JPH08501979A - 噴霧ノズル及びフィルター並びに噴霧発生装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、流体から噴霧を発生させるのに用いる単純な形態のノズル組立体を提供するものであり、このノズル組立体は、第一の部材（11）であって、前記部材（11）の一面から材料を選択的に除去する電気又は化学エッチング或いは他の方法によって形成された一以上のノズル噴出口（14）、一以上の流体流入口（16）及びそれらを連絡する一以上の流路（15）を有する第一の部材と、前記第一の部材と協働して前記噴出口、流入口又は流路の壁を提供し、ノズル組立体のための流体流通路を形成する第二の部材（12）とを備えている。

Description

【発明の詳細な説明】 噴霧ノズル及びフィルター並びに噴霧発生装置 発明の背景 発明の分野 本発明は、噴霧ノズル及びフィルター付の斯かるノズルに関し、特に、例えば 吸入による薬剤の投与に適した細かい液滴の噴霧を生じさせる噴霧ノズル及びフ ィルター付の斯かるノズルに関し、斯かるノズルの製造に関し、斯かるノズルを 組み込んだ噴霧発生装置に関する。 先行技術の説明 流体に、高圧で狭いノズルを通過させると、非常に細かい液滴を形成させるこ とができることが（例えば、W091/14468から）公知である。WO91/14468は、紡糸 ノズルの製造において公知の方法等の方法を用いて必要なノズルを製造すること を提案している。これらのノズルは、例えば、炭化タングステンの針を用いて薄 い金属プレートに穿孔することにより製造されている。WO91/14468による装置の 用途の重要な領域は、吸入療法用のエアゾールの製造である。厳しい要求が、特 に、液滴の細かさに課されている。充分な量の薬剤が、肺に充分深く到達するこ とができるには、かなりの数の液滴が、6μm 未満のサイズを有していなければ ならないことが、移しい研究の間に、分っている。安全な治療のためには、装置 の個々のノズル片（pieces）が、各々同じ液滴スペクトルを生じさせることがで きなくてはならない。そうなってはじめて、所定服用量の薬剤が、所望の態様で 肺に送られることが確実になるためである。 ノズルの機械的製造に関しては、おそらくノズルの壁がさまざまな程度の粗さ のものであることに起因して、ノズルごとの障害になる偏差が、時としてある。 なかでも、上記のW091/14468の図８に示すような二頭ノズルを、必要な精度を以 て、製造するのは困難なことである。加えて、ノズル内の流体の流れを加速又は 減速する目的等で公知の方法を用いて断面の変化するノズルを得ること、或いは 衝撃要素又は渦発生装置を備えることは、容易なことではない。 PCT出願第GB91/00433号には、加圧噴射ガスを用いることなしに、流体から細 かい液滴の噴霧を形成するため、特に、薬剤の液滴が肺の下部に入り込むことが できるよう、使用者による吸入用に、10μm 未満の平均液滴サイズを有する流体 薬剤の噴霧を形成するための方法及び装置が記載されている。PCT出願第GB91/02 145号には、流体がノズルの孔を通過する際に、流体の流れに二次流れを誘発す ることにより、斯かる噴霧の形成を最適化することのできる方法及び装置が記載 されている。 斯かる方法及び装置の好ましい実施態様では、計量した投与量の流体薬剤を、 駆動バネの作用に抗してポンプ機構のシリンダ内のピストンを引っ込めることに より、貯蔵容器から圧力チャンバーに汲み込む。ピストン又はバネを、計量した 投与量の薬剤が、排出されるまで、ポンプの圧力チャンバー内の周囲圧力に保持 されるよう、係止され、そうでなければ、引っ込んだ又は待機（cocked）位置に 保持する。排出が必要な時には、ピストン又はバネを開放すると、バネがピスト ンを前方に駆動し、それにより、流体に急激な圧力の上昇を与え、流体をノズル の孔を通して排出させて液滴の噴霧を発生させる。 肺の下部に薬剤を施すのに必要な非常に細かい液滴は、細い孔サイズのノズル 及び高圧を用いることにより、典型的には、20μm 未満のノズル孔及び300ヘク トパスカルを越える圧力を用いて得られる。 斯かる細かい液滴を得るのに必要なノズルの孔は、多くの方法で形成すること ができ、例えば、金属プレートに穴を穿ってその穴を部分的に塞ぎ、流体がノズ ルの孔を通過する際に流体の流れに二次流れを生じさせる粗いリムを有する細い 孔を得ることによって形成することができる。しかしながら、ノズルの孔を形成 するのに用いるこれらの技術は、費用が高く、時間がかかり、しかも一定した結 果をもたらさず、使用に先立つ品質管理評価の間の構成要素の不合格につながる 顕微鏡の尺度での構成要素の精密な機械加工を必要とするか、又は装置の一貫し ない操作を必要とするかの何れかである。更に、装置が作動する時に、場合によ っては600ヘクトパスカルもの高さの、非常に高い圧力のサージに耐えることの できる必要性が、機械的に強い構成要素の使用を必要とする。やはり、このこと も装置のコストを嵩ませるものである。 PCT出願第GB91/02147には、一体の逆止め弁及びフィルターをノズル組立体に 組み込み、計量した投与量の流体を貯蔵容器から汲むためピストンが引っ込めら れた時に、排出ノズルを通って装置内に空気が吸引されるのを防止し、流体に連 行された固体粒子による細いノズル孔の閉塞を防止する構成の態様が説明されて いる。斯かる構成の好ましい態様では、円箇状のプラグが、ノズルのオリフィス のすぐ上流のチャンバーに押込嵌めされ、チャンバーの内壁とプラグの半径方向 に外側に向かう壁との間に環状の通路を提供している。この環状の通路は、ノズ ルの孔と等しいか又はそれよりも小さい半径寸法を有しており、そのため、細か いフィルターを提供し、そうでなければノズルの孔を閉塞することのある固体粒 子を除去する。この細い環状の通路は、また、流体の運動に抑制を加え、この抑 制は、ピストンがその前方への、即ち排出、ストロークに駆動され、流体をノズ ル孔を通じて外側に流す際に生じる高圧によって凌駕される。しかしながら、こ の流れの抑制は、ピストンが引っ込められた時に、流体が装置に逆流するのを防 止する。これは、貯蔵容器から圧力チャンバーに汲み入れられた新しい流体が、 空気又はプラグの下流のノズル組立体からの流体で汚染されるおそれを減少させ る。やはり、斯かる装置は、装置が作動する際の圧力サージに耐えることができ るよう、金属で製造しなければならず、そのため、構成要素の費用のかかる高精 度の機械加工を必要とする。 発明の概要 したがって、本発明の目的は、上記の問題を減少させ、高精度、低コストで製 造することのできる装置及びノズルの製造方法を提供することである。 本発明の一つの特徴によれば、互いに、場合により中間層によって、結合した 少なくとも二つのプレートからなる流体の噴霧のための一以上のノズル噴出口を 備えたノズルにおいて、 少なくともベースプレートが、ノズルの取り入れ口側とノズル噴出口を連絡す る溝構造を有していることを特徴とするノズルが提供される。 そのため、本発明の実施態様が、二以上のプレートからなるノズル（本明細書 においてノズル組立体とも称する）であって、それらのプレートのうちの少なく とも一つであるベースプレートには、取り入れ口側と、反対に配置された側に設 けられた噴霧器ノズル噴出口とをつなげる溝が形成されており、一方、通常は構 造化されていない他のプレート（カバープレート）が、ベースプレートの構造化 した面上に配置され、ベースプレートにしっかりと接合されるノズルを提供する ことができる。三つの層からなるノズル組立体が、例えば、構造化したシリコン プレート、平坦なシリコンカバープレート及びそれらの間の薄いガラスプレート からなるのがよい。もちろん、構造化したカバープレートを構造化していないベ ースプレートの上に配置してベースプレートとカバープレートの機能を逆にする こともできる。 ノズル組立体の凹みは、通常、長方形断面のものである。しかしながら、ノズ ル組立体を、本明細書で以下に説明する方法及び当業者に公知の関連する方法に よって製造する場合には、多数の変更態様が可能である。所望であれば、いろい ろなエッチング方法を用いることにより、別の断面の溝を備えたベースプレート を製造することもできる。 ベースプレートに加えてカバープレートを構造化すると、他の断面、例えば、 ほぼ円形の断面を得ることができる。ベースプレート及びカバープレートの両方 を構造化する場合には、両方のプレートに同じ構造を与えるのが通常である。ベ ースプレート及びカバープレートを、異なる態様で構造化するが、互いに協働す るようすれば、他の変更態様が可能である。 本発明の他の特徴によれば、流体の流れを発生させる手段によって供給された 流体の流れから液滴の噴霧を形成するためのノズル又はノズル組立体を備えてい る噴霧発生装置が提供され、このノズル組立体は、 ａ．第一の部材であって、その第一の面に、第一の部材の縁に位置する一以上 の流体噴出口に流体を供給するようになっている一以上の流体流入口が形成され 、噴出口は、流体噴出口によって流体噴出口を流れて通る流体の流れから液滴の 噴霧が形成されるような形態になっている第一の部材と、 ｂ．第二の部材であって、第一の部材の前記第一の面上に固定され、前記流体 流入口を、流体の流れが通じるように前記流体噴出口と連絡させるように各々が なっている一以上の溝を提供するため、第一の部材と協働するようになっており 、好ましくは、前記流体流入口と前記流体噴出口を連絡させる一以上の流体溝を 形成するため、前記第一の部材の前記第一の面に形成された一以上の溝と協働す る第二の部材と、 ｃ．前記流体流入口を、流体の流れを発生させる前記手段に接続するための手 段とを、備えている。 流体流通路は、流体噴出口の横断方向の寸法及び横断方向の断面積よりも小さ な横断方向の寸法及び横断方向の断面積を有していて流体中の固体粒子による閉 塞に対して噴出口を保護するためにフィルターとして作用する一以上の狭い孔部 分を、各々含んでいることが好ましい。狭い孔部分は、PCT出願第GB91/02147号 第二の記載されている種類の逆止め弁として作用する溝における流れの抑制もも たらす。 第一の部材は、ほぼ平面状の部材であり、流路、流体流入口及び流体噴出口は 、前記第一の部材の面に、流路の長手方向軸及び流入口の長手方向軸が前記面の 平面とほぼ平行に、噴出口の孔の平面は第一の部材の平面とほぼ垂直に、形成さ れているのが好ましく、前記第二の部材は、第一の部材とほぼ同じ平坦な形状と サイズのものであるのが好ましい第二のほぼ平面状の部材であることが好ましい 。 前記第一の部材の流体溝を、流れ発生装置に接続するための手段は、第一又は 第二の部材の縁に一以上の流体流入口を配置し、第一及び／又は第二の部材を流 れ発生装置に機械的に接続することのできる手段を備えることにより、例えば、 封止された押込み取付要素を流れ発生装置の流体噴出口に嵌入することによって 提供されるのが好ましい。その他、第一又は第二の部材の何れかの第二の面に固 定され、流体流を発生させる手段と流体が流れるように連通させるようになって いる流体溝が備わった第三の部材が備わっていてもよい。例えば、第三の部材は 、PCT出願第GB91/00433号に記載された種類のポンプ機構の流出口に装着する押 込み取付要素又はその他の取付要素であり、第一の部材の流体流入口と連通して いる孔を有する差し口を有するのがよい。差し口の孔は、斯かる装置においてポ ンプ機構のシリンダとして作用することができる。 本発明に係るノズル組立体は、ほぼ平坦な対向面を有する単純であるが正確に 再生産することのできる構成要素を得るため、レーザー、化学エッチング、フォ トレジスト又は微細成形技術（micro-forming art）で周知の他の表面彫刻技術 によって予め形成した適当な流路、流入口及び噴出口を有する構成要素から、積 層されたユニット式構造体として容易に形成することができる。これらの構成要 素 は、拡散結合、接着、溶接、締付又はそれらの構成要素を封止係合状態に互いに 固定するための他の適当な技術によって互いに固定することができ、随意、簡単 な組み立て技術によって封止リング又は他の封止インターフェイスを部材の間に 介在させて、互いに固定することができる。 本発明の更に別の特徴によれば、 ａ．ほぼ平面状であるのが好ましい第一の部材であって、一以上の流体流入口 が形成され、一以上の流体噴出口が前記第一の部材の縁に形成され、好ましくは 更に、一以上の流路が前記第一の部材の第一の面に前記面とほぼ平行に形成され 、流路は、流体流入口と流体噴出口を流体の流れが通じるように連絡しており、 好ましくは、フィルター及び逆止め弁として作用するようになっている一以上の 狭い孔部分を含んでいる第一の部材と、 ｂ．ほぼ平面状であることが好ましく、前記第一の部材とほぼ同じ平面形状及 びサイズのものであることが好ましい第二の部材であって、前記第一の部材の前 記第一の面上に位置し、前記第一の部材と協働して、前記流体流入口と前記流体 噴出口を流体の流れが通じるように連絡するための溝を、提供及び／又は存在す る場合には前記第一の部材の前記流路と共に形成する第二の部材と、 ｃ．前記第一の部材の流体流入口を、流体の流れを発生させる手段に流体の流 れが通じるように接続するための手段とを、 備えていることを特徴とするノズル組立体。 流体流入口、流体噴出口及び連絡流路は、全体が第一の部材の第一の面に形成 され、第二の部材は、溝を形成する壁を提供するため前記第一の面に固定される カバー部材であるのが好ましい。しかしながら、第二の部材に、連絡溝の一部又 は全部を備えることもでき、そのような場合には、第二の部材には流路が備わり 、第一の部材は、それらの流路のための閉じ壁を提供する。同様に、第二の部材 には、第二の部材に形成された流入口及び／又は噴出口の一部を備えることがで きる。例えば、第一及び第二の部材は、それらの対向する面に切削された流入口 、噴出口及び溝の鏡像の片方ずつを有することができ、それにより、それらの部 材を互いに固定すると所望の流入口、噴出口及び溝全体が形成される。 便宜上、以下、第一の面に形成された全深さの流入口、噴出口及び流路を有す る第一の部材、及び流入口、噴出口及び溝を完成するための壁を提供するほぼ平 坦な面を有する第二の部材に関して、本発明を説明する。 流体噴出口は、ノズル組立体の噴霧発生手段として作用する。したがって、こ れらの流体噴出口は、噴出口の孔を通過する流体の流れから液滴の噴霧を形成す るためには、PCT出願第GB91/02145号に記載されているような、粗な多角形又は 他の断面又は縁を有することのできる単純な細孔オリフィスであるのがよい。そ のため、孔は、三角、四角、或いは他の規則的又は不規則な多角形の形状を有す ることができ、1:1 〜10:1の孔の最大寸法対最小寸法比を有するのが好ましい。 孔のリップは粗いのがよく、このような場合には、孔は、部材と電極との間にア ークを点弧することにより第一の部材から材料を除去する電気スパッタ浸蝕技術 によって形成される。しかしながら、孔は、鋭いリップを有し、このリップによ って流体の流れが急激に方向を変えて流体の流れの本流に二次流れを生じさせる ことが好ましい。方向の変化は、90度にわたる総流体変化方向の少なくとも５％ 、好ましくは10〜30％と等価であるのが典型的である。方向の変化は、急激に生 じることが好ましく、特に、流れの巾の直径の５倍未満、好ましくは１倍未満、 の軸方向距離内で生じることが好ましい。斯かる方向の変化、又は二次流れは、 外側に向いたリップとは反対に軸方向に内側に向いたリップ、を有する孔、例え ば、孔が流れの進路に沿って分岐し、孔を通る流体の流れの意図する進路に対し て頂点が向けられている等辺三角形の平面形状を有する孔を形成することによっ ても得ることができる。その他、２本の流路を、第一の部材の平面領域内で交差 させ、第一の部材の縁に位置する流体噴出口の孔に通じる単一の流路に乱流を形 成することもできる。 その他、方向の変化は、孔に対してフラップ又は部分的な閉塞要素を形成する ことによって生じさせることができ、それにより、孔を通る流体の流れの少なく とも一部が、フラップ又は閉塞要素によって方向の急激な変化を受ける。斯かる フラップ又は閉塞要素は、流れの有効断面の10〜80％に作用する。二次流れ発生 要素の他の形態が、PCT出願第GB91/02145号に記載されており、その出願の主題 事項は、この参照により本明細書に組み込まれている。 流体噴出口が、噴出口の形状及び形態によって生じた二次流れにより噴霧を発 生させるように形成されている場合には、比較的大きな液滴、例えば30〜150μm の質量中央値液滴サイズが要求されている場合、25ヘクトパスカルのような低 い圧力を発生させる流れ発生装置を用いて満足な噴霧を発生させることができる ことが分っている。しかしながら、約20μm 未満の質量中央値サイズの液滴が必 要な場合には、通常、少なくとも50ヘクトパスカル、典型的には100〜400ヘクト パスカルの圧力を発生させる流れ発生装置を用いることが必要である。 液滴のサイズは、ノズル孔のサイズにも影響される。そのため、一般に、500 μm 未満、例えば50μm 以下の最大横断方向寸法の孔を用いることが望ましいこ とが分っている。細かい液滴サイズの噴霧が必要な場合には、最大横断方向孔寸 法は、30μm 未満であるのが好ましい。斯かる寸法は、5〜2500、例えば10〜500 平方ミクロンの断面積に相当する。粗大な噴霧が必要な場合には、孔サイズを、 100μm の最大横断方向寸法にまですることができる。 先に示したように、所望の噴霧を、二以上の流体の噴流を互いに衝突させるこ とによって、又は単一の噴流に関しては、噴流を固定衝突要素に衝突させること によっても形成することができる。この場合には、ノズル孔は、何等大量の二次 流れを生じさせる必要がなく、滑らかなリップのほぼ円形、正方形又は長方形の 孔を用いることができる。許容できる噴流を発生させるためには、50〜400ヘク トパスカルの流体圧を発生させる流れ発生装置、及び5〜100μmの最大横断方向 寸法を有する孔を用いることが好ましい。二つの衝突する噴流を用いる場合には 、噴流の飛行の経路は、衝突の箇所で60〜150度、好ましくは約90〜120度の角度 を挟んでいるのが好ましく、衝突は、流体噴出口の位置する第一の部材の縁の平 面から25〜500、例えば30〜100、μmで起こるのが好ましい。流体の噴流が、固 定衝突要素にぶつかる場合には、この衝突要素は、噴流の飛行の経路の噴流が個 々の液滴に分裂し始める手前の位置、典型的には、流体噴出口の1000μm 未満下 流の位置に配置されているのが好ましく、衝突要素が、自己清浄的でかなりの量 の流体をとどめないよう、衝突要素の表面は、噴流の飛行の経路に対して角をな しているのが好ましい。斯かる自己清浄的衝突要素の好適な態様が、PCT出願第G B92/0688号に記載されている。 互いに衝突して液滴の噴霧を形成する双つの流体の噴流を形成するための二つ の流体噴出口の使用に関して、本発明の実施態様を以下に説明する。 流体噴出口は、第一の部材に形成された流体入口及び流路を経て、流体の流れ 発生装置から圧力下の流体を供給される。流体入口は、第一の部材の縁にある流 入口を介して又はノズル組立体を流れ発生装置に取り付ける差し口を介して流れ 発生装置と直接流体が流れるように連通した第一の部材にある単純な円形又は他 の形状のチャンバーによってもたらされるのが好都合である。先に示したように 、この差し口は、流れ発生装置のポンプ機構の一部を形成することができ、第一 の部材の第二の部材を保持している面と反対側の面に取り付けられた第三の平面 状部材によって保持されているのがよい。しかしながら、第一の部材には、第一 の部材と一体に形成した差し口を、例えば、この部材の第二の面からの金属又は 他の管状の突出物として備えることもできる。 第三の部材が、それから延びる差し口を保持している本発明の実施態様も、以 下に説明する。 第一の部材の単一の流体入口チャンバーが、ノズル組立体に供給される流体の 全てを受け、流体を流体噴出口に送る（分配する）のが典型的である。所望であ れば、流体の流体噴出口への流れを一様にするのを補助するため、流体流入口を 、一以上の方向に長くすることができる。便宜上、単一のほぼ円形の入口チャン バーに関して、本発明を以下に説明する。 流入口は、一以上の溝を介して、流体を流体噴出口に供給する。先に述べたよ うに、これらの溝は、エッチング、彫刻することによって又は適当な流路を第一 の部材の面に、例えば第一及び第二の部材の間の界面に、これらの部材の向かい 合う面に凹みを形成するよう、細いワイヤ又は入手可能な材料のフィラメントを 挿入し、次いで、ワイヤ又はフィラメントを取り去って又は焼き取って流路及び 噴出口を形成することによって形成される。流路は、一般に流路の巾全体にわた って一様な材料の除去によって形成されるので、ほぼ方形の断面を有しているの が典型的である。 先に述べたように、流路は、流体噴出口の孔よりも狭い一以上の部分を有し、 PCT出願第GB91/02147号に記載の細孔通路と同様な態様で、それらの部分がフィ ルターとして作用し、流体噴出口を閉塞することのある固体粒子が噴出口に到達 するのを防止するのが好ましい。流路の斯かる細孔部分は、流体噴出口の断面寸 法の10〜80％の断面寸法を有しているのが好ましい。更に、流路の細孔部分は、 流路のその部分を通過する流体の流れに少なくとも0.5ヘクトパスカルの圧力低 下を生じさせ、ノズル組立体を通過する流体の流れを発生させるのに用いられる 任意のポンプ機構が引っ込む間に、狭い孔部分が流路から流体を引き戻すのを阻 止するのが好ましい。圧力低下は、ノズルから流れ発生装置への流体及び空気の 逆流を防止するのに必要な最小限であり、しかも、流路及び流体噴出口を通る加 圧流体の自由な流れに悪影響を与えないことが好ましい。最適な流れの制限は、 あらゆる所定の場合に関し、容易に決定することができるが、１〜３ヘクトパス カル以上の圧力低下を行なうのが通常である。 流路は、流体噴出口と直接連通していてもよいが、流路の狭い孔部分は、流体 流入口と、流体噴出口に流体を供給する充気チャンバーとの間に配置されるのが 好ましい。斯かる充気チャンバーは、一つを越える噴出口を用いる場合、例えば 、二つの噴出口を用いて互いに衝突する流体の二つの噴流を形成する場合に、流 体の流れの一様な配分を助ける。充気チャンバーは、例えば、流体の流れに渦を 発生させるための湾曲部又は他の壁形態を取り入れることにより、流体が噴出口 へと流れる際に流体に二次流れを形成するのを助けるような形態になっていても よい。 本ノズル組立体には、噴射ガスの膨張によって流体を容器から流出させる加圧 ガス又はエアゾール式のディスペンサー等の広範な流体の流れ発生装置に関する 用途がある。しかしながら、本ノズル組立体は、手動ポンプ機構によって生じた 流体の流れから噴霧を形成し、それにより噴射ガスの使用を回避することに、独 特の応用性のあるものである。ポンプ機構は、PCT出願第GB91/00433号に記載の 種類のものでよい。ノズル組立体は、任意の適当な手段、例えば、ネジ、差し込 み、押込み取付要素又は他の取付要素によってポンプの圧力ャンバーからの流出 口に取り付けられ、バネ又は他のエネルギー源が開放されて圧力チャンバー内の 圧力が上昇した時に、計量された投与量の流体を受ける。他の形態の流体の流れ 発生装置も、それらの装置が、流体噴出口を通じて流体を所望の質量中央値液滴 サイズの噴霧として排出するのに要する圧力上昇を得ることができるのであれ ば、用いることができる。 先に示したように、流体流入口は、第一の部材の厚みを貫いて延び、流体の流 れ発生装置と連通していてもよいが、流路、流体流入口、充気チャンバー及び流 体噴出口は、全て第一の部材の一方の面に形成されている。斯かる設計は、本発 明に要求される非常に精細な特徴を形成するよう正確に制御することのできるエ ッチング又は彫刻技術によって第一の部材の表面の要求される領域から必要な材 料を選択的に除去することにより製造するのに向いている。斯かる技術は、イン クジェット式プリンターヘッドの製造における流路及びノズル噴出口の形成に用 いられ、公知であり（例えば、米国特許第4915718号及びヨーロッパ特許出願第0 397441号参照）、一般に、マスクをフォトレシスト又は化学的にエッチングので きる材料に付すことと、材料を増感し、適当なエッチング材料を作用させること によって要求される領域の材料を除去することを含んでいる。その他、レーザー を用いて材料を焼き取ることにより、又は部材と電極との間にアークを点弧する ことにより、流路を形成することができる。第一の部材の表面に特徴を形成する ための他の方法、例えば、シリコン、セラミック又は金属プレートのフライス削 り又は細かい彫刻を用いてもよい。 斯かる技術は、第一の部材の表面の正確に規定された選択領域から正確に制御 された量の材料を除去して、無理なく、任意の所望形状の流路、流体噴出口又は 他の特徴を形成するのに用いることができる。斯かる技術は、平面状の表面に対 して特に好適であり、よって、特徴を形成する第一の部材の表面は、ほぼ平坦で あることが好ましい。しかしながら、それらの技術は、湾曲した又は凹凸のある 表面にも適用することができるため、所望であれは、第一の部材の表面は、平坦 である必要はない。 そのため、本発明に用いるためのノズル組立体は、斯かる技術に従来使用され ている広範な材料、例えば、フォトレジストプラスチック、シリコン、セラミッ ク、金属等から、斯かる技術によって製造するのに向いている。斯かる材料は、 かなりの精度で製造することができ、しばしば、支持枠構造又は他の構造体の必 要なしに、ノズル組立体に負荷される激しい圧力上昇に起因する応力に耐えるの に充分な強さがある。更に、ほぼ平坦な部材であれば、第一、第二及び第三の部 材を、容易に、互いに封止係合状態に固定することができる。そのため、金属、 シリコン又はセラミックプレートを、圧接により、又は適当な金属、例えば金、 のインターフェイスが部材の向かい合う面の間に配置され結合が熱及び圧力をか けることによって生じる拡散結合により容易に、互いに結合することができる。 斯かる拡散結合は、第一の部材の面における流路及び他の特徴の形状の歪がほと んど生じないため、ひとたび形成した特徴の精度が保たれるという利点を有する 。 その他、ノズル組立体の第一及び第二の部材を、接着剤、従来の超音波又は他 の溶接技術の使用により、或いはそれらの構成要素を一緒に機械的に緊締するこ とにより、所定の位置に固定することができる。所望であれば、封止リング又は ガスケットを向かい合う面の間に配置し、流体の密封を確実なものとすることが できる。しかしながら、部材の面がほぼ平坦な場合には、これは通常必要でなく 、向かい合う面の間の接着剤又は金属拡散インターフェイスが充分な封止を保証 する。 所望であれば、組み立てたノズル組立体を、支持ハウジング等の内部に配置し 、本願出願人のPCT出願第GB91/00433号の装置によって生じる高圧に耐えるよう 、組立体に必要な強度を付与することができる。 特に、本発明によるノズル組立体は、以下の工程： - 一バッチのベースプレートを溝を付して構造化する工程； - ベースプレートとカバープレートを接合する工程；及び - 個々のノズル組立体を分離する工程； をにより製造されるのが好ましい。 溝付仕上品は、並行製造法で大きな表面積にわたって複数のノズル組立体に関 して同時に製造し、次いでベース及びカバープレートを一工程（即ち、バッチ法 ）で接合するのが好ましい。しかる後、複合構造体を、個々のタイル又はチップ に分割し、ノズル組立体の流入開口及び噴出開口が開けられる。 この種の製造法には、特別の利点がある。バッチ式製造法は、何よりも先ず、 連続式加工法を用いるとはるかに大きな支出を費やしてはじめて製造することの できる個々の構成要素部品を、特に安価に製造することを可能にするものである 。バッチ式製造法は、第二に、同じ加工条件下で繰り返して再生産することので き る全ての部品に関し、特定の一定した品質を保証するものであり、加工工具の摩 耗に起因して連続式加工法における場合におけいては受けるであろうような、徐 々の変化を受けることがないという品質を保証するものである。 更に、本方法における部品の位置及び設置は、同様に全体の設計によって決定 されるため、時間のかかる仕分け又は加工機械によって変更する必要がない。 そのため、本発明は、新しく非常に有効なノズル組立体、及び多数のこれらの ノズル組立体を製造するのに使用することができるため、それらのノズル組立体 は一定した高品質のものである方法に関するものである。加えて、フィルター、 場合によっては多段フィルターを、ノズル組立体に一体的に組み込むことができ る。 本発明にしたがって用いることのできる材料及び方法は、多くの利点： - 高い機械的安定性、 - 化学的影響（例えば、水性薬剤溶液、酸）に対する高度の抵抗性、 - 溝の表面の凹凸が少ないこと、 - より大きな圧力及び温度差の影響が少ないこと、 - より低い圧力の流体で充たされたノズル部材の弁機能、 によって秀でたノズルを製造するものである。 本発明に係るノズル組立体は、サイズを非常に小さくすることができるため、 無駄な容積が非常に少なく、したがって、ノズル部材を治療分野（吸入エアゾー ルの製造）で用いる場合には、無駄な容積は、拡散させる流体の量のほんの少な い部分を占めるにすぎない。 驚くべきことに、浅い溝を付与することは、小さな流れ断面が境界層に関する 問題を招きやすいにもかかわらず、流体の搬送に関して問題がないという結果を 生じさせる。 そのため、本発明のノズル組立体は、構成要素の費用及び時間のかかる機械加 工を必要とせず、構成要素を高精度で再生産可能にすることができ、容易に組み 立ててノズル組立体を形成することのできる単純化した設計を提供するものであ る。 本発明は、更に、本発明の噴霧発生装置に用いるノズル組立体の製造方法を提 供するものであり、この方法においては、流体噴出口、流体流入口及び連絡流路 は、第一の部材の面に、その面から材料を選択的に除去し、第二の部材を、前記 第一の部材上に固定することにより形成され、それにより、前記第一の部材と対 向する前記第二の部材の面は、前記流体噴出口、流体流入口及び前記流路と協働 し、前記ノズル又はノズル組立体のための流体流通路を形成する。 図面の説明 本発明を、添付図面を参照して、多くの例示の実施態様に関して、単なる例示 として、以下により詳細に説明する。 図１は、本発明によるノズル組立体の好ましい実施態様の概略斜視図であり、 図１Ａは、図１の組立体のノズル噴出口のあり得る変更態様の詳細図である。 図２は、本発明によるノズル組立体の第二の好ましい実施態様の部分の概略平 面図であり、図２Ａ及び図２Ｂは、その詳細に関する図である。 図３は、双つのノズル噴出口を用いた本発明によるノズル組立体の第三の好ま しい実施態様の部分の概略平面図であり、図３Ａ及び図３Ｂは、ノズル組立体の 詳細に関する図である。 図４、図４Ａ、図５、図５Ａ、図６、図６Ａ、図７及び図７Ａは、本発明によ るノズル組立体の双つのノズル噴出口の具体例に関する図である。 図８Ａは、複数のノズル噴出口を備えたノズル組立体の詳細に関する図である 。 図９は、衝突要素を備えたノズル噴出口を用いたノズル組立体の詳細に関する 図である。 図１０、図１１Ａ、図１１Ｂ及び図１１Ｃは、本発明によるノズル組立体に用 いるノズル噴出口の別の構成に関する図である。 図１２は、本発明の別の実施態様によるノズル組立体の部分の概略平面図であ る。 図１３は、本発明によるノズル組立体の更に別の実施態様の概略平面図である 。 図１４、図１５、図１６、図１７、図１８及び図１９は、本発明によるノズル 組立体のノズル噴出口構成の更に別の実施態様に関する図である。 図２０は、本発明によるノズル組立体の製造における種々の段階を示す図であ る。 好ましい実施態様の説明 図１は、本発明に係るノズル組立体１０、又はその一部、の実施例の上方から の模式分解斜視図である。 図１は、ベースプレート１１及びカバープレート１２を示しており、カバープ レートは、説明の目的で、ベースプレートから持ち上げられている。使用にあっ ては、カバーがベースプレート１１に取り付けられた状態で、流体が、圧力下に 、ノズル組立体１０の取入れ口側１６にあるフィルター１３を通過する。フィル ターは、互いに平行な多数の狭い溝１７からなり、フィルターの各溝１７の断面 積は、ノズル噴出口１４の断面積よりも小さくなくてはならない。フィルター１ ３から、流体は、圧力下、流路１５に進入し、流路からノズル噴出口１４を経て 噴出される。 図１ａは、溝付プレート１１の別態様を示しており、この態様では、ノズル１ ４’は曲っており、図１に示すような互いに対して鈍角に延びる２本の流路１５ の代わりに、一連の平行な流路１５’が設けられている。 図２は、本発明に係るノズル組立体２０の別の変更態様を示している。この図 は、溝付プレート２１を上方から眺めたところを示しており、このプレートでは 、取入れ口側１６から眺めると、溝２７を有する粗い方のフィルター２３に細か い方のフィルター２８が続いている。このフィルター２８は、により大きな尺度 の切り出し断面図で図２ａに示されている。フィルター２８は、流路２５を介し てノズル噴出口１４と連通している。流路間に配置された直角部（right angle ）が、カバープレート（図示せず）を支持し、カバープレートの溝付プレート２ １への連結を補強している。 図１及び図２のような単一のノズル噴出口の場合には、ノズル４が流れの方向 に短かければ、より好ましい液滴スペクトルが得られることが分っている。双つ のノズル噴出口（例えば、図３を参照）が備わっている場合には、流体の噴流が 衝突すると、噴流は非常に細かい液滴に分割されるため、より長い（例えば、円 錐状の又は先細りの）ノズルが、好適な噴霧結果をもたらす。 図３は、二段フィルター３７、３８及び５本の流路３５が、図２及び図２ａに 示す実施態様のフィルター２７、２８及び流路２５に対応するノズル組立体３０ の一部を示している。しかしながら、図２によるノズル噴出口２５は、この実施 態様では、双つのノズル噴出口３９ａ及び３９ｂに置き換えられている。図３ｂ の拡大図から分るように、双つのノズル噴出口３９ａ及び３９ｂは、互いに関し て90度の角度で二つの噴流を送る。噴流の衝突により、特に好ましい噴霧が得ら れる。双つのノズル噴出口は、種々の態様で変更することができる。そのため、 双方の噴流を、所望であれば、より鋭角又はより鈍角（約20度〜160度、好まし くは、60度〜150度、より好ましくは、90度〜120度）で互いに向けて方向付けす ることができる。加えて、ノズル噴出口の断面は、別の選択をすることができる 。例えば、図３の噴出口３９ａ、３９ｂのきつい先細りは、省くことができる。 図３ｂに示すように、噴流は、ノズル噴出口からわずかに離れて衝突することが 望ましい。方向付けの偏りが少な方が、噴流相互の不完全な衝突に帰着しないの である。流路プレートの長期の使用が、フィルター又はノズルを閉塞させること のある縁の破損を生じさせることのあり得る場合には、構造体の縁を面取りする のがよい。 図４、図５、図６及び図７は、双つのノズル噴出口の別の形態の平面図を示し ている。これらの図面各々は、ノズル組立体のープレートのノズル噴出口領域の みを示している。説明の目的で、フィルター構成及びフィルター構成からの流体 を通すための流路が、図４〜図７には示されていない。フィルター構成及び流路 は、図１又は図２及び図３に示すように、或いは他の適当な態様に構成すること ができる。陰影を付した領域は、溝付プレート２１の高くなった部分を表わし、 陰影を付していない部分は、溝を切った又は凹みをつけた領域を表わしている。 図４Ａ、図５Ａ、図６Ａ及び図７Ａは、それぞれ図４、図５、図６及び図７に 示す溝付プレート３１４、３１５、３１６及び３１７のノズル噴出口領域の拡大 図を示している。図４／４Ａ、図５／５Ａ、図６／６Ａ及び図７／７Ａに示す寸 法は、ミリメートル単位である。溝を切った（即ち、陰影を付していない）部分 の高さは、それらの図面の陰影を付した領域の高さより0.005mm低い。 図４Ａでは、各ノズル噴出口部分は、0.04mmの長さ及び0.008mmの一定した巾 を有している。先に述べたように、ノズル噴出口の深さは、0.005mmである。中 央の島部３９１は、0.1122mmの半径を有している。ノズル噴出口は、流体の噴流 か、互いに関して90度でノズル噴出口を出て、ノズル組立体の噴出口面３９８か ら0.025mmで衝突するよう構成されている。 図５Ａでは、ノズル噴出口は、0.08mmの長さ、0.008mmの一定の巾、及び、先 のような、0.005mmの巾を有するように示されている。ノズル噴出口は、流体の 噴流が、互いに関して90度で出て、ノズル組立体の噴出口面３９８から0.0025mm で衝突するような形態になっている。 図６Ａでは、ノズルは、図５Ａのものと同様の形態を有している。しかしなが ら、図６Ａでは、島部３９２は、島部３９１とは異なる形態になっている。島部 ３９１の内面、更に外壁領域３９３の内面は、0.2mmの曲率の凹の半径を有する 形態になっていることが分る。 図７Ａに示す構成では、外壁及び島部は、図６Ａに示すものと同様の形態にな っている。更に、ノズル噴出口が、わずかにテーパー付になっており、内端にお いて0.007mmの巾及び外端において0.008mmの巾を有する構成になっていることを 除いて、ノズル噴出口全体の形態は、図６Ａのものと同様である。この形態は、 万一粒子が図２及び図３に示すフィルターを通過してノズル噴出口部分３９７ａ ／３９７ｂに到着し、進入した場合に、ノズルを通じて斯かる粒子の除去を容易 にすることを意図するものである。 図８は、６個のノズル噴出口４２ａ〜４２ｆが、それらから発射される噴流が 、一点でぶつかるように方向付けされた本発明に係るノズル組立体のノズル噴出 口領域４１を示している。この構成は、ノズルのうちの一つが閉塞するようにな った場合に、他の噴流が最早衝突しない状況を回避することができる。図９では 、外側に向かって広がるノズル噴出口４５の口４４に、衝撃要素４３が設けられ ている。同様に、図１０では、噴出する流体のより大きな渦の形成を促進する渦 発生構造体４６が、ノズル噴出口内に備わっている。図１１ａ〜図１１ｃも、ノ ズル噴出口の領域におけるノズル組立体の断面を示しており、これらの図には、 ４８ａ、４８ｂ及び４８ｃにノズル噴出口に関する種々の幾何学的形状が示され ている。 噴霧を改善するため、ノズル噴出口が、更に幾分か長くなっており、水流ポン プの場合のように、空気が流体の噴流に送り込まれるよう、単数又は複数の空気 流路が開口した厚みの少ない領域を備えた態様に設計するのがよい。 ノズル噴出口（又は複数の噴出口）の最も狭い断面の面積が約25〜500μm²で ある場合に、好ましい液滴、即ち好ましい粒子サイズ、が得られるのが典型的で あることが分っている。ベースプレートの溝の深さが、例えば、５μm である場 合には、ノズルを匹敵する巾に維持することができ、ノズルの深さ／巾（width- /breadth）の比は、約1:1 〜1:20が典型的である。このような範囲外の関係も可 能である。当業者は、必要であれば、表面張力及び粘度等の噴霧する流体の特性 もある程度関連があるため、試験を実施することにより、適当なノズル噴出口の 寸法を最適化することができる。噴霧する流体の特性は、その流体が、水性の流 体ではなく、本発明の装置が、専らというわけではないが、主として意図する種 類のものである有機溶剤又は油を含む流体である場合に、特に考慮する必要があ る。 たとえ長期にわたる使用でも、フィルターの閉塞の可能性を排除するため、フ ィルター（６）を、ジグザグな雷紋状又は弧状の形態のものであるように設計す ることもできる。このようにして、より多数の（一定サイズの）通路が形成され る。加えて、所望であれば、一段又は二段フィルターの代りに、三段フィルター が、より狭い通路をそれぞれ備えていることも可能である。しかしながら、何れ の場合にも、フィルターシステムにおける圧力の減少にもかかわらず、ノズルに おいて十分に高い圧力が確実に得られなくてはならない。 ノズル噴出口の断面形状又はノズル噴出口の断面積の合計は、別の限度内で変 化させることができる。所定の圧力で、液滴スペクトルが損われることなしに、 スリットのはいったノズル噴出口の断面積を、角形又は丸形のノズル噴出口の断 面積よりもかなり大きくすることができる。ノズル噴出口の断面積、即ち、断面 積の合計は、通常5〜2000μm²、好ましくは20〜1000μm²、特に好ましくは25〜5 00μm²である。これは、二以上の平行に方向付けされたノズル噴出口が備わって いる場合にも当てはまる。 更に、特に非常に狭い又は非常に偏平なノズル開口の場合において、表面エッ ジ効果（surface edge effects）が大きな役割を果たす場合には、当業者は、ノ ズル噴出口の構成の決定及びノズル噴出口の寸法の選択において、液圧面積（hy drauric cross-section）に関する物理学の知識を考慮に入れる必要がある。 図１２は、本発明に係る他のノズル組立体の一部の模式図である。図１２は、 流路が形成されたベースプレート５０の平面図を示している。流入口５２が、ベ ースプレート５０の平面に対して垂直に延び、チャンバー５４に開口している。 チャンバーは、一以上のフィルターステージ５６を介して双つのノズル噴出口５ ８ａ及び５８ｂと連絡している。垂直に延びる開口を備えることが、ノズル及び ／又はノズル組立体のコンパクトな構成を可能にしている。 図１３は、図１２と同様に結合面に垂直に配置された流入口を有するノズル組 立体６０の実施例を示している。 図１３のノズル組立体では、第一のプレート部材６１が、プレートの一縁に出 る第一の２本の流路の組を、その上面に有している。その結果としてプレートの 一縁に形成された孔は、二つの流体噴出口を形成し、この流体噴出口は、この実 施例では、流体を供給した時に、互いに約100〜120度の角度をなす流体の二つの 衝突する噴流を形成する。プレート６１の前記縁は、ノズル組立体の前面に凹み を与え、この凹み内で、流体の二つの噴流が衝突して液滴の噴霧を形成すること ができるよう、この箇所において切れ込みがついているのが好ましい。凹み６２ がプレート６１の縁と交差する凹みの口部のリップは、鋭く形成されており、丸 みがついていない。プレート６１の上面は、更に、第二の流路６３の組を有して おり、これらの流路６３は、第一の流路６２よりも断面寸法の小さいものである 。これらの流路６３は、プレート６１を切り抜いた流体入口６４と第一の流路６ ２の組とをつなぐ狭い孔として作用し、そうでなければ第一の流路及び流体噴出 口を閉塞することのある固体粒子を瀘取する役割をする。第二の流路６３は、第 二の流路を隔てて、流れ発生装置から加えられた圧力の約10％、例えば0.2 〜25 バール（ヘクトパスカル）、の圧力低下をもたらすため、第一の流路６２の各々 の断面積の約10％以下の断面積を各々有しているのが典型的である。第二の流路 ６３は、第一の流路の対応する寸法の約50％の少なくとも一つの断面寸法を有す るのが典型的である。流路は、第一のプレート部材の表面から一様な深さの材料 を除去することにより形成されるのが通常であるため、流路は、一定の深さを有 するのが典型的であり、流路の寸法又は面積の変化は、流路の巾を変化させるこ とによって得られる。 第二の流路６３の組は、プレート６１の上面に切り込んだ充気チャンバー６５ に出る。所望であれば、チャンバー６５は、プレート６１の厚さを切り抜いたも のにすることもできるが、図示のように、プレート６１の厚さの範囲内でチャン バー６５を形成することが好ましい。チャンバー６５は、第一の流路６２がチャ ンバー６５の反対側の角から出て、プレート６１の表面の材料の隔壁６６を流路 ６２の間に保持し、チャンバー６５内の流体の流れの方向の変化を助け、流れを 第一の流路６２内に向けるような形態になっていることが好ましい。 第二のプレート部材７０が、第一のプレート部材６１の上方にあるが、第一の プレート部材６１から取り外した状態で示されている。この第二のプレート７０ をプレート６１の上面に固定すると、第二のプレートは、流路６２及び６３に上 面を提供するため、それらの流路は、ノズル噴出口６２及びフィルター孔６３を 形成する二群の溝を形成する。 更に、第三のプレート部材８０が、プレート６１から取り外され、プレート６ １の下方にある状態で示されている。プレート８０は、流体入口の差し口８１を 有しており、この差し口により、ノズル組立体を、ポンプ又は他の流体流発生装 置（図示せず）の流出口に取り付けることができる。差し口８１は、プレート６ １の流入口６４と位置の合った内孔８２を有してており、先に示したように流れ 発生装置のポンプ機構の一部を形成することができる。差し口８０の外側は、ネ ジ山又は他の手段（図示せず）を有しているのがよく、それにより、差し口は、 ポンプ又は他の流れ発生装置に固定される。 プレート６１、７０及び８０は、任意の適当な材料、例えば、フォトレジスト ガラス、セラミック又はプラスチック或いは金属から形成することができ、プレ ート６１の特徴は、従来の化学的エッチング方法によって所望の位置においてプ レート６１から材料を除去することにより形成することができる。その他、これ らの特徴は、レーザーを用いた材料の除去によっても形成することができる。こ れらの特徴は、ほぼ平坦な部材の外面に形成するので、構成要素又は副構成要素 の組立体の複雑な機械加工の必要がない。 これらのプレートは、互いに対向するほぼ平坦な面を提供するので、任意の適 当な技術、例えば、超音波溶接により、接着により、又は所定の位置にクリンプ される金属包囲要素を用いてそれらを一緒に締付ることにより、互いに結合又は 固定することができる。 作動にあっては、加圧流体が、差し口８１の孔８２に送られ、そこから、流体 は、プレート６１の入口チャンバー６４を通り、フィルター流路６３を通って充 気チャンバー６５へと流れ、そこから、ノズル流路６２へと流れる。流体は、互 いに衝突して細かい液滴の噴霧を形成する流体の噴流として２本のノズル流路か ら出る。 少なくとも40ヘクトパスカルの圧力の流体を、約10μmの平均直径を有するノ ズル流路に送ることにより、10μm未満の平均液滴サイズの液滴が生じた。 ノズル組立体は、同程度の許容度で繰返して製造することができ、ノズル組立 体のサンプルが、同様の液滴サイズの噴霧を繰返して提供することができた。 したがって、更に別の特徴によれば、本発明は、 ａ．第一のプレートであって、 １：一端がプレートの境界に位置する第一の流路の組、及び ２：前記第一の組と等しい又はそれよりも小さいサイズの第二の流路の組、 が形成された第一のプレートと、 ｂ．第二のプレートであって、 前記第二のプレートの表面が、前記第一のプレートの第一の流路の組と協働 して第一の一連の流体出口を形成し、前記第一のプレートの前記第二の流路の組 と協働して前記流体出口と等しい又はそれよりも小さい断面サイズを有する第二 の流体溝の組を形成し、それにより、流体が、前記第二の流路の組を通過する時 に、第二の流路がフィルターとして作用し、噴霧形成流体噴出口として作用する 第一の流路の組を保護するよう、前記第一のプレートと封止係合する第二のプレ ートと、 ｃ．前記二組の流路を連絡するための手段とを、 備えていることを特徴とするノズル及びフィルター組立体を提供するものである 。ノズル組立体は、第一の流路の組に流体を供給するための手段に連結されてい ることが好ましい。 図１４〜図１９に示す別態様のプレート６１では、流体の二つの噴流が衝突す る必要なしに、流体が、噴出口から噴霧として噴出するよう、流路６２の噴出口 が変更されている。そのため、図１４では、流路６２の噴出口７４は、流体が流 路６２を出る際に、二次流れを誘発するよう、曲ったベンドとして形成されてい る。約５μm の質量中央値液滴サイズの液滴の噴霧を得るためには、流路６２の 流体噴出口は、断面積が２〜15μ平方、好ましくは３〜８μ平方である。 図１５に示す別態様では、フラップ８５が流路６２の口部に形成され、プレー ト６１の縁は、フラップの下流側の領域８６が切り取られている。 図１６に示す別態様では、流路６２には、4〜30μmの間隙９３を有するナイフ 刃状入口９１が備わっており、流路６２は、そのナイフ刃状入口から、60〜150 度、好ましくは90〜120度の挟角９４で広がっている。 図１７に示す変更態様では、ナイフ刃状部１０１は、プレート６１の縁におけ る流路６２の出口に形成されており、プレートの縁と充気チャンバー６５との間 には、充分な壁厚か保たれ、ナイフ刃状部の剛性及び強度を確保している。 図１８に示す別態様では、流路２の側壁は、半径方向に凹みが切ってあり、流 路を通る流体の流れ内に一連の突起１１１、１１２をもたらし、これらの突起は 、流体が流路の口部１１３を通過する際に、流体に二次流れを誘発する。５〜20 μmの最大口部断面寸法を有する流路に関しては、突起５１、５２は、３〜８μm が典型的である。 図１９に示す図１３の装置の変更態様では、充気チャンバー内に、このチャン バーの壁から離れた隔壁１２０が形成されて二つの通路１２１及び１２２をもた らし、これらの通路は、単一の噴出口流路６２に出る渦チャンバー１２３内に二 つの衝突する流体の流れを形成して二次流れをもたらし、流体が流路６２の口部 １２４を出る際に噴霧を形成する。 先に示したように、第一のプレートに形成される流路の深さ及び巾は、ノズル 組立体の用途によるものである。例えば、ノズル組立体を、ヘアスプレーを噴霧 するのに用いる場合には、流体噴出口流路の総断面積は、1500平方ミクロンが典 型的である。単一の流路を用いる場合には、この流路は、深さ40μmｘ巾40μmが 典型的である。斯かるノズル組立体を用いて、40μm の質量平均直径が典型的で ある所要の粒子サイズを得るためには、30〜150ヘクトパスカルの圧力の流体を 用いる。 ノズル組立体を、吸入による投与のため、肺付着薬（lung deposited drugs） を噴霧するのに用いる場合には、噴出口流路（例えば、６２）の総断面積は、30 〜200平方ミクロンが典型的である。単一の噴出口流路（例えば、６２）を用い る場合には、この流路は、深さ10μmx巾10μmが典型的である。６μm未満の質量 中央値液滴サイズを有する噴霧を得るのに要する作動圧力は、100〜400ヘクトパ スカルである。 本発明のノズル組立体は、簡単で長期の使用に耐える（rugged）装置が必要な 他の用途、例えば、内燃機関の燃料噴射装置にも用いることができ、この装置で は、一つのプレート組立体に形成された、又は複数のプレート組立体を用いる一 群の噴射ノズルを用いるのが典型的である。 本発明の実施態様に係る溝を付したベースプレートと構造化していないカバー プレートを備えたノズル組立体の製造方法を説明する。説明する方法は、ベース プレートの代りに又はベースプレートに加えてカバープレートを構造化するノズ ル組立体及び／又は中間プレートを構造化するノズル組立体を製造するため、容 易に変更できることが認識されよう。 特に、説明する発明では、ノズル組立体は、以下の工程： - 一バッチのベースプレートを溝を付して構造化する工程； - 前記バッチのベースプレートとカバープレートを互いに接合する工程；及び - 個々のノズル組立体を分離する工程； を用いて製造される。 ベースプレートは、イオン補充反応性乾式エッチング技術（ion-supplemented reactive dry etching technique）と共に、光学リソグラフ技術（light optica llithographic technique）を用いるそれ自体は公知の方法で構造化することが 好ましい。構造の高さは、2〜40μm、通常は約3〜20μｍ、好ましくは約4〜14μ m、特に好ましくは５〜７μmである。ベースプレートに用いる材料は、単結晶シ リコン（mono-crystalline silicon）が好ましい。単結晶シリコンは、安価であ り、充分に平坦で平行で表面の凹凸が少ないものである状態で（即ち、ウェファ ーで）入手可能であり、後続の接合過程の間、接着剤又は他の材料を追加して塗 付することなしに、カバープレートに接合することができるからである。複数の ノズル組立体を、同時に製造するためには、一つのシリコンのウェファーに、複 数の構造ベースプレートが形成される。 シリコン以外の材料が、構造化を受けることができ、これらも、後続の接合過 程で、カバープレートにしっかりと接合できることが認められよう。斯かる材料 には、ヒ化ガリウム又はアルミニウム若しくはニッケル−コバルト合金等の金属 があり、これらは、例えば、同様にガラスプレートに適当に接合することができ る。 シリコンの薄層を、構造化するウェファーＷ（図２０Ａ）の表面上で熱酸化す る。この酸化層は、後に、仕上の溝をエッチングする際に、マスクとして作用す る。次いで、遠心過程において、感光性プラスチック層Ｌ２を、層Ｌ１を覆うよ うに付し、固化させる（図２０Ｂ）。次いで、溝構造を、光を用いてマスクＭと の密着プリントにより、1:1 の尺度で、プラスチック層に転写し、プラスチック 層において現像する（図２０Ｃ）。手順の次の工程では、プラスチック構造は、 酸化シリコン層を構造化するためのマスクとして作用する。構造化は、イオンビ ームを用いた反応性のエッチングによって行なわれる。酸化層の構造化の間に、 プラスチック材料は、完全に除去される（図２０Ｄ）。 このようにして構造化された酸化層は、次いで、シリコンに深さが５〜７μm であるのがよい溝をエッチングするためのマスクとして作用する。このエッチン グを行なう時に、酸化層も、ゆっくりと除去される（２０Ｅ）。 構造化過程の最後には、Ｕ字形又は長方形の箱形の溝が、シリコンプレートに 形成されるが、これらの溝は、平面図では、如何なる幾何学的表面形状のものに もすることができる。 ベースプレートの構造化に関し、他のエッチング方法を用いて多くの変更態様 を達成し、さまざまな開口断面のノズルを有する最終製品をもたらすことに帰着 する他の形状の溝をもたらすことができる。そのため、例えば、適当な態様でオ ーバーエッチング（over-etching）又はアンダーエッチング（under-etching） によって、台形の溝を形成することができる。これらのエッチングを施した形態 は、等方性乾式エッチング法及び等方性湿式エッチング法の何れによっても形成 する ことができる。異方性に作用するエッチング法（反応性イオンプラズマを用いる 方法及び湿潤化学媒体を用いる方法の何れでも）を用いる場合には、単結晶ベー スプレートのＶ字形の溝から三角形断面のノズルを製造することができる。溝の 幾何学的形状は、エッチング技術と被覆技術を組み合せることによっても変化さ せることができる。実質的に、あらゆる幾何学的形状を形成することができる。 構造化の後、湿式化学法によって、シリコンプレートを洗浄して残りの酸化シ リコンを除去する。次いで、シリコンプレートを、陽極結合（1968年8月13日の 、Pomerantz、D.I.等の米国特許第3,397,278号を参照）によってガラスプレート に接合する（図２０Ｆ）。 Pyrex、例えば、（Corning社、＃7740）又はTempex（Schott）等のアルカリ硼 珪酸ガラスが、シリコンとガラスの陽極結合に適している。ガラスプレートを、 構造化したシリコンプレート上に置き、電極と接触させる。この複合構造体全体 を、200〜500℃（好ましくは約450℃に、何故ならば、この温度までは、熱膨張 率が互いに近似しており、同時に、アルカリイオンは、速やかに結合過程を行な うのに充分な可動性があるためである）の温度に加熱し、約1000ボルトの負の電 圧を、シリコンプレートとガラスプレートの間に印加する。この電圧により、正 に荷電したアルカリイオンが、ガラスを通ってカソードへと移動し、カソードで 、それらのイオンは中和される。ガラスとシリコンとの間の移動の時点で、ガラ スに負の空間電荷（spacial charge）が生じ、この電荷が、二つの表面の互いの 静電引力を発生させ、しかも、ガラス表面とシリコン表面との間には、酸素架橋 結合により、耐久性の化学結合が形成されることになる。 これに関連し、品質管理の理由で、ガラスを被覆材料として用いることも、結 合した接合部の有効性、更には、この構成部品の機能障害につながる欠陥又は異 物粒子を視覚的に確認することが容易にできるため、特に好都合である。 しかしながら、ガラス以外の被覆材料を用いることができる。高温を負荷する と、シリコンをベースプレート及びカバープレートの何れにも使用した場合には 、複合部材の熱膨張率を最適化することができる。接合過程を行なうため、二つ のプレートには、例えば、蒸着法又はスパッタ法で、薄いガラスの層が付され、 これにより、結合過程を実施することができる。この場合には、赤外線視検装置 を 用いて目視検査を行なうことができる。 結合過程の後、複合構造体（図２０Ｇ参照）を、高速回転ダイアモンド丸鋸に よって、取り入れ開口及び出口開口の開通した個々のユニット（例えば、四角片 ）に分割する。出口開口において、（例えば、ノズル形の噴出開口の場合のよう に）断面積が非常に異なる場合には、規定したノズル噴出口を得るため、数ミク ロンの精度で別の切断を位置決めしなければならない。斯かる位置決めは、噴出 口での外側に向かう流れの広がりを最小限にすることにもなる。 分離工程の間、ノズル部材の側壁及び縁における散りを回避するためには、特 に高い回転速度（通常、30000rpm以上）が必要である。斯かる散りは、噴出口の 幾何学的形状の断面の望ましくない変化を生じさせることがある。 それらを分割した後、ノズル組立体を洗浄し、適当なホルダー内部に取り付け る。 本発明の例示の実施態様を、添付図面を参照して本明細書において詳細に説明 したが、本発明は、それらと寸分違わぬ実施態様に限定されず、請求の範囲によ って定義される発明の精神及び範囲から逸脱することなしに、当業者によれば、 種々の変化及び変更をそれらの実施態様に施すことができることが理解さるべき である。 例えば、本発明の種々の実施態様を、本明細書では個別に説明しているが、種 々の実施態様からの特徴を適当に組み合せ、更に別の実施態様にできることが認 められよう。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (31)優先権主張番号 ９３１４８０４．７ (32)優先日 1993年７月19日 (33)優先権主張国 イギリス（ＧＢ） (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ， ＴＤ，ＴＧ)，ＡＴ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ， ＣＡ，ＣＨ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，Ｈ Ｕ，ＪＰ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＧ ，ＭＮ，ＭＷ，ＮＬ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ， ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＫ，ＵＡ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ (72)発明者 バルテルス フランク ドイツ連邦共和国 デー76337 ヴァルト ブロン マンハイマー シュトラーセ５ (72)発明者 バハトラー ヴルフ ドイツ連邦共和国 デー55126 マインツ ダーリーンヴェーク 14 (72)発明者 ダン スティーヴン テランス イギリス サフォーク イプスウィッチ ショートリー チャーチ ウォーク ショ ートリー ホール （番地なし) (72)発明者 アイヒャー ヨアヒム ドイツ連邦共和国 デー76185 カルルス ルーエ カイゼルアレ 117 (72)発明者 フロイント ベルンハルト ドイツ連邦共和国 デー55435 ガウ ア ルゲスハイム カルル ドムダイ シュト ラーセ 28 (72)発明者 ハート ウィリアム バーリー イギリス サフォーク アイピー４ ３ピ ービー イプスウィッチ ハンバー ドゥ ーシー レーン セント アンドリュー ホール （番地なし) (72)発明者 レッスモーエルマン クリストフ ドイツ連邦共和国 デー76137 カルルス ルーエ ヒルシュシュトラーセ 126

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．互いに、場合により中間層によって、結合した少なくとも二つのプレートか らなる流体の噴霧のための一以上のノズル噴出口を備えたノズルにおいて、 少なくともベースプレートが、ノズルの取り入れ口側とノズル噴出口を連絡す る溝構造を有していることを特徴とするノズル。 ２．一以上のフィルターを備えた請求項１記載のノズルにおいて、 二以上のフィルターが存在する場合には、フィルターは、各々、流れの方向に 細かくなってゆくことを特徴とするノズル。 ３．ほぼ長方形の断面の溝を備えていることを特徴とする請求項１又は２記載の ノズル。 ４．二以上のノズル噴出口が備わっており、これらのノズルは、それらから噴出 する噴流が、ノズル噴出口の口部の近傍で衝突する態様で方向付けされているこ とを特徴とする請求項１、２又は３記載のノズル。 ５．ノズル噴出口の断面が、ノズル噴出口の口部に向かって小さくなってゆくこ とを特徴とする請求項４記載のノズル。 ６．ノズル噴出口から噴出する噴流は、約20度〜160度、好ましくは60度〜150度 、より好ましくは90度〜120度の角度で衝突することを特徴とする請求項４又は ５記載のノズル。 ７．双つのノズル噴出口が備わった請求項４、５又は６記載のノズルにおいて、 二つの噴流は、約90度の角度で衝突することを特徴とするノズル。 ８．取り入れ口側及びノズル組立体の内部における断面積が、ノズル噴出口の断 面積又はノズル噴出口の合計の断面積よりも大きいことを特徴とする請求項１〜 ７の何れか一つに記載のノズル。 ９．跳ね返り要素又は渦発生構造が、ノズル噴出口に備わっていることを特徴と する請求項１〜８の何れか一つに記載のノズル。 10．前記プレートのうちの少なくとも一つが、シリコン／ガラス、シリコン／ガ ラス／シリコン、シリコン／シリコン、ヒ化ガリウム／ガラス又は金属／ガラス でできていることを特徴とする請求項１〜９の何れか一つに記載のノズル。 11．ノズル噴出口は、水流ポンプの原理に従う巾の狭くなった領域を有し、この 領域には、一以上の小さな流路が開口し、この流路を通じて、流体の噴流に空気 を吸い込むことができることを特徴とする請求項１〜１０の何れか一つに記載の ノズル。 12．流入口は、結合面に対してほぼ直角であり、ベースプレートとカバープレー トとの間に配置され、流れの方向から見てフィルターの手前にある凹みに開口し ていることを特徴とする請求項１〜１１の何れか一つに記載のノズル。 13．ａ．第一の部材であって、その第一の面に、第一の部材の縁に位置する一以 上の流体噴出口に流体を供給するようになっている一以上の流体流入口が形成さ れ、噴出口は、流体噴出口によって流体噴出口を流れて通る流体の流れから液滴 の噴霧が形成されるような形態になっている第一の部材と、 ｂ．第二の部材であって、第一の部材の前記第一の面上に固定され、前記流体 流入口を、流体の流れが通じるように前記流体噴出口と連絡させるように各々が なっている一以上の溝を提供するため、第一の部材と協働するようになっている 第二の部材と、 ｃ．前記流体流入口を、流体の流れを発生させる前記手段に接続するための手 段とを、 備えていることを特徴とするノズル組立体。 14．ａ．第一の部材であって、一以上の流体流入口が形成され、一以上の流体噴 出口が前記第一の部材の縁に形成され、一以上の流路が前記第一の部材の第一の 面に前記面とほぼ平行に形成され、流路は、流体流入口と流体噴出口を流体の流 れが通じるように連絡しており、前記流路を通る流体の流れに対してフィルター 及び逆止め弁として作用するようになっている一以上の狭い孔部分を含んでいる 第一の部材と、 ｂ．第二の部材であって、前記第一の部材の前記第一の面上に位置し、前記第 一の部材と協働して、前記第一の部材の前記流路と共に、前記流体流入口と前記 流体噴出口を流体の流れが通じるように連絡するための溝を形成する第二の部材 と、 ｃ．前記第一の部材の流体流入口を、流体の流れを発生させる手段に流体の流 れが通じるように接続するための手段とを、 備えていることを特徴とするノズル組立体。 15．ａ．第一のプレートであって、 １：一端がプレートの境界に位置する第一の流路の組、及び ２：前記第一の組と等しい又はそれよりも小さいサイズの第二の流路の組、が 形成された第一のプレートと、 ｂ．第二のプレートであって、 前記第二のプレートの表面が、前記第一のプレートの第一の流路の組と協働 して第一の一連の流体出口を形成し、前記第一のプレートの前記第二の流路の組 と協働して前記流体出口と等しい又はそれよりも小さい断面サイズを有する第二 の流体溝の組を形成し、それにより、流体が、前記第二の流路の組を通過する時 に、第二の流路がフィルターとして作用し、噴霧形成流体噴出口として作用する 第一の流路の組を保護するよう、前記第一のプレートと封止係合する第二のプレ ートと、 ｃ．前記二組の流路を連絡するための手段とを、 備えていることを特徴とするノズル及びフィルター組立体。 16．流体流入口、流体噴出口及び連絡流路は、全体が第一の部材の第一の面に形 成され、第二の部材は、溝を形成する壁を提供するため前記第一の面に固定され るカバー部材であることを特徴とする請求項１３〜１５の何れか一つに記載のノ ズル組立体。 17．流体流通路は、流体中の固体粒子による閉塞に対して噴出口を保護するため 、フィルターとして作用するようになっている一以上の狭い孔部分を、各々含ん でいることを特徴とする請求項１３〜１６の何れか一つに記載のノズル組立体。 18．狭い孔部分は、前記狭い孔部分を通る流体の流れに0.2〜25ヘクトパスカル の圧力低下をもたらすことを特徴とする請求項１３〜１７の何れか一つに記載の ノズル組立体。 19．第一の部材は、ほぼ平面状の部材であり、流路、流体流入口及び流体噴出口 は、前記第一の部材の面に、流路の長手方向軸及び流入口の長手方向軸が前記面 の平面とほぼ平行に、噴出口の孔の平面は第一の部材の平面とほぼ垂直に、形成 されていることを特徴とする請求項１３〜１８の何れか一つに記載のノズ ル組立体。 20．前記第一の部材の流体溝を、流れ発生装置に接続するための手段は、第一又 は第二の部材の縁に一以上の流体流入口を配置し、第一及び／又は第二の部材を 流れ発生装置に機械的に接続することのできる手段を備えることにより提供され ることを特徴とする請求項１３〜１９の何れか一つに記載のノズル組立体。 21．第一又は第二の部材の何れかの第二の面に固定され、流体流を発生させる手 段と流体が流れるように連通させるようになっている流体溝が備わった第三の部 材が備わっていることを特徴とする請求項１３〜１９の何れか一つに記載のノズ ル組立体。 22．流体噴出口は、流体が流体噴出口を通過する際に、流体内に二次流れを発生 させるような形態になっていることを特徴とする請求項１３〜２１の何れか一つ に記載のノズル組立体。 23．少なくとも二つの流体噴出口を有し、それらの流体噴出口は、互いに衝突す る流体の少なくとも二つの噴流を形成するような形態になっていることを特徴と する請求項１３〜２１の何れか一つに記載のノズル組立体。 24．噴流の飛行の進路は、60〜150度の角度を包含することを特徴とする請求項 ２３記載のノズル組立体。 25．流体流入口は、充気チャンバーと流体が流れるように連通し、充気チャンバ ーは、流体噴出口と流体が流れるように連通していることを特徴とする請求項１ ３〜２４の何れか一つに記載のノズル組立体。 26．流体の流れを発生させる手段によって供給された流体の流れから液滴の噴霧 を形成するための請求項１〜２５の何れか一つに記載のノズル又はノズル組立体 を備えていることを特徴とする噴霧発生装置。 27．請求項１〜２５の何れか一つに記載のノズル又はノズル組立体或いは請求項 ２６記載の噴霧発生装置に用いるためのノズル又はノズル組立体の製造方法にお いて、 流体噴出口、流体流入口及び連絡流路は、第一の部材の面に、その面から材料 を選択的に除去し、第二の部材を、前記第一の部材上に固定することにより形成 され、それにより、前記第一の部材と対向する前記第二の部材の面は、前 記流体噴出口、流体流入口及び前記流路と協働し、前記ノズル又はノズル組立体 のための流体流通路を形成することを特徴とする方法。 28．前記材料は、エッチング法によって選択的に除去されることを特徴とする請 求項２７記載の方法。 29．前記第二の部材は、接着、溶接又は拡散接合によって第一の部材に固定され ることを特徴とする請求項２７又は２８記載の方法。 30．溝を付した構造は、光学リソグラフ法とイオン補充エチング法との組み合せ によって形成されることを特徴とする請求項１〜１２記載のノズルの製造方法。 31．溝を付した構造は、光学リソグラフ法と湿式化学エチング法との組み合せに よって形成されることを特徴とする請求項１〜１２記載のノズルの製造方法。 32．溝を付した構造は、光学リソグラフ法と添加剤被覆法との組み合せによって 形成されることを特徴とする請求項１〜１２記載のノズルの製造方法。 33．二つのプレートは、電場支持結合（静電場の印加）によって互いに接合され ることを特徴とする請求項１〜１２記載のノズルの製造方法。 34．比較的多数の互いに隣接して一緒になったノズル部材が、請求項３０〜３３ 記載の適当な大きさのタイルからなるスライスとして形成され、次いで、個々の 部分に分離されることを特徴とする請求項１〜１２記載のノズルの製造方法。 35．分離作業は、高速回転ダイアモンド丸鋸を用いる鋸引きによって行なわれる ことを特徴とする請求項３４記載の方法。 36．分離作業は、スリットを入れて割ることにより為されることを特徴とする請 求項３５記載の方法。 37．ほぼ長方形の断面の溝が、結晶質シリコンからなるベースプレートに、光学 リソグラフ法をイオン補充乾式エッチング法と共に用いて形成され、次いで、べ ースプレートは、構造化していないガラスプレートで被覆され、陽極結合によっ てガラスプレートにしっかりと接合されることを特徴とする請求項１〜１２記載 のノズルの製造方法。 38．実質的に、添付図面を参照して本明細書で先に説明し、添付図面の何れか一 つに示す噴霧発生装置或いはノズル又はノズル組立体。