CN204734576U - 液体气溶胶呼吸染毒两级雾化装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及液体气溶胶呼吸染毒两级雾化装置，其特征在于，所述两级雾化装置包括一级雾化装置和二级雾化装置，所述一级雾化装置为电声换能型超声波雾化装置，所述二级雾化装置为气动式雾化装置，其中，所述一级雾化装置和二级雾化装置构造为使得经所述电声换能型超声波雾化装置超声波雾化后的雾滴送入到所述气动式雾化装置中进行进一步破碎，并最终输出所述液体气溶胶。

Description

液体气溶胶呼吸染毒两级雾化装置

技术领域

本实用新型涉及液体气溶胶呼吸染毒两级雾化装置，属于动物给药装置领域。

背景技术

液体气溶胶染毒是液体雾化技术在毒理学研究中的具体应用，用于探究物质通过呼吸途径对动物体的毒性作用。目前，液体雾化可以概括为三种方式：机械式雾化、气动式雾化和超声波式雾化。

机械式雾化通过对液体加压，使其高速喷出而实现雾化，不需要另加其他雾化剂的能量，雾化平均粒径较大，一般难以进入动物或人体的肺部。气动式雾化是利用一定压力的气体作为能量载体，通过各种方式冲击或撕裂液体使其雾化，虽然产生的特定粒径的雾化颗粒较细，但单个雾化喷嘴的液体处理量较小，由于其结构原理，在维持颗粒粒径的同时不能对单个喷嘴雾化量进行控制。超声波式雾化是利用超声波加强液体的分解和雾化，分为电声换能型和流体动力型两种，前者通过换能器将电能转换为超声波，雾化量可通过调节换能器两端电压实现，后者则以流体为动力源，利用高速流体的动能发出超声波，两种类型的优点是液体处理量大，缺点是产生雾滴的粒径分布离散。

以上不同液体雾化方式产生的气溶胶微粒平均粒径不同，而且气动式雾化和电声换能型超声波式雾化装置主要用于临床呼吸道给药。对于动物染毒实验，特别是开展液体气溶胶定粒径范围、定剂量动物染毒实验，目前尚无良好的装置和方法来实现这一点。

引证文献与资料：

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实用新型内容：

为了解决上述问题，本实用新型发明人设计了一套可将电声换能型超声波雾化和气动式雾化相结合形成两级雾化的装置，通过分别调节影响两级雾化的主要因素来控制装置最终输出液体气溶胶的质量浓度、流量和粒径范围，以确保较小的、特定粒径范围内的微粒能够进入实验动物呼吸系统的不同部位。

本实用新型装置的基本原理是采用文丘里效应的二流体喷嘴气动雾化与压电陶瓷式的超声雾化相结合，可同时对气溶胶的质量浓度、流量和粒径范围进行调节和控制，可有效解决雾化量有限及雾化后液体气溶胶粒径分布离散的问题，方便应用于动物呼吸染毒实验。

具体而言，本实用新型提供一种液体气溶胶呼吸染毒两级雾化装置，所述两级雾化装置包括一级雾化装置和二级雾化装置，所述一级雾化装置为电声换能型超声波雾化装置，所述二级雾化装置为气动式雾化装置，其中，所述一级雾化装置和二级雾化装置构造为使得经所述电声换能型超声波雾化装置超声波雾化后的雾滴送入到所述气动式雾化装置中进行进一步破碎，并最终输出所述液体气溶胶。

在一个实施方式中，所述两级雾化装置还包括用于控制施加至所述电声换能型超声波雾化装置的电压的电压控制器。

优选的是，所述电压控制器为数字电压控制器。

在另一个实施方式中，所述两级雾化装置还包括用于控制通过所述气动式雾化装置的空气流量的流量控制装置。

优选的是，所述流量控制装置为带有流量计(19)的电子流量开关，从而能够调整和/或设定具体的空气流量值。

在又一个实施方式中，所述气动式雾化装置具有内外同心喷嘴(5)，(7)，以及用于控制所述内外同心喷嘴(5)，(7)之间的间隙大小的间隙控制装置进行。

优选的是，所述间隙控制装置为带有步进电机控制器的步进电机(3)。

在另一实施方式中，所述两级雾化装置还包括用于设定和控制所述两级雾化装置的运行时间的无限循环时间控制器。

附图说明

图1为本实用新型的外观示意图；

图2为本实用新型的内部构造图；

图3为本实用新型的功能结构图。

附图标记：

1——把手      2——控制器   3——步进电机    4——螺杆

5——内喷嘴      6——气溶胶出口    7——外喷嘴     8——超声波雾化室

9——液体电磁阀    10——液位控制电极     11——压电陶瓷雾化片基座

12——插片散热器     13——轴流鼓风机      14——软管    15——药液槽

16——脚轮         17——蠕动泵     18——空气流量调节阀、气体电磁阀

19——电子流量计   20——稳压阀、压力开关     21——储气罐

22——空气进口      23——空气滤嘴   24——减振柱

25——空气压缩机     26——消音外壳      27——水冷换热器

28——轴流通风机      29——半导体制冷片     30——水泵

31——消音器

具体实施方式

以下结合附图详细地描述本实用新型的液体气溶胶呼吸染毒两级雾化装置。

在本实用新型的一个具体实施方式中，本两级雾化装置包括电源、步进电机控制器、电子流量开关、液位开关、无限循环时间控制器、空气压缩机(25)、步进电机(3)、蠕动泵(17)、时控开关、电磁阀(18)、轴流通风机(28)、超声波功率发生器、数字电压控制器、压电陶瓷雾化片。

在实际工作过程中，液体气溶胶的发生采用两级雾化，即两种不同的雾化方式相结合。①一级雾化通过压电陶瓷超声波雾化实现液体向雾滴的转变。超声波雾化利用超声波作为能源，由功率发生器产生高频电流，经过安装在雾化室底部的压电陶瓷换能器，通过谐振使高频电流转换为声波作用于雾化室中的液体，超声波的振荡使液体破碎为雾滴。②二级雾化通过气动雾化实现压缩气体对一级雾化得到雾滴的进一步控制。气动雾化利用气体动能作为能源，由气体压缩机产生高速气流，雾滴随同做加速运动，在加速运动过程中作用在雾滴上的气动力与表面张力的平衡受到破坏，雾滴进一步破碎。

在二级雾化中，喷嘴处雾滴与气体间的速度差越大，雾滴就越容易破碎为更小的粒径。所以，可以通过控制雾滴与气体间的速度差来影响其雾化效果。而在一级雾化中，电流频率固定时，液体雾化量随电压的增大而增大，而在二级雾化中，空气流量影响气溶胶质量流量。由于二级雾化中雾滴与气体间的速度差也可影响雾化效果，所以雾化效果还受二级雾化室内外同心喷嘴间隙大小和空气流量的影响。

由此可见，通过电压、空气流量和内外同心喷嘴间隙的相互适应和协调可分别调节和控制装置最终输出气溶胶的浓度、流量和粒径范围。

一级雾化装置和二级雾化装置间的连接管道不宜过长，在保证雾滴通过管道时损失较少的前提下，只要将其构造为使得经所述电声换能型超声波雾化装置超声波雾化后的雾滴送入到所述气动式雾化装置中进行进一步破碎，并最终输出所述液体气溶胶即可。

具体而言：

步进电机(3)固定在二级雾化喷嘴处，通过螺杆(4)与外喷嘴(7)连接，步进电机控制器通过控制步进电机的正反转以及转动角度实现外喷嘴的迁移运动从而改变内外喷嘴间隙的大小，进而影响压缩空气在内喷嘴(5)口处与液体气溶胶颗粒的速度差，实现预期的破碎效果。

通过带有流量计(19)的电子流量开关来调整和设定具体的空气流量值。

带有液位控制电极(10)的液位开关在自动模式下根据电极被浸没时相互间电流的通断来控制蠕动泵(17)是否向雾化室(8)中泵入药液。蠕动泵(17)输送液体的速率和方向由另一步进电机控制器控制。

两级雾化协同工作，在一级雾化即超声波雾化中，时控开关控制超声波功率发生器工作的总时间，数字电压控制器控制超声波功率发生器分配到压电陶瓷雾化片上的电压，常闭液体电磁阀(9)打开，轴流通风机(28)开始工作，将超声波雾化后的雾滴吹散并送入到二级雾化喷嘴。在二级雾化即气动雾化中，空气压缩机(25)的开或关只受压力开关的控制，当储气罐(21)中压力下降到特定值时，空气压缩机(25)自动工作。储气罐(21)输出的气压由稳压器控制，空气流量由电子流量开关控制，常闭气体电磁阀(18)决定二级雾化中压缩空气是否流过二级雾化喷嘴。二级雾化喷嘴由同心的内喷嘴(5)和外喷嘴(7)组成。由于气动雾化是通过压缩空气提供动力将药液喷射雾化，因此通过调整内外同心喷嘴间隙大小和空气流量可以控制二级雾化的效果。

上述一级雾化和二级雾化的工作部件同时工作或停止，其时间间隔由无限循环时间控制器控制。

特别需要指出的是雾化室底部与压电陶瓷雾化片基座(11)以螺口连接，雾化片四周有橡胶圈，拧紧后可防止漏夜，在橡胶圈的外围有对称分布的两个金属顶针触点，这两个金属顶针触点分别与压电陶瓷雾化片背面的导线相连，除此之外，陶瓷雾化片的背面还与插片散热器(12)相连。

以下描述所述装置的使用过程。

使用装置前，先取出药液槽(15)，向其中加入一定体积的药液。

打开装置的总电源开关，空气压缩机(25)开始工作，当储气罐(21)中压力达到一定值时，空气压缩机(25)停止工作。稳压阀使储气罐(21)中的压缩空气减压并稳定输出。

设置一级雾化的电压、二级雾化的空气流量和内外喷嘴间距，控制器(2)显示设定值。请注意，控制器(2)为一组控制器的组合，具有数字电压控制器、电子流量开关、步进电机控制器、时控开关和无限循环时间控制器，分别用于设定一级雾化的电压、二级雾化的空气流量、内外喷嘴间距以及工作时间、工作流程。

设置装置工作的间歇和总的工作时间，控制器显示设定的工作间歇和工作时间的正计时并开始自动工作。

当液位控制电极(10)间没有液体存在时，液位开关启动蠕动泵(17)，将药液经软管(14)递送到超声波雾化室(8)。当药液面到达一定高度，液位开关关闭蠕动泵(17)。

压电陶瓷雾化片开始工作，轴流鼓风机(13)将空气通过常开的液体电磁阀(9)向超声波雾化室(8)鼓风将一级雾化后的气溶胶送入二级雾化喷嘴，同时，常闭气体电磁阀(18)打开使压缩空气流过二级雾化喷嘴，形成液体气溶胶从气溶胶出口(6)喷出。

装置工作的间歇依照设定循环进行，当装置工作的总时间达到设定值时，一级雾化自动停止而其他过程依旧进行(继续通入空气，防止染毒对象的窒息)。

染毒结束后，将药液槽(15)取出，放入装有75％乙醇溶液的药液槽准备清洗装置。

将无线循环时间控制器关闭，按液位开关手动上液键，进入清洗阶段，蠕动泵(17)连续工作将乙醇溶液送入雾化室(8)，再从气溶胶出口6溢出，收集溢出的液体，从而达到清洗的目的。

关闭装置的总电源开关，拧下带有插片散热器(12)的依靠顶针触点与超声波功率发生器连接的压电陶瓷雾化片基座(11)，雾化室内剩余乙醇溶液流出，拧上陶瓷雾化片，完成清洗。

平时需要清洗时，可将药液槽(15)装上清水或诸如乙醇等清洗液，重复上述过程进行空运载，从而达到清洗的目的。

当陶瓷雾化片累计工作时间达到寿命后，在关闭装置的总电源的情况下，拧下压电陶瓷雾化片基座(11)，拆出旧的雾化片，换上新的雾化片。

此外，本实用新型的液体气溶胶呼吸染毒两级雾化装置还具有把手(1)、脚轮(16)以方便使用。空气进口(22)处可以装有空气滤嘴(23)以净化压缩空气。另外，为了减少空气压缩机的噪音，可配备有减振柱(24)和消音器(31)。另外，为了避免空气压缩机过热及其产热使输出的压缩空气的温度升高而导致对实验动物的不利影响，为空气压缩机配备有水冷换热器(27)、轴流通风机(28)、半导体制冷片(29)以及水泵(30)以将空气压缩机输出的压缩空气温度保持在一定范围。

本实用新型具有下述效果：

1.克服现有雾化器在动物活体呼吸染毒实验中操作不便的缺陷，同时可对气溶胶的浓度、流量和粒径范围进行控制。

2.染毒过程结束后，空气压缩机照常工作，可避免实验动物的缺氧或窒息。

3.装置带有定时染毒功能，方便进行长期染毒实验。

4.装置带有清洗功能。

5.压电陶瓷雾化片可拆卸方便更换。

6.有插片散热器对雾化片进行更有效的散热。

提供对本实用新型的实施方式的前述描述是为了说明和描述的目的。并非试图穷尽本发明所披露的精确形式或将本发明限制于所披露的精确形式。显然，许多改进和变化对于本领域技术人员是显而易见的。选择并描述所述实施方式是为了能够最好地解释本发明的原理及其实际用途，由此使得本领域的其他技术人员能够理解适用于预计的特定用途的本发明的各种实施方式和各种改进方案。本发明的范围由下述权利要求及其等同物所限定。

Claims (9)

1.液体气溶胶呼吸染毒两级雾化装置，其特征在于，所述两级雾化装置包括一级雾化装置和二级雾化装置，所述一级雾化装置为电声换能型超声波雾化装置，所述二级雾化装置为气动式雾化装置，其中，所述一级雾化装置和二级雾化装置构造为使得经所述电声换能型超声波雾化装置超声波雾化后的雾滴送入到所述气动式雾化装置中进行进一步破碎，并最终输出所述液体气溶胶。

2.如权利要求1所述的两级雾化装置，其特征在于，所述两级雾化装置还包括用于控制施加至所述电声换能型超声波雾化装置的电压的电压控制器。

3.如权利要求2所述的两级雾化装置，其特征在于，所述电压控制器为数字电压控制器。

4.如权利要求1所述的两级雾化装置，其特征在于，所述两级雾化装置还包括用于控制通过所述气动式雾化装置的空气流量的流量控制装置。

5.如权利要求4所述的两级雾化装置，其特征在于，所述流量控制装置为带有流量计(19)的电子流量开关，从而能够调整和/或设定具体的空气流量值。

6.如权利要求1所述的两级雾化装置，其特征在于，所述气动式雾化装置具有内外同心喷嘴(5，7)，以及用于控制所述内外同心喷嘴(5，7)之间的间隙大小的间隙控制装置进行。

7.如权利要求6所述的两级雾化装置，其特征在于，所述间隙控制装置为带有步进电机控制器的步进电机(3)。

8.如权利要求1所述的两级雾化装置，其特征在于，所述两级雾化装置还包括用于设定和控制所述两级雾化装置的运行时间的无限循环时间控制器。

9.如权利要求1所述的两级雾化装置，其特征在于，所述两级雾化装置包括包括电源、步进电机控制器、电子流量开关、液位开关、无限循环时间控制器、空气压缩机(25)、步进电机(3)、蠕动泵(17)、时控开关、电磁阀(18)、轴流通风机(28)、超声波功率发生器、数字电压控制器、压电陶瓷雾化片。