Генератор аерозолю і спосіб генерування аерозолю

Реферат: Генератор аерозолю, який включає в себе комбінований тракт (1, 2, 3, 4) для транспортування множини рідин (5, 6) до нагрівального елемента з такими витратами, що ці рідини надходять до нагрівального елемента (7) у потрібних концентраціях. Нагрівальний елемент випаровує рідини для утворення випаруваної плинної речовини, яка змішується з навколишнім повітрям для утворення аерозолю, який має потрібні концентрації цієї множини рідин. UA 108362 C2 (12) UA 108362 C2 UA 108362 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Суть винаходу Запропонований генератор аерозолю, який включає в себе комбінований тракт для транспортування множини рідин до нагрівального елемента так, що ці рідини надходять до нагрівального елемента у потрібних концентраціях. Нагрівальний елемент виконаний так, щоб випаровувати рідини для утворення випаруваної плинної речовини, яка змішується з навколишнім повітрям для утворення аерозолю, який має потрібні концентрації цих рідин. Також запропонований спосіб генерування аерозолю, який включає транспортування першої та другої рідин через перший та другий гноти від щонайменше одного джерела рідини до нагрівального елемента з такими витратами, щоб рідини були наявними на нагрівальному елементі у потрібних концентраціях, та випаровування цих рідин на нагрівальному елементі для утворення випаруваної плинної речовини, яка змішується з навколишнім повітрям для утворення аерозолю, який має потрібні концентрації рідин. Короткий опис фігур Фіг. 1а та Фіг. 1b являють собою схематичні зображення варіанта виконання пристрою, який включає в себе множину шарів гнотових матеріалів для транспортування багатофазового розчину. Фіг. 1а являє собою вид збоку цього пристрою, а Фіг. 1b являє собою поперечний переріз цього пристрою. Фіг. 2 являє собою схематичне зображення одного з варіантів виконання генератора аерозолю, призначеного для генерування аерозолю з двох незмішуваних рідин, які утворюють дві фази. На Фіг. 3а схематично показаний інший варіант здійснення генератора аерозолю, який включає в себе комбінований тракт із множиною каналів. На Фіг. 3b показаний поперечний переріз комбінованого тракту, показаного на Фіг. 3а. На Фіг. 4 схематично показаний ще один варіант виконання генератора аерозолю, який включає в себе комбінований тракт з множиною каналів. Детальний опис варіантів здійснення, яким віддається перевага Запропонований пристрій для генерування аерозолю. Цей пристрій може мати різноманітне призначення, таке як генерування ароматизованих аерозолів, духмяних аерозолів тощо. Пристрій випаровує рідку речовину, яка конденсується, факультативно в навколишньому повітрі, для утворення аерозолю. Аерозолі є корисними у багатьох різних варіантах застосування. Наприклад, вони часто потрібні для лікування респіраторних захворювань або для розпилювання ліків, аерозольних спреїв з тонкодисперсних частинок рідких та/або твердих речовин, наприклад, порошку, лікарських засобів тощо, які пацієнт вдихає у легені. Для аерозолів, призначених для вдихання людиною, середньозважений діаметр частинок аерозолю становить менше ніж 2 мкм (мікронів), за варіантом, якому віддається перевага, - від 0,2 мкм до 2 мкм, а за варіантом, якому віддається більша перевага, - від 0,5 мкм до 1 мкм. Аерозолі та пара, яка є його попередником, також можуть мати застосування у створенні наночастинок та інших порошків. Випарування металовмісних рідин надає можливість виготовлення мініатюрних шарикових підшипників, спінених металів та нанесення гальванічного покриття металами з підвищеною точністю та економічністю. Аерозолі та пару-попередник також застосовують при змащуванні, де нанесення змащувальних матеріалів може бути полегшено введенням певної концентрації частинок змащувального матеріалу. За варіантом виконання, якому віддається перевага, пристрій включає в себе комбінований тракт з множиною каналів, якими транспортуються рідини для утворення аерозолю. Ці канали можуть являти собою капілярні трубки, гноти, гноти з різних гнотових матеріалів або їх комбінації. Зокрема, комбінований тракт може бути застосований для транспортування рідин від щонайменше одного джерела рідини до нагрівального елемента з такими витратами, щоб рідини були наявними на нагрівальному елементі у потрібних концентраціях. Нагрівальний елемент випаровує рідини для утворення випаруваної плинної речовини, яка змішується з навколишнім повітрям для утворення аерозолю, який має потрібні концентрації рідин. У тлумаченні, вжитому у цьому описі, термін "потрібні концентрації" означає концентрації, які призводять до утворення аерозолю з характеристиками, яким віддається перевага та які залежать від складу рідин, що випаровуються для утворення аерозолю. Відповідно співвідношення та кількості рідин, транспортованих до нагрівального елемента, визначають склад утвореного аерозолю. У варіанті виконання, якому віддається перевага, співвідношення та кількості рідин, транспортованих до нагрівального елемента, можна регулювати шляхом вибору каналів (капілярних трубок, гнотів, гнотових матеріалів) та рідин. За варіантом, якому віддається перевага, транспортуються дві або декілька рідин, причому ці рідини за варіантом, якому 1 UA 108362 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 віддається перевага, є незмішуваними одна з одною. При зберіганні разом в одному джерелі рідини ці незмішувані рідини можуть утворювати множину фаз. Робота гнотів побудована на капілярності, і вони можуть бути об'єднані з однією або декількома капілярними трубками. В одному з прикладів два або декілька гнотів та капілярна трубка можуть бути виконані так, щоб транспортувати множину рідин. За варіантом, якому віддається перевага, гноти мають численні пори, які діють як капіляри та спричиняють просмоктування рідини у них. Гноти можна вибрати, виходячи з їх змочуваності для незмішуваної рідини або фази. Капілярна трубка за варіантом, якому віддається перевага, має внутрішній діаметр від 0,1 мм до 10 мм, за варіантом, якому віддається більша перевага, - від 0,5 мм до 1 мм, за варіантом, якому віддається ще більша перевага, - від приблизно 0,1 мм до 0,5 мм, а за варіантом, якому віддається найбільша перевага, - приблизно 0,15 мм, що відповідає площі внутрішнього поперечного перерізу -5 2 2 2 2 2 2 відповідно від 8-10 мм до 80 мм , від 0,002 мм до 0,8 мм , від 0,008 мм до 0,2 мм та 2 приблизно 0,02 мм . Розміри капілярів та/або гнотів являють собою додаткові фактори, які впливають на кількості рідин, транспортованих до нагрівального елемента. Для транспортування до нагрівального елемента рідин із потрібними витратами можуть бути застосовані елементи, які мають різну геометричну будову. Наприклад, множина гнотових матеріалів, таких як, наприклад, одне або декілька синтетичних волокон та бавовна, може бути скомбінована для утворення плетеного гнота для транспортування однієї або декількох рідин. В одному з варіантів виконання гнотові матеріали можуть бути розташовані за концентричною схемою навколо центральної капілярної трубки, наприклад, два або декілька трубчастих елементів, виконаних із гнотових матеріалів, можуть бути розташовані за концентричною схемою навколо центральної капілярної трубки. Ці гнотові матеріали можуть бути відокремлені дротяною сіткою, яка також може діяти як гнотовий матеріал для транспортування рідини. Фіг. 1а та Фіг. 1b являють собою схематичні зображення пристрою, який включає в себе три шари гнотових матеріалів для транспортування трифазового розчину. Конкретніше - Фіг. 1а являє собою вид збоку співвісного пристрою, а Фіг. 1b являє собою поперечний переріз цього пристрою. Зокрема, капілярна трубка 1 концентрично оточена трьома шарами 2, 3, 4 гнотових матеріалів. Такий пристрій дозволяє транспортування чотирифазового розчину, причому капілярна трубка 1 транспортує одну фазу, а три шари 2, 3, 4 гнотових матеріалів транспортують три інші фази. За необхідності капілярна трубка та/або четвертий гніт можуть бути відсутні. Незмішувана рідина може включати в себе одну або декілька гідрофобних рідин (наприклад, одну або декілька ефірних олій) та одну або декілька гідрофільних рідин (наприклад, пропіленгліколь, гліцерин та/або інший утворювач аерозолю). У резервуарі, який вміщує багатофазову рідину, її фази можуть відокремлюватися в окремі шари, так що фази меншої густини розташовуються над фазами більшої густини. Пристрій для транспортування незмішуваних рідин може включати в себе канали, які мають різну довжину, щоб перебувати у контакті з різними шарами багатофазової рідини. У випадку двофазової незмішуваної рідини, яка включає в себе легшу фазу, збагачену ароматизатором, та важчу фазу утворювача аерозолю, причому перший та другий гноти або капілярні трубки для транспортування незмішуваних рідин можуть включати в себе коротший гніт або коротшу капілярну трубку, виконані так, щоб перебувати у контакті з легшою рідиною, збагаченою ароматизатором, та довший гніт або довшу капілярну трубку, виконані гак, щоб перебувати у контакті з важчим утворювачем аерозолю. Крім того, якщо перший та другий гноти/капілярні трубки для транспортування незмішуваних рідин розташовані за концентричною схемою, то коротший(-а) гніт/капілярна трубка, виконаний(-а) так, щоб перебувати у контакті з легшою рідиною, збагаченою ароматизатором, може оточувати довший(-у) гніт/капілярну трубку, виконаний(-у) так, щоб перебувати у контакті з важчим утворювачем аерозолю. Таким чином, генератор аерозолю включає в себе пристрій для транспортування незмішуваних рідин від щонайменше одного джерела рідини до нагрівального елемента з такими витратами, щоб рідини були наявними на нагрівальному елементі у потрібних концентраціях. Нагрівальний елемент випаровує незмішувані рідини для утворення випаруваної плинної речовини, яка змішується з навколишнім повітрям для утворення аерозолю, який має потрібні концентрації незмішуваних рідин. Нагрівальний елемент може включати в себе дротовий сітчастий нагрівач, вмонтований у розташований нижче за потоком кінець гнота. Нагрівальний елемент може являти собою дротяну сітку з нержавіючої сталі або змієподібну стрічку з нержавіючої сталі. Нагрівальний елемент з'єднаний із джерелом живлення, яке може бути портативним джерелом живлення, таким як акумуляторна батарея постійного струму. Однак застосування змінного струму також може бути прийнятним. Якщо генератор аерозолю включає в себе одну або декілька капілярних 2 UA 108362 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 трубок, то нагрівальний елемент є здатним до випаровування рідини (рідин), транспортованої(их) через капілярну(-і) трубку(-и), поблизу розташованого(-их) нижче за потоком кінця(-ів) капілярної(-их) трубки(-ок), подібно до випаровування рідин, транспортованих через гніт, поблизу розташованого нижче за потоком кінця гнотів. Незмішувані рідини за варіантом, якому віддається перевага, включають в себе множину фаз, транспортованих з одного джерела рідини. Однак за необхідності ці рідини можуть подаватися з різних джерел рідини. Незмішувані рідини можуть включати в себе щонайменше одну гідрофобну рідину та щонайменше одну гідрофільну рідину, такі як ароматизувальна система та утворювач аерозолю. Ароматизувальна система може включати в себе одну або декілька ефірних олій. Утворювач аерозолю може включати в себе пропіленгліколь, гліцерин або їх суміші. Фіг. 2 являє собою схематичне зображення генератора аерозолю, призначеного для генерування аерозолю з двох незмішуваних рідин, які становлять дві фази. Капілярна трубка 1 концентрично оточена двома шарами 2, 3 гнотових матеріалів, які відповідно транспортують рідини 5, 6 до нагрівального елемента 7. Після того як нагрівальний елемент 7 випаровує незмішувані рідини для утворення випаруваної плинної речовини, ця випарувана плинна речовина може бути подана у розпилювач 8, з якого утворений аерозоль можна вдихати. Схема 9 керування регулює подавання живлення, яке за варіантом, якому віддається перевага, являє собою постійний струм, на нагрівальний елемент 7. За необхідності через капілярну трубку 1 також може транспортуватися інша фаза. Фіг. 3а являє собою схематичне зображення іншого варіанта виконання генератора 100 аерозолю для генерування аерозолю з трьох незмішуваних рідин, які становлять три фази. Резервуар 116 генератора 100 аерозолю заповнений трьома рідинами. Перша капілярна трубка 104 концентрично оточена другою 108 та третьою 114 капілярними трубками. Перша капілярна трубка 104 транспортує з резервуара 116 до нагрівального елемента 120 першу рідину 103, яка може являти собою гідрофільну рідину. Друга 108 та третя 114 капілярні трубки транспортують до нагрівального елемента 120 другу та третю рідини 107 та 113, які можуть являти собою відповідно нейтральну та гідрофобну рідини. Після того як нагрівальний елемент 120 випаровує згадані незмішувані рідини для утворення випаруваної плинної речовини, ця випарувана плинна речовина може бути подана у розпилювач 122, з якого утворений аерозоль 140 можна вдихати. Схема 130 керування регулює подавання живлення, яке за варіантом, якому віддається перевага, являє собою постійний струм, на нагрівальний елемент 120. Концентричні капілярні трубки 104, 108, 114 утворюють комбінований тракт генератора 100 аерозолю. На Фіг. 3b показаний поперечний переріз комбінованого тракту, позначений на Фіг. 3а лінією перерізу А-А. Як показано на Фіг. 3b, коли застосовані концентричні капілярні трубки, відстань між бічними стінками цих капілярів є порівнянною з внутрішнім діаметром згаданої вище центральної капілярної трубки. Наприклад, відстань між першою 104 та другою 108 капілярними трубками або між другою 108 та третьою 110 капілярними трубками, показаними на Фіг. 3b, може становити від 0,1 мм до 10 мм, за варіантом, якому віддається перевага, - від 0,5 мм до 1 мм, за варіантом, якому віддається більша перевага, приблизно від 0,1 мм до 0,5 мм, а за варіантом, якому віддається ще більша перевага, - приблизно 0,15 мм. За варіантом, якому віддається перевага, капілярна трубка може бути виготовлена зі скла, пористого металу, синтетичного матеріалу та їх комбінацій. Фіг. 4 являє собою схематичне зображення іншого варіанта виконання генератора 100 аерозолю для генерування аерозолю з трьох незмішуваних рідин, які становлять три фази. Перший гніт 12 транспортує з резервуара 116 до нагрівального елемента 120 першу фазу, яка може являти собою гідрофільну рідину, яка входить до складу рідини 111. У цьому варіанті виконання рідина 111 може являти собою емульсію з незмішуваних рідин (наприклад, гідрофільної рідини, гідрофобної рідини та нейтральної рідини або комбінації будь-яких двох із них). Другий 14 та третій 16 гноти транспортують інші фази, які можуть являти собою нейтральну та гідрофобну рідини, відповідно, з рідини 111 до нагрівального елемента 120. Як показано на Фіг. 4, перший 12, другий 14 та третій 16 гноти можуть транспортувати рідини через кришку 118 резервуара 116 та через канал 132 або подібний пристрій до нагрівального елемента 120. Після того як нагрівальний елемент 120 випаровує незмішувані рідини для утворення випаруваної плинної речовини, ця випарувана плинна речовина може бути подана у розпилювач 122, як описано вище. Схема 130 керування регулює подавання живлення на нагрівальний елемент 120, як описано вище. У варіанті виконання, якому віддається перевага, перший 12, другий 14 та третій 16 гноти можуть бути переплетені (наприклад, обплетені) або розділені. Переплетені гноти можуть бути виконані з різних матеріалів, придатних для транспортування різних фаз. Наприклад, синтетичні 3 UA 108362 C2 5 10 15 гнотові матеріали для транспортування гідрофільної фази можуть включати в себе молекули пластику або гуми з групами ОН, які мають спорідненість до полярних фаз рідин. Неполярні пластики без складових груп ОН мають спорідненість до неполярних фаз рідин та природних матеріалів. Наприклад, бавовна має спорідненість до нейтральної фази рідини. Таким чином, перший 12, другий 14 та третій 16 гноти можуть транспортувати до нагрівального елемента 120 окремі фази, які входять до складу рідини 111, так, щоб ці фази є були наявними на нагрівальному елементі у потрібних концентраціях. Також створений спосіб генерування аерозолю, який включає транспортування незмішуваних рідин від щонайменше одного джерела рідини до нагрівального елемента з такими витратами, щоб рідини були наявними на нагрівальному елементі у потрібних концентраціях, та випаровування незмішуваних рідин на нагрівальному елементі для утворення випаруваної плинної речовини, яка змішується з навколишнім повітрям для утворення аерозолю, який має потрібні концентрації незмішуваних рідин. Незважаючи на те, що описані різноманітні варіанти здійснення, слід розуміти, що фахівцем у цій галузі можуть бути виконані вдосконалення та варіанти цього винаходу. Ці вдосконалення та варіанти мають вважатися такими, що не виходять за межі змісту та обсягу прикладеної формули винаходу. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 20 25 30 35 40 45 50 55 1. Генератор аерозолю, який включає в себе: комбінований тракт для транспортування декількох рідин багатофазової рідини до нагрівального елемента з такими витратами, що ці рідини надходять до нагрівального елемента у погрібних концентраціях, причому комбінований тракт включає в себе перший гніт, виконаний так, щоб транспортувати першу рідину, та другий гніт, виконаний так, щоб транспортувати другу рідину, та капілярну трубку, виконану так, щоб транспортувати третю рідину, до нагрівального елемента з такими витратами, щоб перша, друга та треті рідини надходили до нагрівального елемента у потрібних концентраціях, причому нагрівальний елемент виконаний так, щоб випаровувати згадані декілька рідин для утворення випаруваної плинної речовини, яка змішується з навколишнім повітрям для утворення аерозолю, який має потрібні концентрації згаданих декількох рідин. 2. Генератор аерозолю за п. 1, який відрізняється тим, що перший та другий гніти розташовані за концентричною схемою або з'єднані між собою. 3. Генератор аерозолю за п. 1 або 2, який відрізняється тим, що додатково включає в себе третій гніт, виконаний так, щоб транспортувати до нагрівального елемента четверту рідину. 4. Генератор аерозолю за п. 3, який відрізняється тим, що: згадані декілька рідин включають в себе комбінацію гідрофобних, гідрофільних та нейтральних рідин; перший гніт виготовлений з матеріалу, що має спорідненість до гідрофільної рідини; другий гніт виготовлений з матеріалу, що має спорідненість до гідрофобної рідини; третій гніт виготовлений з матеріалу, що має спорідненість до нейтральної рідини. 5. Генератор аерозолю за будь-яким з попередніх пунктів, який відрізняється тим, що рідини включають в себе ароматизувальну систему та утворювач аерозолю. 6. Генератор аерозолю за п. 5, який відрізняється тим, що утворювач аерозолю включає в себе речовину, вибрану з групи, яка складається з пропіленгліколю, гліцерину та їх сумішей. 7. Спосіб генерування аерозолю, який включає: транспортування першої та другої рідин багатофазової рідини через перший та другий гніти різної довжини, виконані таким чином, аби перебувати у контакті з різними шарами багатофазової рідини із щонайменше одного джерела рідини, і транспортування третьої рідини від згаданого щонайменше одного джерела рідини через капілярну трубку, до нагрівального елемента з такими витратами, щоб рідини були наявними на нагрівальному елементі у потрібних концентраціях; та випаровування рідин на нагрівальному елементі для утворення випаруваної плинної речовини, яка змішується з навколишнім повітрям для утворення аерозолю, який має потрібні концентрації рідин. 8. Спосіб за п. 7, який відрізняється тим, що перший та другий гніти розташовані за концентричною схемою навколо капілярної трубки. 9. Спосіб за п. 7 або 8, який відрізняється тим, що рідини включають в себе ароматизувальну систему та утворювач аерозолю. 4 UA 108362 C2 10. Спосіб за п. 9, який відрізняється тим, що утворювач аерозолю включає в себе речовину, вибрану з групи, яка складається з пропіленгліколю, гліцерину та їх сумішей. 11. Спосіб за будь-яким з пп. 7-10, який відрізняється тим, що включає транспортування до нагрівального елемента четвертої рідини через третій гніт. 5 UA 108362 C2 Комп’ютерна верстка А. Крижанівський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 6