可分离的膜的改进的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及电子喷雾设备，其中使用振动的有孔膜来产生液滴;特别地，涉及如何能够通过使得振动膜能够从其驱动元件分离而使这种设备更加有用。
【背景技术】
[0002]利用超声波振动产生液滴的电子雾化器在本领域是众所周知的，并且被发现在包括医药传送和空气处理(例如香水传送和增湿)的宽范围领域内使用。广泛使用的这种设备的一部分(通常称之为“池雾化器(pond misters)”)利用由液体覆盖的振动表面来使得通过液体自由表面上的驻波的分裂而产生液滴(US 3,812,854为一不例)。该分裂导致产生具有宽范围尺寸的液滴，液位之上的液体容器的成形被用于限制泄放并传送的液滴的尺寸范围。随着宽范围的液滴被容纳并返回到主液体，这种设备具有导致高功率消耗的低效率。这种设备的效率能够通过利用有孔膜来约束液体的自由表面而得到改善(例如US4，533，082)。该膜可以仅具有单个喷嘴(例如用于分配或印刷应用，其中各个液滴可以根据需求分配)或者可以具有数千喷嘴(例如用于雾化应用)。当使用这种有孔膜(其中液滴直径与有孔膜中的开口或喷嘴的尺寸相关)时，相对单分散性的液滴产生。这种设备仍然具有多个缺点:特别地，振动表面需要靠近膜安装，但是不接触，以用于有效的液滴产生，并且不是所有容器中的液体能够被传送(由于需要液体将压力波传递到有孔膜)。因此，这种设备的优选实施例为有孔膜本身通过驱动元件(通常称之为致动器或者振动器元件)振动，示例包括US4，533，082和EP0431992。这能实现相对好的单分散性液滴的传送，而不需要压力波通过液层传递，进一步提高效率并且能够实现宽范围的实施例。例如在US5,518,179中描述的这种设备的优选实施例采用弯曲模式致动器将振动能量传送到膜，由于这使得能够使用薄的低成本致动器并且进一步提高了效率。
[0003]通常，采用主体-筒模型(master-cartridge model)是令人满意的，其中主体单元能够喷射容纳在可更换筒中的液体。优选地，所有的液体接触部件位于筒上，尽可能多的非液体接触部件位于主体上。这使得筒的成本最小化，同时避免了在筒之间的液体交叉污染以及主体的液体污染。这种方法应用的领域的示例为医疗领域和消费者香水领域。在医疗领域，剂量无菌(dose sterility)可能是关键的，这能够通过将每一剂量容纳在其自身的筒(或胶囊)中而实现。此外，在医疗领域，相同的主体设备可被设计为给一个以上的患者使用，交叉污染应当被避免。在香水领域，每个筒可能容纳不同的香水，而且交叉污染应当被避免。满足类似的需求的其它领域对于本领域的技术人员而言将是显而易见的。
[0004]避免交叉污染的一种方法是将有孔膜和致动器放置在筒部件中，将电子器件和电源放置在主体中。这将该两个部件之间的所需的连接限制为电连接，但是致动器位于筒中使得相对高成本的部件处于筒中。此外，对于每个筒容纳单个剂量的医疗应用而言，更加重要地，筒尺寸可能相较于其所容纳的液体的量而言相对较大。因此，需要将致动器移出筒部件，仅留下液体接触的有孔膜，由于这种方法能够降低筒成本和筒尺寸。
[0005]避免交叉污染的需要在本领域是已知的，并且对于低功耗不重要的相对低效应用，已经提出了解决方案。US3，561，444教导，对于池雾化器型设备而言，利用未被分配的液体提供主体中的振动器元件与筒中待振动的表面之间的连接。US4，702，418、W02006/006963、W02009/150619、W02010/026532 以及 W02009/136304教导将振动力连接到筒中靠近有孔膜的表面的各种方式，振动然后通过待喷射的液体传递。EPl，475，108和US5，838，350教导直接至有孔膜的压电陶瓷部件，但是没有教导这如何能够以有效的方式或者在没有导致过度的能量吸收的连接方法的情况下完成。BUchi B-90纳米喷雾干燥机通过要求使用者利用定制螺母将膜以规定的扭矩水平拧到致动器上而使得有孔膜能够被更换。虽然这适用于实验室仪器，但是该更换过程在紧凑的设备中难以实现自动化，例如其将不会被设计为由消费者操作的设备接受。
[0006]能量的有效连接对于低功率设备特别地对于致动器以如US5，518，179中的弯曲模式操作的设备而言甚至更加关键。此外，能量通过弯曲界面的有效连接比能量通过平移界面的有效连接明显更具挑战性。这是因为除了法向力之外扭矩必须被传递，还因为导致设备变厚的任何结构(例如螺丝螺纹)减小了振动。
[0007]总而言之，有对于使得振动能够从致动器有效地传递到有孔膜的装置的需求，其中有孔膜能够在紧凑的设备内被不熟练的消费者或者被自动地容易地移除和更换。这种传递理论上将不能吸收过多的振动能量。这种传递理论上不会减小有孔膜的振幅。这些优选的需求对于弯曲模式致动器设备而言尤其具备挑战性，由于它们更加容易衰减。
[0008]在W02012/156724中公开磁附接膜。其利用由一个磁体或一对磁体产生的单个磁路在致动器与可分离的有孔膜之间产生吸引力。
[0009]本发明涉及通过机械夹紧装置提供附接力的方法和设备，以避免制造和组装可能是昂贵的磁体的使用，同时与已知的机械方案相比还提高了效率。诸如改善的可制造性之类的另外的优点也将在本发明的详细说明过程中变得显而易见。
[0010]W09422592和W09310910公开能够实现具有一致的液滴尺寸和分布的雾化的致动机构。在每种情况下，致动器和网彼此结合，这样，一旦使用了该设备，就会损害对网的灭菌。
[0011]雾化器为可重复使用的系统，其用于需要大量的反复吸入的处理。这些在每次使用之后通常进行清洁。这种设备在CA20162399中公开。其使用将药物从透明包装通过喷嘴挤出以形成雾的机械锤。
[0012]W02008/106616公开了利用振动分散并雾化粉末或其它药物的设备。
[0013]W02012041938、US2010219263和EP1559436都公开下述设备，其中连续剂量的物质采用公共的网或膜分配，导致从一个剂量到下一个剂量的交叉污染的风险，或者剂量之间的网上的细菌的繁殖，其可能导致感染的风险。这些设备的另外的风险在于喷嘴可能会被堵塞，这可能导致减小的流量并因此导致该设备的不同使用之间的剂量的变化。
[0014]US2010313883提出一种声称低成本的并且在不使用网的情况下利用振动产生液滴的方案。这些类型的方案可能导致对液滴尺寸的较弱控制，因此需要过滤大的液滴的措施以用于吸入。其公开的过滤依赖于液滴通过尺寸的空气动力学分离，其可能是不精确的过滤，可能随着气流速率强烈变化，并且因而也只能给予液滴尺寸有限的控制。
[0015]TW2012242627具有在每一剂量被设备分配后丢弃的网。然而，在这种情况下，振动器元件也随同网丢弃，其增加了该设备的一次性部分的成本。
[0016]因此，与已知的设备关联的潜在缺点可能如下。
[0017]一旦第一剂量利用设备取得，可能损害可重复使用的网的灭菌。
[0018]喷雾设备通常被使用持续很久的一段时期，然后被使用者索取，其可能导致潜在的交叉污染或者导致有效的清洁(导致非无菌环境)。
[0019]由于网或膜的喷嘴的堵塞，在其被致动后保留在网上的残留的剂量可能导致在随后致动时许可剂量的变化。
[0020]在振动器元件与网或膜设置在一起的场合，这增加一次性元件的成本。
[0021]W02012062619和US2011203580均展示振动器可以是可重复使用的但同时与振动器一起使用的网或膜可以是一次性的可能的方式。在这些例子中，振动通过正在被雾化的液体传递。由于流量可能被减少，这可能导致复杂的布置并且潜在地不太有效或低效率;或者由于流体的振动传递的特性的变化，颗粒尺寸潜在地被不太严密地被控制。由于液体的振动和阻尼特性的间接耦合，特别是在液体中存在气泡的情况下，这也可能降低功效。
[0022]US5486550示出重新利用带有一次性网或膜的振动器的可替代方案。在该设备中，振动通过网所附接的相对大的凸缘被传递。凸缘被连接到振动器元件。由于包括该凸缘的振动器部分的质量相对较高，所以系统的固有频率较低。这可能导致较不太有效的振动传递，特别是较高频率的振动。这能够继而减少液滴的可实现流量，同时还增加振动器的成本、尺寸和功耗。
[0023]W02011083380A1描述了利用磁耦合将网或膜临时附接于振动系统。这能够导致成本相对低且卫生的方案。然而，永久性磁体长期暴露于振动以及交变电场可能冒着恶化磁体的风险。使用电磁体取代永久性磁体的风险在于显著增加得到的设备的成本。此外，如果磁体与部件之间仅分隔较小的距离，那么磁力可能极大地减小。因此，虽然磁附接的使用能够通过允许使用之间的更换而消除对于清洁膜的需要，以提供网与振动部分之间的良好联接，但是部件应当直接接触或者仅通过高磁导率材料分隔。因此，就网和液体供应部件的材料选择而言，非磁性联接装置的使用允许更大的灵活性。
【发明内容】
[0024]本发明的目的在于克服现有技术的缺点，并且提供一种通过膜来雾化来自液体供应部的液体的设备，所述膜包括第一表面和第二表面以及从所述第一表面到所述第二表面延伸通过所述膜的多个孔，所述设备包括:
[0025]用于接收所述液体供应部的液体供应部接收区；
[0026]振动器构件，被布置为使所述膜振动以从处于振动的所述膜的所述第二表面喷射液滴；以及
[0027]机械联接装置，被布置为提供可移除的夹紧力以将所述膜夹紧到所述振动器构件。
[0028]在本发明中，布置为提供可移除的机械夹紧力以将所述膜夹紧到所述振动器构件的机械联接装置的提供允许移除和更换所述膜，从而使得所述振动器构件能够重复使用多次，同时所述膜以及可选地液体供应部可以重复使用多次。
[0029]典型地，所述膜和液体供应部将是单独的可更换单元以提供益处，不限于剂量计量、剂量之间的灭菌或者改变液滴尺寸和流量的规划以适于应用的能力中的一个或更多。单元剂量容器的不同实施例可与用于每个实施例的网的形式结合。在这种应用中可能是有用的单元剂量容器在W02012156725中公开。不过液体供应部可以作为单独的元件或作为不与膜结合的储存器提供。因此，所述液体供应部接收区可以被布置为接收剂量容器，或者直接接收液体，以将液体提供到所述膜的第一侧。
[0030]所述振动器构件可以包括安装到基板的振动器元件，其可允许通过所述基板提供额外结构强度并且可允许振动从所述振动器元件通过所述基板传递到所述膜或者所述设备的其它部分。
[0031]所述联接装置可以被布置为将所述膜直接夹紧到所述振动器构件。该直接联接可使得振动从所述振动器构件更直接地传递到所述膜，其能够减少振动组件的移动质量，所述振动组件包括所述膜、所述振动元件以及连接该两个部件的任何元件。因此，减少所述振动器构件与所述膜之间的元件