JP2018538030A - 無菌エアロゾルミスト噴霧装置 - Google Patents

Abstract

手持ち式ミスト噴霧装置は、音波発生器（２００）と、音波発生器に連結された電源（５０２）と、第１の液体が入った少なくとも１つのリザーバ（３０２）と、少なくとも１つのリザーバからの導管と、を有する。音波発生器は、変換器、及び変換器に連結された第１のホーン部分（２０６）と第１のホーン部分（２０８）に物理的に接続され、かつ第１のホーン部分（２０８）から取り外し可能な第２のホーン部分とを有する細長いホーンを有する。第１のホーン部分に供給された音波エネルギーは第２のホーン部分に伝導される。導管（２１８）は、液体を少なくとも１つのリザーバから第２のホーン部分に、更に第１のホーン部分の遠位の供給開口部に輸送する。

Description

本発明は、永久的な音波発生器及び交換式液体リザーバ並びにノズルを用いた無菌ミスト噴霧装置に関する。

スプレー及び／又はミスト噴霧装置は、化粧用及び一般的なヘルスケア用の液体を供給する目的でしばしば使用される。低コストのシステムでは、何らかの形のノズルを備えたドロッパー及び／又はスクイズボトルを採用しており、液体はこのノズルから押し出されて比較的制御されていない用量及び液滴径で供給される。

高価なシステムでは、計量ポンプ及び／又は高価なエアロゾル生成構成部品を採用することができる。例えば、フセー（Hseih）らによる米国特許第７９９２８００号、及びフセー（Hseih）らによる米国特許出願公開第２０１２０３１８２６０号は、圧電式及び／又は磁気ドライブによって駆動されてエアロゾルミストを発生するネブライザーについて開示している。

他の例としては、ザ・テクノロジー・パートナーシップ社（The Technology Partnership PLC）による欧州特許出願公開第ＥＰ６１５４７０（Ｂ１）号、ヘイルズ（Hailes）らによる米国特許第７５５０８９７号、及びブラウン（Brown）らによる米国特許第７９７６１３５号が挙げられ、ノズルの外側面から液滴を発射するためにトランスデューサを採用した液体発射装置について開示している。

最後に、テラダ（Terada）らによる米国特許第６８６３２２４号、ヤマモト（Yamamoto）らによる米国特許第６９０１９２６号、及びエサキ（Esaki）らによる米国特許第８２８６６２９号は、超音波液体噴霧装置を開示している。

残念ながら、これらの高価な構成部品は繰り返しの使用によって汚染され、念入りな清掃又は廃棄が必要とされる。

そこで、制御された用量及び粒径／液滴径のエアロゾルミストを供給するための比較的低コストのシステムが求められている。

驚くべきことに、本発明者らは、２個の部分からなる細長い音波ホーンであって、その遠位端が使い捨て式であり、その端部に少なくとも１個のサブミリメートルサイズのノズルが配置されたホーンを有する音波発生器によって液体を超音波で霧化することで、リザーバに入れられた液体が音波発生器の耐久性部分から分離されることによって、安価な無菌的霧化が与えられることを見出したものである。

一実施形態では、手持ち式ミスト噴霧装置は、音波発生器と、音波発生器に連結された電源と、第１の液体が入った少なくとも１つのリザーバと、少なくとも１つのリザーバからの導管と、を有する。音波発生器は、変換器、及び変換器に連結された第１のホーン部分と第１のホーン部分に物理的に接続され、かつ第１のホーン部分から取り外し可能な第２のホーン部分とを有する細長いホーンを有する。第１のホーン部分に供給された音波エネルギーは第２のホーン部分に伝導される。導管は、液体を少なくとも１つのリザーバから第２のホーン部分に、更に第１のホーン部分の遠位の供給開口部に輸送する。

本発明の一実施形態に基づく手持ち式無菌ミスト噴霧装置の斜視図である。 図１の手持ち式無菌ミスト噴霧装置の断面図である。 図１の実施形態の音波発生器及び液体供給システムの側面平面図である。 図３の実施形態の液体供給部分の断面図である。 本発明の代替的な一実施形態の液体供給部分の断面図である。

本発明は、比較的高価な音波発生器及びホーンが、ミスト噴霧装置によって吐出される液体から隔離されていることから、従来の音波ミスト噴霧装置よりも経済的なものとなっている手持ち式音波ミスト噴霧装置に関する。これらの装置の１つの形態では、ホーンは、２個の部分を互いに物理的に連結することによって形成され、第１の部分は音波発生器に永久的に連結されており、第２の使い捨て式部分は液体リザーバと動作可能に接続され、第１の部分と取り外し可能に連結可能となっている。吐出される液体は、第２の部分の、第１の部分から隔離された位置から供給され、装置から吐出される液体は第１の部分から遠ざかる方向に方向付けられるため、第１の部分が液体によって汚染されず、続いて装置から吐出される液体がその前に吐出された液体によって汚染されないようになっている。このシステムの例を下記に示す。

手持ち式ミスト噴霧装置の一実施形態が図１に示されている。液滴からなるエアロゾル（本明細書では「ミスト」又は「プルーム」と呼ぶ）を形成するうえで有用な手持ち式ミスト噴霧装置１００（音波発生器２００、液体供給システム３００、及び電力及び制御システム４００を含む）は、ハウジング５００内に格納されている。音波発生器２００は、変換器２０２、及び変換器２０２に連結された第１の部分２０６と第１の部分２０６に物理的に接続され、かつ第１の部分２０６から取り外し可能な第２の部分２０８とを有する細長いホーン２０４を有している。第２の部分２０８は、第１の部分２０６に接続される第１の端部２１０と、第１の端部２１０の反対側の第２の遠位端部２１２とを有している。第２の部分２０８は、遠位端２１２に配置された供給開口部２１４、第１の端部２１０と遠位端部２１２との間に配置された入口ポート２１６、及び入口ポート２１６と供給開口部２１４との間で第２の部分２０８内に配置された導管２１８を有している。遠位端部２１２はハウジング５００から延びている。変換器２０２は、導線などの電気的接続要素によって電力及び制御システム４００と接続されている。

液体供給システム３００は、出口ポート３０４及び導管３０６を備えたリザーバ３０２を有しており、この実施形態では、導管３０６は１対のＯリング３０８によって規制された環状空間となっている。液体は出口ポート３０４に重力の作用により供給される。導管３０６は、リザーバ３０２から細長いホーン２０４の第２の部分２０８の入口ポート２１６に液体を流す。上記に述べたように、入口ポート２１６に供給された液体は、その後、供給開口部２１４から大気中に吐出することができる。

供給開口部２１４のサイズ、形状、及び配置により、ミスト噴霧装置１００によって発生させられるミストのプルームが規定される。供給開口部２１４はエアロゾルミストを供給するような寸法に構成されている。好ましくは、各供給開口部は、約２００マイクロメートル（μｍ）未満、より好ましくは約５０〜約１５０μｍの最大寸法（開口部にわたった）を有する。好ましい供給開口部は概ね円形であるが、当業者であれば特定の所望のエアロゾル特性が得られるようにこれを改変することができる。供給開口部の数は、所望のミスト噴霧流が供給されるように選択される。

図１〜４の手持ち式ミスト噴霧装置１００の動作のコストを低減するため、ハウジング５００は、音波発生器２００（第１のホーン部分２０６を含む）及び電力及び制御システム４００を含む構成部品を収容した第１の電気機械的部分５０２と、リザーバ３０２及び第２のホーン部分２０８を収容した第２の液体部分５０４とを有している。液体部分５０４は、再利用式の電気機械的部分５０２にしっかりと取り付けることができる。

電力及び制御システム４００は、ハウジング５００内に配置された充電ポート（図に示されていない）に電気的に接続された充電式電池４０２などの電源を含んでいる。電力及び制御システム４００は、ハウジング５００上に配置されたオン／オフスイッチ４０４、及び１以上の制御基板４０６を更に含んでいる。電源は、交換可能及び／又は再充電可能なものであることが好ましく、コンデンサなどの素子、又はより好ましくは電池を含むことができる。本発明の好ましい一実施形態では、電源４０２は、これらに限定されるものではないが、リチウムポリマー電池を含むリチウム系電池などの充電式電池である。内部電源の１つの例として、少なくとも約２００ミリアンペア時（ｍＡｈ）の容量を有し、約３．７Ｖの電圧を供給するリチウムポリマー電池がある。

図３に概略的により詳細に示されるように、音波発生器２００と細長いホーン２０４とは長さλを有している。音波発生器２００と細長いホーン２０４の第１の部分２０６とを合わせた長さはおよそ１／２λであり、第２の部分２０８もおよそ１／２λの長さを有している。第２の部分２０８の入口ポート２１６は、その長さのほぼ中間点に配置されている。したがって、第２の部分２０８の入口ポート２１６は、第１の部分２０６に接続された第１の端部２１０からおよそ１／４λの位置にある。

上記に述べた液体供給システム３００は、重力による液体供給を用いたリザーバ３０２を有しているが、当業者であれば、他のシステムを用いることができる点は認識されよう。例えば、液体供給は、液体を導管内に圧送するためのポンプ又はリザーバ加圧システムを有することによって促進することができる。これに代えるか、又はこれに加えて、以下のもの、すなわち、ピペット、注射器、折り畳み式リザーバ、又はスクイズ式バッグを使用することもできる。

代替的な第２のホーン部分２０８’を用いた液体供給システム３００’の代替的な一実施形態が図５に断面図で示されており、供給開口部２１４ａ及び２１４ｂに液体を供給するようにそれぞれの導管３０６ａ及び３０６ｂ並びに第２のホーン部分の導管２１８ａ及び２１８ｂと液体連通した出口ポート３０４ａ及び３０４ｂをそれぞれが有する２個の別々のリザーバ３０２ａ及び３０２ｂを有している。それぞれのリザーバ３０２ａ及び３０２ｂには別々の液体が入っていてもよい。次いで、このシステムを使用して、矢印２２０ａ及び２２０ｂによって示されるように、出口ポート３０４ａ及び３０４ｂ、ひいては供給開口部２１４ａ及び２１４ｂを通じた供給量を制御することによって、一方又は他方の液体を供給することができる。あるいは、両方の液体を供給開口部２１４ａ及び２１４ｂに同時に供給することによって両方の液体で形成された混合プルームを形成することもできる。この実施形態では、システムは、保管中は分離されていなければならない液体を供給することができる。

装置１００から吐出される液体は水性であってよく、治療薬、反応物質、タンパク質などを含むことができる。

当業者であれば、本発明の手持ち式ミスト噴霧装置の一般的な組み立ては認識されるところであろう。しかしながら、以下の要素の相互作用を考慮することは重要である。第１に、２個のホーン部分同士は、熱の蓄積を最小限に抑えるとともに得られるエアロゾルプルームの制御性を最大とするため、それらの部分間の非効率的な運動伝達によるエネルギー損失が最小となるように互いにしっかりと嵌合しなければならない。第１の部分２０６は一般的に金属製、好ましくはアルミニウム及び／又はチタン製であり、第２のホーン部分２０８は同じ材料、又は場合によっては適合性のある剛性プラスチックで形成する必要がある。例えば、図１〜４の実施形態において、第２のホーン部分２０８は、金属又はエンジニアリングプラスチックで形成し、適当な公差の範囲内で細長いホーンの遠位端のレセプタクル内に収まるように機械加工又は成形することができる。有用な材料の非限定的なリストとしては、アセタール樹脂（デュポン（DuPont）（登録商標）エンジニアリング・ポリマーズ（Engineering Polymers）社よりＤＥＬＲＩＮ（登録商標）ブランドで販売されるものなど）、ポリエーテルエーテルケトン、非晶質熱可塑性ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）樹脂（サビック（ＳＡＢＩＣ）社よりＵＬＴＥＭ（登録商標）ブランドで販売されるものなど）が挙げられる。

リザーバは、例えばポリオレフィン、ポリエステル、ポリスチレンなどのより安価でかつ／又はより取扱いが容易な材料で形成することができる。

ハウジングは、プラスチック射出成形、又は他の任意の適当な方法によって製造することができ、人間工学に叶った、使用者の手の中に快適に収まるように適合されたものであることが好ましい。好ましい一実施形態では、ハウジングは、約２０ｃｍ以下、より好ましくは約１５ｃｍ以下、最も好ましくは約１０ｃｍ以下の最大の直線寸法（長さ）を有する。長さに対して垂直な最大寸法は好ましくは８ｃｍであり、より好ましくは５ｃｍである。

好ましい一実施形態では、液体部分５０４は２つのホーン部分同士がしっかり嵌合するような形で電気機械的部分５０２から取り外し可能である。

本発明は、現在提供されているものよりも衛生的な方法で薬剤及び／又は保湿溶液のエアロゾルプルームを供給するうえで有用である。エアロゾルプルームの音波による発生は、２０ｋＨｚ〜２００ｋＨｚの超音波ホーンの周波数の実用的な範囲によって与えられる、約２０〜約６０μｍの液滴径を有する極めて微細なミストを提供することができる。上記に述べたように、音波発生器は従来のスクイズボトル及びスプレーボトルよりも高価であるため、高価で再使用可能な音波発生器及びホーンを、比較的安価で使い捨て可能とすることができる液体リザーバから分離することが重要である。したがって、使用時には、交換可能な液体部分５０２を、電気機械的部分５０４内にスライド可能に挿入するか又は電気機械的部分５０４上に螺着することができる。任意の保護カバー（例えばキャップ５０６）を供給開口部２１４から外すことができ、ミスト噴霧装置１００に通電することができる。

エアロゾルプルームを生成するには、スイッチ４０４を押し込むと音波発生器２００が細長いホーン２０４にエネルギーを供給する。リザーバ３０２からの液体が、導管３０６及びホーンの導管２１８内に引き込まれ、供給開口部２１４に液体が供給される。この手順をリザーバが空になるまで繰り返すことができる。この時点で空となった液体部分５０４を取り外し、第２のホーン部分２０８及び供給開口部２１４を含む新しい液体部分５０４を取り付ける。新しい第２のホーン部分２０８及び供給開口部２１４は、ミスト噴霧装置の前回の使用の結果として汚染されることはない。

上記の明細書及び実施形態は、本明細書で開示される本発明の完全かつ非限定的な理解を助けるために提示されるものである。本発明の多くの変形形態及び実施形態が、本発明の趣旨及び範囲から逸脱することなく可能となるため、本発明は、以下に添付する特許請求の範囲に含まれるものである。

〔実施の態様〕
（１） ａ）変換器、及び前記変換器に連結された第１のホーン部分と該第１のホーン部分に物理的に接続され、かつ前記第１のホーン部分から取り外し可能な第２のホーン部分とを有する細長いホーンを有する音波発生器であって、前記第１のホーン部分に供給された音波エネルギーが前記第２のホーン部分に伝導される、音波発生器と、
ｂ）前記音波発生器に連結された電源と、
ｃ）第１の液体が入った少なくとも１つのリザーバと、
ｄ）前記第１の液体を前記第２のホーン部分を通じて前記第１のホーン部分の遠位の供給開口部に供給するための、前記少なくとも１つのリザーバからの導管と、を備えた、手持ち式ミスト噴霧装置。
（２） 前記リザーバ及び前記第２のホーン部分が使い捨て式である、実施態様１に記載の手持ち式ミスト噴霧装置。
（３） 前記第１の液体が水性である、実施態様１に記載の手持ち式ミスト噴霧装置。
（４） 前記第１の液体が治療薬を含む、実施態様３に記載の手持ち式ミスト噴霧装置。
（５） 第２の液体が入った第２のリザーバと、前記第２の液体を前記第２のホーン部分を通じて前記第１の供給開口部近くの遠位の第２の供給開口部に供給するための、前記第２のリザーバからの第２の導管と、を更に備える、実施態様１に記載の手持ち式ミスト噴霧装置。

（６） 前記第１及び第２の液体が反応物質を含む、実施態様５に記載の手持ち式ミスト噴霧装置。
（７） 前記第１及び第２の液体がタンパク質を含む、実施態様５に記載の手持ち式ミスト噴霧装置。

Claims (7)

1. ａ）変換器、及び前記変換器に連結された第１のホーン部分と該第１のホーン部分に物理的に接続され、かつ前記第１のホーン部分から取り外し可能な第２のホーン部分とを有する細長いホーンを有する音波発生器であって、前記第１のホーン部分に供給された音波エネルギーが前記第２のホーン部分に伝導される、音波発生器と、
   ｂ）前記音波発生器に連結された電源と、
   ｃ）第１の液体が入った少なくとも１つのリザーバと、
   ｄ）前記第１の液体を前記第２のホーン部分を通じて前記第１のホーン部分の遠位の供給開口部に供給するための、前記少なくとも１つのリザーバからの導管と、を備えた、手持ち式ミスト噴霧装置。
2. 前記リザーバ及び前記第２のホーン部分が使い捨て式である、請求項１に記載の手持ち式ミスト噴霧装置。
3. 前記第１の液体が水性である、請求項１に記載の手持ち式ミスト噴霧装置。
4. 前記第１の液体が治療薬を含む、請求項３に記載の手持ち式ミスト噴霧装置。
5. 第２の液体が入った第２のリザーバと、前記第２の液体を前記第２のホーン部分を通じて前記第１の供給開口部近くの遠位の第２の供給開口部に供給するための、前記第２のリザーバからの第２の導管と、を更に備える、請求項１に記載の手持ち式ミスト噴霧装置。
6. 前記第１及び第２の液体が反応物質を含む、請求項５に記載の手持ち式ミスト噴霧装置。
7. 前記第１及び第２の液体がタンパク質を含む、請求項５に記載の手持ち式ミスト噴霧装置。

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