DE102020110404A1 - Improved Process for Making a Perforated Membrane - Google Patents
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Abstract
Vorliegende Erfindung betrifft Verfahren zur Herstellung einer perforierten Membran zur Verwendung in einem Fluidtransfergerät, wobei die perforierte Membran (1) eine Kontur (19) und eine Vielzahl von durchgängigen Düsen (10) aufweist, von denen ein mittlerer Durchmesser 100 µm oder weniger beträgt, das Verfahren umfassend das Formen der Düsen (10) mittels Laserbohren, wobei an Positionen auf einer Oberfläche der Membran, an welchen Düsen (10) geformt werden sollen, Laserenergie selektiv und kontrolliert appliziert wird wobei die Kontur (19) der Membran (1) mittels Ätzen geformt wird. Weiterhin wird eine mittels des Verfahrens hergestellte perforierte Membran sowie ein diese verwendendes Fluidtransfergerät vorgestellt.The present invention relates to a method for producing a perforated membrane for use in a fluid transfer device, the perforated membrane (1) having a contour (19) and a plurality of continuous nozzles (10), of which an average diameter is 100 μm or less, the A method comprising the shaping of the nozzles (10) by means of laser drilling, laser energy being applied selectively and in a controlled manner to positions on a surface of the membrane on which nozzles (10) are to be molded, the contour (19) of the membrane (1) by means of etching is shaped. Furthermore, a perforated membrane produced by means of the method and a fluid transfer device using this are presented.
Description
Vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung perforierter Membranen, welche zur Verwendung in einem Fluidtransfergerät geeignet sind. Unter die hier angesprochenen Fluidtransfer- oder auch Fluidtransportgeräte fallen beispielsweise Vernebler zur Atomisierung von Flüssigkeiten, Pumpen zur Erzeugung einer Druckdifferenz und/oder einer gerichteten Fluidströmung sowie Filter zum Herausfiltern von Partikeln aus einem Fluid. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellte Membran und deren Verwendung in einem Fluidtransfergerät.The present invention relates to a method of making perforated membranes suitable for use in a fluid transfer device. The fluid transfer or also fluid transport devices discussed here include, for example, nebulizers for atomizing liquids, pumps for generating a pressure difference and / or a directed fluid flow, and filters for filtering out particles from a fluid. The invention also relates to a membrane produced by means of the method according to the invention and its use in a fluid transfer device.
Im Stand der Technik sind perforierte Membranen, üblicherweise von kreisförmiger Kontur, d. h. Umriss, umfassend eine Vielzahl von feinen Düsen bekannt. Diese Düsen weisen üblicherweise einen sich in ihrem Verlauf ändernden Querschnitt auf, um bestimmte Fluidtransporteigenschaften durch die Düsen hindurch zu erreichen. Solche Membranen werden in verschiedenen Fluidtransfergeräten, wie den vorgenannten Verneblern, Pumpen oder Filtern eingesetzt.In the prior art, perforated membranes, usually circular in contour, i.e. H. Known outline comprising a variety of fine nozzles. These nozzles usually have a cross-section that changes in their course in order to achieve certain fluid transport properties through the nozzles. Such membranes are used in various fluid transfer devices, such as the aforementioned nebulizers, pumps or filters.
In einer Pumpe soll mittels der Membran ein effektiver Fluidtransport erreicht werden. Hierzu wird üblicherweise die Membran periodisch vor- und zurückbewegt, oder in Pumpen mit statischer Membran wird die Flüssigkeit mittels eines periodisch vor- und zurückbewegten Kolbens über die Membran geleitet. Hierbei wird bei Bewegung in einer Richtung Fluid durch die Düsen der Membran und bei Bewegung in die entgegengesetzte Richtung wieder zurückgedrückt. Um nun über den Bewegungszyklus gemittelt einen effektiven Fluidtransport in eine gewünschte Richtung zu erreichen, werden Düsen mit einem gegenüber den Membranebenen nicht symmetrischen Querschnittsverlauf eingesetzt. Insbesondere Düsen, bei denen der Querschnitt sich von einer Seite zu der gegenüberliegenden, in die gewünschte Transportrichtung weisenden Seite hin, erweitert. Aufgrund der hierdurch unterschiedlichen Strömungseigenschaften der Düsen in die beiden gegengesetzten Richtungen wird bei Bewegung der Düsen in Richtung der Seite mit dem kleineren Düsenquerschnitt mehr Fluid durch die Düsen transportiert als in der entgegengesetzten Richtung woraus im Mittel ein Fluidtransport resultiert.In a pump, an effective fluid transport is to be achieved by means of the membrane. For this purpose, the membrane is usually moved back and forth periodically, or in pumps with a static membrane, the liquid is passed over the membrane by means of a piston that is moved back and forth periodically. When moving in one direction, fluid is pushed back through the nozzles of the membrane and when moving in the opposite direction. In order to achieve an effective fluid transport in a desired direction averaged over the movement cycle, nozzles with a cross-sectional profile that is not symmetrical with respect to the membrane planes are used. In particular nozzles in which the cross-section widens from one side to the opposite side pointing in the desired transport direction. Due to the different flow properties of the nozzles in the two opposite directions, when the nozzles move in the direction of the side with the smaller nozzle cross-section, more fluid is transported through the nozzles than in the opposite direction, which on average results in fluid transport.
Bei Pumpen mittels sich einer bewegenden Membran ist der Vorteil, dass sie mechanisch einfacher aufgebaut sind, als rotationsbasierte Pumpen. Ebenso ist eine Miniaturisierung leichter möglich. Dem steht der Nachteil einer höheren Leistungsaufnahme pro gegebener Flussrate gegenüber. Wichtig ist hier also die Optimierung der Düsenquerschnitte bzw. der Querschnittverläufe entlang der Düse, so dass die Leistungsaufnahme minimiert wird.Pumps using a moving membrane have the advantage that they are mechanically simpler than rotation-based pumps. Miniaturization is also more easily possible. This is offset by the disadvantage of a higher power consumption per given flow rate. It is important here to optimize the nozzle cross-sections or the cross-sectional progressions along the nozzle, so that the power consumption is minimized.
Bei einer Filterung ist das Ziel die Zurückhaltung von in dem Fluid suspensierter Partikel. Um dies zu gewährleisten, muss die Düse einen Durchmesser haben, der kleiner ist alle linearen Dimensionen der zurückzuhaltenden Partikel. Damit eine perforierte Membran effektiv als Filter eingesetzt werden kann, ist es daher wichtig, dass die Größen der einzelnen Düsen möglichst wenig voneinander abweichen, da sonst keine gleichmäßige und verlässliche Filterung sichergestellt ist.In filtering, the goal is to retain particles suspended in the fluid. To ensure this, the nozzle must have a diameter that is smaller than all the linear dimensions of the particles to be retained. In order for a perforated membrane to be used effectively as a filter, it is therefore important that the sizes of the individual nozzles differ from one another as little as possible, otherwise uniform and reliable filtering cannot be ensured.
Perforierte Membranen werden auch in den Aerosolgeneratoren von Verneblern eingesetzt und werden üblicherweise als Mesh-Membran bezeichnet. Ziel eines Verneblers ist es, eine Flüssigkeit, die häufig einen gelösten Wirkstoff enthält, zu atomisieren, d. h. in einen Nebel feiner Tröpfchen zu zerstäuben. Häufig ist das Ziel, dass der Patient diesen Tröpfchennebel möglichst tief in die Lunge, z.B. bis in die Lungenbläschen einatmen kann. Für eine solche Lungengängigkeit sind Tröpfchengrößen von 5 µm oder weniger zu erreichen.Perforated membranes are also used in the aerosol generators of nebulizers and are usually referred to as mesh membranes. The aim of a nebulizer is to atomize a liquid, which often contains a dissolved active ingredient, i.e. H. to atomize into a mist of fine droplets. Often the goal is for the patient to be able to inhale this mist as deep as possible into the lungs, e.g. into the alveoli. For such respiratory penetration, droplet sizes of 5 µm or less must be achieved.
Eine perforierte oder Mesh-Membran wird nun im Aerosolgenerator eines Verneblers derart verwendet, dass auf einer Zuführungsseite die Medikamentenflüssigkeit anliegt. Wird die Membran nun in Richtung auf die Flächensenkrechte der Membran in periodische Oszillationen versetzt, so bewirkt dies Druckschwankungen des auf der Zuführungsseite anliegenden Fluids, wodurch dieses durch die Düsen gedrückt und auf der gegenüberliegenden Ausgangsseite als ein Nebel feiner Tröpfchen abgegeben wird. Die Tröpfchengröße, und als weiterer wichtiger Parameter auch die Effizienz, d. h. die Energieeffizienz wie auch der Prozentsatz der Medikamentenflüssigkeit, welcher tatsächlich als Nebel abgegeben und nicht etwa als Kondensat auf der Ausgangsseite der Membran niedergeschlagen wird, sollen hierbei möglichst hoch sein. Diese hängen von verschiedenen Faktoren ab, beispielsweise dem mittleren Durchmesser der Düsen, der Querschittsänderung im Verlauf der Düsen sowie dem Vorhandensein von Oberflächenunebenheiten im Düseninneren oder an den Düsenein- bzw. Auswärtsöffnungen.A perforated or mesh membrane is now used in the aerosol generator of a nebulizer in such a way that the drug liquid is present on a supply side. If the membrane is now set in periodic oscillations in the direction of the surface perpendicular of the membrane, this causes pressure fluctuations in the fluid on the supply side, which pushes it through the nozzles and releases it as a mist of fine droplets on the opposite exit side. The droplet size, and as another important parameter also the efficiency, i.e. H. The energy efficiency as well as the percentage of the drug liquid that is actually released as a mist and not deposited as condensate on the outlet side of the membrane should be as high as possible. These depend on various factors, for example the mean diameter of the nozzles, the change in cross-section in the course of the nozzles and the presence of surface unevenness in the interior of the nozzle or at the nozzle inward or outward openings.
Die europäische Offenlegungsschrift
Das obige Dokument offenbart auch ein Herstellungsverfahren für eine solche perforierte Membran mittels Laserbohren. Dieses Verfahren setzt einen zweischrittigen Prozess ein, wobei in einem ersten Schritt der sich aufweitende Bereich, und nach einer Veränderung des Laserfokus in einem zweiten Schritt der Halsbereich der Düse ausgeformt werden. Um eine mögliche glatte und gleichmäßige Düseninnenfläche zu erreichen, wird anschließend ein Elektropolierschritt zum Entfernen von scharfen Oberflächenstrukturen empfohlen. Der Nachteil hierbei ist, dass das Verfahren hier durch einen dreischrittigen Prozess darstellt, bei dem vor allem beim Laserbohren die Parameter wie Position des Laserfokus und applizierte Laserenergie sehr genau zu kontrollieren sind. Weiterhin eignet sich dieses Verfahren auch schlecht um die Kontur der Membran herauszuschneiden bzw. -arbeiten.The above document also discloses a manufacturing method for such a perforated membrane by means of laser drilling. This method uses a two-step process, with the widening area being shaped in a first step and, after changing the laser focus, the neck area of the nozzle being shaped in a second step. In order to achieve a possible smooth and even inner nozzle surface, an electropolishing step is then recommended to remove sharp surface structures. The disadvantage here is that the method here is a three-step process, in which, especially during laser drilling, the parameters such as the position of the laser focus and the applied laser energy must be controlled very precisely. Furthermore, this method is also poorly suited to cutting out or working out the contour of the membrane.
Ein weiterer Nachteil das Einsatzes von Laserbohren ist, dass es sich hier zur Herstellung von mikroskopischen Strukturen, hier verstanden als Strukturen von kleiner als ca. 100 µm, eignet. Zur Herstellung größerer Struktur wird entweder sehr viel mehr Zeit oder deutich höhere Laserenergien benötigt. Höhre Energien haben aber zur Folge, dass eine exakte Formgebung erschwert wird., die makroskopischen Strukturen können Iso nur schwer mit einer gewünschten Genauigkeit hergestellt werden. Noch problematischer ist die mögliche dauerhafte Schädigung des Membranmaterials in und um die bearbeiteten Bereiche. Da die thermische Belastung beim Laserbohren sehr hoch werden kann, kann sich das Material der Membran unvorteilhaft verändern, und so Schwachstellen erzeugen, die die Lebensdauer der Membran erheblich reduzieren können. So kann sich etwa bei metallischen Membranen in den mit dem Laser makroskopisch bearbeiteten Bereichen die Kristallstruktur umwandeln, so dass dort Ermüdungsbrüche schneller auftreten. Auch bei Polymermembranen ist eine lokale Schwächung schwer zu verhindern.Another disadvantage of the use of laser drilling is that it is suitable here for the production of microscopic structures, understood here as structures smaller than approx. 100 μm. Either much more time or significantly higher laser energies are required to produce larger structures. However, higher energies have the consequence that an exact shaping is made more difficult. The macroscopic structures can only be produced with the desired accuracy iso with difficulty. The possible permanent damage to the membrane material in and around the processed areas is even more problematic. Since the thermal load during laser drilling can become very high, the material of the membrane can change disadvantageously, creating weak points that can significantly reduce the service life of the membrane. In the case of metallic membranes, for example, the crystal structure can change in the areas macroscopically processed with the laser, so that fatigue fractures occur more quickly there. Local weakening is also difficult to prevent with polymer membranes.
Vorliegende Erfindung legt daher die Aufgabe zugrunde, ein alternatives Verfahren zur Herstellung einer perforierten Membran zu finden, welches insbesondere auch die Kontur der Membran sowie gegebenenfalls zusätzliche makroskopischen Strukturen in materialschonender, einfacherer und günstigerer Weise erlaubt.The present invention is therefore based on the object of finding an alternative method for producing a perforated membrane, which in particular also allows the contour of the membrane and, if necessary, additional macroscopic structures in a material-conserving, simpler and cheaper way.
Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1, welches zur Herstellung einer perforierten Membran gemäß Anspruch 8 eingesetzt wird. Die perforierte Membran wird erfindungsgemäß in einem Fluidtransfergerät gemäß Anspruch 13 oder 14 verwendet.This object is achieved by a method according to
Ein erster Aspekt vorliegender Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung einer perforierten Membran, wobei die Membran eine Vielzahl von feinen, mikroskopischen Düsen aufweist. Mikroskopisch, bzw. fein sollen in diesem Zusammenhang bedeuten, dass die Düsen einen mittleren Durchmesser von 100 µm oder weniger haben. Die Düsen werden im Zuge des erfindungsgemäßen Verfahrens mittels Laserbohren in die Membran eingebracht, wobei das Laserbohren umfasst, dass an jeder Stelle, an der eine Düse entstehen soll, Laserenergie fokussiert und kontrolliert appliziert wird. Hierdurch wird eine lokale Ablation des Membranmaterials herbeigeführt, je nach Laserenergie mehr oder weniger lokalisierte Erhitzung oder direktes Aufbrechen der chemischen Bindung. A first aspect of the present invention is a method of making a perforated membrane, the membrane having a plurality of fine microscopic nozzles. In this context, microscopic or fine should mean that the nozzles have an average diameter of 100 μm or less. In the course of the method according to the invention, the nozzles are introduced into the membrane by means of laser drilling, the laser drilling comprising the fact that laser energy is focused and controlled in a controlled manner at each point at which a nozzle is to be created. This brings about a local ablation of the membrane material, depending on the laser energy, more or less localized heating or direct breaking of the chemical bond.
Erfindungswesentlich wird die Kontur der Membran, d. h. ihr Umriss, und ggf. weitere, makroskopische Strukturen, die zusätzlich zu den mikroskopischen Düsen vorhanden sein können, mittels Ätzen hergestellt. Das Ätzen umfasst hierbei in an sich bekannter Weise zunächst einen Schritt, bei dem ein fotosensitives Material auf eine Membranoberfläche aufgetragen und anschließend über eine Maske mit Licht einer Wellenlänge, für die dieses Material sensitiv ist, beaufschlagt wird. Hiernach werden die belichteten Stellen durch ein Chemikalienbad entfernt. Die Stellen an denen das Beschichtungsmaterial entfernt wurde, sind für die eigentliche Ätzflüssigkeit angreifbar. Nach der Behandlung in einem Ätzbad entstehen so die Kontur der Membran sowie weitere ggf. gewünschte makroskopische Strukturen.Essential to the invention is the contour of the membrane, d. H. their outline, and possibly other macroscopic structures that may be present in addition to the microscopic nozzles, produced by means of etching. In this case, the etching comprises, in a manner known per se, a step in which a photosensitive material is applied to a membrane surface and then exposed to light of a wavelength to which this material is sensitive via a mask. The exposed areas are then removed using a chemical bath. The places where the coating material was removed are vulnerable to the actual etching liquid. After the treatment in an etching bath, the contour of the membrane and other macroscopic structures that may be required are created.
Gegenüber der vollständigen Herstellung der Membran mittels Laserbehandlungsmethoden, beispielsweise das oben genannte Laserbohren oder auch Laserschneiden, hat dies den Vorteil eines geringeren Energieaufwandes, einer größeren Genauigkeit der möglichen makroskopischen Strukturformen sowie einer geringeren thermischen Belastung des Membranmaterials, welches üblicherweise ein dünnes Metall, eine Keramik oder ein Polymer ist.Compared to the complete production of the membrane by means of laser treatment methods, for example the above-mentioned laser drilling or laser cutting, this has the advantage of lower energy consumption, greater accuracy of the possible macroscopic structural shapes and lower thermal stress on the membrane material, which is usually a thin metal, ceramic or is a polymer.
Ein weiterer Aspekt vorliegender Erfindung ist eine perforierte Membran mit einer Kontur sowie mindestens einer makroskopischen Struktur, welche zusätzlich zu den mikroskopischen Düsen vorhanden ist. Eine solche Struktur kann etwa in einer in die Membran eingearbeiteten Kerbe oder einer durchgängigen Öffnung bestehen. Eine solche perforierte Membran mit einer zusätzlichen makroskopischen Struktur lässt sich mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens einfacher, günstiger und für das Membranmaterial weniger belastend herstellen, als mit bekannten Verfahren.Another aspect of the present invention is a perforated membrane with a contour and at least one macroscopic structure, which is present in addition to the microscopic nozzles. Such a structure can consist, for example, of a notch machined into the membrane or a continuous opening. Such a perforated membrane with an additional macroscopic structure can be produced more simply, more cheaply and less stressful for the membrane material by means of the method according to the invention than with known methods.
Ein weiterer Aspekt ist ein Fluidtransfergerät, beispielsweise ein Vernebler, eine Pumpe oder ein Filter, mit einer perforierten Membran mit einer zusätzlichen makroskopischen Struktur bzw. mit einer perforierten Membran, welche mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellt wurde.Another aspect is a fluid transfer device, for example a nebuliser, a pump or a filter, with a perforated membrane with an additional macroscopic structure or with a perforated membrane which was produced by means of the method according to the invention.
Bevorzugte Weiterbildung vorliegender Erfindung, welche im Einzelnen oder in Kombination realisierbar sind, sofern sie sich nicht gegenseitig offensichtlich ausschließen, sollen nachfolgend vorgestellt werden.Preferred further developments of the present invention, which can be implemented individually or in combination, provided they are not obviously mutually exclusive, are to be presented below.
In Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens findet das Ätzen der Kontur und ggf. der mindestsens einen makroskopischen Struktur vor dem Laserbohren der mikroskopischen Düsen statt. Bei diesen Ausführungsformen ist allerdings die Innenfläche der Düsen im Allgemeinen unregelmäßig geformt, so dass ein anschließender Nachbearbeitungsschritt, beispielsweise in Form von Elektropolieren, zur Herstellung einer gleichmäßigen Düsenform notwendig ist. Hierbei werden scharfe Oberflächenstrukturen, die durch die thermische Erhitzung und Wiedererkalten des Membranmaterials beim Laserbohren entstanden sind, durch Eintauchen in ein Elektrolytbad unter Spannung entfernt. Andere Poliermethoden, welche geeignet sind, Düsen in entsprechender Feinheit hier im Bereich von 100 µm oder weniger, insbesondere 10 µm oder weniger, können ebenfalls eingesetzt werden.In embodiments of the method according to the invention, the etching of the contour and possibly the at least one macroscopic structure takes place before the laser drilling of the microscopic nozzles. In these embodiments, however, the inner surface of the nozzles is generally irregularly shaped, so that a subsequent finishing step, for example in the form of electropolishing, is necessary to produce a uniform nozzle shape. Here, sharp surface structures, which have arisen from the thermal heating and re-cooling of the membrane material during laser drilling, are removed by immersion in an electrolyte bath under voltage. Other polishing methods which are suitable, nozzles with a corresponding fineness here in the range of 100 μm or less, in particular 10 μm or less, can also be used.
In besonders bevorzugten Ausführungsformen vorliegender Erfindung findet das Ätzen der Kontur unter makroskopischen und ggf. einer oder mehrerer makroskopischer Strukturen nach dem Laserbohren der mikroskopischen Düsen statt. Hierbei werden also erst mittels eines Lasers die, direkt nach der Herstellung zunächst unregelmäßig geformten, Düsen in den Membranrohling eingebracht, und anschließend der Rohling, der schon zu Beginn mit einer fotosensitiven Schicht ausgestattet sein kann, über eine Maske belichtet und anschließend wie oben beschrieben geätzt. Das Ätzen nach dem Laserbohren auszuführen hat den Vorteil, dass der Ätzprozess die Unregelmäßigkeiten und unerwünschte scharfe Oberflächenstrukturen in den Düsen entfernt, so dass kein anschließender Nachbehandlungsschritt mehr nötig ist.In particularly preferred embodiments of the present invention, the etching of the contour takes place under macroscopic and optionally one or more macroscopic structures after the laser drilling of the microscopic nozzles. In this case, the nozzles, which are initially irregularly shaped, are first introduced into the membrane blank by means of a laser, and then the blank, which can already be equipped with a photosensitive layer at the beginning, is exposed via a mask and then etched as described above . Carrying out the etching after laser drilling has the advantage that the etching process removes the irregularities and undesired sharp surface structures in the nozzles, so that a subsequent post-treatment step is no longer necessary.
Um hierbei zu vermeiden, dass die mikroskopischen Düsen durch das Ätzen zu sehr vergrößert werden, kann entweder als Zwischenschritt eine dünne Schicht eines das Membranmaterial im Bereich der Vielzahl von mikroskopischen Düsen vor der Ätzflüssigkeit schützende Schicht aufgetragen werden, welche sich beim Ätzen vergleichsweise langsamer ablöst als das Membranmaterial selbst. Hierbei ist darauf zu achten, dass diese Schicht nicht so dick ist, dass die Düsen der Ätzflüssigkeit vollständig entgehen. Alternativ kann auch die fotosensitive Schicht erst nach dem Herstellen der Düsen durch Laserbohren aufgebracht werden. Aufgrund der Feinheit der Düsen setzt sich hierbei im Allgemeinen weniger fotosensitives Material im Düseninneren ab als auf der unbearbeiteten, glatten Oberfläche des Membranrohlings. Hierdurch löst sich das geeignete ausgewählte fotosensitive Material im Bereich der Düsen schneller durch die Ätzflüssigkeit auf, als auf der unbehandelten und unbelichteten glatten Oberfläche.In order to avoid that the microscopic nozzles are enlarged too much by the etching, either as an intermediate step a thin layer of a layer protecting the membrane material in the area of the large number of microscopic nozzles from the etching liquid can be applied, which is separated comparatively more slowly than during the etching the membrane material itself. It is important to ensure that this layer is not so thick that the nozzles completely escape the etching liquid. Alternatively, the photosensitive layer can also be applied by laser drilling after the nozzles have been produced. Due to the fineness of the nozzles, less photosensitive material is generally deposited inside the nozzle than on the unprocessed, smooth surface of the membrane blank. As a result, the suitably selected photosensitive material in the area of the nozzles dissolves more quickly through the etching liquid than on the untreated and unexposed smooth surface.
Vorteilhafterweise werden in bevorzugten Ausführungsformen mehrere Membranen aus einem flächigen Membranrohling herausgearbeitet.In preferred embodiments, several membranes are advantageously machined from a flat membrane blank.
Die erfindungsgemäße perforierte Membran hat als zusätzliche makroskopische Struktur bevorzugt eine oder mehrere durchgängige Öffnungen. Der Radius der bevorzugten zylindrischen Öffnungen ist hierbei insbesondere mehr als 100 µm, besonders bevorzugt mehr als 200 µm, ganz besonders bevorzugt mehr als 500 µm.The perforated membrane according to the invention preferably has one or more continuous openings as an additional macroscopic structure. The radius of the preferred cylindrical openings is in particular more than 100 μm, particularly preferably more than 200 μm, very particularly preferably more than 500 μm.
Die Kontur der Membran ist bevorzugt kreisförmig, was sie besonders für den Einsatz in Verneblern geeignet macht. Hierbei sind die mikroskopischen Düsen, insbesondere in einem inneren Bereich der Membranfläche angeordnet, beispielsweise innerhalb eines Kreises von etwa dem halben Membrankonturradius. Es sind weiterhin bevorzugt mehr als eine Durchgangsöffnung in einem Randbereich der Membranfläche angeordnet, wobei diese sich besonders bevorzugt gleichmäßig über den Randbereich verteilen.The contour of the membrane is preferably circular, which makes it particularly suitable for use in nebulizers. Here, the microscopic nozzles are arranged, in particular, in an inner region of the membrane surface, for example within a circle of approximately half the membrane contour radius. Furthermore, more than one passage opening is preferably arranged in an edge region of the membrane surface, it being particularly preferred that these are distributed evenly over the edge region.
Das erfindungsgemäße Fluidtransfergerät ist bevorzugt ein Vernebler mit einem Aerosolgenerator, welcher neben der erfindungsgemäßen perforierten Membran oder einer mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten perforierten Membran einen kreisringförmigen Piezokristall aufweist, der mittels dessen die Membran in Oszillation mit kreissymmetrischen Wellenformen versetzt werden kann.The fluid transfer device according to the invention is preferably a nebulizer with an aerosol generator which, in addition to the perforated membrane according to the invention or a perforated membrane produced using the method according to the invention, has a circular piezoelectric crystal, which can be used to set the membrane in oscillation with circularly symmetrical waveforms.
Weitere Eigenschaften, Merkmale und Vorteile vorliegender Erfindung ergeben sich aus den nachfolgend mit Bezug auf die Figuren näher erläuterten bevorzugten Ausführungsbeispielen. Diese sollen die Erfindung lediglich illustrieren und in keiner Weise in ihrer Allgemeinheit einschränken.Further properties, features and advantages of the present invention emerge from the preferred exemplary embodiments explained in more detail below with reference to the figures. These are only intended to illustrate the invention and in no way limit its generality.
Es zeigen:
-
1 : Eine erste bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei dem das Ätzen der Konturen nach dem Laserbohren der mikroskopischen Düsen erfolgt. -
2 : Eine zweite bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei dem das Laserbohren der mikroskopischen Düsen nach dem Ätzen der Konturen und einer makroskopischen Struktur erfolgt. -
3 : Ein Beispiel einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen perforierenden Membran mit einer Vielzahl durchgängiger Öffnungen als makroskopische Strukturen.
-
1 : A first preferred embodiment of the method according to the invention, in which the etching of the contours takes place after the laser drilling of the microscopic nozzles. -
2 : A second preferred embodiment of the method according to the invention, in which the laser drilling of the microscopic nozzles takes place after the etching of the contours and a macroscopic structure. -
3 : An example of an embodiment of a perforating membrane according to the invention with a large number of continuous openings as macroscopic structures.
Nachdem ein Membanrohling
Danach folgt, wie in Teilfigur B illustriert, dass Belichten mit Licht
In
In Teilfigur E ist schließlich der Zustand nach dem Entfernen der photosensitiven Schicht, entweder auf mechanische oder chemische Art, und damit die fertige Membran
This is followed, as illustrated in part B, that exposure to light
In
Finally, part E shows the state after the removal of the photosensitive layer, either mechanically or chemically, and thus the
In
Teilfigur A zeigt die Belichtung des Membranrohlings
Darum werden die Unebenheiten
That's why the bumps become
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 1'1'
- MembranrohlingMembrane blank
- 11
- Membranmembrane
- 1010
- mikroskopische Düsemicroscopic nozzle
- 1111
- makroskopische Öffnungmacroscopic opening
- 1212th
- innerer Bereichinner area
- 1313th
- OberflächenunregelmäßigkeitenSurface irregularities
- 1919th
- Konturcontour
- 22
- photosensitive Schichtphotosensitive layer
- 33
- LaserlinseLaser lens
- 44th
- BelichtungsmaskeExposure mask
- 55
- Licht zur BelichtungLight for exposure
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited
- EP 1295647 A1 [0008]EP 1295647 A1 [0008]
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE102020110404.9A DE102020110404A1 (en) | 2020-04-16 | 2020-04-16 | Improved Process for Making a Perforated Membrane |
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DE102020110404.9A DE102020110404A1 (en) | 2020-04-16 | 2020-04-16 | Improved Process for Making a Perforated Membrane |
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DE102020110404A1 true DE102020110404A1 (en) | 2021-10-21 |
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ID=77919453
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DE102020110404.9A Pending DE102020110404A1 (en) | 2020-04-16 | 2020-04-16 | Improved Process for Making a Perforated Membrane |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1295647A1 (en) | 2001-09-24 | 2003-03-26 | The Technology Partnership Public Limited Company | Nozzles in perforate membranes and their manufacture |
-
2020
- 2020-04-16 DE DE102020110404.9A patent/DE102020110404A1/en active Pending
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