CN115362029A - 振动孔板雾化器 - Google Patents

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CN115362029A CN202180021846.1A CN202180021846A CN115362029A CN 115362029 A CN115362029 A CN 115362029A CN 202180021846 A CN202180021846 A CN 202180021846A CN 115362029 A CN115362029 A CN 115362029A
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throat
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D·科诺利
C·卡莫迪
F·马圭尔
A·达菲
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Stamford Devices Ltd
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Abstract

一种雾化器(1)具有安装在壳体(3)中的气雾剂发生器(5)，并具有安装到环形支撑件(40)并且振动发生器压电体(46)被附接到其上的可振动的孔板(41)。下游弹性密封件(43)在孔板的与液体供应容器(21)相反的一侧上安装在壳体和垫片(40)之间。上游弹性密封件(48)是衬垫的形式并安装在垫片(40)和壳体容器(21)之间，并具有形成孔板(41)上方的喉部(8)的一部分的开口(72)。衬垫(48)具有垫片形的本体(70)，其与孔板(41)相邻从下游延伸边缘(71)径向延伸。具有两个向上指向的脊(74、75)，用于与壳体(21)表面接合，并且衬垫构造成使得当在轴向压缩下时，开口(72)内表面沿流动方向向内渐缩以形成漏斗形状。衬垫可以足够的表面粗糙度被纹理化以阻止气泡附着到暴露于喉部的表面上。

Description

振动孔板雾化器
技术领域
本发明涉及具有振动孔板气雾剂发生器的类型的雾化器。
背景技术
我们的在先说明书WO2012046220A描述了一种气雾剂发生器，其具有形成容器的漏斗形的壳体顶部，该容器相对于管状下部的轴线倾斜。孔板(“AP”)附接到垫片形的支撑件上，在该支撑件上具有环形压电振动发生器。电力通过销被直接提供到压电体的顶部，并通过垫片被提供到压电体的底部。这种雾化器非常有效。
然而，振动孔板雾化器在雾化时自然地倾向于通过孔板的中心吸入空气。这些气泡的大小在微米范围内，并且有可能迁移到孔板上方的雾化器喉部的壁上。在此它们可能会停滞、合并和形成更大的气泡。这些较大的气泡能够减少或中断雾化。有时，轻敲雾化器会有助于释放气泡并重新开始雾化。
我们的在先公布的专利说明书WO2016151029A描述了一种防止气泡的方法，该方法包括在内部的容器表面中提供物理特征，以物理地防止气泡形成为大的气泡。EP3560604(Microbase)描述了一种气雾剂发生器，其在垫片形的压电元件的内边缘上具有内衬垫。WO2014/133273(KTMED)描述了一种液体药物吸入装置。US2015/0375252(DELBio,INC)描述了一种喷雾装置，WO2019/214281(TAIAN DALU)描述了一种医用雾化器，并且US2018/0193869(United Therapeutics Corp)描述了一种可调节的气雾剂输送装置。
本发明旨在实现在液体转化为气雾剂的效率和一致性上的改进和/或雾化器的更有效的自动制造。
发明内容
本发明提供了在权利要求1和40及其从属权利要求中阐述的一种雾化器。
我们描述的一种雾化器包括：液体供应容器、气雾剂出口和气雾剂发生器，气雾剂发生器包括：
可振动的孔板，
支撑孔板的环形支撑件，
附接到环形支撑件的振动发生器，
用于将电力传输到振动发生器的电导体，
安装在孔板的与液体供应容器相反的一侧上在壳体和环形支撑件之间的下游弹性密封件，以及
安装在环形支撑件和壳体容器之间并且具有形成喉部的在孔板上方的一部分的开口的上游弹性密封件。
在一个示例中，上游弹性密封件包括具有本体和邻近开口的下游延伸边缘的衬垫，该本体从所述边缘以大致环形形状径向延伸。在一个示例中，衬垫包括至少一个向上指向的脊，用于与壳体表面接合。优选地，具有两个或多个向上指向的脊，并且优选地，所述脊中的至少一个在平面上是圆形的，优选地是同心的。在一个示例中，脊具有在0.1mm和0.5mm范围内的高度，并且下游延伸边缘相对于衬垫本体具有在0.5mm和1.1mm范围内的深度。
在一个示例中，上游弹性密封件构造成使得当在轴向压缩下时开口具有内表面，该内表面沿流动方向向内渐缩以在喉部处形成漏斗形状。在一个示例中，上游弹性密封件开口内表面当密封件处于压缩状态时形成壳体容器内表面的延续。
在各种示例中，衬垫本体覆盖环形支撑件的至少一部分，并且优选地还覆盖振动发生器的至少一部分。在一个示例中，衬垫覆盖并接触振动发生器的上表面，所述振动发生器安装到支撑件的顶部(上游)表面。
在各种示例中，壳体包括可与气雾剂出口接合的保持器，并且气雾剂发生器由保持器支撑。优选地，保持器卡扣配合在气雾剂出口内。优选地，保持器和气雾剂出口之间的接合是在接合在壳体的凹口中的保持器的趾部之间，并且接合由弹性密封件的压缩和轴向反作用力辅助。优选地，保持器包括用于下游弹性密封件的环形座；并且其中支撑件、孔板、振动发生器和衬垫被支撑在所述下游弹性密封件上方。在一个示例中，保持器形成用于上游弹性密封件的环形座，并且优选地包括形成所述座的侧壁的周向和轴向突片。
在各种示例中，喉部在孔板的平面中具有至少18mm2、优选地至少20mm2、更优选地至少25mm2、更优选地至少30mm2、并且更优选地在约32mm2至40mm2范围内的面积。在一个示例中，喉部在孔板的平面中的面积至少是孔板的可振动面积的两倍。
在一个示例中，上游弹性密封件开口在处于壳体中并且被压缩时具有的直径超过5mm、且优选超过5.5mm、且更优选超过6.0mm。在一个示例中，上游弹性密封件开口具有在1.8mm和3.0mm范围内的轴向尺寸，并且优选地超过2.0mm。
在一个示例中，雾化器包括用于驱动振动发生器的一对导电弹簧销，并且所述销中的一个或两个延伸穿过衬垫中的孔。
在一个示例中，上游弹性密封件是医用级液体硅橡胶，作为两组分复合物提供，它们被混合在一起并注入热模具中以进行固化。在各种示例中，上游弹性密封件具有的肖氏硬度在20至80肖氏A、优选为30至60肖氏A的范围内。
在各种示例中，衬垫包括多个下游脊。在各种示例中，振动发生器安装到支撑件的上游表面，并且至少一个下游延伸脊围绕振动发生器的外周边延伸。
在各种示例中，衬垫沿径向方向延伸以在塑料壳体部件之间形成弹性密封，并且衬垫可沿径向方向延伸以完全覆盖振动发生器；并且在一些示例中，衬垫沿径向方向延伸以完全覆盖支撑件；并且它可以沿径向方向延伸以在其外边缘接合壳体。
在各种示例中，上游弹性密封件在其至少一部分的暴露表面上具有在1.6μm至3.2μm范围内的表面粗糙度Ra值。
在各种示例中，上游弹性密封件在其至少一部分的暴露表面上具有亲水涂层。
在各种示例中，保持器包括至少两个相对的斜坡，用于引导保持器插入壳体中。
我们还描述了一种制造具有保持器的任何示例的雾化器的方法，该方法包括将气雾剂发生器安装到保持器并且使得保持器朝向壳体容器自动地移动，直到保持器在壳体上卡扣配合就位，这由上游密封件(48)和下游密封件的轴向弹性反作用力保持。
在各种示例中，保持器包括至少两个相对的用于引导保持器插入壳体中的斜面，并且使保持器朝向壳体容器移动的所述动作由所述斜面引导以对齐。
我们还描述了一种雾化器，其包括：壳体、液体供应容器、气雾剂出口、气雾剂发生器，其安装在壳体中并包括：
可振动的孔板，
支撑孔板的环形支撑件，
附接到环形支撑件的振动发生器，
用于将电力传输到振动发生器的电导体，
下游环形弹性密封件，其在孔板的一侧上安装在壳体和环形支撑件之间，以及
上游弹性密封件，其安装在环形支撑件和壳体之间，并且具有开口，该开口具有形成孔板上方的喉部的一部分的暴露表面，并且至少一部分的所述表面被粗糙化。
在各种示例中，所述暴露表面中的至少一部分具有在1.6μm至3.2μm范围内的粗糙度平均值。在各种示例中，所述暴露表面在喉部处形成漏斗形状。
在各种示例中，壳体容器形成从喉部加宽的弯曲，并且所述弯曲以相对于轴向超过40°的角度延伸。在各种示例中，孔板具有的孔的直径在2μm和6μm范围内。在各种示例中，距孔板的边缘平面和弯曲的轴向距离在1.8mm和3.0mm的范围内。在各种示例中，密封件在喉部处的轴向尺寸在1.5m和3.0mm的范围内。
附加声明
我们还描述了一种雾化器，包括：
壳体，
由壳体形成的液体供应容器，
壳体中的气雾剂出口，
安装在壳体中的气雾剂发生器，并且其包括：
可振动的孔板，
支撑孔板的环形支撑件，
附接到环形支撑件的振动发生器，
用于将电力传输到振动发生器的电导体，
下游环形弹性密封件，其安装在壳体和环形支撑件之间，位于孔板的与液体供应容器相反的下游侧，以及
上游弹性密封件，其安装在环形支撑件和壳体容器之间，并具有开口，该开口形成孔板上方的喉部的一部分。
优选地，上游弹性密封件为衬垫的形式，该衬垫具有本体和邻近开口的下游延伸边缘，该本体从所述边缘以大致环形形状径向延伸。优选地，衬垫包括至少一个向上指向的脊，用于与壳体表面接合。优选地，具有两个或更多个向上指向的脊。优选地，所述脊中的至少一个在平面中是圆形的，优选地是同心的。
优选地，脊具有的高度(相对于衬垫本体)在0.1mm和0.5mm的范围内，并且下游延伸的边缘具有的高度(相对于衬垫本体)在0.5mm和1.1mm的范围内。优选地，衬垫构造成使得当在轴向压缩下时，开口内表面沿流动方向向内渐缩以形成漏斗形状。
优选地，开口内表面的一部分由下游脊形成。优选地，衬垫本体覆盖环形支撑件的至少一部分。
优选地，衬垫本体覆盖振动发生器的至少一部分。
优选地，衬垫覆盖并接触振动发生器的上表面，所述振动发生器安装到支撑件的顶表面。
优选地，壳体包括可与壳体的气雾剂出口部分接合的保持器，并且气雾剂发生器在液体供应室下方由保持器支撑。优选地，保持器卡扣配合在气雾剂出口内，保持器和气雾剂出口之间的接合由上游和下游弹性密封件的压缩和轴向反作用力辅助。
优选地，保持器包括用于下游弹性密封件的环形座，并且其中支撑件、孔板、振动发生器和衬垫被支撑在所述下部弹性密封件上方。优选地，保持器形成用于衬垫的环形座。
优选地，保持器包括形成所述衬垫座的侧壁的周向和轴向指向的突片。
优选地，喉部在AP的平面中具有至少18mm2、更优选至少20mm2、更优选至少25mm2、更优选至少30mm2的面积。
在一个优选示例中，喉部在AP的平面中具有的面积在约32mm2到40mm2的范围内。
优选地，喉部在AP的平面中具有的面积是孔板的有效面积的至少两倍。
优选地，衬垫开口在壳体中并且被压缩时具有超过5mm的直径，并且优选地超过5.5mm，并且更优选地超过6.0mm的直径。
优选地，衬垫开口具有超过2.0mm的轴向尺寸。优选地，雾化器包括用于驱动振动发生器的一对导电弹簧销，并且所述销中的一个或两个延伸穿过衬垫中的孔。
优选地，衬垫是医用级液体硅橡胶，作为两种成分的化合物提供，它们混合在一起并被注入热模具中以固化。
优选地，衬垫具有的肖氏硬度在20到80Shore A的范围内，更优选在30到60ShoreA的范围内。
在一个优选示例中，衬垫包括多个下游脊。
在一个优选示例中，振动发生器安装到支撑件的上游表面，并且至少一个下游延伸脊围绕振动发生器的外周边延伸。
在一个优选示例中，衬垫沿径向方向延伸以在塑料壳体部件之间形成弹性密封件。
在一个优选示例中，衬垫沿径向方向延伸以完全覆盖振动发生器。
在一个优选示例中，衬垫沿径向方向延伸以完全覆盖支撑件。
在一个优选示例中，衬垫沿径向方向延伸以在其外边缘接合壳体。
在一个优选示例中，衬垫在其至少一部分的暴露表面上具有的表面粗糙度在1.6μm至3.2μm的范围内。
在一个优选示例中，衬垫在其至少一部分的暴露表面上具有亲水涂层。
我们还描述了一种制造任何所述示例的雾化器的方法，该方法包括：将气雾剂发生器安装到保持器上，并且将保持器朝向壳体容器自动地移动，直到保持器在壳体上卡扣配合到位，该卡扣配合通过上游和下游密封件的轴向弹性反作用力来保持。
附图说明
从以下对本发明的一些实施例的描述中将更清楚地理解本发明，这些实施例仅参考附图通过示例的方式给出，其中：
图1是雾化器的立体分解图；
图2是雾化器的正截面图；
图3是气雾剂发生器从壳体中移除时的立体图；
图4是气雾剂发生器的顶部衬垫的一组视图：
(a)立体图，
(b)穿过衬垫的横截面图，示出了用于导电销的孔，
(c)俯视图，以及
(d)仰视图；
图5是组装期间在导电销进行接触之前的横截面图；和
图6是与图5相似的视图，在这种情况下：在销正接触压电振动发生器(“压电体”)和支撑垫片之后，其中保持器卡扣配合到位；
图7是示出气泡形成在孔板上(尤其是在边缘通过焊接被附接到支撑垫片的位置处的边缘周围)的图像，以及，图8是一对放大的图像，示出了两个衬垫的表面，它们被配置为使得衬垫表面处的气泡滞留和扩大最小化。
图9和图10是一种替代的雾化器的等同于图5和图6的视图，其中衬垫具有向下悬垂的边缘；
图11至图14是另一种替代的雾化器的等同于图2、3、5和6的视图，在这种情况下，衬垫具有进一步径向延伸以包围径向外部的导电销的本体；
图15是一种替代实施例的雾化器的立体图，其中气雾剂发生器示出在壳体的外部，以及图16是示意性横截面图，示出了气雾剂发生器被插入以示出在保持器趾部中的斜面的功能；
图17是具有图15的雾化器的斜面特征但在这种情况下具有更宽的顶部(上游)衬垫的一种替代的雾化器的示意性横截面图；
图18是具有类似于先前示例的衬垫的雾化器的剖视立体图，但在这种情况下，通过弹簧夹而不是销将电力传导到压电元件；和
图19是更详细地示出图18的气雾剂发生器的剖视立体图。
具体实施方式
我们描述了孔板雾化器，其具有将液体(优选直接通过重力)输送到孔板(具有微米尺寸范围内的孔)上的液体器皿，其中该器皿或容器被配置为在孔板(“AP”)上方提供喉部。容器具有减少气泡形成和在AP的容器侧上液体的一致且可预测的流动的特征。一个这样的特征是喉部尺寸，其太大而不能形成明显的气泡。优选地，喉部尺寸在AP的平面中具有至少18mm2的面积，更优选地至少20mm2，更优选地至少25mm2，更优选地至少30mm2的面积。在一个示例中，喉部面积约为34mm2，且优选地在约32mm2至40mm2的范围内。
优选地，喉部面积是孔板的有效面积(active area)(AP的振动的部分，在附接边缘内部)的至少两倍。在一个示例中，AP由直径为3.50mm且面积为9.6mm2的电铸金属制成。在这种情况下，喉部面积优选地至少为20mm2。
气雾剂发生器可以是具有垫片形支撑件的类型，环形压电振动发生装置在上游侧或下游侧被附接到该支撑件上，并且孔板通过例如焊接被连接到支撑件的内边缘。AP到支撑垫片的附接可替代地通过粘合剂进行，如在我们的公开的专利说明书WO2019/115221中所述，其内容通过引用并入。通常，AP具有附接到支撑件的边缘，并且在边缘的内部具有有效部分(active portion)，即振动的部分。
孔板可以具有主本体(可振动的、有效的部分)，其具有的孔的直径约为6μm，并且在横截面中的密度约为每毫米90个(如果制造使用光定义掩模，则密度可能要高得多，例如在WO2012/092163中描述的每毫米数千个)。在该本体周围具有边缘，该边缘具有附接到支撑垫片的下表面。AP在弹性密封件和振动驱动压电体的侧向内部直接地被支撑在支撑垫片上，无需任何机械夹持。AP边缘的表面中可以具有凹槽，其有助于粘附。AP边缘可以在下表面中进行微加工以具有多个平行的锚固凹槽，每个凹槽具有一对侧表面和基表面，该基表面基本上在AP的平面中。凹槽位于下表面中，通常沿径向方向延伸，并且在平面中看去具有锯齿形图案，在弯曲之间具有直的长度。在该粘合剂附接的示例中，通常优选具有尽可能高的凹槽的密度，这与在孔板中维持足够的机械强度一致，特别是在孔板被附接至垫片的位置的边缘处。例如，在一个示例中可以有72个凹槽，并且优选地有30到130个范围内的凹槽。
通常，优选的是，在使用粘合剂附接代替焊接的情况下，提供的锚固凹槽具有的深度在10μm到40μm的范围内，宽度在20μm到150μm的范围内，角间距(angular pitch)在2.5°至12.5°的范围内，并且它们在方向上具有至少一个弯曲，并且每个弯曲的角度在45°至120°的范围内，且优选地在80°至105°的范围内。将粘合剂施加在边缘上，在下侧上，在边缘和垫片之间。从横截面看，垫片远离孔板的平面以凸曲率倾斜。有利地，粘合剂在垫片远离孔板的下表面弯曲处形成圆角。这通过将垫片集成到孔板上提供了出色的机械强度。
在上游侧上在AP支撑件处在器皿壳体和气雾剂发生器之间具有衬垫，该衬垫具有沿轴向/纵向方向(平行于孔板的轴线)在支撑件和壳体之间延伸的边缘，和径向延伸以覆盖支撑件的至少一部分的横向部分。该构造使得，当在制造过程中施加轴向压力时，衬垫趋向于径向向外偏转，从而在衬垫的中心开口的内表面上形成锥形斜面。这提供了围绕喉部的至少一部分圆周的漏斗形状。壳体构造优选地提供容器内表面，该容器内表面形成衬垫开口内表面的延续。这提供了由衬垫开口内表面和壳体容器内表面的组合形成的喉部漏斗形状。这种漏斗形状可以由顶部衬垫提供，该顶部衬垫在径向上没有延伸很大程度，在一些示例中，没有延伸到压电驱动器那么远。在一个这样的示例中，它仅径向延伸到形成衬垫开口的内部边缘的范围。该衬垫内部与液体接触的暴露表面优选地不由壳体悬垂，并且可以以如下所述的方式进行纹理化，以降低在表面上形成气泡的倾向。附加地或替代地，在衬垫内部的暴露表面和容器表面之一或两者上可以具有亲水涂层。
通过使不同的部件接触液体、衬垫和壳体，可以方便地提供表面类型的组合，以优化到AP的液体流动，同时最小化气泡的形成。
优选地，衬垫与气雾剂发生器一起作为整体组件被支撑安装在保持器上，该保持器作为一个单元与壳体的其余部分接合。该动作优选地是朝向液体供应室(容器)移动，直到保持器与衬垫卡扣配合接合就位，其中衬垫轴向压缩在喉部周围抵靠壳体。衬垫准确且同心地安置在保持器的环形座中，并且这优选地由围绕衬垫座的圆周呈弧形且间隔开的弹性突片提供。
参考图1，说明雾化器1的以下主要部件：
2、整体塑料的壳体本体，
3、液体供应室(或“容器”)，
4、气雾剂输送管状出口，
5、气雾剂发生器组件，
6、保持器，将气雾剂发生器5支撑在整体壳体本体2中；
20、容器管状顶部，
21、容器漏斗形下部(“漏斗”)，
22、液体供应室帽；
23、帽管状开口，
24、帽硅胶塞，
30、壳体本体2的导电销支撑部分；
31、32延伸穿过销支撑壳体部分30的导电销；
容器顶部20与倾斜的漏斗形的下部(“漏斗”)21流体连通，用于将液体输送到孔板(“AP”)上。气雾剂输送管状出口4在AP下方，与容器部分成整体，并且与AP同轴。漏斗21的轴线相对于AP轴线倾斜。这允许靠液体到AP上的重力下落在宽范围的方向上使用雾化器。
导电销31和32用于向气雾剂发生器的压电振动发生器传导电力，并保持在壳体本体2的销容纳部件30内并由其引导。
保持器6用于承载气雾剂发生器组件5，被压靠在漏斗21的下表面上。气雾剂发生器组件5自上而下包括：上游密封件，即衬垫48、压电振动发生器(“压电体”)46、在压电体46下方的粘合环47、孔板41、焊接环42、环形垫片形的气雾剂发生器支撑件(“垫片”)40和下游O形环43。该组件由保持器6支撑并被气雾剂输送管4包围。压电体粘合环47，虽然出于说明的目的被示出为分立的部件，但实际上粘合在压电体46和垫片40之间，将压电体以将电力传导到压电体46的下侧的方式附接到垫片。同样，焊接环42是孔板(“AP”)41的边缘和垫片40的内边缘的组成部分，将AP附接到垫片。在其它示例中，AP的附接可以是粘合的而不是焊接的。该示例涉及具有“沙漏”形孔的电铸孔板41。然而，在其它示例中，孔板可以通过如我们在先专利说明书no.WO2012/092163或no.WO2013/186031中所述的光定义技术(photo-defined technology)形成。在气雾剂形成孔上方可以有液体供应室的储层，以例如在WO2012/092163或WO2013/186031中描述的方式形成，并且这些孔可以具有在20μm至400μm范围内的直径。
孔板41孔具有的出口开口直径在1μm至10μm的范围内，并且在一个示例中约为2μm至3μm。
还参考图2和3，保持器6构造成牢固地支撑和容纳气雾剂发生器组件5的部件。它具有圆周壁60，其具有顶部边缘61和具有趾部的一对下悬腿62，所述趾部作为夹卡扣配合到气雾剂出口管4的相应凹口67中。在上端，一系列的周向延伸的细长突片65限定了用于衬垫48的圆形座的外表面，并且图3示出了在突片65内以同心位置被保持的衬垫48。
保持器60还形成用于下游O形环43的环形座68，在图5和6中最清楚地示出。垫片40由容纳在保持器6的凹槽68内的O形环43在下方支撑，垫片40靠置在O形环43上并且其自身支撑粘附到垫片40顶表面的压电体46。AP 41通过焊接环42附接到垫片40。
液体供应容器漏斗21具有朝AP 41向内倾斜的内部锥形表面26，与衬垫内表面72一起在AP上方限定喉部8。后者不被壳体悬垂，形成壳体表面的延续。通过使两个部件，衬垫和壳体，形成通向孔板的容器形状，提供多表面类型的组合以优化向AP的液体流动，同时最小化气泡的形成，这是方便且通用的。
壳体21形成衬垫48内表面72的延续，使得它们一起提供朝向AP的液体流动漏斗。如下文更详细描述的，这不仅允许平滑和流线型流动，而且允许例如通过衬垫表面72的期望粗糙度在AP附近提供不同的表面，来优化流动特性和/或以及气泡防止。容器3远离AP的轴线倾斜，并在下侧与AP轴线形成更大地多的角度。在下侧上，对于喉部的圆周的至少一部分，漏斗壁26远离喉部区域相对于轴向以一定角度发散，该角度优选大于45°，且更优选大于50°，且还更优选大于55°。在这个特定示例中，该角度最大时约为60°。这在AP上提供了最大量的空间，从而使气泡生长的表面积最小化，如下面更详细描述的。
孔板的边缘的平面与在壳体中它被展开位置处的弯曲之间的压缩的轴向(孔板中心纵向轴线)尺寸距离为2.3mm，且更一般地优选在1.8mm和3.0mm的范围内。这提供了距离AP展开足够短的距离，以帮助最小化气泡预防。衬垫内表面提供了约1.8mm的这一尺寸的事实是有帮助的，因为它可以具有所需的表面粗糙度，以额外防止气泡形成。一般而言，喉部处的衬垫的轴向尺寸优选在1.5mm至3.0mm的范围内。
顶部(上游)衬垫48夹在垫片40和壳体本体漏斗21的底表面之间并被其压缩。衬垫48抵消来自O形环43和来自销31和32的力。
特别如图4所示，衬垫48包括模制材料的本体70，以形成具有内表面72的下游悬垂的圆形边缘71，内表面72形成开口，该开口是喉部8的一部分，用于向AP供应液体。边缘71提供衬垫深度，其大于本体70的其余部分的深度，并且由于它形成开口表面72的一部分，所以它沿下游方向延伸该开口表面。在该示例中，边缘71在本体70下方的深度为0.8mm，并且一般优选在0.5mm至1.1mm的范围内。本体在径向(横向)方向上延伸以提供大致轮廓的垫片环形形状，并因此它接合在多个部件之间，例如在压电体46和容器21之间，以及在支撑件40和壳体21之间。因此它在气雾剂发生芯内提供密封和平衡。
衬垫本体70也是用于内部和外部同心圆形顶部脊74和75的整体基部，所述脊74和75在上游方向上延伸以与壳体容器接触。它们具有0.3mm的高度并且通常优选它们具有在0.1mm至0.5mm范围内的高度。本体70内有通孔76，用以接收径向内导电销32。本体70的外边缘也具有槽口78，以防止组装错误。如果保持器未处于正确的环形方向，它会防止密封件被加载到保持器中。
衬垫48是医用级的液体硅橡胶，作为两组分复合物(two component compounds)提供，它们混合在一起并被注入热模具中以固化。通常，优选衬垫的肖氏硬度在20-80ShoreA的范围内，更优选在30-60Shore A的范围内。
在这种情况下，衬垫48的尺寸在松弛时为：
内径，6.2mm；
外径，14.7mm；
最大深度，2.1mm；
脊74和75的高度，0.3mm；
脊71相对于本体70的高度，0.6mm。
在该示例中，喉部8的直径约为6.0mm，由衬垫48的开口72在其最靠近AP的下端处限定。这种大直径喉部降低了由于吸入空气而导致的气泡滞留的风险。
从密封、保护压电体46和电连接的角度来看，衬垫48容许塑料壳体部件的尺寸变化。
如图3所示，衬垫48在自动组装期间位于保持器6上。这允许精确放置和自动化制造，这对于衬垫相对于气雾剂发生器5部件的精确定位特别重要。
再次参考图5和6，示出了保持器6完全插入之前和之后的位置，其中保持器6和气雾剂发生器5被设置为子组件，并且被向上推抵靠漏斗21下表面。从图6可以清楚地看出，在最终位置，腿62卡扣配合到气雾剂出口管5的凹槽67中，在该位置处下游O形环43和衬垫48被轴向地略微地压缩。因此，制造过程可以是高效的并且可以容忍小的放置变化。将气雾剂发生器5的部件轴向加载(图1中最佳地示出用于制造的对齐)，然后将它们轴向向上压靠在壳体壁21的下表面，这是简单的。这是一种密封定位的可靠方法。图5和6还示出了喉部8下游的发散表面69，用于来自AP的气雾剂流动。
通过衬垫48的开口72直径实现约6.2mm的喉部8直径。如图6所示，由于轴向压缩，开口呈锥形，提供漏斗形状。当衬垫松弛时，该直径变窄并且在下游末端处可能比标称的6.2mm直径小0.1mm至0.3mm的范围内。
该开口的锥形是由向下突出并且比本体70更易变形地多的边缘71促成。
用于气雾剂发生器5的物理支撑和密封优势
气雾剂发生器5在大面积上处于垂直压缩状态，提供了更能容忍塑料壳体部件的尺寸变化的优良密封。
如图6所示，上脊74和75随着轴向压缩而压缩，从而在其中板可能以例如128kHz振动的高频环境中提供抓握和稳健的稳定性。
此外，衬垫48覆盖压电体46，从而限制湿气从喉部8区域处的漏斗21进入导电部件31、32、46和40的可能性。
再次参考图6，从该图中可以清楚地看出，衬垫48提供了大程度的平衡由导电销31和32压靠在压电体46和垫片40上产生的力。这有助于衬垫的本体70的大部分和大表面邻接漏斗21下侧。此外，衬垫48充当压电体46上的盖，从而有助于保护其免受高湿度和高频率环境中的湿气的侵入。
这一对上脊74和75是特别有益的，因为它们确保在衬垫的周边的全部周围与漏斗21均匀接触，但又不会太高以致在轴向压缩时它们会阻止由衬垫的上表面的其余部分接触。
气泡防止
在该示例中，衬垫48具有精细纹理的表面光洁度，算术平均粗糙度Ra在1.6μm至3.2μm的范围内。在ISO4287:1998+A1:2009的4.2.1中定义了粗糙度平均参数Ra。Ra是通过在采样长度内测量峰值和谷值之间的平均长度以及在整个表面上距离平均线的偏差来计算的。Ra对粗糙度轮廓的所有峰值和谷值进行平均，然后中和异常点，使其对最终结果没有显著影响。
1.6μm到3.2μm的Ra范围相当于在VDI 3400(Charmilles)表面粗糙度等级(“VDI”)上的24到30。
参考图8，两个衬垫的表面示出被放大1000倍。左侧衬垫的表面光洁性粗糙度(surface finish roughness)平均约为1.8μm，并且右手侧上的衬垫的表面光洁性的粗糙度平均值为约2μm至约3μm。表面粗糙度在面向相机的表面中更加明显，因为它们处于焦点中。左侧衬垫的粗糙度可能更加准确，因为它是模制的，并且模具钢的表面粗糙度是准确已知的。
这样的表面粗糙度有助于防止小气泡在很长一段时间内粘附到内衬垫表面，并因此有助于防止气泡结合。优选地，粗糙度的大小的等级相当于倾向于在AP(孔尺寸为2μm至6μm，并且振动频率约为128kHz)的边缘上方聚集和合并的气泡的等级。1.6μm至3.2μm的表面粗糙度Ra值对于在约1μm至6μm范围内的孔板孔直径和/或在约60kHz至200kHz范围内、更优选在100kHz至160kHz范围内的振动频率特别有效。
图7示出了在AP的上表面上，特别是在其边缘周围，自然形成的气泡，这是由于AP以128kHz的频率振动而导致空气通过孔被吸入。我们已经发现，Ra的表面粗糙度值在约1.6μm到3.2μm的范围内比更光滑的表面要好。从AP上升的气泡往往不太可能停滞在衬垫的表面上。
可以以任何期望的方式实现期望的表面粗糙度。图8左侧的图像是通过注射成型形成的衬垫，并且右侧是通过3D打印形成的。
衬垫可以例如由热塑性弹性体材料(例如由BASF提供的那些材料等级)模制而成，或者如上所述通过增材制造技术(3D打印)制造。
具有向AP的极好的液体流动，这是由于容器具有内部光滑的漏斗表面，其导致具有较高表面粗糙度的较软材料。
在其它实施例中，衬垫和/或漏斗涂有亲水涂层，以进一步降低气泡停滞和聚结的风险。亲水涂层足够薄，不会影响表面粗糙度，但会阻止气泡聚结。亲水涂层优选具有在0.5μm至2.0μm范围内的厚度。
在各种示例中，亲水涂层可以是具有乙酸乙烯酯的单体成分、六甲基二硅氧烷(HMDSO)以给定的比例与氧混合，其中HMDSO多于O2。
替代的衬垫配置
参考图9和10，雾化器200具有衬垫201而不是衬垫48，并且所有其它部件是相同的并且由相同的参考数字表示。衬垫201具有围绕其外边缘的向下悬垂的边缘202，在位于两个销31和32之间的径向位置处。这有利于增加垫片和漏斗21两者围绕压电体的包围的程度以及与振动表面的接触的程度。在压电体的径向两侧和顶侧上的包络有助于确保可靠性，即使由于保持器和壳体之间涉及的间隙而导致湿气轻微泄漏到垫片上方的空间中。
参考图11至14，一种替代的雾化器300具有代替衬垫48的衬垫301，并且其它部件也是相同的并且由相同的参考数字表示。衬垫301具有进一步径向延伸的本体302，并且除了用于销32的孔304之外，还具有用于径向外销31的孔303。具有上游脊305和306，其类似于衬垫48的脊74和75。衬垫本体302径向延伸足够远以在其外周边缘处接合壳体5。衬垫301具有开口表面307，其形成在AP上方的喉部的一部分，如图12和14中最佳所示。
这种布置具有的好处是在顶部提供了更大的表面接触面积。此外，它还在两个配合的塑料部件(保持器和容器/壳体)之间提供了弹性密封。
替代的保持器
参考图15和16，一种替代的雾化器400具有壳体401，壳体401带有气雾剂出口管道410，其具有带有下边缘412的一对相对的凹口411。保持器402具有带有一对相对的腿404的管状本体403，所述腿404带有用于卡扣配合在相对的凹口411中的趾部，关于其它实施例而言。然而，在这种情况下，每个腿404另外具有径向向外的斜面405，从而有助于在制造期间插入保持器402。这减少了在组装过程中将本体向下放置在保持器上时的冲击。
图17示出了具有主本体502的保持器500，主本体502具有相对的腿504，腿具有带斜面505的趾部。这些卡扣配合到带有下边缘512的凹口511中。在这种情况下，衬垫是衬垫201，其完全径向延伸越过压电体，并直到壳体，并在压电体的径向外侧与支撑件接合。
向压电元件提供电力的方式可能与图示不同，没有与压电元件和支撑件接合的销。例如，如图18和19所示，雾化器具有提供漏斗的顶部壳体665和支撑气雾剂发生器组件600的下部气雾剂出口部分660。在这种情况下，具有顶部衬垫601，其形成喉部的在AP上方的一部分并在支撑垫片610的一部分上方径向延伸。环形压电体620通过导电粘合剂粘附到支撑件610的下面(下游)侧，因此从支撑件上方移除部件并为更宽的喉部区域留出更多范围。垫片610由O形环630在下方支撑，其方式大体类似于其它实施例的方式。然而，在这种情况下，由环形弹簧夹组件650提供电力，该环形弹簧夹组件650具有支撑C形夹的环形本体，该C形夹径向向外且返回向内延伸以接合垫片610的下侧。还具有为片簧的一般形式的夹652，其与压电元件620的下侧接合。因此，到压电元件620的顶表面的电力由弹簧夹端子651经由垫片610提供，并且直接到压电元件的底表面的电力由弹簧端子652提供。
应当理解，本发明提供了一种雾化器，其具有由上游弹性密封件引起的许多显著改进。通过该密封件形成容器中的喉部的一部分并且还用作密封件，它是执行两个非常重要的功能的单个部件。特别有利的是，壳体在上游弹性密封件的暴露表面上没有悬垂，为液体输送到孔板提供了一种流线型的方法。此外，可以修改密封件暴露表面，以提供增强的气泡防止益处，例如粗糙表面。在密封件暴露表面为漏斗形的示例中特别有利。另一个主要优点是壳体和上游密封件的布置允许相对宽的喉部，从而有助于到孔板的可预测且有效的液体流动。
本发明不限于所描述的实施例，而是可以在结构和细节上改变。例如，喉部区域的面积可能大于34mm2。可以设想，在其它示例中，衬垫可以具有类似于衬垫201的向下悬垂的边缘以及类似于衬垫301的顶表面区域和径向范围。下游弹性密封件可以不是O形环的形式。它可以是从壳体延伸的弹性材料的脊，并且它可以被固定到壳体。它可以具有衬垫的一些特征，例如本体可以径向向外延伸到大于所示O形环的范围。还可以设想，在其它示例中，顶部衬垫下游延伸边缘不一定在衬垫开口处，而是可以从它径向向外一小部分。
此外，如在图18和19中所示，电力可以由除导电销之外的触点提供。电导体可以包括与支撑件或振动发生器接合的至少一个第一弹簧触点，以及与振动发生器或支撑件中的另一个接合的第二弹簧触点，所述第一和第二弹簧触点提供相对的电触点以用于向振动发生器输送电力。支撑件可以比振动发生器径向延伸得更远，并且第一弹簧触点在振动发生器侧向接合支撑表面。第二弹簧触点可以直接接触振动发生器。所述弹簧触点中的至少一个可以是在轴向(纵向)视图中为弧形的弹性脊的形式，并且端子652是一个示例。弹性脊可以围绕孔板至少部分地延伸。弹性脊可从触点组件基座沿上游方向延伸，并且基座还可支撑径向向外延伸并径向向内弯曲以接合支撑件或振动发生器表面的弹簧触点。弯曲可以为弹簧触点提供弹性。具有弯曲的弹簧触点可以在振动发生器的径向外侧接合支撑件。
弹簧触点可以安装到触点组件上，该触点组件在上游或下游侧安装到壳体上，但优选在下游安装，因为这为宽的喉部区域提供了更多空间。
还可以设想，衬垫可以仅具有非常有限的径向延伸本体，但通过弹性上游支撑件以及也优选地在它形成了漏斗喉部的一部分的位置处与液体接触的表面的粗糙度提供了极好的优点。在一个示例中，衬垫本体仅延伸到脊74的大约径向范围。通常，本文所述的雾化器的任何特征都可以与说明之外的其它特征以不同的组合使用。此外，设想壳体可以由更多或更少数量的互连在一起的部件提供。例如，气雾剂出口可以是安装到容器或安装到中间壳体部件的分离的部件。超声波焊接可例如用于将部件结合在一起。

Claims (46)

1.一种雾化器，包括：
壳体(2、6)，
由所述壳体形成的液体供应容器(3)，
由所述壳体形成的气雾剂出口(4)，
气雾剂发生器(5)，其安装在所述壳体(3)中并且包括：
可振动的孔板(41)，
支撑所述孔板的环形的支撑件(4)，
附接到所述环形的支撑件的振动发生器(46)，
用于将电力传输到所述振动发生器的电导体，
下游弹性密封件(43)，其在所述孔板的与所述液体供应容器相反的一侧上安装在所述壳体和所述环形的支撑件之间，以及
上游弹性密封件(48)，其安装在所述环形的支撑件(40)和所述壳体容器(21)之间，并且具有形成在所述孔板(41)上方的喉部(8)的一部分的开口(72)。
2.根据权利要求1所述的雾化器，其特征在于，所述上游弹性密封件包括衬垫，所述衬垫具有本体(70)和在所述开口(72)附近的下游延伸边缘(71)，所述本体(70)从所述边缘(71)以大致环形形状径向延伸。
3.根据权利要求2所述的雾化器，其特征在于，所述衬垫包括用于与壳体(21)表面接合的至少一个向上指向的脊(74、75)。
4.根据权利要求3所述的雾化器，其特征在于，具有两个或更多个向上指向的脊(74、75)。
5.根据权利要求3或者4所述的雾化器，其特征在于，所述脊(74、75)中的至少一个在平面中是圆形的，优选是同心的。
6.根据权利要求5所述的雾化器，其特征在于，所述脊(74、75)具有在0.1mm和0.5mm范围内的高度，并且所述下游延伸的边缘具有在0.5mm和1.1mm的范围内的相对于所述衬垫本体(70)的深度。
7.根据前述权利要求中的任一项所述的雾化器，其特征在于，所述上游弹性密封件构造成使得当在轴向压缩下时，所述开口(72)具有在流动方向上向内渐缩的内表面以在所述喉部处形成漏斗形状。
8.根据前述权利要求中的任一项所述的雾化器，其特征在于，所述上游弹性密封件的所述开口的内表面(72)在密封件处于压缩状态下形成所述壳体容器内表面的下游延续。
9.根据权利要求2至8中的任一项所述的雾化器，其特征在于，所述衬垫本体(70)覆盖所述环形的支撑件(40)的至少一部分。
10.根据权利要求2至9中的任一项所述的雾化器，其特征在于，所述衬垫本体(70)覆盖所述振动发生器(46)的至少一部分。
11.根据权利要求10所述的雾化器，其特征在于，所述衬垫(8)覆盖并接触所述振动发生器(46)的上表面，所述振动发生器(46)安装到所述支撑件(40)的顶表面。
12.根据前述权利要求中的任一项所述的雾化器，其特征在于，所述壳体包括与所述气雾剂出口可接合的保持器(6)，并且所述气雾剂发生器(5)由所述保持器(6)支撑。
13.根据权利要求12所述的雾化器，其特征在于，利用所述保持器的趾部(62)接合在所述壳体的凹口(67)内的所述保持器和所述气雾剂出口之间的接合以及由下游弹性密封件(43)和上游弹性密封件(48)的压缩和轴向反作用力辅助的接合，所述保持器(6)卡扣配合在所述气雾剂出口内。
14.根据权利要求13所述的雾化器，其特征在于，所述保持器包括用于下游弹性密封件(43)的环形座(68)，并且其中所述支撑件(40)、所述孔板(41)、所述振动发生器(46)和所述衬垫(48)被支撑在所述下游弹性密封件上方。
15.根据权利要求12至14中的任一项所述的雾化器，其特征在于，所述保持器(6)形成用于所述衬垫的环形座(65)。
16.根据权利要求15所述的雾化器，其特征在于，所述保持器包括形成所述座的侧壁的周向和轴向指向的突片(65)。
17.根据前述权利要求中的任一项所述的雾化器，其特征在于，所述喉部(8)在所述孔板的平面中具有至少18mm2的面积。
18.根据前述权利要求中的任一项所述的雾化器，其特征在于，所述喉部(8)在所述孔板的平面中具有至少20mm2的面积。
19.根据前述权利要求中的任一项所述的雾化器，其特征在于，所述喉部(8)在所述孔板的平面中具有至少25mm2的面积。
20.根据前述权利要求中的任一项所述的雾化器，其特征在于，所述喉部(8)在所述孔板的平面中具有至少30mm2的面积。
21.根据前述权利要求中的任一项所述的雾化器，其特征在于，所述喉部(8)在所述孔板的平面中具有在约32mm2至40mm2范围内的面积。
22.根据前述权利要求中的任一项所述的雾化器，其特征在于，所述喉部(8)在所述孔板的平面中具有的面积是所述孔板(41)的可振动面积的至少两倍。
23.根据前述权利要求中的任一项所述的雾化器，其特征在于，所述上游弹性密封件的开口(72)当在壳体中并被压缩时的直径超过5mm、且优选超过5.5mm、且更优选超过6.0mm。
24.根据前述权利要求中的任一项所述的雾化器，其特征在于，所述上游弹性密封件的开口(72)具有的轴向尺寸在1.8mm和3.0mm的范围内，并且优选地超过2.0mm。
25.根据权利要求2至24中的任一项所述的雾化器，其特征在于，所述雾化器包括用于驱动所述振动发生器的一对导电弹簧销(31、32)，并且所述销中的一个或两个延伸穿过在所述衬垫中的孔(76)。
26.根据前述权利要求中的任一项所述的雾化器，其特征在于，所述上游弹性密封件(48)是作为被混合在一起并注入热模具中固化的两组分复合物提供的医用级液体硅橡胶。
27.根据前述权利要求中的任一项所述的雾化器，其特征在于，所述上游弹性密封件具有在20至80Shore A的范围内的肖氏硬度。
28.根据前述权利要求中的任一项所述的雾化器，其特征在于，所述上游弹性密封件具有在30至60Shore A的范围内的肖氏硬度。
29.根据权利要求2至28中的任一项所述的雾化器，其特征在于，所述衬垫(201)包括多个下游脊(71、202)。
30.根据权利要求29所述的雾化器，其特征在于，所述振动发生器安装到所述支撑件(40)的上游表面，并且至少一个下游延伸脊(202)围绕所述振动发生器(46)的外周边延伸。
31.根据权利要求2至30中的任一项所述的雾化器，其特征在于，所述衬垫(301)沿径向方向延伸以在塑料壳体部件(21、4)之间形成弹性密封。
32.根据权利要求2至31中的任一项所述的雾化器，其特征在于，所述衬垫(301)沿径向方向延伸以完全地覆盖所述振动发生器(46)。
33.根据权利要求2至32中的任一项所述的雾化器，其特征在于，所述衬垫(301)沿径向方向延伸以完全地覆盖所述支撑件(40)。
34.根据权利要求2至33中的任一项所述的雾化器，其特征在于，所述衬垫(301)沿径向方向延伸以在其外边缘(302)处接合所述壳体。
35.根据前述权利要求中的任一项所述的雾化器，其特征在于，所述上游弹性密封件开口暴露表面的至少一部分被粗糙化，并且优选地具有在1.6μm至3.2μm的范围内的表面粗糙度平均值。
36.根据前述权利要求中的任一项所述的雾化器，其特征在于，所述上游弹性密封件在其暴露表面的至少一部分上具有亲水涂层。
37.根据权利要求12至36中的任一项所述的雾化器，其特征在于，所述保持器包括至少两个相对的斜面(405、505)，用于引导所述保持器插入到所述壳体中。
38.一种制造根据权利要求12至37中的任一项所述的雾化器的方法，该方法包括：将所述气雾剂发生器(5)安装到所述保持器(6)，并且使所述保持器朝向所述壳体容器(221、8)自动地移动，直到所述保持器在所述壳体上卡扣配合(62、67)就位，由上游密封件(48)和下游密封件(43)的轴向弹性反作用力保持。
39.根据权利要求38所述的方法，其特征在于，所述保持器包括至少两个相对的斜面(405、505)，用于引导所述保持器插入到所述壳体中，并且使所述保持器朝向所述壳体容器移动的所述动作由所述斜面引导对准。
40.一种雾化器，其包括：
壳体(2、6)，
由所述壳体形成的液体供应容器(3)，
在所述壳体内的气雾剂出口(4)，
气雾剂发生器(5)，其安装在所述壳体(3)中并且包括：
可振动的孔板(41)，
支撑所述孔板的环形的支撑件(4)，
附接到所述环形的支撑件的振动发生器(46)，
用于将电力传输到所述振动发生器的电导体，
下游弹性密封件(43)，其在所述孔板的与所述液体供应容器相反的一侧上安装在所述壳体和所述环形的支撑件之间，以及
上游弹性密封件(48)，其安装在所述环形的支撑件(40)和所述壳体容器(21)之间，并且具有开口(72)，所述开口(72)具有形成在所述孔板(41)上方的喉部(8)的一部分的暴露表面，并且所述表面的至少一部分被粗糙化(72)。
41.根据权利要求40所述的雾化器，其特征在于，所述暴露表面的至少一部分具有在1.6μm至3.2μm的范围内的粗糙度平均值。
42.根据权利要求40或41所述的雾化器，其特征在于，所述暴露表面(72、307)在所述喉部处形成漏斗形状。
43.根据权利要求40至42中的任一项所述的雾化器，其特征在于，所述壳体容器形成弯曲以从所述喉部加宽，并且所述弯曲以相对于轴向超过40°的角度延伸。
44.根据权利要求40至43中的任一项所述的雾化器，其特征在于，所述孔板具有孔，所述孔的直径在2μm和6μm的范围内。
45.根据权利要求44所述的雾化器，其特征在于，距离所述孔板的边缘的平面和所述弯曲的轴向距离在1.8mm和3.0mm的范围内。
46.根据权利要求40至45中的任一项所述的雾化器，其特征在于，所述密封件在所述喉部处的轴向尺寸在1.5m和3.0mm的范围内。
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