22连接至一个微型鼓风机1001或等效的气体鼓吹器上。该鼓风机通过一个流量测量装置1023被连接至一个稀释流加热器1004上。该流量测量装置可以是呼吸速度计、热丝流速计、质量流量计或其他低阻力装置。该加热器1004包括一个耐热圆柱体1005 (0D为1.0英寸，ID为0.75英寸)。在一个优选的构型中，这个圆柱体由陶瓷制成。居中定位在该管内的是一个快速加热式红外线灯泡1006。在一个优选的构型中，这种快速响应式红外线灯泡1006具有多个楔形末端以减小气体流阻。这个陶瓷加热管1005恰好配合在接头1007中，该接头具有一个直角的管腔。接头1007的另一开口具有一个楔形的接收座(未显示)。这使得能够将一个类似的楔形凸形接头(未显示)容易地布置在一个流动调节器歧管1020上。在一个优选的构型中，这个端口和接收座上的这些楔形件是标准的22毫米的呼吸用楔形件。在接头1007的直角形通道的管腔内的气体流中布置了一个铁康铜热电偶(未显示)。这个热电偶连接到一个温度调节装置1008上。在一个优选的实施例中，该温度调节装置是一个PID控制器，该控制器调节供应至该红外线灯泡1006的功率。
[0138]用于在带有喷嘴1024的筒1101中产生流体的气溶胶并且还提供一个共轴的逆流流通式逆流管1102以便阻止气溶胶羽流的高压气体包括以下部件。压缩气体进入接头1019并且在加热器1011中变暖。在一个优选的构型中，这个加热器包括一个OD为0.75英寸且ID为0.56英寸的陶瓷管1009，一个红外线灯泡1010被布置在其中。将一个铁康铜热电偶定位在快速断开件1032的凹形件上的出口气体流(未显示)中或该加热器1011下游的其他方便位置。这个热电偶被连接到一个温度调节装置上，例如一个PID控制器1012。这个快速断开件经一个特氟纶管1031连接到一个直角接头1013上。出于展示的目的，已经插入了一个管1060以便展示该压缩气体流到该流动调节器歧管1020的入口 4028的连接性(参见图4C)。实现所希望功能的其他构型也是可能的。
[0139]输入气体调节
[0140]由该微型鼓风机1001或等效的气体鼓吹器提供直至300升的稀释气体。当室内气体的相对湿度高于有待干燥的经雾化的流体体积的希望值时，这个稀释气体可以穿过包含该干燥剂1003的气体干燥室1002。这个干燥气体穿过该过滤器1021以便保护该鼓风机不受磨损(由于任何干燥剂粉尘)、经由接头1022而到达鼓风机1001。这个干燥气体由鼓风机1001推进穿过该流量计或流动测量装置1023而到达该稀释流加热器1004。当该气体穿过该红外线灯泡1006与处于陶瓷管形式的耐热圆柱体1005的内壁之间时，该气体在加热器1004中被加热。离开该管的气体的温度是用直接布置在气体流中的铁康铜热电偶(未显示)测量的并且通过使用调节供应至该加热器灯泡1006的功率的该温度调节装置1008 (例如，PID控制器)将该气体维持在所希望的温度下，典型地是35°C -45°C。同样地，用于该喷嘴和逆流气体的压缩气体穿过该加热器1011。当该气体穿过该红外加热器1010与该陶瓷管1009之间时，该气体被加热。离开该管的气体温度是用铁康铜热电偶(未显示)测量的并且通过使用第二 PID控制器1012维持在所希望的温度下，典型地是100-140摄氏度。这个PID控制器调节该红外线灯泡1010中的功率。
[0141]在本发明的另一个优选的构型中，可以将压缩气体用作稀释气体源。在这种情况下，压力调节器将替换该稀释气体鼓风机1001。总体上已经去除了压缩气体或其他气体的大部分(如果不是所有)水分。在这种情况下，一个输入高压接头通过一个高压管和T形件被连接至两个气体压力调节器(未显示)上。一个调节器控制通向该压缩气体加热器1011的气体流量并且另一个调节器经由现在布置在该调节器与该稀释流加热器1004之间的流量测量装置1023来控制气体流量。
[0142]可更换的喷嘴夹持件和喷嘴
[0143]图2A至图2C示出了展示喷嘴夹持件的优选构型的特征的一个示意图。该喷嘴夹持件包括一个产生气溶胶的喷嘴1024，该喷嘴被安装在一个桶2001末端处的颈部2003上的接头2112内。从该桶到该颈部2003逐渐变窄使得气体能够沿着与该喷嘴相邻的颈部顺流。这最大限度地减小了由于该喷嘴附近的一个大的平坦表面将会引起的涡流所导致的在该喷嘴面部上的任何颗粒沉积。图2B中的喷嘴1024是与一个小的压力平衡室2105邻近的，该平衡室进而被连接至终止于一个或多个端口 2008处的两个室。在该喷嘴紧密附近的并且与该喷嘴孔口共轴的一个管2104被连接至另一个通道2103和2107而到达一个连接器2005。在该桶的另一端处有一个具有若干圆周凹槽的旋钮2006，以便允许容易地将该喷嘴夹持件插入该流动调节器歧管1020内的接收座(参见图4A和图4C的4030)中并从中拔出。连接器2005在与该喷嘴相反的末端处能够实现流体管线(未显示)的附接。在一个优选的构型中，这是鲁尔连接器。桶2001中的多个端口 2008与该流动调节器歧管1020中的压缩气体供应凹槽(参见图4C的2071)接界。根据本发明，必须将这些喷嘴夹持件插入该流动调节器中。这个特征从根本上消除了患者对这个喷嘴夹持件的不加区别的使用。这保护了患者并且有助于确保该筒的内容物的适当传送。
[0144]在图2A、2B、2C和2D的一个优选的喷嘴夹持件中，喷嘴1024需要高压气体和高压流体以便产生满意的气溶胶。该流体端口 2005通过通道2007被连接至通道2103和管2104上。在一个优选的构型中，这个管2104具有0.03英寸的内直径并且具有一个端口 2110，该端口被定位在距该喷嘴1024中一个直径为0.014的孔口为一到1-2个直径之处。提供这些尺寸不是为了排除其他直径和距离，而是作为工作实例。该喷嘴1024被包含在该接头2112之内以确保该孔口和该管2104正好是共轴的。这个设计是作为一个实例提供的。用其他设计可以实现类似的构型。这些压缩气体进气端口 2008位于该喷嘴夹持件的桶2001的一侧上。这些端口 2008连接至通向该压力分配室2105的一个或多个通道2101上。这个室2105延伸进入该喷嘴本体中以便促进围绕该管2104的气体均匀流至该喷嘴中的孔口。在喷嘴1024的出口处形成了一个液体气溶胶羽流2106。该旋钮2006充当一个停止件来限制该桶2001插入该流动控制器歧管1020中的接收座4030(图4A和图4C)中的距离。旋钮2006上的这些圆周凹槽有助于将该喷嘴夹持件容易地插入该流动调节器的桶中并且将其从该流动调节器中取出。
[0145]在喷嘴夹持件的这个构型中，由一个外部栗(未显示)通过该喷嘴夹持件上的端口 2005来供应流体。该流体流束流经通道2007并且沿着该喷嘴桶2001的中心穿过该中央通道2103。该管2104将这个流体输送至其端口 2110。压缩气体通过该桶2001的任一侧上的端口 2008而进入。这个压缩气体进入该中央通道2103的任一侧上的一个或多个通道2101。这些外部通道将该压缩气体输送至该压力平衡室2105中。该室2105中的压缩气体围绕该管2104流动，致使该流体流经该喷嘴1024的孔口中心而该流体不与该孔口相接触。通过将穿过这个喷嘴1024的这个流体流动聚焦而产生该气溶胶。在该孔口的下游侧处，形成了液体气溶胶羽流2106。
[0146]在另一个优选的构型(图2D)中，一个圆柱形筒2020被结合在喷嘴夹持件中以代替图2A、2B和2C中所示出的旋钮2006和连接器2005。有待雾化的流体被包含在这个筒2020中一个的室2021之内。这个筒的室2021具有可以沿该室的内侧向下平移的一个活塞2022。该室被连接至该通道2103上。这个活塞2202可以被所附接的柱塞2023按压，因此它可以被多次使用，或者它可以用一个没有附接在该活塞上的棒来按压以使得它可以是一个一次性使用的喷嘴系统。该柱塞或棒可以用伺服电机或其他装置来按压。围绕该筒2020的若干圆周凹槽有助于将这个筒-喷嘴夹持件容易地插入该流动调节器1020的接收座4030(图4A和图4C)中并且从中取出。
[0147]替代性的喷嘴夹持件和喷嘴
[0148]图3A、3B、3C、3E、3F示出了在低压流体流的中心使用高压气体的一个喷嘴和喷嘴夹持件。这个第二喷嘴和喷嘴夹持件被用作对该流动调节器歧管1020之内的接收座4030(参见图4)的设计实用性的广度的展示，以便结合具有相当不同的操作功能的喷嘴。这个替代性的喷嘴夹持件具有共同的外部特征和功能，但是其构型和产生气溶胶的性质是相当不同的。这些喷嘴均是单道次喷嘴，即所有的液体在穿过该喷嘴的过程中被雾化。这种流体没有任何被再循环。但是，这两个喷嘴共同具有以下区别:气溶胶是通过液体与气体之间的剪切而产生的。在任一情况下气溶胶均不是通过液体在固体上的剪切产生的。这减小了高剪力致使溶解在或悬浮在有待雾化的流体中的任何大分子的剪切退化的可能性。
[0149]在这个替代性的优选构型中，图3A、3B、3C、3D、3E和3F示出了该喷嘴夹持件和喷嘴。如所指出的，这个构型能够实现:使用穿过中央通道的压缩气体与流至该压缩气体喷嘴的周边的低压流体而产生气溶胶。该流体端口 2005(参见图3C)位于该喷嘴夹持件的末端上。在本发明的优选构型中，这个端口 2005是一个鲁尔接头。这个端口 2005经由通道2007和一个小的分配储存器3208被连接至一个或多个通道3203上(参见图3C)并且因此连接至环绕该喷嘴本体3300 (参见图3A)的基底3204的一个环形空腔3206上。在这种情况下，该喷嘴包括两个部件:一个喷嘴本体3300和一个喷嘴环3205。该喷嘴本体3300位于喷嘴桶3001的颈部3220 (参见图3C)之内，其中该喷嘴本体3204的基底相对于该喷嘴夹持件的桶是密封的。该环形空腔3206(参见图3B)经由该喷嘴本体3300的头冠3211中的多个凹槽(例如，凹槽3210(参见图3A)和3212)被连接至在该头冠3211中的凹陷3216与位于该头冠3211顶部的环3205之间形成的微型储存器3213上(参见图3B)。这个储存器3213与位于该喷嘴本体3300上的一个杆3214与该环3205之间的一个环形空腔3230相邻。该环3205位于该喷嘴桶3001 (参见图3C和3D)之内并且在其颈部3220的末端处，使得该环3205中的中央孔3233同心地被布置在该喷嘴杆3214(参见图3B)周围。该喷嘴杆与该环之间的距离是足够小的而使得主导流体移动的是表面张力而不是重力。该环内径与该杆外径之间的直径差是在0.006与0.8mm之间，从而得到在0.003与0.4mm之间的环形空隙宽度。该杆3214 (在优选的构型中是1.75毫米，但是可以从0.5毫米至3毫米发生改变)具有一个孔口 3209，该孔口在优选的构型中直径是约0.5毫米，但是可以使用从0.05至I毫米的其他喷嘴尺寸。该孔口在该孔口杆3214内的一个中空锥体3240的顶点处离开。该锥体3240上的唇缘3215是与该环3205的外表面齐平的或者从这个表面略微伸出，潜在地直至I毫米。该喷嘴本体3300包括经机加工的陶瓷或由有待雾化的溶液或悬浮液可润湿的其他材料。在水基溶液的情况下，该喷嘴应当具有高的表面能以便提供可润湿性。这可以通过施加亲水剂或通过其他方式来实现。该环3205的外表面涂覆有疏水剂以便防止水性流体在这个环上蔓延。该喷嘴夹持件3001的桶具有一个或多个端口 2008，这些端口经由通道3201被连接至一个通道3202(参见图3D)上。通道3202进而与该喷嘴本体3300内一个具有类似直径的通道3234相邻。这个通道与该孔口通道3209相邻。在一个优选的构型中，该喷嘴桶3001和旋钮3301 (参见图3F)是由聚砜或聚醚酰亚胺构成，但是也可以使用其他材料。
[0150]通过图3A-F所示的喷嘴夹持件和喷嘴产生气溶胶
[0151]在图3A、3B、3C、3D、3E和3F所示的喷嘴夹持件的这个优选构型中，通过将压缩气体供应至该喷嘴内的中央孔口 3209而产生气溶胶。将有待雾化的流体以低压供送穿过该环形空腔3206、储存器3213以及该环形通道3230而到达该喷嘴的外表面并且通过锥体3240内的毛细作用而朝向该孔口 3209。将有待雾化的流体通过外部栗(未显示)供应至端口 2005。该流体被栗入端口 2005中并进入通道3203中而到达环绕着该孔口本体3204的基底的这个环形空间3206。这个流体将其自身对于该喷嘴的头冠3211 —侧中的每个凹槽3210进行分配并且穿过这些凹槽3212而到达该微型储存器3213中。该头冠的顶部是凹形的以便确保该流体是均匀地传递至环绕着该中央孔口杆3214的空腔3230。该流体均匀地流经杆与该环之间的空间3230而到达该喷嘴的唇缘3215。在一个优选的构型中，该喷嘴杆3206可以穿过该环而伸出O至0.050英寸。该流体流过这个唇缘3215而在该孔口杆3214内的锥体3240的内表面上形成一个薄膜。压缩气体通过该喷嘴桶2001的一侧中的这些端口 2008而进入。该气体流经该中央共轴通道3202而沿着该孔口本体3300的轴线到达通道3234。然后该压缩气体穿过该孔口 3209。在通过流进该锥体中的流体与在该锥体3240的顶点处、在该孔口 3209周边处的气体射流的相互作用所形成的连接点处发生雾化。以此方式，避免了在任何固体表面与流体之间的大剪切应力。产生了具有颗粒自由中心(particle free center)的气溶胶羽流。在该锥体内由该气体射流产生的负压有助于在锥体的内表面上形成流体薄膜。为了达到最佳功能，该锥体顶点应围成约45度并且优选在15与80度之间的立体角。然而，在10与80度之间的其他角度也是可能的。注意到，预计该流体会流经或流过的这个表面的整体都应当具有高的表面能，即，是该流体可润湿的。该流体通过毛细作用力在该锥体的唇缘上流动。当该流体流进并且朝向该锥体的顶点时，这些力增大。如以上指出的，由离开该孔口 3209的气体射流所产生的负压也有助于维持这个流体薄层。为了达到最佳功能，重要的是该喷嘴本体(包括该头冠和喷嘴杆)的这些表面以及该环的内表面具有高的表面能，以使得它们是水基流体快速可润湿的。另一方面，该环3205的顶表面具有一个疏水性涂层以便阻止任何流体在该环上流动。该喷嘴杆与该环之间的距离是足够小的(例如约0.17毫米)，这样使得主导流体移动的是表面张力而不是重力。由于该喷嘴杆具有高表面能，则该流体在该喷嘴的杆3214上的锥体3240的唇缘3215与该环之间形成了新月形。
[0152]定位该喷嘴夹持件以便插入该流动调节器中
[0153]图4A、4B和4C示出了喷嘴夹持件的定位以便插入该流动调节器中。使该喷嘴夹持件与该流动调节器歧管1020中的中央轴向接收座4030对齐(参见图4A和图4C)。将该喷嘴夹持件的桶2001或3001插入该流动调节器1020的这个接收座4030中。当该喷嘴夹持件被完全插入时，用于该压缩气体(用来雾化)的多个端口 2008与该流动调节器1020中的圆形凹槽4071对齐。在这个凹槽的每侧上具有一个O形环4033以便防止该压缩气体从该凹槽4071中泄露。该压缩气体通过一个通道4036进入该圆形凹槽4071中，该通道进而连接至一个压缩气体输入口 4028上。该歧管的中心是一个支柱4040。这个支柱4040有助于包括这个具有4:1的长宽比的接收座4030。这确保了该喷嘴桶2001或3001的恰当定位和其精确的轴向对齐。当气溶胶羽流必须精确地与逆流气体的轴线对齐以获得高效性能时，这是重要的。
[0154]流动调节器设计
[0155]图5A、5B、5C、5D、5E和5F示出了多个分解和截面视图，示出了包括该流动调节器的这些单独部件，该流动调节器影响该稀释气体流量的流动轮廓。在图5A中还示出了一个相邻的蒸发室5100。为了加强该液体气溶胶在一个受限空间中的快速蒸发，由所描述的这些喷嘴中的任一个形成的气溶胶羽流必须被快速地分散并稀释，同时提供充分的热能以便蒸发该液体。该流动调节器必须提供穿过该蒸发室5100的均匀气体流，同时还具有最小压降。由于存在气溶胶羽流2106(参见图5A)和来自逆流管1102的气体射流5120 (参见图f5D)，这是更有挑战性的。如以上指出的，这必须以跨过该流动调节器的最小压降来实现，以便最大限度地减小所需风扇的功率和尺寸。一个制造起来便宜并且易于组装和拆卸以便清洁的、小的紧凑的流动调节器显然使得最终产品更具商业吸引力。这些隔流板被设计成用于减小该进入的稀释气体的径向速度并且用于分配气体，这样使得在该蒸发室的出口处该气体具有接近均匀的速度。该流动调节器的这些部件被构造成易于组装和拆卸的而同时维持完整的功能。
[0156]图5C详细地示出了用于将进入一个端口 5122(参见图5B)的相对高速度的稀释气体流转换成在蒸发室5100的出口处相对均匀的较低速气体流的这些部件的分解描述。图5A和5B包含了表明了组装后的部件的截面以及流动调节器正面视图，指明了用于该稀释气体的端口 5122和用于该压缩气体的端口 4028的位置。该流动调节器由四个主要部件组成:一个歧管1020、两个隔流板5102、5103以及一个逆流管1102。如图4A和图4C所示，该歧管1020具有用于压缩气体的输入口 4028、用于稀释气体的输入口 5122、喷嘴夹持件被插入其中的接收座4030、中央稳定化支柱4040、用于逆流管的接收座4041和两个圆周台阶4011和4012以及在该支柱4040末端上的一个台阶4013。这些台阶促进了这两个隔流板5103和5102(参见图5C)的牢固定位。当然，这两个隔流板5103和5102可以作为单件而一体地制造。该流动调节器的歧管1020包括聚醚酰亚胺或具有优异尺寸稳定性的其他强耐热性的非导电材料，正如这两个隔流板5102和5103。这些隔流板在正常操作和处理过程中如图5所示保持在位。它们是易于