KR100443821B1

KR100443821B1 - 에어로졸을생성하기위한방법및장치

Info

Publication number: KR100443821B1
Application number: KR10-1998-0709199A
Authority: KR
Inventors: 토니 에이치. 호웰; 윌리엄 알. 스웨네이
Original assignee: 크리살리스 테크놀로지스, 인코포레이티드
Priority date: 1996-05-15
Filing date: 1997-05-15
Publication date: 2004-10-02
Also published as: DE69738137T2; PL329869A1; HUP9902862A3; DK0957959T3; HUP9902862A2; CA2255899C; TR199802315T2; EP0957959B1; PL188624B1; US5743251A; MX9809534A; AU729994B2; JP2000510763A; NZ332723A; NO985265D0; DE69738137D1; UA53648C2; WO1997042993A3; AU3205897A; ATE372800T1

Abstract

본 발명은 에어로졸과 이 에어로졸을 생성하기 위한 방법 및 장치에 관한 것으로, 모세관(23)에 액체형태의 재료를 공급하고, 이어 이 재료가 휘발되어 모세관(23)의 개방단부(25)로부터 확산되어 나가도록 상기 모세관(23)을 가열한 다음, 휘발된 재료가 대기의 공기의 혼합되어 상기 휘발된 재료가 에어로졸을 형성하도록 농축함으로써 에어로졸이 형성된다. 또, 본 발명에서는 이러한 에어로졸을 생성하기 위한 에어로졸생성기(21) 및 방법을 설명하고 있다.

Description

에어로졸을 생성하기 위한 방법 및 장치{AEROSOL AND A METHOD AND APPARATUS FOR GENERATING AN AEROSOL}

일반적으로, 에어로졸은 매우 다양한 장치에 이용이 되고 있는바, 예를 들어 호흡기질병을 치료하거나 예컨대 분말이나 약제 등의 환자의 폐로 들이마시는 액체 및/또는 고체의 미세한 입자로 된 에어로졸 분무에 의해 약을 투여하는 데 주로 이용된다. 또한, 에어로졸은 실내에 원하는 향기를 나게 하고 피부에 향수를 뿌리거나 페인트와 윤활제를 분무하기 위하여 이용되기도 한다.

이러한 에어로졸에 대하여 다양한 기술들이 알려져 있는바, 예컨대 미국 특허 제 4,811,731호와 제 4,627,432호에는 캡슐을 핀으로 관통시켜 분말형태로 된 약을 해제하여 환자에게 약제를 투여하기 위한 장치가 게재되어 있는데, 이러한 장치들은 분말형태로 된 약제를 분무하는 데 이용될 수는 있으나, 액체로 된 약제를 분무하기에는 적합하지 않다. 또한, 이 장치들은 천식환자와 같이 이 장치를 통해 적절한 약제가 흡입되기에 충분한 공기흐름을 만들어내는 데 어려움을 겪는 환자들에게 약제를 분무하기가 곤란하였다. 더구나 이 장치는 약제분무이외의 다른 장치의 재료를 분무하는 데에도 적합하지 못하다.

또한, 수동으로 작동되는 펌프를 이용하여 에어로졸을 발생시키기 위한 다른 기술이 알려져 있는바, 이 장치는 상기 펌프가 저장기로부터 액체를 흡입하여 작은 노즐을 통해 미세한 스프레이형태로 분무시키도록 되어 있으나, 이 에어로졸생성기의 결점은 적어도 약제분무장치에 있어서 흡입을 펌프작동과 적절하게 동조시키기가 어렵다는 것이다.

한편, 액체 또는 분말 입자를 포함하는 에어로졸을 생성하기 위한 기술들중 더욱 대중화된 기술로서 통상 벤츄리원리에 의하여 클로로플루오로카본(CFC) 또는 메틸클로로형태를 함유하는 압축된 추진제를 이용하여 재료를 비말(飛沫)동반하는 기술이 알려져 있는데, 예를 들어 약제를 비말동반하기 위한 압축산소와 같은 압축된 추진제를 함유하는 흡입기는 종종 버튼을 누름으로써 작동되어 적은 양의 압축된 추진제를 분출시키게 된다. 상기 압축추진제는 이 압축추진제가 약제 저장기 위를 흘러갈 때 약제를 비말동반하여 추진제와 약제가 사용자에 의해 흡입될 수 있도록 되어 있으며, 이러한 압축추진제에 기초한 장치는 약제가 추진제에 의해 추진되기 때문에 흡입에 곤란을 겪는 환자들에게 매우 적합하게 되어 있다.

그러나, 이러한 추진제에 기초한 장치에 있어서, 사용자가 버튼과 같은 작동기를 누를 때 시기를 맞추어 흡입해야할 필요가 있는 경우 환자의 폐에 적절하게 공급되지 못할 수가 있다. 또한, 이러한 장치는 많은 양의 재료를 분무하는 데에는 적절하지 않을 뿐만 아니라, 추진제에 기초한 에어로졸생성기는 제한제(制汗劑)와 방취제를 분무하거나 페인트분무와 같이 광범위한 응용성을 가지고 있지만, 이미잘 알려진 바와 같이 이러한 형태의 에어로졸생성기에 가장 널리 이용되는 추진제인 CFC와 메틸클로로형태는 환경을 저해하는 역효과로 인해 그 사용이 자주 제한되는 문제점이 있었다.

통상적으로 약제분무장치에 있어서, 폐에 깊숙이 침투시키기에 쉽게 하기 위해서는 2미크론 이하의 평균 질량 입경(average mass median particle diameters)을 갖는 에어로졸을 공급하는 것이 바람직한데, 가장 잘 알려진 에어로졸 발생기는 2 내지 4미크론 이하의 평균질량 입경을 갖는 에어로졸을 발생시킬 수 없다. 또한, 어떤 약제분무장치에 있어서는 예를 들어 초당 1밀리그램 이상의 세찬 유량으로 약제를 공급하는 것이 바람직하지만, 약제 분무에 적합한 것으로 가장 잘 알려진 에어로졸생성기는 0.2 내지 2.0미크론 크기범위에서 이러한 세찬 유량으로 공급할 수가 없다.

본 발명은 일반적으로 에어로졸에 관한 것으로, 특히 압축된 가스추진제없이 생성된 에어로졸을 생성하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.

도 1은 본 발명의 제 1실시예에 따른 에어로졸생성기를 나타낸 개략도,

도 2A와 도 2B는 본 발명의 실시예들에 따른 가열기를 구비한 에어로졸생성기의 일부분을 나타낸 개략도,

도 3은 본 발명의 제 2실시예에 따른 에어로졸생성기의 개략도,

도 4는 본 발명의 제 3실시예에 따른 에어로졸생성기의 개략도,

도 5는 본 발명에 따라 에어로졸생성기에 가해진 동력과 이 동력에 의해 발생된 에어로졸의 평균질량 입경과의 관계를 나타낸 그래프이다.

본 발명의 실시예에 따르면, 에어로졸생성기는 제1 개방단부가 형성된 모세관을 갖추고 있으며, 이 모세관에 액체형태의 재료를 휘발시키는 데 충분한 온도로 가열하기 위한 수단이 구비되는 바, 휘발된 재료는 상기 모세관의 개방단부 외부로 확산되어 대기의 공기와 혼합되어 에어로졸을 생성하게 된다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 에어로졸을 발생시키기 위한 방법이 기재되어 있는 바, 이 방법에 따르면, 액체형태의 재료는 개방단부가 형성된 모세관에 공급되고, 이 모세관에 공급된 재료는 이 재료를 휘발시키는데 충분한 온도로 가열되어, 휘발된 재료가 상기 모세관의 개방단부 외부로 확산되면서 대기의 공기와 혼합되어 에어로졸을 생성하게 된다.

또한, 본 발명의 또 다른 실시예는 에어로졸을 제공하게 되는 바, 이 에어로졸은 모세관에 액체형태의 재료를 공급하여 이 재료가 휘발되어 상기 모세관의 개방단부로부터 확산되도록 이 모세관을 가열함으로써 형성되되, 이 휘발된 재료는 대기의 공기와 혼합하여 농축됨으로써 에어로졸을 형성하게 된다.

또한, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 에어로졸을 제공하게 되는 바, 제 1 모세관에 액체형태의 제 1재료가 공급된 다음, 상기 제 1모세관은 제 1재료가 휘발되어 이 제 1모세관의 개방단부로부터 확산되도록 가열된다. 한편, 제 2모세관에는 액체형태의 제 2재료가 공급된 후, 이 제 2모세관은 제 2재료가 휘발되어 제 2모세관의 개방단부로부터 확산되도록 가열된다. 이어 상기 가열된 제 1,2재료는 대기의 공기와 혼합되어 각각 제 1,2에어로졸을 형성하게 되면서, 이 제 1,2에어로졸들이 혼합되어 에어로졸을 형성하게 된다.

이하 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하며, 유사한 구성부위에 대해서는 동일한 참조부호를 병기한다.

도 1은 본 발명의 제 1실시예에 따른 에어로졸생성기(21)를 개략적으로 나타내고 있는바, 이 에어로졸생성기(21)에는 개방단부(25)가 형성된 모세관(23)를 구비하며, 이 모세관(23)의 적어도 일부분에 인접하여 위치하는 가열기(27)가 설치되되, 상기 가열기는 가열구역 전체에 걸쳐 골고루 열전달을 최대화하도록 모세관 주위에 가열구역을 형성하도록 이루어져 있다. 그리고, 상기 가열기(27)는 바람직하게는 배터리와 같은 직류전원으로 된 전원(29)에 연결되어 있다.

작동시, 액체형태의 재료는 모세관(23)로 안내되어 공급되어지고, 가열기(27)는 상기 모세관(23)의 일부분을 충분한 온도로 가열하여 상기 액체재료를 휘발시킨다. 유기액체재료를 사용할 경우, 상기 가열기는 액체재료의 끓는점까지 가열하는 것이 바람직하고, 모세관의 표면온도를 400℃이하로 유지하는 것이 바람직한데, 이는 대부분의 유기재료는 어느 주기동안 상기 온도 이상의 온도에 노출될 때 적합하지 못하기 때문이다. 한편, 상기 휘발된 재료는 모세관(23)의 개방단부(25)로부터 확산되어 나가고, 이 휘발된 재료는 모세관 외부의 대기의 공기와 혼합되어 미립자를 형성하도록 농축됨으로써 에어로졸을 형성하게 된다.

바람직한 실시예에 있어서, 상기 모세관(23)는 모세관 또는 그 일부분이 0.05mm 내지 0.53mm 사이의 내경을 갖도록 형성되되, 상기 모세관의 특히 바람직한 내경은 약 0.1mm이다. 또, 상기 모세관(23)은 융합된(fused) 실리카 모세관 또는알루미늄 규산염 세라믹 모세관의 부분이지만, 반복되는 가열사이클과 생성된 압력을 견디며 적절한 열전도성을 갖는 대체로 반응성이 없는 다른 재료들도 이용될 수 있다. 필요에 따라, 상기 모세관(23)의 내벽은 모세관이 막히는 결과를 초래할 수 있는 재료가 모세관 내벽에 고착되려는 경향성을 감소시키도록 피막이 형성될 수도 있다.

상기 모세관(23)은 제2 단부(31)에서 폐쇄되어 있고, 액체형태의 재료는 에어로졸을 형성하고자 할 때 개방단부(25)를 통해 모세관(23)내에 안내된다. 따라서, 액체재료가 가열기(27)에 의해서 가열되면, 휘발된 재료는 오직 상기 개방단부(25)를 통해서만 모세관(23)에서 나옴으로써 확산될 수 있다. 그러나, 상기 모세관의 제2 단부(31)는 도 1에 점선으로 도시된 액체재료공급원(33)에 연결되는 것이 바람직하다. 상기 가열기(27)에 의해 가열된 모세관(23)의 일부분에 있는 액체재료는 액체재료공급원(33)으로부터의 액체의 역류압의 결과로서 모세관의 제2 단부(31) 방향으로 확산되는 것이 방지되고, 모세관의 개방단부(25)로부터 나갈 수밖에 없도록 되어 있는데, 상기 액체의 역류압은 20 내지 30psi 사이가 바람직하다.

상기 가열기(27)는 전기저항가열기로 이루어지는 것이 바람직하며, 바람직한 실시예에 따르면, 상기 가열기(27)는 0.008inch의 외경과, 13.1Ω/ft의 저항, 0.110 BTU/lb °F의 비열을 갖는 열선으로 되어 있는데, 이 열선의 성분은 철 71.7%과, 크롬 23% 및, 알루미늄 5.3%로 되어 있다. 이러한 열선은 코네티컷, 베델(Bethel, CT)에 위치한 캔탈 훠네스 프로덕트(Kanthal Furnace Products)사로부터 구할 수 있다.

또한, 도 2A와 도 2B에 도시된 바와 같이 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 가열기(27A, 27B)들은 각각 기질로서 역할을 하면서 겹쳐진 세라믹 모세모세관(23)의 외부에 침적된 얇은 백금 가열층(27A', 28B')을 갖추는바, 상기 언급된 알루미늄 실리카 세라믹 모세관외에도, 상기 모세관은 2산화티타늄 또는 지르코니아 내지는 반복사이클후 정상 작동온도에서 산화작용을 겪지 않은 안정화된 산화이트륨 지르코니아(yttria-stabilized zirconia)와 같은 세라믹을 함유할 수 있다. 바람직하기로 상기 세라믹은 약 99%순도를 갖거나 또는 그 이상인 99.6%의 순도를 갖는 알루미나인데, 이것은 메사츄세츠, 허드슨(Hudson, MA)에 위치한 어큐멧 엔지니어링 코포레이션(Accumet Engineering Corporation)사로부터 구할 수 있다.

상기 모세관과 가열층은 바람직하게는 열적으로 유도되는 박리를 최소화하도록 대략 조화된 열팽창계수를 갖도록 한다. 상기 세라믹은 전기저항에 영향을 주어 침적된 백금층이 응착할 수 있도록 소정의 거칠기를 가지며, 상기 백금층은 계획된 수명동안 산화분해와 다른 부식이 일어나지 않는다.

또, 얇은 필름의 가열층이 세라믹 모세관(23)에 침적되고, 바람직하기로는 상기 가열층은 예컨대 대략 0.2㎛이하의 두께를 갖는 얇은 백금필름으로 되어 있으며, 8.0×10^-3Torr의 아르곤에 예컨대 HRC 전자관 스퍼터(sputter)침적유닛을 이용한 직류전자관 스퍼터(sputter) 침적과 같은 임의의 적절한 방법에 의해 모세관에 침적된다. 이와 다르게 모세관에 가열층을 형성하기 위하여 진공발산과, 화학적 침적, 전기도금법 및, 화학적 증기침적과 같은 종래의 다른 기술들이 적용되어 이용될 수도 있다.

상기 세라믹 모세관 기질(基質)의 표면조직은 가열층의 성공적인 침적을 이루는 데 중요한 요소이며, 바람직하게는 상기 모세관(23)은 종래의 톱니형상의 나이프에 의해 감싸여진다. 전형적으로 감싸여진 알루미나는 약 8 내지 35 마이크로인치사이의 연마되지 않은 표면거칠기를 가진다. 그런 다음 세라믹 모세관 기질은 약 1 마이크로인치 이상, 또는 더 명확하게는 1 내지 100마이크로미터이거나, 가장 바람직하게는 12 내지 22마이크로인치의 산술평균을 갖는 표면거칠기로 연마되는데, 이 기질이 종래의 세라믹 기질 제조에서와 같은 표면거칠기, 즉 1마이크로인치 또는 그 이하의 표면거칠기로 더 감소되게 연마된다면, 충분한 침적경계면이 형성되지 않도록 되어 있다.

도 2A에 도시된 바와 같이, 가열층(27A')은 이 가열층의 저항성 가열을 위해 적절한 접촉부(27A")에 의해 전원에 연결되는 한편, 도 2B에 도시된 바와 같이 가열층(27B')은 이 가열층의 저항성 가열을 위해 전도성의 접촉지주(27B")에 의해 전원에 연결된다. 상기 접촉부 또는 전도성의 접촉지주는 바람직하게는 상기 가열층을 가열하기 전에 이 연결부들의 가열을 방지 또는 감소시키도록 연결된 가열층 보다 낮은 저항을 갖는다. 또한, 도 2A에 도시된 바와 같이, 상기 접촉부(27A")는 뉴저지에 위치한 테크닛 코포레이션(Teknit Corporation)사로부터 상업적으로 구할 수 있는 도금된 더블유-와이어 울(W-wire wool)과 같은 도금된 텅스텐줄로 만들어질 수 있다. 이와 달리 상기 접촉부는 구리납으로 될 수도 있다. 또, 상기접촉부(27A")는 가열층 상단표면내에 또는 상단표면상에서, 혹은 충분한 전기적 접촉이 이루어지는한 다른 임의의 위치에서 백금 가열층(27A')과 접촉한다. 또, 이 접촉부(27A")는 백금 가열층(27A')의 마운드(28A')에 전기적으로 연결되되, 상기 가열층은 그 사이에서 모세관(23)를 가열하기 위한 활성영역(28A")도 구비한다. 상기 가열층(27A')의 저항은 모세관의 조직에 의해 영향을 받게 된다.

또한, 도 2B에 도시된 바와 같이, 전기적으로 전도성인 접촉지주(27B")는 상기 접촉부 대신에 이용될 수 있는데, 조립체의 기계적 강도를 향상시키도록 형성된다. 상기 접촉지주는 가열층의 적층 이전에 모세관의 외부와 연결됨과 더불어, 전선에 의해 전원에 연결된다. 또, 상기 접촉지주는 구리 또는 인청동이나 규소청동 등의 다른 구리합금과 같은 양호한 전기적 전도성을 갖는 임의의 원하는 재료로 이루어지거나, 바람직하게는 구리 또는 약 80%이상의 구리를 갖는 임의의 합금으로 만들어진다. 상기 접촉지주(27B") 또는 다음에 기술할 결합층은 원하는 전류로 이용하기 위하여 낮은 전기저항연결부를 형성한다. 만일 구리 또는 구리합금이 접촉지주에 사용되지 않는다면, 중간의 구리결합층(도시안됨)은 종래기술에 의해 접촉지주의 단부에 연결되어 전기경로에 영향을 주지 않고 접촉지주와 모세관(23) 사이를 결합시킨다.

이러한 접촉지주(27B")의 모세관(23)과의 연결은 공융결합(eutectic connection)에 의해 바람직하게 이루어질 수 있는바, 구리표면이 산화되고, 이 산화에 의한 구리산화표면이 세라믹 기질 또는 모세관에 연결되고, 구리-구리 산화물은 가열되어 구리산화물로 용해되지만 용해된 구리산화물이 세라믹의 격자경계층으로 흘러들어가도록 구리는 용해되지 않도록 되고, 그 다음 상기 구리산화물은 강한 결합을 형성하도록 구리로 다시 축소된다. 이러한 연결은 메사츄세츠 뉴버리 포트(Newbury Port, MA)에 위치한 브러쉬 웰만 코포레이션(Brush Wellman Corporation)사에 의해 이용된 전기결합공정에 의해 이루어질 수 있다.

그 다음으로, 백금 가열층(27B')은 세라믹 모세관(23)에 설치되는데, 이 가열층은 모세관(23) 주위로 연장되는 초기층(27C')과, 접촉지주(27B") 및, 이 접촉지주를 상기 초기층에 전기적으로 연결하는 연결층(27D')을 갖추고 있다. 상기 활성의 가열영역(28B")은 상기 연결층(27D')에 의해 덮이지 않는 가열층(27B')의 일부분에 형성되어 결과적으로 연결층을 형성하기 전에 가열영역을 차폐시킨다. 또한, 마운드(28B') 또는 두꺼운 구역은 접촉지주(27B") 주위에서 연결층(27D')에 의해 형성되어 접촉부로서 기능하도록 모세관 표면으로부터 돌출되어 있다. 도 2A와 도 2B에 도시된 실시에에 있어서, 활성부분에서보다 접촉부 또는 접촉지주에서 더 두껍도록 가열층에 백금의 마운드 또는 경사진 구역을 형성시킴으로써, 가열층의 활성부분에서 저항을 최대화시키는 단계적인 저항프로파일이 초래된다.

전원(29)은 모세관(23)의 일부분을 가열하는 가열기(27)를 위해 충분한 동력을 공급하도록 크기가 설정되는데, 이 전원(29)은 바람직하게는 교체 및 충전가능하고, 커패시터나 더 바람직하게는 배터리 같은 것은 장치들로 이루어질 수 있다. 휴대할 수 있는 장치로 되기 위해서는, 상기 전원은 본 실시예에서, 약 4.8 내지 5.6볼트의 전체, 비부하(non-loaded) 전압과 직렬로 연결되는 4개의 니켈 카드뮴 배터리와 같은 교체가능하고 충전가능한 배터리가 이용된다. 그러나, 전원의 요구되는 특성은 에어로졸생성기(21)의 다른 구성부의 특성, 특히 가열기(27)의 특성에 따라 선택된다. 액체 프로필렌 글리콜로부터 에어로졸을 발생시키는데 있어 성공적인 것을 판명된 한 전원은 약 2.5볼트와 0.8오옴에서 지속적으로 작동된다. 이 레벨에서 작동되는 전원에 의해 공급된 동력은 대기압에서 초당 1.5mg의 비율로 프로필렌 글리콜을 휘발시켜 에어로졸생성기(21)가 매우 효율적으로 작동될 수 있기 위한 최소요구 동력에 근접한다.

상기 에어로졸생성기(21)는 예컨대 요구할 때와 같이 간헐적으로, 또는 다음에 서술하는 것과 같이 지속적으로 에어로졸을 만들어낼 수 있는바, 간헐적인 에어로졸을 생성할 필요가 있는 경우, 액체형태의 재료는 에어로졸을 생성시키고자 할때마다 가열기(27)에 인접한 모세관(23)의 일부분에 공급된다. 바람직하게는, 상기 액체형태의 재료는 도 1에 점선으로 도시된 펌프(35)에 의해서 재료공급원(33)으로부터 흘러서 가열기(27)에 인접한 모세관(23)의 일부분으로 흘러가게 된다.

필요하다면, 상기 가열기(27)에 인접한 모세관(23)의 일부분 사이의 라인에 밸브(도시안됨)가 구비되어 흐름을 차단할 수도 있다. 바람직하게는 상기 액체재료는 가열기(27)에 인접한 모세관(23)의 일부분을 채우기에 충분한 계측된 양으로 펌프(35)에 의해 공급되어, 단지 모세관의 상기 일부분의 재료만이 휘발되어 에어로졸을 형성하게 되고, 재료공급원(33)과 모세관(23)의 일부분 사이의 라인에 남아있는 재료는 모세관의 제2 단부(31) 방향으로의 휘발된 재료의 확산을 방지한다.

약제 흡입을 위해 간헐적으로 에어로졸을 만들어내고자 할 경우, 에어로졸생성기(21)는 도 1에 점선으로 도시된 퍼프작동센서(37; puff-actuated sensor)를 구비하되, 이 퍼프작동센서(37)는 액체재료가 모세관(23)에 공급되어 가열기에 의해 휘발되도록 펌프(35)와 가열기(27)를 작동시키기 위해서, 모세관(23)의 개방단부(25) 부근에 설치된 마우스피스(39; 점선으로 도시됨)의 일부를 형성한다. 또, 상기 퍼프작동센서(37)는 바람직하게는 사용자가 마우스피스를 빨 때 마우스피스(39)에서 발생하는 압력강하에 민감한 형태로 된 것이 바람직하다. 또, 상기 에어로졸생성기(21)는 사용자가 마우스피스(39)를 빨 때 펌프(35)가 액체형태의 재료를 모세관(25)에 공급하고 가열기(27)가 전원과 펌프(35)에 의해 가열되도록 회로가 형성되는 것이 바람직하다.

상기 에어로졸생성기에 이용하기에 적합한 퍼프작동센서(37)는 일리노이즈 프리포트(Freeport)에 위치한 하니웰 인코포레이티드사(Honeywell,Inc.)의 마이크로스위치 디비젼(MicroSwitch division)에 의해 제작된 모델 163PC01D35 규소센서 또는, 캘리포니아 밀피타스(Milpitas)에 위치한 센심, 인코포레이티드사(SenSym, Inc.)에 의해 제작된 SLP004D 0-4" H₂O 베이직 센서 엘리먼트의 형태로 될 수 있다. 또 핫-와이어 풍력측정 원리를 이용한 것과 같은 다른 공지된 유동감지장치도 에어로졸생성기에 이용되는데 적합할 것으로 고려된다.

한편, 상기 마우스피스(39)는 모세관(23)의 개방단부(25) 부근에 설치되어 차간운 대기의 공기와 휘발된 재료가 완전히 혼합되어 휘발된 재료가 미립자를 형성하도록 농축되는 것을 용이하게 한다. 약제 투여장치를 위해서, 상기 마우스피스(39)는 상당한 저항없이 분당 약 60리터 이상의 공기 통로를 형성하도록하는 것이 바람직한데, 상기와 같은 유동률은 흡입을 위한 정상적인 호흡량이다. 물론, 필요하다면 상기 마우스피스(39)는 에어로졸생성기의 요구되는 응용과 소비자 취향과 같은 다른 인자에 따라 다소의 공기가 통과하도록 형성될 수도 있다. 손으로 쥐는 천식환자용 마우스피스는 모세관(23)의 개방단부(25)가 마우스피스의 단부에서 중심이 위치된 채로 대략 1인치의 직경과 1.5 내지 2인치의 길이로 이루어지는 것이 바람직하다.

본 발명의 제 2실시예에 따른 에어로졸생성기(121)는 도 3에 도시되어 있는바, 이 에어로졸생성기(121)의 기본 구성부는 도 1에 도시된 제 1실시예의 구성부와 대체로 동일하지만, 도 3에 도시된 에어로졸생성기(121)는 액체재료공급조립체(135)를 구비한다. 또, 상기 에어로졸생성기(121)는 개방단부(125)가 형성된 모세관(123)와, 이 개방단부에 인접한 모세관(123)의 일부분에 부착된 가열기(127) 및, 이 가열기에 동력을 공급하는 전원(129)을 갖추고 있다.

상기 모세관(123)의 제2단부(131)는 주사기의 실린더와 같은 액체재료공급원(133) 또는 저장기로 연장되고, 상기 액체재료는 주사기의 피스톤과 같은 펌프(135)에 의해 제2 단부(131)를 통해 모세관에 공급된다. 점선으로 도시된 마우스피스(139)와 퍼프작동센서(137) 또한 에어로졸생성기(21)에 대하여 앞에서 언급한 것과 대체로 동일한 방식으로 설치된다.

도면에 도시된 실린더(133)와 피스톤(135)을 구비한 주사기펌프(141)는 원하는 유동률로 모세관(123)에 액체재료를 공급하는 것을 용이하게 한다. 또, 이 주사기 펌프(141)는 바람직하기로 상기 실린더(133)에 대하여 피스톤(135)을 자동으로 운동하도록 조립체(143)를 구비하는바, 이 조립체(143)는 바람직하기로 요구하는 대로 상기 실린더(133)로부터 피스톤(135)을 점진적으로 또는 지속적으로 진행 또는 후퇴시킨다. 필요하다면, 상기 피스톤(135)은 수동으로도 압축될 수 있다.

또한, 상기 조립체(143)는 바람직하게는 적어도 그 일부분이 외부에 나사산이 형성된 로드(145)를 갖추고 있는데, 이 로드(145)는 한쪽 단부가 바람직하게는 전기모터인 역회전가능한 모터(149)의 샤프트(147)에 결합되어, 모터가 작동함으로써 로드가 축상으로 시계방향 또는 반시계방향으로 원하는 대로 회전하게 된다. 또, 상기 로드(145)는 샤프트에 대한 로드의 축상으로의 운동은 가능하지만 샤프트에 대한 로드의 회전운동은 불가능하도록 커플링(151)에 의해 샤프트(147)에 결합되는 것이 바람직하다.

상기 로드(145)의 다른 한쪽 단부는 피스톤(135)에 결합되되, 베어링조립체(153)에 의해 피스톤(135)에 결합되어 로드의 회전으로 인해 피스톤의 회전이 일어나지 않게 되는 것이 바람직하지만, 원한다면, 상기 로드는 피스톤에 고정되게 장착될 수도 있다. 상기 로드의 외부로 나사산이 형성된 부분은 부재(157)의 내부로 나사산이 형성된 개구부(155)를 통해 연장되되, 상기 부재(157)는 소정의 위치에 고정된 모터(149)와 실린더(133)에 대한 소정 위치에 고정된 단순한 너트로 될 수 있다.

바람직하게는, 상기 모터(149)가 작동될 때, 샤프트(147)는 로드(145)를 회전시키고, 이 로드는 고정된 부재(157)에 대하여 개구부(155)에서 축상으로 회전한다. 상기 로드(145)가 개구부(155)에서 축상으로 회전하게 되면, 피스톤(135)에 결합된 로드의 단부는 로드의 나사산과 개구부 및 로드가 회전하는 방향에 따라 실린더(133)로부터 진행 또는 후퇴하게 된다. 또, 상기 커플링(151)은 로드(145)가 샤프트(147)에 대해 축상으로 이동할 수 있도록 해주며, 바람직하게는 로드(145)가 실린더(133) 밖으로 또는 안으로 과도하게 이동하지 못하도록 센서(도시안됨)가 구비된다. 상기 언급한 주사기펌프(141)와 같은 액체공급장치는 1mg/sec 또는 그 이상의 원하는 비율로 액체를 공급하는데 매우 적절하며, 충분히 강력한 가열기(127)가 구비되는 한편, 에어로졸은 1mg/sec 또는 그 이상의 비율로 지속적으로 생성되고, 이는 종래의 에어로졸 약제 공급시스템에서 이용할 수 있는 것보다 훨씬 더 큰 공급률로 0.2 내지 2미크론의 평균질량 입경 사이의 크기인 입자를 공급할 수 있음을 알 수 있다.

한편, 오염 또는 분해되는 것을 방지하기 위해 실린더(133)에서 산소와 액체의 접촉을 최소화하는 것이 종종 요구되는데, 이를 위해 상기 에어로졸생성기(121)는 또 다른 공급원으로부터 액체를 흡입하기 위해 피스톤(135)이 실린더에서 후퇴할때 개방될 수 있는 밸브(161)를 갖춘 라인(159)과 같이 주사기펌프(141)의 실린더(133)를 알맞게 재충전하기 위한 장치를 갖추는 것이 바람직하다. 다른 밸브(163)가 상기 모세관(123)에 구비되어 에어로졸생성기내로 흐르는 액체가 실린더내에 채워지지만 모세관의 개방단부(125) 밖으로 흘러나가 우발적으로 낭비되지 않게 될 수 있다. 필요하다면, 상기와는 달리 삼중밸브가 구비되어 실린더(133)로부터 모세관로, 라인(159)으로부터 실린더로 흐를 수도 있다.

추가로, 또는 선택적으로 실린더(133)와 피스톤(135)은 실린더의 단부가 모세관(123)의 제2단부와 만나고, 로드(145)가 피스톤에 결합되는 적절한 설치를 함으로써 비워져 있을 때 쉽게 교체되도록 형성될 수 있는데, 바람직하게는 밀폐되게 봉합된 새로운 피스톤(135)과 실린더(133)가 사용된 피스톤과 실린더를 교체하기 위해 제공된다. 이러한 장치들은 손으로 쥐는 흡입기 등과 같은 장치에 특히 바람직하다.

에어로졸생성기(121)는 액체재료가 모세관(123)에 지속적으로 공급되고 이 공급된 액체재료가 지속적으로 휘발될 수 있도록 모터(149)와 가열기(127)를 지속적으로 작동시킴으로써 에어로졸을 지속적으로 만들어낼 수 있다. 또한, 추가로 또는 선택적으로 상기 에어로졸생성기(121)는 원하는 양의 액체재료가 어느 주기가 지나 모세관(123)에 공급되고 가열기가 충분한 시간동안 작동되어 공급된 액체를 휘발시킨 다음, 그 후 모터와 가열기가 작동중지되도록, 이 모터(149)와 가열기(127)를 간헐적으로 작동함으로써 에어로졸을 간헐적으로 만들어낼 수 있게 된다. 약제공급장치에 있어서 간헐적인 작동은 적절한 연결회로의 조합으로 퍼프작동센서(137)에 의해 모터(149)와 히터(127)를 작동시킴으로써 이루어질 수 있다. 물론 예컨대 누름버튼과 같은 다른 작동장치가 이용될 수도 있다.

본 발명의 제 3실시예에 따른 에어로졸생성기(221)가 도 4에 도시되어 있는데, 이 에어로졸생성기(221)는 2이상의 개별 에어로졸작동기로 이루어지는 바, 앞에서 언급한 에어로졸생성기와 대체로 동일한 구성으로 이루어질 수 있다. 병렬식 에어로졸생성기 장치는 2이상의 생성된 에어로졸을 함께 혼합함으로써 형성된 에어로졸 혼합을 형성한다. 특히, 이 병렬식 에어로졸생성기 장치는 액체형태로는 잘 혼합되지 않는 2이상의 재료로 이루어진 에어로졸을 형성하고자 할 때 유용하다.

바람직하기로 각각의 에어로졸생성기는 모세관(223', 223")를 구비하며, 각 모세관에는 개방단부(225', 225")가 형성되어 있다. 또, 각 모세관(223', 223")들을 가열하기 위하여 가열기(227', 227")를 각각 구비하고 있지만, 어떤 장치에 있어서는 두 모세관들을 가열하기 위한 하나의 가열기를 구비하는 것이 편리하거나 가능할 수도 있다. 한편, 상기 가열기는 각각 전원(229', 229")에 의해 동력이 공급되며, 필요하다면 두 가열기 모두에 동력을 공급하기 위해 하나의 전원이 구비될 수도 있다.

한편, 상기 각 모세관(223', 223")는 각각 그 제 2단부(231', 231")에서 제 1, 2 액체재료공급원(233', 233")에 연결되고, 제 1,2액체재료는 각각 펌프(235', 235")에 의해 상기 모세관(223', 223")내로 진행된다. 상기 펌프(235', 235")들은 동일하거나 원한다면 다른 유동률로 제 1, 2액체재료를 공급할 수 있으며, 앞에서 언급한 자동이동 조립체와 같이 개별체로 된 구동수단 또는 공통의 구동수단에 의해 구동될 수 있다. 상기 모세관(223, 223")안의 제 1,2액체재료들이 각각 가열기(227', 227")에 의해 휘발되어 상기 모세관들의 개방단부(225', 225") 밖으로 확산되면, 이 휘발된 제 1,2액체재료들은 마우스피스(239)와 같은 혼합체임버에서 혼합된 후 대기의 공기와 혼합되고 농축되어 에어로졸을 형성하게 된다. 퍼프작동센서(237)는 1개이상의 전원과 펌프를 구동시키기 위한 1개이상의 모터와 같은 구성부들을 작동시키는데 이용된다.

액체들이 알맞게 혼합될 수 있는 한편, 예컨대 1개 이상의 모세관 또는 액체공급원(233', 233") 사이의 위치에 있는 분기관과 가열기에 의해 가열되는 모세관의 일부분의 2이상의 액체를 혼합하는 것이 바람직할 수도 있다. 상기 액체들은 개별펌프(235', 235"')에 의해 동일하거나 상이한 유동률로 원하는 만큼 액체공급원(233', 233"')으로부터 모세관(223')에 함께 공급될 수 있고, 상기 펌프들은 개별체의 또는 공통의 구동수단에 의해 구동될 수 있다. 상기 가열기(227')는 혼합된 액체재료를 휘발시키기에 충분한 온도로 모세관(223')를 가열하고, 이렇게 휘발된 혼합된 액체재료는 모세관의 개방단부(225')로부터 확산되어 나가 에어로졸 혼합물을 형성하도록 농축된다. 필요하다면, 미리 혼합된 액체로 형성된 에어로졸 혼합물이 다른 에어로졸과 혼합되어 또 다른 에어로졸 혼합물을 형성할 수 있다.

본 발명에 따른 에어로졸생성기에 의해 만들어진 에어로졸의 특성은 일반적으로 에어로졸생성기와 이 에어로졸생성기에 공급된 액체재료의 여러가지 파라미터의 함수들이다. 예를 들어 흡입을 위한 목적을 갖는 에어로졸에 대해서, 이 에어러졸은 흡입될 때 체온과 대체로 같은 것이 바람직하고, 에어로졸의 평균질량 입경은 2미크론 이하와 바람직하게는 0.2 내지 2미크론 사이이며, 더욱 바람직하게는 0.5 내지 1미크론 사이가 요구된다.

한편, 프로필렌 글리콜과 글리세롤 같은 액체재료가 바람직한 범위의 온도와 평균질량 입경을 갖는 에어로졸로 형성될 수 있는 것이 관찰되었는데, 이론에 의해 속박하고자 하는 것은 아니지만, 매우 작은 평균질량 입경의 본 발명에 따른 에어로졸은 가열된 모세관을 빠져나가는 휘발된 재료를 급속히 냉각시키고 농축시킴으로써 적어도 부분적으로 이루어지는 것으로 사료된다. 모세관의 내경과 모세관의 열전달특성, 가열기의 가열능력 및, 액체재료가 모세관로 공급되는 비율과 같은 에어로졸 생성기의 파라미터의 조작은 에어로졸 온도와 평균질량 입경에 영향을 줄 것으로 예상된다. 지금까지 프로필렌 글리콜과 글리세롤 이외의 다른 재료들의 시험은 제한되었지만, 프로필렌 글리콜과 글리세롤의 물리적 특성들과 다른 물리적 특성을 갖는 물질을 포함하여 예컨대 액약과 같은 액체형태의 다른 재료와, 프로필렌 글리콜 또는 글리세롤의 용해제와 같은 용해제에 부유되거나 분해된 분말약제의 시험은 프로필렌 글리콜의 결과와 유사한 결과를 나타낼 것으로 예상된다.

예컨대 분말형태의 고체의 어떤 구성성분은 원하는 액체 구성성분과 혼합되어 이 용해제가 상기와 같은 방식으로 에어로졸로 형성될 수 있게 되는데, 고체 구성성분은 사용되는 특정한 액체재료에 부유되어 있는 형태이며, 이 고체 구성성분은 휘발된 재료와 함께 모세관의 개방단부로부터 나가게 된다. 이렇게 형성된 에어로졸은 휘발된 재료의 농축으로부터 초래되는 입자와 고체 구성입자로 이루어진다. 한편, 상기 고체 구성입자의 어떤 형태는 용해제에서 휘발된 재료의 농축으로부터 생성되는 입자보다 더 큰데, 이러한 에어로졸은 휘발된 재료의 농축으로부터 만들어진 입자보다 더 큰 고체 구성성분의 입자를 포함한다.

이하 본 발명에 따른 에어로졸을 생성하기 위한 방법을 도 4에 도시된 에어로졸생성기(221)를 참조하여 설명한다. 액체형태의 재료는 개방단부(225')가 형성된 모세관(223')에 공급되고, 이 모세관(223')에 공급된 재료는 가열기(227')에 의해 상기 재료를 휘발시키기에 충분한 온도로 가열되어, 휘발된 재료가 모세관의 개방단부(225')로부터 확산되어 나가게 된다. 이어 이 휘발된 재료는 마우스피스(239)에서 대기의 공기와 혼합되면서 농축되어 에어로졸을 형성하게 된다.

또한, 재료들은 모세관(223')에 간헐적으로 공급될 수 있고, 이 공급된 재료는 가열기(227')와 펌프(235')를 간헐적으로 작동시킴으로써 이 재료를 휘발시키기에 충분한 온도로 간헐적으로 가열된다. 또, 퍼프작동센서(237)가 이용되어 사용자가 마우스피스(239)를 빨게 되면 가열기(227')와 펌프(235')를 구동하기 위한 모터(245')가 간헐적으로 작동되게 된다. 그러나, 상기 펌프(235')와 가열기(227')는 예컨대 누름버튼 장치와 적절한 회로에 의해 수동으로 작동될 수 있다. 또한, 상기 펌프(235')와 가열기(227')는 자동으로 작동될 수도 있다. 예를 들어 상기 펌프(235')와 가열기(227')는 에어로졸 형태로 환자 또는 인공호흡장치에 주기적으로 약제가 투여되도록 타이머에 의해 작동될 수 있다.

필요하다면, 액체형태의 제 2재료는 제 2액체재료공급원(233")으로부터 개방단부(225")가 형성된 제 2모세관(223")에 공급되고, 이 제 2모세관(223")에 공급된 제 2액체재료는 개별체의 가열기(227")에 의해 이 제 2액체재료를 휘발시키는데 충분한 온도로 가열되어, 이 휘발된 제 2재료가 제 2모세관의 개방단부(225')로부터 확산되어 나간다. 필요하다면, 제 2모세관(223")에 공급된 제 2액체재료는 제 1모세관(223')를 가열하는 동일한 가열기(227'0에 의해 가열될 수도 있고, 각각 제 1모세관(223')와 제 2모세관(223")의 개방단부로부터 확산되어 나가는 휘발된 제 1재료와 제 2재료는 대기의 공기와 함께 혼합되어, 휘발된 재료와 휘발된 제 2재료는 각각 제 1,2에어로졸을 형성하고, 이 제 1,2에어로졸은 서로 혼합되어 제 1,2에어로졸을 함유하는 에어로졸혼합물을 형성하게 된다. 이러한 제 1,2에어로졸과 에어로졸혼합물을 형성하기 위한 휘발된 제 1,2재료의 혼합은 약제공급 에어로졸생성기의 경우에 있어서 바람직하게는 마우스피스(239)로 된 혼합체임버에서 일어나게 된다.

앞서 설명한 제 1,2에어로졸의 혼합에 추가로 또는 선택적으로, 제 3액체재료공급원(233"')으로부터 액체형태의 제 3재료가 예컨대 제 1모세관(233')에 제 1재료와 함께 공급될 수 있는데, 제 1모세관(223')에 공급된 제 1재료와 제 2재료는 가열기(227')에 의해 이 제 1재료와 제 2재료를 휘발시키기에 충분한 온도로 가열되어, 이 휘발된 제 1재료와 제 2재료는 함께 모세관의 개방단부(225')로부터 확산되어 나가게 된다.

또한, 고체재료는 재료공급원으로부터 공급된 액체형태의 재료의 용해제에 부유될 수 있는데, 이 부유된 고체입자를 함유하는 액체형태의 재료가 가열기에 의해 가열되면, 상기 고체입자는 휘발된 재료가 확산될 때 모세관의 개방단부로부터 나오게 되어, 에어로졸은 액체재료의 농축된 입자와 고체입자를 함유하게 된다. 상기 고체입자는 용해제에 부유될 때 에어로졸 형태의 재료의 입자보다 더 큰 평균직경으로 될 수 있다. 더구나, 상기 고체입자는 에어로졸의 일부를 형성하고 있을 때 에어로졸 형태의 재료의 입자보다 더 큰 평균직경으로 될 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 에어로졸생성기의 실시예들은 테이블 상단에 장착된 품목과 같이 매우 클 수 있지만, 손으로 파지할 수 있을 정도로 소형화될 수도 있는 바, 이 에어로졸생성기가 소형화될 수 있는 능력은 주로 가열기와, 에어로졸생성기의 배터리작동이 낮은 동력 필요치를 갖도록 하는 모세관 사이의 매우 효율적인 열전달에 달려 있다.

본 발명 에어로졸생성기와 관련하여 운전을 수행하기 위해서, 생성기의 기본적인 구성요소들을 구비하지만, 여러 가지 구성부들이 운전후 교환될 수 있도록 모듈형으로 제작한 실험용 유닛이 설계되었는데, 운전의 대부분동안 가열기의 표면온도와 공급된 동력을 계측할 수 있었고, 에어로졸 평균질량 입경은 약전포럼(Pharmacopeial Forum; 1994년 5월-6월; Vol.20, No.3, 페이지 7477 이하)의 에어로졸(601)과 투약단위의 균일성(905)에 관한 일반논문의 에어로졸에 관한 미국약전 자문단의 권고안(Recommendations of USP Advisory Panel on Aerosol on the General Chapters on Aerosols(601) and Uniformity of Dosage Units(905))에 기재된 방법에 따른 직렬식 임팩터(impactor)를 이용하여 구해지고, 질량은 임팩터로부터 수집된 것으로서 중량측정식으로 계측된다.

다음의 실시예들에서 에어로졸생성기는 용해된 규소모세관부, 특히 팬실베니아, 벨레폰트(Bellefonte)에 있는 레스텍(Rest다 Corporation)사로부터 이용할 수 있는 기체크로마토그래피를 위한 프로필렌-메틸 분해 모세관 보호지주를 갖추되, 이 보호지주는 1.0 내지 1.5cm의 가열구역을 형성하도록 코네티컷, 베델(Bethel, CT)의 캔탈(Kanthal Corp.)사로부터 이용할 수 있는 K-AF로 표시된 0.008" OD, 13.1오옴/ft의 열선으로 조심스럽게 감싸여진다. 이 열선은 모세관에 양호한 열전달을 할 수 있도록 근접하여 빽빽하게 감겨지도록 감싸여진다. 네바다, 레노(Reno)에 위치한 해밀튼 컴퍼니(Hamilton Company)로부터 구할 수 있는 750N 500마이크로리터 주사기 모델의 바늘의 정점은 무딘 단부를 형성하도록 잘려져 부드럽게 되고, 이 무딘 단부는 공통의 기체크로마토그래피 모세관 기재를 이용하여 모세관에 연결된다. 전기적 연결을 위해 홈이진 세라믹 또는 수정모세관(1/4" ID)는 단열을 위해 가열구역 주변에 놓여진다.

주사기몸체는 메사츄세츠 사우스 네틱(South Natick)의 하버드 어패러투스사(Harvard Apparatus, Inc.)로부터 구할 수 있는 모델 44 프로그램할 수 있는 주사기 펌프에 장착되어지고, 모세관의 단부는 약전포럼(Pharmacopeial Forum; 1994년 5월-6월; Vol.20, No.3, 페이지 7477 이하)의 에어로졸(601)과 투약단위의 균일성(905)에 관한 일반논문의 에어로졸에 관한 미국약전 자문단의 권고안(Recommendations of USP Advisory Panel on Aerosol on the General Chapters on Aerosols(601) and Uniformity of Dosage Units(905))에 따라서 미테소타 미네아폴리스(Minneapolis)에 위치한 엠에스피사(MSP Corporation)로부터 이용할 수 있는 MOUDI 모델 100 직력 임팩터에 연결되는 안내부에 연결하도록 기계화된 마우스피스 내부에서 중심이 위치되어 지지된다.

전기적 연결은 뉴욕 웨스트버리(Westbury)의 파워 디자인사(Power Designs, Inc.)에 의해 제작된 모델 TP3433A 삼중출력 직류전원으로부터 가열선 안내부로 이루어지고, 극소형 개방접합 열전대는 가열구역을 따라 중간부 주변에 가열코일중 하나에 대하여 완만하게 위치된다. 컴퓨터로 조정되는 고상스위치는 가열선의 전원으로 주사기펌프의 시동을 정확하게 시간에 맞추도록 하는데 이용된다. 동력과 온도 계측량은 메사츄세츠 윌밍톤(Wilmington)에 위치한 레보러토리 테크놀로지사(Laboratory Tecnologies)에 의해 구할 수 있는 "LAB TECH NOTEBOOK Sotfware"와, 메사츄세츠 말보로(Marlboro)에 위치한 데이터 트랜스레이션사(Data Translation, Inc.)로부터 구할 수 있는 "DT2801 I/O board"를 이용한 컴퓨터에 의해 1초에 10회씩 기록된다.

직렬임팩터는 제작자의 설계서에 따라 작동되는데, 모든 운전은 초당 30리터의 임팩터 공기유동률과 100mg이하의 총 에어로졸을 생산하면서 수행된다. 또, 임팩터에 30 내지 40mg의 적재를 함으로써 매우 일정한 결과를 얻을 수 있고, 막힘 문제가 덜 발생하게 됨을 알 수 있었다.

다음의 운전중, 모세관의 유체를 그 끓는점으로 가열하여 모세관을 빠져나가기 전에 휘발되도록 가열하기 위해 가열기에 충분한 동력이 제공되는 것이 바람직하며, 모세관의 출구에서 농축이 일어나는 것을 방지할 수 있도록 증기를 충분히 가열하는 것이 바람직하다. 동력등식에서 고려되는 주변환경에 대한 손실이 있는데, 이 손실은 장치에 따라 좌우된다.

실제로, 특정한 에어로졸생성장치가 다음의 운전중 이용되면서, 이 장치가 여러번 작동되어 주위에 대한 손실을 결정하기 위해 특정한 온도에서 가열기를 유지하는데 필요한 동력을 결정하게 된다. 필요한 전체 동력의 개산(槪算)을 구하기 위해서, 가열과 휘발에 필요한 에너지의 이론적인 양은 동력손실이 추가된다. 또, 모세관에서 나가는 증기와 에어로졸형태를 가시적으로 관찰하기 위해서 여러번의 시운전이 수행되었는데, 모세관에서의 농축이 일어나지 않음이 관찰되었을 때, 동력은 농축이 일어날 때까지 하향조정되고, 그 후 장치가 농축시발점 바로 위에서 작동되도록 충분한 추가의 동력이 부가된다. 상업적인 에어로졸생성장치와 이러한 장치에 설정되는 동력레벨을 결정하는 방식을 이루려면 수많은 개선이 있어야 할 것으로 사료된다.

다음의 실시예들은 에어로졸생성기가 앞서 설명한 바와 같이 설정되어 작동되면서 수행되는 여러 가지 운전을 나타낸다.

실시예 I

전기적연결부를 위한 안내부로서 2.0cm의 줄이 각각의 단부에 남겨지고서 1.0cm의 가열구역을 형성하도록 0.1mm ID의 모세관이 11.5cm의 가열선으로 감싸여진다. 모세관의 한쪽 단부에서 대략 0.5cm는 주사기바늘에 연결하기 위해 감싸여지지 않은 채로 남겨지고, 그 반대편 단부에서 약 0.3cm가 감싸여지지 않은 채로 남겨진다. 또, 플로필렌 글리콜은 주사기 내로 흡입되고, 앞서 설명한 것과 같이 유닛이 조립된다. 주사기펌프는 1.5075mg/sec의 유동률로 30mg의 유체를 공급하도록 설정되었다. 표 1은 이 운전결과를 나타낸다.

운전번호 6과, 7, 8 및 9에서, 가열기는 다소 과한 동력을 받았으며, 운전번호 13과 16에서는 가열기는 약간 적은 동력을 받았다. 도 5는 평균질량 입경에 대한 동력의 영향을 나타내고 있다.

실시예 II

이 운전 시리즈는 평균질량 입경이 공급률의 변화에 대하여 측정되었다는 것을 제외하고는 실시예 I과 동일하다. 아래의 표 2는 이 결과를 나타낸다.

실시예 III

실시예 III에서는 유체로서 프로필렌 글리콜 대신에 글리세린이 사용되었다는 것을 제외하고 실시예 I 및 실시예 II와 동일한 장치구성이 사용되었다. 2개의 개별 공급률이 제공되었고, 표 3에 나타난 결과치에는 프로필렌 글리콜에 대해서보다 글리세린에 대해 더 작은 평균질량 입경이 나타나 있음을 유의해야한다.

실시예 IV

더 낮은 끓는 유체에 더 높은 끓는 구성성분을 추가한 효과를 결정하도록 한번의 운전이 수행된다. 프로필렌 글리콜에 5%wt/wt 글리세린의 용해제가 이 실험을 위한 유체로서 선정되었다. 이 장치는 앞의 실시예들과 동일하다. 실험10은 순수한 프로필렌 글리콜로 하였으며, 비교목적으로 나타낸 것이다. 혼합물에 대해 더 낮은 평균질량 입경이 나타난다.

실시예 V

이 운전시리즈에 대해서는 새로운 형태로 제작되었는데, 모세관 단편은 0.1mm ID 대신 0.05mm ID이며, 유체로서 오직 프로필렌 글리콜이 사용되었다. 다른것들은 이전의 실시예들과 동일하다. 표5는 0.05mm ID로 수행된 전체 운전시리즈를 나타낸다. 0.1mm 모세관의 경우에서처럼, 유체공급률은 평균질량 입경을 가장 작은 입경으로 최적화하도록 변화된다.

실시예 VI

본 실험 장치 형태로서 0.53mm ID 모세관이 형성되었고, 운전 44와 45가 시행되었다. 1.25cm의 표준의 가열길이는 과도한 벽체온도없이 양호한 열전달에 영향을 주기에는 충분하지 않았다. 이 운전들에 대해 표면온도는 우리가 사용하고 있던 설비의 500℃ 범위 외에 있기 때문에 측정되지 않았다. 또, 가열구역이 4.0cm인 0.53mm ID 모세관로 새로운 형상이 만들어져 운전번호 45에서 48이 수행되었다. 모든 경우에서 에어로졸이 형성되었지만, 모세관로부터 긴 흐름으로 배출되는 매우 많은 액체방울이 수반되었다. 표 6은 이 결과들을 나타낸다.

본 발명에 따른 에어로졸생성기로 수행된 운전은, 각각 0.05mm ID 모세관과 0.53mm 모세관을 가진 구성이 실시예 V와 VI에서 작동가능함을 나타내고 있다. 그러나, 실제적인 관점에서, 작은 ID모세관은 유체를 이동시키는데 큰 압력을 필요로 하고, 막힘과 파손이 일어나기 쉽다. 더 큰 구멍을 갖는 모세관은 양호한 결과를 얻기 위해 높은 표면온도 및/또는 매우 긴 가열구역을 필요로 하면서 열전달을 곤란하게 함이 나타난다.

이상 본 발명에 따른 바람직한 실시예들에 대해 설명하였으나, 본 발명은 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위내에서 다양한 변경 및 실시가 가능함을 알 수 있다.

Claims

제1 개방단부를 구비하고 액체재료를 수용하도록 형성된 모세관: 및

히터;를 포함하되, 상기 히터가 작동중에, 상기 모세관에 수용된 액체가 휘발되고, 휘발된 재료는 상기 모세관의 개방단부로 팽창되어 나가서 대기의 공기와 섞이면서 에어로졸을 형성하도록 상기 히터와 상기 모세관은 상호 배치되어 있는 에어로졸 생성기.
제1항에 있어서, 상기 모세관은 0.05 내지 0.53mm 사이의 내경을 갖는 것을 특징으로 하는 에어로졸생성기.
제1항에 있어서, 상기 모세관은 0.1mm의 내경을 갖는 것을 특징으로 하는 에어로졸생성기.
제1항에 있어서, 상기 모세관은 융합된 실리카 모세관 부분으로 된 것을 특징으로 하는 에어로졸생성기.
제 1항에 있어서, 상기 모세관은 알루미늄 규산염 세라믹 모세관인 것을 특징으로 하는 에어로졸생성기.
제 1항에 있어서, 상기 히터는 니켈-크롬 가열부재를 갖춘 것을 특징으로 하는 에어로졸생성기.
제 1항에 있어서, 상기 히터는 직류전원에 연결되는 가열부재를 갖춘 것을 특징으로 하는 에어로졸생성기.
제 1항에 있어서, 상기 에어로졸생성기는 마우스피스와, 사용자가 이 마우스피스로 뽑아낼 때 상기 에어로졸생성기가 에어로졸을 발생할 수 있도록 하기 위한 퍼프작동센서를 추가로 갖춘 것을 특징으로 하는 에어로졸생성기.
제 1항에 있어서, 상기 마우스피스는 상기 모세관의 개방단부 근처에 설치되는 것을 특징으로 하는 에어로졸생성기.
제 9항에 있어서, 상기 마우스피스는 무시할 만한 저항으로 분당 60리터 이상의 공기가 흐르도록 형성된 것을 특징으로 하는 에어로졸생성기.
제 10항에 있어서, 사용자가 상기 마우스피스로 뽑아낼 때 에어로졸생성기가 에어로졸을 생성시킬 수 있도록 퍼프작동수단을 추가로 갖추는 것을 특징으로 하는 에어로졸생성기.
제 1항에 있어서, 상기 에어로졸생성기에 의해 생성된 에어로졸의 평균질량 입경은 2미크론 이하인 것을 특징으로 하는 에어로졸생성기.
제 1항에 있어서, 상기 에어로졸생성기에 의해 생성된 에어로졸의 평균질량 입경은 0.2 내지 2 미크론 사이인 것을 특징으로 하는 에어로졸생성기.
제 1항에 있어서, 상기 에어로졸생성기에 의해 생성된 에어로졸의 평균질량 입경은 0.5 내지 1미크론 사이인 것을 특징으로 하는 에어로졸생성기.
제 1항에 있어서, 상기 에어로졸생성기는 상기 모세관의 제2 단부를 통해 상기 모세관에 액체형태의 재료를 공급하기 위한 재료공급수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 에어로졸생성기.
제 15항에 있어서, 상기 재료공급수단은 지속적으로 재료를 공급하고, 상기 히터는 지속적으로 상기 재료를 가열하여 에어로졸생성기가 지속적으로 에어로졸을 생성할 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 에어로졸생성기,
제 15항에 있어서, 상기 재료공급수단은 1mg/sec보다 더 큰 비율로 상기 모세관에 재료를 공급하도록 된 것을 특징으로 하는 에어로졸생성기.
제 15항에 있어서, 상기 재료공급수단은 펌프를 구비하는 것을 특징으로 하는 에어로졸생성기.
제 18항에 있어서, 상기 펌프는 피스톤과 피스톤실린더를 갖춘 주사기와, 상기 피스톤실린더의 피스톤을 이동시키기 위한 이동수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 에어로졸생성기.
제 19항에 있어서, 상기 이동수단은 피스톤실린더 내에서 원하는 비율로 피스톤을 이동시키기 위한 수단을 갖춘 것을 특징으로 하는 에어로졸생성기.
제 19항에 있어서, 상기 이동수단은 피스톤에 장착된 나사산이 형성된 샤프트와, 이 샤프트를 회전시키기 위한 수단 및, 상기 샤프트가 그를 통과하여 뻗어나가는 내부에 나사산이 형성된 고정된 부재를 갖추어, 내부에 나사산이 형성된 부재에 대한 샤프트의 회전으로 피스톤이 피스톤실린더에서 이동할 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 에어로졸생성기.
제 15항에 있어서, 상기 재료공급수단은 재료저장기인 것을 특징으로 하는 에어로졸생성기.
제 21항에 있어서, 상기 재료저장기는 외부의 대기로부터 밀폐된 것을 특징으로 하는 에어로졸생성기.
제 15항에 있어서, 상기 에어로졸생성기는 추가로 제1 개방단부와 제2 단부가 형성된 제2 모세관과, 이 제2 모세관의 제2 단부를 통해 제2 모세관에 액체형태의 제 2재료를 공급하기 위한 공급수단, 상기 제 2재료를 휘발시키기에 충분한 온도로 제2 모세관을 가열하여 이 휘발된 제 2재료가 제2 모세관의 개방단부로부터 확산되어 나가도록 상기 제2 모세관을 가열하는 가열수단 및, 휘발된 재료와 휘발된 제 2재료가 각각 제 1, 2에어로졸을 형성하도록 상기 휘발된 재료와 휘발된 제 2재료를 함께 대기의 공기와 혼합하기 위한 수단을 갖추어, 상기 제 1,2에어로졸이 혼합수단에 의해 서로 혼합되어 이 제 1,2에어로졸을 함유하는 에어로졸혼합물을 형성하도록 된 것을 특징으로 하는 에어로졸생성기.
제 24항에 있어서, 상기 에어로졸생성기는 추가로 제 1재료와 제 3재료가 모세관의 제 2단부에 함께 공급되도록 모세관의 제 2단부에 액체형태의 제 3재료를 공급하기 위한 공급수단과, 제 1재료와 제 3재료 모두를 휘발시키기 위한 충분한 온도로 상기 모세관을 가열하기 위한 가열수단을 갖추어, 휘발된 제 1재료와 제 3재료가 모세관의 개방단부로부터 확산되어 나가 대기의 공기와, 휘발된 제 2에어로졸과 혼합하여 에어로졸혼합물을 형성하도록 된 것을 특징으로 하는 에어로졸생성기.
제 15항에 있어서, 상기 에어로졸생성기는 상기 제 1,2재료가 모세관의 제 2단부에 함께 공급되도록 모세관의 제 2단부에 액체형태의 제 2재료를 공급하기 위한 수단과, 제 1재료와 제 2재료 모두를 휘발시키도록 충분한 온도로 모세관을 가열하기 위한 가열수단을 갖추어, 휘발된 제 1재료와 제 2재료가 모세관의 개방단부로부터 확산되어 나가 대기의 공기와 혼합하여 에어로졸혼합물을 형성하도록 된 것을 특징으로 하는 에어로졸생성기.
개방단부가 형성된 모세관에 액체형태의 재료를 공급하는 단계와;

이 공급된 재료를 휘발시키도록 충분한 온도로 상기 모세관에 공급된 재료를 가열하여, 이 휘발된 재료가 모세관의 개방단부로부터 확산되어 나가도록 하고, 이 휘발된 재료가 대기의 공기와 혼합되면서 응결되어 에어로졸을 형성하는 단계로 이루어진 에어로졸 생성방법.
제 27항에 있어서, 상기 재료는 모세관에 간헐적으로 공급되고, 이 공급된 재료는 이 재료를 휘발시키기에 충분한 온도로 간헐적으로 가열되는 것을 특징으로 하는 에어로졸 생성방법.
제 27항에 있어서, 상기 모세관에 재료를 공급하기 위한 재료공급수단을 작동시키는 단계와, 공급된 재료를 휘발시키기에 충분한 온도로 상기 공급된 재료를 가열하기 위한 가열수단을 작동시키는 단계를 추가로 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 에어로졸 생성방법.
제 29항에 있어서, 상기 재료공급수단과 가열수단은 에어로졸생성수단에 연결된 퍼프작동수단에 의해 작동되되, 이 퍼프작동수단은 사용자가 에어로졸생성수단 부분에서 빨아들일 때 재료공급수단과 가열수단을 작동시키도록 된 것을 특징으로 하는 에어로졸 생성방법.
제 29항에 있어서, 상기 재료공급수단과 가열수단은 수동으로 작동되는 것을 특징으로 하는 에어로졸 생성방법.
제 31항에 있어서, 상기 재료공급수단과 가열수단은 자동으로 작동되는 것을 특징으로 하는 에어로졸 생성방법.
제 27항에 있어서, 상기 재료는 모세관에 지속적으로 공급되고, 이 공급된 재료는 이 재료를 휘발시키기에 충분한 온도로 지속적으로 가열되는 것을 특징으로 하는 에어로졸 생성방법.
제 27항에 있어서, 상기 재료는 1mg/sec보다 더 큰 비율로 공급되는 것을 특징으로 하는 에어로졸 생성방법.
제 27항에 있어서, 상기 공급된 재료는 1mg/sec보다 더 큰 비율로 휘발되는 것을 특징으로 하는 에어로졸 생성방법.
제 27항에 있어서, 상기 에어로졸은 2미크론 이하의 평균질량 입경을 갖는 것을 특징으로 하는 에어로졸 생성방법.
제 27항에 있어서, 상기 에어로졸은 0.2 내지 2미크론 사이의 평균질량 입경을 갖는 것을 특징으로 하는 에어로졸 생성방법.
제 27항에 있어서, 상기 에어로졸은 0.5 내지 1미크론 사이의 평균질량 입경을 갖는 것을 특징으로 하는 에어로졸 생성방법.
제 27항에 있어서, 상기 모세관에 상기 재료와 함께 액체형태의 제 2재료를 공급하는 단계와; 이 모세관에 공급된 재료와 제 2재료를 휘발시키도록 충분한 온도로 상기 재료와 제 2재료를 가열하여, 휘발된 재료와 제 2재료가 모세관의 개방단부로부터 함께 확산되어 나가도록 가열하는 단계를 추가로 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 에어로졸 생성방법.
제 27항에 있어서, 개방단부가 형성된 제 2모세관에 액체형태의 제 2재료를 공급하는 단계와; 상기 제 2모세관에 공급된 제 2재료를 휘발시키도록 충분한 온도로 상기 제 2재료를 가열하여, 휘발된 제 2재료가 제 2모세관의 개방단부로부터 확산되어 나가도록 가열하는 단계; 및 모세관과 제 2모세관로부터 각각 확산되어 나가는 휘발된 재료와 휘발된 제 2재료를 함께 대기와 공기와 혼합하여 상기 휘발된 재료와 휘발된 제 2재료가 각각 제 1에어로졸과 제 2에어로졸을 형성하고, 이제 1,2에어로졸은 서로 혼합되어 제 1에어로졸과 제 2에어로졸을 함유하는 에어로졸 혼합물을 형성하도록 하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 에어로졸 생성방법.
제 27항에 있어서, 상기 재료의 용액에 고체입자가 부유되되, 이 고체입자는 휘발된 재료가 확산될 때 모세관의 개방단부로부터 배출되어, 에어로졸이 농축된 재료의 입자와 고체입자를 함유하도록 된 것을 특징으로 하는 에어로졸 생성방법.
제 41항에 있어서, 상기 고체입자는 용액에 부유될 때 에어로졸 형태의 재료의 입자보다 더 큰 평균직경을 갖는 것을 특징으로 하는 에어로졸 생성방법.
제 42항에 있어서, 상기 고체입자는 에어로졸의 일부를 이루게 될 때 에어로졸 형태의 재료의 입자보다 더 큰 평균직경을 갖는 것을 특징으로 하는 에어로졸 생성방법.
제 41항에 있어서, 상기 고체입자는 에어로졸의 일부를 이루게 될 때 에어로졸 형태의 재료의 입자보다 더 큰 평균직경을 갖는 것을 특징으로 하는 에어로졸 생성방법.