PL178891B1 - Inhalator - Google Patents

Abstract

1. Inhalator zawierajacy podajnik cieczy z dysza wylotowa cieczy, urzadzenie wytwa- rzajace ladunek elektryczny do wytwarzania si- lnego pola elektrycznego przy dyszy wylotowej przez dolaczenie do dyszy potencjalu elektry- cznego powodujacego, ze ciecz opuszczajaca dysze wylotowa tworzy strumien elektrohy- drodynamiczny, który rozpada sie na struge rozpylonej cieczy zlozona z naladowanych kropelek sluzaca do podawania do górnych dróg oddechowych, znamienny tym, ze dy- sza wylotowa (12) cieczy zaopatrzona jest w porowata wiazke (12a) wlókien (12b) w ksztalcie stozka konczaca sie spiczastym wie- rzcholkiem (13). Fig. 7 PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest inhalator. Inhalator ten można stosować z dowolnym zespołem dozującym i to zarówno do celów medycznych przy inhalacji górnych dróg oddechowych jak i celów pozamedycznych, przykładowo w dozownikach perfum.

Znane rozpylacze do nosa wytwarzająna ogół rozpylone kropelki środkami mechanicznymi. Wytworzone w ten sposób strugi rozpylonej cieczy zawierają kropelki o szerokim zakresie średnic, co znacznie zmniejsza docelową dokładność, a tym samym dokładność dawkowania. Skutkiem niejednorodności strug rozpylonej cieczy może być również marnotrawstwo leków.

Znane są urządzenia dozujące wytwarzające silnie rozdrobnione strugi rozpylonej cieczy może być również marnotrawstwo leków.

Znane sąurządzenia dozujące wytwarzające silnie rozdrobnione strugi rozpylonej cieczy za pomocą środków elektrostatycznych (a bardziej właściwie „elektrohydrodynamicznych”).

178 891

W urządzeniach tego typu rozpylona struga cieczy powstaje dzięki działaniu polem elektrycznym na ciecz w głowicy rozpylającej lub na krawędzi rozpylającej. Potencjał pola elektrycznego jest na tyle duży, iż zapewnia rozdrabnianie cieczy z głowicy rozpylającej. Wytwarzane kropelki są naładowane elektrycznie, co zapobiega ich łączeniu się ze względu na odpychanie między sobą.

W opisie patentowym Wielkiej Brytanii nr 1569707 ujawniono elektrohydrodynamiczne urządzenie rozpylające przeznaczone w zasadzie do spryskiwania upraw. Podstawowym elementem urządzenia rozpylającego według patentu GB nr 1569707 jest elektroda zwiększająca natężenie pola, usytuowana w pobliżu głowicy rozpylającej. Zadaniem elektrody zwiększającej natężenie pola jest zmniejszanie wpływu zjawiska wyładowań ulotowych oraz umożliwianie wytwarzania strumienia rozpylonej cieczy za pomocą pól o mniejszej mocy elektrycznej.

W opisie patentowym Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 4801086 ujawniono elektrohydrodynamiczne urządzenie rozpylające wytwarzające dużo strumieni rozpylonej cieczy.

W opisie patentowym Wielkiej Brytanii numer 2018627B ujawniono elektrohydrodynamiczne urządzenie rozpylające, w którym strumień kropelek wylatuje całkowicie lub częściowo pod działaniem uziemionej elektrody o ostrej lub punktowej krawędzi usytuowanej za głowicąrozpyląjącą. W urządzeniu rozpylającym według patentu GB 2018627B nie ma elektrody zwiększającej natężenie pola ujawnionej w patencie GB 1569707.

W patencie europejskim nr 0234842 ujawniono inhalator działający na zasadzie rozpylania elektrohydrodynamicznego. Podczas działania, strumień rozpylonych naładowanych elektrycznie kropelek wyrzuca się przed inhalacją za pomocą zaostrzonej elektrody wyładowczej o przeciwnym ładunku, znajdującej się za głowicą rozpylającą. Kropelki wyrzuca się w ten sposób, żeby osiadły w dolnej części dróg oddechowych, a zwłaszcza żeby uniemożliwić im osiadanie w ustach i w gardle użytkownika.

Obecnie zgłaszający stwierdza, że rozpylanie elektrohydrodynamiczne może wykorzystać do skutecznego i zapewniającego pełną kontrolę doprowadzania naładowanych lub częściowo naładowanych monodyspersyjnych rozpylonych strumieni kropelek cieczy, zwłaszcza strumieni leków, do górnych dróg oddechowych, a zwłaszcza do nosowej błony śluzowej.

Celem wynalazku jest inhalator

Inhalator zawierający podajnik cieczy z dyszą wylotową cieczy, urządzenie wytwarzające ładunek elektryczny do wytwarzania silnego pola elektrycznego przy dyszy wylotowej przez dołączenie do dyszy potencjału elektrycznego powodującego, że ciecz opuszczająca dyszę wylotową tworzy strumień elektrohydrodynamiczny, który rozpada się na strugę rozpylonej cieczy złożoną z naładowanych kropelek służącą do podawania do górnych dróg oddechowych według wynalazku charakteryzuje się tym, że dysza wylotowa cieczy zaopatrzona jest w porowatą wiązkę włókien w kształcie stożka kończącą się spiczastym wierzchołkiem.

Korzystnie porowata wiązka włókien zawiera włókna wybrane z grupy włókien ceramicznych, szklanych, poliestrowych i nylonowych.

Korzystnie dysza wylotowa zawiera podstawę przewodzącą lub półprzewodzącą, w której znajduje się zbiornik na ciecz zawierający wiązkę włókien zamocowaną w podstawie.

Korzystnie inhalator zawiera wiązkę włókien w kształcie pręta ze stożkowatym zakończeniem tworzącym ostrą końcówkę.

Korzystnie włókna są ułożone w wiązce zasadniczo współosiowo umożliwiając w ten sposób przepływ cieczy w przestrzeniach przez nie uformowanych.

Korzystnie włókna w wiązce są spojone ze sobą polimerem wiążącym lub żywicą.

Korzystnie inhalator zawiera urządzenie do rozładowywania elektrycznego dla przynajmniej częściowego rozładowywania naładowanych elektrycznie kropelek cieczy wydobywającej się z ostrej końcówki wiązki włókien, zanim kropelki te zostaną dostarczone do górnych dróg oddechowych.

Korzystnie inhalator zawiera induktor przepływu strumienia jonów powodujący przepływ cieczy w kierunku zaostrzonej końcówki wiązki włókien, który to induktor przepływu strumienia jonów zawiera elektrodę wysokonapięciową rozrywającą pary nośników ładunku w cieczy, zo4

178 891 bojętniając na elektrodzie induktora przepływu strumienia jonów nośniki o przeciwnej biegunowości i w ten sposób pozostawiając dużą liczbę jednobiegunowych nośników ładunku, które oddalają się od induktora przepływu strumienia jonów w stronę dyszy wylotowej poruszając ciecz w tym samym kierunku na zasadzie ciągu lepkościowego.

Potencjał wystarczający do rozdrobnienia cieczy to zwykle 1-20 kilowoltów.

Korzystnie, włókna te są zwykle spojone ze sobą środkiem wiążącym, tworząc wiązkę, co jednak nie jest konieczne pod warunkiem, że wiązka zasadniczo utrzymuje swój kształt i tworzy wystarczającą powierzchnię lub krawędź umożliwiającąrozdrobnienie cieczy. Korzystnie, środkiem wiążącym jest polimer wiążący lub żywica.

Korzystnie, wiązka zostaje uformowana w kształt pręta posiadającego stożkowate zakończenie będące miejscem rozdrabniania.

Włókna sąułożone w wiązkę zasadniczo współosiowo i są tak usytuowane, że ciecz płynie w przestrzeniach przez nie uformowanych do w/w miejsca rozdrabniania.

Odpowiednimi włóknami są włókna ceramiczne, szklane lub polimerowe, np. poliestrowe lub nylonowe.

Użyte włókna mogą mieć dowolną długość lub grubość pod warunkiem, że są w stanie umożliwić rozdrabnianie cieczy.

Urządzenie do podawania cieczy może być dowolnym, nadającym się do tego celu urządzeniem mechanicznym lub elektrycznym, np. pompą strzykawkową lub pompą elektryczną.

Dzięki rozwiązaniu według wynalazku inhalator jest przystosowany do wytwarzania kropelek cieczy o przeciętnej średnicy 10 mikronów lub większej, co dodatkowo zapewnia, że kropelki nie przedostaną się do dolnej części dróg oddechowych. Zaleca się zwłaszcza stosowanie kropelek w zakresie od 10 do 500 mikronów średnicy, a zwłaszcza tych w zakresie od 10 do 200 mikronów.

Dla danej cieczy średnica naładowanych kropelek jest odpowiednio kontrolowana za pomocą regulacji przykładanego napięcia rozdrabniania i szybkości przepływu cieczy z użyciem rutynowych procedur doświadczalnych.

Niniejsze urządzenie może rozdrabniać ciecze o lepkościach w zakresie od 1 do 500 centypauzów i opornościach właściwych rzędu 10²-10⁸ ohmów x.m.

Inhalator według wynalazku można przystosować do dowolnego zespołu dozującego rozdrobnioną ciecz do górnych dróg oddechowych, zarówno dla celów medycznych jak i pozamedycznych. Korzystnie urządzenie ma postać rozpylacza do nosa. Do korzystnych zastosowań pozamedycznych należy rozpylanie perfum lub aromatów.

Odpowiednimi cieczami są płynne substancje farmaceutyczne lub płynne substancje kosmetyczne takie jak substancje aromatyczne lub perfumowe. Zalecanącieczą jest płynna substancja farmaceutyczna.

Lekami odpowiednimi do podawania za pomocą niniejszego inhalatora według wynalazku są leki używane do leczenia chorób górnych dróg oddechowych włącznie z chorobami śluzówki nosa, a zwłaszcza przekrwienia i schorzenia górnych dróg oddechowych powiązanych z gorączką sienną. Do leków nadających się do podawania przy pomocy niniejszego urządzenia należą leki stosowane przy leczeniu bólu gardła. Konkretnymi lekami są tu leki zmniejszające ukrwienie jamy nosowej, takie jak oksymatazolina, ksylometazolina, fenylofrina, propyloheksadrina, nefazolina i tetrahydrozolina oraz odpowiednie ich sole takie jak sól chlorowodorowa i jej preparaty, przystosowane do podawania do górnych dróg oddechowych.

Korzystnie, inhalator, zwłaszcza w postaci rozpylacza do nosa, zawiera również urządzenie do częściowego elektrycznego rozładowania kropelek, co sprawia ze resztkowy ładunek elektryczny pozostający na rozdrobnionej cieczy ułatwia osadzanie rozdrobnionej cieczy w górnych drogach oddechowych. Korzystnie, urządzeniem do częściowego elektrycznego rozładowania jest urządzenie ujawnione w patencie Zjednoczonego Królestwa nr 2018627B.

W znaczeniu tu użytym, „lek” obejmuje specyfiki patentowe oraz leki farmaceutyczne i weterynaryjne.

178 891

W znaczeniu tu użytym, jeśli nie zostało to dokładniej określone w dalszej części niniejszego tekstu, „górne drogi oddechowe” oznaczają nosową błonę śluzową.

Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym na fig. 1 do 3 pokazano miejsca rozdrabniania nie wchodzące w zakres zastrzeganego wynalazku; na fig. 4 pokazano induktor przepływu nie objęty zakresem zastrzeganego wynalazku; na fig. 5 i 6 pokazano miejsca rozdrabniania nie wchodzące w zakres zastrzeganego wynalazku; oraz na fig. 7 pokazano miejsce rozdrabniania inhalatora będącego przykładem wykonania niniej szego wynalazku.

Na figurze 1 pokazano cienkościenną rurkę kapilarną 1 wykonaną z przewodzącego, półprzewodzącego lub izolującego elektrycznie materiału, połączoną elektrycznie ze źródłem prądu stałego o wysokim napięciu, bezpośrednio lub przez płyn. Wierzchołek cieczy 2 wytwarza pojedynczy strumień 3, oba powstające w sposób naturalny w zależności od napięcia i szybkości przepływu danej cieczy.

Na figurze 2 pokazano przewodzący, półprzewodzący lub izolujący cylinder 1, którego średnica może być większa niż średnica rurki z fig. 1. W dyszy tej znajduje się element wewnętrzny 4, w przybliżeniu współosiowy z rurką zewnętrzną 1.

Figura 3 pokazuje dyszę szczelinowąuformowanąpomiędzy dwiema równoległymi płytami 2 o przewodzących, półprzewodzących lub izolujących krawędziach połączonych elektrycznie ze źródłem prądu stałego o wysokim napięciu, z której to dyszy wypływa ciecz tworząc wierzchołki i strumienie po odpowiednim wyregulowaniu napięcia zasilającego i szybkości przepływu cieczy w zależności od typu cieczy jaka ma być rozpylana. Dla danego wymiaru dyszy (a zatem i kropel) oraz dla danej cieczy dysza ta umożliwia uzyskanie większej szybkości przepływu niż dysze, w których stosuje się pojedynczy wierzchołek i strumień.

Przykład induktora przepływu przedstawiono na fig. 4, na której widać induktor przepływu strumienia jonów, w którym elektroda wysokonapięciowa 5 rozrywa pary nośników ładunku w cieczy, zobojętniając w ten sposób na elektrodzie nośniki o przeciwnej biegunowości i pozostawiając dużą liczbę jednojonowych nośników ładunków o tej samej biegunowości odpychanych od elektrody wysokonapięciowej siła kolumba, a więc poruszających ciecz w kierunku przeciwelektrody 6 na zasadzie ciągu lepkościowego. Tego typu urządzenie pompujące wymaga zdolności elektrody 5 do skutecznego wtryskiwania nośników ładunków o podobnej biegunowości w pobliże elektrody 5. Można to skutecznie zrealizować stosując powierzchnie przewodzącą lub półprzewodzącą o ostrej krawędzi, na której utrzymywane jest wysokie napięcie wystarczające do rozrywania lekko związanych nośników lub do zjonizowania cieczy. Zwykle możliwe jest tylko ustalenie dostatecznie silnego pola zarówno do wytworzenia monobiegunowych nośników ładunków i pompowania cieczy w warunkach kiedy ciecz ma wystarczającą oporność właściwą. Zwykle oporność właściwa rzędu np. 10⁸ ohmów na x metr umożliwia pompowanie z wydajnością kilku milimetrów na minutę przy wysokości słupa do jednego metra i napięciu od 10 do 20 kilowoltów oraz prądzie stałym o natężeniu tylko kilku kikroamperów. Ciecze o większej przewodności pobierają więcej prądu i tworzą słabsze pole elektryczne. Zatem może się zdarzyć, że w cieczach silnie przewodzących, takich jak np. woda wodociągowa, nie da się osiągnąć odpowiednio dużego z praktycznego punktu widzenia ciśnienia ssania.

Istnieje możliwość mieszania ze sobądwóch lub więcej cieczy po ich wypłynięciu z dyszy, poprzez maksymalne wzbudzenie ruchu turbulentnego w wierzchołku 2 stanowiącego podstawę każdego strumienia 3 cieczy. Figura 5 ukazuje uformowaną z trzech równoległych płyt tworzących dwie szczeliny 7, z których wypływają dwie ciecze a i b wpływające do strumienia, które następnie mieszają się w stożkowej ciekłej podstawie 2 każdego strumienia, w zależności od prądów wirowych które, jak to pokazano, można wzbudzić. Mieszanie to można zintensyfikować stosując substancje ciekłe nadające każdej cieczy możliwie najmniejszą lepkość, maksymalny potencjał dyszy oraz optymalne natężenie przepływu i stopień asymetrii poszczególnych natężeń przepływu cieczy składowych.

Alternatywne rozwiązanie wobec układu mieszającego ukazanego na fig. 5 pokazano w przekroju poprzecznym na fig. 6, gdzie dwa współosiowe cylindry 8 i 9 tworzą dwa kanały przepływowe 13 i 11. Urządzenie to posiada zalety i w niektórych przypadkach może powodo6

178 891 wać bardziej intensywne mieszanie, np. w przypadku znacznego zróżnicowania w szybkościach przepływu cieczy a i b.

Figura 7 ukazuje miejsce rozdrabniania z końcówką włóknistą lub dyszę 12 zawierającą porowatą wiązkę 12a spojonych żywicą włókien z ostrą końcówką 13. Wiązka 12a utrzymywana jest w przewodzącej elektrycznie, lub półprzewodzącej podstawie 14 zawierającej również część wydrążoną 15 tworzącą zbiornik na ciecz. Ciecz płynie ze zbiornika 15 do podstawy 16 włóknisto zakończonej wiązki 12a, a następnie wiązką 12a do ostro zakończonej końcówki 13.

Wiązka 12a jest podłączona do źródła wysokiego napięcia poprzez przewodzącą lub półprzewodzącąpodstawę 14, lub też wiązka 12a może być uziemiona poprzez podstawę w obecności sąsiedniego źródła wysokiego napięcia, wytwarzając w ten sposób silne pole elektryczne w ostrej końcówce 13. Po przyłożeniu napięcia ciecz w ostrej końcówce 13 tworzy strumień elektrohydrodynamiczny, który następnie rozrywa się, wskutek czego powstaje rozpylony strumień naładowanych elektrycznie kropelek.

so

Fig. 4

/

Fig. 6

178 891

Ο

Fig. 7

178 891

Fig.3

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 60 egz.

Cena 2,00 zł.

Claims (8)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Inhalator zawierający podajnik cieczy z dyszą wylotową cieczy, urządzenie wytwarzające ładunek elektryczny do wytwarzania silnego pola elektrycznego przy dyszy wylotowej przez dołączenie do dyszy potencjału elektrycznego powodującego, że ciecz opuszczająca dyszę wylotową tworzy strumień elektrohydrodynamiczny, który rozpada się na strugę rozpylonej cieczy złożoną z naładowanych kropelek służącą do podawania do górnych dróg oddechowych, znamienny tym, że dysza wylotowa (12) cieczy zaopatrzona jest w porowatą wiązkę (12a) włókien (12b) w kształcie stożka kończącą się spiczastym wierzchołkiem (13).
2. 2. Inhalator według zastrz. 1, znamienny tym, że porowata wiązka (12a) włókien (12b) zawiera włókna wybrane z grupy włókien ceramicznych, szklanych, poliestrowych i nylonowych.
3. 3. Inhalator według zastrz. 1, znamienny tym, że dysza wylotowa (12) zawiera podstawę przewodzącą lub półprzewodzącą(14), w której znajduje się zbiornik (15) na ciecz zawierający wiązkę włókien zamocowaną w podstawie (14).
4. 4. Inhalator według zastrz. 1, znamienny tym, że zawiera wiązkę (12a) włókien (12b) w kształcie pręta ze stożkowatym zakończeniem tworzącym ostrą końcówkę (13).
5. 5. Inhalator według zastrz. 4, znamienny tym, że włókna (12b) są ułożone w wiązce (12a) zasadniczo współosiowo umożliwiając w ten sposób przepływ cieczy w przestrzeniach przez nie uformowanych.
6. 6. Inhalator według zastrz 5, znamienny tym, że włókna (12b) w wiązce (12a) są spojone ze sobą polimerem wiążącym lub żywicą.
7. 7. Inhalator według zastrz. 1, znamienny tym, że zawiera urządzenie do rozładowywania elektrycznego dla przynajmniej częściowego rozładowywania naładowanych elektrycznie kropelek cieczy wydobywającej się z ostrej końcówki (13) wiązki (12a) włókien (12b), zanim kropelki te zostaną dostarczone do górnych dróg oddechowych.
8. 8. Inhalator wedbig zastrz. 1, znamienny tym, że zawiera induktor (50) przepływu strumienia jonów powodujący przepływ cieczy w kierunku zaostrzonej końcówki (13) wiązki (12a) włókien (12b), który to induktor (50) przepływu strumienia jonów zawiera elektrodę wysokonapięciową (5) rozrywającą pary nośników ładunku w cieczy, zobojętniając na elektrodzie induktora (50) przepływu strumienia jonów nośniki o przeciwnej biegunowości i w ten sposób pozostawiając dużą liczbę jednobiegunowych nośników ładunku, które oddalają się od induktora (50) przepływu strumienia jonów w stronę dyszy wylotowej (12) poruszając ciecz w tym samym kierunku na zasadzie ciągu lepkościowego.