RS20050965A

RS20050965A - Mikrostrukturisana mlaznica visokog pritiska sa integrisanom filterskom funkcijom

Info

Publication number: RS20050965A
Application number: YUP-2005/0965A
Authority: RS
Inventors: Joachim Eicher; Johannes Geser; Matthias Hausmann; Holger Reinecke
Original assignee: Boehringer Ingelheim International Gmbh.,
Priority date: 2003-06-30
Filing date: 2004-06-23
Publication date: 2007-11-15
Also published as: TW200515940A; SI1641569T1; ECSP056234A; UA87460C2; DE10330370A1; RS51295B; PT1641569E; JP2008529754A; EP1493492A1; CO5700803A2; HRP20100698T1; ZA200509520B; AR044954A1; ATE485891T1; MY136755A; NZ544886A; CN100496759C; DE502004011825D1; DK1641569T3; EA008027B1

Abstract

Predmetni pronalazak se odnosi na mikrostrukturisanu mlaznicu koja ima više kanala koji se izrađuju mikrostrukturiranjem pločastog tela Kanali pomenute mlaznice su smešteni između ispusta koji su raspoređeni u nizovima jedni pored drugih i pružaju se sa osnovne ploče. Pomenuta mikrostrukturisana osnovna ploča je pokrivena sa prekrivenom pločom. Oblik, površina poprečnog preseka i dužina kanala su definisani unutar uskih granica. Pomenuta mlaznica sadrži filter kao primarnu strukturu, ali i sekundarnu strukturu koja je smeštena nizvodno od filtera. Mlaznica se koristi, na primer, zajedno sa raspršivačem koji omogućava stvaranje aerosola od tečnosti koja sdrži lek.

Description

Mikrostrukturisana mlaznica visokog pritiska sa integrisanom filterskom funkcijom

Predmetni pronalazak se odnosi na mikrostrukturisanu mlaznicu visokog pritiska sa integrisanom filterskom funkcijom za raspršivač koji je namenjen za raspršivanje medicinskih tečnosti pod visokim pritiskom.

Stanje tehnike

Značaj inhalacione terapije u lečenju respiratornih bolesti kao što su astma ili COPD

(hronična opstruktivna bolest pluća; engl. chronic obstructive pulmonarv disease)

neprekidno raste.

Pošto je došlo do zabrane formulacija sa pogonskim gasovima na bazi fluoro - hloro - ugljenika, usledio je uspešan razvoj podjednako delotvornih ili čak još boljih pristupa za stvaranje aerosola namenjenih za inhalaciju u pluća.

U međunarodnim prijavama patenata WO 91/14468 i WO 97/12687 je opisan taj novi pristup za inhalatore koji nisu karakterisani samo time što stvaraju aerosol bez pogonskih gasova navođenoj bazi koji se dobro toleriše i čija raspodela kapljica je posebno prilagođena za apsorpciju u plućima, već takođe imaju i podesnu veličinu koja se može uporediti sa veličinom poznatih inhalatora sa pogonskim gasovima.

Ovakav raspršivač, koji je takođe poznat pod nazivom Respimat<®>, može raspršivati tečne farmaceutske rastvore, i to prvenstveno u količini manjoj od 20 mikrolitara, jednim aktiviranjem, odnosno jednim hodom klipa u aerosol sa prosečnom veličinom čestica manjom od 10 mikrona. Kao rezultat ovoga pacijentu se može davati terapeutski delotvorna doza leka u malim zapreminama.

Kod ovog raspršivača farmaceutski rastvor se najpre pumpa iz rezervoara kroz kanilu sa integrisanim telom ventila u kompresionu komoru, a odatle pod dejstvom visokih pritisaka do 500 bara kroz mlaznicu gde se pretvara u aerosol namenjen za udisanje u pluća i raspršuje se. Pritisak se generiše pomoću zavojne opruge koju pre svakog aktiviranja uređaja pacijent ponovo nateže dejstvujući malom silom. U isto vreme dok se opruga nateže, kompresiona komora se puni farmaceutskim rastvorom. Detalji ovog mehanizma mogu se naći na Fig. 6a i 6b u WO 97/12687.

Ovaj raspršivač se u suštini sastoji od:

- gornjeg dela kućišta,

- mlaznice u gornjem delu kućišta,

- kućišta opruge koje je spojeno sa gornjim delom kućišta i na kome je postavljen donji deo kućišta, - spremišnog rezervoara koji se može umetnuti u unutrašnjost definisanu kućištem opruge i - šupljeg klipa sa integrisanim telom ventila, pri čemu šuplji klip se pruža od spremišnog rezervoara prema mlaznici.

U gornjem delu kućišta se takođe nalazi i kućište pumpe na čijem jednom kraju je smešteno telo mlaznice sa mlaznicom ili sklopom mlaznice. Šuplji klip je takođe otvoren prema kućištu pumpe. Između njega i mlaznice nalazi se kompresiona komora.

Kućište opruge se obrtno spojeno sa gornjim delom kućišta i opruga se nateže do kraja obrtnim pomeranjem ustavljačko - nateznog mehanizma u gornjem delu kućišta.

Natezanjem opruge se pomera pogonska prirubnica koja je smeštena u gornjem delu kućišta opruge i sa koje visi šuplji klip.

Šuplji klip sa telom ventila odgovara uređaju koji je opisan u WO 97/12687.

Kao mlaznica se prvenstveno koristi mlaznica ili telo mlaznice izrađene mikrotehnologijom. Telo mikrostrukturisane mlaznice ove vrste je opisano, na primer, u WO 94/07607 ili WO 99/16530. Mlaznica koja je opisana u WO 99/16530 predstavlja polaznu tačku za predmetni pronalazak. Zbog toga se vrši poziv na ceo dokument WO 99/16530, a posebno na primer izvođenja za koji je zatražena zaštita sa EP 1017469 BI, sa svim njegovim karakteristikama.

Telo mlaznice se sastoji, na primer, od dve pločice od stakla i/ili silicijuma koje su međusobno čvrsto spojene, od kojih bar jedna pločica ima jedan ili više mikrostrukturisanih kanala koji spajaju ulaznu stranu mlaznice sa izlaznom stranom mlaznice. Izlazna strana mlaznice sa otvorima mlaznice prvenstveno se nalazi sa suprotne strane od ulazne strane mlaznice.

Ulazna strana mlaznice ima jedan ili više ulaza za fluid. Ulaz ili ulazi mogu biti izvedeni kao predfilter ili predfilteri. Alternativno tome, predfilter može biti postavljen odvojeno i to nizvodno od ulaza u smeru strujanja.

Posle prolaska kroz predfilter fluid struji kroz glavni filter koji obrazuje veći broj ispusta.

Iza glavnog filtera posmatrano u smeru strujanja se nalazi sabirna komora za filtrat koja je namenjena za isfiltrirani fluid.

Fluid struji iz sabirne komore za fluid prema izlazu koji je prvenstveno izveden u obliku mlaznice sa jednim ili više otvora mlaznice.

Glavni filter sadrži veći broj ispusta raspoređenih u nizovima, a prvenstveno u cik - cak konfiguraciji, koji se pružaju sa prvenstveno ravne osnovne ploče i zbog toga predstavljaju integralni deo osnovne ploče. Na taj način je formiran veći broj kanala između ispusta, osnovne ploče i prekrivne ploče. Ovo kanali obrazuju prolaz od ulazne strane prema izlaznoj strani filterske mlaznice. Rastojanje između osnovne ploče u oblasti ispusta i prekrivne ploče u okviru niza ispusta je približno iste veličine kao i širina kanala na strani ispusta gde fluid ulazi u niz kanala. Nefiltrirani fluid ulazi u filter kroz jedan ili više izduženih ulaznih proreza. Ulazni prorez, odn. prorezi su približno iste visine kao i ispusti koji se pružaju sa osnovne ploče na ulaznoj strani filtera.

Osnovna ploča je prvenstveno napravljena od silicijuma. Ova ploča je sa gornje strane prvenstveno pokrivena staklenom pločom.

Da bi se izradile mlaznice treba izvršiti sledeće korake:

- strukturisati seriju osnovnih ploča;

- međusobno spojiti seriju osnovnih ploča i prekrivnih ploča; i

- razdvojiti pojedinačne sklopove mlaznica.

Osnovna ploča se prvenstveno strukturiše tehnikama nagrizanja na način koji je poznat kao takav. Visina napred opisanih struktura iznosi između 2 i 40 mikrona, obično između 3 i 20 mikrona, te prvenstveno između 4 i 14 mikrona, a posebno poželjno između 5 i 7 mikrona. Materijal koji se koristi za osnovnu ploču prvenstveno je monokristalni silicijum, koji je jeftin i može se lako nabaviti u stanju u kome je dovoljno ravan i paralelan i ima malu hrapavost površine (tj. u obliku veoma tanke ploče) i može se pričvrstiti za prekrivnu ploču bez dodatnog korišćenja adheziva ili drugih materijala tokom pratećeg procesa vezivanja. Da bi se istovremeno napravio veći broj sklopova mlaznica, od jedne silicijumske ploče se izrađuje veći broj osnovnih ploča.

Posle strukturiranja silicijumska ploča se čisti. Posle toga silicijumska ploča se pričvršćuje za prekrivnu ploču anodnim vezivanjem (upor. US patent br. 3,397,278 od 13. avgusta 1968., Pomerantz et al.).

Podesne prekrivne ploče mogu biti, na primer, staklene ploče od alkalno - borosilikatnog stakla, npr. Pyrex (# 7740 Corning) ili Tempax (Schott). One se mogu pričvrstiti anodnim vezivanjem silicijuma i stakla.

Posle procesa vezivanja kompozitna struktura se deli na pojedinačne sklopove (npr. kvadrate) primenom dijamantske cirkularne testere sa velikom brzinom obrtanja.

Ovaj poznati filter je realizovan tako da se ostvari ekonomična proizvodnja mlaznica ove vrste namenjenih za inhalator napred navedenog tipa (Respimat<®>).

Kao iznenađujuće se pokazalo da pojedinačne mlaznice kao takve imaju ravnomerniju šemu raspršivanja koja je podesna za dugotrajnu upotrebu ukoliko se modifikuje konfiguracija mikrostruktura unutar mlaznice.

Detaljan opis pronalaska

Polazeći od navedenog stanja tehnike, cilj predmetnog pronalaska je da se poboljša prosečna šema raspršivanja kroz veći broj mlaznica.

Sledeći cilj je da se izbegne značajnije povećanje otpora pri strujanju kroz mlaznicu.

Naredni cilj je da se mlaznica prema pronalasku primeni u inhalatoru Respimat<®>tipa.

Ovaj cilj je ostvaren time što je kod mlaznice navedenog tipa u području između filterske strukture i izlaza mlaznice, ti. sabirne komore za filtrat izveden drugi tip mikrostrukture koji se razlikuje od filterske strukture. U nastavku se ovaj drugi tip mikrostrukture naziva sekundarnom strukturom, dok se filterska struktura naziva primarnom strukturom. Posmatrano u smeru strujanja ova sekundarna struktura se nalazi iza primarne strukture.

Prema pronalasku, da bi se formirala sekundarna struktura u sabirnoj komori za filtrat su izvedeni dodatni integrisani elementi. Oni prvenstveno predstavljaju cilindrične ispuste koji se pružaju sa površine osnovne ploče prema prekrivnoj ploči. Oni prvenstveno predstavljaju cilindre kružnog poprečnog preseka.

Prvenstveno se primenjuju integrisani elementi čija visina odgovara visini sabirne komore za filtrat.

Integrisani elementi mogu biti izrađeni na osnovnoj ploči.

U prvenstvenim primerima izvođenja, integrisani elementi su raspoređeni u paralelnim nizovima u ABAB rasporedu, a prvenstveno na jednakim rastojanjima u okviru nizova A i B, kao i između nizova A i B. Pri tome su susedni nizovi A i B prvenstveno pomereni u smeru strujanja za prečnik integrisanih elemenata. Primenom integrisanih elemenata kružnog poprečnog preseka formira se geometrija u kojoj svaki od integrisanih elemenata obrazuje centar jednakostraničnog šestougaonika, čiji svaki ugao obrazuje susedni integrisani element (šestougaoni raspored). Naravno da ovo važi samo delimično ili čak da uopšte ne važi za integrisane elemente koji su smešteni na ivici.

Dimenzije integrisanih elemenata se biraju tako da u suštini ne povećavaju otpor pri strujanju. Ovo je ostvareno na taj način što su rastojanja između integrisanih elemenata, koji obrazuju protočni kanal za fluid takva daje rezultujuća površina poprečnog preseka upravna na smer strujanja koja je efektivno propusna za fluid veća od odgovarajuće površine poprečnog preseka protočnih kanala koje obrazuju filterske strukture. Na taj način strukture glavnog filtera najjače utiču na karakteristike strujanja fluida unutar mlaznice.

Poprečni presek integrisanih elemenata je prvenstveno takav da se otpor pri strujanju fluida koji protiče minimizira. Zato su prvenstveni okrugli ili ovalni poprečni presek. Kao alternativa napred opisanim poprečnim prečnicima, oni takođe mogu biti trouglasti, trapezni ili pravougaoni, pri čemu odgovarajući uglovi mogu biti usmereni u smeru strujanja.

Takođe mogu biti realizovani i primeri izvođenja kod kojih su dimenzije i rastojanja integrisanih elemenata jednih u odnosu na druge prvenstveno takvi da utiču na isparljivost rastvora usled dejstva površinskog napona fluida.

Najpoželjnije je da se integrisani elementi nalaze na rastojanju u opsegu od 0,005 mm do 0,02 mm. Prema sledećoj poželjnoj karakteristici sami integrisani elementi imaju prečnik u opsegu od 0,005 mm do 0,02 mm. Pri tome bi pomenuta rastojanja trebala da budu veća od najmanjih rastojanja struktura koje formiraju cik - cak oblikovanu filtersku strukturu.

Gustina integrisanih elemenata iznosi prvenstveno 200000 do 300000 po kvadratnom centimetru, a još poželjnije 250000 po kvadratnom centimetru.

Međutim, utvrđeno je i daje podesno da integrisani elementi budu izvedeni sa konkavnim, ili alternativno tome, konveksnim spoljašnjim zidom.

Strukture glavnog filtera su prvenstveno ispusti koji se pružaju u cik - cak konfiguraciji po celoj širini unutrašnjosti mlaznice. Pri tome su vrhovi u ovoj konfiguraciji usmereni naizmenično u smeru ulaza i u smeru izlaza. Imaginarna srednja linija koja se nalazi pod pravim uglom u odnosu na glavni smer strujanja deli konfiguraciju na dve oblasti približno iste veličine.

Zbog cik - cak rasporeda integrisanih elemenata glavnog filtera, smer fluida se menja u suštini pod pravim uglom, posmatrano u odnosu na originalni smer strujanja. Zatim se u sabirnoj komori za fluid smer strujanja ponovo menja, ovaj put nazad u suprotnom smeru od prvog smera rotacije, pod unutrašnjim uglom manjim od 90 stepeni.

Napred navedeni ispusti mogu biti raspoređeni jedan pored drugog po celoj širini filtera da bi formirali cik - cak konfiguraciju.

U prvom prvenstvenom primeru izvođenja integrisani elementi su izvedeni na izlaznoj strani u smeru strujanja iza cik - cak konfiguracije. Pri tome se integrisani elementi mogu pružati od imaginarne srednje linije cik - cak konfiguracije do otvora mlaznice.

Alternativno tome, u jednom drugom primeru izvođenja integrisani elementi mogu biti izvedeni do vrhova filterskog sistema koji se pružaju u smeru ulaza, ali prvenstveno uz izuzetak oblasti ispred cik - cak konfiguracije.

U trećem alternativnom primeru izvođenja, integrisani elementi mogu biti raspoređeni u smeru strujanja i ispred, kao i iza cik - cak konfiguracije.

U alternativnom primeru izvođenja ispusti glavnog filtera mogu biti raspoređeni kaskadno u nekoliko nizova. Ispusti koji su raspoređeni bliže ulaznoj strani filtera mogu biti veći od ispusta koji se nalaze bliže izlaznoj strani filtera.

Rastojanje između ravne osnovne ploče i ravne prekrivne ploče u oblasti svakog kaskadno raspoređenog niza ispusta je približno jednako širini kanala na strani ispusta gde fluid ulazi u niz kanala. Ovo rastojanje iznosi između polovine i dvostruke širine kanala. Ovo rastojanje može se smanjivati od niza do niza - posmatrano u smeru strujanja. Zbog toga na svojoj ulaznoj strani za fluid kanali imaju približno kvadratni poprečni presek.

U svim primerima izvođenja rastojanje između ravne osnovne ploče u oblasti ispusta i ravne prekrivne ploče u okviru niza ispusta glavnog filtera može biti konstantno. Rastojanje može biti veće u oblasti kraja niza koji je bliži izlaznoj strani filtera nego u oblasti kraja niza koji je bliži ulaznoj strani filtera. Ovo rastojanje se može povećavati u suštini prvenstveno linearno od jednog kraja niza ispusta prema drugom.

Sučeone strane dva susedna niza ispusta definišu spojnu komoru u koju struji fluid iz svih kanala između ispusta prvog niza i iz koje fluid struji u sve kanale između ispusta susednog niza. Ispred prvog niza ispusta glavnog filtera nalazi se sabirna komora izduženog poprečnog preseka u koju utiče nefiitrirani ili grubo filtrirani fluid i iz koje fluid ističe u sve kanale između ispusta prvog niza. Iza poslednjeg niza ispusta se nalazi sabirna komora za filtrat izduženog poprečnog preseka u koju utiče fluid iz svih kanala poslednjeg niza i iz koje se ispušta isfiltrirani fluid.

Ispusti glavnog filtera mogu imati oblik rebara koja su prava ili zakrivljena, posmatrano u smeru strujanja. Osim toga, ispusti mogu biti u obliku - prvenstveno pravih - stubića bilo kog željenog poprečnog preseka, a prvenstveno kružnog ili višeugaonog poprečnog preseka.

Dužina kanala koji se pružaju između rebara je najmanje dvostruko veća od njihove visine na ulaznoj strani za fluid. Poprečni presek kanala je približno kvadratnog oblika ili u obliku bureta ili trapezni; u poslednjem slučaju duža strana trapeza može biti formirana prekrivnom pločom. Kanali mogu imati, na primer, dužinu od 5 do 50 mikrometara, visinu od 2,5 do 25 mikrona i širinu od 2,5 do 25 mikrona. Širina kanala može rasti prema izlaznoj strani.

Rastojanje između nizova ispusta glavnog filtera prvenstveno je dva puta veće od širine kanala na ulaznoj strani. Nizovi ispusta mogu se pružati međusobno paralelno ili u obliku meandra ili prvenstveno u cik - cak konfiguraciji. Nizovi koji su raspoređeni u cik - cak konfiguraciji mogu biti nagnuti jedni prema drugima pod uglom od 2 do 25 stepeni.

Kao rezultat dejstva niza ispusta raspoređenih u cik - cak konfiguraciji, čestice koje treba da se isfiltriraju se prvo istalože u oblastima na ulaznoj strani za fluid smeštenim bliže izlaznoj strani filtera, dok se rastojanje između nizova ispusta postepeno povećava polazeći od oblasti izlazne strane filtera. Filter se onda ne blokira kompletno i kapacitet filtera se koristi sve dok se ulazni prostor između dva niza ispusta skoro u potpunosti ne ispuni česticama koje treba da se isfiltriraju.

Stepen separacije filtera je relativno jasno đefinisan zahvaljujući fluktuacijama dimenzija kanala. Filter ne zahteva bilo kakav usmerivač odn. razvodnik dolaznog toka fluida koji treba da bude filtriran, niti bilo kakav sabirnik odn. kolektor filtrata za fluid koji je isfiltriran.

Isfiltrirani fluid koji se sakuplja u sabirnoj komori za fluid se dalje vodi prema mlaznici. Ona prvenstveno ima dva otvora koja su nagnuta jedan prema drugom. Na taj način se fluid pomoću mlaznice deli u dve struje koje su usmerene jedna prema drugoj, tako da se susreću iza otvora mlaznice.

U prvenstvenim primerima izvođenja, u unutrašnjosti mlaznice u smeru strujanja je prvo izvedena primarna filterska struktura, a onda i sekundarna filterska struktura. Filterska struktura se pruža po celoj širini komore koja je formirana u unutrašnjosti mlaznice, a po dužini prvenstveno na 30 do 70%, a još poželjnije na 40 do 50% cele dužine komore formirane u unutrašnjosti mlaznice. Filterska struktura prvenstveno počinje neposredno iza mlaznice ili na njenom ulazu. U posebno poželjnim primerima izvođenja filterska oblast ima dva tipa filterskih sistema: prethodni grubi filter i fini glavni filter. Grubi filter može biti formiran jednim jedinim nizom strukturnih elemenata postavljenih paralelno po celoj širini komore. Glavni filter prvenstveno ima cik - cak konfiguraciju koja je napred opisana. Sekundarna struktura se onda izvedena u oblasti između kraja filtera i izlaza mlaznice.

Mlaznica prema pronalasku može biti napravljena napred navedenim postupcima od metala, silicijuma, stakla, keramike ili plastike. Osnovna ploča može biti napravljena od istog materijala kao i prekrivna ploča ili od različitog materijala. Filter je podesan za rad pod visokim pritiscima, npr. do 30 MPa (300 bar).

Za razliku od postupka koji je poznat iz stanja tehnike, pri proizvodnji mlaznice prema pronalasku na donjoj strani mikrostrukturisane silicijumske ploče koja treba da se čvrsto spoji za staklenu ploču se postavlja adhezivni film, odn. folija pre nego što od pomenute ploče počnu da se izrađuju pojedinačne mlaznice.

Mikrostrukturisana filterska mlaznica prema pronalasku je od posebnog značaja za filtriranje i raspršivanje farmaceutske kompozicije rastvorene u rastvaraču namenjene za stvaranje aerosola za davanje inhalacijom. Podesni rastvarači su voda ili etanol ili njihove smeše. Podesni farmaceutski preparati obuhvataju, na primer, berotek (fenoterol hidrobromid), atrovent (ipratropijum bromid), berodual (ipratropijum bromid plus fenoterol hidrobromid), salbutamol (kao sulfat ili slobodnu bazu), kombivent (ipratropijum bromid plus salbutamol), oksivent, tiotropijum bromid i druge.

Zbog toga predmetni pronalazak ne obuhvata samo napred opisane mlaznice prema pronalasku, već takođe i postupak za njihovu velikoserijsku proizvodnju, kao i inhalatore, a prvenstveno one Respimat<®>tipa, koji sadrže ove mlaznice i kojima se prvenstveno mogu raspršavati medicinske aktivne formulacije za inhalaciju.

Mikrostrukturisana filterska mlaznica prema pronalasku osim napred navedenih ima i sledeće prednosti: - zahvaljujući velikom broju kanala na maloj površini ona ostaje u funkciji čak i ako se neki kanali blokiraju kontaminantima iz fluida. Ovo svojstvo je kritično za upotrebljivost tj. korisnost filtera, kada je kombinovan sa napred navedenom mlaznicom. Naime, kada se ova mlaznica koristi u raspršivaču za davanje leka, onda otkazivanje raspršivača tokom predviđenog perioda korišćenja može imati ozbiljne posledice za korisnika. - oblik, površina poprečnog preseka i dužina kanala su definisani unutar uskih granica. Prema jednom posebnom primeru izvođenja, dimenzije svih kanala u unutrašnjosti filtera su iste. - poprečni presek kanala može se prilagoditi tako da odgovara i drugim zahtevima, npr. tako da odgovara poprečnom preseku mlaznice koja se nalazi nizvodno od njih.

- u maloj filterskoj zapremini može biti smeštena velika filterska površina.

- strujanje fluida pre nego što uđe u kanale između nizova raspoređenih u cik-cak konfiguraciji u suštini je usmereno upravno na strujanje u kanalima. - otvorena filterska površina (zbir površina poprečnih preseka svih kanala) iznosi najmanje 50% ukupne filterske površine. - filter ima malu mrtvu tj. nekorisnu zapreminu, a posebno kada je gustina integrisanih elemenata velika. - mlaznice se mogu izrađivati masovno, u velikim serijama uz mali procenat škarta. - zahvaljujući integrisanim elementima procesi kristalizacije ili taloženja u farmaceutskom fluidu u sabirnoj komori za filtrat su redukovani. - konačno, promena strukture mlaznice prema pronalasku omogućava da se pri velikoserijskoj proizvodnji udeo mlaznica koje nemaju trajnu ravnomernu šemu raspršivanja smanji približno za faktor 100, tj. sa 0,1 - 0,5% na 0,001 - 0,005%.

Pronalazak će sada biti detaljnije opisan sa pozivom na slike nacrta.

Fig. 1 prikazuje primer izvođenja filterske mlaznice, posmatrane sa strane koja je u početku otvorena, a koja se posle toga pokriva sa prekrivnom pločom (nije prikazana). Osnovna ploča (1) je mikrostrukturisana između ivičnih oblasti (2a, 2b). Nizovi (3) ispusta su raspoređeni u cik - cak; nizovi su nagnuti jedni prema drugima pod uglom alfa. Na ulaznoj strani za fluid ispred cik - cak konfiguracije se nalazi sledeći niz ispusta (4) koji deluje kao predfilter. Ispred ispusta (4) se nalaze ulazni prorezi (5) kroz koje nefiltrirani fluid ulazi u filter. U ovom

primeru izvođenja pored filtera se nalazi mlaznica (6) iz koje izlazi isfiltrirani fluid. Mlaznica je integralni deo osnovne ploče. Prostor koji se nalazi između filterskih nizova (3) i mlaznice (6) je sabirna komora za filtrat. U njoj je između osnovne ploče i prekrivne ploče smeštena sekundarna struktura (50). Ova

sekundarna struktura sadrži veliki broj integrisanih elemenata (51) koji se pružaju između ove dve ploče. Delimično uvećanje koje je prikazano sa desne strane prikazuje realizovano stanje. Rastojanja između integrisanih elemenata (51) iznose prvenstveno 0,02 mm od centra do centra tih elemenata. Isto tako, prečnik integrisanih elemenata (51) u idealnom slučaju je 0,01 mm.

Fig. 2 prikazuje u većoj razmeri raspored ispusta u nizovima (3). U ovom slučaju

ispusti (7) su pravougaona rebra.

Fig. 3 prikazuje poprečni presek kroz niz ispusta duž linije A - A sa Fig. 2. Ispusti (7)

imaju konkavno zakrivljene uzdužne strane između kojih se nalaze kanali (8) sa poprečnim presekom u obliku bureta.

Fig. 4 prikazuje nekoliko primera izvođenja ispusta, posmatranih sa strane filtera koja je u početku otvorena. Slika prikazuje pravougaono rebro (11), izduženo rebro (12) sa konstantnom širinom i zaobljenim kraćim stranama, rebro (13) u obliku

krila, rebro (14) sa konstantnom širinom i jednom kosom kraćom stranom i zakrivljeno rebro (15) u obliku segmenta kruga. Slika takođe prikazuje: kvadratni stubić (16), trougaoni stubić (17), okrugli stubić (18) i osmougaoni stubić (19).

Fig. 5 prikazuje preseke različitih rebara, a posebno pravougaoni poprečni presek (21), poprečni presek (22) sa konkavno zakrivljenim uzdužnim stranama,

trapezni poprečni presek (23), pri čemu je duža strana trapeza spojena sa osnovnom pločom (1), trapezni poprečni presek (24), pri čemu je kraća strana trapeza spojena sa osnovnom pločom (1) i rebro (25) sa dve zaobljene uzdužne ivice.

Fig. 6 prikazuje različite rasporede ispusta, pri čemu su ispusti - nezavisno od njihovog oblika - prikazani tačkama različitih veličina. Ispusti mogu biti raspoređeni u vidu matrice (31) ili linearno u nizu (32) ili u obliku meandra (33) ili cik - cak obliku (34). Više ispusta koji su raspoređeni u nizu (35) u

obliku meandra ili u cik - cak obliku (36) mogu biti raspoređeni kaskadno jedni iza drugih.

Fig. 7 prikazuje orijentaciju rebara u odnosu na smer ulaska struje (41) fluida. Rebra (42) su raspoređena paralelno smeru ulaska struje fluida, dok su rebra (43)

raspoređena upravno na smer ulaska struje fluida, a rebra (44) su nagnuta pod različitim uglovima u smeru ulaska struje fluida.

Fig. 8a/b, koje su identične sa Fig. 6a/b iz WO 97/12687, prikazuju raspršivač

(Respimat<®>) pomoću koga se prema pronalasku prvenstveno mogu inhalirati vodeni preparati.

Fig. 8a prikazuje uzdužni presek kroz raspršivač sa nategnutom oprugom,

Fig. 8b prikazuje uzdužni presek kroz raspršivač sa otpuštenom oprugom.

Gornji deo (77) kućišta sadrži kućište (78) pumpe, na čijem kraju je postavljen držač (79) za mlaznicu za raspršivanje. U držaču se nalazi telo (80) mlaznice i filter (55). Šuplji klip (57), koji je pričvršćen u pogonskoj prirubnici (56) ustavljačko - nateznog mehanizma, pruža se delimično u cilindar kućišta pumpe. Na svom kraju šuplji klip nosi telo (58) ventila. Š<V>uplji klip je zaptiven pomoću zaptivke (59). Unutar gornjeg dela kućišta nalazi se graničnik (60) na koji naleže pogonska prirubnica kada je opruga otpuštena. Na pogonskoj prirubnici se nalazi graničnik (61) na koji naleže pogonska prirubnica kada je opruga napregnuta. Posle natezanja opruge ustavljački element (62) se potiskuje između graničnika (61) i oslonca (63) u gornjem delu kućišta. Dugme (64) za aktiviranje je povezano sa ustavljačkim elementom. Gornji deo kućišta se završava delom (65) za stavljanje u usta i zatvoren je sa zaštitnim poklopcem (66) koji se može nataći na njega.

Kućište (67) opruge sa kompresionom oprugom (68) je obrtno uležišteno pomoću uskočne izbočine (69) i obrtnog ležaja u gornjem delu kućišta. Donji deo (70) kućišta se potiskuje pomoću kućišta opruge. Unutar kućišta opruge nalazi se izmenljivi spremišni rezervoar (71) za fluid (72) koji se raspršuje. Spremišni rezervoar je zatvoren sa čepom (73), kroz koji se u spremišni rezervoar pruža šuplji klip koji je svojim krajem uronjen u fluid (zalihu rastvora aktivne materije).

U zidu kućišta opruge postavljeno je navojno vreteno (74) mehaničkog brojača. Na kraju navojnog vretena, koji je okrenut prema gornjem delu kućišta, nalazi se pogonski točkić (75). Na navojno vreteno naseda zaustavljač (76).

Raspršivač kojim treba da se stvori aerosol od fluida koji sadrži lek ima mlaznicu prema pronalasku koja je slična mlaznici koja je prikazana na Fig. 1.

Sada će biti opisan prvenstveni primer izvođenja. Date brojne vrednosti predstavljaju poželjne brojne vrednosti sa odstupanjima od 20%. Mlaznica ove vrste ima osnovnu ploču širine 2,6 mm i dužine od oko 5 mm. Na širini od oko 2 mm ona prvenstveno ima 40 redova ispusta koji su raspoređeni u cik - cak konfiguraciji. Svaki niz ima dužinu od 1,3 mm. Ispusti su pravougaona rebra koja su duga 10 mikrona i široka 2,5 mikrona; ona se pružaju 5 mikrona sa osnovne ploče. Između ispusta se nalaze kanali koji su visoki 5 mikrona i široki 3 mikrona. Integrisani elementi sekundarne strukture imaju prečnik od 0,01 mm. Rastojanje između integrisanih elemenata iznosi takođe 0,01 mm. Na ulaznoj strani za fluid u mlaznici se nalazi niz od 10 pravougaonih rebara koja imaju dužinu od 200 mikrona i širinu od 50 mikrona; ona imaju visinu od 100 mikrona i širinu od 150 mikrona. Na rastojanju od oko 300 mikrona ispred niza rebara se nalazi ulazni prorez koji ima širinu od 22 mm i visinu od 100 mikrona.

Iza niza ispusta raspoređenih u cik - cak konfiguraciji se nalazi sabirna komora za filtrat koja je visoka 5 mikrona i postepeno se sužava od širine od 2 mm i otvorena je prema mlaznici pravougaonog poprečnog preseka koja ima visinu od 5 mikrona i širinu od 8 mikrona. Ovaj otvor mlaznice se izrađuje istovremeno sa mikrostrukturiranjem osnovne ploče.

Na Fig. 1 je takođe prikazana srednja linija 52 koja se pruža između nizova 3 raspoređenih u cik - cak konfiguraciji približno na polovini rastojanja između vrha 53 na ulaznoj strani i vrha 54 na izlaznoj strani.

Spisak pozicija

1 osnovna ploča

2a, 2b ivična oblast

3 niz ispusta (7)

4 ispusti (predfilter)

5 ulazni prorez

6 mlaznica

7 ispusti

8 kanal

11,12,13, ispusti (7) u obliku rebara

14,15

16,17, ispusti (7) u obliku stubića

18,19

21 pravougaoni poprečni presek rebra

22 poprečni presek rebra sa konkavnim dužim stranama

23 trapezni poprečni presek rebra (spojenog dužom stranom) 24 trapezni poprečni presek rebra (spojenog kraćom stranom)

25 rebro sa zaobljenim uzdužnim ivicama

31 raspored ispusta (7) u vidu matrice

32 linearni raspored ispusta (7)

33 ispusti (7) raspoređeni u obliku meandra

34 ispusti (7) raspoređeni u cik - cak konfiguraciji

35 ispusti (7) raspoređeni u nekoliko nizova

36 kaskadno raspoređeni ispusti (7)

41 ulazni otvor za fluid

42 rebra raspoređena paralelno ulaznom otvoru

43 rebra raspoređena upravno na ulazni otvor

50 sekundarna struktura

50a sabirna komora za filtrat

51 integrisani elementi

52 srednja linija

53 vrhovi na ulaznoj strani 54 vrhovi na izlaznoj strani

55 filter

56 pogonska prirubnica

57 šuplji klip

58 telo ventila

59 zaptivka

60 graničnik

61 graničnik

62 ustavljački element

63 oslonac

64 dugme za aktiviranje 65 deo za stavljanje u usta

66 zaštitni poklopac

67 kućište opruge

68 kompresiona opruga

69 uskočne izbočine

70 donji deo kućišta

71 spremišni rezervoar

72 fluid

73 čep

74 navojno vreteno

75 pogonski točkić 76 zaustavljač

77 gornji deo kućišta

78 kućište pumpe

79 držač

80 telo mlaznice

Claims

1. Mikrostrukturisana mlaznica sa filterom, ulazom za nefiltrirani fluid i izlazom za isfiltrirani fluid, pri čemu ova mlaznica sadrži: jednu u suštini ravnu osnovnu ploču (1) i jednu prekrivnu ploču koja se može pričvrstiti za nju; glavni filter koji je izveden kao primarna struktura, sa više ispusta (7) koji su raspoređeni jedni pored drugih u nizovima (3), predstavljaju integralne komponente osnovne ploče (1) i pružaju se sa nje, pri čemu su ispusti (7) međusobno razdvojeni kanalima (8) koji formiraju putanju za fluid kroz mlaznicu od njenog ulaza do izlaza, dok prekrivna ploča, kada je pričvršćena za osnovnu ploču, pokriva ispuste (7) i kanale (8); i sabirnu komoru (50a) za filtrat koja je smeštena iza glavnog filtera u smeru strujanja, naznačena time, što je u sabirnoj komori (50a) za filtrat izvedena sekundarna struktura (50) koja sadrži veći broj integrisanih elemenata (51) koji se pružaju sa osnovne ploče (1) i/ili prekrivne ploče i imaju prečnik od 0,005 mm do 0,02 mm.

2. Mikrostrukturisana mlaznica sa filterom, ulazom za nefiltrirani fluid i izlazom za isfiltrirani fluid, pri čemu ova mlaznica sadrži: jednu u suštini ravnu osnovnu ploču (1) i jednu prekrivnu ploču koja se može pričvrstiti za nju; glavni filter koji je izveden kao primarna struktura, sa mnoštvom ispusta (7) koji su raspoređeni jedni pored drugih u nizovima (3), predstavljaju integralne komponente osnovne ploče (1) i pružaju se sa nje, a raspoređeni su u cik - cak konfiguraciji, pri čemu su ispusti (7) međusobno razdvojeni kanalima (8) koji formiraju putanju za fluid kroz mlaznicu od njenog ulaza do izlaza, dok prekrivna ploča, kada je pričvršćena za osnovnu ploču, pokriva ispuste (7) i kanale (8); i sabirnu komoru (50a) za filtrat koja je smeštena iza glavnog filtera u smeru strujanja, naznačena time, što je u sabirnoj komori (50a) za filtrat izvedena sekundarna struktura (50) koja sadrži veći broj integrisanih elemenata (51) koji se pružaju sa osnovne ploče (1) i/ili prekrivne ploče i mogu biti izvedeni u smeru strujanja ispred i na većem rastojanju iza cik - cak konfiguracije.

3. Mikrostrukturisana mlaznica prema zahtevu 2, naznačena time, što integrisani elementi imaju prečnik od 0,005 mm do 0,02 mm.

4. Mikrostrukturisana mlaznica prema jednom od zahteva 1 do 3, naznačena time, što integrisani elementi (51) imaju cilindrični spoljašnji zid.

5. Mikrostrukturisana mlaznica prema jednom od zahteva 1 do 4, naznačena time, što se integrisani elementi (51) nalaze na rastojanju od 0,005 mm do 0,02 mm jedan od drugog.

6. Mikrostrukturisana mlaznica prema jednom od zahteva 1 do 5, naznačena time, što integrisani elementi (51) imaju prečnik od 0,01 mm.

7. Mikrostrukturisana mlaznica prema jednom od zahteva 1 do 6, naznačena time, što integrisani elementi (51) imaju konkavni spoljašnji zid.

8. Mikrostrukturisana mlaznica prema jednom od zahteva 1 do 6, naznačena time, što integrisani elementi (51) imaju konveksni spoljašnji zid.

9. Mikrostrukturisana mlaznica prema jednom od zahteva 1 do 8, naznačena time, što se integrisani elementi u obliku stubića pružaju sa osnovne ploče prema prekrivnoj ploči i predstavljaju integralni deo prekrivne ploče.

10. Mikrostrukturisana mlaznica prema jednom od zahteva 1 do 9, naznačena time, što su ispusti (7) raspoređeni jedni pored drugih po celoj širini filtera.

11. Mikrostrukturisana mlaznica prema jednom od zahteva 2 do 10, naznačena time, što je sekundarna struktura (50) izvedena na izlaznoj strani cik - cak konfiguracije sve do srednje linije (52).

12. Mikrostrukturisana mlaznica prema jednom od zahteva 2 do 10, naznačena time, što je sekundarna struktura (50) izvedena na izlaznoj strani cik - cak konfiguracije sve do vrhova koji se pružaju u smeru ulaza.

13. Mikrostrukturisana mlaznica prema jednom od zahteva 1 do 12, naznačena sa - rastojanjem između osnovne ploče u oblasti ispusta i prekrivne ploče u okviru niza (3) ispusta (7), koje je približno iste veličine kao širina kanala (8) na sirani ispusta (7) na kojoj fluid ulazi u niz kanala (8).

14. Mikrostrukturisana mlaznica prema jednom od zahteva 1 do 13, naznačena sa - većim brojem ispusta (7) koji se raspoređeni jedni pored drugih u nizovima (3) pružaju sa osnovne ploče (1) i predstavljaju integralni deo osnovne ploče, - pri čemu je više nizova (3) ispusta kaskadno raspoređeno i - poprečnim presekom kanala (8) koji se smanjuje od niza do niza upravno na smer strujanja fluida posmatrano u smeru strujanja, i - ispustima (3) koji su raspoređeni bliže ulaznoj strani filtera veći ili brojniji, tako da su rastojanja između njih manja nego kod ispusta (3) koji su raspoređeni bliže izlaznoj strani filtera, i - rastojanjem između osnovne ploče i prekrivne ploče u oblasti svakog kaskadno raspoređenog niza ispusta (7) koje je približno iste veličine kao i širina kanala na strani ispusta (7) na kojoj fluid ulazi u niz kanala, i - izduženim ulaznim prorezom (5) za nefiltrirani fluid koji se pruža približno po celoj širini filtera i ima približno istu visinu kao i ispusti koji se pružaju sa osnovne ploče (7) na ulaznoj strani filtera, i - izduženim izlaznim prorezom za filtrirani fluid koji se pruža približno preko cele širine filtera i ima približno istu visinu kao i ispusti koji se pružaju sa osnovne ploče (7) na izlaznoj strani filtera.

15. Mikrostrukturisana mlaznica prema zahtevima 1 do 14, naznačena sa - ravnom osnovnom pločom (1) i ravnom prekrivnom pločom.

16. Mikrostrukturisana mlaznica prema zahtevima 1 do 15, naznačena time, što su sve strukture filtera izvedene isključivo na osnovnoj ploči (1).

17. Mikrostrukturisana mlaznica prema zahtevima 1 do 16, naznačena sa, - rastojanjem između ravne osnovne ploče (1) u oblasti ispusta (7) i ravne prekrivne ploče u okviru niza (3) ispusta (7) koje iznosi između polovine i dvostruke širine kanala na strani ispusta na kojoj fluid ulazi u niz kanala (8).

18. Mikrostrukturisana mlaznica prema zahtevima 1 do 17, naznačena sa više nizova ispusta koji su raspoređeni jedan pored drugog, pri čemu sučeone strane dva niza ispusta (7) definišu spojnu komoru u koju utiče fluid iz svih kanala između ispusta prvog niza i iz koje fluid ističe u sve kanale između ispusta u sledećem redu u smeru strujanja.

19. Mikrostrukturisana mlaznica prema zahtevima 1 do 18, naznačena sa: - sabirnom komorom (50a) koja ima izdužen poprečni presek između ulaznog proreza (5) i prvog niza ispusta (4), u koju se uvodi nefiltrirani fluid i iz koje fluid otiče u sve kanale između ispusta u prvom nizu, i - sabirnom komorom (50a) koja ima izdužen poprečni presek između poslednjeg niza ispusta i izlaznog proreza, u koju utiče fluid iz svih kanala poslednjeg niza i iz koje se ispušta isfiltrirani fluid.

20. Mikrostrukturisana mlaznica prema zahtevima 1 do 19, naznačena sa - ispustima u obliku rebara (11,12,13,14,15) koji su pravi ili zakrivljeni, posmatrano u smeru strujanja, ili - ispustima u obliku stubića (16,17,18,19).

21. Mikrostrukturisana mlaznica prema zahtevima 1 do 20, naznačena sa - kanalima (8), čija dužina je jednaka najmanje njihovoj dvostrukoj visini na ulaznoj strani za fluid, dok je njihov poprečni presek konstantan.

22. Mikrostrukturisana mlaznica prema zahtevima 1 do 21, naznačena sa - kanalima (8) koji se pružaju između rebara približno kvadratnog poprečnog preseka, koji je konstantan na celoj dužini kanala, sa dužinom od 5 mikrona do 50 mikrona, visinom od 2,5 mikrona do 25 mikrona i širinom od 2,5 do 25 mikrona.

23. Mikrostrukturisana mlaznica prema zahtevima 1 do 22, naznačena sa - kanalima čiji je poprečni presek u obliku bureta ili trapezan, pri čemu dužu stranu trapeza prvenstveno obrazuje prekrivna ploča.

24. Mikrostrukturisana mlaznica prema zahtevima 1 do 23, naznačena sa - kanalima (8) sa približno kvadratnim poprečnim presekom na ulaznoj strani za fluid i sa poprečnim presekom koji postaje širi prema izlaznoj strani za fluid.

25. Mikrostrukturisana mlaznica prema zahtevima 1 do 24, naznačena sa - rastojanjem između nizova ispusta koje je prvenstveno dvostruko veće od širine kanala na ulaznoj strani.

26. Mikrostrukturisana mlaznica prema zahtevima 1,4 do 10 ili 13 do 25, naznačena sa - ispustima koji su raspoređeni u nizovima (31) koji se pružaju međusobno paralelno, ili u nizovima (33) u obliku meandra koji su nagnuti jedni prema drugima pod uglom od 2 stepena do 25 stepeni.

27. Mikrostrukturisana mlaznica prema zahtevima 2 do 25, naznačena sa ispustima koji su nagnuli jedni prema drugima pod uglom od 2 stepena do 25 stepeni.

28. Mikrostrukturisana mlaznica prema zahtevima 1 do 27, naznačena sa - konstantnim rastojanjem između ravne osnovne ploče (1) u oblasti ispusta (7) i ravne prekrivne ploče u okviru nizova (3) ispusta.

29. Mikrostrukturisana mlaznica prema zahtevima 1 do 27, naznačena sa rastojanjem između osnovne ploče (1) i prekrivne ploče koje se smanjuje u smeru strujanja.

30. Mikrostrukturisana mlaznica prema zahtevima 1 do 29, naznačena sa - rastojanjem između ravne osnovne ploče (1) u oblasti ispusta (7) i ravne prekrivne ploče u okviru niza ispusta koje se povećava od oblasti kraja niza smeštenog u blizini ulazne strane filtera u smeru prema oblasti kraja niza smeštenog u blizini izlazne strane filtera.

31. Mikrostrukturisana mlaznica prema zahtevima 1 do 30, naznačena sa - osnovnom pločom (1) koja je strukturisana izotropnim ili anizotropnim mokrim ili suvim nagrizanjem ili kombinacijom ovih metoda, a prvenstveno anizotropnim suvim nagrizanjem.

32. Mikrostrukturisana mlaznica prema zahtevima 1 do 31, naznačena sa - osnovnom pločom (1) napravljenom od silicijuma i prekrivnom pločom napravljenom od stakla, koja je pričvršćena anodnim vezivanjem.

33. Mikrostrukturisana mlaznica prema zahtevima 1 do 30, naznačena time, što se sabirna komora (50a) za filtrat sužava konično u smeru strujanja i što ima najmanje jednu mlaznicu (6) kao izlaz.

34. Mikrostrukturisana mlaznica prema zahtevima 1 do 31, naznačena sa - osnovnom pločom (1) koja je napravljena od silicijuma i prekrivnom pločom napravljenom od silicijuma, koja je pričvršćena direktnim vezivanjem.

35. Mikrostrukturisana mlaznica prema zahtevima 1 do 34, naznačena time, što su rastojanja između integrisanih elemenata, koji svi zajedno obrazuju protočni kanal kroz koji struji fluid, takva daje rezultujuća površina poprečnog preseka upravno na smer strujanja koja je efektivno propusna za fluid veća od odgovarajuće efektivne površine poprečnog preseka protočnih kanala koje obrazuju strukture glavnog filtera.

36. Raspršivač za inhalacionu terapiju, koji sadrži mikrostrukturisani filter prema jednom od prethodnih zahteva 1 do 35.

37. Postupak za izradu mlaznice prema jednom od zahteva 1 do 35, pri čemu se u jednom koraku na jednoj strani silicijumske ploče nagrizaju mikrostrukture u obliku filterskih struktura, sekundarnih struktura, ulaza mlaznice i izlaza mlaznice za veliki broj mlaznica istovremeno, zatim se u sledećem koraku za ovu stranu silicijumske ploče čvrsto spaja staklena ploča, onda se u jednom nezavisnom koraku silicijumska ploča postavlja na adhezivni film i u završnom koraku se od sklopa koji sadrži silicijumsku ploču i staklenu ploču sa adhezivnim filmom na donjoj strani silicijumske ploče posmatrano od strane staklene ploče primenom dijamantske testere izrađuju pojedinačne mlaznice.