一种雾化给药用的压电驱动微喷方法及其装置的制作方法
专利名称：一种雾化给药用的压电驱动微喷方法及其装置的制作方法
技术领域：
本发明属于将药物雾化后输入人体内的方法及装置，特别涉及一种雾化给药用的压电驱动微喷方法及其装置。
研究表明，直径100μm以上的雾粒滞留于鼻，直径60μm以上的雾粒在咽、喉和气管沉积，直径20～60μm的雾粒在支气管沉积，直径3～20μm的雾粒在细支气管沉积。一般来说，1～12μm的雾粒比较适合于雾化肺部吸入治疗，尤其是1～5μm的雾粒最适合于肺部吸入治疗。对于现有的定量定压式气雾器，由于环境温度和抛射剂浓度等因素的影响，抛射剂不能完全被气化，药液的雾化也不完全；另外抛射剂的绝热膨胀会冷却雾化粒子并使雾粒凝结成大雾粒，因此目前定量定压式气雾器的雾化粒子直径比较大，一般为20～50μm，这样大的雾粒很难到达肺部，不利于肺部吸入给药(Sperry；Charles R.Inhalation device.UnitedStates Patent，4852561，1989-08-01)。定量定压式气雾器的雾粒速度一般比较大，速度大的雾粒比较容易撞击到口腔，很难到达肺部，也不利于肺部吸入给药。另外，目前定量定压式气雾器雾化粒子直径分布不够集中，使得雾化给药的药物剂量利用率低，这不仅造成药物的大量浪费，而且由于粒径分布比较分散，使得药物粒子不能抵达正确的药物吸收部位，还会带来某些副作用。
早期的定量定压式气雾器中的抛射剂是氟利昂，氟利昂具有良好的理化特性，一直作为理想的抛射剂使用，但氟利昂是导致大气臭氧层被破坏的主要原因。为了消除因使用氟利昂给人类及其生态环境带来的危害，1987年，27国在蒙特利尔签署条约要求到2003年全面禁用氟利昂。于是药学工作者开始寻找新的途径和方法。其主要途径有一是寻找氟利昂替代品作为新的抛射剂，如用于治疗支气管哮喘和慢性阻塞性肺病的以丙酸倍氯松为代表的皮质激素类定量吸入气雾剂，就用HFC-134a短链烷烃替代氟里昂作为抛射剂(张钧寿，丁立，游一中，治疗呼吸系统疾病的无氟里昂药用气雾剂，中国专利申请公开号，CN 1296814 A)；另一解决途径是寻找新的雾化给药装置，在使用时不使用抛射剂。
本发明涉及一种雾化给药用的压电驱动微喷方法，其特征在于该方法利用压电驱动带有微喷孔的弹性腔模雾化给药。使用上述方法的一种雾化给药用的压电驱动微喷装置，其特征在于该装置包括一面带有微喷孔的弹性腔模、安装在弹性腔模另一面的压电陶瓷片、与弹性腔模相连并为弹性模腔提供液体的供液管、与压电陶瓷片和弹性腔模连接的两个压电信号输入端。在上述装置中，所述的弹性腔模可以由单晶硅片加工成，弹性腔模也可以由左、右两片单晶硅片加工组成。
本发明所述的压电驱动式阵列微喷装置是一种新型雾化给药装置，该装置不含有氟利昂等抛射剂，不会给人类和生态环境带来危害；不需要耐压容器；也不需要给液态药物加高压。
本发明可以采用不同直径大小的微喷孔使阵列微喷产生不同大小的雾化微粒，以使雾化微粒有利于病人不同部位的吸收。雾化粒子直径分布比较集中，药物粒子可最大限度地抵达正确的药物吸收部位，可提高雾化给药的药物剂量的利用率，这对于某些贵重药品相当重要，并能减少某些副作用。另外可以通过改变驱动电压来改变阵列微喷产生的雾化微粒的初速度，使其产生的雾粒适合于各种部位的吸收。该发明基本解决了现有医用雾化给药装置雾化粒子直径偏大且分布分散等问题，可达到临床应用。
图2是本发明阵列微型喷装置的主视图。
图3是本发明阵列微型喷装置的右视图。
图4是图2的A-A剖视图。
图5是本发明微喷孔阵列的加工工艺流程图。
施药时，压电换能器的电极引线14接超声波发射机，在电信号驱动下，压电换能器在其谐振点上产生弯曲振动将电能转换成机械能，左弹性腔模硅片8表面振动形成的压力波将弹性模腔12中的液体从微喷孔11处挤出形成雾化液滴，从而达到雾化给药的目的。
右弹性腔模硅片微喷孔阵列的加工基于MEMS技术，采用硅微细加工工艺，图5是微喷孔阵列的加工流程简图。图中14为单晶硅，15为二氧化硅，16为氮化硅。工艺流程为(1)双面生长SiO2；双面淀积Si3N4；(2)上表面光刻，刻蚀Si3N4和SiO2；(3)各向异性腐蚀单晶硅上表面；(4)下表面光刻，刻蚀Si3N4和SiO2；(5)ICP刻蚀单晶硅，形成微喷孔。
采用不同微喷孔直径的阵列微喷能产生不同大小的雾化微粒，可以使阵列微型喷适合于对病人口腔、鼻腔、咽喉或肺部等不同部位施药。对微喷孔直径为10μm的阵列微喷进行测试，有80％的雾化粒子的直径在1～12μm之间；采用微喷孔直径为5μm阵列微喷也得到很好的直径分布，其产生的雾粒更适合于肺部吸收。
权利要求
1.一种雾化给药用的压电驱动微喷方法，其特征在于该方法是由电信号驱动弹性腔模振动，形成的压力波将液体从微喷孔处挤出形成雾化液滴给药。
2.一种雾化给药用的压电驱动微喷装置，其特征在于该装置包含一面带有微喷孔的弹性腔模、安装在弹性腔模另一面的压电陶瓷片、与弹性腔模相连并为弹性模腔提供液体的供液管、与压电陶瓷片和弹性腔模连接的两个压电信号输入端。
3.按照权利要求2所述的装置，其特征在于所述的弹性腔模是由单晶硅片加工成的。
4.按照权利要求2或3所述的装置，其特征在于所述弹性腔模是由左、右两片单晶硅片加工而成。
全文摘要
一种雾化给药用的压电驱动微喷方法及其装置,涉及一种将药物雾化后输入人体内的方法及装置。其装置包括一面带微喷孔的弹性腔模、安装在弹性腔模另一面的压电陶瓷片、与弹性腔模相连并为弹性模腔提供液体的供液管,由电信号驱动弹性腔模振动,形成的压力波将液体从微喷孔处挤出形成雾化液滴给药。本发明利用MEMS(微型机械电子系统)技术生产出的压电驱动式阵列微喷装置不含有氟利昂等对生态环境有破坏性的抛射剂,同时,雾化颗粒的大小可以靠加工出的微喷孔直径调节,雾化粒子直径分布集中,药物粒子可最大限度地抵达正确的药物吸收部位,提高了雾化给药的药物利用率。该发明基本解决了现有医用雾化给药装置雾化粒子直径偏大且分布分散等问题。
文档编号A61M11/00GK1359733SQ02103609
公开日2002年7月24日 申请日期2002年1月29日 优先权日2002年1月29日
发明者周兆英, 刘长庚, 王晓浩, 叶雄英, 王国辉, 袁松梅 申请人:清华大学
技术领域：
本发明属于将药物雾化后输入人体内的方法及装置，特别涉及一种雾化给药用的压电驱动微喷方法及其装置。
研究表明，直径100μm以上的雾粒滞留于鼻，直径60μm以上的雾粒在咽、喉和气管沉积，直径20～60μm的雾粒在支气管沉积，直径3～20μm的雾粒在细支气管沉积。一般来说，1～12μm的雾粒比较适合于雾化肺部吸入治疗，尤其是1～5μm的雾粒最适合于肺部吸入治疗。对于现有的定量定压式气雾器，由于环境温度和抛射剂浓度等因素的影响，抛射剂不能完全被气化，药液的雾化也不完全；另外抛射剂的绝热膨胀会冷却雾化粒子并使雾粒凝结成大雾粒，因此目前定量定压式气雾器的雾化粒子直径比较大，一般为20～50μm，这样大的雾粒很难到达肺部，不利于肺部吸入给药(Sperry；Charles R.Inhalation device.UnitedStates Patent，4852561，1989-08-01)。定量定压式气雾器的雾粒速度一般比较大，速度大的雾粒比较容易撞击到口腔，很难到达肺部，也不利于肺部吸入给药。另外，目前定量定压式气雾器雾化粒子直径分布不够集中，使得雾化给药的药物剂量利用率低，这不仅造成药物的大量浪费，而且由于粒径分布比较分散，使得药物粒子不能抵达正确的药物吸收部位，还会带来某些副作用。
早期的定量定压式气雾器中的抛射剂是氟利昂，氟利昂具有良好的理化特性，一直作为理想的抛射剂使用，但氟利昂是导致大气臭氧层被破坏的主要原因。为了消除因使用氟利昂给人类及其生态环境带来的危害，1987年，27国在蒙特利尔签署条约要求到2003年全面禁用氟利昂。于是药学工作者开始寻找新的途径和方法。其主要途径有一是寻找氟利昂替代品作为新的抛射剂，如用于治疗支气管哮喘和慢性阻塞性肺病的以丙酸倍氯松为代表的皮质激素类定量吸入气雾剂，就用HFC-134a短链烷烃替代氟里昂作为抛射剂(张钧寿，丁立，游一中，治疗呼吸系统疾病的无氟里昂药用气雾剂，中国专利申请公开号，CN 1296814 A)；另一解决途径是寻找新的雾化给药装置，在使用时不使用抛射剂。
本发明涉及一种雾化给药用的压电驱动微喷方法，其特征在于该方法利用压电驱动带有微喷孔的弹性腔模雾化给药。使用上述方法的一种雾化给药用的压电驱动微喷装置，其特征在于该装置包括一面带有微喷孔的弹性腔模、安装在弹性腔模另一面的压电陶瓷片、与弹性腔模相连并为弹性模腔提供液体的供液管、与压电陶瓷片和弹性腔模连接的两个压电信号输入端。在上述装置中，所述的弹性腔模可以由单晶硅片加工成，弹性腔模也可以由左、右两片单晶硅片加工组成。
本发明所述的压电驱动式阵列微喷装置是一种新型雾化给药装置，该装置不含有氟利昂等抛射剂，不会给人类和生态环境带来危害；不需要耐压容器；也不需要给液态药物加高压。
本发明可以采用不同直径大小的微喷孔使阵列微喷产生不同大小的雾化微粒，以使雾化微粒有利于病人不同部位的吸收。雾化粒子直径分布比较集中，药物粒子可最大限度地抵达正确的药物吸收部位，可提高雾化给药的药物剂量的利用率，这对于某些贵重药品相当重要，并能减少某些副作用。另外可以通过改变驱动电压来改变阵列微喷产生的雾化微粒的初速度，使其产生的雾粒适合于各种部位的吸收。该发明基本解决了现有医用雾化给药装置雾化粒子直径偏大且分布分散等问题，可达到临床应用。
图2是本发明阵列微型喷装置的主视图。
图3是本发明阵列微型喷装置的右视图。
图4是图2的A-A剖视图。
图5是本发明微喷孔阵列的加工工艺流程图。
施药时，压电换能器的电极引线14接超声波发射机，在电信号驱动下，压电换能器在其谐振点上产生弯曲振动将电能转换成机械能，左弹性腔模硅片8表面振动形成的压力波将弹性模腔12中的液体从微喷孔11处挤出形成雾化液滴，从而达到雾化给药的目的。
右弹性腔模硅片微喷孔阵列的加工基于MEMS技术，采用硅微细加工工艺，图5是微喷孔阵列的加工流程简图。图中14为单晶硅，15为二氧化硅，16为氮化硅。工艺流程为(1)双面生长SiO2；双面淀积Si3N4；(2)上表面光刻，刻蚀Si3N4和SiO2；(3)各向异性腐蚀单晶硅上表面；(4)下表面光刻，刻蚀Si3N4和SiO2；(5)ICP刻蚀单晶硅，形成微喷孔。
采用不同微喷孔直径的阵列微喷能产生不同大小的雾化微粒，可以使阵列微型喷适合于对病人口腔、鼻腔、咽喉或肺部等不同部位施药。对微喷孔直径为10μm的阵列微喷进行测试，有80％的雾化粒子的直径在1～12μm之间；采用微喷孔直径为5μm阵列微喷也得到很好的直径分布，其产生的雾粒更适合于肺部吸收。
权利要求
1.一种雾化给药用的压电驱动微喷方法，其特征在于该方法是由电信号驱动弹性腔模振动，形成的压力波将液体从微喷孔处挤出形成雾化液滴给药。
2.一种雾化给药用的压电驱动微喷装置，其特征在于该装置包含一面带有微喷孔的弹性腔模、安装在弹性腔模另一面的压电陶瓷片、与弹性腔模相连并为弹性模腔提供液体的供液管、与压电陶瓷片和弹性腔模连接的两个压电信号输入端。
3.按照权利要求2所述的装置，其特征在于所述的弹性腔模是由单晶硅片加工成的。
4.按照权利要求2或3所述的装置，其特征在于所述弹性腔模是由左、右两片单晶硅片加工而成。
全文摘要
一种雾化给药用的压电驱动微喷方法及其装置,涉及一种将药物雾化后输入人体内的方法及装置。其装置包括一面带微喷孔的弹性腔模、安装在弹性腔模另一面的压电陶瓷片、与弹性腔模相连并为弹性模腔提供液体的供液管,由电信号驱动弹性腔模振动,形成的压力波将液体从微喷孔处挤出形成雾化液滴给药。本发明利用MEMS(微型机械电子系统)技术生产出的压电驱动式阵列微喷装置不含有氟利昂等对生态环境有破坏性的抛射剂,同时,雾化颗粒的大小可以靠加工出的微喷孔直径调节,雾化粒子直径分布集中,药物粒子可最大限度地抵达正确的药物吸收部位,提高了雾化给药的药物利用率。该发明基本解决了现有医用雾化给药装置雾化粒子直径偏大且分布分散等问题。
文档编号A61M11/00GK1359733SQ02103609
公开日2002年7月24日 申请日期2002年1月29日 优先权日2002年1月29日
发明者周兆英, 刘长庚, 王晓浩, 叶雄英, 王国辉, 袁松梅 申请人:清华大学
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