CN102781589A - 以液滴形式分配液体的装置 - Google Patents

Abstract

一种液体分配装置，包括：-一个液体容器（12），可发生变形，以通过按压该容器（12）来分配液体；-一个液体分配喷头（10），安装在该容器（12）上；-一个液体通道（24，50）；-一个从容器外通向容器内的空气通道（26），该空气通道（26）被一个采用透气高分子材料制成的机构（28）封闭，该材料是无孔的，该机构称（28）称为透气机构（28）。

Description

以液滴形式分配液体的装置

技术领域

本发明涉及液体分配领域，特别是医药领域中以液滴形式的分配，例如滴眼液。

更为具体地说，本发明涉及无防腐剂的液体的分配，按液滴形式分配，使用了可补气的可变形容器。

背景技术

目前的趋势是提供不含防腐剂的产品，尤其是滴眼液。所以，需要在装有待分发液体瓶的整个使用期间确保产品无菌性。

已知（特别是在WO92/01625文件中）有不同的装置可以分发容器内的液体产品并避免瓶内剩余液体被污染。

在其中一个例子中，有一个这样的液体分配装置，它包含一个容器和一个安装在容器上的分配喷头，喷头上有液体分配孔。使用者按压容器使其变形，在压力作用下，分配孔表面上就形成了一滴液滴。一旦分发出液滴后，使用者松开变形的容器，容器有恢复到其原始形状的趋势，这样就在瓶的内部产生了负压。为了填充这种负压，以使容器恢复其原始形状，该装置的喷头上有一个空气入口，供空气进入容器内。为了确保进入的空气不污染容器内的剩余液体，在空气通道中设有憎水过滤网。该过滤网可以让外面的空气进入容器内，而避免微生物和粉尘进入，同时避免液体进入或流出。

这种装置的一个问题就是，要确保其可靠性，是非常棘手的事情。实际上，将过滤网安装在喷头上之后，很难检测过滤网功能是否正常，因为需要在水中检测过滤网，这样在试验阶段有发生污染或变质的可能性。所以，很难确保所用过滤网的完好性以及安装在喷头上后的完整性。

发明内容

本发明的目的尤其是提出一种液体分配装置，能可靠确保分配喷头的无菌性。

为此，本发明的一个对象就是一种液体分配装置，其特征在于它包括：

-一个液体容器，可发生变形，以通过按压该容器来分配液体；

-一个液体分配喷头，安装在该容器上；

-一个液体通道；

-一个从容器外通向容器内的空气通道，该空气通道被一个采用透气高分子材料制成的机构封闭，该材料是无孔的，该机构称为透气机构。

所以，这里提出的将无污染空气充入容器内的方式，不是采用空气过滤方法，而是利用了某些材料的气体扩散特性。因此使用了不同于过滤网的其他机构类型，即无孔高分子材料机构。这种机构的优点是确保了无污染空气进入，比过滤网更可靠，因为过滤网的定义就是有孔的。实际上，对于无孔机构，没有必要检测孔的尺寸，也更容易检测是否因组装或机构缺陷而存在泄漏。

所谓的“无孔”材料，就是指实心的、无孔洞材料，可以堵住细菌等颗粒的通过，例如堵住大小约0.2微米的缺陷短波单胞菌（Brevundimonas Diminuta）。该无孔材料不同于制成多孔形式的过滤网。实际上，透气机构所用的无孔材料使用了原始形状的高分子材料，比如经过了简单的挤制和压制，而过滤网所用的多孔高分子材料还需经过制孔或制间隙等步骤，比如材料张拉或者在高分子材料上加入化学溶剂。该材料是无孔的，不透水，粉尘和微生物颗粒无法通过。然而，该材料却是透气的，因为它可以通过分子大小的物质。换句话说，上文提出的无孔材料具有透气性，可以让空气分子穿过由错综的长链分子形成的网状结构。换言之，无孔材料机构是通过空气在透气机构中的扩散来让空气穿过的。还应注意到，由于材料是无孔的，空气穿过机构的过程需要数分钟，甚至数小时，而不是像过滤网那样只需数秒钟。例如，对于分发了240μl液体的装置，只有在12小时后负压才可基本消除，也就是说瓶内外压力基本达到平衡。恢复到接近于外界气压看起来可能耗时较长，不过该发明的发明者发现这并不会给液滴分配的应用带来不便。

这样，使用者按下容器分发液滴之后，当松开容器时，外界空气通过透气机构进入瓶内，逐步补偿瓶内外的负压差。

还应注意到，由于该机构不含孔隙，所以不存在因孔隙内积累微生物和粉尘而造成堵塞的风险。另外，当装置“头朝下”放置、液体接触了透气机构时，也不会存在液体的毛细压力，该压力会妨碍容器内外的压力平衡重建。当使用过滤网时，则会存在这两种情况。

这种机构很容易检测。如此，可以在安装到喷头上后，检测所有密封机构，而不会污染或损坏机构。相比过滤网的检测，这种检测更有优势，因为前者在密闭性试验中可能发生污染或损坏，要么就只能对过滤网进行统计检测，对试验中被破坏的样本进行检测，因而只能获得相对有限的信息。

在检测机构时，例如可以在机构的一侧施加气压，数秒钟后检测另一侧的压力。由于机构各侧达到压力平衡的过程需要数分钟甚至数小时，而不是数秒钟，与过滤网试验时间不在一个量级上。于是，在数秒钟的级别上，无缺陷的机构不会出现压力损失；相反，如果机构有缺陷或者在喷头上安装不正确，则会观察到明显的压力下降。这样就可发现所有缺陷部件。还应注意到，该透气机构的制作特别方便经济。这样也使它不同于成本很高的憎水过滤网，因为后者一方面要确保精细的过滤，另一方面又要确保完整性。

该分配装置还可以具有以下一项或多项特征：

-透气机构还包括至少一个液体通道。于是，机构与容器的交换面积可以设计得更大。

-液体通道是一个限制液体流量的通道，通向液体通道。因此，可以限制流出容器的液体量，当使用者按容器力量过大时，可以避免液体喷出。于是，透气机构确保了流量限制的功能，从而简化了喷头的安装，减少了组装件的数量。在一个例子中，流量限制通道的直径小于液体通道直径，另外流量限制通道也可以突然转向，从而降低压力。

-喷头和机构各有一个中心轴，此两轴相同（confondu）。这样简化了将机构安装到喷头上的操作。实际上，很容易将一个部件相对于另一部件对中。另外，将透气机构安装在装置的中央，机构的面积可以设计得相对较大，例如覆盖住装置容器的全部颈部，也能提供更大的通气面积，以尽快达到内外压力平衡。

-机构包括一个壁，称作通气壁，壁上设有多个起伏（reliefs），以增加通气面积。例如，可以设计成波浪面，截面呈正弦、垛口、或褶皱形。这样就增加了容器内外换气的面积，但并不明显增加机构的占用空间。实际上，通过渗透流过机构壁的气流与机构壁面积成正比，与壁的厚度呈反比。壁的面积大和厚度薄，有利于补气。视所需的补气速度而定，可以很方便地调整机构壁的几何形状，改变其交换面积和厚度。可以理解，壁上设置的起伏不同于肋，这些起伏位于机构壁的两个面上，相互平行；在起伏部位，壁厚基本上是不变的并且很薄，以允许空气通过，从而增加机构的透气面积。

-该机构包括多个加强肋。这些肋可以加固该机构。可以理解，这些肋对应于机构壁厚度的局部增加，以达到加固目的，从而只在壁的一面上形成了突起。这些肋不同于上述起伏，起伏的作用是增加交换面积。

-机构总体呈圆柱或圆锥形，其底部有一个固定凸缘，用来将其固定在喷头上。该凸缘的厚度优选为大于透气壁，以使其具有一定的刚度来确保机构的固定，例如通过机械夹紧固定。凸缘也可以包括机械固定装置，与喷头上的装置相匹配，比如利用棘齿。得益于凸缘，可方便地将机构安装在喷头上，而无需复杂的固定方式。另外，对于相同的喷头，视所需的补气特性，可方便设计出不同通气壁构型的机构，并且可依然使用与喷头相匹配的标准凸缘。

-液体通道以透气机构的一个环状外表面为界。所以，透气机构没有钻开任何会渗漏液体的开孔，这样就将气体流通和液体流通分隔开了。

-所述高分子材料包含一种弹性材料。由于机构是可变形的，机构通过轻微变形就可安装在喷头上。一旦安装就位后，机构则恢复原始形状，通过机械夹紧安装在喷头上，从而简化安装。另外，弹性材料的柔性更易避免机构和喷头之间的游隙，因为机构的接触面会适应喷头壁。

-所述高分子材料包含硅酮（也称作聚硅氧烷，硅-氧链构成的无机化合物）。硅酮的透气性进一步促进了补气过程，缩短其所需时间。另外，硅酮的另一个优势就是不与滴眼液发生反应。

-液体的分配由唯一的阀控制，其可具有一个液体阻塞构型和一个液体分配构型。于是，该装置不同于配有一个泵的分发装置，在后者中不需要容器变形就可分发液体。

-该装置包括一个阀和一个托架，托架包括一个阀的支撑面，用来封闭液体流通，该托架包括该空气通道，该透气机构固定在托架上。所以，该装置特别紧凑。

-在分配液体后，容器内的压力与外部压力达到平衡的时间超过30分钟，优选超过1小时。诚然，通过机构补气不会让容器几乎立即恢复其初始形状，但是，该装置可以保证从外界进入的空气无污染。应当注意到，即使密封机构处于最佳使用条件，即完全畅通时，这段形状恢复期都会超过30分钟甚至1小时。换言之，即便该装置不是头朝下的（这种情况下水位于该机构旁），并且该机构不含任何杂质，气体扩散时间也较长，这不同于过滤网的过滤，在后者中形状恢复几乎是即刻发生的，或至少是秒量级的。

本发明的另一对象是一组上述的两个装置，包括两个相同的喷头，配有构型各不相同的透气机构。比如，机构的厚度和形状不同。

附图说明

结合以下附图，通过对下述非限定性实施例的描述，可以更好地理解本发明，在附图中：

-图1所示为本发明的一个装置；

-图2a到图2d为图1装置中透气机构的不同变体。

具体实施方式

图1绘出了滴状液体分配喷头10，通过螺纹安装在容器12的颈部上。该容器12用于存放液体，例如医用液体，比如滴眼液。可以按下容器12，使其变形以分配液体。更确切地说，使用者通过按压容器12主体来分配液体，容器具有一定弹性，在受到使用者按压并在容器12内产生负压后可恢复其原形。

在本例中，分配喷头10包括一个托架14、一个设有一个分配孔18的分配阀16、一个弹簧20、一个盖子22、一个从容器12流向分配孔18的液体通道24和一个进入容器12的空气通道26，通道26被一个透气机构28所封闭。

在该例中，托架14包括一个用于安装在容器上的安装部分32，位于托架14的近端。该部分32包括一个外围裙34，上有丝扣，可以在容器12的颈部上旋紧。安装部分32还包括一个圆筒状内裙36，可以确保容器12和分配喷头10之间的密闭性。

托架14还包括一个中间密封部分38，其大体呈圆柱形，向远端方向延伸，与内裙36相对。该部分38的远端有一个支撑阀16的支撑面40，从而在阻塞构型中阻止液体流过。在该例中，支撑面40呈圆环凸缘状。

在该例中，托架14还包括一个向容器12通气的空气通道26，通向大体呈圆柱形的空腔42。空腔42的近端则通向机构28。

在该例中，托架14还包括一个凹槽44，形成一个大体呈圆柱形的空腔，该空腔的近端开口通向容器12，远端开口通向液体通道24，该通道位于托架14中，沿装置纵向走向，在此处对应于箭头46所表示的液体喷射方向。而通道24通向一个中间空腔48，该空腔通向一个第二液体通道50。

凹槽44与空腔42并置，二者之间被一环形壁52隔开，沿与密封部分38相反的方向延伸。

透气机构28采用可透气高分子材料制成，该材料是无孔的，0.1微米大小的细菌等颗粒无法穿过，但是分子可以穿过，如空气分子。于是，空气穿过透气机构28是由空气通过透气机构28的扩散来实现的。该高分子材料包含一种弹性材料，在该例中具体说就是硅酮。机构28呈圆柱或圆锥形，具有一个中心轴，该轴与喷头10的中心轴相同，该轴对应于液体分发的方向，即箭头46。更确切地说，在该例中机构28包括一个透气壁，厚度较薄以利于气体交换，其呈圆柱或圆锥形，其顶部被一圆盘状表面所封闭，其底部包括一个用于固定在喷头10上的环形凸缘30，该凸缘30的厚度较大，至少比通气壁的通常厚度大。

机构28位于一个大体呈圆柱形的空腔54中，该空腔以托架14的内裙36为界，在该例中，利用凸缘30与环壁52协作、通过机械夹紧固定该机构。更确切地说，凸缘30的内径稍小于壁52的外径，使得凸缘通过弹性固定在壁52上。或者还可以采用机械固定方式将凸缘30固定在壁52上，例如棘爪方式，如在凸缘上设置环向内凸缘，与壁52外表面上的环状槽相啮合。还可设计机械挂钩装置，穿过部件14，直到抵达空腔48，也可在圆柱体36内壁上设置挂钩装置。

另外，托架14包括一个安装部分56，用来将阀16安装在托架14上。部分56还用来将盖子22的安装部分安装在托架14上。它包括一个外周以一环壁60为界的环形槽58。此外，环形槽58外周以一环状肋为界，该肋形成于一个基本呈圆盘状的壁上，该圆盘被通道24穿过并界定了空腔48。

阀16与托架14共同作用，可以形成一个液体阻塞构型和一个液体流通构型，。在本例中，阀由弹性材料制成。在另一例子中，阀16仅部分由弹性材料制成，其他部分则由刚度更大的材料制成，可用作支撑弹簧20。阀16包括一个安装部分62，用于安装在托架14上，形成一个大体呈圆筒形的围裙。该安装部分62连接在大体呈盘状的膜（voile）64上，一大体呈圆柱形的中心部分66从膜上突出。膜64还包含一个弹簧20的支撑座68。部分66定义一个大体呈圆柱形的内腔，与部分38互补。部分38以及圆柱部分66共轴，共同界定通道50。该通道50通向位于阀16远端的分配孔18，而它又通向一个形成液滴的部位68。

盖子22包括一个安装部分70，用于安装在托架14上，呈圆环状，还包括另一个圆环部分72，与部分70共轴，从而定义一个凹槽74，环壁60就嵌在其中。盖子22还包括一个弹簧20的支撑座76，其内周延伸出一环壁78，被部分66所穿过，其作用是对中阀16的部分66。

另外，在该例中透气机构28至少有一个液体通道80。另外在该例中，液体通道80还起到限制液体流量的作用，该通道通向液体通道24。更确切地说，机构28的凸缘30在其外环面上包括多个凹槽80，如图2a到2d所示，与凹槽44一起限定了减小液体流量通道82。这些通道82的直径较小，当使用者按下容器时，可以降低液体的压力。在一种变体中，孔道80还可发生方向变化，或者呈螺旋形。视凹槽44所面对的孔道80的数量和尺寸不同，流出的液体流量或多或少地被减小。

机构28可以采取如图2a到2d中所示的任一种形状。节流通道80设在凸缘30的外周上，形成外周的一个挖空部分。

在图2a的例子中，机构28包括一个薄的通气壁，大体呈圆柱形或圆锥形。壁上还包括一些用于加固壁的加强肋84，对应于壁厚度的局部增加。

图2b到2d上的机构28绘出了其他类型的机构28；在该机构上，空气通道壁包括多个起伏，用来代替或补充加强肋84，这些起伏增加了容器12内外空气的交换面积，但是不会明显增加机构28所占用的空间。这些起伏形成于壁中，并保持较薄的壁厚，以便让空气通过。应注意到，这些起伏还能加固机构28，从而也可以不使用加强肋84，如图2c所示一样，在该图中，通气壁呈波纹状，断面呈三叶草状。

现在介绍图1所示装置的工作方式。

在静止状态下，亦即没有使用者按下容器12时，阀16处于液体阻塞构型，即其抵靠在表面40上，这一方面是由于阀永久安装在托架14上，托架向阀施加一个弹性压力，另一方面是由于弹簧20的压力作用。

当使用者按下容器12时，就向液体施加了压力，而鉴于机构28的壁是不能通过液体的，液体就流向唯一可以流入的通道，即液体通道82，在该例中是节流通道。在该例中，在流过通道82的过程中，由于压力损失，液体的流量会减小。液体随后流向通道24中，然后流向空腔48中以及通道50中。在压力作用下，液体顶开阀16，阀就转换到液体流通构型状态，液体就可以在阀16和支撑面40之间流过，以流入到通道18和空腔68中，于是就形成了液滴形状。

一旦分发出液滴后，使用者放松可变形的容器12上的压力，容器趋向于恢复到其原始形状，这样就在容器12的内部产生了负压。外界空气流入以平衡此负压，空气从空气通道26进入，穿过透气机构28。应注意到，由于机构28的制作材料是无孔的，空气穿过机构28的过程需要数分钟甚至数小时，而不是数秒钟。

这样，设一个容量为12ml的装置装有10ml的滴眼液，配有一含硅酮的透气机构，其氧气渗透率为1.4*10^-13mol*m^-1*Pa^-1*s^-1（摩尔每米每帕每秒），其交换面积为90mm²，厚度为0.4mm，在常压下，分发6滴溶液，即40*6=240微升的液体，会产生约95毫巴的负压，需要12个小时才能差不多平衡掉（确切地说，12小时可以补偿约90毫巴的负压）。

鉴于机构28的壁是无孔的，无论装置是否是“头朝下”的，容器12的补气时间基本上都是一样的。

这里指出，机构28是单独的部件，其形状可以根据用途、希望的补气时间、以及希望的节流程度而变化。所以，可以制成多组产品，其中的喷头含有一个相同的阀16，一个相同的托架14，一个相同的盖子18，但是多个不同的机构28。

本发明的实现方式不仅限上文所述的各种方式。

这里指出，采用如机构28所用的无孔材料特别有优势，因为很容易检验该机构是否有效。实际上，如果采用憎水过滤网而不是机构28，那么在组装后要检测过滤网是否泄漏，将是很棘手的事。

Claims (12)

1.一种液体分配装置，其特征在于它包括：

-一个液体容器（12），可发生变形，以通过按压该容器（12）来分配液体；

-一个液体分配喷头（10），安装在该容器（12）上；

-一个液体通道（24，50）；

-一个从容器外通向容器内的空气通道（26），该空气通道（26）被一个采用透气高分子材料制成的机构（28）封闭，该材料是无孔的，该机构称（28）称为透气机构（28）。

2.按上述权利要求所述的装置，其特征在于，其中透气机构（28）设置为通过空气在该机构（28）中的扩散来让空气穿过。

3.按上述任一权利要求所述的装置，其特征在于，其中透气机构（28）还包括至少一个液体通道（80）。

4.按上述任一权利要求所述的装置，其特征在于，其中液体通道（80）是一个限制液体流量的通道（80），通向液体通道（24）。

5.按权利要求3或4所述的装置，其特征在于，其中液体通道（80）以透气机构（28）的一个环状外表面为界。

6.按上述任一权利要求所述的装置，其特征在于，其中喷头（10）和机构（28）各有一个中心轴，此两轴相同。

7.按上述任一权利要求所述的装置，其特征在于，其中机构（28）包括一个壁，称作通气壁，壁上设有多个起伏。

8.按上述任一权利要求所述的装置，其特征在于，其中机构（28）包括多个加强肋（84）。

9.按上述任一权利要求所述的装置，其特征在于，其中机构（28）总体呈圆柱或圆锥形，其底部有一个固定凸缘（30），通过例如机械夹紧将其固定在喷头（10）上，该凸缘（30）也可以包括机械固定装置，与喷头上的装置相匹配，比如利用棘齿。

10.按上述任一权利要求所述的装置，其特征在于，其中所述高分子材料包含硅酮。

11.按上述任一权利要求所述的装置，其特征在于，其包括一个阀（16）和一个托架（14），该托架包括一个阀的支撑面（40），用来封闭液体流通，该托架包括该空气通道（26），该透气机构（28）固定在托架上。

12.按上述任一权利要求所述的装置，其特征在于，在分配液体后，容器内的压力与外部压力达到平衡的时间超过30分钟，优选超过1小时。

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