液体微滴设备的制造方法
【专利摘要】本发明描述了用于产生液体微滴(例如气雾剂)的设备。该设备包括振动元件(106)，所述振动元件被布置成在所述设备的使用中振动孔板(102)，所述孔板具有在其中的至少一个孔；本发明还提供了一种密封元件(202)，所述密封元件被布置成在振动元件(106)的至少一部分上提供不透液体的密封。密封元件(202)包括闭孔泡沫材料。在一些实施例中，密封元件(202)可在所述设备的其他元件(包含振动元件(106))上成型。
【专利说明】
液体微滴设备
技术领域
[0001 ]本发明涉及用于产生液体微滴的设备，例如，用于在超声或者振动网式气雾剂喷雾器装置中使用。
【背景技术】
[0002]液体微滴生成器，例如，气雾剂生成器被用在各种行业中以产生微滴。例如，喷雾器传送微滴形式的药物以由患者吸入。
[0003]有许多已知的喷雾器设计，其包括人力和弹簧提供动力的装置。最近大量研究已经指向使用电力的喷雾器，例如，喷射式喷雾器(也称为雾化器)，其驱使气体经过含有药品的液体;超声波喷雾器，其中压电元件振动液柱以产生蒸汽薄雾；以及振动网技术，其中孔板(其可以是网、膜片、机加工的金属板等)逆着液体容器的表面振动，或者具有直接施加至该孔板的液体供应。当所述孔板被振动(通常由压电元件振动)时，微滴被分配出。
[0004]使用振动网技术的喷雾器的具体示例是环型网气雾剂系统。这种系统的气雾剂生成设备100的不例在图1A和IB中不意性地不出。正如从图1的分解图和图1B的横截面图所看到的，在这个示例中，网102是重力供给的且在壳体110内振动以分配出微滴。网102被安装在垫圈104上，所述垫圈经由粘合剂层108附接至压电元件106。网102、压电元件106、垫圈104以及粘合剂层108均被布置在外壳110内。如这些图中所示，液体被布置在网102的上方，并且在包含该布置结构的喷雾器操作时，气雾剂薄雾在设备100的下方被分配出。此设备100可以是液体喷雾器药物传送系统，或者是用于通气设备的加湿系统、或者被附接至鼻插管等。
[0005]为了防止液体接触压电元件106或者在环型气雾剂生成器中的电触点，已知的是提供密封件，例如，硅树脂注射二次成型件，或接触网102的背面的O形环或者垫片。用于对此设备进行二次成型的一种工艺在转让给Aerogen公司的US2004/0050947中描述，其中，描述了一种由弹性体、橡胶或类似物形成的密封构件。随着时间的推移，此密封件经受振动，并暴露于各种成分(药物溶液和悬浮液、清洗液以及类似物)，所述成分能够降低它们的完整性。一旦发生泄漏，这能够导致喷雾器故障。希望确保压电元件106与任何液体保持隔离。因此，希望确保此类密封件保持完好。
[0006]在超声波喷雾器中，例如，如W02004/002558中所描述的，已知的是提供一种保护层，例如，氧化铝层，其在可能接触液体的区域上被施加(例如，采用粘合剂)至压电元件的表面。在W02004/002558中，被压缩的密封件被布置在这样的保护层的外围周围。
【发明内容】
[0007]根据本发明的第一方面，提供一种用于生成液体微滴的设备，所述设备包括振动元件，所述振动元件被布置成在所述设备的使用中振动孔板;和密封元件，所述密封元件被布置成在所述振动元件的至少一部分上提供不透液体的密封，其中，所述密封元件包括闭孔泡沫材料。
[0008]闭孔泡沫是一种通过在封装材料中捕获离散的气穴而形成的物质，所述封装材料例如是弹性体、橡胶、硅树脂、塑料、多孔聚合材料或者类似物。由于气穴大部分是分离的，所以所述材料能够作为流体屏障。相比其他，更多固体或者不易压缩的物质(例如，固体硅树脂)，这样的材料能够在并不显著阻碍振动元件(比如压电元件)的操作的情况下提供流体屏障。因此，所述密封元件可被布置成提供不透液体的密封而基本上并不衰减压电元件的运动。换句话说，当与能够形成弹性密封件的其他材料相比时，所述闭孔泡沫的压缩模量通常是低的。这进而意味着，在不需要明显较高的电力输入以产生与没有密封件的振动元件相同的振动的情况下，可以提供密封。其还可以是相对较低的密度，因此，不会过度地增加所述设备的重量，这可能是希望的，尤其是当所述设备打算上便携的(可能如此，例如，对于一些喷雾器和/或通气设备来说)。另外，泡孔的几何形状可以是变化的以实现不同的泡沫特性，所述特性可包括其压缩性。可以使用相对非反应性(即，化学稳定)的材料以确保所述密封件的寿命，使其随着时间推移保持其完整性。
[0009]所述密封元件可被布置成围绕所述振动元件的至少一部分。在所述设备是环型网气雾剂系统的情况下，所述密封元件可以是环形的，例如，连续且完整的环形，但是技术人员会知道其他形式也可能是适合的，至少部分上取决于所述振动元件的形状和构造。
[0010]具有在其中的至少一个孔、以及第一侧和第二侧的孔板可被提供作为所述气雾剂设备的一部分，布置结构是这样的:在使用中，液体被供应至所述孔板的第一侧，且所述振动元件使所述孔板振动以使液体从所述孔板的第二侧被作为气雾剂或者微滴进行分配。这种布置结构对已知气雾剂设备的技术人员来说是熟知的。
[0011]如技术人员应理解的，当尤其是与驱动相关设备(比如，超声波喷雾器)的振动元件相比时，驱动这种设备(其可被称作“振动网”型设备)的振动元件通常是相对低功率的操作。如技术人员所熟知的是，超声波喷雾器通常包含压电元件，所述压电元件通常被安装在密封件(比如，O形圈)上，并由保护层环绕。通常，这是金属材料，比如，不锈钢、黄铜或者合金。这种材料的保护层保护所述压电元件免受流体的损坏，但是允许振动经所述保护层被传递入流体，然后经流体传递直至其到达表面。然后流体分裂成微滴进入空气。保护层的使用阻碍了振动的传递，与振动孔板技术相比，这进而需要雾化流体(即，转换成微滴)所需的更多电力。
[0012]振动孔板喷雾器的较低能量在很多方面是希望的，因为其意味着这种设备的能量需求是低的。然而，其也意味着被供给低电力的所述振动设备更可能遭受衰减，例如，与由更高电力驱动的超声波喷雾器中的振动元件相比。因此，提供不过多地衰减其运动的密封是优选的。
[0013]所述密封元件可以接触，或者直接结合到这样的孔板。这提供了有效的密封。应理解的是，包含孔板的设备的功能要求所述孔板能够相对自由地振动。通过使用本文所述的密封元件，可以在没有过度衰减的情况下提供这样的密封。
[0014]在具体实施例中，所述密封元件可以是二次成型元件。这是一种提供流体密封的便利方式。例如，其可以是能够使用注射成型工艺来生产的二次成型元件。然而，因为这种二次成型通常在相对高的温度下进行，所以此类技术(如注射成型)可能有损坏所述设备的热敏部件的风险，比如，振动元件。因此，在其他示例中，所述密封元件可以被单独地形成(例如，模切)并且被布置在所述振动设备周围。
[0015]尽管在一些示例中，所述密封元件可以例如使用过盈配合来保持在适当位置，但在其他示例中，在所述设备的至少一部分和所述密封元件之间提供粘合剂(例如，粘合剂可被在所述密封元件和所述孔板之间提供，和/或在所述密封元件和任何接触部件之间，包括任何壳体)。在一些实施例中，所述密封元件可以是至少部分地透明的，且所述粘合剂是紫外线固化的粘合剂。这允许其在密封元件位于恰当位置后被固化(但是，如技术人员所熟知的，可以使用其他的粘合剂)。
[0016]作为选择或另外，在所述密封元件和所述设备的其上形成或布置有所述密封元件的元件的至少一部分之间可以有化学结合，甚至在没有粘合剂的情况下。这可以通过选择这些元件的材料而实现。存在各种已知的物质组合形成这种结合，如本领域技术人员熟知的。具体而言，化学制剂可包含在泡沫材料中以增强其与表面的结合(因此，增强了其提供流体密封的能力)。
[0017]优选地，所述设备被这样布置:在不存在由振动元件施加的振动时，所述密封元件基本上未被压缩。这是有益的，因为当所述振动元件作用在所述密封元件上时其压缩性的全部益处将是可用的:相反，如果在所述振动元件被操作之前所述密封已经被部分压缩，则其有效压缩性较低，并且所述密封元件可对所述振动元件的动作赋予相对更多的衰减。
[0018]根据本发明的第二方面，一种气雾剂设备包括振动元件，所述振动元件被布置成在所述设备的使用中振动孔板;和密封元件，所述密封元件被布置成在所述振动元件的至少一部分上提供不透液体的密封，其中所述密封元件包括闭孔泡沫材料。
[0019]所述设备可具有关于本发明的第一方面描述的特征中的任何特征。
[0020]根据本发明的第三方面，提供了一种用于生产液体微滴的设备的制造方法，包括:
[0021]1.提供振动元件，所述振动元件被布置成在所述设备的使用中振动孔板；
[0022]i1.在所述振动元件的至少一部分上布置密封元件，以在所述振动元件的至少一部分上提供不透液体的密封，其中所述密封元件包括闭孔泡沫材料。
[0023]在将密封元件布置在所述振动元件周围的步骤之前，粘合剂被提供并被布置成将所述密封元件保持在适当位置。如果需要，这种粘合剂在将所述密封元件布置在所述振动元件周围的步骤之后能够被固化。
[0024]所述布置步骤可包括二次成型，所述二次成型进而包括注射成型。所述布置步骤可包括将所述密封元件围绕所述振动元件的至少一部分布置。
[0025]所述方法可包括选择所述密封元件的材料，使得在原位时所述密封元件将不显著阻碍所述振动元件的振动。
[0026]所述方法可包括根据第一方面的气雾剂设备、或者根据第二方面的用于产生微滴的设备的制造方法。
[0027]根据本发明的第四方面，提供了一种用于产生液体微滴的设备的密封元件，所述密封元件包括闭孔泡沫材料，其中，所述密封元件被布置成在用于产生液体微滴的设备的振动元件的至少一部分上提供不透液体的密封。所述密封元件可以是这样的:其并不显著阻碍所述振动元件的振动。所述密封元件可以是关于本发明的第一、第二或者第三方面中的任何一个描述的密封元件。
[0028]根据本发明的第一或者第二方面的设备可被布置成在喷雾器和/或通气设备中使用。
[0029]现在仅通过示例参照附图描述本发明的实施例。
【附图说明】
[0030]图1A和IB示出了用于在喷雾器中使用的气雾剂生成设备的已知构造。
[0031]图2A-2D示出了气雾剂生成设备的实施例。
【具体实施方式】
[0032]如上所述，图1A示出了用于在喷雾器中使用的振动网设备100的已知构造的分解图，其中在该示例中由网102提供的孔板被振动元件逆着壳体110内的贮液器的表面振动以分配出微滴，所述振动元件在该示例中是环形压电元件106。图1B示出了部件的横截面图，从该图可以看到，网102被安装在由垫圈104提供的平台上，所述垫圈进而安装在压电元件106上，并且在该示例中通过粘合剂层108附接至压电元件106。
[0033]图2A-2C示出了用于产生液体微滴的设备的构造，在该示例中，所述设备是气雾剂设备，且包含密封元件202，所述密封元件可以是二次成型件。如图2A所示(但也适用于本文中提及的其他孔板)，网102具有第一侧102a和第二侧102b，其中液体可被供应到第一侧102a(如实线箭头所示)，且微滴可以被从第二侧1b进行分配(如虚线箭头所示)。在全部附图中，相同的部件用相同的附图标记表示。虽然图2A-2C的实施例是“重力供给”取向，但本领域技术人员应理解的是这种“振动网”技术能够是重力供给的，或者被布置成液体供应处于网102的下面。如本文所展示的教导能够被容易地应用到任一构造，以及应用到其变体。
[0034]本领域技术人员应理解的是:密封元件202的功能可由被形成并被围绕部件放置的密封元件提供。这种密封元件可以是，例如，模切，或者其他方式形成的以具有与下面的部件互补的形状。确实，在一些示例中，可能优选的是二次成型，因为二次成型经常需要相对高的温度，且一些设备(例如一些压电元件)暴露在这样的温度下可能会被损坏。
[0035]图2A示出了与在图1B中示出的相似的构造。然而，在图2A中，所述设备的一部分设有包括闭孔材料的环形密封元件202a。在该示例中，网102是圆顶形网。应指出的是，密封元件202a被布置在压电元件106上，并且延伸至垫圈104的下侧，但在所有的实施例中不必都是这样。在该示例中，密封元件202a完全包住压电元件106。然而，在所有示例中不必都是这样。在一些示例中，仅压电元件106的一部分可被二次成型。例如，包括电连接件(未示出)的部分。
[0036]在这个实施例中，应指出的是，密封元件202a包括被布置在压电元件106的表面上(SP，基本上垂直于振动期间的运动方向)的一部分。换句话说，密封元件202a被布置成使其在振动期间起作用，并且具体而言，在压电元件106的操作期间，将经受反复的压缩。
[0037]采用闭孔材料来提供密封元件202a(代替固体(或不易压缩)材料，比如，固体硅树月旨)允许压电元件106在没有过多衰减的情况下振动。闭孔泡沫封装提供了密封特征以便以对振动元件操作的最小限度的限制来隔离所述振动元件，其中，所述闭孔泡沫封装可包括，例如，形成在闭孔结构中的弹性体、橡胶或者硅树脂材料。通过将密封元件202a布置在压电元件106周围(例如，二次成型)，可以围绕压电元件106形成良好的密封。
[0038]本领域技术人员知道各种泡沫结构，所述泡沫结构可参照各种方式。例如，闭孔硅树脂海绵，其可被称作硅树脂海绵或者膨胀硅树脂，通常指的是从片状硅树脂胶材料得到的物质，其在固化过程中膨胀以形成闭孔。通常可以控制海绵的厚度。如上所述，术语“闭孔”通常指的是形成的泡孔大体上是非互连的，因此阻止液体流过所述材料(例如通过毛细作用)。这能与所谓的硅树脂“泡沫”(该术语通常指的是相当轻质的材料，具有至少部分开孔的结构)形成对比。硅树脂泡沫通常由在炉中固化的液体硅树脂制成。通常，硅树脂泡沫是开孔结构，仅在如果保持压缩状态时起到液体密封的作用。
[0039]由于密封元件202a被打算用于允许振动，所以优选的是使用在没有振动时基本上未被压缩的密封材料(如本文提供的示例中)。这进而允许在压电元件106被操作时压缩。[°04°]另外，应理解的是，密封元件202a能够被连接至壳体，例如，基本上如图1所示的壳体110。其能够采用粘合剂(例如，环氧树脂)附接或者采用其他方式牢固地安装(例如，在两个保持凸缘之间、在凹槽内，等等)。其可仅围绕其外围被固定，因为经由外周边固定该组件对振动来说提供了最少量的阻碍。
[0041]另外，虽然在示出的实施例中，密封元件202a没有延伸至网102，但在其他示例中其能够延伸至覆盖网102的至少一部分(例如，周边)。
[0042]应理解的是，当本领域技术人员提到“闭孔”材料时，指的是相对高比例的孔是分离的，或相互连接的孔的比例是相对低的材料。
[0043]在围绕物体形成二次成型件可包括提供液体形式的二次成型物质，并允许其围绕所述物体凝固。这种工艺在一旦二次成型件凝固时可能导致形成机械结合，因为，已经被二次成型的所述物体可包括比如凸出区域的特征，所述特征防止所述二次成型件被轻易移除。然而，为了提高二次成型设备的整体性和/或密封元件202a的密封性，在该示例中，在密封元件202a被施加之前将粘合剂204施加至该结构，然后允许或者导致固化。具体而言，在该示例中，密封元件202a是透明的，并且，粘合剂204是紫外线固化的粘合剂。一旦其在适当位置使用紫外线，这可穿过密封元件202a而被固化。
[0044]图2B示出了替代性实施例。在该示例中，网102,没有安装在垫圈104上，而是被从柔性平台206上悬挂，其中其采用粘合剂208附接至所述柔性平台。柔性平台206将振动从压电元件106传递至网102,(在该示例中是平筛网)。
[0045]而且，在该实施例中，密封元件202b被布置成确保压电元件106与被输送至网102,的任何液体隔离。在该示例中，密封元件202b再次延伸跨过整个压电元件106，将其完全包住，使其在所有侧面被密封，但是，如上所述，并不必都是这样。
[0046]因此，密封元件202b提供了环形“衬垫”以支撑所述振动元件结构，同时仍然允许压电元件106在最小衰减的情况下执行其功能。
[0047]在图2B的示例中，密封元件202b包括用以提供与支撑表面化学和机械结合的特性，这提高了其密封能力的寿命。因此，因为密封元件202b将压电元件106保持到垫圈104，所以粘合剂层108已经被省略。然而，在一些示例中，甚至在密封元件和设备的其他部件之间没有这种化学结合的情况下，粘合剂层108也可被省略，因为在部件之间形成的机械结合(例如，在二次成型中)可足以将所述设备的元件固定在一起。
[0048]图2C示出了与在图2B中示出的相似的实施例，但在该示例中，还应指出的是，垫圈104已经被移除，并且压电元件106被直接安装在柔性平台206上。密封元件202c延伸至柔性平台206的下侧，但是在所有的实施例中并不必都是这样。
[0049]图2D示出了与在图2A中示出的相似的实施例，但在该示例中，粘合剂204已经被省略(但在其他实施例中可以包括在内)并且提供模切的闭孔密封元件202d，其延伸至接触圆顶形网102的周边。提供延伸至所述网的周边的密封元件202d有效地密封了压电元件106。正如本领域技术人员所熟知的，在一些示例中，振动孔板的外周边可以没有孔，因此能够被密封元件202d覆盖，且没有密封住孔。
[0050]尽管已经在附图和前述描述中详细图示并描述了本发明，但这样的图示和描述被认为是图示性或范例性的而非限制性的；本发明不限于所公开的实施例。来自一个实施例的，或者作为具体实施例的变体描述的特征，可以与来自另一个实施例的特征结合或者被替代。
[0051]通过研究附图、说明书和权利要求书，本领域技术人员在实践所主张的本发明时，能够理解并实现对所公开实施例的其他变型。在权利要求中，“包括”一词不排除其他元件或步骤，并且不定冠词“一”或“一个”不排除多个。在权利要求中的任何附图标记不应被解释为对范围的限制。
【主权项】
1.用于生成液体微滴的设备，包括: 1.振动元件(106)，所述振动元件被布置成在所述设备的使用中振动孔板(102); i1.密封元件(202)，所述密封元件被布置成在所述振动元件的至少一部分上提供不透液体的密封，其中所述密封元件包括闭孔泡沫材料。2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述设备包括孔板(102)，所述孔板具有在其中的至少一个孔，并且具有第一侧和第二侧;且布置结构是这样的:在使用中，液体被供应至所述孔板的所述第一侧，且所述振动元件振动所述孔板以使液体从所述孔板的所述第二侧被作为微滴进行分配。3.根据权利要求2所述的设备，其特征在于，所述密封元件接触或者直接结合到所述孔板。4.根据权利要求1-3中的任一项所述的设备，其特征在于，所述密封元件包括下述中的至少一种:弹性体、橡胶、硅树脂、塑料、多孔聚合物材料。5.根据权利要求1-4中的任一项所述的设备，其特征在于，所述密封元件被布置成提供不透液体的密封而基本上并不衰减所述振动元件的运动。6.根据权利要求1-4中的任一项所述的设备，其特征在于，在所述振动元件的至少一部分和所述密封元件之间提供粘合剂(204)。7.根据权利要求6所述的设备，其特征在于，所述密封元件是至少部分地透明的，且所述粘合剂是紫外线固化的粘合剂。8.根据权利要求1-7中的任一项所述的设备，其特征在于，在密封元件和气雾剂设备的元件的至少一部分之间存在化学结合。9.根据权利要求1-8中的任一项所述的设备，其特征在于，所述密封元件是二次成型的元件。10.根据权利要求1-9中的任一项所述的设备，其特征在于，所述设备是气雾剂设备。11.一种制造用于生成液体微滴的设备的方法，包括: 1.提供振动元件(106)，所述振动元件被布置成在所述设备的使用中振动孔板； 11.布置密封元件(202)以在所述振动元件的至少一部分上提供不透液体的密封，其中所述密封元件包括闭孔泡沫材料。12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括，在布置密封元件的步骤之前，提供粘合剂(204)，所述粘合剂被布置成将所述密封元件保持在适当的位置。13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括，在布置密封元件的步骤之后，固化所述粘合剂。14.根据权利要求11-13中的任一项所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括，选择所述密封元件的材料，使得在原位时，所述密封元件将不显著阻碍所述振动元件的振动。15.—种用于产生液体微滴的设备的密封元件，所述密封元件包括闭孔泡沫材料，其中，所述密封元件被布置成在用于产生液体微滴的设备的振动元件的至少一部分上提供不透液体的密封。
【文档编号】B05B17/00GK105960287SQ201480069576
【公开日】2016年9月21日
【申请日】2014年12月16日
【发明人】D·E·冯霍伦
【申请人】皇家飞利浦有限公司