状开口包括八个环圆周地以45度角度彼此间隔开并且与该第一组和第三组缝隙状开口中对应的相邻缝隙状开口成22.5度的缝隙状开口。这种角分布另外实现了与投影的板表面相比开口表面均匀分布的目标，而同时也实现了这些径向通道的均匀分配，以便允许废弃的体积流量作为排气低流阻地逸出。
[0081]根据本发明的另一个优选的实施例，提供了一个连接器，该连接器包括在该减速板处的隆起的定位件以及在该加速板处的相应凹陷式接收座、或在该加速板处的隆起的定位件以及在该减速板处的相应凹陷式接收座中的一种，以用于将该加速板和减速板在径向和圆周方向上相对于彼此进行定位，这样使得这些加速板和减速板被对齐成是彼此平行的并且彼此间隔开所述空隙，其中这种对齐包括在圆周方向上的角取向使得这些加速板离开开口与这些减速板进入开口是基本上对齐的。为了获得最小的流阻，至关重要的是，该加速板的离开开口与该减速板的进入开口是精确地成直线重叠的。这需要该加速板和减速板在径向和在圆周(角度)方向上精确对齐。另外，这种隆起的定位件-凹陷式接收座的连接可以有助于将该加速板和减速板定位成彼此精确平行，这样使得该加速板与减速板(具体而言是该加速板的离开开口与该减速板的进入开口)之间的空隙对用于所有的离开开口-进入开口对而言都是确切相同的。然而，这种平行性也可以是通过该加速板和减速板的外周边上的插口单独建立的或除了该定位件-接收座的连接之外另外建立的。
[0082]根据本发明的另一个优选的实施例，该隆起的定位件和相应的凹陷式接收座是十字形的。虽然其他形状也是可能的，例如方形、矩形或三角形，但是十字形允许该加速板和减速板相对于彼此特别精确的定向而同时不占据太多空间，这些空间可以更好地用于这些缝隙状开口以便实现低流阻。
[0083]根据本发明的另一个优选的实施例，这些缝隙状的加速板离开开口为0.4-1.6mm宽，这些减速板进入开口为0.6-2mm宽，这些加速喷嘴的累计长度为10_25cm，并且该加速板基底表面和该减速板基底表面之间的空隙为0.8-2cm。当然，其他尺寸也是可能的。然而，这些不同的测量值彼此之间的关系优化了实现低流阻的目标，并且同时在低体积流量中高效地浓缩可以容易地被患者吸入的气溶胶颗粒。优选地，该第二体积流量包括该第一体积流量的10%-20%,而该第三体积流量包括该第一体积流量的80% -90%。优选地，该浓缩器包括这样的浓缩效率:使得该第一体积流量中的85%的颗粒被包含在该第二体积流量中而该第三体积流量仅包含来自该第一体积流量的15%的颗粒。然而视情况而定，，较低效率也是可以接受的，例如70%的效率。可接受的效率可以由各种不同的参数所驱使，例如，药品的成本或可接受的传送速率。同样，将该体积流量拆分成有用体积流量(例如，可以被患者吸入)以及废弃体积流量的百分比可以在较宽的范围内变化。
[0084]根据本发明的另一个优选的实施例，经组装的加速板和减速板被封装在一个罩中，该罩包括一个径向开口，该第三体积流量通过该径向开口被引导到一个排出端口。这提供了用于废弃体积流量的低流阻排放的另外措施。优选地，跨越该浓缩器的流动压降在直至250升每分钟的气体流量以及40升每分钟的气溶胶输出流量下为Imm水或更小。
[0085]根据本发明的另一个优选的实施例，这些减速通道中的至少一些从该进入开口起在该减速板的离开开口的方向上逐渐变宽，并且该减速通道的一个壁包括线性、凸形或抛物线形的形状中的一种。以类似方式，这些加速通道中的至少一些从这些进入开口起在该减速板的离开开口的方向上逐渐变窄，并且该加速通道的一个壁包括线性、凸形或抛物线形的形状中的一种。特别地，抛物线形状已经证明能提供低流阻。
[0086]根据本发明的另一个优选的实施例，提供了一个漩涡松弛室以用于在该气溶胶被一个锥形收集器限制在输出端口中之前衰减这些减速漩涡。优选地，该锥形收集器具有一个抛物线形状的壁。虽然限制该有用的体积流量并不是绝对必要的，但是这种设计具有的优点是平衡了颗粒分布并且减少了沉积物，尤其是当提供了在流动方向上延伸一定长度(例如约等于该减速板的直径的一半的长度)的漩涡松弛室时。这种措施也降低了流阻。然而，在替代的设计中，还可能的是放弃流动限制并且提供直接从该减速板的出口到目的地(例如，到吸入器面罩中)的流动。
[0087]在此，本披露描述了如何浓缩相对高体积(直至300升/分钟)的低压气溶胶。这些缝隙被径向地安排成使得该排气在这些缝隙之间被径向地被动地排出。这样的设计具有许多优点:
[0088]a)该稀释气体是由小的(2英寸X 2英寸x I英寸)气体鼓风机或风扇提供的。
[0089]b)该装置不需要紧密的高压密封，因此能够容易地组装和拆卸以便清洁和维护。
[0090]c)该排气不需要负压源并且因此在大气压力下被排出。
[0091]d)该局部逆流射流是结构稳定的，具有精确的可重复的共轴对齐。
[0092]e)该集中的经加热的射流和逆流气体与该集中的红外辐射一起提供了对气溶胶的快速干燥，从而减少了壁损失并且增大效率而且增强了该装置产生密度低于lgm/cc的颗粒的能力。
[0093]由液体产生气溶胶的具有可再填充式储存器的装置具有关于其维持清洁度的问题。用于多次吸入的装置在喷嘴或孔口被堵塞时可能具有不可预知的或减少的输出量。当有待雾化大分子(例如，蛋白质、表面活性剂)以及其他更大分子时，这尤其是个至关重要的问题。本披露通过使用具有一体式单道次喷嘴的可更换的或一次性的的筒解决了这些问题。
[0094]在本发明的气溶胶发生器中，为了描述该气溶胶发生器的目的，可以指明以下组件群组:该喷嘴和喷嘴夹持件及其接收座，该流动调节器及其隔流板，该逆流管和该蒸发室，该虚拟撞击器(virtual impactor)、该漩涡松弛室以及该气溶胶传送锥体。这些组件群组彼此相互作用而形成一个便携的紧凑装置，用于由物质的水性(或该蒸气压溶剂)溶液或悬浮液来产生经浓缩的干燥气溶胶，其中所得的气溶胶是一种包含原始溶质或悬浮物质的干燥的浓缩气溶胶。确切地说，本发明涉及证明这可以在实际的紧凑便携装置中得以实现的方法。此外，这种装置能够在该气溶胶羽流基底的紧密附近处实现溶剂的极其快速的蒸发，促进了具有小于I的密度的蛋白质颗粒的产生。
[0095]贯穿本发明每个方面，最主要的设计约束是通过使用略高于大气压的稀释气体而使该装置全面运作。这对供患者使用的便携式浓缩气溶胶传送系统而言具有两个突出的优点。首先，对于尺寸、重量以及噪音考虑因素而言，仅结合了非常小的具有有限压头的风扇或鼓风机。其次，低压接头的使用能够实现容易的组装和拆卸以便清洁和维护。
[0096]另一个设计标准是将经加热的压缩气体提供至喷嘴和逆流喷口以便实现尽可能快速的溶剂蒸发。另一个设计标准是结合可互换的可拆卸喷嘴夹持件和喷嘴。这提高了该装置的商业灵活性和功能性。这个流动调节器是紧凑的并且对气体流动具有非常低的阻力。
[0097]这个装置的特征包括:a) —个紧凑的两级流动调节器，其带有一体式接收座以用于接收可更换的喷嘴夹持件，b) —个逆流压缩气体分流器和逆流管，c)具有低的气体流阻和热惯性的气体加热器，d)附近的红外辐射，e)用于颗粒>0.5微米的低阻力高效气溶胶浓缩器，f)低阻力的提取后气体过滤的能力，以及g)空气动力学设计的收集“锥体”以用于收集该经浓缩的输出气溶胶。这种装置的仪器形式可以被用来针对有待作为可吸入气溶胶传送的特定溶质(悬浮液)/溶剂的溶液而定制该气溶胶干燥过程的参数。本发明可以被用来传送药物而不需要使用辅料，该粉状药物的再次雾化总是需要这些辅料的。包括的蛋白质的生物治疗药物可以直接传送给患者。这样产生的颗粒可以具有小于I的颗粒密度可以或小于0.04的振实密度。
[0098]经由通向压力调节器的快速断开件来提供压缩气体。来自这个调节器的压缩气体穿过一个加热器并且接着到达流动调节器歧管上的一个端口。在该歧管内，该流量被重新导向两条路径:a.导向喷嘴夹持件并且因此导向产生气溶胶的喷嘴，以及b.导向一个逆流管，该逆流管的离开端口沿着与该喷嘴相同的轴线对齐。小的鼓风机提供了在很高流量(100至300升每分钟)下的低压气体源。(替代地，可以使用压缩气体源)。这个气体穿过一个加热器并且接着进入该两级流动调节器歧管上的一个端口中。这个流动调节器确保了在一个相邻的耐热玻璃或石英圆柱形蒸发室中的均匀流动。来自该两级流动调节器的气体进入这个蒸发室中。来自与这个蒸发室相邻的红外灯以及反射器的红外辐射透射穿过该室并且被该室的相反侧上的第二聚焦反射器反射。这个蒸发室被连接至一个虚拟撞击器型气溶胶浓缩器上。该气体进入一个加速喷嘴板中的多个加速缝隙喷嘴。这种气体的一小部分(包含大部分颗粒)通过虚拟撞击板中的多个收集减速喷嘴而离开该浓缩器。这些减速喷嘴与这些加速喷嘴是精确对齐的。从这些减速喷嘴中所得的气溶胶在该松弛室中以漩涡的形式损失其大部分动能，该松弛室连接至该浓缩器的出口上。之后，该气溶胶流动穿过一个楔形气溶胶收集锥体，在其末端处该气溶胶离开。该气体流量的主要部分从对应的加速喷嘴板和减速喷嘴板中的这些加速喷嘴和这些减速喷嘴之间的这些空隙离开。接着这个排气在一个通气室(plenum)内流动至一个任选的过滤器以便去除任何残留在该排气中的悬浮颗粒。
[0099]替代地，为了用于可获得充足的压缩气体供应的情况下，一个用于压缩气体的快速断开件经一个T形接头连接至两个压力调节器上:一个用于高压气体并且另一个用于低压气体。该高压调节器经由一个气体加热器连接至该两级流动调节器的歧管上，如以上所描述的。将这种压缩气体重新导向两条路径，如以上指出的。将该低压调节器连接至稀释气体加热器上并且接着连接至该流动调节器上，如以上指出的。
[0100]该压缩气体提供了用于该雾化喷嘴以及用于该逆流气体的能量。该逆流气体相对于该喷嘴形成的气溶胶羽流共轴地并且在相反的方向上流动，这样使得该逆流气体捕获并且稀释了该羽流。根据所希望的使用，将该高压气体加热直至150摄氏度。通过在该使用了相关联的PID控制器的加热器上游的压缩气体流中使用热电偶来调节这个温度。将这种经加热的压缩气体经一个快速断开件传送至该流动调节器歧管上。在该流动调节器歧管内这个流量被拆分。一个流束经过一个小孔口并且直至该逆流管。该小孔口的直径决定了该逆流管中的气体流量。这个流量典型地类似于或略高于穿过该喷嘴的气体流量。另一个气体流经过环绕着该流动调节器中的圆柱形接收座的一个环。喷嘴夹持器中的多个端口与这个环对齐并且因此气体流经该喷嘴夹持件的这些输入端口、经过两个传导通道而到达一个小的压力平衡室并且接着到达喷嘴。该流体经一个中央通道被传送至该喷嘴。取决于应用，一个外部栗提供了在0.1与5毫升/分钟之间的流体流速。通过压缩气体与流体之间的相互作用产生了气溶胶。这样产生的气溶胶羽流被来自该逆流管的气体射流捕获。来自该流动调节器的暖和稀释气体既增强了该流体的蒸发又将这些颗粒朝该气溶胶浓缩器输送穿过该蒸发室。由该红外灯和该室的相反侧上的相应反射器所供应的红外辐射增强了液体从这些颗粒中的蒸发。接着这些颗粒在穿过该虚拟撞击器时被浓缩并且经由该输出锥体被传送至输出口。该输出流具有小的正压力并且通过连接至该输出口的设备或人进行调节。
[0101]替代地，当可获得充足的高压供应时，该压缩气体进入外部的快速断开式接头中并且通过使用该T形接头被拆分成两个流束。一个流束流向该高压调节器并且另一个流向该低压调节器。使用调节器而不是阀来控制这两个调节器下游的气体流量和压力。这种设计能够实现对这些相当多样的流量和压力的优异控制，同时将由于上游的压缩气体压力的波动或用另一个调节器进行的调整导致的这些流量和压力的任何变化最小化。在这个优选的实施例中，这些上游压力总体上在30与10psi之间。这并不排除使用更高或更低的压力。该低压调节器控制下游流量为从100至300升每分钟。
[0102]为了达到最佳性能，该稀释气体以及被传送至该喷嘴和逆流管的压缩气体应该是干燥并且经加热的。由于这个装置是计划用于药理学活性的气溶胶的可吸入传送，所以应准备好在一分钟的开启时间内使用。因此，该经加热气体的温度必须在一分钟内升高至操作温度。这需要加热器具有低热惯性并且展现出从加热器到流经它的气体的高能量传递。尤其是在稀释气体的情况下，这个加热器必须提供最小的气体流动阻力。这促进了小的气体鼓风机的使用。具有低的气体流阻的加热器将所需要的气体鼓吹器的尺寸和压头最小化。在本披露中描述了具有大的长宽比的径向缝隙以便将终端效应最小化并且提供供排气离开的清晰路径。多个缝隙长度的使用实现了两个目标:a)将这些缝隙的总累计长度最大化以便将跨越该浓缩器的压降最小化以及b)实现在该蒸发室的出口处相对均匀的流动以及同心地相对均匀地跨越该浓缩器的流动。
[0103]本发明的一个或多个方面的这些和其他优点将通过考虑随后的描述和附图而变得清楚。
【附图说明】
[0104]图1是用于产生干燥暖和的稀释气体并且将其传送至该流动调节器的这些部件以及用于加热并且将热气体传送至该喷嘴夹持件和该逆流管中的这些部件的透视图。
[0105]图2A示出了喷嘴夹持件的第一实施例的透视图。
[0106]图2B示出了图2A中所示出的喷嘴夹持件的纵向截面。
[0107]图2C示出了图2A中所示出的喷嘴夹持件的侧视图。
[0108]图2D示出了喷嘴夹持件的第二实施例的纵向截面，其中在图2A、2B和2C中展示的喷嘴夹持件上的旋钮用包含有待雾化的液体的一个筒所替换。
[0109]图3A示出了喷嘴本体和环的分解透视图，该环配合在从该喷嘴本体伸出的杆上。
[0110]图3B示出了该喷嘴夹持件的桶的颈部区段内的、喷嘴的局部纵向截面(在图3D中表不为T)。
[0111]图3C示出了喷嘴夹持件的纵向截面，在图3E中表示为R-R。
[0112]图3D示出了该喷嘴夹持件在与图3C相比旋转90度并且与图3F中所展示的侧视图一致的纵向截面，这个纵向截面被表示为P-P。
[0113]图3E示出了该喷嘴和桶的前端视图并且展示了图3C中所示截面R-R。
[0114]图3F示出了喷嘴夹持件的侧视图，展示了图3D中所示出的截面P-P。
[0115]图4A示出了流动调节器歧管和喷嘴夹持件的分解透视图以及这个喷嘴夹持件与其插入该流动调节器歧管内的部分之间的关系。
[0116]图4B示出了流动调节器的前视图并且展示了图4C中所示出的截面。
[0117]图4C示出了如图4B所展示的流动调节器的分解纵向截面(在图4B中表示为Y-Y)以及该喷嘴夹持件在它被插入其中的接收座开口处的截面。
[0118]图5A示出了该流动调节歧管和多个隔流板的在图5B中表示为截面H-H的纵向截面以及该流动调节歧管与该蒸发室的壁之间的关系。
[0119]示出了到通向该喷嘴夹持件和逆流管的压缩气体流动路径。
[0120]图5B示出了图5A中所示出的流动调节器的前视图并且展示了图5A中所示出的流动调节器的截面。
[0121]图5C示出了该流动调节器的分解透视图。它示出了该流动调节器和该逆流管的细节。
[0122]图f5D示出了该流动调节器与该蒸发室和虚拟撞击器型气溶胶浓缩器的加速板一起的纵向横截面(在图5E中表示为F-F)以及该装置的这些部件之间的相互关系。
[0123]图5E示出了该浓缩器的截面视图，展示了在图f5D和5F中示出的流动调节器、蒸发室和该浓缩器的的加速板的纵向截面视图。
[0124]图5F示出了如图5E所示的流动调节器、蒸发室和该浓缩器的的加速板的纵向截面(在图5E中表示为J-J)。还示出了该输入稀释气体端口与该流动调节器的第一压力平衡室的关系。
[0125]图6A示出了如图6B所示的流动调节器、蒸发室、浓缩作用、入口锥体、红外灯以及反射器的纵向截面(在图6B中表示为J-J)，示出了这些部件各自之间的相互关系。
[0126]图6B示出了如图6A所示的流动调节器、蒸发室、浓缩作用、入口锥体、红外灯以及反射器的后视图。图6C示出了图6A所列举的这些部件的仰视透视图，展示了它们相对于彼此的位置。
[0127]图6D示出了图6A所列举的这些部件的俯视透视图，展示了它们相对于彼此的位置。
[0128]图7A示出了该加速板的输出侧的透视图，展示了喷嘴长度和带刻纹的设计的不同、以及用于使这个加速板与该减速板上隆起的十字精确对齐的一个居中定位的凹形(female)陷入式十字。
[0129]图7B示出了该减速板的输入侧的透视图，展示了减速喷嘴长度和带刻纹的设计的对应不同、以及用于使该减速板与该加速板精确对齐的凸形的(male)隆起的十字。还示出了环绕该减速板的一个罩。
[0130]图7C示出了如图7D所示的蒸发室、浓缩器和气溶胶输出锥体的纵向截面(在图7D中表示为截面K-K)，示出了这些部件的相互关系。
[0131]图7D示出了图7C中所展示的蒸发室、浓缩器和输出锥体的截面的侧视图。
[0132]图7E示出了图7F中所展示的蒸发室、浓缩器和输出锥体的截面后视图。还展示了该带刻纹的排气锥体和端口。
[0133]图7F示出了该蒸发室、浓缩器和输出锥体的纵向截面(图7E中表示为H_H)。
[0134]附图详细说明
[0135]参照图1，出于描述该气溶胶发生器的目的，可以指明以下组件群组:a)稀释气体干燥室、鼓风机和加热器，b)压缩气体加热器，c)流动调节器歧管，以及d)逆流管。
[0136]输入气体调节
[0137]用于稀释并蒸发液体气溶胶的低压气体行进穿过这些流动部件。气体干燥器1002包含干燥剂1003，例如但不限于氧化铝粒料。这个室1002通过一个气体过滤器1021和一个接头10