れる際にエアロゾルの凝縮を引き起こさないので、ミスト発生ハウジング２０４に特に好適である。このプラスチック材料はまた、工業的な破砕および洗浄プロセスを用いて容易に直接リサイクルすることができる。

図９、１０及び１２において、ミスト出口ポート２０８は、閉鎖要素２０９によって閉鎖されている。しかしながら、ミスト吸入器２００の使用時には、図１１に示すように、閉鎖要素２０９がミスト出口ポート２０８から取り外されることが理解されよう。

ここで図１４及び図１５を参照すると、ミスト発生装置２００は、ミスト発生ハウジング２０４内に保持される変換器ホルダ２１０を備える。変換器ホルダ２１０は、この例では、円柱状または概ね円筒状の本体部２１１と、円形の上下の開口部２１２、２１３から構成されている。変換器ホルダ２１０には、図１５に示すように、超音波変換器２１５の端部を受け入れるための内部チャネル２１４が設けられている。

変換器ホルダ２１０は、電極２１７がドライバ装置の交流駆動に電気的に接続され得るように、超音波変換器２１５から電極２１７が延びる切断部２１６を内蔵し、以下により詳細に説明されるように、電極２１７は、超音波変換器２１５から延びる。

再び図１３を参照すると、ミスト発生装置２０１は、ミスト発生ハウジング２０４内に設けられる液体チャンバ２１８を備える。液体チャンバ２１８は、霧化される液体を収容するためのものである。いくつかの例では、液体が液体チャンバ２１８に収容される。他の例では、液体チャンバ２１８は、最初は空であり、その後液体チャンバに液体が充填される。

レブリン酸ニコチンからなるニコチン塩からなる、３．７Ｖリチウムポリマー（ＬｉＰｏ）バッテリによって３．０ＭＨｚ（±０．２ＭＨｚ）の周波数で駆動する超音波装置での使用に適した液体（ここでは電子液体とも呼ばれる）組成物であって、以下のものである：
組成物中の植物性グリセリンの相対量は：５５から８０％（ｗ／ｗ）、または６０から８０％（ｗ／ｗ）、または６５から７５％（ｗ／ｗ）、または７０％（ｗ／ｗ）、および／または
組成物中のプロピレングリコールの相対量は：５～３０％（ｗ／ｗ）、又は１０～３０％（ｗ／ｗ）、又は１５～２５％（ｗ／ｗ）、又は２０％（ｗ／ｗ）、および／または
組成物中の水の相対量は：５～１５％（ｗ／ｗ）、又は７～１２％（ｗ／ｗ）、又は１０％（ｗ／ｗ）、および／または
組成物中のニコチンおよび／またはニコチン塩の量は：０．１～８０ｍｇ／ｍｌ、または０．１～５０ｍｇ／ｍｌ、または１～２５ｍｇ／ｍｌ、または１０～２０ｍｇ／ｍｌ、または１７ｍｇ／ｍｌ。

いくつかの例では、ミスト発生装置２０１は、１．０５パスカル●秒から１．４１２パスカル●秒の間の動粘度を有する電子液体を収容する。

いくつかの例では、液体チャンバ２１８は、１：１のモル比でニコチンレブリン酸塩を含む液体を含有する。

いくつかの例では、液体チャンバは、１．０５Ｐａ－ｓから１．４１２Ｐａ－ｓの間の動粘度と１．１ｇ／ｍｌから１．３ｇ／ｍｌの間の液体密度を有する液体を含む。

粘度、密度の正しいパラメータを持つ電子液体を使用し、空気中に液体スプレーの所望の目標バブルボリュームを持つことによって、１．０５パスカル●秒と１．４１２パスカル●秒の液体粘度範囲と約１．１～１．３ｇ／ｍＬの密度（Ｈｅｒｔｚから密度範囲を取得）に対する２．８ＭＨｚ～３．２ＭＨｚの周波数は、液滴の９０％は１ミクロン以下とその５０％は０．５ミクロン以下の液滴ボリュームを生み出すことがわかっている。

ミスト発生装置２０１は、ミスト発生装置筐体２０４内に設けられる超音波照射チャンバ２１９を含んで構成される。

図１４及び図１５に戻り、変換器ホルダー２１０は、液体チャンバ２１８と超音波照射チャンバ２１９との間に障壁を提供する仕切り部２２０を含んで構成される。仕切り部分２２０によって提供される障壁は、超音波処理チャンバ２１９が液体チャンバ２１８から液体で溢れるリスク、または超音波変換器２１５上の毛管要素が過飽和になるリスクを最小限にし、そのいずれもが超音波変換器２１５の過負荷と効率を低下させる。さらに、超音波照射チャンバ２１９を溢れさせたり、毛細管要素を過飽和にすることは、吸入の際に使用者が液体を吸い込むという不快な体験も引き起こしかねない。このリスクを軽減するために、変換器ホルダー２１０の仕切り部分２２０は、超音波照射チャンバ２１９と液体チャンバ２１８との間の壁として着座する。

仕切り部２２０は、毛細管要素を介して、液チャンバ２１８から超音波照射チャンバ２１９へ液体が流れることができる唯一の手段である毛細管開口部２２１を構成している。この例では、毛細管開口部２２１は、０．２ｍｍ～０．４ｍｍの幅を有する細長いスロットである。毛管開口２２１の寸法は、毛管開口２２１の縁が、超音波処理チャンバ２１９への液体流の制御を加えるために毛管開口２２１を通って延びる毛管要素に作用するバイアス力を提供するようなものである。

この例では、変換器ホルダ２１０は、液体シリコーンゴム（ＬＳＲ）である。この例では、液体シリコーンゴムは、ショアＡ６０の硬度を有する。のＬＳＲ材料は、変換器ホルダー２１０が振動を減衰させることなく、超音波変換器２１５が振動することを保証する。この例では、超音波変換器２１５の振動変位は２～５ナノメートルであり、何らかの減衰効果があると、超音波変換器２１５の効率が低下する可能性がある。したがって、このＬＳＲの材料と硬度は、最小限の妥協で最適な性能を得るために選択される。

次に図１６および図１７を参照すると、ミスト発生装置２０１は、液体チャンバ２１８から超音波処理チャンバ２１９に（薬剤または他の物質を含む）液体を移送するための毛管または毛管要素２２２を含んでいる。管要素２２２は、第１部分２２３と第２部分２２４とを有する平面状又は概ね平面状である。この例では、第１部分２２３は、長方形または概ね長方形の形状を有し、第２部分２２４は、部分的に円形の形状を有する。

この例では、毛管要素２２２は、第１及び第２の部分２２３、２２４とそれぞれ同じ形状の第３の部分２２５及び第４の部分２２６から構成される。この例の毛細管要素２２２は、図１７に示すように、第１及び第２の部分２２３、２２４と第３及び第４の部分２２５、２２６とが互いに重ね合わされるように折り線２２７を中心に折り畳まれる。

この例では、毛細管要素は、約０．２８ｍｍの厚さを有する。図１７に示すように、毛細管要素２２２を折り曲げて２つの層を有するようにすると、毛細管要素の全体の厚さは約０．５６ｍｍとなる。この二重層はまた、最適なエアロゾル生成のために超音波変換器２１５上に常に十分な液体が存在することを保証する。

この例では、毛管要素２２２が折り畳まれると、第１及び第３部分２２３、２２５の下端は、毛管要素２２２が液体を吸収する速度を最大化するために液体チャンバ２１８内の液体中に位置する毛管要素２２２の部分の表面積を増大させる拡大下端２２８を画定する。

この例では、毛細管要素２２２は１００％竹繊維である。他の例では、毛管要素は少なくとも７５％の竹繊維のものである。毛管要素として竹繊維を使用する利点は、上述したとおりである。

ここで図１８及び図１９を参照すると、毛管要素２２２は、超音波変換器２１５の霧化表面の一部に重畳した毛管要素２２２の第２部分２２４を変換器ホルダ２１０が保持するように、変換器ホルダ２１０によって保持される。この例では、円形の第２部分２２４は、変換器ホルダ２１０の内側凹部２１４内に収まっている。

毛管要素２２２の第１部分２２３は、変換器ホルダ２１０の毛管開口２２１を通って延びている。

次に図２０から図２２を参照すると、ミスト発生ハウジング２０４の第２部分２０６は、変換器ホルダ２２２を受け、超音波処理チャンバ２１９の壁の一部を形成する概ね円形の壁２２９からなる。

接触開口部２３０及び２３１は、超音波変換器２１５の電極との電気的接続を形成する電気接触部２３２及び２３３を受け入れるために、第２部分２０６の側壁に設けられている。

この例では、ミスト出口ポート２０８で液体を吸収するために、吸収性チップ又は吸収性要素２３４が、ミスト出口ポート２０８に隣接して設けられている。この例では、吸収性要素２３４は竹繊維のものである。

次に図２３から図２５を参照すると、ミスト発生ハウジング２０４の第１部分２０５は、第２部分２０６と同様の形状であり、超音波照射チャンバ２１９の壁のさらなる部分を形成し、変換器ホルダ２１０を保持する概して円形の壁部２３５をさらに備える。

この例では、ミスト出口ポート２０８に隣接して、ミスト出口ポート２０８で液体を吸収するための吸収要素２３６がさらに設けられる。

この例では、ミスト発生ハウジング２０４の第１部分２０５は、図２６に示すように、リテーナばね２３８の下端を支持するばね支持配置２３７を構成している。

リテーナばね２３８の上端は、リテーナばね２３８が毛管要素２２２を超音波変換器２１５の霧化表面に対してバイアスするバイアス力を与えるように、毛管要素２２２の第２の部分２２４に接触する。

図２７を参照すると、ミスト発生ハウジング２０４の２つの部分２０５、２０６が互いに取り付けられる前に、変換器ホルダ２１０が所定の位置にあり、ミスト発生ハウジング２０４の第２の部分２０６によって保持されていることが示されている。

図２８～図３１を参照して、この例では、ミスト発生装置２０１は、識別配列２３９を含んで構成されている。識別配置２３９は、一面に設けられた電気接点２４１を有するプリント基板２４０と、他面に設けられた集積回路２４２および別のオプション部品２４３とから構成される。

集積回路２４２は、ミスト発生装置２０１に固有の識別子を記憶するメモリを有する。電気接点２４１は、集積回路２４２と通信するための電子的なインタフェースを提供する。

プリント回路基板２４０は、この例では、ミスト発生ハウジング２０４の一側面の凹部２４４内に取り付けられている。集積回路２４２及び任意の他の電子部品２４３は、プリント回路基板２４０がミスト発生ハウジング２０４の側面と概ね面一となるように、さらなる凹部２４５内に収まっている。

この配置では、集積回路２４２は、製造業者からの純正ミスト発生装置のみを装置と共に使用することを可能にする偽造防止機能であるワンタイム・プログラマブル（ＯＴＰ）装置である。この偽造防止機能は、ミスト発生装置２０１に（プリント基板２４０と）接着される特定のカスタム集積回路（ＩＣ）として、ミスト発生装置２０１に実装される。ＩＣとしてのＯＴＰは、ミスト発生装置２０１（およびその内容物）のその寿命にわたる完全なトレーサビリティ、ならびに使用者による消費の正確な監視を可能にする真にユニークな情報を含んでいる。ＯＴＰ ＩＣにより、ミスト発生装置２０１は、許可された場合にのみミストを発生させるように機能することができる。

ＯＴＰは、特徴として、特定のミスト発生装置２０１のオーソライズドステータスを規定する。実際、カルボニルの排出を防止し、エアロゾルを安全な水準に保つために、実験により、約１０００秒間のエアロゾル化後にミスト発生装置２０１は液体チャンバ２１８内の液体が空になったと見なされることが示されている。そのようにして、純正品でない、または空のミスト発生装置２０１は、この所定の使用時間の後、作動させることができなくなる。

特徴としてのＯＴＰは、デジタル・セール・ポイント、モバイル・コンパニオン・アプリケーション、およびミスト発生装置２０１の連携による完全な連鎖の一部であってもよい。信頼できる当事者によって製造され、デジタルセールポイントで販売された純正のミスト発生装置２０１のみを使用することができる。モバイルコンパニオンデジタルアプリは、製造者のデジタルプラットフォーム上の使用者アカウントとミスト発生装置２０１との間のリンクであり、既知の安全なコンテンツを安全な量のパフ持続時間で安全に使用することを保証するものである。

また、機能としてのＯＴＰは、信頼できる医療施設とのＢ２Ｂ（ｂｕｓｉｎｅｓｓ ｔｏ ｂｕｓｉｎｅｓｓ）使用の場合に医療用医薬品行政として要求される高いアクセス制御および監視を可能にする。ＯＴＰ ＩＣは、挿入されたミスト発生装置２０１とそれに関連する処方箋を認識できるドライバ装置２０２によって読み取られる。ドライバ装置２０２は、このミスト発生装置２０１を処方箋で指定された期間以上にも期間外にも使用することができない。さらに、モバイルコンパニオンアプリのリマインダーを提供することで、使用者が服用し損ねることを最小限に抑えることができる。

いくつかの例では、ＯＴＰ ＩＣは、ミスト発生装置２０１と同じように使い捨てである。ミスト発生装置２０１が空であるとみなされるときはいつでも、ドライバ装置２０２に挿入された場合、それは活性化されない。同様に、偽造されたジェネレータ装置２０１は、ドライバ装置２０２において機能しないであろう。

図３２～図３４は、動作中のミスト発生装置２０１内を空気が流れる様子を示す図である。

液体薬剤（ニコチン、医療用溶液、医療用懸濁液、タンパク質溶液、サプリメントなど）を超音波処理することにより、ミストに変化する（エアロゾル化）。しかし、このミストは、上昇するエアロゾルを置換するのに十分な周囲空気が利用可能でなければ、超音波変換器２１５の上に沈降してしまう。超音波照射チャンバ２１９では、ミスト（エアロゾル）が発生し、マウスピースを介して使用者に引き出されるため、空気を継続的に供給することが要求される。この要件に応えるために、空気流路が設けられる。この例では、気流チャネルは１１．５ｍｍ²の平均断面積を有し、これは平均的な使用者からの負圧に基づいて計算されて超音波照射チャンバ２１９に設計されている。これはまた、吸入されたエアロゾルのミスト対空気比を制御し、使用者に送達される薬物の量を制御する。

設計要件に基づき、空気流路は、超音波処理チャンバ２１９の底部から開始するように経路設定される。エアロゾルチャンバの底部の開口部は、装置内の気流ブリッジへの開口部と整列し、かつこれに緊密に隣接している。空気流路は、リザーバに沿って垂直に上方に走り、超音波処理チャンバの中心（超音波変換器２１５と同心）まで続く。ここで、９０°内側に曲がる。その後、流路は超音波変換器２１５から約１．５ｍｍのところまで続いている。この経路により、超音波変換器２１５の霧化面の方向に直接供給される周囲空気が最大化される。空気は、チャネルを通って変換器に向かって流れ、生成されたミストを集めながら、マウスピースを通って使用者へと出て行く。

次に、ドライバ装置２０２について、最初に図３５および図３６を参照して説明する。空気は、後述するように、ドライバ装置２０２内の気流ブリッジと流体連通している空気入口ポート２０７を介してミスト発生装置２０１内に流入する。空気は、空気の流れを超音波変換器２１５に向けるために、空気の流れの方向を約９０°変える流路に沿って流れる。

いくつかの例では、空気流配置は、空気の流れが超音波処理チャンバに通過するときに、空気の流れが超音波変換器の霧化表面に対して実質的に垂直になるように、空気流路に沿った空気の流れの方向を変えるように構成される。

ドライバ装置２０２は、少なくとも一部が金属製のドライバ装置筐体２４６で構成されている。いくつかの例では、ドライバ装置ハウジング２４６は、全体がアルミニウム（ＡＬ６０６３ Ｔ６）であり、内部コンポーネントを環境（埃、水しぶきなど）から保護し、また衝撃（不意の落下など）による損傷から保護する。

いくつかの例では、ドライバ装置ハウジング２４６は、２つの目的のために周囲の空気が装置に入ることを可能にする通気口をその側面に備え、１つは電子部品の周りに換気を有し、それらを動作温度内に維持し、これらの通気口は、空気がこれらの通気口から装置内に入り、次に気流ブリッジを通ってミスト発生装置２０１に入る空気入口としても作用する。

ドライバ装置ハウジング２４６は、ドライバ装置２０２の構成要素を収容する内部チャンバ２４７を有する細長い形状である。ドライバ装置ハウジング２４６の一端は、エンドキャップ２４８によって閉じられている。ドライバ装置ハウジング２４７の他端は、ドライバ装置２０２の凹部２０３のための開口部を提供する開口部２４９を有する。

ドライバ装置２０２は、プリント基板２５１に接続されるバッテリ２５０から構成される。いくつかの例では、バッテリ２５０は、容量１１４０ｍＡｈ、放電速度１０Ｃの３．７Ｖ ＤＣ Ｌｉ－Ｐｏバッテリである。高い放電率は、望ましい動作のために超音波変換器２１５が必要とする最大１５Ｖの電圧増幅のために必要とされる。バッテリの形状およびサイズは、物理的制約の範囲内で、装置の形状およびサイズ、ならびに電源のために割り当てられたスペースにしたがって設計される。

プリント基板２５１には、プロセッサやメモリなど、ドライバ装置２０２の電気的機能を実現するための電子部品が組み込まれている。充電ピン２５２は、プリント回路基板２５１の一端に設けられ、エンドキャップ２４８を通って延び、バッテリ２５０を充電するための充電接続を提供するものである。

プリント回路基板２５１は、スケルトン２５２によってドライバ装置ハウジング２４６内に保持されている。スケルトン２５２は、プリント回路基板２５１を受容するチャネル２５３を有する。スケルトン２５２は、バッテリ２５０を支持する隆起した側部２５４、２５５を組み込んでいる。

いくつかの例では、スケルトン２５２は、工業用射出成形プロセスを用いて製造される。成形されたプラスチックのスケルトンは、すべての部品が固定され、ケース内に緩く嵌らないことを保証する。また、ミスト発生装置２０１がドライバ装置２０２に挿入されたときに、それを受けたＰＣＢ（Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｂｏａｒｄ）の前部分を覆うカバーを形成する。

ドライバ装置２０２は、超音波発生やエアロゾル生成のための変換器を作動させ電力を供給するためのスイッチとして機能する気流センサから構成されている。気流センサは、装置内のＰＣＢに取り付けられており、ドライバ装置２０２を作動させるために、その周囲に一定の大気圧の降下が必要である。このために、図３９から図４１に示すような気流ブリッジ２５９が、周囲からの空気をブリッジを通してエアロゾルチャンバに導く内部チャネルを備えて設計されている。骨格２５２は、図４２に示すように、気流ブリッジの一部を受け入れるための対向するチャネル２５６、２５７から構成される。

気流ブリッジの内部チャンネルには、気流センサを完全に覆うチャンバに向かって伸びるマイクロチャンネル（直径０．５ｍｍ）がある。空気が側面の入口から流入してエアロゾルチャンバに上向きになると、マイクロチャネルに負圧が生じ、気流センサが装置を作動させるトリガーとなる。

本装置は、正確で安全なエアロゾル化をモニターすることができる、コンパクトで携帯可能な高度な装置である。これは、ＩＰＣクラス３（医療グレード）を考慮して設計された高品質の電子部品を組み込むことによって行われる。

ドライバ装置２０２の電子部品は、次のように分割されている：
１．超音波処理部
携帯機器での吸入のために、１ｕｍ以下の粒子径で、これまでで最も効率的なエアロゾル化を得るために、超音波処理部は、高い適応周波数（約３ＭＨｚ）で超音波変換器２１５（圧電セラミックディスク（ＰＺＴ））を受けるコンタクトパッドを提供しなければならない。

このセクションは、高周波を提供するだけでなく、超音波変換器２１５を故障から保護しながら、常に最適化されたキャビテーションを提供する必要がある。

ＰＺＴの機械的変形は、それに印加される交流電圧振幅と連動しており、超音波照射のたびにシステムの最適な機能および送達を保証するためには、最大変形が常にＰＺＴに供給される必要がある。

しかし、ＰＺＴの故障を防ぐためには、ＰＺＴに伝達される有効電力を正確に制御する必要がある。

これは、市場に存在しないカスタム、電力管理集積回路（ＰＭＩＣ）チップを設計することによってのみ達成され、このチップは、ドライバ装置２０２のプリント回路基板上に設けられる。このＰＭＩＣは、ＰＺＴの機械的な振動振幅を損なうことなく、ＰＺＴに与えられるアクティブパワーを瞬間的に変調することを可能にする。

ＰＺＴに印加する交流電圧をＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）することで、振動の機械的な振幅を一定に保つことができる。

このため、デジタル・アナログ・コンバータ（ＤＡＣ）を使って出力するＡＣ電圧を変更することが唯一の「既製の」選択肢であった。ＰＺＴに伝わるエネルギーは減少するが、機械的な変形も起こり、その結果、適切なエアロゾル化を完全に阻害してしまう。実際、電圧変調の場合と同様に、実効デューティサイクル変調でも印加される実効電圧は同じになるが、ＰＺＴに伝達される有効電力は劣化する実際、以下の式で表される：

第一高調波を考える場合、Ｉｒｍｓは変換器に印加される実電圧の振幅の関数であり、パルス幅変調は変換器に供給される電圧の持続時間を変化させるため、Ｉｒｍｓを制御する。

ＰＭＩＣの具体的な設計は、最先端の設計を採用し、制御部が使用するフィードバックループと監視経路の完全なセットを含む、ＰＺＴに適用する周波数範囲とステップの超精密制御を可能にする。

エアロゾル化セクションの残りの部分は、３．７ＶバッテリーからＰＺＴコンタクトパッドに必要な電力を供給するＤＣ／ＤＣブーストコンバータと変圧器で構成されている。ドライバ装置は、バッテリからの電圧を所定の周波数の交流駆動信号に変換して超音波変換器を駆動する交流ドライバで構成される。

ドライバ装置は、超音波変換器が交流駆動信号によって駆動されるときに超音波変換器（上述）によって使用される有効電力を監視するための有効電力監視配置を構成する。アクティブパワーモニタリング配置は、超音波変換器によって使用されるアクティブパワーを示すモニタリング信号を提供する。

ドライバ装置内のプロセッサは、交流駆動を制御し、アクティブ電力監視配置から監視信号ｄｒｉｖｅを受信する。

ドライバ装置のメモリは、プロセッサによって実行されたとき、プロセッサに以下を行わせる命令を格納する：
Ａ．交流駆動を制御して、所定のスイープ周波数で超音波変換器に交流駆動信号を出力させる
Ｂ．監視信号に基づいて、超音波変換器によって使用されている有効電力を計算する
Ｃ．交流ドライバを制御して交流駆動信号を変調し、超音波変換器が使用する有効電力を最大化する
Ｄ．超音波変換器によって使用される最大有効電力と交流駆動信号のスイープ周波数の記録をメモリに保存する
Ｅ．所定の反復回数の後、スイープ周波数がスイープ開始周波数からスイープ終了周波数まで増加するように、各反復でスイープ周波数が増加しながら、ステップＡ－Ｄを所定の回数だけ繰り返す
Ｆ．メモリに格納された記録から、超音波変換器によって最大の有効電力が使用される交流駆動信号のスイープ周波数である交流駆動信号の最適周波数を特定する
Ｇ．交流駆動を制御して、最適な周波数で超音波変換器に交流駆動信号を出力し、超音波変換器を駆動して液体を霧化させる。

いくつかの例では、アクティブ電力監視配置は、超音波変換器を駆動する交流駆動信号の駆動電流を感知するための電流感知配置を備え、アクティブ電力監視配置は、感知された駆動電流を示す監視信号を提供する。

いくつかの例では、電流感知配置は、感知された駆動電流をプロセッサによって処理するためのデジタル信号に変換するアナログ－デジタル変換器を備える。

いくつかの例では、メモリは、プロセッサによって実行されると、プロセッサに、スイープ周波数が２９００ｋＨｚのスイープ開始周波数から２９６０ｋＨｚのスイープ終了周波数まで増加する上記のステップＡ～Ｄを繰り返すように命令することを記憶している。

いくつかの例では、メモリは、プロセッサによって実行されると、プロセッサに、スイープ周波数が２９００ｋＨｚのスイープ開始周波数から３１００ｋＨｚのスイープ終了周波数まで増加する上記のステップＡ～Ｄを繰り返すように命令することを記憶している。

いくつかの例では、メモリは、プロセッサによって実行されると、プロセッサに：ステップＧにおいて、最適周波数から所定のシフト量だけシフトされた周波数で超音波変換器に交流駆動信号を出力するように交流駆動を制御させる命令を格納する。

いくつかの例では、所定のシフト量は、最適な周波数の１～１０％の間である。

２．コントロール＆インフォメーション（ＣＩ）部
制御・情報部は、データ保存用の外部ＥＥＰＲＯＭ、使用者表示用のＬＥＤ、気流検出用の圧力センサー、エアロゾル化部の常時監視・管理用のＢｌｕｅｔｏｏｔｈ Ｌｏｗ Ｅｎｅｒｇｙ（ＢＬＥ）対応マイクロコントローラーで構成されている。

本装置に使用されている圧力センサーは、２つの目的を兼ねている。１つ目の目的は、音波エンジンの不要な偶発的な始動（超音波変換器の駆動）を防止することである。この機能は装置の処理配置に実装されているが、低消費電力に最適化されており、真の吸入と呼ばれるものを正確に検出し分類するために、温度や周囲の圧力などの環境パラメータを内部補正と基準設定により常に測定している。

市場にある他のすべての電子タバコ装置とは異なり、このソリューションはマイクロコントローラの強みを生かし、１つのセンサーのみを使用することを可能にしている。

圧力センサーの第二の目的は、正確な吸入量測定のために使用者の吸入時間を正確にモニターできるだけでなく、適切な処方と健康状態のモニタリングのために医療現場で重要な情報である使用者の吸入の強さを判断できるようにすることである。全体として、我々はすべての吸入の圧力プロファイルを完全に描くことができ、エアロゾル化の最適化と医療データの動作理解の両方のために吸入の終わりを予測することができる。

これは、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ^TM Ｌｏｗ Ｅｎｅｒｇｙ（ＢＬＥ）マイクロコントローラを使用することで可能となった。これにより、極めて正確な吸入時間、最適化されたエアロゾル化、安全なミストを保証する多数のパラメータの監視、非純正の電子液体やエアロゾルチャンバの使用防止、過熱のリスクに対する装置とオーバーミストに対する使用者の保護の両方を、市場の他の製品とは異なり一度に実現することが可能になった。

ＢＬＥマイクロコントローラを使用することで、無線アップデートが可能になり、匿名化されたデータ収集とＰＺＴモデリング用のトレーニング済みＡＩに基づいて、改善されたソフトウェアを使用者に継続的に提供できる。

３．パワーマネージメント（ＰＭ）部
パワーマネージメント部は、３．７Ｖ ＬｉＰｏバッテリーから制御・情報部に電力を供給するＬＤＯ（Ｌｏｗ Ｄｒｏｐｏｕｔ Ｒｅｇｕｌａｔｏｒ）、内蔵ＬｉＰｏバッテリーに高い保護と充電を行うＢＭＳ（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）のパスで構成されている。

このように一体化したコンパクトな装置でありながら、超音波照射部への高い電力供給と制御・情報部への安定した電力供給を実現するために、このセクションの部品は慎重かつ徹底的に選定されている。実際、３．７Ｖのリポバッテリーからエアロゾル化部に高電力を供給する場合、動作中の電源電圧の変動が大きい。低ドロップアウトレギュレーターがなければ、バッテリー電圧がこのセクションのコンポーネントの最小定格より０．３Ｖも低い電圧まで低下したときに、制御・情報セクションに必須の安定した電源を供給することができず、そのためＬＤＯはここで重要な役割を果たす。このため、ＬＤＯは重要な役割を担っている。ＣＩ部の損失は、機器全体の機能を停止させる。

このため、部品を慎重に選択することで、装置の高い信頼性を確保するだけでなく、厳しい条件下での動作や充電間隔の延長を可能にしているのである。

制御されたエアロゾル化
この装置は、禁煙プログラム、医療用処方箋と日常的な顧客使用のための正確で信頼できる安全なエアロゾル化ソリューションであるため、制御された信頼できるエアロゾル化を提供しなければならない。

これは、次のようにいくつかのセクションに分けることができる内部メソッドによって実行される。

１．ソニケーション
最適なエアロゾル化を実現するために、超音波変換器（ＰＺＴ）は最も効率的な方法で振動させる必要がある。

周波数
圧電セラミックスの電気機械的特性から、部品は共振周波数で最も効率が高くなる。しかし、ＰＺＴを長時間共振させ続けると、部品が破損し、エアロゾルチャンバが使用できなくなることが避けられない。

また、圧電材料を使用する際の重要なポイントとして、製造時のばらつきと、温度や寿命によるばらつきがある。

１ｕｍ以下の液滴を生成するためにＰＺＴを３ＭＨｚで共振させるには、吸入のたびに、装置で使用するすべてのエアロゾルチャンバ内で特定のＰＺＴの「スイートスポット」を探し、ターゲットするための適応的な方法が必要である。

スイープ
吸入のたびに「スイートスポット」を特定する必要があるため、また使いすぎのため、ＰＺＴの温度は社内のダブルスイープ方式で変化している。

最初のスイープは、装置が特定のエアロゾル・チャンバで、すべての熱放散が起こり、ＰＺＴが「デフォルト温度」まで冷却するのに十分と考えられる時間使用されていないときに使用される。この手順は、コールドスタートとも呼ばれる。この手順の間、ＰＺＴは必要なエアロゾルを生成するためにブーストが必要である。これは、広範な研究と実験を考慮し、共振点をカバーする２９００ｋＨｚから２９６０ｋＨｚの間の周波数の小さなサブセットのみを通過することで達成される。

この範囲内の各周波数は、音波エンジンが作動し、ＰＺＴを通過する電流が積極的に監視され、アナログ・デジタル・コンバータ（ＡＤＣ）を介してマイクロコントローラによって保存され、ＰＺＴが使用する電力を正確に差し引くことができるように電流に変換される。

これにより、周波数に関するＰＺＴのコールドプロファイルが得られ、吸入中に使用される周波数は、最も電流を使用するもの、つまり最も低いインピーダンスの周波数となる。

２回目のスイープは、その後の吸入中に行われ、温度と変形に関するＰＺＴプロファイルの修正により、２９００ｋＨｚから３１００ｋＨｚの間の全周波数範囲をカバーする。このホットプロファイルは、適用するシフトを決定するために使用される。

シフト
エアロゾル化が最適でなければならないため、低温吸入時にはシフトは使用されず、ＰＺＴは共振周波数で振動することになる。これは、短時間で繰り返さない限り起こりえず、そうでなければＰＺＴは必然的に壊れる。

しかし、シフトは、低インピーダンス周波数をターゲットとする方法として、ほとんどの吸入時に使用され、故障から保護しながらＰＺＴの準最適な動作を実現する。

吸入中にホットプロファイルとコールドプロファイルが保存されるので、マイクロコントローラは、スイープ中にＰＺＴを流れる電流の測定値にしたがって適切なシフト周波数を選択し、安全な機械的動作を保証することができる。

圧電部品は、二重共鳴／反共鳴周波数の外側と内側とでは挙動が異なるため、シフトする方向の選択が重要である。ＰＺＴは誘導性であり、容量性ではないので、選択するシフトは常に共振周波数と反共振周波数で定義されるこの範囲であるべきである。

最後に、最低インピーダンスに近いが共振から十分離れるように、シフトの割合は１０％以下に維持される。

調整
ＰＺＴの本質的な性質により、吸入は毎回異なる。ピエゾ素子以外にも、エアロゾルチャンバ内に残っている電子液体の量、ガーゼのウィッキング状態、装置のバッテリーレベルなど、数多くのパラメータが吸入の結果に影響を及ぼす。

このため、エアロゾルチャンバ内のＰＺＴが使用する電流を常時モニターし、マイクロコントローラーが周波数やデューティーサイクルなどのパラメータを常に調整することで、エアロゾルチャンバにあらかじめ定義された範囲内で最も安定した電力を供給し、最も最適な安全エアロゾル化に関する研究および実験結果に基づいている。

バッテリー監視
１５Ｖの交流電圧を供給し、ＰＺＴ内部の電流を２．５Ａ程度に維持するために、バッテリーからの電流は７～８Ａ程度に達し、バッテリー電圧の低下を招く。一般的なリポバッテリーでは、６秒を超える吸入の間、この過酷なリソースを維持することはできない。 そこで、ＰＺＴの最大許容電流の５０％以上である約１１Ａを処理できるカスタムリポバッテリーを開発し、コンパクトで一体型のポータブル装置としてシンプルに使えるようにした。

超音波発生部を作動させるとバッテリの電圧が低下し、大きく変動するため、マイクロコントローラーはエアロゾルチャンバ内のＰＺＴが使用する電力を常に監視し、適切かつ安全なエアロゾル発生を保証している。

また、エアロゾル化の鍵は制御であるため、この装置はまず、装置の制御・情報部が常に機能し、超音波処理部の不利益となるような停止をしないことを保証している。

このため、調整方法はリアルタイムのバッテリー残量を大きく考慮し、必要であれば、バッテリーを安全なレベルに維持するためにデューティーサイクルなどのパラメーターを変更し、ソニックエンジン始動前にバッテリー残量が少なくなった場合、制御・情報セクションが始動を阻止するようになっている。

パワーコントロール
エアロゾル化の鍵は制御であると言われるように、この装置で使われている方法は、ＰＺＴのプロファイル、ＰＺＴ内部の電流、装置のバッテリーレベルを常に考慮したリアルタイムの多次元関数である。

これらはすべて、最適な吸入を実現するために装置のあらゆる要素を監視・制御できるマイクロコントローラーの使用によってのみ達成可能である。

１．吸入制御
この装置はＢＮＳ（Ｂｒｏｕｇｈｔｏｎ Ｎｉｃｏｔｉｎｅ Ｓｅｒｖｉｃｅｓ）の報告書でも確認されている安全な装置だが、ミストの安全性とエアロゾルチャンバと装置両方の完全性を保証するために、各吸入を制御する必要がある。

吸入時間
ｅ－ｌｉｑｕｉｄの加熱により発生する可能性のあるカルボニルなどの有害成分への曝露を低減するため、最大吸入時間を６秒に設定し、これらの成分への曝露を完全に抑えている。

インターバル
ピエゾ電気部品に依存しているため、吸入が停止すると超音波照射部が作動しないようになっている。２回の吸入の間の安全ディレイは、前の吸入の持続時間によって適応される。これにより、次の作動の前にガーゼが適切に吸引されるようになる。

この機能により、装置は安全に動作し、ＰＺＴ素子を破損したり、使用者を有毒成分にさらすことなく、エアロゾル化をより最適な状態にすることができる。

コネクティビティ（ＢＬＥ）
装置の制御・情報部は、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ Ｌｏｗ Ｅｎｅｒｇｙ対応マイクロコントローラーによる無線通信システムで構成されている。無線通信システムは、装置のプロセッサと通信し、ドライバー装置とスマートフォンなどのコンピューティング装置との間でデータを送受信するように構成されている。

Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ Ｌｏｗ Ｅｎｅｒｇｙによるコンパニオン・モバイル・アプリケーションとの接続は、この通信に必要な電力が小さいため、Ｗｉ－Ｆｉ、従来のＢｌｕｅｔｏｏｔｈ、ＧＳＭ、さらにはＬＴＥ－ＭやＮＢ－ＩＯＴなどの従来の無線接続ソリューションと比較して、まったく使用しない場合でも装置を長期間にわたって機能させ続けることが可能である。

最も重要なのは、この接続性によって、機能としてのＯＴＰと、吸入の完全な制御と安全性が実現されることである。吸入の共振周波数から使用したもの、または使用者によって作られた陰圧と持続時間に至るまで、あらゆるデータが保存され、さらなる分析と組み込みソフトウェアの改良のためにＢＬＥを介して転送される。

さらに、これらの情報はすべて、医療用又は禁煙プログラムにおいて装置が使用される際に、医師や使用者に吸入のプロセスに関するすべての情報を提供し、処方や使用状況をリアルタイムで追跡することができるため、極めて重要である。

最後に、この接続性により、機器内部および無線（ＯＴＡ）で組み込みファームウェアの更新が可能になり、常に最新バージョンを迅速に展開できることが保証される。これにより、装置の拡張性が高まり、装置がメンテナンスされることが保証される。

臨床禁煙目的でのデータ収集
パフ回数やパフ時間などの使用者データを収集し、使用者が１回のセッションで消費した治療量の総量を把握することができる。

このデータは、医師の勧告に基づいて時間帯ごとの消費制限を設定するアルゴリズムによって解釈することができる。

これにより、医師や薬剤師によって管理され、エンド使用者が乱用できない治療用量の薬物を使用者に投与することができるようになる。

医師は、使用者にとって安全な管理された方法で、時間をかけて徐々に投与量を減らしていくことおよび治療的な禁煙用量を提供するのに安全かつ有効である。

パフの限界
超音波キャビテーションのプロセスは、生成されたミスト中のニコチン濃度に大きな影響を与える。

７秒以下のパフ時間という装置の制限は、電子ニコチンデリバリーシステムによって一般的に生成されるカルボニルの暴露を使用者に制限することになる。

Ｂｒｏｕｇｈｔｏｎ Ｎｉｃｏｔｉｎｅ Ｓｅｒｖｉｃｅｓの実験結果によると、使用者が７秒未満のパフを１０回連続して行った後、カルボニルの総量は、２．６７μｇ／１０パフ未満（平均：１．４３μｇ／１０パフ）がホルムアルデヒド、０．８７μｇ／１０パフ未満（平均：１．５０μｇ／１０パフ）がアセトアルデヒド、０．４０μｇ／１０パフ未満（平均：０．２８μｇ／１０パフ）がプロピオンアルデヒド、０．１６μｇ／１０パフ未満（平均：０．１６μｇ／１０パフ）がクロトンアルデヒド、０．１９μｇ／１０パフ未満（平均：０．１７μｇ／１０パフ）がブチルアルデヒド、０．４２μｇ／１０パフ未満（平均：０．２５μｇ／１０パフ）がダイアセチル、アセチルプロピオニルは連続１０回７秒未満のパフの排出では全く検出されなかった。

電子タバコのエアロゾル化は、液体を直接加熱するのではなく、圧電ディスクの機械的作用によって達成されるため、電子タバコの個々の成分（プロピレングリコール、植物性グリセリン、香料成分など）はほとんどそのままで、従来の電子タバコで見られた高い割合でアクロレイン、アセトアルデヒド、ホルムアルデヒドなどの小さな有害成分に分解されない。

超音波装置を使用している間の使用者のカルボニルへの曝露を制限するために、上記の結果が曝露の点で絶対的に最悪のシナリオとなるように、パフの長さが最大６秒に制限される。

次に図４３及び図４４を参照すると、エンドキャップ２４８がドライバ装置ハウジング２４６に取り付けられると、アルミニウムであるドライバ装置ハウジング２４６はファラデーケージとして機能し、装置がいかなる電磁波も放射するのを防止する。ドライバ装置ハウジング２４６を備えた装置は、電磁適合性（ＥＭＣ）のテストを受けており、テストの結果、エミッションは装置の許容限界の半分以下であることが明らかになっている。ＥＭＣ試験結果は、図４５のグラフに示されている。

超音波技術を含む上記の全ての用途は、最適な性能のために超音波処理の周波数を最適化する周波数コントローラによって達成される最適化から利益を得ることができる。

本書の開示は、ニコチン送達のための使用に限定されないことが理解されよう。いくつかの例は、様々な医療目的（例えば、疼痛緩和のためのＣＢＤの送達、パフォーマンス向上のためのサプリメント、喘息患者のためのアルブテロール／サルブタモールなど）のために使用するように構成される。

本書に開示される装置は、任意の薬剤、または他の化合物と共に使用するためのものであり、薬剤または化合物は、装置によるエアロゾル化のために装置の液体チャンバ内で液体で提供される。いくつかの例では、本書に開示された装置は、以下を含むがこれらに限定されない薬物、及び化合物と共に使用するためのものである。

呼吸器系
ブロコディレーター
オロダテロール
レバルブテロール
ベロデュアル（イプラトロピウム臭化物／フェノテロール）
コンビベント（臭化イプラトロピウム／サルブタモール）
抗炎症剤
ベタメタゾン
デキサメタゾン
メチルプレドニゾロン
ヒドロコルチゾン
粘液溶解剤
Ｎ－アセチルシステイン
肺高血圧症
シルデナフィル
タダラフィル
エポプロステノール
トレプロステニル
イロプロスト
感染症
抗菌薬
アミノグリコシド系（ゲンタマイシン、トブラマイシン、アミカシン、コロマイシン、ネオマイシン、リポソームアミカシン、）
キノロン系抗菌剤（シプロフロキサシン、レボフロキサシン、モキシフロキサシン、オフロキサシン）
マクロライド系（アジスロマイシン）
ミノサイクリン
ベータラクタム系（ピペラシリン・タゾバクタム、セフタジジム、チカルシリンなど）
セファロスポリン系抗生物質（Ｃｅｆｏｔａｘｉｍｅ、Ｃｅｆｅｐｉｍｅ、Ｃｅｆｔｒｉａｘｏｎｅ、Ｃｅｆｏｔａｘｉｍｅ）
糖ペプチド（バンコマイシン）
メロペネム
ポリミキシン（コリスチン、ポリミキシンＢ）
抗真菌剤
アムホテリシン
フルコナゾール
カスポファンガン
抗ウイルス剤
バルガンシクロビル
ファビピラビル
レムデシビル
アシクロビル
抗結核
イソニアジド
ピラジナミド
リファンピン
エタンブトール
がん領域
生物学的製剤
ジロトリフ
アファチニブ
カプラシズマブ
デュピルマブ
イサリルマブ
アリルコマブ
ボラセルチブ
ニンテダニブ
イマチニブ
シロリムス
化学療法
アザシチジン
デシタビン
ドセタキセル
ゲムシタビン
シスプラチナ
中枢神経系・精神
バルプロ酸ナトリウム
テリフルノミド
ゾミトリプタン
代謝・ホルモン
インスリン
エストロゲン
免疫学
ワクチン
モノクローナル抗体
幹細胞
ビタミン
亜鉛
アスコルビン酸
その他
ニクロサミド
ヒドロキシクロロキン
イベルメクチン
いくつかの例の超音波ミスト吸入器１００は、現在の携帯医療用ネブライザーをより強力にしたもので、現在の電子タバコの形状およびサイズで、効果的な気化のための特定の構造を有するものである。タバコや現行の電子タバコ製品に代わる、より健康的な製品である。

いくつかの実施例の超音波ミスト吸入器１００は、禁煙およびニコチン依存症を軽減する手段として電子吸入器を使用する人に特に適用可能である。超音波ミスト吸入器１００は、ニコチンの投与量を徐々に漸減させる方法を提供する。

超音波ミスト吸入器の他の例は、薬物送達装置を含む、容易に想定されるものである。

前述は、当業者が本開示の様々な側面をより良く理解できるように、いくつかの例または実施形態の特徴を概説したものである。当業者は、本書に導入された様々な例又は実施形態の同じ目的を遂行し及び／又は同じ利点を達成するための他のプロセス及び構造を設計又は修正するための基礎として本開示を容易に使用し得ることを理解するべきである。また、当業者は、そのような同等の構造が本開示の精神及び範囲から逸脱しないこと、並びに、本開示の精神及び範囲から逸脱することなく、本書に様々な変更、置換、及び改変を行うことができることを認識すべきである。

構造的特徴または方法論的行為に特有の言語で主題を説明してきたが、添付の請求項の主題は、必ずしも上記の特定の特徴または行為に限定されないことが理解される。むしろ、上述した特定の特徴や行為は、請求項の少なくとも一部を実施するための例示的な形態として開示されている。

本書では、例または実施形態の様々な動作が提供される。動作の一部又は全部が説明される順序は、これらの動作が必ずしも順序に依存することを意味するように解釈されるべきではない。代替的な順序は、本書の利益を有することが理解されるであろう。さらに、すべての操作が、本書で提供される各実施形態に必ずしも存在するわけではないことが理解されよう。また、いくつかの例または実施形態において、すべての操作が必要であるとは限らないことも理解されよう。

さらに、「例示的な」は、本書では、例、インスタンス、イラストレーションなどとして役立つことを意味し、必ずしも有利であるとは限らない。本願で使用される「又は」は、排他的な「又は」ではなく、包括的な「又は」を意味することが意図される。さらに、本願および添付の特許請求の範囲で使用される「ａ」および「ａｎ」は、他に指定されない限り、または文脈から単数形に向けられることが明らかでない限り、一般に「１つまたは複数」を意味するものと解釈される。さらに、「含む」、「有している」、「有する」、「共に」、またはそれらの変形が使用される限り、かかる用語は、用語「含む」と同様の方法で包括的であることを意図している。また、特に断らない限り、「第１」、「第２」などは、時間的側面、空間的側面、順序などを示唆することを意図していない。

むしろ、このような用語は、特徴、要素、アイテムなどの識別子、名称などとして使用されるに過ぎない。

例えば、第１の要素および第２の要素は、一般に、要素Ａおよび要素Ｂ、または２つの異なる要素もしくは２つの同一の要素または同一の要素に対応する。

また、本開示は、１つ以上の実施態様に関して示され、説明されてきたが、本書および付属図面の読解および理解に基づき、当業者の他の者には、同等の変更および修正が生じるであろう。本開示は、すべてのそのような変更および修正を含み、以下の請求項の範囲によってのみ制限される。特に、上述した特徴（例えば、要素、資源など）によって実行される様々な機能に関して、そのような特徴を説明するために使用される用語は、特に示されない限り、開示された構造と構造的に同等ではないとしても、説明された特徴の所定の機能を実行する任意の特徴（例えば、機能的に同等である）に対応すると意図されている。加えて、本開示の特定の特徴は、いくつかの実施態様のうちの１つに関してのみ開示されたかもしれないが、かかる特徴は、任意の所与の又は特定の用途に対して所望され有利であるように、他の実施態様の１つ又は複数の他の特徴と組み合わされるかもしれない。

本書に記載された主題および機能的動作の例または実施形態は、本書に開示された構造およびそれらの構造的等価物を含むデジタル電子回路、またはコンピュータソフトウェア、ファームウェア、またはハードウェアで、またはそれらの１つ以上の組み合わせで実装され得る。

いくつかの例または実施形態は、データ処理装置による実行、またはデータ処理装置の動作を制御するためにコンピュータ可読媒体上に符号化されたコンピュータプログラム命令の１つまたは複数のモジュールを使用して実装される。コンピュータ可読媒体は、コンピュータシステム又は組込みシステムにおけるハードドライブなどの製造品とすることができる。コンピュータ可読媒体は、有線または無線ネットワークを介したコンピュータプログラム命令の１つまたは複数のモジュールの配信などによって、別々に取得し、後にコンピュータプログラム命令の１つまたは複数のモジュールで符号化することができる。コンピュータ可読媒体は、機械可読記憶装置、機械可読記憶基板、記憶装置、又はそれらの１つ以上の組合せとすることができる。

「計算装置」および「データ処理装置」という用語は、データを処理するためのすべての装置、装置、および機械を包含し、例としてプログラマブルプロセッサ、コンピュータ、または複数のプロセッサやコンピュータが含まれる。装置は、ハードウェアに加えて、当該コンピュータプログラムの実行環境を構築するコード、例えば、プロセッサファームウェア、プロトコルスタック、データベース管理システム、オペレーティングシステム、ランタイム環境、またはそれらの１つ以上の組合せを構成するコードを含むことが可能である。さらに、本装置は、ウェブサービス、分散コンピューティング、グリッドコンピューティング基盤など、様々な異なるコンピューティングモデル基盤を採用することができる。

本書に記載されたプロセスおよび論理フローは、１つ以上のコンピュータプログラムを実行する１つ以上のプログラマブルプロセッサによって実行され、入力データに対して動作し、出力を生成することによって機能を実行することが可能である。

コンピュータ・プログラムの実行に適したプロセッサには、一例として、汎用および特殊目的のマイクロプロセッサ、およびあらゆる種類のデジタル・コンピュータの任意の１つまたは複数のプロセッサが含まれる。一般に、プロセッサは、読み取り専用メモリ、ランダムアクセスメモリ、またはその両方から命令とデータを受け取ることになる。コンピュータの本質的な要素は、命令を実行するためのプロセッサと、命令とデータを格納するための１つ以上のメモリ装置である。一般に、コンピュータは、データを格納するための１つ以上の大容量記憶装置、例えば、磁気ディスク、光磁気ディスク、または光ディスクからデータを受信するか、またはその両方にデータを転送するように動作可能に結合されるか、またはその両方を含むことになる。しかしながら、コンピュータはそのような装置を有する必要はない。コンピュータプログラム命令およびデータを格納するのに適した装置には、あらゆる形態の不揮発性メモリ、媒体、およびメモリ装置が含まれる。

本書において、「備える」は「含む、構成する」を意味し、「備える」は「含む、構成する」を意味する。

前述の説明、または以下の請求項、または添付図面に開示された特徴は、それらの具体的な形態で、または開示された機能を実行するための手段、または開示された結果を達成するための方法またはプロセスの観点から適宜表現され、別々に、またはそれらの特徴の任意の組み合わせで、その多様な形態で発明を実現するために利用されることができる。

Claims (15)

1. 使用者による吸入のためのミストを生成するためのミスト吸入器であって、ミスト吸入器は、
   ミスト発生装置であって、
   細長く、空気入口ポートおよびミスト出口ポートを備えるミスト発生ハウジング
   前記ミスト発生ハウジング内に設けられた液体チャンバであって、霧化される液体を収容するための液体チャンバ
   前記ミスト発生ハウジング内に設けられた超音波処理チャンバ
   前記液体チャンバと前記超音波処理チャンバとの間に延びる毛細管要素であって、前記毛細管要素の第１の部分が前記液体チャンバ内にあり、前記毛細管要素の第２の部分が前記超音波処理チャンバ内にあるようにする毛細管要素
   超音波処理チャンバ内に設けられた概して平面状の霧化表面を有する超音波変換器であって、前記霧化表面の平面が前記ミスト発生ハウジングの長手方向の長さと実質的に平行であるように、前記超音波変換器が前記ミスト発生ハウジング内に取り付けられ、前記毛細管要素の前記第２の部分の一部が、前記霧化表面の一部に重なっており、前記超音波変換器が前記霧化表面を振動させて、前記毛細管要素の前記第２の部分によって運ばれる液体を霧化して、前記超音波処理チャンバ内に霧化した液体および空気を備えたミストを生成するように構成される、超音波変換器
   前記空気入口ポート、前記超音波処理チャンバ、および前記ミスト出口ポートとの間に空気流路を提供する空気流配置であって、ユーザがミスト出口ポートを引き込む前記超音波処理チャンバおよび前記ミスト出口ポートは、前記超音波処理チャンバで生成された前記ミストがユーザによる吸入のために空気によってミスト出口ポートを通って運ばれる状態で、前記空気入口ポート、前記超音波処理チャンバ、および前記ミスト出口ポートを通って空気を引き込む、空気流配置
   を備えた、ミスト発生装置と、
   ドライバ装置であって
   バッテリー
   前記バッテリーからの電圧を所定の周波数の交流駆動信号に変換して前記超音波変換器を駆動する交流ドライバ
   前記超音波変換器が前記交流駆動信号によって駆動されるときに、前記超音波変換器によって使用される有効電力を監視するための有効電力監視配置であって、前記超音波変換器によって使用される前記有効電力を示す監視信号を提供する有効電力監視配置
   前記交流ドライバを制御し、前記有効電力監視配置から監視信号駆動を受信するためのプロセッサ
   前記プロセッサによって実行されたとき、前記プロセッサに以下を行わせる命令を格納するメモリであって、
   Ａ．前記交流ドライバを制御して、所定のスイープ周波数で前記超音波変換器に交流駆動信号を出力させる
   Ｂ．前記監視信号に基づいて、前記超音波変換器によって使用されている前記有効電力を計算する
   Ｃ．前記交流ドライバを制御して前記交流駆動信号を変調し、前記超音波変換器が使用する前記有効電力を最大化する
   Ｄ．前記超音波変換器によって使用される最大の前記有効電力および前記交流駆動信号の前記スイープ周波数の記録をメモリに保存する
   Ｅ．所定の反復回数の後、前記スイープ周波数がスイープ開始周波数からスイープ終了周波数まで増加するように、各反復で前記スイープ周波数が増加しながら、ステップＡ－Ｄを所定の回数だけ繰り返す
   Ｆ．メモリに格納された記録から、前記超音波変換器によって最大の有効電力が使用される前記交流駆動信号の前記スイープ周波数である前記交流駆動信号の最適周波数を特定する
   Ｇ．前記交流ドライバを制御して、最適な周波数で前記超音波変換器に交流駆動信号を出力し、前記超音波変換器を駆動して液体を霧化させる、メモリ
   を備える、ミスト吸入器。
2. 前記ドライバ装置が前記ミスト発生装置から分離可能であるように、前記ドライバ装置が前記ミスト発生装置に解放可能に取り付けられている、請求項１に記載のミスト吸入器。
3. 前記ミスト発生ハウジング内に保持される変換器ホルダーであって、前記変換器ホルダーは前記超音波変換器を収容し、前記霧化表面の一部に重ねられた前記毛細管要素の前記第２の部分を保持する変換器ホルダー
   前記液体チャンバと前記超音波処理チャンバとの間に障壁を提供する仕切り部分であって、前記毛細管要素の前記第１の部分の一部が通る毛管開口部を備える、仕切り部分
   を前記ミスト発生装置がさらに備えた、請求項１－２のいずれか一項に記載のミスト吸入器。
4. 前記毛細管要素は、前記毛細管要素が２つの層を有するように互いに重ね合わされる第１の部分および第２の部分を備え、
   前記毛細管要素は少なくとも７５％竹繊維である、請求項１－３のいずれか一項に記載のミスト吸入器。
5. 前記液体チャンバが、１．０５Ｐａ・ｓから１．４１２Ｐａ・ｓの間の動粘度と１．１ｇ／ｍｌから１．３ｇ／ｍｌの間の液体密度を有する液体を含む、請求項１－４のいずれか一項に記載のミスト吸入器。
6. 前記ミスト発生ハウジングに設けられる識別用配置であって、
   前記ミスト発生装置に固有の識別子を記憶するメモリを有する集積回路、および
   前記集積回路と通信するための電子的なインタフェースを提供する電気接続
   を備えた、識別用配置
   を前記ミスト発生装置がさらに備えた、請求項１－５のいずれか一項に記載のミスト吸入器。
7. 前記超音波変換器を駆動する前記交流駆動信号の駆動電流を感知するための電流感知配置であり、前記有効電力監視配置は感知された駆動電流を示す監視信号を提供する、電流感知配置
   を前記有効電力監視配置が備えた、請求項１－６のいずれか一項に記載のミスト吸入器。
8. 感知された前記駆動電流をプロセッサによって処理するためのデジタル信号に変換するアナログ－デジタル変換器
   を前記電流感知配置が備えた、請求項７に記載のミスト吸入器。
9. 前記メモリは、命令であって、前記プロセッサによって実行されると、前記プロセッサに、
   前記スイープ周波数をスイープ開始周波数２９００ｋＨｚからスイープ終了周波数３１００ｋＨｚまで増加しながら、手順Ａ－Ｄを繰り返す
   ことをさせる命令を記憶する、請求項１－８のいずれか一項に記載のミスト吸入器。
10. 前記メモリは、命令であって、前記プロセッサによって実行されると、前記プロセッサに、
    スイープ周波数をスイープ開始周波数２９００ｋＨｚからスイープ終了周波数２９６０ｋＨｚまで増加しながら、手順Ａ－Ｄを繰り返す
    ことをさせる命令を記憶する、請求項９に記載のミスト吸入器。
11. 前記メモリは、命令であって、前記プロセッサによって実行されると、前記プロセッサに、
    前記ステップＧにおいて、前記最適な周波数から所定のシフト量だけシフトされた周波数で前記超音波変換器に交流駆動信号を出力するように前記交流ドライバを制御する
    ことをさせる命令を記憶する、請求項１－１０のいずれか一項に記載のミスト吸入器。
12. 前記ドライバ装置を通って延びるドライバ装置流路に沿った空気の流れを感知するための圧力センサを、前記ドライバ装置がさらに備えた、請求項１－１１のいずれか一項に記載のミスト吸入器。
13. 前記プロセッサと通信する無線通信システムであって、前記ドライバ装置とコンピューティング装置との間でデータを送信および受信するように構成される、無線通信システム
    をドライバ装置がさらに備えた、請求項１－１２のいずれか一項に記載のミスト吸入器。
14. 少なくとも一部が金属であるドライバ装置ハウジングであって、前記バッテリー、前記プロセッサ、前記メモリ、前記有効電力監視配置および前記交流ドライバを収容し、前記ドライバ装置ハウジングは前記ミスト発生装置の一部を受け入れて保持するための凹部を備えた、ドライバ装置ハウジング
    を前記ドライバ装置がさらに備えた、請求項１－１３のいずれか一項に記載のミスト吸入器。
15. 前記超音波変換器によって使用される前記有効電力を最大化するために、前記交流ドライバがパルス幅変調によって前記交流駆動信号を変調する、請求項１－１４のいずれか一項に記載のミスト吸入器。

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