CN1443095A - 采用多喷嘴喷射产生大批生产量的颗粒 - Google Patents

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Abstract

一种喷射设备和分配方法,它们采用了多喷嘴结构(54),用来为了多种应用例如药物的应用生产颗粒例如纳米颗粒的多股喷射。例如电喷射分配装置可以包括多喷嘴结构,其中,每个喷嘴结构与相邻的喷嘴结构分开一个喷嘴之间的距离(L)。通过在喷嘴结构与一个电极之间产生一个不均匀的电场由喷嘴结构产生颗粒喷射,该电极与喷嘴结构在电路上是隔绝的。

Description

采用多喷嘴喷射产生大批生产量的颗粒
技术领域
一般说来,本发明涉及喷射设备和方法。更具体地说,本发明涉及多喷嘴分配方法和装置,例如多喷嘴电喷射方法和装置。
背景技术
已经认识到,微球生产技术产生的药物或药品可以被细胞例如在肠壁或内衬或者在胃壁或内衬的细胞吸收,并且可以穿过进入血液流中。这种被细胞的摄取或吸收至少部分地由微球的表面化学行为确定。也已经证明了包含大分子例如被封装的蛋白质微球的摄取。
近来在药物生产中,典型地采用自顶向下的过程生产药物颗粒。例如,在这样的过程中,可以采用研磨技术形成这些颗粒。还有,例如,已经描述了当把包括活性成分的混合物分配进一股空气流例如热空气中进行干燥时,可以通过由该混合物中除去溶剂形成这样的颗粒。
已经采用电流体力学喷射(或电喷射)例如由溶液或者胶体悬浮液产生纳米颗粒(nanoparticles)。电喷射能够产生比例如传统的气压喷射技术小10-100倍的纳米颗粒。这样尺寸的颗粒使得对于给定数量的分配溶液,包含这样颗粒的产品有比由传统技术产生的产品大100-10000倍的表面积。
增加的表面积形成使技术对于多种重要的应用成为可能的基础。例如,被合成作为将来的药物产品的新的化学物质的水溶性正在降低到这样的程度:这种水平的水溶性对给药和发展提出了主要的挑战。如果药物产品采用纳米颗粒而不是采用大颗粒,所增加的表面积产生大得多的分解速率和/或更高的溶解速率。这可能可以实现极好的药物释放和/或甚至使得药物释放成为可能。纳米颗粒药物可能提高生物活性,并且可以加快给药的药物的响应时间。因此,纳米颗粒技术有显著冲击药物工业的潜在可能性。
如在属于Coffee的在2000年8月22日授权的题为“DispensingDevice”的美国专利No.6105571中所描述的那样,产生了可以包括生物活性材料的颗粒,例如颗粒可以包括比如肽的物质,或者包括大的生物分子,比如胰岛素和/或其它的药物组分,这些组分用来使得可以把活性组分送进血液流中。如在该专利所表明的那样,使用了电流体力学过程产生颗粒,但是该专利主要用来产生纤维或者纤维碎片。
在采用电喷射或者电流体力学技术用来产生颗粒中一个限制因素是:一般说来只采用了单一的喷射喷嘴分配装置,这种装置只能送出数量很小的溶液,例如每分钟几微升。一个主要的挑战和问题是用这样的可以产生纳米颗粒的电喷射装置不能提高质量流量,从而不能使用电流体力学技术获得工业数量的颗粒,用来在多种产物中使用。
上面提到的美国专利No.6105571证明可以使用多喷嘴产生纤维或者颗粒,如在该专利中所描述的那样。然而,该专利没有寻求解决与多喷嘴方法有关的问题,例如,采用电喷射技术所产生的颗粒的空间电荷效应,喷嘴之间的起电弧问题,等。
发明内容
由于上述的原因,在本领域需要大批量生产能力的装置和方法,它们解决了上述问题以及其它问题,如本领域技术人员由下面的详细描述将会看清楚的那样。本发明提供了以大批量生产能力生产纳米颗粒的装置和方法,例如可以生产大量的纳米颗粒,用来在多种应用中使用,这些应用例如药物的应用,用于基因治疗的生物材料的生产,涂层,制造过程,等。
本发明的电喷射方法可以包括下述特点中的一个或多个特点:设置一种多喷嘴结构,其中,每个喷嘴结构包括沿着该喷嘴结构的中心轴线形成的至少一个开孔,此开孔在它的分配端终止,由该分配端分配出一股颗粒喷射,这些颗粒有施加到其上的电荷;使每个喷嘴结构与相邻的喷嘴结构至少分开一个喷嘴之间的距离(L),此距离由喷嘴结构的中心轴线之间的距离确定,其中,喷嘴之间的距离(L)与在分配端的开孔的直径(D)之比等于或大于2;通过在分配端与一个电极之间产生一个不均匀的电场由每个喷嘴结构分配出颗粒喷射,由分配端产生这些喷射,而该电极与分配端在电路上是隔绝的;喷嘴结构包括一个毛细管,它包括一个本体部分和一个在该毛细管的分配端的一个倾斜的毛细管顶端;喷嘴结构包括一个倾斜的部分,用来形成一个开孔,其中,每个喷嘴结构的至少一部分由一个整体的多喷嘴结构导电部分伸展;喷嘴结构包括沿着中心轴线的一个实心的立柱,它穿过分配端的开孔伸展;喷嘴结构的分配端位于一个x-y平面中,并且它们的中心轴线沿着z轴对准;对包含一种活性成分的微液滴喷射进行分配,其中,随着微液滴的蒸发,电荷将集中在活性成分上;设置喷嘴结构的一种圆形构形,它包括一个多喷嘴结构的外环和一个或多个多喷嘴结构的内环,其中,多喷嘴结构的外环和多喷嘴结构的内环中的每一个关于中心的喷嘴结构都是同心的;设置喷嘴结构的一种圆形构形,其中,一个或多个多喷嘴结构的内环中的每个喷嘴结构离开相邻的喷嘴结构都处于基本上相等的喷嘴之间的距离(L);采用分离结构将喷嘴结构的分配端彼此隔绝,使得可以在每个喷嘴结构的分配端形成一个锥体射流;分配颗粒的标称直径为大约1纳米到大约2000纳米;设置喷嘴结构,这些结构至少包括在每个喷嘴结构的分配端终止的第一和第二开孔;在第一开孔提供第一种流体混合物的第一股流,并在第二开孔提供第二种流体混合物的第二股流,由这些流体混合物(例如,第一种流体混合物包括一种活性成分,而第二种流体混合物包括一种涂层组分)产生一股颗粒喷射;提供一种赋形材料,并且使颗粒喷射与赋形材料相结合;提供一种带电荷的图案,并且在该带电荷的图案上收集颗粒喷射;把颗粒喷射分配到一个容器中,使用者可以使用该容器进行吸入;以及,以范围在2克/分钟到50克/分钟的速率分配颗粒喷射。
按照本发明的用来对颗粒进行电喷射的一种设备可以包括下述特点中的一个或多个特点:一个颗粒源;一个分配装置,把它构形成由颗粒源接纳源材料,其中,分配装置包括一种多喷嘴结构;每个喷嘴结构包括沿着该喷嘴结构的中心轴线形成的至少一个开孔,此开孔在它的分配端终止;使喷嘴结构与其它相邻的喷嘴结构至少分开一个喷嘴之间的距离(L),此距离由喷嘴结构的中心轴线之间的距离确定,其中,喷嘴之间的距离(L)与在分配端的开孔的直径(D)之比等于或大于2;与分配端隔绝的一个电极,其中,在分配端与电极之间产生一个不均匀的电场,使得由每个喷嘴结构的分配端分配出一股颗粒喷射,这些颗粒有施加到其上的电荷;喷嘴结构包括一个毛细管,它有一个本体部分和一个在该毛细管的分配端的一个倾斜的毛细管顶端;喷嘴结构包括一个倾斜的部分,用来在分配端形成开孔,其中,每个喷嘴结构的至少一部分由一个整体的多喷嘴结构导电部分伸展;喷嘴结构包括沿着中心轴线的一个实心的立柱,此立柱穿过在喷嘴结构的分配端的开孔伸展;喷嘴结构的分配端位于一个x-y平面中,并且它们的中心轴线沿着z轴对准;喷嘴结构的一种圆形构形,它包括一个多喷嘴结构的外环和一个或多个多喷嘴结构的内环,其中,多喷嘴结构的外环和多喷嘴结构的内环中的每一个关于中心的喷嘴结构都是同心的;喷嘴结构的一种圆形构形,其中,一个或多个多喷嘴结构的内环中的每个喷嘴结构离开相邻的喷嘴结构都处于基本上相等的喷嘴之间的距离(L);设置在喷嘴结构之间的一个或多个分离结构,把它们构形成使得可以在每个喷嘴结构的分配端形成锥体射流;喷嘴结构至少包括在每个喷嘴结构的分配端终止的第一和第二开孔;至少第一种流体混合物的第一颗粒源包括通过第一开孔分配的一种活性成分,并且,至少第二种流体混合物的第二颗粒源包括通过第二开孔分配的一种涂层组分,从而产生被涂层的活性成分的喷射;在靶表面上提供的一种赋形材料,将靶表面设置成使得对颗粒喷射进行导向,使它们与赋形材料接触;以及一种带电荷的图案,将带电荷的图案设置成使得对颗粒喷射进行导向,使它们与带电荷的图案接触;一个容器,使用者可以使用该容器吸入其中的内容物,将该容器设置成把颗粒喷射引导到其中。
上面对本发明的概述并非打算描述本发明的每一个实施例或者每一种实现。通过参考下面的详细描述以及与附图联系起来提出的权利要求书,将会清楚并认识本发明的优点,以及对本发明更完全的理解。
附图说明
图1为一个总体示意图,表示按照本发明的颗粒产生系统,例如采用电喷射技术的一个纳米颗粒产生器;
图2为电喷射分配装置的一个实施例的总体示意图示,该装置包括多喷嘴结构,用于在图1中总体示出的颗粒产生系统中使用;
图3A-3C示出了对于多喷嘴结构比如在图2中说明性地示出的电喷射分配装置的替代构形;
图4示出了在图3C中总体地示出的多喷嘴结构的圆形构形的一个说明性的实施例;
图5A-5B示出了多喷嘴结构的一种锥体构形的说明性侧视图以及按照本发明的锥体构形的说明性底视图;
图6提供了一个图表,它示出了对于在图3A-3C中总体地示出的多喷嘴构形,在多喷嘴结构中形成一个锥体射流所需要的电压与在这些喷嘴结构之间的喷嘴间的距离的关系;
图7为喷嘴结构的一个说明性的示例性实施例,在图2的说明性多喷嘴电喷射分配装置中可以采用这种喷嘴结构;
图8为另一种喷嘴结构的另一实施例,它采用了双流股技术,在图2的多喷嘴电喷射分配装置中可以采用这种喷嘴结构;
图9示出了提供按照本发明的多电喷射喷嘴结构的又一种构形,在按照本发明的在图1中总体地示出的颗粒产生系统中可以采用这种构形;
图10示出了在图9的构形中采用的喷嘴结构的更详细的说明性实施例;
图11示出了用来提供多电喷射喷嘴结构的又一种替代构形,在按照本发明的在图1中总体地示出的颗粒产生系统中可以采用这种构形;
图12示出了在图11的构形中采用的喷嘴结构的更详细的说明性
实施例;
图13为多喷嘴电喷射分配装置的又一说明性实施例,它包括设在按照本发明的喷嘴之间的分离结构;
图14A-14B分别为又一种电喷射分配设备的侧视图和剖面图,在图1的按照本发明的多喷嘴颗粒产生系统中可以采用这种设备。
图15A-15B分别为采用按照本发明的多喷嘴结构的生产系统的一个说明性实施例的透视图和剖面图;
图16示出了多喷嘴结构分配设备的又一种替代的构形,与电喷射技术相反,它采用空气形成用于喷射颗粒的锥体射流,在图1的按照本发明的颗粒产生系统中可以采用这种构形;以及
图17示出了图16的喷射设备的喷嘴结构的一个更详细的说明性
实施例。
具体实施方式
首先将参考图1总体地描述本发明。随后将参考着图2-17进一步描述本发明的各种实施例。对于本领域技术人员来说下面一点将会变得清楚:一个实施例中的部件可以与其它实施例的部件结合起来使用,并且,本发明不限于在这里所描述的具体实施例,而仅只如在所附的权利要求书中所描述的那样限定本发明。
本发明提供了喷射设备和方法,其采用多喷嘴结构产生颗粒例如尺寸均匀的纳米颗粒的多股喷射。已经采用传统的单一喷嘴喷射设备和方法产生纳米颗粒,然而,这样的设备和方法提供非常小的生产能力,该生产能力不适用于实际生产大量的纳米颗粒用于应用,例如高科技应用,比如药物、药品、纳米结构的材料等的生产。
本发明克服了这些限制,并且可以在有限的空间内提供提高的生产量,例如超过传统的方法和设备的1000倍。这样,本发明使得生产工业数量的颗粒例如纳米颗粒用于多种应用成为可能。
本发明的目的是用来产生颗粒的设备和方法,这些颗粒比如是药物纳米颗粒,用来把材料沉积在纳米结构上或者用来形成纳米结构的颗粒,等等。如下面将进一步描述的那样,按照本发明的方法和设备使得大批量生产能力可以比单一喷嘴的电喷射设备高1000到10000倍,这种单一喷嘴的电喷射设备比如以前在Pui等人的在2000年7月25日授权的题为“Electrospreying Apparatus and Method forIntroducing Material into Cells”的美国专利No.6093572中所描述的设备,在Chen等人的题为“Electrospreying of ConductingLiquids for Dispersed Aerosol Generation in the 4nm to 1.8um Diameter Range”和在J.Aerosol Sci.第6期第26卷第963-977页(1995)Chen等人的题为“Experimental Investigation ofScaling Laws for Electrospreying:Dielectric ConstantEffect”中的一文中也描述了这样的设备,这些文件整体结合在这里作为参考。
如在图1中所示出的那样,本发明提供了一种颗粒产生系统10,它采用一个喷射装置15,以形成颗粒22的多股喷射。喷射装置15包括多个接纳源材料17的喷嘴结构20,并在其前面例如在靶12的方向上形成颗粒22的带电荷的喷射。
喷射装置15还包括一个存放源材料的设备16,用来在控制机构14例如硬件和/或软件控制机构的控制下把源材料17提供给多喷嘴结构20。把每个喷嘴结构20构形成提供单一的颗粒喷射22。将在每个喷嘴结构20前面形成的多股喷射22提供给靶12。一般说来,在每个喷嘴结构20前面形成的这些喷射22提供一股喷射,当喷射22到达靶12时喷射的覆盖区域为“D”。
在存放源材料的设备16中存放的源材料17可以是任何可以被喷射的源材料,如在这里按照本发明描述的那样。最好,源材料17是一种流体组分,它可以包括溶液、悬浮液、微悬浮液、乳化液、微乳化液、凝胶、水溶胶,或者任何其它类似的流体组分,当按照本发明进行喷射时这些组分产生颗粒。例如,按照本发明的一个实施例,这样的流体组分可以包括溶解的活性成分例如药物活性成分的溶液。
在这里所使用的活性成分指的是当以颗粒形式提供时特别是当以纳米颗粒提供时任何可以提供有用功能的组分。对于喷射纳米颗粒本发明特别有益,并且,本发明对于喷射包括生物活性成分的颗粒也特别有益。
这样,术语“活性成分”指的是与和其一起使用的基底或本体是相容的并且对基底或本体有效果的材料,比如药物活性成分,用来形成纳米结构的化学元素,以及用于薄膜涂层的元素。“生物活性成分”或者“生物活性材料或组分”是活性成分的一个子组,指的是一种材料,它与利用其的动物或植物是相容的,且对利用其的动物或植物有一种效应(这种效应可能例如是生物效应、化学效应或者生物化学效应),且这种材料例如包括药物,比如医药,药品,以及兽药,疫苗,基因材料,比如多核酸(polynucleic acids),细胞组分,以及类似物,比如下面将描述的那些。
在这里所使用的术语“颗粒”比如纳米颗粒包括固体、部分固体、以及凝胶状的液滴和微胶囊,这些液滴和微胶囊包括固体、部分固体、凝胶状物质或液体物质。在这里使用的术语“纳米颗粒”指的是标称直径小于2000nm的颗粒。本发明在喷射具有标称直径大于1纳米(nm)的纳米颗粒方面特别有利,这些纳米颗粒的标称直径最好小于1000nm,更可取得是小于100nm。
本发明最好设置成用来喷射包括药物活性成分的颗粒,为了简单起见,在此描述的其余部分主要是关于这样的药物活性成分。然而,本发明不仅只限于这些列出的应用,因为在多种应用中纳米颗粒的大批量生产能力是有益的,如在本文前面所描述的那样。
还有,按照本发明不仅提供了纳米颗粒的大批量生产能力,而且也改进了这些纳米颗粒的均匀性。按照本发明喷射的颗粒相对颗粒平均尺寸的标准偏差大于或等于2%。本发明在对于喷射标准偏差小于100%的纳米颗粒方面特别有利,更可取得是标准偏差小于20%,进一步更可取的是标准偏差小于10%。
如上面所描述的那样,由多喷嘴结构20在靶12上提供的颗粒喷射22可以提供在多种后续的过程中使用,或者可以用于多种应用。例如,如在图1中所示出的那样,靶12包括围绕一个运动机构27,例如一个滚轮设置的一个传送表面26,以提供一种收集喷射在其上的大量颗粒的方式。换句话说,当传送表面26在箭头21的方向上运动时,可以把颗粒由表面26上移开,并收集在一个收集容器29中,用于后来的加工和/或使用。
同样,虽然在这里没有进一步描述,可以使这样的颗粒直接沉积在一个表面上,用于涂层的目的,或者用来在一个表面上形成一层或一个结构。在这些情况下,可以不把颗粒由表面上移开,而是形成表面的一部分。
在这里的一个或多个实施例中,颗粒的喷射22可以例如是一种生物活性成分或组分,可以把它施加到一个表面上或区域,比如皮肤的表面上,或者伤口或烧伤的表面上,或者施加到一个腔,例如身体内腔中。该身体内腔可以是任何的身体内腔,比如动物,例如人类的呼吸系统。可以以任何数量的层的方式把这样的颗粒提供到这样的表面上或区域。还有,生物活性成分或组分可以有一个基底,该基底粘到一个表面上或区域。
还有,靶12可以是用于吸入的一个容器,比如用于吸入治疗应用。这样,可能要把颗粒的喷射22提供到容器靶12中。在这样的方式中,材料的喷射可以把被粉碎的材料供应给动物,比如人的呼吸系统。这样的吸入技术可以把纳米颗粒提供给使用者的口中或鼻中。
用于这样的应用的生物活性成分或组分可以是药物组分,比如止痛剂,杀菌剂,抗生素,抗真菌剂,抗真菌剂,抗寄生物剂,清创试剂,例如蛋白水解酶,生物产品,比如细胞,以及用来例如激发胞质分裂活性的胞质分裂剂,以促进基本的细胞活性,例如刺激树枝状生长,生长因子,比如纤维细胞生长因子(FGF),上皮细胞生长因子(EGF),转移生长因子(TGF),以及其它可以用来促进或控制对于天然组织修复是本质性的事件顺序的因子,多核酸,比如DNA,或者其它基因材料,细胞,肽,或多肽,胰岛素,辅助药剂(例如是添加到药物中的一种药剂,为的是提高或帮助它的效果,或者是提高抗原响应能力的一个免疫制剂),免疫抑制剂,或者激活剂,表面粘接剂或表面识别剂,表面蛋白质,以及表面活性剂。上述的只是不同活性成分的一个示例性的名单,对于本发明并不是限定性的。
还有,所产生的颗粒可以由多于一种活性成分的成分和/或其它材料通过使用多喷嘴或在每个喷嘴结构20中的多个开孔形成,如下面将进一步描述的那样。例如,可以利用本发明把一种活性成分完封装在一种高聚物内,例如一种时间缓释胶囊中。
在按照本发明的又一实施例中,也可以在一个生产过程中使用颗粒喷射22,以形成可以在口腔内摄取的胶囊,药片,等。例如,胶囊可以包括实现活性成分的时间缓释的颗粒。
再下面,将更详细地描述采用纳米颗粒的几种应用。然而,将会认识到,对于提供大量的纳米颗粒用于多种应用本发明可能是有用的,并且,并不意味本发明被限于特别的说明性的和示例性的应用,如下面将进一步描述的那样。在上面提到的在属于Coffee的美国专利No.6105571中也描述了颗粒的各种其它应用,把它结合在这里作为参考。
例如,按照本发明可以生产被涂层的药物纳米颗粒。这样的药物纳米颗粒可以包括用适当的赋形剂涂层的活性成分。因为本发明提供了纳米颗粒,该颗粒相对于其它颗粒(例如微球)具有较大的表面积,所以这些纳米颗粒可以被细胞的内噬机制(celuar endocytoticmechanisms)吸收,并且避免对于通过肠壁吸收“裸露的”分子的生物化学屏障,例如以CTP450A为媒介的代谢作用,以及把药物泵送回肠内细胞腔中的以P-糖蛋白为媒介的流出物作用。
使用纳米颗粒作为药物吸收的载体的能力也可以用于蛋白质药物,比如胰岛素,这些药物一般说来在肠胃中非常难以吸收。最近一些年已经实现了包含大分子的较大的球的摄取,通过尺寸减小到纳米颗粒,应该会改善被纳米胶囊包住的蛋白质的吸收效果。
更进一步,由于在图1中总体地示出的颗粒发生器10所产生的纳米颗粒提高了吸收效果,可以把赋形材料例如赋形粉末放置在靶表面12上,例如放在传送装置表面26上。随后可以提供颗粒喷射22,与在靶12上的赋形材料相结合。通过任何已知的方法或技术可以利用接续的加工把赋形材料与喷射在其上的活生成分的结合做成可以使用的形式,例如药片,胶囊,等。
赋形材料指的是任何可以与在此产生的颗粒一起使用的材料,以供多种功能,例如在使用时产品的形式和一致性。例如,赋形材料可以包括比如乳糖,淀粉,甲基纤维素,高聚物材料,或者任何其它的适用材料,这些材料提供多种功能,比如润滑作用,有用的流动性能,比如影响胶囊或药片的形成,粘接,构造,味道,活性成分到吸收部位的输送,防止酸的侵袭,或者其它吸收性能,例如时间缓释性能。
此外,例如也可以对于带电荷的颗粒的喷射22设想神经学方面的应用,特别是当考虑到神经轴突对它们的突触靶面积的特征生长时的应用。在胚胎发育过程中,几百万或者几十亿神经轴突由神经细胞体通过胚胎组织伸展到突触靶的严格的加长形成在成人器官中互连的神经的复杂线路。被称为生长锥体的敏感的能动的细胞器官处在生长的神经轴突的顶端,这些细胞器官与被称为引导线索的环境分子(典型地为糖蛋白)相互作用。生长锥体上的表面受体检测到引导线索,并触发细胞内的变化,这些变化专门地增强或抑制生长锥体的前进。引导线索受体的种类决定不同的神经轴突所取的特殊路径,这些受体被表达在不同神经类型的生长锥体上。把引导线索粘接到它们的受体上触发了细胞内的信息,这些信息调节驱动神经轴突生长的肌动蛋白纤维和微管的细胞骨架系统。肌动蛋白纤维和微管的动态组合和组织决定神经轴突通过胚胎组织生长的速率和方向。
当生长锥体粘接到细胞外的点阵或其它细胞的表面上时,生长锥体会遇到许多引导线索。生长锥体也许会同时遇到多个引导线索,且最终的生长锥体的行为反映来自引导线索的复杂的时间和空间激励因素的集成。单个的生长锥体检测到在由一个神经轴起伸展40或50微米的三维空间内的引导线索。被称为丝足的薄的瞬时的细胞质的伸出部分探出生长锥体的外面,并且通过被膜束缚的受体遇到环境的引导线索。关于局部化的丝足与位于离开生长锥体许多微米的引导线索的相互作用如何被转换成被转达到生长锥体的本体的信号知道得非常少,在这种情况下调节细胞骨架的组织和动力学。可以使用本发明产生引导线索的小尺度图案,考察被表面束缚的线索如何与生长锥体相互作用,从而决定构成神经轴突寻找路径的基础行为。这样的信息可以提供确定在胚胎和胎儿发育过程中神经轴突生长锥体的行为的基础机制。进而,这样的信息在设计临床应用中可能是有用的,以在神经组织受到伤害之后促进神经轴突的重新生长。
例如,在本发明的又一实施例中,可以把来自颗粒喷射22的带电荷的纳米颗粒收集在一个基底上,此基底上形成有确定的带电荷的图案,例如用于沉积生长因子活性成分的带电荷的图案。例如,可以通过接触带电或者纳米印刷程序形成这种确定的带电荷的图案。换句话说,可以形成具有带电荷的纳米颗粒的相反电荷的带电荷的图案,从而可以把喷射22提供的带电荷的纳米颗粒收集在该图案上。这样,可以使用纳米颗粒的活性成分提供神经轴突到靶面积的生长。
图2示出了电喷射分配装置52的一个说明性的实施例,此装置可以在颗粒产生系统10中使用,比如在总体地在图1中示出的系统中采用。电喷射分配装置52包括多喷嘴结构54,用来由每个喷嘴结构54产生带电荷颗粒的喷射68。电喷射分配装置52包括一个装源材料的设备60,用来靶源材料提供给每个喷嘴结构54,例如同时地提供,在产生带电荷颗粒的喷射68时使用。
单一的电喷射喷嘴结构在喷嘴结构的封壳内产生颗粒喷射68的过程中仅只可以发送有限送料速率的原材料。通过使用以一种或多种不同的构形集中在一起的多喷嘴结构54可以提高源材料的这一有限的送料速率。例如,用“n”个喷嘴结构可以将送料速率提高“n”倍。如下面将进一步描述的那样,本发明使得可以在一个小的面积内例如7或10厘米的直径内采用多达1000个喷嘴,例如毛细管。喷嘴结构54运行,使每个提供一个单独的颗粒喷射68,对于纳米颗粒的生产来说提高了大批量生产能力。
在喷射来自紧凑地组装束的喷嘴结构的高度带电的纳米颗粒中的其中一个挑战是克服来自一个喷嘴结构的纳米颗粒对其它相邻的喷嘴结构的空间电荷效应。如在图6中所示出的那样,关于多喷嘴结构的多种构形,一般说来,对于一个喷嘴结构54形成一锥体射流模式所需要的电压随着喷嘴之间的距离增加。然而,最好在较低的电压下运行,这是因为采用较高的电压在喷嘴结构与用来形成电场的第二电极之间出现电弧可能会成为问题。因此,人们希望能有以较小的喷嘴之间的距离一起紧密间隔开的喷嘴结构的多喷嘴结构的构形,但是,这种构形不需要采用高电压建立锥体射流。
如在图2中所示出的那样,每个喷嘴结构54,即一个毛细管59形成一个开孔53,沿着轴线51伸展,并在分配端69终止。开孔53的截面与轴线51垂直,并以轴线51为中心。在这里所使用的喷嘴之间的距离(L)被定义为喷嘴结构54的中心轴线51之间的距离。
图6示出了对于在图3A-3C中所示的三种喷嘴图案所需要的电压作为喷嘴之间的距离的函数关系。例如,曲线200对应于由图3A总体地表示的矩形喷嘴结构的矩形图案,曲线202对应于由图3B总体地表示的喷嘴结构的菱形图案构形,而曲线204对应于由图3C总体地表示的喷嘴结构的圆形构形,在图4中也示出这种圆形构形。
一般说来,在一个实施例中,对于单一的毛细管59获得锥体射流运行所需要的电压如箭头203所表示的那样大约为7500伏。随着喷嘴之间的距离(L)减小,需要较高的电压由喷嘴结构54“排出”高度带电的纳米颗粒,以形成为了喷射纳米颗粒所需要的锥体射流模式。最后,所需要的电压达到击穿电场(大约18000伏),这确定了喷嘴之间间隔的最靠近的距离。由线206表示,大约为2毫米。
喷嘴结构54的开孔53的临界尺寸(CD)例如与轴线51垂直的开孔53的截面的直径也会影响喷嘴之间的距离(L)。例如,如在图2中所示,沿着喷嘴结构54的轴线51设置毛细管59,使每个毛细管在分配端69终止。喷嘴结构54的CD是开孔53的直径,即,在分配端69建立喷射的开孔的截面的直径。
按照本发明,为了避免多喷嘴结构54变成单一的电极,例如由喷嘴结构到第二电极产生电弧,在喷嘴结构54之间必须保持一定的喷嘴之间距离(L)。按照本发明,喷嘴之间距离(L)与CD的比即L/CD最好等于或大于2。换句话说,如在图2中所示出的那样,喷嘴之间距离(L)与垂直于轴线51的开孔53的直径之比最好等于或大于2。
电喷射分配装置52的每个喷嘴结构54产生一股带电荷的喷射,这股喷射带有高浓度的带电荷颗粒。一般说来,在喷射中带电荷颗粒的浓度的范围在每立方厘米大约105个颗粒(每cc的颗粒数)到大约1012颗粒/cc。由于空间电荷效应,即,带电荷颗粒的电荷排斥产生的效应,有相同极性电荷的基本上被分布开的颗粒的喷射有横截着喷射面积(D)基本上均匀分布的颗粒,如在图2中所示出的那样。
在这里所使用的术语“基本上分布开的颗粒”指的是被所施加的静电排斥作用力分开的尺寸均匀的和/或尺寸不均匀的颗粒。因此,电喷射过程是一个始终一致的并且可重复的转移过程。进而,因为喷射的带电荷颗粒彼此排斥,避免了颗粒的团聚作用。这样使颗粒尺寸更均匀。
一般说来,按照如图2所示的构形,通过在一个建立的电场79中包括材料例如活性成分的溶液的蒸发,由于电荷的浓缩将电荷施加在颗粒的喷射上。换句话说,例如,源材料77可以是一种活性成分的悬浮液,或者是包括溶解的活性成分的一种溶液。随后由电喷射分配装置52分配悬浮液或溶液喷射,例如分配微液滴的活性成分。换句话说,被喷射的液体通常会蒸发,以把在被喷射的流体混合物或悬浮液中的其液体部分的电荷浓缩到颗粒例如活性成分的颗粒上。这样形成了带电荷颗粒的喷射68,如下面将进一步描述的那样。
图2总体地示出了电喷射分配装置52的运行的示意性说明,该装置用来由每个喷嘴结构54建立电荷喷射68。每个喷嘴结构54接纳来自装有材料源的设备60的流体混合物的一股流。例如,装有材料源的设备60可以包括悬浮着药物活性成分或者有溶解在其中的活性成分的一种流体混合物。
一般说来,导电材料56,例如一个导电板以一种特定的构形将每个喷嘴结构54定位。适宜把导电材料56连接到高电压源173上。每个喷嘴结构54包括一个导电结构,例如一个毛细管,如在图2中所示出的那样,它形成一个孔,例如开孔53(例如毛细管开孔,或者在一个溢流型腔室中的开孔,等),用来在其中接纳流体混合物77的一股流。
虽然按照本发明可以使用多种构形的装有材料源的设备60,但是,最好使用单一的装材料的设备把流体混合物77给送到所有的喷嘴结构54。然而,将会认识到,可以使用任何数目的不同的和单独的装材料的设备,或者装材料的设备装有多种不同的流体混合物,并且对于不同的喷嘴结构54提供不同的混合物。
最好推或拉流体混合物77,使它通过开孔53,并把流体混合物77提供给喷嘴结构77的分配端69,例如由泵推送。最好设置用箭头64总体地表示的一个压缩气源,例如不与流体混合物77反应的一个惰性气源,来压缩流体混合物77,并迫使流体流过喷嘴结构54的开孔53。虽然最好使用压缩气源64提供这样的流体混合物的流,但是,也可以使用提供这样的流的其它方法。例如,可以使用在流体混合物77上方的一个板,在该板上施加一个作用力,例如气动力,或者可以使用对于每个喷嘴结构的注射泵。
由导电结构56定位并且在电路上与该结构相连接的喷嘴结构54的功能是作为电喷射分配装置52的第一电极,使每个喷嘴结构的分配端69的位置用来朝向靶71或者它的表面76分配带电荷的微液滴。在图2的示例性实施例中,为了建立电场79,靶71的功能作为第二电极结构,例如接地的靶71。在第一电极或导电结构56与第二电极或接地的靶结构71之间施加一个电位差,第二电极与第一电极在电路上隔绝。本领域技术人员将会认识到,可以采用一种或多种导电部件形成电极,且这些电极可以取多种不同构形之一。
一般说来,在使用时,通过喷嘴结构54的开孔53提供流体混合物77的一股流,例如通过开孔53推和/或拉提供这股流。在分配端69形成一个弯月形,在该端的开孔53的直径最好在大约6微米到大约2毫米的范围。施加一个电位差在电路上连接到喷嘴结构54上的第一电极导电结构56与连接到地81的第二电极靶结构71之间建立一个不均匀的电场79。例如,可以把高的正电压施加到第一电极导电结构56上,而把第二电极靶结构71接地。还有,最好使用例如提供大于4kV/cm的电场强度的电压差。
在这里所使用的不均匀电场指的是两个电极之间的电位差所产生的电场。不均匀电场中的至少某些电力线相对于另一个电极更局部地集中在一个电极,例如相对于第二电极或接地的靶表面71更集中在分配端69。换句话说,例如电力线中的至少某些电力线相对于穿过开孔53的中心的纵向轴线51偏离开该轴线。还有,例如,接地的靶电极位于分配端69的前面,它的尺寸使得和/或包括至少一部分位于离开纵向轴线51的位置。在多种实施例中,第二电极可以是一个或多个环形电极、平板电极、接地的靶表面,等。
在流体混合物包括活性成分的情况下,流体混合物77通过喷嘴结构54的开孔53流动。一般说来,提供给开孔53的流体混合物77有导电性。当流体混合物77通过开孔或孔53时,第一与第二电极之间的电位差在它们之间产生电场,此电位差将由液体除去一种极性的电荷,即,当把正的高电压施加到电极56上时将除去负电荷,留下带正电荷的微液滴离开分配端69被分配。例如,在分配端69的弯月形可以形成一个锥体射流,用来当不均匀电场79的作用力与弯月形的表面张力平衡时分配出包括活性成分的微液滴的喷射。微液滴的喷射在不均匀电场79中进一步变成带更多的正电荷。
随着微液滴蒸发,微液滴的电荷浓缩在活性成分上,形成带电荷的颗粒的喷射。在微液滴上的电荷数量以及因此蒸发后在颗粒上的电荷的数量至少以用来对微液滴进行喷射的流体混合物的导电性,流体混合物的表面张力,流体混合物的介电常数以及它的给送速率为基础。一般说来,集中在一个特定颗粒上的电荷的范围在微液滴没有粉碎或被撕裂的条件下该微液滴能携带的最大电荷的大约80%到大约95%,即,在Reyleigh电荷极限的大约80%到大约95%的范围以内。在100%的情况下,电作用力克服微液滴的表面张力,使得液滴分解。不均匀的电场也保证了颗粒的容量和/或颗粒的方向,否则,由于空间电荷效应颗粒可能沿随机的方向前进。
本领域技术人员将会认识到,可以将所施加的电压颠倒。例如,可以将第一电极接地,而把正的高电压施加到第二电极上。在这样的情况下,可能有负电荷集中在颗粒上。进而,可以采用任何其它施加电压的构形提供不均匀的电场,以产生颗粒的带电荷的喷射。
多种构形可以提供不均匀的电场。例如,第二电极可以是接地的任何导电材料,并且把它的位置设置成由喷嘴结构54的分配端69形成一股喷射68,例如,第二电极可以是接地的环形电极,装有赋形材料的接地的靶表面,用作吸入装置的一个接地的容器,等。也可以把第二电极设置在多种位置,比如正好在喷嘴结构54的前面,或者位于离开喷嘴结构54较远,并且比较靠近靶表面76。
通过调节第一与第二电极之间的距离可以调节电场的强度。不同的电场强度将形成相对不同的面积D,颗粒喷射在此面积D上形成,这至少部分地是由于颗粒喷射68的空间电荷效应。本领域技术人员将会认识到,可以相对于其它部件移动分配装置52的一个或多个部件,例如相对于喷嘴结构54移动靶表面,或者相反,使得调节电场强度变得容易。
当进行操作时,最好在压缩气源64的控制下,将来自装材料的设备60的流体混合物77提供给喷嘴结构54。如上面所描述那样,也可以使用液体泵(例如,注射泵,重力送料泵,压力调节的液体贮室,等),质量流控制器,或者适用于把源材料例如流体混合物77给送到多喷嘴结构54的任何其它流量控制装置控制流动,如本领域技术人员可能知道的那样。
分配装置52把流体混合物的流雾化成微液滴。可以用任何产生微液滴的已知技术实现雾化,这些微液滴的标称直径最好大约为10纳米或者更大,更可取的大约为20纳米到大约10微米,甚至更可取的大约为30纳米到大约1微米。最好采用静电雾化。然而,其它的雾化装置(例如压力调节的雾化器,超声雾化器,液压喷嘴,等)也可以实现适当的雾化。如在这里前面所描述的那样,电喷射可以产生标称直径在大约10纳米到大约2微米范围的微液滴。在参考资料中描述的多种因素会影响所产生的液滴尺寸。例如,毛细管尺寸,液体的送料速度,分配装置,周围气体的性质,等等。本领域技术人员将会认识到,可以改变这些因素和其它因素,产生所要求尺寸的微液滴。
通过在多喷嘴结构54之间例如在毛细管电极59与第二电极靶71之间施加不同的电位差,可以实现不同的运行模式。例如,通过导电结构56把高的正电压73施加到毛细管电极上并使第二电极靶71接地可以产生带有相对较高正电荷的喷射68。可以使在这种情况下的第二电极71接地81,或者可以使此第二电极有连接到其上的负电压。例如,在其中产生电场的介质中所容许的最大电场强度限制所施加的电压。例如,在比大约30kV/cm高的电场强度下在空气中将会出现起弧。然而,通过关于喷嘴结构使用一种鞘套气体可以提高所容许的电场强度,例如使用CO2,SF6,等气体。
通过施加相对较大的电位差,如在上面提到的文章中所描述的那样,可以实现运行的脉冲模式或锥体射流模式。在运行的锥体射流模式中,在分配端69形成锥体形状的弯月面,而在脉冲模式中,液体弯月面的形状在锥体形状与圆形之间交替变化。在另一方面,通过在毛细管电极59与第二电极71之间施加相对较小的电位差,会由分配顶端出现滴落。按照本发明,在毛细管59的孔或开孔53处形成由一个锥体产生喷射是优选的。
虽然如下面将进一步描述的那样多种构形对于电喷射分配装置可能是适用的,但是,分配装置52最好包括由一种适当的材料比如铂,硅等制成的毛细管59,用来由每个喷嘴结构54例如它的毛细管59产生喷射68。例如,毛细管的外径可以在大约6微米到大约2.5毫米的优选范围内,而内径可以在大约6微米到大约2毫米的优选范围内。
进而,分配装置52可以对于每个毛细管包括一个壳体,例如一个同心的管,或者关于分配装置52包括一个壳体,例如围绕装置52的喷射部分的一个外壳,此外壳可以用来围绕毛细管59提供气体例如CO2,SF6等的鞘套,以提高毛细管的静电击穿电压,例如防止出现辉光放电。当采用高表面张力液体例如去离子水产生喷射时,使用这样的气体鞘套特别有利。
下面将进一步更详细地描述对于喷嘴结构54的几种详细的构形。按照本发明,多喷嘴结构54的构形最好由所有的喷嘴结构54提供颗粒喷射,使得颗粒的输送的速率范围在大约2克/分钟到大约50克/分钟。这样的速率提供希望数量的颗粒,比如药物活性成分颗粒,在一种或多种应用中使用,或者在后续的加工中使用。
可以以一种或多种不同的构形设置多喷嘴结构54。例如,在图3-5中示出了这样的构形的几种说明性的实施例。
在图3A中示出了矩形图案的构形90。矩形图案的构形90包括以一阵列对准的喷嘴结构92。喷嘴之间的距离93和94在这种喷嘴结构92之间通常是不同的。
在图3B中示出了另一种菱形图案的喷嘴结构构形100。菱形图案的构形100包括以菱形设置的喷嘴结构102,喷嘴之间的距离为104和106.这些喷嘴之间的距离104和106在这些喷嘴结构102之间是不同的。
在图3C中示出了喷嘴结构的圆形图案构形125。喷嘴结构的圆形构形125包括沿着轴线121设置的一个中心喷嘴结构122,多个喷嘴结构125的一个外环124,以及多个喷嘴结构125的一个或多个内环126,它们位于中心的喷嘴结构122与外环124之间。多喷嘴结构的外环124和多喷嘴结构的一个或多个内环126关于中心喷嘴结构122是同心的。
喷嘴之间的距离128把圆形构形120中的喷嘴结构125彼此分开。按照本发明,一个或多个内环的喷嘴结构125最好离开相邻的喷嘴结构125有基本相等的喷嘴之间距离(L)。
在这里所使用的基本相等的距离指的是在这些喷嘴结构之间大致相等的距离,使得在一个喷嘴结构中产生的喷射的颗粒的空间电荷效应对相邻的喷嘴结构有本质上等价的效应。例如,在中心喷嘴结构122产生的颗粒喷射的效应对于相邻的内环126的相邻的喷嘴结构127有与在相邻的内环126中的喷嘴结构139所产生的颗粒喷射等价的效应。这样,基本上相等的喷嘴之间距离(L)保证了对内环126的每个喷嘴结构125和中心的喷嘴结构122有基本上等价的空间电荷效应。显然,在某种程度上不同的空间电荷效应将会影响外环124的喷嘴结构125,这是因为在外环124中的喷嘴结构125没有与它们的两侧相邻的喷嘴结构。
最好以这种圆形的构形120使用本发明,这种构形有以附图标记128表示的基本上相等的喷嘴之间距离(L)。这与采用图3A和3B的矩形和/或菱形构形相反,其中喷嘴结构之间的距离不是基本上相等的。
如在图4中所示,喷嘴结构的分配端69最好大致落在单一的X和Y平面中。进而,至少在一个特别的说明性实施例中,每个喷嘴结构54包括毛细管59,它有在毛细管顶端150终止的一个本体部分149。换句话说,所有的毛细管顶端都最好设置在单一的X和Y平面中。进而,如在图4中所示,每个毛细管59大致沿着喷嘴结构54的一个中心轴线51设置(见图2),该轴线大致与z轴平行。换句话说,使毛细管59的位置为它们的顶端150位于一个XY平面中,并且进而它们定位的位置为形成一个圆形的构形并沿着Z轴对准。
如在图6中所示,为形成用于喷嘴结构54的锥体射流模式,圆形图案构形120要求的电压最小。这样,很明显,圆形的构形120使得毛细管可以有最紧凑的束状排列,而在电场中不出现击穿。采用这种圆形的图案构形120,可以把1000个喷嘴放在一个7到10厘米的圆盘中,而这是使单一的喷射喷嘴运行的典型的面积。因此,这样的喷嘴结构的密度可以把批量生产能力提高超过1000倍。如在图3C中所示的图代表多环的使用,显然,没有按比例示出许多附加的喷嘴结构125,可以把多个环设置这种圆形构形120中。同样,图3A-3B的构形也不是按比例的,在这些构形中可以容纳更多的喷嘴结构。
图5A-5B示出了对于喷嘴结构的另一种锥体构形160的侧视图和底视图。如在图5A中所示,电喷射分配装置162包括一个导电板163,例如它作为第一电极,它将多个毛细管170定位,并且在电路上与这些毛细管例如第一电极相连接。在压缩的气源188的控制下把保存在装流体混合物的设备184中的流体混合物186流给送多个毛细管170,且接负电的靶165提供不均匀的电场,用来由每个毛细管170产生一股颗粒喷射。
在毛细管170的锥体构形164中,毛细管170的不同内环在与垂直于穿过中心毛细管174的轴线171的不同平面内终止。换句话说,如在图5A-5B中所示,毛细管170的第一内环190的毛细管顶端180在与轴线171垂直的一个平面176内终止。同样,毛细管170的内环191的毛细管170在顶端181终止并在与轴线171垂直的平面178内,同样,毛细管170的内环192的顶端182在与轴线171垂直的平面179内终止。类似地,一个或多个附加的内环和外环多喷嘴结构在与轴线171垂直的其它平面内终止,形成锥体构形164。中心毛细管的顶端174在锥体的顶端,如在图5A中所示。
虽然关于喷嘴结构的优选构形描述了本发明,但是,本领域技术人员将会认识到,由这里的描述,多种其它的构形也是可能的,例如五边形,六边形,等等。进而,很清楚,本发明不限于在这些构形中采用的任何具体类型的喷嘴结构,因为可以采用多种适当的喷嘴结构。例如,在前面已经总体地描述了多种喷嘴结构,和关于图7-12将描述的其它的喷嘴结构。可以使用适宜于提供按照在这里描述的原理的颗粒喷射的任何喷嘴结构,例如可以提供多种锥体射流的一个狭缝(例如带有或者没有立柱,如下面将描述的那样),喷嘴结构的一部分与其它喷嘴结构的一部分为一体的喷嘴结构,等等。
例如,如前面所描述的,可以使用由适当材料比如铂,硅等制成的毛细管用来提供如这里所描述的颗粒喷射。这些毛细管的顶端最好是成锥形的,使得电场集中在每个毛细管的顶端。
在这里参考着图7和8描述采用毛细管的几个说明性的示例。例如,图7是部分300的一种构形的更详细的图,此部分至少可以部分地用作在图2中总体地示出的电喷射分配装置52的喷嘴结构54的一部分,例如分配部分314。
如在图7中所示,把喷射328喷射到由一个外壳302确定的腔室303中,该外壳有穿过它的一个轴线301。外壳302包括第一端304和第二端306,在它们之间与关于轴线301的一个圆柱形的壁相连接。外壳302是一个可以排空的真空腔室。外壳302通常由隔绝材料制成。例如,圆柱形的壁外壳308最好为一个圆柱形的有机玻璃壁,为的是可以看见,而第一端和第二端304、306可以由多种隔绝材料制成。第一端304也可以由导电部分例如导电材料56制成,使得把电压施加到毛细管320上变得容易,或者使得把毛细管320接地变得容易。
外壳302的第二端306包括连接到圆柱形壁308上的一个端部件311,将一个靶平台312例如第二电极的一部分相对于端部件311的上表面370定位,可以把靶材料例如赋形材料放在该平台上。例如,可以把管,盘,或者任何其它结构放在平台312上。进而,穿过端部件311的下表面371设置一个可旋转的微米调节机构310,用于与平台312接触,使得可以改变平台312的高度,例如可以调节靶与分配顶端380之间的距离。由一种导电材料例如不锈钢制作平台312,该平台可以作为第二电极,用来由分配顶端380产生喷射328。
外壳302的第一端304包括穿过它伸展的一个分配头316,此分配头有一个轴线,此轴线与轴线301重合,用来与导电平台312结合起来产生在腔室303中的喷射328。分配头316包括一个毛细管320,穿过它的轴线与轴线301重合。毛细管320包括第一端330,在第一端304的上表面383上的导电密封件337将此第一端在第一端330的孔385中密封地定位。毛细管320还包括第二端332,使此端的位置如所要求的那样用来分配喷射328。可以由任何适当的材料制作毛细管320,比如铂,硅,不锈钢,等,毛细管也可以为任何适当的尺寸。例如,毛细管的外径最好在大约8微米到大约2.5毫米的范围内,而它的内径最好在大约6微米到大约2毫米的范围内。更可取的是,毛细管的内径在大约10微米到大约200微米的范围内。
进而,分配头316包括一个喷嘴部分或壳体322,如在图7中所示,它是一个细长的基本上圆柱形的金属壳体,与毛细管320同心,然而,此壳体322可以是导电的,或者是不导电的。还有,此壳体322可以为任何构形或形状,其构形或形状使得一种鞘套气体可以关于毛细管320流动。在这个特殊的实施例中,毛细管320与壳体322一起形成分配头316的毛细管电极,用来与导电平台312结合起来使得喷射328进入腔室中。壳体或喷嘴部分322包括第一端部336,在它的部段335它倾斜成一个较窄的第二端部338。第二端部338由倾斜的部段335伸展,并与毛细管320的第二端332同心。倾斜的部段335的较窄的端部由第一段304的下表面385最好伸展大约5毫米到大约5厘米的距离。第二端部338的外径最好在大约2毫米到大约5毫米的范围内,而第二端部338的内径最好在大约0.1厘米到大约0.2厘米的范围内。毛细管320的第二端332越过金属壳体或喷嘴部分322的第二端部朝向靶池340最好伸展大约2毫米到大约5毫米的距离。喷嘴部分322由任何适当的金属或不导电的材料比如不锈钢,黄铜,铝,或者任何其它适用的导电的或不导电的材料制成。隔开装置326或其它的隔离结构把喷嘴部分322与毛细管320间隔开。例如,可以在一个特定的部分比如销柱点或者凹陷部分使金属壳体322变形,产生一个颈部,用来使毛细管320位于它的中心。
毛细管电极可以为许多构形中的一种构形。然而,最重要的是毛细管电极为用来产生不均匀电场的电极,并且可选地提供关于毛细管的一个气体鞘套,如果对高表面张力液体例如去离子水进行喷射时用来避免辉光放电。例如,在一个腔室中产生喷射的电喷射设备中,毛细管电极可以只包括一个毛细管自身,与要求一个外壳比如金属外壳322提供用于鞘套气体流的环形空间相反。在这样的构形比如采用许多毛细管的多喷嘴构形中,可以用防止辉光放电的气体充满腔室。进而,当对不是高表面张力的液体进行喷射时,可以不需要气体鞘套。
在外壳302的第一端304设置一个气体入口348,使得可以输入一股带负电的气体例如CO2,SF6等气体,以形成关于毛细管320的一个气体鞘套。把入口构形成用来在同心的毛细管320与喷嘴部分322之间的孔350中引导带负电的气体流。这个气体鞘套使得可以将所施加的电压提高到较高的水平,而不会出现辉光放电,例如,可以提高毛细管电极的静电击穿电压。端部304的整个部分或者它的各部分可以由导电材料制成,使得把电压施加到毛细管上变得容易,或者使得把毛细管接地变得容易。例如密封件337可以不导电,但是,它最好是导电的,使得把电压施加到毛细管320上变得容易,或者使得把毛细管320接地变得容易。
第一端304还包括一个出口354,用来使气体流出腔室303。例如该出口354可以通到在第一端304中形成的一个环形腔室389中,第一端有一个底表面板390,此板有一系列孔,使得可以由腔室303通过出口354流出。可以把一台真空泵连接到出口354上,用来把腔室303抽真空,降到较低的压力。例如,腔室中的压力最好在大约1个大气压到大约0.1大气压的范围内。进而,替代提供毛细管320与喷嘴部分322之间的气体鞘套,或者在提供这种气体鞘套以外,可以通过出口354用一种气体充满腔室303,提高毛细管电极的静电击穿电压。
在一个实施例中,通过出口354用气体将腔室303充满,随后优选范围在大约5cc/min到大约200cc/min的气流持续地流过出口354。对于腔室303的任何口可以用来使气体由充满的腔室排出,比如这个口可以用来感知在腔室中的压力(未画出)。当腔室303被气体充满时,毛细管320与喷嘴部分322之间的气体鞘套可能不是必要的。这样,将腔室充满对于使用毛细管320与喷嘴部分322之间的气体鞘套是一种替代方案。
为了在腔室303中产生喷射328,提供一种悬浮液,并且在毛细管320的第一端330接纳这种悬浮液。悬浮液的流速最好在大约每分钟0.01微升到大约每分钟5微升(um/min)的范围内。最好把相对于毛细管320的相对较高的电压例如在大约2000伏到大约6000伏范围的电压施加到平台312上,毛细管在电路上接地(或者相反),以在喷射设备的第一电极与第二电极之间建立电位差。在这种特定的说明性实施例中,毛细管320,金属外壳322和密封件337是导电的。在如前面所描述的每种运行模式中,在毛细管320的第二端332的分配顶端380的前面产生喷射328。电极之间的电位差在它们之间建立一个电场,在分配顶端380形成的弯月面形成较细的丝,同时向下朝向靶吸引悬浮液。
图8为用于图7的分配头316的一种替代的毛细管电极构形400的更详细的图。对应图7的类似部件在图8中使用相同的附图标记,为的是简化对替代的毛细管构形400的描述。一般说来,替代的毛细管构形400替换或代替在图7中所示的结构的单一毛细管320。
毛细管电极构形400包括第一毛细管412,它的轴线与轴线301重合,用来接纳被喷射的悬浮液或流体混合物。进而,第二毛细管414与第一毛细管412同心。在内外毛细管412,414之间的环形空间487用来把第二流体混合物的流引导到分配顶端495,在它的前面形成喷射。例如可以将一种电解溶液或一种涂层材料或封装材料提供给分配顶端495,由该顶端形成纳米颗粒的喷射。在环形空间487中引导第二流体混合物的流,使得该流在靠近分配顶端495的位置与悬浮液即第一流体混合物接触。
更详细地说,外壳部分430包括一个孔483,它由外壳部分430的第一端480伸展到它的第二端482。一个入口420通到孔483。该入口420接纳在环形空间487中关于毛细管412引导的第二流体混合物的流422。第一毛细管412有第一端413和第二端415。毛细管412位于大致为T形的外壳部分430的孔483中。采用在外壳部分430的第一端480的导电件431把毛细管412的第一端413密封到外壳430上。毛细管412由外壳部分430的第二端482伸展,并且与第二毛细管414一起形成环形空间487。
第二毛细管414包括第一端490和第二端491。第二毛细管414的位置使得它与第一毛细管412同心。采用导电件432把第二毛细管412的第一端490连接到外壳部分430的第二端482上。隔离装置326把第二毛细管414的第二端491相对于喷嘴部分322固定在其位置。第二毛细管414在靶的方向上越过第一毛细管412伸展一个预先确定的距离,此距离最好为大约0.2毫米到大约1毫米。第二毛细管414在分配顶端495伸展越过第一毛细管伸展的那部分倾斜60度到75度,为的是获得稳定的喷射图案和运行模式,即获得始终如一的喷射图案。没有这样的倾斜可能会出现间歇的工作状态。进而,第二毛细管414越过喷嘴部分322的第二端338伸展一个预先确定的距离(d5),此距离最好为大约2毫米到大约5毫米。第一毛细管412的优选直径与图7的毛细管320的直径类似。与第一毛细管同心的第二毛细管的优选的外径为大约533.4微米到546.1微米,而优选的内径为大约393.7微米到431.8微米。在第二毛细管414顶端的间隙d6最好在大约10微米到大约80微米的范围。其它优选的构形参数基本上与参考着图7所描述的参数等价。在这样的构形中,提供了双液体流,由设备的分配顶端495产生喷射。进而,通过入口348也可以提供一个气体鞘套,如前面参考着图7所描述的那样。还有,第一毛细管412可以越过第二毛细管414的顶端伸展,例如在第一毛细管412的端部形成分配顶端,该顶端比第二毛细管414的端部更靠近靶。换句话说,第一流体混合物例如悬浮液可以在排出分配顶端495之前与第二流体混合物接触,或者悬浮液可以在排出第一毛细管412的端部时与第二流体混合物接触。进而,第二毛细管可以为多种其它的构形,形成用来把第二流体混合物提供给分配顶端例如不必须是毛细管结构的空间。
可以使用双毛细管构形喷射活性成分的被涂层的颗粒,或者产生有多于一种成分的颗粒。例如,由第一流体混合物提供活性成分,而由第二流体混合物提供一种涂层材料例如时间缓释高聚物。当喷射时,涂层材料至少部分地包住活性成分。
进而,第二流体混合物可能是有特殊导电性的一种电解溶液,调节集中在颗粒上例如在一种流体混合物上的电荷,那种流体混合物可以与第一流体混合物相容,或者可以与第一流体混合物不相容。这样的电解液的导电性最好在大约60微欧-1/厘米到大约80000微欧-1/厘米的范围内。通过控制颗粒的导电性可以控制颗粒的尺寸。例如,通过提高导电性,将减小颗粒的尺寸。
也可以采用提供如在图9中所示的喷嘴结构的一种替代方式以在这里描述的多种喷嘴结构构形中的一种或多种构形提供喷嘴结构。可以在图1的颗粒产生系统中采用的电喷射分配装置502包括多喷嘴结构506。最好由单一的整体导电材料504,例如微机械板提供此多喷嘴结构506。导电材料或微机械板504可以形成装流体混合物的装置522的一部分,例如底表面523,该装置用来装流体混合物524,并且把流体混合物524的一股流提供给每个喷嘴结构506。例如,如前面所描述的那样,可以使用压缩气体源526把流体混合物524输送到喷嘴结构506的每个孔或开孔525。由于导电材料504,多喷嘴结构506由这种导电材料制成,与靶520之间所提供的电位差,在多喷嘴结构506的分配端513产生锥体射流517(图10),以产生颗粒喷射519。
图10更详细地示出了图9的喷嘴结构506中的一个。喷嘴结构506包括一个倾斜的部分516,此部分形成孔或开孔525。喷嘴结构506的开孔525沿着轴线501伸展。倾斜的部分516包括倾斜的内表面509,即,关于流体混合物在里面,以接纳流体混合物524,并将足够的流量提供给孔525。倾斜的部分516还包括外倾斜表面508。外倾斜表面508和内倾斜表面509最好是相对的表面,它们有大致平行的构形。换句话说,这些倾斜的表面相对于大致平板状的导电材料504有相同的角度,而该导电材料板与轴线501垂直。倾斜的外表面508朝向靶520伸展,并在分配端513终止,当在所施加的电位差下运行时,在分配端形成一个锥体射流。
图11和12示出了电喷射分配装置552的另一替代的实施例的示意图,该装置包括多喷嘴结构556,其方式与在图9-10中所示的方式类似,但是,它有一种双开孔构形。在这样的方式中,可以以与前面参考着图8所描述的方式类似的方式使用这种设备,图8示出了同心的毛细管的使用。
如在图11中所示,分配设备552通常包括两个导电的板状结构584和585,它们用作装置552的第一电极。将导电的板状结构584和585分开,使得可以在它们之间由一个流体混合物源572提供一种流体混合物573。把板状结构584和585成形为双开孔喷嘴结构556。当在第一电极即导电的板状结构584和/或585与靶554之间施加一个适当的电位差时,每个喷嘴结构556形成一个锥体射流560。这样,在每个喷嘴结构556的分配端582(见图12)提供或建立一个颗粒喷射562。
再一次,通过施加压缩气体568,将装在保存设备564中的流体混合物566提供给通过每个喷嘴结构556的流。流体混合物566可以与流体混合物573相同,也可以不同。流体混合物566最好与流体混合物573不同。例如,如前面所描述的那样,流体混合物566可以包括一种用于药物目的的活性成分,而流体混合物573可以包括一种赋形材料或涂层材料,比如时间缓释材料,例如一种高聚物。通过使用这些流体混合物,可以由每个喷嘴结构556分配出被涂层的颗粒。
图12示出了在分配装置552中采用的一个喷嘴结构556的更详细的图。如在图12中所示,第一导电的板结构584形成了一个开孔596,通过此孔提供第一流体混合物566。第一导电板结构584与第二板结构585在它们之间提供一个空间或通道570,以接纳第二流体混合物573。第二流体混合物573与第一流体混合物566在第二导电板结构585形成的开孔594会合。取决于形成开孔594,596和通道570的构形,两种流体混合物可以或者在通道570中或者在开孔594中彼此接触。
第一导电板结构584包括一个倾斜的部分586,它形成沿着轴线553的开孔596。此倾斜的部分586包括内倾斜表面598,即相对于流体混合物566在里面的表面,以接纳流体混合物566,且还包括外表面597,该表面最好以与内表面598类似的方式倾斜。外表面597朝向靶554伸展,并且在进入通道570的出口574处终止。
同样,导电板结构585包括倾斜的部分588,它形成沿着轴线553的开孔594。此倾斜的部分588包括内倾斜表面591,其接纳第二流体混合物573和通过出口574提供的第一流体混合物566。倾斜的部分588还包括在分配端582终止的外倾斜表面590,使得当在导电板结构585,588与靶554之间施加一个电位差时,在分配端582形成一个锥体射流560。
将会认识到,在导电板中钻简单的孔将不能在它的开孔处形成一个锥体射流。如在图9-12所示,为了在其中所示的喷嘴结构的分配端形成一个锥体射流,每个喷嘴结构必须包括由板状结构的伸出部分。换句话说,需要在图9-12中示出的喷嘴结构的倾斜部分提供由这些板的一个伸出部分或延长部分,使得可以在这些伸出结构的顶端形成一个锥体射流。这些板状结构可以容许喷嘴结构有更紧密的间隔,因为它们可以用微机械技术加工成有非常小的容许误差。
如前面所描述的那样,在喷嘴结构的分配端产生的喷射的纳米颗粒通常高度带电,出现这种情况是因为为了以锥体射流模式工作将越来越高的电压施加到喷嘴结构上。因为这种越来越高的电压,可能会最终出现辉先放电和电压去穿,破坏锥体射流。如在图13中所示,以及在如这里的其它实施例中那样,可以使用一种分开结构例如结构614,把每个喷嘴结构与相邻的喷嘴结构隔离开,减小由高度带电的纳米颗粒所引起的空间电荷效应。这种分离结构技术提供一种方法,容许把喷嘴结构紧密地装进一个小的区域中。
图13示出了一种电喷射分配装置600,它采用了这种隔离技术。该电喷射分配装置600包括多喷嘴结构604,把这些结构设置成用来在一个外壳601内进行喷射。由插进一个导电板608中并与它在电路上连接起来的一个毛细管构成每个喷嘴结构604,这使得可以把电位差施加到毛细管606与接地的靶615之间。每个毛细管606使得可以在它的分配端619形成一个锥体射流618。把装在储存设备612中的流体混合物613的一股流提供给毛细管606,例如在一个压缩气源616的控制下提供这股流。
为了使每个喷嘴结构604的每个分配端619彼此隔离开,设置一个分离结构或者肋板分离装置614。这个分离结构614可以与毛细管606插在其中的导电板608为一体,或者可以与它分开。对于分离结构614可以采用多种构形。例如,如在图13中所示,在每个毛细管606之间设置由板608伸展的一个分离结构。本领域技术人员将会认识到,可以采用任何形式和任何尺寸的这样的分离结构614,只要能够提供分配端619彼此适当的隔离就可以。一般说来并且最好,分离结构伸展到比分配端619低的一个位置,或者与毛细管606的使用联系起来比毛细管的顶端低的一个位置。在这样的方式中,可以在每个喷嘴结构604的分配端形成一个锥体射流。
可以由任何隔绝的材料制成分离结构614,例如特氟隆,塑料,等。因为分离结构614减小了空间电荷效应,即,减小了喷嘴结构之间的空间电荷效应,将产生分布更均匀的颗粒喷射。这部分地是由于通过使用这样的分离结构614使得可以在较低电压下运行。
本领域技术人员将会认识到分离结构614的构形至少将部分地取决于喷嘴结构的结构或构形。换句话说,如果采用矩形图案的喷嘴结构,就可以使用直线型的分离装置。同样,如果使用喷嘴结构的圆形构形,这样的分离装置可能需要为圆形构形的类型。
在前面描述过的其它实施例中也示出了分离结构。例如在图11中示出的分离延长部分558由导电板结构585伸展,以把喷嘴结构556分开。类似地,如在图9中所示,分离延长部分512由导电板结构504伸展,把喷嘴结构506分开。
在图13中也示出了一个气源621,用来在外壳601内提供一个鞘套,使被喷射的颗粒的运动变得容易。例如,气源621可以提供一个气体鞘套,此鞘套包括一种惰性气体,比如CO2,或者任何其它适用的气体,比如前面描述过的气体。可以使用这样的气体鞘套使得可以使用更高的电场强度而不会起弧,这样的气体鞘套还可以用来将颗粒携带离开。可以以在这里描述的任何构形提供这样的气体鞘套。
在图14A-14B中示出了另一种替代的喷射装置700。在这种替代的构形中,使用一个轴向的立柱716引导液体流。在锥体射流720的中心有这个引导立柱176使得形成锥体射流变得容易。图14A示出了分配装置700的示例性侧视图,而图14B示出了图14A沿线14B-14B的剖面图。
如在图14A-14B中所示,分配装置700包括一个导电板706,它有在其中形成有多个开孔712,例如圆形开孔,用来设置多喷嘴结构708。每个开孔712和导电板706大致与喷嘴结构708的轴线701垂直。为了机械加工的目的,可以用通道部分714把这些开孔连接起来。
通过沿着轴线701穿过开孔712的中心设置一个立柱件716例如一个实心的立柱,利用其中一个开孔712形成每个喷嘴结构708。立柱件716包括一个顶端721,该顶端越过导电板706并穿过开孔712伸展一个预先确定的距离,以形成喷嘴结构708。
平板结构706可以构成存放流体混合物的设备704的一部分,在该设备中装有流体混合物702。当通过形成喷嘴结构708的一部分的开孔712推流体混合物702时,通过例如控制一个压缩气体源730或者在压缩气体源730的控制下,流体混合物702沿着立柱716流动。通过由气体源730施加适当的压力并且在板706与靶710之间施加一个电位差,在立柱件716的顶端721形成锥体射流720。随后作为锥体射流的结果,产生颗粒喷射722。
图15A和15B示出了用来产生颗粒的一个示例性颗粒生产系统750。图15A为该系统750的透视图,而图15B为该系统750沿线15B-15B作的剖面图。
生产系统750包括沿着轴线752设置的一个分配装置760。该分配装置760是一个圆柱形的存放流体混合物的设备754,它有关于它的周边伸展的多喷嘴结构756。每个喷嘴结构756沿着它的轴线757伸展,而此轴线与轴线752垂直。如在图15B中所示,位于与轴线752垂直的基本上同一平面中的多喷嘴结构757的轴线757彼此不平行。这与前面所描述的实施例不同,在那些实施例中,多喷嘴结构的每个喷嘴轴线是平行的,例如轴线沿着Z轴对准。这种不平行的构形使得在喷嘴结构756的分配端761进一步地分开。人们将会认识到,可以按照图15的实施例使用前面描述过的任何喷嘴结构。
通过设置喷嘴结构756并在这些结构上施加高电压763,在喷嘴结构756与一个外面的中空的圆柱形本体758之间建立一个不均匀的电场,该本体有一个内表面759和一个相对的外表面770。这样,在电场中在喷嘴结构756的分配端761形成一个锥体射流,颗粒喷射762被喷到圆柱形件758的内表面759上。
由于被喷射的颗粒在圆柱形件758的内表面759上,可以设置一个刮削设备768把这些颗粒由内表面759上移开。这个刮削设备768沿着轴线752伸展,该设备也是一个圆柱形的本体,把它的尺寸做成穿过圆柱形的件758滑动,使得刮削设备768的外表面777与圆柱形件758的内表面759接触,从而使纳米颗粒由该内表面759移开,例如把纳米颗粒推开。随后可以把颗粒收集起来。
人们将会认识到,这种生产系统750仅只是多种类型的生产和收集机构的一个实施例,可以使用这些机构获得所要求数量的颗粒。本发明不限于任何特定的收集装置。
由静电作用力产生锥体射流的一个替代方案是通过使用气动作用力形成这样的锥体射流。在这样的方式中,消除了颗粒喷射的有关的空间电荷问题。图16和17示出了一种空气分配装置800,在形成一个锥体射流的过程中它使用了气动力,该装置可以在图1中所示的颗粒产生系统的总体实施例中使用。
空气分配装置800包括一个平板840,它有在其中形成的开孔842,用来设置多喷嘴结构806。通过将一个毛细管812定位使它的一端815紧靠着平板840中的开孔842形成空气分配装置800的多喷嘴结构806。毛细管812与平板840大致垂直。在这样的构形中,如下面参考着图17将进一步描述的那样,可以在喷嘴结构806的分配端810形成一个锥体射流831,使一股颗粒喷射808由每个喷嘴结构806喷到靶804上。
为了形成锥体射流831,例如在压缩气体源824的控制下把存放设备820中装的一种流体混合物822提供给毛细管812。当推动流体混合物822通过毛细管812时,一个气体源830最好是一个压缩气体源围绕着毛细管812的分配顶端815提供压缩气体830,并通过每个喷嘴结构806的开孔842。流过开孔842并围绕着毛细管顶端815的压缩气体830在每个喷嘴结构的分配端810至少部分地提供了锥体射流模式,如下面参考着图17将进一步描述的那样。
图17示出了空气分配装置800的每个喷嘴结构806的更详细的图。如图所示,毛细管812包括一个本体部分813和一个顶端815。顶端815最好是稍微倾斜的。平板840有在其中形成的开孔842,该平板包括形成每个开孔842的一个倾斜的区域839。倾斜的区域839包括内表面841,即关于压缩气体830在里面的表面,用来接纳压缩气体830,并将气动力施加到在毛细管顶端815形成的流体混合物822的弯月面上。从而形成了锥体射流831,此射流产生颗粒的喷射808。将会认识到,倾斜的部分839可以为多种构形中的一种。例如,这样的倾斜的部分可以包括多重倾斜,或者可以是弧形的,或者进而,甚至可以包括多个倾斜的内表面和外表面,如前面参考着图9-12描述的那样。
进而,可以使用除了毛细管以外的其它结构紧靠着开孔842提供流体混合物。然而,最好采用一个毛细管812,它的顶端815位于上表面837的下面,并在平板840中形成的开孔842中。
已经证明气动锥体射流可以产生尺寸小到70微米的颗粒。例如,在Afonso M.Ganan-Calvo的题为“New Microfluidic Technologiesto Generate Respirable Aerosols for Medical Application”,Journal of Aerosols Science,Vol.30,Suppl.1,pps.541-542的文章中描述了这样的锥体射流。
也可以采用在图16和17中所示的气动喷嘴结构实现双毛细管构形或双结构,比如在图8和11中所示的那些构形和结构。例如可以对于每个喷嘴结构设置多个开孔,其方式与在图11中所示的类似。这样,例如可以产生出被涂层的颗粒。
在这里提到的所有专利,专利文件和参考资料即使每篇是分开地结合进来的也都是以它们的整体结合进来。已经参考着说明性的实施例描述了本发明,但是,不意味着本发明被认作为限定的含义。如前面所描述的那样,本领域技术人员将会认识到,其它多种说明性的应用可以使用在这里所描述的技术,获得它所生产的颗粒的有益特点带来的好处。对于本领域技术人员来说,通过参考本文件实现对说明性实施例的多种改型以及对本发明的另外的实施例将是明显的。

Claims (97)

1.一种电喷射方法,该方法包括:
设置一种多喷嘴结构,其中,每个喷嘴结构包括沿着该喷嘴结构的中心轴线形成的至少一个开孔,此开孔在它的分配端终止,由该分配端分配出一股颗粒喷射,这些颗粒有施加到其上的电荷,其中,使每个喷嘴结构与相邻的喷嘴结构至少分开一个喷嘴之间的距离(L),此距离由喷嘴结构的中心轴线之间的距离确定,其中,喷嘴之间的距离(L)与在分配端的开孔的直径(D)之比等于或大于2;以及
通过在所述分配端与一个电极之间产生一个不均匀的电场由每个喷嘴结构分配出颗粒喷射,由所述分配端产生这些喷射,而所述电极与分配端在电路上是隔绝的。
2.按照权利要求1所述的方法,其特征在于,每个喷嘴结构包括一个毛细管,它包括一个本体部分和一个在该毛细管的分配端的一个倾斜的毛细管顶端。
3.按照权利要求1所述的方法,其特征在于,每个喷嘴结构包括一个倾斜的部分,用来形成开孔,且进一步其中,每个喷嘴结构的至少一部分由一个整体的多喷嘴结构导电部分伸展。
4.按照权利要求1所述的方法,其特征在于,每个喷嘴结构包括沿着中心轴线的一个实心的立柱,它穿过分配端的开孔伸展。
5.按照权利要求1所述的方法,其特征在于,每个喷嘴结构的分配端位于一个x-y平面中,并且它们的中心轴线沿着z轴对准。
6.按照权利要求1所述的方法,其特征在于,对颗粒喷射进行分配包括分配包含一种活性成分的微液滴的喷射,其中,随着微液滴蒸发,电荷将集中在活性成分上。
7.按照权利要求1所述的方法,其特征在于,设置多喷嘴结构包括设置喷嘴结构的一种圆形构形,它包括一个多喷嘴结构的外环和一个或多个多喷嘴结构的内环,其中,多喷嘴结构的外环和多喷嘴结构的内环中的每个关于中心的喷嘴结构都是同心的,其中,一个或多个多喷嘴结构的内环中的每个喷嘴结构离开相邻的喷嘴结构都处于基本上相等的喷嘴之间的距离(L)。
8.按照权利要求7所述的方法,其特征在于,多喷嘴结构的分配端处于一个平面中。
9.按照权利要求7所述的方法,其特征在于,中心喷嘴结构的分配端位于第一平面中,而至少一个多喷嘴结构环的喷嘴结构的至少一个分配端位于至少一个第二平面中。
10.按照权利要求9所述的方法,其特征在于,喷嘴结构的分配端形成一个锥体的构形,中心喷嘴结构的分配端在该锥体构形的顶端。
11.按照权利要求1所述的方法,其特征在于,该方法还包括将喷嘴结构的分配端彼此隔绝,使得可以在每个喷嘴结构的分配端形成一个锥体射流。
12.按照权利要求1所述的方法,其特征在于,将喷嘴结构的分配端彼此隔绝包括在喷嘴结构之间设置一个或多个分离结构。
13.按照权利要求1所述的方法,其特征在于,颗粒的标称直径为大约1纳米到大约2000纳米。
14.按照权利要求1所述的方法,其特征在于,每个喷嘴结构至少包括在每个喷嘴结构的分配端终止的第一和第二开孔。
15.按照权利要求14所述的方法,其特征在于,该方法还包括:
在第一开孔提供第一种流体混合物的第一股流;
在第二开孔提供第二种流体混合物的第二股流;以及
由第一和第二种流体混合物产生一股颗粒喷射。
16.按照权利要求15所述的方法,其特征在于,第一种流体混合物包括一种活性成分,而第二种流体混合物包括一种涂层组分,其中,分配颗粒喷射包括分配被涂层的活性成分的喷射。
17.按照权利要求1所述的方法,其特征在于,该方法还包括:
提供赋形材料;以及
使颗粒喷射与赋形材料相结合。
18.按照权利要求1所述的方法,其特征在于,该方法还包括:
提供一种带电荷的图案;以及
在该带电荷的图案上收集颗粒喷射。
19.按照权利要求1所述的方法,其特征在于,分配颗粒喷射包括把颗粒喷射分配到一个容器中,使用者可以使用该容器进行吸入。
20.按照权利要求1所述的方法,其特征在于,分配颗粒喷射包括以范围在2克/分钟到50克/分钟的速率分配颗粒喷射。
21.按照权利要求1所述的方法,其特征在于,两个或多个喷嘴的中心轴线彼此不平行。
22.一种电喷射方法,该方法包括:
设置喷嘴结构的一种圆形构形,它包括一个喷嘴结构的外环和一个或多个喷嘴结构的内环,其中,外环和内环中的每一个关于中心的喷嘴结构都是同心的,其中,中心喷嘴结构和一个或多个内环中的每个喷嘴结构离开相邻的喷嘴结构都处于基本上相等的喷嘴之间的距离(L),其中,每个喷嘴结构包括沿着该喷嘴结构的中心轴线形成的至少一个开孔,此开孔在它的分配端终止,由该分配端分配出一股颗粒喷射,这些颗粒有施加到其上的电荷;以及
通过在分配端与一个电极之间产生一个不均匀的电场由每个喷嘴结构分配出颗粒喷射,由该分配端产生这些喷射,而所述电极与分配端在电路上是隔绝的。
23.按照权利要求22所述的方法,其特征在于,多喷嘴结构的分配端处于一个平面中。
24.按照权利要求22所述的方法,其特征在于,每个喷嘴结构包括一个毛细管,它包括一个本体部分和一个在该毛细管的分配端的一个倾斜的毛细管顶端。
25.按照权利要求22所述的方法,其特征在于,每个喷嘴结构包括一个倾斜的部分,用来形成开孔,其中,每个喷嘴结构的至少一部分由一个整体的多喷嘴结构导电部分伸展。
26.按照权利要求22所述的方法,其特征在于,每个喷嘴结构的分配端位于一个x-y平面中,并且它们的中心轴线沿着z轴对准。
27.按照权利要求22所述的方法,其特征在于,对颗粒喷射进行分配包括分配包含一种活性成分的微液滴的喷射,其中,随着微液滴蒸发,电荷将集中在活性成分上。
28.按照权利要求22所述的方法,其特征在于,该方法还包括将喷嘴构的分配端彼此隔绝,使得可以在每个喷嘴结构的分配端形成一个锥体射流。
29.按照权利要求22所述的方法,其特征在于,颗粒的标称直径为大约1纳米到大约2000纳米。
30.按照权利要求22所述的方法,其特征在于,每个喷嘴结构至少包括在每个喷嘴结构的分配端终止的第一和第二开孔。
31.按照权利要求22所述的方法,其特征在于,该方法还包括:
在第一开孔提供第一种流体混合物的第一股流;
在第二开孔提供第二种流体混合物的第二股流;以及
由第一和第二种流体混合物产生一股颗粒喷射。
32.按照权利要求31所述的方法,其特征在于,第一种流体混合物包括一种活性成分,而第二种流体混合物包括一种涂层组分,其中,分配颗粒喷射包括分配被涂层的活性成分的喷射。
33.按照权利要求22所述的方法,其特征在于,该方法还包括:
提供赋形材料;以及
使颗粒喷射与赋形材料相结合。
34.按照权利要求22所述的方法,其特征在于,该方法还包括:
提供一种带电荷的图案;以及
在该带电荷的图案上收集颗粒喷射。
35.按照权利要求22所述的方法,其特征在于,分配颗粒喷射包括把颗粒喷射分配到一个容器中,使用者可以使用该容器进行吸入。
36.按照权利要求22所述的方法,其特征在于,分配颗粒喷射包括以范围在2克/分钟到50克/分钟的速率分配颗粒喷射。
37.一种电喷射方法,该方法包括:
设置一种多喷嘴结构,其中,每个喷嘴结构包括沿着该喷嘴结构的中心轴线在它的分配端形成的至少一个开孔,由该分配端分配出一股颗粒喷射,这些颗粒有施加到其上的电荷,其中,使每个喷嘴结构与相邻的喷嘴结构分开一个距离;
在结构上使喷嘴结构彼此隔绝,使得可以在每个喷嘴结构的分配端可以形成一个锥体射流;以及
通过在分配端与一个电极之间产生一个不均匀的电场由每个喷嘴结构分配出颗粒喷射,由所述分配端产生这些喷射,并且,所述电极与分配端在电路上是隔绝的。
38.按照权利要求37所述的方法,其特征在于,结构上将喷嘴结构彼此隔绝包括在喷嘴结构之间设置一个或多个分离结构。
39.按照权利要求37所述的方法,其特征在于,每个喷嘴结构包括一个毛细管,它包括一个本体部分和一个在该毛细管的分配端的一个倾斜的毛细管顶端。
40.按照权利要求37所述的方法,其特征在于,每个喷嘴结构包括一个倾斜的部分,用来形成开孔,其中,每个喷嘴结构的至少一部分由一个整体的多喷嘴结构导电部分伸展。
41.按照权利要求37所述的方法,其特征在于,每个喷嘴结构包括沿着中心轴线的一个实心的立柱,它穿过分配端的开孔伸展。
42.按照权利要求37所述的方法,其特征在于,每个喷嘴结构的分配端位于一个x-y平面中,并且它们的中心轴线沿着z轴对准。
43.按照权利要求37所述的方法,其特征在于,颗粒的标称直径为大约1纳米到大约2000纳米。
44.按照权利要求37所述的方法,其特征在于,每个喷嘴结构至少包括在每个喷嘴结构的分配端终止的第一和第二开孔。
45.按照权利要求44所述的方法,其特征在于,该方法还包括:
在第一开孔提供第一种流体混合物的第一股流;
在第二开孔提供第二种流体混合物的第二股流;以及
由第一和第二种流体混合物产生一股颗粒喷射。
46.按照权利要求45所述的方法,其特征在于,第一种流体混合物包括一种活性成分,而第二种流体混合物包括一种涂层组分,其中,分配颗粒喷射包括分配被涂层的活性成分的喷射。
47.按照权利要求37所述的方法,其特征在于,该方法还包括:
提供赋形材料;以及
使颗粒喷射与赋形材料相结合。
48.按照权利要求37所述的方法,其特征在于,该方法还包括:
提供一种带电荷的图案;以及
在该带电荷的图案上收集颗粒喷射。
49.按照权利要求37所述的方法,其特征在于,分配颗粒喷射包括把颗粒喷射分配到一个容器中,使用者可以使用该容器进行吸入。
50.按照权利要求37所述的方法,其特征在于,分配颗粒喷射包括以范围在2克/分钟到50克/分钟的速率分配颗粒喷射。
51.一种用来对颗粒进行电喷射的设备,该设备包括:
一个颗粒源;以及
一个分配装置,把它构形成由颗粒源接纳源材料,其中,分配装置包括一种多喷嘴结构,其中,每个喷嘴结构包括沿着该喷嘴结构的中心轴线形成的至少一个开孔,此开孔在它的分配端终止,其中,使每个喷嘴结构与相邻的喷嘴结构至少分开一个喷嘴之间的距离(L),此距离由喷嘴结构的中心轴线之间的距离确定,其中,喷嘴之间的距离(L)与在分配端的开孔的直径(D)之比等于或大于2;以及
与分配端隔绝的一个电极,其中,在分配端与电极之间产生一个不均匀的电场,使得由每个喷嘴结构的分配端分配出一股颗粒喷射,这些颗粒有施加到其上的电荷。
52.按照权利要求51所述的设备,其特征在于,电极是一个接地的靶。
53.按照权利要求51所述的设备,其特征在于,每个喷嘴结构包括一个毛细管,它包括一个本体部分和一个在该毛细管的分配端的一个倾斜的毛细管顶端。
54.按照权利要求51所述的设备,其特征在于,每个喷嘴结构包括一个倾斜的部分,用来在分配端形成开孔,其中,每个喷嘴结构的至少一部分由一个整体的多喷嘴结构导电部分伸展。
55.按照权利要求51所述的设备,其特征在于,每个喷嘴结构包括沿着中心轴线的一个实心的立柱,它穿过分配端的开孔伸展。
56.按照权利要求51所述的设备,其特征在于,每个喷嘴结构的分配端位于一个x-y平面中,并且它们的中心轴线沿着z轴对准。
57.按照权利要求51所述的设备,其特征在于,多喷嘴结构包括设置喷嘴结构的一种圆形构形,它包括一个多喷嘴结构的外环和一个或多个多喷嘴结构的内环,其中,多喷嘴结构的外环和多喷嘴结构的内环中的每一个关于中心的喷嘴结构都是同心的,其中,一个或多个多喷嘴结构的内环中的每个喷嘴结构离开相邻的喷嘴结构都处于基本上相等的喷嘴之间的距离(L)。
58.按照权利要求51所述的设备,其特征在于,多喷嘴结构的分配端处于一个平面中。
59.按照权利要求51所述的设备,其特征在于,中心喷嘴结构的分配端位于第一平面中。而至少一个多喷嘴结构环的喷嘴结构的至少一个分配端位于至少一个第二平面中。
60.按照权利要59所述的设备,其特征在于,喷嘴结构的分配端形成一个锥体的构形,中心喷嘴结构的分配端在该锥体构形的顶端。
61.按照权利要求51所述的设备,其特征在于,分配装置还包括设置在喷嘴结构之间的一个或多个分离结构,把它们构形成使得可以在每个喷嘴结构的分配端形成锥体射流。
62.按照权利要求51所述的设备,其特征在于,颗粒的标称直径为大约1纳米到大约2000纳米。
63.按照权利要求51所述的设备,其特征在于,每个喷嘴结构至少包括在每个喷嘴结构的分配端终止的第一和第二开孔。
64.按照权利要求63所述的设备,其特征在于,颗粒源包括至少第一种流体混合物的第一颗粒源,它包括通过第一开孔分配的一种活性成分,颗粒源还包括至少第二种流体混合物的第二颗粒源,它包括通过第二开孔分配的一种涂层组分,其中,颗粒喷射包括被涂层的活性成分的喷射。
65.按照权利要求51所述的设备,其特征在于,该设备还包括在靶表面上提供的一种赋形材料,将靶表面设置成使得对颗粒喷射进行导向,使它们与赋形材料接触。
66.按照权利要求51所述的设备,其特征在于,该设备还包括一种带电荷的图案,将带电荷的图案设置成使得对颗粒喷射进行导向,使它们与带电荷的图案接触。
67.按照权利要求51所述的设备,其特征在于,该设备还包括一个容器,使用者可以使用该容器吸入其中的内容物,将该容器设置成把颗粒喷射引导到其中。
68.按照权利要求51所述的设备,其特征在于,以范围在2克/分钟到50克/分钟的速率分配颗粒喷射。
69.按照权利要求51所述的设备,其特征在于,两个或多个喷嘴的中心轴线彼此不平行。
70.按照权利要求51所述的设备,其特征在于,每个喷嘴结构包括第一毛细管和第二毛细管,第一毛细管有在分配端终止的第一开孔,而第二毛细管至少与第一毛细管的一部分同心,第二毛细管有在分配端终止的第二开孔。
71.一种用来对颗粒进行电喷射的设备,该设备包括:
一个颗粒源;以及
一个分配装置,把它构形成由颗粒源接纳源材料,其中,分配装置包括喷嘴结构的一种圆形构形,它包括一个喷嘴结构的外环和一个或多个喷嘴结构的内环,其中,外环和内环中的每一个关于中心的喷嘴结构都是同心的,其中,中心喷嘴结构和一个或多个内环中的每个喷嘴结构离开相邻的喷嘴结构都处于基本上相等的喷嘴之间的距离(L),其中,每个喷嘴结构包括沿着该喷嘴结构的中心轴线形成的至少一个开孔,此开孔在它的分配端终止,由该分配端分配出一股颗粒喷射,这些颗粒有施加到其上的电荷;以及
与分配端隔绝的一个电极,其中,在分配端与电极之间产生一个不均匀的电场,使得由每个喷嘴结构的分配端分配出一股颗粒喷射,这些颗粒有施加到其上的电荷。
72.按照权利要求71所述的设备,其特征在于,电极是一个接地的靶。
73.按照权利要求71所述的设备,其特征在于,每个喷嘴结构包括一个毛细管,它包括一个本体部分和一个在该毛细管的分配端的一个倾斜的毛细管顶端。
74.按照权利要求71所述的设备,其特征在于,每个喷嘴结构包括一个倾斜的部分,用来在分配端形成开孔,其中,每个喷嘴结构的至少一部分由一个整体的多喷嘴结构导电部分伸展。
75.按照权利要求71所述的设备,其特征在于,每个喷嘴结构的分配端位于一个x-y平面中,并且它们的中心轴线沿着z轴对准。
76.按照权利要求71所述的设备,其特征在于,在多喷嘴结构的中心轴线上形成的开孔位于一个平面中。
77.按照权利要求71所述的设备,其特征在于,分配装置还包括设置在喷嘴结构之间的一个或多个分离结构,并把它们构形成使得可以在每个喷嘴结构的分配端形成锥体射流。
78.按照权利要求71所述的设备,其特征在于,颗粒的标称直径为大约1纳米到大约2000纳米。
79.按照权利要求71所述的设备,其特征在于,每个喷嘴结构至少包括在每个喷嘴结构的分配端终止的第一和第二开孔。
80.按照权利要求79所述的设备,其特征在于,颗粒源包括至少第一种流体混合物的第一颗粒源,它包括通过第一开孔分配的一种活性成分,颗粒源还包括至少第二种流体混合物的第二颗粒源,它包括通过第二开孔分配的一种涂层组分,其中,颗粒喷射包括被涂层的活性成分的喷射。
81.按照权利要求71所述的设备,其特征在于,该设备还包括在靶表面上提供的一种赋形材料,将靶表面设置成使得对颗粒喷射进行导向,使它们与赋形材料接触。
82.按照权利要求71所述的设备,其特征在于,该设备还包括一种带电荷的图案,将带电荷的图案设置成使得对颗粒喷射进行导向,使它们与带电荷的图案接触。
83.按照权利要求71所述的设备,其特征在于,该设备还包括一个容器,使用者可以使用该容器吸入其中的内容物,将该容器设置成把颗粒喷射引导到其中。
84.按照权利要求71所述的设备,其特征在于,每个喷嘴结构包括第一毛细管和第二毛细管,第一毛细管有在分配端终止的第一开孔,第二毛细管与第一毛细管的至少一部分同心,第二毛细管有在分配端终止的第二开孔。
85.一种用来对可进行电喷射的设备,该设备包括:
一个颗粒源;
一个分配装置,把它构形成由颗粒源接纳源材料,其中,分配装置包括一种多喷嘴结构,其中,每个喷嘴结构包括沿着该喷嘴结构的中心轴线形成的一个开孔,此开孔在它的分配端终止,其中,分配装置包括设置在一个或多个喷嘴结构之间的一个或多个分离结构,把它们构形成使得可以在每个喷嘴结构的分配端形成锥体射流;以及
与分配端隔绝的一个电极,其中,在分配端与电极之间产生一个不均匀的电场,使得由每个喷嘴结构的分配端分配出一股颗粒喷射,这些颗粒有施加到其上的电荷。
86.按照权利要求85所述的设备,其特征在于,电极是一个接地的靶。
87.按照权利要求85所述的设备,其特征在于,每个喷嘴结构包括一个毛细管,它包括一个本体部分和一个在该毛细管的分配端的一个倾斜的毛细管顶端。
88.按照权利要求85所述的设备,其特征在于,每个喷嘴结构包括一个倾斜的部分,用来在分配端形成开孔,其中,每个喷嘴结构的至少一部分由一个整体的多喷嘴结构导电部分伸展。
89.按照权利要求85所述的设备,其特征在于,每个喷嘴结构包括沿着中心轴线的一个实心的立柱,它穿过分配端的开孔伸展。
90.按照权利要求85所述的设备,其特征在于,每个喷嘴结构的分配端位于一个x-y平面中,并且它们的中心轴线沿着z轴对准。
91.按照权利要求85所述的设备,其特征在于,在多喷嘴结构的中心轴线上形成的开孔位于一个平面中。
92.按照权利要求85所述的设备,其特征在于,颗粒的标称直径为大约1纳米到大约2000纳米。
93.按照权利要求85所述的设备,其特征在于,每个喷嘴结构至少包括在每个喷嘴结构的分配端终止的第一和第二开孔。
94.按照权利要求93所述的设备,其特征在于,颗粒源包括至少第一种流体混合物的第一颗粒源,它包括通过第一开孔分配的一种活性成分,颗粒源还包括至少第二种流体混合物的第二颗粒源,它包括通过第二开孔分配的一种涂层组分,其中,颗粒喷射包括被涂层的活性成分的喷射。
95.按照权利要求85所述的设备,其特征在于,该设备还包括在靶表面上提供的一种赋形材料,将靶表面设置成使得对颗粒喷射进行导向,使它们与赋形材料接触。
96.按照权利要求85所述的设备,其特征在于,该设备还包括一种带电荷的图案,将带电荷的图案设置成使得对颗粒喷射进行导向,使它们与带电荷的图案接触。
97.按照权利要求85所述的设备,其特征在于,该设备还包括一个容器,使用者可以使用该容器吸入其中的内容物,将该容器设置成把颗粒喷射引导到其中。
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