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CN108348698A - 无菌气溶胶雾化装置 - Google Patents

无菌气溶胶雾化装置 Download PDF

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CN108348698A CN201680063988.3A CN201680063988A CN108348698A CN 108348698 A CN108348698 A CN 108348698A CN 201680063988 A CN201680063988 A CN 201680063988A CN 108348698 A CN108348698 A CN 108348698A
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Abstract

本发明公开了一种具有外壳的手持式雾化装置，该外壳具有分配窗口并被布置和配置成容纳声波发生器、联接到声波发生器的电源、各自容纳液体的多个贮存器、和多个喷嘴，每个喷嘴被布置和配置成用于可移除地联接到声波发生器。每个喷嘴与单个贮存器相关联并且与其液体连通。声波发生器包括转换器和细长变幅杆，该细长变幅杆具有远侧端部和联接到转换器的近侧端部，并且喷嘴可移除地联接到变幅杆的远侧端部。因此，该装置通过在喷嘴中形成的递送开口来递送液体，并且激活声波发生器使喷嘴中的液体通电以生成通过分配窗口递送的气溶胶羽流。

Description

无菌气溶胶雾化装置
技术领域
本发明涉及一种采用永久性声波发生器以及可替换的液体贮存器和喷嘴的无菌雾化装置。
背景技术
喷雾和/或雾化装置经常用于递送化妆品液体和一般的保健液体。低成本系统采用点滴器和/或挤压瓶，其具有一些形式的喷嘴，液体被迫通过该喷嘴以提供相对不受控制的剂量和液滴尺寸。
昂贵的系统可能采用计量泵和/或昂贵的气溶胶形成部件。例如，Hseih等人的US7992800和Hseih等人的美国公布专利申请No.20120318260公开了由压电和/或磁性驱动驱动以生成气溶胶雾的喷雾器。
其它示例包括Technology Partnership PLC公司的EP615470B1；Hailes等人的US7550897；以及Brown等人的US7976135，其公开了采用换能器来从喷嘴的外表面喷射液滴的液体喷射设备。
最后，Terada等人的US6863224；Yamamoto等人的US6901926；以及Esaki等人的US8286629公开了超声波液体雾化装置。
遗憾的是，这些昂贵的部件可能会因重复使用而受到污染，并且需要仔细的清洁或处理。
所需要的是一种用于递送受控剂量和颗粒/液滴尺寸气溶胶雾的相对低成本的系统。
发明内容
令人惊讶的是，我们已发现，通过防止容纳在贮存器中的液体接触超声波变幅杆，通过附接到细长声波变幅杆的端部的亚毫米尺寸的喷嘴来超声雾化液体提供了廉价的无菌雾化。
在一个实施方案中，一种具有外壳的手持式雾化装置，该外壳具有分配窗口并被布置和配置成容纳声波发生器、联接到声波发生器的电源、各自容纳液体的多个贮存器、以及多个喷嘴，每个喷嘴被布置和配置成用于可移除地联接到声波发生器。每个喷嘴与单个贮存器相关联并且与其液体连通。声波发生器包括转换器和细长变幅杆，该细长变幅杆具有远侧端部和联接到转换器的近侧端部，并且喷嘴可移除地联接到变幅杆的远侧端部。因此，该装置通过在喷嘴中形成的递送开口来递送液体，并且激活声波发生器使喷嘴中的液体通电，以生成通过分配窗口递送的气溶胶羽流。
附图说明
图1为根据本发明一个实施方案的手持式无菌雾化装置的透视图。
图2为图1的手持式无菌雾化装置的侧视图，其中外壳被移除以示出内部部件。
图3为图1和图2的手持式无菌雾化装置的一次性筒状物的侧视图，其中外壳被移除以示出内部部件。
图4A至图4C为可用于图1的手持式无菌雾化装置中的各种喷嘴和接纳部组合的透视图。
图5为声波变幅杆的远侧端部的详细侧视图，该声波变幅杆的远侧端部具有表面特征以防止可能迁移到变幅杆远侧端部的液体的不期望的雾化。
图6为根据本发明的第二实施方案的手持式无菌雾化装置的元件的透视图
图7为根据本发明的第三实施方案的手持式无菌雾化装置的示意性横截面。
图8为根据本发明的第四实施方案的手持式无菌雾化装置的示意性横截面。
图9A至图9F为根据本发明的第五实施方案的多剂量手持式无菌雾化装置的另选的实施方案的示意性操作顺序。
图10A至图10F为根据本发明的第六实施方案的多剂量手持式无菌雾化装置的另选的实施方案的示意性操作顺序。
具体实施方式
本发明涉及一种比常规的声波雾化装置更经济的手持式声波雾化装置，因为相对昂贵的声波发生器和变幅杆与由雾化装置分配的液体隔离。因此，雾化装置可以用液体来装满而不在变幅杆上大量积聚液体。
在该装置的一种形式中，导管将待分配的液体递送到系统中变幅杆的尖端，该系统被布置和配置成指引液体远离变幅杆，使得变幅杆不被液体污染，并且进一步地，从装置分配的后续液体不被先前分配的液体污染。
如图1至图5所示，用于形成包括液滴(本文称为“雾”或“羽流”)的气溶胶的手持式雾化装置100(包括声波发生器200、液体递送系统300以及电力和控制系统400)被容纳在外壳500内。声波发生器200包括转换器202和细长变幅杆204，细长变幅杆204具有联接到转换器202的近侧端部206和与其相对的远侧端部208，远侧端部208通过外壳500中的打开分配窗口502可见。转换器202通过诸如电线(未示出)的电连接件联接到电力和控制系统400。
液体递送系统300包括可塌缩贮存器302、导管304、具有至少一个递送开口308的喷嘴306、以及线性马达310。线性马达310的活塞312接触贮存器302的下表面314以迫使液体流出贮存器并且进入导管304。线性马达310也通过诸如电线(未示出)的适当电连接件联接到电力和控制系统400。导管304将液体从可塌缩贮存器302传导到喷嘴306，并且喷嘴306物理地联接到细长变幅杆204的远侧端部208。喷嘴306被布置和配置成通过外壳500中的分配窗口502将液体从可塌缩贮存器302分配到大气。通过用盖504关闭分配窗口502，在储存期间保护喷嘴306。
虽然上述液体递送系统300包括可塌缩贮存器302和线性马达310，但本领域的普通技术人员将认识到可使用其他系统。可塌缩贮存器和线性马达为从贮存器递送受控体积的液体的问题提供了一种解决方案。还可使用另选的系统。例如，与贮存器和泵相同的功能可经由以下中的一者或多者来被递送：移液管、注射器、可挤压袋、压力致动贮存器，甚至重力进料器。
为了降低图1至图5的手持式雾化装置100的操作成本，外壳500包括第一机电节段506(在图2中示出)和第二液体节段508(在图3中示出)，其中第一机电节段506容纳包括声波发生器200、电力和控制系统400以及液体递送系统300的线性马达310的部件，第二液体节段508容纳可塌缩贮存器302、导管304以及具有至少一个递送开口(在图4A至图4C中示出为308a、308b、308c)的喷嘴306。如图3所示，液体节段508为可牢固地附接到机电节段506的独立的可移除节段。另选地，液体节段508可为外壳500中的可打开的隔室，该隔室被布置和配置成接收可替换可塌缩贮存器302、导管304和喷嘴306。
电力和控制系统400包括电源，诸如可再充电电池402，该电源电连接到设置在外壳500中的充电端口404。电力和控制系统400还包括打开/关闭开关406和激活开关408，二者均被设置在外壳500上，以及一个或多个控制板410。电源优选地为可替换的和/或可再充电的，并且可包括装置，诸如电容器，或更优选的电池。在目前优选的实施方案中，电源402为可再充电电池，包括但不限于锂基电池(包括锂聚合物电池)。内部电源的一个示例为提供约3.7V电压的锂聚合物电池，该锂聚合物电池具有至少约200毫安小时(mAh)的容量。
喷嘴(在图4A至图4C中示出为306a、306b、306c)和细长变幅杆204的远侧端部208之间的相互作用在图4A至图4C中更详细地示出。喷嘴306牢固地装配到形成在细长变幅杆204的远侧端部208中的接纳部210中。这种基本的物理联接允许喷嘴306与细长变幅杆204的远侧端部208一起振动以触发从喷嘴306分配的超声驱动的雾提供的驻波。在图4A至图4C中示出的优选实施方案中，喷嘴306远离细长变幅杆204的远侧端部208延伸以减少液体泄漏到远侧端部上并污染远侧端部的可能性。
在图4A中，喷嘴306a是基本上圆柱形的，包括多个递送开口308a，并且装配到细长变幅杆204的远侧端部208a处的接纳部210a中。
在图4B中，喷嘴306b具有截头圆锥形形状，包括单个细长递送开口308b，并且装配到细长变幅杆204的远侧端部208b处的接纳部210b中。
在图4C中，喷嘴306c具有梯形横截面，包括基本上矩形的递送开口308c，并且装配到细长变幅杆204的远侧端部208c处的接纳部210c中。
喷嘴306中的(一个或多个)递送开口308的尺寸、形状、数量以及布置方式限定由雾化装置100生成的雾的羽流。(一个或多个)递送开口308的尺寸被设定成递送气溶胶雾。优选地，每个递送开口具有小于约200微米(μm)，更优选地在约50μm和约150μm之间的最大尺寸(横跨开口)。优选的递送开口是大致圆形的，但本领域的普通技术人员可对其进行修改以实现具体期望的气溶胶特性。选择递送开口的数量以递送期望的雾化流。已示出具有一个递送开口的喷嘴以产生可用的气溶胶羽流，并且具有6个和7个开口的其它喷嘴也产生了可用的气溶胶羽流。因此，本领域的普通技术人员可从一个至超过十个的递送开口中进行选择。
细长变幅杆204的远侧端部208可具有设置在其上的表面特征212，以基本上防止从任何液体形成雾，该液体可远离喷嘴306迁移并到细长变幅杆204的远侧端部208。如图5所示，这些表面特征212相对于变幅杆的轴线具有锐角，以防止任何声波运动将不期望的液体驱动到从喷嘴306分配的液体的羽流中。
在图6中示意性示出的另选的实施方案中，贮存器302’例如通过导管304’经由重力向具有开口310’的喷嘴306’进料。类似于图1至图5的实施方案，喷嘴306’装配到形成在声波发生器(未示出)的细长变幅杆204’的远侧端部208’中的接纳部210’中。激活声波发生器使喷嘴306’中的液体通电，以将其驱动通过递送开口310’以生成气溶胶羽流。在该实施方案中，优选地，在使用期间和/或横跨多种用途时，液体柱的高度不会引入显著的流动变化。
在图7中示意性示出的另选的实施方案中，贮存器1000例如通过导管1006经由重力向具有多个递送开口1004的喷嘴1002进料。声波发生器1010的细长变幅杆1008装配到接近贮存器1000的基座1014的接纳部1012中，以使得细长变幅杆1008的远侧端部1016能够接触喷嘴1002的后壁1018(与递送开口1004相对)。激活声波发生器1010使喷嘴1002中的液体通电，以将其驱动通过递送开口1004以生成气溶胶羽流。
在图8中示意性示出的另一个另选的实施方案中，贮存器1000’通过导管1006’经由重力以顶盖1002’(该顶盖1002’的尺寸被设定成接合声波发生器1010的细长变幅杆1008的远侧端部)的形式向喷嘴进料。同样，被启用的细长变幅杆1008的远侧端部1016接触顶盖1002’的后壁1018’。激活声波发生器1010使喷嘴1002’中的液体通电，以将其驱动通过递送开口1004’以生成气溶胶羽流1020。
本领域的普通技术人员将认识到本发明的手持式声波雾化装置的总装配。然而，考虑以下元件的相互作用是重要的。首先，变幅杆的远侧端部和喷嘴应紧密装配以最小化由于从变幅杆传递到与递送开口相对的喷嘴壁的低效运动造成的能量损失，从而最小化热积聚并最大化对所得气溶胶羽流的控制。由于细长变幅杆通常为金属，优选铝和/或钛，所以喷嘴应该由刚性塑料制成。例如，在图1至图5的实施方案中，喷嘴可由金属或工程塑料形成，并且在适当的公差内被加工或模制以装配到细长变幅杆的远侧端部处的接纳部中。可用材料的非限制性列表包括乙缩醛树脂(诸如以商品名购自Engineering Polymers)、聚醚醚酮、无定形热塑性聚醚酰亚胺(PEI)树脂(诸如以商品名购自SABIC)。此外，在图6至图8的实施方案中，喷嘴可与贮存器整体形成并且具有相同材料。另选地，喷嘴可以由前述材料中的一种形成，并且与由较便宜和/或更容易处理的材料形成的贮存器和/或导管组合。
外壳可通过注塑成型或任何其它合适的技术来制造，并且优选地为符合人体工程学的并适于舒适地装配在使用者的手中。在优选的实施方案中，外壳具有最大线性尺寸(长度)，其多达约20cm、更优选地多达约15cm，并且最优选地多达约10cm。优选地，垂直于长度的最大尺寸为8cm、更优选地为5cm。
贮存器和喷嘴之间的导管优选地足够柔性以便于制造。然而，优选的是，导管的直径不会随着向贮存器施加压力以从其分配液体而改变。这允许在气溶胶羽流应用中控制所分配的液体的体积。
在优选的实施方案中，液体节段以喷嘴可联接到细长变幅杆的远侧端部的方式从机电节段移除。例如，液体节段(例如图3的液体节段或图6至图8中的任一个的)随着图4A至图4C等的喷嘴取向成滑动到变幅杆的接纳部中而可与机电节段可滑动地接合。另选地，图8的实施方案的顶盖1002’可扣合在变幅杆的远侧端部之上。
本发明可用于以比目前所提供的更卫生的方式递送药物和/或保湿溶液的气溶胶羽流。气溶胶羽流的声波生成可以提供非常细小的雾，其具有在约20μm和约60μm之间的液滴尺寸，给定超声变幅杆的频率的实际范围在20kHz和200kHz之间。如上所述，由于声波发生器比传统挤压瓶和喷雾瓶更昂贵，因此将昂贵和可重复使用的声波发生器和变幅杆与相对廉价且可能的一次性液体贮存器分离是重要的。因此，在使用中，可替换的液体节段508(诸如图3中所示)可以可滑动地插入到机电节段506中。因此，细长变幅杆204的远侧端部208与喷嘴306接合。可以从喷嘴306移除任何保护性覆盖件(例如，盖504)，并且可以使雾化装置100通电。
为了形成气溶胶羽流，激活开关408被压下，并且线性马达310驱动活塞312以在贮存器314的下表面上递送受控力。该动作迫使液体通过导管304到喷嘴306和(一个或多个)递送开口308。可重复该顺序，直到贮存器被倒空。可以将现在空的液体节段508移除，并且插入包括新喷嘴306的新的液体节段508。由于雾化装置先前的使用，所以新喷嘴未被污染。
本发明的手持式雾化装置还可以包括多单位剂量旋转器，该多单位剂量旋转器具有安装在框架上、各自联接到可联接到细长变幅杆的远侧端部的喷嘴的多个单次使用的贮存器。在一个实施方案中，如图9所示，具有框架2001的双剂量旋转器2000可围绕具有燕尾形接纳部2006的细长变幅杆2004的远侧端部2002旋转。在使用中，第一贮存器2008a(安装在框架2001上)沿着朝向接纳部2006的箭头方向移动，如图9A所示。当与第一贮存器2008a相关联的第一喷嘴2010a接合在接纳部2006中时，与细长变幅杆1004(如上所述)相关联的声波发生器可以被通电以驱动保持在第一贮存器2008a中的液体通过(一个或多个)递送开口2012，以形成气溶胶羽流2014(图9B)。如图9C所示，然后双剂量旋转器2000沿着箭头方向移动，以从接纳部2006中抽出与第一贮存器2008a相关联的第一喷嘴2010a。然后双剂量旋转器2000可以旋转，以使与第二贮存器2008b(安装在框架2001上)相关联的第二喷嘴2010b与接纳部2006对准(如图9D所示)。第二喷嘴2010b可以沿着朝向接纳部2006的箭头方向移动，如图9E所示。当第二喷嘴2010b接合在接纳部2006中时，与细长变幅杆1004相关联的声波发生器可以再次被通电以驱动保持在第二贮存器2008a中的液体通过(一个或多个)递送开口2012，以形成气溶胶羽流2014。在图10中所示的另一个实施方案中，双剂量旋转器2000’围绕具有改进的燕尾形接纳部2006’的细长变幅杆2004’的远侧端部2002’设置。改进的燕尾形接纳部2006＇具有从细长变幅杆2004’的远侧端部2002’的外边缘渐缩的一对梯形形式，该对梯形形式在细长变幅杆2004’的远侧端部2002’的中心部分中会合。因此，在此实施例方案中不需要旋转双剂量旋转器2000’。在使用中，第一贮存器2008a’(安装在框架2001’上)沿着朝向接纳部2006’的箭头方向移动，如图10A所示。当与第一贮存器2008a’相关联的第一喷嘴2010a’接合在接纳部2006’中时，与细长变幅杆1004’(如上所述)相关联的声波发生器可以被通电以驱动保持在第一贮存器2008a’中的液体通过(一个或多个)递送开口2012’，以形成气溶胶羽流2014(图10B)。如图10C所示，然后双剂量旋转器2000’沿着箭头方向移动，以从接纳部2006’中抽出与第一贮存器2008a’相关联的第一喷嘴2010a’，并使第二贮存器2008b’(安装在框架2001’上)沿着朝向接纳部2006’的箭头方向移动，如图10D中所示。当第二喷嘴2010b’接合在接纳部2006’中时，与细长变幅杆1004’相关联的声波发生器可以再次被通电以驱动保持在第二贮存器2008a’中的液体通过(一个或多个)递送开口2012’，以形成气溶胶羽流2014(图10E)。然后双剂量旋转器2000’沿着箭头方向移动，以从接纳部2006’中抽出第二喷嘴2010b’。图9和图10的实施方案可以采用图1至图4的实施方案的泵驱动液体或图6至图8的实施方案的重力进料的液体。
呈现上述说明书和实施方案是为了帮助完整地并且非限制性地理解本文所公开的发明。由于在不脱离本发明的实质和范围的情况下，可以做出本发明的许多变型和实施方案，因此本发明由以下所附的权利要求书限定。

Claims (9)

1.一种包括具有分配窗口的外壳的手持式雾化装置，所述外壳被布置和配置成容纳：
a)声波发生器，所述声波发生器包括转换器和细长变幅杆，所述细长变幅杆具有远侧端部和联接到所述转换器的近侧端部；
b)电源，所述电源联接到所述声波发生器；
c)各自容纳液体的多个贮存器；
d)多个喷嘴，每个喷嘴与单个贮存器相关联并且与其液体连通，每个喷嘴被布置和配置成用于可移除地联接到所述变幅杆的所述远侧端部以通过在所述喷嘴中形成的递送开口来递送所述液体，由此激活所述声波发生器使所述喷嘴中的所述液体通电以生成通过所述分配窗口递送的气溶胶羽流。
2.根据权利要求1所述的手持式雾化装置，其中所述外壳包括机电节段和液体节段。
3.根据权利要求2所述的手持式雾化装置，其中所述液体节段被布置和配置成可牢固地附接到所述机电节段。
4.根据权利要求3所述的手持式雾化装置，其中所述液体节段是一次性的。
5.根据权利要求3所述的手持式雾化装置，其中所述变幅杆的所述远侧端部具有形成在其中的接纳部，并且其中所述喷嘴被可移除地插入到在所述变幅杆的所述远侧端部中形成的所述接纳部中。
6.根据权利要求5所述的手持式雾化装置，其中容纳所述液体的所述每个贮存器包括可塌缩贮存器。
7.根据权利要求3所述的手持式雾化装置，其中所述液体节段包括一对贮存器，容纳所述液体的所述每个贮存器被设置在框架上。
8.根据权利要求7所述的手持式雾化装置，其中所述框架可围绕所述细长变幅杆旋转。
9.根据权利要求7所述的手持式雾化装置，其中所述框架被布置和配置成用于围绕所述细长变幅杆往复运动。
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