(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
加圧ガスの第１体積流量を供給する工程と、
前記加圧ガスの第１体積流量を予熱する工程と、
希釈ガスの第２体積流量を供給する工程と、
前記希釈ガスの第２体積流量を予熱する工程と、
流体の第３体積流量を供給する工程と、
前記加圧ガスの第１体積流量及び前記流体の第３体積流量の一部を、第１部分加圧ガス体積流量として、ノズルを介して排出することにより、濃縮された第１エアロゾルを発生する工程と、
前記濃縮された第１エアロゾルが抑えられるように、前記濃縮された第１エアロゾルとは反対方向のガスの第４体積流量を供給する工程と、
前記加圧ガスの第１体積流量を、前記濃縮された第１エアロゾルを発生するために前記ノズルに供給された前記第１部分加圧ガス体積流量と、逆流チューブ内の前記第４体積流量として供給された第２部分加圧ガス体積流量と、に分割することにより、前記第４体積流量が生成され、
前記濃縮された第１エアロゾルの排出方向と実質的に反対の方向に、逆流チューブの出口ポートを介して前記第４体積流量を排出する工程と、
希釈された第２エアロゾルを発生するために、前記抑えられた第１エアロゾルを前記希釈ガスの第２体積流量と混合する工程と、
を備えることを特徴とするエアロゾル発生方法。
【請求項２】
乾燥粉末、ガス及び蒸気を含む第３エアロゾルを発生するために、前記第２エアロゾルから液体を蒸発させる工程を更に備えることを特徴とする請求項１に記載のエアロゾル発生方法。
【請求項３】
前記液体の前記蒸発のために、赤外線照射を用いる工程を更に備えることを特徴とする請求項１又は２に記載のエアロゾル発生方法。
【請求項４】
前記加圧ガスの第１体積流量の前記予熱は、チューブの内部円筒壁と、テーパのついた細長い赤外線電球の外部円筒壁との間のギャップを介して、前記第１体積流量を誘導する工程を含むことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のエアロゾル発生方法。
【請求項５】
前記第１体積流量の前記予熱の温度を計測する工程と、
前記細長い赤外線電球への電力供給を制御するコントローラによって前記温度を制御する工程と、
を更に備えることを特徴とする請求項４に記載のエアロゾル発生方法。
【請求項６】
前記希釈ガスの第２体積流量を予熱する工程は、チューブの内側の円筒壁とテーパのついた細長い赤外線電球の外側の円筒壁との間のギャップを介して、前記第２体積流体を誘導する工程を含むことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載のエアロゾル発生方法。
【請求項７】
前記第２体積流量の前記予熱の温度を計測する工程と、
前記細長い赤外線電球への電力供給を制御する第２コントローラによって前記温度を制御する工程と、
を更に備えることを特徴とする請求項６に記載のエアロゾル発生方法。
【請求項８】
前記希釈ガスの第２体積流量を、流れ区画の中央部分を介して供給された第１部分希釈ガス体積流量と、前記流れ区画の周辺部分を介して供給された第２部分希釈ガス体積流量と、に分割する工程を更に備えることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載のエアロゾル発生方法。
【請求項９】
ブロワ手段により前記希釈ガスの第２体積流量を発生する工程を更に備えることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載のエアロゾル発生方法。
【請求項１０】
使い捨ての乾燥剤を含む乾燥チャンバ内における前記ブロワの上流前記希釈ガスの第２体積流量を乾燥する工程を更に備えることを特徴とする請求項９に記載のエアロゾル発生方法。
【請求項１１】
前記第１エアロゾルに前記第１部分希釈ガス体積流量を混合することによって、部分第２エアロゾルを発生する工程を更に備えることを特徴とする請求項８に記載のエアロゾル発生方法。
【請求項１２】
前記第３エアロゾルの体積流量の１０−２０％でしかない前記第３エアロゾルの乾燥粉末の少なくとも８０％が濃縮された濃縮乾燥粉末第４エアロゾルを発生することによって、前記第３エアロゾルを濃縮する工程を更に備えることを特徴とする請求項２に記載のエアロゾル発生方法。
【請求項１３】
渦減衰チャンバ内において、前記濃縮された乾燥粉末第４エアロゾルにおける減速渦を減衰させる工程を更に備えることを特徴とする請求項１２に記載のエアロゾル発生方法。
【請求項１４】
患者に吸入されるために前記患者に対して前記第４エアロゾルを出力するために、コーン形状の収集先において前記濃縮された乾燥粉末第４エアロゾルを圧縮する工程を更に備えることを特徴とする請求項１３に記載のエアロゾル発生方法。
【請求項１５】
前記ガスの第４体積流量を予熱する工程を更に備えることを特徴とする請求項１に記載のエアロゾル発生方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願の相互参照）
本出願は、２００５年１２月２２に出願され、２００７年６月２８日に公開番号ＵＳ−２００７−０１４４５１４−Ａ１として公開された米国非仮出願１１／３１５，９５１の優先権を主張する一部継続出願である。この先行する非仮出願１１／３１５，９５１は、参照することにより本出願に全て含まれる。
【０００２】
（政府支援）
本発明は、許可番号ＨＬ７８２８１に基づく、国立衛生研究所、国立心肺血液研究所からの米国政府支援によりなされた。米国政府は本発明の一部の権利を保有する。
【０００３】
（技術分野）
本発明は、水溶液又は懸濁液から濃縮された呼吸性乾燥粒子の発生のための小型ポータブル装置に関する。
【背景技術】
【０００４】
エアロゾルによる気道への大量の生物製剤及び他の薬品の供給という増え続ける要求がある。リキッドエアロゾルを発生させる多くの装置は、高分子量の分子で又は高濃縮の際に、うまく機能しない可能性がある。加えて、これらの装置のうちいくつかは、エアロゾル化の際に分子を分解する可能性がある。これらの制限、併せて、フッ化炭素の使用を減らすという要求、は乾燥粉末吸入器の開発をもたらした。これらの装置において、薬物を含む「ブリスタ（blister）」又はカプセルが割れ、例えば超音波処理等の他の機械的手段による吸入又はエアロゾル化に起因する渦を用いて、含有添加剤と共に粉末薬物が分散される。添加剤には、これらの塊のエアロゾル化時に援助するための活性薬剤が加えられている。例えばエクスベラ（Exhubra）（登録商標）等の一部の例では、混合物の重量の約７０％を構成する。添加剤の使用は、成形コスト、安全性薬理学コスト及び潜在的な望まない副作用をもたらす。これらの活性薬剤を含む乾燥粉末は、ほとんどの場合、噴霧乾燥法を用いて発生される。噴霧乾燥は、長年にわたり、一般的に用いられている。それらは、一般的に、内部でエアロゾル霧に、該霧と同一方向又は反対方向に、温暖ガスが加えられる、垂直な円筒径のタワーの頂部においてエアロゾルを発生する工程から構成される。出力部のサイクロンは、結果として生ずる粉末の収集に用いられる。添加剤は分散の援助のために収集された粉末に加えられる。混合物は乾燥粉末吸入器ＤＰＩ内に入れられる。この手段にはいくつかの制限がある：
（ａ）貯蔵された結果として得られた粉末粒子は、安定性があり且つ望ましくは高湿度に対して耐久性がなければならない。
（ｂ）容易に分散されるような添加剤を処方しなければならない。
（ｃ）二つの化学薬品が個々に形成される場合、薬粒子の大きさは、一般的に、添加剤の大きさより小さい。
（ｄ）吸入可能な混合物は、吸入体積ではなく、カプセルの大きさに限定される。
（ｅ）噴霧乾燥法は、効率約６０％であり、且つ、乾燥粉末吸入具による肺への供給効率３０％であり、結果的に活性薬剤の約８０％の損失をもたらす。
（ｆ）急速吸入は、結果的にカプセル内の粉末の大部分のエアロゾル化をもたらすが、口及び喉への多くの付着をもたらす。遅い吸入は、結果的に、肺の奥深くへの多くの付着をもたらすが、カプセル内の粉末のエアロゾル化の低効率をもたらす。これらの結果は、１回分の投与の大きなばらつきの原因となり、効率及び安全性の懸念の両方をもたらす。
【０００５】
これらの結果は、本明細書に記載されているような一連の工程において、リキッドエアロゾルを発生し、それを乾燥し、濃縮し、そして活性薬剤の残りの乾燥エアロゾルを肺に配送する装置により克服可能である。商用サイズというよりはむしろ研究室の機器は高さ７０インチ重さ５０−８０キログラムでも実現されるべきである。注目すべきは、これらの機器全てにおいて噴霧タワーは垂直に配向されている。小型の円筒型デバイスには、小型水平乾燥チャンバが設けられることが一番であろう。
【０００６】
粒子密度が１未満であれば、薬の固体粒子で得ることができるよりも肺への高い質量の配送を、同じ空気動力学的直径のエアロゾルで達成することができる（Ｅｄｗａｒｄｓ  １９９６）。このような粒子の形成は、米国特許７，４３５，４０８を含む多くの特許の題目である。ポリエステルと例えばインスリンのような活性薬剤との混合物を噴霧乾燥することにより、大きな多孔質粒子が発生されている。これらの噴霧乾燥されたエアロゾルは、一般的に、標準的な噴霧乾燥技術及び粉末として収集されることにより発生される。低密度の粒子を発生するために、溶媒内の超高分子量添加物と比べて小さい分子量の液体は、高分子量成分の拡散よりも早く蒸発する。結果として生ずる粒子は、中空であるか、空気動力学的直径よりも大きな幾何学的直径を作る開気体空間（open gas space）を有している。これらのエアロゾルは、一般的に、サイクロンを用いて収集される。そのように供給された粒子は、患者により吸入されるために、後で再エアロゾル化される必要がある。既に述べたように、このような技術を用いて、元の薬のほんの一部だけが肺に配送される。本明細書は、どのようにしてエアロゾルのプルーム（plume）の希釈が、エアロゾルプルームの同軸の反対方向の加熱された逆流ガスジェット同軸（a heated counter-flow gas jet coaxial）を用いて、組成の源の近くまで速やかに希釈することができるのかを記載する。加えて、希釈ガスのアニュラス（annulus）が、エアロゾルを、蒸発チャンバに沿って発生器からバーチャル濃縮器（virtual concentrator）へ輸送する。本明細書は、どのようにしてこのかく乱されたプルームにおける水粒子の蒸発が、蒸発チャンバの外側の源からの赤外線放射の供給により増加可能であるかも記載する。
【０００７】
２００５年１２月２２日に出願され、公開番号ＵＳ−２００７−０１４４５１４−Ａ１として公開された米国非仮出願１１／３１５，９５１（Ｙｅａｓｔｅｓ  ｅｔ  ａｌ．）――この優先権は本出願に対して請求されている――は、薬剤の水溶液をエアロゾル化し、蒸発し、濃縮し、そして、溶解溶質の全てを含む乾燥粉末エアロゾルとして配送する、乾燥粉末エアロゾル発生器及び処理システムを記載している。本明細書には、それらのシステムの改良の詳細と、小型デバイスにおいて１未満の密度の純粋タンパク質吸入可能エアロゾル（pure protein respirable aerosol）の発生についてのその後の新たな発見と、について記載されている。このデバイスは、噴霧乾燥、サイクロンでの収集、添加剤の混合及び乾燥粉末容器内への配置に対する要求を解消する。このシステムの改良は、本明細書で詳述される。積分ガス流抵抗の著しい減衰は、わずか２×２×１インチのブロワの使用を可能にし、デバイスの携帯性を向上する。アセンブリ摩擦適合構造が大口径Ｏリングの使用を解消し、蒸発チャンバを容易に密封でき、疾病患者による組み立てを非常に容易にする。電源を入れてから１分以内の機能性の許可と携帯性の向上のために、流れに対する抵抗及び低熱慣性を伴う軽量ヒータが開発された。逆流チューブは、組み立ての容易さとエアロゾル噴流の軸との正確なアライメントとを確保するために、濃縮器内の中心に置かれ、それ故、性能の信頼性が向上する。ノズル及び逆流のガスの温めのための追加加熱要素が含まれ、エアロゾルプルームのより急速な蒸発を可能にする。フォーカス反射体は、赤外線熱源に含まれ、赤外線ヒータの必要電力を低下する。これ及び上記改善点は、デバイスにより使用される全ての電力を低減する。これら及び他の機能的実際上の改良点は、本明細書で詳述される。同時に、それらは、デバイスを、よりポータブルに、より機能的に、より容易に、より費用効率的な製品にし、従来不可能であった迅速な吸入のための新たな粒子の発生のための新たな可能性を提供する。
【０００８】
バーチャルインパクション（virtual impaction）は、エアロゾルの濃縮手段として用いられている（米国特許４，７６７，５２４、Ｐｉｌｌａｉ  ａｎｄ  Ｙｅａｔｅｓ，１９９４）。丸い開口の代わりにスリット開口の使用を含む、これらの構造の改良点はいくつかある（Ｍａｒｐｌｅ  ａｎｄ  Ｒｏｂｏｗ  １９８６）。本願出願人の特許出願２００７０１４４５は、２．５ミクロンのカットオフ直径の半径方向のスリットを伴う濃縮器の設計のための情報を用いる。本開示は、呼吸器の範囲内で粒子の広範な質量をどのようにして濃縮するかを開示する。この範囲は、典型的には１−５ミクロンであるが、０．５−１０ミクロンの範囲をカバーしてよい。Ｍａｒｐｌｅ及びＲｏｂｏｗによれば、１ミクロン以上の粒子を捕獲するための１ｍｍ開口スリットは、２．５ミクロン以上の粒子を濃縮するための２．６ｍｍスリットとの比較が要求される。これは、スリットを通過するエアロゾルを加速するために要求される圧力水頭を潜在的に増加する。濃縮器の圧力水頭上流を減衰するために、開口の放物線状の入り口が構造に組み入れられた。Ｓｅｓｈａｄｒｉ（ＡＡＡＲ  ２００６）が、壁損失を減らし、濃縮因子を潜在的に増大させるために、シースガス流と一緒に放物線状の入り口輪郭を用いることを指摘していることに注目すべきである。すでに述べたように、本開示では、濃縮器を操作するために要求される上流圧力の低減のために、それらは組み込まれている。Ｓｈｅｋａｒｒｉｚｚ（米国特許第７，１７８，３８０）は、側面注入ポートと一緒に、凹凸加速壁を有する濃縮器を開示し、目詰まりの低減を主張する。その濃縮器は、本デバイスにおける流量率――典型的には１００乃至３００リットル／分ではあるが、それより高い又は低い流量率も可能――のごく一部である、１５リットル／分の入力流量率を利用する。本デバイスは、目詰まりを防止するために提案された注入ポートを備えていないし、必要もない。或いは、米国特許第７，２６１，００７及び第５，８５８，０４３は、終端効果を低減するための同心円状のスリットを記載する。同心円状のスリットが用いられる場合、本願の小型構造を用いるよりも、ガスを排気することが極めて困難になる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本開示の第１の目的は、小型の実践的なデバイスにおいて、水性（又は高蒸気圧での他の溶媒）エアロゾルを発生させ、希釈及び加熱により水性エアロゾルを迅速に蒸発した後に結果的に生じる粒子を濃縮し、標準的な呼気流の全範囲に適合する流量率でそれらを配送する手段を提供することである。
本開示の第２の目的は、洗浄のためにデバイスを容易に組み立て及び解体できるように、高圧結合を除くことである。
本発明の第３の目的は、希釈ガスを供給するための小型ブロワを用いる小型デバイスの構成を可能とするために、デバイスを通過するガス流に対する抵抗を減らすことである。
本開示の第４の目的は、デバイスの様々な要素の間――構造が完全に維持される間における各要素間の接合部――におけるガス及び／又はエアロゾルの漏れを最小限にすることである。
本開示の第５の目的は、エアロゾルプルームと正確に同軸であり、エアロゾルプルームに対して反対向きの逆流ガスの供給を容易にすることである。
本開示の第６の目的は、熱損失を最小化しつつ、ノズル及び逆流チューブの両方に加熱された圧縮ガスを供給することである。
本開示の第７の目的は、蒸発チャンバの外側の源から、水の最小赤外吸収波長で、局所的な放射熱を新たに形成された水性エアロゾル粒子に供給することである。
本開示の第８の目的は、デバイスが、圧縮ガスが、中央開口を介して配送されるようにする又は中央流体流を取り囲むことを可能にする、互いに異なる容易に交換可能なノズルホルダ構造と一緒に使用されることができるようにすることである。
本開示の第９の目的は、フローコンディショナにおける使用のために調節されたこれらのノズルホルダを有すること、及び流体注入口の代わりに圧縮性流体容器を含むための能力を有することである。
本開示の第１０の目的は、小型デバイスにおいて、一の方向に流れている間に加熱される高速ガス流を提供し、その後、エアロゾルプルーム及び逆流ガスに起因する摂動が可能な間に、反対方向に均一な低速流を提供することである。
本開示の第１１の目的は、入力及び排出ガス間の最小限の圧力損失で、０．５ミクロンより大きい呼吸性エアロゾルを効率的に濃縮することである。
本開示の第１２の目的は、軸及び回転の高精度アライメントを維持しつつ、組み立て及び解体を容易にすることである。
本開示の第１３の目的は、濃縮器排出ガス流内のエアロゾル粒子が大気を汚染することを防ぐことである。
本開示の第１４の目的は、濃縮器の出力における乱流に起因するエアロゾルの付着を最小限にすることである。
本開示の第１５の目的は、出力コーンの放物線形状性質（parabolic shaped nature）の手段による出力において、濃縮されたエアロゾルを配送する効率的な手段を提供することである。
本開示の第１６の目的は、十分な吸入圧力の発生に問題がある患者、及び他の乾燥粉末吸入具の誘因となる流量、のための圧力支援を提供する小さな正圧で、濃縮されたエアロゾルを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
（本発明の概要）
本発明の第１態様によれば、これらと他の目的は、加圧ガスの第１体積流量を供給する工程と、前記加圧ガスの第１体積流量を予熱する工程と、希釈ガスの第２体積流量を供給する工程と、前記希釈ガスの第２体積流量を予熱する工程と、流体の第３体積流量を供給する工程と、前記加圧ガスの第１体積流量及び前記流体の第３体積流量の一部を、第１部分加圧ガス体積流量として、ノズルを介して排出することにより、濃縮された第１エアロゾルを発生する工程と、前記濃縮された第１エアロゾルが抑えられるように、前記濃縮された第１エアロゾルとは反対方向のガスの第４体積流量を供給する工程と、前記加圧ガスの第１体積流量を、前記濃縮された第１エアロゾルを発生するために前記ノズルに供給された前記第１部分加圧ガス体積流量と、逆流チューブ内の前記第４体積流量として供給された第２部分加圧ガス体積流量と、に分割することにより、前記第４体積流量が生成され、前記濃縮された第１エアロゾルの排出方向と実質的に反対の方向に、逆流チューブの出口ポートを介して前記第４体積流量を排出する工程と、希釈された第２エアロゾルを発生するために、前記抑えられた第１エアロゾルを前記希釈ガスの第２体積流量と混合する工程と、を備えるエアロゾルを発生する方法を用いる本願発明により達せられる。
【００１１】
本発明の第２態様によれば、これらと他の目的は、流体及びガスからエアロゾルを発生するノズルであって、湿式のコーン形状のガス出口チャンネルのコーン頂点からコーン基部へ向かうガス流量の方向に広がり、前記コーン頂点でノズルガス供給チャンネルに接続されている、少なくとも一つの湿式のコーン形状のガス出口チャンネルと、ノズル流体供給チャンネルに接続された前記コーン基部の円周にある少なくとも一つの環状の流体出口ポートと、を備えるノズルにより達せられる。
【００１２】
本発明の第３態様によれば、これらと他の目的は、ノズルホルダ流体注入ポートに伴う第１端と、上述のノズルを含む第２端と、を備えるノズルホルダにより達せられる。前記ノズルホルダは、内部円筒バレル穴及び内部円筒バレル径を有する円筒バレル穴を伴うバレル（barrel）と、前記ステム（stem）、及び前記円筒バレル穴壁にぴったり合う外部円筒頂部表面を有する円筒頂部を有するノズル本体と、を更に備え、前記円筒頂部は、リング形状の流体出口ポートに接続される複数の円周方向の間隔溝を有する。
【００１３】
本発明の第４態様によれば、これらと他の目的は、エアロゾルを発生及び希釈し、加圧ガスの第１体積流量を収容するように構成された第１注入口と、希釈ガスの第２体積流量を収容するように構成された第２注入口と、エアロゾルに変換される流体を収容するように構成された第３注入口と、前記第１及び第３注入口に接続され、第１エアロゾルを出力するためのノズルオリフィス（orifice）を有するノズルと、前記第１フローパーティショナを通す第１開口セットを有する第１希釈ガスフローパーティショナと、前記第１希釈ガスフローパーティショナから間隔をあけて配置され、前記第２フローパーティショナを通す第２開口セットを有する第２希釈ガスフローパーティショナと、を備え、前記ノズルオリフィスは、前記第２希釈ガスフローパーティショナに近接して配置されているフローコンディショナを用いる本発明により達せられる。
【００１４】
本発明の第５態様によれば、これらと他の目的は、エアロゾル流における粒子濃度を増加するための濃縮器であって、第１エアロゾル体積流量を収容し、第１累積断面サイズに構成された、スリット形状の半径方向に延びる複数の入力開口（entry openings）と、前記第１エアロゾル体積流量を配送し、前記第１累積断面サイズよりも小さい第２累積断面サイズに構成された、スリット形状で半径方向に延びる複数の加速プレート出口開口と、を有する彫刻された加速プレート（sculptured acceleration plate）と、高粒子濃度の第２エアロゾル体積流量を収容し、第３累積断面サイズに構成された、スリット形状で半径方向に延びる複数の減速プレート入力開口と、前記第２エアロゾル体積流量を配送し、前記第３累積断面サイズよりも大きい第４累積断面サイズに構成された、スリット形状で半径方向に延びる複数の減速プレート出口開口と、を有する彫刻された減速プレート（sculptured deceleration plate）と、を備え、複数の彫刻された加速チャンネルは、前記複数の加速プレート入力開口と前記複数の加速プレート出口開口との間を延び、複数の彫刻された減速チャンネルは、前記複数の減速プレート入力開口と前記複数の減速プレート出口開口との間を延び、前記複数の加速プレート出口開口は、前記加速プレートの出口側の基部表面から間隔をあけて配置され、前記複数の彫刻された減速チャンネル入力開口は、前記減速プレートの入力側の基部表面から間隔をあけて配置され、ギャップは、前記加速プレート基部表面及び前記減速プレート基部表面との間に設けられ、前記ギャップは、低粒子濃度の第３体積流量を配送するように構成され、前記複数の加速プレート出口開口は、前記複数の減速プレート入力開口に実質的に重なり、前記複数の開口は、各加速及び減速プレートの中央に近い位置から、半径方向に、前記各加速プレート及び減速プレートの外縁に近い位置に向かって延び、前記複数の開口は、少なくとも二つの異なる長さの開口を含む濃縮器を用いる本発明により達せられる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、乾燥温かい希釈ガス（dry warm dilution gas）を発生し、フローコンディショナへ配送するための要素と、熱いガスの加熱及びそのノズルホルダ及び逆流チューブへの配送のための要素と、の透視図を示す。
【図２Ａ】図２Ａは、ノズルホルダの第１実施形態の透視図を示す。
【図２Ｂ】図２Ｂは、図２Ａに示したノズルホルダの縦断面図を示す。
【図２Ｃ】図２Ｃは、図２Ａに示したノズルホルダの側面図を示す。
【図２Ｄ】図２Ｄは、図２Ａ、２Ｂ及び２Ｃに記載のノズルホルダ上のノブが、エアロゾル化される液体を含むカートリッジに交換された、ノズルホルダの第２実施形態の縦断面図を示す。
【図３Ａ】図３Ａは、ノズル本体と、ノズル本体から突き出したステムにぴったり合うアニュラスとの分解透視図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、ノズルホルダのバレルの首分内で、ノズルの図３ＤにおいてＴで示された部分縦断面図を示す。
【図３Ｃ】図３Ｃは、ノズルホルダの図３ＥにおいてＲ−Ｒで示された縦断面図を示す。
【図３Ｄ】図３Ｄは、図３Ｃと比べて９０度回転され、Ｐ−Ｐで示された縦断面図の図３Ｆの側面図と一致する、ノズルホルダの縦断面図を示す。
【図３Ｅ】図３Ｅは、ノズル及びバレルの前端図、並びに図３ＣのＲ−Ｒ断面を示す。
【図３Ｆ】図３Ｆは、図３Ｄに示されたＰ−Ｐ断面を図示するノズルホルダの側面図を示す。
【図４Ａ】図４Ａは、フローコンディショナマニフォールド及びノズルホルダ、並びにノズルホルダとフローコンディショナのマニフォールドへの挿入との関係の分解透視図を示す。
【図４Ｂ】図４Ｂは、フローコンディショナの前面図を示すと供に、図４Ｃに示す断面図を図示する。
【図４Ｃ】図４Ｃは、図４Ｂに図示されるようなフローコンディショナの図４ＢにおいてＹ−Ｙで示された分解縦断面図と、挿入される容器の開口におけるノズルホルダの断面図を示す。
【図５Ａ】図５は、図５ＢにおいてＨ−Ｈ断面図としても図示されたフローコンディショニングマニフォールド及びフローパーティショナと供に、流れ調整マニフォールドと蒸発チャンバの壁との間の関係を示す。ノズルホルダ及び逆流チューブへの圧縮ガス流経路は示される。
【図５Ｂ】図５Ｂは、図５Ａに示すフローコンディショナの前面図を示すと供に、図５Ａに示すフローコンディショナの断面図を図示する。
【図５Ｃ】図５Ｃは、フローコンディショナの分解透視図を示す。それはフローコンディショナ及び逆流チューブの詳細を示す。
【図５Ｄ】図５Ｄは、蒸発チャンバ、及びバーチャルインパクタエアロゾル濃縮器の加速プレート、並びにデバイスのこれらの要素の相互関係と一緒に、フローコンディショナの図５ＥにおいてＦ−Ｆで示された横縦断面図（cross longitudinal section）を示す。
【図５Ｅ】図５Ｅは、図５Ｄ及び５Ｆに示されフローコンディショナ、蒸発チャンバ及び濃縮器の加速プレートの縦断面図を図示する、濃縮器の断面図を示す。
【図５Ｆ】図５Ｆは、図５Ｅに示されたフローコンディショナ、蒸発チャンバ及び濃縮器の加速プレートの、図５ＥにおいてＪ−Ｊで示された縦断面図を示す。
【図６Ａ】図６Ａは、フローコンディショナ、蒸発チャンバ、濃縮器、出力コーン、赤外線ランプ及び反射材−−これらの要素間の相互関係を示す図６Ｂに描写された−−の図６ＢにおいてＪ−Ｊで示された縦断面図を示す。
【図６Ｂ】図６Ｂは、図６Ａに示されたフローコンディショナ、蒸発チャンバ、濃縮器、出力コーン、赤外線ランプ及び反射材の背面図を示す。
【図６Ｃ】図６Ｃは、互いの位置関係を示す図６Ａに列挙された要素の底面斜視図を示す。
【図６Ｄ】図６Ｄは、互いの位置関係を示す図６Ａに列挙された要素の上面斜視図を示す。
【図７Ａ】図７Ａは、ノズル長と彫刻された構造との違い、及び、加速プレートと減速プレートの上に隆起した十字との正確なアライメントのために中央に配置されたメスの凹凸のある十字、を図示する加速プレートの出力側の斜視図を示す。
【図７Ｂ】図７Ｂは、減速ノズル長と彫刻された構造との違い、及び、減速プレートと加速プレートとの正確なアライメントのためのオスの隆起した十字を示す、減速プレートの入力側の斜視図を示す。
【図７Ｃ】図７Ｃは、蒸発チャンバ、濃縮器及びエアロゾル出力コーン−−これらの要素の相互関係を示す図７Ｄに示された−−の図７ＤにおけるＫ−Ｋ断面として示された縦断面図を示す。
【図７Ｄ】図７Ｄは、図７Ｃに図示された蒸発チャンバ、濃縮器及び出力コーンの断面の側面図を示す。
【図７Ｅ】図７Ｅは、図７Ｆに図示された蒸発チャンバ、濃縮器及び出力コーンの背面断面図を示す。
【図７Ｆ】図７Ｆは、蒸発チャンバ、濃縮器及び出力コーンの図７Ｅにおいて、Ｈ−Ｈで示された縦断面図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
（本発明の詳細な説明）
本発明の望ましい実施形態によれば、乾燥粉末、ガス及び蒸気を含む第３エアロゾルを発生するために、液体は第２エアロゾルから蒸発される。しかしながら、エアロゾルは、乾燥粒子に加えて残留リキッドエアロゾルも含んでよい。
【００１７】
本発明の他の望ましい実施形態によれば、赤外線照射は、液体の蒸発に適用される。しかしながら、熱伝達の他の形態、例えば対流、又は輻射及び対流の組み合わせ、を利用することによってエアロゾルを乾燥させることも可能である。
【００１８】
本発明の他の望ましい実施形態によれば、加圧ガスの第１体積流量の予熱は、チューブの内部円筒壁とテーパのついた細長い赤外線電球の外部円筒壁との間のギャップを介して、第１体積流量を導くことを含む。これは、赤外線電球に流れの方向にテーパがつけられている場合は特に、低流抵抗との併用で効率的な熱伝達に、非常に効果的であることが証明されている。しかしながら、予熱の他の形態、例えば外部からのガス噴霧チューブの加熱を用いること、も可能である。
【００１９】
本発明の他の望ましい実施形態によれば、第１体積流量の予熱の温度は、細長い赤外線電球への電力供給を制御するコントローラにより計測され制御される。しかしながら、体積流量は知られており、それ故熱伝達に係るパラメータも知られているので、温度を計測することなくそれが実施される開ループ制御も可能である。
【００２０】
本発明の他の望ましい実施形態によれば、希釈ガスの第２体積流量の予熱は、チューブの内部円筒壁とテーパのついた細長い赤外線電球の外部円筒壁との間のギャップを介して、第２体積流量を導くことを含む。第２体積流量の予熱としての類似のやり方では、熱伝達の他の形態も可能である。
【００２１】
本発明の他の望ましい実施形態によれば、細長い赤外線電球への電力供給を制御する第２コントローラにより、第２体積流量の予熱の温度は計測され、該温度は制御される。この場合もやはり、開及び閉ループ制御の両方が可能であり、開ループ制御では、温度を計測することなく該制御が実施されてよい。
【００２２】
本発明の他の望ましい実施形態によれば、加圧ガスの第１体積流量は、濃縮された第１エアロゾルを発生するためのノズル内に供給される第１部分加圧ガス体積流量と、逆流チューブ内の第４体積流量として供給される第２部分加圧ガス体積流量と、に分割され、第２部分体積流量は、逆流チューブ出口ポートを介して、濃縮された第１エアロゾルに係る排出方向とは実質的に反対の方向に排出される。第１体積流量を分割する代わりに、分離源から、例えば加圧容器又はコンプレッサから、逆流チューブを介して排出される第４体積流量を供給することも可能である。
【００２３】
本発明の他の望ましい実施形態によれば、希釈ガスの第２体積流量は、フローパーティショナ（flow partitioner）の中央部分を介して供給される第１部分希釈ガス体積流量と、フローパーティショナの周辺部分を介して供給される第２部分希釈ガス体積流量と、に分割される。これは、中央におけるエアロゾルプルーム、その後第２部分希釈ガス体積流量と混合される、の望ましい形状の形成に役に立ち、デバイスの任意の壁上エアロゾルの付着の回避にも役に立つ。しかしながら、代替手段では、分割されていない第２体積流量も実現可能である。
【００２４】
本発明の他の望ましい実施形態によれば、希釈ガスの第２体積流量は、ブロワ又はファンの手段により発生される。これは、低コスト及びとても小型の構造という利点を有する。ブロワは、比較的低圧で高体積流量を発生させることが可能である。しかしながら、代替手段では、任意の他の希釈ガス源、例えば、コンプレッサ又は例えばボトルのような加圧ガス容器、が用いられてよい。
【００２５】
本発明の他の望ましい実施形態によれば、希釈ガスの第２体積流量は、使い捨ての乾燥剤を含む乾燥チャンバ内のブロワの上流で乾燥されてよい。これは、比較的高湿度の環境においてもデバイスの操作を容易にする。しかしながら、熱伝達及び希釈空気の体積流量を適切な大きさとすることにより、高湿度環境においてさえ、このような乾燥剤は必要なくなるかもしれない。
【００２６】
本発明の他の望ましい実施形態によれば、部分第２エアロゾルは、第１エアロゾルが第１部分希釈ガス体積流量と混合されることにより発生されてよい。
【００２７】
本発明の他の望ましい実施形態によれば、第３エアロゾルの体積流量のわずか１０−３０％であるが、第３エアロゾルの乾燥粒子の少なくとも７５％を含む濃縮された乾燥粉末第４エアロゾルを発生することにより、第３エアロゾルが濃縮される。これは、希釈ガスの高体積流量の使用を可能にし、それ故、エアロゾルの迅速な蒸発を可能にする、その上、濃縮された乾燥粉末エアロゾルが、患者により容易に吸入可能な低体積流量だけであるが、乾燥粉末の大部分を含む。これは、例えば空気のように低蒸気圧のガスの使用も可能にするが、それにもかかわらず、高蒸発率を達成可能である。
【００２８】
本発明の他の望ましい実施形態によれば、渦減衰チャンバ内の濃縮された乾燥粉末第４エアロゾルにおいて、減速渦は減衰される。これは、吸入体積流内の粒子の一様分布を発生させつつ、吸入体積流のより迅速な且つより容易な制限を可能にする。本発明の他の望ましい実施形態によれば、濃縮された乾燥粉末第４エアロゾルは、患者により吸入されるために、患者に第４エアロゾルを出力するより前に、コーン形状の収集器において制限される。望ましくは、渦減衰チャンバは、患者が制約された流れを吸入することを可能にするマウスピース又はマスクに接続された排気口へ向かう流れの制限の前に、特定の距離を超える流れの方向に延びていることが望ましい。
【００２９】
本発明の他の望ましい実施形態によれば、ガスの第４体積流量は予熱される。第４体積流量が、第１体積流量から分離されることにより発生された場合、このような予熱は、分離に先立つ第１体積流量の予熱により達成されてよい。しかしながら、第４体積流量を分けて加熱する代替手段、例えば上述した第１及び第２体積流量のような類似の形態、も可能である。第４体積流量がどの程度の大きさであるかによっては、第４体積流量の加熱なしで済ませることも可能である。
【００３０】
本発明のノズルの他の望ましい実施形態によれば、ノズルは、外部ステム径の外部ステム壁を有する円筒ステムと、外部ステム径よりもわずかに大きい内部アニュラス径のアニュラス穴壁を有するアニュラスと、を更に備え、円筒ステムは、アニュラス穴を通って延び、湿式のコーン形状のガス出口チャンネルを備え、環状の流体出口ポートは、アニュラス穴壁及び外部ステム壁間の環状のギャップにより形成されている。望ましくは、内部アニュラス径と外部ステム径との差は、０．００６−０．８ｍｍであり、結果的に、０．００３−０．４ｍｍの環状のギャップ幅になる。これは、ノズルから流体がエアロゾル化される位置へ、流体が移動するための毛細管力の恩恵を受けることを可能にする。
【００３１】
本発明のノズルの他の望ましい実施形態によれば、アニュラスは、環状の流体出口ポートに対して実質的に垂直に延びる前面を有する。このアニュラスは、組み立てを容易にし、且つ、ノズルが毛細管力の恩恵を得られるように、アニュラス穴及びステム間のわずかな許容範囲を維持するために必要とされる、内部径が正確に製造されるために、当該アニュラスをノズルの残りの部分から分けて製造可能にする。しかしながら、代替手段では、ノズルホルダ又はバレルの一対部分（integral part）として、この部分を一体化することも可能である。
【００３２】
本発明のノズルの他の望ましい実施形態によれば、アニュラ壁ス穴及び他のステム壁は流体によりたやすく湿るにもかかわらず、アニュラスの前面は疎水性である。これは、流体を、それがエアロゾルに変換される位置へ導くことに好都合である。しかしながら、代替手段では、標準的な表面も可能であり、流体の、それがエアロゾル化される位置への誘導が、特にたやすく湿る又は疎水性の表面を必要としないように、圧力差及び／又は毛細管現象により単純に機能してよい。
【００３３】
本発明のノズルの他の望ましい実施形態によれば、湿式のコーン形状ガス出口チャンネルのコーン基部の直径は、ステムが湿式のコーン形状ガス出口チャンネルのコーン基部で鋭い環状の縁内で終わるように、外部ステム径全体に実質的に等しい。これは、毛細管力及び圧力差の両方により、ステム及びアニュラス間のギャップを通り、縁を越えてコーン内に速やかに流れ、コーン内部のコーン頂部近く、即ち、ステム内、でエアロゾル化される流体を可能にする。たやすく湿る／疎水性の表面は、この流体の流れを支援する。しかしながら、代替手段では、ステムの全直径を占めないコーンも可能な構造とみなされるように、縁は鋭くされる必要はない。
【００３４】
本発明のノズルの他の望ましい実施形態によれば、コーン形状のガス出口チャンネルは、１５乃至８０度の角度範囲である。理想的なコーン形状は、複数の異なるパラーメタ、例えば、流速、アニュラス及びステム間のギャップの大きさ、及び流体をエアロゾル化するガス流の速さなど、で変化する。コーンに特に有利な角度は４５度である。望ましくは、コーンの基部は１乃至２ｍｍの直径であり、ノズルガス供給チャンネルは、０．０５ｍｍ乃至１ｍｍの直径を有する。
【００３５】
本発明のノズルホルダの他の望ましい実施形態によれば、ノズル本体は、外部ノズル本体基部径の円筒形のノズル本体基部を備え、環状の流体供給チャンネルは、外部円筒ノズル本体基部表面と円筒形のバレル穴壁との間に形成される。ガス流は、中心に置かれたチャンネル内を導かれるものの、これは、バレルの周辺に近い流体を、環状のより周辺のチャンネルにおいて前へ輸送する。しかしながら、流体チャンネルの他の代替構造、例えば、バレルの中心と平行に走る長手方向の流体チャンネル、も可能である。
【００３６】
本発明のノズルホルダの他の望ましい実施形態によれば、バレルは、ノズルガス供給チャンネルに接続され、ノズルガス供給チャンネルの直径よりも数倍大きな直径の中央ガス供給チャンネルにガスを供給する、複数の半径方向のガス供給チャンネルを有する。これは、ガスがバレルの中央チャンネルと平行に流れる間、効率的な半径方向のガス供給を可能にする。しかしながら、ガス供給の他の構造、例えば、流体供給と平行な方向の軸方向のガス供給、も可能である。
【００３７】
本発明のノズルホルダの他の望ましい実施形態によれば、ノズルホルダは、ノズルホルダの第１端に接し、ノズルホルダをエアロゾル発生器の容器に／から挿入する／取り出すためのノブを有する使い捨て部分として設計されている。これは、吸入可能薬剤のプレパッケージ、及び例えば投薬量まちがい等の誤用を防ぐことを可能にする。しかしながら、代替手段では、バルクコンテナから薬剤を含む流体の供給、例えば臨床用途、も可能である。
【００３８】
本発明のノズルホルダの他の望ましい実施形態によれば、バレルは、エアロゾル発生器の容器内ぴったり合うように構成された外部円筒表面を有する。この目的のために、バレルサイズは、特有のプレパッケージされたノズルホルダのみが容器に合うように作成された大きさとされてよい。特に家庭用では、このようなプレパッケージ構造は、誤った薬剤の誤用及び意図しない使用を回避することに非常に好ましい。望ましくは、ノズルホルダ及び流体カートリッジは、一使い捨てユニットとして予め組み立てられている。
【００３９】
本発明のノズルホルダの他の望ましい実施形態によれば、ノズルホルダ流体注入ポートは、使い捨て流体カートリッジを収容するように構成されたルアーフィッティング（Luer fitting）である。しかしながら、代替手段では、いかなる他の流体タイトフィッティング（tight fitting）が機能する。
【００４０】
本発明の望ましい実施形態によれば、ノズルは、フローコンディショナに着脱可能に取り付けられた着脱可能なノズルホルダの不可欠な部分である。これは、患者が汚染問題や薬剤の残留物の意図しない配送を回避するための、各配送期間（delivery session）のためのノズル及びノズルホルダを有するユニットの交換を可能にする。
【００４１】
本発明の他の望ましい実施形態によれば、不可欠なノズルを伴う除去ノズルホルダ（removal nozzle holder）は、長幅比（length to width ratio）が１より大きいセンタリング容器内のフローコンディショナ内に保持される使い捨て部分である。これは、目的どおりにノズルを正確に中央に配置し、その結果エアロゾルの対称なプルームの分散を可能にするという利点がある。加えて、特有のノズルのみが特有の容器内に挿入され、その結果間違ったノズルの使用が回避されるように制御することを可能とする。これは、薬剤が、使い捨て結合部として、使い捨てノズルがノズルホルダに接続されている容器内にプレパッケージされている場合に、特に重要となるかもしれない。しかしながら、１よりも長い又は短い長幅比の他のセンタリング構造、或いは、それ以外のノズルの正確な配向（orientation）を可能にする代替センタリング構造も可能である。
【００４２】
本発明の他の望ましい実施形態によれば、容器は、第１フローパーティショナを越えて広がる細長い円筒形の穴であり、ノズルホルダは、外部円筒表面を有する円筒部分であり、且つ、密封する際に、ノズルホルダの外部円筒表面と接する複数のＯリングに対応するリング形状の複数の溝を有する細長い円筒形の穴の中にぴったり挿入される。望ましくは、少なくとも２つの間隔をあけて配置されたＯリングと一つの円周方向の溝は、該２つのＯリング間の細長い円筒形の穴内に提供され、加圧ガスの第１体積流量の少なくとも一部は、溝を介して、第１エアロゾルを形成するための加圧ガスをノズルに供給するノズルホルダ加圧ガスチャンネルに接続された、ノズルホルダ内の複数の開口内に導かれる。このような構成は、気体、例えば空気、を半径方向に供給できるという利点があり、ガス供給によるいかなる障害もなしに、軸方向において、ノズルホルダの挿入又は取り出しのためのいっそうの余地を残す。更に、流体供給に接続する、又は、ノズル、ノズルホルダ及び流体容器を含む統合デバイスへの挿入するための、軸方向における、遮るもののないアクセス（unobstructed access）を可能にする。しかしながら、代替手段では、他の構成、例えば軸方向の又は傾いたガス供給、も可能である。
【００４３】
本発明の他の望ましい実施形態によれば、第１注入口に接続された第１フロー分割器は、加圧ガスの第１体積流量を、着脱可能なノズルホルダに供給される第１部分体積流量と、不可欠なノズルを伴うノズルホルダと実質的に同軸であり、逆流を発生するために、ノズルの反対方向に向いている逆流チューブ出口ポートを有する逆流チューブ内に差し向けられる第２部分体積流量と、に分割する。この構成の利点は、第１部分体積流量により形成された初期のエアロゾルが、第２部分体積流量により抑えられることである。望ましくは、第１体積流量が、第１及び第２部分体積流量に分割される前に、第１体積流量が予熱されてよい。これは、ヒータの数を低減する。しかしながら、他の構成、即ち、体積流量のいずれか一方若しくは両方を加熱可能な、又はいずれも加熱しない、ノズル及び逆流チューブに夫々接続された完全に別れた源、も可能である。
【００４４】
本発明の他の望ましい実施形態によれば、第２フロー分割器は、希釈ガスの第２体積流量を、第２希釈ガスフローパーティショナを通す第２希釈ガスフローパーティショナの中央領域へ導かれる第１部分希釈ガス体積流量と、第１希釈ガスフローパーティショナと、周辺領域に近い第２希釈ガスフローパーティショナを通す第２希釈ガスフローパーティショナとの間の空間を通過する残りの第２部分希釈ガス体積流量と、に分割するために、第１希釈ガスフローパーティショナと第２希釈ガスフローパーティショナとの間の空間に提供される。この構成は、初期発生の良好な混合現象、更に随意的に、希釈空気により抑えられたエアロゾルを提供するという利点を有する。より周辺の領域における流れは、抑えられたエアロゾルプルームが、望ましい流れプロファイルが作られるように混合されるだけでなく、この流れプロファイルの追加のコントロールも提供することを実現する。これは、エアロゾルのフローコンディショナ又は蒸発チャンバの壁への付着を回避するために実践上望ましい。しかしながら、希釈ガス流が、中央及び周辺領域の２つの部分希釈空気流に分割されない他の構成も可能である。例えば流速、毎分エアロゾル化される液体の量のような、いくつかの異なるパラメータが、中央及び周辺流への分割が有用であるか否かを決定してもよい。
【００４５】
本発明の他の望ましい実施形態によれば、第２希釈ガスフローパーティショナの中央領域は、第２フローパーティショナから希釈ガスの第２部分体積流量が出る第２希釈ガスフローパーティショナの側面に押し付けられた凹形状を有する。この構造は、第２希釈ガスフローパーティショナへのエアロゾルの付着を回避するのに役立つということがわかった。しかしながら、パラメータによっては、第２希釈ガスフローパーティショナの前面の平面又は凸形状のような代替構造も可能である。
【００４６】
本発明の他の望ましい実施形態によれば、第２希釈ガスフローパーティショナの中央領域の外側周辺は、第２フローパーティショナの周辺領域を超えて突出し、組み立て及び解体の際にフローパーティショナの位置決め及び取り外しを容易にするリム（rim）を備える。望ましくは、リムは、円形の保持溝を有する円筒表面を備える。このような構造は、第２希釈ガスフローパーティショナの中央領域のリムが、第２希釈ガスフローパーティショナの周辺領域の上に持ち上げられることを可能にする、上述の凹形状で、極めて迅速に成し遂げられる。代替手段では、第２フローパーティショナを導入及び取り除くための他の構成、例えば互いに間隔をあけて配置された個々の突出（discrete protrusions）、も可能である。
【００４７】
本発明の他の望ましい実施形態によれば、第２フロー分割器は、リング形状であり、且つ第１希釈ガスフローパーティショナ及び第２希釈ガスフローパーティショナ間の空間を通って広がり、第２希釈ガスフローパーティショナの中央領域に向かう第１部分希釈ガス体積流量パーティショナが通る、半径方向の複数の開口を備える。望ましくは、第１及び第２希釈ガスフローパーティショナ並びに第２フロー分割器は、予め組み立てられたアセンブリグループ及び不可欠な構成部分の一方を形成する。これは、構造的なロバスト構造を可能にし、リング状の分割器は、第１及び第２フローパーティショナ間のスペーサ機能を有することができ、或いは、第１フローパーティショナ、第２フローパーティショナ及びリング状の分割器を含むグループ全体が単一の構成部分として一体として形成されることができる。分割器内に提供される複数の穴の累積サイズ（cumulative size）は、どの程度の部分希釈空気流が中央に向かうのかを決定する。代替手段では、他の構成、例えば第１及び第２フローパーティショナ間の間隔をあけて配置された柱状物、又は第２フローパーティショナの中央に向かう流れの所望量を分割できるいかなる形態又は形状のチャンネル、も可能である。
【００４８】
本発明の他の望ましい実施形態によれば、第１希釈ガスフローパーティショナの外周は、第１希釈ガスフローパーティショナを通って、第１及び第２希釈ガスフローパーティショナ間の空間に入る、希釈ガスの第２体積流量が通る複数のスロットにより円周方向に配置される複数のメーロン（merlon）により形成される。望ましくは、第１希釈ガスフローパーティショナは、内部円筒壁を有する円筒形のハウジング内に挿入され、複数のメーロンは、複数のスロット、複数のメーロン及び円筒壁により第２フローパーティショナの周囲に沿って複数の開口が規定されるように、内壁に近接する又は接触するようにハウジングにぴったり合う。第１及び第２希釈ガスフローパーティショナ間の空間は、圧力等化チャンバとして機能してよい。加えて、間隔をあけて配置された複数のスロットは、流れを均等にする。しかしながら、代替構造、例えば複数のメーロン及び溝に代えて、第１希釈ガスフローパーティショナの周囲に沿って間隔をあけて配置された個々の穴、も可能である。
【００４９】
本発明の他の望ましい実施形態によれば、逆流チューブは、ノズルホルダに対し実質的に平行に広がる実質的にまっすぐな注入端を備え、第１及び第２フローパーティショナを通り、逆流チューブ出口ポートへと導く１８０度カーブ（bend）を有する外端で終わる。望ましくは、実質的にまっすぐな注入端は、位置決めスロット内に挿入可能な位置決めプレートを備えてよい。これらの対策で、エアロゾルの対称なプルームがノズルの周囲に形成されるように、出口ポートがノズルと正確に合わせられる。
【００５０】
本発明の他の望ましい実施形態によれば、第１注入ポート及び第２注入ポートは、加圧ガスの第１体積流量及び希釈ガスの第２体積流量の少なくとも一方を予熱するための各加圧ガス及び希釈ガスヒータを有する各加圧ガス及び希釈ガス加熱チャンバの少なくとも一方に接続される。様々な流れの加熱は、所望されるように個々に制御される。しかしながら、様々なパラメータ、例えば、毎分蒸発される液体量、蒸発に用いられる気体、蒸発される液体、によっては、いかなるガス体積流量の予熱をせずに、全ての蒸発又は所望範囲の蒸発を達成することも可能である。
【００５１】
本発明の他の望ましい実施形態によれば、複数の希釈ガスヒータは、テーパのついた端部を有する細長い赤外線電球であり、各加熱チャンバは、個々の内部チューブ壁を有するチューブであり、希釈ガスの第２体積流量は、各赤外線電球と内部チューブ壁との間のギャップを介して導かれ、この希釈ガスの第２流量の流抵抗は、２００リットル／分の流量で、１３ｍｍＨ２Ｏのオーダである。これは、同一時間に低流抵抗が提供される間の非常に効率的なヒータであることが判明する。しかしながら、他の加熱形態、例えば、電気抵抗加熱コイルでガス供給チューブを囲うことによる対流による電気的な加熱、も可能である。
【００５２】
本発明の他の望ましい実施形態によれば、ブロワは、希釈ガスの第２体積流量を加熱チャンバを介し、第２注入ポート内に供給するために、第２注入ポートに接続された希釈ガス加熱チャンバの上流に提供される。このようなブロワは、希釈空気の高体積流量を提供することができる。しかしながら、コンプレッサやガスボトルのような代替ガス源も可能である。
【００５３】
本発明の他の望ましい実施形態によれば、希釈ガスの第２体積流量は、１００乃至２００リットル／分であり、フローコンディショナを隔てて第２注入口の向かい側の圧力損失は、２００リットル／分で、２インチＨ２Ｏのオーダである。この低圧力損失は、コンプレッサのサイズ及び電力消費のごく少量しか占めない単純なブロワにより、ハイパワーコンプレッサの代用を可能にする。
【００５４】
本発明の他の望ましい実施形態によれば、より長いスリット形状の複数の開口の第１グループは、加速プレート及び減速プレートの、中央に近い位置から外周に近い位置に向かって延び、そして、より短いスリット形状の複数の開口の第２グループは、中央から間隔をあけた位置から外周に近い位置に向かって延びる。これは、結果的に、スリット形状の複数の開口が少なくとも２種類の異なる長さを有することをもたらす、即ち、加速プレートの中央に近い位置及び減速プレートの中央に近い位置の各々から、それらの外周までずっと延びる一の長さ、そして、複数の開口の他のセットはより短く、たった中央に対して半径方向にオフセットされた位置から、このオフセット位置から外周までずっと延びる。このスリット分布は、周囲に近い位置での累積開口表面は、加速プレート及び減速プレートの中央に近いのと同じくらいになることを達成する。これは、濃縮器の全流抵抗を低く保つと同時に、加速プレートの出口側の基部表面と減速プレートの入力側の基部表面との間のギャップにより形成される半径方向のチャンネルの累積幅と同じくらいになることを可能にする一尺度である。このような半径方向排出チャンネルは、加速チャンネル及び減速チャンネルを提供する彫刻された部分の間を延びる。しかしながら、代替手段では、全てのチャンネルが、上記周囲までずっと延びていなくてよい。スリット形状の複数の開口に加えて、他の形状の複数の開口、例えば円形又は三角形の複数の開口、を提供することも可能にする。スリット形状の複数の開口は、遮るもののない半径方向排出チャンネルの提供、及び既に述べたような異なる長さの使用に特に効果的であることが判明しており、ほぼ均一な板の表面領域毎の円形の加速プレート及び減速プレート全体を上回る開口表面を保持する際に、特に効果的である。
【００５５】
本発明の他の望ましい実施形態によれば、中級のスリット形状の複数の開口の第３グループは、より長い及びより短い複数の開口の第１及び第２グループの間の長さであり、夫々、中央から間隔をあけた位置から外周に近い位置に向かって延び、中央からの距離が、スリット形状の複数の開口の第２グループの距離よりも短い位置から延びる。これは、他の望ましいバリエーションであり、この場合、複数の開口の第３グループが含まれ、投影されたプレート表面（projected plate surface）との比較では、均一より均一な（even more even）開口表面の分布を達成する。
【００５６】
本発明の他の望ましい実施形態によれば、複数の開口の第１グループのスリット形状の複数の開口は、互いに９０度の角度で円周上に配置された４つのスリット形状の開口を含み、スリット形状の複数の開口の第３グループは、互いに９０度の角度で、且つ、スリット形状の複数の開口の第１グループの夫々隣接するスリット形状の開口に対し４５度の角度で、円周上に配置された４つのスリット形状の開口を含み、スリット形状の複数の開口の第２グループは、互いに４５度の角度で、且つ、スリット形状の複数の開口の第１及び第３グループの夫々隣接するスリット形状の開口に対し２２．５度の角度で、円周上に配置された８つのスリット形状の開口を含む。半径方向チャンネルの均一な分布が、排出ガスとしての排せつ体積流量の低流抵抗漏れを可能とするために成し遂げられると同時に、この角度分布は、加えて、投影された板表面と比較すると、開口表面の均一な分布の目標を成し遂げる。
【００５７】
本発明の他の望ましい実施形態によれば、加速及び減速プレートが互いに平行に並べられ、お互いにサイドギャップだけ間隔をあけて配置されるように、半径及び円周方向において加速及び減速プレートお互いについての位置合わせのために、コネクタは、減速プレートの隆起したロケータ（raised locator）と、加速プレートの対応する凹凸のある容器との一方、或いは、加速プレートの隆起したロケータと、減速プレートの対応する凹凸のある容器との一方を有するように構成され、加速プレート出口開口が、減速プレート入力開口と実質的にそろえられるように、アライメントは、円周方向における角度配向を含む。最小限の流抵抗のために、加速プレートの出口開口が、減速プレートの出口開口と正確に一致して重なることが極めて重要である。これは、半径及び円周（角度）方向における加速プレート及び減速プレートの正確なアライメントを要求する。加えて、隆起したロケータ−凹凸のある容器−結合は、加速プレート及び減速プレート間、特に加速プレートの出口開口及び減速プレートの入力開口間、のギャップが、出口開口−入力開口−ペア全てについて正確に同じになるように、加速プレートと減速プレートとを互いに正確に平行に位置決めする際に、役立つ。しかしながら、この平行性は、加速プレート及び減速プレートの外周の調整器（spigot）により、単独で又はロケータ−容器−結合に加えて、確立されてもよい。
【００５８】
本発明の他の望ましい実施形態によれば、隆起したロケータ及び対応する凹凸のある容器は、十字型である。例えば正方形、長方形又は三角形のような他の形状も可能ではあるが、十字型は、低流抵抗を成し遂げるために、分裂形状の（split-shaped）複数の開口に用いることができる空間をそれほど多く占めることなく、加速プレート及び減速プレートのお互いについての特に正確な配向を可能にする。
【００５９】
本発明の他の望ましい実施形態によれば、スリット形状の加速プレート出口開口は、０．４−１．６ｍｍ幅であり、減速プレート入力開口は、０．６−２ｍｍ幅であり、加速ノズルの累積長さは、１０−２５ｃｍであり、加速プレート基部表面と減速プレート基部表面との間のギャップは０．８−２ｃｍである。他の寸法でももちろんよい。しかしながら、様々な寸法のお互いの関係は、低流抵抗を達成するという目的を最適化するが、同時に、例えば患者により速やかに吸入され得る低体積流量における、高効率のエアロゾル粒子の濃縮を達成するという目標も最適化する。望ましくは、第２体積流量は第１体積流量の１０−２０％を含み、そして、第３体積流量は第１体積流量の８０−９０％を含む。望ましくは、濃縮器は、第１体積流量の粒子の８５％が第２体積流量に含まれ、そして、第３体積流量が、第１体積流量から粒子の１５％だけを含むような濃縮効率からなる。しかしながら、状況によっては、より低い効率、例えば７０％の効率、も許容可能であるかもしれない。許容可能な効率は、様々なパラメータ、例えば薬剤のコスト又は許容可能な配送率、により動作され得る（can be driven）。同様に、体積流量の、例えば患者により吸入され得る有用な体積流量と、排せつ体積流量とへの分割の百分率は、比較的広い範囲で変化してよい。
【００６０】
本発明の他の望ましい実施形態によれば、組み立てられた加速プレート及び減速プレートは、第３体積流量が通って出口ポートに導かれる半径方向の開口を有するカウリング（cowling）に囲まれる。これは、排せつ体積流量の低流抵抗排出のための更なる手段を提供する。望ましくは、濃縮器すべてにわたる流圧力損失は、４０リットル／分の出力エアロゾル流を伴う、上限２５０リットル／分までのガス流率で、１ｍｍＨ２Ｏ以下である。
【００６１】
本発明の他の望ましい実施形態によれば、複数の減速チャンネルの少なくともいくつかは、減速プレートの出口開口の方向に、入力開口から次第に広くなり、減速チャンネルの壁は、線形形状、凸形状又は放物線形状の一つからなる。同様に、複数の加速チャンネルの少なくともいくつかは、減速プレートの出口開口の方向に、入力開口から次第に狭くなり、加速チャンネルの壁は、線形形状、凸形状又は放物線形状の一つからなる。特に、放物線形状は、低流抵抗を提供することが判明している。
【００６２】
本発明の他の望ましい実施形態によれば、渦減衰チャンバは、コーン形状収集器によりエアロゾルが出力ポート内に圧縮される前に、減速渦を減衰するように構成されている。望ましくは、コーン形状収集器は、放物線形状の壁を有する。有用な体積流量の圧縮は必ずしも必要ではないが、この構成は、特に渦減衰チャンバが、流れの方向にある長さを超えて、例えば減速プレートの直径の約半分と等しい長さを超えて、延びている場合に、粒子分布及び付着物の低減の等化という利点がある。この手段は、流抵抗も低減する。しかしながら、代替構成では、流れの制限無しで済ませ、減速プレートの出口から目的地、例えば吸入マスク内、へ直接流れを提供することも可能である。
【００６３】
ここで、本開示は、どのようにして低圧エアロゾルの比較的高体積（上限３００リットル／分まで）が濃縮されるかを記載する。複数のスリットは、排出ガスがスリット間で半径方向に受動的に配送されるように、半径方向に配置される。このような構成は、多くの利点を有する。即ち、
（ａ）希釈ガスは、小さな（２インチ×２インチ×１インチ）ガスブロワ又はファンにより供給される。
（ｂ）デバイスは、気密高圧封（seal）を必要としないので、洗浄及びメンテナンスのための容易な組み立て及び解体を可能にする。
（ｃ）排出ガスは、負圧源を必要としないので、大気圧で配送される。
（ｄ）局所的な逆流噴流は、正確に再現可能な同軸アライメントで構造的に安定している。
（ｅ）局所的に加熱された噴流及び逆流ガスは、局所的な赤外線照射と供に、１グラム／ｃｃより低い密度の粒子を生じるデバイスの能力の増強に加えて、壁損失の低下と、効率の増加につながるエアロゾルの迅速な乾燥を提供する。
【００６４】
詰め替え可能な容器で液体からエアロゾルを発生するデバイスは、清浄度の維持について問題がある。多様な吸入に用いられるデバイスは、ノズル又はオリフィスが詰まることについて予測できない又は出力が減少するかもしれない。これは、特に、大きい分子、例えばタンパク質、表面活性薬剤、同様に他の大きい分子、がエアロゾル化される場合に、重大な問題である。これらの問題は、交換可能な又は使い捨てのカートリッジの不可欠な単一パス（single-pass）ノズルへの統合を経る本開示において、解消される。
【００６５】
本発明のエアロゾル発生器において、エアロゾル発生器の説明の目的のために、下記のアセンブリグループ、。即ち、容器を伴うノズル及びノズルホルダ、フローパーティショナを伴うフローコンディショナ、逆流チューブ及び蒸発チャンバ、バーチャルインパクタ（virtual impactor）、渦減衰チャンバ、及びエアロゾル配送コーン、が明らかにされなければならない。これらのアセンブリグループは、結果として生ずるエアロゾルが元の溶質又は懸濁物質を含む乾燥濃縮エアロゾルになるための物質の水性（又は高蒸気圧溶媒）溶液又は懸濁液から濃縮された乾燥エアロゾルの発生のためのポータブル小型デバイスの形成に、相互に影響を及ぼす。具体的には、実践的な小型ポータブルデバイスにおいて、これが達成され得ることを明示する手順に関する。更に、エアロゾルプルームの基部の近くで、溶媒の非常に迅速な蒸発を可能にするこのデバイスは、１未満の密度のタンパク質粒子の発生を容易にする。
【００６６】
本発明の態様全体にわたる主要な構成制限は、わずかに大気圧を上回る希釈ガスを用いるデバイスを完全に動作させるためである。これは、患者が使用するためのポータブル濃縮エアロゾル配送システムについて２つの強力な利点を有する。第１に、制限された圧力水頭のための非常に小型のファン又はブロワは、サイズ、重さ及び騒音考察に取り入れられる。第２に、低圧取り付け部品の利用は、洗浄及びメンテナンスのための容易な組み立て及び解体を可能にする。
【００６７】
他の構造基準は、溶媒の蒸発をできるだけ早くする効果のために、加熱された圧縮ガスをノズル及び逆流チューブに供給するためである。他の構造基準は、交換可能な着脱可能なノズルホルダ及びノズルを取り入れるためである。これは、デバイスの商用の順応性及び機能性を高める。このフローコンディショナは、小型であり、且つ、ガス流に対する非常に低い抵抗を有する。
【００６８】
このデバイスの特徴は、（ａ）交換可能なノズルホルダを受け入れるための不可欠な容器を伴う小型の２ステージフローコンディショナ、（ｂ）逆流圧縮ガス分割器及び逆流チューブ、（ｃ）低ガス流抵抗及び温度慣性のガスヒータ、（ｄ）基部に近い赤外線照射、（ｅ）０．５ミクロンより大きい粒子について、低抵抗、高効率エアロゾル濃縮器、（ｆ）低抵抗抽出ガスフィルタリング機能、及び（ｇ）濃縮された出力エアロゾルを収集するための空気力学的に設計された収集「コーン」を含む。このデバイスの機器バージョンは、呼吸性エアロゾルとして配送される特定の溶質（懸濁液）／溶媒溶液に対するエアロゾル乾燥工程のパラメータを調整するために用いることができる。本発明は、粉末薬剤の再エアロゾル化がしばしば必要とされる添加剤の使用を必要としない、薬剤の配送に用いることができる。タンパク質を含む生物治療（Bio-therapeutics）は、患者に直接配送され得る。発生された粒子は、１未満の粒子密度又は０．０４未満のタップ密度（tap density）であってよい。
【００６９】
圧縮ガスは、クイックディスコネクト（quick disconnect）を介して、圧力加減器に供給される。加減器からの圧縮ガスは、ヒータ、そして、フローコンディショナのマニフォールド上のポートを通る。マニフォールド内で、流れは２つの経路、ａ．ノズルホルダへ向かい、そしてエアロゾル発生器ノズルへ向かう、ｂ．出口ポートがノズルと同じ軸にそろえられている逆流チューブへ向かう、に方向を変えられる。低圧ガス源は、非常に高流量（１００から３００リットル／分）で、小型ブロワにより提供される。（或いは、加圧ガス源が使用されてよい。）このガスは、ヒータを通り、そして２ステージフローコンディショナのマニフォールド上のポートに入る。このフローコンディショナは、結合されたパイレックス（Pyrex：登録商標）または石英蒸発チャンバ内の均一な流れを保証する。２ステージフローコンディショナからのガスはこの蒸発チャンバに入る。赤外線ランプからの赤外線照射及びこの蒸発チャンバに隣接する反射材は、チャンバを通り、第２焦点反射材により反射され、チャンバの反対側に送られる。この蒸発チャンバは、バーチャルインパクタエアロゾル濃縮器に結合される。ガスは、加速ノズル板の加速スリットノズルを通って入る。粒子の大部分を含むごく少量のガスは、バーチャルインパクション（virtual impaction）板の収集減速ノズルを通って濃縮器から出る。これらの減速ノズルは、加速ノズルと正確にそろえられている。減速ノズルからの結果として生じるエアロゾルは、濃縮器の出口に連結された減衰チャンバにおいて渦形成の際に、運動エネルギーの大部分を失う。そして、エアロゾルは、エアロゾルは、テーパのついたエアロゾル収集コーンを通ってながれ、その端部からエアロゾルが出る。ガス流の主要な部分は、加速ノズル板及び減速ノズル板各々における、加速ノズル及び減速ノズル間のギャップから出る。この排出ガスは、プレナム内の、排出ガス内の残留懸濁粒子を取り除くための随意的なフィルタに流れる。或いは、圧縮ガスの十分な供給が可能な場所での使用については、圧縮ガスについてのクイックディスコネクトは、Ｔ字型取り付け部品を介して、２つの圧力加減器、高圧ガスのためのものと、低圧ガスのためのもの、に結合される。高圧力加減器は、ガスヒータを介して、上述のごとく、２ステージフローコンディショナのマニフォールドに結合される。この圧縮ガスは、上述のごとく、２つの経路に方向を変えられる。低圧力加減器は、上述のごとく、希釈ガスヒータに接続され、それからフローコンディショナに接続される。
【００７０】
圧縮ガスは、エアロゾル化ノズル及び逆流ガスのためのエネルギーを提供する。逆流ガスは、逆流ガスがプルームを抑え、希釈するように、ノズルにより形成されたエアロゾルプルームと同軸且つ反対方向に流れる。望ましい使用では、高圧ガスは、１５０度まで加熱される。この温度は、関連するＰＩＤコントローラを用いるヒータから上流の圧縮ガスストリーム内の熱電対を用いて加減される。この加熱された圧縮ガスは、クイックディスコネクトを介して、フローコンディショナマニフォールドに向けて配送される。一の流れは、小さなオリフィスを通って、逆流チューブに進む。小さなオリフィスの直径は、逆流チューブ内のガス流量を規定する。この流量は、典型的には、ノズルを通るガス流量とほぼ同じかわずかに高い。もう一方の流れは、フローコンディショナ内の円筒形の容器を囲むアニュラスに進む。ノズルホルダのポートは、このアニュラスとそろえられており、このためガスは、ノズルホルダの入力ポート通り、２つの導電性チャンネルを通り、小型圧力等化チャンバそしてノズルに流れる。流体は、中央チャンネルを介してノズルに配送される。外部ポンプは、アプリケーションに応じて、０．１乃至５ｍｌ／分の流体流量率を提供する。エアロゾルは、圧縮ガスと流体との相互作用により発生される。このように発生されたエアロゾルは、逆流チューブからのガスの噴流により抑えられる。フローコンディショナからの温かな希釈ガスは、液体の蒸発を高め、粒子を蒸発チャンバを介してエアロゾル濃縮器へ向けて運ぶ。赤外線ランプにより赤外線照射が提供され、チャンバの反対側の対応する反射材は、粒子からの液体の蒸発を増やす。粒子は、バーチャルインパクタを通ることにより濃縮され、出力コーンを介して出力に配送される。出力流は、わずかに正圧であり、出力に接続された装置又は人により加減される。
【００７１】
或いは、高圧の十分な供給が可能な場合、圧縮ガスは、外部クイックディスコネクト取り付け部品に入り、Ｔ字型取り付け部品を用いて２つの流れに分裂される。一方は高圧力加減器に、他方は低圧力加減器に進む。バルブよりむしろ加減器は、下流からこれら２つの加減器への、ガス流量及び圧力の制御に用いられる。この構造は、これらの様々な流れ及び圧力の優れた制御を可能にし、同時に、上流の圧縮ガス圧力の変動又は他の加減器による調整に起因するこれらの流れ及び圧力における変化最小限にする。この望ましい実施形態では、上流圧力は、一般的に、３０乃至１００ポンド／平方インチである。これは、より高い又はより低い圧力の使用を除外するものではない。低圧力加減器は、下流流量を１００から３００リットル／分で制御する。
【００７２】
この最適性能を達成するために、希釈ガス及び圧縮ガスは、ノズル及び逆流チューブに配送され、乾燥及び加熱される。このようなデバイスは、薬理学的に活性なエアロゾルの呼吸性配送のために設計されており、スイッチを入れて１分以内に速やかに使用されなければならない。それ故、加熱ガスの温度は、１分以内に動作温度まで上昇しなければならない。これは、低温度慣性で、ヒータからそれを通るガスへのエネルギーの高い伝達を提示するヒータを必要とする。特に希釈ガスの場合、ヒータは、ガス流に対する最小抵抗を示さなければならない。これは、小型ガスブロワの使用を容易にする。低ガス流抵抗のヒータは、要求されるガスムーバの大きさ及び圧力水頭を最小限度にする。本開示において、大きな長幅比の半径方向スリットは、終端効率の最小化と、排出ガスの出口への明確な経路の提供とのために、記載される。多数のスリット長の使用は、２つの目的、（ａ）濃縮器にわたる圧力損失を最小化するために、スリットの全累積長さを最小化すること、（ｂ）蒸発チャンバの出口における比較的均一な流れ、及び同心円状に比較的均一な濃縮器の横断、を達成すること、を達成する。
【００７３】
本発明の一以上の態様のこれら及び他の利点は、次の記載及び添付の図面から明らかであろう。
【００７４】
（図面の詳細な説明）
エアロゾル発生器の説明を目的とする図１を参照して、下記のアセンブリグループ、即ち、（ａ）希釈ガス乾燥チャンバ、ブロワ及びヒータ、（ｂ）圧縮ガスヒータ、（ｃ）フローコンディショナマニフォールド、及び（ｄ）逆流チューブ、が明らかにされる。
【００７５】
＜入力ガス調整＞
リキッドエアロゾルを希釈し蒸発させるための低圧ガスは、流れ要素（flowing components）を介して伝わる。ガスドライヤ１００２は、例えば、これに限定されないが、酸化アルミニウムパレットのような乾燥剤１００３を含む。チャンバ１００２は、ガスフィルタ１０２１、及び小型のブロワ１００１又は同等のガスムーバのための取り付け部品１０２２に接続される。ブロワは、流量計測デバイス１０２３を介して、希釈流ヒータ１００４に接続される。流量計測デバイスは、気流計、熱ワイヤ流速計、質量流量メータ又は他の低抵抗デバイスであってよい。ヒータ１００４は、耐熱シリンダ（外径１．０インチ、内径０．７５インチ）１００５内に設けられている。望ましい構造では、このシリンダは、セラミックにより形成されている。速加熱赤外線電球１００６は、チューブ内の中央に配置される。望ましい構造では、この速加熱赤外線電球１００６は、ガス流抵抗を低減するためにテーパのついた端部を有する。セラミック加熱チューブ１００５は、直角内腔の取り付け部品１００７内にぴったり合う。取り付け部品１００７の他の開口は、テーパのついた容器（図示せず）を有する。これは、フローコンディショナマニフォールド１０２０の類似のテーパのついたメスの取り付け部品（図示せず）の容易な配置を可能とする。望ましい構造では、このポート及び容器のテーパは、呼吸器のテーパの標準的な２２ｍｍである。取り付け部品１００７の直角チャンネルの内腔のガス流内に配置される鉄コンスタンタン熱電対（図示せず）がある。この熱電対は、温度加減デバイス１００８に接続される。望ましい構造では、温度加減デバイスは、赤外線電球１００６への電力供給を制御するＰＩＤである。ノズル１０２４を伴うノズル１１０１において流体のエアロゾルを発生させ、エアロゾルプルームを抑えるために逆流チューブ１１０２を介して同軸の逆流を提供する、高圧ガスは、流れ要素を構成する。圧縮ガスは、取り付け部品１０１９に入り、ヒータ１０１１内で温められる。望ましい構造では、ヒータは、赤外線電球１０１０がその内部に配置される外径０．７５インチ、内径０．５６インチのセラミックチューブ１００９を構成する。鉄コンスタンタン熱電対は、ヒータ１０１１の下流の、クイックディスコネクト１０３２のメス部の出口ガス流（図示せず）又は他の都合のよい位置に、配置される。この熱電対は、例えばＰＩＤコントローラのような温度加減デバイス１０１２に接続されている。このクイックディスコネクトは、テフロンチューブ１０３１を介して、直角取り付け部品１０１３に接続されている。説明のために、圧縮ガス流の接続性を示すために、チューブ１０６０は、フローコンディショナマニフォールド１０２０の注入口（図４Ｃ参照）内に挿入される。望ましい機能を達成する他の構造も可能である。
【００７６】
＜入力ガス調整＞
３００リットルまでの希釈ガスは、小型ブロワ１００１又は同等のガスムーバにより供給される。比較的湿気のある室内ガスが、乾燥される流体の、望ましいエアロゾル化される体積より高い場合、この希釈ガスは、乾燥剤１００３を含むガス乾燥チャンバ１００２を通過してよい。この乾燥ガスは、取り付け部品１０２２を介して、（乾燥剤ゴミに起因する）擦り切れからブロワを守るためのフィルタ１０２１を通過して、ブロワ１００１に移動する。この乾燥ガスは、ブロワ１００１により、流量メータ又は流量計測デバイス１０２３を通って、希釈流ヒータ１００４へ押し出される。ガスは、赤外線電球１００６と、セラミックチューブにより形成された耐熱シリンダ１００５の内壁との間を通過する間に、ヒータ１００４内で加熱される。チューブから出るガスの温度は、ガス流内に直接配置された鉄コンスタンタン熱電対（図示せず）で測定され、ガスは、例えばヒータ電球１００６への電力供給を加減するＰＩＤコントローラのような、温度加減デバイス１００８を用いて、望ましい温度、典型的には３５−４５℃に維持される。同様に、ノズル及び逆流ガスで用いられる圧縮ガスは、ヒータ１０１１を通過する。このガスは、赤外線ヒータ１０１０と、セラミックチューブ１００９の壁との間を通過する間に加熱される。チューブから出るガスの温度は、鉄コンスタンタン熱電対（図示せず）で測定され、第２ＰＩＤコントローラ１０１２を用いて、望ましい温度、典型的には１００−１４０℃、に維持される。このＰＩＤコントローラは、赤外線電球１０１０における電力を加減する。
【００７７】
本発明の他の望ましい構造では、圧縮ガスは、希釈ガス源として用いられてよい。この場合、圧力加減器は、希釈ガスブロワ１００１を置き換える。圧縮ガス又は他のガスは、一般的に、その水蒸気の、全てではないが、大部分が取り除かれる。この場合、入力高圧取り付け部品は、高圧チューブ及びＴ字部を介して、２つのガス圧力加減器（図示せず）に接続される。一方の加減器は、圧縮ガスヒータ１０１１へ向かうガス流量を制御し、他方は、流量計測デバイス１０２３を介して、今や加減器及び希釈ガスヒータ１００４間に位置するガス流量を制御する。
【００７８】
＜交換可能なノズルホルダ及びノズル＞
ノズルホルダの望ましい構造の特徴を示す概略図は、図２Ａから図２Ｃに示される。ノズルホルダは、バレル２００１の端部の首２００３上の取り付け部品２１１２内に取り付けられたエアロゾル発生ノズル１０２４により構成される。バレルから首２００３までの狭窄は、ガスがノズルに隣接する首に沿った流線に向かうことを可能にする。これは、ノズル近くの大きな流れ表面により引き起こされる渦流を介する、ノズルの前面上の粒子の付着を最小化する。図２Ｅのノズル１０２４は、一以上のポート２００８で終わる２つのチャンネルに、順に、接続された小型圧力等化チャンバ２０１５に、近接する。ノズルに近接し、ノズルオリフィスと同軸のチューブ２０１４は、他のチャンネル２１０３及び２１０７、コネクタ２００５に接続される。バレルの他端は、フローコンディショナマニフォールド１０２０内の容器（図４Ａ及び図４Ｃの４０３０参照）内へのノズルホルダの容易な挿入及び離脱を可能にするいくつかの円周溝を伴う、ノブ２００６である。ノズルの反対側の端部のコネクタ２００５は、アタッチメント流体線（attachment a fluid line）（図示せず）を可能にする。望ましい構造では、これはルアーコネクタ（Luer connector）である。バレル２００１におけるポート２００８は、フローコンディショナマニフォールド１０２０における圧縮ガス供給溝（図４Ｃの２０７１参照）と調和する。本発明によれば、これらのノズルホルダは、フローコンディショナ内に挿入されなければならない。この特徴は、患者によるこのノズルホルダの無差別な使用を本質的に除去する。これは、患者を守り、カートリッジの中身の適切な配送の保証を助ける。
【００７９】
図２Ａ、２Ｂ、２Ｃ及び２Ｄの望ましいノズルホルダ構造では、ノズル１０２４は、十分なエアロゾルの発生のために、高圧ガス及び高圧流体の両方を必要とする。流体ポート２００５は、チャンネル２００７を介して、チャンネル２１０３及びチューブ２０１４に接続される。望ましい構造では、このチューブ２０１４は、内径が０．０３インチであり、ノズル１０２４内の直径０．０１４インチのオリフィスから直径１−２の位置に配置されたポート２１１０を有する。これらの寸法は、他の直径及び距離を除外するものではなく、機能例である。ノズル１０２４は、オリフィス及びチューブ２１０４が正確に同軸となることを保証するために、取り付け部品２１１２を含む。この構造は、一例を提供する。同様の構造は、他の構造で達成されてよい。圧縮ガス吸気ポート２００８は、ノズルホルダのバレル２００１の側面にある。ポート２００８は、一以上のチャンネル２１０１及び圧力分配チャンバ２１０５に接続される。このチャンバ２１０５は、ノズルにおいてチューブ２１０４周りからオリフィスに向かう均一なガス流を容易にするための、ノズル本体内に延びる。リキッドエアロゾルプルーム２１０６は、ノズル１０２４の出口において形成される。ノブ２００６は、フローコンディショナマニフォールド１０２０における、図４Ａ及び図４Ｃの容器４０３０内に挿入されるバレル２００１の距離を制限するための止め具として機能する。ノブ２００６上の円周の溝は、フローコンディショナのバレルへのノズルホルダの挿入、及びフローコンディショナからの取り出しを容易にする。このノズルホルダの構造では、流体は、ノズルホルダのポート２００５を介して、外部ポンプ（図示せず）により供給される。流体流は、チャンネル２００７及び中央チャンネル２０１３を介して、ノズルバレル２００１の中央に沿って流れる。チューブ２０１４は、この流体を、そのポート２１１０に運ぶ。圧縮ガスは、バレル２００１の側面の一方上のポート２００８を介して入る。この圧縮ガスは、チャンネル２１０３の側面の一方上のチャンネル２１０１に入る。これらの外部チャンネルは、圧縮ガスを圧力等化チャンバ２１０５へ運ぶ。チャンバ２１０５内の圧縮ガスは、ノズル１０２４のオリフィスの中央を通り、流体がオリフィスと接触することなく、流れるための、流体を含むチューブ２１０４に沿って、流れる。エアロゾルは、ノズル１０２４を通る流体の流れを集中することにより、発生される。オリフィスの下流側では、リキッドエアロゾルプルーム２１０６が形成される。
【００８０】
図２Ｄの他の望ましい構造では、図２Ａ、２Ｂ及び２Ｃに示したノブ２００６及びコネクタ２００５に代えて、円筒形のカートリッジ２０２０がノズルホルダに組み込まれる。エアロゾル化される流体は、カートリッジ２０２０内のチャンバ２０２１に格納される。このカートリッジのチャンバ２０２１は、チャンバ内部を下方に平行移動されるピストン２０２２を有する。このチャンバは、チャンネル２１０３に接続される。このピストン２２０２は、付属のプランジャ２０２３と供に押し下げられる、つまり、何度も利用され、又は、単一使用ノズルシステムのようにピストンに付属されないロッドを用いて押し下げられてよい。プランジャ又はロッドは、サーボモータ又は他の手段で押し下げられてよい。カートリッジ２０２０の周りの複数の円周溝は、カートリッジ−ノズルホルダの、フローコンディショナ１０２０の容器４０３０（図４Ａ及び図４Ｃ参照）への挿入及びからの取り出しを容易にする。
【００８１】
＜別のノズルホルダ及びノズル＞
図３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、３Ｅ、３Ｆは、ノズル、及び低圧流体流の中央の高圧ガスを用いるノズルホルダを示す。この第２のノズル及びノズルホルダは、全く異なる操作機能性の合併したノズルのためのフローコンディショナマニフォールド１０２０内において、容器４０３０（図４参照）の構造の有用性の幅の実例として用いられる。構造及びエアロゾル発生の本質は全くことなるが、この別のノズルホルダは、外部特徴及び共通の機能性を有する。これらのノズルは、両方とも単一経路ノズルである、即ち、液体の全ては、ノズルの通過中にエアロゾル化される。再循環される流体はない。しかしながら、両方のノズルは、液体及び気体間のせん断力を通じて、エアロゾルが発生されるという特質を共有する。いずれの場合にも、固体上の液体のせん断を通じてエアロゾルが発生される。これは、エアロゾル化される流体に溶解された又は懸濁している大きな分子のせん断劣化に起因する高せん断力の可能性を低減する。
【００８２】
この別の望ましい構造では、ノズルホルダ及びノズルは、図３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、３Ｄ、３Ｅ及び３Ｆに示される。既に述べたように、この構造は、圧縮ガスノズルの周辺に向かって、低圧流体流と一緒に、中央チャンネルを通る圧縮ガスを用いてエアロゾルを発生させることを可能にする。流体ポート２００５（図３Ｃ参照）は、ノズルホルダの端部にある。本発明の望ましい構造では、ポート２００５は、ルアーフィッティングである。このポート２００５は、チャンネル２００７及び小型分配容器３２０８を介して、一以上のチャンネル３２０３（図３Ｃ参照）に接続され、したがって、ノズル本体３３００（図３Ａ参照）の基部３２０４を囲む環状のキャビティ３２０６に接続される。この場合、ノズルは、二つの要素、ノズル本体３３００及びノズルアニュラス３２０５から構成される。ノズル本体３３００は、ノズルホルダのバレルに密閉されたノズル本体３２０４の基部を有するノズルバレル３００１（図３Ｃ参照）の首３２２０内に位置される。環状のキャビティ３２０６（図３Ｂ参照）は、溝、例えばノズル本体３３００の頂部３２１１の溝３２１０（図３Ａ参照）及び３２１２、を介して、頂部３２１１の凹部３２１６と、頂部３２１１の上に位置するアニュラス３２０５との間に形成された小型容器３２１３（図３Ｂ参照）に、接続される。この容器３２１３は、ノズル本体３３００上のステム３２１４とアニュラス３２０５との間の環状のキャビティ３２３０に近接している。アニュラス３２０５は、アニュラス３２０５の中央穴３２３３がノズルステム３２１４（図３Ｂ参照）の周りに同心円状に位置するように、ノズルバレル３２０５（図３Ｃ及び３Ｄ参照）の首３２２０の端部に位置される。ノズルステム及びアニュラス間の距は、表面張力が、重力が支配する流体の移動よりも大きくなるように十分小さい。内部アニュラス径と外部ステム径との間の直径差は、０．００６乃至０．８ｍｍであり、結果として、環状のギャップ幅は０．００３乃至０．４ｍｍとなる。他のノズル寸法が０．０５乃至１ｍｍではあるが、ステム３２１４、望ましい構造では１．７５ｍｍであるが、０．５ｍｍから３ｍｍで変化してよい、は、オリフィス３２０９、望ましい構造では直径約０．５ｍｍ、を有する。オリフィスは、オリフィスステム３２１４内の中空コーン３２４０の先端で出る。コーン３２４０の縁３２１５は、アニュラス３２０５の外部表面と同じ高さ、又は、この表面からわずかに、可能性としては１ｍｍまで、突出している、のいずれかである。ノズル本体３３００は、エアロゾル化される溶液又は懸濁液によりぬれる機械加工のセラミック又は他の物質からなる。水性基材の溶液の場合、ノズルは、湿潤性の向上のために、高い表面エネルギーを有するべきである。これは、親水性薬剤又は他の手段を用いることにより達成されてよい。アニュラス３２０５の外側表面は、このアニュラスにわたる水性流体の拡散を防ぐための親水性薬剤で覆われている。ノズルホルダ３００１のバレルは、チャンネル３２０１を介してチャンネル３２０２（図３Ｄ参照）に接続される一以上のポート２００８を有する。チャンネル３２０２は、ノズル本体３３００内の同様の直径のチャンネル３２３４に近接している。これは、オリフィスチャンネル３２０９に近接する。望ましい構造では、ノズルバレル３００１及びノブ３３０１（図３Ｆ参照）は、他の物質が用いられてよいが、ポリスルホン又はウルテム（登録商標）からなる。
【００８３】
＜図３Ａ−Ｆに示すノズルホルダ及びノズルによるエアロゾルの発生＞
図３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、３Ｄ、３Ｅ及び３Ｆに示すノズルホルダの望ましい構造では、圧縮ガスが、ノズル内のチャンネルオリフィス３２０９に供給されることにより、エアロゾルが発生される。エアロゾル化される流体は、低圧で、更に、コーン３２４０からオリフィス３２０９に向かう毛細管力により、環状のキャビティ３２０６、容器３２１３及び環状のチャンネル３２３０を介して、ノズルの外部表面に供給される。エアロゾル化される流体は、外部ポンプ（図示せず）によりポート２００５に供給される。流体は、ポート２００５及びチャンネル３２０３内に注ぎ込まれ、オリフィス本体３２０４の基部を囲む環状の空間３２０６に供給される。この流体は、ノズルの頂部３２１１の側面にある複数の溝３２１０各々、及び複数の溝３２１２を介して小型容器３２１３に分配される。流体が中央オリフィスステム３２１４を囲むキャビティ３２３０で均一であることを保証するために、頂部の先端はへこんでいる。流体は、ステムアニュラス（stem the annulus）間の空間３２３０を一様に通って、ノズルの縁３２１５へ流れる。望ましい構造では、ノズルステム３２０６は、アニュラスを通って、約０から０．０５０インチ突き出してよい。オリフィスステム３２１４内のコーン３２４０の内部表面上の薄いフィルムを形成するために、流体はこの縁３２１５を超えて流れる。圧縮ガスは、ポート２００８を介して、ノズルバレル２００１の側面に入る。ガスは、中央同軸チャンネル３２０２を介して、オリフィス本体３３０の軸に沿って、チャンネル３２３４へ流れる。圧縮ガスは、その後、オリフィス３２０９を通る。エアロゾル化は、コーンに流れ込む流体と、コーン３２４０の先端のオリフィス３２０９の周囲のガス噴流との相互作用によって形成される接点で生じる。この方法では、固体表面と流体との間の大きなせん断応力が回避される。粒子のない中央を有するエアロゾルのプルームが発生される。コーン内の負圧が、コーンの内部表面上の薄い流体フィルムの形成に役立つガス噴流により引き起こされる。最適な機能のために、コーン先端は、約４５度、望ましくは１５乃至８０度、の立体角の範囲で定められるべきである。しかしながら、１０乃至８０度の他の角度も可能である。流れるように作られた流体が通過する又は超える表面全ては、高表面エネルギーを有するべきである、即ち、流体によりぬらされるべきである、ことに留意する。流体は、毛細管力によりコーンの縁を超えて流れる。これらの力は、流体がコーンの先端に向かって流れる際に増加する。既に述べたように、この薄い流体層の維持は、オリフィス３２０９を出るガスの噴流により発生された負圧によっても支援される。最適な機能のために、頂部及びノズルステム、並びにアニュラスの内部表面を含むノズル本体の表面が、水性基材流体によりたやすくぬらされるような高表面エネルギーを有することが重要である。他方で、アニュラス３２０５の先端表面は、アニュラスを超える流体流を阻止するために、疎水性コーティングを有する。ノズルステム及びアニュラス間の距離は、表面張力が、重力が支配する流体の移動よりも大きくなるように、例えば〜０．１７ｍｍのように十分小さい。ノズルステムが高表面エネルギーを有��る場合、流体は、ノズルのステム３２１４上のコーン３２４０の縁３２１５と、アニュラスとの間のメニスカス（meniscus）を形成する。
【００８４】
＜フローコンディショナ内への挿入のためのノズルホルダの位置決め＞
フローコンディショナ内への挿入のためのノズルホルダの位置決めは、図４Ａ、４Ｂ及び４Ｃに示される。ノズルホルダは、フローコンディショナマニフォールド１０２０（図４Ａ及び図４Ｃ参照）内の中央軸上容器４０３０にそろえられている。ノズルホルダのバレル２００１又は３００１は、フローコンディショナ１０２０のこの容器４０３０内に挿入される。ノズルホルダが全て挿入された場合、エアロゾル化に用いられる、圧縮ガスのためのポート２００８は、フローコンディショナ１０２０内の円形の溝４０７１にそろう。溝４０７１からの圧縮ガスの漏れを防ぐために、溝の各側面上にＯリング４０３３が存在する。圧縮ガスは、圧縮ガス入力４０２８に順に接続されるチャンネル４０３６を介して、円形の溝４０７１に入る。マニフォールドの中央には、柱４０４０がある。この柱４０４０は、４：１の長幅比の容器４０３０の包含を容易にする。これは、ノズルバレル２００１又は３００１の適切な位置決めと、それの正確な同軸アライメントとを保証する。これは、効率的なパフォーマンスのために、エアロゾルプルームが、逆流ガスの軸と正確にそろえる必要がある場合に重要である。
【００８５】
＜フローコンディショナ構造＞
希釈ガスの流れプロファイルに作用するフローコンディショナを含む個々の要素を示す分解図及び断面図が、図５Ａ、５Ｂ、５Ｃ、５Ｄ、５Ｅ及び５Ｆに示される。図５Ａでは、隣接する蒸発チャンバ５１００も表示される。密閉空間におけるリキッドエアロゾルの迅速な蒸発に言及するために、記載されたノズルのいずれか一つにより形成されるエアロゾルプルームは、十分な熱エネルギーが蒸発液体に供給される間、迅速に分散され希釈される必要がある。フローコンディショナは、極小の圧力損失が再び生じた際に、蒸発チャンバ５１００を介してガスの均一な流れを提供しなければならない。これは、エアロゾルプルーム２１０６（図５Ａ参照）の存在、及び逆流チューブ１１０２からのガス５１２０（図５Ｄ参照）の噴流により、より困難なものにされる。既に述べたように、これは、要求されるファンのパワー及びサイズを最小化するための、フローコンディショナの全域の最小圧力損失で達成される必要がある。製造にそれほど費用がかからず、洗浄のために容易に組み立て及び解体される小型フローコンディショナは、最終製品を商用的により魅力的にする。フローパーティショナは、入ってくる希釈ガスの半径方向の速度を減らし、蒸発チャンバの出口においてガスがほぼ均一な速度となるようにガスを分配するように、構成される。これらのフローコンディショナの要素は、全ての機能性が維持される間、容易に組み立て及び解体されるように構成されている。
【００８６】
ポート５１２２（図５Ｂ参照）に入る比較的高速な希釈ガス流の、蒸発チャンバ５１００の出口で比較的均一な低速のガス流への変換に用いられる要素の分解画が、図５Ｃに詳細に示されている。組み立てられたパーツの断面が、希釈ガスのためのポート５１２２、及び圧縮ガスのためのポート４０２８の位置を示すフローコンディショナの正面図と一緒に、図５Ａ及び５Ｂに含まれる。フローコンディショナは、４つの主要な要素、即ち、マニフォールド１０２０、２つのフローパーティショナ５１０２及び５１０３並びに逆流チューブ１１０２、からなる。図４Ａ及び図４Ｃに示すように、マニフォールド１０２０は、圧縮ガス４０２８のための入力、希釈ガス５１２２のための入力、ノズルホルダがその中に挿入された容器４０３０、中央安定柱４０４０、逆流チューブ４０４１のための容器、並びに、２つの同心円状の段４０１１及び４０２１、さらに、柱４０４０の端部上の段４０１３を有する。これらの段は、２つのフローパーティショナ５１０３及び５１０２（図５Ｃ参照）の安定した位置確認を容易にする。もちろん、これら２つのフローパーティショナ５１０３及び５１０２は、一部材として一体的に製造されてもよい。フローコンディショナのマニフォールド１０２０は、２つのフローパーティショナ５１０２及び５１０３にみられるような、良好な寸法安定性のある、ウルテム又は他の強耐熱非導電材料からなる。通常の作業及び操作期間中は、図５に示すように、フローパーティショナは依然として有効である。それらは、容易に取り除かれ又は交換される。この機能性は、実質的な記載の特色となる特別な構造を通して達成される。希釈ガス５１２２のためのフローコンディショナの入力ポートは、標準的な呼吸器のオスのテーパの２２ｍｍに作られる。このポートは、取り付け部品１００７（図１参照）における対応するメスのテーパ（図示せず）にぴったり合う。このため、フローコンディショナは、重力により、位置にぴったり保持される。
【００８７】
圧縮ガスのためのポート４０２８は、フローコンディショナマニフォールド１０２０内に位置する。このポートを通って流れる圧縮ガスは２つに分けられる。一方の流れは、中央容器４０３０内を、チャンネル４０３６を通って、環状の溝４０７１に向けられる。中央同軸容器４０３０内の環状の溝４０７１の一方の側面上の溝内にＯリング４０３３がある。フロー分割器は、逆流容器４０４１を介して逆流チューブ１１０２に順に接続された、制限器４０２４にも接続される。
【００８８】
逆流チューブ１１０２は、ガス流の方向を反転し、それを、ノズル１０２４により発生された近づくエアロゾルプルーム２１０６へ向ける、１８０度カーブ５０１６を有する。逆流は、逆流チューブが設置された場合に逆流チューブがノズル１０２と正確に同軸になるように、フローコンディショナの中に挿入された場合にフローコンディショナの柱４０４０の溝５０３１と相互作用する側面に取り付けられた小さな板５０２９を有する。望ましい構造では、逆流チューブは、１２ゲージステンレス鋼管組織（tubing）からなる。望ましい構造では、逆流チューブの排気口は、ノズル１０２４から２インチである。これは、逆流距離のチューブ径及びノズルの他の組み合わせを除外するものではなく、一例である。
【００８９】
二つのフローパーティショナ５１０２及び５１０３は、入ってくる希釈ガスの半径方向の速度を減らし、且つ、蒸発チャンバ５１００の出口で、ほぼ均一な速度のガスを分配するように設計される。フローコンディショナのこれらの要素は、全ての機能性を維持する間、容易な組み立て及び解体のために構成される。これらの２つのフローパーティショナ５１０２及び５１０３は、マニフォールド１０２０のチャンバを、２つの圧力／流量等化チャンバ５０２１及び５２２２に分割する。フローパーティショナ５１０２の直径は、フローパーティショナ５１０３の周囲よりもわずかに大きい。フローパーティショナ５１０３は、周辺に位置する穴５００９を有する「煙突（chimney）」５１３４を有する。煙突の上端は、第２フローコンディショナのための安定手段を提供する円周の突起５００７を有する。フローパーティショナ５１０３は、それが、フローコンディショナの内部の円周の段のある段４０１３、及びマニフォールド１０２０の中央柱４０４０の円周の段４０１３に位置するように、フローコンディショナマニフォールドのチャンバ内に挿入される。フローパーティショナ５１０２は、フローパーティショナがマニフォールド内の段４０１１に位置するように、フローマニフォールド１０２０のチャンバ内に挿入される。
【００９０】
注目すべき、フローコンディショナマニフォールド１０２０及び第１フローパーティショナ５１０３間に４つの接触面がある（図４Ｃ及び図５Ａ参照）。これらの表面が、ハウジング内でのフローパーティショナの安定位置を提供する。再び、これらの複数の表面接点は、この第２フローコンディショナの配置を容易にし、このデバイスの標準的な操作及び作動の期間中に、それが落ちる又は移動することがないように、適当な位置に固定する。このような複数の段の使用を通して、ガス流は、フローパーティショナ及びマニフォールド１０２０間の接続領域を介する「漏れ」よりも、穴５０１３及び５０２３及びスロット５０１２を介して、フローパーティショナ５１０２及び５１０３（図５参照）に向けられること、も重要である。このような方法で、流れは、漏れよりもむしろフローチャンネルのサイズによって制御される。Ｏリングの使用は回避される。このような大きなＯリングの使用は、患者又はエンドユーザによる部品の組み立てを非常に困難にするだろう。これは、フローパーティショナへのエアロゾル付着を最小にする。フローパーティショナ５１０２は、中央穴５０１４、それを通ってノズル首２００３が突き出る、を有する。それは、逆流チューブ１１０２の挿入を容易にするほぼ円形の穴５０１５を有する。フローパーティショナ５１０２の中央部５０１７は隆起されている。これは、円周の溝５０１８の含有を容易にする。この溝は、フローコンディショナマニフォールド１０２０からの容易な取り出し及び容易な挿入のために、ユーザが指でフローパーティショナの外側を握ることを可能にする。フローコンディショナの隆起された中央は、その表面へのエアロゾルの付着を減らすために、くぼんだ表面を有する。
【００９１】
フローコンディショニングマニフォールドは、デバイスの思い通りの作動のための重要な多様な機能を果たす。これらは、（ａ）ノズルホルダの、マニフォールドの容器の中央軸への正確な配置、（ｂ）ノズルホルダのバレル２００１上の注入ポート２００８（図２Ｂ参照）、及び逆流チューブ１１０２（図４Ｃ参照）への圧縮ガスの配送及び分割、（ｃ）蒸発チャンバ５１００（図５Ａ参照）の出口でのほぼ均一なガス流量の達成のための希釈ガスの吸入及び再分配、を含む。
【００９２】
＜圧縮ガスの分割＞
図５Ａにおいて、圧縮ガスは、クイックディスコネクト取り付け部品５０１９と、フローコンディショナ１０２０のマニフォールド上の直角取り付け部品１０１３を通るテフロンチューブ１０３１を介して、接続されることが分かる。デバイスの単純且つ実践的な使用のために、圧縮ガス４０２８のためのフローコンディショニングマニフォールド上にたった一つのコネクタがある。圧縮ガス流は、フローコンディショナマニフォールドの内部に配置されたフロー分割器を用いて、分割される。一方の流れは、チャンネル４０３６を通って環状の溝へ、圧縮ガスをノズルホルダへ供給する中央容器内の環状の溝４０７１へ、向けられる。中央容器４０３０内の環状の溝４０７１の一方の側面上の複数の溝内のＯリング４０３３は、圧縮ガスの漏れに対して密封する。他の流れは、エアロゾル化ノズル１０２４へ入ってくる体積流量率と同等又はわずかに大きな逆流ガスの流量率に制限する制限器４０２４を通過する。リキッドエアロゾルプルーム２０１６は、よどみ点５３００がノズル及び逆流ポート５０２６（図５Ａ参照）の中ほどになるように、逆流チューブ１１０２のポート５０２６からのガス５１２０の同軸逆流噴流により抑えられる。
【００９３】
＜希釈ガスフローコンディショナによる機能の実行＞
入力ポート５１２２（図５Ｂ参照）からの入力ガス流は、円周方向に向けられ、フローコンディショナの第１ステージの中央柱４０４０（図４Ｃ参照）の周りの圧力等化チャンネル５０２１にある。この第１ステージは、低ガス流抵抗の中空「ドーナツ（donut）」である。ガスの回転速度は、フローパーティショナ５１０３上の複数のメーロン５０４２の間の周囲に位置するスロット５０１２（図５Ｃ参照）を通って、垂直に移動する間に、減衰される。これらのスロットは、第１ドーナツ形状の圧力等化チャンバ５０２１を形成するチャンネルの抵抗よりも高い抵抗のガス流経路を形成する。ガスは、これらのスロット５０１２を介してフローコンディショナの第２ステージに入り、低流抵抗で第２ドーナツ形状の圧力等化チャンネル５０２２に入る。このチャンネルから、２つの経路、（ａ）「煙突」５００８の周りの穴５００９を通る、更に、第２フローパーティショナの中央部分の穴５２２３を実質的に通る、（ｂ）第２フローパーティショナ５１０２の外側領域の同心穴５０１３を通る、に分配される。これらの穴（又はスリット）の位置及びサイズは、第２フローパーティショナ５１０３及び蒸発チャンバ５１００の壁へのエアロゾルの付着を最小化しながら、バーチャルインパクタ面板（face plate）での均一な流れプロファイルを達成する。蒸発チャンバの中央に向かうガス流の一部は、この「煙突」内の穴５００９のサイズにより加減される。
【００９４】
＜蒸発チャンバ＞
図５Ａに見られる蒸発チャンバ５１００の特徴は、図６Ａ、６Ｂ、６Ｃ及び６Ｄに示される。蒸発チャンバ５１００は、フローコンディショナマニフォールド１０２０とエアロゾル濃縮器６１００との間にぴったり合う。蒸発チャンバの望ましい構造は、赤外線照射に対して透過的であり、外径２．７５インチ、内径２．５６インチ、長さ６インチのチューブからなる。他の同様の寸法が可能である。望ましい構造では、このチューブは、石英又はホウケイ酸ガラスで作られてよい。このチューブは、フローコンディショナマニフォールド１０２０の端部の開口に、フローパーティショナ５１０２（図５Ａ参照）隣接するまで、挿入される。マニフォールド開口及びチューブの寸法は、摩擦が（ａ）チューブを支持、及び（ｂ）チャンバの内部から大気への実質的なガス漏れを防止、するのに十分な摩擦ばめ（friction fit）のようなものである。蒸発チャンバの他方の端部は、バーチャルインパクタ型のエアロゾル濃縮器６１００の加速プレート６１１０（図６Ａ参照）上の円周の溝６０５５（図６Ａ及び図７Ｃ参照）内に挿入される。再び、これは摩擦ばめである。或いは、縁シール若しくはチューブ５１００のテーパのついた端部、及びマニフォールド１０２０上の対応するメスのテーパ、及び濃縮器加速プレート６１１０は、蒸発チャンバ５１００と、フローコンディショナマニフォールド又はエアロゾル濃縮器６１００との間のガス漏れをなくすために用いることができる。
【００９５】
１２５Ｗの急速加熱赤外線ランプ６００１は、蒸発チャンバの一方の側面上で、蒸発チャンバに隣接してある。望ましい放物線状の赤外線反射材６００２は、反射材の焦点面内に電球の中心がくるように、電球の後ろに配置される。加えて、蒸発チャンバの反対側の赤外線反射材６００３は、蒸発チャンバ内で赤外線照射フラックスを再び増加する。望ましい構造では、これらの赤外線反射材は、研磨されたアルミニウムで作られている。赤外線反射材６００３は、蒸発チューブ上の金コーティングで構成されてもよい。反射材６００２は、赤外線ランプ６００１上の金コーティングに代えられてもよい。蒸発の率を増加するために、蒸発チャンバ５１００を通過するエアロゾルが赤外線照射で加熱される。対流による熱伝達は、温度勾配に比例する。しかしながら、輻射熱による熱伝達は、温度微分の第４の力に比例する。水は、赤外線領域に強力な吸収バンドを有する。このため、素早い応答の赤外線ランプ６００１は、蒸発チャンバ５１００の下流に配置される。赤外線反射材６００２は、チャンバ５１００内の赤外線照射フラックスを増加する。赤外線に対して透明である、石英又はホウケイ酸ガラスの蒸発チャンバは、赤外線照射がチャンバ５１００内へ入ることを可能にする。この赤外線照射は、エアロゾル粒子内の水により吸収される。このエネルギーは、蒸気の潜熱として配送される。蒸発チャンバの反対側に配置された第２の赤外線反射材６００３は、蒸発チャンバ５１００内を通過する水性のエアロゾル粒子への赤外線エネルギーの伝達を増加させる。
【００９６】
＜逆流チューブ＞
蒸発チャンバ５１００は、逆流チューブ１１０２（図１及び図５Ａ参照）も含む。逆流チューブは、マニフォールド１０２０の柱４０４０（図４Ｃ参照）のスロット５０３１に配置される逆流チューブに取り付けられた小さな板５０２９（図５Ｃ参照）を伴う容器４０４１（図４Ｃ及び図５Ａ参照）内に配置される。フロー分割器からのガスを収容する、このチューブ５０５２（図５Ａ参照）は、短い直線部分に続く１８０度カーブを有する。このカーブの曲率は、小さな板５０２９（図５Ｃ参照）がマニフォールドのスロット５０３１に正しく挿入された場合に、逆流チューブのポート５０２６がチャンバの中心及びエアロゾルノズルのオリフィス１０２４と正確に同軸になるようなものである。
【００９７】
フロー分割器５０５２からの圧縮ガスは、逆流チューブを通って、逆流ポート５０２６から出る。そのように発生されたガスの噴流は、エアロゾルプルームの反対方向を除いて、同軸である。逆流チューブ１１０２の短い直線部分は、逆流ガスの対称噴流を保証する。このガス噴流の流量率は、エアロゾルプルーム２１０６が、ノズルオリフィス１０２４と逆流チューブ１１０２のポート５０２６との中ほどで抑えられるようなものである。
【００９８】
＜エアロゾル濃縮器＞
図７Ａ、７Ｂ、７Ｃ、７Ｄ、７Ｅ及び７Ｆに詳細に示されるバーチャルインパクタが、蒸発チャンバ５１００からの出力エアロゾルの濃縮に用いられる。図７Ｃに示すように、蒸発チャンバ５１００のホウケイ酸／石英チューブは、バーチャルインパクタ６１００の加速プレート６１１０内の円周の溝６０５５へのぴったりした嵌め合い（fit）を構成する。図７Ａに戻り、バーチャルインパクタは、長い加速スリットノズル７００２を含む加速プレート６１１０、中級のスリットノズル７１０２、及び短い加速スリットノズル７２０２、並びに中級の７１０３及び短い７２０３補助減速スリットノズル、からなる。排出ガスカウリング７０２１及び排出ポート７０２２（図７Ｄ及び７Ｅ）は、減速プレート７１２０に取り付けられる。加速面板６１１０により形成されたプルーム７００４、減速プレート７０２０及び排出ガスカウリング７０２１は、加速ノズル７００２、７１０２、７２０２の縁と、減速ノズル７００３、７１０３及び７２０３の受容スリットとの間のギャップから発散する排出ガスのための低抵抗流路を提供する。加速プレート６１１０は、長い７００２、中級の７１０２及び短い７２０２加速ノズルが、長い７００３、中級の７１０３及び短い７２０３減速ノズルと夫々正確にそろうように、バーチャルインパクタ減速プレート７０２０内にぴったり合う。これら加速ノズル及び補助減速ノズルのオリフィス間に小さなギャップ７３００がある。加速ノズルのスリットは１．１ｍｍ幅である。受容スリットは１．４ｍｍ幅であり、複数の加速ノズル間の中間のギャップ７３００となるように配置され、減速ノズルは１．３ｍｍである。これらは実践的な解法としての記載であり、他の同様の寸法の除外を意図するものではない。排出ガス内で浮遊して運ばれる粒子が大気へ入ることを防ぐために、フィルタ（図示せず）が出口ポート７０２２に取り付けられてよい。
【００９９】
バーチャルインパクタエアロゾル濃縮器は、これまで記載されてきたが、この濃縮器は、本発明を、その提案された機能に理想的に合わせる明らかに新しい特徴を有する。濃縮器は、ノズル１０２４（図１参照）により発生された呼吸可能なエアロゾルの大きな質量分率（mass fraction）を出力に配送するために最適化された。このため、濃縮器は、呼吸可能な範囲、即ち、空気動力学的直径１乃至５ミクロン、でもっともよく機能するように最適化されている。このため、本発明の目的のためには、出力エアロゾルが、空気動力学的直径０．５マイクロメートルより大きな粒子からなるように考察される。このため、バーチャルインパクタは、空気動力学的直径５マイクロメートル以下のできるだけ多くの粒子を濃縮すべきである。これは、濃縮器全体の最小圧力損失、及び負のガス圧がないことについての要求と一緒に、ノズル及び受容スリット間のギャップから排出ガスを取り除くために、包含される複数の新しい構造特徴を要求した。
【０１００】
１．１６個の加速スリットノズル７００２、７１０２及び７２０２は、図７Ａに示すように、半径方向に配置されている。この構造は、排出ガスが、半径方向に、加速ノズル７００２、７１０２及び７２０２及び減速ノズル７００３、７１０３及び７２０３の間を通過するエアロゾルの噴流との最小限の相互作用で、濃縮器から出るように選択された。より短いスリットノズル７１０２及び７２０２は、蒸発チャンバ及び濃縮器を横切る流れが、できるだけ均一に維持されるように設計された。この構造は、更に、加速及び減速ノズルのスリットの全累積長さを最小化する。加速ノズルの全累積長さは、１８ｃｍが望ましい構造であるが、１０から２５ｃｍまでの他の累積長さも可能である。
【０１０１】
２．加速ノズルの入力のテーパのついた表面は、濃縮器６１００の加速プレート６１１０の面上へのエアロゾルの付着を最小化しながら、エアロゾルをノズル速度まで加速するために必要な圧力差を最小化するために、放物線の輪郭７００８（図７Ｃ参照）に設計される。
【０１０２】
３．同様に、減速ノズル７００３、７１０３及び７２０３の出力コーンも、濃縮器を通る抵抗をより低くし、濃縮器の出力におけるエアロゾルの乱流を最小限にするために、放物線状に彫刻され、放物線のような輪郭７００９（図７Ｃ参照）を有する。
【０１０３】
４．加えて、加速ノズル７００２、７１０２及び７２０２の下流表面と、減速ノズル７００３、７１０３及び７２０３の上流表面は、これらのノズル間の排出ガスの抵抗をより低くするために、彫刻される。彫刻された形状は、彫刻された加速及び減速チャンネルが供給されない、即ち、これらのチャンネルを通ってカウリングに向かい、最終的には排出ポート７０２２（図７Ｅ参照）を介してこのシステムから去るように流れる、低粒子密度の分割された排出体積流量に関して、広い半径方向のチャンネルを残す、それらの位置において、加速プレート及び減速プレートの間の１ｃｍ以上のギャップを残す。再び、これは、エアロゾル噴流の最小の摂動で、取り除かれる排出体積流量を可能にする。平らな表面及び急な鋭角の両方を最小化するように設計された、これら上流及び下流表面の輪郭は、濃縮器の全てのパフォーマンスにとって欠かせない。注目すべきは、減速ノズルの下流輪郭は、平らなバーチャルインパクタ板内のスリットと比較して、濃縮器の効率を著しく増加することが示された。
【０１０４】
５．加速ノズル７００２、７１０２及び７２０２と減速ノズル７００３、７１０３及び７２０３との正確なアライメントを容易にするために、ロケーションシリンダ７０１０（図７Ａ参照）と閉フィッティングオスシリンダ（close fitting male cylinder）７０１１とは、濃縮器噴流板と受容板との同軸アライメントを保証する。これは、オス十字７１１５と容器７０１３に成形された閉フィッティングメス十字（close fitting female cross）と一緒に、噴流スリットが減速ノズルの受容スリットに正確にそろえられることを保証する。
【０１０５】
６．加速プレート６１１０及び減速プレート７１２０は、中心に置かれたヘリコイル７０１４及びネジ７０１５（図７Ｆ参照）を用いて容易に分離可能である。これは、多様な組み立て及び解体と、プレートの内部表面上へ付着したエアロゾルの洗浄と、を容易にする。
【０１０６】
７．濃縮器の下流側のキャビティ７０１６（図７Ｃ参照）は、受容スリットからの乱流を減衰し、出力コーンへの望まないエアロゾルの付着を減らすことが可能となるように構成される。
【０１０７】
８．カウリング７０２１（図７Ｅ参照）は、彫刻された出口チャンネル７１０６と、標準的な２２ｍｍのテーパを有し、使い捨てフィルタ（図示せず）の接続を容易にする出口ポート７０２２と、を有する。
【０１０８】
蒸発チャンバ５１００の出力においてエアロゾルは、図７Ａ、７Ｂ、７Ｃ、７Ｄ、７Ｅ及び７Ｆに示される、バーチャルインパクタを用いて濃縮される。蒸発チャンバ５１００からのエアロゾルは、加速ノズル７００２、７１０２及び７２０２を通過する際に、加速される。この場合、流れの抵抗は、長い７００２、中級の７１０２及び短い７２０２スリットノズル構造の利用により、最小化される。エアロゾル粒子が、懸濁されたガス及び水蒸気分子よりもかなり高い運動量を有する場合、粒子は、ギャップ７３００を横切って、減速ノズル７００３、７１０３及び７２０３に入る。濃縮器の出力のエアロゾル流量率は、一般的に、入力流量率の、わずか１／５〜１／１０である。入力ガス流量率及び出力ガス流量率間のガス流量率差は、スリット間のギャップ７３００（図７Ｃ参照）を通って、プルーム７００４に排出される。出力における濃縮されたエアロゾルは、患者に対し配送されるように又は他の所望の目的のために、空気動力学的に設計された出力コーン７００６を通される。
【０１０９】
望ましい構造では、濃縮器のキャビティ７０１６の出力の外部壁には、１〜２ｃｍの幅広のフランジ７０３０がある。これは、フローコンディショナがなくなるように、注入口及び段７０３１に適合内部径を有する出力コーン７００６の配置を容易にする。コーンの出力は、吸入チューブ又はフィルタ（図示せず）への接続を容易にするために、標準的な２２ｍｍレスピレータ（respirator）テーパ７０３２（図７Ｆ参照）を有する。
【実施例】
【０１１０】
希釈ヒータの流れ抵抗は、１００、１５０及び２００リットル／分において、夫々、０．１２、０．３及び０．５インチＨ２Ｏであることが分かった。フローコンディショナの流れ抵抗は、１５０リットル／分で１インチＨ２Ｏ、２００リットル／分で１．８インチＨ２Ｏとなるように規定された。エアロゾル濃縮器の流れ抵抗は、濃縮器出力流量率が４０リットル／分である場合に、３００リットル／分以下のテストされた入力流量率全てにおいて、１ｍｍＨ２Ｏ未満となるように規定された。蒸発チャンバ内の圧力は、濃縮器の出力流量率が４０リットル／分である場合に、１００、１５０、２００、２５０及び３００リットル／分のチャンバ流量率で、夫々、０．３、０．８、１．４、２．２及び２．７インチＨ２Ｏであった。
【０１１１】
１６％のウシ血清アルブミン（bovine serum albumin）の溶液は、注入ポンプを用いてノズルに供給され、１ｍｌ／分でエアロゾル化された。ノズル圧力は２０〜２４ポンド毎平方インチであり、希釈ガス流量は２００リットル／分であった。濃縮器から下流の結果として生じる乾燥エアロゾルは、４０リットル／分で２分間計測された。収集された質量は、重量測定法で決定された。典型的には、１８０〜２１０ｍｇが収集された。このため、デバイスの出力は、約１００ｍｇ／分である。
【０１１２】
デバイスのスループットの全効率は、６４％になることが分かった。濃縮器だけの効率は、８５％になることが分かった。
【０１１３】
赤の食品着色料番号４（red food dye number 4）（０．２％）は、１６％のアルブミン溶液のトレーサとして加えられた。同様の条件下において、アルブミンエアロゾルは、Ｍａｒｐｌｅ−Ｍｉｌｌｅｒカスケードインパクタにより、３０リットル／分で抽出された。インパクタの各ステージは水で３回洗浄され、各ステージの相対質量は５０８ナノメートルの分光光度法で決定された。累積質量は対数確率紙にプロットされた。質量中央径は３．４μｍであることが分かった。収集されたエアロゾルの８５％が、吸入可能範囲、５ミクロン以下の全ステージの合計、であることが分かった。決定するために、エアロゾル化されたタンパク質がネブライザを通ることにより分解される場合、ブタトリプシン（porcine trypsin）がエアロゾル化され収集された。このトリプシンの溶液は、コンフルエントな細胞培養（confluent cell culture）に置かれた。細胞は、基板から切り離されたように見えた。エアロゾル化されないトリプシンの同様の濃縮の結果間には違いは見られなかった。
【０１１４】
発生されたアルブミン粒子の鋭さ及び表面特性を評価するために、出力における粒子は、１２ｍｍ径のＭｉｌｌｉｐｏｒｅフィルタ上で収集された。このフィルタは、同様の流れ特性のより大きなフィルタの中央に置かれた。このフィルタは、電子顕微鏡スタッド上に装着され、デシケータ内に直立状態に格納された。各サンプルは、パラジウム金でスパッタされ、倍率１５００でＳＥＭにランダムイメージが記録された。アルブミン粒子は、なめらかな表面の球であることが分かった。
【０１１５】
本開示の明細書に記載の実施形態は、水溶液又は懸濁液から乾燥濃縮された吸入可能な粒子の発生のための実践的な小型ポータブルデバイスを提供する。本開示は、小型の実践的な医療デバイスにおける、発生、つまり、水性エアロゾルを希釈し、加熱し、迅速に蒸発させ、その後、結果として生じる粒子を濃縮し、標準吸入流量の全範囲に準拠する流量率でそれらを配送する、手段を提供する。
【０１１６】
ここに、ｉ．改善された機能を可能にする、ｉｉ．実施形態の実践的な利用を容易にする、ｉｉｉ．医療の利点を有する、実施形態における、多くの有益な特徴の包含が記載されている。
【０１１７】
他の利点では、本発明の実施形態は以下を達成する：
（ａ）蒸発チャンバに直接隣接する源から、新たに形成された水性エアロゾル粒子に対し、水の最大赤外線吸収波長で、局所的な輻射熱を供給する。
（ｂ）デバイスが、容易に交換可能なように構成された異なるノズルホルダを利用することを可能とする。これらのノズルホルダは、圧縮ガスが、中央オリフィス又は中央流体ステムの周囲の一方へ送られることを可能にする。ノズルホルダは、フローコンディショナに向かって調整され、さらに、圧縮可能な流体容器を含んでも含まなくてもよい。
（ｃ）エアロゾルプルーム及び逆流ガスに起因する摂動がある間に、一の方向の加熱された高速ガス逆流と、反対方向の均一な低速流とについての手段を提供する。これは、２ステージフローコンディショナを用いて、最小の圧力損失で達成される。
（ｄ）上流及び下流表面の両方で放物線状の輪郭となる入力及び出力コーンと共に、１．１ｍｍ幅の半径方向の入力スリット及び１．４ｍｍ幅の出力スリットを有する様々な長さのスリット濃縮器を用いて、入力及び排出ガスの間の最小圧力損失で、吸入可能なエアロゾルを効率的に濃縮する。
（ｅ）濃縮器の出力における乱流に起因するエアロゾルの付着を、これらの渦を減衰可能なキャビティを含むことにより、最小化する。
（ｆ）内部の放物線形状の出力コーンを利用することにより、出力における濃縮されたエアロゾルを配送する効率的な手段を提供する。
（ｇ）洗浄のためにデバイスが容易に組み立て及び解体されるように、大直径の高圧結合を取り除く。
（ｈ）希釈ガスを提供する小型のブロワを用いて、小型デバイスの構造を可能とするために、ガス流の抵抗を下げる。
（ｉ）少なくとも２つ、望ましくは３又は４の互いに直交する表面を含むことにより、要素間の構造的な健全結合が維持される間、デバイスの様々な要素間で、ガス及び／又はエアロゾルの漏れを最小化する。
（ｊ）エアロゾルプルームと正確に同軸にされ、エアロゾルプルームに対し反対方向の、着脱可能な逆流ガスの供給を容易にし、逆流チューブはフローコンディショナ内に差し込まれた。
（ｋ）加熱された圧縮ガスを、フローコンディショナ内のフロー分割器及びフロー加減オリフィスを包含することにより、熱損失を最小にしながら、ノズル及び逆流チューブの両方へ供給する。
（ｌ）濃縮器の中央に隆起されたオスの円筒形の突出及び十字と、相対関係を示すメスの凹凸と、を有することにより、濃縮器プレートの正確な組み立て及び解体を容易にする。
（ｍ）カウリング及びフィルタポートを用いて、排出ガス流中のエアロゾル粒子が大気を汚染することを防ぐ。
（ｎ）十分な吸気圧の発生、及び他の乾燥粉末吸入の要因となる流れに問題がある患者のための圧力支援としてのわずかな正圧で、濃縮されたエアロゾルを供給する。
（ｏ）デバイス内の正圧と一緒に、実施形態の殺菌可能な要素を用いて、ほぼ無菌のエアロゾルを発生、乾燥及び濃縮する。
【０１１８】
以下では、本発明の実施形態が要約されている。
【０１１９】
＜エアロゾルの発生＞
エアロゾル化される液体は、ノズルホルダ内の入力ポート２００５内に供給され、チャンネルを介して、ノズル１０２４に導かれる。圧縮ガスは、エアロゾル化される液体が取り付け部品１０１９に供給されることを必要とする。それは、それが要求温度まで温められるヒータ１０１１を通過する。この温度は熱電対により計測され、ヒータはＰＩＤコントローラにより加減される。この加熱されたガスは、２つの流れに分割される。一方の流れは、流量制限オリフィス５０２４を通って、逆流チューブ１１０２へ向かう。残りの流れは、環状の溝４０７１内に進み、そこからバレルポート２００８、３００８に入り、ノズル１０２４へ向かう。ノズルにおけるエアロゾル化される液体と高圧ガスとの相互作用が、リキッドエアロゾルのプルーム２１０６の発生を引き起こす。逆流チューブ内の温かいガスは、エアロゾルプルーム内へ、同軸ではあるが該プルームに対して反対方向に、向かう。このガス流は、ノズル及び逆流チューブの端部間の中ほどのエアロゾルプルームを抑える。この加熱されたガスのエアロゾルプルーム内への注入は、液溶媒の迅速な蒸発を促進する。
【０１２０】
図１に示すように、エアロゾル処理システムは、２つのガスヒータ、エアロゾルを発生するための、そして、エアロゾルプルーム２１０６を抑えるために逆流５１２０（図５Ａ参照）に供給される、圧力ガスを温める一方のガスヒータ１０１１と、エアロゾルを希釈するためのガスを温める他方のガスヒータ１００４と、を含む。これらの温かいガス流は、フローコンディショナ内で、夫々機能するように分配される。フローコンディショナマニフォールド１０２０（図５Ａ）内では、圧縮された温かいガスは、２つの要素、一方は、ノズルホルダ２００１のバレルを通って、エアロゾルを発生するために、ノズルの先端に送られ、逆流ガス流５１２０、ノズルプルーム２１０６に同軸ではあるが反対方向、を形成するための他方、に分割される。エアロゾルが蒸発チャンバ５１００を経由する時の、エアロゾルの蒸発は、輻射ヒータ６００１を関連する６００２及び６００３反射材と一緒に使うことにより、増大される。エアロゾルは、低抵抗バーチャルインパクタの加速プレート（図７Ａ参照）におけるノズル７００２、７１０２及び７２０２を通って、加速される。ガス分子よりも非常に高い運動量を有する粒子は、ギャップを横切り、減速プレート７１２０内の減速ノズル７００３、７１０３及び７２０３のスリットを通り、出力収集コーン内に進む。バーチャルインパクタの出力おけるエアロゾル流量率が、バーチャルインパクタに入る際の流量率よりも低い場合、残留ガスは、加速プレート６１１０及び減速プレート７１２０間に排出される。粒子の大部分が、減速プレート７１２０のスリットを通った結果、出力エアロゾルを含む。本発明のガス入力及び調整要素の図は、図１に描かれている。随意的なガス乾燥チャンバ１００２は、必要とされるときに使われるように備えられている。乾燥剤のチャンバは、乾燥剤１００３で満たされている。小型ブロワ１００１は、流量測定デバイス１０２３を介して、希釈ガスヒータ１００４に接続されている。このヒータ１００４は、直角取り付け部品１０１３を介して、フローコンディショナマニフォールド１０２０上の注入口４０２８に接続されている。熱電対（図示せず）は、この直角取り付け部品のルーメンに置かれている。フローコンディショナは、ガスが一方のチャンネル５０２１から他方のチャンネル５０２２へ通過可能にするスロット５０１２を伴うフローパーティショナ５１０３により分離された、２つのドーナツ形状のチャンネル５０２１、５０２２を有する。フローコンディショナの第２ステージは、この第２フローコンディショナ５１０２内の穴５０１３、５０２３を介して、蒸発チャンバ５１００に接続されている。蒸発チャンバ５１００は、フローコンディショナマニフォールド１０２０及びエアロゾル濃縮器６１１０間に配置される。エアロゾル濃縮器は、排出プルーム７００４にも接続される、半径方向に配置された加速ノズル７００２、７１０２、７２０２を有する。減速ノズル７００３、７１０３及び７２０３は、夫々、加速ノズル７００２、７１０２及び７２０２に近接し、そろえられる。これらの減速ノズルの下流端は、乱流減衰キャビティ７０１６及びエアロゾル収集及びコーン（aerosol collection and cone）７００６に隣接する。この収集コーンは、出力デバイス又は所望する出力流を吸入する人（図示せず）に接続される。
【０１２１】
圧縮されたガスは取り付け部品１０１９に供給される。この取り付け部品は、圧縮ガスヒータ１０１１に接続されている。これは、フローコンディショナマニフォールド１０２０の入力ポート４０２８に接続されている。このポート４０２８は、フロー分割器に接続されている。この分割器の一方の側面は、流量制限オリフィス５０２４を介して、逆流チューブ１１０２に接続されている。この分割器の他の側面は、環状の溝４０７１に接続されている。この環状の溝は、ノズルホルダのポート２００８と整合される。これらのポートは、チャンネルを介して、ノズル１０２４に接続される。望ましい構造では、流体ポート２００５はルアーフィッティングである。このポート２００５は、チャンネルを介して、ノズル１０２４に接続される。本発明は、新たな容易に交換可能な一体化したノズルホルダ及びノズルを含む。ノズルホルダのバレル２００１、３００１は、フローコンディショニングマニフォールド１０２０の中心軸に沿った円筒形の容器４０３０内に挿入される。注目すべきは、このマニフォールドの円周の溝４０７１は、ノズルホルダ２００１、３００１上のバレルのポート２００８に隣接される。
【０１２２】
希釈され、リキッドエアロゾルの蒸発を助けるガスは、小型ブロワ１００１により供給される。このガスの流量は、フローメータ１０２３を通過するときに、測定される。このガスは、ヒータ１００４を通過するときに、加熱される。この高速温かいガスは、直角チャンネル１００７を介して、注入口５１２２に進む。このガス流は、圧力等化チャンバ５０２１、５２２２及びフローパーティショナ５１０３、５１０２を通過するときに、比較的均一な速度の流れに変換される。この高速希釈ガスは、出力エアロゾルの速度が、それが、図７Ａ、７Ｂ、７Ｃ、７Ｄ、７Ｅ、７Ｆで説明されたバーチャルインパクタの加速プレート６１１０（図６Ａ参照）に入るときに、比較的均一になるように、均一なガス流を蒸発チャンバ５１００に供給するための、この非常に低い抵抗のフローコンディショナにより変換される。
【０１２３】
エアロゾルは、蒸発チャンバを流れるときに、希釈ガスにより混入されさらに蒸発される。この蒸発は、赤外線ランプ６００１からの赤外線照射により増大される。固相エアロゾルは、エアロゾル噴流を形成するために、加速ノズル７００２、７１０２、７２０２に入る。これらの噴流中のエアロゾルの大部分は、減速ノズル７００３、７１０３、７２０３に入り、そして、出力コーン７００６に伝えられる。ガスの大部分（粒子よりも非常に小さい運動量を有する）は、排出プルーム７００４を介して排出される。
【０１２４】
密閉空間において水性エアロゾルの迅速な乾燥を容易にするために、圧縮ガス−粉末ノズルからのエアロゾルプルームは、望ましくは、希釈ガスで抑制され混合される。この希釈ガスは温められるべきである。米国特許出願２００７０１４４５は、エアロゾルプルームを抑えるために同軸の逆流噴流の使用を教える。しかしながら、噴流ガスと、１００℃以上に加熱された逆流ガスとのどちらもなかった。この熱いガスは、エアロゾル滴の非常に迅速な蒸発を容易にする蒸発の潜熱を提供する。高い入力ガス温度にもかかわらず、プルーム内の温度は、一般的に３０℃未満である。粒子は、蒸発の潜熱により冷やされる。このため、この熱いガスの供給は、結果として、エアロゾルが発生される際のタンパク質のいかなる変性も生じない。
【０１２５】
＜水平なシステム＞
米国特許出願２００７０１４４５に記載のバーチャルインパクタ濃縮器は、２．５マイクロメートルのカットオフを有する。従来技術システムは、乾燥粉末混合物を収集し、再び懸濁する必要、即ち、時間消費と潜在的な浪費手続と、を取り除いた。しかしながら、液体−乾燥粉末エアロゾル発生器は、比較的高圧（２０−５０ポンド毎平方インチ）で３００リットルまでの希釈ガスを使っていた。これは、５馬力のコンプレッサと加圧ガスのタンクとを必要とする。このような大きなそして高価なコンプレッサ及び／又は大きな加圧ガスタンクを利用することは、従来技術のデバイスを、家庭用としては非現実的なものとする。
【０１２６】
本発明のシステムの複数の新しい特徴は、フローコンディショナと、バーチャルインパクタと、交換可能なカートリッジ／ノズルと、である。加えて、更なる進歩が、ガスヒータ及び内部接続部を通る圧力損失が低減されることにより、達成された。
【０１２７】
これは、約１マイクロメートルの、上記気道へ配送するための、粒子の高濃縮エアロゾルを供給する１未満の密度のタンパク質エアロゾルの発生、希釈、蒸発及び濃縮を容易にする。これは小型デバイス、その希釈ガスが、わずか１−３インチＨ２Ｏの全体積流量における圧力損失で、希釈ガスブロワからデバイス下流を通って、なることができる、である。これは、従来システム米国特許出願公開２００７０１４４５内の、特有の圧力損失の実質的な減少を必要とする。
【図１】
0005675995.tif 000002
【図２Ａ】
0005675995.tif 000003
【図２Ｂ】
0005675995.tif 000004
【図２Ｃ】
0005675995.tif 000005
【図２Ｄ】
0005675995.tif 000006
【図３Ａ】
0005675995.tif 000007
【図３Ｂ】
0005675995.tif 000008
【図３Ｃ】
0005675995.tif 000009
【図３Ｄ】
0005675995.tif 000010
【図３Ｅ】
0005675995.tif 000011
【図３Ｆ】
0005675995.tif 000012
【図４Ａ】
0005675995.tif 000013
【図４Ｂ】
0005675995.tif 000014
【図４Ｃ】
0005675995.tif 000015
【図５Ａ】
0005675995.tif 000016
【図５Ｂ】
0005675995.tif 000017
【図５Ｃ】
0005675995.tif 000018
【図５Ｄ】
0005675995.tif 000019
【図５Ｅ】
0005675995.tif 000020
【図５Ｆ】
0005675995.tif 000021
【図６Ａ】
0005675995.tif 000022
【図６Ｂ】
0005675995.tif 000023
【図６Ｃ】
0005675995.tif 000024
【図６Ｄ】
0005675995.tif 000025
【図７Ａ】
0005675995.tif 000026
【図７Ｂ】
0005675995.tif 000027
【図７Ｃ】
0005675995.tif 000028
【図７Ｄ】
0005675995.tif 000029
【図７Ｅ】
0005675995.tif 000030
【図７Ｆ】
0005675995.tif 000031