(57)【要約】種々の用途（例えば製薬）のための複数のスプレー状粒子（例えばナノ粒子）を製造するための、複数のノズル構造体（５４）を使用するスプレー装置及び方法を提供する。例えば、エレクトロスプレー分配装置は、複数のノズル構造体を有することができ、ノズル構造体の各々は、隣接するノズル構造体からノズル間距離（Ｌ）だけ離れて配置される。ノズル構造体とそこから電気的に絶縁された電極との間に不均一な電界を生成することにより、複数のノズル構造体の各々からスプレー状の粒子が分配される。
2004500975.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のノズル構造体を用意するステップであって、ノズル構造体の各々は、該ノズル構造体の中心軸に沿って画定されるとともに前記ノズル構造体の分配端部まで延びる少なくとも１つの開口部を有し、前記分配端部から荷電粒子がスプレー状に分配され、ノズル構造体の各々は、隣接するノズル構造体から、互いに隣接する前記ノズル構造体の中心軸間の距離により定められるノズル間距離（Ｌ）だけ少なくとも離れて配置され、前記分配端部における前記開口部の直径（Ｄ）に対する前記ノズル間距離（Ｌ）の比は２以上である、複数のノズル構造体を用意するステップと、
スプレーが行われる複数の前記分配端部とそれら分配端部から電気的に絶縁された電極との間に不均一な電界を生成することにより、ノズル構造体の各々からスプレー状の粒子を分配するステップと、
を有するエレクトロスプレー方法。
【請求項２】
前記ノズル構造体の各々は毛細管を有し、該毛細管は、本体部と前記毛細管の分配端部のテーパー付き毛細管先端部とを有する請求項１に記載のエレクトロスプレー方法。
【請求項３】
前記ノズル構造体の各々は、前記開口部を画定するために使用されるテーパー部を有し、さらに前記ノズル構造体の各々の少なくとも一部は、一体的な複数のノズル構造体の導電性部分から延びる請求項１に記載のエレクトロスプレー方法。
【請求項４】
前記ノズル構造体の各々が、前記分配端部の前記開口部を通って延びる中心軸に沿う剛性の柱を有する請求項１に記載のエレクトロスプレー方法。
【請求項５】
前記ノズル構造体の前記分配端部の各々は、ｘ−ｙ面に配置されるとともに、ｚ軸に沿って整合配置される中心軸を有する請求項１に記載のエレクトロスプレー方法。
【請求項６】
前記スプレー状の粒子を分配するステップが、活性成分を有する微小滴をスプレー状に分配するステップを有し、さらに前記微小滴が蒸発するにつれて前記活性成分に電荷が集中する請求項１に記載のエレクトロスプレー方法。
【請求項７】
複数のノズル構造体を用意するステップが、複数のノズル構造体の外側リング、及び複数のノズル構造体の１つ又は複数の内側リングを有する円形配置のノズル構造体を用意するステップを有し、前記複数のノズル構造体の外側リング及び前記複数のノズル構造体の内側リングの各々は、中央ノズル構造体に関して同心であり、さらに前記複数のノズル構造体の１つ又は複数の内側リングが有する前記ノズル構造体の各々が、隣接するノズル構造体から、ノズル間距離（Ｌ）と実質的に等しい距離だけ離れて配置される、請求項１に記載のエレクトロスプレー方法。
【請求項８】
前記複数のノズル構造体の前記分配端部が平面に含まれる請求項７に記載のエレクトロスプレー方法。
【請求項９】
前記中央ノズル構造体の前記分配端部は第１平面に含まれ、複数のノズル構造体のリングの少なくとも１つが有する前記ノズル構造体の少なくとも分配端部は、少なくとも第２平面に含まれる請求項７に記載のエレクトロスプレー方法。
【請求項１０】
前記ノズル構造体の前記分配端部は、円錐形状を形成し、該円錐形状の先端に前記中央ノズル構造体の分配端部を有する請求項９に記載のエレクトロスプレー方法。
【請求項１１】
前記ノズル構造体の各々の分配端部において円錐状の噴出が可能となるように、前記ノズル構造体の前記分配端部を互いに絶縁するステップをさらに有する請求項１に記載のエレクトロスプレー方法。
【請求項１２】
前記ノズル構造体の前記分配端部を互いに絶縁するステップが、複数のノズル構造体の間に１つ又は複数の分離構造体を配置するステップを有する請求項１に記載のエレクトロスプレー方法。
【請求項１３】
前記粒子の公称直径が約１〜約２０００ナノメートルである請求項１に記載のエレクトロスプレー方法。
【請求項１４】
前記ノズル構造体の各々が、前記ノズル構造体の各々の分配端部まで延びる第１開口部及び第２開口部を少なくとも有する請求項１に記載のエレクトロスプレー方法。
【請求項１５】
前記第１開口部において第１組成液の第１流れを提供するステップと、
前記第２開口部において第２組成液の第２流れを提供するステップと、
前記第１組成液及び前記第２組成液からスプレー状の粒子を生じさせるステップと、
をさらに有する請求項１４に記載のエレクトロスプレー方法。
【請求項１６】
前記第１組成液は活性成分を有し、前記第２組成液はコーティング成分を有し、さらに前記スプレー状粒子を分配するステップは、コーティングされたスプレー状の活性成分を分配するステップを含む請求項１５に記載のエレクトロスプレー方法。
【請求項１７】
賦形剤を用意するステップと、
前記スプレー状の粒子と前記賦形剤とを結合させるステップと、
をさらに有する請求項１に記載のエレクトロスプレー方法。
【請求項１８】
電荷パターンを用意するステップと、
前記スプレー状の粒子を前記電荷パターン上に集めるステップと、
をさらに有する請求項１に記載のエレクトロスプレー方法。
【請求項１９】
前記スプレー状の粒子を分配するステップが、吸入のためにユーザーにより操作可能な容器内に前記スプレー状の粒子を分配するステップを含む請求項１に記載のエレクトロスプレー方法。
【請求項２０】
前記スプレー状の粒子を分配するステップが、前記スプレー状の粒子を２ｇ／分〜５０ｇ／分の範囲の流量にて分配するステップを有する請求項１に記載のエレクトロスプレー方法。
【請求項２１】
２つ以上のノズルが有する複数の中心軸が互いに平行でない請求項１に記載のエレクトロスプレー方法。
【請求項２２】
複数のノズル構造体の外側リング、及び複数のノズル構造体の１つ又は複数の内側リングを有する円形配置のノズル構造体を用意するステップであって、前記複数のノズル構造体の外側リング及び前記複数のノズル構造体の内側リングの各々は、中央ノズル構造体に関して同心であり、さらに前記複数のノズル構造体の１つ又は複数の内側リングが有する前記ノズル構造体の各々は、隣接するノズル構造体から、ノズル間距離（Ｌ）と実質的に等しい距離だけ離れて配置され、さらに前記ノズル構造体の各々は、該ノズル構造体の中心軸に沿って画定されるとともに前記ノズル構造体の分配端部まで延びる少なくとも１つの開口部を有し、前記分配端部から荷電粒子がスプレー状に分配される、複数のノズル構造体の外側リング、及び複数のノズル構造体の１つ又は複数の内側リングを有する円形配置のノズル構造体を用意するステップと、
スプレーが行われる複数の前記分配端部とそれら分配端部から電気的に絶縁された電極との間に不均一な電界を生成することにより、ノズル構造体の各々からスプレー状の粒子を分配するステップと、
を有するエレクトロスプレー方法。
【請求項２３】
前記複数のノズル構造体の前記分配端部が平面に含まれる請求項２２に記載のエレクトロスプレー方法。
【請求項２４】
前記ノズル構造体の各々は毛細管を有し、該毛細管は、本体部と前記毛細管の分配端部のテーパー付き毛細管先端部とを有する請求項２２に記載のエレクトロスプレー方法。
【請求項２５】
前記ノズル構造体の各々は、前記開口部を形成し画定するために使用されるテーパー部を有し、さらに前記ノズル構造体の各々の少なくとも一部は、一体的な複数のノズル構造体の導電性部分から延びる請求項２２に記載のエレクトロスプレー方法。
【請求項２６】
前記ノズル構造体の前記分配端部の各々は、ｘ−ｙ面に含まれるとともに、ｚ軸に沿って整合配置される中心軸を有する請求項２２に記載のエレクトロスプレー方法。
【請求項２７】
前記スプレー状の粒子を分配するステップが、活性成分を有する微小滴をスプレー状に分配するステップを有し、さらに前記微小滴が蒸発するにつれて前記活性成分に電荷が集中する請求項２２に記載のエレクトロスプレー方法。
【請求項２８】
前記ノズル構造体の各々の分配端部において円錐状の噴出が可能となるように、前記ノズル構造体の前記分配端部を互いに絶縁するステップをさらに有する請求項２２に記載のエレクトロスプレー方法。
【請求項２９】
前記粒子の公称直径が約１〜約２０００ナノメートルである請求項２２に記載のエレクトロスプレー方法。
【請求項３０】
前記ノズル構造体の各々が、前記ノズル構造体の各々の分配端部まで延びる第１開口部及び第２開口部を少なくとも有する請求項２２に記載のエレクトロスプレー方法。
【請求項３１】
前記第１開口部において第１組成液の第１流れを提供するステップと、
前記第２開口部において第２組成液の第２流れを提供するステップと、
前記第１組成液及び前記第２組成液からスプレー状の粒子を生じさせるステップと、
をさらに有する請求項２２に記載のエレクトロスプレー方法。
【請求項３２】
前記第１組成液は活性成分を有し、前記第２組成液はコーティング成分を有し、さらに前記スプレー状粒子を分配するステップは、コーティングされたスプレー状の活性成分を分配するステップを含む請求項３１に記載のエレクトロスプレー方法。
【請求項３３】
賦形剤を用意するステップと、
前記スプレー状の粒子と前記賦形剤とを結合させるステップと、
をさらに有する請求項２２に記載のエレクトロスプレー方法。
【請求項３４】
電荷パターンを用意するステップと、
前記スプレー状の粒子を前記電荷パターン上に集めるステップと、
をさらに有する請求項２２に記載のエレクトロスプレー方法。
【請求項３５】
前記スプレー状の粒子を分配するステップが、吸入のためにユーザーにより操作可能な容器内に前記スプレー状の粒子を分配するステップを含む請求項２２に記載のエレクトロスプレー方法。
【請求項３６】
前記スプレー状の粒子を分配するステップが、前記スプレー状の粒子を２ｇ／分〜５０ｇ／分の範囲の流量にて分配するステップを有する請求項２２に記載のエレクトロスプレー方法。
【請求項３７】
複数のノズル構造体を用意するステップであって、ノズル構造体の各々は、該ノズル構造体の中心軸に沿って前記ノズル構造体の分配端部に画定される少なくとも１つの開口部を有し、前記分配端部から荷電粒子がスプレー状に分配され、ノズル構造体の各々は、隣接するノズル構造体からある距離だけ離れて配置される、複数のノズル構造体を用意するステップと、
前記ノズル構造体の各々の分配端部において円錐状の噴出が可能となるように、前記ノズル構造体を互いに構造的に絶縁するステップと、
スプレーが行われる複数の前記分配端部とそれら分配端部から電気的に絶縁された電極との間に不均一な電界を生成することにより、ノズル構造体の各々からスプレー状の粒子を分配するステップと、
を有するエレクトロスプレー方法。
【請求項３８】
前記ノズル構造体を互いに構造的に絶縁するステップが、複数のノズル構造体の間に１つ又は複数の分離構造体を配置するステップを有する請求項３７に記載のエレクトロスプレー方法。
【請求項３９】
前記ノズル構造体の各々は毛細管を有し、該毛細管は、本体部と前記毛細管の分配端部のテーパー付き毛細管先端部とを有する請求項３７に記載のエレクトロスプレー方法。
【請求項４０】
前記ノズル構造体の各々は、前記開口部を形成するために使用されるテーパー部を有し、さらに前記ノズル構造体の各々の少なくとも一部は、一体的な複数のノズル構造体の導電性部分から延びる請求項３７に記載のエレクトロスプレー方法。
【請求項４１】
前記ノズル構造体の各々が、前記分配端部の前記開口部を通って延びる中心軸に沿う剛性の柱を有する画定する請求項３７に記載のエレクトロスプレー方法。
【請求項４２】
前記ノズル構造体の前記分配端部の各々は、ｘ−ｙ面に含まれるとともに、ｚ軸に沿って整合配置される中心軸を有する請求項３７に記載のエレクトロスプレー方法。
【請求項４３】
前記粒子の公称直径が約１〜約２０００ナノメートルである請求項３７に記載のエレクトロスプレー方法。
【請求項４４】
前記ノズル構造体の各々が、前記ノズル構造体の各々の分配端部まで延びる第１開口部及び第２開口部を少なくとも有する請求項３７に記載のエレクトロスプレー方法。
【請求項４５】
前記第１開口部において第１組成液の第１流れを提供するステップと、
前記第２開口部において第２組成液の第２流れを提供するステップと、
前記第１組成液及び前記第２組成液からスプレー状の粒子を生じさせるステップと、
をさらに有する請求項４４に記載のエレクトロスプレー方法。
【請求項４６】
前記第１組成液は活性成分を有し、前記第２組成液はコーティング成分を有し、さらに前記スプレー状粒子を分配するステップは、コーティングされたスプレー状の活性成分を分配するステップを含む請求項４５に記載のエレクトロスプレー方法。
【請求項４７】
賦形剤を用意するステップと、
前記スプレー状の粒子と前記賦形剤とを結合させるステップと、
をさらに有する請求項３７に記載のエレクトロスプレー方法。
【請求項４８】
電荷パターンを用意するステップと、
前記スプレー状の粒子を前記電荷パターン上に集めるステップと、
をさらに有する請求項３７に記載のエレクトロスプレー方法。
【請求項４９】
前記スプレー状の粒子を分配するステップが、吸入のためにユーザーにより操作可能な容器内に前記スプレー状の粒子を分配するステップを含む請求項３７に記載のエレクトロスプレー方法。
【請求項５０】
前記スプレー状の粒子を分配するステップが、前記スプレー状の粒子を２ｇ／分〜５０ｇ／分の範囲の流量にて分配するステップを有する請求項３７に記載のエレクトロスプレー方法。
【請求項５１】
粒子のエレクトロスプレー装置であって、
粒子供給源と、
前記粒子供給源から原材料を受容するように構成されているとともに、複数のノズル構造体を有する分配装置であって、ノズル構造体の各々は、該ノズル構造体の中心軸に沿って画定されるとともに前記ノズル構造体の分配端部まで延びる少なくとも１つの開口部を有し、ノズル構造体の各々は、隣接するノズル構造体から、互いに隣接する前記ノズル構造体の中心軸間の距離により定められるノズル間距離（Ｌ）だけ少なくとも離れて配置され、前記分配端部における前記開口部の直径（Ｄ）に対する前記ノズル間距離（Ｌ）の比は２以上である、分配装置と、
前記分配端部から絶縁された電極であって、複数の前記分配端部と前記電極との間に不均一な電界が生じることにより、前記複数のノズル構造体の各々の分配端部から荷電粒子がスプレー状に分配される、電極と、
を有するエレクトロスプレー装置。
【請求項５２】
前記電極が接地された目標物である請求項５１に記載のエレクトロスプレー装置。
【請求項５３】
前記ノズル構造体の各々は毛細管を有し、該毛細管は、本体部と該毛細管の分配端部のテーパー付き毛細管先端部とを有する請求項５１に記載のエレクトロスプレー装置。
【請求項５４】
前記ノズル構造体の各々は、前記開口部を前記分配端部に形成するために使用されるテーパー部を有し、さらに前記ノズル構造体の各々の少なくとも一部は、一体的な複数のノズル構造体の導電性部分から延びる請求項５１に記載のエレクトロスプレー装置。
【請求項５５】
前記ノズル構造体の各々が、前記分配端部の前記開口部を通って延びる中心軸に沿う剛性の柱を有する請求項５１に記載のエレクトロスプレー装置。
【請求項５６】
前記ノズル構造体の前記分配端部の各々は、ｘ−ｙ面に含まれるとともに、ｚ軸に沿って整合配置される中心軸を有する請求項５１に記載のエレクトロスプレー装置。
【請求項５７】
前記複数のノズル構造体の各々は、複数のノズル構造体の外側リング、及び複数のノズル構造体の１つ又は複数の内側リングを有する円形配置のノズル構造体を有し、前記複数のノズル構造体の外側リング及び前記複数のノズル構造体の内側リングの各々は、中央ノズル構造体に関して同心であり、さらに前記複数のノズル構造体の１つ又は複数の内側リングが有する前記ノズル構造体の各々は、隣接するノズル構造体から、ノズル間距離（Ｌ）と実質的に等しい距離だけ離れて配置される請求項５１に記載のエレクトロスプレー装置。
【請求項５８】
前記複数のノズル構造体の前記分配端部が平面に含まれる請求項５１に記載のエレクトロスプレー装置。
【請求項５９】
前記中央ノズル構造体の前記分配端部は第１平面に含まれ、複数のノズル構造体のリングの少なくとも１つが有する前記ノズル構造体の少なくとも分配端部は、少なくとも第２平面に含まれる請求項５１に記載のエレクトロスプレー装置。
【請求項６０】
前記ノズル構造体の前記分配端部は、円錐形状を形成し、該円錐形状の先端に前記中央ノズル構造体を有する請求項５９に記載のエレクトロスプレー装置。
【請求項６１】
複数のノズル構造体の間に配置されるとともに、前記ノズル構造体の各々の分配端部において円錐状の噴出が可能となるように構成される１つ又は複数の分離構造体を、前記分配装置がさらに有する請求項５１に記載のエレクトロスプレー装置。
【請求項６２】
前記粒子の公称直径が約１〜約２０００ナノメートルである請求項５１に記載のエレクトロスプレー装置。
【請求項６３】
前記ノズル構造体の各々が、前記ノズル構造体の各々の分配端部まで延びる第１開口部及び第２開口部を少なくとも有する請求項５１に記載のエレクトロスプレー装置。
【請求項６４】
前記粒子供給源は、前記第１開口部を通して分配される活性成分を含む第１組成液を少なくとも有する第１の粒子供給源と、前記第２開口部を通して分配されるコーティング成分を含む第２組成液を少なくとも有する第２の粒子供給源とを具備し、さらにスプレー状の粒子は、スプレー状のコーティングされた活性成分を有する請求項６３に記載のエレクトロスプレー装置。
【請求項６５】
目標表面に用意された賦形剤をさらに有し、該目標表面は、粒子のスプレー方向が前記賦形剤に接触するような方向となるように配置される請求項５１に記載のエレクトロスプレー装置。
【請求項６６】
電荷パターンをさらに有し、該電荷パターンは、粒子のスプレー方向が前記電荷パターンに接触するような方向となるように配置される請求項５１に記載のエレクトロスプレー装置。
【請求項６７】
含有物の吸入のためにユーザーにより操作可能な容器をさらに有し、該容器は、粒子のスプレー方向が前記容器に向かうように配置される請求項５１に記載のエレクトロスプレー装置。
【請求項６８】
前記スプレー状の粒子が、２ｇ／分〜５０ｇ／分の範囲の流量にて分配される請求項５１に記載のエレクトロスプレー装置。
【請求項６９】
２つ以上のノズルが有する複数の中心軸が互いに平行でない請求項５１に記載のエレクトロスプレー装置。
【請求項７０】
前記ノズル構造体の各々は、前記分配端部に延びる第１開口部を有する第１毛細管と、少なくとも一部は前記第１毛細管と同心であって、前記分配端部に延びる第２開口部を有する第２毛細管とを具備する請求項５１に記載のエレクトロスプレー装置。
【請求項７１】
粒子のエレクトロスプレー装置であって、
粒子供給源と、
前記粒子供給源から原材料を受容するように構成されている分配装置であって、該分配装置は、複数のノズル構造体の外側リング、及び複数のノズル構造体の１つ又は複数の内側リングを有する円形配置のノズル構造体を有し、前記複数のノズル構造体の外側リング及び前記複数のノズル構造体の内側リングの各々は、中央ノズル構造体に関して同心であり、さらに前記中央ノズル構造体及び前記複数のノズル構造体の内側リングが有する前記ノズル構造体の各々は、隣接するノズル構造体から、ノズル間距離（Ｌ）と実質的に等しい距離だけ離れて配置され、さらに前記ノズル構造体の各々は、該ノズル構造体の中心軸に沿って画定されるとともに前記ノズル構造体の分配端部まで延びる少なくとも１つの開口部を有し、前記分配端部から荷電粒子がスプレー状に分配される、分配装置と、
前記分配端部から絶縁された電極であって、複数の前記分配端部と前記電極との間に不均一な電界が生じることにより、前記複数のノズル構造体の各々の分配端部から荷電粒子がスプレー状に分配される、電極と、
を有するエレクトロスプレー装置。
【請求項７２】
前記電極が接地された目標物である請求項７１に記載のエレクトロスプレー装置。
【請求項７３】
前記ノズル構造体の各々は毛細管を有し、該毛細管は、本体部と分配端部のテーパー付き毛細管先端部とを有する請求項７１に記載のエレクトロスプレー装置。
【請求項７４】
前記ノズル構造体の各々は、前記開口部を形成するために使用されるテーパー部を有し、さらに前記ノズル構造体の各々の少なくとも一部は、一体的な複数のノズル構造体の導電性部分から延びる請求項７１に記載のエレクトロスプレー装置。
【請求項７５】
前記ノズル構造体の前記分配端部の各々は、ｘ−ｙ面に含まれるとともに、ｚ軸に沿って整合配置される中心軸を有する請求項７１に記載のエレクトロスプレー装置。
【請求項７６】
前記複数のノズル構造体の中心軸に画定された前記開口部が平面に含まれる請求項７１に記載のエレクトロスプレー装置。
【請求項７７】
複数のノズル構造体の間に配置されるとともに、前記ノズル構造体の各々の分配端部において円錐状の噴出が可能となるように構成される１つ又は複数の分離構造体を、前記分配装置がさらに有する請求項７１に記載のエレクトロスプレー装置。
【請求項７８】
前記粒子の公称直径が約１〜約２０００ナノメートルである請求項７１に記載のエレクトロスプレー装置。
【請求項７９】
前記ノズル構造体の各々が、前記ノズル構造体の各々の分配端部まで延びる第１開口部及び第２開口部を少なくとも有する請求項７１に記載のエレクトロスプレー装置。
【請求項８０】
前記粒子供給源は、前記第１開口部を通して分配される活性成分を含む第１組成液を少なくとも有する第１の粒子供給源と、前記第２開口部を通して分配されるコーティング成分を含む第２組成液を少なくとも有する第２の粒子供給源とを具備し、さらにスプレー状の粒子は、スプレー状のコーティングされた活性成分を有する請求項７９に記載のエレクトロスプレー装置。
【請求項８１】
目標表面に用意された賦形剤をさらに有し、該目標表面は、粒子のスプレー方向が前記賦形剤に接触するような方向となるように配置される請求項７１に記載のエレクトロスプレー装置。
【請求項８２】
電荷パターンをさらに有し、該電荷パターンは、粒子のスプレー方向が前記電荷パターンに接触するような方向となるように配置される請求項７１に記載のエレクトロスプレー装置。
【請求項８３】
含有物の吸入のためにユーザーにより操作可能な容器をさらに有し、該容器は、粒子のスプレー方向が前記容器に向かうように配置される請求項７１に記載のエレクトロスプレー装置。
【請求項８４】
前記ノズル構造体の各々は、前記分配端部に延びる第１開口部を有する第１毛細管と、少なくとも一部は前記第１毛細管と同心であって、前記分配端部に延びる第２開口部を有する第２毛細管とを具備する請求項７１に記載のエレクトロスプレー装置。
【請求項８５】
粒子のエレクトロスプレー装置であって、
粒子供給源と、
前記粒子供給源から原材料を受容するように構成されているとともに、複数のノズル構造体を有する分配装置であって、ノズル構造体の各々は、該ノズル構造体の中心軸に沿って画定されるとともに前記ノズル構造体の分配端部まで延びる少なくとも１つの開口部を有し、さらに、１つ以上のノズル構造体の間に配置されるとともに、前記ノズル構造体の各々の分配端部において円錐状の噴出が可能となるように構成される１つ又は複数の分離構造体を有する分配装置と、
前記分配端部から絶縁された電極であって、複数の前記分配端部と前記電極との間に不均一な電界が生じることにより、前記複数のノズル構造体の各々の分配端部から荷電粒子がスプレー状に分配される、電極と、
を有するエレクトロスプレー装置。
【請求項８６】
前記電極が接地された目標物である請求項８５に記載のエレクトロスプレー装置。
【請求項８７】
前記ノズル構造体の各々は毛細管を有し、該毛細管は、本体部と分配端部のテーパー付き毛細管先端部とを有する請求項８５に記載のエレクトロスプレー装置。
【請求項８８】
前記ノズル構造体の各々は、前記開口部を形成するために使用されるテーパー部を有し、さらに前記ノズル構造体の各々の少なくとも一部は、一体的な複数のノズル構造体の導電性部分から延びる請求項８５に記載のエレクトロスプレー装置。
【請求項８９】
前記ノズル構造体の各々が、前記分配端部の前記開口部を通って延びる中心軸に沿う剛性の柱を有する画定する請求項８５に記載のエレクトロスプレー装置。
【請求項９０】
前記ノズル構造体の前記分配端部の各々は、ｘ−ｙ面に含まれるとともに、ｚ軸に沿って整合配置される中心軸を有する請求項８５に記載のエレクトロスプレー装置。
【請求項９１】
前記複数のノズル構造体の前記分配端部が平面に含まれる請求項８５に記載のエレクトロスプレー装置。
【請求項９２】
前記粒子の公称直径が約１〜約２０００ナノメートルである請求項８５に記載のエレクトロスプレー装置。
【請求項９３】
前記ノズル構造体の各々が、前記ノズル構造体の各々の分配端部まで延びる第１開口部及び第２開口部を少なくとも有する請求項８５に記載のエレクトロスプレー装置。
【請求項９４】
前記粒子供給源は、前記第１開口部を通して分配される活性成分を含む第１組成液を少なくとも有する第１の粒子供給源と、前記第２開口部を通して分配されるコーティング成分を含む第２組成液を少なくとも有する第２の粒子供給源とを具備し、さらにスプレー状の粒子は、スプレー状のコーティングされた活性成分を有する請求項９３に記載のエレクトロスプレー装置。
【請求項９５】
目標表面に用意された賦形剤をさらに有し、該目標表面は、粒子のスプレー方向が前記賦形剤に接触するような方向となるように配置される請求項８５に記載のエレクトロスプレー装置。
【請求項９６】
電荷パターンをさらに有し、該電荷パターンは、粒子のスプレー方向が前記電荷パターンに接触するような方向となるように配置される請求項８５に記載のエレクトロスプレー装置。
【請求項９７】
含有物の吸入のためにユーザーにより操作可能な容器をさらに有し、該容器は、粒子のスプレー方向が前記容器に向かうように配置される請求項８５に記載のエレクトロスプレー装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
技術分野
本発明は、広くはスプレー装置及びスプレー方法に関する。特には、複数のノズルスプレー方法及び装置（例えば複数のノズルのエレクトロスプレー方法及び装置）に関する。
【０００２】
発明の背景
微小球体の製造技術により、腸又は胃の壁すなわちライニングの細胞に受容されて血流に混合可能な薬又は製剤を製造することができる。細胞内へのそのような受容又は吸収は、少なくとも部分的には微小球体の界面化学に左右される。例えばカプセル化された蛋白質のような高分子を含む微小球体の取り込みもまた、同じように説明できる。
【０００３】
現在の薬品製造においては、薬品粒子を製造するために、典型的にはトップダウン製法が利用される。例えば、そのような製法においては、粒子は研磨技術を用いて形成可能である。さらにそのような粒子は、例えば、活性成分を有する混合物を熱風乾燥のような空気流中へスプレーして、その混合物から溶剤を除去することにより形成可能であるとされている。
【０００４】
電気流体力学的スプレー（又はエレクトロスプレー）は、例えば溶液又はコロイド懸濁液からナノ粒子を製造するために使用されている。エレクトロスプレーは、例えば一般的な高圧噴霧技術によるものよりも１０〜１００倍小さいサイズのナノ粒子を製造することができる。このような粒子サイズを有する粒子は、所定のスプレー溶液量に対して、汎用技術により製造されたものよりも１００〜１０，０００倍大きい表面積を有する。
【０００５】
表面積が増大することは、種々の重要な用途のための技術を確立する基礎となる。例えば、次世代の薬品として合成されている新しい化学品は、主要な薬物送達及び薬品開発の目的を達成できる程度にまで、その水溶解度を低減されつつある。薬製品がマクロ粒子よりもナノ粒子を有する場合は、大きな表面積により、分解速度及び溶解速度の少なくとも一方は有意に高くなる。このことにより、より優れた薬物送達が可能になる。ナノ粒子を有する薬物により、送達薬物の生体有用性の向上及び応答速度の上昇が可能になる。故にナノ粒子技術は、製薬産業に重要な効果を与えるポテンシャルを有する。
【０００６】
２０００年８月２２日に交付されたＣｏｆｆｅｅの米国特許６，１０５，５７１号「分配装置（Ｄｉｓｐｅｎｓｉｎｇ Ｄｅｖｉｃｅ）」に説明されているように、生成された粒子は生物的活性物質を有することができる。例えば粒子は、インシュリンのようなペプチドすなわち生体高分子、及び血流内に活性成分を送達可能な他の医薬成分の少なくとも一方を有することができる。上記特許にて説明されているように、粒子の製造に電気流体力学的製法が使用されているが、主として繊維又は繊維片の製造に使用されている。
【０００７】
エレクトロスプレー又は電気流体力学的スプレー技術を粒子生成のための使用する際の制限的な要因は、１つのみのスプレーノズルを有するディスペンサーが使用されて、例えば数μｌ／分という少流量の溶液しか供給できないことである。主たる目的及び課題は、そのようなエレクトロスプレー装置からの処理量を増加させてナノ粒子を製造可能にし、それにより電気流体力学的方法が、種々の製品に使用される量の粒子を工業的に提供するために使用可能となることである。
【０００８】
先に引用した米国特許６，１０５，５７１号には、上述された繊維又は粒子を製造するための複数のノズルの使用について示されている。しかし、複数のノズルを用いる方法に関する問題（例えば、エレクトロスプレー方法を用いて製造された粒子の空間電荷効果、ノズル間のアーキング（ａｒｃｉｎｇ）等）については言及されていない。
【０００９】
発明の概要
上記の理由から、上述の問題及び以下の説明から当業者に明らかな他の問題を克服する処理装置及び方法が、この技術分野において望まれる。本発明は、ナノ粒子を高処理量で製造する装置及び方法を提供する。その装置及び方法は、例えば種々の用途に使用可能な大量のナノ粒子を製造可能である。種々の用途とは、例えば製薬、遺伝子治療のための生体的製造物、コーティング、成型加工プロセス等である。
【００１０】
本発明に係るエレクトロスプレー方法は、以下の特徴を１つ以上有する。
複数のノズル構造体が提供され、各ノズル構造体は、ノズル構造体の中心軸に沿って画定されるとともにノズル構造体の分配端部まで延びる少なくとも１つの開口部を有し、分配端部から荷電粒子がスプレー状に分配される。
ノズル構造体は、隣接するノズル構造体から、互いに隣接するノズル構造体の中心軸間の距離により定められるノズル間距離（Ｌ）だけ少なくとも離れて配置され、分配端部における開口部直径（Ｄ）に対するノズル間距離（Ｌ）の比は２以上である。
スプレーが行われる複数の分配端部とそれら分配端部から電気的に絶縁された電極との間に不均一な電界を生成することにより、複数のノズル構造体の各々からスプレー状の粒子が分配される。
ノズル構造体は毛細管を有し、その毛細管は、本体部と毛細管の分配端部のテーパー付き毛細管先端部とを有する。
ノズル構造体は、開口部を画定するために使用されるテーパー部を有し、ノズル構造体の各々の少なくとも一部は、一体的な複数のノズル構造体の導電性部分から延びる。
ノズル構造体は、分配端部の開口部を通って延びる中心軸に沿う剛性の柱（ポスト）を有する。
ノズル構造体の分配端部は、ｘ−ｙ面に含まれるとともに、ｚ軸に沿って整合配置される中心軸を有する。
活性成分を有する微小滴がスプレー状に分配され、微小滴が蒸発するにつれて活性成分に電荷が集中する。
複数のノズル構造体の外側リング、及び複数のノズル構造体の１つ又は複数の内側リングを有する円形配置のノズル構造体が提供され、複数のノズル構造体の外側リング及び複数のノズル構造体の内側リングの各々は、中央ノズル構造体に関して同心である。
複数のノズル構造体の１つ又は複数の内側リングの各々が有するノズル構造体の各々が、隣接するノズル構造体から、ノズル間距離（Ｌ）と実質的に等しい距離だけ離れて配置されるような円形配置のノズル構造体が提供される。
ノズル構造体の各々の分配端部において円錐状の噴出が可能となるように、分離構造体を用いてノズル構造体の分配端部が互いに絶縁される。
公称直径が約１〜約２０００ナノメートルの粒子が分配される。
ノズル構造体の各々の分配端部まで延びる第１開口部及び第２開口部を少なくとも有するノズル構造体が提供される。
第１開口部及び第２開口部において組成液の流れが提供され、その組成液（例えば、活性成分を含む第１組成液と、コーティング合成剤を含む第２組成液との合成物）からスプレー状の粒子が生成される。
賦形剤が用意され、スプレー状の粒子と賦形剤とが結合される。
電荷パターンが用意され、スプレー状の粒子が電荷パターン上に捕集される。
スプレー状の粒子が、吸入のためにユーザーにより操作可能な容器内に分配される。
スプレー状の粒子が、２〜５０ｇ／分の範囲の流量にて分配される。
【００１１】
本発明に係る、粒子のエレクトロスプレー装置は、以下の特徴を１つ以上有する。
本発明に係る装置は、粒子供給源を有する。
本発明に係る装置は、粒子供給源から原材料を受容するように構成されているとともに、複数のノズル構造体を有する分配装置を有する。
ノズル構造体は、ノズル構造体の中心軸に沿って画定されるとともにノズル構造体の分配端部まで延びる少なくとも１つの開口部を有する。
ノズル構造体は、隣接するノズル構造体から、互いに隣接するノズル構造体の中心軸間の距離により定められるノズル間距離（Ｌ）だけ少なくとも離れて配置され、分配端部における開口部直径（Ｄ）に対するノズル間距離（Ｌ）の比は２以上である。
本発明に係る装置は、分配端部から絶縁された電極であって、複数の分配端部と電極との間に不均一な電界が生じることにより、複数のノズル構造体の各々の分配端部から荷電粒子がスプレー状に分配されるような、電極を有する。
ノズル構造体は毛細管を有し、その毛細管は、本体部と毛細管の分配端部のテーパー付き毛細管先端部とを有する。
ノズル構造体は、開口部を分配端部に形成するために使用されるテーパー部を有し、ノズル構造体の各々の少なくとも一部は、一体的な複数のノズル構造体の導電性部分から延びる。
ノズル構造体は、分配端部の開口部を通って延びる中心軸に沿う合成の柱（ポスト）を有する。
ノズル構造体の分配端部は、ｘ−ｙ面に含まれるとともに、ｚ軸に沿って整合配置される中心軸を有する。
本発明に係る装置は、複数のノズル構造体の外側リング、及び複数のノズル構造体の１つ又は複数の内側リングを有する円形配置のノズル構造体を有し、複数のノズル構造体の外側リング及び複数のノズル構造体の内側リングの各々は、中央ノズル構造体に関して同心である。
複数のノズル構造体の１つ又は複数の内側リングが有するノズル構造体の各々は、隣接するノズル構造体から、ノズル間距離（Ｌ）と実質的に等しい距離だけ離れて配置される。
本発明に係る装置は、ノズル構造体の各々の分配端部において円錐状の噴出が可能となるように、複数のノズル構造体の間に配置される１つ又は複数の分離構造体を有する。
ノズル構造体は、ノズル構造体の各々の分配端部まで延びる第１開口部及び第２開口部を少なくとも有する。
本発明に係る装置は、コーティングされた活性成分をスプレーするために、第１開口部を通して分配される活性成分を含む第１組成液を少なくとも有する第１の粒子供給源と、第２開口部を通して分配されるコーティング成分を含む第２組成液を少なくとも有する第２の粒子供給源とを具備する。
本発明に係る装置は、目標表面に用意された賦形剤を有し、目標表面は、粒子のスプレー方向が賦形剤に接触するような方向となるように配置される。
本発明に係る装置は、電荷パターンを有し、電荷パターンは、粒子のスプレー方向が電荷パターンに接触するような方向となるように配置される。
本発明に係る装置は、含有物の吸入のためにユーザーにより操作可能な容器を有し、容器は、粒子のスプレー方向が容器に向かうように配置される。
【００１２】
本発明についての上述の概要は、本発明の各実施形態すなわち全ての実施例を説明するものではない。本発明の長所は、本発明のより完全な理解とともに、添付図面に関連しつつ、以下の詳細な説明及び特許請求の範囲により明らかになるであろう。
【００１３】
実施形態の詳細な説明
本発明を先ず全般的に図１に則して述べる。次いで、本発明の種々の実施例を図２〜図１７に則して述べる。当業者には、ある実施形態からの要素を他の実施形態からの要素と組み合わせて使用してよいこと、そして、本発明が、ここに述べる特定の実施形態だけに限られるのではなく、付記の請求項に述べる通りであることが明らかになろう。
【００１４】
本発明は、複数のスプレー状の粒子（例えば均一粒径のナノ粒子）を発生させるための複数のノズル構造体を使用するスプレー装置およびスプレー方法を提供する。従来の単一ノズルを使用するスプレー装置およびスプレー方法もナノ粒子の製造に使用されているが、このような装置および方法は、処理能力が非常に低く、例えば医薬品、ナノ構造材料などの製造におけるようなハイテク用途に供されるナノ粒子の大量生産には適していない。
【００１５】
本発明は、このような限界を克服し、限られたスペースにおいて、例えば従来の装置および方法の１，０００倍を超える高い処理能力を提供することができる。このように本発明は、粒子、例えば述べたような様々な用途に供されるナノ粒子を工業規模で大量生産することを可能にする。
【００１６】
本発明は、例えば薬剤ナノ粒子、沈澱材料に使用される粒子、ナノ構造形成用等の粒子を生成するための装置及び方法を対象とする。さらに以下に述べる通り、本発明に係る方法および装置は、２０００年７月２５日交付されたＰｕｉ他の米国特許６，０９３，５７２号「材料を細胞に導入するためのエレクトロスプレー装置及びび方法」、Ｃｈｅｎ他の論文「直径範囲４ｎｍ〜１．８μｍの拡散エアロゾル生成のための液体を導入するエレクトロスプレー方法」（１９９５年発行“ジャーナル・オブ・エアロゾル・サイエンス”、第２６巻第６号、９６３〜９７７頁）、及びＣｈｅｎ他の論文「エレクトロスプレー方法に関するスケーリング法の実験研究」（１９９７年発行“エアロゾル・サイエンス・アンド・テクノロジー”、第２７巻、３６７〜３８０頁）にも述べられているような単一ノズルのエレクトロスプレー装置よりも、１，０００〜１０，０００倍も高い処理能力を提供する。これらの文献は、これをもって本願明細書への記載に変える。
【００１７】
図１に示すように、本発明は、分配装置１５を使って複数のスプレー状粒子２２を形成する粒子生成システム１０を提供する。分配装置１５は、原材料１７を受容して、その前方、例えば目標物１２の方向に、スプレー状荷電粒子２２を発生させる複数のノズル構造体２０を有する。
【００１８】
分配装置１５はさらに、制御機構１４の制御（例えばハードウェア制御及びソフトウェア制御の少なくとも一方）の下で原材料１７を複数のノズル構造体２０に提供するための原料保持装置１６を有する。各ノズル構造体２０は、単一のスプレー状粒子２２を形成するように構成される。各ノズル構造体２０の前方に生成された複数のスプレー２２は、目標物１２に提供される。一般に、各ノズル構造体２０の前方に生成されたこのようなスプレー２２は、スプレー２２が目標物１２に到達したときに有効範囲“Ｄ”を有するスプレーを提供する。
【００１９】
原料保持装置１６に保持された原材料１７は、本発明に従って説明されるようにスプレー可能ないかなる原材料であってもよい。好ましくは、原材料１７は、溶液、懸濁液、ミクロ懸濁液、乳濁液、ミクロ乳濁液、ゲル、ヒドロゾルを含むことができる組成液、または、本発明に従ってスプレーした結果として粒子を生成するような他の種類の組成液である。例えば、このような組成液は、本発明の一実施例による溶解活性成分、例えば薬剤活性成分を有することができる。
【００２０】
ここで使用される活性成分とは、粒子形状にて提供されたとき、特にナノ粒子として提供されたときに、有用な機能を果たす何らかの成分をいう。本発明は、ナノ粒子のスプレーについて特に有益であり、また、生物学的活性成分を含む粒子のスプレーについても特に有益である。
【００２１】
このように、“活性成分”とは、例えば薬剤活性成分、ナノ構造を形成するための化学元素、及びフィルムコーティング用の元素等の、共に使用される基体との相容性を有し、かつ、これに影響を及ぼす材料のことをいう。“生物学的活性成分”又は“生物学的活性材料若しくは要素”とは、活性成分の部分集合のことで、共に使用される動物または植物相容性を有し、かつ、これに影響（例えば生物学的、化学的または生化学的な）を及ぼす材料のことをいい、例えば医薬品、製薬学的医薬品及び獣医学的医薬品のような薬剤と、ワクチンと、多核酸のような遺伝形質と、細胞成分と、後述するようなものとを含む。
【００２２】
ここで使用される、ナノ粒子等の粒子という用語には、固形状、部分的に固形状、及びゲル状の小滴と、固形状、部分的に固形状、ゲル状又は液状物を含むマイクロカプセルとが含まれる。ここで使用されるナノ粒子とは、公称直径が２０００ｎｍより小さい粒子のことをいう。本発明は、公称直径が１ナノメートル（ｎｍ）より大きく、さらに好ましくは１０００ｎｍより小さく、さらになお好ましくは１００ｎｍより小さいナノ粒子をスプレーするときに特に有益である。
【００２３】
本発明は、薬剤活性成分を含む粒子のスプレーに提供されることが好ましい。よって以下の説明は、簡潔さのために、主にこのような薬剤活性成分について述べるものとする。しかしながら、先に述べたような多様な用途においてナノ粒子の大処理量が有益であることから、本発明は、ここに列記される用途のみに限られるものではない。
【００２４】
さらに、本発明では、ナノ粒子の大処理能力が提供されるだけでなく、そのようなナノ粒子の均一性も向上される。本発明に従ってスプレーされる粒子の平均粒径に関する標準偏差は、２％以上である。本発明は、標準偏差が１００％未満、なお好ましくは２０％未満、さらになお好ましくは１０％未満のナノ粒子のスプレーにおいて特に有益である。
【００２５】
上述のように、複数のノズル構造体２０から目標物１２に提供されるスプレー状粒子２２は、以降の種々のプロセスまたは多様な用途に使用可能である。例えば、図１に示すように、目標物１２は、移動機構２７（例えばローラー）の周囲に設けられたコンベヤー表面２６を有し、その表面上にスプレーされた大量の粒子を捕集する方法を提供する。換言すれば、コンベヤー表面２６が矢印２１の方向に移動したときに、粒子をコンベヤー表面２６から除去し、後の処理及び使用の少なくとも一方に備えて捕集容器２９の中に集めることができる。
【００２６】
同様に、ここではさらには言及しないが、このような粒子は、コーティング目的、又は表面層及び表面構造の形成目的のために、表面に直接的に沈澱させることができる。このような場合、粒子は、表面から除去されるのでなく、その一部を形成することになる。
【００２７】
本発明の１つ以上の実施例において、スプレー状粒子２２は、例えば皮膚、創傷若しくは火傷の表面若しくは領域、又は体腔等の腔部内に適用されるような、生物学的活性成分であってもよい。体腔は、人間等の動物の呼吸器系のようないかなる体腔でもよい。このような粒子は、そのような表面又は領域に何層でも施すことができる。さらに、生物学的活性成分は、そのような表面又は領域に付着する基体であってもよい。
【００２８】
さらに、目標物１２は、吸入治療に使用されるような吸入剤のための容器であってもよい。このように、スプレー状粒子２２は、容器目標物１２の中に入れられる。このようにして、スプレー状材料は、例えば人間等の動物の呼吸器系に粉砕された材料を供給することができる。このような吸入技術により、使用者に対して口又は鼻からナノ粒子を供給できる。
【００２９】
このような用途に供される生物学的活性成分としては、鎮痛剤、防腐薬、抗生物質、抗真菌薬、抗菌薬、駆虫剤等の製薬製剤化合物、蛋白質分解酵素等の創面切除剤、細胞等の生物学的生成物、主要細胞活性を促進すべく細胞質分裂活性を刺激する、例えば樹状突起成長を刺激するサイトカイン、線維芽細胞増殖因子（ＦＧＦ）、上皮増殖因子（ＥＧＦ）、変換増殖因子（ＴＧＦ）及び天然組織の修復にとって重要な一連の作用を促進し、さもなくば制御するのに使用可能な他の因子等の増殖因子、ＤＮＡ若しくは他の遺伝形質のような多核酸、細胞、ペプチド、ポリペプチド、インシュリン、補助剤（例えば、医薬品の効果を増強または促進するために加えられる薬理学的薬剤、又は抗原反応を増強する免疫製剤）、免疫抑制剤若しくは刺激剤、表面結合剤若しくは表面認識剤、表面蛋白質、並びに界面活性剤等が挙げられる。上記のものは、各種の活性成分の例示的列挙に過ぎず、本発明において制限的なものではない。
【００３０】
さらに、生成される粒子は、以下に述べる通り、複数のノズル又は各ノズル構造体２０の開口部を使用することにより、複数の活性成分及び他の複数の材料の少なくとも一方から形成可能である。例として、生物学的活性成分は、本発明に係る例えば時限解放カプセル材料を使用するポリマーの中に完全に封入されてもよい。
【００３１】
本発明のさらなる実施形態においては、スプレー状粒子２２は、経口摂取可能なカプセル及び錠剤等を形成するための製造プロセスにて使用可能である。例えばカプセルは、活性成分の時限解放を提供する粒子を有することができる。
【００３２】
さらに以下に、ナノ粒子技術を利用するいくつかの用途について詳述する。しかし本発明は、大量のナノ粒子を多様な用途に提供することについて有益であり、さらに以下に述べるようなの特定の用途例に制限されるものではないことが理解されるであろう。他の多様な用途については、先に引用したＣｏｆｆｅｅの米国特許６，１０５，５７１号にも記載されており、これをもって本願明細書への記載に変える。
【００３３】
例えば、コーティングされた薬剤ナノ粒子は、本発明に従って製造可能である。このような薬剤ナノ粒子は、適当な賦形剤でコーティングされた活性成分を有することができる。本発明が提供するのは、他の粒子（例えば微小球体）に比べて大きい表面積を有するナノ粒子であるので、そのようなナノ粒子は、細胞性エンドサイトーシスメカニズムによって論じることができ、腸壁を通しての“裸の”分子の吸収（例えばＣＹＰ４５０Ａ仲介による代謝、Ｐ糖蛋白質仲介による腸管腔内への薬剤流出）に対する生化学的バリヤーを防止することができる。
【００３４】
ナノ粒子を薬剤吸収のための媒体として使用できることは、一般に胃腸管に極めて吸収されにくいインシュリン等の蛋白質薬剤にも適用可能である。高分子を含む比較的大きい球体の摂取が近年行われてきており、ナノ粒子の大きさに縮径されるとともに、ナノカプセルに封入された蛋白質の吸収効果は改善されるであろう。
【００３５】
さらになお、全体を図１に示す粒子生成器１０によって生成されたナノ粒子の吸収効果が改善されることにより、賦形剤材料、例えば賦形剤粉末は、目標表面１２、例えばコンベヤー表面２６上に配置することができる。次に、スプレー状粒子２２は、目標表面１２の賦形剤材料と結合するように提供可能である。以降のプロセスは、いかなる周知の方法又は技術によるものであっても、賦形剤材料とその上にスプレーされた活性成分とを結合させ、有用な形状、例えば錠剤、カプセル等の形状にするために使用することができる。
【００３６】
賦形剤材料は、製剤の形や稠度等の種々の機能を提供するために生成された粒子と共に使用可能な材料を指す。例えば、賦形剤材料は、乳糖、澱粉、メチルセルロース、ポリマー材料、又は、例えば、カプセルや錠剤の形、凝集、組織、味、活性成分の吸収場所への移送、酸攻撃防止に影響する有用な流動特性、潤滑性若しくは例えば時限解放特性等の他の吸収特性のような多様な機能を有する適当な材料を含んでよい。
【００３７】
さらに、例えば、特にニューロン軸索がそのシナプスターゲット領域へと特徴的に成長することを考慮すると、スプレー状荷電粒子２２の神経学的用途も想像できる。成人有機体における相互連結ニューロンの複合回路は、胚発達の間に、ニューロン細胞本体から胚組織を経てシナプスターゲットに至る軸索伸展、又は無数の精密な伸長によって形成される。成長する軸索の先端には、成長錐体と呼ばれる運動性小器官があり、これらが、ガイダンスキューと呼ばれる環境分子（典型的には糖蛋白質）と相互作用する。成長錐体の表面レセプターはガイダンスキューを検出し、特に成長錐体の前進を促進するか又は抑制する細胞内変化を惹起する。相異なる軸索が通る特別な通路は、相異なる種類のニューロンの成長錐体の上に示されるガイダンスキューレセプターの類別によって定められる。ガイダンスキューがそのレセプターに結合することにより、アクチンフィラメント及び微小管の細胞骨格系を調整する細胞内メッセージが惹起され、細胞骨格系は軸索成長を推進する。アクチンフィラメント及び微小管の動的組立て及び組織化により、胚組織を通しての軸索成長の速度と方向が定められる。
【００３８】
多くのガイダンスキューに、細胞外マトリックス又は他の細胞の表面に結合した状態の成長錐体が会合する。成長錐体はおそらく、複数のガイダンスキューに同時に会合し、結果として、ガイダンスキューからの複雑な時間的刺激及び空間的刺激の統合を表すような挙動を示す。個々の成長錐体が、軸索から４０ミクロン又は５０ミクロン延びる三次元空間の中でガイダンスキューを検出する。糸状足プローブと呼ばれる細い一時的な細胞質突起が成長錐体から外へ延び、膜結合レセプターを介して環境ガイダンスキューと会合する。局在する糸状足と成長錐体から何ミクロンも離れた位置にあるガイダンスキューとの相互作用が、どのようにして成長錐体の本体に中継される信号に変換されるのか、そこでどのようにして細胞骨格の組織と力動が調整されるのかについては、ほとんど知られていない。本発明は、ガイダンスキューの小さいスケールパターンの作成に利用可能であり、それにより、表面結合ガイダンスキューが成長錐体とどのように相互作用するのかを調べて、軸索開通の根底にある挙動を突き止めることが可能になる。このような情報から、胚発達期間及び胎児発達期間の軸索成長錐体の挙動を決定する基本的メカニズムが明らかにされる。さらに、このような情報は、神経組織損傷後の軸索再生を促進する臨床的用途を創出する上でも有用となり得る。
【００３９】
例えば、本発明の別の実施形態においては、スプレー状粒子２２からの荷電ナノ粒子を、画定された電荷パターン（例えば増殖因子活性成分を沈澱させるための電荷パターン）が表面に形成された基体の上に集めることができる。このような画定された電荷パターンは、例えば接触荷電操作またはナノプリント操作によって形成することができる。換言すれば、荷電されたナノ粒子と反対の電荷を有する電荷パターンを、スプレー２２によって荷電されたナノ粒子が前記パターン上に捕集可能であるように形成することができる。このようにして、ナノ粒子の活性成分を使って、ニューロン軸索を目標領域に対して成長させることができる。
【００４０】
図２は、図１に全体を示したような粒子生成システム１０において使用できるエレクトロスプレー分配装置５２の一実施例を示す。エレクトロスプレー分配装置５２は、各ノズル構造体５４からのスプレー状荷電粒子６８を発生させるための複数のノズル構造体５４を有する。エレクトロスプレー分配装置５２は、原材料７７を、例えばスプレー状荷電粒子６８の発生に使用する目的でノズル構造体５４の各々に同時に提供するために、原材料保持装置６０を有する。
【００４１】
単一のエレクトロスプレーノズル構造体の場合は、ノズル構造体のエンベロープの範囲内でスプレー状粒子６８を発生させるときに、限られた送り速度の原材料しか供給できない。この限られた原材料の供給量は、１つ以上の多様な形に互いに束ねられた複数のノズル構造体５４を使用することによって増やすことができる。例えば、“ｎ”個のノズル構造体を使って供給量を“ｎ”倍に増やすことが可能である。さらに本発明は、以下に述べるように、例えば直径７センチメートル又は１０センチメートルの小さい領域の中で、例えば毛細管のようなノズル構造体を１，０００個も使用することを可能にする。ノズル構造体５４は、別個のスプレー状粒子６８を各々提供し、それによりナノ粒子の大量生産のための処理量が増加する。
【００４２】
緊密に束ねられたノズル構造体から高電荷ナノ粒子をスプレーする技術における様々な試みの１つは、１つのノズル構造体からのナノ粒子が他の隣接するノズル構造体に及ぼす空間電荷効果を克服することである。図６に示すように、複数のノズル構造体の種々の配置に関して言えば、一般に、円錐状噴出形態を形成するためにノズル構造体５４に対して必要な電圧は、ノズル間隔が狭まるにつれて増大する。しかしながら、ノズル構造体と電界形成に使用される第２電極との間の高電圧のアーキングが問題になることがあるので、より低い電圧で操作することが好ましい。従って、互いのノズル間隔が狭いノズル構造体でありながら、円錐状の噴流形成に高電圧を要しない複数のノズル構造体装置が望まれる。
【００４３】
図２に示すように、各ノズル構造体５４、例えば毛細管５９は、軸線５１に沿って分配端部６９まで延びる開口部５３を画定する。開口部５３は、軸線５１に直交しかつ軸線５１を中心とする断面を有する。ここで使用される場合、ノズル間距離（Ｌ）は、ノズル構造体５４の中心軸５１の相互間の距離として定義される。
【００４４】
図６は、図３Ａ〜３Ｃに示す３つのノズルパターンについて、ノズル間距離の関数として必要な電圧を示す。例えば、グラフ曲線２００は、図３Ａにて全体を表されたノズル構造体の矩形パターンに対応し、グラフ曲線２０２は、図３Ｂにて全体を描かれたノズル構造体の菱形パターンに対応し、グラフ曲線２０４は、図３Ｃにて、また図４においても全体を描かれたノズル構造体の円形パターンに対応している。
【００４５】
一般に、ある実施例において、矢印２０３で示された単一の毛細管５９について円錐状噴流を得るために必要な電圧は、約７５００ボルトである。ナノ粒子のスプレーに必要な円錐状噴出形態を形成するためには、ノズル間距離（Ｌ）が狭まるにつれて、高電荷ナノ粒子をノズル構造体５４から“追い出す”ためにより高い電圧が必要とされる。究極的に、必要な電圧は破壊電界（約１８，０００ボルト）に達し、これによってノズル間距離の最小値が決定される。これは、線２０６によって約２ミリメートルのところに表されている。
【００４６】
ノズル間距離（Ｌ）はまた、ノズル構造体５４が有する開口部５３の臨界寸法（ＣＤ）（例えば軸線５１に対して直交する開口部５３の断面直径）にも影響される。例えば、図２に示すように、毛細管５９は、各々がノズル構造体５４の軸線５１に沿って分配端部６９まで延びるように設けられる。ノズル構造体５４におけるＣＤは、開口部５３の直径、すなわち分配端部６９にて形成されるスプレーの起点である開口部の断面直径である。
【００４７】
本発明によれば、複数のノズル構造体５４が、例えばノズル構造体から第２電極にアーキングするような単一電極になることを回避するためには、ノズル構造体５４の間の距離は一定のノズル間距離（Ｌ）でなければならない。本発明によれば、ノズル間距離（Ｌ）のＣＤに対する比、すなわちＬ／ＣＤは２以上であることが好ましい。換言すれば、図２に示すように、軸線５１に直交する開口部５３の直径に対するノズル間距離（Ｌ）の比が２以上であることが好ましい。
【００４８】
エレクトロスプレー分配装置５２のノズル構造体５４の各々が、荷電スプレーに高濃度の荷電粒子を供給する。一般に、スプレー内の荷電粒子の濃度は、立方センチメートル当たりの粒子数（粒子個数／ｃｃ）で表すと、約１０５個／ｃｃ〜１０１２個／ｃｃの範囲内である。空間電荷効果、すなわち荷電粒子の電荷反発作用により生じる効果により、同じ極性の電荷を有する実質的に分散したスプレー状粒子に、図２に示すようなスプレー領域（Ｄ）全体にわたってほぼ均一に分布する粒子が供給される。
【００４９】
ここに使用される場合、実質的に分散した粒子とは、加えられた静電斥力により分離させられた均一粒径及び不均一粒径の少なくとも一方の粒子のことを指す。従って、エレクトロスプレープロセスは、首尾一貫した再生可能な移送プロセスである。さらに、スプレーの荷電粒子は互いに反発するので、粒子の凝集が防止される。その結果、粒径はより均一になる。
【００５０】
一般に、図２に示すような装置によれば、電荷は、形成された電界７９において、例えば活性成分を含む溶液の蒸発を通して電荷をスプレー状粒子に集中させることによって加えられる。換言すれば、例えば原材料７７は、活性成分の懸濁液又は溶解した活性成分を含む溶液であってもよい。この懸濁液又は溶液は、次にエレクトロスプレー分配装置５２から分配される。例えば、微小滴の活性成分が分配される。換言すれば、スプレーされている組成液または懸濁液について、スプレーされた液体は概ね蒸発し、その液体部分の電荷は粒子（例えば活性成分粒子）に集中される。その結果、スプレー状荷電粒子６８は以下にさらに述べるようになる。
【００５１】
図２は、全体としてノズル構造体５４の各々からスプレー状粒子６８を発生させるためのエレクトロスプレー分配装置５２の動作を図式的に示している。ノズル構造体５４の各々が、原材料保持装置６０から流れる組成液を受容する。例えば、原材料保持装置６０は、懸濁又は溶解された薬剤活性成分を有する組成液７７を有することができる。
【００５２】
一般に、導電性材料５６（例えば導電板）は、ノズル構造体５４の各々を特別な位置に配置する。導電性材料５６は、高圧電源１７３への接続に適合している。ノズル構造体５４の各々は、導電性構造体（例えば図２に例示されるような毛細管５９）を有する。導電性構造体は、組成液７７の流れを内部に受容するためのオリフィス、例えば開口部５３（例えば溢流式チャンバー等において画定された毛細管の開口部またはオリフィス）を画定する。
【００５３】
原材料保持装置６０としては、本発明に従って種々の装置が使用可能であるが、組成液７７を複数のノズル構造体５４の全てに供給する単一の保持装置を使用することが好ましい。しかしながら、多種多様な組成液を相異なるノズル構造体５４に供給すべく、多種多様な保持装置を数に関係なく使用してもよいことが理解されるであろう。
【００５４】
組成液７７は、開口部５３を通して押込まれ又は吸込まれて（例えばポンプにより押込まれて）、ノズル構造体５４の分配端部６９に供給されることが好ましい。好ましくは、矢印６４にて略示された圧縮ガス源（例えば組成液７７と反応しない不活性ガス源）が設けられ、それにより、組成液７７が押圧されて、流体がノズル構造体５４の開口部５３を通って強制的に流れる。そのような組成液の流れは、圧縮ガス供給源６４を使うことにより生じることが好ましいが、他の方法を使ってそのような流れを生じさせてもよい。例えば、組成液７７に力（例えば空圧力）を加えたプレートを使用しても、ノズル構造体の各々に対してシリンジポンプを使用してもよい。
【００５５】
導電性構造体５６によって位置決めされ、これに電気的に結合されたノズル構造体５４はエレクトロスプレー分配装置５２の第１電極として機能し、各ノズル構造体の分配端部６９は、電荷を有する微小滴を目標物７１すなわちその表面７６に向けて分配するように位置決めされる。図２の例示的な実施形態においては、電界７９を形成するために、目標物７１は第２電極構造（例えば接地された目標物７１）として機能する。第１電極である導電性構造体５６と、第１電極から電気絶縁された第２電極又は接地目標構造体７１との間には、電位差が与えられる。電極は１つ以上の導電性要素を用いて形成可能であり、このような電極は多種多様な構造の１つを有することができることは、当業者に理解されるであろう。
【００５６】
一般に、作動中は、組成液７７の流れはノズル構造体５４の開口部５３を通して供給される（例えば開口部５３を通して押込まれ又は吸込まれる）。開口部５３の直径が約６ミクロンから約２ミリメートルまでの好適な範囲内にあるような分配端部６９においては、メニスカスが形成される。ノズル構造体５４に電気的に結合された第１電極である導電性構造体５６と地面８１に接続された第２電極である目標構造体７１との間に、電位差が与えられて不均一電界７９が形成される。例えば、第２電極である目標構造体７１が接地された状態にて第１電極である導電性構造体５６に高い正電圧を印加できる。さらに、例えば、４ｋＶ／ｃｍより大きい電界強度を提供するような電圧差を使用することが好ましい。
【００５７】
ここで使用される不均一電界とは、２つの電極間の電位差によって形成された電界をいう。不均一電界は少なくとも幾つかの電界線を有し、それらの電界線は、他方の電極に比べて一方の電極により多く局部的に集中する（例えば、第２電極又は接地目標表面７１に比べて分配端部６９により多く集中する）。換言すれば、例えば電界線の少なくとも幾つかは、開口部５３の中心を通る縦軸５１から離れている。さらに、例えば接地された目標電極は、分配端部６９の前方に位置するとともに、ある程度の大きさを有すること及び少なくとも一部が縦軸５１から離れた位置にあることの少なくとも一方の特徴を有する。種々の実施形態おいては、第２電極としては、１つ以上のリング電極、プレート電極、接地された目標表面等が可能である。
【００５８】
組成液が活性成分を含む場合、組成液７７は、ノズル構造体５４の開口部５３を通って流れる。一般に、開口部５３へ供給された組成液７７は導電性を有する。組成液７７が開口部又はオリフィス５３を通って進むにつれて、自らの間に電界を形成する第１電極及び第２電極の間の電位差により、液体から電荷極性の一方が除去される。すなわち、電極５６に高い正電圧が印加されると、負の電荷は除去され、正電荷を有する微小滴は分配端部６９から分配されていく。例えば、分配端部６９のメニスカスは、不均一電界７９の力がメニスカスの表面張力を均衡させたときに、円錐状の噴流を形成して活性成分を含むスプレー状の微小滴を分配することができる。スプレー状の微小滴はさらに、不均一電界７９においてより多くの正電荷を有する。
【００５９】
微小滴が蒸発するにつれて、微小滴の電荷は活性成分に集中し、その結果、スプレー状の荷電粒子となる。微小滴の電荷の量、すなわち蒸発後の粒子における電荷の量は、少なくとも、微小滴をスプレーするために使用される組成液の導電率、組成液の表面張力、組成液の誘電率、及び組成液の供給流量に基づく。一般に、特定の粒子に集中する電荷は、微小滴が破損し又は破壊されなければ、微小滴が保持可能な最大電荷の約８０〜約９５％の範囲内、すなわちレイリー電荷リミットの約８０％〜約９５％の範囲内である。１００％の場合は、電気的な力が微小滴の表面張力に勝り、その結果小滴が崩壊する。不均一電界はまた、粒子の閉じ込め及び方向付けの少なくとも一方に役立つ。さもなくば粒子は、空間電荷効果により無規則な方向に進むことになる。
【００６０】
当業者には、印加された電圧を逆転させてもよいことが理解されるであろう。例えば、第１電極は、第２電極に印加された高い正電圧を有して接地されてもよい。このような場合、粒子表面には負の電荷が集中する。さらに、他のいかなる形態の電圧であっても、不均一電界を形成してスプレー状荷電粒子を発生させるような電圧であれば、使用可能である。
【００６１】
不均一電界は、多様な装置によって形成可能である。例えば、第２電極は、ノズル構造体５４の分配端部６９からスプレー６８の形態を形成すべく接地され配置されたいかなる導電性材料（例えば、接地されたリング電極、賦形剤材料を保持する接地された目標表面、吸入装置として使用できるように接地された容器等）であってもよい。第２電極はまた、ノズル構造体５４のちょうど前方の位置、又はノズル構造体５４からかなり離れて目標表面７６に近接する位置等の、様々な位置に配置可能である。
【００６２】
電界強度は、第１電極及び第２電極の間の距離の調節により調節される。電界強度が異なると、スプレー状粒子６８の空間電荷効果が少なくとも部分的な原因となって、結果的にスプレー状粒子が供給される領域Ｄが相対的に異なる。当業者には、電界強度の調節を容易にするために、エレクトロスプレー分配装置５２の１つ以上の構成要素が他の構成要素に関して相対移動されてもよい（例えば目標表面がノズル構造体５４に関して相対移動されてもよく、又はその逆の関係の相対移動であってもよい）ことが理解されるであろう。
【００６３】
原材料保持装置６０からの組成液７７は、作動可能なときのノズル構造体５４に、好ましくは圧縮ガス供給源６４の制御の下で供給される。上述したように、この流れは、液体ポンプ（例えばシリンジポンプ、重力送りポンプ、圧力調整式液体リザーバー等）、質量流量コントローラー、又は、当業者に知られるような（例えば組成液７７のような原材料を複数のノズル構造体５４に供給するのに適した）他の全ての流量制御装置を使って制御することができる。
【００６４】
組成液の流れは、分配装置５２によって霧状の微小滴にされる。霧状化は、微小滴を生成する周知の技術によって行うことができる。微小滴は、好ましくは約１０ナノメートル以上の公称直径を有し、より好ましくは約２０ナノメートル〜約１０マイクロメートルの公称直径を有し、さらにより好ましくは約３０ナノメートル〜約１マイクロメートルの公称直径を有する。静電噴霧が使用されることが好ましい。しかし、例えば圧力調節式噴霧器、超音波噴霧器、液圧ノズル等のような他の噴霧装置も、適切な噴霧を行うことができる。先に述べたように、約１０ナノメートル〜約２ミクロンの範囲内の公称直径を有する微小滴がエレクトロスプレーにより生成可能である。生成される小滴の大きさには、参考文献の中で述べられたような種々の要因（例えば毛細管サイズ、液体供給流量、分配装置、周囲ガスの性質等）が影響する。当業者には、これらのファクターを変更して所望の大きさの微小滴を生成することができることが理解されるであろう。
【００６５】
複数のノズル構造体５４（例えば毛細管電極５９及び第２電極目標物７１）の間に異なる電位差を与えることにより、異なる作動形態を達成することができる。例えば、第２電極目標物７１が接地された状態において導電性構造体５６を介して毛細管電極に高い正電圧７３を加えると、スプレー６８に比較的高い正電荷が与えられる。このような場合、第２電極７１は、地面８１に接続されてもよいし、第２電極７１に接続される負電圧を有してもよい。例えば、印加された電圧は、電界が形成される媒体において許容される最大電界強度によって制限される。例えば、電界強度が約３０ｋＶ／ｃｍより大きい場合は、大気中にアークが発生することになる。しかしながら、ノズル構造体の周囲でＣＯ２、ＳＦ６等のシースガス（ｓｈｅａｔｈ ｇａｓ）を使用することによって許容電界強度を増大させることができる。
【００６６】
先に引用した論文に述べられているように、比較的大きい電位差を与えることにより、作動形態として脈動形態又は円錐状噴流形態が達成される。円錐状噴流形態においては、円錐状の液体メニスカスが分配端部６９にて形成され、脈動形態においては、液体メニスカスの形状が円錐形状と円形状との間を交互に切り替わる。他方、比較的小さい電位差を毛細管電極５９及び第２電極７１の間に与えることにより、分配端部からの滴下が生じる。本発明によれば、毛細管５９のオリフィス又は開口部５３にて形成される円錐状噴流８３からなるスプレーが好ましい。
【００６７】
さらに以下に述べるように、エレクトロスプレー分配装置としては多様な装置が好適であり得るが、分配装置５２は、ノズル構造体５４の各々（例えば毛細管５９）からスプレー６８を発生させるために、好適な材料（例えばプラチナ、シリカ等）から作製された毛細管５９を有することが好ましい。例として、この毛細管は、約６マイクロメートル〜約２．５ミリメートルの好適な範囲内の外径、及び約６マイクロメートル〜約２ミリメートルの好適な範囲内の内径を有することができる。
【００６８】
さらに、分配装置５２は、各毛細管の周囲にケーシング（例えば同心管）を有し、又は分配装置５２の周囲にケーシング（例えば装置５２のスプレー部を囲繞するハウジング）を有することができる。このケーシングは、例えばＣＯ２、ＳＦ６等のシースガスを毛細管５９の周囲に提供して、毛細管について静電破壊電圧を増大させるために使用することができ、それにより例えばコロナ放電が防止される。このようなシースガスの使用は、表面張力の大きい液体（例えば脱イオン水）を用いてスプレーを生成するときに特に有益である。
【００６９】
ノズル構造体５４のいくつかの配置について、以下にさらに詳述する。好ましくは、本発明によれば、複数のノズル構造体５４の配置により、全てのノズル構造体からのスプレー状粒子は、その粒子が約２ｇ／分〜約５０ｇ／分の範囲内の流量にて供給されるように提供される。このような流量は、薬剤活性成分粒子のような１つ以上の多様な用途又は後処理において使用される粒子を、望ましい量だけ供給するものである。
【００７０】
複数のノズル構造体５４は、１つ以上の多種多様な配置にて提供可能である。例として、このような配置のいくつかの実施形態を図３〜図５に示す。
【００７１】
図３Ａは、矩形パターン配置９０を示す。矩形パターン配置９０は、１列に整列したノズル構造体９２を有する。ノズル間距離９３及び９４は、このようなノズル構造体９２の間では一般に異なる。
【００７２】
図３Ｂは、ノズル構造体の菱形パターン配置１００を示す。菱形パターン配置１００は、ノズル間距離１０４及び１０６を有する菱形形状に配置されたノズル構造体１０２を有する。ノズル間距離１０４及び１０６は、このようなノズル構造体１０２の間では等しくない。
【００７３】
図３Ｃは、ノズル構造体１２５の円形パターン配置を示す。ノズル構造体１２５の円形パターン配置は、軸線１２１に沿って配置された中央ノズル構造体１２２、複数のノズル構造体１２５からなる外側リング１２４、及び中央ノズル構造体１２２と外側リング１２４との間に位置する複数のノズル構造体１２５からなる１つ以上の内側リング１２６を有する。複数のノズル構造体の外側リング１２４及び複数のノズル構造体の１つ以上の内側リング１２６は、中央ノズル構造体１２２について同心である。
【００７４】
円形パターン配置１２０における複数のノズル構造体１２５は、ノズル間距離１２８だけ互いに離れている。本発明によれば、１つ以上の内側リングが有するノズル構造体１２５の各々は、隣接するノズル構造体１２５から実質的に等しいノズル間距離（Ｌ）だけ離れていることが好ましい。
【００７５】
ここに使用される場合、実質的に等しいノズル間距離とは、あるノズル構造体にて形成されたスプレー状粒子の空間電荷効果が隣接するノズル構造体にほぼ等価の効果を与えるようなノズル構造体間の距離と概ね等しい距離のことをいう。例えば、中央ノズル構造体１２２にて形成されたスプレー状粒子は、隣接する内側リング１２６の隣接ノズル構造体１２７に対して、隣接する内側リング１２６のノズル構造体１３９から形成されたスプレー状粒子と同等の効果を与える。このような方法で、ノズル間距離（Ｌ）が実質的に等しいことにより、中央ノズル構造体１２２及び内側リング１２６のノズル構造体１２５の各々にほぼ等価の空間電荷効果が与えられる。外側リング１２４のノズル構造体１２５は隣接するノズル構造体を両側には有さないことから、外側リング１２４のノズル構造体１２５に与えられる空間電荷効果は幾分異なることは明らかである。
【００７６】
本発明は、参照符号１２８で示されるような実質的に等しいノズル間距離（Ｌ）を有する円形パターン配置１２０を使用することが好ましい。このことは、図３Ａ及び図３Ｂに示されるような、ノズル間距離が実質的に等しくない矩形パターン配置及び菱形パターン配置の少なくとも一方を使用することとは対照的である。
【００７７】
好ましくは、図４に示すように、ノズル構造体の分配端部６９は、単一のＸ−Ｙ平面に概ね含まれる。さらに、少なくとも１つの特殊な例示的実施形態において、ノズル構造体５４の各々は、毛細管先端部１５０まで延びる本体部分１４９を有する毛細管５９を具備する。換言すれば、毛細管先端部がすべて単一のＸ−Ｙ平面内に含まれることが好ましい。さらに、図４に示すように、毛細管５９の各々は、Ｚ軸に概ね平行なノズル構造体５４（図２参照）の中心軸５１に沿って通常は配置される。換言すれば、毛細管５９は、その先端部１５０がＸ−Ｙ平面内に含まれるように配置され、さらに、円形配置に配置されてＺ軸に沿って整合配置される。
【００７８】
図６に示すように、円形パターン配置１２０は、ノズル構造体５４について円錐状噴流形態を形成させるための必要電圧が最も小さい。このように、円形配置１２０が、電界を破壊せずに毛細管を束ねる上で最もコンパクトな配置であることは明白である。このような円形パターン配置１２０により、単一のスプレーノズルを操作する典型的領域である直径７〜１０センチメートルのディスク内に１，０００個のノズルを設けることが可能になる。従ってこのような高密度のノズル構造体により、処理量は１，０００倍以上に増大する場合がある。図３Ｃに示す線図は、複数のリングの使用を示しているが、追加的なノズル構造体１２５及びリングをこの円形配置１２０の中に設けてよいことから、同図は明らかに一定の縮尺で描かれていない。同様に、図３Ａ及び図３Ｂに示す配置も、一定の縮尺で描かれておらず、より多数のノズル構造体をそのような配置に収容することができる。
【００７９】
図５Ａ及び図５Ｂは、ノズル構造体の円錐形配置１６０の側面図及び底面図を示す。図５Ａに示すように、エレクトロスプレー分配装置１６２は例えば第１電極である導電板１６３を有し、導電板１６３は、例えば第１電極である複数の毛細管１７０に電気的に結合されて配置される。組成液保持装置１８４に保持された組成液１８６の流れは、圧縮ガス源１８８の制御の下で複数の毛細管１７０に供給され、負に維持された目標物１６５は、毛細管１７０の各々からスプレー状粒子を提供するために不均一電界を提供する。
【００８０】
毛細管１７０の円錐形配置１６４においては、相異なる内側リングが有する毛細管１７０は、中央毛細管１７４を通る軸線１７１に対して直交する複数の相異なる平面まで延びる。換言すれば、図５Ａ及び図５Ｂに示すように、毛細管１７０の第１内側リング１９０は、軸線１７１に対して直交する平面１７６まで延びる毛細管先端部１８０を有する。同様に、毛細管１７０の内側リング１９１は、軸線１７１に直交する平面１７８まで延びる毛細管先端部１８１を有し、同様に、毛細管１７０の内側リング１９２は、軸線１７１に直交する平面１７９まで延びる毛細管先端部１８２を有する。同様に、複数のノズル構造体の１つ以上の追加的な内側リング及び外側リングが、軸線１７１に直交する他の平面まで延び、それにより、円錐形配置１６４が形成される。中央毛細管の先端１７４は、図５Ａに示すような円錐の先端部に位置する。
【００８１】
本発明をノズル構造体の好適な配置に関して説明したが、当業者は、以上の説明から、他の多様な配置、例えば五角形、六角形などの配置も可能であることを理解するであろう。さらに本発明は、種々の適当なノズル構造体を使用できるので、そのような配置にて使用されるような種類の粒子のノズル構造だけに限定されるものではないことは明らかである。例として、様々なノズル構造体を全体的に既述したが、それ以外のノズル構造体を図７〜図１２に則して述べる。ここに述べる原理に従ってスプレー状粒子を提供するのに適したノズル構造体であれば、例えば、多様な円錐状噴流を提供するスリット構造体（例えば以下に述べるような柱を備えたもの又は備えていないもの）、他のノズル構造体の一部と一体的な部分を有する構造体等、いかなる構造体も使用可能である。
【００８２】
例えば、既述したように、プラチナ、シリコン等の好適な材料から作製された毛細管を使って、ここに述べたようなスプレー状粒子を提供することができる。好ましくは、そのような毛細管は、各毛細管の先端に電界を集中させるために、先端にテーパーを有する。
【００８３】
毛細管を使用するいくつかの例示的実施例を、図７及び図８に則して説明する。例えば図７は、部分３００の一形態の詳細図である。部分３００の少なくとも一部（例えば分配部３１４）は、図２に全体が示されているエレクトロスプレー分配装置５２のノズル構造体５４の一部として使用可能である。
【００８４】
図７に示すように、スプレー３２８は、貫通する軸線３０１を有するハウジング３０２によって画定されたチャンバー３０３の中にスプレーされる。ハウジング３０２は、第１端部３０４及び第２端部３０６を有し、それらの端部は軸線３０１の回りに配置された円筒壁を間に介して互いに連結される。ハウジング３０２は、真空排気可能な真空チャンバーであることが好ましい。ハウジング３０２は、一般には絶縁性材料から作製される。例えば円筒壁のエンクロージャー３０８は、内部が見られるようにプレキシガラス製の円筒壁であることが好ましく、一方第１端部３０４及び第２端部３０６は、様々な絶縁性材料から作製可能である。第１端部３０４はまた、電圧の印加を容易にするために例えば導電性材料５６のような導電性部分から形成されてもよく、毛細管３２０に接続されてもよい。
【００８５】
ハウジング３０２の第２端部３０６は、円筒壁３０８に接続された端要素３１１を有する。端要素３１１の上面３７０に関して、例えば第２電極の一部である目標プラットフォーム３１２が配置され、プラットフォームの上に目標材料、例えば賦形剤材料を配置することができる。プラットフォーム３１２の上には、例えば管、皿又は他のいかなる構造体も配置可能である。さらに、回転可能なマイクロメーター調節機構３１０が、端要素３１１の下面３７１を貫通してプラットフォーム３１２と接触するように設けられており、これにより、プラットフォーム３１２の高さが変更可能となる（例えば、目標物及び分配端部３８０の間の距離が調節可能となる）。プラットフォーム３１２は、例えばステンレス鋼のような導電性材料から作製され、分配端部３８０からスプレー３２８を発生させるための第２電極として機能することができる。
【００８６】
ハウジング３０２の第１端部３０４は、軸線３０１と同一の貫通する軸線に沿って延びる分配ヘッド３１６を有する。分配ヘッド３１６は、導電性プラットフォーム３１２と組み合わされてチャンバー３０３にてスプレー３２８を発生させるために使用される。分配ヘッド３１６は、軸線３１０と同一の貫通する軸線を有する毛細管３２０を具備する。毛細管３２０は、第１端部３０４の上面３８３にある導電性密封要素３３７によって開孔３８５の中に密封式に配置された第１端部３３０を有する。毛細管３２０はさらに、スプレー３２８を望み通りに分配できるように配置された第２端部３３２を有する。毛細管３２０は、例えばプラチナ、シリカ、ステンレス鋼等の好適な材料から作製可能であり、好適ないかなる大きさであってもよい。例えば、毛細管は、約８μｍ〜約２．５ｍｍの範囲内の外径、及び約６μｍ〜約２ｍｍの好適な範囲内の内径を有することが好ましい。より好ましくは、毛細管の内径は約１０μｍ〜約２００μｍの範囲内である。
【００８７】
さらに、分配ヘッド３１６は、図７に示すように、毛細管３２０と同心の実質的円筒形の細長い金属ケーシングであるノズル部分、すなわちケーシング３２２を有する。しかし、ケーシング３２２は導電性であっても非導電性であってもよい。さらにケーシング３２２は、毛細管３２０の回りにシースガスの流れを形成できるいかなる構造又は形状をも有することができる。同時に、この特別な実施形態においては、毛細管３２０及びケーシング３２２が、スプレー３２８を導電性プラットフォーム３１２に関するチャンバー内に提供するときに使用可能な分配ヘッド３１６の毛細管電極を形成する。ケーシング又はノズル部分３２２は、セクション３３５にてテーパーを有する第１端部分３３６を有し、これにより、第２端部分３３８はより細くなっている。第２端部分３３８は、テーパー状セクション３３５から延び、毛細管３２０の第２端部３３２と同心である。テーパー状セクション３３５が有する細い方の端部は、第１端部３０４の下面３８５から、約５ｍｍ〜約５ｃｍの好ましい距離だけ延びる。第２端部分３３８の外径は、約２ｍｍ〜約５ｍｍの範囲内であることが好ましく、第２端部分３３８の内径は、約０．１ｃｍ〜約０．２ｃｍの範囲内であることが好ましい。毛細管３２０の第２端部３３２は、金属ケーシング又はノズル部分３２２の第２端部分を越えて目標細胞３４０に向かって、好ましくは約２ｍｍ〜約５ｍｍの距離だけ延びる。ノズル部分３２２は、何らかの適当な金属材料又は非導電性材料（例えばステンレス鋼、黄銅、アルミナ、又は他の適当な導電性材料若しくは非導電性材料）から作製される。ノズル部分３２２は、スペーサー３２６又は他の間隙形成構造体によって毛細管３２０から間隔を空けて配置される。例えば、金属ケーシング３２２は、内部の毛細管３２０を心出しするためのネックを形成するために、ピンポイント又は窪みのような特定の部分にて変形させることができる。
【００８８】
毛細管電極は、多くの構造の１つを有することができる。しかし、主として重要であるのは、毛細管電極が不均一電界を作るための電極を提供することと、また、表面張力の大きい液体（例えば脱イオン水）をスプレーする場合、コロナ放電を防止すべく任意に毛細管周囲にガスシースを提供することとである。例えば、スプレーがチャンバーにて形成されるエレクトロスプレー装置の場合は、シースガスの流れる環状スペースを提供するために金属ケーシング３２２のようなケーシングを必要とする場合とは対照的に、毛細管電極がまさしく毛細管自体を有することができる。このような構造（例えば多数の毛細管を使用する複数のノズル構造）においては、コロナ放電防止のためにチャンバーをガスで溢れさせることができる。さらに、表面張力の大きい液体以外の液体をスプレーするときは、ガスシースは必要とされない。
【００８９】
電気陰性ガス（例えばＣＯ２、ＳＦ６等）を流入させて毛細管３２０の周囲にガスシースを形成するために、ハウジング３０２の第１端部３０４にガス入口３４８が設けられる。この入口は、電気陰性ガスの流れを毛細管３２０及びノズル部分３２２の間の開孔３５０の中に方向付けるように形成されている。このガスシースにより、印加された電圧は、コロナ放電することなくより高いレベルに上昇する（例えば毛細管電極についての静電破壊電圧が上昇する）。端部３０４の全部又は一部は、電圧をかけ易くするために導電性材料で形成されてもよいし、毛細管電極に接続されてもよい。例えば、密封エレメント３３７は非導電性であってもよいが、好ましくは、電圧をかけ易くするために導電性材料で形成されるか又は毛細管電極に接続される。
【００９０】
第１端部３０４はさらに、ガスをチャンバー３０３から排出するための出口ポート３５４を有する。例えば出口ポート３５４は、第１端部３０４にて画定された円形チャンバー３８９の中に開口することができ、円形チャンバー３８９は、ガスがチャンバー３０３から出口ポート３５４を通って外へ流出できるように一連の穴を有する底面板３９０を具備する。チャンバー３０３を真空排気によって減圧できるようにするために、出口ポート３５４に真空ポンプを接続することができる。例えば、チャンバー内の圧力は約１気圧から約０．１気圧までの範囲内であることが好ましい。さらに、毛細管３２０及びノズル部分３２２の間にガスシースを設ける代わりに、又はそれに加えて、出口ポート３５４を通してチャンバー３０３をガスで溢れさせて、毛細管電極についての静電破壊電圧を増大させることもできる。
【００９１】
ある実施例においては、出口ポート３５４を通してチャンバー３０３がガスで溢れ、次に、約５ｃｃ／分〜約２００ｃｃ／分の好適な範囲内の流量が出口ポート３５４を通して連続的に流れる。溢れたチャンバーからガスを出すために、チャンバー３０３に通じるいかなるポート、例えばチャンバー内の圧力の感知に有効であるようなポート（図示せず）も使用可能である。チャンバー３０３が溢れさせられているときは、毛細管３２０及びノズル部分３２２の間のガスシースは必要でなくともよい。このように、チャンバーを溢れさせることは、毛細管３２０及びノズル部分３２２の間にガスシースのようなものを使用することの代わりとなる。
【００９２】
チャンバー３０３においてスプレー３２８を形成するために、例えば懸濁液が用意され、毛細管３２０の第１端部３３０に受容される。懸濁液の流量は、約０．０１μｌ／分〜約５μｌ／分の範囲内であることが好ましい。好ましくは、比較的高い電圧、例えば約２０００〜６０００ボルトの範囲内の電圧が、電気的に接地される毛細管３２０に関するプラットフォーム３１２（又はその逆）に印加され、それによりスプレー装置の第１電極及び第２電極の間の電位差が確保される。この特別な実施例においては、毛細管３２０、金属ケーシング３２２及び密封エレメント３３７は導電性である。スプレー３２８は、既述したような作動形態ごとに、毛細管３２０の第２端部３３２の分配端部３８０の前方にて形成される。電極間の電位差によってその電極間に電界が形成され、その結果、分配端部３８０に形成されたメニスカスにおいて比較的小さいフィラメントが形成される一方で、懸濁液が目標物に向けて下方に引寄せられる。
【００９３】
図８は、図７の分配ヘッド３１６の代替である毛細管電極装置４００の詳細図である。この代替の毛細管装置４００の説明を簡潔にするために、図７の要素に対応する図８の要素には同じ参照符号が付されている。一般的に、代替の毛細管電極装置４００は、図７に示す単一の毛細管３２０の代用品又は置換品である。
【００９４】
毛細管電極装置４００は、スプレーされた組成液又は懸濁液を受容するために、軸線３０１と一致する軸線を有する第１毛細管４１２を有する。さらに、第２毛細管４１４は第１毛細管４１２と同心である。内側及び外側の毛細管４１２、４１４の間の環状のスペース４８７は、第２組成液の流れを分配先端部４９５に方向付けするために使用され、これにより、その前方にてスプレーが形成される。分配先端部４９５からスプレー状の微小滴を発生させるために、例えば電解質溶液、コーティング材料又はカプセル材料を分配先端部に提供することができる。第２組成液の流れは、分配先端部４９５の近傍にて懸濁液（すなわち第１組成液）と接触するように環状スペース４８７の中に方向付けられる。
【００９５】
より詳細には、ハウジング部分４３０は、ハウジング部分４３０の第１端部４８０から第２端部４８２まで延びる開孔４８３を有する。入口ポート４２０は開孔４８３の中に開口している。入口ポート４２０は、毛細管４１２の周囲の環状スペース４８７の中に方向付けられた第２組成液４２２の流れを受容する。第１毛細管４１２は、第１端部４１３及び第２端部４１５を有する。毛細管４１２は、概ねＴ字形の構造のハウジング部分４３０が有する開孔４８３の中に配置される。毛細管４１２の第１端部４１３は、ハウジング部分４３０の第１端部４８０にある導電性要素４３１を用いて、ハウジング４３０に対して密封される。毛細管４１２は、ハウジング部分４３０の第２端部４８２から延び、第２毛細管４１４とともに環状スペース４８７を形成する。
【００９６】
第２毛細管４１４は、第１端部４９０と第２端部４９１を有する。第２毛細管４１４は、第１毛細管４１２と同心になるように配置される。第１毛細管４１２の第１端部４９０は、導電性要素４３２を用いてハウジング部分４３０の第２端部４８２に連結される。さらに、第２毛細管４１４の第２端部４９１は、スペーサー３２６によってノズル部分３２２に関する平面内に保持される。第２毛細管４１４は、第１毛細管４１２を越えて目標物の方向に、予め定めた距離、好ましくは約０．２ｍｍ〜約１ｍｍだけ延びる。分配先端部４９５から第１毛細管を越えて延びる第２毛細管４１４の一部は、安定したスプレーパターン及び作動形態、すなわち首尾一貫したスプレーパターンを得るために、６０°〜７５°の角度のテーパーを有する。テーパーがない場合は、間欠的な動作が生じる場合がある。さらに、第２毛細管４１４は、ノズル部分３２２の第２端部３３８を越えて予め定めた距離（ｄ５）、好ましくは約２ｍｍ〜約５ｍｍだけ延びる。第１毛細管４１２は、図７の毛細管３２０と同様の好ましい直径を有する。第１毛細管と同心の第２毛細管は、約５３３．４μｍ〜約５４６．１μｍまでの好ましい外径と、約３９３．７μｍ〜約４３１．８μｍの好ましい内径とを有する。第２毛細管４１４の先端にあるギャップｄ６は、約１０μｍ〜約８０μｍの範囲内であることが好ましい。他の好適な構造パラメータ値は、図７に則して述べたものに概ね等しい。このような構造においては、装置の分配先端部４９５からスプレーを発生させるために二重の液体流れが提供される。さらに、図７に則して述べたような入口ポート３４８を通してガスシースが提供されてもよい。さらになお、第１毛細管４１２は第２毛細管４１４の端部を過ぎて延びてもよい（例えば、第１毛細管４１２の端部に形成された分配端部は、第２毛細管４１４の端部よりも目標物に近い）。換言すれば、第１組成液、例えば懸濁液は、分配先端部４９５から出ていく前に第２組成液と接触してもよいし、第１毛細管４１２の端部から出た直後に第２組成液と接触してもよい。さらに、第２毛細管は、第２組成液を分配先端部に提供するためのスペースを形成するために他の多様な構造を有することができ、例えば、必ずしも毛細管構造でなくてもよい。
【００９７】
二重毛細管構造体は、コーティングされた活性成分粒子をスプレーし、又は２つ以上の成分を有する粒子を生成するために使用することができる。例えば、活性成分は第１組成液により用意可能であり、コーティング材料（例えば時限解放ポリマー）は第２組成液により用意可能である。コーティング材料は、スプレーされたときに、活性成分を少なくとも部分的に包み込む。
【００９８】
さらに、第２組成液は、粒子に集中させられた電荷を調節するために特別な導電率を有する電解質溶液であってもよく、例えば、第１組成液と互換性のある組成液であってもよいし、そうでなくともよい。このような電解質液の導電率は、約６０μΩ−１／ｃｍ〜約８０，０００μΩ−１／ｃｍの範囲内であることが好ましい。粒径は、粒子の導電率の制御により制御することができる。例えば、導電率が上がると、粒径は小さくなる。
【００９９】
ノズル構造体は、図９に示すようなノズル構造体を提供する代替的方法を使って、ここに述べた複数のノズル構造体装置の１つ以上において提供可能である。図１の粒子生成システムにて使用可能なエレクトロスプレー分配装置５０２は、複数のノズル構造体５０６を有する。複数のノズル構造体５０６は、単一の一体的な導電性材料５０４（例えばマイクロ加工板）によって提供されることが好ましい。導電性材料又はマイクロ加工板５０４は、組成液保持装置５２２の一部、例えば底面５２３を形成することができる。組成液保持装置５２２は、組成液５２４を収容し、組成液５２４の流れをノズル構造体５０６の各々に提供するためのものである。例えば、既述のように、圧縮ガス供給源５２６は、組成液５２４を複数のノズル構造体５０６のオリフィス又は開口部５２５の各々に供給するために使用することができる。複数のノズル構造体５０６に形成される導電性材料５０４と目標物５２０との間に与えられた電位差により、複数のノズル構造体５０６の分配端部５１３にて円錐状噴流５１７（図１０参照）が形成され、これにより、スプレー状粒子５１９が提供される。
【０１００】
図１０は、図９のノズル構造体５０６の１つをさらに詳細に示している。ノズル構造体５０６は、オリフィス又は開口部５２５を画定するテーパー部分５１６を有する。ノズル構造体５０６の開口部５２５は、軸線５０１に沿って延びる。テーパー部分５１６は、組成液５２４を受容して十分な流れを開口部５２５内に提供するために、内側、すなわち組成液に関して内側の内側テーパー面５０９を有する。テーパー部分５１６は、外側テーパー面５０８をさらに有する。外側テーパー面５０８及び内側テーパー面５０９は、概ね平行な形状を有する互いに反対側の表面であることが好ましい。換言すれば、それらのテーパーは、軸線５０１に直交する概ね板状の導電性材料５０４に対して同じ角度を有する。外側テーパー面５０８は、目標物５２０に向かって分配端部５１３まで延びる。電位差が与えられた状態で操作するときは、この分配端部にて円錐状の噴流が形成される。
【０１０１】
図１１及び図１２は、エレクトロスプレー分配装置５５２の他の実施形態を図式的に示す。分配装置５５２は、図９〜図１０に示されたものと同様の方法で複数のノズル構造体５５６を有するが、二重の開口部構造を有する。この実施形態においては、本装置は、図８に則して述べたような複数の同心の毛細管を使って行われる方法と同様の方法にて使用可能である。
【０１０２】
図１１に示すように、分配装置５５２は、装置５５２の第１電極として作用する２つの概ね導電板状の構造体５８４及び５８５を有する。導電板状構造体５８４及び５８５は、それらの間を組成液供給源５７２からの組成液５７３が流通できるように分離させられる。板状構造体５８４及び５８５は、二重の開口式ノズル構造体５５６が設けられるように形成される。ノズル構造体５５６の各々は、第１電極（すなわち導電板状構造体５８４及び５８５の少なくとも一方）と目標物５５４との間に適当な電位差が与えられたときに、円錐状噴流５６０を形成する。このように、スプレー状粒子５６２が各ノズル構造体５５６の分配端部５８２（図１２参照）にて提供又は形成される。
【０１０３】
再度、圧縮ガス５６８が加えられると、保持装置５６４に保持された組成液５６６はノズル構造体５５６の各々を流通するように提供される。組成液５６６は、組成液５７３と同一であってもよいし異なっていてもよい。好ましくは、組成液５６６は組成液５７３と異なる。例えば、先に述べたように、組成液５６６は医療目的の活性成分を有することができ、組成液５７３は、時限解放材料（例えばポリマー）のような賦形剤材料又はコーティング材料を有することができる。このような組成液を用いて、コーティングされた粒子をノズル構造体５５６の各々からスプレーすることができる。
【０１０４】
図１２は、分配装置５５２において使用されるノズル構造体５５６の１つの詳細図である。図１２に示すように、第１導電板構造体５８４は、第１組成液５６６が流通する開口部５９６を画定する。第１導電板構造体５８４及び第２板構造体５８５は、それらの間に第２組成液５７３を受容するためのスペース又は溝５７０を提供する。第２組成液５７３は、第２導電板構造体５８５によって画定された開口部５９４にて第１組成液５６６と会合する。２つの組成液は、開口部５９４、５９６及び溝５７０を画定する構造に応じて、溝５７０又は開口部５９４のいずれかにて互いに接触することができる。
【０１０５】
第１導電板構造体５８４は、軸線５５３に沿って開口部５９６を画定するテーパー部分５８６を有する。テーパー部分５８６は、組成液５６６を受容するような内側（すなわち組成液５６６に関して内側）のテーパー表面５９８と、この内側表面５９８と好ましくは同様のテーパーを有する外側表面５９７とを有する。外側表面５９７は、目標物５５４に向かって、溝５７０内の出口５７４まで延びる。
【０１０６】
同様に、導電板構造体５８５は、軸線５５３に沿って開口部５９４を画定するテーパー部分５８８を有する。テーパー部分５８８は、出口５７４を介して提供された第１組成液５６６及び第２組成液５７３を受容する内側表面５９１を有する。テーパー部分５８８は、分配端部５８２まで延びる外側テーパー面５９０をさらに有するため、導電板構造体５８５、５８８と目標物５５４との間に電位差が与えられたときに円錐状噴流５６０が分配端部５８２にて形成される。
【０１０７】
導電板に単純な穴をあけることによっては、そのオリフィスにて円錐状の噴流が形成されないであろうことが理解される。図９〜図１２に示すように、ここに示されるノズル構造体の分配端部にて円錐状噴流を形成するためには、ノズル構造体の各々は、板状構造体からの突起物を具備しなければならない。換言すれば、そのような板からの突起物又は延伸物を提供する図９〜図１２に示すようなノズル構造体のテーパー部分が、そのような突起構造物の先端にて円錐状噴流を形成できるようになっていることが要求される。そのような板状構造体は極めて僅少な公差にてマイクロ加工することができるので、ノズル構造体の間の空間をより狭めることができる。
【０１０８】
先に述べたように、ノズル構造体の分配端部にて形成されたスプレー状のナノ粒子は一般に高度に荷電される。このことが起こる理由は、ノズル構造体が円錐状噴流形態にて操作されるときに印加される電圧の電位がさらに高くなるからである。電圧の電位がさらに高くなるため、場合によっては、コロナ放電及び電圧破壊が生じて円錐状噴流が破壊される。図１３に示すように、また他の実施形態からも分かるように、分離構造体、例えば構造体６１４を用いて、各ノズル構造体を隣接するノズル構造体から絶縁し、高電荷ナノ粒子による空間電荷効果を低減させることが可能である。この分離構造体の技術により、多数のノズル構造体を小さい領域に包含できる１つの方法が提供される。
【０１０９】
図１３は、そのような絶縁技術を採用したエレクトロスプレー分配装置６００を示している。エレクトロスプレー分配装置６００は、ハウジング６０１内にスプレーするように配置された複数のノズル構造体６０４を有する。ノズル構造体６０４の各々には毛細管６０６が挿入され、毛細管６０６は導電板６０８に電気的に結合され、これにより、毛細管６０６及び接地された目標物６１５の間に電位差を与えることができる。毛細管６０６の各々により、その分配端部６１９にて円錐状噴流６１８が形成可能になる。毛細管６０６は、保持装置６１２に保持された組成液６１３の流れを、例えば圧縮ガス供給源６１６の制御下にて提供される。
【０１１０】
各ノズル構造体６０４の分配端部６１９の各々を互いに絶縁するために、分離構造体又はリブセパレーター６１４が設けられる。この分離構造体６１４は、毛細管６０６が挿入される導電板６０８と一体であってもよいし、導電板６０８から分離されていてもよい。分離構造体６１４には種々の構造が使用可能である。例えば、図１３に示すように、板６０８から延びる分離構造体は、毛細管６０６の各々の間に設けられる。当業者には、複数の分配端部６１９が互いに適切に絶縁される限り、そのような分離構造体６１４はいかなる形状又は大きさのものを使用してもよいことが理解されるであろう。一般に、また好ましくは、分離構造体は、分配端部６１９（毛細管６０６の使用に関していえばその先端）より低い位置まで延びる。このようにして、円錐状噴流が各ノズル構造体６０４の分配端部にて形成される。
【０１１１】
分離構造体６１４は、例えばテフロン、プラスチック等のような、いかなる絶縁材料から作製されてもよい。空間電荷効果は分離構造体６１４、すなわち複数のノズル構造体の間の空間電荷効果によって低減されるため、より均一に分散したスプレー状粒子が提供される。このことは、このような分離構造体６１４の使用によって低電圧操作が可能となることに一部起因する。
【０１１２】
当業者には、分離構造体６１４を有する装置が、少なくとも部分的にノズル構造体の形状又は構造に依存することが理解されるであろう。換言すれば、矩形パターンのノズル構造体を使用する場合は、直線状の分離体が使用可能である。同様に、円形配置のノズル構造体を使用する場合は、分離体は円形構造を有する必要がある。
【０１１３】
分離構造体は、上述した以外の実施形態においても示されている。例えば、図１１は、導電板構造体５８５から延びてノズル構造体５５６を分離させる延長分離体５５８を示す。同様に、図９に示すように、延長分離体５１２は、導電板構造体５０４から延びてノズル構造体５０６を分離させる。
【０１１４】
また、図１３には、スプレーされた粒子の運動を容易にするシースをハウジング６０１内に提供するガス供給源６２１が示されている。例えば、ガス供給源６２１は、ＣＯ２のような不活性ガスを有するガスシースを提供することも、先に述べたような他の適当なガスを提供することもできる。このようなガスシースは、より高い電界強度をアーキングすることなしに使用できるようにするために使用可能であり、さらに、粒子を運び去るために提供されてもよい。このようなガスシースは、ここに述べるいかなる形状にて提供されてもよい。
【０１１５】
他の代替の分配装置７００を図１４Ａ〜１４Ｂに示す。この代替の配列においては、軸方向の柱（ポスト）７１６が液体流れを案内するために使用される。ガイド柱７１６を円錐状噴流７２０の中心に配置することにより、円錐状噴流の形成が容易になる。図１４Ａは分配装置７００の側面の一例を示し、図１４Ｂは図１４Ａの分配装置の線１４Ｂ−１４Ｂにおける断面を示す。
【０１１６】
図１４Ａ〜１４Ｂに示すように、分配装置７００は、複数のノズル構造体７０８を設ける際に使用する複数の開口部７１２（例えば円形開口部）を形成された導電板７０６を有する。各開口部７１２及び導電板７０６は、ノズル構造体７０８の軸線７０１に対して概ね直交するように配置される。加工目的のため、このような開口部は溝部分７１４により接続されてもよい。
【０１１７】
ノズル構造７０８の各々は、開口部７１２の１つを用いて、開口部７１２の中心を通る軸線７０１に沿って柱部材７１６（例えば剛性の柱）を設けることによって形成される。柱部材７１６は先端部７２１を有し、先端部７２１は、導電板７０６を過ぎて開口部７１２を通って予め定めた距離だけ延び、ノズル構造体７０８を形成する。
【０１１８】
板構造体７０６は、組成液７０２を収容する組成液保持装置７０４の一部を形成することができる。組成液７０２が、ノズル構造体７０８の一部を形成する開口部７１２から、例えば圧縮ガス供給源７３０の制御により、又は制御下で押し出されると、組成液７０２は柱７１６に従って流れる。適当な圧力がガス供給源７３０により加えられ、板７０６及び目標物７１０の間に電位差が与えられることにより、柱部材７１６の先端部７２１にて円錐状噴流７２０が形成される。この円錐状噴流の結果としてスプレー状粒子７２２が提供される。
【０１１９】
図１５Ａ及び１５Ｂは、粒子生成のための粒子生成システム７５０の一例を示す。図１５Ａはシステム７５０の斜視図であり、図１５Ｂはシステム７５０の線１５Ｂ−１５Ｂにおける断面図である。
【０１２０】
粒子生成システム７５０は、軸線７５２に沿って配置される分配装置７６０を有する。分配装置７６０は円筒状の組成液保持装置７５４であり、複数のノズル構造体７５６が保持装置７５４の回りに延びる。ノズル構造体７５６の各々は、軸線７５２に対して直交する軸線７５７に沿って延びる。図１５Ｂに示すように、複数のノズル構造体７５７の軸線７５７は、軸線７５２に対して直交する実質的同一平面内に含まれるが、互いに平行ではない。このことは、先に述べた実施形態、すなわち、複数のノズル構造体のノズル軸が互いに平行である（例えばノズル軸がＺ軸に沿って整合配置されている）実施形態とは異なる。この非平行の配置により、ノズル構造体７５６の分配端部７６１にて追加的な分離が行われる。先に述べたいかなるノズル構造体も、図１５の実施形態に従って使用可能であることが理解されるであろう。
【０１２１】
提供されたノズル構造体７５６及びこれらに印加された高電圧７６３によって、ノズル構造体７５６と、内面７５９及び反対側の外面７７０を有する外側中空円筒体７５８との間に、不均一の電界が形成される。このように、この電界において円錐状噴流がノズル構造体７５６の分配端部７６１にて形成され、スプレー状粒子７６２が円筒部材７５８の内面７５９上に提供される。
【０１２２】
円筒部材７５８の内面７５９上にスプレーされた粒子について、そのような粒子を内面７５９から除去するために、スクレーパー７６８を設けることができる。軸線７５２に沿って延びるこのスクレーパー７６８は、円筒部材７５８を通って摺動可能な寸法を有する円筒体であり、それにより、スクレーパー７６８の外面７７７が円筒部材７５８の内面７５９と接触し、内面７５９からナノ粒子が除去される（例えば押し出される）。除去された粒子は捕集可能である。
【０１２３】
この粒子生成システム７５０は、所望の量の粒子を得るために使用可能な多種多様な生成・捕集機構の実施形態の１つに過ぎないことが理解されるであろう。本発明は、決して特定の捕集装置だけに限られるものではない。
【０１２４】
静電力によって円錐状噴流を提供する方法の代替として、そのような円錐状噴流を空気力学的な力によって形成する方法がある。この方法においては、スプレー状粒子の空間電荷に関する問題が排除される。図１６及び図１７は、空気力学的な力を使って円錐状噴流を形成する空気分配装置８００を示しており、この装置８００は、図１に示す粒子生成システムの一般的な実施形態において使用することができる。
【０１２５】
空気分配装置８００は、複数のノズル構造体８０６を設ける際に使用する開口部８４２が形成された板８４０を有する。空気分配装置８００の複数のノズル構造体８０６は、端部８１５を有する毛細管８１２を板８４０の開口部８４２の近傍に配置することにより提供される。毛細管８１２は、板８４０に対して概ね直交するように配置される。このような配置においては、図１７に則して後述するように、円錐状噴流８３１は複数のノズル構造体８０６の分配端部８１０にて形成可能であり、それにより、ノズル構造体８０６の各々からスプレー状粒子８０８が目標物８０４に提供される。
【０１２６】
円錐状噴流８３１を形成するためには、保持装置８２０に保持された組成液８２２を、例えば圧縮ガス供給源８２４の制御下で毛細管８１２に提供する。組成液８２２が毛細管８１２を通して押し出されると、ガス供給源８３０（好ましくは圧縮ガス供給源）は、各ノズル構造体８０６の開口部８４２を通して毛細管８１２の分配端部８１５の回りに圧縮ガス８３０を提供する。円錐状噴流形態は、図１７に則してさらに後述するように、開口部８４２を通って毛細管先端８１５の回りを流れる圧縮ガス８３０によって、各ノズル構造体の分配端部８１０において少なくとも部分的に提供される。
【０１２７】
図１７は、空気分配装置８００のノズル構造体８０６をより詳細に示している。ここに示すように、毛細管８１２は、本体部分８１３及び先端部８１５を有する。先端８１５は、僅かにテーパーを有することが好ましい。画定された開口部８４２を有する板８４０は、各開口部８４２を画定するテーパー領域８３９を有する。テーパー領域８３９は、内側、すなわち圧縮ガス８３０に関して内側の表面８４１を有し、これにより圧縮ガスを受容して、毛細管先端８１５に形成された組成液８２２のメニスカスに空気力学的な力を加えることができる。これにより、スプレー状粒子８０８を提供する円錐状噴流８３１が形成される。テーパー領域８３９は多様な形状の１つを具備できることが理解されるであろう。例えば、そのようなテーパー面８４１は、複数のテーパーを有していても、アーチ形状であっても、あるいはさらに、図９〜図１２に則して既述したように複数のテーパーを有する内面及び外面を具備していてもよい。
【０１２８】
さらに、毛細管に加えて他の構造を使うことにより、組成液を開口部８４２の近傍に提供することもできる。しかし、好ましくは、上面８３７の下方であって、板８４０において画定された開口部８４２内に配置された、先端部８１５を有する毛細管８１２が使用される。
【０１２９】
７０ミクロン程度のサイズの粒子を生成するために、空気力学的な円錐状噴流が示された。例えば、このような円錐状噴流はＡｆｏｎｓｏ  Ｍ．Ｇａｎａｎ−Ｃａｌｖｏの論文「医療用の呼吸可能なエアロゾルを生成する新しいマイクロ流体技術」（ジャーナル・オブ・エアロゾル・サイエンス”、第３０巻別冊１、５４１〜５４２頁）に記載されている。
【０１３０】
図８及び図１１に示したような二重毛細管構造体又は二重構造体は、図１６及び図１７に示した空気力学的構造体を用いて同様に実施可能である。例えば、図１１に示されたものと同様の方法で、ノズル構造体の各々に複数の開口部を設けることができる。このようにして、例えばコーティングされた粒子を生成することができる。
【０１３１】
ここに引用された特許、特許明細書及び参考文献は全て、各々が別々に記載されているかのように、それらの全体が本願明細書への記載に変わるものである。本発明は、例示的実施形態に則して説明されており、制限的な意味に解釈されることを意図するものではない。先に述べたように、他の様々な応用例において、本発明に従って生成された粒子の有益な特性を得るために、ここに述べたような技術が利用できることが当業者には理解されるであろう。本発明の実施形態について、以上の説明を参考にして様々な変更及び追加が可能であることが、当業者には明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】
粒子生成装置（例えば、本発明に係るエレクトロスプレー方法を使用したナノ粒子生成器）を表す全体図である。
【図２】
図１に全体的に示された粒子生成装置にて使用される複数のノズル構造体を有するエレクトロスプレー分配装置の１つの実施形態の全体概要図である。
【図３Ａ】
図２に例示されたエレクトロスプレー分配装置のような複数のノズル構造体のための他の配置を示す図である。
【図３Ｂ】
図２に例示されたエレクトロスプレー分配装置のような複数のノズル構造体のための他の配置を示す図である。
【図３Ｃ】
図２に例示されたエレクトロスプレー分配装置のような複数のノズル構造体のための他の配置を示す図である。
【図４】
図３Ｃに全体的に示された複数のノズル構造体のための円形配置の例示的な実施形態を示す図である。
【図５Ａ】
本発明に係る、円錐形配置である複数のノズル構造体の例示的側面図である。
【図５Ｂ】
本発明に係る、円錐形配置である複数のノズル構造体の例示的底面図である。
【図６】
複数のノズル構造体における円錐状噴流の形成に必要な電圧と、図３Ａ〜３Ｃに全体的に示された複数のノズル配置のためのノズル構造体間のノズル間距離との関係を示すグラフである。
【図７】
図２の複数のノズルを有するエレクトロスプレー分配装置に使用可能なノズル構造体の例示的実施形態の図である。
【図８】
図２の複数のノズルを有するエレクトロスプレー分配装置に使用可能な、二重流れ方法を用いた他のノズル構造体の実施形態の図である。
【図９】
図１に全体的に示された本発明に係る粒子生成装置にて使用可能な、本発明に係る複数のエレクトロスプレーノズル構造体を提供する他の構成を示す図である。
【図１０】
図９の構成に使用されるノズル構造体の例示的実施形態をより詳細に示す図である。
【図１１】
図１に全体的に示された本発明に係る粒子生成装置にて使用可能な、本発明に係る複数のエレクトロスプレーノズル構造体を提供する、さらに他の構成を示す図である。
【図１２】
図１１の構成に使用されるノズル構造体の例示的実施形態をより詳細に示す図である。
【図１３】
本発明に係るノズルの間に配置される分離構造体を具備する、複数のノズルを有するエレクトロスプレー分配装置の他の例示的実施形態の図である。
【図１４Ａ】
図１に全体的に示された本発明に係る複数のノズルを有する粒子生成装置にて使用可能な、他のエレクトロスプレー分配装置の側面図である。
【図１４Ｂ】
図１に全体的に示された本発明に係る複数のノズルを有する粒子生成装置にて使用可能な、他のエレクトロスプレー分配装置の断面図である。
【図１５Ａ】
本発明に係る複数のノズル構造体を用いた製造装置の例示的実施形態の斜視図である。
【図１５Ｂ】
本発明に係る複数のノズル構造体を用いた製造装置の例示的実施形態の断面図である。
【図１６】
エレクトロスプレー方法に対するものとして、空気を用いてスプレー状粒子を円錐状に噴出する複数のノズル構造体を有するとともに、図１の本発明に係る粒子生成装置にて使用可能な分配装置のさらなる他の構成を示す図である。
【図１７】
図１６の分配装置のノズル構造体の例示的実施形態をより詳細に示す図である。
【図１】
2004500975.tif 000003
【図６】
2004500975.tif 000004
【国際公開パンフレット】
2004500975.tif 000005
2004500975.tif 000006
2004500975.tif 000007
2004500975.tif 000008
2004500975.tif 000009
2004500975.tif 000010
2004500975.tif 000011
2004500975.tif 000012
2004500975.tif 000013
2004500975.tif 000014
2004500975.tif 000015
2004500975.tif 000016
2004500975.tif 000017
2004500975.tif 000018
2004500975.tif 000019
2004500975.tif 000020
2004500975.tif 000021
2004500975.tif 000022
2004500975.tif 000023
2004500975.tif 000024
2004500975.tif 000025
2004500975.tif 000026
2004500975.tif 000027
2004500975.tif 000028
2004500975.tif 000029
2004500975.tif 000030
2004500975.tif 000031
2004500975.tif 000032
2004500975.tif 000033
2004500975.tif 000034
2004500975.tif 000035
2004500975.tif 000036
2004500975.tif 000037
2004500975.tif 000038
2004500975.tif 000039
2004500975.tif 000040
2004500975.tif 000041
2004500975.tif 000042
2004500975.tif 000043
2004500975.tif 000044
2004500975.tif 000045
2004500975.tif 000046
2004500975.tif 000047
2004500975.tif 000048
2004500975.tif 000049
2004500975.tif 000050
2004500975.tif 000051
2004500975.tif 000052
2004500975.tif 000053
2004500975.tif 000054
2004500975.tif 000055
2004500975.tif 000056
2004500975.tif 000057
2004500975.tif 000058
2004500975.tif 000059
2004500975.tif 000060
2004500975.tif 000061
2004500975.tif 000062
2004500975.tif 000063
2004500975.tif 000064
2004500975.tif 000065
2004500975.tif 000066
2004500975.tif 000067
2004500975.tif 000068
2004500975.tif 000069
2004500975.tif 000070
2004500975.tif 000071
2004500975.tif 000072
2004500975.tif 000073
2004500975.tif 000074
【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
2004500975.tif 000075
2004500975.tif 000076
2004500975.tif 000077
2004500975.tif 000078
2004500975.tif 000079
2004500975.tif 000080
2004500975.tif 000081
2004500975.tif 000082
2004500975.tif 000083
2004500975.tif 000084
2004500975.tif 000085
2004500975.tif 000086
2004500975.tif 000087
2004500975.tif 000088
2004500975.tif 000089
2004500975.tif 000090
2004500975.tif 000091
2004500975.tif 000092
2004500975.tif 000093
2004500975.tif 000094
2004500975.tif 000095
2004500975.tif 000096
2004500975.tif 000097
2004500975.tif 000098
2004500975.tif 000099
2004500975.tif 000100
2004500975.tif 000101
2004500975.tif 000102
2004500975.tif 000103
2004500975.tif 000104
2004500975.tif 000105
2004500975.tif 000106
2004500975.tif 000107
2004500975.tif 000108
2004500975.tif 000109
2004500975.tif 000110
2004500975.tif 000111
2004500975.tif 000112
2004500975.tif 000113
2004500975.tif 000114
2004500975.tif 000115
2004500975.tif 000116
2004500975.tif 000117
2004500975.tif 000118
2004500975.tif 000119
2004500975.tif 000120
2004500975.tif 000121
2004500975.tif 000122
2004500975.tif 000123
2004500975.tif 000124
2004500975.tif 000125
2004500975.tif 000126
2004500975.tif 000127
2004500975.tif 000128
2004500975.tif 000129
2004500975.tif 000130
2004500975.tif 000131
2004500975.tif 000132
2004500975.tif 000133
2004500975.tif 000134
2004500975.tif 000135
2004500975.tif 000136
2004500975.tif 000137
2004500975.tif 000138
2004500975.tif 000139
2004500975.tif 000140
2004500975.tif 000141
2004500975.tif 000142
2004500975.tif 000143
2004500975.tif 000144
2004500975.tif 000145
【国際調査報告】
2004500975.tif 000146
2004500975.tif 000147
2004500975.tif 000148
2004500975.tif 000149