专利名称：弯曲毛细管气溶胶发生器的制作方法
弯曲毛细管^jim^生器
相关申请交叉引用
本申请要求2006年12月29日提交的美国临时专利申请US60/877650的优 先权，^4^内^it过引用并4文。
背景技术：
^^可用在各式^4羊的应用中。例如，经常希望通过^^1/^中的液#/
或固体的细分颗粒(例:M^末、药剂等)的^m喷雾来治疗呼吸道疾病或给 药。气^ii被用于比如向房间提供希望的香味、散布杀虫剂和输送油漆和润 滑剂。
发明内容
本发明提供了一种毛细管形式的^^生器。所述毛细管包括至少一个 弯曲部、流体入口、位于流体入口与弯曲部之间的，减小区域、和沿着弯曲 部的出口。挥发的流*出口扩散出来并与环境空气〉'^^从而形成气皿。优
逸地，电阻在壁厚减小区域中增大。流体入口可位于毛细管的端部处。毛细管 可包括多于一个的弯曲部，例如位于同一平面的多个弯曲部，或者所述毛细管 可以M绕式的。^!^生器可包括与流体入口处于流体连通的液体源。毛 细管的长度可以是5毫米至40毫米，优&10毫米至25毫米；毛细管的内径为 0.1毫米至0.5毫米，M 0.1毫米至0.2毫米。毛细管的^;f可以为约0.1毫米， ^J咸小区域的M可以为约0.01毫米至0.09毫米，M为约0.04毫米。
本发明还提^"种包括毛细管的^^Jl生器。该毛细管包括至少一个弯 曲部、流体入口、位于流体入口与至少一个弯曲部之间的壁厚减小区域、沿着 至少一个弯曲部的出口 、和将毛细管加热到足以使毛细管内的流^#发的加热 机构。毛细管可以由电P且加热材料(比如不辦岡)制成，电阻^^^^减 小区域增大，加热机构可以是电源，电源通过引线与毛细管附接以使电流至少 沿所述弯曲部流过以将毛细管加热到足以使毛细管内的流^M 发的温度。to 地，壁厚减小区域位于引线与弯曲部之间。气溶脱发生器还可包括接口件 (mouthpiece) ;fp/或;充体源。本发明还提#"~种用于产生^ 的方法。该方法的步骤包括向包括毛 细管的^i^jt器提供流体，其中所述毛细管包括至少一个弯曲部、第一 第二流体入口 、位于流体入口与弯曲部之间的壁厚减小区域和沿着弯曲部的出 口；和加热毛细管以将流体加热到足以使^##发的温度，从而形成挥发流体， 以使##发流扭毛细管的出口扩散出去，所述挥发流体与环嫂大气〉'^^从而 形成^j^。壁厚减小区域可以通过例如电,光、无心研磨、常Mi几加工、 化学蚀刻或其组合形成。所述出口M与所述第一和第二流体入口距离相等。 $*可以以相同或不同的流速向所述第""^第二流体入口提供。可以向第一和 第二流体入口提供相同或不同的流体，其中所述流体可以为液体。可以向第一 流体入口提供液体，而向第二流体入口提供气体。提供给毛细管的流体可以包 括烟精、药剂、燃料、水、^^未素和/或载体。
图1示出了流体汽4樣置。
图2是图1所示装置的弯曲毛细管部分的示意图。
图3提供了弯曲毛细管的放大图，其中图3a提供了前视图，图3b提供了 # 见图，图3c提供了毛细管出口的放大图。
图4a《提供了连接至并且贯穿具有控制器的电子驱动器印刷电路卡的弯曲 毛细管的透视图，其中图4a提供了條f见图，图4b提供了前视图，图4c提供了 舰图。
图5和图6显示了弯曲毛细管的其它实施例。图5的弯曲毛细管包括多个 弯曲部，图6的弯曲毛细管包括具有多个弯曲部的盘管。
图7显示了一个弯曲毛细管的实施例，弯曲毛细管具有位于毛细管的流体 入口与弯曲部之间的，减小区域。
*本实施方式
本发明提供了 一种可用于包括气溶胶产生应用的应用场合的流体汽化装 置。该装置包括弯曲(或"弓形")毛细管或通道，其可以通过使电流经过其中进 ^*口热，流体^it其中以便至少部分^^气化并在需要时产生^j^。
&， 弯曲毛细通道包括弓形通道部#位于沿着弓形通道的某一位置处的出口 。为 了加热管，使由位于管的一个入口端的第一电极提供的电流沿着管传idJ，j达位 于管的另一入口端的第二电极。可以在入口处作为加压液体供应来自相同源或不同源的流体，在所述流*入口端经过所述管流向出口端时，通过由沿管流 动的电流而实现的电阻加热所产生的热量输入4吏所述流体至少部分转化成蒸 汽。当用作吸入器的气ii^生器(比如用于使药剂或调味剂气ii^化的手持
式pAA器)时，在蒸》'仏毛细管的出口流出所述管时，醋蒸汽叙周围的大 气而产生^m。
在一个优选实施方案中，弯曲毛细管包括至少一个弯曲部(弯曲或弓形部 分)，比如180°的弯曲部。毛细管的出口位于弯曲部上，使得管的入口端与管 的出口距离相等。因此，由于弯曲毛细管具有多于一条的流#管的入口端流
向出口所通过的i^f圣(例如两条腿)，与包括具有单条的流^y^口流向出口所 通过的路径的线性毛细管的^mi器相比，这种弯曲毛细管提供了一种非
常紧凑的结构。jH^卜，与包括具有单条的流^a口流向出口所通过的路径的 毛细管的^Mjt器相比，为了获得目标^^逸，使流^i4动通过弯曲毛细管 的两条li^斤需的压力较低。反itiM兌，对于气皿的目标流速，流经管的# 腿的流体的流ii较低。由于流经管的两条腿的流体的流i4较低，热量能更有效 ^kA管传iH^流体，从而使^Ut管的液体汽化所需的能量较少，管的所占面积 (footprint)也可减'J 、。
由于弯曲毛细管具有多于一个的入口，可形成包括一种以上流体的^jm。 更M地，可以向管的^—个入口端输入可能没有^^混合的不同液体。替代 地，可以通过向例如管的一个入口端输入液体而向例如管的另一入口端输入气 体而形成包括液体和气体的气 。此外，包括烟精或烟草^^未成分的载体溶 液可用于形成^j^，所形成的气ii^具有不经燃烧而产生的烟草烟雾的pAii属性。
to^，管和流体的温度在出口处最高，且出口位于管中的弯曲部的中心 (例如与管的^个入口端距离相等以及与^个电船巨离相等)。^i4^，出口
的直径与弯曲毛细管的内径大致相等。但是，如果向管的^—个入口端输入不 同;錄，为了使^j^的形成最优化，€i^，可以使得出口与管的^-个入 口端距离不相等或与^个电极的距离不相等和/或电极不位于从管的入口端到
出口的相应路径上的相同位置处。jH^卜，如果向管的^""个入口端输入不同流
体，为了使^m的形成最优化，M地，可以按不同流速输入不同流体。 毛细管可以完全由导电材料(比如不辦岡)制成，使得当向一段长度的管施加电压时，管被力tit管的电流加热，经过管的流^M&气化。智4^，管可以
由不导电材料或半"Wt料(比如玻璃或硅)制成，该不导电材料或半"HM^
料(比如玻璃或硅)具有用于对管进^^。热的电l!flio热材料(比如柏)的涂层
或层。特别地，管可以是具有由电阻涂层形成的加热元件的熔禹fc5英。
在一个链实施例中，弯曲毛细管可描述为具有三个区域只存在蒸汽的 管区域/存在至少一些液体的管区域和液体汽化的转变区域(transition region ) (位于出口与入口之间)。优i^，管的出口位于存在足以产生希望的^m的 蒸汽的管区域。^i^，液^i^vf中的管区域具有减小的，，且具有不同 ，的管区域之间的交界面可位于既存在蒸汽又存在液体的转变区域。然而， 才財居形成^j^的化合物而定，具有不同塾導的管区域之间的交界面可位于更 才妾近出口处。
可选择壁厚减小区域的长度以实现期望的加热分布。例如，对于具有一个 弯曲部且从电引线到电引线的长度为18毫米至20毫米的毛细管来说，毛细管 的每一段(从毛细管的出口到^"根电引线)的M为9毫米至10毫米，在该 M范围内，^减小区域可各自为5毫米至7毫米。
m定区域的毛细管的，减小增加了从毛细管传i!l^流体的热量。jH^卜， 通ii4预定区域减小毛细管壁厚，可以控制该毛细管M上的温度梯度。因此， 热能可传it^^^形成区域以快速形成^m，同时保证毛细管^在较少 流体的管区域中不超过预定温度范围。另外，通錄预定区域减小毛细管辦， 可以^^斷錄毛细管温度从室温升高到工作温^/斤需的电能量。
通过减小壁m高了电阻。结果，将管加热到工作温度所需的能量和时间 较少。可以采用^^t适合的制造技术絲皿减小毛细管的夕卜径。这些技术包 括例如电解拋光、无心研磨、常M^几加工、化学蚀刻及其组合。特别地，对于 ,为30的不辨冈毛细管(夕卜径约0.3毫米，内径约0.1毫米，，约0.1毫米)， 可通过电,it^i4定区域的毛细管夕卜径减小到约0.2毫米的外径，使^|^# 约0.04毫米。
当将毛细管加热到^Mjt器的工作温度并且液体开始流it;斤述管时， 需要给定量的能量以便由所述液体形成^#^。在液M在和流动的毛细管区 域中，大量的热負^^毛细管内壁传递到所ii^体中。但是，在所述弯曲部中从 毛细管内壁传递到所述液体的热量受所ii^体在形成气溶胶时所吸收的能量的限制，而任何多余的热量保留在毛细管的所述弯曲部中。因此，通过将^减
小区域"iM在所述弯曲部之前，可以增加那些区域的加热，且所述弯曲部的较 厚管壁^fW斤述弯曲部上的电阻与壁厚减小区樹目比减小，以在整个毛细管上提 供更均匀的温JL梯度。
图1显示了一个用作手持式吸入器的呈^#^生器10形式的流体汽4^ 置的实施例。如图所示，^^生器10包括流体源12、阀14、包括弯曲毛 细管20的加热器装置、接口件18、可选的传感器15和控制器16。控制器16 包括合适的电连接和辅助装置，比如与控制器S給的电池，用于辦阀14、传 感器15和用于供电从而加热弯曲毛细管20。在操怍时，可以开启阀14以在传 感器15对由人抽(吸)^Jl^L生器10而导致的接口件18中的压力降进4谦 测之前或之后，使希望 、的流#源12 iiA弯曲毛细管20。在将流体供给弯 曲毛细管20时，控制器16控制提供的电力量以将毛细管加热到足以使弯曲毛 细管20内的流##发，即控制器16控制经过毛细管的电量以将流体加热到使 管内流^ 发的合ii^显度。挥发的流^^弯曲毛细管20的出口流出，该挥发的 流体形成^ ，该气^^可由人对接口件18进行抽吸时吸入。
图1所示的^l^i器可被修改以便使用不同的流体供给装置。例如，
^^源可以包括一个向弯曲毛细管20 ^r^l预定^N^ 、的流体的输逸阀和/或弯曲
毛细管20可包括一个或多^定大小的计量室以容纳在PX^周期将^^发的预 定体积的流体。在弯曲毛细管20包括一个或多个计量室以容纳一定^ 、流体的 情况下，所#置可包括位于所述一个或多个室下游的一或多个阀，用于防止 流体在填^^斤述一个或多个室时溢出所述一个或多个室。如果需要，所述一个 或多个室可包括用于加热一个或多个室中流体的预热器，使得汽泡扩张并将剩 余液#所述室推入弯曲毛细管20。这种预热器装置的细节可在申请人共同拥 有的美国专利US6，491，233中找到，■I^Hf内^it过引用并A^文。^f狄，所 述一个或多个室中的流体可被预热到叫氐于汽泡形成温度的诏文温度。如果需 要，可省略所述一个或多个阀，而流体源12可包括^il设备，比如4ffi定^P、 的流体直"l^^给弯曲毛细管20的一个或多个注射泵。在弯曲管由导电材料(比 如不辦冈)制成的情况下，加热装置可以为形成弯曲毛细管20的毛细管的-"^ 分，用于使弯曲毛细管20中的液^#发。扭ii^lM开关、电子开关或其它适 用才il^手动WHt^Mjt器10的情况下，可省略或绕过传感器15。尽管图1所示的^j^l生器10用于进行可pA/v^m (比如承栽药物或p^il的，
胶)的气iim化，但弯曲毛细管还可用于汽化其它流体，比如，例如有气味的 东西。
弯曲毛细管^^ji生器可以从单个流体源接收流体流。流体通常为来自 同一流体源或分离流体源的加压液体和/或预定^ 、流体形式，通过毛细管的入
口it7v并经过管腿流向管的出口。分离的电极i^毛细管的^-"个入口端。由 于电流-^it位于电极之间的管部分，位于电极之间的毛细管部分^^o热，并且 iiA^口端的液体在管内被加热以形成蒸汽。当蒸》'^A毛细管的出口流出并与 周围的大^Li接触时，蒸汽形成^j^。如果液体为悬浮液，则气皿可以 由悬浮液中的固体形成。如果液体为可冷凝液体的溶液，则气j^^可以由皿
蒸汽的液滴形成。如果出口的横截面小于毛细管内径的横截面，则气ji^可以
由:fe'气化的液^^J斤述出口驱出的l^f匕液体形成。
如图2所示，流体汽4樣置包括毛细管20，其中来自流体源22的流体穿过 毛细管20。流体在第一入口端20a和第二入口端20biiA毛细管20，并以蒸汽 形AA毛细管20的出口 20c流出。第一电极23a连接在毛细管20的入口端20a 附近，第二电极23b连接^V口端20b附近。
在毛细管20的入口 20a和入口 20b处i^A的液体在其穿过毛细管时^^口 热。足够多的热量^皮输A^穿过管的流体，以佳在流^/w毛细管的出口 20c流 出时至少一些流^fc气化。同样，虽然未示出但如上所指出的，^!^i器 可包括多于一个流体源，用于弯曲毛细管的M入口。
图3a至图3b显示了弯曲毛细管30的放大图。图3a提供了弯曲毛细管30 的前视图，其中流体在第一入口端30a和第二入口端30b处iiA，并以蒸汽形 i^A毛细管30的半圆形弯曲部中的出口 30c流出。第一电极33a连接在毛细管 30的入口端30a附近，第二电极33b连接在入口端30b附近。图3b显示了弯 曲毛细管的#^见图，图3c提供了毛细管出口的放大图。
图4a至图4c显示了弯曲毛细管的透视图。^^>，图4a提供了弯曲毛细 管的條f见图，其中弯曲毛细管连接到并且贯穿具有控制器46的电子驱动器印刷 电路卡49;图4b提供了与电子驱动器印刷电路卡和控制器连接的弯曲毛细管 的前视图；图4c提供了与电子驱动器印刷电路卡和控制器连接的弯曲毛细管的
端视图。^it^，弯曲毛细管的m过导电津^^ (比如，例如焊料或导电环H^脂)与电子驱动器印刷电路卡连接，允许电子驱动器印刷电路卡向弯曲毛 细管的腿供电以加热弯曲毛细管。
参照图5和图6，它们示奮性显示了弯曲毛细管的其它实施例。图5的弯曲 毛细管包括多个弯曲部51a、 51b、 51c，优^i4^具有沿最中心的弯曲部51b的 单个出口。图6的弯曲毛细管包括具有多个弯曲部61a、 61b、 61c、 61d、 61e 的盘管，^i^k^有沿最中心的弯曲部61c的单个出口。
弯曲毛细管装置设计成能适应通过毛细管的不同液体流速，其能量效率非 常高并且提供了一种紧M置。在级人器应用中，毛细管的加热区的长度可以 是5至40毫米，M"ML^ 10至25毫米，管的内径可以为O.l至0,5毫米， 或更他&为0.1至0.2毫米。在PiUv器中^A毛细管加热器时，弯曲毛细管装置 M与大气和从毛细管中发出的蒸汽隔离和/或分离。例如，在支M口件内， 由绝^#料构成的物体可用于弯曲毛细管，以使得流出毛细管的蒸汽不与毛细 管的外表面相接触。
图3/^Hf了毛细管的排出方向，其定向成沿着在毛细管的;Ut平面内远离 毛细管端部的方向。^f^，排出方向也可以沿着在毛细管的;Ut平面内朝向 毛细管端部的方向或者沿着在毛细管所形成的;Ut平面之外的方向，比如沿着 与毛细管所形成的;Ut平面正交的方向。
如图7所示，流体汽4煤置链包括毛细管，来自流体源的流体在第一入 口端70a和第二入口端70b处ii^毛细管，并以蒸汽形i(A毛细管的弯曲部中 的出口70c流出。第一电引线73a连接在毛细管的入口端70a附近，第二电引 线73b连接"口端70b附近。在毛细管的流体区域75，毛细管的，与毛细 管的弯曲区域76相比M在区域75减小。通itil种布置，与存在较少液体的 区域76中的电PiU口热相比，可增大区域75中的电FJ^口热。
虽然以上描述了不同实施例，但应当理解，对于所^^页域技"员来i^ 而易见的是还可iit^许多变型和改变。这些变型和改变被认为落A^附的权利 要求书的;KP^范围之内。
权利要求
1.一种呈毛细管形式的气溶胶发生器，所述毛细管包括至少一个弯曲部、流体入口、位于所述流体入口与所述弯曲部之间的壁厚减小区域和沿着所述弯曲部的出口，其中挥发的流体从所述出口排出以形成气溶胶。
2. 如W'J要求1所述的^^生器，其中，电阻在，减小区域增大。
3. ^^U'J要求l所述的^i^A器，其中，所述流体入口位于毛细管的 端部。
4. 如^f'J要求l所述的^^i器，其中，所述毛细管包括位于所述包 括至少一个弯曲部的毛细管的第一端的第一流体入口和位于所述包括至少一个 弯曲部的毛细管的第4的第二流体入口。
5. :N又利要求1所述的^MA器，其中，所述毛细管包括多于一个的 弯曲部，所述毛细管的M为5至40毫米，毛细管的内径为0.1至0,5毫米。
6. :N又利要求1所述的^^生器，其中，所述^l^i器还包括与 所述流^^入口 a^ii的:^体源。
7. 如^U'J要求1所述的^l^生器，其中，所述毛细管的长度为10毫 米至25毫米，所述毛细管的内径为0.1毫米至0.2毫米，所述毛细管的，为 约0.1毫米。
8. 如权利要求l所述的^^li器，其中，所述辦减小区域的辦为 约0.01毫米至0.09毫米。
9. 如权利要求1所述的^I^A器，其中，所述辦减小区域的辦为 约0.04毫米，所述，减小区域的"^1为约5.0毫米至约7.0毫米。
10. 如^u'J要求i所述的^m^i器，其中，所述毛细管包括两个，减小区域。
11. 一种^^A器，包括毛细管，所述毛细管包括至少一个弯曲部、流体入口、位于所述流体入口 与所述弯曲部之间的，减小区域和沿着所述弯曲部的出口；和加热机构，所述加热机构将毛细管加热到足以使毛细管内的流^#发的温度。
12. 如权利要求ll所述的^l^生器，其中，所述毛细管由电PJU口热材料制成，电P且在所述壁厚减小区域增大，所述加热积枸包括电源和与所述毛细 管附接的引线，从而使得电流沿所述弯曲部流过并将毛细管加热到足以使毛细 管内的流##发的温度。
13. 如权利要求12所述的^^^器，其中，所述辦减小区域位于所 述引线与所述弯曲*间。
14. ^^又利要求11所述的^m生器，其中，所述^j^^器还包括 接口件和/或流体源。
15. —种用于产生^t^的方法，包括步骤向包括毛细管的气il^Lt器提供流体，其中所述毛细管包括至少一个弯 曲部、第一和第二流体入口、位于所述第一和第二沐体入口与所述弯曲部t间 的#^减小区域和沿着所述弯曲部的出口；和加热毛细管以将所述^^^加热到足以使流##发的温度，从而形成挥发的 流体，使^#发的流^^斤述毛细管的出口排出从而形成^^。
全文摘要
本发明公开了一种包括毛细管(20)的气溶胶发生装置，其中所述毛细管(20)包括至少一个弯曲部、流体入口(20a，b)、位于所述流体入口与所述至少一个弯曲部之间的壁厚减小区域和沿着所述至少一个弯曲部的出口(20c)。所述毛细管被加热到足以使毛细管内的流体挥发的温度，以使得挥发的流体从所述出口排出从而形成气溶胶。
文档编号A61M15/00GK101610805SQ200780048575
公开日2009年12月23日 申请日期2007年12月24日 优先权日2006年12月29日
发明者J·A·斯韦普斯顿, M·D·贝尔卡斯特罗 申请人:菲利普莫里斯生产公司