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JP6141368B2 - Nozzle and nozzle holder for aerosol generator - Google Patents

Nozzle and nozzle holder for aerosol generator Download PDF

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JP6141368B2
JP6141368B2 JP2015166103A JP2015166103A JP6141368B2 JP 6141368 B2 JP6141368 B2 JP 6141368B2 JP 2015166103 A JP2015166103 A JP 2015166103A JP 2015166103 A JP2015166103 A JP 2015166103A JP 6141368 B2 JP6141368 B2 JP 6141368B2
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JP
Japan
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gas
flow
aerosol
cone
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JP2015166103A
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イーティス,ドノヴァン,ビー.
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イーティス,ドノヴァン,ビー.
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Publication date
Application filed by イーティス,ドノヴァン,ビー. filed Critical イーティス,ドノヴァン,ビー.
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Description

(関連出願の相互参照)
本出願は、2005年12月22に出願され、2007年6月28日に公開番号US−2007−0144514−A1として公開された米国非仮出願11/315,951の優先権を主張する一部継続出願である。この先行する非仮出願11/315,951は、参照することにより本出願に全て含まれる。
(Cross-reference of related applications)
This application claims priority from US non-provisional application 11 / 315,951 filed on December 22, 2005 and published as publication number US-2007-0144514-A1 on June 28, 2007. It is a continuation application. This previous non-provisional application 11 / 315,951 is fully incorporated herein by reference.

(政府支援)
本発明は、許可番号HL78281に基づく、国立衛生研究所、国立心肺血液研究所からの米国政府支援によりなされた。米国政府は本発明の一部の権利を保有する。
(Government support)
This invention was made with US government support from the National Institutes of Health, National Heart, Lung and Blood Institute under grant number HL78281. The US government has certain rights in this invention.

(技術分野)
本発明は、水溶液又は懸濁液から濃縮された呼吸性乾燥粒子の発生のための小型ポータブル装置に関する。
(Technical field)
The present invention relates to a small portable device for the generation of respirable dry particles concentrated from an aqueous solution or suspension.

エアロゾルによる気道への大量の生物製剤及び他の薬品の供給という増え続ける要求がある。リキッドエアロゾルを発生させる多くの装置は、高分子量の分子で又は高濃縮の際に、うまく機能しない可能性がある。加えて、これらの装置のうちいくつかは、エアロゾル化の際に分子を分解する可能性がある。これらの制限、併せて、フッ化炭素の使用を減らすという要求、は乾燥粉末吸入器の開発をもたらした。これらの装置において、薬物を含む「ブリスタ(blister)」又はカプセルが割れ、例えば超音波処理等の他の機械的手段による吸入又はエアロゾル化に起因する渦を用いて、含有添加剤と共に粉末薬物が分散される。添加剤には、これらの塊のエアロゾル化時に援助するための活性薬剤が加えられている。例えばエクスベラ(Exhubra)(登録商標)等の一部の例では、混合物の重量の約70%を構成する。添加剤の使用は、成形コスト、安全性薬理学コスト及び潜在的な望まない副作用をもたらす。これらの活性薬剤を含む乾燥粉末は、ほとんどの場合、噴霧乾燥法を用いて発生される。噴霧乾燥は、長年にわたり、一般的に用いられている。それらは、一般的に、内部でエアロゾル霧に、該霧と同一方向又は反対方向に、温暖ガスが加えられる、垂直な円筒径のタワーの頂部においてエアロゾルを発生する工程から構成される。出力部のサイクロンは、結果として生ずる粉末の収集に用いられる。添加剤は分散の援助のために収集された粉末に加えられる。混合物は乾燥粉末吸入器DPI内に入れられる。この手段にはいくつかの制限がある:
(a)貯蔵された結果として得られた粉末粒子は、安定性があり且つ望ましくは高湿度に対して耐久性がなければならない。
(b)容易に分散されるような添加剤を処方しなければならない。
(c)二つの化学薬品が個々に形成される場合、薬粒子の大きさは、一般的に、添加剤の大きさより小さい。
(d)吸入可能な混合物は、吸入体積ではなく、カプセルの大きさに限定される。
(e)噴霧乾燥法は、効率約60%であり、且つ、乾燥粉末吸入具による肺への供給効率30%であり、結果的に活性薬剤の約80%の損失をもたらす。
(f)急速吸入は、結果的にカプセル内の粉末の大部分のエアロゾル化をもたらすが、口及び喉への多くの付着をもたらす。遅い吸入は、結果的に、肺の奥深くへの多くの付着をもたらすが、カプセル内の粉末のエアロゾル化の低効率をもたらす。これらの結果は、1回分の投与の大きなばらつきの原因となり、効率及び安全性の懸念の両方をもたらす。
There is an ever increasing demand for the supply of large quantities of biologics and other drugs to the respiratory tract by aerosol. Many devices that generate liquid aerosols may not work well with high molecular weight molecules or during high concentration. In addition, some of these devices can break down molecules during aerosolization. These restrictions, along with the requirement to reduce the use of fluorocarbons, led to the development of dry powder inhalers. In these devices, the “blister” or capsule containing the drug breaks, and the powdered drug together with the contained additives is used, for example, by vortex resulting from inhalation or aerosolization by other mechanical means such as sonication. Distributed. To the additive is added an active agent to assist in aerosolizing these lumps. Some examples, such as Exhubra®, for example, constitute about 70% of the weight of the mixture. The use of additives results in molding costs, safety pharmacology costs and potential unwanted side effects. Dry powders containing these active agents are most often generated using a spray drying method. Spray drying has been commonly used for many years. They generally consist of generating aerosol at the top of a vertical cylindrical tower where warm gas is added to the aerosol mist internally in the same or opposite direction. The output cyclone is used to collect the resulting powder. Additives are added to the collected powder to aid dispersion. The mixture is placed in a dry powder inhaler DPI. This means has some limitations:
(A) The resulting powder particles stored must be stable and desirably durable to high humidity.
(B) Additives must be formulated that are easily dispersed.
(C) When two chemicals are formed individually, the size of the drug particles is generally smaller than the size of the additive.
(D) The inhalable mixture is limited to the capsule size, not the inhalation volume.
(E) The spray-drying method has an efficiency of about 60% and a supply efficiency to the lungs with a dry powder inhaler of 30%, resulting in a loss of about 80% of the active agent.
(F) Rapid inhalation results in aerosolization of the majority of the powder in the capsule but results in a lot of attachment to the mouth and throat. Slow inhalation results in many attachments deep into the lungs, but results in low efficiency of aerosolization of the powder in the capsule. These results cause large variability in single doses, resulting in both efficiency and safety concerns.

これらの結果は、本明細書に記載されているような一連の工程において、リキッドエアロゾルを発生し、それを乾燥し、濃縮し、そして活性薬剤の残りの乾燥エアロゾルを肺に配送する装置により克服可能である。商用サイズというよりはむしろ研究室の機器は高さ70インチ重さ50−80キログラムでも実現されるべきである。注目すべきは、これらの機器全てにおいて噴霧タワーは垂直に配向されている。小型の円筒型デバイスには、小型水平乾燥チャンバが設けられることが一番であろう。   These results are overcome in a series of steps as described herein by a device that generates a liquid aerosol, drys it, concentrates it, and delivers the remaining dry aerosol of the active agent to the lungs. Is possible. Rather than a commercial size, lab equipment should be realized with a height of 70 inches and a weight of 50-80 kilograms. It should be noted that the spray tower is vertically oriented in all these devices. A small cylindrical device would best be provided with a small horizontal drying chamber.

粒子密度が1未満であれば、薬の固体粒子で得ることができるよりも肺への高い質量の配送を、同じ空気動力学的直径のエアロゾルで達成することができる(Edwards 1996)。このような粒子の形成は、米国特許7,435,408を含む多くの特許の題目である。ポリエステルと例えばインスリンのような活性薬剤との混合物を噴霧乾燥することにより、大きな多孔質粒子が発生されている。これらの噴霧乾燥されたエアロゾルは、一般的に、標準的な噴霧乾燥技術及び粉末として収集されることにより発生される。低密度の粒子を発生するために、溶媒内の超高分子量添加物と比べて小さい分子量の液体は、高分子量成分の拡散よりも早く蒸発する。結果として生ずる粒子は、中空であるか、空気動力学的直径よりも大きな幾何学的直径を作る開気体空間(open gas space)を有している。これらのエアロゾルは、一般的に、サイクロンを用いて収集される。そのように供給された粒子は、患者により吸入されるために、後で再エアロゾル化される必要がある。既に述べたように、このような技術を用いて、元の薬のほんの一部だけが肺に配送される。本明細書は、どのようにしてエアロゾルのプルーム(plume)の希釈が、エアロゾルプルームの同軸の反対方向の加熱された逆流ガスジェット同軸(a heated counter-flow gas jet coaxial)を用いて、組成の源の近くまで速やかに希釈することができるのかを記載する。加えて、希釈ガスのアニュラス(annulus)が、エアロゾルを、蒸発チャンバに沿って発生器からバーチャル濃縮器(virtual concentrator)へ輸送する。本明細書は、どのようにしてこのかく乱されたプルームにおける水粒子の蒸発が、蒸発チャンバの外側の源からの赤外線放射の供給により増加可能であるかも記載する。   If the particle density is less than 1, higher mass delivery to the lungs than can be obtained with solid drug particles can be achieved with aerosols of the same aerodynamic diameter (Edwards 1996). The formation of such particles is the subject of many patents, including US Pat. No. 7,435,408. Large porous particles have been generated by spray drying a mixture of polyester and an active agent such as insulin. These spray-dried aerosols are generally generated by collecting them as standard spray-drying techniques and powders. In order to generate low density particles, a liquid with a lower molecular weight than the ultrahigh molecular weight additive in the solvent evaporates faster than the diffusion of the high molecular weight component. The resulting particles are hollow or have an open gas space that creates a geometric diameter greater than the aerodynamic diameter. These aerosols are generally collected using a cyclone. The particles so delivered need to be re-aerosolated later in order to be inhaled by the patient. As already mentioned, using this technique, only a small portion of the original drug is delivered to the lungs. This specification describes how the dilution of the aerosol plume is performed using a heated counter-flow gas jet coaxial in the opposite direction of the coaxial axis of the aerosol plume. Describe whether it can be diluted quickly to near the source. In addition, an annulus of diluent gas transports the aerosol along the evaporation chamber from the generator to the virtual concentrator. This document also describes how the evaporation of water particles in this perturbed plume can be increased by the supply of infrared radiation from a source outside the evaporation chamber.

2005年12月22日に出願され、公開番号US−2007−0144514−A1として公開された米国非仮出願11/315,951(Yeastes et al.)――この優先権は本出願に対して請求されている――は、薬剤の水溶液をエアロゾル化し、蒸発し、濃縮し、そして、溶解溶質の全てを含む乾燥粉末エアロゾルとして配送する、乾燥粉末エアロゾル発生器及び処理システムを記載している。本明細書には、それらのシステムの改良の詳細と、小型デバイスにおいて1未満の密度の純粋タンパク質吸入可能エアロゾル(pure protein respirable aerosol)の発生についてのその後の新たな発見と、について記載されている。このデバイスは、噴霧乾燥、サイクロンでの収集、添加剤の混合及び乾燥粉末容器内への配置に対する要求を解消する。このシステムの改良は、本明細書で詳述される。積分ガス流抵抗の著しい減衰は、わずか2×2×1インチのブロワの使用を可能にし、デバイスの携帯性を向上する。アセンブリ摩擦適合構造が大口径Oリングの使用を解消し、蒸発チャンバを容易に密封でき、疾病患者による組み立てを非常に容易にする。電源を入れてから1分以内の機能性の許可と携帯性の向上のために、流れに対する抵抗及び低熱慣性を伴う軽量ヒータが開発された。逆流チューブは、組み立ての容易さとエアロゾル噴流の軸との正確なアライメントとを確保するために、濃縮器内の中心に置かれ、それ故、性能の信頼性が向上する。ノズル及び逆流のガスの温めのための追加加熱要素が含まれ、エアロゾルプルームのより急速な蒸発を可能にする。フォーカス反射体は、赤外線熱源に含まれ、赤外線ヒータの必要電力を低下する。これ及び上記改善点は、デバイスにより使用される全ての電力を低減する。これら及び他の機能的実際上の改良点は、本明細書で詳述される。同時に、それらは、デバイスを、よりポータブルに、より機能的に、より容易に、より費用効率的な製品にし、従来不可能であった迅速な吸入のための新たな粒子の発生のための新たな可能性を提供する。   US Non-Provisional Application 11 / 315,951 (Yeastes et al.) Filed Dec. 22, 2005 and published as publication number US-2007-01445514-A1-this priority is claimed against this application Has described a dry powder aerosol generator and processing system that aerosolizes, evaporates, concentrates and delivers a dry powder aerosol containing all of the dissolved solutes. The specification describes details of improvements to these systems and subsequent new discoveries about the generation of pure protein respirable aerosols of density less than 1 in small devices. . This device eliminates the need for spray drying, cyclonic collection, additive mixing and placement in dry powder containers. Improvements to this system are detailed herein. The significant attenuation of the integrated gas flow resistance allows the use of a blower that is only 2 × 2 × 1 inches, improving the portability of the device. The assembly friction fit structure eliminates the use of large diameter O-rings, can easily seal the evaporation chamber, and makes it very easy to assemble by a sick patient. Lightweight heaters with flow resistance and low thermal inertia have been developed to allow functionality within 1 minute of turning on and improve portability. The backflow tube is centered within the concentrator to ensure ease of assembly and accurate alignment with the aerosol jet axis, thus improving performance reliability. An additional heating element for warming the nozzle and backflow gas is included, allowing more rapid evaporation of the aerosol plume. The focus reflector is included in the infrared heat source, and reduces the required power of the infrared heater. This and the above improvements reduce all the power used by the device. These and other functional practical improvements are detailed herein. At the same time, they make the device more portable, more functional, easier, more cost-effective and new for the generation of new particles for rapid inhalation that was previously impossible. Offer a lot of possibilities.

バーチャルインパクション(virtual impaction)は、エアロゾルの濃縮手段として用いられている(米国特許4,767,524、Pillai and Yeates,1994)。丸い開口の代わりにスリット開口の使用を含む、これらの構造の改良点はいくつかある(Marple and Robow 1986)。本願出願人の特許出願200701445は、2.5ミクロンのカットオフ直径の半径方向のスリットを伴う濃縮器の設計のための情報を用いる。本開示は、呼吸器の範囲内で粒子の広範な質量をどのようにして濃縮するかを開示する。この範囲は、典型的には1−5ミクロンであるが、0.5−10ミクロンの範囲をカバーしてよい。Marple及びRobowによれば、1ミクロン以上の粒子を捕獲するための1mm開口スリットは、2.5ミクロン以上の粒子を濃縮するための2.6mmスリットとの比較が要求される。これは、スリットを通過するエアロゾルを加速するために要求される圧力水頭を潜在的に増加する。濃縮器の圧力水頭上流を減衰するために、開口の放物線状の入り口が構造に組み入れられた。Seshadri(AAAR 2006)が、壁損失を減らし、濃縮因子を潜在的に増大させるために、シースガス流と一緒に放物線状の入り口輪郭を用いることを指摘していることに注目すべきである。すでに述べたように、本開示では、濃縮器を操作するために要求される上流圧力の低減のために、それらは組み込まれている。Shekarrizz(米国特許第7,178,380)は、側面注入ポートと一緒に、凹凸加速壁を有する濃縮器を開示し、目詰まりの低減を主張する。その濃縮器は、本デバイスにおける流量率――典型的には100乃至300リットル/分ではあるが、それより高い又は低い流量率も可能――のごく一部である、15リットル/分の入力流量率を利用する。本デバイスは、目詰まりを防止するために提案された注入ポートを備えていないし、必要もない。或いは、米国特許第7,261,007及び第5,858,043は、終端効果を低減するための同心円状のスリットを記載する。同心円状のスリットが用いられる場合、本願の小型構造を用いるよりも、ガスを排気することが極めて困難になる。   Virtual impaction is used as an aerosol concentration means (US Pat. No. 4,767,524, Pillai and Years, 1994). There are several improvements in these structures, including the use of slit apertures instead of round apertures (Marple and Robo 1986). Applicant's patent application 2007014445 uses information for the design of concentrators with a radial slit with a cut-off diameter of 2.5 microns. The present disclosure discloses how to concentrate a broad mass of particles within the respiratory tract. This range is typically 1-5 microns, but may cover a range of 0.5-10 microns. According to Marple and Robow, a 1 mm aperture slit for capturing particles larger than 1 micron is required to be compared with a 2.6 mm slit for concentrating particles larger than 2.5 microns. This potentially increases the pressure head required to accelerate the aerosol passing through the slit. An open parabolic inlet was incorporated into the structure to dampen the pressure head upstream of the concentrator. It should be noted that Seshadri (AAAR 2006) points to using a parabolic inlet profile along with sheath gas flow to reduce wall loss and potentially increase the concentration factor. As already mentioned, in this disclosure they are incorporated to reduce the upstream pressure required to operate the concentrator. Shekarrizz (US Pat. No. 7,178,380) discloses a concentrator with an uneven accelerating wall along with a side injection port and claims reduced clogging. The concentrator is an input of 15 liters / minute, which is only a fraction of the flow rate in this device--typically 100 to 300 liters / minute, but higher or lower flow rates are possible. Use flow rate. The device does not have or need an injection port proposed to prevent clogging. Alternatively, US Pat. Nos. 7,261,007 and 5,858,043 describe concentric slits to reduce termination effects. When concentric slits are used, it is extremely difficult to exhaust the gas rather than using the small structure of the present application.

本開示の第1の目的は、小型の実践的なデバイスにおいて、水性(又は高蒸気圧での他の溶媒)エアロゾルを発生させ、希釈及び加熱により水性エアロゾルを迅速に蒸発した後に結果的に生じる粒子を濃縮し、標準的な呼気流の全範囲に適合する流量率でそれらを配送する手段を提供することである。
本開示の第2の目的は、洗浄のためにデバイスを容易に組み立て及び解体できるように、高圧結合を除くことである。
本発明の第3の目的は、希釈ガスを供給するための小型ブロワを用いる小型デバイスの構成を可能とするために、デバイスを通過するガス流に対する抵抗を減らすことである。
本開示の第4の目的は、デバイスの様々な要素の間――構造が完全に維持される間における各要素間の接合部――におけるガス及び/又はエアロゾルの漏れを最小限にすることである。
本開示の第5の目的は、エアロゾルプルームと正確に同軸であり、エアロゾルプルームに対して反対向きの逆流ガスの供給を容易にすることである。
本開示の第6の目的は、熱損失を最小化しつつ、ノズル及び逆流チューブの両方に加熱された圧縮ガスを供給することである。
本開示の第7の目的は、蒸発チャンバの外側の源から、水の最小赤外吸収波長で、局所的な放射熱を新たに形成された水性エアロゾル粒子に供給することである。
本開示の第8の目的は、デバイスが、圧縮ガスが、中央開口を介して配送されるようにする又は中央流体流を取り囲むことを可能にする、互いに異なる容易に交換可能なノズルホルダ構造と一緒に使用されることができるようにすることである。
本開示の第9の目的は、フローコンディショナにおける使用のために調節されたこれらのノズルホルダを有すること、及び流体注入口の代わりに圧縮性流体容器を含むための能力を有することである。
本開示の第10の目的は、小型デバイスにおいて、一の方向に流れている間に加熱される高速ガス流を提供し、その後、エアロゾルプルーム及び逆流ガスに起因する摂動が可能な間に、反対方向に均一な低速流を提供することである。
本開示の第11の目的は、入力及び排出ガス間の最小限の圧力損失で、0.5ミクロンより大きい呼吸性エアロゾルを効率的に濃縮することである。
本開示の第12の目的は、軸及び回転の高精度アライメントを維持しつつ、組み立て及び解体を容易にすることである。
本開示の第13の目的は、濃縮器排出ガス流内のエアロゾル粒子が大気を汚染することを防ぐことである。
本開示の第14の目的は、濃縮器の出力における乱流に起因するエアロゾルの付着を最小限にすることである。
本開示の第15の目的は、出力コーンの放物線形状性質(parabolic shaped nature)の手段による出力において、濃縮されたエアロゾルを配送する効率的な手段を提供することである。
本開示の第16の目的は、十分な吸入圧力の発生に問題がある患者、及び他の乾燥粉末吸入具の誘因となる流量、のための圧力支援を提供する小さな正圧で、濃縮されたエアロゾルを提供することである。
The first objective of the present disclosure results in generating an aqueous (or other solvent at high vapor pressure) aerosol in a small practical device and then rapidly evaporating the aqueous aerosol by dilution and heating. To provide a means to concentrate the particles and deliver them at a flow rate that fits the full range of standard expiratory flow.
A second objective of the present disclosure is to eliminate high pressure coupling so that the device can be easily assembled and disassembled for cleaning.
A third object of the present invention is to reduce the resistance to gas flow through the device in order to allow the construction of a small device using a small blower for supplying diluent gas.
A fourth object of the present disclosure is to minimize gas and / or aerosol leakage between the various elements of the device--the junction between each element while the structure is fully maintained. is there.
A fifth object of the present disclosure is to facilitate the supply of counterflow gas that is exactly coaxial with the aerosol plume and in the opposite direction with respect to the aerosol plume.
A sixth object of the present disclosure is to provide heated compressed gas to both the nozzle and the backflow tube while minimizing heat loss.
A seventh object of the present disclosure is to provide local radiant heat to newly formed aqueous aerosol particles from a source outside the evaporation chamber at the minimum infrared absorption wavelength of water.
An eighth object of the present disclosure is that the device has different easily replaceable nozzle holder structures that allow compressed gas to be delivered through a central opening or to surround a central fluid stream. Is to be able to be used together.
A ninth object of the present disclosure is to have these nozzle holders adjusted for use in a flow conditioner and to have the ability to include compressible fluid containers instead of fluid inlets.
The tenth object of the present disclosure is to provide a high-speed gas flow that is heated while flowing in one direction in a small device, and then the perturbation due to the aerosol plume and backflow gas is possible To provide a uniform slow flow in the direction.
The eleventh object of the present disclosure is to efficiently concentrate respiratory aerosols greater than 0.5 microns with minimal pressure loss between input and exhaust gases.
A twelfth object of the present disclosure is to facilitate assembly and disassembly while maintaining high precision alignment of the shaft and rotation.
The thirteenth object of the present disclosure is to prevent aerosol particles in the concentrator exhaust gas stream from polluting the atmosphere.
A fourteenth object of the present disclosure is to minimize aerosol deposition due to turbulence at the output of the concentrator.
A fifteenth object of the present disclosure is to provide an efficient means of delivering a concentrated aerosol at the output by means of the parabolic shaped nature of the output cone.
The sixteenth object of the present disclosure is to concentrate at a small positive pressure that provides pressure support for patients with problems in generating sufficient inhalation pressure, and flow rates that trigger other dry powder inhalers. It is to provide an aerosol.

(本発明の概要)
本発明の第1態様によれば、これらと他の目的は、加圧ガスの第1体積流量を供給する工程と、前記加圧ガスの第1体積流量を予熱する工程と、希釈ガスの第2体積流量を供給する工程と、前記希釈ガスの第2体積流量を予熱する工程と、流体の第3体積流量を供給する工程と、前記加圧ガスの第1体積流量及び前記流体の第3体積流量の少なくとも一部を、ノズルを介して排出することにより、濃縮された第1エアロゾルを発生する工程と、前記濃縮された第1エアロゾルが抑えられるように、前記濃縮された第1エアロゾルとは反対方向のガスの第4体積流量を供給する工程と、希釈された第2エアロゾルを発生するために、前記抑えられた第1エアロゾルを前記希釈ガスの第2体積流量と混合する工程と、を備えるエアロゾルを発生する方法を用いる本願発明により達せられる。
(Outline of the present invention)
According to the first aspect of the present invention, these and other objects include a step of supplying a first volumetric flow rate of pressurized gas, a step of preheating the first volumetric flow rate of said pressurized gas, and a first step of dilution gas. Supplying a second volumetric flow rate, preheating a second volumetric flow rate of the dilution gas, supplying a third volumetric flow rate of fluid, a first volumetric flow rate of the pressurized gas, and a third volume of the fluid. A step of generating a concentrated first aerosol by discharging at least a portion of the volumetric flow rate through a nozzle; and the concentrated first aerosol so that the concentrated first aerosol is suppressed; Supplying a fourth volumetric flow rate of gas in the opposite direction; mixing the suppressed first aerosol with a second volumetric flow rate of the dilution gas to generate a diluted second aerosol; Generate aerosol with The method is achieved by the present invention using.

本発明の第2態様によれば、これらと他の目的は、流体及びガスからエアロゾルを発生するノズルであって、湿式のコーン形状のガス出口チャンネルのコーン頂点からコーン基部へ向かうガス流量の方向に広がり、前記コーン頂点でノズルガス供給チャンネルに接続されている、少なくとも一つの湿式のコーン形状のガス出口チャンネルと、ノズル流体供給チャンネルに接続された前記コーン基部の円周にある少なくとも一つの環状の流体出口ポートと、を備えるノズルにより達せられる。   According to the second aspect of the present invention, these and other objects are nozzles for generating aerosols from fluids and gases, the direction of gas flow from the cone apex of the wet cone-shaped gas outlet channel toward the cone base. At least one wet cone-shaped gas outlet channel connected to the nozzle gas supply channel at the apex of the cone and at least one annular circumference around the cone base connected to the nozzle fluid supply channel And a fluid outlet port.

本発明の第3態様によれば、これらと他の目的は、ノズルホルダ流体注入ポートに伴う第1端と、上述のノズルを含む第2端と、を備えるノズルホルダにより達せられる。前記ノズルホルダは、内部円筒バレル穴及び内部円筒バレル径を有する円筒バレル穴を伴うバレル(barrel)と、ステム(stem)、及び前記円筒バレル穴壁にぴったり合う外部円筒頂部表面を有する円筒頂部を有するノズル本体と、を更に備え、前記円筒頂部は、リング形状の流体出口ポートに接続される複数の円周方向の間隔溝を有する。
In accordance with the third aspect of the present invention, these and other objects are achieved by a nozzle holder comprising a first end associated with a nozzle holder fluid injection port and a second end including the nozzle described above. The nozzle holder includes a barrel (barrel) with a cylindrical barrel bore having an internal cylindrical barrel bore and the inner cylinder barrel diameter, scan Temu (stem), and a cylindrical top portion having a perfect fit outer cylindrical top surface to the cylindrical barrel hole walls A cylindrical body having a plurality of circumferentially spaced grooves connected to a ring-shaped fluid outlet port.

本発明の第4態様によれば、これらと他の目的は、エアロゾルを発生及び希釈し、加圧ガスの第1体積流量を収容するように構成された第1注入口と、希釈ガスの第2体積流量を収容するように構成された第2注入口と、エアロゾルに変換される流体を収容するように構成された第3注入口と、前記第1及び第3注入口に接続され、第1エアロゾルを出力するためのノズルオリフィス(orifice)を有するノズルと、第1フローパーティショナを通す第1開口セットを有する第1希釈ガスフローパーティショナと、前記第1希釈ガスフローパーティショナから間隔をあけて配置され、第2フローパーティショナを通す第2開口セットを有する第2希釈ガスフローパーティショナと、を備え、前記ノズルオリフィスは、前記第2希釈ガスフローパーティショナに近接して配置されているフローコンディショナを用いる本発明により達せられる。
In accordance with the fourth aspect of the present invention, these and other objects include a first inlet configured to generate and dilute an aerosol and accommodate a first volumetric flow rate of pressurized gas; A second inlet configured to receive a two volume flow rate, a third inlet configured to receive a fluid to be converted to aerosol, and connected to the first and third inlets; a nozzle having a nozzle orifice (orifice) for outputting one aerosol, a first diluent gas flow partitioner having a first opening set through the first flow partitioner, apart from the first dilution gas flow partitioner opened is disposed, and a second dilution gas flow partitioner having a second opening set through the second flow partitioner, wherein the nozzle orifice, said second dilution gas flow per It is achieved by the present invention using a flow conditioner that is placed in close proximity to the tensioner.

本発明の第5態様によれば、これらと他の目的は、エアロゾル流における粒子濃度を増加するための濃縮器であって、第1エアロゾル体積流量を収容し、第1累積断面サイズに構成された、スリット形状の半径方向に延びる複数の入力開口(entry openings)と、前記第1エアロゾル体積流量を配送し、前記第1累積断面サイズよりも小さい第2累積断面サイズに構成された、スリット形状で半径方向に延びる複数の加速プレート出口開口と、を有する彫刻された加速プレート(sculptured acceleration plate)と、高粒子濃度の第2エアロゾル体積流量を収容し、第3累積断面サイズに構成された、スリット形状で半径方向に延びる複数の減速プレート入力開口と、前記第2エアロゾル体積流量を配送し、前記第3累積断面サイズよりも大きい第4累積断面サイズに構成された、スリット形状で半径方向に延びる複数の減速プレート出口開口と、を有する彫刻された減速プレート(sculptured deceleration plate)と、を備え、複数の彫刻された加速チャンネルは、前記複数の加速プレート入力開口と前記複数の加速プレート出口開口との間を延び、複数の彫刻された減速チャンネルは、前記複数の減速プレート入力開口と前記複数の減速プレート出口開口との間を延び、前記複数の加速プレート出口開口は、前記加速プレートの出口側の基部表面から間隔をあけて配置され、前記複数の彫刻された減速チャンネル入力開口は、前記減速プレートの入力側の基部表面から間隔をあけて配置され、ギャップは、前記加速プレート基部表面及び前記減速プレート基部表面との間に設けられ、前記ギャップは、低粒子濃度の第3体積流量を配送するように構成され、前記複数の加速プレート出口開口は、前記複数の減速プレート入力開口に実質的に重なり、前記複数の開口は、各加速及び減速プレートの中央に近い位置から、半径方向に、前記各加速プレート及び減速プレートの外縁に近い位置に向かって延び、前記複数の開口は、少なくとも二つの異なる長さの開口を含む濃縮器を用いる本発明により達せられる。   In accordance with the fifth aspect of the present invention, these and other objects are concentrators for increasing particle concentration in an aerosol stream, which contain a first aerosol volumetric flow rate and are configured to a first cumulative cross-sectional size. In addition, a plurality of entry openings extending in the radial direction of the slit shape, and a slit shape configured to deliver the first aerosol volume flow rate and have a second cumulative cross-sectional size smaller than the first cumulative cross-sectional size A sculptured acceleration plate having a plurality of radially extending acceleration plate exit apertures, and a second aerosol volumetric flow with a high particle concentration and configured to a third cumulative cross-sectional size; A plurality of deceleration plate input openings extending in the radial direction in a slit shape, and a fourth cumulative section that delivers the second aerosol volume flow rate and is larger than the third cumulative cross-sectional size A sculptured deceleration plate having a slit shape and extending radially in a slit shape, the sculptured deceleration plate comprising a plurality of sculptured acceleration channels, Extending between the acceleration plate input openings and the plurality of acceleration plate outlet openings, and a plurality of sculpted deceleration channels extending between the plurality of deceleration plate input openings and the plurality of deceleration plate outlet openings, The plurality of acceleration plate exit openings are spaced from the base surface on the exit side of the acceleration plate, and the plurality of engraved deceleration channel input openings are spaced from the base surface on the input side of the deceleration plate. The gap is provided between the acceleration plate base surface and the deceleration plate base surface, and the gap is Configured to deliver a third volumetric flow rate of particle concentration, wherein the plurality of acceleration plate outlet openings substantially overlap the plurality of deceleration plate input openings, the plurality of openings being in the middle of each acceleration and deceleration plate The plurality of apertures can be achieved by the present invention using a concentrator that includes at least two different length apertures that extend radially from a location near the outer edge of each acceleration plate and deceleration plate. It is done.

図1は、乾燥温かい希釈ガス(dry warm dilution gas)を発生し、フローコンディショナへ配送するための要素と、熱いガスの加熱及びそのノズルホルダ及び逆流チューブへの配送のための要素と、の透視図を示す。FIG. 1 shows the elements for generating a dry warm dilution gas and delivering it to the flow conditioner, and for heating the hot gas and delivering it to the nozzle holder and backflow tube. A perspective view is shown. 図2Aは、ノズルホルダの第1実施形態の透視図を示す。FIG. 2A shows a perspective view of a first embodiment of a nozzle holder. 図2Bは、図2Aに示したノズルホルダの縦断面図を示す。FIG. 2B shows a longitudinal sectional view of the nozzle holder shown in FIG. 2A. 図2Cは、図2Aに示したノズルホルダの側面図を示す。FIG. 2C shows a side view of the nozzle holder shown in FIG. 2A. 図2Dは、図2A、2B及び2Cに記載のノズルホルダ上のノブが、エアロゾル化される液体を含むカートリッジに交換された、ノズルホルダの第2実施形態の縦断面図を示す。FIG. 2D shows a longitudinal cross-sectional view of a second embodiment of the nozzle holder in which the knob on the nozzle holder described in FIGS. 2A, 2B and 2C has been replaced with a cartridge containing liquid to be aerosolized. 図3Aは、ノズル本体と、ノズル本体から突き出したステムにぴったり合うアニュラスとの分解透視図である。FIG. 3A is an exploded perspective view of the nozzle body and an annulus that exactly fits the stem protruding from the nozzle body. 図3Bは、ノズルホルダのバレルの首分内で、ノズルの図3DにおいてTで示された部分縦断面図を示す。FIG. 3B shows a partial longitudinal sectional view of the nozzle, designated T in FIG. 3D, within the neck of the barrel of the nozzle holder. 図3Cは、ノズルホルダの図3EにおいてR−Rで示された縦断面図を示す。FIG. 3C shows a longitudinal cross-sectional view of the nozzle holder indicated by RR in FIG. 3E. 図3Dは、図3Cと比べて90度回転され、P−Pで示された縦断面図の図3Fの側面図と一致する、ノズルホルダの縦断面図を示す。FIG. 3D shows a longitudinal section view of the nozzle holder that is rotated 90 degrees compared to FIG. 3C and coincides with the side view of FIG. 3F of the longitudinal section view indicated by PP. 図3Eは、ノズル及びバレルの前端図、並びに図3CのR−R断面を示す。FIG. 3E shows a front end view of the nozzle and barrel and the RR cross section of FIG. 3C. 図3Fは、図3Dに示されたP−P断面を図示するノズルホルダの側面図を示す。3F shows a side view of the nozzle holder illustrating the PP cross section shown in FIG. 3D. 図4Aは、フローコンディショナマニフォールド及びノズルホルダ、並びにノズルホルダとフローコンディショナのマニフォールドへの挿入との関係の分解透視図を示す。FIG. 4A shows an exploded perspective view of the flow conditioner manifold and nozzle holder, and the relationship of the nozzle holder and flow conditioner insertion into the manifold. 図4Bは、フローコンディショナの前面図を示すと供に、図4Cに示す断面図を図示する。FIG. 4B illustrates the cross-sectional view shown in FIG. 4C as well as showing a front view of the flow conditioner. 図4Cは、図4Bに図示されるようなフローコンディショナの図4BにおいてY−Yで示された分解縦断面図と、挿入される容器の開口におけるノズルホルダの断面図を示す。4C shows an exploded longitudinal cross-sectional view, indicated by YY in FIG. 4B of the flow conditioner as illustrated in FIG. 4B, and a cross-sectional view of the nozzle holder at the opening of the container to be inserted. 図5は、図5BにおいてH−H断面図としても図示されたフローコンディショニングマニフォールド及びフローパーティショナと供に、流れ調整マニフォールドと蒸発チャンバの壁との間の関係を示す。ノズルホルダ及び逆流チューブへの圧縮ガス流経路は示される。Figure 5 A is a test and H-H cross-sectional view also shown as a flow conditioning manifold and flow partitioner 5B, the shows the relationship between the flow adjusting manifold and vaporization chamber walls. The compressed gas flow path to the nozzle holder and backflow tube is shown. 図5Bは、図5Aに示すフローコンディショナの前面図を示すと供に、図5Aに示すフローコンディショナの断面図を図示する。5B illustrates a cross-sectional view of the flow conditioner shown in FIG. 5A as well as showing a front view of the flow conditioner shown in FIG. 5A. 図5Cは、フローコンディショナの分解透視図を示す。それはフローコンディショナ及び逆流チューブの詳細を示す。FIG. 5C shows an exploded perspective view of the flow conditioner. It shows the details of the flow conditioner and the backflow tube. 図5Dは、蒸発チャンバ、及びバーチャルインパクタエアロゾル濃縮器の加速プレート、並びにデバイスのこれらの要素の相互関係と一緒に、フローコンディショナの図5EにおいてF−Fで示された横縦断面図(cross longitudinal section)を示す。FIG. 5D shows a cross-sectional view (F-F) shown in FIG. 5E of the flow conditioner along with the evaporation chamber, the accelerator plate of the virtual impactor aerosol concentrator, and the interrelationship of these elements of the device. Longitudinal section). 図5Eは、図5D及び5Fに示されフローコンディショナ、蒸発チャンバ及び濃縮器の加速プレートの縦断面図を図示する、濃縮器の断面図を示す。FIG. 5E shows a cross-sectional view of the concentrator, illustrating a longitudinal cross-sectional view of the flow conditioner, evaporation chamber and concentrator acceleration plate shown in FIGS. 5D and 5F. 図5Fは、図5Eに示されたフローコンディショナ、蒸発チャンバ及び濃縮器の加速プレートの、図5EにおいてJ−Jで示された縦断面図を示す。FIG. 5F shows a longitudinal cross-sectional view, indicated by JJ in FIG. 5E, of the flow conditioner, evaporation chamber and concentrator acceleration plate shown in FIG. 5E. 図6Aは、フローコンディショナ、蒸発チャンバ、濃縮器、出力コーン、赤外線ランプ及び反射材−−これらの要素間の相互関係を示す図6Bに描写された−−の図6BにおいてJ−Jで示された縦断面図を示す。FIG. 6A shows a flow conditioner, evaporation chamber, concentrator, output cone, infrared lamp and reflector—depicted in FIG. 6B showing the interrelationship between these elements—indicated by JJ in FIG. 6B. FIG. 図6Bは、図6Aに示されたフローコンディショナ、蒸発チャンバ、濃縮器、出力コーン、赤外線ランプ及び反射材の背面図を示す。FIG. 6B shows a rear view of the flow conditioner, evaporation chamber, concentrator, output cone, infrared lamp and reflector shown in FIG. 6A. 図6Cは、互いの位置関係を示す図6Aに列挙された要素の底面斜視図を示す。FIG. 6C shows a bottom perspective view of the elements listed in FIG. 6A showing the positional relationship with each other. 図6Dは、互いの位置関係を示す図6Aに列挙された要素の上面斜視図を示す。FIG. 6D shows a top perspective view of the elements listed in FIG. 6A showing their positional relationship. 図7Aは、ノズル長と彫刻された構造との違い、及び、加速プレートと減速プレートの上に隆起した十字との正確なアライメントのために中央に配置されたメスの凹凸のある十字、を図示する加速プレートの出力側の斜視図を示す。FIG. 7A illustrates the difference between the nozzle length and the sculptured structure, and a female rugged cross placed centrally for accurate alignment of the acceleration plate and the cross raised above the deceleration plate. The perspective view of the output side of the acceleration plate which performs is shown. 図7Bは、減速ノズル長と彫刻された構造との違い、及び、減速プレートと加速プレートとの正確なアライメントのためのオスの隆起した十字を示す、減速プレートの入力側の斜視図を示す。FIG. 7B shows a perspective view of the input side of the reduction plate showing the difference between the reduction nozzle length and the sculpted structure and the male raised cross for accurate alignment of the reduction plate and the acceleration plate. 図7Cは、蒸発チャンバ、濃縮器及びエアロゾル出力コーン−−これらの要素の相互関係を示す図7Dに示された−−の図7DにおけるK−K断面として示された縦断面図を示す。FIG. 7C shows a longitudinal cross-sectional view, shown as a KK cross-section in FIG. 7D, of the evaporation chamber, concentrator and aerosol output cone—shown in FIG. 7D showing the interrelationship of these elements. 図7Dは、図7Cに図示された蒸発チャンバ、濃縮器及び出力コーンの断面の側面図を示す。FIG. 7D shows a cross-sectional side view of the evaporation chamber, concentrator, and output cone illustrated in FIG. 7C. 図7Eは、図7Fに図示された蒸発チャンバ、濃縮器及び出力コーンの背面断面図を示す。FIG. 7E shows a rear cross-sectional view of the evaporation chamber, concentrator, and output cone illustrated in FIG. 7F. 図7Fは、蒸発チャンバ、濃縮器及び出力コーンの図7Eにおいて、H−Hで示された縦断面図を示す。FIG. 7F shows a longitudinal cross-sectional view, designated H-H, in FIG. 7E of the evaporation chamber, concentrator, and output cone.

(本発明の詳細な説明)
本発明の望ましい実施形態によれば、乾燥粉末、ガス及び蒸気を含む第3エアロゾルを発生するために、液体は第2エアロゾルから蒸発される。しかしながら、エアロゾルは、乾燥粒子に加えて残留リキッドエアロゾルも含んでよい。
(Detailed Description of the Invention)
According to a preferred embodiment of the present invention, liquid is evaporated from the second aerosol to generate a third aerosol comprising dry powder, gas and vapor. However, the aerosol may include residual liquid aerosol in addition to the dry particles.

本発明の他の望ましい実施形態によれば、赤外線照射は、液体の蒸発に適用される。しかしながら、熱伝達の他の形態、例えば対流、又は輻射及び対流の組み合わせ、を利用することによってエアロゾルを乾燥させることも可能である。   According to another preferred embodiment of the invention, the infrared radiation is applied to the evaporation of the liquid. However, it is also possible to dry the aerosol by utilizing other forms of heat transfer, such as convection or a combination of radiation and convection.

本発明の他の望ましい実施形態によれば、加圧ガスの第1体積流量の予熱は、チューブの内部円筒壁とテーパのついた細長い赤外線電球の外部円筒壁との間のギャップを介して、第1体積流量を導くことを含む。これは、赤外線電球に流れの方向にテーパがつけられている場合は特に、低流抵抗との併用で効率的な熱伝達に、非常に効果的であることが証明されている。しかしながら、予熱の他の形態、例えば外部からのガス噴霧チューブの加熱を用いること、も可能である。   According to another preferred embodiment of the present invention, the pre-heating of the first volumetric flow rate of the pressurized gas is via a gap between the inner cylindrical wall of the tube and the outer cylindrical wall of the tapered elongated infrared bulb. Deriving a first volume flow. This has proven very effective for efficient heat transfer in combination with low flow resistance, especially when the infrared bulb is tapered in the direction of flow. However, it is possible to use other forms of preheating, for example heating of the gas spray tube from the outside.

本発明の他の望ましい実施形態によれば、第1体積流量の予熱の温度は、細長い赤外線電球への電力供給を制御するコントローラにより計測され制御される。しかしながら、体積流量は知られており、それ故熱伝達に係るパラメータも知られているので、温度を計測することなくそれが実施される開ループ制御も可能である。   According to another preferred embodiment of the present invention, the temperature of the first volume flow preheating is measured and controlled by a controller that controls the power supply to the elongated infrared bulb. However, since the volumetric flow rate is known and therefore the parameters related to heat transfer are also known, open loop control is also possible in which it is carried out without measuring the temperature.

本発明の他の望ましい実施形態によれば、希釈ガスの第2体積流量の予熱は、チューブの内部円筒壁とテーパのついた細長い赤外線電球の外部円筒壁との間のギャップを介して、第2体積流量を導くことを含む。第2体積流量の予熱としての類似のやり方では、熱伝達の他の形態も可能である。   According to another preferred embodiment of the present invention, the preheating of the second volume flow of the dilution gas is performed via the gap between the inner cylindrical wall of the tube and the outer cylindrical wall of the tapered elongated infrared bulb. Including directing two volume flow rates. In a similar manner as preheating the second volume flow, other forms of heat transfer are possible.

本発明の他の望ましい実施形態によれば、細長い赤外線電球への電力供給を制御する第2コントローラにより、第2体積流量の予熱の温度は計測され、該温度は制御される。この場合もやはり、開及び閉ループ制御の両方が可能であり、開ループ制御では、温度を計測することなく該制御が実施されてよい。   According to another preferred embodiment of the present invention, the temperature of the second volume flow preheating is measured and controlled by a second controller that controls the power supply to the elongated infrared bulb. Again, both open and closed loop control is possible, and in open loop control the control may be implemented without measuring temperature.

本発明の他の望ましい実施形態によれば、加圧ガスの第1体積流量は、濃縮された第1エアロゾルを発生するためのノズル内に供給される第1部分加圧ガス体積流量と、逆流チューブ内の第4体積流量として供給される第2部分加圧ガス体積流量と、に分割され、第2部分体積流量は、逆流チューブ出口ポートを介して、濃縮された第1エアロゾルに係る排出方向とは実質的に反対の方向に排出される。第1体積流量を分割する代わりに、分離源から、例えば加圧容器又はコンプレッサから、逆流チューブを介して排出される第4体積流量を供給することも可能である。   According to another desirable embodiment of the present invention, the first volume flow rate of the pressurized gas is different from the first partial pressurized gas volume flow rate fed into the nozzle for generating the concentrated first aerosol. The second partial pressurized gas volume flow rate supplied as the fourth volume flow rate in the tube is divided into the second partial volume flow rate, the second partial volume flow rate is discharged through the backflow tube outlet port and the discharge direction related to the concentrated first aerosol Is discharged in the opposite direction. Instead of dividing the first volumetric flow rate, it is also possible to supply a fourth volumetric flow rate that is discharged from the separation source, for example from a pressurized vessel or a compressor, via a backflow tube.

本発明の他の望ましい実施形態によれば、希釈ガスの第2体積流量は、フローパーティショナ(flow partitioner)の中央部分を介して供給される第1部分希釈ガス体積流量と、フローパーティショナの周辺部分を介して供給される第2部分希釈ガス体積流量と、に分割される。これは、中央におけるエアロゾルプルーム、その後第2部分希釈ガス体積流量と混合される、の望ましい形状の形成に役に立ち、デバイスの任意の壁上エアロゾルの付着の回避にも役に立つ。しかしながら、代替手段では、分割されていない第2体積流量も実現可能である。   According to another preferred embodiment of the present invention, the second volumetric flow rate of the dilution gas is such that the first partial dilution gas volumetric flow rate supplied through the central portion of the flow partitioner and the flow partitioner And a second partial dilution gas volume flow rate supplied through the peripheral portion. This helps to form the desired shape of the aerosol plume in the middle, then mixed with the second partial dilution gas volume flow, and also helps to avoid aerosol deposition on any wall of the device. However, an alternative means of realizing a second volume flow that is not divided.

本発明の他の望ましい実施形態によれば、希釈ガスの第2体積流量は、ブロワ又はファンの手段により発生される。これは、低コスト及びとても小型の構造という利点を有する。ブロワは、比較的低圧で高体積流量を発生させることが可能である。しかしながら、代替手段では、任意の他の希釈ガス源、例えば、コンプレッサ又は例えばボトルのような加圧ガス容器、が用いられてよい。   According to another preferred embodiment of the invention, the second volume flow of the dilution gas is generated by means of a blower or a fan. This has the advantage of a low cost and a very small structure. The blower can generate a high volume flow at a relatively low pressure. However, in the alternative, any other dilution gas source may be used, for example a compressor or a pressurized gas container such as a bottle.

本発明の他の望ましい実施形態によれば、希釈ガスの第2体積流量は、使い捨ての乾燥剤を含む乾燥チャンバ内のブロワの上流で乾燥されてよい。これは、比較的高湿度の環境においてもデバイスの操作を容易にする。しかしながら、熱伝達及び希釈空気の体積流量を適切な大きさとすることにより、高湿度環境においてさえ、このような乾燥剤は必要なくなるかもしれない。   According to other desirable embodiments of the present invention, the second volumetric flow rate of the dilution gas may be dried upstream of the blower in a drying chamber containing a disposable desiccant. This facilitates device operation even in relatively high humidity environments. However, by appropriately sizing heat transfer and dilution air volume flow, such desiccants may not be necessary even in high humidity environments.

本発明の他の望ましい実施形態によれば、部分第2エアロゾルは、第1エアロゾルが第1部分希釈ガス体積流量と混合されることにより発生されてよい。   According to another preferred embodiment of the present invention, the partial second aerosol may be generated by mixing the first aerosol with the first partial dilution gas volume flow.

本発明の他の望ましい実施形態によれば、第3エアロゾルの体積流量のわずか10−30%であるが、第3エアロゾルの乾燥粒子の少なくとも75%を含む濃縮された乾燥粉末第4エアロゾルを発生することにより、第3エアロゾルが濃縮される。これは、希釈ガスの高体積流量の使用を可能にし、それ故、エアロゾルの迅速な蒸発を可能にする、その上、濃縮された乾燥粉末エアロゾルが、患者により容易に吸入可能な低体積流量だけであるが、乾燥粉末の大部分を含む。これは、例えば空気のように低蒸気圧のガスの使用も可能にするが、それにもかかわらず、高蒸発率を達成可能である。   According to another preferred embodiment of the present invention, a concentrated dry powder fourth aerosol is generated that is only 10-30% of the volume flow rate of the third aerosol but contains at least 75% of the dry particles of the third aerosol. By doing so, the third aerosol is concentrated. This allows the use of a high volume flow rate of the diluent gas, thus allowing rapid evaporation of the aerosol, and only a low volume flow rate where the concentrated dry powder aerosol can be easily inhaled by the patient. However, it contains most of the dry powder. This also allows the use of a low vapor pressure gas, for example air, but nevertheless a high evaporation rate can be achieved.

本発明の他の望ましい実施形態によれば、渦減衰チャンバ内の濃縮された乾燥粉末第4エアロゾルにおいて、減速渦は減衰される。これは、吸入体積流内の粒子の一様分布を発生させつつ、吸入体積流のより迅速な且つより容易な制限を可能にする。本発明の他の望ましい実施形態によれば、濃縮された乾燥粉末第4エアロゾルは、患者により吸入されるために、患者に第4エアロゾルを出力するより前に、コーン形状の収集器において制限される。望ましくは、渦減衰チャンバは、患者が制約された流れを吸入することを可能にするマウスピース又はマスクに接続された排気口へ向かう流れの制限の前に、特定の距離を超える流れの方向に延びていることが望ましい。   According to another preferred embodiment of the present invention, the deceleration vortex is damped in the concentrated dry powder fourth aerosol in the vortex damping chamber. This allows for a quicker and easier restriction of the suction volume flow while generating a uniform distribution of particles within the suction volume flow. According to another preferred embodiment of the present invention, the concentrated dry powder fourth aerosol is limited in a cone-shaped collector prior to outputting the fourth aerosol to the patient for inhalation by the patient. The Desirably, the vortex damping chamber is in the direction of flow beyond a certain distance prior to restricting the flow towards the outlet connected to the mouthpiece or mask that allows the patient to inhale the restricted flow. It is desirable to extend.

本発明の他の望ましい実施形態によれば、ガスの第4体積流量は予熱される。第4体積流量が、第1体積流量から分離されることにより発生された場合、このような予熱は、分離に先立つ第1体積流量の予熱により達成されてよい。しかしながら、第4体積流量を分けて加熱する代替手段、例えば上述した第1及び第2体積流量のような類似の形態、も可能である。第4体積流量がどの程度の大きさであるかによっては、第4体積流量の加熱なしで済ませることも可能である。   According to another preferred embodiment of the invention, the fourth volume flow of gas is preheated. If the fourth volume flow is generated by being separated from the first volume flow, such preheating may be achieved by preheating the first volume flow prior to separation. However, alternative means of heating the fourth volume flow separately, such as similar forms such as the first and second volume flows described above, are possible. Depending on how large the fourth volume flow rate is, it is possible to dispense with heating of the fourth volume flow rate.

本発明のノズルの他の望ましい実施形態によれば、ノズルは、外部ステム径の外部ステム壁を有する円筒ステムと、外部ステム径よりもわずかに大きい内部アニュラス径のアニュラス穴壁を有するアニュラスと、を更に備え、円筒ステムは、アニュラス穴を通って延び、湿式のコーン形状のガス出口チャンネルを備え、環状の流体出口ポートは、アニュラス穴壁及び外部ステム壁間の環状のギャップにより形成されている。望ましくは、内部アニュラス径と外部ステム径との差は、0.006−0.8mmであり、結果的に、0.003−0.4mmの環状のギャップ幅になる。これは、ノズルから流体がエアロゾル化される位置へ、流体が移動するための毛細管力の恩恵を受けることを可能にする。   According to another preferred embodiment of the nozzle of the present invention, the nozzle comprises a cylindrical stem having an outer stem wall having an outer stem diameter, and an annulus having an annulus hole wall having an inner annulus diameter slightly larger than the outer stem diameter; The cylindrical stem extends through the annulus hole and includes a wet cone-shaped gas outlet channel, and the annular fluid outlet port is formed by an annular gap between the annulus hole wall and the outer stem wall. . Desirably, the difference between the internal annulus diameter and the external stem diameter is 0.006-0.8 mm, resulting in an annular gap width of 0.003-0.4 mm. This makes it possible to benefit from the capillary force for the fluid to move from the nozzle to the location where the fluid is aerosolized.

本発明のノズルの他の望ましい実施形態によれば、アニュラスは、環状の流体出口ポートに対して実質的に垂直に延びる前面を有する。このアニュラスは、組み立てを容易にし、且つ、ノズルが毛細管力の恩恵を得られるように、アニュラス穴及びステム間のわずかな許容範囲を維持するために必要とされる、内部径が正確に製造されるために、当該アニュラスをノズルの残りの部分から分けて製造可能にする。しかしながら、代替手段では、ノズルホルダ又はバレルの一対部分(integral part)として、この部分を一体化することも可能である。   According to another preferred embodiment of the nozzle of the present invention, the annulus has a front surface extending substantially perpendicular to the annular fluid outlet port. This annulus is precisely manufactured to the internal diameter required to facilitate assembly and maintain a slight tolerance between the annulus hole and stem so that the nozzle can benefit from capillary forces. Therefore, the annulus can be manufactured separately from the remaining part of the nozzle. However, as an alternative, it is also possible to integrate this part as an integral part of the nozzle holder or barrel.

本発明のノズルの他の望ましい実施形態によれば、アニュラス壁穴及び他のステム壁は流体によりたやすく湿るにもかかわらず、アニュラスの前面は疎水性である。これは、流体を、それがエアロゾルに変換される位置へ導くことに好都合である。しかしながら、代替手段では、標準的な表面も可能であり、流体の、それがエアロゾル化される位置への誘導が、特にたやすく湿る又は疎水性の表面を必要としないように、圧力差及び/又は毛細管現象により単純に機能してよい。
According to another preferred embodiment of a nozzle of the present invention, annular scan wall holes and other stem wall despite wetted readily by the fluid, the front surface of the annulus is hydrophobic. This is advantageous for directing the fluid to the location where it is converted to an aerosol. However, in the alternative, a standard surface is also possible and the pressure differential and so that the induction of the fluid into the location where it is aerosolized does not require a particularly easily wet or hydrophobic surface. It may function simply by capillary action.

本発明のノズルの他の望ましい実施形態によれば、湿式のコーン形状ガス出口チャンネルのコーン基部の直径は、ステムが湿式のコーン形状ガス出口チャンネルのコーン基部で鋭い環状の縁内で終わるように、外部ステム径全体に実質的に等しい。これは、毛細管力及び圧力差の両方により、ステム及びアニュラス間のギャップを通り、縁を越えてコーン内に速やかに流れ、コーン内部のコーン頂部近く、即ち、ステム内、でエアロゾル化される流体を可能にする。たやすく湿る/疎水性の表面は、この流体の流れを支援する。しかしながら、代替手段では、ステムの全直径を占めないコーンも可能な構造とみなされるように、縁は鋭くされる必要はない。   According to another preferred embodiment of the nozzle of the present invention, the diameter of the cone base of the wet cone-shaped gas outlet channel is such that the stem ends within a sharp annular edge at the cone base of the wet cone-shaped gas outlet channel. , Substantially equal to the entire outer stem diameter. This is due to both capillary forces and pressure differences, through the gap between the stem and annulus, quickly over the edge and into the cone, where it is aerosolized near the top of the cone inside the cone, i.e. within the stem. Enable. Easy wet / hydrophobic surfaces support this fluid flow. However, in the alternative, the edges need not be sharp so that a cone that does not occupy the full diameter of the stem is also considered a possible structure.

本発明のノズルの他の望ましい実施形態によれば、コーン形状のガス出口チャンネルは、15乃至80度の角度範囲である。理想的なコーン形状は、複数の異なるパラーメタ、例えば、流速、アニュラス及びステム間のギャップの大きさ、及び流体をエアロゾル化するガス流の速さなど、で変化する。コーンに特に有利な角度は45度である。望ましくは、コーンの基部は1乃至2mmの直径であり、ノズルガス供給チャンネルは、0.05mm乃至1mmの直径を有する。   According to another preferred embodiment of the nozzle of the present invention, the cone-shaped gas outlet channel has an angular range of 15 to 80 degrees. The ideal cone shape varies with a number of different parameters, such as the flow rate, the size of the gap between the annulus and the stem, and the speed of the gas stream that aerosolizes the fluid. A particularly advantageous angle for the cone is 45 degrees. Preferably, the cone base has a diameter of 1 to 2 mm and the nozzle gas supply channel has a diameter of 0.05 mm to 1 mm.

本発明のノズルホルダの他の望ましい実施形態によれば、ノズル本体は、外部ノズル本体基部径の円筒形のノズル本体基部を備え、環状の流体供給チャンネルは、外部円筒ノズル本体基部表面と円筒形のバレル穴壁との間に形成される。ガス流は、中心に置かれたチャンネル内を導かれるものの、これは、バレルの周辺に近い流体を、環状のより周辺のチャンネルにおいて前へ輸送する。しかしながら、流体チャンネルの他の代替構造、例えば、バレルの中心と平行に走る長手方向の流体チャンネル、も可能である。   According to another preferred embodiment of the nozzle holder of the present invention, the nozzle body includes a cylindrical nozzle body base having an outer nozzle body base diameter, and the annular fluid supply channel is formed between the outer cylindrical nozzle body base surface and the cylindrical shape. Formed between the wall of the barrel hole. Although the gas flow is directed in a centrally located channel, it transports fluid near the periphery of the barrel forward in the annular more peripheral channel. However, other alternative configurations of fluid channels are possible, for example a longitudinal fluid channel that runs parallel to the center of the barrel.

本発明のノズルホルダの他の望ましい実施形態によれば、バレルは、ノズルガス供給チャンネルに接続され、ノズルガス供給チャンネルの直径よりも数倍大きな直径の中央ガス供給チャンネルにガスを供給する、複数の半径方向のガス供給チャンネルを有する。これは、ガスがバレルの中央チャンネルと平行に流れる間、効率的な半径方向のガス供給を可能にする。しかしながら、ガス供給の他の構造、例えば、流体供給と平行な方向の軸方向のガス供給、も可能である。   According to another preferred embodiment of the nozzle holder of the present invention, the barrel is connected to the nozzle gas supply channel and supplies a plurality of radii for supplying gas to a central gas supply channel having a diameter several times larger than the diameter of the nozzle gas supply channel. Directional gas supply channel. This allows an efficient radial gas supply while the gas flows parallel to the central channel of the barrel. However, other structures of gas supply are possible, for example an axial gas supply in a direction parallel to the fluid supply.

本発明のノズルホルダの他の望ましい実施形態によれば、ノズルホルダは、ノズルホルダの第1端に接し、ノズルホルダをエアロゾル発生器の容器に/から挿入する/取り出すためのノブを有する使い捨て部分として設計されている。これは、吸入可能薬剤のプレパッケージ、及び例えば投薬量まちがい等の誤用を防ぐことを可能にする。しかしながら、代替手段では、バルクコンテナから薬剤を含む流体の供給、例えば臨床用途、も可能である。   According to another preferred embodiment of the nozzle holder of the present invention, the nozzle holder contacts the first end of the nozzle holder and has a disposable part having a knob for inserting / removing the nozzle holder into / from the aerosol generator container. Designed as This makes it possible to prevent pre-packaging of inhalable medicaments and misuse such as dosage mistakes. However, alternative means are also possible for the supply of fluid containing the drug from the bulk container, for example clinical use.

本発明のノズルホルダの他の望ましい実施形態によれば、バレルは、エアロゾル発生器の容器内ぴったり合うように構成された外部円筒表面を有する。この目的のために、バレルサイズは、特有のプレパッケージされたノズルホルダのみが容器に合うように作成された大きさとされてよい。特に家庭用では、このようなプレパッケージ構造は、誤った薬剤の誤用及び意図しない使用を回避することに非常に好ましい。望ましくは、ノズルホルダ及び流体カートリッジは、一使い捨てユニットとして予め組み立てられている。   According to another preferred embodiment of the nozzle holder of the present invention, the barrel has an outer cylindrical surface configured to fit within the aerosol generator container. For this purpose, the barrel size may be sized so that only a specific prepackaged nozzle holder fits the container. Especially for home use, such a pre-package structure is highly preferred to avoid misuse and unintentional use of wrong drugs. Desirably, the nozzle holder and fluid cartridge are pre-assembled as a single-use unit.

本発明のノズルホルダの他の望ましい実施形態によれば、ノズルホルダ流体注入ポートは、使い捨て流体カートリッジを収容するように構成されたルアーフィッティング(Luer fitting)である。しかしながら、代替手段では、いかなる他の流体タイトフィッティング(tight fitting)が機能する。   According to another preferred embodiment of the nozzle holder of the present invention, the nozzle holder fluid injection port is a Luer fitting configured to receive a disposable fluid cartridge. However, in the alternative, any other fluid tight fitting works.

本発明の望ましい実施形態によれば、ノズルは、フローコンディショナに着脱可能に取り付けられた着脱可能なノズルホルダの不可欠な部分である。これは、患者が汚染問題や薬剤の残留物の意図しない配送を回避するための、各配送期間(delivery session)のためのノズル及びノズルホルダを有するユニットの交換を可能にする。   According to a preferred embodiment of the present invention, the nozzle is an integral part of a detachable nozzle holder that is detachably attached to the flow conditioner. This allows the replacement of units with nozzles and nozzle holders for each delivery session to avoid contamination problems and unintentional delivery of drug residues by the patient.

本発明の他の望ましい実施形態によれば、不可欠なノズルを伴う除去ノズルホルダ(removal nozzle holder)は、長幅比(length to width ratio)が1より大きいセンタリング容器内のフローコンディショナ内に保持される使い捨て部分である。これは、目的どおりにノズルを正確に中央に配置し、その結果エアロゾルの対称なプルームの分散を可能にするという利点がある。加えて、特有のノズルのみが特有の容器内に挿入され、その結果間違ったノズルの使用が回避されるように制御することを可能とする。これは、薬剤が、使い捨て結合部として、使い捨てノズルがノズルホルダに接続されている容器内にプレパッケージされている場合に、特に重要となるかもしれない。しかしながら、1よりも長い又は短い長幅比の他のセンタリング構造、或いは、それ以外のノズルの正確な配向(orientation)を可能にする代替センタリング構造も可能である。   According to another preferred embodiment of the present invention, a removal nozzle holder with an essential nozzle is retained in a flow conditioner in a centering vessel having a length to width ratio greater than 1. Is a disposable part. This has the advantage that the nozzle is exactly centered as intended, so that a symmetrical plume of the aerosol can be distributed. In addition, it is possible to control so that only specific nozzles are inserted into specific containers, so that the use of wrong nozzles is avoided. This may be particularly important when the drug is prepackaged as a disposable joint in a container where the disposable nozzle is connected to the nozzle holder. However, other centering structures with a width ratio longer or shorter than 1 are possible, or alternative centering structures that allow precise orientation of the other nozzles.

本発明の他の望ましい実施形態によれば、容器は、第1フローパーティショナを越えて広がる細長い円筒形の穴であり、ノズルホルダは、外部円筒表面を有する円筒部分であり、且つ、密封する際に、ノズルホルダの外部円筒表面と接する複数のOリングに対応するリング形状の複数の溝を有する細長い円筒形の穴の中にぴったり挿入される。望ましくは、少なくとも2つの間隔をあけて配置されたOリングと一つの円周方向の溝は、該2つのOリング間の細長い円筒形の穴内に提供され、加圧ガスの第1体積流量の少なくとも一部は、溝を介して、第1エアロゾルを形成するための加圧ガスをノズルに供給するノズルホルダ加圧ガスチャンネルに接続された、ノズルホルダ内の複数の開口内に導かれる。このような構成は、気体、例えば空気、を半径方向に供給できるという利点があり、ガス供給によるいかなる障害もなしに、軸方向において、ノズルホルダの挿入又は取り出しのためのいっそうの余地を残す。更に、流体供給に接続する、又は、ノズル、ノズルホルダ及び流体容器を含む統合デバイスへの挿入するための、軸方向における、遮るもののないアクセス(unobstructed access)を可能にする。しかしながら、代替手段では、他の構成、例えば軸方向の又は傾いたガス供給、も可能である。   According to another preferred embodiment of the present invention, the container is an elongated cylindrical hole extending beyond the first flow partitioner, and the nozzle holder is a cylindrical portion having an outer cylindrical surface and seals. In this case, it is inserted into an elongated cylindrical hole having a plurality of ring-shaped grooves corresponding to a plurality of O-rings in contact with the outer cylindrical surface of the nozzle holder. Desirably, at least two spaced apart O-rings and a circumferential groove are provided in an elongated cylindrical hole between the two O-rings to provide a first volumetric flow rate of pressurized gas. At least a portion is directed through a groove into a plurality of openings in the nozzle holder connected to a nozzle holder pressurized gas channel that supplies the nozzle with pressurized gas for forming a first aerosol. Such an arrangement has the advantage that a gas, for example air, can be supplied in the radial direction, leaving more room for insertion or removal of the nozzle holder in the axial direction without any obstruction by the gas supply. Furthermore, it allows unobstructed access in the axial direction for connection to a fluid supply or for insertion into an integrated device including a nozzle, nozzle holder and fluid container. However, alternative arrangements are also possible, for example an axial or inclined gas supply.

本発明の他の望ましい実施形態によれば、第1注入口に接続された第1フロー分割器は、加圧ガスの第1体積流量を、着脱可能なノズルホルダに供給される第1部分体積流量と、不可欠なノズルを伴うノズルホルダと実質的に同軸であり、逆流を発生するために、ノズルの反対方向に向いている逆流チューブ出口ポートを有する逆流チューブ内に差し向けられる第2部分体積流量と、に分割する。この構成の利点は、第1部分体積流量により形成された初期のエアロゾルが、第2部分体積流量により抑えられることである。望ましくは、第1体積流量が、第1及び第2部分体積流量に分割される前に、第1体積流量が予熱されてよい。これは、ヒータの数を低減する。しかしながら、他の構成、即ち、体積流量のいずれか一方若しくは両方を加熱可能な、又はいずれも加熱しない、ノズル及び逆流チューブに夫々接続された完全に別れた源、も可能である。   According to another preferred embodiment of the present invention, the first flow divider connected to the first inlet has a first partial volume supplied with a first volume flow of pressurized gas to a removable nozzle holder. A second partial volume directed into the backflow tube having a backflow tube outlet port that is substantially coaxial with the nozzle holder with the essential nozzle and with the essential nozzle, and directed in the opposite direction of the nozzle to generate backflow Divide the flow rate. The advantage of this configuration is that the initial aerosol formed by the first partial volume flow is suppressed by the second partial volume flow. Desirably, the first volume flow may be preheated before the first volume flow is divided into the first and second partial volume flows. This reduces the number of heaters. However, other configurations are possible, i.e. a completely separate source connected to the nozzle and the backflow tube, respectively, which can heat either or both of the volumetric flow rates or neither.

本発明の他の望ましい実施形態によれば、第2フロー分割器は、希釈ガスの第2体積流量を、第2希釈ガスフローパーティショナを通す第2希釈ガスフローパーティショナの中央領域へ導かれる第1部分希釈ガス体積流量と、第1希釈ガスフローパーティショナと、周辺領域に近い第2希釈ガスフローパーティショナを通す第2希釈ガスフローパーティショナとの間の空間を通過する残りの第2部分希釈ガス体積流量と、に分割するために、第1希釈ガスフローパーティショナと第2希釈ガスフローパーティショナとの間の空間に提供される。この構成は、初期発生の良好な混合現象、更に随意的に、希釈空気により抑えられたエアロゾルを提供するという利点を有する。より周辺の領域における流れは、抑えられたエアロゾルプルームが、望ましい流れプロファイルが作られるように混合されるだけでなく、この流れプロファイルの追加のコントロールも提供することを実現する。これは、エアロゾルのフローコンディショナ又は蒸発チャンバの壁への付着を回避するために実践上望ましい。しかしながら、希釈ガス流が、中央及び周辺領域の2つの部分希釈空気流に分割されない他の構成も可能である。例えば流速、毎分エアロゾル化される液体の量のような、いくつかの異なるパラメータが、中央及び周辺流への分割が有用であるか否かを決定してもよい。   According to another preferred embodiment of the present invention, the second flow divider directs the second volume flow of dilution gas to the central region of the second dilution gas flow partitioner through the second dilution gas flow partitioner. The remaining second through the space between the first partial dilution gas volume flow, the first dilution gas flow partitioner, and the second dilution gas flow partitioner through the second dilution gas flow partitioner near the peripheral region. A partial dilution gas volume flow rate is provided in the space between the first dilution gas flow partitioner and the second dilution gas flow partitioner for division into the partial dilution gas volume flow rate. This arrangement has the advantage of providing a good initial mixing phenomenon, and optionally an aerosol suppressed by dilution air. The flow in the more peripheral region realizes that the constrained aerosol plume is not only mixed to produce the desired flow profile, but also provides additional control of this flow profile. This is desirable in practice to avoid deposition of aerosols on the flow conditioner or evaporation chamber walls. However, other configurations are possible in which the dilution gas flow is not divided into two partial dilution air flows in the central and peripheral regions. Several different parameters, such as the flow rate, the amount of liquid aerosolized per minute, may determine whether division into a central and peripheral flow is useful.

本発明の他の望ましい実施形態によれば、第2希釈ガスフローパーティショナの中央領域は、第2フローパーティショナから希釈ガスの第2部分体積流量が出る第2希釈ガスフローパーティショナの側面に押し付けられた凹形状を有する。この構造は、第2希釈ガスフローパーティショナへのエアロゾルの付着を回避するのに役立つということがわかった。しかしながら、パラメータによっては、第2希釈ガスフローパーティショナの前面の平面又は凸形状のような代替構造も可能である。   According to another preferred embodiment of the present invention, the central region of the second dilution gas flow partitioner is on the side of the second dilution gas flow partitioner from which the second partial volume flow of dilution gas exits the second flow partitioner. It has a depressed concave shape. This structure has been found to help avoid aerosol deposition on the second diluent gas flow partitioner. However, depending on the parameters, alternative structures such as a planar or convex shape on the front surface of the second dilution gas flow partitioner are possible.

本発明の他の望ましい実施形態によれば、第2希釈ガスフローパーティショナの中央領域の外側周辺は、第2フローパーティショナの周辺領域を超えて突出し、組み立て及び解体の際にフローパーティショナの位置決め及び取り外しを容易にするリム(rim)を備える。望ましくは、リムは、円形の保持溝を有する円筒表面を備える。このような構造は、第2希釈ガスフローパーティショナの中央領域のリムが、第2希釈ガスフローパーティショナの周辺領域の上に持ち上げられることを可能にする、上述の凹形状で、極めて迅速に成し遂げられる。代替手段では、第2フローパーティショナを導入及び取り除くための他の構成、例えば互いに間隔をあけて配置された個々の突出(discrete protrusions)、も可能である。   According to another preferred embodiment of the present invention, the outer periphery of the central region of the second dilution gas flow partitioner protrudes beyond the peripheral region of the second flow partitioner, and the flow partitioner's during assembly and disassembly A rim is provided to facilitate positioning and removal. Desirably, the rim comprises a cylindrical surface having a circular retaining groove. Such a structure is extremely quick with the concave shape described above, which allows the rim in the central region of the second diluent gas flow partitioner to be lifted over the peripheral region of the second diluent gas flow partitioner. Accomplished. In the alternative, other configurations for introducing and removing the second flow partitioner are possible, such as discrete protrusions spaced apart from each other.

本発明の他の望ましい実施形態によれば、第2フロー分割器は、リング形状であり、且つ第1希釈ガスフローパーティショナ及び第2希釈ガスフローパーティショナ間の空間を通って広がり、第2希釈ガスフローパーティショナの中央領域に向かう第1部分希釈ガス体積流量パーティショナが通る、半径方向の複数の開口を備える。望ましくは、第1及び第2希釈ガスフローパーティショナ並びに第2フロー分割器は、予め組み立てられたアセンブリグループ及び不可欠な構成部分の一方を形成する。これは、構造的なロバスト構造を可能にし、リング状の分割器は、第1及び第2フローパーティショナ間のスペーサ機能を有することができ、或いは、第1フローパーティショナ、第2フローパーティショナ及びリング状の分割器を含むグループ全体が単一の構成部分として一体として形成されることができる。分割器内に提供される複数の穴の累積サイズ(cumulative size)は、どの程度の部分希釈空気流が中央に向かうのかを決定する。代替手段では、他の構成、例えば第1及び第2フローパーティショナ間の間隔をあけて配置された柱状物、又は第2フローパーティショナの中央に向かう流れの所望量を分割できるいかなる形態又は形状のチャンネル、も可能である。   According to another preferred embodiment of the present invention, the second flow divider is ring-shaped and extends through the space between the first dilution gas flow partitioner and the second dilution gas flow partitioner, A plurality of radial openings are provided through which the first partial dilution gas volume flow partitioner towards the central region of the dilution gas flow partitioner passes. Desirably, the first and second diluent gas flow partitioners and the second flow divider form one of a pre-assembled assembly group and an integral component. This enables a structural robust structure, and the ring-shaped divider can have a spacer function between the first and second flow partitioners, or the first flow partitioner, the second flow partitioner. And the entire group including the ring-shaped divider can be integrally formed as a single component. The cumulative size of the plurality of holes provided in the divider determines how much of the partially diluted air flow goes to the center. In alternative means, other configurations, such as columns spaced apart between the first and second flow partitioners, or any form or shape that can divide the desired amount of flow towards the center of the second flow partitioner. Channels are also possible.

本発明の他の望ましい実施形態によれば、第1希釈ガスフローパーティショナの外周は、第1希釈ガスフローパーティショナを通って、第1及び第2希釈ガスフローパーティショナ間の空間に入る、希釈ガスの第2体積流量が通る複数のスロットにより円周方向に配置される複数のメーロン(merlon)により形成される。望ましくは、第1希釈ガスフローパーティショナは、内部円筒壁を有する円筒形のハウジング内に挿入され、複数のメーロンは、複数のスロット、複数のメーロン及び円筒壁により第2フローパーティショナの周囲に沿って複数の開口が規定されるように、内壁に近接する又は接触するようにハウジングにぴったり合う。第1及び第2希釈ガスフローパーティショナ間の空間は、圧力等化チャンバとして機能してよい。加えて、間隔をあけて配置された複数のスロットは、流れを均等にする。しかしながら、代替構造、例えば複数のメーロン及び溝に代えて、第1希釈ガスフローパーティショナの周囲に沿って間隔をあけて配置された個々の穴、も可能である。   According to another preferred embodiment of the present invention, the outer periphery of the first dilution gas flow partitioner enters the space between the first and second dilution gas flow partitioners through the first dilution gas flow partitioner. Formed by a plurality of merlons arranged circumferentially by a plurality of slots through which a second volume flow of dilution gas passes. Preferably, the first dilution gas flow partitioner is inserted into a cylindrical housing having an inner cylindrical wall, and the plurality of melons are surrounded by the plurality of slots, the plurality of melons and the cylindrical wall around the second flow partitioner. A close fit with the housing so as to be close to or in contact with the inner wall so that a plurality of openings are defined along. The space between the first and second dilution gas flow partitioners may function as a pressure equalization chamber. In addition, a plurality of spaced slots make the flow even. However, alternative structures are possible, for example, individual holes spaced along the circumference of the first diluent gas flow partitioner, instead of a plurality of melons and grooves.

本発明の他の望ましい実施形態によれば、逆流チューブは、ノズルホルダに対し実質的に平行に広がる実質的にまっすぐな注入端を備え、第1及び第2フローパーティショナを通り、逆流チューブ出口ポートへと導く180度カーブ(bend)を有する外端で終わる。望ましくは、実質的にまっすぐな注入端は、位置決めスロット内に挿入可能な位置決めプレートを備えてよい。これらの対策で、エアロゾルの対称なプルームがノズルの周囲に形成されるように、出口ポートがノズルと正確に合わせられる。   According to another preferred embodiment of the invention, the backflow tube comprises a substantially straight injection end that extends substantially parallel to the nozzle holder, passes through the first and second flow partitioners, and exits the backflow tube. End at the outer end with a 180 degree bend leading to the port. Desirably, the substantially straight injection end may comprise a positioning plate insertable into the positioning slot. With these measures, the outlet port is precisely aligned with the nozzle so that a symmetrical plume of aerosol is formed around the nozzle.

本発明の他の望ましい実施形態によれば、第1注入ポート及び第2注入ポートは、加圧ガスの第1体積流量及び希釈ガスの第2体積流量の少なくとも一方を予熱するための各加圧ガス及び希釈ガスヒータを有する各加圧ガス及び希釈ガス加熱チャンバの少なくとも一方に接続される。様々な流れの加熱は、所望されるように個々に制御される。しかしながら、様々なパラメータ、例えば、毎分蒸発される液体量、蒸発に用いられる気体、蒸発される液体、によっては、いかなるガス体積流量の予熱をせずに、全ての蒸発又は所望範囲の蒸発を達成することも可能である。   According to another preferred embodiment of the present invention, the first injection port and the second injection port each pressurize to preheat at least one of a first volume flow of pressurized gas and a second volume flow of dilution gas. Connected to at least one of each pressurized gas and dilution gas heating chamber having gas and dilution gas heaters. The heating of the various streams is individually controlled as desired. However, depending on various parameters, such as the amount of liquid evaporated per minute, the gas used for evaporation, the liquid to be evaporated, all or any desired range of evaporation can be achieved without preheating any gas volume flow. It can also be achieved.

本発明の他の望ましい実施形態によれば、複数の希釈ガスヒータは、テーパのついた端部を有する細長い赤外線電球であり、各加熱チャンバは、個々の内部チューブ壁を有するチューブであり、希釈ガスの第2体積流量は、各赤外線電球と内部チューブ壁との間のギャップを介して導かれ、この希釈ガスの第2流量の流抵抗は、200リットル/分の流量で、13mmHOのオーダである。これは、同一時間に低流抵抗が提供される間の非常に効率的なヒータであることが判明する。しかしながら、他の加熱形態、例えば、電気抵抗加熱コイルでガス供給チューブを囲うことによる対流による電気的な加熱、も可能である。 According to another preferred embodiment of the present invention, the plurality of dilution gas heaters are elongated infrared bulbs having tapered ends, and each heating chamber is a tube having an individual internal tube wall, and a dilution gas The second volumetric flow rate is guided through the gap between each infrared bulb and the inner tube wall, and the flow resistance of the second flow rate of this dilution gas is 200 liters / minute and is on the order of 13 mmH 2 O. It is. This turns out to be a very efficient heater while low flow resistance is provided at the same time. However, other heating forms are possible, for example electrical heating by convection by enclosing the gas supply tube with an electric resistance heating coil.

本発明の他の望ましい実施形態によれば、ブロワは、希釈ガスの第2体積流量を加熱チャンバを介し、第2注入ポート内に供給するために、第2注入ポートに接続された希釈ガス加熱チャンバの上流に提供される。このようなブロワは、希釈空気の高体積流量を提供することができる。しかしながら、コンプレッサやガスボトルのような代替ガス源も可能である。   According to another preferred embodiment of the present invention, the blower has a dilution gas heating connected to the second injection port for supplying a second volume flow of dilution gas through the heating chamber into the second injection port. Provided upstream of the chamber. Such a blower can provide a high volume flow of dilution air. However, alternative gas sources such as compressors and gas bottles are possible.

本発明の他の望ましい実施形態によれば、希釈ガスの第2体積流量は、100乃至200リットル/分であり、フローコンディショナを隔てて第2注入口の向かい側の圧力損失は、200リットル/分で、2インチHOのオーダである。この低圧力損失は、コンプレッサのサイズ及び電力消費のごく少量しか占めない単純なブロワにより、ハイパワーコンプレッサの代用を可能にする。 According to another preferred embodiment of the present invention, the second volumetric flow rate of the dilution gas is 100 to 200 liters / minute, and the pressure loss across the flow conditioner and opposite the second inlet is 200 liters / minute. Minutes, on the order of 2 inches H 2 O. This low pressure drop allows a high power compressor to be substituted by a simple blower that occupies only a small amount of compressor size and power consumption.

本発明の他の望ましい実施形態によれば、より長いスリット形状の複数の開口の第1グループは、加速プレート及び減速プレートの、中央に近い位置から外周に近い位置に向かって延び、そして、より短いスリット形状の複数の開口の第2グループは、中央から間隔をあけた位置から外周に近い位置に向かって延びる。これは、結果的に、スリット形状の複数の開口が少なくとも2種類の異なる長さを有することをもたらす、即ち、加速プレートの中央に近い位置及び減速プレートの中央に近い位置の各々から、それらの外周までずっと延びる一の長さ、そして、複数の開口の他のセットはより短く、たった中央に対して半径方向にオフセットされた位置から、このオフセット位置から外周までずっと延びる。このスリット分布は、周囲に近い位置での累積開口表面は、加速プレート及び減速プレートの中央に近いのと同じくらいになることを達成する。これは、濃縮器の全流抵抗を低く保つと同時に、加速プレートの出口側の基部表面と減速プレートの入力側の基部表面との間のギャップにより形成される半径方向のチャンネルの累積幅と同じくらいになることを可能にする一尺度である。このような半径方向排出チャンネルは、加速チャンネル及び減速チャンネルを提供する彫刻された部分の間を延びる。しかしながら、代替手段では、全てのチャンネルが、上記周囲までずっと延びていなくてよい。スリット形状の複数の開口に加えて、他の形状の複数の開口、例えば円形又は三角形の複数の開口、を提供することも可能にする。スリット形状の複数の開口は、遮るもののない半径方向排出チャンネルの提供、及び既に述べたような異なる長さの使用に特に効果的であることが判明しており、ほぼ均一な板の表面領域毎の円形の加速プレート及び減速プレート全体を上回る開口表面を保持する際に、特に効果的である。   According to another preferred embodiment of the present invention, the first group of the plurality of longer slit-shaped openings extends from a position near the center to a position near the outer periphery of the acceleration plate and the deceleration plate, and more The second group of the plurality of short slit-shaped openings extends from a position spaced from the center toward a position close to the outer periphery. This results in the slit-shaped openings having at least two different lengths, i.e. from their respective positions near the center of the acceleration plate and near the center of the deceleration plate. One length that extends all the way to the perimeter, and the other set of openings is shorter, extending from this offset position to the perimeter from a position that is only radially offset relative to the center. This slit distribution achieves that the cumulative aperture surface near the periphery is as close to the center of the acceleration and deceleration plates. This is the same as the cumulative width of the radial channel formed by the gap between the base surface on the exit side of the accelerator plate and the base surface on the input side of the deceleration plate while keeping the total flow resistance of the concentrator low. It is a measure that makes it possible to become. Such radial discharge channels extend between the engraved portions that provide acceleration and deceleration channels. However, in the alternative, not all channels may extend all the way to the perimeter. In addition to slit-shaped openings, it is also possible to provide other shaped openings, for example circular or triangular openings. A plurality of slit-shaped openings have been found to be particularly effective in providing an unobstructed radial discharge channel, and the use of different lengths as described above, for each substantially uniform plate surface area. It is particularly effective in maintaining an open surface that exceeds the overall circular acceleration and deceleration plates.

本発明の他の望ましい実施形態によれば、中級のスリット形状の複数の開口の第3グループは、より長い及びより短い複数の開口の第1及び第2グループの間の長さであり、夫々、中央から間隔をあけた位置から外周に近い位置に向かって延び、中央からの距離が、スリット形状の複数の開口の第2グループの距離よりも短い位置から延びる。これは、他の望ましいバリエーションであり、この場合、複数の開口の第3グループが含まれ、投影されたプレート表面(projected plate surface)との比較では、均一より均一な(even more even)開口表面の分布を達成する。   According to another preferred embodiment of the present invention, the third group of intermediate slit-shaped openings is a length between the first and second groups of longer and shorter openings, respectively. , Extending from a position spaced from the center toward a position close to the outer periphery, and a distance from the center extending from a position shorter than the distance of the second group of the plurality of slit-shaped openings. This is another desirable variation, in which case it includes a third group of openings, even more even opening surfaces compared to the projected plate surface. To achieve a distribution of.

本発明の他の望ましい実施形態によれば、複数の開口の第1グループのスリット形状の複数の開口は、互いに90度の角度で円周上に配置された4つのスリット形状の開口を含み、スリット形状の複数の開口の第3グループは、互いに90度の角度で、且つ、スリット形状の複数の開口の第1グループの夫々隣接するスリット形状の開口に対し45度の角度で、円周上に配置された4つのスリット形状の開口を含み、スリット形状の複数の開口の第2グループは、互いに45度の角度で、且つ、スリット形状の複数の開口の第1及び第3グループの夫々隣接するスリット形状の開口に対し22.5度の角度で、円周上に配置された8つのスリット形状の開口を含む。半径方向チャンネルの均一な分布が、排出ガスとしての排せつ体積流量の低流抵抗漏れを可能とするために成し遂げられると同時に、この角度分布は、加えて、投影された板表面と比較すると、開口表面の均一な分布の目標を成し遂げる。   According to another preferred embodiment of the present invention, the first group of slit-shaped openings of the plurality of openings includes four slit-shaped openings arranged on the circumference at an angle of 90 degrees to each other, The third group of the plurality of slit-shaped openings is on the circumference at an angle of 90 degrees with each other and at an angle of 45 degrees with respect to the adjacent slit-shaped openings of the first group of the plurality of slit-shaped openings. And the second group of the plurality of slit-shaped openings is at an angle of 45 degrees to each other and is adjacent to the first and third groups of the plurality of slit-shaped openings, respectively. It includes eight slit-shaped openings arranged on the circumference at an angle of 22.5 degrees with respect to the slit-shaped openings. While a uniform distribution of radial channels is achieved to enable low flow resistance leakage of the exhaust volume flow as exhaust gas, this angular distribution is in addition, compared to the projected plate surface, opening Achieve the goal of uniform surface distribution.

本発明の他の望ましい実施形態によれば、加速及び減速プレートが互いに平行に並べられ、お互いにサイドギャップだけ間隔をあけて配置されるように、半径及び円周方向において加速及び減速プレートお互いについての位置合わせのために、コネクタは、減速プレートの隆起したロケータ(raised locator)と、加速プレートの対応する凹凸のある容器との一方、或いは、加速プレートの隆起したロケータと、減速プレートの対応する凹凸のある容器との一方を有するように構成され、加速プレート出口開口が、減速プレート入力開口と実質的にそろえられるように、アライメントは、円周方向における角度配向を含む。最小限の流抵抗のために、加速プレートの出口開口が、減速プレートの出口開口と正確に一致して重なることが極めて重要である。これは、半径及び円周(角度)方向における加速プレート及び減速プレートの正確なアライメントを要求する。加えて、隆起したロケータ−凹凸のある容器−結合は、加速プレート及び減速プレート間、特に加速プレートの出口開口及び減速プレートの入力開口間、のギャップが、出口開口−入力開口−ペア全てについて正確に同じになるように、加速プレートと減速プレートとを互いに正確に平行に位置決めする際に、役立つ。しかしながら、この平行性は、加速プレート及び減速プレートの外周の調整器(spigot)により、単独で又はロケータ−容器−結合に加えて、確立されてもよい。   According to another preferred embodiment of the present invention, the acceleration and deceleration plates are arranged with respect to each other in the radial and circumferential directions so that the acceleration and deceleration plates are arranged parallel to each other and spaced apart from each other by a side gap. For the alignment of the connector, the connector is one of the raised locator of the deceleration plate and the corresponding uneven container of the acceleration plate, or the raised locator of the acceleration plate and the corresponding one of the deceleration plate. The alignment includes an angular orientation in the circumferential direction, configured to have one of the concave and convex containers, such that the acceleration plate outlet opening is substantially aligned with the deceleration plate input opening. For minimum flow resistance, it is very important that the exit opening of the acceleration plate overlaps exactly with the exit opening of the deceleration plate. This requires precise alignment of the acceleration and deceleration plates in the radial and circumferential (angular) directions. In addition, the raised locator-uneven container-joint ensures that the gap between the acceleration plate and the deceleration plate, especially between the outlet opening of the acceleration plate and the input opening of the deceleration plate, is accurate for all outlet openings-input openings-pairs. This is useful in positioning the acceleration plate and the deceleration plate exactly parallel to each other. However, this parallelism may be established alone or in addition to the locator-container-joint by means of a spigot on the periphery of the acceleration and deceleration plates.

本発明の他の望ましい実施形態によれば、隆起したロケータ及び対応する凹凸のある容器は、十字型である。例えば正方形、長方形又は三角形のような他の形状も可能ではあるが、十字型は、低流抵抗を成し遂げるために、分裂形状の(split-shaped)複数の開口に用いることができる空間をそれほど多く占めることなく、加速プレート及び減速プレートのお互いについての特に正確な配向を可能にする。   According to another preferred embodiment of the present invention, the raised locator and the corresponding rugged container are cross-shaped. Other shapes such as squares, rectangles or triangles are possible, but the cruciform has so much space that can be used for multiple split-shaped apertures to achieve low flow resistance. Without occupying it allows a particularly precise orientation of the acceleration and deceleration plates with respect to each other.

本発明の他の望ましい実施形態によれば、スリット形状の加速プレート出口開口は、0.4−1.6mm幅であり、減速プレート入力開口は、0.6−2mm幅であり、加速ノズルの累積長さは、10−25cmであり、加速プレート基部表面と減速プレート基部表面との間のギャップは0.8−2cmである。他の寸法でももちろんよい。しかしながら、様々な寸法のお互いの関係は、低流抵抗を達成するという目的を最適化するが、同時に、例えば患者により速やかに吸入され得る低体積流量における、高効率のエアロゾル粒子の濃縮を達成するという目標も最適化する。望ましくは、第2体積流量は第1体積流量の10−20%を含み、そして、第3体積流量は第1体積流量の80−90%を含む。望ましくは、濃縮器は、第1体積流量の粒子の85%が第2体積流量に含まれ、そして、第3体積流量が、第1体積流量から粒子の15%だけを含むような濃縮効率からなる。しかしながら、状況によっては、より低い効率、例えば70%の効率、も許容可能であるかもしれない。許容可能な効率は、様々なパラメータ、例えば薬剤のコスト又は許容可能な配送率、により動作され得る(can be driven)。同様に、体積流量の、例えば患者により吸入され得る有用な体積流量と、排せつ体積流量とへの分割の百分率は、比較的広い範囲で変化してよい。   According to another preferred embodiment of the present invention, the slit-shaped acceleration plate outlet opening is 0.4-1.6 mm wide, the deceleration plate input opening is 0.6-2 mm wide, The accumulated length is 10-25 cm and the gap between the acceleration plate base surface and the deceleration plate base surface is 0.8-2 cm. Of course, other dimensions are also acceptable. However, the interrelationship of the various dimensions optimizes the objective of achieving low flow resistance, while at the same time achieving high efficiency aerosol particle concentration, eg, at low volume flow rates that can be rapidly inhaled by the patient. Optimize this goal. Desirably, the second volume flow comprises 10-20% of the first volume flow and the third volume flow comprises 80-90% of the first volume flow. Desirably, the concentrator is from a concentration efficiency such that 85% of the first volume flow of particles is included in the second volume flow and the third volume flow includes only 15% of the particles from the first volume flow. Become. However, in some situations, lower efficiencies, such as 70% efficiency, may be acceptable. Acceptable efficiency can be driven by various parameters, such as drug cost or acceptable delivery rates. Similarly, the percentage of volumetric flow divided into useful volumetric flow that can be inhaled by the patient and excretory volumetric flow may vary over a relatively wide range.

本発明の他の望ましい実施形態によれば、組み立てられた加速プレート及び減速プレートは、第3体積流量が通って出口ポートに導かれる半径方向の開口を有するカウリング(cowling)に囲まれる。これは、排せつ体積流量の低流抵抗排出のための更なる手段を提供する。望ましくは、濃縮器すべてにわたる流圧力損失は、40リットル/分の出力エアロゾル流を伴う、上限250リットル/分までのガス流率で、1mmHO以下である。 According to another preferred embodiment of the present invention, the assembled acceleration plate and deceleration plate are surrounded by a cowling having a radial opening through which a third volume flow is directed to the outlet port. This provides a further means for low flow resistance discharge of the exhaust volume flow. Desirably, the flow pressure drop across all the concentrators is 1 mmH 2 O or less with a gas flow rate up to 250 liters / minute with an output aerosol flow of 40 liters / minute.

本発明の他の望ましい実施形態によれば、複数の減速チャンネルの少なくともいくつかは、減速プレートの出口開口の方向に、入力開口から次第に広くなり、減速チャンネルの壁は、線形形状、凸形状又は放物線形状の一つからなる。同様に、複数の加速チャンネルの少なくともいくつかは、減速プレートの出口開口の方向に、入力開口から次第に狭くなり、加速チャンネルの壁は、線形形状、凸形状又は放物線形状の一つからなる。特に、放物線形状は、低流抵抗を提供することが判明している。   According to another preferred embodiment of the present invention, at least some of the plurality of deceleration channels gradually become wider from the input opening in the direction of the exit opening of the deceleration plate, and the walls of the deceleration channel are linear, convex or It consists of one of the parabolic shapes. Similarly, at least some of the plurality of acceleration channels gradually narrow from the input opening in the direction of the exit opening of the deceleration plate, and the walls of the acceleration channel consist of one of a linear shape, a convex shape or a parabolic shape. In particular, the parabolic shape has been found to provide low flow resistance.

本発明の他の望ましい実施形態によれば、渦減衰チャンバは、コーン形状収集器によりエアロゾルが出力ポート内に圧縮される前に、減速渦を減衰するように構成されている。望ましくは、コーン形状収集器は、放物線形状の壁を有する。有用な体積流量の圧縮は必ずしも必要ではないが、この構成は、特に渦減衰チャンバが、流れの方向にある長さを超えて、例えば減速プレートの直径の約半分と等しい長さを超えて、延びている場合に、粒子分布及び付着物の低減の等化という利点がある。この手段は、流抵抗も低減する。しかしながら、代替構成では、流れの制限無しで済ませ、減速プレートの出口から目的地、例えば吸入マスク内、へ直接流れを提供することも可能である。   According to another preferred embodiment of the invention, the vortex damping chamber is configured to dampen the deceleration vortex before the aerosol is compressed into the output port by the cone-shaped collector. Desirably, the cone-shaped collector has a parabolic wall. Useful volumetric flow compression is not necessarily required, but this configuration, in particular, exceeds the length the vortex damping chamber is in the direction of flow, e.g., equal to about half the diameter of the deceleration plate, When extended, there is the advantage of equalizing particle distribution and reduced deposits. This measure also reduces flow resistance. However, in an alternative arrangement, it is possible to provide no flow restriction and provide flow directly from the exit of the deceleration plate to the destination, for example in the suction mask.

ここで、本開示は、どのようにして低圧エアロゾルの比較的高体積(上限300リットル/分まで)が濃縮されるかを記載する。複数のスリットは、排出ガスがスリット間で半径方向に受動的に配送されるように、半径方向に配置される。このような構成は、多くの利点を有する。即ち、
(a)希釈ガスは、小さな(2インチ×2インチ×1インチ)ガスブロワ又はファンにより供給される。
(b)デバイスは、気密高圧封(seal)を必要としないので、洗浄及びメンテナンスのための容易な組み立て及び解体を可能にする。
(c)排出ガスは、負圧源を必要としないので、大気圧で配送される。
(d)局所的な逆流噴流は、正確に再現可能な同軸アライメントで構造的に安定している。
(e)局所的に加熱された噴流及び逆流ガスは、局所的な赤外線照射と供に、1グラム/ccより低い密度の粒子を生じるデバイスの能力の増強に加えて、壁損失の低下と、効率の増加につながるエアロゾルの迅速な乾燥を提供する。
Here, the present disclosure describes how a relatively high volume (up to 300 l / min) of low pressure aerosol is concentrated. The plurality of slits are arranged radially so that the exhaust gas is passively delivered between the slits in the radial direction. Such a configuration has many advantages. That is,
(A) Dilution gas is supplied by a small (2 inch x 2 inch x 1 inch) gas blower or fan.
(B) The device does not require an airtight high pressure seal, thus allowing easy assembly and disassembly for cleaning and maintenance.
(C) Since the exhaust gas does not require a negative pressure source, it is delivered at atmospheric pressure.
(D) The local counter-current jet is structurally stable with a precisely reproducible coaxial alignment.
(E) locally heated jets and backflow gases, in combination with local infrared irradiation, in addition to enhancing the device's ability to produce particles of density less than 1 gram / cc, reducing wall loss; Provide rapid drying of aerosols leading to increased efficiency.

詰め替え可能な容器で液体からエアロゾルを発生するデバイスは、清浄度の維持について問題がある。多様な吸入に用いられるデバイスは、ノズル又はオリフィスが詰まることについて予測できない又は出力が減少するかもしれない。これは、特に、大きい分子、例えばタンパク質、表面活性薬剤、同様に他の大きい分子、がエアロゾル化される場合に、重大な問題である。これらの問題は、交換可能な又は使い捨てのカートリッジの不可欠な単一パス(single-pass)ノズルへの統合を経る本開示において、解消される。   Devices that generate aerosols from liquids in refillable containers have problems with maintaining cleanliness. Devices used for various inhalations may be unpredictable about nozzle or orifice clogging or may have reduced output. This is a serious problem, especially when large molecules such as proteins, surfactants, as well as other large molecules are aerosolized. These problems are overcome in the present disclosure through the integration of replaceable or disposable cartridges into an integral single-pass nozzle.

本発明のエアロゾル発生器において、エアロゾル発生器の説明の目的のために、下記のアセンブリグループ、即ち、容器を伴うノズル及びノズルホルダ、フローパーティショナを伴うフローコンディショナ、逆流チューブ及び蒸発チャンバ、バーチャルインパクタ(virtual impactor)、渦減衰チャンバ、及びエアロゾル配送コーン、が明らかにされなければならない。これらのアセンブリグループは、結果として生ずるエアロゾルが元の溶質又は懸濁物質を含む乾燥濃縮エアロゾルになるための物質の水性(又は高蒸気圧溶媒)溶液又は懸濁液から濃縮された乾燥エアロゾルの発生のためのポータブル小型デバイスの形成に、相互に影響を及ぼす。具体的には、実践的な小型ポータブルデバイスにおいて、これが達成され得ることを明示する手順に関する。更に、エアロゾルプルームの基部の近くで、溶媒の非常に迅速な蒸発を可能にするこのデバイスは、1未満の密度のタンパク質粒子の発生を容易にする。
In aerosol generator of the present invention, for purposes of illustration of the aerosol generator assembly group below, immediately Chi, nozzle and nozzle holder with container, flow conditioner with flow partitioner, reflux tube and evaporation chamber, Virtual impactors, vortex damping chambers, and aerosol delivery cones must be identified. These assembly groups are responsible for the generation of concentrated dry aerosols from aqueous (or high vapor pressure solvent) solutions or suspensions of materials so that the resulting aerosol becomes a dry concentrated aerosol containing the original solute or suspended material. Mutually affects the formation of portable small devices for In particular, it relates to procedures that demonstrate that this can be achieved in practical small portable devices. Furthermore, this device, which allows for very rapid evaporation of the solvent near the base of the aerosol plume, facilitates the generation of protein particles with a density of less than one.

本発明の態様全体にわたる主要な構成制限は、わずかに大気圧を上回る希釈ガスを用いるデバイスを完全に動作させるためである。これは、患者が使用するためのポータブル濃縮エアロゾル配送システムについて2つの強力な利点を有する。第1に、制限された圧力水頭のための非常に小型のファン又はブロワは、サイズ、重さ及び騒音考察に取り入れられる。第2に、低圧取り付け部品の利用は、洗浄及びメンテナンスのための容易な組み立て及び解体を可能にする。   A major configuration limitation throughout the embodiments of the present invention is to fully operate the device with a diluent gas slightly above atmospheric pressure. This has two powerful advantages over a portable concentrated aerosol delivery system for patient use. First, very small fans or blowers for limited pressure heads are incorporated into the size, weight and noise considerations. Second, the use of low pressure mounting components allows easy assembly and disassembly for cleaning and maintenance.

他の構造基準は、溶媒の蒸発をできるだけ早くする効果のために、加熱された圧縮ガスをノズル及び逆流チューブに供給するためである。他の構造基準は、交換可能な着脱可能なノズルホルダ及びノズルを取り入れるためである。これは、デバイスの商用の順応性及び機能性を高める。このフローコンディショナは、小型であり、且つ、ガス流に対する非常に低い抵抗を有する。   Another structural criterion is to supply heated compressed gas to the nozzle and backflow tube for the effect of evaporating the solvent as soon as possible. Another structural standard is to incorporate a replaceable removable nozzle holder and nozzle. This increases the commercial adaptability and functionality of the device. This flow conditioner is compact and has a very low resistance to gas flow.

このデバイスの特徴は、(a)交換可能なノズルホルダを受け入れるための不可欠な容器を伴う小型の2ステージフローコンディショナ、(b)逆流圧縮ガス分割器及び逆流チューブ、(c)低ガス流抵抗及び温度慣性のガスヒータ、(d)基部に近い赤外線照射、(e)0.5ミクロンより大きい粒子について、低抵抗、高効率エアロゾル濃縮器、(f)低抵抗抽出ガスフィルタリング機能、及び(g)濃縮された出力エアロゾルを収集するための空気力学的に設計された収集「コーン」を含む。このデバイスの機器バージョンは、呼吸性エアロゾルとして配送される特定の溶質(懸濁液)/溶媒溶液に対するエアロゾル乾燥工程のパラメータを調整するために用いることができる。本発明は、粉末薬剤の再エアロゾル化がしばしば必要とされる添加剤の使用を必要としない、薬剤の配送に用いることができる。タンパク質を含む生物治療(Bio-therapeutics)は、患者に直接配送され得る。発生された粒子は、1未満の粒子密度又は0.04未満のタップ密度(tap density)であってよい。   The device features (a) a small two-stage flow conditioner with an indispensable container for receiving a replaceable nozzle holder, (b) a backflow compressed gas divider and a backflow tube, (c) low gas flow resistance. And a temperature inertia gas heater, (d) near infrared irradiation, (e) for particles larger than 0.5 microns, low resistance, high efficiency aerosol concentrator, (f) low resistance extraction gas filtering function, and (g) Includes an aerodynamically designed collection “cone” for collecting concentrated output aerosol. The instrument version of this device can be used to adjust the parameters of the aerosol drying process for a particular solute (suspension) / solvent solution delivered as a respiratory aerosol. The present invention can be used for drug delivery that does not require the use of additives where re-aerosolization of the powder drug is often required. Bio-therapeutics containing proteins can be delivered directly to the patient. The generated particles may have a particle density of less than 1 or a tap density of less than 0.04.

圧縮ガスは、クイックディスコネクト(quick disconnect)を介して、圧力加減器に供給される。加減器からの圧縮ガスは、ヒータ、そして、フローコンディショナのマニフォールド上のポートを通る。マニフォールド内で、流れは2つの経路、a.ノズルホルダへ向かい、そしてエアロゾル発生器ノズルへ向かう、b.出口ポートがノズルと同じ軸にそろえられている逆流チューブへ向かう、に方向を変えられる。低圧ガス源は、非常に高流量(100から300リットル/分)で、小型ブロワにより提供される。(或いは、加圧ガス源が使用されてよい。)このガスは、ヒータを通り、そして2ステージフローコンディショナのマニフォールド上のポートに入る。このフローコンディショナは、結合されたパイレックス(Pyrex:登録商標)または石英蒸発チャンバ内の均一な流れを保証する。2ステージフローコンディショナからのガスはこの蒸発チャンバに入る。赤外線ランプからの赤外線照射及びこの蒸発チャンバに隣接する反射材は、チャンバを通り、第2焦点反射材により反射され、チャンバの反対側に送られる。この蒸発チャンバは、バーチャルインパクタエアロゾル濃縮器に結合される。ガスは、加速ノズル板の加速スリットノズルを通って入る。粒子の大部分を含むごく少量のガスは、バーチャルインパクション(virtual impaction)板の収集減速ノズルを通って濃縮器から出る。これらの減速ノズルは、加速ノズルと正確にそろえられている。減速ノズルからの結果として生じるエアロゾルは、濃縮器の出口に連結された減衰チャンバにおいて渦形成の際に、運動エネルギーの大部分を失う。そして、エアロゾルは、テーパのついたエアロゾル収集コーンを通ってながれ、その端部からエアロゾルが出る。ガス流の主要な部分は、加速ノズル板及び減速ノズル板各々における、加速ノズル及び減速ノズル間のギャップから出る。この排出ガスは、プレナム内の、排出ガス内の残留懸濁粒子を取り除くための随意的なフィルタに流れる。或いは、圧縮ガスの十分な供給が可能な場所での使用については、圧縮ガスについてのクイックディスコネクトは、T字型取り付け部品を介して、2つの圧力加減器、高圧ガスのためのものと、低圧ガスのためのもの、に結合される。高圧力加減器は、ガスヒータを介して、上述のごとく、2ステージフローコンディショナのマニフォールドに結合される。この圧縮ガスは、上述のごとく、2つの経路に方向を変えられる。低圧力加減器は、上述のごとく、希釈ガスヒータに接続され、それからフローコンディショナに接続される。
The compressed gas is supplied to the pressure regulator via a quick disconnect. The compressed gas from the adjuster passes through a heater and a port on the flow conditioner manifold. Within the manifold, the flow has two paths: a. Towards the nozzle holder and towards the aerosol generator nozzle, b. The outlet port is redirected to a backflow tube that is aligned with the same axis as the nozzle. The low pressure gas source is provided by a small blower at a very high flow rate (100 to 300 liters / minute). (Alternatively, a source of pressurized gas may be used.) This gas passes through the heater and enters a port on the manifold of the two-stage flow conditioner. This flow conditioner ensures a uniform flow in the combined Pyrex® or quartz evaporation chamber. Gas from the two-stage flow conditioner enters this evaporation chamber. Infrared radiation from the infrared lamp and the reflector adjacent to the evaporation chamber pass through the chamber, is reflected by the second focal reflector, and is sent to the opposite side of the chamber. This evaporation chamber is coupled to a virtual impactor aerosol concentrator. The gas enters through the acceleration slit nozzle of the acceleration nozzle plate. A very small amount of gas containing most of the particles exits the concentrator through a collection deceleration nozzle in a virtual impaction plate. These deceleration nozzles are precisely aligned with the acceleration nozzles. The resulting aerosol from the deceleration nozzle loses most of its kinetic energy during vortex formation in a damping chamber connected to the concentrator outlet. Then, the aerosol flows through the aerosol collection cone with a tape over path, aerosol exits from the end. The main part of the gas flow exits the gap between the acceleration nozzle and the deceleration nozzle in each of the acceleration nozzle plate and the deceleration nozzle plate. This exhaust gas flows to an optional filter in the plenum to remove residual suspended particles in the exhaust gas. Alternatively, for use in locations where a sufficient supply of compressed gas is available, the quick disconnect for compressed gas is via a T-shaped fitting, two pressure regulators, for high pressure gas, Coupled to, for low pressure gas. The high pressure regulator is coupled to the manifold of the two stage flow conditioner via a gas heater as described above. This compressed gas is redirected in two paths as described above. The low pressure regulator is connected to the dilution gas heater as described above and then to the flow conditioner.

圧縮ガスは、エアロゾル化ノズル及び逆流ガスのためのエネルギーを提供する。逆流ガスは、逆流ガスがプルームを抑え、希釈するように、ノズルにより形成されたエアロゾルプルームと同軸且つ反対方向に流れる。望ましい使用では、高圧ガスは、150度まで加熱される。この温度は、関連するPIDコントローラを用いるヒータから上流の圧縮ガスストリーム内の熱電対を用いて加減される。この加熱された圧縮ガスは、クイックディスコネクトを介して、フローコンディショナマニフォールドに向けて配送される。一の流れは、小さなオリフィスを通って、逆流チューブに進む。小さなオリフィスの直径は、逆流チューブ内のガス流量を規定する。この流量は、典型的には、ノズルを通るガス流量とほぼ同じかわずかに高い。もう一方の流れは、フローコンディショナ内の円筒形の容器を囲むアニュラスに進む。ノズルホルダのポートは、このアニュラスとそろえられており、このためガスは、ノズルホルダの入力ポート通り、2つの導電性チャンネルを通り、小型圧力等化チャンバそしてノズルに流れる。流体は、中央チャンネルを介してノズルに配送される。外部ポンプは、アプリケーションに応じて、0.1乃至5ml/分の流体流量率を提供する。エアロゾルは、圧縮ガスと流体との相互作用により発生される。このように発生されたエアロゾルは、逆流チューブからのガスの噴流により抑えられる。フローコンディショナからの温かな希釈ガスは、液体の蒸発を高め、粒子を蒸発チャンバを介してエアロゾル濃縮器へ向けて運ぶ。赤外線ランプにより赤外線照射が提供され、チャンバの反対側の対応する反射材は、粒子からの液体の蒸発を増やす。粒子は、バーチャルインパクタを通ることにより濃縮され、出力コーンを介して出力に配送される。出力流は、わずかに正圧であり、出力に接続された装置又は人により加減される。
The compressed gas provides energy for the aerosolizing nozzle and the backflow gas. The backflow gas flows coaxially and in the opposite direction to the aerosol plume formed by the nozzle so that the backflow gas suppresses and dilutes the plume. In the desired use, the high pressure gas is heated to 150 degrees. This temperature is adjusted using a thermocouple in the compressed gas stream upstream from the heater using the associated PID controller. This heated compressed gas is delivered to the flow conditioner manifold via a quick disconnect. One stream travels through a small orifice to the backflow tube. The small orifice diameter defines the gas flow rate in the backflow tube. This flow rate is typically about the same or slightly higher than the gas flow rate through the nozzle. The other flow proceeds to the annulus surrounding the cylindrical container in the flow conditioner. The nozzle holder port is aligned with this annulus, so that gas flows through the nozzle holder input port , through the two conductive channels, to the small pressure equalization chamber and to the nozzle. The fluid is delivered to the nozzle via the central channel. The external pump provides a fluid flow rate of 0.1 to 5 ml / min, depending on the application. Aerosols are generated by the interaction of compressed gas and fluid. The aerosol generated in this way is suppressed by the jet of gas from the backflow tube. Warm dilution gas from the flow conditioner enhances liquid evaporation and carries the particles through the evaporation chamber towards the aerosol concentrator. Infrared illumination is provided by an infrared lamp and a corresponding reflector on the opposite side of the chamber increases the evaporation of liquid from the particles. The particles are concentrated by passing through a virtual impactor and delivered to the output via the output cone. The output flow is slightly positive and is moderated by a device or person connected to the output.

或いは、高圧の十分な供給が可能な場合、圧縮ガスは、外部クイックディスコネクト取り付け部品に入り、T字型取り付け部品を用いて2つの流れに分裂される。一方は高圧力加減器に、他方は低圧力加減器に進む。バルブよりむしろ加減器は、下流からこれら2つの加減器への、ガス流量及び圧力の制御に用いられる。この構造は、これらの様々な流れ及び圧力の優れた制御を可能にし、同時に、上流の圧縮ガス圧力の変動又は他の加減器による調整に起因するこれらの流れ及び圧力における変化最小限にする。この望ましい実施形態では、上流圧力は、一般的に、30乃至100ポンド/平方インチである。これは、より高い又はより低い圧力の使用を除外するものではない。低圧力加減器は、下流流量を100から300リットル/分で制御する。
Alternatively, if a sufficient supply of high pressure is possible, the compressed gas enters the external quick disconnect fitting and is split into two streams using a T-shaped fitting. One goes to the high pressure regulator and the other goes to the low pressure regulator. Rather than valves, the adjuster is used to control gas flow and pressure from the downstream to these two adjusters. This structure allows for excellent control of these various flows and pressures while minimizing changes in these flows and pressures due to upstream compressed gas pressure fluctuations or adjustments by other regulators. . In this preferred embodiment, the upstream pressure is typically 30 to 100 pounds per square inch. This does not exclude the use of higher or lower pressures. The low pressure regulator controls the downstream flow rate from 100 to 300 liters / minute.

この最適性能を達成するために、希釈ガス及び圧縮ガスは、ノズル及び逆流チューブに配送され、乾燥及び加熱される。このようなデバイスは、薬理学的に活性なエアロゾルの呼吸性配送のために設計されており、スイッチを入れて1分以内に速やかに使用されなければならない。それ故、加熱ガスの温度は、1分以内に動作温度まで上昇しなければならない。これは、低温度慣性で、ヒータからそれを通るガスへのエネルギーの高い伝達を提示するヒータを必要とする。特に希釈ガスの場合、ヒータは、ガス流に対する最小抵抗を示さなければならない。これは、小型ガスブロワの使用を容易にする。低ガス流抵抗のヒータは、要求されるガスムーバの大きさ及び圧力水頭を最小限度にする。本開示において、大きな長幅比の半径方向スリットは、終端効率の最小化と、排出ガスの出口への明確な経路の提供とのために、記載される。多数のスリット長の使用は、2つの目的、(a)濃縮器にわたる圧力損失を最小化するために、スリットの全累積長さを最小化すること、(b)蒸発チャンバの出口における比較的均一な流れ、及び同心円状に比較的均一な濃縮器の横断、を達成すること、を達成する。   In order to achieve this optimum performance, the dilution and compressed gases are delivered to the nozzle and backflow tube, dried and heated. Such devices are designed for respiratory delivery of pharmacologically active aerosols and must be used immediately within one minute of switching on. Therefore, the temperature of the heated gas must rise to the operating temperature within 1 minute. This requires a heater that presents a high energy transfer from the heater to the gas passing through it with low temperature inertia. Especially in the case of dilution gas, the heater must exhibit a minimum resistance to gas flow. This facilitates the use of a small gas blower. Low gas flow resistance heaters minimize the required gas mover size and pressure head. In this disclosure, large slit width radial slits are described for minimizing termination efficiency and providing a clear path to the exhaust gas outlet. The use of multiple slit lengths has two purposes: (a) minimizing the total cumulative length of the slit to minimize pressure loss across the concentrator, and (b) relatively uniform at the outlet of the evaporation chamber. A concentric and relatively uniform concentrator crossing is achieved.

本発明の一以上の態様のこれら及び他の利点は、次の記載及び添付の図面から明らかであろう。   These and other advantages of one or more aspects of the present invention will be apparent from the following description and accompanying drawings.

(図面の詳細な説明)
エアロゾル発生器の説明を目的とする図1を参照して、下記のアセンブリグループ、即ち、(a)希釈ガス乾燥チャンバ、ブロワ及びヒータ、(b)圧縮ガスヒータ、(c)フローコンディショナマニフォールド、及び(d)逆流チューブ、が明らかにされる。
(Detailed description of the drawings)
Referring to FIG. 1 for purposes of illustrating an aerosol generator, the following assembly groups are: (a) a dilution gas drying chamber, blower and heater, (b) a compressed gas heater, (c) a flow conditioner manifold, and (D) Backflow tube is revealed.

<入力ガス調整>
リキッドエアロゾルを希釈し蒸発させるための低圧ガスは、流れ要素(flowing components)を介して伝わる。ガスドライヤチャンバ1002は、例えば、これに限定されないが、酸化アルミニウムパレットのような乾燥剤1003を含む。ガスドライヤチャンバ1002は、ガスフィルタ1021、及び小型のブロワ1001又は同等のガスムーバのための取り付け部品1022に接続される。ブロワは、流量計測デバイス1023を介して、希釈流ヒータ1004に接続される。流量計測デバイスは、気流計、熱ワイヤ流速計、質量流量メータ又は他の低抵抗デバイスであってよい。ヒータ1004は、耐熱シリンダ(外径1.0インチ、内径0.75インチ)1005内に設けられている。望ましい構造では、このシリンダは、セラミックにより形成されている。速加熱赤外線電球1006は、チューブ内の中央に配置される。望ましい構造では、この速加熱赤外線電球1006は、ガス流抵抗を低減するためにテーパのついた端部を有する。耐熱シリンダ1005は、直角内腔の取り付け部品1007内にぴったり合う。取り付け部品1007の他の開口は、テーパのついた容器(図示せず)を有する。これは、フローコンディショナマニフォールド1020の類似のテーパのついたメスの取り付け部品(図示せず)の容易な配置を可能とする。望ましい構造では、このポート及び容器のテーパは、呼吸器のテーパの標準的な22mmである。取り付け部品1007の直角チャンネルの内腔のガス流内に配置される鉄コンスタンタン熱電対(図示せず)がある。この熱電対は、温度加減デバイス1008に接続される。望ましい構造では、温度加減デバイスは、赤外線電球1006への電力供給を制御するPIDである。ノズル1024を伴うノズル1101において流体のエアロゾルを発生させ、エアロゾルプルームを抑えるために逆流チューブ1102を介して同軸の逆流を提供する、高圧ガスは、流れ要素を構成する。圧縮ガスは、取り付け部品1019に入り、ヒータ1011内で温められる。望ましい構造では、ヒータは、赤外線電球1010がその内部に配置される外径0.75インチ、内径0.56インチのセラミックチューブ1009を構成する。鉄コンスタンタン熱電対は、ヒータ1011の下流の、クイックディスコネクト1032のメス部の出口ガス流(図示せず)又は他の都合のよい位置に、配置される。この熱電対は、例えばPIDコントローラのような温度加減デバイス1012に接続されている。このクイックディスコネクトは、テフロン(登録商標)チューブ1031を介して、直角取り付け部品1013に接続されている。説明のために、圧縮ガス流の接続性を示すために、チューブ1060は、フローコンディショナマニフォールド1020の注入口(図4C参照)内に挿入される。望ましい機能を達成する他の構造も可能である。
<Input gas adjustment>
Low pressure gas for diluting and evaporating the liquid aerosol travels through the flow components. The gas dryer chamber 1002 includes a desiccant 1003 such as, but not limited to, an aluminum oxide pallet. The gas dryer chamber 1002 is connected to a gas filter 1021 and an attachment 1022 for a small blower 1001 or equivalent gas mover. The blower is connected to the dilution flow heater 1004 via the flow rate measuring device 1023. The flow metering device may be an anemometer, a hot wire velocimeter, a mass flow meter or other low resistance device. The heater 1004 is provided in a heat resistant cylinder (outer diameter 1.0 inch, inner diameter 0.75 inch) 1005. In the preferred construction, the cylinder is made of ceramic. The fast heating infrared light bulb 1006 is arranged at the center in the tube. In the preferred construction, the fast heating infrared bulb 1006 has a tapered end to reduce gas flow resistance. The heat resistant cylinder 1005 fits within the right angle lumen fitting 1007. The other opening of the mounting part 1007 has a tapered container (not shown). This allows for easy placement of similar tapered female fittings (not shown) of the flow conditioner manifold 1020. In the preferred construction, the port and container taper is the standard 22 mm of the respiratory taper. There is an iron constantan thermocouple (not shown) that is placed in the gas flow in the lumen of the right angle channel of the fitting 1007. This thermocouple is connected to a temperature adjusting device 1008. In the preferred structure, the temperature adjusting device is a PID that controls the power supply to the infrared bulb 1006. The high pressure gas, which generates a fluid aerosol at the nozzle 1101 with the nozzle 1024 and provides a coaxial backflow through the backflow tube 1102 to constrain the aerosol plume, constitutes the flow element. The compressed gas enters the attachment 1019 and is warmed in the heater 1011. In the preferred construction, the heater comprises a ceramic tube 1009 having an outer diameter of 0.75 inches and an inner diameter of 0.56 inches in which the infrared bulb 1010 is disposed. The iron constantan thermocouple is located downstream of the heater 1011 at the outlet gas flow (not shown) or other convenient location of the female portion of the quick disconnect 1032. This thermocouple is connected to a temperature adjusting device 1012 such as a PID controller. This quick disconnect is connected to a right angle mounting component 1013 via a Teflon (registered trademark) tube 1031. For illustration purposes, the tube 1060 is inserted into the inlet (see FIG. 4C) of the flow conditioner manifold 1020 to show the connectivity of the compressed gas flow. Other structures that achieve the desired function are possible.

<入力ガス調整>
300リットルまでの希釈ガスは、小型ブロワ1001又は同等のガスムーバにより供給される。比較的湿気のある室内ガスが、乾燥される流体の、望ましいエアロゾル化される体積より高い場合、この希釈ガスは、乾燥剤1003を含むガスドライヤチャンバ1002を通過してよい。この乾燥ガスは、取り付け部品1022を介して、(乾燥剤ゴミに起因する)擦り切れからブロワを守るためのフィルタ1021を通過して、ブロワ1001に移動する。この乾燥ガスは、ブロワ1001により、流量メータ又は流量計測デバイス1023を通って、希釈流ヒータ1004へ押し出される。ガスは、赤外線電球1006と、セラミックチューブにより形成された耐熱シリンダ1005の内壁との間を通過する間に、ヒータ1004内で加熱される。チューブから出るガスの温度は、ガス流内に直接配置された鉄コンスタンタン熱電対(図示せず)で測定され、ガスは、例えばヒータ電球1006への電力供給を加減するPIDコントローラのような、温度加減デバイス1008を用いて、望ましい温度、典型的には35−45℃に維持される。同様に、ノズル及び逆流ガスで用いられる圧縮ガスは、ヒータ1011を通過する。このガスは、赤外線ヒータ1010と、セラミックチューブ1009の壁との間を通過する間に加熱される。チューブから出るガスの温度は、鉄コンスタンタン熱電対(図示せず)で測定され、第2PIDコントローラ1012を用いて、望ましい温度、典型的には100−140℃、に維持される。このPIDコントローラは、赤外線電球1010における電力を加減する。
<Input gas adjustment>
The dilution gas up to 300 liters is supplied by a small blower 1001 or an equivalent gas mover. If the relatively humid room gas is higher than the desired aerosolized volume of the fluid to be dried, this diluent gas may pass through a gas dryer chamber 1002 containing a desiccant 1003. This dry gas passes through the filter 1021 for protecting the blower from fraying (due to the desiccant dust) and moves to the blower 1001 via the mounting part 1022. This dry gas is pushed by the blower 1001 through the flow meter or flow measurement device 1023 to the dilution flow heater 1004. The gas is heated in the heater 1004 while passing between the infrared light bulb 1006 and the inner wall of the heat-resistant cylinder 1005 formed of a ceramic tube. The temperature of the gas exiting the tube is measured with an iron constantan thermocouple (not shown) placed directly in the gas stream, and the gas is a temperature, such as a PID controller that moderates the power supply to the heater bulb 1006. A moderation device 1008 is used to maintain the desired temperature, typically 35-45 ° C. Similarly, the compressed gas used in the nozzle and the backflow gas passes through the heater 1011. This gas is heated while passing between the infrared heater 1010 and the wall of the ceramic tube 1009. The temperature of the gas exiting the tube is measured with an iron constantan thermocouple (not shown) and maintained at a desired temperature, typically 100-140 ° C., using a second PID controller 1012. This PID controller adjusts the electric power in the infrared light bulb 1010.

本発明の他の望ましい構造では、圧縮ガスは、希釈ガス源として用いられてよい。この場合、圧力加減器は、希釈ガスブロワ1001を置き換える。圧縮ガス又は他のガスは、一般的に、その水蒸気の、全てではないが、大部分が取り除かれる。この場合、入力高圧取り付け部品は、高圧チューブ及びT字部を介して、2つのガス圧力加減器(図示せず)に接続される。一方の加減器は、圧縮ガスヒータ1011へ向かうガス流量を制御し、他方は、流量計測デバイス1023を介して、今や加減器及び希釈ガスヒータ1004間に位置するガス流量を制御する。
In other desirable configurations of the invention, the compressed gas may be used as a diluent gas source. In this case, the pressure adjuster replaces the dilution gas blower 1001. Compressed or other gases are generally removed, if not all, of the water vapor. In this case, the input high pressure fitting is connected to two gas pressure regulators (not shown) via a high pressure tube and a T-shaped part. One adjuster controls the gas flow rate towards the compressed gas heater 1011, and the other controls the gas flow rate now located between the adjuster and diluted flow gas heater 1004 via the flow measurement device 1023.

<交換可能なノズルホルダ及びノズル>
ノズルホルダの望ましい構造の特徴を示す概略図は、図2Aから図2Cに示される。ノズルホルダは、バレル2001の端部の首2003上の取り付け部品2112内に取り付けられたエアロゾル発生ノズル1024により構成される。バレルから首2003までの狭窄は、ガスがノズルに隣接する首に沿った流線に向かうことを可能にする。これは、ノズル近くの大きな流れ表面により引き起こされる渦流を介する、ノズルの前面上の粒子の付着を最小化する。図2のノズル1024は、一以上のポート2008で終わる2つのチャンネルに、順に、接続された小型圧力等化チャンバ2105に、近接する。ノズルに近接し、ノズルオリフィスと同軸のチューブ2104は、他のチャンネル2103及び2007流体ポート2005に接続される。バレルの他端は、フローコンディショナマニフォールド1020内の容器(図4A及び図4Cの4030参照)内へのノズルホルダの容易な挿入及び離脱を可能にするいくつかの円周溝を伴う、ノブ2006である。ノズルの反対側の端部の流体ポート2005は、アタッチメント流体線(attachment a fluid line)(図示せず)を可能にする。望ましい構造では、これはルアーコネクタ(Luer connector)である。バレル2001におけるポート2008は、フローコンディショナマニフォールド1020における圧縮ガス供給溝(図4Cの4071参照)と調和する。本発明によれば、これらのノズルホルダは、フローコンディショナ内に挿入されなければならない。この特徴は、患者によるこのノズルホルダの無差別な使用を本質的に除去する。これは、患者を守り、カートリッジの中身の適切な配送の保証を助ける。
<Replaceable nozzle holder and nozzle>
A schematic showing the desired structural features of the nozzle holder is shown in FIGS. 2A-2C. The nozzle holder is constituted by an aerosol generating nozzle 1024 mounted in a mounting part 2112 on the neck 2003 at the end of the barrel 2001. The constriction from the barrel to the neck 2003 allows the gas to go to a streamline along the neck adjacent to the nozzle. This minimizes particle deposition on the front face of the nozzle via vortices caused by large flow surfaces near the nozzle. Figure 2 nozzle 1024 B is the two channels ending in one or more ports 2008, in turn, a small pressure equalization chamber 2105 connected proximate. A tube 2104 proximate to the nozzle and coaxial with the nozzle orifice is connected to the other channels 2103 and 2007 , fluid port 2005. The other end of the barrel is a knob 2006 with several circumferential grooves that allow easy insertion and removal of the nozzle holder into a container (see 4030 in FIGS. 4A and 4C) in the flow conditioner manifold 1020. It is. A fluid port 2005 at the opposite end of the nozzle allows an attachment a fluid line (not shown). In the preferred construction, this is a Luer connector. The port 2008 in the barrel 2001 matches the compressed gas supply groove in the flow conditioner manifold 1020 (see 4071 in FIG. 4C). According to the present invention, these nozzle holders must be inserted into the flow conditioner. This feature essentially eliminates the indiscriminate use of this nozzle holder by the patient. This protects the patient and helps ensure proper delivery of the cartridge contents.

図2A、2B、2C及び2Dの望ましいノズルホルダ構造では、ノズル1024は、十分なエアロゾルの発生のために、高圧ガス及び高圧流体の両方を必要とする。流体ポート2005は、チャンネル2007を介して、チャンネル2103及びチューブ2104に接続される。望ましい構造では、このチューブ2104は、内径が0.03インチであり、ノズル1024内の直径0.014インチのオリフィスから直径1−2の位置に配置されたポート2110を有する。これらの寸法は、他の直径及び距離を除外するものではなく、機能例である。ノズル1024は、オリフィス及びチューブ2104が正確に同軸となることを保証するために、取り付け部品2112を含む。この構造は、一例を提供する。同様の構造は、他の構造で達成されてよい。圧縮ガス吸気ポート2008は、ノズルホルダのバレル2001の側面にある。ポート2008は、一以上のチャンネル2101及び圧力等化チャンバ2105に接続される。このチャンバ2105は、ノズルにおいてチューブ2104周りからオリフィスに向かう均一なガス流を容易にするための、ノズル本体内に延びる。リキッドエアロゾルプルーム2106は、ノズル1024の出口において形成される。ノブ2006は、フローコンディショナマニフォールド1020における、図4A及び図4Cの容器4030内に挿入されるバレル2001の距離を制限するための止め具として機能する。ノブ2006上の円周の溝は、フローコンディショナのバレルへのノズルホルダの挿入、及びフローコンディショナからの取り出しを容易にする。このノズルホルダの構造では、流体は、ノズルホルダの流体ポート2005を介して、外部ポンプ(図示せず)により供給される。流体流は、チャンネル2007及び中央チャンネル2103を介して、ノズルバレル2001の中央に沿って流れる。チューブ2104は、この流体を、そのポート2110に運ぶ。圧縮ガスは、バレル2001の側面の一方上のポート2008を介して入る。この圧縮ガスは、チャンネル2103の側面の一方上のチャンネル2101に入る。これらの外部チャンネルは、圧縮ガスを圧力等化チャンバ2105へ運ぶ。チャンバ2105内の圧縮ガスは、ノズル1024のオリフィスの中央を通り、流体がオリフィスと接触することなく、流れるための、流体を含むチューブ2104に沿って、流れる。エアロゾルは、ノズル1024を通る流体の流れを集中することにより、発生される。オリフィスの下流側では、リキッドエアロゾルプルーム2106が形成される。
In the preferred nozzle holder structure of FIGS. 2A, 2B, 2C and 2D, the nozzle 1024 requires both high pressure gas and high pressure fluid for sufficient aerosol generation. The fluid port 2005 is connected to the channel 2103 and the tube 2104 via the channel 2007. In the preferred construction, the tube 2104 has an inner diameter of 0.03 inches and a port 2110 located at a diameter of 1-2 from a 0.014 inch diameter orifice in the nozzle 1024. These dimensions do not exclude other diameters and distances, but are functional examples. The nozzle 1024 includes a mounting component 2112 to ensure that the orifice and tube 2104 are exactly coaxial. This structure provides an example. Similar structures may be achieved with other structures. The compressed gas intake port 2008 is on the side of the barrel 2001 of the nozzle holder. Port 2008 is connected to one or more channels 2101 and pressure equalization chamber 2105. This chamber 2105 extends into the nozzle body to facilitate a uniform gas flow at the nozzle from around tube 2104 to the orifice. A liquid aerosol plume 2106 is formed at the outlet of the nozzle 1024. Knob 2006 functions as a stop in flow conditioner manifold 1020 to limit the distance of barrel 2001 inserted into container 4030 of FIGS. 4A and 4C. A circumferential groove on the knob 2006 facilitates insertion and removal of the nozzle holder from the flow conditioner barrel. In this nozzle holder configuration, fluid is supplied by an external pump (not shown) via the nozzle holder fluid port 2005. The fluid flow flows along the center of the nozzle barrel 2001 via the channel 2007 and the central channel 2103 . Tube 2104 carries this fluid to its port 2110. Compressed gas enters through port 2008 on one of the sides of barrel 2001. This compressed gas enters channel 2101 on one of the sides of channel 2103. These external channels carry the compressed gas to the pressure equalization chamber 2105. The compressed gas in the chamber 2105 flows through the center of the orifice of the nozzle 1024 and along the tube 2104 containing the fluid for the fluid to flow without contacting the orifice. The aerosol is generated by concentrating the fluid flow through the nozzle 1024. A liquid aerosol plume 2106 is formed downstream of the orifice.

図2Dの他の望ましい構造では、図2A、2B及び2Cに示したノブ2006及び流体ポート2005に代えて、円筒形のカートリッジ2020がノズルホルダに組み込まれる。エアロゾル化される流体は、カートリッジ2020内のチャンバ2021に格納される。このカートリッジのチャンバ2021は、チャンバ内部を下方に平行移動されるピストン2022を有する。このチャンバは、チャンネル2103に接続される。このピストン2202は、付属のプランジャ2023と供に押し下げられる、つまり、何度も利用され、又は、単一使用ノズルシステムのようにピストンに付属されないロッドを用いて押し下げられてよい。プランジャ又はロッドは、サーボモータ又は他の手段で押し下げられてよい。カートリッジ2020の周りの複数の円周溝は、カートリッジ−ノズルホルダの、フローコンディショナマニフォールド1020の容器4030(図4A及び図4C参照)への挿入及びからの取り出しを容易にする。
In another desirable structure of FIG. 2D, instead of the knob 2006 and fluid port 2005 shown in FIGS. 2A, 2B and 2C, a cylindrical cartridge 2020 is incorporated into the nozzle holder. The aerosolized fluid is stored in a chamber 2021 in the cartridge 2020. The chamber 2021 of this cartridge has a piston 2022 that is translated downward within the chamber. This chamber is connected to channel 2103. The piston 2202 may be pushed down with the attached plunger 2023, i.e., used multiple times or may be pushed down using a rod that is not attached to the piston, such as a single use nozzle system. The plunger or rod may be pushed down by a servo motor or other means. A plurality of circumferential grooves around the cartridge 2020 facilitates insertion and removal of the cartridge-nozzle holder from and into the container 4030 of the flow conditioner manifold 1020 (see FIGS. 4A and 4C).

<別のノズルホルダ及びノズル>
図3A、3B、3C、3E、3Fは、ノズル、及び低圧流体流の中央の高圧ガスを用いるノズルホルダを示す。この第2のノズル及びノズルホルダは、全く異なる操作機能性の合併したノズルのためのフローコンディショナマニフォールド1020内において、容器4030(図4参照)の構造の有用性の幅の実例として用いられる。構造及びエアロゾル発生の本質は全くなるが、この別のノズルホルダは、外部特徴及び共通の機能性を有する。これらのノズルは、両方とも単一経路ノズルである、即ち、液体の全ては、ノズルの通過中にエアロゾル化される。再循環される流体はない。しかしながら、両方のノズルは、液体及び気体間のせん断力を通じて、エアロゾルが発生されるという特質を共有する。いずれの場合にも、固体上の液体のせん断を通じてエアロゾルが発生される。これは、エアロゾル化される流体に溶解された又は懸濁している大きな分子のせん断劣化に起因する高せん断力の可能性を低減する。
<Another nozzle holder and nozzle>
3A, 3B, 3C, 3E, 3F show a nozzle and a nozzle holder that uses a high pressure gas in the middle of a low pressure fluid stream. This second nozzle and nozzle holder is used as an example of the breadth of utility of the construction of the container 4030 (see FIG. 4) within the flow conditioner manifold 1020 for a combined nozzle with completely different operational functionality. The essence of the structure and aerosol generation is different at all, this alternative nozzle holder has an external features and common functionality. These nozzles are both single path nozzles, i.e. all of the liquid is aerosolized during the passage of the nozzle. No fluid is recirculated. However, both nozzles share the property that aerosol is generated through shear forces between liquid and gas. In either case, the aerosol is generated through the shearing of the liquid on the solid. This reduces the possibility of high shear forces due to shear degradation of large molecules dissolved or suspended in the fluid being aerosolized.

この別の望ましい構造では、ノズルホルダ及びノズルは、図3A、3B、3C、3D、3E及び3Fに示される。既に述べたように、この構造は、圧縮ガスノズルの周辺に向かって、低圧流体流と一緒に、中央チャンネルを通る圧縮ガスを用いてエアロゾルを発生させることを可能にする。流体ポート2005(図3C参照)は、ノズルホルダの端部にある。本発明の望ましい構造では、流体ポート2005は、ルアーフィッティングである。この流体ポート2005は、チャンネル2007及び小型分配容器3208を介して、一以上のチャンネル3203(図3C参照)に接続され、したがって、ノズル本体3300(図3A参照)の基部3204を囲む環状のキャビティ3206に接続される。この場合、ノズルは、二つの要素、ノズル本体3300及びノズルアニュラス3205から構成される。ノズル本体3300は、ノズルホルダのバレルに密閉されたノズル本体の基部3204を有するノズルバレル3001(図3C参照)の首3220内に位置される。環状のキャビティ3206(図3B参照)は、溝、例えばノズル本体3300の頂部3211の溝3210(図3A参照)及び3212、を介して、頂部3211の凹部3216と、頂部3211の上に位置するアニュラス3205との間に形成された小型容器3213(図3B参照)に、接続される。この容器3213は、ノズル本体3300上のステム3214とアニュラス3205との間の環状のキャビティ3230に近接している。アニュラス3205は、アニュラス3205の中央穴3233がノズルステム3214(図3B参照)の周りに同心円状に位置するように、ノズルバレル3001(図3C及び3D参照)の首3220の端部に位置される。ノズルステム及びアニュラス間の距は、表面張力が、重力が支配する流体の移動よりも大きくなるように十分小さい。内部アニュラス径と外部ステム径との間の直径差は、0.006乃至0.8mmであり、結果として、環状のギャップ幅は0.003乃至0.4mmとなる。他のノズル寸法が0.05乃至1mmではあるが、ステム3214、望ましい構造では1.75mmであるが、0.5mmから3mmで変化してよい、は、オリフィス3209、望ましい構造では直径約0.5mm、を有する。オリフィスは、ノズルステム3214内の中空コーン3240の先端で出る。コーン3240の縁3215は、アニュラス3205の外部表面と同じ高さ、又は、この表面からわずかに、可能性としては1mmまで、突出している、のいずれかである。ノズル本体3300は、エアロゾル化される溶液又は懸濁液によりぬれる機械加工のセラミック又は他の物質からなる。水性基材の溶液の場合、ノズルは、湿潤性の向上のために、高い表面エネルギーを有するべきである。これは、親水性薬剤又は他の手段を用いることにより達成されてよい。アニュラス3205の外側表面は、このアニュラスにわたる水性流体の拡散を防ぐための親水性薬剤で覆われている。ノズルホルダのバレル3001は、チャンネル3201を介してチャンネル3202(図3D参照)に接続される一以上のポート2008を有する。チャンネル3202は、ノズル本体3300内の同様の直径のチャンネル3234に近接している。これは、オリフィス3209に近接する。望ましい構造では、ノズルバレル3001及びノブ3301(図3F参照)は、他の物質が用いられてよいが、ポリスルホン又はウルテム(登録商標)からなる。
In this other desirable structure, the nozzle holder and nozzle are shown in FIGS. 3A, 3B, 3C, 3D, 3E and 3F. As already mentioned, this structure makes it possible to generate aerosols using compressed gas passing through the central channel along with the low pressure fluid flow towards the periphery of the compressed gas nozzle. A fluid port 2005 (see FIG. 3C) is at the end of the nozzle holder. In the preferred structure of the present invention, fluid port 2005 is a luer fitting. This fluid port 2005 is connected to one or more channels 3203 (see FIG. 3C) via a channel 2007 and a small dispensing container 3208 and thus an annular cavity 3206 surrounding the base 3204 of the nozzle body 3300 (see FIG. 3A). Connected to. In this case, the nozzle is composed of two elements, a nozzle body 3300 and a nozzle annulus 3205. Nozzle body 3300 is located within the neck 3220 of the nozzle barrel 3001 (see FIG. 3C) having a base 3204 of the nozzle the body that is sealed to the barrel of the nozzle holder. Annular cavity 3206 (see FIG. 3B) includes recesses 3216 in top 3211 and annulus over top 3211 through grooves, for example grooves 3210 (see FIG. 3A) and 3212 in top 3211 of nozzle body 3300. 3205 is connected to a small container 3213 (see FIG. 3B). The container 3213 is adjacent to the annular cavity 3230 between the stem 3214 and the annulus 3205 on the nozzle body 3300. The annulus 3205 is positioned at the end of the neck 3220 of the nozzle barrel 3001 (see FIGS. 3C and 3D) such that the central hole 3233 of the annulus 3205 is concentrically positioned around the nozzle stem 3214 (see FIG. 3B). . The distance between the nozzle stem and the annulus is small enough so that the surface tension is greater than the gravity-dominated fluid movement. The difference in diameter between the internal annulus diameter and the external stem diameter is 0.006 to 0.8 mm, and as a result, the annular gap width is 0.003 to 0.4 mm. The other nozzle size is 0.05 to 1 mm, but the stem 3214, 1.75 mm in the desired structure, but may vary from 0.5 mm to 3 mm, is the orifice 3209, the diameter of about 0. 5 mm. The orifice exits at the tip of a hollow cone 3240 in the nozzle stem 3214. The edge 3215 of the cone 3240 is either at the same height as the external surface of the annulus 3205 or protrudes slightly from this surface, possibly up to 1 mm. The nozzle body 3300 is comprised of a machined ceramic or other material that is wetted by an aerosolized solution or suspension. For aqueous based solutions, the nozzle should have a high surface energy to improve wettability. This may be achieved by using hydrophilic drugs or other means. The outer surface of the annulus 3205 is covered with a hydrophilic agent to prevent diffusion of aqueous fluid across the annulus. Barrel 3001 Nozuruhoru Da has one or more ports 2008 which are connected to the channel 3202 (see FIG. 3D) through the channel 3201. Channel 3202 is proximate to a similar diameter channel 3234 in nozzle body 3300. This is close to the orifice scan 3 209. In a preferred construction, the nozzle barrel 3001 and knob 3301 (see FIG. 3F) are made of polysulfone or Ultem®, although other materials may be used.

<図3A−Fに示すノズルホルダ及びノズルによるエアロゾルの発生>
図3A、3B、3C、3D、3E及び3Fに示すノズルホルダの望ましい構造では、圧縮ガスが、ノズル内のチャンネルオリフィス3209に供給されることにより、エアロゾルが発生される。エアロゾル化される流体は、低圧で、更に、コーン3240からオリフィス3209に向かう毛細管力により、環状のキャビティ3206、容器3213及び環状のキャビティ3230を介して、ノズルの外部表面に供給される。エアロゾル化される流体は、外部ポンプ(図示せず)により流体ポート2005に供給される。流体は、流体ポート2005及びチャンネル3203内に注ぎ込まれ、オリフィス本体の基部3204を囲む環状のキャビティ3206に供給される。この流体は、ノズルの頂部3211の側面にある複数の溝3210各々、及び複数の溝3212を介して小型容器3213に分配される。流体が中央ノズルステム3214を囲むキャビティ3230で均一であることを保証するために、頂部の先端はへこんでいる。流体は、ステムアニュラス(stem the annulus)間のキャビティ3230を一様に通って、ノズルの縁3215へ流れる。望ましい構造では、ノズルステム3214は、アニュラスを通って、約0から0.050インチ突き出してよい。ノズルステム3214内のコーン3240の内部表面上の薄いフィルムを形成するために、流体はこの縁3215を超えて流れる。圧縮ガスは、ポート2008を介して、ノズルバレル3001の側面に入る。ガスは、中央同軸チャンネル3202を介して、ノズル本体330の軸に沿って、チャンネル3234へ流れる。圧縮ガスは、その後、オリフィス3209を通る。エアロゾル化は、コーンに流れ込む流体と、コーン3240の先端のオリフィス3209の周囲のガス噴流との相互作用によって形成される接点で生じる。この方法では、固体表面と流体との間の大きなせん断応力が回避される。粒子のない中央を有するエアロゾルのプルームが発生される。コーン内の負圧が、コーンの内部表面上の薄い流体フィルムの形成に役立つガス噴流により引き起こされる。最適な機能のために、コーン先端は、約45度、望ましくは15乃至80度、の立体角の範囲で定められるべきである。しかしながら、10乃至80度の他の角度も可能である。流れるように作られた流体が通過する又は超える表面全ては、高表面エネルギーを有するべきである、即ち、流体によりぬらされるべきである、ことに留意する。流体は、毛細管力によりコーンの縁を超えて流れる。これらの力は、流体がコーンの先端に向かって流れる際に増加する。既に述べたように、この薄い流体層の維持は、オリフィス3209を出るガスの噴流により発生された負圧によっても支援される。最適な機能のために、頂部及びノズルステム、並びにアニュラスの内部表面を含むノズル本体の表面が、水性基材流体によりたやすくぬらされるような高表面エネルギーを有することが重要である。他方で、アニュラス3205の先端表面は、アニュラスを超える流体流を阻止するために、疎水性コーティングを有する。ノズルステム及びアニュラス間の距離は、表面張力が、重力が支配する流体の移動よりも大きくなるように、例えば〜0.17mmのように十分小さい。ノズルステムが高表面エネルギーを有する場合、流体は、ノズルのステム3214上のコーン3240の縁3215と、アニュラスとの間のメニスカス(meniscus)を形成する。
<Generation of aerosol by nozzle holder and nozzle shown in FIGS. 3A-F>
In the preferred structure of the nozzle holder shown in FIGS. 3A, 3B, 3C, 3D, 3E and 3F, aerosol is generated by supplying compressed gas to the channel orifice 3209 in the nozzle. The fluid to be aerosolized is supplied to the external surface of the nozzle through the annular cavity 3206, the container 3213 and the annular cavity 3230 at low pressure and by capillary force from the cone 3240 toward the orifice 3209. The fluid to be aerosolized is supplied to the fluid port 2005 by an external pump (not shown). Fluid is poured into the fluid port 2005 and the channel 3203, it is supplied to the annular cavity 3206 surrounding the base 3204 of the orifice the body. This fluid is distributed to the small container 3213 through each of the plurality of grooves 3210 on the side surface of the top 3211 of the nozzle and the plurality of grooves 3212. To ensure that the fluid is uniform in the cavity 3230 surrounding the central nozzle stem 3214, the top tip is recessed. The fluid flows uniformly through cavities 3230 between the stem the annulus to the nozzle edge 3215. In a desired configuration, the nozzle stem 3214 may protrude about 0 to 0.050 inches through the annulus. Fluid flows beyond this edge 3215 to form a thin film on the inner surface of cone 3240 in nozzle stem 3214. The compressed gas enters the side of the nozzle barrel 3001 via the port 2008. The gas flows to the channel 3234 along the axis of the nozzle body 330 via the central coaxial channel 3202. The compressed gas then passes through the orifice 3209. Aerosolization occurs at the point of contact formed by the interaction of the fluid flowing into the cone and the gas jet around the orifice 3209 at the tip of the cone 3240. In this way, large shear stresses between the solid surface and the fluid are avoided. An aerosol plume is generated having a particle free center. The negative pressure in the cone is caused by a gas jet that helps to form a thin fluid film on the inner surface of the cone. For optimal function, the cone tip should be defined in a solid angle range of about 45 degrees, preferably 15 to 80 degrees. However, other angles of 10 to 80 degrees are possible. Note that all surfaces through which fluid made to flow pass or exceed should have high surface energy, i.e. should be wetted by the fluid. The fluid flows beyond the edge of the cone due to capillary forces. These forces increase as the fluid flows toward the tip of the cone. As already mentioned, the maintenance of this thin fluid layer is also assisted by the negative pressure generated by the jet of gas exiting the orifice 3209. For optimal function, it is important that the surface of the nozzle body, including the top and nozzle stem, and the inner surface of the annulus, have a high surface energy that is easily wetted by the aqueous substrate fluid. On the other hand, the tip surface of the annulus 3205 has a hydrophobic coating to prevent fluid flow beyond the annulus. The distance between the nozzle stem and the annulus is sufficiently small, for example, .about.0.17 mm, so that the surface tension is greater than the gravity controlled fluid movement. If the nozzle stem has a high surface energy, the fluid forms a meniscus between the edge 3215 of the cone 3240 on the nozzle stem 3214 and the annulus.

<フローコンディショナ内への挿入のためのノズルホルダの位置決め>
フローコンディショナ内への挿入のためのノズルホルダの位置決めは、図4A、4B及び4Cに示される。ノズルホルダは、フローコンディショナマニフォールド1020(図4A及び図4C参照)内の中央軸上容器4030にそろえられている。ノズルホルダのバレル2001又は3001は、フローコンディショナ1020のこの容器4030内に挿入される。ノズルホルダが全て挿入された場合、エアロゾル化に用いられる、圧縮ガスのためのポート2008は、フローコンディショナ1020内の円形の溝4071にそろう。溝4071からの圧縮ガスの漏れを防ぐために、溝の各側面上にOリング4033が存在する。圧縮ガスは、圧縮ガス入力4028に順に接続されるチャンネル4036を介して、円形の溝4071に入る。マニフォールドの中央には、柱4040がある。この柱4040は、4:1の長幅比の容器4030の包含を容易にする。これは、ノズルバレル2001又は3001の適切な位置決めと、それの正確な同軸アライメントとを保証する。これは、効率的なパフォーマンスのために、エアロゾルプルームが、逆流ガスの軸と正確にそろえる必要がある場合に重要である。
<Positioning of the nozzle holder for insertion into the flow conditioner>
The positioning of the nozzle holder for insertion into the flow conditioner is shown in FIGS. 4A, 4B and 4C. The nozzle holder is aligned with the central on-axis container 4030 in the flow conditioner manifold 1020 (see FIGS. 4A and 4C). The nozzle holder barrel 2001 or 3001 is inserted into this container 4030 of the flow conditioner 1020. When the nozzle holder is fully inserted, the port 2008 for compressed gas used for aerosolization will align with a circular groove 4071 in the flow conditioner 1020. An O-ring 4033 is present on each side of the groove to prevent compressed gas leakage from the groove 4071. The compressed gas enters a circular groove 4071 through a channel 4036 that is in turn connected to a compressed gas input 4028. In the middle of the manifold is a column 4040. This column 4040 facilitates the inclusion of a container 4030 with a 4: 1 width ratio. This ensures proper positioning of the nozzle barrel 2001 or 3001 and its correct coaxial alignment. This is important when the aerosol plume needs to be precisely aligned with the backflow gas axis for efficient performance.

<フローコンディショナ構造>
希釈ガスの流れプロファイルに作用するフローコンディショナを含む個々の要素を示す分解図及び断面図が、図5A、5B、5C、5D、5E及び5Fに示される。図5Aでは、隣接する蒸発チャンバ5100も表示される。密閉空間におけるリキッドエアロゾルの迅速な蒸発に言及するために、記載されたノズルのいずれか一つにより形成されるエアロゾルプルームは、十分な熱エネルギーが蒸発液体に供給される間、迅速に分散され希釈される必要がある。フローコンディショナは、極小の圧力損失が再び生じた際に、蒸発チャンバ5100を介してガスの均一な流れを提供しなければならない。これは、エアロゾルプルーム2106(図5A参照)の存在、及び逆流チューブ1102からのガス5120(図5D参照)の噴流により、より困難なものにされる。既に述べたように、これは、要求されるファンのパワー及びサイズを最小化するための、フローコンディショナの全域の最小圧力損失で達成される必要がある。製造にそれほど費用がかからず、洗浄のために容易に組み立て及び解体される小型フローコンディショナは、最終製品を商用的により魅力的にする。フローパーティショナは、入ってくる希釈ガスの半径方向の速度を減らし、蒸発チャンバの出口においてガスがほぼ均一な速度となるようにガスを分配するように、構成される。これらのフローコンディショナの要素は、全ての機能性が維持される間、容易に組み立て及び解体されるように構成されている。
<Flow conditioner structure>
An exploded view and a cross-sectional view showing the individual elements including the flow conditioner acting on the diluent gas flow profile are shown in FIGS. 5A, 5B, 5C, 5D, 5E and 5F. In FIG. 5A, an adjacent evaporation chamber 5100 is also displayed. To refer to the rapid evaporation of liquid aerosol in an enclosed space, the aerosol plume formed by any one of the nozzles described is rapidly dispersed and diluted while sufficient thermal energy is supplied to the evaporating liquid. Need to be done. The flow conditioner must provide a uniform flow of gas through the evaporation chamber 5100 when a minimal pressure drop occurs again. This is made more difficult by the presence of the aerosol plume 2106 (see FIG. 5A) and the jet of gas 5120 (see FIG. 5D) from the backflow tube 1102. As already mentioned, this needs to be achieved with a minimum pressure drop across the flow conditioner to minimize the required fan power and size. Small flow conditioners that are less expensive to manufacture and are easily assembled and disassembled for cleaning make the final product more commercially attractive. The flow partitioner is configured to reduce the radial velocity of incoming dilution gas and distribute the gas so that the gas is at a substantially uniform velocity at the outlet of the evaporation chamber. These flow conditioner elements are configured to be easily assembled and dismantled while all functionality is maintained.

ポート5122(図5B参照)に入る比較的高速な希釈ガス流の、蒸発チャンバ5100の出口で比較的均一な低速のガス流への変換に用いられる要素の分解画が、図5Cに詳細に示されている。組み立てられたパーツの断面が、希釈ガスのためのポート5122、及び圧縮ガスのためのポート4028の位置を示すフローコンディショナの正面図と一緒に、図5A及び5Bに含まれる。フローコンディショナは、4つの主要な要素、即ち、マニフォールド1020、2つのフローパーティショナ5102及び5103並びに逆流チューブ1102、からなる。図4A及び図4Cに示すように、マニフォールド1020は、圧縮ガスのための入力ポート4028、希釈ガスのための入力ポート5122、ノズルホルダがその中に挿入された容器4030、中央安定柱4040、逆流容器4041のための容器、並びに、2つの同心円状の段4011及び4021、さらに、柱4040の端部上の段4013を有する。これらの段は、2つのフローパーティショナ5103及び5102(図5C参照)の安定した位置確認を容易にする。もちろん、これら2つのフローパーティショナ5103及び5102は、一部材として一体的に製造されてもよい。フローコンディショナのマニフォールド1020は、2つのフローパーティショナ5102及び5103にみられるような、良好な寸法安定性のある、ウルテム又は他の強耐熱非導電材料からなる。通常の作業及び操作期間中は、図5に示すように、フローパーティショナは依然として有効である。それらは、容易に取り除かれ又は交換される。この機能性は、実質的な記載の特色となる特別な構造を通して達成される。希釈ガスのためのフローコンディショナの入力ポート5122は、標準的な呼吸器のオスのテーパの22mmに作られる。このポートは、取り付け部品1007(図1参照)における対応するメスのテーパ(図示せず)にぴったり合う。このため、フローコンディショナは、重力により、位置にぴったり保持される。
An exploded view of the elements used to convert the relatively fast dilute gas stream entering port 5122 (see FIG. 5B) into a relatively uniform slow gas stream at the outlet of the evaporation chamber 5100 is shown in detail in FIG. 5C. Has been. Cross sections of the assembled parts are included in FIGS. 5A and 5B, along with a front view of the flow conditioner showing the location of the port 5122 for diluent gas and the port 4028 for compressed gas. The flow conditioner consists of four main elements: a manifold 1020, two flow partitioners 5102 and 5103, and a backflow tube 1102. As shown in FIGS. 4A and 4C, the manifold 1020, an input port 4028 for compression gas, diluted gas input port 5122 for scan, the container 4030 nozzle holder is inserted therein, a central stabilizing post 4040 , A container for the backflow container 4041, and two concentric steps 4011 and 4021, and a step 4013 on the end of the column 4040. These stages facilitate stable localization of the two flow partitioners 5103 and 5102 (see FIG. 5C). Of course, these two flow partitioners 5103 and 5102 may be manufactured integrally as one piece. The flow conditioner manifold 1020 is made of Ultem or other high temperature non-conductive material with good dimensional stability, as found in the two flow partitioners 5102 and 5103. During normal work and operation, the flow partitioner is still effective, as shown in FIG. They are easily removed or replaced. This functionality is achieved through a special structure that features the substantial description. An input port 5122 of the flow conditioner for dilution gas is made into 22mm standard respiratory male taper. This port fits the corresponding female taper (not shown) in the fitting 1007 (see FIG. 1). For this reason, the flow conditioner is held in position by gravity.

圧縮ガスのためのポート4028は、フローコンディショナマニフォールド1020内に位置する。このポートを通って流れる圧縮ガスは2つに分けられる。一方の流れは、中央容器4030内を、チャンネル4036を通って、環状の溝4071に向けられる。中央同軸容器4030内の環状の溝4071の一方の側面上の溝内にOリング4033がある。フロー分割器は、逆流容器4041を介して逆流チューブ1102に順に接続された、流量制限オリフィス5024にも接続される。
A port 4028 for compressed gas is located in the flow conditioner manifold 1020. The compressed gas flowing through this port is divided into two. One flow is directed in the central container 4030 through the channel 4036 to the annular groove 4071. An O-ring 4033 is in the groove on one side of the annular groove 4071 in the central coaxial container 4030. The flow divider is also connected to a flow restriction orifice 5024 , which in turn is connected to a backflow tube 1102 via a backflow vessel 4041.

逆流チューブ1102は、ガス流の方向を反転し、それを、ノズル1024により発生された近づくエアロゾルプルーム2106へ向ける、180度カーブ5016を有する。逆流は、逆流チューブが設置された場合に逆流チューブがノズル1024と正確に同軸になるように、フローコンディショナの中に挿入された場合にフローコンディショナの柱4040の溝5031と相互作用する側面に取り付けられた小さな板5029を有する。望ましい構造では、逆流チューブは、12ゲージステンレス鋼管組織(tubing)からなる。望ましい構造では、逆流チューブの排気口は、ノズル1024から2インチである。これは、逆流距離のチューブ径及びノズルの他の組み合わせを除外するものではなく、一例である。
The backflow tube 1102 has a 180 degree curve 5016 that reverses the direction of gas flow and directs it to the approaching aerosol plume 2106 generated by the nozzle 1024. The reverse flow is the side that interacts with the groove 5031 in the flow conditioner column 4040 when inserted into the flow conditioner so that the reverse flow tube is exactly coaxial with the nozzle 1024 when the reverse flow tube is installed. Has a small plate 5029 attached to it. In the preferred construction, the backflow tube consists of 12 gauge stainless steel tubing. In the preferred construction, the back tube outlet is 2 inches from nozzle 1024. This is an example rather than excluding the tube diameter of the backflow distance and other combinations of nozzles.

二つのフローパーティショナ5102及び5103は、入ってくる希釈ガスの半径方向の速度を減らし、且つ、蒸発チャンバ5100の出口で、ほぼ均一な速度のガスを分配するように設計される。フローコンディショナのこれらの要素は、全ての機能性を維持する間、容易な組み立て及び解体のために構成される。これらの2つのフローパーティショナ5102及び5103は、マニフォールド1020のチャンバを、2つの圧力/流量等化チャンバ5021及び5222に分割する。フローパーティショナ5102の直径は、フローパーティショナ5103の周囲よりもわずかに大きい。フローパーティショナ5103は、周辺に位置する穴5009を有する「煙突(chimney)」5134を有する。煙突の上端は、第2フローコンディショナのための安定手段を提供する円周の突起5007を有する。フローパーティショナ5103は、それが、フローコンディショナの内部の円周の段のある段4012、及びマニフォールド1020の中央柱4040の円周の段4013に位置するように、フローコンディショナマニフォールドのチャンバ内に挿入される。フローパーティショナ5102は、フローパーティショナがマニフォールド内の段4011に位置するように、フローマニフォールド1020のチャンバ内に挿入される。
The two flow partitioners 5102 and 5103 are designed to reduce the radial velocity of the incoming dilution gas and to distribute a substantially uniform velocity gas at the outlet of the evaporation chamber 5100. These elements of the flow conditioner are configured for easy assembly and disassembly while maintaining all functionality. These two flow partitioners 5102 and 5103 divide the manifold 1020 chamber into two pressure / flow equalization chambers 5021 and 5222. The diameter of the flow partitioner 5102 is slightly larger than the circumference of the flow partitioner 5103. The flow partitioner 5103 has a “chimney” 5134 with a hole 5009 located in the periphery. The upper end of the chimney has a circumferential protrusion 5007 that provides a stabilizing means for the second flow conditioner. The flow partitioner 5103 is located in the flow conditioner manifold chamber so that it is located in the circumferential step 4012 inside the flow conditioner and the circumferential step 4013 in the central post 4040 of the manifold 1020. Inserted into. The flow partitioner 5102 is inserted into the chamber of the flow manifold 1020 such that the flow partitioner is located at a stage 4011 in the manifold.

注目すべき、フローコンディショナマニフォールド1020及び第1フローパーティショナ5103間に4つの接触面がある(図4C及び図5A参照)。これらの表面が、ハウジング内でのフローパーティショナの安定位置を提供する。再び、これらの複数の表面接点は、この第2フローパーティショナの配置を容易にし、このデバイスの標準的な操作及び作動の期間中に、それが落ちる又は移動することがないように、適当な位置に固定する。このような複数の段の使用を通して、ガス流は、フローパーティショナ及びマニフォールド1020間の接続領域を介する「漏れ」よりも、穴5013及びスロット5012を介して、フローパーティショナ5102及び5103(図5参照)に向けられること、も重要である。このような方法で、流れは、漏れよりもむしろフローチャンネルのサイズによって制御される。Oリングの使用は回避される。このような大きなOリングの使用は、患者又はエンドユーザによる部品の組み立てを非常に困難にするだろう。これは、フローパーティショナへのエアロゾル付着を最小にする。フローパーティショナ5102は、中央穴5014、それを通ってノズル首2003が突き出る、を有する。それは、逆流チューブ1102の挿入を容易にするほぼ円形の穴5015を有する。フローパーティショナ5102の中央部5017は隆起されている。これは、円周の溝5018の含有を容易にする。この溝は、フローコンディショナマニフォールド1020からの容易な取り出し及び容易な挿入のために、ユーザが指でフローパーティショナの外側を握ることを可能にする。フローコンディショナの隆起された中央は、その表面へのエアロゾルの付着を減らすために、くぼんだ表面を有する。
Of note, there are four contact surfaces between the flow conditioner manifold 1020 and the first flow partitioner 5103 (see FIGS. 4C and 5A). These surfaces provide a stable position of the flow partitioner within the housing. Again, these multiple surface contacts facilitate the placement of this second flow partitioner and are suitable to prevent it from falling or moving during normal operation and operation of the device. Fix in position. Through the use of such a plurality of stages, the gas stream, flow partitioner and than "leakage" which via the connection area between the manifold 1020, through a hole 501 3及 beauty slots 5012, flow partitioner 5102 and 5103 ( It is also important to be directed to FIG. In this way, flow is controlled by the size of the flow channel rather than leakage. The use of O-rings is avoided. The use of such a large O-ring would make it very difficult for the patient or end user to assemble the part. This minimizes aerosol deposition on the flow partitioner. The flow partitioner 5102 has a central hole 5014 through which the nozzle neck 2003 protrudes. It has a generally circular hole 5015 that facilitates insertion of the backflow tube 1102. A central portion 5017 of the flow partitioner 5102 is raised. This facilitates the inclusion of circumferential grooves 5018. This groove allows the user to grip the outside of the flow partitioner with their fingers for easy removal and easy insertion from the flow conditioner manifold 1020. The raised center of the flow conditioner has a recessed surface to reduce aerosol deposition on its surface.

フローコンディショマニフォールドは、デバイスの思い通りの作動のための重要な多様な機能を果たす。これらは、(a)ノズルホルダの、マニフォールドの容器の中央軸への正確な配置、(b)ノズルホルダのバレル2001上の注入ポート2008(図2B参照)、及び逆流チューブ1102(図4C参照)への圧縮ガスの配送及び分割、(c)蒸発チャンバ5100(図5A参照)の出口でのほぼ均一なガス流量の達成のための希釈ガスの吸入及び再分配、を含む。
Flow conditioners manifold, play an important various functions for he wanted the operation of the device. These are: (a) the exact placement of the nozzle holder on the central axis of the manifold container, (b) the injection port 2008 on the barrel 2001 of the nozzle holder (see FIG. 2B), and the backflow tube 1102 (see FIG. 4C). And (c) inhalation and redistribution of diluent gas to achieve a substantially uniform gas flow rate at the outlet of the evaporation chamber 5100 (see FIG. 5A).

<圧縮ガスの分割>
図5Aにおいて、圧縮ガスは、クイックディスコネクト取り付け部品5019と、フローコンディショナのマニフォールド1020上の直角取り付け部品1013を通るテフロン(登録商標)チューブ1031を介して、接続されることが分かる。デバイスの単純且つ実践的な使用のために、圧縮ガスのためのフローコンディショマニフォールド上にたった一つのコネクタ4028がある。圧縮ガス流は、フローコンディショナマニフォールドの内部に配置されたフロー分割器を用いて、分割される。一方の流れは、チャンネル4036を通って環状の溝へ、圧縮ガスをノズルホルダへ供給する中央容器内の環状の溝4071へ、向けられる。中央容器4030内の環状の溝4071の一方の側面上の複数の溝内のOリング4033は、圧縮ガスの漏れに対して密封する。他の流れは、エアロゾル化ノズル1024へ入ってくる体積流量率と同等又はわずかに大きな逆流ガスの流量率に制限する流量制限オリフィス5024を通過する。リキッドエアロゾルプルーム2106は、よどみ点5300がノズル及び逆流ポート5026(図5A参照)の中ほどになるように、逆流チューブ1102のポート5026からのガス5120の同軸逆流噴流により抑えられる。
<Division of compressed gas>
In Figure 5A, the compressed gas is quick and disconnect fitting 5019 through the Teflon tube 1031 through a right angle fitting 1013 on the manifold 1020 of the flow conditioners, connected thereto can be seen. For simple and practical use of the device, there is a flow conditioners manifold on only one connector 4028 for compression gas. The compressed gas stream is divided using a flow divider located inside the flow conditioner manifold. One flow is directed through channel 4036 to an annular groove and to an annular groove 4071 in the central vessel that supplies compressed gas to the nozzle holder. O-rings 4033 in the plurality of grooves on one side of the annular groove 4071 in the central container 4030 seal against compressed gas leakage. The other flow passes through a flow restriction orifice 5024 that restricts the flow rate of the backflow gas to be equal to or slightly greater than the volumetric flow rate entering the aerosolization nozzle 1024. The liquid aerosol plume 2106 is constrained by the coaxial backflow jet of gas 5120 from the port 5026 of the backflow tube 1102 so that the stagnation point 5300 is in the middle of the nozzle and backflow port 5026 (see FIG. 5A).

<希釈ガスフローコンディショナによる機能の実行>
入力ポート5122(図5B参照)からの入力ガス流は、円周方向に向けられ、フローコンディショナの第1ステージの中央柱4040(図4C参照)の周りの圧力等化チャンバ5021にある。この第1ステージは、低ガス流抵抗の中空「ドーナツ(donut)」である。ガスの回転速度は、フローパーティショナ5103上の複数のメーロン5042の間の周囲に位置するスロット5012(図5C参照)を通って、垂直に移動する間に、減衰される。これらのスロットは、第1ドーナツ形状の圧力等化チャンバ5021を形成するチャンネルの抵抗よりも高い抵抗のガス流経路を形成する。ガスは、これらのスロット5012を介してフローコンディショナの第2ステージに入り、低流抵抗で第2ドーナツ形状の圧力等化チャンバ5022に入る。このチャンネルから、2つの経路、(a)「煙突」5008の周りの穴5009を通る、更に、第2フローパーティショナの中央部分の穴5223を実質的に通る、(b)第2フローパーティショナ5102の外側領域の同心穴5013を通る、に分配される。これらの穴(又はスリット)の位置及びサイズは、第2フローパーティショナ5102及び蒸発チャンバ5100の壁へのエアロゾルの付着を最小化しながら、バーチャルインパクタ面板(face plate)での均一な流れプロファイルを達成する。蒸発チャンバの中央に向かうガス流の一部は、この「煙突」内の穴5009のサイズにより加減される。
<Execution of function by dilution gas flow conditioner>
The input gas flow from the input port 5122 (see FIG. 5B) is directed circumferentially and is in the pressure equalization chamber 5021 around the central column 4040 (see FIG. 4C) of the first stage of the flow conditioner. This first stage is a low gas flow resistance hollow “donut”. The rotational speed of the gas is attenuated while moving vertically through slots 5012 (see FIG. 5C) located around the plurality of melons 5042 on the flow partitioner 5103. These slots form a gas flow path with a resistance higher than the resistance of the channel forming the first donut-shaped pressure equalization chamber 5021. Gas enters the second stage of the flow conditioner through these slots 5012 and enters the second donut-shaped pressure equalization chamber 5022 with low flow resistance. From this channel, there are two paths: (a) through a hole 5009 around a “chimney” 5008 and further substantially through a hole 5223 in the central portion of the second flow partitioner, (b) a second flow partitioner. 5102 through a concentric hole 5013 in the outer region. The location and size of these holes (or slits) achieve a uniform flow profile on the virtual impactor face plate while minimizing aerosol deposition on the walls of the second flow partitioner 5102 and evaporation chamber 5100. To do. Part of the gas flow towards the center of the evaporation chamber is moderated by the size of the hole 5009 in this “chimney”.

<蒸発チャンバ>
図5Aに見られる蒸発チャンバ5100の特徴は、図6A、6B、6C及び6Dに示される。蒸発チャンバ5100は、フローコンディショナマニフォールド1020とエアロゾル濃縮器6100との間にぴったり合う。蒸発チャンバの望ましい構造は、赤外線照射に対して透過的であり、外径2.75インチ、内径2.56インチ、長さ6インチのチューブからなる。他の同様の寸法が可能である。望ましい構造では、このチューブは、石英又はホウケイ酸ガラスで作られてよい。このチューブは、フローコンディショナマニフォールド1020の端部の開口に、フローパーティショナ5102(図5A参照)隣接するまで、挿入される。マニフォールド開口及びチューブの寸法は、摩擦が(a)チューブを支持、及び(b)チャンバの内部から大気への実質的なガス漏れを防止、するのに十分な摩擦ばめ(friction fit)のようなものである。蒸発チャンバの他方の端部は、バーチャルインパクタ型のエアロゾル濃縮器6100の加速プレート6110(図6A参照)上の円周の溝6055(図6A及び図7C参照)内に挿入される。再び、これは摩擦ばめである。或いは、縁シール若しくはチャンバ5100のテーパのついた端部、及びマニフォールド1020上の対応するメスのテーパ、及び濃縮器加速プレート6110は、蒸発チャンバ5100と、フローコンディショナマニフォールド又はエアロゾル濃縮器6100との間のガス漏れをなくすために用いることができる。
<Evaporation chamber>
The features of the evaporation chamber 5100 seen in FIG. 5A are shown in FIGS. 6A, 6B, 6C and 6D. The evaporation chamber 5100 fits between the flow conditioner manifold 1020 and the aerosol concentrator 6100. The preferred structure of the evaporation chamber is transparent to infrared radiation and consists of a tube with an outer diameter of 2.75 inches, an inner diameter of 2.56 inches, and a length of 6 inches. Other similar dimensions are possible. In the desired structure, the tube may be made of quartz or borosilicate glass. This tube is inserted into the opening at the end of the flow conditioner manifold 1020 until it is adjacent to the flow partitioner 5102 (see FIG. 5A). The manifold opening and tube dimensions are such that the friction fits sufficiently (a) to support the tube and (b) to prevent substantial gas leakage from the interior of the chamber to the atmosphere. It is a thing. The other end of the evaporation chamber is inserted into a circumferential groove 6055 (see FIGS. 6A and 7C) on the acceleration plate 6110 (see FIG. 6A) of the virtual impactor type aerosol concentrator 6100. Again, this is a friction fit. Alternatively, the edge seal or tapered end of the chamber 5100 and the corresponding female taper on the manifold 1020 and the concentrator acceleration plate 6110 may be connected to the evaporation chamber 5100 and the flow conditioner manifold or aerosol concentrator 6100. It can be used to eliminate gas leaks.

125Wの急速加熱赤外線ランプ6001は、蒸発チャンバの一方の側面上で、蒸発チャンバに隣接してある。望ましい放物線状の赤外線反射材6002は、反射材の焦点面内に電球の中心がくるように、電球の後ろに配置される。加えて、蒸発チャンバの反対側の赤外線反射材6003は、蒸発チャンバ内で赤外線照射フラックスを再び増加する。望ましい構造では、これらの赤外線反射材は、研磨されたアルミニウムで作られている。赤外線反射材6003は、蒸発チューブ上の金コーティングで構成されてもよい。反射材6002は、赤外線ランプ6001上の金コーティングに代えられてもよい。蒸発の率を増加するために、蒸発チャンバ5100を通過するエアロゾルが赤外線照射で加熱される。対流による熱伝達は、温度勾配に比例する。しかしながら、輻射熱による熱伝達は、温度微分の第4の力に比例する。水は、赤外線領域に強力な吸収バンドを有する。このため、素早い応答の赤外線ランプ6001は、蒸発チャンバ5100の下流に配置される。赤外線反射材6002は、チャンバ5100内の赤外線照射フラックスを増加する。赤外線に対して透明である、石英又はホウケイ酸ガラスの蒸発チャンバは、赤外線照射がチャンバ5100内へ入ることを可能にする。この赤外線照射は、エアロゾル粒子内の水により吸収される。このエネルギーは、蒸気の潜熱として配送される。蒸発チャンバの反対側に配置された第2の赤外線反射材6003は、蒸発チャンバ5100内を通過する水性のエアロゾル粒子への赤外線エネルギーの伝達を増加させる。   A 125 W rapid heating infrared lamp 6001 is adjacent to the evaporation chamber on one side of the evaporation chamber. The desired parabolic infrared reflector 6002 is placed behind the bulb so that the bulb is centered in the focal plane of the reflector. In addition, the infrared reflector 6003 on the opposite side of the evaporation chamber again increases the infrared irradiation flux within the evaporation chamber. In the preferred construction, these infrared reflectors are made of polished aluminum. The infrared reflective material 6003 may be composed of a gold coating on the evaporation tube. The reflective material 6002 may be replaced with a gold coating on the infrared lamp 6001. In order to increase the rate of evaporation, the aerosol passing through the evaporation chamber 5100 is heated with infrared radiation. Heat transfer by convection is proportional to the temperature gradient. However, heat transfer by radiant heat is proportional to the fourth force of temperature differentiation. Water has a strong absorption band in the infrared region. For this reason, the quick response infrared lamp 6001 is disposed downstream of the evaporation chamber 5100. The infrared reflector 6002 increases the infrared irradiation flux in the chamber 5100. A quartz or borosilicate glass evaporation chamber that is transparent to infrared radiation allows infrared radiation to enter the chamber 5100. This infrared radiation is absorbed by the water in the aerosol particles. This energy is delivered as latent heat of steam. A second infrared reflector 6003 disposed on the opposite side of the evaporation chamber increases the transfer of infrared energy to aqueous aerosol particles passing through the evaporation chamber 5100.

<逆流チューブ>
蒸発チャンバ5100は、逆流チューブ1102(図1及び図5A参照)も含む。逆流チューブは、マニフォールド1020の柱4040(図4C参照)のスロット5031に配置される逆流チューブに取り付けられた小さな板5029(図5C参照)を伴う逆流容器4041(図4C及び図5A参照)内に配置される。フロー分割器5052からのガスを収容する、このチューブ(図5A参照)は、短い直線部分に続く180度カーブを有する。このカーブの曲率は、小さな板5029(図5C参照)がマニフォールドのスロット5031に正しく挿入された場合に、逆流チューブのポート5026がチャンバの中心及びエアロゾルノズル1024のオリフィスと正確に同軸になるようなものである。
<Backflow tube>
The evaporation chamber 5100 also includes a backflow tube 1102 (see FIGS. 1 and 5A). The backflow tube is in a backflow vessel 4041 (see FIGS. 4C and 5A) with a small plate 5029 (see FIG. 5C) attached to the backflow tube placed in the slot 5031 of the column 4040 (see FIG. 4C) of the manifold 1020. Be placed. Housing the gas from the flow divider 5052, the tube (see FIG. 5A) has a 180-degree curve following the short straight portions. The curvature of this curve, small when the plate 5029 (see FIG. 5C) is correctly inserted into the slot 5031 of the manifold, so that port 5026 of the backflow tube is orifice or exactly the coaxial center of the chamber and aerosol nozzle 1024 Is something.

フロー分割器5052からの圧縮ガスは、逆流チューブを通って、逆流ポート5026から出る。そのように発生されたガスの噴流は、エアロゾルプルームの反対方向を除いて、同軸である。逆流チューブ1102の短い直線部分は、逆流ガスの対称噴流を保証する。このガス噴流の流量率は、エアロゾルプルーム2106が、ノズル1024と逆流チューブ1102のポート5026との中ほどで抑えられるようなものである。
The compressed gas from the flow divider 5052 exits the backflow port 5026 through the backflow tube. The jet of gas so generated is coaxial except in the opposite direction of the aerosol plume. The short straight section of the backflow tube 1102 ensures a symmetrical jet of backflow gas. Flow rate of the gas jet, aerosol plume 2106 is such suppressed in the middle of the port 5026 of Nozzle 1 024 and the backflow tube 1102.

<エアロゾル濃縮器>
図7A、7B、7C、7D、7E及び7Fに詳細に示されるバーチャルインパクタが、蒸発チャンバ5100からの出力エアロゾルの濃縮に用いられる。図7Cに示すように、蒸発チャンバ5100のホウケイ酸/石英チューブは、エアロゾル濃縮器6100の加速プレート6110内の円周の溝6055へのぴったりした嵌め合い(fit)を構成する。図7Aに戻り、バーチャルインパクタは、長い加速スリットノズル7002を含む加速プレート6110、中級のスリットノズル7102、及び短い加速スリットノズル7202、並びに中級の7103及び短い7203補助減速スリットノズル、からなる。排出ガスカウリング7021及び排出ポート7022(図7D及び7E)は、減速プレート7120に取り付けられる。加速プレート6110により形成されたプルーム7004、減速プレート7120及び排出ガスカウリング7021は、加速ノズル7002、7102、7202の縁と、減速ノズル7003、7103及び7203の受容スリットとの間のギャップから発散する排出ガスのための低抵抗流路を提供する。加速プレート6110は、長い7002、中級の7102及び短い7202加速ノズルが、長い7003、中級の7103及び短い7203減速ノズルと夫々正確にそろうように、バーチャルインパクタ減速プレート7120内にぴったり合う。これら加速ノズル及び補助減速ノズルのオリフィス間に小さなギャップ7300がある。加速ノズルのスリットは1.1mm幅である。受容スリットは1.4mm幅であり、複数の加速ノズル間の中間のギャップ7300となるように配置され、減速ノズルは1.3mmである。これらは実践的な解法としての記載であり、他の同様の寸法の除外を意図するものではない。排出ガス内で浮遊して運ばれる粒子が大気へ入ることを防ぐために、フィルタ(図示せず)が排出ポート7022に取り付けられてよい。
<Aerosol concentrator>
Virtual impactors, shown in detail in FIGS. 7A, 7B, 7C, 7D, 7E and 7F, are used to concentrate the output aerosol from the evaporation chamber 5100. As shown in FIG. 7C, the borosilicate / quartz tube of the evaporation chamber 5100 constitutes a snug fit to the circumferential groove 6055 in the acceleration plate 6110 of the aerosol concentrator 6100. Returning to FIG. 7A, the virtual impactor consists of an acceleration plate 6110 that includes a long acceleration slit nozzle 7002, an intermediate slit nozzle 7102 and a short acceleration slit nozzle 7202, and intermediate 7103 and short 7203 auxiliary deceleration slit nozzles. The exhaust gas cowling 7021 and the exhaust port 7022 (FIGS. 7D and 7E) are attached to the deceleration plate 7120. Plume 7004, deceleration plate 7120, and exhaust gas cowling 7021 formed by acceleration plate 6110 diverge from the gap between the edges of acceleration nozzles 7002, 7102, 7202 and the receiving slits of deceleration nozzles 7003, 7103, 7203. Provide a low resistance flow path for gas. The acceleration plate 6110 fits within the virtual impactor deceleration plate 7120 such that the long 7002, intermediate 7102 and short 7202 acceleration nozzles are exactly aligned with the long 7003, intermediate 7103 and short 7203 deceleration nozzles, respectively. There is a small gap 7300 between the orifices of these acceleration nozzles and auxiliary deceleration nozzles. The slit of the acceleration nozzle is 1.1 mm wide. The receiving slit is 1.4 mm wide and is arranged to be an intermediate gap 7300 between a plurality of acceleration nozzles, and the deceleration nozzle is 1.3 mm. These are descriptions as practical solutions and are not intended to exclude other similar dimensions. A filter (not shown) may be attached to the exhaust port 7022 to prevent particles suspended and carried in the exhaust gas from entering the atmosphere.

バーチャルインパクタエアロゾル濃縮器は、これまで記載されてきたが、この濃縮器は、本発明を、その提案された機能に理想的に合わせる明らかに新しい特徴を有する。濃縮器は、ノズル1024(図1参照)により発生された呼吸可能なエアロゾルの大きな質量分率(mass fraction)を出力に配送するために最適化された。このため、濃縮器は、呼吸可能な範囲、即ち、空気動力学的直径1乃至5ミクロン、でもっともよく機能するように最適化されている。このため、本発明の目的のためには、出力エアロゾルが、空気動力学的直径0.5マイクロメートルより大きな粒子からなるように考察される。このため、バーチャルインパクタは、空気動力学的直径5マイクロメートル以下のできるだけ多くの粒子を濃縮すべきである。これは、濃縮器全体の最小圧力損失、及び負のガス圧がないことについての要求と一緒に、ノズル及び受容スリット間のギャップから排出ガスを取り除くために、包含される複数の新しい構造特徴を要求した。   While a virtual impactor aerosol concentrator has been described so far, this concentrator has clearly new features that make the present invention ideally suited to its proposed function. The concentrator was optimized to deliver a large mass fraction of breathable aerosol generated by nozzle 1024 (see FIG. 1) to the output. For this reason, the concentrator is optimized to work best in the breathable range, ie, aerodynamic diameter of 1 to 5 microns. Thus, for the purposes of the present invention, the output aerosol is considered to consist of particles larger than an aerodynamic diameter of 0.5 micrometers. For this reason, the virtual impactor should concentrate as many particles as possible with an aerodynamic diameter of 5 micrometers or less. This introduces several new structural features that are included to remove exhaust gas from the gap between the nozzle and receiving slit, along with the requirement for a minimum pressure drop across the concentrator and the absence of negative gas pressure. Requested.

1.16個の加速スリットノズル7002、7102及び7202は、図7Aに示すように、半径方向に配置されている。この構造は、排出ガスが、半径方向に、加速ノズル7002、7102及び7202及び減速ノズル7003、7103及び7203の間を通過するエアロゾルの噴流との最小限の相互作用で、濃縮器から出るように選択された。より短いスリットノズル7102及び7202は、蒸発チャンバ及び濃縮器を横切る流れが、できるだけ均一に維持されるように設計された。この構造は、更に、加速及び減速ノズルのスリットの全累積長さを最小化する。加速ノズルの全累積長さは、18cmが望ましい構造であるが、10から25cmまでの他の累積長さも可能である。   1.16 acceleration slit nozzles 7002, 7102 and 7202 are arranged in the radial direction as shown in FIG. 7A. This structure allows the exhaust gas to exit the concentrator with minimal interaction with the aerosol jet passing between the acceleration nozzles 7002, 7102 and 7202 and the deceleration nozzles 7003, 7103 and 7203 in the radial direction. chosen. The shorter slit nozzles 7102 and 7202 were designed to keep the flow across the evaporation chamber and concentrator as uniform as possible. This structure further minimizes the total accumulated length of the accelerating and decelerating nozzle slits. The total cumulative length of the accelerating nozzle is preferably 18 cm, but other cumulative lengths from 10 to 25 cm are possible.

2.加速ノズルの入力のテーパのついた表面は、濃縮器6100の加速プレート6110の面上へのエアロゾルの付着を最小化しながら、エアロゾルをノズル速度まで加速するために必要な圧力差を最小化するために、放物線の輪郭7008(図7C参照)に設計される。   2. The tapered surface of the input of the acceleration nozzle minimizes the pressure difference required to accelerate the aerosol to the nozzle velocity while minimizing aerosol deposition on the surface of the accelerator plate 6110 of the concentrator 6100. In addition, a parabolic contour 7008 (see FIG. 7C) is designed.

3.同様に、減速ノズル7003、7103及び7203の出力コーンも、濃縮器を通る抵抗をより低くし、濃縮器の出力におけるエアロゾルの乱流を最小限にするために、放物線状に彫刻され、放物線のような輪郭7009(図7C参照)を有する。   3. Similarly, the output cones of the deceleration nozzles 7003, 7103, and 7203 are parabolically sculpted to reduce the resistance through the concentrator and minimize aerosol turbulence at the concentrator output. And has a contour 7009 (see FIG. 7C).

4.加えて、加速ノズル7002、7102及び7202の下流表面と、減速ノズル7003、7103及び7203の上流表面は、これらのノズル間の排出ガスの抵抗をより低くするために、彫刻される。彫刻された形状は、彫刻された加速及び減速チャンネルが供給されない、即ち、これらのチャンネルを通ってカウリングに向かい、最終的には排出ポート7022(図7E参照)を介してこのシステムから去るように流れる、低粒子密度の分割された排出体積流量に関して、広い半径方向のチャンネルを残す、それらの位置において、加速プレート及び減速プレートの間の1cm以上のギャップを残す。再び、これは、エアロゾル噴流の最小の摂動で、取り除かれる排出体積流量を可能にする。平らな表面及び急な鋭角の両方を最小化するように設計された、これら上流及び下流表面の輪郭は、濃縮器の全てのパフォーマンスにとって欠かせない。注目すべきは、減速ノズルの下流輪郭は、平らなバーチャルインパクタ板内のスリットと比較して、濃縮器の効率を著しく増加することが示された。   4). In addition, the downstream surfaces of the acceleration nozzles 7002, 7102 and 7202 and the upstream surfaces of the deceleration nozzles 7003, 7103 and 7203 are engraved to make the exhaust gas resistance between these nozzles lower. The engraved shape is not provided with engraved acceleration and deceleration channels, i.e. through these channels towards the cowling and finally leaving the system via the discharge port 7022 (see Fig. 7E). For flowing, low particle density, divided discharge volume flow, leave a wide radial channel, leaving at least 1 cm gap between the acceleration and deceleration plates at those locations. Again, this allows the exhaust volume flow to be removed with minimal perturbation of the aerosol jet. These upstream and downstream surface profiles, designed to minimize both flat surfaces and steep acute angles, are essential to the overall performance of the concentrator. Of note, the downstream profile of the deceleration nozzle has been shown to significantly increase the efficiency of the concentrator compared to a slit in a flat virtual impactor plate.

5.加速ノズル7002、7102及び7202と減速ノズル7003、7103及び7203との正確なアライメントを容易にするために、ロケーションシリンダ7010(図7A参照)と閉フィッティングオスシリンダ(close fitting male cylinder)7011とは、濃縮器噴流板と受容板との同軸アライメントを保証する。これは、オス十字7115と容器7013に成形された閉フィッティングメス十字(close fitting female cross)と一緒に、噴流スリットが減速ノズルの受容スリットに正確にそろえられることを保証する。   5. In order to facilitate accurate alignment between the acceleration nozzles 7002, 7102 and 7202 and the deceleration nozzles 7003, 7103 and 7203, a location cylinder 7010 (see FIG. 7A) and a close fitting male cylinder 7011 are: Ensures coaxial alignment of the concentrator jet plate and the receiving plate. This ensures that the jet slit, along with the male fitting 7115 and the close fitting female cross formed in the container 7013, is precisely aligned with the receiving slit of the deceleration nozzle.

6.加速プレート6110及び減速プレート7120は、中心に置かれたヘリコイル7014及びネジ7015(図7F参照)を用いて容易に分離可能である。これは、多様な組み立て及び解体と、プレートの内部表面上へ付着したエアロゾルの洗浄と、を容易にする。   6). The acceleration plate 6110 and the deceleration plate 7120 can be easily separated by using a centrally located helicoil 7014 and screw 7015 (see FIG. 7F). This facilitates various assembly and disassembly and cleaning of the aerosol deposited on the inner surface of the plate.

7.濃縮器の下流側のキャビティ7016(図7C参照)は、受容スリットからの乱流を減衰し、出力コーンへの望まないエアロゾルの付着を減らすことが可能となるように構成される。   7). The cavity 7016 downstream of the concentrator (see FIG. 7C) is configured to attenuate turbulence from the receiving slit and reduce unwanted aerosol deposition on the output cone.

8.カウリング7021(図7E参照)は、彫刻された出口チャンネル7106と、標準的な22mmのテーパを有し、使い捨てフィルタ(図示せず)の接続を容易にする排出ポート7022と、を有する。
8). The cowling 7021 (see FIG. 7E) has a sculpted outlet channel 7106 and a drain port 7022 having a standard 22 mm taper to facilitate connection of a disposable filter (not shown).

蒸発チャンバ5100の出力においてエアロゾルは、図7A、7B、7C、7D、7E及び7Fに示される、バーチャルインパクタを用いて濃縮される。蒸発チャンバ5100からのエアロゾルは、加速ノズル7002、7102及び7202を通過する際に、加速される。この場合、流れの抵抗は、長い7002、中級の7102及び短い7202スリットノズル構造の利用により、最小化される。エアロゾル粒子が、懸濁されたガス及び水蒸気分子よりもかなり高い運動量を有する場合、粒子は、ギャップ7300を横切って、減速ノズル7003、7103及び7203に入る。濃縮器の出力のエアロゾル流量率は、一般的に、入力流量率の、わずか1/5〜1/10である。入力ガス流量率及び出力ガス流量率間のガス流量率差は、スリット間のギャップ7300(図7C参照)を通って、プルーム7004に排出される。出力における濃縮されたエアロゾルは、患者に対し配送されるように又は他の所望の目的のために、空気動力学的に設計された出力コーン7006を通される。   At the output of the evaporation chamber 5100, the aerosol is concentrated using a virtual impactor, shown in FIGS. 7A, 7B, 7C, 7D, 7E and 7F. The aerosol from the evaporation chamber 5100 is accelerated as it passes through the acceleration nozzles 7002, 7102 and 7202. In this case, flow resistance is minimized through the use of long 7002, intermediate 7102 and short 7202 slit nozzle structures. If the aerosol particles have a much higher momentum than the suspended gas and water vapor molecules, the particles will enter deceleration nozzles 7003, 7103 and 7203 across gap 7300. The aerosol flow rate at the output of the concentrator is typically only 1/5 to 1/10 of the input flow rate. The gas flow rate difference between the input gas flow rate and the output gas flow rate is discharged to the plume 7004 through the gap 7300 (see FIG. 7C) between the slits. The concentrated aerosol at the output is passed through an aerodynamically designed output cone 7006 for delivery to the patient or for other desired purposes.

望ましい構造では、濃縮器のキャビティ7016の出力の外部壁には、1〜2cmの幅広のフランジ7030がある。これは、フローコンディショナがなくなるように、注入口及び段7031に適合内部径を有する出力コーン7006の配置を容易にする。コーンの出力は、吸入チューブ又はフィルタ(図示せず)への接続を容易にするために、標準的な22mmレスピレータ(respirator)テーパ7032(図7F参照)を有する。   In the preferred construction, there is a 1-2 cm wide flange 7030 on the output outer wall of the concentrator cavity 7016. This facilitates the placement of an output cone 7006 having an internal diameter that fits in the inlet and stage 7031 so that there is no flow conditioner. The cone output has a standard 22 mm respirator taper 7032 (see FIG. 7F) to facilitate connection to a suction tube or filter (not shown).

希釈ヒータの流れ抵抗は、100、150及び200リットル/分において、夫々、0.12、0.3及び0.5インチHOであることが分かった。フローコンディショナの流れ抵抗は、150リットル/分で1インチHO、200リットル/分で1.8インチHOとなるように規定された。エアロゾル濃縮器の流れ抵抗は、濃縮器出力流量率が40リットル/分である場合に、300リットル/分以下のテストされた入力流量率全てにおいて、1mmHO未満となるように規定された。蒸発チャンバ内の圧力は、濃縮器の出力流量率が40リットル/分である場合に、100、150、200、250及び300リットル/分のチャンバ流量率で、夫々、0.3、0.8、1.4、2.2及び2.7インチHOであった。 The flow resistance of the dilution heater was found to be 0.12, 0.3 and 0.5 inches H 2 O at 100, 150 and 200 liters / minute, respectively. The flow resistance of the flow conditioner was defined to be 1 inch H 2 O at 150 liters / minute and 1.8 inch H 2 O at 200 liters / minute. The aerosol concentrator flow resistance was defined to be less than 1 mm H 2 O at all tested input flow rates of 300 liters / minute or less when the concentrator output flow rate was 40 liters / minute. The pressure in the evaporation chamber is 0.3, 0.8 at chamber flow rates of 100, 150, 200, 250 and 300 liters / min, respectively, when the concentrator output flow rate is 40 liters / min. 1.4, 2.2 and 2.7 inches H 2 O.

16%のウシ血清アルブミン(bovine serum albumin)の溶液は、注入ポンプを用いてノズルに供給され、1ml/分でエアロゾル化された。ノズル圧力は20〜24ポンド毎平方インチであり、希釈ガス流量は200リットル/分であった。濃縮器から下流の結果として生じる乾燥エアロゾルは、40リットル/分で2分間計測された。収集された質量は、重量測定法で決定された。典型的には、180〜210mgが収集された。このため、デバイスの出力は、約100mg/分である。   A solution of 16% bovine serum albumin was supplied to the nozzle using an infusion pump and aerosolized at 1 ml / min. The nozzle pressure was 20-24 pounds per square inch and the dilution gas flow rate was 200 liters / minute. The resulting dry aerosol downstream from the concentrator was measured at 40 liters / minute for 2 minutes. The mass collected was determined gravimetrically. Typically, 180-210 mg was collected. For this reason, the output of the device is about 100 mg / min.

デバイスのスループットの全効率は、64%になることが分かった。濃縮器だけの効率は、85%になることが分かった。   The overall efficiency of device throughput was found to be 64%. The efficiency of the concentrator alone was found to be 85%.

赤の食品着色料番号4(red food dye number 4)(0.2%)は、16%のアルブミン溶液のトレーサとして加えられた。同様の条件下において、アルブミンエアロゾルは、Marple−Millerカスケードインパクタにより、30リットル/分で抽出された。インパクタの各ステージは水で3回洗浄され、各ステージの相対質量は508ナノメートルの分光光度法で決定された。累積質量は対数確率紙にプロットされた。質量中央径は3.4μmであることが分かった。収集されたエアロゾルの85%が、吸入可能範囲、5ミクロン以下の全ステージの合計、であることが分かった。決定するために、エアロゾル化されたタンパク質がネブライザを通ることにより分解される場合、ブタトリプシン(porcine trypsin)がエアロゾル化され収集された。このトリプシンの溶液は、コンフルエントな細胞培養(confluent cell culture)に置かれた。細胞は、基板から切り離されたように見えた。エアロゾル化されないトリプシンの同様の濃縮の結果間には違いは見られなかった。   Red food dye number 4 (0.2%) was added as a tracer of a 16% albumin solution. Under similar conditions, albumin aerosol was extracted at 30 liters / min with a Marble-Miller cascade impactor. Each stage of the impactor was washed three times with water and the relative mass of each stage was determined spectrophotometrically at 508 nanometers. Cumulative mass was plotted on log probability paper. The mass median diameter was found to be 3.4 μm. It was found that 85% of the collected aerosol was inhalable, the sum of all stages below 5 microns. To determine, porcine trypsin was aerosolized and collected when the aerosolized protein was degraded by passing through a nebulizer. This trypsin solution was placed in a confluent cell culture. The cells appeared to be detached from the substrate. There was no difference between similar enrichment results of non-aerosolized trypsin.

発生されたアルブミン粒子の鋭さ及び表面特性を評価するために、出力における粒子は、12mm径のMilliporeフィルタ上で収集された。このフィルタは、同様の流れ特性のより大きなフィルタの中央に置かれた。このフィルタは、電子顕微鏡スタッド上に装着され、デシケータ内に直立状態に格納された。各サンプルは、パラジウム金でスパッタされ、倍率1500でSEMにランダムイメージが記録された。アルブミン粒子は、なめらかな表面の球であることが分かった。   To evaluate the sharpness and surface properties of the generated albumin particles, the particles at the output were collected on a 12 mm diameter Millipore filter. This filter was placed in the middle of a larger filter with similar flow characteristics. This filter was mounted on an electron microscope stud and stored upright in a desiccator. Each sample was sputtered with palladium gold and a random image was recorded on the SEM at a magnification of 1500. The albumin particles were found to be smooth surface spheres.

本開示の明細書に記載の実施形態は、水溶液又は懸濁液から乾燥濃縮された吸入可能な粒子の発生のための実践的な小型ポータブルデバイスを提供する。本開示は、小型の実践的な医療デバイスにおける、発生、つまり、水性エアロゾルを希釈し、加熱し、迅速に蒸発させ、その後、結果として生じる粒子を濃縮し、標準吸入流量の全範囲に準拠する流量率でそれらを配送する、手段を提供する。   The embodiments described in the specification of the present disclosure provide a practical miniature portable device for the generation of inhalable particles dry concentrated from an aqueous solution or suspension. The present disclosure describes the generation, i.e., diluting, heating, and quickly evaporating aqueous aerosols in a small, practical medical device, then concentrating the resulting particles and complying with the full range of standard inhalation flow rates Provides a means to deliver them at a flow rate.

ここに、i.改善された機能を可能にする、ii.実施形態の実践的な利用を容易にする、iii.医療の利点を有する、実施形態における、多くの有益な特徴の包含が記載されている。   Where i. Enables improved functionality, ii. Facilitate practical use of embodiments, iii. The inclusion of many beneficial features in embodiments having medical benefits is described.

他の利点では、本発明の実施形態は以下を達成する:
(a)蒸発チャンバに直接隣接する源から、新たに形成された水性エアロゾル粒子に対し、水の最大赤外線吸収波長で、局所的な輻射熱を供給する。
(b)デバイスが、容易に交換可能なように構成された異なるノズルホルダを利用することを可能とする。これらのノズルホルダは、圧縮ガスが、中央オリフィス又は中央流体ステムの周囲の一方へ送られることを可能にする。ノズルホルダは、フローコンディショナに向かって調整され、さらに、圧縮可能な流体容器を含んでも含まなくてもよい。
(c)エアロゾルプルーム及び逆流ガスに起因する摂動がある間に、一の方向の加熱された高速ガス逆流と、反対方向の均一な低速流とについての手段を提供する。これは、2ステージフローコンディショナを用いて、最小の圧力損失で達成される。
(d)上流及び下流表面の両方で放物線状の輪郭となる入力及び出力コーンと共に、1.1mm幅の半径方向の入力スリット及び1.4mm幅の出力スリットを有する様々な長さのスリット濃縮器を用いて、入力及び排出ガスの間の最小圧力損失で、吸入可能なエアロゾルを効率的に濃縮する。
(e)濃縮器の出力における乱流に起因するエアロゾルの付着を、これらの渦を減衰可能なキャビティを含むことにより、最小化する。
(f)内部の放物線形状の出力コーンを利用することにより、出力における濃縮されたエアロゾルを配送する効率的な手段を提供する。
(g)洗浄のためにデバイスが容易に組み立て及び解体されるように、大直径の高圧結合を取り除く。
(h)希釈ガスを提供する小型のブロワを用いて、小型デバイスの構造を可能とするために、ガス流の抵抗を下げる。
(i)少なくとも2つ、望ましくは3又は4の互いに直交する表面を含むことにより、要素間の構造的な健全結合が維持される間、デバイスの様々な要素間で、ガス及び/又はエアロゾルの漏れを最小化する。
(j)エアロゾルプルームと正確に同軸にされ、エアロゾルプルームに対し反対方向の、着脱可能な逆流ガスの供給を容易にし、逆流チューブはフローコンディショナ内に差し込まれた。
(k)加熱された圧縮ガスを、フローコンディショナ内のフロー分割器及びフロー加減オリフィスを包含することにより、熱損失を最小にしながら、ノズル及び逆流チューブの両方へ供給する。
(l)濃縮器の中央に隆起されたオスの円筒形の突出及び十字と、相対関係を示すメスの凹凸と、を有することにより、濃縮器プレートの正確な組み立て及び解体を容易にする。
(m)カウリング及びフィルタポートを用いて、排出ガス流中のエアロゾル粒子が大気を汚染することを防ぐ。
(n)十分な吸気圧の発生、及び他の乾燥粉末吸入の要因となる流れに問題がある患者のための圧力支援としてのわずかな正圧で、濃縮されたエアロゾルを供給する。
(o)デバイス内の正圧と一緒に、実施形態の殺菌可能な要素を用いて、ほぼ無菌のエアロゾルを発生、乾燥及び濃縮する。
In other advantages, embodiments of the present invention achieve the following:
(A) Local radiant heat is supplied at the maximum infrared absorption wavelength of water to newly formed aqueous aerosol particles from a source directly adjacent to the evaporation chamber.
(B) Allows the device to utilize different nozzle holders configured to be easily replaceable. These nozzle holders allow compressed gas to be routed to one of the central orifice or the periphery of the central fluid stem. The nozzle holder is adjusted towards the flow conditioner and may or may not include a compressible fluid container.
(C) Provide a means for heated high-speed gas reverse flow in one direction and uniform low-speed flow in the opposite direction while there is a perturbation due to the aerosol plume and the reverse flow gas. This is achieved with a minimum pressure drop using a two stage flow conditioner.
(D) Slit concentrators of various lengths having a 1.1 mm wide radial input slit and a 1.4 mm wide output slit, with input and output cones that are parabolically contoured on both upstream and downstream surfaces. Is used to efficiently concentrate inhalable aerosols with minimal pressure loss between the input and exhaust gases.
(E) Minimize aerosol deposition due to turbulence at the output of the concentrator by including cavities that can attenuate these vortices.
(F) Provides an efficient means of delivering concentrated aerosol at the output by utilizing an internal parabolic shaped output cone.
(G) Remove large diameter high pressure bonds so that the device is easily assembled and disassembled for cleaning.
(H) A small blower that provides dilution gas is used to reduce the resistance of the gas flow in order to enable the construction of a small device.
(I) inclusion of at least two, preferably three or four mutually orthogonal surfaces, to maintain gas and / or aerosol between the various elements of the device while maintaining a structurally sound connection between the elements; Minimize leakage.
(J) exactly coaxial with the aerosol plume, facilitating the supply of a detachable backflow gas in the opposite direction to the aerosol plume, and the backflow tube was plugged into the flow conditioner.
(K) Supply heated compressed gas to both the nozzle and the backflow tube with minimal heat loss by including a flow divider and flow control orifice in the flow conditioner.
(L) Facilitating accurate assembly and disassembly of the concentrator plate by having male cylindrical protrusions and crosses raised in the center of the concentrator and female irregularities showing relative relationships.
(M) Use cowling and filter ports to prevent aerosol particles in the exhaust gas stream from polluting the atmosphere.
(N) Supply concentrated aerosol with a slight positive pressure as a pressure aid for patients with sufficient inspiratory pressure generation and flow problems that contribute to other dry powder inhalations.
(O) Generate, dry and concentrate a nearly sterile aerosol using the sterilizable elements of the embodiments, along with the positive pressure in the device.

以下では、本発明の実施形態が要約されている。   In the following, embodiments of the present invention are summarized.

<エアロゾルの発生>
エアロゾル化される液体は、ノズルホルダ内の流体ポート2005内に供給され、チャンネルを介して、ノズル1024に導かれる。圧縮ガスは、エアロゾル化される液体が取り付け部品1019に供給されることを必要とする。それは、それが要求温度まで温められるヒータ1011を通過する。この温度は熱電対により計測され、ヒータはPIDコントローラにより加減される。この加熱されたガスは、2つの流れに分割される。一方の流れは、流量制限オリフィス5024を通って、逆流チューブ1102へ向かう。残りの流れは、環状の溝4071内に進み、そこからバレルポート2008に入り、ノズル1024へ向かう。ノズルにおけるエアロゾル化される液体と高圧ガスとの相互作用が、リキッドエアロゾルのプルーム2106の発生を引き起こす。逆流チューブ内の温かいガスは、エアロゾルプルーム内へ、同軸ではあるが該プルームに対して反対方向に、向かう。このガス流は、ノズル及び逆流チューブの端部間の中ほどのエアロゾルプルームを抑える。この加熱されたガスのエアロゾルプルーム内への注入は、液溶媒の迅速な蒸発を促進する。
<Generation of aerosol>
The liquid to be aerosolized is supplied into a fluid port 2005 in the nozzle holder and guided to the nozzle 1024 through the channel. The compressed gas requires that the liquid to be aerosolized be supplied to the fitting 1019. It passes through a heater 1011 where it is warmed to the required temperature. This temperature is measured by a thermocouple, and the heater is adjusted by a PID controller. This heated gas is divided into two streams. One flow is directed to the backflow tube 1102 through the flow restriction orifice 5024. The remaining flow proceeds into the annular groove 4071 from which it enters the barrel port 2008 and toward the nozzle 1024. The interaction between the aerosolized liquid and the high pressure gas at the nozzle causes the generation of a liquid aerosol plume 2106. The warm gas in the backflow tube is directed into the aerosol plume, but in the opposite direction with respect to the plume. This gas flow suppresses the middle aerosol plume between the nozzle and the end of the backflow tube. Injection of this heated gas into the aerosol plume facilitates rapid evaporation of the liquid solvent.

図1に示すように、エアロゾル処理システムは、2つのガスヒータ、エアロゾルを発生するための、そして、エアロゾルプルーム2106を抑えるために逆流ガス流5120(図5A参照)に供給される、圧力ガスを温める一方のガスヒータ1011と、エアロゾルを希釈するためのガスを温める他方のガスヒータ1004と、を含む。これらの温かいガス流は、フローコンディショナ内で、夫々機能するように分配される。フローコンディショナマニフォールド1020(図5A)内では、圧縮された温かいガスは、2つの要素、一方は、ノズルホルダのバレル2001を通って、エアロゾルを発生するために、ノズルの先端に送られ、逆流ガス流5120、ノズルプルーム2106に同軸ではあるが反対方向、を形成するための他方、に分割される。エアロゾルが蒸発チャンバ5100を経由する時の、エアロゾルの蒸発は、輻射ヒータ6001を関連する反射材6002及び6003と一緒に使うことにより、増大される。エアロゾルは、低抵抗バーチャルインパクタの加速プレート(図7A参照)におけるノズル7002、7102及び7202を通って、加速される。ガス分子よりも非常に高い運動量を有する粒子は、ギャップを横切り、減速プレート7120内の減速ノズル7003、7103及び7203のスリットを通り、出力収集コーン内に進む。バーチャルインパクタの出力おけるエアロゾル流量率が、バーチャルインパクタに入る際の流量率よりも低い場合、残留ガスは、加速プレート6110及び減速プレート7120間に排出される。粒子の大部分が、減速プレート7120のスリットを通った結果、出力エアロゾルを含む。本発明のガス入力及び調整要素の図は、図1に描かれている。随意的なガスドライヤチャンバ1002は、必要とされるときに使われるように備えられている。乾燥剤のチャンバは、乾燥剤1003で満たされている。小型ブロワ1001は、流量計測デバイス1023を介して、希釈ガスヒータ1004に接続されている。このヒータ1004は、直角取り付け部品1013を介して、フローコンディショナマニフォールド1020上のポート4028に接続されている。熱電対(図示せず)は、この直角取り付け部品のルーメンに置かれている。フローコンディショナは、ガスが一方のチャンバ5021から他方のチャンバ5022へ通過可能にするスロット5012を伴うフローパーティショナ5103により分離された、2つのドーナツ形状のチャンバ5021、5022を有する。フローコンディショナの第2ステージは、この第2フローパーティショナ5102内の穴5013、5223を介して、蒸発チャンバ5100に接続されている。蒸発チャンバ5100は、フローコンディショナマニフォールド1020及びエアロゾル濃縮器6100間に配置される。エアロゾル濃縮器は、排出プルーム7004にも接続される、半径方向に配置された加速ノズル7002、7102、7202を有する。減速ノズル7003、7103及び7203は、夫々、加速ノズル7002、7102及び7202に近接し、そろえられる。これらの減速ノズルの下流端は、乱流減衰キャビティ7016及びエアロゾル収集及びコーン(aerosol collection and cone)7006に隣接する。この収集コーンは、出力デバイス又は所望する出力流を吸入する人(図示せず)に接続される。
As shown in FIG. 1, the aerosol processing system warms the pressure gas supplied to the counter-flow gas stream 5120 (see FIG. 5A) to generate two gas heaters, aerosol, and to suppress the aerosol plume 2106. One gas heater 1011 and the other gas heater 1004 that warms the gas for diluting the aerosol are included. These warm gas streams are distributed to function in the flow conditioner, respectively. Flow Within conditioner manifold 1020 (FIG. 5A), a warm gas compressed, the two elements, the one hand, through the barrel 2001 of Nozuruhoru Da, in order to generate an aerosol, is sent to the tip of the nozzle, reflux The gas flow 5120 is divided into the other to form a coaxial flow but opposite direction to the nozzle plume 2106. When the aerosol through the evaporation chamber 5100, evaporation of the aerosol, by using in conjunction with anti Ysaÿe 6002 and 6003 that are associated radiant heater 6001 is increased. The aerosol is accelerated through nozzles 7002, 7102 and 7202 in the acceleration plate (see FIG. 7A) of the low resistance virtual impactor. Particles having a much higher momentum than gas molecules cross the gap, pass through the slits of the deceleration nozzles 7003, 7103 and 7203 in the deceleration plate 7120 and travel into the output collection cone. When the aerosol flow rate at the output of the virtual impactor is lower than the flow rate at the time of entering the virtual impactor, the residual gas is discharged between the acceleration plate 6110 and the deceleration plate 7120. Most of the particles contain the output aerosol as a result of passing through the slits in the deceleration plate 7120. A diagram of the gas input and regulation elements of the present invention is depicted in FIG. An optional gas dryer chamber 1002 is provided for use when needed. The desiccant chamber is filled with desiccant 1003. The small blower 1001 is connected to the dilution gas heater 1004 via the flow rate measuring device 1023. The heater 1004 is connected to a port 4028 on the flow conditioner manifold 1020 via a right angle fitting 1013. A thermocouple (not shown) is placed in the lumen of this right angle fitting. Flow conditioner, gas has been separated by flow partitioner 5103 with slots 5012 to allow passage from one chamber 5021 to the other chamber 5022 has a chamber 5021 and 5022 of two donut-shaped. The second stage of the flow conditioner is connected to the evaporation chamber 5100 through holes 5013 and 5223 in the second flow partitioner 5102. The evaporation chamber 5100 is disposed between the flow conditioner manifold 1020 and the aerosol concentrator 6100 . The aerosol concentrator has radially arranged acceleration nozzles 7002, 7102, 7202 that are also connected to an exhaust plume 7004. The deceleration nozzles 7003, 7103, and 7203 are arranged close to the acceleration nozzles 7002, 7102, and 7202, respectively. The downstream ends of these deceleration nozzles are adjacent to a turbulent damping cavity 7016 and an aerosol collection and cone 7006. This collection cone is connected to an output device or a person (not shown) inhaling the desired output flow.

圧縮されたガスは取り付け部品1019に供給される。この取り付け部品は、圧縮ガスヒータ1011に接続されている。これは、フローコンディショナマニフォールド1020の入力ポート4028に接続されている。このポート4028は、フロー分割器に接続されている。この分割器の一方の側面は、流量制限オリフィス5024を介して、逆流チューブ1102に接続されている。この分割器の他の側面は、環状の溝4071に接続されている。この環状の溝は、ノズルホルダのポート2008と整合される。これらのポートは、チャンネルを介して、ノズル1024に接続される。望ましい構造では、流体ポート2005はルアーフィッティングである。この流体ポート2005は、チャンネルを介して、ノズル1024に接続される。本発明は、新たな容易に交換可能な一体化したノズルホルダ及びノズルを含む。ノズルホルダのバレル2001、3001は、フローコンディショマニフォールド1020の中心軸に沿った円筒形の容器4030内に挿入される。注目すべきは、このマニフォールドの円周の溝4071は、ノズルホルダ上のバレル2001、3001のポート2008に隣接される。
The compressed gas is supplied to the mounting part 1019. This attachment component is connected to the compressed gas heater 1011. This is connected to the input port 4028 of the flow conditioner manifold 1020. This port 4028 is connected to a flow divider. One side of the divider is connected to the backflow tube 1102 via a flow restriction orifice 5024. The other side surface of this divider is connected to an annular groove 4071. This annular groove is aligned with the nozzle holder port 2008. These ports are connected to nozzles 1024 via channels. In the preferred construction, fluid port 2005 is a luer fitting. The fluid port 2005 is connected to the nozzle 1024 via a channel. The present invention includes a new easily replaceable integrated nozzle holder and nozzle. Barrel 2001,3001 of the nozzle holder is inserted into the container 4030 of cylindrical along the central axis of the flow conditioners manifold 1020. Notably, the circumferential groove 4071 of the manifold is adjacent to the port 2008 of the barrel 2001,3001 on Nozuruhoru da.

希釈され、リキッドエアロゾルの蒸発を助けるガスは、小型ブロワ1001により供給される。このガスの流量は、流量計測デバイス1023を通過するときに、測定される。このガスは、ヒータ1004を通過するときに、加熱される。この高速温かいガスは、取り付け部品1007を介して、ポート5122に進む。このガス流は、圧力等化チャンバ5021、5222及びフローパーティショナ5103、5102を通過するときに、比較的均一な速度の流れに変換される。この高速希釈ガスは、出力エアロゾルの速度が、それが、図7A、7B、7C、7D、7E、7Fで説明されたバーチャルインパクタの加速プレート6110(図6A参照)に入るときに、比較的均一になるように、均一なガス流を蒸発チャンバ5100に供給するための、この非常に低い抵抗のフローコンディショナにより変換される。
A gas that is diluted and aids in the evaporation of the liquid aerosol is supplied by a small blower 1001. The flow rate of this gas is measured as it passes through the flow measurement device 1023. This gas is heated when passing through the heater 1004. This high speed warm gas proceeds to port 5122 via attachment 1007. This gas stream is converted to a relatively uniform velocity stream as it passes through pressure equalization chambers 5021, 5222 and flow partitioners 5103, 5102. This fast dilution gas is relatively uniform when the output aerosol velocity enters the acceleration plate 6110 of the virtual impactor described in FIGS. 7A, 7B, 7C, 7D, 7E, 7F (see FIG. 6A). Is converted by this very low resistance flow conditioner to provide a uniform gas flow to the evaporation chamber 5100.

エアロゾルは、蒸発チャンバを流れるときに、希釈ガスにより混入されさらに蒸発される。この蒸発は、赤外線ランプ6001からの赤外線照射により増大される。固相エアロゾルは、エアロゾル噴流を形成するために、加速ノズル7002、7102、7202に入る。これらの噴流中のエアロゾルの大部分は、減速ノズル7003、7103、7203に入り、そして、出力コーン7006に伝えられる。ガスの大部分(粒子よりも非常に小さい運動量を有する)は、排出プルーム7004を介して排出される。   As the aerosol flows through the evaporation chamber, it is mixed and further evaporated by the diluent gas. This evaporation is increased by infrared irradiation from the infrared lamp 6001. The solid phase aerosol enters the acceleration nozzles 7002, 7102, 7202 to form an aerosol jet. Most of the aerosol in these jets enters the deceleration nozzles 7003, 7103, 7203 and is transmitted to the output cone 7006. Most of the gas (which has a much smaller momentum than particles) is exhausted through the exhaust plume 7004.

密閉空間において水性エアロゾルの迅速な乾燥を容易にするために、圧縮ガス−粉末ノズルからのエアロゾルプルームは、望ましくは、希釈ガスで抑制され混合される。この希釈ガスは温められるべきである。米国特許出願200701445は、エアロゾルプルームを抑えるために同軸の逆流噴流の使用を教える。しかしながら、噴流ガスと、100℃以上に加熱された逆流ガスとのどちらもなかった。この熱いガスは、エアロゾル滴の非常に迅速な蒸発を容易にする蒸発の潜熱を提供する。高い入力ガス温度にもかかわらず、プルーム内の温度は、一般的に30℃未満である。粒子は、蒸発の潜熱により冷やされる。このため、この熱いガスの供給は、結果として、エアロゾルが発生される際のタンパク質のいかなる変性も生じない。   In order to facilitate rapid drying of the aqueous aerosol in an enclosed space, the aerosol plume from the compressed gas-powder nozzle is desirably suppressed and mixed with a diluent gas. This dilution gas should be warmed. US Patent Application 200701445 teaches the use of a coaxial counter-current jet to suppress the aerosol plume. However, there was neither a jet gas nor a backflow gas heated to 100 ° C. or higher. This hot gas provides the latent heat of evaporation which facilitates very rapid evaporation of the aerosol droplets. Despite the high input gas temperature, the temperature in the plume is generally below 30 ° C. The particles are cooled by the latent heat of evaporation. For this reason, this hot gas supply does not result in any denaturation of the protein as the aerosol is generated.

<水平なシステム>
米国特許出願200701445に記載のバーチャルインパクタ濃縮器は、2.5マイクロメートルのカットオフを有する。従来技術システムは、乾燥粉末混合物を収集し、再び懸濁する必要、即ち、時間消費と潜在的な浪費手続と、を取り除いた。しかしながら、液体−乾燥粉末エアロゾル発生器は、比較的高圧(20−50ポンド毎平方インチ)で300リットルまでの希釈ガスを使っていた。これは、5馬力のコンプレッサと加圧ガスのタンクとを必要とする。このような大きなそして高価なコンプレッサ及び/又は大きな加圧ガスタンクを利用することは、従来技術のデバイスを、家庭用としては非現実的なものとする。
<Horizontal system>
The virtual impactor concentrator described in US Patent Application 200701445 has a cutoff of 2.5 micrometers. Prior art systems have eliminated the need to collect and resuspend the dry powder mixture, i.e. time consuming and potentially wasteful procedures. However, liquid-dry powder aerosol generators have used up to 300 liters of diluent gas at relatively high pressure (20-50 pounds per square inch). This requires a 5 horsepower compressor and a pressurized gas tank. Utilizing such large and expensive compressors and / or large pressurized gas tanks makes prior art devices impractical for home use.

本発明のシステムの複数の新しい特徴は、フローコンディショナと、バーチャルインパクタと、交換可能なカートリッジ/ノズルと、である。加えて、更なる進歩が、ガスヒータ及び内部接続部を通る圧力損失が低減されることにより、達成された。   Several new features of the system of the present invention are a flow conditioner, a virtual impactor, and a replaceable cartridge / nozzle. In addition, further progress has been achieved by reducing the pressure loss through the gas heater and internal connections.

これは、約1マイクロメートルの、上記気道へ配送するための、粒子の高濃縮エアロゾルを供給する1未満の密度のタンパク質エアロゾルの発生、希釈、蒸発及び濃縮を容易にする。これは小型デバイス、その希釈ガスが、わずか1−3インチHOの全体積流量における圧力損失で、希釈ガスブロワからデバイス下流を通って、なることができる、である。これは、従来システム米国特許出願公開200701445内の、特有の圧力損失の実質的な減少を必要とする。 This facilitates the generation, dilution, evaporation and concentration of protein aerosols of less than 1 density that deliver a highly concentrated aerosol of particles for delivery to the airways of about 1 micrometer. This is a small device, whose dilution gas can be from the dilution gas blower downstream of the device with a pressure loss at a total volume flow of only 1-3 inches H 2 O. This requires a substantial reduction in the characteristic pressure loss within the prior system US Patent Application Publication No. 200701445.

Claims (17)

流体及びガスからエアロゾルを発生するノズルであって、  A nozzle for generating an aerosol from a fluid and a gas,
コーンであって、ガス流の方向にコーン頂点から、縁が前記コーン上に設けられたコーン基部に向かって広がり、前記コーン頂点で、オリフィスにより、前記オリフィスと前記コーンとの間のエアロゾル化周長(aerosolizing perimeter)を形成するノズルガス供給チャンネルに接続されている、少なくとも一つの湿式のコーン形状のガス出口チャンネルを有するコーンと、  A cone having an edge extending from a cone apex in a gas flow direction toward a cone base provided on the cone, at which the aerosolization circumference between the orifice and the cone A cone having at least one wet cone-shaped gas outlet channel connected to a nozzle gas supply channel forming an aerosolizing perimeter;
ノズル流体供給チャンネルに接続されている前記コーン基部で、前記縁を取り囲む少なくとも一つの環状流体出口ポート、そのため、エアロゾルとなるべき前記流体が、毛細管力によって、及び前記オリフィスから出るガスのジェットにより生じる負圧によって、前記ノズル流体供給チャンネルから流れ、前記流体は、前記環状流体出口ポートから前記コーンの縁を超えて、前記エアロゾル化周長でエアロゾル化される前記コーンの前記頂点へ向かって流れる  At the cone base connected to the nozzle fluid supply channel, at least one annular fluid outlet port surrounding the edge, so that the fluid to be aerosol is generated by capillary forces and by a jet of gas exiting the orifice Negative pressure flows from the nozzle fluid supply channel, and the fluid flows from the annular fluid outlet port beyond the edge of the cone toward the apex of the cone which is aerosolized at the aerosolization circumference.
を備えることを特徴とするノズル。  A nozzle comprising:
ステム外径を有する外部ステム壁を有する円筒形のステムと、  A cylindrical stem having an outer stem wall having a stem outer diameter;
前記ステム外径よりもわずかに大きいアニュラス内径を有するアニュラス穴壁を有するアニュラスと、  An annulus having an annulus hole wall having an annulus inner diameter slightly larger than the stem outer diameter;
を更に備え、  Further comprising
前記円筒形のステムは、前記アニュラス穴を通って広がり、前記湿式のコーン形状のガス出口チャンネルを含み、  The cylindrical stem extends through the annulus hole and includes the wet cone-shaped gas outlet channel;
前記環状流体出口ポートは、前記アニュラス穴壁及び前記外部ステム壁間の環状のギャップにより形成されている  The annular fluid outlet port is formed by an annular gap between the annulus hole wall and the outer stem wall.
ことを特徴とする請求項1に記載のノズル。  The nozzle according to claim 1.
前記アニュラス内径と前記ステム外径との間の直径差は、0.006〜0.8mmとなり、結果として環状のギャップ幅は0.003〜0.4mmとなることを特徴とする請求項2に記載のノズル。  The diameter difference between the annulus inner diameter and the stem outer diameter is 0.006 to 0.8 mm, and as a result, the annular gap width is 0.003 to 0.4 mm. The nozzle described. 前記アニュラスは、前記環状流体出口ポートに実質的に垂直に伸びる前面を有していることを特徴とする請求項2に記載のノズル。  The nozzle of claim 2, wherein the annulus has a front surface extending substantially perpendicular to the annular fluid outlet port. 前記ステムは、0〜1mmだけ前記アニュラスの前記前面を超えて突き出していることを特徴とする請求項4に記載のノズル。  The nozzle according to claim 4, wherein the stem protrudes beyond the front surface of the annulus by 0 to 1 mm. 前記アニュラスの前記前面は疎水性であるが、前記外部ステム壁は前記流体により容易に湿ることを特徴とする請求項4に記載のノズル。  The nozzle according to claim 4, wherein the front surface of the annulus is hydrophobic, but the outer stem wall is easily wetted by the fluid. 前記湿式のコーン形状のガス出口チャンネルの前記コーン基部の直径は、前記外部ステムの直径全体と実質的に等しく、そのため、前記湿式のコーン形状のガス出口チャンネルの前記コーン基部の、前記ステムが終わる環状の縁が、鋭い環状の縁(sharp annular lip)となることを特徴とする請求項2に記載のノズル。  The diameter of the cone base of the wet cone-shaped gas outlet channel is substantially equal to the overall diameter of the outer stem, so that the stem of the cone base of the wet cone-shaped gas outlet channel ends. The nozzle according to claim 2, wherein the annular edge is a sharp annular lip. 前記湿式のコーン形状のガス出口チャンネルは、15〜80度の角度範囲であることを特徴とする請求項1に記載のノズル。  The nozzle according to claim 1, wherein the wet cone-shaped gas outlet channel has an angle range of 15 to 80 degrees. 前記コーン基部は、直径1〜2mmであることを特徴とする請求項8に記載のノズル。  The nozzle according to claim 8, wherein the cone base has a diameter of 1 to 2 mm. 前記ノズルガス供給チャンネルは、直径0.005mm〜1mmであることを特徴とする請求項1に記載のノズル。  The nozzle according to claim 1, wherein the nozzle gas supply channel has a diameter of 0.005 mm to 1 mm. ノズルホルダ流体注入ポートに伴う第1端と、請求項1に記載のノズルを含む第2端と、を備えるノズルホルダであって、  A nozzle holder comprising a first end associated with a nozzle holder fluid injection port and a second end including the nozzle of claim 1,
内部円筒バレル穴と内部円筒バレル径とを有するバレルと、  A barrel having an inner cylindrical barrel hole and an inner cylindrical barrel diameter;
ステムと、円筒バレル穴壁にぴったりはまる外部円筒頂部表面を有する円筒形の頂部と、を有するノズル本体と、  A nozzle body having a stem and a cylindrical top having an outer cylindrical top surface that fits snugly into a cylindrical barrel hole wall;
を備え、  With
前記円筒形の頂部は、環状流体出口ポートに接続される複数の円周方向に配置された溝を有する  The cylindrical top has a plurality of circumferentially arranged grooves connected to the annular fluid outlet port.
ことを特徴とするノズルホルダ。  A nozzle holder characterized by that.
前記ノズル本体は、外部ノズル本体基部径を有する外部円筒ノズル本体基部表面を有する円筒ノズル本体基部を備え、  The nozzle body comprises a cylindrical nozzle body base having an outer cylindrical nozzle body base surface having an outer nozzle body base diameter,
環状流体供給チャンネルは、前記外部円筒ノズル本体基部表面と前記円筒バレル穴壁との間に形成されている  An annular fluid supply channel is formed between the outer cylindrical nozzle body base surface and the cylindrical barrel hole wall.
ことを特徴とする請求項11に記載のノズルホルダ。  The nozzle holder according to claim 11.
前記バレルは、前記ノズルガス供給チャンネルに接続され、前記ノズルガス供給チャンネルよりも数倍大きい直径を有する中央ガス供給チャンネルにガスを供給する放射状のガス供給チャンネルを備えることを特徴とする請求項12に記載のノズルホルダ。  13. The barrel according to claim 12, wherein the barrel comprises a radial gas supply channel connected to the nozzle gas supply channel and supplying gas to a central gas supply channel having a diameter several times larger than the nozzle gas supply channel. Nozzle holder. 前記ノズルホルダは、前記ノズルホルダの前記第1端にごく接近し、前記ノズルホルダをエアロゾル発生器の容器に挿入する又は取り出すためのノブを有する使い捨て部として設計されていることを特徴とする請求項11に記載のノズルホルダ。  The nozzle holder is designed as a disposable part having a knob that is in close proximity to the first end of the nozzle holder and has a knob for inserting or removing the nozzle holder into an aerosol generator container. Item 12. A nozzle holder according to Item 11. 前記バレルは、エアロゾル発生器の容器にぴったりはまるように構成された外部円筒表面を有することを特徴とする請求項14に記載のノズルホルダ。  15. A nozzle holder according to claim 14, wherein the barrel has an outer cylindrical surface configured to fit snugly with an aerosol generator container. 前記ノズルホルダ流体注入ポートは、使い捨て流体カートリッジを収容するように構成されたルアーフィッティングであることを特徴とする請求項15に記載のノズルホルダ。  The nozzle holder of claim 15, wherein the nozzle holder fluid injection port is a luer fitting configured to receive a disposable fluid cartridge. 前記ノズルホルダ及び前記流体カートリッジは、一使い捨てユニットとして予め組み立てられていることを特徴とする請求項16に記載のノズルホルダ。  The nozzle holder according to claim 16, wherein the nozzle holder and the fluid cartridge are preassembled as a single-use unit.
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