一种用于产生细小的浓缩气溶胶的方法和设备

摘要

本发明涉及下述方法和设备，所述方法和设备用于通过使用刚性多孔材料来从液体产生细小和浓缩的气溶胶以用于多种应用，气溶胶的存储和便捷冲流（即，用于吸入）、液体载体装置的快速替换和输出喷射剂量的精确性。

说明书

技术领域

本发明涉及下述方法和设备，所述方法和设备能够通过使用刚性 多孔材料来从液体产生超细小和浓缩的气溶胶以用于多种应用，能够 实现气溶胶的存储和便捷冲流（即，用于吸入）、液体载体装置的快 速替换和输出喷射剂量的精确性。

发明背景

喷雾器技术的效率和功效取决于其产生气溶胶液滴的能力，所述 气溶胶的特征在于所需参数（即，尺寸、浓度等），因为这些参数对 于雾化材料的性能（即，疗效）具有直接影响。其他需要在于消除操 作期间的产品损耗和允许使用的便利性。

从现有的专业文献得知：有效的肺治愈疗法需要一定剂量的由粒 度为0.5至2微米的粒子构成的药物。

现有技术

美国专利

现有喷雾器：

气动式喷雾器具有500微米和更大的孔口以及分离（提取）大液 滴的其他装置，因此获得的气溶胶具有通常小于10^7/cm^3的低浓度 （浓度=液滴数量/体积）。这种低浓度会增加治疗时间，以达到所需 剂量的用途。另外，难以控制通过现有喷雾器获得的剂量，即使最先 进的喷雾器中的一些配备气溶胶供应和呼吸节律之间的同步系统，但 仍存在气溶胶损耗并且几乎不可能保持剂量精确性。

在现有喷雾器中，显著量的雾化液体损耗在制备气溶胶的过程 中，原因在于从来都不能喷射成气溶胶的“死”体积。

现有喷雾器的另一个缺点在于强制性的使用定位（如，竖直的） 以允许适当的装置操作并且控制剂量。

有待考虑的另一个因素为在使用现有喷雾器时环境与气溶胶 （即，药物）的接触。当患者使用掩模、遮蔽物或任何其他种类的分 散器时，一直存在可危及环境的药物泄漏的风险。

迄今为止，现有的超声型喷雾器不允许喷射全部种类的液体，因 为在其处理期间药物吸收超声能量和热量，这会损害药物并可使其变 质。这种喷雾器需要高速率地提供外部空气以用于液体冷却和冲流， 从而产生相对低浓度的气溶胶（尽管高于气动式喷雾器），但在最佳 条件下不超过10^8/cm^3，因此，所需处理时间仍为较长的。

所提出的技术解析了上文所述的问题并且克服了上文所遇到的 缺点，同时提供了额外的优点。

发明概要

所提出的技术旨在通过使用刚性多孔材料(1)（图1）来产生超细 小气溶胶。

由于多孔材料的特定参数而实现超细小的气溶胶（0.3至1.1微 米液滴尺寸的气溶胶），同时多孔材料充当气动式多喷嘴雾化系统。 多孔介质自身实际上为一体式系统，所述一体式系统由下述元件组 成：

·用于喷射的液体(3)（位于多孔介质的表面上和/或部分地吸附 于其中）。

·充当喷嘴的大量小孔(2)（为亚微米尺寸）。

·圈存于不含液体的那些小孔中的气体(4)。

通过将压降瞬间引至多孔介质的厚度（例如：当介质为“硬币” 形时，在“硬币”的两个平坦侧面之间产生压差）来执行气溶胶喷射。 例如，当多孔介质（其包括上述液体和气体）处于大气压中时，将明 显的压降引至介质的一个侧面（如，比大气压低600至900毫巴，这 取决于多孔介质特性）（图2b）。在此阶段，由于压差（介质的两 个侧面之间）而使得介质充当气动式多喷嘴，由此发生雾化。实现气 动式多喷嘴雾化的原因为圈存于多孔介质的内部体积中的空气(4) （图1）自身沿真空方向释放，由此使得小孔(2)（图1）充当喷嘴并 从介质向外喷射液体(3)（图1）。然后在较低压力的侧面（雾化侧面 (102a)（图2a））上获得气溶胶，且无需外部（雾化）气体源。

上文所述的减压产生于腔室中，而多孔介质为腔室的一部分。

根据上述技术，可能获得高浓度（10^9-10^11/cm^3）和更高浓 度的细小气溶胶。

其中产生减压（真空）的相同腔室也用于存储气溶胶（据此称为 “真空存储器”），直至气溶胶需要使用时（即，吸入），而腔室中的 气溶胶的稳定性取决于其浓度。

为了从真空存储器中取出气溶胶(103)（图2c），需要改变真空 存储器中的压力。例如，对于吸入器而言，必须以如下方式产生大气 压，所述方式将允许完整且无损耗地、定量且可重复地、无需与呼吸 道任何同步地吸入所存储气溶胶。

真空存储器元件也可用作干燥腔室，这取决于存储器腔室的体积 与液滴数量之间的关系以及真空存储器中的环境的全部参数（如，温 度、压力等）。在这种情况下，可通过喷雾器获得干燥的气溶胶（如， 为了干粒子吸入，这种喷雾器为无需加压气体而起作用的新型干粒子 吸入器）。

当吸入空气充当干燥剂时，可通过吸入动作自身来产生额外的干 燥过程。

所述喷雾器具有下述优点：

·该喷雾器可在任何环境下和任何位置进行工作：竖直、水平并 且甚至在外部空间中。

·可能为自持的。

多孔元件也可用作液体（即，药物）在转换成气溶胶之前（可称 为“丸剂”）的存储容器，通过如下方式使所述“丸剂”转换成气溶胶： 当所述多孔元件利用确定量的液体进行浸泡时或者作为另外一种选 择当所述多孔元件通常为干燥的但覆盖有与液体容器组合在一起的 缓冲（干燥）层（不可传输液体）（与多孔介质共同形成“三明治” 状装置）时，所述液体容器具有在雾化作用之前执行润湿介质的机构 （如，通过移除缓冲层）（在将“丸剂”插入到喷雾器内之前或者通过 喷雾器的内部机构之后）。

当被使用者随身携带时（即，在雾化过程之前），“丸剂”为气密 且无菌地密封和包装的。

“丸剂”被设计为与特定的喷雾剂装置结合使用。可产生匹配或非 匹配的组合以允许或否决某些使用组合。

当“丸剂”充当用于承载液体（准备在进料到喷雾器装置内（即， 用于吸入目的）的任何时候转换成气溶胶）的一般平台时，充当液体 容器的“丸剂”可包含任何所需的液体制剂（如，药物、食品补充剂、 天然源等等）。

“丸剂”可为一次性的。其被设计为易于替换和释放。

附图描述

图1描述了(1)-多孔材料；(2)-喷嘴（小孔）；(3)-用于喷射的液 体，(4)-气体。

图2a；2b；2c和3描述了不同阶段的喷雾器：(2a)-喷雾器处于 产生气溶胶之前的空闲位置；(2b)-喷雾器处于减压制备和气溶胶制备 中；(2c)-吸入动作期间的喷雾器。

具体实施方式

·包括真空存储器(101a)的外部结构(101)。根据每种应用所需的 气溶胶的体积来确定真空存储器的尺寸。例如：为了产生用于 局部递送至肺或通过肺进行全身递送的30mg医用气溶胶，需 要30cc的体积。

·真空存储器具有通道(101b)，从多孔材料(102)接收的气溶胶通 过所述通道(101b)进入真空存储器(101a)。

·通过旋转盖在外部封闭用于气溶胶吸入的出口孔(103)。

·可通过外部的真空泵（用于静止用途）或通过喷雾器自身的内 部装置（例如，借助由弹簧(105)移动的圆柱活塞(104)）来产 生减压效果。

·在所述装置的上侧面上存在插入多孔介质(102)的位置，所述 多孔介质(102)可为圆柱体、圆盘、杯等形状，所述多孔介质(102) 如果通过盖(106)固定或密封至所述装置则被设计用于快速的 打开/封闭并且具有连接至环境或真空存储器(101a)的管道 (106b)。

多孔介质相对于所述装置的位置可为位于其上侧（如附图所示）， 但也可为位于所述装置的对侧（底侧）或任一侧。

根据每种所需应用的所需气溶胶特性来确定多孔材料(102)的材 料、结构和尺寸。例如：分散面积决定所获得气溶胶的量。

图2a示出了准备用于产生气凝胶的喷雾器：

·弹簧(105)被压缩；

·利用夹具(108)将活塞(104)捕获在上部位置；

·多孔介质(102)插入到适当位置并且通过盖(106)进行固定；

·通过旋转盖(103)封闭用于气溶胶的出口孔。

图2b示出了喷射喷雾器：

·活塞(104)处于较低位置；

·真空存储器(101a)被气溶胶填充。

图2c示出了准备用于气溶胶使用的喷雾器：旋转盖(103)连接至 环境。

图3示出了具有管(109)的喷雾器，所述管(109)将喷射阶段中的 空气从真空存储器(101a)提供至管道(106b)以通过增加分散的空气来 增加气溶胶容量。引入额外的分散空气使得压差增加。