[发明专利]喷液装置和喷液方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种将液态制剂或类似物转换成微小液滴并喷出该液滴的喷液装置和喷液方法。

背景技术

作为一种给患者服药的方法是，将已经分散到溶液(药液)中的药物转换成微小液滴并且患者使用吸入器吸入微小液滴。这种液滴需要特别是到达肺泡，以便输送药品到血管。为了使这种液滴到达肺泡，液滴的直径必须至多为10μm，优选地是大约3μm。另一方面，患者需要吸入大量的液滴，以便得到期望的药效。因此，需要吸入器来产生大量待喷出的小液滴，用来通过吸入来将药液输送到血管。

作为一种将液体转换成微小液滴并喷出该微小液滴的方法，已知的一种方法是：向液体施加高压，把加压液体导入到喷射头的喷射口，从而将液体转换成液滴，并利用压力(施压系统)从喷射口喷出液滴。这类喷液装置包括施压单元(例如泵)，用于蓄积液体的液体罐以及用于喷出液体的喷射头。该喷射头包括具有喷射口的孔板和保持液体的液体室。液体从液体罐供给到喷射头，并且通过施压单元在喷射头中对药液加压。然后，随着液体压力产生的能量在喷射头的喷射口处被转换成动能，就形成了液柱(即连续的液流)，并从喷射口喷出。在液柱从喷射口前进到一定程度的位置处，在液柱侧面自然产生的波使液柱破碎，从而形成液滴。

日本专利No.3375637公开了一种采用这类施压系统的吸入器。该吸入器具有这样的结构，其中，喷射头和药液罐合并为一个筒体，该筒体由具有塑性的材料制成。在用药时，吸入器用弹簧把活塞大力地挤出，使活塞压扁筒体的一部分以产生强大压力，并且从喷射口喷出药液。在该方法中，每次用药时都要更换筒体。由于筒体是一次性的，该系统被称为单剂量系统。与单剂量系统相反，在不更换筒体的情况下实现多次用药的方法或用于该方法的喷射头结构被称为多剂量系统。

该施压系统的吸入器具有简单的结构，其优点是能够自由地增大喷出量。然而，喷射口越小，喷出药液所需的喷射压力就越大。这是因为，当喷射口小时，在喷射口中由于表面张力导致的弯月面压力大，并且喷射口中的粘性摩擦也大。正如在日本专利No.3375637中所描述地，当从微米级的微小喷射口喷出药液时要施加的喷射压力为2MPa或更大。

对于其他技术领域的打印机，连续式喷墨打印机采用此施压系统。日本专利申请特开No.H02-036948描述了连续式喷墨打印机的一个实例。利用泵从墨罐泵出墨，然后加压并输送到喷射头。墨通过喷射头中的喷射口喷出，以产生液滴。此时，通常向喷射头内部施加超声波，以便精确地使墨液柱破碎而产生液滴。在喷射口前面设置有能够产生电场的电极和能够回收喷出液滴的袜带(garter)。当需要打印机进行打印时，喷出的液滴由电场偏转并到达纸面。当打印机不打印时，不施加上述电场，并且液滴进入袜带并返回到墨罐。当使用打印机时，即使打印机不在纸面上进行打印时也总是喷出液滴。

喷液装置需要以期望的定时快速喷出液滴。然而，施压系统的喷液装置必须需要一段时间(加压时间段)来用施压单元把液体加压到喷射压力。结果，在已经指令喷液装置喷出液滴的时间和实际喷出液滴的时间之间不可避免地会产生时滞。特别地，当液滴的直径减小时，喷射压力增大，因此加压的时间段也加长。

根据发明人进行的实验，喷出直径为4μm的液滴所需的正压高达1.9MPa。在上面的描述中，喷射压力定义为喷射压力与大气压之差。注意，当喷射压力定义为大气压，则喷射压力为零，当喷射压力比大气压大时，喷射压力为正压，当喷射压力比大气压小时，喷射压力为负压。

使用泵作为施压单元，并且加压时间段长达10秒或更长。当加压时间段变得更长时，会更经常发生这样的问题，即，由于加压时间段不规则导致的加压时间段波动，而不能准确地估计喷出液滴的定时。该问题对于需要以准确的定时喷出液滴的喷液装置来说是严重的。

例如，吸入器需要以与患者吸入药物的定时相同的时间喷出液滴。这是因为，患者一次能吸入液滴的时间段是大约3秒，并且吸入器需要在该时间段中给予患者所需量的药。如果吸入器不能明确地设定喷出液滴的定时，患者将不能吸入、吸入错误量的药以及不能合适地用药物治疗。此外，如果用药失误，会浪费药液，这将给用户带来经济损失。相反地，连续式喷墨打印机具有使用时一直连续喷出液滴的机构，在进行打印时该机构取出所需量的液滴，因此上述问题不是很严重。另一方面，施压系统的喷液装置的基本要求是在期望的定时精确地喷出液滴，并且一直期望的就是这种技术方案。