本公開涉及微滴(droplet)產(chǎn)生裝置，例如產(chǎn)生具有用于例如通過口和鼻吸入的組成的氣溶膠。

背景技術：

1、微滴產(chǎn)生裝置用于將物質輸送到呼吸系統(tǒng)的用途是一個備受關注的領域。一個主要的挑戰(zhàn)在于提供一種下述這樣的裝置：該裝置以適合于將物質成功輸送到呼吸系統(tǒng)的目標區(qū)域的微滴尺寸輸送準確、一致且可驗證的量的物質。

2、微滴輸送裝置包括帶有具有希望尺寸的孔并且產(chǎn)生希望的表面接觸角的網(wǎng)狀物、孔板和類似基材的噴射器機構，當動力致動器作用于液體和噴射器機構時，其由通過網(wǎng)狀物的液體產(chǎn)生微滴。在一些裝置中，膜可通過動力致動器振蕩，以推動液體通過該網(wǎng)狀物并產(chǎn)生微滴(“推動模式”)，而在其他裝置中，致動器可直接耦合以振蕩該網(wǎng)狀物以產(chǎn)生微滴。包括這種具有帶孔的基材的噴射器機構的裝置的實例被描述于以下文件中：2022年12月22日公布的題為“delivery?device?with?push?ejection”的美國專利申請公布號us2022/0401661、2020年12月30日公布的題為“delivery?of?small?droplets?to?the?res-piratory?system?via?electronic?breath?actuated?droplet?delivery?device”的國際公布號wo?2020/264501、2020年11月12日公布的題為“ultrasonic?breath?actuatedrespiratory?droplet?delivery?device?and?methods?of?use”的國際公布號wo?2020/227717，所有這些文件均通過引用以其全部內容并入本文，包括并入通過引用引述和并入或者在引用的公開中所依賴的這類公布文件和專利申請文件。

3、微滴輸送裝置可用于促進吸入眾多治療性物質(如藥物和藥用物質)和非治療性物質(如尼古丁)。與這類物質一起，可希望包括調味組合物，其通常是油基的，這對于從微滴輸送裝置產(chǎn)生能夠實現(xiàn)希望的吸入的微滴提出了挑戰(zhàn)，因為液體組合物可具有影響通過噴射器機構的網(wǎng)狀物的微滴形成和相互作用的可變的水和油含量。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的概述

2、在實施方案中，本發(fā)明包括噴射器網(wǎng)狀物，并且在一些實施方案中包括噴射器的其他流體接觸部件，這些部件已經(jīng)被處理以增強微滴的產(chǎn)生并在吸入鼻或口的氣溶膠中實現(xiàn)更小的微滴尺寸。在一種實施方案中，噴射器部件可用疏油涂層處理，該涂層降低含油組合物與噴射器流體接觸部件和噴射器網(wǎng)狀物的粘合力。

3、在進一步的實施方案中，噴射器網(wǎng)狀物以及在一些情況下的接觸流體組合物的其他噴射器部件在施加疏油涂層之前可有意地進行粗糙化，以進一步降低添加劑溶液與噴射器網(wǎng)狀物和部件之間的粘合力并保持更高的表面接觸角以用于由溶液/配制劑形成希望的微滴。

4、在進一步的實施方案中，在噴射器網(wǎng)狀物以及可能的接觸流體組合物的其他噴射器部件的粗糙化之后，可施加各種涂層以及涂層的組合，包括疏水涂層(排斥水)、疏油涂層(排斥油或非極性液體)和/或抗油脂涂層(排斥類脂類或其他非極性溶劑)。

5、在一些實施方案中，可以以可變的組合使用不同的噴射器材料和不同的涂層，以促進來自要氣溶膠化的物質的微滴的更好噴射。

6、在本發(fā)明的一種實施方案中，具有通過激光燒蝕形成的孔的聚合物噴射器網(wǎng)狀物可在聚合物網(wǎng)狀物材料之上配備濺射的金屬表面，如鈀和金金屬。金屬濺射為聚合物噴射器板增加剛度，從而導致來自微滴噴射器裝置的增加的微滴噴射的出乎意料的效果。

7、在本發(fā)明的進一步的實施方案中，各種聚合物材料的激光燒蝕和/或納米模塑可用于生成噴射器基材，如網(wǎng)狀物或孔板。在某些實施方案中，聚砜、聚酰亞胺、涂覆有fep的聚酰亞胺、fep、peek、ptfe、pvdf和pfa為噴射器部件的這種激光燒蝕或納米模塑提供了有利的材料。

8、詳細的說明

9、在本發(fā)明的一種實施方案中，具有動力致動器(powered?transducer)的微滴輸送裝置包括噴射器機構，該噴射器機構具有帶有預定尺寸和形狀的孔的網(wǎng)狀物或類似基材。該裝置的容器向噴射器機構供應液體組合物，以產(chǎn)生具有對于吸入來說希望尺寸的微滴。

10、在一種實施方案中，供應至噴射器機構和網(wǎng)狀物的液體組合物是尼古丁配制劑，其具有0-20％的丙二醇(pg)、植物甘油(vg)和甘油(更純形式的vg)。這些油(典型地用于提供調味)導致更低的接觸角穿過具有疏水涂層的網(wǎng)狀物，如在相關公開部分(relevantdisclosures)中所確認的并入的公開中所述的。例如，測試表明，使用10％的vg溶液時，接觸角從111.3減小到102.8。因此，接觸角應隨著上述添加劑用量的增加而減小。此外，接觸角應當因使用哪種添加劑而減小，即pg>>>甘油>vg。

11、為了幫助最小化添加劑溶液與噴射器材料(流體接觸部件)和噴射器網(wǎng)狀物之間的粘合力，優(yōu)選使用疏油和/或疏水涂層或涂層的組合，以使得產(chǎn)生對于吸入來說所希望的微滴。特別地，在一種實施方案中，使用疏油涂層，該疏油涂層允許水溶液以及含有小烴鏈段添加劑的水溶液具有大于110度的接觸角。在一種實施方案中，可以使用疏水/疏油單層。在本發(fā)明的實施方案中，用于實現(xiàn)這種更高接觸角的良好候選項包括使用碳氟化合物或有機氟化合物。這些全氟化合物的一些實例可包括聚-和全氟烷基物質(pfas)。

12、在一些實施方案中，“通用”型疏油涂層可用于涂覆與油基組合物接觸的噴射器網(wǎng)狀物和噴射器部件。例如，在本發(fā)明的實施方案中可使用下述這樣的涂層:該涂層包含1h,1h,2h,2h-全氟己基三氯硅烷(pfts)和氰基丙烯酸正丁酯(n-bca)的混合物，在二氯五氟丙烷溶液中合并，如在以下中所述：

13、https://cen.acs.org/materials/coatings/fluorinated-coating-utterly-repellen?t/96/i42(通過引用并入本文)。其他實施方案中的其他涂層還可包括在氟化烴上的三氯硅烷首基(head?group)。

14、在本發(fā)明的一些實施方案中，有意地粗糙化噴射器網(wǎng)狀物以及在其他實施方案中的可能的接觸含油配制劑的其他噴射器部件的表面提供了疏油涂層對所需表面的更好粘合。例如，預計沒有粗糙化的疏油涂覆的表面將具有約104°的接觸角，而粗糙化表面然后涂覆表面(即更好粘合的涂層)可提供115°的接觸角。

15、在各種實施方案中，所需表面(如噴射器網(wǎng)狀物和/或其他噴射器部件)的粗糙化可包括用氧等離子體蝕刻、氬濺射蝕刻、離子轟擊、研磨/粗糙化珠(如氧化鋁和氧化鋯)、其他化學蝕刻技術等使鈀鎳粗糙化。然后用疏油(且優(yōu)選疏水)涂層涂覆粗糙化的表面，以由微滴輸送裝置的液體配制劑產(chǎn)生所需微滴。

16、在其他實施方案中，在噴射器網(wǎng)狀物以及可能的接觸流體組合物的其他噴射器部件的粗糙化之后，可施加各種涂層以及涂層的組合，包括疏水涂層(排斥水)、疏油涂層(排斥油或非極性液體)和/或抗油脂涂層(排斥類脂類或其他非極性溶劑)。

17、在其中一個或多個涂層被施加到噴射器網(wǎng)狀物或部件的粗糙化的表面上的實施方案中，優(yōu)選施加具有足夠厚度以完全覆蓋通過粗糙化形成的表面峰和谷的涂層，使得涂覆的表面最終是光滑的，因為該一個或多個涂層粘合到所述峰和谷。

18、在某些實施方案中，所有三種疏水、疏油和抗油脂涂層的組合(特別地使用碳氟化合物和/或鹵化硅烷)可被施加到與微滴輸送裝置的流體組合物接觸的粗糙化的噴射器網(wǎng)狀物和/或噴射器表面上。換句話說，在所需噴射器表面(例如噴射器網(wǎng)狀物/板)被粗糙化之后，可施加除了是疏水性之外還是抗油脂/疏油性的涂層。在一些實施方案中，上述涂層或組合的涂層可能不排斥液體，但不提供/缺乏噴射器表面與液體組合物之間的吸引/粘合。

19、在其中具有孔的噴射器網(wǎng)狀物或類似基材包括一個或多個涂層的進一步的實施方案中，該一個或多個涂層還被特定地施加到孔隙(holes)或孔(apertures)內。不同的涂層還可被施加到噴射器網(wǎng)狀物或部件的不同表面上，例如一個面或表面包括第一涂層類型，而相對的面或表面則包括第二涂層類型。在一些實施方案中，第三涂層類型可被進一步施加到噴射器網(wǎng)狀物或部件的孔隙或孔上。

20、在某些實施方案中，一個或多個涂層可被施加到噴射器網(wǎng)狀物或部件上以增加滑動，以減少由噴射器機構產(chǎn)生的微滴的剪切區(qū)。取決于生成微滴的流體類型，在噴射器網(wǎng)狀物、噴射器基材孔和/或部件上的不同涂層或涂層組合的使用可提供對剪切區(qū)的更好控制，并保持微滴尺寸對于特定類型的微滴的預期應用來說不太大或不太小。

21、在一些實施方案中，當通過使用濺射、蒸發(fā)沉積或任何其他形式的沉積將金屬(如鈀或金)沉積到噴射板或部件的表面上時，聚合物噴射板會提高微滴噴射結果。涂層(如疏水和疏油涂層及其組合)也可在金屬沉積后任選地添加到聚合物噴射板上，以提供所需的接觸角和進一步改善的微滴噴射。沉積的金屬表面的粗糙化也可在某些實施方案中實施，并且任選地與一個或多個其他涂層(如疏油和/或疏水涂層)組合使用。在本發(fā)明的各種實施方案中，沉積在聚合物網(wǎng)狀物上的金屬表面可提供表面涂層的更好粘合。沉積在聚合物網(wǎng)狀物的表面上的金屬具有比下面的聚合物材料更高的楊氏模量，因此在聚合物材料上的濺射/沉積的金屬層使孔板更剛性。在本發(fā)明的實施方案中，孔板(即噴射器網(wǎng)狀物/噴射器板)具有通過激光燒蝕形成的孔(微米級)，并且濺射到聚合物噴射器板上的金屬層(納米級)提供金屬表面層而不會干擾孔和液體通過其中以用于在噴射器板上形成微滴。在一些實施方案中，聚合物噴射板的表面可被粗糙化，并且金屬層沉積到粗糙化的表面上。

22、在一些實施方案中，具有通過激光燒蝕形成的孔的聚合物網(wǎng)狀物可包含聚合物材料，如聚甲基丙烯酸甲酯、聚醚酮、聚醚酰亞胺、聚偏1,1-二氟乙烯、超高分子量聚乙烯、聚四氟乙烯(ptfe)等。在一些實施方案中，聚合物網(wǎng)狀物上的濺射或沉積的金屬層可包含貴金屬如金(au)、鈀(pd)、鉑(pt)、銀(ag)和貴金屬合金的薄層(例如，約30至約150nm、約60nm至約100nm、約30nm、約60nm、約80nm、約100nm等厚度的濺射)。在本發(fā)明的實施方案中，鈀被發(fā)現(xiàn)是聚合物上優(yōu)選的沉積/濺射的層。舉例來說，孔板中的孔隙(例如通過激光燒蝕形成)的尺寸范圍可為1微米至6微米，2微米至5微米，3微米至5微米，3微米至4微米，以及類似的希望的小微米尺寸范圍。

23、在本發(fā)明的進一步的實施方案中，各種聚合物材料的激光燒蝕和/或納米模塑可被用于產(chǎn)生噴射器基材，如網(wǎng)狀物或孔板。在某些實施方案中，聚砜、聚酰亞胺、涂覆有氟化乙烯丙烯(fep)的聚酰亞胺、氟化乙烯丙烯(fep)、聚醚醚酮(peek)、聚四氟乙烯(ptfe)、聚偏1,1-二氟乙烯或聚偏二氟乙烯(pvdf)和全氟烷氧基烷烴(pfa)為噴射器部件的這種激光燒蝕或納米模塑提供了有利的材料。

24、在本發(fā)明的一個方面中，微滴輸送裝置包括噴射器，該噴射器包括具有孔的聚合物網(wǎng)狀物和在該聚合物網(wǎng)狀物上的沉積的金屬層。在一種實施方案中，金屬層被濺射到該聚合物網(wǎng)狀物上，但也包括其他沉積方法以用于在本發(fā)明的網(wǎng)狀物上沉積該金屬層。

25、在進一步的方面中，微滴輸送裝置的孔通過激光燒蝕形成。

26、在進一步的方面中，沉積在本發(fā)明的噴射器網(wǎng)狀物上的金屬層包含金、鈀、鉑和銀中的一種或多種。

27、在進一步的方面中，沉積在本發(fā)明的噴射器網(wǎng)狀物上的金屬層包含一種或多種貴金屬合金。

28、在進一步的方面中，本發(fā)明的噴射器網(wǎng)狀物包含聚甲基丙烯酸甲酯、聚醚醚酮、聚醚酰亞胺、聚偏1,1-二氟乙烯、超高分子量聚乙烯、聚砜、聚酰亞胺、氟化乙烯丙烯、全氟烷氧基烷烴和聚四氟乙烯中的一種或多種。

29、在本發(fā)明的方面中，聚合物網(wǎng)狀物是納米模塑的。

30、在本發(fā)明的另一方面中，疏油或疏水涂層被施加在金屬層上。在本發(fā)明的另一方面中，金屬層可被粗糙化以更好地粘合涂層如疏油或疏水涂層。

31、在本發(fā)明的某些方面中，噴射器網(wǎng)狀物的金屬層被粗糙化以包括峰和谷，并且一個或多個涂層覆蓋金屬層的峰和谷以提供光滑表面。

32、在本發(fā)明的各種方面中，至少一個涂層被施加在噴射器網(wǎng)狀物(如聚合物網(wǎng)狀物)的多個孔中。

33、在本發(fā)明的另一方面中，包括噴射器的微滴輸送裝置包括具有孔的基材、配置為振動該基材的致動器(如動力壓電致動器)、該基材的液體供應以及一個或多個被施加到該具有孔的基材的粗糙化的表面的涂層。在一個方面中，該基材是聚合物。在一個方面中，該基材的一個或多個涂層包括疏油涂層。在另一個方面中，該基材的一個或多個涂層包括沉積的金屬。在另一個方面中，該基材的一個或多個涂層包括疏水涂層。

34、盡管已經(jīng)參考示例性實施方案描述了本發(fā)明，但本領域技術人員將理解，在不背離本發(fā)明范圍的情況下，可以進行各種改變，并且等效物可針對其要素進行替換。此外，在不背離其基本范圍的情況下，可以進行許多修改以使特定情況或材料適應教導。因此，本發(fā)明意在并不限于作為用于實施本發(fā)明而考慮的最佳模式所公開的特定實施方案，而是本發(fā)明將包括落入所附權利要求范圍內的所有實施方案。