УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРИМЕНЕНИЯ В ЖИДКОСТНОМ КАПЕЛЬНОМ АППАРАТЕ
DEVICE FOR USE IN LIQUID DROPLET APPARATUS

Область техники
Настоящее изобретение относится к устройству для использования в жидкостном капельном аппарате для получения капелек жидкости, например, для использования в ультразвуковых сетчатых аэрозольных распылительных устройствах и, в частности, к такому устройству, как сетчатый узел.
Уровень техники
В различных промышленных областях известны аэрозольные генераторы, предназначенные для образования мельчайших капелек. Например, - небулайзеры доставляют лекарственные препараты в капельной форме, например, при ингаляции.
Существует множество известных конструкций небулайзеров, которые включают в себя устройства, приводимые в действие как человеком, так и пружиной. Многочисленные проводившиеся в последнее время исследования были направлены на использование небулайзеров с электрическим приводом, например, струйных небулайзеров (также называемых "атомайзерами"), которые пропускают газ через жидкость, содержащую лекарство, небулайзеров на основе ультразвуковых волн, в которых пьезоэлектрический элемент приводит в вибрацию столб жидкости для создания паровой смеси, а также технологии вибрирующей сетки, в соответствии с которой апертурная пластина вибрирует по отношению к поверхности резервуара с жидкостью, или имеется запас жидкости, подаваемой непосредственно к апертурной пластине. Эта апертурная пластина может содержать сетку, экран, мембрану, подвергнутую механической обработке металлическую пластину, полимер или что-либо подобное, имеющее множество крошечных отверстий или микросопел. Когда апертурная пластина вибрирует (как правило, с помощью пьезоэлектрического элемента), от нее исходят мелкие капельки.
Небулайзеры этого типа включают в себя сетчатый узел, часто в виде кольца, в котором апертурная пластина (такая как экран, сетка, мембрана, механически обработанная металлическая пластина, полимер или тому подобное, как указано выше) соединена с источником вибрации (таким как пьезоэлектрический элемент).
Описаны предшествующие сетчатые аэрозольные системы кольцевого типа с участком поверхности и с трехмерной конструкцией, которая выступает из установочной пластины, или в виде цельного конструктивного элемента, в котором сетка прочно прикреплена к вибрационной структуре. Сеточные кольцевые аэрозольные устройства этого типа построены таким образом, что сетка прикреплена к внешней поверхности или к верхней части этого участка.
Фиг. 1 показывает сетчатый узел, в котором апертурная пластина 105 соединена с вибрационной платформой 103, использующей в качестве не ограничивающего примера адгезив 107. Эта вибрационная платформа 103 соединяет апертурную пластину 105 с вибрационным элементом 101 (таким как кольцевой пьезоэлектрический элемент). Вибрационная платформа 103 работает для передачи вибраций, полученных от вибрационного элемента 101, на апертурную пластину 105. Стрелка показывает направление спрея во время работы, основанного на жидкости, приложенной к апертурной пластине 105 в соответствующем направлении. Во время работы сокращение вибрационного элемента 101 во внутреннем радиальном направлении приводит е тому, что угловая конструкция становится менее остроугольной, или менее наклонной, то есть, более ортогональной к плоскости, в которой лежит вибрационный элемент 101, принуждая, таким образом, апертурную пластину 105 перемещаться в направлении вперед, то есть, в направлении вниз по отношению к чертежу, или же в направлении спрея, как оно показано на странице чертежа стрелкой.
Как можно видеть на фиг. 1, при такой конфигурации апертурная пластина 105 выступает из устройства. Это имеет недостаток, связанный с необходимостью дополнительного пространства. Кроме того, апертурная пластина 105 подвержена непреднамеренному смещению или отделению.
Сущность изобретения
Целью настоящего изобретения является – обеспечить аппарат или способ, который делает менее значительным или устраняет по меньшей мере один из вышеупомянутых недостатков.
В соответствии с первым объектом настоящего изобретения обеспечено устройство для использования в жидкостном капельном аппарате, содержащее:
- вибрационный элемент (201),
- апертурную пластину (205) и
- вибрационную платформу (203),
при этом вибрационная платформа расположена между вибрационным элементом и апертурной пластиной для передачи вибраций от вибрационного элемента к апертурной пластине, причем вибрационная платформа содержит первый кольцевой участок (203а) для подсоединения к вибрационному элементу (201), второй кольцевой участок (203b) для подсоединения к апертурной пластине (205) и боковую стенку (203с), чтобы определить полость;
при этом первый кольцевой участок (203а) лежит в первой плоскости, а второй кольцевой участок (203b) лежит во второй плоскости, причем, вторая плоскость является разделенной с первой плоскостью и является по существу параллельной ей, и является разделенной с третей плоскостью, соответствующей плоскости, в которой лежит вибрационный элемент (201), и является по существу параллельной ей,
при этом боковая сторона по меньшей мере частично выступает через отверстие вибрационного элемента,
и при этом вибрационная платформа (203) выполнена таким образом, что апертурная пластина (205) расположена внутри полости (202), образованной в вибрационной платформе.
Вибрационный элемент (201) содержит кольцевое пьезоэлектрическое устройство, при этом во время использования это кольцевое пьезоэлектрическое устройство при его активизации является радиально расширяемым и сжимаемым.
Боковая стенка (203с) вибрационной платформы (203) наклонена под углом по отношению к первой и ко второй плоскостям этой вибрационной платформы и сконфигурирована таким образом, что любое расширение вибрационного элемента (201) во время работы во внешнем радиальном направлении приводит к тому, что боковая стенка (203с) вибрационной платформы (203) становится менее ортогональной по отношению к первой и ко второй плоскостям вибрационного элемента, тем самым вынуждая апертурную пластину (205) во время работы двигаться в направлении, соответствующем направлению спрея.
Первый кольцевой участок (203а) вибрационной платформы неподвижно соединен с кольцевым участком вибрационного элемента (201), а второй кольцевой участок (203b) неподвижно соединен с апертурной пластиной (205).
Вибрационная платформа (203) сконфигурирована таким образом, что боковая стенка (203с) вибрационной платформы (203) проходит через отверстие в вибрационном элементе (201).
Апертурная пластина (205) расположена внутри полости (202) таким образом, что эта апертурная пластина подсоединена к той стороне второго кольцевого участка (203b), которая является внутренней, направленной в сторону полости (202).
Вибрационная платформа (203) выполнена таким образом, что апертурная пластина (205) расположена внутри полости, содержащей коническую структуру, образованную вибрационной платформой (203).
Вибрационная платформа (203) образована из инвертированной конструкции таким образом, что апертурная пластина (205) расположена внутри конической структуры, образованной вибрационной платформой (203).
Первый кольцевой участок (203а) вибрационного элемента неподвижно прикреплен к кольцевому пьезоэлектрическому устройству (201) со стороны, соответствующей направлению тока текучей субстанции во время работы, и в котором боковая стенка (203с) и второй кольцевой участок (203b) вибрационного элемента выступает по крайней мере в отверстие кольцевого пьезоэлектрического устройства (201) в направлении, противоположном направлению тока.
Вибрационная платформа (203) содержит место соединения, в котором во время изготовления не возникло никаких напряжений, для обеспечения вибрационной платформе во время работы возможности дополнительного движения в ответ на перемещение вибрационного элемента в радиальном направлении.
Вибрационная платформа (203) содержит по меньшей мере одно гибкое место соединения.
Вибрационная платформа (203) построена таким образом, что одно или более пересечений между первым кольцевым участком (203а), вторым кольцевым участком (203b) и боковой стенкой (203с) являются криволинейными.
Краткое описание чертежей
Для лучшего понимания примеров настоящего изобретения, а также для того, чтобы показать более ясно, каким образом эти примеры могут быть реализованы, обратимся теперь - всего лишь в иллюстративных целях - к нижеследующим чертежам, на которых:
фиг. 1 показывает известный узел;
фиг. 2 показывает вариант исполнения настоящего изобретения.
Подробное описание
Прежде всего, следует ясно понимать, что в значении, применительно к настоящему изобретению термины "вибрационный элемент" и "вибрационная пластина" равным образом обозначают или должны истолковываться, соответственно, как элемент или пластина, сконфигурированные с возможностью вибрировать. Далее, должно быть ясно, что в значении, применительно к настоящему изобретению любая связанная с этим элементом или пластиной вибрация должна иметь место только во время работы.
Фиг. 2 показывает вид в поперечном сечении и вид в плане устройства в соответствии с вариантом исполнения настоящего изобретения для использования в жидкостном капельном аппарате.
Устройство содержит вибрационный элемент 201, апертурную пластину 205 и вибрационную платформу 203. Вибрационная платформа 203 расположена между вибрационным элементом 201 и апертурной пластиной 205 с целью передачи вибраций от вибрационного элемента 201 к апертурной пластине 205. Эта вибрационная платформа 203 построена таким образом, что апертурная пластина 205 расположена внутри полости 202, выполненной в вибрационной платформе 203.
В примере по фиг. 2 вибрационный элемент 201 имеет форму кольцевого вибрационного элемента, например, кольцевого пьезоэлектрического устройства, известного также как пьезоэлектрическое кольцо, при этом во время работы после его активизации это пьезоэлектрическое устройство является радиально расширяющимся и сжимающимся, то есть, оно вибрирует в радиальном направлении. Кольцевое пьезоэлектрическое устройство вибрирует также в осевом направлении.
Апертурная пластина 205 может содержать, например, сетку, экран, мембрану, подвергнутую механической обработке металлическую пластину (например, с использованием электроформовки и лазерной абляции), полимер или что-либо подобное, имеющее множество крошечных отверстий или микросопел. По форме апертурная пластина 205 может быть, например, плоской, как это показано, или куполообразной.
Вариант исполнения по фиг. 2 имеет преимущество, заключающееся в защите апертурной пластины 205 от случайного смещения относительно вибрационной платформы 203 (таким образом, что она становится расположенной внутри полости 202, выполненной в вибрационной платформе 203).
В примере по фиг. 2 вибрационная платформа 203, имеющая апертурную пластину 205, расположенную внутри ее полости 202, построена таким образом, что боковая стенка 203с вибрационной платформы 203 (соединяющая первый кольцевой участок 203а и второй кольцевой участок 203b) по меньшей мере частично выступает из отверстия в кольцевом вибрационном элементе 201. Это имеет дополнительное преимущество, связанное с уменьшением общей высоты устройства.
Поэтому устройство по фиг. 2 является по существу инвертированным по сравнению с конструкцией по фиг. 1, причем в этом примере вибрационная платформа 203 прикреплена к вибрационному элементу 201 со стороны, соответствующей направлению спрея. В таком примере движение апертурной пластины в направлении спрея (называемом здесь направлением "вперед") вызывается расширением вибрационного элемента во внешнем радиальном направлении, а не сжатием во внутреннем радиальном направлении, как это требуется на фиг. 1.
Заметим, что при необходимости на фиг. 2 изменением направления, в котором жидкость подается на апертурную пластину, направление спрея может быть изменено на обратное, например, так, чтобы направление жидкости и направление спрея было бы противоположно тому, которое показано на фиг. 2. В таком варианте исполнения движение "вперед" апертурной пластины 205 достигается сжатием вибрационного элемента 201 во внутреннем радиальном направлении, подобно направлению на фиг. 1.
На фиг. 2 и 3 первый кольцевой участок 203а вибрационной платформы может быть неподвижно соединен с кольцевым участком вибрационного элемента 201, а второй кольцевой участок 203b может быть неподвижно соединен с апертурной пластиной 205.
Апертурная пластина 205 может быть соединена с вибрационной платформой 203, например, с использованием адгезивного агента 207, а первый участок 203а вибрационной платформы, используя адгезивный агент (не показан), может быть неподвижно соединен с вибрационным элементом 201.
3)
Варианты исполнения настоящего изобретения позволяют компоненту 205 апертурной пластины, - когда кольцевой пьезоэлектрический элемент расширяется в радиальном направлении наружу, - вибрировать в направлении "А" в отличие от аэрозольных генераторов обычного типа с сетчатым кольцом, которые для обеспечения сжимающего усилия на сетку, чтобы она вибрировала в направлении "А", которое может быть также названо направлением "вперед", основываются на радиальном движении внутрь. Действие направления вперед позволяет жидкости передаваться от задней стороны поверхности микросопел к передней поверхности в виде спрея. Поэтому варианты исполнения настоящего изобретения по сравнению с обычным устройством могут эффективно работать в обратном направлении, то есть, когда радиальное расширение, а не сжатие кольцевого пьезоэлектрического элемента вызывает перемещение апертурной пластины 205 вперед в направлении "А". Это имеет то преимущество, что для подачи аэрозоля с более высоким выходным объемом требуется меньше энергии.
Определенный вариантами исполнения настоящего изобретения направленный внутрь конус или полость обеспечивает средство в виде встроенного барьера для предупреждения случайного удаления апертурной пластины 205, например, защищая эту апертурную пластину от непреднамеренного удаления от адгезивного агента, который крепит апертурную пластину к вибрационной платформе 203.
Вибрационная платформа 203 может содержать по меньшей мере одно гибкое место соединения (например, соединение, которое во время изготовления не является напряженным) для обеспечения дополнительного движения вибрационной платформы в ответ на перемещение вибрационного элемента в радиальном направлении. Это обеспечивает ее дополнительное движение ("амплитуду"), аналогичным образом, что и у акустического динамика при увеличении его мощности. Таким образом, наличие гибкого места соединения позволяет при заданной мощности, поданной на пьезоэлектрическое устройство, получать большую амплитуду движения. Это имеет то преимущество, что при этом можно увеличивать амплитуду движения без обязательного увеличения подаваемой на пьезоэлектрическое устройство мощности, что в дополнение к предотвращению повреждения пьезоэлектрического устройства может быть преимущественным для экономии электроэнергии.
Геометрия, связанная с обращенной внутрь конструкцией, которая расширяется при внешнем радиальном движении пьезовибратора кольцевого типа, имеет те преимущества, что она в ответ на радиальное перемещение вибрационного элемента позволяет перемещать апертурную пластину, а также защищать эту апертурную пластину внутри полости, образованной этой обращенной внутрь конструкцией.
В соответствии с одним вариантом исполнения вибрационная платформа содержит первую поверхность для подсоединения к вибрационному элементу и вторую поверхность для подсоединения к апертурной пластине, причем, плоскость первой поверхности является отделенной от плоскости второй поверхности боковыми стенками, которые соединяют между собой первую и вторую поверхности.
Эти боковые стенки определяют полость. Апертурная пластина расположена внутри полости со стороны второй поверхности, которая направлена в сторону этой плотности.
Варианты исполнения настоящего изобретения могут быть применимы к устройствам доставки медикаментов к органам дыхания, включая ингаляторы или атомайзеры. Возможные приложения включают в себя домашний увлажняющий ингалятор с доставкой медикамента посредством назальной канюли или маски, например, для лечения респираторных заболеваний или облегчения сна.
Варианты исполнения настоящего изобретения могут использоваться для поддержки бытовых решений по уходу за здоровьем как часть системы доставки жидких распыленных медикаментов, системы увлажнения для "критической", или "домашней" вентиляции легких во сне, или же системы подачи кислорода через назальную канюлю.
Варианты исполнения изобретения обеспечивают улучшенный ультразвуковой сетчатый аэрозольный небулайзер, в котором сетчатый узел находится на одном уровне или ниже, чем узел пьезокольца.
Заметим, что в любом из вышеописанных вариантов исполнения апертурная пластина может принимать другие очертания или формы, например, в дополнение к описанным здесь плоской или куполообразной формам.
В соответствии с одним вариантом исполнения обеспечено устройство для использования в жидкостном капельном аппарате. Устройство содержит вибрационный элемент, апертурную пластину и вибрационную платформу для соединения между собой вибрационного элемента и, апертурной пластины. Вибрационная платформа сконфигурирована таким образом, что апертурная пластина расположена внутри образованной вибрационной платформой конической структуры.
В соответствии с другим вариантом исполнения обеспечено устройство для использования в жидкостном капельном аппарате. Устройство содержит вибрационный элемент, апертурную пластину и вибрационную платформу для соединения между собой вибрационного элемента и апертурной пластины. Вибрационная платформа образована из инвертированной структуры, так что апертурная пластина при этом расположена внутри образованной вибрационной платформой конической структуры.
Боковые стенки вибрационной платформы могут быть наклонены под углом по отношению к плоскости вибрационного элемента, и при этом расширение вибрационного элемента во внешнем радиальном направлении вынуждает боковые стенки вибрационной платформа становиться более ортогональными по отношению к плоскости вибрационного элемента, тем самым принуждая апертурную пластину двигаться в направлении вперед.
Вибрационная платформа может быть по форме круговой и содержит первую поверхность для подсоединения к вибрационному элементу и вторую поверхность для подсоединения к апертурной пластине, причем, плоскость первой поверхности отделена от плоскости второй поверхности боковой стенкой, которая соединяет между собой первую и вторую поверхности.
Апертурная пластина может быть расположена внутри полости на стороне второй поверхности, которая является направленной внутрь, в сторону полости.
Боковая стенка может быть наклонена под углом по отношению к плоскости вибрационного элемента. В таком варианте исполнения угол боковой стенки регулируется посредством сокращения или расширения вибрационного элемента в радиальном направлении в плоскости вибрационного элемента.
Вибрационная платформа может содержать место соединения, в котором во время изготовления не возникло никаких напряжений, предназначенное для обеспечения дополнительного движения вибрационной платформы в ответ на перемещение вибрационного элемента в радиальном направлении.
Хотя эти примеры показывают, что диаметр кольцевого вибрационного элемента 201 является большим, чем диаметр первого кольцевого участка 203а вибрационной платформы 203, заметим, что диаметр кольцевого вибрационного элемента 201 может быть меньше, чем диаметр первого кольцевого участка 203а вибрационной платформы 203 или равен ему, не выходя за рамки объема изобретения, в том виде, как он определен в приложенных пунктах формулы изобретения.
Следует заметить, что вышеописанные варианты исполнения лишь иллюстрируют, а не ограничивают изобретение, и что специалисты в данной области смогут построить множество альтернативных вариантов исполнения, не выходя за рамки объема приложенных пунктов. Слово "содержащий" не исключает присутствие элементов или этапов, отличных от тех, которые перечислены в пункте формулы изобретения, признак единственного числа не исключает наличия множества, а один процессор или другой блок может выполнять функции нескольких блоков, перечисленных в пунктах формулы изобретения. Какие бы то ни было ссылочные позиции в пунктах формулы не должны истолковываться как ограничивающие их объем.