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Dokumentenidentifikation DE10122065B4 04.10.2007
Titel Vorrichtung zur Erzeugung von Flüssigkeitströpfchen mit einer in Schwingungen versetzten Membran
Anmelder PARI GmbH Spezialisten für effektive Inhalation, 82319 Starnberg, DE
Erfinder Kunschir, Eduard, 80469 München, DE;
Achtzehner, Wolfgang, 82239 Alling, DE
Vertreter HOFFMANN & EITLE, 81925 München
DE-Anmeldedatum 07.05.2001
DE-Aktenzeichen 10122065
Offenlegungstag 12.12.2002
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 04.10.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 04.10.2007
IPC-Hauptklasse B05B 17/06(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, DE
IPC-Nebenklasse A61M 15/00(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE   

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erzeugung von Flüssigkeitströpfchen mit einer in Schwingungen versetzten Membran, insbesondere für die Vernebelung von medikamenthaltigen Flüssigkeiten für therapeutische Zwecke.

Aus WO 93/10910 A1 ist eine Vorrichtung zur Erzeugung von Flüssigkeitströpfchen bekannt, bei der mit einer Membran, die in Schwingungen versetzt wird, eine Flüssigkeit zerstäubt wird. Die von einem Piezoschwinger in Schwingungen versetzte Membran weist dazu Bohrungen auf, so dass die auf der einen Seite der Membran zugeführte Flüssigkeit durch die Bohrungen der Membran hindurch gefördert und zerstäubt wird. Damit die Membran bei einer für die Zerstäubung geeigneten Frequenz schwingt, ist ein selbstabstimmender Schaltkreis für die Anregung des Piezoschwingers vorgesehen. Der selbstabstimmende Schaltkreis sorgt dafür, dass der Piezoschwinger bei einer Resonanzfrequenz höherer Ordnung angeregt wird und so die Membran bei dieser Frequenz schwingt. Gemäß WO 93/10910 A1 werden drei Maßnahmen für erforderlich erachtet, um die Resonanzfrequenz höherer Ordnung anstelle der Grundresonanzfrequenz verwenden zu können. Zunächst wird der selbstabstimmende Schaltkreis sehr eng auf die gewünschte Resonanzfrequenz höherer Ordnung ausgelegt. Ferner wird ein Phasenanpassungsschaltkreis vorgesehen und schließlich wird die Geometrie einer an dem Piezoschwinger angebrachten Sensorelektrode an die gewünschte Resonanzfrequenz angepasst.

Aus WO 93/09881 A2 ist ein Vernebler mit einem Steuersystem bekannt, bei dem ein Ultraschallschwinger eine darüber befindliche Flüssigkeit in Schwingungen versetzt, so dass sich aus der Flüssigkeitsoberfläche Tröpfchen ablösen. Um Anti-Resonanzpunkte zu finden, steuert die Steuereinrichtung den Schwinger schrittweise bei unterschiedlichen Frequenzen an und vergleicht den aufgeprägten Strom bei einer um einen Schritt erhöhten Frequenz mit dem Strom, der einen Schritt zuvor ermittelt wurde. Durch diesen zwei Punkte umfassenden Vergleich wird festgestellt, ob es zu einer Verringerung des Stromes kommt und die Suche durch Erhöhung der Frequenz um einen weiteren Schritt fortgesetzt werden soll. Auf diesem Weg tastet die Steuereinrichtung einen Frequenzbereich ab und ermittelt einen Betriebswert für die Frequenz. Außerdem wird zur Vermeidung des Abstimmens auf einen lokalen Extremwert eine um mehrere Schritte veränderte Frequenz eingestellt und der sich einstellende Strom mit einem aktuellen Wert verglichen.

US 4.632.311 beschreibt einen Membranvernebler, bei dem eine Flüssigkeit während des Vernebelns auf der einen Seite der Membran ansteht und durch die Membran hindurch vernebelt wird, wenn diese zu Schwingungen angeregt wird. Da die Resonanzfrequenz temperaturabhängig schwankt, wird die Ansteuerung nachgeführt, so dass die Schwingungserzeugung stets bei oder in der Nähe der Resonanzfrequenz des schwingungsfähigen Gebildes hervorgerufen wird.

Die Erfindung hat zum Ziel, eine Vorrichtung zur Erzeugung von Flüssigkeitströpfchen anzugeben, die die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile nicht aufweist.

Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnungen genauer erläutert, in denen zeigt:

1 den Aufbau eines Membranverneblerkopfes, bestehend aus Membran, Substrat, Piezoelement und Elektroden einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;

2 den schaltungstechnischen Aufbau einer Vorrichtung gemäß der Erfindung;

3 einen ersten Steuerungsablauf gemäß der Erfindung;

4 den Verlauf von Messwerten Mn über der Frequenz fB und;

5 einen weiteren Steuerungsablauf gemäß der Erfindung.

In 1 ist zum besseren Verständnis der Erfindung beispielhaft der Aufbau des Membran und Piezoelement umfassenden schwingungsfähigen Systems gezeigt, das im folgenden genauer beschrieben wird. Der Aufbau des in 1 gezeigten schwingungsfähigen Systems ist rotationssymmetrisch bezüglich der in 1 dargestellten Achse.

Wie in 1 gezeigt, ist eine gewölbte Membran 1 in einer Öffnung eines Substrats 2 mittig angeordnet und mit einem über die Öffnung hinausragenden Rand 1a an dem Substrat 2 befestigt. Auf der der Befestigungsseite der Membran gegenüberliegenden Seite des Substrats 2 ist ein kreisringförmiges Piezoelement 3 an dem Substrat 2 angeordnet, an das über eine erste Elektrode 4 und über das Substrat 2 eine Wechselspannung zugeführt wird. Das Substrat 2 übernimmt bei diesem Beispiel die Funktion einer zweiten Elektrode für das Piezoelement 3. Es kann aber auch eine zweite Elektrode vorgesehen werden, die nicht von dem Substrat gebildet wird.

Eine an die Elektroden angelegte Wechselspannung führt zu einer Verlängerung bzw. Verkürzung des Piezoelements 3 in einer Richtung senkrecht zu der in 1 gezeigten Symmetrieachse des Membranverneblerkopfes. Wenn das Piezoelement 3, z.B. wie in 1 gezeigt, an dem Substrat 2 befestigt, z.B. angeklebt ist, wird das Substrat 2 im Wechsel der Verlängerung und Verkürzung des Piezoelements 3 verbogen und so zu Biegeschwingungen angeregt, die auf die Membran 1 übertragen werden. Die Resonanzfrequenzen des Gebildes werden einerseits im wesentlichen durch die Membran 1, das Substrat 2 und das Piezoelement 3 bestimmt; die Resonanzfrequenzen des schwingungsfähigen Systems werden aber andererseits zusätzlich beeinflusst durch die Flüssigkeit, die der konkaven Seite der Membran 1 zugeführt wird und dort während des Vernebelns ansteht. Dies gilt in besonderem Maße für therapeutische Inhalationsvernebler, bei denen die Flüssigkeit in einem becherförmigen Reservoir in vergleichsweise großer Menge unmittelbar an der Membran bevorratet wird.

In 2 sind das Piezoelement 3 und die Elektroden 2 und 4 Schwingungserzeugungseinrichtung nur schematisch dargestellt. 2 zeigt weiter eine Ansteuereinrichtung 5, die den Elektroden 2 und 4 und damit dem Piezoelement 3 eine Wechselspannung zuführt, die das in 1 gezeigte schwingungsfähige System zu Schwingungen anregt. Die Frequenz f wird bestimmt durch ein der Ansteuereinrichtung zugeführtes Eingangssignal U(f).

Bei der Ansteuereinrichtung 5 kann es sich um die in 2 gezeigte Treiberschaltung handeln, die vier in Brücke geschaltete FET 5a, 5b, 5c und 5d und einen spannungsgesteuerten Oszillator (VCO) 5e umfasst, der die FET ansteuert. Die Frequenz f, mit der aufgrund der Ansteuerung der FET durch den Oszillator (VCO) 5e letztlich der Piezoschwinger angeregt wird, wird bestimmt durch eine dem spannungsgesteuerten Oszillator (VCO) 5e zugeführte Eingangsspannung U(f).

Wie aus 2 hervorgeht, ist eine Sensoreinrichtung 6 derart in der Schaltung angeordnet, dass von der Sensoreinrichtung 6 ein Sensorsignal erhältlich ist, das der Intensität der Schwingung des Piezoschwingers entspricht. Bei dem in 2 gezeigten Fall handelt es sich um einen elektrischen Widerstand 6, der so zwischen der Ansteuerschaltung 5 und Masse geschaltet ist, dass über dem Widerstand 6 eine Spannung Um abfällt, die jeweils der von dem Schwinger aufgenommenen Leistung entspricht. Wenn der Schwinger bei einer Resonanzfrequenz angeregt wird, nimmt die über dem Widerstand 6 abfallende Spannung ein (lokales) Maximum an.

Das Sensorsignal, das in dem gezeigten Beispiel der Spannung Um über dem Widerstand 6 entspricht, wird einer Steuereinrichtung 7 zugeführt, die ein Ausgangssignal bzw. Stellsignal U(f) an die Ansteuereinrichtung 5 abgibt, wodurch die Frequenz f festlegt wird, mit der die Ansteuerschaltung 5 den Piezoschwinger ansteuert.

Die in 2 gezeigte Steuereinrichtung 7 umfasst eine Analog/Digital-Wandler-Einrichtung 8, der die Spannung Um über dem Widerstand 6 zugeführt wird. Vor der Analog/Digital-Wandler-Einrichtung 8 kann ein Tiefpass und/oder ein Anpassverstärker vorgesehen werden. Die Analog/Digital-Wandler-Einrichtung 8 wandelt die Spannung Um über dem Widerstand 6 um in einen digitalen Wert, der der Spannung Um entspricht, und führt diesen Digitalwert einem Mikrocontroller 9 zu, der mit der Ansteuereinrichtung 5 verbunden ist. Wie weiter unten im Zusammenhang mit den 3 und 5 noch beschrieben wird, wertet der Mikrocontroller 9 den zugeführten digitalen Wert aus und steuert die Ansteuereinrichtung 5 an. In Abhängigkeit von dem Ausgangssignal U(f) des Mikrocontrollers 9 wird die Frequenz f verändert, mit der die Ansteuereinrichtung 5 den Piezoschwinger zu Schwingungen anregt. Zwischen Mikrocontroller 9 und Ansteuereinrichtung 5 kann ein Tiefpass vorgesehen werden.

Bei dem zuvor beschriebenen Mikrocontroller handelt es sich um einen programmierbaren Baustein, der bei der Realisierung von Steuerungs- und Regelungsaufgaben eingesetzt werden kann. Mikrocontroller sind vorteilhaft einsetzbar, da sie einerseits die Rechenleistung und die Programmierbarkeit bieten, die zur Lösung komplexerer Aufgaben erforderlich sind, und da sie andererseits aufgrund ihrer meist monolithischen Struktur einfach in Schaltungen zu integrieren sind. In Mikrocontrollern sind neben einer Recheneinheit und/oder einer Logikeinheit oft Speichereinheiten für die flüchtige und nicht-flüchtige Abspeicherung von Daten vorgesehen. Darüber hinaus stehen spezialisierte Bausteine zur Verfügung, die weitere Einheiten, beispielsweise A/D-Wandler enthalten. Anstelle eines Mikrocontrollers kann auch ein Mikroprozessor mit entsprechenden Peripherieschaltkreisen oder andere programmierbare Bausteine Verwendung finden.

Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß 2 ist es möglich, die im folgenden beschriebenen Steuerungsabläufe durchzuführen. Um das Verständnis zu erleichtern, wird im folgenden unterschieden zwischen einem ersten Steuerungsablauf, mit dem eine optimale Betriebsfrequenz fBopt ermittelt wird, und einem zweiten Steuerungsablauf, mit dem während des Betriebs die momentane Betriebsfrequenz fB in geringem Ausmaß variiert wird, um eine Verschiebung von Betriebsparametern festzustellen und auszugleichen, und mit dem Fehler u.ä. festgestellt werden. Beide Steuerungsvorgänge sorgen dafür, dass die erfindungsgemäße Vorrichtung mit verschiedenen Piezoschwingern und Membranen einsetzbar ist und dennoch quasi vollautomatisch eine hervorragende Abstimmung auf die jeweils gewünschte Resonanzfrequenz kontinuierlich erreicht wird. Zusätzlich bietet die erfindungsgemäße Vorrichtung die Möglichkeit, weitere Signale in der Steuerung zu berücksichtigen und Anzeigesignale für den Benutzer der Vorrichtung bereitzustellen.

Gemäß dem in 3 gezeigten ersten Steuerungsablauf, setzt der Mikrocontroller 9 in einem Schritt S1 die Betriebsfrequenz fB, die für die Treiberschaltung 5 vorgegeben wird, auf eine untere Grenzfrequenz f1. Im Schritt S2 wird die Treiberschaltung 5 dann entsprechend der Betriebsfrequenz fB angesteuert und regt den Piezoschwinger zu Schwingungen bei der Betriebsfrequenz fB an. Die über dem Widerstand 6 abfallende Spannung Um wird im Schritt S3 ermittelt, in dem ein der Spannung Um entsprechender digitaler Wert von der Analog/Digital-Wandler-Einrichtung 8 dem Mikrocontroller 9 zugeführt wird. Der Mikrocontroller 9 speichert den ermittelten Messwert Mn ab. Im Schritt S4 überprüft der Mikrocontroller 9, ob die obere Grenzfrequenz f2 erreicht ist. Ist dies nicht der Fall, erhöht der Mikrocontroller 9 die Betriebsfrequenz fB um einen Frequenzschritt &Dgr;f1 gemäß Schritt S5. Der Steuerungsablauf wird fortgesetzt mit dem Schritt S2.

Mit der nunmehr erhöhten Betriebsfrequenz fB steuert der Mikrocontroller 9 die Treiberschaltung 5 gemäß Schritt S2 an, so dass der Piezoschwinger mit der erhöhten Betriebsfrequenz fB angeregt wird. Die Spannung Um über dem Widerstand 6 wird von der Analog/Digital-Wandler-Einrichtung 8 wieder in einen digitalen Messwert umgewandelt und dem Mikrocontroller 9 zugeführt, so dass in Schritt S3 erneut der aktuelle Messwert Mn ermittelt und wiederum gespeichert wird. Daran schließt sich die Überprüfung gemäß Schritt S4 und in Abhängigkeit von dem Ergebnis der Überprüfung die Erhöhung der Betriebsfrequenz gemäß Schritt S5 an.

Wie sich aus der 3 ergibt, werden die Schritte S2, S3, S4 und S5 so oft durchlaufen, bis der Mikrocontroller 9 im Schritt S4 feststellt, dass die obere Grenzfrequenz f2 erreicht ist. Bei jedem Durchlauf speichert der Mikrocontroller 9 einen Messwert Mn ab, so dass der Mikroprozessor 9 bei Erreichen der Grenzfrequenz f2 eine der Anzahl der Schleifendurchläufe entsprechenden Anzahl von Messwerten Mn gespeichert hat.

Wenn der Mikroprozessor im Schritt S4 feststellt, dass die obere Grenzfrequenz f2 erreicht ist, verzweigt der Ablauf zum Schritt S6, in dem der Mikrocontroller 9 die optimale Betriebsfrequenz fBopt ermittelt. Diese Ermittlung findet anhand der gespeicherten Messwerte Mn statt, indem der Mikroprozessor 9 beispielsweise den maximalen Wert der abgespeicherten Messwerte Mn ermittelt. Die Betriebsfrequenz, bei der dieser maximale Messwert ermittelt wurde, wird dann als optimale Betriebsfrequenz fBopt verwendet und der Treiberschaltung 5 ein Eingangssignal U(fBopt) zugeführt, das zu einer Ansteuerung des Piezoschwingers bei der Frequenz fBopt führt.

In 4 ist beispielhaft der Verlauf der Messwerte Mn über der Betriebsfrequenz fB für ein Intervall von f1 bis f2 aufgetragen. Der Verlauf zeigt, dass bei einer Frequenz von ca. 111,2 kHz ein maximaler Messwert von ungefähr 1375 mV ermittelt und gespeichert wurde. Die untere Grenzfrequenz f1 beträgt bei diesem Beispiel 100 kHz, die obere Grenzfrequenz f2 beträgt 120 kHz. Bei diesem Beispiel legt der Mikrokontroller 9 die optimale Betriebsfrequenz fBopt auf einen Wert von 111,2 kHz fest.

Gemäß dem in 5 gezeigten zweiten Steuerungsablauf setzt der Mikrocontroller 9 die Betriebsfrequenz fB zunächst auf die optimale Betriebsfrequenz fBopt, wie in Schritt S10 angegeben. Dann führt der Mikrocontroller 9 gemäß Schritt S11 der Ansteuerschaltung 5 ein Eingangssignal U(fB) zu, das zu Schwingungen des Piezoschwingers bei der eingestellten Betriebsfrequenz fB führt. Im Schritt S12 ermittelt der Mikrocontroller 9 einen Messwert auf der Basis des von der Sensoreinrichtung 6 abgegebenen Signals. Im Fall der in 2 gezeigten Ausführungsform handelt es sich bei dem Signal um die über dem Widerstand 6 abfallende Spannung Um, die als digitaler Wert von der Analog/Digital-Wandler-Einrichtung 8 dem Mikrocontroller 9 zugeführt wird. Der Mikrocontroller 9 speichert den zugeführten Wert Mn ab. Im Schritt S13 erhöht der Mikrocontroller 9 die Betriebsfrequenz fB um einen Frequenzschritt &Dgr;f2. Danach führt der Mikrocontroller 9 der Ansteuereinrichtung 5 kurzfristig ein Eingangssignal U(f) zu, das zu einer Ansteuerung des Piezoschwingers bei der variierten Betriebsfrequenz fB' = fB + &Dgr;f2 führt. Der Mikrocontroller 9 ermittelt und speichert einen Messwert Mn'. Dann verringert der Mikrocontroller 9 die Betriebsfrequenz fB um einen Frequenzschritt &Dgr;f2 und führt der Ansteuereinrichtung 5 kurzfristig ein Eingangssignal U(f) zu, das zu einer Ansteuerung des Piezoschwingers bei der variierten Betriebsfrequenz fB'' = fB – &Dgr;f2 führt. Der Mikrocontroller 9 ermittelt und speichert erneut einen Messwert Mn''. Im Anschluss führt der Mikrocontroller 9 der Ansteuerschaltung 5 wieder ein Eingangssignal U(f) zu, das den Piezoschwinger zu Schwingungen bei der Betriebsfrequenz fB anregt. Damit ist Schritt S13 abgeschlossen. In einem Schritt S14 bewertet der Mikrocontroller 9 die gespeicherten Messwerte Mn, Mn' und Mn''. Wenn der Messwert, der bei der Betriebsfrequenz fB ermittelt wurde, größer ist als die Messwerte, die bei den jeweils variierten Betriebsfrequenzen fB = fB ± &Dgr;f2 ermittelt wurden, kehrt der Steuerungsablauf zurück zum Schritt S11. Wenn der Mikrocontroller 9 im Schritt S14 feststellt, dass der für eine variierte Betriebsfrequenz fB = fB ± &Dgr;f2 ermittelte Messwert größer ist als der Messwert, der für die Betriebsfrequenz fB zuvor ermittelt wurde, verzweigt der Steuerungsablauf zum Schritt S15, in dem der Mikrocontroller 9 die Betriebsfrequenz fB auf den jeweiligen Wert (fB = fB – &Dgr;f2 oder fB = fB + &Dgr;f2) setzt, bei dem der bessere Messwert ermittelt wurde. Mit der derart verschobenen Betriebsfrequenz fB kehrt der Steuerungsablauf zurück zum Schritt S11.

Durch diesen Steuerungsablauf wird gewährleistet, dass Schwankungen der optimalen Betriebsfrequenz fBopt berücksichtigt werden, indem der Mikrocontroller 9 durch kurzzeitige Verschiebungen der Betriebsfrequenz fB nach oben und nach unten feststellt, ob sich das (lokale) Maximum während des Betriebs verschiebt. Durch eine entsprechende Anpassung der Betriebsfrequenz fB folgt die Ansteuerung der Treiberschaltung 5 dann der Änderung der Messwerte.

Im Steuerungsablauf gemäß 5 ist die Verschiebung der Betriebsfrequenz um jeweils einen Frequenzschritt &Dgr;f2 nach oben bzw. nach unten dargestellt. In Abwandlung von diesem Ablauf kann der Mikrocontroller 9 die Betriebsfrequenz kurzzeitig nacheinander um mehrere Frequenzschritte &Dgr;f2 nach oben und nach unten variieren und für jede so variierte Betriebsfrequenz fB' = fB ± n&Dgr;f2 Messwerte Mn' ermitteln und speichern. Eine mögliche Verschiebung der Betriebsfrequenz entsprechend Schritt S15 kann dann auf der Grundlage mehrerer Messwerte erfolgen, die einzeln oder gemeinsam in die Bewertung des Messergebnisses eingehen können.

Wie in 5 weiter gezeigt, kann der Steuerungsablauf dahingehend ergänzt werden, dass in einem Schritt S16, der zwischen die Schritte S10 und S11 eingefügt wird, der Mikrocontroller 9 den bei der optimalen Betriebsfrequenz fBopt zugeführten Messwert Mnopt als Basismesswert abspeichert. In einem zwischen die Schritte S12 und S13 eingefügten Schritt S17 bewertet der Mikrocontroller 9 den in Schritt S12 ermittelten Messwert Mn gegenüber dem Basismesswert Mnopt. Wenn der in Schritt S12 ermittelte Messwert Mn deutlich kleiner ist als der Basismesswert Mnopt, der in Schritt S16 ermittelt und gespeichert wurde, bedeutet dies, dass entweder ein Fehler aufgetreten ist oder dass die zu vernebelnde Flüssigkeit aufgebraucht ist. In beiden Fällen verzweigt der modifizierte Steuerungsablauf gemäß 5 im Schritt S17 zu einem Schritt S18, in dem der Fehler bzw. das Ende der Verneblung behandelt wird. Beispielsweise kann im Schritt S18 der Mikrocontroller 9 die Ansteuerung der Treiberschaltung 5 beenden, so dass der Piezoschwinger nicht mehr zu Schwingungen angeregt wird. Ferner kann der Mikrokontroller 9 über eine Anzeigeeinrichtung den Benutzer darauf hinweisen, dass ein Fehler vorliegt bzw. die zu vernebelnde Flüssigkeit aufgebraucht ist.

Im einfachsten Fall ist die Anzeigeeinrichtung eine Leuchtdiode oder ein anderes lichtemittierendes Bauelement einfacher Bauart. Wenn mit der Anzeigeeinrichtung unterschieden werden soll, zwischen einer Störung und dem Fehlen von Flüssigkeit können zwei oder mehr Leuchtdioden oder andere lichtemittierende Bauelemente vorgesehen sein. Um die Menge der erzeugten Flüssigkeitströpfchen anzeigen zu können, kann als Anzeigeeinrichtung auch eine alphanumerische Anzeige, beispielsweise ein LCD-Anzeigepanel vorgesehen werden. Die Menge der erzeugten Flüssigkeitströpfchen kann der Mikrocontroller 9 aus der Frequenz und der verstrichenen Zeit ermitteln. Dabei kann auch die Schwingungsintensität, die in den Messwerten Mn zum Ausdruck kommt, mit einbezogen werden.


Anspruch[de]
Vorrichtung zur Erzeugung von Flüssigkeitströpfchen mit

– einer Membran (1) zur Erzeugung von Flüssigkeitströpfchen aus einer auf der einen Seite der Membran während des Vernebelns anstehenden Flüssigkeit,

– einer Schwingungserzeugungseinrichtung (2, 3, 4), die mit der Membran (1) derart verbunden ist, dass die Membran in Schwingungen versetzt wird, wenn die Schwingungserzeugungseinrichtung (2, 3, 4) zu Schwingungen angeregt wird,

– einer Ansteuereinrichtung (5), die mit der Schwingungserzeugungseinrichtung (2, 3, 4) verbunden ist, um die Schwingungserzeugungseinrichtung (2, 3, 4) anzusteuern und bei einer vorgegebenen Frequenz (fB) zu Schwingungen anzuregen,

– einer Sensoreinrichtung (6), die mit der Ansteuereinrichtung (5) verbunden ist und von der ein Signal (Um) erhältlich ist, das der Schwingungsintensität entspricht, und

– einer Steuereinrichtung (7, 8, 9), der das Signal der Sensoreinrichtung (6) zugeführt wird und die ein Stellsignal (U(f)) an die Ansteuereinrichtung (5) abgibt, durch das die vorgegebene Frequenz (fB) derart festgelegt wird, dass das der Schwingungsintensität entsprechende Signal (Um) maximiert ist, und

– die eine Analog/Digital-Wandler-Einrichtung (8), der als analoges Eingangssignal das von der Sensoreinrichtung (6) erhältliche Signal (Um) zugeführt wird, und

– eine Mikrocontroller-Einrichtung (9) umfasst, der das digitale Ausgangssignal der Analog/Digital-Wandler-Einrichtung (8) zugeführt wird, und die derart programmiert ist, dass die Mikrocontroller-Einrichtung (9)

a) das Stellsignal (U(fB)) in einem ersten vorgegebenen Bereich (U(f1) ... U(f2)) schrittweise (U(&Dgr;f1)) verändert und das jeweils zugeführte Ausgangssignal (Mn) der Analog/Digital-Wandler-Einrichtung abspeichert;

b) aus den gespeicherten Ausgangssignalen (Mn) den größten Wert ermittelt; und

c) das Stellsignal (U(fB)), bei dem der größte Wert gespeichert wurde, als optimales Stellsignal (U(fBopt)) festlegt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mikrocontroller-Einrichtung derart programmiert ist, dass die Mikrocontroller-Einrichtung (9)

– das momentane Stellsignal (U(fB)) in einem zweiten vorgegebenen Bereich (U(fBopt – &Dgr;f2), U(fBopt + &Dgr;f2)) schrittweise (U(&Dgr;f2)) verändert und das jeweils zugeführte Ausgangssignal (Mn) der Analog/Digital-Wandler-Einrichtung (8) abspeichert; und

– aus den gespeicherten Ausgangssignalen (Mn) ermittelt, ob das momentane Stellsignal (U(fB)) verändert werden muss.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Mikrocontroller-Einrichtung (9) derart programmiert ist, dass die Mikrocontroller-Einrichtung (9)

– anhand des zugeführten Ausgangssignals (Mn) der Analog/Digital-Wandler-Einrichtung (8) ermittelt, ob eine Störung aufgetreten ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Mikrocontroller-Einrichtung (9) derart programmiert ist, dass die Mikrocontroller-Einrichtung (9)

– anhand des zugeführten Ausgangssignals (Mn) der Analog/Digital-Wandler-Einrichtung (8) ermittelt, dass keine Flüssigkeit mehr vorhanden ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Mikrocontroller-Einrichtung (9) derart programmiert ist, dass die Mikrocontroller-Einrichtung (9)

– aus dem Stellsignal (U(fB)) die Menge der erzeugten Flüssigkeitströpfchen ermittelt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Anzeigeeinrichtung vorgesehen ist, die von der Steuereinrichtung (7, 8, 9) angesteuert wird. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzeigeeinrichtung von der Steuereinrichtung (7, 8, 9) derart angesteuert wird, dass einem Benutzer angezeigt wird, dass keine Flüssigkeit mehr vorhanden ist. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzeigeeinrichtung von der Steuereinrichtung (7, 8, 9) derart angesteuert wird, dass einem Benutzer angezeigt wird, welche Menge Flüssigkeitströpfchen erzeugt wurde. Vorrichtung nach Anspruch 6, 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzeigeeinrichtung von der Steuereinrichtung (7, 8, 9) derart angesteuert wird, dass einem Benutzer angezeigt wird, dass eine Störung aufgetreten ist. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinrichtung ein elektrischer Widerstand (6) ist und dass das von der Sensoreinrichtung erhältliche Signal die über dem Widerstand abfallende Spannung (Um) ist. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinrichtung (6) ein Übertrager ist, dessen Primärwicklung mit der Ansteuereinrichtung (5) verbunden ist, und dass das von der Sensoreinrichtung erhältliche Signal die von der Sekundärwicklung abgegebene Spannung ist. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwingungserzeugungseinrichtung ein Piezoelement (3) und zwei an dem Piezoelement angebrachte Elektroden (2, 4) umfasst. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansteuereinrichtung (5) eine FET-Brücke (5a, 5b, 5c, 5d) umfasst. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansteuereinrichtung (5) einen spannungsgesteuerten Oszillator (5e) umfasst, dem als Stellsignal eine Spannung (U(f)) zugeführt wird.






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