CZ284496A3 - Proportioning device - Google Patents

Description

Oblast techniky

Vynález se týká dávkovacího (dispenčního) zařízen=i^pr-o~« rozstřikování kapaliny a použití takového zařízeni, obzvláště v medicíně.

Dosavadní stav techniky

Známé nosní spreje se obvykle připravují rozstříkáním kapiček pomocí mechanických prostředků. Postřiky takto připravené obsahují kapičky se širokým rozmezím průměrů, co významně snižuje přesné dosažení cíle, a proto přesnost dávkování. Nerovnoměrná povaha postřiku může také vést k velikému plýtvání léčivem.

Jsou známá dispenční zařízení, která připravují jemně rozdělený postřik z kapiček kapaliny elektrostatickými prostředky (vlastně jde o elektrohydrodynamické prostředky) . Kapičky postřiku v takových zařízeních se vytvářejí aplikací elektrostatického pole na kapalinu v rozstřikovací hlavě nebo na rozstřikovací hraně. Potenciál elektrického pole je dostatečně vysoký, aby se dosáhlo rozstříkání kapaliny z rozstřikovací hlavy. Vytvořené kapičky jsou elektricky nabité a tak jsou chráněny před koagulací jejich vzájemným odrážením.

Britský patent č, 1 569 707 popisuje elektrohydrodynamické rozstřikovací zařízení v podstatě pro použití při rozstřikování ve značném množství. Podstatnou složkou rozstřikovacího zařízení z britského patentu -č. 1 569 707. je elektroda se zesilovacím polem, uložená v sousedství rozstřikovací hlavy. Elektroda se zesilovacím polem je určena ke snížení výskytu koronárního výboje a dovoluje, aby se použilo nižší síly elektrického pole, která se má použít během vytváření postřiku.

Americký patent č. 4 801 086 popisuje elektrohydrodynamické rozstřikovací zařízení, které vytváří větší počet rozstřikovaných proudů.

Britský patent č. 2 018 627B uvádí elektrohydrodynamické rozstřikovací zařízení, ve kterém kapičky postřiku jsou úplné nebo částečně zbaveny náboje prostřednictvím uzeměné elektrody, která má ostrou nebo bodovou hranu a je umístěna ve směru proudu za rozstřikovací hlavou. Postřikové zařízení z britského patentu č. 2 018 627B neobsahuje elektrodu se zesilujícím polem, jako je popsána v britském patentu č.

569 707.

Evropský patent č. 0 234 842 popisuje inhalátor, který používá elektrohydrodynamickou technologii rozstřikování. Při použití se postřik nabitých kapiček zbavuje náboje před inhalací pomocí ostré, vybíjecí elektrody, která nese obrácený náboj než kapičky postřiku a je umístěna ve směru proudu za rozstřikovací hlavou. Kapičky jsou natolik zbaveny elektrického náboje, že se může docílit ukládání kapiček v dolní části respiračního_atraktu a zejména se. vyhne jejich ukládání v ústech a hrtanu nebo hltanu uživatele.

Původci tohoto vynálezu nyní zjistili, že technologie elektrohydrodynamického postřiku se může použít k dodávání nabitých nebo částečné nabitých kapalných kapiček monodisperzních postřiků, zvláště postřiků léčiva, do horního respiračního traktu a obzvláště do nosní sliznice, účinným, a velmi řiditelným způsobem.

Podstata vvnálezu

Je zde navrženo zařízení pro dávkování rozstříkané kapaliny do horního respiračního traktu, které zahrnuje elektrohydrodynamický rozstřikovací prvek a prvek pro dodáváni kapaliny do rozstřikovacího prvku.

Elektrohydrodynamické rozstřikovací prvky mohou být libovolné obvyklé elektrohydrodynamické rozstřikovací prvky, například takové, jako jsou popsány v popisech výše zmíněných patentů.

Účelně rozstřikovací prvek zahrnuje rozstřikovací místo, obvykle povrch nebo hranu, a prvek pro elektrické nabíjení kapaliny v uvedením místě na napětí, které skýtá rozstříkání kapaliny, přičemž napětí je obvykle řádově 1 až 20 kV.

Jedno provedení výhodného rozstřikovacího místa je opatřeno vlákny, které vystupuj í z koncového povrchu nebo hrany, přičemž hrana nebo povrch jsou sestaveny v podstatě z vláken.

Povrch nebo hrana jsou obvykle opatřeny koncovým povrchem z porézního svazku vláken.

Výhodný povrch nebo hrana jsou opatřeny kuželovým nebo podobným tvarem.

Vlákna jsou účelné spojena dohromady pojivovým prostředkem, za vzniku svazku, třebaže to není podstatné. Tak se dostane svazek, který v podstatě udržuje svůj tvar a poskytuje vhodný povrch nebo hranu, aby se umožnilo rozstřikováni kapaliny.

Vhodným pojivovým prostředkem je polymer nebo pryskyřice s pojivovými vlastnostmi.

Svazek je účelně tvarován do tvaru tyčinky kruhového průřezu, výhodně má na svém konci kuželový tvar, co poskytuje místo pro rozstřikování.

Vlákna jsou obvykle uspořádána koaxiálně ve svazku a jsou tak uložena, že kapalina protéká mezi interstitiálními prostory, které jsou vymezeny vlákny v uvedeném místu pro rozstřikování.

Dá se předpokládat, že se rozstřikovací místa, zhotovená z vláken, mohou používat s libovolným typem elektrohydrodynamického zařízení, jako se zařízeními zmíněnými ve výše uvedených patentových přihláškách a které jsou také uvedeny v mezinárodních patentových přihláškách, které byly zveřejněny pod čísly PCT/GB93/02443 a PCT/GB93/02634. Proto další znak tohoto vynálezu skýtá zařízení pro rozstřikování kapaliny, které zahrnuje elektrohydrodynamické místo pro rozstřikování, prvek pro dodávání kapaliny do místa pro rozstřikování a prvek k elektrickému nabíjení místa na napětí, které je dostatečné k rozstřikování použité kapaliny, a které spočívá v tom, že místo pro rozstřikování je opatřeno vlákny vystupujícími z koncového povrchu nebo hrany, přičemž hrana nebo povrch sestávají v podstatě z vláken.

Vhodná vlákna jsou z keramického materiálu, skla nebo

L

polymeru, jako je polyester nebo nylon. Vhodné svazky vláken jsou typů obvykle používaných v pérech s hrotem z vlákna, jako je například výrobek firmy Hewlett Packard, produkční číslo T17847T.

Vlákna mohou zde být libovolné délky nebo tloušťky, za předpokladu, že jsou schopna dovolit rozstřikování kapaliny.

Obvykle je místo pro rozstřikování z vláken umístěno ve vodivém nebo polovodivém nosném prvku.

Další výhodné místo nebo hrana pro rozstřikování jsou tvořeny tenkou kapilární trubicí nebo štěrbinou, která je vytvořena dvěma paralelně umístěnými deskami nebo koncentrickými válci.

Prvkem pro dodáváni kapalného prostředku do rozstřikovací ho prvku může být jakýkoli vhodný prvek, který dodává mechanicky nebo elektricky kapalinu, jako je čerpadlo pro injekční stříkačku nebo elektricky poháněné čerpadlo, jak je popsáno v evropském patentu č. 0 029 301.

Výhodně je rozstřikovací prvek uzpůsoben k tomu, aby dodával kapičky kapaliny, které mají střední průměr 10 μπι nebo více, takže se dále zajistí, že kapičky nevstoupí do dolního respiračního taktu. Kapičky s rozmezím průměru od 10 do 500 μπι jsou obzvláště výhodné, zejména s rozmezím od 10 do 200 μπι.

Pro danou kapalinu se průměr nabitých kapiček účelně řídi úpravou použitého napětí pro rozstřikování a rychlostí průtoku kapaliny, které se stanoví za použiti obvyklých experimentálních postupů.

Kapaliny, které mají viskozitu v rozmezí od 1 do 500 , O Q mPa.s a měrný odpor v rozmezí od 10 do 10 n.m, se mohou rozstřikovat zařízením podle tohoto vynálezu.

Zařízení podle tohoto vynálezu může být upraveno pro libovolnou formu ztělesnění, která dávkuje rozstřikovanou kapalinu do horního respiračního traktu, jak pro lékařské, tak nelékařské použití.

S výhodou je zařízení určeno pro formu nosního postřiku.

Vhodné nelékařské použití zahrnuje dávkování parfému nebo aromatické látky.

Jiné vhodné nelékařské použití zahrnuje dávkování biocidu nebo insekticidu.

Mezi vhodné kapaliny se zahrnují léčivé prostředky v kapalné formě nebo kapalné kosmetické prostředky, jako jsou aromatické nebo parfémové prostředky.

Výhodnou kapalinou je léčivý prostředek v kapalné formě.

Léčiva vhodná pro dávkování zařízením zahrnují léčiva, která se používají pro ošetřování chorob horního“respiračního* traktu včetně onemocnění nosní sliznice, obzvláště překrvení a chorob horního respiračního traktu, které jsou spojeny se sennou rýmou. Mezi léčiva vhodná pro dávkování zařízením se také zahrnují léčiva, která se používají pro ošetřování laryngitidy.

Zvláštní léčiva zahrnují látky snižující překrvení nosní sliznice, jako oxymetazolin, xylometazolin, fenylefrin, propylhexadrin, nefazolin a tetrahydrozolin, stejně jako jejich vhodné soli, jako jsou hydrochloridy a prostředky s jejich obsahem, uzpůsobené pro podávání do horního respiračního traktu.

Jak je popsáno výše, jsou známa elektrohydrodynamická rozstřikovací zařízení, která produkují větší počet rozstřikovaných proudů. Avšak nejsou známa taková zařízení, která by se dala používat pro podávání kapalných prostředků. Proto se zde dává k dispozici elektohydrodynamické dispenční zařízení pro kapalné prostředky, které zahrnuje mísící trysků, jako je popsána v US patentu č. 4 801 086.

Tak indukováním turbulence elektrickým polem se dvě nebo větší počet složek může míchat v okamžiku dodávky. To je základním požadavkem pro složky, které by mohly reagovat příliš brzy, pokud by se předem smíchaly. Příliš brzkou reakcí před aplikací se mohou ztratit zamýšlené vlastnosti nebo například směs může natolik zvýšit svou viskozitu, že se stane nerozstřikovatelnou. Takové okamžité smíchání, usnadněné v místě a době aplikace směsi, nebylo dříve možné.

Výhodně zařízení podle tohoto vynálezu, obzvláště pokud je ve formě určené pro nosní postřik, také zahrnuje prvek pro částečné elektrické nabití rozstřikované kapaliny tak, že výsledný náboj na rozstřikované kapalině usnadňuje dodávání rozstříkané kapaliny do horní části respiračního < traktu. Prostředky pro částečné nabíjení rozstřikované kapaliny jsou běžného provedeni, jako je popsáno v britském patentu č. 2 018 627B.

Pokud se zde používá výrazu léčivo, tento výraz zahrnuje speciální léčiva, farmaceutická léčiva a veterinární léčiva.

Jestliže se zde používá výrazu horní respirační trakt, bez zvláštního vymezení se pod tento výraz zahrnuje nosní sliznice.

V popise tohoto vynálezu se používají výrazy rozstřikovací místo a místo pro rozstřikování, které jsou si navzájem rovnocenné.

Kapalné léčebné prostředky pro použití v zařízení podle tohoto vynálezu se mohou připravovat obvyklými postupy, jako jsou uvedeny v US lékopise, v Evropském lékopise, 2. vyd., Martindale The Extra Pharmacopoeia, 29. vyd.,

Pharmaceutical Press a ve veterinárním lékopise.

Kapalné kosmetické prostředky k použití v zařízení podle tohoto vynálezu se mohou připravovat obvyklými způsoby, například jak uvádí Harry v Cosmeticology, 9. vyd. /1982/,. George Goodwin, Londýn.

Příklady provedeni vynálezu

Zvláštní popis zařízení a způsobu podle tohoto vynálezu

1. Rozstřikovací místa

Obr. 1 znázorňuje tenkostěnnou kapilární trubici 1 zhotovenou z vodivého, polovodivého nebo elektricky izolujícího materiálu, která je elektricky připojena ke

zdroji stejnosměrného proudu o vysokém napětí, bud přímo nebo přes kapalinu. Jediná tryska 3. je vytvořena z hrotu 2 kapaliny, přičemž jak tryska, tak hrot vznikají přirozeně, podle napětí a rychlosti průtoku pro danou kapalinu. Obr. 2 ukazuje vodivý, polovodivý nebo izolující válec 1, který může mít větší průměr než je znázorněn na obr. 1. Tato tryska má vnitřní člen 4, který je přibližně souosý s vnější trubicí, vytvářející válec 1. Obr. 3 znázorňuje drážkovou trysku, vytvořenou mezi dvěma paralelně uspořádanými deskami 2, které mají vodivé, polovodivé nebo izolující hrany, jež jsou elektricky připojeny ke zdroji stejnosměrného proudu o vysokém napětí, a z této drážkové trysky vystupuje kapalina vytvářející hroty a trysky, pokud se zdroj napětí a rychlost průtoku kapaliny v podstatě upraví podle typu kapaliny, která je rozstřikována. Pro danou velikost trysky (a tak velikost kapiček) a pro danou kapalinu tato tryska může umožnit, aby se dosáhlo vyšší rychlosti průtoku, než pokud by se použilo takového uspořádání, ve které je jediný hrot a tryska.

Obr. 7 znázorňuje místo nebo trysku 12 pro rozstřikování , zhotovenou z vláken tvaru hrotu, která obsahuje porézní svazek vláken spojených pryskyřicí, které mají zahrocený konec 13. Svazek se udržuje v elektricky vodivé nebo polovodivé patce 14., která také obsahuje vybranou část 15 vytvářející zásobník pro kapalinu. Kapalina vytéká z vybrané části 15, vytvářející zásobník, k patce 16 svazku zahrocených vláken a potom protéká svazkem na zahrocený konec 13.

Svazek je připojen ke zdroji vysokého napětí přes vodivou nebo polovodivou patku 14 nebo svazek může být uzeměn přes patku v přítomnosti sousedícího zdroje vysokého napětí, takže se na zahroceném konci 13 vytváří vysoké elektrické pole. Pokud se napětí. aplikuje na kapalinu na zahroceném konci 13., formuje se do elektrohydrodynamické trysky, která se následně rozpadá a tak skýtá postřik z nabitých kapiček.

2. induktor toku

Příklad takového zařízení je ilustrován na obr. 4, který ukazuje průtokový induktor proudu ionů, ve kterém vysoko napěťová elektroda 5 ukončuje existenci párů nosičů náboje v kapalině a tak páry opačné polarity neutralizuje na · elektrodě a ponechává velkou skupinu monionizovaných nosičů náboje o podobné polaritě, jejichž proud mizí z vysoko napěťové elektrody coulombickou sílou, a tak pohybuje kapalinou ve směru pomocné elektrody 6 pomocí viskózního unášení. Tento čerpací prvek vyžaduje, aby vysoko napěťová elektroda 5 byla schopna účinně vstřikovat nosiče náboje o podobné polaritě do kapaliny, přiléhající k vysoko napěťové elektrodě 5,. To se může účinně provádět za použití vodivého nebo polovodivého povrchu tvaru hrany, udržovaného při dostatečně vysokém napětí, k přerušení lekce vázaných nabitých nosičů nebo k ionizaci kapaliny. Obvykle je možné pouze určit silu celého pole, jak pro vytváření jednopolárního nosiče náboje, tak pro čerpání kapaliny, pokud má kapalina dostatečný měrný odpor. Obvykle měrný odpor odpovídající například 10 (popřípadě 8) n.m bude způsobovat čerpáni několika mililitrů za minutu, s hlavou až do jednoho metru, při napětí od 10 do 20 kV a stejnosměrném proudu pouze několika mA. Vodivější kapaliny se budou odvádět rovnoměrněji a budou vyžadovat slabější elektrické pole. Tak vysoce vodivé kapaliny, jako například vodovodní voda, nemusí snadno ustavit použitelný unášecí tlak.

3. Míšení reaktivních kapalin

r

Maximalizací turbulentního pohybu se mohou míchat dvě kapaliny nebo jejich větší počet poté co se vynoří z trysky, a tyto kapaliny se mohou zavádět na hrot 2, který tvoří základnu každé kapalinové trysky 2· Obr. 5 ukazuje trysku vytvořenou třemi paralelné uspořádanými deskami, které vytvářejí dvě štěrbinové mezery 7, kterými se zavádějí dvě kapaliny, a a b, pro vytvořeni toku, a následně nastává míchání na hrotu 2 kapaliny, která vytváří kuželovitý tvar pro každou trysku, v souladu s vířivým proudem, který se může vyvolávat, jak je znázorněno. Toto míchání se může maximalizovat za použití kapalného prostředku, který má nejnižší možnou viskozitu pro každou kapalinu, maximální napětí na

A trysce, optimální rychlost průtoku a také stupeň asymetrie jednotlivých rychlostí průtoku složek kapaliny.

Jiné uspořádání míchání z obr. 5 je znázorněno v průřezu na obr. 6, ve kterém dva souose uspořádané válce 8, 9 tvoří dva průtokové kanály 10, 11. Toto uspořádání má výhody a může vyvolávat větší stupeň míchání v některých případech, například pokud je významná nerovnost v průtokových rychlostech kapalin a a b.

vnd iί Λ I η I ·> ·

J é/li JHUO ·.· ί/l J i OHJAG S..A/„yd i CVdO

Claims (12)

1. NÁROKY rozstříkané kapaliny do značující se

   6 fíX £ Z i U 0 ’í*2

   PATENTOVÉ

   1. Zařízení pro dávkování horního řespiračního traktu, v y tím, že zahrnuje elektrohydrodynamický rozstřikovací prvek a prvek pro dodávání kapaliny do rozstřikovacího prvku.
2. 2. Zařízení podle nároku 1,vyznačuj ící se t í m, že rozstřikovací prvek zahrnuje rozstřikovací místo a prvek pro elektrické nabíjení kapaliny v uvedením místě na napětí, které poskytuje rozstříkání kapaliny.
3. 3. Zařízení podle nároku 2, vyznačující se t í m, že rozstřikovací místo je tvořeno tenkou kapilární trubicí nebo štěrbinou, která je vymezena dvěma paralelně umístěnými deskami nebo koncentrickými válci.
4. 4. Zařízení podle nároku 2 nebo 3, vyznačuj í cí se tím, že rozstřikovací místo je opatřeno koncovým povrchem ze svazku vláken, kde vlákna jsou uložena tak, že kapalina protéká po celé délce vláken a mezi interstitiálními prostory, které jsou vymezeny vlákny v uvedeném koncovém povrchu. ,
5. 5. Zařízení podle některého z nároků 1 až 4, v y značující se tím, že vlákna jsou vlákny keramickými-nebo z polymeru. . . .. .
6. 6. Zařízení podle některého z nároků 1 až 5, v y značující se tím, že je uzpůsobeno k získávání kapiček kapaliny, které mají střední průměr 10 μιη nebo více, takže se dále zajistí, že kapičky nevstoupí do dolního respiračního taktu.
7. 7. Zařízení podle některého z nároků 1 až 6, v y značujíci se t í m, že je uzpůsobeno k získávání kapiček kapaliny, které mají průměrně střední průměr v rozmezí od 10 do 500 μπι.
8. 8. Zařízeni podle některého z nároků 1 až 7, vyzná č u j í c i se t í m, že je ve formě nosního postřiku.
9. 9. Zařízení podle některého z nároků 1 až 8, v y značujíci se t í m, že je uzpůsobeno pro dávkování biocidu nebo insekticidu.
10. 10., Zařízení podle některého z nároků 1 až 9, v y značujíci s.e tím,že je uzpůsobeno pro dávkování parfému nebo aromatické látky.
11. 11. Zařízení pro rozstřikování kapaliny, zahrnující elektrohydrodynamické rozstřikovací místo, prvek pro dodáváni kapaliny do rozstřikovacího místa a prvek pro elektrické nabíjeni rozstřikovacího místa na elektrické napětí dostatečné k rozstřikování použité kapaliny, vyzná č u jící se t. i m, že rozstřikovací místo je opatřeno vlákny vystupujícími z koncového povrchu nebo hrany,, přičemž hrana nebo povrch sestávají v podstatě z vláken. ‘ .
12. 12. Zařízení podle nároku 11, v y z n a č'u j ící se t i m, že vlákna jsou vlákny z keramického materiálu, skla nebo z polymeru,, jako je polyester nebo.nylon.

    í !Λ-

    - GrljAu o Λ --'dd .

    : avyo ¹

    6 |IX Έ Z

    0150a o £ f- β o