CN108602080B - 流体喷雾器 - Google Patents

流体喷雾器 Download PDF

Info

Publication number
CN108602080B
CN108602080B CN201680080262.0A CN201680080262A CN108602080B CN 108602080 B CN108602080 B CN 108602080B CN 201680080262 A CN201680080262 A CN 201680080262A CN 108602080 B CN108602080 B CN 108602080B
Authority
CN
China
Prior art keywords
nozzle
chamber
microvalve
fluid
spraying device
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201680080262.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN108602080A (zh
Inventor
维策·尼伊达姆
亨里·约瑟夫·范·埃格蒙德
科内利斯·约翰内斯·玛利亚·范·赖恩
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Medspray BV
Original Assignee
Medspray BV
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Medspray BV filed Critical Medspray BV
Publication of CN108602080A publication Critical patent/CN108602080A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108602080B publication Critical patent/CN108602080B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B1/00—Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means
    • B05B1/14—Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means with multiple outlet openings; with strainers in or outside the outlet opening
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B1/00—Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means
    • B05B1/30—Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means designed to control volume of flow, e.g. with adjustable passages
    • B05B1/3006—Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means designed to control volume of flow, e.g. with adjustable passages the controlling element being actuated by the pressure of the fluid to be sprayed
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B11/00—Single-unit hand-held apparatus in which flow of contents is produced by the muscular force of the operator at the moment of use
    • B05B11/0005—Components or details
    • B05B11/0062—Outlet valves actuated by the pressure of the fluid to be sprayed
    • B05B11/007—Outlet valves actuated by the pressure of the fluid to be sprayed being opened by deformation of a sealing element made of resiliently deformable material, e.g. flaps, skirts, duck-bill valves
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B15/00—Details of spraying plant or spraying apparatus not otherwise provided for; Accessories
    • B05B15/50—Arrangements for cleaning; Arrangements for preventing deposits, drying-out or blockage; Arrangements for detecting improper discharge caused by the presence of foreign matter
    • B05B15/55—Arrangements for cleaning; Arrangements for preventing deposits, drying-out or blockage; Arrangements for detecting improper discharge caused by the presence of foreign matter using cleaning fluids
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65D—CONTAINERS FOR STORAGE OR TRANSPORT OF ARTICLES OR MATERIALS, e.g. BAGS, BARRELS, BOTTLES, BOXES, CANS, CARTONS, CRATES, DRUMS, JARS, TANKS, HOPPERS, FORWARDING CONTAINERS; ACCESSORIES, CLOSURES, OR FITTINGS THEREFOR; PACKAGING ELEMENTS; PACKAGES
    • B65D83/00—Containers or packages with special means for dispensing contents
    • B65D83/14—Containers or packages with special means for dispensing contents for delivery of liquid or semi-liquid contents by internal gaseous pressure, i.e. aerosol containers comprising propellant for a product delivered by a propellant
    • B65D83/75—Aerosol containers not provided for in groups B65D83/16 - B65D83/74
    • B65D83/753—Aerosol containers not provided for in groups B65D83/16 - B65D83/74 characterised by details or accessories associated with outlets
    • B65D83/7535—Outlet valves opened by the product to be delivered
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K7/00—Diaphragm valves or cut-off apparatus, e.g. with a member deformed, but not moved bodily, to close the passage ; Pinch valves
    • F16K7/12—Diaphragm valves or cut-off apparatus, e.g. with a member deformed, but not moved bodily, to close the passage ; Pinch valves with flat, dished, or bowl-shaped diaphragm
    • F16K7/14—Diaphragm valves or cut-off apparatus, e.g. with a member deformed, but not moved bodily, to close the passage ; Pinch valves with flat, dished, or bowl-shaped diaphragm arranged to be deformed against a flat seat
    • F16K7/17—Diaphragm valves or cut-off apparatus, e.g. with a member deformed, but not moved bodily, to close the passage ; Pinch valves with flat, dished, or bowl-shaped diaphragm arranged to be deformed against a flat seat the diaphragm being actuated by fluid pressure
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B11/00—Single-unit hand-held apparatus in which flow of contents is produced by the muscular force of the operator at the moment of use
    • B05B11/0005—Components or details
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81B—MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B2201/00—Specific applications of microelectromechanical systems
    • B81B2201/05—Microfluidics
    • B81B2201/054—Microvalves

Abstract

本发明涉及一种喷雾装置，其包括：喷嘴主体(2)；和基本平坦的膜层(6)，悬置在喷嘴腔(3)上方以产生微射流，其特别适用于药物应用，尤其是无防腐剂的制剂。喷嘴主体(2、8)包含微生物屏障，特别是在流体供给通道(9)和所述腔(3)之间的微型阀(23、24)。

Description

流体喷雾器
本发明涉及一种喷雾装置，用于喷射流体微射流喷雾，包括喷嘴单元，所述喷嘴单元包括用于在其中接收加压流体的流体供给通道，并且包括具有喷嘴膜的至少一个喷嘴，所述喷嘴膜具有用于释放流体的微射流喷雾的至少一个喷嘴孔。
微射流在这里定义为在瑞利破碎状态下操作的单个或多个射流。结果是，连续液滴可以具有相同的尺寸并从喷嘴孔沿相同的方向传播。
开头段落中描述的类型的喷雾装置例如可从美国专利申请2008/0006719中已知。该专利申请描述了一种具有支撑体和前壁的喷嘴主体，所述支撑体和前壁形成为塑料材料的单个件。该已知装置的喷嘴主体形成具有腔的盖，所述腔直接放置在中空芯上，该中空芯是用于从流体容器向喷嘴供给所述加压流体的输送系统的一部分。流体容器可以例如设计成加压瓶的形式。还已知使用单独的泵送装置来置换流体。
喷雾装置可以具有设置在喷嘴上游的流体路径中的出口阀。该已知的阀由使用者操作，并且尤其有助于保护位于阀上游的喷雾装置部分的微生物完整性，防止喷雾装置在使用后滴水，并且有助于使用者被动或主动地获得预设剂量。一旦关闭，阀就不允许已经通过并且可能被污染的流体重新进入喷雾装置的流体容器。这应该可以防止从外部环境带回的流体污染物对流体容器的内容物可能造成的任何污染。然而，实际上，由于制造部件的公差，具有这种阀的已知喷雾装置不能保证完全的机械封闭以彻底防止微生物通过。
为了进一步抑制污染，特别是无防腐剂流体的污染，还已知，喷雾装置提供具有通过抗微生物涂层与流体接触的表面。例如，美国专利号5.232.687公开了一种具有含抗微生物银涂层的出口阀的喷雾装置。
对于特定的应用，特别是对于药物应用，为了给使用者提供连续剂量，保持喷雾装置储存在贮存器中的流体的完整性是最重要的。特别需要尽可能避免所述贮存器中的任何微生物迁移和未使用的流体的污染。已知的喷雾装置不能实现这一目的，因为即使在其中应用已知的出口阀，也不能保证所述阀的严格封闭，而且，在输送一定剂量的流体之后，仍然有相对大量的流体通过喷嘴孔与环境开放式连通。
本发明的目的尤其在于提供一种喷雾装置，该喷雾装置产生流体微射流喷雾并有效地关闭基本上整个流体输送系统，以抵制微生物向该装置的任何迁移。
为此，根据本发明，开头段落所述类型的喷雾装置的特征为，所述喷嘴由喷嘴主体构成，所述喷嘴主体包括支撑体，在所述支撑体的主表面上具有至少一个喷嘴腔，所述支撑体在所述主表面处被膜层覆盖，并且所述膜层在所述至少一个喷嘴腔的区域处在所述膜层的整个厚度上设置有至少一个喷嘴孔，以在所述喷嘴腔上方形成所述喷嘴膜，其中所述喷嘴主体包括所述流体供给通道的至少一部分，并且其中，在所述喷嘴腔的上游，所述喷嘴主体包括位于所述腔和位于所述支撑体内部的所述流体供给通道的所述至少一部分之间的微生物屏障。
根据本发明的喷雾装置的喷嘴主体形成在支撑体中，该支撑体本身包括直接在腔上游的微生物屏障，以密封容纳相当大体积流体的流体供给通道。支撑体可以至少部分地由半导体材料或另一种材料制成，该半导体材料或另一种材料允许使用极其精确和可复制的半导体技术或微加工制造步骤来制造和配置喷嘴主体。
因此，不仅可以非常精确地控制单个膜、腔和喷嘴孔的精确形式、尺寸和位置，而且微生物屏障也可能因此集成在喷嘴主体内。这使得腔本身的体积相对较小，其在喷射之后没有被射流切断，而喷雾装置中的大部分流体被密封以防止任何微生物污染物的进入。这使得该装置特别适用于需要无防腐剂流体的复杂应用和药物应用。因此，本发明减轻了与来自外部环境的微生物污染相关的几个问题。
根据本发明的喷雾装置的一个优选实施例的特征为，所述微生物屏障包括微型阀器件，所述微型阀器件在超过预定上游压力阈值时打开，并且在非加压状态下处于常闭状态，并且设置在所述腔的上游，位于所述腔和所述流体供给通道之间。微型阀器件可以是具有阀盘的渐进阀器件，所述阀盘随着施加的上游压力的增大而打开更多。在这种情况下，阈值压力被定义为上游压力水平，在该上游压力水平，阀器件上的流体流动阻力变得可以忽略，或者比至少一个喷嘴孔上的流体阻力低至少几个数量级。或者，阀器件可以包括截止阀，所述截止阀以阀盘为特色，一旦超过某一阈值压力，所述阀盘立即从基本上完全关闭的状态切换到基本上完全打开的状态，将流体流动阻力从几乎无限大变为零。
为了增加阈值压力，同时确保阀器件在使用后的适当关闭，根据本发明的喷雾装置的一个优选实施例的特征为，所述阀器件包括配有弹性压力器件的阀盘，所述弹性压力器件在所述常闭状态下迫使所述阀盘抵靠阀座。
在这方面，根据本发明的喷雾装置的具体实施例的特征为，所述阀器件在2巴至5巴的压力阈值下打开，并且一旦其上的下游压力降至低于所述压力阈值的值，特别是低于1巴至2巴的值，则关闭。这些阀器件设计成防止喷雾装置在使用期间和使用之后滴水或流水。
该阀器件仅在达到所述2巴至5巴之间的压力阈值时才打开，而在压力降至低于更低的值时立即关闭，特别是在1巴至2巴之间。通过对阀盘的尺寸和其它特性的特殊设计，例如厚度、刚度、直径、波纹区的存在，以及阀座，例如内阀座直径和外阀座直径、阀座和阀盘之间的接触面积，以及使用MEMS表面微加工技术，可以选择多种可能的设计来实现该效果。
根据本发明的喷雾装置的具体实施例的特征为，所述微型阀器件包括紧邻微型阀座的至少一个微型阀盘，所述微型阀盘在所述常闭状态下置于所述微型阀座上，而一旦超过所述上游压力阈值，所述微型阀盘就从所述座升起，以在所述微型阀盘和所述微型阀座之间形成流体通路。此外，阀盘可以渐进地动作，超过阈值压力越大，打开的程度越大，或者作为在超过阈值压力时立即打开到最大程度的截止阀。
根据本发明，通过缩小喷嘴腔尺寸的特定实施例，获得了保证微生物安全性的良好手段。为实现这一目的，根据本发明的喷雾装置的又一优选实施例的特征为，所述支撑体包括所述流体供给通道的至少一部分，其中在所述喷嘴腔的上游，所述支撑体包括所述腔和位于所述支撑体内部的所述流体供给通道的所述至少一部分之间的微生物屏障，并且其中所述微型阀盘和所述膜都由所述膜层形成。
喷雾装置的该优选实施例以具有腔的基本平坦的喷嘴主体为特点，所述腔可以从所述第一主表面延伸到其第二背表面。膜层搁置在阀座上，在施加喷射压力时可移动，从而在膜层和阀座之间形成流体通路。利用该阀座，形成被动阀结构或流动屏障，使得流体仅在膜层从阀座升起时通过，并且在关闭时密封下面的喷嘴/被动阀腔。在根据本发明的该实施例中，膜层被设计为阀盘，该阀盘在对流体供给通道中的流体加压之后从阀座升起。
在使用单独的喷头和单独的阀片的情况下，喷嘴腔将具有百万立方微米的典型尺寸，该实施例的喷嘴腔可以容易地减小到仅几百立方微米的典型尺寸。优选地，阀盘由厚度为0.5至1.5微米的氮化硅薄层制成。该层可以沉积在形成于抛光硅晶片中的喷嘴支撑体上，并且其中阀座与延伸穿过晶片的流体供给通道一起构造。
因此，根据本发明的喷雾装置的又一特别实施例的特征为，在所述常闭状态下，所述阀盘和所述阀座之间的最大距离小于500纳米，特别是小于100至200纳米。这使得所述流体供给通道和所述腔之间形成微生物屏障，因为活的或死的细菌都不能通过高度小于100至200纳米的屏障。因此，根据本发明的阀系统防止了阀器件上游的任何流体的微生物污染。结果是，通过在膜和容纳药液的容器之间使用适当的微型阀，可以在使用喷雾装置后显著降低药液中菌落形成单位(CFU)的生长。
喷雾装置的特征还可以为，在关闭位置，阀盘和阀座通过紧密接触力或静摩擦力，例如范德华力或卡西米尔力密封。当阀座和阀盘之间的距离小于1纳米时，范德华力非常大。当表面之间的间距小于10至100纳米时，卡西米尔力显著增大。这些力可以进一步造成阀盘在阀座上的收缩和粘滞，特别是当表面光滑时，例如使用MEMS表面微加工技术制造的喷嘴单元的情况。
根据本发明的一个观点是，通过硅微加工，阀盘和阀座之间的这种最大距离可以以符合药物标准的可复制的方式获得。喷嘴单元，特别是喷嘴和阀部件可以通过微加工(微系统技术)来制造，这意味着其通过与半导体制造方法相关的光刻步骤制造。或者，也可以使用电火花腐蚀和激光钻孔技术，但一般来说，与微加工方法相比，这些技术的可复制性和精确度较低。
在又一实施例中，根据本发明的喷雾装置的特征为，所述阀盘配置成在操作期间，在形成所述流体通路的同时在压力下从基本平坦的初始状态弯曲成至少部分弯曲的轮廓，并且其中所述阀座包括位于所述阀盘的所述弯曲轮廓的区域处的封闭边缘，更具体地，所述阀盘配置成弯曲，其中所述阀盘是波纹状的，包括沿着大致环形阀座的至少一个大致环形波纹。所述流体供给通道与所述环形阀座的内部开放式连通。阀盘中波纹的形成使膜具有一定的柔性，甚至对于氮化硅、氧化硅、碳化硅、其他陶瓷材料等刚性材料也是如此，这有利于阀的打开和关闭。发现波纹阀盘比非波纹扁平阀盘具有更大的初始刚度，但是所述刚度在压力增加时减小。与非波纹阀盘相比，这种安装在阀座上的具有波纹的阀盘在低压下显示出更好的关闭能力，在高压下显示出更低的流体阻力。
除了纯机械屏障之外，其它防止微生物污染的措施也可以体现到喷雾装置中，例如在阀腔和喷嘴腔之间设置空气屏障和/或在喷嘴单元中的特定位置使用抗微生物涂层。相应地，喷雾装置的又一特别实施例的特征为，所述微生物屏障包括位于所述微型阀器件和所述喷嘴腔之间的气室，所述气室在所述常闭状态下锁住一定量的空气。
具有空气屏障的喷雾装置的实施例的特征为，在所述主表面下方，微型阀单元包括至少一个微生物阻断区域和在所述微型阀和所述喷嘴腔之间的至少一个空气保持室，以形成压力相关的流动屏障，使得仅当压力达到阈值时允许流体通过，而当压力远低于阈值时，利用来自空气保持室的至少一个气泡阻断膜和流体供给通道之间的流体连通。在释放操作压力之后，气泡将重新出现在所述微型阀和所述腔之间的阀通道中，并且膜和阀之间的流体连通将被阻断。
优选地，微生物阻断区域具有小于100微米的横向尺寸，并具有疏水表面。术语“疏水”在这里定义为与特定喷射流体形成大于90°的流体/空气表面接触角(θ)的一般表面性质，所述特定喷射流体可以包含例如水、甘油或乙醇。这意味着空气能够以大约P＝(γcosθ)/h的压力排斥或耐受喷射流体，其中γ是流体和微生物阻断区域的材料之间的表面张力的对应值，h是阻断区域的高度。当h小于1微米、γ在20·10-3和75·10-3N/m之间时，P的典型值大于1巴。
根据本发明的喷雾装置的优选实施例的特征为，所述气室的内壁具有疏水表面，特别是借助于疏水抗微生物涂层，例如季铵涂层。
同样优选地，空气保持室和空气阻断区域被设计成使得阻断气泡不会与空气保持室中的空气分离。这意味着在喷雾装置使用之前、使用期间和使用之后，空气保持室中的空气和阻断区域中的空气保持互连。优选地，空气保持室显著大于空气阻断区域，并且空气阻断区域的流体/空气表面接触角大于空气保持室的至少一部分的流体/空气表面接触角。这使得空气保持室的某个部分可以充满流体，而阻断区域仍然完全充满空气。
根据本发明的喷雾装置的另一实施例的特征为，所述气室通过微生物过滤器与所述支撑体的外部大气开放式连通，允许空气在喷射所述流体微射流喷雾之后重新进入所述气室。空气保持室通过限流装置与阻断区域隔开，限流装置具有小于200纳米的至少一个高度尺寸，其流体/空气表面接触角大于90°，形成流体阻力，以在高达典型的大约10巴的喷射压力下防止喷射流体进入空气保持室，但允许空气在喷雾装置减压之后重新进入阻断区域。
根据本发明的喷雾装置的又一实施例提供了从所述阻断区域移除流体的替代装置，所述阻断区域在所述屏障装置附近或围绕所述屏障装置形成，其特征为设置有空气净化室，其中所述空气净化室在喷射之前或喷射期间经由所述支撑体中的加压通道加压，其中来自所述空气净化室的加压空气在喷射之后经由释放通道释放，以净化所述气室和所述喷嘴腔，并且其中所述空气净化室经由微生物过滤器接收环境空气。
通过该空气净化室，残留的任何流体可以在喷射之后从腔中排出。空气净化室可以包括与喷射室开放式连通的入口，该入口利用复位弹簧致动活塞，以利用单向阀通过将空气从活塞室推入压力室来对净化室加压。喷雾装置减压后，活塞室通过另一单向阀重新填充，该单向阀与设置有微生物过滤器的外部环境开放式连通，而压力室中的空气通过第三单向阀被推出，进入阻断区域，重新形成流体阻力。
喷嘴腔的存在对于喷雾装置的微生物安全性是至关重要的因素或实质风险，因为该腔与外部环境接触。减小该腔的尺寸明显地缩小了使用喷雾装置后可能形成的潜在微生物CFU的数量。喷嘴单元的喷嘴部件的微加工是缩小喷嘴腔的第二个好措施。
根据本发明，另一种减少CFU数量的方法是将喷雾装置使用后可能残留的喷射流体从喷嘴孔排出。这可以通过毛细作用实现，例如利用吸收剂或适当的表面涂层。根据本发明的装置的特定实施例的特征为，至少在与所述至少一个喷嘴孔相邻的区域处，所述喷嘴的裸露表面经过处理以从喷嘴孔排出多余流体，更特别地，所述裸露表面邻近所述孔处是疏水的，特别是由于施加到所述支撑体的所述主表面的疏水抗微生物涂层，例如季铵涂层。
根据本发明的装置的特别实施例的特征为，所述支撑体在所述裸露表面处设有至少一个疏水涂层和至少一个亲水涂层的组合，所述组合至少围绕所述至少一个孔，涂层的所述组合被微图案化以促进流体远离所述喷嘴孔。微图案化的疏水和亲水涂层可配置成促进流体运动并从喷嘴孔排出多余流体。
优选地，喷嘴孔本身具有疏水区域，以将多余流体不仅从裸露表面，也从喷嘴孔本身移除，从而产生干燥的抗微生物气隙。在又一实施例中，进一步增强了流体从孔本身的排出，其中所述至少一个喷嘴孔在朝向所述喷嘴主体的裸露表面的方向上逐渐变窄。这些喷嘴孔在朝向主表面的向内方向上逐渐变窄，以通过向外的毛细力将流体排出喷嘴孔。如果膜层中的所有孔都填充有空气，这将防止来自膜外部的任何多余流体的任何微生物运移进一步侵入喷雾装置。
意想不到的是，已经发现其中喷嘴腔的高度小于喷嘴腔的直径的实施例具有良好的喷雾特性和微生物完整性。设想在这种情况下，喷嘴腔的向外推动毛细压力(参见拉普拉斯压力)足以克服喷嘴孔的毛细压力。
降低CFU的另一种方法是在喷嘴腔中提供抗微生物涂层。为达到这一目的，根据本发明的装置的又一实施例的特征为，所述至少一个腔在其内壁的至少一部分上设有抗微生物涂层，特别是疏水抗微生物涂层，例如季铵涂层。
优选地，喷嘴腔还具有通过喷嘴孔排出流体的装置，以便在喷嘴腔本身中产生干燥的抗微生物气隙。因此，优选地，喷嘴腔具有疏水表面，并且朝向所述表面呈反锥形，以增加驱动流体离开喷嘴腔的向外毛细力。如果喷嘴腔充满空气，这将防止任何微生物运移进一步侵入喷雾装置。特别地，喷嘴腔应尽可能小，不仅是为了限制总的流体体积，也为了增加驱动流体离开喷嘴腔的毛细力。这可以通过调整喷嘴的适当尺寸和喷嘴腔的适当尺寸来实现。
根据本发明，喷雾装置还可以包括空气阀，以使空气能够从外部环境流入喷嘴腔。优选地，空气阀在外侧具有微生物安全的疏水过滤器，并且在过滤器区域下方具有与疏水喷嘴腔流体连接的单独的疏水腔。这样，喷射后留在喷嘴腔中的流体可以仅通过毛细力被完全排空。
根据本发明的喷雾装置的又一实施例的特征为，在所述喷嘴主体上方设置有基本气密的封闭盖。所述气密封闭盖可以在喷射期间被动或主动打开，并且在喷射之后关闭以防止来自外部环境的进一步的微生物污染。其还包括观察膜层上方特定微气象(microclimate，小气候)的装置，该装置有助于保证喷雾装置的所需寿命。
根据本发明的喷雾装置的又一特定实施例的特征为，所述支撑体包括分布在所述主表面处，特别是成角度地分布在所述主表面处的多个腔，喷嘴膜横跨每个所述腔，并且其中所述支撑体包括在所述腔上游的在所述腔和所述流体供给通道之间的公共微生物屏障。该实施例使得在延伸的表面区域上的流体喷雾能够通过多个分布的孔产生气溶胶，同时共享微生物屏障以保持流体供给通道和/或上游贮存器中的流体的完整性。
或者，根据本发明的喷雾装置的特征可为，所述支撑体包括多个喷嘴腔，所述多个喷嘴腔开在所述支撑体的所述主表面处并且被具有至少一个喷嘴孔的喷嘴膜覆盖，并且其中所述腔中的每一个在所述腔和流体供给通道(特别是在所述孔)之间共享的公共流体供给通道之间设置有类似的微型阀器件。在这种情况下，孔的屏障装置可以一起或单独加压。
已经发现，所述膜下面的具有大致圆形横截面的腔，即大致圆柱形的腔，使膜上的张力有利地分布。因此，根据本发明的喷雾装置的优选实施例的特征为，所述腔在所述主表面处具有大致圆形的横截面。结果是，膜可承受施加在孔上的相对较大的喷射压力。
根据本发明的喷雾装置还可能包括用于将加压流体供给所述至少一个喷嘴的所述流体供给通道的流体供给系统。
本发明还涉及一种喷嘴主体，将参考多个示例和附图进行更详细的说明。
附图说明
在附图中，
图1示出了根据本发明的喷雾装置的喷嘴主体的一个实施例的横截面；
图2示出了根据本发明的喷雾装置的喷嘴主体的一个优选实施例的横截面；
图3示出了根据本发明的喷雾装置的喷嘴主体的又一实施例的横截面；
图4示出了根据本发明的喷雾装置的喷嘴主体的又一实施例的横截面；
图5示出了根据本发明的喷雾装置的喷嘴主体的又一实施例的横截面；
图6示出了根据本发明的喷雾装置的喷嘴主体的又一实施例的横截面；
图7示出了根据本发明的喷雾装置的喷嘴主体的又一实施例的横截面；
图8示出了根据本发明的喷雾装置的喷嘴主体的又一实施例的横截面；
图9示出了根据本发明的喷雾装置的喷嘴主体的又一实施例的横截面；
图10示出了根据本发明的喷雾装置的喷嘴主体的又一实施例的横截面；
图11示出了根据本发明的喷雾装置的喷嘴主体的又一实施例的横截面；
图12示出了根据本发明的喷雾装置的喷嘴主体的又一实施例的横截面；
图13示出了根据本发明的喷雾装置的喷嘴主体的一个优选实施例的横截面；以及
图14示出了图13的优选实施例的俯视图。
应该注意，这些图是示意性的而不是按比例绘制的。特别地，某些尺寸可能被或多或少地放大，以便提高整体可理解性。在整个附图中，相应的部件由相同的参考标记表示。
具体实施方式
图1示出了根据本发明的用于喷射至少一种流体微射流1的装置的一个实施例的喷嘴的横截面。喷嘴包括喷嘴主体，在这种情况下，喷嘴主体包括支撑体2和支撑所述膜支撑体2的基体8。支撑体2优选由典型厚度在30微米至675微米之间的硅制成。直径为10至100微米的一个或多个基本圆柱形喷嘴腔3从第一主表面4延伸到第二主表面5，贯穿支撑体2的整个厚度。
支撑体2承载膜层6。膜层6优选由诸如硅、氮化硅、碳化硅、氧化硅、类金刚石膜或其它陶瓷组合物的薄膜材料制成。在腔3的区域，在所述膜层6中形成至少一个直径通常在0.5至20微米之间的喷嘴孔7，其与所述腔3流体连通，以在支撑体2的第一主表面侧4处形成穿孔膜。
在第二主表面5处，支撑体2由包括流体供给通道9的基体8承载。流体供给通道的直径在10微米至100微米之间，长度通常在100微米至675微米之间，并且从第二主表面5延伸到基体8的背表面10，在背表面10处，流体供给通道连接到流体供给系统，流体供给系统从贮存器等(未示出)输送加压流体。与支撑体2一样，基体包括硅体。形成基体的硅体的厚度通常在100微米至675微米之间。
根据本发明，在腔3和流体供给通道9之间设置微生物屏障。微生物屏障包括具有至少一个微生物阻断区域11的微型阀单元。微型阀单元由沉积在氧化硅层15上的氮化硅层25形成，其中氧化硅层生长或沉积在硅基体8上。在氮化硅层25中蚀刻开口17，以形成阀出口，该阀出口经由邻近至少一个气室12的阻断区域11与流体供给通道9连通。阻断区域的高度在0.05微米至2微米之间，气室12的体积在2立方微米至30,000立方微米之间。阻断区域11和气室12一起形成压力相关的流动屏障，使得仅当供给压力达到阈值时允许流体通过，而当压力远低于阈值时阻断喷嘴腔3和流体供给通道9之间的流体连通。在后一种情况下，来自气室12的至少一个气泡阻止微生物通过阻断区域11，阻断区域11的至少一个高度尺寸小于2微米并且流体/空气表面接触角大于90°。
优选地，如图2所示，微生物阻断区域11具有合适的疏水表面涂层13，特别地，其包括疏水抗微生物涂层，例如季铵涂层。疏水涂层13施加在阻断区域11的不同侧上，以使得能够完全关闭阀通道的这一部分。气室12和微生物阻断区域11也可以设计成使得阻断区域包含不会与气室12中的空气分离的阻断气泡。气室12显著大于阻断区域11，并且阻断区域11的流体/空气表面接触角大于气室12的至少一部分的流体/空气表面接触角。优选地，在气室12的特定内部部分上施加相同或疏水性稍差但仍抗微生物的涂层14。
图3示出了另一实施例，其中气室12通过集成在膜层6中的微生物过滤器16与外部大气开放式连通。过滤器16允许空气在喷射之后进入气室12。气室通过形成限流装置但允许空气通过的狭缝18与阻断区域11连通。限流装置18的至少一个高度尺寸小于200纳米且流体/空气表面接触角大于90°。从而通过限流装置18产生流体阻力，其防止喷射流体在大约10巴的喷射压力下进入气室12。过滤器16在同样的膜层6中制成，该膜层6也在腔3上形成具有孔7的膜。
图4中示出了另一实施例，其中空气净化室19设置在阀单元支撑体8的外部。该室19在喷射之前或喷射期间经由基体8中的加压通道20加压。来自空气净化室19的加压空气在喷射之后经由释放通道21释放，以净化阻断区域11和喷嘴腔3。外部空气净化室19通过外部微生物过滤器22重新充满空气。
图5示出了用于喷射至少一种流体微射流1的装置的另一实施例的横截面。喷嘴主体包括基本平坦的喷嘴板支撑体2，喷嘴板支撑体2具有从其第一主表面4延伸到第二主表面5的喷嘴腔3。支撑体2包括薄膜层6，薄膜层6具有在喷嘴板支撑体2的第一主表面4处与腔3流体连通的至少一个喷嘴孔7。在第二主表面5处，微生物微型阀放置在腔和流体供给通道9之间。
微型阀设置在基体8上，基体8具有从第二主表面5延伸到其背表面10的流体供给通道9。微型阀包括置于阀座24上的阀盘23，形成微生物流动屏障，该屏障仅在超过一定的供给阈值压力时允许流体通过，该供给阈值压力将阀盘23从阀座23上抬起，而在使阀关闭的低于阈值压力的压力下密封供给通道9。
喷嘴3、6和微型阀单元23、24都可以使用标准(硅)微加工方法制造。支撑体2、8的材料可以是硅，膜层6可以是富硅的硅氮化物，阀座24可以是氧化硅。当然，其它材料组合也是可能的，例如使用聚合材料或金属用于所有不同的功能元件。
优选地，如图6所示，包括置于阀座24上的阀盘23的微型阀单元设置在具有适当疏水表面涂层13的(气泡)阻断区域11处。特别地，该涂层包括疏水抗微生物涂层，例如季铵涂层。气室12和(气泡)阻断区域11可以设计成使得阻断气泡不与气室12中的空气分离。空气保持室12显著大于阻断区域11，并且阻断区域11的流体/空气表面接触角大于气室12的至少一部分的流体/空气表面接触角。优选地，在气室12内的特定部位上施加相同疏水性或疏水性稍差(但仍抗微生物)的涂层14。
图7示出了根据本发明的具有微型阀单元的喷雾装置的喷嘴主体的另一实施例，该微型阀单元包括置于阀座24上的阀盘23。微型阀包括围绕座24的阻断区域11。气室12通过集成在膜层6中的微生物过滤器16与外部大气开放式连通，膜层6也在腔3上形成膜。过滤器16允许空气在喷射之后经由狭窄的限流装置18重新进入阻断区域11。限流装置18位于气室12和阻断区域11之间。限流装置18的至少一个高度尺寸小于200纳米，并且具有大于90°的流体/空气表面接触角，以通过限流装置18形成流体阻力，该流体阻力在高达大约10巴的喷射压力下防止喷射流体进入空气保持室12。
图8示出了喷嘴主体2、8的另一实施例，其中微型阀单元包括置于阀座24上的阀盘23。空气净化室19设置在阀单元支撑体8的外部。该室19在喷射之前或喷射期间经由基体8中的加压通道20加压，来自空气净化室19的加压空气在喷射之后经由释放通道21释放，以净化阻断区域11和喷嘴腔3。外部空气保持室19通过外部微生物过滤器22重新充满空气。
通过缩小喷嘴腔的尺寸并通过将喷嘴孔7和阀盘23集成在单层中，根据本发明的喷雾装置的优选实施例获得了保证微生物安全性的可靠手段。图9示出了用于喷射流体微射流的喷雾装置的这种优选实施例的喷嘴主体的横截面示例。喷嘴主体包括具有腔9的基本平坦的喷嘴板支撑体2，其通常由硅制成。腔为圆柱形，长度在100微米至675微米之间，对应于硅体2的厚度，直径通常在10微米至50微米之间。腔9从支撑体的第一主表面4延伸到第二主表面5。
在第一主表面4处，在硅体2上沉积或生长氧化硅层15，并且在事先由薄牺牲层(未示出)覆盖的氧化硅层上沉积富硅的硅氮化物膜层6。使用光刻和常规半导体处理技术局部蚀刻硅氮化物膜层6，以产生至少一个直径通常在0.5微米至20微米之间的喷嘴孔7，该喷嘴孔在喷嘴板支撑体2的第一主表面侧与腔9流体连通。
在硅氮化物膜层6下面蚀刻氧化硅层15，以形成腔3，并且通过蚀刻牺牲层(未示出)，硅氮化物层从中间的氧化硅释放，从而形成置于阀座24上的阀盘23。阀座24基本上是环形的，具有圆形横截面，具有通过形成流体通道9的硅体中的孔蚀刻的内核。阀座通常具有15微米至55微米的内径和1微米至10微米的宽度。阀盘23在施加喷射压力时可移动，高度差通常为50纳米至5微米，从而在阀盘23和阀座24之间形成流体通道。
利用该阀座24，形成被动阀结构或流动屏障，使得流体仅在超过某一上游阈值压力时，阀盘23从阀座升起才通过，以形成始于流体通道9经由腔3到孔7的流体流动路径。一旦压力下降到一定阈值以下，该阈值不必与打开阀的阈值相同，阀盘23将返回阀座24，从而关闭阀并将腔3相对于流体通道9密封。
阀盘23优选由薄膜材料制成，例如硅、氮化硅或碳化硅，厚度在500纳米至1500纳米之间，直径在25微米至100微米之间。在微型阀和喷嘴孔之间的喷嘴腔3通常可以具有大约几百立方微米级别的体积，而使用单独的喷头和单独的阀片时，喷嘴腔将具有一百万立方微米的典型尺寸。显然，可能存在于喷嘴腔3中的CFU的数量将显著减少。此外，喷嘴腔3还可以用作小空气阻断区域，其进一步保持位于阀上游的流体的完整性。
优选地，在关闭位置，阀盘和阀座之间的最大距离小于200纳米，特别是小于100纳米，从而在喷嘴腔和阀腔之间形成抗微生物屏障。
喷嘴腔的高度可以选择为小于喷嘴的尺寸，从而能够由于表面张力而排斥喷嘴腔外的流体。
如图10所示的包括置于阀座24上的阀盘23的组合微型阀膜层单元的实施例的特征为，提供具有适当疏水表面涂层14的(气泡)阻断区域11，其特征为，阀盘集成在置于关闭位置的阀座24上的膜层6的未穿孔部分中，并且膜层可在施加喷射压力时移动，从而在膜层和阀座之间形成流体通道。由此，能够实现表面张力下的喷嘴腔内流体的向外排斥，从而由于喷嘴腔内的阻断空气通路而保护微生物完整性。
图11中包括置于阀座24上的阀盘23的组合微型阀膜层单元的另一实施例的横截面的特征为，膜层6的外表面设有疏水表面涂层14，以在使用喷雾装置之后将多余的喷射流体从喷嘴孔7排出。
图12示出组合微型阀膜层单元的另一实施例，包括典型厚度为100至675微米、典型宽度为0.4至5毫米、典型长度为0.4至5毫米的基本平坦的喷嘴板体2，其中长度和宽度不需要相等；多个腔9，直径为10至100μm；由诸如硅、氮化硅、碳化硅、氧化硅或金刚石的材料制成且厚度为0.1至2微米的膜层6，其特征为，多个喷嘴腔3(通常在1至200个膜的范围内)形成在膜层6下方，膜层具有多个喷嘴孔7(通常为1至500个孔)，在该特定情况下，每个喷嘴腔3具有三个喷嘴孔7。优选地，喷嘴孔7配置成能够对喷嘴腔3内的流体施加排斥力，由于表面张力，该流体被空气替代，从而保护微生物完整性。在又一优选实施例中，喷嘴板体2是圆形、三角形、六边形等。
图13描绘了组合微型阀膜层单元的另一优选实施例，其包括由诸如硅、氮化硅、碳化硅或氧化硅之类的薄膜材料制成的阀盘23，该阀盘直径为25至100微米，置于直径为15至50微米、宽度为1至15微米的阀座24上，其特征为，优选地，环形波纹区域26(宽度为1至50微米，高度差为100纳米至10微米)存在于膜层6中，以便于打开阀阻断区域11。
阀盘集成在膜层6的非穿孔区域中，优选地，膜层6具有与处于关闭位置的阀座24上的阀盘23相同的材料。膜层6中的阀盘23在施加喷射压力时可移动，由此在膜层和阀座之间产生流体通路(通常为50至1500纳米)。在流体下游的外环中，在阀阻断区域11之后，可以存在一个或多个喷嘴孔7(直径为0.5至15微米)。
阀座24可以是喷嘴板支撑体2的组成部分，但是应当理解，阀座24的功能也可以通过其他方式获得，例如在喷嘴板支撑体2的顶部添加结构化材料。优选地，微型阀膜层6由半导体(或MEMS)技术制成，喷嘴板支撑体2和阀座24由硅制成，而阀盘24由薄膜材料制成，优选为厚度在0.1至2微米的氮化硅、碳化硅或氧化硅。
为了增强阀盘23的关闭力，在阀盘23上还可以存在薄膜材料的关闭层27，其中关闭层27可以构造成仅覆盖阀盘23的某些区域或整个阀盘23，并且其中材料可以牢固地附接到阀盘23上或仅附接到阀盘23的某些区域，从而在关闭层27和阀盘23之间留有自由力矩，其中关闭层27由具有压缩应力的材料制成，阀盘23由压缩应力比关闭层27小的另一种材料制成，并且优选地具有拉伸应力，并且其中关闭层27优选地由厚度通常为0.1至5微米的薄膜材料(如氧化硅或氧化薄膜多晶硅)制0成。
在另一优选实施例中，关闭层27包含电荷，因此吸引至阀座24。在又一优选实施例中，关闭层27由磁性、铁磁材料等制成，使得阀盘27可以使用阀座24内部的磁性材料或放置在喷头片外部的外部磁体来关闭，并且其中关闭层27由诸如薄膜氮化硅的人为惰性材料覆盖。
优选的是，喷嘴孔7存在于膜的中心部分。在这种情况下，阀的功能通过将一个或多个流体入口9放置在外环下方来保证，这样外环就没有孔。
图14示出了图13的优选实施例的俯视图。
根据本发明，优选地，组合微型阀膜层单元具有双重微生物完整性屏障，该双重微生物完整性屏障在喷嘴腔内具有阻止微生物通过的空气阻断屏障以及阻止微生物在喷嘴腔和阀腔之间通过的机械屏障。
微生物学报告
已经按照图9至图11的设计进行了微生物完整性的研究。注射器装满最大复壮稀释液(MRD)，并将喷嘴单元放在注射器上。在柱塞上施加压力，以便从喷嘴单元中产生30μμlMRD的液滴。将液滴浸入±100cfu/ml的铜绿假单胞菌悬液中，每天重复3次，连续4天。喷嘴单元在浸渍的间隙在28至32℃下保温。然后将注射器的内容物转移到TSB(胰酪胨大豆肉汤)培养基中并进行平板培养以检查细菌的存在。对照为阳性对照：装有0.3ml MRD溶液和0.1ml铜绿假单胞菌悬液的注射器；以及阴性对照：装有无菌物质的注射器。图9至图11中给出的不同组合微型阀膜层实施例在总共30次测试中产生了100％微生物安全性的结果。在另一项测试中，使用TSB代替MRD。这种情况下，不同组合微型阀-膜层实施例也产生了100％微生物安全性的结果。
尽管上文已经参考多个特定实施例描述了本发明，但是应当理解，本发明决不限于这些实施例。相反，在不脱离本发明的范围和精神的情况下，许多实施例和变化对于本领域技术人员是可行的。
特别地，本领域技术人员将理解，从本发明的范围和精神可以得出以下特别实施例：
本发明的特定实施例
实施例：
1.一种喷雾装置，用于喷射流体微射流喷雾，包括喷嘴单元，喷嘴单元包括用于在其中接收加压流体的流体供给通道，并且包括至少一个具有喷嘴膜的喷嘴，所述喷嘴膜具有用于释放流体的微射流喷雾的至少一个喷嘴孔，其特征为，所述喷嘴由喷嘴主体构成，所述喷嘴主体包括支撑体，在所述支撑体的主表面上具有至少一个喷嘴腔，所述支撑体在所述主表面处被膜层覆盖，并且所述膜层在所述至少一个喷嘴腔的区域处在所述膜层的整个厚度上设置有至少一个喷嘴孔，以在所述喷嘴腔上方形成所述喷嘴膜，其中所述喷嘴主体包括流体供给通道的至少一部分，并且其中，在喷嘴腔的上游，喷嘴主体包括位于腔和位于所述支撑体内部的流体供给通道的所述至少一部分之间的微生物屏障。
2.根据实施例1所述的喷雾装置，其特征为，所述微生物屏障包括微型阀器件，所述微型阀器件在超过预定上游压力阈值时打开，并且在非加压状态下处于常闭状态，并且设置在所述腔的上游，位于所述腔和流体供给通道之间。
3.根据实施例2所述的喷雾装置，其特征为，所述阀器件在2巴至5巴的压力阈值下打开，并且一旦其上的下游压力降至低于所述压力阈值的值，特别是低于1巴至2巴的值，则关闭。
4.根据实施例2或3所述的喷雾装置，其特征为，所述微生物屏障包括位于微型阀器件和所述喷嘴腔之间的气室，所述气室在所述常闭状态下锁住一定量的空气。
5.根据实施例4所述的喷雾装置，其特征为，所述气室的内壁具有疏水表面，特别是借助于疏水抗微生物涂层，例如季铵涂层。
6.根据实施例4或5所述的喷雾装置，其特征为，所述气室通过微生物过滤器与所述支撑体的外部大气开放式连通，允许空气在喷射流体微射流喷雾之后重新进入所述气室。
7.根据实施例4、5或6所述的喷雾装置，其特征为，设置有空气净化室，其中所述空气净化室在喷射之前或喷射期间经由所述支撑体中的加压通道加压，其中来自所述空气净化室的加压空气在喷射之后经由释放通道释放，以净化所述气室和所述喷嘴腔，并且其中所述空气净化室经由微生物过滤器接收环境空气。
8.根据实施例2至7中任一项所述的喷雾装置，其特征为，所述微型阀器件包括至少一个紧邻微型阀座的微型阀盘，所述微型阀盘在所述常闭状态下置于所述微型阀座上，而一旦超过所述上游压力阈值，所述微型阀盘就从所述座升起，以在所述微型阀盘和所述微型阀座之间形成流体通路。
9.根据实施例8所述的喷雾装置，其特征为，所述支撑体包括流体供给通道的至少一部分，其中在所述喷嘴腔的上游，所述支撑体包括所述腔和位于所述支撑体内部的流体供给通道的所述至少一部分之间的微生物屏障，并且其中所述微型阀盘和所述膜都由所述膜层形成。
10.根据实施例8或9所述的喷雾装置，其特征为，所述支撑体包括多个喷嘴腔，所述多个喷嘴腔开在所述支撑体的所述主表面处并且被具有至少一个喷嘴孔的喷嘴膜覆盖，并且其中所述腔中的每一个在腔和流体供给通道、特别是所述孔之间共享的公共流体供给通道之间设置有类似的微型阀器件。
11.根据实施例8、9或10所述的喷雾装置，其特征为，在所述常闭状态下，所述阀盘和所述阀座之间的最大距离小于500纳米，特别是小于100至200纳米。
12.根据实施例8至11中任一项所述的喷雾装置，其特征为，所述阀盘配置成在操作期间，在形成流体通路的同时在压力下从基本平坦的初始状态弯曲成至少部分弯曲的轮廓，并且其中所述阀座包括位于所述阀盘的所述弯曲轮廓的区域处的封闭边缘。
13.根据实施例12所述的喷雾装置，其特征为，所述阀盘配置成弯曲，其中所述阀盘是波纹状的，包括沿着大致环形阀座的至少一个大致环形波纹。
14.根据实施例13所述的喷雾装置，其特征为，所述流体供给通道与所述环形阀座的内部开放式连通。
15.根据实施例8至14中任一项所述的喷雾装置，其特征为，阀器件包括配有弹性压力器件的阀盘，所述弹性压力器件在所述常闭状态下迫使所述阀盘抵靠阀座。
16.根据前述实施例中任一项所述的喷雾装置，其特征为，所述腔在所述主表面处具有大致圆形的横截面。
17.根据前述实施例中任一项所述的喷雾装置，其特征为，至少在与所述至少一个喷嘴孔相邻的区域处，所述喷嘴的裸露表面经过处理以从喷嘴孔排出多余流体。
18.根据实施例17所述的喷雾装置，其特征为，所述裸露表面邻近所述孔处是疏水的，特别是由于施加到所述支撑体的所述主表面的疏水抗微生物涂层，例如季铵涂层。
19.根据实施例17所述的喷雾装置，其特征为，所述支撑体在所述裸露表面处设有至少一个疏水涂层和至少一个亲水涂层的组合，所述组合至少围绕所述至少一个孔，涂层的所述组合被微图案化以促进流体远离所述喷嘴孔。
20.根据前述实施例中任一项所述的喷雾装置，其特征为，所述至少一个喷嘴孔是疏水的。
21.根据前述实施例中任一项所述的喷雾装置，其特征为，所述至少一个喷嘴孔在朝向所述喷嘴主体的裸露表面的方向上逐渐变窄。
22.根据前述实施例中任一项所述的喷雾装置，其特征为，所述至少一个腔在其内壁的至少一部分上设有抗微生物涂层，特别是疏水抗微生物涂层，例如季铵涂层。
23.根据前述实施例中任一项所述的喷雾装置，其特征为，所述至少一个腔在朝向所述喷嘴主体的裸露表面的方向上逐渐变窄。
24.根据前述实施例中任一项所述的喷雾装置，其特征为，在所述喷嘴主体上方设置有基本气密的封闭盖，所述封闭盖在喷射期间打开，并且在喷射之后关闭以抵制微生物的迁移。
25.根据前述实施例中任一项所述的喷雾装置，其特征为，所述支撑体包括分布在所述主表面处，特别是成角度地分布在所述主表面处的多个腔，喷嘴膜横跨每个所述腔，并且其中所述支撑体包括在所述腔上游在所述腔和流体供给通道之间的公共微生物屏障。
26.根据前述实施例中任一项所述的喷雾装置，其特征为，所述支撑体包括半导体材料，特别是所述支撑体包括硅体。
27.根据前述实施例中任一项所述的喷雾装置，其特征为，所述膜层包括氮化硅层，特别是厚度通常小于2微米的氮化硅层。
28.根据前述实施例中任一项所述的喷雾装置，其特征为，包括用于将加压流体供给所述至少一个喷嘴的流体供给通道的流体供给系统。
29.一种喷嘴主体，该喷嘴主体为应用于根据前述实施例中任一项所述的喷雾装置中的类型。

Claims (39)

1.一种喷雾装置，用于喷射流体微射流喷雾，所述喷雾装置包括喷嘴单元，所述喷嘴单元包括用于在其内接收加压流体的流体供给通道并包括具有喷嘴膜的至少一个喷嘴，该喷嘴膜具有至少一个喷嘴孔，以用于释放所述流体的微射流喷雾，其特征在于，所述喷嘴由喷嘴主体构成，所述喷嘴主体包括支撑体，在所述支撑体的主表面处具有至少一个喷嘴腔，所述支撑体在所述主表面处被膜层覆盖，并且所述膜层在所述至少一个喷嘴腔的区域处设置有穿透所述膜层的整个厚度的至少一个喷嘴孔，以在所述喷嘴腔上方形成所述喷嘴膜，并且在于，所述喷嘴主体包括所述流体供给通道的至少一部分，并且在于，在所述喷嘴腔的上游，所述喷嘴主体包括位于所述喷嘴腔和在所述支撑体内部的所述流体供给通道的所述至少一部分之间的微生物屏障。
2.根据权利要求1所述的喷雾装置，其特征在于，所述微生物屏障包括微型阀器件，所述微型阀器件在超过预定上游压力阈值时打开，并且在非加压状态下处于常闭状态，并且设置在所述喷嘴腔的上游，位于所述喷嘴腔和所述流体供给通道之间。
3.根据权利要求2所述的喷雾装置，其特征在于，所述微型阀器件在2巴至5巴的压力阈值下打开，并且一旦在所述微型阀器件上的下游压力降至低于该压力阈值的值，则关闭。
4.根据权利要求2或3所述的喷雾装置，其特征在于，所述微生物屏障包括位于所述微型阀器件和所述喷嘴腔之间的气室，所述气室在所述常闭状态下锁住一些量的空气。
5.根据权利要求4所述的喷雾装置，其特征在于，所述气室的内壁具有疏水表面。
6.根据权利要求4所述的喷雾装置，其特征在于，所述气室通过微生物过滤器与所述支撑体的外部大气开放式连通，以允许空气在喷射所述流体微射流喷雾之后重新进入所述气室。
7.根据权利要求4所述的喷雾装置，其特征在于，设置有空气净化室，其中所述空气净化室在喷射之前或喷射期间经由所述支撑体中的加压通道而加压，并且在于，来自所述空气净化室的加压空气在喷射之后经由释放通道释放，以净化所述气室和所述喷嘴腔，并且在于，所述空气净化室经由微生物过滤器接收环境空气。
8.根据权利要求2所述的喷雾装置，其特征在于，所述微型阀器件包括紧邻微型阀座的至少一个微型阀盘，所述微型阀盘在所述常闭状态下置于所述微型阀座上，而一旦超过所述上游压力阈值，所述微型阀盘就从所述微型阀座升起，以在所述微型阀盘和所述微型阀座之间形成流体通路。
9.根据权利要求8所述的喷雾装置，其特征在于，所述支撑体包括所述流体供给通道的至少一部分，并且在于，在所述喷嘴腔的上游，所述支撑体包括在所述喷嘴腔与在所述支撑体内部的所述流体供给通道的所述至少一部分之间的微生物屏障，并且在于，所述微型阀盘和所述喷嘴膜都由所述膜层形成。
10.根据权利要求8所述的喷雾装置，其特征在于，所述支撑体包括多个喷嘴腔，所述多个喷嘴腔开在所述支撑体的所述主表面处并且由具有至少一个喷嘴孔的喷嘴膜覆盖，并且在于，这些喷嘴腔中每一个都在所述喷嘴腔和流体供给通道之间设置有类似的微型阀器件。
11.根据权利要求8所述的喷雾装置，其特征在于，在所述常闭状态下，所述微型阀盘和所述微型阀座之间的最大距离小于500纳米。
12.根据权利要求8所述的喷雾装置，其特征在于，所述微型阀盘配置成在操作期间在生成所述流体通路的同时在压力下从基本平坦的初始状态弯曲成至少部分弯曲的弯曲轮廓，并且其中所述微型阀座包括位于所述微型阀盘的所述弯曲轮廓的区域处的封闭边缘。
13.根据权利要求12所述的喷雾装置，其特征在于，所述微型阀盘配置成用于弯曲，其中所述微型阀盘是波纹状的并包括沿着大致环形阀座的至少一个大致环形波纹。
14.根据权利要求13所述的喷雾装置，其特征在于，所述流体供给通道与所述环形阀座的内部开放式连通。
15.根据权利要求8所述的喷雾装置，其特征在于，所述微型阀器件包括配有弹性压力器件的阀盘，所述弹性压力器件在所述常闭状态下迫使该阀盘抵靠阀座。
16.根据权利要求1所述的喷雾装置，其特征在于，所述喷嘴腔在所述主表面处具有大致圆形的横截面。
17.根据权利要求1所述的喷雾装置，其特征在于，至少在与所述至少一个喷嘴孔相邻的区域处，所述喷嘴的裸露表面经过处理以从喷嘴孔排出多余流体。
18.根据权利要求17所述的喷雾装置，其特征在于，所述裸露表面邻近所述喷嘴孔处是疏水的。
19.根据权利要求17所述的喷雾装置，其特征在于，所述支撑体在所述裸露表面处设有至少一个疏水涂层和至少一个亲水涂层的组合，所述组合至少围绕所述至少一个喷嘴孔，涂层的所述组合被微图案化以促进流体远离所述喷嘴孔。
20.根据权利要求1所述的喷雾装置，其特征在于，所述至少一个喷嘴孔是疏水的。
21.根据权利要求1所述的喷雾装置，其特征在于，所述至少一个喷嘴孔在向下朝向所述喷嘴主体的裸露表面的方向上逐渐变窄。
22.根据权利要求1所述的喷雾装置，其特征在于，所述至少一个喷嘴腔在其内壁的至少一部分上设有抗微生物涂层。
23.根据权利要求1所述的喷雾装置，其特征在于，所述至少一个喷嘴腔在向下朝向所述喷嘴主体的裸露表面的方向上逐渐变窄。
24.根据权利要求1所述的喷雾装置，其特征在于，在所述喷嘴主体上方设置有基本气密的封闭盖，所述封闭盖在喷射期间打开，并且在喷射之后关闭以抵制微生物的迁移。
25.根据权利要求1所述的喷雾装置，其特征在于，所述支撑体包括分布在所述主表面处的多个腔，喷嘴膜横跨每个所述腔，并且其中所述支撑体包括在所述腔上游的、在所述腔和所述流体供给通道之间的公共微生物屏障。
26.根据权利要求1所述的喷雾装置，其特征在于，所述支撑体包括半导体材料。
27.根据权利要求1所述的喷雾装置，其特征在于，所述膜层包括氮化硅层。
28.根据权利要求1所述的喷雾装置，其特征在于，包括流体供给系统，用于将加压流体供给所述至少一个喷嘴的所述流体供给通道。
29.根据权利要求5所述的喷雾装置，其特征在于，所述气室的内壁具有借助于季铵涂层的疏水表面。
30.根据权利要求5所述的喷雾装置，其特征在于，所述气室的内壁具有借助于疏水抗微生物涂层的疏水表面。
31.根据权利要求18所述的喷雾装置，其特征在于，所述裸露表面邻近所述喷嘴孔处是疏水的，是由于施加到所述支撑体的所述主表面的疏水抗微生物涂层。
32.根据权利要求31所述的喷雾装置，其特征在于，所述疏水抗微生物涂层包括季铵涂层。
33.根据权利要求22所述的喷雾装置，其特征在于，所述抗微生物涂层是疏水抗微生物涂层。
34.根据权利要求33所述的喷雾装置，其特征在于，所述疏水抗微生物涂层包括季铵涂层。
35.根据权利要求11所述的喷雾装置，其特征在于，在所述常闭状态下，所述微型阀盘和所述微型阀座之间的最大距离小于100至200纳米。
36.根据权利要求25所述的喷雾装置，其特征在于，所述多个腔成角度地分布在所述主表面处。
37.根据权利要求26所述的喷雾装置，其特征在于，所述支撑体包括硅体。
38.根据权利要求27所述的喷雾装置，其特征在于，所述氮化硅层具有的厚度大体小于2微米。
39.一种喷嘴主体，该喷嘴主体为应用于根据权利要求1所述的喷雾装置中的类型。
CN201680080262.0A 2015-12-04 2016-10-07 流体喷雾器 Active CN108602080B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201562262982P 2015-12-04 2015-12-04
US62/262,982 2015-12-04
PCT/NL2016/050699 WO2017095220A1 (en) 2015-12-04 2016-10-07 Fluidic sprayer

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108602080A CN108602080A (zh) 2018-09-28
CN108602080B true CN108602080B (zh) 2022-06-24

Family

ID=57233811

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201680080262.0A Active CN108602080B (zh) 2015-12-04 2016-10-07 流体喷雾器

Country Status (7)

Country Link
US (1) US11045819B2 (zh)
EP (1) EP3383550A1 (zh)
JP (1) JP2019507667A (zh)
CN (1) CN108602080B (zh)
BR (1) BR112018011188B1 (zh)
RU (1) RU2710563C2 (zh)
WO (1) WO2017095220A1 (zh)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015126944A1 (en) 2014-02-18 2015-08-27 Henkin Robert I Methods and compositions for diagnosing and treating loss and/or distortion of taste or smell
JP2019507667A (ja) 2015-12-04 2019-03-22 メドスプレイ ビーヴイＭｅｄｓｐｒａｙ Ｂｖ 流体のスプレー装置
CA3069489C (en) * 2017-07-11 2022-12-06 Microfab Service Gmbh Micro check valve and system with multiple micro check valves and method for the production thereof
EP3727702B1 (en) 2017-12-21 2021-11-17 SHL Medical AG Spray nozzle chip and a medicament delivery device comprising the same
NL2021872B1 (en) * 2018-10-24 2020-05-13 Medspray B V Spray device and spray nozzle unit
WO2020151897A1 (en) * 2019-01-25 2020-07-30 Shl Medical Ag Spray nozzle chip and a medicament delivery device comprising the same
RU200217U1 (ru) * 2020-07-27 2020-10-13 Никита Сергеевич ПЫТЬКО Автономное автоматическое устройство для дезинфекции поверхностей
EP4173962A1 (fr) * 2021-10-27 2023-05-03 Airbus Operations (S.A.S.) Enceinte contenant un gaz d'inertage et comprenant un système d évacuation de liquide, aéronef comportant une telle enceinte
CN113893418B (zh) * 2021-12-02 2022-07-12 时新(上海)产品设计有限公司 喷剂装置

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2002018058A1 (en) * 2000-08-28 2002-03-07 Aquamarijn Holding Bv Nozzle device and nozzle for atomisation and/or filtration and methods for using the same
JP2003503117A (ja) * 1999-06-30 2003-01-28 インヘイル・セラピューティック・システムズ，インコーポレイティド 医薬製剤をエアロゾル化するためのシステム及び方法
JP2012530884A (ja) * 2009-06-24 2012-12-06 ケルン，ヨアヒム 膜弁

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US578400A (en) 1896-03-18 1897-03-09 Spraying-nozzle
US2495587A (en) 1947-10-24 1950-01-24 Carter Carburetor Corp Paint spray apparatus
US3130919A (en) * 1963-02-14 1964-04-28 Baker Res And Dev Corp Adjustable plastic spray device
US3249259A (en) 1964-08-03 1966-05-03 Calmar Inc Reciprocating pump type dispenser
US3856046A (en) 1972-10-17 1974-12-24 Tool Instr Ass Inc Valve
US4651905A (en) * 1985-06-26 1987-03-24 Anchor Hocking Corporation Dispenser package
DE4027320C2 (de) 1990-08-29 1993-09-30 Ursapharm Arzneimittel Gmbh Fluid-Abgabeeinrichtung für keimfreies Fluid
US5855322A (en) * 1997-09-10 1999-01-05 Py; Daniel System and method for one-way spray aerosol tip
JPH11138073A (ja) 1997-11-10 1999-05-25 Sanyo Electric Co Ltd 噴霧装置
US6171972B1 (en) 1998-03-17 2001-01-09 Rosemount Aerospace Inc. Fracture-resistant micromachined devices
FR2799667B1 (fr) * 1999-10-18 2002-03-08 Commissariat Energie Atomique Procede et dispositif de generation d'un brouillard dense de gouttelettes micrometriques et submicrometriques, application a la generation de lumiere dans l'extreme ultraviolet notamment pour la lithographie
KR100454487B1 (ko) 2002-06-04 2004-11-06 한국과학기술연구원 폐쇄 순환형 미세 발전기
JP2007175012A (ja) 2005-12-28 2007-07-12 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd 生物指標作製方法、作製装置及び生物指標
FR2903329B3 (fr) 2006-07-10 2008-10-03 Rexam Dispensing Systems Sas Buse de pulverisation, dispositif de pulverisation et utilisation de ce dispositif.
DE102007023012A1 (de) * 2007-05-15 2008-11-20 Boehringer Ingelheim Pharma Gmbh & Co. Kg Zerstäuber und Filter
NL2000726C2 (nl) * 2007-06-28 2008-12-30 Medspray Xmems Bv Verstuiverinrichting, verstuiverlichaam en werkwijze ter vervaardiging daarvan.
ITTO20080980A1 (it) 2008-12-23 2010-06-24 St Microelectronics Srl Processo di fabbricazione di una membrana di ugelli integrata in tecnologia mems per un dispositivo di nebulizzazione e dispositivo di nebulizzazione che utilizza tale membrana
US20110240127A1 (en) * 2010-04-02 2011-10-06 Integenx Inc. Fluidic Article Fabricated In One Piece
CN103521371A (zh) 2012-07-02 2014-01-22 苏州智泽电动工具有限公司 一种农用喷雾器无滴漏水的喷啃装置
EP2996748B1 (en) * 2013-05-17 2018-09-26 Koninklijke Philips N.V. Substance delivery module
JP2019507667A (ja) 2015-12-04 2019-03-22 メドスプレイ ビーヴイＭｅｄｓｐｒａｙ Ｂｖ 流体のスプレー装置

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003503117A (ja) * 1999-06-30 2003-01-28 インヘイル・セラピューティック・システムズ，インコーポレイティド 医薬製剤をエアロゾル化するためのシステム及び方法
WO2002018058A1 (en) * 2000-08-28 2002-03-07 Aquamarijn Holding Bv Nozzle device and nozzle for atomisation and/or filtration and methods for using the same
JP2012530884A (ja) * 2009-06-24 2012-12-06 ケルン，ヨアヒム 膜弁

Also Published As

Publication number Publication date
JP2019507667A (ja) 2019-03-22
RU2018122993A3 (zh) 2019-12-25
WO2017095220A1 (en) 2017-06-08
US20180353977A1 (en) 2018-12-13
US11045819B2 (en) 2021-06-29
BR112018011188B1 (pt) 2021-02-02
RU2018122993A (ru) 2019-12-25
BR112018011188A2 (pt) 2018-11-21
RU2710563C2 (ru) 2019-12-27
CN108602080A (zh) 2018-09-28
EP3383550A1 (en) 2018-10-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108602080B (zh) 流体喷雾器
RU2742456C1 (ru) Выпускающее устройство для жидкой среды
US10502331B2 (en) One way valve
EP1205201A1 (en) Aerosol drug dispensing device with dispensing chamber having walls surface coated with or formed of fluoropolymer
US9186690B2 (en) Ergonomic hand-operable fluid-dispensing device
US20060175357A1 (en) Valve
WO2006042641A1 (de) Dosiervorrichtung für wenigstens ein medium
US11857984B2 (en) Spray device and spray nozzle body
JP2020501886A (ja) 部品にコーティング剤を塗布するためのプリントヘッド
KR20190083646A (ko) 배출 헤드 및 이러한 배출 헤드를 포함하는 액체 디스펜서
US11511291B2 (en) Applicator with a small nozzle distance
US11254488B2 (en) Spray nozzle chip and a medicament delivery device comprising the same
NL2021872B1 (en) Spray device and spray nozzle unit
NL2022180B1 (en) Spray device and spray nozzle unit
WO2022093014A1 (en) Precise fluid manipulation in the femtolitre range
JP2002011395A (ja) 遅延噴射スプレー装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant