层流液滴发生器装置以及使用方法制造方法及图纸

本申请提供了一种压电喷射器装置，该压电喷射器装置设计成通过提供流体的层流流动来最小化在驱动时空气吸入装置内。在包括发生器板和压电促动器的喷射器机构中，发生器板包括面对流体的表面、液滴喷射表面和多个开口，这些开口穿过发生器板的、在表面之间的厚度而形成，该压电促动器可操作成直接或间接地使得发生器板以一定频率震荡，以便产生流体液滴的定向流。该多个开口设置成通过使得孔的形状设置成最小化湍流而在产生定向液滴流的过程中最小化从液滴喷射表面通过该多个开口通向面对流体的表面的空气流。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】层流液滴发生器装置以及使用方法相关申请本申请要求美国申请No.61/646721(申请日为2012年5月14日，标题为“EjectorMechanism,EjectorDeviceandMethodsofUse”)和美国申请No.61/722600(申请日为2012年11月5日，标题为“LaminarFlowDropletGeneratorDeviceandMethodsofUse”)，这两篇文献的内容整个结合到本申请中，作为参考。
技术介绍
使用喷雾装置来给予成雾或喷雾形式的产品是很可能用于安全和容易使用产品的领域。需要喷雾装置的一个重要领域是眼药的供给。不过，提供这种装置的主要难题是提供一致和准确的合适剂量供给。另外，多剂量的喷雾装置可能由于与未消毒的外部环境相互作用而被污染。因此，需要一种供给装置，它将安全、合适和可重复的剂量供给患者，用于眼、局部、口、鼻或肺部使用。
技术实现思路
本专利技术部分涉及将安全、合适和可重复的剂量供给患者的喷射器机构、喷射器装置和方法，用于眼、局部、口、鼻或肺部使用。本专利技术涉及能够将确定体积的流体以定向液滴流的形式供给的喷射器装置和流体供给系统，它们的特点是在施加时提供充分和可重复的高百分比液滴沉积。根据本专利技术，提供了一种压电喷射器装置，该压电喷射器装置设计成最小化在驱动时进入装置内的空气，如后面更详细所述。喷射器机构可以包括发生器板和压电促动器，该压电促动器可操作成直接或间接地使得发生器板以一定频率震荡，以便产生流体液滴的定向流。发生器板包括面对流体的表面、液滴喷射表面和多个开口，这些开口穿过发生器板的、在表面之间的厚度而形成。根据本专利技术，发生器板和它的多个开口设置成在液体从面对流体的表面通向液滴喷射表面时通过促使液体层流流动而最小化在震荡过程中从液滴喷射表面通过该多个开口通向面对流体的表面的空气流。附图说明图1表示了根据本专利技术方面的示例湍流和层流；图2表示了根据本专利技术方面的示例发生器板开口几何形状，导致湍流(左侧)和层流(右侧)；图3表示了根据本专利技术方面的示例发生器板开口几何形状，导致湍流(左侧)和层流(右侧)；图4表示了根据本专利技术方面的层流发生器板开口的示例曲率；图5表示了根据本专利技术方面的层流发生器板开口的示例曲率；图6表示了根据本专利技术实施例的管/开口的进口长度参数；图7表示了根据本专利技术方面的、作为雷诺数的函数的初始湍流进口长度的曲线图；图8表示了非层流NiCo喷射器的一个实施例在根据本专利技术的操作中；图9表示了层流NiCo喷射器的另一实施例在根据本专利技术的操作中；图10表示了非层流PEEK喷射器的一个实施例在根据本专利技术的操作中；图11表示了层流PEEK喷射器的另一个实施例在根据本专利技术的操作中；图12-14表示了液滴发生器板的不同实施例的喷射器表面的三维图；图15表示了根据本专利技术的液滴发生器板孔的侧视图；图16表示了根据本专利技术方面的喷射器装置的剖视图；图17A和B表示了用于图16的喷射器装置的驱动喷射器板的剖视图；图18是本专利技术的喷射器机构的一个实施例的平面图；图19是本专利技术的对称喷射器机构的分解图；以及图20是本专利技术的对称喷射器机构的平面图。具体实施方式本专利技术通常涉及例如用于流体供给的压电喷射器装置，例如将眼科流体供给眼睛。喷射器装置可以包括喷射器组件，该喷射器组件包括喷射器机构和流体供给源。在某些方面，喷射器机构可以包括压电促动器和液滴发生器板，该压电促动器和液滴发生器板可操作成当促动器驱动以便直接或间接地使得发生器板震荡时产生流体液滴的定向流。流体包括但不局限于悬浮液或乳液，它们的粘性在能够使用喷射器机构来形成液滴的范围内。在微槽道中的压电液滴产生和流动取决于在流过微孔的液体之间的复杂相互作用、流体表面相互作用、出口孔直径、进口空腔几何形状、毛细管长度、喷射器材料的机械特性、机械位移的幅值和相以及喷射器板的位移频率。而且，流体特性(例如粘性、密度和表面能)在液滴形成中起到重要作用。根据本专利技术的某些方面，发展了新颖的喷射器孔结构和几何形状，它优化了液滴产生动力学和微流体流动。例如，某些实施例涉及计算机控制激光微机械加工，这提供了注射器表面和喷嘴几何形状的三维形态精确控制。这提供了对流体速度放大、阻力、湍流和高粘性流体的阀调节的独立控制。根据本专利技术，提供了一种压电喷射器装置，该压电喷射器装置设计成在驱动时最小化空气到装置内的吸入，如后面进一步所述。如上所述，喷射器机构包括发生器板和压电促动器，该压电促动器可操作成直接或间接地使得发生器板以一定频率震荡，以便产生流体液滴的定向流。发生器板包括面对流体的表面、液滴喷射表面和多个开口，这些开口穿过发生器板的在表面之间的厚度而形成。如在本专利技术公开的多个实施例中所述，发生器板和它的多个开口设置成在产生定向液滴流的过程中最小化从液滴喷射表面通过该多个开口到面对流体的表面的空气流。如这里所述，最小化空气流将局部导致定向液滴流的层流流动。作为
技术介绍
(但并不由理论限制)，空气在操作过程中进入喷射器装置内可能导致在装置内的不可预期性能，它不仅可能改变装置的操作，而且在很多情况下可能导致故障。再有(而并不是限制)，本专利技术的喷射器机构的喷射区域的振动泵状动作产生压力梯度，该压力梯度沿液滴喷射方向以及沿喷射的相反方向。当压力梯度与喷射的方向相反地对准时，在周围区域中的空气也可能通过喷射器开口而进入在有效区域后面的低压区域中。不过，可以通过在喷射器开口后面存在流体而防止空气通过该喷射器开口进入，从而阻止空气进入系统。在某些情况下，空气可以通过由在处理过程中产生的间隙来形成的通路而进入系统，这干扰了合适的对称充装条件。这些处理产生了在液体和空气之间的无序湍流区域，这能够产生超压，它包封已经进入开口内的空气以便产生气泡。空气能够通过克服发生器板开口的阻力而进入系统的一种方式是通过在喷射器机构的流体侧的流体湍流，该流体湍流由流体流中的突然转变而产生，例如当流体进入发生器板的流体储存器侧时。快速运动的流体由于在转变点处的较大和突然的斜度变化而经历突然的流动变化。参考图1，流体“超过”转变点区域，并剪切下面的流体，从而导致旋涡或“射流缩”，这是非零涡度区域。如图1所示，这导致涡度ω(该涡度是流体速度的函数)有大于0的值。相反，当逐渐转变时，如图1中所示，不会发生剪切，且避免旋涡(涡度ω＝0)。参考图2，在左侧的发生器板表示突然转变，从而导致湍流流动和无序喷雾，这使得外部空气能够在操作过程中通过发生器板开口进入系统中。所示的发生器板开口包括具有从流体储存器侧向液滴喷射侧的较大转变的形状，这促使形成旋涡，从而导致流动破碎和在开口内形成间隙。相反，在右侧的发生器板开口具有从流体储存器侧向液滴喷射侧的逐渐斜度变化，从而导致层流流动和高效喷雾。本专利技术通常涉及例如用于流体供给的喷射器装置，用于眼、局部、口、鼻或肺部使用，更特别是用于将眼科流体供给眼睛。在一个实施例中，喷射器装置包括喷射器组件，该喷射器组件包括喷射器机构，该喷射器机构产生可控制的流体液滴流。喷射器机构可以是电荷隔离机构。流体包括但不局限于悬浮液或乳液，它们的粘性在能够使用喷射器机构来形成液滴的范围内。流体可以包括药物和药剂产品。如这里更详细所述，喷射器机构可以形成定向液滴流，该液滴流可以指向目标本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于产生定向液滴流的装置，所述装置包括：壳体；储存器，所述储存器布置在壳体内，用于接收一定容积的流体；以及喷射器机构，所述喷射器机构与储存器流体连通，并设置成产生所述流体的定向液滴流，所述喷射器机构包括发生器板和压电促动器；其中，发生器板包括面对流体的表面、液滴喷射表面和多个孔，所述孔穿过发生器板的厚度在所述表面之间形成；其中，压电促动器可操作成直接或间接地使得发生器板以一频率震荡，以便产生所述流体的定向液滴流；以及发生器板的多个开口设置成通过使得孔设置成在流体经过孔时提供具有层流流动的流体而在产生定向液滴流的过程中减少通过所述多个开口从液滴喷射表面通向面对流体的表面的空气流。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.05.14 US 61/646,721;2012.11.05 US 61/722,6001.一种用于产生定向液滴流的装置，所述装置包括：壳体；储存器，所述储存器布置在壳体内，用于接收一定体积的流体；以及喷射器机构，所述喷射器机构与储存器流体连通，并设置成产生所述流体的定向液滴流，所述喷射器机构包括发生器板和压电促动器；其中，发生器板包括面对流体的表面、液滴喷射表面和多个开口，所述多个开口穿过发生器板的厚度在所述面对流体的表面和液滴喷射表面之间形成；其中，压电促动器可操作成直接或间接地使得发生器板以一频率震荡，以便产生所述流体的定向液滴流；发生器板的所述多个开口从面对流体的表面至液滴喷射表面斜度逐渐变化，以提供外部进口的曲率半径，所述外部进口具有圆形形状，从而通过使得所述多个开口设置成在流体经过开口时提供具有层流流动的流体而在产生定向液滴流的过程中减少通过所述多个开口从液滴喷射表面通向面对流体的表面的空气流；以及曲率半径的尺寸与开口在液滴喷射表面处的尺寸的比率是：当开口在液滴喷射表面处大于40μm时大于2.5；或者当开口在液滴喷射表面处小于40μm时大于5。2.根据权利要求1所述的装置，其中：从面对流体的表面进入各开口的外部进口为凹槽形进口部，所述凹槽形进口部提供了从面对流体的表面至开口内的逐渐过渡。3.根据权利要求1所述的装置，其中：在液滴喷射表面，绕至少一个开口限定出沟槽。4.根据权利要求1所述的装置，其中：各外部进口为凹槽形进口部，各开口还限定了槽道，所述槽道延伸至液滴喷射表面，所述槽道设置成具有足够长度，以便在流体到达液滴喷射表面之前获得流体的层流流动。5.根据权利要求1所述的装置，其中：所述喷射器机构还包括与发生器板和压电促动器连接的喷射器板，所述压电促动器可操作成使得喷射器板以一频率震荡，从而使发生器板震荡，以便产生定向液滴流。6.根据权利要求5所述的装置，其中：喷射器板有中心开...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·R·维尔克森，I·林奇，L·T·格米纳里奥，C·E·亨特，
申请(专利权)人：艾诺维亚股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US