氣溶膠發(fā)生器的制造方法
【專利摘要】一種由鈀鎳合金形成的孔板，該鈀鎳合金包含約89％的鈀和約11％的鎳。通常具有細小的基本上等軸的晶粒微觀結構貫穿該孔板的厚度。平均晶粒寬度(W)在0.2μm-5.0μm的范圍內，某些情況下為0.2μm-2.0μm。因為該晶粒結構是等軸的(L/W＝1)，所以該晶粒長度(L)等于晶粒寬度。改良的孔板延長了霧化器的使用壽命，消除了霧化器運行中過早并且不可預知的失效的風險，消除了從醫(yī)院和病人處返回產品的風險，并且消除了孔板的碎片可能脫離該霧化器的風險。
【專利說明】氣溶膠發(fā)生器
[000i]
[0002] 本發(fā)明涉及的是氣溶膠發(fā)生器。
[0003] 已知氣溶膠發(fā)生器含有可振動部件和操作中連接到該可振動部件上的板體。該板 體具有上表面、下表面以及從該上表面延伸到該下表面的多個孔。所述孔是錐形的，使得 當從一個表面供應液體并且使用振動部件振動該孔板時，從相對的表面噴出液滴。例如在 US6235177、US2007/0023547A和US7066398中公開了這種已知系統(tǒng)的細節(jié)，它們的全部內 容在此通過引用并入本文。
[0004] 在專利US7066398中公開了通過包含壓電轉換器即應用電信號施加振動的裝置 的作用，液體通過該孔板的上部并且從該孔板的下部噴出，該孔板受到動態(tài)的循環(huán)應力，彎 曲地向內并且向下。
[0005] 這種孔板在持續(xù)的周期內通常在100-200kHz之間振動。由于一些霧化器間歇地 重復使用長達1年（這可能大約等于800 X 15分鐘霧化周期）以及其他霧化器在長達1周 的短時間內持續(xù)使用，所以這些周期可以是變化的。
[0006] Callister D. ff, Materials Science and Engineering-An Introduction, John Wiley and sons，2007，p227-245公開了系統(tǒng)受到動態(tài)的并且起伏的應力而導致發(fā)生的疲 勞失效。使用術語"疲勞"是因為這種類型的失效一般發(fā)生在長期的重復應力或交變循環(huán) 之后。在這些情況下，在應力水平低于材料的屈服強度〇TS并且通常低于材料的屈服強度 〇 Y時可能發(fā)生失效。
[0007] 高頻和這種苛刻的使用期限的組合在孔板上施加了巨大的應力。因此孔板失效并 非罕見的。這個問題表明在孔板形成的失效本身導致霧化器停止工作并且因此無法向病患 提供氣霧狀藥物。
[0008] 進行了各種嘗試以解決這一點，但是問題仍然存在。
[0009] -種嘗試是提供非金屬材料如柔性聚合物的孔板，但是這種材料一般不具備有效 地向氣溶膠液體提供所需振幅的剛度。其他的嘗試是使得形成振動孔板的霧化器頭作為該 霧化器的可置換的部件，該部件可以被頻繁地更換。然而，這存在許多經濟問題。


【發(fā)明內容】

[0010] 根據本發(fā)明，提供了一種孔板體，其具有在第一表面和第二表面之間延伸的多個 孔，該板由包含約89%鈀和約11%鎳的鈀鎳合金形成，并且具有細小的隨機取向的基本上 等軸的晶粒微觀結構貫穿該孔板的厚度。
[0011] 平均晶粒寬度可以為0. 2iim-2. Oilm，在一些情況下為0. Oilm。在一個實 施方案中平均晶粒寬度為約〇. 5 ii m。
[0012] 在其他情況下，在加工過程中使用高溫（可能約l〇〇〇°C )以組裝孔板成為霧化器， 晶粒寬度可以達到5 y m并且甚至可以高達8 y m。需要如此高溫的一個典型加工過程是釬 焊。因此，平均晶粒寬度可以為0. 2iim-8. Oiim，在一些情況下為0. 2iim-5. Oiim。在一些 實施方案中平均晶粒寬度為1. 〇 U m-4. 0 y m。
[0013] 該孔板可以是任意合適的厚度。在一種情況下，該孔板的厚度為59-63微米。
[0014] 該孔板可以具有圓頂狀的幾何形狀并且氣溶膠的出口在該圓頂狀板的葉型凸面 上。
[0015] 本發(fā)明還提供了一種包含本發(fā)明的孔板和用于振動該孔板的裝置的氣溶膠發(fā)生 器
[0016] 用于振動該孔板的裝置優(yōu)選構造為以125_155kHz的頻率振動孔板。該板可以在 128-148kHz 下振動。
[0017] 本發(fā)明提供了一種孔板，其中疲勞壽命得以保存并且延續(xù)以確保延續(xù)期間的霧 化。
[0018] 在一種情況下，該孔板包含具有上表面、下表面和多個孔的板體，該孔從上表面到 下表面方向上為錐形。在該孔板的上表面（背面）供應液體，并且振動該孔板使得從下表 面（前面）噴出液滴。此外，該孔的出射角為約30° -約60°，更優(yōu)選約41° -約49°， 并且更優(yōu)選約45°。該孔在錐形最窄部分的直徑為約1微米-約10微米。這樣的孔板是 有優(yōu)勢的，因為它可以以約2 yl-約25 yl每1000個孔每秒的速率產生尺寸為約2 y m-約 10 的液滴。因此，可以使用該孔板霧化出足量的液體藥劑，以致于不需要另外使用吸收 室以收集霧化的藥劑。
[0019] 該孔板體由鈀鎳合金構成。對于許多腐蝕材料特別是通過吸入療法治療呼吸系統(tǒng) 疾病的溶液，如應用在許多藥物中的硫酸沙丁胺醇和異丙托溴銨溶液，這種合金是耐腐蝕 的。此外，該鈀鎳合金具有低的彈性模量并且因此對于給定的振幅具有較低的應力。
[0020] 還公開了一種用于霧化液體的方法。根據該方法，提供一種孔板，其包含具有上 表面、下表面和多個孔的板體，該孔從上表面到下表面方向上為錐形。該孔的出射角為約 30° -約60°，優(yōu)選約41° -約49°，并且更優(yōu)選約45°。該孔在錐形最窄部分的直徑為 約1微米-約10微米。在該孔板的上表面（背面）供應液體，并且振動該孔板使得從下表 面（前面）噴出液滴。
[0021] 典型地，液滴的尺寸約為2 ym-約10 ym。方便的話，該孔板盡可能設置許多孔， 一般至少約1000孔以致于在少于大約1秒的時間內可以產生約2 ill-約25 ill的液體體 積。因此，可以霧化出足夠的劑量以致于病患可以吸入霧化的藥劑，而不需要使用收集室以 收集并保持規(guī)定劑量的藥劑。
[0022] 在一種特殊情況下，向上表面供應的液體通過表面張力保持在上表面上直到從下 表面噴出液滴。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0023] 從下列僅通過示例方式給出的【具體實施方式】的敘述中并參考附圖將更加清楚地 理解本發(fā)明，其中：
[0024] 圖1(a)是無裂紋的、具有細小的等軸微觀結構（具有銑成的溝槽）的根據本發(fā)明 孔板的顯微照片；
[0025] 圖1 (b)是銑出的溝槽處顯示的無裂紋的、具有細小的等軸微觀結構的顯微照片；
[0026] 圖1(c)是根據本發(fā)明的孔板的顯微照片，示出了比圖la和圖lb稍微大的微觀結 構，并且是由于在組裝孔板成為功能性霧化器的過程中使用的高溫導致的；
[0027] 圖2是振動本發(fā)明的孔板的FEA模型；
[0028] 圖3示出了板厚度與固有頻率之間的直接關系；
[0029] 圖4不出了板的圓頂直徑與固有頻率的相反關系；
[0030] 圖5是孔板的側視圖；
[0031] 圖6是圖5孔板的一部分的橫截面?zhèn)纫晥D；
[0032] 圖7是圖6孔板的一個孔的更詳細的視圖；
[0033] 圖8是通過孔的液體流速隨孔的出射角變化的曲線圖；
[0034] 圖9是電鑄工藝中制備孔板的具有絕緣島狀物的芯棒的頂部透視圖；
[0035] 圖10是圖9的一部分芯棒所示的一個絕緣島狀物更詳細的側視圖；
[0036] 圖11是舉例說明用于制備電鑄芯棒的一種方法的流程圖；
[0037] 圖12是使用電鑄工藝制備孔板的圖11的芯棒的橫截面的側視圖；
[0038] 圖13是舉例說明用于制備孔板的一種方法的流程圖；
[0039] 圖14是另一個孔板的一部分的橫截面?zhèn)纫晥D；
[0040] 圖15是用于形成圖14的孔板的另一個電鑄芯棒的一部分的側視圖；
[0041] 圖16舉例說明圖5的孔板用于氣溶膠發(fā)生器以霧化液體。

【具體實施方式】
[0042] 在本發(fā)明中，孔板是由包含約89%鈀和約11%鎳的鈀鎳合金形成的。如圖1 所示，有細小的基本上等軸的晶粒微觀結構貫穿該孔板的厚度。平均晶粒寬度（W)為 0. 2 i! m-2. 0 i! m，在一些情況下為0. 2 i! m-1. 0 i! m。對于最佳的結果平均晶粒寬度為約 0. 5 y m。然而晶粒寬度達到5 y m并且可能達到8 y m也能提供足夠的抗斷裂性。
[0043] 因為晶粒結構是等軸的（L/W = 1)，所以晶粒長度（L)等于晶粒寬度。
[0044] 從SEM(掃描電子顯微鏡）照片中獲得晶粒寬度，使用線截斷法，用于計算平均晶 粒尺寸：

【權利要求】
1. 一種孔板體，具有在第一表面和第二表面之間延伸的多個孔，該板由包含約89%鈕 和約11%鎳的鈀鎳合金形成，并且具有通常細小的隨機取向的基本上等軸的晶粒微觀結構 貫穿該孔板的厚度。
2. 如權利要求1所述的孔板，其中平均晶粒寬度為0. 2 μ m-2. Ο μ m。
3. 如權利要求1或2所述的孔板，其中平均晶粒寬度為0. 2 μ m-1. 0 μ m。
4. 如權利要求1-3任一項所述的孔板，其中平均晶粒寬度為約0. 5 μ m。
5. 如權利要求1所述的孔板，其中平均晶粒寬度為0. 2 μ m-8. 0 μ m。
6. 如權利要求1或2所述的孔板，其中平均晶粒寬度為0. 2 μ m-5. 0 μ m。
7. 如權利要求1-3任一項所述的孔板，其中平均晶粒寬度為1. 0 μ m-4. 0 μ m。
8. 如權利要求1-7任一項所述的孔板，其中該孔板的厚度為59-63微米。
9. 如權利要求1-8任一項所述的孔板，其幾何形狀為圓頂狀的。
10. -種氣溶膠發(fā)生器，其包含如權利要求1-9任一項所述孔板和用于振動該孔板的 裝直。
11. 如權利要求10所述的氣溶膠發(fā)生器，其中用于振動該孔板的裝置構造為以 125-155kHz的頻率振動孔板。
【文檔編號】C25D3/56GK104302813SQ201280063802
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2012年12月19日 優(yōu)先權日:2011年12月21日
【發(fā)明者】B·霍根, D·布坦, S·克利福, M·波默羅伊, M·薩瑟恩, D·希爾 申請人:斯坦福設備有限公司