专利名称：用于气雾产生设备的磁性耦合的制作方法用于产生和输送气雾液体或物质的装置被用于各种应用。例如，它们能够被用于输送气雾药物，或者能够被用于在诸如烙铁的其他装置中产生蒸汽。用于以气雾形式输送药物至患者的医疗装置从二十世纪50年代中期就已经被使用。这种装置用于将吸入式药用气雾剂(IPA)输送至患者的肺部以治疗例如哮喘、囊肿性纤维化、以及慢性阻塞性肺病(C0PD)。喷雾器是一类用于输送气雾药物的装置。喷雾器可以使用不同类型的机制来气雾化药物。超声喷雾器使用电源来为产生高频振动的振动元件提供能量。这些振动产生药物或液体的小液滴以形成气雾。一些喷雾器可以使用其中具有多个小孔的网。当在网中引起振动时，具有药物的液体可以通过小孔以气雾形式输送至喷嘴并进而输送至患者。通常，网膜的弃置是不受欢迎的，因为振动元件由大量的铅制成，会污染环境。例如Quatek (台湾)公司有一款喷雾器，MODEL NE403，其具有中央功能部件，由15mm (硬的)压电环和胶合在顶部的盘状不锈钢弹簧组成。在该装置的中心是网膜，其具有产生薄雾或气雾的孔，该网膜被胶合至不锈钢弹簧。然而，网膜，诸如设置在上述Quatek装置中的网膜，由于例如网上由细菌、无机污染物、和/或药物的累积而产生的污染，随着时间容易劣化。网的这种劣化降低了喷雾器的效果。清理网膜是困难且繁琐的，如果可能的话。
本发明的一个方面，提供了一种用于物质的气雾输送的设备，其具有喷嘴；用于将液体物质保持于其中的腔；包括贯穿其中的多个孔的柔性膜；以及用于振动柔性膜的振动器。该柔性膜由磁性材料制成，磁性材料使该柔性膜耦合至振动器，使得当该柔性膜被振动器振动时，物质的气雾小液滴流通过该多个孔被喷出并被喷至喷嘴以从其中输送。本发明的另一个方面包括可取除的插入件，其被配置成可取除地插入用于物质的气雾输送的设备中。该设备具有振动器。该可取除的插入件具有主体；具有贯穿其中的多个孔的柔性膜，以及用于将柔性膜附接至主体的附接构件。该柔性膜被配置成在可取除的插入件插入设备中时被振动器振动，使得物质的气雾小液滴流通过该多个孔被喷出，从以便从该设备输送。本发明的又一个方面包括用于气雾产生的设备，该设备具有用于将液体物质保持于其中的腔；具有贯穿其中的多个孔的柔性膜；用于振动柔性膜的振动器；以及磁性构件，其配置为将该柔性膜磁性地耦合至振动器，使得当该柔性膜被振动器振动时，液态物质的气雾小液滴流通过该多个孔喷出。在参考附图理解接下来的描述以及附加权利要求之后，本发明的这些及其它目标、特征以及特性，以及结构相关元件和零件组合的操作方法和功能性以及制造的经济性将会变得清楚，所有这些内容形成了本说明书的一部分，其中各个附图中类似的附图标记代表对应的部件。然而可以清楚理解的是，附图仅仅用于解释和描述的目的并且并非作为本发明界限的限定。如说明书及权利要求中所使用，单数形式“一个”、“该”也包括复数个指代物，除非行文中清楚地表达出相反的意思。图I是根据实施例的药物输送设备的透视图。图2是图I的药物输送设备的分解图。图3和4不出了根据实施例的图I的设备的截面图，其具有可拆卸插入件。图5A是振动器、磁性环、弹簧和柔性膜的详细截面图。 图5B是具有振动器、磁性环、磁体、弹簧和柔性膜的实施例的详细截面图。图5C是具有振动器、磁性环、磁体、弹簧和柔性膜的另一实施例的详细截面图，其具有图3和4的可拆卸插入件。图是具有振动器、弹簧和柔性膜的实施例的详细截面图。图5E是具有振动器、弹簧、磁体和柔性膜的另一实施例的详细截面图。图6是根据实施例的振动器、弹簧、磁性环和柔性膜的顶视图。图7是图6的元件装配的顶视图。
下部12包括诸如电池组的电源(未示出)、用于打开/关闭电源的启动按钮16、用于显示关于设备10的使用的信息(例如，药物的类型和/或量、读取错误等)的显示器18、以及喇叭状装置20(参见图2)。启动按钮16是用于将电能从电源供至设备10及其部件的开关。电源可以是例如通过通用电压充电器17充电的可充电电池。然而，其他形式的直流电源(例如12V)或交流电源(例如110V、120V)也可以替代地或可选地被用于设备10。下部12可以在其主体中包括电路(例如，印刷电路板)、处理器和控制器(未示出)，其中电源可以供电能至每个装置。在实施例中，还可以设置存储器和/或存储装置，其能够包括用于输送气雾药物的指令。这些指令可以包括例如剂量、剂量频率、以及可以输送的剂量数量。可替代地，如下文指出的，诸如光盘24的指令装置可以包括这些信息。设备10的下部12可以包括多个本领域已知的部件用于以气雾形式输送含药液体或用于在给药期间协助患者。这些操作部件在本领域是公知的并因此在此不再详细讨论。例如，在实施例中，设备10可以包括在显示器18之外的或作为显示器18的替代的用于提供听觉反馈的装置。在其他实施例中，在设备10中提供了一个或多个传感器(它们可以包括传感器端口盖23，如图2所示)。在下部12上还设置有用于在其中接纳光盘24的光盘插槽22。光盘24可以包括数据，其被置于光盘插槽22中以将关于药物治疗的信息作为输入输送至设备10。例如，光 盘24可以包括关于药物剂量的信息，诸如输出速度和其他变量。光盘24可以在其中包括天线和微芯片，其采用包括输送液体药物的预定量、剂量频率、剂量数量等信息来编程。虽然光盘插槽22和光盘24被示出在下部12的主体的外侧，关于治疗的信息也可以设置在主体内部。上部14包括可拆卸喷嘴36，用于在第一端输送气雾流，所述喷嘴与第二端的雾化腔46流体连接。在上部14内毗邻喷嘴36的是瓣阀(未示出)，其被用于协助探测患者的呼吸以及输送药物。上部14的雾化腔46容纳药物腔组件26。药物腔组件26包括腔盖28、闩29、药物引导部32、以及药物腔34，它们一般性地被展示于图2的分解图中。腔盖28可从药物腔34的主体拆卸。腔盖28可以通过例如闩29固定至药物腔34。在实施例中，腔盖28可从主体完全拆卸。在另一实施例中，盖28可以被配置成铰接地连接至药物腔34的主体以允许接近其中。盖28可以具有销，其延伸进入药物腔34上的狭槽以用于将其关闭以及与其连接。药物引导部32也可从药物腔34拆卸。该装置可以被拆下，例如以便清洗。同样，腔盖28还可以被拆卸以使得患者或使用者能够将液体药物加入药物腔34中。药物腔34容纳了含有药剂、药物、或其他治疗物质的液体52。液体52可以通过吸液管被传输至药物腔34，或者药物腔34可以包含一次性药物组件(预封装)，其中含有液体52形式的药剂或物质。药物腔34和引导部32用于将液体药物或物质52引导至喇叭状装置20。药物腔34放置在例如喇叭状装置20的上方，并固定在下部12中毗邻传感器端口盖
23。如图2所示，喇叭状装置20从下部12的延伸部21延伸，并被配置成通过腔体的底部开口(未示出)装配到药物腔34中。喇叭状装置20与振动器44连接，振动器44与包含在下部12的主体中的电路(例如，被连接至印刷电路板)以及控制器(未示出)连接。振动器44的振动力被传输至与药物腔34接触的喇叭状装置20。因此，喇叭状装置20和振动器44被配置成超声地振动药物腔34中的柔性膜38以形成将从其喷出的药物或物质的气雾。该振动推动压液体药物52穿过柔性膜38以形成气雾62。
如图5所详细示出的，弹簧元件48具有紧靠振动器44定位的外围。在各装置彼此接触时，振动器44输送超声振动(或振荡)至弹簧元件48并进而至柔性膜38。振动器44可以是以环状或盘状形式的压电元件，并可由多种材料形成。在实施例中，压电元件可由铅基材料形成，诸如锆钛酸铅(PZT)。弹簧元件48可以是环形的、盘形的或其他形状的，并被附着或连接到振动器44。例如，在实施例中，弹性元件48被通过胶水(例如，环氧树脂)粘附到振动器。开口被设置在弹簧元件48上，其在装配使用时由柔性膜38覆盖。该弹簧可由软磁性(非磁性的，但被磁体吸引)、硬磁性(磁性的)或非磁性材料形成。在实施例中，弹簧元件48由不锈钢材料或其他金属制成。对于该公开而言，术语“磁性的”被定义为被磁体吸引的材料。术语“磁化的”被定义为是磁体以及具有残余磁场(其吸引磁性材料)的元件。在一些情形中，磁性材料可以由相对于其他磁性材料或磁化的材料的特定极性和/或场结构来定义。因此，通用术语中的磁性指代的是磁化材料以及能够被磁体吸引的材料。软磁性材料和磁体将被彼此吸引。另外的和/或可替代的，电磁材料可以被使用，并被作为软磁性元件(当没有电流流过时)或磁体(当电流流过时)提供。针对这里描述元件的材料的使用和组合不应该是限制性的。下文提供了有关使用磁性或磁化材料的各实施例的进一步描述。
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柔性膜38可以是被设置于药物腔34中的网或筛。柔性膜38包括第一(上)表面40和第二 (下)表面42，并具有多个从中穿过的孔。柔性膜38的孔可以是任意形状(例如，圆锥形、锥形)和/或任意尺寸的，以及这些实施例都位于本公开的范围之内。在实施例中，孔为圆锥形，其在第二表面42 (例如，液体52输入侧)上具有25微米(ii m)直径的圆形截面，以及在第一表面40 (例如，气雾输出侧)上具有3微米(ym)直径的圆形截面。这些孔有助于产生液体药物52的气雾形式62。柔性膜38可以包含多种材料。在一个实施例中，柔性膜38由非磁性材料制成。例如，膜38可以由诸如Kapton的聚酰亚胺材料制成。在其他实施例中，该膜可以是诸如镍或镍钮合金的(软)磁性材料。柔性膜38的第一(上)表面40在被装配后与喷嘴36流体连通。第二 (下)表面42在被装配后与包含在腔34中的液体52流体连通。参考图5，例如，柔性膜38可以被定位毗邻弹簧元件48以使得其可以从弹簧元件48接收振动，该弹簧元件48由振动器44 (例如，压电环)振动。这样，在液体药物52毗邻柔性膜38的第二(下)表面42并且膜38被振动时，液体药物52将通过孔被传输至第一(上)表面40，并作为气雾62被喷出至喷嘴36以供吸入。振动器44的振动或振荡是沿着大体水平方向的(如图3箭头A所指示)，而弹簧元件48和柔性膜38沿着大体垂直方向(如图3箭头B所指示)运动(振动)。如上文所述，柔性膜38会随着使用时间而被污染或劣化。该公开的配置提供了可拆卸的并且是一次性的膜38，而不会污染振动(压电)元件44的环境(例如含有铅的材料(例如锆钛酸铅(PZT))或其他材料)。在设备10中，设置磁性耦合件54，其被配置为将柔性膜38和振荡弹簧元件48可拆卸地连接在一起。磁性构件54可以是允许其被附接至膜38而容许膜38振动以产生气雾的任意形状。在实施例中，磁性耦合件54和膜38形成为一体、不可分的元件。在另一实施例中，磁性耦合件54和膜38可拆卸地被附接于彼此。在一个实施例中，磁性构件54是环形的。磁性构件或环54被设置在柔性膜38的第一表面40或第二表面42中的一个上。在展示的实施例中，磁性环54被设置在柔性膜38的第一(上)表面上。在实施例中，柔性膜38可以包括被胶合至柔性膜、被沉积在柔性膜上、或通过电化装置被植于柔性膜上的(软)磁性环54。在一个实施例中，磁性环54和膜38(其可由被磁性环54吸引的材料制成)之间的磁性力独自将磁性环54固定至膜38。磁性环54被配置为将柔性膜38磁性地耦合至振动器44 (例如，通过如图5A所示的弹簧元件48，其能够由被磁性环54磁性吸引的材料形成)，以便液体52的气雾滴流穿过多个孔的输送或喷射。磁性环54提供了磁性力以将膜38保持到弹簧元件48。在另一实施例中，磁性环54可拆卸地并且磁性地耦接于设备中的另一元件。例如，第二磁性构件64可以被设置在设备10中，如图5B和5C所示，其磁性耦接磁性环54进而将柔性膜38耦接至振动器44。第二磁性构件64可以包括多种磁性或磁化材料，并且不应该为限制性的。在实施例中，第二磁性构件64包括钕铁硼(NdFeB)材料。第二磁性构件64可形成为环形(或其他形状)并相对于雾化腔46安装以使得磁性环54可被磁性吸引到磁性构件64。第二磁性构件64可以被安装在弹簧元件48下方(例如，紙邻第二 (下)表面)。在实施例中，第二磁性构件64可以与弹簧元件48间隔一定距离以使得其不接触 弹性元件48或膜38而仍然吸引磁性环54。在上述实施例中用于吸引膜38、弹簧元件48、磁性环54和/或第二磁性构件64的磁性力可以基于用来形成每个元件的材料来确定。例如，在图5A所示的例证性实施例中，弹簧元件48可以由磁性或磁化材料制成。(因此，不需要设置例如图5B所示的第二磁性构件64，这是因为弹簧元件48能够直接吸引磁性环54到其上)。可替代的，在弹簧元件48是由非磁性材料制成的实施例中，可以设置第二磁性构件64以使得磁性环54A能够被磁性地耦合至设备10内的振动器44，如图5B所示。如果膜38是由软磁性材料制成，磁性环54A可以由被直接吸引到第二磁性构件64的材料上的材料制成。在实施例中，如果磁性环54A是由软磁性材料制成，第二磁性构件64可以包括可以使得磁性环54A被间接吸引到第二磁性构件64的材料。在实施例中，如果第二磁性构件64被磁化，(即，产生磁场)，则磁性环能够由磁性材料制成。可替代的，在实施例中，磁性环54可以由磁化材料制成，以及第二磁性构件64可以由磁性材料制成。在另一实施例中，如图所示，弹簧元件48可以包括磁化材料，以及膜38可以由磁性材料制成。因此，柔性膜38可以直接被吸引到弹簧元件48。在另一实施例中，弹簧元件48可以包括非磁性或软磁性材料。因此，在实施例中，可以设置第二磁性构件64，如图5E所示。如果柔性膜38包括磁性材料，第二磁性构件64可以包括磁化材料。反之亦然，如果膜38被磁化，则第二磁性构件64可以由磁性材料制成。在上述实施例中，磁性环54使得柔性膜38在例如清洁期间能够被更换。然而，同样在本公开范围内的是，在设备10中不需为柔性膜38设置磁性环54，如图和5E的示例性实施例所示。喷雾器10的上部14能够从下部拆卸，以及其另外的部件可以被拆卸以清洁装置并更换柔性膜38。特别的是，腔盖28和柔性膜38可以与喷雾器10的其他组件分离。通过断开将膜38和振动器44耦合在一起的磁性力，柔性膜38可以根据需要被拆卸并更换。在实施例中，可取除的插入件30 (被更详细展示于图3和4)可以被设置在上部14中，其被配置为可取除地插入上部14。在一个实施例中，可取除的插入件30使柔性膜38附接至其上。可取除的插入件30相对于雾化腔46和喷嘴36定位成使得在被装配使用时柔性膜38与弹簧元件48接触并且接合(例如，基于现有的磁性力)。如图3和4所示，可取除的插入件30可以包括主体31，其被形成并成形成在上部14的壁内配合或滑动。主体31的底部33可以使磁性环54附接至其上。在实施例中，磁性环54可以通过附接构件56被连接至可取除的插入件主体31的底部33，所述附接构件56可以是弹簧、一组弹簧、管或波纹管的形式。例如，连接件56可以是圆形或盘形的，并被连接至主体的底部，诸如图4的弹簧56所示。在实施例中，附接构件56可以包括一套两个或更多个单独的金属丝(或皮筋或弹簧)，其被固定在磁性环54周围并且在一端被附接至磁性环54，在另一端被附接至可取除的插入件30。附接构件56可以被设置为插入件30的主体的一体部分或被粘附(例如，胶合)至插入件30的一部分上。例如,在附接构件56作为插入件30的一体部件的实施例中，插入件30可以包括多个(例如，3个或4个)径向撑条，其被折叠以形成图5C所示的伸缩弹簧56A。伸缩弹簧56A的撑条可以在一端被胶合至插入件30的底部33,并在另一端被固定至磁性环54。附接构件56可以被设置使得柔性膜38和磁性环54能够振动并允许气雾药物从其通过。因此，磁性环54附接于其上的可取除的插入件30允许柔性膜38从药物腔组件26中被取除并更换。其结构还使柔性膜相对于弹簧元件48的开口置中以使得膜38通过磁性力而被牵引到靠近弹簧元件48 (例如，通过弹簧元件48本身或第二磁性构件64)的位置。在实施例中，附接构件56的悬挂是轻质的。例如，在实施例中，整个插入件30可以被取除并以新的插入件30更换，新的插入件30具有附接于其上的新的、未使用的或清洁的柔性膜38以及的磁性环54。在另一实施例中，柔性膜38可以被从插入件30拆卸并更换以新的、未使用的或清洁的柔性膜38。在另一实施例中，柔性膜38和磁性耦合环54都是可以被拆卸并更换的。在实施例中，磁性耦合环54可以具有约0. 2至约50微米之间的厚度，这取决于磁性材料的磁化率和环的尺寸，它们都不是限制性的。在一个实施例中，磁性耦合环54具有约I微米的厚度。在实施例中，由铁制成的磁性环54可以具有大约5000的相对磁导率。可替代的，由镍制成的磁性环54可以具有大约600的相对磁导率，或由铁氧体T38制成的磁性环可以具有大约10000的相对磁导率，以及由科瓦铁镍钴合金(Fe54Ni29Col7) 制成的磁性环可以具有大约1000-5000的相对磁导率。在实施例中，磁性环54可以由Neoflux (NiFeB)材料或铁/镍材料制成。在被装配后，下部12和上部14封装药物腔组件26。在其中还设置有柔性膜38附接于其上的可取除的插入件30。图6说明了具有关于图5所描述的弹簧48、磁性环54以及柔性膜38的振动器44的示例。每个部件是大体圆形或大体环形的，并形成以彼此堆叠，如图7组件所示。在实施例中，弹簧元件48由使得磁性力将磁性耦合环54吸引至弹簧元件48的材料制成。柔性膜38的第二(下)表面42可以接触弹簧元件38的上表面(以及喇叭状装置20的上表面20a)。弹簧元件48还可以被定位成例如抵靠下部12中的0型环50，如图3和4所示。还可以设置另外的0型环58A和58B或其他密封圈以分别将上部14和下部12固定在一起，以及大体固定其中的部件(例如，弹簧元件38和振动器44)。例如，0型环50和58A通过夹紧其间的弹簧元件48而有助于悬置弹簧元件48。0型环50还有助于保持液体52远离弹簧元件48以及任何相关的电子部件(例如，电极)，从而不会引起损坏。振动器44被构造成在由包含在下部12内的电路驱动时振动(或振荡)。仅用于说明的目的，图3 —般性地指示了可以通过电路60为振动器44提供驱动电压。在采用压电材料的实施例中，电路60施加的电压引起压电材料44以大体水平运动(如箭头A所指示)膨胀和收缩。响应该运动，弹簧元件38将以大体垂直方式(如箭头B所指示)将该振动或振荡作用于柔性膜38。由压电元件44的振荡产生的振动运动也被传输至喇叭状装置20。该振动运动引起腔34内并且毗邻柔性膜38的液体52通过孔。离开网28的第一(上)表面40处的孔的液体药物被气雾化。在从孔喷射后，气雾液体62经过第一表面40并进入喷口36。气雾液体62然后由患者通过喷口 36吸入。在这里被讨论的任意实施例中的磁性耦合构件允许柔性膜38的更换，而无需消耗或弃置振动器44。这里描述的磁性耦合环54的说明性实施例不应该是限制性的。例如，在实施例 中，磁性耦合环54被附接于柔性膜38的第二 (下)表面42，以便可取除地附接至弹簧元件48和振动器44。在另一实施例中，柔性膜38可以被附接至可取除的插入件30 (例如，通过附接构件56)。在该实施例中，磁性环54将不会被附接至可取除的插入件30，如图3和4所示。而是，柔性膜38包括替代构件，其允许膜38被可拆卸地附接至弹簧元件48而不将磁性环54附接至弹簧元件48。例如，柔性膜38具有涂覆于其上的磁性材料(例如，至少在将允许连接至磁性耦合环54的位置)。因此，在可取除的插入件30位于设备10中时，柔性膜38的磁性材料涂层将被吸引至弹簧元件48。在任何情形中，这里描述的任意元件的顺序和连接应该使得柔性膜38能够被设备10的弹簧元件48磁性吸引。这里描述的设备10可用于例如囊肿性纤维化、哮喘和COPD (肺动脉高压(PAH))的治疗。虽然在本文中讨论的是附图所示喷雾器10，应该意识到的是本发明可以用于其他喷雾器和/或装置。同样，设备10设计成对任意常见粒度的气雾起作用，而粒度分布不应该是限制性的。在实施例中，平均气雾粒度为0. I至10微米。在另一实施例中，平均气雾粒度为0. 5至5微米。在又一实施例中，气雾粒度为亚微粒大小。亚微粒大小的颗粒示例是纳米微粒。在实施例中，可取除的插入件30可以包括更小的配置，或根本不被设置。例如，在实施例中，插入件30可以包括主体31，其形成和/或成形为相对于下部12装配，只要柔性膜38和弹簧元件48彼此连接。同样，主体31不需要被成形使得其在上部14和/或下部12内或直接毗邻上部14和/或下部12的壁装配或滑动。可替代的，在另一实施例中，柔性膜38和磁性耦合环54可以不包括可取除的插入件30，以及可以通过直接抓住膜38和/或环54以断开磁性连接而从设备10拆卸。同样，应该指出的是，上面描述的设备10的特征并非旨在限制。另外的，在这里可能没有详细描述的其他公知特征也不应该限制。例如，不应该限制治疗次数和/或治疗时间。同样不限制用于设备10的药物/液体的压力、流速、工作压力、工作流速、以及剂量频率。柔性膜38可以具有任意数量的孔或任意尺寸的微孔。在实施例中，例如，膜可以包括具有5000-6000个3微米大小的孔的网。此外，柔性膜38、磁性构件54、和/或上面描述的其他元件的使用并非旨在限定用于针对医疗的设备10。例如，可以预料的是，这些特征可以用于配置成输送气雾以作为其他处理形式的应用中。柔性膜38和磁性构件54可以用于家用电器中。在实施例中，这些特征可以用于对纺织物加湿的设备中，诸如熨斗的蒸汽熨烫中。可替代的，这些特征可以用于蒸汽输送(例如，加湿装置)的辅助设备、清洁设备等。患者是那些需要输送吸入药物气雾剂的人；术语“患者”的定义包括病人以及健康的人。雾形成的阈值可以在98kHz处于峰峰值为IOV的驱动电压。在一些情形中，能够接触液体52的材料或元件需要被覆盖或涂覆以屏蔽层以阻止劣化。例如，诸如镍、金的材料、或其他任意合适的非毒性以及非腐蚀性材料可以以层的形式被施加在一个或多个元件
上。
尽管已经根据目前认为最实用和最优选的实施例以说明性的目的详细描述了本发明，应该理解的是这种细节仅用于说明目的并且本发明不限于所公开的实施例，而是相反旨在涵盖所附权利要求书精神和范围内的更改和等效布置。例如，应该理解的是，本发明旨在可能的范围内，任意实施例的一个或多个特征能够与其他任意实施例的一个或多个特征组合。


一种用于物质(例如，给予患者的药物)的气雾输送的设备(例如，喷雾器)具有喷嘴(36)；保持物质的腔(34)；具有多个孔的柔性膜(38)；以及振动器，其用于振动所述柔性膜以形成物质的气雾小液滴,气雾小液滴通过所述孔喷出并喷至喷嘴。该振动器可以是压电元件。磁性构件(54)被设置在柔性膜上，并被配置成将柔性膜磁性地耦合至该振动器。该磁性构件允许膜的更换，而不会消耗压电元件。