(57)【要約】  エアロゾル発生器（１０）は流体通路（１６）に流体を供給する流体供給部及び流体を気体状状態に加熱するヒーター（２４）を含み、流体通路は積層体の向き合う層の間に位置される。流体通路は、マンドレルを積層体の向き合う層の間に配置し、向き合う層を接合し、そしてマンドレルを除去してマンドレルによって前に占有された空間が流体通路を形成することによって形成される毛細管サイズの通路であることができる。積層体の向き合う層は銅シートであることができ、セラミック層は向き合う層の外側上に与えられることができる。エアロゾル発生器は薬用物を含有するエアロゾルを発生するために使用されることができる。
2005511178.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
接合している積層体の向き合う層の間に配置される流体通路を内部に有する積層本体；
流体通路内の液体を気体状状態に加熱するために配置されたヒーター；および
流体を流体通路に供給するために配置された流体供給部
を含むエアロゾル発生器。
【請求項２】
積層本体が金属層およびセラミック層を含み、金属層の内側表面が、流体通路により隔てられる第１および第２の場所において接合され、セラミック層が金属層の外側表面に接合され、流体通路が、０．０１ｍｍ〜１０ｍｍの最大幅を有する毛細管サイズの通路である、請求項１に記載のエアロゾル発生器。
【請求項３】
金属層が銅シートを含む、請求項２に記載のエアロゾル発生器。
【請求項４】
ヒーターがセラミック層の少なくとも１つに配置される、請求項２に記載のエアロゾル発生器。
【請求項５】
層が接着剤により接合される、請求項１に記載のエアロゾル発生器。
【請求項６】
層が冶金学的に接合される、請求項１に記載のエアロゾル発生器。
【請求項７】
ヒーターが、流体通路に沿って配置された抵抗発熱材料の層を含む、請求項１に記載のエアロゾル発生器。
【請求項８】
セラミック層が、アルミナ、ジルコニア、シリカおよびそれらの混合物からなる群から選択される材料の層を含む、請求項２に記載のエアロゾル発生器。
【請求項９】
ヒーターが白金層を含む、請求項１に記載のエアロゾル発生器。
【請求項１０】
マンドレルを積層体の向き合う層の間に配置すること、向き合う層を接合すること、およびマンドレルを除くことにより流体通路を形成することを含む、請求項１に記載されるエアロゾル発生器を作製する方法。
【請求項１１】
マンドレルを積層体に配置する工程が、マンドレルの一方の端部が積層体の外縁から内向きに一定の間隔で配置され、マンドレルの反対側の端部が積層体の外縁から外向きに配置されるようにマンドレルを配置することを含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
ヒーターを積層体上に形成することをさらに含み、この場合、ヒーターは積層体の層上にスパッタリングされるか、印刷されるか、接着剤により接合されるか、または被覆される、請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
流体通路が、直線方向または非直線方向で延びるように形成され、この場合、流体通路は、０．０１ｍｍ〜１０ｍｍの最大幅または８×１０−５ｍｍ２〜８０ｍｍ２の横断面面積を有する毛細管サイズの通路である、請求項１０に記載の方法。
【請求項１４】
ヒーターを積層体上に形成すること、およびヒーターを通る電流を通す接点を取り付けることをさらに含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１５】
流体通路を、薬用物を場合により含み得る流体の供給源に接続することをさらに含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１６】
ヒーターを加熱するために電源をヒーターに取り付けることをさらに含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１７】
請求項１に記載されるエアロゾル発生器を用いてエアロゾルを生じさせるための方法であって、
（ａ）流体を流体通路に供給する工程；
（ｂ）流体通路における流体を気化させるようにヒーターを発熱させる工程；および
（ｃ）気化された流体を流体通路の流出口から噴出することによってエアロゾルを形成させる工程
を含む方法。
【請求項１８】
ヒーターは、積層体の層の少なくとも１つを介する熱伝導によって流体通路における流体を加熱する、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
気化された流体が積層体の一方の側の流出口から噴出させられる、請求項１７に記載の方法。
【請求項２０】
所定量の流体が流体通路に供給され、その所定量の流体がヒーターによって気化させられ、この場合、流体通路が、０．０１ｍｍ〜１０ｍｍの最大幅または８×１０−５ｍｍ２〜８０ｍｍ２の横断面面積を有する毛細管サイズの通路である、請求項１７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般にはエアロゾル発生器に関し、より詳細には、蒸気駆動エアロゾル発生器に関する。本発明のエアロゾル発生器は、圧縮ガス噴射剤の使用を必要とすることなくエアロゾルを発生させることができる。本発明はまた、エアロゾルを発生させるための方法に関する。本発明は、薬用物を含有するエアロゾルを発生させることに対して特に適用することができる。
【背景技術】
【０００２】
エアロゾルは、微細な固体粒子または液体粒子からなる気体状懸濁物であり、広範囲の様々な適用において有用である。例えば、薬を含む液体および粉末をエアロゾル形態で投与することができる。そのような薬用エアロゾルは、例えば、呼吸器疾患の処置において有用である物質を含み、そのような場合、エアロゾルが患者の肺に吸入され得る。エアロゾルはまた、例えば、芳香（消臭）剤を投薬すること、香水を適用すること、そして塗料および／または潤滑剤を送達することを含む医療以外の適用でも使用され得る。
【０００３】
エアロゾル吸入適用において、肺深部への浸透を容易にするために、平均質量メジアン粒径が２ミクロン未満であるエアロゾルを提供することが典型的には望ましい。知られているエアロゾル発生器はほとんどが、平均質量メジアン粒径が２〜４ミクロン未満であるエアロゾルを発生させることができない。また、特定の適用では、薬用物を、例えば、１ｍｇ／秒を超える高流速で送達することが一般には望ましい。薬用物を送達するために適している知られているエアロゾル発生器のほとんどは、好適な平均質量メジアン粒径を維持しながら、そのような高流速で物質を送達することができない。さらに、知られているエアロゾル発生器のほとんどは、送達されることが意図されるエアロゾルの量と比較して、不正確なエアロゾル量を送達する。
【０００４】
関連技術により、エアロゾルを送達するために様々な技術を用いるエアロゾル発生器が開示されている。特に有用な技術は、流体を気化させること、および気化させた流体を大気中に噴出させることを伴う。気化された流体は、その後、凝縮し、それによりエアロゾルを形成する。例えば、共通の譲渡人の米国特許第５７４３２５１号を参照のこと（その文書の内容はすべてが本明細書により参考として組み込まれる）。そのようなエアロゾル発生器は、知られているエアロゾル発生器に伴う前記の問題の一部またはすべてを排除することができ、または顕著に軽減することができる。しかしながら、これらのエアロゾル発生器では、熱発生システム、耐熱性材料、そして場合により、様々な制御デバイス、ポンプおよび弁が用いられるので、そのようなエアロゾル発生器の製造および組み立ては複雑かつ高価になり得る。
【０００５】
前記を考慮して、関連技術における上記に記載された欠点を克服するか、または顕著に軽減するエアロゾル発生器を提供することがこの分野では求められている。従って、本発明の１つの目的は、流体を気化させ、気化させた流体をそれから流出させることによって流体からエアロゾルを作製する蒸気駆動エアロゾル発生器を提供することである。
【０００６】
本発明の他の目的および局面は、本明細書、本明細書に添付された図面および請求項を検討したとき、当業者には明らかになる。
【発明の開示】
【０００７】
本発明は、積層体の向き合う層の間に配置された流体通路を含むエアロゾル発生器を提供する。これらの層は銅シートを含むことができ、流体通路は、マンドレルを銅シートの間に配置し、これらの層を接合し、マンドレルを除くことによって形成される空間を含むことができる。ヒーターを、流体通路から噴出される気化された流体が周囲大気において凝縮し、エアロゾルを形成するように、通路内の流体を気体状状態に加熱するために配置することができる。
【０００８】
積層体は、銅層を挟むセラミック層を含むことができ、セラミック層は、銅層が接合されるときに銅層に接合され得る。ヒーターは、熱を流体通路に伝えるように、セラミック層の１つ以上に配置された抵抗発熱材の層を含むことができる。
【０００９】
本発明の目的および利点は、添付されている図面と一緒に、本発明の好ましい実施形態の下記の詳細な説明から明らかになる。
図１は本発明による例示的なエアロゾル発生器の概略図である。
図２は図１に示されるエアロゾル発生器の断面図である。
図３Ａ〜図３Ｃは図１に示されるエアロゾル発生器の一部がどのように組み立てられ得るかを詳しく示す。
図４Ａ〜図４Ｆは図１のエアロゾル発生器のために積層ヒーターがどのように組み立てられ得るかを詳しく示す。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
図面を参照したとき、同じ参照数字は、全図面を通して、同一の要素または対応する要素を示している。
【００１１】
図１には、本発明の１つの実施形態による蒸気駆動エアロゾル発生器１０が示される。示されるように、エアロゾル発生器１０は、流体の供給源１２、弁１４、通路１６、マウスピース１８、場合により使用されるセンサー２０、およびコントローラー２２を含む。さらに、エアロゾル発生器１０はヒーター２４を含む。コントローラー２２は、好適な電気接続部、そして、弁１４、センサー２０およびヒーター２４を作動させるためのコントローラーと協同する電池などの補助装置を含む。操作において、弁１４は、吸入器１０からのエアロゾルを吸入しようとする使用者によってマウスピース１８に加えられる真空圧をセンサー２０により検出する前に、またはその検出後に、供給源１２からの所望する量の流体が通路１６に進入することを許すために開けることができる。流体が通路１６に供給されると、コントローラー２２は、通路１６から流体を追い出すためにヒーター２４を作動させる。すなわち、コントローラー２２は、その中の流体を気化させるために好適な温度に流体を加熱するためにヒーター２４を作動させる。気化された流体は通路１６の流出口２６から出て、気化された流体は、マウスピース１８を当てている使用者によって吸入され得るエアロゾルを形成する。
【００１２】
図１に示されるエアロゾル発生器は、種々の流体供給装置を利用するために改変することができる。例えば、流体供給源は、所定量の流体を通路１６に送達する送達弁を含むことができ、かつ／または、弁１６は、吸入サイクルのときに気化させられる所定量の流体を収容するための所定サイズのチャンバーを含むことができる。通路が、一定量の流体を収容するためのチャンバーを含む場合、デバイスは、流体がその充填時にチャンバーを超えて流れることを防止するために、チャンバーの下流に弁を含むことができる。所望する場合には、チャンバーは、気泡が広がり、残っている液体をチャンバーから通路１６に追い出すように、チャンバー内の流体を加熱するために配置されたプレヒーターを含むことができる。そのようなプレヒーター装置の詳細を、共通の所有者の米国特許出願第０９／７４２３９５号（２０００年１２月２２日出願）に見出すことができる（その開示は本明細書により参考として組み込まれる）。所望する場合には、そのような弁（１つまたは複数）は省略することができ、そして、流体供給源１２は、所定量の流体をチャンバーに供給するか、または通路１６に直接的に供給するシリンジポンプなどの送達装置を含むことができる。ヒーター２４は、通路１６における流体を気化させるために配置された個別のヒーターまたは複数のヒーターであり得る。手動操作の場合、センサー２０は、エアロゾル発生器１０が機械的スイッチまたは電気的スイッチまたは他の好適な技術によって手動で操作される場合などでは省略することができる。
【００１３】
図２には、本発明の１つの実施形態によるエアロゾル発生器３０の上面切開図が示されており、この場合、エアロゾル発生器３０は、流体供給部３２、通路３４およびヒーター３６を含む。ヒーター３６は、通路３４の内部に配置することができ、または、通路が配置されている材料層の外側表面に配置することができる。所望する場合には、多数のヒーターを、通路内の流体を加熱するために配置することができる。例えば、複数のヒーターを通路の向き合う両側に配置することができ、または、一連のヒーターを通路の長さに沿って配置することができる。ヒーター（１つまたは複数）は、好ましくは、抵抗発熱材の薄い薄膜である。電流をヒーターに流すために、ヒーターは、好適な電気接点と電気的に接触させることができ、そして、ヒーター（１つまたは複数）を所望する温度に発熱させるために、電池などの好適な電源を、十分な電流を接点に送達するために使用することができる。しかしながら、共通の所有者の米国特許出願第０９／７４２３２３号（２０００年１２月２２日出願、その開示は本明細書により参考として組み込まれる）に開示されるような誘導加熱装置などの他のタイプのヒーターを使用することができる。ヒーターの操作および流体供給源からの流体の供給は、最初の実施形態の場合のように好適なコントローラーによって制御することができる。
【００１４】
図１および図２に示される実施形態は積層構築物から作製することができ、この場合、通路が溝を第１の層に含むことができ、そして、第１の層を覆う第２の層により、溝が包まれる。本発明の１つの実施形態において、マンドレルが、そのような通路を形成させるために使用される。例えば、所定の外径を有するマンドレルが積層体の積み重ねられた層に配置され、層が接合された後、マンドレルが除かれ、所望するサイズが流体通路にもたされる。例えば、マンドレルは、毛細管サイズの流体通路を提供するために、直径が０．０１ｍｍ〜１０ｍｍ（好ましくは０．０５ｍｍ〜１ｍｍ、より好ましくは０．１ｍｍ〜０．５ｍｍ）であり、好ましい長さが幅の５０倍〜２００倍であるステンレススチールワイヤを含むことができ、そして、マンドレルを、金属層の間に、例えば、２つの銅シートの間に配置することができる。あるいは、毛細管通路が、８×１０−５ｍｍ２〜８０ｍｍ２（好ましくは２×１０−３ｍｍ２〜８×１０−１ｍｍ２、より好ましくは８×１０−３ｍｍ２〜２×１０−１ｍｍ２）であり得る通路の横断面面積によって規定され得る。
【００１５】
エアロゾル発生器においてエアロゾルを発生させるためのヒーターを提供するために、銅／ワイヤの積層体をセラミック層の間に配置することができ、そして、白金などの薄い薄膜などの、抵抗発熱材の１つ以上の層を、セラミック層上の所望する位置に選択的に配置することができる。例えば、薄い被膜抵抗器を、所望する抵抗値、好適な電気的接続、および／または所望する加熱速度を提供する厚さおよび／またはパターンで設置することができる。積層体の層は、接着剤で、または冶金学的に接合することができる。例えば、積層体は、銅シートをステンレススチールワイヤに接合させることなく、銅層を濡らし、接合するために効果的な温度に積層体を加熱することによって冶金学的に接合することができる。積層体を接合した後、ワイヤを接合された積層体から除き、銅シートの間に流体通路を形成させることができる。
【００１６】
図３Ａ〜図３Ｃには、上記に記載されるようなマンドレルを使用して作製されたヒーター装置の第１の実施形態が詳しく示される。図３Ａ〜図３Ｂに示されるように、マンドレル４０が、マンドレル４０の上部および下部に置かれる未焼成セラミックテープの層４２および層４４の間に配置される。その後、未焼成セラミックテープは、マンドレルの形状に一致させるために圧縮され、積層化された構造体は、セラミック材を焼結し、層４２および層４４を接合するために管状炉などの炉で焼成される。その後、マンドレルが積層化構造体から除かれ、これにより、積層体の中を通り抜ける流体通路５０が残る。加熱エレメント（１つまたは複数）を提供するために、白金などの好適な抵抗発熱材を積層体の外側表面に配置することができる。例えば、１対の白金ヒーター４６、４８を、図３Ｃに示されるように、層４２および層４４の外側表面にスパッタリングすることができる。ヒーター４６およびヒーター４８は、層４２および層４４の外側表面と同一の広がりを有することができ、または、ヒーターが通路５０の長さを超えるが、層４２および層４４の幅よりも小さい幅を有する図３Ａ〜図３Ｃに示される大きさなどの他の大きさを有することができる。
【００１７】
図４Ａ〜図４Ｆには、マンドレル６０が金属層の間に置かれる別のヒーター装置が詳しく示される。この例では、任意の好適な厚さ０．００１インチ〜０．００５インチを有する銅のシートまたはホイル６２、６４が所望の大きさに切断され、３２ゲージのステンレススチール管などの好適なサイズのマンドレル６０が銅層の間に置かれる。これらのシートは、マンドレル６０の形状と一致するように圧縮される。銅の積層体が、図４Ｃに示されるように、マンドレルを内部に有する銅積層体の形状と一致させるために、圧力下で変形させられる未焼成セラミックテープ６６、６８の間に置かれる。積層化された構造体が、セラミック材を焼結し、層６２、６４、６６、６８を接合するために管状炉などの炉で焼成される。その後、マンドレルが積層化構造体から除かれ、これにより、積層体の中を取り抜ける流体通路７０が残る。加熱エレメント（１つまたは複数）を提供するために、白金などの好適な抵抗発熱材を積層体の外側表面に配置することができる。例えば、１対の白金ヒーター７２、７４を、図４Ｄ〜図４Ｆに示されるように、層６６および層６８の外側表面にスパッタリングすることができる。ヒーター７２およびヒーター７４は、層６６および層６８の外側表面と同一の広がりを有することができ、または、ヒーターが通路７０の長さに沿って実質的に超えるが、層６６および層６８の幅よりも小さい幅を有する図４Ｄ〜図４Ｆに示される大きさなどの他の大きさを有することができる。
【００１８】
ヒーター装置の２つの実施形態が上記に記載されるが、ヒーター装置は他の技術によって作製することができる。例えば、セラミック層および金属層が前記の実施形態では記載されるが、所望する場合には、積層体は、ポリマー材料などの有機材料を含むことができる。しかしながら、ヒーター装置はまた、通路を形成させるために機械加工され、エッチングされ、または他の方法で改変されている材料の単層からも作製することができる。あるいは、１つ以上のさらなる層をこれらの層の間に介在させて、通路を形成させるようにすることができる。ヒーター（１つまたは複数）を、通路の内側側壁に沿って垂直に広がるように配置することができる。ヒーターが流体と接触する装置では、白金などの不活性な材料からヒーターを形成するか、または、流体と反応しない材料（ガラス、またはステンレススチールなど金属など）でヒーターを被覆することが望ましい。
【００１９】
本発明のさらなる例示的な実施形態において、セラミック積層体における毛細管が、アルミナなどのセラミック材に溝をレーザー加工することによって製造される。レーザー加工されたセラミック基体における溝は、接着剤などの接合材または冶金学的結合によりセラミック基体に接合されたセラミック層によって包むことができる。例えば、セラミック層はエポキシ樹脂または銅の共晶結合によってセラミック基体に接合することができる。共晶結合された銅が、より大きな制御を接合される領域全体にもたらすので好ましい。通路内の流体を加熱するために１つ以上の加熱エレメントを提供するために、白金の薄い薄膜などの抵抗発熱材の１つ以上の層をセラミック層状の所望する位置に選択的に配置することができる。セラミック層を冶金学的に接合する場合、１つ以上の銅層をセラミック層の間に提供することができ、セラミック積層体を、１０５０℃を超える温度などの温度に加熱して、銅を濡らし、銅をセラミック層に接合することができる。セラミック／銅の境界で、銅がセラミック層に共晶結合する。
【００２０】
流体通路と、流体通路に送達された流体を気化させるためのヒーターとを含む多層積層体を製造するための技術の一例として、２９０μｍ幅の溝を、長さおよび幅の大きさが１０ｍｍ×１０ｍｍ×０．１２５ｍｍ厚または０．２５０ｍｍ厚である酸化アルミニウム層にレーザー加工することができ、そして、類似するサイズの酸化アルミニウム層により、溝の上部が包まれ、所望するサイズの流体通路をセラミック積層体に形成させることができる。酸化アルミニウム層は、従来のエポキシ金属含有ガラスなどによってシールすることができる。流体路を流体通路と流体供給部との間に提供するために、３２ゲージのニードル（０．００４インチの内径および０．００９インチの外径）をセラミック積層体に接着剤で接合することができる。薄い被膜抵抗器は、０．６９Ωで０．２９ｍｍ×１０ｍｍ×０．００５ｍｍの大きさを有する白金層をセラミック積層体の裏面に置かれて含むことができる。薄い被膜抵抗器は、所望する抵抗値、好適な電気接続部、および／または所望する加熱速度を提供するパターンで置くことができる。エアロゾルを発生させるために、通路内の液体は、蒸気として通路から噴出された流体が膨張し、エアロゾルに凝縮するように抵抗器によって加熱される。
【００２１】
流体は、本発明のエアロゾル発生器による気化が可能である任意の物質を含むことができる。好ましい実施形態において、流体は、その気化のために要求される熱にさらされたときに分解しない。流体は、好ましくは、薬用物、例えば、呼吸器疾患の処置において有用である物質などの薬用物を含む。そのような適用では、発生させられたエアロゾルは使用者の肺に吸入され得る。あるいは、流体は、芳香を発する流体などの非薬用物を含むことができる。
【００２２】
前記の実施形態において、流体通路は、多層配置体における毛細管または溝によって規定され得るが、この場合、各層は、流体通路において生じる温度および圧力に好ましくは耐えることができる耐熱性材料から形成される。耐熱性材料は、より好ましくは、繰り返される加熱サイクルに耐えることができる。また、耐熱性材料は、好ましくは、流体通路に含有される流体と反応しない。そのような耐熱性材料には、例えば、アルミナ、ジルコニア、シリカ、ケイ酸アルミニウム、チタニア、イットリア安定化ジルコニア、ガラス、またはそれらの混合物を挙げることができ、好ましくはアルミナを挙げることができる。層は、エアロゾルを発生させるために好適な任意なサイズであり得る。好ましい実施形態によれば、それぞれの層は、約１ｍｍ〜１００ｍｍ（より好ましくは約１５ｍｍ）の長さ、約１ｍｍ〜１００ｍｍ（より好ましくは約１５ｍｍ）の幅、および約０．００１ｍｍ〜１０ｍｍ（より好ましくは約０．２５ｍｍ）の厚さを有し得る。
【００２３】
各層は、少なくとも一部が流体通路を規定するように設計することができる。本発明の例示的な実施形態において、溝が層に存在するか、または、溝を、１つ以上の材料層を第１の層と第２の層との間に加えることによって規定することができる。層は接着することができ、それにより、その間の溝を包むことができる。このようにして、溝により、流体通路が規定される。
【００２４】
層は、例えば、接着剤による接合を含む様々な技術を使用して接着することができる。層を接着するために使用される接着剤は、好ましくは、繰り返される加熱サイクルに耐えることができ、これには、例えば、金属、セメント、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、シアノアクリル樹脂、またはそれらの混合物を挙げることができ、好ましくはアクリルセメントを挙げることができる。あるいは、他の技術を使用して、層を接着することができる（例えば、金属ろうまたは金属含有ガラスなどの機械的接合または冶金学的接合など）。
【００２５】
流体通路は、好ましくは、その中の流体の流れを容易にするために直線状である。あるいは、流体通路は、通路を通る流体流の方向が少なくとも１回の方向転換を含む場合などでは、２つまたは３つの次元で非直線であり得る。流体通路の下流端における流出口は、所望するエアロゾル粒子サイズ分布を達成するようなサイズを有し得る。好ましい実施形態において、流出口は円形であり、約０．０１ｍｍ〜５ｍｍ（より好ましくは約０．２ｍｍ）の直径を有する。
【００２６】
流出口は、流体通路からの気化された流体の流れを所望する方向で導くために、流体通路内の流体流の軸に関して、例えば、１０°〜１６０°の角度で設置することができる。代わりの実施形態によれば、流体通路は層の側壁の中を通り抜けることができ、流出口は流体通路の最も遠い下流部分によって規定され得る。導管（示されず）が、気化された流体の流れを所望する方向でさらに導くために、流出口からの気化された流体を受け取るために接続され得る。そのような導管は約０．０１ｍｍ〜５ｍｍの直径を有することができる。
【００２７】
好ましい実施形態では、弁および／またはポンプを、流体供給部から流体通路への流体の流れを制御するために使用することができる。弁および／またはポンプは手動で操作され得るか、あるいは、コントローラーにより、弁および／またはポンプが、例えば、弁が開位置に留まる時間の長さ、または流体通路に供給される流体の体積量を含む様々なパラメーターに基づいて操作され得る。このようにして、弁および／またはポンプは、液体供給部が所定量の流体を液相で流体通路に送達することを可能にし得る。代わりの実施形態では、液相の流体をチャンバーに含有させることができ、そして、ピストンを使用してチャンバー内の流体を圧縮することによって流体を送達することができる。
【００２８】
液体供給部は、気化される流体を流体相で流体通路に提供する。液相の流体は、流体通路への液体の送達を容易にするために大気圧よりも大きい圧力で液体供給部に貯蔵することができる。例示的な実施形態において、液体供給部は、気化される流体を含有するために好適な材料から形成される再充填可能な貯蔵チャンバーを含む。あるいは、液体供給部は、流体がすべて放出されたとき、取り外して、新しい貯蔵チャンバーによって置き換えられる使い捨て型貯蔵チャンバーを含む。
【００２９】
流体通路は、エアロゾル発生器のヒーターによって気化され得る任意の量の流体を液相で含有することができる。例えば、流体通路は約１×１０−６ｍｌ〜０．００５ｍｌの液体容積を有することができる。あるいは、流体通路は、約０．００５ｍｌよりも大きい液体容積を有することができ、好ましくは、約０．１ｍｌ〜１．０ｍｌの液体容積を有することができる。エアロゾル吸入適用において、流体通路は、計量された量の流体を含む所定量の流体を含有するために十分である液体容積を有することができる。
【００３０】
流体通路を加熱するためのヒーターは、好ましくは、エアロゾル発生器の各層を形成するために使用される耐熱性材料とは異なる、電気抵抗発熱材を形成する薄膜を含む。例えば、抵抗性材料には、純金属、金属合金または金属化合物、例えば、白金、窒化チタン、ステンレススチール、ニッケルクロムまたはそれらの混合物などを挙げることができる。さらなる抵抗性材料には、自己調節性ヒーター材料などのコンポジット層が含まれる。主ヒーターは、流体通路に存在する流体を気化させるために十分な量の熱を発生させることができるようなサイズを有し得る。好ましい実施形態において、ヒーターは、約１ｍｍ〜１００ｍｍ（例えば、より好ましくは約１０ｍｍ）の長さ、約０．１ｍｍ〜１０ｍｍ（例えば、より好ましくは約０．５ｍｍ）の幅、約１ミクロン〜１０ミクロン（例えば、より好ましくは約３ミクロン）の厚さ、そして、約０．１オーム〜１０オーム（例えば、より好ましくは約０．６５オーム）の電気抵抗を有する。
【００３１】
層を形成させるために使用される材料とは異なる材料をヒーター形成のために使用することにより、ヒーターを介する抵抗を、例えば、ヒーターの大きさおよび材料を含む様々なパラメーターを変化させることによって容易に調節することが可能になる。このようにして、ヒーターの抵抗およびヒーターによりもたらされる熱の量を、様々な適用のために調節することができる。
【００３２】
ヒーターの抵抗性材料は、様々な技術を使用して層に取り付けることができる。例えば、抵抗性材料を層にスパッタリングまたは印刷または被覆することができる。スパッタリングによる設置には、例えば、ＤＣマグネトロンスパッター蒸着が含まれる。接合による設置には、例えば、スパッタリングされた材料（例えば、銅または銅シート材料）を使用して抵抗性材料を共晶的に接合することが含まれる。あるいは、真空蒸発、化学蒸着、電気メッキおよび化学気相成長を、抵抗性材料を設置するために使用することができる。
【００３３】
様々な要因が、ヒーターと層との間における結合の安定性に寄与する。例えば、結合性を増強するために、抵抗性材料が設置される表面の表面粗さの算術平均は、好ましくは１マイクロインチ以上であり、より好ましくは約１マイクロインチ〜１００マイクロインチであり、最も好ましくは約１２マイクロインチ〜２２マイクロインチである。また、層の耐熱性材料およびヒーターの抵抗性材料は、好ましくは、熱により誘導される層間剥離を最小限に抑えるか、または防止するために、匹敵する熱膨張係数を有する。
【００３４】
好ましい実施形態において、ヒーターは、電流をヒーターに通す第１の接点および第２の接点と電気的に接触している。この実施形態では、電流をヒーターに供給する電源が第１の接点および第２の接点と電気的に接触している。
【００３５】
ヒーターの第１の接点および第２の接点は、好ましくは、ヒーターの抵抗性材料の抵抗よりも低い抵抗を有する材料から形成される。例えば、第１の接点および第２の接点は、典型的には、銅または銅合金（例えば、リン青銅およびＳｉ青銅など）、好ましくは、少なくとも８０％の銅を含む銅または銅合金を含む。そのような材料の使用により、ヒーターが発熱する前に、接点の発熱が防止されるか、または低下する。接点は、電流をヒーターに通すことができるようなサイズを有する。接点は、上記で議論されたように、抵抗性材料を層に取り付けるために使用される技術のいずれかを使用して層および／またはヒーターに取り付けることができる。
【００３６】
上記実施形態のぞれぞれにおいて、単一のヒーターまたは複数のヒーターを、通路内の流体を加熱するために使用することができる。複数のヒーターの使用は、流体通路内における熱のより均一な分布を可能にし得る。あるいは、複数のヒーターの使用は、流体通路の種々の帯域を異なる温度で維持することを可能にし得る。流体通路におけるそのような異なる温度帯域は、米国特許出願第０９／７４２３２２号（２０００年１２月２２日出願、その文書の内容全体は参考として本明細書中に組み込まれる）で議論されるように、流体温度制御デバイスにおいて有用であり得る。
【００３７】
本発明のエアロゾル発生器は、間欠的または連続的のいずれかでエアロゾルを発生させることができる。例えば、エアロゾルを間欠的に発生させる場合、液体供給部は、エアロゾルの発生が所望される毎に流体を液相で流体通路に提供する。弁および／またはポンプを、液体供給部から流体通路への流体の流れを行わせるために使用することができる。液体供給部と流体通路との間における液相での残存流体は、流出口とは反対の方向での気化された流体の膨張を妨げるために、弁および／またはポンプなどの任意の好適なデバイスによって液体供給部への逆流を防止することができる。
【００３８】
吸入適用において間欠的なエアロゾルを発生させる場合、エアロゾル発生器は、好ましくは、流出口の近くに配置されるマウスピースの内側に好ましくは配置されるパフ作動センサーを備える。パフ作動センサーは、弁および／またはポンプならびにヒーターを作動させ、その結果、液体供給部が流体を液相で流体通路に供給し、流体がヒーターによって気化されるようにするために使用することができる。パフ作動センサーは、好ましくは、使用者がマウスピースを着けたとき、マウスピース内で生じる圧力低下に対して反応する。エアロゾル発生器は、好ましくは、使用者がマウスピースを着けたとき、弁および／またはポンプが流体を液相で流体通路に供給し、ヒーターが電源によって発熱させられるように電気回路を備える。
【００３９】
エアロゾル発生器における使用に好適なパフ作動センサーには、例えば、Ｈｏｎｅｙｗｅｌｌ、Ｉｎｃ．のＭｉｃｒｏＳｗｉｔｃｈ事業部（所在地：Ｆｒｅｅｐｏｒｔ、Ｉｌｌ．）によって製造されるモデル１６３ＰＣ０１Ｄ３５シリコンセンサー、または、ＳｅｎＳｙｍ，Ｉｎｃ．（所在地：Ｍｉｌｐｉｔａｓ、Ｃａｌｉｆ．）によって製造されるＳＬＰ００４Ｄ０−４”Ｈ２Ｏベーシックセンサーエレメントが挙げられる。他の知られているフロー検知デバイス、例えば、ホットワイヤの風速測定原理を使用するデバイスなどもまた、エアロゾル発生器と一緒の使用に好適であり得る。
【００４０】
本発明は、本発明の好ましい実施形態を参照して詳しく記載されているが、本発明の範囲から逸脱することなく、様々な変化が行われ得ること、そして様々な均等物が用いられ得ることが、当業者には明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明による例示的なエアロゾル発生器の概略図である。
【図２】図１に示されるエアロゾル発生器の断面図である。
【図３Ａ】図１に示されるエアロゾル発生器の一部がどのように組み立てられ得るかを詳しく示す。
【図３Ｂ】図１に示されるエアロゾル発生器の一部がどのように組み立てられ得るかを詳しく示す。
【図３Ｃ】図１に示されるエアロゾル発生器の一部がどのように組み立てられ得るかを詳しく示す。
【図４Ａ】図１のエアロゾル発生器のために積層ヒーターがどのように組み立てられ得るかを詳しく示す。
【図４Ｂ】図１のエアロゾル発生器のために積層ヒーターがどのように組み立てられ得るかを詳しく示す。
【図４Ｃ】図１のエアロゾル発生器のために積層ヒーターがどのように組み立てられ得るかを詳しく示す。
【図４Ｄ】図１のエアロゾル発生器のために積層ヒーターがどのように組み立てられ得るかを詳しく示す。
【図４Ｅ】図１のエアロゾル発生器のために積層ヒーターがどのように組み立てられ得るかを詳しく示す。
【図４Ｆ】図１のエアロゾル発生器のために積層ヒーターがどのように組み立てられ得るかを詳しく示す。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
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【図４Ｅ】
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【図４Ｆ】
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【国際調査報告】
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