(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
キャリアガス(60)の圧力パルスが通過するエーロゾル化ユニット(300)と、
エーロゾル化可能な材料を含み、前記エーロゾル化可能な材料を前記エーロゾル化ユニット(300)に提供して、前記エーロゾル化可能な材料を前記キャリアガス(60)に混入させる、リザーバ(100)と、
前記リザーバ(100)と前記エーロゾル化ユニット(300)との間に位置し、前記エーロゾル化ユニット(300)に向かって開くものであって、前記リザーバ(100)と前記エーロゾル化ユニット(300)との間に圧力差がないときは閉止され、前記リザーバ(100)と前記エーロゾル化ユニット(300)との間の圧力差が所定の正値よりも大きいときは開放され、開放状態において、前記エーロゾル化可能な材料を前記エーロゾル化ユニット(300)に提供するように構成された、ダックビル弁(210)と、
前記エーロゾル化ユニット(300)に提供される前記エーロゾル化可能な材料の量を制御するように構成された前記ダックビル弁を制御する前記制御モジュール(200)であって、前記材料提供弁(210)に加えられる機械的力を提供する力印加要素(250)を備え、前記力印加要素(250)が、加えられた前記機械的力を介して、前記材料提供弁の開放度を制御することによって前記エーロゾル化ユニット(300)に提供されるエーロゾル化可能な材料の量に影響を及ぼし、
前記力印加要素が引っ張り力を前記ダックビル弁に加えて前記ダックビル弁(210)を能動的に開き、前記引っ張り力と反対の方向で圧縮力を加えることによって予荷重が前記ダックビル弁(210)に加えられ、それにより、前記ダックビル弁が圧力パルスによって開かれるときの前記ダックビル弁の前記開放度を制御するように、前記力印加要素(250)が前記ダックビル弁に固定的に接続される、前記制御モジュール(200)と、
を備える、エーロゾル化可能な材料からエーロゾルを提供するデバイス。
【請求項２】
前記力印加要素(250)が、前記ダックビル弁(210)の広い側面(211)に対して前記機械的力を加える、請求項1に記載のデバイス。
【請求項３】
前記制御モジュール(200)が、前記ダックビル弁(210)に加えられる前記機械的力を発生させ制御するように構成された作動要素(260)を備える、請求項1又は2に記載のデバイス。
【請求項４】
前記制御モジュール(200)が、作動要素(260)が発生した機械的力を、前記機械的力を前記ダックビル弁(210)に加える前記力印加要素に伝達する、力伝達ユニット(230)を更に備える、請求項3に記載のデバイス。
【請求項５】
前記作動要素が前記力印加要素に固定的に接続され、それによって引っ張り力が前記ダックビル弁に加えられて前記ダックビル弁を能動的に開き、前記引っ張り力と反対の方向で圧縮力を加えることによって予荷重が前記ダックビル弁に加えられ、それにより、前記ダックビル弁が圧力パルスによって開かれるときの前記ダックビル弁の前記開放度を制御する、請求項1〜4のいずれか1項に記載のデバイス。
【請求項６】
前記リザーバ(100)が、前記リザーバ(100)に入る方向で開くと共に、前記リザーバ(100)内の周囲空気圧力を保つように構成された、空気入口弁(120)を備える、請求項1〜5のいずれか１項に記載のデバイス。
【請求項７】
前記リザーバ(100)が圧力補償弁(130)を備え、前記圧力補償弁(130)は、前記リザーバ(100)を前記エーロゾル化ユニット(300)と接続すると共に、前記ダックビル弁(210)が開放状態のままのときは開かれ、前記リザーバ(100)内の圧力が前記エーロゾル化ユニット内の圧力よりも高いとき、前記エーロゾル化ユニットに入る方向で開く、請求項1〜6のいずれか1項に記載のデバイス。
【請求項８】
前記圧力補償弁(130)が、前記ダックビル弁(210)を開くのに必要な圧力差の20分の1から10分の1の圧力差で開くように構成される、請求項7に記載のデバイス。
【請求項９】
発生したエーロゾル中のエーロゾル化可能な材料の量を判断するように構成された感知要素(500)を更に備える、請求項1〜8のいずれか1項に記載のデバイス。
【請求項１０】
前記感知要素(500)が、前記発生したエーロゾル中におけるエーロゾル化可能な材料の所定量からの、前記発生したエーロゾル中におけるエーロゾル化可能な材料の前記判断された量の偏差に応じて、前記力印加要素(250)を制御するように構成される、請求項9に記載のデバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エーロゾル化可能な材料からエーロゾルを提供するデバイス、及びダックビル弁を制御する制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
エーロゾル化材料を含むリザーバが提供される、エーロゾル化可能な乾燥材料をエーロゾル化(「乾燥噴霧化」)するデバイスが知られている。エーロゾル化可能な材料は、リザーバからエーロゾル化チャネルに供給され、そこでエーロゾル化可能な材料は、圧力パルスの状態でエーロゾル化チャネルを通して伝達される、キャリアガスと混合される。エーロゾル化可能な材料は、エーロゾル化チャネル内で、エーロゾルと呼ばれる状態へと変換される。材料の粒子は、この場合、キャリアガスの全体積にわたって、好ましくは均一で微細に分散された形態で存在し、次にエーロゾル化チャネルから放出される。
【０００３】
かかるデバイスは、自発呼吸している患者、及び機械的に換気されている患者に医薬物質を投与するために使用することができる。自発呼吸している患者に使用する場合、デバイスは、一般に、適切な患者インターフェース(例えば、マウスピース又は呼吸マスク)に接続される。侵襲性の使用又は機械的に換気されている患者の場合、これらのデバイスは、エーロゾル化可能な医薬物質を吸入器システム内へと供給し、それが次に、エーロゾル化材料を患者に送達する。エーロゾルを提供するかかるデバイスの可能な構成が、WO2006/108558A1及びWO2010/122103A1に記載されている。
【０００４】
エーロゾル化可能な材料は、治療活性物質を含有する。多くの臨床的状況では、この活性物質を患者の気道に導入することが望ましい。吸入される粒子のできるだけ大きい画分が気道における所望の区画(通常、肺の奥の肺胞)に堆積されることを確実にするため、粒子が適当なサイズを有することが重要である。例として、肺の奥に達するべき粒子は、0.05〜10μmの範囲、好ましくは1〜5μm、又は約3μmの空気動力学的直径の質量中央値(MMAD)を有するべきであることが見出されている。
【０００５】
エーロゾル化される治療活性物質の特定の調合に応じて、異なる技術的解決策が提案されてきた。溶液又は懸濁液などの液体調合物は、ジェット噴霧器、ハイドロソニックウェーブ噴霧器(hydrosonic wave nebulizer)、又は加圧計量吸入器(MDI)などの噴霧器を使用して、エーロゾル化することができる。乾燥粉末調合物は、乾燥粉末吸入器DPIを使用することによってエーロゾル化することができる。一つの可能な適用分野は、肺サーファクタント(pulmonary surfactant又はlung surfactant)を患者に適用するものである。
【０００６】
脊椎では、ガス交換に関与する内側肺表面は、「肺サーファクタント(pulmonary surfactant若しくはlung surfactant)」と呼ばれる物質混合物の薄膜で被覆される。肺サーファクタントの最も重要な構成成分は、リン脂質、及びいわゆるサーファクタントタンパク質SP-A、SP-B、SP-C、及びSP-Dである。肺サーファクタントは、表面活性性質を有し、肺胞及び小気道における表面張力を、呼気の間の肺胞の虚脱が回避されるような程度まで低減させる。表面張力は、ラプラスの法則に従って予測される、より大きい方を支持する肺胞及び小気道の虚脱が、表面張力を適切に適合させることによって防止されるように、動的に調節される。他方で、肺胞領域における表面張力を低減することによって肺の伸展性が増加し、つまり、呼吸の際に肺が膨張することが容易になる。肺サーファクタントが存在することによって、肺のバランスが取れ、生理学的に構造が安定し、この器官の正常な機能にとって重要である。誕生の時点で、哺乳類の肺は、最初の呼吸から肺の無制限の機能性を担保するために、十分な量の内因性肺サーファクタントを含有しているが、(妊娠32週未満で、特に妊娠29週未満で産まれた)早産児は、肺サーファクタントを生成することができないか、又はそれを十分に生成することができない。このことは、生命を脅かす酸素摂取の欠乏(乳幼児呼吸窮迫症候群、IRDS)に結び付く。IRDSは、早産児の主な死因である。
【０００７】
IRDSなどの呼吸窮迫症候群(RDS)を治療するのに有用な肺サーファクタント製剤は、動物の肺から得ることができるか、又は個々の構成成分を開始材料として使用して製造することができる。例えば、WO92/06703は、回転蒸発器を使用して、リン脂質(ジパルミトイルホスファチジルコリン(DPPC)及びジオレイルフォスファチジルエタノールアミン(DOPE))並びにコレステロールを含む溶液からクロロフォルムを蒸発させて、所望に応じて適切なタンパク質と共に、緩衝液中に再懸濁される薄膜を得ることによる、合成肺サーファクタント製剤の生成について記載している。EP 0 877 602は、DPPC、パルミトイルオレオイルホスファチジルグリセロール(POPG)、パルミチン酸、塩化カルシウム、及びサーファクタントタンパク質SP-Cの溶液を噴霧乾燥することによる、合成肺サーファクタントの調製について開示している。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
当該分野によって知られている特定のシステムでは、エーロゾル化可能な材料は、エーロゾル化チャネルに加えられる圧力パルスによってエーロゾル化チャネルに供給される。かかるデバイスの例が、WO2006/108558A1及びWO2010/122103A1に記載されている。かかるデバイスでは、通常、エーロゾル化可能な材料を含むリザーバとエーロゾル化チャネルとの間に開放接続が存在する。患者が吸気若しくは呼気しているときに生じるか、又は換気されている患者において生じる圧力差もまた、エーロゾル化可能な材料を含むリザーバに移行される。また、換気されている患者の場合において、患者に呼吸空気を提供するために使用される管材料が部分的若しくは完全に閉塞されているとき、又は換気システムのチューブの一つが折れた場合に、圧力変化も生じることがある。閉塞が生じると、リザーバ内の圧力も上昇することがある。エーロゾル化チャネルに提供されるエーロゾル化可能な材料の量は、主にリザーバとエーロゾル化チャネルとの間の圧力差に応じて決まるので、リザーバ内の圧力の増加は、エーロゾル化チャネルに提供されるエーロゾル化可能な材料の量の増加に結び付くことがあり、その量は圧縮ガス中で均一に分散させるのには多すぎる場合があり得る。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
したがって、使用中に実質的に一定量のエーロゾル化された材料を提供すると共に、エーロゾル化材料の実質的に一定の密度を特徴とするエーロゾルを提供する、エーロゾルを提供するデバイスを提供することが必要とされている。好ましい実施形態では、エーロゾル化可能な材料は粉末であるが、液体(例えば、溶液又はエマルジョン)のエーロゾル化に本発明を使用することが想到可能であろう。
【００１０】
この必要性は、独立請求項の特徴を有する本発明によって満たされる。更なる実施形態が従属請求項において記載される。
【００１１】
第1の態様によれば、エーロゾル化可能な材料からエーロゾルを提供するデバイスであって、好ましくは、キャリアガスの圧力パルスが通過するエーロゾル化ユニット内に位置するエーロゾル化チャネルを備える、デバイスが提供される。更に、エーロゾル化可能な材料がキャリアガスに混入されるエーロゾル化チャネルに材料を提供する、エーロゾル化可能な材料を含むリザーバが提供される。WO2006/108558は、かかるデバイスを開示しており、加圧ガスのパルスが毛細管を通って移動し、毛細管の端部は、エーロゾル化チャネルに向いているリザーバの開口部の下の領域では、エーロゾル化チャネル内に位置付けられる。この構成により、ベンチュリ効果がもたらされるので、エーロゾル化可能な材料がリザーバから吸い出されてエーロゾル化チャネルに入り、そこでガスの流れに混入される。これらの特徴に加えて、本発明によるデバイスは、エーロゾル化チャネルの方向に開いていると共に、リザーバとエーロゾル化チャネルとの間の圧力差によって開閉されるように構成される、リザーバとエーロゾル化チャネルとの間に位置する材料提供弁を備える。材料提供弁は、開放状態では、エーロゾル化可能な材料をエーロゾル化チャネルに提供する。材料提供弁は、リザーバ内の圧力を実質的に一定に保つ助けとなり、また特に、過剰圧力(又は正圧)がエーロゾル化チャネルで生じた場合に、リザーバへと伝播されるのを防ぐ助けとなる。結果として、リザーバ内の過剰圧力により、リザーバ内の圧力がエーロゾル化チャネル内の圧力を上回るとすぐに、発生したエーロゾル中におけるエーロゾル化材料の量が望ましくなく増加する状況がもたらされるのを回避することができる。
【００１２】
好ましくは、材料提供弁は、リザーバとエーロゾル化チャネルとの間に圧力差が存在しないときは閉止され、リザーバとエーロゾル化チャネルとの間の圧力差が所定の正の値よりも大きいと開放されるように構成される。換言すれば、エーロゾル化チャネル内の圧力がリザーバ内よりも低いとき(通常、誘発されたベンチュリ効果による、上述の圧力パルス中の場合のように)、材料提供弁は開放状態となる。ある単一の開放状態は存在しないことが理解されるべきである。それよりもむしろ、材料提供弁の開放角(又は、換言すれば、弁の開口部の断面積)は、特にリザーバとエーロゾル化チャネルとの間の圧力差に応じて、ばらつく可能性がある。通常、リザーバとエーロゾル化チャネルとの間の圧力差が大きいほど、材料提供弁の開放角が大きくなる(弁がより広く開くようになる)。一実施形態では、材料提供弁はダックビル弁(ダックビル逆止め弁としても知られる)である。このタイプの弁は、エーロゾル化可能な材料をエーロゾル化チャネルに提供するのに特に適していることが見出されている。中でも、このタイプの弁は、エーロゾル化可能な材料が実質的に線形の経路を辿る弁を通過し、したがって、エーロゾル化可能な材料の圧密による弁の詰まりが防止されるか又は最小限に抑えられるという利点を有する。粉末状乾燥材料又は液体をエーロゾル化チャネルに提供することができる、他の任意の弁が使用されてもよいことを理解すべきである。ダックビル弁は、可撓性で合成の、例えばシリコーン、ゴム、又は他の任意の可撓性材料で作ることができる。リザーバとエーロゾル化チャネルとの間の所与の圧力差に応答して、ダックビル弁によって提供されるエーロゾル化可能な材料の量は、ダックビルの長さ、使用材料、特に材料の弾性、及び/又はダックビルの幾何学形状を選択することによって設定することができる。
【００１３】
デバイスは、エーロゾル化チャネルに提供されるエーロゾル化可能な材料の量を制御するように構成された、材料提供弁を制御する制御モジュールを更に備えることが可能である。一実施形態では、制御モジュールは、機械的力を材料提供弁に加えることができる、力印加要素を備える。力印加要素は、加えられる機械的力を介して、材料提供弁の開放度を制御すること(即ち、弁の開放の断面積を制御すること)によって、エーロゾル化チャネルに提供されるエーロゾル化可能な材料の量に影響を及ぼすことができる。力印加要素は、リザーバとエーロゾル化チャネルとの間に圧力差があるときに、開放度に影響を及ぼすために、材料提供弁に予荷重を加えてもよい。力印加要素は、ダックビル弁の長手方向側面に力を加えることができる、楔の形態を有してもよい。
【００１４】
制御モジュールは、発生した機械的力を力印加要素に伝達し、それが次に機械的力を材料提供弁に加える、力伝達ユニットを更に備えてもよい。
【００１５】
制御モジュールは、材料提供弁に加えられる機械的力を発生させ制御するように構成された、作動要素を更に備えることができる。作動要素は、加えられる力の量を制御するために使用することができ、以下に説明するように、加えられる力の方向を制御することもできる。作動要素は、発生した機械的力を力伝達ユニットに加えることができ、力伝達ユニットは、発生した機械的力を力印加要素に伝導する。
【００１６】
力印加要素は、引っ張り力をダックビル弁に加えてダックビル弁を能動的に開くように構成されるようにして、ダックビル弁に接続することができる。力印加要素は更に、引っ張り力とは反対方向で圧縮力を加えることができ、それによって予荷重がダックビル弁に加えられて、ダックビル弁が圧力パルスによって開かれるときのダックビル弁の開放度が制御される。圧縮力は、力印加要素がダックビル弁の側面に押し付けられると、力印加要素によって加えられる。力印加要素とダックビル弁との間に固定の接続が提供されると、引っ張り力もダックビル弁に加えられて、ダックビル弁が能動的に開く。この引っ張り力は、発生した圧力パルスとは独立して、ダックビル弁の開くのに必要なことがある。例として、使用中、エーロゾル化可能な材料がダックビル弁のリップに張り付くことがあるか、又はエーロゾル化可能な材料が弁を詰まらせる塊を形成することがある。かかる状況では、弁は、作動要素を作動させることによって、及びダックビル弁を引っ張って開く引っ張り力を発生させることによって、能動的に開放することができる。このため、力印加要素はダックビル弁に固定的に接続することができ、作動要素は力印加要素に固定的に接続することができる。その後、次の圧力パルスが、ダックビル弁へ張り付く、又はダックビル弁を詰まらせる、いずれの材料も、弁の外へとパージする。一実施形態では、力伝達ユニット及び力印加要素は一個片の要素として提供されてもよい。この実施形態では、作動要素を力伝達ユニットに固定的に接続するのが十分である。例として、作動要素は、力伝達ユニット又は力印加要素に接続されたねじ若しくは類似の要素であってもよい。ねじは、制御モジュールのねじ付き部分の形で提供されてもよく、ねじを一方若しくは他方どちらかの方向で回すことによって、引っ張り力又は圧縮力をダックビル弁に加えることができる。
【００１７】
リザーバは、リザーバの方向で開くと共に、リザーバ内の所定の空気圧を保つように構成された、空気入口弁を更に備えてもよい。リザーバが周囲空気に対して気密である場合、エーロゾル化可能な材料をエーロゾル化チャネルに供給すると、負圧がリザーバ内で発生して、エーロゾル化チャネルに提供されるエーロゾル化可能な材料が少なくなるか、又は提供されなくなる。この目的で、リザーバを所定の空気圧で維持する助けとなる空気入口弁が提供される。
【００１８】
別の実施形態では、リザーバは、リザーバを補助空気チャネルに接続すると共に、材料提供弁が開放状態のままのときに作動する、圧力補償弁を備えることができる。かかる圧力補償弁は、リザーバ内の圧力がエーロゾル化ユニット内の圧力よりも高いとき、補助空気チャネルの方向で開く。材料提供弁が開放状態のままのとき、例えば、患者に提供される吸引器空気によって、又は呼吸している患者によって、過剰圧力がリザーバ内で発生することがある。かかる状況では、圧力補償弁によってリザーバの減圧が可能になる。この圧力補償弁は、適切な管材料又はチャネルを介して、エーロゾルを発生させる圧力パルスがもう存在していない、又は少なくとも容認可能なレベルまで減衰されている、補助空気チャネルの一部と接続される。
【００１９】
この圧力補償弁は、材料提供弁を開くのに必要な圧力差の約20分の1〜10分の1の圧力差で開くように構成されてもよい。例として、材料提供弁を開くのに必要な圧力差は100mbar超過であってもよく、圧力補償弁は約5mbarの圧力差で既に開いていてもよい。
【００２０】
デバイスは、発生したエーロゾル中のエーロゾル化材料の量を判断するように構成された感知要素を更に含んでもよい。この感知要素はフィードバック制御回路で使用することができる。例として、感知要素は、発生したエーロゾル中におけるエーロゾル化材料の所定量からの、発生したエーロゾル中におけるエーロゾル化材料の判断された量の偏差に応じて、力印加要素を制御するように構成されてもよい。感知デバイスが、発生したエーロゾルが含有するエーロゾル化材料が少なすぎると判断した場合、力印加要素は、材料提供弁に加えられる予荷重がより少なく、それによって弁のより大きい開放度が得られるように制御されてもよい。他方で、発生したエーロゾル中のエーロゾル化材料の量が多すぎると判断された場合、弁の開放度を減少させるため、及び圧力パルスに応答して弁によって提供されるエーロゾル化可能な材料の量を減少させるため、力印加要素によって発生する予荷重が増加されてもよい。
【００２１】
本発明は更に、流れ方向で流体を供給すると共に、流体が所望の流れ方向とは反対方向で流れるのを防止するように構成されたダックビル弁を備える、制御システムに関する。「流体」という用語は、本明細書で使用するとき、通常の形で理解されるべきであり(せん断力が加えられると流動挙動を示す物質)、特に、粉末状固体物質(例えば、医療用乾燥粉末調合物)並びに液体(例えば、溶液及び懸濁液)を指す。制御システムは更に、ダックビル弁の開放状態において流れ方向で、ダックビル弁によって供給される流体の量を制御するように構成された、制御モジュールを備える。制御モジュールは、ダックビル弁に機械的力を加えるように構成された力印加要素を備え、力印加要素は、加えられる機械的力によって、開放状態のダックビル弁によって提供される流体の量に影響するように構成される。制御モジュールは、デバイスに関連してより詳細に上述したように構成されてもよい。流体はエーロゾル化可能な材料であることができる。流体は、乾燥粉末の形態で提供することができ、又は液体であってもよい。流体は、肺サーファクタント又は他の任意の治療活性物質などの治療活性物質を含有してもよい。
【００２２】
本発明について、添付図面を参照して更に詳細に記載する。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】材料提供弁を含むエーロゾルを提供するデバイスの概略側面図である。
【図２】図1のデバイスの異なる構成要素の分解組立図である。
【図３】材料提供デバイスによって提供されるエーロゾル化可能な材料の量を制御するのに用いることができる制御モジュールの分解組立図である。
【図４】組み立てられた状態の図3の制御モジュールの断面図である。
【図５】図1のデバイスにおける空気力学の概略図である。
【図６】発生したエーロゾル中のエーロゾル化可能な材料の量を判断するように構成された感知要素の概略図である。
【図７】感知要素がエーロゾル化のためのデバイスにどのように組み込まれるかの概略図である。
【図８】発生したエーロゾル中のエーロゾル化可能な材料の量を制御する感知要素を用いてどのようにフィードバック制御回路が生成されるかを説明した概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
図1及び2に関連して、エーロゾルを提供するデバイスが更に詳細に示され、図3及び4では、デバイスのエーロゾル化チャネルに提供されるエーロゾル化可能な材料の量を制御するように構成された制御メカニズムについて、より詳細に説明される。
【００２５】
エーロゾルを提供するデバイスは、エーロゾル化可能な材料、即ちエーロゾル化される粉末状材料のリザーバ100を備える。リザーバ100は、外壁101と円筒状の内壁102とを備える。リザーバは、漏斗状の先細になった壁103を更に備える。壁102、103の一部又は全ては、例えば、好ましくは約0.5mmの壁厚を有する医療等級のシリコーンで作られる、自己励起メンブレンであることができる。壁が自己励起メンブレンによって形成される場合、外壁101と円筒状壁102及び円錐状壁103との間に形成される空間がある。自己励起メンブレンをエーロゾル化デバイスの内壁として使用することの任意の詳細に関して、WO2010/122103A1を参照する。リザーバの底部には、毛管350、チャンバ、エーロゾル化チャネル360、及び分散ノズル370を備えるエーロゾル化ユニット300の上方に、アパーチャ105が位置する。エーロゾル化ユニット300は、毛管350が、チャンバ及びエーロゾル化チャネル360を介して、分散ノズル370と流体流動連通するように構成される。それに加えて、エーロゾル化ユニット300は、エーロゾルを提供するデバイス内のリザーバの下でユニットがその動作位置にあり、材料提供弁210が開放状態にあるとき、毛管350は、チャンバ及びアパーチャ105を介して、リザーバ100と流体流動連通している。リザーバ100の頂部には、リザーバをしっかり閉止する蓋106が設けられる。リザーバの方向で開いていると共に、リザーバ内の周囲空気圧を維持するように構成された、空気入口弁120が設けられる。エーロゾル化可能な材料がアパーチャ105を通してエーロゾル化ユニット300に提供されているとき、空気入口弁120は、リザーバ内部の圧力を実質的に不変に保つのに必要な量の空気を提供する。
【００２６】
更に、リザーバを補助空気チャネル30と接続する圧力補償弁130が設けられる。この圧力補償弁の機能は、デバイス全体の空気力学的状況がより詳細に説明されている図5を参照して、以下で更に詳細に説明される。
【００２７】
図1及び2の実施形態を参照すると、圧縮されたキャリアガスは、端部がチャンバ内へと突出している毛管350に対して、パルスの形態で供給される。反対側では、チャンバは、エーロゾル化チャネル360内へと開いており、それが次に分散ノズル370内へと開いて、その断面は毛管350から離れて延在する方向で連続的に増加する。動作の際、キャリアガスの圧力パルスは、毛管350を通してデバイスのエーロゾル化チャネル360に入り、毛細管を励起するガスとリザーバとの間にベンチュリの原理に従って作り出される圧力差により、エーロゾル化可能な材料はリザーバから吸引され、エーロゾル化チャネル360に入り、キャリアガス中に分散され混入される。同時に、この圧力パルスは、リザーバ100の底部にある先細状のメンブレンの壁103に対して、及びスペーサ400のメンブレン壁401及び402に対しても作用して、それらが圧力パルスの周波数に従って膨張し振動する。したがって、壁(存在する場合)に付着したエーロゾル化可能な材料が緩み、キャリアガスストリームに再び混入できるようになる。分散ノズル370は、円錐状の内壁411を備えた遠位部分410と、近位方向で先細になった円錐状の内壁402を備えた近位部分420とを備えるスペーサ内へと開いており、遠位部分410及び近位部分420は、円筒状の内壁401を備えた中央部分430によって接続される。リザーバの壁と同じく、スペーサの壁は、例えばシリコーンで作られた、自己励起メンブレンであることができる。図1及び2に示されるデバイスの更なる詳細は、WO2010/122103A1からも得ることができる。
【００２８】
しかしながら、WO2010/122103A1で開示されているようなデバイス以外で、本発明によるデバイスは、加えて、図3に示される、制御モジュール200に組み込まれた材料提供弁210を含む。材料提供弁210は、エーロゾル化チャネル360に向かって開いており、主に、リザーバ内の圧力とエーロゾル化チャネル360内の圧力との間の圧力差によって始動する。ベンチュリの原理に従って、エーロゾル化チャネル360内で圧力パルスが発生すると、エーロゾル化チャネル内の圧力はリザーバ内の圧力よりも低くなり、材料提供弁210がこの圧力差によって開かれる。
【００２９】
図3の実施形態では、材料提供弁はダックビル弁(場合によっては、ダックビル逆止め弁と呼ばれる)である。このダックビル弁によって、流体が導管を通して一方向で流れることができる一方で、弁を横切る圧力勾配を反転させたとき、弁を閉止し、背流又は逆流を防ぐことができる。弁210は、エーロゾル化チャネル360に対してある量のエーロゾル化可能な材料を提供する。ダックビル弁によって提供される、エーロゾル化可能な材料の量を制御することができる。この目的で、図3及び4を参照して以下で説明する制御モジュール200が提供される。制御モジュールは力印加要素250を備える。図4に示されるように、この力印加要素は、ダックビル弁の広い側面に対して機械的力を加えて、予荷重の効果を有することができる。ダックビル弁に加えられる予荷重は、作動要素260を介して制御することができる。作動要素は、直接又は力伝達ユニット230を介して、力印加要素250に接続される。力伝達ユニット230は、エラストマーで作られた構成要素であってもよく、作動要素260と力印加要素250との間に配置することができる。ダックビル弁の側面に加えられる力は、エーロゾル化チャネル360内で圧力パルスが生じたときの、ダックビル弁の開放度を制御する。力印加要素がダックビル弁の側面に加える予荷重が大きいほど、ダックビル弁の開放度が小さくなる。制御モジュール200は、円筒状の側面270を備えたハウジング240内に設けられる。ダックビル弁210は、開口部221を備える座部220上に位置し、その開口部を通して、リザーバからのエーロゾル化可能な材料がダックビル弁210に供給される。封止リング280は、制御モジュールをエーロゾル化チャネル360に対して気密接続を提供する助けとなる。所望の場合、弁210、座部220、ハウジング240、及び封止リング280で形成されるユニットを一個片で製造することができ、任意に力印加要素250も備えることができる。
【００３０】
力印加要素は、ダックビル弁の側面211に予荷重を、及びしたがって圧縮力を加えることができるだけでなく、引っ張り力を発生させることもできる。この目的で、力印加要素250は、ダックビル弁210にしっかり接続する(即ち、取り付ける)ことができる。やはり力印加要素に固定的に接続される作動要素は、ここで、制御モジュールがダックビル弁を能動的に開放するようにして、弁の側面211を引っ張ることができる。通常の使用では、ダックビル弁は、圧力パルスによって発生する圧力差によって開放される。しかしながら、エーロゾル化可能な材料がダックビル弁内に張り付き、ダックビル弁の開口部がエーロゾル化可能な材料で詰まっているとき、弁を能動的に開放して、ダックビル弁内に張り付いた、弁の適切な機能を妨げている粒子の凝集物があれば、それを除去するのが必要なことがある。
【００３１】
一実施形態では、力伝達要素230及び力印加要素250は一個片の要素として作られてもよく、それにより、弁を開放する引っ張り力を発生させることを可能にするためには、作動要素260を単にこの一個片の要素に固定的に接続すればよい。
【００３２】
弁210によって提供されるエーロゾル化可能な材料の量はまた、ダックビル弁の材料を適切に選択することによって、及びダックビルの幾何学形状及び幅を選択することによって制御することができる。作動要素は、制御モジュールのねじ付き開口部に設けられたねじであってもよい。このねじは、ユーザによって、又はリニアモータなどのモータによって作動させてもよい。
【００３３】
図6〜8に関連して、作動要素が、発生したエーロゾル中のエーロゾル化材料の量を判断するように構成された感知要素500によって制御される、一実施形態が開示される。発生したエーロゾル中のエーロゾル化材料の量の判断は、例えば、エーロゾルによる光の散乱を判断することによって実践することができる。図1及び2に関連して開示したデバイスを出るエーロゾルは、感知要素500に供給される。感知要素は、光源と、散乱光のための検出器とを備えることができる。感知要素は、DE 4 105 190 A1に記載されているような感知要素であってもよい。ハウジング510内に設けられた感知要素は、図6の矢印によって示されるような光源530を有し、光は透明窓520を通して供給される。エーロゾル中の粒子濃度は、発生したエーロゾルを通して光源530から伝導された光が低減することによって更に判断されてもよい。窓520に対するエーロゾル化粒子のいかなる付着も回避すべきであることを理解すべきである。これは、透明窓520の内表面の適切な形態及び材料を使用することによって達成されてもよい。
【００３４】
図7に示される実施形態では、接続要素700が設けられ、そこを通してエーロゾルが矢印の方向で感知要素500に入り、エーロゾルを更に案内するチューブを接続することができるコネクタ50を介して、感知要素を出る。感知要素は、エーロゾル中の粒子濃度を判断する。粒子濃度が所定範囲内である場合、又は粒子濃度が所定値に相当する場合、何も動作は行われない。判断された粒子濃度が低すぎる場合、感知要素はこの情報を制御モジュールに、例えば制御要素を制御するリニアモータに伝達してもよく、リニアモータは次に、ダックビル弁210の側面211に加えられる予荷重を低下させるように、作動要素260を制御してもよい。エーロゾル中の粒子濃度が高すぎる場合、リニアモータは、作動要素が力印加要素に対してより大きい力を伝導し、それによって弁の側面に対する予荷重が増加するように制御されてもよい。この予荷重の増加によって、圧力パルスがエーロゾル化ユニット300に到達したときの材料提供弁の開放度が低減され、したがって、圧力パルスによってエーロゾル化チャネル360に吸い込まれるエーロゾル可能な材料の量が低減される。
【００３５】
図8の実施形態では、エーロゾル化のためのデバイスは加湿機600に接続される。WO2012/025496A1に記載されているように、発生したエーロゾルは患者に投与される前に加湿されてもよい。加湿ステップは、エーロゾル中の粒子が凝集するのを防ぐ助けとなる。図8の実施形態では、感知要素は加湿機600の出口610に直接設けられる。しかしながら、感知要素はまた、図6に示されるようなエーロゾル化のためのデバイスの出口11に、又はエーロゾルの流路の他の任意の位置に直接設けられてもよいことが理解されるべきである。
【００３６】
図5には、エーロゾル化のためのデバイスの空気力学的計画が示される。加圧ガス源20は、圧力パルスを、フィルタ60に通した後にエーロゾル化ユニット300に伝導する。空気入口弁120を介して周囲空気に接続されるリザーバ100が、概略的に示され、フィルタ70は、周囲空気がリザーバ100に入る前に設けられてもよい。図5から分かるように、空気入口弁はリザーバの方向で開いている。材料提供弁210は、リザーバ100とエーロゾル化ユニット300との間で概略的に示される。更に、作動要素260が概略的に示され、そこを介して、弁によって提供される流体の量を制御することができる。発生したエーロゾルは、エーロゾル化チャネルから、内壁401を含むスペーサ400に供給される。
【００３７】
スペーサとエーロゾル化ユニット300との間で、補助接続ライン30は、パルス化されていない空気をスペーサに供給し、それによってエーロゾル化可能な材料の残留物がスペーサから洗い流される。フィルタ75は、望ましくない粒子による汚染を阻害するために設けられる。弁35は、スペーサと供給されるパルス化されていない空気との間に設けられて、圧力パルスが供給された空気の方向で伝播するのを防ぐと共に、供給された空気をデバイスに供給できることを確保する。図5に示されるように、リザーバ100とエーロゾル化ユニット300をスペーサ400に接続するラインとの間に接続される、圧力補償弁130が設けられる。この圧力補償弁は、スペーサ又はエーロゾル化ユニットの方向でのみ開き、望ましくない高圧をリザーバから除去する助けとすることができる。材料提供弁にエーロゾル化可能な材料が詰まると、例えば材料がダックビル内で凝集し、それによってダックビルが閉止できなくなると、パルス化されていない空気30の空気供給がリザーバ内で高圧を発生させてもよい。例えば、パルス化されていない空気は0.7L/分の速度で供給されてもよい。リザーバ100内のこの高圧は、圧力補償弁130の使用によって回避することができる。この圧力補償弁は、リザーバとスペーサ又はエーロゾル化ユニットとの間の、例えば5mbarの圧力差で開いてもよい。圧力補償弁は、リザーバ内の圧力がスペーサ又はエーロゾル化ユニット内よりも高いときに開き、図1及び2に示される戻りチャネル150を介して圧力をエーロゾル化チャネル内へと戻す。圧力補償弁130は、材料提供弁が適切に働いたときにそれを開くのに必要な圧力差よりもはるかに少ない圧力差で開く。例として、適切に機能している材料提供弁を開くのに必要な圧力差は約100mbarであってもよい。圧力補償弁は、リザーバ内で発生した圧力をシステムに戻す。この圧力補償弁は、エーロゾル化ユニットに供給される追加のエーロゾル化可能な材料の量が最小限に抑えられることを確認する助けとなる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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