本发明的若干方面涉及用于通过雾化生成液滴的气溶胶生成器、雾化器以及制造气溶胶生成器的方法。
背景技术：
用于生成液滴的气溶胶生成器被用在各行业中。一种示例性的用途是在雾化器中用于以液滴的形式输送药物以供患者吸入。在设计雾化器的部件时，保持良好的卫生状况是一个设计考虑因素。通常，患者花费相当大量的时间对雾化器进行清洗和消毒。典型的消毒操作包括煮沸雾化器持续约十分钟。典型的雾化器需要耐受许多次的煮沸处理。
通常类型的雾化器是振动网雾化器20。图1示出了典型振动网雾化器的示意图。包括压电元件12(通常是环形的)的振动元件支撑网10，该压电元件位于金属垫圈14(通常也是环形的)顶上。液体存储器23被设置在网10下方。该网可通过压电元件12的动作经由金属垫圈14开始振动。在网10振动时，液滴21被引入(例如，通过重力)，然后产生气溶胶气雾。通过液体存储器23的开口的顶部来收集残留物。在振动元件被定位成接近空气流时，所产生的气溶胶将被夹带在空气流中。通常，振动元件被封装在封装元件16(通常是包覆模制件)内，并且可设置防护封装件18。
典型的压电元件12由陶瓷制成。在水分子穿透陶瓷时，压电元件12通常将失去功能。封装元件16和封装件18提供不完全的密封，且在重复的、严酷的煮沸操作存在的情况下，压电元件12的进水仍然会带来问题。
wo2015/091564论述了上述的通常类型的耐水雾化器。然而，可进一步改进这种通常类型的雾化器。
技术实现要素：
提供一种用于密封气溶胶生成器的振动元件以免受进水影响的改进技术将是有利的。
为此目的，本发明的第一方面提供了一种用于通过雾化生成液滴的气溶胶生成器，包括：
孔口构件，该孔口构件包括多个孔口以提供液滴；
振动元件，该振动元件被布置成生成孔口构件的振动；以及
封装元件，该封装元件被布置成封装振动元件的一部分。
在振动元件和封装元件之间设有界面区域，其中该界面区域包括密封部，该密封部包括耐液密封件，该耐液密封件被设置成形成于振动元件和/或封装元件的表面上的第一不连续部。
因此，气溶胶生成器具有改进的抗流体进入性。传统上，这是由于接触气溶胶发生器的金属部件的包覆模制弹性体通常不与金属利用化学键接合，而是仅经由机械“锁定”至金属的颗粒。因此，在金属和弹性体之间存在间隙，该间隙能使流体渗入。
根据满足第一方面的气溶胶生成器的限定的气溶胶生成器，形成于振动元件的表面上的第一不连续部作为阻挡几何结构，并用于阻止前进流体的弯液面的行进。这样，前进流体在其接触振动元件之前被阻挡。第一不连续部致使前进流体的接触线经受增大的表面力，该增大的表面力是由在不连续部处液体接触线的表面积增加所导致的。
另外，气溶胶生成器通过振动元件主动地振动。金属部件和包覆模制弹性体之间的界面导致在振动期间在界面处产生应力。这可导致包覆模制部件由于振动而从金属剥离，从而产生可由流体填充的毛细管空间。
根据满足第一方面的气溶胶生成器的限定的气溶胶生成器，不连续部还用于增加在与气溶胶生成器的部件(例如，由金属制成)粘合中的“锁定”效应。
根据第一方面的实施方式，提供了一种气溶胶生成器，其还包括设置于界面区域中的粘合剂层。
根据该实施方式，粘合剂层也设置具有不连续部，该不连续部提供了对前进流体的液体阻挡件。
根据第一方面的实施方式，提供了根据第一方面的气溶胶生成器，其中振动元件还包括压电元件，该压电元件被布置成与孔口构件支撑结构机械接触，该孔口构件支撑结构被构造成支撑孔口构件；且界面区域被设置在孔口构件支撑结构的一部分上。
根据该实施方式，压电元件可在附接至孔口构件支撑结构时免受流体进入的影响。
根据第一方面的实施方式，提供了根据第一方面的气溶胶生成器，其中振动元件具有第一侧和第二侧，且密封部包括分别设置于振动元件的第一和第二侧上的第一密封部和第二密封部。
根据该实施方式，可从多个不同的方向阻止流体进入以免影响振动元件的操作。
根据第一方面的实施方式，提供了根据第一方面的气溶胶生成器，其中第一不连续部具有介于10至50微米的范围内的深度。
根据该实施方式，提供具有良好的流体阻挡性能的不连续部深度的优选范围。
根据第一方面的实施方式，提供了根据第一方面的气溶胶生成器，其中第一不连续部被设置成沟槽或多个沟槽。
根据该实施方式，第一不连续部具有至少两个平行的边缘，从而具有改进的流体阻挡性能。
根据第一方面的实施方式，提供了根据第一方面的气溶胶生成器，其中该沟槽或多个沟槽中的沟槽具有为1的深宽比。
根据该实施方式，第一不连续部具有使流体密封件的制造更加实用的比例。
根据第一方面的实施方式，提供了一种气溶胶生成器，其中多个沟槽被设置在振动元件的相反的第一侧和第二侧上，且相反的第一侧的沟槽相对于相反的第二侧的沟槽偏移。
根据该实施方式，提供具有改进的流体阻力的流体密封件。
根据第一方面的实施方式，提供了一种气溶胶生成器，其中封装元件还包括第二不连续部，该第二不连续部被构造成在密封部处与振动元件的第一不连续部形成互补的互锁结构。
根据该实施方式，由于封装元件自身具有不连续部，该不连续部导致对通过毛细管作用机制前进的流体产生阻力，所以提供了在粘合剂层和封装元件之间阻止流体进入的流体密封件。
根据本发明的第二方面，提供了一种雾化器，包括：
根据第一方面或根据第一方面的实施方式中的任一个所述的气溶胶生成器。
因此，可提供更可靠的雾化器。由于振动元件和封装元件的密封性能改进，所以如上所述的气溶胶生成器将具有非常低的故障风险。
根据本发明的第三方面，提供了一种制造气溶胶生成器的方法。该方法包括如下步骤：
a)提供(60)振动元件，该振动元件被布置成在该部件使用中生成孔口构件的振动；
b)在振动元件的表面上形成(62)第一不连续部；
c)提供(64)封装元件，该封装元件被布置成接触和封装振动元件的一部分，以形成界面区域，该界面区域包括密封部，该密封部具有由第一不连续部提供的耐液密封件。
因此，由于不连续部对流体滴的毛细管作用，所以可制造在振动元件和封装元件之间具有更有效的流体阻挡性能的气溶胶元件。
根据第三方面的实施方式，该制造方法还包括：
b1)在振动元件的表面的界面区域上设置粘合剂。
根据第三方面的实施方式，该制造方法还包括：
b2)在封装元件的表面上设置互补的第二不连续部，该第二不连续部被构造成在密封部处与振动元件的第一不连续部互锁。
根据该实施方式，由于封装元件自身具有不连续部，该不连续部导致对通过毛细管作用机制前进的流体产生阻力，所以提供了在粘合剂层和封装元件之间防止流体进入的流体密封件。
根据第三方面的实施方式，该制造方法还包括使用激光雕刻技术在相应的振动元件或封装元件上形成第一不连续部和/或第二不连续部。
因此，不连续部可按照简单的方式设置在振动元件和/或封装元件上。另外，激光雕刻技术在不连续部的区域中提供附加的粗糙度，从而增强干涉配合的“锁定”效应或粘合效应。
在下面描述中，应理解的是术语“液滴”包括具有介于一定范围内的直径的液滴，该范围使其适于患者口腔吸入。优选地，提供微米级的液滴。
在下面描述中，应理解的是“孔口构件”包括网，该网可通过振动元件开始振动动作。该网具有孔，该孔适于产生(例如)微米级的液滴。由于孔口构件对着来自重力输送结构的液滴振动或对着液体表面振动，所以产生小液滴。
因此，可以看出本发明的基本构思是给气溶胶生成器增加阻挡几何结构。该阻挡几何结构阻止会破坏压电元件的流体进入。阻挡几何结构利用在流体滴经过不连续部时出现的毛细管效应。
参照下文中描述的实施方式，本发明的这些和其他方面将变得明显并得以阐明。
附图说明
图1示出了现有技术中已知的气溶胶生成器的侧视图。
图2示出了现有技术中已知的气溶胶生成器的放大侧视图。
图3示出了根据第一方面的气溶胶生成器的侧视图。
图4a)和4b)示出了根据第一方面的实施方式及变体实施方式的气溶胶生成器的一部分的侧视图。
图5a)和5b)示出了根据第一方面的实施方式及变体实施方式的气溶胶生成器的一部分的侧视图。
图6示出了根据第一方面的实施方式的气溶胶生成器的一部分的侧视图。
图7示出了根据第一方面的若干实施方式的不连续部的各实施方式的侧视图。
图8示出了根据第二方面的雾化器。
图9示出了根据第三方面的制造气溶胶生成器的方法。
具体实施方式
如上所指出的，图1示出了振动网气溶胶生成器的已知构造的侧视图。孔口构件10(诸如网)由振动元件来振动，在图1中该振动元件是(例如)环形的压电元件12。孔口构件10对着液体的表面振动，或在网振动时使液滴掉落在孔口构件10上，由此生成包括流体滴的气溶胶气雾。气溶胶气雾可夹带在空气流中，从而能使药物输送至患者的肺部。如上所述的典型结构包括压电元件12，该压电元件被支撑在垫圈14上。垫圈通常是金属的。压电元件12和垫圈14被嵌置在封装元件16中，通常在垫圈14、压电元件12和封装元件16之间有粘合剂层18(诸如环氧树脂粘合剂)。环氧树脂粘合剂被用作为第一流体阻挡件以及作为第二阻挡件的底层，第二阻挡件是封装元件16。如下文将论述的，替代性地，可在没有粘合剂层18的情况下将压电元件12和垫圈14或类似部件嵌置在封装元件16中。在该情形中，封装元件16的表面可任选地使用溶剂引物来活化。
如上所论述的，封装元件16通常被用于隔离压电元件12和垫圈14的振动，并提供安装座。另外，通常通过将雾化器的包括气溶胶生成元件的活动端保持在沸水中来进行气溶胶生成元件的消毒。因此，封装元件16和粘合剂层18也被用于提供密封件，该密封件是有限程度的流体密封。
经验已经表明，压电元件12中的进水仍然是如上所述现有技术的气溶胶生成器的主要故障模式。需要花费相当大的努力来使封装元件16防水。因此，频繁出现故障的气溶胶生成器需要更频繁地更换气溶胶生成元件，或在气溶胶生成元件是集成的且不能移除时可能需要更换整个雾化单元。
进水发生在垫圈14的边界处、粘合剂层18或封装元件16的边界处。
图2例示说明了图1的视图，且放大区域示出了相关的边界区域。垫圈14的边界、粘合剂层18和封装元件16的边界在振动元件的顶侧和底侧上被放大地示出。由于煮沸造成的进水经由箭头22和24所示的路径发生。流体进入的原因主要在于粘合剂层18的环氧树脂粘合剂和垫圈14的(通常是金属)表面之间的粘合。垫圈14的金属颗粒经由金属颗粒周围的粘合剂的机械“锁定”机制促进与粘合剂层18的环氧树脂的粘合，而不是通过与垫圈14形成化学键。这意味着流体可能穿过金属颗粒之间的空间传播，从而在每次流体沸腾时逐步前进。最终，流体将移动到远至压电元件12，并导致对它造成破坏。
根据本发明的第一方面，提供了一种用于通过雾化生成液滴的气溶胶生成器。该气溶胶生成器包括：
孔口构件，该孔口构件包括多个孔口以提供液滴；
振动元件，该振动元件被布置成生成孔口构件的振动；以及
封装元件，该封装元件被布置成封装振动元件的一部分。
在振动元件和封装元件之间设有界面区域，其中该界面区域包括密封部，该密封部包括耐液密封件，该耐液密封件被设置成形成于振动元件和/或封装元件的表面上的第一不连续部。
因此，气溶胶生成器具有改进的抗流体进入性。形成于振动元件的表面上的第一不连续部作为阻挡几何结构，并用于阻止前进流体的弯液面的行进。这样，前进流体在其接触振动元件之前被阻挡。第一不连续部致使前进流体的接触线经受增大的表面力，该增大的表面力是由在第一不连续部处液体接触线的面积增加所导致的。
图3示出了根据第一方面的气溶胶生成器的基本实施方式的侧视图。应认识到的是，该图示出了“垫圈”型气溶胶生成器的切面的侧视图，然而许多其他类型和形状的气溶胶生成器也是相关的。
在图3中，封装元件26(通常是包覆模制的硅橡胶，或等同物)包围振动元件28。振动元件28的一部分从封装元件26突出，且孔口构件30附接至该突出部分。在图3的图示中，界面区域被认为是振动元件28的接触封装元件26的任一部分。界面区域可包括粘合剂层，这将在随后论述。替代性地，界面区域可以是“干涉配合”，其中振动元件28通过非常紧密接触的效应附接至封装元件26。第一不连续部32被设置于振动元件28的表面中。第一不连续部设置于振动元件中的位置是气溶胶生成器的密封部。
第一不连续部可采用许多形式。第一不连续部的目的是提供用以阻止或阻挡流体滴沿界面区域传播的阻挡几何结构。应认识到的是，第一不连续部沿界面区域的平面延伸以密封整个界面区域以免进水。
在图3中，第一不连续部被设置成沿着围绕振动元件28的顶面的圆周的环形路径延伸的单个矩形“台阶”特征。沿界面区域传播的流体滴将在到达第一不连续部32时遇到平角，该平角中断了沿界面区域牵引流体滴的毛细管力。因此，流体滴不能沿界面区域进一步传播。随后将提供第一不连续部的不同形式和具体细节。
可选地，气溶胶生成器设置有粘合剂层，该粘合剂层设置于界面区域中。
可选地，振动元件28的一部分由金属制成。
可选地，振动元件28的一部分是保持压电元件的金属垫圈。
可选地，振动元件28和封装元件26之间的界面区域包围柔性的密封构件。密封构件可(例如)包括开孔泡沫或闭孔泡沫形成的垫。不连续部在界面区域中的存在阻挡了在存在密封构件时流体的移动，因为柔性的密封构件在振动元件28和界面元件26被固定在一起时呈现不连续部的形状。
图4a)示出了根据第一方面的实施方式的气溶胶生成器的一部分。粘合剂层34在界面区域处将封装元件26与振动元件28分隔开。振动元件26的一部分(诸如垫圈的一侧)包括槽状结构的多个不连续部36，然而，应认识到的是，可以设置用于对前进流体提供阻挡几何结构的许多类型的不连续部，这将在随后论述。粘合剂层34填充界面区域中的不连续部之间的间隙。
在流体进入主要发生在振动元件28的表面(诸如环形金属垫圈的保持压电元件的区段)和粘合剂层34之间的情形中(参见箭头38)，振动元件28中的不连续部36将阻止流体滴的移动，这归因于不连续部所呈现的阻挡几何结构。
图4b)示出了第一方面的变体实施方式，其中界面区域被设置为“干涉配合”。换言之，在图4b)的实施方式中，振动元件28的表面在没有粘合剂的情况下直接接触封装元件26。不连续部被设置于界面区域中。不连续部可以是台阶、沟槽或各种不连续部。
在替代例中或另外，在流体进入发生在封装元件和粘合剂层之间的情况下，不连续部可设置在封装元件中。
图5a)示出了用于气溶胶生成器的另一防止流体进入结构。在该情形中，封装元件40还包括第二不连续部42，该第二不连续部被构造成在密封部处与振动元件44的第一不连续部形成互补的互锁结构。换言之，封装元件40自身设置有不连续部42，该不连续部起到针对沿粘合剂层41之间的界面传播的流体滴的阻挡几何结构的作用。振动元件44具有如上所述的第一不连续部。因此，图5中所示的结构可防止(i)振动元件44和粘合剂层41之间以及(ii)粘合剂层41和封装元件40之间的流体移动。
图6示出了用于气溶胶生成器的防止流体进入结构的变体。在该情形中，封装元件45封装振动元件48的一部分。振动元件不具有不连续部。封装元件45在界面区域内设置有不连续部，粘合剂层46形成在该界面区域内。因此，图6的变体也适用于流体进入主要发生在粘合剂层46和封装元件45之间时的情形。
根据第一方面的实施方式，振动元件还包括压电元件，该压电元件被布置成与孔口构件支撑结构机械接触。孔口构件支撑结构被构造成支撑孔口构件，且界面区域设置在孔口构件支撑结构的一部分上。
换言之，根据该实施方式，振动元件28被设置为复合元件。
可选地，振动元件28是环形构件，该环形构件包括环形压电元件和环形垫圈。
根据第一方面的实施方式，振动元件具有第一侧和第二侧，且密封部包括分别设置于振动元件的第一侧和第二侧上的第一密封部和第二密封部。
因此，从两个方向防止流体进入振动元件。例如，图4示出了具有第一侧和第二侧的振动元件。由于第一组不连续部设置在振动元件的顶侧上，且第二组不连续部设置在振动元件的底侧上，所以流体不能够在振动元件28的底部下移动。
根据第一方面的实施方式，第一不连续部具有介于1至500微米、10至500微米、10至100微米、10至80微米、10至60微米或优选地10至50微米的范围内的深度。
根据第一方面的实施方式，第一不连续部和/或第二不连续部被设置为台阶不连续部，其具有介于10至500微米、10至100微米、10至80微米、10至60微米或优选地10至50微米的范围内的深度。
根据第一方面的实施方式，第一不连续部和/或第二不连续部被设置成沟槽或多个沟槽。
根据第一方面的实施方式，第一不连续部和/或第二不连续部被设置成平底槽、尖形槽或倒梯形槽。
应认识到的是，不连续部的路径可采用多种不同的形式以适于特定气溶胶生成器的形状因数。垫圈型气溶胶生成器具有环形形状，因此，环形的不连续部将在该情形中是相关的。然而，可使用连续部的许多不同路径(例如，“波形”模式)，只要围绕包含压电元件的区域形成完全密封。
图7a)示出了被设置成台阶不连续部的不连续部，具有深度d和宽度w。图7b)示出了呈平底槽形式的不连续部或面向彼此的两个台阶式不连续部。图7c)示出了多个平底槽不连续部。图7d)示出了被设置成尖形槽的不连续部。图7e)示出了被设置成倒梯形槽的不连续部。
根据第一方面的实施方式，提供了一种气溶胶生成器，其中多个沟槽设置在振动元件的相反的第一侧和第二侧上，且相反的第一侧的沟槽相对于相反的第二侧的沟槽偏移。
根据本发明的第二方面，提供了一种雾化器，包括：
根据第一方面或其上述实施方式所述的气溶胶生成器。
图8示出了根据第二方面的雾化器。雾化器包括下部区段56，该下部区段可被构造成保持气溶胶生成器和/或混合腔，以使所生成的气溶胶能够与空气流混合。衔口52与保持在下部区段56中的混合腔流体连接，从而使所生成的气溶胶能够被夹带到由患者吸气所产生的空气流中。雾化器50的上部区段54可包含流体存储器和用于给混合腔提供气溶胶的气溶胶生成器。应认识到的是，前面的描述指的是示例性的雾化器，而根据第一方面的气溶胶生成器适于用在各种雾化器中。
根据本发明的第三方面，提供了一种制造气溶胶生成器的方法。该方法包括如下步骤：
a)提供(60)振动元件，该振动元件被布置成在该部件的使用中生成孔口构件的振动；
b)在振动元件的表面中形成(62)第一不连续部；
c)提供(64)封装元件，该封装元件被布置成接触和封装振动元件的一部分，以形成界面区域，该界面区域包括密封部，该密封部带有由第一不连续部提供的耐液密封件。
图9示出了根据第三方面的方法。
根据第三方面的实施方式，该方法还包括步骤b1)：
b1)在振动元件的表面的界面区域上设置粘合剂。
根据第三方面的实施方式，该方法还包括步骤b2)：
b2)在封装元件的表面上设置互补的第二不连续部，该第二不连续部被布置成在密封部处与振动元件的第一不连续部互锁。
根据第三方面的实施方式，第一不连续部和/或第二不连续部使用激光雕刻技术形成在相应的振动元件或封装元件上。
应指出的是，本发明的各实施方式是参照不同的主题来描述的。具体而言，一些实施方式是参照方法型权利要求来描述的，而另外的实施方式是参照装置型权利要求来描述的。然而，除非另有说明，本领域技术人员将从以上和以下的描述中得知，除属于一种类型主题的特征的任意组合之外，涉及不同主题的特征之间的任意其他组合也被认为在本申请中被公开。
所有的特征都能够被组合以提供多于特征简单加合的协同效应。
尽管已经在附图和前面的描述中详细图示和描述了本发明，但是这样的图示和描述应当被认为是说明性或示例性的，而非限制性的。本发明不限于所公开的实施方式。
本领域技术人员通过研究附图、公开内容以及从属权利要求，在实施请求保护的发明时可理解并实现所公开的实施方式的其他变体。
在权利要求中，词语“包括”并不排除其他元件或步骤，且不定冠词“一”或“一个”不排除多个。单个处理器或其他单元可以实现在权利要求中记载的若干项的功能。事实上某些措施被记载在互不相同的从属权利要求中并不表示不能使用这些措施的组合获益。权利要求中的任何附图标记都不应被解释为限制范围。