ИНГАЛЯЦИОННОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЖИДКОСТЕЙ МЕДИЦИНСКОГО НАЗНАЧЕНИЯ ДЛЯ ОБРАЗОВАНИЯ АЭРОЗОЛЯ, КОТОРЫЕ МОГУТ БЫТЬ ИНГАЛИРУЕМЫМИ
INHALATION DEVICE WITH A NOZZLE FOR JOINT SPRAYING OF VARIOUS LIQUIDS AND THE METHOD FOR ITS USE

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Изобретение относится к области ингаляционных устройств для жидкостей. В частности, изобретение относится к ингаляционному устройству, имеющему распылительное сопло, и к способу образования аэрозоля жидкости медицинского назначения посредством такого ингаляционного устройства.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Небулайзеры или другие аэрозольные генераторы для жидкостей давно известны из уровня техники. В частности, такого рода устройства используются в медицине в терапевтических и исследовательских целях. В указанных областях они служат в качестве ингаляционных устройств для доставки активных ингредиентов в виде аэрозолей, т.е. в виде небольших распределенных в газе капель жидкости. Такое ингаляционное устройство, в частности, известно из ЕР 0627230 В1. Основными компонентами указанного ингаляционного устройства являются: резервуар, в котором содержится жидкость, подлежащая переводу в аэрозольное состояние; нагнетательный блок для создания давления, являющегося достаточно высоким для осуществления распыления; а также устройство для мелкодисперсного распыления в виде сопла. Нагнетательный блок определяется как блок или компонент устройства, способный перемещать или сжимать текучее вещество, и который содержит по меньшей мере одну нагнетательную камеру и при необходимости дополнительно содержит также вспомогательные компоненты, такие как корпус, поверхности контакта и тому подобное. Посредством нагнетательного блока жидкость извлекается в виде дискретных порций, т.е. не непрерывно, из резервуара и подается в сопло. Нагнетательный блок работает без использования пропеллента и создает давление механически.
Известный вариант исполнения такого ингаляционного устройства представлен в документе WO 20 91/14468 А1. В таком устройстве давление в нагнетательной камере, соединенной с корпусом, создается посредством перемещения подвижного полого поршня. Указанный поршень размещен с возможностью перемещения внутри неподвижной нагнетательной камеры. Впускное отверстие полого поршня (расположенное выше по ходу продвижения текучей среды) сообщается по текучей среде с внутренним пространством резервуара (трубчатой частью резервуара). Его концевая часть (расположенная ниже по ходу продвижения текучей среды) ведет в нагнетательную камеру. Кроме того, внутри концевой части указанного поршня размещен обратный клапан, который предотвращает обратный ток жидкости в указанный резервуар.
Для наполнения полого поршня указанный поршень непосредственно соединен своим расположенным выше по ходу продвижения текучей среды концом с вышеупомянутым резервуаром. Посредством вытягивания поршня из нагнетательной камеры ее внутренний объем увеличивается таким образом, что внутри нагнетательной камеры создается нарастающее отрицательное давление. Указанное давление распространяется через полый поршень в резервуар, таким образом, что жидкость засасывается из резервуара в полый поршень. В то же самое время указанный клапан открывается в области его концевой части, поскольку давление внутри резервуара выше, чем внутри (пока еще пустой) нагнетательной камеры. Нагнетательная камера наполняется. В то же самое время пружина взводится и блокируется в конце перемещения, когда подвижный поршень достигает своей нижней мертвой точки, и нагнетательная камера наполняется.
Указанная пружина может быть разблокирована вручную. При этом сохраненная энергия резко высвобождается. Полый поршень снова выталкивается в направлении нагнетательной камеры и в саму нагнетательную камеру, таким образом, уменьшая ее внутренний объем. Вышеупомянутый обратный клапан теперь закрывается, вследствие чего внутри нагнетательной камеры создается нарастающее давление, поскольку возникает препятствие оттоку жидкости обратно в резервуар. В результате указанное давление приводит к выбрасыванию жидкости из сопла, размещенного в области расположенного ниже по ходу продвижениях текучей среды конца нагнетательной камеры.
Для того, чтобы противодействовать риску возникновения обратного тока уже эжектированной жидкости или даже внешнего воздуха, дополнительный обратный клапан, в дальнейшем называемый выпускным клапаном, может быть размещен в области расположенного ниже по ходу продвижения текучей среды конца нагнетательной камеры непосредственно перед соплом, позволяя проходить выбрасываемой жидкости, но блокируя поступление внутрь газа.
Полый поршень размещен внутри пружины сжатия, выполненной в виде винтовой пружины, таким образом, ограничивающей его внешний диаметр. А также, в связи с типично небольшим объемом (например, 15 мкл) указанный поршень выполнен с небольшим внутренним (и часто также внешним) диаметром.
Такой типично небольшой внутренний диаметр подвижного полого поршня (например, от 0,3 до 1,0 мм), вместе с небольшим размером обратного клапана, размещенного внутри, является недостатком описанной конструкции. Небольшой диаметр приводит к высокому сопротивлению потоку, таким образом, что, в частности, среды со сравнительно более высокой вязкостью могут втекать в указанный поршень и протекать через него только очень медленно. Другими словами, описанная конструкция подходит только для жидкостей с низкой вязкостью (на водной основе) и для выбрасывания небольших порций указанных жидкостей. Кроме того, изготовление достаточно плотно прилегающего обратного клапана небольшого диаметра представляет трудности.
Другой недостаток описанного технического решения состоит в том, что может быть осуществлен выброс только одного вида жидкости, то есть в зависимости от соответствующего содержимого резервуара. В случае, если требуется перевести в аэрозольное состояние другую жидкость, резервуар должен быть заменен, а сопло должно быть очищено от остатков предыдущей жидкости, прежде чем ингаляционное устройство может быть снова использовано.
Из документа ЕР 1747035 В1 известно ингаляционное устройство, которое основано на вышеописанной технологии, но которое содержит два отдельных резервуара, соединенных посредством двух отдельных нагнетательных механизмов с двумя отдельными эжекционными соплами. Эти сопла могут образовывать два отдельных спрея, состоящих из указанных двух жидкостей, или они могут образовывать единый спрей, состоящий из этих двух жидкостей. Однако вышеупомянутые недостатки все еще имеют место.
ЗАДАЧА ИЗОБРЕТЕНИЯ
Задачей настоящего изобретения является обеспечение устройства, которое позволяет избежать недостатков известного уровня техники.
Ингаляционное устройство также позволяет осуществить эжекцию среды со сравнительно более высокой вязкостью за короткое время и с более высокой воспроизводимостью. В частности, устройство должно быть способно осуществлять эжекцию множества различных жидкостей.
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
РАСКРЫТИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Задача настоящего изобретения решается посредством ингаляционного устройства согласно пункту 1 формулы изобретения. Предпочтительные варианты исполнения изобретения описаны в зависимых пунктах формулы изобретения, нижеследующем описании, а также на приложенных чертежах.
Предварительно приведены некоторые определения терминов, которые употребляются на протяжении всего описания и в формуле изобретения. Определения должны использоваться для определения значения соответствующих выражений, если контекст не предполагает иного значения.
''Ингалятор'' или ''ингаляционное устройство'' - это устройство, которое выполнено с возможностью и приспособлено для образования вдыхаемой взвеси, пара или спрея.
''Мелкодисперсное распыление'' и ''распыление'' в контексте ингаляторов означает образование мелких, ингалируемых частиц жидкости. Типичные размеры мелкодисперсно распыляемых частиц находятся в диапазоне нескольких микрон.
''Аэрозоль'' представляет собой дисперсию твердой или жидкой фазы в газовой фазе. Дисперсная фаза, также называемая прерывистой фазой, состоит из множества твердых или жидких частиц. Аэрозоль, образуемый ингаляционным устройством согласно настоящему изобретению, представляет собой дисперсию жидкой фазы в виде ингалируемых частиц жидкости в газовой фазе, которая обычно представляет собой воздух. Дисперсная жидкая фаза может при необходимости содержать твердые частицы, диспергированные в жидкости.
''Жидкость'' представляет собой текучее вещество, способное изменять свою форму в соответствии с формой контейнера, содержащего в себе жидкость, но сохраняет практически постоянный объем независимо от давления. Жидкость может представлять собой однофазный жидкий раствор или дисперсию с непрерывной жидкой фазой и дисперсной фазой, которая может быть или не быть жидкой.
Жидкость является жидкостью ''медицинского назначения'', если она представляет собой или содержит соединение или вещество, которое обладает биологической или медицинской активностью, в связи с чем ее применение является полезным для любых медицинских целей.
''Множество'' означает два или более.
''Внутрь'' означает внутри, а также направленный внутрь; ''Наружу'' означает снаружи, а также направленный наружу.
''Сопло'' - это устройство, которое служит для мелкодисперсного распыления/распыления жидкости. Как правило, указанный термин означает устройство, выполненное цельным образом. Однако сопло может содержать одну или несколько групп отдельных, идентичных или различных узлов. Сопло может иметь множество эжекционных каналов для выбрасывания жидкости (жидкостей).
''Основная ось'' сопла - это его центральная ось, параллельная или коллинеарная направлению, в котором перемещается основная масса выбрасываемого аэрозоля после того, как она покидает сопло.
''Горизонтальная'' плоскость - это плоскость, перпендикулярная основной оси.
''Траектория эжекции'' представляет собой воображаемую и относительно прямую линию, которая начинается в конце эжекционного канала. Она напоминает начальную траекторию движения жидкости, выбрасываемой из эжекционного канала при работе ингаляционного устройства. Очевидно, что сопло (и все ингаляционное устройство в целом) должны быть приспособлены и выполнены, например, посредством соответствующей геометрии канала и достаточно высокого давления, таким образом, чтобы выбрасываемая жидкость могла подаваться по указанной прямой линии и в виде остронаправленного потока.
В том месте, где две или более траектории эжекции пересекаются, образуется ''точка столкновения''.
''Угол столкновения'' - это угол между траекторией эжекции и основной осью в точке столкновения. ''Угол эжекции'' определяется как 90 градусов минус угол (''промежуточный угол I'') между траекторией эжекции и линией, параллельной основной оси и пересекающейся с траекторией эжекции. Если точка столкновения расположена на основной оси, то параллельная линия - это и есть сама основная ось, а промежуточный угол - это угол столкновения. Если точка столкновения расположена не на основной оси, то параллельная линия смещена от основной оси. Указанное ''смещение эжекции'' - это расстояние между основной осью и точкой столкновения, измеренное в плоскости, перпендикулярной основной оси. Угол эжекции также можно понимать как угол между траекторией эжекции и линией, перпендикулярной основной оси и соединяющей выпускное отверстие эжекционного канала с основной осью, если соответствующая точка столкновения расположена на основной оси; если соответствующая точка столкновения не расположена на основной оси, то угол эжекции можно также понимать как угол между траекторией эжекции и линией, перпендикулярной основной оси и соединяющей выпускное отверстие эжекционного канала с линией, параллельной основной оси и пересекающей траекторию эжекции.
Другие определения приведены в нижеследующем описании.
Ингаляционное устройство согласно настоящему изобретению служит для образования аэрозоля жидкостей медицинского назначения, и, в частности, таких аэрозолей, которые могут быть ингалируемыми.
Ингаляционное устройство содержит корпус, который предпочтительно может удобно удерживаться одной рукой. Внутри указанного корпуса размещен и при необходимости соединен или является соединяемым с ним по меньшей мере один резервуар для хранения по меньшей мере одной жидкости медицинского назначения и по меньшей мере один нагнетательный блок по меньшей мере с одной нагнетательной камерой для создания давления внутри указанной нагнетательной камеры, причем по меньшей мере одна нагнетательная камера сообщается по текучей среде с по меньшей мере одним резервуаром, при необходимости посредством по меньшей мере одной трубы резервуара (или трубчатой части (трубчатых частей) резервуара) через по меньшей мере один обратный клапан, выполненный с возможностью перекрытия в направлении резервуара (резервуаров). Таким образом, по меньшей мере один обратный клапан обеспечивает возможность жидкости перетекать из резервуара (резервуаров) в нагнетательную камеру (камеры) и перекрывает поток в противоположном направлении.
Ингаляционное устройство дополнительно содержит по меньшей мере одну выводную трубу, имеющую по меньшей мере один обращенный к резервуару внутренний конец, который может заходить в указанную нагнетательную камеру, и сопло (или группу сопел), которое имеет непроницаемое для жидкости соединение напрямую или опосредованно с наружным концом (наружными концами) выводной трубы (выводных труб).
Внутренний объем по меньшей мере одной нагнетательной камеры является изменяемым посредством относительного перемещения нагнетательной камеры к выводной трубе (выводным трубам), поскольку каждая выводная труба увеличивает указанный объем посредством проталкивания в соответствующую свою нагнетательную камеру и уменьшает указанный объем посредством выдвигания из нее. Термин ''внутренний объем'' описывает объем, который простирается от обращенного к резервуару для текучей среды впускного отверстия каждой нагнетательной камеры до того места, где расположен внутренний конец соответствующей выводной трубы.
В одном из вариантов осуществления изобретения каждая выводная труба является неподвижной и жестко, непосредственно или опосредованно, и/или съемно или с возможностью отсоединения прикреплена к корпусу, при этом каждая нагнетательная камера выполнена с возможностью перемещения относительно корпуса. Другими словами, каждая выводная труба сохраняет свое положение относительно корпуса, а каждая нагнетательная камера может изменять свое положение относительно корпуса, и, в частности, вдоль его продольной оси, таким образом, чтобы совершалось перемещение типа ''поршень в цилиндре'' неподвижной выводной трубы в подвижной нагнетательной камере.
В другом варианте исполнения изобретения неподвижность каждой выводной трубы прежде всего имеет место по отношению к соплу, а не к корпусу. Из этого следует, что сопло и выводная труба (выводные трубы) с точки зрения подвижности образуют единое целое. Однако если само сопло является неподвижным относительно корпуса, это также относится и к выводной трубе (выводным трубам), что, таким образом, приводит к первому описанному варианту исполнения изобретения.
Преимущество вышеописанных технических решений состоит в том, что проход (проходы) между нагнетательной камерой (камерами) и резервуаром (резервуарами) может быть сконструирован с меньшими ограничениями по сравнению с известными техническими решениями. Например, возможно разработать существенно больший обратный клапан, который является более простым в изготовлении, поскольку он не должен умещаться внутри полого поршня, известного из уровня техники. В результате, размер соответствующего обратного клапана главным образом ограничен только внутренними размерами корпуса или внутренними размерами пружины, окружающий нагнетательный блок (нагнетательные блоки), если такая конструкция является желательной. Идентичность (приблизительная) диаметра клапана, выводной трубы и резервуарной трубы, известная из уровня техники, становится неактуальной. Кроме того, поскольку не требуется задействование подвижного поршня для обеспечения соединения с соответствующим резервуаром, то элемент, который сообщается с резервуаром (резервуарами) и подвижный элемент (например, нагнетательная камера (камеры)), могут быть выполнены независимо друг от друга, что обеспечивает возможность выполнения их соответствующих конкретных функций. В этом отношении изобретение обеспечивает большую свободу конструктивных решений, поскольку по меньшей мере одна подвижная нагнетательная камера в связи с ее прочной конструкцией и ее размерами обеспечивает большие возможности для выполнения механически надежного соединения с резервуаром (резервуарами), чем те возможности, которые обеспечивает соответствующая подвижная выводная труба, которая типично является менее прочной. Кроме того, соединение между нагнетательной камерой (нагнетательными камерами) и резервуаром (резервуарами) может быть выполнено большего диаметра таким образом, что обеспечивается возможность достижения более высоких скоростей потока и использования более вязких текучих сред. Кроме того, механическая поддерживающая конструкция для резервуара (резервуаров) может быть интегрирована в любой из элементов, содержащих нагнетательную камеру (нагнетательные камеры). Кроме того, любое вентиляционное отверстие для уравновешивания давления в резервуаре (резервуарах) может быть перемещено из самого корпуса резервуара в, например, соединительный элемент, который обеспечивает сообщение между резервуаром (резервуарами) и нагнетательной камерой (нагнетательными камерами), упрощая конструкцию и устраняя необходимость обеспечения по существу ''открытого'' корпуса резервуара.
В обоих вышеупомянутых вариантах исполнения изобретения сопло имеет основную ось и по меньшей мере три эжекционных канала, выполненных с возможностью эжектировать жидкость по соответствующим траекториям эжекции, причем образуется по меньшей мере одна точка столкновения, в которой по меньшей мере две из вышеупомянутых траекторий эжекции пересекаются друг с другом.
Основная ось параллельна или коллинеарна направлению, по которому аэрозоль, образуемый из жидкости (жидкостей), выбрасывается из ингаляционного устройства в направлении пользователя. Основная ось может также быть осью вращения корпуса сопла.
Каждый из эжекционных каналов имеет свою собственную траекторию эжекции, т.е. направление, по которому соответствующий поток выбрасываемой жидкости покидает свой канал. По существу, траектория эжекции представляет собой относительно прямую линию, по меньшей мере вначале, или от выпускного отверстия соответствующего эжекционного канала до соответствующей точки столкновения. Очевидно, что части указанного канала, которые расположены дальше от выпускного отверстия (т.е. внутри корпуса сопла), могут следовать в направлении, отличном от указанной траектории эжекции. Также очевидно, что жидкость, которая оказывается дальше от поверхности сопла, будет отклоняться от указанной прямой линии, поскольку импульс все больше уменьшается, а влияние сопротивления воздуха и силы тяжести становится более сильным. Ориентация указанной прямой линии прежде всего определяется ориентацией эжекционного канала непосредственно в области соответствующего выпускного отверстия. Вместе с тем, на нее также может оказывать влияние точная форма выпускного отверстия, а также направляющие элементы или т.п., которые могут при необходимости быть размещены непосредственно за выпускным отверстием, чтобы перенаправлять выбрасываемую текучую среду.
В точке столкновения по меньшей мере две из указанных траекторий пересекаются, таким образом, обеспечивается образование аэрозоля по типу столкновения (или на основе соударения). Поскольку, согласно настоящему изобретению, присутствует по меньшей мере третий эжекционный канал, указанный канал также может быть направлен в указанную точку столкновения, таким образом, что может мелкодисперсно распыляться большее количество жидкости, или третий канал может быть направлен в сторону от указанной точки столкновения, например, на препятствие или т.п., таким образом, что образуется вторая точка столкновения.
В соответствии с одним из вариантов исполнения изобретения, предпочтительно каждая траектория эжекции пересекается по меньшей мере еще с одной траекторией эжекции. Это означает, что нет траектории эжекции, которая не пересекается с другой, но каждая траектория эжекции сталкивается по меньшей мере еще с одной траекторией эжекции. Соответственно, в случае трех каналов все траектории эжекции сталкиваются в одной общей точке столкновения. В случае четырех каналов могут присутствовать одна или две точки столкновения.
В соответствии с предпочтительным вариантом исполнения изобретения, распылительное устройство содержит дополнительно средство для сохранения потенциальной энергии, устройство сопряжено с нагнетательной камерой и является блокируемым во взведенном положении, причем при его разблокировании сохраненная энергия является преобразуемой в перемещение нагнетательной камеры. В качестве средства для сохранения потенциальной энергии может быть использована пружина, а также газ или материал, использующий магнитные силы. Один конец средства для сохранения потенциальной энергии закреплен в области корпуса или внутри корпуса в необходимом месторасположении; таким образом, указанный конец является по существу неподвижным. Другой конец средства для сохранения потенциальной энергии соединен с нагнетательной камерой; в связи с этим указанный конец является по существу подвижным.
Согласно одному из вариантов исполнения изобретения, обратный клапан выполнен с возможностью открываться только, когда разность давлений со стороны выше клапана по ходу продвижения текучей среды и со стороны ниже клапана по ходу продвижения текучей среды, т.е. со стороны резервуара для текучей среды и со стороны нагнетательной камеры, выше заранее заданного порогового значения, и остается закрытым в течение всего времени, пока указанная разность давлений не станет ниже порогового значения. Выражение ''разность давлений'' означает, что независимо от абсолютных величин давления, только относительная разность давлений между указанными двумя сторонами является значимой для определения того, будет ли обратный клапан перекрываться или находится в открытом состоянии.
Только при приведении в действие нагнетательного устройства, посредством создания высокого давления в нагнетательной камере, разность давлений (из-за с высокого давления в нагнетательной камере и значительно более низкого давления в резервуаре для текучей среды, что приводит в результате к большой разности давлений) становится достаточно высокой и превышает пороговое значение разности давлений таким образом, что обратный клапан, наконец, открывается и дает возможность нагнетательной камере наполняться жидкостью из резервуара для текучей среды.
В соответствии с другим вариантом исполнения изобретения, ингаляционное устройство содержит выпускной клапан внутри выводной трубы для предотвращения обратного тока жидкости или воздуха в наружный конец указанной трубы.
В соответствии с еще одним вариантом исполнения изобретения, ингаляционное устройство содержит выпускной клапан между выводной трубой и соплом для предотвращения обратного тока жидкости или воздуха в направлении наружного конца выводной трубы.
При необходимости выпускной клапан может являться клапаном такого типа, который перекрывается при разности давлений ниже (и открывается при разности давлений выше) порогового значения разности давлений, как описано выше.
В соответствии с одним из вариантов исполнения изобретения все углы эжекции, под которыми отдельные траектории покидают сопло, являются идентичными относительно основной оси и обычно относительно передней поверхности сопла (если она является по существу плоской и перпендикулярной основной оси). Таким образом, если все каналы расположены симметрично вокруг указанной основной оси, может быть обеспечена одна общая точка столкновения. В этом контексте симметричное расположение вокруг основной оси означает, что выпускные отверстия всех каналов находятся в одной и той же плоскости, перпендикулярной основной оси, а также расположены на одном и том же расстоянии от основной оси. В этом случае может быть обеспечена общая точка столкновения для всех траекторий на пересечении указанных траекторий с основной осью. В таком варианте исполнения изобретения сопло предпочтительно имеет всего три или четыре канала.
Такая общая точка столкновения может быть получена, например, когда все отдельные траектории расположены на поверхности усеченного конуса с пересечением всех траекторий в воображаемой вершине усеченного конуса. Если траектории эжекции лежат в одной плоскости, т.е. при двухмерной конфигурации, посредством использования идентичных углов может быть обеспечено более одной точки столкновения.
В соответствии с еще одним вариантом исполнения изобретения, снова относительно основной оси сопла, в конфигурации, в которой боковые расстояния между основной осью и выпускными отверстиями каналов идентичны, по меньшей мере один - и предпочтительно по меньшей мере два - из указанных углов эжекции отличается (отличаются) от других таким образом, что могут образовываться различные точки столкновения. Используя снова пример усеченного конуса, посредством использования четырех эжекционных каналов возможно получить сопло, создающее две точки столкновения, в котором первая пара каналов образует первую, а вторая пара каналов образует вторую точку столкновения, при этом одна из них или обе смещены в боковом направлении от воображаемой вершины усеченного конуса. В этом случае не все углы эжектирования являются одинаковыми по отношению к основной оси (например, усеченного конуса). При необходимости каждая из двух траекторий эжекции, соответствующих первой паре каналов, имеет первый угол эжекции, и каждая из двух траекторий эжекции, соответствующих второй паре каналов, имеет второй угол эжекции, причем первый угол эжекции отличается от второго угла эжекции. Если выпускные отверстия всех каналов расположены симметрично вокруг основной оси (с одинаковым боковым расстоянием до основной оси), такая конфигурация приведет к образованию двух точек столкновения, а именно, первой точки столкновения на пересечении двух траекторий, соответствующих первой паре каналов с основной осью и второй точки столкновения на пересечении траекторий, соответствующих второй паре каналов с основной осью.
Напротив, при двухмерной конфигурации посредством выбора различных углов эжектирования все траектории эжекции могут быть направлены в одну и ту же точку столкновения. Предпочтительно каналы расположены симметричным образом, таким образом, что существует (''вертикальная'') плоскость, в которой располагается основная ось, которая фактически делит сопло на две зеркально симметричные половины. Для каждой траектории угол столкновения, который является углом между траекторией эжекции и основной осью в точке столкновения, предпочтительно находится в диапазоне от 15° (острый угол) до 75° (тупой угол), и более предпочтительно находится в диапазоне между 30° и 60°; угол, равный приблизительно 45° считается, также наиболее предпочтительным.
В одном из вариантов исполнения изобретения предусмотрены по меньшей мере две точки столкновения, причем каждая точка столкновения образуется по меньшей мере двумя траекториями эжекции, имеющими один и тот же угол эжекции. Таким образом, два эжекционных канала имеют первый, а два других эжекционных канала имеют второй угол эжекции, отличный из первого.
В другом варианте исполнения изобретения углы эжекции отличаются друг от друга, но соответствующие траектории эжекции по-прежнему пересекаются, таким образом, образуя одну точку столкновения. Это имеет место, например, в случае, когда поверхность сопла расположена под наклоном относительно основной оси или когда поверхность сопла не является плоской.
Одно из преимуществ вариантов исполнения изобретения, в которых в точку столкновения подается жидкость более чем двумя (и предпочтительно всеми) эжекционными каналами, состоит в том, что может быть распылено большее количество жидкости без необходимости увеличения поперечного сечения отдельных эжекционных каналов. Таким образом, параметры текучей среды каждого канала могут оставаться незатронутыми просто благодаря добавлению дополнительных каналов.
Преимущество вариантов исполнения изобретения со множеством точек столкновения состоит в том, что посредством обеспечения более одной точки столкновения, в частности при распылении большего количества жидкости, риск образования больших аэрозольных частиц по возможности может быть уменьшен, поскольку при определенных обстоятельствах слишком высокая концентрация жидкости в одном из местоположений (= точке столкновения) может способствовать образованию нежелательно больших аэрозольных частиц. Посредством разделения одной большой точки столкновения на две (или более) меньших точек столкновения количество жидкости, требуемое для распыления в каждой отдельной точке столкновения, является значительно меньшим.
Кроме того, если предусмотрено множество точек столкновения, то в каждую из них могут подаваться потоки отдельных жидкостей, которые отличаются в различных точках столкновения. Таким образом, не происходит смешивания этих жидкостей до завершения этапа мелкодисперсного распыления, что может быть преимущественным для определенных жидкостей, которые не должны входить в контакт друг с другом.
В соответствии с еще одним вариантом исполнения изобретения, вдоль основной оси сопла располагаются по меньшей мере две, или даже все, точки столкновения в пределах одной и той же перпендикулярной плоскости, т.е. перпендикулярной по отношению к основной оси. Это означает, что расстояние между каждой точкой столкновения и передней поверхностью сопла является по существу одним и тем же. Это может быть предпочтительным в случае, когда отдельные распыляемые жидкости (спреи, взвеси) имеют приблизительно один и тот же размер и должны вдыхаться одновременно и в одинаковых объемах.
В другом варианте исполнения изобретения по ходу основной оси сопла располагаются по меньшей мере две, или даже все, точки столкновения на различных перпендикулярных плоскостях. Это означает, что расстояния по меньшей от двух точек столкновения до передней поверхности сопла являются различными.
Если, например, обе из двух точек столкновения расположены на основной оси, то возможно сформировать центральный поток аэрозоля из первой жидкости, а окружающий внешний поток аэрозоля из второй жидкости. Такой поток по типу ''сердцевина и оболочка'' может преимущественно использоваться для ингаляционных целей, если, например, одна часть потока (оболочка) предназначается для подачи в трахею, а другая часть (сердцевина потока) для подачи в бронхиолы.
В соответствии с еще одним вариантом исполнения изобретения, по отношению к основной оси сопла все точки столкновения расположены на основной оси (симметричная конфигурация). Это означает, что если имеется множество точек столкновения, то они располагаются на параллельных плоскостях, причем основная ось пересекает указанную плоскость (плоскости). В то же время, если смотреть в направлении основной оси, то видна только одна точка столкновения.
В другом варианте исполнения изобретения по меньшей мере одна точка столкновения смещена в боковом направлении от основной оси (асимметричная конфигурация). Это означает, что если смотреть в направлении основной оси, то видно более одной точки столкновения, причем одна или все точки столкновения смещены в боковом направлении от основной оси. Точки столкновения могут при этом лежать в различных плоскостях, или они могут находиться в одной общей плоскости.
В соответствии с одним из вариантов исполнения изобретения все эжекционные каналы сопла имеют одно и то же поперечное сечение. Такой вариант исполнения изобретения является особенно целесообразным, когда требуется мелкодисперное распыление одной жидкости или различных жидкостей со сходными физическими параметрами и в сопоставимых количествах.
В другом варианте исполнения изобретения по меньшей мере один эжекционный канал сопла или пара эжекционных каналов имеют поперечные сечения, отличающееся от поперечного сечения другого эжекционного канала или пары эжекционных каналов. Другими словами, поперечные сечения отдельных каналов или пар каналов отличаются друг от друга. Такая конфигурация предпочтительна, когда требуется мелкодисперсное распыление двух или более жидкостей, физические параметры которых различаются и/или они должны мелкодисперсно распыляться в отличающихся количествах.
Что касается всех вариантов исполнения изобретения, описанных выше, в которых предусмотрено множество точек столкновения, предпочтительное общее количество точек столкновения составляет две или три, и в частности, две.
В соответствии с одним из вариантов исполнения изобретения все эжекционные каналы сопла соединены с одной и той же нагнетательной камерой или резервуаром для жидкости таким образом, что во все точки столкновения может подаваться одна и та же жидкость. Это означает, что независимо от количества эжекционных каналов, только одна жидкость мелкодисперсно распыляется посредством сопла. В этом случае предпочтительно, чтобы все эжекционные каналы имели одни и те же размеры, так как вид жидкости один и тот же для всех каналов.
Если ингаляционное устройство содержит более одной нагнетательной камеры или нагнетательного блока, все нагнетательные камеры или нагнетательные блоки соединены с одним и тем же резервуаром или с резервуарами которые содержат один и тот же вид жидкости.
Если ингаляционное устройство содержит только одну нагнетательную камеру, в нее может подаваться жидкость из одного или нескольких резервуаров. В этом случае она также служит в качестве смесительной камеры, пред тем как жидкость будет подаваться к соплу.
В соответствии с еще одним вариантом исполнения изобретения по меньшей мере два эжекционных канала сопла соединены с отдельными нагнетательными камерами или резервуарами для жидкости таким образом, что обеспечивается по меньшей мере одна точка столкновения, в которую может подаваться другая жидкость (т.е. вторая жидкость, состав которой отличается от состава ранее упомянутой жидкости). Таким образом, такая конфигурация является целесообразной для образования одновременно более одного аэрозоля. Очевидно, что в этом случае каждая жидкость должна иметь свою собственную нагнетательную камеру, для того чтобы избежать нежелательного смешивания. Также очевидно, что каждая нагнетательная камера должна быть соединена с отдельным резервуаром или, что по меньшей мере две нагнетательные камеры должны быть соединены с отдельными резервуарами таким образом, чтобы можно было мелкодисперсно распылять по меньшей мере две различные жидкости.
Необходимо отметить, что даже когда требуется мелкодисперсное распыление только одной жидкости, ингаляционное устройство, содержащее множество нагнетательных камер и/или резервуаров может быть предпочтительным. Количество жидкости, в которой создается давление посредством одной нагнетательной камеры, может быть ограничено; таким образом, посредством увеличения количества нагнетательных камер можно мелкодисперсно распылять больше жидкости. Кроме того, геометрия резервуара может быть стандартизирована. Таким образом, одно ингаляционное устройство, в котором размещены такие стандартизированные резервуары, может использоваться для образования смеси отдельных жидкостей, а также ''смеси'' одной и той же жидкости, выходящей из множества резервуаров. Кроме того, соотношение смешивания различных жидкостей может быть легко адаптировано просто посредством использования желаемого количества резервуаров, заполненных отдельными жидкостями. Например, если одна жидкость содержит вещество, обладающее лечебным действием, а другая жидкость является растворителем или разбавителем, и корпус содержит три резервуара, то возможные соотношения вещество: разбавитель составляют 1:1 (один резервуар является пустым), 1:2 или 2:1.
В другом варианте исполнения изобретения по меньшей мере два эжекционных канала сопла соединены с общей смесительной камерой, расположенной выше по ходу продвижения текучей среды указанных каналов и ниже по ходу продвижения текучей среды соответствующих резервуаров. Такая смесительная камера отличается от вышеупомянутого смешивания посредством общей нагнетательной камеры тем, что предусмотрен отдельный объем, который расположен между нагнетательной камерой и соплом, что имеет целью смешивание жидкостей из нескольких (даже, возможно, также идентичных) источников перед подачей их к эжекционным каналам.
В соответствии с одним из вариантов исполнения изобретения по меньшей мере два эжекционных канала сопла образуют пару (или группу, в случае трех или более эжекционных каналов) и имеют общее впускное отверстие, а также пересекающиеся траектории. Предпочтительно пара или группа каналов состоит из двух (или трех или даже более) каналов с идентичной геометрией, для того чтобы получить наиболее равномерный результат мелкодисперсного распыления. Пара или группа образует аэрозоль в одной точке столкновения. Несколько пар могут иметь общие точки столкновения, или каждая пара или группа может иметь свою собственную отдельную точку столкновения. Эти отдельные точки столкновения могут быть расположены на одной и той же или на различных горизонтальных плоскостях.
В другом варианте исполнения изобретения все эжекционные каналы сопла имеют отдельные впускные отверстия. Таким образом, они не образуют пары, поскольку пара отличается тем, что по каналам протекает идентичная жидкость. Однако они, тем не менее, могут иметь траектории эжекции, которые пересекаются друг с другом таким образом, что образуется одна или более точек столкновения.
В соответствии с одним из вариантов исполнения изобретения, в котором два эжекционных канала сопла образуют пару, один основной канал подачи выполнен с возможностью соединения с расположенным выше по ходу продвижения текучей среды концом первого эжекционного канала, и предусмотрен поперечный канал, который соединяет указанный основной канал подачи с расположенным выше по ходу продвижения текучей среды концом второго эжекционного канала. Расположенный выше по ходу продвижения текучей среды конец основного канала подачи соединен напрямую или опосредованно через нагнетательный блок с резервуаром для жидкости. Такая конструкция предпочтительно реализуется в двухмерной конфигурации, при которой все каналы расположены в одной и той же плоскости.
Поперечный канал может иметь перпендикулярную ориентацию относительно указанного основного канала подачи; таким образом, обеспечивается наиболее короткое соединение для прохождения текучей среды. Поперечный канал может также проходить по другому пути следования, такому как, например, дугообразный путь следования, который может пролегать в плоскости, перпендикулярной основной оси. Поперечный канал также может быть смещен к плоскости, в которой расположены эжекционные каналы соответствующей пары; однако очевидно, что в любом случае должно быть обеспечено сообщение по текучей среде между поперечным каналом и соответствующими эжекционные каналами.
Поскольку два эжекционных канала, образующие пару, расположены на противоположных сторонах по отношению к основной оси, и поскольку поперечный канал соединяет указанные два эжекционных канала, образующие пару, для этой пары достаточен только один (общий) основной канал подачи. Таким образом, предусмотрено только одно впускное отверстие, которое должно быть соединено с нагнетательной камерой. В результате, представлено экономящее пространство решение в отношении необходимого количества площади для соединения одной пары каналов сопла с расположенным выше по ходу продвижения текучей среды элементом.
В одном из вариантов исполнения ингаляционного устройства с соплом, имеющим множество пар эжекционных каналов, например, две пары, выпускные отверстия эжекционных каналов первой пары, по отношению к основной оси, которая при этом также образует ось симметрии (вращения), находятся в повернутом положении относительно выпускных отверстий эжекционных каналов второй пары, например, на 60° (или на другой целочисленный делитель 360°), а соответствующие поперечные каналы отстоят друг от друга вдоль указанной оси симметрии, чтобы не пересекаться друг с другом. Другими словами, вышеупомянутая конструкция поперечных каналов повторяется несколько раз, например, дублируется или утраивается, и располагается на расстоянии друг от друга посредством вращения соответствующего блока, содержащего пару эжекционных каналов, соответствующего поперечного канала и основного канала подачи вокруг основной оси. Если отдельные поперечные каналы расположены в различных плоскостях вдоль основной оси, они не пересекаются друг с другом. В результате получается подобное башне расположение впускных отверстий различных пар эжекционных каналов (и, таким образом, различных жидкостей), которые располагаются по окружности, размещаясь на поверхности контакта между корпусом сопла и элементом, который подает в него жидкость (жидкости).
В соответствии с еще одним вариантом исполнения изобретения, сопло имеет переднюю сторону и заднюю сторону, противоположную передней стороне. Передняя сторона, которая является лицевой стороной устройства, которая направлена к пользователю, когда устройство приводится в действие, содержит выпускные отверстия эжекционных каналов. Задняя сторона или задняя часть сопла, которая обращена к внутреннему пространству устройства, является по существу плоской и содержит множество отверстий, которые образуют впускные отверстия основного канала (каналов) подачи.
Предпочтительно элемент устройства, который соединяется с задней стороной сопла, имеет соответствующую поверхность с выпускными отверстиями, так что каждое выпускное отверстие указанного элемента устройства соединяется с впускным отверстием сопла. Другими словами, поверхность контакта между соплом и элементом, через который осуществляется подача жидкости в сопло, например, участки нагнетательных камер, содержащие выпускное отверстие, выполнена таким образом, что достаточно простой плоской прокладки. Такая прокладка по существу состоит из плоского листа эластичного материала с отверстиями в соответствующих позициях.
Преимущество такой конструкции состоит в том, что сообщение по текучей среде может быть создано безопасно и просто, и в том, что стоимость обеспечения герметизирующей изоляции, а также поверхностей контакта является низкой.
В некоторых вариантах исполнения изобретения сопло выполнено в виде стопки относительно плоских пластин. Такие пластины могут предпочтительно быть изготовлены посредством субтрактивных технологий, таких как травление и т.п. Заготовки из различных материалов, таких как, например, силикон, стекло, металл, керамика или пластмасса, могут образовывать полуфабрикат. Каналы встраиваются в одну из двух плоских частей подложки или даже в обе стороны. Затем посредством укладки нескольких таких пластин может быть изготовлена стопка, образующая сопло, обеспечивающая множество пар эжекционных каналов.
В других вариантах исполнения изобретения сопло сконструировано из трехмерных базовых форм, обладающих вращательной симметрией. Такая базовая форма может быть конусом, цилиндром или пирамидой. Как правило, ось вращения или ось симметрии базовой формы совпадает с основной осью готового сопла.
Предпочтительно ингаляционное устройство выполнено с возможностью и приспособлено для эжектирования двух (или более) жидкостей.
В связи с этим сопло содержит по меньшей мере два эжекционных канала, причем в каждый из этих каналов могут подаваться две (или более) различные жидкости, т.е. в каждый из каналов поступает жидкость, которая отличается от жидкости, подаваемой в другой канал, или в них может подаваться жидкость из общей смесительной камеры, в которую, в свою очередь, подаются указанные различные жидкости. Таким образом, является возможным эжектирование двух (или более) жидкостей.
Для того, чтобы достичь этого, указанные эжекционные каналы или указанная смесительная камера соединены либо с соответствующими нагнетательными камерами расположенных выше по ходу продвижения текучей среды отдельных нагнетательных блоков, либо с отдельными внутренними объемами (нагнетательными камерами), интегрированными в один общий нагнетательный блок.
Другими словами, ингаляционное устройство может содержать либо множество отдельных нагнетательных блоков, каждый из которых предпочтительно служит для эжектирования одной жидкости, или конструкция предусматривает множество нагнетательных камер, интегрированных в один основной нагнетательный блок (основной нагнетательный корпус), предпочтительно соединенный только с одним средством для сохранения потенциальной энергии (например, пружиной сжатия). Каждая интегрированная нагнетательная камера может быть соединена с отдельным резервуаром для текучей среды. Последний вариант исполнения изобретения обеспечивает более интегрированное и, таким образом, более компактное решение.
В соответствии с одним из вариантов исполнения изобретения по меньшей мере один резервуар жестко прикреплен к нагнетательной камере, и, таким образом, является подвижным внутри корпуса. Это означает что при каждом эжекционном цикле по меньшей мере один резервуар перемещается вместе с по меньшей мере одной нагнетательной камерой из начального положения, в котором нагнетательная камера имеет наибольший внутренний объем, к конечному положению, в котором внутренний объем нагнетательной камеры является наименьшим, и впоследствии назад к начальному положению. В контексте настоящего описания выражение ''жестко прикрепленный'' включает в себя как съемное, так и несъемное (с возможностью отсоединения) виды крепления. Одним из преимуществ этой конструкции является то, что она обеспечивает наименьший из возможных мертвый объем между резервуаром (резервуарами) и нагнетательной камерой (камерами).
В соответствии с еще одним вариантом исполнения изобретения по меньшей мере один резервуар соединен с по меньшей мере одной нагнетательной камерой посредством одного (или более) гибкого элемента (гибких элементов) таких как, например, гибкий трубопровод, и является жестко прикрепленным к корпусу. Таким образом, в соответствии с этим вариантом исполнения изобретения, резервуар не перемещается вместе с нагнетательной камерой, но является жестко (но при этом обычно с возможностью отсоединения) прикрепленным к корпусу. Одно из преимуществ данной конструкции состоит в том, что энергия, которая резко высвобождается при разблокировании средства для сохранения потенциальной энергии, оказывает воздействие только на нагнетательную камеру для придания ей ускорения, но не оказывает такого воздействия также на резервуар, который обычно - и в частности в начале его использования - может иметь сравнительно большой вес.Результатом является более высокое ускорение нагнетательной камеры, создание в ней более высокого давления.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
На Фиг. 1 показаны основные элементы ингаляционного устройства в соответствии с настоящим изобретением.
На Фиг. 2 показано устройство, сходное с устройством по Фиг. 1, но без факультативных выпускных клапанов.
На Фиг. 3 показан вариант исполнения изобретения по Фиг. 1 перед первоначальным наполнением нагнетательных камер.
На Фиг. 4 показано состояние ингаляционного устройства, соответствующее первому приведению в действие.
На Фиг. 5 показано состояние ингаляционного устройства в конце первого приведения в действие.
На Фиг. 6 показано состояние ингаляционного устройства после повторного наполнения нагнетательной камеры.
На Фиг. 7 показано сопло в соответствии с первым вариантом исполнения изобретения.
На Фиг. 8 показан детальный вид сопла.
На Фиг. 9 показано сопло в соответствии со вторым вариантом исполнения изобретения.
На Фиг. 10 показано сопло в соответствии с третьим вариантом исполнения изобретения.
На Фиг. 11 показан детальный вид сопла.
На Фиг. 12 показано сопло в соответствии с четвертым вариантом исполнения изобретения.
На Фиг. 13 показано сопло в соответствии с пятым вариантом исполнения изобретения.
На Фиг. 14-16 показаны сечения сопла в соответствии с пятым вариантом исполнения изобретения.
На Фиг. 17 показан трехмерный вид этого варианта исполнения изобретения.
На Фиг. 1, основные элементы ингаляционного устройства в соответствии с настоящим изобретением показаны схематично и без соблюдения масштаба, в состоянии перед первым использованием.
Ингаляционное устройство содержит корпус 1, который предпочтительно имеет такие размер и форму, что его можно удерживать одной рукой и приводить в действие одним пальцем, например, большим пальцем (не показано). Два резервуара 2А, 2В для хранения, соответственно, жидкости F1, F2 медицинского назначения расположены внутри корпуса 1. Показанные резервуары 2А, 2В выполнены с возможностью спадаться; это означает, что в процессе опорожнения эластичные или по меньшей мере легко деформируемые стенки коробятся, таким образом, что отрицательное давление, необходимое для извлечения определенного количества жидкости F1, F2, не увеличивается или практически не увеличивается. Подобный эффект может быть достигнут, когда у жесткого контейнера имеется подвижное дно, посредством которого внутренний объем соответствующего резервуара также может быть последовательно уменьшен (не показано).
Кроме того, ингаляционное устройство содержит нагнетательный блок с двумя нагнетательными камерами 3А, 3В внутри корпуса 1, для создания требуемого давления, необходимого для осуществления выброса жидкости F1, F2 и ее распыления. Нагнетательный блок может также содержать дополнительные, не показанные, элементы (нажимную кнопку, защелку и др.).
Нагнетательные камеры 3А, 3В могут быть размещены в отдельных нагнетательных блоках, как показано в настоящем примере, или они могут быть выполнены интегрированными в один единый нагнетательный блок (не показано).
Нагнетательные камеры 3А, 3В сообщаются по текучей среде с резервуарами 2А, 2В посредством соответствующего обратного клапана 4А, 4В. Обратные клапаны 4А, 4В служат для обеспечения поступления жидкости F1, F2 в соответствующую нагнетательную камеру 3А, 3В и блокирования обратного тока жидкости F1, F2 в резервуар 2А, 2В при высвобождении не показанного блокирующего механизма.
В качестве средства 7 для сохранения потенциальной энергии предусмотрена пружина, которая сопряжена одним из своих концов (направленным вверх) с нагнетательными камерами 3А, 3В и которая прикреплена к корпусу 1 (нижняя часть чертежа).
Ингаляционное устройство, кроме того, содержит две выводных трубы 5А, 5В по меньшей мере с одним соответствующим обращенным к резервуару внутренним концом 5А', 5В', который может заходить в указанные нагнетательные камеры 3А, 3В. Другими словами, выводные трубы 5А, 5В могут по меньшей мере частично быть заведены в нагнетательные камеры 3А, 3В, что приводит к уменьшению внутренних объемов нагнетательных камер 3А, 3В. Термин ''внутренний объем'' подразумевает тот объем, который простирается от обращенного к резервуару впускного отверстия нагнетательной камеры 3А, 3В к тому месту, где расположен внутренний конец 5А', 5В' выводной трубы 5А, 5В. В показанном состоянии выводная труба 5А, 5В практически полностью содержится в соответствующей нагнетательной камере 3А, 3В. В результате, соответствующий внутренний объем, оказавшийся между обратными клапанами 4А, 4 В и внутренними концами 5А', 5В' выводных труб 5А, 5В, является минимальным.
Предпочтительно на участке, который выполнен таким образом, чтобы в него заходила выводная труба, нагнетательная камера 3А, 3В содержит участок с круглым внутренним поперечным сечением, который соответствует (соответственно, также) внешнему поперечному сечению соответствующего участка выводной трубы. Безусловно, другие формы поперечного сечения также являются возможными.
В соответствии с показанным вариантом исполнения изобретения обратный клапан 4А, 4В размещен между резервуаром 2А, 2В и впускным отверстием нагнетательной камеры 3А, 3В.
Кроме того, ингаляционное устройство содержит сопло 6, которое имеет непроницаемое для жидкости соединение с соответствующими обращенными наружу концами 5А'', 5 В'' выводных труб 5А, 5В. Сопло 6 выполнено с возможностью распыления/мелкодисперсного распыления жидкости посредством использования принципа двух сталкивающихся потоков жидкости. Сопло 6, которое показано в качестве примера, содержит два эжекционных канала 6А, 6В. Каждый из обоих эжекционных каналов 6А, 6В сопла одновременно соединен с отдельной нагнетательной камерой 3А, 3В и, таким образом, с резервуаром 2А, 2В для жидкости, таким образом, что обеспечивается точка столкновения, в которую могут подаваться различные жидкости. Для каждой жидкости F1, F2 предусмотрена своя собственная нагнетательная камера 3А, 3В для того, чтобы избежать нежелательного смешивания.
Предпочтительно поперечные сечения каналов для прохождения жидкости относительно небольшие, обычно порядка микронов. В вышеприведенном примере углы, которые составляют эжекционные каналы 6А, 6В по отношению к основной оси Z (пунктирная линия), являются такими, что соответствующие им траектории эжекции (точечные линии) пересекаются в одной общей точке X столкновения.
Также показан факультативный выпускной клапан 8А, 8В внутри выводной трубы 5А, 5В для предотвращения обратного тока жидкости или воздуха снаружи в обращенный наружу конец 5А'', 5В'' выводной трубы. Выпускной клапан 8А, 8В размещен во внутреннем конце 5А', 5В' выводной трубы 5А, 5В. Жидкость F1, F2 может проходить через выпускной клапан 8А, 8В в направлении сопла 6, но выпускной клапан 8А, 8В блокирует любой нежелательный обратный ток текучей среды в противоположном направлении.
Как можно видеть из Фиг. 1, выводная труба 5А, 5В выполнена неподвижной по отношению к корпусу 1 и жестко прикрепленной к нему, что обозначено в виде соединения в области обращенного наружу конца 5А'', 5В'' с корпусом 1. Выводная труба 5А, 5В также жестко прикреплена к соплу 6, которое в свою очередь также прикреплено к корпусу 1. Напротив, нагнетательная камера 3А, 3В выполнена с возможностью перемещения по отношению корпусу 1 и соплу 6. Преимущества указанной конструкции были уже объяснены; сделана ссылка на соответствующие части вышеприведенного описания.
Со ссылкой на Фиг. 2 показано устройство, сходное с устройством, показанным на Фиг. 1. Однако вариант исполнения изобретения, показанный на Фиг. 2, не имеет (факультативных) выпускных клапанов 8А, 8В. Все другие существенные элементы присутствуют, и их функции также являются аналогичными.
На Фиг. 3, на которой некоторые ранее введенные номера ссылочных позиций опущены для ясности, показан вариант исполнения изобретения, показанный на Фиг. 1, непосредственно перед первоначальным наполнением нагнетательных камер 3А, 3В. Нагнетательная камера 3А, 3В оттянута вниз, приводя средство 7 для сохранения потенциальной энергии во взведенное состояние. Выпускной клапан 8А, 8В закрыт вследствие отрицательного давления в нагнетательной камере 3А, 3В, а обратный клапан 4А, 4В открыт в направлении резервуара 2А, 2В. Все более спадающиеся стенки резервуара 2А, 2В позволяют его внутреннему давлению оставаться почти постоянным, в то время как давление внутри нагнетательной камеры 3А, 3В понижается вследствие перемещения вверх, оттягивающего нагнетательную камеру 3А, 3В от выводной трубы 5А, 5В, увеличивающего соответствующий внутренний объем нагнетательной камеры 3А, 3В. В результате соответствующий внутренний объем нагнетательной камеры 3А, 3В наполняется жидкостью F1, F2 из резервуара 2А, 2В.
На Фиг. 4 показано состояние во время первого приведения в действие ингаляционного устройства. Средство 7 для сохранения потенциальной энергии высвобождено из взведенного положения, как показано на Фиг. 3. Оно заставляет нагнетательный блок, содержащий нагнетательную камеру 3А, 3В, надвигаться на выводную трубу 5А, 5В, внутренний конец 5А', 5В' которой подошел ближе к обратному клапану 4А, 4В, который в данный момент закрыт. В результате давление в нагнетательной камере 3А, 3 В повышается и удерживает клапан 4А, 4В в закрытом состоянии, но открывает выпускной клапан 8А, 8В. Жидкость F1, F2 подходит внутри выводной трубы 5А, 5В к ее обращенному наружу концу 5А'', 5 В'' и к соплу 6.
На Фиг. 5 показано состояние в конце первого приведения в действие. Средство 7 для сохранения потенциальной энергии находится в своем наиболее разжатом конечном положении (пружина полностью расправлена). Кроме того, нагнетательная камера 3А, 3В практически полностью надвинута на соответствующую выводную трубу 5А, 5В таким образом, что соответствующий внутренний объем нагнетательной камеры 3А, 3В достиг своего минимума. Большая часть жидкости F1, F2, ранее содержавшаяся внутри нагнетательной камеры 3А, 3В, прошла через выпускной клапан 8А, 8В в выводную трубу 5А, 5В. Жидкость F1, F2, уже содержавшая внутри выводной трубы 5А, 5В, вытолкнута в направлении и даже через эжекционные каналы 6А и 6В сопла 6, где происходит требуемое распыление, образуя спрей в общей точке X столкновения.
На Фиг. 6 показано состояние после перезаполнения нагнетательной камеры 3А, 3В. Нагнетательная камера 3А, 3В снова оттянута от внутреннего конца 5А', 5В' выводной трубы 5А, 5В, увеличивая соответствующий внутренний объем нагнетательной камеры 3А, 3В. Средство 7 для сохранения потенциальной энергии находится во взведенном состоянии (пружина сжата). При перемещении нагнетательной камеры 3А, 3В в сторону от выводной трубы 5А, 5В создается отрицательное давление во внутреннем объеме, закрывающее выпускной клапан 8А, 8В и открывающее обратный клапан 4А, 4В. В результате новая порция жидкости F1, F2 извлекается из резервуара 2А, 2В в нагнетательную камеру 3А, 3В. Нагнетательная камера 3А, 3В ингаляционного устройства наполняется снова и готова для осуществления следующего эжектирования жидкости F1, F2 посредством высвобождения пружины.
На Фиг. 7 показано сопло 6, содержащее три эжекционных канала 6А, 6В, 6С. Траектории эжекции (пунктирные линии) пересекаются в одной общей точке X столкновения. Эта точка столкновения расположена в плоскости Р, имеющей перпендикулярную ориентацию относительно основной оси Z (это общая ориентация плоскости, в которой располагается точка столкновения на протяжении всего текста настоящей патентной заявки, если не указано иное). Все каналы 6А, 6В, 6С расположены пространственно симметрично вокруг основной оси Z. Углы эжекции (также изображенные на Фиг. 8, которая является детальным видом концевой части сопла; показаны только углы A1, А2), как определено в настоящем описании, являются идентичными. Линия, от которой измеряется промежуточный угол I, является основной осью; таким образом, промежуточный угол является углом столкновения. В этом примере все отдельные траектории расположены на поверхности усеченного конуса. Так как поверхность 6' усеченного конуса параллельна окружности лежащей в его основании (ссылочная позиция отсутствует), в этом примере углы A1, А2, измеренные в обоих местоположениях, идентичны. Предпочтительно каналы 6А, 6В, 6С (сбоку) закрыты закрывающим приспособлением, таким как, например, заслонка (не показано) или т.п.таким образом, чтобы жидкость (не показано) могла проходить через каналы, но не могла покидать их в нежелательных (боковых) направлениях. Это может, например, быть обеспечено путем размещения усеченного конуса внутри конусообразной насадки (не показано), стенка (стенки) которой образуют заслонку для каналов. Каналы могут быть выполнены на поверхности усеченного конуса, как показано, но также в виде желобов на поверхности крышки.
Оба типа формирования каналов могут быть объединены друг с другом в том плане, что предусмотрено чередование каналов в конусе и в отверстии, или в том плане, что предусмотрены соединенные полуканалы в конусе и в отверстии.
На Фиг. 9 показан вид в разрезе сопла 6, в котором по отношению к основной оси Z сопла 6 все углы А эжекции, как и в предыдущем примере, являются идентичными (изображено только одно обозначение ссылочной позиции А); таким образом, все промежуточные углы также одинаковы и все они измеряются относительно основной оси Z. При этом эжекционные каналы 6А-6D расположены в одной плоскости разреза (штриховка отсутствует) таким образом, что обеспечиваются различные точки X1, Х2 столкновения. Указанные точки расположены в различных плоскостях Р1, Р2, перпендикулярных основной оси Z, т.е. точки X1 и Х2 столкновения находятся на различном расстоянии от передней поверхности 6' сопла 6. В то же время, все точки X1, Х2 столкновения расположены на основной оси Z. Эжекционные каналы 6А и 6В образуют первую пару, а эжекционные каналы 6С и 6D образуют вторую пару. В этом примере сопло 6 выполнено в виде ''двухмерного'' блока.
Настоящий пример может быть использован для формирования центрального потока (не показано) аэрозоля первой жидкости и окружающего внешнего потока аэрозоля второй жидкости.
На Фиг. 10 показан вариант исполнения изобретения, в котором эжекционные каналы 6А-6D снова расположены на поверхности усеченного конуса. В этой конфигурации углы А1, А1' эжекции первой пары эжекционных каналов 6А, 6В соответствуют углам А2, А2' эжекции второй пары эжекционных каналов 6С, 6D. При этом вследствие эжекционных смещений указанная конфигурация обеспечивает в результате две различные точки X1 и Х2 столкновения. На Фиг. 11 показано детальное изображение концевой части сопла. Необходимо отметить, что углы A1, А2 на Фиг. 10 являются теми же самыми, что и на Фиг. 11, поскольку окружность, лежащая в основании конуса, параллельна поверхности 6' усеченного конуса.
Как можно видеть из Фиг. 10, например, траектория канала 6В несколько отклонена от основной оси Z в одном направлении, а именно, в направлении угла А1'', тогда как траектория канала 6D отклонена в противоположном направлении, а именно, в направлении угла А2''. Кроме того, (в данном случае сходные) углы А1 и А2 несколько меньше по величине, чем углы А1* и А2*, которые начинаются на тонких пунктирных линиях. Указанные линии представляют собой линии, которые начинаются на окружности, лежащей в основании конуса, и заканчиваются на его воображаемой вершине; каналы, располагающиеся по ходу тонких пунктирных линий, также будут иметь идентичные углы A1, А2 (и A1', А2', а также и A1'', А2''), но также образуют в результате одну общую точку столкновения. Таким образом, в этом примере предусмотрены две пары эжекционных каналов 6А, 6В и 6С, 6D, причем все они имеют идентичные углы А1, А2, A1' А2' эжекции (см. Фиг 11) и, таким образом, обеспечивается две точки X1, Х2 столкновения, как и в предыдущем примере. Имеет место боковое смещение D эжектирования, которое является результатом вышеуказанного расположения углов. В данном варианте исполнения изобретения вдоль основной оси Z сопла все точки X1, Х2 столкновения расположены в пределах одной и той же плоскости (не показано) по отношению к передней поверхности 6' сопла 6. В то же время, все точки X1, Х2 столкновения расположены с боковым смещением от основной оси Z (боковое смещение D эжектирования).
На Фиг. 12 показано сопло 6 с четырьмя эжекционными каналами 6А-6D, траектории эжекции которых имеют попарно различающиеся углы эжекции (А1 и А1' являются одинаковыми, также как и А2 и А2'), причем эжекционные каналы (и траектории) лежат в одной плоскости (заштрихованная плоскость сечения). Сопло 6 также как и в предыдущем примере является соплом в виде ''двухмерного'' блока. Углы A1, A1', А2, А2' расположены таким образом, что все траектории эжекции (пунктирные линии) пересекаются в одной общей точке X столкновения.
На Фиг. 13 показан вид сверху с невидимыми контурами внутреннего строения еще одного варианта исполнения изобретения сопла. Для представления более детальной информации сделана ссылка на описание нижеследующих Фиг. 14-17, которые относятся к одному и тому же варианту исполнения изобретения.
На Фиг. 14 и 15 показаны два сечения по линии А-А и по линии В-В сопла 6, показанного на Фиг. 11 (штриховка не показана), на которых эжекционные каналы 6А, 6В и 6С, 6D соединены с расположенной выше по ходу продвижения текучей среды общей разделительной камерой 9А, 9В. Таким образом, предусмотрена отдельная камера, или объем, которая расположена между нагнетательной камерой (не показана) и эжекционными каналами 6А, 6В / 6С, 6D, что имеет целью разделение потока жидкости, подаваемой в сопло (при необходимости из различных источников) перед ее подачей в эжекционные каналы 6А, 6В / 6С, 6D.
В показанном варианте исполнения изобретения два из эжекционных каналов 6А и 6В, а также 6С и 6D сопла 6 образуют соответствующую пару, и один основной канал 10А, 10В подачи выполнен с возможностью соединяться с началом первого эжекционного канала 6А, 6С, и предусмотрен поперечный канал 11А, 11В, который соединяет указанный основной канал 10А, 10В подачи с концом соответствующего второго эжекционного канала 6А, 6С. Поперечный канал 11А, 11В, который служит в качестве разделительной камеры 9А, 9В, проходит перпендикулярно основному каналу 10А, 10В подачи. Предусмотрено только одно соответствующее впускное отверстие 12А, 12В, которое должно соединяться с нагнетательной камерой или нагнетательным блоком (не показаны).
В показанном варианте исполнения изобретения изначально расположенные друг над другом пары эжекционных каналов по отношению к основной оси Z (не показана), которая при этом также образует ось симметрии, находятся в повернутом положении друг относительно друга, например, на 60° (или на другой целочисленный делитель 360°), и соответствующие поперечные каналы 11А, 11В отстоят друг от друга вдоль указанной оси симметрии, чтобы не пересекаться друг с другом.
На Фиг. 16, которая является видом сбоку с невидимыми контурами внутреннего строения, показано сечение, содержащее скрытые контуры, таким образом, что все основные и поперечные каналы, отстоящие друг от друга в осевом направлении (у третьего поперечного канала номер ссылочной позиции не указан) являются хорошо видимыми. Можно видеть только две пары эжекционных каналов, что обусловлено направлением вида.
Вышеупомянутую конструкцию также можно видеть из Фиг. 17, которая является трехмерным видом с невидимыми контурами внутреннего строения сопла 6, содержащим сечения, представленные на Фиг. 14 и 15. Посредством мысленного поворачивания сечений получается компактное и простое сопло, впускные отверстия которого (номера ссылочных позиции не указаны) расположены по окружности (штрих-пунктирная окружность). Таким образом, соответствующая поверхность контакта с расположенным выше по ходу продвижения текучей среды элементом (т.е. нагнетательной камерой, участком, на котором расположен клапан, не показанными), может иметь конструкцию, которая может быть выполнена относительно просто.
Список ссылочных позиций
1 - корпус
2, 2А, 2 В - резервуар
3, 3А, 3 В - нагнетательная камера
4, 4А, 4 В - обратный клапан
5, 5А, 5 В - выводная труба
5А', 5 В' - внутренний конец
5А'', 5 В'' - обращенный наружу конец
6 - сопло
6' - передняя поверхность
6A-6D - эжекционные каналы
7 - средство для сохранения потенциальной энергии
8, 8А, 8В - выпускной клапан
9А, 9В - разделительная камера
10, 10А, 10В - основной канал подачи
11, 11А, 11В - поперечный канал
12, 12А, 12В - впускное отверстие
F, F1, F2 - жидкость
X, X1, Х2 - точка столкновения
A, A1, А2 - угол эжекции
A1*, А2*, А1', А2', A1'', А2'' - угол
I - промежуточный угол
Z - основная ось
D - смещение эжекции
Р, P1, Р2 - плоскость