FR3107197A1 - Rotating Disc Nebulizer for Inhalation - Google Patents
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Abstract
Nébuliseur à disque rotatif pour inhalation d’aérosols. La présente invention concerne un nébuliseur miniature possédant certains perfectionnements le rendant apte à diffuser dans la bouche ou dans le nez une quantité définie d’aérosols produits par un objet tournant à grande vitesse placé dans une carrosserie munie d’une fente. Ce dispositif est particulièrement adapté pour diffuser des médicaments devant être pris sous forme d’aérosols.Rotating disc nebulizer for aerosol inhalation. The present invention relates to a miniature nebulizer having certain improvements making it capable of diffusing into the mouth or into the nose a defined quantity of aerosols produced by an object rotating at high speed placed in a body provided with a slot. This device is particularly suitable for dispensing drugs to be taken in aerosol form.
Description
Lorsqu’on veut obtenir un aérosol on utilise le plus souvent un nébuliseur à buse. Dans ce type d’appareil, un liquide est mis sous pression par un gaz dans un boitier muni d’un orifice. Lorsqu’on ouvre cet orifice, le liquide se disperse à travers celui-ci et forme un aérosol dont les propriétés dépendent de plusieurs facteurs tels que la pression dans le boitier, la nature du gaz mettant le liquide sous pression, les dimensions et la forme de l’orifice. Ces appareils présentent un certain nombre d’inconvénients, en particulier il y a un important risque de bouchage au niveau de la buse et il est très difficile de contrôler le diamètre des gouttes qui présentent par ailleurs une forte dispersion granulométrique.When you want to obtain an aerosol, you most often use a nozzle nebulizer. In this type of device, a liquid is pressurized by a gas in a box provided with an orifice. When this orifice is opened, the liquid disperses through it and forms an aerosol whose properties depend on several factors such as the pressure in the case, the nature of the gas putting the liquid under pressure, the dimensions and the shape. of the orifice. These devices have a number of drawbacks, in particular there is a significant risk of clogging at the nozzle and it is very difficult to control the diameter of the drops which also have a high particle size dispersion.
La présente invention a pour objectif de proposer un nouveau nébuliseur destiné à l’inhalation par la bouche ou le nez d’aérosols. Ce nébuliseur est basé sur la technologie des objets rotatifs auquel il apporte un certain nombre de perfectionnements.The aim of the present invention is to propose a new nebulizer intended for the inhalation by the mouth or the nose of aerosols. This nebulizer is based on the technology of rotating objects to which it brings a certain number of improvements.
Un nébuliseur à objet rotatif est principalement constitué d’un objet (disque, bol, …) mis en rotation par un moteur à grande vitesse et alimenté en liquide en son centre ou près de son centre. Selon les cas,l’alimentation peut être faite par gravité ou par une pompe.A rotating object nebulizer mainly consists of an object (disc, bowl, …) rotated by a high-speed motor and supplied with liquid in its center or near its center. Depending on the case , the feed can be made by gravity or by a pump.
Il est connu que lorsqu’on envoie du liquide au centre d’un objet en rotation ou près de son centre, le liquide s’étale sur l’objet et, dans certaines configurations de vitesse de rotation et de débit, se disperse près du bord de l’objet en filaments qui eux même se résolvent en gouttelettes. Lorsque les gouttelettes formées sont petites, par exemple de diamètres inférieurs à 100 micromètres, elles sont peu influencées par la gravité, mais sont sensibles au vent et en son absence se propagent pratiquement dans le plan de rotation de l’objet.It is known that when liquid is sent to the center of a rotating object or near its center, the liquid spreads over the object and, in certain configurations of rotational speed and flow rate, disperses near the center of the object. edge of the object into filaments which themselves resolve into droplets. When the droplets formed are small, for example with diameters less than 100 micrometers, they are little influenced by gravity, but are sensitive to the wind and in its absence practically propagate in the plane of rotation of the object.
Il est connu que la granulométrie des aérosols est un facteur très important lorsqu’on veut inhaler des médicaments, car selon la taille de la goutte celle-ci va s’arrêter dans le nez ou la bouche, dans la gorge ou pénétrer dans les poumons en pouvant en ressortir ou non.It is known that the granulometry of the aerosols is a very important factor when one wants to inhale drugs, because according to the size of the drop this one will stop in the nose or the mouth, in the throat or penetrate in the lungs being able to come out of it or not.
Il est connu que la taille des gouttelettes générées par un nébuliseur à objet rotatif peut aller de quelques micromètres à quelques centaines de micromètres en adaptant le débit, la vitesse de rotation de l’objet, la dimension de l’objet et que la dispersion granulométrique peut être très faible lorsque certaines conditions liées à la mécanique des fluides sont remplies ou en imprimant des vibrations par exemple.It is known that the size of the droplets generated by a rotating object nebulizer can range from a few micrometers to a few hundred micrometers by adapting the flow rate, the rotational speed of the object, the size of the object and that the particle size dispersion can be very weak when certain conditions related to the mechanics of fluids are met or by printing vibrations for example.
Il est connu que les gouttelettes générées par le nébuliseur à objet rotatif ont une vitesse initiale proche de la vitesse de rotation de l’objet et que, continuellement freinées par la résistance de l’air, elles s’arrêtent à une distance de l’objet appelée distance d’arrêt que l’on sait calculer à partir des lois de l’aérodynamique,It is known that the droplets generated by the rotating object nebulizer have an initial speed close to the speed of rotation of the object and that, continuously slowed down by air resistance, they stop at a distance from the object called stopping distance that we know how to calculate from the laws of aerodynamics,
Toutes ces propriétés confèrent au nébuliseur à disque rotatif un avantage certain pour l’application recherchée sous condition qu’il soit facile d’inhaler l’aérosol généré par le nébuliseur.All these properties give the rotating disc nebulizer a definite advantage for the desired application provided that it is easy to inhale the aerosol generated by the nebulizer.
Les perfectionnements apportés ont pour objet d’une part de faire en sorte que l’aérosol généré par le nébuliseur puisse être facilement inhalé et ceci pratiquement sans pertes et d’autre part que la quantité d’aérosol inhalée puisse être connue et maîtrisée, condition essentielle pour éviter le surdosage dans la prise de médicaments par inhalation. Ces perfectionnements sont obtenus en carénant l‘objet de façon à ce que le liquide ne puisse s’échapper qu’à travers un orifice ou une fente créée dans le carénage et en contrôlant la quantité de liquide pouvant être inhalée.The improvements made are intended on the one hand to ensure that the aerosol generated by the nebulizer can be easily inhaled and this practically without losses and on the other hand that the quantity of aerosol inhaled can be known and controlled, condition essential to avoid overdose when taking inhaled medications. These improvements are achieved by fairing the object so that liquid can only escape through an orifice or slot created in the fairing and by controlling the amount of liquid that can be inhaled.
Les perfectionnements apportés permettent également une simplification de l’appareil en faisant en sorte que le dispositif de pompage destiné à alimenter en liquide l’objet tournant utilise le moteur de l’objet rotatif.The improvements made also allow a simplification of the device by ensuring that the pumping device intended to supply the rotating object with liquid uses the motor of the rotating object.
Le compartiment (7) comprend l’objet rotatif (8), le réservoir (9) de liquide et le dispositif permettant d’alimenter le disque en liquide, par exemple un tuyau (10) issu d’une pompe péristaltique (11). Ce compartiment comporte la fente (1) située dans le plan de rotation de l’objet. Ce compartiment peut aussi disposer d’une prise d’air (2).The compartment (7) comprises the rotating object (8), the reservoir (9) of liquid and the device making it possible to supply the disc with liquid, for example a pipe (10) coming from a peristaltic pump (11). This compartment comprises the slot (1) located in the plane of rotation of the object. This compartment can also have an air intake (2).
Le réservoir (9) de liquide peut être intégré au compartiment (7). Il est alors alimenté en liquide par un orifice muni d’un bouchon (12) placé dans la partie supérieure du compartiment (6) et un tube (13) traversant ce compartiment. Le réservoir (9) de liquide peut aussi être vendu séparément et venir se placer par vissage par exemple sur la partie inférieure du compartiment (7).The liquid tank (9) can be integrated into the compartment (7). It is then supplied with liquid through an orifice fitted with a plug (12) placed in the upper part of the compartment (6) and a tube (13) passing through this compartment. The reservoir (9) of liquid can also be sold separately and be placed by screwing for example on the lower part of the compartment (7).
Le nébuliseur comprend nécessairement un dispositif permettant d’alimenter le disque en liquide. Pour fixer les idées, les débits demandés sont très faibles, de l’ordre de quelques centilitres par heure. Avec ces débits là des gouttes supra-micrométriques sont facilement obtenues avec des disques ayant des diamètres de l’ordre du cm. Ces débits peuvent être facilement obtenus avec des mini pompes du commerce, de type pompes à membrane, à engrenage ou encore péristaltique. Dans cette hypothèse le nébuliseur nécessite deux moteurs, un pour entrainer le disque, un autre pour entrainer la pompe.The nebulizer necessarily includes a device for supplying the disk with liquid. To fix ideas, the flow rates requested are very low, of the order of a few centilitres per hour. With these flow rates, supra-micrometric drops are easily obtained with discs having diameters of the order of cm. These flow rates can be easily obtained with commercial mini pumps, of the diaphragm, gear or even peristaltic pump type. In this case, the nebulizer requires two motors, one to drive the disk, another to drive the pump.
Un perfectionnement peut être obtenu en n’utilisant qu’un moteur pour la rotation du disque et l’entrainement de la pompe. Plusieurs possibilités sont décrites ci-dessous à titre d’exemple.An improvement can be obtained by using only one motor for the rotation of the disc and the drive of the pump. Several possibilities are described below by way of example.
Ce perfectionnement peut être également obtenu en donnant à l’objet rotatif une forme telle qu’il puisse remplir les deux fonctions de pulvérisation du liquide près de son bord et d’alimentation en liquide de cette surface où se produit la pulvérisation.This improvement can also be obtained by giving the rotating object a shape such that it can fulfill the two functions of spraying liquid near its edge and supplying liquid to this surface where the spraying occurs.
Ce perfectionnement nécessite que la partie inférieure de l’objet rotatif soit immergée dans le réservoir. Il peut être réalisé de plusieurs façons.This improvement requires that the lower part of the rotating object is submerged in the tank. It can be done in several ways.
Ces modes de réalisation sont donnés à titre d’illustration et d’autres formes peuvent être données à l’objet rotatif.These embodiments are given by way of illustration and other shapes can be given to the rotating object.
L’ensemble est conçu de telle manière qu’on le tient naturellement dans une main avec le plan de rotation horizontal, et le réservoir (9) en bas du compartiment (7). L’appareil peut toutefois fonctionner sans inconvénient, lorsque le plan de rotation de l’objet possède une certaine inclinaison par rapport à l’horizontal.The assembly is designed in such a way that it is naturally held in one hand with the plane of rotation horizontal, and the tank (9) at the bottom of the compartment (7). The device can however operate without inconvenience, when the plane of rotation of the object has a certain inclination with respect to the horizontal.
Plusieurs modes de fonctionnement peuvent exister selon la distance d’arrêt des gouttes relativement à la distance souhaitée de pulvérisation appelée distance de la cible et selon la latitude donnée à l’utilisateur pour la quantité de liquide à inhaler.Several operating modes can exist depending on the stopping distance of the drops relative to the desired distance of spraying called distance from the target and according to the latitude given to the user for the quantity of liquid to inhale.
Selon un premier mode de fonctionnement la distance d’arrêt est inférieure à celle de la cible et l’utilisateur est libre d’inhaler la quantité de liquide qu’il veut. Comme la distance d’arrêt est trop petite, le liquide ne peut naturellement atteindre la cible, sauf si l’utilisateur aspire en même temps. Selon ce mode de fonctionnement, l’utilisateur appuie sur le bouton (3) pour démarrer le moteur eu disque rotatif et le moteur de la pompe si elle est indépendante, le liquide est pulvérisé, mais ne pouvant sortir du compartiment retombe dans le réservoir. Si l’utilisateur veut inhaler du liquide, il doit aspirer par l’embouchure, ce faisant il accélère les gouttelettes qui sont près de l’embouchure et pénètrent dans la bouche ou le nez. La quantité de liquide inhalée selon ce mode de fonctionnement dépend uniquement de la durée et du nombre d’aspirations.According to a first mode of operation, the stopping distance is less than that of the target and the user is free to inhale the quantity of liquid he wants. As the stopping distance is too small, the liquid naturally cannot reach the target unless the user sucks in at the same time. According to this operating mode, the user presses the button (3) to start the rotating disc motor and the pump motor if it is independent, the liquid is sprayed, but cannot leave the compartment and falls back into the tank. If the user wants to inhale liquid, he has to inhale through the mouthpiece, in doing so he accelerates the droplets that are near the mouthpiece and enter the mouth or nose. The amount of liquid inhaled in this mode of operation depends solely on the duration and number of inhalations.
Lorsque l’utilisateur veut cesser d’inhaler, il appuie à nouveau sur le bouton, qui arrête la rotation du moteur de l’objet et de la pompe si elle est indépendante.When the user wants to stop inhaling, he presses the button again, which stops the rotation of the motor of the object and of the pump if it is independent.
Selon un deuxième mode de fonctionnement la distance d’arrêt est inférieure celle de la cible, et l’utilisateur ne doit pas inhaler plus d’une certaine quantité de liquide. Comme la distance d’arrêt est trop petite, le liquide ne peut naturellement atteindre la cible, sauf si l’utilisateur aspire en même temps. Selon ce mode de fonctionnement, l’utilisateur appuie sur le bouton (3) pour démarrer le moteur du disque rotatif et le moteur de la pompe si elle est indépendante, le liquide est pulvérisé, mais ne pouvant sortir du compartiment retombe dans le réservoir. Si l’utilisateur veut inhaler du liquide, il doit aspirer par l’embouchure, ce faisant il accélère les gouttelettes qui sont près de l’embouchure et pénètrent dans la bouche ou le nez. La pression sur le bouton enclenche un minuteur. A la fin du temps préréglé, le moteur s’arrête et si l’utilisateur continue à inhaler, il n’aspire que de l’air.According to a second mode of operation, the stopping distance is less than that of the target, and the user must not inhale more than a certain quantity of liquid. As the stopping distance is too small, the liquid naturally cannot reach the target unless the user sucks in at the same time. According to this mode of operation, the user presses the button (3) to start the motor of the rotating disc and the motor of the pump if it is independent, the liquid is sprayed, but not being able to leave the compartment falls back into the tank. If the user wants to inhale liquid, he has to inhale through the mouthpiece, in doing so he accelerates the droplets that are near the mouthpiece and enter the mouth or nose. Pressing the button starts a timer. At the end of the preset time, the motor stops and if the user continues to inhale, he only inhales air.
Selon un troisième mode de fonctionnement la distance d’arrêt est supérieure à la distance de la cible et l’utilisateur est libre d’inhaler la quantité de liquide qu’il veut. Selon ce mode de fonctionnement, l’utilisateur déclenche le nébuliseur en appuyant sur le bouton poussoir, le disque se met en rotation, la pompe alimente celui-ci en liquide, le liquide se disperse dans le plan de rotation, les gouttes qui voient la fente passent à travers celle-ci et pénètrent dans la bouche ou le nez. Les autres gouttes touchent les parois du boitier et ruissellent jusqu’à la partie réservoir où elles peuvent être réutilisées. L’utilisateur n’est pas obligé d’aspirer pendant cette phase. L’arrêt de la nébulisation est obtenu en appuyant simplement à nouveau sur le bouton poussoir.According to a third mode of operation, the stopping distance is greater than the distance from the target and the user is free to inhale the quantity of liquid he wants. According to this mode of operation, the user triggers the nebulizer by pressing the push button, the disc starts rotating, the pump supplies it with liquid, the liquid disperses in the plane of rotation, the drops which see the slit pass through it and enter the mouth or nose. The other drops touch the walls of the case and trickle down to the reservoir part where they can be reused. The user is not required to vacuum during this phase. Nebulization is stopped by simply pressing the push button again.
Selon un quatrième mode de fonctionnement, la distance d’arrêt est supérieure à la distance souhaitée de pulvérisation et l’utilisateur doit inhaler une quantité précise de liquide. Selon ce mode de fonctionnement, L’utilisateur déclenche le nébuliseur en appuyant sur le bouton poussoir, le disque se met en rotation, la pompe alimente celui-ci en liquide, le liquide se disperse dans le plan de rotation, les gouttes qui voient la fente passent à travers celle-ci et pénètrent dans la bouche ou le nez. Les autres gouttes touchent les parois du boitier et ruissellent jusqu’à la partie réservoir où elles peuvent être réutilisées. La pression sur le bouton enclenche un minuteur qui arrête le moteur à la fin du temps préréglé.According to a fourth mode of operation, the stopping distance is greater than the desired spraying distance and the user must inhale a precise quantity of liquid. According to this mode of operation, the user triggers the nebulizer by pressing the push button, the disk starts rotating, the pump supplies it with liquid, the liquid disperses in the plane of rotation, the drops which see the slit pass through it and enter the mouth or nose. The other drops touch the walls of the case and trickle down to the reservoir part where they can be reused. Pressing the button starts a timer which stops the motor at the end of the preset time.
Enfin Il est également possible de prévoir des contrôles destinés à aider l’utilisateur, par exemple une alarme en cas de manque de liquide ou en cas de mauvais positionnement du nébuliseur.Finally, it is also possible to provide controls intended to help the user, for example an alarm in the event of a lack of liquid or in the event of incorrect positioning of the nebulizer.
De préférence,Preferably,
- l’objet tournant (8) est enfermé dans un carénage,the rotating object (8) is enclosed in a fairing,
- le nébuliseur à objet tournant est muni d’un obturateur (4) isolant le nébuliseur lorsqu’il n’est pas utilisé,the rotating object nebulizer is fitted with a shutter (4) isolating the nebulizer when not in use,
- le nébuliseur à objet tournant possède une ouverture latérale permettant de perturber l’air à l’intérieur du carénage,the rotating object nebulizer has a side opening to disturb the air inside the fairing,
- le corps de pompe (11) est confondu avec l’objet tournant (8),the pump body (11) coincides with the rotating object (8),
- le réservoir (9) est amovible,the tank (9) is removable,
- le nébuliseur à objet tournant est muni d’automatismes permettant la délivrance d’une 30quantité précise de liquide, indépendamment de la volonté de l’utilisateur.the rotating object nebulizer is equipped with automatisms allowing the delivery of a precise quantity of liquid, independently of the will of the user.
Claims (7)
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