АСЕПТИЧЕСКИЙ АЭРОЗОЛЬНЫЙ ТУМАНООБРАЗОВАТЕЛЬ
ASEPTIC AEROSOL FOGGER

Область применения изобретения
Настоящее изобретение относится к асептическому туманообразователю, в котором используется постоянный звуковой генератор и сменный резервуар для жидкости с соплом.
Предпосылки создания изобретения
Распылители и/или туманообразователи часто используют для нанесения косметических и лечебно-профилактических жидких средств. В недорогих системах используют капельные дозаторы и/или сжимаемые бутылки с соплом определенной формы, с помощью которых жидкость нагнетается для обеспечения относительно неуправляемого дозирования и размера капель.
Дорогие системы могут включать дозировочные насосы и/или дорогие компоненты, образующие аэрозоль. Например, Hseih et al. в US 7992800 и Hseih et al. в заявке на патент США № 20120318260 описали небулайзеры, приводимые в действие пьезоэлектрическими и/или магнитными исполнительными механизмами для создания аэрозольного тумана.
Другие примеры включают The Technology Partnership PLC, EP615470B1; Hailes et al., US7550897; и Brown et al., US7976135, где описано устройство для разбрызгивания жидкости, включающее в себя преобразователи для нагнетания капель жидкости с наружной поверхности сопла.
Наконец, Terada et al. в US6863224; Yamamoto et al. в US6901926; и Esaki et al. в US8286629 описали ультразвуковые устройства, распыляющие жидкость.
К сожалению, эти дорогие компоненты при их многократном использовании могут загрязняться и требовать тщательной очистки или утилизации.
Требуется относительно недорогая система для распыления аэрозольных туманов с регулируемыми дозами и размерами частиц/капель.
Изложение сущности изобретения
Неожиданно было обнаружено, что ультразвуковое распыление жидкости с помощью звукового генератора, включающего в себя двухкомпонентный удлиненный звуковой рупор, причем дистальный конец рупора является одноразовым и имеет по меньшей мере одно сопло с размером отверстия меньше миллиметра, расположенное на его торце, является недорогим способом асептического распыления за счет отделения жидкости, содержащейся в резервуаре, от износостойких частей звукового генератора.
В одном варианте осуществления ручной туманообразователь включает в себя звуковой генератор, источник питания, связанный со звуковым генератором, по меньшей мере один резервуар, содержащий первую жидкость, и канал, проходящий от по меньшей мере одного резервуара. Звуковой генератор включает в себя преобразователь и удлиненный рупор, включающий первую рупорную секцию, связанную с преобразователем, и вторую рупорную секцию, физически соединенную с возможностью съема с первой рупорной секцией. Звуковая энергия, подаваемая к первой рупорной секции, проводится ко второй рупорной секции. Жидкость передается по каналу из по меньшей мере одного резервуара ко второй рупорной секции в отверстие подачи, расположенное дистально по отношению к первой рупорной секции.
Краткое описание графических материалов
На Фиг. 1 представлен вид в перспективе ручного асептического туманообразователя в соответствии с одним из вариантов осуществления изобретения.
На Фиг. 2 представлено поперечное сечение ручного асептического туманообразователя, показанного на Фиг. 1.
На Фиг. 3 представлен боковой вид в горизонтальной проекции звукового генератора и системы подачи жидкости варианта осуществления, показанного на Фиг. 1.
На Фиг. 4 представлено поперечное сечение системы подачи жидкости варианта осуществления, показанного на Фиг. 3.
На Фиг. 5 представлено поперечное сечение системы подачи жидкости альтернативного варианта осуществления настоящего изобретения.
Подробное описание предпочтительных вариантов осуществления
Настоящее изобретение относится к ручному звуковому туманообразователю, которое является более экономичным по сравнению с традиционными звуковыми туманообразователями, поскольку относительно дорогой звуковой генератор и динамик изолированы от жидкостей, распыляемых туманообразователем. В одном варианте этих устройств рупор образован путем физического соединения вместе двух секций - одна секция несъемно связана со звуковым генератором, а вторая, одноразовая секция, функционально связана с резервуаром для жидкости и связана с возможностью снятия с первой секцией. Жидкость для распыления подают из второй секции в месте, отделенном от первой секции, в стороне от первой секции, и направляют распыляемую из устройства жидкость таким образом, что первая секция не загрязняется жидкостью и последующие жидкости, распыляемые из устройства, не загрязняются ранее распылявшимися жидкостями. Примеры этой системы показаны ниже.
Один вариант осуществления ручного асептического туманообразователя показан на Фиг. 1. Ручной туманообразователь 100 (включающий звуковой генератор 200, систему 300 подачи жидкости и систему 400 электропитания и управления), используемый для формирования аэрозоли, содержащей капли жидкости (далее - «туман» или «шлейф»), содержится в корпусе 500. Звуковой генератор 200 включает в себя преобразователь 202 и удлиненный рупор 204, имеющий первую секцию 206, связанную с преобразователем 202, и вторую секцию 208, физически присоединенную с возможностью снятия к первой секции 206. Вторая секция 208 имеет первый конец 210 для присоединения к первой секции 206 и второй, дистальный конец 212, противоположный первому концу 210. Вторая секция 208 включает в себя отверстие 214 подачи, расположенное на дистальном конце 212, впускное отверстие 216, расположенное между первым и дистальным концами 210, 212, и канал 218, расположенный внутри второй секции 208 между впускным отверстием 216 и отверстием 214 подачи. Дистальный конец 212 проходит из корпуса 500. Преобразователь 202 связан с системой 400 электропитания и управления с помощью электрических соединений, например проводов.
Система 300 подачи жидкости включает в себя резервуар 302 с выпускным отверстием 304 и каналом 306 в этом варианте осуществления, при этом канал 306 представляет собой кольцевое пространство, ограниченное парой колец 308. Жидкость подается к выпускному отверстию 304 самотеком. Канал 306 проводит жидкость от резервуара 302 к впускному отверстию 216 второй секции 208 удлиненного рупора 204. Как было показано выше, жидкость, подаваемая к впускному отверстию 216, может затем распыляться в атмосферу из отверстия 214 подачи.
Размер, форма и расположение отверстия (-й) 214 подачи формируют шлейф тумана, образуемого туманообразователем 100. Отверстие (-я) 214 подачи имеет (-ют) размер, необходимый для образования аэрозольного тумана. Предпочтительно, чтобы каждое отверстие подачи имело максимальный размер (поперек отверстия) менее около 200 микрон (мкм), более предпочтительно от около 50 до около 150 мкм. Предпочтительно отверстия подачи имеют по существу круглую форму, но специалист в данной области техники может изменять ее для достижения специальных требуемых свойств аэрозоли. Количество отверстий подачи выбирается для подачи нужного расхода тумана.
Для того чтобы снизить стоимость эксплуатации ручного туманообразователя 100, показанного на Фиг. 1-4, корпус 500 включает в себя первую, электромеханическую секцию 502, в которой содержатся компоненты, в том числе звуковой генератор 200 (включая первую рупорную секцию 206) и система 400 электропитания и управления, и вторую, жидкостную секцию 504, в которой расположены резервуар 302 и вторая рупорная секция 208. Жидкостная секция 504 может быть надежно прикреплена к многоразовой электромеханической секции 502.
Система 400 электропитания и управления включает в себя источник питания, например аккумуляторную батарею 402, которая электрически подключена к порту электрической зарядки (не показан), расположенному в корпусе 500. Система 400 электропитания и управления также включает в себя переключатель 404 питания, который расположен на корпусе 500, а также один или более распределительных щитков 406. Источник питания может включать в себя такие устройства как конденсатор или, более предпочтительно, батарея, и он предпочтительно выполнен с возможностью замены и/или перезарядки. В предпочтительном на данный момент варианте осуществления источник 402 питания представляет собой аккумуляторную батарею, включающую в себя, без ограничений, литиевые элементы питания, в том числе литий-полимерные батареи. Один пример внутреннего источника питания представляет собой литий-полимерный элемент, обеспечивающий напряжение около 3,7 В и имеющий емкость по меньшей мере около 200 миллиампер-час (мА·ч).
Как более детально показано схематически на Фиг. 3, звуковой генератор 200 и удлиненный рупор 204 имеют длину λ. Звуковой генератор 200 и первая секция 206 удлиненного рупора 204 совместно составляют в длину приблизительно ½ λ, и вторая секция 208 также имеет длину приблизительно ½ λ. Впускное отверстие 216 второй секции 208 расположено приблизительно в средней точке ее длины. Таким образом, впускное отверстие 216 второй секции 208 находится на расстоянии приблизительно ¼ λ от первого конца 210, который соединен с первой секцией 206.
Хотя вышеописанная система 300 подачи жидкости включает в себя резервуар 302, в котором используется подача жидкости самотеком, специалисту в данной области техники очевидно, что могут использоваться и другие системы. Например, подача жидкости может быть усилена за счет включения насоса или системы поддержания давления в резервуаре для принудительного перемещения жидкости в канал. В альтернативном или дополнительном варианте осуществления может применяться один или более из следующих компонентов: пипетка, шприц, складной резервуар или сжимаемый мешок.
Альтернативный вариант осуществления системы 300' подачи жидкости, в которой используется вторая рупорная секция 208', показан в поперечном сечении на Фиг. 5 и включает в себя два отдельных резервуара 302a и 302b, каждый из которых имеет выпускное отверстие 304a и 304b, сообщающееся по жидкой среде с соответствующими каналами 306a и 306b и каналами 218a и 218b второй рупорной секции, чтобы подавать жидкости к отверстиям 214a и 214b подачи. Каждый резервуар 302a и 302b может содержать отдельную жидкость. Система может затем применяться для подачи одной из двух жидкостей посредством управления подачей через выпускные отверстия 304a и 304b и, в конечном счете, через отверстия 214a и 214b подачи, как показано стрелками 220a и 220b. В альтернативном варианте осуществления обе жидкости могут подаваться одновременно к отверстиям 214a и 214b подачи для формирования смешанного шлейфа, образованного из обеих жидкостей. В этом варианте осуществления система может подавать жидкости, которые необходимо хранить отдельно.
Жидкости, распыляемые из устройства 100, могут быть водными и могут включать в себя терапевтические агенты, реактанты, белки и т. п.
Специалисту в данной области техники будет очевидна общая сборка ручного звукового туманообразователя в соответствии с настоящим изобретением. Однако важно учитывать взаимодействие следующих элементов. Сначала необходимо обеспечить надежное взаимное соединение двух рупорных секций, чтобы свести к минимуму потери энергии вследствие неэффективной передачи движения между ними для минимизации нагрева и улучшения управляемости образующегося аэрозольного шлейфа. Так как первая рупорная секция 206 является по существу металлической, предпочтительно изготовленной из алюминия и/или титана, вторая рупорная секция 208 должна быть изготовлена из тех же материалов или, возможно, из совместимой жесткой пластмассы. Например, в варианте осуществления, представленном на Фиг. 1-4, вторая рупорная секция 208 может быть изготовлена из металла или технической пластмассы и выточена или отлита с соблюдением соответствующих допусков, чтобы она вставлялась в гнездо на дистальном конце удлиненного рупора. Не имеющий ограничительного характера список пригодных материалов включает в себя ацетальные смолы (например, производства компании DuPont Engineering Polymers, выпускаемые под торговой маркой DELRIN), полиэфирные эфиркетоны, аморфные термопластические полиэфиримидные (ПЭИ) смолы (например, производства компании SABIC, выпускаемые под торговой маркой ULTEM).
Резервуар может быть изготовлен из менее дорогих и/или более простых в обработке материалов, таких как полиолефины, полиэфиры, полистиролы и т. п.
Корпус может быть изготовлен литьем пластмасс под давлением или любым иным приемлемым способом и предпочтительно является эргономичным и удобно лежит в руке пользователя. В предпочтительном варианте осуществления корпус имеет максимальный линейный размер (длину) до около 20 см, более предпочтительно до около 15 см, а наиболее предпочтительно - до около 10 см. Предпочтительно, чтобы максимальный размер, перпендикулярный длине, составлял 8 см, более предпочтительно - 5 см.
В предпочтительном варианте осуществления жидкостную секцию 504 можно снять с электромеханической секции 502 таким способом, при котором обеспечивается надежное взаимное соединение двух рупорных секций.
Настоящее изобретение используется для нанесения аэрозольных шлейфов лекарственных препаратов и/или увлажняющих растворов более гигиеническим способом, чем в вариантах, существующих в настоящий момент. Создание аэрозольных шлейфов путем генерирования звука может обеспечивать очень тонкодисперсные туманы с размером капель от около 20 до около 60 мкм при использовании практических диапазонов частот для ультразвукового динамика от 20 кГц до 200 кГц. Как было показано выше, поскольку звуковые генераторы более дорогие, чем традиционные сжимаемые и распылительные бутылки, важно разделять дорогой и многоразовый звуковой генератор и динамики от относительно недорогих и потенциально одноразовых резервуаров для жидкости. Поэтому во время использования сменная жидкостная секция 502 может быть вставлена посредством скольжения или навинчена на электромеханическую секцию 504. Любое защитное покрытие (например, колпачок 506) можно снять с отверстия (-ий) 214 подачи, и туманообразователь 100 можно включить.
Чтобы создать аэрозольный шлейф, нажимают на переключатель 404, и звуковой генератор 200 обеспечивает энергию для удлиненного рупора 204. Жидкость из резервуара 302 втягивается в канал 306 и канал 218 рупора, чтобы подавать жидкость к отверстию (-ям) 214 подачи. Эта последовательность может повторяться вплоть до полного опорожнения резервуара. Затем опорожненную жидкостную секцию 504 можно снять и прикрепить новую жидкостную секцию 504, включая новую вторую рупорную секцию 208 и отверстие (-я) 214 подачи. Новая вторая рупорная секция 208 и отверстие (-я) 214 подачи не загрязнены в результате предшествующего использования туманообразователя.
Представленное выше описание и варианты осуществления предназначены для более полного и не имеющего ограничительного характера понимания изобретения, описанного в настоящем документе. Так как возможны различные изменения и варианты осуществления изобретения, которые не выходят за рамки его сущности и объема, сущность настоящего изобретения отражена в прилагаемой ниже формуле изобретения.