CN117547693A - 一种适用于双储库粉雾剂装置的流道 - Google Patents

Abstract

一种适用于双储库粉雾剂装置的流道，属给药装置领域。包括两个储药桶，两个独立药坑、两个递送通道和一个涡旋分散腔；每个储药桶对应一个药坑；每个药坑对应一个递送通道；两个递送通道和一个涡旋分散腔，组成双储库粉雾剂装置的流道；所述的流道拥有两个各自独立的药物颗粒递送通道，能同时递送来自两个独立药坑内的药物至同一个涡旋分散腔；将两种不同的制剂处方分装在两个储药桶当中，使其对应不同药坑和药物递送通道，让两种不同处方粉雾剂颗粒能够从各自独立的药坑沿着各自的递送通道，递送至共同的涡旋分散腔，经涡旋分散腔分散后一起递送出粉雾剂装置，实现至少两种不同品种的制剂处方的同时给药。可适用于粉雾剂装置的设计和制造领域。

Description

一种适用于双储库粉雾剂装置的流道

技术领域

本发明属于将介质输入人体内的器械领域，尤其涉及一种吸入式给药装置。

背景技术

作为药械组合的特殊制剂，粉雾剂的疗效不仅取决于制剂处方自身的特性，还取决于递送药物处方所用装置的特性。

传统的粉雾剂制剂处方(指一些小分子药物，用于治疗哮喘和COPD(ChronicObstructive Pulmonary Disease，慢阻肺病))一般是将微粉化之后的原料药通过混合的方式(高剪切或三维混合)，附着在载体乳糖的表面，形成一种载体乳糖+原料药的颗粒团聚物。

在混合过程中，原料药颗粒通过范德华力、机械缩合力(载体乳糖表面的凹坑对药物颗粒的束缚力)、静电力以及液桥力的作用实现乳糖表面的附着。

如果直接递送上述的颗粒团聚物，是无法将药物递送至人体的肺部的，因此药物颗粒需要通过一定的解聚，将药物颗粒从载体乳糖的表面分离下来达到合适范围的粒径后，才能将药物递送到人体肺部。

作为特殊的功能性包材，粉雾剂装置的作用之一就是将微粉化的原料药与载体乳糖间实现解聚，并将解聚后的药物颗粒通过装置吸嘴(mouthpiece)递送至人体肺部。

粉雾剂装置内实现上述解聚功能的部件或部件组合，通常称之为“流道”(Flowpath/channel)。

粉雾剂装置流道内，颗粒团聚物解聚的方式主要有两种：惯性机械碰撞和气流剪切。

患者使用粉雾剂装置吸药时，吸气气流会通过粉雾剂装置的进气口(air-inlet)进入到粉雾剂装置的流道内，在气流曳力(drag force)的作用下，药颗粒会从药坑(储库粉雾剂装置)或者胶囊内(胶囊粉雾剂装置)或者囊泡(囊泡粉雾剂装置)内飞出。药颗粒飞行途中，当遇到流道中弯曲角度较大的位置时，由于颗粒自身存在惯性且飞行中会和气流运动方向存在夹角，颗粒会和流道壁面之间发生碰撞。

从能量转化的角度出发，颗粒团聚物与粉雾剂装置流道壁面间的碰撞能量损失(损失的主要是动能)，会转化为载体乳糖表面的药物颗粒克服表面能所做的功，即脱离载体乳糖所需的能量。

药物颗粒脱落时，由于其粒径小(相比乳糖载体而言)，因此相对载体乳糖来说，随流性(随气流运动的能力)会更好，更容易被气流夹带走。

此外，当颗粒团聚物在粉雾剂装置流道内飞行时，由于流道内气流速度较大，加上颗粒在流道内经历与壁面间的碰撞后速度会急剧下降，因此颗粒团聚物的速度会低于气流速度，从而使得气流剪切力在此过程中会持续产生作用(气流剪切力的产生源于颗粒和气流速度之间在各个方向上的速度差)。

为了让颗粒团聚物在粉雾剂装置流道内碰撞得更加剧烈从而提升分散效果和药物疗效(对于粉雾剂来说，药物颗粒解聚的越好，越容易沉积在肺部，疗效也就越好)，在设计粉雾剂装置流道中的核心分散腔(流道的组成部分)时，不少原研产品采用的是“旋风状”设计。其特点是进气口为切向进气且一般呈中心对称分布，分散腔体的中央大多为圆形腔体。

当气流通过切向进气口之后，因为受到了进气口的导流和加速，气流会沿着壁面打转，从而在圆形腔体的中心位置形成一个低速的低压区。由于气流在该种流道中的弯曲率较大且大颗粒团聚物自身具有较大的惯性，因此非常容易和壁面之间发生碰撞，从而产生解聚下来的药物颗粒。药物颗粒解聚下来后，由于其自身较好的随流性以及较小的惯性，会比较容易被气流夹带走，而剩下的大颗粒(乳糖或者乳糖和部分未解聚的原料药组成的混合物颗粒)因为其较大的惯性和受到的离心力，会继续在流道腔体内打旋。

对于储库型粉雾剂装置而言，流道、药坑(用于定量单吸的药物剂量)和药坑所对应的储药桶，共同组成了粉雾剂装置的流道系统(流道作为分散来自储药桶和药坑的处方颗粒的功能部件，需联合储药桶和药坑才能发挥作用)。

现有的药物递送步骤/模式如下：药物从储药桶内下落至药坑(分离出单吸剂量)→载有单吸药物的药坑通过某种方式(直线或者旋转)运动到递送通道入口→药物颗粒从药坑内随气流夹带至流道的递送通道之内(流道的前半部分，个别种类的粉雾剂装置没有递送通道，直接将药坑对准分散腔)→药物颗粒从递送通道进入到分散腔(流道的后半部分也是核心部分，在分散腔内颗粒碰撞以及受到的剪切力都是最强最剧烈的)→在流道的分散腔内完成分散→分散后的药物颗粒随气流带出流道出口。

作为粉雾剂装置的核心部件，虽然在解聚(分散)药物颗粒的原理上是一致相同的，但是在具体设计形态上，每一种粉雾剂装置的流道皆不同，其结构由粉雾剂装置自身的特点(结构设计、功能以及装置类型)而定。

目前市面上，大部分储库型粉雾剂装置(Reservoir Dry Powder Inhaler)都是“单储库”的装置，对应流道系统也都是单储库的结构设计方式：一个储药桶、单个药坑、一个递送通道和一个分散腔。

该种结构设计是一般单储库粉雾剂装置常用的设计，也有直接用于三联复杂制剂(含有三种原料药)的应用实例，如公司的产品。但若不同原料药间存在相容性问题，则上述的“单储库”流道系统设计就会受到一定的限制：

1、首先，如果只有一个储药桶，那么存在相容性的原料药制备成制剂处方之后存储在一个储药桶内时间一长(固体的反应速度相对会慢一些)会对药品的杂质有影响。

2、如果只有一个药物递送通道，那么即使装置自身设立两个储药桶，也会出现先后递送两个药物处方的情况，在临床给药上会有些不便(尤其对于发病的紧急时刻)，希望的是能够把两种药物处方同时递送出装置到达患者的肺部。再者，药粉在递送出药坑后由于静电等因素，会有部分药物残留在药坑表面，如果只有一个药坑，还是有使得两种存在相容性的药物产生反应。

3、如上所述，流道部件的功能是通过产生气流湍流，使得原料药颗粒从乳糖载体表面能够脱落下来，从而产生能够到达人体肺部的适宜粒径范围内的气溶胶颗粒。每一种原料药因为其自身的理化性质差异，在混合时和乳糖之间结合能力也会存在着差异，将几种原料药混合在一起有可能会出现某一个或者多个组分原料药的分散结果不达标，如微细粒子剂量(这是用于评价吸入粉雾剂体外性能的主要指标)。

综上，需要设计一种包含两个储药桶和两个药物递送通道的流道系统，将两种不同的制剂处方分装(隔离)在不同的储药桶当中，使其对应不同药坑和药物递送通道，让两种不同处方(即两种不同粉雾剂的颗粒)能够从各自单独的药坑沿着各自的递送通道，递送至共同的分散旋转腔，经分散后一起递送出装置，实现不同原料药(两种不同的粉雾剂)的同时给药。

然而，在进行含两个储药桶和两个药物递送通道的流道系统的设计过程当中，存在以下几个难点需攻克：

a)如上述限制第3点中所述，不同的原料药因为其理化性质的不同和乳糖表面之间的结合力存在着差异，现虽然通过两个独立的药坑和两条独立的药物颗粒递送通道将不同处方递送到旋转腔体内进行同时分散和递送，但原料药和乳糖间结合的差异性依旧存在，可能其中一个处方和乳糖结合的紧而另一个松，因此在设计上需要考虑兼容这样的差异性(尤其是在两条独立的递送通道公用一个分散腔的情况下)。

b)由于流道系统为双储库流道系统，存储的两种处方在单吸给药规格上可能会存在差异(基于不同原料药的临床疗效)，即两条递送通道递送的药物颗粒量存在差异(整体的处方剂量也会有差异)，这可能会导致这两条通道内的药物粉末的流动性存在差异。而流动性会直接影响到药物粉末在气流作用下从药坑内的出药情况，作为双储库流道系统的要求之一就是：两个处方经两条独立的递送通道递送之后，残留量(包括残留在药坑、递送通道以及分散腔内的药物剂量总和)不能太多，因此在进行双储库流道系统设计时，需要兼顾两种处方的药物颗粒在流动性上的差异，保证最大程度的完全递送。

传统的单储库流道系统，因为整个只有一个递送规格，因此不需要考虑此设计难点。

c)流道设计上需要考虑两个独立药坑从储药桶的下药口移动到递送通道入口处的轨迹排布，要求这两条轨迹不能出现重叠，一旦重叠势必会产生机械意义上的“干涉”，将导致构件无法成功加工制作。

d)储药桶、药物递送通道以及分散腔等三元素，在空间排布上不能导致整个部件的体积太大，从而影响到粉雾剂装置整体的体积大小(设计上要求粉雾剂装置的整体体积大小不能够太大，要能够轻易被使用者握持在手中)。

e)继难点d)之后，设计上容易想到通过弯折流道中的递送通道来实现空间上的节省。然而从空气动力学及气固两相流的角度出发，在流道设计上不能够出现大幅度弯曲的部分(如“U”型)，否则容易出现卡粉和残留的现象，此外过多的弯曲还会影响到装置的阻力，因此在流道的设计上还需要兼顾到空间排布以及上述限制因素。

f)设计完的双储库流道系统，其“流动阻力”(简称流阻，flow resistance)应维持在合理的中低阻力范围内(4pka的压差条件下，通过装置内的气流流速应维持在60～70L/min左右)；通过文献调研，该装置阻力是比较适宜患者使用的，患者吸起来不费劲。此外，“流阻”作为粉雾剂装置的重要参数之一，会影响药物处方的分散解聚效果，而流道中的各几何结构都可能会影响到最后整体的流阻，因此在进行双储库流道系统设计时需要时刻兼顾考虑设计的几何结构对装置阻力的影响。

上述表述中，所谓的递送通道，是指颗粒从药坑中随着气流夹带飞行至分散腔前的通道，对于有的粉雾剂装置，药坑分离出单吸剂量后，直接对准分散腔(如公司的产品)，没有加入递送通道。

上述的递送通道和分散腔，共同组成了粉雾剂装置的流道。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种适用于双储库粉雾剂装置的流道。该流道(亦称流道系统)拥有两个各自独立的药物颗粒递送通道，能够递送来自两个独立药坑内的药物。两个独立的药坑相互间互不干涉和影响，各自药坑内的药物颗粒不会发生相互接触。同样地，药物颗粒在各自的递送通道内飞行时，也不会发生相互接触和干涉，能最大程度地减少原料药之间的接触而引发的相容性问题。

本发明的技术方案是：提供一种适用于双储库粉雾剂装置的流道，其特征是：

所述的双储库粉雾剂装置包括两个储药桶，两个与储药桶对应的独立药坑、两个递送通道和一个涡旋分散腔；

每个储药桶的下药口对应一个独立药坑；

每个独立药坑对应一个递送通道；

两个递送通道的出口，分别与涡旋分散腔相通；

所述的两个递送通道和一个涡旋分散腔，共同组成所述双储库粉雾剂装置的流道；

所述的两个储药桶为第一储药桶和第二储药桶；所述的两个独立药坑为第一药坑和第二药坑；所述的两个递送通道为第一递送通道和第二递送通道；

所述的流道，拥有两个各自独立的药物颗粒递送通道，能够同时递送来自两个独立药坑内的药物至同一个涡旋分散腔；

所述的流道由流道下构件、流道中构件以及流道上构件依次叠置，组合为一体；

所述的涡旋分散腔，同时分散来自两个通道的药物处方，使得两种处方中的药物颗粒，能同时在涡旋分散腔内完成解聚，从而保证多种药物能够同时递送出粉雾剂装置；

将两种不同的制剂处方分装/隔离在不同的储药桶当中，使其对应不同药坑和药物递送通道，让两种不同处方粉雾剂的颗粒能够从各自独立的药坑沿着各自的递送通道，递送至共同的涡旋分散腔，经涡旋分散腔分散后一起递送出粉雾剂装置，实现至少两种不同品种的制剂处方的同时给药。

具体的，所述的流道拥有两个各自独立的药物颗粒递送通道，能够递送来自两个独立药坑内的药物；两个独立药坑相互间互不干涉和影响，各自药坑内的药物颗粒不会发生相互接触；同样地，两种不同的药物颗粒在各自的递送通道内飞行时，不会发生相互接触和干涉，以最大程度地减少两种原料药之间的接触而引发的相容性问题。

进一步的，所述的流道基于两条独立的药物递送通道：第一递送通道和第二递送通道，以实现递送两种不同的药物处方，最大程度地将存在相容性问题的处方隔离开，使得两种药物处方在进入到涡旋分散腔之前不发生接触，从而避免出现不同原料药之间的相容性问题。

具体的，在所述流道下构件上设置有两个柱状的储药桶：第一储药桶和第二储药桶；每个储药桶均为上下连通/贯通的筒状结构；在流道下构件的构件上还设置有第一流道口和第二流道口；将第一流道口与第二流道口的几何中心之间连接为一条连线，称为第一连线；将第一储药桶与第二储药桶的几何中心之间连接为一条连线，称为第二连线；则第一连线，与第二连线之间的夹角为90度；所述的第一连线为对准第一流道口的第二药坑的运动轨迹，即运送第二药坑内药粉的运动轨迹；所述的第二连线为对准第二流道口的第一药坑的运动轨迹，即运送第一药坑内药粉的运动轨迹；两条运动轨迹之间不交叉、不重叠。

进一步的，两种粉雾剂制剂处方的颗粒各自单独从第一储药桶和第二储药桶下药至第一药坑和第二药坑之后，第一药坑和第二药坑通过旋转转动的方式分别将两种不同的药物处方颗粒分别带至第一流道口和第二流道口。

具体的，在所述流道下构件和流道上构件的本体上，设置有插销；在所述流道中构件的本体上，对应设置有插销孔；各个对应的插销和插销孔相对应配合；通过插销和插销孔之间的插接配合，实现流道上构件、流道中构件和流道下构件之间的装配、固定。

具体的，所述涡旋分散腔的形状为正六边形，以增加药物颗粒团聚物在涡旋分散腔中的碰撞次数和滞留时间，从而提高流道系统对药物颗粒分散的效率，兼顾两种不同处方的分散需求；

所述的涡旋分散腔在圆周方向上均匀地分布有三个切向进气口，分别是第一切向进气口、第二切向进气口以及第三切向进气口；其中，第一切向进气口为独立进气口，独立进气口的存在，使得气流能够在涡旋分散腔内形成中心对称的涡旋气流；第二切向进气口以及第三切向进气口，分别与第一递送通道和第二递送通道对应连接；基于上述切向进气口的结构设计，气流会在涡旋分散腔内打转，形成“涡旋”，形成强湍流气流场；当药物颗粒进入到涡旋分散腔时，与涡旋分散腔的壁面发生激烈的碰撞，同时也会受到较强的气流剪切力；药物颗粒和乳糖载体颗粒由此发生“解聚”，完成分散。

具体的，所述第二递送通道与第三切向进气口连接处的弯折角度，大于第一递送通道与第二切向进气口连接处的弯折角度；

让原料药和乳糖结合紧密的处方从第二递送通道进行递送，在进入到涡旋分散腔之前让其先经历一次碰撞，使其能够补偿一部分所需要的分散能量，帮助其更好的分散解聚。

进一步的，气流在通过第一递送通道的进气口和第二递送通道的进气口进入到第一递送通道和第二递送通道之前，首先经过一个流道加速结构，给予其一个导流的效果，使得气流能够更加有效地将第一药坑和第二药坑内的药物粉末夹带走，尽可能地完成“排空”功能。

进一步的，所述位于第一递送通道和第二递送通道前端的流道加速结构，在内侧的形状为“下凹半圆形”，和对应的独立药坑结合，形成一个气流导流通道；

第一递送通道进气口和第二递送通道进气口的朝向为“外八”朝向，与两个对应的流道加速结构的弯曲形状相同或相类似，以确保自第一递送通道进气口和第二递送通道进气口进入的气流被顺利地导流至第一流道口和第二流道口。

与现有技术比较，本发明的优点是：

1.本发明所述的双储库流道系统，基于两条独立的药物递送通道：第一递送通道和第二递送通道，可实现递送两种不同的药物处方，最大程度地将存在相容性问题的处方隔离开，使得两种药物处方在进入到涡旋分散腔之前不发生接触，从而避免出现原料药之间的相容性问题；

2.本发明所述的双储库流道系统，可同时分散来自两个通道的药物处方，使得两种处方中的药物颗粒，能同时在涡旋分散腔内完成解聚，从而保证多种药物能够同时递送至患者肺部；

3.基于上述2)中的描述，本发明技术方案中的双储库流道系统，可同时递送两种及以上的药物颗粒。

附图说明

图1是本发明流道组件的外形结构示意图；

图2是本发明流道下构件的俯视结构示意图；

图3是本发明流道下构件流道口和储药桶连线夹角示意图；

图4是本发明流道下构件的三维结构示意图；

图5是本发明流道中构件的三维结构示意图；

图6是本发明流道中构件的另一视面结构示意图；

图7是本发明药坑对准储药桶位置时的剖视结构示意图；

图8是本发明药坑对准储药桶位置时的俯视结构示意图；

图9是本发明流道上构件的外形结构示意图；

图10是本发明流道上、中、下构件的爆炸视图；

图11是本发明位于流道中构件背面的分散腔形态结构示意图；

图12是本发明第一递送通道内侧结构示意图；

图13是本发明上流道通道内侧的结构示意图；

图14是本发明流道系统进气口的朝向结构示意图；

图15是本发明流道系统空间几何结构示意图；

图16a为本发明双储库流道的CFD-气流速度计算结果示意图；

图16b为单储库流道的CFD-气流速度计算结果示意图；

图17a和图17b为本发明两种药物颗粒各自单独从两个通道内飞出时的情况示意图。

图中，1为流道下构件，2为流道中构件，3为流道上构件，4为第一药坑，5为第二药坑；

101为第一储药桶，102为第二储药桶，103为第一流道口，104为第二流道口，105为插销，106为插销，107为插销，108为插销，109为插销，110为第一台阶，111为流道口下坡，112为流道口上坡；

201为销孔，202为销孔，203为销孔，204为销孔，205为销孔，206为销孔，207为销孔，208为销孔，209为第一递送通道，210为第二递送通道，211为颗粒上升圆形孔，212为流道出口下表面，213为涡旋分散腔，214为第二台阶，215为流道加速结构，216为第二递送通道进气口，217为第一递送通道进气口，218为第三台阶，219为第一切向进气口，220为第二切向进气口，221为第三切向进气口；

301为插销，302为插销，303为插销，304为流道上构件的上表面，305为流道上构件边缘，321为旁路进气口，322为上流道通道。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。

本发明涉及一种适配于双储库粉雾剂装置的流道系统，该流道系统拥有两个各自独立的药物颗粒递送通道，能够递送来自两个独立药坑(简称药坑)内的药物。

两个独立的药坑相互间互不干涉和影响，各自药坑内的药物颗粒不会发生相互接触。

同样地，药物颗粒在各自的递送通道内飞行时，也不会发生相互接触和干涉，能最大程度地减少原料药之间的接触而引发的相容性问题。

采用上述流道系统设计的目的，主要出于以下几点：

1、适配已有的双储库粉雾剂装置(该双储库粉雾剂装置的具体结构设计在本发明人同日递交的另外一篇专利“一种双储库粉雾剂装置”中有详细的说明)，在单储库分散腔体设计的基础上(参考已有的单储库粉雾剂装置的流道设计)，使新设计的流道能够解聚来自两个不同递送通道的药物颗粒。

2、药物处方被递送至分散腔体前，两种药物处方间不发生接触，两种处方各自所在的储药桶对应的递送通道和药坑相互独立，最大限度避免原料药之间的相容性问题(两种药物处方颗粒只会在分散腔内接触极短时间)。

3、包含单储库流道所具备的功能，可只递送和解聚单个粉雾剂药物处方。

基于上述前提、构思或要求，本发明技术方案所涉及的流道部件组如图1所示，流道部件组由流道下构件1(亦可简称“流道下”)、流道中构件2(亦可简称“流道中”)以及流道上构件3(亦可简称“流道上”)组成。

流道下构件1的外观俯视结构如图2所示，在流道下构件1上设置有两个柱状的储药桶，分别为第一储药桶101和第二储药桶102，每个储药桶均为上下连通/贯通的筒状结构。

在流道下构件1的构件上还有两个流道口，即第一流道口103和第二流道口104。

将第一流道口103与第二流道口104的几何中心连接为一条连线(称为第一连线)，将第一储药桶101和第二储药桶102的几何中心连接为一条连线(称为第二连线)，则第一流道口103和第二流道口104之间的第一连线，与第一储药桶101和第二储药桶102之间的第二连线之间的夹角为90度，其夹角连线如图3所示。

图3中的两段圆弧虚线a1、a2，为分别对准第一流道口103和第二流道口104的第二药坑5和第一药坑4各自的运动轨迹(运送药坑内药粉的运动轨迹)，可以看出该流道系统的轨迹设计，符合前面在背景技术中所述难点c)中的要求：运动轨迹不交叉、不重叠。

如图4所示，在流道下构件1的构件本体上，还设置有插销105～109，插销105～109用于和流道中构件2的插销孔201～205相对应配合。

流道中构件2的外形分别如图5和图6所示。

流道中构件2通过插销105～109和插销孔201～205之间的轴孔配合，实现流道中构件2和流道下构件1之间的装配固定。

最后，流道上构件3通过插销301～插销303和流道中构件2上的插销孔206～208相互配合(流道上构件3的外观如图9所示)，实现完成三个流道零部件之间的装配。

流道下构件1、流道中构件2以及流道上构件3的装配爆炸视图如图10所示，图10中的箭头方向为三个构件的安装方向。

两种药物处方颗粒(简称处方)在本发明技术方案所述流道系统中递送和分散的路径如下：

两种药物处方各自单独从第一储药桶101和第二储药桶102下药至两个独立药坑-第一药坑4和第二药坑5之后(如图7和图8所示，下药过程中第一药坑4和第二药坑5分别正对着第一储药桶101和第二储药桶102。图7和图8分别从剖视图和俯视图两个视角展现该过程)，第一药坑4和第二药坑5通过旋转转动的方式分别沿着图3中的两条虚线轨迹a2、a1(角度为90度，基于图3中第一储药桶101和第二储药桶102的连线与第一流道口103和第二流道口104连线的夹角而定)，将两种不同的药物处方颗粒分别带至第一流道口103和第二流道口104(如图3所示)。

当患者吸药时，吸气气流会通过第一递送通道进气口217和第二递送通道进气口216，进入到第一递送通道209和第二递送通道210之内。

第一递送通道209和第二递送通道210的几何形态在图6中展示，从图6的视角中可知，第二递送通道210的弯折角度比第一递送通道209的弯折角度要大得多，该设计的目的是考虑到如前述难点a)中所述，两种处方的原料药和乳糖表面间的结合力存在着差异。该结构设计的目的，在于让原料药和乳糖结合紧密的处方从第二递送通道210进行递送，在进入到涡旋分散腔213(简称分散腔)之前，让其先经历一次碰撞，使其能够补偿一部分所需要的分散能量，帮助其更好的分散解聚。

而在第一递送通道209和第二递送通道210之前，分别设有相同的流道加速结构215(该结构如图6、图8、图12以及图13所示，四张图从各个角度展现了流道加速结构215的几何形状)。

流道加速结构215的作用是：气流通过第一递送通道进气口217和第二递送通道进气口216进入到第一递送通道209和第二递送通道210之前，给予其一个导流的效果，使得气流能够更加有效地将第一药坑4和第二药坑5内的药物粉末夹带走，尽可能地完成“排空”(该结构能够最大程度地解决前述中的难点b)。

当药物颗粒分别通过第一递送通道209和第二递送通道210之后，便进入到涡旋分散腔213之内。

如图11所示，涡旋分散腔213在圆周方向上均匀地分布了三个切向进气口，分别是第一切向进气口219、第二切向进气口220以及第三切向进气口221。

图11中所标注的三个箭头，分别是气流通过第一切向进气口219、第二切向进气口220以及第三切向进气口221时的气流走向。

基于上述切向进气口的结构设计，气流会在涡旋分散腔213内形成“涡旋”，即气流会在涡旋分散腔213内打转，形成强湍流气流场。当药物颗粒进入到涡旋分散腔213时，会与涡旋分散腔213的壁面发生激烈的碰撞同时也会受到较强的气流剪切力。药物颗粒和乳糖载体颗粒由此发生“解聚”，完成分散。

解聚之后的药物颗粒通过颗粒上升圆形孔211(如图5、图6、图11和图13所示，四张图从各个角度展示了颗粒上升圆形孔211的位置和形态)上升至由流道上构件3和流道中构件2组成的上流道通道322内(上流道通道322如图13中的虚线圈所示)。

经过上流道通道322，解聚后的药物颗粒到达流道系统的出口位置，从而完成整个药物颗粒在该流道系统内的分剂量-递送-分散-递送等功能。

需要提出的是，本发明中的流道系统共有5个进气口，分别是第一递送通道进气口217、第二递送通道进气口216、第一切向进气口219以及两个相同的旁路进气口321。

其中，第一递送通道进气口217和第二递送通道进气口216分别经由第一递送通道209和第二递送通道210，实现与第二切向进气口220和第三切向进气口221的相通。

第一切向进气口219作为独立的进气口存在，其设计目的在于使得气流能够在涡旋分散腔213内形成中心对称的涡旋气流。

两个旁路进气口321(参见图7即图13中所示)，仅起到调节整个流道系统流阻的作用(根据前面背景技术中叙述的难点f，双储库流道系统的流阻需要进行限制和控制)。

需要提出的是，涡旋分散腔213是本流道系统的解聚分散核心部分，对于药物颗粒的解聚和分散起到了至关重要的作用。

如图11所示，本技术方案中涡旋分散腔213的形状为正六边形，该形状设计的目的是为了增加药物颗粒团聚物在涡旋分散腔213中的碰撞次数，从而提高流道系统对药物颗粒分散的效率，兼顾两种不同处方的分散需求(如前面背景技术中的难点a)中所述，不同处方中原料药和乳糖间结合的松紧程度有所区别)。

需要提出的是，在本技术方案中，在第一流道口103和第二流道口104的上方、第一递送通道209和第二通道210的前方，各设有一个流道加速结构215。

流道加速结构215的内侧形状可见图12中所示。

图12为第一递送通道209的侧视剖视图(此处以第一递送通道209为例，第二递送通道210与其相同)，从中可见流道加速结构215在内侧的形状为“下凹半圆形”，和第二药坑5结合形成了一个气流导流通道，图中箭头为气流的走向。

需要提出的是，在本技术方案中，考虑到第一储药桶101和第二储药桶102在空间上的排布空间和位置，同时又需要给插销105～插销109留出足够的设计空间，故将第一流道口103和第二流道口104的形状设计为向流道下构件1的中心处靠拢的“半圆月牙”形(如图2和图3中所示)。

此外，本技术方案中，流道系统的两个进气口第一递送通道进气口217和第二递送通道进气口216的朝向为“外八”朝向(如图14中所示)。同时，两个流道加速结构215在图11和图14的视图方向上，弯曲形状与第一流道口103和第二流道口104相一致，外加流道加速结构215的“下凹半圆形”设计，两者能确保自第一递送通道进气口217和第二递送通道进气口216进入的气流被顺利地导流至第一流道口103和第二流道口104。

需要提出的是，本技术方案中，流道上构件3、流道中构件2以及流道下构件1之间，是通过“销”、“孔”插接的方式实现配合的。实际中，三者之间配合的方式也可选用其他的机械配合方式，如卡扣或者焊接等。

另外，在本技术方案中，流道下构件1构件表面设有第一台阶110，该台阶的轮廓线与流道中构件2的第二台阶214轮廓线相配合，在安装流道下构件1和流道中构件2时，流道中构件2的第二台阶214轮廓线会和流道下构件1的第一台阶110轮廓线相贴合。

台阶结构设计的目的是为了增加流道部件之间的气密性。

同时，流道下构件1构件上的第一流道口103和第二流道口104在大小和形态上，沿着第一储药桶101和第二储药桶102的连线相互对称(如图3所示)。

需要提出的是，本发明的技术方案中，在流道系统中设定的涡旋分散腔213数量为1个，该数量的确定是基于前面背景技术中难点d)的要求：在整个流道系统中加入双储药桶以及双药坑的结构，不能够使得整个流道部件组的体积太大。

实施例：

A、药坑以及分计量方式的选择：

本实施例中，两个药坑：第一药坑4和第二药坑5的大小(指容积)选择分别为5mg和10mg。

两个药坑分别从第一储药桶101和第二储药桶102运动至第一流道口103和第二流道口104的方式为旋转，旋转角度为90度(该角度为图3中第一储药桶101和第二储药桶102与第一流道口103和第二流道口104之间的夹角度数)，该运动方式基于整个流道下构件1的零部件几何外观设计。

B、计算流体力学仿真—CFD：

通过计算流体力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)仿真在给定4kpa压差的边界条件下，计算得到流道系统内气流的近似流速(该流速会比实际测得的流速偏低，因为CFD计算无法考虑到因零部件之间的装配缝隙而产生的漏气情况)，从而得到该流道系统的近似计算流阻。本实施例中，CFD计算采用的湍流模型为标准K-E模型，残差收敛精度为10^-4，使用的压力速度耦合方式为“Simple”，对K和e的离散化算法采用“二阶迎风方式”。

在本实施例中，由流道上构件3、流道中构件2以及流道下1组成的流道系统空间剥离出，建立一个封闭的空间几何体，作为CFD的仿真区域，该流道系统空间几何形状如图15所示。

采用非结构化网格(四面体网格)，对图15所示的流道系统空间进行“离散化”(网格划分)。本次CFD计算得到：在4kpa的压差条件下，气流流速为57.5L/min。

对CFD计算结果进行后处理，分别得到气流在双储库流道系统空间内的速度和湍流动能。

通过比对可知，本发明技术方案中的流道系统产生湍流的能力和已有的单储库流道系统相一致。

图16a和图16b给出了本技术方案CFD-气流速度计算结果，其中图16a为本实施例的双储库流道的CFD-气流速度计算结果，图16a为单储库流道的CFD-气流速度计算结果。

C、颗粒运动仿真：

仿真的目的：考察颗粒从各自的药坑单独递送时，颗粒会不会串道。

模型简化：出于计算机资源的考虑，此实施例中的颗粒模拟仅模拟乳糖颗粒的运动情况(假设API黏附在乳糖表面随乳糖运动的过程中，不会影响乳糖的运动)，颗粒粒径采用接近乳糖粒径的球形颗粒。

图17a和图17b中所示，给出了两种不同药物(亦称处方)的颗粒各自单独从两个通道内飞出时的情况。

根据颗粒各自单独从两个通道内飞出的情况，第一递送通道内的颗粒飞行至旋转分散腔之后再至出口的过程中，不会串飞至第二递送通道，反之亦然。说明本发明技术方案所述的流道系统，两种处方仅会在旋转分散腔内相遇，之后一起离开流道。

上述结果，反映了本技术方案中，所采用的双递送通道和双药坑设计，在理论上是可以将存在相容性问题的处方隔离开，即实现了“两种不同药的颗粒，能够从各自单独的药坑沿着各自的递送通道，递送至共同的分散旋转腔，经分散后一起递送出装置，实现不同原料药的同时给药”的功能。

综上，本发明的技术关键点如下：

1)本发明技术方案中，所述的流道系统拥有两条独立互不干涉的药物颗粒递送通道-第一递送通道209和第二递送通道210，分别对应两个不同的独立药坑和储药桶，整个流道系统共用一个涡旋分散腔，两种处方颗粒各自从对应的药坑递送出，通过各自独立的递送通道到达涡旋分散腔。

2)本发明的技术方案中，两条药物颗粒递送通道上，都分别设有流道加速结构215，即总数量为两个。

该结构从平面上看，形状与第一流道口103和第二流道口104相一致。从侧面的剖视图看(如图12所示)，形状为弧状下凹。

该设计的目的，是为了能够更好地将气流导向这两个流道口。

3)本发明的技术方案中，涡旋分散腔213有三个切向进气口，分别是第一切向进气口219、第二切向进气口220以及第三切向进气口221，三个切向进气口呈圆周均布。

各个进气口沿着气流流向的截面形状为矩形。

参见图11中所示，三个进气口中，第二切向进气口220和第一递送通道209相通，第三切向进气口221和第二递送通道210相通，即第二切向进气口220和第三切向进气口221分别作为两路颗粒递送的“入口通道”，第一切向进气口219作为独立的一路切向进气通道，直接与外部相通。

4)本发明的技术方案中，整个流道有五个进气口，分别为第二递送通道进气口216、第一递送通道进气口217、第一切向进气口219以及两个旁路进气口321。

其中，第二递送通道进气口216与第二递送通道210以及第三切向进气口221连通成为一条递送支路；第一递送通道进气口217与第一递送通道209以及第二切向进气口220连通成为另一条递送支路。

两个旁路进气口321的作用，仅为调节装置的流阻。

5)本发明的技术方案中，所述的两条递送支路，在空间排布上呈“外八”形，两条支路将第一储药桶101和第二储药桶102夹在当中。

相应地，第一流道口103和第二流道口104的连线，与第一储药桶101和第二储药桶102的连线呈90度夹角分布。

6)本发明的技术方案中，基于“双储库”的设计，流道下1上的储药桶、流道口以及递送支路的数量都是两个。

7)本发明的技术方案中，第一流道口103和第二流道口104的形状为：向流道下1的中心处靠拢的“半圆月牙”形(如图2和图3所示)。该形状的设计是基于第一储药桶101和第二储药桶102在空间上的排布空间和位置，同时又需要给插销105～插销109留出足够的设计空间。

本发明的技术方案，提供了一种适配于双储库粉雾剂装置的流道系统，该流道系统拥有两个各自独立的药物颗粒递送通道，能够递送来自两个独立药坑内的药物。两个独立的药坑相互间互不干涉和影响，各自药坑内的药物颗粒不会发生相互接触；同样地，药物颗粒在各自的递送通道内飞行时，也不会发生相互接触和干涉，能最大程度地减少原料药之间的接触而引发的相容性问题。

本发明可广泛用于粉雾剂装置的设计和制造领域。

Claims (10)

1.一种适用于双储库粉雾剂装置的流道，其特征是：

所述的双储库粉雾剂装置包括两个储药桶，两个与储药桶对应的独立药坑、两个递送通道和一个涡旋分散腔；

每个储药桶的下药口对应一个独立药坑；

每个独立药坑对应一个递送通道；

两个递送通道的出口，分别与涡旋分散腔相通；

所述的两个递送通道和一个涡旋分散腔，共同组成所述双储库粉雾剂装置的流道；

所述的两个储药桶为第一储药桶和第二储药桶；所述的两个独立药坑为第一药坑和第二药坑；所述的两个递送通道为第一递送通道和第二递送通道；

所述的流道，拥有两个各自独立的药物颗粒递送通道，能够同时递送来自两个独立药坑内的药物至同一个涡旋分散腔；

所述的流道由流道下构件、流道中构件以及流道上构件依次叠置，组合为一体；

所述的涡旋分散腔，同时分散来自两个通道的药物处方，使得两种处方中的药物颗粒，能同时在涡旋分散腔内完成解聚，从而保证多种药物能够同时递送出粉雾剂装置；

将两种不同的制剂处方分装/隔离在不同的储药桶当中，使其对应不同药坑和药物递送通道，让两种不同处方粉雾剂的颗粒能够从各自独立的药坑沿着各自的递送通道，递送至共同的涡旋分散腔，经涡旋分散腔分散后一起递送出粉雾剂装置，实现至少两种不同品种的制剂处方的同时给药。

2.按照权利要求1所述的适用于双储库粉雾剂装置的流道，其特征是所述的流道拥有两个各自独立的药物颗粒递送通道，能够递送来自两个独立药坑内的药物；

两个独立药坑相互间互不干涉和影响，各自药坑内的药物颗粒不会发生相互接触；

同样地，两种不同的药物颗粒在各自的递送通道内飞行时，不会发生相互接触和干涉，以最大程度地减少两种原料药之间的接触而引发的相容性问题。

3.按照权利要求1所述的适用于双储库粉雾剂装置的流道，其特征是所述的流道基于两条独立的药物递送通道：第一递送通道和第二递送通道，以实现递送两种不同的药物处方，最大程度地将存在相容性问题的处方隔离开，使得两种药物处方在进入到涡旋分散腔之前不发生接触，从而避免出现不同原料药之间的相容性问题。

4.按照权利要求1所述的适用于双储库粉雾剂装置的流道，其特征是在所述流道下构件上设置有两个柱状的储药桶：第一储药桶和第二储药桶；每个储药桶均为上下连通/贯通的筒状结构；

在流道下构件的构件上还设置有第一流道口和第二流道口；

将第一流道口与第二流道口的几何中心之间连接为一条连线，称为第一连线；

将第一储药桶与第二储药桶的几何中心之间连接为一条连线，称为第二连线；则第一连线，与第二连线之间的夹角为90度；

所述的第一连线为对准第一流道口的第二药坑的运动轨迹，即运送第二药坑内药粉的运动轨迹；

所述的第二连线为对准第二流道口的第一药坑的运动轨迹，即运送第一药坑内药粉的运动轨迹；

两条运动轨迹之间不交叉、不重叠。

5.按照权利要求4所述的适用于双储库粉雾剂装置的流道，其特征是两种粉雾剂制剂处方的颗粒各自单独从第一储药桶和第二储药桶下药至第一药坑和第二药坑之后，第一药坑和第二药坑通过旋转转动的方式分别将两种不同的药物处方颗粒分别带至第一流道口和第二流道口。

6.按照权利要求1所述的适用于双储库粉雾剂装置的流道，其特征是在所述流道下构件和流道上构件的本体上，设置有插销；

在所述流道中构件的本体上，对应设置有插销孔；

各个对应的插销和插销孔相对应配合；

通过插销和插销孔之间的插接配合，实现流道上构件、流道中构件和流道下构件之间的装配、固定。

7.按照权利要求1所述的适用于双储库粉雾剂装置的流道，其特征是所述涡旋分散腔的形状为正六边形，以增加药物颗粒团聚物在涡旋分散腔中的碰撞次数，从而提高流道系统对药物颗粒分散的效率，兼顾两种不同处方的分散需求；

所述的涡旋分散腔在圆周方向上均匀地分布有三个切向进气口，分别是第一切向进气口、第二切向进气口以及第三切向进气口；

其中，第一切向进气口为独立进气口，独立进气口的存在，使得气流能够在涡旋分散腔内形成中心对称的涡旋气流；

第二切向进气口以及第三切向进气口，分别与第一递送通道和第二递送通道对应连接；

基于上述切向进气口的结构设计，气流会在涡旋分散腔内打转，形成“涡旋”，形成强湍流气流场；

当药物颗粒进入到涡旋分散腔时，与涡旋分散腔的壁面发生激烈的碰撞，同时也会受到较强的气流剪切力；药物颗粒和乳糖载体颗粒由此发生“解聚”，完成分散。

8.按照权利要求7所述的适用于双储库粉雾剂装置的流道，其特征是所述第二递送通道与第三切向进气口连接处的弯折角度，大于第一递送通道与第二切向进气口连接处的弯折角度；

让原料药和乳糖结合紧密的处方从第二递送通道进行递送，在进入到涡旋分散腔之前让其先经历一次碰撞，使其能够补偿一部分所需要的分散能量，帮助其更好的分散解聚。

9.按照权利要求1所述的适用于双储库粉雾剂装置的流道，其特征是气流在通过第一递送通道的进气口和第二递送通道的进气口进入到第一递送通道和第二递送通道之前，首先经过一个流道加速结构，给予其一个导流的效果，使得气流能够更加有效地将第一药坑和第二药坑内的药物粉末夹带走，尽可能地完成“排空”功能。

10.按照权利要求9所述的适用于双储库粉雾剂装置的流道，其特征是所述位于第一递送通道和第二递送通道前端的流道加速结构，在内侧的形状为“下凹半圆形”，和对应的独立药坑结合，形成一个气流导流通道；

第一递送通道进气口和第二递送通道进气口的朝向为“外八”朝向，与两个对应的流道加速结构的弯曲形状相同或相类似，以确保自第一递送通道进气口和第二递送通道进气口进入的气流被顺利地导流至第一流道口和第二流道口。