JP6423905B2 - 薬剤送達システム - Google Patents

Description

[0001]本発明は、吸入するために液体を気化させるデバイスおよび方法に関する。より詳細には、本発明は、リチウムイオンの化学的性質に依拠する現在のデバイスより信頼性が高く安全に使用できる手持ち式の気化デバイスが使用者によって使用されるたびにデバイスが気化させる流体および生じさせる蒸気の過不足のない（ちょうどの、ぴったりの、厳密な）体積を制御、計測、および測定するデバイスおよび方法を提供することに関する。

[0002]現在、様々な手持ち式の個人用の気化デバイスが利用可能である。これらの一部は、喫煙、すなわちタバコに着火し、ニコチンというタバコの天然成分を含むその煙および成分を使用者が吸引する、従来の紙巻きタバコに対する代替品となる目的で、ニコチンが注入された蒸気を生じさせるように特に設計されてきた。紙巻きタバコの代替品の目的で使用されるデバイスは、タバコの煙の４０００を超える化学物質および副生成物のうちの大部分がない蒸気を生じさせるものであり、したがって、蒸気の摂取を通じてニコチンを使用者に送達するが、一般にタバコの煙に関連する害はほとんど与えない。

[0003]しかし残念ながら、これらの気化デバイスの設計および性能にはやはり欠点が残っている。たとえば、一部のデバイスは、輸送可能な手持ち式のデバイスとして使用するにはかさばり、または扱いにくい。

[0004]他の気化デバイスは、過不足がなく、一貫し、かつ信頼性の高い薬剤の計測された投与量を送達することができない。現在の電子噴霧式のシガレットでは、気化した液体の体積、または生じた蒸気の体積の一貫性を制御する方法が実現されておらず、その結果、気化ごとに測定可能な量のニコチンを生じさせることができない。規制が求めるものを含む特定の状況および状態では、これらのデバイスは、蒸気中に存在するニコチンの量を測定可能で、使用者が使用するたびに一貫して再現できる形で、蒸気およびニコチン成分を送達できることが必要とされるはずである。ニコチンに加えて、またはその代わりに、気化器を使用して、薬剤を含む他の物質を使用者へ送達することもできる。同様に、これらの物質に対して過不足のない「投与量」を測定することが望ましいこと、またはさらに必要とされることがある。

[0005]さらに、市販のデバイスの一部は、大気に「開放」されている液体貯蔵ユニットを使用しているため、デバイスの使用中、または梱包、出荷、および貯蔵中に気化デバイスが縦向きの姿勢で維持されていない場合、漏れたり、または確実に実行することができなくなったりするデバイスもある。さらに、そのようなデバイスでは、液体は特定の条件下で汚染、粗悪化、および／または気化を受けやすいことがある。

[0006]最後に、現在の市販の製品は、すべてではない場合でもその大部分が、電源としてリチウム化学電池を使用している。これは主に、３つの要因、すなわち１）電池の有用寿命、２）流体を気化させるのに必要な電力、ならびに３）従来のタバコ製品、すなわち紙巻きタバコおよび葉巻、またはタバコ以外もしくはニコチンの配合物とほぼ同じ寸法の小さくコンパクトなデバイスが要求されること、すなわち自由裁量が適当な状況で使用者が個別に用いるためにコンパクトであることが必要とされるためである。しかし、リチウム化学電池は揮発性を有し、有害であり（有毒な蒸気を放出する可能性があり、ならびに特定の条件下で爆発するおそれがあるという点で）、また貯蔵、信頼性、および廃棄可能性に関して環境にとって困難なものである。

[0007]現在の製品がますます広く流通および使用され、これらのデバイスに対するますます多くの用法が識別、製造、流通、販売、および消費されると、手持ち式の携帯型デバイスのリチウム化学電源は、米国の規制当局、流通業者、小売業者、および消費者にとって問題になると予想される。

[0008]したがって、薬剤の再現可能な計測された投与量を安全、効率的、かつ効果的な形で確実にかつ一貫して生じさせる、改善された手持ち式の蒸気送達システムを提供するデバイスおよび方法がやはり必要とされている。

[0009]一態様では、薬物または薬剤の信頼性が高く一貫した再現可能な計測された投与量を生成する手持ち式の蒸気送達デバイスを改善する方法およびデバイスは、液体の所定の体積をちょうど完全に気化させるだけの過不足のない電力量を判定し、過不足のない持続時間にわたって送達することが可能な集積回路を利用する電力制御システムを備える。

[0010]別の態様では、改善された手持ち式の蒸気送達デバイスに対する方法およびデバイスは、筐体内に収容された流体送達システム、気化または噴霧システム、および電力制御システムを備えることができ、流体送達システムは、過不足なく計測された投与量を噴霧システムに一貫して、再現可能に、かつ確実に送達し、電力送達システムは、噴霧システムへ送達される液体の過不足のない体積をちょうど完全に噴霧または気化させるだけの電力を噴霧システムへ供給する。

[0011]別の態様では、手持ち式の蒸気送達デバイスは、向きに関係なく動作できる能力、および／または薬剤の再現可能な投与量を送達できる能力、および／またはあらゆる向きで貯蔵できる能力、および／またはエネルギー効率を最大にできる能力を有する。

[0012]別の態様では、本発明は、蒸気送達デバイスが、デバイスの携帯性および分離性にそれほど影響を与えることなく、より安定した、より信頼性が高く、環境にとってそれほど有害でなく、かつより安全な電池の化学的性質の供給源を使用することを可能にするデバイスおよび方法を提供する。

[0013]本発明の薬剤送達デバイスの一実施形態の斜視図である。 [0014]図１に示すデバイスの上面図である。 [0015]図２の線３−３に沿って切り取った断面図である。 [0016]図３に示すデバイスの上部部分の拡大詳細断面図である。 [0017]図１〜４に示すデバイスの分解斜視図である。 [0018]図３〜５に示すデバイスの要素の拡大斜視図である。 [0019]図示の目的で筐体を除去した本発明の別の実施形態の斜視図である。 [0020]図７に示す実施形態の分解斜視図である。 [0021]図７および図８に示す要素の細部を示す拡大側面図である。 [0022]連続した動作ステップを示す図７〜９に示すデバイスの側面図である。 連続した動作ステップを示す図７〜９に示すデバイスの側面図である。 連続した動作ステップを示す図７〜９に示すデバイスの側面図である。 連続した動作ステップを示す図７〜９に示すデバイスの側面図である。 [0023]図７〜９に示す気化システムの拡大斜視図である。 [0024]本発明の電力制御システムの一実施形態で使用できる「ワンショット」回路の概略図である。 [0025]電力制御システムの一実施形態で使用できる類似の修正された回路の概略図である。 電力制御システムの一実施形態で使用できる類似の修正された回路の概略図である。 [0026]気化要素の一実施形態の拡大側面図である。 [0027]気化デバイスの別の実施形態の斜視図である。 [0028]図１９に示す気化デバイスの断面図である。 [0029]図１９および図２０に示す気化デバイスの分解斜視図である。 [0030]図２０に示す要素の拡大斜視図である。 [0031]薬剤送達デバイスの別の実施形態の等角図である。 [0032]図２３に示すデバイスの分解図である。 [0033]図２４に示す流体送達システムの一実施形態の拡大等角図である。 [0034]図２５に示す流体送達システムの線２６−２６で切り取った断面図である。 [0035]図２４に示す流体送達システムのプランジャの一実施形態の拡大等角図である。 [0036]図２４に示す流体送達システムの駆動ナットの一実施形態の拡大等角図である。 [0037]図２４に示す薬剤送達デバイスの出口キャップおよび気化システムの一実施形態の拡大等角図である。 [0038]図２４に示す薬剤送達デバイスの流体排出作動装置の一実施形態の拡大等角図である。 [0039]図２４に示す薬剤送達デバイスの流体送達システムの近位端部の拡大等角図である。 [0040]底部を押下した図３１Ａに示す薬剤送達デバイスの図である。 [0041]図２４に示す流体送達システムの回転防止特徴の一実施形態の等角図である。 [0042]送達デバイスの別の実施形態の等角図である。 [0043]筐体を除去した図３３に示す送達デバイスの等角図である。 [0044]気化システムを示す図３３に示す送達デバイスの上部の拡大図である。 [0045]電力制御システムの一実施形態のブロック図である。

[0046]添付の図面に関連して後述する詳細な説明は、本発明の現在の好ましい実施形態について説明するものであり、本発明を構築または利用できる唯一の形態を代表するものではない。本説明では、図示の実施形態に関連して本発明を構築および動作するための機能およびステップの順序について述べる。しかし、同じまたは同等の機能および順序を異なる実施形態によって実現することもでき、そのような異なる実施形態もまた、本発明の精神および範囲内に包含されることを理解されたい。

[0047]蒸気送達デバイスから吸入するために蒸気の形で薬剤の過不足のない投与量を計測する能力を改善するために、蒸気送達デバイスは、液体状の薬剤に印加される熱の量および持続時間を制御できる電力制御システム、または薬剤の過不足のない体積を正確に、一貫して、かつ再現可能に排出できる流体送達システムのいずれかを必要とする。これらの２つの方法、すなわち（ａ）液体に印加される熱の量を制御すること、および（ｂ）気化する液体の体積を制御することは、気化器によって提供される薬剤の「投与量」の精度を改善するために、単独で、または組み合わせて使用することができる。特許請求の範囲
では、「薬剤（ｍｅｄｉｃａｎｔ）」という用語は、特定の症状、疾病、または心理的もしく身体的状態を治療（ｈｅａｌｉｎｇ）、治療（ｔｒｅａｔｉｎｇ）、変質、改善、回復、緩和、および／または治癒するために使用される、薬物（ｍｅｄｉｃａｍｅｎｔ）、医薬品（ｍｅｄｉｃａｔｉｏｎ）、薬（ｍｅｄｉｃｉｎｅ）、調合薬（ｐｈａｒｍａｃｅｕｔｉｃａｌ）、薬品（ｄｒｕｇ）などを意味するものであり、それには、応急処置に注入または他の担体内に溶解される活性成分、または活性成分と不活性成分の組合せが含まれる。

[0048]印加される熱の量および持続時間は、蒸気送達デバイスへ供給される電力量に相関する。したがって、現在の蒸気送達デバイスの機能性を改善するには、液体の所定の体積を完全に気化させるのに最小限必要な温度まで加熱要素を加熱するために過不足のない電力量を電源から提供する手段を備える電力制御システムとともに、現在のデバイスを実施しなければならない。薬剤の特性、特に応急処置であるかそれとも担体であるかに基づいて、所定の体積を完全に気化させるのに最小限必要な温度を計算することができる。薬剤の所定の体積を気化させるのに必要な最小温度を知ることによって、現在のデバイスに伴う問題の１つである必要以上のエネルギーの使用を防ぐことで、エネルギー資源を節約することができる。

[0049]液体の所定の体積を完全に気化させるのに最小限必要な温度まで加熱要素を加熱するために過不足のない電力量を電源から提供する手段は、排出される特有の体積を気化させるのに必要な電力量だけを確実に提供するように加熱要素１５２へ送られる電力を制御する処理装置５００を有する制御回路または集積回路８２を備える。加熱要素１５２へ供給される電力量は加熱要素を通じての抵抗に相関するため、処理装置５００は、加熱要素１５２へ供給される電力量の代わりに加熱要素１５２の抵抗を監視するようにプログラムすることができる。抵抗が分かると、処理装置５００は、加熱要素１５２へ供給する電力量を調節することができる。加熱要素での抵抗を測定することには、いくつかの利点がある。第１に、電力を正確に測定および維持することができる。第２に、その結果得られる電圧を電池から測定するのではなく回路から測定し、それによって電池寿命を節約する。第３に、気化を確実に一定のままにし、それによって電池の寿命期間および加熱要素の劣化とは無関係に投薬量を測定することが可能になる。

[0050]いくつかの実施形態では、過不足のない電力量を提供する手段はまた、スイッチＤＣ／ＤＣ変換器である昇圧変換器を、スーパーキャパシタ３６８ａ、３６８ｂとともに備えることができる。昇圧変換器は、Ｈブリッジおよびインダクタ／キャパシタシステムとともに機能する充電変換器を使用する。昇圧変換器を使用することによって、充電電流は、電池を保護するように制限され、より短い持続時間でもはるかに高い放電電流をスーパーキャップから得ることが可能になる。例示にすぎないが、充電には３〜５秒かかることがあるが、放電には０．５秒しかかからない。したがって、電池は１００〜２００ｍＡの負荷しか受けないが、キャパシタは１Ａ以上を受けることもある。このシステムを利用することによって、アルカリ電池３６４を使用することができ、それによってこのデバイスの安全性を改善することができる。

[0051]スーパーキャパシタ（「スーパーキャップ」）３６８ａ、３６８ｂは、比較的高いエネルギー密度を有する電気化学キャパシタである。そのエネルギー密度は通常、従来の電解キャパシタより数百倍大きい。スーパーキャップ３６８ａ、３６８ｂは、標準的な電解キャパシタが維持できるキャパシタンスより最高で２桁大きいキャパシタンスを貯蔵することができる。

[0052]記載の本発明の回路では、ＤＣ／ＤＣ昇圧変換器を使用して１組のアルカリ電池３６４からスーパーキャップ３６８ａ、３６８ｂに充電する。スーパーキャップ３６８ａ
、３６８ｂに充電するとき、多数のパラメータを考慮しなければならない。例示の目的で、最大１．２Ａの電流を供給することが可能な６Ｖの電源（４つの１．５ＶのＡＡ電池）を使用して、６ＶのＤＣに充電される３００ファラドのキャパシタバンクを使用することもできる。この回路では、加熱回路の追加の制御として、抵抗器を使用して電流を最大アンペア数、たとえば１Ａなどに制限できることに留意されたい。

[0053]本発明の充電回路がどのように機能するかを定義するために、オームの法則の等式、すなわち充電抵抗器の値＝６Ｖ／１Ａ＝６オームを使用する。これは、オームの法則Ｒ＝Ｅ／Ｉを使用して求めたものであり、ここでＲはオーム単位の抵抗であり、Ｅはボルト単位のエネルギーであり、Ｉはアンペア単位の電流である。

[0054]キャパシタバンクに充電するにはどれだけ必要かを求めるために、「電力」を利用する。これは電気的に「ワット数」として記述される。この電力の等式は、次のように記述される。

[0055]抵抗器電力＝６Ｖ×１Ａ＝６Ｗ（電力＝電圧×電流）

[0056]したがって、６Ｖの電源（４つのＡＡ／ＡＡＡ電池）を用いて１Ａで６Ｖのキャパシタバンクに充電するには、６Ｗ以上の定格ワット数を有する６オームの抵抗器が必要とされる。特定の設計では、１つ、２つ、または３つなどのより少ない電池を使用して、十分な電力を供給することができる。

[0057]この手法を使用して、本発明は、現在の電子シガレット（ｅ−シガレット）が有する電池寿命の事柄に関する標準的な問題を解決する。さらに、この手法は、現在のｅ−シガレットデバイスでは利用できない標準的なアルカリ化学電池を使用して、液体を気化させるのに十分な電力を維持する能力を提供する。

[0058]図３６は、処理のブロック図を示す。エネルギーまたは電源６００が、入力電力を供給する。この電源は、いくつかのタイプの１つとすることができるが、通常は２つのタイプに適合する。タイプ１は、より大きい電流では直接機能できない低出力の電源とすることができる。このタイプの電源では、完全な機能に対応するために追加の調整が必要であり、したがって電力変換段６０２および電力貯蔵段６０８が必要である。タイプ２は、気化要素の直接駆動が可能な高出力の電流源とすることができる。

[0059]専用の論理回路または処理装置とすることができる状態または制御論理回路６０４が、制御、測定、および駆動機能を供給する。一実施形態では、Ｔｅｘａｓ ＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔのＭＳＰ４３０という処理装置を使用することができるが、任意の処理装置またはＡＳＩＣのようなデバイスとすることもできる。ＧＰＩＯおよびＡ／Ｄ機能を使用して、電力貯蔵部（スーパーキャップ）内の電流の流れ（直接駆動）または電圧のいずれかの測定を可能にすることもできる。すべての条件が満たされたとき、制御論理回路６０４は、放電スイッチ６１０を起動して気化要素６１２を加熱する。

[0060]気化要素６１２に通電する電力を正確に測定および計測する能力により、気相の遷移量および投薬量の正確な計測が可能になる。直接駆動システムでは、電流および駆動時間を使用して、気化要素６１２を加熱するために使用されるエネルギーを演算および計測する。貯蔵エネルギーシステムでは、式^１／_２ＣＶ^２を使用してシステム内のエネルギーおよび所望の終端電圧を演算し、気化要素６１２を加熱するために使用されるエネルギーを計測する。ここでＣはキャパシタンスであり、Ｖは電圧である。

[0061]電力量の制御に対する代替手段は、電源が損失し始めたときに加熱要素が通電さ
れる時間の量を制御することであろう。処理装置５００は、抵抗を監視して、薬剤の所与の体積を完全に気化させるように加熱要素がオンのままである時間を調整するように構成することができる。

[0062]いくつかの実施形態では、流れスイッチ６１４を使用して、気化段階の開始が要求されたことを合図することができる。気化デバイスに実装されるとき、デバイスは、流体送達システム（以下に論じる）を有することができる。流体送達システムは、気化要素６１２上に必要な量の流体を堆積させてから、流れスイッチ６１４を起動する。

[0063]いくつかの実施形態では、流体排出起動装置６１６を使用して処理装置６０４を「起動（ｗａｋｅ ｕｐ）」し、スーパーキャップ６０８（貯蔵エネルギーシステム内）を充電する（６０６）。直接駆動システムでは、流体排出起動装置を使用して、超低電力の休眠モードから処理装置６０４を「起動」するはずである。流体排出作動装置６１６は、回転スイッチ、ボタン、つまみ、レバーなど、システムを起動するための機械デバイスとすることができる。

[0064]いくつかの実施形態では、ダイオード６１８、６２０を使用して、システム動作の状態を操作者に示すことができる。たとえば、一方のダイオードは、気化要素６１２がいつ駆動しているかを合図するためのＬＥＤ６１８とすることができる。他方のＬＥＤ６２０は、指定のパターンを点滅させてシステム状態、たとえば電源投入、電池電力低下、流体の枯渇状態、または他のシステム特有の状態（すなわち、単位時間当たりの最大投薬量など）を示すために使用することができる。他の実施形態では、ＬＣＤ画面などの表示装置を使用して、送達デバイス内に収容されている物質または薬剤のタイプ、残っている量および／または投与量、電池レベル、デバイスが失われた場合の使用者ＩＤなど、システム状態または他の情報を示すことができる。ボタンまたは類似のデバイスを使用して、表示装置を作動してスクロールすることもできる。

[0065]タイプ１の構成（低電流のアルカリ電池など）では、充電電流を制限して電池の寿命期間を保護することができる。多くの電池では、大量の電流が抜き出された場合、電池寿命または充電状態が著しく低減する。したがって、電池から抜き出す電流をより少なくし、電力貯蔵段６０８を使用することで、電池を過度に消耗させることなく高電流の状況を可能にする。

[0066]タイプ２の構成では、電力貯蔵部６０８を使用し、所望に応じて電池（リチウムポリマー、リチウムイオン）の寿命を延ばすことができる。また、電力貯蔵部６０８を用いると、気化要素６１２に入るエネルギーの過不足のない量を簡単な電圧測定によって非常に正確に計測することがより容易になる。気化要素に入るエネルギーの過不足のない量の正確な計測は、電圧および電流の測定によって行うことができるが、電圧を測定するより電流を正確に測定する方が困難である。したがって、より簡単な電圧だけの処理を使用することが有利であろう。

[0067]追加の電力節約特徴は、制御論理回路６０４および電力変換部６０２すなわちシステムの電力状態（オンスイッチ）と共用される。電力状態によるこの電力節約特徴は、変換部／ｃｐｕの超低電力モードまたは電力切断／ラッチ機能のいずれかを介して実現することができる。この電力節約特徴は、第１の使用後のデバイスの動作寿命を延ばすために使用される。

[0068]液体の所定の体積を完全に気化させるのに必要なエネルギーは、電力量および電力が存在する持続時間の関数である。したがって、電力制御システム３０６はまた、必要な温度で液体の所定の体積を完全に気化させるための過不足のない電力量を供給するよう
に過不足のない持続時間を制御する手段を備えることができる。電力を供給する過不足のない持続時間を制御する手段は、「ワンショット」制御回路１７０、１７２、または１７４を備えることができ、これらの回路は、上記の電力量を制御する回路と統合することができる。「ワンショット」回路１７０、１７２、または１７４の例を図１５〜１７に示し、以下でより詳細に説明する。「ワンショット」回路を使用すると、使用者がレバーをどれだけ長く押し下げているかにかかわらず、電流送達の時間間隔を制限することができる。電力制御システム３０６は、使用と使用の間は完全に「オフ」になり、したがって、遊休時間中は電池が消耗しない。その結果、電池寿命が長くなる。

[0069]いくつかの実施形態では、集積回路は、電源を所定の回数だけ作動させるように構成することができる。この回数は、作動のたびに毎回同じ量の電力が生じるように十分に少なくするべきである。いくつかの実施形態では、集積回路は、電池寿命の所定の量が検出されたときに電力を作動させるのではなく、電池寿命を監視するように構成することができる。

[0070]この電力制御システム３０６は、既存の蒸気送達デバイス内で実施することができる。たとえば、制御システム３０６を、既存の加熱システムとともに実施される現在の蒸気送達デバイスのハンドル内へ設置することで、現在のデバイスのエネルギー効率および投与精度を改善することができる。

[0071]さらに、または気化デバイスからの過不足のない投与量を計測する効率および効果を著しく改善するように電力量および持続時間を制御することに加えて、気化する液体の過不足のない体積を一貫して計測する手段を、代替または追加の精度層として使用することができる。したがって、効率的な薬剤送達デバイスは、上記の回路の様々な実施形態を利用して電力の効率的かつ効果的な使用を制御する電力制御システム３４、および／または気化するように排出される液体の体積を正確に制御するために流体リザーバから液体の過不足のない体積を一貫して計測する手段として流体送達システム３０、３０２、もしくは４０２を備えることができる。これらのシステムの様々な組合せを使用して、所望の精度レベルを実現することができる。薬剤を気化させるには、噴霧または気化システム３２を必要とすることもある。この適用分野では、噴霧と気化は区別なく参照され、薬剤の状態が肺によって吸引および吸収できる形であることを示す。

[0072]所与の温度および露出持続時間で完全に気化できる液体の過不足のない体積を計算することができる。したがって、ワイアの温度およびワイアが通電される持続時間は固定できるため、流体送達システムから排出する必要のある過不足のない体積を事前に求めることができる。別法として、いくつかの実施形態では、過不足のない体積は、ワイアの温度、およびその温度でワイアがどれだけ長く通電されたままであるかに応じて、変動させることができる。

[0073]上記の電力制御システムの実施形態は、薬剤の特有の投与量をより正確に計測する有利な方法を提供する。また、排出される薬剤の体積を制御することで、計測精度が改善される。気化するように加熱要素へ送られる薬剤の体積を制御するデバイスの例について、以下に説明する。これらのデバイスは、薬剤の計測された投与量の精度をさらに改善するために、単独で、または電力制御システムと組み合わせて使用することができる。

[0074]一実施形態では、図１および図２に示すように、薬剤送達デバイス２０は細長い筐体２２を有し、筐体２２は、筐体の裏面または上端部に隣接するマウスピース２４およびレバー２８を有する。マウスピース開口２６がマウスピース２４内へ延びる。図３〜５をさらに参照すると、デバイス２０の一実施形態は、液体の過不足のない体積を一貫して計測して気化するように排出される液体の体積を正確に制御する手段として流体または液
体送達システム３０、および気化システム３２、ならびに電力制御システム３４を含む。電力制御システム３４は、筐体２２の電池室４２内に電池４４を含むことができ、これらの電池は、ばね４６および接点４８を介して可撓性の回路基板８２に電気的に接続される。図５に示すように、筐体は、クラムシェル設計で左側面および右側面を備えることができる。レバー２８は、枢動部５８で筐体２２に取り付けることができる。

[0075]図４に示すように、流体リザーバからの液体の過不足のない体積を一貫して計測して気化するように排出される液体の体積を正確に制御する手段は、図示の例では、管６６を介してレバーバルブ７０に接続された弾性または可撓性の壁の液体チャンバまたはリザーバ６４を含む液体送達システム３０によって実現される。リザーバ６４は、ポリエチレン膜から作られた薄い壁の可撓性の容器とすることができる。リザーバ６４は、２つの剛性表面間に位置決めされ、一方の側面上には板６２が位置し、他方の側面上には筐体２２の内壁が位置する。筐体２２内のばね６０は板６２を押し、それによってリザーバ６４を押す。これにより、リザーバ内の液体を加圧する。

[0076]管６６がリザーバ６４からレバーバルブ７０まで延びる。レバーバルブ７０は、バルブポスト７４、バルブばね７２、およびバルブ座金７６を含むことができる。この設計では、図６に示すように、管６６のバルブ区間８０が、バルブポスト７４の開口を通って延びる。バルブばね７２は、バルブ座金７６を管のバルブ区間８０に押し当てて、バルブ区間８０を挟んで閉じる。

[0077]図４〜６を参照すると、気化システム３２の一実施形態は、電力制御システム３４に電気的に接続された加熱器１５０を含む。気化システム３２はまた、液体送達システム３０に接続されており、液体送達システム３０から液体を受け取る。加熱器１５０は、ニクロムワイアなどのワイアの開路コイル１５２によって形成される電気抵抗加熱器とすることができる。この設計では、電流は、コネクタ１５６を介してコイルワイア１５２へ供給されており、コネクタ１５６は、電池４４に接続された可撓性の回路基板８２上に位置し、または可撓性の回路基板８２に連結される。図１４は、加熱要素に電力を提供するコネクタ１５６を示す。

[0078]レバーバルブ７０から出てデバイスのマウスピースまたは後端部の方へ延びる管６６の出口区分１５４が、ワイアコイル１５２の前端部内へ挿入される。ここで図１４を参照すると、ワイアコイル１５２および出口区分１５４の端部内へ固体ワイア挿入部１５９を挿入して、内部支持を提供することができ、その結果、ワイアコイル１５２および出口区分１５４がコネクタ１５６内へ押し下げられたときに歪曲または崩壊しないようにする。ワイアコイル加熱器１５２の前端部に位置する出口区分１５４は、デバイス２０が作動するたびにコイルの口径内へ液体を提供する。

[0079]管６６は、液密接続でリザーバ６４に接続されており、その結果、液体は管６６のみを通ってリザーバからのみ流れることができる。管６６は、弾性の可撓性材料とすることができ、その結果、管６６の内腔は通常、圧縮されると完全に平坦になり、次いで解放されると元の形状に概ね完全に回復することができる。管６６のレバー区分６７が、筐体の内側でレバー２８および固定の剛性表面の下に位置決めされ、任意選択で、回路基板８２のうち電力管理回路が位置する部分とすることができる。所望の位置決めを確実に維持するために、回路基板８２内、回路基板８２上、または回路基板８２を貫通して、位置付け特徴１１２を設けることができる。レバー２８は、レバー枢動部１１６によって保持されており、制御された運動範囲内で枢動することができる。

[0080]使用の際には、マウスピース２４が口に入れられ、使用者はレバー２８を圧縮または圧搾する。管６６は、製造中に液体で事前充填または呼び水される。図４を参照する
と、レバー２８が枢動部５８の周りを下へ枢動するにつれて、ピンチャ８６が、枢動部５８およびリザーバ６４付近で、管６６のレバー区分６７を挟んで筐体２２の内側表面に締め付ける。これにより、ピンチャ８６で管６６が一時的に封鎖される。レバー２８が引き続き下へ（またはデバイスの中心線の方へ内側に）枢動すると、レバー２８の傾斜表面８８が、ピンチャ８６とレバーバルブ７０との間で管６６のレバー区分６７を漸進的に圧搾する。これにより、スキージタイプの運動が生じ、蠕動作用を使用して液体をレバーバルブ７０の方へ汲み上げる。レバー２８が引き続き内側へ枢動すると、レバー上のポストがバルブばね７２の力に逆らってバルブ座金７６を押し下げる。これにより、管６６のバルブ区間８０を開くことが可能になることによって、レバーバルブ７０が一時的に開く。管のバルブ区間８０が開き、管内の液体が傾斜表面８８を介して汲み上げられると、液体のボーラスが、バルブ区間８０および出口区分１５４を通ってワイアコイル１５２内へ流れ込む。

[0081]ばね６０によってリザーバ６４に作用する一定の正の圧力が、管６６内の液体を加圧する。しかし、管６６はピンチャ８６によって挟まれて閉じているため、レバーが押下されてレバーバルブが開いても、液体はリザーバから流れ出ない。逆に、ピンチャ８６とレバーバルブ７０との間で管６６内に既に存在する液体は、測定されたボーラスを提供し、それがワイアコイルへ均一に送達される。

[0082]また、レバー２８を下方へ動かすことで、回路基板８２に連結されまたは回路基板８２上に位置するスイッチ１５８を閉じる。次いで、電池４４または他の電源からワイアコイル１５２へ電流が流れる。ワイアコイルは加熱され、それによって液体を気化させる。ワイアコイルへ供給される電流、および動作時のワイアコイルの温度は、使用される液体、所望の投与量、および他の要因に応じて、回路基板によって調節することができる。スイッチ１５８は、レバー２８が完全に押下されたときだけ閉じるように位置決めすることができる。これにより、ワイアコイルを不注意で加熱することが回避される。また、電池寿命を長くするのを助けるために、液体のボーラスがレバーの枢動運動を介してワイアコイルに入るまで、ワイアコイルの加熱を遅らせる。たとえば以下で説明する図１５に示すように、「ワンショット」制御回路１７０を使用すると、使用者がレバーをどれだけ長く押し下げているかにかかわらず、電流送達の時間間隔を制限することができる。電力は、使用と使用の間は完全に「オフ」になる。遊休時間中は電池が消耗しない。その結果、電池寿命が長くなる。

[0083]この説明から明らかなように、液体送達システム３０は、線形蠕動ポンプ作用を使用して、デバイス２０が作動するたびに、液体の一貫した固定の再現可能なボーラスを気化システム３２へ送達する。液体送達システム３０はさらに、ピンチャ８６を介して作動と作動の間にリザーバ６４を封止し、リザーバの内容物を加圧された状態で維持し、気化システム３２への電力送達を制御する。液体送達システムは、液体が使用されるときは空気がシステム内へ導入されないように設計される。

[0084]ワイアコイル１５２の直径および長さは、液体送達システムから滲出する液体の単一の投与量を捕獲するのに十分な円筒形の体積を、コイルの内径内に形成する。ワイアコイル１５２の隣接するワイアループはまた、液体の表面張力によりコイルの口径内に液体を保持するように位置決めすることができる。これにより、液体の解放された投与量を定位置で保つのに重力が必要ではなくなるため、デバイス２０を任意の向きで使用することが可能になる。

[0085]開路コイルの使用には、コイル内で液体のボーラスの均衡の気化に不注意で影響を与えることなく、コイルの長さに沿って任意の場所で蒸気を生成して逃がすことができるというさらなる利点がある。ワイアコイルはまた、熱伝達のために大きな表面積を提供
し、補助構成要素の加熱に起因するエネルギー損失を最小にする。

[0086]電力を印加すると、コイル内の液体は気化してコイル間の間隙を通過する。コイルは、使用者がマウスピース上で吸引したときにデバイス２０を通って引き込まれる空気流中へ、生成された蒸気を同伴できるように、筐体内で寸法設定および成形ならびに位置決めすることができる。本明細書で「吸引」とは、少なくとも口の中へ蒸気を引き込むことを意味する。

[0087]図７〜１３は、第２のデバイスの実施形態１００を示す。デバイス１００はデバイス２０に類似したものとすることができるが、以下の違いを有する。デバイス１００では、流体リザーバからの液体の過不足のない体積を一貫して計測して気化するように排出される液体の体積を正確に制御する手段は、リザーバ６４と筐体の剛性の壁の１つとの間に圧縮および挿入される発泡パッド１０６を備える。発泡体が弛緩した状態に回復しようとすることによってリザーバ６４に作用する力により、リザーバに圧縮力が作用し、それによってリザーバ内の液体が圧力下で維持される。発泡パッド１０６は、図４に示すばね６０の代わりに使用することができる。別法として、リザーバは、ばねによって偏倚されたプランジャを有するシリンジを使用して加圧することができる。任意選択で、これらの設計のいずれかを用いて、リザーバを交換可能カートリッジとして設けることもできる。

[0088]図８に示すように、デバイス１００内にレバーバルブ１１８を設けて（デバイス２０内のピンチャ８６の代わり）、管６６の前端部を圧縮し、使用と使用の間に加圧されたリザーバから液体が流れ出るのを防止する。レバーバルブ１１８は、電力制御システム３４に関して上述したものと同じまたは類似の回路を収容する剛性の回路基板１１４にはんだ付けされた打抜き式のシート金属の形とすることができる。

[0089]図１０〜１３は、流体リザーバからの液体の過不足のない体積を一貫して計測して気化するように排出される液体の体積を正確に制御する手段に対して使用できる追加の特徴、具体的にはデバイス１００内の液体送達システムのポンプ作用を示す。ある投与量の蒸気が望ましいとき、使用者は、マウスピースを口に入れ、レバー１１０上のボタン１０９を押してレバーを下方へ（反時計回りに）回転させながら吸引する。図１０に示すように、レバー１１０が最初に回転すると、レバーピンチ突起１３２がピンチ点１４０で管６６を締め付け、または挟んで閉じ、加圧された液体リザーバを封鎖する。レバー１１０を引き続き回転させると、図１１に示すように、レバー１１０は屈曲点１２４で屈曲し、厚さが低減される。これにより、管６６がピンチ点１４０で封鎖されたまま、管を押しつぶすことなくレバーの行程超過回転が可能になる。

[0090]次いで、レバー１１０をさらに回転させると、管６６のポンプ区分６８の内腔が圧縮される。これにより、液体がポンプ区分６８からレバーバルブ１１８の方へ汲み上げられる。また、この動きにより、バルブフランジ１２０を押し下げているレバー上の突起が偏向してレバーバルブ１１８を開き、液体の加圧されたボーラスを、管を通って気化システム３２内へ動かすことが可能になる。図１２の点線は、回路基板１１４の底面から下へ偏向してバルブを開いているレバーバルブ１１８を示す。最後に、レバー行程の終端で、レバースイッチ突出部がスイッチ１５８に接触し、電力送達システムをオンに切り換える。

[0091]レバー１１０が解放されると、レバー１１０は枢動して元の位置に戻る。レバーが戻ると、第１にレバーバルブ１１８が再び位置につき、管６６のポンプ区分６８の後端部を封止して、空気がポンプ区分内へ再び吸い込まれるのを防止する。レバー１１０が引き続き時計回りに回転すると、ポンプ区分６８は減圧し、管の内腔内に負の圧力を生じさせる。最後に、ピンチ点１４０で管６６は再び開き、リザーバからの加圧された液体をポ
ンプ区分６８に入れて液体でポンプ区分６８を再び充填し、次の投与量を提供することが可能になる。

[0092]各行程で滲出する液体の体積は、所望のポンプ区分６８の管の直径および長さを選択することによって制御することができる。液体リザーバ上で正の圧力を維持することで、システムは常に液体で呼び水された状態を維持し、管内の気泡に起因する「ショートショット（ｓｈｏｒｔ ｓｈｏｔ）」が発生しないようにする。さらに、送達時のみ作動するバルブ７０または１１８などのバルブを有する気化器システムを封止し、正の圧力を分配することで、貯蔵または使用中のデバイスの向きに関係なく、液体の不注意による漏れを防止し、それによって流体リザーバからの液体の過不足のない体積を一貫して計測して気化するように排出される液体の体積を正確に制御する手段を提供する。

[0093]図１５は、レバーが使用者によってどれだけ長く押下されるかにかかわらず、固定の時間間隔の電流を加熱器１５０へ送達する電力制御システム向けの「ワンショット」回路１７０に対する概略図である。図１５では、ＣＤ４０４７は、たとえばＴｅｘａｓ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓから入手可能な低出力のＣＭＯＳ単安定／非安定マルチバイブレータである。Ｕ１は、非常に低い零入力電流ドレインを有する１２Ｖの電池電圧から動作する一般的なＣＤ４０４７である。押しボタンＳＷ１が押下されると、Ｕ１が起動し、Ｑ（ピン１０）がハイになり、Ｃ１がＵ１内のＦＥＴを通じて供給電圧付近まで急速に充電される。同時に、抵抗器Ｒ１が論理「０」状態に切り換えられ、時定数１／ＲＣでキャパシタＣ１の放電をただちに開始する。

[0094]広い範囲のパルス持続時間を選択することができる。典型的なニクロムワイアコイルを使用するとき、液体のボーラスを完全に気化させるには、約０．２〜２秒の範囲のパルス持続時間で十分である。ピン３上の電圧が論理「０」の閾値（供給電圧の約１／３）に到達したとき、論理レベルが切り換わり、Ｑ（ピン１０）は論理ローレベルに戻る。Ｑ２は、所望の電流パルス中にＱ１を完全に飽和させるように電流増幅を提供するエミッタフォロワである。Ｄ１およびＲ４は、加熱器電流の可視表示を提供する。Ｒ２は、ＳＷ１に対する「プルダウン」抵抗器であり、Ｃ２は、誘発されたノイズが回路を誤って起動するのを防止する。電池電圧、パッケージ寸法、およびコストに応じて、Ｔｏｓｈｉｂａ
ＴＣ７ＷＨ１２３など、ＩＣの他の選択肢を用いることもできる。

[0095]電池電圧は、デバイスの寿命全体にわたって段階的に低下する。多くの適用分野では、図１５に記載の回路が必要な制御を提供する。しかし、電池の放電寿命全体にわたって電流が低下するにつれて電流パルス持続時間を増大させることによって、薬剤のより過不足のない計測を実現することができる。図１６に示す回路１７２では、追加の演算増幅器ＩＣが、電力制御システムに対する電圧制御電流源として働く。入力電圧は、Ｕ１のピン１０から標本化される。Ｑ３で定電流が生成され、それを使用して、タイミングキャパシタＣ１を一定の速度で放電する。Ｃ１の両端間の電圧が論理閾値に到達すると、ＣＤ４０４７が作動し、出力パルス幅が完全になる。電池電圧が低下すると、Ｑ３で生成される定電流が低下し、それによってＣ１を放電する時間が増大する。これにより、出力パルスが長くなり、デバイスの寿命全体にわたって電池電圧が低下しても、吸入サイクルごとの比較的一定の加熱器電力を維持する。様々な電流設定および検出抵抗器の値は、最適の性能を提供するように調整することができる。他の回路を用いて、電圧周波数変換器などと同じ機能を提供することもできる。

[0096]図１７は、出力トランジスタＱ１と加熱器フィラメントとの間に電圧レギュレータＵ２が挿入された電力制御システム向けの別の回路１７４を示す。これにより、電池寿命全体にわたってフィラメント電圧が一定に保たれる。調節された電圧は、寿命の終端付近で加熱器動作を最適化するように選択することができる。調整が維持されなくなるまで
の寿命を最大にするには、低ドロップアウトレギュレータが望ましい。簡単な線形レギュレータを示すが、効率を改善するために高効率のスイッチングレギュレータを用いることもできる。パルス持続時間は、上記のように、または同等の「ワンショット」回路と同様に維持され、加熱器電流は電圧レギュレータによって一定に保たれる。

[0097]別の代替設計では、電力制御システム３４は、液体を気化させるのに必要な最小のエネルギーを提供するように電力のタイミングを合わせることによって、一貫した電力を提供するように構成することができる。電力制御システム３４はまた、これを行うようにプログラムすることができる。たとえば、電力制御システム３４は、電源の有用寿命を延ばすために、液体を気化させるのに必要な電圧まで電源を落とすようにプログラムすることができる。本明細書では、電源は、この場合も電源の有用寿命を延ばすために、気化させるべき液体を気化させるのに必要な電荷を構築、保持、および提供するキャパシタを含むことができる。いくつかの実施形態では、電源の機能性をさらに高めるため、上記で論じたようにスーパーキャパシタを用いることができる。

[0098]図１８に示す追加の代替設計では、圧力を介して加熱コイル内へ液体を提供するのとは異なり、噴霧すべき液体は、毛管作用を介して直径の小さい管１８０内へ送達され、この場合、表面張力のために安定して気化することができる。管１８０は、ガラス、ポリアニリン、または金属、たとえばステンレス鋼とすることができる。液体の体積全体を同時に加熱するように、ニクロムワイアなどの加熱要素を管の周りに巻き付けること、巻き付けて管状にすること、または管の中へＶ字状に挿入することができる。

[0099]図１９〜２２は、基部２０２から形成された筐体を有する代替の気化デバイス２００を示す。筐体は、マウスピース２０６と、基部２０２に取り付けられたカバー２０４とを含む。図２１に示すように、ボタン２０８上の枢動アーム２０９は、ブリッジ２２４上の枢動ポスト２２６に枢動可能に取り付けられ、流体リザーバ２３４からの液体の過不足のない体積を一貫して計測して気化するように排出される液体の体積を正確に制御する別の手段を提供する。ピンチャ２３８の半径２４４は、管２３６が圧縮されると屈曲することができる。ブリッジ２２４は、ブリッジ２２４を基部２０２に固定して取り付けるピンを有する。各電池４４の正極は、中心接点２１２に接触するようにばね４６によって保持される。正の導体ストリップ２１４が、中心接点をプリント回路基板２１６に接続する。

[00100]図２２を参照すると、芯２２０が、プリント回路基板２１６（電力制御システ
ム３４に関して上述したものと同じまたは類似の回路を含む）から気化コイル２２２まで延び、また任意選択で高くなった壁２４０を越えて延びる。芯は、芯およびヒートシンクとして働く１片または１枚のセラミックテープ２２０とすることができる。芯２２０は、気化コイル２２２などの加熱要素と管２３６の出口との間に位置決めされる。芯２２０は、加熱要素の上に位置することができ、または加熱要素に隣接して位置決めすることができ、管出口もまた、加熱要素および芯２２０の上に位置することができる（デバイス２００が縦向きの姿勢にあり、ボタン２０８が上にあるとき）。

[00101]真鍮ポスト２１８または類似の接点が、プリント回路基板２１６およびコイル
２２２の両端部に取り付けられる。ボタン２０８は、芯２２０上にあり、芯２２０に隣接し、または芯２２０に重なる出口位置に液体リザーバを連通させている管２３６内の流れを挟んで封鎖するように位置決めされたピンチャアーム２０９を有する。管２３６は、ブリッジ２２４上の管クリップ２４０内の型によって定位置で保持することができる。通常は閉じているピンチバルブ２３２上のアーム２３３は、ブリッジ２２４内の開口を通って上へ延びる。ポスト２２８の周りのバルブばね２３０は、バルブ２３２を通常は閉じた位置で保持する。バルブ２３２の底面は、ボタン２０８が押されたときにコイル２２２への
電流をオンに切り換えるように、プリント回路基板２１６とともにスイッチとして作用することができ、またはプリント回路基板２１６上の別個のスイッチを作動させることができる。

[00102]使用の際には、気化デバイス２００は、上記と同じ原則に基づいて動作するが
、以下の追加を有する。筐体内には、絶縁タブを収容するためのスロット２１０を設けることができる。絶縁タブは、製造中に設置され、中心接点２１２と電池との間の電気的接触を防止する。その結果、出荷および貯蔵中にデバイスの電源が不注意で投入される可能性がなくなる。したがって、電池寿命がより節約される。気化デバイス２００を初めて動作させる前、使用者はタブをスロット２１０から引き出す。図１９および図２０に示すように、マウスピースは円形である。図２０内のコイル２２２とマウスピース先端部との間の寸法ＬＬは、１５、１０、または５ｍｍまで最小にすることができる。液体リザーバは、発泡体を圧縮させてポンプを加圧することが可能になるように、０．８または１．０ｍｌを超過する体積を有することができる。デバイス２００では、管２３６を介してリザーバから供給される液体は、コイル２２２内へ送達されない。逆に、液体は芯２２０上へ送達される。加熱コイル２２２は、芯２２０に当接して芯を加熱し、次いで芯上または芯内の実質上すべての液体を気化させる。

[00103]上記の気化デバイスのそれぞれにおいて、たとえばニクロムワイアの開路コイ
ル加熱器１５２または２２２は、多孔質のセラミック材料内に入れることができ、その結果、流体が噴霧されるときに生じる蒸気は、セラミック材料を通過しなければ摂取または吸引することができなくなる。セラミック材料は、蒸気を通過させる孔の寸法を制御する技法を用いて製造することができる。これにより、吸入するために生じさせた蒸気の分子または小滴の寸法を調節するのに役立つことができる。コイル加熱器に対する電力量および電力の持続時間を制御することによって、加熱器は、蒸気の小滴または粒子がセラミック材料を通過するのに十分に小さくなるまで、加熱器で流体を引き続き気化させ、それによって、コイルに送達されるすべての流体を効果的に利用して、分子寸法を調節することに加えて投与量を制御する。生じさせる蒸気の分子の寸法を調節することによって、気化デバイスは、より高い精度で、また慎重に制御された投薬量の粒子寸法を必要とする流体および薬剤とともに使用することができる。場合によっては、分子が小さければ小さいほど肺のより深くまで吸引でき、それによってより効果的な送達機構をより良好に提供できるため、有利になることがある。

[00104]別法として、ワイアコイル加熱器は、Ｋｅｖｌａｒ（登録商標）などの耐熱性
の布状材料に入れることができ、その結果、蒸気は布を通過しなければ摂取することができなくなる。布は、気化器によって送達される蒸気の粒子および／または分子の寸法を調節するために、所望の網目開口寸法で製造することができる。加熱器に対する電力量および電力の持続時間を制御することによって、加熱器は、蒸気の粒子が布の網目を通過するのに十分に小さくなるまで、加熱器へ送達される流体を引き続き気化させる。粒子が布を通過するのに十分に小さくなるまで加熱器を有する布の内部に流体を収容することで、廃棄物をほとんどまたはまったく出すことなく、加熱器へ送達されるすべての流体を効果的に噴霧および送達し、それによって投与量を制御することに役立つことができる。

[00105]スイッチ１５８について、機械接触スイッチとして上述したが、任意選択で、
要素の位置の動きを光学的もしくは電気的に感知するスイッチ、または加熱器１５０内の液体の存在を感知するスイッチを含めて、他の形のスイッチを使用することもできる。さらに、レバーおよびピンチバルブを締付けタイプのバルブとして示したが、他の形の機械的または電気的に動作するバルブを使用することもできる。同様に、任意選択で、レバーの枢動運動によって生じる蠕動ポンプ作用を、代替の形のポンプまたは流体の運動に置き換えることができる。上記のワイアコイルの代わりに、様々なタイプの同等の加熱要素を
使用することもできる。たとえば、固体加熱要素を使用することができる。加熱要素はまた、加熱なしで液体を蒸気に変換できる電気流体力学的または圧電デバイスなどの代替の気化要素に置き換えることができる。

[00106]別の実施形態では、送達デバイス３００が、流体リザーバからの液体の過不足
のない体積を一貫して計測して気化するように排出される液体の体積を正確に制御する別の手段として、プランジャ式の液体送達システム３０２を利用する。図２３に示すように、送達デバイス３００は、新しい液体送達システム３０２を備えるが、上記のものと同じまたは類似の噴霧または気化システム３２および電力制御システム３４を利用する。これらはすべて、好ましくは紙巻きタバコまたは葉巻を模して円筒形の形状の筐体３０８内に収容される。

[00107]流体送達システム３０２は、薬剤を収容する流体リザーバ３１０と、ボタン３
１４などの流体排出作動装置が押下または作動されるたびに一貫した固定の再現可能な量で流体リザーバ３１０内部で前方へ割出するピストン３１２などの圧力生成器とを有する。好ましくは、流体リザーバ３１０は円筒形の形状であり、より好ましくは、シリンジ状の形状である。送達デバイス３００は、薬剤が貯蔵中または作動サイクル間に蒸発できないように、添加と添加の間で完全に封止される。

[00108]流体リザーバ３１０は、近位端部３１６および遠位端部３１８を有する。近位
端部３１６は、薬剤がピストン３１２を越えて漏れないように、ピストン３１２を受容してリザーバ３１０の壁に対する水封を形成するように構成される。ピストン３１２は、中空３１３を有することができる。ピストン３１２に結合してプランジャ３２０が設けられ、制御された段階的な方法でピストン３１２を前方へ動かす。プランジャ３２０はシャフト３２２を備えており、シャフト３２２は、一方の端部にヘッド３２４を有する。好ましい実施形態では、ヘッド３２４にはフランジが付いている。ヘッド３２４は、ピストン３１２の内側に位置する相手側の幾何形状に係合して、ピストン３１２をプランジャ３２０に固定するように構成される。プランジャのシャフト３２２は、好ましくはその長さ全体にわたって雄ねじのねじ山３２６を有して構成される。

[00109]リザーバ３１０の近位端部３１６には、駆動ナット３２８が配置される。筐体
３０８およびリザーバ３１０の様々な特徴は、駆動ナット３２８がプランジャ３２０の軸Ａに並行して自由に回転運動できるが、その他の方向には平行移動できないように、駆動ナット３２８の位置を抑制する。駆動ナット３２８は、プランジャ３２０に対する相手側の雌ねじ３３０を有し、プランジャ３２０上へねじ止めされる。駆動ナット３２８は、ラチェット歯３３２を有してさらに構成され、ラチェット歯３３２は、動作中に駆動ナット３２８が単方向に回転するように、後述するボタン３１４上の爪３３４と相互作用する。

[00110]リザーバ３１０の遠位端部３１８には、キャップ３３６が配置される。キャッ
プ３３６は、出口３３８を有するエラストマ構成要素とすることができ、出口３３８は、自動折畳み式のスリット／孔を備える。好ましくは、キャップ３３６はシリコーンから作られる。出口３３８は、リザーバ３１０内の薬剤からの圧力に反応し、薬剤がリザーバ３１０の外側の周囲圧力より高い圧力を受けているときは出口３３８が開き（３３８Ａ）、薬剤をリザーバ３１０から逃がすことを可能にする。周囲圧力と平衡するのに十分な薬剤がリザーバ３１０から逃げると、出口３３８は自動的に折り畳まれて、リザーバ３１０の残りの内容物を周囲から封止し、それによって気化による薬剤の損失を防止する。したがって、出口３３８に薬剤の小滴を適切に形成し、気化が開始するまで小滴を維持するのに必要な圧力を適切に較正することによって、測定される投与量が求められる。封止の性質とは、「開封」するのに十分なほど外部の圧力変化が集中的でも強力でもないため、デバイス外部の圧力変化によってリザーバが「開封」されないような性質である。また、リザ
ーバの自然の弾性は、外部の圧力変化に関係なく、封止の「再封止」を引き起こすはずである。

[00111]液体の薬剤の表面張力に基づいて、出口３３８から排出される薬剤の体積は、
出口３３８に小滴を形成し、その小滴がキャップ３３６から落下または滴下することなく出口３３８に付着するのに十分に小さくするべきである。出口３３８からコイル状ワイア１５２までの距離もまた、出口で形成される液体の小滴が出口３３８とコイル状のワイア１５２との間の間隙を埋め、それによって小滴がコイル状ワイア１５２またはコイル状ワイア１５２内の芯３６０へ移動できるように十分に小さくするべきである。この構成により、蒸気送達デバイス３００を任意の向きで使用することが可能になり、それによって、現在のデバイスに比べて多様性が改善される。

[00112]図３０に示すように、ボタン３１４は、駆動ナット３２８の制御された回転方
向の割出を提供するように機能する。ボタン３１４は、使用者がボタン３１４を作動できるように上部筐体を貫通して突出する制御表面３４０を含む。ボタン３１４は通常、その中間位置（定位置）で筐体３０８からわずかに突出している。ボタン３１４は、押下されると制御表面３４０に対して垂直の方向に平行移動できるように抑制される。ボタン３１４は、２つのばね要素３４１ａ、３４１ｂを有して構成され、ばね要素３４１ａ、３４１ｂは、制御表面３４０に圧力が加えられていない状態でボタンを中間位置へ戻すように偏倚させる。ばね要素３４１ａ、３４１ｂは、荷重表面に圧力を受けると変形し、その圧力が解放されると元の形状に戻るように設計される。ボタンの移動運動の範囲は、上面３４３ａおよび下面３４３ｂを有する止め具３４２によって制限される。止め具の表面３４３ａ、３４３ｂは、ボタン移動の限界で下部および上部筐体の対向する表面に係合し、押下／解放されるときにボタン３１４に対して固定の変位範囲をもたらす。ボタン３１４は、駆動ナット３２８上でラチェット歯３３２に係合する爪３３４を有してさらに構成される。ボタン３１４が押下されると、爪３３４はラチェット歯３３２に係合して駆動ナット３２８を回転させる。解放されると、爪３３４の傾斜表面３４４とラチェット３３２の対向表面３４６が互いに対向して爪３３４を腹部で偏向させ、それによって爪３３４は隣接するラチェット歯の上に乗り上がり、ボタン３１４を中間位置に戻すことが可能になる。このようにして、ラチェット３３２は、駆動ナット３２８を単方向に回転させることが可能である。

[00113]いくつかの実施形態では、ボタン３１４は、気化システム３２への薬剤のボー
ラスの送達と同時に、加熱システム３０４への電力の送達を開始するように機能することができる。図３１Ａおよび図３１Ｂに示すように、ボタンばね要素３４１ａ、３４１ｂにまたがる接触ピン３４８が設けられる。図３１Ｂに示すように、ボタン３１４の作動中にばね要素３４１ａ、３４１ｂが偏向することで接触ピン３４８が接点３５０ａ、３５０ｂに対して下がり、接点３５０ａ、３５０ｂの両端間で回路を閉じる。こうして回路を閉じることで、後述するように気化システム３２に対する電力サイクルを開始する働きをする。いくつかの実施形態では、接点３５０ａ、３５０ｂは、ばね要素３４１ａ、３４１ｂの真下に位置することができる。ばね要素３４１ａ、３４１ｂの下面は、接点３５０ａ、３５０ｂに接続して回路を閉じるための独立した接触ピン３４８を有することができる。いくつかの実施形態では、単一の接触ピン３４８および単一の接点３５０ａを使用することができる。

[00114]ねじ山３２６の間隔は、リザーバ３１０の口径３５２と、駆動ナット３２８の
割出のたびにリザーバ３１０から薬剤の所望のボーラスを変位させるように制御された駆動ナット３２８の角度方向の割出とを考慮して選択される。薬剤の一貫した、固定の、かつ再現可能な投与量を提供するために、駆動ナット３２８の回転運動はすべて、プランジャ３２０上の線形運動に変換される。図３２に示すように、回転する駆動ナット３２８と
ともにプランジャ３２０が回らないように、プランジャ３２０は、その長さ全体に延びる溝３５４をさらに備え、前記溝３５４は、筐体３０８の下部部分から突出する回転防止突起３５６を受容する。

[00115]噴霧または気化システム３２は、上記したものと同様に、流体送達システムの
出口３３８に隣接して位置決めされた密接なコイル状のワイア加熱器要素１５２を備える。好ましい実施形態では、コイル状ワイア１５２はニクロムワイアである。いくつかの実施形態では、ニクロムワイアコイル１５２は、受け取った薬剤の投与量をコイル１５２全体に分散させるように、高温ファイバウィッキング要素３６０の周りに巻き付けることができる。

[00116]電力制御システム３４は、回路基板３６２（上記と同じまたは類似の回路を収
容する）と、作動のたびに固定かつ過不足のない電力量をニクロムワイア１５２に送達する付随の電池３６４とを備える。送達される電力量は、送達される薬剤のボーラスの過不足のない体積を噴霧または気化させるのに必要な量である。最適のシステム効率には、加熱器のエネルギー密度を最大にすることが望ましい。したがって、加熱器のコイルは、可能な限り互いに近くで隔置されることが理想的である。さらに、気化させるべき薬剤の投与量を加熱器要素全体にわたって可能な限り均一に分散させることが望ましい。その目的で、加熱器コイル１５２は、高温に耐える材料を含む芯３６０に巻き付けられる。前記材料は、芯３６０全体にわたって薬剤を均一に分散させる。コイル１５２は、圧着コネクタ３６６を介して電力制御システム３４に接続される。好ましい実施形態では、回路基板３６２は、作動のたびに固定かつ過不足のない電力量をニクロム加熱器１５２に送達するワンショット回路（上記の回路と類似または同じ）を備える。送達される電力量は、送達される薬剤のボーラスを噴霧するのに必要な量である。

[00117]いくつかの実施形態では、過不足のない電力量を気化システム３２へ送達する
手段をさらに提供するために、電力制御システムは、電源および回路に接続された１つまたは複数のスーパーキャップ３６８ａ、３６８ｂを備えることができる。スーパーキャップ３６８ａ、３６８ｂを使用することで、電池３６４がその終端に接近するにつれて気化システム３２が受け取る電力量が変動するのを防止する。具体的には、スーパーキャップ３６８ａ、３６８ｂは、電池が消耗するにつれて気化システム３２への電力が低下するのを防止する。回路が電力を過不足なく制御しなければ、電池の電力が低下して、所与の起動に対するワイア１５２の温度がより低くなるはずである。そのような場合、薬剤の体積が同じままであれば、薬剤の気化が不完全になる可能性がある。

[00118]図３３〜３５は、送達デバイス４００の別の実施形態を示す。図３４は、筐体
４０８を除去した送達デバイス４００を示す。送達デバイス４００は、上記と同じまたは類似の気化システム３２および電力制御システム３４を備えるが、流体リザーバからの液体の過不足のない体積を一貫して計測する手段として、流体送達システム４０２の別の実施形態を有する。送達デバイス４００の筐体４０８もまた、送達デバイス３００のものとは異なる。筐体４０８は通常、細長い箱状の構成を有する。筐体４０８は、円筒または特定の適用分野に望ましい任意の形状もしくは寸法などの他の形状を同様にとることができる。筐体４０８は、上端部４１０と、上端部４１０の反対側の下端部４１２とを有する。上端部４１０はカバー４１４を備える。

[00119]上端部４１０から、吸引管４１６が突出している。吸引管４１６は、流体送達
システム４０２に動作可能に接続される。流体送達システム４０２からの薬剤は気化システム３２によって気化され、その蒸気は吸引管４１６を通って使用者の口の中へ流れる。カバー４１４は、未使用時に吸引管４１６を保護するために使用される。図３３は、摺動式のカバーを示すが、カバー４１４は、押上げ式、脱着式、摺動可能式などにすることが
できる。カバー４１４が上端部から押し戻され、上端部から押し離され、上端部から取り外され、または他の方法で上端部から除去されると、吸引管４１６は解放されて上方へ回転する。次いで使用者は、吸引器を通じて吸引するプロセスを開始し、吸引器は、流れセンサを起動することによって加熱プロセスを開始する。

[00120]流体送達システム４０２から気化システム３２へ薬剤の過不足のない体積を送
達するために、筐体４０８の下端部４１２にはつまみ４１８が位置する。デバイス３００のボタン３１４のように、デバイス４００の底部４１２に位置するつまみ４１８を使用して、シリンジ（図示せず）内でプランジャ（図示せず）を段階的に繰り返し前進させ、シリンジから薬剤の過不足のない、固定の、かつ一貫した体積を送達し、気化システム３２のコイル状ワイア１５２上へ堆積させる。つまみ４１８を回転させるたびに、一貫して再現可能な体積を有する薬品の正確な計測された量が前進する。

[00121]前述の形態と同様に、デバイス４００は、回路基板４２０（電力制御システム
３４に関して上述したものと同じまたは類似の回路を収容する）を利用するとともに、一貫した、過不足のない、かつ十分な電力量を加熱システムへ送達して液体の所定の体積を気化または噴霧するために使用される付随の処理装置（図示せず）、スーパーキャップ３６８ａ、３６８ｂ、および他の電子構成要素を利用する。回路基板４２０は、流体送達システム４０２および気化システム３２に隣接して、上端部４１０に位置する。貫通孔４３０が設けられ、回路基板４２０に吸引管４１６を通過させてこの吸引管４１６に流体リザーバ４２２を取り付け、吸引管４１６を使用者に提示することが可能になる。

[00122]回路基板４２０の下には、流体送達システム４０２が取り付けられる。このア
センブリは、流体を保持するための不正に開封できない安全なチャンバを提供する。次いで、流体送達システム４０２は減速ギヤアセンブリ４２４に接続され、減速ギヤアセンブリ４２４は、つまみ４１８の回転のたびに一貫した量で線形シリンジ作動装置をリザーバ４２２内で前進させることが可能である。

[00123]気化システム３２は、つまみ４１８が回転するたびに流体送達システム４０２
を介して送達される流体の経路内へ配置される。気化システム３２は、加熱コイル１５２を備える。いくつかの実施形態では、加熱コイル１５２を芯３６０に巻き付けることができ、それによって、液体が流体送達システム４０２から排出された後に保持するのに役立つ。流体は、前進した後、加熱コイルアセンブリ１５２の内側に配置された芯４２８を濡らす。この芯３６０が濡れた後、使用者が吸引管４１６上で吸引（吸込み）を開始すると、コイル１５２を加熱することができる。加熱機構を起動するために、吸入経路内に流れセンサ（図示せず）が配置される。吸入経路は、吸引管４１６の入口と吸引管４１６の出口４１７との間の経路である。

[00124]使用者が吸引管４１６上で吸引／吸込みを開始したときに流れが感知されると
、コイル１５２に電圧を印加することによってコイルの加熱が開始される。コイルワイア１５２に印加される電力はスーパーキャップアセンブリ３６８ａ、３６８ｂを介して供給され、スーパーキャップアセンブリ３６８ａ、３６８ｂは、デバイスの電池３６４を介して充電される。

[00125]本発明によって送達される薬剤の送達および効力をさらに改善するために、肺
へ送達される薬剤のプルームの化学的性質を分析しなければならない。蒸気送達デバイスによって解放される蒸気生成物の寸法に応じて、薬剤は、様々な場所で影響を与えることがあり、それによって薬剤が使用者に作用できる効果および速度を左右することがある。たとえば、蒸気生成物が大きければ大きいほど、口内で捕獲される可能性がより高くなり、その結果、薬剤は消化管を通って進むはずである。小さい蒸気生成物は肺の中へ吸引す
ることができるが、上肺内で捕獲される可能性がある。さらに微細な蒸気生成物は下肺へ到達でき、薬剤の吸収はより効果的かつ高速になる。

[00126]この場合も、蒸気生成物の寸法を制御するために、加熱システムとマウスピー
スとの間に、セラミック、布などの透過性の膜を配置することができる。加熱要素により薬剤を気化させることが可能であるが、マウスピースから出る前に、透過性の膜を通じて蒸気生成物を濾過し、使用者へ送達される蒸気生成物の寸法を調節する。この膜は、セラミックまたはＫｅｖｌａｒ（登録商標）材料など、熱に耐える材料から作らなければならない。

[00127]本発明によって提供される投薬量の一貫した、信頼性が高く、かつ過不足のな
い制御のため、その適用分野は、単にタバコ製品の代用品としての用途をはるかに超える。このデバイスは、過不足のない投与が必要とされる栄養補助食品、睡眠補助剤、減量製品、鎮痛剤、および多くの他の処方薬または店頭用の製薬製品を送達するために使用することができる。本発明は、消費者用の清涼飲料水、口臭清新剤、室内清新剤の分注、および一貫した、信頼性が高く、かつ過不足のない投与量の液体の気化が必要とされる任意の他の適用分野など、製薬以外の分野でさらに実施することができる。

[00128]システムおよびデバイスについて、現在では最も実用的かつ効果的な実施形態
と考えられるものに関して説明したが、本開示は開示の実施形態に必ずしも限定されないことを理解されたい。本明細書を読んで図面を調べれば当業者には明らかな本開示に対するすべての並べ換え、強化、均等物、組合せ、および改善は、本発明の真の精神および範囲内に含まれるものとする。したがって、本開示の範囲は、そのような修正および類似の構造のすべてを包含するように、最も広い解釈を受けるべきである。したがって、適用分野は、本発明の真の精神および範囲内に入るそのような修正、並べ換え、および均等物のすべてを含むものとする。したがって、複数の実施形態および方法について図示および説明した。当然ながら、本発明の精神および範囲から逸脱することなく、様々な修正および置換えを加えることができる。したがって、本発明は、以下の特許請求の範囲およびその均等物以外によって限定されるべきではない。

[00129]本発明は、エネルギー効率よく蒸気の形で薬剤の過不足のない投与量を使用者
へ一貫して、確実に、かつ再現可能に送達できる薬剤送達システムの開発、製造、および使用に産業上利用することができる。この送達システムは、電力制御システム、気化システム、および流体送達システムを備える。電力制御システムは、薬剤の既知の体積を気化または噴霧するのに十分な電力だけをシステムが送達することを可能にする回路を利用する。電力の消耗による電流の変化を回避するために、制御システムは、回路に接続されたスーパーキャパシタを利用する。薬剤の既知の体積を効率的に気化させるにはどれだけの電力を供給する必要があるかをシステムが分かるように、電源および／または加熱要素での抵抗を監視することができる。流体送達システムは、作動のたびに薬剤の同じ体積を分注するリザーバおよび分注機構を利用する。加熱システムは、ニクロムワイアを利用する。

Claims (13)

1. ａ．第１の端部および第２の端部を有する筐体（２２、２０２、３０８、４０８）と、
   ｂ．前記第１の端部に取り付けられたマウスピース（２４、２０６、４１６）と、
   ｃ．流体送達システム（３０、３０２、４０２）と、
   ｄ．前記マウスピース（２４、２０６、４１６）と流体リザーバ（３０、３０２、４０２）との間に加熱要素（１５２）を備える気化システム（３２）と、
   ｅ．液体の過不足のない体積を完全に気化させるのに必要な温度まで前記加熱要素（１５２）を加熱するために過不足のない電力量を電源から提供し、前記必要な温度で前記液体の前記過不足のない体積を完全に気化させるための前記過不足のない電力量を供給するように過不足のない持続時間を制御するように構成された回路（８２、１７０、１７２、１７４）を備える電力制御システム（３４、３０６）と
   を備え、
   前記流体送達システム（３０、３０２、４０２）が、
   ａ．前記筐体の内側に位置し、第１の端部および第２の端部を有する流体リザーバ（６４、２３４、３１０、４２２）と、
   ｂ．前記流体リザーバ（６４、２３４、３１０、４２２）の内側で前記第２の端部に位置決めされ、固定かつ個別の距離を開けて前記第１の端部の方へ前進し、前記流体リザーバ（６４、２３４、３１０、４２２）からの液体の過不足のない体積を一貫して計測するように構成された圧力生成器とを備え、
   前記流体送達システム（３０、３０２、４０２）が、前記第１の端部で前記流体リザーバと流動的に連通しているキャップ（３３６）をさらに備え、前記キャップ（３３６）が、前記流体リザーバ（６４、２３４、３１０、４２２）の反対側に出口（３３８）を有し、前記流体リザーバに正の圧力が印加されると、前記流体リザーバの内側に貯蔵されている前記液体が前記出口（３３８）から出て、前記出口（３３８）に小滴を形成することができる手持ち式の薬剤送達デバイス。
2. 前記制御システム（３４、３０６）がワンショット回路（１７０、１７２、１７４）を備える、請求項１に記載の手持ち式の薬剤送達デバイス。
3. 前記回路が、前記加熱要素（１５２）の抵抗を監視し、前記加熱要素（１５２）が前記必要な温度に到達するまで前記電力を調整するようにプログラムされた処理装置（５００、６０４）を備える、請求項１に記載の手持ち式の薬剤送達デバイス。
4. 前記制御システム（３４、３０６）が、スーパーキャパシタ（３６８ａ、３６８ｂ、６０８）に動作可能に接続されたＤＣ／ＤＣ昇圧変換器を備える、請求項１に記載の手持ち式の薬剤送達デバイス。
5. 前記回路（８２、１７０、１７２、１７４）が、前記電源を所定の回数だけ作動させるようにプログラムされた処理装置（５００，６０４）を備える、請求項１に記載の手持ち式の薬剤送達デバイス。
6. 前記電源がアルカリ電池（４４、３６４）である、請求項１に記載の手持ち式の薬剤送達デバイス。
7. 前記小滴が前記出口（３３８）上に位置しながら前記加熱要素（１５２）に接触できるように、前記出口（３３８）と前記加熱要素（１５２）が、前記小滴より小さい距離だけ分離される、請求項６に記載の手持ち式の薬剤送達デバイス。
8. 前記圧力生成器が、
   ａ．前記流体リザーバ（６４、２３４、３１０、４２２）の内側に収容され、前記キャップ（３３６）を通って前記液体を押し出すように構成されたピストン（３１２）と、
   ｂ．前記ピストン（３１２）に動作可能に接続された流体排出作動装置（６１６）とを備え、前記流体排出作動装置（６１６）を作動させることで、前記ピストン（３１２）が前記固定かつ個別の距離で前記第１の端部の方へ前進する、請求項１に記載の手持ち式の薬剤送達デバイス。
9. 前記マウスピース（２４、２０６、４１６）と前記加熱要素（１５２）との間に位置決めされた透過性の膜をさらに備え、前記透過性の膜が、所定の寸法の蒸気の分子に対して透過性を有する、請求項１に記載の手持ち式の薬剤送達デバイス。
10. ａ．第１の端部および第２の端部を有する筐体（２２、２０２、３０８、４０８）と、
    ｂ．前記第１の端部に取り付けられたマウスピース（２４、２０６、４１６）と、
    ｃ．流体送達システム（３０、３０２、４０２）であって、
    ｉ．前記筐体（２２、２０２、３０８、４０８）の内側に位置し、第１の端部および第２の端部を有する流体リザーバ（６４、２３４、３１０、４２２）、および
    ｉｉ．前記流体リザーバ（６４、２３４、３１０、４２２）の内側で前記第２の端部に位置決めされ、固定かつ個別の距離を開けて前記第１の端部の方へ前進し、前記流体リザーバからの液体の過不足のない体積を一貫して計測するように構成された圧力生成器を備える流体送達システム（３０、３０２、４０２）と、
    ｄ．前記マウスピース（２４、２０６、４１６）と前記流体リザーバ（６４、２３４、３１０、４２２）との間に加熱要素（１５２）を備える気化システム（３２）と、
    ｅ．前記気化システム（３２）に電力を送達する制御システム（３４、３０６）と
    を備え、
    前記流体送達システム（３０、３０２、４０２）が、前記第１の端部で前記流体リザーバ（６４、２３４、３１０、４２２）と流動的に連通しているキャップ（３３６）をさらに備え、前記キャップ（３３６）が、前記流体リザーバ（６４、２３４、３１０、４２２）の反対側に出口（３３８）を有し、前記流体リザーバ（６４、２３４、３１０、４２２）に正の圧力が印加されると、前記流体リザーバ（６４、２３４、３１０、４２２）の内側に貯蔵されている前記液体が前記出口（３３８）から出て、前記出口（３３８）に小滴を形成することができる手持ち式の薬剤送達デバイス。
11. 前記小滴が開口で前記出口（３３８）上に位置しながら前記加熱要素（１５２）に接触できるように、前記出口（３３８）と前記加熱要素（１５２）が、前記小滴より小さい距離だけ分離される、請求項１０に記載の手持ち式の薬剤送達デバイス。
12. 前記圧力生成器が、
    ａ．前記流体リザーバ（６４、２３４、３１０、４２２）の内側に収容され、前記キャップ（３３６）を通って前記液体を押し出すように構成されたピストン（３１２）と、
    ｂ．前記ピストン（３１２）に動作可能に接続された流体排出作動装置（６１６）とを備え、前記流体排出作動装置（６１６）を作動させることで、前記ピストン（３１２）が前記固定かつ個別の距離で前記第１の端部の方へ前進する、請求項１０に記載の手持ち式の薬剤送達デバイス。
13. 前記マウスピース（２４、２０６、４１６）と前記加熱要素（１５２）との間に位置決めされた透過性の膜をさらに備え、前記透過性の膜が、所定の寸法の蒸気の分子に対して透過性を有する、請求項１０に記載の手持ち式の薬剤送達デバイス。

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