专利名称：超临界流体制备微粒的可组合式雾化喷头的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种应用超临界流体沉积技术制备微粒的可组合式雾化喷头。可应用于医药、食品、化妆品、炸药、材料、工业等领域。
背景技术：
超临界流体(Supercritical Fluid SCF)沉积技术，是利用SCF类似液体的溶解性、类似气体的粘度和扩散性，将其作为溶剂或抗溶剂，可生产出颗粒很小且粒径分布均匀的微粒，制备的微粒可以是一种单体，也可以是一种单体均匀分散于至少一种基质中；不用或使用少量的有机溶剂，制得的微粒有机溶剂残余量少(＜5ppm)；SCF、有机溶剂可循环利用，经济且有利于环保；该技术制备微粒可一步完成，工艺简单；没有微生物污染；目前最常用的流体是二氧化碳，它的临界温度低(Tc＝31℃)，操作条件温和，适合加工热敏性药物，成本低、安全无毒、不易燃，在室温下的液化压力仅为4～6Mpa，便于储存和运输。以上特点显示SCF技术在制备微粒方面有较好的应用前景。
常用的SCF沉积技术有RESS(Rapid expension of supercritical solutions)法、GAS(Gas antisolution recrystallization)法、ASES(Aerosolizedsupercritical extraction of solvent)法、SEDS(Solution enhanced dispersionsystem)法、PGSS(Particles from gas-saturated solutions)法。GAS、ASES、SEDS、PGSS法属于抗溶剂法，以上各种方法大多通过使用特殊的喷头实现，喷头的机械参数，例如喷嘴的出口直径、外喷头的出口直径和锥度、内喷嘴与外喷头端度之间的距离等参数对最终形成的微粒粒径起着重要作用，不同的原料对形成的微粒粒径要求不同，无论是实验室研究，还是扩大生产都需要针对具体产品摸索出合适的喷头机械参数，因此需要一种可调节机械参数的喷头，以适应多种方法、多种工艺以制备微粒。
中国实用新型专利03228309.1公开一种超临界流体制备微粒的多功能喷头，它由外管道、内管道、压帽、喷嘴构成，内外管道套装在一起，内管道的上端置有内通道接头，内管道的呈圆锥形下端与喷嘴相连接，并由压帽压紧，压帽与喷嘴间有密封圈，外管道的一侧置有外通道接头，外管道下部与一封头连接，下部置有圆锥孔的压帽与封头螺纹连接，封头与压帽之间置有密封圈，有外管道与封头、压帽构成外通道。该多功能喷头虽然能够根据不同需要配制不同的喷头，但是，其仍然存在两个问题一个问题是为了更换不同的形式的喷头，喷头可分离地设在内管道的端部，两者之间通过圆锥表面接触并通过构成外管道一部分的压帽使喷头被压紧在内管道的端部，然而在喷头与内管道相接触的圆锥表面之间要保证密封，对加工的要求高，常常会产生溶液泄漏的问题，从而使SCF与含有药物的溶液在雾化室的比例不容易控制，最终影响形成的药物微粒的粒度和粒径分布；另一个是不能根据需要调整喷头的几何参数，例如不能够调节雾化室锥度，以适应不同的制备工艺以及不同的原料对形成的微粒粒径要求不同的需要，不能调节雾化室出口端部与喷嘴端部之间的距离，即雾化室的大小。
发明内容
为了解决现有超临界流体制备微粒喷头存在的缺陷，本发明的首要目的在于解决现有喷头端部密封不严的问题，提供一种结构简单，拆换方便，且可以调节喷头端部外通道出口之间的距离的可组合式雾化喷头，以适应多种SCF沉积技术及多种工艺制备微粒之需要，适应不同的原料对形成不同微粒粒径的需要。
本实用新型的另一目的在于解决现有的喷头的其压帽自喷头的端部一直延伸至封头处并与封头连接，因此，给更换压帽改变外通道的出口角度很不方便的问题。
本实用新型的又一目的在于解决现有的喷头的喷孔为与内通道具有相同直径的圆柱形，其不能够改变流体在喷头端部的流速，无法达到需要的流速和雾化效果。
为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是一种超临界流体制备微粒的可组合式雾化喷头，其包括外通道和置于外通道内、与外通道平行且同心设置的内通道，其特征在于所述内通道的端部设有一可以拆卸的喷嘴，所述内通道的端部和喷嘴之间设有一密封部件。
其中，所述内通道的端部固定连接有一外连接件，所述喷嘴的尾端固定有一内连接件，内连接件和外连接件之间通过螺纹连接，所述密封部件置于所述内连接件和外连接件之间。
其中，所述外通道包括固定在封头内侧的三通管、封头、以及设在封头外侧的外喷头，在所述封头和外喷头之间设有一用于调整外喷头距离喷嘴之间距离的调整套，所述调整套和封头、外喷头之间分别通过螺纹连接，且调整套和封头、外喷头之间设有密封件。
最好，所述的喷嘴的内孔为锥孔状。以提高流体在出口处的流速，提高雾化效果。
由于本实用新型采用上述技术方案，将内管道端部的喷嘴独立地和内管道连接，且在两者之间加设密封件，一方面可以方便地更换喷嘴，克服了现有技术中所述喷嘴是通过外管道端部的压帽固定在内通道的端部，减少了操作上的复杂和麻烦。同时设在两者之间密封件克服了现有技术中喷嘴和内通道之间无密封，由此避免泄漏的问题产生。
本实用新型相对于现有技术的另一点改进点在于现有技术中，位于外通道外端的压帽直接与封头相连接、而且通过压帽将喷嘴固定在内通道的端部，其不利于调整外通道的端部与内通道的喷嘴端部的距离，因此，本实用新型将压帽和封头之间增设一调整套，该调整套的上下两端分别与封头、外喷头连接，通过更换调整套以改变外喷头与喷嘴之间的纵向距离，且两端分别设有密封件，避免泄漏，当然本实用新型还可以通过更换外喷头以改变不同的外喷头的喷口锥度，以适合不同的原料以及不同粒径对喷头几何尺寸的需要。
本实用新型可以利用特制的一系列喷嘴、调整套、外喷头组装成雾化喷头，使用时一种流体走内通道，另一种流体走外通道。可调整内通道出口与外通道出口之间的距离为h、改变喷嘴的出口直径φ和外喷头内孔锥度θ，以调整出口处的流体混合状态，满足生产不同产品的需要。且本实用新型的喷头结构紧凑，易于加工，更换配件方便。
本实用新型的喷头可适用多种SCF沉积法制备微粒。当用RESS法时，将高压釜的压力调整为常压或低压，溶解有溶质的SCF走内通道，高温流体走外通道，利用外通道的高温流体对内通道不锈钢管加热，防止因SCF快速膨胀吸热造成出口处的冰堵现象。当用抗溶剂法时，溶解有溶质的有机溶剂走内通道，SCF走外通道，在二者的混合区，SCF将有机溶剂萃取出来，形成溶质微粒。
图1是本实用新型的超临界流体制备微粒的可组合式雾化喷头的结构示意图；图2是本实用新型的超临界流体制备微粒的可组合式雾化喷头的喷嘴部分的结构示意图。
具体实施方式
参见图1、2，图中展示了本实用新型的超临界流体制备微粒的可组合式雾化喷头，该可组合式雾化喷头安装在高压釜的封头上，它由内通道1和外通道2组成。内通道1包括内管11和设在内管11端部的喷嘴12，该喷嘴12与内管11之间可以分离的连接在一起，且在两者之间设有一密封圈13，内管11与喷嘴12之间通过一对连接件连接在一起，该一对连接件为焊接在内管端部的一外连接件14，焊接在喷嘴12尾端的一内连接件15，外连接件14具有一内螺纹孔141，内连接件15的外端具有外螺纹151，内、外连接件14、15通过内外螺纹连接在一起，并将内管11和喷嘴12连接在一起，当然，用于连接内管11和喷嘴12的一对连接件也不限于上述结构，也可以为外连接件14上具有外螺纹，而内连接件15具有以内螺纹孔；外连接和内连接件之间也可以仅有一对凹凸止口，两连接件之间通过螺钉连接在一起，而在止口的端部设有密封圈。本实用新型通过将内通道1端部的喷嘴12的结构的改进，使喷嘴12的更换不需要卸下压帽就可以直接操作，而且，可以在内、外连接件14、15之间方便地加设密封圈13，保证了内通道1内的超临界气体不泄漏。
喷嘴12是采用内径为φ的不锈钢细管制成，其上端焊接有内连接件15，外连接件14与内连接件15之间有一密封圈13实现喷嘴12和内管11连接部位的密封。
本实用新型所述的外通道2由设在高压釜的封头23内侧的一个三通管21、封头22、设在封头22外的外喷头23，在所述封头22和外喷头23之间设有一调整套24，调整套24的两端通过螺纹分别与封头22、外喷头23连接，且在调整套24与封头22、外喷头23之间设有密封圈25、26，以确保外通道2的密封。由于在封头22与外喷头23之间增加设有调整套24，可以根据需要随时更换调整套24以改变外喷头23的端部至喷嘴12端部之间的距离h，以满足不同的需要。而且，还可以根据需要更换具有不同锥孔θ的外喷头，以适合不同的原料以及不同粒径对喷头几何尺寸的需要。
为形成外通道2，在封头22的适当部位钻出一适当大小的孔洞，钻孔上方焊接一不锈钢三通21，该三通21的垂直方向与内通道1同心，将其上部通道密封，钻孔下方连接一调整套24，该调整套24与封头21的连接部位有一密封圈25实现该连接部位的密封，调整套24的下方与具有一锥度为θ的锥形内孔的外喷头23相连，二者之间有一密封圈26。由此形成的外通道2出口与内通道1出口之间的距离为h。使用时一种流体走内通道1，另一种流体走外通道2。
本实施例中，喷嘴12的内孔进一步制成锥孔状，从而提高喷嘴的流速，以提高雾化效果。
本实用新型通过更换由不同长度的不锈钢细管或不锈钢毛细管构成的喷嘴12，或通过更换不同长度的调整套24，以调节内通道1出口与外通道2出口之间的距离h的大小，以及更换具有不同直径φ的喷嘴12以及不同内径的外喷头23，以获得不同的喷嘴出口直径φ和外喷头出口锥度θ等参数，以调整出口处的流体混合状态，最终形成所需微粒的粒径。
以制备灰黄霉素微粒为例，说明本实用新型所述的超临界流体制备微粒的可组合式雾化喷头，选择内径为40μm的喷嘴12，通过内、外连接件所选不锈钢毛细管的长度使得h＝0，外喷头23的锥度为90度。在压力30Mpa，温度313.2K的条件下溶解灰黄霉素，使溶解有灰黄霉素的SCF CO2通过内通道1，高温空气走外通道2，高温空气的温度为373.2K，利用高温流体对内通道1的喷嘴12加热，防止因SCF快速膨胀吸热造成出口处的冰堵现象，将高压釜的压力调整为常压，温度为303.2K，可制备得到平均粒径1.32μm的灰黄霉素微粒。
以制备布地奈德微粒为例说明本实用新型如何选择喷嘴出口出的几何尺寸，选择内径为1mm的喷嘴12，所选喷嘴12的长度使得h＝1cm，选择外喷头23的锥度为60度。精密称取布地奈德适量，加入适量二氯甲烷，超声溶解，配制成1％的溶液，溶液由内通道1进入高压釜，高压釜的温度为38℃，压力为9Mpa。温度为38℃的SCF CO2从外通道2进入，可制备得到平均粒径3.46μm的布地奈德微粒。
以制备双氯芬酸钠L-聚乳酸缓释微球为例，说明本实用新型选择不同喷嘴出口处几何尺寸，选择内径为1mm的喷嘴12，所选喷嘴12的长度使得h＝1cm，外喷头23的锥度为60度。精密称取L-聚乳酸、双氯芬酸钠适量，加入适量溶剂，超声溶解，溶液由内通道1进入高压釜，高压釜的温度为38℃，压力为9Mpa。温度为38℃的SCF CO2从外通道2进入，可制备得到平均粒径7.85μm的双氯芬酸钠L-聚乳酸缓释微球。
由此可见，通过更换不同的部件，可改变h、θ和φ，从而调整出口处的流体混合状态，以制备出不同粒径的微粒。
权利要求1.一种超临界流体制备微粒的可组合式雾化喷头，其包括外通道和置于外通道内、与外通道平行且同心设置的内通道，其特征在于所述内通道的端部设有一可以拆卸的喷嘴，所述内通道的端部和喷嘴之间设有一密封部件。
2.根据权利要求1所述的超临界流体制备微粒的可组合式雾化喷头，其特征在于所述内通道的端部固定连接有一外连接件，所述喷嘴的尾端固定有一内连接件，内连接件和外连接件之间通过螺纹连接，所述密封部件置于所述内连接件和外连接件之间。
3.根据权利要求1所述的超临界流体制备微粒的可组合式雾化喷头，其特征在于所述外通道包括固定在封头内侧的三通管、封头、以及设在封头外侧的外喷头，在所述封头和外喷头之间设有一用于调整外喷头距离喷嘴之间距离的调整套，所述调整套和封头、外喷头之间分别通过螺纹连接，且调整套和封头、外喷头之间设有密封件。
4.根据权利要求1所述的超临界流体制备微粒的可组合式雾化喷头，其特征在于所述的喷嘴的内孔为锥孔状。
专利摘要本实用新型公开了一种超临界流体制备微粒的可组合式雾化喷头，可应用于医药、食品、化妆品、炸药、材料、工业领域，该喷头安装在高压釜的封头上，其包括外通道和置于外通道内且与外通道平行、同心设置的内通道，其特征在于所述内通道的端部设有一可以拆卸的喷嘴，内通道和喷嘴之间通过一对连接件连接在一起，所述内通道的端部和喷嘴之间设有一密封部件。其减少了操作上的复杂和麻烦。同时设在两者之间密封件克服了现有技术中喷嘴和内通道之间无密封，由此避免泄漏的问题产生。而且通过更换喷嘴，可以调整喷头的机械参数。本喷头结构紧凑，易加工，更换配件方便，可满足不同制备方法、不同工艺生产微粒的需要。
文档编号B01J2/02GK2764486SQ200520005450
公开日2006年3月15日 申请日期2005年3月11日 优先权日2005年3月11日
发明者王秀冬, 高申, 高静, 管斐 申请人:中国人民解放军第二军医大学