JP4481670B2 - 微小投与装置 - Google Patents

Description

本発明は、液体量を少なくとも一時的に受容するための投与室を備えていてこれに少なくとも１つの排出開口が関連付けられており、さらに投与室の少なくとも１つの境界表面を排出工程のために振動させる目的でこれと操作接続している振動ユニットを備えていて、配送機能ユニットを備えていてこれが振動ユニットに接続されて配送時間周期の間後者を作動状態する微小投与装置に関する。

このような微小投与装置は、米国特許６１９６２１９Ｂ１号から既知である。既知の微小投与装置は、霧化ユニットを有しており、その中に投与室が設けられていて配送されるべき液体量を受容する。投与室は、貫通孔の形状の幾つかの排出開口が設けられた膜により一方の側で閉鎖されている。向かい合う境界表面に振動ユニットとして作用する圧電アクチュエータが関連付けられている。投与室内に供給チャネルが出ていて、これが排出工程に要求される液体量をより大きな貯蔵リザーバから投与室内へ案内する。振動ユニット、すなわち圧電アクチュエータが作動状態にある間、投与室の境界表面と好ましくは膜も振動し、投与室内の液体量が膜の排出開口を通じて霧化され、結果的に排出されるようになっている。作動排出工程が終了した後でも、圧電アクチュエータは、投与室を加熱してこれにより残っているあらゆる液体残留物を乾燥及び蒸発させる目的で、作動しつづける。

欧州特許６８２５７０Ｂ１号は、更なる投与装置を開示しており、そこでは液体が外側に霧化されたスプレーミストとして孔を空けられた膜を通じて貯蔵領域から配送されており、膜が振動手段により振動させられている。この投与装置の場合にも、振動手段は投与された液体量を配送するのに必要な時間以上に作動されている。これは貯蔵領域から全液体量を配送するよう意図したものである。
米国特許６１９６２１９Ｂ１号 欧州特許６８２５７０Ｂ１号

本発明の課題は、正確に時間定義された液体量の投与を可能にする上記したタイプの微小投与装置を提供することである。

この課題は、乾燥機能ユニットが設けられていてこれが投与室を液体残留物から開放する目的で配送機能ユニットから時間分離された方式で作動可能なことで解決される。配送機能及び乾燥機能の時間分離の結果、対応する液体を明確に時間定義して投与することが保証される。その結果、配送機能の時間間隔に渡って、好ましくは同じレベルで投与体積を保持することが可能となる。従来技術の場合にあるような、振動ユニットの遅延がない。本発明による解決手段は、非常に正確な利用又は施行を必要とするであろう薬剤の利用に特に好適である。本発明による解決手段は、美容目的のため又は移動及び静止領域への芳香を与えることにも使用され得る。本発明に拠れば、乾燥機能が利用期間に関して時間移動方式で達成され、乾燥工程の間に外側へと通過したあらゆる液体残留物はもはや人体に入らず、替わりに周囲に好ましくは放出されるようになっている。好ましくは、振動ユニットが超音波振動で作動し、そこでは圧電アクチュエータが対応する周波数で励起される。振動ユニットはまた、アクチュエータを有することができ、これは異なる励起振動又は波で作動する。

本発明による解決手段は、高濃縮された薬剤物質の場合に特に有利に可能であり、そこでは僅かな過量投与でも人体にとって不都合な結果となり得るし、液体の有害な汚染が起り得る。乾燥機能ユニットは、配送機能ユニットもまた、振動ユニットに接続されてそれを作動状態にし得るが、或いは振動ユニットとは完全に独立した機能メカニズムとして設計され得る。本発明の解決手段は、霧化機能を有する微小投与装置にとって特に好都合であり、そこでは液体量が霧化されたスプレーミストとして膜内の微小な排出開口を通じて排出される。同様にして、本発明の微小投与装置は、他の形式の微小投与ポンプにも使用可能であり、そこでは霧化された液体排出がない。

発明を実施するための形態

本発明の発展に拠れば、乾燥機能ユニットが、乾燥工程のために振動ユニットを作動状態にするため、それ対して接続されている。この構成は、圧電アクチュエータが振動ユニットとして使用されるならば、特に有利である。こうして、好適な振動周波数が投与室の少なくとも１つの境界表面にある場合、後者を加熱することができ、これは残っているあらゆる液体残留物の蒸発をもたらす。

本発明のもう１つの発展に拠れば、配送機能ユニット及び乾燥機能ユニットが、共通の電子制御装置の一部であり、これは好ましくは時間機能エレメントを備えていて、配送機能ユニット及び乾燥機能ユニットによる振動ユニットの時間分離された作動工程を調整する。配送機能ユニットと乾燥機能ユニットを電子制御装置内で一体化することは、特に小さな構成を可能にする。しかしながら、それでも、特に圧電アクチュエータの、非常に正確なスイッチング又は作動工程を得ることができる。時間機能エレメントは、配送機能及び乾燥機能の間の時間分離を保証する。好ましくは、乾燥機能は、配送機能よりも後の時間で実行される。

本発明の更なる発展に拠れば、収集リザーバが投与室に関連付けられていて、ガス状態又は液体状態にある投与室からの液体残留物を収容する。この構成は、液体残留物が周囲の空気内へ制御されずに配送されることを防止する。収集リザーバ内での液体残留物の収集は、このような液体残留物を極めてクリーンに処分することを可能にする。収集された液体残留物を選択的に再使用することもできる。

本発明の更なる発展に拠れば、乾燥機能ユニットが、加熱装置又は液体残留物をポンプにより又は吸引により排出するための配送装置を一体化している。これらの構成は、乾燥機能ユニットのために、機能メカニズムを配送機能ユニットから独立して形成し、これが意図された使用の機能として望まれるように使用され得る。

本発明は、振動ユニットの作動状態及び非作動状態を用いて、投与室の少なくとも１つの境界表面を振動させることにより、少量の液体を投与する方法にも関連している。

このように、本発明の課題は、特に多種多様な利用のための、特に正確な投与を可能にする方法を生み出すことでもある。

この課題は次のようにして解決される。すなわち、予め定められた液体量を排出するための配送時間周期の振動ユニットは、作動状態と更に非作動状態を経て、振動ユニットの非作動状態に続いて、投与室に残された液体残留物がそこから乾燥工程により除去される。本発明の方法は、霧化されたスプレーミスとの形状の液体の配送に特に適している。本発明の解決手段の結果として、特に正確な及び時間定義された投与を得ることができる。更なる液体排出に先んじた投与室の独立した好ましくは完全な乾燥の結果として、多重利用が生じるときに正確な投与が起りうる。これは、新しい投与量が先に排出された投与量からの液体残留物により汚染されることを回避する。本発明に拠れば、汚染のリスクが生じる投与室の領域内で、良好な乾燥をもたらすことが重要である。これらの重要な領域から離れたセクションにおける十分な乾燥は全く必要でない。

本発明の更なる利点及び構成は、本発明の好ましい実施例の詳細な説明、請求の範囲及び添付図面から理解され得る。

図１による微小投与装置は、霧化ユニットとして構成されていて、米国特許６１９６２１９Ｂ１号から既知の微小投与ユニットのベース構造に対応している。霧化ユニット１は、呼吸器官を通じて人体内に液体薬剤を導入する目的の、医療用吸入器の一部である。もっとも、霧化ユニットは他の利用目的のため及び他の利用分野においても使用され得る。霧化ユニットのベース構造の補足的な開示が、米国特許６１９６２１９Ｂ１号の内容を参照してなされている。

霧化ユニット１は、投与室３を有しており、これは上部が膜２により及び下部がベース構造４により境界付けられている。ベース構造４は、好ましくはガラス、金属、セラミック、シリコン、圧電結晶体、高圧縮ポリマー等から形成される。投与室３のための膜２は、カバー構造として利用され、好ましくはプラスチック、セラミック、金属、シリコン等から形成される。膜２は、面積孔の方式で多数の微小排出開口５を有し、それらは投与室３を周囲に開放している。膜２は、ノズル状排出開口５の少なくとも近傍において、好ましくはシリコンからなる。膜２とベース構造４は、閉鎖された投与室３を成立させるために、好ましくは周囲で相互接続されている。

ベース構造４の下側において、圧電アクチュエータ６が設けられている。膜２とベース構造４の間の接続領域において、投与室３内に出る供給チャネル７が設けられており、これと供給チャネル７を開放及び閉鎖するための微小バルブ８が関連付けられている。微小バルブ８は、電子制御ユニットＳにより制御される作動部材９の作動のもとにあり得る。

図示されない方式で、供給チャネル７が液体貯蔵室に接続されている。投与室３は、好ましくは２から３μｌの容積を有する。貯蔵室から投与室３への液体の供給は、好ましくは貯蔵室の近傍での僅かな加圧により及び／又は毛管作用により行われる。

各排出開口５の近傍において、投与室３は排出方向に円錐形状に先細となったくぼみを有する。排出開口５は、各場合においてシリンダ状の壁を有する。排出開口５の直径は、各円錐台形状部分がシリンダ状の排出開口５へと推移するところにおける円錐形状のくぼみの直径よりも十分に小さい。

排出工程を可能にするため、投与室３の下側境界表面、先の場合ではベース構造４は、好ましくは高周波数範囲において圧電アクチュエータ６により振動させられ得るが、これはプレート状の構成を有し、電極により電気又は電子制御エレメント１０に接続される。電気又は電子制御エレメント１０は、更なる電極によってベース構造４のベース側に接続されている。制御エレメント１０は、配送機能ユニット１２と乾燥機能ユニット１１の両方に接続されている。乾燥機能ユニット１１と配送機能ユニット１２は、両方とも線図で表現された電子制御ユニットＳの一部を形成しており、これは、図示されない時間機能エレメントを用いて、制御エレメント１０を配送機能ユニット１２又は乾燥機能ユニット１１により交互に作動状態にすることを可能にする。好ましくは、乾燥機能ユニット１１と配送機能ユニット１２は、両方とも適切な電子コンポーネントとして設計される。電子的なサブアセンブリ内のソフトウエア構造内で乾燥機能ユニット１１と配送機能ユニット１２を作成して、別体の機能ユニットを構成することも交替的に可能である。乾燥機能ユニット１１と配送機能ユニット１２は、両方とも、所定時間周期の間、制御エレメント１０及びそれゆえ圧電アクチュエータ６を交替的にスイッチオンして更にスイッチオフするように設計される。図２のブロック図は、配送機能ユニット１２と乾燥機能ユニット１１の時間依存スイッチオン及びオフを示している。参照符号Ａは、スイッチオフ、すなわち圧電アクチュエータ６が非作動状態にあることを示し、Ｅは、スイッチオン、すなわち圧電アクチュエータ６が作動状態にあることを示している。平面座標システムの横座標は、時間ｔを表している。既に記載したように、縦座標は圧電アクチュエータの作動状態すなわち動作状態を表現している。ｔ１からｔ２までの時間周期において、アクチュエータ６が配送機能ユニット１２により作動状態にされる。この時間の間、対応する利用又は施行のために必要な投与体積が霧化されて人間の対応する呼吸器官に供給される。投与体積は、好ましくは１０及び３０μｌの間である。時間周期ｔ１からｔ２における霧化工程の間、微小バルブ８は作動部材９を用いて開放される。時間ｔ２から時間ｔ３に至るまで、圧電アクチュエータ６はスイッチオフ、すなわち非作動状態にされる。投与室３内に存在するであろう少量のあらゆる液体残留物を取り除く目的で、対応する液体量が再び供給チャネル７と微小バルブ８を介して供給される前に、時間ｔ３から圧電アクチュエータ６が乾燥機能ユニット１１により作動状態にされ、すなわちスイッチオンされる。ベース構造４と膜２が、作動状態にある圧電アクチュエータ６により実質的に乾燥して振動するため、投与室３が加熱にさらされて、存在するあらゆる液体残留物が蒸発して排出開口５を通じて排出されるようになっている。乾燥機能ユニット１１は、圧電アクチュエータ６を時間ｔ４に至るまで作動状態にさせ、更にそれをスイッチオフ、すなわちそれを非作動状態にする。そこでもう一度液体量が貯蔵室から投与室３へと供給され得る。先の投与工程から残っている液体残留物のために閉鎖された投与室から供給される液体の汚染が回避される。これは、そのような液体残留物は先の乾燥工程により除去されるからである。そこで更なる投与工程を実行し得るが、これはもう一度、時間分離された方式で対応する乾燥工程に至る。

図３の霧化ユニット１ａは、図１及び２に関して描かれた霧化ユニット１に本質的に対応しており、以後は差異についてのみ参照されるようになっている。図３の霧化ユニット１ａにおける本質的な差異は、投与工程の後に残ったあらゆる液体残留物を除去することが、圧電アクチュエータ６を再び作動状態にすることによってではなく、代わりに吸引装置１４を一体化した分離した乾燥機能ユニット１１ａを作動状態にすることによって実行されることである。同じ機能又は構成を備えた部分は、図１による霧化ユニットと同じ参照符号を有し、単に理解を容易にするため、参照符号ａにより補足されている。霧化ユニット１と同じ構成を有するエレメント又はセクションに加えて、ベース構造４ａ内に吸引チャネル１３が設けられていて、これは投与室３ａのベース領域内で始まり、そこからベース構造４ａを通り、収集リザーバ１５内に出ている。吸引チャネル１３に吸引ポンプ１４が関連付けられていて、これは好ましくは微小ポンプとして設計される。微小ポンプ１４は、乾燥機能ユニット１１ａで作動状態にされ、これは好ましくは図１による電子機能又は制御コンポーネントとして設計され、図示されない時間機能エレメントを用いて、配送機能ユニット１２ａの作動状態及び非作動状態に関して時間移動方式で機能する。霧化ユニット１ａの機能についての作動状態及び非作動状態を示すグラフは、図２に提供される。排出工程の終了に続いて、乾燥機能ユニット１１ａは、微小ポンプ１４を作動状態にさせ、これは投与室３ａ内に真空を生成し、このようにして存在するあらゆる液体残留物を吸引チャネル１３を通じて吸引し、これを閉鎖された収集リザーバ１５内へと除去する。

本発明による微小投与装置の実施例を霧化ユニットの形状で断面表現で示す線図。 図１による霧化ユニットのファンクショナルのためのブロック図。 図１に似たもう１つの微小投与装置であり、これも線図の断面で表現されている。

符号の説明

１、１ａ 霧化ユニット
２ 膜
３、３ａ 投与室
４、４ａ ベース構造
５ ノズル状排出開口
６ 圧電アクチュエータ
７ 供給チャネル
８ 微小バルブ
９ 作動部材
１０ 電子制御エレメント
１１、１１ａ 乾燥機能ユニット
１２ 配送機能ユニット
１３ 吸引チャネル
１４ 吸引装置
１５ 収集リザーバ
Ｓ 電子制御ユニット

Claims (5)

1. 液体量を少なくとも部分的に受容するための投与室を備えていて、この投与室に少なくとも１つの排出開口が関連付けられており、投与室の少なくとも１つの境界表面を排出工程のために振動させる目的で、投与室の少なくとも１つの境界表面と操作接続する振動ユニットを備えており、配送機能ユニットが振動ユニットに接続されており、さらに乾燥機能ユニット（１１、１１ａ）が液体残留物を投与室（３、３ａ）から除去する目的で設けられており、配送機能ユニットが所定の時間（ｔ _１ 〜ｔ _２ ）振動ユニットを作動状態にし、配送機能ユニット（１２、１２ａ）が振動ユニットを作動状態から非作動状態して所定の時間（ｔ _２ 〜ｔ _３ ）休止させた後、乾燥機能ユニット（１１、１１ａ）が所定の時間（ｔ _３ 〜ｔ _４ ）自動的に作動状態にされる微小投与装置。
2. 乾燥機能ユニット（１１）が振動ユニット（６）に接続されていて、その目的が振動ユニット（６）を乾燥工程のために作動状態にすることであることを特徴とする請求項１に記載の微小投与装置。
3. 配送機能ユニット（１２）及び乾燥機能ユニット（１１）が、共通の電子制御装置（Ｓ）の一部として構成され、これが時間機能エレメントを備えていて振動ユニット（６）の時間分離された作動工程を配送機能ユニット（１２）及び乾燥機能ユニット（１１）により調整することを特徴とする請求項１又は２に記載の微小投与装置。
4. 液体残留物を投与室（３）からガス状又は液体状態で受容するための収集リザーバ（１５）が、投与室（３）と関連付けられていることを特徴とする請求項１に記載の微小投与装置。
5. 乾燥機能ユニット（１１）が、加熱装置又は液体残留物をポンプで又は吸引して排出するための配送装置（１４）と一体化していることを特徴とする請求項１に記載の微小投与装置。

Images