去除和更换的。这个功能是通过随后描述的特别设计特征而实现的。该流动调节器上用于稀释气体的进气端口 5122是用标准的22毫米透气性凸形楔形件形成的。这个端口配合在接头1007(参见图1)中的对应的凹形楔形件(未显示)中。因此，该流动调节器通过重力被恰当地夹持在位。
[0157]用于压缩气体的端口 4028被定位在该流动调节器歧管1020之内。流经这个端口的压缩气体被一分为二。一个流束被引导穿过通道4036到达该中央接收座4030内的环形凹槽4071中。在该中央共轴的接收座4030中的环形凹槽4071的任一侧上的多个凹槽中存在多个O形环4033。该分流器还被连接至一个限制件4024上，该限制件进而通过该逆流接收座4041被连接至该逆流管1102上。
[0158]该逆流管1102具有一个180度弯头5016，该弯头反转了气流方向并且引导气流朝向由该喷嘴1024所产生的迎面的气溶胶羽流2106。该逆流管具有一个附接在其一侧上的小板5029，当插入该流动调节器中时该小板与该流动调节器支柱4040中的一个槽缝5031相互作用，这样使得当该逆流管就位时，该逆流管与该喷嘴1024是精确地共轴的。在一个优选的构型中，该逆流管包括口径12的不锈钢管路。在一个优选的构型中，该逆流管的出口与该喷嘴1024相距2英寸。这并不排除管直径与喷嘴到逆流的距离的其他组合，而是形成了一个实例。
[0159]这两个隔流板5102和5103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5100的出口处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而同时维持完整的功能。这两个隔流板5102和5103将该歧管1020的室分成两个压力/流动平衡室5021和5222。隔流板5102具有略微大于隔流板5103圆周的直径。隔流板5103具有一个“烟囱”5134，该烟囱具有多个环圆周地布置的孔洞5009。该烟囱的顶部具有一个环圆周的凸缘5007，该凸缘为该第二流动调节器提供了稳定化手段。将隔流板5103插入该流动调节歧管的室中，使得它就座于该流动调节器内部的阶梯状环圆周台阶4012上以及该歧管1020的中央支柱4040上的环圆周台阶4013上。将该隔流板5102插入该流动歧管1020的室中，使得该隔流板就座于该歧管中的台阶4011上。
[0160]注意到，在该流动调节器歧管1020与该第一隔流板5103之间具有四个接触表面(参见图4C和图5A)。这些表面提供了该隔流板在该壳体内的稳定入座。同样，这多个接触表面促进了这个第二流动调节器容易地就座、还将其固定在位，这样使得它在该装置的正常处理和操作过程中不会掉出或移动。同样值得注意的是，通过这多个台阶的使用，气体流被引导穿过这些隔流板5102和5103 (参见图5C)中的孔洞5013、5023和槽缝5012，而不是穿过这些隔流板与该歧管1020之间的接触区域而“泄露”。以此方式，通过这些流动通道的尺寸来控制了流动而不是泄露。避免了使用O形环。使用此类大O形环可能造成这些部件不易被患者或最终使用者组装。这最大限度地减小了这个隔流板上的气溶胶沉积。该隔流板5102具有一个中央孔5014，该喷嘴颈部2003穿过该孔而伸出。它具有一个接近矩形的孔5015以便促进该逆流管1102的插入。该隔流板5102的中央部分5017是隆起的。这促进了包括一个环圆周的凹槽5018。这个凹槽使得使用者能够用他们的手指来抓握该外隔流板以便容易地插入该流动调节器歧管1020中并且从中取出。该流动调节器的隆起的中心具有一个凹形表面以便减少其表面上的气溶胶沉积。
[0161]该流动调节器歧管执行多个功能，其核心是使该装置成功运行。这些包括a)将该喷嘴夹持件精确地定位在该歧管接收座的中央轴线上；b)将压缩气体传送并且分配至该喷嘴夹持件桶2001上的这些进入端口 2008(参见图2B)以及该逆流管1102(参见图4C);以及c)稀释气体的进气和再分配以实现在该蒸发室5100的出口处接近均匀的气体流量(参见图5A)。
[0162]压缩气体的分配
[0163]图5A中可以看出，压缩气体经一个快速断开式接头5019和特氟纶管1031通过该流动调节器1020的歧管上的直角接头1013而被连接。为了简化该装置的实用和使用，在该流动调节器歧管上仅有一个用于该压缩气体的连接器4028。压缩气体流通过使用被定位在该流动调节器歧管内的分流器被分配。一个流束被引导至一个环形凹槽、穿过通道4036而到达该中央接收座内的环形凹槽4071，该接收座将该压缩气体提供至该喷嘴夹持件。在该中央接收座4030的环形凹槽4071的任一侧上的多个凹槽中的多个O形环4033进行密封以防该压缩气体泄漏。另一个流束穿过一个限制件4024，该限制件将逆流气体的流速限制在与通过该雾化喷嘴1024进入时的相似或略微更大的体积流速。该液体气溶胶羽流2106被来自该逆流管1102的端口 5026的共轴逆流的气体射流5120捕获，这样使得在该喷嘴与该逆流端口 5026的中间有一个驻点5300(参见图5A)。
[0164]该稀释气体流动调节器所执行的功能
[0165]来自该进入端口 5122(参见图5B)的输入气体流在该流动调节器第一级的中心支柱4040(参见图4C)周围的压力平衡通道5021中被环圆周地引导。这个第一级是具有低气体流阻的一个中空“环圈(donut)”。当该气体垂直地穿过环圆周地位于该隔流板5103上的这些城齿5042之间的这些槽缝5012 (参见图5C)时，该气体的旋转速度减小。这些槽缝形成了一条流动路径，该流动路径的阻力高于形成了这个第一环圈形状的压力平衡室5021的通道的阻力。该气体进入该流动调节器的第二级中、穿过这些槽缝5012而进入具有低流阻的第二环圈形状的压力平衡室5022。通过这个通道，它以两个方式被分配:a)穿过“烟囱”5008周围的多个孔5009并且随后穿过该第二隔流板的中心部分中的多个孔5223，以及b)穿过该第二隔流板5102外部区域中的这些同心孔5013。这些孔(或缝隙)的位置和尺寸实现了在该虚拟撞击器面部板处的一个均匀的流动轮廓，同时最大限度地减小了气溶胶沉积在该第二隔流板5103和蒸发室5100的壁上。流向该蒸发室中心的气体流部分地是通过这个“烟囱”中这些孔5009的大小而调节的。
[0166]蒸发室
[0167]图6A、6B、6C和6D示出了该蒸发室5100(参见图5A)的特征。该蒸发室5100装配在该流动调节歧管1020与一个气溶胶浓缩器6100之间。在一个优选的构型中，该蒸发室包括一个2.75英寸外直径、2.56英寸内直径、6英寸长的管，它是红外辐射可透过的。其他类似尺寸也是可能的。在优选的构型中，这个管可以由石英或硼硅酸盐玻璃制成。这个管被插入该流动调节器歧管1020的开放端中直到它抵靠该隔流板5102 (参见图5A)。该歧管开口和该管的尺寸是使得摩擦配合足以:a)支撑该管、以及b)防止从该室内部至大气中的任何实质性的气体泄漏。蒸发室的另一端被插入该虚拟撞击器型气溶胶浓缩器6100的一个加速板6110 (参见图6A)上的圆周凹槽6055 (参见图6A和7C)中。同样这是一种恰当的摩擦配合。替代地，这个管5100的唇缘密封件或楔形末端以及在该歧管1020和该浓缩器加速板6110上的对应凹形楔形件可以被用来消除该蒸发室5100分别与该流动调节器歧管或该气溶胶浓缩器6100之间的任何气体泄露。
[0168]在该蒸发室的一侧上并且与之相邻是一个125W的快速加热式红外线灯泡6001。一个优选为抛物线形的红外反射器6002被布置在该灯泡后面，这样使得该灯泡的中心是在该反射器的焦平面中。另外，在该蒸发室5100的相反侧上的一个红外反射器6003再次增大了该蒸发室内的红外辐射通量。在一个优选的构型中，这些红外反射器是由磨光铝制成。红外反射器6003还可以包括该蒸发管上的一个金涂层。该反射器6002也可以用该红外线灯泡6001上的金涂层替换。
[0169]为了增大蒸发速率，用红外辐射来对流经该蒸发室5100的气溶胶进行加热。通过对流进行的热传递与温度梯度成正比。然而，通过辐射热进行的热传递与温差的四次方成正比。水在红外区域中具有强吸收谱带。因此，该快速响应式红外灯6001被定位在该蒸发室5100下方。红外反射器6002增大了室5100内的红外辐射通量。该蒸发室的石英或硼硅酸盐玻璃是红外线可透过的，使得红外辐射能够进入该室5100中。这个红外辐射被气溶胶颗粒中的水吸收。接着这个能量作为蒸发潜热被驱散。同样，布置在该蒸发室的相反侧上的第二红外反射器6003也增强了红外能量在水性气溶胶颗粒输送穿过该蒸发室5100过程中向这些水性气溶胶颗粒的传递。
[0170]逆流管
[0171]该蒸发室5100还包括逆流管1102(参见图1和图5A)。该逆流管被定位在接收座4041(参见图4C和图5A)中，其中附接至该逆流管上的一个小板5029(参见图5C)被定位在该歧管1020的支柱4040(参见图4C)中的槽缝5031中。这个管(接收来自该分流器5052(参见图5A)的气体)具有一个180度弯头、其后是一个短而直的区段。这个弯头的曲率是使得当该小板5029(参见图5C)正确地插入该歧管1020中的槽缝5031之中时，该逆流管的端口 5026与该室的中心和该气溶胶喷嘴的孔口 1024是精确地共轴的。
[0172]来自该分流器5052的压缩气体流经该逆流管并且从该逆流端口 5026离开。这样产生的气体射流与该气溶胶羽流是共轴的但是具有与之相反的方向。该逆流管1102的短而直的区段确保了逆流气体的对称射流。这个气体射流的流速是使得该气溶胶羽流2106在该喷嘴孔口 1024与该逆流管1102的端口 5026的中间5300处被捕获。
[0173]气溶胶浓缩器
[0174]在图7A、7B、7C、7D、7E和7F详细地示出的该虚拟撞击器被用来对来自该蒸发室5100的输出气溶胶进行浓缩。如图7C所示，该蒸发室5100的硼硅酸盐/石英管在该虚拟撞击器6100的加速板6110中的圆周凹槽6055之中形成了恰当的配合。返回图7A，该虚拟撞击器包括:该加速板6110，该加速板包含多个长的加速缝隙喷嘴7002、中等缝隙喷嘴7102以及多个短的加速缝隙喷嘴7202 ;以及一个虚拟撞击减速板7020 (参见图7B)，该减速板包含互补的多个长的减速缝隙喷嘴7003、中等减速缝隙喷嘴7103以及短的减速缝隙喷嘴7203。附接至减速板7120上的是排气罩7021和排放端口 7022 (参见图7D和7E)。由该加速面部板6110、该减速板7020和该排气罩7021形成的通气室7004提供了一条用于该排气的低阻力流动路径，该排气从这些加速喷嘴7002、7102、7202的尖端与该加速喷嘴7003、7103和7203上的接收缝隙之间的空隙7300排出。该加速板6110恰当地配合在该虚拟撞击器减速板7020中，使得长的加速喷嘴7002、中等加速喷嘴7102以及短的加速喷嘴7202分别与该长的减速喷嘴7003、中等减速喷嘴7103以及短的减速喷嘴7203精确地对齐。在这些加速喷嘴与这些互补的减少喷嘴的孔口之间具有一个小空隙7300。这些加速喷嘴的缝隙是1.1毫米宽。这些接收缝隙是1.4毫米宽并且被定位成使得这些加速喷嘴与这些减速喷嘴的缝隙之间的空隙7300是1.3毫米。所提及的这些是作为一个实际的解决方案，而并不旨在排除其他类似的尺寸。为了防止夹带在该排气中的颗粒进入大气中，可以将一个过滤器(未显示)附接在该离开端口 7022上。
[0175]虽然之前已经描述了虚拟撞击器型气溶胶浓缩器，但是这个浓缩器具有特定的新颖特征而使得本发明非常适合于所提出的功能。该浓缩器被优化成用于将由该喷嘴1024(参见图1)产生的最大质量分数的可吸入的气溶胶传送至该输出口。因此该浓缩器被优化成在该可吸入范围内(即，I至5微米的空气动力学直径)表现最好。因此，对本发明的目的而言，可以认为这个输出的气溶胶包括大于0.5微米的空气动力学直径的颗粒。因此，该虚拟撞击器应该浓缩小于或等于5微米空气动力学直径的尽可能多的颗粒。这一点与该浓缩器上的最小压降和不存在任何气体负压而从这些喷嘴与这些接收缝隙之间的空隙中去除排气的要求一起，需要结合若干个新颖的设计特征。
[0176]1.径向地安排十六个加速缝隙喷嘴7002、7102和7202，如图7A所示。选择其设计以使得排气径向地从该浓缩器中离开，而对于穿过这些加速喷嘴7002、7102和7202与这些减速喷嘴7003、7103、7203之间的气溶胶射流的干扰最小。这些较短的缝隙喷嘴7102、7202被设计成用于保持跨越该蒸发室和该浓缩器的流动是尽可能均匀的。注意，这个构型还将这些加速和减速喷嘴的缝隙的总累计长度最大化。在优选的设计中，这些加速喷嘴的总累计长度是18厘米，但是从10至25厘米的其他累计长度也是可能的。
[0177]2.这些加速喷嘴的输入口的楔形表面被设计成具有抛物线轮廓7008(参见图7C)以便最大限度地减小为了加速该气溶胶到喷嘴的速度所需要的压力差，同时最大限度地减少气溶胶在该浓缩器6100的加速板6110的面部的沉积。
[0178]3.同样，这些减速喷嘴7003、7103和7203的输出锥体也是带抛物线刻纹的、具有抛物线状的轮廓7009 (参见图7C)以便降低穿过该浓缩器的阻力并且最大限度地减小气溶胶在该浓缩器的输出口处的紊动。
[0179]4.另外，这些加速喷嘴7002、7102的下游表面以及该加速喷嘴7003、7103的上游表面是带刻纹的以便将降低这些喷嘴之间的排气的阻力。该带刻纹的形状在该加速板与减速板之间、在未提供这些带刻纹的加速和减速通道的位置处留下了 I厘米或甚至更大的空隙，即，留下了宽的径向通道以便具有低颗粒浓度的被分开的排放体积流来流经这些通道而朝向该罩、并且最终穿过该排放端口 7022(参见图7E)而离开该系统。同样，这能够去除该排放体积流而对气溶胶射流的扰动最小。这些上游和下游表面的外形(被设计成用于将平坦表面和尖锐的锐角最小化)对该浓缩器的整体性能是很重要的。值得注意的是，与平坦的虚拟撞击板内的缝隙相比，示出的这些减速喷嘴的下游外形显著地提高了该浓缩器的效率。
[0180]5.为了促进这些加速喷嘴7002、7102、7202与其对应的减速喷嘴7003、7103、7203的精确对齐，一个定位圆柱体7010(参见图7A)和一个紧密配合的凸形圆柱体7011确保了该浓缩器喷射板与该接收板的共轴对齐。这一点与一个凸形十字7115和紧密配合的凹形十字形接收座7013 —起确保了这些喷射缝隙与这些减速喷嘴的接收缝隙精确地对齐。
[0181]6.该加速板6110和减速板7120通过使用一个居中布置的螺套7014和螺钉7015(参见图7F)是容易分开的。这有助于多次组装和拆卸以及对沉积在这些板内表面上的任何气溶胶的清洁。
[0182]7.该浓缩器的下游侧上的一个空腔7016(参见图7C)被设计成允许来自这些接收缝隙的湍流衰减并且因此减小该输出锥体上的不希望的气溶胶沉积。
[0183]8.该罩7021 (参见图7E)具有一个带刻纹的离开通道7106并且该离开端口 7022具有一个标准的22毫米的楔形件，该楔形件促进了一次性过滤器(未显示)的连接。
[0184]通过使用图7A、7B、7C、7D、7E和7F所示的虚拟撞击器来对该蒸发室5100输出口处的气溶胶进行浓缩。当来自该蒸发室5100的气溶胶穿过这些加速喷嘴7002和7102以及7202时，该气溶胶被加速。在这种情况下，通过使用长(7002)、中等(7102)和短(7202)的缝隙喷嘴构型将流动阻力最小化。由于这些气溶胶颗粒具有远高于它们悬浮于其中的气体和水蒸汽分子的动量时，这些颗粒越过该空隙7300并且进入这些减速喷嘴7003、7103和7203中。该浓缩器的输出口的气溶胶流速总体上仅是输入流速的1/5至1/10。输入气体流速与输出气体流速之间的气体流速差被通过这些缝隙之间的空隙7300 (参见图7C)被耗尽并且进入该通气室7004。该输出口处的经浓缩的气溶胶成漏斗状穿过一个经空气动力学设计的输出锥体7006，以便传送至患者或用于其他所希望的目的。
[0185]在一个优选的构型中，在该输出口的外壁上，该浓缩器的空腔7016上具有一个I至2厘米的宽广凸缘7030。这有助于该输出锥体7006的布置，该输出锥体在其入口处具有匹配的内径以及一个台阶7031，因此不存在流动的中断。该锥体的输出口具有一个标准的22毫米的呼吸器楔形件7032(参见图7F)以便允许轻易连接至吸入管或过滤器(未显示)上。
[0186]实例
[0187]发现该稀释加热器的流阻在100、150和200升每分钟下分别是0.12,0.3和0.5英寸的水上。该流动调节器的流阻被确定为在150升每分钟下为I英寸的水并且在200升每分钟下为1.8英寸的水。当该浓缩器的输出流速是40升每分钟时，该气溶胶浓缩器的流阻被确定为在低于300升/分钟的所有测试输入流速下均小于I毫米的水。当该浓缩器的输出流速是40升/每分钟时，该蒸发室内部的压力在100、150、200、250和300升/分钟的室流速下分别是0.3,0.8、1.4,2.2和2.7英寸的水。
[0188]通过使用一个输液栗将16%的牛血清白蛋白溶液供送至该喷嘴并且以I毫升/分钟对其进行雾化。该喷嘴压力是20至24psi并且该稀释气体流量是200升/分钟。以40升/分钟对来自该浓缩器下游的所得干燥气溶胶测量两分钟。所收集的质量是通过重量分析法确定的。典型地收集180至210毫克。因此该装置的输出量为约100毫克每分钟。
[0189]发现该装置整体的总效率是64%。发现仅该浓缩器的效率是85%。
[0190]将红色食用色素4号(0.2% )作为示踪剂添