JP2007516404A - 光学点火されたかまたは電気点火された内蔵式加熱ユニットおよびそれを使用する薬剤供給ユニット - Google Patents

光学点火されたかまたは電気点火された内蔵式加熱ユニットおよびそれを使用する薬剤供給ユニット Download PDF

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デニス ソラス，
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Abstract

急速に加熱することができる加熱ユニット、薬剤供給ユニットおよび薬剤運搬物品が開示される。基板と、基板内に配置された、発熱金属酸化還元反応を受けることができる固体燃料と、を備える加熱ユニットが、開示される。これらの加熱ユニットは、電気抵抗によって、または、光学点火によって、作動することができる。固体燃料が、それに配置された薬剤を急速に熱的に気化するのに十分な温度へ基板を加熱するように構成される薬剤供給ユニットおよび薬剤運搬物品もまた開示される。
【選択図】図１Ａ

Description

関連出願の参照
[0001]本明細書は、Ｈａｌｅらによって２００３年５月２１日に出願された米国予備特許出願第６０／４７２，６９７号、発明の名称「内蔵式加熱ユニットおよびそれを使用する薬剤供給ユニット（Ｓｅｌｆ−Ｃｏｎｔａｉｎｅｄ Ｈｅａｔｉｎｇ Ｕｎｉｔ ａｎｄ Ｄｒｕｇ−Ｓｕｐｐｌｙ Ｕｎｉｔ Ｅｍｐｌｏｙｉｎｇ Ｓａｍｅ）」の一部継続出願であり、その優先権を主張し、その全体を参照として本明細書に組み入れる。
分野
[0002]本開示は、急速加熱が可能である加熱ユニット、および、このような加熱ユニットを使用する物品および方法に関する。
序論
[0003]内蔵式熱源は、食品および飲み物を加熱するための食品業界から、ハンドウォーマーおよびフットウォーマーを提供するための野外レクリエーション業界、吸入装置用の医療用途まで、広い範囲の業界で使用されている。多くの内蔵式熱源は、発熱化学反応またはオーム加熱に基づいている。例えば、発熱化学反応によって熱を生成する自己加熱ユニットは、少なくとも２つの構成要素を有することが多く、１つは熱生成組成物を保持するためのものであり、１つは活性化溶液を保持するためのものである。２つの構成要素は、壊れやすいシールによって分離されており、シールは、壊れたときに、構成要素が混合するのを可能にし、発熱反応を開始させ、熱を生成する（例えば、米国特許第５，６２８，３０４号；第４，７７３，３８９号；第６，２８９，８８９号を参照のこと）。この種類の不燃性の、自己加熱ユニットは、熱生成が比較的穏やかであるため、食品、飲み物、または、冷たいつま先および指を暖めるのに適切である。内蔵式熱用の別の一般的な源は、オーム加熱である。オーム加熱では、電流が電気抵抗性材料を通って進み、熱を生成し、それが隣接する物品へ伝えられる。熱生成のこのモードを使用して、揮発性物質例えばタバコを、ユーザが吸入するように、気化するかまたは加熱する。タバコフレーバーを揮発させるために熱を生成する電気抵抗コイルを有する吸口および火皿が、記載されている（米国特許第２，１０４，２６６号；第４，９２２，９０１号；第６，０９５，１４３号）。オーム加熱でタバコ以外の薬剤を加熱することもまた記載されている。例えば、Ｒｏｓｅｎに付与された国際公開公報９４／０９８４２号には、薬剤を電気的抵抗性表面に加えて、表面を加熱し薬剤を吸入のために気化することが記載されている。オーム加熱は、生成される熱を決定するために加えられるエネルギーを正確に制御するのを容易にするという利点を有する。しかし、多くのオーム加熱システムでは、および、特に限られたエネルギーしか利用可能ではない小型システムでは、例えば電池を使用するときには、加熱を開始するときと最大温度が達せられるときとの間に、秒または分の大きさの実質的な遅延が存在しうる。さらに、小型装置、例えば電源が電池を含む携帯用医療装置では、オーム加熱は高価であり且つ嵩張る可能性がある。
[0004]制御された熱を提供するための別のアプローチは、電気化学的相互作用を使用することである。ここで、発熱反応の開始後に電気化学的に相互作用する構成要素を使用して、熱を生成する。発熱電気化学的反応は、金属剤および電解質の反応を含み、例えば、金属剤としてマグネシウム顆粒および鉄粒子の混合物、および、電解質として顆粒塩化カリウム結晶である。水の存在下で、熱は、マグネシウムの発熱ヒドロキシル化によって生成され、ヒドロキシル化の速度は、マグネシウムと鉄との間の電気化学的相互作用によって制御されたやり方で加速され、これは、塩化カリウム電解質が液体水との接触時に解離するときに、開始される。電気化学的相互作用は、吸入のためにタバコを気化するために喫煙業界で使用されている（米国特許第５，２８５，７９８号；第４，９４１，４８３号；第５，５９３，７９２号）
[0005]前述の自己加熱方法は、数分の間に摂氏数百度へ隣接する物品を加熱するのに十分な熱を生成することができる。当分野には、急速に、すなわち、秒または秒の何分の１の大きさで、熱を生成することができ、規定された温度範囲内に物品を加熱することができ、且つ、人々によって使用されるべき物品に使用されるのに適切である装置の必要性がある。
概要
[0006]ある実施形態は、エンクロージャと、エンクロージャ内に配置された、発熱金属酸化還元反応を受けることができる固体燃料と、を備える加熱ユニットを含む。これらの加熱ユニットの固体燃料は、様々な点火システムを使用して、作動することができる。
[0007]ある実施形態は、外側表面および内側表面を有する少なくとも１つの基板を有するエンクロージャと、エンクロージャ内に配置された、発熱金属酸化還元反応を受けることができる固体燃料と、基板の外側表面の一部に配置された薬剤と、を備える薬剤供給ユニットを含む。
[0008]ある実施形態は、気道を画成するハウジングと、外側表面および内側表面を有する少なくとも１つの基板を有するエンクロージャを備える加熱ユニットと、エンクロージャ内に配置された、発熱金属酸化還元反応を受けることができる固体燃料と、基板の外側表面の一部に配置された薬剤であって、薬剤を含む外側表面の一部は、気道内に配置されるように構成される薬剤と、固体燃料を点火するように構成された点火剤と、を備える薬剤運搬装置を含む。
[0009]ある実施形態は、薬剤のエアロゾルを生成する方法と、このような加熱ユニット、薬剤供給ユニットおよび薬剤運搬装置を使用して患者の疾病を治療する方法と、を含む。
[0010]前述の一般的な説明および下記の詳細な説明の両方は、模範的且つ例示的なだけであり、請求されるように、ある実施形態の制限的なものではないことを理解すべきである。
様々な実施形態の説明
[0037]特に指定のない限り、明細書および特許請求の範囲に使用される成分の量、反応状態等を表すすべての数字は、すべての場合に「約」という用語によって修正されると理解されるものである。
[0038]この明細書において、別途記載のない限り、単数形の使用は、複数形も含む。本出願において、別途記載のない限り、「または」は「および／または」を意味する。さらに、「含んでいる」という用語、および、「含む」および「含んだ」等の他の形態の使用は、限定的ではない。また、「要素」または「構成要素」等の用語は、別途記載のない限り、１つのユニットを備える要素および構成要素と、２つ以上のサブユニットを備える要素および構成要素と、の両方を包含する。
加熱ユニット
[0039]加熱ユニットの実施形態は、図１Ａに示される。加熱ユニット１０は、熱伝導材料から形成することができる基板１２を備えることができる。熱伝導材料は既知であり、典型的に、金属、例えば、アルミニウム、鉄、銅、ステンレス鋼等、合金、セラミックおよび充填剤入ポリマーを含むが、それらに限定されない。基板は、１つ以上のこのような材料から形成することができ、ある実施形態において、マルチレイヤ構造物を有することができる。例えば、基板は、１つ以上のフィルムおよび／またはコーティングおよび／または材料の複数のシートまたは層を備えることができる。ある実施形態において、基板の部分は、複数のセクションから形成することができる。ある実施形態において、加熱ユニットの基板を形成する複数のセクションは、異なる熱特性を有することができる。基板はいずれの適切な形状であってもよく、図１Ａに示される矩形構成は、単に模範例である。基板はいずれの適切な厚さを有することもでき、基板の厚さは、一定の領域では異なってもよい。基板１２は、図１Ａおよび１Ｂに示されるように、内側表面１４および外側表面１６を有する。熱を、内側表面１４から外側表面１６へ伝導することができる。外側表面１６に隣接してまたは接触して配置された物品または物体は、伝導された熱を受け取ることができ、所望の作用を達成し、例えば、固体または流体の物体を暖めるかまたは加熱し、さらなる反応を行い、位相変化を生じさせる。ある実施形態において、伝導された熱は、外側表面１６に直接または間接的に接触する化合物に相転移を達成することができる。
[0040]ある実施形態において、加熱ユニット１０は、広い空間の固体燃料２０を備えることができる。固体燃料２０は、内側表面１４に隣接することができ、「隣接する」という用語は、直接接触を意味する「接している」とは区別されて、間接接触を意味する。図１Ａに示されるように、固体燃料２０は、内側表面１４および固体燃料２０によって画成される介入開放空間２２を通って内側表面１４に隣接することができる。ある実施形態において、図１Ｂに示されるように、固体燃料２０は、内側表面１４に直接接触するかまたは接していることができる。
[0041]固体燃料の構成要素は、発熱反応で反応して熱を生成することができる。例えば、固体燃料は、発熱酸化還元反応または金属間合金反応で反応することができる。酸化還元反応は、一方の化合物が電子を得、他方の化合物が電子を失う化学反応を意味する。電子を得る化合物は酸化剤と称され、電子を失う化合物は還元剤と称される。酸化還元反応の例は、分子酸素（Ｏ2）を備えた化合物、または、酸化されている化合物に１つ以上の酸素原子を加える酸素含有化合物の化学反応である。酸化還元反応中に、分子酸素または酸素含有化合物は、酸化されている化合物によって還元される。酸素を提供する化合物は、酸化性物質または酸化剤として作用する。酸化されている化合物は還元剤として作用する。酸化還元反応は、発熱性であり、反応が熱を発生することを意味する。発熱酸化還元反応の例は、金属と金属酸化剤との熱反応である。ある実施形態において、固体燃料は、金属還元剤と、酸化剤、例えば、金属含有酸化剤と、を含むことができる。
[0042]ある実施形態において、金属還元剤および酸化剤は、粉末の形態であってもよい。「粉末」という用語は、粉末、粒子、小球、フレーク、および、自己伝播点火を維持するために適切なサイズおよび／または表面積を呈する他のいずれの粒子状物質を意味する。例えば、ある実施形態において、粉末は、０．１μｍ〜２００μｍの範囲の平均直径を呈する粒子を含むことができる。
[0043]ある実施形態において、金属還元剤は、モリブデン、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム、ホウ素、チタン、ジルコニウム、バナジウム、ニオブ、タンタル、クロム、タングステン、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、銅、亜鉛、カドミウム、スズ、アンチモン、ビスマス、アルミニウム、および、ケイ素を含むことができるが、それらに限定されない。ある実施形態において、金属還元剤は、アルミニウム、ジルコニウムおよびチタンを含むことができる。ある実施形態において、金属還元剤は、２つ以上の還元剤を含むことができる。
[0044]ある実施形態において、酸化剤は、酸素、酸素系気体、および／または、固体酸化剤を含むことができる。ある実施形態において、酸化剤は、金属含有酸化剤を含むことができる。ある実施形態において、金属含有酸化剤は、過塩素酸塩および遷移金属酸化物を含むが、それらに限定されない。過塩素酸塩は、アルカリ金属またはアルカリ土類金属の過塩素酸塩、例えば、過塩素酸カリウム（ＫＣｌＯ4）、塩素酸カリウム（ＫＣｌＯ3）、過塩素酸リチウム（ＬｉＣｌＯ4）、過塩素酸ナトリウム（ＮａＣｌＯ4）、および、過塩素酸マグネシウム［（ＭｇＣｌＯ4）2］を含むが、それらに限定されない。ある実施形態において、酸化剤として機能する遷移金属酸化物は、モリブデンの酸化物例えばＭｏＯ3、鉄の酸化物例えばＦｅ2Ｏ3、バナジウムの酸化物（Ｖ2Ｏ5）、クロムの酸化物（ＣｒＯ3、Ｃｒ2Ｏ3）、マンガンの酸化物（ＭｎＯ2）、コバルトの酸化物（Ｃｏ3Ｏ4）、銀の酸化物（Ａｇ2Ｏ）、銅の酸化物（ＣｕＯ）、タングステンの酸化物（ＷＯ3）、マグネシウムの酸化物（ＭｇＯ）およびニオブの酸化物（Ｎｂ2Ｏ5）を含むが、それらに限定されない。ある実施形態において、金属含有酸化剤は、２つ以上の金属含有酸化剤を含むことができる。
[0045]ある実施形態において、固体燃料を形成する金属還元剤は、ジルコニウムおよびアルミニウムから選択することができ、金属含有酸化剤は、ＭｏＯ3およびＦｅ2Ｏ3から選択することができる。
[0046]金属還元剤の金属含有酸化剤に対する比率は、固体燃料の発火温度および燃焼特性を決定するように選択することができる。模範的な化学燃料は、７５％のジルコニウムおよび２５％のＭｏＯ3を含むことができ、パーセンテージは重量に基づいている。ある実施形態において、金属還元剤の量は、固体燃料の合計乾燥重量の６０重量％〜９０重量％の範囲でありうる。ある実施形態において、金属含有酸化剤の量は、固体燃料の合計乾燥重量の１０重量％〜４０重量％の範囲であってもよい。ある実施形態において、固体燃料の酸化剤の量は、燃料組成物の共融点またはその近傍における酸化性物質の分子量に関連づけることができる。ある実施形態において、酸化剤は主要構成要素であってもよく、他の実施形態では、金属還元剤が主要構成要素であってもよい。当業者は、化学反応の化学量論に基づいておよび／または日常の実験によって、各構成要素の適切な量を決定することができる。これもまた当分野において既知のように、金属の粒子サイズおよび金属含有酸化性物質は、燃焼率を決定するために変動することができ、より速い燃焼のためにはより小さな粒子サイズが選択される（例えば、米国特許第５，６０３，３５０号参照のこと）。
[0047]ある実施形態において、固体燃料は、例えば、処理を容易にするために、且つ／または、固体燃料の点火中およびその後に加熱ユニットの熱的特性および時間的特性を決定するために、添加剤材料を含むことができる。添加剤材料は、反応性であっても不活性であってもよい。不活性添加剤材料は、反応しないか、または、固体燃料の点火中および燃焼中に最小程度に反応する。添加剤材料は、無機材料であってもよく、結合剤、接着剤、ゲル化剤、チキソトロープ剤、および／または、界面活性剤として機能することができる。ゲル化剤の例として、粘土、例えば、Ｌａｐｏｎｉｔｅ（登録商標）、Ｍｏｎｔｍｏｒｉｌｌｏｎｉｔｅ、Ｃｌｏｉｓｉｔｅ（登録商標）、金属アルコキシド、例えば、化学式Ｒ−Ｓｉ（ＯＲ）nおよびＭ（ＯＲ）nによって表され、ただし、ｎは３または４でありえ且つＭはＴｉ、Ｚｒ、Ａｌ、Ｂまたは他の金属でありえるもの、および、遷移金属水酸化物または酸化物に基づいたコロイド粒子が挙げられるが、それらに限定されない。結合剤の例として、可溶性ケイ酸塩例えばＮａ−またはＫ−ケイ酸塩、ケイ酸アルミニウム、金属アルコキシド、無機ポリアニオン、無機ポリカチオン、および、無機ゾルゲル材料例えばアルミナまたはシリカ系ゾルが挙げられるが、それらに限定されない。
[0048]ある実施形態において、固体燃料は、Ｌａｐｏｎｉｔｅ（登録商標）を含み、特に、不活性添加剤材料として、Ｌａｐｏｎｉｔｅ（登録商標）ＲＤＳを含む。Ｌａｐｏｎｉｔｅ（登録商標）は、合成層状ケイ酸塩、特に、フィロケイ酸塩マグネシウムであり、天然産粘土鉱物ヘクトライト（Ｎａ０．４Ｍｇ２．７Ｌｉ０．３Ｓｉ４Ｏ１０（ＯＨ）２）の構造に類似した構造を備える。Ｌａｐｏｎｉｔｅ（登録商標）ＲＤは、商用銘柄材料であり、水に加えられると急速に分散し、水和するときにゲルを形成する（Ｓｏｕｔｈｅｒｎ Ｃｌａｙ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ、テキサス州ゴンザレス）。Ｌａｐｏｎｉｔｅ（登録商標）ＲＤは、重量パーセントで下記の化学分析を有する：５９．５％ＳｉＯ2：２７．５％ＭｇＯ：０．８％Ｌｉ2Ｏ：２．８％Ｎａ2Ｏ。Ｌａｐｏｎｉｔｅ（登録商標）ＲＤＳ（Ｓｏｕｔｈｅｒｎ Ｃｌａｙ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ、テキサス州ゴンザレス）は、ポリリン酸分散剤またはペプタイザで改質されたＬａｐｏｎｉｔｅ（登録商標）の市販のゾル形成グレードであり、Ｌａｐｏｎｉｔｅ（登録商標）ＲＤＳが分散として配合内に加えられるまで、レオロジー活動を遅らせる。ゾルは、固体が液体内に懸濁する連続液相を有するコロイドを意味する。Ｌａｐｏｎｉｔｅ（登録商標）ＲＤＳは、重量パーセントで下記の化学分析を有する：５４．５％ＳｉＯ2：２６％ＭｇＯ：０．８％Ｌｉ2Ｏ：５．６％Ｎａ2Ｏ：４．１％Ｐ2Ｏ5。電解質の存在中で、Ｌａｐｏｎｉｔｅ（登録商標）は、ゲル化剤およびチキソトロープ剤として作用することができる。チキソトロピーは、剪断下で減少した粘性を呈する材料の特性を意味する。
[0049]金属還元剤および金属含有酸化剤、例えば、本明細書に開示されたいずれのもの等を含む固体燃料組成物内に組み込まれるときに、ゲル化およびチキソトロープの特性を与えるのに加えて、Ｌａｐｏｎｉｔｅ（登録商標）ＲＤＳは、結合剤としても作用することができる。結合剤は、最終製品に結合強度を生成する添加剤を意味する。結合剤は、例えば、ブリッジ、フィルム、マトリクスを形成することによって結合強度を与えることができ、且つ／または、化学的に自動的に反応し、且つ／または、配合の他の成分と反応することができる。
[0050]Ｌａｐｏｎｉｔｅ（登録商標）ＲＤＳを含む固体燃料の調製および金属箔基板へ固体燃料を加えることの例は、実施例１に記載されている。
[0051]ある実施形態において、例えば、固体燃料がフィルムまたは薄い層として基板上に配置されるときには、固体燃料の薄い層の厚さは例えば０．００１インチ〜０．０３０インチまでの範囲であってもよく、固体燃料が基板の表面に接着し、且つ、固体燃料の成分が互いに接着し、物理的一体性を維持することが有用でありうる。ある実施形態において、固体燃料が基板表面に接着したままであり、処理、保管および使用中に物理的一体性を維持し、その時間中に固体燃料コーティングが様々な機械的および環境的状態に露出されることができることが有用でありうる。数種類の添加剤、例えば本明細書に開示されたもの等が、固体燃料内に組み込まれて、固体燃料コーティングに接着および物理的な頑丈さを与えることができる。
[0052]他の有用な添加剤として、ガラスビーズ、珪藻土、ニトロセルロース、ポリビニルアルコール、および、結合剤として機能してもよい他のポリマーが挙げられる。ある実施形態において、固体燃料は、２つ以上の添加剤材料を含むことができる。金属、酸化剤および／または添加剤材料および／またはいずれの適切な水性または有機可溶性結合剤を含む固体燃料の構成要素は、いずれの適切な物理的または機械的な方法によって混合して、有用なレベルの分散および／または均質性を達成することができる。ある実施形態において、固体燃料はガスを抜くことができる。
[0053]表１Ａ〜１Ｅは、固体燃料組成物のある実施形態を要約する。一定の固体燃料組成物を含む構成要素の重量比率が提供される。
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[0054]ある実施形態において、固体燃料は、自立発熱反応を受けることができる反応体を含むマルチレイヤを備えることができる。発熱的に反応することができる材料の交互の層および／または間に入れられた層を備えるマルチレイヤ固体燃料は、連続的であってもよく、または、不連続であってもよい。複数の層の各々は、均質であっても異質であってもよい。不連続層は、パターン化されることができ且つ／または開口を有することができる層を意味する。不連続層の使用は、反応への接触を増大することができ、反応体を近位にもたらすことによって、発熱反応をそれによって容易にすることができる。各層は、１つ以上の反応体を含むことができ、１つ以上の添加剤材料、例えば、結合剤、ゲル化剤、チキソトロープ剤、接着剤、界面活性剤等を含むことができる。
[0055]反応層は、特定の層の反応体の化学的性質によって少なくとも部分的に決定することができるいずれの適切な方法によって、マルチレイヤ構造内物に形成することができる。ある実施形態において、２つ以上の反応体の金属箔またはシートは、コールドプレス／ロールされて、マルチレイヤ固体燃料を形成することができる。マルチレイヤ固体燃料は、反応体の交互の層または混合された層を備えることができ、気相堆積、スパッタリングまたは電着方法によって形成することができる。ウェットコーティング方法を使用して、反応体を含む分散の複数の層は、マルチレイヤ固体燃料を形成するように配置されることができ、各層は、同一のまたは異なる組成を含むことができる。
[0056]層の数および反応体の各層の厚さは、発熱反応の熱的特性および時間的特性を確立するように選択することができる。部分的には、マルチレイヤ固体燃料を形成するために使用される方法に依存して、層の厚さは、金属板では例えば０．１μｍ〜２００μｍの範囲であってもよく、気相堆積または電着の層では例えば１ｎｍから１００μｍの範囲であってもよい。反応体層は、元素金属、合金および／または酸化金属を含むことができる。層対の例は、Ａｌ：Ｎｉ、Ａｌ：Ｃｕ、Ｔｉ：Ｎｉ、Ｔｉ：Ｃ、Ｚｒ：Ｂ、Ｍｏ：Ｓｉ、Ｔｉ：ＳｉおよびＺｒ：Ｓを含むことができるが、それらに限定されない。反応体および／または添加剤材料のこれらおよび他の組み合わせを使用して、固体燃料の燃焼特性を制御することができる。
[0057]ある実施形態において、マルチレイヤ構造物は、反応体層を混合するために繰り返し機械的に変形されることができる。ある実施形態において、層が例えば気相堆積、スパッタリングまたは電着方法によって配置される場合に、反応体は、混合されたかまたは異質な組成物を形成するように配置されることができる。
[0058]反応体を含む層に加えて、マルチレイヤ固体燃料構造物は、発熱反応の熱的特性および時間的特性の制御を容易にするために非反応材料または一定の反応特性を有する材料の層を備えることができる。
[0059]ある実施形態において、固体燃料は、機械加工されるか、成形されるか、予備成形されるか、または、パックされることが可能である。固体燃料は、加熱ユニット内に挿入されるように構成された別個の要素として形成されることができ、または、固体燃料は加熱ユニットに直接加えることができる。ある実施形態において、固体燃料は、加熱ユニットの一部を形成する基板に、加熱ユニット内に組み入れられることができるサポートに、または、加熱ユニットを形成する基板に固体燃料を移すように構成されたサポートに、塗布されるか、加えられるか、または直接配置されるかすることが可能である。
[0060]固体燃料は、いずれの適切な形状であってもよく、且つ、いずれの適切な寸法を有してもよい。例えば、図１Ａに示されるように、固体燃料２０は、方形または矩形の加熱ユニット内に挿入されるように形状づけることができる。図１Ｂ示されるように、固体燃料２０は、表面の広い空間２６および側部の広い空間２８、３０を備えることができる。図１Ｃは、加熱ユニットの実施形態を例示する。図１Ｃに示されるように、加熱ユニット４０は、外側表面４４および内側表面４６を有する基板４２を備える。ある実施形態において、固体燃料４８は、基板４２の長さ方向に延在するロッドの形状であり、内側表面４６によって画成される内部容量を満たす。ある実施形態において、内側表面４６によって画成される内部容量は、固体燃料４８が内側表面４６に隣接するシリンダとして配置されることができ、且つ／または、内側表面４６の直径よりも短い直径を呈するロッドとして配置されることができるように、介入空間または層を備えることができる。フィン付またはリブ状の外側表面が、表面に接触する物品または組成物へ固体燃料から熱を移すのを容易にするのに有用でありうる高い表面積を提供することができることを認識することができる。
[0061]固体燃料を点火して、自立酸化還元反応を生成することができる。ひとたび固体燃料の一部が点火されると、酸化還元反応によって生成された熱は、すべての燃料が化学反応のプロセスで消費されるまで、隣接する未燃の燃料を点火することができる。発熱酸化還元反応は、固体燃料の少なくとも一部にエネルギーを加えることによって開始することができる。固体燃料によってまたは固体燃料に接触する要素によって吸収されたエネルギーは、熱に転換することができる。固体燃料が反応体の自己発火温度を超えた温度へ、例えば、燃焼源または炎がないときに自立燃焼を開始するか生じさせるのに必要な最小温度へ加熱されたときには、酸化還元反応が開始し、燃料が消費されるまで自立反応の固体燃料を点火する。
[0062]エネルギーは、多数の方法を使用して、固体燃料を点火するために加えることができる。例えば、抵抗性加熱要素を固体燃料に熱接触して位置決めすることができ、これは、電流が加えられるときには、固体燃料を自己発火温度へ加熱することができる。電磁放射線源を固体燃料に方向づけることができ、これは、吸収されるときには、固体燃料をその自己発火温度へ加熱することができる。電磁放射線源は、レーザ、ダイオード、フラッシュランプおよびマイクロ波源を含むことができる。ＲＦまたは誘導加熱は、固体燃料内にあるかまたは固体燃料に熱接触するかのいずれの高い透磁率を有する材料によって吸収されることができる交互ＲＦ域を加えることによって、固体燃料源を加熱することができる。エネルギーの源は、吸収材料に集中することができ、エネルギー密度を上げてより高い局所温度を作り出し、それによって点火を容易にする。ある実施形態において、固体燃料は衝撃力によって点火することができる。
[0063]本明細書に開示されるような金属還元剤および金属含有酸化剤を含む固体燃料の自己発火温度は、４００℃〜５００℃の範囲でありうる。このように高い自己発火温度は、多くの使用状況下で、例えば携帯用医療装置として、固体燃料の安全な処理および安全な使用を容易にするが、同一の理由で、このような高い温度を達成するためには、自立反応を開始するために大量のエネルギーを加えなければならない。さらに、固体燃料によって表される熱質量は、非現実的に高い温度を加えて固体燃料の温度を自己発火温度より上へ上げることを必要とする可能性がある。熱が固体燃料および／または固体燃料が配置されるサポートに加えられているときには、熱はまた追い出されてもいる。固体燃料を直接加熱することは、固体燃料およびサポートの熱質量のために相当な量のパワーを必要とする可能性がある。
[0064]例えば花火産業において、当分野において既知のように、火花を使用して燃料組成物を安全且つ効率的に点火することができる。火花は、誘電体媒質の電気的破壊または燃焼粒子の排出を意味する。第１の意味において、電気的破壊は、例えば、電圧が加えられる別個の電極の間に作ることができる。火花はまた、広大なレーザ照射域で化合物をイオン化することによって作ることもできる。燃焼粒子の例として、摩擦によって生成されるもの、および、間欠性電流によって生成される中断火花が挙げられる。固体燃料に入射した十分なエネルギーの火花は、自立酸化還元反応を開始することができる。
[0065]十分に加熱されるときには、固体燃料の発熱酸化還元反応は、火花、および、放射線エネルギーを作ることができる。したがって、ある実施形態において、固体燃料の信頼のおける再現可能な制御された点火は、発熱酸化還元反応で反応することができる反応開始組成物の使用によって容易にすることができる。反応開始組成物は、固体燃料を備えるものと同一または類似の反応体を含むことができる。ある実施形態において、反応開始組成物は、固体燃料を点火するために十分なエネルギーを有する火花の生成を最大限にするように配合されることができる。反応開始組成物から発した火花は、固体燃料の表面にぶつかることができ、自立発熱酸化還元反応で固体燃料を発火させる。点火剤は、物理的に小さく熱的に孤立した加熱要素を含むことができ、それに、火花を作ることができる少量の反応開始組成物が加えられるか、または、反応開始組成物は、燃料自体に直接置くことができ、且つ、例えば光学式または衝撃式を含む様々な手段によって点火することができる。
[0066]図１Ａに示されるように、加熱ユニット１０は、固体燃料２０の一部を点火することができる反応開始組成物５０を含むことができる。ある実施形態において、図１Ａおよび１Ｂに示されるように、反応開始組成物５０は、固体燃料２０の中心領域５４に近接して位置決めされることができる。反応開始組成物５０は、固体燃料２０の他の領域に位置決めされることができ、例えば縁へ向けて等である。ある実施形態において、加熱ユニットは２つ以上の反応開始組成物を含むことができ、そこで、２つ以上の反応開始組成物５０は固体燃料２０と同一の側にまたは異なる側に位置決めされることができる。ある実施形態において、反応開始組成物は、基板１２と一体的に形成され、且つ／または、基板１２の適切にサイズづけられた開口内に固定される保持部材５６に装着されることができる。保持部材５６および基板１２は、固体燃料２０の点火および燃焼中に生成された反応体および反応生成物が加熱ユニット１０外部に解放されるのを防止するために封止することができる。ある実施形態において、反応開始組成物５０に電気的に接触する電気リード線５８ａ、５８ｂは、反応開始組成物５０を活性化する（図示せず）ように構成された機構へ電気接続するために保持部材５６から延在することができる。
[0067]熱、力または火花への露出時に火花を作ることができる反応開始組成物は、例えば、花火分野および写真用閃光球業界では既知である。ある実施形態において、反応開始組成物は、少なくとも１つの金属、例えば本明細書に記載されたもの、および、少なくとも１つの酸化剤、例えば、アルカリ金属のまたはアルカリ土類金属の塩素酸塩または過塩素酸塩、または、酸化金属、および本明細書に開示された他のものを含むことができる。ある実施形態において、反応開始剤は、少なくとも１つの結合剤および／または添加剤材料例えばゲル化剤および／または結合剤を含むことができる。ゲル化剤および／または結合剤を含む添加剤材料の例は、本明細書に開示される。ある実施形態において、添加剤材料は、反応開始組成物の一定の処理特性、点火特性、および／または、燃焼特性を決定するのに有用でありうる。
[0068]図２Ａは、加熱ユニットの実施形態の長手方向断面図を示す。図２Ｂは、図２Ａに示された組み立てられていない個別の構成要素を例示する実施形態の対応する斜視図を示す。図２Ａに示されるように、加熱ユニット６０は、形状が略円筒形であり、一方の端でテーパ状のノーズ部分６４で終端し、他方の端で開口レセプタクル６６で終端する基板６２を含むことができる。基板６２は、内側表面６８および外側表面７０を有し、それが内側領域７２を画成する。内側裏打ち部材７４は、形状が円筒形であってもよく、内側領域７２内に位置することができる。裏打ち部材７４の対向する端７６、７８は、開口であってもよい。ある実施形態において、裏打ち部材７４は、加熱ユニットの所望の熱的動力および時間的動力に依存して、熱伝導材料または熱吸収材料を含むことができる。熱吸収材料から構造されるときには、裏打ち部材７４は、固体燃料８０の点火後に基板６２によって達した最大温度を減少することができる。
[0069]ある実施形態において、例えば、本明細書に記載されたいずれの固体燃料を含む固体燃料８０は、基板６２と裏打ち部材７４との間に制限されることができるか、または、内側領域７２を充填することができる。固体燃料８０は、基板６２の内側表面６８に接することができる。
[0070]ある実施形態において、反応開始組成物８２は、基板６２の開口レセプタクル６６に位置決めされることができ、固体燃料８０を点火するように構成することができる。ある実施形態において、保持部材８４は、開口レセプタクル６６に位置することができ、いずれの適切な機構、例えば結合または溶接等を使用して、適所に固定することができる。保持部材８４および基板６２は、反応開始組成物８２および固体燃料８０の点火および燃焼中に生成された反応体または反応生成物が解放されるのを防止するために封止することができる。保持部材８４は、内側領域７２に面する表面に窪み８６を含むことができる。窪み８６は、反応開始組成物８２を保持することができる。ある実施形態において、電池（図示せず）等の電源の正および負の末端に接続されたリード線８８、９０を経由して、電気刺激を反応開始組成物８２に直接加えることができる。リード線８８、９０は、反応開始組成物８２（図示せず）に物理的に接触して配置された電気的に抵抗性の加熱要素に接続することができる。ある実施形態において、リード線８８、９０は、反応開始組成物８２を塗布することができる。
[0071]図２Ａを参照すると、反応開始組成物８２に刺激を加えることは、結果として、裏打ち部材７４の開口端７８から端７６へ向けて方向づけることができる火花を作ることができる。端７６へ向けて方向づけられた火花は、固体燃料８０に接触することができ、固体燃料８０を発火させる。固体燃料８０の発火は、発火した固体燃料８０の自己伝播波を生成することができ、波は、開口端７８からノーズ部分６４へ向けて移動し、基板６２のレセプタクル端６６内に保持された保持部材８４へ向けて戻る。発火した固体燃料８０の自己伝播波は、基板６２の内側表面６８から外側表面７０へ伝わることができる熱を生成することができる。
[0072]加熱ユニットの実施形態は、図２Ｃに例示される。図２Ｃに示されるように、加熱ユニット６０は、保持部材８４の窪み８６に配置された第１の反応開始組成物８２と、裏打ち部材７４の開口端７６に配置された第２の反応開始組成物９４と、を含むことができる。内側領域７２に位置する裏打ち部材７４は、開口領域９６を画成する。固体燃料８０は、基板６２と裏打ち部材７４との間の内側領域内に配置される。ある実施形態において、リード線８８、９０を通して、電気刺激を第１の反応開始組成物８２に加えたときに作られた火花は、開口領域９６を通って第２の反応開始組成物９４へ向けて方向づけることができ、第２の反応開始組成物９４を発火させて火花を作る。次いで、第２の反応開始組成物９４によって作られた火花は、固体燃料８０を点火することができ、点火は当初は基板６２のノーズ部分へ向けて発生し、点火の自己伝播波で対向する端へ移動する。
[0073]ある実施形態において、点火剤は、サポートおよびサポートに配置された反応開始組成物を備えることができる。ある実施形態において、サポートは、熱的に孤立され、熱損失の電位を最小限にすることができる。このようにして、アセンブリおよびサポートの組み合わせに加えられたエネルギーの浪費は、最小限にすることができ、それによって、エネルギー源のパワーの必要を減少し、物理的により小さくより安価な熱源の使用を容易にする。例えば、電池式携帯用医療装置を備えたある用途において、このような考慮は、特に有用でありうる。ある実施形態において、エネルギー源が小型の低価格の電池、例えば、１．５Ｖアルカリ電池であることが有用でありうる。ある実施形態において、反応開始組成物は、金属還元剤および金属含有酸化剤を含むことができる。
[0074]ある実施形態において、金属還元剤は、モリブデン、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム、ホウ素、チタン、ジルコニウム、バナジウム、ニオブ、タンタル、クロム、タングステン、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、銅、亜鉛、カドミウム、スズ、アンチモン、ビスマス、アルミニウム、および、ケイ素を含むことができるが、それらに限定されない。ある実施形態において、金属還元剤は、アルミニウム、ジルコニウム、および、チタンを含むことができる。ある実施形態において、金属還元剤は、２つ以上の還元剤を含むことができる。ある実施形態において、酸化剤は、酸素、酸素系気体、および／または、固体酸化剤を含むことができる。ある実施形態において、酸化剤は、金属含有酸化剤を含むことができる。ある実施形態において、金属含有酸化剤は、過塩素酸塩および遷移金属酸化物を含むが、それらに限定されない。過塩素酸塩は、アルカリ金属またはアルカリ土類金属の過塩素酸塩、例えば、過塩素酸カリウム（ＫＣｌＯ4）、塩素酸カリウム（ＫＣｌＯ3）、過塩素酸リチウム（ＬｉＣｌＯ4）、過塩素酸ナトリウム（ＮａＣｌＯ4）、および、過塩素酸マグネシウム［（ＭｇＣｌＯ4）2］を含むが、それらに限定されない。ある実施形態において、酸化剤として機能する遷移金属酸化物は、モリブデンの酸化物例えばＭｏＯ3、鉄の酸化物例えばＦｅ2Ｏ3、バナジウムの酸化物（Ｖ2Ｏ5）、クロムの酸化物（ＣｒＯ3、Ｃｒ2Ｏ3）、マンガンの酸化物（ＭｎＯ2）、コバルトの酸化物（Ｃｏ3Ｏ4）、銀の酸化物（Ａｇ2Ｏ）、銅の酸化物（ＣｕＯ）、タングステンの酸化物（ＷＯ3）、マグネシウムの酸化物（ＭｇＯ）およびニオブの酸化物（Ｎｂ2Ｏ5）を含むが、それらに限定されない。ある実施形態において、金属含有酸化剤は２つ以上の金属含有酸化剤を含むことができる。
[0075]金属還元剤の金属含有酸化剤に対する比率は、適切な燃焼特性および火花生成特性を決定するように選択することができる。ある実施形態において、反応開始組成物の酸化剤の量は、燃料組成物の共融点でまたはその近傍における酸化性物質の分子量に関連づけることができる。ある実施形態において、酸化剤は主要構成要素であってもよく、他の実施形態において、還元剤が主要構成要素であってもよい。当業者は、化学反応の化学量論に基づいておよび／または日常の実験によって、各構成要素の適切な量を決定することができる。これもまた当分野において既知のように、金属の粒子サイズおよび金属含有酸化性物質は、燃焼率を決定するために変動することができ、より速い燃焼のためにはより小さな粒子サイズが選択される（例えば、国際公開公報第２００４／０１３９６号参照のこと）。
[0076]ある実施形態において、反応開始組成物は、例えば処理を容易にし、機械的一体性を高め、且つ／または、燃焼特性および火花生成特性を決定するために、添加剤材料を含むことができる。添加剤材料は、無機材料であってもよく、結合剤、接着剤、ゲル化剤、チキソトロープ剤、および／または、界面活性剤として機能することができる。ゲル化剤の例として、粘土、例えば、Ｌａｐｏｎｉｔｅ（登録商標）、Ｍｏｎｔｍｏｒｉｌｌｏｎｉｔｅ、Ｃｌｏｉｓｉｔｅ（登録商標）、金属アルコキシド、例えば、化学式Ｒ−Ｓｉ（ＯＲ）nおよびＭ（ＯＲ）nによって表され、ただし、ｎは３または４でありえ且つＭはＴｉ、Ｚｒ、Ａｌ、Ｂまたは他の金属でありえるもの、および、遷移金属水酸化物または酸化物に基づいたコロイド粒子が挙げられるが、それらに限定されない。結合剤の例として、可溶性ケイ酸塩例えばＮａ−またはＫ−ケイ酸塩、ケイ酸アルミニウム、金属アルコキシド、無機ポリアニオン、無機ポリカチオン、無機ゾルゲル材料例えばアルミナまたはシリカ系ゾルが挙げられるが、それらに限定されない。他の有用な添加剤として、ガラスビーズ、珪藻土、ニトロセルロース、ポリビニルアルコール、グアーガム、エチルセルロース、酢酸セルロース、ポリビニルピロリドン、フルオロカーボンゴム（Ｖｉｔｏｎ）、および、結合剤として機能することができる他のポリマーが挙げられる。ある実施形態において、反応開始組成物は、２つ以上の添加剤材料を含むことができる。金属、金属含有酸化剤および／または添加剤材料および／またはいずれの適切な水性のまたは有機可溶性の結合剤を含む反応開始組成物の構成要素は、いずれの適切な物理的または機械的な方法によって混合することができ、有用なレベルの分散および／または均質性を達成する。ある実施形態において、添加剤材料は、反応開始組成物の一定の処理特性、点火特性、および／または、燃焼特性を決定するのに有用でありうる。ある実施形態において、反応開始剤の構成要素の粒子サイズは、当分野において既知のように、点火特性および燃焼率特性を調整するように選択することができる（例えば、米国特許第５，７３９，４６０号参照のこと）。
[0077]ある実施形態において、反応開始組成物は、少なくとも１つの金属、例えば本明細書に記載のもの等、および、少なくとも１つの酸化剤例えばアルカリ金属またはアルカリ土類金属の塩素酸塩または過塩素酸塩または金属酸化物、および、本明細書に記載の他のものを含むことができる。
[0078]反応開始組成物の例として、１０％Ｚｒ：２２．５％Ｂ：６７．５％ＫＣｌＯ3；４９％Ｚｒ：４９．０％ＭｏＯ3および２．０％ニトロセルロース、および、３３．９％Ａｌ：５５．４％ＭｏＯ3：８．９％Ｂ：１．８ニトロセルロース；２６．５％Ａｌ：５１．５％ＭｏＯ3：７．８％Ｂ：１４．２％Ｖｉｔｏｎを重量パーセントで含む組成物を含む。
[0079]他の反応開始組成物を使用することもできる。例えば、衝撃力の添加時に発火することができる反応開始組成物は、塩素酸ナトリウム（ＮａＣｌＯ3）、リン（Ｐ）および酸化マグネシウム（ＭｇＯ）の混合物を含む。
[0080]反応開始組成物を自己発火温度へ加熱するのに十分なエネルギーを、反応開始組成物に、および／または、反応開始組成物が配置されるサポートに、加えることができる。エネルギー源は、本明細書に開示のいずれのもの、例えば、抵抗加熱、放射加熱、誘導加熱、光学加熱および衝撃加熱であってもよい。反応開始組成物が入射エネルギーを吸収することができる実施形態において、サポートは断熱材料を含むことができる。ある実施形態において、入射エネルギーは、熱伝導サポートへ加えることができ、それは、熱伝導によって反応開始組成物を自己発火温度より上へ加熱することができる。
[0081]ある実施形態において、エネルギー源は、電気的に抵抗性の加熱要素であってもよい。電気的に抵抗性の加熱要素は、反応開始組成物の自己発火温度で一体性を維持することができるいずれの材料を含むことができる。ある実施形態において、加熱要素は、タングステン等の元素金属、ニクロム等の合金、または、炭素等の他の材料を含むことができる。抵抗性加熱要素に適切な材料は、当分野において既知である。抵抗性加熱要素は、いずれの適切な形態を有することができる。例えば、抵抗性加熱要素は、ワイヤ、フィラメント、リボンまたは箔の形態であってもよい。ある実施形態において、加熱ユニットの電気抵抗は、２Ω〜４Ωの範囲でありうる。加熱要素の適切な抵抗は、電源の電流、所望の自己発火温度、または、所望の点火時間によって、少なくとも部分的に決定することができる。ある実施形態において、反応開始組成物の自己発火温度は、２００℃〜５００℃の範囲でありうる。抵抗性加熱要素は、電気的に接続することができ、電源に電気的に接続された２つの電極の間に浮遊することができる。
[0082]サポートは、１つ以上の加熱ユニットを備えることができる。
[0083]抵抗性加熱要素を備える点火剤の実施形態は、図１６に示される。図１６に示されるように、抵抗性加熱要素７１６は、電極７１４に電気的に接続される。電極７１４は、電池（図示せず）等の外部電源に電気的に接続することができる。図１６に示されるように、電極７１４は、印刷回路材料等のラミネート材料７１２に配置される。このような可撓性があるかまたは剛性のラミネートされた回路を製作するこのような材料および方法は、当分野において周知である。ある実施形態において、ラミネート材料７１２は、反応開始組成物７１８によって生成される火花を含む発熱反応によって、抵抗性加熱要素７１６によって達成された温度で、および、固体燃料の燃料中に達成された温度で、劣化しない材料を備えることができる。例えば、ラミネート７１２は、Ｋａｐｔｏｎ（登録商標）、フルオロカーボンラミネート材料またはＦＲ４エポキシ／繊維ガラス印刷回路基板を備えることができる。抵抗性加熱要素７１６は、ラミネート７１２の開口７１３に位置決めされる。開口７１３は、抵抗性加熱要素７１６を熱的に孤立させ、熱損失を最小限にし、抵抗性加熱要素によって生成された熱を反応開始組成物へ移すのを容易にし、且つ、反応開始組成物７１８から排出される火花用の経路を提供し、固体燃料（図示せず）にぶつかることができる。
[0084]図１６に示されるように、反応開始組成物７１８は、抵抗性加熱要素７１６に配置される。
[0085]下記の手順を使用して、反応開始組成物を抵抗性加熱要素へ加えた。
[0086]０．０００８インチ直径のニクロムワイヤが、０．００５インチ厚のＦＲ４エポキシ／繊維ガラス印刷回路基板（Ｏｎａｎｏｎ）に配置されたＣｕ導体にはんだづけされた。点火剤印刷回路基板の寸法は、１．８２インチ×０．２５インチであった。導体リード線は、電源へ接続するために印刷回路基板から延在することができる。ある実施形態において、電気リード線は、電気コネクタに接続することができる。
[0087]点火剤印刷回路基板は、１０分間、純水で超音波で分解することによって（Ｂｒａｎｓｏｎ ８５１０Ｒ−ＭＴ）洗浄され、乾燥され、アセトンがスプレーされ、空気乾燥された。
[0088]反応開始組成物は、０．６８グラムのナノ−アルミニウム（４０〜７０ｍｍ直径、Ａｒｇｏｎｉｄｅ Ｎａｎｏｍａｔｅｒｉａｌ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ、フロリダ州サンフォード）、１．２３グラムのナノ−ＭｏＯ3（ＥＭ−ＮＴＯ−Ｕ２；Ｃｌｉｍａｘ Ｍｏｌｙｂｄｅｎｕｍ、コロラド州ヘンダーソン）、および、０．２グラムのナノ−ホウ素（３３，２４４５−２５Ｇ；Ａｌｄｒｉｃｈ）を含んだ。反応開始組成物を含むスラリーは、８．６ｍＬの４．２５％Ｖｉｔｏｎ Ａ５００（１００ｍＬの酢酸アミル（Ｍａｌｌｉｎｃｋｒｏｄｔ）に４．２５グラムのＶｉｔｏｎ）溶液を加えることによって、調製された。
[0089]１．１ｕＬ滴のスラリーが加熱要素に配置され、２０分間乾燥され、反応開始組成物を含む別の０．８ｕＬ滴のスラリーが、加熱要素の対向する側に配置された。
[0090]２つのＡ７６アルカリ電池から１，０００μＦキャパシタを通してニクロム加熱要素へ３．０Ｖを加えることによって、１〜５０ミリ秒以内に、典型的に１〜６ミリ秒以内に、Ａｌ：ＭｏＯ3：Ｂ反応開始組成物を点火した。金属還元剤および金属含有酸化剤を含む固体燃料、例えば、７６．１６％Ｚｒ：１９．０４％ＭｏＯ3：４．８％ＬａｏｎｉｔｅＲＤＳ（登録商標）を含む燃料等の表面の０．１２”インチ内に位置決めされるときには、反応開始組成物によって生成された火花が固体燃料を点火して、自立発熱反応を生成した。ある実施形態において、反応開始組成物を含む１ｕＬ滴のスラリーを、抵抗性加熱要素に配置された反応開始組成物に隣接した固体燃料の表面に配置して、固体燃料の点火を容易にすることができる。
[0091]Ａｌ：ＭｏＯ3：Ｂを含む反応開始組成物がニクロムワイヤに接着し、温度循環（−２５℃←→４０℃）、落下試験および衝撃試験を含む機械的および環境的な試験後に物理的一体性を維持した。
[0092]光学点火を使用して、加熱ユニットを点火することもできる。光学点火は、感光性材料かまたは反応開始組成物かのいずれか、および、感光性材料または反応開始組成物を作動するための光源または非常に高い強度の光源例えばレーザの使用を必要とする。
[0093]様々な反応開始組成物を使用することができるが、それらは一般に、光吸収性である可燃性材料から構成されるか、または、光吸収性化学物質がコーティングされる。ブラックパウダーおよびニトロセルロース粉末は、いずれのコーティングなしで、十分な光吸収性がある。金属および酸化剤組成物、例えば上記に検討されたもの等、を使用することもできる。ある実施形態において、金属、例えば、アルミニウム、ジルコニウムおよびチタン、および、酸化剤、例えば、塩素酸カリウム、過塩素酸カリウム、酸化銅、三酸化タングステンおよび三酸化モリブデンを使用することができる。特定の波長または波長の範囲に感受性のある反応開始組成物、例えば、電磁スペクトルの紫外線の領域に高度に吸収性のある組成物を使用することもできる。
[0094]反応開始組成物は、取扱およびコーティングが容易なように有機溶剤または水性溶剤の液体懸濁として調製することができ、必要に応じて、コーティングの接着を提供するために、可溶性結合剤を含むことができる。
[0095]反応開始組成物は、成分の均一な混合を提供するために従来の方法を使用して混合することができる。典型的に、すべての固体材料は、微細メッシュサイズまたはナノメートルサイズまたはミクロンサイズから粒子サイズを有することができる。反応開始組成物の固体材料の比率を変えることによって、必要であるように、最終反応開始組成物解放をより多いまたはより少ないエネルギにすることが可能であり、且つ、光パルスに対してより感受性があるかまたは感受性が少ないことが可能である。
[0096]反応開始組成物または材料へ光を方向づけるための透明なオプティカルウィンドウがある限り、且つ、作動時に反応開始組成物が加熱ユニット内の燃料を点火する限り、基板上の燃料または加熱ユニット内の他の場所に位置決めされた燃料に、反応開始剤材料を直接加えることができる。ある実施形態において、反応開始組成物は、コーティングされた燃料の表面に隣接して置かれるガラスファイバフィルタの穴内に置かれることができる。
[0097]加熱パッケージの燃料の点火は、透明なオプティカルウィンドウを通って反応開始組成物へ光パルスが伝わることによって、作動される。オプティカルウィンドウは、光パルスを容易に透過させるいずれの材料から作ることができ、例えば、ガラス、アクリルまたはポリカーボネート等である。ウィンドウは、光を反応開始剤へ伝えるいずれの場所に位置決めされることができる。ある実施形態において、ウィンドウは、加熱ユニットのエンクロージャの一部を形成する。他の実施形態において、ウィンドウは、システムに完全に含まれる。ある実施形態において、ウィンドウは、光ガイドアセンブリの一部である。光ガイドアセンブリはまた、ビームスプリッタから構成されることができる。光源から来る光は、ビームスプリッタを通って進み、同時にまたは順々に２つ以上の燃料コーティング基板を点火するために加熱ユニット内に位置する２つ以上の反応開始組成物へ方向づけることができる。場合によって、光ファイバを使用して、同時に複数の加熱ユニットに火を付けることができる。他の実施形態において、ウィンドウは、放出する光の波長が受け取る光とは異なるようにする材料をコーティングすることができる。例えば、放射光源は紫外線を放出することができ、コーティングを使用して紫外線に応答する可視波長を発することができる。
[0098]光学点火を作動するための様々な手段を使用することができる。ある実施形態において、閾値電圧を達成したときに光パルスを生成するための電気的に導電性の手段が提供される。電気的に導電性の手段は、加熱ユニット自体の一部であってもよく、例えば、加熱ユニットのスペーサーに含まれてもよく、または、加熱ユニットとは別個であってもよい。光パルスを生成するための電気的に導電性の手段は、例えば、キセノンフラッシュランプ、発光ダイオードおよびレーザを含むことができる。
[0099]光学点火システムを備える加熱ユニット９００の数種類の実施形態が、図２０Ａ〜Ｄに例示される。２０Ａ〜Ｄに示されるように、反応開始組成物９０４は、反応開始組成物９０４が燃料コーティングに隣接するように、衝撃吸収材料９０３の穴９０８内に含まれる。点火された反応開始組成物と固体燃料との間の接触を防止する衝撃吸収材料による障害がない限り、１つ以上の衝撃吸収材料９０３を加熱ユニットへ加えることができる。図２０Ａ〜Ｂに例証されるように、そのような接触用に開口を提供するために、衝撃吸収材料９０３内に穴またはスペーサー９０８を切ることができる。２つ以上の固体燃料コーティングの点火を同時に開始するために、図２０ＢおよびＤに示されるように、２つ以上の反応開始組成物９０４を単一の加熱ユニット９００に置くことができる。さらに、図２０Ｃに例証されるような、１つの装置９１０に組み合わされた数個の加熱ユニットを形成するために、単一の反応開始組成物９０４を各衝撃吸収材料９０３に配置することができる。衝撃吸収材料は、図２０Ａ、Ｂおよび図Ｄに示されるように、スペーサー９０２内に嵌ることができ、または、図２０Ｃに示されるように、封止剤９０６の複数の層に生成されたキャビティ９０９内に嵌ることができる。
[00100]図２０Ａおよび図２０Ｃに示されるように、オプティカルウィンドウ９０１は、加熱ユニットのエンクロージャの一部を形成することができる。いくつかの実施形態において、オプティカルウィンドウ９０１は、図２０Ｂに示されるように、ビームスプリッタ９０７を含む導波管システム（図示せず）の一部を形成する。ビームスプリッタ９０７を使用して、両方の固体燃料コーティング基板９０５を一緒に点火するように、光の１つの源を２つの反応開始組成物へ方向づけることができる。
[00101]様々な手段を使用して加熱ユニットを封止することができる。封止剤９０６は、接着剤例えば両面テープまたはエポキシであってもよく、または、封止を形成する他のいずれの方法、例えば、溶接、はんだづけ、締結またはクリンプであってもよい。
[00102]ある実施形態において、光源９１１は、加熱ユニットの一部であり、図２０Ｄに示されるように、加熱ユニット９００に含まれるスペーサー９０２内に含まれてもよい。光源は、電池によって動力供給される（図示せず）。
[00103]光学点火を使用して単一の加熱ユニットを準備する例は、実施例１１に記載されている。実施例１２は、複数の光学的に点火可能な加熱ユニットを備えた装置の準備を記載している。そのような点火システムの１つの利点は、電気抵抗性加熱に必要なような、電池と反応開始組成物との間の直接電気接触を必要としないことである。さらに、反応開始組成物は、ブリッジワイヤを必要とせずに、加熱ユニット内で点火することができる。
[00104]ある実施形態において、図２Ｄに示されるように、加熱要素は、加熱ユニット内に配置された円筒形ロッドとして図２Ｄに示される、熱シャント９８を含むことができる。ある実施形態において、熱シャントは、粒子状物質として固体燃料の広い空間内に組み込まれることができ、熱シャントは、裏打ち部材を備えることができ、且つ／または、熱シャントは、図示のように、別個の要素であってもよい。熱シャントは、固体燃料に直接接触してもよく、且つ／または、固体燃料に間接接触してもよい。ある実施形態において、熱シャントは、熱シャントを加熱ユニットに組み込むことが、加熱ユニットを形成する基板の外側表面によって達成された最大温度を制御するかまたは低下することができるように、熱を吸収することができる。例えば、ある実施形態において、熱シャントは、固体燃料の発火温度でまたはそれを超えて、位相変化を受けることができる材料を含むことができる。位相変化材料の例として、スズ等の低融点金属、ウッド合金および鉛−スズ合金等の低融点合金、無機塩類およびその混合物が挙げられる。ある実施形態において、熱シャントは、吸収した熱を解放して加熱ユニットの加熱時間を引き延ばすことができる材料を含むことができる。ある実施形態において、熱シャントは、高熱容量を呈する少なくとも１つの材料、例えば、銅、アルミニウム、ステンレス鋼およびガラス等を含むことができる。吸収した熱を解放することができる材料の例として、糖、ワックス、金属塩、および、固体燃料の燃焼中に溶融することができ、次いで加熱ユニットが冷却するときに結晶化を受け、したがって結晶体の発熱を生成することができる他の材料、およびその混合物が挙げられる。熱シャントとして機能することができる他の材料は、多孔性材料および繊維性材料を含み、例えば、多孔性セラミック膜および／または繊維マット等である。このような材料は、高表面積を呈することができ、それは、反応体および反応生成物から材料マトリクスへ熱を移すのを容易にすることができる。ある実施形態において、多孔性材料および／または繊維性材料は、点火および燃焼中に生成された反応体または反応生成物に反応せず、劣化せず、且つ／または、加熱ユニットによって達成された温度でガス状生成物を生成する。ある実施形態において、熱シャント材料は、金属繊維、シリカ繊維、ガラス繊維、グラファイト繊維、および／または、ポリマー繊維等の繊維を含むことができるが、それらに限定されない。
[00105]ある実施形態において、図１Ａ〜１Ｃおよび２Ａ〜２Ｄに例示され記載された加熱ユニットは、急速加熱が有用である用途に使用することができる。ある実施形態において、基板の一部は３秒未満で最大温度に達することができ、ある実施形態では１秒未満、ある実施形態では５００ミリ秒未満、および、ある実施形態では２５０ミリ秒未満である。
[00106]実質的に図２Ｂに例示されたような加熱ユニットは、固体燃料の点火後に、基板の外側表面の温度を測定するために製作された。図２Ｂを参照すると、円筒形基板６２は、長さおよそ１．５インチであり、開口レセプタクル６６の直径は０．６インチであった。重量パーセントで７５％Ｚｒ：２５％ＭｏＯ3を含む固体燃料８０が、裏打ち部材７４と基板６２の内側表面との間の空間で内側領域に置かれた。重量パーセントで１０％Ｚｒ：２２．５％Ｂ：６７．５％ＫＣｌＯ3の５ｍｇを含む第１の反応開始組成物８２が保持部材の窪みに置かれ、重量パーセントで１０％Ｚｒ：２２．５％Ｂ：６７．５％ＫＣｌＯ3の第２の反応開始組成物９４の１０ｍｇが、加熱ユニット６０のテーパ状部分近傍で裏打ち部材７４の開口端７６に置かれた。２つの１．５Ｖ電池からの電気リード線８８、９０が、０．３アンペアの電流を提供して第１の反応開始組成物８２を点火し、したがって、火花を生成して第２の反応開始組成物９４を点火した。両方の点火剤は、電流の添加後１ミリ〜２０ミリ秒以内に点火された。第２の反応開始組成物９４によって生成された火花は、シリンダのテーパ状ノーズ領域６４で固体燃料８０を点火した。基板６２の外側表面に置かれた熱電対を使用して、時間の関数として基板表面温度をモニタした。外側基板表面は、１００ミリ秒未満で４００℃の最大温度に達した。
[00107]固体燃料の点火時に、発熱酸化還元反応は、短時間にかなりの量のエネルギーを生成し、例えば、ある実施形態では１秒未満、ある実施形態では５００ミリ秒未満、および、ある実施形態では２５０ミリ秒未満等である。発熱反応の例として、電気化学反応および金属酸化還元反応が挙げられる。閉鎖加熱ユニットに使用されるときには、反応体の量および反応条件を最小限にすることによって、反応を制御することができるが、結果として、熱の解放が遅くなり、且つ／または、穏やかな温度上昇になることがある。しかし、ある用途では、１秒以内に２００℃を超える温度に基板を急速に加熱することが有用でありうる。このような急速で強烈な熱パルスは、医薬組成物を気化させ、エアロゾルを生成するのに有用でありうる。急速で強烈な熱パルスは、発熱酸化還元反応を使用して、特に、金属および金属含有酸化剤を有するテルミット反応を使用して、生成することができる。熱の急速な生成に伴って、高並進エネルギーでガス状生成物および未反応の反応体が急速に生成される。エンクロージャ内に封止されるときには、発熱酸化還元反応は、圧力を大幅に増加することができる。
[00108]熱であれ光学的であれ機械的例えば粒子排出であれ化学的であれ、発熱反応によって生成されたエネルギーは、封止されたエンクロージャ内に含まれるときには、大きな圧力を生成することができる。ある実施形態において、発熱酸化還元反応で反応することができる固体燃料を使用して、加熱ユニットを形成することができる。例えば、本明細書に開示されたような固体燃料を使用して、薬剤コーティングを熱的に気化して、医薬用途のために薬剤のエアロゾルを生成することができる。携帯用医療装置等のある用途において、花火材料、および、発熱反応およびエンクロージャ内の高温度から生じる他の化学反応の生成物を含むことが、有用でありうる。発熱反応を含むことは、エンクロージャを適切に封止することによって達成され、固体燃料および存在する場合には反応開始組成物の燃焼から生じる内部圧力に耐えることができるが、加熱要素の安全性を確実にし装置製作を容易にするために内部圧力を最小限にすることが有用でありうる。
[00109]ある実施形態において、基板内の圧力は、反応開始組成物および固体燃料の点火および燃焼中におよびその後に、増加することができる。圧力の増加は、少なくとも部分的には、固体燃料の量および組成、燃料構成要素の相対量、固体燃料の圧縮の密度および／または程度、燃料構成要素の粒子サイズ、基板の構成、反応開始剤の量、および／または、反応開始剤の組成に依存することができる。ある実施形態において、固体燃料、反応開始組成物および基板の構成は、圧力の増加を制御し且つ有用な操作範囲内に最大圧力を維持するように選択することができる。反応開始組成物および固体燃料は、点火および燃焼中に、気相反応生成物を生成することができる。したがって、ある実施形態において、基板内の圧力は、加熱ユニット内に配置された反応開始組成物および固体燃料の量を最小限にすることによって、管理することができる。当業者は、固体燃料を確実に点火するために必要な反応開始組成物の最小量を実験で決定することができる。当業者はまた、有用な基板温度を達成するために加熱ユニット内の固体燃料の特性、構成および配置を決定することもできる。
[00110]ある実施形態において、加熱ユニットの内部圧力は、高温で最小気体生成物を生成する材料から、基板、裏打ちおよび他のいずれの内部構成要素を作ることによって、管理するか減少することができる。ある実施形態において、圧力は、反応開始剤および固体燃料が燃焼されるときに、気体が収集され且つ／または放出される内部容量を提供することによって、管理するか減少することができる。ある実施形態において、内部容量は、高表面積および大間隙容量を有する多孔性材料または繊維性材料を含むことができる。間隙容量は、反応開始剤および固体燃料の反応の結果として生成された気体を含むことができ、それによって、エンクロージャ内の圧力を減少することができ、反応体および反応生成物が多孔性材料または繊維性材料のマトリクスと衝突することによって、内部エネルギーおよび並進エネルギーを効率的に移すことができる。
[00111]反応開始組成物および固体燃料の燃焼中およびその後の加熱ユニットの内部圧力は、上記に検討されたパラメータに依存して、変動することができる。加熱ユニットのある実施形態の内部圧力は、図３に例示された固定具を使用して測定された。図３に示されるように、加熱ユニット３００は、閉鎖ノーズ部分３０４および開口受取端３０６を有する実質的に円筒形に形状づけられた基板３０２を備える。裏打ち部材３０８は、基板３０２の内側領域に配置される。裏打ち部材３０８は、形状は円筒形であるが、基板３０２よりも全体的に小さな寸法である。テーパ状のノーズ部分３１０は、裏打ち部材３０８に開口３１２を画成する。裏打ち部材３０８のテーパ状のノーズ部分３１０から対向する端３１４は、開口している。基板３０２の内側表面および裏打ち部材３０８の外側表面は、環状シェルまたはギャップを画成し、その中に固体燃料３１６を配置することができる。プラグ３２０は、基板３０２の開口受取端３０６内に挿入されるようにサイズづけられ、Ｏリング３２２によって確実に封止される。加熱ユニット３００内に配置された反応開始組成物（図示せず）に接触した電極３２４は、加熱ユニット３００外部の電源（図示せず）へ電気接続するためにプラグ３２０を通して延在する。加熱ユニット３００内で線３２８を経由して定常状態圧力を測定するための圧力変換器３２６が、プラグ３２０に装着されることができる。線３３２を経由して加熱ユニット３００内の圧力をモニタするために、動的圧力変換器３３０を設けることができる。
[00112]図３に例示されたように、２つの圧力変換器を装備した加熱ユニットを使用して、図２に示された種類の加熱ユニット内の動的圧力および定常状態圧力を同時に測定した。動的圧力測定のために、ラインパワーＩＣＰシグナルコンディショナ（ＰＣＢ、モデル４８４Ｂ０６）が組み合わされた高周波衝撃波／ブラストＩＣＰ圧力センサ（ＰＣＢ、モデル１１３Ａ２４、最大圧力＝１，０００ｐｓｉｇ）が、使用された。定常状態圧力測定用に、超小型ミリボルト出力型圧力変換器（Ｏｍｅｇａ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ、モデルＰＸ６００−５００ＧＶ、最大圧力＝５００ｐｓｉｇ）およびアナログ出力付高性能歪みゲージインジケータ（ＰＣＢ、ＤＰ４１−Ｓ−Ａ）が、使用された。圧力変換器によって生成された信号は、２つのオシロスコープを使用して、記録され格納された。加熱ユニットの性能における圧力測定の影響を最小限にするために、線３２８および３３２の容量は、加熱ユニットの合計未充填内部容量の２％を超えないように設計された。測定された内部圧力は、１００ｐｓｉ〜３００ｐｓｉｇの範囲であり、主に固体燃料の組成に依存した。内部圧力に対する反応開始組成物の寄与は、最大１００ｐｓｉｇであった。
[00113]金属還元剤および金属含有酸化剤を含む固体燃料の薄いフィルム層の点火後の、図１０に示されるような種類の封止された加熱ユニット内のピーク内部圧力の測定は、図１７に示される。図１７に示された結果を生成するのに使用された実験的な配列は、実施例２に記載される。図１７は、ある実施形態用に、加熱ユニット内のピーク圧力が１０ｐｓｉ〜４０ｐｓｉｇの範囲であってもよく、基板の外側表面のピーク温度に相関することができることを示す。また、図１７に示されるように、加熱ユニット内のピーク圧力、および基板表面のピーク温度は、加熱ユニット測定のある実施形態では、固体燃料の組成、および箔基板の厚さに依存する。
[00114]加熱ユニット内の内部圧力はまた、気相反応生成物を吸収するか吸着するかまたはそれに反応することができる材料を組み込むことによって、管理するかまたは減少することもできる。材料の表面は、内在的に、気体状生成物を吸収するか吸着するかまたはそれに反応することができてもよく、または、例えば、要素、化合物および／または組成物を塗布するかまたは塗装することができる。ある実施形態において、固体燃料の燃焼から生じる圧力の即座の噴出は、衝撃吸収材料および／またはコーティングを加熱ユニット内に位置づけることによって減少することができる。衝撃吸収材料を備える加熱ユニットの実施形態は、図１３に概略的に例示される。
[00115]図１３Ａ〜Ｃは、熱伝導基板２１０、例えば、固体燃料２１２のコーティングが配置される金属箔を示す。固体燃料２１２は、酸化還元反応を形成することができる金属還元剤および金属含有酸化剤を含むことができ、例えば本明細書に開示されたいずれのもの等であるが、それらに限定されない。図１３Ａ〜Ｃにおいて、熱伝導基板２１０は、封止剤２２０を使用してエンクロージャ２１８に封止され、加熱ユニットを形成する。封止剤２２０は、接着剤であっても封止を形成する他のいずれの方法であってもよく、例えば、溶接、はんだづけ、締結またはクリンプである。衝撃吸収材料２１４は、エンクロージャ２１８の内側表面と基板２１０の内側表面と固体燃料２１２との間に配置される。図１３Ａ〜Ｃに示されるように、衝撃吸収材料は、加熱ユニットの内側表面によって画成された内部容量を充填する。ある実施形態において、衝撃吸収材料は、加熱ユニット（図示せず）の内側表面によって画成された内部容量の一部を充填することができる。衝撃吸収材料の厚さ、例えば、固体燃料２１２の内側表面とエンクロージャ２１８の内側表面との間の寸法は、固体燃料２１２の燃焼から生じる初期圧力衝撃を適切なレベルへ減じるいずれの適切な厚さでありうる。適切な厚さは、少なくとも部分的に、固体燃料の量、固体燃料の組成、および／または、衝撃吸収材料の物理的な特性、例えば、多孔率、密度および組成、および、エンクロージャ内の組成および最大容認圧力で変動しうる。一定の厚さより上で、追加の衝撃吸収材料が加熱ユニット内でピーク圧力を減じることに限定された効果を有することができることが認識される。衝撃吸収材料は、１つ以上の材料、および、衝撃吸収材料の１つ以上の層を備えることができる。衝撃吸収材料の複数の層が使用されるある実施形態において、各層は、同一のまたは異なる材料を備えることができる。図１３Ｃにおいて、要素２１６は、衝撃吸収材料２１４にオーバーレイする。要素２１６は、同一のまたは異なる材料であってもよく、ある実施形態では、ゲッターを含むことができる。図１３Ｂは、基板２１０と、固体燃料２１２の層と、衝撃吸収材料２１４で充填された中心領域と、を備える円筒形加熱ユニットの断面図を例示する。
[00116]ある実施形態において、衝撃吸収材料は、固体燃料および存在する場合には反応開始組成物の燃焼中に生成された反応体および反応生成物の熱エネルギーおよび並進エネルギーを吸収することができる材料を含むことができる。ある実施形態において、例えば本明細書に開示された反応開始組成物のいずれを備える反応開始組成物が、封止された加熱ユニット内に組み込まれて、固体燃料の自立発熱反応を開始することができる。衝撃吸収材料は、熱的および並進的な熱分子の圧力衝撃を吸収するために高い表面積を呈することができ、それは、固体燃料の燃焼中およびその後に加熱ユニット内で到達した温度で反応しない。このような材料の例として、多孔性材料例えばセラミック膜、および、繊維性材料例えば繊維マットが挙げられる。燃焼している固体燃料から物理的に且つ／または熱的に排出された熱分子は、多孔性または繊維性のマトリクスによって画成された隙間空間を通って進むことができ、大きな表面積にアクセスし、それは、衝突時に、熱エネルギーおよび並進エネルギーを衝撃吸収材料のマトリクスへ移すのを容易にすることができ、それによって、加熱ユニット内のピーク圧力を減少する。
[00117]多孔性膜の例として、セラミック膜、フルオロカーボン膜、アルミナ膜、ポリマー膜、および、焼結金属粉末から形成された膜が挙げられるが、それらに限定されない。繊維性材料の例として、ガラス、シリカ、炭素、グラファイト、金属、および、高温抵抗ポリマーが挙げられるが、それらに限定されない。スポンジ材料を使用することもできる。衝撃吸収材料の多孔率および密度は、適切な量によってピーク圧力を減少するように選択することができる。所与の量の固体燃料、固体燃料の組成および加熱ユニット寸法用に、衝撃吸収材料の適切な多孔率および密度を、経験によって決定することができる。ある実施形態では、衝撃吸収材料の内部、または、異なる多孔率および／または組成を備えた衝撃吸収材料の１つ以上の追加層に、熱的および並進的な熱分子が入るのを容易にするほど十分に大きな孔を有し、熱分子から衝撃吸収材料へエネルギーが移るのを容易にすることが有用でありうる。
[00118]加熱ユニットの内部圧力にガラスファイバマットを組み込む効果は、図１４に示される。ガラスファイバマットは、０．００４インチ厚のステンレス鋼箔に配置された８０％Ｚｒ：２０％ＭｏＯ3の１７７ｍｇの平均質量を有する固体燃料のコーティング上に置かれ、エンクロージャ内の圧力は、固体燃料の点火後に測定された。各ガラスファイバマットは、０．０４０インチ厚であった。図１４に示されるように、ガラスファイバマットは、加熱ユニットのピーク内部圧力を大幅に減少した。単一のマットが使用されたときには、封止されたエンクロージャ内の最大圧力は２２ｐｓｉｇであり、２枚のマットが使用されたときには最大圧力は１３ｐｓｉｇ、５枚のマットが使用されたときにはピーク圧力は９ｐｓｉｇであった。
[00119]加熱ユニット内の温度を減少するガラスファイバマットの能力は、図１５に示される。図１４に記載されたのと同一の実験的な配列が使用された。固体燃料と第１のマットとの間で測定されたピーク温度は、約５１５℃および３２５℃であり、第１のマットと第２のマットとの間では約２００℃および１８０℃であり、第２のマットと第３のマットとの間では１００℃未満であり、したがって、反応体および反応生成物の内部エネルギーおよび並進エネルギーは、衝撃吸収材料へ移されることを例証した。
[00120]図１４に示された結果によって例証されたように、加熱ユニットの残留圧力、例えば固体燃料点火後１０秒以上の圧力は、衝撃吸収材料の存在に対して感度が悪かった。理論に限定されることなく、残留圧力は、固体燃料の燃焼中に展開され且つ／または生成された気体の結果でありうる。可能な気体源は、金属還元剤に結合された水素、および、酸化反応中に生成された未反応酸素、および、未反応気体状中間体を含む。例えば、金属含有酸化剤によって生成された酸素は、金属還元剤と即座に反応しなくてもよいが、数種類の気体状反応中間体を通して進むことができる。
[00121]ある実施形態において、加熱ユニット内の残留圧力は、残留気体状反応生成物を得ることができる材料を含むことによって減少することができる。このような材料は、衝撃吸収材料とともに含まれることができ、衝撃吸収材料に固有であってもよく、且つ／または、コーティング、気相堆積、層等として衝撃吸収材料へ加えることができる。ある実施形態において、ゲッターは、加熱ユニット内に配置されたサポートに且つ／または加熱ユニットの１つ以上の内側表面に、塗布されるかまたは配置されることができる。
[00122]ゲッターは、気体を吸収するか吸着するかまたはそれに反応することができる材料であり、これを使用して、真空を改良し且つ／または維持し、且つ／または、気体を浄化することができる。吸収は、一方の材料が他方の材料によって保持されるプロセスを意味し、例えば、物理的な力によって気体または蒸気の分子を固体燃料へ接着することを意味する。吸着は、凝縮相と気相または液相とのインタフェースで、溶解した物質の濃度が増すことを意味する。ゲッターは、例えば、高真空システムで残留気体を減少するために半導体業界で使用される。ある実施形態において、水素ガスＨ2および分子酸素Ｏ2を除去することができるゲッターは、金属および非金属、例えば、Ｔａ、Ｚｒ、Ｔｂ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｂａ、ＦｅおよびＰ等を含む組成物を含むが、それらに限定されない。Ｈ2ガスを除去するのに有用なゲッターの例として、焼結されたＺｒ／グラファイト粉末、Ｚｒ／Ａｌ組成物、Ｚｒ／Ｖ／Ｆｅ、ポリマー結合ゲッター例えばポリマーマトリクスに分散したＰｄＯ／ゼオライト、および、ポリジエン水素化触媒組成物が挙げられるが、それらに限定されない。鉄系およびポリマーのゲッターは、Ｏ2を吸収するように開発されている。炭素および／またはグラファイト系の材料を使用して、Ｈ2およびＯ2を吸収し且つ／または吸着する。ある実施形態において、ゲッターは、発熱酸化還元反応の揮発性中間体生成物または未反応の反応体、例えば、ＭｏＯx、ＣＯ、ＣＯ2およびＮ2を吸収し吸着し且つ／またはそれに反応することもできる。
[00123]ゲッターは、いずれの適切な方法によって基板へ加えることができる。ある実施形態において、大きな表面積のゲッターを提供して、残留気体圧力を急速に効率的に減少することが有用でありうる。これは、例えば、多孔性材料例えば焼結粉末、または、繊維性材料から形成されたゲッターを提供することによって達成することができる。ある実施形態において、ゲッターは、多孔性材料または繊維性材料の表面に加えることができる。
[00124]加熱ユニットのある実施形態を使用して、点火後の固体燃料の燃焼伝播速度を試験した。燃焼伝播速度は、燃焼最前部の速度を意味し、それは、未燃焼の固体燃料領域と燃焼した固体燃料領域とを分離する。ある実施形態において、燃焼伝播速度は、固体燃料組成物、固体燃料の構成要素の粒子サイズ、固体燃料の密度または圧縮のレベル、固体燃料の形状および寸法、加熱ユニットを形成する材料、および／または、裏打ち部材等のいずれの内部構成要素によって、少なくとも部分的に決定することができる。円筒形に形状づけられた加熱ユニットの燃焼伝播速度の時間的特性および空間的特性は、赤外線熱イメージングカメラ（ＦＬＩＲ Ｓｙｓｔｅｍｓ、Ｔｈｅｒｍａｃａｍ ＳＣ３０００）を使用して加熱ユニットの表面温度をモニタすることによって、評価された。
[00125]赤外線熱イメージングによって時間の関数としてミリ秒で測定された円筒形に形状づけられた加熱ユニットの熱画像が、図４Ａ〜４Ｆに示される。熱画像を生成するのに使用される加熱ユニットの構造は、実施例３に提供される。基板は直径１．５ｃｍ、長さ４．５ｃｍであった。図４Ａ〜４Ｆには、各パネルに２つの画像が示される。両方の画像において、色の白い領域は５００℃の表面温度に対応し、黒い領域は２５０℃の表面温度に対応する。上の画像は、加熱ユニットの正面図に対応し、下の画像は、加熱ユニットの背面図に対応し、これは、ユニット背部に装着された鏡の反射から得られた。図４Ａは、点火された固体燃料の自己伝播波の、点火後１００ミリ秒の程度を示す。図４Ｂ〜４Ｅは、それぞれ、点火後２００、３００、４００および５００ミリ秒で取られ、点火された燃料の波が加熱ユニットの軸方向に沿って伝播し続けるのを示す。図４Ｆに示される画像は、点火後６００ミリ秒で取られ、そのときには、基板の表面全体が加熱され、固体燃料が消費されたことを示す。様々な固体燃料組成物および加熱ユニット構成を使用してこの研究および他の研究から集められたデータは、燃焼伝播速度が１．５ｃｍ／秒〜５０ｃｍ／秒の範囲でありうることを例証した。したがって、ある実施形態において、加熱ユニットを形成する基板へ熱が移される速度は、ある用途に有用であるように調整することができる。
[00126]他の研究において、実施例４Ａおよび４Ｂに記載されたように加熱ユニットが製作され、表面温度の均一性は、赤外線熱イメージングによって評価された。これらの研究用に準備された加熱ユニットは、固体燃料を形成するのに使用される金属および酸化剤の質量比でのみ、燃焼伝播速度の調査に使用されたものとは異なった。固体燃料の点火後４００ミリ秒に取られた熱画像は、図５Ａ、５Ｂに示される。図５Ａに示された画像は、実施例４Ａに記載された固体燃料組成物を備える加熱ユニットに対応し、図５Ｂの画像は、実施例４Ｂに記載された固体燃料組成物を備える加熱ユニットに対応する。加熱された領域の寸法は、１．５ｃｍ×４．５ｃｍであった。図５Ｂ示された画像を生成するために使用された加熱ユニットの外側基板表面は、図５Ａに示された加熱ユニットのものよりも、より均一である。ある実施形態において、基板表面温度は、軸方向炎伝播用に設計された加熱ユニットで、より均一でありうる。ある実施形態において、わずか１０％の外側表面が、外側表面の残りの９０％の平均温度よりも低い５０℃〜１００℃の温度を呈するならば、基板表面温度は均一に加熱されるとみなされる。
[00127]ある実施形態において、基板の外側表面の少なくとも一部が均一な温度に加熱され且つ加熱される部分は類似速度で加熱されることが有用でありうる。基板の少なくとも一部の均一な加熱は、加熱されるべき基板の熱質量を減じることによって、且つ／または、固体燃料が生成する熱の量を制御することによって、容易にすることができる。基板の外側表面の均一な加熱は、短い時間内に外側基板表面に配置された化合物を気化するのに有用であり、高い収率および純度を有する気化化合物を含むエアロゾルを形成することができる。例として、１．３インチ×１．３インチ基板領域の均一な加熱は、０．００１６３±０．０００３６８インチ厚層の固体燃料を０．００４インチ厚の箔に加えることによって、達成することができる。点火時に、０．１８ｇの固体燃料が加えられる表面に対向する箔の表面は、点火後２５０ミリ秒で１．３インチ×１．３インチの領域にわたって４４０℃の最大温度に達することができる。当業者に認識されるように、選択される燃料厚さは、燃料組成、燃料厚さ、および、所望の温度に依存する。
[00128]実施例５〜７は、燃焼中の圧力、燃焼伝播速度、および、基板温度均一性のために準備され評価される加熱ユニットを提供する。実施例５に記載された加熱ユニットは、Ｚｒ、ＭｏＯ3、ＫＣｌＯ3、ニトロセルロースおよび珪藻土の固体燃料組成物から構成された。固体燃料を加熱ユニットの先端（図３の開口３１２）から遠隔点火した後に、内部圧力は、０．３秒の燃焼期間中に１５０ｐｓｉｇへ増大した。燃焼後１分で、残留圧力は６０ｐｓｉｇ以下であった。燃焼伝播速度は、赤外線熱イメージングによって１３ｃｍ／秒であると測定された。表面温度均一性に関して、明らかなコールドスポットは観察されなかった（コールドスポットは、実施例５〜７の目的のために、外側表面の残りの９０％の平均温度未満のよりも低い５０℃〜１００℃の温度を呈する表面の一部として規定される）。
[00129]実施例６に記載されたように準備された加熱ユニットは、Ｚｒ、ＭｏＯ3およびニトロセルロースから構成される固体燃料組成を含んだ。基板と裏打ち部材との間のギャップまたは環状シェルは、０．０２０インチであった。裏打ち部材の外側表面は、燃焼伝播速度を上げるために、反応開始組成物が塗布された。固体燃料は、加熱ユニットの先端（図３の開口３１２）から遠隔式に点火された。内部圧力は、０．２５秒の反応期間中に２００ｐｓｉｇへ増大し、残留圧力は６０ｐｓｉｇ以下であった。燃焼伝播速度は、１５ｃｍ／秒であった。表面温度均一性に関して、明らかなコールドスポットは観察されなかった。
[00130]実施例７に記載されたように準備された加熱ユニットは、Ａｌ、ＭｏＯ3およびニトロセルロースの固体燃料組成を含んだ。固体燃料は、基板と裏打ち部材との間の０．０２０インチ環状シェルギャップに置かれた。固体燃料は、プラグ近傍で直接点火された。内部圧力は、５ミリ秒未満の反応期間中に３００ｐｓｉｇへ増大した。残留圧力は６０ｐｓｉｇ以下であった。基板の外側表面は均一に加熱され、外側表面の５％〜１０％の間で、残りの外側表面のものよりも低い５０℃〜１００℃の温度を呈した。
薬剤供給ユニット
[00131]ある実施形態は、本明細書に記載されたような加熱ユニットを備える薬剤供給ユニットを含む。薬剤供給ユニットは薬剤運搬装置に使用することができ、そこで薬剤は、熱的に気化され次いでユーザに投与するために凝縮されるものとする。ある実施形態において、薬剤凝縮物は、吸入または鼻摂取によってまたは局所的に投与することができる。薬剤は、治療剤および治療物質を含む治療用使用または非治療用使用のためのいずれの化合物を意味する。治療剤は、疾病の診断、養生、鎮静、治療または予防に使用されるいずれの化合物、または、疾病の症状の鎮静または治療に使用されるいずれの化合物を意味する。一方、物質は、非治療用使用に、典型的に娯楽目的または実験目的に、使用される化合物を意味する。
[00132]図６Ａ〜６Ｃは、図２Ｂに記載されたものに類似した加熱ユニットを備える薬剤供給ユニット１００の断面図を概略的に例示する。より具体的には、図６Ａ〜６Ｃは、外側基板表面に配置された薬剤のフィルム（図６Ａ）、加熱ユニットの点火（図６Ｂ）、および、薬剤フィルムを気化するのに効果的な熱の波の生成（図６Ｃ）を有する薬剤供給ユニット１００を例示する。最初に図６Ａを参照すると、薬剤供給ユニット１００は、図２Ｂに記載されたものに類似した加熱ユニット１０２を備える。図６Ａ、６Ｂにおいて、実質的に円筒形に形状づけられた熱伝導基板１０４は、外側表面１０６と内側表面１０８とを有し、これらは、内側領域１１２を画成する。薬剤のフィルム１１０は、外側表面１０６のすべてまたは一部に配置することができる。
[00133]ある実施形態において、フィルム１１０は、いずれの適切な方法によって外側基板表面１０６に加えることができ、少なくとも部分的に、薬剤の物理的特性およびフィルムの最終厚さに依存することができる。ある実施形態において、外側基板表面へ薬剤を加える方法として、ブラッシング、浸漬コーティング、スプレーコーティング、スクリーン印刷、ローラーコーティング、インクジェット印刷、気相堆積、スピンコーティング等が挙げられるが、それらに限定されない。ある実施形態において、薬剤は、少なくとも１つの溶剤を含む溶液として調製されることができ、外側表面へ加えられる。ある実施形態において、溶剤は、揮発性溶剤、例えば、アセトンまたはイソプロパノールを含むことができるが、それらに限定されない。ある実施形態において、薬剤は、溶融体として基板の外側表面へ加えることができる。ある実施形態において、薬剤は、剥離コーティングを有するサポートへ加えることができ、サポートから基板へ移すことができる。室温で液体である薬剤には、増粘剤を薬剤に混合することができ、本明細書に記載のものを含むいずれの適切な方法によって外側基板表面へ加えることができる薬剤を含む粘性組成物を生成する。ある実施形態において、化合物のフィルムは、単回添加中に形成されることができるか、または、繰り返し添加中に形成されることができ、フィルムの最終厚さを増加する。ある実施形態において、外側基板表面に配置された薬剤のフィルムの最終厚さは、５０μｍ未満であってもよく、ある実施形態では２０μｍ未満、ある実施形態では１０μｍ未満であり、ある実施形態では、フィルム厚さは、０．０２μｍ〜２０μｍの範囲であってもよく、ある実施形態では０．０１μｍ〜１０μｍの範囲であってもよい。
[00134]ある実施形態において、フィルムは、少なくとも１つの薬剤の治療に効果的な量を含むことができる。治療に効果的な量は、治療が必要な患者またはユーザに投与されるときに治療に影響を与える十分な量を意味する。いずれの疾病、状態または障害の処置または治療は、疾病、状態または障害の進行を止めるかまたは改善するか、疾病、状態または障害を獲得するリスクを減少するか、疾病、状態または障害かまたは疾病、状態または障害の少なくとも１つの臨床的症状の発現を減少するか、疾病、状態または障害かまたは疾病または障害の少なくとも１つの臨床的症状の発現のリスクを減少することを意味する。処置または治療はまた、物理的に例えば識別できる症状の安定化か、または、生理的に例えば物理的パラメータの安定化か、またはその両方かで、疾病、状態または障害を抑制するか、または、患者に識別可能でなくてもよい少なくとも１つの物理的パラメータを抑制することを意味する。さらに、処置または治療は、たとえその患者が疾病、状態または障害の症状を経験していなくとも、またそれらが現れていなくても、疾病、状態または障害にさらされるかまたはかかりやすくなることがある患者における疾病、状態または障害かまたはその少なくとも１つの症状の開始を遅らせることを意味する。ある実施形態において、薬剤フィルムは、１つ以上の医学的に許容されるキャリア、アジュバントおよび／または賦形剤を含むことができる。医薬的に許容されるとは、動物およびより詳細には人間に使用するために、連邦または州政府の規制当局によって承認されたかまたは承認可能であるか、または、米国薬局方または他の一般に認められた薬局方にリストされたことを意味する。
[00135]図６Ａ〜６Ｃに示されるように、薬剤供給ユニット１００の基板１０４は、固体燃料１１４を配置することができる内側領域１１２を画成することができる。図示のように、固体燃料１１４は、内側基板表面１０８および内側の円筒形裏打ち部材１１８によって画成される環状シェルとして配置することができる。第１の反応開始組成物１２０は、円筒形裏打ち部材１１８の一方の端に位置することができ、第２の反応開始組成物１２２は、円筒形裏打ち部材１１８の対向する端に位置することができる。第１の反応開始組成物１２０は、電源（図示せず）への電気リード線１２４、１２６を経由して電気的に抵抗性の加熱要素に物理的に接触することができる。
[00136]図６Ｂに示されるように、電源（図示せず）によって提供される電流をリード線１２４、１２６へ加えることは、反応開始組成物１２０に火花、例えば火花１２８、１３０を生成させることができ、これを第２の反応開始組成物１２２へ向けて方向づけることができる。第２の反応開始組成物１２２の点火は、矢印１３２、１３４によって示される領域で固体燃料１１４を点火することができる。矢印１３２、１３４によって示される領域で固体燃料１１４を点火することは、図６Ｃに概略的に例示されるように、燃焼している固体燃料の自己伝播波を達成する。図６Ｃでは、自己伝播燃焼は矢印１３６、１３８、１４０、１４２によって示され、固体燃料燃焼は点火の点から固体燃料を通って伝播する。固体燃料が燃焼するときには、熱を生成することができ、それは、基板１０４を通って伝導され、外側基板表面１０６に配置された薬剤フィルム１１０の気化を生じさせる。図６Ｃにおいて、熱的に気化した薬剤は、薬剤１４４の「クラウド」として例示される。ある実施形態において、図６Ｃに例示されるように、薬剤の気化は、矢印１３６、１３８、１４０、１４２の方向に発生し、そこで、固体燃料の点火点に最も近いフィルムが最初に気化し、薬剤供給ユニット１００の長さ方向に沿った領域の気化が続く。図６Ｃに示されるように、熱的に気化した薬剤１４４は、薬剤供給ユニット１００のテーパ状領域に例示され、外側表面１０６からまだ気化していない薬剤フィルムは、点１１０に例示される。
[00137]図７Ａ〜７Ｅは、図６Ａ〜６Ｃに記載されたものに類似した薬剤供給ユニットから蒸気を熱生成するのを示す高速写真を表す。図７Ａは、治療剤アルプラゾラムの３〜５μｍ厚のフィルムが塗布された長さ４ｃｍの熱伝導基板を示す。薬剤が塗布された基板がチャンバに置かれ、それを通って空気のストリームが、１５Ｌ／分の速度で、図７Ａでは、矢印によって示される上流から下流の方向に流れていた。加熱ユニットに含まれる固体燃料が点火されて、基板を加熱した。薬剤供給ユニットの外側表面から薬剤気化が進行することは、リアルタイム写真撮影を使用してモニタされた。図７Ｂ〜７Ｅは、それぞれ、反応開始組成物の点火後１５０ミリ秒、２５０ミリ秒、５００ミリ秒および１，０００ミリ秒の時間間隔で熱蒸発の連続を示す。薬剤フィルムから形成された熱蒸気のクラウドは、写真では目に見える。薬剤フィルムの完全な気化は、１，０００ミリ秒未満で達成された。
[00138]薬剤供給ユニットは、ある実施形態では固体燃料の点火後少なくとも３秒以内に、他の実施形態では固体燃料の点火後１秒以内に、他の実施形態では固体燃料の点火後８００ミリ秒以内に、他の実施形態では固体燃料の点火後５００ミリ秒以内に、他の実施形態では固体燃料の点火後２５０ミリ秒以内に、固体燃料が、薬剤を熱的に気化するのに十分な温度へ基板の外側表面の一部を加熱するように、構成される。
[00139]ある実施形態において、薬剤供給ユニットは、ユーザが直接吸入することができ、且つ／または、運搬媒体例えば気体と混合することができ、例えばスプレーノズルを経由して、皮膚状態の急性または慢性の治療、手術中の切開部位または開放創への薬剤の投与を含む様々な治療計画のために局所部位へ運搬するためのストリームを生成する薬剤を含むエアロゾルを生成することができる。
[00140]ある実施形態において、薬剤フィルムの急速な気化は、薬剤の最小熱分解で発生することができる。例えば、ある実施形態において、１０％未満の薬剤が熱気化中に分解され、ある実施形態では、５％未満の薬剤が熱気化中に分解される。ある実施形態において、薬剤は、液相へ次いで気相への相転移を受けることができるか、または、昇華することができ、すなわち、固体状態から気体状態へ直接進むことができる。ある実施形態において、薬剤は、医薬化合物を含むことができる。ある実施形態において、薬剤は、治療化合物または非治療化合物を含むことができる。非治療化合物は、娯楽、実験または臨床前目的に使用することができる化合物を意味する。使用することができる薬剤のクラスとして、麻酔薬、抗痙攣薬、抗鬱薬、抗糖尿病薬、解毒剤、制吐剤、抗ヒスタミン剤、抗感染薬、抗腫瘍薬、抗パーキンソン薬、抗リウマチ薬、抗精神病薬、抗不安薬、食欲刺激薬および食欲抑制薬、血液変異剤、心血管作動薬、中枢神経興奮薬、アルツハイマー病管理用薬剤、嚢胞性線維症管理、診断、食餌補助用の薬剤、***障害用薬剤、胃腸薬、ホルモン、アルコール中毒症治療用薬剤、依存症治療用薬剤、免疫抑制薬、肥満細胞安定剤、片頭痛製剤、乗り物酔い製品、多発性硬化症管理用薬剤、筋肉弛緩剤、非ステロイド系抗炎症薬、オピオイド、他の鎮痛薬および興奮剤、点眼薬、骨粗鬆症製剤、プロスタグランジン、呼吸薬、鎮静剤および睡眠薬、皮膚および粘膜薬、禁煙補助、トゥーレット症候群薬、尿路薬、および、目眩薬が挙げられるが、それらに限定されない。
[00141]麻酔薬の例として、ケタミンおよびリドカインが挙げられる。
[00142]抗痙攣薬の例は、下記クラスの１つからの化合物を含む。すなわち、γアミノ酪酸類似体、チアガビン、ビガバトリン、バルビツール酸塩例えばペントバルビタール、ベンゾジアゼピン例えばクロナゼパム、ヒダントイン例えばフェニトイン、フェニルトリアジン例えばラモトリジン、その他の抗痙攣薬例えばカルバマゼピン、トピラメート、バルプロ酸およびゾニサミドである。
[00143]抗鬱薬の例として、アミトリプチリン、アモキサピン、ベンモキシン、ブトリプチリン、クロミプラミン、デシプラミン、ドスレピン、ドクサピン、イミプラミン、キタンセリン（ｋｉｔａｎｓｅｒｉｎ）、ロフェプラミン、メジホキサミン、ミアンセリン、マプロトリン（ｍａｐｒｏｔｏｌｉｎｅ）、ミルタザピン、ノルトリプチリン、プロトリプチリン、トリミプラミン、ベンラファクシン、ヴィロキサジン、シタロプラム、コチニン、デュロキセチン、フルオキセチン、フルボキサミン、ミルナシプラン、ニソキセチン、パロキセチン、レボキセチン、セルトラリン、ティアネプチン、アセタフェナジン（ａｃｅｔａｐｈｅｎａｚｉｎｅ）、ビネダリン、ブロファロミン、セリクラミン、クロボキサミン、イプロニアジド、イソカルボキサジド、モクロベミド、フェニルヒドラジン、フェネルジン、セレギリン、シブトラミン、トラニルシプロミン、アデメチオニン（ａｄｅｍｅｔｉｏｎｉｎｅ）、アドラフィニル、アメセルギド（ａｍｅｓｅｒｇｉｄｅ）、アミスルプリド、アンペロジド、ベナクチジン、ブプロピオン、カロキサゾン（ｃａｒｏｘａｚｏｎｅ）、ジェピロン、イダゾキサン、メトラリンドール、ミルナシプラン、ミナプリン、ネファゾドン、ノミフェンシン、リタンセリン、ロキシンドール、Ｓ−アデノシルメチオニン、エスシタロプラム、トフェナシン、トラゾドン、トリプトファンおよびザロスピロンが挙げられる。
[00144]抗糖尿病薬の例として、ピオグリタゾン、ロシグリタゾンおよびトログリタゾンが挙げられる。
[00145]解毒剤の例として、塩化エドロホニウム、フルマゼニル、デフェロキサミン、ナルメフェン、ナロキソンおよびナルトレキソンが挙げられる。
[00146]制吐剤の例として、アリザプリド、アザセトロン、ベンズキナミド、ブロモプリド、ブクリジン、クロルプロマジン、シンナリジン、クレボプリド、シクリジン、ジフェンヒドラミン、ジフェニドール、ドラセトロン、ドロペリドール、グラニセトロン、ヒヨスチン、ロラゼパム、ドロナビノール、メトクロプラミド、メトピマジン、オンダンセトロン、ペルフェナジン、プロメタジン、プロクロルペラジン、スコポラミン、トリエチルペラジン、トリフルオプロマジン、トリメトベンズアミド、トロピセトロン、ドンペリドンおよびパロノセトロンが挙げられる。
[00147]抗ヒスタミン剤の例として、アステミゾール、アザタジン、ブロムフェニラミン、カルビノキサミン、セチリジン、クロルフェニラミン、シンナリジン、クレマスチン、シプロヘプタジン、デクスメデトミジン、ジフェンヒドラミン、ドキシラミン、フェキソフェナジン、 ヒドロキシジン、ロラタジン、プロメタジン、ピリラミンおよびテルフェナジンが挙げられる。
[00148]抗感染薬の例は、下記クラスの１つから選択された化合物を含む。すなわち、抗ウイルス薬例えばエファビレンツ；ＡＩＤＳ補助薬例えばダプソン；アミノグリコシド例えばトブラマイシン；抗真菌剤例えばフルコナゾール；抗マラリア薬例えばキニーネ；抗結核薬例えばエタンブトール；β−ラクタム例えばセフメタゾール、セファゾリン、セファレキシン、セフォペラゾン、セフォキシチン、セファセトリル、セファログリシン、セファロリジン、セファロスポリン例えばセファロスポリンＣ、セファロチン；セファマイシン例えばセファマイシンＡ、セファマイシンＢおよびセファマイシンＣ、セファピリン、セフラジン；レプロスタティクス（ｌｅｐｒｏｓｔａｔｉｃｓ）例えばクロファジミン；ペニシリン例えばアンピシリン、アモキシシリン、ヘタシリン、カルフェシリン、カリンダシリン、カルベニシリン、アミルペニシリン、アジドシリン（ａｚｉｄｏｃｉｌｌｉｎ）、ベンジルペニシリン、クロメトシリン、クロキサシリン、シクラシリン、メチシリン、ナフシリン、２−ペンテニルペニシリン、ペニシリンＮ、ペニシリンＯ、ペニシリンＳ、ペニシリンＶ、ジクロキサシリン；ジフェニシリン；ヘプチルペニシリン（ｈｅｐｔｙｌｐｅｎｉｃｉｌｌｉｎ）；および、メタンピシリン；キノロン例えばシプロフロキサシン、クリナフロキサシン、ジフロキサシン、グレパフロキサシン、ノルフロキサシン、オフロキサシン、テマフロキサシン；テトラサイクリン例えばドキシサイクリンおよびオキシテトラサイクリン；その他の抗感染薬例えばリネゾリドおよびスルファメトキサゾールである。
[00149]抗腫瘍薬の例として、ドロロキシフェン、タモキシフェンおよびトレミフェンが挙げられる。
[00150]抗パーキンソン薬の例として、アマンタジン、バクロフェン、ビペリデン、ベンズトロピン、オルフェナドリン、プロシクリジン、トリヘキシフェニジル、レボドパ、カルビドパ、アンドロピニロル（ａｎｄｒｏｐｉｎｉｒｏｌｅ）、アポモルヒネ、ベンセラジド、ブロモクリプチン、ブジピン、カベルゴリン、エリプロディル、エプタスチグミン、エルゴリン、ガランタミン、ラザベミド、 リスリド、マジンドール、メマンチン、モフェギリン、ペルゴリド、ピリベジル、プラミペキソール、プロペントフィリン、ラサギリン、レマセミド、ロピニロール、セレギリン、スフェラミン、テルグリド、エンタカポンおよびトルカポンが挙げられる。
[00151]抗リウマチ薬の例として、ジクロフェナク、ヒドロキシクロロキンおよびメトトレキサートが挙げられる。
[00152]抗精神病薬の例として、アセトフェナジン、アリザプリド、アミスルプリド、アモキサピン、アンペロジド、アリピプラゾール、ベンペリドール、ベンズキナミド、ブロムペリドール、ブラマート、ブタクラモール、ブタペラジン、カルフェナジン、カルピプラミン、クロルプロマジン、クロルプロチキセン、クロカプラミン、クロマクラン、クロペンチキソール、クロスピラジン（ｃｌｏｓｐｉｒａｚｉｎｅ）、クロチアピン、クロザピン、シアメマジン、ドロペリドール、フルペンチキソール、フルフェナジン、フルスピリレン、ハロペリドール、ロキサピン、メルペロン、メソリダジン、メトフェナザート（ｍｅｔｏｆｅｎａｚａｔｅ）、モリンドロン（ｍｏｌｉｎｄｒｏｎｅ）、オランザピン、ペンフルリドール、ペリシアジン、パーフェナジン、ピモジド、ピパンペロン、ピペラセタジン、ピポチアジン、プロクロルペラジン、プロマジン、クエチアピン、レモキシプリド、リスペリドン、セルチンドール、スピペロン、スルピリド、チオリダジン、チオチキセン、トリフルペリドール、トリフルプロマジン、トリフルオペラジン、ジプラシドン、ゾテピンおよびズクロペンチキソールが挙げられる。
[00153]抗不安薬の例として、アルプラゾラム、ブロマゼパム、オキサゼパム、ブスピロン、ヒドロキシジン、メクロカロン、メデトミジン、メトミデート（ｍｅｔｏｍｉｄａｔｅ）、アジナゾラム、クロルジアゼポキシド、クロベンゼパム、フルラゼパム、ロラゼパム、ロプラゾラム、ミダゾラム、アルピデム、アルサーオキシロン、アンフェニドン、アザサイクロノール、ブロムイソバルム、カプトジアミン（ｃａｐｔｏｄｉａｍｉｎｅ）、カプリド、カルブクロラル（ｃａｒｂｃｌｏｒａｌ）、カルブロマール、クロラールベタイン、エンシプラジン、フレシノキサン、イプサピラオン（ｉｐｓａｐｉｒａｏｎｅ）、レソピトロン、ロキサピン、メタカロン、メトプリロン（ｍｅｔｈｐｒｙｌｏｎ）、プロパノロール（ｐｒｏｐａｎｏｌｏｌ）、タンドスピロン、トラゾドン、ゾピクロンおよびゾルピデムが挙げられる。
[00154]食欲刺激薬の例として、ドロナビノールが挙げられる。
[00155]食欲抑制薬の例として、フェンフルラミン、フェンテルミンおよびシブトラミンが挙げられる。
[00156]血液変異剤の例として、シロスタゾールおよびジピリダモールが挙げられる。
[00157]心血管作動薬の例として、ベナゼプリル、カプトプリル、エナラプリル、キナプリル、ラミプリル、ドキサゾシン、プラゾシン、クロニジン、ラベタロール、カンデサルタン、イルベサルタン、ロサルタン、テルミサルタン、バルサルタン、ジソピラミド、フレカイニド、メキシレチン、プロカインアミド、プロパフェノン、キニジン、トカイニド、アミオダロン、ドフェチリド、イブチリド、アデノシン、ゲムフィブロジル、ロバスタチン、アセブトロール、アテノロール、ビソプロロール、エスモロール、メトプロロール、ナドロール、ピンドロール、プロプラノロール、ソタロール、ジルチアゼム、ニフェジピン、ベラパミル、スピロノラクトン、ブメタニド、エタクリン酸、フロセミド、トルセミド、アミロリド、トリアムテレンおよびメトラゾンが挙げられる。
[00158]中枢神経興奮薬の例として、アンフェタミン、ブルシン、カフェイン、デキスフェンフルラミン、デキストロアンフェタミン、エフェドリン、フェンフルラミン、マジンドール、メチルフェニデート、ペモリン、フェンテルミン、シブトラミンおよびモダフィニルが挙げられる。
[00159]アルツハイマー病管理用薬剤の例として、ドネペジル、ガランタミンおよびタクリンが挙げられる。
[00160]嚢胞性線維症管理用の薬剤の例として、ＣＰＸ、ＩＢＭＸ、ＸＡＣおよび類似体；４−フェニル酪酸；ゲニステインおよび類似イソフラボン；および、ミルリノンが挙げられる。
[00161]診断薬の例として、アデノシンおよびアミノ馬尿酸が挙げられる。
[00162]食餌補助の例として、メラトニンおよびビタミンＥが挙げられる。
[00163]***障害用薬剤の例として、タダラフィル、シルデナフィル、バルデナフィル、アポモルヒネ、アポモルヒネ二酢酸、フェントラミンおよびヨヒンビンが挙げられる。
[00164]胃腸薬の例として、ロペラミド、アトロピン、ヒヨスチアミン、ファモチジン、ランソプラゾール、オメプラゾールおよびレベプラゾール（rebeprazole）が挙げられる。
[00165]ホルモンの例として、テストステロン、エストラジオールおよびコルチゾンが挙げられる。
[00166]アルコール中毒症治療用薬剤の例として、ナロキソン、ナルトレキソンおよびジスルフィラムが挙げられる。
[00167]依存症治療用薬剤の例として、ブプレノルフィンが挙げられる。
[00168]免疫抑制薬の例として、ミコフェノール酸、シクロスポリン、アザチオプリン、タクロリムスおよびラパマイシンが挙げられる。
[00169]肥満細胞安定剤の例として、クロモリン、ペミロラストおよびネドクロミルが挙げられる。
[00170]片頭痛用薬剤の例として、アルモトリプタン、アルペロプリド（alperopride）、コデイン、ジヒドロエルゴタミン、エルゴタミン、エレトリプタン、フロバトリプタン、イソメテプテン、リドカイン、リスリド、メトクロプラミド、ナラトリプタン、オキシコドン、プロポキシフェン、リザトリプタン、スマトリプタン、トルフェナム酸、ゾルミトリプタン、アミトリプチリン、アテノロール、クロニジン、シプロヘプタジン、ジルチアゼム、ドクサピン、フルオキセチン、リシノプリル、メチセルギド、メトプロロール、ナドロール、ノルトリプチリン、パロキセチン、ピゾチフェン、ピゾチリン、プロプラノロール、プロトリプチリン、セルトラリン、チモロールおよびベラパミルが挙げられる。
[00171]乗り物酔い製品の例として、ジフェンヒドラミン、プロメタジンおよびスコポラミンが挙げられる。
[00172]多発性硬化症管理用薬剤の例として、ベンシクラン、メチルプレドニゾロン、ミトキサントロンおよびプレドニゾロンが挙げられる。
[00173]筋肉弛緩剤の例として、バクロフェン、クロルゾキサゾン、シクロベンザプリン、メトカルバモール、オルフェナドリン、キニーネおよびチザニジンが挙げられる。
[00174]非ステロイド系抗炎症薬の例として、アセクロフェナク、アセトアミノフェン、アルミノプロフェン、アンフェナク、アミノプロピロン、アミキセトリン、アスピリン、ベノキサプロフェン、ブロムフェナク、ブフェキサマック、カルプロフェン、セレコキシブ、コリン、サリチル酸塩、シンコフェン、シンメタシン、クロプリアック（ｃｌｏｐｒｉａｃ）、クロメタシン、ジクロフェナク、ジフルニサル、エトドラク、フェノプロフェン、フルルビプロフェン、イブプロフェン、インドメタシン、インドプロフェン、ケトプロフェン、ケトロラク、マジプレドン（ｍａｚｉｐｒｅｄｏｎｅ）、メクロフェナメイト、ナブメトン、ナプロキセン、パレコキシブ、ピロキシカム、ピルプロフェン、ロフェコキシブ、スリンダク、トルフェナメイト（ｔｏｌｆｅｎａｍａｔｅ）、トルメチンおよびバルデコキシブが挙げられる。
[00175]オピオイドの例として、アルフェンタニル、アリルプロジン、アルファプロジン、アニレリジン、ベンジルモルヒネ（ｂｅｎｚｙｌｍｏｒｐｈｉｎｅ）、ベジトラミド、ブプレノルフィン、ブトルファノール、カルビフェン（ｃａｒｂｉｐｈｅｎｅ）、シプラマドール（ｃｉｐｒａｍａｄｏｌ）、クロニタゼン、コデイン、デキストロモラミド、デキストロプロポキシフェン、ジアモルヒネ、ジヒドロコデイン、ジフェノキシレート、ジピパノン、フェンタニル、ヒドロモルフォン、Ｌ−アルファアセチルメタドール、ロフェンタニル、レボルファノール、メペリジン、メタドン、メプタジノール、メトポン、モルヒネ、ナルブフィン、ナロルフィン、オキシコドン、パパベレタム、ペチジン、 ペンタゾシン、フェナゾシン、レミフェンタニル、スフェンタニルおよびトラマドールが挙げられる。
[00176]他の鎮痛薬の例として、アパゾン、ベンズピペリロン、ベンジドラミン（ｂｅｎｚｙｄｒａｍｉｎｅ）、カフェイン、クロニキシン、エトヘプタジン、フルピルチン、ネフォパム、オルフェナドリン、プロパセタモールおよびプロポキシフェンが挙げられる。
[00177]点眼薬の例として、ケトチフェンおよびベタキソロールが挙げられる。
[00178]骨粗鬆症製剤の例として、アレンドロネート、エストラジオール、エストロピテート（ｅｓｔｒｏｐｉｔａｔｅ）、リセドロネートおよびラロキシフェンが挙げられる。
[00179]プロスタグランジン薬の例として、エポプロステノール、ジノプロストン、ミソプロストールおよびアルプロスタジルが挙げられる。
[00180]呼吸薬の例として、アルブテロール、エフェドリン、エピネフリン、フォルモテロール、メタプロテレノール、テルブタリン、ブデソニド、シクレソニド、デキサメタゾン、フルニソリド、プロピオン酸フルチカゾン、トリアムシノロンアセトニド、臭化イプラトロピウム、プソイドエフェドリン、テオフィリン、モンテルカスト、ザフィルルカスト（ｚａｆｉｒｌｕｌｋａｓｔ）、アムブリセンタン（ａｍｂｒｉｓｅｎｔａｎ）、ボセンタン、エンラセンタン（ｅｎｒａｓｅｎｔａｎ）、シタキシセンタン（ｓｉｔａｘｓｅｎｔａｎ）、テゾセンタン、イロプロスト、トレプロスチニルおよびピルフェニドン（ｐｉｒｆｅｎｉｄｏｎｅ）が挙げられる。
[00181]鎮静剤および睡眠薬の例として、ブタルビタール、クロルジアゼポキシド、ジアゼパム、エスタゾラム、フルニトラゼパム、フルラゼパム、ロラゼパム、ミダゾラム、テンパゼパム（ｔｅｍｐａｚｅｐａｍ）、トリアゾラム、ザレプロン、ゾルピデムおよびゾピクロンが挙げられる。
[00182]皮膚および粘膜薬の例として、イソトレチノイン、ベルガプテンおよびメトキサレンが挙げられる。
[00183]禁煙補助の例として、ニコチンおよびバレニクリンが挙げられる。
[00184]トゥーレット（Ｔｏｕｒｅｔｔｅ）症候群薬の例として、ピモジドが挙げられる。
[00185]尿路薬の例として、トルテリジン（ｔｏｌｔｅｒｉｄｉｎｅ）、ダリフェニシン（ｄａｒｉｆｅｎｉｃｉｎ）、臭化プロパンテリンおよびオキシブチニンが挙げられる。
[00186]目眩薬の例として、ベタヒスチンおよびメクリジンが挙げられる。
[00187]ある実施形態において、薬剤は、解放、エアロゾル形成、肺内運搬、治療効能、治療有効性、安定性等を高め、調節し、且つ／または、制御するための物質をさらに含むことができる。例えば、治療効能を高めるために、薬剤は、肺胞を通して第１の薬剤の吸収または拡散を増大するか、または、体循環における薬剤の劣化を抑制する１つ以上の活性剤と併用することができる。ある実施形態において、薬剤は、薬剤の治療効能を高める薬理効果を有する活性剤と併用することができる。ある実施形態において、薬剤は、１つ以上の疾病、状態または障害を治療するのに使用することができる化合物を含むことができる。ある実施形態において、薬剤は、１つの疾病、状態または障害を治療するための、または、２つ以上の疾病、状態または障害を治療するための化合物を含むことができる。
薄フィルム薬剤供給ユニット
[00188]薄フィルム薬剤供給ユニットの実施形態が、図１０Ａ、１０Ｂに示される。図１０Ａは斜視図を例示し、図１０Ｂは薄フィルム薬剤供給ユニット５００の組み立て図を例示する。薄フィルム薬剤供給ユニット５００は、図１０Ｂに示されるように、薄フィルム加熱ユニット５３０を備え、それに、熱的に気化されるべき薬剤５１４が配置される。図１０Ａに示されるように、薄フィルム加熱ユニット５３０は、第１および第２の基板５１０、および、スペーサー５１８を備える。
[00189]図示のように、第１および第２の基板５１０は、内側表面に配置された固体燃料５１２を備える領域と、外側表面に配置された気化されるべき薬剤５１４を備える領域と、を含む。第１および第２の基板５１０は、熱伝導材料を含むことができ、例えば、金属、セラミックおよび熱伝導ポリマーを含む本明細書に記載されたもの等である。ある実施形態において、基板５１０は、金属、例えば、ステンレス鋼、銅、アルミニウム、および、ニッケル、または、その合金を含むことができるが、それらに限定されない。基板は１つ以上の層を有することができ、複数の層は異なる材料を含むことができる。例えば、基板は、ラミネートされた金属箔の複数の層を備えることができ、且つ／または、表面に配置された１つ以上の材料の薄いフィルムを備えることができる。複数の層は、例えば、基板の熱特性を決定するために使用することができ、且つ／または、外側表面に配置された化合物に対して表面の反応性を決定するために使用することができる。マルチレイヤ基板は、異なる材料を備える領域を有することができる。基板５１０の厚さは、内側表面から外側表面への熱移動を容易にし、且つ／または、熱質量を最小限にするように、薄くてもよい。ある実施形態において、薄い基板は、より厚い基板と比較してより少ない量の固体燃料で、外側表面の急速で均質な加熱を容易にすることができる。基板５１０は、固体燃料５１２および薬剤フィルム５１４用の構造的サポートを提供することもできる。ある実施形態において、基板５１０は、金属箔を備えることができる。ある実施形態において、基板５１０の厚さは、０．００１インチ〜０．０２０インチの範囲であってもよく、ある実施形態では０．００１インチ〜０．０１０インチ、ある実施形態では０．００２インチ〜０．００６インチ、ある実施形態では０．００２インチ〜０．００５インチであってもよい。より少ない量の固体燃料を使用することによって、加熱過程の制御を容易にすることができ、且つ／または、薬剤供給ユニットの小型化を容易にすることができる。
[00190]ある実施形態において、基板５１０の厚さは、表面にわたって変動することができる。例えば、可変厚さは、熱移動の時間的特性および空間的特性を制御するために、且つ／または、基板５１０の縁を例えば基板５１０に対向するスペーサー５１８にまたは別のサポート（図示せず）に封止するのを容易にするために、有用でありうる。ある実施形態において、基板５１０は、固体燃料５１２および薬剤５１４が配置される基板の領域に均質なまたはほぼ均質な厚さを呈することができ、固体燃料が配置される基板のその領域にわたって均質な温度を達成するのを容易にする。基板の均質な加熱は、高純度の薬剤または医薬組成物を備えるエアロゾルの生成を容易にすることができ、エアロゾルを形成する基板に最初に配置された薬剤の収率を最大限にすることができる。
[00191]基板５１０は、内側表面例えば対向する基板５１０に面する表面に配置された固体燃料５１２の領域を備えることができる。固体燃料５１２の適切な量は、薬剤の熱的気化または昇華温度、気化されるべき薬剤の量、基板の厚さおよび熱伝導性、固体燃料の組成、および、意図された熱的気化過程の時間的特性によって、部分的に決定することができる。固体燃料５１２は、いずれの適切な方法を使用して、基板５１０へ加えることができる。例えば、固体燃料５１２は、ブラッシング、浸漬コーティング、スクリーン印刷、ローラーコーティング、スプレーコーティング、インクジェット印刷、スタンピング、スピンコーティング等によって、基板５１０へ加えることができる。処理を容易にするために、固体燃料５１０は、本明細書に開示されるように、少なくとも１種の添加剤材料、および／または、溶剤を備えることができる。ある実施形態において、固体燃料５１２は、特定の寸法に切断してその後基板５１０に加えることができる予備成形シートとして形成することができる。ある実施形態において、固体燃料は、サポートへ加えることができ、予備成形されたセクションとして基板へ移される。
[00192]固体燃料５１２は、薄いフィルムまたは層として基板５１０の一部へ加えることができる。固体燃料５１２の薄い層の厚さおよび固体燃料５１２の組成は、最大温度、さらに、固体燃料の燃焼によって生成される温度プロファイルの時間的動力および空間的動力を決定することができる。
[00193]０．００１インチ〜０．００５インチの範囲の厚さを有する薄い固体燃料の層を使用する研究によって、固体燃料が配置される薄いフィルム基板によって達せられた最大温度が、加えられた固体燃料の質量に対して直線状でありうることが例証される。例えば、数種類の異なる固体燃料組成用に図１２に示されるように、０．１３ｇ〜０．２５ｇの範囲の質量を有するＺｒ／ＭｏＯ3固体燃料の０．００１インチ〜０．００３インチ厚の層では、燃焼中に基板によって達せられる最大温度は、直線状である。０．１２ｇ〜０．２４ｇの範囲の質量を有する固体燃料層での他の研究によって、３７５℃〜６２５℃の範囲の温度にわたる直線性が例証される。当業者が他の固体燃料組成および構成に類似の関係性を確立することができることが認識される。このような研究によって、固体燃料が燃焼されるときに基板によって達せられる温度は、基板に加えられる固体燃料の量を制御することによって確立することができることが例証される。
[00194]基板の表面温度の測定は、金属還元剤および金属含有酸化剤を含む固体燃料の薄いコーティングが均質な加熱を作ることができることを例証する。固体燃料の点火後の、実質的に図１０Ａおよび１０Ｂに示され実施例９に記載されるような加熱ユニットを形成する基板の温度プロファイルは、図１９に示される。図１９は、固体燃料の０．００１６３インチ厚コーティングの点火０．２５秒後に、１．３インチ×１．３インチ基板の二次元にわたる様々な位置における平均表面温度を示す。効果的な加熱領域の平均表面温度は、約４００℃であった。ある実施形態において、固体燃料の薄いコーティングによって加熱された１．３インチ×１．３インチ基板の平均表面温度は、約８℃〜５０℃の範囲の標準偏差を呈することができる。
[00195]ある実施形態において、固体燃料５１２は、Ｚｒ／ＭｏＯ3、Ｚｒ／Ｆｅ2Ｏ3、Ａｌ／ＭｏＯ3またはＡｌ／Ｆｅ2Ｏ3の混合物を備えることができる。ある実施形態において、金属還元剤の量は６０重量％〜９０重量％の範囲であってもよく、金属含有酸化剤の量は４０重量％〜１０重量％の範囲であってもよい。ある実施形態において、より高い比率の金属還元剤は、固体燃料をより緩徐により低温で燃焼させることができ、一方、より低い比率の金属還元剤は、固体燃料をより速くより高い最大温度で燃焼させることができる。金属還元剤および金属含有酸化剤の重量パーセントにかかわらず、固体燃料は、金属還元剤および金属含有酸化剤の化学量論的な量を含むことができる。例えば、バランスの取れたＺｒ：Ｆｅ2Ｏ3金属酸化還元反応は、
３Ｚｒ＋２Ｆｅ2Ｏ3→３ＺｒＯ2＋４Ｆｅ
と書くことができる。この反応のＺｒ：Ｆｅ2Ｏ3の化学量論的な量は、重量で１：１．６７である。
[00196]薬剤５１４は、基板５１０の外側表面に配置することができる。基板５１０の外側表面に配置された薬剤５１４の量は、いずれの適切な量であってもよい。例えば、薬剤５１４の量は、治療に効果的な量でありえる。治療に効果的な量は、薬剤の有効性、臨床的な指示、および、投与のモードによって決定することができる。ある実施形態において、薄フィルム薬剤供給ユニットは、薬剤の９５％を超えて、ある実施形態では薬剤の９８％を超えて、薬剤の最小劣化で、熱的に気化するように構成することができる。薬剤供給ユニットを使用して形成されたエアロゾルは、基板に加えられた薬剤の９０％を超えて、ある実施形態では基板に加えられた薬剤の９５％を超えて、含むことができる。エアロゾルの収率および純度は、化合物に移される熱衝撃の時間的特性および大きさによって制御することができ、それに基づいて選択することができる。
[00197]ある実施形態用の基板温度および固体燃料の質量における医薬化合物を含むエアロゾルの収率および純度の関係性は、図１８に示される。実質的に図１０Ａおよび１０Ｂに示され且つ実施例９に記載されるような薄フィルム薬剤供給ユニットを使用して、図１８に示される測定値が作られた。気化した薬剤を含むエアロゾルのパーセント収率およびパーセント純度を分析するために使用される実験的配列は、実施例１０に記載される。図１８に示されるように、約３５５℃〜４２５℃の範囲の基板温度で、エアロゾルを形成する薬剤のパーセント収率は約８５％を超え、パーセント純度は約９０％を超えた。パーセント収率は、エアロゾルの合計固体重量の、基板に最初配置された薬剤の重量に対する率×１００である。パーセント収率を減少する可能性がある因子として、薬剤の不完全な気化、および、薬剤が基板に再付着することが挙げられる。
[00198]パーセント純度は、エアロゾル純度に対して、エアロゾル内の薬剤組成物の割合／エアロゾル内の薬剤組成物＋薬剤分解産物の割合×１００である。したがって、純度は、出発原料の純度に対して相対的である。例えば、基板コーティング用に使用される出発薬剤または薬剤組成物が、検出可能な不純物を含んだときには、エアロゾルの報告された純度は、エアロゾルにも見出された出発原料に存在したこれらの不純物を含まず、例えば、場合によって、出発原料が１％の不純物を含みエアロゾルが同一の１％の不純物を含むと見出された場合には、エアロゾル純度は、それにもかかわらず、９９％を超える純度と報告されてもよく、検出可能な１％純度は気化−凝縮エアロゾル生成過程中に生成されたものではないという事実を反映する。
[00199]エアロゾルのパーセント純度を減少する可能性がある因子として、熱気化中の薬剤の分解が挙げられる。少なくとも部分的には特定の薬剤または医薬組成物の組成および熱特性に依存して、高い収率および純度を有する特定の薬剤または医薬組成物を含むエアロゾルを生成する適切な熱気化温度は、２００３年１１月２０日に出願された米国特許出願第１０／７１８，９８２号に述べられたように決定することができる。
[00200]薬剤５１４は、いずれの適切な方法、例えば、ブラッシング、浸漬コーティング、スクリーン印刷、ローラーコーティング、スプレーコーティング、インクジェット印刷、スタンピング、気相堆積等によって、基板５１０へ加えることができる。薬剤５１４は、剥離層を有するサポートへ加えて、基板５１０へ移すこともできる。薬剤５１４は、添加を容易にするために、例えばアセトンまたはイソプロパノール等ではあるが、それらに限定されない揮発性溶剤に懸濁されることもできる。揮発性溶剤は、真空の添加の有無にかかわらず、室温でまたは高温で、除去することができる。ある実施形態において、溶剤は、医学的に許容される溶剤を含むことができる。ある実施形態において、残留溶剤は、医学的に許容されるレベルへ減少することができる。
[00201]薬剤５１４は、いずれの適切な形態で、例えば、固体、粘性液体、液体、結晶性固体または粉末等で、基板５１０に配置されることができる。ある実施形態において、薬剤のフィルムは、基板に配置された後に、結晶化することができる。
[00202]図１０Ａ、１０Ｂに示されるように、薬剤供給ユニットは、点火剤５２０を備えることができる。ある実施形態において、点火剤５２０は、絶縁材料（図示せず）の２本のストリップの間に配置された電気リード線に接続された電気的に抵抗性の加熱要素に配置された反応開始組成物５２２を含むことができる。電気リード線は、電源（図示せず）に接続することができる。反応開始組成物５２２は、本明細書に記載されたいずれの単数または複数の反応開始組成物を含むことができる。ある実施形態において、反応開始組成物の発火温度は、２００℃〜５００℃の範囲であってもよい。電気的に抵抗性の材料は、電流が加えられるときに、熱を生成することができる材料を含むことができる。例えば、電気的に抵抗性の材料は、金属例えばニクロム、タングステンまたはグラファイト等であってもよい。反応開始組成物は、電気的に抵抗性の材料が反応開始組成物の発火温度へ加熱されるときに、反応開始組成物が発火して火花を作ることができるように、電気的に抵抗性の材料の表面に配置されることができる。反応開始組成物は、反応開始組成物を含むスラリーを配置し乾燥することによって、電気的に抵抗性の加熱要素へ加えることができる。ある実施形態において、反応開始組成物は、組み立てられたときに点火剤を形成する反応開始組成物が固体燃料に配置された反応開始組成物に隣接するような点で、固体燃料に配置されることができる。固体燃料の少なくとも一部に反応開始組成物を有することによって、点火の速度および点火過程の確実性を上げることができる。
[00203]電気的に抵抗性の加熱要素は、電気導体に接続することができる。加熱要素は、電気的に絶縁の基板例えばポリイミド、ポリエステルまたはフルオロポリマー等に配置された導体例えばＣｕ導体またはグラファイトインクトレースに、はんだづけされるかまたは電気的に接続されることができる。導体は、電気的に絶縁の材料例えば可撓性があるかまたは剛性の印刷回路基板材料の２つの対向する層の間に配置されることができる。反応開始組成物が配置される加熱要素は、点火アセンブリ５２０の端にある開口を通して露出されることができる。
[00204]点火剤５２０は、反応開始組成物５２２によって作られる火花を固体燃料５１２へ向けて方向づけることができ、固体燃料５１２を発火させ燃焼させるように、固体燃料５１２に対して位置決めすることができる。反応開始組成物５２２は、点火剤によって作られる火花が固体燃料５１２を発火させるように、いずれの位置に位置することができる。固体燃料５１２に対する反応開始組成物５２２の場所は、固体燃料５１２が燃焼する方向を決定することができる。例えば、反応開始組成物５２２は、気流と同一の方向、気流に対向する方向、または、気流に垂直な方向を含む、気流に対していずれの方向に、固体燃料５１２を燃焼させるように位置することができる。気流に対する固体燃料の燃焼の方向は、エアロゾルを生成する熱的に気化された薬剤を含む粒子状物質の平均粒子直径に影響を与える可能性がある。例えば、ある実施形態において、気流の方向に対向する固体燃料の燃焼は、固体燃料の燃焼の方向が気流と同一方向であるときよりも、より小さな直径の粒子を生成することができる。固体燃料燃焼の動力は、他のパラメータ、例えば、表面温度の空間的特性および時間的特性、および、基板におよび／または薬剤供給ユニットが組み込まれるハウジング等の他の表面に、気化した薬剤が再付着する程度、によって影響されることがある。
[00205]ある実施形態において、薄フィルム薬剤供給ユニット５００は２つ以上の点火剤５２０を備えることができ、且つ／または、各点火剤５２０は２つ以上の反応開始組成物５２２を備えることができる。
[00206]ある実施形態において、燃焼中に反応開始組成物によって生成される可能性のある気体および他の反応生成物の量を減少するように、使用される反応開始組成物の量を最小限にすることが有用でありうる。
[00207]ある実施形態において、点火剤５２０は、火花を作るために、伝えられた放射線によって吸収し加熱されることができる反応開始組成物へ、伝えられた放射線を方向づけるように構成された機構を備えることができる。例えば、ある実施形態において、放射線は、赤外線、可視光線、または、紫外線、例えば、ダイオードレーザ、発光ダイオードまたはフラッシュランプによって生成されるもの等であってもよい。放射線源によって生成された放射線は、光ファイバ等の導波管を通って伝えることができ、反応開始剤へ方向づけるか、または、放射線源は、外部電源に接続するための電気導体を備えた点火アセンブリ５２２内に組み込むことができる。伝送装置は、伝えられた放射線を反応開始組成物へ集中させるためのレンズ等の要素を含むことができる。ある実施形態において、放射線は、ウインドウを通って加熱ユニット内に配置された反応開始組成物へ方向づけることができる。伝えられた放射線は、吸収材または放射線を吸収することができる材料へ方向づけることができ、それは、反応開始組成物であってもよく、または、反応開始組成物が配置される要素であってもよい。ある実施形態において、反応開始組成物は、例えばジルコニウム、チタンまたはアルミニウムであるがそれらに限定されない少なくとも１つの金属と、例えばＭｏＯ3、ＫＣｌＯ4、ＣｕＯまたはＷＯ3であるがそれらに限定されない少なくとも１つの固体酸化剤を含むことができる。反応開始組成物は、本明細書に開示されたもののいずれを含むことができる。
[00208]図１０Ａに示されるように、薄フィルム薬剤供給ユニット５００は、スペーサー５１８を有することができる。スペーサー５１８は、点火剤５２０を保持することができる。ある実施形態において、スペーサー５１８は、反応開始組成物５２２および固体燃料５１２の燃焼中に生成された気体および副生成物を収集するために、薄フィルム加熱ユニット５００の内部内に容量または空間を提供することができる。スペーサー５１８によって生成される容量は、燃料の点火時に薄フィルム薬剤供給ユニット５００内の内部圧力を減少することができる。ある実施形態において、容量は、多孔性または繊維性の材料例えばセラミックまたは繊維マットを備えることができ、その中で、固体マトリクス構成要素は、未充填容量の小さな割合である。多孔性または繊維性の材料は、高い表面積を提供することができ、そこで、反応開始組成物および固体燃料の燃焼中に生成された反応生成物を吸収するか吸着するかまたはそれに反応することができる。燃焼中に生成された圧力は、部分的には、使用される反応開始組成物および固体燃料の組成および量に依存することができる。ある実施形態において、スペーサーは、０．３インチ厚さ未満であってもよく、ある実施形態では０．２インチ厚さ未満であってもよい。ある実施形態において、燃焼中および燃焼後の最大内部圧力は、５０ｐｓｉｇ未満であってもよく、ある実施形態では２０ｐｓｉｇ未満であってもよく、ある実施形態では１０ｐｓｉｇ未満であってもよく、ある実施形態では６ｐｓｉｇ未満であってもよい。ある実施形態において、スペーサーは、固体燃料の燃焼によって生成された温度で構造的特性および化学的特性を維持することができる材料であってもよい。ある実施形態において、スペーサーは、約１００℃の温度まで構造的および化学的な特性を維持することができる材料であってもよい。スペーサーを形成する材料は、加熱ユニットによって露出される温度で最小量の気体および／または反応生成物のみを、生成せず且つ／または解放するか、または、生成することが有用でありうる。ある実施形態において、スペーサー５１８は、金属、熱可塑性樹脂、例えば、ポリイミド、フルオロポリマー、ポリエーテルイミド、ポリエーテルケトン、ポリエーテルスルホン、ポリカーボネート、他の高温抵抗性熱可塑性ポリマー等であるがそれらに限定されないもの、または、熱硬化性樹脂を含むことができ、それらは、任意に充填材を含むことができる。
[00209]ある実施形態において、スペーサー５１８は、スペーサーが薄フィルム薬剤供給ユニットの熱質量に寄与せず、それによって、薬剤５１４が配置される基板への熱移動を容易にするように、断熱材を備えることができる。断熱材または衝撃吸収材料、例えば、ガラス、シリカ、セラミック、炭素または高温抵抗性ポリマーファイバのマット等を使用することができる。ある実施形態において、スペーサー５１８は、スペーサーが熱シャントとして機能して基板の温度を制御するように、熱導体であってもよい。
[00210]基板５１０、スペーサー５１８および点火剤５２０を、封止することができる。封止は、反応開始組成物５２２および固体燃料５１４の燃料によって解放されたいずれの反応体および反応生成物を保持することができ、且つ、自立ユニットを提供することができる。図１０Ａに示されるように、基板５１０は、接着剤５１６を使用してスペーサー５１８へ封止することができる。接着剤５１６は、熱および圧力の添加時に基板５１０とスペーサー５１８とを結合することができる感熱フィルムであってもよい。ある実施形態において、基板５１０およびスペーサー５１８は、結合されるべき表面の少なくとも一方に加えられる接着剤を使用して結合することができ、部品が組み立てられ、接着剤が硬化する。点火剤５２０が挿入されるスペーサー５１８のアクセスもまた、接着剤を使用して封止することができる。ある実施形態において、封止を形成するために他の方法を使用することができ、例えば、溶接、はんだづけまたは締結である。
[00211]ある実施形態において、薄フィルム薬剤供給ユニット５００を形成する要素を組み立て、インサート成形およびトランスファー成形等の熱可塑性成形または熱硬化性成形を使用して封止することができる。
[00212]適切な封止方法は、基板５１０およびスペーサー５１８を形成する材料によって、少なくとも部分的に決定することができる。ある実施形態において、薬剤供給ユニット５００は、５０ｐｓｉｇ未満の最大圧力に耐えるために封止することができる。ある実施形態では２０ｐｓｉｇ未満、ある実施形態では１０ｐｓｉｇ未満である。ある実施形態において、封止を形成するのに使用される材料は、物品によって達せられる温度で構造的一体性を維持することができる。ある実施形態において、使用される材料は、最小分解を呈することができ、加熱ユニットによって達せられる温度で最小気体状反応生成物を生成する。
複数回投与薬剤供給ユニット
[00213]ある実施形態において、薬剤供給ユニットは、単回使用装置または複数回使用装置に使用されるように構成されることができる。図９Ａ、９Ｂは、複数回使用のために設計された薬剤運搬装置に使用されるように構成された薬剤供給ユニットのある実施形態を例示する。図９Ａに示されるように、スプールまたはリール４００の形態のテープ４０６は、複数の薬剤供給ユニット４０２、４０４を備える。複数の薬剤供給ユニット４０２、４０４は、熱的に気化されるべき薬剤の薄いフィルムが配置される加熱ユニットを備えることができる。複数の薬剤供給ユニット４０２、４０４の各々が、本明細書に記載のもの、例えば図１Ａおよび／または図１Ｂに記載されたものと同一の特徴を備えることができる。ある実施形態において、テープ４０６は、複数の加熱ユニットを備えることができる。各加熱ユニットは、固体燃料、反応開始組成物および基板を備えることができる。
[00214]薄フィルム薬剤供給ユニットの実施形態は、図１１Ａ、１１Ｂに概略的に例示される。図１１Ａ、１１Ｂは、薄フィルム薬剤供給ユニット６００が複数の層を備えるテープ６５０の形態であるある実施形態を例示する。図１１Ａに示されるように、テープ６５０は、熱的に気化されるべき薬剤６１０が配置される開口を有する第１の層６０１を備える。第１の層６０１の下にある第２の層６０２は、第２の層６０２の下にある第３の層６０３内に配置された固体燃料６２０から薬剤６１０を分離する。第２の層６０２は、熱を固体燃料６２０から化合物６１０へ効果的に移動することができるように、熱導体でありうる。ある実施形態において、第２の層６０２は、本明細書に記載のいずれの金属であってもよい。固体燃料６２０を備える領域は、薬剤６１０を備える領域の下にある。固体燃料６２０の量は、薬剤６１０を熱的に気化するのに十分な量でありうる。固体燃料６２０を備える領域の寸法および形状は、いずれの適切な寸法でありうる。ある実施形態において、第３の層６０３は、固体燃料６２０の燃焼中に生成された反応生成物を収集するための容量６４０を備えることができ、それによって、薄フィルム薬剤供給ユニット６００内の圧力を減少する。ある実施形態（図示せず）において、容量６４０は、固体、例えば、多孔性セラミックまたは繊維性材料の燃焼中に生成された反応生成物を吸収するか吸着するかまたはそれに反応することができる材料を備えることができる。第３の層６０３は、機械的特性が実質的に維持され、薬剤供給ユニット６００によって達せられる温度まで感知できるほど化学的に分解しない材料を備えることができる。ある実施形態において、第３の層６０３は、金属またはポリマー、例えば、ポリイミド、フルオロポリマー、ポリエーテルイミド、ポリエーテルケトン、ポリエーテルスルホン、ポリカーボネート、または、他の高温抵抗性ポリマーを備えることができる。
[00215]ある実施形態において、テープ６５０は、化合物６１０および固体燃料６２０を物理的に且つ／環境的に保護するように構成された上部および下部の層（図示せず）を備えることができる。上部および／または下部の保護層は、例えば金属箔、ポリマーを備えることができ、または、金属箔およびポリマーを備えるマルチレイヤを備えることができる。ある実施形態において、保護層は、酸素、湿気および／または腐食性ガスへ低透過性を呈することができる。化合物６１０および固体燃料６２０に露出するために使用する前に、保護層のすべてまたは一部を除去することができる。化合物６１０を気化するために、固体燃料６２０を外部源（図示せず）からのエネルギーによって点火することができ、熱を生成し、それは、化合物６１０を熱的に気化するために第２の層６０２を通って伝導されることができる。反応開始剤の例として、本明細書に検討されたもの、例えば、火花または電気抵抗性加熱が挙げられるが、それらに限定されない。保護層の使用は、粉末または液体の形態の薬剤６１０を使用するのを容易にすることができる。
[00216]図１１Ｂは、薄フィルム薬剤供給ユニット６００を備えるテープ６７０の断面図を示し、それは、図１１Ａに列挙された要素に加えて、反応開始組成物６３０をさらに備える。テープ６７０は、化合物６１０が配置される第１の層６０１、第１の層６０１を分離する第２の層６０２、および、第３の層６０３を含む複数の層を有する。層６０３は、固体燃料６２０と、ある実施形態では、容量６４０と、を保持する。第４の層６０４の開口は、第３の層６０３に配置された固体燃料６２０と、第５の層６０５の領域内に配置された反応開始組成物６３０と、を分離するギャップを画成する。反応開始組成物６３０は、本明細書に開示されたいずれの反応開始組成物を備えることができる。反応開始組成物６３０は、第６の層６０６内に配置された電気導体６８０に接続された電気的に抵抗性の加熱要素６８２に接することができ、それは、第６の層６０６内に配置されている。図示のように、第７の層６０７が第６の層６０６の上にあり、開口６１７を有して、電気導体６８０と電源（図示せず）との間の電気接続を容易にする。
[00217]模範的な操作において、テープ６７０は、気道（図示せず）内に薬剤６１０を備える少なくとも１つの領域を突きとめ、且つ、それぞれの電気接触６８０を電源（図示せず）に接続するために、進むことができる。電源の起動時に、電流は、抵抗要素６８２を加熱して、反応開始組成物６３０を点火し火花を生成することができる。ギャップ６４５にわたって方向づけられた火花は、固体燃料６２０を点火することができる。固体燃料６２０の点火によって生成された熱は、第２の層６０２を通って伝導されることができ、化合物６１０を熱的に気化し、気道内に薬剤６１０を備えるエアロゾルを生成する。
[00218]複数回投与の運搬用に構成された別の薬剤供給物品のある実施形態が、図９Ｂに例示される。図９Ｂは、カード４１０に設けられた複数の個別の薬剤供給ユニットを示す。薬剤供給ユニット４１２、４１４、４１６は、各々が、裏打ち部材と基板例えばユニット４１２上の基板４１８との間に含まれる固体燃料から構成される。薬剤のフィルムを基板４１８に塗布することができる。カード４１０は、１回に少なくとも１つの薬剤供給ユニットを点火するように構成された適切な装置に装填されることができる。点火は、例えば、本明細書に開示されたように、火花によってもよい。その後の投与を提供するために、カード４１０は、回転して、新しい薬剤供給ユニットを進めることができる。
[00219]図９Ｃは、複数の円筒形形状の薬剤供給ユニット４２２、４２４、４２６、４２８を含むカートリッジ４２０を示す。薬剤供給ユニットは、本明細書に記載されたものであってもよく、基板を備えるエンクロージャ内に含まれる固体燃料を備える。基板の外側表面に、薬剤のフィルムを塗布することができる。各薬剤供給ユニットは、固体燃料を点火し、薬剤を気化し、且つユーザに投与するために薬剤運搬装置チャンバの適所に続けて進めることができる。
[00220]
薬剤運搬装置
[00221]ある実施形態は、気道を画成するハウジングと、本明細書に開示されたような加熱ユニットと、加熱ユニットの基板の外側表面の一部に配置された薬剤であって、薬剤を備える外側表面の一部が気道内に配置されるように構成される薬剤と、固体燃料を点火するように構成された反応開始剤と、を備える薬剤運搬装置を含む。薬剤運搬装置は、本明細書に開示された加熱ユニットおよび薬剤供給ユニットを組み込むことができる。薬剤運搬装置は、気道を画成するハウジングを備えることができる。ハウジングは、いずれの適切な形状または寸法を有する気道を画成することができ、少なくとも１つの入口および少なくとも１つの出口を備えることができる。気道の寸法は、単回吸入でユーザによって口または外鼻孔を通して吸入されることができる空気の量、気道を通る気流の意図された比率、および／または、気道に連結され薬剤が配置される基板の表面における意図された気流速度によって、少なくとも部分的に決定することができる。ある実施形態において、気流は、患者が気道の出口で口で吸入することによって、および／または、気道の出口で外鼻孔で吸入することによって、生成することができる。ある実施形態において、気流は、例えば、空気および／または気体で満たされた可撓性のある容器を機械的に圧縮すること等によって空気または気体を入口内に注入することによって、または、圧縮された空気および／または気体を気道の入口内に解放することによって生成することができる。空気および／または気体を気道内に注入することによって気流を生成することは、薬剤を含むエアロゾルの局所的投与が意図される薬剤運搬装置に有用でありうる。
[00222]ある実施形態において、ハウジングは、熱気化中に薬剤のエアロゾルを生成するのに十分なほど気道を通って気流速度を提供するように寸法づけることができる。ある実施形態において、気流速度は、薬剤が配置される基板の近傍で、少なくとも１ｍ／秒でありうる。
[00223]ある実施形態において、ハウジングは、気道を通って一定の気流率を提供するように寸法づけることができる。ある実施形態において、気道を通る気流率は、１０Ｌ／分〜１２０Ｌ／分の範囲でありうる。ある実施形態において、１０Ｌ／分〜１２０Ｌ／分の範囲の気流率は、出口が０．１ｃｍ2〜２０ｃｍ2の範囲の断面積を呈するときにユーザによる吸入中に生成されることができる。ある実施形態において、出口の断面積は、０．５ｃｍ2〜５ｃｍ2の範囲であってもよく、ある実施形態では、１ｃｍ2〜２ｃｍ2の範囲であってもよい。
[00224]ある実施形態において、気道は、気道における気流率および気流速度を制御するために１つ以上の気流制御弁を備えることができる。ある実施形態において、気流制御弁は、少なくとも１つの弁、例えば、アンブレラバルブ、リード弁、フラッパーバルブ、または、圧力差に応答して曲がるフラップ弁等を備えることができるが、それらに限定されない。ある実施形態において、気流制御弁は、気道の出口に、気道の入口に、気道内に位置することができ、且つ／または、気道を画成するハウジングの壁内に組み込まれることができる。ある実施形態において、気流制御弁は、能動的に制御されることができ、例えば、気道内に位置する変換器によって提供された信号が弁の位置を制御することができるように電子的に作動されることができ、または、例えば、気道と装置の外部との間の圧力差等によって、受動的に制御されることができる。
[00225]薬剤供給ユニットから生成された熱蒸気の吸入運搬用に構成された薬剤運搬装置のある実施形態は、図８に例示される。吸入装置１５０は、上部外部ハウジング部材１５２と下部外部ハウジング部材１５４とを有し、それらは一緒にスナップ嵌めする。各ハウジング部材の下流端は、上部ハウジング部材１５２の下流端１５６に示されるように、ユーザの口内に挿入されるように穏やかにテーパされることができる。上部および下部のハウジング部材の上流端は、上部ハウジング部材１５２に示されるように、スロット状にされることができ１５８、ユーザが吸入するときに空気取入を提供する。一緒に嵌められるときに、上部および下部のハウジング部材１５２、１５４は、チャンバ１６０を画成する。薬剤供給ユニット１６２は、チャンバ１６０内に位置決めされることができる。薬剤供給ユニット１６２は、薬剤のフィルム１６６が配置される外側表面１６８を有するテーパ状の実質的に円筒形の基板１６４を備える。基板の内側表面１７０および内側の円筒形裏打ち部材１７２の一部が、薬剤供給ユニット１６２の切り欠け図に示される。固体燃料１７４は、裏打ち部材１７２および内側基板表面１７０によって画成される環状シェル領域内に位置する。少なくとも１つの反応開始組成物を加熱ユニット用に設けることができ、図８に示されるようなある実施形態では、反応開始組成物は、空気取入が発生する装置の上流端に位置決めされることができる（図示せず）。反応開始組成物は、末端部１７６に位置する電池（図示せず）に接続されたオーム加熱要素に電流を加えることによって、固体燃料１７４を点火するように構成されることができる。反応開始組成物の作動は、火花を生成することができ、それは、裏打ち部材１７２によって画成された空間内に限定され、したがって、点１７８で示される薬剤供給ユニットの下流端へ向けて方向づけることができる。下流端１７８でテーパ状のノーズ部分に到達する火花は、固体燃料１７４を点火することができる。固体燃料１７４は、次いで、下流から上流の方向へ燃焼し、すなわち、点１７８から点１５８で装置の空気取入端へ向けてであり、下流から上流の方向に熱の波を生成し、それは、外側基板表面１６８に配置された薬剤フィルム１６６を気化する。したがって、固体燃料の燃焼の方向および熱的に薬剤蒸気を生成する方向は、吸入装置のチャンバ１６０を通る気流の方向に対向する。
エアロゾルを生成し使用するための方法
[00226]ある実施形態は、本明細書に開示された加熱ユニット、薬剤供給ユニットおよび薬剤運搬装置を使用して化合物のエアロゾルを生成する方法を含む。ある実施形態において、器具によって生成されたエアロゾルは、治療に効果的な量の薬剤を含むことができる。基板に配置された化合物を熱的に気化するために加えられた熱の時間的特性および空間的特性、および、気流率は、一定の特性を有する薬剤を含むエアロゾルを生成するように選択することができる。例えば、肺内運搬用に、０．０１μｍ〜０．１μｍの範囲のおよび１μｍ〜３．５μｍの範囲の平均質量空気動力学的直径を有するエアロゾル粒子が、肺胞から体循環へ薬剤を効果的に移動するのを容易にすることができる。エアロゾルが局所的に加えられる用途において、エアロゾルは、同一のまたは異なる特性を有することができる。
[00227]ある実施形態は、下記を含むエアロゾルを生成するための方法を含むことができ、すなわち、(i)薬剤供給ユニットを形成する基板の外側表面の一部に配置された薬剤上に気流を提供するステップであって、薬剤供給ユニットは、本明細書に開示されたような加熱ユニットと基板の外側表面の一部に配置された薬剤とを備え、薬剤を含む外側表面の一部は気道内に配置され、さらに、固体化学燃料を点火するように構成された反応開始組成物を提供するステップと、(ii)気道に薬剤のエアロゾルを形成するために薬剤を熱的に気化し凝縮するステップと、を含む。ある実施形態において、薬剤は、薄いフィルムとして基板の表面に配置される。
[00228]ある実施形態は、治療に効果的な量の薬剤を含むエアロゾルを患者に投与するステップを備えるこのような治療を必要とする患者の疾病を治療する方法を含み、エアロゾルは、本明細書に開示された方法および装置によって生成される。エアロゾルは、口を通る吸入によって、鼻摂取によって、および／または、局所的に加えることによって、投与することができる。
[00229]他の実施形態は、本明細書に開示された発明を考慮し実行することから、当業者には明らかになる。明細書および実施例は、単に模範的なもとして考慮されることが、意図される。
［実施例］
[00230]下記の実施例において、下記の略語は下記の意味を有する。略語が規定されていない場合は、一般に受け入れられた意味を有する。
[00231]ｗｔ％ 重量パーセント
[00232]ｐｓｉｇ １平方インチ当たりのポンド、ゲージ
[00233]ＤＩ 脱イオン化した
[00234]ｍＬ ミリリットル
[00235]ｍ秒 ミリ秒
[00236]Ｌ／分 １分当たりのリットル
[00237]μｍ マイクロメートル
［実施例１］
Ｌａｐｏｎｉｔｅを備えた固体燃料の調製
[00238]下記の手順を使用して、７６．１６％Ｚｒ：１９．０４％ＭｏＯ3：４．８％Ｌａｐｏｎｉｔｅ（登録商標）ＲＤＳを含む固体燃料コーティングを調製した。
[00239]湿潤ジルコニウム（Ｚｒ）を調製するために、得られた純水中のＺｒの懸濁液（Ｃｈｅｍｅｔａｌｌ、ドイツ）が、３０分間、ｒｏｔｏ−ｍｉｘｅｒで攪拌された。１０ｍＬ〜４０ｍＬの湿潤Ｚｒが、５０ｍＬの遠心分離管内に排出され、３，２００ｒｐｍで３０分間、遠心分離された（Ｓｏｒｖａｌｌ ６２００ＲＴ）。純水は除去され、湿潤Ｚｒペレットが残った。
[00240]１５％Ｌａｐｏｎｉｔｅ（登録商標）ＲＤＳ溶液を調製するために、８５グラムの純水がビーカーに加えられた。攪拌する間に、１５グラムのＬａｐｏｎｉｔｅ（登録商標）ＲＤＳ（Ｓｏｕｔｈｅｒｎ Ｃｌａｙ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ、テキサス州ゴンザレス）が加えられ、懸濁液は３０分間、攪拌された。
[00241]反応体スラリーは、まず、先に遠心分離管から調製されビーカーに置かれた湿潤Ｚｒペレットを除去することによって調製された。湿潤Ｚｒペレットの計量時に、乾燥Ｚｒの重量は下記の式から決定された。すなわち、乾燥Ｚｒ（ｇ）＝０．８２３４（湿潤Ｚｒ（ｇ））−０．１０５９である。
[00242]次いで、ＺｒのＭｏＯ3に対する８０：２０比率を提供するために、三酸化モリブデンの量が決定され、例えば、ＭｏＯ3＝乾燥Ｚｒ（ｇ）／４であり、適切な量のＭｏＯ3粉末（Ａｃｃｕｍｅｔ、ニューヨーク州）が、湿潤Ｚｒを含むビーカーへ加えられ、湿潤Ｚｒ：ＭｏＯ3スラリーを生成した。７６．１６％Ｚｒ：１９．０４％ＭｏＯ3：４．８０％Ｌａｐｏｎｉｔｅ（登録商標）ＲＤＳの乾燥構成要素の最終重量パーセント比率を得るために、Ｌａｐｏｎｉｔｅ（登録商標）ＲＤＳの量が決定された。４０％純水を含む反応体スラリーを得るために、過剰水が、湿潤ＺｒおよびＭｏＯ3スラリーへ加えられた。反応体スラリーは、Ｓ２５Ｎ−８Ｇ分散ヘッド（設定４）付ＩＫＡ Ｕｌｔｒａ−Ｔｕｒｒａｘ混合モータを使用して５分間混合された。次いで、先に決定された１５％Ｌａｐｏｎｉｔｅ（登録商標）ＲＤＳの一定量が反応体スラリーに加えられ、ＩＫＡ Ｕｌｔｒａ−Ｔｕｒｒａｘミキサーを使用してさらに５分間混合された。反応体スラリーは、シリンジに移され、コーティング前に少なくとも３０分間、保管された。
[00243]次いで、Ｚｒ：ＭｏＯ3：Ｌａｐｏｎｉｔｅ（登録商標）ＲＤＳ反応体スラリーが、ステンレス鋼箔に塗布された。ステンレス鋼箔は、まず、６０℃で純水のＲｉｄｏｌｉｎｅ２９８の３．２％ｂｖ溶液内で５分間、超音波処理することによって清浄された。ステンレス鋼箔は、各０．００４インチ厚３０４ステンレス鋼箔の中心部分が露出されるように、０．２１５インチ幅のＭｙｌａｒ（登録商標）でマスクされた。箔は、縁に０．００８インチ厚シムを有する真空チャックに置かれた。２ｍＬの反応体スラリーが、箔の一方の縁に置かれた。Ｓｈｅｅｎ Ａｕｔｏ−Ｄｒａｗ Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｆｉｌｍ Ａｐｐｌｉｃａｔｏｒ １１３７（Ｓｈｅｅｎ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ）を使用して、反応体スラリーが、箔の表面にわたって５０ｍｍ／秒までの自動引き出しコーティング速度で＃１２コーティングロッドを引き出すことによって、箔に塗布され、Ｚｒ：ＭｏＯ3：Ｌａｐｏｎｉｔｅ（登録商標）ＲＤＳ反応体スラリーのおよそ０．００６インチ厚の層を付着した。次いで、塗布された箔が４０℃強制空気対流炉に置かれ、少なくとも２時間、乾燥された。次いで、マスクが箔から除去され、各箔の中心部分に固体燃料のコーティングを残した。
[00244]Ｌａｐｏｎｉｔｅ（登録商標）ＲＤＳを含む固体燃料コーティングが、ステンレス鋼箔の表面に接着され、温度循環（−２５℃←→４０℃）を含む機械的および環境的な試験後に、物理的一体性を維持し、湿潤曝露（４０℃／７５％ＲＨ）、落下試験、衝撃試験および曲げ試験を促進した。
［実施例２］
内部圧力の測定
[00245]薄フィルム加熱ユニットを使用して、固体燃料の点火後に基板の外側表面のピーク内部圧力およびピーク温度を測定した。
[00246]薄フィルム加熱ユニットは、実質的に下記実施例９に記載され図１０Ａおよび１０Ｂに例示されたようなものであった。２枚の、２×２平方インチ、０．００４インチ厚３０４ステンレス鋼箔が、基板を形成した。７６．１６重量％Ｚｒ、１９．０４％ＭｏＯ3、４．８％Ｌａｐｏｎｉｔｅ（登録商標）ＲＤＳを含む固体燃料および水が、ステンレス鋼基板の内側表面に塗布された。固体燃料層の厚さは、０．００１８±０．０００３インチであった。固体燃料の層は１．６９ｉｎ2の面積をカバーし、乾燥後、各基板の内側表面に配置された固体燃料の重量は、０．１６５〜０．１９０グラムであった。スペーサーは、０．２４インチ厚セクションのポリカーボネート（Ｍａｋｒｏｌｏｎ）を含んだ。点火アセンブリは、スペーサーおよび基板によって画成されたエンクロージャ内に配置されるべき端に０．０３インチ直径の開口を有するＦＲ−４印刷回路基板を備えた。０．０００８インチ直径のニクロムワイヤが、印刷回路基板上で電気導体にはんだづけされ、開口にわたって位置決めされた。２６．５％Ａｌ、５１．４％ＭｏＯ3、７．７％Ｂおよび１４．３％Ｖｉｔｏｎ Ａ５００重量パーセントを含む反応開始組成物が、ニクロムワイヤに配置され、乾燥された。
[00247]薄フィルム薬剤供給ユニットを組み立てるために、反応開始組成物を含むニクロムワイヤが、固体燃料領域の一方の端に位置決めされた。エポキシのビード（Ｅｐｏ−Ｔｅｋ３５３ＮＤ、Ｅｐｏｘｙ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）が、スペーサーの両面に加えられ、スペーサー、基板および点火アセンブリが位置決めされ圧縮された。エポキシは、１００℃の温度で３時間、硬化された。
[00248]固体燃料を点火するために、０．４アンペア電流が、ニクロムワイヤに接続された電気導体に加えられた。
[00249]ピーク内部圧力は、圧縮センサ（Ｍｏｔｏｒｏｌａ、ＭＰＸＡ４２５０Ａ）を使用して測定された。外側表面温度は、ＩＲカメラ（ＦＬＩＲ、Ｔｈｅｒｍａ ＣＡＭ ＳＣ３０００）を使用して測定された。
［実施例３］
加熱ユニットの熱画像
[00250]ジルコニウム（４０．６重量％）、ＭｏＯ3（２１．９重量％）およびＫＣｌＯ3（１．９重量％）の混合物、ニトロセルロース（０．６重量％）および珪藻土（３５重量％）から構成される固体燃料が調製された。固体燃料は、ステンレス鋼基板（０．０１５インチ壁厚）とステンレス鋼裏打ち部材（０．０１５インチ壁厚）との間の０．０３０インチのギャップに置かれた。基板の直径は、９／１６インチであった。燃料が点火され、加熱ユニットの熱画像は、点火後の時間の関数として取られた。結果は、図４Ａ〜４Ｆに示される。
［実施例４］
表面温度均一性を評価するための加熱ユニットの熱画像
[00251]Ａ．ジルコニウム（５３．８重量％）、ＭｏＯ3（２３．１重量％）およびＫＣｌＯ3（２．３重量％）の混合物、ニトロセルロース（０．８重量％）および珪藻土（２０重量％）から構成される固体燃料が調製された。固体燃料混合物は、ステンレス鋼基板（０．０１５インチ壁厚）とステンレス鋼裏打ち部材（０．０１５インチ壁厚）との間の０．０３０インチのギャップに置かれた。基板の直径は、９／１６インチであった。燃料が点火され、加熱ユニットの熱画像は、点火後４００ミリ秒で取られた。画像は、図５Ａに示される。
[00252]Ｂ．ジルコニウム（４６．９重量％）、ＭｏＯ3（２５．２重量％）、ＫＣｌＯ3（２．２重量％）、ニトロセルロース（０．７重量％）および珪藻土（２５．０重量％）の混合物から構成される固体燃料が調製された。固体燃料は、ステンレス鋼基板（０．０１５インチ壁厚）とステンレス鋼裏打ち部材（０．０１５インチ壁厚）との間の０．０３０インチのギャップに置かれた。基板の直径は、９／１６インチであった。燃料が点火され、加熱ユニットの熱画像は、点火後４００ミリ秒で取られた。画像は、図５Ｂに示される。
［実施例５］
模範的な加熱ユニット
[00253]ジルコニウム（４６．９重量％）、ＭｏＯ3（２５．２重量％）およびＫＣｌＯ3（２．２重量％）の混合物、粒度１００〜３２５メッシュから構成され、ニトロセルロース（０．７重量％）および珪藻土（２５．０重量％）を含む固体燃料が調製された。固体燃料は、ステンレス鋼基板（０．０１５インチ壁厚）とステンレス鋼裏打ち部材（０．０１５インチ壁厚）との間の０．０３０インチのギャップに置かれた。基板の直径は、９／１６インチであった。固体燃料は、加熱ユニットの先端から遠隔式に点火された。燃焼中および燃焼後に、円筒形基板の圧力が、本明細書に記載されたように測定された。燃焼伝播速度および表面温度均一性は、赤外線イメージングによって評価された。
[00254]内部圧力は、０．３秒の反応期間中に１５０ｐｓｉｇに増加した。残留圧力は、６０ｐｓｉｇ以下であった。燃焼伝播速度は、１３ｃｍ／秒であった。表面温度均一性に関して、明らかなコールドスポットは観察されなかった。
［実施例６］
加熱ユニットの実施形態
[00255]ジルコニウム（６９．３重量％）およびＭｏＯ3（２９．７重量％）の混合物、粒度１００〜３２５メッシュから構成され、ニトロセルロース（１．０重量％）を含む固体燃料が調製された。固体燃料混合物は、ステンレス鋼基板（０．０２０インチ壁厚）とステンレス鋼裏打ち部材（０．０２０インチ壁厚）との間の０．０２０インチのギャップに置かれた。裏打ち部材の外側は、燃焼伝播速度を上げるために、反応開始剤が塗布された。一次燃料は、加熱ユニットの先端から遠隔式に点火された。燃焼中および燃焼後に、円筒形基板の圧力が、本明細書に記載されたように測定された。燃焼伝播速度および表面温度均一性は、赤外線イメージングによって評価された。
[00256]内部圧力は、０．２５秒の反応期間中に２００ｐｓｉｇに増加した。残留圧力は、６０ｐｓｉｇ以下であった。燃焼伝播速度は、１５ｃｍ／秒であった。表面温度均一性に関して、明らかなコールドスポットは観察されなかった。
［実施例７］
加熱ユニットの実施形態
[00257]アルミニウム（４９．５重量％）およびＭｏＯ3（４９．５重量％）の混合物、粒度１００〜３２５メッシュから構成され、ニトロセルロース（１．０重量％）を含む固体燃料が調製された。固体燃料混合物は、ステンレス鋼基板（０．０２０インチ壁厚）とステンレス鋼裏打ち部材（０．０２０インチ壁厚）との間の０．０２０インチのギャップに置かれた。一次燃料は、プラグ近傍で直接点火された。燃焼中および燃焼後に、円筒形基板の圧力が、本明細書に記載されたように測定された。表面温度均一性は、赤外線イメージングによって評価された。
[00258]内部圧力は、５ミリ秒未満の反応期間中に３００ｐｓｉｇに増加した。残留圧力は、６０ｐｓｉｇ以下であった。外側表面の広い空間は、均一に加熱され、表面の５％〜１０％は、広い空間の残りよりも低い５０℃〜１００℃であった。
［実施例８］
ジルコニウム燃料スラリー用の湿潤処理
[00259]下記の手順を使用して、薄フィルム薬剤供給ユニット用に、ＺｒおよびＭｏＯ3を含む燃料組成物が調製された。２μｍ〜３μｍの粒子サイズを有する湿潤Ｚｒ粒子４６．７重量％が、Ｃｈｅｍｅｔａｌｌ，ＧｍｂＨ、ドイツから得られた。Ｚｒ粒子は純水ですすがれ、その後、過剰水が静かに注がれた。純水５．１重量％がＺｒに加えられ、混合物が遠心分離された。過剰水は静かに注がれた。次いで、乾燥ＭｏＯ3、２０重量％（Ｃｌｉｍａｘ Ｍｏｌｙｂｄｅｎｕｍ社、アリゾナ州）および純水が、洗われたＺｒに加えられ、混合物は、高剪断ミキサー（ＩＫＡ、ドイツ）で２分間、均質化された。Ｌａｐｏｎｉｔｅ（登録商標）ＲＤＳ、２．５重量％（Ｓｏｕｔｈｅｒｎ Ｃｌａｙ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ社、テキサス州）の１５％水性溶液が加えられ、混合物は、高剪断ミキサーでさらに５分間、均質化された。Ｚｒ：ＭｏＯ3固体燃料スラリーが、次のコーティング用に、シリンジまたは保持容器に移された。湿潤Ｚｒは８．５重量％の水を含み、Ｌａｐｏｎｉｔｅ（登録商標）ＲＤＳは１４重量％の水を含んだ。重量パーセントは、合計湿潤組成物のパーセント重量を表す。
［実施例９］
薄フィルム薬剤供給ユニットの実施形態
[00260]図１０Ａ、１０Ｂによる薄フィルム薬剤供給ユニットが製作され、性能が評価された。２枚の、２×２平方インチ、０．００４インチ厚３０４ステンレス鋼箔が、基板を形成した。７６．１６重量％Ｚｒおよび１９．０４％ＭｏＯ3、４．８％Ｌａｐｏｎｉｔｅ（登録商標）ＲＤＳを含む固体燃料および水が、ステンレス鋼基板の内側表面に塗布された。固体燃料層の厚さは、０．００１８±０．０００３インチであった。固体燃料の層は１．６９ｉｎ2の面積をカバーし、乾燥後、各基板の内側表面に配置された固体燃料の重量は、０．１６５〜０．１９０グラムであった。薬剤の〜６μｍ厚の薄いフィルムが、スプレーコーティングを使用して、外側基板表面の１．２１ｉｎ2の面積に配置された。薬剤は、処理を容易にするために、イソプロパノールまたはアセトンの１５ｍｇ／ｍｌ溶液に溶解された。薬剤の薄いフィルムは、周囲条件で乾燥され、１．５ｍｇ〜３．０ｍｇの薬剤が、各基板の外側表面に配置された。スペーサーは、０．２４インチ厚セクションのポリカーボネート（Ｍａｋｒｏｌｏｎ）を含んだ。点火アセンブリは、スペーサーおよび基板によって画成されたエンクロージャ内に配置されるべき端に０．０３インチ直径の開口を有するＦＲ−４印刷回路基板を備えた。０．０００８インチ直径のニクロムワイヤが、印刷回路基板上で電気導体にはんだづけされ、開口にわたって位置決めされた。２６．５％Ａｌ、５１．４％ＭｏＯ3、７．７％Ｂおよび１４．３％Ｖｉｔｏｎ Ａ５００重量パーセントを含む反応開始組成物が、ニクロムワイヤに配置され、乾燥された。
[00261]薄フィルム薬剤供給ユニットを組み立てるために、反応開始組成物を含むニクロムワイヤが、固体燃料領域の一方の端に位置決めされた。エポキシのビード（Ｅｐｏ−Ｔｅｋ３５３ＮＤ、Ｅｐｏｘｙ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）が、スペーサーの両面に加えられ、スペーサー、基板および点火アセンブリが位置決めされ圧縮された。エポキシは、１００℃の温度で３時間、硬化された。
[00262]固体燃料を点火するために、０．４アンペア電流が、ニクロムワイヤに接続された電気導体に加えられた。
[00263]測定用に使用された気道の気流は、１４Ｌ／分〜２８Ｌ／分の範囲であり、それぞれ１．５ｍ／秒および３ｍ／秒の気流速度に対応した。
[00264]このような薬剤供給ユニットにおける測定は、基板の外側表面が、反応開始剤の作動後１５０ミリ秒未満で４００℃を超える温度に達し、その時点で薬剤は完全に熱的に気化したことを例証した。エンクロージャ内の最大圧力は、１０ｐｓｉｇ未満であった。別個の測定において、エンクロージャは、室温で６０ｐｓｉｇを超える静圧に耐えることができることが例証された。固体燃料の広い空間にわたる燃焼伝播速度は、２５ｃｍ／秒であると測定された。エアロゾルを形成する粒子状物質は、薬剤の９５％を超えるものから構成され、基板にもともと配置された薬剤の９０％を超えるものがエアロゾルを形成した。
［実施例１０］
エアロゾル純度および収率の測定
[00265]実質的に、実施例９に記載され図１０Ａおよび１０Ｂに例示された薬剤供給ユニットを使用して、エアロゾルのパーセント収率およびパーセント純度を測定した。
[00266]２枚の、２×２平方インチ、０．００４インチ厚３０４ステンレス鋼箔が、基板を形成した。７６．１６重量％Ｚｒ、１９．０４％ＭｏＯ3、４．８％Ｌａｐｏｎｉｔｅ（登録商標）ＲＤＳを含む固体燃料および水が、ステンレス鋼基板の内側表面に塗布された。固体燃料層の厚さは、０．００１８±０．０００３インチであった。固体燃料の層は１．６９ｉｎ2の面積をカバーし、乾燥後、各基板の内側表面に配置された固体燃料の重量は、０．１６５グラム〜０．１９０グラムであった。薬剤の〜６μｍ厚の薄いフィルムが、スプレーコーティングを使用して、外側基板表面の１．２１ｉｎ2の面積に配置された。薬剤は、処理を容易にするために、イソプロパノールまたはアセトンの１５ｍｇ／ｍｌ溶液に溶解された。薬剤の薄いフィルムは、周囲条件で乾燥され、１．５ｍｇ〜３．０ｍｇの薬剤が、各基板の外側表面に配置された。スペーサーは、０．２４インチ厚セクションのポリカーボネート（Ｍａｋｒｏｌｏｎ）を含んだ。点火アセンブリは、スペーサーおよび基板によって画成されたエンクロージャ内に配置されるべき端に０．０３インチ直径の開口を有するＦＲ−４印刷回路基板を備えた。０．０００８インチ直径のニクロムワイヤが、印刷回路基板上で電気導体にはんだづけされ、開口にわたって位置決めされた。２６．５％Ａｌ、５１．４％ＭｏＯ3、７．７％Ｂおよび１４．３％Ｖｉｔｏｎ Ａ５００重量パーセントを含む反応開始組成物が、ニクロムワイヤに配置され、乾燥された。
[00267]薄フィルム薬剤供給ユニットを組み立てるために、反応開始組成物を含むニクロムワイヤが、固体燃料領域の一方の端に位置決めされた。エポキシのビード（Ｅｐｏ−Ｔｅｋ３５３ＮＤ、Ｅｐｏｘｙ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）が、スペーサーの両面に加えられ、スペーサー、基板および点火アセンブリが位置決めされ圧縮された。エポキシは、１００℃の温度で３時間、硬化された。
[00268]固体燃料を点火するために、０．４アンペア電流が、ニクロムワイヤに接続された電気導体に加えられた。
[00269]測定用に使用された気道の気流は、１４Ｌ／分〜２８Ｌ／分の範囲であり、それぞれ１．５ｍ／秒および３ｍ／秒の気流速度に対応した。
[00270]気化後に、エアロゾルは、収率の定量化および純度の分析のためにマットに捉えられた。マットに回収された材料の量を使用して、基板に塗布された薬剤の質量に基づいて、パーセント収率を決定した。ハウジングに配置されたいずれの材料または基板に残っているものもまた回収され定量化され、パーセント合計回収を決定した。（（マット上の薬剤の質量＋基板およびハウジングに残っている薬剤の質量）／基板に塗布された薬剤の質量）。化合物用に、ＵＶ吸収なしで、ＧＣ／ＭＳまたはＬＣ／ＭＳを使用して、回収を定量化した。
[00271]パーセント純度は、２５０ｎｍでＨＰＬＣ ＵＶ吸収を使用して決定された。しかし、当業者が認識するように、薬剤含有エアロゾルの純度は、多数の異なる方法を使用して決定されてもよい。「純度」という用語が使用されるときには、エアロゾルのパーセンテージ−形成に生成されたパーセンテージ副生成物を意味することに注意しなければならない。副生成物は、例えば、気化中に生成される不必要な生成物である。例えば、副生成物は、熱崩壊生成物、および、いずれの単数または複数の活性化合物の不必要な代謝産物を含む。エアロゾルの純度を決定するための適切な方法の例は、Ｓｅｋｉｎｅら著、Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｆｏｒｅｎｓｉｃ Ｓｃｉｅｎｃｅ３２：１２７１−１２８０（１９８７）、および、Ｍａｒｔｉｎら著、Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｎａｌｙｔｉｃ Ｔｏｘｉｃｏｌｏｇｙ １３：１５８−１６２（１９８９）に記載されている。
[00272]１つの適切な方法は、トラップの使用に関与する。この方法において、エアロゾルは、副生成物のパーセントまたは割合を決定するために、トラップに収集される。いずれの適切なトラップが使用されてもよい。適切なトラップとして、マット、ガラスウール、インピンジャ、溶剤トラップ、コールドトラップ等が挙げられる。マットが最も望ましいことが多い。トラップは次いで典型的に、溶剤例えばアセトニトリルで抽出され、抽出物は、当分野において既知のいずれの様々な分析方法によって分析を受け、例えば、ガスクロマトグラフィ、液体クロマトグラフィ、および、高速液体クロマトグラフィが特に有用である。
[00273]ガスクロマトグラフィまたは液体クロマトグラフィの方法は典型的に、ディテクタシステム、例えば、質量分析ディテクタまたは紫外線吸収ディテクタ等を含む。理想的には、ディテクタシステムは、薬剤組成物および副生成物の構成要素の量を、重量で決定するのを可能にする。これは、実際には、薬剤組成物および副生成物（基準）の構成要素の１つ以上の既知の質量（単／複）の分析時に得られる信号を測定し、次いで、エアロゾルの分析時に得られた信号を、基準（単／複）の分析時に得られた信号と比較することによって達成され、アプローチは当分野においては周知である。
[00274]多くの場合、副生成物の構造は知られてなくてもよく、または、そのための基準が利用可能でなくてもよい。このような場合には、薬剤組成物内の単数または複数の薬剤構成要素に対して同一の応答係数（例えば、紫外線吸収検出用に同一の吸光係数）を有するのを仮定することによって、副生成物の重量割合を計算してもよい。このような分析を行うときには、薬剤化合物の非常に小さな割合未満で存在する副生成物、例えば、薬剤化合物の０．１％または０．０３％未満で存在する副生成物は、典型的に除外される。副生成物の重量パーセンテージを計算する際に薬剤と副生成物との間に同一の応答係数を仮定する必要性が頻繁にあるため、このような仮定が妥当性の高い確率を有する分析的アプローチを使用することがより望ましいことが多い。この点で、２２５ｎｍで紫外線の吸収による検出で高速液体クロマトグラフィが典型的に望ましい。化合物が２５０ｎｍでより強く吸収する場合では、２５０ｎｍでのＵＶ吸収が、化合物の検出のために使用されてもよく、または、他の理由のために、当業者は、２５０ｎｍでの検出が、ＨＰＣＬ分析を使用する重量による純度を概算する最も適切な手段であるとみなす。ＵＶによる薬剤の分析が実行可能ではない一定の場合には、他の分析ツール、例えば、ＧＣ／ＭＳまたはＬＣ／ＭＳを使用して純度を決定してもよい。
［実施例１１］
光学点火を備えた加熱ユニットの実施形態
[00275]下記の手順を使用して、７６．１６％Ｚｒ：１９．０４％ＭｏＯ3：４．８％Ｌａｐｏｎｉｔｅ（登録商標）ＲＤＳを含む固体燃料コーティングを調製した。
[00276]湿潤ジルコニウム（Ｚｒ）を調製するために、得られた純水中のＺｒの懸濁液（Ｃｈｅｍｅｔａｌｌ、ドイツ）が、３０分間、ｒｏｔｏ−ｍｉｘｅｒで攪拌された。１０〜４０ｍＬの湿潤Ｚｒが、５０ｍＬの遠心分離管内に排出され、３，２００ｒｐｍで３０分間、遠心分離された（Ｓｏｒｖａｌｌ ６２００ＲＴ）。純水は除去され、湿潤Ｚｒペレットを残した。
[00277]１５％Ｌａｐｏｎｉｔｅ（登録商標）ＲＤＳ溶液を調製するために、８５グラムの純水がビーカーに加えられた。攪拌しながら、１５グラムのＬａｐｏｎｉｔｅ（登録商標）ＲＤＳ（Ｓｏｕｔｈｅｒｎ Ｃｌａｙ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ、テキサス州ゴンザレス）が加えられ、懸濁液は３０分間、攪拌された。
[00228]反応体スラリーは、まず、先に調製された湿潤Ｚｒペレットを遠心分離管から除去することによって調製され、ビーカーに置かれた。湿潤Ｚｒペレットの計量時に、乾燥Ｚｒの重量は下記の式から決定された。すなわち、乾燥Ｚｒ（ｇ）＝０．８２３４（湿潤Ｚｒ（ｇ））−０．１０５９である。
[00279]次いで、ＺｒのＭｏＯ3に対する８０：２０比率を提供するために、三酸化モリブデンの量が決定され、例えば、ＭｏＯ3＝乾燥Ｚｒ（ｇ）／４であり、適切な量のＭｏＯ3粉末（Ａｃｃｕｍｅｔ、ニューヨーク州）が、湿潤Ｚｒを含むビーカーへ加えられ、湿潤Ｚｒ：ＭｏＯ3スラリーを生成した。７６．１６％Ｚｒ：１９．０４％ＭｏＯ3：４．８０％Ｌａｐｏｎｉｔｅ（登録商標）ＲＤＳの乾燥構成要素の最終重量パーセント比率を得るために、Ｌａｐｏｎｉｔｅ（登録商標）ＲＤＳの量が決定された。４０％純水を含む反応体スラリーを得るために、過剰水が、湿潤ＺｒおよびＭｏＯ3スラリーへ加えられた。反応体スラリーは、Ｓ２５Ｎ−８Ｇ分散ヘッド（設定４）付ＩＫＡ Ｕｌｔｒａ−Ｔｕｒｒａｘ混合モータを使用して５分間混合された。次いで、先に決定された１５％Ｌａｐｏｎｉｔｅ（登録商標）ＲＤＳの量が反応体スラリーに加えられ、ＩＫＡ Ｕｌｔｒａ−Ｔｕｒｒａｘミキサーを使用してさらに５分間混合された。反応体スラリーは、シリンジに移され、コーティング前に少なくとも３０分間、保管された。
[00280]次いで、Ｚｒ：ＭｏＯ3：Ｌａｐｏｎｉｔｅ（登録商標）ＲＤＳ反応体スラリーが、ステンレス鋼箔にコーティングされた。ステンレス鋼箔は、まず、６０℃で純水のＲｉｄｏｌｉｎｅ２９８の３．２％ｂｖ溶液内で５分間、超音波処理することによって清浄された。ステンレス鋼箔は、各０．００４インチ厚３０４ステンレス鋼箔の中心部分が露出されるように、０．２１５インチ幅のＭｙｌａｒ（登録商標）でマスクされた。箔は、縁に０．００８インチ厚シムを有する真空チャックに置かれた。２ｍＬの反応体スラリーが、箔の一方の縁に置かれた。Ｓｈｅｅｎ Ａｕｔｏ−Ｄｒａｗ Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｆｉｌｍ Ａｐｐｌｉｃａｔｏｒ １１３７（Ｓｈｅｅｎ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ）を使用して、反応体スラリーが、箔の表面にわたって５０ｍｍ／秒までの自動引き出しコーティング速度で＃１２コーティングロッドを引き出すことによって、箔にコーティングされ、Ｚｒ：ＭｏＯ3：Ｌａｐｏｎｉｔｅ（登録商標）ＲＤＳ反応体スラリーのおよそ０．００６インチ厚の層を堆積させた。次いで、コーティングされた箔が４０℃強制空気対流炉に置かれ、少なくとも２時間、乾燥された。次いで、マスクが箔から除去され、各箔の中心部分に固体燃料のコーティングを残した。
[00281]反応開始組成物は、８．６ｍＬの４．２５％Ｖｉｔｏｎ Ａ５００／酢酸アミル溶液を、０．６８０ｇのＡｌ（４０〜７０ｎｍ）、１．３２０ｇのＭｏＯ3（ナノ）および０．２００ｇのホウ素（ナノ）の混合物へ加えてよく混合することによって、調製された。反応開始組成物の１μＬの２滴が、１．５インチ×１．７５インチのファイバガラスマット（．０４インチ厚、Ｄｉｒｅｃｔｅｄ Ｌｉｇｈｔ）の０．０６インチ直径の穴に置かれた。１滴の反応開始組成物が、ファイバガラスマットの各側から穴に置かれた。
[00282]加熱ユニットを組み立てるために、燃料コーティング箔（２インチ×２．２５インチ）に、両面テープ（２インチ×２．２５インチ×０．３７５インチ幅、Ｓａｉｎｔ Ｇｏｂａｉｎ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ Ｐｌａｓｔｉｃｓ）が置かれた。スペーサー（２インチ×２．２５インチ×０．１インチ厚、Ｍａａｋｒｏｌｏｎ）が、両面テープに置かれた。スペーサーに、まず、反応開始剤付ファイバガラスマットが置かれ、次いで、２つの他の、穴（０．１インチ直径）付ファイバガラスマットが置かれ、ファイバガラスマット用の穴が整列配置されるように位置決めされた。スペーサーの他方の側には、両面テープが置かれた。これは、次いで、透明プラスチック（１／１６インチのポリカーボネートシート、ＭｃＭａｓｔｅｒ−Ｃａｒｒ）から作られた２インチ×２．２５インチウィンドウで覆われた。
[00283]加熱ユニットは、１つのＡＡ電池によって動力供給されるキセノンランプからのパルスフラッシュ光によって点火された。
［実施例１２］
光学点火を使用する複数加熱ユニットを備えた装置の実施形態
[00284]下記の手順を使用して、７６．１６％Ｚｒ：１９．０４％ＭｏＯ3：４．８％Ｌａｐｏｎｉｔｅ（登録商標）ＲＤＳを含む固体燃料コーティングを調製した。
[00285]湿潤ジルコニウム（Ｚｒ）を調製するために、得られた純水中のＺｒの懸濁液（Ｃｈｅｍｅｔａｌｌ、ドイツ）が、３０分間、ｒｏｔｏ−ｍｉｘｅｒで攪拌された。１０〜４０ｍＬの湿潤Ｚｒが、５０ｍＬの遠心分離管内に排出され、３，２００ｒｐｍで３０分間、遠心分離された（Ｓｏｒｖａｌｌ ６２００ＲＴ）。純水は除去され、湿潤Ｚｒペレットを残した。
[00286]１５％Ｌａｐｏｎｉｔｅ（登録商標）ＲＤＳ溶液を調製するために、８５グラムの純水がビーカーに加えられた。攪拌しながら、１５グラムのＬａｐｏｎｉｔｅ（登録商標）ＲＤＳ（Ｓｏｕｔｈｅｒｎ Ｃｌａｙ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ、テキサス州ゴンザレス）が加えられ、懸濁液は３０分間、攪拌された。
[00287]反応体スラリーは、まず、先に調製された湿潤Ｚｒペレットを遠心分離管から除去することによって調製され、ビーカーに置かれた。湿潤Ｚｒペレットの計量時に、乾燥Ｚｒの重量は下記の式から決定された。すなわち、乾燥Ｚｒ（ｇ）＝０．８２３４（湿潤Ｚｒ（ｇ））−０．１０５９である。
[00288]次いで、ＺｒのＭｏＯ3に対する８０：２０比率を提供するために、三酸化モリブデンの量が決定され、例えば、ＭｏＯ3＝乾燥Ｚｒ（ｇ）／４であり、適切な量のＭｏＯ3粉末（Ａｃｃｕｍｅｔ、ニューヨーク州）が、湿潤Ｚｒを含むビーカーへ加えられ、湿潤Ｚｒ：ＭｏＯ3スラリーを生成した。７６．１６％Ｚｒ：１９．０４％ＭｏＯ3：４．８０％Ｌａｐｏｎｉｔｅ（登録商標）ＲＤＳの乾燥構成要素の最終重量パーセント比率を得るために、Ｌａｐｏｎｉｔｅ（登録商標）ＲＤＳの量が決定された。４０％純水を含む反応体スラリーを得るために、過剰水が、湿潤ＺｒおよびＭｏＯ3スラリーへ加えられた。反応体スラリーは、Ｓ２５Ｎ−８Ｇ分散ヘッド（設定４）付ＩＫＡ Ｕｌｔｒａ−Ｔｕｒｒａｘ混合モータを使用して５分間混合された。次いで、先に決定された１５％Ｌａｐｏｎｉｔｅ（登録商標）ＲＤＳの量が反応体スラリーに加えられ、ＩＫＡ Ｕｌｔｒａ−Ｔｕｒｒａｘミキサーを使用してさらに５分間混合された。反応体スラリーは、シリンジに移され、コーティング前に少なくとも３０分間、保管された。
[00289]次いで、Ｚｒ：ＭｏＯ3：Ｌａｐｏｎｉｔｅ（登録商標）ＲＤＳ反応体スラリーが、３インチの円形のステンレス鋼箔にコーティングされた。ステンレス鋼箔は、まず、６０℃で純水のＲｉｄｏｌｉｎｅ２９８の３．２％ｂｖ溶液内で５分間、超音波処理することによって清浄された。ステンレス鋼箔は、Ｍｙｌａｒ（登録商標）内に切られた１２の０．２５インチ×０．５インチのスペースを備えたＭｙｌａｒ（登録商標）の３インチの丸いシートでマスクされ、そのため、０．００４インチ厚３０４ステンレス鋼箔の０．２５×０．５インチの１２の矩形が露出された。箔は、縁に０．００８インチ厚シムを有する真空チャックに置かれた。２ｍＬの反応体スラリーが、箔の一方の縁に置かれた。Ｓｈｅｅｎ Ａｕｔｏ−Ｄｒａｗ Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｆｉｌｍ Ａｐｐｌｉｃａｔｏｒ １１３７（Ｓｈｅｅｎ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ）を使用して、反応体スラリーが、箔の表面にわたって５０ｍｍ／秒までの自動引き出しコーティング速度で＃１２コーティングロッドを引き出すことによって、箔にコーティングされ、Ｚｒ：ＭｏＯ3：Ｌａｐｏｎｉｔｅ（登録商標）ＲＤＳ反応体スラリーのおよそ０．００６インチ厚の層を堆積させた。次いで、コーティングされた箔が４０℃強制空気対流炉に置かれ、少なくとも２時間、乾燥された。次いで、マスクが箔から除去され、各箔に固体燃料の１２の矩形のコーティングを残した。
[00290]反応開始組成物は、８．６ｍＬの４．２５％Ｖｉｔｏｎ Ａ５００／酢酸アミル溶液を０．６８０ｇのＡｌ（４０〜７０ｎｍ）、１．３２０ｇのＭｏＯ3（ナノ）および０．２００ｇのホウ素（ナノ）の混合物へ加えてよく混合することによって、調製された。反応開始組成物の１μＬの２滴が、１２の０．２５インチ×０．５インチのファイバガラスマット（．０４インチ厚、Ｄｉｒｅｃｔｅｄ Ｌｉｇｈｔ）の各々の中心にある０．０６インチ直径の穴に置かれた。１滴の反応開始組成物が、ファイバガラスマットの各側から穴に置かれた。
[00291]加熱ユニットを組み立てるために、燃料コーティング箔（３インチ直径）に、各テープ内に切られた１２の矩形の穴（０．２５インチ×０．５インチ）を備えた両面テープ（３インチ直径、Ｓａｉｎｔ Ｇｏｂａｉｎ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ Ｐｌａｓｔｉｃｓ）の４つの層が置かれ、テープの穴が箔の燃料コーティングと整列配置するようにされた。テープ層の各穴内に、反応開始剤付ファイバガラスマットが置かれた。テープは、次いで、透明プラスチック（１／１６インチのポリカーボネートシート、ＭｃＭａｓｔｅｒ−Ｃａｒｒ）から作られた３インチの円形ウィンドウで覆われた。
[00292]装置の各加熱ユニットは、ポリカーボネートウィンドウを通して１つのＡＡ電池によって動力供給されるキセノンランプからのパルスフラッシュ光によって連続して点火された。
[00293]本発明は、特定の実施形態に関連して説明されてきたが、本発明から逸脱せずに、様々な変更および修正を行うことができることが、当業者には明らかである。
ある実施形態にしたがった加熱ユニットの断面図を例示する。 ある実施形態にしたがった加熱ユニットの断面図を例示する。 ある実施形態にしたがった加熱ユニットの斜視図を例示する。 ある実施形態にしたがった円筒形形状を有する加熱ユニットの断面図を例示する。 ある実施形態にしたがった円筒形形状を有する加熱ユニットの斜視図を例示する。 ある実施形態にしたがった、図２Ａ、２Ｂの加熱ユニットに類似するが修正された点火剤設計を有する円筒形加熱ユニットの断面図を例示する。 ある実施形態にしたがった熱シャントを含む円筒形に形状づけられた加熱ユニットの断面図を例示する。 ある実施形態にしたがって、固体燃料の点火中および点火後に内部圧力を測定するために２つの圧力変換器を有する化学的加熱ユニットの概略断面図を例示する。 ある実施形態にしたがって、点火後１００ミリ秒で赤外線熱イメージングカメラを使用して測定された円筒形に形状づけられた加熱ユニットの熱画像である。 ある実施形態にしたがって、点火後２００ミリ秒で赤外線熱イメージングカメラを使用して測定された円筒形に形状づけられた加熱ユニットの熱画像である。 ある実施形態にしたがって、点火後３００ミリ秒で赤外線熱イメージングカメラを使用して測定された円筒形に形状づけられた加熱ユニットの熱画像である。 ある実施形態にしたがって、点火後４００ミリ秒で赤外線熱イメージングカメラを使用して測定された円筒形に形状づけられた加熱ユニットの熱画像である。 ある実施形態にしたがって、点火後５００ミリ秒で赤外線熱イメージングカメラを使用して測定された円筒形に形状づけられた加熱ユニットの熱画像である。 ある実施形態にしたがって、点火後６００ミリ秒で赤外線熱イメージングカメラを使用して測定された円筒形に形状づけられた加熱ユニットの熱画像である。 ある実施形態にしたがって、２つの円筒形に形状づけられた加熱ユニットの点火後４００ミリ秒の外側基板表面の広い空間の温度均一性を示す熱画像である。 ある実施形態にしたがって、２つの円筒形に形状づけられた加熱ユニットの点火後４００ミリ秒の外側基板表面の広い空間の温度均一性を示す熱画像である。 ある実施形態にしたがって、外側基板表面に薬剤のフィルムを運ぶ薬剤供給ユニットから薬剤の蒸気を生成するのを例示する概略図である。 ある実施形態にしたがって、加熱ユニットの点火を例示する概略図である。 ある実施形態にしたがって、薬剤フィルムを気化するのに効果的な熱の波を生成するのを例示する概略図である。 ある実施形態にしたがって、固体燃料の点火後に時間の関数として薬剤供給ユニットから熱蒸気を生成するのを示す高速写真である。 ある実施形態にしたがって、固体燃料の点火後に時間の関数として薬剤供給ユニットから熱蒸気を生成するのを示す高速写真である。 ある実施形態にしたがって、固体燃料の点火後に時間の関数として薬剤供給ユニットから熱蒸気を生成するのを示す高速写真である。 ある実施形態にしたがって、固体燃料の点火後に時間の関数として薬剤供給ユニットから熱蒸気を生成するのを示す高速写真である。 ある実施形態にしたがって、固体燃料の点火後に時間の関数として薬剤供給ユニットから熱蒸気を生成するのを示す高速写真である。 ある実施形態にしたがって、薬剤を含むエアロゾルの運搬のために吸入薬剤運搬装置の一部として加熱ユニットを収容する薬剤運搬装置を示す。 ある実施形態にしたがって、複数薬剤投与を送出するために設計された薬剤運搬装置に使用される薬剤供給ユニットを示す。 ある実施形態にしたがって、複数薬剤投与を送出するために設計された薬剤運搬装置に使用される薬剤供給ユニットを示す。 ある実施形態にしたがって、複数薬剤投与を送出するために設計された薬剤運搬装置に使用される薬剤供給ユニットを示す。 ある実施形態にしたがった薄フィルム薬剤供給ユニットの斜視図を例示する。 ある実施形態にしたがった薄フィルム薬剤供給ユニットの組立図を例示する。 ある実施形態にしたがった、複数回投与を含む薄フィルム薬剤供給ユニットの断面図を例示する。 ある実施形態にしたがった、複数回投与を含む薄フィルム薬剤供給ユニットの断面図を例示する。 ある実施形態にしたがって、固体燃料コーティングの質量と基板の外側表面のピーク温度との間の関係を示す。 ユニット内に配置された衝撃吸収材料を有する加熱ユニットの断面図を例示する。 ユニット内に配置された衝撃吸収材料を有する円筒形加熱ユニットの断面図を例示する。 エンクロージャ内に配置された衝撃吸収材料および追加圧力減少要素を有する加熱ユニットの断面図を例示する。 固体燃料の点火後のガラスファイバマットを備える加熱ユニット内の測定された圧力を示す。 固体燃料の点火後の加熱ユニット内の様々な点における温度を示す。 電気的に抵抗性の加熱要素に配置された反応開始組成物を含む点火剤の概略例示である。 金属還元剤および金属含有酸化剤を含む固体燃料の薄いフィルム層の点火後の、封止された加熱ユニット内のピーク内部圧力を示す。 様々な実施形態用に、固体燃料の異なる質量から得られた異なる基板温度を使用して、特定の医薬化合物を含むエアロゾルの収率および純度の関係を示す。 固体燃料の点火後の、加熱ユニット基板の温度プロファイルを示す。 光学点火システムを備えた単回投与加熱ユニットの様々な実施形態の概略図である。 光学点火システムを備えた単回投与加熱ユニットの様々な実施形態の概略図である。 光学点火システムを備えた複数回投与加熱ユニットの様々な実施形態の概略図である。 光学点火システムを備えた単回投与加熱ユニットの様々な実施形態の概略図である。

Claims (61)

  1. 光学的に点火可能な加熱ユニットであって、
    ａ．外側表面および内側表面を有する少なくとも１つの基板を備える封止されたエンクロージャと、
    ｂ．前記エンクロージャ内に配置された、金属還元剤および金属含有酸化剤を含む固体燃料であって、前記固体燃料の点火後少なくとも５００ミリ秒以内に少なくとも２００℃の温度へ前記少なくとも１つの基板の前記外側表面の一部を加熱するように構成される固体燃料と、
    ｃ．前記エンクロージャを通してまたは前記エンクロージャ内に光パルスを伝えるために配置された少なくとも１つの透明なオプティカルウィンドウと、
    ｄ．前記エンクロージャ内に配置された感光性反応開始組成物であって、前記固体燃料を点火するように構成され、且つ、前記透明なオプティカルウィンドウを通って伝えられた前記光パルスが前記反応開始組成物へ方向づけられるように位置決めされた反応開始組成物と、
    を備える加熱ユニット。
  2. 前記透明なオプティカルウィンドウが、ガラス、アクリルまたはポリカーボネートである、請求項１記載の加熱ユニット。
  3. 前記透明なオプティカルウィンドウが、前記エンクロージャ内に完全に配置される、請求項１記載の加熱ユニット。
  4. 前記透明なオプティカルウィンドウが、前記エンクロージャの一部を形成する、請求項１記載の加熱ユニット。
  5. 前記透明なオプティカルウィンドウが、光ガイドアセンブリの一部である、請求項１記載の加熱ユニット。
  6. 前記光ガイドアセンブリが、ビームスプリッタをさらに備える、請求項１記載の加熱ユニット。
  7. 閾値電圧を達成したときに光パルスを生成するための電気的に導電性の手段をさらに備える、請求項１記載の加熱ユニット。
  8. 光パルスを生成するための前記電気的に導電性の手段が、キセノンフラッシュランプ、発光ダイオードおよびレーザからなる群から選択される、請求項７記載の加熱ユニット。
  9. 前記エンクロージャ内に配置される少なくとも１つの衝撃吸収材料をさらに備える、請求項１記載の加熱ユニット。
  10. 前記衝撃吸収材料が、多孔性材料および繊維性材料から選択される、請求項９記載の加熱ユニット。
  11. 前記衝撃吸収材料が、その中に含まれる穴を有する、請求項１０記載の加熱ユニット。
  12. 前記衝撃吸収材料の前記穴が、前記反応開始組成物を含有する、請求項１１記載の加熱ユニット。
  13. 前記エンクロージャの一部を形成するように配置されるか、または、前記エンクロージャ内に完全に配置されるスペーサーをさらに備える、請求項１記載の加熱ユニット。
  14. 前記エンクロージャが、２つ以上の基板を備える、請求項１記載の加熱ユニット。
  15. 前記基板が、金属、合金およびセラミックから選択される、請求項１記載の加熱ユニット。
  16. 前記基板が、金属箔である、請求項１５記載の加熱ユニット。
  17. 前記金属箔が、０．００１インチ〜０．０１０インチの範囲の厚さを呈する、請求項１６記載の加熱ユニット。
  18. 前記固体燃料が、前記基板の前記内側表面の少なくとも一部に薄い層としてコーティングされる、請求項１記載の加熱ユニット。
  19. 前記固体燃料の前記薄い層が、０．００１インチ〜０．０３０インチの範囲の厚さを呈する、請求項１８記載の加熱ユニット。
  20. 前記固体燃料の前記薄い層が、０．００１インチ〜０．００５インチの範囲の厚さを呈する、請求項１８記載の加熱ユニット。
  21. 前記金属含有酸化剤が、次の、ＭｏＯ3、ＫＣｌＯ4、ＫＣｌＯ3およびＦｅ2Ｏ3の少なくとも１つから選択される、請求項１記載の加熱ユニット。
  22. 前記金属還元剤が、次の、アルミニウム、ジルコニウム、鉄およびチタンの少なくとも１つから選択される、請求項１記載の加熱ユニット。
  23. 前記金属還元剤の量が、前記固体燃料の合計乾燥重量の６０重量％〜９０重量％の範囲である、請求項１記載の加熱ユニット。
  24. 前記金属含有酸化剤の量が、前記固体燃料の合計乾燥重量の１０重量％〜４０重量％の範囲である、請求項１記載の加熱ユニット。
  25. 前記固体燃料が、少なくとも１つの添加剤材料を含む、請求項１記載の加熱ユニット。
  26. 前記添加剤材料が、次の、ニトロセルロース、ポリビニルアルコール、珪藻土、ガラスビーズ、コロイダルシリカおよびＬａｐｏｎｉｔｅの少なくとも１つから選択される、請求項２５記載の加熱ユニット。
  27. 前記封止されたエンクロージャが、少なくとも５０ｐｓｉｇの内部圧力に耐えることができる、請求項１記載の加熱ユニット。
  28. 前記反応開始組成物が、少なくとも１つの還元剤および少なくとも１つの酸化剤を含む、請求項１記載の加熱ユニット。
  29. 前記反応開始組成物の前記還元剤が、次の、ジルコニウム、チタンおよびアルミニウムの少なくとも１つから選択される、請求項２８記載の加熱ユニット。
  30. 前記酸化剤が、次の、三酸化モリブデン、過塩素酸カリウム、酸化銅および三酸化タングステンの少なくとも１つから選択される、請求項２８記載の加熱ユニット。
  31. 前記組成物が、アルミニウム、ホウ素、三酸化モリブデンおよびＶｉｔｏｎを含む、請求項２８記載の加熱ユニット。
  32. 光学的に点火可能な加熱ユニットであって、
    ａ．外側表面および内側表面を有する少なくとも１つの基板を備える封止されたエンクロージャと、
    ｂ．前記エンクロージャの前記少なくとも１つの基板の前記内側表面の少なくとも一部に薄い層としてコーティングされた、金属還元剤および金属含有酸化剤を含む固体燃料と、
    ｃ．前記エンクロージャを通してまたは前記エンクロージャ内に光パルスを伝えるために配置された少なくとも１つの透明なオプティカルウィンドウと、
    ｄ．前記エンクロージャ内に配置された感光性反応開始組成物であって、前記固体燃料を点火するように構成され、且つ、前記透明なオプティカルウィンドウを通って伝えられた前記光パルスが前記反応開始組成物へ方向づけられるように位置決めされた感光性反応開始組成物と、
    を備える加熱ユニット。
  33. 前記透明なオプティカルウィンドウが、ガラス、アクリルまたはポリカーボネートである、請求項３２記載の加熱ユニット。
  34. 前記透明なオプティカルウィンドウが、前記エンクロージャ内に完全に配置される、請求項３２記載の加熱ユニット。
  35. 前記透明なオプティカルウィンドウが、前記エンクロージャの一部を形成する、請求項３２記載の加熱ユニット。
  36. 前記透明なオプティカルウィンドウが、光ガイドアセンブリの一部である、請求項３２記載の加熱ユニット。
  37. 前記光ガイドアセンブリが、ビームスプリッタをさらに備える、請求項３２記載の加熱ユニット。
  38. 閾値電圧を達成したときに光パルスを生成するための電気的に導電性の手段をさらに備える、請求項３２記載の加熱ユニット。
  39. 光パルスを生成するための前記電気的に導電性の手段が、キセノンフラッシュランプ、発光ダイオードおよびレーザからなる群から選択される、請求項３８記載の加熱ユニット。
  40. 前記エンクロージャ内に配置される少なくとも１つの衝撃吸収材料をさらに備える、請求項３２記載の加熱ユニット。
  41. 前記衝撃吸収材料が、多孔性材料および繊維性材料から選択される、請求項４０記載の加熱ユニット。
  42. 前記衝撃吸収材料が、その中に含まれる穴を有する、請求項４１記載の加熱ユニット。
  43. 前記衝撃吸収材料の前記穴が、前記反応開始組成物を含有する、請求項４２記載の加熱ユニット。
  44. 前記エンクロージャの一部を形成するように配置されるか、または、前記エンクロージャ内に完全に配置されるスペーサーをさらに備える、請求項３２記載の加熱ユニット。
  45. 前記エンクロージャが、２つ以上の基板を備える、請求項３２記載の加熱ユニット。
  46. 前記基板が、金属、合金およびセラミックから選択される、請求項３２記載の加熱ユニット。
  47. 前記基板が、金属箔である、請求項４６記載の加熱ユニット。
  48. 前記金属箔が、０．００１インチ〜０．０１０インチの範囲の厚さを呈する、請求項４７記載の加熱ユニット。
  49. 前記固体燃料の前記薄い層が、０．００１インチ〜０．０３０インチの範囲の厚さを呈する、請求項３２記載の加熱ユニット。
  50. 前記固体燃料の前記薄い層が、０．００１インチ〜０．００５インチの範囲の厚さを呈する、請求項３２記載の加熱ユニット。
  51. 前記金属含有酸化剤が、次の、ＭｏＯ3、ＫＣｌＯ4、ＫＣｌＯ3およびＦｅ2Ｏ3の少なくとも１つから選択される、請求項３２記載の加熱ユニット。
  52. 前記金属還元剤が、次の、アルミニウム、ジルコニウム、鉄およびチタンの少なくとも１つから選択される、請求項３２記載の加熱ユニット。
  53. 前記金属還元剤の量が、前記固体燃料の合計乾燥重量の６０重量％〜９０重量％の範囲である、請求項３２記載の加熱ユニット。
  54. 前記金属含有酸化剤の量が、前記固体燃料の合計乾燥重量の１０重量％〜４０重量％の範囲である、請求項３２記載の加熱ユニット。
  55. 前記固体燃料が、少なくとも１つの添加剤材料を含む、請求項３２記載の加熱ユニット。
  56. 前記添加剤材料が、次の、ニトロセルロース、ポリビニルアルコール、珪藻土、ガラスビーズ、コロイダルシリカおよびＬａｐｏｎｉｔｅの少なくとも１つから選択される、請求項５５記載の加熱ユニット。
  57. 前記封止されたエンクロージャが、少なくとも５０ｐｓｉｇの内部圧力に耐えることができる、請求項３２記載の加熱ユニット。
  58. 前記反応開始組成物が、少なくとも１つの還元剤および少なくとも１つの酸化剤を含む、請求項３２記載の加熱ユニット。
  59. 前記反応開始組成物の前記還元剤が、次の、ジルコニウム、チタンおよびアルミニウムの少なくとも１つから選択される、請求項５８記載の加熱ユニット。
  60. 前記酸化剤が、次の、三酸化モリブデン、過塩素酸カリウム、酸化銅および三酸化タングステンの少なくとも１つから選択される、請求項５８記載の加熱ユニット。
  61. 前記組成物が、アルミニウム、ホウ素、三酸化モリブデンおよびＶｉｔｏｎを含む、請求項５８記載の加熱ユニット。
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