CN102740912B - 一种用于产生细小的浓缩气溶胶的方法和设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及下述方法和设备，所述方法和设备用于通过使用刚性多孔材料来从液体产生细小和浓缩的气溶胶以用于多种应用，气溶胶的存储和便捷冲流（即，用于吸入）、液体载体装置的快速替换和输出喷射剂量的精确性。

Description

一种用于产生细小的浓缩气溶胶的方法和设备

技术领域

本发明涉及下述方法和设备，所述方法和设备能够通过使用刚性多孔材料来从液体产生超细小和浓缩的气溶胶以用于多种应用，能够实现气溶胶的存储和便捷冲流（即，用于吸入）、液体载体装置的快速替换和输出喷射剂量的精确性。

发明背景

喷雾器技术的效率和功效取决于其产生气溶胶液滴的能力，所述气溶胶的特征在于所需参数（即，尺寸、浓度等），因为这些参数对于雾化材料的性能（即，疗效）具有直接影响。其他需要在于消除操作期间的产品损耗和允许使用的便利性。

从现有的专业文献得知：有效的肺治愈疗法需要一定剂量的由粒度为0.5至2微米的粒子构成的药物。

现有技术

美国专利

现有喷雾器：

气动式喷雾器具有500微米和更大的孔口以及分离（提取）大液滴的其他装置，因此获得的气溶胶具有通常小于10^7/cm^3的低浓度（浓度=液滴数量/体积）。这种低浓度会增加治疗时间，以达到所需剂量的用途。另外，难以控制通过现有喷雾器获得的剂量，即使最先进的喷雾器中的一些配备气溶胶供应和呼吸节律之间的同步系统，但仍存在气溶胶损耗并且几乎不可能保持剂量精确性。

在现有喷雾器中，显著量的雾化液体损耗在制备气溶胶的过程中，原因在于从来都不能喷射成气溶胶的“死”体积。

现有喷雾器的另一个缺点在于强制性的使用定位（如，竖直的）以允许适当的装置操作并且控制剂量。

有待考虑的另一个因素为在使用现有喷雾器时环境与气溶胶（即，药物）的接触。当患者使用掩模、遮蔽物或任何其他种类的分散器时，一直存在可危及环境的药物泄漏的风险。

迄今为止，现有的超声型喷雾器不允许喷射全部种类的液体，因为在其处理期间药物吸收超声能量和热量，这会损害药物并可使其变质。这种喷雾器需要高速率地提供外部空气以用于液体冷却和冲流，从而产生相对低浓度的气溶胶（尽管高于气动式喷雾器），但在最佳条件下不超过10^8/cm^3，因此，所需处理时间仍为较长的。

所提出的技术解析了上文所述的问题并且克服了上文所遇到的缺点，同时提供了额外的优点。

发明概要

所提出的技术旨在通过使用刚性多孔材料(1)（图1）来产生超细小气溶胶。

由于多孔材料的特定参数而实现超细小的气溶胶（0.3至1.1微米液滴尺寸的气溶胶），同时多孔材料充当气动式多喷嘴雾化系统。多孔介质自身实际上为一体式系统，所述一体式系统由下述元件组成：

·用于喷射的液体(3)（位于多孔介质的表面上和/或部分地吸附于其中）。

·充当喷嘴的大量小孔(2)（为亚微米尺寸）。

·圈存于不含液体的那些小孔中的气体(4)。

通过将压降瞬间引至多孔介质的厚度（例如：当介质为“硬币”形时，在“硬币”的两个平坦侧面之间产生压差）来执行气溶胶喷射。例如，当多孔介质（其包括上述液体和气体）处于大气压中时，将明显的压降引至介质的一个侧面（如，比大气压低600至900毫巴，这取决于多孔介质特性）（图2b）。在此阶段，由于压差（介质的两个侧面之间）而使得介质充当气动式多喷嘴，由此发生雾化。实现气动式多喷嘴雾化的原因为圈存于多孔介质的内部体积中的空气(4)（图1）自身沿真空方向释放，由此使得小孔(2)（图1）充当喷嘴并从介质向外喷射液体(3)（图1）。然后在较低压力的侧面（雾化侧面(102a)（图2a））上获得气溶胶，且无需外部（雾化）气体源。

上文所述的减压产生于腔室中，而多孔介质为腔室的一部分。

根据上述技术，可能获得高浓度（10^9-10^11/cm^3）和更高浓度的细小气溶胶。

其中产生减压（真空）的相同腔室也用于存储气溶胶（据此称为“真空存储器”），直至气溶胶需要使用时（即，吸入），而腔室中的气溶胶的稳定性取决于其浓度。

为了从真空存储器中取出气溶胶(103)（图2c），需要改变真空存储器中的压力。例如，对于吸入器而言，必须以如下方式产生大气压，所述方式将允许完整且无损耗地、定量且可重复地、无需与呼吸道任何同步地吸入所存储气溶胶。

真空存储器元件也可用作干燥腔室，这取决于存储器腔室的体积与液滴数量之间的关系以及真空存储器中的环境的全部参数（如，温度、压力等）。在这种情况下，可通过喷雾器获得干燥的气溶胶（如，为了干粒子吸入，这种喷雾器为无需加压气体而起作用的新型干粒子吸入器）。

当吸入空气充当干燥剂时，可通过吸入动作自身来产生额外的干燥过程。

所述喷雾器具有下述优点：

·该喷雾器可在任何环境下和任何位置进行工作：竖直、水平并且甚至在外部空间中。

·可能为自持的。

多孔元件也可用作液体（即，药物）在转换成气溶胶之前（可称为“丸剂”）的存储容器，通过如下方式使所述“丸剂”转换成气溶胶：当所述多孔元件利用确定量的液体进行浸泡时或者作为另外一种选择当所述多孔元件通常为干燥的但覆盖有与液体容器组合在一起的缓冲（干燥）层（不可传输液体）（与多孔介质共同形成“三明治”状装置）时，所述液体容器具有在雾化作用之前执行润湿介质的机构（如，通过移除缓冲层）（在将“丸剂”插入到喷雾器内之前或者通过喷雾器的内部机构之后）。

当被使用者随身携带时（即，在雾化过程之前），“丸剂”为气密且无菌地密封和包装的。

“丸剂”被设计为与特定的喷雾剂装置结合使用。可产生匹配或非匹配的组合以允许或否决某些使用组合。

当“丸剂”充当用于承载液体（准备在进料到喷雾器装置内（即，用于吸入目的）的任何时候转换成气溶胶）的一般平台时，充当液体容器的“丸剂”可包含任何所需的液体制剂（如，药物、食品补充剂、天然源等等）。

“丸剂”可为一次性的。其被设计为易于替换和释放。

附图描述

图1描述了(1)-多孔材料；(2)-喷嘴（小孔）；(3)-用于喷射的液体，(4)-气体。

图2a；2b；2c和3描述了不同阶段的喷雾器：(2a)-喷雾器处于产生气溶胶之前的空闲位置；(2b)-喷雾器处于减压制备和气溶胶制备中；(2c)-吸入动作期间的喷雾器。

具体实施方式

·包括真空存储器(101a)的外部结构(101)。根据每种应用所需的气溶胶的体积来确定真空存储器的尺寸。例如：为了产生用于局部递送至肺或通过肺进行全身递送的30mg医用气溶胶，需要30cc的体积。

·真空存储器具有通道(101b)，从多孔材料(102)接收的气溶胶通过所述通道(101b)进入真空存储器(101a)。

·通过旋转盖在外部封闭用于气溶胶吸入的出口孔(103)。

·可通过外部的真空泵（用于静止用途）或通过喷雾器自身的内部装置（例如，借助由弹簧(105)移动的圆柱活塞(104)）来产生减压效果。

·在所述装置的上侧面上存在插入多孔介质(102)的位置，所述多孔介质(102)可为圆柱体、圆盘、杯等形状，所述多孔介质(102)如果通过盖(106)固定或密封至所述装置则被设计用于快速的打开/封闭并且具有连接至环境或真空存储器(101a)的管道(106b)。

多孔介质相对于所述装置的位置可为位于其上侧（如附图所示），但也可为位于所述装置的对侧（底侧）或任一侧。

根据每种所需应用的所需气溶胶特性来确定多孔材料(102)的材料、结构和尺寸。例如：分散面积决定所获得气溶胶的量。

图2a示出了准备用于产生气凝胶的喷雾器：

·弹簧(105)被压缩；

·利用夹具(108)将活塞(104)捕获在上部位置；

·多孔介质(102)插入到适当位置并且通过盖(106)进行固定；

·通过旋转盖(103)封闭用于气溶胶的出口孔。

图2b示出了喷射喷雾器：

·活塞(104)处于较低位置；

·真空存储器(101a)被气溶胶填充。

图2c示出了准备用于气溶胶使用的喷雾器：旋转盖(103)连接至环境。

图3示出了具有管(109)的喷雾器，所述管(109)将喷射阶段中的空气从真空存储器(101a)提供至管道(106b)以通过增加分散的空气来增加气溶胶容量。引入额外的分散空气使得压差增加。

Claims (17)

1.一种用于产生气溶胶的喷雾器，包括多孔介质，其中所述多孔介质为刚性材料并具有厚度和两个平坦侧面并且还包括：

i.大量小孔；

ii.部分地吸附在所述多孔介质中的液体；和

iii.气体，其中所述气体圈存在不含所述液体的小孔中，

其中所述多孔介质被构造为充当气动式多喷嘴雾化系统。

2.根据权利要求1所述的喷雾器，

还包括被构造为在所述多孔介质的所述厚度上产生压降的元件；或者

还包括管，所述管被构造为将空气从真空存储器提供至管道，并且构造成使得压差增加；或者

还包括通道，所述通道被构造为接受来自所述多孔介质的气溶胶并且将所述气溶胶转移至真空存储器。

3.根据权利要求1或2所述的喷雾器，还包括出口孔，所述出口孔用于气溶胶吸入。

4.根据权利要求3所述的喷雾器，还包括盖，所述盖被构造为封闭所述出口孔。

5.根据权利要求1所述的喷雾器，还包括腔室，所述腔室被构造为存储从所述多孔介质释放的所述气溶胶。

6.根据权利要求1所述的喷雾器，其中所述液体包括药物。

7.根据权利要求4所述的喷雾器，所述盖还包括管道。

8.根据权利要求5所述的喷雾器，其中所述腔室为干燥腔室并且所述气溶胶为干燥气溶胶。

9.根据权利要求1所述的喷雾器在制备用于肺治愈的药物中的用途。

10.一种多孔介质，其被构造为充当气动式多喷嘴雾化系统，其中所述多孔介质为刚性材料并具有厚度和两个平坦侧面并且还包括：

i.大量小孔；

ii.部分地吸附在所述多孔介质中的液体；和

iii.气体，其中所述气体圈存在不含所述液体的小孔中。

11.根据权利要求10所述的多孔介质，其中所述液体包括药物。

12.一种组件，包括：

(a)多孔介质，所述多孔介质为刚性材料并具有厚度和两个平坦侧面并且还包括：

i.大量小孔；和

ii.缓冲层，其中所述缓冲层覆盖所述多孔介质，

以及

(b)液体容器，其包含液体中的药物，

其中在移除所述缓冲层后，所述液体润湿所述多孔介质。

13.一种用于产生超细小高浓度的气溶胶的方法，包括：

a.提供权利要求10所述的多孔介质；以及

b.所述多孔介质的所述厚度上引入压降，由此产生气溶胶，

其中所述气溶胶在不存在外部气源的情况下产生。

14.根据权利要求13所述的方法，其中引入所述压降通过在所述多孔介质的所述厚度上引入压降来实现；或者，

其中引入所述压降通过真空产生装置来实现，所述真空产生装置选自真空泵和活塞；或者

还包括将所述气溶胶存储于真空下；或者

还包括转移气溶胶用于在腔室中在真空下存储。

15.根据权利要求14所述的方法，其中所述多孔介质在步骤(a)时的压力为大气压并且其中所述压降使得所述一个侧面的所述大气压降低600至900毫巴。

16.根据权利要求13所述的方法，其中所述气溶胶浓度在10⁹至10¹¹/cm³的范围内。

17.根据权利要求13所述的方法，其中所述液体包括药物。