專利名稱：增強(qiáng)型的噴射器設(shè)計(jì)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用在通過口服吸入進(jìn)行的顆粒藥物施用中的計(jì)量劑量吸入器裝置及其元件，尤其涉及具有增強(qiáng)性能的噴射器元件和呼吸致動(dòng)的增壓型計(jì)量劑量吸入器(pressurized metered dose inhaler),所述增壓型計(jì)量劑量吸入器使用增強(qiáng)型的噴射器來(lái)增加虹吸管壓力降，同時(shí)在操作流量范圍內(nèi)使增加的壓力降最小化。
背景技術(shù)：
多年來(lái)，藥物氣霧劑到肺部的口服吸入式用藥是有效的用藥方式。一種用于供給顆粒藥物的有效的裝置是計(jì)量劑量吸入器，其包括容納藥物配方的具有計(jì)量閥的增壓罐。在計(jì)量劑量吸入器的“施壓和吸氣”形式中，該罐布置在包括殼體的致動(dòng)器內(nèi)，殼體覆蓋該罐的下部，該罐上部露出。計(jì)量閥就位于殼體的基部?jī)?nèi)部的槽/孔中。所述孔關(guān)于閥桿成 銳角定位并且大致通過以90度連接到所述殼體并且在嘴件處終止的管道引導(dǎo)具體藥物配方的排出。為了控制藥物，用戶將其嘴唇圍繞裝置的嘴件封閉并同時(shí)吸氣(呼吸作用吸氣)，同時(shí)將罐的露出部分壓入殼體中。該罐以致動(dòng)計(jì)量閥的方式向下平移，從而使藥物作為氣霧流被釋放，然后該氣霧流在用戶吸氣時(shí)被吸入呼吸道。對(duì)于一些用戶來(lái)說(shuō)，將氣霧流的釋放與他們的呼吸進(jìn)行協(xié)調(diào)是困難的。為了解決“施壓和吸氣”致動(dòng)的吸入器的問題，開發(fā)了改進(jìn)的吸入器裝置，其在用戶進(jìn)行吸氣時(shí)自動(dòng)釋放藥物氣霧流。這些被稱作“呼吸致動(dòng)的增壓型計(jì)量劑量吸入器”(BApMDI)。在示例性的BApMDI裝置中，可以使用通過打開蓋而被壓縮的彈簧來(lái)實(shí)施致動(dòng)。該彈簧能量被存儲(chǔ)直到用戶的吸氣觸發(fā)BApMDI，此時(shí)施加彈簧力來(lái)下壓增壓的罐，并使氣霧化的藥物流被釋放到用戶的吸氣氣流中。這種觸發(fā)機(jī)構(gòu)基于包括文氏管的噴射器元件，該文氏管具有在收縮區(qū)中變窄的流動(dòng)路徑并且用于增加吸氣流的局部速度以形成適合于致動(dòng)該裝置的虹吸管。盡管BApMDI裝置顯示了對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的改進(jìn)，但是發(fā)現(xiàn)觸發(fā)彈簧能量(從而致動(dòng)該裝置)所需的能量(壓力降)可能超出正常人呼吸可以施加的能量。在用戶具有受損的肺部功能時(shí)，或者在用戶是沒有成人的肺活量的青少年時(shí)，這特別地是有問題的。因此在現(xiàn)有技術(shù)中仍然存在提供改進(jìn)的BApMDI裝置的需要，該BApMDI裝置具有觸發(fā)機(jī)構(gòu)，所述觸發(fā)機(jī)構(gòu)能夠通過正常人呼吸而進(jìn)行致動(dòng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種具有改進(jìn)性能特性的增強(qiáng)型的噴射器元件。本發(fā)明起因于發(fā)現(xiàn)將一凸起或結(jié)構(gòu)引入傳統(tǒng)噴射器的虹吸管的入口頂點(diǎn)周圍的收縮區(qū)中會(huì)顯著增加由流速?zèng)Q定的虹吸管壓力降，而沒有明顯增加噴射器兩側(cè)的壓力降。這是預(yù)料不到的或者是與現(xiàn)有技術(shù)中的認(rèn)識(shí)相矛盾的，現(xiàn)有技術(shù)中的認(rèn)識(shí)是，沿著噴射器的空心內(nèi)孔的內(nèi)壁包含任何結(jié)構(gòu)或調(diào)整構(gòu)件(modification member)可以有助于增加該元件的虹吸管壓力降，但是，也會(huì)導(dǎo)致噴射器兩側(cè)更高的壓力降，從而對(duì)修改后的噴射器的性能不利。本發(fā)明的增強(qiáng)型的噴射器可以用于減小觸發(fā)呼吸致動(dòng)的吸入器裝置所需的吸氣流速，從而便于更年幼的病人和那些肺部功能受到損害的病人的口服吸入式用藥。在本發(fā)明的一個(gè)方面中，提供了一種增強(qiáng)型的噴射器元件，包括(a)具有入口和出口的管道；(b)外表面和內(nèi)表面，其中，該內(nèi)表面構(gòu)成從入口到出口延伸的空心內(nèi)孔，并且是大體平滑連續(xù)的彎曲表面；(C)收縮區(qū)，通過在入口與出口之間的一位置上使空心內(nèi)孔的一部分的直徑的減小而形成該收縮區(qū)，其中，收縮區(qū)具有比主要入口和出口的直徑更小的直徑；(d)定位在內(nèi)表面空心內(nèi)孔上和收縮區(qū)中的調(diào)整構(gòu)件，其中，調(diào)整構(gòu)件是局部地減小收縮區(qū)的直徑和橫截面積的結(jié)構(gòu)或凸起；(e)虹吸管通道，通過該通道在噴射器的外表面與空心內(nèi)孔的內(nèi)表面之間建立了流體連通，其中所述通道靠近調(diào)整構(gòu)件定位或者由調(diào)整構(gòu)件圍繞。在一些變型中，增強(qiáng)型的噴射器包括具有高度(H)的調(diào)整構(gòu)件，收縮區(qū)具有半徑(R)，其中調(diào)整構(gòu)件高度(H)的實(shí)體尺寸不超過收縮區(qū)半徑(R)的實(shí)體尺寸的O. 65倍。在其它變型中，調(diào)整構(gòu)件高度(H)的實(shí)體尺寸與收縮區(qū)半徑(R)的實(shí)體尺寸的比在大約O. 16至大約O. 55的范圍內(nèi)。仍然在其它變型中，增強(qiáng)型的噴射器具有沿著噴射器的主軸具有長(zhǎng)度(L)的調(diào)整構(gòu)件，收縮區(qū)沿著噴射器的主軸具有長(zhǎng)度(La)，其中，調(diào)整構(gòu)件長(zhǎng)度(L)的實(shí)體 尺寸不超過收縮區(qū)長(zhǎng)度(La)的實(shí)體尺寸的O. 75倍。此外，調(diào)整構(gòu)件長(zhǎng)度(L)與收縮區(qū)長(zhǎng)度(Lcz)的實(shí)體尺寸的比可以在大約O. 25至大約O. 75之間。在其它變型中，增強(qiáng)型的噴射器包括沿著噴射器的主軸具有長(zhǎng)度(L)的調(diào)整構(gòu)件，收縮區(qū)具有半徑(R)，其中調(diào)整構(gòu)件長(zhǎng)度(L)的實(shí)體尺寸與收縮區(qū)半徑(R)的實(shí)體尺寸的比在大約I. 2至大約3. O的范圍內(nèi)?？蛇x地，調(diào)整構(gòu)件定尺寸成將收縮區(qū)的橫截面積減小21%或更??；和/或調(diào)整構(gòu)件圍繞收縮區(qū)半徑(R)的周邊的跨度可以在60至120度之間。仍然在進(jìn)一步的變型中，與沒有這種調(diào)整構(gòu)件、但是具有與增強(qiáng)型的噴射器相同的入口和出口直徑、相同的收縮區(qū)直徑和相同的總體噴射器長(zhǎng)度(Le)的噴射器元件相比，在增強(qiáng)型的噴射器元件中存在調(diào)整構(gòu)件以不超過10%的程度限制了供氣流通過空心內(nèi)孔的面積。在本發(fā)明的另一個(gè)方面中，提供了一種呼吸致動(dòng)的吸入裝置。該裝置具有致動(dòng)組件，該致動(dòng)組件包括如上所述的增強(qiáng)型的噴射器元件，其中隨著吸氣而流過噴射器元件的空氣用于在虹吸管通道處形成適于致動(dòng)該裝置的低壓力降。在一些變型中，呼吸致動(dòng)的吸入裝置是增壓型計(jì)量劑量吸入器。在其它變型中，呼吸致動(dòng)的吸入裝置還包括增壓罐，該增壓罐含有藥物顆粒的氣霧配方，其中該增壓罐還包括非保持閥/非觸發(fā)閥(primelessvalve)，以用于在裝置致動(dòng)后將氣霧配方釋放到該裝置中。仍然在本發(fā)明的另一個(gè)方面中，提供了一種噴射器。該噴射器包括具有如下元件的細(xì)長(zhǎng)管道(a)外表面和形成管道內(nèi)表面的內(nèi)孔，其中該內(nèi)孔沿著細(xì)長(zhǎng)管道的一部分長(zhǎng)度具有減小的直徑以形成收縮區(qū)；(b)位于收縮區(qū)內(nèi)的開口，其中該開口在噴射器的外表面與所述內(nèi)孔之間形成了一通道；(C)自內(nèi)表面向內(nèi)突出到所述內(nèi)孔中的結(jié)構(gòu)，其中該結(jié)構(gòu)臨近所述開口或圍繞所述開口布置，并且該結(jié)構(gòu)的存在在流體流穿過細(xì)長(zhǎng)管道運(yùn)動(dòng)時(shí)在該開口附近產(chǎn)生了增強(qiáng)的負(fù)壓，但是該結(jié)構(gòu)的存在不會(huì)使穿過細(xì)長(zhǎng)管道的流體流的壓阻顯著地隨之增加。在一些變型中，該結(jié)構(gòu)具有高度(H)，收縮區(qū)具有半徑(R)，其中結(jié)構(gòu)高度(H)的實(shí)體尺寸不超過收縮區(qū)半徑(R)的實(shí)體尺寸的O. 65倍。在其它變型中，該結(jié)構(gòu)高度(H)的實(shí)體尺寸與收縮區(qū)半徑(R)的實(shí)體尺寸的比在大約O. 16至大約O. 55的范圍內(nèi)。仍然在其它變型中，該結(jié)構(gòu)沿著管道的主軸具有長(zhǎng)度(L)，收縮區(qū)沿著噴射器的主軸具有長(zhǎng)度(La)，其中，該結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度(L)的實(shí)體尺寸不超過收縮區(qū)長(zhǎng)度(Ls)的實(shí)體尺寸的O. 75倍。此外，該構(gòu)件長(zhǎng)度(L)與收縮區(qū)長(zhǎng)度(Lcz)的實(shí)體尺寸的比可以在大約O. 25至大約O. 75之間。在其它變型中，該結(jié)構(gòu)沿著管道的主軸具有長(zhǎng)度(L)，收縮區(qū)具有半徑(R)，其中該結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度(L)的實(shí)體尺寸與收縮區(qū)半徑(R)的實(shí)體尺寸的比在大約I. 2至大約3. O的范圍內(nèi)?？蛇x地，該結(jié)構(gòu)定尺寸成使收縮區(qū)的橫截面積減小21%或更小。仍然在進(jìn)一步的變型中，與沒有這種結(jié)構(gòu)、但是具有與所述噴射器相同的實(shí)體尺寸的噴射器相比，在所述噴射器中存在所述結(jié)構(gòu)以不超過10%的程度限制了通過所述內(nèi)孔的氣流。在本發(fā)明的另一個(gè)方面中，提供了一種呼吸致動(dòng)的吸入裝置。該裝置具有致動(dòng)組件，該致動(dòng)組件包括如上所述的噴射器，其中隨著吸氣而流過噴射器的空氣用于在虹吸管通道處形成適于致動(dòng)該裝置的低壓力降。在一些變型中，所述呼吸致動(dòng)的吸入裝置是增壓型計(jì)量劑量吸入器。在其它變型中，所述呼吸致動(dòng)的吸入裝置還包括增壓罐，所述增壓罐含有藥物顆粒的氣霧配方，其中所述增壓罐還包括非保持閥，以用于在所述裝置致動(dòng)后將氣 霧配方釋放到該裝置中。本發(fā)明的一個(gè)突出優(yōu)點(diǎn)是可以通過根據(jù)本發(fā)明修改后的噴射器元件獲得改進(jìn)的性能。增強(qiáng)型的噴射器可以用在呼吸致動(dòng)的增壓型計(jì)量劑量吸入器(BApMDI)中，以增加吸氣氣流的局部速度和形成適于致動(dòng)所述裝置的虹吸管，從而能夠使肺部功能受到損害的病人或者沒有顯著肺部功能的青少年能夠使用這些方便有效的藥物分配裝置。本發(fā)明的又一個(gè)突出優(yōu)點(diǎn)是可以使用簡(jiǎn)單且可再現(xiàn)的生產(chǎn)方法來(lái)生產(chǎn)本發(fā)明的增強(qiáng)型的噴射器。在閱讀了本文的描述和說(shuō)明之后，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將會(huì)容易地了解本發(fā)明的這些和其它目的、方面、變型和優(yōu)點(diǎn)。


圖I是傳統(tǒng)噴射器元件的截面圖。圖2是圖I的傳統(tǒng)噴射器元件的透視剖視圖。圖3是示出了多個(gè)重要參數(shù)的傳統(tǒng)噴射器元件的示意圖。圖4是根據(jù)本發(fā)明生產(chǎn)的增強(qiáng)型的噴射器元件的截面圖。圖5是圖4的增強(qiáng)型的噴射器元件的透視剖視圖。圖6A是圖4和5的增強(qiáng)型的噴射器實(shí)施方式的調(diào)整構(gòu)件的側(cè)向剖視透視圖。圖6B是圖4和5的增強(qiáng)型的噴射器實(shí)施方式的調(diào)整構(gòu)件的軸向剖視圖。圖7繪出了兩個(gè)噴射器元件(傳統(tǒng)噴射器和根據(jù)本發(fā)明生產(chǎn)的增強(qiáng)型的噴射器元件)的性能測(cè)試結(jié)果(虹吸管壓力降相對(duì)于伴隨的噴射器兩側(cè)的壓力降的圖示)。圖8A呈現(xiàn)了根據(jù)本發(fā)明生產(chǎn)的具有輕度、中度和重度調(diào)整構(gòu)件的增強(qiáng)型的噴射器元件的性能測(cè)試結(jié)果(在兩個(gè)不同流體流速下調(diào)整構(gòu)件高度(H)相對(duì)于虹吸管壓力降的圖示)。圖SB呈現(xiàn)了根據(jù)本發(fā)明生產(chǎn)的具有輕度、中度和重度調(diào)整構(gòu)件的增強(qiáng)型的噴射器元件的性能測(cè)試結(jié)果(在兩個(gè)不同流體流速下調(diào)整構(gòu)件高度(H)相對(duì)于噴射器阻力(噴射器兩側(cè)的壓力降)的圖示)。
圖9A比較了傳統(tǒng)噴射器和根據(jù)本發(fā)明生產(chǎn)的增強(qiáng)型的噴射器的性能測(cè)試結(jié)果(在兩個(gè)不同流體流速下調(diào)整構(gòu)件高度(H)相對(duì)于虹吸管壓力降的圖示)。圖9B比較了傳統(tǒng)噴射器和 根據(jù)本發(fā)明生產(chǎn)的增強(qiáng)型的噴射器的性能測(cè)試結(jié)果(在兩個(gè)不同流體流速下調(diào)整構(gòu)件高度(H)相對(duì)于噴射器阻力(噴射器兩側(cè)的壓力降)的圖示)。圖10繪出了結(jié)合有根據(jù)本發(fā)明生產(chǎn)的增強(qiáng)型的噴射器作為致動(dòng)機(jī)構(gòu)的的BApMDI的剖視圖。
具體實(shí)施例方式在詳細(xì)描述本發(fā)明之前，應(yīng)該理解的是，本發(fā)明并不局限于具體示例性描述的噴射器元件、呼吸致動(dòng)的增壓型計(jì)量劑量吸入器裝置或者制造工藝參數(shù)，因?yàn)楫?dāng)然可以對(duì)上述內(nèi)容做出改變。還應(yīng)該理解的是，這里使用的技術(shù)術(shù)語(yǔ)僅是為了描述本發(fā)明的具體實(shí)施方式
，并不旨在構(gòu)成限制。正如這里使用的，“噴射器”是具有入口和出口的細(xì)長(zhǎng)管道(空心內(nèi)孔或通道)或文氏管，在施加在噴射器的入口與出口兩側(cè)的壓力降的影響下通過所述噴射器抽吸或泵送流體。通過所述管道的空心內(nèi)孔通常具有圓筒形截面，但是也可以具有橢圓形、卵形、平滑矩形或者其它非對(duì)稱截面。所述空心內(nèi)孔具有位于其中的收縮區(qū)，其中入口直徑在一部分軸向長(zhǎng)度上收斂成更小的直徑以形成收縮區(qū)，然后在出口處擴(kuò)張成接近入口直徑的直徑。收斂半角通常在離開軸向中心線17-25度的范圍內(nèi)。擴(kuò)張半角通常在離開軸向中心線3. 5-7. 5度的范圍內(nèi)。收縮區(qū)的軸向長(zhǎng)度通常在2-5倍空心內(nèi)孔直徑的范圍內(nèi)。入口直徑與收縮直徑的比稱作節(jié)流系數(shù)(choke)或l/β。當(dāng)流體在收縮區(qū)內(nèi)通過噴射器時(shí)，由于流過收縮區(qū)的增加的流速，正如由伯努利方程描述的文氏管效應(yīng)的結(jié)果，產(chǎn)生了減小的壓力。虹吸管從噴射器的外壁(虹吸管入口)穿過所述管道到達(dá)與收縮區(qū)同軸的管狀導(dǎo)管的內(nèi)壁(虹吸管出口)上的位置。由于以Giovanni Venturi命名的文氏管效應(yīng),在虹吸管通道兩側(cè)產(chǎn)生了壓力降，所述壓力降等于噴射器外壁上的壓力差，小于管狀導(dǎo)管的內(nèi)壁上的壓力。虹吸管壓力降可以用于通過虹吸管抽吸流體并使流體進(jìn)入該管中。噴射器在許多商業(yè)應(yīng)用中是有用的。噴射器可以用作罐內(nèi)混合器(tank mixer).通過將噴射器浸入罐的內(nèi)容物中并通過噴射器泵送流體，噴射器將對(duì)于通過噴射器泵送的每個(gè)體積抽取高達(dá)4-5 (倍)的流體體積。以這種方式，在使用噴射器的情況下，利用顯著較小的泵可以獲得相同量的混合物。噴射器在消防設(shè)備的泡沫產(chǎn)生中也是有用的。在這些設(shè)備中，通過作為特殊起泡噴嘴的元件的噴射器泵送水。通過噴射器的水流抽入各種起泡劑。然后將空氣泵送到該混合物上，使得從噴嘴噴射出泡沫并用于滅某些種類的火。在需要泵送可燃液體時(shí)噴射器也是非常有用的，直接用泵泵送可燃液體是危險(xiǎn)的。圖I中繪出了傳統(tǒng)噴射器的截面視圖。在圖中，箭頭A示出了流體流通過噴射器(100)的空心內(nèi)孔(110)的方向，從噴射器入口(115)到噴射器出口(120)。虹吸管入口(115)向收縮區(qū)(125)變窄。虹吸管入口(140)位于噴射器壁(135)內(nèi)，在收縮區(qū)(125)內(nèi)的一點(diǎn)上。存在穿過噴射器的側(cè)壁(135)并且在虹吸管出口(160)處穿過內(nèi)壁(150)的虹吸管通道(130)。內(nèi)壁(150)的表面在虹吸管出口(160)處是平滑連續(xù)的并且全部均沿著空心內(nèi)孔(110)的整個(gè)長(zhǎng)度。這是因?yàn)闃?biāo)準(zhǔn)技術(shù)規(guī)定了在噴射器內(nèi)表面上不應(yīng)存在會(huì)造成流體流擾動(dòng)從而降低噴射器效率的不規(guī)則結(jié)構(gòu)。圖2繪出了圖I的噴射器(100)的透視剖視圖，其中箭頭A示出了通過空心內(nèi)孔(110 )的流體流的方向。在虹吸管出口( 160 )上方的加速后的流體流造成壓力降以在虹吸管入口(140)上抽吸。可以將正如在圖I和2中繪出的傳統(tǒng)噴射器用在BApMDI裝置中來(lái)增加呼吸作用吸入流的局部速度以形成適合于致動(dòng)該裝置的虹吸管。示例性BApMDI裝置包括US專利號(hào)5，954，047 ;6，026, 808 ;和6，905, 141中描述的那些裝置，其中可以通過用戶的呼吸觸發(fā)彈簧能量以致動(dòng)該裝置。此外，噴射器結(jié)合在US專利號(hào)5，657，749和6，948，496中描述的吸入器裝置中。在操作中，噴射器一般包括文氏管，所述文氏管具有從入口到收縮區(qū)變窄的流動(dòng)路徑直徑，從而增加吸入流的局部速度。虹吸管位于收縮區(qū)內(nèi)，并且根據(jù)伯努利方程，在虹吸管的入口頂點(diǎn)(Inlet Apex)上的增加后的速度產(chǎn)生了低于進(jìn)入噴射器的環(huán)境壓力(P—t)的壓力(Pinlet _)，從而形成了虹吸。在BApMDI裝置中，虹吸管連接到可變?nèi)莘e室。 當(dāng)虹吸管將空氣吸入噴射器的收縮區(qū)中時(shí)，可變?nèi)莘e室被排空。在觸發(fā)點(diǎn)上，可變?nèi)莘e室已經(jīng)被足夠排空而倒塌/變扁/失去支撐，從而啟動(dòng)BApMDI的排出機(jī)構(gòu)(例如壓縮彈簧的釋放)。通過合適選擇設(shè)計(jì)參數(shù)，比如室容積、噴射器尺寸、形狀和結(jié)構(gòu)以及虹吸管直徑，可以將BApMDI設(shè)計(jì)成利用所需量的呼吸作用吸入力造成致動(dòng)。該機(jī)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)適合于肺部用藥的一致的排出時(shí)機(jī)并且自動(dòng)調(diào)節(jié)以適應(yīng)廣大范圍內(nèi)的用戶的吸氣形式。在現(xiàn)有技術(shù)中一般理解的是，通過應(yīng)用伯努利方程，可以通過將收縮區(qū)的直徑變窄、即通過增加噴射器的節(jié)流系數(shù)來(lái)增加由噴射器產(chǎn)生的虹吸管壓力降。對(duì)于需要相當(dāng)大的力來(lái)以適時(shí)方式致動(dòng)該裝置的配置中，為了調(diào)節(jié)BApMDI裝置中的觸發(fā)機(jī)構(gòu)，這是非常有用的參數(shù)。但是，當(dāng)收縮區(qū)直徑變窄時(shí)，使空氣通過噴射器運(yùn)動(dòng)變得更加困難，并且根據(jù)Pousieulles方程，噴射器兩側(cè)的壓力降增加。結(jié)果，改動(dòng)噴射器以增加收縮(節(jié)流)可能致使BApMDI裝置不可操作，因?yàn)橐恍┯脩艨赡懿痪哂凶銐虻姆尾抗δ軄?lái)觸發(fā)具有這種增加的收縮和增加的噴射器壓力降的裝置。因此，在設(shè)計(jì)一種用在BApMDI裝置中的改進(jìn)的噴射器方面存在明顯的工程上的權(quán)衡。具體地，噴射器的收縮的任何增加(增加的節(jié)流)預(yù)期將導(dǎo)致在虹吸管上引起的壓力降(虹吸管壓力降)的隨之增加，從而增加致動(dòng)力。但是，收縮區(qū)直徑的任何這種減小將對(duì)流過噴射器的流體造成更大的阻力，導(dǎo)致噴射器兩側(cè)的壓力降，可能阻止利用增強(qiáng)的虹吸管壓力降實(shí)現(xiàn)的任何增加。這可以認(rèn)為是就像試圖從杯子通過一系列越來(lái)越小的吸管吸取流體一樣。因此，應(yīng)用顯著增加的節(jié)流的工程技術(shù)來(lái)增加虹吸管壓力降(并從而增加致動(dòng)力)預(yù)期將致使噴射器不可操作，因?yàn)樵噲D通過收縮的噴射器進(jìn)行吸氣的用戶將會(huì)發(fā)現(xiàn)在這種具有這樣顯著收縮的噴射器的橫斷面上進(jìn)行正常的吸氣是困難的或不可能的。已經(jīng)偶然發(fā)現(xiàn)，在收縮區(qū)內(nèi)臨近虹吸管入口頂點(diǎn)引入一占據(jù)高度局部化區(qū)域的凸起或結(jié)構(gòu)(有效地，結(jié)構(gòu)收縮部)可以顯著增加噴射器中的虹吸管壓力降而不顯著增加噴射器兩側(cè)的壓力降。這些局部化的結(jié)構(gòu)或凸起在這里稱作“調(diào)整構(gòu)件”。在BApMDI中使用增強(qiáng)型的噴射器設(shè)計(jì)以致動(dòng)該裝置意味著即使甚至受到損害的用戶現(xiàn)在也可以致動(dòng)這種裝置，盡管這些裝置需要增加的虹吸管壓力降來(lái)正確操作該裝置。所述調(diào)整構(gòu)件(高度局部化的凸起或結(jié)構(gòu))是在發(fā)明人將鋒利的探針從噴射器的外部插入傳統(tǒng)噴射器的虹吸管開孔中而作為將該噴射器插入試驗(yàn)臺(tái)測(cè)試裝置中的過程的一部分時(shí)無(wú)意中發(fā)現(xiàn)的。將探針插入塑料噴射器開孔中造成開孔的內(nèi)周周圍的塑料變形并且在噴射器的收縮區(qū)內(nèi)孔中形成了小的截頭圓錐形狀的凸起。在利用試驗(yàn)臺(tái)測(cè)試裝置的噴射器性能的后續(xù)測(cè)試之后，發(fā)現(xiàn)噴射器虹吸管壓力明顯增加，但是在噴射器兩側(cè)沒有明顯的(不利的)壓力降。后續(xù)的測(cè)試確認(rèn)了該現(xiàn)象，現(xiàn)在已經(jīng)將這種特殊的修改設(shè)計(jì)到增強(qiáng)型的噴射器設(shè)計(jì)中(以及制作的注模設(shè)備中)以在噴射器的收縮區(qū)中形成有效的調(diào)整構(gòu)件?，F(xiàn)參見圖3，為了描述本發(fā)明，繪出了噴射器的多個(gè)重要的特征。噴射器的三個(gè)主要的參數(shù)包括噴射器的長(zhǎng)度(le)、入口的內(nèi)徑(Di)和出口的內(nèi)徑(d。)。另一個(gè)重要的參數(shù)是喉部的直徑(Dt)。噴射器從Di到隊(duì)變窄，稱作收斂區(qū)。然后具有直徑是所述喉部的直徑(Dt)的稱作收縮區(qū)的區(qū)域。然后直徑再次增加直到達(dá)到通常等于入口直徑(Di)的出口直徑(D0)o該區(qū)域稱作擴(kuò)張區(qū)。虹吸管壓力降以及噴射器兩側(cè)的壓力降可以使用如下測(cè)量確定噴射器的出入處的壓力(Plnlrt);噴射器的出口處的壓力(Pftltlrt);在虹吸管處進(jìn)入噴射器的環(huán)境壓力(PAmbimt);以及入口頂點(diǎn)處的壓力(Plnlrt Apex) °
參見“FluidMeters, Their Theory and Application, Report of ASME ResearchCommittee on Fluid Meters”,第六版(1971),通過伯努利方程描述了用于非粘性低馬赫數(shù)流動(dòng)(invisid subMach I)的由噴射器虹吸管產(chǎn)生的虹吸管壓力降(ΛPsipton):Δ Psiphon- (PAmbient — Plnlet Apex) _ Q2 P (1/A2 — l/a2)2gc (gf/cm2),其中p =標(biāo)準(zhǔn)溫度和壓力(STP)各處空氣密度=0. 001193gm/cm3 ；gc=重力常數(shù)=982. 14 (gm/gf) (cm/ 秒 2)；a=喉部橫截面積=Dt2M ；以及A=入口橫截面積= JiDiVt通過任何具有層流的管道的流量和壓力降可以由Poiseulle方程描述Q =體積流量=gc P (Plnlet — P0Utiet) d4/128mLE (cm3/s)。因此,然后可以通過重新整理Pouiseulle方程并且通過包含作為文氏管<12和β的函數(shù)的損失因子(I - APe1oss)來(lái)確定噴射器兩側(cè)的壓力降(APedurtOT)Δ peductor- (P Inlet — P outlet) _Q 128 U Le/ τι gcDmean (I — Δ Pe1oss) (gf/cm )，其中α 2二擴(kuò)張噴嘴的V2角度=7. 5度；β =喉部直徑與如擴(kuò)直徑之比(DtZDi) =0. 339gm/秒-cm;STP下的空氣粘度μ air=0. 000179 ；以及Δ Pe1oss=壓力損失差(%) =e(1.883+(0.253 α 2)+(_0.327 0 α 2)+(0.494 0))使用上述數(shù)學(xué)手段，對(duì)于提出的具有已知尺寸的噴射器設(shè)計(jì)，可以在各種流速下預(yù)測(cè)虹吸管壓力降和整個(gè)噴射器兩側(cè)的壓力降。然后可以將這些預(yù)測(cè)到的壓力降與各種模型噴射器的測(cè)量到的壓力降的值進(jìn)行比較。令人驚訝的是，當(dāng)將上述手段應(yīng)用到本發(fā)明的增強(qiáng)型的噴射器設(shè)計(jì)上時(shí)，預(yù)測(cè)到的值沒有足夠描述測(cè)量到的噴射器性能。特別地，當(dāng)(基于由收縮區(qū)中的調(diào)整構(gòu)件提供的附加收縮而)存在預(yù)測(cè)到的虹吸管壓力降的增加時(shí)，噴射器兩側(cè)的壓力降的相應(yīng)的預(yù)測(cè)值顯著地過高估計(jì)了該壓力降的大小。事實(shí)上，虹吸管壓力降顯著的增加可以利用本發(fā)明的增強(qiáng)型的噴射器設(shè)計(jì)來(lái)實(shí)現(xiàn)，而噴射器兩側(cè)的壓力降沒有不希望的隨之的增加。在一些情況下，本發(fā)明的增強(qiáng)型的噴射器設(shè)計(jì)顯著增加了虹吸管壓力降，而噴射器兩側(cè)的壓力降具有10%或更少的最小的減小。這導(dǎo)致噴射設(shè)計(jì)具有明顯改進(jìn)的性能特征。
本發(fā)明的增強(qiáng)型的噴射器包括位于收縮區(qū)中噴射器內(nèi)壁上的調(diào)整構(gòu)件(凸起或結(jié)構(gòu))。凸起或結(jié)構(gòu)的尺寸和形狀被限制到圍繞虹吸管出口的體積上，該體積由沿著收縮區(qū)的長(zhǎng)軸的長(zhǎng)度(L)、所述凸起或結(jié)構(gòu)最多能伸到收縮區(qū)表面上方的高度(H)、以及由收縮區(qū)壁構(gòu)成的一段曲線表面(Θ )(關(guān)于收縮區(qū)的短軸具有角度的截面弧)進(jìn)行限定。在某些實(shí)施方式中，虹吸管通道穿過所述調(diào)整構(gòu)件延伸，優(yōu)選地所述虹吸管通道穿過構(gòu)成所述調(diào)整構(gòu)件的凸起或結(jié)構(gòu)的軸向中部延伸。在其它實(shí)施方式中，所述凸起或結(jié)構(gòu)臨近虹吸管出口。所述凸起或結(jié)構(gòu)剛好在虹吸管入口頂點(diǎn)周圍的位置上造成增加的壓力減小，這增大了流體流的局部速度，并導(dǎo)致頂點(diǎn)處的壓力減小。但是，如果滿足了如下的凸起或結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵參數(shù)，則由于噴射器管道的橫截面積的減小而導(dǎo)致的流阻增加會(huì)很小或沒有增加所述凸起或結(jié)構(gòu)的高度(H)不超過收縮區(qū)半徑(R)的O. 65倍；所述凸起或結(jié)構(gòu)沿著噴射器長(zhǎng)軸(L)的長(zhǎng)度不超過收縮區(qū)長(zhǎng)度(Lcz)的O. 75倍；所述凸起或結(jié)構(gòu)圍繞所述收縮區(qū)半徑周邊的跨度(Θ )不超過120度，從而構(gòu)成所述調(diào)整構(gòu)件的凸起或結(jié)構(gòu)使收縮區(qū)橫截面積減小大約21%或更少。在某些實(shí)施方式中，所述凸起部或結(jié)構(gòu)的高度(H)與收縮區(qū)的半徑(R)之間的比在大約O. 16至O. 55之間。在另外的實(shí)施方式中，所述凸起或結(jié)構(gòu)沿著噴射器長(zhǎng)軸(L)的長(zhǎng)度與收縮區(qū)的半徑(R)之間的比在大約I. 2至3. O之間。仍然在另外的實(shí)施方式中，所述凸起或結(jié)構(gòu)圍繞收縮區(qū)半徑周邊的跨度在大約30至80度之間。在圖4中繪出了本發(fā)明的增強(qiáng)型的噴射器的一個(gè)實(shí)施方式的截面視圖。在圖中，·箭頭A示出了流體流通過噴射器(200)的空心內(nèi)孔(210)從噴射器入口(215)到噴射器出口(220)的方向。虹吸管入口(215)向收縮區(qū)(225)變窄。虹吸管入口(240)位于噴射器壁(235)內(nèi)，在收縮區(qū)(225)的一個(gè)點(diǎn)上。存在穿過側(cè)壁(235)并通過內(nèi)壁(250)的虹吸管通道(230 )。虹吸管通道(230 )還通過由調(diào)整構(gòu)件(265 )提供的凸起或結(jié)構(gòu)，在虹吸管出口
(260)處終止。圖5繪出了圖4的噴射器(200)的透視剖視圖，其中箭頭A示出了通過空心內(nèi)孔(210)的流體流的方向。在所述調(diào)整構(gòu)件(265)和虹吸管出口(260)上加速后的流體流造成增強(qiáng)的虹吸管壓力降，以被在虹吸管入口(240)上抽吸而不伴生噴射器兩側(cè)壓力降的不合適的增加。因此，只有很小的或沒有顯著的通過噴射器的流阻的增加一盡管存在噴射器內(nèi)孔中收縮區(qū)的橫截面積的減小。圖6A是圖4和5的噴射器實(shí)施方式的調(diào)整構(gòu)件(265)的剖切側(cè)向透視圖，其中所述調(diào)整構(gòu)件沿著收縮區(qū)長(zhǎng)軸的長(zhǎng)度(L)關(guān)于圖4和5的實(shí)施方式中的收縮區(qū)總體長(zhǎng)度(Lcz)示出。圖6B是圖4和5的噴射器實(shí)施方式的調(diào)整構(gòu)件(265)的剖切軸向視圖，其中還示出了調(diào)整構(gòu)件(265)的高度(H)以及由調(diào)整構(gòu)件的收縮區(qū)壁構(gòu)成的一段曲線表面(Θ )。為了說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的增強(qiáng)型的噴射器元件的改進(jìn)的性能，生產(chǎn)了兩個(gè)具有相同的主要噴射器參數(shù)(相同的噴射器長(zhǎng)度(le)、相同的入口內(nèi)徑(dp、相同的出口內(nèi)徑(d。)、相同的喉部直徑(Dt)和相同的收縮區(qū)長(zhǎng)度(Lcz))的噴射器。第一噴射器(002)是傳統(tǒng)的噴射器，第二噴射器(003)在收縮區(qū)中包括根據(jù)本發(fā)明生產(chǎn)的調(diào)整構(gòu)件。測(cè)試這兩個(gè)噴射器元件的虹吸管壓力降和噴射器兩側(cè)的壓力降。圖7繪出了在各個(gè)流速下噴射器的測(cè)試結(jié)果，特別地，示出了相對(duì)于傳統(tǒng)噴射器(002)和根據(jù)本發(fā)明修改的增強(qiáng)型的噴射器(003)產(chǎn)生的虹吸管壓力降(豎軸)繪出的通過噴射器的流量圖(水平軸)。在每個(gè)水平數(shù)據(jù)點(diǎn)上存在4個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)。菱形( )表示通過傳統(tǒng)噴射器(002)的阻力(噴射器兩側(cè)的壓力降)，三角形(▲)表示通過增強(qiáng)型的噴射器(003)的阻力(噴射器兩側(cè)的壓力降)。正如可以看出的，在各個(gè)測(cè)試流速下(每分鐘5，10，15，20，25，30，35，40，45和55升(LPM))，表示兩個(gè)不同噴射器的噴射器兩側(cè)的壓力降的兩個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)( 和▲)幾乎相同，表明增強(qiáng)型的噴射器(003)中調(diào)整構(gòu)件的添加沒有導(dǎo)致通過該噴射器的流阻的增加一盡管存在噴射器內(nèi)孔中收縮區(qū)的橫截面積的減小。但是，當(dāng)測(cè)量?jī)蓚€(gè)噴射器的虹吸管壓力降時(shí)，在傳統(tǒng)的噴射器(002)與增強(qiáng)型的噴射器(003)之間看到存在顯著的差別。再次參見圖7，傳統(tǒng)噴射器(002)的虹吸管出口處產(chǎn)生的虹吸管壓力降由圓(·)表示，增強(qiáng)型的噴射器(003)的虹吸管出口處產(chǎn)生的虹吸管壓力降由正方形(■)表示。正如可以看出的，當(dāng)流速值增加時(shí)(沿著水平軸從左到右)，傳統(tǒng)噴射器(002)與增強(qiáng)型的噴射器(003)之間的虹吸管壓力降之間的差別明顯增加。例如，在40LPM下(一般是正常的呼吸作用吸氣的速度)，增強(qiáng)型的噴射器虹吸管壓力降(■)比傳統(tǒng)噴射器壓力降(·)高差不多60mbar，這是令人驚訝的，因?yàn)閮蓢娚淦鲀蓚?cè)的伴生壓 力降彼此僅2-3mbar的差別。事實(shí)上，在大多數(shù)與正常的呼吸作用吸氣相關(guān)聯(lián)的流速下(25-40LPM),當(dāng)與傳統(tǒng)噴射器(002)相比時(shí)，增強(qiáng)型的噴射器(003)具有顯著增加的虹吸管壓力降和伴生的較低的阻力(噴射器兩側(cè)的壓力降)。這是根據(jù)一般的噴射器設(shè)計(jì)原理預(yù)料不到的結(jié)果，一般的噴射器設(shè)計(jì)原理教導(dǎo)流動(dòng)路徑中增加任何阻礙(存在調(diào)整構(gòu)件)應(yīng)該導(dǎo)致更高的阻力。為了進(jìn)一步說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明生產(chǎn)的增強(qiáng)型的噴射器元件的改進(jìn)的性能，生產(chǎn)了許多具有相同主要噴射器參數(shù)(相同的噴射器長(zhǎng)度(le)、相同的入口內(nèi)徑％)、相同的出口內(nèi)徑(D。)、相同的喉部直徑(Dt)和相同的收縮區(qū)長(zhǎng)度(Ls))的噴射器。第一噴射器(Rev 002)是通過注塑生產(chǎn)的傳統(tǒng)噴射器。第二噴射器(Rev 003)也是通過注塑生產(chǎn)的并且在收縮區(qū)中和圍繞虹吸管出口包括模制的調(diào)整構(gòu)件(具有O. 45mm的凸起高度)以形成根據(jù)本發(fā)明的增強(qiáng)型的噴射器元件。接下來(lái)，手動(dòng)改變通過與用于生產(chǎn)(Rev 002)噴射器相同的注塑工藝生產(chǎn)的傳統(tǒng)噴射器以生產(chǎn)三組根據(jù)本發(fā)明的調(diào)整構(gòu)件。特別地，在這里分別稱作重度、中度和輕度的三組增強(qiáng)型的噴射器是通過將錐形工具引入到虹吸管通道中而手動(dòng)形成的。錐形工具插入到虹吸管通道中造成了噴射器的模制塑料的變形，導(dǎo)致在噴射器的空心內(nèi)孔中和圍繞虹吸管出口的“火山形”的調(diào)整構(gòu)件。用于插入所述錐形工具的力的大小作為輕度、中度和重度主觀地施加以產(chǎn)生具有不同凸起高度(H)范圍的調(diào)整構(gòu)件。然后目測(cè)輕度、中度和重度調(diào)整構(gòu)件組中每個(gè)噴射器元件的實(shí)際凸起高度(H)。所有噴射器元件的收縮區(qū)中的空心內(nèi)孔的直徑是2. 54mm,因此收縮區(qū)的半徑(R)是I. 27mm。輕度、中度和重度增強(qiáng)型的噴射器組中的調(diào)整構(gòu)件的目測(cè)高度(H)范圍從大約O. 2mm到大約O. 7_。現(xiàn)參見圖8A，呈現(xiàn)了輕度、中度和重度調(diào)整構(gòu)件組在兩個(gè)流速(28. 3LPM和45LPM)下調(diào)整構(gòu)件高度(H)相對(duì)于虹吸管壓力降的圖。正如可以看出的，所有手動(dòng)修改后的增強(qiáng)型的噴射器示出了增加的噴射器效率，其中在較低流體流速(28. 3LPM)下的虹吸管壓力降范圍從大約80mbar (輕度調(diào)整構(gòu)件組)到大約120mbar (重度調(diào)整構(gòu)件組)。在較高流體流速(45LPM)下的虹吸管壓力降范圍從大約250mbar (輕度調(diào)整構(gòu)件組)到大約375mbar (重度調(diào)整構(gòu)件組)。在圖8B中呈現(xiàn)出了輕度、中度和重度調(diào)整構(gòu)件組的伴生的噴射器阻力(噴射器兩側(cè)的壓力降)。特別地，在圖8B中呈現(xiàn)出了輕度、中度和重度調(diào)整構(gòu)件組在兩個(gè)流速(28. 3LPM和45LPM)下調(diào)整構(gòu)件高度(H)相對(duì)于噴射器阻力(噴射器兩側(cè)的壓力降)的圖。正如可以看出的，在較低流速(28. 3LPM)下的噴射器阻力范圍從大約O. 060KPaA0. 5/LPM (輕度調(diào)整構(gòu)件組)到大約O. 063KPaA0. 5/LPM (重度調(diào)整構(gòu)件組)。在較高流速(45LPM)下的噴射器阻力范圍從大約O. 063KPaA0. 5/LPM (輕度調(diào)整構(gòu)件組)到大約O. 070KPaA0. 5/LPM(重度調(diào)整構(gòu)件組)。因此，盡管輕度、中度和重度調(diào)整構(gòu)件組顯示了隨著調(diào)整構(gòu)件高度(H)的增加而以基本線性方式增加的顯著增強(qiáng)的虹吸管壓力降性能，但是伴生的噴射器阻力性能在三組中均保持相對(duì)不變。相比于利用手動(dòng)修改后的增強(qiáng)型的噴射器(輕度、中度和中度調(diào)整構(gòu)件組)獲得的噴射器性能結(jié)果，使用相同的測(cè)試參數(shù)測(cè)試了傳統(tǒng)噴射器(Rev 002)和注塑增強(qiáng)型的噴射器(Rev 003)的性能?，F(xiàn)參見圖9A，呈現(xiàn)出了傳統(tǒng)噴射器(Rev 002)(其中(H)=O)和注塑增強(qiáng)型的噴射器(Rev003)(其中(H)=O. 45mm)在兩個(gè)流速(28. 3LPM和45LPM)下的調(diào)整構(gòu)件高度(H)相對(duì)于虹吸管壓力降的圖。正如可以看出的，增強(qiáng)型的噴射器(Rev 003)相比于傳統(tǒng)噴射器(Rev 002)示出了增加的噴射器效率，其中在較低流體流速(28. 3LPM)下的虹吸管壓力降為大約60mbar (Rev 002傳統(tǒng)噴射器)對(duì)比250mbar (Rev 003增強(qiáng)型的噴射器)；在較高流體流速(45LPM)下的虹吸管壓力降為大約175mbar (Rev 002傳統(tǒng)噴射器)對(duì)比255mbar (Rev 003增強(qiáng)型的噴射器)。圖9B中呈現(xiàn)出了傳統(tǒng)噴射器(Rev 002)和注塑增強(qiáng)型的噴射器(Rev 003)的伴生噴射器阻力結(jié)果(噴射器兩側(cè)的壓力降)。特別 地，圖9B中呈現(xiàn)出了傳統(tǒng)噴射器(Rev 002)和注塑增強(qiáng)型的噴射器(Rev 003)在兩個(gè)流速(28. 3LPM和45LPM)下的調(diào)整構(gòu)件高度(H)相對(duì)于噴射器阻力(噴射器兩側(cè)的壓力降)的圖。正如可以看出的，在較低流速(28. 3LPM)下Rev 002傳統(tǒng)噴射器的噴射器阻力大約是O. 059-0. 060KPaA0. 5/LPM(相比于 Rev 003 增強(qiáng)型的噴射器的大約 O. 053-0. 055KPaA0. 5/LPM)。在較高流速(45LPM)下Rev 002傳統(tǒng)噴射器的噴射器阻力大約是O. 059KPa Λ O. 5/LPM (相比于Rev 003增強(qiáng)型的噴射器的大約O. 057KPaA0. 5/LPM)。因此，增強(qiáng)型的噴射器(Rev 003)顯示了與通過輕度、中度和重度調(diào)整構(gòu)件增強(qiáng)后的噴射器相當(dāng)?shù)男阅茉鰪?qiáng)(增加的虹吸管壓力降而沒有阻力壓力的伴生增加)，并且在虹吸管壓力降和阻力壓力性能方面可證明優(yōu)于傳統(tǒng)噴射器(Rev002 )。由本發(fā)明的增強(qiáng)型的噴射器設(shè)計(jì)提供的好處的又一個(gè)示例是，增強(qiáng)型的噴射器顯示了大為改進(jìn)的觸發(fā)一致性，這是BApMDI裝置的關(guān)鍵質(zhì)量性能品質(zhì)。在這方面，含有噴射器元件的BApMDI裝置必須被測(cè)試質(zhì)量以說(shuō)明用在人體藥用產(chǎn)品中的可接受性。因此，測(cè)試為了用在人體藥用產(chǎn)品中而制成的裝置的致動(dòng)壓力性能和一致性以確?？山邮艿乃幱眯阅堋y(cè)試參數(shù)將裝置(呼吸)致動(dòng)壓力的可接受的上下限分別設(shè)定在47和25mbar上。下限設(shè)定在足夠高的壓力下以避免吸入器的意外觸發(fā)，上限設(shè)定在反映正常人感覺舒服的呼吸作用吸氣壓力的上限值的經(jīng)驗(yàn)設(shè)定值上。在含有傳統(tǒng)噴射器的BApMDI裝置的樣本的所需致動(dòng)壓力的質(zhì)量測(cè)試中，發(fā)現(xiàn)顯著數(shù)量的受測(cè)試單元在致動(dòng)壓力上限之上，因此70%的受測(cè)試裝置沒有滿足質(zhì)量規(guī)格。但是，當(dāng)對(duì)含有根據(jù)本發(fā)明生產(chǎn)的增強(qiáng)型的噴射器元件的BApMDI裝置的類似樣本進(jìn)行質(zhì)量測(cè)試時(shí)，僅15%的受測(cè)試裝置沒有滿足質(zhì)量規(guī)格。這表明，由于從使用傳統(tǒng)噴射器轉(zhuǎn)變到本發(fā)明的噴射器，制造效率得到了顯著提高，這可以從用于這些藥用產(chǎn)品的貨品的總體消耗方面的顯著改善中反映出來(lái)。本發(fā)明的增強(qiáng)型的噴射器可以使用現(xiàn)有技術(shù)中對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的標(biāo)準(zhǔn)工藝和技術(shù)并且使用容易獲得的材料制造。因此，增強(qiáng)型的噴射器可以由塑料材料——例如諸如聚碳酸酯之類的藥用級(jí)別的塑料(Makrolon，部件號(hào)2458-550115，BayerMaterialScience)-使用標(biāo)準(zhǔn)的注塑工藝成型。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，增強(qiáng)型的噴
射器是由聚碳酸酯材料使用注塑技術(shù)利用三個(gè)銷(一個(gè)銷從噴射器入口延伸到的虹吸管出口中部上的調(diào)整構(gòu)件的中部；第二銷從噴射器出口延伸到虹吸管出口中部上的調(diào)整構(gòu)件的中部并與第一銷接觸；第三銷從虹吸管入口延伸到虹吸管出口并且接觸第一和第二銷)成型的。包括這些銷的模制元件優(yōu)選地被精細(xì)地拋光以避免在噴射器內(nèi)孔的內(nèi)部表面上和沿著整個(gè)長(zhǎng)度(包括調(diào)整構(gòu)件表面)產(chǎn)生任何表面不規(guī)則性。制造完成后，本發(fā)明的增強(qiáng)型的噴射器可以有利地被應(yīng)用的許多應(yīng)用場(chǎng)合。一種這樣的應(yīng)用場(chǎng)合是在呼吸致動(dòng)的吸入器的觸發(fā)機(jī)構(gòu)中，其中人的吸氣提供了用于裝置致動(dòng) 的觸發(fā)能量。在這方面，觸發(fā)呼吸致動(dòng)的吸入器所需的能量(壓力降)高于可以由正常人呼吸施加的能量是常見的情況。本發(fā)明提供了用于放大虹吸管兩側(cè)的壓力降的裝置，其如果有利地連接到觸發(fā)機(jī)構(gòu)就能夠利用正常人呼吸實(shí)現(xiàn)致動(dòng)。使增強(qiáng)型的噴射器的虹吸管兩側(cè)的壓力降增加而不成比例地增加噴射器壓力降的能力使得即使是比如小孩和那些健康狀況受到損害的人也能操作該呼吸致動(dòng)的觸發(fā)機(jī)構(gòu)。通過向肺部分配粉末、噴霧和氣霧而進(jìn)行局部的或全身的用藥已經(jīng)使用了數(shù)十年。噴霧器一般產(chǎn)生被分配到病人吸入的氣流中的噴霧或氣霧。通常通過使壓縮空氣受力通過藥物溶液或者通過使用振動(dòng)網(wǎng)篩而產(chǎn)生氣霧和噴霧，所述振動(dòng)網(wǎng)篩使藥物溶液受力通過網(wǎng)篩中的孔來(lái)產(chǎn)生非常小的藥物溶液液滴。產(chǎn)生的氣霧通過導(dǎo)管和/或在正常呼吸的病人的鼻子和嘴上保持就位的面罩被傳送給病人。該特征的優(yōu)點(diǎn)是僅需要病人以正常方式呼吸通過所述面罩即可。不需要使呼吸與噴霧器同步，因?yàn)閲婌F器持續(xù)地將藥物噴霧傳送給病人，這使噴霧器尤其對(duì)治療兒科病人有用。對(duì)于非兒科病人，開發(fā)計(jì)量劑量吸入器(MDI，也稱作增壓型MDI或pMDI)，它們用手保持并且不需要輔助設(shè)備或電力。MDI裝置一般是由含有增壓氣體和藥物配方(是藥物溶液和/或懸浮液)的小鋁罐組成的。所述罐具有計(jì)量閥，所述計(jì)量閥在閥桿被壓縮時(shí)將分配一小劑(一般25-100mL)藥物配方。MDI吸入器裝置可以由簡(jiǎn)單的塑料殼體制成，罐插入到所述殼體中，其中罐的閥端放置到所述殼體中。所述罐的底部的一部分露在所述殼體上方以便于可以將其手動(dòng)地進(jìn)一步向下推入所述殼體中。該動(dòng)作使得閥桿被推入閥體中并且將一劑藥物釋放到所述殼體中。在使用中，病人將MDI裝置的口部保持到他/她的嘴的高度上，開始呼吸，然后通過在所述罐上向下推來(lái)手動(dòng)地釋放一劑藥物。這將藥物氣霧劑釋放到通過病人的吸氣產(chǎn)生的空氣流中。手動(dòng)的靈活性和呼吸時(shí)機(jī)的這種結(jié)合有效地排除了小孩有效地使用MDI裝置的可能性，但是許多成人也發(fā)現(xiàn)正確地使用該MDI裝置是困難的。為了解決這些擔(dān)心，開發(fā)了呼吸致動(dòng)的MDI裝置。早期的形式包括改進(jìn)的殼體，標(biāo)準(zhǔn)手動(dòng)MDI裝置放置在所述殼體中。存在機(jī)械和電子形式，其檢測(cè)由病人吸氣造成的空氣流，然后使所述罐自動(dòng)被壓下以便于分配藥物。存在許多呼吸致動(dòng)的吸入器裝置，其中增壓罐通過病人的吸氣以各種方式啟動(dòng)。許多通過放置可樞轉(zhuǎn)的板來(lái)啟動(dòng)，所述可樞轉(zhuǎn)的板定位在空氣流中并且機(jī)械地連接成使得所述板的轉(zhuǎn)動(dòng)觸發(fā)某種類型的存儲(chǔ)能量來(lái)啟動(dòng)計(jì)量劑量吸入器(MDI)罐閥。US專利號(hào)5, 954, 047 ;6，026，808 ;和 6,905, 141 描述了一種呼吸致動(dòng)的增壓型 MDI (BApMDI)裝置，其中通過打開一蓋來(lái)壓縮彈簧，然后通過病人經(jīng)由嘴件的呼吸來(lái)釋放彈簧存儲(chǔ)的能量。吸入空氣流通過傳統(tǒng)的噴射器，其通過在真空室上經(jīng)由虹吸管抽真空來(lái)減小可變?nèi)莘e室的體積。當(dāng)真空室尺寸減小時(shí)，機(jī)械地使觸發(fā)器釋放并且使用存儲(chǔ)的彈簧能量向下偏壓藥物罐，從而啟動(dòng)計(jì)量閥并且分配一劑量藥物。存在多種當(dāng)前制造的這種BApMDI裝置，比如TEMPO B ApMDI裝置(MAP 醫(yī)藥品公司)、Maxair Autohaler 和 EasiBreatheMDI裝置(Teva)。由于本發(fā)明的增強(qiáng)型的噴射器實(shí)際上可以用于放大任何流體流的作用力，因此這些元件可以用在如果使用這種壓力放大則會(huì)具有好處的任何種類的裝置和設(shè)備中。在本發(fā)明的某些實(shí)施方式中，增強(qiáng)型的噴射器用于提供TEMPOBApMDI裝置(MAP醫(yī)藥品公司)的改進(jìn)形式。該裝置包括含有增壓罐的呼吸致動(dòng)的MDI吸入器裝置(致動(dòng)器)，其具有非保持閥組件并且含有具有粉末藥物懸浮物的氣霧配方。所述閥組件包含熱塑性的芯部、本體和計(jì)量室與彈簧。所述閥組件具體設(shè)計(jì)成允許所述罐的增壓的內(nèi)容物自由流入和流出所述計(jì)量室。配方的自由流入和流出計(jì)量室是通過所述罐與計(jì)量室之間的流動(dòng)路徑的特殊設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)閥倒置備用時(shí)，不需要噴射出任何被浪費(fèi)掉的保持的射流。所述閥旨在以倒置(閥朝下)取向被使用，與合適的分配致動(dòng)器一起使用。通過將所述芯部壓入所述閥中(通過在與致動(dòng)器一起使用時(shí)推到倒置的閥上的罐基部上)來(lái)啟動(dòng)所述閥。所述閥設(shè)計(jì)成，在壓縮所述芯部時(shí)并且在所述芯部的側(cè)孔進(jìn)入計(jì)量室之前，在所述室內(nèi)，所述芯部的下端上的狹槽運(yùn)動(dòng)超過內(nèi)座，從而相對(duì)于配方封閉所述室。所述芯部的進(jìn)一步下壓使所述芯部的側(cè)孔進(jìn)入計(jì)量室，從而允許其通過空心管分配配方。當(dāng)通過彈簧使所述芯部返回到其休止位置時(shí)，所述芯部的下端上的狹槽進(jìn)入所述計(jì)量室，從而允許重新填充所述室。因此該閥是非保持的/無(wú)保持功能的(primeless)并且具體旨在排出計(jì)量劑量的配方。TEMPO吸入器是能夠?qū)崿F(xiàn)從填充好的罐向病人肺部進(jìn)行呼吸同步化藥物配方分配的致動(dòng)器。當(dāng)病人吸氣時(shí)其自動(dòng)分配藥物并且能將藥物分配到肺部深處。該吸入器將計(jì)量劑量的氣霧排出到一小的整體式流量控制室(FCC)中。通過將氣霧流旋成渦流來(lái)在該室中減慢氣霧流以增加駐留時(shí)間，并且通過使氣霧流與垂直側(cè)壁氣流相沖擊來(lái)減小側(cè)壁沉積。增加的駐留時(shí)間實(shí)現(xiàn)了配方助推劑的蒸發(fā)，在噴霧流中留下了高比例的可吸入藥物顆粒。吸入器的呼吸同步化觸發(fā)器設(shè)計(jì)成在第一半個(gè)吸氣周期中致動(dòng)填充好的罐并且排出氣霧(交換體積)，這與峰值流速或吸入體積無(wú)關(guān)。TEMPO裝置的觸發(fā)器和致動(dòng)組件是由多個(gè)元件組成的噴射器、隔膜、歧管、觸發(fā)器和支架。通過嘴件的吸氣使氣流通過吸入器。在噴射器的虹吸管孔處通過流過該元件的空氣而形成低壓真空。該真空在隔膜上“拉動(dòng)”，從而使觸發(fā)器運(yùn)動(dòng)。觸發(fā)器運(yùn)動(dòng)從支架去除支撐作用，從而支架能在彈簧力作用下自由運(yùn)動(dòng)。這種運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致支架使填充好的罐移動(dòng)并且導(dǎo)致藥物配方通過所述閥的釋放。關(guān)閉壓簧桿的動(dòng)作會(huì)釋放彈簧壓縮并且蓋住所述嘴 件。TEMPO裝置的FCC設(shè)計(jì)成用于減慢和控制排出的配方氣霧流。該動(dòng)作能夠增加了氣霧在所述室中的駐留時(shí)間，以促進(jìn)助推劑的蒸發(fā)和在吸入的氣流中夾帶藥物顆粒。FCC是由多個(gè)元件組成的渦流板；FCC背壁/霧化噴嘴；多孔管和FCC前部。通過這些元件中每個(gè)兀件來(lái)引導(dǎo)吸氣。FCC渦流板位于霧化噴嘴的上游。吸氣氣流的一部分通過FCC渦流板引導(dǎo)，使空氣以旋轉(zhuǎn)(渦流)的形式流動(dòng)。該渦流作用減小了氣流中顆粒的軸向速度，增加了在FCC中的駐留時(shí)間，以實(shí)現(xiàn)助推劑蒸發(fā)。渦流形式是通過專門的渦流板設(shè)計(jì)獲得的。整體成型到FCC背壁中的霧化噴嘴將氣霧流釋放到由渦流板形成的渦流氣流中。通過增加FCC背壁/噴嘴元件中的流動(dòng)面積來(lái)減慢來(lái)自于渦流板的氣霧和空氣的混合物。通過FCC背壁/噴嘴的通風(fēng)口抽吸的吸入空氣用于(I)減小整體流阻以提高病人的舒適度，和(2)提供足夠的軸向動(dòng)量來(lái)驅(qū)動(dòng)受控的渦流氣霧流，使其經(jīng)過空氣流、經(jīng)由FCC前部和嘴件進(jìn)入病人的呼吸道。還通過TEMPO裝置中的多孔管的多孔壁抽吸空氣。該氣流沿著室的內(nèi)壁形成了緩沖層，從而阻止氣霧在壁上的沉積。被吸引通過吸入器的另一部分空氣經(jīng)由FCC前部被抽吸并且橫過噴霧被引導(dǎo)。該交叉流沖擊射流減慢了氣霧流的速度，將氣霧流速度減小到大致與吸入空氣流相同的速度。 在圖10中繪出了結(jié)合有根據(jù)本發(fā)明生產(chǎn)的增強(qiáng)型的噴射器的BApMDI裝置的剖視圖。吸入器裝置(500)包括增強(qiáng)型的噴射器元件(510)和包含非保持閥(530)的增壓罐(520)。通過以大致135度的角度提升和打開壓簧桿來(lái)準(zhǔn)備好可供使用的吸入器裝置(500)。提升所述桿的動(dòng)作使嘴件(540)被打開并使吸入器準(zhǔn)備好供使用。當(dāng)提升壓簧桿(550)時(shí)，桿上的凸輪壓縮兩個(gè)彈簧，這些彈簧在保持增壓罐(520)的支架上施加力并且提供在致動(dòng)所述裝置時(shí)用來(lái)致動(dòng)填充好的罐的能量。為了操作該裝置，病人利用其嘴唇在所述嘴件(540)的邊緣周圍形成密封并且開始進(jìn)行正常的吸氣。當(dāng)正如由箭頭(A)所繪出的將空氣流吸入吸入器裝置(500)中時(shí)，吸入的空氣正如由箭頭(B)所繪出的通過增強(qiáng)型的噴射器(510)，并且提供了足夠釋放彈簧能量和正如由箭頭(E)繪出的使所述閥將一劑氣霧藥物排到渦流空氣流中的虹吸管壓力降，在FCC (560)中進(jìn)一步形成渦流之后，正如由箭頭(D)所繪出的，該渦流空氣流通過嘴件與空氣流一起從吸入器出來(lái)，從而使藥物能被吸入病人的肺部中。本發(fā)明的實(shí)例實(shí)例I :增強(qiáng)型的噴射器元件的生產(chǎn)根據(jù)本發(fā)明的增強(qiáng)型的噴射器是使用注塑技術(shù)由普通的聚碳酸酯材料生產(chǎn)的。增強(qiáng)型的噴射器元件具有如下的相對(duì)物理參數(shù)-凸起(調(diào)整構(gòu)件)的高度(H)與收縮區(qū)的半徑(R)之間的比在大約O.16至O. 65之間；-凸起(調(diào)整構(gòu)件)沿著噴射器長(zhǎng)軸(L)的長(zhǎng)度與收縮區(qū)的長(zhǎng)度(Lcz)之間的比在O. 25至O. 75之間；-凸起(調(diào)整構(gòu)件)圍繞收縮區(qū)半徑的周邊的跨度在60至120度之間；以及-收縮區(qū)橫截面積的減小值不超過大約21%。特別地，增強(qiáng)型的噴射器的一個(gè)示例，正如在圖5-6B中圖示出的“Rev003”具有如下的在下表I中列出的實(shí)體尺寸表I
噴射器特征尺寸
權(quán)利要求
1.一種增強(qiáng)型的噴射器元件，包括 包含入口和出口的管道； 外表面和內(nèi)表面，其中，所述內(nèi)表面形成了從所述入口延伸到所述出口的空心內(nèi)孔，所述內(nèi)表面是總體上平滑連續(xù)的曲線表面； 收縮區(qū)，該收縮區(qū)由所述入口與所述出口之間的所述空心內(nèi)孔的一部分的直徑的減小而形成，其中所述收縮區(qū)具有比主要入口和出口的直徑更小的直徑； 布置在所述內(nèi)表面上和所述收縮區(qū)中的調(diào)整構(gòu)件，其中，所述調(diào)整構(gòu)件是在局部地減小所述收縮區(qū)的直徑和橫截面積的凸起；以及 虹吸管通道，所述虹吸管通道在所述外表面與所述內(nèi)表面之間建立流體連通，其中，所述通道靠近所述調(diào)整構(gòu)件或者由所述調(diào)整構(gòu)件圍繞。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的增強(qiáng)型的噴射器元件，其中，所述調(diào)整構(gòu)件具有高度(H)，所述收縮區(qū)具有半徑(R)，其中，所述調(diào)整構(gòu)件高度(H)的實(shí)體尺寸不超過所述收縮區(qū)半徑(R)的實(shí)體尺寸的0. 65倍。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的增強(qiáng)型的噴射器元件，其中，所述調(diào)整構(gòu)件高度(H)的實(shí)體尺寸與所述收縮區(qū)半徑(R)的實(shí)體尺寸的比在大約0. 16至大約0. 55的范圍內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的增強(qiáng)型的噴射器元件，其中，所述調(diào)整構(gòu)件沿著噴射器的主軸具有長(zhǎng)度(L)，所述收縮區(qū)沿著噴射器的主軸具有長(zhǎng)度(Lez),其中，所述調(diào)整構(gòu)件長(zhǎng)度(L)的實(shí)體尺寸不超過所述收縮區(qū)長(zhǎng)度(Lez)的實(shí)體尺寸的0. 75倍。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的增強(qiáng)型的噴射器元件，其中，所述調(diào)整構(gòu)件長(zhǎng)度(L)與所述收縮區(qū)長(zhǎng)度(Lez)的實(shí)體尺寸的比在大約0. 25至大約0. 75之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的增強(qiáng)型的噴射器元件，其中，所述調(diào)整構(gòu)件沿著噴射器的主軸具有長(zhǎng)度(L)，所述收縮區(qū)具有半徑(R)，其中，所述調(diào)整構(gòu)件長(zhǎng)度(L)的實(shí)體尺寸與所述收縮區(qū)半徑(R)的實(shí)體尺寸的比在大約I. 2至大約3. 0的范圍內(nèi)。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的增強(qiáng)型的噴射器元件，其中，所述調(diào)整構(gòu)件使所述收縮區(qū)的橫截面積減小21%或更小。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的增強(qiáng)型的噴射器元件，其中，所述調(diào)整構(gòu)件圍繞所述收縮區(qū)半徑(R)的周邊的跨度在60至120度之間。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的增強(qiáng)型的噴射器元件，其中，與沒有調(diào)整構(gòu)件、但是具有與所述增強(qiáng)型的噴射器相同的入口和出口直徑、相同的收縮區(qū)直徑和相同的總體噴射器長(zhǎng)度(Le)的噴射器元件相比，所述調(diào)整構(gòu)件的存在以不超過10%的程度限制了通過所述空心內(nèi)孔的氣流。
10.一種呼吸致動(dòng)的吸入裝置，所述裝置包括致動(dòng)組件，所述致動(dòng)組件包括根據(jù)權(quán)利要求I所述的增強(qiáng)型的噴射器，其中，隨著吸氣而流過噴射器元件的空氣在虹吸管通道處形成了適于致動(dòng)所述裝置的低壓力降。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的呼吸致動(dòng)的吸入裝置，其中，所述裝置是增壓計(jì)量劑量吸入器。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的呼吸致動(dòng)的吸入裝置，其中，所述裝置還包括增壓罐，所述增壓罐含有藥物顆粒的氣霧配方；所述增壓罐還包括非保持閥，以用于在所述裝置致動(dòng)后將氣霧配方釋放到所述裝置中。
13.—種包括細(xì)長(zhǎng)管道的噴射器，所述管道包括 外表面和形成所述管道的內(nèi)表面的內(nèi)孔，其中，所述內(nèi)孔沿著細(xì)長(zhǎng)管道的一部分長(zhǎng)度具有減小的直徑以形成收縮區(qū)； 位于所述收縮區(qū)內(nèi)并且使所述外表面與所述內(nèi)孔之間連通的開口； 自所述內(nèi)表面向內(nèi)突出的結(jié)構(gòu)，其中，所述結(jié)構(gòu)臨近所述開口或圍繞所述開口布置；在流體流穿過細(xì)長(zhǎng)管道運(yùn)動(dòng)時(shí)，所述結(jié)構(gòu)的存在在所述開口附近產(chǎn)生增強(qiáng)的負(fù)壓；并且所述結(jié)構(gòu)的存在不會(huì)使穿過細(xì)長(zhǎng)管道的流體流的壓阻顯著地隨之增加。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的噴射器，其中，所述結(jié)構(gòu)具有高度(H)，所述收縮區(qū)具有半徑(R)，其中，所述結(jié)構(gòu)高度(H)的實(shí)體尺寸不超過所述收縮區(qū)半徑(R)的實(shí)體尺寸的0. 65倍。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的噴射器，其中，所述結(jié)構(gòu)高度(H)的實(shí)體尺寸與所述收縮區(qū)半徑(R)的實(shí)體尺寸的比在大約0. 16至大約0. 55的范圍內(nèi)。
16.根據(jù)權(quán)利要求13所述的噴射器，其中，所述結(jié)構(gòu)沿著所述管道的主軸具有長(zhǎng)度(L)，所述收縮區(qū)沿著噴射器的主軸具有長(zhǎng)度(Lez),其中，所述結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度(L)的實(shí)體尺寸不超過所述收縮區(qū)長(zhǎng)度(Lez)的實(shí)體尺寸的0. 75倍。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的噴射器，其中，所述結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度(L)與所述收縮區(qū)長(zhǎng)度(Lez)的實(shí)體尺寸的比在大約0. 25至大約0. 75之間。
18.根據(jù)權(quán)利要求13所述的噴射器，其中，所述結(jié)構(gòu)沿著所述管道的主軸具有長(zhǎng)度(L)，所述收縮區(qū)具有半徑(R)，其中，所述結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度(L)的實(shí)體尺寸與所述收縮區(qū)半徑(R)的實(shí)體尺寸的比在大約I. 2至大約3. 0的范圍內(nèi)。
19.根據(jù)權(quán)利要求13所述的噴射器，其中，所述結(jié)構(gòu)使所述收縮區(qū)的橫截面積減小21%或更小。
20.根據(jù)權(quán)利要求13所述的噴射器，其中，與沒有所述結(jié)構(gòu)、但是具有與所述噴射器相同的實(shí)體尺寸的噴射器相比，所述結(jié)構(gòu)的存在以不超過10%的程度限制了通過所述內(nèi)孔的氣流。
21.一種呼吸致動(dòng)的吸入裝置，所述裝置包括致動(dòng)組件，所述致動(dòng)組件包括根據(jù)權(quán)利要求13所述的噴射器，其中，隨著吸氣而流過所述噴射器的空氣在虹吸管通道處形成了適于致動(dòng)所述裝置的低壓力降。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的呼吸致動(dòng)的吸入裝置，其中，所述裝置是增壓計(jì)量劑量吸入器。
23.根據(jù)權(quán)利要求21所述的呼吸致動(dòng)的吸入裝置，其中，所述裝置還包括增壓罐，所述增壓罐含有藥物顆粒的氣霧配方；所述增壓罐還包括非保持閥，以用于在所述裝置致動(dòng)后將氣霧配方釋放到所述裝置中。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種增強(qiáng)型的噴射器元件，其顯著增加了虹吸管處形成的壓力量，而不顯著增加通過噴射器的流阻。本發(fā)明還提供了呼吸致動(dòng)的吸入裝置，其包括所述增強(qiáng)型的噴射器元件作為致動(dòng)機(jī)構(gòu)。
文檔編號(hào)A61M15/00GK102686261SQ201080058137
公開日2012年9月19日 申請(qǐng)日期2010年12月23日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月23日
發(fā)明者B·斯特德曼, D·韋勒, J·倫納德, P·卡卡德 申請(qǐng)人:Map藥物公司