Brevet FR3107197A1 — publié le 20210820

Nébuliseur à disque rotatif pour inhalation d’aérosols. La présente invention concerne un nébuliseur miniature possédant certains perfectionnements le rendant apte à diffuser dans la bouche ou dans le nez une quantité définie d’aérosols produits par un objet tournant à grande vitesse placé dans une carrosserie munie d’une fente. Ce dispositif est particulièrement adapté pour diffuser des médicaments devant être pris sous forme d’aérosols. Nébuliseur à disque rotatif pour inhalation Lorsqu’on veut obtenir un aérosol on utilise le plus souvent un nébuliseur à buse. Dans ce type d’appareil, un liquide est mis sous pression par un gaz dans un boitier muni d’un orifice. Lorsqu’on ouvre cet orifice, le liquide se disperse à travers celui-ci et forme un aérosol dont les propriétés dépendent de plusieurs facteurs tels que la pression dans le boitier, la nature du gaz mettant le liquide sous pression, les dimensions et la forme de l’orifice. Ces appareils présentent un certain nombre d’inconvénients, en particulier il y a un important risque de bouchage au niveau de la buse et il est très difficile de contrôler le diamètre des gouttes qui présentent par ailleurs une forte dispersion granulométrique. La présente invention a pour objectif de proposer un nouveau nébuliseur destiné à l’inhalation par la bouche ou le nez d’aérosols. Ce nébuliseur est basé sur la technologie des objets rotatifs auquel il apporte un certain nombre de perfectionnements. Un nébuliseur à objet rotatif est principalement constitué d’un objet (disque, bol, …) mis en rotation par un moteur à grande vitesse et alimenté en liquide en son centre ou près de son centre. Selon les cas , l’alimentation peut être faite par gravité ou par une pompe. Il est connu que lorsqu’on envoie du liquide au centre d’un objet en rotation ou près de son centre, le liquide s’étale sur l’objet et, dans certaines configurations de vitesse de rotation et de débit, se disperse près du bord de l’objet en filaments qui eux même se résolvent en gouttelettes. Lorsque les gouttelettes formées sont petites, par exemple de diamètres inférieurs à 100 micromètres, elles sont peu influencées par la gravité, mais sont sensibles au vent et en son absence se propagent pratiquement dans le plan de rotation de l’objet. Il est connu que la granulométrie des aérosols est un facteur très important lorsqu’on veut inhaler des médicaments, car selon la taille de la goutte celle-ci va s’arrêter dans le nez ou la bouche, dans la gorge ou pénétrer dans les poumons en pouvant en ressortir ou non. Il est connu que la taille des gouttelettes générées par un nébuliseur à objet rotatif peut aller de quelques micromètres à quelques centaines de micromètres en adaptant le débit, la vitesse de rotation de l’objet, la dimension de l’objet et que la dispersion granulométrique peut être très faible lorsque certaines conditions liées à la mécanique des fluides sont remplies ou en imprimant des vibrations par exemple. Il est connu que les gouttelettes générées par le nébuliseur à objet rotatif ont une vitesse initiale proche de la vitesse de rotation de l’objet et que, continuellement freinées par la résistance de l’air, elles s’arrêtent à une distance de l’objet appelée distance d’arrêt que l’on sait calculer à partir des lois de l’aérodynamique, Toutes ces propriétés confèrent au nébuliseur à disque rotatif un avantage certain pour l’application recherchée sous condition qu’il soit facile d’inhaler l’aérosol généré par le nébuliseur. Les perfectionnements apportés ont pour objet d’une part de faire en sorte que l’aérosol généré par le nébuliseur puisse être facilement inhalé et ceci pratiquement sans pertes et d’autre part que la quantité d’aérosol inhalée puisse être connue et maîtrisée, condition essentielle pour éviter le surdosage dans la prise de médicaments par inhalation. Ces perfectionnements sont obtenus en carénant l‘objet de façon à ce que le liquide ne puisse s’échapper qu’à travers un orifice ou une fente créée dans le carénage et en contrôlant la quantité de liquide pouvant être inhalée. Les perfectionnements apportés permettent également une simplification de l’appareil en faisant en sorte que le dispositif de pompage destiné à alimenter en liquide l’objet tournant utilise le moteur de l’objet rotatif. représente un mode de réalisation du système selon l’invention , le nébuliseur se présente de l’extérieur sous la forme d’un boitier pouvant être cylindrique, muni sur sa face latérale d’une fente (1) par laquelle les gouttelettes diffusées par l’objet rotatif peuvent s’échapper. Ce boitier peut être également muni d’une prise d’air (2) et possède un dispositif, par exemple un bouton poussoir (3), permettant de commander et contrôler le fonctionnement du nébuliseur. Ce boitier est muni d’un dispositif permettant de fermer la fente et la prise d’air si elle existe, de telle manière qu’il soit étanche lorsque l’appareil n’est pas utilisé. Ce dispositif peut être par exemple une bague (4) munie d’orifices et de joints coulissant autour du boitier sur laquelle on peut fixer soit une embouchure (5) destinée à permettre une inhalation par la bouche, soit une tubulure destinée à permettre une inhalation par le nez. montre que ce boitier comprend deux compartiments distincts. Le compartiment (6) renferme les éléments électroniques et électriques du nébuliseur: la source électrique, qui peut être une pile ou une batterie rechargeable, les actuateurs, une carte électronique permettant d’assurer toutes les fonctions de contrôle du nébuliseur et de commander les actuateurs. Les fonctions de commande sont assurées par l’opérateur en appuyant sur un bouton poussoir (3). Elles seront définies plus loin. Le compartiment (7) comprend l’objet rotatif (8), le réservoir (9) de liquide et le dispositif permettant d’alimenter le disque en liquide, par exemple un tuyau (10) issu d’une pompe péristaltique (11). Ce compartiment comporte la fente (1) située dans le plan de rotation de l’objet. Ce compartiment peut aussi disposer d’une prise d’air (2). Le réservoir (9) de liquide peut être intégré au compartiment (7). Il est alors alimenté en liquide par un orifice muni d’un bouchon (12) placé dans la partie supérieure du compartiment (6) et un tube (13) traversant ce compartiment. Le réservoir (9) de liquide peut aussi être vendu séparément et venir se placer par vissage par exemple sur la partie inférieure du compartiment (7). Le nébuliseur comprend nécessairement un dispositif permettant d’alimenter le disque en liquide. Pour fixer les idées, les débits demandés sont très faibles, de l’ordre de quelques centilitres par heure. Avec ces débits là des gouttes supra-micrométriques sont facilement obtenues avec des disques ayant des diamètres de l’ordre du cm. Ces débits peuvent être facilement obtenus avec des mini pompes du commerce, de type pompes à membrane, à engrenage ou encore péristaltique. Dans cette hypothèse le nébuliseur nécessite deux moteurs, un pour entrainer le disque, un autre pour entrainer la pompe. Un perfectionnement peut être obtenu en n’utilisant qu’un moteur pour la rotation du disque et l’entrainement de la pompe. Plusieurs possibilités sont décrites ci-dessous à titre d’exemple. décrit un mode de réalisation. Le corps de pompe péristaltique (11) par exemple est mis en rotation par l’axe (14) sortant du moteur (15) d’entrainement de l’objet (8). Les différences de vitesse de rotation entre la pompe et l’objet nécessitent que le couplage entre le corps de pompe et l’objet soit réalisé par un motoréducteur (16) Ce perfectionnement peut être également obtenu en donnant à l’objet rotatif une forme telle qu’il puisse remplir les deux fonctions de pulvérisation du liquide près de son bord et d’alimentation en liquide de cette surface où se produit la pulvérisation. Ce perfectionnement nécessite que la partie inférieure de l’objet rotatif soit immergée dans le réservoir. Il peut être réalisé de plusieurs façons. décrit un mode de réalisation, dans lequel l’objet rotatif (8) est un objet plein ayant une symétrie de révolution s’apparentant à un cône plan dont le plan qui forme la partie supérieure est muni d’un dispositif (17) permettant de le solidariser au moteur. L’objet est traversé de bas en haut par un ou plusieurs tubes (18) caractérisé en ce que l’entrée basse du tube soit plus proche de l’axe de rotation que la sortie haute. Lorsque l’objet est mis en rotation, le liquide monte naturellement dans le tube qui joue le rôle d’élévateur et vient s’étaler sur la partie supérieure où il peut être dispersé. décrit un autre exemple de réalisation. L’objet rotatif (8) est un objet tronconique s’évasant vers le haut. Cet objet est muni d’un dispositif de type croisillon (19) permettant de le fixer au moteur et se termine à sa partie haute par un disque (20). La liaison entre la partie tronconique et le disque peut avantageusement être profilée de manière à ce que l’écoulement de liquide soit le moins perturbé. Lorsque l’objet est mis en rotation, il se crée un vortex qui fait monter naturellement le liquide le long de la paroi interne de l’objet tronconique et s’étaler sur le disque avant de se disperser. Ces modes de réalisation sont donnés à titre d’illustration et d’autres formes peuvent être données à l’objet rotatif. L’ensemble est conçu de telle manière qu’on le tient naturellement dans une main avec le plan de rotation horizontal, et le réservoir (9) en bas du compartiment (7). L’appareil peut toutefois fonctionner sans inconvénient, lorsque le plan de rotation de l’objet possède une certaine inclinaison par rapport à l’horizontal. Plusieurs modes de fonctionnement peuvent exister selon la distance d’arrêt des gouttes relativement à la distance souhaitée de pulvérisation appelée distance de la cible et selon la latitude donnée à l’utilisateur pour la quantité de liquide à inhaler. Selon un premier mode de fonctionnement la distance d’arrêt est inférieure à celle de la cible et l’utilisateur est libre d’inhaler la quantité de liquide qu’il veut. Comme la distance d’arrêt est trop petite, le liquide ne peut naturellement atteindre la cible, sauf si l’utilisateur aspire en même temps. Selon ce mode de fonctionnement, l’utilisateur appuie sur le bouton (3) pour démarrer le moteur eu disque rotatif et le moteur de la pompe si elle est indépendante, le liquide est pulvérisé, mais ne pouvant sortir du compartiment retombe dans le réservoir. Si l’utilisateur veut inhaler du liquide, il doit aspirer par l’embouchure, ce faisant il accélère les gouttelettes qui sont près de l’embouchure et pénètrent dans la bouche ou le nez. La quantité de liquide inhalée selon ce mode de fonctionnement dépend uniquement de la durée et du nombre d’aspirations. Lorsque l’utilisateur veut cesser d’inhaler, il appuie à nouveau sur le bouton, qui arrête la rotation du moteur de l’objet et de la pompe si elle est indépendante. Selon un deuxième mode de fonctionnement la distance d’arrêt est inférieure celle de la cible, et l’utilisateur ne doit pas inhaler plus d’une certaine quantité de liquide. Comme la distance d’arrêt est trop petite, le liquide ne peut naturellement atteindre la cible, sauf si l’utilisateur aspire en même temps. Selon ce mode de fonctionnement, l’utilisateur appuie sur le bouton (3) pour démarrer le moteur du disque rotatif et le moteur de la pompe si elle est indépendante, le liquide est pulvérisé, mais ne pouvant sortir du compartiment retombe dans le réservoir. Si l’utilisateur veut inhaler du liquide, il doit aspirer par l’embouchure, ce faisant il accélère les gouttelettes qui sont près de l’embouchure et pénètrent dans la bouche ou le nez. La pression sur le bouton enclenche un minuteur. A la fin du temps préréglé, le moteur s’arrête et si l’utilisateur continue à inhaler, il n’aspire que de l’air. Selon un troisième mode de fonctionnement la distance d’arrêt est supérieure à la distance de la cible et l’utilisateur est libre d’inhaler la quantité de liquide qu’il veut. Selon ce mode de fonctionnement, l’utilisateur déclenche le nébuliseur en appuyant sur le bouton poussoir, le disque se met en rotation, la pompe alimente celui-ci en liquide, le liquide se disperse dans le plan de rotation, les gouttes qui voient la fente passent à travers celle-ci et pénètrent dans la bouche ou le nez. Les autres gouttes touchent les parois du boitier et ruissellent jusqu’à la partie réservoir où elles peuvent être réutilisées. L’utilisateur n’est pas obligé d’aspirer pendant cette phase. L’arrêt de la nébulisation est obtenu en appuyant simplement à nouveau sur le bouton poussoir. Selon un quatrième mode de fonctionnement, la distance d’arrêt est supérieure à la distance souhaitée de pulvérisation et l’utilisateur doit inhaler une quantité précise de liquide. Selon ce mode de fonctionnement, L’utilisateur déclenche le nébuliseur en appuyant sur le bouton poussoir, le disque se met en rotation, la pompe alimente celui-ci en liquide, le liquide se disperse dans le plan de rotation, les gouttes qui voient la fente passent à travers celle-ci et pénètrent dans la bouche ou le nez. Les autres gouttes touchent les parois du boitier et ruissellent jusqu’à la partie réservoir où elles peuvent être réutilisées. La pression sur le bouton enclenche un minuteur qui arrête le moteur à la fin du temps préréglé. Enfin Il est également possible de prévoir des contrôles destinés à aider l’utilisateur, par exemple une alarme en cas de manque de liquide ou en cas de mauvais positionnement du nébuliseur. De préférence, l’objet tournant (8) est enfermé dans un carénage, le nébuliseur à objet tournant est muni d’un obturateur (4) isolant le nébuliseur lorsqu’il n’est pas utilisé, le nébuliseur à objet tournant possède une ouverture latérale permettant de perturber l’air à l’intérieur du carénage, le corps de pompe (11) est confondu avec l’objet tournant (8), le réservoir (9) est amovible, le nébuliseur à objet tournant est muni d’automatismes permettant la délivrance d’une 30quantité précise de liquide, indépendamment de la volonté de l’utilisateur. Nébuliseur à objet tournant caractérisé en ce que l’objet tournant (8) est enfermé dans un carénage muni d’une fente (1) placé dans le plan de rotation de l’objet permettant aux gouttelettes formées au bord de l’objet de sortir du carénage par cette fente et muni d’un obturateur (4) isolant le nébuliseur lorsqu’ il n’est pas utilisé. Nébuliseur à objet tournant caractérisé en ce que l’objet tournant (8) est enfermé dans un carénage muni d’une fente (1) placé dans le plan de rotation de l’objet permettant aux gouttelettes formées au bord de l’objet de sortir du carénage par cette fente, possède une ouverture latérale permettant de perturber l’air à l’intérieur du carénage et est muni d’un obturateur (4) isolant le nébuliseur lorsqu’ il n’est pas utilisé. Nébuliseur à objet rotatif selon la revendication 1 ou 2 caractérisé en ce qu’une embouchure (5) permettant de relier le nébuliseur à la bouche ou une tubulure permettant de relier le nébuliseur au nez est positionnée au niveau de la fente (1) au moment de l’utilisation du nébuliseur. Nébuliseur à objet tournant selon la revendication 1 ou 2 caractérisé en ce qu’il comprend en outre un corps de pompe (11), ledit corps de pompe (11) et l’objet tournant (8) étant mis en rotation par un seul et même moteur. Nébuliseur à objet tournant selon la revendication 1 ou 2 caractérisé en ce qu’il comprend en outre un corps de pompe (11) confondu avec l’objet rotatif (8). Nébuliseur à objet tournant selon la revendication 1 ou 2 caractérisé en ce qu’il comprend en outre un réservoir (9), ledit réservoir (9) étant amovible Nébuliseur à objet tournant selon la revendication 1 ou 2 caractérisé en ce qu’il est muni en outre d‘automatismes permettant la délivrance d’une quantité précise de liquide.