Nothing Special   »   [go: up one dir, main page]

RU2388500C1 - Ultrasound aerosol therapy apparatus - Google Patents

Ultrasound aerosol therapy apparatus Download PDF

Info

Publication number
RU2388500C1
RU2388500C1 RU2008142639/14A RU2008142639A RU2388500C1 RU 2388500 C1 RU2388500 C1 RU 2388500C1 RU 2008142639/14 A RU2008142639/14 A RU 2008142639/14A RU 2008142639 A RU2008142639 A RU 2008142639A RU 2388500 C1 RU2388500 C1 RU 2388500C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
concentrator
smaller
aerosol
piezoelectric
plane surface
Prior art date
Application number
RU2008142639/14A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Николаевич Хмелев (RU)
Владимир Николаевич Хмелев
Андрей Викторович Шалунов (RU)
Андрей Викторович Шалунов
Михаил Яковлевич Зиссер (RU)
Михаил Яковлевич Зиссер
Original Assignee
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова" (АлтГТУ)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова" (АлтГТУ) filed Critical Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова" (АлтГТУ)
Priority to RU2008142639/14A priority Critical patent/RU2388500C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2388500C1 publication Critical patent/RU2388500C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Special Spraying Apparatus (AREA)

Abstract

FIELD: medicine.
SUBSTANCE: invention refers to field of medical equipment, in particular to ultrasound aerosol therapy apparatus (inhalant devices) of individual use. Apparatus contains generator of electric oscillations connected with piezoelectric converter set in acoustic contact with the concentrator manufactured in the form of solid revolution with modification of diametre and bigger and smaller plane surfaces where the smaller plane surface is communicated through the concentrator with tank for feeding of atomised fluid. The concentrator is manufactured with conic, exponential or step change of the diametre longwise longitudinal axis which bigger plane surface is made with flat faces symmetric about longitudinal axis placed over equal distances from the smaller plane surface centre where capillaceous hole is made connected with the cavity communicated with the tank for feeding of atomised fluid. Piezoelectric converter is manufactured in the form of piezoelectric-crystal plates connected with faces of the concentrator bigger plane surface.
EFFECT: use of the invention enables the apparatus to work in any position at regulation of dispersive composition of generated aerosol.
2 cl, 7 dwg

Description

Изобретение относится к области медицинской технике, а именно к ультразвуковым (УЗ) аэрозольным аппаратам индивидуального пользования, предназначенным для лечения заболеваний дыхательных путей. Особенно эффективным является использование устройства для снятия обострений хронических заболеваний (например, приступов астмы).The invention relates to the field of medical equipment, namely to ultrasonic (ultrasound) aerosol devices for personal use, intended for the treatment of respiratory diseases. Especially effective is the use of a device to relieve exacerbations of chronic diseases (for example, asthma attacks).

Изобретение предназначено для индивидуального применения лицами, страдающими отоларингологическими заболеваниями, с целью лечения и профилактики заболеваний верхних дыхательных путей и легких аэрозолями жидких лекарственных веществ (минеральных вод, водных растворов солей, отваров лекарственных трав и т.д.). Его применение может быть эффективно для ароматизации и/или очистки помещений от вредных для здоровья веществ и микроорганизмов путем распыления дозированных порций жидкостей по заданной программе.The invention is intended for individual use by persons suffering from otolaryngological diseases, for the treatment and prevention of diseases of the upper respiratory tract and lungs with aerosols of liquid medicinal substances (mineral waters, aqueous solutions of salts, decoctions of medicinal herbs, etc.). Its use can be effective for aromatization and / or cleaning of premises of substances harmful to health and microorganisms by spraying dosed portions of liquids according to a given program.

В настоящее время наибольшее распространение в практике лечения отоларингологических заболеваний получили ультразвуковые аэрозольные аппараты (ингаляторы), обеспечивающие формирование аэрозоля за счет фокусирования УЗ-колебаний на поверхности распыляемой жидкости. В основу таких аппаратов положены различные технические решения [1, 2].Currently, the most widespread practice in the treatment of otolaryngological diseases is ultrasonic aerosol devices (inhalers), which provide the formation of an aerosol by focusing ultrasonic vibrations on the surface of the sprayed liquid. Such devices are based on various technical solutions [1, 2].

Такие аппараты включают в себя электрический генератор ультразвуковых колебаний, питающий фокусирующий излучатель на основе пьезокерамики, резервуар для распыляемой жидкости, камеру образования аэрозоля, отражатель крупных капель и полый дефлекторный кожух для формирования аэрозольного облака (струи) определенной направленности. Принцип работы ультразвукового аэрозольного аппарата заключается в фокусировании энергии ультразвуковых колебаний на поверхности распыляемой жидкости, формировании фонтана, в котором происходит кавитационное распыление жидкости.Such devices include an electric generator of ultrasonic vibrations, supplying a focusing emitter based on piezoceramics, a reservoir for sprayed liquid, an aerosol formation chamber, a reflector of large drops, and a hollow deflector casing for the formation of an aerosol cloud (jet) of a certain direction. The principle of operation of an ultrasonic aerosol apparatus is to focus the energy of ultrasonic vibrations on the surface of the sprayed liquid, to form a fountain in which cavitation spraying of the liquid takes place.

Известные ультразвуковые аэрозольные аппараты позволяют осуществлять мелкодисперсное распыление аэрозолей в фонтане. Однако им присущ ряд существенных недостатков.Known ultrasonic aerosol devices allow fine spraying of aerosols in a fountain. However, they have a number of significant drawbacks.

1. Аппарат функционирует только в вертикальном положении, что исключает его использование за пределами дома или процедурных кабинетов поликлиник в движении или лежачими больными.1. The device operates only in an upright position, which excludes its use outside the home or treatment rooms of clinics in motion or bedridden patients.

2. Аппарат невозможно переносить в снаряженном (подготовленном к работе) состоянии, т.к. любое отклонение аэрозольного аппарата от вертикального положения вызывает пролив распыляемой жидкости. Следствием этого является длительное время подготовки к работе,2. The device cannot be carried in the equipped (prepared for operation) state, as any deviation of the aerosol apparatus from a vertical position causes a spill of sprayed liquid. The consequence of this is a long preparation time for work,

3. Аппарат характеризуется высокой потребляемой мощностью, обусловленной использованием фокусировки УЗ-колебаний в жидкости, приводящей в значительному затуханию колебаний высокой частоты (до зоны распылении доходит не более 20% энергии излучаемых пьезоэлементом колебаний), что исключает использование аппарата в полевых условиях при обеспечении питания от аккумуляторных батарей.3. The device is characterized by high power consumption, due to the use of focusing of ultrasonic vibrations in a liquid, which leads to significant attenuation of high-frequency oscillations (not more than 20% of the energy of the oscillations emitted by the piezoelectric element reaches the atomization zone), which excludes the use of the apparatus in the field when providing power from rechargeable batteries.

4. Аппарат обеспечивает малую производительность распыления и имеет ограниченный диапазон размеров частиц формируемого аэрозоля, обусловленный использованием только одного способа распыления - распыления в формируемом фонтане [3].4. The apparatus provides low spraying performance and has a limited particle size range of the formed aerosol due to the use of only one spraying method - spraying in the formed fountain [3].

Все перечисленные недостатки предполагают невозможность создания малогабаритного, переносного УЗ аэрозольного аппарата постоянной готовности (аналогичного аэрозольным баллончикам под давлением), имеющего независимое батарейное питание и предназначенного для индивидуального пользования.All these shortcomings suggest the impossibility of creating a small-sized, portable ultrasonic aerosol apparatus of constant readiness (similar to aerosol cans under pressure), which has independent battery power and is intended for individual use.

Частичное устранение перечисленных недостатков известных технических решений обеспечивает ультразвуковой аэрозольный аппарат [4], принятый за прототип. Прототип содержит генератор электрических колебаний, соединенный с пьезоэлектрическим преобразователем, установленным в акустическом контакте с концентратором, выполненным в виде тела вращения с изменением диаметра и большей и меньшей торцевыми поверхностями, меньший торец которого сообщен через концентратор с резервуаром для подачи распыляемой жидкости.Partial elimination of the listed disadvantages of the known technical solutions provides an ultrasonic aerosol apparatus [4], adopted as a prototype. The prototype contains an electric oscillation generator connected to a piezoelectric transducer installed in acoustic contact with a hub made in the form of a body of revolution with a change in diameter and larger and smaller end surfaces, the smaller end of which is communicated through the hub with a reservoir for supplying sprayed liquid.

Ультразвуковой аэрозольный аппарат, приятый за прототип, обеспечивает возможность формирования аэрозолей при любой его пространственной ориентации, однако он не устраняет остальных недостатков известных конструкций. Кроме того, прототипу свойственны следующие недостатки:The ultrasonic aerosol apparatus, which is pleasant for the prototype, provides the possibility of aerosol formation for any spatial orientation, however, it does not eliminate the remaining disadvantages of the known structures. In addition, the prototype has the following disadvantages:

1) ультразвуковой аппарат не позволяет формировать аэрозоль с диаметром капель менее 20 мкм, что обусловлено использованием низкой рабочей частоты аэрозольного аппарата (125 кГц). Такой «грубый» аэрозоль не проникает в альвеолы легких, что значительно снижает положительный медицинский эффект от использования аэрозольного аппарата;1) the ultrasonic apparatus does not allow the formation of an aerosol with a droplet diameter of less than 20 microns, which is due to the use of a low operating frequency of the aerosol apparatus (125 kHz). Such a “coarse” aerosol does not penetrate into the alveoli of the lungs, which significantly reduces the positive medical effect of using the aerosol apparatus;

2) аппарат характеризуется повышенными затратами энергии на распыление ввиду отсутствия фокусировки ультразвуковых колебаний в материале звукопровода.2) the apparatus is characterized by increased energy consumption for atomization due to the lack of focusing of ultrasonic vibrations in the material of the sound duct.

Таким образом, техническое решение, принятое за прототип, также не обеспечивает возможности создания малогабаритных и высокоэффективных переносных ультразвуковых аэрозольных аппаратов, обеспечивающих формирование аэрозолей заданной дисперсности.Thus, the technical solution adopted for the prototype also does not provide the possibility of creating small-sized and highly efficient portable ultrasonic aerosol devices that provide the formation of aerosols of a given dispersion.

Предлагаемое техническое решение направлено на устранение недостатков существующих конструкций и создание малогабаритного, переносного ультразвукового аэрозольного аппарата с регулируемым дисперсным составом формируемого аэрозоля и работающего при любой пространственной ориентации.The proposed technical solution is aimed at eliminating the shortcomings of existing structures and creating a small-sized, portable ultrasonic aerosol apparatus with an adjustable dispersed composition of the formed aerosol and working with any spatial orientation.

Предлагаемый ультразвуковой аэрозольный аппарат содержит генератор электрических колебаний, соединенный с пьезоэлектрическим преобразователем, установленным в акустическом контакте с концентратором, выполненным в виде тела вращения с изменением диаметра и большей и меньшей торцевыми поверхностями, меньший торец которого сообщен через концентратор с резервуаром для подачи распыляемой жидкости. Концентратор выполнен с конусным, экспоненциальным или ступенчатым изменением диаметра вдоль продольной оси, большая торцевая поверхность которого образована плоскими, симметричными относительно продольной оси гранями, расположенными на равных расстояниях от центра меньшей из торцевых поверхностей, в котором выполнено капиллярное отверстие, связанное с полостью, сообщенной с резервуаром для подачи распыляемой жидкости, а пьезоэлектрический преобразователь выполнен в виде пьезоэлектрических пластин, соединенных с гранями большей торцевой поверхности концентратора.The proposed ultrasonic aerosol apparatus contains an electric oscillation generator connected to a piezoelectric transducer installed in acoustic contact with a concentrator made in the form of a body of revolution with a change in diameter and larger and smaller end surfaces, the smaller end of which is communicated through the concentrator with a reservoir for supplying sprayed liquid. The hub is made with a conical, exponential or stepwise change in diameter along the longitudinal axis, the large end surface of which is formed by planes symmetrical with respect to the longitudinal axis, at equal distances from the center of the smaller of the end surfaces, in which there is a capillary hole connected to the cavity in communication with a reservoir for supplying the sprayed liquid, and the piezoelectric transducer is made in the form of piezoelectric plates connected to the faces of a larger Ortsevo hub surface.

Наиболее эффективным вариантом реализации аэрозольного аппарата является решение, когда генератор электрических колебаний выполнен с возможностью работы на двух частотах, одна из которых равна продольной резонансной частоте концентратора, а вторая - резонансной частоте пьезоэлектрических пластин, при этом меньшая из торцевых поверхностей концентратора имеет форму чаши.The most effective option for the implementation of the aerosol apparatus is the solution when the generator of electrical vibrations is configured to operate at two frequencies, one of which is equal to the longitudinal resonant frequency of the concentrator, and the second is the resonant frequency of the piezoelectric plates, while the smaller of the end surfaces of the concentrator has a bowl shape.

Существенного расширения функциональных возможностей аэрозольного аппарата можно добиться, когда полость сообщена с резервуаром для подачи распыляемой жидкости посредством капилляров, выведенных на большую торцевую поверхность.A significant expansion of the functionality of the aerosol apparatus can be achieved when the cavity is in communication with the reservoir for supplying the sprayed liquid by means of capillaries brought to a large end surface.

Сущность предложенного изобретения поясняется фиг.1-7.The essence of the invention is illustrated in figures 1-7.

На фиг.1 для иллюстрации конструкции и пояснения принципа работы представлен графически эскиз предлагаемого аэрозольного аппарата.Figure 1 to illustrate the design and explain the principle of operation is presented graphically a sketch of the proposed aerosol apparatus.

Ультразвуковой аэрозольный аппарат содержит генератор электрических колебаний 1, соединенный с пьезоэлектрическим преобразователем, выполненным в виде пьезоэлектрических пластин 2, соединенных с гранями большой торцевой поверхности концентратора 3. Грани большей торцевой поверхности расположены симметрично относительно продольной оси концентратора 3, расположены на равных расстояниях от центра меньшей из торцевых поверхностей 4. Концентратор 3 выполнен с конусным, экспоненциальным или ступенчатым изменением диаметра вдоль продольной оси. В меньшей из торцевых поверхностей 4 концентратора 3 выполнено капиллярное отверстие 8 для выведения образованного аэрозоля потребителю, связанное с полостью 5, образующей распылительную камеру и сообщающейся с резервуаром для распыляемой жидкости 7 через капиллярное отверстие 6.The ultrasonic aerosol apparatus contains an electric oscillation generator 1 connected to a piezoelectric transducer made in the form of piezoelectric plates 2 connected to the faces of the large end surface of the concentrator 3. The faces of the larger end surface are located symmetrically with respect to the longitudinal axis of the concentrator 3 and are located at equal distances from the center of the smaller end surfaces 4. The hub 3 is made with a conical, exponential or stepwise change in diameter along the longitudinal oh axis. In the smaller of the end surfaces 4 of the concentrator 3, a capillary hole 8 is made for discharging the formed aerosol to the consumer, connected with the cavity 5 forming the spray chamber and communicating with the reservoir for the sprayed liquid 7 through the capillary hole 6.

Меньшая из торцевых поверхностей 4 может иметь поверхность произвольной геометрической формы, например, в виде чаши (фиг.2,а), имеющей произвольный наклон относительно продольной оси концентратора 3 (фиг.2,б), а полость 5 соединяется с резервуарами 7 для подачи различных по свойствам распыляемых жидкостей посредством нескольких капилляров 6, проходящих через концентратор 3 и соединенных с резервуарами для распыливаемой жидкости (фиг.3).The smaller of the end surfaces 4 may have a surface of arbitrary geometric shape, for example, in the form of a bowl (Fig. 2, a) having an arbitrary inclination relative to the longitudinal axis of the concentrator 3 (Fig. 2, b), and the cavity 5 is connected to the supply tanks 7 different in properties of the sprayed liquids by means of several capillaries 6 passing through the concentrator 3 and connected to the reservoirs for the sprayed liquid (figure 3).

В целом конструкция предлагаемого распылителя представляет собой двухчастотную ультразвуковую колебательную систему с ярко выраженными резонансами килогерцового (низкочастотного) и мегагерцевого (высокочастотного) диапазонов (резонансы пьезоэлектрических пластин, например, 2,5 МГц и всей конструкции, например, 120 кГц). Система может возбуждаться одновременно на двух резонансах или на каждом в отдельности.In general, the design of the proposed atomizer is a two-frequency ultrasonic oscillatory system with pronounced resonances of the kilohertz (low-frequency) and megahertz (high-frequency) ranges (resonances of piezoelectric plates, for example, 2.5 MHz and the entire structure, for example, 120 kHz). The system can be excited simultaneously at two resonances or at each separately.

Работа распылительного аппарата осуществляется следующим образом.The operation of the spray apparatus is as follows.

При возбуждении на частоте килогерцового диапазона (120 кГц) распылитель представляет собой пьезоэлектрическую колебательную систему с концентратором ультразвуковых колебаний 3. В этом случае генератор 1 создает электрические колебания ультразвуковой частоты, равной продольной резонансной частоте концентратора 3. Мощности ультразвуковых колебаний, генерируемые пьезоэлектрическими пластинами 2, складываются на меньшей торцевой поверхности 4, и распыление жидкости происходит со всей поверхности 4. Форма и направление формируемого факела распыления определяются формой меньшей торцевой поверхности 4.When excited at a frequency of the kilohertz range (120 kHz), the atomizer is a piezoelectric oscillatory system with an ultrasonic vibrations concentrator 3. In this case, the generator 1 generates electric vibrations of ultrasonic frequency equal to the longitudinal resonant frequency of the concentrator 3. The ultrasonic vibrations generated by the piezoelectric plates 2 add up on the smaller end surface 4, and the spraying of liquid occurs from the entire surface 4. The shape and direction of the formed torch and spraying is determined by the shape of the smaller end surface 4.

На фиг.4 показан факел распыления, формирующийся меньшей из торцевых поверхностей 4 в форме чаши, с углом наклона 30°. Подача жидкости на меньшую торцевую поверхность 4 происходит посредством капилляра 6 за счет разрежения, возникающего на поверхности 4. Средний диаметр капель аэрозоля формируемого на этой частоте равен 18-20 мкм.Figure 4 shows a spray torch formed by the smaller of the end surfaces 4 in the form of a bowl, with an angle of inclination of 30 °. The liquid is supplied to the smaller end surface 4 by means of a capillary 6 due to the rarefaction occurring on surface 4. The average diameter of the aerosol droplets formed at this frequency is 18–20 μm.

На частоте мегагерцевого диапазона генератор 1 создает электрические колебания высокой частоты, равной резонансной частоте (например, 2,5 МГц) пьезоэлектрических пластин 2, преобразуемые за счет пьезоэффекта пьезоэлектрическими пластинами 2 в ультразвуковые колебания, собираемые в полости 5 в центре торцевой поверхности 4 концентратора 3. Ультразвуковые колебания, возникающие в полости 5, вызывают разрежение внутри этой полости, обеспечивающие подачу распыляемой жидкости по капилляру 6 в полость 5. При этом сечение капилляра 6 выбирается таким образом, чтобы силы поверхностного натяжения удерживали находящуюся в нем жидкость, исключая ее самопроизвольное вытекание при любом положении аэрозольного аппарата. При выполнении нескольких капилляров 6 одновременная подача различных распыляемых жидкостей осуществляется аналогичным образом и под действием ультразвуковых колебаний в полости 5 происходит их смешивание. После заполнения полости 5 ультразвуковые колебания, приходящие в эту полость, окончательно фокусируются в распыляемой жидкости, вызывая ее мелкодисперсное (3..5 мкм) распыление через капиллярное отверстие 8.At the frequency of the megahertz range, the generator 1 creates high-frequency electrical oscillations equal to the resonant frequency (e.g., 2.5 MHz) of the piezoelectric plates 2, which are transformed due to the piezoelectric effect by the piezoelectric plates 2 into ultrasonic vibrations collected in the cavity 5 in the center of the end surface 4 of the concentrator 3. Ultrasonic vibrations arising in the cavity 5, cause a vacuum inside this cavity, providing a spray of liquid through the capillary 6 into the cavity 5. In this case, the cross section of the capillary 6 is selected that so that the surface tension forces hold the liquid in it, excluding its spontaneous leakage at any position of the aerosol apparatus. When performing several capillaries 6, the simultaneous supply of various sprayed liquids is carried out in a similar way and under the influence of ultrasonic vibrations in the cavity 5, they are mixed. After filling the cavity 5, the ultrasonic vibrations coming into this cavity are finally focused in the sprayed liquid, causing it to be finely dispersed (3..5 μm) by atomization through the capillary hole 8.

Наиболее эффективным является режим работы, при котором генератор 1 создает электрические колебания высокой частоты мегагерцевого диапазона (2.5 МГц), модулированные колебаниями килогерцового диапазона (120 кГц) (фиг.5). В этом случае происходит одновременное высокочастотное распыление жидкости из полости 5 и низкочастотное распыление с поверхности 4.The most effective is the operating mode in which the generator 1 creates high-frequency electric oscillations of the megahertz range (2.5 MHz), modulated by the oscillations of the kilohertz range (120 kHz) (figure 5). In this case, there is a simultaneous high-frequency spraying of liquid from the cavity 5 and low-frequency spraying from the surface 4.

Получаемый в таком режиме распыления аэрозоль имеет распределение капель различного размера в общем объеме аэрозоля, показанное на фиг.6. На гистограмме, показанной на фиг.6 (ось Х - диаметр капли, ось Y - процентное содержание капель указанного диаметра в общем объеме составе аэрозоля), отчетливо видны два максимума, соответствующие диаметрам капель (3-5 мкм и 18-20 мкм), образующихся при возбуждении распылителя на частотах его основных резонансов (2,5 МГц - резонанс пьезоэлектрических пластин 2, и 120 кГц - резонанс элемента в виде тела вращения 3). Промежуток между основными диаметрами капель (3-5 мкм и 18-20 мкм) также достаточно «плотно» заполнен каплями промежуточного диаметра. Изменяя взаимное расположение основных резонансов распылителя, можно регулировать плотность заполнения этого промежутка.The aerosol obtained in this spraying mode has a droplet distribution of various sizes in the total aerosol volume shown in FIG. 6. In the histogram shown in Fig.6 (the X axis is the diameter of the droplet, the Y axis is the percentage of droplets of the indicated diameter in the total volume of the aerosol composition), two maxima corresponding to the diameter of the droplets (3-5 μm and 18-20 μm) are clearly visible, generated when the atomizer is excited at the frequencies of its main resonances (2.5 MHz is the resonance of piezoelectric plates 2, and 120 kHz is the resonance of an element in the form of a body of revolution 3). The gap between the main diameters of the droplets (3-5 microns and 18-20 microns) is also quite "densely" filled with drops of intermediate diameter. By changing the relative position of the main resonances of the atomizer, you can adjust the filling density of this gap.

Таким образом, в предлагаемой конструкции происходит двойное фокусирование ультразвуковых колебаний:Thus, in the proposed design there is a double focusing of ultrasonic vibrations:

1) в металлическом концентраторе;1) in a metal hub;

2) в малом объеме жидкости, находящейся в полости 5 (в активной зоне распылителя).2) in a small volume of liquid located in the cavity 5 (in the active zone of the atomizer).

Это позволяет говорить об эффективности применения предлагаемого аэрозольного аппарата для генерации аэрозоля с заданными дисперсными характеристиками.This allows us to talk about the effectiveness of the proposed aerosol apparatus for generating aerosol with predetermined dispersed characteristics.

Об энергетической эффективности предлагаемой конструкции распылителя можно судить по степени фокусировки ультразвуковой энергии в материале концентратора в виде тела вращения 3 (фиг.7). Интенсивность звуковой энергии в полости 5 не менее чем в 30 раз превосходит интенсивность звуковой энергии на поверхности пьезоэлектрических пластин 2. При этом в процессе распыления воды с производительностью распыления 1 мл /мин расходуется не более 3 Вт электрической энергии. Все это позволяет говорить о высокой энергетической эффективности преобразователя.On the energy efficiency of the proposed design of the atomizer can be judged by the degree of focusing of ultrasonic energy in the material of the concentrator in the form of a body of revolution 3 (Fig.7). The intensity of sound energy in the cavity 5 is no less than 30 times the intensity of sound energy on the surface of the piezoelectric plates 2. Moreover, in the process of spraying water with a spray capacity of 1 ml / min, no more than 3 W of electrical energy is consumed. All this allows us to talk about the high energy efficiency of the converter.

Благодаря таким низким энергетическим затратам электронный генератор для питания распылителя может иметь простое схемотехническое решение и выполняться по схеме автогенератора, изготовленного на одной интегральной схеме (например, FSFR1700 фирмы FAIRCHILD SEMICONDUCTOR) с возможностью питания от стандартного гальванического элемента. При этом суммарная электрическая мощность, потребляемая устройством (с учетом потерь), не превысит 5…6 Ватт.Due to such low energy costs, the electronic generator for powering the atomizer can have a simple circuit solution and can be performed according to the circuit of an oscillator made on a single integrated circuit (for example, the FSFR1700 from FAIRCHILD SEMICONDUCTOR) with the possibility of power supply from a standard galvanic cell. In this case, the total electric power consumed by the device (taking into account losses) will not exceed 5 ... 6 watts.

Предложенные конструкции ультразвукового аэрозольного аппарата позволяют создать портативные ультразвуковые аэрозольные аппараты, в которых отсутствует возможность вытекания распыляемой жидкости. Применение такого аэрозольного аппарата максимально просто - аналогично применению ингалятора для астматиков. Нажал кнопку - происходит генерация аэрозоля. Однако в отличие от существующих портативных ингаляторов, использующих гидродинамический способ распыления, в предложенном устройстве формируется мягкий равномерный аэрозоль, легко проникающий в альвеолы легких.The proposed design of the ultrasonic aerosol apparatus allows you to create portable ultrasonic aerosol apparatus in which there is no possibility of leakage of the sprayed liquid. The use of such an aerosol apparatus is as simple as possible - similar to the use of an inhaler for asthmatics. Pressed a button - aerosol is generated. However, unlike existing portable inhalers using the hydrodynamic method of atomization, the proposed device forms a soft uniform aerosol that easily penetrates the lung alveoli.

Мелкосерийное производство разработанного ультразвукового аэрозольного аппарата планируется начать в 2010 году.Small-scale production of the developed ultrasonic aerosol apparatus is planned to begin in 2010.

Источники информацииInformation sources

1. Патент РФ №2039576.1. RF patent No. 2039576.

2. Патент РФ №2070062.2. RF patent No. 2070062.

3. Физические основы ультразвуковой технологии. / Под ред. Л.Д.Розенберга - М., Наука, 1970.3. The physical basis of ultrasound technology. / Ed. L.D. Rosenberg - M., Science, 1970.

4. Патент РФ №2012360 - прототип.4. RF patent №2012360 - prototype.

Claims (3)

1. Ультразвуковой аэрозольный аппарат, содержащий генератор электрических колебаний, соединенный с пьезоэлектрическим преобразователем, установленным в акустическом контакте с концентратором, выполненным в виде тела вращения с изменением диаметра и большей и меньшей торцевыми поверхностями, меньший торец которого сообщен через концентратор с резервуаром для подачи распыляемой жидкости, отличающийся тем, что концентратор выполнен с конусным, экспоненциальным или ступенчатым изменением диаметра вдоль продольной оси, большая торцевая поверхность которого образована плоскими, симметричными относительно продольной оси гранями, расположенными на равных расстояниях от центра меньшей из торцевых поверхностей, в котором выполнено капиллярное отверстие, связанное с полостью, сообщенной с резервуаром для подачи распыляемой жидкости, а пьезоэлектрический преобразователь выполнен в виде пьезоэлектрических пластин, соединенных с гранями большей торцевой поверхности концентратора.1. An ultrasonic aerosol apparatus containing an electric oscillation generator connected to a piezoelectric transducer mounted in acoustic contact with a hub made in the form of a body of revolution with a change in diameter and larger and smaller end surfaces, the smaller end of which is communicated through the hub with a reservoir for supplying sprayed liquid characterized in that the concentrator is made with a conical, exponential or stepwise change in diameter along the longitudinal axis, a large end face the surface of which is formed by flat, symmetrical with respect to the longitudinal axis, faces located at equal distances from the center of the smaller of the end surfaces, in which a capillary hole is made connected with the cavity in communication with the reservoir for supplying the sprayed liquid, and the piezoelectric transducer is made in the form of piezoelectric plates connected with the faces of the larger end surface of the concentrator. 2. Аппарат по п.1, отличающийся тем, что генератор электрических колебаний выполнен с возможностью работы на двух частотах, одна из которых равна продольной резонансной частоте концентратора, а вторая - резонансной частоте пьезоэлектрических пластин, при этом меньшая из торцевых поверхностей концентратора имеет форму чаши.2. The apparatus according to claim 1, characterized in that the generator of electrical vibrations is configured to operate at two frequencies, one of which is equal to the longitudinal resonant frequency of the concentrator, and the second is the resonant frequency of the piezoelectric plates, while the smaller of the end surfaces of the concentrator has a bowl shape . 3. Аппарат по п.1 или 2, отличающийся тем, что полость сообщена с резервуаром для подачи распыляемой жидкости посредством капилляров, выведенных на большую торцевую поверхность. 3. The apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the cavity is in communication with the reservoir for supplying the sprayed liquid by means of capillaries brought to a large end surface.
RU2008142639/14A 2008-10-27 2008-10-27 Ultrasound aerosol therapy apparatus RU2388500C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008142639/14A RU2388500C1 (en) 2008-10-27 2008-10-27 Ultrasound aerosol therapy apparatus

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008142639/14A RU2388500C1 (en) 2008-10-27 2008-10-27 Ultrasound aerosol therapy apparatus

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2388500C1 true RU2388500C1 (en) 2010-05-10

Family

ID=42673820

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2008142639/14A RU2388500C1 (en) 2008-10-27 2008-10-27 Ultrasound aerosol therapy apparatus

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2388500C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2446894C1 (en) * 2010-09-08 2012-04-10 Общество с ограниченной ответственностью "Центр ультразвуковых технологий" Ultrasound oscillating system for spraying fluids

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2446894C1 (en) * 2010-09-08 2012-04-10 Общество с ограниченной ответственностью "Центр ультразвуковых технологий" Ultrasound oscillating system for spraying fluids

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3247435B1 (en) Ultrasonic vaporizing element
CN106422005B (en) Ultrasonic atomization structure and ultrasonic atomization equipment adopting same
JP6537982B2 (en) Atomizer using surface acoustic wave generation
JP5694666B2 (en) Ultrasonic liquid sprayer
TWI556873B (en) Ultrasonic atomization device
TW565472B (en) Multiple horn atomizer with high frequency capability and method thereof
CN102458684B (en) For the microfluidic device of the atomization of liquid
JP5395423B2 (en) Ultrasonic atomizer
US20080156320A1 (en) Ultrasonic nebulizer and method for atomizing liquid
TWI356735B (en) Atomization apparatus
TWI337555B (en) Liquid nebulization system
US9038625B2 (en) Liquid spray device
RU2349392C2 (en) Ultrasound sprayer of fluid various-viscosity preparations
JP2005538822A (en) Spraying and drug transfer device
RU2388500C1 (en) Ultrasound aerosol therapy apparatus
JP2005111328A (en) Portable ultrasonic atomizing apparatus
CN201618267U (en) Ultrasonic spraying device
CN110394269A (en) Focus ultrasonic atomizing device
JPS5951352B2 (en) Ultrasonic atomizer
TWI564040B (en) Effective control of ultra-fine atomized particles output of medical micro-mesh atomizer
US20230033145A1 (en) A convergent aerosol-generator
CN114794555A (en) Ultrasonic atomization core and electronic atomizer
JPH04236962A (en) Ultrasonic inhalator device
RU2829130C1 (en) Converging wave front aerosol generator
TWI290839B (en) A high efficiency atomizer structure

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20111028