JPH06507836A - 超音波によるマイクロスプレー用ポータブル装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 超音波によるマイクロスプレー用ポータプル装置技術分野 本発明は超音波発生器、マイクロスプレーすべき液体の表面付近の少なくとも１ 点上に超音波を集束させるための手段、微小滴形成用チェンバー及び生成する微 小滴を拡散させるための手段を包含するマイクロスプレー用装置に関する。

背景技術 慣用の治療では治療すべき身体部分、通常は鼻、のどまたは気管支のような体内 部分に微小滴を施す必要がある場合、スプレー装置がかなり使用される。

加圧下にノズルを用いる気化器または円錐を用いる圧電スプレーのような機械的 スプレー化に基づく慣用のスプレー装置では、ある種の治療に有効であるに充分 なほど小さい直径の微小滴を得ることができない。

ここ数年微小滴のミストを生成させるために超音波スプレー技術が用いられてき ている。この技法では、超音波は液体浴中電気機械変換器を用いて生成される。

超音波ビームは水−空気インピーダンス中断が“音響ファウンティン”と呼ばれ る液体ジェットを生成する。

この現象は空洞形成またはジェット毛細管波の共鳴により生成される寸法３〜６ μｍの微小滴のミストを伴上記技法はフランス特許８９−１６．４２４号に出願 されており、そこでは超音波を使用して液体溶液をマイクロスプレー化して滴小 滴となして医学的前提における滅菌化するための消毒剤産物ミストを形成する方 法および装置が記載されている。しかし前記特許に記載された種類の装置は、超 音波か液体内部で伝達されるゆえマイクロスプレー化には大量の液体を必要とす るという欠点がある。マイクロスプレーすべき液体が相当な量なので、液体を予 熱するためのシステムを見越して予見することが必要である。従ってかかる装置 は嵩高く、ムダが多くそして使用に際し高い注意を払う必要がある（アッセイ、 無菌化、清浄化、加熱温度・・・・）。

この欠点はマイクロスプレー用液体とは異なる伝播媒体中に超音波を集束させる ことにより一部分低減されている。すなわち、ドイツ特許ＤＢ−Ｂ−１，００３ ，１４７号では、マイクロスプレー化が起こるべきポイントと一致する中心に環 状の超音波波発生器を用いて超音波を集中させることにより集束を起こさせてい る。

他の種類の集束には、米国特許第３　、４３３．４６１号記載のフレスネル（Ｆ ｒｅｓｎｅｌ）型レンズを用いる超音波集中システムの使用が包含される。

これらシステムのすべては集束点で良好なスプレー化を得るには超音波分野の非 直線性を用いている。基本的周波数（発生器励起周波数）、上方調和および下方 調和の間のエネルギー分布は伝播媒体の伝播距離と共に変動する。従って集束点 で最大可能効果を得るには超音波の伝播距離は最小でなければならない。

その結果として、前出の特許に記載されるシステムは嵩高くて持運びできる装置 としての使用は意図されていないという欠点がある。

その上、ドイツ特許ＤＥ−Ｂ−１，００３，１４７号におけるような伝播液体に よるかまたは米国特許第３　、４３３．４６１号におけるようなフレスネルレン ズのいずれかにより、かなりの減衰後に超音波集束点で充分なエネルギーを得る には比較的強力な超音波発生源がなければならないので、超音波を発生させるに は多大な量のエネルギーを必要とする。これがなぜ前記した装置が外部発生源に 連結されそしてこれらを持運び可能となすための自動エネルギー源が何ら見越し ておかれないかの理由でしたがって本発明は、予熱を何ら要しない小型の、効率 的なマイクロスプレー装置によりこれら欠点をとり除くことを目的とする。

本発明の別の目的は、超音波の減衰が最小限まで低減された、超音波を用いるマ イクロスプレー装置を提供することである。

本発明のさらにもう一つの目的は、それ自身のエネルギー供給を備え、それによ り持運び可能となした、前記したようなマイクロスプレー装置を提供することで ある。

本発明はマイクロスプレー化すべき液体中のその表面付近の少なくとも１点に超 音波を集束させる手段が超音波を減衰させることなく伝播させる媒体でありそし てマイクロスプレーすべき液体が該伝播媒体を含有する容器と別個の貯留器中に ある、“音響ファウンティン”型のマイクロスプレー装置に関する。

好ましい形態の記載 本発明のマイクロスプレー装置の好ましい形態を示す図面に言及した以下の記載 を読むことにより、本発明はよりよく理解されよう。

図面に示されるとおり、本発明によるマイクロスプレー装置は超音波を減衰させ ることなく伝播させる媒体１３を含有するセル１２を備えたパッケージ１０を包 含する。キャビティ１４は圧電変換器のような電気機械的変換器１６により閉じ られる。変換器１６はバッテリー２０上を走行する電子回路１８により１〜５メ ガヘルツの周波数を供給される。次に変換器１６はセル１２中で超音波を発生す る。図面中矢印で示されるこれら超音波は放物線様型または放物線状円筒型の適 切な反射表面２２により集束される。超音波はマイクロスプレーすべき液体を含 有するカセット２４を通って送られて該液体中の表面付近の１点で集中する。こ うしてジェット形状の°゛音響ファウンティン”２６がカセット２４の開口部２ ８の上方でマイクロスプレーすべき液体の表面上に形成される。このジェット２ ６は最小の直径３〜６μｍを有する比較的均一な微小滴３０のミストを発生する 。このミストはベンチレーター３６により吸入者または拡散器の方へ移動する。

ここでは反射表面２２は放物線型であるが、用いられる周波数（基本および調和 ）は放射理論を用いるに充分には高くはないにしても（曲げ半径に比較して波長 か高すぎ）、波長等式に関連した積分放射等式を計数的に解くことによりこの表 面の形を最適化することかできる。

超音波を伝播させるための媒体１３は適正な速さの音響波を得るため、および前 記装置に重量付加することかないように、ｌに近い低密度の流体である必要があ る。この媒体は超音波を伝播媒体中に伝播させるのに最短可能距離を用いること により集束点で最大可能効率が得られるように高い非直線比を有しなければなら ない。このものは非圧縮性で、ポアソン比０．４９以上を有し、そして１ｄＢ／ ｃｍ以下の低い超音波減衰量でなければならない。従って、媒体中で超音波によ りカバーされる距離が４ｃｍ（ポータプル装置にとって良好な距離）である場合 、減衰は４ｄＢであろう。これらの特性を有する物質にはダウ　コーニング（Ｄ ｏｗ　Ｃｏｒｎｉｎｇ）Ｑ７２１６８ゲルまたはＱ７２２１８ゲルと一緒に０７ ２１６７ゲルのようなポリジメチルシロキサン型シリコーンゲル、またはアクリ ル性“スポンジ”型アクリルゲル、またはポリアクリルアミドが包含される。

伝播媒体としての前記特性を有する液体の使用は、漏出の問題あるいはそれらの 反射が原因で音響波の伝播を妨げる空気バブルの存在と結びついた問題がある場 合は避けるべきことに注意すべきである。

図面に示されるマイクロスプレー装置はマイクロスプレーすべき液体用にたった １個しか貯留器を存しないが、該装置はマイクロスプレー用の異なる液体を含有 するかおよび異なる特性を有する幾つかのかかる貯留器を有することかでき、こ れらは本発明の範囲内にある。同様に、超音波発生器が広い帯域を有する変換器 であって前記装置を広範囲のマイクロスプレー用液体に適合できるものであるマ イクロスプレー装置を設計することもできよう。

カセット２４の末端で、変換器１６により発生され表面２２により反射された超 音波が、セル１２中の伝播媒体と同一またはそれに非常に近接した音響インピー ダンスを存する物質で作られた膜３４を横断することに注意すべきである。この 膜は圧縮成形により成形された単一成分シリコーンエラストマーまたは射出によ り成形されたシリコーンエラストマーで作られているべきである。従って、超音 波の減衰はカセット２４の内側でマイクロスプレー用液体の横断時にのみ起こり つる。このように残存する超音波は集束点付近で最も効果的なまま残り、それに よりマイクロスプレー用液体を予熱する必要を排除できる。その上、超音波を減 衰させることなく伝達するための物質を含有するセルがマイクロスプレー用液体 と分離して存在するので、マイクロスプレー用液体を大量に必要とすることがな い。

本発明による装置は自動性で、マイクロスプレー用液体がより少量であることお よび予熱の必要がないおかげで嵩がなく、そしてそれゆえポータプル装置として 使用できることが判るであろう。装置中には超音波を伝播させるための物質が永 久に存在するため何ら滅菌または清浄化を必要としない。その上、カセットを容 易に取り替えることができるので、種々の液体のマイクロスプレー用に使用でき る。特に直径５μｍ以下の均一な微小滴を必要とする肺および耳鼻咽頭科での適 用に良好に適合する。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．超音波発生器（１６）、マイクロスプレーすべき液体の表面付近の少なくと も１点上に超音波を集中させるための手段（２２）を備えた超音波集束手段、微 小滴（３０）形成用チェンパーおよび生成した微小滴を拡散させるための手段（ ３２）を包含する微小滴形成用のマイクロスプレー用装置であって、前記マイク ロスプレーすべき液体は伝播媒体を含有する貯留器（１２）から分離して貯留器 （２４）中に保持されるマイクロスプレー用装置において、前記集束手段が超音 波を減衰させることなく伝播させるための媒体（１３）を含有し、それにより該 超音波を集束点で最も効果的に保持できることを特徴とする装置。 ２．マイクロスプレーすべき液体を含有する前記貯留器（２４）が、超音波を伝 播させるための媒体（１３）を含有するセル（１２）の上方に位置し、その一方 側（３４）は超音波が前記貯留器（２４）の末端を横切る場所で前記伝播媒体と 同じ音響インピーダンスを有する物質で作られていることを特徴とする請求の範 囲１記載の装置。 ３．マイクロスプレーすべき液体を含有する前記貯留器（２４）が取替え可能な カセットであることを特徴とする請求の範囲１または２記載の装置。 ４．前記伝播媒体が高い非直線性、０．４９以上のポアソン比および１ｄＢ／ｃ ｍ以下の超音波減衰係数を有することを特徴とする請求の範囲１または２記載の 装置。 ５．前記超音波伝播媒体（１３）がシリコーンゲルであることを特徴とする請求 の範囲４記載の装置。 ６．前記超音波発生器が圧電変換器であることを特徴とする前出の請求の範囲の いずれか１項記載の装置。 ７．種々のマイクロスプレーすべき液体を含有するマイクロスプレー用液体のた めの幾何かの貯留器（２４）、および種々の特性を有する幾何かの変換器を包含 することを特徴とする前出の請求の範囲のいずれか１項記載の装置。 ８．前記超音波発生器（１６）が、帯域の広い変換器を有していてそれにより前 記装置が広範囲のマイクロスプレー用液体に適合できることを特徴とする前出の 請求の範囲のいずれか１項記載の装置。