РАСПЫЛИТЕЛЬ, В ЧАСТНОСТИ ИНГАЛЯТОР, ДЛЯ РАСПЫЛЕНИЯ ЖИДКОГО ДЕЙСТВУЮЩЕГО ВЕЩЕСТВА В АЭРОЗОЛЬ, А ТАКЖЕ СООТВЕТСТВУЮЩИЙ СПОСОБ
SPRAYER, IN PARTICULAR AN INHALER, FOR SPRAYING A LIQUID ACTIVE SUBSTANCE INTO AN AEROSOL, AS WELL AS A CORRESPONDING METHOD

Настоящее изобретение относится к распылителю, в частности к ингалятору, для распыления жидкого действующего вещества в аэрозоль, а также к соответствующему способу. Распылитель содержит резервуар для действующего вещества, распылительное сопло и насосное устройство, причем всасывающая сторона насосного устройства сообщается с резервуаром для действующего вещества, а напорная сторона насосного устройства с распылительным соплом. Насосное устройство содержит поршень, выполненный с возможностью перемещения в цилиндре в осевом направлении цилиндра. Такой распылитель известен, например, из US 7,104,470 B2 и US 5,662,271 A. Примерное распылительное сопло известно из документа DE 10 2012 014 965 A1.
В распылителях, известных из уровня техники, часто предусмотрен впускной клапан, закрывающий рабочую камеру насоса относительно резервуара для действующего вещества, когда в рабочей камере насоса создается избыточное давление для выпуска аэрозоля через распылительное сопло, так что предотвращается обратное течение действующего вещества из рабочей камеры насоса в резервуар для действующего вещества. Когда необходимо снова заполнить рабочую камеру насоса, вследствие перемещения поршня в рабочей камере насоса создается пониженное давление, в результате чего действующее вещество через открытый впускной клапан перемещается из резервуара для действующего вещества в рабочую камеру насоса. Во время процесса всасывания выпускной клапан, связанный с распылительным соплом, закрыт, чтобы предотвратить обратное течение жидкости или воздуха из распылительного сопла в рабочую камеру насоса.
Для всасывания действующего вещества из резервуара часто поршень насосного устройства бывает выполнен в виде капилляра или полого поршня с обратным клапаном, который посредством перемещающегося в капилляре шарика действует в качестве запорного элемента для капилляра, когда в рабочей камере насоса создается избыточное давление, чтобы через распылительное сопло выпустить аэрозоль. Однако такие поршни насоса, выполненные в виде капилляров, дороги в изготовлении и, следовательно, требуют больших затрат.
Поэтому задача изобретения заключается в том, чтобы усовершенствовать распылитель вышеописанного типа и соответствующий способ так, чтобы они были простыми и не требующими больших затрат в изготовлении.
Эта задача решается благодаря распылителю с признаками пункта 1 и соответствующему способу с признаками пункта 12. Каждый из зависимых пунктов относится к предпочтительным вариантам осуществления изобретения.
В соответствии с этим по своей внешней периферии поршень местами с геометрическим замыканием прилегает к внутренней стенке цилиндра, причем, кроме того, местами между внутренней стенкой цилиндра и поршнем образован зазор. Поршень расположен в цилиндре с возможностью поворота вокруг своей продольной оси и с возможностью перемещения между положением всасывания, в котором рабочая камера насосного устройства через зазор соединена с всасывающей стороной, и положением нагнетания, в котором поршень закрывает всасывающую сторону.
По сравнению с распылителями, известными из уровня техники, благодаря описанному исполнению насосного устройства в частности поршень может быть выполнен в виде сплошной детали, и уже не должен быть выполнен в виде капилляра с интегрированным (шариковым) обратным клапаном. Сплошной, выполненный за одно целое поршень значительно более прост в изготовлении, следовательно, он может быть осуществлен с меньшими затратами, чем вышеописанный поршень с интегрированным капилляром и шариковым обратным клапаном. Внешняя периферия поршня, поскольку по внешней периферии поршень с геометрическим замыканием прилегает к внутренней стенке цилиндра, имеет наружный диаметр, по существу соответствующий внутреннему диаметру цилиндра. При этом наружный диаметр поршня может составлять от 0,1 до 3 мм, особенно предпочтительно от 0,2 до 1 мм. Вдоль поверхностей поршня и цилиндра, граничащих друг с другом с геометрическим замыканием, поршень может быть проведен в цилиндре между положением нагнетания и положением всасывания.
Поскольку между внутренней стенкой цилиндра и внешней периферией поршня образован зазор, внешняя периферия поршня может быть некруглой и, в частности, иметь лыску. При этом поршень, например, может быть выполнен в виде круглого стержня, который на том конце, который вдается в рабочую камеру насоса, снабжен лыской с одной стороны, причем эта лыска может быть выполнена, например, благодаря локальному удалению материала сбоку, например, путем фрезерования круглого стержня.
Всасывающая сторона насосного устройства может быть соединена с рабочей камерой насоса при помощи пропускного отверстия, проходящего в радиальном направлении цилиндра и в положении всасывания сообщающегося с зазором.
При этом внутренняя боковая поверхность на внутренней периферии цилиндра может иметь постоянный радиус кривизны по всей своей площади и может быть прервана только пропускным отверстием. На переходе между пропускным отверстием и внутренней стенкой цилиндра может быть расположен уплотнительный элемент, окружающий пропускное отверстие, чтобы дополнительно улучшить уплотнение пропускного отверстия относительно рабочей камеры насоса, когда поршень находится в положении нагнетания.
В положении всасывания зазор может быть обращен к пропускному отверстию, а в положении нагнетания он может быть обращен в противоположную от пропускного отверстия сторону, причем положение всасывания и положение нагнетания являются двумя рабочими положениями поршня, повернутыми относительно друг друга по существу на 180°. Для закрытия пропускного отверстия в положении нагнетания поворачивать поршень на 180° относительно положения всасывания, в котором зазор обращен к пропускному отверстию, не обязательно. В зависимости от реализуемого производственного допуска между внешней периферией поршня и внутренней периферией цилиндра и достижимой благодаря этому непроницаемости под давлением между пропускным отверстием и рабочей камерой насоса в положении нагнетания, положение нагнетания может быть повернуто относительно положения всасывания также менее чем на 180°, например, лишь на 90°.
Поршень может представлять собой, например, круговой цилиндр, который на одной стороне, проходящей параллельно продольной оси поршня, имеет выемку. В частности поршень может представлять собой круговой цилиндр, снабженный лыской с одной стороны. Соединительная поверхность между круговой боковой поверхностью поршня и выемкой или снабженной лыской стороной может быть закруглена. Этот вариант осуществления способствует тому, что возможно предусмотренный уплотнительный элемент, окружающий пропускное отверстие на внутренней стенке цилиндра, во время поворота поршня между положением всасывания и положением нагнетания не повреждается. Согласно другому аспекту изобретение относится к способу эксплуатации распылителя вышеописанного типа. Способ включает перемещение поршня относительно цилиндра в продольном направлении поршня и цилиндра между выдвинутым положением и задвинутым положением.
При этом может быть предусмотрено, что при перемещении поршня из выдвинутого положения в задвинутое положение поршень закрывает всасывающую сторону, в то время как при перемещении поршня из задвинутого положения в выдвинутое положение зазор соединяет всасывающую сторону с рабочей камерой насоса.
Для закрытия всасывающей стороны поршень могут поворачивать вокруг его продольной оси из положения всасывания в положение нагнетания.
Кроме того, способ может включать следующие этапы:
a) перемещение поршня вдоль его продольного направления из задвинутого положения в выдвинутое положение, причем поршень находится в положении всасывания, и причем в рабочей камере насоса создают пониженное давление, так что жидкое действующее вещество извлекают из резервуара для действующего вещества в рабочую камеру насоса; затем
b) поворот поршня из положения всасывания в положение нагнетания; затем
c) перемещение поршня из выдвинутого положения в задвинутое положение, причем поршень по-прежнему находится в положении нагнетания, и причем в рабочей камере насоса создают избыточное давление, и жидкое действующее вещество в рабочей камере насоса через распылительное сопло выпускают из распылителя; затем
d) поворот поршня из положения нагнетания в положение всасывания.
Чтобы выпустить дополнительное количество аэрозоля, этапы a)-d) в соответствии с необходимым количеством аэрозоля могут повторить по меньшей мере один раз.
Описание чертежей
Дополнительные подробности изобретения поясняются при помощи следующих чертежей. На них представлено:
ФИГ. 1 распылитель, соответствующий уровню техники;
ФИГ. 2 схематичный поперечный разрез перпендикулярно к продольной оси насосного устройства одного из варианта осуществления предлагаемого изобретением распылителя;
ФИГ. 3-6 схематичное представление одного из вариантов осуществления предлагаемого изобретением распылителя в разных рабочих положениях поршня относительно цилиндра.
На ФИГ. 1 показан распылитель, соответствующий уровню техники. Указанный распылитель состоит в основном из резервуара 1 для действующего вещества и распылительного сопла 2, которые в отношении текучей среды соединены друг с другом посредством насосного устройства 3. При помощи насосного устройства 3 действующее вещество, хранящееся в резервуаре 1 для действующего вещества может под давлением  выдавливаться через распылительное сопло 2, так что оно распыляется на мелкие частицы и образует аэрозоль. Соответствующее распылительное сопло описано в DE 10 2012 014 965 A1. Указанный распылитель может использоваться, например, в качестве ингалятора.
Насосное устройство 3 имеет всасывающую сторону 4 и напорную сторону 5, причем всасывающая сторона посредством капилляра 7.1 в поршне 7 насосного устройства 3 в отношении текучей среды соединена с резервуаром 1 для действующего вещества. Кроме того, рабочая камера 11 насоса в отношении текучей среды соединена с распылительным соплом 2.
Поршень 7 выполнен с возможностью перемещения в цилиндре 6 в своем продольном направлении x. На своем конце, вдающемся в рабочую камеру 11 насоса, поршень 7 содержит шариковый клапан 12, открывающий капилляр 7.1, когда поршень 7 при движении всасывания по меньшей мере частично выдвигается из рабочей камеры 11 насоса, и закрывающий капилляр 7.1, когда поршень 7 при движении нагнетания вдвигается дальше в рабочую камеру 1 насоса. Таким образом, когда поршень 7 по меньшей мере частично выдвигается из рабочей камеры 11 насоса, благодаря пониженному давлению, возникающему в рабочей камере 11 насоса, действующее вещество из резервуара 1 для действующего вещества по капилляру 7.1 поступает в рабочую камеру 11 насоса.
Если после этого на следующем этапе поршень 7 снова вдвигается дальше в рабочую камеру 11 насоса, посредством избыточного давления, возникающего при этом в рабочей камере 11 насоса, шариковый клапан закрывает капилляр 7.1, так что действующее вещество, находящееся в рабочей камере 11 насоса, может выходить из рабочей камеры 11 насоса только через распылительное сопло 2, и в частности не может течь через капилляр 7.1 обратно в резервуар 1 для действующего вещества.
В области распылителей биологически активных веществ поршни 7, как правило, имеют диаметр приблизительно от 0,9 до 1,5 мм, так что капилляр, проходящий внутри поршня 7 в продольном направлении поршня, соответственно должен иметь еще меньший диаметр. При этом весьма сложную конструкцию в частности имеет шариковый обратный клапан 12, причем для обеспечения работоспособности клапана 12 необходимо соблюдать производственные допуски в микронном диапазоне, вследствие чего этот распылитель очень дорог в изготовлении и, следовательно, требует больших затрат.
На ФИГ. 2 показан поперечный разрез насосного устройства 3, выполненного согласно одному из вариантов осуществления изобретения, сделанный перпендикулярно продольному направлению поршня 7 и цилиндра 6. В соответствии с этим чертежом вдоль своей внешней периферии 8 поршень имеет выемку 10, так что по своей внешней периферии поршень местами с геометрическим замыканием прилегает к внутренней стенке 9 цилиндра 6, а местами между внутренней стенкой 9 цилиндра и поршнем 7 образуется зазор 10. Поршень 7 установлен в цилиндре 6 с возможностью поворота вокруг своей продольной оси x, которая в представлении согласно ФИГ. 2 проходит перпендикулярно плоскости чертежа. На ФИГ. 2 поршень 7 относительно цилиндра 6 расположен в положении всасывания. В положении всасывания зазор 10 обращен к той стороне цилиндра 6, через которую в радиальном направлении цилиндра 6 проходит пропускное отверстие 13. Через пропускное отверстие 13 может быть подключена всасывающая сторона 4 насосного устройства 3, так что через пропускное отверстие 13 и зазор 10 может быть создано соединение для текучей среды между резервуаром 1 для действующего вещества, подключенным через всасывающую сторону 4, и рабочей камерой 11 насосного устройства 3 (на ФИГ. 2 это не показано, см. ФИГ. 3-6).
Поршень 7 выполнен с возможностью поворота вокруг продольной оси x, проходящей перпендикулярно плоскости чертежа ФИГ. 2. Например, если поршень 7 поворачивается вокруг оси x на 180° относительно положения, показанного на ФИГ. 2, то зазор 10 становится обращенным к участку боковой стенки цилиндра 6, обращенному от пропускного отверстия 13 . В этом случае поршень 7 своей внешней периферией, примыкающей к выемке 15, закрывает пропускное отверстие 13.
Чтобы улучшить уплотнение между внутренней периферией 9 цилиндра 6 и внешней периферией 8 поршня 7 в области пропускного отверстия 13, пропускное отверстие 13 на своем переходе к внутренней стенке 9 цилиндра 6 содержит уплотнительный элемент 14. Чтобы из-за поворота поршня 7 в цилиндре 6 не повреждался уплотнительный элемент 14, каждая из соединительных поверхностей 17, соединяющих осесимметричную внешнюю периферию 8 поршня с выемкой 15, имеет закругление.
Выемка 15, образующая зазор 10 между поршнем 7 и внутренней стенкой 9 цилиндра 6, выполнена в виде лыски поршня 7, в общем, по существу имеющего форму кругового цилиндра.
На ФИГ. 3-6 показано четыре разных рабочих положения поршня 7 относительно цилиндра 6. На ФИГ. 3 и 3a зазор 10 расположен так, что он обращен от пропускного отверстия 13 сторону, так что поршень 7 закрывает пропускное отверстие 13. Кроме того, поршень 7 перемещается в своем продольном направлении x из выдвинутого положения в задвинутое положение. Так как поршень 7 закрывает пропускное отверстие 13, в рабочей камере 11 насоса может быть создано избыточное давление, так что жидкое действующее вещество, находящееся в рабочей камере насоса, через распылительное сопло 2 выпускается из распылителя.
Когда поршень 7 находится в своем задвинутом положении, поршень, как представлено на ФИГ. 4 и 4a, из положения нагнетания, показанного на ФИГ. 3 и 3a, поворачивается в положение всасывания, показанное на ФИГ. 4 и 4a, в котором зазор 10 обращен к пропускному отверстию 13 и, следовательно, при помощи зазора 10, пропускного отверстия 13 и всасывающей стороны 4 создано соединение для текучей среды между рабочей камерой 11 насоса и резервуаром 1 для действующего вещества. При такой поворотной ориентации поршня 7 относительно цилиндра 6 для наполнения рабочей камеры 11 насоса поршень 7 по меньшей мере частично может быть выдвинут из рабочей камеры 11 насоса, так что в рабочей камере 11 насоса возникает пониженное давление. Это показано на ФИГ. 5 и 5a. Вследствие пониженного давления биологические активное вещество, находящееся в резервуаре 1 для действующего вещества, через всасывающую сторону 4, пропускное отверстие 13 и зазор 10 перемещается в рабочую камеру 11 насоса. Для этого распылительное сопло 2 может иметь обратный клапан, при пониженном давлении в рабочей камере 11 насоса закрывающий сопло 2 относительно среды, окружающей насосное устройство 3.
После по меньшей мере частичного заполнения рабочей камеры 11 насоса биологически активным веществом поршень 7 в цилиндре 6 снова поворачивается на 180°, так что поршень 7 закрывает пропускное отверстие 13, проходящее в цилиндр.
Таким образом, насосное устройство 3 подготовлено к тому, чтобы в соответствии с положением, показанным на ФИГ. 3 и 3a, посредством еще одного перемещения поршня 7 в продольном направлении x из выдвинутого положения в задвинутое положение создать в рабочей камере 11 насоса избыточное давление, так что через распылительное сопло 2 из распылителя выпускается дополнительное жидкое действующее вещество.
В вариантах осуществления, показанных на ФИГ. 2-6a, поршень 7 выполнен в виде кругового цилиндра, в поперечном сечении перпендикулярно продольному направлению поршня, снабженного лыской с одной стороны и таким образом, благодаря снабжению лыской  с одной стороны, на некоторых участках поршня, имеющего форму кругового цилиндра, возможно несложное и, следовательно, не требующее больших затрат изготовление. Кроме того, из чертежей видно, что выемка 15 выполнена только на конце поршня 7, вдающемся в рабочую камеру 11 насоса, причем поршень, в частности в области 18 уплотнения, где поршень 7 уплотнен относительно рабочей камеры 11 насоса, в поперечном сечении перпендикулярно своей продольной оси осесимметричен, так что поршень 7 может быть уплотнен относительно рабочей камеры 11 насоса при помощи простых уплотняющих средств, например, при помощи кольца круглого сечения.
Признаки изобретения, раскрытые в предыдущем описании, чертежах и формуле изобретения, могут быть существенными для его осуществления как по отдельности, так и в любой комбинации
Перечень ссылочных обозначений
1 резервуар для действующего вещества
2 распылительное сопло
3 насосное устройство
4 всасывающая сторона насосного устройства
5 напорная сторона насосного устройства
6 цилиндр
7 поршень
7.1 капилляр
8 внешняя периферия
9 внутренняя стенка
10 зазор
11 рабочая камера насоса
12 шариковый клапан
13 пропускное отверстие
14 уплотнительный элемент
15 выемка
16 переход
17 соединительная поверхность
18 область уплотнения
d наружный диаметр поршня
x продольная ось