АЭРОЗОЛЬНЫЙ АСПИРАТОР И СПОСОБ ВСАСЫВАНИЯ АЭРОЗОЛЯ
AEROSOL ASPIRATOR AND METHOD OF AEROSOL ASPIRATION

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к аэрозольному аспиратору и способу всасывания аэрозоля для обеспечения пользователя лекарственными средствами, освежающими/успокоительными материалами или тому подобными в форме аэрозоля.
Уровень техники
Аэрозольный аспиратор данного типа представлен, например, в Патентном Документе 1. Аспиратор в Патентном Документе 1 включает питающее устройство, подающее материал в жидкой форме, капиллярную трубку с открытым концом, заполняемую материалом, подаваемым питающим устройством, мундштук, расположенный рядом с открытым концом капиллярной трубки, и нагреватель, расположенный так, чтобы окружать открытый конец капиллярной трубки. Нагреватель нагревает материал в капиллярной трубке, тем самым испаряя его так, чтобы материал в форме паров выбрасывался струей через открытый конец капиллярной трубки.
Производимое пользователем всасывание через мундштук вызывает контактирование парообразного материала с всасываемым воздухом, так что материал в форме паров конденсируется и образует аэрозоль, и сформированный таким образом аэрозоль втягивается в рот пользователя с воздухом.
Патентный Документ 1: Японская Патентная Публикация KOHYO 2000-510763 (WO 97/42993).
Раскрытие изобретения
Проблема, решаемая изобретением
В аспираторе Патентного Документа 1, чтобы такое всасывающее действие пользователя могло быстро вызвать формирование аэрозоля, требуется, чтобы нагреватель всасывающего устройства был заранее доведен до предварительно заданной температуры. Однако это обусловливает испарение материала в капиллярной трубке. Таким образом, на практике после того, как было детектировано всасывающее действие пользователя, нагреватель разогревается до заранее заданной температуры, и после этого фиксированное количество материала подается питающим устройством в капиллярную трубку.
Таким образом, в аспираторе Патентного Документа 1 существует запаздывание во времени между началом всасывающего действия пользователя и реальным всасыванием аэрозоля пользователем, причем данный временной промежуток вынуждает пользователя ощущать дискомфорт.
Далее, когда нагревание материала нагревателем прекращается, температура нагревателя не снижается быстро, так что материал в паровой форме продолжает выбрасываться струей через капиллярную трубку. Это препятствует всасыванию пользователем постоянного количества аэрозоля с каждым всасывающим действием.
Целью настоящего изобретения является представление аэрозольного аспиратора и способа всасывания аэрозоля, который позволяет пользователю всасывать аэрозоль с высокой быстротой срабатывания в ответ на всасывающее действие пользователя, и который может улучшить эффективность доставки аэрозоля и постоянство количества аэрозоля, всасываемого пользователем.
Средство разрешения проблемы
Чтобы достичь вышеназванной цели, аэрозольный аспиратор согласно настоящему изобретению включает корпус с мундштуком, корпус, включающий впускное отверстие для наружного воздуха, открытое на его наружной поверхности; и генерирующее устройство, расположенное внутри корпуса, для формирования аэрозоля, при этом генерирующее устройство включает канал формирования аэрозоля, проходящий от впускного отверстия для наружного воздуха до мундштука и имеющий место распределения и распылительную поверхность в своей средней части, питающий насос, имеющий растворную камеру, содержащую раствор, преобразуемый в аэрозоль, для подачи раствора из растворной камеры в место распределения в фиксированном количестве каждый раз, когда питающий насос приводится в действие, и распылительное приспособление для распыления раствора, подаваемого в место распределения у распылительной поверхности.
В этом аэрозольном аспираторе сначала фиксированное количество раствора подается в место распределения в канале формирования аэрозоля. Когда всасывающее действие пользователя, а именно всасывание пользователем из мундштука, втягивает воздух в канал формирования аэрозоля, раствор, который поступил в место распределения, распыляется, а именно превращается в аэрозоль на распылительной поверхности. Сформированный таким образом аэрозоль всасывается пользователем с потоком воздуха через мундштук.
Здесь фиксированное количество раствора, который поступил в место распределения, распыляется одновременно со всасывающим действием пользователя или немедленно после него. Таким образом, аэрозоль формируется без временного запаздывания относительно всасывающего действия пользователя. Другими словами, аэрозольный аспиратор согласно настоящему изобретению может формировать аэрозоль с высокой быстротой срабатывания в ответ на всасывающее действие пользователя. Кроме того, раствор подается в место распределения в фиксированном количестве. Таким образом, аэрозольный аспиратор согласно настоящему изобретению может формировать фиксированное количество аэрозоля при каждом всасывающем действии, тем самым обеспечивая постоянство количества аэрозоля, всасываемого пользователем.
Более конкретно, канал формирования аэрозоля может представлять собой трубчатый канал. В этом случае распылительное приспособление может включать нагреватель, расположенный ниже по потоку относительно места распределения и выше по потоку относительно мундштука, при этом нагреватель имеет нагревательную поверхность, служащую в качестве распылительной поверхности. Желательно, чтобы нагреватель был трубчатым по форме и составлял часть канала формирования аэрозоля.
Питающий насос может представлять собой шприцевой насос. В этом случае генерирующее устройство далее включает жидкостный канал, соединяющий шприцевой насос и канал формирования аэрозоля в месте распределения так, что канал формирования аэрозоля закупорен раствором, поданным шприцевым насосом в место распределения.
Аспиратор может далее содержать выключатель для активирования нагревателя перед приведением в действие шприцевого насоса. В этом случае генерирующее устройство может далее включать нажимную клавишу с ручным управлением для приведения в действие шприцевого насоса. Альтернативно, генерирующее устройство может включать исполнительный механизм для приведения в действие шприцевого насоса и датчик детектирования всасывания для обнаружения всасывания воздуха в канал формирования аэрозоля через мундштук и приведения в действие исполнительного механизма.
Место распределения может быть образовано на распылительной поверхности распылительного приспособления. В этом случае генерирующее устройство далее включает поглотительный элемент, размещенный в выпускном отверстии питающего насоса, для временного поглощения раствора, выведенного из растворной камеры, причем выпускное отверстие расположено в стороне от растворной камеры на заданном расстоянии, и устройство доставки для подачи раствора, удерживаемого в поглотительном элементе, в место распределения на распылительной поверхности.
Более конкретно, распылительная поверхность может быть сформирована нагревательной поверхностью плоского нагревателя или вибрирующей поверхностью ультразвукового вибратора, при этом устройство доставки включает приводное устройство для продвижения вперед и отведения назад поглотительного элемента вместе с питающим насосом в сторону распылительной поверхности и от нее таким образом, что раствор переносится из поглотительного элемента на распылительную поверхность.
Также в этом типе аэрозольного аспиратора питающий насос может представлять собой шприцевой насос, и может быть предусмотрен выключатель, как описано выше. Как в упомянутом сначала типе аэрозольного аспиратора, генерирующее устройство может включать нажимную клавишу с ручным управлением, или, альтернативно, исполнительный механизм для приводного устройства и датчик детектирования всасывания.
Когда распылительное приспособление содержит нагреватель, аспиратор может далее содержать контрольное устройство для управления работой питающего насоса и нагревателя, чтобы, когда воздух засасывается в канал формирования аэрозоля через мундштук, аэрозоль, полученный путем распыления раствора, формировался в засасываемом воздухе. Более конкретно, контрольное устройство включает датчик детектирования всасывания для обнаружения всасывающего действия пользователя и подачи сигнала обнаружения.
Желательно, что аэрозольный аспиратор далее содержит источник питания, совместно используемый для питающего насоса, нагревателя и контрольного устройства, выключатель питания, соединенный с источником питания, и индикатор для показания состояния по меньшей мере одного устройства из питающего насоса, нагревателя и источника питания.
Контрольное устройство может быть выполнено с возможностью осуществления процесса температурного контроля, в котором нагреватель приводится в действие, когда выключатель питания переводится в положение «включено». Этот процесс температурного контроля имеет режим предварительного нагревания для поддержания нагревателя при заданной температуре предварительного нагрева, и режим распылительного нагревания для доведения нагревателя до температуры распылительного нагрева более высокой, чем температура предварительного нагрева, требуемой для распыления раствора, причем режим распылительного нагревания инициируется, когда подается сигнал обнаружения.
Контрольное устройство может содержать выключатель подачи жидкости с ручным управлением для приведения в действие нагревателя, при этом режим предварительного нагрева предпочтительно включает первую стадию нагревания нагревателя до температуры более низкой, чем температура предварительного нагрева, и поддержания его при этой более низкой температуре до тех пор, пока выключатель подачи жидкости не переведен в положение «включено», и вторую стадию нагревания нагревателя до температуры предварительного нагрева и поддержания его при температуре предварительного нагрева после того, как выключатель подачи жидкости был переведен в положение «включено».
Контрольное устройство также может содержать температурный датчик для определения температуры нагревателя и подачи сигнала детектирования, и устройство оценки температуры для приведения в действие индикатора, для показания, что аспиратор «готов для всасывания», когда будет определено, что нагреватель достиг температуры предварительного нагрева, в соответствии с сигналом детектирования от температурного датчика.
Также контрольное устройство может содержать температурный датчик для определения температуры нагревателя и подачи сигнала детектирования и устройство оценки температуры для приведения в действие индикатора, для показания, что аспиратор «готов для всасывания», когда будет определено, что нагреватель достиг температуры предварительного нагрева, в соответствии с сигналом детектирования от температурного датчика.
Контрольное устройство может быть выполнено с возможностью приведения в действие питающего насоса, в то время как нагреватель нагревается до температуры нагревательного распыления или с возможностью приведения в действие питающего насоса, когда датчик детектирования всасывания подает сигнал обнаружения.
Контрольное устройство может содержать средство сдерживания для сдерживания следующего приведения в действие питающего насоса, пока датчик детектирования всасывания не подаст сигнал обнаружения после того, как был приведен в действие питающий насос.
Кроме того, контрольное устройство может содержать устройство определения остаточного количества для определения количества раствора, остающегося в растворной камере, и приведения в действие индикатора для показания, что «оставшееся количество недостаточно», когда раствор в растворной камере уменьшается до заданного количества или менее.
Устройство определения остаточного количества может быть выполнено с возможностью определения остаточного количества в соответствии по меньшей мере либо с числом раз приведения в действие питающего насоса, либо с числом раз подачи сигнала детектирования.
При этом источник питания предпочтительно включает аккумуляторную батарею, а контрольное устройство содержит устройство определения напряжения для определения выходного напряжения аккумуляторной батареи и включения индикатора для показания, что «оставшийся заряд батареи недостаточен», когда выходное напряжение снижается до заданного значения или ниже.
Питающий насос предпочтительно представляет собой шприцевой насос, который может быть выполнен в форме картриджа, съемно установленного внутри корпуса.
Нагреватель предпочтительно съемно установлен внутри корпуса.
Настоящее изобретение также представляет способ всасывания аэрозоля, включающий стадии формирования места распределения, в которое должен подводиться раствор, преобразуемый в аэрозоль, и места распыления, в котором должна проводиться операция распыления для распыления раствора соответственно, в канале формирования аэрозоля, соединенном с мундштуком, и контролирования подачи раствора в место распределения и операции распыления в месте распыления так, что, когда воздух в канале формирования аэрозоля засасывается с помощью мундштука, раствор, подведенный в место распределения, превращается в аэрозоль в месте распыления, и таким образом воздух, втянутый из мундштука, содержит аэрозоль, при этом место распыления формируют в месте нагревания нагревателя, расположенном ниже по потоку относительно места распределения.
Предпочтительно перед подачей раствора в место распределения нагреватель предварительно нагревают до заданной температуры предварительного нагрева и поддерживают при температуре предварительного нагрева, и затем, когда начинается всасывание, нагреватель нагревают до температуры нагревательного распыления, более высокой, чем температура предварительного нагрева, требуемой для распыления раствора.
Подачу раствора в место распределения предпочтительно выполняют до того, как нагреватель достигнет температуры нагревательного распыления или до того, как начинается всасывание или немедленно после начала всасывания, или в заданное время после начала всасывания.
Предварительный нагрев нагревателя предпочтительно включает первую стадию нагревания нагревателя до температуры, более низкой, чем температура предварительного нагрева, и поддержания нагревателя при этой более низкой температуре до тех пор, пока не поступит команда на подачу раствора в место распределения, и вторую стадию нагревания нагревателя до температуры предварительного нагрева и поддержания нагревателя при температуре предварительного нагрева после того, как поступила команда на подачу раствора.
Дальнейшие подробности аэрозольного аспиратора и способа всасывания станут очевидными из приведенного ниже описания с привлечением сопроводительных чертежей.
Краткое описание чертежей
Фиг.1 иллюстрирует вид в разрезе, показывающий аэрозольный аспиратор согласно первому варианту осуществления.
Фиг.2 иллюстрирует диаграмму, показывающую поворотный кулачок согласно фиг.1 в неактивном положении, в форме его развертки.
Фиг.3 иллюстрирует диаграмму, показывающую поворотный кулачок согласно фиг.2 в активном положении.
Фиг.4 иллюстрирует вид в разрезе, показывающий аэрозольный аспиратор согласно второму варианту осуществления.
Фиг.5 иллюстрирует вид в разрезе, показывающий аэрозольный аспиратор согласно третьему варианту осуществления.
Фиг.6 иллюстрирует диаграмму, показывающую шприцевой насос в увеличенном виде.
Фиг.7 иллюстрирует диаграмму, схематически показывающую конфигурацию контрольного устройства согласно фиг.5 и его ввод-вывод.
Фиг.8 иллюстрирует график, показывающий хронометраж подачи раствора и процесс температурного контроля нагревателя, выполняемый контрольным устройством согласно фиг.5.
Фиг.9 иллюстрирует диаграмму для разъяснения контроля подачи тока к нагревателю.
Фиг.10 иллюстрирует диаграмму для разъяснения действия контрольного блока согласно фиг.7 более подробно.
Фиг.11 иллюстрирует график, показывающий вариант процесса температурного контроля и хронометраж подачи раствора.
Фиг.12 иллюстрирует график, показывающий еще один вариант процесса температурного контроля и хронометраж подачи раствора.
Наилучший вариант осуществления изобретения
Фиг.1 показывает аспиратор согласно первому варианту осуществления.
Аспиратор согласно фиг.1 включает корпус 2. Корпус 2 имеет пустотелую трубчатую форму и открыт с обоих концов. Один открытый конец корпуса 2 заглушен торцевой стенкой 4. Цилиндрический блок 6 размещен внутри корпуса 2. Цилиндрический блок 6 на одном своем конце имеет донную часть, которая находится в контакте с торцевой стенкой 4, и на другом конце трубчатый мундштук 8, сформованный в виде единой цельной детали с блоком. Мундштук 8 выступает наружу через другой открытый конец корпуса 2.
Цилиндрический блок 6 имеет углубление 10 в своей наружной круговой поверхности. Углубление 10 проходит от донной части цилиндрического блока 6 в сторону мундштука 8. Углубление 10 вместе с внутренней круговой поверхностью корпуса 2 формирует нагревательную камеру 12. Нагревательная камера 12 сообщается с внутренним каналом 14 мундштука 8.
Цилиндрический блок 6 далее имеет цилиндрическое отверстие 16. Цилиндрическое отверстие 16 проходит через цилиндрический блок 6 в осевом направлении корпуса 2, параллельно нагревательной камере 12. Таким образом, цилиндрическое отверстие 16 имеет открытый конец 16а на другой стороне или стороне мундштука 8 цилиндрического блока 6.
Внутри цилиндрического отверстия 16 размещен с возможностью съема шприцевой насос 18, приводимый в действие вручную. Шприцевой насос 18 включает полую наружную трубку 20. Наружная трубка 20 на своем одном конце имеет запорную стенку 22. Запорная стенка 22 находится в контакте с торцевой стенкой 4 корпуса 2. Поршень 24 установлен внутри наружной трубки 20. Поршень 24 имеет поршневое кольцо. Поршень 24 подразделяет внутреннее пространство наружной трубки 20 на две камеры, из которых одна представляет собой насосную камеру 26, сформированную между одной торцевой поверхностью поршня 24 и запорной стенкой 22, и другая представляет собой штоковую камеру. Насосная камера 26 сообщается с выпускным отверстием 28. Выпускное отверстие 28 сформировано в запорной стенке 22.
Насосная камера 26 используется как растворная камера и заполняется раствором L заблаговременно. Раствор L представляет собой лекарственный препарат, освежающий/успокоительный материал или тому подобный, который должен быть превращен в аэрозоль. Когда раствор L является освежающим/успокоительным материалом, он может содержать, например, компоненты табака.
Внутри штоковой камеры наружной трубки 20 располагается резьбовой шток 30. Резьбовой шток 30 соединен с поршнем 24 с помощью шарового шарнира 32 на одном своем конце и проходит соосно с наружной трубкой 20. Штоковая камера наружной трубки 20 разделена разделительной перегородкой 34. Разделительная перегородка 34 имеет резьбовое отверстие, соосное с наружной трубкой 20. Резьбовое отверстие проходит через разделительную перегородку 34. Таким образом, резьбовой шток 30 проходит через разделительную перегородку 34 в зацеплении с резьбовым отверстием. В частности, разделительная перегородка 34 сформирована в виде единой цельной детали с наружной трубкой 20.
Резьбовой шток 30 имеет конец, выступающий из другого конца наружной трубки 20, и этот выступающий конец соединен с поворотным кулачком 36. Поворотный кулачок 36 расположен внутри отверстия 16 цилиндра и может вращаться совместно с резьбовым штоком 30, обеспечивая осевое перемещение резьбового штока 30.
Более конкретно, поворотный кулачок 36 и резьбовой шток 30 связаны шлицевым соединением.
Как показано на фиг.2, поворотный кулачок 36 имеет два ряда зубцов на его круговой' поверхности, где все зубцы в каждом ряду распределены по окружности поворотного кулачка 36, и два ряда зубцов разнесены друг от друга в осевом направлении поворотного кулачка 36. Один из двух рядов зубцов включает кулачковые зубцы 38, тогда как другой включает кулачковые зубцы 40. Шаг между двумя соседними кулачковыми зубцами 38 равен шагу между двумя соседними кулачковыми зубцами 40. Однако, как ясно из фиг.2, положение каждого кулачкового зубца 38 на половину шага смещено относительно положения каждого кулачкового зубца 40 в окружном направлении поворотного кулачка 36.
Каждый кулачковый зубец 38 имеет треугольную форму с двумя сторонами, выступающими в сторону кулачковых зубцов 40. Одна из этих двух сторон, более конкретно верхняя сторона из двух сторон, видимых на фиг.2, формирует кулачковую грань 38а. Кулачковая грань 38а наклонена относительно осевого направления поворотного кулачка 36. Каждый кулачковый зубец 40 также является треугольным по форме с двумя сторонами, выступающими в сторону кулачковых зубцов 38. Одна из двух сторон кулачкового зубца 40 формирует кулачковую грань 40b. Кулачковая грань 40b наклонена относительно осевого направления поворотного кулачка 36, напротив кулачковой грани 38а, будучи направленной под прямыми углами к кулачковой грани 38а.
Кулачковые грани 38а и 40b смещены относительно друг друга в радиальном направлении поворотного кулачка 36. Более конкретно, кулачковая грань 38а располагается на радиальной наружной стороне кулачковой грани 40b.
Ближний конец нажимной клавиши 42 располагается в скользящем сочленении с открытым концом 16а цилиндрического отверстия 16. Нажимная клавиша 42 выступает наружу из цилиндрического отверстия 16 под мундштуком 8. Возвратная пружина 44 располагается между нажимной клавишей и поворотным кулачком 36. Возвратная пружина 44 представляет собой цилиндрическую винтовую пружину, работающую на сжатие. Возвратная пружина 44 воздействует на нажимную клавишу 42 с таким усилием, что заставляет нажимную клавишу 42 выступать через открытый конец 16а наружу так, что ближний конец нажимной клавиши 42 прижимается к стопорному кольцу 46. Стопорное кольцо 46 зафиксировано в открытом конце 16а.
Нажимная клавиша 42 имеет нажимной стержень 48. Нажимной стержень 48 проходит от нажимной клавиши 42 в сторону поворотного кулачка 36. Толкатель 50 присоединен к дальнему концу нажимного стержня 48. Толкатель 50 имеет треугольную форму с двумя гранями толкателя 50а, 50b. Грани толкателя 50а, 50b наклонены с противоположных сторон относительно осевого направления поворотного кулачка 36 и способны входить в зацепление с кулачковой гранью 38а кулачкового зубца 38 и кулачковой гранью 40b кулачкового зубца 40 соответственно.
Более конкретно, когда нажимная клавиша 42 вдавливается из исходного положения, показанного на фиг.1, далее в цилиндрическое отверстие 16, преодолевая усилие, прилагаемое возвратной пружиной 44, толкатель 50 нажимного стержня 48 перемещается из положения, показанного на фиг.2, проходя между двумя соседними кулачковыми зубцами 40 так, что грань толкателя 50а входит в контакт с кулачковой гранью 38а кулачкового зубца 38, как показано на фиг.3, и надавливает на поворотный кулачок 36 в левую сторону на фиг.3. В это время, поскольку и грань толкателя 50а, и кулачковая грань 38а наклонены относительно осевого направления поворотного кулачка 36, нажимающее усилие толкателя 50 создает вектор усилия, который заставляет поворотный кулачок 36 повернуться в одном направлении. В результате поворотный кулачок 36 поворачивается вокруг своей оси в одном направлении на заранее заданный угол.
Затем, когда нажимная клавиша 42 высвобождается, нажимная клавиша 42 с нажимным стержнем 48 возвращается в исходное положение под действием силы, прилагаемой возвратной пружиной 44, так, что грань толкателя 50b толкателя 50 входит в контакт с кулачковой гранью 40b последующего зубца 40 из вышеупомянутых двух кулачковых зубцов 40, видимых в направлении вращения поворотного кулачка 36, и толкает эту кулачковую грань 40b, тем самым заставляя поворотный кулачок 36 далее повернуться вокруг оси в том же направлении на заранее заданный угол. Нажимной стержень 48 затем возвращается в положение, показанное на фиг.2.
Как очевидно из вышеприведенного описания, всякий раз, когда нажимная клавиша 42 вдавливается и высвобождается, поворотный кулачок 36 поворачивается в одном и том же направлении на заранее заданный угол. Поскольку поворотный кулачок 36 соединен с резьбовым штоком 30, резьбовой шток 30 периодически поворачивается поворотным кулачком 36. Поскольку резьбовой шток 30 находится в зацеплении с резьбовым отверстием в разделительной перегородке 34, резьбовой шток 30 продвигается вперед на заранее заданное расстояние в сторону поршня 24, тем самым вдвигая поршень 24 в насосную камеру 26 каждый раз, когда поворачивается резьбовой шток 30. В результате раствор L в насосной камере 26 выдавливается через выпускное отверстие 28 шприцевого насоса 18 каждый раз в заданном количестве.
Корпус 2 имеет впускное отверстие 52 для наружного воздуха, открытое на его наружной поверхности. Впускное отверстие 52 для наружного воздуха располагается вблизи одного конца корпуса 2. Впускное отверстие 52 для наружного воздуха соединено с внутренним каналом мундштука 8 каналом формирования аэрозоля. Далее этот канал формирования аэрозоля будет описан подробнее.
Канал формирования аэрозоля включает впускной канал 56, сформированный в торцевой стенке 4 корпуса 2. Впускной канал 56 имеет L-образную форму и проходит от впускного отверстия 52 для наружного воздуха до нагревательной камеры 12. При необходимости во впускной канал 56 вставляется обратный клапан 54. В настоящем варианте осуществления обратный клапан 54 представляет собой пластинчатый клапан, размещенный вблизи впускного отверстия 52 для наружного воздуха, который позволяет только протекание наружного воздуха от впускного отверстия 52 для наружного воздуха во впускной канал 56 и блокирует поток воздуха из впускного канала 56 через впускное отверстие 52 для наружного воздуха.
Трубчатый нагреватель 58 располагается внутри нагревательной камеры 12. Нагреватель 58 имеет внутренний нагревательный канал 60. Нагревательный канал 60 одним своим концом соединен с впускным каналом 56. Между нагревателем 58 и мундштуком 8 соединительный элемент 62, соединительная трубка 64 и соединительное кольцо 66 располагаются в таком порядке, если смотреть со стороны нагревателя 58. Эти элементы 62-66 образуют в них соединительный канал 68, посредством которого нагревательный канал 60 соединяется с внутренним каналом 14 мундштука 8. Как ясно из фиг.1, нагревательный канал 60, соединительный канал 68 и внутренний канал 14 расположены в одну линию.
Более конкретно, соединительная трубка 64 размещена на распорке 70, которая расположена в донной части нагревательной камеры 12. Торцевая стенка 4 имеет соединительный элемент 4а, сформированный в виде единой цельной детали на ее внутренней поверхности и подобен по форме соединительному элементу 62. Соединительные элементы 4а и 62 имеют оба конический конец, направленный сужением в сторону нагревателя 58, и нагреватель 58 удерживается между коническими концами соединительных элементов 4а и 62, не контактируя с распоркой 70. Таким образом, внутри нагревательной камеры 12 создается кольцевое пространство, окружающее нагреватель 58. Впускной канал 56 проходит через соединительный элемент 4а, сообщаясь с нагревательным каналом 60. Соединительный элемент 4а может представлять собой деталь, отдельную от торцевой стенки 4.
Нагреватель 58 электрически соединен с источником питания 72 с выключателем 74 между ними. Источник питания 72 располагается внутри корпуса 2, тогда как выключатель 74 монтируется на наружной поверхности корпуса 2. Хотя желательно, чтобы нагреватель 58 представлял собой керамический нагреватель, он может быть изготовлен из другого химически и термически устойчивого электропроводного материала, такого как нержавеющая сталь.
Из канала формирования аэрозоля, более конкретно из впускного канала 56, проходит жидкостный канал 76. Жидкостный канал 76 сформирован в торцевой стенке 4 корпуса 2 и соединен с выпускным отверстием 28 шприцевого насоса 18.
Перед тем, как вышеописанный аэрозольный аспиратор используется в первый раз, раствор L в насосной камере 26 подается в жидкостный канал 76 в заданном количестве так, что жидкостный канал 76 заполняется раствором L.
В этом состоянии, когда пользователь приводит выключатель 74 в положение «включено», источник питания 72 подает электрический ток в нагреватель 58 так, что нагреватель 58 нагревается до заданной температуры. Пока выключатель 74 удерживается в положении «включено», нагреватель 58 поддерживается при заданной температуре нагревания.
В этом состоянии, когда пользователь вдавливает нажимную клавишу 42 и затем отпускает ее, шприцевой насос 18 действует, как описано выше, чтобы раствор L в насосной камере 26 шприцевого насоса 18 поступил в канал формирования аэрозоля, более конкретно во впускной канал 56, через жидкостный канал 76, в фиксированном количестве.
Более конкретно, место, в котором жидкостный канал 76 соединяется с впускным каналом 56, определяет место распределения А раствора L. Шприцевой насос 18 подает раствор L из насосной камеры 26 в место распределения А в фиксированном количестве каждый раз, когда он приводится в действие, и раствор L, который поступил в место распределения А, закупоривает впускной канал 56 в месте распределения А.
Затем, когда пользователь производит всасывающее действие в мундштуке 8 для втягивания воздуха в канал формирования аэрозоля к мундштуку, воздух, находящийся ниже по потоку относительно места распределения А внутри канала формирования аэрозоля, протекает в сторону мундштука 8, поскольку канал формирования аэрозоля закупорен в месте распределения. С этим потоком воздуха раствор L в месте распределения А незамедлительно перемещается из места распределения А в сторону нагревателя 58 так, что весь поданный раствор входит в нагревательный канал 60 нагревателя 58, и наружный воздух втягивается в канал формирования аэрозоля, более конкретно во впускной канал 56, через впускное отверстие 52 для наружного воздуха.
Поскольку нагреватель 58 был нагрет до заданной температуры, как упомянуто выше, раствор L, который поступил в нагревательный канал 60, получает теплоту от внутренней поверхности нагревателя 58 и быстро испаряется. При контакте с вышеупомянутым воздушным потоком пар, образовавшийся из раствора L, быстро конденсируется и формирует аэрозоль. Сформированный аэрозоль с потоком воздуха втягивается в рот пользователя через внутренний канал 14 мундштука 8.
Таким образом, пользователь может втягивать аэрозоль сформированный из раствора L, в рот одновременно с всасывающим действием на мундштуке 8. Количество сформированного аэрозоля определяется количеством раствора L, подведенного в место распределения А, что означает, что постоянное количество аэрозоля генерируется при каждом всасывающем действии пользователя. Таким образом, этот аэрозольный аспиратор может формировать аэрозоль с высокой быстротой реагирования на всасывающее действие пользователя и может обеспечивать постоянство количества формируемого аэрозоля.
В аспираторе согласно первому варианту осуществления нажимная клавиша 42 и поворотный кулачок 36 могут быть заменены линейным или поворотным исполнительным механизмом 97. Исполнительный механизм 97 поворачивает резьбовой шток 30 шприцевого насоса 18 в одном направлении на заданный угол в данный момент времени, тем самым обеспечивая подачу раствора L из шприцевого насоса 18 в место распределения А в фиксированном количестве.
Аспиратор согласно первому варианту исполнения может быть приспособлен так, что исполнительный механизм 97 активируется в связи со всасывающим действием пользователя. В этом случае, как показано на фиг.1, аспиратор имеет датчик 95 детектирования всасывания в канале формирования аэрозоля или во внутреннем канале 14 мундштука 8. Когда пользователь всасывает воздух из мундштука 8, датчик 95 детектирования всасывания обнаруживает падение давления в канале формирования аэрозоля или во внутреннем канале 14, и подает сигнал обнаружения на исполнительный механизм 97, тем самым приводя в действие исполнительный механизм 97.
Когда подача раствора L в место распределения А производится в связи со всасывающим действием пользователя, подача раствора L завершается на ранней стадии всасывающего действия пользователя. Этим обеспечивается то, что аэрозоль формируется с достаточно высокой быстротой реагирования на всасывающее действие, не создавая у пользователя ощущения дискомфорта.
В аспираторе согласно первому варианту осуществления нажимная клавиша 42 может быть заменена линейным исполнительным механизмом для вращения поворотного кулачка 36, и нагреватель 58 может быть заменен плоским нагревателем. Когда используется плоский нагреватель, нагревательная камера 12 образует часть канала формирования аэрозоля. Далее, аспиратор согласно первому варианту осуществления может включать клапан на конце, расположенном ниже по потоку относительно жидкостного канала 76, где клапан открывается в связи с приведением в действие шприцевого насоса 18.
Фиг.4 показывает аэрозольный аспиратор согласно второму варианту осуществления.
В нижеприведенном описании второго варианта осуществления элементы и детали, имеющие такое же назначение, как таковые в первом варианте осуществления, обозначены такими же ссылочными позициями, и разъяснения относительно таких деталей и элементов опущены.
Аэрозольный аспиратор согласно второму варианту осуществления имеет нажимную клавишу с мундштуком 78 на открытом конце корпуса 2. Этот мундштук 78 действует и как мундштук 8, и как нажимная клавиша 4 в первом варианте осуществления. Ближний конец мундштука 78 установлен со скольжением в открытом конце корпуса 2.
Шприцевой насос 18 имеет запорную стенку 80, которая замещает запорную стенку 22 из первого варианта осуществления. Запорная стенка 80 выполнена в форме усеченного конуса, обращенного в сторону торцевой стенки 4 корпуса 2, и имеет выпускное отверстие 28 в узком конце. В выпускном отверстии 28 располагается пористая заглушка 82. Заглушка 82 изготовлена из эластичной губки и выступает из запорной стенки 80 в сторону торцевой стенки 4.
Во втором варианте осуществления наружный цилиндр 20 шприцевого насоса 18 размещен внутри корпуса 2 и может возвратно-поступательно перемещаться на заданное расстояние в осевом направлении корпуса 2. Более конкретно, на внутренней окружной поверхности корпуса 2 смонтировано кольцевое седло 86 пружины. Седло 86 пружины располагается вблизи запорной стенки 80 наружного цилиндра 20. Между седлом 86 пружины и запорной стенкой 80 располагается работающая на сжатие цилиндрическая винтовая пружина или возвратная пружина 88. Возвратная пружина 88 прижимает наружный цилиндр 20 к мундштуку 78. Здесь работающая на сжатие пружина 88 является существенно более сильной, чем возвратная пружина 44 для мундштука 78. Седло 86 пружины имеет торцевую поверхность, обращенную к запорной стенке 80. К этой торцевой поверхности седла 86 пружины присоединен кольцевой фиксатор 87. Фиксатор 87 ограничивает перемещение шприцевого насоса 18 в сторону торцевой стенки 4 корпуса 2.
Шприцевой насос 18 подразделяет внутреннее пространство корпуса 2 на распылительную камеру 90, граничащую с торцевой стенкой 4, и кулачковую камеру 92, граничащую с мундштуком 78. Поворотный кулачок 36, как описано выше, расположен внутри кулачковой камеры 92. Осевой канал 94 сформирован в периферийной стенке наружного цилиндра 20. Осевой канал 94 проходит через стенку наружного цилиндра 20 для соединения распылительной камеры 90 и кулачковой камеры 92. Внутри кулачковой камеры 92 размещена гибкая трубка 84. Трубка 84 соединяет осевой канал 94 и внутренний канал 14 мундштука 78. Трубка 84 имеет длину, достаточную для обеспечения продвижения вперед и возвращения назад мундштука 78 относительно шприцевого насоса 18 и возвратно-поступательного перемещения шприцевого насоса 18, в то же время поддерживая соединение между осевым каналом 94 и внутренним каналом 14. Впускное отверстие 52 для наружного воздуха сообщается с распылительной камерой 90. Таким образом, во втором варианте осуществления распылительная камера 90, осевой канал 94 и трубка 84 формируют канал формирования аэрозоля.
Внутри распылительной камеры 90 расположена распылительная пластина 96. Распылительная пластина 96 смонтирована на торцевой стенке 4 корпуса 2 с помощью множества опор 98. Распылительная пластина 96 имеет плоскую распылительную поверхность, обращенную к запорной стенке 80 шприцевого насоса 18. Место распределения А сформировано на этой распылительной поверхности.
Более конкретно, распылительная пластина 96 сформирована в виде плоского нагревателя или ультразвукового вибратора, и распылительная поверхность представляет собой нагревательную поверхность нагревателя или вибрирующую поверхность ультразвукового вибратора.
Ради простоты описание будет приведено с допущением, что распылительная пластина 96 представляет собой нагревательную пластину.
Когда шприцевой насос 18 находится в исходном положении, показанном на фиг.4, заглушка 82 отодвинута на заданное расстояние от нагревательной пластины 96. Это расстояние является несколько более коротким, чем расстояние, на которое шприцевой насос 18 перемещается из исходного положения до упора в фиксатор 87.
Нагревательная пластина 96 электрически соединена с контроллером 93. Контроллер 93 соединен с источником питания 72 с выключателем 74 между ними, и с датчиком 95 детектирования всасывания. Контроллер 93, источник питания 72 и датчик 95 детектирования всасывания размещены внутри корпуса 2.
Как показано на фиг.4, линейный исполнительный механизм 99 расположен внутри кулачковой камеры 92. Линейный исполнительный механизм 99 электрически соединен с контроллером 93. При получении команды от контроллера 93 линейный исполнительный механизм 99 активируется для перемещения шприцевого насоса 18 из исходного положения, показанного на чертеже, в сторону нагревательной пластины 96.
В этом аэрозольном аспираторе согласно второму варианту осуществления, когда пользователь приводит выключатель 74 в положение «включено», контроллер 93 подает электрический ток на нагревательную пластину 96, тем самым повышая температуру нагревательной пластины 96 до заданного уровня.
Затем, когда пользователь вдавливает мундштук 78 в корпус 2 и затем отпускает его, нажимной шток 48 и поворотный кулачок 36 работают совместно таким же образом, как в первом варианте осуществления, обеспечивая подачу фиксированного количества раствора L из шприцевого насоса 18 через выпускное отверстие 28. Поданный раствор L поглощается заглушкой 82 и удерживается внутри заглушки 82.
Как упомянуто выше, возвратная пружина 44 на мундштуке 78 является более слабой, чем возвратная пружина 88. Таким образом, даже если мундштук 78 вдавлен в корпус 2, шприцевой насос 18 остается в исходном положении, показанном на чертеже.
Затем, когда пользователь всасывает воздух из мундштука 78, и это всасывающее действие обнаруживается датчиком 95 детектирования всасывания, датчик 95 детектирования всасывания посылает сигнал обнаружения на контроллер 93. При этом контроллер приводит в действие линейный исполнительный механизм 99. В результате линейный исполнительный механизм 99 перемещает шприцевой насос 18 вперед в сторону разделительной перегородки 34, преодолевая усилие, прилагаемое возвратной пружиной 88, из исходного положения в сторону нагревательной пластины 96. Во время этого перемещения шприцевого насоса 18 заглушка 82 упирается в нагревательную пластину 96 перед тем, как шприцевой насос 18 натолкнется на фиксатор 87. Такая стыковка вызывает сжатие заглушки 82 так, что раствор L, удерживаемый заглушкой 82, выдавливается из заглушки 82 на нагревательную пластину 96 (см. двухточечную пунктирную линию на фиг.4). Другими словами, раствор L в фиксированном количестве переносится на нагревательную пластину 96, или в место распределения А.
Затем, когда шприцевой насос 18 упирается в фиксатор 87, или линейный исполнительный механизм 99 завершает заданный ход, контроллер 99 дезактивирует линейный исполнительный механизм 99. В результате шприцевой насос 18 возвращается в исходное положение, показанное на фиг.4, под воздействием усилия, прилагаемого возвратной пружиной 88, так, что заглушка 82 отделяется от нагревательной пластины 96.
Как описано выше, возвратная пружина 88, контроллер 93 и линейный исполнительный механизм 99 работают совместно для распределения раствора L из насосной камеры 26 шприцевого насоса 18 в место распределения А в фиксированном количестве при каждом ходе.
Перед тем, как раствор L подведен в место А, нагревательная пластина уже была нагрета до заданной температуры. Таким образом, когда раствор L попадает на нагревательную пластину 96, раствор быстро испаряется. Затем при контакте с потоком воздуха в распылительной камере 90 пар, полученный из раствора L, распыляется, а именно преобразуется в аэрозоль. Таким образом, пользователь может всасывать фиксированное количество аэрозоля вместе с воздухом немедленно после начала всасывающего действия. Другими словами, аэрозольный аспиратор согласно второму варианту осуществления также обеспечивает постоянство количества всасываемого аэрозоля и высокую быстроту срабатывания.
Следует отметить, что даже если нагревательная пластина 96 всегда является нагретой до заданной температуры, заглушка 82 располагается вне нагревательной пластины 96 на заданном расстоянии, пока пользователь не произведет всасывающее действие, так что раствор L, удерживаемый внутри заглушки 92, предохранен от испарения вследствие получения теплоты от нагревательной пластины 96. Это является основным фактором постоянства количества формируемого аэрозоля.
Когда в аэрозольном аспираторе согласно второму варианту осуществления в качестве распылительной пластины применяется ультразвуковая вибрационная пластина 96 вместо нагревательной пластины, ультразвуковая вибрационная пластина 96 может превращать раствор L в аэрозоль непосредственно, а именно без испарения его. Такая ультразвуковая вибрационная пластина 96 в особенности пригодна для превращения в аэрозоль раствора, который при быстром нагревании изменяет свое качество.
Фиг.5 показывает аэрозольный аспиратор согласно третьему варианту осуществления.
Аэрозольный аспиратор согласно фиг.5 включает корпус 102, изготовленный из синтетической пластмассы. Корпус 102 включает, например, три части корпуса, то есть верхнюю часть 102а корпуса, промежуточную часть 102b корпуса и нижнюю часть 102с корпуса.
Полый мундштук 104 проходит назад через заднюю стенку верхней части корпуса 102а, а именно в правую сторону на фиг.5. Этот мундштук 104 съемно присоединен к верхней части 102b корпуса. Более конкретно, опорное кольцо 106 расположено внутри верхней части 102а корпуса, будучи размещенным по соседству с задней стенкой. Мундштук 104 выступает через заднюю стенку верхней части 102а корпуса, с его внутренним концом, закрепленным в опорном кольце 106.
Верхняя часть 102а корпуса имеет впускное отверстие 111 для наружного воздуха, открытое на верхней поверхности, вблизи ее фронтального конца. Впускное отверстие 111 для наружного воздуха соединено с внутренним концом мундштука 104 каналом 110 формирования аэрозоля. Канал 110 формирования аэрозоля проходит внутри верхней части 102а корпуса. Более конкретно, в третьем варианте осуществления Т-образная трубка 112, держатель 114 нагревателя, нагреватель 116 и держатель нагревателя 118, расположенные в этом порядке с левой стороны фиг.5, образуют канал 110 формирования аэрозоля. Держатель 114 нагревателя, нагреватель 116 и держатель 118 нагревателя являются трубчатыми по форме и располагаются соосно с мундштуком 104. Держатели 114, 118 нагревателя имеют характеристики теплостойкости.
Т-образная трубка 112 имеет первый и второй концы, соосные с мундштуком 104, и третий конец, соединенный с впускным отверстием 111 для наружного воздуха. Первый конец Т-образной трубки 112 соединен с держателем 116 нагревателя, и второй конец Т-образной трубки 112 заглушен. Внутренние каналы держателя 114 нагревателя, нагревателя 116 и держателя 118 нагревателя по площади поперечного сечения приблизительно равны внутреннему каналу мундштука 104. Обратный клапан пластинчатого типа (не показан) может быть предусмотрен на впускном отверстии 111 для наружного воздуха для возможности течения воздуха только от впускного отверстия 111 для наружного воздуха в канал 110 формирования аэрозоля.
Держатели 114, 118 нагревателя удерживают нагреватель 116 путем зажимания нагревателя 116 между ними. Держатель 114 нагревателя расположен внутри верхней части 102а корпуса с помощью опорного кольца 120, тогда как держатель 118 нагревателя вставлен в вышеупомянутое опорное кольцо 106, тем самым соединяясь с мундштуком 104.
Хотя обсуждаемый теперь в третьем варианте осуществления нагреватель 116 представляет собой керамический нагреватель, он может быть изготовлен из иного химически и термически устойчивого электропроводного материала, такого как нержавеющая сталь.
Предпочтительно верхняя часть 102а корпуса должна включать крышку (не показана), которая может быть открыта и закрыта для возможности извлечения нагревателя 116 из верхней части 102а корпуса.
Промежуточная часть 102b корпуса определяет в ней заднюю камеру 122 и фронтальную камеру 124, где задняя камера 122 и фронтальная камера 124 разделены разделительной перегородкой. Задняя камера 122 проходит между вышеупомянутыми опорными кольцами 120 и 106.
Внутри задней камеры 122 расположен опорный блок 126, и на опорном блоке 126 смонтирован держатель 128 шприца. Держатель 128 шприца имеет прямоугольное поперечное сечение и проходит параллельно вышеупомянутому каналу 110 формирования аэрозоля. Держатель 128 шприца имеет сформированное в нем ступенчатое цилиндрическое отверстие. Цилиндрическое отверстие открыто с каждого конца держателя 128 шприца.
Шприцевой насос 130 типа картриджа съемно вставлен в держатель 128 шприца. Гильза 128а фиксатора установлена внутри держателя 128 шприца на его фронтальном конце, если смотреть в направлении вставления шприцевого насоса 130. Таким образом, когда шприцевой насос 130 вставляется в держатель 128 шприца, шприцевой насос 130 упирается в гильзу 128а фиксатора.
Фиг.6 показывает шприцевой насос 130 подробнее.
Шприцевой насос 130 включает наружный цилиндр 132. Круглая перегородка 136 установлена на фронтальном конце цилиндра 132 с помощью кольцевого держателя 134. В цилиндре 132 расположен поршень 138. Поршень 138 может скользить в цилиндре 132, но без возможности поворачиваться вокруг его оси.
Насосная камера 140 сформирована в цилиндре 132 между поршнем 138 и перегородкой 136. Насосная камера 140 заполнена раствором L вышеупомянутого типа. Поршень 138 имеет пустотелую приводную кремальеру 142. Приводная кремальера 142 простирается от поршня 138 в сторону заднего конца наружного цилиндра 132, соосно с поршнем 138. Приводная кремальера 142 имеет торцевую стенку на своем заднем конце. Торцевая стенка сформирована в виде гайки или, другими словами, торцевая стенка приводной кремальеры 142 имеет резьбовое отверстие, через которое в приводную кремальеру 142 ввинчивается резьбовой шток 144. Резьбовой шток 144 находится в зацеплении с резьбовым отверстием, с фронтальным концом, расположенным внутри приводной кремальеры 142, и торцевой стенкой снаружи приводной кремальеры 142.
На заднем конце резьбового штока 144 смонтирована шестерня 146. Как показано на фиг.5, когда шприцевой насос 130 установлен внутри держателя 128 шприца, шестерня 146 находится в зацеплении с шестерней 148 редуктора, находящейся в зацеплении с приводной шестерней 150. Приводная шестерня 150 соединена с двигателем 152 как источником приводной мощности. Двигатель 152 может вращаться в прямом и обратном направлении и смонтирован на вышеупомянутом опорном блоке 126. Двигатель 152 может быть любым из шагового электродвигателя, электродвигателя постоянного тока и сервомотора. Шестерня 148 редуктора закреплена с вращением внутри задней камеры 122.
Как ясно из фиг.5, когда шприцевой насос 130 установлен внутри держателя 128 шприца, полая игла 154 внедряется в насосную камеру 140 шприцевого насоса 130 через перегородку 136. Игла 154 удерживается дискообразным иглодержателем 156. Иглодержатель 156 размещен внутри задней камеры 122.
Игла 154 соединена с жидкостным каналом 158, и жидкостный канал 158 соединен с вышеупомянутым каналом 110 формирования аэрозоля.
Более конкретно, жидкостный канал 158 включает внутренний канал, проходящий в держатель 114 нагревателя, опорное кольцо 120 и в верхнюю, и промежуточную части 102а, 102b корпуса, и соединительную трубку, проходящую внутри задней камеры для соединения внутреннего канала и иглы 154. Внутренний канал имеет открытый конец в месте распределения А, сформированный на внутренней поверхности держателя 114 нагревателя.
Желательно, чтобы крышка (не показана) с возможностью открываться и закрываться была предусмотрена на задней стенке промежуточной части 102b корпуса. При открытой крышке возможно вставление шприцевого насоса 130 в держатель 128 шприца и удаление шприцевого насоса 130 из держателя 128 шприца.
Во фронтальной камере 124 расположено контрольное устройство 160, и электрическая батарея 162 размещена в вышеупомянутой нижней части 102с корпуса. В качестве аккумуляторной батареи 162 могут быть использованы первичный гальванический элемент, такой как топливный элемент или никель-водородный элемент, или вторичный элемент, такой как никель-кадмиевый аккумулятор, никель-водородный аккумулятор или литиевый аккумулятор. В обсуждаемом теперь варианте осуществления аккумуляторная батарея 162 представляет собой литиевый аккумулятор. Нижняя часть 102с корпуса имеет открываемую и закрываемую крышку (не показана), и при открытой крышке батарея 162 может быть заменена.
Будучи вставленной в нижнюю часть 102с корпуса, аккумуляторная батарея 162 становится электрически соединенной с контрольным устройством 160 через разъем 164, чтобы служить в качестве источника питания не только для контрольного устройства 160, но и для вышеупомянутого нагревателя 116 и двигателя 152.
Как показано на фиг.7, контрольное устройство 160 включает контур стабилизации напряжения 166 и контрольный блок 168, и контрольный блок 168 включает, например, микропроцессор, блок памяти, периферийное устройство, интерфейс входа-выхода и т.д.
К выходу контрольного блока 168 электрически присоединены вышеупомянутый нагреватель 116, двигатель 152 для шприцевого насоса 130 и индикатор 170. Индикатор 170, например, размещен на верхней поверхности верхней части корпуса 102а, поблизости от мундштука 194.
Ко входу контрольного блока 168 электрически присоединены выключатель 172 источника питания с ручным управлением для включения или выключения подачи электрического тока от аккумуляторной батареи 162, выключатель подачи жидкости 174 для ручного управления шприцевым насосом 130, датчик 176 детектирования всасывания для обнаружения всасывания пользователем на мундштуке 104, который втягивает воздух в канал формирования аэрозоля к мундштуку, датчик 178 обнаружения картриджа для детектирования вставления шприцевого насоса 130 в держатель 128 шприца, температурный датчик 180 для определения температуры нагревателя 116 и т.д.
Выключатель 172 источника питания и выключатель 174 подачи жидкости располагаются на фронтальной стенке, как показано на фиг.5, или на боковой стенке. В обсуждаемом теперь варианте осуществления датчик 176 детектирования всасывания представляет собой датчик давления, установленный между вышеупомянутым держателем 118 нагревателя и мундштуком 104, для контроля давления в канале 110 формирования аэрозоля.
В качестве датчика 176 детектирования всасывания вместо датчика давления может быть применен датчик расхода, чтобы определять поток воздуха в канале 110 формирования аэрозоля. В этом случае вышеупомянутая Т-образная трубка 112 имеет второй конец, открытый на наружной поверхности верхней части 102а корпуса, и датчик расхода размещается в этом открытом втором конце.
Датчик 178 обнаружения картриджа, например, представляет собой концевой выключатель и располагается на гильзе 128а фиксатора держателя 128 шприца. Датчик 178 обнаружения картриджа активируется шприцевым насосом 130, который был вставлен в держатель 128 шприца. Тсмпературный датчик 180 присоединен к нагревателю 116. В качестве температурного датчика 180 может быть использован термистор, термопара или платиновый реостатный провод.
Альтернативно контрольный блок 168 может действовать как температурный датчик 180. Более конкретно, контрольный блок 168 может оценивать температуру нагревателя 116 по мощности, подводимой к нагревателю 116.
Контрольный блок 168 получает сигналы от выключателей и датчиков, присоединенных к его входу, и управляет нагревателем 116 и действием шприцевого насоса 130 на основе этих сигналов. Контрольный блок 168 далее определяет рабочее состояние по меньшей мере одного из нагревателя 116, шприцевого насоса 130 и батареи 162, и выдает результат определения на индикатор 170. Индикатор 170 будет описан далее.
Перед описанием способа всасывания аэрозоля с использованием аспиратора согласно третьему варианту осуществления будет описана предварительная обработка, выполняемая вслед за вставлением шприцевого насоса 130 в держатель 128 шприца, и последующая обработка, выполняемая перед заменой шприцевого насоса 130.
Когда шприцевой насос 130 вставляется в держатель 128 шприца в первый раз или в держатель 128 шприца вставляется новый шприцевой насос 130 для замены старого такового 130, вышеупомянутый датчик обнаружения картриджа 178 определяет вставление шприцевого насоса 130 и подает сигнал обнаружения в контрольный блок 168, тем самым побуждая контрольный блок 168 к выполнению предварительной обработки.
Более конкретно, контрольный блок 168 приводит в действие двигатель 152 для вращения шприцевого насоса 130 в одном направлении, тем самым побуждая шестерню 146 к вращению на заданный угол. В результате поршень 138 шприцевого насоса 130 продвигается вперед на заданное расстояние в направлении, обеспечивающем сокращение объема насосной камеры 140, а именно в сторону перегородки 138, тем самым выдавливая раствор L из насосной камеры 140 шприцевого насоса 130 в жидкостный канал 158. Количество раствора L, выведенное в это время, соответствует объему жидкостного канала 158, так что жидкостный канал 15 заполняется раствором L. На этом предварительная обработка завершается.
Когда количество раствора L в шприцевом насосе 130 уменьшается до заданного уровня или ниже, так что шприцевой насос 130 нуждается в замене, контрольный блок 168 приводит в действие двигатель 152 для шприцевого насоса 130 с вращением в обратном направлении, тем самым понуждая поршень к вытягиванию. Такое вытягивание поршня 138 создает отрицательное давление в насосной камере 140. В результате вышеупомянутый раствор L, заполняющий жидкостный канал 158, полностью перетекает обратно в насосную камеру 140, на чем последующая обработка завершается.
В результате вышеописанной последующей обработки жидкостный канал 158 опустошается. Таким образом, если шприцевой насос 130 заменяется новым шприцевым насосом, содержащим раствор, отличающийся от раствора L, смешивание различных растворов в жидкостном канале 158 не происходит.
Далее будет описано основное функционирование аспиратора согласно третьему варианту осуществления или основной способ всасывания аэрозоля.
Перед всасыванием через мундштук 104 пользователь сначала переводит выключатель 174 подачи жидкости в положение «включено». По получении сигнала «включено» от выключателя 174 подачи жидкости контрольный блок 168 побуждает поршень 138 шприцевого насоса 130 переместиться вперед на заданное расстояние. В результате фиксированное количество раствора L подается из насосной камеры 140 шприцевого насоса 130 в место распределения А в канале формирования аэрозоля 110, и раствор L закупоривает канал формирования аэрозоля 110 в месте распределения А.
Затем, когда пользователь всасывает воздух через мундштук 104, воздух в канале формирования аэрозоля 110 втягивается в мундштук 104, и раствор L переносится из места распределения А в нагреватель 116, следуя за втягиваемым воздухом. Если в этот момент нагреватель 116 достиг температуры нагревательного распыления, то есть температуры, достаточной для нагревания и распыления раствора L, весь раствор L переносится в нагреватель 116, превращаясь в аэрозоль целиком, и сформированный таким образом аэрозоль втягивается в рот пользователя с потоком воздуха.
Контрольный блок 168 может контролировать температуру нагревателя 116, например, в процессе температурного контроля, показанном на фиг.8. Далее будет описан этот процесс температурного контроля.
При приведении пользователем выключателя питания 172 в положение «включено» контрольный блок 168 начинает подачу электрической энергии на нагреватель 116. В ходе отслеживания температуры нагревателя 116 на основе сигнала детектирования от температурного датчика 180 контрольный блок 168 быстро повышает температуру нагревателя 116 до заданной температуры предварительного нагрева Та (например, 150°С) и поддерживает нагреватель при этой температуре раннего предварительного нагрева Та (первая стадия режима предварительного нагрева).
Затем, когда пользователь переводит выключатель подачи жидкости 174 в положение «включено» с намерением всасывать аэрозоль, и сигнал «включено» поступает от выключателя подачи жидкости 174 в контрольный блок 168, контрольный блок 168 приводит в действие двигатель 152 для шприцевого насоса 130, тем самым побуждая поршень 138 шприцевого насоса 130 переместиться вперед на заданное расстояние. В результате фиксированное количество раствора L подается в место распределения А в канале формирования аэрозоля 110 из насосной камеры 140 шприцевого насоса 130 через жидкостный канал 158, и, как упомянуто выше, поданный раствор L запирает канал формирования аэрозоля 110 в месте распределения А.
В то же время, как подается раствор L, контрольный блок 168 повышает температуру нагревателя 116 до температуры позднего предварительного нагрева Tb (например, 185°С), более высокой, чем температура раннего предварительного нагрева Та, на основе сигнала детектирования от температурного датчика 180, и поддерживает нагреватель при этой температуре позднего предварительного нагрева Tb (вторая стадия режима предварительного нагрева).
Затем, когда пользователь всасывает воздух из мундштука 104, всасывающее действие пользователя фиксируется датчиком 176 детектирования всасывания, и сигнал обнаружения посылается в контрольный блок 168. По получении сигнала обнаружения контрольный блок 168 быстро повышает температуру нагревателя 116 от температуры позднего предварительного нагрева Tb до температуры нагревательного распыления Тс (например, 220°С), на основе сигнала детектирования от температурного датчика 180 (режим нагревательного распыления). Температура нагревательного распыления Тс представляет собой температуру нагревателя 116, достаточную для распыления раствора L, а именно превращения его в аэрозоль.
Таким образом, когда пользователь выполняет всасывающее действие, раствор L переносится из места распределения А в сторону нагревателя 116, одновременно с чем температура нагревателя 116 повышается до температуры нагревательного распыления Тс. В результате весь раствор, который поступил в нагреватель 116, распыляется, а именно превращается в аэрозоль, от воздействия теплоты нагревателя 116, и сформированный аэрозоль втягивается в рот пользователя через мундштук 104 вместе с потоком воздуха.
Следует отметить, что, когда нагреватель 116 достигает температуры нагревательного распыления Тс, контрольный блок 168 останавливает подачу электрической энергии на нагреватель 116. После этого, когда сигнал детектирования от температурного датчика 180 показывает, что нагреватель 116 остыл до температуры раннего предварительного нагрева Та, контрольный блок 168 возобновляет подачу электрической энергии в нагреватель 116 для поддержания нагревателя 116 при температуре раннего предварительного нагрева Та, пока выключатель подачи жидкости 174 не будет переведен в положение «включено» в следующий раз (первая стадия режима предварительного нагрева). Контрольный блок 168 повторяет вышеописанный температурный контроль.
Вышеупомянутый температурный контроль нагревателя 116 проводится путем широтно-импульсной модуляции. Как показано на фиг.9, при широтно-импульсной модуляции модулируется рабочий цикл, а именно отношение времени импульса «включено», за которое ток подается к нагревателю 116, к периоду следования импульсов. Более конкретно, продолжительность включения D0 для периода от времени, когда выключатель питания 172 приведен в положение «включено», до того, как нагреватель 116 нагреется до температуры раннего предварительного нагрева Та, определяется как максимально допустимая для аккумуляторной батареи 162. Каждая из продолжительностей включения D1, D2 для поддержания нагревателя 116 при температурах раннего и позднего предварительного нагрева Та, Tb соответственно определяются как минимальные, необходимые для этого. Далее продолжительность включения D3 для повышения температуры нагревателя 116 от температуры позднего предварительного нагрева Tb до температуры нагревательного распыления Тс, определяется как максимальная, которая не вызывает изменения состава раствора L. Такое максимальное значение зависит от состава раствора L.
Продолжительность включения D4 для повышения температуры нагревателя 116 от температуры раннего предварительного нагрева Та до температуры позднего предварительного нагрева Tb, например, может быть определена как равная продолжительности включения D3.
Как уже ясно из вышеприведенного описания, нагреватель 116 нагревается до температуры позднего предварительного нагрева Tb перед тем, как пользователь выполняет действие всасывания. Это существенно сокращает период времени между началом всасывающего действия пользователя и моментом, когда нагреватель 116 достигнет температуры нагревательного распыления Тс, и поэтому позволяет раствору L сформировать аэрозоль в воздухе, втягиваемом пользователем, одновременно со всасывающим действием пользователя, тем самым избавляя пользователя от ощущения дискомфорта вследствие запаздывания во времени перед формированием аэрозоля.
Весь раствор L, поступивший в место распределения А в канале 110 формирования аэрозоля, превращается в аэрозоль внутри канала 110 формирования аэрозоля, более конкретно внутри нагревателя 116. Таким образом, аэрозоль, полученный из раствора L, вместе с втянутым воздухом эффективно всасывается пользователем из канала 110 формирования аэрозоля через мундштук 104. В результате скорость доставки аэрозоля не зависит от объема воздуха, всасываемого пользователем, и поэтому стабильна.
С другой стороны, в то время как пользователь не производит всасывающего действия, нагреватель 116 поддерживается при температуре раннего предварительного нагрева Та, более низкой, чем температура нагревательного распыления Тс, и только после того, как выключатель подачи жидкости 174 приводится в положение «включено», нагреватель 116 нагревается от температуры раннего предварительного нагрева Та до температуры позднего предварительного нагрева Tb. Это снижает расход энергии аккумуляторной батареи 162, а именно увеличивая продолжительность срока службы батареи 162.
В вышеприведенном описании предполагается, что пользователь начинает всасывающее действие с нагревателем 116, поддерживаемом при температуре позднего предварительного нагрева Tb (то есть во второй стадии режима предварительного нагрева). Чтобы обеспечить начало всасывающего действия пользователем в таких условиях, контрольный блок 168 содержит секцию 182 оценки температуры, как показано на фиг.10. Секция 182 оценки температуры определяет, достиг ли или нет нагреватель 116 температуры позднего предварительного нагрева Tb, по сигналу детектирования от температурного датчика 180. Если получен результат определения «правильно», то секция 182 оценки температуры выводит на индикатор 170 показание, что аспиратор «готов к всасыванию».
Более конкретно, чтобы показать, что аспиратор «готов к всасыванию», индикатор 170 содержит индикаторную лампу 184, чтобы пользователь мог начать всасывающее действие после подтверждения, что индикаторная лампа 184 включена. В тот момент, когда пользователь начал всасывающее действие, индикаторная лампа 184 отключается.
Когда аспиратор скомпонован так, что шприцевой насос 130 приводится в действие пользователем, приводящим выключатель 174 подачи жидкости в положение «включено», как описано выше, желательно, чтобы контрольный блок 168 далее содержал секцию 186 определения сдерживания. Секция 186 определения сдерживания удерживает выключатель 174 подачи жидкости неактивным, пока пользователь не начнет всасывающее действие, то есть пока сигнал детектирования не будет выдан датчиком 176 детектирования всасывания после приведения в действие шприцевого насоса 130. Таким образом, даже если пользователь, по ошибке, приведет выключатель 174 подачи жидкости в положение «включено», шприцевой насос 130 не будет приведен в действие дважды. Это гарантирует, что количество раствора L, подаваемого в место распределения А в канале 110 формирования аэрозоля, определяется однократным действием шприцевого насоса 130.
Индикатор 170 может включать индикаторную лампу 188 для показания, что приведение в действие шприца 170 сдержано. В этом случае секция 186 определения сдерживания включает индикаторную лампу 188 одновременно с сдерживанием активации шприцевого насоса 130, чтобы сообщить пользователю, что имеет место двойная активация шприцевого насоса 130, чем исключается двойная подача раствора L.
Когда пользователь производит всасывающее действие, и затем нагреватель 116 достигает температуры распыления Тс, или подача тока на нагреватель 116 после этого прекращается, приведение в действие шприцевого насоса 130 разрешается, и индикаторная лампа 188 отключается.
Контрольный блок 168 может далее содержать секцию 190 определения остаточного количества для детектирования количества раствора L, остающегося в шприцевом насосе 130, и секцию 192 определения напряжения, для детектирования напряжения аккумуляторной батареи 162, и индикатор 170 может включать индикаторные лампы 194, 196, соответствующие секции 190 определения остаточного количества и секции 192 определения напряжения соответственно.
Как упомянуто выше, количество раствора L, подаваемого из шприцевого насоса 130 каждый раз, когда шприцевой насос 130 приводится в действие, является постоянным. Таким образом, секция 190 определения остаточного количества оценивает количество раствора L, остающегося в шприцевом насосе 130, по количеству раствора, поданного из шприцевого насоса 130 в вышеупомянутой предварительной обработке, и по меньшей мере либо по числу циклов приведения в действие шприцевого насоса 130, либо по числу, сколько раз был подан сигнал обнаружения от датчика 176 всасывания. Когда оцениваемое остаточное количество снижается до заданного уровня или ниже такового, секция 190 определения остаточного количества включает индикаторную лампу 194 индикатора 170, чтобы сообщить пользователю, что остаточное количество раствора L «недостаточно».
Секция 192 определения напряжения определяет выходное напряжение аккумуляторной батареи 162, и когда выходное напряжение снижается до заранее заданного значения или ниже такового, включает индикаторную лампу 196 индикатора 170, чтобы сообщить пользователю, что «оставшийся заряд батареи недостаточен».
Показание состояний аспиратора, а конкретно нагревателя 116, шприцевого насоса 130 и аккумуляторной батареи 162, включения/выключения индикаторных ламп 184, 188, 194 и 196 может помочь пользователю надлежащим образом пользоваться аспиратором для всасывания аэрозоля и предупреждает о необходимости приготовления нового шприцевого насоса или аккумуляторной батареи для замены шприцевого насоса 130 и/или аккумуляторной батареи 162.
Как упомянуто выше, нагреватель 116 съемно устанавливается внутри верхней части 102а корпуса. Это позволяет пользователю удалять нагреватель 116 и легко прочищать канал 110 формирования аэрозоля, а также внутреннюю часть нагревателя 116.
Индикатор 170 может включать жидкокристаллический дисплей вместо, например, индикаторных ламп. В этом случае вышеупомянутые разнообразные состояния представляются на жидкокристаллическом дисплее.
Выключатель подачи жидкости 174 не является обязательным. Когда аспиратор не содержит выключателя 174 подачи жидкости, контрольный блок 168 управляет температурой нагревателя 116 в процессе температурного контроля, как показано на фиг.11 или 12.
После того, как выключатель питания приведен в положение «включено», контрольный блок 168 повышает температуру нагревателя 116 до температуры предварительного нагрева Td, более низкой, чем температура нагревательного распыления Тс, и поддерживает его при этой температуре предварительного нагрева Td (режим предварительного нагрева). Затем пользователь начинает всасывающее действие, и когда датчик 176 детектирования всасывания посылает сигнал обнаружения, контрольный блок 168 повышает температуру нагревателя 116 до температуры нагревательного распыления Тс (режим нагревательного распыления) и прекращает подачу тока на нагреватель 116.
Затем, когда нагреватель 116 остывает до температуры предварительного нагрева или ниже таковой, контрольный блок 168 возобновляет подачу тока на нагреватель 116 для повышения температуры нагревателя 116 обратно до температуры предварительного нагрева Td.
Контрольный блок 168 может активировать шприцевой насос 130 для подачи фиксированного количества раствора L в место распределения А в канале формирования аэрозоля 110, в то время как нагреватель 116 нагревается до температуры нагревательного распыления Тс.
Более конкретно, как видно из графика температурного контроля, показанного на фиг.11, контрольный блок 168 приводит в действие шприцевой насос 130 для подачи раствора L, в то время как нагреватель 116 нагревается от температуры предварительного нагрева Td до температуры распыления Тс. В этом случае во время, когда подается раствор L, воздух в канале 110 формирования аэрозоля уже был втянут в сторону мундштука всасывающим действием пользователя на мундштук 104, так что раствор L, подведенный к месту распределения А, немедленно переносится в нагреватель 116, нагревается нагревателем 116 и распыляется, а именно формирует аэрозоль с втянутым воздухом.
Раствор L может быть подведен в то время, как нагреватель 116 поддерживается при температуре предварительного нагрева Td. Только первая подача раствора L может быть проведена во время, когда выключатель 172 питания приведен в положение «включено».
Температура предварительного нагрева Td может быть равной вышеупомянутой температуре позднего предварительного нагрева Тb. Однако, предполагая, что пользователь может непрерывно повторять всасывающее действие, температура предварительного нагрева Td и температура раннего предварительного нагрева Та определяются так, что время, затрачиваемое нагревателем 116 для достижения температуры нагревательного распыления Тс после начала всасывающего действия пользователем, то есть время, затрачиваемое на формирование аэрозоля, не может создавать у пользователя ощущения дискомфорта, и что предварительный нагрев не вызывает изменения состава раствора L.
Это может быть отрегулировано так, что, когда шприцевой насос 130 приводится в действие для подачи раствора L в место распределения А в канале 110 формирования аэрозоля, и затем пользователь приводит выключатель 172 питания в положение «выключено» без выполнения всасывающего действия, контрольный блок 168 исполняет режим завершения. Режим завершения включает обратное действие шприцевого насоса 130, тем самым возвращая раствор L обратно в зону подачи или в насосную камеру 140.
Такой режим завершения выполняется также в процессе температурного контроля, показанном на фиг.8, с использованием выключателя 174 подачи жидкости.
Чтобы обойтись без вышеупомянутого режима завершения, контрольный блок 168 может провести процесс температурного контроля, как показано на фиг.12. В этом процессе температурного контроля контрольный блок 168 приводит в действие шприцевой насос 130 по получении сигнала обнаружения от датчика 176 детектирования всасывания. Поскольку подача раствора L вызывается вслед за всасывающим действием пользователя, устраняется возможность того, что раствор L останется в месте распределения А в канале 110 формирования аэрозоля.
Ввиду возможного неправильного действия выключателя 172 питания может быть сделано так, что контрольный блок 168 не начинает или не останавливает функционирование, пока выключатель питания остается в положении «включено» или «выключено» в течение заданного периода времени. Однако желательно, чтобы подача тока на нагреватель 116 начиналась в то же самое время, когда выключатель 172 питания переводится в положение «включено».
Может быть сделано так, что контрольный блок 168 делает неэффективным выключатель 172 питания в положении «включено», если шприцевой насос 130 не присоединен, или, другими словами, сигнал обнаружения не подан датчиком 178 детектирования картриджа.
Далее, может быть сделано так, что контрольный блок 168 имеет функцию хранения истории применения, например, сколько раз пользователь выполнял всасывающее действие, как долго энергия подавалась на нагреватель 116, сколько раз заменялся шприцевой насос 130 и т.д.
Далее, может быть сделано так, что аэрозольный аспиратор включает секцию считывания для прочтения информации на шприцевом насосе 130 во время, когда шприцевой насос 130 присоединяется, если шприцевой насос 130 несет такую информацию, как тип и объем раствора, в форме штрих-кода и тому подобного. В этом случае может быть сделано так, что контрольный блок 168 изменяет процесс температурного контроля для нагревателя 116 в зависимости от типа раствора, идентифицированного по информации, считанной с помощью секции 168 считывания.
В аэрозольный аспиратор может быть введена система идентификации личности, основанная на отпечатках пальцев, ID-бэйджике, удостоверении личности или тому подобном, чтобы надежно исключить несанкционированное использование аэрозольного аспиратора. Далее, источник питания аэрозольного аспиратора необязательно должен быть размещен внутри корпуса.
Хотя аэрозольный аспиратор согласно вышеописанным вариантам осуществления во всех случаях использует шприцевой насос для подачи раствора, может быть применен другой тип нагнетательного насоса с фиксированной подачей, такой как шестеренчатый насос.