DE2107310A1 - Zerstäuber - Google Patents

Description

Zerstäuber

Die Erfindung betrifft einen Zerstäuber, der insbesondere einen elektronischen Oszillator, einen Wandler, der von den vom Oszillator abgegebenen, periodischen Signalen erregt wird und diese Signale in mechanische Schwingungen umwandelt, einen Verstärker für die Amplitude dieser Schwingungen, einen Behälter für die zu zerstäubende Flüssigkeit und Einrichtungen umfaßt, um diese Flüssigkeit in den Bereich des Verstärkers zu bringen,

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i*o" <:..ί.ί3 die Flüssigkeit durch, die vorstärkten Schwingungen '«•sort, täubt wird und so einen oder mehrere Strahlen dos Aovosols bildet..

Man hat derartige Zerstäuber bereits vorseschia- ^■en., insbesondere um Flüssigkeiten mit hoher Kohäsion, wie "z.B. mineralische Öle oder gewisse Anstrichfarben bzw. Uberzugsschichten, zu zerstäuben. Man hat diese Apparate fxuch in der Medizin verwendet, um geeignete Substanzen oral oder nasal, aber auch an anderen Stellen des Körpers in diesen einzubringen.

Im allgemeinen sind die bekannten Zerstäuber ortsfeste oder nur schwor transportable Einheiten mit relativ .;roßon Abmessungen, wobei diese Einheiten an das elektrisches Xetz angeschlossen rind, mit dom sie während ihrer Verwendung zwingend verbunden sind.

Es ist Aufgabe der Erfindung, einen tragbaren Zerstäuber zu schaffen, dessen Abmessungen so verringert sind, daß ein handliches Gerät gebildet wird, welches von · oinor/üigenen, elektrischen Energiequelle gespeist wird. Erfindungsgemäß umfaßt der Zerstäuber ein Ge-..iiusc,-in welchem eine Speisespannungsquelle, ein elokcronibchor Oszillator,ein Wandler, der von den vom Oszillator abgegebenen, periodischen Signalen erregt wird und die-.so Signale in mechanische Schwingungen umwandelt, deren .•'riii'ji'.enz vor allen Dingen jener der Signale entspricht;, t.j.n Vorstärker für die Amplitude dieser Schwingungen, ein Behälter für die zu zerstäubende Flüssigkeit und Einrichtungen, um diese Flüssigkeit in den Bereich des Verstärkers

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-.-,η bringen, um diese in wenigstens einen Aerosolstrahl ■am /,.!fstäubon, vorgesehen sind. Dieser Zerstäuber ist uaiiuroh gekennzeichnet,· daß der Behälter durch eine .-.usKochselbare Patrone gebildet wird, daß die Patrone νιοι- Verstärker und der Wandler im Gehäuse im wesent-Lichon koaxial angeordnet sind, daß die Patrone dem frei on Ende des Verstärkers mit ihrer Auströmöffnung •••ogfiiüberliegt, daß die Wand des Gehäuses eine Öff-• :u;.g aufweist und daß wenigstens der Abschnitt des fi-oioii Endes des Verstärkers, der die zu zerstäubende !"liisriigkeit empfängt, so mit der Öffnung verbunden ist, daß tier erzeugte Aerosolstrahl im wesentlichen außerhalb des Gehäuses gebildet wird.

In den Zeichnungen ist eine Ausführungsform der Erfindung beispielsweise und sehr schematisch dargestellt:

Fig. 1 zeigt einen Aufriß teilweise im Schnitt, i^ig. 2 ist ein Schnitt entlang der Linie II-II der Fig. 1 Iu vergrößertem Maßstab, Fig. 3 zeigt das elektronische Schaltbild.

Gemäß Fig. 1 besitzt der Zerstäuber ein zylindrisches Gehäuse 1, dessen Durchmesser zum Beispiel einige '/en ti nie tor beträgt, so daß die Handhabung durch den Benutzer erleichtert wird. Im Gehäuse sind ein elektronischer Generator 2 für periodische Signale, ein Wandler 3, der durch die vom Generator abgegebenen, elektrischen Signale erregt wird und diese Signale in mechanische Schwingungen

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;>o.raliel zur Längsachse des Wandlers umwandelt, ein Vert> Lärker 4 für diese Schwingungen, eine Patrone 5» die mit ;.ür zu zerstäubenden Flüssigkeit gefüllt und austauschbar I ,.i Goliäuao _\ anßoordnot ist, so daß oino andoro Iihnlicho Γ'ίΐ üi-one eingesetzt; werden kann,und ein Druckknopf 6 angeordnet, mit dem der Benutzer den Zerstäuber, in der im folgenden beschriebenen Weise betätigen kann, um so einen Aerosolstrahl an einer öffnung 7 des Gehäuses zu bilden oder eine derartige Abgabe zu unterbrechen.

Das elektrische Schaltbild des Generators 2 ist in der Fig. 3'dargestellt. Der Generator besitzt einerseits einen Speiseabschnitt 2A und andererseits einen ilochfrequenzoszillator 2D, insbesondere einen Oszillator Tür Ultraschallfrequenzen.

Der Speiseabschnitt besitzt einen Akkumulator 8, ν,. Π. einen Cadiniuin-Nickel-Akkumulator. An diese Spannungsquolle kann der Oszillator 2B über einen Schalter 9 (Fig. und 3) angeschlossen werden, der durch den bereits erwähnten Druckknopf betätigt wird. Der Abschnitt 2A weist auch einen Ladekreis für den Akkumulator 8 auf, der durch eine Gleichrichterschaltung 10, d.h. eine Graetzschaltung, gebildet wird. Dur Ausgang dieser Schaltung ist mit den Klemmen des Akkumulators verbunden, und der Eingang ist mit den beiden Kontakten 1 la und 1Ib verbunden. Dieso Kontakte urotcn an einem linde dos Gehäuses 1 aus diesem heraus und können mit einem Wechselstromspannungsnetz über ein geeignetes, nicht dargestelltos Kabel verbundon werden. Zwischen

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«.ίο:.: Kontakt 1 Ib und dem entsprechenden Eingang des Gleichrichters 10 sind eine Sicherung 12 und. ein Widors ^«viid 13 vorgesehen;· der letztere dient zur Ein-(»tolluiiß <Iüx" ö'QWünjöchtQn Spannunff an dgn Klommen tlor Einheit 11.

Der Oszillator 2B ist ein Oszillator des Ilarcley-Typs. Er besitzt einen Transistor T, dessen über ein RC-Glicd mit Masse verbunden ist. Das

.iC-GIied wird durch einen Widerstand R_ und einen Kon-(loriH.'.cor C gebildet. Der Dasiskreis des Transistors umfaßt Polarisationswiderstände R₁ und R sowie einen Kondensator C und eine Induktivität Lp» die ein Teil der Primärwicklung eines Transformators T.-, ist. Die Induktivität L , die den anderen Teil der Primärwicklung des Transformators bildet, ist mit dem Kollektor des Transistors T verbunden.

Die Sekundärwicklung des Transformators T„ wird durch die Induktivität L„ gebildet, die an die . Klemmen piezoelektrischer Elemente P und P₀ des Wandlers 3 (ί^ίίί. Ό angeschlossen ist; diese Elemente bilden .}inen Kondensator P₁₀ (Fig. 3)·

Ueim beschriebenen Oszillator wird die Wirkung auf die Basis des Transistors T durch den Kondensator C , den Toil der Primärwicklung des Transformators T„, α ic Induktivität L^ und die gegenseitige Induktivität M der Wicklungen des Transformators erreicht.

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Der Kondensator P₁₀ und die Induktivitäten ties Transformators T„ bilden einen Kreis, der der Frequenz der periodischen. Signale angepaßt ist, die der Oszillator erzeugen soll.

Es ist selbstverständlich, cla/3 der Oszillator .•\ucii oino andere Schaltung als die dargestellte aufweisen kann, sofern nur periodische Signale sehr hoher /reqnonz, insbesondere einer Ultraschallfrequenz, mit einem Minimum an Energieverbrauch abgegeben werden.

Wie bereits erwähnt worden ist, dienen die elektrischen Signale dazu, den Wandler 3 zu erregen, messen Aufgabe es ist, die besagten Signale in mechanische Schwingungen umzuwandeln. Der dargestellte Wandler ist derart ausgebildet, daß er auf "Halbwelle" schwingt. Er umfaßt einerseits die bereits erwähnten, · beiden piezoelektrischen Elemente P und P₀, die durch ,iingkörper gebildet wurden und z.B. aus Zirkonat-Titanat vies Bleies bestehen und auf jeder ebenen Fläche eine Elektrode besitzen, und andererseits zwei zylindrische Metallkörper 3A, 3^ zwischen denen die Elemente P und P₀ mittels eines Bolzens 3C, der den Körper 3A und die Elemente P und P₀ durchsetzt und mit' einem Ende in den Körper 3D eingreift, eingeklemmt sind.

Die festen, in gegenseitigen Kontakt stehenden elektroden, die eine auf dem£lement P und die andere «vaf dom Element P₀, sind " an ein Ende der Sekundärwicklung des Transformators T.-, angeschlossen.

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Die andere Elektrode jedes Elementes P. bzw, i¹,, ir>u mit dem zweiten Ende der Sekundärwicklung ver-011 üili

Die durch die Körper 3A und 3B und die piozoelekv, rl t.cliv-'ii Elemente P und P₀ gebildete Biiahoit hat eine Lunge, >.ie gleich --^- ist, wenn A gleich einem Vielfachen der Wellenlänge des vom Oszillator gebildeten periodischen Signale» ist.

Der Veratiix'kor h wird von einem Fortsatz des

.'.;irpc:\s 3Li gebildet und hat eine Länge, die A. entspricht.

2 „>ie boiikrechton Schnitte durch die Drehfläche des Fortsatzes iiaciora sich exponentiell. Wenn d der Durchmesser mit der gröl.¹, ion Abmessung des Verstärkers und d_ der Durchmesser i..it der kleinsten Abmessung ist, so ist der erreichbare Verst.'Irkungskoeffizient gleich d .

So wird die Amplitude der mechanischen Schwingungen des Körpers 3B gemäß der erwähnten Beziehung auf das Niveau des freien Endes des Verstärkers 4 verstärkt. Daraus Tolgt, daß die Energiedichte an diesem Ende besonders erhöht ist, wodurch man eine gute Zerstäubung jeder zu diesem lOndo gebrachten Flüssigkeit erreichen kann.

Beim dargestellten Ausführungsbeispiel (Fig. 2) i.-it der Verstärker h mit einer Nase ^A versehen, die sich f.uer zur Symmetrieachse des Verstärkers erstreckt und sich geringfügig durch die öffnung 7 außerhalb des Gehäuses 1 erstreckt. Auf diese Nase 4a wird die zu verstäubende

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Flüssigkeit geleitet, wie dies noch, beschrieben wird.

Die Patrone 5 besteht aus einem Hohlkörper ' 5Λ, aor aus Kunststoff besteht und transparent und undurchHichtiff Boin kann. Di© Auetritteöffnung dos Hohlkörpers ist durch eine Membran verschlossen, dio vorzu,';swcise aus elastischem Kunststoff besteht. Diese austauschbare Patrone hat einen geringfügig kleineren Durchmesser als es der Durchmesser der Öffnung des Geliäuscs 1 ist, insbesondere der Ausbohrung IA im oberen Teil, wobei diese Ausbohrung durch einen einpaßbaren Deckel IB verschlossen werden kann.

Wie Fig. 2 zeigt hat der Boden IC der AusjonGm Teil der Patrone 5 nahe .>ohrni;ig 1A ein Profil, das/der Austrittsöffnung ent-

u, so daß die Anordnung der Patrone im Gehäuse ychr genau festgelegt ist. Durch den Boden IC ragt Jas obere Ende eines Rohres i4, das an seinem mittleren Abschnitt von einem mit dem Boden einstückigen Wulst 1D gehalten wird. Das untere Ende des Rohres en-Uec über einem Durchtritt 4b in der Nase 4a, und zwar auf der Höhe der Öffnung 7 des Gehäuses 1.

Der in die Axisbohrung IA ragende Teil des Rohres ist spitz zulaufend, so daß eine Patrone 5 in die Auhbohrung nur dann ganz eingeführt werden kann, wenn vorher die Membran 5B durch das Rohr.i4 aufgestoßen wird. Zs genügt hier,zu erwähnen, daß bei einer Membran aus elastischem Material die Ränder des Durchtrittös, der durch das Eindringen des oberen Endes des Rohres \h in

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tlio PatxOiae gebildet wird, sich an die äußere Fläche _t.iüsi)s Rohres anlegen,und zwar mit einer Kraft, die ausreicht, um eine gute Dichtung am Rohr zu gewährleisten.

Der Innendurchmesser des Rohres 14 kann so

Ii-LaLi. gewählt werden, daß die Flüssigkeit aus der Patrone •iur öcfuiTor austreten kann, und zwar aufgrund der Schwerkraft oder durch die Einwirkung einer geringfügigen, zusätzlichen Beschleunigung, z.B. durch einen Stoß, der vom Zerstäuber abgegeben werden kann.

Als zusätzliche Vorsichtsmaßnahme ist der Zerss Lflubcr mi fc einem Verschluß für diese Leitung versehen. Dar Verschluß wird durch eine Nadel 15 gebildet, die koaxial mit dem Durchtritt 4B der Nase 4a und dem unteren ICnde des Rohres i4 ist. Die Nadel ist verschiebbar in einer Bohrung 15A eines Ansatzes 1E dos Gehäuses 1 angeordnet und mit einem Knopf 6 verbunden.

Der Knopf 6 kann in zwei vorgegebene Stellungen, eine obere und eine untere, gebracht werden. Er wird in jeder der Stellungen durch eine mit ihm verbundene Lasche 6a gehalten. Diese Lasche besteht aus elastischem Material und hat zwei Einbuchtungen OB und 6C, in die jeweils ein Vorsprung IF des Gehäuses bei Axialverschiebung der Lasche eintreten kann. Der Abstand der Einbuchtungen 6B und 6C <--ni;«prichfc dem Abstand, der die beiden Stellungen trennt, in die der Knopf 6 gebracht werden kann.

In dor oberen Stellung des Knopfes befindet sich die Nadel 15 in der unteren Öffnung des Rohres 14 und verschließt diese. Der Schalter 9> der durch die Lasche βλ bet/i l-Lgt wird, ist offen.

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Befindet sich, der* Knopf 6 in seiner untersten Stellung;, die in Fig. 2 dargestellt ist, so ist die Na- i'lo.l ο vom Rohr lh entfernt und der Schalter 9 geschlossen. Diob bewirkt, daß der Oszillator 213 elektrischen Strom orh.'Il u und infolgedessen das periodische Signal mit Ultraschall frequenz erzeugt, das zur Betätigung des Wandlers notwendig ist, wobei das Signal in mechanische Schwingungen umgewandelt wird und, wie beschrieben, vom Verstärker k verstärkt- wird.

Da die untere Öffnung des Rohres 14 jetzt offen ist, kann die Flüssigkeit der Patrone durch das Rohr und .'Ulf die Nase 4a strömen, die den Schwingungen mit besonders erhöhter Frequenz und Amplitude.unterworfen ist. Somit wird wie Flüssigkeit gleich bei ihrem Auftreffen auf die Xase, Ja sogar in unmittelbarer Nähe deren Oberfläche, zerstäubt, <i.h., in eine Unzahl von Kügelchen mit sehr kleinem Durchmesser zerteilt, woboi jedes βοηϋ^οηύ. kinetische Energie gespeichert hat, um sich weiterzubewogen und einen Aerosol-Strahl zu bilden. Beim dargestellten Zerstäuber hat dieser Strahl eine Bahn quer zur Längsachse der Anordnung und ist leicht nach oben gerichtet. Die Richtung hängt im wesentlichen von der Form und der Ausrichtung der Nase ^A sowie von der Tatsache ab, daß die Zerstäubung im wesentlichen <^uf Cut oberen Fläche dieser Nase stattfindet.

ICs soi noch auf die regulierende Wirkung der konischen Ausnehmung 7·Α· -in der Seitenwand des Gehäuses an der Öffnung 7 auf den erhaltenen Strahl hingewiesen,

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da allere Ausnehmung eine Art "Reflektor" für die Flüssig- ;_u;i usk^gelchcn bildet, deren Flugbahn nicht in Ordnung I. st und die auf die Wand aufcroffen.

Obwohl in der vorhergehenden Beschreibung nur v>iii '/orstäuber erwähnt worden ist, der einen Verstärker Kiic einem Profil besitzt, das sich exponentiell ändert, LsU es doch selbstverständlich, daß'diesor Verstärker auch eine andere Form haben kann. Diese Form hängt von vier gewünschten Verstärkung ab. Auch der Wandler kann nrtiioi-s ausgebildet sein, als dies oben dargelegt worden IsU.

Der Zerstäuber, wie er beschrieben worden ist, bildet eine selbständige Einheit mit sehr verringerten Abmessungen und kann vom Benutzer mitgenommen werden, z.ii.in einer Tasche seiner Kleidung oder bei Damen in deren Handtasche.

Der Zerstäuber ist daher besonders für medizinische Zwecke verwendbar, z.B. für das Einbringen von Heilmitteln aller Art in den Mund bzw. in die Nase, oder auch /Ur die Anwendung therapeutischer Aerosole auf Wunden aller Are oder andere äußere Körperteile iryperiodischen Abständen. Die Zerstäubung wird ohne Zuhilfenahme eines "Antriebsmittels" durchgeführt. Die Verwendung der beschriebenen Anordnung ist /»raktisch universell, da es möglich, ist, Aerosole selbst aus flüssigkeiten zu bilden, deren chemisäie Struktur es bisher verhindert hat, sie in Gegenwart eines Gases als Treibmittel •zu verwenden.

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Dor beschriebene Zerstäuber führt seine Funktion ohne Geräusche aus, so daß er an jedem Ort und uitsr allen Ums oäiiclon beliebig; verwendet werden kann, was insbesondere bei den vorher erwähnten medizinischen Anwendungen vorteilhaft XHt.

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Claims (4)

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   Patentansprüche:

   Γ1.^Zerstäuber mit einem Gehäuse, in dem eine , ein oloktronischor Oszillator,

   ein Wandler, der von den vom Oszillator abgegebenen, periodischen Signalen erregt wird und diese Signale in mechanische Schwingungen umwandelt, deren Frequenz im wesentlichen jener der Signale entspricht, ein Verstärker Tür die Amplitude dieser Schwingungen, ein Behälter ;'ü;' die zu zerstäubende Flüssigkeit und Einrichtungen vorgesehen sind, um die Flüssigkeit in den Bereich des i'rcien Endes des Verstärkers zu bringen, um diese Flüssigkeit durch die verstärkten Schwingungen an diesem Ende zu zerstäuben und so wenigstens einen Aerosolstrahl :su bilden, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter durch .iiiiü auswechselbare Patrone gebildet wird, daß die Patrone, der Verstärker und der Wandler im Gehäuse im wesentlichen koaxial angeordnet sind, daß die Patrone dem freien Ende des Verstärkers mit ihrer Ausströmöffnung gegenüberliegt, daß die Wand des Gehäuses eine Öffnung aufweist und daß der Abschnitt des freien Endes des Verstärkers, der die zu. zerstäubende Flüssigkeit empfängt, "durch die Öffnung aus dem Gehäuse herausragt.
2. 2. Zerstäuber nach Anspruch 1, bei dem die Ausströmöffnung der Patrone durch eine durchstoßbare Membran verschlossen ist und bei dem das GehUuae Einrichtungen besitzt, um die Patrone in ihre Gebrauchslage

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   ::\i bringen und in dieser zu halten, dadurch gekennzeichnet,, daß diese Einrichtungen durch wöniffstcns ein Rohr ,gebildet werden, deren eines Ende sich bis in die unmittelbare Nähe des .freien Endes des Verstärkers erstrockt und dessen zweites Ende spii,ü zulaufüiid ist und iin Gehäuse so angeordnet ist, daß die Patrone in ihre Gobrauchslage geführt wird, wobei die Patrone sich durch Durchstoßen der Membran auf dieses zweite Ende des Rohres aufschiebt und die Patrone so mit dem Rohr verbunden ist.
3. 3· Zerstäuber nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das freie Ende des Verstärkers von einer ".Johrung durchsetzt wird, die mit dem ersteren Ende des Rohres und einer axial beweglichen Nadel koaxial ausgerichtet ist, die auf der gegenübei"liegenden Seite des Durchtrittes zum Rohr vorgesehen ist und in zwei bestimmte Stollungen bringbar ist, von denen die eine das Rohr verschließt, wobei die Nadel in die Öffnung des ersten lindes des Rohres eindringt, und die andere das Rohr öffnet und die Nadel in Abstand dazu ist.
4. 4. Zerstäuber nach. Anspruch 3> dadurch gekennzeichnet, daß aus dem Gehäuse ein Knopf herausragt, der .nit der Nadel verbunden ist und über eine bestimmte Lange axial verschiebbar ist, die dem Weg der beweglichen Nadel zw!..solion den beiden Stellungen entspricht, und daß ein Schaltor zur Speisung des elektronischen Oszillators aus einer Spannungsquellο vorgesehen ist, wobei der Schalter durch den. Knopf betätigt wird» so daß die Speisung unter-

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   bi-oclieii wird, wenn die I\adel in die Stellung zum Verschließen des ltohres gebracht wird, und die Speisung wieder hergestellt wird, wenn die Nadel vom Rohr entfernt wird.

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