JP2023512108A - 液体をミスト状にして噴霧するためのノズル - Google Patents

Abstract

本発明は、分注容器に取り付けられるように意図された流体噴霧ノズル（１）であり、軸Ａ１に沿って長手方向に延在する少なくとも１つの流体入口毛細管と、少なくとも１つの入口毛細管からの流体を受け入れて少なくとも２つの導管に供給することができる供給手段と、供給手段からの流体を受け入れることができる少なくとも２つの導管であって、軸Ａ１に沿って長手方向に延在し、かつ軸Ａ１に対して半径方向にオフセットされた導管を備えるピラーと、少なくとも２つの導管と流体連通した少なくとも２つの乱流チャネルと、軸対称を有し、かつ一定の断面ｓを有する少なくとも１つの噴霧開口部に供給するために少なくとも２つの乱流チャネルから接線方向に流入する流体を受け入れるための乱流チャンバであって、開口部向かって減少する断面を有し、最大断面Ｓおよび最大直径Ｄを有する乱流チャンバとを備えるノズル（１）であって、乱流チャンバ（３）の最大断面Ｓに対する噴霧開口部の断面ｓの比が１％≦ｓ／Ｓ≦２０％になるような比であることを特徴とするノズル（１）に関する。
【選択図】図１１

Description

本発明は、流体をミスト状にして噴霧する機器用のノズルに関する。該機器は、流体を噴霧するために、ポンプ、シリンジポンプ、ばね、または電気機械システム（すなわちモータ）などの機械システムを使用して、手動または自動で操作される。

いずれの流体も粘度が上昇するにつれて、噴霧されたときに大きな液滴を形成する傾向があることは、当業者に知られている。このことにより、均質なミストを生成する噴霧ではなく、不均質な噴霧になる。その結果、噴霧された製品が無駄になり、製品の塗布が不均一になる。医薬流体の粘度は、薬物の吸収に対して好影響を有し、したがって、このタイプの流体を正確に噴霧することができる必要性があることが示されている。先行技術のノズルは、低粘度では性能が限られている。したがって、先行技術のノズルは、特に「エアレス」と呼ばれるシステムによって、すなわち噴射剤なしで、医療用の粘性流体を噴霧する能力を組み合わせた場合、満足のいくものではない。

実際に、この技術的問題を回避する解決策は、噴射剤の使用である。しかしながら、この解決策は、例えば、無菌性に関する理由から特定の医薬品を噴出する場合には不十分であることが判明している。実際に、噴射剤ガスの存在は、投与領域の無菌性、清浄度、または微生物学的バランスに影響を及ぼし得る。そのようなガスの環境影響も考慮しなければならない。

噴射剤を含まないミスト化の解決策はまた、噴霧器の標的領域全てにおいて少ない量の噴霧流体で均一に被覆するのを確実にし、コスト節約をもたらし、さらに、ミスト状の噴霧は、敏感な領域または痛みを伴う領域に投与する間の患者の快適さに関する第２の利点を有する。

現在、ミストを形成することができる圧電性のミスト化解決策がある。しかしながら、これらの解決策は、使用できる流量範囲、システムの応答性（すなわち、投与速度）、およびミストの方向の制御に関して、依然として比較的制限されている。加えて、これらのシステムは、機器の高い最終コストを課すものであり、このことは、特に使い捨てシステムにおいて、そのような解決策の展開に対する制限要因となり得る。

例えば、欧州特許第２５７０１９０号明細書は、流体を分注するための噴霧ノズルであって、流体を受け入れるための流体チャンバと、流体を流体チャンバから半径方向内向きに乱流チャンバ内に供給するための少なくとも１つの供給チャネルと、乱流チャンバに面する入口端部および噴霧ノズルの環境を通して流体を排出するための出口端部を有する出口チャネルとを備える噴霧ノズルに関する。この発明の出口チャネルは、流体の流れの方向に狭くなる。この開示はさらに、そのような噴霧ノズルを備える噴霧器に関する。この先行技術において、高粘性流体に関して進歩性は不十分である。

実際に、噴霧を可能にするのは、ガス（多くの場合、空気）と流体との速度差である。低粘性流体に完全に適したこのタイプの技術は、１００センチポアズ（ｃｐｓ）を超える流体に対しては動作不能になる。加えて、空気などの噴射剤ガスの使用は、特に医療分野において無菌性の要件を尊重しなければならないので、健康製品、栄養製品、または皮膚化粧品を噴霧する場合に問題となり得る。

欧州特許第０４１２５２４号明細書は、円筒状本体と本体内に配置されたステムとノズル先端とを備える噴霧容器と組み合わせた、粘性医療溶液の鼻腔内投与のための使い捨てノズルアダプタを開示している。本体は、円筒状チャンバと、噴霧容器を取り付けるためのチャネルを介してチャンバと連通する中央ボアとを有する。ステムは、その端部に少なくとも１つの小サイズ部分および１つの中サイズ部分を備える。ノズル先端は、上壁と、そこから延在する円筒状部分とを有し、上壁には、テーパ状凹部と、円筒状部分の内面においてテーパ状凹部から外方に延在する乱流溝とを備える中央噴霧開口が設けられる。本発明の乱流溝は、外方に向かって増大する断面積を有し、その断面積は少なくとも０．０３ｍｍ^２～０．０８ｍｍ^２である。ノズル先端は、本体チャンバの開口部に嵌合され、ステムの中サイズ部分と係合して、溝と連通するステムの小サイズ部分を取り囲む環状チャネルを形成する。この先行技術においても、高粘性流体に関して進歩性は不十分である。

したがって、本発明の主題は、先行技術の不利点を克服し、噴射剤なしでミスト状にして粘性流動流体を噴霧するノズルの能力を改善することである。この目的を達成するために、本発明の目的は、０．０１ｓ^-１で３０００Ｐａ．ｓを超える粘度で、微少流量（すなわち、好ましくは０．１０ｍｌ／ｓ～１ｍｌ／ｓの流量）で流れる高粘性かつ流動性の流体からミストの生成を可能にする空気または任意の他の噴射剤を含まないノズルである。これにより、粘性流体を大きな表面に薄い層で少量を付着させることが可能になる。

本発明は、分注容器に取り付けるための流体噴霧ノズルであり、前記ノズルは、
・軸Ａ１に沿って長手方向に延在する少なくとも１つの流体入口毛細管と、
・噴霧される流体を受け入れるための乱流チャンバであって、最大断面Ｓおよび最大直径Ｄを有する乱流チャンバと、
・軸Ａ１に沿って長手方向に延在し、前記軸Ａ１から半径方向にオフセットされた少なくとも２つの導管であって、入口毛細管と流体接続している少なくとも２つの導管と、
・前記少なくとも２つの導管と流体接続し、前記少なくとも２つの導管を乱流チャンバと接続し、そのことにより前記少なくとも２つの導管が入口毛細管を少なくとも２つの乱流チャネルに接続するようにする少なくとも２つの乱流チャネルと、
・乱流チャンバによって供給される噴霧オリフィスであって、軸対称であり、一定の断面ｓを有する噴霧オリフィスとを備え、軸Ａ１に沿って、前記乱流チャンバは前記噴霧オリフィスに向かって減少する断面を有する、ノズルであって、
・噴霧オリフィスの断面積ｓの乱流チャンバの最大断面積Ｓとの比が、１％≦ｓ／Ｓ≦２０％であり、
・噴霧ノズルは、ノズルから独立したアクチュエータによって操作され、
・入口毛細管は、５０００ｓ^-１超の流体剪断速度を可能にする断面積を有する
ことを特徴とするノズルに関する。

したがって、この解決策は上述の目的を達成する。特に、粘性流動流体から均質なミストを生成することが可能となる。

本発明に係るノズルは、以下の特徴のうちの１つまたは複数を、単独でまたは組み合わせて含み得る。
・１％≦Ｓ／Ｓ≦１０％である。
・噴霧オリフィスは、４０％ｄ≦ ｈ≦ １５０％ｄ、好ましくは５０％ｄ≦ ｈ≦ １００％ｄとなるような直径ｄおよび高さｈを有する。
・少なくとも２つの乱流チャネルはそれぞれ、直角四辺形の断面を有する・前記断面は０．００１ｍｍ^２～０．０６ｍｍ^２である。
・四辺形は正方形である。
・供給手段は、少なくとも２つの導管に供給するために、
・その基部が軸Ａ１に対して垂直な平面に沿って延在する、略円筒形状の中空断面チャンバか、
・軸Ａ１に垂直な平面上で半径方向に延在するいくつかの供給チャネルかのいずれかを備える。
・乱流チャンバは、軸Ａ１と母線との間の角度αが２５°≦ α≦ ５５°、好ましくは３０°≦α≦ ４５°であるような円錐台形状を有する。
・少なくとも２つの導管はピラー内に形成される。前記ピラーは、内面を有するジャケットシリンダを備える。前記ジャケットシリンダは、外面が多角形である同軸スペーサを備え、スペーサの縁部がジャケットシリンダの内面に接触して、少なくとも３つのピラー導管を形成する。
・少なくとも１つの入口毛細管は、それぞれがその長さに沿って一定の直径を有する少なくとも２つの部分を備え、各部分は、少なくとも１つの下流側部分の直径以上の直径を有し、各部分は、少なくとも１つの上流側部分の直径以下の直径を有する。

本発明はさらに、流体を分注することができ、先行する請求項のいずれかに記載のノズルを備える医療機器に関する。

さらに本発明の主題は、噴霧によって流動粘性流体を分注する方法であって、上記特徴のいずれかに記載のノズルによって実施されることを特徴とする方法である。

このプロセスによれば、均質な液滴のミスト状にして分注が行われ得る。ミストの液滴の少なくとも９０％は、１００μm未満の液滴径を有する。分注はさらに、メジアン径が１０μm～５０μmである均質な液滴のミスト状にして行われ得る。分注は、液滴の１２％未満が１０μm未満の液滴径を有する均質な液滴のミスト状にして実現されてもよい。最後に、分注は、２未満である中央値からのＤｖ１０およびＤｖ９０の偏差比によって特徴付けられる液滴分散を有する均質なミストとして行われ得る。
定義

本発明において、以下の用語は次のように定義される。
・「上流側」は、ノズルを通る流体の流れの方向に従って定義され、別の要素に対してノズル内の流体入口の近くに位置する任意の要素を指す。
・「下流側」は、ノズルを通る流体の流れの方向に従って定義され、別の要素に対してノズルの流体出口の近くに位置する任意の要素を指す。
・「ミスト」は霧に類似しており、非常に微細な液滴の塊として定義される。
・「毛細管」は、その長さに比して薄い断面を有する導管である。断面は特定されない。
・「ピラー」は、本発明の文脈において、組み立てられたときに少なくとも供給手段および導管のための支持体としての機能を果たす１つまたは複数の部品から構成される要素である。ピラーは、供給手段と乱流チャネルとの間に配置される。ピラーは、少なくとも１つの毛細管からチャネルへ流体を搬送するための手段を少なくとも備える。
・「乱流チャネル長」：乱流チャネルの長さは、前記チャネルに沿った同一の断面を有する最長距離として定義される。
・「粘性流体」：粘度が１０ｍＰａ．ｓより高い流体である。
・「流動流体」：流体の剪断速度が増加するにつれて減少する動的粘度を有する流体である。
・「Ｄｖ１０、Ｄｖ５０、Ｄｖ９０」は、一組の粒子（この場合、液滴）の粒径の体積分布の指標となる粒度分析で使用される量である。４μmのＤｖ１０は、粒子の１０％（体積で）が直径４μm未満であることを示す。Ｄ５０はメジアン径を示す。粒子の半分がＤ９０より小さく、半分がＤ９０より大きく、粒子の１０％はＤ９０より大きい。換言すれば、Ｄｖ１０、Ｄｖ５０およびＤｖ９０は、粒子集団の１０％、５０％および９０％（それぞれ）がこの粒径より小さい粒径を示す。
・「分布」または「ＳＰＡＮ」は、ミスト中で測定された異なる液滴径の中央値またはＤｖ５０付近の分布である。これは、Ｄｖ１０とＤｖ９０との差と、Ｄｖ５０の比によって得られる。この比は無単位である。

本発明が避けたい噴霧を左側（ａ）に示し、望ましいミスト噴霧を右側（ｂ）に示した説明図である。 ３つの断面（２ａ、２ｂ、２ｃ）を有する本発明に係る一実施形態の正面図である。 円錐台形状の乱流チャンバのオリフィスおよび基部を示す、図２の分離正面図である。 ノズル内の流体経路の斜視図であり、ピラーが透明である図である。 供給手段が角度を成して離間した複数のチャネルから構成された本発明の別の実施形態に係るノズルの流体路の斜視図である。 入口毛細管の３つの異なる実施形態を示す３つの図（６ａ、６ｂ、６ｃ）からなり、流体経路を示す図である。 導管がピラーシリンダ（ここでは透明で示されている）内に挿入されたスペーサによって形成された一実施形態に係るノズル内の流体経路の斜視図である。 スペーサと包囲シリンダとの間の導管を示すためのピラーの断面図である。 導管の長さがＨ１からＨ２に変更された本発明に係る２つの実施形態を示す図である。 本発明に係るノズルを通して噴霧するのに適した流動流体の粘度と剪断との間の対数関係を示す図である。 放出される流体を保持する容器を接続するための隙間を有する本発明に係るノズルの断面図である。 複数の平行な入口毛細管を有する本発明に係る特定の一実施形態のスペーサの斜視図である。 図１２に示すような複数の入口毛細管を有する、得られた流体経路の斜視図である。 ピラーが乱流チャンバ、オリフィス、および乱流チャネルを形成する部品と一体化された本発明に係るノズルの概略図である。

以下の説明は、上記に示された図面からより良く理解されるであろう。説明のために、ノズルは好ましい実施形態で示されている。しかしながら、本願は、図示されている特定の配置、構造、特徴、実施形態、および外観に限定されないことを理解されたい。図面は、原寸に比例して描かれておらず、請求項の範囲を示されている実施形態に限定することを意図するものではない。

全般的には、本発明は、流体用、より詳細には、分注容器に取り付けられる粘性流動流体用の噴霧ノズル１に関する。

考察される流体は、その粘度が２０ｍＰａ．ｓ程度、好ましくは２０ｍＰａ．ｓ未満である場合、すなわち流体の粘度が低い場合、流動流体でなくてもよい。

したがって、本発明に係るノズル１は、流体リザーバ、具体的には流動粘性流体のリザーバに取り付けられるように設計されている。

図１は、本発明に係るノズル１で得られる拡散ミストを、全ての条件が満たされない場合に得られるもの、すなわち、非常に局所的な表面上への大量の液体の放出と比較した図である。

図１において、ノズル１の乱流チャンバ３および噴霧オリフィス２は、寸法差を示すために図示されている。図１は、本発明の実寸大では示されていない。図１は、本発明が避けたい噴霧を左側（ａ）に示し、望ましいミスト噴霧を右側（ｂ）に示した説明図である。加えて、粗大な液滴を避けることを望む。

図２において、左から右に、断面２ａ、２ｂ、２ｃは、本発明に係るノズル１のより良い理解のための様々な要素を示す。

図２は、本発明のノズル１の実施形態の正面図である。この図において、ノズル１の入口毛細管７は、噴霧オリフィス２の軸Ａ１に対してオフセットされている。軸Ａ１は、円錐台形状の乱流チャンバ３の軸でもある。オフセットは、０ｍｍ～０．４ｍｍの距離ｈ７の範囲であり得、ｈ７が０ｍｍである場合、噴霧オリフィスと同軸となる。したがって、距離ｈ７は、噴霧オリフィス２の軸Ａ１と入口毛細管７の軸との間の距離を規定する。このオフセットによって示される利点は、ノズル１の実施形態の実用面での利点である。

入口毛細管７の長さＬおよび断面積Ｄは、入口毛細管７を通過する流体の剪断速度を調節するために、本発明との関連において作用され得る変数である。入口毛細管７の断面Ｄがディスクである（毛細管が円筒形である）特定の場合において、断面は、Ｓ＝ｐｉ×（Ｄ／２）^２となるような直径Ｄとなり、ここでＳは断面を示す。

周知であるように、剪断速度は断面積Ｓが減少するにつれて増加する。所与の流量において、長さＬが増加すると、流体が所与の剪断速度で剪断される時間が増加する。このことは、長さＬが流れ形成長より長くなり、この剪断速度で達成すべき粘度が得られることを確実にし得る。しかしながら、ノズル１の入口圧力を減少させ、ひいてはノズル１内の圧力損失を減少させることも目的である。圧力損失は、断面が減少し、長さが増加するにつれて増加する。したがって、本発明によって達成される機能的バランスを見出すことが課題である。

図２に示す実施形態では、入口毛細管７は、円形断面を有する円筒形状を有する。好ましくは、入口毛細管７の直径Ｄ７は０．１ｍｍ～０．３ｍｍであり、その長さＬは２ｍｍ～１１ｍｍである。

当業者には、剪断速度は流体速度を空隙で割ったものに等しいので、入口毛細管７の断面Ｄを減少させることにより、推進される流体のせん断速度が増加することは周知のことである。このことは、入口毛細管７内および全般にノズル１内の前記流体の粘度の低下をもたらす。

粘度がより低いので、流量を増加させることが可能であり、ひいては比較的低い圧力のままでより速い流速を達成することが可能である。実際に、一定の粘度において、流量を増加させる場合、圧力を増加させるが、これは粘度が高いほど一層重要である。すなわち、剪断速度を増加させると粘度が低下し、したがって、圧力を（非常に有意に）増加させることなく、より速い流速を達成することが可能になる。速度を増加させることにより、流体の霧化の発生を可能にする臨界速度に到達することが可能になり、ひいては噴霧（またはミスト）を生成することが可能になる。

言い換えれば、流体がノズル１に入るとすぐに、したがって流体が入口毛細管７に入るとすぐに、流体を有意に剪断することによって、流体経路全体に沿って低い粘度が達成される。このことは、流体の高流量および高速度を達成することを可能にし、ノズル入口１における圧力を著しく増加させることなく、ノズル出口における流体の霧化、すなわち、噴霧（ミスト）の形成を可能にする。すなわち、本発明は、低圧で流動粘性流体から噴霧（ミスト）を生成することを可能にし、その結果、医療機器の設計を容易にし、そのユーザに対するリスクを制限する。

小さい断面は高速度を可能にするが、非常に小さい断面は大きな圧力降下を引き起こし、したがって、噴霧を達成するためにノズル１の入口に非常に高い圧力を加える必要がある。

図５に示す実施形態では、入口毛細管７は、上流側から下流側に向かって異なる直径を有する部分７１、７２、７３、７４を有し、各々の部分７１、７２、７３、７４は、その全長にわたって一定の断面を有するが、入口毛細管７から最も上流側に位置する第１の部分７１は、下流側部分７２、７３、７４の直径よりも大きい直径Ｄを有することに留意されたい。したがって、各々の部分７１、７２、７３、７４は、その全長にわたって、下流側部分７２、７２、７４の直径以上であり、上流側に位置する部分７１、７２、７３の直径以下である直径を有する。ここでの目的は、断面積を徐々に減少させて流体の剪断速度を増加させることにより流体の粘度を低下させることであり、その際、著しい特異な圧力損失、ひいては圧力上昇を引き起こすことになる過度の点制限を生じることはない。

すなわち、入口毛細管７の部分７１、７２、７３、７４が乱流チャンバ３に近いほど、その断面積Ｄは小さくなる。異なる位置７１、７２、７３、７４は、トレイによって互いに分離され得る。これらのプレートは、異なる部分７１、７２、７３、７４間のより良好な位置合わせを可能にする。

図６の３つの変形例６ａ、６ｂ、６ｃは、入口毛細管７の異なる部分７１、７２、７３、７４の異なる可能な構成を示す。変形例６ａによれば、それぞれがその長さに沿って一定の直径Ｄを有する２つの部分７１、７２が存在する。下流側部分７１の直径Ｄは、上流側部分７２の直径Ｄよりも小さい。

変形例６ｂは、３つの部分７１、７２、７３を有し、各部分はその全長に沿って一定の直径Ｄを有する。上流側部分７３の直径Ｄは、中央部分７２の直径よりも大きく、中央部分７２自体は下流側部分７１の直径よりも大きい。これは、図５に示す実施形態である。

一方、変形例６ｃは、それぞれ一定の直径Ｄを有する４つの部分７１、７２、７３、７４を有する。直径Ｄは供給手段６に向かって減少しており、２つの中央部分７２、７３は同様の断面を有する。このことは、中間断面の中央部分７２、７３の長さを増加させる。この設計の利点は、１つのみの毛細管直径が存在する場合に入口毛細管７の長さＬ（この剪断での流れ形成長）を増加させることである。また、圧力損失をあまり増加させないために、最小断面よりも中間断面の長さを増加させることが好ましい。

図６に示す３つの実施形態では、入口毛細管７の部分７１、７２、７３、７４は、軸Ａ１に沿って噴霧オリフィス２と同軸である。

図１１は、複数の平行な入口毛細管を有する本発明に係る特定の一実施形態のノズル１の斜視図である。いくつかの平行な入口毛細管７を有することの利点は、工業生産がとても容易であることである。プラスチック射出成形では、小さな断面を有する入口毛細管７を作製することは不可能であるが、このアセンブリにより、ノズル１の入口シリンダが挿入されるはるかに大きな直径（プラスチック射出成形で実現可能）を有するシリンダを作製することが可能になる。これはプラスチック射出成形においても実現可能である。この実施形態では、ノズル１は、放出される流体を収容する容器を受け入れるのに適した第１の開口部８１と、ノズル入口シリンダを受け入れるのに適した第２の開口部８２とを有する支持体８を備える。このノズル入口シリンダは図１２に示されている。図示されている実施形態では、このノズル入口シリンダにはスペーサ５３が設けられており、その機能については本出願において後で説明する。溝がノズル入口シリンダ内に長手方向に設けられ、その結果、ノズル入口シリンダの外壁は、第２の凹部８２の内壁と連結することによって、互いに平行であり、かつ軸Ａ１に沿って延在する入口毛細管７を形成することができる。したがって、各々の入口毛細管７は、ノズル１の入口シリンダとその支持体８との間の空間によって形成される。支持体８の利点は、ノズル１がルアー接続を介してシリンジに直接接続され得ることである（８２はオスルアーであり、シリンジ端部はメスルアーである）。この方法は、工業生産方法（大規模な生産）によって製造され得る部品を用いて、ノズル１の入口で所望の剪断速度を達成することを可能にする。

一般的には、流体入口毛細管（複数可）７は、５０００ｓ^-１超の流体剪断速度を発生させる直径Ｄを有する。入口毛細管７が可変部分７１、７２、７３、７４を有する実施形態の場合、５０００ｓ^-１超の剪断速度を達成することを可能にするのは上流側部分７４である。続くセクション７１、７２、７３は、さらに速い剪断速度を達成することを可能にする。

図２の軸２ａに沿った断面は、上述の入口毛細管７とスペーサ５３との間の流体経路を可能にする接続を示す。実施形態２ａのスペーサ５３は六角柱である。有利には、この形状は、容易に組み立てられ、かつ位置決めされ得る２つの連結部品を使用することによって、小さな通路断面を有する導管の形成を可能にする。導管の形成を可能にするのは、包囲シリンダとスペーサ５３との間の間隙である。小さい断面積は、高剪断速度を維持することを可能にする。

より詳細には、入口毛細管７は、導管５１２によって円錐台形状の乱流チャンバ３に接続される。これらの導管５１２は、様々な方法で実現され得る。これらの導管５１２を実現する１つの方法は、機械加工された部品を積み重ねて、前記導管５１２が設けられたピラー５を形成することである。しかしながら、この方法は時間がかかり、面倒であり、工業的に魅力がない。代替として、図２に示される実施形態では、これらの導管５１２は、プラスチック射出によって互いに独立して作製され得る２つの部品を連結することによって作製される。これらの２つの部品は、六角柱スペーサ５３および包囲シリンダ５２の形態をとる。このことは、部品の数を２つに制限し、ノズル１の組み立てを簡素化する。図２に示す実施形態では、スペーサ５３および包囲シリンダはピラー５を形成する。したがって、軸２ｂに沿った断面は、ピラー５を通る入口毛細管７と乱流チャンバ３との間の流体経路を可能にする接続を示している。具体的には、断面２ｂは、包囲シリンダ５２内でのスペーサ５３の連結によって形成された６つの小さな断面の流路を示す。この例では、スペーサ５３は６つの導管５１２を形成する六角形であるが、いくつかの実施形態は１２個の導管５１２を有する。スペーサ５３の「ファセット」の数が多いほど、導管５１２の断面積が小さくなり、ひいては、剪断速度が増加する。特に、流体経路は、スペーサ５３の外壁と包囲シリンダ５２の内壁（複数可）との間を通る。この例では、包囲シリンダ５２の断面は円形である。導管５１２は、軸Ａ１に沿って長手方向に延在する。矢印は、ピラー５の導管５１２に沿った噴霧可能な流体からの流れの方向を示す。

図７は、本発明に係る第３の実施形態の流体経路を示す。実際には、図７では、軸Ａ１に沿って長手方向に延在する導管５１を通過する流体経路を示すために、ピラー５は示されていない。この終端の態様において、第１の実施形態について示された全ての要素およびそれらの寸法は、ピラー５およびその構成要素を除いて同一である。ピラー５の円周に沿って、軸Ａ１の周りに等間隔に配置された一連の１２個の導管５１がある。これらの導管５１は、シリンダ内の「ファセットを有する」スペーサ５３から形成された略平坦な形状を有する。上述したように、スペーサ５３の「ファセット」の数が多いほど、導管５１の通路断面が小さくなり、ひいては、導管５１内の剪断速度が増加する。このことにより、粘度を低く保つために高い剪断速度が維持され得、剪断速度は、これらの導管５１の上流側の流体経路における剪断速度よりも高くなり得、さらなる流動化を可能にする。

図８は、スペーサ５３の表面と包囲シリンダ５２の内面との間の空間によって画定された導管５１を示す。スペーサ５３は、噴霧される流体を供給手段６から乱流チャネル４へ搬送するための同数の導管を形成する１２個の表面から構成される。

図９は、流体が剪断される長さをより長くするためにピラー５の高さＨ１、Ｈ２が可変である２つの実施形態９ａ、９ｂを示す。

高さＨ２と比較した高さＨ１の利点は、長さが短いほど圧力降下がより小さくなり、ひいてはノズル入口１におけるより圧力がより低くなることである。高さＨ１より高い高さＨ２の利点は、流体が剪断される長さがより長くなり、ひいてはより良好な剪断をもたらすことである。ここでも、妥協策が提示されなければならず、それが本発明の主題である。

図１４は、本発明に係るノズル１の別の斜視図であり、放出される流体が通過する入口毛細管７を示している。図１３に示されるような複数の入口毛細管７を有する実施形態が可能である。スペーサ５３の表面と包囲シリンダ５２（図示せず）の内面との間の空間によって画定される導管を含むピラー５も示されている。流体は、導管（図示せず）を出ると、乱流チャネル（図示せず）を通過し、次に噴霧オリフィス２を通ってミストとして放出される前に乱流チャンバ３内に接線方向に入る。この実施形態では、ピラー５は、チャネル、コーン、および噴霧オリフィスが形成される部分と一体化されている。すなわち、この実施形態では、単一の部品が、包囲シリンダ、乱流チャネル４、乱流チャンバ３およびオリフィス２を支持する。

ピラー５の導管５１２と入口毛細管７との接続は、典型的には略平坦な円筒形状の中空トレイの形態をとる供給手段６によってなされ得る。これは図４に示されている。図４は、ノズル１内に噴霧される流体が辿る流体経路を示している。図４に示す実施形態では、ノズル１は、入口毛細管７を乱流チャンバ３に接続する３つの導管５１１、５１２、５１３を有する。この実施形態では、これらの３つの導管５１１、５１２、５１３は、軸Ａ１に沿って長手方向に延在する円形断面を有する円筒形状の導管である。３つの導管５１１、５１２、５１３は、角度的に等距離にあり、したがって１２０°離間している。

図２の軸２ｃ沿った断面は、より具体的には、ピラー５と円錐台形状の乱流チャンバ３との間の流体経路に続く接続を示している。図２ｃの断面は、噴霧される流体を円形リングの中心に向かって乱流チャンバ３に対して接線方向に搬送するために、ピラー５を乱流チャネル４に接続する円形リングを示す。言い換えれば、円形リングは、導管５１２を乱流チャネル４、４１、４２、４３の入口に接続する。前記乱流チャネル４、４１、４２、４３は、コーンに対して接線方向に円錐台形状の乱流チャンバ３に流体を搬送して乱流を生成する。

図３は、噴霧オリフィス２および乱流チャンバ３の正面図である。本発明の文脈において、乱流チャンバの最大断面積Ｓに対する噴霧オリフィスの断面積ｓの比は、１％≦ｓ／Ｓ≦２０％であり、好ましくは、この比は１％～１０％であり、さらにより好ましくは、この比は１％～６％である。これらの区間のそれぞれの限界値が本発明に含まれることに留意すべきである。

図７に示されている円形リングは、導管５１１、５１２、５１３を、それらがそれぞれ流体接続される３つの乱流チャネル４１、４２、４３に接続する。３つの乱流チャネル４１、４２、４３はそれぞれ、矩形断面を有する。この断面は０．００１ｍｍ^２～０．０６ｍｍ^２であり、好ましくは、０．００３ｍｍ^２～０．０１ｍｍ^２である。この断面は、以下のことを可能にする。
・流体の剪断速度をさらに増加させ、ひいては粘度をさらに低下させる。
・上流側チャネル内の流体速度に対して流体速度（加速度）を増加させ、その結果、乱流チャンバ３内に到達する際に高速度を実現して、より速い渦、ひいてはより良好な噴霧を生成する。
・高流体速度を実現し、比較的少ない流量（流量＝速度×断面、所与の速度では、断面が小さいほど流量が減少する）で噴霧を生成することを可能にする。

入口毛細管７と同様に、乱流チャネル４１、４２、４３の断面を減少させることは、流体の剪断を増加させ、ひいては流体の速度を増加させる。この速度の増加は、より良好な乱流発生を可能にし、ひいてはより良好な噴霧を可能にする。

乱流チャネル４１、４２、４３の長さ、すなわち、円形リングと乱流チャンバ３の接線方向入口との間で噴霧される流体が移動する距離は、理想的には０．２ｍｍ～０．７１ｍｍである。

図４はさらに、基部直径が理想的には０．８ｍｍ～１．６ｍｍである円錐台形状を有する乱流チャンバ３を示す。

好ましくは、軸Ａ１と円錐台形状のチャンバの母線との間の角度αは、２５°≦α≦５５°であり、好ましくは、３０°≦α≦４５°である。

円錐台形状チャンバの高さＬ３は、理想的には０．４ｍｍ～０．７ｍｍである。

最後に、図４において、直径ｄが好ましくは０．０５ｍｍ～０．５ｍｍ、好ましくは０．１ｍｍ～０．１８ｍｍである円筒形状を有する噴霧オリフィス２も示されている。

噴霧オリフィス２の高さｈは、理想的には０．１ｍｍ～０．１５ｍｍである。

図５は、本発明に係る第２の実施形態を示す。この終端の態様において、第１の実施形態について示された全ての要素およびそれらの寸法は、供給手段６を除いて同一であり、供給手段６は、ここでは、導管５１１、５１２、５１３と流体接続している３つの角度的に等距離にある供給チャネル６１、６２、６３のセットである。この実施形態は、入口毛細管７から導管５１、５１１、５１２、５１３への流体のより良好な経路指定を可能にする。

図１３は、本発明の代替形態を示す。したがって、図１３は、図１２のスペーサによって形成された入口毛細管を有する図１１に示されるようなノズル１を通してミスト状にして放出される流体によって辿られる流体経路を示している。供給手段６から下流側の流体経路は、図７、図８、および図９の実施形態について説明したものと同一である。

いくつかの実施形態によれば、本発明に係るノズル１は、完全に消耗品と見なされ得、したがって、使い捨ておよび／または非常に寿命の短い材料で作製される。したがって、本発明に係るノズル１は、化粧品、食品加工における多くの用途に適合可能であり、したがって、医療分野に限定されない。

ノズル１は、独立したアクチュエータと組み合わせて使用される。したがって、噴霧ノズル１は、ノズルから独立したアクチュエータによって作動される。「ノズル作動」は、「ノズル１を通して分注される流体の循環」を意味する。

この独立したアクチュエータは、多くの異なる形態を取ることができるが、いずれの場合も、噴霧される流体を循環させる手段を含む。アクチュエータは、機械システム（ポンプ、シリンジポンプ、ばね）もしくは電気機械（モータを使用）を使用して手動でまたは自動で操作され得る。アクチュエータおよび噴霧される流体の循環手段の選択は、噴霧の所望の特性、例えばコーンのサイズ、流量、噴霧の持続時間に依存する。

上記の内容から、本発明に係るノズル１は、動粘性流体の高剪断を可能にして、このタイプの流体を効果的かつ安全に噴霧することができることは明らかである。乱流チャネル４１、４２、４３の直径は、低流量ミストを噴霧できるほど小さいが、ノズル１の入口圧力を最小にするように過度の圧力降下を引き起こさない程度に大きい。

図１０は、ノズル１で噴霧された流体のレオグラム（粘度対剪断速度曲線）を示す。

したがって、本発明に係るノズル１は、噴霧によって流動粘性流体を分注するためのプロセスの実施を可能にする。より具体的には、この分注は、レーザー回折（Ｓｐｒａｙｔｅｃ／ＭＡＬ１０３３２８８７／Ｍａｌｖｅｒｎ／ＵＫ）による特性評価により以下の特徴を確立することが可能である均質な液滴のミスト状にして行われる。
・ミスト中の液滴の少なくとも９０％が、１００μｍ未満、好ましくは９０μｍ未満、より好ましくは８０μｍ、さらにより好ましくは７０μｍの直径を有する。最後の好ましい態様では、６０μｍ未満であり、すなわち、ミストは１００μｍ未満のＤｖ９０を有する。
・ミストのＤｖ５０とも呼ばれるミスト液滴のメジアン径は、１０μｍ～５０μｍ、好ましくは１０μｍ～４５μｍ、より好ましくは１５μｍ～４０μｍである。
・液滴の１２％は、１０μｍ未満、好ましくは１０μｍ未満の直径を有する。
・Ｄｖ９０とＤｖ１０との差とＤｖ５０の比が２未満、好ましくは１．８未満、より好ましくは１．６未満になるように、その中央値（Ｄｖ５０）付近に集中したミストの異なる液滴サイズの分布。すなわち、「ＳＰＡＮ」分布は２未満、好ましくは１．８未満、より好ましくは１．６未満である。

１：噴霧ノズル
２：噴霧オリフィス
３：乱流チャンバ
４、４１、４２、４３：乱流チャネル
５：ピラー
５１、５１１、５１２、５１３：導管
５２：包囲シリンダ
５３：スペーサ
６：供給手段
６１、６２、６３：供給チャネル
７：入口毛細管（複数）
８：支持体
８１：分注される液体の容器を受け入れることができる支持体の第１の解放部
８１：入口毛細管を形成する溝を受け入れることができる支持体の第２の解放部
７１、７２、７３、７４：入口毛細管７の一定断面の部分
Ａ１：噴霧オリフィスの軸
Ｈ１、Ｈ２：ピラーの高さ
Ｄ７：流体入口毛細管の直径
ｈ７：噴霧オリフィスの軸と流体入口毛細管の軸との間の半径方向距離
Ｌ：流体入口毛細管の長さ
ｄ：噴霧オリフィスの直径
ｈ：噴霧オリフィスの高さ
Ｌ３：（軸Ａ１に沿った）渦チャンバの高さ
α：軸Ａ１と乱流チャンバの母線との間の角度

Claims (15)

1. 流体を噴霧するためのノズル（１）であり、分注容器に取り付けられるように設計されたノズル（１）であって、
   軸Ａ１に沿って長手方向に延在する少なくとも１つの流体入口毛細管（７）と、
   噴霧される流体を受け入れるための乱流チャンバ（３）であって、最大断面Ｓおよび最大直径Ｄを有する乱流チャンバ（３）と、
   軸Ａ１に沿って長手方向に延在し、かつ前記軸Ａ１から半径方向にオフセットされた少なくとも２つの導管（５１、５１１、５１２、５１３）であって、前記入口毛細管（７）と流体接続している、少なくとも２つの導管（５１、５１１、５１２、５１３）と、
   前記少なくとも２つの導管（５１、５１１、５１２、５１３）と流体接続し、前記少なくとも２つの導管（５１、５１１、５１２、５１３）を前記乱流チャンバ（３）と接続する少なくとも２つの乱流チャネル（４、４１、４２、４３）であって、したがって前記少なくとも２つの導管（５１、５１１、５１２、５１３）が前記入口毛細管（７）を前記少なくとも２つの乱流チャネル（４、４１、４２、４３）に接続する、少なくとも２つの乱流チャネル（４、４１、４２、４３）と、
   前記乱流チャンバ（３）によって供給される噴霧オリフィス（２）であり、軸対称および一定の断面ｓを有する噴霧オリフィス（２）であって、前記乱流チャンバ（３）が前記Ａ１軸に沿って前記噴霧オリフィス（２）に向かって減少する断面を有する、噴霧オリフィス（２）と
   を備えるノズル（１）であって、
   前記噴霧オリフィス（２）の断面積ｓの前記乱流場（３）の最大断面積Ｓとの比が、１％≦ｓ／Ｓ≦２０％であり、
   前記噴霧ノズル（１）は、前記ノズル（１）とは独立したアクチュエータによって操作され、
   前記入口毛細管（７）は５０００ｓ^-１超の流体剪断速度を可能にする断面積を有する
   ことを特徴とするノズル（１）。
2. １％≦ｓ／Ｓ≦１０％であることを特徴とする請求項１に記載の噴霧ノズル（１）。
3. 前記噴霧オリフィス（２）は、４０％ｄ≦ ｈ≦ １５０％ｄ、好ましくは５０％ｄ≦ ｈ≦ １００％ｄとなるような直径ｄおよび高さｈを有する円筒形状を有する、請求項１または請求項２に記載の噴霧ノズル（１）。
4. 前記少なくとも２つの乱流チャネル（４、４１、４２、４３）はそれぞれ、直角四辺形の断面を有し、前記断面が０．００１ｍｍ^２～０．０６ｍｍ^２である、請求項１～請求項３のいずれかに記載の噴霧ノズル（１）。
5. 前記四辺形は正方形である、請求項４に記載の噴霧ノズル（１）。
6. 前記供給手段（６）は、前記少なくとも２つの導管（５１、５１１、５１２、５１３）に供給するために、
   その基部が前記軸Ａ１に対して垂直な平面に沿って延在する、略円筒形状の中空断面チャンバか、
   前記軸Ａ１に対して垂直な平面上で半径方向に延在するいくつかの供給チャネル（６１、６２、６３）のいずれか
   を備える、請求項１～請求項５のいずれかに記載の噴霧ノズル（１）。
7. 前記乱流チャンバ（３）は、軸Ａ１と母線との間の角度αが２５°≦ α≦ ５５°、好ましくは３０°≦α≦ ４５°であるような円錐台形状を有する、請求項１～請求項６のいずれかに記載の噴霧ノズル（１）。
8. 前記少なくとも２つの導管（５１、５１１、５１２、５１３）は、ピラー（５）内に設けられ、前記ピラー（５）は、包囲シリンダ（５２）を備え、内面Ｓｃを有し、前記包囲シリンダ（５２）は、同軸スペーサ（５３）を備え、前記スペーサ（５３）の外面は前記スペーサ（５３）の縁部が前記包囲シリンダ（５２）の内面Ｓｃと接触することにより、前記ピラー（５）内に少なくとも３つの導管（５１、５１１、５１２、５１３）を形成するように多角形である、請求項１～請求項７のいずれかに記載の噴霧ノズル（１）。
9. 前記少なくとも１つの入口毛細管（７）は、それぞれがその長さに沿って一定の直径Ｄを有する少なくとも２つの部分（７１、７２、７３、７４）を備え、各部分（７１、７２、７３、７４）は、少なくとも１つの下流側部分（７１、７２、７３、７４）の直径Ｄ以上の直径Ｄを有し、各部分（７１、７２、７３、７４）は、少なくとも１つの上流側部分（７１、７２、７３、７４）の直径Ｄ以下の直径Ｄを有する、請求項１～請求項８のいずれかに記載の噴霧ノズル（１）。
10. 請求項１～請求項９のいずれかに記載のノズル（１）を備える、流体を分注するのに適した医療機器。
11. 請求項１～請求項８のいずれかに記載のノズル（１）によって実施されることを特徴とする、噴霧による流動粘性流体の分注方法。
12. 前記分注は、液滴の少なくとも９０％が１００μｍ未満の液滴径を有する均質な液滴のミスト状にして行われることを特徴とする、請求項１１に記載のプロセス。
13. 前記分注は、メジアン径が１０μｍ～５０μｍである均質な液滴のミスト状にして行われることを特徴とする、請求項１１または請求項１２に記載のプロセス。
14. 前記分注は、液滴の１２％未満が１０μm未満の液滴径を有する均質な液滴のミスト状にして行われることを特徴とする、請求項１１～請求項１３のいずれかに記載のプロセス。
15. 前記分注は、２未満である中央値からのＤｖ１０およびＤｖ９０の偏差の比によって特徴付けられる液滴分散を有する均質なミスト状にして行われることを特徴とする、請求項１１、請求項１２、請求項１３または請求項１４のいずれかに記載のプロセス。

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