RU2656762C1

RU2656762C1 - Device for control of charging of biologically active nano-aerosols

Info

Publication number: RU2656762C1
Application number: RU2017130197A
Authority: RU
Inventors: Виктор Николаевич Морозов; Игорь Леонидович Канев
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "БиоНаноАэрозоли" (ООО "БиоНаноАэрозоли")
Priority date: 2017-08-25
Filing date: 2017-08-25
Publication date: 2018-06-06

Abstract

FIELD: medicine.

SUBSTANCE: invention relates to medical equipment, namely to devices for generating aerosols for the purpose of non-invasive drug delivery, particularly in inhalation procedures, with a controlled charge state of nano-aerosol particles. Biologically active nano-aerosol generator comprises a spray chamber with a housing, at least two openings located opposite each other in the end walls of the housing of the spray chamber, through which emitters are introduced to introduce oppositely charged electrospray products of liquids, of which at least one is a non-volatile substance solution, a colloidal solution, or a suspension, and at least one air supply hole. Generator also includes means for selecting nano-aerosol from different parts of the spray chamber near the positive or negative emitters for the output of a predominantly positively and negatively charged nano-aerosol, respectively.

EFFECT: invention makes it possible to control the generation process, including the variation of the charge amount, thereby increasing the efficiency of the process of drug delivery into the lungs in the form of nano-aerosol.

9 cl, 7 dwg

Description

УСТРОЙСТВО КОНТРОЛЯ ЗАРЯДА БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫХ НАНОАЭРОЗОЛЕЙDEVELOPMENT OF CHARGE CONTROL OF BIOLOGICALLY ACTIVE NANOAEROSOLS

Область техникиTechnical field

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к устройствам для генерирования аэрозолей с целью неинвазивной доставки лекарственных веществ, в частности при ингаляционных процедурах.The invention relates to medical equipment, and in particular to devices for generating aerosols for the non-invasive delivery of drugs, in particular with inhalation procedures.

Уровень техникиState of the art

Терапия аэрозольными препаратами является общепринятым лечебным подходом при заболеваниях дыхательных путей. Введение путем ингаляции повышает безопасность лекарства и усиливает его эффективность путем снижения общей лечебной дозы, минимизации воздействия препарата на другие системы организма и обеспечения прямого поступления лекарства в нижние дыхательные пути. В большинстве случаев ответ на аэрозольное введение препаратов наступает быстрее, чем при других способах введения.Aerosol therapy is a common therapeutic approach for respiratory diseases. Administration by inhalation increases the safety of the drug and enhances its effectiveness by reducing the total therapeutic dose, minimizing the effect of the drug on other systems of the body, and ensuring the direct entry of the drug into the lower respiratory tract. In most cases, the response to aerosol administration of drugs occurs faster than with other methods of administration.

Биологически активные наноаэрозоли являются одним из видов аэрозольных лекарственных веществ. Известны генераторы биологических наноаэрозолей, основанные на газофазной нейтрализации продуктов электрораспыления растворов веществ и чистых растворителей. Базовый принцип генерации нейтрального наноаэрозоля таким способом защищен патентом США [1]. Дальнейшее развитие принципа и совершенствование его конструкции описано в ряде публикаций [2,3]. Biologically active nanoaerosols are a type of aerosol drug substance. Known generators of biological nanoaerosols based on gas-phase neutralization of electrospray products of solutions of substances and pure solvents. The basic principle of generating a neutral nanoaerosol in this way is protected by US patent [1]. Further development of the principle and improvement of its design are described in a number of publications [2,3].

Имеются другие устройства для получения наноаэрозолей при электрораспылении растворов, например, наноаэрозольный генератор американской фирмы TSI (Electrospray Aerosol Generator Model 3480, [4]). В указанном генераторе электронейтрализация заряженных аэрозольных частиц происходит не за счет противоинов, производимых электрораспылением, а с помощью биполярной плазмы, создаваемой радиоактивным изотопом в специальном устройстве – нейтрализаторе.There are other devices for producing nanoaerosols during electrospray of solutions, for example, the nanoaerosol generator of the American company TSI (Electrospray Aerosol Generator Model 3480, [4]). In this generator, the electrically neutralization of charged aerosol particles does not occur due to the counter-ions produced by electrospray, but with the help of a bipolar plasma created by a radioactive isotope in a special device - a neutralizer.

Было показано, что на выходе такого генератора наноаэрозольные частицы обладают весьма малым зарядом [5], близким к равновесному распределению зарядов по Больцману-Фуксу [6], при котором около 20% наночастиц диаметром 100 нм несет один положительный заряд, примерно столько же – один отрицательный, и 3-5% наночастиц такого размера имеют по два элементарных заряда. Половина всех наночастиц не несет заряда. It was shown that at the output of such a generator, nanoaerosol particles have a very small charge [5], close to the equilibrium Boltzmann-Fuchs charge distribution [6], in which about 20% of nanoparticles 100 nm in diameter carry one positive charge, about the same one negative, and 3-5% of nanoparticles of this size have two elementary charges. Half of all nanoparticles are not charged.

Хотя в работе [2] было отмечено, что частицы на выходе генератора сохраняют некоторый избыточный заряд, а в работе [7] было показано, что наличие заряда на наноаэрозольных частицах существенно увеличивает степень их осаждения в модели легких, до последнего времени не предпринимались попытки контролировать величину и знак избыточного (по сравнению с равновесным распределением) заряда наночастиц в воздухе. Although it was noted in [2] that the particles at the generator output retain some excess charge, and in [7] it was shown that the presence of charge on nanoaerosol particles significantly increases the degree of their deposition in the lung model, until recently no attempts were made to control the magnitude and sign of the excess (compared with the equilibrium distribution) charge of the nanoparticles in air.

Вместе с тем, наличие таких зарядов позволит значительно увеличить эффективность процесса доставки лекарства в легкие в виде наноаэрозоля, снизить потери лекарственного вещества с выдыхаемым воздухом, тем самым существенно уменьшив время экспозиции и стоимость лечения в случае использования дорогостоящего лекарства.At the same time, the presence of such charges will significantly increase the efficiency of the process of drug delivery to the lungs in the form of a nanoaerosol, reduce the loss of the drug substance with expired air, thereby significantly reducing the exposure time and treatment cost in case of using an expensive medicine.

С другой стороны, наличие неконтролируемого заряда (в частности, величины заряда и определенной полярности заряда в зависимости от упаковки и состава порошка в ингаляторе) на лекарственном аэрозоле, приводит к существенным ошибкам в дозировке вдыхаемого лекарства [8,9]. Такие неконтролируемые заряды на аэрозольных частицах возникают за счет трения между частицами и стенками ингалятора. Таким образом, заряд на наноаэрозольных частицах необходимо тщательно контролировать.On the other hand, the presence of an uncontrolled charge (in particular, the magnitude of the charge and a certain charge polarity depending on the packaging and composition of the powder in the inhaler) on the medicinal aerosol leads to significant errors in the dosage of the inhaled medicine [8,9]. Such uncontrolled charges on aerosol particles occur due to friction between the particles and the walls of the inhaler. Thus, the charge on nanoaerosol particles must be carefully controlled.

Принципиальное отличие генератора, основанного на газофазной электронейтрализации продуктов электрораспыления, от других известных устройств для получения наноаэрозолей, состоит в том, что на начальном этапе при электрораспылении генерируются частицы с очень большим зарядом. Например, на частице размером 100 нм число таких элементарных зарядов достигает в пределе 1000 единиц [10]. Поэтому, варьируя условия электронейтрализации продуктов электрораспыления, можно в определенных пределах регулировать знак и величину зарядов на наночастицах, получаемых в таком генераторе. The fundamental difference between a generator based on gas-phase electron-neutralization of electrospray products and other known devices for producing nanoaerosols is that particles with a very large charge are generated during electrospraying. For example, on a particle with a size of 100 nm, the number of such elementary charges reaches a limit of 1000 units [10]. Therefore, by varying the conditions for the electrical neutralization of electrospray products, it is possible to control, within certain limits, the sign and magnitude of the charges on the nanoparticles obtained in such a generator.

Разработка способа регулировки процесса электронейтрализации является целью и задачей данного изобретения.The development of a method for adjusting the process of electrical neutralization is the purpose and objective of the present invention.

Раскрытие изобретенияDisclosure of invention

Задачей, на достижение которой направлено изобретение, является создание устройства, способного генерировать наноаэрозольные частицы, несущие заряд преимущественно одной полярности, и управлять процессом генерации, в том числе, варьировать величину заряда. Указанная задача достигается изменением конструкции генераторной камеры таким образом, что отбор осуществляется наноаэрозоля из разных областей генераторной камеры на разном удалении от положительного и отрицательного распылительных капилляров.The objective to which the invention is directed is to create a device capable of generating nanoaerosol particles carrying a charge of predominantly the same polarity, and to control the generation process, including varying the amount of charge. This problem is achieved by changing the design of the generator chamber in such a way that the selection is carried out by nanoaerosol from different areas of the generator chamber at different distances from the positive and negative spray capillaries.

Техническим результатом заявленного изобретения является повышение эффективность процесса доставки лекарства в легкие в виде наноаэрозоля (снижение потерь лекарственного вещества с выдыхаемым воздухом, и существенное уменьшение времени экспозиции).The technical result of the claimed invention is to increase the efficiency of the process of drug delivery to the lungs in the form of a nanoaerosol (reducing the loss of drug substance with expired air, and a significant reduction in exposure time).

Технический результат достигается за счет того, что генератор биологически активного наноаэрозоля с контролируемым зарядовым состоянием наноаэрозольных частиц содержит распылительную камеру, имеющую корпус с боковой поверхностью и торцевыми стенками, по меньшей мере два отверстия, расположенные напротив друг друга в торцевых стенках, через которые вводятся эмиттеры для ввода противоположно заряженных продуктов электрораспыления жидкостей, из которых по меньшей мере одна является раствором нелетучего вещества, коллоидным раствором, или суспензией, по меньшей мере одно отверстие для подачи воздуха; средство для отбора наноаэрозоля из разных участков распылительной камеры вблизи положительного или отрицательного эмиттеров для вывода преимущественно положительно и отрицательно заряженного наноаэрозоля, соответственно.The technical result is achieved due to the fact that the generator of biologically active nanoaerosol with a controlled charge state of nanoaerosol particles contains a spray chamber having a housing with a side surface and end walls, at least two openings located opposite each other in the end walls through which emitters are introduced for input oppositely charged electrospray products of liquids, of which at least one is a solution of a non-volatile substance, a colloidal solution Or a suspension of at least one air supply port; means for selecting a nanoaerosol from different parts of the spray chamber near the positive or negative emitters for outputting a predominantly positive and negatively charged nanoaerosol, respectively.

В одном из вариантов осуществления на боковой поверхности корпуса распылительной камеры выполнено не менее двух сквозных отверстий для выхода наноаэрозоля, и средство для отбора наноаэрозоля выполнено в виде по меньшей мере одного патрубка, который размещен на внешней боковой поверхности корпуса и который через запорную аппаратуру для переключения потока наноаэрозоля подключен к сквозному отверстию.In one embodiment, at least two through holes for the exit of the nanoaerosol are made on the side surface of the spraying chamber body, and the nanoaerosol withdrawal means is made in the form of at least one nozzle that is located on the outer side surface of the housing and which through the shut-off apparatus for switching the flow nanoaerosol is connected to the through hole.

В одном из вариантов осуществления средство для отбора наноаэрозоля выполнено в виде кольцевого заборника, расположенного внутри распылительной камеры и перемещаемого вдоль ее продольной оси. При этом забор частиц осуществляется через набор отверстий, расположенных равномерно по длине окружности кольцевого заборника.In one embodiment, the implementation of the tool for the selection of nanoaerosol is made in the form of an annular intake located inside the spray chamber and moved along its longitudinal axis. In this case, the particles are taken through a set of holes located uniformly along the circumference of the annular intake.

В одном из вариантов осуществления распылительная камера выполнена в виде двух коаксиально расположенных труб, перемещаемых друг относительно друга, а средство для отбора наноаэрозоля выполнено в виде зазора между цилиндрическими стенками труб.In one of the embodiments, the spray chamber is made in the form of two coaxially arranged pipes moving relative to each other, and the nanoaerosol withdrawal means is made in the form of a gap between the cylindrical walls of the pipes.

В одном из вариантов осуществления внутри эмиттеров расположены электроды, соединенные с источниками напряжения. In one embodiment, electrodes connected to voltage sources are located within the emitters.

В одном из вариантов осуществления генератор содержит диэлектрические фланцы, расположенные внутри распылительной камеры вблизи ее торцевых стенок или на торцевых стенках, при этом эмиттеры располагают в держателях, закрепленных на указанных фланцах.In one embodiment, the generator comprises dielectric flanges located inside the spray chamber near its end walls or on the end walls, the emitters being placed in holders attached to said flanges.

Термины и определенияTerms and Definitions

Для лучшего понимания настоящего изобретения ниже приведены некоторые термины, использованные в настоящем изобретении.For a better understanding of the present invention, the following are some of the terms used in the present invention.

В описании данного изобретения термины «включает», «включающий» и «включает в себя» интерпретируются как означающие «включает, помимо всего прочего». Указанные термины не предназначены для того, чтобы их истолковывали как «состоит только из».In the description of the present invention, the terms “includes,” “including,” and “includes” are interpreted as meaning “includes, but is not limited to.” These terms are not intended to be construed as “consists of only”.

Термин "соединенный" означает функционально соединенный, при этом может быть использовано любое количество или комбинация промежуточных элементов между соединяемыми компонентами (включая отсутствие промежуточных элементов).The term “connected” means functionally connected, any number or combination of intermediate elements between the connected components (including the absence of intermediate elements) can be used.

Термин «аэрозоль» в настоящем документе представляет собой совокупность частиц и капель, взвешенных в газовой среде, в частности в воздухе.The term "aerosol" in this document is a collection of particles and droplets suspended in a gaseous medium, in particular in air.

Термин «наноаэрозоль» в настоящем документе определяется как аэрозоль из частиц или капель, имеющих по меньшей мере один размер в наномасштабе.The term “nanoaerosol” is defined herein as an aerosol of particles or droplets having at least one nanoscale size.

Используемый в документе термин «биологически активный наноаэрозоль» относится к наноаэрозолю, состоящему из частиц или капель биологически активного вещества.As used herein, the term “biologically active nanoaerosol” refers to a nanoaerosol consisting of particles or drops of a biologically active substance.

Используемый в документе термин «электрораспыление» представляет собой процесс превращения заряженной жидкости в высоком электрическом поле в облако микрокапель жидкости, которые, высыхая, превращаются в наноаэрозольные частицы или нанокапли. Электрораспыление обычно происходит из капиллярного наконечника с малым диаметром.As used herein, the term “electrospray” is the process of converting a charged liquid in a high electric field into a cloud of liquid micro droplets, which, when dried, turn into nanoaerosol particles or nanodroplets. Electrospray usually comes from a small-diameter capillary tip.

В настоящем документе термин «раствор нелетучего вещества» определяется как раствор вещества, который в процессе электрораспыления не испытывает испарения или сублимации.In this document, the term “solution of a non-volatile substance” is defined as a solution of a substance which does not undergo evaporation or sublimation during electrospray.

В настоящем документе термин «коллоидный раствор, или суспензия» определяется как система микро и наночастиц вещества, взвешенных в летучем растворителе. As used herein, the term “colloidal solution or suspension” is defined as a system of micro and nanoparticles of a substance suspended in a volatile solvent.

В настоящем документе термин «распылительная камера» определяется как ограниченное стенками пространство, в котором осуществляется электрораспыление.As used herein, the term “spray chamber” is defined as a wall-limited space in which electrospray is performed.

Термин «эмиттер» эквивалентен термину «капилляр» и в настоящем документе определяется как устройство, в котором за счет концентрации электрического поля происходит превращение жидкости (раствора или суспензии) в облако заряженных микрокапель.The term “emitter” is equivalent to the term “capillary” and is defined herein as a device in which, due to the concentration of an electric field, a liquid (solution or suspension) is converted into a cloud of charged microdrops.

Если не определено отдельно, технические и научные термины в данной заявке имеют стандартные значения, общепринятые в научной и технической литературе.Unless defined separately, technical and scientific terms in this application have standard meanings generally accepted in the scientific and technical literature.

Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings

Прилагаемые чертежи, которые включены в состав настоящего описания и являются его частью, иллюстрируют варианты осуществления изобретения, и совместно с вышеприведенным общим описанием изобретения и нижеприведенным подробным описанием вариантов осуществления служат для пояснения принципов настоящего изобретения. The accompanying drawings, which are incorporated in and form part of the present description, illustrate embodiments of the invention, and together with the above general description of the invention and the following detailed description of embodiments, serve to explain the principles of the present invention.

На фиг. 1 представлена базовая конструкция конструкция генератора лекарственных аэрозолей, основанная на явлении газофазной нейтрализации продуктов электрогидродинамического распыления растворов биологических веществ и растворителей. In FIG. 1 shows the basic design of the design of a generator of medicinal aerosols, based on the phenomenon of gas-phase neutralization of products of electrohydrodynamic spraying of solutions of biological substances and solvents.

На фиг. 2 представлен один из вариантов выполнения генератора, в котором контроль заряда наноаэрозоля на выходе генератора осущестляется путем переключения выходных отверстий.In FIG. Figure 2 shows one embodiment of a generator in which the charge of a nanoaerosol at the generator output is controlled by switching the outlet openings.

На фиг. 3 представлено сравнение распределений размеров частиц глюкозы в получаемом наноаэрозоле из генератора на фиг. 2 при регистрации стандартного спектра с включенным нейтрализатором (сплошная линия) и с выключенным нейтрализатором (штриховая линия). Пунктирная линия – спектр положительно заряженных частиц, рассчитанный из стандартного спектра по теории Фукса. Аэрозоль получен из 1% раствора глюкозы в воде содержащего 0,1 мМ флуоресцеина натрия. Отбор наноаэрозоля производился с выхода № 72.In FIG. 3 shows a comparison of the particle size distributions of glucose in the resulting nanoaerosol from the generator of FIG. 2 when registering the standard spectrum with the converter turned on (solid line) and the converter turned off (dashed line). The dotted line is the spectrum of positively charged particles calculated from the standard spectrum according to Fuchs theory. An aerosol is obtained from a 1% solution of glucose in water containing 0.1 mM sodium fluorescein. The selection of nanoaerosol was carried out from exit No. 72.

На фиг. 4 представлена доля положительно заряженных наноаэрозольных частиц от общего числа частиц наноаэрозоля глюкозы в зависимости от области отбора из камеры генератора.In FIG. Figure 4 shows the proportion of positively charged nanoaerosol particles of the total number of glucose nanoaerosol particles depending on the sampling area from the generator chamber.

На фиг. 5 представлено схематическое изображение сбора заряженных и нейтральных наноаэрозольных частиц на пластинах конденсатора и на фильтре, соответственно. In FIG. 5 is a schematic representation of the collection of charged and neutral nanoaerosol particles on the capacitor plates and on the filter, respectively.

На фиг. 6 представлен вариант осуществления генератора, в котором контроль заряда наноаэрозоля на выходе генератора осуществляется посредством перемещаемого кольцевого заборника наноаэрозоля.In FIG. 6 illustrates an embodiment of a generator in which the charge of a nanoaerosol at the output of the generator is controlled by a movable ring nanoaerosol intake.

На фиг. 7 представлен вариант осуществления генератора, в котором камера выполнены в видк коаксиальной трубы, а изменение локализации забора наноаэрозоля осуществляется посредством перемещения внутренней трубы относительно внешней вдоль продольной оси камеры.In FIG. 7 shows an embodiment of a generator in which the camera is configured as a coaxial pipe, and the localization of the nanoaerosol intake is changed by moving the internal pipe relative to the external along the longitudinal axis of the camera.

Осуществление изобретенияThe implementation of the invention

Разработанное техническое решение направлено на получение наноаэрозолей, обладающих преимущественно положительным или отрицательным зарядом на частицах, с помощью генератора, основанного на газофазной электронейтрализации продуктов электрораспыления.The developed technical solution is aimed at obtaining nanoaerosols, which have a predominantly positive or negative charge on the particles, using a generator based on gas-phase electro-neutralization of electrospray products.

Генератор позволяет переводить в наноаэрозольную форму практически любое нелетучее вещество, растворимое в воде или в спирте а также вещества, переведенные предварительно в форму коллоидного раствора или суспензии. В настоящем изобретении по меньшей мере одним из распыляемых объектов является раствор нелетучего вещества, коллоидный раствор или суспензия.The generator allows you to translate into a nanoaerosol form virtually any non-volatile substance, soluble in water or in alcohol, as well as substances previously converted into a colloidal solution or suspension. In the present invention, at least one of the sprayable objects is a solution of a non-volatile substance, a colloidal solution or suspension.

Нелетучее вещество может быть таким как белки, полисахариды, ДНК, РНК, синтетические полимеры, соли, лекарственные средства и другие органические или неорганические молекулы. Предпочтительно раствор имеет жидкую агрегатную форму.The non-volatile substance may be such as proteins, polysaccharides, DNA, RNA, synthetic polymers, salts, drugs and other organic or inorganic molecules. Preferably, the solution has a liquid aggregate form.

Второе жидкое вещество может быть летучим (например, чистым) растворителем или смесью летучих растворителей. Примеры летучих растворителей включают, воду, спирт, ацетон, эфир, муравьиную кислоту, дихлорэтан, диметилсульфоксид («ДМСО»), диметилформамид («ДМФ») и т.д., но не ограничиваются ими. Однако вполне возможно, что вторые жидкие вещества также являются растворами нелетучих веществ в летучем растворителе или в смеси таких растворителей.The second liquid substance may be a volatile (eg, pure) solvent or a mixture of volatile solvents. Examples of volatile solvents include, but are not limited to, water, alcohol, acetone, ether, formic acid, dichloroethane, dimethyl sulfoxide ("DMSO"), dimethylformamide ("DMF"), etc. However, it is possible that the second liquid substances are also solutions of non-volatile substances in a volatile solvent or in a mixture of such solvents.

Для электрораспыления веществ применяется электрический потенциал. При этом к первому и второму веществам прикладывают противоположные электрические потенциалы, создавая тем самым противоположно заряженные электрораспыленные продукты. Форма частиц полученных продуктов может быть любой.For the electrospray of substances, an electric potential is used. At the same time, opposite electric potentials are applied to the first and second substances, thereby creating oppositely charged electrospray products. The particle shape of the resulting products can be any.

Для генерирования электрического потенциала и противоположного электрического потенциала можно использовать, по меньшей мере, один источник питания. Неограничивающие примеры источника питания включают в себя одну или несколько батарей, AC-DC и / или DC / DC-преобразователи, генератор энергии, солнечные элементы и т.д.At least one power source may be used to generate the electric potential and the opposite electric potential. Non-limiting examples of a power supply include one or more batteries, AC-DC and / or DC / DC converters, a power generator, solar cells, etc.

Генератор работает на принципе электрогидродинамического распыления раствора нелетучего вещества путем подачи его через эмиттер, находящийся под высоким электрическим потенциалом, с последующей газофазной нейтрализацией продуктов распыления противоионами, получаемыми в процессе распыления летучего растворителя. В газовой фазе могут быть созданы воздушно-взвешенные, нейтральные или слабозаряженные аэрозоли и материалы. Генератор биологически активных наноаэрозолей функционально состоит из корпуса с распылительной камерой с возможностью вытеснения наноаэрозоля потребителю и по меньшей мере двух резервуаров для распыляемой жидкости.The generator operates on the principle of electrohydrodynamic spraying of a solution of a non-volatile substance by feeding it through an emitter, which is under high electric potential, followed by gas-phase neutralization of the spray products by counterions obtained in the process of spraying a volatile solvent. In the gas phase, airborne, neutral or lightly charged aerosols and materials can be created. The biologically active nanoaerosol generator functionally consists of a housing with a spray chamber with the possibility of displacing the nanoaerosol to the consumer and at least two reservoirs for the sprayed liquid.

Корпус может быть изготовлен из проводящего или из диэлектрического материла. Корпус может иметь множество форм, включая цилиндрическую форму, прямоугольную и т.д. Корпус образован боковой поверхностью и торцевыми стенками.The housing may be made of conductive or dielectric material. The housing may have many shapes, including cylindrical, rectangular, etc. The housing is formed by a lateral surface and end walls.

Вблизи торцевых стенок или на торцевых стенках корпуса могут быть установлены фланцы из диэлектрического материала.Dielectric material flanges may be installed near the end walls or on the end walls of the housing.

Корпус распылительной камеры имеет по меньшей мере два отверстия, расположенные напротив друг друга в торцевых стенках для ввода эмиттеров и по меньшей мере одно отверстие патрубка подачи воздуха в виде сопла для вхождения воздуха в распылительную камеру.The housing of the spray chamber has at least two openings located opposite each other in the end walls for introducing emitters and at least one hole in the air supply nozzle in the form of a nozzle for air to enter the spray chamber.

Заряженные продукты электрораспыления вводят через эмиттеры, внутрь которых помещены электроды, присоединённые к независимым источникам высокого напряжения, снабжёнными стабилизаторами тока.Charged electrospray products are introduced through emitters, inside of which are placed electrodes connected to independent high voltage sources equipped with current stabilizers.

Отверстия для ввода эмиттера и отверстие для подачи воздуха могут быть соосны. Однако возможны другие варианты расположения отверстий. Например, воздух внутрь камеры может подаваться через систему мелких отверстий во фланце, окружающих эмиттер. The emitter inlets and the air inlet may be aligned. However, other hole arrangements are possible. For example, air inside the chamber can be supplied through a system of small holes in the flange surrounding the emitter.

Эмиттеры соединены трубками с сосудами, содержащими распыляемый раствор, суспензию или растворители.The emitters are connected by tubes to vessels containing a spray solution, suspension or solvents.

Базовая схема генератораThe basic circuit of the generator

Базовая схема генератора биологического наноаэрозоля, основанного на газофазной нейтрализации продуктов электрогидродинамического распыления растворов биологических веществ и растворителей, представлена схематически на фиг.1.The basic scheme of a generator of biological nanoaerosol based on gas-phase neutralization of products of electrohydrodynamic spraying of solutions of biological substances and solvents is shown schematically in figure 1.

Генератор состоит из распылительной камеры, состоящей из корпуса (1), в торцы (2) которого вставлены капилляры (3), заполненные раствором распыляемого вещества, коллоидным раствором или растворителем, типа этанола. С жидкостями в капиллярах контактируют электроды (проволоки), соединенные с источником высокого напряжения. В камеру через трубки (4) в торцах подается воздух, который далее через отверстие во фланце (5) попадает в рабочую часть камеры в виде потока, обдувающего концы распылительных капилляров (3). Рабочая часть генераторной камеры включает заземленный электрод (6), выполненный в виде кольца с диаметром, превышающим диаметр внутренней поверхности камеры. Наноаэрозоль, образовавшийся при электронейтрализации продуктов электрораспыления с положительно и отрицательно заряженных капилляров (3), выводится через средство для отбора наноаэрозоля, выполненное в виде отверстия (7) в корпусе (1).The generator consists of a spray chamber, consisting of a housing (1), into the ends (2) of which capillaries (3) are inserted, filled with a solution of a sprayed substance, a colloidal solution or a solvent, such as ethanol. Electrodes (wires) in contact with liquids in the capillaries are connected to a high voltage source. Air is supplied to the chamber through tubes (4) at the ends, which then passes through the hole in the flange (5) into the working part of the chamber in the form of a flow blowing through the ends of the spray capillaries (3). The working part of the generator chamber includes a grounded electrode (6), made in the form of a ring with a diameter greater than the diameter of the inner surface of the chamber. The nanoaerosol formed during the electrical neutralization of electrospray products from positively and negatively charged capillaries (3) is discharged through the nanoaerosol withdrawal means, made in the form of an opening (7) in the housing (1).

В опытах с различными прототипами генератора было установлено, что зарядовое состояние наноаэрозоля зависит от положения места забора наноаэрозоля в генераторной камере относительно капилляров, с которых производится электрораспыление. Это обстоятельство используется в модифицированных конструкциях генератора согласно настоящему изобретения для решения поставленной задачи. In experiments with various prototype generators, it was found that the charge state of the nanoaerosol depends on the position of the nanoaerosol intake site in the generator chamber relative to the capillaries from which the electrospray is performed. This fact is used in the modified constructions of the generator according to the present invention to solve the problem.

Один из вариантов модифицированной конструкции базового генератора представлен на фиг. 2. На боковой поверхности корпуса распылительной камеры выполнены сквозные отверстия (71, 72, 73, 74, 75, 76 и 77) по всей длине корпуса. Предпочтительно, по меньшей мере одно отверстие находится вблизи положительного или отрицательного эмиттера (3). Средство для отбора наноаэрозоля в данном варианте осуществления выполнено в виде патрубков, которые размещены на внешней боковой поверхности корпуса и которые через запорную аппаратуру для переключения потока наноаэрозоля подключены к сквозным отверстиям.One embodiment of the modified design of the base generator is shown in FIG. 2. Through holes (71, 72, 73, 74, 75, 76, and 77) are made on the side surface of the spray chamber body along the entire length of the body. Preferably, at least one hole is located near the positive or negative emitter (3). The nanoaerosol withdrawal means in this embodiment is made in the form of nozzles that are placed on the outer side surface of the housing and which are connected to through holes through shut-off equipment for switching the nanoaerosol flow.

Запорная аппаратура предназначена для регулирования доступа наноаэрозоля к подключенному к патрубку оборудованию. Неограничивающими примерами запорной аппаратуры является обратные клапаны, пневмозамки, вентили.Shut-off equipment is designed to control the access of nanoaerosol to equipment connected to the nozzle. Non-limiting examples of locking equipment are check valves, pneumatic locks, valves.

Демонстрация наличия зарядов на наноаэрозольных частицах по спектрамDemonstration of the presence of charges on nanoaerosol particles by spectra

В рабочем режиме были закрыты все выходные сквозные отверстия, кроме одного. В эмиттер, соединенный с положительньным полюсом высоковольтного источника питания помещали раствор, содержащий 1% глюкозы и 0.1 мМ натриевой соли флуоресцеина (NaFL) в качестве флуоресцентной метки. В другой эмиттер, соединенный с отрицательным полюсом, помещали 96% этанол (EtOH). In operating mode, all output through holes were closed, except for one. A solution containing 1% glucose and 0.1 mM fluorescein sodium salt (NaFL) as a fluorescent label was placed in the emitter connected to the positive pole of the high-voltage power source. 96% ethanol (EtOH) was placed in another emitter connected to the negative pole.

Для измерения распределения размеров частиц в получаемом наноаэрозоле одно из отверстий с помощью электропроводящей резиновой трубки присоединяли ко входу сканирующего спектрометра наночастиц SNPS, производства компании HCT Co., Ltd, (Icheon-si, Gyeonggi-do, South Korea), оборудованного электронейтрализатором аэрозоля на основе источника мягкого рентгеновского излучения. To measure the particle size distribution in the resulting nanoaerosol, one of the openings was connected using an electrically conductive rubber tube to the input of an SNPS nanoparticle scanning spectrometer manufactured by HCT Co., Ltd, (Icheonsi, Gyeonggi-do, South Korea) equipped with an aerosol based electro-neutralizer source of soft x-ray radiation.

Функция электронейтрализатора в приборе состоит в приведении зарядов наноаэрозольных частиц к равновесному значению, характеризуемому распределением Больцмана-Фукса [7], независимо от того, нейтральные или заряженные частицы поступают на вход нейтрализатора. При включенном нейтрализаторе прибор регистрирует частицы, заряженные положительно, и в соответствии с указанным распределением рассчитывает концентрацию всех частиц в наноаэрозоле. При выключенном нейтрализаторе прибор считает все положительно заряженные частицы в поступающем аэрозоле и интерпретирует их как однозарядные частицы соответствующей подвижности, присутствующие в аэрозоле в процентном отношении, определяемом распределением Больцмана-Фукса. Расчетная концентрация частиц определяется как отношение измеренной концентрации положительно заряженных частиц с подвижностью, соответствующей определенному диаметру, к доле однозарядных частиц такого размера в модели Фукса. В измерениях с выключеным нейтрализатором для получения фактической концентрации положительно заряженных частиц показания прибора дополнительно домножались на долю частиц соответствующего размера согласно модели Фукса.The function of the electron converter in the device is to bring the charges of nanoaerosol particles to an equilibrium value, characterized by the Boltzmann-Fuchs distribution [7], regardless of whether neutral or charged particles are fed to the input of the converter. When the converter is switched on, the device registers positively charged particles and, in accordance with the indicated distribution, calculates the concentration of all particles in the nanoaerosol. With the converter turned off, the device considers all positively charged particles in the incoming aerosol and interprets them as singly charged particles of the corresponding mobility present in the aerosol in a percentage ratio determined by the Boltzmann-Fuchs distribution. The calculated particle concentration is defined as the ratio of the measured concentration of positively charged particles with mobility corresponding to a certain diameter to the fraction of singly charged particles of this size in the Fuchs model. In measurements with the converter turned off, to obtain the actual concentration of positively charged particles, the readings of the device were additionally multiplied by the fraction of particles of the corresponding size according to the Fuchs model.

На фиг. 3 представлено сравнение распределения размеров всех частиц генерированного наноаэрозоля (сплошная линия, измерение при включенном нейтрализаторе), с распределением размеров положительно заряженного наноаэрозоля (штриховая линия), рассчитанным из спектра, снятого при выключенном нейтрализаторе. Пунктирной линией представлен спектр положительно заряженных частиц, ожидаемый из распределения Больцмана – Фукса и рассчитанный для реально измеренного спектра всех частиц аэрозоля. Из сравнения спектров на фиг. 3 следует, что концентрация положительно заряженных наноаэрозольных частиц, снимаемых с выхода вблизи положительно заряженного эмиттера в несколько раз превышает концентрацию, ожидаемую из распределения Больцмана-Фукса.In FIG. Figure 3 presents a comparison of the size distribution of all particles of the generated nanoaerosol (solid line, measurement with the converter turned on), with the size distribution of the positively charged nanoaerosol (dashed line) calculated from the spectrum taken with the converter turned off. The dashed line represents the spectrum of positively charged particles, expected from the Boltzmann-Fuchs distribution and calculated for the actually measured spectrum of all aerosol particles. From a comparison of the spectra in FIG. 3 it follows that the concentration of positively charged nanoaerosol particles removed from the output near the positively charged emitter is several times higher than the concentration expected from the Boltzmann-Fuchs distribution.

Более того, изменяется относительное распределение размеров частиц аэрозоля: в спектре положительно заряженных частиц практически отсутствуют однозарядные частицы с размером больше 100 нм, что можно интерпретировать как следствие наличия нескольких зарядов на больших частицах. Moreover, the relative size distribution of aerosol particles changes: in the spectrum of positively charged particles there are practically no singly charged particles with a size greater than 100 nm, which can be interpreted as a consequence of the presence of several charges on large particles.

Отношение концентрации положительно заряженных частиц к общей концентрации, рассчитанное из спектров, представлено на фиг. 4. Доля заряженных частиц рассчитывалась как отношение суммарной концентрации положительно заряженных частиц в диапазоне размеров 7 - 300 нм к общему числу частиц аэрозоля в этом же диапазоне размеров. Измерения производились для каждого выходного отверстия поочередно с помощью сканирующего спектрометра наночастиц с выключенным и включенным нейтрализатором. Как видно, при заборе наноаэрозоля из отверстий в правой части камеры вблизи положительно заряженного капилляра практически все наноаэрозольные частицы несут положительный заряд. При заборе из отверстий вблизи отрицательного капилляра процент положительно заряженных частиц значительно снижается. The ratio of the concentration of positively charged particles to the total concentration calculated from the spectra is shown in FIG. 4. The fraction of charged particles was calculated as the ratio of the total concentration of positively charged particles in the size range 7 - 300 nm to the total number of aerosol particles in the same size range. The measurements were made for each outlet in turn using a scanning spectrometer of nanoparticles with the converter turned off and on. As can be seen, when taking a nanoaerosol from the holes in the right side of the chamber near a positively charged capillary, almost all nanoaerosol particles carry a positive charge. When sampling from holes near the negative capillary, the percentage of positively charged particles decreases significantly.

Демонстрация наличия зарядов на наноаэрозольных частицах по осаждению в конденсаторе.Demonstration of the presence of charges on nanoaerosol particles by deposition in a capacitor.

Другое независимое подтверждение наличия зарядов на подавляющем большинстве наноаэрозольных частиц и существенного изменения преимущественного знака заряда в зависимости от места забора наноаэрозоля было получено в опытах по осаждению частиц в электрическом поле. Наноаэрозоль генерировали с использованием генератора, конструкция которого представлена на фиг.1. Были исследованы два возможных зарядовых состояния получаемого аэрозоля: а) положительный и отрицательный капилляры расположены согласно фиг. 1, при этом положение выходного отверстия примерно соответствует позиции 72 на фиг.2, б) положительный и отрицательный капилляры менялись местами, положение выходного отверстия примерно соответствовало позиции 76 на фиг.2. Как показано схематически на фиг. 5, наноаэрозоль из генератора пропускали между пластинами конденсатора, а затем оставшиеся наноаэрозольные частицы собирали на фильтре.Another independent confirmation of the presence of charges on the vast majority of nanoaerosol particles and a significant change in the predominant sign of the charge depending on the location of the nanoaerosol intake was obtained in experiments on the deposition of particles in an electric field. Nanoaerosol was generated using a generator, the design of which is presented in figure 1. Two possible charge states of the resulting aerosol were investigated: a) the positive and negative capillaries are located according to FIG. 1, while the position of the outlet corresponds approximately to position 72 in FIG. 2, b) the positive and negative capillaries are interchanged, the position of the outlet corresponds approximately to position 76 in FIG. 2. As shown schematically in FIG. 5, the nanoaerosol from the generator was passed between the plates of the condenser, and then the remaining nanoaerosol particles were collected on the filter.

В реальном опыте конденсатор представлял собой пластины 50×200 мм из полимерной пленки, покрытой слоем алюминия. Зазор между пластинами составлял 5 мм. В качестве фильтра использовали водорастворимые фильтры, изготовленные из поливинипирролидона методом электропрядения [11]. Наноаэрозоль, получаемый распылением 1% раствора глюкозы в воде с добавкой 0,1 мМ натриевой соли флуоресцеина (NaFL) в качестве флуоресцентной метки (маркера), пропускали в течение 20-30 минут через конденсатор и фильтр со скоростью 2 л/мин, подавая на пластины конденсатора электрическое напряжение 9 кВ. По окончании опыта на зеркальной поверхности каждой из пластин был виден осадок, особенно плотный вблизи входного отверстия. Осадок смывали с каждой пластины раствором карбонатного буфера. Фильтр также растворяли в буферном растворе. Интенсивность флуоресценции маркера (флуоресцеина) измерялась с помощью флуориметра Nanodrop 3300 (Thermo Scientific). In a real experiment, the capacitor was a 50 × 200 mm plate made of a polymer film coated with a layer of aluminum. The gap between the plates was 5 mm . Water-soluble filters made of polyvinylpyrrolidone by the electrospinning method were used as a filter [11]. The nanoaerosol obtained by spraying a 1% glucose solution in water with the addition of 0.1 mM fluorescein sodium salt (NaFL) as a fluorescent label (marker) was passed through a condenser and filter for 20-30 minutes at a rate of 2 l / min, feeding capacitor plate voltage 9 kV. At the end of the experiment, a deposit was visible on the mirror surface of each of the plates, especially dense near the inlet. The precipitate was washed from each plate with a solution of carbonate buffer. The filter was also dissolved in a buffer solution. The fluorescence intensity of the marker (fluorescein) was measured using a Nanodrop 3300 fluorimeter (Thermo Scientific).

Результаты измерений продемонстрированы в таблице 1. Как видно из таблицы, при отборе наноаэрозоля вблизи отрицательного эмиттера (выход № 72) основная масса наноаэрозольных частиц заряжена отрицательно, независимо от того был ли добавлен флуоресцентный маркер в эмиттер с положительным потенциалом (первая строка таблицы), или в эмиттер с отрицательным потенциалом (вторая строка). При отборе наноаэрозоля вблизи положительного потенциала (выход № 76) масса положительно заряженных наноаэрозольных частиц составляла 92% от всей массы и только 3% массы принадлежали отрицательно заряженным частицам. При распылении маркера из эмиттера с положительным потенциалом (первый и третий ряды в таблице) масса нейтральных частиц составляла 5-8% от всей массы наноаэрозоля. Результаты этих измерений хорошо согласуются с результатами спектральных измерений, представленными в предыдущем разделе, и позволяют заключить, что в зависимости от локализации забора наноаэрозоля его заряд может вариировать как по знаку, так и по величине заряда на наночастицах (например, путем неполной нейтрализации).The measurement results are shown in Table 1. As can be seen from the table, when selecting a nanoaerosol near a negative emitter (output No. 72), the bulk of the nanoaerosol particles were negatively charged, regardless of whether a fluorescent marker was added to the emitter with a positive potential (first row of the table), or to the emitter with negative potential (second line). When selecting a nanoaerosol near a positive potential (yield No. 76), the mass of positively charged nanoaerosol particles was 92% of the total mass and only 3% of the mass belonged to negatively charged particles. When spraying a marker from an emitter with a positive potential (first and third rows in the table), the mass of neutral particles amounted to 5-8% of the total mass of nanoaerosol. The results of these measurements are in good agreement with the results of spectral measurements presented in the previous section and allow us to conclude that, depending on the localization of the nanoaerosol intake, its charge can vary both in sign and magnitude of the charge on the nanoparticles (for example, by incomplete neutralization).

Таблица 1. Массовые доли отрицательно заряженной, положительно заряженной и нейтральной фракций наноаэрозоля глюкозы с добавкой натриевой соли флуоресцеина, собранные на положительной и отрицательной пластинах конденсатора, а также на фильтре, соотвтетственно. Скорость потока наноаэрозоля через конденсатор и фильтр составляла 2 Л/мин. Table 1. Mass fractions of negatively charged, positively charged, and neutral fractions of glucose nanoaerosol with the addition of fluorescein sodium salt, collected on the positive and negative plates of the capacitor, as well as on the filter, respectively. The flow rate of nanoaerosol through the condenser and filter was 2 L / min.

Выход*
Exit*
Массовая доля нейтральных наноаэрозольных частиц на фильтре**, %Mass fraction of neutral nanoaerosol particles on the filter **,% Массовая доля отрицательно заряженных частиц от всей массы частиц***, %Mass fraction of negatively charged particles of the total mass of particles ***,% Масса положительно заряженных наноаэрозольных частиц от всей массы частиц ***, %The mass of positively charged nanoaerosol particles of the total particle mass ***,% Условия распыления**** и сбора**** Spraying and collection conditions
72
72
8
8
71
71
21
21 0.1 мM NaFL добавлен в 1% раствор глюкозы в воде, распыляемой из эмиттера с положительным потенциалом
/96% EtOH 0.1 mM NaFL added to a 1% solution of glucose in water sprayed from a positive potential emitter
/ 96% EtOH
72
72
21
21
61
61
18
eighteen 0.1 мM NaFL добавлен в 96% EtOH и распыляется из эмиттера с отрицательным потенциалом
/1% раствор глюкозы в воде0.1 mM NaFL added to 96% EtOH and sprayed from a negative potential emitter
/ 1% glucose solution in water
76
76
5
5
3
3
92
92 0.1 мM NaFL добавлен в 1% раствор глюкозы в воде, распыляемой из эмиттера с положительным потенциалом
/96% EtOH 0.1 mM NaFL added to a 1% solution of glucose in water sprayed from a positive potential emitter
/ 96% EtOH

Примечания к Таблице 1:Notes to Table 1:

^*Выход наноаэрозольных частиц № 72 расположен вблизи эмиттера с отрицательным потенциалом, выход № 76 – вблизи эмиттера с положительным потенциалом, как показано на фиг. 2. ^* The output of nanoaerosol particles No. 72 is located near the emitter with a negative potential, the output No. 76 is near the emitter with a positive potential, as shown in FIG. 2.

^**Фильт, выполненный из нановолокон поливинилпирролидона, был растворен после сбора наноаэрозоля в 0,11 мЛ 50 mM карбонатного буфера, pH=9.2 для измерения флуоресценции. ^{** The} filter made of polyvinylpyrrolidone nanofibers was dissolved after collecting the nanoaerosol in 0.11 mL 50 mM carbonate buffer, pH = 9.2 to measure fluorescence.

***Интенсивность флуоресценции маркера в смыве с пластины конденсатора при положительном потенциале. Смыв двумя порциями по 0,11 мл карбонатного буфера (см. предыдущее примечание). *** Marker fluorescence intensity in the washout from the capacitor plate at a positive potential. Rinse with two portions of 0.11 ml of carbonate buffer (see previous note).

***Интенсивность флуоресценции маркера в смыве с пластины конденсатора при отрицательном потенциале. Смыв двумя порциями по 0,11 мл карбонатного буфера (см предыдущее примечание). *** Marker fluorescence intensity in the washout from the capacitor plate at a negative potential. Rinse with two portions of 0.11 ml of carbonate buffer (see previous note).

****Электрические параметры при электрораспылении: ток через эмиттер с положительным потенциалом - 90 нА, через эмиттер с отрицательным потенциалом – 40 нА. Скорость потока воздуха через распылительную камеру генератора – 2 л/мин.**** Electrical parameters during electrospray: current through the emitter with positive potential - 90 nA, through the emitter with negative potential - 40 nA. The air flow rate through the spray chamber of the generator is 2 l / min.

Приведенная демонстрация описывает одну возможную реализацию конструкции генератора с контролем заряда наноаэрозоля и дает общее представление о принципе осуществления контроля заряда частиц наноаэрозоля. Он может быть использован при конструировании, изготовлении и применении устройств в соответствии с предлагаемым настоящим изобретением. Ряд возможных конструктивных реализаций представлен в примерах, приведенных ниже.The above demonstration describes one possible implementation of the design of the generator with the control of the charge of the nanoaerosol and gives a general idea of the principle of controlling the charge of the particles of the nanoaerosol. It can be used in the design, manufacture and use of devices in accordance with the proposed invention. A number of possible design implementations are presented in the examples below.

В примере, схематически иллюстрированном на фиг. 6, средство для отбора наноаэрозоля выполнено в виде кольцевого заборника (9), расположенного внутри распылительной камеры и перемещаемого с помощью подвижного патрубка (8) вдоль ее продольной оси. Забор частиц наноаэрозоля осуществляется через систему отверствий (10), равномерно расположенных по длине окружности кольцевого заборника, который представляет собой кольцевую трубку.In the example schematically illustrated in FIG. 6, the means for the selection of nanoaerosol is made in the form of an annular intake (9) located inside the spray chamber and moved by means of a movable pipe (8) along its longitudinal axis. The nanoaerosol particles are collected through a system of holes (10), evenly spaced along the circumference of the annular intake, which is an annular tube.

Такая конструкция генератора в соответствии с данным изобретением обеспечивает плавную регулировку заряда на выходе и точную настройку зарядового состояния.This design of the generator in accordance with this invention provides a smooth adjustment of the charge at the output and fine tuning of the charge state.

Равномерный отсос наноаэрозоля по кольцевому заборнику (9) не нарушает симметрии потоков воздуха в камере, что является преимуществом такого способа забора наноаэрозоля. Сам кольцевой заборник (9) прикреплен к подвижному патрубку (8), который является трубчатой штангой, плотно входящей в торец распылительной камеры генератора (2). С помощью указанной штанги (подвижного патрубка) кольцевой сборник может быть установлен в любом выбранном положении вдоль оси внутри камеры.The uniform suction of the nanoaerosol along the annular intake (9) does not violate the symmetry of the air flows in the chamber, which is an advantage of this method of sampling the nanoaerosol. The annular intake (9) itself is attached to the movable pipe (8), which is a tubular rod that fits tightly into the end of the spray chamber of the generator (2). Using the specified rod (movable pipe), the annular collector can be installed in any selected position along the axis inside the chamber.

Еще одна возможная конструкция, обеспечивающая плавную регулировку выхода и отсутствие нарушения симметрии потоков воздуха, представлена на фиг. 7. В ней распылительная камера выполнена в виде двух коаксиально расположенных труб: корпуса (1) и внутренней трубы (11) , перемещаемых друг относительно друга. Заряд наноаэрозоля регулируется изменением степени выдвижения труб относительно друг друга, так что положение конца внутренней трубы (11) оказывается вблизи одного из эмиттеров (у левого эмиттера на фиг. 7) Выход наноаэрозоля может быть выполнен в виде по меньшей мере одного патрубка (78), соединенного с отверстием на поверхности внешней трубы (1) или торца (2). Герметичность соединения труб корпуса и внутренней трубы может быть обеспечено сильфонным соединением (12), сальником и любым другим известным способом.Another possible design, providing smooth adjustment of the output and the absence of violation of the symmetry of air flows, is presented in FIG. 7. In it, the spray chamber is made in the form of two coaxially arranged pipes: the housing (1) and the inner pipe (11), moved relative to each other. The charge of the nanoaerosol is regulated by changing the degree of extension of the pipes relative to each other, so that the position of the end of the inner pipe (11) is near one of the emitters (at the left emitter in Fig. 7) The nanoaerosol outlet can be made in the form of at least one pipe (78), connected to the hole on the surface of the outer pipe (1) or end (2). The tightness of the connection of the pipes of the housing and the inner pipe can be ensured by a bellows connection (12), an oil seal and in any other known manner.

Изменение длины камеры и расстояния между концами распылительных капилляров может также быть использовано для изменения условий формирования наноаэрозольных частиц, в частности, для регулировки степени их высыхания перед нейтрализацией. Changing the length of the chamber and the distance between the ends of the spray capillaries can also be used to change the conditions for the formation of nanoaerosol particles, in particular, to adjust the degree of their drying before neutralization.

Приведенное описание примерных вариантов осуществления дает общее представление о принципах конструирования, функционирования, изготовления и применения устройства, предлагаемого настоящим изобретением. По меньшей мере, один пример из данных вариантов осуществления проиллюстрирован прилагаемыми чертежами. Специалистам в данной области техники очевидно, что конкретные устройства, описанные в настоящем документе и проиллюстрированные на прилагаемых чертежах, представляют собой неограничивающие примерные варианты осуществления, и что объем настоящего изобретения определяется исключительно формулой изобретения. Признаки, проиллюстрированные или описанные в связи с одним примерным вариантом осуществления, можно объединять с признаками других вариантов осуществления. Предполагается, что такие модификации и изменения находятся в пределах объема настоящего изобретения.The above description of exemplary embodiments provides an overview of the principles of design, operation, manufacture and use of the device of the present invention. At least one example of these embodiments is illustrated by the accompanying drawings. Those skilled in the art will appreciate that the specific devices described herein and illustrated in the accompanying drawings are non-limiting exemplary embodiments, and that the scope of the present invention is defined solely by the claims. The features illustrated or described in connection with one exemplary embodiment may be combined with features of other embodiments. Such modifications and changes are intended to be within the scope of the present invention.

ЛитератураLiterature

1. Bailey, C., Morozov, V., Vsevolodov, N.N. Electrospray Neutralization Process and Apparatus for Generation of Nano-Aerosol and Nano-Structured Materials. US 7,776,405 B2, August 17, 2010.1. Bailey, C., Morozov, V., Vsevolodov, N.N. Electrospray Neutralization Process and Apparatus for Generation of Nano-Aerosol and Nano-Structured Materials. US 7,776,405 B2, August 17, 2010.

2. Morozov, V.N. (2011) Generation of Biologically Active Nano-Aerosol by an Electrospray-Neutralization Method. J. Aerosol Sci. 42, 341-354.2. Morozov, V.N. (2011) Generation of Biologically Active Nano-Aerosol by an Electrospray-Neutralization Method. J. Aerosol Sci. 42, 341-354.

3. Morozov V.N., Kanev I.L., Mikheev A.Y., Shlyapnikova E.A., Shlyapnikov Y.M., Nikitin M.P., Nikitin P.I., Nwabueze A.O., van Hoek M.L. (2014) Generation and delivery of nanoaerosols from biological and biologically active substances. J. Aerosol Sci. 69, 48-61.3. Morozov V.N., Kanev I.L., Mikheev A.Y., Shlyapnikova E.A., Shlyapnikov Y.M., Nikitin M.P., Nikitin P.I., Nwabueze A.O., van Hoek M.L. (2014) Generation and delivery of nanoaerosols from biological and biologically active substances. J. Aerosol Sci. 69, 48-61.

4. http://www.tsi.com/electrospray-aerosol-generator-3480/оаэрозоль 4.http: //www.tsi.com/electrospray-aerosol-generator-3480/oaerosol

5. Kallinger P., Szymansk W.W. (2015) Experimental determination of the steady-state charging probabilities and particle size conservation in non- radioactive and radioactive bipolar aerosol chargers in the size range of 5–40 nm. J Nanopart Res 17:171 pp 1-12.5. Kallinger P., Szymansk W.W. (2015) Experimental determination of the steady-state charging probabilities and particle size conservation in non-radioactive and radioactive bipolar aerosol chargers in the size range of 5–40 nm. J Nanopart Res 17: 171 pp 1-12.

6. Wiedensohler A. (1988) An approximation of the bipolar charge distribution for particles in the submicron size range. J Aerosol Sci 19:387–3896. Wiedensohler A. (1988) An approximation of the bipolar charge distribution for particles in the submicron size range. J Aerosol Sci 19: 387–389

7. Morozov V.N., Kanev I.L. (2015) Dry Lung as a Physical Model in Studies of Aerosol Deposition. Lung 193:799–804.7. Morozov V.N., Kanev I.L. (2015) Dry Lung as a Physical Model in Studies of Aerosol Deposition. Lung 193: 799–804.

8. Mitchell J.P., Nagel M.W. Electrostatics and Inhaled Medications: Influence on Delivery Via Pressurized Metered-Dose Inhalers and Add-On Devices. Resp. Care ( 2007) 52: 3 283-300.8. Mitchell J.P., Nagel M.W. Electrostatics and Inhaled Medications: Influence on Delivery Via Pressurized Metered-Dose Inhalers and Add-On Devices. Resp. Care (2007) 52: 3 283-300.

9. Kaialy W. A review of factors affecting electrostatic charging of pharmaceuticals and adhesive mixtures for inhalation. International Journal of Pharmaceutics 503 (2016) 262–276.9. Kaialy W. A review of factors affecting electrostatic charging of pharmaceuticals and adhesive mixtures for inhalation. International Journal of Pharmaceutics 503 (2016) 262–276.

10. Hogan, Jr., C. J. Biswas, P. Chen D.(2009) Charged droplet dynamics in the submicrometer size range J. Phys. Chem. B, 113, 970–976.10. Hogan, Jr., C. J. Biswas, P. Chen D. (2009) Charged droplet dynamics in the submicrometer size range J. Phys. Chem. B, 113, 970–976.

11. Mikheev A.Y., Kanev I.L., Morozova T.Ya. Morozov, V.N. (2013) Water-Soluble Filters from Ultra-Thin Polyvinylpirrolidone Nanofibers. J. Membr. Sci., 448, 151– 159.11. Mikheev A.Y., Kanev I.L., Morozova T.Ya. Morozov, V.N. (2013) Water-Soluble Filters from Ultra-Thin Polyvinylpirrolidone Nanofibers. J. Membr. Sci., 448, 151-159.

Claims

1. A biologically active nanoaerosol generator with a controlled charge state of nanoaerosol particles, including

a spray chamber having

- a housing with a side surface and end walls,

at least two openings located opposite each other in the end walls of the housing through which emitters are introduced to introduce oppositely charged electrospray products of liquids, of which at least one is a solution of a non-volatile substance, a colloidal solution, or a suspension,

- at least one air inlet;

means for selecting a nanoaerosol from different parts of the spray chamber near the positive or negative emitters for withdrawing a predominantly positive and negatively charged nanoaerosol, respectively.

2. The generator according to claim 1, characterized in that at least two through holes for the exit of the nanoaerosol are made on the side surface of the spray chamber body.

3. The generator according to claim 2, characterized in that the means for selecting a nanoaerosol is made in the form of at least one nozzle, which is located on the outer side surface of the housing and which is connected to a through hole through a shut-off apparatus for switching the flow of nanoaerosol.

4. The generator according to claim 1, characterized in that the means for the selection of nanoaerosol is made in the form of an annular intake located inside the spray chamber and moved along its longitudinal axis.

5. The generator according to claim 4, characterized in that the particles are taken through a set of holes located uniformly along the circumference of the annular intake.

6. The generator according to claim 1, characterized in that the spray chamber is made in the form of two coaxially arranged pipes moving relative to each other.

7. The generator according to claim 6, characterized in that the means for selecting a nanoaerosol is made in the form of a gap between the cylindrical walls of the pipes.

8. The generator according to claim 1, characterized in that the electrodes connected to voltage sources are located inside the emitters.

9. The generator according to claim 1, characterized in that it contains dielectric flanges located inside the spray chamber near its end walls or on the end walls, while the emitters are placed in holders mounted on these flanges.