CN108348700B - 单位剂量无菌气溶胶雾化装置 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及用于与超声发生器一起使用的单位剂量胶囊，所述单位剂量胶囊包括适于可释放地接合细长角状头的远侧端部的可变形膜、包括至少一个递送开口的喷嘴；包括至少一个递送开口的喷嘴；和贮存器，所述贮存器含有设置在其间的液体组合物。当单位剂量胶囊接合到细长角状头的远侧端部时，喷嘴设置在面向外的取向上，并且贮存器与至少一个喷嘴液体连通。单位剂量胶囊可包括在套件中，其中手持式雾化装置包括具有分配窗口的外壳，所述分配窗口被布置和配置成容纳声波发生器和电源。

Description

单位剂量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超声发生器以及可置换的液体贮存器和喷嘴的单位剂量无菌雾化装置。
背景技术
喷雾和/或雾化装置通常用于递送化妆品和一般的保健液体。低成本系统采用滴定器和/或挤压瓶，其具有某种形式的喷嘴，通过该喷嘴，液体被迫提供相对不受控制的剂量和液滴尺寸。
昂贵的系统可采用计量泵和/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号20120318260公开了由压电和/或磁性驱动器驱动以生成气溶胶雾的喷雾器。
其它示例包括技术合作伙伴PLC，EP615470B1；Hailes等人，US7550897；以及Brown等人，US77976135，其公开了采用换能器从喷嘴的外表面投射液滴的液体投射装置。
最后，Terada等人，US6863224；Yamamoto等人，US6901926；和Esaki等人，US8286629公开了超声液体雾化装置。
遗憾的是，这些昂贵的部件可通过重复使用而受到污染，并且需要仔细的清洁或处理。
所需的是用于递送受控的个人或单位剂量和颗粒/液滴尺寸气溶胶雾的相对低成本系统。
发明内容
令人惊讶的是，我们已发现，使用可变形膜将液体通过亚毫米尺寸的喷嘴超声雾化在整个使用过程中保持膜的完整性，从而通过防止包封在贮存器膜组件中的液体接触超声角状头来实现无菌雾化。
在本发明的一个方面，用于与超声发生器一起使用的单位剂量胶囊包括适于可释放地接合细长角状头的远侧端部的可变形膜、包括至少一个递送开口的喷嘴；喷嘴，所述喷嘴包括至少一个递送开口；和贮存器，所述贮存器含有设置在其间的液体组合物。当单位剂量胶囊接合到细长角状头的远侧端部时，喷嘴设置在面向外的取向上，并且贮存器与至少一个喷嘴液体连通。
在本发明的另一个方面，单位剂量胶囊包括在套件中，其中手持式雾化装置包括具有分配窗口的外壳，所述分配窗口被布置和配置成容纳超声发生器和耦合到声波发生器的电源。所述声波发生器包括转换器和细长角状头，所述转换器和细长角状头具有耦合到所述转换器的近侧端部和被布置和配置成将声波能量传输到所述外壳之外的远侧端部。
在本发明的另一方面，生成气溶胶雾的方法包括将第一单位剂量胶囊耦合至手持式雾化装置，使装置通电以生成气溶胶雾，将第一单位剂量胶囊从细长角状头的远侧端部移除，将第二单位剂量胶囊耦合到细长角状头的远侧端部；以及使所述声波发生器通电以生成气溶胶雾。每个单位剂量胶囊耦合到细长角状头的远侧端部，每个单位剂量胶囊包括适于可释放地接合细长角状头的远侧端部的可变形膜、包括至少一个递送开口的喷嘴；喷嘴，所述喷嘴包括至少一个递送开口；和贮存器，所述贮存器含有设置在其间的液体组合物。使超声发生器通电的步骤包括使细长角状头的远侧端部与可变形膜接合，并且通过可变形膜向液体组合物传输声波能量。
附图说明
图1为根据本发明的一个实施方案的单位剂量气溶胶雾化装置的透视图。
图2为图1的单位剂量气溶胶雾化装置的顶部平面图。
图3为图1的单位剂量气溶胶雾化装置的侧视图，其中外壳被移除以露出内部元件。
图4为图1的单位剂量气溶胶雾化装置的实施方案的前部分配部分的端视图。
图5为可用于图1的单位剂量气溶胶雾化装置的单位剂量胶囊的后视图。
图6为沿着图5的单位剂量胶囊的线6-6的剖面图。
图7为图5的单位剂量胶囊的前视图。
图8A至图8C为图5的单位剂量胶囊中的替代形式的递送开口。
图9为在接合单位剂量胶囊之前的细长角状头的远侧端部的放大视图。
图10为细长角状头的远侧端部的放大视图，同时与单位剂量胶囊接合以生成气溶胶雾。
图11A为配置用于与声波雾化装置的角状头接合的多单位剂量旋转器的角状头接合侧的平面图。
图11B为图11A的多单位剂量旋转器的侧视图。
图11C为图11A的多单位剂量旋转器的相对的外部侧面的平面图。
图12为根据本发明的另选实施方案的多单位剂量声波雾化装置的透视图。
图13为图12的多单位剂量声波雾化装置的透视图，其中外壳被移除。
图14为多单位剂量旋转器的分解透视图，诸如图13中所示。
图15为沿线15-15截取的图14的组装多单位剂量旋转器的横截面图。
图16为另选的多个单位剂量旋转器的分解透视图，诸如图13中所示。
图17为沿线17-17截取的图16的组装多单位剂量旋转器的横截面图。
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角状头与由雾化装置分配的单位剂量液体隔离。因此，可将雾化装置用液体补充而不会在角状头上积聚液体。
在图1至图4中所示的装置的一种形式中，手持式雾化装置100包括容纳声波发生器300与电力和控制系统400的外壳200。手持式雾化装置100可与一系列单位剂量胶囊500一起使用。
如图1中所示，外壳200包括具有后端204和前端206的细长(大致圆柱形)外部套管202。外部套管202具有从后端204延伸的大致均匀的横截面，该横截面朝容纳电力和控制系统400的前端206和声波发生器300的转换器302延伸。外部套管202的前部208朝向具有分配窗口211的接收器210渐缩，所述分配窗口211被布置和配置成容纳单位剂量胶囊500。细长角状头304从声波转换器302朝外壳200的前端206延伸。
电力和控制系统400包括电源诸如电池402、一个或多个控制板404。
在图1至图4的实施方案中，外壳200包括在外部套管202内可滑动的内部套管212。内部套管212的后端214向外突出超过外部套管202的后端204，并且内部套管212提供了电池402、控制板404和声波发生器300被固定在其上的框架。弹簧216设置在声波转换器302和外部套管202的前端206之间。当需要激活装置时，此弹簧216提供内部套管212朝向外部套管202的前端206运动的阻力。
图5至图7示出了单位剂量胶囊500的一个示例。单位剂量胶囊500为具有小于直径的厚度的圆柱形贮存器。贮存器具有第一基本上平坦的表面502，所述第一基本上平坦的表面502具有至少一个递送开口504，容纳在其中的液体310可以气溶胶雾形式通过递送开口504分配，大致如上所述。贮存器的相对的基本上平坦的表面506为锚定在贮存器的壁510中的薄膜508的形式，例如在狭槽512中。
一个或多个递送开口504的尺寸被设计为递送气溶胶雾。优选地，每个递送开口具有小于约200μm(μm)，更优选介于约50μm和约150μm之间的最大尺寸(横跨开口)。优选的递送开口大致为圆形，但本领域中普通技术人员可修改其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胶囊产生可用的气溶胶羽流，并且具有6和7个开口的其它胶囊也产生了可用的气溶胶羽流。因此，本领域中普通技术人员可从一个至多个递送开口中选择一个。递送开口可具有恒定通道(如图6中所示)，或者它们可从贮存器表面变化至单位剂量胶囊的外表面。侧壁的渐缩或其它漏斗形可有助于控制气溶胶羽流。此类形式的示例在图8A(渐缩，或截锥形)、图8B(“Y形”，具有截锥形第一区段504a和恒定通道第二区段504b)和图8C(具有半球形第一区段504a＇和恒定通道第二区段504b)中示出。
在使用中，操作者可打开功率开关406以使声波发生器300通电，保持外壳200的外部套管202(例如，在拇指和一个或多个手指之间)，并且使用另一个手指按压内部套管212的后端214以促使内部套管212朝向外部套管202的后端206推进以克服弹簧216的阻力。如图9和图10所示，该移动(由箭头218指示)迫使细长角状头304的远侧端部306直接接合单位剂量胶囊500的膜508并且通过一个或多个递送开口504驱动液体310，从而生成气溶胶雾308。一个或多个递送开口504的尺寸、形状、数目和布置限定由雾化装置100生成的雾308的羽流。
本发明可用于以比目前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提供非常细小的雾，其具有介于约20μm和约60μm之间的液滴尺寸，给定频率在20kHz和200kHz之间的超声角状头的实际范围内。
在可供选择的实施方案中，可将多个单位剂量胶囊并入旋转器中。在图11A至图11C中，示出了四单位剂量旋转器600。如图11A中所示，圆形旋转器600包括四个单位剂量胶囊602。每个胶囊602具有设置在面向角状头的侧面上的膜604，以及覆盖外部侧面上的递送开口(未示出)的可移除的保护性凸块606。此标签606可由使用者移除，或经由刮除器(未示出)自动移除。旋转器600可围绕轴608旋转，并且其可被转位为通过机械连杆或通过螺线管控制的转动器(未示出)与角状头对准。
在图12和图13中所示的另外的可供选择的实施方案中，包括声波发生器300＇(其包括转换器302＇、细长角状头304＇)，以及封闭在外壳200＇中的多单位剂量旋转器600＇。单位剂量旋转器600＇可从外壳200＇移除，以允许在使用后将其更换。外壳200＇还容纳电池402＇、控制板404＇和控制轴220，一对控制弹簧216a和216b位于该控制轴220上。这些控制弹簧与控制杠杆222配合以控制超声发生器300＇的运动。当控制杠杆222处于直立位置(222a，在实线中)时，它承载在声波转换器302＇的前部上，并且压缩使角状头304＇远离旋转器的后部控制弹簧216a，从而允许使用者通过滚针224的运动使单位剂量胶囊602＇旋转与角状头304＇对准。当控制杠杆222处于向前位置(222b，在虚线中)时，后控制弹簧216a(其比前控制弹簧216b更强)促使角状头304＇朝与其对准的单位剂量胶囊602＇推进，以通过位于装置前部的窗口226来生成气溶胶雾。
在图14至图15所示的一个实施方案中，多单位剂量旋转器600＇包括顶部覆盖件6002、贮存器盘6004和设置在它们之间的膜6006。这些部件被布置和配置用于使用设置在顶部覆盖件6002的中心部分周围的多个内扣件6008和设置在顶部覆盖件6002的周边周围的外扣件6009来将顶部覆盖件6002按扣配合到贮存器盘6004。所得组件提供具有如上所述特征的多个单位剂量胶囊6020。内扣件6008接合贮存器盘6004的中心孔2012的边缘6010，并且外扣件6009接合贮存器盘6004的外周边2013。多个滚针224设置在顶部覆盖件6002的外周边周围。
本领域中普通技术人员将认识到用于这些元件的有用材料。不过，一般性指导方针如下，顶部覆盖件6002优选由比贮存器盘6004更不刚性的材料形成。超声可变形膜6006优选介于25微米和75微米厚之间，由能够处于较高的温度但在加热时仍可变形的材料制成(在这种情况下具有热化的超声能量)。贮存器盘6004优选由足够刚性从而不在雾化期间通过变形来抑制超声能量的材料形成(同时超声换能器推进到形成膜的腔中)。
在图16至图17所示的另一个实施方案中，多单位剂量旋转器600″包括顶部覆盖件6002＇、贮存器盘6004＇和设置在它们之间膜6006＇(图17；类似于图14所示，但在图16中未示出)。这些部件被布置和配置用于使用设置在顶部覆盖件6002＇周围的多个柱6016超声焊接顶部覆盖件6002＇至贮存器盘6004＇。这些柱6016装配到贮存器盘6004＇的多个孔6014中。这些柱6016在贮存器盘6004＇的底部表面6018处提供接合，以使得能够实现超声或其它形式的热焊接(包括精密激光焊接)或甚至粘合剂，诸如介于远侧端部6019和贮存器盘6004＇的底部表面6018之间的UV固化环氧树脂。所得组件提供具有如上所述的特征的多个单位剂量胶囊6020＇。多个滚针224设置在顶部覆盖件6002＇的外周边周围。
如上所述，由于声波发生器比传统挤压和喷雾瓶更昂贵，因此重要的是将昂贵和可重复使用的声波发生器和角状头与相对廉价且可能一次性的液体贮存器分离。本领域中普通技术人员将认识到本发明的手持式超声雾化装置的通用组件。然而，考虑以下要素的相互作用是重要的。首先，角状头304的远侧端部306和膜508紧密地接合，以使由于低效的运动引起的能量损失从角状头转移到与递送开口相对的喷嘴壁，从而最小化热积聚并最大化所得气溶胶羽流的控制。此外，角状头304的远侧端部306应当在整个操作期间接合膜508的中心。在角状头304的远侧端部306和贮存器的壁510过于紧密靠近的情况下，膜508可破裂，从而允许液体310污染角状头304。
外壳16可包含任何合适的材料或材料的组合。优选地，它包括一种或多种硬的耐热材料。合适材料的示例包括但不限于金属、合金、塑料或含有这些材料中的一种或多种的复合材料、或陶瓷。塑料可包括热塑性塑料，其适合用于食品或药物应用中，例如，聚丙烯、聚醚醚酮(PEEK)和聚乙烯。优选地，材料轻且不易碎。可通过注塑成型或任何其它合适的技术来制造外壳16，并且它优选符合人体工程学并且适于舒适地配合在使用者的手中。在一个优选的实施方案中，外壳具有最多约20cm的最大线性尺寸(长度)，更优选至多约15cm，并且最优选至多约10cm。优选地，垂直于长度的最大尺寸为8cm，更优选为5cm。
同样，电力和控制系统400包括电源诸如电池402、一个或多个控制板404。电源402的尺寸设定成为声波发生器和任何附加控制电路和/或机电子系统提供足够的功率。例如，驱动声波角状头与单位剂量胶囊接触的手动操作可被线性马达替代以用于更大的控制。它优选为可替换的和/或可再充电的，并且可包括装置诸如电容器，或更优选电池。在当前优选的实施方案中，电源402为可再充电电池，包括但不限于基于锂的电池，包括锂聚合物电池。内部功率源12的一个示例为提供约3.7V的电压的锂聚合物单元，其具有至少约200毫安小时(mAh)的容量。
单位剂量胶囊500(其也可被描述为荚囊或仓盒)可包装在气密容器中，诸如金属箔或塑料小袋或泡罩包装。每个单位剂量胶囊将为期望的治疗提供足够的液体。例如，对于施用于人眼，胶囊可含有约5微升(μL)至约20微升(μL)；对于施用于人鼻腔，胶囊可含有约50μL至150μL；并且对于抗菌伤口护理产品，胶囊可含有200μL以上。本领域中普通技术人员将认识到，这些体积可被修改用于这些和其它所需的应用。
胶囊500可由若干部件形成，诸如壁510、具有一个或多个递送开口504的第一表面502和膜508。壁和第一表面优选由刚性塑料制成。例如，单位剂量胶囊可由金属或工程塑料形成，并且在适当的公差内加工或模塑以适配在细长角状头的远侧端部处的接收器中。可用材料的非限制性列表包括缩醛树脂(诸如在
Figure BDA0001647581580000071
品牌下购自
Figure BDA0001647581580000072
Engineering Polymers)、聚醚醚酮、无定形热塑性聚醚酰亚胺(PEI)树脂(诸如在
Figure BDA0001647581580000081
品牌下购自SABIC)、聚碳酸酯树脂聚酯树脂等。
为了提供有效的气溶胶化，膜应该(1)在25μm至75μm厚的情况下尽可能薄，(2)由高温塑料制成(氟化的诸如PFA)，(3)是柔性的，并且(4)在制造过程期间易受超声焊接的影响。可通过如下方式来组装胶囊：通过由上面列出的材料中的一种形成喷嘴表面和侧壁，并且可通过粘合剂、热粘结、超声焊接、夹紧侧壁和附加环之间的膜将膜结合到和侧壁，然后可将膜拧紧或螺栓固定到侧壁。
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 (8)

1.一种使用手持式装置生成气溶胶雾的方法，所述手持式装置包括外壳，所述外壳容纳声波发生器和耦合到所述声波发生器的电源，所述声波发生器包括转换器和细长角状头，所述细长角状头具有近侧端部和远侧端部，所述近侧端部耦合到所述转换器，所述远侧端部被布置和配置成将声波能量传输到所述外壳的外部；所述方法包括以下步骤：
a) 将第一单位剂量胶囊耦合到所述细长角状头的所述远侧端部，所述胶囊包括：
i) 第一部分，所述第一部分包括可变形膜，所述可变形膜适于可释放地接合所述细长角状头的所述远侧端部并使声波能量穿过其传输；
ii) 第二部分，所述第二部分包括至少一个喷嘴，其中当耦合到所述细长角状头的所述远侧端部时，所述第二部分设置在面向外的取向上；以及
iii) 贮存器，所述贮存器含有与所述至少一个喷嘴连通的液体组合物，其中，所述可变形膜形成所述贮存器的平坦的表面；
b) 使所述声波发生器通电，以将声波能量递送至所述第一单位剂量胶囊，所述第一单位剂量胶囊耦合到所述细长角状头的所述远侧端部，以通过迫使所述液体通过以下步骤穿过所述至少一个喷嘴来生成气溶胶雾：
i) 使所述细长角状头的所述远侧端部与所述贮存器的所述可变形膜接合，以便所述可变形膜籍由所述细长角状头变形，以驱动液体通过所述至少一个喷嘴而作为气溶胶雾排出；
ii) 使声波能量穿过所述可变形膜传输至所述液体组合物；
c) 从所述细长角状头的所述远侧端部移除所述第一单位剂量胶囊；
d) 将第二单位剂量胶囊耦合到所述细长角状头的所述远侧端部；以及
e) 使所述声波发生器通电，以将超声能量递送至耦合到所述细长角状头的所述远侧端部中的所述第二单位剂量胶囊，
其中，所述可变形膜使得所述细长角状头推进到所述贮存器中，而且所述可变形膜不会破裂，由此使得所述细长角状头不会被液体污染。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述第二单位剂量胶囊与所述第一单位剂量胶囊基本上相同并且含有基本上相同的液体组合物。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述第二单位剂量胶囊与所述第一单位剂量胶囊基本上相同并且含有第二液体组合物。
4.根据权利要求1所述的方法，其中所述单位剂量胶囊的所述第一部分与所述细长角状头的所述远侧端部直接接合。
5.一种用于与声波发生器一起使用的单位剂量胶囊，所述胶囊包括：
a) 可变形膜，所述可变形膜适于可释放地接合所述声波发生器的细长角状头的远侧端部；
b) 喷嘴，所述喷嘴包括至少一个与所述可变形膜以间隔开的关系设置的递送开口，其中当所述单位剂量胶囊接合到所述细长角状头的所述远侧端部时，所述喷嘴设置在面向外的取向上；以及
c) 贮存器，所述贮存器含有与所述至少一个喷嘴连通的液体组合物；
其中，所述可变形膜形成所述贮存器的平坦的表面，以及，所述贮存器的所述可变形膜适于可释放地接合所述细长角状头的所述远侧端部，以驱动液体通过所述至少一个递送开口，
其中，所述可变形膜籍由所述细长角状头变形，以驱动液体通过所述至少一个喷嘴而作为气溶胶雾排出，所述可变形膜使得所述细长角状头推进到所述贮存器中，而且所述可变形膜不会破裂，由此使得所述细长角状头不会被液体污染。
6.一种套件，所述套件包括根据权利要求5所述的单位剂量胶囊，其中，所述套件进一步包括：
手持式雾化装置，所述手持式雾化装置包括被布置和配置成容纳以下部件的外壳：
i) 声波发生器，所述声波发生器包括转换器和细长角状头，所述细长角状头具有近侧端部和远侧端部，所述近侧端部耦合到所述转换器，所述远侧端部被布置和配置成将声波能量传输到所述外壳的外部；以及
ii) 耦合到所述声波发生器的电源。
7.根据权利要求6所述的套件，其中多个单位剂量胶囊可操作地连接到旋转器，并且所述旋转器被布置和配置成将每个单位剂量胶囊转位成与所述细长角状头的所述远侧端部接合。
8.根据权利要求6所述的套件，其中所述外壳具有邻近所述细长角状头的所述远侧端部设置的接收器，并且被布置和配置成可释放地容纳所述单位剂量胶囊。
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