TW201817497A

TW201817497A - 微結構噴嘴

Info

Publication number: TW201817497A
Application number: TW106138323A
Authority: TW
Inventors: 謝淑品; 陳億東; 林易廷; 陳柏全
Original assignee: 微邦科技股份有限公司
Priority date: 2016-11-06
Filing date: 2017-11-06
Publication date: 2018-05-16
Also published as: JP6785374B2; KR20190065357A; US20190328981A1; JP6871370B2; US20190247594A1; CN108057150A; AU2017355101A1; TWM569251U; EP3535061A1; JP2019535371A; BR112019007599B1; TW201817452A; EP3535000A4; TWI669157B; WO2018082702A1; JP2019532739A; CN209204344U; US11771847B2; US20190240427A1; TWI672157B

Abstract

本發明揭露一個可應用於氣霧化器的微結構通路模組，其包含：一個覆有上蓋的板體、入口、出口、複數突起、複數微柱。且突起和微柱是板體的一部分，並且從其上突出形成。而且板體還可分成一個接近於入口的第一區域以及一個接近於出口的第二區域。複數突起，依從入口至出口的方向排列，並且在第一區域中形成平行的通路使液體可沿著流動。而每一突起彼此又被渠道隔開。微柱穿設於第二區域中，並且微柱間形成了一些通道。更進一步地，設置於通路中之複數微柱可增加流經其液體的流動阻力。

Description

微結構噴嘴

本發明涉及一種微結構通路模組，或更具體地說，一種應用於氣霧化器的微結構通路模組。

氣霧化器（Aerosolizer），亦稱為霧化器（Nebulizer）或噴霧器（Atomizer），用來讓病患以吸入的方式進行給藥。特別的是，液體藥劑會被分解成具有微小粒子或液滴的氣霧（Aerosol），使的使用藥劑的病患可以得到較有效率的吸入效率以及吸收效率。而上述微小粒子的大小可根據不同的呼吸狀況來進行調整，例如：慢性阻塞性肺疾（Chronic Obstructive Pulmonary Disease ，COPD）、哮喘，或是因應於液體藥劑本身。再者，使病患在每一種治療方式中接收相同的用藥劑量也是相當重要的。換言之，氣霧化器需要在每一次的使用中可提供固定的劑量藥劑，且其具有固定的平均粒子大小。如此一來，即可以準確地給予病患具有效療效之劑量的藥物，而降低因過度用藥所造成的藥物浪費與風險。

請參閱第1圖，主要揭示一個示例氣霧化器，其包含：上蓋964、下蓋965、噴嘴部件（Nozzle Assembly）963、管子、偏置元件（Biasing element）962、儲存容器961。於準備期間，所述偏置元件962（例如：彈簧）通過該上蓋964與該下蓋965之間的相對位移而受力。同時，定量的液體藥劑透過該管子的引導由該儲存容器被吸出至噴嘴部件，以準備進行氣霧化。當該氣霧化器被啟動時，未受力的偏置元件所產生的力量會將該定量液體藥劑推向該噴嘴部件、並使其穿過該噴嘴部件。如此一來，所產生的氣霧會離開該氣霧化器以供病患吸入。另一例示性氣霧化器及運作機制可參考美國發明專利案第5,964,416號（其美國專利申請號為08/726,219）的揭示內容。

如第1圖所揭示，加壓的液體藥劑會沿著由A點至A’點的方式移動，也同時由一高壓端移動至另一低壓端。如此一來，液體藥劑會被吸出並被推入該噴嘴部件，且在液體藥劑通過該噴嘴部件時會產生氣霧並同時排出該氣霧。在氣霧化過程中，在所有元件之間維持妥適的密封（Seal）是相當重要的。否則，氣霧化效果會受到破壞。舉例來說，在噴嘴部件所發生的外洩可能會造成壓力流失，因而造成劑量不準確或氣霧粒子大小不適當的狀況。為了避免上述狀況，在製造與組裝氣霧化器的各個元件時，必須維持高度的注意以及精確度。然而，因為該些氣霧化器元件的微型（Miniature）尺寸（其通常在毫米或更小的量級），達成妥適的密封會變的極度困難且耗費成本。再者，具有不同幾何形狀及微型尺寸的元件，可能更容易在高壓環境下受到磨損或撕裂，該高壓環境的壓力通常在5〜50個百萬帕（MPa）、也就是50〜500巴（Bar）之間。

本發明的目的在於提供一種具有簡化設計的氣霧化器結構，且其包含之特定元件亦具有簡化設計，以達成氣霧化器準確及有效的劑量控制，並因此減少付出的心力。氣霧化器的生命週期也可因為本發明的新穎設計而延長。如此一來，在製造與組裝氣霧化器的過程中也可耗費較少的心力與資源。

一個應用於氣霧化器之典型的噴嘴包含具有不同幾何形狀的複數元件。舉例來說，一些元件具有特定的形狀，例如被用以作為過濾器的長形突起。一些其他元件則具有不同形狀，例如用以控制噴嘴中液體流向的導引系統之構成元件。簡而言之，在相關技術之噴嘴需要多個具有不同結構和/或功能特徵的元件的組合和相互作用才可實現所期望的霧化效果。但是，由於噴嘴的尺寸不斷縮小，使得其中流體控制越來越不容易。噴嘴中元件的結構、尺寸和排列需要仔細設計和實施，以使噴嘴更有效率作用。因此，使得噴嘴之設計和製造的成本往往高居不下。

本專利申請之主要目的為提供一個噴嘴結構，且所述噴嘴結構具有較不複雜的結構、設計以及布置。而上述所形成之改良噴嘴將可改善整體霧化品質和效率，同時降低製造的成本。因此，患者可以享受更具成本效益的治療方案。

本專利申請提供一個應用於氣霧化器的微結構通路模組。所述通路模組由一個上蓋覆蓋著一個板體所組成。

而所述板體可進一步區分成第一區域和第二區域。另外，以下內文中所述之液體流動的方向是指與入口側垂直的方向。所述板體中第一區域包含一個可供液體流入的入口。並且，所述第一區域也包含複數依液體流動方向排列突起，其排列成複述排分布於所述第一區域的整個寬度上，並將所述複數排間定義為複數通路。另外，所述複數突起是長形的，並且基本上彼此平行。此外，複數突起排之間的複數通路被設置成對應於液體流動的方向，並且每個依液體流動方向排列的突起彼此又被渠道所隔開。所述第二區域則包含複數微柱。在第一區域中通路的至少一部份也包含複數微柱。所述微柱間所形成複數通道可供液體藥劑流動。這些通路中的複數微柱可增加流經其液體的流動阻力。所述突起和微柱是所述板體的一部分，並且從其上突出形成。

在某些實施例中，所述液體透過渠道流經複數通路。

在某些實施例中，所述渠道的長度大於其寬度。並且所述渠道的長度可以與所述突起的長度或寬度相等。

在某些實施例中，所述複數渠道具有不同的寬度。

在某些實施例中，所述複數渠道具有相同的寬度。

在某些實施例中，在第一區域中所述突起和微柱之間的空間也是屬於所述通道的一部分。

在某些實施例中，所述複數微柱是以矩陣方式排列。

在某些實施例中，所述複數微柱是排列成六角形。

在某些實施例中，在所述第二區域中的微柱密度大於在通路間的微柱密度。

在某些實施例中，所述噴霧速度介於167〜170 m/s。

在某些實施例中，在通路間複數微柱所佔的總表面積與所述複數通路所佔的總表面積之比率是介於5〜6%。

在某些實施例中，在通路間複數微柱所佔的總表面積與所述複數通路所佔的總表面積之比率為大約5.5%。

在某些實施例中，任何兩個相鄰的微柱之最短距離大於1 um。

在某些實施例中，所述板體在第二區域包含兩個側壁向所述出口傾斜。

在某些實施例中，所述複數微柱被用以調節所述液體流經底盤的流速。

在某些實施例中，所述複數排是彼此平行。

在某些實施例中，所述依所述液體流動方向排列的複數突起是彼此平行，並且其所形成的複數排依液體流動的方向排列成一直線。

在某些實施例中，在第二區域中任兩個相鄰的微柱之最短距離為至少8 um。

本專利申請還提供另一個應用於氣霧化器的微結構通路模組。所述通路模組由一個上蓋覆蓋著一個板體所組成。所述板體可進一步區分成第一區域和第二區域。其中液體流動的方向是指與入口側垂直的方向。所述板體中第一區域包含一個可供液體流入的入口。所述第一區域也包含分布於其整個寬度的複數突起壁，。其中，在將第一區域之複數突起壁之間定義為複數通路。此外，複數通路被設置成對應於液體流動的方向。所述第二區域則包含複數微柱。在第一區域中通路之至少一部份也包含複數微柱。所述微柱間形成複數通道以供液體藥劑流動。在通路間複數微柱所佔的總表面積與所述複數通路所佔的總表面積之比率是介於5〜6%。這些通路中的複數微柱可調節液體的流速。所述突起和微柱是所述板體的一部分，並且從其上突出形成。

在某些實施例中，在通路間複數微柱所佔的總表面積與所述複數通路所佔的總表面積之比率是約5.5%。

以下內容詳細討論了本專利申請說明中實施例的相關製造和使用。然而，應當理解以下實施例提供了許多可實施的發明概念，此類概念可能體現在各類具體情況中。以下所討論的具體實施例僅說明了製造和使用實施例的具體方式，且未進一步限制本專利申請說明的範圍。

在各類視圖和說明性實施例中，類似的參考數位用於表示類似元件。接下來我們將詳細參考附圖中所示的典型實施例。附圖和描述中盡可能使用相同的參考數字來表示相同或相似部件。在附圖中，出於清晰和方便目的，形狀和厚度可能會放大。根據本專利申請說明，本專利申請說明的描述將特別針對構成裝置的一部分、或直接與裝置一同工作的元件。應當理解，對於未具體表示或描述的元件，其形式可能多種多樣。本專利申請說明中，「一項實施例」或「某一實施例」的引用是指關於該實施例所描述的某一特定特徵、結構、或特性包含於至少一項實施例中。因此，本專利申請說明中不同位置出現的短語「在一項實施例中」或「在某一實施例中」不一定均指同一實施例。此外，上述特定特徵、結構或特性可通過任何適宜方式在一項或多項實施例中進行組合。應當理解，以下附圖未按比例繪製；更準確地說，此類附圖僅可用於說明。

在附圖的各類視圖中，類似參考編號用於標示相同或相似的元件，同時表示和描述了本專利申請說明的說明性實施例。附圖不一定按比例繪製，且在某些情況下，為達到說明目的，附圖已放大和/或簡化。本領域中的普通技術人員鬚根據本專利申請說明的以下說明性實施例來理解本專利申請說明的多種可能的應用和變體。

定義

應當理解，當某組件被稱為位於另一組件「上」時，其可直接位於另一元件上，或者某元件與所述另一元件間也可能存在中間元件。相比之下，當組件被稱為「直接位於」另一組件「上」時，則無中間組件。

應當理解，除非上下文另有明確指示，否則單數形式「一」、「某」、「該」、「所述」也包含複數形式。此外，諸如「底部」和「頂部」的相對術語在本文中可用於描述某元件與其他元件的關係，如以下各附圖所示。

應當理解，當某組件被描述為位於其他組件的「下方」或「下面」時，也可解釋為位於所述其他組件的「上方」或「上面」。因此，示例性術語「下方」或「下面」也可包括解釋為上方和下方兩者。

本文中所使用的「非對稱的」指的是隔室的橫截面的形狀不能被縱向平面分成相似的一半。因此，依據前面敘述則非對稱形狀所包含的範圍則包括除了圓形、卵形以及等長多邊形之外的形狀。

本文中所使用的「寬度」，例如：「渠道的寬度」和「通路的寬度」則指的是路徑（即渠道或通路）兩側之間相對於長度的最短距離。

本文中所使用的「大約」和「約」為當涉及例如：數量、持續時間等可測之值時，其意味著涵蓋範圍為指定值之±10％，且更佳地為指定值之±5％的範圍，因為這樣的範圍內適於達成所公開的方法。

除非另有定義，否則本文使用的所有術語（包括科技術語）的意義與本專利申請說明所屬領域的普通技術人員通常所理解的含義相同。應當進一步理解，常用詞典中定義的術語的含義應當與相關領域和本專利申請說明的上下文中的含義一致，且不會解釋地過於理想化或過於正式，除非本文中明確定義。

詳細說明

圖2是一個示例之氣霧化器的剖側面視圖，其符合本專利申請說明的部分實施例。此氣霧化器90包含：殼體902、泵室904、彈簧室906。偏置元件9062（例如：彈簧9062）耦接於殼體902，更特別的是安裝於彈簧室906。彈簧室906亦握持（hold）儲存容器908，其中儲存容器908可儲存液體藥劑912。液體藥劑912可對應於氣霧化器90的一次預啟動（Preactuation），透過管子910的引導而抽離出儲存容器908。特別的是，在啟動氣霧化器90前，殼體902會被旋轉。彈簧9062透過殼體902的旋轉而受力。相對而言，液體藥劑912由儲存容器908被導出至泵室904且準備被氣霧化。在氣霧化器90啟動時，會開始進行氣霧化。當氣霧化器90啟動時，釋放機構（圖未示）會被觸發，且彈簧9062會從受力狀態釋放至未受力狀態。上述操作會產生一力量，該力量將液體藥劑912推動通過一於泵室904中之傳輸裝置950，而微結構通路模組 1（即噴嘴）位於傳輸裝置950中。也就是說，液體藥劑藉由通過微結構通路模組 1以進行氣霧化。微結構通路模組 1是透過特殊設計，故得以製造具有理想粒子大小之氣霧，並是以受控制且精確傳遞之方式來進行。如此一來，氣霧化的液體藥劑（例如：水溶液或乙酸（Ethanoic）溶液）會離開中之傳輸裝置950，並接著被排出氣霧化器90，以讓病患吸入。

微結構通路模組 1是氣霧化器 90中最重要的一個元件，因為其可將液體藥劑會分解為微小粒子或液滴的氣霧。所述氣霧化器90中的微結構通路模組1是一個具有微結構過濾和導引系統的元件，並且其由複數微米尺寸的元件和由所述微米尺寸元件所定義出之複數通路所組成。當液體藥劑以高速流經所述微結構通路模組 1時，微米尺寸元件將部分地阻擋流動的藥劑並將其分解成小顆粒。此外，微米尺寸元件和通路的配置將增加流體阻力，藉此降低液體流動速度。然而，由於微結構通路模塊1的漏斗形出口，當液體藥劑噴出出口時液體藥物的流動速度立即增加，因此，具有特定大小顆粒和劑量的過濾液體藥劑被霧化且噴射而出。

圖3A〜3D是一系列之微結構通路模組的剖側面視圖，其符合本專利申請說明的部分實施例。

請參閱圖3A，其揭露一個微結構通路模組1。所述微結構通路模組 1包含一個板體10，而其可以由矽膠所製成並且其尺寸為：寬度大約2.5 mm、長度大約2 mm、深度大約700 um。板體10上覆蓋一個玻璃上蓋（圖未示出），其尺寸為：寬度大約2.5 mm、長度大約2 mm、深度大約625 um，因此定義出一個腔室。液體藥劑（未示出）藉由一端的入口102進入所述腔室。而產生的氣霧50則通過與前述相反一端的出口104噴離所述腔室。所述入口102的寬度為大約2 mm，且其寬於所述出口104。隔室中液體藥劑的流動方向大致上為沿著從入口102往出口104的方向。而在微結構通路模組1中的液體流動方向是指與所述入口102垂直的方向（即方向A至A’）。至少一些液體藥劑將沿著通道模塊1的傾斜壁106流動，而導致液體匯流且相互碰撞，較佳地匯流夾角為大約90∘。據上述結果，因而產生了可供患者吸入的氣霧 50。

板體10大致上可以藉由分界線B而區分成兩部分，一個為靠近入口102的第一區域和一個靠近出口104的第二區域。板體10還包含若干元件，例如：中央塊2、間隔塊3、微柱4、突起5。特別地，在第一區域中設置了突起5、微柱4和間隔塊3，而第二區域僅有微柱4。突起5、微柱4、間隔件3和中央塊2則被設置從板體10以與液體流動橫切的方向突出。其中一個形成方式為這些元件可以透過蝕刻微結構化通路模組1而成為板體10的一部分而形成。在某些實施例中，板體10的蝕刻深度大約5〜6 um以形成前述的部分元件。值得注意的是，板體10的製造方法並不限於此。板體10可以通過相關領域已知的其他方式而製成，例如：模製、焊接或印刷。後續內文將進一步描述整體元件的其他特徵和結構。

同樣參閱圖3A，中央塊2設置在第二區域中靠近出口104的位置。中央塊2的形狀是接近球形，且其曲率半徑為大約37.35 um。中央塊2佔據了靠近出口104的區域相當大一部分，而使得液體僅可以通過中央塊2和傾斜壁106之間的兩個窄道15而流向出口104。而上述構造將造成液體往相對方向流動，即沿著兩個相向的窄道15流動。換句話說，微結構通路模組1可理解為包含兩個出口以達成期望霧化之目的。據此，噴射出微結構通道模組1的相向液體射流交會於通路模組1外且靠近出口104的位置，並且形成氣霧50。中央塊2的尺寸使得每個窄道15的寬度大約8 um、長度大約53.8 um。而且，每個窄道15的總面積大約44 um² 。

在第一區域中入口102附近設置了每個尺寸為寬度大約50 um和長度大約200 um的複數間隔塊3。每個間隔塊3的形狀為長形，其每隔設置方向與液體流動方向A至A'對齊。此外，間隔塊3可以在第一區域的入口102的整個寬度上排列成多列。如圖中所描繪的，複數突起5被佈置成複數平行的突起排52並且分布在第一區域的整個寬度中。其中，每個平行突起排52可由複數突起5線性排列構成於第一區域中。且在每個平行突起排52之間是可供液體藥劑流動的通路18。液體於多個通路18中沿方向A到A'流動。所述通路18的尺寸中寬度大約77 um、長度大約1.3 mm。突起排52整體尺寸中寬度大約22 um和長度大約1.3 mm。突起排52可以佈置成平行於液體流動方向A至A'。由於兩個平行突起排52之間的區域是被定義為通路18，所以突起排52和通路18的長度是相同的。

兩個相鄰間隔塊3之間的距離約為150 um，其約為通路18寬度的兩倍。對於進入微結構通路模組1的未過濾液體藥劑，兩個間隔塊3間的空間用以作為初步過濾器，而兩個突起排52間的空間則被用以作為第二次過濾器。舉例來說，任何大於150 um的顆粒首先將被兩個間隔塊3間的空間過濾出；而任何大於8 um的顆粒將隨後被通路18中兩個相鄰三角形微柱4間的空間過濾。此外，因為通道18不會完全被顆粒堵塞，所以前述過濾功能並不會影響液體的流動方向。

如圖3A所揭示，突起5是長條形元件，其寬度為大約2.5 um、長度大約22 um。在一個較佳的實施例中，突起5所設置的方位為其寬度平行於液體流動方向A至A’的方向上。然而，前述突起5所被設置的方位並不侷限於此。在每一突起排52中，複數突起5進一步沿A至A'方向以線性方式排列。在一個實施例中，每一突起排52中的複數突起5是彼此平行的。

線性複數突起5的中每一個突起5則被渠道17所隔開。每個渠道17的寬度可以相同也可以相異，其取決於氣霧器或藥劑的需求。在一個實施例中，如圖3C所揭示之每個渠道17的寬度是相同的。渠道17的尺寸為寬度大約3 um、長度大約22 um。於其它實施例中，如圖3A和3B所揭示之渠道17具有至少兩種不同的寬度，且其寬度分別為大約3 μm和11 μm。然而在一個較佳實施例中，渠道的寬度必須≧1 um。

渠道17和通路18的方向並不相互平行。在本專利申請中，渠道17和通路18的方向為彼此垂直。液體藥劑可以透過渠道17在各通路18之間流動。

在某些實施例中，每個突起5的長度與每個渠道17的長度相等，且其長度大於渠道17的寬度。在另一個實施例中，每個突起5的寬度等於每個渠道17的長度，但其仍然大於渠道17的寬度。值得注意的是，儘管這裡的附圖揭示了側壁108上設置有突起排52，但並不意味著僅限於此。舉例來說，側壁108也可以是獨立元件，即不與任何一個整體元件接觸。

本發明進一步提供另一種微結構通路模組1，其內部設置不具渠道17。換句話說，如圖3D所揭示之突起排52由一個實心的連續突起或突起壁54所製成。突起壁54的設計和佈置是與突起排52相似的，除了突起壁54不是由渠道17所隔開的複數突起5所構成的。突起壁54為第一區域中沿A延伸到A'方向的一個實體結構。由於沒有任何渠道，通路18中的液體藥劑不會相互流通。每個突起壁54的寬度為大約22 um、長度大約1.3 mm。

參考圖3A至3D，微結構化通路模組1還包括複數微柱4。微柱4位於第二區域中，即靠近出口104的部分。在一些實施例中，微柱4也延伸到第一區域中，並且佔據通路18的部分區域。微柱4是從板體10突出的微型元件，其高度為大約5-6 um。

微柱4的形狀可以是適合於提供過濾功能的任何幾何形狀。在一些實施例中，微柱4包括至少三個側壁，並且微柱4平行於板體的方向的橫截面形狀可以是不對稱或對稱的。此外，微柱4的橫截面包括至少一個面向入口102的頂點，且其由相交兩個側壁形成的夾角小於90°。因此，微柱4的橫截面形狀可以是圓形、三角形、菱形等。在本專利申請的一些實施例中，微柱4的橫截面是三角形，其具有長度大約8 um的側壁和面向入口102的頂點。面向入口的頂點之兩個側壁夾角大約60°。在一些實施例中，微柱4的橫截面形狀可以是等邊、等腰或不等邊三角形。

在本公開的另一個實施例中，如圖3B所揭示之微柱4的橫截面形狀是水滴狀，且其圓弧邊面向出口104。在其他的實施例中，微柱4的橫截面形狀是直徑大約10 um的圓形。微結構通路模組1中的複數微柱4可以全部具有相同的形狀和尺寸。但是，如圖3C所揭示，在某些實施例中微柱4可以有不同的形狀和尺寸。舉例來說，第二區域中的微柱4可以具有與第一區域的微柱不同的形狀和尺寸。而且，第一區域和第二區域中微柱4的密度也可以不同。

另一方面，微柱4可以矩陣狀分佈且其至少部分地可阻擋液體的流動，從而增加流動阻力並降低流動速度。在一個較佳實施例中，微柱4的排列為六邊形。具體而言，六邊形設計由一個做為中心的微柱和六個相鄰的微柱所組成，且所述六個相鄰微柱形成六邊形的六個頂點。而前述的佈置可以為液體提供適當的流動阻力，且同時減少全部液體堵塞的可能性。

在某些實施例中，在多個微柱4之間的空間／路徑被定義為通道16。所述通道16還包括在第一區域中的微柱4和相鄰的突起5之間的空間／路徑。在一個較佳實施例中，任何兩個相鄰微柱之間的最短距離大於任何渠道17的寬度。

以下將會將重點著重於微柱4的某些排列方式，更明確地說是指微柱4的密度。本文中，微柱密度的定義為微柱4在一定空間中佔據的總表面積除以該空間的總表面積之間的比率。而第二區域的柱密度較佳為大約13.9％。

特別地，通路中微柱密度的定義為通路中微柱4所佔據的總表面積與通路的總表面積的比率。另一方面，第二區中微柱的密度為第二區中微柱4所佔據的總表面積與第二區的總表面積的比率。在一個實施例中，通路18中微柱的密度小於第二區中微柱的密度，因為通路18中僅部分區域具有微柱4。通路18中微柱的密度應該介於5〜6％之間，並且較佳地為大約5.5％。

當液體從第一區域進入第二區域時，由於微柱密度的差異將導致液體流動阻力的增加。本公開的氣霧器可提供大約1.4〜1.5秒的有效噴霧持續時間的以輸送氣霧50，而此為我們所期望的噴霧效率，因為此氣霧速度是相對較低的。較低的氣霧速度可以更佳地且更有效地控制氣霧的輸送，因為其可以減少患者口腔和喉嚨中所積聚的殘留物。相反地，如果氣霧速度太高，則可能無法達到所需的吸入效果。舉例來說，氣霧50可能噴射得太快，以致病人無法正確地和完全地吸入，或者氣霧50可能被患者的口腔或咽喉阻塞。值得注意的，氣霧50的速度和噴霧持續時間可以通過不同的方法來測量，例如：視頻記錄或雷射衍射。而不同的測量方法可能導致不同的結果。

以下內容將著重於微柱4和渠道17的分佈和配置。微柱4用於（i）調節／引導液體藥劑流動的方向；（ii）改變液體藥劑的流動阻力和流動速度；（iii）將液體藥劑過濾成較小的顆粒，且不影響氣霧的質量。透過微柱4調節液體流動方而將引導液體流過不同的通道16。當部分液流與微柱4碰撞時，液體的流動阻力增加和流速降低將可能導致微柱4的周圍產生湍流。渠道17允許少量的液體藥劑橫向流過而進入通路18，因而也降低了液體藥劑的整體流動速度。本公開提供幾種不同的微柱4設計及其效果如下表一所揭示。

表一

表一揭示了本發明的微結構化通路模組中設置於第一區域中的通路18中的微柱4的四種不同構造及其相對應噴霧速度。此微結構通路模組的構造還包括由平行的突起5所形成的複數渠道17。以下內容中的「通道的寬度」代表通路18中的任何兩個相鄰微柱4之間的最短距離。而本文將不討論第二區中微柱的結構和排列方式對於液體噴霧速度的影響。而液體噴霧速度則透過計算流體動力學（Computational Fluid Dynamics ; CFD）軟件來測量。

在本發明的一個較佳實施例中，通路中微柱的最佳密度為大約5.46％，並且其所產生的期望噴霧速度為介於大約167〜170 m/s。

我們將1號噴嘴（以下簡稱「1號」）與2號噴嘴（以下簡稱「2號」）進行比較。根據表一，1號和2號之間的差異為通道16的寬度以及微柱4在通路18中所佔據的總表面積。具體而言，2號中通道16的寬度大於1號的，但是2號中通路中微柱4的總表面積小於1號的。由表一中可知1號所產的噴霧速度低於2號，而此與本公開前述之內容一致。

我們進一步將2號與3號噴嘴（以下簡稱「3號」）進行比較。 2號和3號之間的差異為通道16的寬度，以及通路中微柱所佔據的總表面積。值得注意的是3號中包括兩個不同的通道寬度，分別為大約12 um和大約9.2 um。由表一中可知，3號中通路18中微柱所佔據的總面積大於2號，因此其微柱密度較高。而上述相對應所產生的結果為3號中的噴霧速度低於2號，而此與本公開前述之內容一致。

以下我們將著重於1號與3號。而此兩者不同之處在於3號有兩個不同的通道寬度。但是，兩者所產生的液體噴霧速度是相似的（168.5 m/s和168.0 m/s）。因此，只要噴嘴中微柱4的總表面積和形狀相同，即使噴嘴具有不同的通道寬度均不會影響噴霧速度。換句話說，保持適當的微柱密度以產生適當的噴射效率，此與本公開前述之精神一致。

我們進一步比較了3號和4號噴嘴（以下稱“4號”）。 4號中複數微柱的橫截面形狀是圓形。依據表一之內容，4號中通道的寬度是最大的，並且4號中微柱的總數明顯少於1號、2號或3號。但是，4號中微柱所佔據通道的總表面積與1號、3號相似。因此，4號微柱密度與1號、3號相似。而因此4號所產生的噴射效率（即噴霧速度）與1號、3號相似。由此結果可得知，噴霧速度與微柱密度有關，故此支持本公開前述之揭露。並且，通道的寬度可能不是控制噴霧速度的因素。

表二

表二揭示了本發明的其他構造及其對噴霧速度的影響。其中，5號噴嘴（以下稱「5號」）、6號噴嘴（以下稱「6號」）、7號噴嘴（以下稱「7號」）、8號噴嘴（以下稱「8號」）合先敘明。具體而言，數據將具有實心壁54構造的微結構通道模塊與突起5／渠道17構造進行比較。在這裡，5號到8號都有圓形微柱。 5號、6號和8號均具有突起壁54的結構，而7號則具有由複數突起5和間隔其中的渠道17所構成的突起排。

將表一與表二綜合觀之，特別是表一中4號和5號，5號的噴霧速度高於4號，而其他數據均是相似的。4號和5號之間顯著的差異在於4號具有渠道17，然而5號則具有實心的突起壁54。由結果顯示，渠道17的存在可以通過降低噴霧速度以提升霧化效率。而此與本發明上述之揭露是一致的，因為渠道17允許一定量的液體橫向流過至不同通道，因此增加液體的流動阻力而降低流動速度。

而6號和7號的數據也進一步支持渠道17的存在可降低噴霧速度並提供期望的氣霧持續時間。

另外，5號和8號的數據也支持在如果第二區域中具有適當的微柱4密度也可達成期望的噴霧速度。於所有其他因素保持不變之下，增加8號中微柱4的密度則有助於達成更理想的噴霧速度（169 m/s）。

另外，除了6號中第二區的通道的寬度（15 um）大於8號中通道的寬度（8um）之外，6號和8號具有幾乎相同的配置。而由兩者所產生的噴霧速度可得知第二區中兩個相鄰微柱之間的較佳最短距離（即通道的寬度）為大約8 um。

1‧‧‧通路模組

2‧‧‧中央塊

3‧‧‧間隔塊

4‧‧‧微柱

5‧‧‧突起

10‧‧‧板體

102‧‧‧入口

104‧‧‧出口

106‧‧‧傾斜壁

108‧‧‧側壁

15‧‧‧窄道

16‧‧‧通道(Channel)

17‧‧‧渠道(Tunnel)

18‧‧‧通路(Passage)

912‧‧‧液體藥劑

50‧‧‧氣霧

52‧‧‧突起行

54‧‧‧突起壁

90‧‧‧氣霧化器

902‧‧‧殼體

904‧‧‧泵室

906‧‧‧彈簧室

9062、962‧‧‧偏置元件

9062‧‧‧彈簧

908、961‧‧‧儲存容器

910‧‧‧管子

950‧‧‧傳輸裝置

963‧‧‧噴嘴部分

964‧‧‧上蓋

965‧‧‧下蓋

A-A’‧‧‧液體流動方向

B‧‧‧分界線

附圖圖片中通過示例而非局限性方法展示出了一個或多個實施例，其中具有相同參考數位識別碼的元件始終表示類似元件。附圖並非等比例圖，除非另有披露。

圖1是一個習知氣霧化器的剖側面視圖。

圖2是一個氣霧化器的剖側面視圖，其符合本專利申請說明的部分實施例。

圖3A至3D是一系列之微結構通路模組的剖側面視圖，其符合本專利申請說明的部分實施例。

本附圖僅為示意圖，且並不進一步限制其他可能之變化。在附圖中，為達到說明目的，一些元件的尺寸可能過大，且未按比例繪製。該尺寸和相對尺寸不一定對應於本發明的實際實施方式。本專利申請中的所有參考標記不得解釋為對本專利申請中權利要求範圍的限制。在各個附圖中，類似的參考符號表示類似元件。

Claims

一個應用於氣霧化器的微結構通路模組，其包含：可供液體流經之入口和出口，其中將與所述入口垂直的方向定義為液體流動方向；板體於所述出口和所述入口間包含第一區域和第二區域，其中所述第一區域包含：複數依所述液體流動方向排列突起，其且排列成複數排分布於所述第一區域的整個寬度上，其中將所述複數排間定義為複數通路，其中，所述複數通路對應於所述液體流動方向，並且任二所述複數依所述液體流動方向排列突起被渠道間隔開；以及複數微柱，其設置於所述第二區域和所述第一區域的至少一部份的所述通路中，並且將所述複數微柱間定義為複數通道，其中所述通路中所述複數微柱可增加流經所述液體的流動阻力，其中所述複數突起和所述複數微柱是所述板體的一部分，並且從所述板體突出形成。如請求項1所述之微結構通路模組，其中所述液體透過所述渠道流經所述複數通路。
如請求項1所述之微結構通路模組，其中所述液體透過所述渠道流經所述複數通路。
如請求項1所述之微結構通路模組，其中所述渠道的長度大於寬度，並且每個所述渠道的長度與每個所述突起的長度或寬度相等。
如請求項1所述之微結構通路模組，其中所述渠道具有不同的寬度。
如請求項1所述之微結構通路模組，其中所述渠道具有相同的寬度。
如請求項1所述之微結構通路模組，其中在所述第一區域的所述突起和所述微柱間的空間也屬於所述通道的一部分。
如請求項1所述之微結構通路模組，其中所述複數微柱是以矩陣方式排列。
如請求項1所述之微結構通路模組，其中所述複數微柱是排列成六角形。
如請求項1所述之微結構通路模組，其中所述第二區域中微柱密度大於在所述通路間的微柱密度。
如請求項1所述之微結構通路模組，其中噴霧速度介於167〜170 m/s。
如請求項1所述之微結構通路模組，其中所述通路中所述複數微柱所佔的總表面積與所述複數通路總表面積的比率介於5〜6%。
如請求項11所述之微結構通路模組，其中所述比率大約為5.5%。
如請求項1所述之微結構通路模組，其中任何兩個相鄰的所述微柱之最短距離為＞1 um。
如請求項1所述之微結構通路模組，其中所述板體中所述第二區域包含兩個向所述出口傾斜的側壁。
如請求項1所述之微結構通路模組，其中所述複數微柱被用以進一步調節所述液體流經所述板體的流速。
如請求項1所述之微結構通路模組，其中所述複數排是彼此平行。
如請求項1所述之微結構通路模組，其中所述複數依所述液體流動方向排列突起是彼此平行，並且依所述液體流動的方向排列成一直線。
如請求項1所述之微結構通路模組，其中在所述第二區域中任兩個相鄰的所述微柱之最短距離為至少8 um。
一個應用於氣霧化器的微結構通路模組，其包含：可供液體流經之入口和出口，其中將與所述入口垂直的方向定義為液體流動方向；板體於所述出口和所述入口間包含第一區域和第二區域，其中所述第一區域包含：複數突起壁，並且在所述第一區域的整個寬度上分布所述複數突起壁，其中將所述複數突起壁間定義為複數通路，其中，所述複數通路對應於所述液體流動方向；以及複數微柱，其設置於所述第二區域和所述第一區域的至少一部份的所述通路中，並且將所述複數微柱間定義為複數通道，其中所述通路中所述複數微柱可調節所述液體流經所述板體的流速，以及所述通路中所述複數微柱所佔的總表面積與所述複數通路所佔的總表面積之比率介於5〜6%，其中所述複數突起壁和所述複數微柱是所述板體的一部分，並且從所述板體突出形成。
如請求項19所述之微結構通路模組，其中所述比率為大約5.5%。