JP7210655B2 - 無菌エアゾールミスト化デバイス - Google Patents

Description

本発明は、永久音波発生器並びに取り替え可能な液体貯溜部及びノズルを使用する、無菌ミスト化デバイスに関する。

スプレー及び／又はミスト化デバイスは、多くの場合、化粧品及び一般的なヘルスケア液を送出するために使用される。低コストシステムは、何らかの形態のノズルを有するドロッパ及び／又はスクイーズボトルを使用し、液体がそのノズルを通して押し出されて、比較的無制御の投与量及び液滴直径を提供する。

高価なシステムは、定量ポンプ及び／又は高価なエアゾール形成構成要素を使用し得る。例えば、Ｈｓｅｉｈらの米国特許第７９９２８００号、及びＨｓｅｉｈらの米国特許出願公開第２０１２０３１８２６０号は、圧電及び／又は磁気駆動によって駆動されて、エアゾールミストを発生させるネブライザを開示する。

他の例としては、Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｐａｒｔｎｅｒｓｈｉｐ ＰＬＣ社の欧州特許第６１５４７０（Ｂ１）号、Ｈａｉｌｅｓらの米国特許第７５５０８９７号、及びＢｒｏｗｎらの米国特許第７９７６１３５号が挙げられ、それらは、振動子を使用して、ノズルの外面から液滴を吐出する液体吐出装置を開示する。

最後に、寺田らの米国特許第６８６３２２４号、山本らの米国特許第６９０１９２６号、及び江崎らの米国特許第８２８６６２９号は、超音波液体噴霧デバイスを開示する。

残念ながら、これらの高価な構成要素は、繰り返された使用を通して汚染され得、注意深い洗浄又は廃棄が必要となり得る。

必要とされるものは、制御された用量及び粒子／液滴サイズのエアゾールミストを送出するための比較的低コストのシステムである。

驚いたことに、細長い音波ホーンの端部に装着されたサブミリサイズのノズルを通して液体を超音波で噴霧することにより、貯溜部に収容された液体が超音波ホーンに触れることを防止することによって、安価な無菌噴霧が供給されることを我々は見出した。

一実施形態では、ハンドヘルドミスト化デバイスは、音波発生器と、音波発生器に結合される電力源と、液体を収容する少なくとも１つの貯溜部と、少なくとも１つの貯溜部から、音波発生器に取り外し可能に結合されるノズルまで延在する導管と、を収容するように配設及び構成される分配ウィンドウを有するハウジングを有する。音波発生器は、変換器と、変換器に結合される近位端、及び遠位端を有する細長いホーンとを備え、ノズルは、ホーンの遠位端に取り外し可能に結合される。したがって、その装置は、ノズルにおいて形成される送出開口部を通して液体を送出し、音波発生器の作動が、ノズルにおいて液体を活性化させて、分配ウィンドウを通して送出されるエアゾールプルームを発生させる。

本発明の一実施形態に従う、ハンドヘルド無菌ミスト化デバイスの斜視図である。 内部構成要素を示すためにハウジングが取り除かれた、図１のハンドヘルド無菌ミスト化デバイスの側面図である。 内部構成要素を示すためにハウジングが取り除かれた、図１及び図２のハンドヘルド無菌ミスト化デバイスの使い捨てカートリッジの側面図である。 図１のハンドヘルド無菌ミスト化デバイスにおいて有用な様々なノズルとレセプタクルとの組み合わせの斜視図である。 図１のハンドヘルド無菌ミスト化デバイスにおいて有用な様々なノズルとレセプタクルとの組み合わせの斜視図である。 図１のハンドヘルド無菌ミスト化デバイスにおいて有用な様々なノズルとレセプタクルとの組み合わせの斜視図である。 ホーンの遠位端に移動し得る液体の望まれないミスト化を防止する表面特徴を有する音波ホーンの遠位端の詳細な側面図である。 本発明の第２の実施形態に従う、ハンドヘルド無菌ミスト化デバイスの要素の斜視図である。 本発明の第３の実施形態に従う、ハンドヘルド無菌ミスト化デバイスの概略断面図である。 本発明の第４の実施形態に従う、ハンドヘルド無菌ミスト化デバイスの概略断面図である。

本発明は、比較的高価な音波発生器及びホーンが、ミスト化デバイスによって分配される液体から分離されるので、従来の音波ミスト化デバイスよりも経済的であるハンドヘルド音波ミスト化デバイスに関する。このように、ミスト化デバイスは、ホーン上での液体の有意な蓄積なしに、液体を補充され得る。

デバイスの１つの形態では、導管は、ホーンから離れる方向に液体を指向するように配設及び構成されたシステムにおいて、分配されることになる液体をホーンの先端に送出し、これによって、ホーンは、液体によって汚染されず、更に、デバイスから分配されるその後の液体は、以前に分配された液体によって汚染されない。

図１～図５に示されるように、液滴を含むエアゾール（本明細書では「ミスト」又は「プルーム」と称す）を形成するために有用なハンドヘルドミスト化デバイス１００（音波発生器２００、液体送出システム３００、並びに電力及び制御システム４００を含む）は、ハウジング５００内に収容される。音波発生器２００は、変換器２０２と、変換器２０２に結合される近位端２０６、及びその反対でハウジング５００内の開放分配ウィンドウ５０２を通して視認可能である遠位端２０８を有する細長いホーン２０４とを含む。変換器２０２は、電線（図示せず）などの電気的接続を通して、電力及び制御システム４００に結合される。

液体送出システム３００は、折り畳み可能な貯溜部３０２、導管３０４、少なくとも１つの送出開口部３０８を有するノズル３０６、及びリニアモータ３１０を含む。リニアモータ３１０のピストン３１２は、貯溜部３０２の下部表面３１４と接触して、貯溜部から導管３０４内に液体を押し込む。リニアモータ３１０は、電線（図示せず）などの適切な電気的接続を通して、電力及び制御システム４００にも結合される。導管３０４は、折り畳み可能な貯溜部３０２からノズル３０６まで液体を導き、ノズル３０６は、細長いホーン２０４の遠位端２０８に物理的に結合される。ノズル３０６は、ハウジング５００の分配ウィンドウ５０２を通して折り畳み可能な貯溜部３０２から大気まで液体を分配するように配設及び構成されている。ノズル３０６は、カバー５０４で分配ウィンドウ５０２を閉じることによって、保管の際に保護される。

上述の液体送出システム３００は折り畳み可能な貯溜部３０２及びリニアモータ３１０を含むが、当業者は、他のシステムが使用され得ることを認識するであろう。折り畳み可能な貯溜部及びリニアモータは、貯溜部から制御された量の液体を送出するという問題に対する１つの解決策を提供する。代替のシステムもまた使用してよい。例えば、貯溜部及びポンプと同じ機能性は、ピペット、注射器、スクイーズ可能なバッグ、圧力作動貯溜部、及び更には重力送り装置のうちの１つ又は２つ以上を介して実現され得る。

図１～図５のハンドヘルドミスト化デバイス１００の操作コストを低減するために、ハウジング５００は、音波発生器２００、電力及び制御システム４００、及び液体送出システム３００のリニアモータ３１０を含む構成要素を格納する第１の電気機械区分５０６（図２に示される）、並びに折り畳み可能な貯溜部３０２、導管３０４、少なくとも１つの送出開口部（図４Ａ～図４Ｃにおいて３０８ａ、３０８ｂ、及び３０８ｃとして示される）を有するノズル３０６を格納する第２の液体区分５０８（図３に示される）を含む。図３に示されるように、液体区分５０８は、電気機械区分５０６に確実に装着され得る別個の取り外し可能な区分である。あるいは、液体区分５０８は、取り替え用の折り畳み可能な貯溜部３０２、導管３０４、及びノズル３０６を受容するように配設及び構成されているハウジング５００における開放可能なコンパートメントであり得る。

電力及び制御システム４００は、ハウジング５００内に配接される帯電ポート４０４に電気的に接続される、充電可能なバッテリー４０２などの電力源を含む。電力及び制御システム４００はまた、両方ともハウジング５００に配設されるオン／オフスイッチ４０６及び起動スイッチ４０８、並びに１つ又は２つ以上の制御盤４１０を有する。電力源は、好ましくは、取り替え可能及び／又は充電可能であり、キャパシタ又は、より好ましくは、バッテリーなどのデバイスを含み得る。現在好まれる実施形態では、電力源４０２は、限定されないが、リチウムポリマーバッテリーを含むリチウム系電池などの再充電可能電池である。内部電源の一例は、少なくとも約２００ミリアンペア時（ｍＡｈ）の容量を有し、かつ約３．７Ｖの電圧を供給する、リチウムポリマー電池である。

ノズル（図４Ａ～図４Ｃにおいて３０６ａ、３０６ｂ、及び３０６ｃとして示される）と細長いホーン２０４の遠位端２０８との間の相互作用は、図４Ａ～図４Ｃにおいてより詳細に示される。ノズル３０６は、細長いホーン２０４の遠位端２０８に形成されたレセプタクル２１０にしっかりと嵌着される。この実質的な物理的結合は、ノズル３０６が細長いホーン２０４の遠位端２０８と共に振動することを可能にし、ノズル３０６から分配される、超音波で駆動されるミストを供給する定常波を引き起こす。図４Ａ～図４Ｃにおいて示される好ましい実施形態では、ノズル３０６は、細長いホーン２０４の遠位端２０８から離れて延在して、液体が遠位端上に漏洩して、遠位端を汚染する可能性を低下させる。

図４Ａでは、ノズル３０６ａは、実質的に筒状で、複数の送出開口部３０８ａを備え、細長いホーン２０４の遠位端２０８ａにおいてレセプタクル２１０ａに嵌着する。

図４Ｂでは、ノズル３０６ｂは、截頭円錐形状を有し、単一の細長い送出開口部３０８ｂを備え、細長いホーン２０４の遠位端２０８ｂにおいてレセプタクル２１０ｂに嵌着する。

図４Ｃでは、ノズル３０６ｃは、台形断面を有し、実質的に矩形の送出開口部３０８ｃを備え、細長いホーン２０４の遠位端２０８ｃにおいてレセプタクル２１０ｃに嵌着する。

ノズル３０６の送出開口部（複数可）３０８のサイズ、形状、数、及び配置は、ミスト化デバイス１００によって生じるミストのプルームを定義する。送出開口部（複数可）３０８は、エアゾールミストを送出するように寸法決めされる。各送出開口部は、好ましくは約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（開口部全体で）を有する。好ましい送出開口部は、概して円形であるが、当業者は、特に所望のエアゾール特性を達成するようにこれを修正することができる。送出開口部の数は、所望のミスト流量を送出するように選択される。１つの送出開口部を有するノズルは、有用なエアゾールプルームを生成することが示されたが、６つ及び７つの開口部を有する他のノズルも、有用なエアゾールプルームを生成した。したがって、当業者は、１～１０を超える送出開口部を選択し得る。

細長いホーン２０４の遠位端２０８上には、ノズル３０６から離れて細長いホーン２０４の遠位端２０８に移動し得る任意の液体からミストが形成されるのを実質的に防止するための表面特徴２１２が配置され得る。図５に示されるように、これらの表面特徴２１２は、任意の音波運動がノズル３０６から分配される液体のプルーム内に望まれない液体を駆動することを防止するために、ホーンの軸に対して鋭角を有する。

図６に概略的に示される代替的な実施形態では、貯溜部３０２’は、例えば、重力によって導管３０４’を通して、開口部３１０’を有するノズル３０６’に送給する。図１～図５の実施形態に類似して、ノズル３０６’は、音波発生器（図示せず）の細長いホーン２０４’の遠位端２０８’に形成されるレセプタクル２１０’に嵌着する。音波発生器の作動が、ノズル３０６’において液体を活性化させ、送出開口部３１０’を通して液体を駆動して、エアゾールプルームを発生させる。この実施形態では、液柱の高さが、使用中に及び／又は複数の使用にわたって有意な流量変動を導入しないことが好ましい。

図７に概略的に示される代替的な実施形態では、貯溜部１０００は、例えば、重力によって導管１００６を通して、複数の送出開口部１００４を有するノズル１００２に送給する。音波発生器１０１０の細長いホーン１００８は、貯溜部１０００の基部１０１４の近位のレセプタクル１０１２に嵌着して、細長いホーン１００８の遠位端１０１６が、ノズル１００２の後部壁１０１８（送出開口部１００４の反対側）に接触することを可能にする。音波発生器１０１０の作動が、ノズル１００２において液体を活性化させ、送出開口部１００４を通して液体を駆動して、エアゾールプルームを発生させる。

図８に概略的に示される別の代替的な実施形態では、貯溜部１０００’は、導管１００６’を通して重力によって、キャップ１００２’の形態（音波発生器１０１０の細長いホーン１００８の遠位端と係合するように寸法決めされる）のノズルに送給する。この場合もやはり、細長いホーン１００８の有効な遠位端１０１６は、キャップ１００２’の後部壁１０１８’と接触する。音波発生器１０１０の作動が、ノズル１００２’において液体を活性化させ、送出開口部１００４’を通して液体を駆動して、エアゾールプルーム１０２０を発生させる。

当業者は、本発明のハンドヘルド音波ミスト化デバイスの一般的アセンブリを認識するであろう。しかしながら、以下の要素の相互作用を考慮することが重要である。第１に、ホーンの遠位端及びノズルは、密に嵌着して、ホーンから送出開口部の反対側のノズルの壁までの非効率的な運動伝達によるエネルギー損失を最小化して、発熱性を最小化し、結果として生じるエアゾールプルームの制御を最大化しなければならない。細長いホーンは概して金属性、好ましくはアルミニウム及び／又はチタンであるので、ノズルは、硬質プラスチックから作製されなければならない。例えば、図１～図５の実施形態では、ノズルは、金属又はエンジニアリングラスチックで形成され得、適切な許容差内で機械加工又は成形されて、細長いホーンの遠位端においてレセプタクルに嵌着し得る。有用な材料の非限定的な一覧としては、アセタール樹脂（ＤＥＬＲＩＮ（登録商標）ブランドでＤｕＰｏｎｔ（登録商標）Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｐｏｌｙｍｅｒｓ社から入手可能なものなど）、ポリエーテルエーテルケトン類、アモルファス熱可塑性ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）樹脂（ＵＬＴＥＭ（登録商標）ブランドでＳＡＢＩＣ社から入手可能なものなど）が挙げられる。加えて、図６～図８の実施形態では、ノズルは、貯溜部と一体に、及び同じ材料で形成され得る。あるいは、ノズルは、前述の材料のうちの１つから形成されて、安価な及び／又は取り扱いがより容易な材料で形成される貯溜部及び／又は導管と組み合わせられてもよい。

ハウジングは、プラスチック射出成形、又はそれ以外の好適な技法によって作製でき、人間工学的で、しかもユーザーの手に心地良くフィットするように適合されていることが好ましい。好ましい実施形態では、ハウジングは、約２０ｃｍまで、より好ましくは約１５ｃｍまで、最も好ましくは約１０ｃｍまでの最大線寸法（長さ）を有する。その長さに垂直な最大寸法は、好ましくは８ｃｍ、より好ましくは５ｃｍである。

貯溜部とノズルとの間の導管は、製造の容易さのために、好ましくは十分に可撓性である。しかしながら、導管の直径は、液体を分配するために貯溜部に印加される圧力と共に変化しないことが好ましい。このことは、エアゾールプルームを塗布する際に分配される液体の体積の制御を可能にする。

好ましい実施形態では、ノズルが細長いホーンの遠位端に結合可能であるやり方で、液体区分は、電気機械区分から取り外し可能である。例えば、液体区分（例えば、図３、又は図６～図８のいずれか）は、電気機械区分に摺動可能に係合可能であり得、図４Ａ～４Ｃのノズルなどは、ホーンのレセプタクル内に摺動するように向けられる。あるいは、図８の実施形態のキャップ１００２’は、ホーンの遠位端上にスナップ嵌めし得る。

本発明は、現在供給されているものよりも衛生的な方式で、薬剤及び／又は保湿液のエアゾールプルームを送出するのに有用である。エアゾールプルームの音波発生は、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の液滴サイズを有する非常に微細なミストを供給し得る。上述のように、音波発生器は、従来のスクイーズ及びスプレーボトルよりも高価なので、高価かつ再使用可能な音波発生器及びホーンを比較的安価かつ潜在的に使い捨ての液体貯溜部から分離することが重要である。したがって、使用中に、図３に示されるもののような取り替え可能な液体区分５０８は、電気機械区分５０６内に摺動可能に挿入され得る。この結果、細長いホーン２０４の遠位端２０８は、ノズル３０６と係合される。任意の保護被覆（例えば、カバー５０４）をノズル３０６から除去することができ、ミスト化デバイス１００に通電することができる。

エアゾールプルームを作り出すために、起動スイッチ４０８は押し下げられ、リニアモータ３１０は、ピストン３１２を駆動して、貯溜部３１４の下部表面に制御された力を伝える。この動作は、ノズル３０６及び送出開口部（複数可）３０８に導管３０４を通して液体を押し込む。貯溜部が空にされるまで、この順序は繰り返され得る。現在空となっている液体区分５０８は除去され得、新しいノズル３０６を含む新しい液体区分５０８が挿入される。新しいノズルは、ミスト化デバイスの前回の使用の結果として汚染されない。

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且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） ハンドヘルドミスト化デバイスであって、
ａ）変換器と、前記変換器に結合される近位端、及び遠位端を有する細長いホーンとを備える音波発生器と、
ｂ）前記音波発生器に結合される電力源と、
ｃ）液体を収容する少なくとも１つの貯溜部と、
ｄ）前記少なくとも１つの貯溜部から、前記ホーンの前記遠位端に取り外し可能に結合されるノズルまで延在して、前記ノズルにおいて形成される送出開口部を通して前記液体を送出する導管と、を収容するように配設及び構成される分配ウィンドウを有するハウジングを備え、それによって、前記音波発生器の作動が、前記ノズルにおいて前記液体を活性化させて、前記分配ウィンドウを通して送出されるエアゾールプルームを発生させる、ハンドヘルドミスト化デバイス。
（２） 前記ハウジングが、電気機械区分及び液体区分を備える、実施態様１に記載のハンドヘルドミスト化デバイス。
（３） 前記液体区分が、前記電気機械区分に確実に装着可能なように配設及び構成されている、実施態様２に記載のハンドヘルドミスト化デバイス。
（４） 前記液体区分が使い捨てである、実施態様３に記載のハンドヘルドミスト化デバイス。
（５） 前記ホーンの前記遠位端が、その中に形成されるレセプタクルを有し、前記ノズルが、前記ホーンの前記遠位端において形成される前記レセプタクル内に取り外し可能に挿入される、実施態様３に記載のハンドヘルドミスト化デバイス。

（６） 前記液体を収容する前記少なくとも１つの貯溜部が、前記ノズルへの前記導管を通した前記液体の送出を制御するように、リニアモータに結合される折り畳み可能な貯溜部を含む、実施態様５に記載のハンドヘルドミスト化デバイス。
（７） 前記ノズルが、前記細長いホーンの前記遠位端上に取り外し可能に配置されるように配設及び構成されている、実施態様３に記載のハンドヘルドミスト化デバイス。
（８） 前記液体区分が、前記電気機械区分と摺動可能に係合するように配設及び構成されている、実施態様３に記載のハンドヘルドミスト化デバイス。

Claims (6)

1. ハンドヘルドミスト化デバイスであって、
   ａ）変換器と、前記変換器に結合される近位端、及び遠位端を有する細長いホーンとを備える音波発生器と、
   ｂ）前記音波発生器に結合される電力源と、
   ｃ）液体を収容する少なくとも１つの貯溜部と、
   ｄ）前記少なくとも１つの貯溜部の基部に近接し、近位側で開口するレセプタクルと、
   ｅ）前記少なくとも１つの貯溜部から、前記細長いホーンの前記遠位端に取り外し可能に結合されるノズルまで延在して、前記ノズルにおいて形成される送出開口部を通して前記液体を送出する導管と、を収容するように配設及び構成される分配ウィンドウを有するハウジングを備え、それによって、前記音波発生器の作動が、前記ノズルにおいて前記液体を活性化させて、前記分配ウィンドウを通して送出されるエアゾールプルームを発生させ、
   前記細長いホーンが、前記レセプタクルに嵌着するように構成され、
   前記細長いホーンが前記レセプタクルに嵌着するとき、前記ノズルが、前記細長いホーンの前記遠位端上に配置され、前記細長いホーンの前記遠位端と密に嵌着するように構成されている、ハンドヘルドミスト化デバイス。
2. 前記ハウジングが、電気機械区分及び液体区分を備える、請求項１に記載のハンドヘルドミスト化デバイス。
3. 前記液体区分が、前記電気機械区分に確実に装着可能なように配設及び構成されている、請求項２に記載のハンドヘルドミスト化デバイス。
4. 前記液体区分が使い捨てである、請求項３に記載のハンドヘルドミスト化デバイス。
5. 前記液体を収容する前記少なくとも１つの貯溜部が、前記ノズルへの前記導管を通した前記液体の送出を制御するように、リニアモータに結合される折り畳み可能な貯溜部を含む、請求項３に記載のハンドヘルドミスト化デバイス。
6. 前記液体区分が、前記電気機械区分と摺動可能に係合するように配設及び構成されている、請求項３に記載のハンドヘルドミスト化デバイス。

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