以液滴形式分配液体的装置 技术领域 本发明涉及液体分配领域， 特别是医药领域中以液滴形式的分配， 例如滴眼液。
更为具体地说， 本发明涉及无防腐剂的液体的分配， 按液滴形式分配， 使用了可补 气的可变形容器。
背景技术
目前的趋势是提供不含防腐剂的产品， 尤其是滴眼液。 所以， 需要在装有待分发液 体瓶的整个使用期间确保产品无菌性。
已知 （特别是在 WO92/01625 文件中） 有不同的装置可以分发容器内的液体产品并 避免瓶内剩余液体被污染。
在其中一个例子中， 有一个这样的液体分配装置， 它包含一个容器和一个安装在 容器上的分配喷头， 喷头上有液体分配孔。使用者按压容器使其变形， 在压力作用下， 分配 孔表面上就形成了一滴液滴。 一旦分发出液滴后， 使用者松开变形的容器， 容器有恢复到其 原始形状的趋势， 这样就在瓶的内部产生了负压。 为了填充这种负压， 以使容器恢复其原始 形状， 该装置的喷头上有一个空气入口， 供空气进入容器内。 为了确保进入的空气不污染容 器内的剩余液体， 在空气通道中设有憎水过滤网。 该过滤网可以让外面的空气进入容器内， 而避免微生物和粉尘进入， 同时避免液体进入或流出。
这种装置的一个问题就是， 要确保其可靠性， 是非常棘手的事情。实际上， 将过滤 网安装在喷头上之后， 很难检测过滤网功能是否正常， 因为需要在水中检测过滤网， 这样在 试验阶段有发生污染或变质的可能性。所以， 很难确保所用过滤网的完好性以及安装在喷 头上后的完整性。 发明内容
本发明的目的尤其是提出一种液体分配装置， 能可靠确保分配喷头的无菌性。
为此， 本发明的一个对象就是一种液体分配装置， 其特征在于它包括 ：
- 一个液体容器， 可发生变形， 以通过按压该容器来分配液体 ；
- 一个液体分配喷头， 安装在该容器上 ；
- 一个液体通道 ；
- 一个从容器外通向容器内的空气通道， 该空气通道被一个采用透气高分子材料 制成的机构封闭， 该材料是无孔的， 该机构称为透气机构。
所以， 这里提出的将无污染空气充入容器内的方式， 不是采用空气过滤方法， 而是 利用了某些材料的气体扩散特性。因此使用了不同于过滤网的其他机构类型， 即无孔高分 子材料机构。 这种机构的优点是确保了无污染空气进入， 比过滤网更可靠， 因为过滤网的定 义就是有孔的。实际上， 对于无孔机构， 没有必要检测孔的尺寸， 也更容易检测是否因组装 或机构缺陷而存在泄漏。
所谓的 “无孔” 材料， 就是指实心的、 无孔洞材料， 可以堵住细菌等颗粒的通过， 例如堵住大小约 0.2 微米的缺陷短波单胞菌 （Brevundimonas Diminuta） 。 该无孔材料不同于 制成多孔形式的过滤网。 实际上， 透气机构所用的无孔材料使用了原始形状的高分子材料， 比如经过了简单的挤制和压制， 而过滤网所用的多孔高分子材料还需经过制孔或制间隙等 步骤， 比如材料张拉或者在高分子材料上加入化学溶剂。该材料是无孔的， 不透水， 粉尘和 微生物颗粒无法通过。然而， 该材料却是透气的， 因为它可以通过分子大小的物质。换句话 说， 上文提出的无孔材料具有透气性， 可以让空气分子穿过由错综的长链分子形成的网状 结构。换言之， 无孔材料机构是通过空气在透气机构中的扩散来让空气穿过的。还应注意 到， 由于材料是无孔的， 空气穿过机构的过程需要数分钟， 甚至数小时， 而不是像过滤网那 样只需数秒钟。 例如， 对于分发了 240μl 液体的装置， 只有在 12 小时后负压才可基本消除， 也就是说瓶内外压力基本达到平衡。恢复到接近于外界气压看起来可能耗时较长， 不过该 发明的发明者发现这并不会给液滴分配的应用带来不便。
这样， 使用者按下容器分发液滴之后， 当松开容器时， 外界空气通过透气机构进入 瓶内， 逐步补偿瓶内外的负压差。
还应注意到， 由于该机构不含孔隙， 所以不存在因孔隙内积累微生物和粉尘而造 成堵塞的风险。另外， 当装置 “头朝下” 放置、 液体接触了透气机构时， 也不会存在液体的毛 细压力， 该压力会妨碍容器内外的压力平衡重建。当使用过滤网时， 则会存在这两种情况。
这种机构很容易检测。如此， 可以在安装到喷头上后， 检测所有密封机构， 而不会 污染或损坏机构。 相比过滤网的检测， 这种检测更有优势， 因为前者在密闭性试验中可能发 生污染或损坏， 要么就只能对过滤网进行统计检测， 对试验中被破坏的样本进行检测， 因而 只能获得相对有限的信息。
在检测机构时， 例如可以在机构的一侧施加气压， 数秒钟后检测另一侧的压力。 由 于机构各侧达到压力平衡的过程需要数分钟甚至数小时， 而不是数秒钟， 与过滤网试验时 间不在一个量级上。 于是， 在数秒钟的级别上， 无缺陷的机构不会出现压力损失 ； 相反， 如果 机构有缺陷或者在喷头上安装不正确， 则会观察到明显的压力下降。这样就可发现所有缺 陷部件。还应注意到， 该透气机构的制作特别方便经济。这样也使它不同于成本很高的憎 水过滤网， 因为后者一方面要确保精细的过滤， 另一方面又要确保完整性。
该分配装置还可以具有以下一项或多项特征 ：
- 透气机构还包括至少一个液体通道。 于是， 机构与容器的交换面积可以设计得更 大。
- 液体通道是一个限制液体流量的通道， 通向液体通道。因此， 可以限制流出容器 的液体量， 当使用者按容器力量过大时， 可以避免液体喷出。于是， 透气机构确保了流量限 制的功能， 从而简化了喷头的安装， 减少了组装件的数量。在一个例子中， 流量限制通道的 直径小于液体通道直径， 另外流量限制通道也可以突然转向， 从而降低压力。
- 喷头和机构各有一个中心轴， 此两轴相同 （confondu） 。这样简化了将机构安装 到喷头上的操作。实际上， 很容易将一个部件相对于另一部件对中。另外， 将透气机构安装 在装置的中央， 机构的面积可以设计得相对较大， 例如覆盖住装置容器的全部颈部， 也能提 供更大的通气面积， 以尽快达到内外压力平衡。
- 机构包括一个壁， 称作通气壁， 壁上设有多个起伏 （reliefs） ， 以增加通气面积。 例如， 可以设计成波浪面， 截面呈正弦、 垛口、 或褶皱形。这样就增加了容器内外换气的面积， 但并不明显增加机构的占用空间。 实际上， 通过渗透流过机构壁的气流与机构壁面积成 正比， 与壁的厚度呈反比。壁的面积大和厚度薄， 有利于补气。视所需的补气速度而定， 可 以很方便地调整机构壁的几何形状， 改变其交换面积和厚度。 可以理解， 壁上设置的起伏不 同于肋， 这些起伏位于机构壁的两个面上， 相互平行 ； 在起伏部位， 壁厚基本上是不变的并 且很薄， 以允许空气通过， 从而增加机构的透气面积。
- 该机构包括多个加强肋。 这些肋可以加固该机构。 可以理解， 这些肋对应于机构 壁厚度的局部增加， 以达到加固目的， 从而只在壁的一面上形成了突起。 这些肋不同于上述 起伏， 起伏的作用是增加交换面积。
- 机构总体呈圆柱或圆锥形， 其底部有一个固定凸缘， 用来将其固定在喷头上。该 凸缘的厚度优选为大于透气壁， 以使其具有一定的刚度来确保机构的固定， 例如通过机械 夹紧固定。凸缘也可以包括机械固定装置， 与喷头上的装置相匹配， 比如利用棘齿。得益于 凸缘， 可方便地将机构安装在喷头上， 而无需复杂的固定方式。 另外， 对于相同的喷头， 视所 需的补气特性， 可方便设计出不同通气壁构型的机构， 并且可依然使用与喷头相匹配的标 准凸缘。
- 液体通道以透气机构的一个环状外表面为界。 所以， 透气机构没有钻开任何会渗 漏液体的开孔， 这样就将气体流通和液体流通分隔开了。 - 所述高分子材料包含一种弹性材料。 由于机构是可变形的， 机构通过轻微变形就 可安装在喷头上。一旦安装就位后， 机构则恢复原始形状， 通过机械夹紧安装在喷头上， 从 而简化安装。 另外， 弹性材料的柔性更易避免机构和喷头之间的游隙， 因为机构的接触面会 适应喷头壁。
- 所述高分子材料包含硅酮 （也称作聚硅氧烷， 硅 - 氧链构成的无机化合物） 。 硅酮 的透气性进一步促进了补气过程， 缩短其所需时间。 另外， 硅酮的另一个优势就是不与滴眼 液发生反应。
- 液体的分配由唯一的阀控制， 其可具有一个液体阻塞构型和一个液体分配构型。 于是， 该装置不同于配有一个泵的分发装置， 在后者中不需要容器变形就可分发液体。
- 该装置包括一个阀和一个托架， 托架包括一个阀的支撑面， 用来封闭液体流通， 该托架包括该空气通道， 该透气机构固定在托架上。所以， 该装置特别紧凑。
- 在分配液体后， 容器内的压力与外部压力达到平衡的时间超过 30 分钟， 优选超 过 1 小时。诚然， 通过机构补气不会让容器几乎立即恢复其初始形状， 但是， 该装置可以保 证从外界进入的空气无污染。应当注意到， 即使密封机构处于最佳使用条件， 即完全畅通 时， 这段形状恢复期都会超过 30 分钟甚至 1 小时。换言之， 即便该装置不是头朝下的 （这种 情况下水位于该机构旁） ， 并且该机构不含任何杂质， 气体扩散时间也较长， 这不同于过滤 网的过滤， 在后者中形状恢复几乎是即刻发生的， 或至少是秒量级的。
本发明的另一对象是一组上述的两个装置， 包括两个相同的喷头， 配有构型各不 相同的透气机构。比如， 机构的厚度和形状不同。
附图说明
结合以下附图， 通过对下述非限定性实施例的描述， 可以更好地理解本发明， 在附图中 ：- 图 1 所示为本发明的一个装置 ； - 图 2a 到图 2d 为图 1 装置中透气机构的不同变体。具体实施方式
图 1 绘出了滴状液体分配喷头 10， 通过螺纹安装在容器 12 的颈部上。该容器 12 用于存放液体， 例如医用液体， 比如滴眼液。可以按下容器 12， 使其变形以分配液体。更确 切地说， 使用者通过按压容器 12 主体来分配液体， 容器具有一定弹性， 在受到使用者按压 并在容器 12 内产生负压后可恢复其原形。
在本例中， 分配喷头 10 包括一个托架 14、 一个设有一个分配孔 18 的分配阀 16、 一 个弹簧 20、 一个盖子 22、 一个从容器 12 流向分配孔 18 的液体通道 24 和一个进入容器 12 的空气通道 26， 通道 26 被一个透气机构 28 所封闭。
在该例中， 托架 14 包括一个用于安装在容器上的安装部分 32， 位于托架 14 的近 端。该部分 32 包括一个外围裙 34， 上有丝扣， 可以在容器 12 的颈部上旋紧。安装部分 32 还包括一个圆筒状内裙 36， 可以确保容器 12 和分配喷头 10 之间的密闭性。
托架 14 还包括一个中间密封部分 38， 其大体呈圆柱形， 向远端方向延伸， 与内裙 36 相对。 该部分 38 的远端有一个支撑阀 16 的支撑面 40， 从而在阻塞构型中阻止液体流过。 在该例中， 支撑面 40 呈圆环凸缘状。
在该例中， 托架 14 还包括一个向容器 12 通气的空气通道 26， 通向大体呈圆柱形的 空腔 42。空腔 42 的近端则通向机构 28。
在该例中， 托架 14 还包括一个凹槽 44， 形成一个大体呈圆柱形的空腔， 该空腔的 近端开口通向容器 12， 远端开口通向液体通道 24， 该通道位于托架 14 中， 沿装置纵向走向， 在此处对应于箭头 46 所表示的液体喷射方向。而通道 24 通向一个中间空腔 48， 该空腔通 向一个第二液体通道 50。
凹槽 44 与空腔 42 并置， 二者之间被一环形壁 52 隔开， 沿与密封部分 38 相反的方 向延伸。
透气机构 28 采用可透气高分子材料制成， 该材料是无孔的， 0.1 微米大小的细菌 等颗粒无法穿过， 但是分子可以穿过， 如空气分子。于是， 空气穿过透气机构 28 是由空气通 过透气机构 28 的扩散来实现的。该高分子材料包含一种弹性材料， 在该例中具体说就是硅 酮。机构 28 呈圆柱或圆锥形， 具有一个中心轴， 该轴与喷头 10 的中心轴相同， 该轴对应于 液体分发的方向， 即箭头 46。 更确切地说， 在该例中机构 28 包括一个透气壁， 厚度较薄以利 于气体交换， 其呈圆柱或圆锥形， 其顶部被一圆盘状表面所封闭， 其底部包括一个用于固定 在喷头 10 上的环形凸缘 30， 该凸缘 30 的厚度较大， 至少比通气壁的通常厚度大。
机构 28 位于一个大体呈圆柱形的空腔 54 中， 该空腔以托架 14 的内裙 36 为界， 在 该例中， 利用凸缘 30 与环壁 52 协作、 通过机械夹紧固定该机构。更确切地说， 凸缘 30 的内 径稍小于壁 52 的外径， 使得凸缘通过弹性固定在壁 52 上。或者还可以采用机械固定方式 将凸缘 30 固定在壁 52 上， 例如棘爪方式， 如在凸缘上设置环向内凸缘， 与壁 52 外表面上的 环状槽相啮合。还可设计机械挂钩装置， 穿过部件 14， 直到抵达空腔 48， 也可在圆柱体 36 内壁上设置挂钩装置。
另外， 托架 14 包括一个安装部分 56， 用来将阀 16 安装在托架 14 上。部分 56 还用来将盖子 22 的安装部分安装在托架 14 上。它包括一个外周以一环壁 60 为界的环形槽 58。此外， 环形槽 58 外周以一环状肋为界， 该肋形成于一个基本呈圆盘状的壁上， 该圆盘被 通道 24 穿过并界定了空腔 48。
阀 16 与托架 14 共同作用， 可以形成一个液体阻塞构型和一个液体流通构型， 。在 本例中， 阀由弹性材料制成。在另一例子中， 阀 16 仅部分由弹性材料制成， 其他部分则由刚 度更大的材料制成， 可用作支撑弹簧 20。阀 16 包括一个安装部分 62， 用于安装在托架 14 上， 形成一个大体呈圆筒形的围裙。该安装部分 62 连接在大体呈盘状的膜 （voile） 64 上， 一大体呈圆柱形的中心部分 66 从膜上突出。膜 64 还包含一个弹簧 20 的支撑座 68。部分 66 定义一个大体呈圆柱形的内腔， 与部分 38 互补。部分 38 以及圆柱部分 66 共轴， 共同界 定通道 50。该通道 50 通向位于阀 16 远端的分配孔 18， 而它又通向一个形成液滴的部位 68。
盖子 22 包括一个安装部分 70， 用于安装在托架 14 上， 呈圆环状， 还包括另一个圆 环部分 72， 与部分 70 共轴， 从而定义一个凹槽 74， 环壁 60 就嵌在其中。盖子 22 还包括一 个弹簧 20 的支撑座 76， 其内周延伸出一环壁 78， 被部分 66 所穿过， 其作用是对中阀 16 的 部分 66。 另外， 在该例中透气机构 28 至少有一个液体通道 80。另外在该例中， 液体通道 80 还起到限制液体流量的作用， 该通道通向液体通道 24。更确切地说， 机构 28 的凸缘 30 在 其外环面上包括多个凹槽 80， 如图 2a 到 2d 所示， 与凹槽 44 一起限定了减小液体流量通道 82。这些通道 82 的直径较小， 当使用者按下容器时， 可以降低液体的压力。在一种变体中， 孔道 80 还可发生方向变化， 或者呈螺旋形。 视凹槽 44 所面对的孔道 80 的数量和尺寸不同， 流出的液体流量或多或少地被减小。
机构 28 可以采取如图 2a 到 2d 中所示的任一种形状。节流通道 80 设在凸缘 30 的外周上， 形成外周的一个挖空部分。
在图 2a 的例子中， 机构 28 包括一个薄的通气壁， 大体呈圆柱形或圆锥形。壁上还 包括一些用于加固壁的加强肋 84， 对应于壁厚度的局部增加。
图 2b 到 2d 上的机构 28 绘出了其他类型的机构 28 ； 在该机构上， 空气通道壁包括 多个起伏， 用来代替或补充加强肋 84， 这些起伏增加了容器 12 内外空气的交换面积， 但是 不会明显增加机构 28 所占用的空间。这些起伏形成于壁中， 并保持较薄的壁厚， 以便让空 气通过。应注意到， 这些起伏还能加固机构 28， 从而也可以不使用加强肋 84， 如图 2c 所示 一样， 在该图中， 通气壁呈波纹状， 断面呈三叶草状。
现在介绍图 1 所示装置的工作方式。
在静止状态下， 亦即没有使用者按下容器 12 时， 阀 16 处于液体阻塞构型， 即其抵 靠在表面 40 上， 这一方面是由于阀永久安装在托架 14 上， 托架向阀施加一个弹性压力， 另 一方面是由于弹簧 20 的压力作用。
当使用者按下容器 12 时， 就向液体施加了压力， 而鉴于机构 28 的壁是不能通过液 体的， 液体就流向唯一可以流入的通道， 即液体通道 82， 在该例中是节流通道。 在该例中， 在 流过通道 82 的过程中， 由于压力损失， 液体的流量会减小。液体随后流向通道 24 中， 然后 流向空腔 48 中以及通道 50 中。 在压力作用下， 液体顶开阀 16， 阀就转换到液体流通构型状 态， 液体就可以在阀 16 和支撑面 40 之间流过， 以流入到通道 18 和空腔 68 中， 于是就形成
了液滴形状。
一旦分发出液滴后， 使用者放松可变形的容器 12 上的压力， 容器趋向于恢复到其 原始形状， 这样就在容器 12 的内部产生了负压。外界空气流入以平衡此负压， 空气从空气 通道 26 进入， 穿过透气机构 28。应注意到， 由于机构 28 的制作材料是无孔的， 空气穿过机 构 28 的过程需要数分钟甚至数小时， 而不是数秒钟。
这样， 设一个容量为 12ml 的装置装有 10ml 的滴眼液， 配有一含硅酮的透气机构， -13 -1 -1 -1 其氧气渗透率为 1.4*10 mol*m *Pa *s （摩尔每米每帕每秒） ， 其交换面积为 90mm2， 厚度 为 0.4mm， 在常压下， 分发 6 滴溶液， 即 40*6=240 微升的液体， 会产生约 95 毫巴的负压， 需要 12 个小时才能差不多平衡掉 （确切地说， 12 小时可以补偿约 90 毫巴的负压） 。
鉴于机构 28 的壁是无孔的， 无论装置是否是 “头朝下” 的， 容器 12 的补气时间基 本上都是一样的。
这里指出， 机构 28 是单独的部件， 其形状可以根据用途、 希望的补气时间、 以及希 望的节流程度而变化。所以， 可以制成多组产品， 其中的喷头含有一个相同的阀 16， 一个相 同的托架 14， 一个相同的盖子 18， 但是多个不同的机构 28。
本发明的实现方式不仅限上文所述的各种方式。 这里指出， 采用如机构 28 所用的无孔材料特别有优势， 因为很容易检验该机构是 否有效。实际上， 如果采用憎水过滤网而不是机构 28， 那么在组装后要检测过滤网是否泄 漏， 将是很棘手的事。