KR20220030213A - 초음파 호흡 작동식 호흡기 액적 전달 디바이스 및 사용 방법 - Google Patents

초음파 호흡 작동식 호흡기 액적 전달 디바이스 및 사용 방법 Download PDF

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KR20220030213A
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mouthpiece
droplets
ejector mechanism
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찰스 에릭 헌터
존 에이치 히브랭크
청제 리
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뉴마 레스퍼러토리 인코포레이티드
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Abstract

호흡 용도로 사용자에게 정확하고 반복가능한 양의 물질을 전달하기 위한 초음파 액적 전달 디바이스 및 관련 방법이 개시된다. 초음파 액적 전달 디바이스는 본체 하우징, 이젝터 메커니즘을 갖는 마우스피스, 및 적어도 하나의 유체 저장소를 갖는 유체 카트리지를 포함한다. 특정 실시형태들에서, 이젝터 메커니즘은 적어도 하나의 초음파 액추에이터 및 액적을 배출하기 위해 그 두께를 통해 형성된 복수의 개구들을 갖는 적어도 하나의 구멍 플레이트를 포함할 수도 있다. 디바이스는 이 디바이스 내의 미리 결정된 압력 변화를 감지할 때 이젝터 메커니즘을 활성화시켜 상기 액적의 배출된 스트림을 생성하도록 구성된 적어도 하나의 차압 센서를 더 포함할 수도 있다.

Description

초음파 호흡 작동식 호흡기 액적 전달 디바이스 및 사용 방법
관련 출원들에 대한 상호참조
본 출원은, 35 U.S.C. § 119(e) 하에서, "초음파 호흡 작동식 폐 액적 전달 디바이스 및 사용 방법" 이라는 제목으로 2019년 5월 9일 출원된 미국 특허 출원 제 62/845,664 호, "초음파 호흡 작동식 폐 액적 전달 디바이스 및 사용 방법" 이라는 제목으로 2019년 5월 23일 출원된 미국 특허 출원 제 62/851,910 호, "초음파 호흡 작동식 폐 액적 전달 디바이스 및 사용 방법" 이라는 제목으로 2019년 7월 8일 출원된 미국 특허 출원 제 62/871,688 호, "초음파 호흡 작동식 폐 액적 전달 디바이스 및 사용 방법" 이라는 제목으로 2019년 8월 5일 출원된 미국 특허 출원 제 62/883,030 호, "초음파 호흡 작동식 폐 액적 전달 디바이스 및 사용 방법" 이라는 제목으로 2019년 10월 8일 출원된 미국 특허 출원 제 62/912,543 호를 우선권 주장하고, 그 전체 내용이 모든 목적을 위해 본원에 원용된다.
본 발명은 호흡기 액적 전달 디바이스에 관한 것이고, 보다 구체적으로는 호흡기 시스템에 유체를 전달하기 위한 액적 전달 디바이스에 관한 것이다.
폐에 물질을 전달하기 위해 액적 발생 디바이스를 사용하는 것은 큰 관심 영역이다. 주요한 과제는, 호흡기 시스템의 목표 영역에 물질의 성공적인 전달에 적합한 액적 크기를 갖는, 정확하고, 일관되며, 검증가능한 양의 물질을 전달하는 디바이스를 제공하는 것이다.
원하는 시간에 정확한 양의 에어로졸 검증, 전달 및 흡입이 중요하다. 사용자가 액적 생성 디바이스를 올바르게 사용하고 원하는 시간에 적절한 양을 관리하도록 보장할 필요가 있다. 사용자가 호흡기 시스템에 물질을 오용하거나 잘못 전달할 때 문제가 발생한다.
현재, 계량 투여 흡입기 (MDI) 및 가압 계량 투여 흡입기 (p-MDI) 또는 공압 및 초음파 구동식 디바이스들과 같은 대부분의 흡입기 유형 시스템은, 일반적으로 높은 운동량 및 운동 에너지를 갖는 큰 액적을 포함하는 넓은 범위의 액적 크기 및 높은 속도를 갖는 액적을 생성한다. 이러한 높은 운동량을 갖는 액적 및 에어로졸은 말단의 폐 또는 하부 폐 통로에 도달하지 않고, 오히려 입 및 목구멍에 디포짓된다. 그 결과, 목표로 하는 호흡기 영역에서 원하는 디포지션을 달성하기 위해 더 큰 총 약물 투여량이 요구된다. 이러한 큰 투여량은 원치 않는 부작용 가능성을 증가시킨다.
현재 액적 전달 시스템으로부터 생성된 에어로졸 플룸 (aerosol plumes) 은, 이들의 높은 분사 속도 및 추진제를 운반하는 물질의 급속한 팽창으로 인해서, 국부적인 냉각 및 후속의 응축, 디바이스 표면상으로의 물질의 디포지션 및 결정화를 초래할 수 있다. 디포짓된 물질 잔류물에 의한 디바이스 표면의 차단도 또한 문제가 된다.
따라서, 적합한 크기 범위의 액적을 전달하고, 입증가능한 양으로, 표면 유체 디포지션 및 개구의 막힘을 방지하며, 디바이스의 정확하고 일관된 사용에 관한 피드백을 사용자에게 제공하는, 액적 전달 디바이스에 대한 필요성이 존재한다.
본 발명의 일 양태에서, 액적의 배출된 스트림으로서의 유체를 대상체의 호흡기 시스템에 전달하기 위한 초음파 액적 전달 디바이스가 제공된다. 디바이스는 일반적으로 마우스피스, 유체 카트리지, 본체 하우징, 및 적어도 하나의 차압 센서를 포함한다. 특정 실시형태들에서, 마우스피스는 디바이스의 기류 출구에 위치되고, 마우스피스는 하나 이상의 기류 입구 포트들, 기류 출구 개구, 전자적으로 작동되는 이젝터 메커니즘, 배출 챔버, 및 유체 운반 결합 연장부를 포함한다. 유체 카트리지는 일반적으로 유체 체적을 수용하기 위한 적어도 하나의 저장소 및 적어도 하나의 밀봉 메커니즘을 포함하고, 유체 카트리지는 마우스피스 내에 배치되거나 마우스피스와 유체 연통한다. 본체 하우징은 전원 및 제어 보드를 포함한다. 적어도 하나의 차압 센서는 마우스피스 내에 위치되거나 본체 하우징 내에 위치되며 마우스피스와 유체 연통하고, 적어도 하나의 차압 센서는 마우스피스 내의 미리 결정된 압력 변화를 감지할 때 이젝터 메커니즘을 활성화시켜 액적의 배출된 스트림을 생성하도록 구성된다.
특정 실시형태들에서, 전자적으로 작동되는 이젝터 메커니즘은 이젝터 메커니즘의 유체 카트리지 측에서 저장소와 유체 연통하고, 액적의 배출된 스트림을 생성하도록 구성되며, 이젝터 메커니즘은 압전 액추에이터 및 구멍 플레이트를 포함하고, 구멍 플레이트는 그 두께를 통해 형성된 복수의 개구들을 구비하며, 압전 액추에이터는 구멍 플레이트를 진동수로 진동시켜 액적의 배출된 스트림을 생성하도록 작동가능하고; 배출 챔버는 이젝터 메커니즘의 유체 카트리지 측 상에서 이젝터 메커니즘에 인접하게 위치된다.
특정 실시형태들에서, 유체 운반 결합 연장부는 마우스피스의 유체 카트리지 측에서 마우스피스 내에 위치된다. 유체 운반 결합 연장부는 유체 카트리지와 이젝터 메커니즘 사이에 유체 경로를 제공하도록 구성된다. 유체 운반 결합 연장부는 유체 카트리지와 이젝터 메커니즘 사이의 유체 연통을 생성하기 위해 유체 카트리지의 밀봉 메커니즘과 인터페이싱하거나 이 밀봉 메커니즘을 통해 연장될 수 있다.
특정 실시형태들에서, 마우스피스의 하나 이상의 기류 입구 포트들은 공기 유입 유동 요소로서 구성되고, 공기 유입 유동 요소 및 마우스피스는 구멍 플레이트의 출구측을 가로질러 비난류 기류를 용이하게 하고 사용 중에 마우스피스를 통해 충분한 기류를 제공하도록 구성된다.
다른 양태들에서, 액적의 배출된 스트림으로서 제제를 사용자의 폐 시스템에 호흡가능한 범위로 전달하는 방법이 제공된다. 특정 실시형태들에서, 상기 방법은, (a) 본 발명의 초음파 액적 전달 디바이스를 통해 액적의 배출된 스트림을 생성하는 단계로서, 액적의 배출된 스트림의 적어도 일부 (예를 들어, 적어도 약 50%) 는 약 6 ㎛ 미만의 평균 배출된 액적 직경을 가지는, 상기 액적의 배출된 스트림을 생성하는 단계; 및 (b) 액적의 배출된 스트림의 질량의 적어도 일부 (예를 들어, 적어도 약 50%) 가 사용 중에 대상체의 폐 시스템에 호흡가능한 범위로 전달되도록 액적의 배출된 스트림을 대상체의 폐 시스템에 전달하는 단계를 포함한다.
다수의 실시형태들이 개시되지만, 본 발명의 또 다른 실시형태들은, 본 발명의 예시적인 실시형태들을 도시하고 설명하는 이하의 상세한 설명으로부터 당업자에게 명백해질 것이다. 실현될 바와 같이, 본 발명은, 모두 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않으면서, 다양한 양태들에서 수정될 수 있다. 따라서, 상세한 설명은 본질적으로 예시적이고 비제한적인 것으로 여겨진다.
도 1a ~ 도 1c 는 본 발명의 특정 실시형태들에 따른, 다양한 액적 전달 디바이스들의 단면들을 도시한다. 도 1a 는 이젝터 메커니즘이 압전 액추에이터 및 초음파 혼을 포함하는 실시형태를 도시한다. 도 1b 는 이젝터 메커니즘이 디바이스를 통한 기류의 방향에 일반적으로 수직한 실시형태를 도시한다. 도 1c 는 이젝터 메커니즘이 디바이스를 통한 기류의 방향에 대해 각을 이루어 배향되는 실시형태를 도시한다.
도 2a ~ 도 2c 는 본 발명의 실시형태들에 따른 액적 전달 디바이스의 사시도들을 도시한다. 도 2a 는 마우스피스, 유체 카트리지 및 본체 하우징을 별개의 요소로서 도시한다. 도 2b 는 본체 하우징이 별개의 요소이면서, 조합된 마우스피스/유체 카트리지를 형성하기 위해 마우스피스와 인터페이싱된 유체 카트리지를 도시한다. 도 2c 는 마우스피스/유체 카트리지가 본체 하우징에 고정된 완전히 조립된 디바이스를 도시한다.
도 3a ~ 도 3h 는 본 발명의 양태들에 따른, 자체 밀봉 스토퍼의 다양한 실시형태들을 도시한다. 도 3a 는 예시적인 스토퍼의 유체 카트리지 대향 측면을 도시하고, 도 3b 는 예시적인 스토퍼의 이젝터 메커니즘 대향 측면을 도시한다. 도 3c, 도 3d, 및 도 3e 는 각각 상이한 내부 밀봉 구조를 갖는 휠 스포크 개구 구성의 다양한 실시형태들을 도시한다. 도 3f 는 단일 절단 개구 구성을 도시하고, 도 3g 는 교차 절단 개구 구성을 도시하며, 도 3h 는 휠 스포크 개구 구성을 도시한다.
도 4a 는 본 발명의 실시형태에 따른, 유체 카트리지에 고정된 자체 밀봉 스토퍼의 사시도를 도시한다. 도 4b 는 도 4a 의 자체 밀봉 스토퍼를 갖는 유체 카트리지의 단면을 도시한다. 도 4c, 도 4d, 및 도 4e 는 도 4a 의 자체 밀봉 스토퍼를 갖는 유체 카트리지 내로 삽입되는 유체 운반 결합 연장부를 도시한다.
도 5 는 본 발명의 일 실시형태에 따른, 유체 운반 결합 연장부를 갖는 마우스피스의 사시도를 도시한다.
도 6a 및 도 6b 는 본 발명의 실시형태들에 따른, 유체 운반 결합 연장부를 갖는 마우스피스의 대안적인 구성들을 도시한다.
도 7a ~ 도 7e 는 본 발명의 실시형태들에 따른, 모세관 유동 튜브를 포함하는 유체 운반 결합 연장부의 다양한 실시형태들을 도시한다. 도 7a 및 도 7b 는 외부 모세관 유동 채널을 갖는 중실 로드로서 구성된 모세관 유동 튜브를 도시한다. 도 7c 는 내부 모세관 유동 채널을 갖는 중공 튜브로서 구성된 모세관 유동 튜브를 도시한다. 도 7d 및 도 7e 는 조합된 중실 로드 및 중공 튜브로서 구성된 모세관 유동 튜브를 도시한다.
도 8a, 도 8b 및 도 8c 는 본 발명의 실시형태들에 따른, 상이한 유체 운반 결합 연장부 구성을 갖는, 조합된 마우스피스/유체 카트리지의 대안적인 구성을 도시한다.
도 9a ~ 도 9d 는 본 발명의 실시형태들에 따른, 유체 운반 결합 연장부 및 유체 카트리지를 갖는 마우스피스의 다양한 구성들의 단면들을 도시한다. 도 9a 는 심지 재료 (wicking material) 를 포함하는 유체 운반 결합 연장부, 및 별개의 요소로서 유체 카트리지를 갖는 마우스피스를 도시한다. 도 9b 는 도 9a 의 조합된 마우스피스/유체 카트리지를 도시한다. 도 9c 는 모세관 유동 튜브를 포함하는 유체 운반 결합 연장부, 및 별개의 요소로서 유체 카트리지를 갖는 마우스피스를 도시한다. 도 9d 는 도 9c 의 조합된 마우스피스/유체 카트리지를 도시한다.
도 10a ~ 도 10b 는 본 발명의 실시형태들에 따른, 유체 유동 경로가 예시화된, 유체 운반 결합 연장부 및 유체 카트리지를 갖는 마우스피스의 다른 구성들의 단면을 도시한다. 도 10a 는 심지 재료를 포함하는 유체 운반 결합 연장부, 및 별개의 요소로서 유체 카트리지를 갖는 마우스피스를 도시한다. 도 10b 는 도 10a 의 조합된 마우스피스/유체 카트리지를 도시한다.
도 11a ~ 도 11d 는 접힘가능한 유체 저장소를 갖는 유체 카트리지의 다양한 구성의 단면들을 도시한다. 도 11a 는 자체 밀봉 스토퍼에서 유체 카트리지에 고정된 접힘가능한 유체 저장소를 도시한다. 도 11b 는 접힌 구성의 도 11a 의 유체 저장소를 도시한다. 도 11c 는 유체 카트리지의 길이를 따라 유체 카트리지에 고정된 접힘가능한 유체 저장소를 도시한다. 도 11d 는 접힌 구성의 도 11c 의 유체 저장소를 도시한다.
도 12 는 2 개의 이젝터 메커니즘들 및 2 개의 유체 저장소들을 갖는 마우스피스/유체 카트리지의 단면을 도시한다. 도시된 실시형태에서, 이젝터 메커니즘들 및 유체 저장소들은 일반적으로 나란히 위치된다.
도 13a 는 2 개의 이젝터 메커니즘들, 및 각각 유체 저장소를 갖는 2 개의 별개의 유체 카트리지들을 갖는 마우스피스/유체 카트리지의 단면을 도시한다. 도시된 실시형태에서, 이젝터 메커니즘들 및 유체 카트리지들은 일반적으로 앞뒤로 위치된다. 도 13b 는 유체 카트리지들을 마우스피스 내로 삽입하기 위해 정렬된, 별개의 요소들로서 도 13a 의 유체 카트리지들 및 마우스피스의 사시도를 도시한다.
본원에 개시된 본 발명의 상기 및 다른 목적들, 특징들 및 장점들은 첨부 도면에 도시된 바와 같이, 그러한 발명의 개념들의 특정 실시형태들의 이하의 설명으로부터 명백해질 것이다. 또한, 도면들에 있어서, 동일한 도면부호들은 상이한 도면들 전반에 걸쳐 동일한 부분들을 지칭한다. 도면들은 본 발명의 오직 전형적인 실시형태들만을 도시하며, 따라서, 범위를 제한하는 것으로 고려되지 않아야 한다.
호흡기 액적 전달 디바이스를 사용하여 호흡기 시스템의 원하는 영역으로의 물질의 효과적이고 효율적인 전달, 및 이러한 디바이스를 사용하여 흡기/호기 사이클 (inspiration/expiration cycle) 로 액적 투여의 동기화는 항상 문제가 되었다. 예를 들어, 폐포 기도내의 최적의 디포지션은 일반적으로 1 내지 6 ㎛ 범위의 공기역학적 직경을 갖는 액적을 필요로 하고, 약 4 ㎛ 미만의 액적은 폐의 폐포 영역에 보다 효과적으로 도달하는 것으로 보이고, 약 6 ㎛ 초과의 더 큰 액적은 통상적으로 혀 상에 디포짓되거나 목구멍에 부딪쳐 기관지 통로를 코팅하는 것으로 보인다. 예를 들어 약 1 ㎛ 미만의 더 작은 액적이 폐로 더 깊숙히 침투하고, 날리는 경향을 갖는다. 이와 같이, 호흡기 사용을 위한 액적 전달 디바이스의 설계는 특정 사용을 위한 액적 크기를 정확하게 겨냥하는 능력을 필요로 한다.
본 발명의 특정 양태들은, 본원에서 호흡기 액적 전달 디바이스로서 설명된, 흡입 물질의 전달을 위한 호흡 작동식 플랫폼에 관한 것이다. 디바이스는 정밀도, 신뢰성 및 사용자로의 전달을 개선함으로써 현재 흡입 전달 시스템들에 비해 상당한 개선들을 제공한다. 특정 실시형태들에서, 본 발명의 디바이스는 사용자 경험 및 순응성을 향상시키도록 설계된 완전히 통합된 모니터링 능력들을 포함한다. 특정 양태들에서, 본원에 개시된 초음파 액적 전달 디바이스는 액적의 배출된 스트림으로서의 유체를 사용자의 호흡기 시스템에 전달하고, 안전하고, 적합하며, 반복가능한 투여량을 사용자의 호흡기 시스템에 전달하는 관련 방법에 유용하다.
특정 양태들에서, 본 발명은 정확한 액적 크기로 사용자의 호흡기 시스템에 유체를 투여하기 위한 초음파 액적 전달 디바이스에 관한 것이다. 특정 실시형태들에서, 디바이스는 본체 하우징, 이젝터 메커니즘을 갖는 마우스피스, 및 적어도 하나의 유체 저장소를 갖는 유체 카트리지를 포함한다. 특정 실시형태들에서, 이젝터 메커니즘은 적어도 하나의 초음파 액추에이터 및 액적을 배출하기 위해 그 두께를 통해 형성된 복수의 개구들을 갖는 적어도 하나의 구멍 플레이트를 포함할 수도 있다. 디바이스는 이 디바이스 내의 미리 결정된 압력 변화를 감지할 때 이젝터 메커니즘을 활성화시켜 상기 액적의 배출된 스트림을 생성하도록 구성된 적어도 하나의 차압 센서를 더 포함할 수도 있다.
특정 실시형태들에서, 액적 전달 디바이스는 일반적으로 마우스피스, 유체 카트리지, 본체 하우징, 및 적어도 하나의 차압 센서를 포함한다. 특정 실시형태들에서, 마우스피스는 디바이스의 기류 출구에 위치되고, 마우스피스는 하나 이상의 기류 입구 포트들, 기류 출구 개구, 전자적으로 작동되는 이젝터 메커니즘, 배출 챔버, 및 유체 운반 결합 연장부를 포함한다. 유체 카트리지는 일반적으로 유체 체적을 수용하기 위한 적어도 하나의 저장소 및 적어도 하나의 밀봉 메커니즘을 포함하고, 유체 카트리지는 마우스피스 내에 배치되거나 마우스피스와 유체 연통한다. 본체 하우징은 전원 및 제어 보드를 포함한다. 적어도 하나의 차압 센서는 마우스피스 내에 위치되거나 본체 하우징 내에 위치되며 마우스피스와 유체 연통하고, 적어도 하나의 차압 센서는 마우스피스 내의 미리 결정된 압력 변화를 감지할 때 이젝터 메커니즘을 활성화시켜 액적의 배출된 스트림을 생성하도록 구성된다.
특정 실시형태들에서, 전자적으로 작동되는 이젝터 메커니즘은 이젝터 메커니즘의 유체 카트리지 측에서 저장소와 유체 연통하고, 액적의 배출된 스트림을 생성하도록 구성되며, 이젝터 메커니즘은 압전 액추에이터 및 구멍 플레이트를 포함하고, 구멍 플레이트는 그 두께를 통해 형성된 복수의 개구들을 구비하며, 압전 액추에이터는 구멍 플레이트를 진동수로 진동시켜 액적의 배출된 스트림을 생성하도록 작동가능하고; 배출 챔버는 이젝터 메커니즘의 유체 카트리지 측 상에서 이젝터 메커니즘에 인접하게 위치된다.
특정 실시형태들에서, 유체 운반 결합 연장부는 마우스피스의 유체 카트리지 측에서 마우스피스 내에 위치된다. 유체 운반 결합 연장부는 유체 카트리지와 이젝터 메커니즘 사이에 유체 경로를 제공하도록 구성된다. 유체 운반 결합 연장부는 유체 카트리지와 이젝터 메커니즘 사이의 유체 연통을 생성하기 위해 유체 카트리지의 밀봉 메커니즘과 인터페이싱하거나 이 밀봉 메커니즘을 통해 연장될 수 있다.
특정 실시형태들에서, 마우스피스의 하나 이상의 기류 입구 포트들은 공기 유입 유동 요소로서 구성되고, 공기 유입 유동 요소 및 마우스피스는 구멍 플레이트의 출구측을 가로질러 비난류 기류를 용이하게 하고 사용 중에 마우스피스를 통해 충분한 기류를 제공하도록 구성된다.
다른 양태들에서, 본원에 개시된 초음파 액적 전달 디바이스는, 액적의 적정하고 반복가능한 높은 백분율이 기도 내의 원하는 위치, 예를 들어, 사용 중에 사용자의 폐포 기도 내로 전달되도록 액적의 배출된 스트림의 형태로 한정된 체적의 유체를 전달할 수 있다. 예를 들어, 특정 실시형태들에서, 액적의 스트림은 약 6 마이크론 미만, 약 5 마이크론 미만, 약 4 마이크론 미만, 약 3 마이크론 미만, 약 2.6 마이크론 미만, 약 2.3 마이크론 미만, 약 2 마이크론 미만, 약 1.6 마이크론 미만, 약 1.3 마이크론 미만, 약 1 마이크론 미만 등의 평균 배출된 액적 직경을 가질 수 있다.
특정 실시형태들에서, 이젝터 메커니즘은 마우스피스 내의 미리 결정된 압력 변화를 감지할 때 초음파 액적 전달 디바이스 내에 위치된 적어도 하나의 차압 센서에 의해 전자적으로 호흡 활성화된다. 특정 실시형태들에서, 이러한 미리 결정된 압력 변화는 디바이스의 사용자에 의해 흡기 사이클 동안 감지될 수 있다. 특정 실시형태들에서, 압력 센서는 이젝터 메커니즘의 기류 출구측 상의 마우스피스에 위치될 수 있다. 다른 실시형태들에서, 압력 센서는 본체 하우징 내에 위치될 수 있고, 이젝터 메커니즘의 기류 출구측과 유체 연통할 수 있다.
일부 양태들에서, 액적 전달 디바이스는, 디바이스의 기류 입구에서 기류 내에 위치되고 그리고 적어도 하나의 구멍 플레이트의 출구측을 가로질러 비난류 (즉, 층류 및/또는 전이) 기류를 용이하게 하도록 그리고 액적의 배출된 스트림이 사용 중에 액적 전달 디바이스를 통해 유동하는 것을 보장하기에 충분한 기류를 제공하도록 구성된 하나 이상의 공기 유입 유동 요소들을 더 포함한다. 일부 실시형태들에서, 공기 유입 유동 요소는 마우스피스 내에 위치될 수 있다. 특정 실시형태들에서, 공기 유입 유동 요소(들)는 기류 방향을 따라 구멍 플레이트의 출구측 뒤에, 또는 기류 방향을 따라 구멍 플레이트의 출구측과 일렬로 또는 이의 전방에 위치될 수 있다. 특정 실시형태들에서, 공기 유입 유동 요소(들)는 사용 중에 액적 전달 디바이스 내의 내부 압력 저항을 증가 또는 감소시키도록 구성된 하나 이상의 개구들을 포함한다. 예를 들어, 특정 실시형태들에서, 공기 유입 유동 요소(들)는 하나 이상의 개구들의 어레이를 포함한다. 다른 실시형태들에서, 공기 유입 유동 요소(들)는 하나 이상의 배플들을 포함하고, 예를 들어 하나 이상의 배플들은 하나 이상의 기류 개구들을 포함한다.
액적의 배출된 에어로졸이 대상체의 기도로 흡입될 때 빠져나가도록 하는 액적 전달 디바이스의 마우스피스의 기류 출구는, 제한 없이, 원형, 타원형, 직사각형, 육각형 또는 다른 형상의 단면 형상으로 구성되고 이를 가질 수 있는 한편, 튜브의 길이의 형상은, 또한 제한 없이, 직선, 곡선일 수 있거나 벤츄리-유형 형상을 가질 수 있다.
본 발명의 특정 양태에 따르면, 복수의 개구들이 관통하는 적어도 하나의 구멍 플레이트와 유체 연통하는 적어도 하나의 초음파 이젝터 메커니즘을 포함하는 액적 전달 디바이스가 개시되어 있다. 특정 실시형태들에서, 초음파 이젝터 메커니즘은 선택적으로 세장형 초음파 "혼" 에 의해 증폭된 압전 액추에이터를 포함할 수도 있다. 이러한 초음파 "혼" 액추에이터들은 진동 발생하는 압전 단부에서 넓고 유체 접촉하는 혼 단부에서 얇은 임피던스 매칭 디바이스이다.
특정 실시형태들에서, 예시적인 초음파 혼 액추에이터들은 약 절반 파장 길이일 수 있고, 통상적으로 금속, 예를 들어, 티타늄, 스테인리스 강 또는 알루미늄으로 제조된다. 혼은 특별히 테이퍼형, 플루트형, 또는 계단형 로드일 수도 있고, 액적 또는 에어로졸의 스트림을 생성하기에 충분히 큰 변위를 생성한다. 혼은 유체 내로의 압전 에너지의 효율적인 커플링 (즉, 작고, 고강성 모션에서 크고, 덜 정지된 모션) 을 허용하도록 설계된다. 비제한적 예로서, 피에조의 1 % 변형이 혼에 1 % 변형을 형성하면, 10 배 더 긴 혼은 잠재적으로 10 배의 변위를 가진다.
특정 실시형태들에서, 초음파 혼을 포함하도록 구성되면, 구멍 플레이트는 혼의 유체 단부에 근접하게 위치될 수 있지만, 특히 본원에서 보다 상세하게 설명되는 바와 같이 혼에 접촉하지 않을 수 있다. 혼은, 일반적으로 혼과 압전 소자가 혼의 본체 중간점과 혼의 단차부 사이의 최소 운동 및 높은 응력 지점을 갖는 노달 지점을 갖는 반파장 구조를 형성하기에 충분히 길 수 있다. 혼 길이들은 설계 동안 최적화될 수 있고, 파라미터들은 그들의 다수의 질량들에 기초하여 설정된다. 비제한적인 예로서, 티타늄 혼은 높은 노달 응력에 대처하기 위해 고온, 높은 마모 설정에 사용될 수 있다.
이론에 제한하고자 하는 것은 아니지만, 혼은 진동하는 압전 소자로부터 에너지를 추출하고 이 에너지를 유체에 전달하여 구멍 플레이트를 통해 배출시킨다. 실제로, 혼은 압전 소자 진동의 진폭을 확대하기 위해 공진시 연신될 수 있다. 따라서, 혼 재료는 바람직하게는 연신 (변형) 과 관련된 응력을 지지하기 위해 노달 지점에서 낮은 손실 및 충분한 강도로 연신되어야 한다. 특정 양태들에서, 혼 길이는, 예를 들어 100 kHz 에서 파장의 최소 절반이다. 예를 들어, 폴리머 혼은 일반적으로 길이가 2 배일 필요가 있는데, 이는 금속과 비교하여 폴리머에 대해 사운드의 속도가 약 절반이기 때문이다.
마우스피스 (104), 이젝터 메커니즘 (106), 유체 카트리지 (108), 압력/유동 센서 (110), 제어 보드 (112), 전원/배터리 (114) 및 본체 하우징 (102) 을 갖는, 본 발명의 예시적인 액적 전달 디바이스 (100) 가 도 1a ~ 도 1c 에 도시되어 있다. 이젝터 메커니즘 (106) 은 마우스피스 (304) 또는 유체 카트리지 (108) 와 인터페이싱되거나 그 내부에 위치될 수 있다.
본원에 보다 상세하게 설명되는 바와 같이, 이젝터 메커니즘은 액적 생성의 방향, 디바이스를 통한 기류, 및 디바이스 내의 내부 표면에 대해 디바이스 내에서 다양한 각도로 배향될 수 있다. 이론에 제한하고자 하는 것은 아니지만, 액적 생성의 방향, 디바이스를 통한 기류, 및 디바이스 내의 내부 표면에 대한 이젝터 메커니즘의 배향은, 액적 플룸으로부터 더 큰 액적을 필터링하고 배제하는 관성 필터링을 통해 액적 크기 분포를 최적화하는 역할을 하는 것으로 여겨진다.
일부 실시형태들에서, 이젝터 메커니즘은 디바이스를 통한 기류 방향에 수직하게 (예를 들어, 수직으로) 배향될 수 있어서, 액적은 초기에 기류 방향으로 배출된다. 이러한 구성은, 생성된 액적들의 관성 필터링을 최소화하여, 대부분의 액적들이 마우스피스 내의 혼입된 기류 (마우스피스의 측벽들에서의 액적들의 영향들 및 기류 경로를 따른 관성 침강 제외) 로 유동하게 한다. 다른 실시형태들에서, 이젝터 메커니즘은 디바이스를 통한 기류 방향에 대해 각도를 이루어 배향될 수 있다. 예를 들어, 이젝터 메커니즘은 수직으로부터 약 5°, 수직으로부터 약 10°, 수직으로부터 약 15°, 수직으로부터 약 20°, 수직으로부터 약 25°, 수직으로부터 약 30°, 수직으로부터 약 35°, 수직으로부터 약 40°, 수직으로부터 약 45° 등으로 배향될 수도 있다. 이러한 실시형태들에서, 작은 액적들이 마우스피스 내의 혼입된 기류 내로 유동할 수 있고, 더 큰 액적들이 기류 경로를 따라 마우스피스의 측벽들에 영향을 줄 가능성이 더 높도록 (또는 기류 경로를 따라 침강될 수 있도록), 액적들이 각을 이루어 기류 내로 배출될 수 있다.
도 1a 는 이젝터 메커니즘 (106) 이 음향 혼 (106a) 을 포함하는 실시형태를 도시한다. 사용 중에, 액적들은 초음파 액추에이터가 진동할 때 이젝터 메커니즘의 구멍 플레이트의 개구들을 통해 유체 저장소로부터 배출된다. 초음파 액추에이터는, 초음파 혼에 부착되거나 그와 인터페이싱되고 혼을 진동시키도록 작동가능한 압전 액추에이터가 전자 보드 상에 위치된 제어 회로에 의해 활성화될 때, 진동한다. 혼은 유체 저장소 내의 유체 내로 압전 진동의 진폭을 증폭시킨다. 다른 실시형태들 (도시되지 않음) 에서, 유체 카트리지는 일 측면 상의 구멍 플레이트 및 대향 측면 상의 얇은 초음파 포트와 인터페이싱할 수도 있다. 초음파 포트는 진동 에너지를 전도하기에 적합한 임의의 재료, 예를 들어 얇은 또는 탄성 필름일 수도 있다. 초음파 혼/압전 액추에이터는 그 후에 초음파 포트를 통해 유체 카트리지에 진동 에너지를 전송할 수도 있다.
특정 실시형태들에서, 혼의 단부와 유체 사이의 초음파 진동 (에너지 전달) 의 효과적인 커플링을 위해, 혼의 단부는 유체 내로 초음파 진동의 각각의 사이클의 압축 및 인장 단계 모두를 전달해야 한다. 본원에 개시된 바와 같이, 혼은 액적의 배출을 달성하기 위해 구멍 플레이트에 물리적으로 결합하거나 접촉할 필요가 없다. 오히려, 혼은, 예를 들어 구멍 플레이트로부터 약 0.1 내지 2 mm 내에서 혼과 구멍 플레이트 사이의 에너지 전달을 허용하기 위해 구멍 플레이트와 진동 연통할 필요가 있다. 특정 실시형태들에서, 이는 디바이스의 본체의 외부 쉘에 부착되는 구조물 상에 지지되는 혼 및 구멍 플레이트 둘 다에 의해 달성될 수도 있다. 그러나, 본 발명은 효과적이고 효율적인 결합을 달성하기 위한 추가적인 구성들을 상정한다.
특정 양태들에 따르면, 본 발명의 디바이스들은 유체 카트리지와 초음파 혼 사이의 계면에서의 유체 누설 또는 증발에 대한 도전들에 대해 대처한다. 예를 들어, 유체 저장소 내의 유체는 혼과 저장소 사이의 O-링 밀봉에 의해 누설되는 것이 억제될 수도 있다. 혼 연결부에서의 유체 누설을 억제하기 위한 대안적인 실시형태에서, 혼은 내부 요소에 의해 구멍 플레이트에 진동을 연통하는 카트리지의 플로팅 "벽" 또는 초음파 포트에 연결될 수도 있다. 이 벽 또는 포트는 구부러지는 탄성 고무 또는 플라스틱 시트와 같은 순응성 재료일 수 있다. 특정 실시형태들에서, 이동하는 벽의 총 면적은 초음파 에너지 손실을 방지하기 위해 최소화될 수 있다. 벽과 구멍 플레이트 사이의 간격은 또한 원하는 유체 저장소 사이징을 수용하기 위해 최소화될 수 있다 (밀리미터 또는 밀리미터의 분율). 혼과 벽 사이의 연결부는 초음파 진동의 압축력 및 인장력 모두를 전달하도록 구성될 수도 있다. 특정 실시형태에서, 연결부는, 혼이 카트리지의 일부인 전달 요소 내의 그로브 (groves) 에 삽입되는 탱 (tangs) 을 갖고, 트위스트 (twist) 가 탱이 축방향 운동을 위해 견고하게 유지되도록 하는 세트 스크류 또는 "베이어닛" 연결부와 같은 적절한 기계적 연결부에 의해 달성될 수 있다. 진동을 전달하는 내부 요소는, 부착 멤브레인의 일부이고, 혼의 진동 특성에 최소의 영향을 미치도록 짧다. 혼 연결부에서 유체 누설을 억제하기 위한 또 다른 추가의 실시형태에서, 초음파 혼은 초음파 진동의 인장 양태 및 압축 양태 모두를 전달하기 위해 강성 연결 블록을 통해 유체 저장소에 연결될 수도 있다. 이 실시형태는 유체 체적이 작은 구성 (통상적으로, 예를 들어 단일 투여 카트리지) 에 특히 적합하다. 또한, 혼을 강성 연결 블록에 연결하기 위해 세트 스크류 또는 베이어닛 유형의 연결부가 사용될 수 있다.
도 1b 는 이젝터 메커니즘이 디바이스를 통한 기류의 방향에 일반적으로 수직한 (예를 들어, 수직으로) 배향으로 정렬되는 실시형태를 도시한다. 도 1b 의 실시형태에 도시된 바와 같이, 유체 배출 챔버 (108a) 는 이젝터 메커니즘 (106) 뒤에 위치되고, 밀봉 메커니즘 (116) 은 이젝터 메커니즘 (106) 과 유체 카트리지 (108) 사이에 위치된다. 이젝터 메커니즘이 수직으로 배향되는 구성은, 배출된 액적들의 스트림이 일반적으로 방해받지 않는 방식으로 디바이스를 통해 기류 내에서 유동할 수 있도록 하는데, 즉 마우스피스의 측면을 따른 충격으로 인한 액적들의 최소 관성 필터링이 있다.
도 1c 는 이젝터 메커니즘이 디바이스를 통한 기류 방향에 각진 배향으로 정렬되는 실시형태를 도시한다. 또한, 이 실시형태에서, 유체 배출 챔버 (108a) 는 이젝터 메커니즘 뒤에 위치되고, 밀봉 메커니즘 (116) 은 이젝터 메커니즘 (106) 과 유체 카트리지 (108) 사이에 위치된다. 이젝터 메커니즘이 각을 이루어 배향되는 구성은, 배출된 액적의 스트림이 마우스피스의 측면을 따른 충격으로 인한 관성 필터링을 받는 방식으로 디바이스를 통해 기류 내에서 유동할 수 있도록 한다. 이러한 관성 필터링은 원하는 정도까지 기류 스트림으로부터 더 큰 액적을 포획하고 제거하는 역할을 할 수 있다.
특정 실시형태들에서, 마우스피스는 본체 하우징과 인터페이싱 (및 선택적으로 제거가능 및/또는 교체가능) 되거나, 본체 하우징에 통합되거나, 본체 하우징의 일부일 수 있다. 다른 실시형태들에서, 마우스피스는 유체 카트리지와 인터페이싱 (및 선택적으로 제거가능 및/또는 교체가능) 되거나, 유체 카트리지에 통합되거나, 유체 카트리지의 일부일 수 있다.
도 2a ~ 도 2c 를 참조하면, 특정 양태들에서, 본체 하우징 (202) 및 마우스피스 (204) 는 밀폐 디바이스 (200) 내에 유체 카트리지 (208) 및 이젝터 메커니즘 (도시되지 않음) 을 둘러싸도록 함께 끼워질 수 있다. 도 2a 에 도시된 바와 같이, 특정 실시형태들에서, 마우스피스 (204), 유체 카트리지 (208), 및 본체 하우징 (202) 은 각각 별개의 요소들로서 구성될 수 있다. 도 2b 를 참조하면, 마우스피스 (204) 는 이젝터 메커니즘 (도시되지 않음) 을 수용할 수 있고, 유체 카트리지 (208) 는 유체 카트리지 (208) 를 마우스피스 (204) 내의 이젝터 메커니즘 (도시되지 않음) 과 유체 연통하도록 배치하기 위해 마우스피스 (204) 에 먼저 연결될 수 있다. 도 2c 에 도시된 바와 같이, 유체 카트리지 (208) 가 마우스피스 (204) 에 연결되면, 조합된 마우스피스/유체 카트리지 (220) 는 디바이스 (200) 내에 유체 카트리지 (208) 를 둘러싸기 위해 본체 하우징 (202) 에 삽입될 수 있다.
특정 실시형태들에서, 본체 하우징 (202) 은 이젝터 메커니즘, 유동/압력 센서 등의 작동 및 작용을 제어하기 위한 전자장치 (예를 들어, 제어 보드) 및 전원 (예를 들어, 배터리) 을 포함할 수 있다. 마우스피스 (204) 는 카트리지 슬라이드 (216a) 를 포함할 수 있고, 유체 카트리지 (208) 는 카트리지 슬라이드 (216a) 와 협동하여 유체 카트리지 (208) 를 마우스피스 (204) 에 고정하도록 구성된 카트리지 레일 (216b) 을 포함할 수 있다. 유체 카트리지 (408) 는 본체 하우징 (202) 과 인터페이싱하고 이 본체 하우징내에 잠겨지도록 구성된 하나 이상의 하우징 잠금부들 (226) 을 포함할 수 있다. 유체 카트리지 (208) 는 또한 하나 이상의 통기구 (222) 를 포함할 수 있고, 자체 밀봉되도록 구성될 수 있는 액세스 포트 (224) 를 포함할 수 있다.
마우스피스 (204) 는 일반적으로 디바이스 (200) 의 기류 출구에 위치되고, 하나 이상의 기류 입구 포트 (218) 는 일반적으로 마우스피스 (204) 또는 본체 하우징 (202) 의 기류 입구 상에 위치된다 (도시되지 않음). 이젝터 메커니즘은 유체 카트리지와 유체 연통되도록 디바이스 (200) 내에, 예를 들어 마우스피스 (204) 또는 유체 카트리지 (208) 내에 위치될 수 있어서, 이젝터 메커니즘은 사용 중에 유체 저장소로부터 유체를 수용할 수 있다. 특정 실시형태들에서, 초음파 (예를 들어, 압전) 액추에이터는 구멍 플레이트와 인터페이싱되고, 구멍 플레이트를 진동수로 진동시켜 액적의 배출된 스트림을 생성하도록 작동가능하다. 도시된 바와 같이, 유체 카트리지 (208) 는 디바이스 (200) 로부터 제거가능하고 교체가능할 수 있다. 유체 카트리지는 사용자에게 전달될 조성물의 단일 또는 다중 투여를 포함하는 하나 이상의 유체 저장소(들)를 포함할 수 있다.
본 발명의 액적 전달 디바이스는 하나 이상의 밀봉 메커니즘을 포함할 수 있다. 특정 실시형태들에서, 본 발명의 디바이스는 유체 카트리지로부터 밀봉 테이프를 제거한 후에 디바이스에 배치되는 다중 사용 카트리지 또는 단일 사용 카트리지로부터의 증발을 최소화하도록 구성된다. 예로서, 일 실시형태에서, 마우스피스는 사용 중이 아닐 때 임의의 유체 출구 경로를 덮고 그리/또는 사용 중이 아닐 때 구멍 플레이트를 덮기 위해 하나 이상의 밀봉 메커니즘을 포함할 수 있다. 예를 들어, 일 실시형태에서, 사용 중이 아닐 때 구멍 플레이트를 덮는 면 시일이 제공될 수 있다. 임의의 적합한 면 시일이 사용될 수 있는데, 예를 들어 시일은 흡입 후에 사용자에 의해 폐쇄되는 마우스피스 캡의 일부일 수 있다. 캡은 마우스피스 내이지만 구멍 플레이트 외부의 매끄러운 스테인리스 강 표면에 대해 가압하는 스프링 장착된 면 시일을 포함할 수 있다. 다른 실시형태에서, 시일은 압전 혼과 유체 카트리지의 연결부 사이에 제공될 수 있다.
다른 실시형태들에서, 유체 카트리지 및/또는 마우스피스는 저장소 내의 유체의 증발을 최소화하기 위해 유체 카트리지와 이젝터 메커니즘의 계면에 하나 이상의 밀봉 메커니즘을 포함할 수 있다. 일부 실시형태들에서, 유체 카트리지는 본체에 부착하기 전에 증발을 방지하는 제거가능한 밀봉 테이프를 가질 수 있다. 다른 실시형태들에서, 디바이스는 유체 카트리지와 본체 사이의 연결 지점에서 증발을 최소화하기 위해 하나 이상의 밀봉 메커니즘을 포함할 수 있다.
비제한적인 예로서, 유체 카트리지와 이젝터 메커니즘 사이의 계면에 있는 밀봉 메커니즘은 자체 밀봉 폴리머 (예를 들어, 고무) 유형 스토퍼를 포함할 수 있다. 도 3a ~ 도 3b 를 참조하면, 단일 절단 구성 (302) 을 포함하는 예시적인 자체 밀봉 스토퍼 (300) 가 도시된다. 도 3a 는 스토퍼 (300a) 의 이젝터 메카니즘의 대향 측면을 도시하고, 도 3b 는 스토퍼 (300b) 의 유체 카트리지의 대향 측면을 도시한다. 특정 실시형태들에서, 스토퍼는, 예를 들어 유체 저장소로의 충전 또는 샘플링 액세스를 용이하게 하기 위해, 하나 이상의 추가 액세스 포트 (304) 를 포함할 수 있다. 예를 들어, 하나의 포트는 유체 저장소의 충전 (예를 들어, 높은 처리량 자동 충전) 을 위해 사용될 수 있고, 다른 포트는 충전 프로세스 동안 공기의 통기를 제공하기 위해 사용될 수 있다. 일단 충전되면, 포트들은 임의의 적합한 수단에 의해, 예를 들어 플러그 클로저, 폴리머 실란트 등을 통해 밀봉될 수 있다.
특정 실시형태들에서, 밀봉 메커니즘은 이젝터 메커니즘에 대한 계면에서 유체 카트리지 상에 위치될 수 있다. 마우스피스 및/또는 이젝터 메커니즘은 유체 카트리지와 이젝터 메커니즘 사이에 유체 경로를 제공하기 위해 유체 운반 결합 연장부 (예를 들어, 돌출부 또는 니들형 연장부) 를 포함할 수 있다. 이 결합 연장부는 유체 카트리지와 이젝터 메커니즘 사이의 유체 연통을 생성하기 위해 밀봉 메커니즘과 인터페이싱하거나 밀봉 메카니즘을 통해 연장될 수 있다. 스토퍼는 양측에서 일반적으로 편평하도록 형상화될 수 있거나 (도 3c ~ 도 3h), 마우스피스 또는 이젝터 메커니즘의 결합 연장부의 배치를 용이하게 하도록 형상화될 수 있다 (도 3a ~ 도 3b). 예를 들어, 도 3a ~ 도 3b 에 도시된 바와 같이, 스토퍼는 스토퍼 (300a) 의 이젝터 메커니즘 대향 측면상의 일반적으로 오목한 표면 및 스토퍼 (300b) 의 유체 카트리지 대향 측면상의 일반적으로 볼록한 돌출부를 가진, 결합 연장부의 배치를 용이하게 하도록 형상화된 중앙 돔형 구조물 (306) 을 포함할 수 있다. 중앙 돔형 구조물 (306) 의 하나 이상의 표면은 사용 중에 스토퍼의 밀봉을 용이하게 하기 위해 밀봉 링 (308) 및 홈통 (310) 을 포함할 수 있다.
자체 밀봉 스토퍼의 대안적인 개구 절단 구성은 도 3c ~ 도 3f 에 도시된다. 도 3c ~ 도 3e 는 마우스피스의 결합 연장부와의 협력을 최적화하도록 설계된 대안적인 내부 밀봉 구성을 갖는 스포크 휠 절단 구성 (312) 을 도시한다. 도 3f ~ 도 3h 는 단일 절단 구성 (302) (도 3f), 교차 절단 구성 (314) (도 3g), 및 스포크 휠 구성 (312) (도 3h) 을 포함하지만 이에 제한되지 않는 대안적인 절단 구성을 도시한다. 그러나, 본 발명은 도시된 절단 구성에 제한되지 않으며, 임의의 적합한 구성이 사용될 수 있다.
도 4a 는 유체 카트리지 (400) 와 인터페이싱된 자체 밀봉 스토퍼 (402) 를 도시하고, 도 4b 는 자체 밀봉 스토퍼 (402) 와 인터페이싱된 예시적인 유체 카트리지 (400) 의 단면도를 도시한다. 특정 실시형태들에서, 스토퍼는, 예를 들어 유체 저장소로의 충전 또는 샘플링 액세스를 용이하게 하기 위해, 하나 이상의 추가 액세스 포트 (414) 를 포함할 수 있다. 예를 들어, 하나의 포트는 유체 저장소의 충전 (예를 들어, 높은 처리량 자동 충전) 을 위해 사용될 수 있고, 다른 포트는 충전 프로세스 동안 공기의 통기를 제공하기 위해 사용될 수 있다. 일단 충전되면, 포트들은 임의의 적합한 수단에 의해, 예를 들어 플러그 클로저, 폴리머 실란트 등을 통해 밀봉될 수 있다.
도 4b 에 도시된 바와 같이, 유체 카트리지 (400) 는 하나 이상의 통기구 (404) 를 포함할 수 있다. 특정 실시형태들에서, 통기구 (404) 는 유체 대향 측면상의 내부 초소수성 필터 또는 표면 처리된 메시 (406) 및 외부 개구 (408) 를 포함할 수 있다. 외부 개구 (408) 는 나선형 통기 기류 경로를 포함하도록 구성될 수 있거나, 하나 이상의 홀을 포함하도록 구성될 수 있다. 특정 실시형태들에서, 내부 필터/메시는 통기를 제공하기 위해 관통 형성된 개구를 갖는 폴리머 (예를 들어, 폴리테트라플루오로에틸렌 (PTFE)) 또는 금속 메시로부터 형성될 수 있다. 메시는 원하는 표면 접촉각을 갖도록 (예를 들어, 의도된 용도에 따라 친수성 또는 소수성이 되도록) 표면 처리될 수 있다. 일반적으로, 물에 대한 표면 접촉각이 90° 보다 작으면, 표면은 친수성으로 간주되고, 물에 대한 표면 접촉각이 90° 보다 크면, 표면은 소수성으로 간주된다. 특정 실시형태들에서, 메시는 높은 접촉각 (즉, 소수성) 을 달성하거나 낮은 접촉각 (즉, 친수성) 을 달성하도록 표면 처리될 수 있다. 비제한적인 예로서, 메시는, 예를 들어 마이크로몰딩, 화학적 에칭, 건식 에칭 (예를 들어, 이온화된 산소 또는 플라즈마로) 등을 통해 표면 처리될 수 있다.
도 4c ~ 도 4e 는, 결합 연장부 (410) 가 스토퍼 (402) 와 일렬로 위치되고 (도 4c), 그 후에 결합 연장부 (410) 가 스토퍼 (402) 의 중앙 돔형 구조물 (412) 내로 삽입되고 (도 4d), 마지막으로 결합 연장부 (410) 가 스토퍼 (402) 의 자체 밀봉 개구 (414) 를 통해 펀칭되어 유체 카트리지 (400) 와 이젝터 메커니즘 (도시되지 않음) 사이에 유체 경로를 형성하는 (도 4e) 예시적인 실시형태를 도시한다.
결합 연장부는 사용 시에 유체 카트리지와 이젝터 메커니즘 사이에 유체 유동 경로를 제공하도록 임의의 적절한 방식으로 구성될 수 있다. 예로서, 도 5 를 참조하면, 결합 연장부 (502) 는 마우스피스 (500) 와 일체형일 수 있다. 특정 실시형태들에서, 결합 연장부 (502) 는 마우스피스의 유체 카트리지 대향 측면에 위치될 수 있고, 일반적으로 이젝터 메커니즘 (도시되지 않음) 에 인접할 수 있다. 결합 연장부는 사용 시에 유체 카트리지와 이젝터 메커니즘 사이에 유체 유동 경로를 제공하도록 임의의 적절한 유동 경로 또는 구성을 포함할 수 있다. 예를 들어, 적합한 심지 재료, 모세관 핀, 및/또는 유동 채널이 사용될 수 있다.
도 5 를 참조하면, 특정 실시형태들에서, 결합 연장부 (502) 는 유체 카트리지로부터 이젝터 메커니즘으로 유체 유동을 지향시키기 위해 하나 이상의 모세관 핀 (504) 을 포함할 수 있다. 특정 실시형태들에서, 결합 연장부는 하나 이상의 유동 노치를 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 6a 에 도시된 바와 같이, 마우스피스 (602) 는 결합 연장부 (604) 를 포함할 수 있고, 결합 연장부 (604) 는 결합 연장부 (604) 의 외부 표면 상에 하나 이상의 유동 노치 (606) 를 포함한다. 도시된 바와 같이, 하나의 유동 노치 (606) 가 도시되어 있지만, 결합 연장부의 대향 측면 상에 유사한 유동 노치가 있을 수 있다. 다른 실시형태들에서, 도 6b 에 도시된 바와 같이, 마우스피스 (602) 는 결합 연장부 (604) 를 포함할 수 있고, 결합 연장부 (604) 는 하나 이상의 유동 노치 (606) 를 포함하는 커버 (608) 를 포함한다. 제한하고자 하는 것은 아니지만, 커버 (608) 는 노치 (606) 를 통한 유체 유동을 허용하면서 결합 연장부 (604) 에 구조적 무결성을 제공하도록 구성될 수 있다.
다른 실시형태들에서, 결합 연장부는 모세관 유동 튜브를 포함하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 도 7a ~ 도 7e 를 참조하면, 모세관 유동 튜브는 유동 채널을 제공하기 위해 외부 모세관 구조물을 가진 중실 로드 (도 7a ~ 도 7b), 유동 채널을 제공하기 위해 내부 모세관 구조물을 가진 중공 튜브 (도 7c), 또는 유동 채널을 제공하기 위해 내부 모세관 구조물을 가진 로드와 외부 모세관 구조물을 가진 조합형 튜브 (도 7d ~ 도 7e) 일 수 있다. 원하는 경우, 결합 연장부는 심지 재료로 형성되거나 이를 포함할 수 있거나, 원하는 표면 접촉각을 제공하도록 표면 처리될 수 있다. 예를 들어, 결합 연장부 및/또는 모세관 유동 튜브는 금속 또는 폴리머로 형성될 수 있고, 예를 들어 마이크로몰딩, 화학적 에칭, (예를 들어, 이온화된 산소 또는 플라즈마로) 건식 에칭 등을 통해 친수성이 되도록 표면 처리될 수 있다.
도 8a ~ 도 8c 는 유체 카트리지 (804) 와 인터페이싱된 마우스피스 (802) 의 다양한 실시형태들을 도시하며, 마우스피스 (802) 는 예시적인 결합 연장부 (806) 를 포함한다. 도 8a 는 결합 연장부 (806) 가 심지 재료 (도시되지 않음) 를 선택적으로 포함할 수 있는 내부 유동 채널 (810) 을 포함하는 실시형태를 도시한다. 도 8b 는 결합 연장부 (806) 가 내부 유동 채널 (810) 의 일부에 위치된 모세관 유동 튜브 (812) 를 포함하는 실시형태를 도시한다. 도 8c 는 모세관 유동 튜브 (812) 를 포함하는 유사한 구성을 도시하지만, 모세관 유동 튜브 (812) 는 사용 중에 더 큰 정도로 유체 카트리지 내로 연장되도록 더 길다.
도 9a ~ 도 9d 는 결합 연장부 (904) 를 갖는 마우스피스 (902) 및 자체 밀봉 스토퍼 (908) 를 갖는 유체 카트리지 (906) 를 도시한다. 도 9a 는 마우스피스 (902) 및 유체 카트리지 (906) 를 별개의 구성요소로서 도시하고, 도 9b 는 유체 카트리지 (906) 와 인터페이싱된 마우스피스 (902) 를 도시한다. 마우스피스 (902) 는 기류 방향에 대해 각을 이루도록 구성된 이젝터 메커니즘 (910) 및 이젝터 메커니즘 (910) 의 유체 카트리지 대향 측면 상의 배출 챔버 (912) 를 포함한다. 결합 연장부 (904) 는 사용할 때 유체 카트리지 (906) 와 이젝터 메커니즘 (910) 사이의 유체 유동을 용이하게 하기 위해 내부 유동 채널을 따라 심지 재료 (914) 를 포함한다. 마우스피스는 이젝터 메커니즘 (910) 의 유체 카트리지 대향 측면 상에 하나 이상의 통기구 (916) 를 더 포함할 수 있다. 도 9c ~ 도 9d 는 결합 연장부 (904) 의 대안적인 구성을 도시하고, 결합 연장부는 모세관 유동 튜브 (918) 를 포함한다. 도 9c 는 마우스피스 (902) 및 유체 카트리지 (906) 를 별개의 구성요소로서 도시하고, 도 9d 는 유체 카트리지 (906) 와 인터페이싱된 마우스피스 (902) 를 도시한다.
도 10a ~ 도 10b 는 결합 연장부 (1004) 를 갖는 마우스피스 (1002) 및 자체 밀봉 스토퍼 (1008) 를 갖는 유체 카트리지 (1006) 의 대안적인 구성을 도시한다. 도 10a 는 마우스피스 (1002) 및 유체 카트리지 (1006) 를 별개의 구성요소로서 도시하고, 도 10b 는 유체 카트리지 (1006) 와 인터페이싱된 마우스피스 (1002) 를 도시한다. 마우스피스 (1002) 는 기류 방향에 대해 각을 이루도록 구성된 이젝터 메커니즘 (1010) 및 이젝터 메커니즘 (1010) 의 유체 카트리지 대향 측면 상의 배출 챔버 (1012) 를 포함한다. 결합 연장부 (1004) 는 사용할 때 유체 카트리지 (1006) 와 이젝터 메커니즘 (1010) 사이의 유체 유동을 용이하게 하기 위해 내부 유동 채널을 따라 심지 재료 및/또는 모세관 유동 튜브 (1014) 를 포함한다. 마우스피스 (1002) 는 이젝터 메커니즘 (1010) 의 유체 카트리지 대향 측면 상에 하나 이상의 통기구 (1016) 를 더 포함할 수 있다.
도시된 실시형태에서, 통기구 (1016) 는 유체 대향 측면 상의 내부 초소수성 필터 또는 표면 처리된 메시 (1018) 및 마우스피스 (1002) 의 기류 출구 측면으로의 외부 개구 또는 유동 경로 (1020) 를 포함한다. 특정 실시형태들에서, 내부 필터/메시는 통기를 제공하기 위해 관통 형성된 개구를 갖는 폴리머 (예를 들어, 폴리테트라플루오로에틸렌 (PTFE)) 또는 금속 메시로부터 형성될 수 있다. 메시는 원하는 표면 접촉각을 갖도록 (예를 들어, 의도된 용도에 따라 친수성 또는 소수성이 되도록) 표면 처리될 수 있다. 일반적으로, 물에 대한 표면 접촉각이 90° 보다 작으면, 표면은 친수성으로 간주되고, 물에 대한 표면 접촉각이 90° 보다 크면, 표면은 소수성으로 간주된다. 특정 실시형태들에서, 메시는 높은 접촉각 (즉, 소수성) 을 달성하거나 낮은 접촉각 (즉, 친수성) 을 달성하도록 표면 처리될 수 있다. 비제한적인 예로서, 메시는, 예를 들어 마이크로몰딩, 화학적 에칭, 건식 에칭 (예를 들어, 이온화된 산소 또는 플라즈마로) 등을 통해 표면 처리될 수 있다.
도시된 바와 같이, 기류가 마우스피스 (1002) 의 기류 출구 측면을 통해 개시되고 액적 전달 디바이스가 활성화될 때, 액적의 스트림은 액적 유동 경로 (1022a) 를 따라 유동하도록 이젝터 메커니즘 (1010) 으로부터 배출된다. 동시에, 이젝터 메커니즘 (1010) 의 유체 카트리지 측면은 흡입 기류 경로 (1022b) 를 따라 기류를 생성하기 위해 통기구 (1016) 를 통해 통기될 수 있다. 제한하려는 것은 아니지만, 통기구 (1016) 및 흡입 유동 경로 (1022b) 를 포함하는 이러한 구성은 유체 카트리지 (1006) 로부터 배출 챔버 (1012) 로의 심지 유체 유동 (1022c) 을 더 용이하게 함으로써 그리고 배출 챔버 (1012) 내의 임의의 기포의 제거를 용이하게 함으로써 배출 메커니즘 (1010) 기능을 향상시킬 수 있다.
본원에 개시된 바와 같이, 유체 카트리지는 하나 이상의 유체 저장소를 포함할 수 있다. 특정 실시형태들에서, 유체 저장소는 유체의 체적을 저장하기 위한 용기로서 구성될 수 있다. 다른 실시형태들에서, 유체 저장소는 밀봉된 용기일 수 있고, 사용 중에 접힘가능하거나 달리 압축될 수 있다. 예를 들어, 도 11a ~ 도 11d 를 참조하면, 접힘가능한 유체 저장소의 실시형태들이 도시되어 있다. 도 11a ~ 도 11b 에서, 유체 저장소는 유체 카트리지 (1102)(도 11a) 내에 수용되는 접힘가능한 백 (1104) 을 포함한다. 사용 중에, 마우스피스 (도시되지 않음) 의 결합 연장부 (1106) 는 유체 카트리지 (1102) 와 유체 연통하도록 인터페이싱된다. 사용 중에 유체가 소비됨에 따라, 접힘가능한 백 (1104) 은 유체 카트리지 (1102) 내에서 접힌다 (도 11b). 도시된 바와 같이, 접힘가능한 백 (1104) 은 자체 밀봉 스토퍼 (1108) 에서 유체 카트리지 (1102) 에 고정될 수 있다. 다른 실시형태들에서, 도 11c ~ 도 11d 에 도시된 바와 같이, 접힘가능한 백 (1104) 은 유체 카트리지의 외부벽을 따른 지점에서, 예를 들어 유체 카트리지의 중간 지점의 중심에서 유체 카트리지 (1102) 에 고정될 수 있다 (도 11c). 또한, 사용 중에, 마우스피스 (도시되지 않음) 의 결합 연장부 (1104) 는 유체 카트리지 (1102) 와 유체 연통하도록 인터페이싱된다. 사용 중에 유체가 소비됨에 따라, 접힘가능한 백 (1104) 은 유체 카트리지 (1102) 내에서 접힌다 (도 11d). 유체 카트리지 (1102) 는 접힘가능한 백 (1104) 외부의 압력이 균등하게 될 수 있도록 하나 이상의 통기구 (1110) 를 포함한다.
특정 실시형태들에서, 유체 카트리지는 재료로 형성되는 그의 체적 내에 유체 변위 요소 (예를 들어, 구 또는 실린더) 를 더 포함하거나, 분배될 유체의 밀도보다 큰 밀도를 가진 재료를 그의 조성물 내에 포함할 수 있다. 유체 변위 요소는 사용 중에 유체 저장소 내에서 유체 저장소 내의 최저 지점으로 이동, 롤링, 또는 다른 방식으로 위치되도록 구성되어, 유체를 변위시키고 저장소 내의 불용 공간 체적 (dead space volume) 을 감소시켜 유체/구멍 플레이트 접촉 표면적을 개선시킨다.
본 발명의 특정 양태에 따르면, 폐 내로의 효과적인 디포지션은 일반적으로 직경이 약 5 ~ 6 ㎛ 미만, 바람직하게는 약 5 ㎛ 미만, 약 4 ㎛ 미만, 약 3 ㎛ 미만, 약 2.5 ㎛ 미만, 약 2.3 ㎛ 미만, 약 2 ㎛ 미만, 약 1.6 ㎛ 미만, 약 1.3 ㎛ 미만, 약 1 ㎛ 미만 등의 액적을 필요로 한다. 이론에 의해 제한하고자 하는 것은 아니지만, 폐에 유체를 전달하기 위해, 액적 전달 디바이스는, 디바이스 외부로 배출을 허용하기에 충분히 높지만 혀 상에 또는 목구멍의 뒤쪽에 디포지션을 방지하기에 충분히 낮은 운동량을 부여해야 한다. 대략 이러한 크기 미만의 액적들은 기류 및 그들 자신의 운동량에 의해서가 아니라 그들을 운반하는 혼입된 공기의 운동에 의해 거의 완전히 운반된다.
특정 양태들에서, 본 발명은 약 5 ~ 6 ㎛ 미만, 바람직하게는 약 5 ㎛ 미만, 약 4 마이크론 미만, 약 3 마이크론 미만, 약 2.5 마이크론 미만, 약 2.3 마이크론 미만, 약 2 마이크론 미만, 약 1.6 마이크론 미만, 약 1.3 마이크론 미만, 약 1 마이크론 미만 등의 호흡가능한 범위 내에서 액적 스트림을 배출하도록 구성된 이젝터 메커니즘을 포함하고 이를 제공한다. 이젝터 메커니즘은 본원에 개시된 바와 같이 압전 소자 및 선택적인 초음파 혼으로 구성된다. 이젝터 메커니즘은 본원에 개시된 바와 같이 적어도 하나의 구멍 플레이트에 진동적으로 결합된다. 구멍 플레이트는 일반적으로 그 두께를 통해 형성된 복수의 개구를 포함하고, 이젝터 메커니즘은 구멍 플레이트의 일 표면과 접촉하는 유체를 갖는 구멍 플레이트를 (그 진동 에너지를 통해) 진동시켜, 사용자가 흡입할 때 구멍 플레이트의 개구를 통해 폐 내로 액적의 지향된 에어로졸 스트림을 생성한다.
액적의 배출된 스트림은, 이젝터 메커니즘 및 구멍 플레이트를 사용하여 액적 형성이 가능한 범위의 점도를 가진 용액, 현탁액 또는 에멀젼으로부터 형성된 액적을 포함하지만, 이에 제한되지 않는다. 특정 양태들에서, 치료제는 대안적인 투여 경로 및 표준 흡입 기술과 비교하여 높은 투여 농도 및 효능으로 전달될 수 있다.
특정 실시형태들에서, 본 발명의 액적 전달 디바이스는 임의의 적합한 물질 또는 제제를 사용자의 호흡기 시스템에 전달하는데 사용될 수 있다. 예를 들어, 액적 전달 디바이스는 소형 및 대형 분자를 포함하는 치료제를 전달하는데 사용될 수 있다. 특정 실시형태들에서, 본 발명의 초음파 액적 전달 디바이스는 치료제를 대상체의 호흡기 시스템에 전달함으로써 다양한 질환, 장애 및 상태를 치료하는데 사용될 수 있다. 이와 관련하여, 초음파 액적 전달 디바이스는 국부적으로 호흡기 시스템 그리고 전신적으로 신체 모두에 치료제를 전달하는데 사용될 수 있다.
특정 실시형태들에서, 디바이스들 및 방법들은 대마초 (cannabis) 로부터 분리되거나 유래될 수 있는 제제를 포함하는 조성물을 전달하는데 사용될 수 있다. 예를 들어, 제제는 천연 또는 합성 카나비노이드, 예를 들어, THC (테트라히드로카나비놀), THCA (테트라히드로카나비놀산), CBD (카나비디올), CBDA (카나비디올산), CBN (카나비놀), CBG (카나비게롤), CBC (카나비크로멘), CBL (카나비사이클롤), CBV (카나비바린), THCV (테트라히드로카나비바린), CBDV (카나비디바린), CBCV (카나비크로메바린), CBGV (카나비게로바린), CBGM (카나비게롤 모노메틸 에테르), CBE (카나비엘소인), CBT (카나비시트란), 및 이들의 다양한 조합일 수 있다. 다른 실시형태들에서, 상기 제제는 카나비노이드 수용체 유형 1 (CB1), 카나비노이드 수용체 유형 2 (CB2), 또는 이들의 조합에 결합하는 리간드일 수 있다. 특정 실시형태들에서, 제제는 THC, CBD 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 예로서, 제제는 95% THC, 98% THC, 99% THC, 95% CBD, 98% CBD, 99% CBD 등을 포함할 수 있다.
다른 실시형태들에서, 본 발명의 디바이스 및 방법은, 예를 들어, 물-니코틴 공비혼합물을 포함하는 니코틴 또는 그의 염의 용액을 전달하는데 사용될 수 있다. 비제한적인 예로서, 니코틴 또는 그의 염은 자연으로부터 분리되고 정제되거나 임의의 방식으로 합성적으로 생성될 수 있는 화학명 S-3-(1-메틸-2-피롤리디닐)피리딘을 갖는 천연 발생 알칼로이드 화합물, 또는 약리학적으로 수용가능한 음이온을 함유하는 그의 임의의 발생 염, 예를 들어 히드로클로라이드, 히드로브로마이드, 히드로요오다이드, 니트레이트, 술페이트 또는 비술페이트, 포스페이트 또는 산 포스페이트, 아세테이트, 락테이트, 시트레이트 또는 산 시트레이트, 타르트레이트 또는 비타르트레이트, 숙시네이트, 말레에이트, 푸마레이트, 글루코네이트, 피루베이트, 사카레이트, 벤조에이트, 메탄술포네이트, 에탄술포네이트, 벤젠술포네이트, p-톨루엔 술포네이트, 캄포레이트 및 파모에이트 염일 수 있다. 다른 실시형태들에서, 조성물은 니코틴과 유사한 약리치료 특성을 나타내는 니코틴의 임의의 약리학적으로 수용가능한 유도체, 대사산물 또는 유사체를 더 포함할 수 있다. 이러한 유도체 및 대사산물은 당업계에 공지되어 있으며, 코티닌, 노르코티닌, 노르니코틴, 니코틴 N-옥사이드, 코티닌 N-옥사이드, 3-하이드록시코티닌 및 5-하이드록시코티닌 또는 이의 약학적으로 허용가능한 염을 포함한다.
특정 실시형태들에서, 본 발명의 방법 및 액적 전달 디바이스는 제제를 대상체의 호흡기 시스템에 전달함으로써 다양한 질환, 장애 및 상태를 치료하는데 사용될 수 있다. 이와 관련하여, 액적 전달 디바이스는 국부적으로 호흡기 시스템 그리고 전신적으로 신체 모두에 치료제를 전달하는데 사용될 수 있다. 특정 실시형태들에서, 본 발명의 방법 및 액적 전달 디바이스는 간질, 발작 장애, 통증, 만성 통증, 신경병성 통증, 두통, 편두통, 관절염, 다발성 경화증, 식욕부진, 오심, 구토, 식욕부진, 식욕감퇴, 불안, 불면증 등을 치료하는데 사용될 수 있다. 다른 실시형태들에서, 본 발명의 방법 및 인라인 액적 전달 디바이스는 천식 및/또는 COPD 를 치료하는데 사용될 수 있다.
특정 실시형태들에서, 본 발명의 초음파 약물 전달 디바이스는, 투여가 모니터링되거나 달리 제어되는 통증 약제의 고도로 제어된 분배를 위해 마약과 같은 예정된 그리고 제어된 물질을 전달하는데 사용될 수 있다.
특정 실시형태들에서, 비제한적인 예로서, 활성화 및/또는 액적 전달은 디바이스에 의한 특정 사용자 식별에 의해서만 또는 디바이스로의 통신, 디바이스에 대한 의사 또는 약국 통신을 통하여, 특정 위치 (예를 들어, 사용자의 스마트폰 상의 GPS 위치에 의해 입증되는 바와 같이, 학교 또는 다른 금지된 위치 등의 근방이 아니라 환자의 거주지) 에서만 가능할 수 있고 그리고/또는 투여 스케줄, 양, 남용 준수 등에 따른 순응성을 모니터링함으로써 제어될 수 있다. 특정 양태에서, 물질의 고도로 제어된 분배의 이러한 메커니즘은 제어된 물질의 남용 또는 과다투여를 방지할 수 있다.
다른 실시형태들에서, 초음파 액적 전달 디바이스는 천식, 만성 폐쇄성 호흡기 질환 (COPD) 낭포성 섬유증 (CF), 결핵, 만성 기관지염, 또는 폐렴과 같은 호흡기 질환 또는 장애의 치료 또는 예방을 위해 액적의 배출된 스트림으로서 치료제를 대상체의 호흡기 시스템에 전달하는데 사용될 수 있다. 특정 실시형태들에서, 초음파 액적 전달 디바이스는 COPD 약물, 천식 약물, 또는 항생제와 같은 치료제를 전달하는데 사용될 수 있다. 비제한적인 예로서, 이러한 치료제는 알부테롤 술페이트, 이프라트로피움 브로마이드, 토브라마이신, 플루티카손 프로피오네이트, 플루티카손 푸로에이트, 티오트로피움, 글리코피롤레이트, 올로다테롤, 살메테롤, 우메클리디늄, 및 이들의 조합을 포함한다.
다른 실시형태들에서, 초음파 액적 전달 디바이스는 호흡기 시스템을 통한 소분자, 치료 펩티드, 단백질, 항체 및 다른 생물공학적 분자를 포함하는 치료제의 전신 전달을 위해 사용될 수 있다. 비제한적인 예로서, 인라인 액적 전달 디바이스는, 예를 들어 당뇨병, 류마티스 관절염, 플라크 건선, 크론병 (Crohn's disease), 호르몬 대체, 호중구감소증, 오심, 인플루엔자 등을 유도하는 징후의 치료 또는 예방을 위한 치료제를 전신적으로 전달하는데 사용될 수 있다.
비제한적인 예로서, 치료적 펩티드, 단백질, 항체, 및 다른 생물공학적 분자는: 성장 인자, 인슐린, 백신 (프리베나-폐렴, 가다실-HPV), 항체 (키트루다 (펨브롤리주맙), 옵디보 (니볼루맙), 아바스틴 (베바시주맙), 휴미라 (아달리무맙), 레미케이드 (인플릭시맙), 헤르셉틴 (트라스투주맙), Fc 융합 단백질 (엔브렐 (에타네르셉트), 오렌시아 (아바타셉트)), 호르몬 (엘론바-지속성 FSH, 성장 호르몬), 효소 (풀모자임-rHu-DNAase-), 다른 단백질 (클로팅 인자, 인터류킨, 알부민), 유전자 요법 및 RNAi, 세포 요법 (프로벤지-전립선암 백신), 항체 약물 접합체-애드세트리스 (HL 용 브렌툭시맙 베도틴), 사이토카인, 항-감염제, 폴리뉴클레오티드, 올리고뉴클레오티드 (예를 들어, 유전자 벡터), 또는 이들의 임의의 혼합물; 또는 고체 액적들 또는 현탁물, 예를 들어 플로나제 (플루티카손 프로피오네이트) 또는 어드바이어 (플루티카손 프로피오네이트 및 살메테롤 지나포에이트) 를 포함한다.
전술한 바와 같이, 폐 기도 내로 깊숙이 액적의 효과적인 전달은 직경이 약 5 내지 6 마이크론 미만인 액적, 구체적으로 약 5 마이크론 미만인 질량 평균 공기역학적 직경 (MMAD) 을 갖는 액적을 필요로 한다. 질량 평균 공기역학적 직경은, 질량으로 액적의 50% 가 더 크고 50% 가 더 작은 직경으로 규정된다. 본 발명의 특정 양태에서, 폐포 기도에 디포짓하기 위해, 이러한 크기 범위의 액적은, 디바이스 외부로 배출을 허용하기에 충분히 높지만 혀 (연구체) 또는 인두 상으로의 디포지션을 극복하기에 충분히 낮은 운동량을 가져야 한다.
다른 양태들에서, 액적 전달 디바이스는, 액적의 적정하고 반복가능한 높은 백분율이 기도 내의 원하는 위치, 예를 들어 사용 중에 대상체의 폐포 기도 내로 전달되도록, 작은 직경을 가진 액적의 배출된 스트림의 형태로 한정된 체적의 유체를 전달할 수 있다. 특정 실시형태들에서, 액적 직경은 약 0.7 ㎛ ~ 약 5 ㎛, 약 0.7 ㎛ ~ 약 4.7 ㎛, 약 0.7 ㎛ ~ 약 4 ㎛, 약 0.7 ㎛ ~ 약 2.5 ㎛, 약 0.7 ㎛ ~ 약 1.3 ㎛ 등의 범위일 수 있다.
본 발명의 다른 양태에서, 본 발명의 액적 전달 디바이스들을 사용하여 사용자의 호흡기 시스템으로 전달하기 위한 액적들의 배출된 스트림을 생성하기 위한 방법들이 제공된다. 특정 실시형태들에서, 액적의 배출된 스트림은 제어가능하고 규정된 액적 크기 범위에서 생성된다. 예를 들어, 배출된 액적의 적어도 약 50%, 적어도 약 60%, 적어도 약 70%, 적어도 약 85%, 적어도 약 90%, 약 50% ~ 약 90%, 약 60% ~ 약 90%, 약 70% ~ 약 90%, 약 70% ~ 약 95% 등을 포함하는 액적 크기 범위는, 약 6 ㎛ 미만, 바람직하게는 약 5 ㎛ 미만의 호흡가능한 범위이다.
다른 실시형태들에서, 액적들의 배출된 스트림은 하나 이상의 직경들을 가질 수 있어서, 다수의 직경들을 갖는 액적들이 기도 (입, 혀, 목, 상부 기도, 하부 기도, 깊은 폐 등) 내의 다수의 영역들을 겨냥하도록 생성된다 예를 들어, 액적 직경은 약 0.25 ㎛ ~ 약 200 ㎛, 약 0.25 ㎛ ~ 약 100 ㎛, 약 0.25 ㎛ ~ 약 60 ㎛, 약 0.25 ㎛ ~ 약 40 ㎛, 약 0.25 ㎛ ~ 약 20 ㎛, 약 0.25 ㎛ ~ 약 5 ㎛, 약 0.25 ㎛ ~ 약 4.7 ㎛, 약 0.25 ㎛ ~ 약 4 ㎛, 약 6 ㎛ ~ 약 50 ㎛, 약 10 ㎛ ~ 100 ㎛, 약 10 ㎛ ~ 50 ㎛, 약 10 ㎛ ~ 40 ㎛, 약 10 ㎛ ~ 30 ㎛, 약 10 ㎛ ~ 20 ㎛, 약 5 ㎛ ~ 약 10 ㎛, 약 0.7 ㎛ ~ 약 5 ㎛, 약 0.7 ㎛ ~ 약 4.7 ㎛, 약 0.7 ㎛ ~ 약 4 ㎛, 약 0.7 ㎛ ~ 약 2.5 ㎛, 약 0.7 ㎛ ~ 약 1.3 ㎛ 및 이들의 조합의 범위일 수 있다.
특정 실시형태들에서, 액적의 적어도 일부는 호흡가능한 범위의 직경을 갖는 반면, 다른 액적은 비호흡가능한 위치 (예를 들어, 약 5 ㎛ 보다 큰) 를 겨냥하기 위해 다른 크기의 직경을 가질 수 있다. 이와 관련하여 배출된 예시적인 액적 스트림은, 예를 들어 입 및/또는 목 (약 5 ㎛ ~ 약 10 ㎛, 약 5 ㎛ ~ 약 20 ㎛, 약 5 ㎛ ~ 약 30 ㎛, 약 10 ㎛ ~ 약 30 ㎛ 등) 을 겨냥하기 위해, 호흡가능한 범위 (약 5 ㎛ 미만) 내의 액적의 50% ~ 70%, 및 호흡가능한 범위 밖의 30% ~ 50% 를 가질 수 있다.
특정 구성들에서, 단일 초음파 액추에이터 및 단일 구멍 플레이트는 하나 초과의 직경을 가진 액적을 갖는 액적의 스트림을 배출하는데 사용될 수 있다. 다른 실시형태들에서, 다수의 초음파 액추에이터들 및 다수의 구멍 플레이트들이 (다수의 유체 카트리지들과 함께 또는 다수의 구멍 플레이트들과 인터페이싱되는 다수의 유체 저장소들을 갖는 단일 유체 카트리지와 함께) 사용될 수 있다. 또 다른 실시형태들에서, 다수의 유체 카트리지들과 함께 다시 다수의 구멍 플레이트들을 갖는 단일 초음파 액추에이터 또는 다수의 유체 저장소들을 갖는 단일 유체 카트리지가 사용될 수 있다.
비제한적인 예로서, 약 0.25 ㎛ ~ 약 5 ㎛, 약 0.7 ㎛ ~ 약 5 ㎛, 약 0.7 ㎛ ~ 약 4.7 ㎛, 약 0.7 ㎛ ~ 약 4 ㎛, 약 0.7 ㎛ ~ 약 2.5 ㎛, 약 0.7 ㎛ ~ 약 1.3 ㎛ 등의 평균 액적 직경을 갖는 일부 액적 및 약 10 ㎛ ~ 100 ㎛, 약 10 ㎛ ~ 50 ㎛, 약 10 ㎛ ~ 40 ㎛, 약 10 ㎛ ~ 30 ㎛, 약 10 ㎛ ~ 20 ㎛ 등의 평균 액적 직경을 갖는 다른 액적의 스트림이 배출될 수 있다. 일부 실시형태들에서, 더 작은 액적은 폐로의 전달을 위한 조성물, 예를 들어 니코틴을 포함할 수 있는 반면, 더 큰 액적은 입 및 목으로 전달을 위한 조성물, 예를 들어 향미제를 포함할 수 있다. 다른 실시형태들에서, 더 작고 더 큰 액적을 통해 전달될 조성물은 동일할 수 있다. 예를 들어, 일부 실시형태들에서, 조성물은 동일할 수 있지만, 하나의 농도 (투여량) 에서 더 작은 액적을 통해 폐로 전달될 수 있고, 제 2 농도에서 더 큰 액적을 통해 입 및/또는 목으로 전달될 수 있다. 일부 실시형태들에서, 조성물은 니코틴, 카나비노이드, 또는 약제와 같은 물질을 포함할 수 있다.
특정 실시형태들에서, 상이한 평균 액적 직경을 갖는 액적의 하나 초과의 스트림을 배출하도록 구성된 예시적인 디바이스는 단일 초음파 액추에이터와 인터페이싱하도록 구성된 구멍 플레이트/카트리지를 포함할 수 있고, 구멍 플레이트/카트리지는 2 개의 유체 저장소들 및 상이한 직경들의 개구들을 갖는 2 개의 구멍 플레이트들을 포함한다. 저장소들 및 구멍 플레이트들은 초음파 액추에이터 인터페이스 구역에 위치된 구조적 분할 요소에 의해 분리된다. 다른 실시형태들에서, 디바이스는 별개의 구멍 플레이트/유체 저장소 모듈들과 인터페이싱되는 별개의 초음파 액추에이터 요소들로 구성될 수 있다. 또 다른 실시형태들에서, 디바이스는 별개의 구멍 플레이트/유체 저장소 모듈들과 인터페이싱되는 단일 초음파 액추에이터 요소로 구성될 수 있다.
비제한적인 예로서, 도 12 및 도 13a ~ 도 13b 는 하나 초과의 직경을 갖는 액적들의 전달을 용이하게 하기 위해 구멍 플레이트들, 저장소들, 및 초음파 액추에이터들의 다양한 조합들을 갖는 액적 전달 디바이스들을 예시하는 몇몇 실시형태들을 도시한다.
예를 들어, 도 12 를 참조하면, 유체 카트리지 (1202) 가 나란히 위치된 2 개의 유체 저장소들 (1204, 1206) 을 포함하는 실시형태가 도시되어 있다. 마우스피스 (1208) 는 또한 일반적으로 나란히 위치되는 2 개의 이젝터 메커니즘들 (1210, 1212) 을 포함한다. 도시된 실시형태에서, 이젝터 메커니즘들 (1210, 1212) 은 일반적으로 나란한 구성으로 서로 오프셋되어 위치된다. 도시된 바와 같이, 이젝터 메커니즘들 중 하나 (1210) 는 디바이스를 통한 기류 방향을 기준으로 일반적으로 수직하게 (수직으로) 배향된다. 다른 이젝터 메커니즘 (1212) 은 디바이스를 통한 기류 방향에 대해 각을 이루어 배향된다.
다른 실시형태에서, 도 13a ~ 도 13b 를 참조하면, 디바이스는 2 개의 유체 카트리지 (1302, 1304) 를 포함할 수 있고, 각각의 유체 카트리지는 유체 저장소 (1306, 1308) 를 포함하고, 카트리지는 일반적으로 앞뒤로 위치된다. 마우스피스 (1310) 는 또한 일반적으로 앞뒤로 위치된 2 개의 이젝터 메커니즘들 (1312, 1314) 을 포함한다 (도 13a). 도시된 실시형태에서, 이젝터 메커니즘들 (1312, 1314) 은 일반적으로 앞뒤 구성으로 서로 오프셋되어 위치되고, 후방 이젝터 메커니즘 (1314) 으로부터 마우스피스 (1310) 의 출구 측면으로의 기류를 허용하도록 구성된다. 다시, 이젝터 메커니즘들 중 하나는 디바이스를 통한 기류 방향에 대해 일반적으로 수직하게 (수직으로) 배향될 수 있고, 다른 하나는 디바이스를 통한 기류 방향에 대해 각을 이루어 배향될 수 있다 (도시되지 않음). 특정 실시형태들에서, 개별 유체 카트리지들 (1302, 1304) 은 다시 일반적으로 앞뒤로 위치된 별도의 액세스 지점들 (1316, 1318) 을 통해 마우스피스 (1310) 와 인터페이싱될 수 있다 (도 13b).
본 발명의 다른 양태에서, 본 발명의 액적 전달 디바이스들을 사용하여 호흡기 시스템에 물질, 예를 들어 약제의 안전하고, 적절하며, 반복가능한 투여량들을 전달하기 위한 방법이 제공된다. 상기 방법은 액적의 배출된 스트림을 심폐 및 폐포 기도를 포함하는, 대상체의 호흡기 시스템 내의 원하는 위치로 전달한다.
특정 실시형태들에서, 초음파 액적 전달 디바이스는 유체 저장소 및 구멍 플레이트를 포함하는 별개의 유체 카트리지, 및 이젝터 메커니즘, 차압 센서, 마이크로프로세서 및 3 개의 AAA 배터리를 포함하는 휴대용 베이스 유닛 (예를 들어, 하우징/본체) 으로 구성된다. 특정 실시형태들에서, 휴대용 베이스 유닛은 또한 마우스피스, 선택적으로 제거가능한, 선택적인 마우스피스 커버, 및 선택적인 이젝터 플레이트 시일을 포함한다. 마이크로프로세서는 투여량 전달, 투여량 카운팅, 및 블루투스 기술을 통해 전송될 수 있는 파라미터들을 모니터링하도록 설계된 소프트웨어를 제어한다. 이젝터 메커니즘은 높은 정확도 및 반복성을 갖는 미리 규정된 범위에서 구멍 플레이트와 협력하여 배출된 액적 스트림을 생성함으로써 폐로의 액적 전달을 최적화한다. 초기 액적 연구에서는 디바이스로부터 배출된 액적의 적어도 65% ~ 70% 가 호흡가능한 범위 (예를 들어, 1 ~ 5 ㎛) 에 있음을 보여준다.
특정 실시형태들에서, 초음파 액적 전달 디바이스는 하나 이상의 유체 저장소들을 포함하는 유체 카트리지를 포함할 수 있고, 유체 카트리지는 주기적으로, 예를 들어, 매일, 매주, 매달, 필요 등에 따라 교체가능하거나 일회용일 수 있다. 유체 저장소는 사용자들에게 분배하기 위해 상점 또는 약국에 미리 충전되고 저장되거나, 수동으로 구동되거나 마이크로 펌프에 의해 구동되는 중공 주입 주사기와 같은 적절한 주입 수단을 사용하여 상점, 약국 또는 다른 곳에 충전될 수 있다. 주사기는 강성 용기 또는 다른 접힘가능하거나 접히지 않는 저장소 내로 또는 그로부터 유체를 펌핑함으로써 저장소를 충전할 수 있다. 특정 양태에서, 이러한 유체 카트리지는, 짧은 사용 시간으로 인해, 구멍 플레이트 상의 표면 디포짓 또는 표면 미생물 오염물의 축적을 최소화하고 방지할 수 있다.
본 발명의 특정 양태들에서, 마우스피스 및 이젝터 메커니즘, 및 유체 카트리지는 약 5 um 미만의 액적 직경을 갖는 플룸을 생성하는 기능을 한다. 전술한 바와 같이, 특정 실시형태들에서, 이젝터 메커니즘은 본체 하우징 내의 전자장치에 의해 전력을 공급받고, 유체 저장소는 단일 투여량, 몇 번의 투여량, 또는 수백 투여량의 약제를 위해 충분한 물질을 운반할 수 있다.
특정 양태들에서, 본 발명의 디바이스는 흡입의 시작에 응답하여 압전 이젝터를 개시하기 위해 차압 센서를 사용함으로써 사용자/디바이스 조정에 대한 필요성을 없앤다.
본원에 개시된 바와 같이, 특정 실시형태들에서, 초음파 액적 전달 디바이스는, 본체 하우징 내로 마우스피스/유체 카트리지를 삽입하고, 마우스피스 커버 (존재한다면) 를 개방하며, 그리고/또는 온/오프 스위치, 슬라이드 바아, 또는 버튼을 전환시킴으로써, 사용하도록 켜질 수 있고 활성화될 수 있다. 특정 실시형태들에서, 시각적 및/또는 오디오 인디게이터는 이와 관련하여 디바이스의 상태, 예를 들어, 온, 오프, 대기, 준비 등을 표시하는데 사용될 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 LED 조명은 디바이스가 사용 준비가 되었음을 나타내기 위해 녹색 및/또는 플래시 녹색으로 변할 수 있다. 다른 실시형태들에서, 시각적 및/또는 오디오 인디게이터는 취해진 흡입 수, 남아 있는 흡입 수, 사용을 위한 지시들 등을 포함하는 유체 카트리지의 상태를 표시하는데 사용될 수 있다. 예를 들어, LED 시각적 스크린은 저장소 내의 남이 있는 흡입 수를 갖는 흡입 카운터 수치 디스플레이를 나타낼 수 있다.
본원에 보다 상세하게 설명되는 바와 같이, 사용자가 본 발명의 초음파 액적 전달 디바이스의 마우스피스를 통해 흡입하는 동안, 디바이스 내의 차압 센서는, 예를 들어 마우스피스 내에 또는 본체 하우징 내에 위치된 벤투리 플레이트 또는 다른 적합한 압력 센서를 가로질러 압력 강하를 측정함으로써, 흡입 유동을 검출한다. 한계 압력 감소 (예를 들어, 8 slm) 가 달성될 때, 마이크로프로세서는 이젝터 메커니즘을 활성화시키고, 이는 또한 사용자가 마우스피스를 통해 흡입하는 디바이스의 기류 내로 액적의 배출된 스트림을 생성한다. 특정 실시형태들에서, 투여가 개시되었음을 표시하기 위해 오디오 및/또는 시각적 인디게이터들이 사용될 수 있으며, 예를 들어 하나 이상의 LED 가 녹색을 조명할 수 있다. 그 후, 마이크로프로세서는 원하는 투여 용량을 달성하기 위해 개시 후 지정된 시간, 예를 들어 1 ~ 1.45 초 이젝터를 비활성화시킨다. 대안적으로, 마이크로프로세서는 압력 센서가 흡입이 더 이상 검출되지 않음을 나타낼 때 비활성화될 수 있다. 이러한 실시형태들에서, 한계치들은 과다복용 및 남용이 발생하지 않는 것을 보장하도록 설정될 수 있다. 특정 실시형태들에서, 본원에 보다 상세하게 설명되는 바와 같이, 디바이스는 적절한 투여를 용이하게 하기 위해 시각적 및/또는 오디오 인디게이터를 제공할 수 있으며, 예를 들어 디바이스는 투여 개시 후에 포지티브 차임 (chime) 사운드를 방출할 수 있으며, 이는 사용자에게 지정된 기간, 예를 들어 10 초 동안 사용자의 호흡을 유지하기 시작하도록 표시한다. 호흡 유지 기간 동안, 예를 들어 3 개의 녹색 LED 가 깜박일 수 있다. 추가로, 호흡 유지 카운트다운의 오디오 인디게이터와 함께, 적절한 시간에 환자에게 호흡, 흡입 및 호흡을 유지하도록 지시하는 음성 명령들이 있을 수 있다.
투여 후에, 초음파 액적 전달 디바이스는 임의의 적합한 방식으로, 예를 들어 마우스피스 커버를 폐쇄하고, 온/오프 스위치, 슬라이드 바아, 또는 버튼을 전환하며, 비사용으로부터 타임아웃하고, 유체 카트리지를 제거하는 등에 의해, 꺼지게 하고 비활성화될 수 있다. 원하는 경우, 오디오 및/또는 시각적 인디케이터는, 예를 들어 하나 이상의 적색 LED 조명들을 플래싱하고, 마우스피스 커버를 폐쇄하기 위한 음성 명령을 제공하는 등에 의해, 사용자가 디바이스를 비활성화하도록 프롬프트할 수 있다.
특정 실시형태들에서, 초음파 액적 전달 디바이스는, 구멍 플레이트의 무결성을 보호하고 저장소 내의 유체의 오염 및 증발을 최소화하고 방지하기 위해, 사용되지 않을 때 구멍 플레이트를 밀봉하는 이젝터 메커니즘 폐쇄 시스템을 포함할 수 있다. 예를 들어, 일부 실시형태들에서, 디바이스는 커버가 폐쇄될 때 구멍 플레이트의 출구측 표면을 밀봉하도록 크기결정되고 형상화된 고무 플러그를 포함하는 마우스피스 커버를 포함할 수 있다. 다른 실시형태들에서, 마우스피스 커버는 커버가 폐쇄될 때 구멍 플레이트의 출구측 표면을 밀봉하기 위해 슬라이드를 트리거할 수 있다. 다른 실시형태들 및 구성들, 예를 들어, 수동 슬라이드들, 커버들, 및 플러그들 등이 또한 상정가능하다. 특정 양태들에서, 마이크로프로세서는 이젝터 메커니즘 폐쇄부, 구멍 플레이트 시일 등이 제 위치에 있을 때를 검출하도록 구성될 수 있고, 그 후 디바이스를 비활성화시킬 수 있다.
디바이스의 여러 가지 특징은 특정 액적 크기의 정밀한 투여를 가능하게 한다. 액적 크기는 높은 정밀도로 형성된 구멍 플레이트의 홀의 직경에 의해 설정된다. 예를 들어, 구멍 플레이트의 출구측 홀은 1 ㎛ ~ 6 ㎛, 2 ㎛ ~ 5 ㎛, 3 ㎛ ~ 5 ㎛, 3 ㎛ ~ 4 ㎛ 크기 등의 범위일 수 있다. 다른 실시형태들에서, 본원에 개시된 바와 같이, 다수의 크기의 액적들이 요구되는 경우, 구멍 플레이트는 다수의 직경들을 갖는 홀들의 영역들로 구성될 수 있다. 예를 들어, 구멍 플레이트는 상이한 크기의 홀 직경들을 갖는 동심 링들, 제 1 홀 크기 직경을 갖는 내부 영역, 및 상이한 홀 크기 직경을 갖는 외부 링을 가질 수 있고, 일 측면은 제 1 크기 홀 직경을 갖고, 다른 측면은 제 2 크기 홀 직경 등을 갖는다. 배출 속도는, 초당 액적으로, 일반적으로 마이크로프로세서에 의해 작동되는 구멍 플레이트 진동의 진동수, 예를 들어 108-kHz 에 의해 고정된다. 특정 실시형태들에서, 흡입의 시작의 검출과 전체 액적 생성 사이에 50 밀리초 미만의 지연이 존재한다.
특정 액적 크기의 정밀한 투여를 허용하는 본 발명의 디바이스의 다른 양태는, 흡입 사이클 초기에 호흡가능한 범위 내의 액적의 생성을 포함하고, 이에 의해 흡입의 종료시 입 또는 상부 기도에 디포짓되는 약물 제품의 양을 최소화시킨다. 추가로, 유체 카트리지의 설계는 사용자의 개입없이 구멍 플레이트 표면을 습윤시키고 배출을 준비하도록 하여, 흔들기 (shaking) 및 프라이밍 (priming) 을 필요로 하지 않는다. 또한, 면 시일과 함께 유체 카트리지의 설계는 저장소로부터의 유체 증발을 월 150 μL 미만 내지 350 μL 미만으로 제한한다.
디바이스는 FDA 클리어 디바이스에 현재 사용되는 재료로 구성될 수 있다. 표준 제조 방법들은 추출가능성을 최소화하는데 사용될 수 있다.
액적 전달 디바이스의 마우스피스, 유체 카트리지, 및 본체 하우징을 형성하기 위해 임의의 적합한 재료가 사용될 수 있다. 특정 실시형태에서, 재료는 디바이스의 구성요소들 또는 배출될 유체 (예를 들어, 약물 또는 약제 성분) 와 상호작용하지 않도록 선택되어야 한다. 예를 들어, 폴리스티렌, 폴리술폰, 폴리우레탄, 페놀류, 폴리카보네이트, 폴리이미드, 방향족 폴리에스테르 (PET, PETG) 등과 같은 감마선 호환가능한 폴리머 재료를 포함하는, 제약 적용시에 사용하기에 적합한 폴리머 재료가 사용될 수 있다.
구멍 플레이트는 (본원에서 추가로 설명되는 바와 같이) 원하는 액적의 직경 주위에 개구를 갖는 금속 또는 폴리머일 수 있다. 비제한적인 예로서, 구멍 플레이트는 규소, 탄화 규소, 니켈 팔라듐 또는 고강성 폴리머, 예를 들어 폴리에테르 에테르 케톤 (PEEK), 폴리-아미드, 캡톤, 초고분자량 폴리에틸렌 (UHMWPE) 으로 형성될 수 있다. 다른 실시형태들에서, 구멍 플레이트는 규소 또는 탄화 규소로 형성될 수 있다. 이에 제한되는 것은 아니나, 이들 재료 모두는 습식 에칭과 같은 벌크 미세 기계가공 프로세스들에 의해 형성될 수 있다.
구멍 플레이트는, 예를 들어 100 ~ 10,000 개의 개구, 500 ~ 10,000 개의 개구 등의 범위의 개구의 어레이를 가질 수 있다. 개구는 일반적으로 본원에 추가로 설명되는 바와 같이 원하는 액적의 직경과 유사한 직경을 가질 수 있다.
디바이스의 여러 가지 특징은 특정 액적 크기의 정밀한 투여를 가능하게 한다. 액적 크기는 높은 정밀도로 형성된 구멍 플레이트의 홀의 직경에 의해 설정된다. 예를 들어, 구멍 플레이트의 출구측 홀은 1 ㎛ ~ 100 ㎛, 1 ㎛ ~ 50 ㎛, 1 ㎛ ~ 20 ㎛,1 ㎛ ~ 6 ㎛, 2 ㎛ ~ 5 ㎛, 3 ㎛ ~ 5 ㎛, 3 ㎛ ~ 4 ㎛, 5 ㎛ ~ 50 ㎛ 크기 등의 범위일 수 있다. 다른 실시형태들에서, 본원에 개시된 바와 같이, 다수의 크기의 액적들이 요구되는 경우, 구멍 플레이트는 다수의 직경들을 갖는 홀들의 영역들로 구성될 수 있다. 예를 들어, 구멍 플레이트는 상이한 크기의 홀 직경들을 갖는 동심 링들, 제 1 홀 크기 직경을 갖는 내부 영역, 및 상이한 홀 크기 직경을 갖는 외부 링을 가질 수 있고, 일 측면은 제 1 크기 홀 직경을 갖고, 다른 측면은 제 2 크기 홀 직경 등을 갖는다. 배출 속도는, 초당 액적으로, 일반적으로 마이크로프로세서에 의해 작동되는 구멍 플레이트 진동의 진동수, 예를 들어 108-kHz 에 의해 고정된다. 특정 실시형태들에서, 흡입의 시작의 검출과 전체 액적 생성 사이에 50 밀리초 미만의 지연이 존재한다.
폴리머 구멍 플레이트를 사용할 때, 홀들은 롤링, 스탬핑, 레이저 제거, 벌크 에칭 또는 다른 공지된 미세 기계가공 프로세스들에 의해 생성될 수 있다. 규소 및 SiC 구멍 플레이트를 사용하는 경우, 개구는 통상적인 반도체 프로세스를 사용하여 형성될 수 있다. 또한, 구멍 플레이트 영역은 구멍 플레이트의 강성을 증가시키고 균일한 배출 가속도를 얻기 위해 돔형 형상으로 형성될 수 있다.
본원에 설명되는 바와 같이, 특정 양태에서, 초음파 액적 전달 디바이스는 구멍 플레이트를 갖는 이젝터 메커니즘을 포함할 수 있고, 표면은 원하는 액적 크기 분포, 예를 들어 4 ㎛ 미만, 약 3 마이크론 미만, 약 2 마이크론 미만, 약 1.5 마이크론 미만, 약 1 마이크론 미만 등을 갖는 액적의 생성을 용이하게 하도록 구성된다.
특정 실시형태들에서, 원하는 액적 크기 분포를 갖는 액적의 생성을 용이하게 하기 위해, 구멍 플레이트의 표면은 유체 흡입 표면에서 약 50 도 미만, 약 40 도 미만, 약 35 도 미만, 약 30 도 미만, 약 20 도 미만, 약 10 도 미만, 약 10 도 ~ 약 35 도, 약 15 도 ~ 약 35 도 등의 원하는 표면 접촉각을 제공하도록 구성 (예를 들어, 처리, 코팅, 표면 개질, 또는 이들의 조합) 될 수 있다.
특정 실시형태들에서, 구멍 플레이트는 원하는 친수성 표면 접촉각을 달성하기 위해 구멍 플레이트의 적어도 유체 흡입 측면 상에서 처리되거나 코팅될 수 있다. 다른 실시형태들에서, 구멍 플레이트는 이 구멍 플레이트의 유체 흡입 표면 및 유체 배출 표면 모두 상에서 그리고 이들의 조합 상에서, 하나 이상의 개구의 전체 내부 표면 내의, 하나 이상의 개구의 내부 표면의 적어도 일부 상에서 처리되거나 코팅될 수 있다.
이론에 의해 제한하고자 하는 것은 아니지만, 친수성 표면 접촉각은, 압전 소자에 의한 구멍 플레이트의 진동 동안, 이젝터 구멍 플레이트의 개구내로 수용성 조성물을 더 효과적으로 끌어당김으로써, 구멍 플레이트 외부로의 에어로졸 액적의 질량 유동을 증가시키는 것으로 여겨진다. 표면은, 그 각도가 약 50 도 미만일 때 친수성인 것으로 간주되고, 그 각도가 약 10 ~ 20 도 미만일 때 초친수성인 것으로 간주된다 (액적은 표면을 가로질러 퍼지려는 경향이 있음).
본 발명의 양태들에 따르면, 표면 에칭 방법, 딥 코팅 방법 및 화학적 디포지션 방법을 포함하는, 금속 구멍 플레이트의 유체 측면 상에 친수성 표면을 생성하기 위한 예시적인 방법이 있다. 딥 코팅 방법은 금속 이젝터 구멍 플레이트를 원하는 코팅 및 용매를 포함하는 용액 내로 침지하는 것을 포함하고, 이 용액은 용매가 증발할 때 금속 상에 친수성 코팅을 형성할 것이다. 화학적 디포지션 방법은 공지된 디포지션 방법, 예를 들어 플라즈마 에칭, 플라즈마 코팅, 플라즈마 디포지션, CVD, 무전해 도금, 전기도금 등을 포함하고, 화학적 디포지션은 산소 또는 하이드록실 분자가 표면에 부착되어 이를 극성으로 만들도록 금속의 표면 상의 결합을 개방하기 위해 플라즈마 또는 증기를 사용한다. 특정 실시형태들에서, 디포짓된 친수성 층은 발생된 액적의 크기에 영향을 주지 않도록 개구 크기보다 상당히 더 얇다.
유체 카트리지 및 유체 저장소는 의도된 제약 용도를 위한 임의의 적합한 재료로 구성될 수 있다. 특히, 조성물 접촉 부분은 원하는 제제(들)와 호환가능한 재료, 예를 들어 니코틴, 알부테롤 술페이트 및 이프라트로피움 브로마이드로부터 제조될 수 있다. 예를 들어, 특정 실시형태에서, 제제는 단지 약물 저장소의 내부 측면 및 구멍 플레이트의 내부면과 접촉한다. 특정 실시형태들에서, 유체 저장소는 단일 투여량 또는 다중 투여량의 제제를 유지하도록 구성될 수 있다. 예로서, 유체 저장소는 10 ~ 2000 μL 의 유체를 유지할 수 있다.
특정 실시형태들에서, 디바이스의 마우스피스는 제거가능하고, 교체가능하며, 세정될 수 있다. 유사하게, 본체 하우징 및 유체 카트리지는 습윤 천 (moist cloth) 으로 닦음으로써 세정될 수 있다. 특정 실시형태들에서, 마우스피스는 하우징과 인터페이싱 (및 선택적으로 제거가능 및/또는 교체가능) 되거나, 하우징에 통합되거나, 하우징의 일부일 수 있다. 다른 실시형태들에서, 마우스피스는 유체 카트리지와 인터페이싱 (및 선택적으로 제거가능 및/또는 교체가능) 되거나, 유체 카트리지에 통합되거나, 유체 카트리지의 일부일 수 있다. 일부 실시형태들에서, 마우스피스는 본체 하우징 및 유체 카트리지와 인터페이싱 (및 선택적으로 제거가능 및/또는 교체가능) 되거나, 이들에 통합되거나, 이들의 일부일 수 있다.
다시, 임의의 적합한 재료가 액적 전달 디바이스의 마우스피스를 형성하는데 사용될 수 있다. 특정 실시형태에서, 재료는 디바이스의 구성요소들 또는 배출될 유체 (예를 들어, 제제, 약물 또는 약제 성분) 와 부정적으로 상호작용하지 않도록 선택되어야 한다. 예를 들어, 폴리스티렌, 폴리술폰, 폴리우레탄, 페놀류, 폴리카보네이트, 폴리이미드, 방향족 폴리에스테르 (PET, PETG) 등과 같은 감마선 호환가능한 폴리머 재료를 포함하는, 제약 적용시에 사용하기에 적합한 폴리머 재료가 사용될 수 있다. 특정 실시형태들에서, 마우스피스는 제거가능하고, 교체가능하며, 살균가능할 수 있다. 일 실시형태에서, 마우스피스 튜브는 본원에 설명되는 바와 같이, 폴리카보네이트, 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌과 같은 살균가능하고 투명한 폴리머 조성물로 형성될 수 있다.
본 발명의 특정 양태에서, 소수성 처리/코팅 및/또는 정전기 처리/코팅은 디바이스의 하나 이상의 부분, 예를 들어 마우스피스의 내부 표면과 같은 기류 경로를 따른 디바이스의 내부 표면에 적용되어, 사용 중에 배출된 액적의 디포지션을 감소시키데 도움을 줄 수 있다. 일부 실시형태들에서, 소수성 처리/코팅은 배출된 유체와의 소수성 상호작용로 인한 액적 디포지션을 최소화할 수 있다. 다른 실시형태들에서, 정전기 처리/코팅은 정전기 전하 축적으로 인한 액적 디포지션을 최소화할 수 있다. 대안적으로, 마우스피스, 유체 카트리지, 또는 하우징 중 하나 이상의 부분은 전하 소산 폴리머로 형성될 수 있다. 예를 들어, 전도성 충전제는 상업적으로 이용가능하고 그리고 의료 적용시 사용되는 보다 일반적인 폴리머, 예를 들어, PEEK, 폴리카보네이트, 폴리올레핀 (폴리프로필렌 또는 폴리에틸렌), 또는 스티렌, 예를 들어 폴리스티렌 또는 아크릴-부타디엔-스티렌 (ABS) 공폴리머에 배합될 수 있다. 대안적으로, 특정 실시형태들에서, 디바이스의 하나 이상의 부분, 예를 들어 마우스피스와 같은 기류 경로를 따른 디바이스의 내부 표면은, 항미생물 코팅으로 코팅될 수 있거나, 사용 중에 배출된 액적의 디포지션을 감소시키는데 도움을 주도록 소수성 코팅으로 코팅될 수 있다. 이러한 목적으로 공지된 임의의 적합한 코팅, 예를 들어 폴리테트라플루오로에틸렌 (Teflon) 이 사용될 수 있다.
표준 흡입 사이클 동안 얻어진 압력 변화를 측정하기 위해 적절한 감도를 갖는 임의의 적합한 차압 센서, 예를 들어 ± 5 SLM, 10 SLM, 20 SLM 등이 사용될 수 있다. 예를 들어, Sensirion, Inc. 로부터 이용가능한 압력 센서, SDP31 또는 SDP32 (US 7,490,511 B2) 가 이러한 적용에 특히 적합하다.
특정 양태들에서, 디바이스 내의 마이크로프로세서는 원하는 파라미터들, 예를 들어 원하는 용량들을 달성하기 위한 압전 활성화의 지속기간 등에 따라, 이젝터 메커니즘의 정확한 타이밍 및 작용을 보장하도록 프로그래밍될 수 있다. 특정 실시형태들에서, 디바이스는 각각의 배출 이벤트의 날짜-시간 뿐만 아니라 사용자 모니터링 뿐만 아니라 약물 앰플 사용 모니터링을 용이하게 하기 위한 투여량 흡입 동안 사용자의 흡입 유량을 기록하기 위해 (디바이스, 스마트폰, 앱, 컴퓨터 등 상에) 메모리를 포함하거나 이와 인터페이싱한다. 예를 들어, 마이크로프로세서 및 메모리는 투여된 투여량 및 특정 약물 앰플에 남아 있는 투여량을 모니터링할 수 있다. 특정 실시형태들에서, 약물 앰플은 식별가능한 정보를 포함하는 구성요소들을 포함할 수 있고, 베이스 유닛은, 예를 들어 각각의 개별 앰플, RFID 칩, 또는 다른 판독가능한 마이크로칩 (예를 들어, 암호인증 마이크로칩) 의 고유 전기 저항에 기초하여, 약물 앰플이 베이스 유닛에 삽입될 때를 감지하기 위해 식별가능한 정보를 "판독"할 수 있는 구성요소들을 포함할 수 있다. 투여량 카운팅 및 록아웃은 또한 마이크로프로세서로 미리 프로그래밍될 수 있다.
본 발명의 특정 실시형태들에서, 압력 센서에 의해 생성된 신호는 이젝터 메커니즘의 활성화 및 작용을 위한 트리거를 제공하여, 환자의 흡입 (흡기) 사이클의 피크 기간에서 또는 그 동안 액적을 생성하고 액적을 전달하며, 액적 플룸의 최적의 디포지션 및 사용자의 호흡 기도 내로의 약제의 전달을 보장한다.
본 발명의 특정 양태에 따르면, 초음파 액적 전달 디바이스는, 물질의 실제 전달을 날짜 및 시간 스탬프할 수 있고, (디바이스, 스마트폰, 앱, 컴퓨터 등 상의) 메모리에 흡기 기류를 기록/저장할 수 있는 신뢰성 있는 모니터링 시스템을 제공한다. 그 후, 블루투스 또는 다른 무선 통신 능력들은 데이터의 무선 전송을 허용할 수 있다.
디바이스의 블루투스 통신은 사용자의 스마트폰에 세션 당 날짜, 시간 및 작동 수를 통신한다. 소프트웨어 프로그래밍은 환자들 및 데이터에 대한 허가가 부여된 누구에게든 차트, 그래픽, 약제 리마인더 및 경고를 제공할 수 있다. 소프트웨어 애플리케이션은 디바이스의 다수의 용도 및 사용자 (예를 들어, 다수의 물질, 상이한 사용자 등) 를 통합할 수 있을 것이다.
본 발명의 디바이스는 흡입 사이클의 정확한 일부 동안 액적을 분배하도록 구성되고, 예를 들어 흡입 후 정확한 양의 시간 동안 호흡의 유지를 지시함으로써, 적절한 디바이스 사용으로 환자를 돕기 위한 지시 및/또는 코칭 특징을 포함할 수 있다. 본 발명의 디바이스는, 흡입 동안 기류를 모니터링할 수 있고, (측정된 유량에 기초하여) 흡입의 종료를 검출할 수 있고 흡입이 중단된 후 고정된 지속기간 동안 환자가 호흡을 유지하도록 할 수 있는 내부 센서/제어를 가질 수 있기 때문에 이러한 이중 기능을 허용한다.
예시적인 일 실시형태에서, 환자는, 흡입의 종료시에 켜지고, 규정된 기간 (즉, 호흡 유지의 원하는 기간), 예를 들어 10 초 후에 꺼지는 LED 로 호흡을 유지하도록 코치될 수 있다. 대안적으로, LED 는 흡입 후에 깜박일 수 있고, 호흡 유지 기간이 종료될 때까지 계속 깜박일 수 있다. 이 경우에, 디바이스에서의 프로세싱은 흡입의 종료를 검출하고, LED 를 켜고 (또는 LED 의 깜박임 등을 야기하고), 규정된 기간을 대기한 후, LED 를 끄게 한다. 유사하게, 디바이스는 오디오 인디게이션, 예를 들어 사운드의 하나 이상의 버스트 (예를 들어, 1000 Hz 의 50 밀리초 펄스), 호흡을 유지하기 위한 구두 지령, 구두 카운트다운, 음악, 튜닝, 멜로디 등을 흡입의 종료시에 방출하여, 사운드 신호 동안 환자의 호흡을 유지하도록 환자에게 지시할 수 있다. 원하는 경우, 디바이스는 또한 호흡 유지 기간 동안 또는 호흡 유지 기간의 종료시 진동할 수 있다.
특정 실시형태들에서, 디바이스는, 호흡 유지 기간이 시작될 때 그리고 그것이 종료될 때, 사용자에게 통신하기 위해 전술한 오디오 및 시각적 방법 (또는 사운드, 광 및 진동) 의 조합을 제공한다. 또는 호흡을 유지하는 동안 진행상태 (예를 들어, 시각적 또는 오디오 카운트다운) 를 표시하기 위해 제공된다.
다른 양태들에서, 본 발명의 디바이스는 더 길게, 더 깊게 흡입하기 위한 코칭 등을 제공할 수도 있다. 흡입 (또는 투여) 동안 평균 피크 흡기 유동은 코칭을 제공하기 위해 이용될 수 있다. 예를 들어, 환자는 디바이스, 전화기 또는 클라우드에 저장된 바와 같이 흡기 (투여) 동안 측정되는 바와 같이 평균 피크 흡기 유동의 90% 에 도달할 때까지 더 깊은 호흡 지령을 들을 수 있다.
또한, 카메라, 스캐너, 또는 다른 센서, 예를 들어 CCD (charge coupled device) 를 제한 없이 포함하는 이미지 캡처 디바이스가 배출된 에어로졸 플룸을 검출하고 측정하는데 제공될 수 있다. 이들 검출기, LED, 델타 P 트랜스듀서, CCD 디바이스 모두는, 예를 들어 블루투스를 통해, 액적 플룸의 배출을 모니터링, 감지, 측정 및 제어하고 환자 순응성, 치료 시간, 투여량, 및 환자 사용 이력 등을 보고하는데 사용되는 디바이스 내의 마이크로프로세서 또는 제어기에 제어 신호를 제공한다.
특정 실시형태들에서, 이젝터 메커니즘 및/또는 유체 카트리지는 이젝터 메커니즘 기능성, 약물 식별, 및 환자 투여 간격에 관한 정보와 같은 주요 파라미터를 포함하는 디바이스 전자장치에 의해 판독된 정보를 전달할 수 있는 구성요소를 포함할 수 있다. 일부 정보는 공장에서 추가될 수 있고, 일부는 상점 또는 약국에서 추가될 수 있다. 특정 실시형태들에서, 공장에 의해 배치된 정보는 상점 또는 약국에 의한 변형으로부터 보호될 수 있다. 이러한 정보는 디바이스 기하학적 구조 (디바이스 내의 센서들에 의해 판독되는 플랜지 상의 투광성 홀들과 같은) 에 인코딩된 인쇄 바코드 또는 물리적 바코드로서 전달될 수 있다. 정보는 또한 본체 하우징 내의 전자장치와 통신하는 유체 카트리지 및/또는 마우스피스 내의 프로그램가능하거나 프로그램가능하지 않은 마이크로칩에 의해 전달될 수 있다.
예로서, 공장, 상점 또는 약국에서의 프로그래밍은, 디바이스에 의해 판독되고, 블루투스를 통해 연관된 사용자 스마트폰으로 통신되며, 그 후 사용자에 대해 정확한 것으로 검증될 수 있는 물질 코드를 포함할 수 있다. 사용자가 부정확하고, 포괄적이며, 손상되는 등의 유체 카트리지를 디바이스 내로 삽입하는 경우에, 스마트폰에서는 디바이스의 작동을 잠그도록 프롬프트될 수 있어서, 수동 흡입기 디바이스로는 가능하지 않은 사용자의 안전 및 보안 조치를 제공한다. 다른 실시형태들에서, 디바이스 전자장치는 디바이스 내의 오염물 또는 미립자들의 물질 시효 또는 축적과 관련된 문제들을 방지하기 위해 제한된 기간 (아마도 일 또는 주 또는 월) 으로 사용을 제한할 수 있다.
초음파 액적 전달 디바이스는, 본원에 추가로 설명되는 바와 같이, 디바이스 활성화, 스프레이 검증, 환자 순응성, 진단 메커니즘들을 용이하게 하거나, 데이터 저장, 빅 데이터 분석을 위한 그리고 대상체 관리 및 치료에 사용되며 상호작용하고 그리고 상호연결된 디바이스들을 위한 더 큰 네트워크의 일부로서 다양한 센서 및 검출기를 더 포함할 수 있다. 또한, 본체 하우징은 이 본체 하우징의 표면상에 ON/READY, ERROR 등의 다양한 상태 알림을 표시하는 LED 어셈블리를 포함할 수 있다.
본 명세서에 인용된 모든 공개 및 특허 출원은, 각각의 개별적인 공개 또는 특허 출원이 특별히 그리고 개별적으로 참조로서 포함되는 것으로 표시되는 바와 같이, 본원에 참조로서 포함된다.
본 발명을 예시적인 실시형태들에 관하여 기재하였으나, 다양한 변경을 할 수 있으며 본 발명의 범주에서 벗어나지 않고 등가물이 그의 요소들을 대신할 수 있다는 것이 당업자에 의해 이해될 것이다. 추가로, 본 발명의 본질적인 범주를 벗어나지 않고 교시에 특정 상황 또는 재료를 적용하기 위해 많은 수정이 이루어질 수 있다. 따라서, 본 발명이 본 발명을 수행하기 위해 고려된 최상의 모드로서 개시된 특정 실시형태에 제한되는 것이 아니라, 본 발명이 첨부된 청구범위의 범주 내에 해당되는 모든 실시형태들을 포함할 것으로 의도된다.

Claims (19)

  1. 유체를 액적들의 배출된 스트림으로서 대상체의 호흡기 시스템으로 전달하기 위한 초음파 액적 전달 디바이스로서,
    상기 디바이스의 기류 출구에 위치되는 마우스피스로서, 상기 마우스피스는 하나 이상의 기류 입구 포트들, 기류 출구 개구, 전자적으로 작동되는 이젝터 메커니즘, 배출 챔버 및 유체 운반 결합 연장부를 포함하는, 상기 마우스피스,
    유체 체적을 수용하기 위한 적어도 하나의 저장소 및 적어도 하나의 밀봉 메커니즘을 포함하고, 상기 마우스피스 내에 배치되거나 상기 마우스피스와 유체 연통하는, 유체 카트리지,
    전원 및 제어 보드를 포함하는 본체 하우징, 및
    상기 마우스피스 내에 위치되거나 상기 본체 하우징 내에 위치되며 상기 마우스피스와 유체 연통하는 적어도 하나의 차압 센서로서, 상기 적어도 하나의 차압 센서는 상기 마우스피스 내의 미리 결정된 압력 변화를 감지할 때 상기 이젝터 메커니즘을 활성화시켜 상기 액적들의 배출된 스트림을 생성하도록 구성되는, 상기 적어도 하나의 차압 센서
    를 포함하고,
    상기 전자적으로 작동되는 이젝터 메커니즘은 상기 이젝터 메커니즘의 유체 카트리지 측에서 상기 저장소와 유체 연통하고, 상기 액적들의 배출된 스트림을 생성하도록 구성되며, 상기 이젝터 메커니즘은 압전 액추에이터 및 구멍 플레이트를 포함하고, 상기 구멍 플레이트는 그 두께를 통해 형성된 복수의 개구들을 가지며, 상기 압전 액추에이터는 상기 구멍 플레이트를 진동수로 진동시켜 상기 액적들의 배출된 스트림을 생성하도록 작동가능하고,
    상기 배출 챔버는 상기 이젝터 메커니즘의 상기 유체 카트리지 측 상에서 상기 이젝터 메커니즘에 인접하게 위치되며,
    상기 유체 운반 결합 연장부는 상기 유체 카트리지와 상기 이젝터 메커니즘 사이의 유체 연통을 생성하기 위해 상기 유체 카트리지의 상기 밀봉 메커니즘과 인터페이싱하거나 상기 밀봉 메커니즘을 통해 연장되는, 초음파 액적 전달 디바이스.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 이젝터 메커니즘은 상기 액적들의 배출된 스트림을 생성하도록 구성되고, 상기 액적의 적어도 약 50% 는 약 6 마이크론 미만의 평균 배출된 액적 직경을 가져서, 상기 액적들의 배출된 스트림의 질량의 적어도 약 50% 가 사용 중에 상기 대상체의 폐 시스템에 호흡가능한 범위로 전달되는, 초음파 액적 전달 디바이스.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 마우스피스의 하나 이상의 기류 입구 포트들은 공기 유입 유동 요소로서 구성되고, 상기 공기 유입 유동 요소 및 상기 마우스피스는 상기 구멍 플레이트의 출구측을 가로질러 비난류 기류를 용이하게 하고 사용 중에 상기 마우스피스를 통해 충분한 기류를 제공하도록 구성되는, 초음파 액적 전달 디아비스.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 마우스피스는 이젝터 메커니즘의 유체측 상의 하나 이상의 통기 기류 출구 채널들 또는 개구들을 더 포함하는, 초음파 액적 전달 디바이스.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 통기 기류 출구 채널들 또는 개구들은 하나 이상의 통기 필터들을 포함하는, 액적 전달 디바이스.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 유체 운반 결합 연장부는 심지 재료 (wicking material) 를 포함하는, 초음파 액적 전달 디바이스.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 유체 운반 결합 연장부는 모세관 유동 튜브를 포함하는, 초음파 액적 전달 디바이스.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 모세관 유동 튜브는 중실 로드, 중공 튜브, 또는 이들의 조합을 포함하는, 초음파 액적 전달 디바이스.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 마우스피스 및 상기 이젝터 메커니즘은, 상기 구멍 플레이트의 출구측이 기류 방향에 수직하고 액적들의 스트림이 상기 기류 방향에 평행하게 배출되도록 배향되는, 초음파 액적 전달 디바이스.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 마우스피스 및 상기 이젝터 메커니즘은, 상기 구멍 플레이트의 출구측이 기류 방향에 대하여 각을 이루어 배향되고 액적들의 스트림이 상기 기류 방향에 각을 이루어 배출되도록 배향되는, 초음파 액적 전달 디바이스.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 마우스피스는 상기 유체 카트리지에 제거가능하게 결합되는, 초음파 액적 전달 디바이스.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 마우스피스 및/또는 상기 유체 카트리지는 상기 본체 하우징에 제거가능하게 결합되는, 초음파 액적 전달 디바이스.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 유체 카트리지는 조합 저장소/이젝터 메커니즘 모듈을 형성하도록 상기 마우스피스에 결합되고, 상기 조합 저장소/이젝터 메커니즘 모듈은 상기 하우징에 제거가능하게 결합되는, 초음파 액적 전달 디바이스.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 개구 중 하나 이상의 개구는 상이한 단면 형상들 또는 직경들을 가짐으로써, 상이한 평균 배출된 액적 직경들을 가진 배출된 액적을 제공하는, 초음파 액적 전달 디바이스.
  15. 제 1 항에 있어서,
    상기 구멍 플레이트는 폴리에테르 에테르 케톤 (PEEK), 폴리이미드, 폴리에테르이미드, 폴리비닐리딘 플루오라이드 (PVDF), 초고분자량 폴리에틸렌 (UHMWPE), 니켈, 니켈-코발트, 니켈-팔라듐, 팔라듐, 백금, 이들의 금속 합금 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 재료로 이루어진, 초음파 액적 전달 디바이스.
  16. 제 1 항에 있어서,
    무선 통신 모듈을 더 포함하는, 초음파 액적 전달 디바이스.
  17. 제 1 항에 있어서,
    상기 디바이스는 적외선 전송기, 광검출기, 추가 압력 센서, 및 이들의 조합으로부터 선택된 하나 이상의 센서들을 더 포함하는, 초음파 액적 전달 디바이스.
  18. 제제를 액적들의 배출된 스트림으로서 사용자의 폐 시스템에 호흡가능한 범위로 전달하는 방법으로서,
    (a) 제 1 항에 따른 초음파 액적 전달 디바이스를 통해 액적들의 배출된 스트림을 생성하는 단계로서, 액적들의 배출된 스트림의 적어도 약 50% 가 약 6 ㎛ 미만의 평균 배출된 액적 직경을 갖는, 상기 액적들의 배출된 스트림을 생성하는 단계, 및
    (b) 액적들의 배출된 스트림의 질량의 적어도 약 50% 가 사용 중에 대상체의 폐 시스템에 호흡가능한 범위로 전달되도록, 액적들의 배출된 스트림을 상기 대상체의 폐 시스템에 전달하는 단계
    를 포함하는, 제제를 액적들의 배출된 스트림으로서 사용자의 폐 시스템에 호흡가능한 범위로 전달하는 방법.
  19. 제 18 항에 있어서,
    액적들의 배출된 스트림은 약 2 초 미만의 기간에 걸쳐 전달되는, 제제를 액적들의 배출된 스트림으로서 사용자의 폐 시스템에 호흡가능한 범위로 전달하는 방법.
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