一种动态定量粉末雾化器及定量雾化方法
【专利摘要】本发明公开了一种动态定量粉末雾化器及定量雾化方法，包括由雾化杯、杯盖和分流器组成的雾化单元，由螺旋轴、螺旋输送机壳体和料箱盖构成的螺旋输送单元，由齿轮座、大齿轮和端盖构成的减速单元，调速电机和控制器；螺旋定量输送单元通过所述送雾化杯上的输送机安装口与雾化单元联接；减速单元通过齿轮座的左端凹槽与所述螺旋输送机壳体的右端联接，调速电机通过小齿轮与减速单元中的大齿轮啮合，控制器连接调速电机。本发明通过控制器调节调速电机的转速及转动规律，控制螺旋输送单元向雾化单元中动态连续稳定添加药物粉末快慢，实现对药物雾化浓度的调节，可应用于哮喘、支气管炎、咽炎等呼吸道及肺部疾病等的雾化治疗。
【专利说明】一种动态定量粉末雾化器及定量雾化方法
【技术领域】
[0001]本发明属于医疗器械领域，具体涉及一种动态定量粉末雾化器及定量雾化方法，主要用于哮喘、支气管炎、咽炎等呼吸道及肺部疾病等雾化治疗。
【背景技术】
[0002]医用雾化器是一种能有效治疗各种呼吸道系统疾病的医疗机械。现有的空气压缩式雾化器(亦称射流式雾化器)，如产品403C压缩空气式雾化器，根据文丘里喷射原理，利用压缩空气通过细小管口形成高速气流，产生负压带动药物粉末或液体药物喷射到阻挡物上，在高速撞击下向周围飞散，形成雾状微粒从出气管喷出。此空气压缩式雾化器在雾化液体药物时，可以达到良好的雾化效果。液体是一种连续性介质，可以看作是由无数内部紧密相连、彼此间没有间隙的流体质点所组成，在稳定的负压作用下将形成连续稳定流动，实现稳定的雾化效果。
[0003]对于粉末药物，由于是由大量离散的细小颗粒在重力的作用下自然堆积而成，各细小的颗粒间存在显著的间隙，该间隙由空气填充，在负压作用下，将产生空气的流动，此时，将带动细小颗粒运动形成气固两相流，相对于液体药物具有迥异的物理属性。
[0004]现有的药物粉末雾化方式是将一次治疗所需药物粉末直接投放到雾化杯中，如专利技术“一种简易药物雾化器ZL201120292625.1”、“超细气溶胶颗粒医用压缩空气雾化器ZL201120415690.9”等。由于负压进气口处粉末药物堆积不均匀以及粉末颗粒间几何形态的差异，高速气流与粉末随机混合形成不稳定的气固两相流，使药物粉末在管道中的输送浓度产生显著的波动，不均匀的雾化浓度不利于药物有效成分释放，影响患者的吸收和有效治疗。此外当粉末药物具有一定口味时，如盐份，药物粉末的雾化不均匀，过重盐雾等浓度使患者的味觉舒适度降低。喷洒装置的粉末入口非常小，很容易被粉末堵住；当所使用的压缩气体的体积和压力很小时，喷洒装置不适用于难喷洒的粉末。
【发明内容】
[0005]为了克服现有技术中雾化器药物粉末一次性投放到雾化杯中产生的雾化浓度不稳定及雾化浓度无法调节等问题，本发明提供一种动态定量粉末雾化器及定量雾化方法，实现药物粉末雾化浓度的稳定控制和对雾化浓度的动态调节。
[0006]为了解决以上技术问题，本发明通过螺旋输送单元向雾化杯中动态连续、稳定地输送一定量的药物粉末，实现药物粉末雾化浓度的稳定控制。同时，可依据不同治疗要求，通过对螺旋输送单元中螺旋轴转速的控制，实现对雾化浓度的动态调节。具体技术方案如下:
一种动态定量粉末雾化器，包括由雾化杯(1-3)、杯盖(1-1)和分流器(1-2)组成的进行药物粉末雾化的雾化单元(I)，由螺旋轴(2-3)、螺旋输送机壳体(2-2)和料箱盖(2-1)组成的螺旋输送单元(2)，由大齿轮(3-2)、齿轮座(3-1)和端盖(3-3)组成的减速单元(3)，调速电机(4)及控制器(6)，其特征在于:杯盖(1-1)与雾化杯(1-3)通过螺纹连接；雾化杯通过底部隔板(1-5)与杯壁相连构成雾化杯内腔；所述底部隔板上设有进气管(1-6);进气管(1-6)向上延伸部分位于雾化杯(1-3)内腔内，并在顶端向中心收缩为一通气孔(1-10);进气管(1-6)下端位于雾化杯(1-3)内腔外，并与外接气源管路相配合；雾化杯(1-3)外侧壁上设有中心线与雾化杯(1-3)轴线相互垂直的输送机安装口(1-4);螺旋输送单元(2)通过输送机安装口(1-4)安装固定在雾化杯(1-3)外侧壁上，用于向雾化单元(I)输送药物粉末；分流器(1-2)中上表面及下表面均为圆锥形的折射头(1-8)，通过直角形支架(1-9)固定在雾化杯(1-3)底部的支架插座(1-7)上；折射头(1-8)与所述通气孔(1-10)同心；支架插座(1-7)与输送机安装口(1-4)位于雾化杯(1-3)的同一侧；
所述螺旋输送单兀(2)包括螺旋输送机壳体(2-2)、与螺旋输送机壳体(2-2)中料管(2-5)同轴安装的螺旋轴(2-3)和料箱盖(2-1);四棱锥型储料箱位于螺旋输送机壳体(2-2)的右侧上方；料箱盖(2-1)安装在储料斗(2-4)的开口处，使用时，储料斗的开口竖直向上，并将料箱盖合上，防止储料箱中的药物粉末洒出；
位于螺旋输送机壳体(2-2)右端下方的电机座(2-6)大小与安装于电机座内的调速电机(4)相匹配，导线(5)穿过开设在电机座左端下方的出线孔(2-7)将控制器(6)与调速电机(4)连接在一起，实现通过控制器(6)调节调速电机(4)的转速，控制药物粉末的雾化浓度；所述螺旋输送机壳体(2-2)的最左端有一出料口(2-8)，使用时，料管(2-5)的轴线与雾化杯(1-3)轴线垂直；出料口(2-8)与所述通气口(1-10)对应；直角支架(1-9)处于料管(2-5)的正下方；折射头(1-8)处于出料口(2-8)与通气口(1-10)两者之间，折射头(1-8)中心线与通气孔(1-10)对应；
所述减速单兀(3)由齿轮座(3-1)、大齿轮(3-2)和端盖(3-3)组成；齿轮座(3-1)的一端开设有的凹槽与螺旋输送机壳体(2-2)的右端面相适应，齿轮座(3-1)通过所述凹槽与所述螺旋输送机壳体(2-2)的右端面紧密联接；减速单元(3)通过所述凹槽与料管(2-5)相配合；齿轮座(3-1)的另一端与端盖(3-3)配合构成齿轮容纳腔，大齿轮(3-2)可转动地安装在所述齿轮容纳腔内且轴向固定；螺旋轴(2-3)的右端与大齿轮(3-2)中心安装孔配合联接；大齿轮(3-2)与安装在调速电机(4)上的小齿轮相啮合；调速电机(4)通过减速单元(3)向螺旋输送单元(2)提供动力。
[0007]所述螺旋输送机壳体(2-2)右侧储料斗(2-4)与料管(2-5)为一体式结构；所述电机座(2-6)与料管(2-5)为一体式结构。
[0008]利用所述的动态定量粉末雾化器的定量雾化方法，其特征在于包括以下步骤: 步骤一，利用调速电机(4)通过减速单元(3)将运动传递到螺旋输送单元(2)中的螺
旋轴(2-3)上，借助控制器(6)设定及调整螺旋轴(2-3)的转速及转动规律，使螺旋输送单元(2)向雾化单元(I)动态连续稳定添加药物粉末；
步骤二，使所述药物粉末从螺旋输送单元(2)中料管(2-5)的出料口落下，落在分流器(1-2)中折射头(1-8)的上方，同时压缩空气通过进气管顶部的通气孔(1-10)喷射到分流器(1-2)中折射头(1-8)的下方，使药物粉将沿着折射头(1-8)上方的圆锥面滚落下来与折射头(1-8)下方的高速气流相遇，药物粉末将被迅速全部雾化，通过杯盖(1-1)上方的出口处出来，实现稳定的粉末定量雾化。
[0009]步骤一中所述动态连续稳定添加的药物粉末的量的设定依据为:螺旋输送单元(2)的定量出料量记为Q,
g = f*W*f (单位g/s)，其中f为螺旋输送单元(2)的单圈定量出料量，对于结构尺寸已知的螺旋输送单元，其值为常数，单位g/r ;11为螺旋输送单元(2)中螺旋轴(2-3)的转速，单位r/s;t为螺旋轴(2-3)转动的持续时间，单位S，因此，借助控制器(6)设定及调整螺旋轴(2-3)的转速n，便可在单位时间t内调节定量出料量§，实现雾化效果的调节，雾化效果随之发生变化。
[0010]本发明的工作过程如下:通过控制器(6)设定好调速电机(4)转速并启动调速电机(4)，调速电机(4)将以设定好的转速及运转规律旋转，该旋转运动通过相互啮合的小齿轮(4-1)及大齿轮(3-2)降速后传递到螺旋轴(2-3)上，储料斗(2-4)中药物粉末在旋转的螺旋轴(2-3)作用下实现螺旋输送，药物粉末通过出料口(2-8)落在折射头(1-8)上，压缩空气通过通气孔(1-10)从折射头(1-8)下方进行吹喷，实现药物粉末的雾化。雾化过程中还可以通过控制器(6)调节调速电机(4)的转速及运转规律，此时螺旋轴(2-3)的转速随之发生变化，单位时间内药物粉末的输送量也将变化，雾化效果发生改变。
[0011]本发明具有有益效果。本发明通过螺旋输送单元作为容积式加料装置，以实现向雾化杯中动态连续稳定的添加一定微量的药物粉末；通过雾化器使药物粉末及时全部雾化；通过控制器调节调速电机的转速、转动规律及其运转的启停，实现对药物粉末雾化浓度的稳定调节。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]图1为本发明实施例使用状态示意图；
图2为图1的分解图；
图3为图1的剖视图；
图4为本发明实施例所使用的雾化杯结构示意图；
图5为图4的剖视图；
图6为本发明实施例所使用的螺旋输送机壳体示意图；
图7为图6的剖视图；
图8为本发明实施例所使用的分流器示意图。
[0013]图中:1.雾化单元；1-1.杯盖；1-2.分流器；1-3.雾化杯；1_4.输送机安装口； 1-5.隔板；1-6.进气管；1-7.支架插座；1-8.折射头；1-9.直角支架；1_10.通气孔；2.螺旋输送单元；2-1.料箱盖'2-2.螺旋输送机壳体；2-3.螺旋轴；2-4.储料斗；2-5.料管；2-6.电机座；2-7.出线孔；2-8.出料口；3.减速单元；3-1.齿轮座；3-2.大齿轮；3-3.端盖；4.调速电机；4-1.小齿轮；5.导线；6.控制器。
【具体实施方式】
[0014]下面结合附图对本发明的技术方案作进一步详细说明。
[0015]如图1、图2、图4、图6、图8所示为本发明实施例，该实施例中动态定量粉末雾化器由雾化单元1、螺旋输送单元2、减速单元3、调速电机4及控制器6组成，螺旋输送单元2与雾化单元I相联接，螺旋输送单元2向雾化单元I提供连续、稳定的药物粉末，调速电机4通过减速单元3向螺旋输送单元2提供动力，控制器6通过导线5与调速电机4连接，通过控制器6可以控制调速电机4的转速及启停，从而调节螺旋输送单元2向雾化单元I加料的快慢，实现药物雾化的浓度调节。
[0016]所述雾化单元I包括雾化杯1-3、杯盖1-1和分流器1-2，所述杯盖1_1与所述雾化杯1-3通过螺纹连接；所述雾化杯1-3通过底部隔板1-5与杯壁相连构成雾化杯内腔，所述隔板1-5上设有进气管1-6,所述进气管1-6向上延伸部分位于雾化杯内腔内，其顶端向中心收缩为一通气孔1-10，所述进气管1-6下端位于雾化杯内腔外，并与外接气源管路相配合；所述雾化杯1-3侧壁上带有输送机安装口 1-4，所述螺旋输送单元2通过该输送机安装口 1-4安装固定在所述雾化杯1-3壁上；所述分流器1-2由折射头1-8和直角支架1-9组成，所述折射头1-8的上表面及下表面均为圆锥形且同轴心，所述折射头1-8与直角支架1-9相连接，所述折射头1-8与所述通气口同心，所述直角支架1-9与雾化杯1-3侧壁底部的支架插座1-7配合联接，所述支架插座1-7与所述输送机安装口 1-4在雾化杯1-3的同一侧。
[0017]所述螺旋输送单元2包括螺旋轴2-3、螺旋输送机壳体2-2和料箱盖2_1，所述螺旋轴2-3与所述螺旋输送机壳体2-2中料管2-5同轴安装，所述螺旋输送机壳体2-2的右侧上方有一储料斗2-4，所述储料斗2-4为四棱锥形，所述料箱盖2-1安装在储料斗2-4的开口处，使用时，储料斗2-4的开口竖直向上，并将料箱盖2-1合上，防止储料箱中的药物粉末洒出；所述螺旋输送机壳体2-2的右端下方有一电机座2-6,所述电机座2-6的左端下方有一出线孔2-7，在所述电机座2-7内安装调速电机4，导线5通过所述出线孔2-7将控制器6与调速电机4连接，可以通过该控制器6调节调速电机4的转速，控制药物粉末的雾化浓度，所述螺旋输送机壳体2-2的最左端有一出料口 2-8，使用时，所述料管2-5的轴线与雾化杯1-3轴线垂直，所述出料口 2-8与所述通气口对应，所述分流器1-2的直角支架1-9处于所述料管2-5的正 下方，所述分流器1-2的折射头1-8处于出料口 2-8与通气口两者之中，同时所述折射头1-8与通气孔1-10对应。
[0018]所述减速单元3由齿轮座3-1、大齿轮3-2和端盖3_3组成，齿轮座的一端有一凹槽，所述凹槽与所述螺旋输送机壳体2-2的右端面相吻合，通过该凹槽与所述螺旋输送机壳体2-2的右端面紧密联接，所述齿轮座3-1的另一端与所述端盖3-3配合构成齿轮容纳腔，大齿轮3-2安装在齿轮容纳腔内不能轴向移动而只能转动，所述螺旋轴2-3的右端与所述大齿轮3-2配合联接；所述大齿轮3-2与一小齿轮4-1相啮合，所述小齿轮4-1安装在所述调速电机4上，此时，调速电机4的运动便可通过这对啮合的齿轮将运动传递到所述螺旋轴2-3上，通过控制器6调节调速电机4便可以控制螺旋轴2-3的转速，进而实现雾化浓度的调节。
[0019]本发明所述的一种粉末雾化器定量雾化方法所采用的技术方案是:(I)调速电机4通过减速单元3将运动传递到螺旋输送单元2中的螺旋轴2-3上，借助控制器6可以设定及调整螺旋轴2-3的转速及转动规律，以实现螺旋输送单元2向雾化单元I连续、稳定地添加一定量的药物粉末；(2) 一定量的药物粉末从螺旋输送单元2中料管2-5的出料口 2-8落下，落在分流器1-2中折射头1-8的上方，同时压缩空气通过进气管顶部的通气孔1-10喷射到分流器1-2中折射头1-8的下方，此时药物粉末将沿着折射头1-8上方的圆锥面滚落下来与折射头1-8下方的高速气流相遇，药物粉末将被迅速全部雾化，通过杯盖1-1上方的出口处出来形成稳定的粉末定量雾化效果。
[0020]以雾化2克的盐粉为例，本发明技术方案实现定量雾化的工作过程是:将2克的盐粉装入储料斗2-4中，通过控制器6将电机设定为匀速运转，转速为5rpm并启动调速电机4，调速电机4转速通过的相互啮合的小齿轮3-1及大齿轮3-2以减速比为2.5:1降速后传递到螺旋轴2-3上，储料斗2-4中的药物粉末在旋转的螺旋轴2-3作用下向出料口 2-8运动，出料量为4g/h，粉末最终落在折射头1-8上方，压缩空气通过通气孔1-10对折射头1-8下方进行吹喷，此时，从螺旋输送单元2落下的药物粉逐渐得到雾化，雾化完全部2g药物粉末需要运行0.5h。雾化过程中通过控制器6还可以调节电机转速，其调节范围为4rpm—6rpm，相应的螺旋输送单元2单位时间内的药物粉末出料量将随之发生变化，其变化范围为3.2g/h—4.8g/h，雾化效果 得到改变。
【权利要求】
1.一种动态定量粉末雾化器，包括由雾化杯(1-3)、杯盖(1-1)和分流器(1-2)组成的进行药物粉末雾化的雾化单元(I)，由螺旋轴(2-3)、螺旋输送机壳体(2-2)和料箱盖(2-1)组成的螺旋输送单元(2)，由大齿轮(3-2)、齿轮座(3-1)和端盖(3-3)组成的减速单元(3)，调速电机(4)及控制器(6)，其特征在于: 杯盖(1-1)与雾化杯(1-3)通过螺纹连接；雾化杯通过底部隔板(1-5)与杯壁相连构成雾化杯内腔；所述底部隔板上设有进气管(1-6);进气管(1-6)向上延伸部分位于雾化杯(1-3)内腔内，并在顶端向中心收缩为一通气孔(1-10);进气管(1-6)下端位于雾化杯(1-3)内腔外，并与外接气源管路相配合；雾化杯(1-3)外侧壁上设有中心线与雾化杯(1-3)轴线相互垂直的输送机安装口(1-4);螺旋输送单元(2)通过输送机安装口(1-4)安装固定在雾化杯(1-3)外侧壁上，用于向雾化单元(I)输送药物粉末；分流器(1-2)中上表面及下表面均为圆锥形的折射头(1-8)，通过直角形支架(1-9)固定在雾化杯(1-3)底部的支架插座(1-7)上；折射头(1-8)与所述通气孔(1-10)同心；支架插座(1-7)与输送机安装口(1-4)位于雾化杯(1-3)的同一侧； 所述螺旋输送单兀(2)包括螺旋输送机壳体(2-2)、与螺旋输送机壳体(2-2)中料管(2-5)同轴安装的螺旋轴(2-3)和料箱盖(2-1);四棱锥型储料箱位于螺旋输送机壳体(2-2)的右侧上方；料箱盖(2-1)安装在储料斗(2-4)的开口处，使用时，储料斗的开口竖直向上，并将料箱盖合上，防止储料箱中的药物粉末洒出； 位于螺旋输送机壳体(2-2)右端下方的电机座(2-6)大小与安装于电机座内的调速电机(4)相匹配，导线(5)穿过开设在电机座左端下方的出线孔(2-7)将控制器(6)与调速电机(4)连接在一起，实现通过控制器(6)调节调速电机(4)的转速，控制药物粉末的雾化浓度；所述螺旋输送机壳体(2-2)的最左端有一出料口(2-8)，使用时，料管(2-5)的轴线与雾化杯(1-3)轴线垂直；出料口(2-8)与所述通气口(1-10)对应；直角支架(1-9)处于料管(2-5)的正下方；折射头(1-8)处于出料口(2-8)与通气口(1-10)两者之间，折射头(1-8)中心线与通气孔(1-10)对应； 所述减速单兀(3)由齿轮座(3-1)、大齿轮(3-2)和端盖(3-3)组成；齿轮座(3-1)的一端开设有的凹槽与螺旋输送机壳体(2-2)的右端面相适应，齿轮座(3-1)通过所述凹槽与所述螺旋输送机壳体(2-2)的右端面紧密联接；减速单元(3)通过所述凹槽与料管(2-5)相配合；齿轮座(3-1)的另一端与端盖(3-3)配合构成齿轮容纳腔，大齿轮(3-2)可转动地安装在所述齿轮容纳腔内且轴向固定；螺旋轴(2-3)的右端与大齿轮(3-2)中心安装孔配合联接；大齿轮(3-2)与安装在调速电机(4)上的小齿轮相啮合；调速电机(4)通过减速单元(3)向螺旋输送单元(2)提供动力。
2.如权利要求1所述的一种动态定量粉末雾化器，其特征在于:所述螺旋输送机壳体(2-2)右侧储料斗(2-4)与料管(2-5)为一体式结构；所述电机座(2-6)与料管(2_5)为一体式结构。
3.利用如权利要求1或2所述的一种动态定量粉末雾化器的定量雾化方法，其特征在于包括以下步骤: 步骤一，利用调速电机⑷通过减速单元⑶将运动传递到螺旋输送单元⑵中的螺旋轴(2-3)上，借助控制器(6)设定及调整螺旋轴(2-3)的转速及转动规律，使螺旋输送单元(2)向雾化单元(I)动态连续稳定添加药物粉末；步骤二，使所述药物粉末从螺旋输送单元(2)中料管(2-5)的出料口落下，落在分流器(1-2)中折射头(1-8)的上方，同时压缩空气通过进气管顶部的通气孔(1-10)喷射到分流器(1-2)中折射头(1-8)的下方，使药物粉将沿着折射头(1-8)上方的圆锥面滚落下来与折射头(1-8)下方的高速气流相遇，药物粉末将被迅速全部雾化，通过杯盖(1-1)上方的出口处出来，实现稳定的粉末定量雾化。
4.如权利要求3所述的一种动态定量粉末雾化器定量雾化方法，其特征在于步骤一中所述动态连续稳定添加的药物粉末的量的设定依据为:螺旋输送单元(2)的定量出料量记为 ρ,ρ=q*n*t,单位 g/s; q为螺旋输送单元(2)的单圈定量出料量，对于结构尺寸已知的螺旋输送单元，其值为常数，单位g/r ;n为螺旋输送单元⑵中螺旋轴(2-3)的转速，单位r/s;t为螺旋轴(2_3)转动的持续时间，单位s ;借助控制器(6)设定及调整螺旋轴(2-3)的转速n，便可在单位时间t内调节定量出料量q，实现雾化效果的调节。
【文档编号】A61M11/02GK103585705SQ201310606846
【公开日】2014年2月19日 申请日期:2013年11月27日 优先权日:2013年11月27日
【发明者】吴占敖, 范丽娟, 吴凌云 申请人:中国人民解放军第三五九医院