專利名稱：采用多噴嘴噴射產(chǎn)生大批生產(chǎn)量的顆粒的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一般說來，本發(fā)明涉及噴射設(shè)備和方法。更具體地說，本發(fā)明涉及多噴嘴分配方法和裝置，例如多噴嘴電噴射方法和裝置。
背景技術(shù)：
已經(jīng)認(rèn)識到，微球生產(chǎn)技術(shù)產(chǎn)生的藥物或藥品可以被細(xì)胞例如在腸壁或內(nèi)襯或者在胃壁或內(nèi)襯的細(xì)胞吸收，并且可以穿過進(jìn)入血液流中。這種被細(xì)胞的攝取或吸收至少部分地由微球的表面化學(xué)行為確定。也已經(jīng)證明了包含大分子例如被封裝的蛋白質(zhì)微球的攝取。
近來在藥物生產(chǎn)中，典型地采用自頂向下的過程生產(chǎn)藥物顆粒。例如，在這樣的過程中，可以采用研磨技術(shù)形成這些顆粒。還有，例如，已經(jīng)描述了當(dāng)把包括活性成分的混合物分配進(jìn)一股空氣流例如熱空氣中進(jìn)行干燥時，可以通過由該混合物中除去溶劑形成這樣的顆粒。
已經(jīng)采用電流體力學(xué)噴射(或電噴射)例如由溶液或者膠體懸浮液產(chǎn)生納米顆粒(nanoparticles)。電噴射能夠產(chǎn)生比例如傳統(tǒng)的氣壓噴射技術(shù)小10-100倍的納米顆粒。這樣尺寸的顆粒使得對于給定數(shù)量的分配溶液，包含這樣顆粒的產(chǎn)品有比由傳統(tǒng)技術(shù)產(chǎn)生的產(chǎn)品大100-10000倍的表面積。
增加的表面積形成使技術(shù)對于多種重要的應(yīng)用成為可能的基礎(chǔ)。例如，被合成作為將來的藥物產(chǎn)品的新的化學(xué)物質(zhì)的水溶性正在降低到這樣的程度這種水平的水溶性對給藥和發(fā)展提出了主要的挑戰(zhàn)。如果藥物產(chǎn)品采用納米顆粒而不是采用大顆粒，所增加的表面積產(chǎn)生大得多的分解速率和/或更高的溶解速率。這可能可以實現(xiàn)極好的藥物釋放和/或甚至使得藥物釋放成為可能。納米顆粒藥物可能提高生物活性，并且可以加快給藥的藥物的響應(yīng)時間。因此，納米顆粒技術(shù)有顯著沖擊藥物工業(yè)的潛在可能性。
如在屬于Coffee的在2000年8月22日授權(quán)的題為“DispensingDevice”的美國專利No.6105571中所描述的那樣，產(chǎn)生了可以包括生物活性材料的顆粒，例如顆?？梢园ū热珉牡奈镔|(zhì)，或者包括大的生物分子，比如胰島素和/或其它的藥物組分，這些組分用來使得可以把活性組分送進(jìn)血液流中。如在該專利所表明的那樣，使用了電流體力學(xué)過程產(chǎn)生顆粒，但是該專利主要用來產(chǎn)生纖維或者纖維碎片。
在采用電噴射或者電流體力學(xué)技術(shù)用來產(chǎn)生顆粒中一個限制因素是一般說來只采用了單一的噴射噴嘴分配裝置，這種裝置只能送出數(shù)量很小的溶液，例如每分鐘幾微升。一個主要的挑戰(zhàn)和問題是用這樣的可以產(chǎn)生納米顆粒的電噴射裝置不能提高質(zhì)量流量，從而不能使用電流體力學(xué)技術(shù)獲得工業(yè)數(shù)量的顆粒，用來在多種產(chǎn)物中使用。
上面提到的美國專利No.6105571證明可以使用多噴嘴產(chǎn)生纖維或者顆粒，如在該專利中所描述的那樣。然而，該專利沒有尋求解決與多噴嘴方法有關(guān)的問題，例如，采用電噴射技術(shù)所產(chǎn)生的顆粒的空間電荷效應(yīng)，噴嘴之間的起電弧問題，等。

發(fā)明內(nèi)容
由于上述的原因，在本領(lǐng)域需要大批量生產(chǎn)能力的裝置和方法，它們解決了上述問題以及其它問題，如本領(lǐng)域技術(shù)人員由下面的詳細(xì)描述將會看清楚的那樣。本發(fā)明提供了以大批量生產(chǎn)能力生產(chǎn)納米顆粒的裝置和方法，例如可以生產(chǎn)大量的納米顆粒，用來在多種應(yīng)用中使用，這些應(yīng)用例如藥物的應(yīng)用，用于基因治療的生物材料的生產(chǎn)，涂層，制造過程，等。
本發(fā)明的電噴射方法可以包括下述特點中的一個或多個特點設(shè)置一種多噴嘴結(jié)構(gòu)，其中，每個噴嘴結(jié)構(gòu)包括沿著該噴嘴結(jié)構(gòu)的中心軸線形成的至少一個開孔，此開孔在它的分配端終止，由該分配端分配出一股顆粒噴射，這些顆粒有施加到其上的電荷；使每個噴嘴結(jié)構(gòu)與相鄰的噴嘴結(jié)構(gòu)至少分開一個噴嘴之間的距離(L)，此距離由噴嘴結(jié)構(gòu)的中心軸線之間的距離確定，其中，噴嘴之間的距離(L)與在分配端的開孔的直徑(D)之比等于或大于2；通過在分配端與一個電極之間產(chǎn)生一個不均勻的電場由每個噴嘴結(jié)構(gòu)分配出顆粒噴射，由分配端產(chǎn)生這些噴射，而該電極與分配端在電路上是隔絕的；噴嘴結(jié)構(gòu)包括一個毛細(xì)管，它包括一個本體部分和一個在該毛細(xì)管的分配端的一個傾斜的毛細(xì)管頂端；噴嘴結(jié)構(gòu)包括一個傾斜的部分，用來形成一個開孔，其中，每個噴嘴結(jié)構(gòu)的至少一部分由一個整體的多噴嘴結(jié)構(gòu)導(dǎo)電部分伸展；噴嘴結(jié)構(gòu)包括沿著中心軸線的一個實心的立柱，它穿過分配端的開孔伸展；噴嘴結(jié)構(gòu)的分配端位于一個x-y平面中，并且它們的中心軸線沿著z軸對準(zhǔn)；對包含一種活性成分的微液滴噴射進(jìn)行分配，其中，隨著微液滴的蒸發(fā)，電荷將集中在活性成分上；設(shè)置噴嘴結(jié)構(gòu)的一種圓形構(gòu)形，它包括一個多噴嘴結(jié)構(gòu)的外環(huán)和一個或多個多噴嘴結(jié)構(gòu)的內(nèi)環(huán)，其中，多噴嘴結(jié)構(gòu)的外環(huán)和多噴嘴結(jié)構(gòu)的內(nèi)環(huán)中的每一個關(guān)于中心的噴嘴結(jié)構(gòu)都是同心的；設(shè)置噴嘴結(jié)構(gòu)的一種圓形構(gòu)形，其中，一個或多個多噴嘴結(jié)構(gòu)的內(nèi)環(huán)中的每個噴嘴結(jié)構(gòu)離開相鄰的噴嘴結(jié)構(gòu)都處于基本上相等的噴嘴之間的距離(L)；采用分離結(jié)構(gòu)將噴嘴結(jié)構(gòu)的分配端彼此隔絕，使得可以在每個噴嘴結(jié)構(gòu)的分配端形成一個錐體射流；分配顆粒的標(biāo)稱直徑為大約1納米到大約2000納米；設(shè)置噴嘴結(jié)構(gòu)，這些結(jié)構(gòu)至少包括在每個噴嘴結(jié)構(gòu)的分配端終止的第一和第二開孔；在第一開孔提供第一種流體混合物的第一股流，并在第二開孔提供第二種流體混合物的第二股流，由這些流體混合物(例如，第一種流體混合物包括一種活性成分，而第二種流體混合物包括一種涂層組分)產(chǎn)生一股顆粒噴射；提供一種賦形材料，并且使顆粒噴射與賦形材料相結(jié)合；提供一種帶電荷的圖案，并且在該帶電荷的圖案上收集顆粒噴射；把顆粒噴射分配到一個容器中，使用者可以使用該容器進(jìn)行吸入；以及，以范圍在2克/分鐘到50克/分鐘的速率分配顆粒噴射。
按照本發(fā)明的用來對顆粒進(jìn)行電噴射的一種設(shè)備可以包括下述特點中的一個或多個特點一個顆粒源；一個分配裝置，把它構(gòu)形成由顆粒源接納源材料，其中，分配裝置包括一種多噴嘴結(jié)構(gòu)；每個噴嘴結(jié)構(gòu)包括沿著該噴嘴結(jié)構(gòu)的中心軸線形成的至少一個開孔，此開孔在它的分配端終止；使噴嘴結(jié)構(gòu)與其它相鄰的噴嘴結(jié)構(gòu)至少分開一個噴嘴之間的距離(L)，此距離由噴嘴結(jié)構(gòu)的中心軸線之間的距離確定，其中，噴嘴之間的距離(L)與在分配端的開孔的直徑(D)之比等于或大于2；與分配端隔絕的一個電極，其中，在分配端與電極之間產(chǎn)生一個不均勻的電場，使得由每個噴嘴結(jié)構(gòu)的分配端分配出一股顆粒噴射，這些顆粒有施加到其上的電荷；噴嘴結(jié)構(gòu)包括一個毛細(xì)管，它有一個本體部分和一個在該毛細(xì)管的分配端的一個傾斜的毛細(xì)管頂端；噴嘴結(jié)構(gòu)包括一個傾斜的部分，用來在分配端形成開孔，其中，每個噴嘴結(jié)構(gòu)的至少一部分由一個整體的多噴嘴結(jié)構(gòu)導(dǎo)電部分伸展；噴嘴結(jié)構(gòu)包括沿著中心軸線的一個實心的立柱，此立柱穿過在噴嘴結(jié)構(gòu)的分配端的開孔伸展；噴嘴結(jié)構(gòu)的分配端位于一個x-y平面中，并且它們的中心軸線沿著z軸對準(zhǔn)；噴嘴結(jié)構(gòu)的一種圓形構(gòu)形，它包括一個多噴嘴結(jié)構(gòu)的外環(huán)和一個或多個多噴嘴結(jié)構(gòu)的內(nèi)環(huán)，其中，多噴嘴結(jié)構(gòu)的外環(huán)和多噴嘴結(jié)構(gòu)的內(nèi)環(huán)中的每一個關(guān)于中心的噴嘴結(jié)構(gòu)都是同心的；噴嘴結(jié)構(gòu)的一種圓形構(gòu)形，其中，一個或多個多噴嘴結(jié)構(gòu)的內(nèi)環(huán)中的每個噴嘴結(jié)構(gòu)離開相鄰的噴嘴結(jié)構(gòu)都處于基本上相等的噴嘴之間的距離(L)；設(shè)置在噴嘴結(jié)構(gòu)之間的一個或多個分離結(jié)構(gòu)，把它們構(gòu)形成使得可以在每個噴嘴結(jié)構(gòu)的分配端形成錐體射流；噴嘴結(jié)構(gòu)至少包括在每個噴嘴結(jié)構(gòu)的分配端終止的第一和第二開孔；至少第一種流體混合物的第一顆粒源包括通過第一開孔分配的一種活性成分，并且，至少第二種流體混合物的第二顆粒源包括通過第二開孔分配的一種涂層組分，從而產(chǎn)生被涂層的活性成分的噴射；在靶表面上提供的一種賦形材料，將靶表面設(shè)置成使得對顆粒噴射進(jìn)行導(dǎo)向，使它們與賦形材料接觸；以及一種帶電荷的圖案，將帶電荷的圖案設(shè)置成使得對顆粒噴射進(jìn)行導(dǎo)向，使它們與帶電荷的圖案接觸；一個容器，使用者可以使用該容器吸入其中的內(nèi)容物，將該容器設(shè)置成把顆粒噴射引導(dǎo)到其中。
上面對本發(fā)明的概述并非打算描述本發(fā)明的每一個實施例或者每一種實現(xiàn)。通過參考下面的詳細(xì)描述以及與附圖聯(lián)系起來提出的權(quán)利要求書，將會清楚并認(rèn)識本發(fā)明的優(yōu)點，以及對本發(fā)明更完全的理解。


圖1為一個總體示意圖，表示按照本發(fā)明的顆粒產(chǎn)生系統(tǒng)，例如采用電噴射技術(shù)的一個納米顆粒產(chǎn)生器；圖2為電噴射分配裝置的一個實施例的總體示意圖示，該裝置包括多噴嘴結(jié)構(gòu)，用于在圖1中總體示出的顆粒產(chǎn)生系統(tǒng)中使用；圖3A-3C示出了對于多噴嘴結(jié)構(gòu)比如在圖2中說明性地示出的電噴射分配裝置的替代構(gòu)形；圖4示出了在圖3C中總體地示出的多噴嘴結(jié)構(gòu)的圓形構(gòu)形的一個說明性的實施例；圖5A-5B示出了多噴嘴結(jié)構(gòu)的一種錐體構(gòu)形的說明性側(cè)視圖以及按照本發(fā)明的錐體構(gòu)形的說明性底視圖；圖6提供了一個圖表，它示出了對于在圖3A-3C中總體地示出的多噴嘴構(gòu)形，在多噴嘴結(jié)構(gòu)中形成一個錐體射流所需要的電壓與在這些噴嘴結(jié)構(gòu)之間的噴嘴間的距離的關(guān)系；圖7為噴嘴結(jié)構(gòu)的一個說明性的示例性實施例，在圖2的說明性多噴嘴電噴射分配裝置中可以采用這種噴嘴結(jié)構(gòu)；圖8為另一種噴嘴結(jié)構(gòu)的另一實施例，它采用了雙流股技術(shù)，在圖2的多噴嘴電噴射分配裝置中可以采用這種噴嘴結(jié)構(gòu)；圖9示出了提供按照本發(fā)明的多電噴射噴嘴結(jié)構(gòu)的又一種構(gòu)形，在按照本發(fā)明的在圖1中總體地示出的顆粒產(chǎn)生系統(tǒng)中可以采用這種構(gòu)形；圖10示出了在圖9的構(gòu)形中采用的噴嘴結(jié)構(gòu)的更詳細(xì)的說明性實施例；圖11示出了用來提供多電噴射噴嘴結(jié)構(gòu)的又一種替代構(gòu)形，在按照本發(fā)明的在圖1中總體地示出的顆粒產(chǎn)生系統(tǒng)中可以采用這種構(gòu)形；圖12示出了在圖11的構(gòu)形中采用的噴嘴結(jié)構(gòu)的更詳細(xì)的說明性圖15A-15B分別為采用按照本發(fā)明的多噴嘴結(jié)構(gòu)的生產(chǎn)系統(tǒng)的一個說明性實施例的透視圖和剖面圖；圖16示出了多噴嘴結(jié)構(gòu)分配設(shè)備的又一種替代的構(gòu)形，與電噴射技術(shù)相反，它采用空氣形成用于噴射顆粒的錐體射流，在圖1的按照本發(fā)明的顆粒產(chǎn)生系統(tǒng)中可以采用這種構(gòu)形；以及圖17示出了圖16的噴射設(shè)備的噴嘴結(jié)構(gòu)的一個更詳細(xì)的說明性
具體實施例方式
首先將參考圖1總體地描述本發(fā)明。隨后將參考著圖2-17進(jìn)一步描述本發(fā)明的各種實施例。對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說下面一點將會變得清楚一個實施例中的部件可以與其它實施例的部件結(jié)合起來使用，并且，本發(fā)明不限于在這里所描述的具體實施例，而僅只如在所附的權(quán)利要求書中所描述的那樣限定本發(fā)明。
本發(fā)明提供了噴射設(shè)備和方法，其采用多噴嘴結(jié)構(gòu)產(chǎn)生顆粒例如尺寸均勻的納米顆粒的多股噴射。已經(jīng)采用傳統(tǒng)的單一噴嘴噴射設(shè)備和方法產(chǎn)生納米顆粒，然而，這樣的設(shè)備和方法提供非常小的生產(chǎn)能力，該生產(chǎn)能力不適用于實際生產(chǎn)大量的納米顆粒用于應(yīng)用，例如高科技應(yīng)用，比如藥物、藥品、納米結(jié)構(gòu)的材料等的生產(chǎn)。
本發(fā)明克服了這些限制，并且可以在有限的空間內(nèi)提供提高的生產(chǎn)量，例如超過傳統(tǒng)的方法和設(shè)備的1000倍。這樣，本發(fā)明使得生產(chǎn)工業(yè)數(shù)量的顆粒例如納米顆粒用于多種應(yīng)用成為可能。
本發(fā)明的目的是用來產(chǎn)生顆粒的設(shè)備和方法，這些顆粒比如是藥物納米顆粒，用來把材料沉積在納米結(jié)構(gòu)上或者用來形成納米結(jié)構(gòu)的顆粒，等等。如下面將進(jìn)一步描述的那樣，按照本發(fā)明的方法和設(shè)備使得大批量生產(chǎn)能力可以比單一噴嘴的電噴射設(shè)備高1000到10000倍，這種單一噴嘴的電噴射設(shè)備比如以前在Pui等人的在2000年7月25日授權(quán)的題為“Electrospreying Apparatus and Method forIntroducing Material into Cells”的美國專利No.6093572中所描述的設(shè)備，在Chen等人的題為“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頁(1995)Chen等人的題為“Experimental Investigation ofScaling Laws for ElectrospreyingDielectric ConstantEffect”中的一文中也描述了這樣的設(shè)備，這些文件整體結(jié)合在這里作為參考。
如在圖1中所示出的那樣，本發(fā)明提供了一種顆粒產(chǎn)生系統(tǒng)10，它采用一個噴射裝置15，以形成顆粒22的多股噴射。噴射裝置15包括多個接納源材料17的噴嘴結(jié)構(gòu)20，并在其前面例如在靶12的方向上形成顆粒22的帶電荷的噴射。
噴射裝置15還包括一個存放源材料的設(shè)備16，用來在控制機(jī)構(gòu)14例如硬件和/或軟件控制機(jī)構(gòu)的控制下把源材料17提供給多噴嘴結(jié)構(gòu)20。把每個噴嘴結(jié)構(gòu)20構(gòu)形成提供單一的顆粒噴射22。將在每個噴嘴結(jié)構(gòu)20前面形成的多股噴射22提供給靶12。一般說來，在每個噴嘴結(jié)構(gòu)20前面形成的這些噴射22提供一股噴射，當(dāng)噴射22到達(dá)靶12時噴射的覆蓋區(qū)域為“D”。
在存放源材料的設(shè)備16中存放的源材料17可以是任何可以被噴射的源材料，如在這里按照本發(fā)明描述的那樣。最好，源材料17是一種流體組分，它可以包括溶液、懸浮液、微懸浮液、乳化液、微乳化液、凝膠、水溶膠，或者任何其它類似的流體組分，當(dāng)按照本發(fā)明進(jìn)行噴射時這些組分產(chǎn)生顆粒。例如，按照本發(fā)明的一個實施例，這樣的流體組分可以包括溶解的活性成分例如藥物活性成分的溶液。
在這里所使用的活性成分指的是當(dāng)以顆粒形式提供時特別是當(dāng)以納米顆粒提供時任何可以提供有用功能的組分。對于噴射納米顆粒本發(fā)明特別有益，并且，本發(fā)明對于噴射包括生物活性成分的顆粒也特別有益。
這樣，術(shù)語“活性成分”指的是與和其一起使用的基底或本體是相容的并且對基底或本體有效果的材料，比如藥物活性成分，用來形成納米結(jié)構(gòu)的化學(xué)元素，以及用于薄膜涂層的元素。“生物活性成分”或者“生物活性材料或組分”是活性成分的一個子組，指的是一種材料，它與利用其的動物或植物是相容的，且對利用其的動物或植物有一種效應(yīng)(這種效應(yīng)可能例如是生物效應(yīng)、化學(xué)效應(yīng)或者生物化學(xué)效應(yīng))，且這種材料例如包括藥物，比如醫(yī)藥，藥品，以及獸藥，疫苗，基因材料，比如多核酸(polynucleic acids)，細(xì)胞組分，以及類似物，比如下面將描述的那些。
在這里所使用的術(shù)語“顆?！北热缂{米顆粒包括固體、部分固體、以及凝膠狀的液滴和微膠囊，這些液滴和微膠囊包括固體、部分固體、凝膠狀物質(zhì)或液體物質(zhì)。在這里使用的術(shù)語“納米顆?！敝傅氖菢?biāo)稱直徑小于2000nm的顆粒。本發(fā)明在噴射具有標(biāo)稱直徑大于1納米(nm)的納米顆粒方面特別有利，這些納米顆粒的標(biāo)稱直徑最好小于1000nm，更可取得是小于100nm。
本發(fā)明最好設(shè)置成用來噴射包括藥物活性成分的顆粒，為了簡單起見，在此描述的其余部分主要是關(guān)于這樣的藥物活性成分。然而，本發(fā)明不僅只限于這些列出的應(yīng)用，因為在多種應(yīng)用中納米顆粒的大批量生產(chǎn)能力是有益的，如在本文前面所描述的那樣。
還有，按照本發(fā)明不僅提供了納米顆粒的大批量生產(chǎn)能力，而且也改進(jìn)了這些納米顆粒的均勻性。按照本發(fā)明噴射的顆粒相對顆粒平均尺寸的標(biāo)準(zhǔn)偏差大于或等于2％。本發(fā)明在對于噴射標(biāo)準(zhǔn)偏差小于100％的納米顆粒方面特別有利，更可取得是標(biāo)準(zhǔn)偏差小于20％，進(jìn)一步更可取的是標(biāo)準(zhǔn)偏差小于10％。
如上面所描述的那樣，由多噴嘴結(jié)構(gòu)20在靶12上提供的顆粒噴射22可以提供在多種后續(xù)的過程中使用，或者可以用于多種應(yīng)用。例如，如在圖1中所示出的那樣，靶12包括圍繞一個運動機(jī)構(gòu)27，例如一個滾輪設(shè)置的一個傳送表面26，以提供一種收集噴射在其上的大量顆粒的方式。換句話說，當(dāng)傳送表面26在箭頭21的方向上運動時，可以把顆粒由表面26上移開，并收集在一個收集容器29中，用于后來的加工和/或使用。
同樣，雖然在這里沒有進(jìn)一步描述，可以使這樣的顆粒直接沉積在一個表面上，用于涂層的目的，或者用來在一個表面上形成一層或一個結(jié)構(gòu)。在這些情況下，可以不把顆粒由表面上移開，而是形成表面的一部分。
在這里的一個或多個實施例中，顆粒的噴射22可以例如是一種生物活性成分或組分，可以把它施加到一個表面上或區(qū)域，比如皮膚的表面上，或者傷口或燒傷的表面上，或者施加到一個腔，例如身體內(nèi)腔中。該身體內(nèi)腔可以是任何的身體內(nèi)腔，比如動物，例如人類的呼吸系統(tǒng)?？梢砸匀魏螖?shù)量的層的方式把這樣的顆粒提供到這樣的表面上或區(qū)域。還有，生物活性成分或組分可以有一個基底，該基底粘到一個表面上或區(qū)域。
還有，靶12可以是用于吸入的一個容器，比如用于吸入治療應(yīng)用。這樣，可能要把顆粒的噴射22提供到容器靶12中。在這樣的方式中，材料的噴射可以把被粉碎的材料供應(yīng)給動物，比如人的呼吸系統(tǒng)。這樣的吸入技術(shù)可以把納米顆粒提供給使用者的口中或鼻中。
用于這樣的應(yīng)用的生物活性成分或組分可以是藥物組分，比如止痛劑，殺菌劑，抗生素，抗真菌劑，抗真菌劑，抗寄生物劑，清創(chuàng)試劑，例如蛋白水解酶，生物產(chǎn)品，比如細(xì)胞，以及用來例如激發(fā)胞質(zhì)分裂活性的胞質(zhì)分裂劑，以促進(jìn)基本的細(xì)胞活性，例如刺激樹枝狀生長，生長因子，比如纖維細(xì)胞生長因子(FGF)，上皮細(xì)胞生長因子(EGF)，轉(zhuǎn)移生長因子(TGF)，以及其它可以用來促進(jìn)或控制對于天然組織修復(fù)是本質(zhì)性的事件順序的因子，多核酸，比如DNA，或者其它基因材料，細(xì)胞，肽，或多肽，胰島素，輔助藥劑(例如是添加到藥物中的一種藥劑，為的是提高或幫助它的效果，或者是提高抗原響應(yīng)能力的一個免疫制劑)，免疫抑制劑，或者激活劑，表面粘接劑或表面識別劑，表面蛋白質(zhì)，以及表面活性劑。上述的只是不同活性成分的一個示例性的名單，對于本發(fā)明并不是限定性的。
還有，所產(chǎn)生的顆?？梢杂啥嘤谝环N活性成分的成分和/或其它材料通過使用多噴嘴或在每個噴嘴結(jié)構(gòu)20中的多個開孔形成，如下面將進(jìn)一步描述的那樣。例如，可以利用本發(fā)明把一種活性成分完封裝在一種高聚物內(nèi)，例如一種時間緩釋膠囊中。
在按照本發(fā)明的又一實施例中，也可以在一個生產(chǎn)過程中使用顆粒噴射22，以形成可以在口腔內(nèi)攝取的膠囊，藥片，等。例如，膠囊可以包括實現(xiàn)活性成分的時間緩釋的顆粒。
再下面，將更詳細(xì)地描述采用納米顆粒的幾種應(yīng)用。然而，將會認(rèn)識到，對于提供大量的納米顆粒用于多種應(yīng)用本發(fā)明可能是有用的，并且，并不意味本發(fā)明被限于特別的說明性的和示例性的應(yīng)用，如下面將進(jìn)一步描述的那樣。在上面提到的在屬于Coffee的美國專利No.6105571中也描述了顆粒的各種其它應(yīng)用，把它結(jié)合在這里作為參考。
例如，按照本發(fā)明可以生產(chǎn)被涂層的藥物納米顆粒。這樣的藥物納米顆?？梢园ㄓ眠m當(dāng)?shù)馁x形劑涂層的活性成分。因為本發(fā)明提供了納米顆粒，該顆粒相對于其它顆粒(例如微球)具有較大的表面積，所以這些納米顆?？梢员患?xì)胞的內(nèi)噬機(jī)制(celuar endocytoticmechanisms)吸收，并且避免對于通過腸壁吸收“裸露的”分子的生物化學(xué)屏障，例如以CTP450A為媒介的代謝作用，以及把藥物泵送回腸內(nèi)細(xì)胞腔中的以P-糖蛋白為媒介的流出物作用。
使用納米顆粒作為藥物吸收的載體的能力也可以用于蛋白質(zhì)藥物，比如胰島素，這些藥物一般說來在腸胃中非常難以吸收。最近一些年已經(jīng)實現(xiàn)了包含大分子的較大的球的攝取，通過尺寸減小到納米顆粒，應(yīng)該會改善被納米膠囊包住的蛋白質(zhì)的吸收效果。
更進(jìn)一步，由于在圖1中總體地示出的顆粒發(fā)生器10所產(chǎn)生的納米顆粒提高了吸收效果，可以把賦形材料例如賦形粉末放置在靶表面12上，例如放在傳送裝置表面26上。隨后可以提供顆粒噴射22，與在靶12上的賦形材料相結(jié)合。通過任何已知的方法或技術(shù)可以利用接續(xù)的加工把賦形材料與噴射在其上的活生成分的結(jié)合做成可以使用的形式，例如藥片，膠囊，等。
賦形材料指的是任何可以與在此產(chǎn)生的顆粒一起使用的材料，以供多種功能，例如在使用時產(chǎn)品的形式和一致性。例如，賦形材料可以包括比如乳糖，淀粉，甲基纖維素，高聚物材料，或者任何其它的適用材料，這些材料提供多種功能，比如潤滑作用，有用的流動性能，比如影響膠囊或藥片的形成，粘接，構(gòu)造，味道，活性成分到吸收部位的輸送，防止酸的侵襲，或者其它吸收性能，例如時間緩釋性能。
此外，例如也可以對于帶電荷的顆粒的噴射22設(shè)想神經(jīng)學(xué)方面的應(yīng)用，特別是當(dāng)考慮到神經(jīng)軸突對它們的突觸靶面積的特征生長時的應(yīng)用。在胚胎發(fā)育過程中，幾百萬或者幾十億神經(jīng)軸突由神經(jīng)細(xì)胞體通過胚胎組織伸展到突觸靶的嚴(yán)格的加長形成在成人器官中互連的神經(jīng)的復(fù)雜線路。被稱為生長錐體的敏感的能動的細(xì)胞器官處在生長的神經(jīng)軸突的頂端，這些細(xì)胞器官與被稱為引導(dǎo)線索的環(huán)境分子(典型地為糖蛋白)相互作用。生長錐體上的表面受體檢測到引導(dǎo)線索，并觸發(fā)細(xì)胞內(nèi)的變化，這些變化專門地增強(qiáng)或抑制生長錐體的前進(jìn)。引導(dǎo)線索受體的種類決定不同的神經(jīng)軸突所取的特殊路徑，這些受體被表達(dá)在不同神經(jīng)類型的生長錐體上。把引導(dǎo)線索粘接到它們的受體上觸發(fā)了細(xì)胞內(nèi)的信息，這些信息調(diào)節(jié)驅(qū)動神經(jīng)軸突生長的肌動蛋白纖維和微管的細(xì)胞骨架系統(tǒng)。肌動蛋白纖維和微管的動態(tài)組合和組織決定神經(jīng)軸突通過胚胎組織生長的速率和方向。
當(dāng)生長錐體粘接到細(xì)胞外的點陣或其它細(xì)胞的表面上時，生長錐體會遇到許多引導(dǎo)線索。生長錐體也許會同時遇到多個引導(dǎo)線索，且最終的生長錐體的行為反映來自引導(dǎo)線索的復(fù)雜的時間和空間激勵因素的集成。單個的生長錐體檢測到在由一個神經(jīng)軸起伸展40或50微米的三維空間內(nèi)的引導(dǎo)線索。被稱為絲足的薄的瞬時的細(xì)胞質(zhì)的伸出部分探出生長錐體的外面，并且通過被膜束縛的受體遇到環(huán)境的引導(dǎo)線索。關(guān)于局部化的絲足與位于離開生長錐體許多微米的引導(dǎo)線索的相互作用如何被轉(zhuǎn)換成被轉(zhuǎn)達(dá)到生長錐體的本體的信號知道得非常少，在這種情況下調(diào)節(jié)細(xì)胞骨架的組織和動力學(xué)。可以使用本發(fā)明產(chǎn)生引導(dǎo)線索的小尺度圖案，考察被表面束縛的線索如何與生長錐體相互作用，從而決定構(gòu)成神經(jīng)軸突尋找路徑的基礎(chǔ)行為。這樣的信息可以提供確定在胚胎和胎兒發(fā)育過程中神經(jīng)軸突生長錐體的行為的基礎(chǔ)機(jī)制。進(jìn)而，這樣的信息在設(shè)計臨床應(yīng)用中可能是有用的，以在神經(jīng)組織受到傷害之后促進(jìn)神經(jīng)軸突的重新生長。
例如，在本發(fā)明的又一實施例中，可以把來自顆粒噴射22的帶電荷的納米顆粒收集在一個基底上，此基底上形成有確定的帶電荷的圖案，例如用于沉積生長因子活性成分的帶電荷的圖案。例如，可以通過接觸帶電或者納米印刷程序形成這種確定的帶電荷的圖案。換句話說，可以形成具有帶電荷的納米顆粒的相反電荷的帶電荷的圖案，從而可以把噴射22提供的帶電荷的納米顆粒收集在該圖案上。這樣，可以使用納米顆粒的活性成分提供神經(jīng)軸突到靶面積的生長。
圖2示出了電噴射分配裝置52的一個說明性的實施例，此裝置可以在顆粒產(chǎn)生系統(tǒng)10中使用，比如在總體地在圖1中示出的系統(tǒng)中采用。電噴射分配裝置52包括多噴嘴結(jié)構(gòu)54，用來由每個噴嘴結(jié)構(gòu)54產(chǎn)生帶電荷顆粒的噴射68。電噴射分配裝置52包括一個裝源材料的設(shè)備60，用來靶源材料提供給每個噴嘴結(jié)構(gòu)54，例如同時地提供，在產(chǎn)生帶電荷顆粒的噴射68時使用。
單一的電噴射噴嘴結(jié)構(gòu)在噴嘴結(jié)構(gòu)的封殼內(nèi)產(chǎn)生顆粒噴射68的過程中僅只可以發(fā)送有限送料速率的原材料。通過使用以一種或多種不同的構(gòu)形集中在一起的多噴嘴結(jié)構(gòu)54可以提高源材料的這一有限的送料速率。例如，用“n”個噴嘴結(jié)構(gòu)可以將送料速率提高“n”倍。如下面將進(jìn)一步描述的那樣，本發(fā)明使得可以在一個小的面積內(nèi)例如7或10厘米的直徑內(nèi)采用多達(dá)1000個噴嘴，例如毛細(xì)管。噴嘴結(jié)構(gòu)54運行，使每個提供一個單獨的顆粒噴射68，對于納米顆粒的生產(chǎn)來說提高了大批量生產(chǎn)能力。
在噴射來自緊湊地組裝束的噴嘴結(jié)構(gòu)的高度帶電的納米顆粒中的其中一個挑戰(zhàn)是克服來自一個噴嘴結(jié)構(gòu)的納米顆粒對其它相鄰的噴嘴結(jié)構(gòu)的空間電荷效應(yīng)。如在圖6中所示出的那樣，關(guān)于多噴嘴結(jié)構(gòu)的多種構(gòu)形，一般說來，對于一個噴嘴結(jié)構(gòu)54形成一錐體射流模式所需要的電壓隨著噴嘴之間的距離增加。然而，最好在較低的電壓下運行，這是因為采用較高的電壓在噴嘴結(jié)構(gòu)與用來形成電場的第二電極之間出現(xiàn)電弧可能會成為問題。因此，人們希望能有以較小的噴嘴之間的距離一起緊密間隔開的噴嘴結(jié)構(gòu)的多噴嘴結(jié)構(gòu)的構(gòu)形，但是，這種構(gòu)形不需要采用高電壓建立錐體射流。
如在圖2中所示出的那樣，每個噴嘴結(jié)構(gòu)54，即一個毛細(xì)管59形成一個開孔53，沿著軸線51伸展，并在分配端69終止。開孔53的截面與軸線51垂直，并以軸線51為中心。在這里所使用的噴嘴之間的距離(L)被定義為噴嘴結(jié)構(gòu)54的中心軸線51之間的距離。
圖6示出了對于在圖3A-3C中所示的三種噴嘴圖案所需要的電壓作為噴嘴之間的距離的函數(shù)關(guān)系。例如，曲線200對應(yīng)于由圖3A總體地表示的矩形噴嘴結(jié)構(gòu)的矩形圖案，曲線202對應(yīng)于由圖3B總體地表示的噴嘴結(jié)構(gòu)的菱形圖案構(gòu)形，而曲線204對應(yīng)于由圖3C總體地表示的噴嘴結(jié)構(gòu)的圓形構(gòu)形，在圖4中也示出這種圓形構(gòu)形。
一般說來，在一個實施例中，對于單一的毛細(xì)管59獲得錐體射流運行所需要的電壓如箭頭203所表示的那樣大約為7500伏。隨著噴嘴之間的距離(L)減小，需要較高的電壓由噴嘴結(jié)構(gòu)54“排出”高度帶電的納米顆粒，以形成為了噴射納米顆粒所需要的錐體射流模式。最后，所需要的電壓達(dá)到擊穿電場(大約18000伏)，這確定了噴嘴之間間隔的最靠近的距離。由線206表示，大約為2毫米。
噴嘴結(jié)構(gòu)54的開孔53的臨界尺寸(CD)例如與軸線51垂直的開孔53的截面的直徑也會影響噴嘴之間的距離(L)。例如，如在圖2中所示，沿著噴嘴結(jié)構(gòu)54的軸線51設(shè)置毛細(xì)管59，使每個毛細(xì)管在分配端69終止。噴嘴結(jié)構(gòu)54的CD是開孔53的直徑，即，在分配端69建立噴射的開孔的截面的直徑。
按照本發(fā)明，為了避免多噴嘴結(jié)構(gòu)54變成單一的電極，例如由噴嘴結(jié)構(gòu)到第二電極產(chǎn)生電弧，在噴嘴結(jié)構(gòu)54之間必須保持一定的噴嘴之間距離(L)。按照本發(fā)明，噴嘴之間距離(L)與CD的比即L/CD最好等于或大于2。換句話說，如在圖2中所示出的那樣，噴嘴之間距離(L)與垂直于軸線51的開孔53的直徑之比最好等于或大于2。
電噴射分配裝置52的每個噴嘴結(jié)構(gòu)54產(chǎn)生一股帶電荷的噴射，這股噴射帶有高濃度的帶電荷顆粒。一般說來，在噴射中帶電荷顆粒的濃度的范圍在每立方厘米大約105個顆粒(每cc的顆粒數(shù))到大約1012顆粒/cc。由于空間電荷效應(yīng)，即，帶電荷顆粒的電荷排斥產(chǎn)生的效應(yīng)，有相同極性電荷的基本上被分布開的顆粒的噴射有橫截著噴射面積(D)基本上均勻分布的顆粒，如在圖2中所示出的那樣。
在這里所使用的術(shù)語“基本上分布開的顆粒”指的是被所施加的靜電排斥作用力分開的尺寸均勻的和/或尺寸不均勻的顆粒。因此，電噴射過程是一個始終一致的并且可重復(fù)的轉(zhuǎn)移過程。進(jìn)而，因為噴射的帶電荷顆粒彼此排斥，避免了顆粒的團(tuán)聚作用。這樣使顆粒尺寸更均勻。
一般說來，按照如圖2所示的構(gòu)形，通過在一個建立的電場79中包括材料例如活性成分的溶液的蒸發(fā)，由于電荷的濃縮將電荷施加在顆粒的噴射上。換句話說，例如，源材料77可以是一種活性成分的懸浮液，或者是包括溶解的活性成分的一種溶液。隨后由電噴射分配裝置52分配懸浮液或溶液噴射，例如分配微液滴的活性成分。換句話說，被噴射的液體通常會蒸發(fā)，以把在被噴射的流體混合物或懸浮液中的其液體部分的電荷濃縮到顆粒例如活性成分的顆粒上。這樣形成了帶電荷顆粒的噴射68，如下面將進(jìn)一步描述的那樣。
圖2總體地示出了電噴射分配裝置52的運行的示意性說明，該裝置用來由每個噴嘴結(jié)構(gòu)54建立電荷噴射68。每個噴嘴結(jié)構(gòu)54接納來自裝有材料源的設(shè)備60的流體混合物的一股流。例如，裝有材料源的設(shè)備60可以包括懸浮著藥物活性成分或者有溶解在其中的活性成分的一種流體混合物。
一般說來，導(dǎo)電材料56，例如一個導(dǎo)電板以一種特定的構(gòu)形將每個噴嘴結(jié)構(gòu)54定位。適宜把導(dǎo)電材料56連接到高電壓源173上。每個噴嘴結(jié)構(gòu)54包括一個導(dǎo)電結(jié)構(gòu)，例如一個毛細(xì)管，如在圖2中所示出的那樣，它形成一個孔，例如開孔53(例如毛細(xì)管開孔，或者在一個溢流型腔室中的開孔，等)，用來在其中接納流體混合物77的一股流。
雖然按照本發(fā)明可以使用多種構(gòu)形的裝有材料源的設(shè)備60，但是，最好使用單一的裝材料的設(shè)備把流體混合物77給送到所有的噴嘴結(jié)構(gòu)54。然而，將會認(rèn)識到，可以使用任何數(shù)目的不同的和單獨的裝材料的設(shè)備，或者裝材料的設(shè)備裝有多種不同的流體混合物，并且對于不同的噴嘴結(jié)構(gòu)54提供不同的混合物。
最好推或拉流體混合物77，使它通過開孔53，并把流體混合物77提供給噴嘴結(jié)構(gòu)77的分配端69，例如由泵推送。最好設(shè)置用箭頭64總體地表示的一個壓縮氣源，例如不與流體混合物77反應(yīng)的一個惰性氣源，來壓縮流體混合物77，并迫使流體流過噴嘴結(jié)構(gòu)54的開孔53。雖然最好使用壓縮氣源64提供這樣的流體混合物的流，但是，也可以使用提供這樣的流的其它方法。例如，可以使用在流體混合物77上方的一個板，在該板上施加一個作用力，例如氣動力，或者可以使用對于每個噴嘴結(jié)構(gòu)的注射泵。
由導(dǎo)電結(jié)構(gòu)56定位并且在電路上與該結(jié)構(gòu)相連接的噴嘴結(jié)構(gòu)54的功能是作為電噴射分配裝置52的第一電極，使每個噴嘴結(jié)構(gòu)的分配端69的位置用來朝向靶71或者它的表面76分配帶電荷的微液滴。在圖2的示例性實施例中，為了建立電場79，靶71的功能作為第二電極結(jié)構(gòu)，例如接地的靶71。在第一電極或?qū)щ娊Y(jié)構(gòu)56與第二電極或接地的靶結(jié)構(gòu)71之間施加一個電位差，第二電極與第一電極在電路上隔絕。本領(lǐng)域技術(shù)人員將會認(rèn)識到，可以采用一種或多種導(dǎo)電部件形成電極，且這些電極可以取多種不同構(gòu)形之一。
一般說來，在使用時，通過噴嘴結(jié)構(gòu)54的開孔53提供流體混合物77的一股流，例如通過開孔53推和/或拉提供這股流。在分配端69形成一個彎月形，在該端的開孔53的直徑最好在大約6微米到大約2毫米的范圍。施加一個電位差在電路上連接到噴嘴結(jié)構(gòu)54上的第一電極導(dǎo)電結(jié)構(gòu)56與連接到地81的第二電極靶結(jié)構(gòu)71之間建立一個不均勻的電場79。例如，可以把高的正電壓施加到第一電極導(dǎo)電結(jié)構(gòu)56上，而把第二電極靶結(jié)構(gòu)71接地。還有，最好使用例如提供大于4kV/cm的電場強(qiáng)度的電壓差。
在這里所使用的不均勻電場指的是兩個電極之間的電位差所產(chǎn)生的電場。不均勻電場中的至少某些電力線相對于另一個電極更局部地集中在一個電極，例如相對于第二電極或接地的靶表面71更集中在分配端69。換句話說，例如電力線中的至少某些電力線相對于穿過開孔53的中心的縱向軸線51偏離開該軸線。還有，例如，接地的靶電極位于分配端69的前面，它的尺寸使得和/或包括至少一部分位于離開縱向軸線51的位置。在多種實施例中，第二電極可以是一個或多個環(huán)形電極、平板電極、接地的靶表面，等。
在流體混合物包括活性成分的情況下，流體混合物77通過噴嘴結(jié)構(gòu)54的開孔53流動。一般說來，提供給開孔53的流體混合物77有導(dǎo)電性。當(dāng)流體混合物77通過開孔或孔53時，第一與第二電極之間的電位差在它們之間產(chǎn)生電場，此電位差將由液體除去一種極性的電荷，即，當(dāng)把正的高電壓施加到電極56上時將除去負(fù)電荷，留下帶正電荷的微液滴離開分配端69被分配。例如，在分配端69的彎月形可以形成一個錐體射流，用來當(dāng)不均勻電場79的作用力與彎月形的表面張力平衡時分配出包括活性成分的微液滴的噴射。微液滴的噴射在不均勻電場79中進(jìn)一步變成帶更多的正電荷。
隨著微液滴蒸發(fā)，微液滴的電荷濃縮在活性成分上，形成帶電荷的顆粒的噴射。在微液滴上的電荷數(shù)量以及因此蒸發(fā)后在顆粒上的電荷的數(shù)量至少以用來對微液滴進(jìn)行噴射的流體混合物的導(dǎo)電性，流體混合物的表面張力，流體混合物的介電常數(shù)以及它的給送速率為基礎(chǔ)。一般說來，集中在一個特定顆粒上的電荷的范圍在微液滴沒有粉碎或被撕裂的條件下該微液滴能攜帶的最大電荷的大約80％到大約95％，即，在Reyleigh電荷極限的大約80％到大約95％的范圍以內(nèi)。在100％的情況下，電作用力克服微液滴的表面張力，使得液滴分解。不均勻的電場也保證了顆粒的容量和/或顆粒的方向，否則，由于空間電荷效應(yīng)顆粒可能沿隨機(jī)的方向前進(jìn)。
本領(lǐng)域技術(shù)人員將會認(rèn)識到，可以將所施加的電壓顛倒。例如，可以將第一電極接地，而把正的高電壓施加到第二電極上。在這樣的情況下，可能有負(fù)電荷集中在顆粒上。進(jìn)而，可以采用任何其它施加電壓的構(gòu)形提供不均勻的電場，以產(chǎn)生顆粒的帶電荷的噴射。
多種構(gòu)形可以提供不均勻的電場。例如，第二電極可以是接地的任何導(dǎo)電材料，并且把它的位置設(shè)置成由噴嘴結(jié)構(gòu)54的分配端69形成一股噴射68，例如，第二電極可以是接地的環(huán)形電極，裝有賦形材料的接地的靶表面，用作吸入裝置的一個接地的容器，等。也可以把第二電極設(shè)置在多種位置，比如正好在噴嘴結(jié)構(gòu)54的前面，或者位于離開噴嘴結(jié)構(gòu)54較遠(yuǎn)，并且比較靠近靶表面76。
通過調(diào)節(jié)第一與第二電極之間的距離可以調(diào)節(jié)電場的強(qiáng)度。不同的電場強(qiáng)度將形成相對不同的面積D，顆粒噴射在此面積D上形成，這至少部分地是由于顆粒噴射68的空間電荷效應(yīng)。本領(lǐng)域技術(shù)人員將會認(rèn)識到，可以相對于其它部件移動分配裝置52的一個或多個部件，例如相對于噴嘴結(jié)構(gòu)54移動靶表面，或者相反，使得調(diào)節(jié)電場強(qiáng)度變得容易。
當(dāng)進(jìn)行操作時，最好在壓縮氣源64的控制下，將來自裝材料的設(shè)備60的流體混合物77提供給噴嘴結(jié)構(gòu)54。如上面所描述那樣，也可以使用液體泵(例如，注射泵，重力送料泵，壓力調(diào)節(jié)的液體貯室，等)，質(zhì)量流控制器，或者適用于把源材料例如流體混合物77給送到多噴嘴結(jié)構(gòu)54的任何其它流量控制裝置控制流動，如本領(lǐng)域技術(shù)人員可能知道的那樣。
分配裝置52把流體混合物的流霧化成微液滴。可以用任何產(chǎn)生微液滴的已知技術(shù)實現(xiàn)霧化，這些微液滴的標(biāo)稱直徑最好大約為10納米或者更大，更可取的大約為20納米到大約10微米，甚至更可取的大約為30納米到大約1微米。最好采用靜電霧化。然而，其它的霧化裝置(例如壓力調(diào)節(jié)的霧化器，超聲霧化器，液壓噴嘴，等)也可以實現(xiàn)適當(dāng)?shù)撵F化。如在這里前面所描述的那樣，電噴射可以產(chǎn)生標(biāo)稱直徑在大約10納米到大約2微米范圍的微液滴。在參考資料中描述的多種因素會影響所產(chǎn)生的液滴尺寸。例如，毛細(xì)管尺寸，液體的送料速度，分配裝置，周圍氣體的性質(zhì)，等等。本領(lǐng)域技術(shù)人員將會認(rèn)識到，可以改變這些因素和其它因素，產(chǎn)生所要求尺寸的微液滴。
通過在多噴嘴結(jié)構(gòu)54之間例如在毛細(xì)管電極59與第二電極靶71之間施加不同的電位差，可以實現(xiàn)不同的運行模式。例如，通過導(dǎo)電結(jié)構(gòu)56把高的正電壓73施加到毛細(xì)管電極上并使第二電極靶71接地可以產(chǎn)生帶有相對較高正電荷的噴射68。可以使在這種情況下的第二電極71接地81，或者可以使此第二電極有連接到其上的負(fù)電壓。例如，在其中產(chǎn)生電場的介質(zhì)中所容許的最大電場強(qiáng)度限制所施加的電壓。例如，在比大約30kV/cm高的電場強(qiáng)度下在空氣中將會出現(xiàn)起弧。然而，通過關(guān)于噴嘴結(jié)構(gòu)使用一種鞘套氣體可以提高所容許的電場強(qiáng)度，例如使用CO2，SF6，等氣體。
通過施加相對較大的電位差，如在上面提到的文章中所描述的那樣，可以實現(xiàn)運行的脈沖模式或錐體射流模式。在運行的錐體射流模式中，在分配端69形成錐體形狀的彎月面，而在脈沖模式中，液體彎月面的形狀在錐體形狀與圓形之間交替變化。在另一方面，通過在毛細(xì)管電極59與第二電極71之間施加相對較小的電位差，會由分配頂端出現(xiàn)滴落。按照本發(fā)明，在毛細(xì)管59的孔或開孔53處形成由一個錐體產(chǎn)生噴射是優(yōu)選的。
雖然如下面將進(jìn)一步描述的那樣多種構(gòu)形對于電噴射分配裝置可能是適用的，但是，分配裝置52最好包括由一種適當(dāng)?shù)牟牧媳热玢K，硅等制成的毛細(xì)管59，用來由每個噴嘴結(jié)構(gòu)54例如它的毛細(xì)管59產(chǎn)生噴射68。例如，毛細(xì)管的外徑可以在大約6微米到大約2.5毫米的優(yōu)選范圍內(nèi)，而內(nèi)徑可以在大約6微米到大約2毫米的優(yōu)選范圍內(nèi)。
進(jìn)而，分配裝置52可以對于每個毛細(xì)管包括一個殼體，例如一個同心的管，或者關(guān)于分配裝置52包括一個殼體，例如圍繞裝置52的噴射部分的一個外殼，此外殼可以用來圍繞毛細(xì)管59提供氣體例如CO2，SF6等的鞘套，以提高毛細(xì)管的靜電擊穿電壓，例如防止出現(xiàn)輝光放電。當(dāng)采用高表面張力液體例如去離子水產(chǎn)生噴射時，使用這樣的氣體鞘套特別有利。
下面將進(jìn)一步更詳細(xì)地描述對于噴嘴結(jié)構(gòu)54的幾種詳細(xì)的構(gòu)形。按照本發(fā)明，多噴嘴結(jié)構(gòu)54的構(gòu)形最好由所有的噴嘴結(jié)構(gòu)54提供顆粒噴射，使得顆粒的輸送的速率范圍在大約2克/分鐘到大約50克/分鐘。這樣的速率提供希望數(shù)量的顆粒，比如藥物活性成分顆粒，在一種或多種應(yīng)用中使用，或者在后續(xù)的加工中使用。
可以以一種或多種不同的構(gòu)形設(shè)置多噴嘴結(jié)構(gòu)54。例如，在圖3-5中示出了這樣的構(gòu)形的幾種說明性的實施例。
在圖3A中示出了矩形圖案的構(gòu)形90。矩形圖案的構(gòu)形90包括以一陣列對準(zhǔn)的噴嘴結(jié)構(gòu)92。噴嘴之間的距離93和94在這種噴嘴結(jié)構(gòu)92之間通常是不同的。
在圖3B中示出了另一種菱形圖案的噴嘴結(jié)構(gòu)構(gòu)形100。菱形圖案的構(gòu)形100包括以菱形設(shè)置的噴嘴結(jié)構(gòu)102，噴嘴之間的距離為104和106.這些噴嘴之間的距離104和106在這些噴嘴結(jié)構(gòu)102之間是不同的。
在圖3C中示出了噴嘴結(jié)構(gòu)的圓形圖案構(gòu)形125。噴嘴結(jié)構(gòu)的圓形構(gòu)形125包括沿著軸線121設(shè)置的一個中心噴嘴結(jié)構(gòu)122，多個噴嘴結(jié)構(gòu)125的一個外環(huán)124，以及多個噴嘴結(jié)構(gòu)125的一個或多個內(nèi)環(huán)126，它們位于中心的噴嘴結(jié)構(gòu)122與外環(huán)124之間。多噴嘴結(jié)構(gòu)的外環(huán)124和多噴嘴結(jié)構(gòu)的一個或多個內(nèi)環(huán)126關(guān)于中心噴嘴結(jié)構(gòu)122是同心的。
噴嘴之間的距離128把圓形構(gòu)形120中的噴嘴結(jié)構(gòu)125彼此分開。按照本發(fā)明，一個或多個內(nèi)環(huán)的噴嘴結(jié)構(gòu)125最好離開相鄰的噴嘴結(jié)構(gòu)125有基本相等的噴嘴之間距離(L)。
在這里所使用的基本相等的距離指的是在這些噴嘴結(jié)構(gòu)之間大致相等的距離，使得在一個噴嘴結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生的噴射的顆粒的空間電荷效應(yīng)對相鄰的噴嘴結(jié)構(gòu)有本質(zhì)上等價的效應(yīng)。例如，在中心噴嘴結(jié)構(gòu)122產(chǎn)生的顆粒噴射的效應(yīng)對于相鄰的內(nèi)環(huán)126的相鄰的噴嘴結(jié)構(gòu)127有與在相鄰的內(nèi)環(huán)126中的噴嘴結(jié)構(gòu)139所產(chǎn)生的顆粒噴射等價的效應(yīng)。這樣，基本上相等的噴嘴之間距離(L)保證了對內(nèi)環(huán)126的每個噴嘴結(jié)構(gòu)125和中心的噴嘴結(jié)構(gòu)122有基本上等價的空間電荷效應(yīng)。顯然，在某種程度上不同的空間電荷效應(yīng)將會影響外環(huán)124的噴嘴結(jié)構(gòu)125，這是因為在外環(huán)124中的噴嘴結(jié)構(gòu)125沒有與它們的兩側(cè)相鄰的噴嘴結(jié)構(gòu)。
最好以這種圓形的構(gòu)形120使用本發(fā)明，這種構(gòu)形有以附圖標(biāo)記128表示的基本上相等的噴嘴之間距離(L)。這與采用圖3A和3B的矩形和/或菱形構(gòu)形相反，其中噴嘴結(jié)構(gòu)之間的距離不是基本上相等的。
如在圖4中所示，噴嘴結(jié)構(gòu)的分配端69最好大致落在單一的X和Y平面中。進(jìn)而，至少在一個特別的說明性實施例中，每個噴嘴結(jié)構(gòu)54包括毛細(xì)管59，它有在毛細(xì)管頂端150終止的一個本體部分149。換句話說，所有的毛細(xì)管頂端都最好設(shè)置在單一的X和Y平面中。進(jìn)而，如在圖4中所示，每個毛細(xì)管59大致沿著噴嘴結(jié)構(gòu)54的一個中心軸線51設(shè)置(見圖2)，該軸線大致與z軸平行。換句話說，使毛細(xì)管59的位置為它們的頂端150位于一個XY平面中，并且進(jìn)而它們定位的位置為形成一個圓形的構(gòu)形并沿著Z軸對準(zhǔn)。
如在圖6中所示，為形成用于噴嘴結(jié)構(gòu)54的錐體射流模式，圓形圖案構(gòu)形120要求的電壓最小。這樣，很明顯，圓形的構(gòu)形120使得毛細(xì)管可以有最緊湊的束狀排列，而在電場中不出現(xiàn)擊穿。采用這種圓形的圖案構(gòu)形120，可以把1000個噴嘴放在一個7到10厘米的圓盤中，而這是使單一的噴射噴嘴運行的典型的面積。因此，這樣的噴嘴結(jié)構(gòu)的密度可以把批量生產(chǎn)能力提高超過1000倍。如在圖3C中所示的圖代表多環(huán)的使用，顯然，沒有按比例示出許多附加的噴嘴結(jié)構(gòu)125，可以把多個環(huán)設(shè)置這種圓形構(gòu)形120中。同樣，圖3A-3B的構(gòu)形也不是按比例的，在這些構(gòu)形中可以容納更多的噴嘴結(jié)構(gòu)。
圖5A-5B示出了對于噴嘴結(jié)構(gòu)的另一種錐體構(gòu)形160的側(cè)視圖和底視圖。如在圖5A中所示，電噴射分配裝置162包括一個導(dǎo)電板163，例如它作為第一電極，它將多個毛細(xì)管170定位，并且在電路上與這些毛細(xì)管例如第一電極相連接。在壓縮的氣源188的控制下把保存在裝流體混合物的設(shè)備184中的流體混合物186流給送多個毛細(xì)管170，且接負(fù)電的靶165提供不均勻的電場，用來由每個毛細(xì)管170產(chǎn)生一股顆粒噴射。
在毛細(xì)管170的錐體構(gòu)形164中，毛細(xì)管170的不同內(nèi)環(huán)在與垂直于穿過中心毛細(xì)管174的軸線171的不同平面內(nèi)終止。換句話說，如在圖5A-5B中所示，毛細(xì)管170的第一內(nèi)環(huán)190的毛細(xì)管頂端180在與軸線171垂直的一個平面176內(nèi)終止。同樣，毛細(xì)管170的內(nèi)環(huán)191的毛細(xì)管170在頂端181終止并在與軸線171垂直的平面178內(nèi)，同樣，毛細(xì)管170的內(nèi)環(huán)192的頂端182在與軸線171垂直的平面179內(nèi)終止。類似地，一個或多個附加的內(nèi)環(huán)和外環(huán)多噴嘴結(jié)構(gòu)在與軸線171垂直的其它平面內(nèi)終止，形成錐體構(gòu)形164。中心毛細(xì)管的頂端174在錐體的頂端，如在圖5A中所示。
雖然關(guān)于噴嘴結(jié)構(gòu)的優(yōu)選構(gòu)形描述了本發(fā)明，但是，本領(lǐng)域技術(shù)人員將會認(rèn)識到，由這里的描述，多種其它的構(gòu)形也是可能的，例如五邊形，六邊形，等等。進(jìn)而，很清楚，本發(fā)明不限于在這些構(gòu)形中采用的任何具體類型的噴嘴結(jié)構(gòu)，因為可以采用多種適當(dāng)?shù)膰娮旖Y(jié)構(gòu)。例如，在前面已經(jīng)總體地描述了多種噴嘴結(jié)構(gòu)，和關(guān)于圖7-12將描述的其它的噴嘴結(jié)構(gòu)?？梢允褂眠m宜于提供按照在這里描述的原理的顆粒噴射的任何噴嘴結(jié)構(gòu)，例如可以提供多種錐體射流的一個狹縫(例如帶有或者沒有立柱，如下面將描述的那樣)，噴嘴結(jié)構(gòu)的一部分與其它噴嘴結(jié)構(gòu)的一部分為一體的噴嘴結(jié)構(gòu)，等等。
例如，如前面所描述的，可以使用由適當(dāng)材料比如鉑，硅等制成的毛細(xì)管用來提供如這里所描述的顆粒噴射。這些毛細(xì)管的頂端最好是成錐形的，使得電場集中在每個毛細(xì)管的頂端。
在這里參考著圖7和8描述采用毛細(xì)管的幾個說明性的示例。例如，圖7是部分300的一種構(gòu)形的更詳細(xì)的圖，此部分至少可以部分地用作在圖2中總體地示出的電噴射分配裝置52的噴嘴結(jié)構(gòu)54的一部分，例如分配部分314。
如在圖7中所示，把噴射328噴射到由一個外殼302確定的腔室303中，該外殼有穿過它的一個軸線301。外殼302包括第一端304和第二端306，在它們之間與關(guān)于軸線301的一個圓柱形的壁相連接。外殼302是一個可以排空的真空腔室。外殼302通常由隔絕材料制成。例如，圓柱形的壁外殼308最好為一個圓柱形的有機(jī)玻璃壁，為的是可以看見，而第一端和第二端304、306可以由多種隔絕材料制成。第一端304也可以由導(dǎo)電部分例如導(dǎo)電材料56制成，使得把電壓施加到毛細(xì)管320上變得容易，或者使得把毛細(xì)管320接地變得容易。
外殼302的第二端306包括連接到圓柱形壁308上的一個端部件311，將一個靶平臺312例如第二電極的一部分相對于端部件311的上表面370定位，可以把靶材料例如賦形材料放在該平臺上。例如，可以把管，盤，或者任何其它結(jié)構(gòu)放在平臺312上。進(jìn)而，穿過端部件311的下表面371設(shè)置一個可旋轉(zhuǎn)的微米調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)310，用于與平臺312接觸，使得可以改變平臺312的高度，例如可以調(diào)節(jié)靶與分配頂端380之間的距離。由一種導(dǎo)電材料例如不銹鋼制作平臺312，該平臺可以作為第二電極，用來由分配頂端380產(chǎn)生噴射328。
外殼302的第一端304包括穿過它伸展的一個分配頭316，此分配頭有一個軸線，此軸線與軸線301重合，用來與導(dǎo)電平臺312結(jié)合起來產(chǎn)生在腔室303中的噴射328。分配頭316包括一個毛細(xì)管320，穿過它的軸線與軸線301重合。毛細(xì)管320包括第一端330，在第一端304的上表面383上的導(dǎo)電密封件337將此第一端在第一端330的孔385中密封地定位。毛細(xì)管320還包括第二端332，使此端的位置如所要求的那樣用來分配噴射328。可以由任何適當(dāng)?shù)牟牧现谱髅?xì)管320，比如鉑，硅，不銹鋼，等，毛細(xì)管也可以為任何適當(dāng)?shù)某叽?。例如，毛?xì)管的外徑最好在大約8微米到大約2.5毫米的范圍內(nèi)，而它的內(nèi)徑最好在大約6微米到大約2毫米的范圍內(nèi)。更可取的是，毛細(xì)管的內(nèi)徑在大約10微米到大約200微米的范圍內(nèi)。
進(jìn)而，分配頭316包括一個噴嘴部分或殼體322，如在圖7中所示，它是一個細(xì)長的基本上圓柱形的金屬殼體，與毛細(xì)管320同心，然而，此殼體322可以是導(dǎo)電的，或者是不導(dǎo)電的。還有，此殼體322可以為任何構(gòu)形或形狀，其構(gòu)形或形狀使得一種鞘套氣體可以關(guān)于毛細(xì)管320流動。在這個特殊的實施例中，毛細(xì)管320與殼體322一起形成分配頭316的毛細(xì)管電極，用來與導(dǎo)電平臺312結(jié)合起來使得噴射328進(jìn)入腔室中。殼體或噴嘴部分322包括第一端部336，在它的部段335它傾斜成一個較窄的第二端部338。第二端部338由傾斜的部段335伸展，并與毛細(xì)管320的第二端332同心。傾斜的部段335的較窄的端部由第一段304的下表面385最好伸展大約5毫米到大約5厘米的距離。第二端部338的外徑最好在大約2毫米到大約5毫米的范圍內(nèi)，而第二端部338的內(nèi)徑最好在大約0.1厘米到大約0.2厘米的范圍內(nèi)。毛細(xì)管320的第二端332越過金屬殼體或噴嘴部分322的第二端部朝向靶池340最好伸展大約2毫米到大約5毫米的距離。噴嘴部分322由任何適當(dāng)?shù)慕饘倩虿粚?dǎo)電的材料比如不銹鋼，黃銅，鋁，或者任何其它適用的導(dǎo)電的或不導(dǎo)電的材料制成。隔開裝置326或其它的隔離結(jié)構(gòu)把噴嘴部分322與毛細(xì)管320間隔開。例如，可以在一個特定的部分比如銷柱點或者凹陷部分使金屬殼體322變形，產(chǎn)生一個頸部，用來使毛細(xì)管320位于它的中心。
毛細(xì)管電極可以為許多構(gòu)形中的一種構(gòu)形。然而，最重要的是毛細(xì)管電極為用來產(chǎn)生不均勻電場的電極，并且可選地提供關(guān)于毛細(xì)管的一個氣體鞘套，如果對高表面張力液體例如去離子水進(jìn)行噴射時用來避免輝光放電。例如，在一個腔室中產(chǎn)生噴射的電噴射設(shè)備中，毛細(xì)管電極可以只包括一個毛細(xì)管自身，與要求一個外殼比如金屬外殼322提供用于鞘套氣體流的環(huán)形空間相反。在這樣的構(gòu)形比如采用許多毛細(xì)管的多噴嘴構(gòu)形中，可以用防止輝光放電的氣體充滿腔室。進(jìn)而，當(dāng)對不是高表面張力的液體進(jìn)行噴射時，可以不需要氣體鞘套。
在外殼302的第一端304設(shè)置一個氣體入口348，使得可以輸入一股帶負(fù)電的氣體例如CO2，SF6等氣體，以形成關(guān)于毛細(xì)管320的一個氣體鞘套。把入口構(gòu)形成用來在同心的毛細(xì)管320與噴嘴部分322之間的孔350中引導(dǎo)帶負(fù)電的氣體流。這個氣體鞘套使得可以將所施加的電壓提高到較高的水平，而不會出現(xiàn)輝光放電，例如，可以提高毛細(xì)管電極的靜電擊穿電壓。端部304的整個部分或者它的各部分可以由導(dǎo)電材料制成，使得把電壓施加到毛細(xì)管上變得容易，或者使得把毛細(xì)管接地變得容易。例如密封件337可以不導(dǎo)電，但是，它最好是導(dǎo)電的，使得把電壓施加到毛細(xì)管320上變得容易，或者使得把毛細(xì)管320接地變得容易。
第一端304還包括一個出口354，用來使氣體流出腔室303。例如該出口354可以通到在第一端304中形成的一個環(huán)形腔室389中，第一端有一個底表面板390，此板有一系列孔，使得可以由腔室303通過出口354流出?？梢园岩慌_真空泵連接到出口354上，用來把腔室303抽真空，降到較低的壓力。例如，腔室中的壓力最好在大約1個大氣壓到大約0.1大氣壓的范圍內(nèi)。進(jìn)而，替代提供毛細(xì)管320與噴嘴部分322之間的氣體鞘套，或者在提供這種氣體鞘套以外，可以通過出口354用一種氣體充滿腔室303，提高毛細(xì)管電極的靜電擊穿電壓。
在一個實施例中，通過出口354用氣體將腔室303充滿，隨后優(yōu)選范圍在大約5cc/min到大約200cc/min的氣流持續(xù)地流過出口354。對于腔室303的任何口可以用來使氣體由充滿的腔室排出，比如這個口可以用來感知在腔室中的壓力(未畫出)。當(dāng)腔室303被氣體充滿時，毛細(xì)管320與噴嘴部分322之間的氣體鞘套可能不是必要的。這樣，將腔室充滿對于使用毛細(xì)管320與噴嘴部分322之間的氣體鞘套是一種替代方案。
為了在腔室303中產(chǎn)生噴射328，提供一種懸浮液，并且在毛細(xì)管320的第一端330接納這種懸浮液。懸浮液的流速最好在大約每分鐘0.01微升到大約每分鐘5微升(um/min)的范圍內(nèi)。最好把相對于毛細(xì)管320的相對較高的電壓例如在大約2000伏到大約6000伏范圍的電壓施加到平臺312上，毛細(xì)管在電路上接地(或者相反)，以在噴射設(shè)備的第一電極與第二電極之間建立電位差。在這種特定的說明性實施例中，毛細(xì)管320，金屬外殼322和密封件337是導(dǎo)電的。在如前面所描述的每種運行模式中，在毛細(xì)管320的第二端332的分配頂端380的前面產(chǎn)生噴射328。電極之間的電位差在它們之間建立一個電場，在分配頂端380形成的彎月面形成較細(xì)的絲，同時向下朝向靶吸引懸浮液。
圖8為用于圖7的分配頭316的一種替代的毛細(xì)管電極構(gòu)形400的更詳細(xì)的圖。對應(yīng)圖7的類似部件在圖8中使用相同的附圖標(biāo)記，為的是簡化對替代的毛細(xì)管構(gòu)形400的描述。一般說來，替代的毛細(xì)管構(gòu)形400替換或代替在圖7中所示的結(jié)構(gòu)的單一毛細(xì)管320。
毛細(xì)管電極構(gòu)形400包括第一毛細(xì)管412，它的軸線與軸線301重合，用來接納被噴射的懸浮液或流體混合物。進(jìn)而，第二毛細(xì)管414與第一毛細(xì)管412同心。在內(nèi)外毛細(xì)管412，414之間的環(huán)形空間487用來把第二流體混合物的流引導(dǎo)到分配頂端495，在它的前面形成噴射。例如可以將一種電解溶液或一種涂層材料或封裝材料提供給分配頂端495，由該頂端形成納米顆粒的噴射。在環(huán)形空間487中引導(dǎo)第二流體混合物的流，使得該流在靠近分配頂端495的位置與懸浮液即第一流體混合物接觸。
更詳細(xì)地說，外殼部分430包括一個孔483，它由外殼部分430的第一端480伸展到它的第二端482。一個入口420通到孔483。該入口420接納在環(huán)形空間487中關(guān)于毛細(xì)管412引導(dǎo)的第二流體混合物的流422。第一毛細(xì)管412有第一端413和第二端415。毛細(xì)管412位于大致為T形的外殼部分430的孔483中。采用在外殼部分430的第一端480的導(dǎo)電件431把毛細(xì)管412的第一端413密封到外殼430上。毛細(xì)管412由外殼部分430的第二端482伸展，并且與第二毛細(xì)管414一起形成環(huán)形空間487。
第二毛細(xì)管414包括第一端490和第二端491。第二毛細(xì)管414的位置使得它與第一毛細(xì)管412同心。采用導(dǎo)電件432把第二毛細(xì)管412的第一端490連接到外殼部分430的第二端482上。隔離裝置326把第二毛細(xì)管414的第二端491相對于噴嘴部分322固定在其位置。第二毛細(xì)管414在靶的方向上越過第一毛細(xì)管412伸展一個預(yù)先確定的距離，此距離最好為大約0.2毫米到大約1毫米。第二毛細(xì)管414在分配頂端495伸展越過第一毛細(xì)管伸展的那部分傾斜60度到75度，為的是獲得穩(wěn)定的噴射圖案和運行模式，即獲得始終如一的噴射圖案。沒有這樣的傾斜可能會出現(xiàn)間歇的工作狀態(tài)。進(jìn)而，第二毛細(xì)管414越過噴嘴部分322的第二端338伸展一個預(yù)先確定的距離(d5)，此距離最好為大約2毫米到大約5毫米。第一毛細(xì)管412的優(yōu)選直徑與圖7的毛細(xì)管320的直徑類似。與第一毛細(xì)管同心的第二毛細(xì)管的優(yōu)選的外徑為大約533.4微米到546.1微米，而優(yōu)選的內(nèi)徑為大約393.7微米到431.8微米。在第二毛細(xì)管414頂端的間隙d6最好在大約10微米到大約80微米的范圍。其它優(yōu)選的構(gòu)形參數(shù)基本上與參考著圖7所描述的參數(shù)等價。在這樣的構(gòu)形中，提供了雙液體流，由設(shè)備的分配頂端495產(chǎn)生噴射。進(jìn)而，通過入口348也可以提供一個氣體鞘套，如前面參考著圖7所描述的那樣。還有，第一毛細(xì)管412可以越過第二毛細(xì)管414的頂端伸展，例如在第一毛細(xì)管412的端部形成分配頂端，該頂端比第二毛細(xì)管414的端部更靠近靶。換句話說，第一流體混合物例如懸浮液可以在排出分配頂端495之前與第二流體混合物接觸，或者懸浮液可以在排出第一毛細(xì)管412的端部時與第二流體混合物接觸。進(jìn)而，第二毛細(xì)管可以為多種其它的構(gòu)形，形成用來把第二流體混合物提供給分配頂端例如不必須是毛細(xì)管結(jié)構(gòu)的空間。
可以使用雙毛細(xì)管構(gòu)形噴射活性成分的被涂層的顆粒，或者產(chǎn)生有多于一種成分的顆粒。例如，由第一流體混合物提供活性成分，而由第二流體混合物提供一種涂層材料例如時間緩釋高聚物。當(dāng)噴射時，涂層材料至少部分地包住活性成分。
進(jìn)而，第二流體混合物可能是有特殊導(dǎo)電性的一種電解溶液，調(diào)節(jié)集中在顆粒上例如在一種流體混合物上的電荷，那種流體混合物可以與第一流體混合物相容，或者可以與第一流體混合物不相容。這樣的電解液的導(dǎo)電性最好在大約60微歐-1/厘米到大約80000微歐-1/厘米的范圍內(nèi)。通過控制顆粒的導(dǎo)電性可以控制顆粒的尺寸。例如，通過提高導(dǎo)電性，將減小顆粒的尺寸。
也可以采用提供如在圖9中所示的噴嘴結(jié)構(gòu)的一種替代方式以在這里描述的多種噴嘴結(jié)構(gòu)構(gòu)形中的一種或多種構(gòu)形提供噴嘴結(jié)構(gòu)。可以在圖1的顆粒產(chǎn)生系統(tǒng)中采用的電噴射分配裝置502包括多噴嘴結(jié)構(gòu)506。最好由單一的整體導(dǎo)電材料504，例如微機(jī)械板提供此多噴嘴結(jié)構(gòu)506。導(dǎo)電材料或微機(jī)械板504可以形成裝流體混合物的裝置522的一部分，例如底表面523，該裝置用來裝流體混合物524，并且把流體混合物524的一股流提供給每個噴嘴結(jié)構(gòu)506。例如，如前面所描述的那樣，可以使用壓縮氣體源526把流體混合物524輸送到噴嘴結(jié)構(gòu)506的每個孔或開孔525。由于導(dǎo)電材料504，多噴嘴結(jié)構(gòu)506由這種導(dǎo)電材料制成，與靶520之間所提供的電位差，在多噴嘴結(jié)構(gòu)506的分配端513產(chǎn)生錐體射流517(圖10)，以產(chǎn)生顆粒噴射519。
圖10更詳細(xì)地示出了圖9的噴嘴結(jié)構(gòu)506中的一個。噴嘴結(jié)構(gòu)506包括一個傾斜的部分516，此部分形成孔或開孔525。噴嘴結(jié)構(gòu)506的開孔525沿著軸線501伸展。傾斜的部分516包括傾斜的內(nèi)表面509，即，關(guān)于流體混合物在里面，以接納流體混合物524，并將足夠的流量提供給孔525。傾斜的部分516還包括外傾斜表面508。外傾斜表面508和內(nèi)傾斜表面509最好是相對的表面，它們有大致平行的構(gòu)形。換句話說，這些傾斜的表面相對于大致平板狀的導(dǎo)電材料504有相同的角度，而該導(dǎo)電材料板與軸線501垂直。傾斜的外表面508朝向靶520伸展，并在分配端513終止，當(dāng)在所施加的電位差下運行時，在分配端形成一個錐體射流。
圖11和12示出了電噴射分配裝置552的另一替代的實施例的示意圖，該裝置包括多噴嘴結(jié)構(gòu)556，其方式與在圖9-10中所示的方式類似，但是，它有一種雙開孔構(gòu)形。在這樣的方式中，可以以與前面參考著圖8所描述的方式類似的方式使用這種設(shè)備，圖8示出了同心的毛細(xì)管的使用。
如在圖11中所示，分配設(shè)備552通常包括兩個導(dǎo)電的板狀結(jié)構(gòu)584和585，它們用作裝置552的第一電極。將導(dǎo)電的板狀結(jié)構(gòu)584和585分開，使得可以在它們之間由一個流體混合物源572提供一種流體混合物573。把板狀結(jié)構(gòu)584和585成形為雙開孔噴嘴結(jié)構(gòu)556。當(dāng)在第一電極即導(dǎo)電的板狀結(jié)構(gòu)584和/或585與靶554之間施加一個適當(dāng)?shù)碾娢徊顣r，每個噴嘴結(jié)構(gòu)556形成一個錐體射流560。這樣，在每個噴嘴結(jié)構(gòu)556的分配端582(見圖12)提供或建立一個顆粒噴射562。
再一次，通過施加壓縮氣體568，將裝在保存設(shè)備564中的流體混合物566提供給通過每個噴嘴結(jié)構(gòu)556的流。流體混合物566可以與流體混合物573相同，也可以不同。流體混合物566最好與流體混合物573不同。例如，如前面所描述的那樣，流體混合物566可以包括一種用于藥物目的的活性成分，而流體混合物573可以包括一種賦形材料或涂層材料，比如時間緩釋材料，例如一種高聚物。通過使用這些流體混合物，可以由每個噴嘴結(jié)構(gòu)556分配出被涂層的顆粒。
圖12示出了在分配裝置552中采用的一個噴嘴結(jié)構(gòu)556的更詳細(xì)的圖。如在圖12中所示，第一導(dǎo)電的板結(jié)構(gòu)584形成了一個開孔596，通過此孔提供第一流體混合物566。第一導(dǎo)電板結(jié)構(gòu)584與第二板結(jié)構(gòu)585在它們之間提供一個空間或通道570，以接納第二流體混合物573。第二流體混合物573與第一流體混合物566在第二導(dǎo)電板結(jié)構(gòu)585形成的開孔594會合。取決于形成開孔594，596和通道570的構(gòu)形，兩種流體混合物可以或者在通道570中或者在開孔594中彼此接觸。
第一導(dǎo)電板結(jié)構(gòu)584包括一個傾斜的部分586，它形成沿著軸線553的開孔596。此傾斜的部分586包括內(nèi)傾斜表面598，即相對于流體混合物566在里面的表面，以接納流體混合物566，且還包括外表面597，該表面最好以與內(nèi)表面598類似的方式傾斜。外表面597朝向靶554伸展，并且在進(jìn)入通道570的出口574處終止。
同樣，導(dǎo)電板結(jié)構(gòu)585包括傾斜的部分588，它形成沿著軸線553的開孔594。此傾斜的部分588包括內(nèi)傾斜表面591，其接納第二流體混合物573和通過出口574提供的第一流體混合物566。傾斜的部分588還包括在分配端582終止的外傾斜表面590，使得當(dāng)在導(dǎo)電板結(jié)構(gòu)585，588與靶554之間施加一個電位差時，在分配端582形成一個錐體射流560。
將會認(rèn)識到，在導(dǎo)電板中鉆簡單的孔將不能在它的開孔處形成一個錐體射流。如在圖9-12所示，為了在其中所示的噴嘴結(jié)構(gòu)的分配端形成一個錐體射流，每個噴嘴結(jié)構(gòu)必須包括由板狀結(jié)構(gòu)的伸出部分。換句話說，需要在圖9-12中示出的噴嘴結(jié)構(gòu)的傾斜部分提供由這些板的一個伸出部分或延長部分，使得可以在這些伸出結(jié)構(gòu)的頂端形成一個錐體射流。這些板狀結(jié)構(gòu)可以容許噴嘴結(jié)構(gòu)有更緊密的間隔，因為它們可以用微機(jī)械技術(shù)加工成有非常小的容許誤差。
如前面所描述的那樣，在噴嘴結(jié)構(gòu)的分配端產(chǎn)生的噴射的納米顆粒通常高度帶電，出現(xiàn)這種情況是因為為了以錐體射流模式工作將越來越高的電壓施加到噴嘴結(jié)構(gòu)上。因為這種越來越高的電壓，可能會最終出現(xiàn)輝先放電和電壓去穿，破壞錐體射流。如在圖13中所示，以及在如這里的其它實施例中那樣，可以使用一種分開結(jié)構(gòu)例如結(jié)構(gòu)614，把每個噴嘴結(jié)構(gòu)與相鄰的噴嘴結(jié)構(gòu)隔離開，減小由高度帶電的納米顆粒所引起的空間電荷效應(yīng)。這種分離結(jié)構(gòu)技術(shù)提供一種方法，容許把噴嘴結(jié)構(gòu)緊密地裝進(jìn)一個小的區(qū)域中。
圖13示出了一種電噴射分配裝置600，它采用了這種隔離技術(shù)。該電噴射分配裝置600包括多噴嘴結(jié)構(gòu)604，把這些結(jié)構(gòu)設(shè)置成用來在一個外殼601內(nèi)進(jìn)行噴射。由插進(jìn)一個導(dǎo)電板608中并與它在電路上連接起來的一個毛細(xì)管構(gòu)成每個噴嘴結(jié)構(gòu)604，這使得可以把電位差施加到毛細(xì)管606與接地的靶615之間。每個毛細(xì)管606使得可以在它的分配端619形成一個錐體射流618。把裝在儲存設(shè)備612中的流體混合物613的一股流提供給毛細(xì)管606，例如在一個壓縮氣源616的控制下提供這股流。
為了使每個噴嘴結(jié)構(gòu)604的每個分配端619彼此隔離開，設(shè)置一個分離結(jié)構(gòu)或者肋板分離裝置614。這個分離結(jié)構(gòu)614可以與毛細(xì)管606插在其中的導(dǎo)電板608為一體，或者可以與它分開。對于分離結(jié)構(gòu)614可以采用多種構(gòu)形。例如，如在圖13中所示，在每個毛細(xì)管606之間設(shè)置由板608伸展的一個分離結(jié)構(gòu)。本領(lǐng)域技術(shù)人員將會認(rèn)識到，可以采用任何形式和任何尺寸的這樣的分離結(jié)構(gòu)614，只要能夠提供分配端619彼此適當(dāng)?shù)母綦x就可以。一般說來并且最好，分離結(jié)構(gòu)伸展到比分配端619低的一個位置，或者與毛細(xì)管606的使用聯(lián)系起來比毛細(xì)管的頂端低的一個位置。在這樣的方式中，可以在每個噴嘴結(jié)構(gòu)604的分配端形成一個錐體射流。
可以由任何隔絕的材料制成分離結(jié)構(gòu)614，例如特氟隆，塑料，等。因為分離結(jié)構(gòu)614減小了空間電荷效應(yīng)，即，減小了噴嘴結(jié)構(gòu)之間的空間電荷效應(yīng)，將產(chǎn)生分布更均勻的顆粒噴射。這部分地是由于通過使用這樣的分離結(jié)構(gòu)614使得可以在較低電壓下運行。
本領(lǐng)域技術(shù)人員將會認(rèn)識到分離結(jié)構(gòu)614的構(gòu)形至少將部分地取決于噴嘴結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)或構(gòu)形。換句話說，如果采用矩形圖案的噴嘴結(jié)構(gòu)，就可以使用直線型的分離裝置。同樣，如果使用噴嘴結(jié)構(gòu)的圓形構(gòu)形，這樣的分離裝置可能需要為圓形構(gòu)形的類型。
在前面描述過的其它實施例中也示出了分離結(jié)構(gòu)。例如在圖11中示出的分離延長部分558由導(dǎo)電板結(jié)構(gòu)585伸展，以把噴嘴結(jié)構(gòu)556分開。類似地，如在圖9中所示，分離延長部分512由導(dǎo)電板結(jié)構(gòu)504伸展，把噴嘴結(jié)構(gòu)506分開。
在圖13中也示出了一個氣源621，用來在外殼601內(nèi)提供一個鞘套，使被噴射的顆粒的運動變得容易。例如，氣源621可以提供一個氣體鞘套，此鞘套包括一種惰性氣體，比如CO2，或者任何其它適用的氣體，比如前面描述過的氣體?？梢允褂眠@樣的氣體鞘套使得可以使用更高的電場強(qiáng)度而不會起弧，這樣的氣體鞘套還可以用來將顆粒攜帶離開。可以以在這里描述的任何構(gòu)形提供這樣的氣體鞘套。
在圖14A-14B中示出了另一種替代的噴射裝置700。在這種替代的構(gòu)形中，使用一個軸向的立柱716引導(dǎo)液體流。在錐體射流720的中心有這個引導(dǎo)立柱176使得形成錐體射流變得容易。圖14A示出了分配裝置700的示例性側(cè)視圖，而圖14B示出了圖14A沿線14B-14B的剖面圖。
如在圖14A-14B中所示，分配裝置700包括一個導(dǎo)電板706，它有在其中形成有多個開孔712，例如圓形開孔，用來設(shè)置多噴嘴結(jié)構(gòu)708。每個開孔712和導(dǎo)電板706大致與噴嘴結(jié)構(gòu)708的軸線701垂直。為了機(jī)械加工的目的，可以用通道部分714把這些開孔連接起來。
通過沿著軸線701穿過開孔712的中心設(shè)置一個立柱件716例如一個實心的立柱，利用其中一個開孔712形成每個噴嘴結(jié)構(gòu)708。立柱件716包括一個頂端721，該頂端越過導(dǎo)電板706并穿過開孔712伸展一個預(yù)先確定的距離，以形成噴嘴結(jié)構(gòu)708。
平板結(jié)構(gòu)706可以構(gòu)成存放流體混合物的設(shè)備704的一部分，在該設(shè)備中裝有流體混合物702。當(dāng)通過形成噴嘴結(jié)構(gòu)708的一部分的開孔712推流體混合物702時，通過例如控制一個壓縮氣體源730或者在壓縮氣體源730的控制下，流體混合物702沿著立柱716流動。通過由氣體源730施加適當(dāng)?shù)膲毫Σ⑶以诎?06與靶710之間施加一個電位差，在立柱件716的頂端721形成錐體射流720。隨后作為錐體射流的結(jié)果，產(chǎn)生顆粒噴射722。
圖15A和15B示出了用來產(chǎn)生顆粒的一個示例性顆粒生產(chǎn)系統(tǒng)750。圖15A為該系統(tǒng)750的透視圖，而圖15B為該系統(tǒng)750沿線15B-15B作的剖面圖。
生產(chǎn)系統(tǒng)750包括沿著軸線752設(shè)置的一個分配裝置760。該分配裝置760是一個圓柱形的存放流體混合物的設(shè)備754，它有關(guān)于它的周邊伸展的多噴嘴結(jié)構(gòu)756。每個噴嘴結(jié)構(gòu)756沿著它的軸線757伸展，而此軸線與軸線752垂直。如在圖15B中所示，位于與軸線752垂直的基本上同一平面中的多噴嘴結(jié)構(gòu)757的軸線757彼此不平行。這與前面所描述的實施例不同，在那些實施例中，多噴嘴結(jié)構(gòu)的每個噴嘴軸線是平行的，例如軸線沿著Z軸對準(zhǔn)。這種不平行的構(gòu)形使得在噴嘴結(jié)構(gòu)756的分配端761進(jìn)一步地分開。人們將會認(rèn)識到，可以按照圖15的實施例使用前面描述過的任何噴嘴結(jié)構(gòu)。
通過設(shè)置噴嘴結(jié)構(gòu)756并在這些結(jié)構(gòu)上施加高電壓763，在噴嘴結(jié)構(gòu)756與一個外面的中空的圓柱形本體758之間建立一個不均勻的電場，該本體有一個內(nèi)表面759和一個相對的外表面770。這樣，在電場中在噴嘴結(jié)構(gòu)756的分配端761形成一個錐體射流，顆粒噴射762被噴到圓柱形件758的內(nèi)表面759上。
由于被噴射的顆粒在圓柱形件758的內(nèi)表面759上，可以設(shè)置一個刮削設(shè)備768把這些顆粒由內(nèi)表面759上移開。這個刮削設(shè)備768沿著軸線752伸展，該設(shè)備也是一個圓柱形的本體，把它的尺寸做成穿過圓柱形的件758滑動，使得刮削設(shè)備768的外表面777與圓柱形件758的內(nèi)表面759接觸，從而使納米顆粒由該內(nèi)表面759移開，例如把納米顆粒推開。隨后可以把顆粒收集起來。
人們將會認(rèn)識到，這種生產(chǎn)系統(tǒng)750僅只是多種類型的生產(chǎn)和收集機(jī)構(gòu)的一個實施例，可以使用這些機(jī)構(gòu)獲得所要求數(shù)量的顆粒。本發(fā)明不限于任何特定的收集裝置。
由靜電作用力產(chǎn)生錐體射流的一個替代方案是通過使用氣動作用力形成這樣的錐體射流。在這樣的方式中，消除了顆粒噴射的有關(guān)的空間電荷問題。圖16和17示出了一種空氣分配裝置800，在形成一個錐體射流的過程中它使用了氣動力，該裝置可以在圖1中所示的顆粒產(chǎn)生系統(tǒng)的總體實施例中使用。
空氣分配裝置800包括一個平板840，它有在其中形成的開孔842，用來設(shè)置多噴嘴結(jié)構(gòu)806。通過將一個毛細(xì)管812定位使它的一端815緊靠著平板840中的開孔842形成空氣分配裝置800的多噴嘴結(jié)構(gòu)806。毛細(xì)管812與平板840大致垂直。在這樣的構(gòu)形中，如下面參考著圖17將進(jìn)一步描述的那樣，可以在噴嘴結(jié)構(gòu)806的分配端810形成一個錐體射流831，使一股顆粒噴射808由每個噴嘴結(jié)構(gòu)806噴到靶804上。
為了形成錐體射流831，例如在壓縮氣體源824的控制下把存放設(shè)備820中裝的一種流體混合物822提供給毛細(xì)管812。當(dāng)推動流體混合物822通過毛細(xì)管812時，一個氣體源830最好是一個壓縮氣體源圍繞著毛細(xì)管812的分配頂端815提供壓縮氣體830，并通過每個噴嘴結(jié)構(gòu)806的開孔842。流過開孔842并圍繞著毛細(xì)管頂端815的壓縮氣體830在每個噴嘴結(jié)構(gòu)的分配端810至少部分地提供了錐體射流模式，如下面參考著圖17將進(jìn)一步描述的那樣。
圖17示出了空氣分配裝置800的每個噴嘴結(jié)構(gòu)806的更詳細(xì)的圖。如圖所示，毛細(xì)管812包括一個本體部分813和一個頂端815。頂端815最好是稍微傾斜的。平板840有在其中形成的開孔842，該平板包括形成每個開孔842的一個傾斜的區(qū)域839。傾斜的區(qū)域839包括內(nèi)表面841，即關(guān)于壓縮氣體830在里面的表面，用來接納壓縮氣體830，并將氣動力施加到在毛細(xì)管頂端815形成的流體混合物822的彎月面上。從而形成了錐體射流831，此射流產(chǎn)生顆粒的噴射808。將會認(rèn)識到，傾斜的部分839可以為多種構(gòu)形中的一種。例如，這樣的傾斜的部分可以包括多重傾斜，或者可以是弧形的，或者進(jìn)而，甚至可以包括多個傾斜的內(nèi)表面和外表面，如前面參考著圖9-12描述的那樣。
進(jìn)而，可以使用除了毛細(xì)管以外的其它結(jié)構(gòu)緊靠著開孔842提供流體混合物。然而，最好采用一個毛細(xì)管812，它的頂端815位于上表面837的下面，并在平板840中形成的開孔842中。
已經(jīng)證明氣動錐體射流可以產(chǎn)生尺寸小到70微米的顆粒。例如，在Afonso M.Ganan-Calvo的題為“New Microfluidic Technologiesto Generate Respirable Aerosols for Medical Application”，Journal of Aerosols Science，Vol.30，Suppl.1，pps.541-542的文章中描述了這樣的錐體射流。
也可以采用在圖16和17中所示的氣動噴嘴結(jié)構(gòu)實現(xiàn)雙毛細(xì)管構(gòu)形或雙結(jié)構(gòu)，比如在圖8和11中所示的那些構(gòu)形和結(jié)構(gòu)。例如可以對于每個噴嘴結(jié)構(gòu)設(shè)置多個開孔，其方式與在圖11中所示的類似。這樣，例如可以產(chǎn)生出被涂層的顆粒。
在這里提到的所有專利，專利文件和參考資料即使每篇是分開地結(jié)合進(jìn)來的也都是以它們的整體結(jié)合進(jìn)來。已經(jīng)參考著說明性的實施例描述了本發(fā)明，但是，不意味著本發(fā)明被認(rèn)作為限定的含義。如前面所描述的那樣，本領(lǐng)域技術(shù)人員將會認(rèn)識到，其它多種說明性的應(yīng)用可以使用在這里所描述的技術(shù)，獲得它所生產(chǎn)的顆粒的有益特點帶來的好處。對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，通過參考本文件實現(xiàn)對說明性實施例的多種改型以及對本發(fā)明的另外的實施例將是明顯的。
權(quán)利要求
1.一種電噴射方法，該方法包括設(shè)置一種多噴嘴結(jié)構(gòu)，其中，每個噴嘴結(jié)構(gòu)包括沿著該噴嘴結(jié)構(gòu)的中心軸線形成的至少一個開孔，此開孔在它的分配端終止，由該分配端分配出一股顆粒噴射，這些顆粒有施加到其上的電荷，其中，使每個噴嘴結(jié)構(gòu)與相鄰的噴嘴結(jié)構(gòu)至少分開一個噴嘴之間的距離(L)，此距離由噴嘴結(jié)構(gòu)的中心軸線之間的距離確定，其中，噴嘴之間的距離(L)與在分配端的開孔的直徑(D)之比等于或大于2；以及通過在所述分配端與一個電極之間產(chǎn)生一個不均勻的電場由每個噴嘴結(jié)構(gòu)分配出顆粒噴射，由所述分配端產(chǎn)生這些噴射，而所述電極與分配端在電路上是隔絕的。
2.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，每個噴嘴結(jié)構(gòu)包括一個毛細(xì)管，它包括一個本體部分和一個在該毛細(xì)管的分配端的一個傾斜的毛細(xì)管頂端。
3.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，每個噴嘴結(jié)構(gòu)包括一個傾斜的部分，用來形成開孔，且進(jìn)一步其中，每個噴嘴結(jié)構(gòu)的至少一部分由一個整體的多噴嘴結(jié)構(gòu)導(dǎo)電部分伸展。
4.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，每個噴嘴結(jié)構(gòu)包括沿著中心軸線的一個實心的立柱，它穿過分配端的開孔伸展。
5.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，每個噴嘴結(jié)構(gòu)的分配端位于一個x-y平面中，并且它們的中心軸線沿著z軸對準(zhǔn)。
6.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，對顆粒噴射進(jìn)行分配包括分配包含一種活性成分的微液滴的噴射，其中，隨著微液滴蒸發(fā)，電荷將集中在活性成分上。
7.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，設(shè)置多噴嘴結(jié)構(gòu)包括設(shè)置噴嘴結(jié)構(gòu)的一種圓形構(gòu)形，它包括一個多噴嘴結(jié)構(gòu)的外環(huán)和一個或多個多噴嘴結(jié)構(gòu)的內(nèi)環(huán)，其中，多噴嘴結(jié)構(gòu)的外環(huán)和多噴嘴結(jié)構(gòu)的內(nèi)環(huán)中的每個關(guān)于中心的噴嘴結(jié)構(gòu)都是同心的，其中，一個或多個多噴嘴結(jié)構(gòu)的內(nèi)環(huán)中的每個噴嘴結(jié)構(gòu)離開相鄰的噴嘴結(jié)構(gòu)都處于基本上相等的噴嘴之間的距離(L)。
8.按照權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，多噴嘴結(jié)構(gòu)的分配端處于一個平面中。
9.按照權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，中心噴嘴結(jié)構(gòu)的分配端位于第一平面中，而至少一個多噴嘴結(jié)構(gòu)環(huán)的噴嘴結(jié)構(gòu)的至少一個分配端位于至少一個第二平面中。
10.按照權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，噴嘴結(jié)構(gòu)的分配端形成一個錐體的構(gòu)形，中心噴嘴結(jié)構(gòu)的分配端在該錐體構(gòu)形的頂端。
11.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，該方法還包括將噴嘴結(jié)構(gòu)的分配端彼此隔絕，使得可以在每個噴嘴結(jié)構(gòu)的分配端形成一個錐體射流。
12.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，將噴嘴結(jié)構(gòu)的分配端彼此隔絕包括在噴嘴結(jié)構(gòu)之間設(shè)置一個或多個分離結(jié)構(gòu)。
13.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，顆粒的標(biāo)稱直徑為大約1納米到大約2000納米。
14.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，每個噴嘴結(jié)構(gòu)至少包括在每個噴嘴結(jié)構(gòu)的分配端終止的第一和第二開孔。
15.按照權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，該方法還包括在第一開孔提供第一種流體混合物的第一股流；在第二開孔提供第二種流體混合物的第二股流；以及由第一和第二種流體混合物產(chǎn)生一股顆粒噴射。
16.按照權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，第一種流體混合物包括一種活性成分，而第二種流體混合物包括一種涂層組分，其中，分配顆粒噴射包括分配被涂層的活性成分的噴射。
17.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，該方法還包括提供賦形材料；以及使顆粒噴射與賦形材料相結(jié)合。
18.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，該方法還包括提供一種帶電荷的圖案；以及在該帶電荷的圖案上收集顆粒噴射。
19.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，分配顆粒噴射包括把顆粒噴射分配到一個容器中，使用者可以使用該容器進(jìn)行吸入。
20.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，分配顆粒噴射包括以范圍在2克/分鐘到50克/分鐘的速率分配顆粒噴射。
21.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，兩個或多個噴嘴的中心軸線彼此不平行。
22.一種電噴射方法，該方法包括設(shè)置噴嘴結(jié)構(gòu)的一種圓形構(gòu)形，它包括一個噴嘴結(jié)構(gòu)的外環(huán)和一個或多個噴嘴結(jié)構(gòu)的內(nèi)環(huán)，其中，外環(huán)和內(nèi)環(huán)中的每一個關(guān)于中心的噴嘴結(jié)構(gòu)都是同心的，其中，中心噴嘴結(jié)構(gòu)和一個或多個內(nèi)環(huán)中的每個噴嘴結(jié)構(gòu)離開相鄰的噴嘴結(jié)構(gòu)都處于基本上相等的噴嘴之間的距離(L)，其中，每個噴嘴結(jié)構(gòu)包括沿著該噴嘴結(jié)構(gòu)的中心軸線形成的至少一個開孔，此開孔在它的分配端終止，由該分配端分配出一股顆粒噴射，這些顆粒有施加到其上的電荷；以及通過在分配端與一個電極之間產(chǎn)生一個不均勻的電場由每個噴嘴結(jié)構(gòu)分配出顆粒噴射，由該分配端產(chǎn)生這些噴射，而所述電極與分配端在電路上是隔絕的。
23.按照權(quán)利要求22所述的方法，其特征在于，多噴嘴結(jié)構(gòu)的分配端處于一個平面中。
24.按照權(quán)利要求22所述的方法，其特征在于，每個噴嘴結(jié)構(gòu)包括一個毛細(xì)管，它包括一個本體部分和一個在該毛細(xì)管的分配端的一個傾斜的毛細(xì)管頂端。
25.按照權(quán)利要求22所述的方法，其特征在于，每個噴嘴結(jié)構(gòu)包括一個傾斜的部分，用來形成開孔，其中，每個噴嘴結(jié)構(gòu)的至少一部分由一個整體的多噴嘴結(jié)構(gòu)導(dǎo)電部分伸展。
26.按照權(quán)利要求22所述的方法，其特征在于，每個噴嘴結(jié)構(gòu)的分配端位于一個x-y平面中，并且它們的中心軸線沿著z軸對準(zhǔn)。
27.按照權(quán)利要求22所述的方法，其特征在于，對顆粒噴射進(jìn)行分配包括分配包含一種活性成分的微液滴的噴射，其中，隨著微液滴蒸發(fā)，電荷將集中在活性成分上。
28.按照權(quán)利要求22所述的方法，其特征在于，該方法還包括將噴嘴構(gòu)的分配端彼此隔絕，使得可以在每個噴嘴結(jié)構(gòu)的分配端形成一個錐體射流。
29.按照權(quán)利要求22所述的方法，其特征在于，顆粒的標(biāo)稱直徑為大約1納米到大約2000納米。
30.按照權(quán)利要求22所述的方法，其特征在于，每個噴嘴結(jié)構(gòu)至少包括在每個噴嘴結(jié)構(gòu)的分配端終止的第一和第二開孔。
31.按照權(quán)利要求22所述的方法，其特征在于，該方法還包括在第一開孔提供第一種流體混合物的第一股流；在第二開孔提供第二種流體混合物的第二股流；以及由第一和第二種流體混合物產(chǎn)生一股顆粒噴射。
32.按照權(quán)利要求31所述的方法，其特征在于，第一種流體混合物包括一種活性成分，而第二種流體混合物包括一種涂層組分，其中，分配顆粒噴射包括分配被涂層的活性成分的噴射。
33.按照權(quán)利要求22所述的方法，其特征在于，該方法還包括提供賦形材料；以及使顆粒噴射與賦形材料相結(jié)合。
34.按照權(quán)利要求22所述的方法，其特征在于，該方法還包括提供一種帶電荷的圖案；以及在該帶電荷的圖案上收集顆粒噴射。
35.按照權(quán)利要求22所述的方法，其特征在于，分配顆粒噴射包括把顆粒噴射分配到一個容器中，使用者可以使用該容器進(jìn)行吸入。
36.按照權(quán)利要求22所述的方法，其特征在于，分配顆粒噴射包括以范圍在2克/分鐘到50克/分鐘的速率分配顆粒噴射。
37.一種電噴射方法，該方法包括設(shè)置一種多噴嘴結(jié)構(gòu)，其中，每個噴嘴結(jié)構(gòu)包括沿著該噴嘴結(jié)構(gòu)的中心軸線在它的分配端形成的至少一個開孔，由該分配端分配出一股顆粒噴射，這些顆粒有施加到其上的電荷，其中，使每個噴嘴結(jié)構(gòu)與相鄰的噴嘴結(jié)構(gòu)分開一個距離；在結(jié)構(gòu)上使噴嘴結(jié)構(gòu)彼此隔絕，使得可以在每個噴嘴結(jié)構(gòu)的分配端可以形成一個錐體射流；以及通過在分配端與一個電極之間產(chǎn)生一個不均勻的電場由每個噴嘴結(jié)構(gòu)分配出顆粒噴射，由所述分配端產(chǎn)生這些噴射，并且，所述電極與分配端在電路上是隔絕的。
38.按照權(quán)利要求37所述的方法，其特征在于，結(jié)構(gòu)上將噴嘴結(jié)構(gòu)彼此隔絕包括在噴嘴結(jié)構(gòu)之間設(shè)置一個或多個分離結(jié)構(gòu)。
39.按照權(quán)利要求37所述的方法，其特征在于，每個噴嘴結(jié)構(gòu)包括一個毛細(xì)管，它包括一個本體部分和一個在該毛細(xì)管的分配端的一個傾斜的毛細(xì)管頂端。
40.按照權(quán)利要求37所述的方法，其特征在于，每個噴嘴結(jié)構(gòu)包括一個傾斜的部分，用來形成開孔，其中，每個噴嘴結(jié)構(gòu)的至少一部分由一個整體的多噴嘴結(jié)構(gòu)導(dǎo)電部分伸展。
41.按照權(quán)利要求37所述的方法，其特征在于，每個噴嘴結(jié)構(gòu)包括沿著中心軸線的一個實心的立柱，它穿過分配端的開孔伸展。
42.按照權(quán)利要求37所述的方法，其特征在于，每個噴嘴結(jié)構(gòu)的分配端位于一個x-y平面中，并且它們的中心軸線沿著z軸對準(zhǔn)。
43.按照權(quán)利要求37所述的方法，其特征在于，顆粒的標(biāo)稱直徑為大約1納米到大約2000納米。
44.按照權(quán)利要求37所述的方法，其特征在于，每個噴嘴結(jié)構(gòu)至少包括在每個噴嘴結(jié)構(gòu)的分配端終止的第一和第二開孔。
45.按照權(quán)利要求44所述的方法，其特征在于，該方法還包括在第一開孔提供第一種流體混合物的第一股流；在第二開孔提供第二種流體混合物的第二股流；以及由第一和第二種流體混合物產(chǎn)生一股顆粒噴射。
46.按照權(quán)利要求45所述的方法，其特征在于，第一種流體混合物包括一種活性成分，而第二種流體混合物包括一種涂層組分，其中，分配顆粒噴射包括分配被涂層的活性成分的噴射。
47.按照權(quán)利要求37所述的方法，其特征在于，該方法還包括提供賦形材料；以及使顆粒噴射與賦形材料相結(jié)合。
48.按照權(quán)利要求37所述的方法，其特征在于，該方法還包括提供一種帶電荷的圖案；以及在該帶電荷的圖案上收集顆粒噴射。
49.按照權(quán)利要求37所述的方法，其特征在于，分配顆粒噴射包括把顆粒噴射分配到一個容器中，使用者可以使用該容器進(jìn)行吸入。
50.按照權(quán)利要求37所述的方法，其特征在于，分配顆粒噴射包括以范圍在2克/分鐘到50克/分鐘的速率分配顆粒噴射。
51.一種用來對顆粒進(jìn)行電噴射的設(shè)備，該設(shè)備包括一個顆粒源；以及一個分配裝置，把它構(gòu)形成由顆粒源接納源材料，其中，分配裝置包括一種多噴嘴結(jié)構(gòu)，其中，每個噴嘴結(jié)構(gòu)包括沿著該噴嘴結(jié)構(gòu)的中心軸線形成的至少一個開孔，此開孔在它的分配端終止，其中，使每個噴嘴結(jié)構(gòu)與相鄰的噴嘴結(jié)構(gòu)至少分開一個噴嘴之間的距離(L)，此距離由噴嘴結(jié)構(gòu)的中心軸線之間的距離確定，其中，噴嘴之間的距離(L)與在分配端的開孔的直徑(D)之比等于或大于2；以及與分配端隔絕的一個電極，其中，在分配端與電極之間產(chǎn)生一個不均勻的電場，使得由每個噴嘴結(jié)構(gòu)的分配端分配出一股顆粒噴射，這些顆粒有施加到其上的電荷。
52.按照權(quán)利要求51所述的設(shè)備，其特征在于，電極是一個接地的靶。
53.按照權(quán)利要求51所述的設(shè)備，其特征在于，每個噴嘴結(jié)構(gòu)包括一個毛細(xì)管，它包括一個本體部分和一個在該毛細(xì)管的分配端的一個傾斜的毛細(xì)管頂端。
54.按照權(quán)利要求51所述的設(shè)備，其特征在于，每個噴嘴結(jié)構(gòu)包括一個傾斜的部分，用來在分配端形成開孔，其中，每個噴嘴結(jié)構(gòu)的至少一部分由一個整體的多噴嘴結(jié)構(gòu)導(dǎo)電部分伸展。
55.按照權(quán)利要求51所述的設(shè)備，其特征在于，每個噴嘴結(jié)構(gòu)包括沿著中心軸線的一個實心的立柱，它穿過分配端的開孔伸展。
56.按照權(quán)利要求51所述的設(shè)備，其特征在于，每個噴嘴結(jié)構(gòu)的分配端位于一個x-y平面中，并且它們的中心軸線沿著z軸對準(zhǔn)。
57.按照權(quán)利要求51所述的設(shè)備，其特征在于，多噴嘴結(jié)構(gòu)包括設(shè)置噴嘴結(jié)構(gòu)的一種圓形構(gòu)形，它包括一個多噴嘴結(jié)構(gòu)的外環(huán)和一個或多個多噴嘴結(jié)構(gòu)的內(nèi)環(huán)，其中，多噴嘴結(jié)構(gòu)的外環(huán)和多噴嘴結(jié)構(gòu)的內(nèi)環(huán)中的每一個關(guān)于中心的噴嘴結(jié)構(gòu)都是同心的，其中，一個或多個多噴嘴結(jié)構(gòu)的內(nèi)環(huán)中的每個噴嘴結(jié)構(gòu)離開相鄰的噴嘴結(jié)構(gòu)都處于基本上相等的噴嘴之間的距離(L)。
58.按照權(quán)利要求51所述的設(shè)備，其特征在于，多噴嘴結(jié)構(gòu)的分配端處于一個平面中。
59.按照權(quán)利要求51所述的設(shè)備，其特征在于，中心噴嘴結(jié)構(gòu)的分配端位于第一平面中。而至少一個多噴嘴結(jié)構(gòu)環(huán)的噴嘴結(jié)構(gòu)的至少一個分配端位于至少一個第二平面中。
60.按照權(quán)利要59所述的設(shè)備，其特征在于，噴嘴結(jié)構(gòu)的分配端形成一個錐體的構(gòu)形，中心噴嘴結(jié)構(gòu)的分配端在該錐體構(gòu)形的頂端。
61.按照權(quán)利要求51所述的設(shè)備，其特征在于，分配裝置還包括設(shè)置在噴嘴結(jié)構(gòu)之間的一個或多個分離結(jié)構(gòu)，把它們構(gòu)形成使得可以在每個噴嘴結(jié)構(gòu)的分配端形成錐體射流。
62.按照權(quán)利要求51所述的設(shè)備，其特征在于，顆粒的標(biāo)稱直徑為大約1納米到大約2000納米。
63.按照權(quán)利要求51所述的設(shè)備，其特征在于，每個噴嘴結(jié)構(gòu)至少包括在每個噴嘴結(jié)構(gòu)的分配端終止的第一和第二開孔。
64.按照權(quán)利要求63所述的設(shè)備，其特征在于，顆粒源包括至少第一種流體混合物的第一顆粒源，它包括通過第一開孔分配的一種活性成分，顆粒源還包括至少第二種流體混合物的第二顆粒源，它包括通過第二開孔分配的一種涂層組分，其中，顆粒噴射包括被涂層的活性成分的噴射。
65.按照權(quán)利要求51所述的設(shè)備，其特征在于，該設(shè)備還包括在靶表面上提供的一種賦形材料，將靶表面設(shè)置成使得對顆粒噴射進(jìn)行導(dǎo)向，使它們與賦形材料接觸。
66.按照權(quán)利要求51所述的設(shè)備，其特征在于，該設(shè)備還包括一種帶電荷的圖案，將帶電荷的圖案設(shè)置成使得對顆粒噴射進(jìn)行導(dǎo)向，使它們與帶電荷的圖案接觸。
67.按照權(quán)利要求51所述的設(shè)備，其特征在于，該設(shè)備還包括一個容器，使用者可以使用該容器吸入其中的內(nèi)容物，將該容器設(shè)置成把顆粒噴射引導(dǎo)到其中。
68.按照權(quán)利要求51所述的設(shè)備，其特征在于，以范圍在2克/分鐘到50克/分鐘的速率分配顆粒噴射。
69.按照權(quán)利要求51所述的設(shè)備，其特征在于，兩個或多個噴嘴的中心軸線彼此不平行。
70.按照權(quán)利要求51所述的設(shè)備，其特征在于，每個噴嘴結(jié)構(gòu)包括第一毛細(xì)管和第二毛細(xì)管，第一毛細(xì)管有在分配端終止的第一開孔，而第二毛細(xì)管至少與第一毛細(xì)管的一部分同心，第二毛細(xì)管有在分配端終止的第二開孔。
71.一種用來對顆粒進(jìn)行電噴射的設(shè)備，該設(shè)備包括一個顆粒源；以及一個分配裝置，把它構(gòu)形成由顆粒源接納源材料，其中，分配裝置包括噴嘴結(jié)構(gòu)的一種圓形構(gòu)形，它包括一個噴嘴結(jié)構(gòu)的外環(huán)和一個或多個噴嘴結(jié)構(gòu)的內(nèi)環(huán)，其中，外環(huán)和內(nèi)環(huán)中的每一個關(guān)于中心的噴嘴結(jié)構(gòu)都是同心的，其中，中心噴嘴結(jié)構(gòu)和一個或多個內(nèi)環(huán)中的每個噴嘴結(jié)構(gòu)離開相鄰的噴嘴結(jié)構(gòu)都處于基本上相等的噴嘴之間的距離(L)，其中，每個噴嘴結(jié)構(gòu)包括沿著該噴嘴結(jié)構(gòu)的中心軸線形成的至少一個開孔，此開孔在它的分配端終止，由該分配端分配出一股顆粒噴射，這些顆粒有施加到其上的電荷；以及與分配端隔絕的一個電極，其中，在分配端與電極之間產(chǎn)生一個不均勻的電場，使得由每個噴嘴結(jié)構(gòu)的分配端分配出一股顆粒噴射，這些顆粒有施加到其上的電荷。
72.按照權(quán)利要求71所述的設(shè)備，其特征在于，電極是一個接地的靶。
73.按照權(quán)利要求71所述的設(shè)備，其特征在于，每個噴嘴結(jié)構(gòu)包括一個毛細(xì)管，它包括一個本體部分和一個在該毛細(xì)管的分配端的一個傾斜的毛細(xì)管頂端。
74.按照權(quán)利要求71所述的設(shè)備，其特征在于，每個噴嘴結(jié)構(gòu)包括一個傾斜的部分，用來在分配端形成開孔，其中，每個噴嘴結(jié)構(gòu)的至少一部分由一個整體的多噴嘴結(jié)構(gòu)導(dǎo)電部分伸展。
75.按照權(quán)利要求71所述的設(shè)備，其特征在于，每個噴嘴結(jié)構(gòu)的分配端位于一個x-y平面中，并且它們的中心軸線沿著z軸對準(zhǔn)。
76.按照權(quán)利要求71所述的設(shè)備，其特征在于，在多噴嘴結(jié)構(gòu)的中心軸線上形成的開孔位于一個平面中。
77.按照權(quán)利要求71所述的設(shè)備，其特征在于，分配裝置還包括設(shè)置在噴嘴結(jié)構(gòu)之間的一個或多個分離結(jié)構(gòu)，并把它們構(gòu)形成使得可以在每個噴嘴結(jié)構(gòu)的分配端形成錐體射流。
78.按照權(quán)利要求71所述的設(shè)備，其特征在于，顆粒的標(biāo)稱直徑為大約1納米到大約2000納米。
79.按照權(quán)利要求71所述的設(shè)備，其特征在于，每個噴嘴結(jié)構(gòu)至少包括在每個噴嘴結(jié)構(gòu)的分配端終止的第一和第二開孔。
80.按照權(quán)利要求79所述的設(shè)備，其特征在于，顆粒源包括至少第一種流體混合物的第一顆粒源，它包括通過第一開孔分配的一種活性成分，顆粒源還包括至少第二種流體混合物的第二顆粒源，它包括通過第二開孔分配的一種涂層組分，其中，顆粒噴射包括被涂層的活性成分的噴射。
81.按照權(quán)利要求71所述的設(shè)備，其特征在于，該設(shè)備還包括在靶表面上提供的一種賦形材料，將靶表面設(shè)置成使得對顆粒噴射進(jìn)行導(dǎo)向，使它們與賦形材料接觸。
82.按照權(quán)利要求71所述的設(shè)備，其特征在于，該設(shè)備還包括一種帶電荷的圖案，將帶電荷的圖案設(shè)置成使得對顆粒噴射進(jìn)行導(dǎo)向，使它們與帶電荷的圖案接觸。
83.按照權(quán)利要求71所述的設(shè)備，其特征在于，該設(shè)備還包括一個容器，使用者可以使用該容器吸入其中的內(nèi)容物，將該容器設(shè)置成把顆粒噴射引導(dǎo)到其中。
84.按照權(quán)利要求71所述的設(shè)備，其特征在于，每個噴嘴結(jié)構(gòu)包括第一毛細(xì)管和第二毛細(xì)管，第一毛細(xì)管有在分配端終止的第一開孔，第二毛細(xì)管與第一毛細(xì)管的至少一部分同心，第二毛細(xì)管有在分配端終止的第二開孔。
85.一種用來對可進(jìn)行電噴射的設(shè)備，該設(shè)備包括一個顆粒源；一個分配裝置，把它構(gòu)形成由顆粒源接納源材料，其中，分配裝置包括一種多噴嘴結(jié)構(gòu)，其中，每個噴嘴結(jié)構(gòu)包括沿著該噴嘴結(jié)構(gòu)的中心軸線形成的一個開孔，此開孔在它的分配端終止，其中，分配裝置包括設(shè)置在一個或多個噴嘴結(jié)構(gòu)之間的一個或多個分離結(jié)構(gòu)，把它們構(gòu)形成使得可以在每個噴嘴結(jié)構(gòu)的分配端形成錐體射流；以及與分配端隔絕的一個電極，其中，在分配端與電極之間產(chǎn)生一個不均勻的電場，使得由每個噴嘴結(jié)構(gòu)的分配端分配出一股顆粒噴射，這些顆粒有施加到其上的電荷。
86.按照權(quán)利要求85所述的設(shè)備，其特征在于，電極是一個接地的靶。
87.按照權(quán)利要求85所述的設(shè)備，其特征在于，每個噴嘴結(jié)構(gòu)包括一個毛細(xì)管，它包括一個本體部分和一個在該毛細(xì)管的分配端的一個傾斜的毛細(xì)管頂端。
88.按照權(quán)利要求85所述的設(shè)備，其特征在于，每個噴嘴結(jié)構(gòu)包括一個傾斜的部分，用來在分配端形成開孔，其中，每個噴嘴結(jié)構(gòu)的至少一部分由一個整體的多噴嘴結(jié)構(gòu)導(dǎo)電部分伸展。
89.按照權(quán)利要求85所述的設(shè)備，其特征在于，每個噴嘴結(jié)構(gòu)包括沿著中心軸線的一個實心的立柱，它穿過分配端的開孔伸展。
90.按照權(quán)利要求85所述的設(shè)備，其特征在于，每個噴嘴結(jié)構(gòu)的分配端位于一個x-y平面中，并且它們的中心軸線沿著z軸對準(zhǔn)。
91.按照權(quán)利要求85所述的設(shè)備，其特征在于，在多噴嘴結(jié)構(gòu)的中心軸線上形成的開孔位于一個平面中。
92.按照權(quán)利要求85所述的設(shè)備，其特征在于，顆粒的標(biāo)稱直徑為大約1納米到大約2000納米。
93.按照權(quán)利要求85所述的設(shè)備，其特征在于，每個噴嘴結(jié)構(gòu)至少包括在每個噴嘴結(jié)構(gòu)的分配端終止的第一和第二開孔。
94.按照權(quán)利要求93所述的設(shè)備，其特征在于，顆粒源包括至少第一種流體混合物的第一顆粒源，它包括通過第一開孔分配的一種活性成分，顆粒源還包括至少第二種流體混合物的第二顆粒源，它包括通過第二開孔分配的一種涂層組分，其中，顆粒噴射包括被涂層的活性成分的噴射。
95.按照權(quán)利要求85所述的設(shè)備，其特征在于，該設(shè)備還包括在靶表面上提供的一種賦形材料，將靶表面設(shè)置成使得對顆粒噴射進(jìn)行導(dǎo)向，使它們與賦形材料接觸。
96.按照權(quán)利要求85所述的設(shè)備，其特征在于，該設(shè)備還包括一種帶電荷的圖案，將帶電荷的圖案設(shè)置成使得對顆粒噴射進(jìn)行導(dǎo)向，使它們與帶電荷的圖案接觸。
97.按照權(quán)利要求85所述的設(shè)備，其特征在于，該設(shè)備還包括一個容器，使用者可以使用該容器吸入其中的內(nèi)容物，將該容器設(shè)置成把顆粒噴射引導(dǎo)到其中。
全文摘要
一種噴射設(shè)備和分配方法，它們采用了多噴嘴結(jié)構(gòu)(54)，用來為了多種應(yīng)用例如藥物的應(yīng)用生產(chǎn)顆粒例如納米顆粒的多股噴射。例如電噴射分配裝置可以包括多噴嘴結(jié)構(gòu)，其中，每個噴嘴結(jié)構(gòu)與相鄰的噴嘴結(jié)構(gòu)分開一個噴嘴之間的距離(L)。通過在噴嘴結(jié)構(gòu)與一個電極之間產(chǎn)生一個不均勻的電場由噴嘴結(jié)構(gòu)產(chǎn)生顆粒噴射，該電極與噴嘴結(jié)構(gòu)在電路上是隔絕的。
文檔編號A61L31/10GK1443095SQ01812922
公開日2003年9月17日 申請日期2001年5月16日 優(yōu)先權(quán)日2000年5月16日
發(fā)明者D·Y·H·裴, D·R·陳 申請人:明尼蘇達(dá)大學(xué)評議會