JPH04507355A - 粒子分散物の製造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 粒子分散物の製造装置 本発明は、液体もしくは固体／液体懸濁物または粒状自由流動性固体のような流 体物質から液滴もしくは粒子の実質的に均一な分散物を製造するための装置に関 するものである。

この種のエアロゾルもしくは分散物は生物学および医学の研究分野および吸入治 療にて広く使用され、空気流による液体もしくは他の粒状物質のエアロゾル化に よって発生する。この方法の効率は、オリフィスもしくはジェットを通過する物 質の流れに依存する。

実際には、分散する物質が固体粒子であるか或いは固体粒子を含有する場合は、 オリフィスもしくはジェットが閉塞してこの種の装置の使用を主として粒子フリ ーの液体に制限する傾向がある。

本発明の目的は、懸濁状態で固体を含有する物質または乾燥粒状物質でさえ分散 させるべく使用しうる装置を提供することにある。

本発明によれば、分散させるべき流体物質の供給を確立すると共に維持しうる少 なくとも１本のダクトと、各ダクトに連通ずると共に各ダクトの長手軸線に対し ほぼ垂直に指向した複数の出口開口部と、出口開口部に整列し或いは整列するま で移動して物質を各ダクトから開口部中に強制通過させることにより分散物を形 成する複数の加圧ガスジェットとからなる粒子分散物の製造装置か提供され、こ の装置は各出口開口部の断面積がこれと連通ずるダクトの断面積より大きくない ことを特徴とする。

以下、添付図面を参照して実施例により本発明の具体例につき説明する。

第１図は本発明により作成された装置の第１実施例の部分縦断面図を示し、 第２図は第１図に示した装置の１部の改変実施例を示し、第３図は本発明により 作成された装置の他の実施例の縦断面図を示す。

先ず最初に第１図を参照して、粒子分散物の製造装置は液体または液体／固体懸 濁物の貯留部１１を内蔵する容器１０を備える。この容器は幅広の出口ダクト１ ２を備え、この実施例においては容器の頂部にて上方向に指向する。ネプライザ 装置は、容器１０内の中央に固定されかつ出口１２と整列した直立チューブ状ダ クト１３を備えると共にその下側開放端部を液体１１内に浸漬させる。ダクト１ ３内には同軸に、加圧空気の供給部に対し容器１０の外側にて空気ライン１４が 接続される。空気ライン１４の頂部には複数の空気ジェット１６を形成する本体 １５を設け、これら空気ジェットはそれぞれダクト１３内に確立された液体のカ ラムに開口する拡開マウス１７を備えた空気ライン１４と連通ずる。ダクト１３ と本体１５との集成体はその上端部にて封止プラグ１８およびキャップ１９によ り閉鎖される。これらの部品は清浄のため着脱自在である。

ダクト１３の壁部にて、多数の出口開口部２０を空気ジェット１６と整列させる 。

６〜１２対の整列した空気ジェット１６および開口部２０をダクト１３の外周に 離間位置にて設けることができる。

したがって操作に際し、ジェット１６から流出する加圧空気はダクト１３内のカ ラムの頂部にて液体に衝突し、開口部２０を外方向に通過するエアロゾルとして 液体の液滴の分散物を形成する。エアロゾル内の液体の液滴寸法は変化して、水 の場合には０．５〜５００μｍとすることができる。かくして液体内に固体粒子 の懸濁物を分散させることができ、ただし粒子寸法は開口部２０の直径より小さ くする。

この実施例にて第１図に示した集成体の各部品の寸法は、開口部２０の合計断面 積がダクト１３内の液体の環状カラムの断面積より大でなく、好ましくはそれよ り小さいが空気ジェット１６の合計断面積よりも大にする。かくして、液体／固 体は小狭搾部を流過する必要がなく、開口部２０が閉塞される傾向を示さない。

生成した寸法範囲における大きい液滴は容器１０の壁部に衝突すると共に貯留部 １１中へ逆流することができる一方、小さい液滴は均一分散物を形成して出口１ ２を介し容器から流出することが判るであろう。

出口１２から流出する生成エアロゾルにおける液滴は典型的には０．５〜２０μ ｍの範囲である。最大液滴寸法は装置の形状により決定され、空気ジェットに加 えられる入口圧力で発生した衝撃力の程度に逆比例する。

次に第２図を参照して、容器１０内のネプライザ装置は、参照符号１４′で示し た空気ラインが頂部から集成体に突入して全ダクト１３が大きい断面積の液体カ ラムを貯留部から自由に輸送するよう改変される。

次いで第３図を参照して、一般に第１図に示したと同様な実施例において、ダク ト１３の頂部を包囲すると共に各出口開口部２０に隣接して湾曲した或いは他の 外方向に拡開した表面２２を備える邪魔板２１を設けることができ、前記拡開表 面には分散物内の大きい液滴を衝突させることができる。

表面２２を流過する空気流の高速度は衝突液の再同伴により小液滴を二次的に生 成し、全液滴寸法は第１図示した装置で生成される寸法と同様な範囲となるが、 この場合はエアロゾル濃度が顕著に大となる。何故なら、より少量の液体しか貯 留部に戻らないからである。この場合も、最大液滴寸法および二次的エアロゾル 生成の程度は装置の形状により決定されると共に入口圧力にそれぞれ逆比例およ び正比例する。

本発明の全実施例において、揮発性液についてはエアロゾル化された液滴は時間 と共に新たな寸法まで蒸発することに注目すべきである。蒸発の程度は空気中の 液体の蒸気圧に依存する。溶解質および／または不溶性粒子が液体中に存在すれ ば、完全蒸発はほぼ乾燥した溶解質の粒子および／または不溶性粒子を空気中に 分散させて残すことができる。

典型的には、空気ジェット１６を本体１５の周囲に等間隔で６個設けることがで き、これらは直径０．７〜１．３ｍｍであり、出口開口部２０は直径３〜６ｍｍ である。ダクト１３の断面積はしたがって１４０〜４２０　ｍｍ２である。一般 に出口１開ロ部の寸法を増大させるには、空気流を増加させて液体を貯留部から カラム中に上方向へ引出すことを必要とする。これは、所定のジェット寸法につ き空気圧を増加させて或いは所定の空気圧につきジェットの寸法を増大させて達 成することができる。

装置内の全空気ジェットまたは全出口開口部を均一寸法にすることは必須でない 。種々異なる寸法の開口部対の組合せを設けると共に、整列した空気ジェットと 出口開口部との対をネプライザヘッドの周囲に異なる角度で設けて、エアロゾル 分散物を装置内の増大して空間全体にわたり分配させることができる。ダクト１ ３とジェット１６と出口開口部２０との相対的寸法は、装置の特定要件に合致す るよう規模拡大もしくは縮小することができる。

出口開口部２０を流過するエアロゾルの流れを制限すれば、貯留部から液体を引 出す力が増大して装置を効果的に自浄性となし、開口部に対する液体／固体の付 着を防止することが判明した。さらに装置の操作は、所要に応じ全閉状態から全 開状態まで出口を開閉して制御することができる。この操作は、１個もしくはそ れ以上のジェットもしくは開口部が閉塞もしくは閉鎖状態になる一方、他のジェ ットもしくは開口部が開放され続けて不当に阻害されることがない。

この装置は、たとえば第３図にて邪魔板２１を回転させたり或いは空気ジェット 集成体を出口開口部２０を備えたダクト１３の１部に対し相対的に或いはそれと 同期して回転させうるようネプライザ装置の１個もしくはそれ以上の部品を回転 させて改変することかできる。このようにして装置の１部もしくは全部の回転を 利用して貯留部からの液体の引出を増大させ、或いは二次的エアロゾル化の程度 を増大させることができ、或いは分離用途の場合にはエアロゾル内の粒子の１部 を遠心力により分離することができる。

本発明により作成されたネプライザにより達成される主たる利点は、固体を含有 する或いは固体の形態でさえある物質を装置の閉塞なしに分散させうると共に高 ガス圧力にて過度の物理的損傷なしに粒子をオリフィスから流出させることがで き、これにより装置をデリケートな物質の分散にも適用しうろことである。

本発明は上記実施例のみに限定されず、たとえば当業者に容易に了解しうるよう な多くの改変を本発明の範囲から逸脱することな〈実施することもできる。

たとえば、好ましくはダクトの壁部１３は断面円形であり、空気ジェット１６を 内蔵する本体１５の同様な構成を備えた他の形状も適している。さらに、貯留部 １１から液体を搬送するダクトを内部で分割して、複数の別々の各ダクトが液体 を出口開口部２０およびジェット１６の１つもしくは１群に供給するよう構成す ることもできる。

他の利点は、減圧を出口１２に加えて、より多量の生成分散物を装置から積極的 に引出すことにより得ることができる。

同様な効果は、容器１０内に経路内ファンを設けて分散物を出口中に強制通過さ せても得られる。このようにして、多量のガスの湿潤化または液体の急速な蒸発 が達成できる。

第１図に示した実施例において、１．１ｍｍのジエ１．ト直径と４ｍｍの出口開 口部直径とを有する６−ジェット装置を用いて１５ｐ、　ｓ、　ｉ、で操作する ことにより得られる液滴濃度の典型的数値は、３５３μｍの平均液滴直径にて２ ．２　ｘ　１０”　ａｍ−”である。

邪魔板を追加した第３図に示す実施例において、液滴濃度は３，７８μｍの平均 直径にてたとえば８．Ｏｘｌｏ３ｃｍ−”まで増大する。

空気ジェットおよび出口直径の適する選択は、装置を２，５ｐ、　ｓ、　ｉ、程 度の低い空気圧にてたとえばｌ、　５ｍｍの空気ジェットおよび３ｍｍの出口で 操作することを可能にする。

補正書の写しく翻訳文）提出書 （特許法第１８４条の８） １、特許出願の表示 ＰＣＴ／ＧＢ９０１０１１９８ ２、発明の名称 粒子分散物の製造装置 ３、特許出願人 住　所　イギリス国、エム１３９ピーエル、マンチェスター、オックスフォード 　ロード（番地なし）名　称　ザ　ビクトリア　ユニバーシティ　オブ　マンチ ェスター（国　籍）　（イギリス国） ６、添付書類の目録 （１）補正書の写しく翻訳文）　１通 ダクト１３の頂部における壁部にて、多数の出口開口部２０を空気ジェット１６ と整列させる。

６〜１２対の整列した空気ジェット１６および開口部２０をダクト１３の外周に 離間位置にて設けることができる。

したがって操作に際し、ジェット１６から流出する加圧空気はダクト１３内のカ ラムの頂部にて液体に衝突し、開口部２０を外方向に通過するエアロゾルとして 液体の液滴の分散物を形成する。エアロゾル内の液体の液滴寸法は変化して、水 の場合には０．５〜５００μｍとすることができる。かくして液体内に固体粒子 の懸濁物を分散させることができ、ただし粒子寸法は開口部２０の直径より小さ くする。

この実施例にて第１図に示した集成体の各部品の寸法は、開口部２０の合計断面 積がダクト１３内の液体の環状カラムの断面積より大でなく、好ましくはそれよ り小さいが空気ジェット１６の合計断面積よりも大にする。かくして、液体／固 体は小狭搾部を流過する必要がなく、開口部２０が閉塞される傾向を示さない。

生成した寸法範囲における大きい液滴は容器１０の壁部に衝突すると共に貯留部 １１中へ逆流することができる一方、小さい液滴は均一分散物を形成して出口１ ２を介し容器から流出することが判るであろう。

出口１２から流出する生成エアロゾルにおける液滴は典型的には０．５〜２０μ この範囲である。最大液滴寸法は装置の形状により決定され、空気ジェットに加 えられる入口圧力で発生した衝撃力の程度に逆比例する。

次に第２図を参照して、容器１０内のネプライザ装置は、参照符号１４′で示し た空気ラインが頂部から集成体に突入して全ダクト１３が大きい断面積の液体カ ラムを貯留部から自由に輸送するよう改変される。

次いで第３図を参照して、一般に第１図に示したと同様な実施例において、ダク ト１３の頂部を包囲すると共に各出口開口部２０に隣接して曲線状の或いは他の 外方向に拡開した表面２２を備える邪魔板２１を設けることができ、前記拡開表 面には分散物内の大きい液滴を衝突させることができる。

表面２２を流過する空気流の高速度は衝突液の再同伴により小液滴を二次的に生 成し、全液滴寸法は第１図示した装置で生成される寸法と同様な範囲となるが、 この場合はエアロゾル濃度が顕著に大となる。何故なら、より少量の液体しか貯 留部に戻らないからである。この場合も、最大液滴寸法および二次的エアロゾル 生成の程度は装置の形状により決定されると共に入口圧力にそれぞれ逆比例およ び正比例する。

本発明の全実施例において、揮発性液についてはエアロゾル化された液滴は時間 と共に新たな寸法まで蒸発することに注目すべきである。蒸発の程度は空気中の 液体の蒸気圧に依存する。溶解質および／または不溶性粒子が液体中に存在すれ ば、完全蒸発はほぼ乾燥した溶解質の粒子および／または不溶性粒子を空気中に 分散させて残すことができる。

典型的には、空気ジェット１６を本体１５の周囲に等間隔で６個設けることがで き、これらは直径０．７〜１．３ｍｍであり、出口開口部２０は直径３〜６ｍｍ である。ダクト１３の断面積転させて改変することができる。このようにして装 置の１部もしくは全部の回転を利用して貯留部からの液体の引出を増大させ、或 いは二次的エアロゾル化の程度を増大させることができ、或いは分離用途の場合 にはエアロゾル内の粒子の１部を遠心力により分離することができる。

本発明により作成されたネプライザにより達成される主たる利点は、固体を含有 する或いは固体の形態でさえある物質を装置の閉塞なしに分散させうると共に高 ガス圧力にて過度の物理的損傷なしに粒子をオリフィスから流出させることがで き、これにより装置をデリケートな物質の分散にも適用しうろことである。

本発明は上記実施例のみに限定されず、たとえば当業者に容易に了解しうるよう な多くの改変を本発明の範囲から逸脱することな〈実施することもできる。

たとえば、好ましくはダクトの壁部１３は断面円形であり、空気ジェット１６を 内蔵する本体１５の同様な構成を備えた他の形状も適している。

他の利点は、減圧を出口１２に加えて、より多量の生成分散物を装置から積極的 に引出すことにより得ることができる。

同様な効果は、容器１０内に経路内ファンを設けて分散物を出口中に強制通過さ せても得られる。このようにして、多量のガスの湿潤化または液体の急速な蒸発 が達成できる。

国際痛査錫告 国際調査報告

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. １．分散させるべき流体物質の供給を確立すると共に維持しうる少なくとも１本 のダクトと、各ダクトに連通すると共に各ダクトの長手軸線に対しほぼ垂直に指 向した複数の出口開口部と、出口開口部に整列しまたは整列するまで移動して物 質を各ダクトから開口部中に強制通過させることにより分散物を形成する複数の 加圧ガスジェットとからなる粒子分散物の製造装置において、各出口開口部の断 面積がこれと連通するダクトの断面積より大きくないことを特徴とする粒子分散 物の製造装置。
2. ２．出口開口部の合計断面積が各ダクトの断面積より小さい請求の範囲第１項記 載の装置。
3. ３．各ダクトの少なくとも１部を、分散すべき流体物質の貯留部を含む容器内に 直立位置せしめ、各ダクトの開放底端部を使用に際し物質内に浸漬されるよう位 置せしめた請求の範囲第１項または第２項記載の装置。
4. ４．出口開口部とガスジェットとを各ダクトの頂部かつ容器の壁部内に位置せし めて、分散物内の大きい液滴を容器壁部に衝突させると共に貯留部に戻し、容器 の頂部は分散物の実質的部分が流出しうる開口部を備え、さらに開口部中への分 散物の積極的流動を誘起させる手段を設けた請求の範囲第３項記載の装置。
5. ５．単一ダクトを設けて、このダクトの内部を長手方向に貫通するラインから加 圧ガスジェットを供給する請求の範囲第１項記載の装置。
6. ６．単一ダクトを設けて、このダクトの頂部内に固定された本体の内部にガスジ ェットを形成する請求の範囲第１項〜第５項のいずれかに記載の装置。
7. ７．単一ダクトを設けて、このダクトの外側からダクトの頂部に流入するライン からガスジェットを供給し、全ダクトが前記物質の単一カラムを貯留部から自由 に輸送する請求の範囲第３項または第４項記載の装置。
8. ８．出口開口部の領域でダクトを包囲すると共に各開口部に隣接して外方向に拡 開する表面を形成する邪魔板を備え、前記表面に対し分散物内の大きい液滴を衝 突させうる請求の範囲第１項〜第７項のいずれかに記載の装置。
9. ９．前記外方向に拡開する表面が曲線状である請求の範囲第８項記載の装置。
10. １０．各ガスジェットの直径が０．７〜１．３ｍｍであり、各出口開口部の直径 が３〜６ｍｍであり、さらにダクトの断面積が１４０〜４２０ｍｍ２である請求 の範囲第１項〜第９項のいずれかに記載の装置。
11. １１．装置の構成部品の１つもしくはそれ以上を他の部品に対し相対的に回転さ せる手段を備えた請求の範囲第１項〜第１０項のいずれかに記載の装置。
12. １２．各ダクトおよび空気ジェットに対する出口開口部の相対的な寸法および配 置を、前記出口開口部が自浄性となるようにした請求の範囲第１項〜第１１項の いずれかに記載の装置。