Изобретение относится к устройству для распределения распыленного материала, в частности, но не исключительно, для введения в респираторную систему живых организмов, например, млекопитающих или птиц, а также к способу применения указанного устройства.
Как описано, в частности, в патенте GB-A-1569707, известны устройства распределения, образующие монодисперсную распыленную систему или облако жидких капель способом, при котором жидкость, поступающую из выходного отверстия, подвергают воздействию электрического поля таким образом, чтобы результирующий электрический заряд жидкости при попадании ее в свободное пространство противодействовал силам поверхностного натяжения жидкости и силы отталкивания, возникающие при взаимодействии электрических зарядов одинакового знака, вызывали бы формирование электрогидродинамического конуса или струи, которые распадаются с образованием капель жидкости. Этот способ обычно называют электрогидродинамическим распылением. Конкретное устройство, описанное в GB-A-1569707, предназначено главным образом для распыления сельскохозяйственных культур и поэтому представляет собой массивный, хотя и передвижной, агрегат. Капли, создаваемые этим устройством, имеют заряд, близкий к пределу Рэлея, и поэтому при практическом применении быстро мигрируют к влажным электропроводным поверхностям. Поэтому указанное устройство непригодно для введения жидких капель в респираторную систему живых организмов, поскольку заряд капель вызывал бы их быструю миграцию к влажным электропроводным поверхностям в ротовой полости и не позволил бы проходить в верхний дыхательный тракт.
Патент GB-A-2018627 описывает устройство электролитического распыления, отличающееся тем, что заряженные капли, образующиеся при распылении, полностью или частично разряжают с помощью разрядного электрода, имеющего острую или точечную кромку и расположенного около распылителя. Таким образом, при использовании данного устройства электрический потенциал, приложенный к разрядному электроду, вызывает появление коронного разряда, вследствие которого образуются газообразные ионы. Затем газообразные ионы притягиваются к каплям, образующимся при распылении и имеющим противоположный заряд, и полностью или по меньшей мере частично разряжают капли жидкости. Таким образом, патент GB-А-2018627 обеспечивает по меньшей мере частичный разряд капель жидкости за счет ионной бомбардировки.
К сожалению, разряд за счет ионной бомбардировки может оказывать влияние на процесс распыления и снижать качество и надежность образования капель жидкости. Действительно, вредное влияние ионной бомбардировки на распыление наблюдалось в лабораторных экспериментах. Для того чтобы противодействовать этому отрицательному влиянию, ЕР-А-0234842 предлагает применять кольцевой экранирующий электрод, который располагают между распылителем и разрядным электродом и который служит для поддержания устойчивого электрического поля в распылителе и для экранирования распылителя и образующихся капель жидкости от ионов, возникающих у разрядного электрода далее по течению струи или распыленной среды. При этом, разумеется, центральное отверстие в экранирующем электроде должно быть достаточно большим, чтобы обеспечить свободное прохождение заряженных частиц, но вместе с тем достаточно малым, чтобы не пропускать ионы в распыленное облако и препятствовать их воздействию на электрогидродинамический конус или струю. Однако, как показали эксперименты, при применении жидкостей, физиологически приемлемых для человека, в частности, воды, этанола и полиэтиленгликоля, отверстие в экранирующем электроде должно быть таким большим, что оно не сможет эффективно препятствовать прохождению ионов согласно предъявляемым требованиям.
Устройство для электрогидродинамического распределения капель жидкости типа, описанного в ЕР-А-0234842, рассматривается в статье "Generation of Micron Sized Droplets from the Taylor Cone" ("Получение частиц микронного размера из конуса Тейлора"), Meesters et al., Journal of Aerosol Science 23 (1992), pp. 37-49. Устройство, описанное в этой работе, является достаточно большим и имеет высоту приблизительно 150 мм, а диаметр - около 50 мм. Опыты показали, что уменьшение указанных размеров приводит к серьезным проблемам со стабильностью. Так, например, если ток разрядного электрода имеет такой же порядок, как ток, создаваемый распыленными каплями жидкости, то капли будут неизбежно ударяться о кромку разрядного электрода, тем самым серьезно уменьшая ионный ток, что вызывает дальнейшие удары капель и быстрое снижение общей эффективности такого устройства. Эти проблемы можно преодолеть, увеличивая ионный ток по отношению к электронному току, создаваемому электрогидродинамическим распылением, однако ионный поток, который получается за счет увлечения воздуха быстро перемещающимися ионами, образуемыми разрядным электродом, либо вызывает чрезмерную турбулентность воздуха внутри устройства, что в свою очередь неприемлемо увеличивает долю капель, ударяющихся о внутренние поверхности устройства, либо воздействует на электрогидродинамический конус или струю, вызывая их нестабильность, а также ухудшая монодисперсную природу распыленной среды.
Первым аспектом настоящего изобретения является распределительное устройство, содержащее средство распыления для приложения электрического поля к жидкости с целью распыления жидкости с получением заряженного распыленного материала; средство подачи жидкости в средство распыления, средство создания электрического разряда для получения ионов, обеспечивающих по меньшей мере частичный электрический разряд распыленного материала, образованного средством распыления; и средство притяжения ионов, отделенное от средства распыления средством создания электрического разряда и предназначенное для электрического притяжения ионов, образуемых средством создания электрического разряда, в направлении от средства распыления до тех пор, пока распыленный материал, образованный средством распыления, не сформирует пространственный заряд, достаточный для отклонения ионов к заряженному распыленному материалу, чтобы обеспечить по меньшей мере частичный разряд ионами распыленного материала. Примером реализации настоящего изобретения является распределительное устройство с такой геометрией, которая при создании средством электрогидродинамического распыления заряженной среды распыленного материала обеспечивает результирующий пространственный заряд, отклоняющий ионы с зарядом противоположного знака к распыленному материалу от траектории, удаленной от средства распыления, обратно к средству распыления, таким образом, ионы могут по меньшей мере частично разряжать распыленный материал.
Средство электрического разряда может быть отделено от средства распыления в направлении, поперечном основному направлению, в котором распыленный материал поступает из средства распыления.
Средство создания электрического разряда может проходить вокруг средства распыления или с обеих сторон от средства распыления.
Средство притяжения ионов может проходить вокруг средства создания электрического разряда или с обеих сторон от средства создания электрического разряда.
Другим аспектом настоящего изобретения является распределительное устройство, содержащее корпус, имеющий выпускное отверстие для подачи распыленного материала, содержащий средство распыления для приложения электрического поля к жидкости с целью распыления жидкости с получением облака заряженного распыленного материала в камере распыления, расположенной в корпусе; средство подачи жидкости к распылительному средству; средство создания электрического разряда, по меньшей мере частично проходящее вокруг средства распыления и предназначенное для получения ионов, обеспечивающих по меньшей мере частичный электрический разряд распыленного материала, создаваемого средством распыления; средство притяжения ионов, отделенное от средства распыления средством создания электрического разряда, ограничивающее камеру распыления и предназначенное для электрического притяжения ионов, образуемых средством создания электрического разряда, в направлении от средства распыления до тех пор, пока распыленный материал, образованный средством распыления, не сформирует пространственный заряд, достаточный для отклонения ионов к облаку заряженного распыленного материала, чтобы обеспечить по меньшей мере частичный разряд ионами распыленного материала; средство, пропускающее воздух в камеру распыления; и средство подачи напряжения, обеспечивающее подачу электрических потенциалов на средство распыления, средство создания электрического разряда и средство притяжения ионов.
Средство притяжения ионов может содержать электропроводную или полупроводниковую перфорированную стенку.
Средство притяжения ионов может содержать электропроводящее или полупроводниковое покрытие, нанесенное на внутреннюю поверхность корпуса распределительного устройства.
Средство притяжения ионов может содержать электропроводную или полупроводниковую внутреннюю стенку, отделенную от внутренней поверхности корпуса, при этом указанная стенка является перфорированной и образует совместно с по меньшей мере одним отверстием для впуска воздуха, выполненным в корпусе, средства для пропускания воздуха в камеру распыления для уменьшения соударений распыленного материала с электропроводной или полупроводниковой внутренней стенкой, что позволяет увеличить количество распыленного материала, которое может вдыхать пользователь. Средство создания электрического разряда может быть расположено примерно в том же положении, что и средство распыления, по отношению к основному направлению выпуска распыленного материала из средства распыления.
Средство создания электрического разряда может содержать множество разрядных точек, расположенных симметрично по отношению к средству распыления.
Распылительное средство может содержать ряд точек распыления.
Расположение средства распыления, средства создания электрического разряда и средства притяжения ионов может быть осесимметричным, при этом средство электрического разряда и средство притяжения ионов могут быть расположены на соответствующих окружностях, концентричных относительно средства распыления.
Средство распыления может содержать ряд распылителей, а средство создания электрического разряда и средство притяжения ионов могут содержать по паре удлиненных электродов или по набору электродов, расположенных по обеим сторонам от ряда распылителей.
Средство подачи жидкости может содержать насос для подачи жидкости из резервуара для жидкости в средство распыления.
Насос может представлять собой один из насосов следующего типа: мембранный насос, электроосмотический насос или электрогидродинамический насос.
Насос может содержать эластичную мембрану, изгибающуюся под действием управляющего сигнала, подаваемого на средство управления мембраной. Средство управления мембраной может содержать пьезоэлектрический элемент. Для обеспечения равномерного движения жидкости к электрогидродинамическому средству распыления может быть использована электрическая управляющая схема.
В примере реализации распределительное устройство содержит эластичный или складной резервуар для жидкости, который препятствует контакту воздуха с жидкостью, предназначенной для распыления, и задерживает испарение, например, растворителей во время хранения, увеличивая тем самым полезный срок эксплуатации распределительного устройства.
Насос может содержать корпус шприца и поршень шприца, а также средство, управляемое пользователем и обеспечивающее перемещение поршня для подачи распределяемой жидкости в средство распыления. Управляемое пользователем средство может содержать пружинный смещающий механизм.
Насос может содержать средство приложения давления к подвижной/складной или деформируемой части резервуара для жидкости с целью сжатия резервуара. Средство приложения давления может содержать пружину или систему газового давления.
В примере реализации насосные средства могут быть выполнены, например, в виде гидравлического шприца, содержащего управляемый пользователем поршень, который может быть приведен в действие постоянным механическим усилием, оказываемым, например, пружинным смещающим механизмом, или может быть выполнено в виде, например, электрогидродинамического насоса, как описано в ЕР-А-0029301, или электроосмотического насоса, описанного, в частности, в заявке WО 94/12285.
Может быть предусмотрено средство регулирования потока, то есть количества жидкости или коэффициента подачи жидкости, подаваемой к распылительному средству, с тем чтобы регулировать количество или дозу распыленного материала, образованного в процессе действия.
В том случае, если используется поршень, может быть предусмотрено средство управления перемещением поршня для регулирования количества жидкости, подаваемой в распылитель.
Средство управления может иметь ручную регулировку, обеспечивающую подачу определенного количества жидкости в средство распыления.
Для регулирования подачи жидкости из резервуара в насосную камеру может быть применен клапан.
Клапан может обеспечивать контроль за отверстием выпуска жидкости в средство распыления для того, чтобы задерживать испарение жидкости в то время, когда распределительное устройство не используется.
Такой клапан может приводиться в действие, например, пьезоэлектрическим элементом и/или системой рычагов, связанных механическим, магнитным или электростатическим способом.
Средство распыления может содержать стержень, который имеет по меньшей мере электропроводный конец и который проходит сквозь трубу подачи жидкости, выполненную из электроизоляционного материала, сопрягаясь с выходным отверстием трубы подачи жидкости и образуя клапан, при этом может быть предусмотрено средство перемещения стержня относительно трубы для открывания клапана и подачи жидкости для распыления.
В варианте реализации, где резервуар является складным или имеет подвижную стенку, накачивание можно обеспечить с помощью системы давления. Система давления может представлять собой, например, систему давления с пружинной нагрузкой, в которой пружина оказывает практически постоянное давление на резервуар или его подвижную стенку, вызывая сжатие резервуара с практически постоянной скоростью. В другом примере система давления может представлять собой так называемую систему барьерного сжатия, где резервуар располагают в контейнере со сжатым газом, при этом газ оказывает давление, заставляя резервуар складываться или вызывая перемещение подвижной стенки, сжимающей резервуар. При использовании такой системы на выходе жидкости обычно требуется устанавливать клапан для предотвращения утечки.
Средство притяжения ионов может быть выполнено таким образом, чтобы подаваемый на него потенциал являлся промежуточным между потенциалом средства распыления и потенциалом средства создания электрического разряда.
Средство распыления может быть подключено к первому источнику опорного потенциала, средство притяжения ионов может быть подключено к первому источнику опорного потенциала через некоторое сопротивление, а средство создания электрического разряда может быть подключено к второму отдельному источнику опорного потенциала. Второй опорный потенциал может быть отрицательным по отношению к первому опорному потенциалу.
В качестве примера реализации распределительное устройство может содержать средство подачи напряжения на средство электродинамического распыления и средство создания электрического разряда в виде электромагнитного высоковольтного усилителя, производимого, например, компаниями Brandenburg или Start Spellman, или в виде пьезоэлектрического источника высокого напряжения, описанного, например, в патентной заявке WО 94/12285.
Согласно примеру реализации настоящего изобретения распределительное устройство может содержать управляющее средство, которое обеспечивает подачу жидкости в средство распыления перед приведением в действие средства распыления и задержку получения ионов из средства создания электрического разряда в течение предварительно заданного времени до тех пор, пока средство распыления не создаст облака заряженного распыленного материала.
В зависимости от конкретно применяемой жидкости, скорости потока и приложенного поля жидкость может затвердевать или образовывать гель, либо начинать отверждаться или образовывать гель до или после распыления, либо оставаться в жидком состоянии. Если жидкость отверждается или образует гель до распыления, то в результате получается одинарная нить или множество нитей короткой длины (фибриллы). Если устройство не предназначено для использования в качестве ингалятора, то термин "распыление" следует понимать более широко, включая образование нитей, а также фибрилл и указанных гелеобразных или жидких капель. Если устройство является ингалятором, то распыление может приводить к получению жидких, твердых или гелеобразных капель или фибрилл.
В настоящем изобретении предложен также ингалятор в соответствии с первым или вторым аспектами настоящего изобретения.
Кроме того, настоящее изобретение обеспечивает способ ввода медикамента в респираторную систему живых организмов, в частности, млекопитающих или птиц с использованием устройства, соответствующего первому или второму аспектам настоящего изобретения.
Кроме этого, в соответствии с первым и вторым аспектами настоящего изобретения предлагается распределительное устройство или ингалятор, осуществляющие подачу вещества, оказывающего воздействие на систему обоняния, в частности вещества, подавляющего или стимулирующего обоняние, например ароматизатора или отдушки.
В настоящем изобретении в соответствии с его первым и вторым аспектами предлагается также распределительное устройство, приспособленное для подачи вещества, отпугивающего или привлекающего насекомых, биоцида, инсектицида, пестицида или иного продукта, распространяемого в воздухе.
Ниже в качестве примеров приведено описание вариантов реализации настоящего изобретения со ссылками на прилагаемые фигуры, на которых представлены:
Фиг. 1 - схематическое изображение человека, использующего в качестве ингалятора вариант распределительного устройства согласно настоящему изобретению,
Фиг. 2 - схематическое изображение частичного разреза одного из примеров исполнения распределительного устройства согласно настоящему изобретению с указанием функциональных компонентов,
Фиг. 3а и Фиг.3b - схемы получения заряженного распыленного материала и его последующего разряжения при использовании распределительного устройства согласно настоящему изобретению,
Фиг. 4 - схематическое изображение частичного разреза, аналогичного Фиг. 2, для другого примера исполнения распределительного устройства согласно настоящему изобретению,
Фиг.5 - частичный разрез части распределительного устройства, показанного на Фиг.4, иллюстрирующий принцип функционирования устройства,
Фиг.6а - схематическое изображение частичного разреза, аналогичного Фиг. 2, для другого примера исполнения распределительного устройства согласно настоящему изобретению,
Фиг.6b - схема функционирования части распределительного устройства, показанного на Фиг.6а,
Фиг. 7 - схематическое изображение частичного разреза, аналогичного Фиг. 6а, для другого примера исполнения распределительного устройства согласно настоящему изобретению,
Фиг.8-11 - схематические изображения различных форм распылителей, пригодных для использования в распределительном устройстве согласно настоящему изобретению,
Фиг.12 - возможная конфигурация и схема расположение распылителя, а также разрядного и дополнительного электродов, пригодные для использования в распределительном устройстве согласно настоящему изобретению,
Фиг. 13 - другой вариант возможной конфигурации распылителя, а также разрядного и дополнительного электродов, пригодной для использования в распределительном устройстве согласно настоящему изобретению, и
Фиг. 14 - схема, аналогичная Фиг.3а, для другой модификации устройства согласно настоящему изобретению.
Распределительное устройство 1 согласно настоящему изобретению, схематично показанное на Фиг.1, предназначено главным образом для применения в качестве карманного, ручного ингалятора, который вручную приводится в действие пользователем 2 для обеспечения, например, ввода медикамента, в частности лекарства, в верхний дыхательный тракт или в легкие, в частности для ввода бронходилятора, например сальбутамола или альбутерола, или стероидов, в частности, бузеноида, для лечения, например, астмы, эмфиземы или бронхита.
Распределительное устройство 1 содержит корпус из электроизоляционного материала, в частности из пластмассы. Ингалятор имеет выходную часть 4, через которую капли жидкости, подлежащей вдыханию, поступают к пользователю. Выходная часть 4 может соединяться с маской 5, которая закрывает нос и рот пользователя, как показано на Фиг.1, чтобы обеспечить как оральную, так и назальную ингаляцию, или может, например, соединяться с выходной трубкой, которую можно вставлять в рот, располагать напротив или в непосредственной близости от рта пользователя, если требуется оральная, а не назальная ингаляция, или вставлять в ноздри, располагать напротив или в непосредственной близости от ноздрей пользователя, если требуется только назальная ингаляция.
На Фиг.2 представлен частичный разрез одного из примеров исполнения распределительного устройства согласно настоящему изобретению.
Как показано на Фиг.2, корпус 3 распределительного устройства содержит внутреннюю стенку 6, которая разделяет первую и вторую камеры 3а и 3b корпуса. Первая камера 3а содержит источник 20 напряжения, который может представлять собой, например, либо обычную батарею или обычный электромагнитный умножитель высокого напряжения, производимый, например, компанией Brandenburg, Astec Europe, of High Street, Wollaston, Stourbridge, West Midlands DY8 4PG, UK, или Отделением 1 Start Spellman, Broomers Park, Broomers Hill Lane, Pulborough, West Success RH20 2RY, UK, либо пьезоэлектрический высоковольтный источник, описанный, например, в патентной заявке WO 95/32807. Источник 20 напряжения подключен к генератору напряжения и к схеме 21 управления, которая служит для отвода от источника напряжения различных напряжений, которые требуются распределительным устройством, как описано ниже. Для задания точной величины и длительности воздействия различных напряжений, как описано ниже, возможно использование микропроцессора или аналогичной системы управления, однако на практике может оказаться достаточным применение относительно простой системы управления, в которой используются один или несколько резистивно-емкостных интегрирующих цепей и/или делителей напряжения для соответствующего сглаживания линейных изменений напряжения. Разумеется, могут быть использованы и другие известные схемы, обеспечивающие линейные изменения напряжения.
Резервуар 30 с жидкостью, подлежащей распределению, соединен посредством электрически изолированной питающей трубы 31 с камерой 32. Труба должна быть выполнена из изоляционного материала, который не сохраняет заряд в течение какого-либо существенного интервала времени. Пригодным материалом является, например, полиацетил или Derlin (торговая марка). Резервуар может либо представлять собой складной резервуар, в частности жидкость может находиться в эластичном складном мешке, либо содержать внутреннюю стенку, способную перемещаться вместе с жидкостью, чтобы исключить или по меньшей мере уменьшить контакт воздуха с жидкостью. Жидкость может поступать в камеру 32 из резервуара 30, например, под действием силы тяжести. В альтернативном варианте исполнения камера 32 может содержать насос, в частности электрогидродинамический насос, описанный в ЕР-О-А-0029301, или электроосмотический насос, описанный со ссылками на Фиг.6 и 7 в WO 94/12285, или любой другой пригодный тип электрического насоса, работающий от управляющей схемы 30, для обеспечения стабильного потока жидкости из камеры 32.
Камера 32 соединена с трубой 33 подачи жидкости, которая проходит из первой камеры 3а через стенку 6 во вторую камеру 3b распределительного устройства.
На конце питающей трубы 33 установлен распылитель 40. В данном примере распылитель снабжен электропроводящим стержнем 41 с наконечником 41а, который проходит в осевом направлении по трубе 33 подачи жидкости таким образом, что наконечник 41а примыкает к выходному отверстию питающей трубы 33. Электропроводящий стержень может иметь изоляционное покрытие или трубчатую изоляцию, при этом открытым остается только наконечник 41а.
Разрядный электрод 50 смонтирован на стенке 6 так, чтобы он проходил во вторую камеру 3b и находился на некотором расстоянии от распылителя 40 в направлении, по существу поперечном основному направлению выхода жидкости из питающей трубы 33. Как показано ниже, разрядный электрод 50 обеспечивает образование одной или нескольких точек разряда или линии разряда, которые расположены на некотором расстоянии от распылителя в радиальном направлении от питающей трубы 33, но примерно в той же самой зоне, что и распылитель в осевом направлении от питающей трубы 33. Точки разряда могут быть расположены таким образом, чтобы совпадать по направлению с распылителем или находиться под некоторым углом к распылителю.
Дополнительный электрод 60 расположен таким образом, что является отделенным от распылителя 40 разрядным электродом 50. В конструкции, показанной на Фиг.2, разрядный электрод 50 и дополнительный электрод 60 расположены концентрично по отношению к распылителю таким образом, что разрядный электрод 50 окружает распылитель 40 и в свою очередь окружен дополнительным электродом 60. Дополнительный электрод может доходить до выходного отверстия 4 корпуса.
Дополнительный электрод 60 содержит перфорированный электропроводящий или полупроводниковый остов, который может предпочтительно образовывать внутреннюю стенку второй камеры 3b, ограничивающую камеру распыления или зону 3с устройства. Так, например, дополнительный электрод 60 может содержать трубу или проволочную сетку с ячейками. Стенка 7 второй камеры 3b содержит одно или несколько отверстий 8, пропускающих воздух во вторую камеру 3b. Отверстия могут быть расположены симметрично вокруг распылителя, чтобы создавать симметричный поток воздуха.
Распылитель 40, разрядный электрод 50 и дополнительный электрод 60 подключены к соответствующим выводам 22, 23 и 24 генератора напряжения и схемы 21 управления, которые обеспечивают подачу соответствующих напряжений таким образом, что напряжение, приложенное к дополнительному электроду 60, имеет промежуточное значение между напряжениями, приложенными к распылителю 40 и разрядному электроду 50. В данном примере схема 21 обеспечивает подачу отрицательного напряжения на распылитель 40 и положительного напряжения - на разрядный электрод 50 и корпус или заземляющий потенциал дополнительного электрода 60. Достоинством дополнительного электрода 60 является также то, что он экранирует камеру 3с распыления от наружных электромагнитных полей, поэтому электрические поля внутри устройства не оказывают вредного воздействия, например, когда пользователь держит устройство в руке.
Источник 20 напряжения подключается к генератору напряжения и схеме 21 управления посредством выключателя SW1, которым управляет пользователь и который может представлять собой, например, обычный рычажный или нажимной кнопочный выключатель.
Если требуется регулировать подачу жидкости из резервуара в камеру 32, то питающую трубу 31, которая выходит из резервуара 30, можно присоединить к камере 32 через клапан 34. Дополнительный клапан 35 можно установить на питающей трубе 33, соединенной с распылителем 40, с целью уменьшения потери жидкости (указанная потеря может происходить вследствие испарения, если распыляемая жидкость является летучей) во время отсутствия распыления.
На схеме, показанной на Фиг.2, клапаны 34 и 35 являются электрически управляемыми клапанами, например соленоидными или пьезоэлектрическими клапанами, которыми управляет схема 21 управления. Однако можно использовать простые одноходовые механические клапаны и, как будет показано ниже, другие механические клапаны.
Для использования устройства, показанного на Фиг.2, в качестве ингалятора пользователь надевает маску на свой нос и рот, берет в руку корпус 3 распределительного устройства, как показано на Фиг.1, включает пальцем выключатель SW1 и производит вдыхание. Если предпочтительным является устройство, предназначенное только для оральной или только для назальной ингаляции, то пользователь может помещать выходную часть устройства непосредственно в рот или в ноздри или располагать ее напротив или в непосредственной близости от рта или ноздрей. При включении выключатель SW1 соединяет источник 20 напряжения с генератором напряжения и схемой 21 управления, которая подает сигнал напряжения, открывающий клапан 34 и обеспечивающий подачу жидкости в распылитель 40 через камеру 32 и питающую трубу 33. Если, как описано выше, жидкость необходимо накачивать из камеры 32, то схема 21 управления подает соответствующие сигналы напряжения для включения насоса и подачи жидкости в питающую трубу 33. Одновременно или с некоторой задержкой генератор напряжения и схема 21 управления подают отрицательное и положительное напряжение на линии 22 и 23 электропитания и подключают дополнительный электрод 60, в данном примере, к заземлению.
Вначале, как схематически показано на Фиг.3а, электрическое поле в зоне распылителя 40 вызывает распыление жидкости, поступающей в распылитель, с образованием спрея или струи 42 заряженных капель. При вдыхании пользователем воздух увлекается через отверстия 8 во второй камере 3b и через перфорацию дополнительного электрода 60 в камеру распыления, ограниченную дополнительным электродом 60. Это экстенсивное прохождение воздуха через перфорированный электрод 60 подавляет или уменьшает столкновения заряженных капель жидкости или других распыленных продуктов с электродом 60. Напряжение, приложенное к разрядному электроду 50, вследствие коронного разряда вызывает ионизацию молекул воздуха или иного газа во второй камере 3b с образованием ионов, которые имеют заряд противоположного знака по отношению к заряду капель жидкости. На Фиг.3а штрих-пунктирными линиями схематично показано, что ионы воздуха или газа, имеющие заряд противоположного знака, вначале отталкиваются от капель 42 жидкости и притягиваются к более отрицательно заряженному (в данном случае заземленному) дополнительному электроду 60. Однако, как показано на Фиг.3b, пространственный заряд, который образуют распыленные капли 43 жидкости, в конечном счете становится достаточным, чтобы отклонять ионы от их нормальной траектории к распыленным каплям 43 жидкости, что вызывает по меньшей мере частичное разряжение заряженных капель жидкости молекулами воздуха или газа, которые образуются разрядным электродом 50 и имеют заряд противоположного знака, поэтому жидкие капли, вдыхаемые пользователем, являются по меньшей мере частично разряженными.
Применение дополнительного электрода 60, расположенного на некотором расстоянии от распылителя 40 и разрядного электрода 50, позволяет устанавливать разрядный электрод 50 в относительной близости от распылителя 40 и предотвращать отрицательное влияние газообразных ионов, создаваемых разрядным электродом, на процесс распыления. Обычно расстояние между разрядным электродом и распылителем примерно в два раза превышает расстояние между разрядным электродом и дополнительным электродом 60. На практике реальные относительные расстояния выбирают в сочетании с относительными напряжениями, которые подают на электроды 50 и 60 и распылитель 40 для того, чтобы обеспечить отклонение газообразных ионов к дополнительному электроду 60 до образования достаточного облака заряженных капель жидкости и обеспечить их эффективный разряд. Обычно разрядный электрод может находиться на расстоянии 6-12 мм от распылителя. Это позволяет выполнить устройство особенно компактным, поскольку распылитель и разрядная система могут иметь, например, высоту около 40 мм и диаметр около 30 мм, что делает его вполне пригодным для ручного применения и для транспортировки в дамской сумочке или в кармане пользователя.
Были проведены опыты с распылением жидкого состава из 20% по объему полиэтиленгликоля и 80% по объему этанола с содержанием 2% по массе на объем сальбутомола с использованием распылителя 40, в который поток жидкости подавали со скоростью 1,33 мкл/с (микролитры в секунду) и который имел напряжение -2,3 кВ, а также четырех разрядных электродов 50, которые имели напряжение +2 кВ и были расположены с интервалом 90o по окружности диаметром 15 мм с центром в распылителе 40, и заземленного цилиндрического перфорированного электрода 60 с диаметром 25 мм, который был концентрически расположен вокруг распылителя. Капли жидкости, поступающие из выходной части 4 устройства, практически не имели заряда, а к.п.д. устройства превышал 97% (процентное отношение массы препарата, подаваемого в распылитель, к массе фактически поступающей в выходную часть 4 устройства).
Заряженные капли жидкости, которые получают способом электрогидродинамического распыления, имеют отношение заряда к массе, которое приблизительно соответствует критерию Рэлея для устойчивости заряженной капли, а именно:
,
где r - радиус капли в метрах, ε - относительная диэлектрическая проницаемость, γ - поверхностное натяжение жидкости и q - заряд капли.
В соответствии с этим, изменяя напряжение, которое подается на распылитель, можно регулировать заряд и, следовательно, радиус капли жидкости.
Разрядный электрод может обеспечивать полный или частичный электрический разряд заряженных капель жидкости за счет регулирования напряжения на разрядном электроде в соответствии с напряжением на распылителе и удельным сопротивлением, а также скоростью потока распыляемой жидкости таким образом, чтобы количество ионизируемых молекул воздуха, создаваемых разрядным электродом, было достаточным для полного или частичного разряда распыляемого электрода.
На Фиг. 4 показано изображение частичного разреза, аналогичного Фиг.2, для другого примера исполнения распределительного устройства согласно настоящему изобретению.
Распределительное устройство, показанное на Фиг.4, содержит источник 20 напряжения, генератор напряжения и схему 21 управления, распылитель 40, разрядный электрод 50 и дополнительный электрод 60, которые имеют такую же конструкцию и так же функционируют, как и соответствующие компоненты, описанные со ссылкой на Фиг.2, когда пользователь управляет выключателем SW1, как рассмотрено выше.
Распределительное устройство, показанное на Фиг.4, отличается от показанного на Фиг.2 способом подачи распределяемой жидкости в распылитель 40. В конструкции, показанной на Фиг.4, распыляемая жидкость находится в складном резервуаре 45, который может быть выполнен в виде эластичного мешка или иметь конструкцию сильфонного типа. Складной резервуар 45 содержит выходную трубу 46, герметично соединенную с входной трубой 56 насосной камеры 32а, которая может быть выполнена, например, способом литья, как одно целое с питающей трубой 33, подающей жидкость в распылитель 40.
Эластичная мембрана 57 герметично закрывает отверстие в верхней части насосной камеры 32а. Периферия эластичной мембраны 57, как показано на схеме, закреплена между двойными фланцами 55а и 55b, ограничивающими отверстие. Кольцевые или аналогичные уплотнения 58 могут использоваться для обеспечения герметичности соединения. В альтернативном варианте исполнения, если насосную камеру 32а изготавливают из пластмассы, эластичную мембрану можно установить в процессе литья.
Эластичная мембрана изгибается под действием управляющего элемента 59, когда напряжение, прикладываемое схемой 21 управления к элементу 59, управляющему мембраной, достигает предварительно заданного значения. Элемент 59, управляющий мембраной, может представлять собой, например, пьезоэлектрический элемент в виде керамического диска на металлической пластине, выпускаемый, в частности, компанией Morgan Matroc Ltd., of Bewdley Road, Stourport-on-Severn, Worcestershire DY13 7QR, UK. Кроме того, могут быть использованы другие средства, вызывающие изгиб мембраны 57, например поршневая система или рычажная система с магнитным или электромагнитным управлением.
Как показано на Фиг.4, электропроводящий стержень 41 установлен вдоль центральной оси распылителя 40 и перемещается под действием поддерживающего рычага 61, который шарнирно прикреплен одним концом к опорному кронштейну 62, установленному на внутренней стенке насосной камеры 32а. Другой конец поддерживающего рычага 61 прикреплен к клапану 35а, закрывающему выпускную трубу 46 эластичного резервуара 45. Поддерживающий рычаг 61, прикрепленный к опорному кронштейну 62, опирается на стойку 63, которая в свою очередь смонтирована на одном конце пьезоэлектрического элемента 64, в то время как его другой конец неподвижно прикреплен к основной стенке насосной камеры 32а. В данном случае пьезоэлектрический элемент 64 обычно содержит тонкое и эластичное резистивное покрытие для изоляции от жидкости, находящейся в насосной камере. Пьезоэлектрический элемент 64 предпочтительно содержит пьезоэлектрическую биморфную структуру, образованную множеством керамических слоев, которые обеспечивают более высокую степень перемещения для данного приложенного напряжения, чем одинарный пьезоэлектрический керамический слой. Такие пьезоэлектрические биморфные элементы выпускаются компанией Morgan Matroc.
Перед применением распределительного устройства, показанного на Фиг.4, на пьезоэлектрические элементы 59 и 64 напряжение не подается. В этом состоянии, как показано на Фиг.5, свободный конец 41а электропроводящего стержня 41 упирается в сужающуюся часть изоляционной питающей трубы 33, образуя головку клапана, закрывающего выходное отверстие 33а изоляционной питающей трубы для предотвращения потери жидкости за счет испарения. Головка 35а клапана открывает выходное отверстие 46 эластичного резервуара 45, обеспечивая заполнение жидкостью насосной камеры 32а.
Когда пользователь включает выключатель SW1 и напряжение, поступающее на схему управления, достигает необходимой величины, пьезоэлектрический элемент 64 изгибается или поворачивается, поднимая стержень 41 и закрывая головкой клапана 35а выходную трубу 46 резервуара 45, при этом свободный конец стержня 41 отводится от выходного отверстия 33а питающей трубы 33 и устройство переводится в состояние, показанное на Фиг.4. Когда напряжение на пьезоэлектрическом элементе 59 достигает заданного значения, пьезоэлектрический элемент 59 изгибает мембрану 57 вниз, как показано на Фиг.4, что вызывает течение потока жидкости с постоянной скоростью из насосной камеры 32а к выходному отверстию питающей трубы 33. Генератор напряжения и схема 21 управления подают напряжение на распылитель 40, разрядный электрод 50 и дополнительный электрод 60 таким же образом, как описано со ссылкой на Фиг.2, 3а и 3b, что приводит к образованию заряженных капель, которые затем разряжаются разрядным электродом 50 и под действием вдыхания пользователя проходят через выходную часть 4 устройства в верхнюю респираторную систему пользователя. Как указано выше, схема управления может представлять собой микропроцессор или резистивно-емкостную (RC) управляющую цепь.
На Фиг.6а показан вид частичного разреза, аналогичного Фиг.2 и 4, части другого примера исполнения распределительного устройства согласно настоящему изобретению.
В конструкции, показанной на Фиг.6а, распыляемая жидкость содержится в шприце 47, который имеет выходную капиллярную трубку 47а, соединенную с направляющей воронкой 48 для подачи жидкости в питающую трубу 33, которая в данном примере прикреплена к стенке 6 или выполнена как единое целое с указанной стенкой, отделяющей первую камеру 3а от второй камеры 3b.
Корпус шприца 47 прикреплен к гайке 49, в которой выполнено вентиляционное отверстие 49а. На фигуре не показано, однако, гайка в свою очередь прикреплена обычным образом к стенке верхней или первой камеры 3а. Поршень 47b шприца перемещается резьбовым стержнем 70, который проходит через гайку 49 и взаимодействует с ней.
Другой конец резьбового стержня 70 присоединяется обычной нереверсивной муфтой 71 к поворотной оси 72, прикрепленной к внутренней стенке 9 корпуса, которая отделяет источник 20 напряжения и схему 21 управления от остальной части устройства. К оси 72 прикреплен один конец плоской спиральной пружины 73, другой конец которой прикреплен к внутренней поверхности корпуса. К оси 72 прикреплен также рычаг 74, который выходит из нее. Свободный конец рычага проходит через щель 75, выполненную в корпусе, таким образом, что свободный конец 74а рычага 74 является доступным для пользователя. Рычаг 74 может перемещаться в пределах щели 75 для того, чтобы пользователь мог наматывать пружину 73, как будет описано ниже.
Криволинейная поверхность 80 удерживает конец 41b стержня 41 на опоре 81, противодействуя смещающему действию пружины 82 таким образом, чтобы сместить другой конец 41а стержня 41 в позицию, закрывающую выходное отверстие 33а трубы 33 подачи жидкости.
Криволинейная поверхность 80 выполнена на стержне 83, который проходит от наружной поворотной втулки 85 через щель в корпусе 3.
Участок 3с корпуса, образующий часть боковых стенок первой камеры 3а, имеет выточку по отношению к участку 3d, образующему боковые стенки корпуса второй камеры 3b, а также имеет в нижней части радиальный наружный фланец 3е, снабженный выступом 3f, который сопрягается с буртиком втулки 85, проходящим в осевом направлении.
Верхний конец втулки 85 удерживается на месте отдельным колпаком 86, который образует верхнюю часть верхней камеры и имеет выточку 86а для сопряжения с проходящим в осевом направлении круговым выступом втулки. Колпак может быть прикреплен к части корпуса 3с, например, с помощью клея.
Ниже приведено описание функционирования устройства, показанного на Фиг. 6а, с помощью Фиг.6b, где весьма схематично представлено поперечное сечение устройства с Фиг.6а по оси VI-VI. Для упрощения на Фиг.6b опущены все компоненты устройства, кроме спиральной пружины 73, оси 72, к которой прикреплен один конец пружины 73, рычага 74 с щелью 75 и стопора 76. Вначале пользователь запускает устройство поворотом рычага 74 в его щели 75 в направлении стрелки А на Фиг.6b, преодолевая усилие смещения спиральной пружины 73, т.е. наматывая спиральную пружину. Нереверсивная муфта 71 препятствует вращению поршневого штока 70 при наматывании пружины. Стопор 76 установлен в щели 75 для зацепления рычага, когда рычаг доходит до стопора. Так, например, стопор 76 может содержать подпружиненную собачку, которая защелкивает рычаг, когда он проходит над стопором. После того как пружина будет намотана, пользователь поворачивает втулку 85, заставляя криволинейную поверхность 80 перемещаться относительно конца 41b стержня 41, что вызывает перемещение стержня 41 вверх, как показано на Фиг.6а, под действием пружины 82, чтобы открыть выходное отверстие 33а трубы 33, подающей жидкость. В воронке 48 выполнено отверстие для перемещения стержня 41.
Включение выключателя SW1, установленного в верхней части колпака 86 корпуса, приводит к тому, что схема управления подает необходимые напряжения на электроды 41, 50 и 60, как описано выше, затем пользователь нажимает кнопку (не показана) для отсоединения защелки 76 от рычага 74, что позволяет спиральной пружине 73 закрутить резьбовую ось поршневого штока 70 на заданный угол с заданной скоростью, при этом взаимодействие поршневого штока 70 и гайки 49 заставляет поршень 49 перемещаться в шприце 47 таким образом, что определенное количество жидкости поступает с постоянной скоростью из шприца в трубу 33 подачи жидкости.
Вентиляционное отверстие 49а в гайке 49 обеспечивает вход воздуха в шприц для перемещения поршня 47b.
Жидкость, выходящая из выходного отверстия 33а питающей трубы 33, тонко измельчается или распыляется электрическим полем около распылителя 40, и после образования достаточного пространственного заряда заряд полученных капель электрически разряжается ионами, создаваемыми разрядным электродом 50, как описано выше, при этом образуется облако или среда из разряженных капель, которые может затем вдыхать пользователь.
Рычаг 74 может быть механически и/или электрически соединен с выключателем SW1, таким образом, нажатие выключателя SW1 также приводит к отпусканию рычага и позволяет пружине 73 перемещать поршень, при этом исключается потребность в отдельной кнопке.
После того как определенная доза жидкости поступит из выходного отверстия 33а питающей трубы 33, пользователь поворачивает втулку 85 для возвращения стержня 41 в позицию закрывания выходного отверстия 33а трубы 33 подачи жидкости.
Описанные выше действия повторяются каждый раз, когда пользователь желает воспользоваться устройством, и при каждом пользовании поршень 47b перемещается по шприцу, подавая очередную отмеренную дозу в питающую трубу 33.
Следует понимать, что альтернативные способы запуска спиральной пружины или перемещения поршня, вызывающие подачу отмеренной дозы в питающую трубу 33, также могут использоваться.
На Фиг. 7 показано изображение частичного разреза, аналогичного Фиг.6а, для другого примера исполнения устройства согласно настоящему изобретению.
Устройство, представленное на Фиг.7, идентично по функционированию устройству на Фиг.6а за исключением способа подачи жидкости в питающую трубу. В устройстве, показанном на Фиг. 7, шприц 47 содержит поршень 47b, который может совершать возвратно-поступательные движения. Свободный конец поршневого штока 70а прикреплен к опорной плате 77, которую подпружиненная защелка 78 удерживает в первой позиции от смещения пружиной 73а. Защелка 78 прикреплена осью к корпусу 3 и содержит часть 78а, которая выходит через щель в корпусе 3 и образует управляемый пользователем выключатель. После поворота вращающейся втулки 85 с целью открывания выходного отверстия 33а и включения выключателя SW1 пользователь нажимает вниз на часть 78а защелки 78. Защелка 78 поворачивается вокруг оси, поднимаясь за кромку опорной платы 77, освобождая при этом плату и позволяя ей перемещаться вниз под действием пружины 73а до упора 79. При этом поршень выдает отмеренную дозу жидкости через выходное отверстие 33а, где жидкость распыляется электрогидродинамическим способом, как описано выше. Фактический объем выдаваемой дозы определяет положение упора 79.
Упор 79 может скользить по направляющей 79а, выполненной в стенке корпуса 3. Для запуска устройства пользователь берет свободный конец 79b упора 79 и перемещает его вверх по направляющей 79а, вызывая при этом перемещение вверх опорной платы, как показано на Фиг.7, что заставляет поворачиваться вверх защелку 78, преодолевающую действие смещающей ее пружины, при этом опорная плата 77 удерживается остальной частью защелки 78, как показано на Фиг. 7. Во время этого возвратного движения жидкость в шприце пополняется за счет подачи через одноходовой клапан (не показан) из складного резервуара 45, аналогичного представленному на Фиг.4.
Следует понимать, что любая пригодная форма смещающего и запорного механизма может быть использована для управления движением поршня в устройстве, показанном на Фиг.7. Более того, устройство, показанное на Фиг.6а, можно видоизменить для обеспечения возвратно-поступательного движения поршня путем удаления нереверсивной муфты и установки складного резервуара 45.
Следует понимать, что другие системы механических рычагов тоже можно использовать для управления открыванием клапана подачи жидкости, а также наматывания и отпускания пружинного механизма для поворота поршневого штока. Кроме того, можно использовать рычажную систему с магнитным или электростатическим соединением.
Комбинацию систем с электрическим и механическим управлением можно использовать, например, таким образом, чтобы механический выпускной клапан, аналогичный показанному на Фиг.6а и 7, использовался в сочетании с электрическим выпускным клапаном, или в альтернативном случае электрическую систему накачивания можно использовать с механическим выпускным клапаном.
В устройствах, показанных на Фиг. 2, 4, 6а и 7, распылитель содержит стержень 41, который проходит через трубу 33 подачи жидкости и взаимодействует с трубой подачи жидкости, образуя клапан, закрывающий отверстие 33а трубы подачи жидкости, когда подача жидкости из указанной трубы не требуется.
Конец 41а стержня 41 и отверстие 33а трубы 33 подачи жидкости можно выполнить таким образом, чтобы обеспечить герметичность клапана в закрытом состоянии. Так, например, как показано на Фиг.8, стержень 41 может иметь конический, т.е. заостренный или точечный, конец 41а, а отверстие 33а трубы подачи жидкости может быть выполнено в форме усеченного конуса, сужающегося наружу, поэтому при закрытом клапане конический конец 41а входит в выходное отверстие трубы подачи жидкости.
На Фиг.9 показана еще одна альтернативная конструкция, в которой стержень 41 снабжен радиальным фланцем 41с. При закрытии клапана этот фланец упирается в сопряженную поверхность 33с выходного отверстия трубы подачи жидкости.
На Фиг. 10 показана еще одна конструкция, которую можно использовать в устройствах, представленных на Фиг.2, 6а и 7, и которая отличается тем, что стержень 41 имеет коническую клапанную головку 41d, которая сопрягается с седлом 33d, образованным отверстием 33а трубы 33 подачи жидкости. При такой конструкции стержень 41 поднимают, чтобы закрыть клапан, и опускают, чтобы открыть клапан, при этом требуется реверсивное функционирование криволинейной поверхности 80 со смещающей пружиной 82, показанных на Фиг.6а и 7.
В конструкциях, описанных выше, точечный распылитель содержит цилиндрический стержень 41. Однако могут быть использованы и другие формы распылителей, как описано, например, в патентных заявках WO 95/26235, WO 95/26234 или WO 95/32807. В качестве примера распылитель может быть выполнен в виде кольца, состоящего из отдельных точечных распылителей, каждый из которых аналогичен показанному на Фиг.1, как описано со ссылкой на Фиг.5 в патентной заявке WO 95/32807. Другая возможная конструкция распылителя 40, схематически представленная на Фиг. 11, содержит не точку или последовательность точек распыления, а путем замены стержня 41, описанного выше, плоскостным элементом 410 образует распылитель, нижний конец которого 410а имеет форму лезвия ножа и вдоль которого при функционировании формируются многочисленные струи. Еще один вариант кругового распылителя может быть реализован путем замены стержня 41 на полый цилиндр.
Если распылитель имеет круговую симметрию, например, в тех случаях, когда распылитель содержит стержень или цилиндр, то один или несколько разрядных электродов и дополнительный электрод предпочтительно должны иметь круговую симметрию и концентричное расположение по отношению к распылителю. Однако, если распылитель имеет линейную кромку, как показано на Фиг.11, то разрядный электрод может аналогичным образом иметь две удлиненные пластины 50а, как показано на Фиг.12, а дополнительные электроды могут содержать два перфорированных плоских элемента 60а, расположенных с обеих сторон от распылителя для того, чтобы обеспечить при функционировании симметричность генерируемых электрических полей относительно распылителя.
Как описано выше, разрядный электрод может представлять собой одинарную разрядную точку или ряд дискретных разрядных точек, которые могут быть образованы, например, отдельными разрядными иглами или разрядным проводом 50b, прикрепляемым электропроводящими держателями 50с, как схематично показано на Фиг.13.
В описанных выше устройствах жидкость подают в распылитель под действием сил тяжести или с помощью механизма накачивания, в частности эластичной мембраны или шприца. Однако, как указано выше, могут использоваться и другие накачивающие механизмы, например электрогидродинамический насос, в частности, описанный в патенте ЕР-А-0029301, или электроосмотический насос, описанный в патентной заявке WO 94/12285 со ссылками на Фиг.6 и 7, или другие формы насосов, которые позволяют подавать отмеренную дозу.
В тех вариантах исполнения, где резервуар является складным или имеет подвижную стенку, накачивание можно обеспечить с помощью системы давления. Система давления может быть, например, подпружиненной системой давления, в которой пружина оказывает практически постоянное давление на резервуар или его подвижную стенку, заставляя резервуар сжиматься с практически постоянной скоростью. В другом примере система давления может представлять собой так называемую систему барьерного сжатия, где резервуар располагают в контейнере со сжатым газом, при этом газ оказывает давление, заставляя резервуар складываться или вызывая перемещение подвижной стенки, сжимающей резервуар. При использовании такой системы на выходе жидкости обычно требуется устанавливать клапан для предотвращения утечки.
В примерах, описанных выше, дополнительный электрод 60 имеет перфорацию и расположен на некотором расстоянии от внутренней стенки корпуса, чтобы обеспечить прохождение воздуха через дополнительный электрод и уменьшить динамическое воздействие распыленного материала или продукта на дополнительный электрод. Однако можно выполнить дополнительный электрод путем нанесения электропроводящего или полупроводникового покрытия на внутреннюю стенку корпуса и обеспечить уменьшение динамического воздействия распыленного продукта на дополнительный электрод за счет потока воздуха. При такой конструкции по меньшей мере основная часть внутренней стенки корпуса может иметь покрытие и быть заземленной, что обеспечит особенно эффективное электромагнитное экранирование, однако при этом возрастает вероятность осаждения распыленного продукта на дополнительный электрод и тем самым снижается эффективность подачи распыленного продукта.
Дозу, которая подается устройством согласно изобретению, можно регулировать. Так, например, в устройствах, показанных на Фиг.2 и 4, относительные периоды времени открывания клапанов 34 и 35 на Фиг.2 и 35а и 41а на Фиг.4 можно использовать для регулирования количества жидкости, подаваемой к распылителю. Это можно обеспечить, например, путем регулирования скорости возрастания соответствующих напряжений до значений, необходимых для приведения в действие клапанов, за счет соответствующей настройки схемы управления. Такую настройку можно провести в заводских условиях с помощью соответствующего согласования параметров резисторов и конденсаторов в цепи управления напряжением или провести силами фармацевта или конечного пользователя при обеспечении переключающим средством для включения или выключения дополнительных резисторов и конденсаторов с целью регулировки скорости подачи напряжения.
В устройстве, показанном на Фиг.6а и 6b, величину наматывания или разматывания пружины и соответственно величину перемещения штока в цилиндре шприца можно выбрать путем определения длины круговой щели 75 и/или местоположения стопора 76. Местоположение стопора 76 может быть выбрано фармацевтом или врачом, чтобы приспособить устройство к конкретным требованиям для конкретного пациента, или может быть выбрано самим пациентом, чтобы обеспечить выбор требуемого количества доз. Так, например, щель 75 может иметь ряд различных дискретных позиций, в которые можно устанавливать стопор 76, при этом каждая позиция идентифицируется шкалой на корпусе, которая указывает соответствующую кратность основной дозы. Если местоположения стопора 76 и, следовательно, дозу выбирает фармацевт или врач, то стопор может быть выполнен таким образом, чтобы он фиксировался в определенной позиции при установке в щель и имел, например, цветовой код для облегчения идентификации величины дозы, на которую настроено устройство.
В устройстве, показанном на Фиг.7, величину подаваемой дозы можно регулировать, например, путем настройки на заводе длины направляющей 79а или посредством установки на направляющей стопора, аналогичного стопору 76а на Фиг.6b, который можно располагать, как описано выше.
Возможность регулирования дозы жидкости, подаваемой в распылитель, позволяет приспособить устройство к различным требованиям пациентов. Так, например, устройство можно приспособить для применения взрослым или ребенком, а также для использования различных лекарственных препаратов, для которых могут потребоваться разные дозы жидкости.
В примерах, описанных выше, величина напряжения, подаваемого на дополнительный электрод 60, является промежуточной между напряжениями на распылителе 40 и разрядном электроде 50. Если один из трех электродов заземлен, то для такой системы требуется два опорных напряжения. На Фиг.14 показана модифицированная схема, которую можно использовать для любого из устройств, описанных выше. На схеме, представленной на Фиг.14, один или несколько разрядных электродов 50 подключены к потенциалу HV, который является отрицательным относительно потенциала, приложенного к распылителю 40. В указанном примере распылитель 40 заземлен (потенциал заземления), а дополнительный электрод 60 подключен к заземлению через резистор R. Обычно напряжение на разрядных электродах 50 может составлять около -6 кВ, а сопротивление R - около 600 МОм.
Вначале после подачи отрицательного напряжения HV- ионы, вырабатываемые разрядным электродом 50, мигрируют непосредственно к дополнительному электроду 60. Сам разрядный электрод или сетка 60 разряжается через сопротивление R, создавая разность потенциалов между дополнительным электродом и разрядным электродом 50, снижая тем самым ограничение на образование ионов разрядным электродом 50. Поскольку потенциал дополнительного электрода 60 изменяется, разность потенциалов между распылителем 40 и дополнительным электродом увеличивается, вызывая распыление жидкости, поступающей в распылитель 40.
Система является самоуравновешивающейся, причем потенциал дополнительного электрода 60 регулирует поток ионов из разрядного электрода 50 и, кроме того, пространственный заряд, создаваемый зарядом распыленного материала, выходящего из распылителя, может по мере необходимости увеличивать образование ионов.
Если размеры устройства соответствуют описанным выше, один или несколько разрядных электродов находятся под напряжением -6 кВ, сопротивление R составляет около 600 МОм и ток через дополнительный электрод равен примерно 5 мкА, то потенциал сетки или дополнительного электрода 60 в состоянии равновесия будет составлять приблизительно 3 кВ, что является идеальным.
В схеме, показанной на Фиг.14, отрицательные ионы/электроны используются для разряда положительно заряженного материала, образующегося около распылителя 40. Это обеспечивает быстроту реакции и позволяет системе быстро достигать равновесия. Однако схему, показанную на Фиг.14, можно видоизменить таким образом, чтобы работать с положительными ионами, используя источник положительного напряжения вместо источника отрицательного высокого напряжения HV- и уменьшая величину сопротивления R для компенсации того фактора, что при использовании положительных ионов в качестве средства разряда их образование является косвенным, т. е. определяется не эмиссией электронов разрядным электродом, а лавинным эффектом в направлении указанного электрода.
Обычно жидкости с удельным сопротивлением в диапазоне от 102до 108 Ом•м и вязкостью от 1 до 250 сП можно распылять устройством согласно настоящему изобретению. Жидкость может представлять собой расплав, раствор, суспензию, эмульсию, микросуспензию или микроэмульсию или даже гель при условии, что жидкость может протекать в распылитель с адекватной скоростью потока.
Размер получаемых жидких распыленных капель для данной жидкости зависит от электрического поля, используемого для распыления, и скорости потока. В приведенном выше примере электрическое поле, используемое для распыления, и скорость потока распыляемой жидкости выбирают для получения капель с размером, пригодным для ввода в верхний респираторный тракт. Однако при соответствующем выборе скорости потока и электрического поля для данной жидкости можно получить капли с размером, пригодным для ввода в полость рта и в гортань или в назальные проходы, или даже в малые бронхи легких.
Как указано выше, распределительное устройство согласно изобретению главным образом рассчитано на использование в виде ручного портативного устройства, пригодного для применения в качестве ингалятора для ввода медикамента в респираторную систему. Медикаменты, пригодные для ввода устройством согласно изобретению, включают бронходиляторы или стероиды, как описано выше, и другие препараты для лечения нарушений верхнего дыхательного тракта, в том числе нарушений назальной слизистой оболочки и закупорки, а также нарушений верхнего дыхательного тракта, связанных с сенной лихорадкой.
Специальные медикаменты, применяемые для лечения назальной закупорки, включают оксиметазолин, ксилометазолин, фенилэфрин, пропилгексадрин, нефазолин и тетрагидрозолин, а также их соответствующие соли, в частности гидрохлоридную соль, и их соединения.
Устройство согласно настоящему изобретению может также оказаться пригодным для орального или назального введения препаратов, которые в настоящее время проходят испытания в качестве противомигреневых агентов, в частности триптанов (например, альмотриптан, элетриптан, наратриптан, ризатриптан, суматриптан и зольмитриптан) или СР-12, 288 производства Pfizer и ланепитанта производства Е. Lilley. Устройство согласно изобретению пригодно для применения в качестве карманного ручного ингалятора, например, для экстренного приема медикамента, поскольку его конструкция позволяет близко расположить средство электрического разряда и распылитель, не ухудшая их функционирования, и тем самым обеспечить компактность устройства. Устройство также является дружественным по отношению к пользователю, т.е. простым в эксплуатации, что особенно важно для неопытных и престарелых пользователей, поскольку ввод распыленных капель жидкости регулируется вдыханием пользователя, а не усилием газового разряда, как в обычных аэрозольных системах.
Однако устройство согласно настоящему изобретению может также использоваться для распределения капель других жидкостей, например, в качестве настольного или ручного распределителя для распределения веществ, которые оказывают воздействие на систему обоняния, например веществ, подавляющих или стимулирующих обоняние, в частности ароматизаторов, отдушек, веществ, привлекающих или отпугивающих насекомых, биоцидов или инсектицидов, пестицидов и иных продуктов, распространяющихся в воздухе.
| название | год | авторы | номер документа |
|---|---|---|---|
| ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКИЙ РАСПЫЛИТЕЛЬ И СПОСОБ ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКОГО РАСПЫЛЕНИЯ ПОСРЕДСТВОМ ЕГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ | 2012 |
|
RU2596255C2 |
| УСТРОЙСТВО ДЛЯ УВЛАЖНЕНИЯ ВОЗДУХА | 2011 |
|
RU2483254C1 |
| СПОСОБЫ ИЗМЕРЕНИЯ ДОЗЫ ИОНИЗИРУЮЩЕЙ РАДИАЦИИ, КОТОРОЙ БЫЛ ПОДВЕРГНУТ ТЕРМОЛЮМИНЕСЦЕНТНЫЙ МАТЕРИАЛ, СПОСОБЫ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ТЕРМОЛЮМИНЕСЦЕНТНОГО МАТЕРИАЛА, УСТРОЙСТВО ДЛЯ СЧИТЫВАНИЯ ДОЗЫ РАДИАЦИИ И ДОЗИМЕТР ДЛЯ РЕГИСТРАЦИИ РАДИАЦИИ | 1990 |
|
RU2119177C1 |
| Коллоидный электроракетный двигатель | 2021 |
|
RU2763333C1 |
| ДИСТАНЦИОННОЕ ФТОРИРОВАНИЕ ВОЛОКНИСТЫХ ФИЛЬТРУЮЩИХ ПОЛОТЕН | 2010 |
|
RU2493005C2 |
| ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ | 2007 |
|
RU2453730C2 |
| СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ЗАРЯЖЕННЫХ КАПЕЛЬ ЖИДКОСТИ | 2010 |
|
RU2509610C2 |
| ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКИЙ РАСПЫЛИТЕЛЬ И ТЕРМОВЕНТИЛЯТОР С ТАКИМ РАСПЫЛИТЕЛЕМ | 2008 |
|
RU2401164C2 |
| УСТРОЙСТВО ДЛЯ ХОЛОДНОГО ОПРЕСНЕНИЯ, АКТИВАЦИИ И ОЧИСТКИ ВОДЫ ИЗ ЛЮБОГО ПРИРОДНОГО ИСТОЧНИКА | 2007 |
|
RU2357931C2 |
| Аппарат псевдоожиженного слоя для обработки порошкообразных материалов | 1982 |
|
SU1027841A1 |
Устройство предназначено для распределения распыленного материала, в частности жидких капель, в частности для введения в респираторную систему живых организмов. Распределительное устройство содержит средство распыления для приложения электрического поля к жидкости с тем, чтобы обеспечить распыление жидкости с получением заряженного распыленного материала, средство подачи жидкости к средству распыления, средство создания электрического разряда для получения ионов, обеспечивающих по меньшей мере частичное электрическое разряжение распыленного материала, образованного средством распыления. Также содержит средство притяжения ионов, отделенное от средства распыления средством создания электрического разряда и предназначенное для электрического притяжения ионов, образуемых средством электрического разряда, в направлении от средства распыления до тех пор, пока распыленный материал, образованный средством распыления, не сформирует достаточного пространственного заряда для отклонения ионов к заряженному распыленному материалу, чтобы обеспечить по меньшей мере частичный разряд ионами распыленного материала. Данные признаки позволяют повысить эффективность устройства для распределения распыленного материала. 3 с. и 34 з.п. ф-лы, 16 ил.
| WO 9414543 A1, 07.07.1994 | |||
| US 5115971 А, 26.05.1992 | |||
| US 5490633 А, 13.02.1996 | |||
| ИНГАЛЯТОР | 1990 |
|
RU2008937C1 |
| 0 |
|
SU234842A1 | |
| УСТРОЙСТВО ДЛЯ АЭРОЗОЛЬНОЙ ТЕРАПИИ | 1993 |
|
RU2071789C1 |
