CN111420188A - 一种高效振动雾化器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高效振动雾化器，所述的高效振动雾化器包括雾化器本体、三通管、通气件；所述的雾化器本体包括储药罐、电缆接头、接管；所述的电缆接头与接管的连接处设置震动网孔微喷结构；所述震动网孔微喷结构包括第一压电陶瓷片、第二压电陶瓷片、微孔板；所述的第一压电陶瓷片和第二压电陶瓷片分别设置在微孔板的两侧；所述的微孔板中心设置有微孔网；当第一压电陶瓷片和第二压电陶瓷片在通电状态下，第一压电陶瓷片和第二压电陶瓷片带动微孔板发生形变，从而使得微孔板产生震动。其优点表现在：改变了传统的震动方式，从而能够充将储药罐中的药液进行振荡雾化，且药液颗粒小，给药效率高，减少呼吸机回路的沉积，患者舒适度好。

Description

一种高效振动雾化器

技术领域

本发明涉及医疗器械技术领域，具体地说，是一种高效振动雾化器。

背景技术

肺部具有巨大的肺泡表面积、较薄的肺泡细胞膜、丰富的毛细血管网、狭小的气血通路、低酶活性、肺深处较慢的清除速率等生理解剖特点。与其他给药途径相比，雾化吸入给药具有药物用量小、吸收表面积大、起效迅速、避免肝首过效应、全身副作用小、使用方便等优点。雾化吸入是一种以呼吸道和肺为靶器官的直接给药方法,具有起效快、局部药物浓度高、用药量少、应用方便及全身不良反应少等优点,已作为呼吸***相关疾病重要的治疗手段。雾化吸入装置则是实现患者雾化吸入，将药物转变为气溶胶形态,并经口腔(或鼻腔)吸入的药物输送装置。

然而，现有技术中的雾化器存在以下缺陷和不足：

首先，现有射流雾化器、超声雾化器等雾化吸入装置应用中，存在药物雾化颗粒大而致使给药效率低。超声雾化效率仅约为15％，传统的射流雾化装置的雾化效率最高只能达到5％。

其次，呼吸机回路沉积较多、患者舒适度差、影响呼吸机触发及潮气量等问题。

另外，现有技术中的震动雾化器的震动效率也较低，导致雾化不够充分。

中国专利文献CN201911177954.9，申请日20191127，专利名称为：一种基于多微米孔阵列静电雾化的医用雾化装置，公开了一种基于多微米孔阵列静电雾化的医用雾化装置，通过在气液混合腔内沿轴向装有储液罐，储液罐的上方连接微型增压泵，储液罐的底部设置毛细管阵列，毛细管阵列连接负高压，在毛细管阵列下方依次设置调整板和地极板，调整板和地极板上设有与毛细管一一对应的孔，储液罐中排出的药液荷电后在调整板和地极板之间的高压电场的作用下破碎成亚微米级雾滴群，亚微米级药液雾滴群在自重和微型轴流风扇的推动下经气液输送管由人从面罩吸入进呼吸道及肺部内。

上述专利采用微纳加工方法制备新型微米孔阵列静电喷雾模块输出稳定雾化流量的超细水雾，具有体积小、低音噪、低成本及稳定性高等优点，可一定程度提升当前医用雾化体验及***可靠性。但是关于一种能够高速震动、充分对药液颗粒化且雾化效果好的技术方案则未见相应的公开。

综上所述，亟需一种能够高速震动、充分对药液颗粒化且雾化效果好的高效振动雾化器。而关于这种雾化器目前还未见报道。

发明内容

本发明的第一个目的是：针对现有技术中的不足，提供一种能够高速震动、充分对药液颗粒化且雾化效果好的高效振动雾化器。

本发明的第二个目的是：针对现有技术中的不足，提供一种间接震动的微网孔雾化器。

为实现上述第一个目的，本发明采取的技术方案是：

一种高效振动雾化器，所述的高效振动雾化器包括雾化器本体、三通管、通气件；所述的雾化器本体和通气件均连接在三通管上；所述的雾化器本体包括储药罐、电缆接头、接管；所述的储药罐和电缆接头均设置在接管的一端；所述的电缆接头与接管的连接处设置震动网孔微喷结构；所述震动网孔微喷结构包括第一压电陶瓷片、第二压电陶瓷片、微孔板；所述的第一压电陶瓷片和第二压电陶瓷片分别设置在微孔板的两侧；所述的微孔板中心设置有微孔网；所述的微孔网由网孔组成；第一压电陶瓷片和第二压电陶瓷片与电缆接头相通，当第一压电陶瓷片和第二压电陶瓷片在通电状态下，第一压电陶瓷片和第二压电陶瓷片带动微孔板发生形变，从而使得微孔板产生震动。

作为一种优选的技术方案，所述微孔网上的网孔的径向为六边形状，且网孔轴向为喇叭状。

作为一种优选的技术方案，所述的微孔网由钯合金材料制造而成。

作为一种优选的技术方案，所述的雾化器本体、三通管以及通气件的内壁涂有光滑涂层。

作为一种优选的技术方案，所述的通气件包括储雾罐；所述的储雾罐的顶端设有吸气嘴；所述的储雾罐的侧边设有三通连接套；所述储雾罐的底端设有供氧管接头。

作为一种优选的技术方案，所述的三通管上设有第一接口、第二接口以及第三接口；所述的第一接口和第二接口对立分布；所述的第三接口相对第一接口或第二接口倾斜分布。

作为一种优选的技术方案，所述的储药罐中设有圆锥面和凹陷面。

作为一种优选的技术方案，所述的储药罐相对三通管的第三接口倾斜分布。

作为一种优选的技术方案，所述的网孔直径小于5微米。

为实现上述第二目的，本发明采用的技术方案是：

一种高效振动雾化器，所述的高效振动雾化器包括雾化器本体、三通管、通气件；所述的雾化器本体和通气件均连接在三通管上；所述的雾化器本体包括储药罐、电缆接头、接管；所述的储药罐和电缆接头均设置在接管的一端；所述的电缆接头与接管的连接处设置震动网孔微喷结构；所述的控制开关包括MCU控制器；所述的MCU控制器匹配有指示灯模块、电源模块、自动定时模块、高频震动模块；所述的指示灯模块主要用于显示工作状态，当出现错误或者故障时会显示报警信号；所述的电源模块用于供电，电源模块匹配有AC/DC适配器或者电源模块直接连接电源；所述的按键输入模块主要是开关机和设备工作模式选择以及工作模式转换按钮；所述的自动定时模块用于对持续工作进行定时，自动定时模块包括30分钟或6小时两种定时模式；所述的高频震动模块包括利用压电材料的逆压电效应，将电能转换为弹性体的机械震动能，通过摩擦传动将超声频微观震动转换为电机转子的直线运动，电机转子连接震动网孔微喷结构，通过电机转子的运动带动震动网孔微喷结构的高频震动。

本发明优点在于：

1、本发明的一种高效振动雾化器，改变了传统的震动方式，能够高速震动、将微孔板的两侧均受到震动力，为微孔板提供足够的震动力，使得微孔板在单位时间内能够产生高速震动，从而能够充将储药罐中的药液进行振荡雾化，且药液颗粒小，给药效率高，减少呼吸机回路的沉积，患者舒适度好。

2、雾化器本体上设有震动网孔微喷结构，无需额外的气动驱动力就可实现药物颗粒化，从而实现雾化功能，运行过程中噪音少。

3、雾化器本体、三通管以及通气件中的通道形成封闭管路，无需拆装，安全性好，大大降低人为感染几率。而传统射流雾化，药杯是装置在呼吸回路中，加药时需要经常拆装，容易增加感染几率。

4、震动网孔微喷结构的震动原理是采用压电陶瓷片的形式，一旦通电后，能将电能转化为机械能。该震动方式不产生热量，因此适合用于雾化黏性溶液或对温度敏感性比较高的药物。

5、雾化器本体、三通管以及通气件的内壁涂有光滑涂层。该设计的效果是：光滑涂层设计便于药物层流，使湍流、涡流或小包最小化(每一个湍流，涡流或小包可导致冷凝物,导致给药效率低)，使得药物残留低。

6、本发明的通气件还可以是面罩或呼吸回路Y端或湿化器干燥端或鼻导管等，从而应用于机械通气或高频振荡通气或无创通气中。尤其当通气件为呼吸回路Y端时，消除了雾化治疗时需要断开呼吸回路的动作，可显著降低雾化吸入治疗带来的感染风险；同时高的药物肺内沉降率有更好的临床效果，可以为COVID-19新型冠状病毒肺炎等患者带来更安全和高效的雾化吸入治疗。

附图说明

附图1是本发明的一种高效振动雾化器的结构示意图。

附图2是雾化器本体与三通管连接的结构示意图。

附图3是震动网微喷结构示意图。

附图4是震动网微喷结构的横截面示意图。

附图5是三通管的结构示意图。

附图6是通气件的结构示意图。

附图7是控制开关的内部总体结构框图。

附图8是高频震动模块的震动原理结构框图。

附图9是超声波电机驱动电路原理结构框图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明提供的具体实施方式作详细说明。

附图中涉及的附图标记和组成部分如下所示：

1.雾化器本体 11.储药罐

12.电缆接头 13.接管

2.三通管

3.通气件 4.震动网孔微喷结构

41.第一压电陶瓷片 42.第二压电陶瓷片

43.微孔板 44.微孔网

45.网孔 21.第一接口

22.第二接口 23.第三接口

24.橡胶塞 31.储雾罐

32.吸气嘴 33.三通连接套

34.供氧管 5.MCU控制器

6.指示灯模块 7.电源模块

8.自动定时模块 9.高频震动模块

10.按键输入模块 101.超声波电机

实施例1

请参照图1和图2，图1是本发明的一种高效振动雾化器的结构示意图。图2是雾化器本体与三通管连接的结构示意图。一种高效振动雾化器，所述的高效振动雾化器包括雾化器本体1、三通管2、通气件3；所述的雾化器本体1和通气件3均连接在三通管2上；所述的雾化器本体1包括储药罐11、电缆接头12、接管13；所述的储药罐11和电缆接头12均设置在接管13的一端；所述的电缆接头12与接管13的连接处设置震动网孔微喷结构4。

请参照图3和图4，图3是本发明的震动网微喷结构示意图。图4是震动网微喷结构的横截面示意图。所述震动网孔微喷结构4包括第一压电陶瓷片41、第二压电陶瓷片42、微孔板43；所述的第一压电陶瓷片41和第二压电陶瓷片42分别设置在微孔板43的两侧；所述的微孔板43中心设置有微孔网44；所述的微孔网44由网孔45组成的；第一压电陶瓷片41和第二压电陶瓷片42与电缆接头12相通，当第一压电陶瓷片41和第二压电陶瓷片42在通电状态下，第一压电陶瓷片41和第二压电陶瓷片42带动微孔板43发生形变，从而使得微孔板43产生震动。

所述微孔网44上的网孔45的径向为六边形状，且网孔45轴向为喇叭状。所述的微孔网44由钯合金材料制造而成。

请参照图5，图5是三通管2的结构示意图。所述的三通管2上设有第一接口21、第二接口22以及第三接口23；所述的第一接口21和第二接口22对立分布；所述的第三接口23相对第一接口21或第二接口22倾斜分布。

请参照图6，图6是通气件3的结构示意图。所述的通气件3包括储雾罐31；所述的储雾罐31的顶端设有吸气嘴32；所述的储雾罐31的侧边设有三通连接套33；所述储雾罐31的底端设有供氧管34。

所述的网孔45雾化器还设置有控制开关；所述的控制开关一端与电缆接头12建立连接，另一端连接有电源。

该实施例需要说明的是：

所述的雾化器本体1上设有震动网孔微喷结构4，无需额外的气动驱动力就可实现药物颗粒化，并在呼吸机输送气流的带动下实现雾化功能，运行过程中噪音少。

所述的雾化器本体1、三通管2以及通气件3中的通道形成封闭管路，无需拆装，安全性好，大大降低人为感染几率。而传统射流雾化，药杯是装置在呼吸回路中，加药时需要经常拆装，容易增加感染几率。

本实施例中的通气件3，除本实施例中所呈现的结构外，还可以是面罩或呼吸回路Y端或湿化器干燥端或鼻导管等，从而应用于机械通气或高频振荡通气或无创通气中。尤其当通气件3为呼吸回路Y端时，消除了雾化治疗时需要断开呼吸回路的动作，可显著降低雾化吸入治疗带来的感染风险；同时高的药物肺内沉降率有更好的临床效果，可以为新型冠状病毒肺炎患者带来更安全和高效的雾化吸入治疗。

所述震动网孔微喷结构4包括第一压电陶瓷片41、第二压电陶瓷片42、微孔板43；所述的第一压电陶瓷片41和第二压电陶瓷片42分别设置在微孔板43的两侧；所述的微孔板43中心设置有微孔网44；所述的微孔网44由网孔45组成的；第一压电陶瓷片41和第二压电陶瓷片42与电缆接头12相通，当第一压电陶瓷片41和第二压电陶瓷片42在通电状态下，第一压电陶瓷片41和第二压电陶瓷片42带动微孔板43发生形变，从而使得微孔板43产生震动。该设计的效果是：微孔板43的两侧均受到震动力，为微孔板43提供足够的震动力，使得微孔板43在单位时间内能够产生高速震动，从而能够充将储药罐11中的药液进行振荡雾化，且药液颗粒小，给药效率高，减少呼吸机回路的沉积，患者舒适度好。

所述的震动网孔微喷结构4的震动原理是采用压电陶瓷片的形式，一旦通电后，能将电能转化为机械能。该震动方式不产生热量，因此适合用于雾化黏性溶液或对温度敏感性比较高的药物。

所述微孔网44上的网孔45的径向为六边形状，且网孔45轴向为喇叭状。该设计的效果是：采用六边形设计，所分离出的药物颗粒在肺部的沉积率高，倘若采用其它形式如圆形设计等，则会受流体动力因素的影响，导致所分离出药物颗粒在肺部的沉积率低下。另外，采用喇叭形设计，使得药液从大端输入而从小端输出，确保分离出的药物颗粒直径小。

所述的微孔网44由钯合金材料制造而成。柔韧性好，满足高速震动的材料需求，使用寿命长。

所述的雾化器本体1、三通管2以及通气件3的内壁涂有光滑涂层。该设计的效果是：光滑涂层设计便于药物层流，使湍流、涡流或小包最小化(每一个湍流、涡流或小包可导致冷凝物,导致给药效率低)。使得残留药量较少(0.1-0.5mL)，小于0.3％的药物残留。雾化之后看不到明显的药物残留，相对于射流雾化，其更节省对药物的使用。

所述的通气件3包括储雾罐31；所述的储雾罐31的顶端设有吸气嘴32；所述的储雾罐31的侧边设有三通连接套33；所述储雾罐31的底端设有供氧管34。该设计的效果是：通气件3中的氧气管主要供患者进行有氧呼吸。

所述的三通管2上设有第一接口21、第二接口22以及第三接口23；所述的第一接口21和第二接口22对立分布；所述的第三接口23相对第一接口21或第二接口22倾斜分布。该设计的效果是：三通管2充当联轴器的功能，用于对雾化器中的药流提供传递导向作用，将第三接口23设计成倾斜分布，减缓了药液流动速度。因倘若采用垂直设计，则会因药液的冲击作用(雾化器本体1中输出的药液，是雾化器本体1中的震动筛网震动出来的，本身流动速度大)，导致流速增大而在肺部的沉积效果低。当三通管2连接在呼吸回路Y端或湿化器干燥端等呼吸机通气回路部位时，呼吸机输送气流从第二接口22进入，带动雾化气体从第一接口21输出。当没使用呼吸机而仅仅是三通管2与普通吸氧面罩或鼻导管等连接时，则用三通管2上的橡胶塞24封堵第二接口22，雾化气体则经第一接口21输出到储雾罐31中，同时驱动气流(如氧气)则经通气件3的供氧管34进入储雾罐31，并带动雾化气体经普通吸氧面罩或鼻导管输送至患者。

所述的储药罐11中设有圆锥面和凹陷面。该设计的效果是：圆锥面设计，对置入的药液具有引导功能，引导药液进入凹陷面中。凹陷面的设计，主要对待震动的药液进行集中处理，从而实现能充分的对药液进行震动雾化。

所述的储药罐11相对三通管2的第三接口23倾斜分布。该设计的效果是：通过对储药罐11的倾斜设计，方便向储药罐11中施加药物。

所述的通气件3上的接管13半径小于三通管2的第三接口23半径。该设计的效果是：使得通气件3能够插接在三通管2中，使得雾化器本体1中的药液能够进入内腔容积相对较大的三通管2中，充分避免药液流失，同时有利于降低引流速度。

所述的网孔45直径小于5微米，使得雾化的每个雾滴都在5微米大小，且因采用震动微网孔结构进行震动，大部分药雾滴悬浮在回路空气中，而只有极少部分的雾滴会附着在回路内壁上；同时，由于雾滴足够小，大部分被患者吸收，因此对呼吸机的过滤器以及传感器影响最小，避免呼吸机的损耗。

实施例2

本实施例与实施例1基本相同，其不同之处在于本实施例中震动网孔微喷结构4的震动方式不同。

请参照图7，图7是控制开关的内部总体结构框图。所述的控制开关包括MCU控制器5；所述的MCU控制器5匹配有指示灯模块6、电源模块7、自动定时模块8、高频震动模块9；所述的指示灯模块6主要用于显示工作状态，当出现错误或者故障时会显示报警信号；所述的电源模块7用于供电，电源模块7匹配有AC/DC适配器或者电源模块7直接连接电源；所述的按键输入模块10主要是开关机和设备工作模式选择以及工作模式转换按钮；所述的自动定时模块8用于对持续工作进行定时，自动定时模块8包括30分钟或6小时两种定时模式；所述的高频震动模块9包括利用压电材料的逆压电效应，将电能转换为弹性体的机械震动能，通过摩擦传动将超声频微观震动转换为电机转子的直线运动，电机转子连接震动网孔微喷结构4，通过电机转子的运动带动震动网孔微喷结构4的高频震动。

请参照图8，图8是高频震动模块9的震动原理结构框图。MCU核心控制器的高频震动模块原理：基于直线型超声波电机101转子运动带动震动网孔微喷结构4震动。直线型超声波电机101压电薄膜在交变电场作用下产生逆压电效应，在薄膜上施加电场，薄膜将被电极化，同时产生应变和应力，当压电薄膜上下表面施加正向压力，压电薄膜将在长度方面伸张、厚度方面收缩，反之，若在压电薄膜上下表面施加反向电场，则会在长度方向收缩、厚度方向伸张。因此，当在压电薄膜表面上施加交变电场时，压电薄膜就会激发某种模态的弹性震动，通过摩擦传动将超声频微观震动转换为电机转子的直线运动，电机转子连接震动网孔微喷结构4，通过调整交变电场的频率控制电机转子的运动，进而实现震动网孔微喷结构4的高频震动。

请参照图9，图9是超声波电机101驱动电路原理结构框图。所述的超声波电机101的驱动电路主要由信号发生器电路、移相电路、功率放大电路、频率自动跟踪电路等组成。高频信号发生电路是驱动电路的核心，用来产生超声频率的信号，可以产生高频信号电路的方法有谐振电路、计算机控制的定时计数器、压控振荡电路等；移相器使得两相驱动电源具有要求的相位差；功率放大器将驱动信号达到电机的功率要求；自动频率跟踪电路主要由电压采样器和积分器两部分组成，反馈电压采样器的功能是将内部传感器产生的反馈电压采集进来，并转化为直流电压，积分器的功能是对给定的电压信号与反馈信号的差做出反应，输出信号加到压控控制器的输入端，从而实现变频和自动频率跟踪的功能。

该实施例需要说明的是：

本实施例中的震动网孔微喷结构4的震动方式不同，本实施例中的震动方式由电机转子的震动带动震动网孔微喷结构4震动，简单来说，属于间接震动方式，该结构简单，制造工艺方便。

本发明的一种高效振动雾化器，改变了传统的震动方式，能够高速震动、将微孔板43的两侧均受到震动力，为微孔板43提供足够的震动力，使得微孔板43在单位时间内能够产生高速震动，从而能够充将储药罐11中的药液进行振荡雾化，且药液颗粒小，给药效率高，减少呼吸机回路的沉积，患者舒适度好。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明方法的前提下，还可以做出若干改进和补充，这些改进和补充也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种高效振动雾化器，其特征在于，所述的高效振动雾化器包括雾化器本体、三通管、通气件；所述的雾化器本体和通气件均连接在三通管上；所述的雾化器本体包括储药罐、电缆接头、接管；所述的储药罐和电缆接头均设置在接管的一端；所述的电缆接头与接管的连接处设置有震动网孔微喷结构；所述震动网孔微喷结构包括第一压电陶瓷片、第二压电陶瓷片、微孔板；所述的第一压电陶瓷片和第二压电陶瓷片分别设置在微孔板的两侧；所述的微孔板中心设置有微孔网；所述的微孔网由网孔组成的；第一压电陶瓷片和第二压电陶瓷片与电缆接头相通，当第一压电陶瓷片和第二压电陶瓷片在通电状态下，第一压电陶瓷片和第二压电陶瓷片带动微孔板发生形变，从而使得微孔板产生震动。

2.根据权利要求1所述的高效振动雾化器，其特征在于，所述微孔网上的网孔的径向为六边形状，且网孔轴向为喇叭状。

3.根据权利要求1所述的高效振动雾化器，其特征在于，所述的微孔网由钯合金材料制造而成。

4.根据权利要求1所述的高效振动雾化器，其特征在于，所述的雾化器本体、三通管以及通气件的内壁涂有光滑涂层。

5.根据权利要求1所述的高效振动雾化器，其特征在于，所述的通气件包括储雾罐；所述的储雾罐的顶端设有吸气嘴；所述的储雾罐的侧边设有三通连接套；所述储雾罐的底端设有供氧管接头。

6.根据权利要求1所述的高效振动雾化器，其特征在于，所述的三通管上设有第一接口、第二接口以及第三接口；所述的第一接口和第二接口对立分布；所述的第三接口相对第一接口或第二接口倾斜分布。

7.根据权利要求1所述的高效振动雾化器，其特征在于，所述的储药罐中设有圆锥面和凹陷面。

8.根据权利要求6所述的高效振动雾化器，其特征在于，所述的储药罐相对三通管的第三接口倾斜分布。

9.根据权利要求1所述的高效振动雾化器，其特征在于，所述的网孔直径小于5微米。

10.一种高效振动雾化器，其特征在于，所述的高效振动雾化器包括雾化器本体、三通管、通气件；所述的雾化器本体和通气件均连接在三通管上；所述的雾化器本体包括储药罐、电缆接头、接管；所述的储药罐和电缆接头均设置在接管的一端；所述的电缆接头与接管的连接处设置震动网孔微喷结构；所述的控制开关包括MCU控制器；所述的MCU控制器匹配有指示灯模块、电源模块、自动定时模块、高频震动模块；所述的指示灯模块主要用于显示工作状态，当出现错误或者故障时会显示报警信号；所述的电源模块用于供电，电源模块匹配有AC/DC适配器或者电源模块直接连接电源；所述的按键输入模块主要是开关机和设备工作模式选择以及工作模式转换按钮；所述的自动定时模块用于对持续工作进行定时，自动定时模块包括30分钟或6小时两种定时模式；所述的高频震动模块包括利用压电材料的逆压电效应，将电能转换为弹性体的机械震动能，通过摩擦传动将超声频微观震动转换为电机转子的直线运动，电机转子连接震动网孔微喷结构，通过电机转子的运动带动震动网孔微喷结构的高频震动。

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