JPS62273069A - 超音波振動子 - Google Patents
超音波振動子Info
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- JPS62273069A JPS62273069A JP62118712A JP11871287A JPS62273069A JP S62273069 A JPS62273069 A JP S62273069A JP 62118712 A JP62118712 A JP 62118712A JP 11871287 A JP11871287 A JP 11871287A JP S62273069 A JPS62273069 A JP S62273069A
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Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
- A61M15/00—Inhalators
- A61M15/0085—Inhalators using ultrasonics
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
- B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
- B05B17/00—Apparatus for spraying or atomising liquids or other fluent materials, not covered by the preceding groups
- B05B17/04—Apparatus for spraying or atomising liquids or other fluent materials, not covered by the preceding groups operating with special methods
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- B05B17/0607—Apparatus for spraying or atomising liquids or other fluent materials, not covered by the preceding groups operating with special methods using ultrasonic or other kinds of vibrations generated by electrical means, e.g. piezoelectric transducers
- B05B17/0623—Apparatus for spraying or atomising liquids or other fluent materials, not covered by the preceding groups operating with special methods using ultrasonic or other kinds of vibrations generated by electrical means, e.g. piezoelectric transducers coupled with a vibrating horn
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B06—GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS IN GENERAL
- B06B—METHODS OR APPARATUS FOR GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS OF INFRASONIC, SONIC, OR ULTRASONIC FREQUENCY, e.g. FOR PERFORMING MECHANICAL WORK IN GENERAL
- B06B3/00—Methods or apparatus specially adapted for transmitting mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency
- B06B3/02—Methods or apparatus specially adapted for transmitting mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency involving a change of amplitude
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- Apparatuses For Generation Of Mechanical Vibrations (AREA)
- Transducers For Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
３、発明の詳細な説明
［産業上の利用分野］
この発明は、圧電セラミックと凹状に湾曲した板を有す
る・）属製の振幅変成器とを備えた。特に液体の霧化の
ためのＭＨＺ超音波振動子に関する。
る・）属製の振幅変成器とを備えた。特に液体の霧化の
ためのＭＨＺ超音波振動子に関する。
［従来の技術］
アメリカ合衆国特許第３９０４８９６号明細書及び同第
３７３８５７４号明細書から、曲げ振動子板と変換器板
とから成る励振振動子を備えた特に液体霧化のための圧
電式振動装置が知られており、その際曲げ振動“子板は
つなぎ部材により比較的薄い作動板に結合されている０
曲げ振動子板とつなぎ部材は相互に変移して円錐台とし
て構成され、作動板と共に一部材を形成できる。かかる
振動装置は液体の霧化のためにＭＨＺ超音波霧化器に使
用できる。この公知のＭＨＺｉ化器は生じた霧滴の直径
が著しく大さということが欠点である。そのため多くの
場合発生したエーロゾル質量の５０％未満しか肺に達し
ない、肺に達するエーロゾルはこの場合機械的な分離装
置を用いたときにだけ得られる。
３７３８５７４号明細書から、曲げ振動子板と変換器板
とから成る励振振動子を備えた特に液体霧化のための圧
電式振動装置が知られており、その際曲げ振動“子板は
つなぎ部材により比較的薄い作動板に結合されている０
曲げ振動子板とつなぎ部材は相互に変移して円錐台とし
て構成され、作動板と共に一部材を形成できる。かかる
振動装置は液体の霧化のためにＭＨＺ超音波霧化器に使
用できる。この公知のＭＨＺｉ化器は生じた霧滴の直径
が著しく大さということが欠点である。そのため多くの
場合発生したエーロゾル質量の５０％未満しか肺に達し
ない、肺に達するエーロゾルはこの場合機械的な分離装
置を用いたときにだけ得られる。
ＭＨ２領域で振動する半球形振動子を用いた霧化も知ら
れている。この場合には種々の直径、すなわち約０．１
μｍないし数ｍｍのエーロゾルが得られる。比較的直径
の大きい粒子は機械的なミスト分離器により抑制しなけ
ればならない。
れている。この場合には種々の直径、すなわち約０．１
μｍないし数ｍｍのエーロゾルが得られる。比較的直径
の大きい粒子は機械的なミスト分離器により抑制しなけ
ればならない。
［発明が解決しようとする問題点］
この発明は、最小の液体体積（Ｖ≦１５ル１）をＭＨＺ
領域（Ｉ Ｍ Ｈｚ ＜ ｆ≦５ Ｍ Ｈｚ ）で、機
械的なミストフィルタを用いることなく最小の電気的励
振容量（Ｐ≦３０Ｗ）で、かつ液状媒体を介しての結合
を用いず４０ｐ、ｍ未満の霧滴に霧化することを目的と
する。一度に超音波霧化器上に配量された液量は最短時
間で姿勢に関係なく霧化できるようにすべきである。
領域（Ｉ Ｍ Ｈｚ ＜ ｆ≦５ Ｍ Ｈｚ ）で、機
械的なミストフィルタを用いることなく最小の電気的励
振容量（Ｐ≦３０Ｗ）で、かつ液状媒体を介しての結合
を用いず４０ｐ、ｍ未満の霧滴に霧化することを目的と
する。一度に超音波霧化器上に配量された液量は最短時
間で姿勢に関係なく霧化できるようにすべきである。
Ｌ問題点を解決するための手段］
この目的はこの発明に基づき、上に向かって細くなる振
幅変成器を備え、この振幅変成器が再び広がる上端に、
液量及び液表面張力に調和した全体として凹状の表面、
すなわち霧化すべく定められた液量を収容するための凹
面鏡を有し、また下端に平らな圧電セラミック板を有す
ることにより達成される。
幅変成器を備え、この振幅変成器が再び広がる上端に、
液量及び液表面張力に調和した全体として凹状の表面、
すなわち霧化すべく定められた液量を収容するための凹
面鏡を有し、また下端に平らな圧電セラミック板を有す
ることにより達成される。
この発明の実施態様は特許請求の範囲第２項以下に記載
されている。
されている。
［作用効果］
振幅変成器の上端に固定された凹面鏡はその中空空間の
中に霧化すべき液体を収容する。凹面鏡により、供給さ
れた液量を霧化のために最適な箇所にもたらすことが可
能となる。凹面鏡の曲率は液量と液の表面張力とに調和
し、曲率はその特性と造形とによりキャビテーションの
種形成に役立つ、凹面鏡の寸法は、霧化すべき液量が良
好に収容され、超音波霧化器の種々の傾斜姿勢の場合に
も霧化すべき液体がしたたり落ちることがないように、
選ばれている。
中に霧化すべき液体を収容する。凹面鏡により、供給さ
れた液量を霧化のために最適な箇所にもたらすことが可
能となる。凹面鏡の曲率は液量と液の表面張力とに調和
し、曲率はその特性と造形とによりキャビテーションの
種形成に役立つ、凹面鏡の寸法は、霧化すべき液量が良
好に収容され、超音波霧化器の種々の傾斜姿勢の場合に
も霧化すべき液体がしたたり落ちることがないように、
選ばれている。
選ばれた形状寸法により、シリコーンゴムでモールドし
た場合にも同様に効率の良い作動が可能である。
た場合にも同様に効率の良い作動が可能である。
この発明に基づく超音波霧化器では、ＭＨＺ領域で厚さ
方向に作動する公知の超音波霧化器とは異なり、圧電セ
ラミックが対抗質量無し゛にかつ液体体積に結合するこ
となく作動する０例えば吸入治療のために必要な小さい
霧滴直径が、大きい霧滴の機械的な分離無しに発生され
る０機械的なミスト選別は従来知られているＭＨＺ霧化
器では必要である。
方向に作動する公知の超音波霧化器とは異なり、圧電セ
ラミックが対抗質量無し゛にかつ液体体積に結合するこ
となく作動する０例えば吸入治療のために必要な小さい
霧滴直径が、大きい霧滴の機械的な分離無しに発生され
る０機械的なミスト選別は従来知られているＭＨＺ霧化
器では必要である。
この発明により、１５ＩＬ１以下の最小液体体積をＩＭ
ＨＺないし５ＭＨＺの領域で、３０Ｗ以下の最小の電気
的励振容量で、霧化される液体体積の５０％を４０ｐｍ
未満の霧滴に霧化することが可能である。霧滴の大多数
は５ＩＬｍ未満の直径を有する。Ｉ！械的なミストフィ
ルタは必要でない。
ＨＺないし５ＭＨＺの領域で、３０Ｗ以下の最小の電気
的励振容量で、霧化される液体体積の５０％を４０ｐｍ
未満の霧滴に霧化することが可能である。霧滴の大多数
は５ＩＬｍ未満の直径を有する。Ｉ！械的なミストフィ
ルタは必要でない。
この発明により、液流が一度に凹面鏡の中に一部された
とき、液状媒体を介して結合することなく３秒未満の最
短時間の間に、最小の液体体積を姿勢に無関係に霧化す
ることが可能となる。
とき、液状媒体を介して結合することなく３秒未満の最
短時間の間に、最小の液体体積を姿勢に無関係に霧化す
ることが可能となる。
圧電セラミックとしては周知の圧電材料、特にジルコン
酸−チタン酸鉛が適している。
酸−チタン酸鉛が適している。
振幅変成器の材料は耐キャビテーション性かつ耐食性の
ニッケルクロム鋼から成るのが有利である。凹面鏡はニ
ッケルクロム鋼、特に振幅変成器と同一の材料か又は金
属粉を充填したプラスチックから成るのが有利である。
ニッケルクロム鋼から成るのが有利である。凹面鏡はニ
ッケルクロム鋼、特に振幅変成器と同一の材料か又は金
属粉を充填したプラスチックから成るのが有利である。
振幅変成器の全高さは、凹面鏡の厚さを含めて振幅変成
器の半波長の数倍、望ましくは４倍ないし６倍とすべき
である。
器の半波長の数倍、望ましくは４倍ないし６倍とすべき
である。
凹面鏡の厚さは超音波の半波長に等しいのが有利である
が、波長の４分の１ないし５分の１とすることができる
。
が、波長の４分の１ないし５分の１とすることができる
。
凹面鏡の直径は望ましくは首部の直径の数倍、特に３倍
ないし７倍とすべきである。
ないし７倍とすべきである。
首部の直径は振幅変成器の中の超音波波長の１倍ないし
３倍とするのが有利である。
３倍とするのが有利である。
この発明に基づく振動子は一般に液体の霧化のために使
用できる。この振動子は薬剤、香料、水溶液又は水の霧
化のために特に有利に使用される。肺に達すべき最大で
５０ｐｍ以下の霧滴の大きさが必要なときに、この霧化
法が特に推奨される。吸入器の中で使用するときには電
源不要の蓄電池駆動を優先的に実施すべきであり、器具
のできるだけ小さい構造も優先すべきである。
用できる。この振動子は薬剤、香料、水溶液又は水の霧
化のために特に有利に使用される。肺に達すべき最大で
５０ｐｍ以下の霧滴の大きさが必要なときに、この霧化
法が特に推奨される。吸入器の中で使用するときには電
源不要の蓄電池駆動を優先的に実施すべきであり、器具
のできるだけ小さい構造も優先すべきである。
［実施例］
次にこの発明に基づく超音波振動子の一実施例を示す図
面により、この発明の詳細な説明する。
面により、この発明の詳細な説明する。
霧化器１１では、圧電セラミック板ｌ上にニッケルクロ
ム鋼から成る振幅変成器２が接着されている。符号９で
円錐形霧化器の中立域を示し、この領゛域では機械的な
減衰がインピーダンス変化によって現れることはない、
振幅変成器２の細くなって首部８を形成する上部の上に
、ＶＺＡ鋼から成る凹面鏡３が取り付けられている。中
空空間４の中には霧化すべき液体５が入っている０例え
ば気管支鎮痙薬７により霧化すべき液体の表面が示され
ている。符号１０は対称軸線を示し、符号１２は対称軸
線１０と凹面鏡３との交点を示し、符号６は焦点を示す
。
ム鋼から成る振幅変成器２が接着されている。符号９で
円錐形霧化器の中立域を示し、この領゛域では機械的な
減衰がインピーダンス変化によって現れることはない、
振幅変成器２の細くなって首部８を形成する上部の上に
、ＶＺＡ鋼から成る凹面鏡３が取り付けられている。中
空空間４の中には霧化すべき液体５が入っている０例え
ば気管支鎮痙薬７により霧化すべき液体の表面が示され
ている。符号１０は対称軸線を示し、符号１２は対称軸
線１０と凹面鏡３との交点を示し、符号６は焦点を示す
。
符号１３は振幅変成器の全高さを示す。
この発明に基づく形状寸法を有する超音波霧化器はシリ
コーンゴムの中にモールドされた状態でも、モールドさ
れない状態と同じ効率の良い作動が可能である。圧電セ
ラミックｌから最大で４部８の高さまでモールドするこ
とができる。更に振動子の固定つまり超音波霧化器の機
械的な固定を、変成器の中立域９の中にはめられたＯリ
ングのもとで問題なく行うことができる。
コーンゴムの中にモールドされた状態でも、モールドさ
れない状態と同じ効率の良い作動が可能である。圧電セ
ラミックｌから最大で４部８の高さまでモールドするこ
とができる。更に振動子の固定つまり超音波霧化器の機
械的な固定を、変成器の中立域９の中にはめられたＯリ
ングのもとで問題なく行うことができる。
図面はこの発明に基づく超音波振動子の一実施例の一部
に断面を含む側面図である。 １・・・圧電セラミック板、 ２番・・振幅変成器、
３・・拳凹面鏡、 ６・・・焦点、 ８・・・首
部、 １０・・・対称軸線、 １１・・・超音波
霧化器、 １２・・・交点、 １３・・、高さ、
１４−−−厚さ。 ノｇｎ８）代ｓ人−ｙｓ上’ｉ：ＥＨｆＢ’、、。
に断面を含む側面図である。 １・・・圧電セラミック板、 ２番・・振幅変成器、
３・・拳凹面鏡、 ６・・・焦点、 ８・・・首
部、 １０・・・対称軸線、 １１・・・超音波
霧化器、 １２・・・交点、 １３・・、高さ、
１４−−−厚さ。 ノｇｎ８）代ｓ人−ｙｓ上’ｉ：ＥＨｆＢ’、、。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １）圧電セラミックと凹状に湾曲した板を有する金属製
の振幅変成器とを備えたＭＨ＿Ｚ超音波振動子において
、上に向かって細くなる振幅変成器（２）を備え、この
振幅変成器が再び広がる上端に、液量及び液表面張力に
調和した全体として凹状の表面、すなわち霧化すべく定
められた液量を収容するための凹面鏡（３）を有し、ま
た下端に平らな圧電セラ ミック板（１）を有することを特徴とする超音波振動子
。 ２）対称軸線（１０）と凹面鏡（３）との交点（１２）
から焦点（６）までの距離が凹面鏡（３）の直径の２倍
であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の振
動子。 ３）対称軸線（１０）と凹面鏡（３）との交点（１２）
から焦点（６）までの距離が首部 （８）の直径に等しいことを特徴とする特許請求の範囲
第１項記載の振動子。 ４）振幅変成器（２）の細くなった部分が首部（８）と
して形成され、この首部の直径が霧化器の作動周波数に
調和していることを特徴とする特許請求の範囲第１項な
いし第３項のいずれか１項に記載の振動子。 ５）霧化器の作動周波数が振幅変成器の超音波の波長に
対応することを特徴とする特許請求の範囲第４項記載の
振動子。 ６）凹面鏡（３）の厚さ（１４）が振幅変成器の超音波
の半波長（λ／２）に等しいこと を特徴とする特許請求の範囲第１項ないし 第５項のいずれか１項に記載の振動子。 ７）振幅変成器（２）の高さ（１３）が振幅変成器の半
波長の４倍ないし６倍であること を特徴とする特許請求の範囲第１項ないし 第６項のいずれか１項に記載の振動子。 ８）凹面鏡（３）の直径が首部（８）の直径の３．５倍
であることを特徴とする特許請求の範囲第１項ないし第
７項のいずれか１項に記載の振動子。 ９）圧電セラミック（１）の厚さがセラミック（１）の
半波長に等しいことを特徴とする特許請求の範囲第１項
ないし第８項のいずれか１項に記載の振動子。 １０）超音波霧化器（１１）の全高さ（１３）が振幅変
成器の半波長の４倍ないし６倍であり、振幅変成器（２
）の全高さ（１３）と圧電セラミック（１）の直径との
比が１：２であることを特徴とする特許請求の範囲第１
項ないし第９項のいずれか１項に記載の振動 子。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19863616713 DE3616713A1 (de) | 1986-05-20 | 1986-05-20 | Ultraschall-mhz-schwinger, insbesondere zur fluessigkeitszerstaeubung |
| DE3616713.4 | 1986-05-20 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62273069A true JPS62273069A (ja) | 1987-11-27 |
Family
ID=6301076
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62118712A Pending JPS62273069A (ja) | 1986-05-20 | 1987-05-15 | 超音波振動子 |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4912357A (ja) |
| EP (1) | EP0246515B1 (ja) |
| JP (1) | JPS62273069A (ja) |
| AT (1) | ATE82531T1 (ja) |
| CA (1) | CA1284689C (ja) |
| DE (2) | DE3616713A1 (ja) |
| ES (1) | ES2036543T3 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2013042428A1 (ja) * | 2011-09-22 | 2013-03-28 | オムロンヘルスケア株式会社 | 液体噴霧装置 |
Families Citing this family (26)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3724629A1 (de) * | 1987-07-22 | 1989-02-02 | Siemens Ag | Piezoelektrisch anregbares resonanzsystem |
| JPH0777720B2 (ja) * | 1988-11-22 | 1995-08-23 | 工業技術院長 | ウォータージェット用ノズル |
| US5868998A (en) * | 1991-06-26 | 1999-02-09 | Arbor Acres Farm, Inc. | Method for the microaerosol fumigation of newly hatched poultry |
| EP0557553A1 (de) * | 1992-02-26 | 1993-09-01 | Siemens Aktiengesellschaft | Ultraschallzerstäuber |
| JPH0824739A (ja) | 1994-06-29 | 1996-01-30 | Siemens Ag | 超音波噴霧器 |
| DE4431019A1 (de) * | 1994-08-31 | 1996-03-07 | Siemens Ag | Zerstäuberkopf |
| IL117473A (en) * | 1995-03-14 | 2001-08-26 | Siemens Ag | Ultrasonic atomizer device with removable precision dosating unit |
| EP0814861B1 (en) * | 1995-03-14 | 2002-06-05 | Siemens Aktiengesellschaft | Ultrasonic atomizer device with removable precision dosing unit |
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