KR102446255B1

KR102446255B1 - 에어로졸 발생기

Info

Publication number: KR102446255B1
Application number: KR1020207019106A
Authority: KR
Inventors: 다니엘 살; 스테판 길레비; 스튜어트 애버크롬비; 배리 브루스터; 찰스 로운디스; 스티브 오거스틴; 올리버 하비; 벤자민 윅스
Original assignee: 에스에이치엘 메디컬 아게
Priority date: 2018-01-23
Filing date: 2019-01-10
Publication date: 2022-09-22
Also published as: KR20200096797A; CN111587133B; JP2021509341A; US20200384217A1; JP7101787B2; US11524129B2; WO2019145159A1; EP3743140A1; CN111587133A

Abstract

에어로졸 디스펜서용 에어로졸 발생기(10)로서, 상기 에어로졸 발생기(10)는 액체 제트(L)를 하우징 내로 안내하도록 구성된 액체 입구(16) 및 공기 흐름을 하우징 내로 안내하도록 구성된 공기 입구(15)를 포함하는 입구 부분(13)을 갖는 하우징(12)을 포함하고, 상기 하우징은 공기와 혼합된 액체를 포함하는 에어로졸(C)을 하우징(12) 밖으로 안내하도록 구성된 에어로졸 출구(17)를 포함하는 출구 부분(14)을 더 포함하고; 상기 공기 입구(15)는 상기 공기 입구(15)를 통해 상기 하우징(12)으로 유입되는 공기 흐름의 적어도 일부가 상기 액체 입구를 통해 상기 하우징으로 유입되는 액체 제트(L)로부터의 일정 거리에서 방해되도록 구성되어, 하우징 내에 난류 원을 생성하여 액체 제트(L)의 액적(10)과 상호 작용하게 함으로써 액적의 유착을 방지한다.

Description

에어로졸 발생기

본 개시는 에어로졸 디스펜서용 에어로졸 발생기, 특히 에어로졸의 액적의 유착을 방지하기 위한 에어로졸 발생기에 관련된다.

오늘날 대개의 흡입 장치는 예를 들어 정량 흡입기(Metered Dose Inhalers: MDI)와 같이 건조 분말 약제의 흡입 또는 계량된 투여량의 액체 약품의 에어로졸화에 기초하고 있다.

건조 약품은 열화 없이 장기간 보관될 수 있으며 폐 내의 깊숙한 전달 목표지에 도달하기 위해 입자가 작을 수 있다. 그러나, 사용자의 입과 목구멍에 분말이 접착되는 것과 같은 몇 가지 단점이 있다. 또한 건조 분말에 적합하지 않은 제형도 존재한다.

정량 흡입기는 추진제 가스에 용해 또는 현탁된 에어로졸화된 의약품의 전달에 기초하고 한다. 추진제의 사용은 사용자의 입 및/또는 목구멍에 액적의 침착을 야기한다. 또한 사용자는 MDI 장치가 작동되는 것과 동시에 흡입에 주의해야 한다. 게다가, MDI에 의해 발생된 액적은 평균적으로 비교적 크며 폐 내의 깊숙한 최적의 전달 부위에 도달하지 못할 수도 있다.

추진제 없이 흡입될 수도 있는 에어로졸을 발생시키려는 시도가 있었다. 이를 위해, 액적들이 유착되는 것을 방지하는 액적의 구름을 생성하는 것이 필요하다. 에어로졸이 공기 흡입 이외의 다른 수단에 의해 전방으로 구동될 수 있다면, 이러한 에어로졸이 눈 분사물(eye spray)로서도 사용될 수 있다. WO2014/137215 호는 레일리 액적 트레인(Rayleigh droplet train)을 생성하는 노즐을 갖는 에어로졸 발생기를 도시한다. 트레인 전방의 액적은 혼합 챔버 내의 공기에 의해 느려진다. 그러나, 후방의 액적은 슬립 스트림에 걸리므로, 액적을 미리 따라 잡아서 유착을 야기하고 액적 크기를 증가시킨다. 유착을 방지하기 위해, 공기의 흡입 덕트가 액적 트레인을 향해 배향되어, 공기 스트림이 액적 트레인 내에서 서로 충돌하도록 함으로써 액적 트레인을 혼란시켜서 액적을 변위시키고 결과적으로 슬립 스트림 효과를 감소시킨다.

WO2014/137215 호

본 개시에서, 용어 "원위"가 사용될 때, 이는 투여량 전달 부위로부터 멀어지는 방향을 지칭한다. "원위 부분/단부"라는 용어가 사용되는 경우, 이것은 디스펜서/전달 장치를 사용하는 동안 투여량 전달 부위로부터 가장 멀리 위치된 디스펜서/전달 장치의 부분/단부 또는 그 부재의 부분/단부를 지칭한다. 상응하여, "근위"라는 용어가 사용될 때, 이는 투여량 전달 부위를 향하는 방향을 지칭한다. "근위 부분/단부"라는 용어가 사용되는 경우, 이것은 디스펜서/전달 장치를 사용하는 동안 투여량 전달 부위에 가장 가깝게 위치된 디스펜서/전달 장치의 부분/단부 또는 그 부재의 부분/단부를 지칭한다.

또한, "축선"을 갖거나 없이 용어 "종방향"은 장치 또는 구성 요소의 가장 긴 연장 방향으로 장치 또는 그 구성 요소를 통과하는 방향 또는 축선을 지칭한다.

"축선"을 갖거나 없이 용어 "측방향"은 장치 또는 구성 요소의 가장 넓은 연장 방향으로 장치 또는 그 구성 요소를 통과하는 방향 또는 축선을 지칭한다. "측방향"은 또한 "종방향으로" 길쭉한 몸체의 측부에 대한 위치를 지칭할 수 있다.

유사한 방식으로, "축선"을 갖거나 없이 용어 "반경방향" 또는 "횡방향"은 종방향에 대체로 수직인 방향으로 장치 또는 그 구성 요소를 통과하는 방향 또는 축선을 지칭한다. 예를 들어 "반경방향 외측"은 종방향 축선으로부터 멀어지는 방향을 지칭할 것이다.

전술한 관점에서, 본 개시의 일반적인 목적은 액체 약제의 개선된 에어로졸화 및 생성된 에어로졸의 액적의 유착 감소를 나타내는 에어로졸 발생기를 제공하는 것이다.

본 개시의 주요 양태에 따르면, 에어로졸 디스펜서용 에어로졸 발생기가 특징이며, 이 에어로졸 발생기는 액체 제트를 하우징 내로 안내하도록 구성된 액체 입구(16)를 포함하는 입구 부분을 갖는 하우징을 포함하고, 상기 액체 입구는 미세 구조화된 개구를 갖는 노즐(20)을 포함하며, 상기 개구는 에어로졸 디스펜서의 활성화시 상기 개구를 통해 밀려난 가압된 액체(24)로부터 레일리 액적 트레인 형태의 액체 제트(L)를 발생시키도록 구성되며, 상기 하우징은 공기 흐름을 하우징 내로 안내하도록 구성된 공기 입구, 및 공기와 혼합된 액체를 포함하는 에어로졸을 하우징 밖으로 안내하도록 구성된 에어로졸 출구를 포함하는 출구 부분을 더 포함하며, 에어로졸 디스펜서의 활성화 동안 적어도 공기 입구를 통해 하우징으로 유입되는 공기 흐름의 부분이 액체 입구를 통해 하우징으로 유입되는 액체 제트로부터 일정 거리에서 방해를 받게 안내되도록 상기 공기 입구가 배향됨으로써, 액체 제트의 액적과 상호 작용하는 난류 원을 하우징 내에 생성함으로써 액적의 유착을 방지한다.

액체 제트 또는 액적 트레인에서 공기 스트림을 충돌시키는 대신에, 액체 제트/액적 트레인으로부터 일정 거리에서 공기 흐름을 방해하는 것에 의해 다수의 난류 원을 생성함으로써 난류의 더 고르고 큰 확산이 달성되는 것으로 나타났다. 방해한다는 것은 공기 흐름이 액체 제트와 직접 상호 작용하지 않게 한다는 것을 의미한다. 대신에, 액체 제트에 충돌하기 전 또는 액체 제트를 통과하기 전에 공기 흐름이 장애물을 만난다. 장애물은 공기 흐름의 경로를 가로지르는 또 다른 공기 흐름 또는 공기 흐름의 경로 내의 물리적 구조물일 수 있다. 더구나, 공기 흐름 또는 공기 제트가 느리게 이동하여, 액적이 난류 내에서 더 많은 시간을 보내고 에어로졸 출구를 빠져 나가기 전에 더 많이 확산되게 할 수 있다.

레일리 액적 트레인의 발생은 종래 기술로부터 알려져 있다. 개구 치수 및 개구를 통해 밀려나는 액체의 압력을 정확히 구성하면 개구를 빠져 나가면서 레일리 액적 트레인이 자발적으로 형성될 것이다.

본 개시의 다른 양태에 따르면, 공기 입구는 난류 발생 공기 흐름을 분배하기 위한 제 1 입구 가이드 및 시스 공기 흐름을 분배하기 위한 제 2 입구 가이드를 포함한다.

따라서, 흡입된 공기는 난류 발생 공기 흐름과 시스 공기 흐름 사이에서 나누어진다.

본 개시의 다른 양태에 따르면, 제 1 입구 가이드는 다수의 오리피스를 포함하고, 이 다수의 오리피스를 통해 상기 난류 발생 공기 흐름이 다수의 공기 제트로 분배되고, 다수의 공기 제트가 하우징 내에 분포된 다수의 난류 원을 생성하며, 각각의 난류 원은 액체 제트로부터 일정 거리에 위치된다.

다수의 공기 제트를 사용하여, 다수의 난류 원을 생성함으로써, 하우징 내에 더 큰 면적 또는 용적의 난류를 생성한다.

본 개시의 다른 양태에 따르면, 공기 제트 각각은 상기 액체 제트로부터 일정 거리에서 적어도 하나의 다른 공기 제트와의 충돌에 의해 방해되도록 지향되어, 액체 제트로부터 오프셋된 난류 원을 생성시킨다.

일 실시예에서, 난류 원은 공기 제트들을 서로 충돌시킴으로써 생성된다.

본 개시의 다른 양태에 따르면, 상기 공기 제트 각각은 상기 액체 제트로부터 일정 거리에서 하우징 내에 포함된 구조물과의 충돌에 의해 방해되도록 설정된다.

이 실시예에서, 난류 원은 공기 제트를 하우징 내의 물리적 장애물과 충돌시킴으로써 생성되며, 이 장애물은 액체 제트로부터 일정 거리에 위치된다.

본 개시의 다른 양태에 따르면, 액체 제트는 입구 평면에 대해 실질적으로 직교하게 배향되고, 제 1 입구 가이드는 다수의 공기 제트를 입구 평면에 대해 일정 각도들로 지향시키도록 구성된다. 더구나 액체 제트는 실질적으로 축선(L)을 따라 지향될 수 있고, 제 1 입구 가이드의 다수의 오리피스는 축선(L)을 따라 분포될 수도 있다.

이러한 방식으로, 난류 원이 발생하여 하우징의 전체 용적에 걸쳐 퍼질 수 있다. 공기 제트는 또한 액체 제트의 유동 방향에 대항해 또는 그 방향을 따라 일정 각도로 지향될 수 있으며, 이는 하우징 내의 액적의 확산에 추가로 영향을 줄 수 있다.

본 개시의 다른 양태에 따르면, 액체 제트는 실질적으로 축선(L)을 따라 지향되고, 제 1 입구 가이드의 다수의 오리피스는 입구 평면에 평행한 일 평면에 분포된다.

오리피스는 따라서 액체 제트를 따른 임의의 위치에서 일 평면 내에 배치될 수 있다. 오리피스는 또한 액체 입구 자체를 포함하는 평면 내에 배치될 수 있다.

본 개시의 다른 양태에 따르면, 액체 제트는 난류 원에 의해 생성된 난류를 통해 공기 흐름과 간접적으로만 상호 작용한다.

기본적으로, 본 개시의 요지는 액적 제트 또는 액적 트레인의 간접적 혼란이므로, 액적이 더 많이 퍼지고 덜 유착된다.

본 개시의 다른 양태에 따르면, 제 2 입구 가이드는 하우징의 내주를 따라 긴 오리피스를 포함하고, 그 긴 오리피스는 에어로졸 출구를 향한 방향으로 하우징의 내부 표면을 따라 시스 공기 흐름을 분배하도록 구성된다.

시스 공기 흐름은 액적이 표면에 부착되는 것을 방지하도록 하우징의 내부 표면을 따른 공기 흐름을 달성하게 구성된다.

본 개시의 다른 양태에 따르면, 노즐은 다수의 레일리 액적 트레인을 생성하기 위한 다수의 미세 구조화된 개구를 포함한다.

일반적으로, 시간 단위당 더 많은 투여량을 전달할 수 있도록 다수의 액적 트레인을 생성하기 위해 다수의 개구가 사용된다.

본 개시의 다른 양태에 따르면, 하우징이 흡입기의 마우스 피스에 연결되고, 마우스 피스를 통해 공기를 흡입하는 사용자에 의해 공기 흐름이 발생된다.

전술한 바와 같이, 흡입용 에어로졸을 발생시키는데 필요한 공기 흐름은 장치의 사용자가 마우스 피스를 통해 흡입할 때 그 사용자에 의해 발생된다. 결과적으로, 에어로졸을 하우징 밖으로 밀어 내기 위해 추가의 추진제가 필요하지 않다.

본 개시의 다른 양태에 따르면, 하우징은 어린이용 흡입 장치 또는 눈 분사 장치의 아이피스(eyepiece)에 연결되며, 공기 흐름은 사용자에 의해 작동되는 가압 공기와 같은 가압 가스에 의해 발생된다.

눈의 고통을 치료하기 위해 본 개시에 의해 발생된 에어로졸이 적용될 수 있기 때문에, 사용자에 의해 활성화된 추가 추진제를 갖는 전달 장치가 고려될 수 있다. 또한, 어린이는 에어로졸을 효율적인 방식으로 생성하기 위해 어떻게 흡입 호흡을 사용하는지에 대한 지침을 따르는 데 어려움을 겪을 수 있으므로, 어린이용 흡입 장치에 종종 그러한 추가 추진제가 장착된다.

이하의 본 발명의 상세한 설명에서, 하기의 첨부 도면을 참조할 것이다.
도 1은 흡입 장치용 마우스 피스를 도시한다.
도 2는 에어로졸 디스펜서의 전방 하우징에 부착된 도 1의 마우스 피스의 단면도이다.
도 3은 도 1 및 도 2의 마우스 피스 및 에어로졸 발생기의 개념적인 단면도이다.
도 4a는 본 개시에 따른 마우스 피스의 공기 흐름의 시뮬레이션이다.
도 4b는 본 개시에 따른 마우스 피스 내의 에어로졸 분포의 시뮬레이션이다.
도 5a-c는 본 개시의 제 1 실시예에 따른 난류 발생을 도시한다.
도 6은 본 개시의 제 1 실시예의 단면도이다.
도 7a 내지 도 7d는 본 개시의 제 2 실시예에 따른 난류 발생을 도시한다.
도 8은 본 개시의 제 2 실시예의 단면도이다.

본 개시는 흡입 장치 또는 눈 분사 장치(eye spray device)와 같은 에어로졸 디스펜서에 사용하기 위한 에어로졸 발생기(10)에 관한 것이다. 흡입 장치를 위한 예시적인 마우스 피스가 도 1에 도시되어 있다. 마우스 피스는 에어로졸 디스펜서(도시되지 않음)의 하우징 부분에 연결될 수 있는 입구 부분(13)과 사용자의 입에 삽입되도록 구성된 출구 부분(14)을 갖는 하우징(12)을 포함한다. 에어로졸 발생기는 후술하는 바와 같이 하우징(12) 내에 수용된다.

도 2는 에어로졸 디스펜서의 전방 하우징(30)에 부착될 때 도 1의 에어로졸 발생기(10)의 단면도를 도시한다. 하우징(12)은 흡입 장치의 마우스 피스로서 예시된다. 레일리 액적 트레인을 생성하도록 구성된 노즐(20)이 노즐 홀더(22)에 고정적으로 배열된다. 노즐은 다이를 통해 연장되는 관통 미세 개구들(through-going micro apertures)을 갖는 미세 가공된 세라믹 다이일 수도 있다. 투여량 전달을 위해 활성화될 때, 구동 메카니즘(도시되지 않음)은 전방 하우징(30)의 약제 용기(24)에 보유되는 액체 약제를 가압하여 약제를 노즐(20)의 개구를 통해 밀어냄으로써 노즐(20)의 출구 표면에 실질적으로 직교하는 축선(X)을 따라 이동하는 액체 제트(L)(도 3)를 생성한다. 노즐(20)의 출구 표면은 따라서 입구 평면으로 정의된다.

액체 제트(L)는 액체 압력, 액체 점도 및 개구 치수의 함수로서 레일리(Rayleigh) 액적 트레인으로 자발적으로 분해된다. 레일리 액적 트레인의 발생은 본 개시의 목적이 아니다. 그러나, 흡입 및 눈 분사 적용을 위한 관심 약제의 경우, 액체 압력은 바람직하게는 2 내지 60 Bar이고, 노즐의 개구 치수, 예컨대 직경은 바람직하게는 0.5 내지 5 마이크로미터이다.

도 3은 도 2의 에어로졸 발생기(10)의 개념적 단면도를 도시하며, 이 단면도에서 에어로졸 발생기(10)는 액체 제트(L)를 하우징 내로 안내하도록 구성된 액체 입구(16)와 공기 흐름(A)을 하우징(12) 내로 안내하도록 구성된 공기 입구(15)를 포함하는 입구 부분(13)을 갖는 하우징(12)을 포함한다. 전술한 바와 같이, 에어로졸 디스펜서는 예를 들어 흡입 장치 또는 눈 분사 장치와 같은 약제 전달 장치일 수도 있다. 하우징(12)은 공기와 혼합된 액체를 포함하는 에어로졸(C)을 하우징(12) 밖으로 안내하도록 구성된 에어로졸 출구(17)를 포함하는 출구 부분(14)을 추가로 갖는다. 공기 입구(15)는 공기 입구(15)를 통해 하우징(12)으로 유입되는 공기 흐름(A)의 적어도 일부가 액체 입구(16)를 통해 하우징(12)으로 유입되는 액체 제트(L)로부터 일정 거리에서 방해되도록 구성된다. 방해된다는 것은 공기 흐름이 액체 제트와 직접 상호 작용할 수 없다는 것을 의미한다. 대신에, 액체 제트에 충돌하기 전 또는 액체 제트를 통과하기 전에 공기 흐름이 장애물과 만난다. 장애물은 공기 흐름의 경로를 가로 지르는 공기의 또 다른 흐름일 수도 있고 또는 공기 흐름의 경로 내의 물리적 구조물일 수도 있다. 장애물은 액체 제트(L)의 액적과 상호 작용하는 난류 원을 하우징(12) 내에 생성함으로써 액적의 유착을 방지한다.

액체 입구(16)는 노즐(20)의 개구(들)일 수 있다. 용기(24)의 유체 약제가 노즐을 통해 가압되고 밀려날 때, 유체 약제는 액체 제트(L)로서 하우징(12)으로 들어가고, 이 약체 제트는 하나 이상의 레일리 액적 트레인으로 분해된다. 노즐(20)에는 적어도 하나의 개구가 제공된다. 바람직하게는, 다수의 레일리 액적 트레인이 생성되도록 개구 어레이가 제공된다.

트레인(들)의 액적은 일정한 전진 속도를 갖지만, 공기 저항으로 인해 트레인 전방의 액적이 일부 속도를 잃는 반면, 후방의 액적은 슬립 스트림에 걸려 액적을 미리 따라 잡음으로써, 액적의 유착 및 평균 크기 분포의 증가를 야기한다. 따라서, 본 개시의 목적은 액적의 유착을 방지하거나 감소시키는 것이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 공기 입구(15)는 난류 발생 공기 흐름(A1)을 분배하기 위한 제 1 입구 가이드(15-1) 및 시스 공기 흐름(sheath air flow: A2)을 분배하기 위한 제 2 입구 가이드(15-2)를 포함한다. 시스 공기 흐름(A2)은, 에어로졸이 에어로졸 출구(17)를 통해 하우징(12) 밖으로 비말동반되기 전에, 발생된 에어로졸(C)의 액적이 벽에 부착되는 것을 방지하기 위해, 하우징(12)의 내주를 따라 적어도 하나의 긴 오리피스(27)를 통해 하우징(12)의 내벽을 따라 안내된다. 난류 발생 공기 흐름(A1)은 오리피스(26)를 통해 하우징(12)에 진입하는 다수의 난류 발생 공기 제트(a1)로 분할될 수도 있다.

개념적인 도 3은 도 7a-7d 및 도 8에 도시된 제 2 실시예의 관점을 나타낼 수 있으며, 여기서 공기 제트(a1)는 서로 충돌하여 난류를 발생시키며, 이는 아래에서 상세히 설명될 것이다.

높은 흡입 속도는, 사용자의 입, 혀 및 목구멍에 침착되는 것과 같이, 의학적 치료의 목표지가 아닌 표면에서의 흡입 약품의 침착량에 영향을 주는 것으로 일반적으로 알려져 있다. 느리게 흡입하면 더 많은 약제가 폐의 보다 아래 부분의 목표 부위에 도달할 수 있다. 따라서, 본 에어로졸 발생기는 완속 흡입을 허용하는 유망한 수단인데, 그 이유는 완속 이동 에어로졸(slow-moving aerosol: C)이 하우징(12) 내에 생성되고 이 에어로졸이 사용자에 의해 편안하고 효율적인 속도로 흡입될 수 있기 때문이다.

목표 부위로의 전달에 영향을 미치는 또 다른 중요한 인자는 액적의 크기이다. 보다 작은 액적은 폐 안쪽으로 더 깊숙이 도달할 수도 있다. 초기에는, 보다 작은 액적을 생성하기 위해 고압으로 액체 제트를 서로 충돌시킴으로써, 또는 난류를 유발하고 레일리 액적 트레인에서의 유착을 감소시키기 위해 액체 제트에 공기 제트를 직접 충돌시킴으로써, 액적의 평균 크기를 감소시키려고 시도했다. 후자의 기술은 약간의 유망성을 보여 주었다. 그러나 많은 문제가 남아 있다.

액체 제트(들)에 공기 제트를 충돌시키는 공지된 기술은 다소 국소화된 난류 원을 야기하는데, 이는 제한된 난류 공간에서 액적이 충분한 시간을 소비하지 않기 때문에 액적을 확산시키는데 매우 효율적이지 않다. 또한, 공기 제트는 다소 고속으로 액체 제트를 향해 이동하며, 이는 하우징(12)의 벽으로부터 시스 공기의 박리를 야기할 수 있고, 그에 따라 결국 하우징 벽 상에서의 액적의 침착이 증가될 수 있다.

본 개시의 기초를 형성하는 작업은, 하우징(12) 내의 난류를 확산 또는 증가시킴과 아울러 하우징(12) 내의 난류 발생 공기 흐름(A1)을 느리게 함으로써, 이러한 문제가 완화되거나 해결될 수 있음을 보여 주었다. 이러한 방식으로, 액적은 난류 공간에서 더 오랜 시간을 소비하며, 공기 제트(a1)의 보다 느린 속도는 하우징 벽으로부터 시스 공기 흐름(A2)의 박리를 덜 유발시킨다.

그 효과는, 액체 제트(들)(a1)로부터 일정 거리에서 공기 제트(들)의 경로 내에 물리적 장애물을 배치하거나, 또는 액체 제트(들)로부터 일정 거리에서 공기 제트들(a1)을 서로 충돌시키는 것에 의해, 난류 발생 공기 흐름(A1)을 방해함으로써 달성된다. 장애물은 하우징(12)에서 난류 원을 발생시키며, 이는 난류 공간의 확산을 증가시키고, 그에 따라 난류에 노출된 액적이 난류 공간에서 소비하는 시간을 증가시킨다.

공기 제트(a1)의 장애물은 또한 그들의 속도를 늦춤으로써, 하우징(12)의 벽으로부터 시스 공기 흐름(A2)의 박리를 개선, 즉 감소시킨다.

액체 제트(들)과 장애물 사이의 거리는 다양한 인자에 따라 달라질 수 있지만, 연구에 따르면 바람직하게는 공기 제트(a1)가 액체 제트(들)을 직접 향하지 않아야 하는데, 그 이유는 공기 제트(a1)가 액체 제트(들)에 직접 충돌하면, 액적이 이웃하는 액체 제트의 액적과 함께 밀려서 유착을 어느 정도 증가시킬 수도 있기 때문이다. 예를 들어, 공기 제트(a1)의 유동 방향이 노즐 개구의 열과 정렬되어, 하나의 개구를 빠져 나가는 액체 제트의 액적이 이웃한 개구를 빠져 나오는 액체 제트의 액적 내로 밀릴 수 있다. 따라서, 액체 제트(L)는 난류 발생 공기 흐름(A1)과 간접적으로만 상호 작용한다.

본원에서 사용된 "적어도 일정 거리에서" 또는 "일정 거리에서"라는 표현은, 공기 제트(a1)가 액체 제트(L)로부터 일정 거리에서, 예를 들어 오프셋되어 위치된 장애물과 상호 작용하게 안내되도록, 공기 제트(a1)를 안내하는 오리피스(26)(도 3)가 구성됨을 의미한다. 다시 말해서, 난류 또는 방해된 공기만이 액체 제트(L)와 상호 작용한다.

도 4a는 본 에어로졸 발생기의 시뮬레이션을 도시하는데, 난류 발생 공기 흐름(A1)은 종래 기술에 비해 느리게 움직이는 것으로 도시되어 있으며, 그러한 경우 난류는 빠르게 확산하여 하우징의 전체 직경을 채운다. 시스 공기 흐름(A2)은 또한 하우징(12)의 벽에 잘 부착되는 것으로 도시되어 있다.

도 4b는 하우징(12) 내의 에어로졸(C)의 액적의 분포를 도시한다. 액적은 초기에 빠르게 확산되고 비교적 일정한 프로파일을 유지하는 것으로 나타났다. 액적이 하우징 벽에 접근하지 않아서 우수한 시스 흐름 동작을 나타낸다.

본 개시의 제 1 실시예에서, 난류 발생 공기 흐름(A1)의 공기 제트(a1)는 오리피스(26)와 노즐(20)의 액체 입구(16) 사이에 배치된 기둥, 돌출부, 범프 등과 같은 물리적 장애물(25)에 의해 방해된다. 전술한 바와 같이, 액체 입구는 다수의 개구를 포함할 수도 있으며, 각 개구는 액체 제트(L)를 하우징(12) 내로 안내한다.

도 5a는 출구 부분(14)에서 볼 수 있는 바와 같은 에어로졸 발생기(10)의 개념적 단면도를 도시한다. 오리피스(26)는 공기 제트(a1)를 노즐(20)로부터 배출되는 액체 제트(L)(미도시)를 향해 안내한다. 물리적 장애물(25) 형태의 장애물이 각각의 오리피스(26)와 노즐(20) 사이에 배치된다. 장애물과 충돌하는 공기 제트(a1)는 난류 원을 생성하고, 그 결과 장애물 주위에 난류 공기가 발생된다. 따라서, 다수의 난류 원은 하우징(12) 내에 더 큰 면적 또는 용적의 난류 공기를 형성할 수 있다. 액체 제트(16)와 공기 제트(a1) 사이의 직접적인 상호 작용을 피하기 위해, 각각의 난류 원, 즉 각각의 장애물은 액체 제트로부터 적어도 일정 거리에 위치되도록 구성된다. 또한, 오리피스(26)로부터 액체 제트로의 직접적인 흐름이 방지되도록 장애물이 형성된다. 도시된 예에서, 오리피스(26)의 직경은 0.40 mm 이고 장애물의 직경은 0.75 mm 이다.

도 5b는 형상화된 장애물(25)의 3 가지 예를 도시한다. 그 형상은 장애물 주위의 난류 확산에 영향을 줄 수 있다. 그러나 초기 연구에 따르면 난류에 대한 형상의 영향은 중요하지 않은 것으로 나타났다.

도 5c는 도 5a의 난류 발생기의 측면 단면도를 도시한다. 공기 제트(a1)가 장애물(25)에 의해 어떻게 방해되고, 난류가 액적 트레인에 어떻게 영향을 주어 액적을 확산시키고 에어로졸(C)을 형성하는지가 도시되어 있다.

도 6은 도 5a의 에어로졸 발생기(10)의 사시 단면도를 도시한다. 장애물(25)은 오리피스(26)와 노즐(20) 사이에 배열된 기둥으로 도시되어 있다. 또한 난류 발생 공기 흐름(A1) 및 시스 공기 흐름(A2)을 제공하도록 제 1 입구 가이드(15-1) 및 제 2 입구 가이드(15-2)가 어떻게 배열될 수 있는지가 예시된다.

도 7 및 도 8에 도시된 제 2 실시예에서, 공기 제트(a1)는 노즐(20)로부터 오프셋된 방향으로 정렬된다. 더구나, 상기 공기 제트(a1) 각각은 노즐(20)로부터 배출되는 액체 제트(L)로부터 적어도 일정 거리에서 적어도 하나의 다른 공기 제트(a1)와의 충돌에 의해 방해되어, 액체 제트로부터 오프셋된 난류 원이 발생된다. 따라서, 다수의 난류 원이 하우징(12) 내에 더 큰 면적 또는 용적의 난류 공기를 형성할 수 있다. 2 개의 공기 제트(a1)가 충돌에 의해 난류 원을 형성한다. 액체 제트(16)와 공기 제트(a1) 사이의 직접적인 상호 작용을 피하기 위해, 각각의 난류 원, 즉 각각의 장애물이 액체 제트로부터 적어도 일정 거리에 위치되도록 구성된다. 또한, 오리피스(26)로부터 액체 제트로의 직접적인 흐름이 방지되도록 장애물이 형성된다.

도 7a 내지 7d는 공기 제트(a1)가 충돌에 의해 서로를 방해하도록 배열된 구성의 예를 도시한다.

도 7a는 두 쌍의 공기 제트(a1)가 다른 한 쌍의 대향 공기 제트(a1) 안으로 어떻게 정렬되는지를 도시한다. 노즐(20)에서 배출되는 액체 제트(L)(도시되지 않음)로부터 일정 거리에 2 개의 난류 원이 생성된다.

도 7b는 2 개의 공기 제트(a1)가 액체 제트(L)(도시되지 않음)로부터 일정 거리에서 서로 어떻게 충돌하는지를 도시한다. 4 개의 공기 제트가 노즐(20)로부터 배출되는 액체 제트(L)로부터 일정 거리에서 2 개의 난류 원을 발생시킨다. 공기 제트(a1)가 노즐(20)의 개구로부터 배출되는 액체 제트(L)의 유동 경로를 직접 가로지르지 않도록 공기 제트(a1)를 정렬하는데 주의를 기울인다. 다시 말해, 공기 제트(a1)는 다른 공기 제트(a1)와 충돌하기 전에 노즐(20)의 일부를 통과할 수 있지만, 개구의 어레이를 포함하는 노즐의 부분을 통과하지 않을 수 있다.

도 7c는 공기 제트(a1)가 제 2 공기 제트(a1)와 어떻게 충돌하고, 이 제 2 공기 제트(a1)가 다시 제 3 공기 제트(a1)와 어떻게 충돌하는지 등을 도시한다. 충돌 지점에, 난류 원이 생성되고, 충돌한 공기 제트는 파상 라인(undulating line: a1')으로 도시된 바와 같이 난류 상태로 진행하여 다른 공기 제트(a1)에 충돌한다.

도 7d는 2 개의 공기 제트(a1)가 액체 제트(L)(도시되지 않음)로부터 일정 거리에서 서로 어떻게 충돌하는지를 도시한다. 8 개의 공기 제트가 노즐(20)에서 배출되는 액체 제트(L)로부터 일정 거리에서 4 개의 난류 원을 발생시킨다. 그 구성은 도 7b에 도시된 경우와 유사하지만, 여기서 공기 제트(a1)는 모두 노즐(20)을 통과하기 전에 충돌하도록 배열된다.

도 8은 도 7a의 에어로졸 발생기(10)의 사시 단면도를 도시하며, 여기서 2 개의 오리피스(26)는 대향 오리피스(26)로부터 배출되는 반대 방향의 공기 제트(a1)를 향해 공기 제트(a1)를 방출하도록 구성된다.

도시된 실시예에서, 액체 제트는 입구 평면에 대체로 직교하는 종방향 축(X)(도 2 참조)을 따라 지향되고, 그 입구 평면은 결과적으로 노즐(20)의 출구 표면과 실질적으로 평행하다. 오리피스(26)를 포함하는 제 1 입구 가이드는 다수의 공기 제트(a1)를 입구 평면에 대해 일정 각도들로 지향시키도록 구성된다. 바람직하게는, 공기 제트의 각도는 액체 제트의 흐름에 대체로 직교하는 공기의 유동을 위해 구성되고, 오리피스(26)는 바람직하게는 입구 평면에 평행한 평면 내에 배열된다. 그러나, 입구 평면과 관련된 공기 제트의 다른 각도는 액체 제트 주위의 평면 내 뿐만 아니라 액체 제트의 유동 경로를 따라 하우징 내에 난류 원을 분배하여, 액적이 하우징(12)을 빠져 나가기 전에 난류 공간에서 더 오랜 시간을 소비하도록 하는 것을 생각할 수 있다.

또한, 유사한 목적을 위해, 오리피스들이 축선(X)을 따라 분포되어 하우징(12) 내에 난류 공간의 더 넓은 확산을 달성할 수 있다.

사용시 에어로졸 발생기는 다음과 같이 기능한다. 에어로졸 발생기가 흡입 장치의 마우스 피스에 적합한 예시적인 실시예에서, 사용자는 에어로졸 출구(17) 주위로 하우징(12)(즉, 마우스 피스)에 입술을 대고 장치를 활성화시키는 동시에 마우스 피스를 통해 흡입한다. 장치의 활성화는 액체 약제를 가압하여 노즐(20)의 개구를 통해 밀어내서 적어도 하나의 액체 제트(L)로서 노즐(20)을 빠져 나가도록 한다. 가해진 압력 및 개구는, 액체 제트(들)이 자발적으로 레일리 액적 트레인으로 분해되도록 구성된다. 활성화 동안, 사용자의 흡입은 시스 공기 흐름(A2) 및 난류 발생 공기 흐름(A1)을 모두 발생시키며, 여기서 난류 발생 공기 흐름(A1)은 오리피스(26)를 통해 지향되어 액체 제트(L) 부근에서 난류 원을 발생시킴으로써, 액적들을 멀어지게 분리시켜 액적들의 유착을 방지한다. 동시에, 시스 공기 흐름(A2)은 액적이 하우징(12)의 내벽에 부착되는 것을 방지한다.

유사하게, 에어로졸 발생기는 또한 눈 분사 장치에서 안구 통증의 치료를 위해 사용될 수 있다. 그러나, 난류 발생 공기 흐름(A1) 및 시스 공기 흐름(A2)은 액체 약제의 가압을 활성화시키는 동시에 사용자에 의해 작동되는 가압 공기와 같은 가압 가스에 의해 반드시 발생된다.

Claims

에어로졸 디스펜서용 에어로졸 발생기(10)로서, 상기 에어로졸 발생기(10)는 액체 제트(L)를 하우징 내로 안내하도록 구성된 액체 입구(16)를 포함하는 입구 부분(13)을 갖는 하우징(12)을 포함하고, 상기 액체 입구(16)는 미세 구조화된 개구를 갖는 노즐(20)을 포함하며, 상기 개구는 에어로졸 디스펜서의 활성화시 상기 개구를 통해 밀려난 가압된 액체(24)로부터 레일리 액적 트레인 형태의 액체 제트(L)를 발생시키도록 구성되며, 상기 하우징은 공기 흐름을 하우징 내로 안내하도록 구성된 공기 입구(15), 및 공기와 혼합된 액체를 포함하는 에어로졸(C)을 하우징(12) 밖으로 안내하도록 구성된 에어로졸 출구(17)를 포함하는 출구 부분(14)을 더 포함하며, 에어로졸 디스펜서의 활성화 동안 적어도 공기 입구(15)를 통해 하우징(12)으로 유입되는 공기 흐름의 부분이 액체 입구(16)를 통해 하우징으로 유입되는 액체 제트(L)로부터 일정 거리에서 방해되게 안내되도록 상기 공기 입구(15)가 지향되고,
상기 공기 입구(15)는 난류 발생 공기 흐름(A1)을 분배하기 위한 제 1 입구 가이드(15-1), 및 시스 공기 흐름(A2)을 분배하기 위한 제 2 입구 가이드(15-2)를 포함하고,
상기 제 1 입구 가이드(15-1)는 다수의 오리피스(26)를 포함하고, 이 다수의 오리피스를 통해 상기 난류 발생 공기 흐름(A1)이 다수의 공기 제트(a1)로 분배되고,
상기 공기 제트(a1) 각각은 상기 액체 제트(L)로부터의 적어도 일정 거리에서 적어도 하나의 다른 공기 제트(a1)와의 충돌에 의해 방해되도록 지향되거나, 상기 공기 제트(a1) 각각은 상기 액체 제트(L)로부터 일정 거리에서 상기 하우징(12) 내에 포함된 물리적 장애물(25)과의 충돌에 의해 방해되도록 구성됨으로써, 액체 제트(L)의 액적과 상호 작용하는 난류 원을 상기 하우징 내에 생성함으로써 액적의 유착을 방지하는
에어로졸 발생기.
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제 1 항에 있어서,
상기 다수의 공기 제트(a1)는 하우징 내에 분포된 다수의 난류 원을 발생시키고, 각각의 난류 원은 액체 제트(L)로부터 적어도 일정 거리에 위치하는
에어로졸 발생기.
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제 1 항에 있어서,
상기 액체 제트(L)는 상기 액체 입구(16)의 입구 평면에 직교하게 지향되고, 상기 제 1 입구 가이드(15-1)는 상기 다수의 공기 제트(a1)를 상기 입구 평면에 대해 일정 각도들로 상기 오리피스(26)를 통해 지향시키도록 구성되는
에어로졸 발생기.
제 7 항에 있어서,
상기 액체 제트(L)는 상기 노즐(20)의 출구 표면에 직교하는 축선(X)을 따라 지향되고, 상기 제 1 입구 가이드(15-1)의 다수의 오리피스(26)는 상기 축선(X)을 따라 분포되는
에어로졸 발생기.
제 7 항에 있어서,
상기 액체 제트(L)는 상기 노즐(20)의 출구 표면에 직교하는 축선(X)을 따라 지향되고, 상기 제 1 입구 가이드(15-1)의 다수의 오리피스(26)는 입구 평면에 평행한 평면 내에 분포되는
에어로졸 발생기.
제 1 항에 있어서,
상기 액체 제트(L)는 난류 원에 의해 발생된 난류를 통해 난류 발생 공기 흐름(A1)과 간접적으로만 상호 작용하는
에어로졸 발생기.
제 1 항에 있어서,
상기 제 2 입구 가이드(15-2)는 하우징(12)의 내주를 따라 긴 오리피스(27)를 포함하고, 상기 긴 오리피스(27)는 에어로졸 출구(17)를 향하는 방향으로 하우징(12)의 내부 표면을 따라 상기 시스 공기 흐름(A2)을 분배하도록 구성된
에어로졸 발생기.
제 1 항에 있어서,
상기 노즐(20)은 다수의 레일리 액적 트레인을 발생하기 위한 다수의 미세 구조화된 개구를 포함하는
에어로졸 발생기.
제 1 항에 있어서,
상기 하우징(12)은 흡입 장치의 마우스 피스 내에 배치되고, 상기 난류 발생 공기 흐름(A1) 및 상기 시스 공기 흐름(A2)은 상기 마우스 피스를 통해 공기를 흡입하는 사용자에 의해 발생되는
에어로졸 발생기.
제 1 항에 있어서,
상기 하우징(12)은 어린이용 흡입 장치 또는 눈 분사 장치의 아이피스 내에 배치되고, 상기 난류 발생 공기 흐름(A1) 및 상기 시스 공기 흐름(A2)은 사용자에 의해 작동되는 가압 가스에 의해 발생되는
에어로졸 발생기.