Есть еще 2 страницы.

Смотреть все страницы или скачать PDF файл.

Формула / Реферат

1. Микроструктурный фильтр, содержащий входное отверстие для неотфильтрованной жидкости и выходное отверстие для отфильтрованной жидкости, камеру фильтра, ограниченную скрепленными между собой плоской базовой пластиной и покрывающей пластиной, при этом на поверхности плоской базовой пластины выполнены выступы, образующие проходы для жидкости через камеру фильтра от указанного входного отверстия к указанному выходному отверстию, организованные, по меньшей мере, в два ряда и в зигзагообразной конфигурации рядом друг с другом по всей камере фильтра, и каждое входное отверстие и каждое выходное отверстие содержит удлиненную щель, соответственно, для неотфильтрованной и отфильтрованной жидкости, при этом каждая из щелей имеет, по существу, такую ширину, как и ширина камеры фильтра, и, по существу, такую высоту, как высота выступов на стороне входного отверстия и выходного отверстия корпуса фильтра соответственно.

2. Фильтр по п.1, отличающийся тем, что расстояние между базовой пластиной и покрывающей пластиной равно, по существу, ширине проходов между смежными выступами.

3. Фильтр по п.1, отличающийся тем, что множество рядов выступов установлено в форме каскада, поперечное сечение проходов перпендикулярно направлению потока жидкости, если смотреть по направлению потока, уменьшается от ряда к ряду; выступы, которые выполнены ближе к стороне входного отверстия фильтра, больше, чем выступы, которые установлены дальше на стороне выходного отверстия фильтра, и расстояние между базовой пластиной и покрывающей пластиной в области вокруг каждого ряда выступов по существу такое же, как ширина проходов на стороне выступов, в которые жидкость проходит в ряд проходов, при этом эти ряды установлены в форме каскада.

4. Фильтр по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что указанная покрывающая пластина является по существу плоской.

5. Фильтр по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что указанная щель входного отверстия имеет отношение высоты к ширине от 1:5 до 1:1000.

6. Фильтр по любому из пп.1-5, отличающийся тем, что расстояние между базовой пластиной в области вокруг выступов и покрывающей пластиной в ряду выступов равно от половины до двойной ширины прохода на стороне выступов.

7. Фильтр по любому из пп.1-6, отличающийся тем, что содержит камеру сбора, имеющую удлиненное поперечное сечение и расположенную между щелью входного отверстия и первым рядом выступов, в которую поступает неотфильтрованная жидкость и из которой жидкость протекает во все проходы между выступами в первом ряду, и камеру сбора, имеющую удлиненное поперечное сечение и расположенную между последним рядом выступов и щелью выходного отверстия, в которую жидкость втекает из всех проходов последнего ряда, и из которой выходит отфильтрованная жидкость.

8. Фильтр по любому из пп. 1-7, отличающийся тем, что указанные выступы выполнены либо в форме кромок, которые, если смотреть по направлению потока, выполнены прямыми или изогнутыми, или в форме колонок.

9. Фильтр по любому из пп.1-8, отличающийся тем, что указанные проходы имеют, по существу, постоянное поперечное сечение, и имеют длину, которая, по меньшей мере, в два раза больше, чем их высота на стороне входа жидкости.

10. Фильтр по любому из пп.1-9, отличающийся тем, что указанные проходы имеют, по существу, постоянное поперечное сечение по всей длине прохода, и имеет длину от 5 мкм до 50 мкм, высоту от 2,5 до 25 мкм и ширину от 2,5 до 25 мкм.

11. Фильтр по п.10, отличающийся тем, что указанные проходы имеют, по существу, квадратное поперечное сечение.

12. Фильтр по любому из пп.1-10, отличающийся тем, что указанные проходы имеют бочкообразное или трапецеидальное поперечное сечение.

13. Фильтр по п.12, в котором более длинная сторона трапецеидальных проходов сформирована покрывающей пластиной.

14. Фильтр по любому из пп.1-10, в котором проходы имеют, по существу, квадратное поперечное сечение со стороны входа фильтра, которое становится более широким в направлении к стороне выхода фильтра.

15. Фильтр по любому из пп.1-14, в котором расстояние между рядами выступов, по существу, в два раза больше, чем ширина прохода на стороне входа.

16. Фильтр по любому из пп.1-15, в котором указанные выступы установлены в ряды, проходящие параллельно друг другу.

17. Фильтр по любому из предыдущих пунктов, в котором указанная зигзагообразная конфигурация содержит ряды выступов, которые наклонены по отношению друг к другу под углом a от 2 до 25ш.

18. Фильтр по любому из пп.1-17, в котором расстояние между базовой пластиной в области вокруг выступов и покрывающей пластиной в пределах ряда выступов является, по существу, постоянным.

19. Фильтр по любому из пп.1-17, в котором расстояние между базовой пластиной в области вокруг выступов и покрывающей пластиной в ряду выступов является большим в области конца ряда, который находится вблизи к выходному отверстию фильтра, чем в области конца ряда, который находится вблизи ко входу фильтра.

20. Фильтр по любому из пп.1-17, в котором расстояние между плоской базовой пластиной в области вокруг выступов и плоской покрывающей пластиной в ряду выступов линейно увеличивается от области конца ряда, который находится вблизи к стороне входного отверстия фильтра, в направлении к области конца ряда, который располагается вблизи к стороне выходного отверстия фильтра.

21. Фильтр по любому из пп.1-20, в котором указанная базовая пластина структурирована изотропным, или анизотропным, влажным или сухим, травлением или с помощью комбинации этих процессов, предпочтительно с помощью анизотропного сухого травления.

22. Фильтр по любому из пп. 1-21, в котором указанная базовая пластина выполнена из кремния и указанная покрывающая пластина выполнена из стекла, при этом указанная базовая пластина соединена с указанной покрывающей пластиной посредством анодной пайки.

23. Распылитель для ингаляционной терапии, предусматривающий наличие микроструктурного фильтра для жидкости, имеющего входное отверстие для неотфильтрованной жидкости и выходное отверстие для отфильтрованной жидкости, при этом указанный фильтр содержит базовую пластину и множество выступов, установленных, по меньшей мере, в два ряда рядом друг с другом, и образующих множество проходов между выступами, формирующих множество сквозных путей для жидкости от входного отверстия к выходному отверстию, и покрывающую пластину, которая закреплена на базовой пластине таким образом, что накрывает выступы и проходы, при этом указанное входное и выходное отверстия представляют собой удлиненные щели для прохода не профильтрованной и профильтрованной жидкостей, высота которых приблизительно равна высоте выступов, выполненных на стороне, соответственно, входного и выходного отверстий фильтра.

24. Распылитель по п.23, отличающийся тем, что содержит сопло, соединенное с указанным выходным отверстием.

Текст

Смотреть все

1 Настоящее изобретение относится к микроструктурным фильтрам для жидкостей. Известны различные фильтры, в которых среда фильтра имеет микропоры размером менее микрона, при этом размер пор имеет статистическое распределение в зависимости от материала. Внешние размеры среды фильтра такого рода намного порядков больше, чем средний диаметр пор, и опыт показывает, что такие фильтры не могут быть непосредственно изготовлены достаточно малых размеров. Известны также металлические полоски толщиной до 100 микрометров с микроотверстиями, которые используются для печати через трафареты, выполненные, например, из никеля,при этом отверстия распределены по полоске неравномерно, а диаметр отверстий составляет несколько микрометров. Эти полоски изготовляются, например, гальваническим способом. Металлические полоски такого типа не могут быть скомпонованы вместе с микроструктурными компонентами. В описании Европейского патента 0 231 432 описывается микрофильтр поперечного потока, в который подается жидкость, которая подвергается фильтрации, и из которого выходит поток концентрата и поток фильтрата. Между камерой, в которую поступает жидкость и камерой сбора фильтрата располагается ряд перемычек или перегородок, между которыми имеются проходы. Ряд перемычек и проходов формирует микрофильтр. Направление проходов изогнуто под углом от 90 до 135 по отношению к направлению потока жидкости/концентрата. Подаваемая жидкость, которая преобразуется в концентрат, протекает через ряды перемычек. Фильтрат собирается в множестве камер и выходит из фильтра перпендикулярно к поверхности фильтра или на поверхность фильтра через множество проходов, которые располагаются между проходами для концентрата. В описании международной патентной заявки WO 93/11862 описан микромеханический фильтр, который изготовлен из трех слоев. Поверх закрытого нижнего слоя в определенных областях располагается промежуточный слой, и поверх него располагается закрывающий слой,который имеет вытянутое отверстие, повторяющий форму области. Промежуточный слой не является параллельным одной или обеим продольным сторонам отверстий. В этих областях закрывающий слой выполнен в виде консольной или навесной конфигурации. Поверх консольной части закрывающего слоя, примыкая к отверстию, выполнена узкая щель, которая имеет такую же толщину, как и промежуточный слой и такую же длину, как удлиненное отверстие. Фильтрат протекает через эту щель в камеру сбора фильтрата, которая является более толстой, чем промежуточная камера. Закрывающий слой содержит большое количество 2 удлиненных отверстий, которые расположены рядами параллельно друг к другу. Ряды щелей могут быть выполнены в закрывающем слое в изогнутой конфигурации. Жидкость протекает через множество отверстий, перпендикулярно поверхности фильтра, в множество входных камер и удаляется из множества камер сбора фильтрата через множество отверстий, перпендикулярно поверхности фильтра. Слои этого фильтра могут быть изготовлены из кремния,пластика или металла, требуемая структура может быть создана травлением, выдавливанием или иным механическим путем или обработкой на станке, может также использоваться способ,предусматривающий использование технологии тонких пленок и осаждение металла из парообразной фазы. С этими и другими ранее предложенными устройствами связан целый ряд проблем. Например, было отмечено, что, по меньшей мере,некоторые из ранее предложенных устройств чрезмерно подвержены блокированию, после чего устройство может перестать работать. При попытке устранить эту проблему было предложено использовать фильтры большого размера,но эти большие фильтры имеют нежелательно большой неиспользуемый объем. Кроме этого,некоторые из ранее предложенных устройств являются чрезмерно сложными, и, таким образом, дорогостоящими, для их производства требуется длительное время. Кроме того, некоторые из ранее предложенных устройств выполнены таким образом, что их нельзя непосредственно собирать вместе с другими микроструктурными компонентами. В соответствии с этим в основу настоящего изобретения положена задача создания микроструктурного фильтра для жидкости, в котором устраняются одна или несколько проблем,описанных в настоящем описании. В соответствии с одним из аспектов настоящего изобретения предлагается микроструктурный фильтр, имеющий входное отверстие для не профильтрованной жидкости и выходное отверстие для профильтрованной жидкости, причем этот фильтр содержит камеру фильтра, образованную между указанным входным отверстием и указанным выходным отверстием, при этом указанная камера частично ограничена, по существу, плоской базовой пластиной, и покрывающей пластиной,которая прикрепляется к ней; и корпус фильтра, имеющий камеру фильтра, при этом указанный корпус фильтра сформирован множеством выступов, каждый из которых содержит интегральный компонент указанной базовой пластины, и каждый из которых выступает из нее, при этом указанные выступы отделены друг от друга проходами, которые формируют путь для жидкости через камеру фильтра от указанного входного отверстия к указанному выходному отверстию, при этом 3 указанная покрывающая пластина, при установке на базовой пластине, накрывает указанные выступы и указанные проходы; в котором указанное множество выступов установлено, по меньшей мере, в два ряда в зигзагообразной конфигурации рядом друг с другом по всей камере фильтра; каждое входное отверстие и каждое выходное отверстие содержит удлиненную щель,соответственно, для неотфильтрованной и для отфильтрованной жидкости, при этом каждая из щелей имеет, по существу, такую ширину, как и ширина камеры фильтра и, по существу, такую высоту, как высота выступов на стороне входного отверстия и выходного отверстия корпуса фильтра, соответственно. Предпочтительный вариант осуществления настоящего изобретения направлен на создание микроструктурного фильтра для жидкости,имеющего входное отверстие для неотфильтрованной жидкости и выходное отверстие для отфильтрованной жидкости, в котором направление потока жидкости через весь фильтр проходит по поверхности, и имеющего следующие отличительные особенности: множество выступов, которые размещаются рядами рядом друг с другом, и которые выступают из, по существу, плоской базовой пластины, и которые выполнены с этой базовой пластиной как единое целое,множество проходов между выступами,покрывающую пластину, предпочтительно плоскую, которая располагается поверх выступов и, которая закрывает проходы, в котором проходы формируют сквозной путь от входной стороны к выходной стороне фильтра,и расстояние между базовой пластиной в области вокруг выступов и покрывающей пластиной в ряду выступов равно, по существу, ширине проходов на стороне выступов, на которой жидкость поступает в ряд проходов, и удлиненная входная щель для неотфильтрованной жидкости, которая проходит приблизительно по всей ширине фильтра, и которая имеет, по существу, такую же высоту, как и высота выступов, которые выступают из базовой пластины на входной стороне фильтра, и удлиненная выходная щель для отфильтрованной жидкости, которая проходит, по существу, по всей ширине фильтра, и которая, по существу, имеет такую же высоту, как и высота выступов, выступающих из базовой пластины на выходной стороне фильтра. Было бы предпочтительно, чтобы отношение высоты к ширине входной щели и выходной щели составляло бы от 1:5 до 1:1000. Было бы также предпочтительно, если бы входная щель задерживала бы крупные частицы. Множество рядов выступов может быть установлено в каскадной конфигурации. Было бы предпочтительно, если бы выступы, уста 001876 4 новленные ближе ко входной стороне фильтра,имели бы больший размер, чем выступы, которые установлены ближе к выходной стороне фильтра. Промежуток между плоской базовой пластиной и плоской покрывающей пластиной в области вокруг каждого ряда выступов, в которых ряд установлен в каскадной конфигурации,предпочтительно, имеет приблизительно такой же размер, как и ширина проходов на стороне выступов, со стороны которой жидкость поступает в ряд проходов. Расстояние, предпочтительно, выбирается между половиной и двойным размером ширины проходов. Это расстояние, предпочтительно, уменьшается от одного ряда к другому, если смотреть в направлении потока. Проходы могут поэтому иметь, по существу, квадратное поперечное сечение на их входной стороне для жидкости. Расстояние между плоской базовой пластиной в области вокруг выступов и плоской покрывающей пластиной может быть постоянной величиной в пределах ряда выступов. В случае ряда выступов, который установлен в конфигурации изгиба или зигзагообразной конфигурации, расстояние может быть больше в области конца ряда, который находится поблизости к стороне выходного отверстия фильтра,чем в области конца ряда, который находится поблизости ко входной стороне фильтра. Было бы предпочтительно, если бы это расстояние увеличивалось бы, по существу линейно, от одного концаряда выступов к другому. Обращенные одна к другой стороны двух расположенных рядом друг с другом рядов выступов могут ограничивать взаимосоединенную камеру, в которую втекает жидкость из всех проходов между выступами первого ряда, и, из которой жидкость вытекает во все проходы между выступами соседнего ряда. Собирающая камера с удлиненным поперечным сечением расположена перед первым рядом выступов, в которую подается неотфильтрованная жидкость,и из которой жидкость протекает во все проходы между выступами в первом ряду. Вниз после последнего ряда выступов расположена собирающаяся камера удлиненного поперечного сечения, в которую жидкость поступает из всех проходов последнего ряда, и из которой выходит отфильтрованная жидкость. Выступы могут быть выполнены в форме перемычек или перегородок, которые, если рассматривать в направления движения потока,могут быть прямыми или изогнутыми. Выступы также могут быть выполнены, по существу, в форме прямых колонок любого поперечного сечения, предпочтительно круглого или многоугольного поперечного сечения. Длина проходов между перемычками или перегородками, предпочтительно, по меньшей мере, в два раза больше, чем их высота на стороне входа жидкости. Было бы предпочтительно 5 поперечное сечение проходов выполнить, по существу, квадратным или в форме бочки, или трапецеидальным; в последнем случае более длинная сторона трапеции может быть сформирована базовой пластиной. Проходы, например,имеют длину от 5 до 50 мкм, от 2,5 до 25 мкм в высоту и от 2,5 до 25 мкм в ширину. Ширина проходов может становиться большей ближе к стороне выхода. Было бы предпочтительным, если бы расстояние между рядами выступов было бы в два раза больше, чем ширина прохода на стороне входа. Ряды выступов могут быть параллельными друг к другу, или иметь конфигурацию в виде меандра, или зигзагообразную конфигурацию. Ряды, установленные в зигзагообразной конфигурации, могут быть наклонены по отношению друг к другу под углом от 2 до 25. Когда фильтр имеет ряды выступов, которые установлены в форме меандра или в зигзагообразной конфигурации, частицы, которые должны быть отфильтрованы, вначале осаждаются в областях на стороне входа жидкости,которые находятся ближе к стороне выхода фильтра, причем пространство между рядами выступов на стороне входа прогрессивно увеличивается, начиная от области стороны выхода фильтра. Фильтр становится, по существу, полностью забит, и емкость фильтра будет исчерпана, когда входная камера между двумя рядами выступов будет почти полностью заполнена отфильтрованными частицами. Уровень фильтрации настоящего фильтра,предпочтительно, определен относительно резко из-за незначительных флуктуаций в размерах проходов. Фильтр может не требовать наличия распределительного устройства для подаваемого потока жидкости, подлежащей фильтрации, и собирающего фильтрат устройства для отфильтрованной жидкости. Фильтр может быть изготовлен с использованием известных способов изготовления деталей из металла, кремния, стекла, керамики или, например, пластика. Базовая пластина может быть изготовлена из того же материала, что и покрывающая пластина, так и из материала,отличающегося от материала покрывающей пластины. Фильтр, предпочтительно, может быть пригоден для работы под высоким давлением, например, до 30 МПа (300 бар). В микроструктурном фильтре, выполненном в соответствии с другим вариантом воплощения настоящего изобретения, микроструктурные жидкостные элементы устанавливаются на той же базовой пластине, например, что и сопло для распыления жидкости или для получения аэрозоля, также и для работы в диапазоне высокого давления. Микроструктурный фильтр, выполненный в соответствии с другими вариантами воплощения настоящего изобретения, может проявлять 6 некоторые или все из нижеследующих преимуществ: поскольку фильтр имеет большое количество проходов на малой площади, он может оставаться работоспособным, даже тогда, когда некоторые проходы будут блокированы загрязняющими примесями, содержащимися в жидкости. Это позволяет улучшить использование фильтра, когда он собирается вместе с соплом для использования в качестве распылителя, т.е. в случаях, когда он используется в качестве распылителя для приема медикаментов, когда ошибка в работе распылителя в течение определенного периода использования может иметь фатальные последствия для пользователя; проходы могут быть определены в пределах жестких ограничений в отношении формы,площади поперечного сечения и длины (в большинстве предпочтительных вариантов воплощения размеры всех проходов в пределах фильтра являются одинаковыми); поперечное сечение проходов может быть приспособлено к дополнительным условиям,например, к поперечному сечению сопла, которое присоединено дальше после фильтра; большая площадь поверхности фильтра может быть расположена в малом объеме фильтра; перед тем, как жидкость может быть пропущена через проходы, поток жидкости может быть направлен между рядами, установленными в форме меандра или в зигзагообразной конфигурации, по существу, перпендикулярно потоку жидкости в проходах; открытая поверхность фильтра (сумма площади поперечного сечения всех проходов) может составлять, по меньшей мере, 50% общей площади фильтра; фильтр может иметь малый неиспользуемый объем; и фильтр может быть собран с использованием простой формы совместно с другими микроструктурными компонентами. Микроструктурный фильтр, описанный в настоящем описании, в особенности применим при использовании для фильтрования медикамента, растворенного в растворителе для получения аэрозоля для ингаляционного приема. Подходящим растворителем является, например, вода или этанол, или их смеси. Подходящими медикаментами являются, например, Беротек, Атровент, Беродуал, Салбутамол, Комбивент, Оксивент Ва 679, ВЕА 2108 и другие(Berotec, Atrovent, Berodual, Salbutamol, Combivent, Oxivent, Ba 679, ВЕА 2108 and others). Фильтр, выполненный в соответствии с настоящим изобретением, может использоваться в распылителе, таком, как описан в описании международной патентной заявки WO 91/14468 или в международной заявке РСТ/ЕР 96/04351. Микроструктурный фильтр, описанный в настоящем описании, может быть получен сле 7 дующим способом: на множестве взаимосвязанных базовых пластин, например их количество может быть несколько тысяч, одновременно формируется микроструктура с большой площадью поверхности, и ее соединяют в один этап с большой плоской покрывающей пластиной(пакетный процесс). Этот комбинированный пакет (узел) затем может быть разделен на некоторое количество отдельных частей. Такой способ производства имеет некоторые конкретные преимущества. С одной стороны, пакетное производство предоставляет возможность производить особенно недорогие отдельные части с высокой степенью точности, со структурной точностью порядка от нескольких микрометров до уровня менее микрометра, которые могут быть произведены только при существенно больших затратах при процедуре последовательной обработки, в то время как, с другой стороны, пакетное производство позволяет достичь одинакового определенного качества в отношении всех частей, в результате чего может быть достигнута возможность воспроизводства при таких же условиях обработки, и в меньшей степени подвержена медленным изменениям, как можно было бы ожидать, в случае,например, процедур последовательной обработки из-за износа инструмента. Кроме этого, положение и размещение частей в процессе также заранее предопределено конструкцией и нет необходимости регулировать и устанавливать их с помощью дорогостоящих механизмов сортировки и обработки,как в случае некоторых ранее предложенных схем размещения. Базовая пластина может быть изготовлена,например, с помощью реактивного ионного травления, гальванопластической технологии или, в случае использования пластического материала, в соответствии со способом LIGM, то есть литографии (LI), гальванопластики (G) и формования (М), (lithography, galvano-shapingand moulding). Дополнительно может применяться способ структурирования, необходимый для получения конкретной формы проходов. Проходы трапецеидальной формы или формы в виде бочонка в поперечном сечении могут быть получены с помощью конкретной технологии дополнительного травления или неполного травления. Такие формы могут быть получены как с помощью сухого травления, так и с помощью процесса влажного травления. Треугольное поперечное сечения проходов может быть получено с помощью анизотропно работающего процесса травления в монокристаллических базовых пластинах, выполненных из кремния. Было бы целесообразно, если бы базовая пластина была бы структурирована с помощью изотропного или анизотропного, влажного или сухого,травления, или с помощью комбинации этих процессов, в частности предпочтительно, способом анизотропного сухого травления. 8 Микроструктурированная базовая пластина и выступы на ней могут быть соединены с плоской покрывающей пластиной, например, с помощью анодных связей кремния и стекла,например, щелочного боросиликатного стекла. В одном примере листовое стекло устанавливается поверх микроструктурированной кремниевой пластины и вводится в контакт с электродом. Вся сборка нагревается до температуры от 200 до 500 С, и между кремниевой пластиной и листовым стеклом прикладывается отрицательное напряжение в приблизительно 1000 В. Благодаря этому напряжению положительно заряженные щелочные ионы проходят через стекло на катод, где они нейтрализуются. В стекле и на переходе между стеклом и кремнием формируется отрицательный пространственный заряд,который создает электростатическое притяжение двух поверхностей, и который, в дополнение к кислородным связям, создает долговременные химические связи между поверхностью стекла и поверхностью кремния. В вышеописанном иллюстративном процессе покрывающая пластина из стекла является особенно предпочтительной благодаря гарантии качества, обусловленной, с одной стороны, высоким качеством соединения и, с другой стороны благодаря тому, что дефекты или частицы включения, которые приводят к неправильной работе фильтра, могут быть легко обнаружены с помощью оптической проверки. После выполнения операций сборки пакет может быть разделен на отдельные фильтры,предпочтительно, с помощью высокоскоростной дисковой алмазной циркулярной пилы, при этом входная сторона и выходная стороны каждого из фильтров могут быть открыты, если они еще не были открыты ранее. Разрез может быть установлен с высокой степенью точности, в пределах нескольких микрометров. Помимо использования анодного соединения микроструктурная базовая пластина может быть соединена с плоской покрывающей пластиной с помощью ультразвуковой сварки, лазерной сварки, склеивания или пайки или любых других способов, очевидных для специалистов в данной области техники. Варианты воплощения настоящего изобретения будут в дальнейшем описаны на нижеследующем примере, со ссылкой на прилагаемыечертежи, на которых Фиг. 1 схематически иллюстрирует один из вариантов выполнения фильтра; Фиг. 2 представляет собой вид, дающий представление о конструкции выступов в рядах фильтра, изображенного на фиг. 1, в увеличенном масштабе; Фиг. 3 представляет собой поперечное сечение, выполненное вдоль линии "А-А" на фиг. 2; Фиг. 4 представляет собой набор различных выступов, схематические изображения; 9 Фиг. 5 представляет выступы другого типа; Фиг. 6 схематически изображает ряд иллюстративных схем, в соответствии с которыми могут размещаться выступы; Фиг. 7 изображает один из вариантов ориентации выступов; и Фиг. 8 представляет собой изображение фильтра в конце ресурса его работы, полученное в растровом электронном микроскопе. Как было указано выше, фиг. 1 изображает иллюстративный вариант воплощения фильтра при рассмотрении его с изначально открытой стороны, который затем закрывается закрывающей пластиной (не показана). Базовая пластина 1 фильтра микроструктурирована между краевыми областями 2 а и 2b. Микроструктурное образование представляет собой в этом примере ряды 3 выступов, которые размещаются в зигзагообразной конфигурации. Можно также видеть, что ряды 3 расположены относительно друг друга под углом . В этом примере на базовой пластине, в дополнение к фильтру и перед ним по ходу жидкости имеется дополнительный ряд выступов 4,которые образуют фильтр грубой очистки и которые служат для перемешивания жидкости,протекающей через него. Перед, по ходу перемещения жидкости, выступами 4 расположена входная щель 5, через которую не профильтрованная жидкость поступает в фильтр. В данном варианте воплощения, рядом с фильтром размещено сопло 6, из которого может выходить отфильтрованная жидкость. Согласно этому пояснительному примеру сопло 6 было сформировано как составляющий компонент базовой пластины 1. Очевидно, что фильтр может быть сформирован и без сопла 6 и фильтра 4 грубой очистки. Фиг. 2 представляет собой увеличенное изображение части фигуры, характеризующей размещение выступов в рядах 3. В этом варианте выполнения выступы 7 представляют собой прямоугольные перемычки или перегородки, но,как это будет указано ниже, они могут иметь альтернативную конфигурацию. Можно видеть,что ряды 3 содержат множество выступов 7,которые выступают из базовой пластины 1, и которые располагаются на некотором расстоянии друга от друга, формируя в результате этого жидкостный фильтр тонкой очистки. Фиг. 3 представляет собой поперечное сечение, проходящее по линии "А-А" на фиг. 2. В этом варианте воплощения выступы 7 имеют вогнутые продольные стороны, между которыми имеются проходы 8 бочкообразного поперечного сечения. На фиг. 4 изображено множество вариантов воплощения выступов, каждый из которых рассматривается с первоначально открытой стороны фильтра (то есть, сверху). Любой из изображенных выступов, или их комбинация, (или 10 любые другие выступы) может использоваться в фильтре, описанном здесь. Фиг. 4 изображает прямоугольную перегородку 11, удлиненную перегородку 12 постоянной ширины с закругленными узкими краями, перегородку 13 в форме крыла, перегородку 14 постоянной ширины и с проходящей под наклоном узкой стороной, и перегородку 12, которая изогнута в форме сегмента круга. Изображена также квадратная колонка 16, треугольная колонка 17, круглая колонка 18 и восьмиугольная колонка 19. Как это указывалось выше, любая из перегородок, или их любые комбинации, пригодна для использования в фильтре. На фиг. 5 изображены поперечные сечения различных выступов, а именно выступ 21 имеет поперечное сечение прямоугольной формы, выступ 22 имеет поперечное сечение с вогнутыми продольными сторонами, выступ 23 имеет поперечное сечение трапецеидальной формы, в котором длинная сторона трапеции соединена с базовой пластиной 1, выступ 24 имеет поперечное сечение трапецеидальной формы, в котором короткая сторона трапеции соединена с базовой пластиной 1, а выступ 25 имеет поперечное сечение с двумя закругленными продольными краями. На фиг. 6 изображены различные схемы установки выступов, согласно которым выступы, независимо от их формы, обозначены точками различных размеров. Выступы могут быть установлены по матрице 31, или линейно в ряд 32, или в виде конфигурации 33 в виде меандра,или в зигзагообразной конфигурации 34. Множество выступов, установленных в конфигурации 35 в виде ряда, или в конфигурации 36 в виде меандра, или в зигзагообразной конфигурации, могут быть установлены последовательно в каскадной взаимосвязи. На фиг. 7 изображена ориентация перегородок относительно входного направления 41 потока жидкости. Как показано, некоторые из перегородок (отмеченные ссылкой 42) установлены параллельно направлению входящего потока, другие перегородки (отмеченные ссылкой 43) установлены перпендикулярно направлению входящего потока, а остальные перегородки(отмеченные ссылкой 44) установлены под различными углами к входному направлению потока. Из фиг. 7 следует, что перегородки не обязательно должны иметь одинаковую ориентацию по отношению к входящему направлению потока. Фактически, установка различно ориентированных перегородок образует определенное преимущество, поскольку различная ориентация улучшает степень перемешивания жидкости по мере прохода жидкости через фильтр. На фиг. 8 показано изображение, полученное с помощью сканирующего электронного микроскопа, микроструктурного фильтра, такого как показан на фиг. 1, в конце его срока службы. Это изображение было записано через 11 закрывающую пластину (не видна), выполненную из стекла. Показанное изображение иллюстрирует фильтр, имеющий ряды выступов, установленных в зигзагообразной конфигурации,однако сами выступы не видны при данном уровне увеличения. Во время использования фильтра жидкость протекала через фильтр в направлении, обозначенном стрелками, и частицы, взвешенные в жидкости, были захвачены расположенными рядом друг с другом выступами. Как показано на чертеже, ряды выступов покрыты отфильтрованными частицами, при этом видно, что степень покрытия в зонах, находящихся поблизости от краевых областей 2 а и 2b, выше, чем степень покрытия в центральной области фильтра. В пространстве между рядами выступов, которые находятся на стороне входного потока фильтра, практически нет частиц, и, таким образом, фильтр является полностью работоспособным в этой области (то есть, жидкость все еще может проходить через него). Как видно на фиг. 8, условная пограничная линия между областью свободного фильтра и областью забитого фильтра проходит, повторяя приблизительно форму параболы. Как это видно на фиг. 8, жидкость может все еще проходить через фильтр,даже если значительная часть площади поверхности фильтра заблокирована. Таким образом, можно видеть, что вышеописанный фильтр в меньшей степени подвержен закупорке по сравнению с предложенными ранее фильтрами такого типа, он все еще может адекватно работать, даже тогда, когда относительно большая часть поверхности фильтра была заблокирована. В результате этих улучшений полезный срок службы фильтра (и, таким образом, любого устройства, включающего этот фильтр) значительно увеличен. Это полностью отличает его от ранее предлагавшихся устройств, в которых относительно небольшая степень закупорки фильтра вызывала невозможность правильной работы устройства в целом. Пример. Микроструктурный фильтр для распылителя. Как было указано выше, фильтр, описанный в настоящем описании, может найти широкое применение в распылителях и, в частности,в распылителях для получения аэрозоля из жидкости, несущей медикамент. Опишем теперь пример одного из таких распылителей. В этом иллюстративном примере фильтр сформирован на базовой пластине вместе с множеством других микроструктурных компонентов. Базовая пластина имеет ширину 2,6 мм и длину приблизительно 5 мм. По ширине приблизительно 2 мм она содержит 40 рядов выступов, причем эти ряды установлены в зигзагообразной конфигурации. Каждый ряд имеет длину 1,3 мм. Выступы представляют собой прямоугольные перегородки длиной 10 мкм и шириной 2,5 мкм; и они выступают из 12 базовой пластины на 5 мкм. Между перегородками оставлены проходы высотой 5 мкм и шириной 3 мкм. На стороне входа жидкости в фильтр располагается ряд из 10 прямоугольных перегородок длиной 200 мкм и шириной 50 мкм; и они выступают из базовой пластины на высоту 100 мкм. Между этими перегородками имеются проходы высотой 100 мкм и шириной 150 мкм. Десять прямоугольных перегородок формируют фильтр грубой очистки и средство для перемешивания жидкости, протекающей через него. На расстоянии приблизительно 300 мкм перед и напротив ряда перегородок сформирован зазор для ввода жидкости, который имеет ширину,приблизительно, 2 мм и высоту 100 мкм. Камера сбора фильтрата сформирована позади, по ходу движения жидкости, рядов перегородок, установленных в зигзагообразной конфигурации. Камера сбора фильтрата имеет размеры 5 мкм в высоту и постепенно сужается от 2 мм ширину и связана с соплом прямоугольного поперечного сечения, которое имеет 5 мкм в высоту и 8 мкм в ширину. В этом примере отверстие сопла было изготовлено одновременно с созданием микроструктуры на базовой пластине. Базовая пластина, которая имеет толщину 1,5 мм, выполнена из никеля и была изготовлена способом гальванопластики из пластмассовой формующей вставки, которая содержит взаимодополняющую структуру для 1083 фильтров. Она закрывается плоской никелевой пластиной толщиной 0,8 мм, которая затем припаивается к базовой пластине. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Микроструктурный фильтр, содержащий входное отверстие для неотфильтрованной жидкости и выходное отверстие для отфильтрованной жидкости, камеру фильтра, ограниченную скрепленными между собой плоской базовой пластиной и покрывающей пластиной, при этом на поверхности плоской базовой пластины выполнены выступы, образующие проходы для жидкости через камеру фильтра от указанного входного отверстия к указанному выходному отверстию, организованные, по меньшей мере, в два ряда и в зигзагообразной конфигурации рядом друг с другом по всей камере фильтра, и каждое входное отверстие и каждое выходное отверстие содержит удлиненную щель, соответственно, для неотфильтрованной и отфильтрованной жидкости, при этом каждая из щелей имеет, по существу, такую ширину, как и ширина камеры фильтра, и, по существу, такую высоту, как высота выступов на стороне входного отверстия и выходного отверстия корпуса фильтра соответственно. 2. Фильтр по п.1, отличающийся тем, что расстояние между базовой пластиной и покры 13 вающей пластиной равно, по существу, ширине проходов между смежными выступами. 3. Фильтр по п.1, отличающийся тем, что множество рядов выступов установлено в форме каскада, поперечное сечение проходов перпендикулярно направлению потока жидкости, если смотреть по направлению потока, уменьшается от ряда к ряду; выступы, которые выполнены ближе к стороне входного отверстия фильтра,больше, чем выступы, которые установлены дальше на стороне выходного отверстия фильтра, и расстояние между базовой пластиной и покрывающей пластиной в области вокруг каждого ряда выступов по существу такое же, как ширина проходов на стороне выступов, в которые жидкость проходит в ряд проходов, при этом эти ряды установлены в форме каскада. 4. Фильтр по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что указанная покрывающая пластина является по существу плоской. 5. Фильтр по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что указанная щель входного отверстия имеет отношение высоты к ширине от 1:5 до 1:1000. 6. Фильтр по любому из пп.1-5, отличающийся тем, что расстояние между базовой пластиной в области вокруг выступов и покрывающей пластиной в ряду выступов равно от половины до двойной ширины прохода на стороне выступов. 7. Фильтр по любому из пп.1-6, отличающийся тем, что содержит камеру сбора, имеющую удлиненное поперечное сечение и расположенную между щелью входного отверстия и первым рядом выступов, в которую поступает неотфильтрованная жидкость и из которой жидкость протекает во все проходы между выступами в первом ряду, и камеру сбора, имеющую удлиненное поперечное сечение и расположенную между последним рядом выступов и щелью выходного отверстия, в которую жидкость втекает из всех проходов последнего ряда, и из которой выходит отфильтрованная жидкость. 8. Фильтр по любому из пп. 1-7, отличающийся тем, что указанные выступы выполнены либо в форме кромок, которые, если смотреть по направлению потока, выполнены прямыми или изогнутыми, или в форме колонок. 9. Фильтр по любому из пп.1-8, отличающийся тем, что указанные проходы имеют, по существу, постоянное поперечное сечение, и имеют длину, которая, по меньшей мере, в два раза больше, чем их высота на стороне входа жидкости. 10. Фильтр по любому из пп.1-9, отличающийся тем, что указанные проходы имеют,по существу, постоянное поперечное сечение по всей длине прохода, и имеет длину от 5 до 50 мкм, высоту от 2,5 до 25 мкм и ширину от 2,5 до 25 мкм. 14 11. Фильтр по п.10, отличающийся тем,что указанные проходы имеют, по существу,квадратное поперечное сечение. 12. Фильтр по любому из пп.1-10, отличающийся тем, что указанные проходы имеют бочкообразное или трапецеидальное поперечное сечение. 13. Фильтр по п.12, в котором более длинная сторона трапецеидальных проходов сформирована покрывающей пластиной. 14. Фильтр по любому из пп.1-10, в котором проходы имеют, по существу, квадратное поперечное сечение со стороны входа фильтра,которое становится более широким в направлении к стороне выхода фильтра. 15. Фильтр по любому из пп.1-14, в котором расстояние между рядами выступов, по существу, в два раза больше, чем ширина прохода на стороне входа. 16. Фильтр по любому из пп.1-15, в котором указанные выступы установлены в ряды,проходящие параллельно друг другу. 17. Фильтр по любому из предыдущих пунктов, в котором указанная зигзагообразная конфигурация содержит ряды выступов, которые наклонены по отношению друг к другу под угломот 2 до 25. 18. Фильтр по любому из пп.1-17, в котором расстояние между базовой пластиной в области вокруг выступов и покрывающей пластиной в пределах ряда выступов является, по существу, постоянным. 19. Фильтр по любому из пп.1-17, в котором расстояние между базовой пластиной в области вокруг выступов и покрывающей пластиной в ряду выступов является большим в области конца ряда, который находится вблизи к выходному отверстию фильтра, чем в области конца ряда, который находится вблизи ко входу фильтра. 20. Фильтр по любому из пп.1-17, в котором расстояние между плоской базовой пластиной в области вокруг выступов и плоской покрывающей пластиной в ряду выступов линейно увеличивается от области конца ряда, который находится вблизи к стороне входного отверстия фильтра, в направлении к области конца ряда,который располагается вблизи к стороне выходного отверстия фильтра. 21. Фильтр по любому из пп.1-20, в котором указанная базовая пластина структурирована изотропным, или анизотропным, влажным или сухим, травлением или с помощью комбинации этих процессов, предпочтительно с помощью анизотропного сухого травления. 22. Фильтр по любому из пп. 1-21, в котором указанная базовая пластина выполнена из кремния и указанная покрывающая пластина выполнена из стекла, при этом указанная базовая пластина соединена с указанной покрывающей пластиной посредством анодной пайки. 15 23. Распылитель для ингаляционной терапии, предусматривающий наличие микроструктурного фильтра для жидкости, имеющего входное отверстие для неотфильтрованной жидкости и выходное отверстие для отфильтрованной жидкости, при этом указанный фильтр содержит базовую пластину и множество выступов, установленных, по меньшей мере, в два ряда рядом друг с другом, и образующих множество проходов между выступами, формирующих множество сквозных путей для жидкости от входного отверстия к выходному отверстию, и покрывающую пластину, которая закре 001876 16 плена на базовой пластине таким образом, что накрывает выступы и проходы, при этом указанное входное и выходное отверстия представляют собой удлиненные щели для прохода не профильтрованной и профильтрованной жидкостей, высота которых приблизительно равна высоте выступов, выполненных на стороне, соответственно, входного и выходного отверстий фильтра. 24. Распылитель по п.23, отличающийся тем, что содержит сопло, соединенное с указанным выходным отверстием.

МПК / Метки

МПК: B01D 29/03

Метки: микроструктурный, фильтр

Код ссылки

<a href="https://eas.patents.su/10-1876-mikrostrukturnyjj-filtr.html" rel="bookmark" title="База патентов Евразийского Союза">Микроструктурный фильтр</a>

Похожие патенты