專利名稱：一種控制釋放裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種能使溶質(zhì)定量釋放的裝置及其實(shí)現(xiàn)方法。屬于溶解及控制領(lǐng)域。
實(shí)踐中經(jīng)常要求溶質(zhì)以一定的適宜的速度溶解并釋放出來，如各種藥物的釋放，化肥的釋放，礦物質(zhì)的釋放以制備礦泉水，工業(yè)設(shè)備中除垢劑、防腐劑、水質(zhì)穩(wěn)定劑的添加等?？刂漆尫偶夹g(shù)是一門新興的技術(shù)，根據(jù)K.G.Das的專著控制釋放技術(shù)Controlled-ReleaseTechnology所述，目前常用的控制釋放方法可以分為物理方法和化學(xué)方法兩大類。物理方法有顆粒表面覆蓋涂料，制備藥物的固溶體，采用嵌合物復(fù)合體，制備膠囊，利用毛細(xì)管，滲透泵等。在以上控制釋放技術(shù)中，與本發(fā)明最相關(guān)的是滲透泵。有關(guān)滲透泵的參考文獻(xiàn)有文獻(xiàn)1，“控制釋放系統(tǒng)”，美國化學(xué)工程師會(huì)議系列論文，1981年，No.206，Vol.77，作者S.K.Chandrasekaran等32人合編，美國化學(xué)工程師學(xué)會(huì)出版?！癈ontrolledReleaseSystems”，AIChESymposiumSeries1981，No.206，Vol.77。本書的1～9頁內(nèi)容為用于溶液和粘性懸浮液控制釋放的滲透泵;文獻(xiàn)2，“控制釋放技術(shù)”，作者K.G.Das，美國印第安納州地方實(shí)驗(yàn)室，1982年出版?！癈ontrolled-ReleaseTechnology”，本書的104～107頁內(nèi)容為滲透泵OsmaticPumps，文中詳細(xì)敘述了滲透泵的工作原理和結(jié)構(gòu)以及最新發(fā)展和應(yīng)用。滲透泵具有貯存系統(tǒng)，一個(gè)將溶質(zhì)與外圍液體分開的界面，該界面由半滲透性材料組成，留有一個(gè)釋放溶質(zhì)的出口。滲透泵的控制釋放原理，是以濃度梯度為推動(dòng)力，因其界面是半滲透的，界面內(nèi)溶液濃度大，水不斷向界面內(nèi)滲透，泵內(nèi)溶質(zhì)不斷由出口排放，在界面內(nèi)外濃度未達(dá)到平衡以前，滲透泵一直連續(xù)不停地工作，當(dāng)泵內(nèi)固態(tài)溶質(zhì)消失后，其釋放量隨時(shí)間推移而衰減。一般來說滲透泵只適用于釋放易溶物質(zhì)，滲透泵一旦放置于液體中，釋放過程就一直進(jìn)行，不能人為地控制，又由于其界面材料的性能要求很高，加工復(fù)雜，因此它的應(yīng)用領(lǐng)域受到限制。
本發(fā)明的目的是給出一種原理和結(jié)構(gòu)不同于滲透泵的控制釋放裝置及方法，它能夠控制釋放速度，定量釋放易溶物質(zhì)，還能夠在需要時(shí)同時(shí)控制釋放難溶物質(zhì)。
本發(fā)明控制釋放裝置由一個(gè)封閉的容器和一根導(dǎo)管組成，容器內(nèi)裝有易溶物質(zhì)，導(dǎo)管內(nèi)徑滿足液體自由通過的要求，其一端由容器底部向上插入容器內(nèi)，但不與容器內(nèi)壁接觸，插入端管口以上的空間為氣室，導(dǎo)管與容器在插口處緊密結(jié)合。使用時(shí)將該裝置插有導(dǎo)管的一端向下置于液體介質(zhì)中，只要使裝置外圍液體介質(zhì)狀態(tài)參數(shù)溫度或者壓力產(chǎn)生持續(xù)的周期變化，該容器就成為周期性定量釋放飽和溶液的釋放器。
本發(fā)明的具體結(jié)構(gòu)和控制釋放方法將結(jié)合實(shí)施例并參照附圖進(jìn)行詳細(xì)描述。
本發(fā)明有兩幅附圖。


圖1為本發(fā)明控制釋放裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為附加難溶物質(zhì)溶析器的控制釋放裝置示意圖。
如圖1所示，容器2下部裝有易溶物質(zhì)4，易溶物質(zhì)可以是一種或幾種，上部為氣室1，導(dǎo)管3插入容器一定深度，但不與容器內(nèi)壁接觸，導(dǎo)管內(nèi)徑滿足液體自由通過的要求，導(dǎo)管與容器在插口處緊密結(jié)合。將該裝置插有導(dǎo)管的一端向下置于液體介質(zhì)中，由于此時(shí)導(dǎo)管和易溶物質(zhì)位于裝置下部，氣室位于上部，因此裝置的重心在下，處于液體介質(zhì)中的裝置將保持導(dǎo)管插口在下的狀態(tài)。不同場合下，需要裝置在液體介質(zhì)中處于或沉、或浮、或懸浮狀態(tài)，可以在裝置下部掛接一個(gè)一定重量的重量調(diào)節(jié)器，實(shí)現(xiàn)沉浮控制。圖中5示意一掛接在裝置底部的重量調(diào)節(jié)器，其重量根據(jù)需要而定。當(dāng)外圍液體介質(zhì)的狀態(tài)參數(shù)-溫度或者壓力-發(fā)生周期性變化時(shí)，裝置氣室內(nèi)的氣體將隨之產(chǎn)生周期性的膨脹和收縮，收縮時(shí)，外圍液體通過導(dǎo)管被吸入裝置內(nèi)，膨脹時(shí)，氣室中的一部分氣體被排出裝置。經(jīng)過幾次膨脹收縮，裝置內(nèi)液面上升到高于導(dǎo)管上端時(shí)，本裝置釋放器進(jìn)入正常工作狀態(tài)。這以后，當(dāng)外圍液體介質(zhì)溫度或者壓力持續(xù)進(jìn)行周期性變化;氣室內(nèi)氣體每次脹縮都能將一定體積的飽和了釋放器內(nèi)易溶物質(zhì)的溶液從導(dǎo)管排出。
下面分溫度、壓力兩種情況進(jìn)行分析。
一、設(shè)外圍介質(zhì)溫度恒定，壓力發(fā)生周期性變化。
設(shè)外圍介質(zhì)的初始?jí)毫镻O，氣室內(nèi)氣體的初始體積為VO，外圍介質(zhì)壓力周期性變化值為△P，變化后的壓力為P0+△P，則氣室內(nèi)的氣體將發(fā)生收縮，體積減小為△V，根據(jù)氣體狀態(tài)方程可得
POVO＝(PO+△P)(VO-△V)＝POVO-PO△V+△PVO-△P△V△V= (△PVO)/(PO+△P) =VO(△P)/(PO+△P)上式表明，當(dāng)溫度不變，壓力發(fā)生周期性變化時(shí)，每次膨脹收縮，將有△V=VO(△P)/(PO+△P) 的飽和溶液從導(dǎo)管排放到周圍介質(zhì)中。該飽和溶液的濃度為C，則每次排放到外圍介質(zhì)中的溶質(zhì)的質(zhì)量為M＝△V×C。
二、若外圍介質(zhì)壓力恒定，溫度發(fā)生周期性變化。
假設(shè)氣室內(nèi)氣體的初始體積為VO，外圍介質(zhì)初始溫度為TO，當(dāng)溫度降低到TO-△T時(shí)，將引起氣室中氣體體積減小△V，根據(jù)氣體狀態(tài)方程可得(VO)/(TO) = (VO-△V)/(TO-△T)VOTO-△TVO＝VOTO-△VTO△V=VO(△T)/(TO)上式表明，當(dāng)壓力不變，外圍介質(zhì)溫度發(fā)生周期性變化時(shí)，氣室中氣體每次膨脹收縮將有體積為△V=VO(△T)/(TO) 的飽和溶液從導(dǎo)管排放到周圍介質(zhì)當(dāng)中。每次排放的溶質(zhì)的質(zhì)量為M＝△V×C。
如果要求改變每次脹縮所排放的物質(zhì)量，只要改變導(dǎo)管插入深度，就可以改變氣室的初始體積VO，使△V產(chǎn)生變化，達(dá)到調(diào)整釋放量的目的。
實(shí)踐中，有時(shí)在控制釋放易溶物質(zhì)的同時(shí)還需要釋放一些難溶物質(zhì)。為了利用本發(fā)明裝置和方法加速難溶物質(zhì)的溶解、釋放，本發(fā)明提供了一個(gè)附加裝置-難溶物質(zhì)溶析器，以及在控制釋放裝置中加入助溶劑，通過溶析器加速難溶物質(zhì)溶解的方法。
如圖2所示，溶析器7是一個(gè)與控制釋放裝置導(dǎo)管3相通的容器，它掛接在釋放裝置下部，里面裝有一種或幾種難溶物質(zhì)8，其上部周邊和底部周邊有若干能透過液體介質(zhì)且不使難溶物質(zhì)顆粒漏出的小孔6、9，孔的個(gè)數(shù)不限定。使用溶析器時(shí)，上部控制釋放裝置內(nèi)加有助溶劑，當(dāng)釋放器排放易溶物質(zhì)飽和溶液時(shí)，助溶劑隨之排放，排放液先進(jìn)入溶析器，滲透到難溶物質(zhì)的顆粒之間，助溶劑使難溶物質(zhì)加速溶解。溶析器中難溶物質(zhì)的溶解，使得溶析器內(nèi)溶液比重增大，外圍液體比重較小，因此產(chǎn)生了溶析器內(nèi)外液體的對(duì)流循環(huán)，即外圍液體不斷地從溶析器上部小孔進(jìn)入，器內(nèi)溶體不斷地從下部小孔流出，將溶解了的物質(zhì)輸送擴(kuò)散到外圍介質(zhì)當(dāng)中。所加的助溶劑一般為酸，如抗壞血酸，檸檬酸、硫酸等。
本發(fā)明具有以下一些優(yōu)點(diǎn)和積極效果1、本發(fā)明裝置結(jié)構(gòu)簡單，釋放容器可以用各種不滲透的耐酸材料制做，如玻璃、陶瓷、塑料等，制做方便，造價(jià)低廉，經(jīng)久耐用，可以回收重復(fù)使用。
2、本發(fā)明方法施用簡便，應(yīng)用范圍廣泛，可以用于礦泉水飲料生產(chǎn)，水域施放除草劑、殺菌劑、防治魚病藥物，水田施放化肥，工業(yè)設(shè)備中除垢劑、防腐劑、水質(zhì)穩(wěn)定劑的添加等等。
3、只要應(yīng)用本發(fā)明裝置及方法的環(huán)境中存在溫度或者壓力周期性變化，本裝置即可以自動(dòng)工作，無須照管。利用人為改變外圍液體溫度或壓力的方法就可以根據(jù)需要控制本裝置內(nèi)溶質(zhì)的釋放速度。
4、本裝置不僅可以釋放一種或幾種易溶物質(zhì)，而且可以促使一種或幾種難溶物質(zhì)的溶解、釋放。
實(shí)施例1，飲用水礦化裝置，功能是將自來水轉(zhuǎn)化為含有一定量礦物質(zhì)和其它有益于健康物質(zhì)的飲用水。裝置由塑料或不銹鋼材料制成，釋放器內(nèi)裝易溶的營養(yǎng)物質(zhì)、礦物質(zhì)和助溶劑，前者，如鋅鹽、碘鹽和各種維生素，助溶劑采用食用酸，如檸檬酸、抗壞血酸等。裝置下部掛接溶析器，其上部周邊和底部開有數(shù)排小孔，孔徑以能夠讓液體自由流過，但又不至于造成難溶物質(zhì)顆粒漏落為原則，內(nèi)裝難溶的富含微量元素的礦石，例如麥飯石。將裝置置于飲用水礦化設(shè)備中，該設(shè)備在使用時(shí)，由于設(shè)備中的水壓存在周期性變化，釋放器中的物質(zhì)周期性地定量地排放到溶析器中，在檸檬酸等的酸解作用下，麥飯石等礦石中有效成份加速溶解釋放，并輸送到外圍自來水中，達(dá)到礦化的目的。
實(shí)施例2，血吸蟲釘螺和甲肝毛蚶的滅除。為了殺滅一些傳染疾病的底棲軟體動(dòng)物，在塑料或玻璃制成的小型釋放器內(nèi)裝有可溶的殺蟲藥，釋放器下端掛接一定重量的重物，使裝置能沉入水底，利用水溫日升夜降的周期變化，釋放器每天定量釋放藥物，注入淤泥中，殺死底棲的軟體動(dòng)物。用這種方法不必挖泥，不必排水，也不會(huì)大面積污染水域。
實(shí)施例3，水田施用易溶性化肥，如硫銨、硝銨、碳酸氫銨、尿素等，采用塑料制成的小型釋放器，裝入化肥后分散投放于水田中，利用水田水溫的晝夜變化，每天定量釋放化肥到水田中，不怕暴雨沖刷，減少分解損失。
權(quán)利要求
1.一種能使溶質(zhì)定量釋放的控制釋放裝置及其實(shí)現(xiàn)方法，其特征是(1)裝置由一個(gè)封閉的容器和一根導(dǎo)管組成，容器內(nèi)裝有易溶物質(zhì)，導(dǎo)管內(nèi)徑滿足液體自由通過的要求，其一端由容器底部向上插入容器內(nèi)，但不與容器內(nèi)壁接觸，插入端管口以上的空間為氣室，導(dǎo)管與容器插口處緊密結(jié)合；(2)將該裝置插有導(dǎo)管的一端向下置于液體介質(zhì)中，使裝置外圍液體介質(zhì)的狀態(tài)參數(shù)溫度或者壓力產(chǎn)生持續(xù)的周期變化。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制釋放裝置及其實(shí)現(xiàn)方法，其特征是裝置內(nèi)加有助溶劑，在裝置下端掛接溶析器，溶析器與裝置的導(dǎo)管相通，里面裝有難溶物質(zhì)，其上部周邊和底部周邊有若干能透過液體介質(zhì)且不使難溶物質(zhì)顆粒漏出的小孔。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的控制釋放裝置及其實(shí)現(xiàn)方法，其特征是裝置內(nèi)加的助溶劑為酸。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制釋放裝置及其實(shí)現(xiàn)方法，其特征是在裝置的下端掛接一定重量的重量調(diào)節(jié)器。
全文摘要
一種控制釋放裝置及方法，用于定量控制釋放可溶性物質(zhì)，裝置由一個(gè)封閉的容器和一根導(dǎo)管組成，容器內(nèi)裝有可溶性物質(zhì)，并留有氣室，導(dǎo)管插入容器，置于液體介質(zhì)中，使液體介質(zhì)的狀態(tài)參數(shù)產(chǎn)生持續(xù)的周期變化，該裝置即能周期性定量釋放其中的可溶性物質(zhì)。本發(fā)明裝置結(jié)構(gòu)簡單，造價(jià)低廉，可用于制備礦泉水、水域施放藥物、水田施肥、工業(yè)設(shè)備中除垢劑等的添加，能根據(jù)需要控制釋放速度。
文檔編號(hào)B01F15/04GK1042090SQ89102480
公開日1990年5月16日 申請日期1989年11月22日 優(yōu)先權(quán)日1989年11月22日
發(fā)明者朱加征, 孔梅真, 朱凌, 孔凡人, 季和, 季康 申請人:朱加征