NO172835B - Apparat for frembringelse av en sprut av smaadraaper av en vaeske - Google Patents

Description

Denne oppfinnelsen angår apparater for å frembringe en sprut av dråper av en væske.

Et elektrostatisk sprøyteapparat er beskrevet i Britisk patent nr. 1,569,707. Apparatet omfatter et sprøytehode med ledende eller halvledende overflate. En anordning for elektrisk oppladning av sprøytehode til et potensial på 1 - 20 kilovolt, en anordning for å levere sprøytevæske til overflaten, en feltforsterker-elektrode montert nær overflaten, og en anordning for å forbinde feltforsterker-elektroden med jord. Elektroden er slik plassert i forhold til overflaten, at når overflaten blir ladet, vil det elektrostatiske felt forårsake at væsker på overflaten forstøves, uten vestentlig korona-utladning, til å danne elektrisk ladede partikler som blir kastet forbi elektroden.

Når slike apparater brukes er eller blir væsken, når den forlater overflaten, ladet på grunn av spenningen som er påtrykt overflaten. Ladningen frembringer en frastøtende kraft inne i væsken, som overkommer dennes overflatespenning og forårsaker at væsken formes til en eller flere kjegler, ofte kalt "Taylor cones", avhengig av overflatens beskaffen-het. Et bånd av væske blir frastøtt fra enden av hver kjegle. Båndet kan brytes opp til små dråper.

Størrelsen av dråpene i spruten blir fordelt over et smalt bånd, sammenlignet med andre sprøyter. Dråpenes størrelse er avhengig av væskens resistivitet og viskositet, av den elektriske feltstyrke ved sprøytehodet og av gjennom-strømningen av væske gjennom sprøytehodet. Nærvær av feltforsterker-elektroden nær overflaten definerer den elektriske feltstyrke, for en stor del uavhengig av avstanden fra sprøytehodet til målet. Derfor er dråpenes størrelse for en stor del uavhengig av avstanden fra målet, og kan bli definert ved å justere resistiviteten og viskositeten i væsken og spenningen som påtrykkes sprøytehodet.

Også britisk patent nr. 117,077 viser frembringelse av en sprut av væskepartikler som er elektrisk ladde.

Generering av en sprut av smådråper med liten variasjon i størrelsesområdet kan være nyttig. Dråpenes oppførsel vil for eksempel være mer uniform hvis størrelsesområdet er lite. Det er imidlertid anvendelser hvor det faktum at dråpene er ladet er uønsket. Britisk patentnummer 2,018,627B beskriver et system for å generere en sprut som er i det minste delvis utladet. For å gjøre dette har man anbrakt en jordet pigg nær sprøytehodet. I bruk blir det indusert en ionisk utladning fra piggen, som i det minste delvis utlader spruten.

En spesiell anvendelse hvor det ville være nyttig å frembringe en ikke-ladet sprut av smådråper med liten fordeling av størrelse, er inhalasjonsinstrumenter for å gi medisiner til en pasient, for eksempel for behandling av astma, bronkitt og emfysem. På grunn av den fine rørstruktur i lungene, er den dybden til hvilken en bestemt dråpe vil trenge gjennom lungene avhengig av dråpens størrelse. Smådråper i størrelsesorden 5 mikrometer vil nå bare den øvre del av luftveiene, noe som er tilfredsstillende for behandling av astma, men for behandling av emfysem er det nødvendig at dråpene når lungeblærene i de nedre luftveier, og for dette formål er det nødvendig med dråper i størrelsesområdet 0,5 til 2 mikrometer. Aerosol-inhalatorer i henhold til teknikkens nåværende stand genererer et bredt spektrum av dråper, opptil 37 mikrometer. Forstøvere i henhold til teknikkens nåværende stand vil generere smådråper i de ønskede små størrelser, men bare i forbindelse med større dråper, slik at man med de nåværende forstøvere bare kan nå frem med anti-emfysenmedisin til endel av de nødvendige områder i lungeblærene.

Naturligvis er det ønskelig at den spruten som frem-bringes er fullstendig utladet for en slik anvendelse. Ladede dråper ville feste seg i munnen og halsen, noe som ville være ubehagelig, og ikke ville bli inhalert.

I praksis har man funnet det vanskelig å utlade alle dråpene. Det var mulig, ved bruk av en jordet nål, å utlade en stor del av spruten. Når man forsøkte å utlade alle dråpene, måtte imidlertid den ioniske utladning (eller korona) fra nålen frem til kjeglen. Dette utladet selve kjeglen, noe som uttynnet eller ødela dannelsen av et bånd og derfor av en sprut.

Dette problem er overvunnet i et apparat ifølge oppfinnelsen for frembringelse av en sprut av små dråper av en væske, eksempelvis til bruk i en inhalator, og omfattende en sprøytekant, en feltforsterkende elektrode anbrakt i avstand fra sprøytekanten, og med en åpning gjennom hvilken en væske som sprøytes fra sprøytekanten kan komme ut, og en første anordning for å generere en ladning med høyt potensial av en første polaritet i forhold til den felt-forsterkende elektroden, i væsken ved sprøytekanten for å definere et elektrisk felt mellom kanten og den felt-forsterkende elektroden som er tilstrekkelig til å bevirke at væsken støtes ut fra kanten som minst en kjegle eller konus fra hvilken elektrostatiske krefter frastøter, gjennom åpningen, et bånd som brytes opp til en sprut av ladde smådråper,. Apparatet kjennetegnes spesielt ved en separat, skarp utladningselektrode, samt ved en andre anordning for å lade opp den separate utladningselektroden til et høyt potensial av den andre polaritet i forhold til den felt-forsterkende elektroden, slik at det genereres en korona for å utlade spruten. Apparatet kjennetegnes videre ved at den feltforsterkende elektroden er innrettet for å fungere som skjermelektrode ved å skjerme sprøytekanten og kjeglen av væske fra koronaen, idet åpningen i den således definerte skjermelektroden er tilpasset i størrelse for å slippe ut dråpene og samtidig hindre koronaen i å lekke inn.

Apparatet kan benyttes som inhaleringsapparat, for inhalering av smådråpene, og kjennetegnes da ytterligere ved vegger som, sammen med skjermelektroden, definerer et kammer med en gjennomgående luftpassasje, hvilket kammer væske som sprutes fra sprutekanten kan gå inn i, idet den skarpe utladningselektroden da er anbrakt i avstand fra skjermelektroden inne i kammeret, og idet luftpassasjen gjør det mulig å føre smådråpene ut av kammeret for inhalasjon.

Inhaleringsapparatet vil fortrinnsvis omfatte en ansiktsmaske forbundet med en ende av luftpassasjen.

I en utførelse er utladningselektroden plassert ved kammerveggen motsatt sprøytekanten, og utladningselektroden stikker da et lite stykke inn i kammeret, idet kammerveggen er isolerende eller halvisolerende i det minste i nærheten av utladningselektroden.

Fortrinnsvis er kammerveggen hvor utladningselektroden er plassert, konkav i forhold til kammeret.

Luftpassasjen går fortrinnsvis på tvers av sprøyte-retningen.

I inhaleringsapparatet benyttes fortrinnsvis en væske med resistivitet i området fra IO<5> til IO<7> ohm cm.

Sprøytekanten er fortrinnsvis anordnet for å generere et eneste bånd. Sprøytekanten vil da fortrinnsvis omfatte en ringformet åpning anordnet til å mate væsken til overflaten av en utstående spiss kjerne, slik at ved bruk, går det ene bånd ut fra spissen av kjernen. Sprøytekanten vil da fortrinnsvis utgjøres av enden av et kapillar-rør.

Anordningen for å lade væsken er fortrinnsvis anordnet til å lade væsken til et positivt potensial i forhold til sk j erme lektr oden.

Sprøytekanten kan for eksempel være forbundet med den positive utgang av en kraftforsyningsenhet med høy spenning. Skjermelektroden med jord og utladningselektroden med en negativ utgang. I ett alternativ kan sprøytekanten være forbundet med en positiv høy spenningsutgang fra kraft-forsyningsenheten, utladningselektroden med en lavere spenningsutgang og skjermelektroden med en mellomliggende spenningsutgang.

For å ha den ønskede skjermvirkning må åpningen i skjermelektroden være ganske liten. Man fant det overraskende at spruten ikke bare satte seg på skjermen. Det er nettopp-det den vil hvis åpningen er for liten. Man fant det mulig å velge en åpnings-størrelse som er stor nok til å tillate spruten av smådråper gjennom uten vesentlig avsetning på skjermelektroden, men samtidig liten nok til å hindre korona fra å rekke kjeglen av væske på sprøytekanten.

Skjermelektroden kan holdes til jordpotensialet eller kan kanskje flyte.

Selve spruten gir ikke tilstrekkelig romladning til å indusere en ionisk utladning (korona), så på grunn av at skjermelektroden isolerer utladningselektroden fra sprøyte-kanten, kan ikke en ionisk utladning bli indusert hvis utladningselektroden er jordet. Man har derfor en anordning for å lade utladningselektroden til et potensiale med en polaritet som passer til å utlade spruten. Alle smådråpene i spruten kan bli utladet uten å forstyrre utformingen av båndet.

Problemer kan oppstå hvis man forsøker å legge sprøyte-kanten, skjermelektroden og utladningselektrodene inne i kammeret. Det er for eksempel en tendens for spruten til å legge seg på kammerveggene. Det er mer enn en mekanisme som kan generere denne effekten. Det er klart at det kan være endel avsetning på grunn av kollisjoner mellom de utladede dråpene og kammerveggene. En meget større avsetning kan imidlertid blir forårsaket hvis spruten ikke er fullstendig utladet, for eksempel på grunn av at spenningen på utladningselektroden ikke er høy nok eller er feilaktig rettet. Dråper som forblir ladet vil avsette seg på kammerveggene. For å hjelpe til å utlade spruten, blir kammeret fortrinnsvis feiet fullstendig med korona til skjermelektroden, slik at det ikke er noen lommer hvor dråper kunne unngå å bli utladet. For dette formål er utladningselektroden fortrinnsvis plassert ved kammerveggen, og stikker et lite stykke inn i kammeret. Den kammervegg ved hvilken utladningselektroden er plassert er også fortrinnsvis konkav i forhold til kammeret, slik at lite eller intet av kammeret ligger bak koronaen.

Dråper kan også avsettes på kammerveggene hvis veggene blir ladet av korona fra utladningselektroden. Dette kan være forårsaket ved at utladningselektroden har for høy spenning, slik at der er resterende korona efter at spruten er utladet, eller ved at utladningselektroden er feilaktig rettet eller plassert. Veggene blir motsatt ladet i forhold til spruten, noen som tiltrekker både ladede og utladede dråper. Veggene kan bli så høyt ladet at korona-utladningen fra utladningselektroden blir redusert. I sin tur kan dette forårsake at

mindre enn hele spruten blir utladet.

Denne effekten kan reduseres eller hindres ved at kammerveggene lages av et materiale som ikke er fullstendig isolerende, slik at uønsket ladning generert av korona kan lekke bort. I tillegg eller alternativt, kan skjermelektroden være kopp-formet, inne i eller danne en del av kammerveggene som strekker seg mot utladningselektroden.

En utførelse av oppfinnelsen skal i det følgende beskrives ved hjelp av et eksempel, under henvisning til tegningen, hvor: Fig. 1 viser skjematisk, og delvis i snitt, et inhalasjons- apparat som gjør bruk av oppfinnelsen, Fig. 2 viser et forstørret snitt av en del av apparatet på

figur 1,

Fig. 3 er et skjematisk tverrsnitt gjennom en alternativ

sprøytekant 7 for apparatet på figur 1, og

Fig. 4 illustrerer skjematisk effekten av å utlade spruten i en elektrode-anordning i henhold til tidligere kjent teknikk.

Det henvises først til figurene 1 og 2 (ikke tegnet i målestokk). Væske som det er ønsket å forstøve blir levert via et isolerende rør 2 til et utløp 6 for væsken. I det illustrerte apparat er utløpet 6 et kapillar-rør av metall, og er således elektrisk ledende. Enden av utløpet danner en sprøytekant fra hvilken væsken blir sprøytet.

Adskilt fra og foran sprøytekanten 7 er det en skjermelektrode 8. Utløpet 6 og skjermelektroden 8 er forbundet med respektive terminaler på en høyspenningsgenerator 10, som i bruk lader sprøytekanten 7 til en høy spenning med en polaritet, fortrinnsvis positiv, i forhold til skjermelektroden 8. Spenningen mellom sprøytekanten 7 og skjermelektroden 8 genererer tilstrekkelig elektrisk feltstyrke mellom dem til å trekke en kjegle 11 av væske fra sprøytekanten. Væsken som forlater sprøytekanten blir ladet, idet negativ ladning blir ledet bort fra den ledende sprøytekant 7, slik at det blir en netto positiv ladning på væsken. Ladningen på væsken genererer interne, frastøtende elektrostatiske krefter som overvinner overflatespenningen i væsken og danner en kjegle av væske, fra hvis ende det utstøtes et bånd 12. Et stykke fra sprøytekanten vil de mekaniske krefter som virker på båndet på grunn av at dette beveger seg gjennom luft, forårsake at det brytes opp til ladede smådråper av lignende størrelse. Skjermelektroden 8 erstatter feltforsterkerelektroden som er beskrevet i det ovennevnte patent nr. 1 569 707.

For å generere de meget små dråper som er nødvendige i et inhaleringsapparat, må den elektriske feltstyrken mellom sprøytekanten og skjermelektroden være høy. Spenningen mellom skjermelektroden 8 og sprøytekanten kan for eksempel være i nærheten av 5 kilovolt, mens avstanden mellom dem kan være mindre enn 5 mm, for eksempel 2 mm. Det er kjent at luft ioniseres forskjellig ved de forskjellige polariteter og at terskelen er høyere for positive potensialer. For å frembringe de nevnte små dråpene har man funnet at den elektriske feltstyrken er så høy at hvis sprøytekanten 7 lades negativt i forhold til feltelektroden 8, er det en betydelig risiko for korona fra sprøytekanten og/eller kjeglen 11, noe som forstyrrer eller ødelegger stabiliteten av båndet. Man har funnet at passende små dråper kan bli generert når sprøytekanten er ladet positiv, uten risiko for korona fra sprøytekanten 7 eller kjeglen 11.

De blandinger som blir brukt i inhalasjonsapparater har en resistivitet som er meget lavere enn den som vanligvis blir brukt i elektrostatisk sprøyting. I de fleste anvendelser ifølge tidligere kjent teknikk, for eksempel sprøytemaling eller sprøyting av giftstoffer i landbruket har væskene som skal sprøytes, for å oppnå en brukbar gjennomstrømning, resistivitet i området IO<6> til 10<10> ohm cm. Blandinger som kan brukes i et inhaleringsapparat forventes å ha resistiviteter i området 5xl0<3> til IO<8> ohm cm. Skjønt sprøyting av væsker med resistivitet i den nedre ende av området er kjent, for eksempel fra US Patent nr. 1 958 406, virker dette bare ved lav gjennomstrømning, og har hatt liten praktisk anvendelse. Hvis gjennomstrømnings-hastigheten er for høy, blir båndet utstabilt. Man har imidlertid funnet at et stabilt bånd kan bli generert, og at apparatet kan sprøyte tilfredsstillende hvis gjennomstrømningshastigheten er lav nok. Denne situasjonen passer for inhaleringsapparatet, men kanskje ikke for landbrukssprøyting eller sprøytemaling. Det er sannsynlig at passende blandinger vil ha resistivitet i områder IO<5> til IO<7> ohm cm. Hvis en stabil sprut kan genereres, vil den lavere resistivitet hjelpe i å generere små dråper. Med alle andre parametere like, har man funnet at jo lavere resistivitet, jo mindre dråpestørrelse.

Skjermelektroden har en åpning 14 på linje med sprøytekanten 7, og tilstrekkelig stor til at båndet eller dråpene passerer gjennom, avhengig av hvor vidt båndet bryter opp før eller efter skjermelektroden, for å generere en sprut av smådråper i et kammer 15 forbi skjermen. Hvis åpningen var for liten ville dråpene eller båndet avsette seg på skjermelektroden 8. Tidligere forventninger, som uttrykt i det ovennevnte Britisk patent nr. 1 569 707, ville være at man med skjermelektroden plassert nedstrøms fra den forstøvende ende av båndet, ville dråpene avsette seg på skjermelektroden selv med en åpning som er betydelig større enn den illustrerte. En smal åpning er nødvendig i det foreliggende apparat, av grunner som skal forklares nedenfor.

For å generere en sprut som kan inhaleres, må dråpene som kommer gjennom åpningen 14 være utladet. Dette blir oppnådd ved en utladningselektrode i form av en nål 16. I den illustrerte utførelse er nålen direkte i banen for spruten. I andre utførelser kan en eller flere utladningslelektroder være plassert utenfor sprutens direkte bane. Utladningselektroden er forbundet med høyspenningsgeneratoren 10, som i bruk lader utladningselektroden 16 til et høyt potensial i forhold til skjermelektroden 8, og av motsatt polaritet til spenningen på sprøytekanten, i dette tilfelle negativ. Skjermelektroden kan forbindes med jord, for eksempel via lekkasje gjennom brukeren av inhaleringsapparatet, eller den kan være flytende.

Utladningselektroden 16 er drevet til tilstrekkelig høy spenning i forhold til skjermelektroden 8 for å generere en korona-utladning. De negative ioner som blir generert på denne måten utlader dråpene i spruten som kommer gjennom åpningen 14.

Forskjellen mellom ladede dråper og utladede dråper er klart synlig. Dråper som forblir ladet i spruten, er meget bevegelige i en forutsigelig bane. Utladede partikler viser seg som en sky eller en røk, og driver uforutsigelig i luftstrømmene.

Hvis en feltforsterker-elektrode ble brukt i henhold til tidligere kjent teknikk i forhold til den nærværende skjermelektrode, ville det være betydelige vanskeligheter i å utlade alle dråpene i spruten. Hvorfor dette er så kan forstås ved å se hva som hender når spenningen på utladningselektroden blir øket fra en spenning som er utilstrekkelig til å forårsake ionisk utladning.

Figur 4 viser et forstørret og skjematisk riss av hva som ville hende. En feltforsterkerelektrode eller felt-justeringselektrode ifølge tidligere kjent teknikk er illustrert ved 27. I den større målestokk som er brukt på figur 4 kan man se at båndet 12 oscillerer ved 28 på grunn av mekaniske forstryrrelser ved at det passerer gjennom luften. Båndet brytes opp til små dråper som adskiller seg til en sprut, avgrenset omtrentlig til en kjegle som indikert i brutt linje ved 30. Inne i spruten er de ladede dråpene meget bevegelige i forutsigelige baner, generelt til høyre på figur 4. Ved en terskelverdi er spenningen tilstrekkelig høy til at den elektriske feltstyrken rundt den skarpe enden på nålen ioniserer den omliggende luft og gir frie negative ioner. Disse utlader de omliggende dråper i området som er avgrenset for eksempel ved den brutte linje 32. De utladede elektroder kan lett identifiseres visuelt. De mister sin forutsigelige bevegelighet, og blir til en drivende røk som er meget forskjellig fra de ladede dråpene. Når spenningen økes blir

dråpene utladet lengre borte fra utladningselektroden, slik at mer av spruten blir utladet, som indikert for eksempel ved den brutte linje 34. Når spenningen på nålen er tilstrekkelig høy til at grensen for de utladede dråpene, indikert ved den

brutte linje 36, når kanten av sprut-kjeglen 30, vil spruten (som beveger seg til høyre på figur 3) være fullstendig utladet. Ved dette punkt vil dessverre koronaen uten kontroll slå over til kjeglen 11 og/eller sprøytekanten 7, som utlader kjeglen 11. Siden det var ladningen på væsken som overvant overflatespenningen i denne for å danne kjeglen 11 og støte ut båndet 12, vil utladning av kjeglen 11 ødelegge spruten.

Skjermelektroden 8 er anordnet for å skjerme sprøyte-kanten 6 og kjeglen 11 fra korona, og således gjøre det mulig for alle dråpene i spruten å bli utladet uten fare for at kjeglen blir utladet. For å oppnå dette må ikke åpningen 14 være for stor, da koronaen ellers ville finne veien gjennom. Som nevnt ovenfor må åpningen heller ikke være for liten, for da vil ikke dråpene sprute gjennom åpningen, men vil sette seg på skjermelektroden. Man har funnet det mulig å balansere disse motstridende kravene slik at åpningen samtidig kan være verken for stor eller for liten. Med en gjennomstrømnings-hastighet på omkring 40 mikroliter pr. minutt fant man at apparatet kunne virke med hull 14 som har en diameter i området 2 mm til 1 cm. Ved den lave enden av området var det en større tendens til å sprute inn i skjermelektroden. Ved den høye enden av området var det en større tendens for korona å lekke gjennom hullet til kjeglen 11. Fullstendig utladning av spruten kan sikres ved å justere stillingen av nålen 16 og spenningen på denne. I den illustrerte anordningen fant man intet behov for en spenning på mer enn 10 kilovolt, og den kunne faktisk være vel under det.

Dimensjonene på skjermelektroden må være tilstrekkelig til å hindre at korona rekker kjeglen 11 eller sprøytekanten 6 rundt utkanten av elektroden.

Skjermelektroden 8 kan være av metall, men behøver ikke nødvendigvis å være en så god leder. Hva som er nødvendig er at skjermelektroden må være tilstrekkelig ledende til å fjerne enhver ladning som bygger opp på grunn av ionisk utladning.

Utløpet 6, skjermelektroden 8 og utladningselektroden 16 er anbrakt inne i en kapsel 50 med et volum på omkring 200 milliliter, som danner veggene i kammeret 15. For å redusere forstyrrelser med elektriske felter som genereres på den ene side mellom sprøytekanten og skjermelektroden, og på den andre side mellom utladningselektroden og feltelektroden, er kapselen laget av et isolerende eller halvisolerende materiale. Polyetylen-plast er et eksempel på et sterkt isolerende materiale. For at ladning som mottas av kapselen skal kunne lekke ut, kan det være foretrukket å bruke et mindre isolerende materiale, for eksempel polykarbonat, polyetylen terefthalat eller polyacetal. Skjermelektroden kan være kopp-formet og strekke seg innenfor veggene mot utladningselektroden, eller kan være en del av veggene.

To hull 52 og 54 danner et luftgjennomløp gjennom kammeret 15 på tvers av sprøytekantens sprøyteretning. Den utladede sprut kan således bli fjernet i en luftstrøm tvers over kammeret og inhalert. Luftstrømmen kan om nødvendig bli generert av brukeren som inhalerer, eller om ønsket av en vifte (ikke vist).

Utladningselektroden 16 har en skarp spiss som så vidt stikker inn i kammeret 15. Veggen som inneholder utladningselektroden er konkav i forhold til kammeret. Begge disse trekkene er for å redusere det volum i kammeret som er bak (til høyre på figur 2) korona-utladningen. Det er ønskelig at korona-utladningen feier så meget av kammeret 15 som mulig uten å være rettet slik at den lader veggene i kammeret, noe som ville være sløsing med energi samtidig som de kunne lade veggene slik at de kunne forstyrre dannelsen av korona som nevnt ovenfor.

For å lette brukerens inhalering av den utladede sprut, er luftløpene i forbindelse med en ansiktsmaske 3 6 som vist på figur 1. En enveis ventil, for eksempel en klaff (ikke vist) kan plasseres mellom ansiktismasken og kapselen for å hindre at utåndet luft blåser de utladede dråper gjennom hullet 54.

På figur 1 er også vist en forsyningspakke 38 som i dette tilfelle er vist adskilt. Væske-leveringsrøret 2 og de høyspente elektriske ledningene er buntet sammen som vist skjematisk. En mobil emfysem-pasient kan for eksempel stikke forsyningspakken i lommen og bevege seg omkring mens han benytter masken. Forsyningspakken inneholder høyspennings-generatoren 10 og en leveringsanordning 40 for å lvere målte mengder av væsken som skal inhaleres.

Strømhastigheten av væsken som leveres til utløpet 6 må være meget nøyaktig. Nøyaktighet kreves både for at pasienten skal få riktig dosering og for at dråpestørrelsen skal holdes nøyaktig.

For å oppnå den ønskede nøyaktige strømhastighet må leveringsanordningen 40 omfatte en injeksjonssprøyte 42 som inneholder væsken. Sprøyten kan skiftes ut når den er tom. Sprøyten har et stempel 44 som blir drevet direkte av et frik-sjonshjul 45. Dette blir drevet av en trinnmotor og et reduksjonsgear 46 styrt av en elektrisk styringskrets 48 som kan omfatte en anordning for å stille inn hastigheten, eller alternativt hastigheten kan være fast. Denne generelle anordning er allerede i bruk i en målt pumpe for å levere suksessive doser av insulin. Pumpen blir produsert av Muirhead Vactric Components Ltd. of Beckenham, Kent.

Skjønt utløpets kapillar-rør 6 er av metall i det oven-stående eksempel, er det mulig å bruke et isolerende rør, spesielt når væsken som skal forstøves har en resistivitet henimot den nedre ende av området. I dette tilfelle vil en elektrode være i kontakt med væsken oppstrøm fra sprøyte-kanten. Selve væsken er tilstrekkelig ledende til å føre ladningen til sprøytekanten og å definere det elektriske felt mellom sprøytekanten og skjermelektroden 8. Jo lavere resistivitet i væsken, jo høyere oppstrøm kan kontakten med væsken finne sted.

Skjønt den er illustrert som en enhetlig del, kan kapselen 50 være utformet som to separate deler for å lette rengjøring.

En ytterligere form for sprøytekant er illustrert på figur 3. Denne sprøytekanten omfatter et ytre isolerende rør 18 som skråner utvendig ved den ene enden 20. En ledende kjerne 22 er forbundet med høyspenningsgeneratoren 10 med en ledning 23. Kjernen 22 skråner til et punkt 24 ved den ene enden. Punktet 24 stikker litt utenfor det ytre isolerende rør og danner en ringformet åpning 26 med dette. Denne anordningen genererer et enkelt bånd fra enden av det utstående punkt av kjernen.

Alle eksempler på sprøytekanter som beskrevet ovenfor er anordnet til å generere et enkelt bånd, først og fremst på grunn av den meget lave strømhastighet som kan være nødvendig i den spesielle anvendelse av et inhaleringsapparat. I anvendelser hvor høyere strømhastigheter er nødvendig, kan det være gunstig å bruke en sprøytekant som genererer et flertall av bånd. En form for sprøytekant som genererer et flertall av bånd er en lineær dyse (ikke vist). I denne form blir væsken matet til en lineær kant ved hvilken det intense elektriske felt blir dannet. Den lineære kant kan bli matet med væske fra et spor ved eller adskilt fra kanten. En lineær dyse er illustrert i Britisk patent nr. 1 569 707. Hvis kanten er plan, blir bånd dannet langs lengden i intervaller som er bestemt av forskjellige faktorer, omfattende feltstyrken og strømhastigheten. Det er mulig å plassere båndene i noen utstrekning ved hjelp av uregelmessigheter i kanten, for eksempel tenner, som frembringer lokal forstrekning av feltet fra hvilket båndene blir støtt ut.

For å illustrere bruken av en lineær dyse, kunne figur 2 blitt tenkt som et tverrsnitt gjennom apparatet, hvor utløpet 6, skjermelektroden 8 og utladningselektroden 16 alle strekker seg lineært i rett vinkel med papirets plan. Utløpet ville på en måte bli et spor som mater en lineær kant. Det er mulig å plassere sporet tilbake fra kanten, som ville være tilfelle hvis anordningen av figur 3 ble tenkt som et snitt gjennom en lineær dyse. Sprøytekanten ville da være en lineær kant i steden for et punkt som beskrevet ovenfor, og den ringformede åpningen ville være spor ovenfor og nedenfor kanten. Kanten kunne bli matet fra et spor bare på en side. I slike anordninger er åpningen 14 i skjermelektroden i form av et spor, og utladningselektroden er enten i form av en kant eller en rekke diskre punkter som illustrert.

Blandinger som passer til bruk med et innhaleringsapparat som benytter oppfinnelsen, vil antagelig ha en resistivitet i området 5 x IO<3> til IO<8> ohm cm.

Claims (11)

1. Apparat for å frembringe en sprut av små dråper av en væske, eksempelvis til bruk i en inhalator, og omfattende en sprøytekant (7), en feltforsterkende elektrode (8) anbrakt i avstand fra sprøytekanten (7), og med en åpning (14) gjennom hvilken en væske som sprøytes fra sprøytekanten (7) kan komme ut, og en første anordning (10) for å generere en ladning med høyt potensial av en første polaritet i forhold til den felt-forsterkende elektroden (8), i væsken ved sprøytekanten (7) for å definere et elektrisk felt mellom kanten (7) og den felt-forsterkende elektroden (8) som er tilstrekkelig til å bevirke at væsken støtes ut fra kanten (7) som minst en kjegle eller konus (11) fra hvilken elektrostatiske krefter frastøter, gjennom åpningen (14), et bånd (28) som brytes opp til en sprut av ladde smådråper, karakterisert ved en separat, skarp utladningselektrode (16), og en andre anordning (10') for å lade opp den separate utladningselektroden (16) til et høyt potensial av den andre polaritet i forhold til den felt-forsterkende elektroden (8), slik at det genereres en korona for å utlade spruten, samt ved at den feltforsterkende elektroden (8) er innrettet for å fungere som skjermelektrode ved å skjerme sprøytekanten (7) og kjeglen (11) av væske fra koronaen, idet åpningen (14) i den således definerte skjermelektroden (8) er tilpasset i størrelse for å slippe ut dråpene og samtidig hindre koronaen i å lekke inn.

2. Apparat ifølge krav 1, ment til bruk som et inhaleringsapparat, hvor nevnte smådråper skal inhaleres, karakterisert ved vegger (50) som, sammen med nevnte skjermelektrode (8), definerer et kammer (15) med en gjennomgående luftpassasje (52, 54), hvilket kammer (15) væske som sprutes fra den nevnte sprutekant (7) kan gå inn i, idet den nevnte skarpe utladningselektrode (16) er anbrakt i avstand fra skjermelektroden (8) inne i kammeret (15), og idet den nevnte luftpassasje (52, 54) gjør det mulig å føre smådråpene ut av kammeret (15) for inhalasjon.

3. Apparat ifølge krav 2, karakterisert ved at det omfatter en ansiktsmaske (56) forbundet med en ende (52) av nevnte luftpassasje (52, 54).

4. Apparat ifølge krav 2 eller 3, karakterisert ved at utladningselektroden (16) er plassert ved kammerveggen motsatt sprøytekanten (7), og stikker et lite stykke inn i kammeret (15), hvor kammerveggen er isolerende eller halvisolerende i det minste i nærheten av utladningselektroden (16).

5. Apparat ifølge krav 4, karakterisert ved at kammerveggen hvor utladningselektroden (16) er plassert er konkav i forhold til kammeret (15).

6. Apparat ifølge krav 4 eller 5, karakterisert ved at luftpassasjen (52,54) går på tvers av sprøyteretningen.

7. Apparat ifølge krav 2, karakterisert ved at væsken har en resistivitet i området fra IO<5> til IO<7> ohm cm.

8. Apparat ifølge ett av kravene 2 til 7, karakterisert ved at sprøytekanten (7) er anordnet for å generere ett eneste bånd (12).

9. Apparat ifølge krav 8, karakterisert ved at sprøytekanten (7) omfatter en ringformet åpning (26) anordnet til å mate væsken til overflaten av en utstående spiss kjerne (22,24), slik at ved bruk, går det ene bånd (12) ut fra spissen (24) av kjernen (22) .

10. Apparat ifølge krav 9, karakterisert ved at sprøytekanten (7) utgjøres av enden av et kapillar-rør.

11. Apparat ifølge ett av kravene 2 - 10, karakterisert ved at anordningen (10) for å lade væsken er anordnet.til å lade væsken til et positivt potensiale i forhold til skjermelektroden (8).