CN104884110B - 喷雾器设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种喷雾器，其包括具有用于保持气雾剂的室的壳体、与室连通来用于允许气雾剂从室抽出的空气出口，以及用于保持待雾化的液体的储存器。喷雾器还包括位于室中的液体孔口、限定在储存器与液体孔口之间的一个或多个液体通道，一个或多个液体通道具有液体容积，以及位于液体孔口附近的室中的加压气体出口。挡板位于室中，且相对于加压气体出口和液体出口定位，以便将加压气体从加压气体出口转移且经过液体孔口转移。挡板具有分流器表面面积。液体容积为至少80mm3。分流器表面面积小于5.0mm2。

Description

喷雾器设备
相关申请的交叉引用
本申请请求享有于2012年10月31日提交的在审的美国临时申请第61/ 720678号的权益，该申请通过引用并入本文中。
技术领域
本发明涉及一种用于输送气雾剂、喷雾液体、固体药品或蒸气到患者的呼吸道的设备，且更具体地涉及具有改善的性能的喷雾器。
背景技术
用于雾化可由患者吸入的液体药品的医用喷雾器是通常用于治疗某些病症和疾病的公知装置。喷雾器在对有知觉的自主呼吸患者和受控通气患者的治疗中得到应用。
在一些喷雾器中，气体和液体混合在一起，且相对于挡板定向。结果，液体气化，即，引起液体形成悬浮在空气中的小颗粒。该液体的气雾剂然后可被吸入患者的呼吸道中。在喷雾器中将气体和液体混合在一起的一种方式在于使气体经过管的液体孔口末梢快速移动。由加压气体的流动所产生的负压为有助于将液体吸出液体孔口末梢进入气流中且将其雾化的因素。
喷雾器的设计和操作中的一些考虑包括规定剂量和保持一致的气雾剂颗粒尺寸。在常规喷雾器设计中，加压气体可在连续的基础上相对于挡板卷吸(entrain)液体，直到储存器中的液体耗尽。连续的喷雾可导致患者呼气期间或患者的吸气和呼气之间的延迟期间浪费气雾剂。由于浪费的气雾剂量可能难以定量，故该效果还可使剂量的规定复杂化。另外，连续的喷雾可影响颗粒尺寸和/或密度。此外，在非吸气周期期间可存在过多药品损失于在喷雾器或接口上的冷凝。另一方面，中断的喷雾在喷雾开启和关闭时也可影响颗粒尺寸和密度。
存在涉及喷雾器疗法的有效性的若干其它考虑。例如，已经提出了喷雾疗法在生成的气雾剂颗粒相对均匀时更有效，例如，产生特定尺寸的颗粒、一定尺寸范围内的颗粒，和/或其大致的百分比在一定尺寸范围内的颗粒。此外，可能有利的是喷雾器能够很快地且均匀地生成大量气雾剂，以便可施用适合的剂量。
另一个考虑在于其中可施用喷雾器疗法的环境。例如，在医院处的壁出口可供应加压气体来在从45psi到55psi的范围中以4到10升每分钟的流速与喷雾器一起使用，而家庭护理压缩机可供应加压气体在3到5升每分钟的流速和15到30psi的压力下与喷雾器一起使用。不管其中施用喷雾器疗法的环境，期望的是保持和/或改善喷雾器的性能。
喷雾器的设计和操作中的附加考虑涉及挡板的尺寸和形状，以及能够用于容纳在储存器与液体孔口之间的喷雾的液体容积。
因此，将这些因素纳入考虑，存在对于改进的喷雾器的需要。
发明内容
本公开内容提供了一种用于将雾化液体或固体药品或蒸气输送至患者的设备。根据一个方面，喷雾器包括具有用于保持气雾剂的室的壳体、与室连通来用于允许气雾剂从室抽出的空气出口，以及用于保持待雾化的液体的储存器。喷雾器还包括位于室中的液体孔口、限定在储存器与液体孔口之间的一个或多个液体通道，一个或多个液体通道具有液体容积，以及位于液体孔口附近的室中的加压气体出口。挡板位于室中，且相对于加压气体出口和液体出口定位，以便将加压气体从加压气体出口转移且经过液体孔口转移。挡板具有分流器表面面积。
另一方面，液体容积为至少80mm3。
另一方面，分流器表面面积小于5.0mm2。
另一方面，液体容积小于1000mm3。
另一方面，分流器表面面积大于0.75mm2。
又一方面，液体容积在250mm3到300mm3之间。
又一方面，分流器表面面积在1.5mm2到2.0mm2之间。
再一方面，挡板具有盘形分流器表面面积。盘形分流器表面面积可具有1.0mm到2.5mm之间的直径。
再一方面，挡板定形为肋条。
另一方面，挡板具有为液体孔口的截面面积的至少50%的分流器表面面积。
在不同方面，液体孔口定位在延伸到室内的第一喷嘴的远端处，且加压气体出口定位在经由第一喷嘴延伸到室内的第二喷嘴的远端处。一个或多个液体通道可形成在第一喷嘴与第二喷嘴之间。
附图说明
图1为喷雾器的第一实施例的局部截面侧视图；
图1A为示为在吸气循环中的图1中的喷雾器的截面视图；
图2为图1的喷雾器的喷嘴组件的截面视图；
图3为沿线3-3'(为了清楚起见没有盖)截取的图1的喷雾器的截面顶视图；
图4为喷雾器的第二实施例的截面侧视图；
图5为图4的喷雾器的截面侧视图，其具有改为改善喷雾器的性能的特定大小；
图6为图4的喷雾器的另一截面侧视图，其具有旨在改善喷雾器的性能的特定大小范围；
图7为喷雾器的第三实施例的截面侧视图，其具有旨在改善喷雾器的性能的特定大小范围；
图8为喷雾器的第四实施例的截面侧视图，具有旨在改善喷雾器的性能的特定大小；
图9为喷雾器的第五实施例的截面侧视图，具有旨在改善喷雾器的性能的特定大小；
图10为比较在图4的喷雾器的改进版本上执行的测试的气雾剂输出速率的图表；
图11为比较在图4的喷雾器的改进版本上执行的附加测试的气雾剂输出速率的图表；
图12为比较在图4的喷雾器的改进版本上执行的测试的气雾剂输出速率的图表；
图13为比较在图4的喷雾器和其改进版本上执行的附加测试的气雾剂输出速率的图表；
图14为比较在图4的喷雾器和其改进版本上执行的其它测试的气雾剂输出速率的图表；
图15为喷雾器的第六实施例的截面侧视图；
图16为图15的喷雾器的截面侧视图，具有改进为改善喷雾器的性能的特定大小；
图17为图15的喷雾器的另一个截面侧视图，具有改进为改变喷雾器的性能的特定大小；
图18为比较特定大小的图15-17的喷雾器的截面顶视图；以及
图19为比较图15-17的喷雾器的气雾剂输出速率的图表。
具体实施方式
图1中示出了喷雾器10。喷雾器10为小容积喷雾器，且包括限定内室14的壳体或容器2。壳体12由圆柱形的侧壁部18、顶部20和底部22形成。壳体12的部件部分可由通过焊接、粘合剂等连接在一起的单独的多件材料形成，或更优选的是，一些部件部分可通过注入模制过程形成的单件材料形成在一起。例如，底部22和侧部18可由连接在一起的单独的件形成，或作为优选，这些部分可由一件模制塑料形成。一定数目的塑料中的任何都可为适合的，包括聚碳酸酯或聚碳酸酯混合物。盖21可除去地安装在壳体12的上部上，如，借助于卡扣盖布置、扭锁螺纹、螺钉或其它类型的紧固件。壳体12在高度上为大约6cm，且具有大约4cm的直径。
室14的下部23用作储存器，以用于保持用于雾化的流体25，如，含有药品的溶液。喷嘴组件24位于壳体12的下部23中。参看图1-3，喷嘴组件24从壳体12的室14向下延伸至位于壳体12的底侧22上的室的外部的配件28。配件28尺寸确定为连接到通过常规管路29提供的加压气体的供应源27上。加压气体可由任何适合的源供应，如，用于医院、泵、压缩机、筒、罐等中的常规气体供应源。
喷嘴组件24包括外管状构件30和内管状构件32。外管状构件30具有限定液体筒的内通路40。内通路40具有沿内通路40的长度通常为圆形的截面形状。内管状构件32或气体喷嘴具有通路34，其从配件28的底端中的开口36延伸至位于喷嘴组件24的顶端39处的气体出口孔口38。内管状构件32位于外管状构件30的内通路40中。内管状构件32尺寸确定为滑入外管状构件30的内通路40中，以便其在其中对准。一个或多个液体通道42形成在外管状构件30与内管状构件32之间。一个或多个液体通道42可包括外管状构件30与内管状构件32之间的环形间隙，和/或形成在内管状构件32与外管状构件30之间的切口、通路、槽口等，而不论是否在内管状构件32的外表面上(例如，如，一个或多个槽口)、外管状构件30的内表面上(例如，如，一个或多个槽口)，或其任何组合(例如，如，环形间隙和槽口)。一个或多个液体通道42从位于室14的下部的储存器23处的液体储存器开口44延伸至位于喷嘴组件24的顶端39处的液体出口孔口46。一个或多个液体通道42用于将液体药品从室14的底部处的储存器23传送至喷嘴组件24的顶部处的液体出口孔口46。一个或多个液体通道42具有液体容积或由从储存器开口44延伸至液体出口孔口46的外管状构件30与内管状构件32(包括任何间隙、通路或槽口)之间的聚集体积限定的相等的液体容积。如下文所述，限定液体容积的部件的大小可选择成改变喷雾器的性能。在备选实施例中，如，本文所示和所述的那些，外管状构件30和内管状构件32或其部分可具有除圆柱形之外的形状，例如，如圆锥形。
如图3中所示，液体出口孔口46位于液体筒的顶端或外管状构件30的内通路40处。液体出口孔口46具有由喷嘴组件24的外管状构件30的顶端和内管状构件32限定的环形形状。气体出口孔口38具有圆形形状，且位于与环形液体孔口同心。在本实施例中，气体出口孔口38为大约0.56mm直径，且液体出口孔口46具有大约2.79mm到3.18mm的外径和大约2.13mm的内径。这些大小仅通过举例的方式提供，且如本文所述，喷雾器可以以其它尺寸在不同大小下制作出，以便改变喷雾器的性能。
喷嘴组件24的顶端39由外管状构件30和内管状构件32的顶端形成。在本实施例中，顶端39为具有大约4.57mm的直径的通常平的表面。在备选实施例中，顶端39可具有除平的之外的形状，例如，内管状构件32可在外管状构件30上方间隔开，以便液体孔口46位于气体孔口38下方。同样，直径可为较大或较小的。
喷嘴组件24或其部分可形成为壳体12的一部分作为注射模制过程中的单件材料。例如，内管状构件32可由相同的注射模制塑料件形成为壳体12的底部。
又参看图1，喷雾器10还包括烟道（chimney）组件50。烟道组件50位于液体储存器23上方的室14的上部中。烟道组件50包括管状本体51，其限定内部通路52，内部通路52从壳体盖21中的入口开口56延伸至管状本体51的底端处的烟道出口开口。因此，烟道组件50用作环境空气进入室14中的入口通道。入口开口56与环境空气连通(如下文所述，经由促动器按钮的端口)，且烟道出口开口与室14连通。
挡板60位于烟道组件50的下端上。挡板60可由与烟道50相同的模制塑料材料件形成，或作为备选，挡板60可由通过适合的手段附接到烟道组件50的其余部分上的单独的材料件形成。挡板60直接地位于与气体出口孔口38和位于喷嘴组件24的顶端39处的液体出口孔口46相对。挡板60可移动，以便挡板60与喷嘴组件24的顶面39之间的距离可变。在本实施例中，挡板60具有带有大约4.57mm直径的平圆形或盘形状，以便其在气体孔口38和液体孔口46两者上大约延伸出喷嘴组件24的顶面39的边缘。因此，挡板60具有大约16.40mm2的盘形分流器表面面积。如本文所述，分流器表面面积是指位于与气体出口孔口38和液体出口孔口46相对的挡板的表面面积(不论是平的、成角或弯曲的)，其被提供为阻碍空气和气体流出液体出口孔口和气体出口孔口。如下文所述，挡板盘的大小可选择成改变喷雾器的性能。在备选实施例中，挡板60可具有除圆形之外的形状，例如，如肋条或圆锥或半球形。优选的是，挡板60具有一定尺寸和形状，使得挡板60具有液体出口孔口46的至少50%的分流器表面面积。在另一个实施例中，挡板和喷嘴组件保持固定，且不可移动，使得挡板60的分流器表面与喷嘴组件24的顶面39之间的距离不可变化。在又一个实施例中，挡板保持固定，且不可移动，但喷嘴组件或其部分可移动，使得喷嘴组件的至少一部分与挡板60的分流器表面之间的距离可变化。
烟道组件50连接到壳体12上。具体而言，烟道组件50借助于膜片或隔膜64附接到壳体12的顶部20上。膜片64为柔性回弹性材料(如硅橡胶)的环形件。膜片64的外沿或卷边装固在壳体12和/或盖21的顶部20中的凹槽中。膜片64的内沿装固在由烟道组件50的两个部分形成的槽口中。膜片64具有如图1中所示的卷起的截面轮廓。这允许了膜片64用作卷起的隔膜。膜片64允许烟道组件50的有限移动。烟道组件50连接到膜片64上，以便膜片64远离如图1中所示的喷嘴组件24偏压烟道组件50。当以图1中所示的方式安装时，在本实施例中，烟道组件50的底部离喷嘴组件24的顶面大约3.81mm。在备选实施例中，烟道组件50的底部可离喷嘴组件24的顶面较近或较远。
促动器68位于烟道组件50的顶端处。促动器68连接到烟道组件50的管状本体51上，且延伸穿过盖21中的壳体12的顶部处的开口56。促动器68包括具有一个或多个侧开口端口72的闭合的顶侧70。
钟形盖74位于烟道组件50的底端处的室14中。盖74从烟道通路51的底部处的开口朝壳体12的圆柱形部分18的内壁向外延伸。盖74包括水平部分75和从水平部分75朝喷嘴组件24的顶部向下延伸的垂直部分76。盖74具有提供围绕圆柱形垂直壁76的底侧的空气通路的开口底侧。
如上文所述，挡板60可相对于喷嘴组件24移动。本实施例提供了限制挡板相对于喷嘴组件24行进的手段。这可以以若干适合方式中的任一种来实现。在本实施例中，挡板60朝喷嘴组件24的移动由一个或多个止挡销80限定。止挡销80从壳体的底部22向上延伸。在本实施例中，存在三个止挡销。止挡销80的顶端与盖74的垂直壁76的底端间隔开。由于烟道组件50由于其借助于柔性膜片64与壳体12连接而可垂直地移动，故止挡销80向烟道组件50的移动提供了较小限制。在本实施例中，止挡销80间隔开，以便在盖74的垂直壁76的下缘与止挡销80接触时，间隔'h'设在挡板60与喷嘴组件24的上表面39之间。在本实施例中，间隔'h'为大约0.64mm到1.14mm，或更优选的是大约0.76mm到1.02mm，且最优选的是大约0.84mm。在备选实施例中，间隔'h'可更大或更小。
在备选实施例中，挡板60朝喷嘴组件24的移动可由除止挡销之外的器件限制。例如，如果壳体由注射模制过程形成，则梯级、肩部、翅片或其它结构可沿壳体的壁提供，以便限制烟道和/或挡板的向下行进。
转移环82也位于室14中。转移环82位于壳体12的圆柱形部分18的内壁上。具体而言，转移环82定位在盖74附近。转移环82尺寸确定为限定围绕盖74的间隙86。转移环82用于阻止可形成在壳体12的内壁上的较大液滴，且将大液滴向下转移回到壳体12的底部处的储存器23中。此外，转移环82用于提供气雾剂颗粒从室14的下部流至上部的相对曲折的路径。此曲折路径还用于减少较大颗粒的存在，且有助于使颗粒尺寸分布更均匀。
如上文所述，室14的底部用作待雾化的液体的储存器23。在本实施例中，储存器具有类似漏斗的形状，以将待雾化的液体在朝入口44的方向上向下引导。室14的储存器部分由至少两个部分或梯级形成。在本实施例中，储存器的上部88相对较宽，具有与壳体12的圆柱形部分18的直径大致相同的直径(例如，6cm)。上部88相对较浅(例如，7.94到6.35mm)。储存器的上部88以漏斗状方式朝储存器的下部90(或副井)成锥形。下部90相对较窄，但相对较深(例如，6.35mm)。储存器的下部90比喷嘴组件24的外径略微更宽(例如，15.88mm)。液体从其吸取的开口44位于储存器的下部90的底部处。在本实施例中，储存器23还包括定位在上部88与下部90之间的中部92。储存器23的中部92具有上部与下部的高度和宽度之间的高度和宽度。
在图1中所示的喷雾器的实施例中，储存器23的上部、下部和中部的相对尺寸和大小有助于生成气雾剂，其中气雾剂颗粒尺寸和输出总体上相对一致。如下文进一步所述，储存器23中的液体通过由穿过液体孔口46的气流引起的负压经由开口44吸入且部分地向上至液体通道42。由气流提供的吸力既将液体向上吸出储存器至喷嘴的顶部，且又在空气流中以一定速度卷吸液体。当液体雾化时，储存器中的液体的表面水平向下，从而直接地增大液体必须向上吸出储存器至喷嘴的顶部处的孔口的距离。当液体表面上的喷嘴的顶部距离增大时，需要更多能量来将液体向上吸至喷嘴组件24的顶部处的液体孔口。假定相对恒定的气体压力，该增大的距离可具有减小穿过液体孔口的液体流的效果，这继而又可影响气雾剂颗粒尺寸和速率的一致性。
图1中的喷雾器的实施例减小了该可能的不利影响。在图1的实施例的情况下，液体的相对较大部分储存在储存器的上部88中，且液体的相对较小部分储存在储存器的下部90中。由于储存器的较大部分88较宽且相对较浅，在储存器的该部分中的液体被向下吸时，储存器中的液体的表面水平相对略微变化。因此，在该部分的液体耗尽时，存在从储存器向上到液体孔口46的该液体量吸收所需的能量上的小变化。当储存器的上部88中的所有液体雾化时，储存器的下部90中的剩余液体吸入液体通道42中，且液体的顶面高度快速下降。然而，由于储存器的下部90相对较窄，故其仅包含雾化的少部分液体，所以存在对来自液体的该部分的气雾剂颗粒尺寸和输出的相对较小的总体影响。
图1-3中所示的喷雾器的实施例适于由自主呼吸的患者使用，所以来自喷雾器的气雾剂输出到可由自主呼吸患者使用的接口（mouthpiece）或面罩。因此，适配器99位于室14的上部中，适配器99具有连接到接口100上的室出口98。在备选实施例中，喷雾器可结合呼吸机系统使用，且代替接口100，适配器99将出口98连接到呼吸机回路上。
为了操作喷雾器10，适合量的液体（如药品或水）置于室14的储存器中。液体可通过首先除去盖21、膜片64和烟道50，将适当量的液体填充到储存器中，且替换壳体12上的盖21、膜片64和烟道50来置于储存器中。在优选实施例中，盖、膜片和烟道组装在一起，且将能够作为单元一起除去。作为备选，液体可经由接口100置入储存器中，或进一步，喷雾器可提供成预先填充有来自制造者的适当量的药品，或在又一备选方案中，喷雾器可设有可再密封的填充端口。加压气体源27连接到配件28上。加压气体源27可为外部源，例如，医院的壁出口，其在从45到55psi的范围中以4到10升每分钟的流速提供加压气体，或家庭护理压缩机，其在15到20psi的范围中以3到5升每分钟的流速提供气体。气体经由通路34输送，且从气体出口孔口38排入室4中。然而，在此阶段，在由患者吸入之前，气体从气体出口孔口38向上行进，且喷雾由于挡板60处于非喷雾位置而不会发生。膜片64保持烟道组件50，包括远离喷嘴24的挡板60。在一个实施例中，当处于非喷雾位置时，挡板60与喷嘴的顶部之间的距离为大约3.81mm。在此距离下，挡板60与喷嘴24之间的间隙使得气流不会在液体孔口46上产生足够的负压来吸出液体。
为了利用喷雾器来生成气雾剂，患者将接口100置于他/她的嘴上。当患者吸气时，空气从室14抽出，减小了壳体12内的压力。室14中的较低压力引起膜片64弯曲，将烟道50下拉。图1A中示出了烟道50的下位置。烟道50的向下移动由止挡销80限制。当止挡销80限制烟道50的向下移动时，挡板60其分流器表面面积与喷嘴组件24的顶面39间隔开预定距离'h'。在一个实施例中，间隙'h'为大约0.84mm。在备选实施例中，距离'h'可如本文所述较大或较小，以便改变喷雾器的性能。
可连续地经由配件38喷射到喷雾器中的加压气体由挡板60向旁边转移大约90度。由于气体出口孔口38、挡板60和喷嘴顶部39通常为圆形，故流出孔口38的气体以大约360度或径向形状均匀地分散。储存器中的液体药品然后向上吸至通道42，且通过由液体出口孔口穿过的移动气体引起的负压部分地吸出液体出口孔口46。吸入转移的气流中的液体在其到达室的较大容积空间时至少被雾化。在一个实施例中，吸出液体孔口46的液体药品具有很少或没有相对于挡板60的冲击。然而，在备选实施例中，吸入气流中的液体可针对挡板60。
当液体雾化时，其沿围绕盖74的下缘的通路行进到室14中。在患者吸气时，雾化液体向上行进穿过盖74与转移环82之间的间隙86，且经由接口100离开至患者的呼吸道。
当患者停止吸气时，室14中的压力升高。膜片64的偏压又足以使烟道50向上移动，增大了挡板60与喷嘴组件24的顶面39之间的距离，且因此液体的喷雾停止。在备选实施例中，弹簧、气动阀或其它偏压装置可单独地或与彼此和膜片组合使用，以使挡板60移动到非喷雾位置。因此，喷雾器伴随患者的呼吸循环来自动地循环气雾剂的生成。
如果患者呼气到喷雾器中，则没有喷雾发生，因为挡板60由于膜片64的偏压在非喷雾位置。烟道50的向上行进由盖21限制。
在吸气期间，一些空气流可在穿过烟道50的通路中经由喷雾器提供。进入室14中的该空气流可在通路中从环境提供，通路提供成穿过端口72、烟道入口56、烟道通路52和烟道出口。该空气流可在烟道50处于下位置时的吸气和烟道处于上位置的呼气两者期间继续。作为备选，穿过烟道50的空气流可在烟道50处于下位置时在吸气期间停止或减少。在吸气或呼气期间控制穿过喷雾器的空气流可通过烟道入口56、烟道出口、促动器端口72、挡环82和影响空气穿过室的其它部件（如，任何过滤器）的大小适当选择来实现。
在上文所述的实施例中，膜片64提供了弹性触发阈值，其允许与患者的呼吸重合发生循环喷雾。该阈值设置为落入正常人呼吸参数内，以便作为患者的正常呼吸的而结果，挡板移入和移出与喷嘴顶部接近。在一个实施例中，该水平可大致小于或等于3.0cm的水。
可认识到的是，阈值可在不同水平下设立，以解决不同类别的患者。例如，如果喷雾器设计成结合婴儿或新生儿使用，则膜片的弹性阈值可低于用于成人的阈值。类似地，不同阈值可用于老年患者。喷雾器还可用于兽医应用，如，马和犬。在兽医应用中，可存在相对于动物的各种尺寸的相对较宽范围的阈值。具有适当选择的操作阈值的喷雾器可设计成供兽医使用。
还认识到的是，进入室的开口，如开口56，可影响喷雾的操作阈值。因此，喷雾器的操作阈值可通过使促动器68可调整来能够容易地调整。作为备选，操作阈值可通过选择进入室的开口56和72的尺寸来调整，这还将控制空气的卷吸。如果期望，这将允许使用者调整阈值。通过适当调整操作阈值，可提供通过喷雾器的流动控制。例如，可能期望患者不太快或太深地吸气或呼气。对于成人，适合的流速可为大约30到60升/分钟。进入和离开室的开口可适当地调整来提供这些速率。
喷雾器可人工地操作，而代替依靠呼吸促动特征。为了人工地操作喷雾器，促动器70朝盖21被压下。如上文所述，促动器70连接到烟道50上。压制促动器70将挡板60向下带入接近喷嘴24的喷雾位置中。释放促动器70引起烟道50由于偏压膜片64而上升，从而引起喷雾停止。
喷雾器的呼吸促动便利且有效。通过循环液体的喷雾，喷雾器可更有效，从而降低疗法的成本。
重要的优点从该喷雾器的特征得出，喷雾可循环，以便按照患者的生理循环发生。具体而言，通过仅在吸气期间喷雾，例如，输送至患者的药品的剂量可更准确地输送和监测。这使喷雾器的该实施例能够提供剂量测定药物输送至在其它情况下已不可用的程度。通过限制至患者的吸气循环的药物输送，可提供药物的剂量测定部分。
此外，由于气体孔口38和液体孔口46相对于挡板60的布置，故喷雾器10提供了高输出和均匀的喷雾。液体孔口46相对于气体孔口的环形构造提供了在大约360度方向上的气雾剂生成。这使喷雾流速能够相对较高且均匀。
在本实施例中，膜片64被偏压来在除吸气期间之外将烟道保持在上非喷雾位置。因此，在吸气和呼气之间的时间段中，或如果患者停止且除去接口，则喷雾不会发生。在备选实施例中，膜片64可向下偏压烟道，以便喷雾器除呼气期间之外生成气雾剂或喷雾剂。该备选方案不如之前的备选方案有效，但仍可提供优于连续地生成气雾剂的喷雾器的显著优点。
在喷雾器的另一个备选实施例中，气体孔口38、气体通路34或其部分可具有改变加压气体相对于挡板60的力的形状。例如，气体孔口38可具有便于在气体针对挡板时改变气体方向的形状，以便气体的力将不会在吸气期间使挡板移离，从而有助于将气体引导出来进入室中。在其它实施例中，几何形状可改变来配合气体的力和流动。
如上文所述，膜片62用作移动挡板的偏压构件。作为优选，膜片由硅橡胶材料构成。能够响应于吸入或呼出空气的力来重复弯曲、压缩或膨胀的其它材料（如弹簧或弹性波纹管）也可使用。在患者的自主呼吸或通气呼吸的过程期间，偏压构件构造成以便其将使挡板远离或朝向挡板移动预定距离。
在本实施例中，挡板响应于患者的呼吸向上和向下移动。备选实施例构想出将气流和液流以循环地偏压来传送或转移进入附近的各种手段。
在备选实施例中，例如，代替使挡板移动到气体出口附近，液体射流或孔口可朝气体射流或孔口移动，或否则集中在气体射流或孔口，或反之亦然。例如，如美国专利第6,929,003号中所示和所述(其全部内容在此通过引用并入)，特别参照美国专利第6,929,003号中的图12和13，喷嘴盖由两个部分构成。第一部分固定在气体喷嘴的顶部处，以便加压气体出口、挡板和流体出口的环形孔口相对于彼此以适于喷雾的间距完全固定地定位。第二部分附接到促动器活塞上，且能够在气体喷嘴的轴线上向上和向下移动预定距离，以便流体入口的环形孔口利用促动器活塞移动。正如前述实施例那样，一个或多个流体通路由气体喷嘴与喷嘴盖之间的间距、喷嘴盖中的凹槽、气体喷嘴中的凹槽，或这些选择的组合限定。在非促动位置，第二部分与第一部分分开，使得预定距离的间隙存在于两个部分之间。由于间隙，故喷嘴盖的第一部分不会接触流体储存器，且不存在流体孔口之间的连续流体通路，换言之，没有从储存器和流体入口到流体出口的通路存在，从而没有流体可到达流体出口。在促动位置，第二部分向上移动，直到其与第一部分匹配或抵接。两个部分协作来形成流体出口与储存器之间的至少一个连续的流体通路。连续流体通路允许流体出口上的负压来从储存器吸收流体，且开始喷雾。
在备选实施例中，整个喷嘴24可移动，代替挡板，或作为备选，喷嘴和挡板两者都可移动。另外，在本实施例中，挡板移动向上和向下，但在备选实施例中，移动可为侧到侧、旋转或枢转。最后，在其它实施例中，挡板、孔口、喷嘴和其它元件可完全固定，以便喷雾器为连续的喷雾器，而非呼吸促动的喷雾器。
在喷雾器的备选实施例中，液体孔口可具有除环形之外的形状。例如，液体孔口可位于气体孔口旁边。作为备选，液体孔口可由定位在气体孔口旁边或环形地围绕气体孔口的一系列孔口形成。
一些前述喷雾器的其它描述可在美国专利第5,823,179号；第6,044,841号和第6,929,003号中找到，其全部内容在此通过引用并入。本文所述的构想可应用于前述美国专利和如在美国专利第6,450,163号；第7,270,123号；第7,634,995号；第7,905,228号和第8,397,712号(其全部内容通过引用并入本文中)中描述的其它喷雾器，以及市售的喷雾器，例如，包括可从Trudell Medical International(London, Canada)获得的AEROECLIPSE®II呼吸促动的喷雾器("AEII"或"AEII BAN")。
挡板盘直径(即，分流器表面面积)和液体容积(即，外管状构件与内管状构件之间的聚集容积，包括通道、间隙、通路或槽口)为喷雾器性能的关键部件。改变挡板盘的直径和液体容积的尺寸可直接地影响气雾剂的输出速率，而不会不利地影响颗粒尺寸(例如，质量中值空气动力学直径，或"MMAD")和可较深呼吸到呼吸系统中的颗粒范围(例如，气雾剂颗粒数的百分比小于4.7μm，或"%＜4.7μm")。在较小挡板盘直径和较大液体容积的情况下，气雾剂输出速率示为较大改善，尤其是在喷雾器在较低空气供应压力下使用时，如，在家庭护理压缩机上看到的那些。
测试已示出了较小的挡板盘直径提供高于较大挡板直径的气雾剂输出速率。这些结果是意外且违反直觉的，因为正常预计是较大的真空将由较大的挡板盘提供，且挡板盘越大，则液体上的拉力越大，因此导致较高的输出速率。正常预计还在于较大的挡板盘将提供较好的雾化，因为较大的挡板提供用于液体分裂的较大分流器表面面积。另外，正常预计在于较大的挡板提供颗粒碰撞和雾化的更大机会。
测试还已示出了液体容积上的增加（例如，通过增大液体筒截面面积(即，通过增大液体筒与气体喷嘴之间的环形间隙)或通过增加附加的通道或通路或槽口）将增大气雾剂的输出速率。这些结果也是意外且违反直觉的，因为正常的预计在于较大的液体筒截面面积将需要较强的负压，以吸取液体来雾化，且因此，将认为需要较大的挡板来用于较大的液体筒截面面积。正常的预计还在于较大的液体筒截面面积将导致较大的剩余容积。
转到图4，喷雾器210的截面视图示为部件和大小代表AEROECLIPSE®II呼吸促动喷雾器中发现的那些。图4的喷雾器210可描述为具有固定挡板260和液体孔口246的喷雾器，或其可动的部分，如，美国专利第6,929,003号中描述的那些。在该实施例中，喷雾器210具有φ4.20mm的挡板盘直径(或13.85mm2的分流器表面面积)、φ2.52mm的液体出口孔口246直径、液体筒240的顶端240a处的φ5.55mm的液体筒直径、液体筒240的底端240b处的φ6.54mm的液体筒直径、形成在液体筒240的壁239中的0.44mm的三个附加液体通道或槽口242，以及形成在外管状构件或液体筒240与内管状构件或气体喷嘴232之间的0.15mm的液体间隙241。该喷雾器210具有55mm3的相等液体容积。
图5为图4的喷雾器210的截面视图，具有改为改善喷雾器210的性能的特定大小。图5的实施例中所示的大小认作是优选的大小，其中认为它们提供喷雾器的最佳性能。在该实施例中，喷雾器210'具有带φ1.50mm的挡板盘直径(或1.77mm2的分流器表面面积)的挡板260'、φ2.52mm的液体出口孔口246'直径、液体筒240的顶端240a'处的φ7.00mm的液体筒直径、液体筒的底端240b'处的φ7.98mm的液体筒直径、没有附加的液体通道或槽口，以及形成在外管状构件或液体筒240与内管状构件或气体喷嘴232之间的0.88mm的液体间隙241'。该喷雾器具有286mm3的相等液体容积。
图6为图4的喷雾器210的截面侧视图，示出了旨在提高喷雾器210的性能的特定大小的范围。图6中所示的大小范围为旨在导致喷雾器的改善性能的备选大小。例如，喷雾器210''可具有带φ1.00mm到φ2.50mm的挡板盘直径(或0.79mm2到4.91mm2的分流器表面面积)的挡板260''、φ2.22mm到φ4.50mm的液体出口孔口246''直径、在液体筒240的顶端240a''处的φ5.50mm到φ9.00mm的液体筒直径、在液体筒的底端240b''处的φ6.50mm到φ10.00mm的液体筒直径、没有附加液体通道或槽口，以及形成在外管状构件或液体筒240与内管状构件或气体喷嘴232之间的0.40mm到2.00mm的液体间隙241''。该喷雾器可具有80mm3到1000mm3的相等液体容积范围。
图7为示为具有旨在加强喷雾器310的性能的特定大小范围的喷雾器310的另一实施例的截面侧视图。图7的喷雾器3类似于图4的喷雾器210，其中其可描述为类似于美国专利第6,929,003中所述的那些的具有固定挡板360和液体孔口346或其可动的部分的喷雾器。然而，图7的喷雾器310具有肋条形状的挡板360，其具有分流器表面面积，其覆盖液体出口孔口346的至少50%。该实施例还具有φ2.22mm到φ4.50mm的液体出口孔口直径、液体筒340的顶端340a处的φ5.50mm到φ9.00mm的液体筒直径、在液体筒340的底端340b处的φ6.50mm到10.00mm的液体筒直径、没有附加液体通道或槽口，以及形成在外管状构件或液体筒340与内管状构件或气体喷嘴332之间的0.40mm到2.00mm的液体间隙。该喷雾器310可具有80mm3到1000mm3的相等液体容积范围。
图8为具有旨在提高喷雾器410的性能的特定大小范围的喷雾器410的另一实施例的截面侧视图。具体而言，图8的喷雾器可具有带φ1.00mm到φ2.50mm的挡板盘直径(或0.79mm2到4.91mm2的分流器表面面积)的挡板460、φ2.52mm到φ4.50mm的液体出口孔口446的直径，以及形成在导致80mm3到1000mm3的等同液体容积的量和尺寸的液体筒440的壁439中的一个或多个液体通道442。图8的喷雾器410省略了外管状构件或液体筒440与内管状构件或气体喷嘴432之间形成的液体间隙。
图9为改为具有旨在加强喷雾器510的性能的特定大小范围的另一商业喷雾器510的截面侧视图。图9的喷雾器510可特征为具有可动挡板560和固定喷嘴组件524，例如，如在美国专利第5,823,179号和第6,044,841号中描述的那些。在该实施例中，喷雾器510可具有φ1.00mm到φ2.50mm的可动挡板盘直径(或0.79mm2到4.91mm2的分流器表面面积)、φ2.25mm到φ4.50mm的液体出口孔口546直径、液体筒540的顶端540a处的φ5.50mm到φ9.00mm的液体筒直径、液体筒540的底端540b处的φ6.50mm到10.00mm的液体筒直径、没有附加液体通道或槽口，以及形成在外管状构件或液体筒540与内管状构件或气体喷嘴532之间的液体间隙541，使得装置具有80mm3到1000mm3的等同液体容积。
挡板尺寸和液体容积/液体筒截面面积对气雾剂输出速率的组合影响在图10中示为在各种气体供应压力下。在图10中，改为具有φ3.50mm的挡板盘直径且具有现有液体容积/液体通道大小的AEII BAN装置填充喷雾器溶液(喘舒宁)且连续地雾化两分钟(设置为连续模式的拨动)，同时施加28.3lpm的吸入流。药物收集在过滤器上且试验。2分钟内收集的药物的总量然后确定且平分来获得每分钟输出。这对于15psi、20psi和50psi的空气供应压力完成。接下来，AEII BAN的挡板盘直径减小至φ1.50mm，且AEII BAN液体筒的截面面积增大50%，这导致增大的液体容积。该装置组合然后使用上文所述的2分钟连续药物输出测试方法测试。结果示出了减小的挡板盘直径和增大的液体容积/液体筒截面面积具有较高的气雾剂性能，在该特定测试中，在15psi到20psi的较低空气供应压力下改善了气雾剂输出速率达到75%，且在50psi的较高空气供应压力下改善大约10%。
在图11中，进行了相似的两分钟连续药物输出测试，但在该测试中，对于给定液体筒截面面积确定了挡板尺寸单独对气雾剂输出速率的效果。首先，AEII BAN装置改为具有较小的挡板直径(φ1.50mm)，且然后较大的挡板直径(φ3.50mm)，并使用之前描述的2分钟连续药物输出测试来测试。对于相同的液体容积/液体筒截面面积，气雾剂输出速率示为随挡板直径上的增大而减小。接下来，AEII BAN液体筒截面面积增大50%。该较大液体筒截面面积然后与φ1.50mm和φ3.50mm的相同两个挡板直径尺寸组合。2分钟连续药物输出测试结果又示出了随挡板直径上的增大的气雾剂输出速率上的减小。
对挡板尺寸和液体容积/液体筒截面面积对气雾剂输出速率的影响的进一步调查通过在模拟呼吸状态下与各种液体筒截面面积组合测试各种挡板尺寸来进行。ASL5000Test Lung对于该测试以以下测试参数来设置：潮气量：600ml、I:E比1:2、BPM10。A 5lpm的空气供应应用于喷雾器作为驱动气体。测试了以下喷雾器组合：
各个装置为使用Malvern Spraytech Unit测试的第一颗粒尺寸，以获得MMAD颗粒尺寸数据且%＜4.7μm。上文列出的各个喷雾器组合然后填充3mL的喷雾器溶液，且置于呼吸模拟器设备上。装置以设置成连续模式的拨动来测试。细菌过滤器置于喷雾器出口处来获得气雾剂。各个装置运行，直到"溅射"，且细菌过滤器每分钟都变化。对于收集在各过滤器上的总量来试验过滤器。可呼吸的量通过使过滤器上收集的总量乘以%＜4.7μm来计算。这等于每分钟的可呼吸输出。
图12示出了AEII液体筒的截面面积上的50%的增大的优选液体容积/液体筒截面面积下的挡板尺寸对气雾剂输出速率的影响。结果示出了对于具有相同液体筒截面面积的喷雾器装置，气雾剂输出速率在较小挡板直径的情况下改善。在该特定测试中，从较大的φ3.5mm的挡板到较小的φ1.5mm的挡板，气雾剂输出增大大约23%。
液体容积/液体筒截面面积对气雾剂输出速率的影响可在图13和14中看到。对于给定的挡板直径，累积的可呼吸气雾剂输出对于测试的各种液体筒截面面积在在一定时间内绘出(输出速率)。在图13中，用于比较目的的基准装置为当前的AEII BAN装置。结果示出了对于φ1.50mm的挡板尺寸，气雾剂输出速率随液体筒截面面积上的增大而增大。在该特定测试中，对于分别135%和50%的液体筒截面面积上的增加，气雾剂输出速率从基准装置增大83%到89%。大约45%的气雾剂输出速率上的增加随着在36%的液体筒截面面积上的增大可见。从测试结果中看到的另一个重要方面在于输送时间上的减少。即是说，输送时间随液体筒截面面积的尺寸的增大而减小。
增大的气雾剂输出速率和减小的输送时间从治疗观点看很重要，因为其意味着可快速地输送更多药品，例如，在哮喘发作的情况下。其还意味着在每分钟输送更多药品的情况下患者的治疗时间更短，患者可在较少时间内接受所需的剂量。这很重要，因为患者的时间很宝贵，且如果治疗时间太长，则许多患者可能放弃他们的治疗。通过改善气雾剂输出速率和减少输送时间，患者可更有可能完成其治疗，这可防止哮喘发作，且作为结果，减少了往返于医院。
图14示出了液体容积/液体筒截面面积对φ3.5mm的挡板盘直径的气雾剂输出速率的影响。来自图14的结果又示出了随液体筒截面面积上的增大而增大的气雾剂输出速率。结果还示出了相比于图13的气雾剂输出速率上的减小，其中唯一差别为较小的挡板直径尺寸(φ1.5mm)。严格地看液体筒截面面积对φ3.5mm挡板的影响，对于各种尺寸的液体筒截面面积，输出速率相比于任何位置的该组的基准装置(φ4.2mm挡板/当前AEII BAN装置)增大了从35%至40%。将结果与图13中的结果相比，较大挡板φ3.5mm的气雾剂输出速率分别对于50%和135%的液体筒截面面积上的增大而减小20%到26，且对于36%的液体筒截面面积上的增加而减小3％。输送时间又示出了随液体通道截面面积相对于基准AEII装置上的增大而减小。
小挡板尺寸和液体容积/液体通道截面面积的影响还可在另一个市售喷雾器的气雾剂输出速率上看到。如图15-17中的截面视图中所示，连同该装置的若干改造版本测试了另一市售喷雾器610。图15的喷雾器610可描述为具有固定挡板660和固定喷嘴盖670，其中多个液体通道642形成在空气供应柱或内喷嘴632的外壁643中。图15的喷雾器省略了形成在外管状构件或液体筒640与内管状构件或气体喷嘴632之间的任何液体间隙。该装置610'的改进版本涉及液体通道642'的截面面积上的增大来获得如图16中所见的液体通道642'的容积上的总体60%的增大，且然后减小液体通道642''的截面面积，以获得如图17中的装置610''中所见的液体通道642''的容积上的总体10%的减小。图15-17的喷雾器的液体通道642,642'和642''在图18中比较。
这些喷雾器的测试在ASL5000呼吸模拟器上使用与前文对于图13和14中所述的AEII喷雾器改型论述的相同参数来进行。此外，6lpm空气供应源提供至喷雾器作为驱动气体。图15中所示的基准喷雾器和图16和17中所示的变型版本的测试结果在图19中呈现。这些测试结果确认了气雾剂输出速率可由液体通道截面面积(且因此液体通道容积)影响，与较大液体通道截面面积组合的较小挡板直径提供气雾剂输出速率行的增大。在图15的市售喷雾器的情况下，将液体通道容积增大60%导致了大约50%的气雾剂输出速率上的增大。将液体通道容积减小10%导致了大约3%的气雾剂输出速率上的减小。还重要的是注意气雾剂输送时间随液体通道容积上的增大而减小，且随液体通道容积上的减小而增大。这与改变的AEII喷雾器测试的测试结果一致。
本文详述的结果在很重要，因为它们指出了挡板直径和液体容积/液体筒截面面积两者影响气雾剂输出速率和气雾剂输送时间，而并未不利地影响颗粒尺寸。通过将较小挡板盘直径与液体容积/液体筒截面面积的各种尺寸组合，喷雾器气雾剂输出速率和输送时间可对于最终使用者的最大利益优化。喷雾器可取决于要求对患者在家的治疗或对在医院的治疗优化。例如，目标可为向日常生活忙乱的最终使用者在家提供喷雾器治疗，且因此尽可能在短时间将给定量的药品提供给最终使用者，以便不干扰最终使用者的忙碌的时间安排。用于该应用的喷雾器可为较小挡板盘直径(例如，φ1.50mm)与大液体通道尺寸(例如，AEII液体筒截面面积上的50%的增大)的组合。作为备选，喷雾器应用可为医院中的治疗，以输送需要较长输送时间的药品(例如，由于药物效力)。在此情况下，用于该应用的喷雾器可为具有略微更小液体通道尺寸(例如，AEII液体筒截面面积上的25%增大)的略微更大的挡板盘直径(例如，φ2.50mm)。换言之，取决于患者要求和结合装置(例如，家庭护理压缩机或医院壁空气供应源)使用的驱动气体压力，挡板盘直径和液体通道尺寸的适当组合可选择成以便向最终使用者提供最有效的喷雾器治疗。
以上喷雾器实施例已经对于医学或治疗应用中的使用进行了描述。期望的是，前述详细描述认作是示范性而非限制性的，且将理解的是，包括所有等同方案的以下权利要求旨在限定本发明的范围。

Claims (19)

1.一种喷雾器，包括：
具有用于保持气雾剂的室的壳体；
与所述室连通来允许所述气雾剂从所述室抽出的空气出口；
用于保持待雾化的液体的储存器；
位于所述室中的液体孔口；
限定在所述储存器与所述液体孔口之间的一个或多个液体通道，所述一个或多个液体通道具有液体容积；
位于所述液体孔口附近的所述室中的加压气体出口；
位于所述室中且相对于所述加压气体出口和所述液体孔口定位的挡板，以便将加压气体从所述加压气体出口转移且经过所述液体孔口转移，所述挡板具有分流器表面面积；
其中所述液体容积为在250mm3和300mm3之间；
其中所述分流器表面面积小于5.0mm2；
其中所述加压气体以3 到5 升每分钟(lpm)的流速输送；以及
其中所述喷雾器构造成在呼吸循环中的吸气期间仅从所述储存器雾化液体。
2.根据权利要求1所述的喷雾器，其特征在于，所述分流器表面面积大于0.75mm2。
3.根据权利要求1所述的喷雾器，其特征在于，所述分流器表面面积在1.5mm2到2.0mm2之间。
4.根据权利要求1所述的喷雾器，其特征在于，所述挡板具有盘形分流器表面面积。
5.根据权利要求1所述的喷雾器，其特征在于，所述挡板定形为肋条。
6.根据权利要求4所述的喷雾器，其特征在于，所述盘形分流器表面面积具有1.0mm到2.5mm之间的直径。
7.根据权利要求1所述的喷雾器，其特征在于，所述挡板具有所述液体孔口的截面面积的至少50%的分流器表面面积。
8.根据权利要求1所述的喷雾器，其特征在于，所述液体孔口定位在延伸到所述室中的第一喷嘴的远端处，以及所述加压气体出口定位在经由所述第一喷嘴延伸到所述室中的第二喷嘴的远端处。
9.根据权利要求8所述的喷雾器，其特征在于，所述一个或多个液体通道形成在所述第一喷嘴与所述第二喷嘴之间。
10.根据权利要求1所述的喷雾器，其特征在于，所述挡板能够相对于所述加压气体出口和所述液体孔口在喷雾位置与非喷雾位置之间移动。
11.根据权利要求1所述的喷雾器，其特征在于，所述液体孔口的至少一部分能够在喷雾位置与非喷雾位置之间移动。
12.一种喷雾器，包括：
具有用于保持气雾剂的室的壳体；
与所述室连通来允许所述气雾剂从所述室抽出的空气出口；
用于保持待雾化的液体的储存器；
位于所述室中的液体孔口；
限定在所述储存器与所述液体孔口之间的一个或多个液体通道，所述一个或多个液体通道具有液体容积；
位于所述液体孔口附近的所述室中的构造成将加压气体输送到所述室的加压气体出口；
其中所述液体容积为在250mm3和300mm3之间，
其中所述加压气体以3 到5 升每分钟(lpm)的流速输送；以及
其中所述喷雾器构造成在呼吸循环中的吸气期间仅从所述储存器雾化液体。
13.根据权利要求12所述的喷雾器，其特征在于，所述喷雾器还包括位于所述室中且相对于所述加压气体出口和所述液体孔口定位的挡板，以便将所述加压气体从所述加压气体出口转移且经过所述液体孔口转移，所述挡板具有所述液体孔口的截面面积的至少50%的分流器表面面积。
14.根据权利要求12所述的喷雾器，其特征在于，所述挡板能够相对于所述加压气体出口和所述液体孔口在喷雾位置与非喷雾位置之间移动。
15.根据权利要求12所述的喷雾器，其特征在于，所述液体孔口的至少一部分能够在喷雾位置与非喷雾位置之间移动。
16.根据权利要求13所述的喷雾器，其特征在于，所述挡板具有盘形分流器表面面积。
17.根据权利要求13所述的喷雾器，其特征在于，所述挡板定形为肋条。
18.根据权利要求12所述的喷雾器，其特征在于，所述液体孔口定位在延伸到所述室中的第一喷嘴的远端处，以及所述加压气体出口定位在经由所述第一喷嘴延伸到所述室中的第二喷嘴的远端处。
19.根据权利要求18所述的喷雾器，其特征在于，所述一个或多个液体通道形成在所述第一喷嘴与所述第二喷嘴之间。
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