DE69629708T2

DE69629708T2 - Miniaturisierte vorrichtung zur herstellung hohen druckes in zu versprühenden fluiden

Info

Publication number: DE69629708T2
Application number: DE69629708T
Authority: DE
Inventors: Joachim Jaeger; Pasquale Cirillo; Joachim Eicher; Johannes Geser; Bernhard Freund; Bernd Zierenberg
Original assignee: Boehringer Ingelheim International GmbH
Current assignee: Boehringer Ingelheim International GmbH
Priority date: 1995-10-04
Filing date: 1996-10-04
Publication date: 2004-06-17
Anticipated expiration: 2016-10-05
Also published as: CA2232151A1; HK1015304A1; DK0853501T3; JP5015896B2; SI1214985T1; IL123634A; IL123634A0; AU7287096A; YU49228B; CA2551999A1; NO981521L; CN1091660C; NO981521D0; DE69636875T2; US6918547B2; HU221232B1; TW364041B; AU730797B2; CA2551891A1; EP1214985A3

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erzeugung eines hohen Druckes in einem Fluid. Sie umfasst einen in einem Zylinder beweglichen Kolben und ein Ventil, die beide eine miniaturisierte Ausführung aufweisen. Weiterhin betrifft die Erfindung einen Hochdruckzerstäuber, der diese Vorrichtung enthält, und die Verwendung desselben, vorzugsweise für medizinische Zwecke.
Ein Ziel der Erfindung besteht darin, es zu ermöglichen, dass eine Vorrichtung dieser Art und der die Vorrichtung enthaltende Zerstäuber einfacher ausgeführt und kostengünstiger herstellt werden können und für ihre Funktion geeignet sind.
Die FR-A-2 699 390 beschreibt eine Ausgabeeinrichtung für flüssige Produkte hoher Viskosität, wie zum Beispiel Gele, und des Weiteren für Produkte mit geringer Viskosität. Die Ausgabevorrichtung gemäß den 2 und 3 dieser Schrift ist mit zwei Ventilen versehen, und zwar einem Einlassventil und einem Auslassventil. Die Ventilplatten sind durch eine Ventilfeder vorbelastet, um den Abführproduktstrom während der Schließphasen der Ventile zu verhindern. Beide Ventile werden unter Verwendung der zusätzlichen Kraft einer jeweiligen Druckfeder geschlossen. Die Ventilscheiben sind bezüglich des Hohlkolbens bzw. bezüglich des Zylinders axial beweglich angeordnet.
Weiterhin weist die Ausgabevorrichtung nach 1 der FR-A-2 699 390 zwei Ventile auf, die aus Ventilelementen bestehen, welche als gewölbte Kappen geformt sind, von denen sich Befestigungsnasen erstrecken, die Teile aufnehmen, die zur Verankerung der gewölbten Kappe im Inneren eines mittleren Lochs in der radialen Wand vorgesehen sind. In der Schließphase dieser Ventile steht der Umfang der gewölbten Kappe mit der jeweiligen Außenseite der radialen Wand in engem Kontakt. In der Öffnungsphase dieser Ventile ist die gewölbte Kappe nach außen gebogen, wodurch zwischen dem Umfang der gewölbten Kappe und der radialen Wand ein Spalt gebildet wird, durch den etwas Flüssigkeit passieren kann. Diese gewölbten Kappen sind nicht durch eine Ventilfeder belastet und sind bezüglich des Kolbens oder des Zylinders, an dem sie jeweils angebracht sind, nicht axial beweglich. Der Mechanismus nach 1 dieser Schrift ist für die Ausgabe viskoser Produkte ausreichend. Dieser Mechanismus ist insbesondere nach einer gewissen Betriebslebensdauer zur Ausgabe von Produkten mit geringer Viskosität nicht zuverlässig genug.
Die in der FR-A-2 699 390 beschriebenen Ausgabevorrichtungen umfassen zwei Ventile, die entweder durch Ventilfedern belastet und axial beweglich sind oder nicht durch Ventilfedern belastet und nicht axial beweglich sind.
Die US-A-4 345 718 beschreibt eine Sprühvorrichtung, bei der ein handbetätigter Auslöser einen Hohlkolben zur Bewegung in einem Zylinder zwingt. Ein frei bewegliches Ventilelement befindet sich im Kolben, und bei einer Ausführungsform (9A) wird die Bewegung des Ventilelements durch den Kolben geführt. Am Einlassende des Kolbens sind Anschlagmittel vorgesehen, um die Bewegung des Ventilelements zu begrenzen.
Bei der Flüssigkeitschromatographie (HPLC) zum Beispiel werden im Allgemeinen relativ kleine Flüssigkeitsmengen mit hohem Druck durch die Trennsäule befördert. Des Weiteren werden bei der medizinischen Aerosoltherapie durch Zerstäuben oder Vernebeln von flüssigen Arzneimitteln Aerosole zur Behandlung von Krankheiten der Atemwege bei Menschen oder zur Behandlung asthmatischer Beschwerden erhalten. Auch hier wird bei einer im Allgemeinen kleinen Fluidmenge ein hoher Druck benötigt, um die für das Aerosol erforderliche kleine Tröpfchengröße zu erzeugen. Beim Dosierinhalator gemäß der US-PS 5497944 wird ein vorbestimmtes Fluidvolumen unter einem Druck von zwischen 5 und 40 MPa (ca. 50 bis 400 bar) zur Erzeugung eines Aerosols durch eine Düse mit einer kleinen Öffnung gesprüht. Die vorliegende Erfindung ist besonders auf solche Dosierinhalatoren und ähnliche Vorrichtungen anwendbar.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird eine Vorrichtung mit miniaturisierter Ausführung zur Druckbeaufschlagung von Fluid bereitgestellt, die Folgendes umfasst: einen zylindrischen Hohlkolben (17; 22; 28; 31, 33), der in einem Zylinder (1) beweglich ist und durch diesen einen Weg (7) für Fluid bereitstellt, wobei der zylindrische Hohlkolben am Einlass- oder Auslassende einen verbreiterten Teil (20, 33) aufweist, dessen Innendurchmesser größer ist als der Innendurchmesser im Rest des Hohlkolbens, und der Hohlkolben am Einlass- oder Auslassende einen nach innen geformten Rand (19, 24) aufweist; eine sich innerhalb des Zylinders vor dem Kolben befindende Hochdruckkammer (4); und ein Ventil, das ohne irgendeine durch eine Feder erzeugte zusätzliche Kraft arbeitet und ein Ventilelement (18, 23, 29, 37) mit einer definierten Dichtungsfläche am Einlassende davon aufweist, wobei das Ventilelement innerhalb des Hohlkolbens im verbreiterten Teil davon auf axial bewegliche Weise geführt wird und angebracht ist und der maximale Durchmesser des Ventilelements kleiner als der Innendurchmesser des Hohlkolbens in seinem verbreitertem Teil und größer als der Innendurchmesser im Rest des Hohlkolbens ist; wobei Anschlagmittel (19; 24; 32) am Auslassende des verbreiterten Teils des Hohlkolbens zum Halten des Ventilelements innerhalb des Hohlkolbens vorgesehen sind und das Ventil geschlossen ist, wenn das Ventilelement an der definierten Dichtungsfläche anstößt, und geöffnet ist, wenn das Ventilelement am Anschlagmittel am Auslassende des verbreiterten Teils des Hohlkolbens anstößt.
Bei einer Ausführungsform wird das Ventilelement im Allgemeinen daran gehindert, sich um irgendeine quer zur Kolbenachse verlaufende Achse zu drehen.
Bei einer anderen Ausführungsform ist der zylindrische Hohlkolben im Zylinder beweglich und stellt einen Weg für Fluid dort hindurch bereit, die sich vor dem Kolben innerhalb des Zylinders befindende Hochdruckkammer wird durch den Weg mit Fluid versorgt, und das Einlassventil befindet sich im Fluidweg und bewegt sich mit dem Kolben, ist aber auch in der Lage, eine begrenzte, geführte Bewegung entlang der Kolbenachse zwischen einer geschlossenen Stellung in Kontakt mit einem durch den Kolben bereitgestellten Ventilsitz und einer von dem Ventilsitz beabstandeten geöffneten Stellung auszuführen, wobei das Ventilelement so geformt ist und geführt wird, dass es sich nicht um eine quer zur Kolbenachse verlaufende Achse drehen kann, so dass eine vorbestimmte Fläche davon den Sitz in Eingriff nimmt.
In der US-PS 5497944 wird eine ähnliche Vorrichtung beschrieben und gezeigt, bei der das Rückschlagventilelement eine Kugel ist. Bei einer solchen Anordnung kann sich die Kugel während mehrerer Vorgänge drehen. Es hat sich herausgestellt, dass Verschleiß und Verwindung unter dem beteiligten hohen Druck die Kugel dauerhaft verformen können, so dass es bei Verwendung eines anderen Teils ihrer Fläche bei den nachfolgenden Schließ- und Dichtungsvorgängen (da sich die Kugel frei um eine Querachse drehen kann) leicht zu einer Leckage kommen kann. Dies kann dadurch vermieden werden, dass jedes Mal die gleiche Fläche des Ventilelements verwendet wird, wodurch ein Einbetten gestattet wird, um die gewünschte Dichtung zu gewährleisten. Bei der bevorzugten Anordnung gemäß der Erfindung ist mindestens ein Hauptteil des Ventilelements zylindrisch und wird in einer Kammer geführt (bei der es sich zum Beispiel um die Pumpenkammer selbst oder um einen Teil des Innenraums des Kolbens handeln kann), und der Ventilelementzylinder weist eine Endfläche auf, die mit der durch den Kolben bereitgestellten Ventildichtung zusammenwirkt. Ein weiterer Nachteil eines Kugelventils, der durch Verwendung der Erfindung vermieden werden kann, besteht darin, dass die Querfläche des Ventils zwangsweise beträchtlich kleiner ist als der Durchmesser der Kugel und somit des Führungszylinders, in dem sie sich bewegt; dies führt zu einer Verringerung der durch das Ventilelement an den Ventilsitz angelegten Kraft, was auf den während des Druckhubs (der Vorwärtsbewegung) des Kolbens erzeugten Fluiddruck zurückzuführen ist. Eine hohe Anlegekraft des Ventilelements ist wünschenswert, um das Ventilelement und/oder den Ventilsitz leicht elastisch zu verformen, um etwaige kleine Lücken dazwischen zu schließen.
Bei der folgenden Beschreibung werden die Begriffe Einlass- und Auslassseite oder Einlass- und Auslassende in Bezug auf die Hauptströmungsrichtung des Fluids in der Vorrichtung verwendet. Der Begriff Fluid umfasst sowohl Gase als auch Flüssigkeiten, aber die vorliegende Erfindung betrifft in erster Linie Flüssigkeiten.
Das Ventilelement kann etwas gegen den Hohlkolben verschoben werden, bewegt sich aber im Wesentlichen mit dem Hohlkolben.
Das Ventilelement ist vorzugsweise uniaxial rotationssymmetrisch ausgebildet, zum Beispiel weist es eine kreiszylindrische oder Kegelstumpfform auf. Sein Querschnitt ist etwas kleiner als der Querschnitt der Kammer, in der das Ventilelement beweglich angebracht ist. Dies wird mittels eines oder mehrerer Kanäle, die vorzugsweise in der Außenfläche des zylindrischen Ventilelements verlaufen, oder durch einen etwas kleineren Durchmesser des Ventilelements in Bezug auf den Durchmesser der Kammer, in der das Ventilelement beweglich angebracht ist, erreicht.
Das Ventilelement wird in der Kammer geführt, in der es beweglich angebracht ist; ein zylindrisches Ventilelement kann sich nach Bedarf um seine Achse drehen, seine Achse bleibt aber immer parallel zur Achse des Hohlkolbens. Dies erzeugt eine definierte Dichtfläche am Einlassende des Ventilelements.
Die Strecke, über die sich das Ventilelement in Bezug auf den Hohlkolben bewegen kann, wird durch einen Anschlag oder ein Anschlagmittel begrenzt, das das bewegliche Ventilelement mit dem Hohlkolben zusammenhält.
Bei einigen Ausführungsformen der Erfindung, bei denen sich der Anschlag hinter dem Auslassende des Ventilelements befindet, kann es erforderlich sein, dass mindestens eine Aussparung im Bereich des Auslassendes des Ventilelements vorgesehen ist, um den Fluidstrom zwischen dem Anschlag und dem Ventilelement hindurch zu ermöglichen, wenn das Ventil geöffnet ist. Die oder jede Aussparung befindet sich entweder im Ventilelement an dessen Auslassende oder im Anschlag im Hohlkolben.
In der Position, in der das Ventilelement am Anschlag des Hohlkolbens anstößt, ist das Ventil geöffnet. In der Position, in der das Ventilelement an der definierten Dichtungsfläche anstößt, ist das Ventil geschlossen.
Ein innerhalb des Hohlkolbens angeordnetes Ventilelement besitzt praktisch keine Reibung gegen die Innenwand des Hohlkolbens. Ein direkt vor dem Ende des Hohlkolbens angeordnetes Ventilelement kann möglicherweise an der Wand des Hauptpumpenzylinders der Vorrichtung reiben. In diesem Fall wird das Ventil aufgrund der Reibung zwischen dem Ventilelement und der Zylinderwand aktiv geschlossen und geöffnet, wenn sich der Hohlkolben bewegt.
Der Zylinder besteht vorzugsweise aus Kunststoff und der Hohlkolben aus Metall oder Kunststoff. Das Material für das Ventilelement wird hinsichtlich seiner Härte so ausgewählt, dass es auf die Härte des Materials für den Hohlkolben abgestimmt ist, und kann Metall, Keramik, Glas, Edelstein, Kunststoff oder Elastomer sein. Das Ventilelement wird vorzugsweise einstückig hergestellt.
Wenn das Fluid angesaugt wird, ist die Hochdruckkammer mittels des Hohlkolbens mit der Fluidversorgung verbunden. Während des Ansaughubs des Hohlkolbens strömt das Fluid durch den Hohlkolben und am Ventilelement vorbei in die Hochdruckkammer des Zylinders. Während des Auslasshubs des Hohlkolbens ist der Ventilsitz auf hochdruckdichte Weise gegen die definierte Dichtungsfläche des Ventilelements abgedichtet.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Erzeugung eines hohen Drucks in einem Fluid ist an ihrem Einlassende mit der Fluidversorgung verbunden. Die Hochdruckkammer ist mit einer anderen Vorrichtung verbunden, in oder durch die das Fluid unter hohem Druck befördert wird. Der Hohlkolben oder der Zylinder ist an einem Antrieb befestigt, der die Relativbewegung zwischen dem Hohlkolben und dem Zylinder erzeugt und die zur Erzeugung des hohen Drucks erforderliche Kraft anlegt.
Bei einer Ausführungsform kann das vorzugsweise zylindrische Ventilelement so angebracht sein, dass es innerhalb des Hohlkolbens voll beweglich ist. Der Innendurchmesser des Auslassendes des Hohlkolbens ist größer als der Innendurchmesser des Rests des Hohlkolbens. Die Länge dieses verbreiterten Teils des Hohlkolbens ist etwas größer als die Länge des Ventilelements. Der Durchmesser des Ventilelements ist im Wesentlichen gleich dem Innendurchmesser am verbreiterten Ende des Hohlkolbens. Das Auslassende des Hohlkolbens ist nach innen hin so ausgebildet, dass es entweder über seinen gesamten Umfang oder über einen Teil seines Umfangs eine Lippe bildet und als Anschlag dient, der das Ventilelement innerhalb des Hohlkolbens hält. Die Basis des verbreiterten Teils, die den Ventilsitz bildet, kann flach oder konisch sein. Eine Fluidstromaussparung in der Auslassseite des Ventilelements kann zum Beispiel als abgestufter Kanal ausgebildet sein. Eine Fluidstromaussparung im Anschlag kann zum Beispiel als ein Einschnitt im Lippenrand ausgeführt werden.
Bei einer Variante dieser Ausführungsform kann das Ventilelement vollständig innerhalb des Hohlkolbens an dessen Einlassende angeordnet werden. Dann befindet sich der Anschlag am Auslassende des verbreiterten Teils, und die definierte Dichtungsfläche wird sich dann an dem geformten Rand am Einlassende des Hohlkolbens befinden.
Bei einer anderen Ausführungsform besteht der Hohlkolben aus einem dünnwandigen Rohr, das an seinem in den Zylinder ragenden Ende geformt und an dem Ende des für das Ventilelement gestatteten Raums mit einer umgebenden Einschnürung versehen ist. Das zylindrische Ventilelement wird in dem Raum zwischen dem geformten Rand und der umgebenden Einschnürung geführt und ist dort beweglich angebracht. Es kann ein anderes dickwandiges Rohr in das Einlassende des Hohlkolbens geschoben werden, wobei sein Außendurchmesser gleich dem Innendurchmesser des Hohlkolbens ist und dieses dickwandige Rohr weiterhin fest mit dem Hohlkolben verbunden ist und sich vorzugsweise ungefähr bis zu der umgebenden Einschnürung im Hohlkolben erstreckt. Das dickwandige Rohr wirkt als Verschiebungselement und erleichtert das Ansaugen des Fluids in die Hochdruckkammer praktisch ohne das Anlegen von Druck. Das dickwandige Rohr besteht vorzugsweise aus Kunststoff.
Bei einer Variante dieser Ausführungsform kann das Ventilelement vollständig innerhalb des Hohlkolbens an dessen Einlassende angebracht sein. Dann befindet sich der Anschlag an der umgebenden Einschnürung, und die definierte Dichtungsfläche befindet sich am geformten Rand am Einlassende des Hohlkolbens.
Bei einer weiteren Ausführungsform umfasst der Hohlkolben ein dünnwandiges Rohr, das ein dickwandiges Rohr mit dem Durchmesser enthält, der gleich dem Innendurchmesser des Hohlkolbens ist, und das fest mit dem Hohlkolben verbunden ist. Das dickwandige Rohr funktioniert als Verschiebungskörper und erleichtert das Ansaugen des Fluids praktisch ohne das Anlegen von Druck.
Das Einlassende des Hohlkolbens ist verbreitert. Am verbreiterten Ende ist der Hohlkolben fest mit einem Verschlusselement verbunden, dessen Außendurchmesser größer ist als der Außendurchmesser des verbreiterten Einlassendes des Hohlkolbens. Das Verschlusselement enthält eine Vertiefung, die auf ihrer dem verbreiterten Ende des Hohlkolbens zugewandten Seite offen ist. Im Grund der Vertiefung befindet sich eine Öffnung, die als Einlass für das Fluid dient. Der Grund der Vertiefung kann konisch oder flach sein: Er bildet die definierte Dichtungsfläche.
Das Ventilelement ist in der Vertiefung im Verschlusselement angeordnet: Es wird so geführt, dass es in der Vertiefung axial beweglich ist. Der Außendurchmesser des Ventilelements ist kleiner als der Innendurchmesser der Vertiefung, aber vorzugsweise größer als der Innendurchmesser des Hohlkolbens in seinem in den Zylinder vorragenden Teil. Das Ventilelement kann an seinem Auslassende mindestens eine Aussparung enthalten, durch die während des Ansaughubs des Hohlkolbens das Fluid in die Hochdruckkammer strömt.
Der Anschlag für das Ventilelement ist vorzugsweise das Ende des Verschiebungskörpers, das in den verbreiterten Teil des Hohlkolbens ragt, oder – wenn sich das Ende des Verschiebungskörpers in dem nicht verbreiterten Teil des Hohlkolbens befindet – der Übergang von dem nicht verbreiterten Teil des Hohlkolbens in sein verbreitertes Einlassende.
Der Hohlkolben mit dem verbreiterten Einlassende besteht vorzugsweise aus Metall. Der Verschiebungskörper und das Verschlusselement bestehen vorzugsweise aus Kunststoff. Das Ventilelement kann aus Kunststoff oder Metall hergestellt sein.
Von besonderer Bedeutung ist die Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Erzeugung eines hohen Druckes in einem Fluid in einem Zerstäuber (Vernebler) zum treibmittelfreien Sprühen des Fluids.
Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung wird ein Zerstäuber zum Sprühen eines Fluids mit einem oberen Gehäuseteil, einem unteren Gehäuseteil, einem Pumpengehäuse, einer Düse, einem Sperrmechanismus, einem Federgehäuse, einer Feder und einem Versorgungsbehälter bereitgestellt, bei dem das Pumpengehäuse im oberen Gehäuseteil befestigt ist und an
einem Ende ein Düsenelement mit der Düse aufweist;
er die erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst, die den Hohlkolben mit einem Ventilelement nach der obigen Beschreibung enthält,
sich der Antriebsflansch, in dem der Hohlkolben befestigt ist, im oberen Gehäuseteil befindet,
der Sperr- oder Verriegelungsmechanismus im oberen Gehäuseteil angeordnet ist,
das Federgehäuse mit der Feder im unteren Gehäuseteil angeordnet ist, das mittels eines Drehlagers am oberen Gehäuseteil drehbar angebracht ist,
das untere Gehäuseteil in Axialrichtung am Federgehäuse angeordnet ist.
Andere Aspekte der Erfindung sind in den angehängten Ansprüchen angeführt, es können jedoch Variationen und Kombinationen besonderer Merkmale darin ausgeführt werden, ohne vom Schutzbereich der Erfindung abzuweichen. Gewisse bevorzugte Merkmale sind in den Unteransprüchen definiert.
Im Folgenden werden weitere bevorzugte Merkmale des Zerstäubers beschrieben. Der Zerstäuber ist vorzugsweise ein Dosierinhalator.
Der Hohlkolben mit dem Ventilelement entspricht vorzugsweise einer der oben erwähnten erfindungsgemäßen Vorrichtungen. Er ragt teilweise in den Zylinder des Pumpengehäuses vor und ist auf axial bewegliche Weise im Zylinder angebracht. Der Hohlkolben mit den Ventilelementen übt zum Zeitpunkt der Freigabe der Feder an seinem Hochdruckende einen Druck von 5 bis 60 MPa (ca. 50 bis 600 bar), vorzugsweise 10 bis 60 MPa (ca. 100 bis 600 bar) auf das Fluid aus.
Die Düse im Düsenelement weist vorzugsweise eine Mikrokonstruktion auf, das heißt, sie ist vorzugsweise mit Mikrotechnologie hergestellt. Mikrostrukturierte Düsenelemente werden zum Beispiel im US-Patent 5472143 offenbart.
Das Düsenelement besteht zum Beispiel aus zwei Platten aus Glas oder Silizium, die fest miteinander verbunden sind und von denen mindestens eine Platte einen oder mehrere mikrostrukturierte Kanäle aufweist, die das Düseneinlassende mit dem Düsenauslassende verbinden. Am Düsenauslassende ist mindestens eine kreisförmige oder nicht kreisförmige Öffnung mit einer Größe von kleiner gleich 10 μm vorgesehen. In diesem Zusammenhang bezieht sich Größe auf den hydraulischen Durchmesser. Hydraulische Durchmesser betragen bei dieser Vorrichtungsart im Allgemeinen weniger als 100 Mikrometer, vorzugsweise 1–20 Mikrometer.
Die Sprührichtungen der Düsen im Düsenelement können parallel zueinander verlaufen oder bezüglich einander geneigt sein. Bei einem Düsenelement mit mindestens zwei Düsenöffnungen am Auslassende können die Sprührichtungen bezüglich einander in einem Winkel von 20 bis 160°, vorzugsweise in einem Winkel von 60 bis 150°, geneigt sein. Die Sprührichtungen treffen sich in der Nähe der Düsenöffnungen.
Im Pumpengehäuse kann zwischen der Düsenöffnung und der Hochdruckkammer des Zylinders ein Rückschlagventil mit oder ohne Federbelastung vorgesehen sein. – Dieses Rückschlagventil schließt die Hochdruckkammer im Ruhezustand des Zerstäubers, schützt das Fluid vor dem Eintritt von Luft und kann, falls erforderlich, verhindern, dass flüchtige Komponenten des Fluids aus dem Pumpengehäuse verdunsten. Das Rückschlagventil öffnet sich automatisch, sobald der Druck des Fluids in der Hochdruckkammer einen Mindestwert überschreitet und der Fluidstrom erzeugt wird; es schließt sich automatisch, sobald der Fluidstrom erschöpft ist. Bei dem Rückschlagventil kann es sich zum Beispiel um ein Kugelventil handeln. Es kann auch aus einer flexiblen Platte bestehen, die an einer Seite festgeklemmt ist und wie eine Klappe am Einlassende der Hochdruckkammer anliegt. Bei einer anderen Ausführungsform kann es aus einer Scheibe aus vorzugsweise flexiblem Material bestehen, die um den ganzen Umfang festgeklemmt ist und von einem Stift durchstochen wird. Das gestochene Loch lässt den Fluidstrom zur Düse durch, sobald der Druck im Fluid einen Mindestwert überschreitet. Nach Erschöpfen des Fluidstroms schließt sich das Stiftloch wieder.
Das Ventilelement ist vorzugsweise an dem dem Düsenelement zugewandten Ende des Zylinders angebracht.
Der Sperr- oder Verriegelungsmechanismus weist eine Feder, vorzugsweise eine zylindrische Schrauben-Druckfeder, als Speicher für mechanische Energie auf. Die Feder wirkt auf den angetriebenen Flansch als springendes Element, dessen Bewegung durch die Position des Sperrelements bestimmt wird. Der Laufweg dieses angetriebenen Flansches wird durch einen oberen und unteren Anschlag genau definiert. Die Feder wird vorzugsweise durch ein externes Drehmoment über eine Krafterhöhungsvorrichtung, zum Beispiel eine Schraubensägezahnkurve, gespannt, wobei die Kraft erzeugt wird, während sich das obere Gehäuse entgegen dem Federgehäuse im unteren Gehäuseteil dreht. In diesem Fall umfassen der obere Gehäuseteil und der angetriebene Flansch eine einzige oder mehrere Sägezahnkeilanordnungen.
Mechanismen dieser allgemeinen Art werden in der US-PS 4260082 und in der GB-Anmeldung 2291135 offenbart.
Das Sperrelement mit Eingriffsperrflächen ist in einer ringförmigen Konfiguration um den angetriebenen Flansch herum angeordnet. Es besteht zum Beispiel aus einem Kunststoff- oder Metallring, der in einer Form in sich radial elastisch verformbar ist. Der Ring ist in einer Ebene im rechten Winkel zur Zerstäuberachse angeordnet. Nach dem Vorspannen der Feder bewegen sich die Sperrflächen des Sperrelements in den Weg des angetriebenen Flansches und verhindern, dass die Feder freigegeben wird. Das Sperrelement wird durch einen Knopf betätigt. Der Betätigungsknopf ist mit dem Sperrelement verbunden oder daran gekoppelt. Zur Betätigung des Sperrmechanismus wird der Betätigungsknopf parallel zur Ebene des Rings, vorzugsweise in den Zerstäuber, geschoben: Dadurch wird der verformbare Ring in der Ebene des Rings verformt, um den Flansch zur Bewegung der Feder freizugeben.
Das bevorzugte Sperrelement und die bevorzugte Feder werden in der von Microparts eingereichten, aber an die Boehringer Ingelheim International GmbH abgetretenen deutschen Patentanmeldung 195452267 beschrieben und gezeigt.
Der Zerstäuber enthält wahlweise einen mechanischen Zähler mit einer am Federgehäuse befestigten Gewindespindel. Die Spindelachse erstreckt sich im Bereich der Außenfläche parallel zur Achse des Zerstäubers. Die Spindel ist im Bereich ihrer Enden mittels eines Drehlagers am Federgehäuse angebracht. Die Spindel weist an dem am nächsten zum oberen Gehäuseteil liegenden Ende Zähne auf. Am Rand des oberen Gehäuseteils ist mindestens eine Kurve vorgesehen, die in die Zähne am Ende der Spindel eingreift, wenn die beiden Gehäuseteile bezüglich einander gedreht werden. Ein Schieber mit einem Drehungsverhinderungsmittel ist an der Spindel angebracht und steht mit ihrem Gewinde in Eingriff.
Der bevorzugte Zähler wird in der von Microparts eingereichten, aber an die Boehringer Ingelheim International GmbH abgetretenen deutschen Patentanmeldung 195 49 033.9 vom 28. Dezember 1995 beschrieben und gezeigt.
Das untere Gehäuseteil wird axial über das Federgehäuse geschoben und bedeckt die Halterung, den Antrieb der Spindel und den Speicherbehälter für das Fluid. Die Position des Schiebers ist durch eine Aussparung im unteren Gehäuseteil sichtbar und kann von einer zum Beispiel am unteren Gehäuseteil vorgesehenen Skale abgelesen werden.
Bei Betätigung des Zerstäubers wird das obere Gehäuseteil bezüglich des unteren Gehäuseteils gedreht, wobei das untere Gehäuseteil das Federgehäuse mitführt. Währenddessen wird die Feder mittels der Schraubensägezahnkurve komprimiert und vorgespannt, und der Sperrmechanismus rückt automatisch ein. Der Drehwinkel beträgt vorzugsweise einen ganzzahligen Bruchteil von 360°, zum Beispiel 180°. Gleichzeitig mit der Vorspannung der Feder wird der angetriebene Teil im oberen Gehäuseteil über eine gewisse Strecke bewegt, der Hohlkolben wird im Zylinder im Pumpengehäuse zurückgezogen, was dazu führt, dass ein Teil des Fluids aus dem Speicherbehälter heraus und in die Hochdruckkammer vor die Düse gesaugt wird.
Mit Hilfe der Getriebe, die aus einem Kolben an einem Ende der Spindel und einer Zahnstange oder Zahnstangen am Rand des oberen Gehäuseteils bestehen, wird die Relativbewegung der beiden Gehäuseteile aufgenommen und in eine Drehbewegung der Spindel und eine Verschiebung des Schiebers an der Spindel umgewandelt. Bei jeder Betätigung des Zerstäubers wird der Schieber über eine gewisse Strecke entlang der Spindel bewegt.
Die Position des Schiebers zeigt an, welcher Anteil des zu zerstäubenden Fluids bereits vom Speicherbehälter aufgenommen worden ist und wie viel noch zur Verfügung steht. Der Schieber an der Spindel kann, falls erforderlich, mittels einer Rückstellnase rückgestellt werden.
Falls gewünscht, können mehrere (vorzugsweise zusammendrückbare) austauschbare, das zu zerstäubende Fluid enthaltende Speicherbehälter nacheinander in den Zerstäuber eingesetzt und verwendet werden. Der Speicherbehälter steht nicht oder im Wesentlichen nicht unter Druck. Der Druck des Fluids im Speicherbehälter ist in jedem Fall wesentlich geringer als der durch den mechanisch betätigten Zerstäuber in der Hochdruckkammer erzeugte. Der Speicherbehälter enthält zum Beispiel ein ein Arzneimittel enthaltendes Fluid.
In der US-PS 5316135 wird ein geeigneter Behälter mit einem formstabilen Außenteil und einem Innenteil, der bei Entleeren der Flüssigkeit daraus zusammendrückbar ist, offenbart.
Der Zerstäubungsprozess wird durch leichtes Drücken des Betätigungsknopfes gestartet. Dann öffnet der Sperrmechanismus einen Weg für die Bewegung des angetriebenen Teils. Die vorgespannte Feder schiebt den Kolben in den Zylinder des Pumpengehäuses. Das Fluid verlässt die Düse des Zerstäubers in Sprayform.
Die Komponenten des Zerstäubers bestehen aus einem Material, das sich für die Funktion eignet. Das Gehäuse des Zerstäubers und, soweit es die Funktion gestattet, andere Teile werden vorzugsweise aus Kunststoff, zum Beispiel durch Spritzgießen, hergestellt. Für medizinische Zwecke werden physiologisch verträgliche Materialien verwendet.
Der erfindungsgemäße Zerstäuber wird zum Beispiel zur treibmittelfreien Erzeugung medizinischer Aerosole verwendet. Dadurch kann ein inhalierbares Aerosol mit einer massemittleren Teilchen-(Tröpfchen-)Größe von ca. 5 μm erzeugt werden. Diese kleinen Teilchen (Durchschnittsgröße weniger als 12 μm) sind für das Eindringen bis tief in die Lunge erforderlich. Die ausgetragene Menge beträgt vorzugsweise 15 Mikroliter.
Die folgenden Wirkstoffe werden als Beispiele für pharmazeutische Zusammensetzungen in Abhängigkeit von der Löslichkeit des Wirkstoffes in Form von wässrigen oder ethanolischen Lösungen angeführt: Berotec, Berodual, Flunisolid, Atrovent, Salbutamol, Budesonid, Combivent, Tiotropium, Oxivent und geeignete Peptide.
Die Lösungen können auch pharmazeutisch verträgliche Trägerstoffe enthalten.
Die bevorzugte erfindungsgemäße Vorrichtung zur Erzeugung eines hohen Drucks in einem Fluid und der die Vorrichtung enthaltende bevorzugte Zerstäuber weisen die folgenden Vorteile auf:

– Die Vorrichtung enthält ein Ventil, das ohne (durch eine Feder erzeugte) zusätzliche Kraft arbeitet und sich infolge des Strömungswiderstands des Fluids am Ventilelement oder infolge der Reibung an der Zylinderwand schließt.
– Das Ventil ist gegen einen Druck von allgemein über 3 MPa (30 bar) dicht.
– Das Ventilelement ist einstückig ausgeführt; es leicht sich leicht herstellen und montieren.
– Das Ventil schließt sich aufgrund der kurzen Strecke, die das Ventilelement zurücklegt, um die definierte Dichtungsfläche zu erreichen.
– Das Ventil weist eine hohe Dichtwirkung auf.
– Infolge der Führung des uniaxial rotationssymmetrischen Ventilelements wird eine definierte Dichtfläche erzeugt, die über eine sehr große Anzahl von Bewegungszyklen des Hohlkolbens hochdruckdicht ist.
– Der Totraum der Hochdruckkammer kann äußerst klein gehalten werden.
– Der Zerstäuber kann selbst von ungeübten Personen sowohl zur Vorspannung der Feder als auch zur Auslösung des Zerstäubungsprozesses sicher und leicht betätigt werden.
– Der Zerstäuber arbeitet ohne Treibgas und ist deshalb umweltfreundlich.
– Der Speicherbehälter für das Fluid ist nicht oder im Wesentlichen nicht mit Druck beaufschlagt.
– Die Bewegung des Sperrelements ist durch ein einfaches Verfahren automatisch an die Drehbewegung zur Vorspannung der Feder gekoppelt.
– Bei einer bevorzugten Ausführungsform besteht der Zerstäuber aus verschleißarmen, rein mechanischen Komponenten und arbeitet zuverlässig über lange Zeiträume.
– Aufgrund der definierten Stoßflächen für den angetriebenen Teil ist die Dosierung des Fluids sehr genau.
– Der Zerstäuber kann kostengünstig hergestellt und leicht montiert werden.
– Der mechanische Zähler wird bei Betätigung des Zerstäubers automatisch vorgerückt: Er ist unkritisch gegenüber Toleranz, leicht zu montieren und arbeitet sicher und zuverlässig.
– Der Zähler ist nicht zugänglich, wenn der Zerstäuber ordnungsgemäß verwendet wird, und kann nicht versehentlich verfälscht werden.
– Der Zähler kann auf eine beliebige Anzahl von Fluidfreisetzungen aus dem Speicherbehälter und auf verschiedene Gesamtanzahlen von mit einem Zerstäuber zu verwendenden Speicherbehältern abgestimmt werden.
– Der Zähler ist im Zerstäuber integriert und nimmt keinen zusätzlichen Raum ein.
– Es können keine Substanzen vom Zähler in die zu zerstäubende Substanz gelangen.

Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beispielhaft beschrieben; es zeigen darin:
1a, 1b und 1c einen Längsschnitt einer ersten Ausführungsform einer Pumpe zur Erzeugung eines hohen Drucks in einem Fluid gemäß der Erfindung, eine Schrägansicht ihres Hohlkolbens bzw. eine Schrägansicht ihres Ventilelements;
2a, 2b und 2c ähnliche Ansichten einer zweiten Ausführungsform;
2d, 2e und 2f ähnliche Ansichten einer Modifikation der zweiten Ausführungsform;
3 einen Längsschnitt einer dritten Ausführungsform; und 4a und 4b Längsquerschnitte eines erfindungsgemäßen Dosierinhalators in verschiedenen Betriebszuständen.
Die verschiedenen Ausführungsformen der Pumpenvorrichtung sind bereits oben allgemein beschrieben worden, aber diese Beschreibungen werden nun durch eine weitere Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ergänzt.
1a zeigt als Schrägansicht einen Längsschnitt einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Erzeugung eines hohen Drucks in einem Fluid. Im Zylinder (1) befinden sich der Hohlkolben (17) und das Ventilelement (18) im geschlossenen Zustand des Ventils.
1b zeigt als Schrägansicht einen Längsschnitt durch den Hohlkolben (17) mit dem geformten Ende (19). Am Auslassende des Hohlkolbens befindet sich der verbreiterte Teil (20), in dem das Ventilelement (18) auf axial bewegliche Weise geführt wird und angebracht ist. Das Einlassende des verbreiterten Teils (20) ist abgeschrägt oder flach.
1 c zeigt das zylindrische Ventilelement (18) als Schrägansicht im Längsschnitt. Beide Enden des Ventilelements sind planar und befinden sich senkrecht zur Achse des Ventilelements. Das Ventilelement (18) enthält an seiner Außenfläche zum Beispiel vier abgestufte Kanäle oder Abflachungen (21) zur Erleichterung des Fluidstroms am geformten Ende (19), das heißt der nach innen weisenden Lippe, vorbei, wenn das Ventil geöffnet ist, wobei sich die Enden der Kanäle (21) radial innerhalb der Lippe befinden. Der Rand des Ventilelements (18), der an die geneigte Basis der Hohlkammer (20) anstößt, kann abgeschrägt sein.
Der Durchmesser des Ventilelements (18) ist kleiner als der Durchmesser des verbreiterten Teils (20), so dass sich das Ventilelement (18) praktisch ohne Reibung im verbreiterten Teil (20) bewegen kann.
Zur Montage wird das Ventilelement (18) in den verbreiterten Teil (20) geschoben, bevor das Auslassende (19) des Hohlkolbens geformt wird.
Zur Aufnahme des Fluids wird der Hohlkolben teilweise aus dem Zylinder herausgehoben, woraufhin sich das Ventil automatisch öffnet. Das Fluid strömt durch die Bohrung (7) im Hohlkolben, am Ventilelement vorbei und in die Hochdruckkammer (4). Zum Austreiben des Fluids wird der Hohlkolben (17) in den Zylinder (1) geschoben, woraufhin sich das Ventil praktisch sofort automatisch schließt und hoher Druck im Fluid erzeugt wird.
2a zeigt eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Erzeugung eines hohen Drucks in einem Fluid als Schrägansicht im Längsschnitt. Im Zylinder (1) befinden sich der Hohlkolben (22) und das Ventilelement (23) in der geschlossenen Ventilstellung. Der Durchmesser des Ventilelements ist kleiner als der Innendurchmesser des Hohlkolbens.
2b zeigt als Schrägansicht einen Längsschnitt durch den Hohlkolben (22), wobei das geformte Auslassende (24) eine nach innen weisende Lippe und die umgebende Einschnürung (25) bildet. Das als Verschiebungskörper wirkende dickwandige Rohr (26) kann in den Hohlkolben (22) geschoben und darin befestigt werden.
2c zeigt das Ventilelement (23) in Schrägansicht. Am Auslassende des Ventilelements befindet sich ein radial verlaufender Einschnitt (27) in Form eines Querschlitzes zur Erleichterung des Fluidstroms, wenn das Ventil geöffnet ist.
2d zeigt eine Alternative zur zweiten Ausführungsform als Schrägansicht im Längsschnitt. Im Zylinder (1) befindet sich, wahlweise mit dem Verschiebungskörper (26), der Hohlkolben (28) mit dem Ventil in der geschlossenen Stellung. Der Durchmesser des Ventilelements (29) ist kleiner als der Innendurchmesser des Hohlkolbens.
2e zeigt als Schrägansicht einen Längsschnitt durch den Hohlkolben (28) mit dem geformten Auslassende (24) und der umgebenden Einschnürung (25). Zur Erleichterung des Fluidstroms bei geöffnetem Ventil ist mindestens ein Einschnitt (30) in Form einer Aussparung oder einer Kerbe am geformten Auslassrand (24) vorgesehen. Statt des Einschnitts kann eine Konvexität vorgesehen sein.
2f zeigt das Ventilelement (29) in Schrägansicht. In diesem Fall handelt es sich bei dem Ventilelement um einen geraden Zylinder ohne Aussparungen.
3 zeigt als Schrägansicht im Längsschnitt eine dritte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Erzeugung eines hohen Drucks in einem Fluid. Im Zylinder (1) befindet sich der Hohlkolben (31), der den Verschiebungskörper (32) enthält. An dem zylindrisch verbreiterten Einlassende (33) des Hohlkolbens ist das Verschlusselement (34) mit der Vertiefung (35) und der Bohrung (36) angebracht. Im Einschnitt befindet sich das geführte, axial bewegliche Ventilelement (37), das an seinem Auslassende mit einem Schlitz (38) als Aussparung versehen sein kann.
Die in den 2a bis 3 gezeigten Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Erzeugung eines hohen Drucks in einem Fluid arbeiten auf die gleiche Weise wie bereits unter Bezugnahme auf 1a erläutert.
4a zeigt einen Längsschnitt durch den oben ausführlich beschriebenen bevorzugten Zerstäuber mit der vorgespannten Feder, und 4b zeigt einen Längsschnitt durch den Zerstäuber mit der freigegebenen Feder.
Das obere Gehäuseteil (51) enthält das Pumpengehäuse (52), an dessen Ende der Halter (53) für die Zerstäuberdüse angebracht ist. Dieser Halter ist vorzugsweise so ausgeführt, wie in der deutschen Patentanmeldung P19536903.51 vom 4. Oktober 1995 (und einer gleichzeitig damit im Namen der Boehringer Ingelheim International GmbH und der Erfinder eingereichten parallelen PCT-Anmeldung) beschrieben. Im Halter befindet sich das Düsenelement (54) und ein Filter (55). Der im schalenförmigen Antriebsflansch (56) des Sperrmechanismus (62) befestigte Hohlkolben (57) ragt teilweise in den Zylinder des Pumpengehäuses. An seinem Ende trägt der Hohlkolben das Ventilelement (58). Der Hohlkolben ist durch die Dichtung (59) abgedichtet. Innerhalb des oberen Gehäuseteils befindet sich die ringförmige Stoßstelle (gegenüber dem ringförmigen Steg (60) am Flansch), an der der Flansch anliegt, wenn die Feder freigegeben ist. Am axialen Ende des schalenförmigen angetriebenen Flansches befindet sich die Stoßstelle (61), durch die der angetriebene Flansch gehalten wird, wenn die Feder vorgespannt ist. Nach dem Vorspannen der Feder bewegt sich das allgemein ringförmige Sperrelement (62) zwischen der Stoßstelle (61) und einer Stütze (63) im oberen Gehäuseteil, entweder aufgrund ihrer Eigenelastizität oder (wenn sie starrer ist) durch eine (nicht gezeigte) äußere Feder. Der Betätigungsknopf (64) ist mit dem Sperrelement verbunden und kann es entweder physisch bewegen oder verformen, so dass es die Stoßfläche (61) freigibt. Das obere Gehäuseteil schließt im Mündungsteil (65) ab und wird durch die Schutzkappe (66), die daran angebracht werden kann, verschlossen.
Das Federgehäuse (67) mit der Druckfeder (68) ist mittels der Einschnappnase (69) und dem Drehlager am oberen Gehäuseteil angebracht. Das untere Gehäuseteil (70) ist über das Federgehäuse geschoben und dreht sich damit zur Betätigung des (nicht gezeigten) Schraubensägezahnkurvenantriebs, um den Zerstäuber zu spannen (ihn aus der in 4b gezeigten Position in den in 4a gezeigten Zustand zu bewegen). Innerhalb des Federgehäuses befindet sich der austauschbare Speicherbehälter (71) für das zu zerstäubende Fluid (72). Der Speicherbehälter ist mit einem Stöpsel (73) versehen, durch den der Hohlkolben in den Speicherbehälter ragt und sein Ende in das Fluid taucht.
An der Außenfläche des Federgehäuses ist die Spindel (74) für den mechanischen Zähler angebracht. An dem zum oberen Gehäuseteil weisenden Ende der Spindel befindet sich das Antriebsritzel (75). Der Schieber (76) sitzt auf der Spindel.
Die in den Zeichnungen gezeigten Ausführungsformen können weiter geändert werden. Die Komponenten können auf andere Weise als in den Zeichnungen gezeigt zusammen verwendet werden.
Beispiel 1: Miniaturisierte Vorrichtung zur Erzeugung eines hohen Drucks für einen Kosmetikzerstäuber Die Ventilfläche eines Kosmetikzerstäubers entsprechend 1a besteht aus einem Zylinder aus Polyetheretherketon mit einem Innendurchmesser von 2,5 mm und einem Außendurchmesser von 8 mm. Die Hochdruckkammer ist durch eine Düsenträgerplatte verschlossen. In dieser Platte befindet sich eine Düse mit einem Durchmesser von 25 μm und einem 2 mm langen Düsenkanal.
Ein Hohlkolben aus verstärktem Kunststoff mit einem Außendurchmesser von 2,48 mm und einer Bohrung mit einem Durchmesser von 0,5 mm wird in den Zylinder geschoben. Der Hohlkolben kann 45 mm in den Zylinder geschoben werden, und sein Hub beträgt 24 mm. Der Hohlkolben ist auf einen Innendurchmesser von 1,85 mm über eine Länge von 5,0 mm an seinem Auslassende ausgebohrt. Die Basis der ausgebohrten Kammer im Hohlkolben ist abgeschrägt. Das Auslassende des Hohlkolbens ist thermisch verformt.
Das Ventilelement ist ein Zylinder aus Polypropylen mit einer Höhe von 3 mm und einem Durchmesser von 1,6 mm. Es sind vier abgestufte Kanäle als Aussparungen in der Außenfläche vorgesehen. Das Ventilelement kann axial um 0,5 mm innerhalb des Kolbens verschoben werden.
Das Fördervolumen beträgt ca. 116 mm³. Der Druck im Fluid beträgt ca. 3 MPa (30 bar).
Der Zerstäuber wird zur Zerstäubung von Haarspray verwendet.

Claims

Miniaturisierte Vorrichtung zur Druckbeaufschlagung von Fluid, die Folgendes umfasst: einen zylindrischen Hohlkolben (17; 22; 28; 31, 33), der in einem Zylinder (1) beweglich ist und durch diesen einen Weg (7) für Fluid bereitstellt, wobei der zylindrische Hohlkolben am Einlass- oder Auslassende einen verbreiterten Teil (20, 33) aufweist, dessen Innendurchmesser größer ist als der Innendurchmesser im Rest des Hohlkolbens, und der Hohlkolben am Einlass- oder Auslassende einen nach innen geformten Rand (19, 24) aufweist; eine sich innerhalb des Zylinders vor dem Kolben befindende Hochdruckkammer (4); und ein Ventil, das ohne irgendeine durch eine Feder erzeugte zusätzliche Kraft arbeitet und ein Ventilelement (18, 23, 29, 37) mit einer definierten Dichtungsfläche am Einlassende davon aufweist, wobei das Ventilelement innerhalb des Hohlkolbens im verbreiterten Teil davon auf axial bewegliche Weise geführt wird und angebracht ist und der maximale Durchmesser des Ventilelements kleiner als der Innendurchmesser des Hohlkolbens in seinem verbreitertem Teil und größer als der Innendurchmesser im Rest des Hohlkolbens ist; wobei Anschlagmittel (19; 24; 32) am Auslassende des verbreiterten Teils des Hohlkolbens zum Halten des Ventilelements innerhalb des Hohlkolbens vorgesehen sind und das Ventil geschlossen ist, wenn das Ventilelement an der definierten Dichtungsfläche anstößt, und geöffnet ist, wenn das Ventilelement am Anschlagmittel am Auslassende des verbreiterten Teils des Hohlkolbens anstößt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der das Ventilelement (18, 23, 28, 37) uniaxial rotationssymmetrisch ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei der das Ventilelement (18, 23, 29, 37) zylindrisch ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der mindestens eine Aussparung (30) im Anschlagmittel oder mindestens eine Aussparung (21) oder ein radial verlaufender Einschnitt (27, 38) im Ventilelement an dessen Auslassende vorgesehen ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der zylindrische Hohlkolben (17, 22, 28) an seinem Auslassende einen verbreiterten Teil (20) aufweist und das Anschlagmittel ein nach innen geformter Rand (19, 24) am Auslassende des Hohlkolbens ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der der zylindrische Hohlkolben (31) an seinem Einlassende einen verbreiterten Teil (33) aufweist, die definierte Dichtungsfläche als ein nach innen geformter Rand am Einlassende des Hohlkolbens ausgebildet ist, das Anschlagmittel am Auslassende des verbreiterten Teils des Hohlkolbens vorgesehen ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der der zylindrische Hohlkolben (22) an einem seiner Enden einen nach innen geformten Rand (24) und eine umgebende Einschnürung (25) in der Nähe des geformten Randes des Hohlkolbens aufweist, das Ventilelement (23) auf axial bewegliche Weise innerhalb des Hohlkolbens zwischen dem geformten Rand (24) und der umgebenden Einschnürung (25) geführt wird und angebracht ist und das Ventilelement im Bereich seines Auslassendes eine Aussparung (27) aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 7, bei der der zylindrische Hohlkolben (22; 28) an seinem Auslassende einen nach innen geformten Rand (24) als das Anschlagmittel und am Auslassende des Hohlkolbens eine umgebende Einschnürung (25) im Bereich des geformten Rands aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 7, bei der der zylindrische Hohlkolben an seinem Einlassende einen nach innen geformten Rand als die definierte Dichtungsfläche aufweist und am Einlassende des Hohlkolbens in der Nähe des geformten Rands eine umgebende Einschnürung vorgesehen ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der der zylindrische Hohlkolben in einem Abstand von seinem Auslassende eine erste umgebende Einschnürung als das Anschlagmittel und zwischen der ersten Einschnürung und dem Einlassende des Hohlkolbens eine zweite umgebende Einschnürung als die definierte Dichtungsfläche aufweist und das Ventilelement auf axial bewegliche Weise zwischen den beiden Einschnürungen geführt wird und angebracht ist.
Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 10, bei der das Einlassende des Hohlkolbens mit einem Verschiebungskörper (26) versehen ist, der einen axial verlaufenden Kanal aufweist, wobei der Verschiebungskörper im Hohlkolben angeordnet und fest mit ihm verbunden ist und sich vorzugsweise bis zu der umgebenden Einschnürung (25) erstreckt, die sich am nächsten zum Einlassende des Hohlkolbens befindet.
Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 10, bei der das Auslassende des Hohlkolbens mit einem Verschiebungskörper versehen ist, der einen axial verlaufenden Kanal aufweist, wobei der Verschiebungskörper im Hohlkolben angeordnet und fest mit ihm verbunden ist und sich vorzugsweise bis zu der umgebenden Einschnürung erstreckt, die sich am nächsten zum Auslassende des Hohlkolbens erstreckt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der der zylindrische Hohlkolben (31) an seinem Einlassende einen verbreiterten Teil (33) und wahlweise ein Rohr (32) als Verschiebungskörper in dem nicht verbreiterten Teil des Hohlkolbens aufweist, das verbreiterte Ende des Hohlkolbens mit einem Verschlusselement (34) versehen ist, das mit einer flachen oder konischen Vertiefung (35) mit einer Bohrung (36) verbunden ist und diese enthält, das Ventilelement (37) in der Vertiefung auf axial bewegliche Weise geführt wird und angebracht ist und an seinem Auslassende wahlweise mit einem Schlitz (38) als Aussparung oder Kerbe versehen ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die definierte Dichtungsfläche die Endfläche des Ventilelements ist.
Zerstäuber zur Zerstäubung eines Fluids, mit einem oberen Gehäuseteil (51), einem unteren Gehäuseteil (70), einem Federgehäuse, einer Feder (68), einem Pumpengehäuse (52), einer Düse (54), einem Sperrmechanismus (62) und einem Speicherbehälter (71), dadurch gekennzeichnet, dass das Pumpengehäuse (52) im oberen Gehäuseteil (51) befestigt ist und an einem Ende ein Düsenelement mit der Düse (54) aufweist; er die Vorrichtung nach Anspruch 1 umfasst, die den Hohlkolben (57) mit einem Ventilelement (58) nach einem der Ansprüche 1 bis 11 enthält, sich der Antriebsflansch (56), in dem der Hohlkolben befestigt ist, im oberen Gehäuseteil (51) befindet, der Sperr- oder Verriegelungsmechanismus (62) im oberen Gehäuseteil angeordnet ist, das Federgehäuse mit der Feder (68) im unteren Gehäuseteil angeordnet ist, das mittels eines Drehlagers am oberen Gehäuseteil drehbar angebracht ist, das untere Gehäuseteil (70) in Axialrichtung am Federgehäuse angeordnet ist.
Zerstäuber zur Zerstäubung eines Fluids nach Anspruch 15, bei dem der Hohlkolben (57) mit dem Ventilelement (58) nach einem der Ansprüche 1 bis 11 teilweise in den Zylinder des Pumpengehäuses vorragt und auf axial bewegliche Weise im Zylinder angebracht ist.
Zerstäuber nach Anspruch 15 oder 16, bei dem der Sperrmechanismus in Form eines Schraubenschubgetriebes mit einem Sperrelement (62), das in einer ringförmigen Konfiguration mit Eingriffsverriegelungsflächen und einem Betätigungsknopf (64) angeordnet ist, vorliegt.
Zerstäuber nach einem der Ansprüche 15 bis 17, bei dem ein mechanischer Zähler mit einer Spindel (74) und einem Schieber (76) am Federgehäuse (67) im Bereich der Außenfläche angebracht ist und die Achse der Spindel parallel zur Achse des Federgehäuses verläuft.
Zerstäuber nach einem der Ansprüche 15 bis 18, bei dem ein Düsenelement (54) zwei Glas- und/oder Siliziumplatten umfasst, die fest miteinander verbunden sind, wobei mindestens eine Platte einen oder mehrere mikrostrukturierte Kanäle aufweist, die das Düseneinlass- und Düsenauslassende miteinander verbinden, und das Düsenauslassende mindestens eine Öffnung aufweist, deren hydraulischer Durchmesser eine Größe von kleiner gleich 10 μm aufweist.
Zerstäuber nach Anspruch 19, bei dem das Düsenelement (54) am Auslassende mindestens zwei Düsenöffnungen aufweist, wobei die Sprührichtungen bezüglich einander geneigt sind und sich in der Nähe der Düsenöffnungen treffen.
Zerstäuber nach einem der Ansprüche 15 bis 20, bei dem ein Rückschlagventil im Pumpengehäuse zwischen der Düsenöffnung und der Hochdruckkammer des Zylinders angebracht ist.
Zerstäuber nach einem der Ansprüche 15 bis 21, bei dem der Hohlkolben (57) an seinem der Düse zugewandten Ende, das heißt am Hochdruckende der Düse, zu dem Zeitpunkt der Betätigung des Knopfes (64) zur Freigabe der Druckfeder (68) einen Druck von 5 bis 60 MPa (ca. 50 bis 600 bar) auf das Fluid ausübt.
Zerstäuber nach Anspruch 22, bei dem der Hohlkolben (57) an seinem der Düse zugewandten Ende, das heißt am Hochdruckende der Düse, zu dem Zeitpunkt der Betätigung des Knopfes (64) zur Freigabe der Druckfeder (68) einen Druck von 10 bis 60 MPa (ca. 100 bis 600 bar) auf das Fluid ausübt.
Zerstäuber nach einem der Ansprüche 15 bis 23, bei dem ein austauschbarer Lagerbehälter (71) für das Fluid im unteren Gehäuseteil (70) angeordnet ist.
Zerstäuber nach einem der Ansprüche 15 bis 24, bei dem ein Lagerbehälter (71) für ein Fluid vorgesehen ist, wobei der Behälter eine pharmazeutische Zusammensetzung enthält.
Zerstäuber nach einem der Ansprüche 15 bis 25, bei dem der Lagerbehälter (71) eine pharmazeutisch verträgliche Lösung für ein Arzneimittel enthält, das aus der Gruppe bestehend aus Berotec, Berodual, Flunisolid, Atrovent, Salbutamol, Budesonid, Combivent, Tiotropium, Oxivent und geeigneten Peptiden ausgewählt ist.
Zerstäuber nach einem der Ansprüche 15 bis 26, der zur Erzeugung medizinischer Aerosole ohne Treibgas verwendet wird.
Zerstäuber nach einem der Ansprüche 15 bis 27 zum Sprühen einer Flüssigkeit mit hohem Druck, der eine Pumpe zur Druckbeaufschlagung eines vorbestimmten Fluidvolumens und Austragung des Fluids durch eine Zerstäubungsdüse umfasst, wobei die Pumpe einen Zylinder (52), einen darin hin- und herbewegbaren Kolben (57), der röhrenförmig ist und einen Einlassströmungsweg zum Zylinder über ein erstes Ende des Kolbens hinaus bereitstellt und mit einem Rückschlagventil versehen ist, einen Flüssigkeitsspeicher (71) mit einer Oberseite, einer Membran, einem Stöpsel oder einer Kappe aus elastischem Material, die bzw. der von dem anderen Ende des Kolbens durchdrungen wird, um beim Ansaughub einen Flüssigkeitsstrom aus dem Speicher durch die Länge des Kolbens in den Zylinder zu gestatten, wobei der Kolben und der Speicher aneinander befestigt sind, wenn die Pumpe betätigt wird, und ein hin- und hergehendes Pumpenmittel zur Bewegung des Kolbens und des Zylinders relativ zueinander umfasst.
Zerstäuber nach Anspruch 28, bei dem das zweite Ende des Kolbens für die Anfangsdurchdringung der elastischen Oberseite, Membran, Kappe oder des elastischen Stöpsels des Speichers spitz zulaufend ist.
Zerstäuber nach Anspruch 29, bei dem das hin- und hergehende Pumpenmittel einen federbelasteten Flansch (56) oder ein anderes Element am Kolben, so dass die Feder (68) die Pumpe in der Komprimierungsrichtung betätigt, sowie Mittel zur Spannung der Feder, wenn die Pumpe in Saugrichtung betrieben wird, umfasst.
Zerstäuber nach Anspruch 30, bei dem das Mittel zur Spannung der Feder (68) eine Schraubensägezahnkurve umfasst, die durch Drehen eines Teils (51) des Zerstäubers relativ zu einem anderen Teil (70) betätigt wird.
Zerstäuber nach Anspruch 30 oder 31, bei dem das hin- und hergehende Pumpenmittel eine manuell betätigbare Verriegelung zum vorübergehenden Festhalten der Feder in ihrem belasteten Zustand vor dem Austrag des Druckfluids umfasst.
Zerstäuber nach einem der Ansprüche 28 bis 32, der zur Druckbeaufschlagung von Flüssigkeit auf einen Druck von mindestens 5 MPa (ca. 50 bar) ausgeführt ist.
Zerstäuber nach einem der Ansprüche 15 bis 24, bei dem es sich um einen Dosierinhalator zur Erzeugung eines Nebels aus flüssigem Arzneimittel zur Inhalation in die Lungen handelt, wobei die Flüssigkeitströpfchen eine mittlere Massengröße von maximal 12 Mikrometer aufweisen.
Hubkolbenpumpenvorrichtung zur Erzeugung eines hohen Drucks in einem Fluid, die eine Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14 umfasst, weiterhin dadurch gekennzeichnet, dass der zylindrische Hohlkolben (17; 22; 28) im Zylinder (1) beweglich ist, der Kolben einen Weg für Fluid dort hindurch, eine Hochdruckkammer (4), die sich vor dem Kolben innerhalb des Zylinders befindet und durch den Weg mit Fluid versorgt wird, und ein Einlassrückschlagventilelement (18; 23, 29) im Fluidweg bereitstellt, das sich mit dem Kolben bewegt, aber in der Lage ist, eine begrenzte, geführte Bewegung entlang der Kolbenachse zwischen einer geschlossenen Stellung in Kontakt mit einem durch den Kolben bereitgestellten Ventilsitz und einer von dem Ventilsitz beabstandeten geöffneten Stellung auszuführen, wobei das Ventilelement (18; 23; 29) so geformt ist und geführt wird, dass es sich nicht um eine quer zur Kolbenachse verlaufende Achse drehen kann, so dass eine vorbestimmte Fläche davon den Sitz in Eingriff nimmt.
Hubkolbenpumpenvorrichtung nach Anspruch 35, bei der das Ventilelement (37) allgemein zylindrisch und im Vorderende des Hohlkolbens (31) angebracht ist, wobei die Wirkfläche des Ventilsitzes im Wesentlichen gleich der der Kolbenbohrung ist.
Hubkolbenpumpenvorrichtung nach Anspruch 36, bei der der Ventilsitz (36) kegelstumpfförmig ist.
Zerstäuber nach einem der Ansprüche 28 bis 34 mit einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 35 bis 37.
Zerstäuber nach einem der Ansprüche 15 bis 34 und 38 mit einem Düsenelement (54) und einem Filter (55) stromaufwärts der Düse.