Ultraschall-Flüssigkeitszerstäuber

Abstract

 Es sollen Kosmetika, wie Haarfestiger oder auch Desinfektions­mittel in einer Weise appliziert werden, die die Verwendung von Treibgas vermeidet und zugleich auch die Belastung der Atmungsluft durch die versprühten Kosmetika und Aerosole so gering wie möglich hält.
Hierzu sieht die Erfindung vor, daß das piezoelektrische Schwingsystem (14, 40, 50) bei einem Ultraschall-Flüssig­keitszerstäuber in einem vorspringenden rohrförmigen Gerätevorsatz (12) unmittelbar vor der Öffnung (28) des­selben eingebaut ist und auf Treibgas oder ein Gebläse­luftstrom verzichtet wird. Durch die vom Schwingsystem auf die Aerosolpartikel übertragenen Impulse werden diese in die Lage versetzt, geringere Wegstrecken von sich aus ge­richtet zurückzulegen und so eine nahe Applikationsfläche zu erreichen. Durch eine elektrostatische Aufladung der Aerosolpartikel wird eine Verunreinigung der Atemluft vermieden.
Die Erfindung ist insbesondere bei der Applikation von Kosme­tika in Friseurgeschäften wie auch bei der Applikation von Desinfektionsmitteln auf bestimmte Oberflächen geeignet.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung bezieht sich auf einen Ultraschall-Flüssigkeits­zerstäuber mit einem piezoelektrischen Schwingsystem, einer An­regungselektronik, einer Stromversorgung, einem Schalter, einem Flüssigkeitsvorratsbehälter und einem Ventil zur Steuerung der Flüssigkeitszufuhr zum piezoelektrischen Schwingsystem.

[0002] Die Zerstäubung von Kosmetika, wie z. B. von Haarspray, Haar­festiger und dergleichen, erfolgt zur Zeit mit Spraydosen. Diese enthalten ein unter Druck stehendes Treibgas sowie die zu ver­sprühende Flüssigkeit, im allgemeinen ein Kosmetika. Beim Betä­tigen des Ventils versprüht das Treibgas die Flüssigkeit und trägt das sich bildende Aerosol mit sich fort. Solche Spraydosen belasten durch das freiwerdende Treibgas die Umwelt. Insbesondere schädigen die meisten der hierfür geeigneten Treibgase die Ozon­hülle der Erde. Darüber hinaus belasten auch die versprühten Kosmetika wie Haarsprays, Haarfestiger und dergleichen die Atem­wege, insbesondere der berufsmäßig damit befaßten Personen.

[0003] Durch die DE-OS 32 02 597 ist ein Flüssigkeitszerstäuber für medizinische Zwecke bekannt, bei dem eine in einem Flüssigkeits­vorratsbehälter befindliche Flüssigkeit einem piezokeramischen Schwingsystem zugeführt wird und dort zerstäubt wird. Das sich bildende Aerosol wird von dem Luftstrom eines eingebauten Gebläses fortgetragen. Bei diesem Gerät, das das dosierte Ver­sprühen von Flüssigkeiten, insbesondere von Arzneien ermög­licht, wird das erzeugte Aerosol durch den erzeugten Luftstrom mitgenommen und über eine größere Strecke transportiert. Bei der Zerstäubung von Arzneien, Textilhilfsmitteln sowie von Desinfektionmitteln ist es dabei durchaus erwünscht, wenn größere Luftvolumina von Aerosolpartikeln durchsetzt werden.

[0004] Durch die DE-AS 28 54 841 ist ein batteriebetriebener Flüssig­keitszerstäuber vorzugsweise für Inhalationszwecke bekannt. Die­ser Flüssigkeitszerstäuber ist handlich - er hat in etwa die Abmessungen einer Zigarettenschachtel - und trägt an seiner einen Ecke unter einer Verschlußkappe einen Zerstäubertrichter und hinter diesem Zerstäubertrichter ein piezoelektrisches Schwingsystem. Bei diesem Flüssigkeitszerstäuber wird die Abstrahlfläche des piezoelektrischen Schwingsystems über eine Pfanne von einem Flüssigkeitsgeber mit der zu zerstäubenden Flüssigkeit benetzt. In dem Gehäuse des Flüssigkeitszerstäubers befindet sich außer einem Batteriesatz oder Akku auch noch die Anregungselektronik für das piezoelektrische Schwingsystem sowie ein Schalter, über den die Anregungselektronik einschalt­bar ist. Dieser Flüssigkeitszerstäuber, der ohne Gebläse aus­kommt, wird als tragbares Inhalationsgerät benutzt. Bei abge­zogener Verschlußkappe wird der Mund des Patienten vor den Zerstäubungstrichter gehalten und das zerstäubte Aerosol eingeatmet. Dabei wird das Aerosol von dem Atemluftstrom in den Mund und in die Atmungsorgane des Patienten eingesaugt.

[0005] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Weg zu weisen, wie insbesondere Kosmetikartikel wie Haarsprays, Haarfestiger und dergleichen umweltschonend appliziert werden können. Dabei soll die Verwendung von umweltschädigenden Treibgasen vermieden werden. Außerdem soll auch soweit wie möglich vermieden werden, daß die versprühten Kosmetika eingeatmet werden.

[0006] Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den An­sprüchen 2 bis 10 zu entnehmen.

[0007] Der Einbau des piezoelektrischen Schwingsystems in einem vor­springenden rohrförmigen Gerätevorsatz unmittelbar vor der Öff­nung desselben hat zur Folge, daß die Abstrahlfläche des piezo­elektrischen Schwingsystems so nahe wie möglich an den Ort vor­ geschoben werden kann, an dem das Aerosol appliziert werden soll. Das wiederum ist die Voraussetzung dafür, daß auf einen die Aerosolpartikel mitreißenden Gasstrom oder Gebläseluftstrom verzichtet werden kann. Unter dieser Voraussetzung ist es nun­mehr möglich, daß die vom piezoelektrischen Schwingsystem auf die Aerosolpartikel übertragene kinetische Energie ausreicht, diese Aerosolpartikel ohne Unterstützung durch einen Gasstrom zum Applikationsort bzw. die Haare eines Kunden zu befördern. Dies ist einerseits eine Grundvoraussetzung, um mit möglichst wenig Aerosolpartikel auszukommen bzw. sparsam mit dem Kosme­tikartikel umzugehen. Andererseits wird so auch eine groß­räumige Verunreinigung der Umgebungsluft mit Kosmetikapartikel vermieden.

[0008] Eine besonders zweckmäßige Ausgestaltung der Erfindung erreicht man, wenn der rohrförmige Gerätevorsatz am Zerstäubergehäuse an­steckbar ist. Dies erlaubt es, für ein und denselben Ultra­schall-Flüssigkeitszerstäuber mehrere Gerätevorsätze für unter­schiedliche Anwendungsfälle vorzusehen. Dies ist zugleich auch eine Voraussetzung, um den rohrförmigen Gerätevorsatz optimal an einen jeweils speziellen Anwendungsfall anpassen zu können.

[0009] Einen besonders umweltschonenden Transport des Aerosols an den Applikationsort und zugleich ein besonders sparsamer Umgang mit dem Kosmetikmittel wird erreicht, wenn in besonders vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung die Abstrahlfläche des piezoelektri­schen Schwingsystems elektrisch aufladbar ist. In diesem Fall können die das piezoelektrische Schwingsystem verlassenden Aerosolpartikel elektrostatisch aufgeladen werden.

[0010] Dies wiederum ist die Voraussetzung dafür, daß die erzeugten und elektrostatisch aufgeladenen Aerosolpartikel in besonders zweckmäßiger Weiterbildung der Erfindung im elektrischen Feld zwischen dem elektrisch aufgeladenen piezoelektrischen Schwing­system und der Applikationsoberfläche gerichtet transportiert werden können. Eine Verunreinigung der Umgebungsluft durch vagabundierende Aerosolpartikel kann so sicher vermieden werden.

[0011] Eine zuverlässige Versorgung der Abstrahlfläche des piezoelek­trischen Schwingsystems mit der zu zerstäubenden Flüssigkeit wird erreicht, wenn das piezoelektrische Schwingsystem in Aus­gestaltung der Erfindung eine zentrale Bohrung für die Flüssig­keitszufuhr besitzt. In diesem Fall kann auch der rohrförmige Gerätevorsatz einen geringeren Durchmesser bekommen, was in vielen Fällen der leichteren Applizierung des Aerosols zugute kommt.

[0012] Für die Applikation der Aerosolpartikel auf relativ kleinen Ober­flächen kann die Abstrahlfläche des piezoelektrischen Schwing­systems in zweckmäßiger Ausgestaltung der Erfindung annähernd eben geformt sein. In diesem Fall wird durch die Ultraschall­schwingungen der Abstrahlfläche des piezoelektrischen Schwing­systems den Aeorosolpartikeln ein Impuls im wesentlichen in Richtung senkrecht zur Abstrahlfläche vermittelt, so daß ein annähernd zylindrischer Strahl von Aerosolpartikeln von der Abstrahlfläche abströmt.

[0013] Für Anwendungsfälle, bei denen eine möglichst großflächige Appli­kation erforderlich ist, kann die Abstrahlfläche des piezoelek­trischen Schwingsystems in einer weiteren Ausgestaltung der Er­findung stumpf kegelförmig ausgeführt sein. Das hat zur Folge, daß die Aerosolpartikel mehr divergierend abströmen und somit bei gegebenem Abstand von Applikationsfläche eine größere Ober­fläche mit dem Aerosol kontaktiert wird. Durch bloßes Umstecken des düsenförmigen Gerätevorsatzes mit dem entsprechenden piezo­elektrischen Schwingsystem läßt sich relativ schnell von der einen zu der anderen Abstrahlart umwechseln.

[0014] Weitere Einzelheiten der Erfindung werden anhand eines in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert. Es zeigen:

FIG 1 eine schaubildliche Ansicht des teilweise aufgebrochenen erfindungsgemäßen Ultraschall-Flüssigkeitszerstäubers,

FIG 2 eine Seitenansicht eines piezoelektrischen Schwingsystems für kleine Applikationsflächen und

FIG 3 eine Seitenansicht eines piezoelektrischen Schwingsystems für große Applikationsflächen.

[0015] Wie die schaubildliche Ansicht der Figur 1 zeigt, hat der Ultra­schall-Flüssigkeitszertäuber 1 bedingt durch die bestmögliche Lage in der Hand des Benutzers eine in etwa pistolenförmige Ge­häuseform. Er umfaßt ein etwa zigarettenschachtelgroßes Basisge­häuse 2, in welchem die Stromversorgung 4, die Anregungselektro­nik 6 und ein über einen Auslöseknopf 8 betätigbarer Schalter untergebracht sind. Am oberen Ende dieses Basisgehäuses 2 ist, rechtwinklig zu seiner Längsachse, ein ansteckbarer rohrförmi­ger Gerätevorsatz 12 zu erkennen, der das piezoelektrische Schwingsystem 14 enthält. Außerdem ist auf der Oberseite des Basisgehäuses 2 ein Aufsatz 16 mit einem Flüssigkeitsbehälter 17 bzw. einer Flüssigkeitspatrone aufsteckbar. Das Basisgehäuse 2 ist auf seiner einen langen, schmalen Seite mit Einwellungen 18, 19, 20, 21 für die vier Finger einer haltenden Hand ver­sehen. Im Bereich der oberen Einwellung 21 - die normalerweise dem Zeigefinger zugeordnet ist - ist der Auslöseknopf 8 einge­baut. Der rohrförmige Gerätevorsatz 12 ist in seinem vorderen offenen Ende etwas eingezogen. Er trägt, wie in der Figur 1 zu erkennen ist, das piezokeramische Schwingsystem 14 mit einer Piezokeramik 22, einem an der Piezokeramik befestigten konus­förmigen Schwingelement 24 mit angeformter ebener, tellerför­miger Abstrahlfläche 26. Das piezoelektrische Schwingsystem 14 ist so im rohrförmigen Gerätevorsatz 12 eingebaut, daß die ebene Abstrahlfläche 26 nur wenige Millimeter hinter der Öffnung 28 des rohrförmigen Gerätevorsatzes 12 angeordnet ist. Es enthält eine zentrale Bohrung 30 und ist in hier nicht weiter dargestellter Weise über eine Flüssigkeitsleitung 32 und ein Ventil 34 mit dem Flüssigkeitsvorratsbehälter 17 im Aufsatz 16 verbunden.

[0016] Zum Gebrauch, etwa durch den Friseur, wird der Ultraschall-­Flüssigkeitszerstäuber so in die Hand genommen, daß die Finger sich in die Einwellungen 18, 19, 20, 21 des Basisgehäuses 2 legen und der Zeigefinger auf dem Auslöseknopf 8 ruht. Der Ultraschall-Flüssigkeitszerstäuber 1 kann jetzt mit der Öffnung des rohrförmigen Gerätevorsatzes 12 gegen die Applikations­fläche, etwa die Haare des Kunden, gerichtet werden. Beim Betätigen des Auslöseknopfes 8 mit dem Zeigefinger wird zu­nächst die Anregungselektronik 6 eingeschaltet und das piezo­elektrische Schwingsystem 14 damit zur Schwingung angeregt. Bei weiterem Durchdrücken des Auslöseknopfes 8 wird auch das Ventil 34 geöffnet, so daß die Flüssigkeit, wie z. B. Haarfestiger, Haarwasser oder dergleichen, aus dem Flüssigkeitsbehälter 17 durch die zentrale Bohrung 30 des piezoelektrischen Schwing­systems 14 auf dessen Abstrahlfläche 26 gelangt. Infolge der Schwingungen dieser Abstrahlfläche wird die Flüssigkeit von dort in Form feinster Tröpfchen rechtwinklig zur Abstrahlfläche 26 fortgeschleudert. Dabei wird auf die abgelösten Aerosol­partikel ein Impuls übertragen, der diese befähigt, 5 bis 10 cm weit zu fliegen. Die Aerosolpartikel werden somit nicht diffus in den Raum hinausgeschleudert, sondern können gezielt direkt auf die Haare des Kunden oder eine entsprechende Applikations­fläche gerichtet werden. Beim Loslassen des Auslöseknopfes 8 wird zunächst das Ventil 34 geschlossen und sodann die Anregungs­elektronik 6 abgeschaltet. Damit wird gewährleisten, daß sich noch auf der Abstrahlfläche 26 befindliche Flüssigkeitspartikel vollends wegfliegen und nicht etwa dort allmählich austrocknen und die Abstrahlfläche mit der Zeit verunreinigen.

[0017] Um das Aerosol noch gezielter auf die Applikationsfläche zu kon­zentrieren und eine Verunreinigung der Umgebungsluft völlig aus­zuschließen, ist im Ausführungsbeispiel das Schwingelement 24 selbst oder die Oberfläche der Abstrahlfläche 26 des Schwing­elements 24 elektrisch leitend ausgeführt und an eine elektri­ sche Hochspannungsquelle 27 im Basisgehäues 2 angeschlossen. Zu diesem Zweck ist es möglich, diese Abstrahlfläche 26 mit einer dünnen Metallfolie zu bekleben oder aber auf dieser Abstrahl­fläche eine elektrisch leitende Schicht durch Bedampfen oder auf chemischem Wege herzustellen. Die elektrische Hoch­spannungsquelle 27 ist über einen zusätzlichen Schalter 36 in Serie zu dem durch den Auslöseknopf 8 betätigten Schalter 10 für das piezoelektrische Schwingsystem zu schalten.

[0018] Wird nun der Schalter 36 für die elektrische Hochspannungs­quelle 27 eingeschaltet, so wird beim Betätigen des Auslöse­knopfes 8 zusammen mit dem piezoelektrischen Schwingsystem 14 zugleich auch die elektrische Hochspannungsquelle 27 mit eingeschaltet, so daß die Abstrahlfläche 26 gegenüber der Umgebung elektrisch aufgeladen ist. Dies führt nun dazu, daß die sich beim Betrieb des piezoelektrischen Schwingsystems 14 von diesem ablösenden Flüssigkeitströpfchen bzw. Aerosol­partikel elektrostatisch aufgeladen sind und daher von der Applikationsoberfläche, wie z. B. den Haaren des Kunden, an­gezogen werden. Wird jetzt der rohrförmige Gerätevorsatz 12 auf eine Applikationsfläche gerichtet, so werden alle abge­strahlten Aerosolpartikel von dieser Applikationsoberfläche aufgefangen. Jegliche Luftverunreinigung durch frei herum­vagabundierende Aerosolpartikel kann so zuverlässig vermieden werden. Dies ist insbesondere wichtig, weil viele der ver­wendeten Kosmetika, wie z. B. Haarfestiger, aus gesundheit­lichen Gründen tunlichst nicht eingeatmet werden sollen.

[0019] Das Ausführungsbeispiel der Figur 2 zeigt ein piezoelektrisches Schwingsystem 40 mit einem vom Ausführungsbeispiel der Figur 1 abweichenden Formgebung. Auch hier ist die Piezokeramik 42 am hinteren Ende des Schwingelements 44 flächig befestigt. Das Schwingelement 44 ist jedoch im wesentlichen zylindrisch ausge­bildet. Es enthält lediglich eine umlaufende halbkreisförmige Einkerbung 46 hinter der Abstrahlfläche 48. Durch diese Form­ gebung wird eine eher planparallele Schwingung der Abstrahl­fläche 48 erreicht und wird ein Aerosolstrom erzeugt, der im wesentlichen zylindrisch ausgebildet ist und senkrecht von der Abstrahlfläche 48 abströmt. Auch bei diesem piezoelektrischen Schwingsystem 40 in eine zentrale Bohrung 29 für die Flüssig­keitszufuhr vorhanden und kann die Abstrahlfläche 48 des Schwingelements elektrisch leitend ausgeführt sein.

[0020] Das Ausführungsbeispiel der Figur 3 zeigt ein weiteres piezoelek­trisches Schwingsystem 50, bei dem die Piezokeramik 52 wiederum auf einem im wesentlichen kegelförmigen Schwingelement 54 aufge­setzt ist. Jedoch ist die Abstrahlfläche 56 abweichend vom Aus­führungsbeispiel der Figur 1 nicht plan, sondern stumpf kegel­förmig ausgebildet. In diesem Fall wird die Hauptabstrahllei­stung an den Rändern der Abstrahlfläche 56 abgegeben und ist diese Abstrahlleistung ist wiederum im wesentlichen senkrecht zur Abstrahlfläche gerichtet. Das bedeutet, daß auch das piezo­elektrische Schwingsystem 50 gemäß der Figur 3 ein im wesent­lichen kegelförmiger Aerosolstrom erzeugt. Dieser eignet sich insbesondere für großflächige Applikationsflächen. Auch hier ist eine zentrale Bohrung 31 für die Flüssigkeit vorhanden und kann die Abstrahlfläche 56 elektrisch leitend ausgebildet und an eine elektrostatische Hochspannungsquelle angeschlossen sein.

[0021] Dadurch, daß jedes dieser piezoelektrischen Schwingsysteme 14, 40, 50 in einem eigenen rohrförmigen Gerätevorsatz 12 unterge­bracht ist, welcher bei Bedarf auf das Basisgehäuse 2 aufsteck­bar ist, läßt sich durch bloßes Umstecken sehr schnell eine Än­derung des Abstrahlprofils des Ultraschall-Flüssigkeitszerstäu bers 1 erreichen. Dieser kann somit flexibel an die jeweilige Arbeitssituation angepaßt werden.

[0022] Es ist ein besonderer Vorteil des Ultraschall-Flüssigkeitszer­stäubers 1, daß er nicht nur leicht handhabbar und in seiner Abstrahlcharakteristik veränderbar ist, sondern daß darüber hinaus die Verwendung von umweltschädigenden Treibgasen, wie bei Spraydosen, vermieden wird. Darüber hinaus ist es ein be­sonderer Vorzug dieses Ultraschall-Flüssigkeitszerstäubers, daß auch das erzeugte Aerosol nicht durch irgendeinen Luft- oder Gasstrom weit verstreut wird, sondern direkt ausgerichtet auf den Applikationsherd abgestrahlt werden kann. Bei zusätz­licher elektrostatischer Aufladung des Aerosols kann schließ­lich jegliche Verunreinigung der Luft frei herumschwebender Aerosolpartikel zuverlässig unterbunden werden.

Ansprüche

1. Ultraschall-Flüssigkeitszerstäuber mit einem piezoelektri­schen Schwingsystem, einer Anregungselektronik, einer Strom­versorgung, einem Schalter, einem Flüssigkeitsvorratsbehälter und einem Ventil zur Steuerung der Flüssigkeitszufuhr zum pie­zoelektrischen Schwingsystem, dadurch gekenn­zeichnet, daß das piezoelektrische Schwingsystem (14, 40, 50) in einem vorspringenden rohrförmigen Gerätevorsatz (12) unmittelbar vor der Öffnung (28) desselben eingebaut ist.

2. Ultraschall-Flüssigkeitszerstäuber nach Anspruch 1, da­durch gekennzeichnet, daß der rohrförmige Gerätevorsatz (12) am Zerstäuberbasisgehäuse (2) ansteckbar ist.

3. Ultraschall-Flüssigkeitszerstäuber nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ab­strahlfläche (26, 48, 56) des piezoelektrischen Schwingsystems (14, 40, 50) elektrisch aufladbar ist.

4. Ultraschall-Flüssigkeitszerstäuber nach einem oder mehreren der Asnprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeich­net, daß die erzeugten und elektrostatisch aufgeladenen Aerosolpartikel im elektrischen Feld zwischen dem elektrisch aufgeladenen piezoelektrischen Schwingsystem und der Appli­kationsoberfläche gerichtet transportiert werden.

5. Ultraschall-Flüssigkeitszerstäuber nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeich­net, daß das piezoelektrische Schwingsystem (14, 40, 50) eine zentrale Bohrung (30) für die Flüssigkeitszufuhr besitzt.

6. Ultraschall-Flüssigkeitszerstäuber nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeich­net, daß die Abstrahlfläche (26, 48) des piezoelektrischen Schwingsystems (14, 40) annähernd eben geformt ist.

7. Ultraschall-Flüssigkeitszerstäuber nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeich net, daß die Abstrahlfläche (56) des piezoelektrischen Schwingsystems (50) stumpf kegelförmig ausgeführt ist.

8. Ultraschall-Flüssigkeitszerstäuber nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeich­net, daß die Abstrahlfläche des piezoelektrischen Schwing­systems annähernd konvex geformt ist.

9. Ultraschall-Flüssigkeitszerstäuber nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeich­net, daß der Flüssigkeitsbehälter (16) am Basisgerät (2) ansteckbar ist.

10. Ultraschall-Flüssigkeitszerstäuber nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, gekennzeichnet durch eine im wesentlichen pistolenförmige Formgebung.

Zeichnung