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KR20180079382A - 무균 에어로졸 미스팅 장치 - Google Patents

무균 에어로졸 미스팅 장치 Download PDF

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KR20180079382A
KR20180079382A KR1020187015143A KR20187015143A KR20180079382A KR 20180079382 A KR20180079382 A KR 20180079382A KR 1020187015143 A KR1020187015143 A KR 1020187015143A KR 20187015143 A KR20187015143 A KR 20187015143A KR 20180079382 A KR20180079382 A KR 20180079382A
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horn
horn section
reservoir
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알렉산드루 파운스쿠
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존슨 앤드 존슨 컨수머 인코포레이티드
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Abstract

핸드헬드 미스팅 장치는 음파 발생기(200), 음파 발생기에 결합된 전원(502), 제1 액체를 수용하는 적어도 하나의 저장소(302), 및 적어도 하나의 저장소로부터의 도관을 포함한다. 음파 발생기는 변환기와, 변환기에 결합된 제1 혼 섹션(206), 및 제1 혼 섹션에 물리적으로 연결되고 그것으로부터 제거가능한 제2 혼 섹션(208)을 포함하는 긴 혼을 포함한다. 제1 혼 섹션에 전달된 음파 에너지는 제2 혼 섹션으로 전도된다. 도관(218)은 적어도 하나의 저장소로부터 제2 혼 섹션을 통해 제1 혼 섹션에 대해 원위에 있는 전달 개방부로 액체를 수송한다.

Description

무균 에어로졸 미스팅 장치
본 발명은 영구적 음파 발생기 및 교체가능 액체 저장소(reservoir) 및 노즐을 채용한 무균 미스팅 장치(aseptic misting device)에 관한 것이다.
스프레이 및/또는 미스팅 장치는 종종 화장품 및 일반적인 건강 관리 액체를 전달하는 데 사용된다. 저비용 시스템은 비교적 제어되지 않은 용량 및 액적 크기를 제공하도록 액체가 이를 통해 가압되는 어떤 형태의 노즐을 갖는 드로퍼(dropper) 및/또는 스퀴지 보틀(squeeze bottle)을 채용한다.
고가의 시스템은 계량 펌프 및/또는 고가의 에어로졸 형성 구성요소를 채용할 수 있다. 예를 들어, 셰이(Hseih) 등의 미국 제7992800호 및 셰이 등의 미국 특허 출원 공개 제20120318260호는 에어로졸 미스트(aerosol mist)를 발생시키기 위해 압전 및/또는 자기 구동장치에 의해 구동되는 네뷸라이저(nebulizer)를 개시한다.
다른 예는 더 테크놀로지 파트너쉽 피엘씨(The Technology Partnership PLC)의 EP615470B1호; 헤일즈(Hailes) 등의 미국 제7550897호; 및 브라운(Brown) 등의 미국 제7976135호를 포함하며, 이들은 노즐의 외측 면으로부터 액적을 투사하기 위해 트랜스듀서(transducer)를 채용한 액체 투사 장치를 개시한다.
마지막으로, 테라다(Terada) 등의 미국 제6863224호; 야마모토(Yamamoto) 등의 미국 제6901926호; 및 에사키(Esaki) 등의 미국 제8286629호는 초음파 액체 무화 장치를 개시한다.
불행하게도, 이들 고가의 구성요소는 반복되는 사용을 통해 오염될 수 있고 세심한 세정 또는 폐기를 요구할 수 있다.
필요한 것은, 제어된 용량 및 입자/액적 크기 에어로졸 미스트를 전달하기 위한 비교적 저비용의 시스템이다.
놀랍게도, 본 발명자들은 2-파트(two-part), 긴 음파 혼(horn)을 포함하는 음파 발생기로서, 혼의 원위 단부(distal end)는 일회용이고, 그것의 단부에 배치된 적어도 하나의 서브밀리미터-크기의 노즐을 갖는, 상기 음파 발생기를 통해 액체를 초음파 무화하는 것이 저장소 내에 수용된 액체를 음파 발생기의 내구성 있는 부분으로부터 분리시킴으로써 저가의 무균 무화를 제공한다는 것을 알게 되었다.
일 실시예에서, 핸드헬드 미스팅 장치(handheld misting device)는 음파 발생기, 음파 발생기에 결합된 전원, 제1 액체를 수용하는 적어도 하나의 저장소, 및 적어도 하나의 저장소로부터의 도관(conduit)을 포함한다. 음파 발생기는 변환기와, 변환기에 결합된 제1 혼 섹션(horn section), 및 제1 혼 섹션에 물리적으로 연결되고 그것으로부터 제거가능한 제2 혼 섹션을 포함하는 긴 혼을 포함한다. 제1 혼 섹션에 전달된 음파 에너지는 제2 혼 섹션으로 전도된다. 도관은 적어도 하나의 저장소로부터 제2 혼 섹션을 통해 제1 혼 섹션에 대해 원위에 있는 전달 개방부로 액체를 수송한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 핸드헬드 무균 미스팅 장치의 사시도.
도 2는 도 1의 핸드헬드 무균 미스팅 장치의 단면도.
도 3은 도 1의 실시예의 음파 발생기 및 액체 전달 시스템의 측면도.
도 4는 도 3의 실시예의 액체 전달 섹션의 단면도.
도 5는 본 발명의 대안적인 실시예의 액체 전달 섹션의 단면도.
본 발명은, 비교적 고가의 음파 발생기 및 혼이 미스팅 장치에 의해 분배되는 액체로부터 격리되기 때문에, 종래의 음파 미스팅 장치보다 더 경제적인 핸드헬드 음파 미스팅 장치에 관한 것이다. 이들 장치의 일 형태에서, 혼은 2개의 섹션을 함께 물리적으로 결합함으로써 형성된다 - 제1 섹션은 음파 발생기에 영구적으로 결합되고, 제2 일회용 섹션은 액체 저장소에 작동가능하게 연결되고, 제1 섹션에 제거가능하게 결합가능함 -. 분배될 액체는 제1 섹션으로부터 격리된 위치에서 제2 섹션으로부터 전달되고, 장치로부터 분배된 액체는 제1 섹션으로부터 멀어지는 쪽으로 지향되어, 제1 섹션이 액체에 의해 오염되지 않고, 장치로부터 분배되는 후속 액체가 앞서 분배된 액체에 의해 오염되지 않는다. 이러한 시스템의 예가 아래에 제시된다.
핸드헬드 무균 미스팅 장치의 일 실시예가 도 1에 도시된다. 액적(본 명세서에서 "미스트" 또는 "플룸(plume)"으로 지칭됨)을 포함하는 에어로졸을 형성하는 데 유용한 (음파 발생기(200), 액체 전달 시스템(300), 및 전력 및 제어 시스템(400)을 포함하는) 핸드헬드 미스팅 장치(100)는 하우징(500) 내에 수용된다. 음파 발생기(200)는 변환기(202)와, 변환기(202)에 결합된 제1 섹션(206), 및 제1 섹션(206)에 물리적으로 연결되고 그것으로부터 제거가능한 제2 섹션(208)을 갖는 긴 혼(204)을 포함한다. 제2 섹션(208)은 제1 섹션(206)에의 연결을 위한 제1 단부(210), 및 제1 단부(210) 반대편의 제2 원위 단부(212)를 갖는다. 제2 섹션(208)은 원위 단부(212)에 배치된 전달 개방부(214), 제1 단부와 원위 단부(210, 212) 사이에 배치된 입구 포트(216), 및 입구 포트(216)와 전달 개방부(214) 사이의 제2 섹션(208) 내에 배치된 도관(218)을 포함한다. 원위 단부(212)는 하우징(500)으로부터 연장된다. 변환기(202)는 와이어와 같은 전기 연결부를 통해 전력 및 제어 시스템(400)에 결합된다.
액체 전달 시스템(300)은 출구 포트(304)를 갖는 저장소(302) 및 도관(306)을 포함하며, 이 실시예에서, 도관(306)은 한 쌍의 o-링(308)에 의해 제한된 환형 공간이다. 액체는 출구 포트(304)로 중력 공급된다. 도관(306)은 저장소(302)로부터 긴 혼(204)의 제2 섹션(208)의 입구 포트(216)로 액체를 전달한다. 위에서 나타낸 바와 같이, 입구 포트(216)에 전달된 액체는 이어서 전달 개방부(214)로부터 대기로 분배될 수 있다.
전달 개방부(들)(214)의 크기, 형상 및 배열은 미스팅 장치(100)에 의해 발생되는 미스트의 플룸을 한정한다. 전달 개방부(들)(214)는 에어로졸 미스트를 전달하도록 치수설정된다. 바람직하게는, 각각의 전달 개방부는 약 200 마이크로미터(μm) 미만, 더 바람직하게는 약 50 내지 약 150 μm의 (개방부를 가로지른) 최대 치수를 갖는다. 바람직한 전달 개방부는 대체로 원형이지만, 당업자는 특별히 요구되는 에어로졸 특성을 달성하기 위해 이를 변경할 수 있다. 전달 개방부의 수는 요구되는 미스팅 유동을 전달하도록 선택된다.
도 1 내지 도 4의 핸드헬드 미스팅 장치(100)의 작동 비용을 감소시키기 위해, 하우징(500)은 (제1 혼 섹션(206)을 포함하는) 음파 발생기(200)와 전력 및 제어 시스템(400)을 포함한 구성요소를 수용하는 제1 전기기계 섹션(502)과, 저장소(302) 및 제2 혼 섹션(208)을 수용하는 제2 액체 섹션(504)을 포함한다. 액체 섹션(504)은 재사용가능 전기기계 섹션(502)에 견고하게 부착될 수 있다.
전력 및 제어 시스템(400)은 하우징(500) 내에 배치된 전기 충전 포트(도시되지 않음)에 전기적으로 연결된, 재충전가능 배터리(402)와 같은, 전원을 포함한다. 전력 및 제어 시스템(400)은 하우징(500) 상에 배치된 온/오프 스위치(404) 및 하나 이상의 제어 보드(406)를 또한 포함한다. 전원은 바람직하게는 교체가능하고/하거나 재충전가능하고, 커패시터 또는 더 바람직하게는 배터리와 같은 장치를 포함할 수 있다. 현재 바람직한 실시예에서, 전원(402)은 리튬 폴리머 배터리를 비롯한 리튬계 전지를 제한 없이 포함하는 재충전가능 배터리이다. 내부 전원의 일례는 적어도 약 200 밀리암페어 아워(mAh)의 용량을 갖는 약 3.7 V의 전압을 제공하는 리튬 폴리머 전지이다.
더 상세하게, 도 3에 개략적으로 도시된 바와 같이, 음파 발생기(200) 및 긴 혼(204)은 길이 λ를 갖는다. 음파 발생기(200)와 긴 혼(204)의 제1 섹션(206)이 조합되어 대략 ½ λ의 길이를 이루고, 제2 섹션(208)이 또한 대략 ½ λ의 길이를 갖는다. 제2 섹션(208)의 입구 포트(216)는 대략 그것의 길이의 중점에 위치된다. 따라서, 제2 섹션(208)의 입구 포트(216)는 제1 섹션(206)에 연결된 제1 단부(210)로부터 대략 ¼ λ에 있다.
전술된 액체 전달 시스템(300)이 중력 액체 공급을 사용하는 저장소(302)를 포함하지만, 당업자는 다른 시스템이 사용될 수 있다는 것을 인식할 것이다. 예를 들어, 액체 전달은 액체를 도관 내로 가압하기 위한 펌프 또는 저장소 가압 시스템을 포함시킴으로써 향상될 수 있다. 대안적으로, 또는 추가적으로, 다음 중 하나 이상이 사용될 수 있다: 피펫(pipette), 시린지(syringe), 접이식(collapsible) 저장소, 또는 압착가능 백(squeezable bag).
대안적인 제2 혼 섹션(208')을 채용한 액체 전달 시스템(300')의 대안적인 실시예가 도 5에 단면으로 도시되며, 2개의 별개의 저장소(302a, 302b)를 포함하며, 이들 저장소 각각은 각자의 도관(306a, 306b) 및 액체를 전달 개방부(214a, 214b)에 전달하기 위한 제2 혼 섹션 도관(218a, 218b)과 액체 연통하는 출구 포트(304a, 304b)를 갖는다. 각각의 저장소(302a, 302b)는 별개의 액체를 수용할 수 있다. 이어서, 화살표(220a, 220b)에 의해 지시된 바와 같이, 출구 포트(304a, 304b) 및 궁극적으로 전달 개방부(214a, 214b)를 통한 전달을 제어함으로써 하나의 액체 또는 다른 액체를 전달하도록 시스템이 사용될 수 있다. 대안적으로, 둘 모두의 액체로 형성된 혼합 플룸을 형성하도록 둘 모두의 액체가 전달 개방부(214a, 214b)에 동시에 전달될 수 있다. 이 실시예에서, 시스템은 보관 동안 분리되어야 하는 액체들을 전달할 수 있다.
장치(100)로부터 분배되는 액체는 수성일 수 있고, 치료제, 반응물, 단백질 등을 포함할 수 있다.
당업자는 본 발명의 핸드헬드 음파 미스팅 장치의 일반적인 조립을 인식할 것이다. 그러나, 다음의 요소들의 상호작용을 고려하는 것이 중요하다. 먼저, 2개의 혼 섹션은 열 축적을 최소화하고 결과적인 에어로졸 플룸의 제어를 최대화하기 위해 그것들 사이의 비효율적인 운동 전달에 기인한 에너지 손실을 최소화하도록 견고하게 상호 맞물려야 한다. 제1 혼 섹션(206)이 일반적으로 금속, 바람직하게는 알루미늄 및/또는 티타늄이기 때문에, 제2 혼 섹션(208)은 동일한 재료로, 또는 가능하게는 호환성이 있는 강성 플라스틱으로 제조되어야 한다. 예를 들어, 도 1 내지 도 4의 실시예에서, 제2 혼 섹션(208)은 금속 또는 엔지니어링 플라스틱으로 형성되고, 긴 혼의 원위 단부에서 리셉터클 내로 끼워맞춤되도록 적절한 허용오차 이내에서 기계가공되거나 성형될 수 있다. 유용한 재료들의 비제한적인 목록은 아세탈 수지(예를 들어, 듀폰(등록상표) 엔지니어링 폴리머스(DuPontㄾ Engineering Polymers)로부터 델린(DELRIN)(등록상표) 브랜드로 입수가능함), 폴리에테르 에테르 케톤, 비정질 열가소성 폴리에테르이미드(PEI) 수지(예를 들어, 사빅(SABIC)으로부터 울템(ULTEM)(등록상표) 브랜드로 입수가능함)를 포함한다.
저장소는 폴리올레핀, 폴리에스테르, 폴리스티렌 등과 같은 덜 비싸고/비싸거나 더 용이하게 처리되는 재료로 형성될 수 있다.
하우징은 플라스틱 사출 성형 또는 임의의 다른 적합한 기술에 의해 제조될 수 있고, 그것은 바람직하게는 인체공학적이며, 사용자의 손에 편안하게 맞도록 구성된다. 바람직한 실시예에서, 하우징은 최대 약 20 cm, 더 바람직하게는 최대 약 15 cm, 그리고 가장 바람직하게는 최대 약 10 cm의 최대 선형 치수(길이)를 갖는다. 바람직하게는, 길이에 수직인 최대 치수는 8 cm, 더 바람직하게는 5 cm이다.
바람직한 실시예에서, 액체 섹션(504)은 2개의 혼 섹션이 견고하게 상호 맞물리는 방식으로 전기기계 섹션(502)으로부터 제거가능하다.
본 발명은 현재 제공되는 것보다 더 위생적인 방식으로 약물 및/또는 보습 용액의 에어로졸 플룸을 전달하는 데 유용하다. 에어로졸 플룸의 음파 발생은 20 ㎑ 내지 200 ㎑의 초음파 혼에 대한 실용적인 주파수 범위에 의해 주어진, 약 20 내지 약 60 μm의 액적 크기를 갖는 매우 미세한 미스트를 제공할 수 있다. 위에서 나타낸 바와 같이, 음파 발생기는 전통적인 스퀴지 및 스프레이 보틀보다 고가이기 때문에, 고가이고 재사용가능한 음파 발생기 및 혼을, 상대적으로 저가이고 잠재적으로 폐기가능한 액체 저장소로부터 분리시키는 것이 중요하다. 따라서, 사용시, 교체가능 액체 섹션(502)이 전기기계 섹션(504) 내로 활주가능하게 삽입되거나 그것 상에 끼워질 수 있다. 임의의 보호 커버링(예컨대, 캡(506))이 전달 개방부(들)(214)로부터 제거될 수 있고, 미스팅 장치(100)는 에너지를 공급받을 수 있다.
에어로졸 플룸을 생성하기 위해, 스위치(404)가 눌리고, 음파 발생기(200)가 긴 혼(204)에 에너지를 제공한다. 액체가 저장소(302)로부터 도관(306) 및 혼 도관(218) 내로 흡인되어 전달 개방부(들)(214)에 액체를 전달한다. 이러한 시퀀스는 저장소가 비워질 때까지 반복될 수 있다. 이제-비어 있는 액체 섹션(504)은 제거될 수 있고, 새로운 제2 혼 섹션(208) 및 전달 개방부(들)(214)을 포함하는 새로운 액체 섹션(504)이 부착된다. 새로운 제2 혼 섹션(208) 및 전달 개방부(들)(214)는 미스팅 장치의 이전 사용의 결과로 오염되지 않는다.
상기의 상세한 설명 및 실시예는 본 명세서에 개시된 본 발명의 완전하고 비제한적인 이해를 돕고자 제공된다. 본 발명의 사상 및 범주로부터 벗어남이 없이 본 발명의 많은 변형 및 실시예가 이루어질 수 있기 때문에, 본 발명은 이하에 첨부된 청구범위에 속한다.

Claims (7)

  1. 핸드헬드 미스팅 장치(handheld misting device)로서,
    a) 변환기와, 상기 변환기에 결합된 제1 혼 섹션(horn section), 및 상기 제1 혼 섹션에 물리적으로 연결되고 상기 제1 혼 섹션으로부터 제거가능한 제2 혼 섹션을 포함하는 긴 혼을 포함하여서, 상기 제1 혼 섹션에 전달된 음파 에너지가 상기 제2 혼 섹션으로 전도되는 음파 발생기;
    b) 상기 음파 발생기에 결합된 전원;
    c) 제1 액체를 수용하는 적어도 하나의 저장소(reservoir); 및
    d) 상기 제1 액체를 상기 제2 혼 섹션을 통해 상기 제1 혼 섹션에 대해 원위에 있는 전달 개방부로 전달하기 위한, 상기 적어도 하나의 저장소로부터의 도관(conduit)을 포함하는, 핸드헬드 미스팅 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 저장소 및 제2 혼 섹션은 일회용인, 핸드헬드 미스팅 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제1 액체는 수성인, 핸드헬드 미스팅 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 제1 액체는 치료제를 포함하는, 핸드헬드 미스팅 장치.
  5. 제1항에 있어서, 제2 액체를 수용하는 제2 저장소, 및 상기 제2 액체를 상기 제2 혼 섹션을 통해 상기 제1 전달 개방부에 근접한 제2 전달 개방부로 전달하기 위한, 상기 제2 저장소로부터의 제2 도관을 추가로 포함하는, 핸드헬드 미스팅 장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 제1 및 제2 액체들은 반응물들을 포함하는, 핸드헬드 미스팅 장치.
  7. 제5항에 있어서, 상기 제1 및 제2 액체들은 단백질들을 포함하는, 핸드헬드 미스팅 장치.
KR1020187015143A 2015-10-30 2016-10-28 무균 에어로졸 미스팅 장치 Active KR102678412B1 (ko)

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