BR112019007599B1

BR112019007599B1 - Módulo de passagem microestruturado para um gerador de aerossol

Info

Publication number: BR112019007599B1
Application number: BR112019007599-2A
Authority: BR
Inventors: Shu-Pin Hsieh; Yi-Tong Chen; Yi-Ting Lin; Po-Chuan Chen
Original assignee: Microbase Technology Corp
Priority date: 2016-11-06
Filing date: 2017-11-06
Publication date: 2023-02-14
Also published as: JP6785374B2; TWM569251U; EP3534999A1; RU2717226C1; CN108057151A; WO2018082699A1; AU2017355100A1; US11752280B2; KR102274992B1; CN108057151B; CA3040233A1; CN109311036B; TWI669157B; TW201817497A; WO2018082700A1; CA3040233C; JP6785373B2; EP3535061B1; EP3535061A1; JP2019535371A

Abstract

Um módulo de passagem microestruturado para aerossolizador é revelado. O módulo inclui uma placa revestida por uma tampa, uma entrada, uma saída, uma pluralidade de protusões e uma pluralidade de pilares. As protusões e pilares projetam e são parte integrante da placa. Adicionalmente, a placa pode ser dividida em uma primeira zona próxima da entrada e uma segunda zona próxima da saída. As protusões são dispostas em fileiras paralelas em uma direção a partir da entrada para a saída e formam passagens paralelas entre as mesmas na primeira zona para o líquido fluir ao longo. As protusões em cada coluna estão espaçadas umas das outras por túneis. Os pilares estão dispostos interposamente na segunda zona e definem certos canais entre os mesmos. Além disso, uma pluralidade de pilares ainda dispostos nas passagens aumenta a resistência de fluxo para o líquido fluindo através das passagens.

Description

REFERÊNCIA CRUZADA PARA PEDIDO RELACIONADO

[001] O presente pedido reivindica prioridade ao Pedido Provisório dos EUA No. de Série 62/418.147 depositado em 6 de novembro de 2016 e Pedido Provisório dos EUA No. de Série 62/418.195 depositado em 6 de novembro de 2016, que são ambos aqui incorporados por referência na sua totalidade.

CAMPO

[002] A presente revelação refere-se a um módulo de passagem microestruturado e mais particularmente a um módulo de passagem microestruturado para um gerador de aerossol.

FUNDAMENTOS

[003] Aerossolizador, também conhecido como nebulizador ou atomizador, é usado para entregar medicação para pacientes para inalação. Particularmente, medicamento líquido é dividido em aerossol tendo partículas finas/gotículas de inalação e absorção mais fácil e eficiente. O tamanho de partícula pode ser ajustado dependendo de diferentes condições respiratórias, tais como Doença Pulmonar Obstrutiva Crônica (DPOC) ou asma, ou dependendo da necessidade do medicamento líquido em si. Receber a mesma quantidade precisa de medicamento em cada tratamento é também muito importante para os pacientes. Em outras palavras, um bom aerossolizador deve ser capaz de fornecer uma dosagem precisa de medicação com um tamanho de partícula médio fixo em cada respectiva operação para reduzir o desperdício e os riscos de sobredosagem.

[004] Referindo à Figura 1, um aerossolizador exemplar inclui um invólucro superior, um invólucro inferior, um conjunto de bocal, um tubo, um elemento de pressão e um recipiente de armazenamento. Durante a preparação, o elemento de pressão, tal como uma mola, é tensionado pelo movimento relativo do invólucro superior e do invólucro inferior. Entretanto, uma quantidade de medicamento líquido fixa é retirada do recipiente de armazenamento pelo tubo e para o conjunto de bocal, pronto para ser aerossolizado. Quando o aerossolizador é atuado, uma força gerada pelo elemento de pressão não tensionado empurra a quantidade fixa de medicamento líquido para e através do conjunto de bocal, criando desse modo o aerossol para inalação. Outro aerossolizador exemplar e o seu mecanismo de operação podem ser referenciados para a descrição em US5964416 (Pedido de Patente dos EUA Número: 08/726.219).

[005] Como mostrado na Figura 1, o medicamento líquido pressurizado viaja na direção da A para A', isto é, a partir de um ponto de alta pressão para um ponto de baixa pressão. O medicamento líquido é extraído e forçado para dentro do conjunto de bocal, através do qual o aerossol é gerado e retirado. Durante a aerossolização, é crucial que a vedação adequada seja mantida entre os componentes dentro do aerossolizador. Caso contrário, o efeito de aerossolização resultante pode ser comprometido. Por exemplo, um vazamento no conjunto de bocal pode levar a uma perda de pressão, o que pode resultar na entrega de dosagem imprecisa ou tamanho inadequado de partículas de aerossol. Para obter uma vedação adequada, os componentes do aerossolizador devem ser fabricados e montados com cuidado e precisão. No entanto, devido ao tamanho em miniatura dos componentes, geralmente na escala de milímetros ou menos, obter a vedação adequada tende a ser difícil e caro. Além disso, componentes em miniatura de diferentes formas geométricas podem ser mais propensos ao desgaste em ambientes de alta pressão (geralmente entre 5 e 50 MPa, que é cerca de 50 a 500 bar).

[006] Em outro aspecto, o conjunto de bocal desempenha um papel vital no fato do medicamento líquido pressurizado poder ser aerossolizado em partículas/gotículas finas e deixar o aerossolizador a uma certa velocidade. Como mostrado na Figura 1, o medicamento líquido pressurizado viaja através do tubo de conexão central para o conjunto de bocal e através do bocal. O medicamento líquido pressurizado flui para o bocal em uma alta velocidade. O bocal serve para filtrar e diminuir a velocidade de fluxo do medicamento líquido em uma maneira controlada de tal modo que a dosagem precisa pode ser aerossolizada na forma de aerossol desejada. O anterior pode ser alcançado através da estrutura interna especificamente projetada do bocal. Projeto inadequado do bocal pode levar ao bloqueio do processo de aerossolização inteiro e, que pode encurtar a vida útil do aerossolizador ou afetar a precisão de dosagem.

[007] Um bocal típico usado em um aerossolizador inclui múltiplos elementos com diferentes formas geométricas. Por exemplo, alguns elementos com uma forma particular, por exemplo, projeções alongadas, são usados como filtros. Alguns outros elementos com uma forma diferente, por exemplo, projeções cilíndricas, são usados para estruturar um sistema de orientação para controlar o fluxo de líquido no bocal. Em suma, um bocal usado na arte relevante requer a combinação e a interação de múltiplos elementos tendo diferentes características estruturais e/ou funcionais a fim de alcançar o efeito de aerossolização desejado. No entanto, devido ao tamanho em miniatura do bocal, controle de fluido no mesmo não é fácil. A estrutura, a dimensão e o arranjo dos elementos no bocal precisam ser cuidadosamente projetados e implementados para tornar o bocal efetivo. Como resultado, os custos para o projeto e a fabricação do bocal tendem a ser altos.

[008] A presente revelação destina-se a fornecer uma estrutura de bocal com elementos de estrutura, projeto e arranjo menos complicados. O bocal resultante irá melhorar a qualidade e a eficiência global de aerossolização, enquanto o custo de fabricação de tal bocal é reduzido. Por conseguinte, pacientes podem desfrutar de uma solução de tratamento mais rentável.

SUMÁRIO

[009] A presente revelação fornece um módulo de passagem microestruturado para um gerador de aerossol. O módulo de passagem é formado por uma placa revestida por uma cobertura.

[0010] A placa pode ser dividida em uma primeira zona e uma segunda zona. Uma direção de fluxo de líquido, que é perpendicular ao lado da entrada, é definida. A primeira zona da placa inclui uma entrada para o líquido entrar. A primeira zona também inclui uma pluralidade de protusões dispostas em fileiras na direção de fluxo de líquido, e em colunas ao longo de toda a largura da primeira zona definindo uma pluralidade de passagens entre as mesmas. A pluralidade de protusões são de forma alongada e são substancialmente paralelas entre si. Além disso, a pluralidade de passagens entre colunas de protusões são dispostas para corresponder à direção de fluxo de líquido, e cada fileira de protusão é espaçada por um túnel. A segunda zona inclui uma pluralidade de pilares. Pelo menos seção das passagens na primeira zona também inclui pilares. A pluralidade de pilares define uma pluralidade de canais entre os mesmos para medicamento líquido fluir. Essa pluralidade de pilares nas passagens aumenta a resistência ao fluxo do líquido que passa pelas passagens. A pluralidade de protusões e pilares projetam-se e são partes integrais da placa.

[0011] Em algumas modalidades, o líquido flui através da pluralidade de passagens através dos túneis.

[0012] Em algumas modalidades, o comprimento do túnel é maior que sua largura. E o comprimento do túnel pode ser igual ao comprimento ou largura da protusão.

[0013] Em algumas modalidades, os túneis têm larguras diferentes.

[0014] Em algumas modalidades, os túneis têm a mesma largura.

[0015] Em algumas modalidades, o espaço entre o pilar e a protusão na primeira zona também faz parte do canal.

[0016] Em algumas modalidades, a pluralidade de pilares é disposta de um modo matricial.

[0017] Em algumas modalidades, a pluralidade de pilares é disposta em uma forma hexagonal.

[0018] Em algumas modalidades, a densidade da pluralidade de pilares na segunda zona é maior do que nas passagens.

[0019] Em algumas modalidades, a velocidade de pulverização é entre 167 e 170 m/s.

[0020] Em algumas modalidades, a relação entre a area de superfície total que a pluralidade de pilares ocupou nas passagens para a área de superfície total das passagens é entre 5 a 6%.

[0021] Em algumas modalidades, a relação entre a área de superfície total que a pluralidade de pilares ocupou nas passagens para a área de superfície total das passagens é de cerca de 5,5%.

[0022] Em algumas modalidades, a menor distância entre quaisquer dois pilares adjacentes é maior que 1 μm.

[0023] Em algumas modalidades, a placa compreende duas paredes laterais na segunda zona inclinando em direção à saída.

[0024] Em algumas modalidades, a pluralidade de pilares é ainda adaptada para ajustar a velocidade de fluxo do líquido.

[0025] Em algumas modalidades, as colunas das protusões são paralelas.

[0026] Em algumas modalidades, as fileiras das protusões são paralelas e dispostas linearmente na direção da direção de fluxo de líquido.

[0027] Em algumas modalidades, a distância mais curta entre dois pilares adjacentes na segunda zona é de pelo menos 8 μm.

[0028] A presente revelação fornece ainda um módulo de passagem microestruturado para um gerador de aerossol. O módulo de passagem é formado por uma placa revestida por uma cobertura. A placa pode ser dividida em uma primeira zona e uma segunda zona. Uma direção de fluxo de líquido, que é perpendicular ao lado da entrada, é definida. A primeira zona da placa inclui uma entrada para o líquido entrar. A primeira zona também inclui uma pluralidade de paredes dispostas em coluna ao longo de toda a largura da primeira zona definindo uma pluralidade de passagens entre as mesmas. Além disso, a pluralidade de passagens corresponde à direção de fluxo de líquido. A segunda zona inclui uma pluralidade de pilares. Pelo menos seção das passagens na primeira zona também incluem pilares. A pluralidade de pilares define uma pluralidade de canais entre os mesmos para medicamento líquido fluir. A relação entre a área de superfície total ocupada pelos pilares nas passagens para a área de superfície total das passagens é de 5 a 6%. A pluralidade de pilares é ainda adaptada para ajustar a velocidade de fluxo do líquido. A pluralidade de protusões e pilares projetam-se e são partes integrais da placa.

[0029] Em algumas modalidades adicionais, a relação entre a área de superfície total ocupada pelos pilares nas passagens para a área de superfície total das passagens é de cerca de 5,5%.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0030] Uma ou mais modalidades são ilustradas a título de exemplo, e não por limitação, nas figuras dos desenhos anexos, em que os elementos têm as mesmas designações numéricas de referência que representam elementos iguais ao longo do texto. Os desenhos não estão em escala, a menos que seja revelado de outra forma.

[0031] A Figura 1 é uma vista de seção transversal de um aerossolizador exemplar de acordo com o estado da técnica.

[0032] A Figura 2 é uma vista de seção transversal de outro aerossolizador exemplar de acordo com a presente revelação.

[0033] As Figuras 3A-3D são vistas de seção transversal do módulo de passagem microestruturado de acordo com algumas modalidades da presente revelação.

[0034] Os desenhos são apenas esquemáticos e não limitativos. Nos desenhos, o tamanho de alguns dos elementos pode ser exagerado e não ser desenhado em escala para fins ilustrativos. As dimensões e as dimensões relativas não correspondem necessariamente a reduções reais à prática da invenção. Quaisquer sinais de referência nas reivindicações não devem ser interpretados como limitantes do escopo. Símbolos de referência semelhantes nos vários desenhos indicam elementos semelhantes.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA REVELAÇÃO

[0035] A criação e utilização das modalidades da revelação são discutidas em detalhe abaixo. Deve ser apreciado, no entanto, que as modalidades fornecem muitos conceitos inventivos aplicáveis que podem ser incorporados em uma ampla variedade de contextos específicos. As modalidades específicas discutidas são meramente ilustrativas de formas específicas de produzir e utilizar as modalidades e não limitam o âmbito da revelação.

[0036] Ao longo das várias vistas e modalidades ilustrativas, são utilizados números de referência semelhantes para designar elementos semelhantes. Será agora feita referência em detalhe a modalidades exemplares ilustradas nos desenhos anexos. Sempre que possível, os mesmos números de referência são usados nos desenhos e a descrição para referir-se às mesmas partes ou semelhantes. Nos desenhos, a forma e a espessura podem ser exageradas para maior clareza e conveniência. Esta descrição será direcionada, em particular, para elementos que fazem parte de, ou cooperam mais diretamente com um aparelho de acordo com a presente descrição. Deve ser entendido que os elementos não especificamente mostrados ou descritos podem assumir várias formas. A referência ao longo desta especificação a “1 modalidade” ou “uma modalidade” significa que um recurso, estrutura ou característica particular descrito em relação à modalidade é incluído em pelo menos uma modalidade. Assim, as aparições das frases “em 1 modalidade” ou “em uma modalidade” em vários lugares ao longo desta especificação não são necessariamente todas referentes à mesma modalidade. Além disso, os recursos, estruturas ou características particulares podem ser combinados de qualquer maneira adequada em uma ou mais modalidades. Deve ser apreciado que as seguintes figuras não são desenhadas em escala; em vez disso, essas figuras são meramente destinadas à ilustração.

[0037] Nos desenhos, números de referência semelhantes são usados para designar elementos semelhantes ou similares ao longo das várias vistas, e modalidades ilustrativas da presente revelação são mostradas e descritas. Os números não são necessariamente desenhados em escala e, em alguns casos, os desenhos foram exagerados e/ou simplificados em locais para fins ilustrativos. Um perito na técnica apreciará as muitas aplicações e variações possíveis da presente revelação com base nas seguintes modalidades ilustrativas da presente revelação.

DEFINIÇÃO

[0038] Será entendido que quando um elemento é referido como estando "sobre" outro elemento, pode estar diretamente no outro elemento ou elementos intervenientes podem estar presentes. Em contraste, quando um elemento é referido como estando "diretamente sobre" outro elemento, não há elementos intervenientes presentes.

[0039] Deve ser entendido que as formas singulares "um", "uma" e "o" se destinam a incluir também as formas do plural, a menos que o contexto indique claramente o contrário. Além disso, termos relativos, tais como "fundo" e "topo", podem ser usados aqui para descrever a relação de um elemento com outros elementos, como ilustrado nas Figuras.

[0040] Será entendido que os elementos descritos como "sob" ou "abaixo" de outros elementos seriam então orientados "sobre" ou "acima" dos outros elementos. Os termos exemplares "sob" ou "abaixo" podem, portanto, englobar tanto uma orientação de sobre quanto de sob.

[0041] O termo "assimétrico", como usado aqui, refere-se a uma forma da seção transversal do compartimento não pode ser capaz de se dividir por um plano longitudinal em metades similares. Portanto, de acordo com as definições anteriores, o escopo da forma assimétrica inclui a forma excluída da circular, oval e polígono equilátero.

[0042] O termo "largura", como usado aqui, tal como "uma largura do túnel" e "uma largura da passagem", refere- se a uma distância mais curta entre os lados de uma via (por exemplo, túnel e passagem) em relação ao comprimento.

[0043] O termo "cerca de", como usado aqui, quando se refere a um valor mensurável tal como uma quantidade, uma duração temporal, e semelhantes, pretende abranger variações de ± 10 % e mais preferencialmente ± 5 % do valor especificado, uma vez que tais variações são apropriadas para realizar os métodos revelados.

[0044] Salvo definição em contrário, todos os termos (incluindo termos técnicos e científicos) aqui utilizados possuem o mesmo significado que normalmente entendido por um especialista na técnica qual essa revelação pertence. Será entendido ainda que os termos; tais como aqueles definidos em dicionários comumente usados, devem ser interpretados como tendo um significado que seja consistente com seu significado no contexto da arte relevante e na presente revelação, e não serão interpretados em um sentido idealizado ou excessivamente formal a menos que expressamente assim definido aqui.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[0045] A Figura 2 é uma vista de seção transversal de um aerossolizador exemplar de acordo com a presente revelação. Aqui, o aerossolizador 90 inclui um alojamento 902 com uma câmara de bomba 904 e uma câmara de mola 906. Um elemento de pressão 9062, tal como uma mola, é acoplado ao alojamento 902, e mais particularmente é montado na câmara de mola 906. A câmara de mola 906 também contém um recipiente de armazenamento 908 onde o medicamento líquido 912 é armazenado. Tal medicamento líquido 912 pode ser retirado do recipiente de armazenamento 908 através de um tubo 904 em resposta a uma pré-atuação do aerossolizador 90. Particularmente, antes da atuação, o alojamento 902 é rodado. A mola 9062 está adaptada para responder a essa rotação por tensionamento. Correspondentemente, o medicamento líquido 912 é retirado do recipiente de armazenamento 908 para dentro da câmara de bomba 904, pronto para ser aerossolizado. O processo de aerossolização começa quando o aerossolizador 90 é atuado. Quando atuado, um mecanismo de liberação (não mostrado) é acionado e a mola 9062 é liberada do estado tensionado para o estado não tensionado. Tal operação resulta em uma força empurrando o medicamento líquido 912 através de um aparelho de transfusão 950, onde um módulo de passagem microestruturado 1 (isto é, bocal) reside, na câmara de bomba 904. Por outras palavras, o medicamento líquido passa através do módulo de passagem microestruturado 1 para aerossolização. O módulo de passagem microestruturado 1 é especificamente concebido de modo que o aerossol tendo tamanho de partícula desejado em uma maneira de entrega controlada e precisa pode ser produzida. Consequentemente, o medicamento líquido aerossolizado, tal como solução aquosa ou solução etanoica, sai do aparelho de transfusão 950 e depois sai do aerossolizador 90 para inalação pelo paciente.

[0046] O módulo de passagem microestruturado 1 é o componente crucial do aerossolizador 90 onde o medicamento líquido pode ser decomposto em aerossol tendo partículas/gotículas finas. O módulo de passagem microestruturado 1 do aerossolizador 90 é um componente tendo um sistema de filtragem e orientação microestruturado, que consiste de uma pluralidade de elementos em microescala e uma pluralidade de passagens definidas pelos elementos em microescala. Quando o medicamento líquido viaja para o módulo de passagem microestruturado 1 a uma alta velocidade, os elementos em microescala bloquearão parcialmente o fluxo de medicamento e o dividirá em pequenas partículas. Além disso, a configuração dos elementos em microescala e das passagens aumentará a resistência ao fluxo, reduzindo assim a velocidade de fluxo de líquido. Contudo, a velocidade de fluxo do medicamento líquido aumenta instantaneamente devido à saída em forma de funil do módulo de passagem microestruturado 1 quando o medicamento líquido sai da saída e, portanto, uma quantidade do medicamento líquido filtrado tendo um tamanho de partícula particular é aerossolizada e pulverizada.

[0047] As Figuras 3A-3D são vistas de seção transversal do bocal microestruturado de acordo com algumas modalidades da presente revelação.

[0048] Referindo à Figura 3A, um módulo de passage microestruturado 1 é revelado. O módulo de passagem microestruturado 1 inclui uma placa 10, que pode ser feita a partir de silicone e tem cerca de 2,5 mm de largura, cerca de 2 mm de comprimento e cerca de 700 μm de profundidade. A placa 10 é revestida por uma cobertura de vidro (não mostrada), que tem cerca de 2,5 mm de largura, cerca de 2 mm de comprimento e cerca de 625 μm de profundidade, definindo assim um compartimento. Medicamento líquido (não mostrado) entra no compartimento através da entrada 102 em uma extremidade. O aerossol resultante 50 deixa o compartimento através da saída 104 na extremidade oposta. A entrada 102 tem uma largura de cerca de 2 mm, que é mais largo que a saída 104. Medicamento líquido no compartimento flui ao longo na direção geral a partir da entrada 102 para a saída 104. A direção de fluxo do medicamento líquido no módulo de passagem 1, o qual é perpendicular ao lado da entrada 102, é definida pela direção a partir de A para A'. Pelo menos parte do medicamento líquido irá fluir ao longo das paredes inclinadas 106 do módulo de passagem 1, fazendo com que o líquido flua para colidir contra cada outro, de preferência, em cerca de 90 °. Como resultado, o aerossol 50 é criado para a inalação do paciente.

[0049] A placa 10 geralmente pode ser dividida em duas seções pela linha de fronteira B, que é uma primeira zona próxima da entrada 102 e uma segunda zona próxima da saída 104. A placa 10 também inclui vários componentes, tais como um bloco central 2, espaçadores 3, pilares 4 e protusões 5. Particularmente, as protusões 5, pilares 4 e espaçadores 3 estão dispostos na primeira zona, enquanto a segunda zona inclui apenas pilares 4. As protusões 5, pilares 4, espaçadores 3 e bloco central 2 estão adaptados para projetar a partir da placa 10 na direção transversalmente para a direção de fluxo de líquido. Em uma opção, estes componentes podem ser formados como partes integrais da placa 10 por gravar em relevo o módulo de passagem microestruturado 1. Em certas modalidades, uma profundidade de cerca de 5-6 μm da placa 10 é gravada em relevo de modo a formar esses componentes integrais. Note que o método de fabricação da placa 10 não é assim limitado. A placa 10 pode ser fabricada por outros meios conhecidos na técnica relevante, tais como moldagem, soldagem ou impressão. Outras características e a configuração dos componentes integrais são adicionalmente descritas abaixo.

[0050] Ainda na Figura 3A, um bloco central 2 é disposto próximo da saída 104 e na segunda zona. O bloco central 2 é semelhante a uma esfera, tendo um raio de curvatura de cerca de 37,35 μm. O bloco central 2 obstrui uma parte substancial do compartimento próximo da saída 104, na medida em que o líquido pode apenas fluir para a saída 104 por desviar através de dois corredores 15 entre o bloco central 2 e as paredes inclinadas 106. A configuração anterior dirige o líquido para fluxos opostos uns contra os outros, isto é, ao longo de dois corredores opostos 15. Por outras palavras, o módulo de passagem microestruturado 1 pode ser entendido como incluindo duas saídas com o objetivo de uma aerossolização desejada. Como resultado, os jatos de líquido opostos que saem do módulo de passagem microestruturado 1 colidem uns com os outros em uma localização externa ao módulo de passagem 1, mas próximos da saída 104, formando o aerossol 50. O bloco central 2 é dimensionado de tal forma que o corredor 15 tem cerca de 8 μm de largura e 53,8 μm de comprimento. Além disso, a área total de cada corredor 15 é de cerca de 44 μm2.

[0051] Uma pluralidade de espaçadores 3 de cerca de 50 μm de largura e 200 μm de comprimento são dispostos perto da entrada 102 e na primeira zona. O espaçador 3 tem forma alongada, a orientação do qual se alinha com a direção de fluxo de líquido A para A'. Além disso, os espaçadores 3 podem ser dispostos em múltiplas colunas ao longo de uma largura inteira da entrada 102 da primeira zona. Como descrito, uma pluralidade de protusões 5 são dispostas em colunas paralelas 52 ao longo de toda a largura da primeira zona. Essas colunas paralelas 52, feitas de fileiras lineares de protusões 5, são localizadas na primeira zona. Entre cada coluna paralela 52 existe uma passagem 18 para o medicamento líquido fluir. O líquido flui através da pluralidade de passagens na direção A para A'. A dimensão de tal passagem é de cerca de 77 μm de largura e 1,3 mm de comprimento. A coluna 52 pode ter uma dimensão geral de cerca de 22 μm de largura e 1,3 mm de comprimento. A coluna 52 pode estar disposta de modo a ser paralela à direção de fluxo de liquid A para A'. Uma vez que a passagem 18 é definida como a área entre duas colunas paralelas 52, o comprimento para a coluna 52 e a passagem é o mesmo.

[0052] A distância entre dois espaçadores adjacentes 3 é de cerca de 150 μm, o que é aproximadamente duas vezes a largura da passagem 18. Para o medicamento líquido não filtrado que entra no módulo de passagem microestruturado 1, o espaço entre dois espaçadores 3 é utilizado como filtros preliminares, e o espaço entre duas colunas 52 é utilizado como filtros secundários. Por exemplo, qualquer tamanho de partícula maior que 150 μm será primeiro filtrado pelo espaço entre dois espaçadores 3; e qualquer tamanho de partícula maior que 8 μm será subsequentemente filtrado pelo espaço entre dois pilares de triângulo adjacentes nas passagens. Além disso, a função de filtragem não afetará a direção de fluxo de líquido porque os canais não serão completamente bloqueados pelas partículas.

[0053] Como a Figura 3A mostra, a protusão 5 é um elemento alongado, com cerca de 2,5 μm de largura e 22 μm de comprimento. Em uma modalidade preferida, a protusão 5 é posicionada em uma orientação em que a largura da protusão 5 é paralela à direção de fluxo de líquido A para A'. No entanto, a orientação da protusão 5 não é limitativa. Em cada coluna 52, a pluralidade de protusões 5 é ainda arranjada em linhas, em um arranjo linear na direção da A para A'. Em uma modalidade, as fileiras podem ser paralelas entre si.

[0054] Cada fileira das protusões lineares 5 está espaçada por um túnel 17. A largura de cada túnel pode ou não ser a mesma, dependendo do requisito do aerossolizador ou medicamento. Em uma modalidade, a largura de cada túnel 17 é a mesma, como representado na Figura 3C. A dimensão do túnel 17 tem cerca de 3 μm de largura e 22 μm de comprimento. Em outras modalidades, os túneis 17 incluem, pelo menos, duas larguras diferentes, cada com cerca de 3 μm e 11 μm, tal como representado nas Figuras 3A e 3B. Em uma modalidade preferida, no entanto, a largura do túnel deve ser > 1 μm.

[0055] As direções dos túneis 17 e passagens 18 não são paralelas entre si. Na presente descrição, os túneis 17 e as passagens 18 são perpendiculares entre si. O medicamento líquido pode fluir entre as passagens 18 através dos túneis 17.

[0056] Em certas modalidades, o comprimento de cada protusão 5 é igual ao comprimento de cada túnel 17, que é maior do que a largura do túnel 17. Em uma outra modalidade, a largura de cada protusão 5 é igual ao comprimento de cada túnel 17, o qual é ainda maior do que a largura do túnel 17. Deve ser notado que embora as figuras aqui mostrem que existem colunas 52 dispostas em contato com as paredes laterais interiores 108, não se pretende que seja limitativo. Por exemplo, as paredes laterais 108 podem ser um elemento independente, ou seja, não em contato com qualquer um dos componentes integrais.

[0057] A presente revelação ainda fornece um outro módulo de passagem microestruturado 1 configurado para não incluir túnel 17. Ou seja, a coluna 52 é feita de uma protusão ou parede sólida, contínua, 54, como a Figura 3D mostra. O projeto e arranjo de tal parede 54 são semelhantes aos da coluna 52, exceto que a parede 54 não é feita de fileiras individuais de protusões 5 separadas por túneis 17. A parede 54 é uma estrutura sólida que estende na direção A para A' na primeira zona. Ausente de qualquer túnel, o medicamento líquido nas passagens 18 pode não comunicar entre si. Cada parede 54 tem cerca de 22 μm de largura e 1,3 mm de comprimento.

[0058] Com referência às Figuras 3A a 3D, o módulo de passagem microestruturado 1 inclui ainda uma pluralidade de pilares 4. Os pilares 4 estão localizados na segunda zona, isto é, perto da saída 104. Em algumas modalidades, os pilares 4 também se estendem para a primeira zona, ocupando certas seções das passagens 18. Ainda em algumas outras modalidades, os pilares 4 podem ser distribuídos em todas as áreas das passagens 18. Os pilares 4 são elementos em microesca que se projetam a partir da placa 10 com uma altura de cerca de 5-6 μm.

[0059] Os pilares 4 podem ser de qualquer forma geométrica adequada para fornecer função de filtragem. Em algumas modalidades, o pilar 4 inclui pelo menos três paredes laterais e a seção transversal do pilar 4, na direção paralela à placa, pode ser assimétrica ou simétrica. Além disso, tal seção transversal do pilar 4 inclui pelo menos um vértice enfrentando a entrada 102 tendo um ângulo formado por suas paredes de cruzamento para ser menos do que 90°. Por conseguinte, a seção transversal do pilar 4 pode ser circular, triangular, tipo diamante e assim por diante. Em algumas modalidades da presente descrição, a seção transversal do pilar 4 é um triângulo tendo paredes laterais sobre 8 μm de comprimento e um vértice que está enfrentando a entrada 102. O ângulo formado pelas duas paredes do vértice enfrentando a entrada tem cerca de 60°. Em algumas modalidades, a seção transversal do pilar 4 pode ser um triângulo equilátero, isósceles ou escaleno.

[0060] Em outra modalidade da presente revelação, a seção transversal do pilar 4 é uma gotícula tendo a sua extremidade esférica enfrentando a saída 104, como a Figura 3B mostra. Em ainda outras modalidades, a seção transversal do pilar 4 é um círculo tendo um diâmetro de cerca de 10 μm. A pluralidade de pilares 4 do módulo de passagem microestruturado 1 podem ter todos a mesma forma e dimensão. Contudo, com referência à Figura 3C, em certas modalidades, os pilares 4 podem ter formas e dimensões diferentes. Por exemplo, os pilares 4 na segunda zona podem ter uma forma e dimensão diferentes das da primeira zona. Além disso, a densidade dos pilares 4 na primeira e segunda zonas também pode ser diferente.

[0061] Em outro aspecto, os pilares 4 podem ser dispostos em uma maneira tipo matriz para, pelo menos parcialmente, obstruir o fluxo do líquido, assim aumentando a resistência ao fluxo e diminuindo a velocidade de fluxo. Em uma modalidade preferida, os pilares 4 estão dispostos em uma forma hexagonal. Especificamente, o projeto hexagonal inclui um pilar central e seis pilares adjacentes que formam os seis vértices da forma hexagonal. Tal arranjo pode fornecer resistência ao fluxo apropriada para o líquido, enquanto reduz a possibilidade de bloqueio de líquido total.

[0062] Em certas modalidades, espaços/caminhos entre a pluralidade de pilares 4 são definidos como canais 16. Tais canais 16 incluem também os espaços/caminhos entre o pilar 4 e a protusão adjacente 5 na primeira zona. Em uma modalidade preferida, a distância mais curta entre quaisquer dois pilares adjacentes é adaptada para ser maior do que a largura de qualquer túnel.

[0063] A atenção é agora dirigida para um certo arranjo dos pilares 4, e mais particularmente a sua densidade, na presente descrição. Aqui, uma relação entre a área de superfície total que os pilares 4 ocupam em um determinado espaço e a área de superfície total de tal espaço é definida como a densidade de pilar. A densidade de pilar da segunda zona é, de preferência, cerca de 13,9%.

[0064] Em particular, a densidade de pilar nas passagens é definida como a relação entre as áreas de superfície totais ocupadas pelos pilares 4 nas passagens para a área de superfície total das passagens. Um outro, a densidade de pilar na segunda zona é a relação entre as áreas de superfície totais que os pilares 4 ocupam na segunda zona para a área de superfície total da segunda zona. Em uma modalidade, a densidade de pilar nas passagens 18 é menor do que a densidade de pilar na segunda zona, uma vez que apenas seções das passagens 18 contêm pilares 4. A densidade de pilar nas passagens 18 deve ser entre 5 a 6% e, de preferência, cerca de 5,5%.

[0065] Devido à diferença de densidade de pilar, a resistência ao fluxo vai aumentar quando o líquido entra na segunda zona da primeira zona. O aerossolizador da presente revelação é capaz de fornecer aerossol 50 tendo uma duração de pulverização eficaz de cerca de 1,4 a 1,5 segundos, o que é desejado porque a velocidade de aerossol é relativamente baixa. Velocidade de aerossol mais baixa resulta em entrega melhor e mais controlada de aerossol, uma vez que reduz os resíduos acumulados na boca e garganta do paciente. Por outro lado, se a velocidade de aerossol é muito alta, o efeito de inalação desejado pode não ser alcançado. Por exemplo, o aerossol 50 pode viajar muito depressa para o paciente inalar adequadamente e completamente, ou o aerossol 50 pode ser bloqueado pela boca/garganta do paciente. Deve ser notado que a velocidade e a duração da pulverização do aerossol 50 podem ser medidas por diferentes métodos, tais como gravação de vídeo ou difração de luz laser. Diferentes métodos de medição podem resultar em resultados diferentes.

[0066] A atenção agora é direcionada ao arranjo e configuração dos pilares 4 e túneis 17. Os pilares 4 servem para (i) ajustar/orientar a direção do fluxo de medicamento líquido, (ii) alterar a resistência ao fluxo e a velocidade de fluxo para o medicamento líquido; e (iii) filtrar o medicamento líquido em partículas menores, de tal modo que a qualidade do aerossol não seja afetada. O ajuste da direção de fluxo pelos pilares 4 resulta em líquido fluindo através de diferentes canais 16. A resistência ao fluxo aumentando e velocidade de fluxo diminuindo podem resultar em turbulência em torno dos pilares 4 quando pelo menos parte do fluxo de líquido colide com os pilares 4. Os túneis 17 permitem que pequenas quantidades de medicamento líquido fluam através das passagens 18, reduzindo assim também a velocidade de fluxo global do medicamento. A presente descrição fornece vários desenhos dos pilares 4 e seus efeitos como mostrado na Tabela 1 abaixo.Tabela 1

[0067] A Tabela 1 mostra quatro configurações diferentes dos pilares 4 dispostos nas passagens 18 na primeira zona de um módulo de passagem microestruturado da presente invenção e as suas velocidades de pulverização correspondentes. A configuração deste módulo de passagem microestruturado também inclui uma pluralidade de túneis 17 formados por fileiras paralelas de protusões 5. O termo “Largura de Canal” na descrição seguinte representa a menor distância entre quaisquer dois pilares adjacentes 4 nas passagens 18. Os efeitos da configuração e arranjo de pilar na velocidade de pulverização na segunda zona não são discutidos aqui. A velocidade de pulverização é medida pelo software de Dinâmica de Fluido Computacional (CFD).

[0068] Em uma modalidade preferida da presente invenção, a densidade de pilar ótima nas passagens é de cerca de 5,46% e a velocidade de pulverização desejada está entre 167 e 170 m/s.

[0069] Comparamos o bocal No. 1 (daqui em diante “No. 1”) com o bocal No. 2 (daqui em diante “No. 2”). De acordo com a Tabela 1, a diferença é entre No. 1 e No. 2 são a largura de canal 16, e área de superfície total que os pilares 4 ocupam nas passagens 18. Especificamente, a largura do canal 16 no No. 2 é maior que a do No. 1, mas a área de superfície total dos pilares 4 nas passagens no No. 2 é menor do que no No. 1. A tabela mostra que a velocidade de pulverização do No. 1 é menor do que o No. 2, o que é consistente com a presente revelação.

[0070] Comparamos adicionalmente No. 2 com o bocal No. 3 (daqui em diante “No. 3”). As diferenças entre o No. 2 e o No. 3 são a largura do canal 16, e a área de superfície total ocupada por pilares na passagem. Note que o No. 3 inclui duas larguras de canal diferentes, que são cerca de 12 μm e cerca de 9,2 μm. De acordo com a Tabela 1, a área total que os pilares ocupam nas passagens 18 no No. 3 é maior que a do No. 2, resulta em maior densidade de pilar. Como um resultado, a velocidade de pulverização no No. 3 é menor do que No. 2, que é consistente com a presente revelação.

[0071] Agora voltamos para No. 1 e No. 3. A diferença é que No. 3 tem duas larguras de canal diferentes. No entanto, as velocidades de pulverização de líquido resultantes são semelhantes (168,5 m/s e 168,0 m/s). Consequentemente, ter diferentes larguras de canal na primeira zona não afeta a velocidade de pulverização, desde que a área de superfície total e a forma dos pilares 4 sejam as mesmas. Em outras palavras, manter a densidade de pilar cria eficiência de pulverização adequada, o que é consistente com o espírito da presente revelação.

[0072] Comparamos adicionalmente bocal No. 3 e o No.4 (daqui em diante “No. 4”). A seção transversal da pluralidade de pilares no No. 4 é um círculo. De acordo com a Tabela 1, No. 4 tem a maior largura de canal, e o número total de colunas no No. 4 é significativamente menor do que no No. 1, No. 2 ou No. 3. No entanto, a área de superfície total que os pilares ocuparam nas passagens em No.4 são semelhantes àquelas em No. 1 e No. 3. Assim, a densidade de pilar de No. 4 é similar àquela de No. 1 e No. 3. A eficiência de pulverização resultante (isto é, velocidade de pulverização) do No. 4 é semelhante àquela no No. 1 e No. 3. Tais resultados demonstram que velocidade de pulverização está relacionada com a densidade de pilar na primeira zona, que suporta o ensino da presente revelação. E a largura de canal pode não ser um fator de controle para velocidade de pulverização.Tabela 2

[0073] A Tabela 2 ilustra outras configurações da presente invenção e os seus efeitos na velocidade de pulverização. Especificamente, os dados comparam módulos de passagem microestruturados com a configuração de parede sólida 54 com a configuração de protusões 5/túneis 17. Aqui, os bocais No. 5 a 8 têm pilares circulares. Os números 5, 6 e 8 têm uma configuração tipo parede 54, enquanto o No. 7 tem fileiras de protusões 5 separadas pela configuração de túneis 17.

[0074] Olhando em conjunto com a Tabela 1 e especificamente com o No. 4 e No. 5, a velocidade de pulverização para o No. 5 é maior que o No. 4, enquanto os outros dados permanecem relativamente semelhantes. A diferença marcante entre o No. 4 e o No. 5 é que o No. 4 tem túneis, enquanto o No. 5 tem um arranjo de parede sólida 54. O resultado demonstra que a presença de túneis 17 pode aumentar a aerossolização por baixar a velocidade de pulverização. Isto é consistente com o ensinamento da presente invenção, uma vez que os túneis permitem que alguma quantidade de líquido flua transversalmente através das passagens, desse modo aumentando a resistência ao fluxo e reduzindo a velocidade de fluxo.

[0075] Os dados para o No. 6 e No. 7 suportam ainda que a presença dos túneis 17 pode baixar a velocidade de pulverização e fornecer uma duração de aerossol desejada.

[0076] Os dados para o No. 5 e No. 8 suportam que a densidade adequada dos pilares na segunda zona também pode atingir a velocidade de pulverização desejada. Enquanto todos os outros fatores permanecem os mesmos, aumentar a densidade de pilar no No. 8 ajuda a atingir uma velocidade de pulverização mais desejada de 169 m/s.

[0077] No. 6 e No. 8 compartilham configurações quase idênticas, exceto que a largura de canal na segunda zona para o No. 6 é maior que a do No. 8 (15 μm vs 8 μm). A velocidade de pulverização resultante sugere que a distância mais curta entre dois pilares adjacentes na segunda zona, isto é, a largura de canal, é, de preferência, cerca de 8 μm. LISTA DE ELEMENTOS Módulo de passagem 1 Bloco central 2 Espaçador 3 Pilar 4 Protusão 5 Placa 10 Entrada 102 Saída 104 Parede inclinada 106 Parede lateral 108 Corredor 15 Canal 16 Túnel 17 Passagem 18 Medicamento líquido 50, 912 Coluna de protusão 52 Parede 54 Aerossolizador 90 Alojamento 902 Câmara de bomba 904 Câmara de mola 906 Elemento de pressão 9062 Mola 9062 Recipiente de armazenamento 908 Tubo 910 Aparelho de transfusão 950 Direção de fluxo de líquido A-A' Linha de fronteira B

Claims

1. Módulo de passagem microestruturado para um gerador de aerossol caracterizado pelo fato de que compreende: uma entrada para um líquido e uma saída, em que uma direção perpendicular para a entrada define uma direção de fluxo de líquido; uma placa incluindo uma primeira zona e uma segunda zona entre a entrada e a saída, em que a primeira zona compreende: uma pluralidade de protusões disposta em fileiras na direção de fluxo de líquido, e em colunas ao longo de uma largura inteira da primeira zona definindo uma pluralidade de passagens entre as mesmas, em que a pluralidade de passagens corresponde à direção de fluxo de líquido e as fileiras de protusões são espaçadas por túneis; e uma pluralidade de pilares disposta na segunda zona e em pelo menos seção das passagens na primeira zona, definindo uma pluralidade de canais entre os mesmos, em que a pluralidade de pilares disposta nas passagens aumenta uma resistência ao fluxo para o líquido fluindo através das passagens de modo a ajustar uma velocidade do líquido fluindo através da placa, e em que a pluralidade de protusões e pilares se projeta a partir de e é parte integral da placa.

2. Módulo de passagem microestruturado, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o líquido flui através da pluralidade de passagens através dos túneis.

3. Módulo de passagem microestruturado, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que cada comprimento do túnel é maior que sua largura, e cada comprimento do túnel é igual a cada comprimento ou largura da protusão.

4. Módulo de passagem microestruturado, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que os túneis têm larguras diferentes.

5. Módulo de passagem microestruturado, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que os túneis têm a mesma largura.

6. Módulo de passagem microestruturado, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que um espaço entre o pilar e a protusão na primeira zona também faz parte do canal.

7. Módulo de passagem microestruturado, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a pluralidade de pilares está disposta de um modo tipo matricial.

8. Módulo de passagem microestruturado, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a pluralidade de pilares está disposta em uma forma hexagonal.

9. Módulo de passagem microestruturado, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que uma densidade de pilar na segunda zona é maior que a das passagens.

10. Módulo de passagem microestruturado, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que uma velocidade de pulverização é entre 167 e 1 70 m/s.

11. Módulo de passagem microestruturado, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que uma relação entre uma área de superfície total que a pluralidade de pilares ocupa nas passagens para uma área de superfície total das passagens é entre 5 a 6%.

12. Módulo de passagem microestruturado, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que a relação é cerca de 5,5%.

13. Módulo de passagem microestruturado, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a menor distância entre quaisquer dois pilares adjacentes é maior que 1 μm.

14. Módulo de passagem microestruturado, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a placa compreende duas paredes laterais na segunda zona inclinando em direção à saída.

15. Módulo de passagem microestruturado, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que as colunas das protusões são paralelas.

16. Módulo de passagem microestruturado, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que as fileiras de protusões são paralelas e dispostas linearmente na direção da direção de fluxo de líquido.

17. Módulo de passagem microestruturado, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a distância mais curta entre dois pilares adjacentes na segunda zona é pelo menos 8 μm.

18. Módulo de passagem microestruturado para um gerador de aerossol caracterizado pelo fato de que compreende: uma entrada para um líquido entrar; uma saída para o líquido sair, em que uma direção perpendicular à entrada define uma direção de fluxo de líquido; uma placa incluindo uma primeira zona e uma segunda zona entre a entrada e a saída, em que a primeira zona compreende: uma pluralidade de paredes disposta em colunas ao longo de uma largura inteira da primeira zona definindo uma pluralidade de passagens entre as mesmas, em que a pluralidade de passagens corresponde à direção de fluxo de líquido; e uma pluralidade de pilares disposta na segunda zona e em pelo menos seção das passagens na primeira zona, definindo uma pluralidade de canais entre os mesmos, em que a pluralidade de pilares é adaptada para ajustar a velocidade do líquido fluindo através da placa; em que a pluralidade de pilares dispostos na pluralidade de passagens aumenta uma resistência ao fluxo para o líquido que flui através da pluralidade de passagens de modo a ajustar uma velocidade do líquido fluindo através da placa, e em que a pluralidade de paredes e pilares se projeta a partir de e é parte integral da placa.

19. Módulo de passagem microestruturado, de acordo com a reivindicação 19, caracterizado pelo fato de que a pluralidade de pilares é adaptada para mudar a direção do líquido de modo a aumentar a resistência ao fluxo do mesmo.