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技術 液体を霧状にするためのエアゾール生成装置及び霧状にされる液体の温度制御の方法

出願人 コーニンクレッカフィリップスエヌヴェ
発明者 ベントヴェルセンペトルスヘンリカスコーネリアスヒュアイゲンヘンドリック
出願日 2012年2月15日 (7年9ヶ月経過) 出願番号 2013-554960
公開日 2014年4月10日 (5年8ヶ月経過) 公開番号 2014-508597
状態 特許登録済
技術分野 治療用噴霧、吸入、呼吸装置
主要キーワード フロント表面 機械的動き 弾力部材 内面領域 毛管充填 移動素子 率限界 液体センサ
関連する未来課題
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この項目の情報は公開日時点(2014年4月10日)のものです。
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図面 (9)

課題・解決手段

エアゾール生成装置20は、液体を霧状にするための貯蔵部1と、前記貯蔵部から受け取られた液体の一部を霧状にするための噴霧化室3とを有する。エアゾール生成装置は、更に、圧電素子4により作られる熱により生じる噴霧化室の液体の温度上昇を低下させるため、前記噴霧化室に受け取られた液体の他の一部を前記貯蔵部からの液体と使用時に交換するための液体交換手段7、8を更に有する。

概要

背景

メッシュを使用して噴霧化室内に受け入れ液体を霧状にするために圧電結晶を使用する超音波タイプ噴霧器のような、幾つかの異なるタイプの噴霧器が知られている。圧電結晶は、例えば、小さな液滴の噴霧を形成するために、メッシュを通って液体を分散させる当該メッシュを振動させるために用いられる。他の例では、圧電結晶は、メッシュを通って霧状にさせる噴霧化室内の液体を振動させるために用いられる。薬のような或る液体の温度は、特定の限度内に保たれなければならない。効率限界のため、圧電結晶は、その端子で提供される電気的エネルギーの一部を機械的動きに変え、他の一部を熱に変える。

概要

エアゾール生成装置20は、液体を霧状にするための貯蔵部1と、前記貯蔵部から受け取られた液体の一部を霧状にするための噴霧化室3とを有する。エアゾール生成装置は、更に、圧電素子4により作られる熱により生じる噴霧化室の液体の温度上昇を低下させるため、前記噴霧化室に受け取られた液体の他の一部を前記貯蔵部からの液体と使用時に交換するための液体交換手段7、8を更に有する。

目的

貯蔵部1を室3と結合させている供給チャネル2は、噴霧化室の毛管充填を提供する

効果

実績

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請求項1

貯蔵部と、前記貯蔵部から液体の一部を使用時に受け取るための噴霧化室とを有する液体を霧状にするためのエアゾール生成装置であって、前記噴霧化室に結合され、液体の一部を振動させるための振動手段と、前記噴霧化室に受け取られた液体の他の一部を前記貯蔵部からの液体と使用時に交換するための液体交換手段を更に有する、エアゾール生成装置。

請求項2

前記液体交換手段が前記貯蔵部と前記噴霧化室との間に結合される少なくとも一つのチャネルを有する、請求項1に記載のエアゾール生成装置。

請求項3

前記液体交換手段が、前記貯蔵部から前記噴霧化室への液体の一部を使用時に供給するための供給チャネルと、前記噴霧化室から前記貯蔵部への液体の他の一部を供給するための戻りチャネルとを有する、請求項1に記載のエアゾール生成装置。

請求項4

前記液体交換手段がポンプ手段を有する、請求項1乃至3の何れか一項に記載のエアゾール生成装置。

請求項5

前記ポンプ手段が前記振動手段の制御に依存して動作する、請求項4に記載のエアゾール生成装置。

請求項6

前記貯蔵部に含まれる液体の温度を低下させるための冷却手段を更に有する、請求項1乃至5の何れか一項に記載のエアゾール生成装置。

請求項7

前記液体交換手段が、更に、液体の他の一部の温度を低下させるための冷却手段を有する、請求項1乃至5の何れか一項に記載のエアゾール生成装置。

請求項8

前記噴霧化室に含まれる液体の一部の温度を測定するための温度検知手段を更に有し、前記冷却手段及び/又は前記ポンプ手段は、測定された温度に依存して動作する、請求項6又は7に記載のエアゾール生成装置。

請求項9

前記噴霧化室は、液体が前記振動源と前記メッシュとの間のスペースにおいて受け取られるように設けられ、前記振動手段は、前記スペースに含まれる液体に振動を生じさせ、前記メッシュは、振動の結果として、小さな液滴の噴霧として前記噴霧化室に受け取られる液体の他の一部を分散させるための複数の開口部を持つ、請求項1乃至8の何れか一項に記載のエアゾール生成装置。

請求項10

使用時に、前記貯蔵部と前記噴霧化室との相対的な位置の高さの違いが、重力の結果として前記貯蔵部から前記噴霧化室への液体の流れを引き起こす、請求項1乃至9の何れか一項に記載のエアゾール生成装置。

請求項11

前記貯蔵部は、計量室及びオーバフロー室を有し、前記計量室は霧状にされる液体のボリュームを定め、前記計量室は、液体が前記エアゾール生成装置の外から前記計量室に注入されて、過度のボリュームの液体が前記オーバフロー室に保持されるように設けられ、前記噴霧化室は、前記計量室から液体の一部を受け取るように設けられ、前記計量室と前記噴霧化室との間で液体の他の一部を交換する、請求項1乃至10の何れか一項に記載のエアゾール生成装置。

請求項12

貯蔵部から受け取られる液体の一部を霧状にするための噴霧化室を有するエアゾール生成装置で霧状にされる液体の温度制御の方法であって、前記貯蔵部に液体を充填するステップと、前記噴霧化室の液体の一部を受け取るステップと、液体の一部の霧状化を制御するために振動手段を制御するステップと、前記貯蔵部と前記噴霧化室との間で、前記噴霧化室に受け取られた液体の他の一部を交換するステップとを有する、方法。

請求項13

他の一部を交換するステップが、前記噴霧化室及び/又は前記振動手段に含まれる液体の温度に依存する、請求項12に記載の方法。

請求項14

前記交換するステップが、前記噴霧化室から戻りチャネルを介して前記貯蔵部への液体の流れを生成するステップを含む、請求項12又は13に記載の方法。

請求項15

前記振動手段を制御するステップが、前記貯蔵部に含まれる液体の温度に依存する、請求項14に記載の方法。

技術分野

0001

本発明は、液体を霧状にするためのエアゾール生成装置に関する。斯様なエアゾール装置は、例えば患者による吸入のための薬を霧状にするために用いられ、これにより霧状にされた薬が患者の肺内の付着を通じて患者に投与される。本発明は、更に、霧状にされるべき液体の温度制御の方法に関する。液体は、例えば薬である。

背景技術

0002

メッシュを使用して噴霧化室内に受け入れた液体を霧状にするために圧電結晶を使用する超音波タイプ噴霧器のような、幾つかの異なるタイプの噴霧器が知られている。圧電結晶は、例えば、小さな液滴の噴霧を形成するために、メッシュを通って液体を分散させる当該メッシュを振動させるために用いられる。他の例では、圧電結晶は、メッシュを通って霧状にさせる噴霧化室内の液体を振動させるために用いられる。薬のような或る液体の温度は、特定の限度内に保たれなければならない。効率限界のため、圧電結晶は、その端子で提供される電気的エネルギーの一部を機械的動きに変え、他の一部を熱に変える。

発明が解決しようとする課題

0003

圧電結晶が噴霧化室内に受け取られる液体と直接的又は間接的に接触するので、圧電結晶により生じる熱は、液体の温度上昇を引き起こす。噴霧化室内の液体の温度上昇を低減させることが、本発明の目的である。

0004

この目的は、請求項1に記載の液体を霧状にするためのエアゾール生成装置で達成される。噴霧化室内の液体が貯蔵部から受け取られて、振動手段により振動を生じる。効率限界のため、振動手段は、噴霧化室及びその中の液体の温度を上昇させる熱を生むだろう。この温度上昇を制限するために、噴霧化室内に受け取られる液体の他の一部が、貯蔵部からの液体と交換される。貯蔵部の液体は、振動源により生成される熱による影響を受けず、従って、噴霧化室に含まれる液体の部分より低い温度を持つ。液体の他の一部を貯蔵部に含まれる液体と交換することにより、噴霧化室に含まれる液体の一部の温度上昇が制限され、噴霧化室に含まれる液体の温度は低下する。

0005

或る実施形態において、噴霧化室のボリュームは0.1ml〜0.2mlの範囲であり、噴霧化室及び貯蔵部のボリュームの合計は0.25ml〜1.75mlの範囲である。他の実施形態では、貯蔵部のボリュームは、噴霧化室のボリュームより少なくとも5倍大きい。

0006

或る実施形態において、バイアル小瓶)のような外部ソースから貯蔵部を充填するためのエアゾール生成装置が設けられる。他の実施形態において、エアゾール生成装置は、外部ソースから受け取られる液体を計量するための他の貯蔵部を有し、貯蔵部は、他の貯蔵部から計量された液体の量を受け取るように設けられる。

0007

他の実施形態において、メッシュは、噴霧化室の開口部間に取り付けられ、振動源がメッシュを振動するように設けられる。メッシュの振動は、噴霧化室内に含まれる液体がメッシュの穴を通るようにさせ、メッシュのフロント表面からリリースされる液滴を形成させる。

0008

他の実施形態において、噴霧化室は、メッシュと振動源との間にギャップを形成するように構築される。噴霧化室に受け取られる液体の部分は、メッシュと振動源との間のスペースに入れられる。振動源は、スペースに含まれる液体の圧力波を引き起こし、液体をメッシュの穴を通るようにさせ、これにより液滴の噴霧を形成させる。

0009

貯蔵部と噴霧化室との間で液体を交換するための交換手段は、例えば、チャネルポンプ又は両方を含む。液体は、例えば毛細管力又は重力から生じてもよい。他の実施形態において、貯蔵部及び噴霧化室は、使用時に噴霧化室が重力の結果として満たされるように、各々と関連して配置される。貯蔵部は、噴霧化室と連結していてもよいし、開口部を通って貯蔵部からの液体で噴霧化室が満たされ得るように、貯蔵部及び噴霧化室が結びつく当該開口部を壁に持ってもよい。交換をサポートするために、交換手段は、更に、噴霧化室から貯蔵部へ前記他の一部を供給するための戻りチャネルを有する。

0010

他の実施形態において、交換手段は、噴霧化室の液体の測定された温度に依存して制御される例えばポンプのような能動部品を含んでもよい。測定された温度が予め定められた閾値を越えるとき、ポンプは、噴霧化室に含まれる液体をフラッシュする(流す)ように作動する。他の実施形態において、エアゾール生成装置は、更に、貯蔵部又は噴霧化室に含まれる液体の温度を測定するための温度検知手段を有する。噴霧化室に含まれる液体を霧状にするため、噴霧化室及び貯蔵部の液体の総量は、減少する。これは、貯蔵部及び噴霧化室に含まれる液体の温度上昇を引き起こす。貯蔵部又は噴霧化室に含まれる液体の温度が予め定められた閾値を越える場合、霧状にすることは、止められ、休止され、又は、霧状手段により生じる熱が低減されるように減少した電力レベルで続けられる。他の実施形態において、液体交換手段は、更に冷却手段を有する。これらの冷却手段は、例えば戻りチャネルに結合されるヒートシンクのような受動部品である。冷却手段は、例えば噴霧化室及び/又は貯蔵部内で測定された液体温度に依存して動作するペルティエ素子のような能動部品である。

0011

前記目的は、更に、請求項12によるエアゾール生成装置で霧状にされる液体の温度制御の方法で達成される。

0012

本発明の特定の実施形態が、以下の図面を参照して、単なる例示として説明されるだろう。

図面の簡単な説明

0013

図1は、エアゾール生成装置の実施形態を示す。
図2aは、エアゾール生成装置の他の実施形態を示す。
図2bは、メッシュに結合される振動手段の実施形態を示す。
図3は、一つの戻りチャネル及びポンプ手段を有するエアゾール生成装置の他の実施形態を示す。
図4は、供給チャネル内にポンプ手段を有するエアゾール生成装置の他の実施形態を示す。
図5は、冷却手段を有するエアゾール生成装置の実施形態を示す。
図6は、計量室を持つエアゾール生成装置の実施形態を示す。
図7は、ポンプ手段の実施形態を示す。
図8は、エアゾール生成装置で霧状にされる液体の温度制御の方法の実施形態を示す。

実施例

0014

図1乃至図6は、貯蔵部1と、噴霧化室3と、噴霧化室と貯蔵部との間に結合される液体交換手段2、7、8を有するエアゾール生成装置の実施形態を示す。液体交換手段は、使用時に貯蔵部から噴霧化室へ液体の一部を供給し、噴霧化室内に受け取られている液体の他の一部を貯蔵部からの液体と交換する。図1は、噴霧化室3の開口部間に取り付けられたメッシュ5を持つエアゾール生成装置20又は噴霧器を示す。メッシュは、例えば小さな穴を持つ薄い金属プレートにより実現される。圧電素子のような振動手段4は、噴霧化室と結合され、動作時に、生成された熱及び振動が噴霧化室に含まれる液体へ転送される。図2aは、振動手段4が噴霧化室3と結合される噴霧器20の他の実施形態を示す。この実施形態において、振動手段は、例えばOリング形状の圧電素子である。メッシュが凹形状を持つ正面図を示す図2bを参照すると、圧電素子はメッシュ5に接続されている。圧電素子の振動の動きの間、圧力がメッシュ近傍で働き、液滴として穴を通る液体の放出を生じさせ、噴霧剤を作る。図1及び2の両方で示された実施形態において、エアゾール6へ霧状にされる液体は、圧電素子4の振動により、メッシュ5の穴を通って駆動される。圧電素子で生じる熱は、噴霧化室3に含まれる液体の温度上昇を引き起こす。実施形態において、噴霧化室3ボリュームは0.1ml〜0.2mlの範囲であり、貯蔵部1及び噴霧化室のボリュームの合計は0.25ml〜0.75mlの範囲にある。結果的に噴霧6になる噴霧化出力レートは、例えば0.25ml/分〜1.5ml/分の範囲にある。0.25ml/分の出力レート及び0.75mlの貯蔵部及び噴霧化室のボリュームの合計で、液体を霧状にするには、約3分かかる。この3分の間に、圧電素子の発熱は、液体の温度上昇、よって噴霧6の温度上昇を引き起こす。この温度上昇は、薬のような或る液体にとって望ましくない。生成された熱は、噴霧6の低減される出力の流れという犠牲で、低電力レベルで振動手段4を動作させることにより低減できる。圧電素子が動作する電力レベルは、圧電素子が駆動される周波数デューティサイクル及び電圧レベルを決定するコントローラ13により制御される。噴霧器20は、更に、供給チャネル2を介して噴霧化室と結合される貯蔵部1を有する。貯蔵部は、例えば、ユーザにより薬剤バイアル12からの薬で満たされる。他の実施形態では、患者のに届けられる薬のボリュームは、貯蔵部及び噴霧化室のボリュームの合計に等しい。バイアルのボリュームが貯蔵部1のボリュームより大きいので、治療に対応するボリュームを持つ計量室11の機能を貯蔵部が持つ図6の実施形態に示されるようなオーバフロー室10が加えられる。他の実施形態において、示されていないが、噴霧器は、薬のボリュームを計量するためのオーバフロー室及び計量室と、計量室から計量されたボリュームを受け取るための貯蔵部とを有する。貯蔵部のボリュームが噴霧化室のボリュームより大きいことが好ましい。噴霧器の動作時、噴霧化室3は、貯蔵部1のボリュームに含まれる液体の一部で満たされる。貯蔵部1を室3と結合させている供給チャネル2は、噴霧化室の毛管充填を提供するために必要な大きさにされる。図1は、重力が貯蔵部1から室3への液体の流れを引き起こすように、使用時に貯蔵部1は噴霧化室3より上に位置されることを得るように構成されたエアゾール装置20を示す。図3は、貯蔵部1及び噴霧化室3が供給チャネルなしで結合されたエアゾール装置20の実施形態を示す。使用時に、振動源4により生じる熱は、室3に含まれる液体へ移され、温度上昇を引き起こす。噴霧化室3の液体の温度の低減を得るために、噴霧化室と貯蔵部1の間での液体交換が実現される。液体交換は、例えば、貯蔵部1へ戻る噴霧化室3に含まれる液体の他の一部をポンプすることにより実現され、噴霧化室に含まれる液体の平均温度が低下するように、貯蔵部からの液体で噴霧化室を再び満たす。図3では、液体交換手段は、ポンプ8を持つ戻りチャネル7を有する。ポンプの動作は、例えば、図3に示されるようなコントローラ13に依存している。コントローラ13が予め定められた電力レベルを上回って圧電素子4を駆動するとき、ポンプ8は作動し、噴霧化室3に含まれる液体をフラッシュすることが可能であるように圧電素子が駆動されることを止めた(霧状にすることが停止又は休止した)後、ポンプは、所定時間、動作し続ける。噴霧器20は、更に、図3に示されるような温度検知手段14を有し、コントローラ13によるポンプ8の動作は、更に、噴霧化室3及び/又は貯蔵部1の液体の温度に依存する。また、振動手段4が動作される電力レベルは、測定された温度に応じてコントローラ13により調整される。図4に示された実施形態を続けて参照すると、ポンプ手段8は、また、供給チャネル2に供給される。この実施形態は、室への充填が重力から独立してなされるので、噴霧化室3に対する貯蔵部1の位置決めに関して、より多くの自由度を供給する利点を持つ。噴霧化室と貯蔵部との間での液体交換による温度低下が不十分な場合、冷却手段9が噴霧器20に含まれてもよい。図5は、冷却手段9が戻りチャネル7に加えられた実施形態を示す。冷却手段は、ペルティエ素子のような能動部品でもよいし、冷却液体を使用してもよいし、又はヒートシンクのような受動部品でもよい。実施形態において、戻りチャネル7の表面領域は、周囲の物質又は空気との改善された熱交換を可能にするために、ヒートシンクで拡大される。図に示されていない他の実施形態において、及び貯蔵部の壁の内面領域及び形状は、液体と貯蔵部の材料との間での熱交換を最適化するため、貯蔵部に含まれる液体との接触領域を最大にするのに適している。貯蔵部は、例えば銅のような低い比熱を持つ物質で、好ましくは作られている。貯蔵部は、更に、転送された熱を噴霧器を囲む周囲空気へ容易に交換できる領域へ熱を転送するのに適した熱導体と結合される。図に示されていない他の実施形態において、液体センサは貯蔵部と噴霧化室との間に位置されて、霧状にされる液体がほぼ全てエアロゾル化されると、このことがコントローラにより検出され、ポンプ手段及び振動手段はスイッチを切られる。図7は、図7の左図に示されるような複数の移動素子32を有するポンプ手段8の一例を示す。複数の移動素子32は、図7の右図を参照すると、液体の流れ33に結果的になる動きのような蠕動運動を作るために、弾力部材31と複数の移動素子との間に固定される可撓性のチューブ又はチャネル30を連続して押圧する。液体は、ポンプ8と直接接触してないので、これは、ポンプが定期的に掃除される必要がないという利点を持つ。衛生のために、可撓性のチューブ30は、噴霧器の使用の後、掃除されるか又は置き換えられてもよい。

0015

図8は、エアゾール生成装置20において霧状にされる液体の温度制御の方法の実施形態を示す。当該方法は、貯蔵部1を薬で充填するステップ40を有する。これは、治療に対応して計量されるボリュームであってもよい。貯蔵部1を充填した後、又はその間、次のステップ41において、液体の一部は、噴霧化室3に受け取られ、噴霧化室3は受け取られた液体を霧状にする。次に、患者による噴霧器20の発動の後のステップ42において、コントローラ13は、小さな滴の噴霧6の生成を引き起こす振動手段4を起動させる。振動手段4に供給されるエネルギーの一部は、熱として消散される。霧状にする間、当該方法の次のステップ43において、噴霧化室3の液体の温度がセンサ14で測定される。コントローラ13は、ステップ44において、予め定められた閾値と測定された温度とを比較する。温度が前記閾値より高い場合、コントローラ13は、後続のステップ45において、噴霧化室3の液体の温度が予め定められた閾値より下がるまで、噴霧化室と貯蔵部との間で液体を交換させるために、ポンプ手段8を起動させる。当該方法の他の実施形態において、コントローラ13は、測定された液体温度が図8点線により示されるような他の予め定められた閾値を上回って上昇した場合、振動手段4が駆動される電力レベルを低下させる。他の実施形態においては、液体温度を測定するステップがなく、患者が噴霧器を起動させるとき、噴霧化室と貯蔵部との間で液体の交換が開始される。

0016

本発明をまとめると、エアゾール生成装置20は、霧状にされる液体を含むための貯蔵部1と、貯蔵部から受け取られる液体の一部を霧状にするための噴霧化室3とを有する。エアゾール装置は、更に、振動源4により生じる熱により生じる噴霧化室の液体の温度上昇を低減するために貯蔵部からの液体と、噴霧化室に受け取られた液体の他の一部とを使用時に交換するための液体交換手段7、8を有する。

0017

本発明は、図面及び前述の説明で例示され詳述されたが、斯様な図例及び説明は、図示的又は例示的であって、限定的ではないとみなされるべきであり、本発明は、開示された実施形態に限定されない。図面、明細書及び添付の請求の範囲の検討から、開示された実施形態に対するバリエーションは、請求された本発明を実施する際、当業者により理解され遂行できる。例えば、上記の実施形態において、振動手段は、液体の圧力波を引き起こして、液体がメッシュを通過するようにさせて、小さな液滴の噴霧を形成させる。本発明は、また、振動手段がメッシュ又はノズルプレートの振動を直接又は間接的に引き起こすために用いられ、振動手段により生じる熱が霧状にされた液滴の噴霧の温度上昇を引き起こす他の装置を持つ噴霧器に適用できる。

0018

請求項において、「を有する」という用語は、他の要素又はステップを除外しないし、不定詞「a」又は「an」は、複数を除外しない。特定の手段が相互に異なる従属請求項において再引用されるという単なる事実は、これら手段の組合せが、有利に使用できないことを示さない。請求項内の何れの参照符号も、範囲を制限するものとして解釈されてはならない。

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