專利名稱：液體霧化的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及液體的霧化。
有許多領域需要應用霧化劑、濕氣或小液滴射流，在這些領域中控制液滴的尺寸是至關重要的。比如在燃料技術中，就有把液體燃料注入到燃燒嘴中和將液體燃料注入到發(fā)動機的燃燒室中這樣的情況。在材料技術中就有把金屬及塑料材料噴成霧狀以獲得特定涂層的情況。液體金屬的霧化也用來制造控制粒度的金屬粉末。
霧化液體的一個特別重要的用途是在醫(yī)學領域中，用于向病人的支氣管叢或肺泡內(nèi)給入所需的藥物。這時，使用呈液體可溶形式的藥物，并將藥物霧化再經(jīng)吸入途徑將藥物給入是廣為人知的。為了便于做到這一點，現(xiàn)在已經(jīng)有了霧化器，并大致可分為兩類，第一類用壓縮空氣或其它可吸入的氣體，推動液體通過一個小孔，借助文丘里效應使液體霧化；第二種是藉超聲振動實現(xiàn)霧化。第一類霧化器效率比較低。藥物沉積在預期部位，藥物的效能與霧化液體的液體尺寸有直接的關系，而對于壓縮空氣驅(qū)動的霧化器來說，實際上不可能對液滴尺寸進行任何控制，而且液滴尺寸在很寬范圍內(nèi)很不均勻，作為其結(jié)果只有一小部分藥物沉降在想要給藥的地方。第二類霧化器依賴于集中在待霧化液體表面上的高頻聲波。此聲波由壓電晶體的振蕩產(chǎn)生。此處對液滴尺寸的控制也受到限制，且具有同樣的結(jié)果，即給入的藥物中只有一部分有效地沉積在需要的地方。
對于這兩類霧化器來說，一般是藉電網(wǎng)供電或?qū)嵸|(zhì)上可充電的電池來驅(qū)動，因此，除了不能有效地控制液滴尺寸，使得只有部分藥物有效地沉積在所需的地方以外，它們還有一個缺點就是笨重且昂貴。
本發(fā)明的目的是提供一種能有效控制液滴尺寸的液體霧化裝置。
按照本發(fā)明的第一個方面，一種提供霧化液體的方法包括以離心力迫使液體通過一個或多個有一定尺寸的小孔，產(chǎn)生所需尺寸的液滴。
按照本發(fā)明的第二個方面，一種液體霧化器包括了一個容納液體的裝置、一個與之相聯(lián)接、并在其自身上具有至少一個預先確定了尺寸的孔的裝置，還包括一個與它們相聯(lián)，能產(chǎn)生推動液體通過至少一個上述孔的離心力的裝置。
按照本發(fā)明的第三個方面，一種液體霧化器包括了一個裝在機殼內(nèi)可旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)鼓、一個能轉(zhuǎn)動該轉(zhuǎn)鼓的驅(qū)動機構(gòu)、通過該轉(zhuǎn)鼓壁上的至少一個孔和進入該機殼的入口及離開該機殼的出口。
如上所定義的方法和霧化器可在工業(yè)上使用，但特別適合用作醫(yī)用霧化器，提供霧化的氣溶膠。
用于轉(zhuǎn)鼓的驅(qū)動機構(gòu)最好是那種已知的小電池驅(qū)動電機，能以很高的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動。更好的是所述電機和電池裝在轉(zhuǎn)鼓機殼所附帶的、或與其形成一體的自身機殼內(nèi)，電機驅(qū)動軸連在轉(zhuǎn)鼓上。
轉(zhuǎn)鼓外殼的出口最好形成其形狀適于放在病人口內(nèi)的一個接口管。機殼的入口原則上講可以是殼壁上的一個開口，也可以通過用一種透氣性材料構(gòu)成轉(zhuǎn)鼓殼來形成。
對于形成所需尺寸的液滴來說，在轉(zhuǎn)鼓壁上的至少一個孔是至關重要的，其直徑要小于要形成的液滴的直徑。一方面，呈液體狀的藥物有其表面張力，當液體通過一個小孔形成液滴時會有貝努利效應。此外，病人體內(nèi)有一個預想要沉積的部位，而且在那里，不同尺寸的液滴將保證霧化的液體藥物在其所要求的地點更有效地沉積。然后可以由這些參數(shù)預先確定在轉(zhuǎn)鼓上為適應特定種類液體藥物及意欲在病人體內(nèi)沉積點所要求的孔徑。應該理解，所述一個或多個孔徑是很小的，但是是可以通過比如激光切割或電火花腐蝕技術加工出來的。也可以將極細的具有與轉(zhuǎn)鼓材料熔點不同或溶解度不同的絲狀材料，在制造轉(zhuǎn)鼓時埋入轉(zhuǎn)鼓壁中，然后當加熱該轉(zhuǎn)鼓或用溶劑處理轉(zhuǎn)鼓時，熔化、蒸發(fā)或溶解絲狀物質(zhì)，就留下一條或需要數(shù)量的、具有所需直徑且穿透轉(zhuǎn)鼓壁的透孔。也可以由微孔合成塑料材料或微孔聚合物材料制成該轉(zhuǎn)鼓。
因此，對于放置于該轉(zhuǎn)鼓內(nèi)的液體藥物，可以將殼的口管/出口放入病人口中，通過在電機殼外的簡單開關裝置啟動電機，這時轉(zhuǎn)鼓以高速度旋轉(zhuǎn)，其角速度足以克服貝努利效應和該液體的表面張力，當液體通過轉(zhuǎn)鼓壁上某個或每個預定尺寸的小孔時，就形成了液體藥物小液滴，這時保證了所需尺寸的液滴占有優(yōu)勢的數(shù)量，該尺寸與所用的藥物及病人體內(nèi)目標部位是相適應的。至于機殼在病人口中的口管或出口，應該是使病人在正常呼吸狀況下就可以使霧化的液體藥物有效地沉積到支氣管系統(tǒng)中或肺中。
為了使液體藥物能放入轉(zhuǎn)鼓中，轉(zhuǎn)鼓外殼是可拆卸的，能露出轉(zhuǎn)鼓，在轉(zhuǎn)鼓上還要有一個可閉合的開口。另外在外殼上也要有一個可閉合的開口，以便能進入轉(zhuǎn)鼓上能閉合開口處。
按另一種方法，機殼還可以當作液體藥物的容器，用一種適當?shù)难b置使液體藥物能從機殼中進入轉(zhuǎn)鼓中。這種結(jié)構(gòu)有其優(yōu)點，就是在使用時，如果有小液滴聚集在機殼的壁上，這些液滴會流回液體本體的部位，然后重新送入轉(zhuǎn)鼓。
按照本發(fā)明的第四個方面，一種液體霧化器包括一個轉(zhuǎn)子、通過轉(zhuǎn)子直至轉(zhuǎn)子周邊處小孔的通道裝置、向該通道裝置供應液體的裝置、驅(qū)動該轉(zhuǎn)子的裝置以及使液滴從小孔機構(gòu)中射出并由氣流帶出的裝置。
最好由經(jīng)適當組合在一起的板件構(gòu)成轉(zhuǎn)子，該板件的內(nèi)表面的構(gòu)成方式提供一條條通道，并與外孔相通，兩層板件之間的間隙決定了小孔的尺寸，能很好地將孔徑控制到小于10微米數(shù)量級。
能夠讓生成的液滴夾帶在氣流中的裝置可以由一個氣室實現(xiàn)，轉(zhuǎn)子裝在該氣室中，該氣室有一個氣體入口和出口。
可以通過與轉(zhuǎn)子同心并伸到適當?shù)囊后w供應源中的供料管、向轉(zhuǎn)子提供液體，可以用泵或其它適當?shù)臋C構(gòu)將液體供到轉(zhuǎn)子內(nèi)。不過在一般情況下，氣室也可當作裝液體的貯槽，該供料管從轉(zhuǎn)子伸到槽內(nèi)裝的液體中。
轉(zhuǎn)子的驅(qū)動裝置可以是由電網(wǎng)帶動的電動機，也可以是小電池帶動的電動機。一般說來，該電動機可裝在氣室上，驅(qū)動軸深入室內(nèi)并與轉(zhuǎn)子相連。
在其適合工業(yè)應用的結(jié)構(gòu)形式里，一個壓縮空氣源與氣室相通，氣室出口處連通供料管或出口噴嘴。
在其適合醫(yī)用的結(jié)構(gòu)形式里，在氣室出口處裝著一個出口管，在氣室入口處有一個過濾裝置，使病人可吸進通過氣室的空氣，而霧化的藥滴就夾帶在這股空氣中。
在其各種結(jié)構(gòu)形式和各種用途當中，要仔細選擇孔徑，使之適合液體的種類和最終的用途，還要仔細選擇轉(zhuǎn)子直徑及其轉(zhuǎn)動的角速度，使之能產(chǎn)生尺寸均勻且滿足要求的小液滴，該裝置的另外一個好處是，在孔徑和轉(zhuǎn)子直徑固定的情況下，通過改變轉(zhuǎn)鼓的角速度可以調(diào)節(jié)液滴尺寸。
下列實施例參照附圖敘述適合作為醫(yī)用霧化器的本發(fā)明兩個實施方案，其中

圖1顯示的是本發(fā)明醫(yī)用霧化器的第一個實施方案的軸向剖面圖；圖2是圖1轉(zhuǎn)子的邊緣部分放大剖面圖；圖3是本發(fā)明醫(yī)用霧化器的第二個實施方案的軸向剖面圖；以及圖4是圖3的轉(zhuǎn)鼓部分放大視圖。
在圖1和圖2中，兩個適當?shù)匮b配在一起的錐形板〔1〕和〔2〕構(gòu)成了轉(zhuǎn)子，兩板之間形成了通道〔3〕和節(jié)流孔〔4〕。用直流電機〔5〕來驅(qū)動如此形成的錐形轉(zhuǎn)子，但在許多應用中也可使用感應電機，以減小振動和起動扭矩。板〔2〕有一根進料管〔3A〕伸到待霧化的液體液面之下，該液體盛在兼作氣室〔6A〕的槽〔6〕中，通過毛細管作用或借助進料管中加工出的螺紋槽送入轉(zhuǎn)子。通過一個彈性固定件〔7〕將電機固定在氣室/槽上方的機殼〔8〕上，以便盡量減小振動并優(yōu)化電機轉(zhuǎn)速。用直流電源〔9〕向電機〔5〕供電，通過開關〔10〕使電機起動?？梢匝b上一個限流裝置使電機平穩(wěn)起動，慢慢達到運轉(zhuǎn)速度。霧化的氣溶膠包含在氣室〔6A〕的槽〔6〕中?？諝饪蓮娜肟凇?1〕被吸入，可以像圖上所示在〔11〕上面裝上一個過濾器〔12〕，以防止顆粒狀物質(zhì)進入，病人可通過裝于氣室出口處的口管〔13〕吸入氣溶膠。
在所顯示的這個醫(yī)用霧化器的實施例中，孔〔4〕小于10微米，電機〔5〕所需的角速度約為10,000至40,000轉(zhuǎn)/分。氣室〔6A〕的傾斜側(cè)面可保證在其上面冷凝或凝聚的藥物可返回槽〔6〕中，并重新使用。
在圖3和圖4中，直流電機〔15〕驅(qū)動轉(zhuǎn)鼓〔14〕。通過一個柔性基板〔16〕將電機〔15〕固定在殼〔17〕上，以便最大限度地減輕振動并優(yōu)化電機轉(zhuǎn)速，在機殼〔17〕內(nèi)部有電機的電源，如電池〔18〕。
電機〔15〕通過驅(qū)動軸〔19〕與轉(zhuǎn)鼓〔14〕相連，轉(zhuǎn)鼓裝在室〔20〕中，機殼〔17〕裝在其上面。一根毛細管〔21〕從室〔20〕底部通到轉(zhuǎn)鼓〔14〕中。
在室的一側(cè)，有一個入口〔22〕，在其上面裝有一個過濾器〔23〕，在室的相對一側(cè)有一個當作口管〔25〕或者可以與口管連接的出口〔24〕。
在轉(zhuǎn)鼓壁上，有許多極細的小孔或通道〔26〕，其尺寸能產(chǎn)生所需尺寸的液滴，并與使用的藥物及病人體內(nèi)意欲沉積的場所都相適應。
因此，對于放在室〔20〕中的適當液體藥物，開動電機轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)鼓，液體藥物就沿毛細管上升進入轉(zhuǎn)鼓，由于離心力作用而壓向轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁上。液體藥物被推動通過細孔〔26〕，而由于對液體的貝努利效應，使之通過小孔形成小液滴〔27〕。
當病人通過口管〔25〕吸入空氣時，空氣通過入口〔22〕被吸入室內(nèi)，在室內(nèi)夾帶液滴〔27〕隨著吸入的空氣進入病人體內(nèi)。所有沒有通過出口的小液滴返回到室內(nèi)液體本體中，再經(jīng)過毛細管被帶回到轉(zhuǎn)鼓。
權(quán)利要求
1.一種提供霧化液體的方法，包括通過離心力使液體通過一個或多個小孔，其孔徑能產(chǎn)生需要尺寸的液滴。
2.一種液體霧化器，包括一個液體容器，一個與之連通、其上面具有至少一個預定尺寸的孔的裝置，還有一個與之相連并產(chǎn)生推動液體通過至少一個上述孔的離心力的裝置。
3.如權(quán)利要求2的霧化器，它包括一個安裝于機殼內(nèi)可轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)鼓、一個使轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)動的驅(qū)動機構(gòu)、穿過該轉(zhuǎn)鼓壁的至少一個孔和進入殼的入口和離開機殼的出口。
4.如權(quán)利要求3的霧化器，其中所述轉(zhuǎn)鼓驅(qū)動裝置是一個電池驅(qū)動的電機。
5.如權(quán)利要求3或4的霧化器，其中該電機和電池裝在一個與轉(zhuǎn)鼓機殼相連或與之成為一個整體的單獨殼體內(nèi)，一個驅(qū)動軸由電機伸向該轉(zhuǎn)鼓。
6.如權(quán)利要求2至5中任意一項的霧化器，其中液體容器有一個出口，它形成或連通一個適于放入病人口中的口管。
7.如權(quán)利要求2至5中任意一項的霧化器，其中裝有一個液體容器的入口。
8.如權(quán)利要求7的霧化器，其中入口從整體上考慮開在液體容器壁上。
9.如權(quán)利要求7的霧化器，其中該入口從整體上考慮被裝在液體容器壁上的透氣部分。
10.一種液體霧化器，包括一個轉(zhuǎn)子、穿過該轉(zhuǎn)子直至該轉(zhuǎn)子周邊上孔的通道裝置、向該通道裝置供應液體的裝置、轉(zhuǎn)子的驅(qū)動裝置和能夠使孔中射出的小液滴被夾帶進入氣流的裝置。
11.如權(quán)利要求10的霧化器，其中由適當組裝在一起的板件構(gòu)成該轉(zhuǎn)子，該板件的內(nèi)表面的結(jié)構(gòu)能提供所述通道和相連的出口孔。
12.如權(quán)利要求10或11的霧化器，其中該轉(zhuǎn)子位于一個能提供通過該轉(zhuǎn)子氣流的小室。
13.如權(quán)利要求12的霧化器，其中該室作為要進入轉(zhuǎn)子的液體的儲槽。
14.如權(quán)利要求12或13的霧化器，其中的轉(zhuǎn)子驅(qū)動裝置是一個電網(wǎng)供電或電池驅(qū)動的電機，它裝在與氣流室相連或與之成為一個整體的室內(nèi)。
15.提供霧化液體的方法和一種霧化器，它們實質(zhì)上如同前面參照圖1和圖2，以及圖3和圖4所敘述。
全文摘要
本發(fā)明涉及液體的霧化。在許多領域中需要應用噴霧劑、濕氣或小液滴射流，在這里控制液滴的尺寸是重要的。特別有意義的是在醫(yī)學領域中，將病人待級入的藥霧化，這時藥的沉積狀況及效率與液滴尺寸有直接關系。本發(fā)明的目的是改進對液滴尺寸的控制。通過如下的方法和結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)此目標，即通過離心力使液體通過一個確定尺寸的小孔，以產(chǎn)生尺寸符合要求的液滴[27]。為此，可將液體引入在其壁上開有確定尺寸孔洞[26]的轉(zhuǎn)鼓[14]中或引入由裝配在一起并有一個空隙可提供確定尺寸的環(huán)狀小孔[4]的板[1，2]組成的轉(zhuǎn)子中。轉(zhuǎn)鼓[14]或轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的力使液體通過孔[26]或通過小孔[4]流出，離心力和貝努利效應使液體以預先確定尺寸的液滴[27]的形式射出。
文檔編號B05B3/10GK1118993SQ9419139
公開日1996年3月20日 申請日期1994年3月4日 優(yōu)先權(quán)日1993年3月6日
發(fā)明者斯蒂芬·詹姆斯·羅蘭 申請人:斯蒂芬·詹姆斯·羅蘭