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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung betrifft
eine Vorrichtung zum Bereitstellen von Aerosolen, zerstäubter Flüssigkeit
oder festen Medizinstoffen oder einem Dampf für den Beatmungstrakt eines
Patienten, und insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung einen verbesserten
Vernebeer, der ein Aerosol effizienter und mit verbesserter Teilchengrößengleichförmigkeit bereitstellt.
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Medizinische Vernebler bzw. Zerstäuber zum Erzeugen
eines feinen Sprühstrahls
oder Nebels aus flüssiger
Medizin, die von einem Patienten eingeatmet werden kann, sind gut
bekannte Einrichtungen, die für
die Behandlung gewisser Zustände
und Krankheiten verwendet werden. Vernebler finden Anwendungen bei
der Behandlung von spontan atmenden Patienten, die bei Bewusstsein
sind, und für
kontrolliert beamtete Patienten.
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In einigen Verneblern werden ein
Gas und eine Flüssigkeit
gemischt und auf ein Prallelement gelenkt. Als Folge davon wird
die Flüssigkeit
zu einem Aerosol umgewandelt, d. h. die Flüssigkeit wird in kleine Teilchen
aufgeteilt, die in der Luft schweben. Dieses Aerosol der Flüssigkeit
kann dann von dem Beatmungstrakt des Patienten aufgenommen werden.
Eine Möglichkeit,
das Gas und die Flüssigkeit
in einem Vernebler miteinander zu vermischen, besteht darin, ein
schnell strömendes
Gas über
eine Flüssigkeitsöffnung einer
Röhre zu
führen.
Der Unterdruck, der durch das Strömen des unter Druck stehenden Gases
hervorgerufen wird, ist ein Faktor, der dazu beiträgt, die
Flüssigkeit
aus der Flüssigkeitsöffnung in
den Gasstrom anzusaugen und die Flüssigkeit zu vernebeln. Zu gewissen
Kriterien für
die Gestaltung und dem Betrieb von Verneblern gehören das
Einstellen der Dosierung und das Beibehalten einer konsistenten
Aerosolteilchengröße. In einem
konventionellen Vernebleraufbau zieht beispielsweise ein unter Druck
stehendes Gas eine Flüssigkeit
in Richtung auf ein Prallelement in kontinuierlicher Weise an, bis
die Flüssigkeit
in einem Reservoir erschöpft
ist. Ein kontinuierliches Vernebeln kann zu einer Verschwendung
von Aerosol während
des Ausatmens des Patienten oder während einer Zeitspanne zwischen
dem Einatmen und dem Ausatmen des Patienten führen. Dieser Effekt kann auch
das Einstellen der Dosierung verkomplizieren, da die Menge des verschwendeten Aerosols
nur schwer quantitativ festzulegen ist. Des weiteren kann die kontinuierliche
Vernebelung auch die Teilchengröße und/oder
die Teilchendichte beeinflussen. Ferner kann ein übermäßiger Verlust
an Medizin auftreten, auf Grund der Kondensation auf dem Vernebler
oder dem Mundstück
während
Zeitperioden ohne Atmungsaktivität.
Andererseits kann auch die unterbrochene Vernebelung die Teilchengröße und die
Teilchendichte beeinflussen, da die Vernebelung ein- und ausgeschaltet
wird.
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Es gibt diverse andere Kriterien,
die sich auf die Wirksamkeit von Therapien mit Verneblern beziehen.
Beispielsweise wurde vorgeschlagen, dass eine Inhalationsbehandlung
effizienter ist, wenn das Erzeugen von Aerosolteilchen relativ gleichförmig vonstatten
geht, beispielsweise durch Erzeugen von Teilchen mit einer speziellen
Teilchengrößen, von
Teilchen mit einem gewissen Bereich an Größen und/oder durch Teilchen,
die zu einem beträchtlichen Prozentsatz
eine Größe innerhalb
des Größenbereichs
aufweist. Ein Partikelgrößenbereich,
der für
Inhalationsanwendungen als geeignet erachtet wird, liegt in einem
Teilchengrößenbereich
von ungefähr 0.5
bis 2 μm.
Es können
andere Partikelgrößenbereiche
für spezielle
Anwendungen geeignet oder vorteilhaft sein. Im Allgemeinen sollte
große
und kleine Tröpfchengrößen vermieden
werden. Es wird ferner für
einige Inhalationsanwendungen als wünschenswert erachtet, dass
ein wesentlicher Anteil, beispielsweise über 75%, der Aerosolteilchen
kleiner als ungefähr
5 μm sind,
abhängig
von dem Bereich, in welchem sich wunschgemäß die Teilchen in dem Atmungstrakt
ablagern sollen. Ferner kann es vorteilhaft sein, dass ein Vernebler
eine große
Menge eines Aerosols schnell und gleichförmig erzeugen kann, so dass
eine geeignete Dosierung verabreicht werden kann.
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Angesichts dieser Überlegungen
besteht ein Bedarf für
einen verbesserten Vernebler.
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EP
0641570 offenbart einen Vernebler mit einem Gehäuse mit
einem Behälter,
der ein flüssiges Medikament
enthält.
Unter Druck stehende Luft wird über
eine Röhre
und eine Öffnung
eingeführt
und zieht Flüssigkeit über die
Kapillarröhre
herauf, um Tröpfchen
zu bilden, die auf das horizontale Prallelement treffen, das sich über einen
Kamin erstreckt. Die Tröpfchen
werden damit in Tröpfchen
mit geringer Größe aufgebrochen
und werden in der Luft, die durch den Kamin strömt, beschleunigt. Ein Rückschlagventil
dient als ein zweites Prallsystem, um größere Tröpfchen in den Behälter zurückzuführen.
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EP
0711609 offenbart einen Vernebler mit einem Gasauslass,
einem Auslass, der benachbart zu dem Gasauslass angeordnet ist,
und einem Deflektor zum Ablenken von Gas, das aus dem Gasauslass über den
Auslass hinweg austritt, um eine zu vernebelnde Substanz aus dem
Auslass herauszuziehen. Der Deflektor ist zwischen einer ersten
Position in dem Strömungsweg
des Gases, das aus dem Gasauslass zur Vernebelung austritt, und
einer zweiten Position, in der keine Vernebelung stattfindet, bewegbar.
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Die Aufgabe wird durch einen Vernebler
gemäß Anspruch
1 gelöst.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine Querschnittsansicht in Seitenansicht eines Teils einer ersten
Ausführungsform
eines Verneblers, der nicht Gegenstand der vorliegenden Erfindung
ist.
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1a ist
eine Querschnittsansicht des Verneblers aus 1, der während einer Einatmungsphase
gezeigt ist.
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2 ist
eine Querschnittsansicht der Düsenanordnung
des Verneblers aus 1.
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3 ist
eine Querschnittsansicht von oben des Verneblers aus 1, entlang der Linie 3-3' (der Einfachheit halber ohne das Prallelement).
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4 ist
eine perspektivische Ansicht des oberen Bereichs des Verneblers
aus 1.
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4a ist
eine perspektivische Ansicht der Oberseite des Verneblers aus 1a während einer Einatmungsphase.
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5 ist
eine Querschnittsansicht einer zweiten Ausführungsform des Verneblers,
der nicht Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist.
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6 ist
eine Querschnittsansicht des Unterteils des Kamins der Ausführungsform
aus 5.
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7 ist
eine Querschnittsansicht ähnlich zur 6, wobei eine alternative
Ausführungsform des
Unterteils des Kamins des in 5 gezeigten Verneblers
dargestellt ist.
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8 ist
eine Querschnittsansicht eines Teils des Verneblers aus 5, wobei ein Verteilerring
gezeigt ist.
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9 ist
eine Querschnittsansicht ähnlich zur 8, wobei eine alternative
Ausführungsform der
Anordnung des Verteilerrings für
die Ausführungsform
des Vernebfers aus 5 gezeigt
ist.
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10 ist
eine Querschnittsansicht ähnlich zur 8, wobei eine weitere alternative
Ausführungsform
der Verteilerringanordnung dargestellt ist.
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11 ist
eine Querschnittsansicht einer dritten Ausführungsform des Verneblers,
die nicht Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist.
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12 ist
eine Draufsicht der Ausführungsform
der Düsenanordnung
aus 11.
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13 ist
eine Querschnittsansicht der Ausführungsform aus 11 entlang der Linie 13-13'.
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14 ist
eine Querschnittsansicht einer vierten Ausführungsform des Verneblers.
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15 ist
eine Querschnittsansicht einer fünften
Ausführungsform
des Verneblers.
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16 ist
eine Querschnittsansicht einer sechsten Ausführungsform eines Verneblers.
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17a und 17b zeigen Querschnittsansichten
einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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1. Ausführungsform
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Eine erste vorteilhafte Ausführungsform
eines Verneblers 10 ist in 1 gezeigt.
Der Vernebler 10 ist ein Vernebler mit kleinem Volumen
und umfasst ein Gehäuse
und einen Behälter 12,
der eine innere Kammer 14 definiert. Das Gehäuse 12 ist
aus einem zylinderförmigen
Seitenwandbereich 18, einem Oberseitenbereich 29 und
einem Unterseitenbereich 22 gebildet. Die Komponenten des
Gehäuses 12 können aus
mehreren einzelnen Materialstücken
aufgebaut sein, die durch Verschweißen, Klebemittel, etc. miteinander
verbunden sind, oder noch vorteilhafterweise sind einige der Komponenten
aus einem einzelnen Materialstück
hergestellt, das mittels eines Spitzgussverfahrens gebildet ist.
Beispielsweise können
die Unterseitenbereiche und die Seitenbereiche 22 und 18 aus
separaten Materialstücken
hergestellt sein, die miteinander verbunden sind, oder vorteilhafterweise
sind diese Teile aus einem Stück
eines gegossenen Kunststoffmaterials hergestellt. Viele Kunststoffe
sind geeignet, zu denen gehören
Polykarbonat oder Polykarbonatmischungen. Eine Abdeckung 21 ist
abnehmbar auf dem oberen Bereich des Gehäuses 12 montiert,
etwa mittels einer Abdeckung mit Einrastung, gesicherten Schrauben,
Schrauben oder andere Arten von Befestigungselementen. Das Gehäuse 12 ist
ungefähr
6 cm (2.36 inch) hoch und besitzt einen Durchmesser von ungefähr 4 cm
(1.57 inch).
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Ein unterer Bereich 23 der
Kammer 14 dient als ein Reservoir zur Aufnahme eines Fluids
25 zum Vernebeln, etwa einer Lösung
mit einem Medikament. In dem unteren Bereich 23 des Gehäuses 12 ist
eine Düsenanordnung 24 angeordnet.
Entsprechend den 1 bis 3 erstreckt sich die Düsenanordnung 24 von
der Kammer 14 des Gehäuses 12 zu
einem Fitting 28, das außerhalb der Kammer 14 auf
einer Unterseite 22 des Gehäuses 12 angeordnet
ist. Das Fitting 28 ist so dimensioniert, um eine Verbindung
zu einer Zufuhr 27 für
unter Druck stehendes Gas, die als konventionelle Röhre 29 vorgesehen
ist, herzustellen. Das unter Druck stehende Gas kann durch eine
beliebige geeignete Quelle bereitgestellt werden, etwa eine konventionelle
Gaszufuhr, die in Krankenhäusern,
verwendet wird, eine Pumpe, einen Kompressor, eine Kartusche, ein
Kanister, etc.
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Die Düsenanordnung 24 weist
ein äußeres Röhrenelement 30 und
ein inneres Röhrenelement 32 auf.
Das innere Röhrenelement 32 besitzt
einen Durchgang 34, der sich von einer Öffnung 36 in dem unteren
Ende des Fittings 28 zu einer Gasauslassöffnung 38, die
an einem oberen Ende 39 der Düsenanordnung 24 angeordnet
ist, erstreckt. Das innere Röhrenelement 32 ist
in einem inneren Durchgang 40 des äußeren Röhrenelements 30 angeordnet.
Das innere Röhrenelement 32 ist
so dimensioniert, dass es in den inneren Durchgang 40 des äußeren Röhrenelements 30 hineingleitet,
so dass es zu diesem ausgerichtet ist. Ein Durchgang 42 ist
mittels Rillen oder Schlitzen an der äußeren Oberfläche des
inneren Röhrenelements 32 und/oder
der inneren Oberfläche
des äußeren Röhrenelements 30 gebildet.
Der Durchgang 42 erstreckt sich in einer Öffnung 44,
die an dem Reservoir 23 des unteren Bereichs der Kammer 14 angeordnet
ist, zu einer Flüssigkeitsauslassöftnung 46,
die an dem oberen Ende 39 der Düsenanordnung 24 angeordnet
ist. Der Durchgang 42 dient zur Förderung flüssiger Medizin aus dem Reservoir 23 an
der Unterseite der Kammer 14 zu der Flüssigkeitsauslassöffnung 46 an
der Oberseite der Düsenanordnung 24.
(In einer alternativen Ausführungsform
kann der Durchgang 42 aus Zwischenräumen oder Gebieten zwischen
Rippen gebildet sein, die an der äußeren Oberfläche des
inneren Röhrenelements 32 und/oder
der inneren Oberfläche
des äußeren Röhrenelements 30 angeordnet
sind.) Wie in 3 gezeigt
ist, besitzt die Flüssigkeitsauslassöffnung 46 eine
ringförmige
Gestalt, die durch die oberen Enden des äußeren Röhrenelements 30 und des
inneren Röhrenelements 32 der
Düsenanordnung 24 definiert
ist. Die Gasauslassöffnung 38 besitzt
eine kreisförmige
Form und ist konzentrisch zu der ringförmigen Flüssigkeitsöffnung angeordnet. In einer
Ausführungsform
weist die Gasauslassöffnung 38 einen
Durchmesser von ungefähr
0.559 mm (0.022 inch) und die Gasauslassöffnung 46 einen äußeren Durchmesser
von ungefähr
2,8 mm (0.110 inch) bis 3.2 mm (0.125 inch) und einen Innendurchmesser
von ungefähr
2.1 mm (0.084 inch) auf. Diese Abmessungen sind beispielhaft und
der Vernebler kann in anderen Größen mit
unterschiedlichen Abmessungen nach Bedarf hergestellt werden.
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Das obere Ende 39 der Düsenanordnung 24 ist
durch die oberen Enden des äußeren und
des inneren Röhrenelements 30 und 32 gebildet.
In einer Ausführungsform
besitzt das obere Ende 39 eine im Wesentlichen flache Oberfläche mit
einem Durchmesser von ungefähr
4.6 mm (0.18 inch). In alternativen Ausführungsformen kann das obere
Ende 39 eine nicht flache Form aufweisen, beispielsweise kann
das innere Röhrenelement 32 über dem äußeren Röhrenelement 30 so
mit Abstand angeordnet sein, dass die Flüssigkeitsöffnung 46 zwischen
der Gasöffnung 38 angeordnet
ist.
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Die Düsenanordnung 24 oder
ein Teil davon kann als Teil des Gehäuses 12 als ein einzelnes
Materialstück
in einem Spritzgussverfahren hergestellt werden. Zum Beispiel kann
das innere Röhrenelement 32 aus
dem gleichen Stück
des Spritzgusskunststoffs wie die Unterseite des Gehäuses 12 gebildet
sein.
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Es sei nun wieder auf 1 verwiesen; der Vernebler 10 umfasst
ferner eine Kaminanordnung 50. Die Kaminanordnung 50 ist
in einem oberen Bereich der Kammer 14 über dem Flüssigkeitsreservoir 23 angeordnet.
Die Kaminanordnung 50 umfasst einen röhrenförmigen Körper 51, der einen
inneren Durchgang 52 definiert, der sich von einer Einlassöffnung 56 in
der Gehäuseabdeckung 21 zu
einer Auslassöffnung 58 an
einem unteren Ende des röhrenförmigen Körpers 51 erstreckt.
Somit dient die Kaminanordnung 50 als ein Einlasskanal
für Umgebungsluft, so
dass diese in die Kammer 14 eintreten kann. Die Einlassöffnung 56 steht
mit der Umgebungsluft (durch Anschlüsse eines Aktuatorelements,
wie es nachfolgend beschrieben ist) in Verbindung, und die Auslassöffnung 58 ist
mit der Kammer 14 verbunden.
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An dem unteren Ende der Kaminanordnung 50 ist
ein Verteiler 60 angeordnet. Der Verteiler 60 kann
aus dem gleichen Stück
aus gegossenem Kunststoffmaterial wie der Kamin 50 hergestellt
sein, oder alternativ kann der Verteiler 60 aus einem separaten
Materialstück
hergestellt sein, das durch geeignete Mittel an dem Rest der Kaminanordnung 50 angebracht
ist. (Der Verteiler kann auch pneumatisch vorgesehen sein, beispielsweise
durch eine gegenüberliegende
Gasquelle, die direkt der Düse
gegenüberliegt.)
Der Verteiler 60 ist direkt gegenüberliegend zu der Gasauslassöftnung 38 und
der Flüssigkeitsauslassöffnung 46,
die an den oberen Enden 39 der Düsenanordnung 24 angeordnet
ist, positioniert. Der Verteiler 60 ist so bewegbar, dass
der Abstand zwischen dem Verteiler 60 und der oberen Fläche 39 der Düsenanordnung 24 variiert
werden kann. Der Verteiler 60 besitzt eine flache kreisförmige Form
mit einem Durchmesser von ungefähr
4.6 mm (0.18 inch), so dass dieser sich über die Gasöffnung und die Flüssigkeitsöffnung 38 bzw. 26 hinaus
erstreckt, bis ungefähr
zu dem Rand der oberen Fläche 39 der
Düsenanordnung 24.
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Die Kaminanordnung 50 ist
mit dem Gehäuse 12 verbunden.
Insbesondere ist die Kaminanordnung 50 an dem oberen Bereich 20 des
Gehäuses 12 mittels
einer Membran oder einem Diaphragma 64 befestigt. Die Membran 64 ist
ein ringförmiges
Element aus einem flexiblen, nachgiebigen Material, etwa Silikongummi.
Ein äußerer Rand
oder ein Stück der
Membran 64 ist in einer Rille in dem Oberseitenbereich 20 des
Gehäuses 12 und/oder
der Abdeckung 21 befestigt. Ein innerer Rand der Membran 64 ist
in einem Schlitz befestigt, der durch zwei Teile der Kaminanordnung 50 gebildet
ist. Die Membran 64 besitzt ein rollenförmiges Querschnittsprofil,
wie es in 1 gezeigt
ist. Dies ermöglicht
es, dass die Membran 64 als ein abrollendes Diaphragma
dient. Die Membran 64 ermöglicht eine begrenzte Bewegung der
Kaminanordnung 50. Die Kaminanordnung 50 ist mit
der Membran 64 so verbunden, dass die Membran 64 die
Kaminanordnung 50 von der Düsenanordnung 24 weggerichtet
mit Vorspannung beaufschlagt, wie in 1 gezeigt
ist. Wenn die Kaminanordnung 50 in der in 1 gezeigten Weise installiert ist, ist die
Unterseite der Anordnung ungefähr
3.8 mm (0.15 inch) von der oberen Fläche der Düsenanordnung 24 entfernt.
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An dem oberen Ende der Kaminanordnung 50 ist
ein Aktuator 68 vorgesehen. Der Aktuator 68 verbindet
den röhrenförmigen Körper 51 der
Kaminanordnung 50 und erstreckt sich durch die Öffnung 56 an
der Oberseite des Gehäuses 12 in
der Abdeckung 21. Der Aktuator 68 enthält eine
geschlossene obere Seite 70 mit einem oder mehreren Seitenöftnungsanschlüssen 72.
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Gemäß 4 sind an den Seiten des Körpers des
Aktuators 68 Indikatoren 69a und 69b vorgesehen.
Die Indikatoren 69a und 69b können aus gefärbten Markierungen
oder parallelen Ringen an den Seiten des Aktuators 68 gebildet
sein. In einer bevorzugten Ausführungsform
ist der Indikator 69a rot und ist benachbart zu der Oberseite 21 des
Körpers 12 des
Verneblers angeordnet. Der Indikator 69b ist vorzugsweise
grün und
ist benachbart zu und über
dem Indikator 69a angeordnet.
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An dem unteren Ende der Kaminanordnung 50 in
der Kammer 14 ist ein glöckenförmiges Prallelement 74 angeordnet.
Das Prallelement 74 erstreckt sich von der Öffnung 58 an
der Unterseite des Kamindurchgangs 51 nach außen in Richtung
der Innenseitenwand des zylindrischen Bereichs 18 des Gehäuses 12.
Das Prallelement 74 enthält einen horizontalen Bereich 75 und
einen vertikalen Bereich 76, der sich von dem horizontalen
Bereich 75 nach unten in Richtung der Oberseite der Düsenanordnung 24 erstreckt.
Das Prallelement 74 besitzt eine offene untere Seite, die
einen Luftdurchlass um die Unterseite der zylindrischen vertikalen
Wand 76 bildet.
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Wie zuvor erwähnt ist, ist der Verteiler 60 relativ
zu der Düsenanordnung 24 bewegbar.
Die vorliegende Ausführungsform
stellt ein Mittel bereit, um die Bewegung des Verteilers relativ
zu der Düsenanordnung 24 zu
begrenzen. Dies kann auf diverse geeignete Weisen erreicht werden.
In einer vorliegenden Ausführungsform
ist die Bewegung des Verteilers 60 in Richtung auf die
Düsenanordnung 24 zu durch
einen oder mehrere Stoppstifte 80 begrenzt. Die Stoppstifte 80 erstrecken
sich von dem unteren Bereich 22 des Gehäuses. In einer Ausführungsform sind
drei Stoppstifte vorgesehen. Die oberen Enden der Stoppstifte 80 sind
von dem unteren Ende der vertikalen Wand 76 des Prallelements 74 beabstandet.
Da die Kaminanordnung 50 vertikal auf Grund ihrer Verbindung
mit dem Gehäuse 12 mittels
der flexiblen Membran 64 bewegbar ist, gewährleisten
die Stoppstifte 80 eine untere Grenze für die Bewegung der Kaminanordnung 50.
In einer Ausführungsform sind
die Stoppstifte 80 so beabstandet, dass, wenn der untere
Rand der vertikalen Wand 76 des Prallelements 74 mit
den Stoppstiften 80 in Kontakt gebracht wird, ein Raum "H" zwischen dem Verteiler 60 und der
oberen Fläche 39 der
Düsenanordnung 24 gebildet
wird. In einer bevorzugten Ausführungsform
beträgt
der Abstand "H" ungefähr zwischen
0.6 mm (0.025 inch) und 1.1 mm (0.045 inch), oder noch besser ungefähr zwischen
0.76 mm (0.030 inch) und 1.0 mm (0.040 inch) und liegt höchst vorzugsweise
bei ungefähr
0.8 mm (0.033 inch).
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In alternativen Ausführungsformen
kann die Bewegung des Verteilers 60 in Richtung auf die
Düsenanordnung 24 zu
durch andere Mittel als die Stoppstifte begrenzt werden. Wenn z.
B. das Gehäuse
mittels eines Spritzgussverfahrens hergestellt wird, können Stufen,
Schultern, Rippen oder andere Strukturen entlang den Wänden des
Gehäuses
vorgesehen werden, um die nach unten gerichtete Bewegung des Kamins
und/oder des Verteilers zu begrenzen.
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In der Kammer 14 ist ferner
ein Verteilerring 82 angeordnet. Der Verteilerring 82 ist
an der inneren Wand des zylindrischen Bereichs 18 des Gehäuses 12 angeordnet.
Insbesondere ist der Verteilerring 82 benachbart zu dem
Prallelement 74 angeordnet. Der Verteilerring 82 ist
so dimensioniert, um einen Spalt 86 um das Prallelement 74 zu
definieren. Der Verteilerring 82 dient dazu, große Tröpfchen der
Flüssigkeit
abzuhalten, die sich an der inneren Wand des Gehäuses 12 bilden könnten und
um große
Tröpfchen
zurück
in das Reservoir 23 an der Unterseite des Gehäuses 12 zu
leiten. Des weiteren dient der Verteilerring 83 dazu, um
einen relativ gewundenen Weg für
das Strömen
der Aerosolteilchen von dem unteren Bereich der Kammer 14 in
den oberen Bereich zu bilden. Dieser gewundene Weg dient auch dazu,
das Vorhandensein größerer Teilchen
zu verringern und hilft damit, die Teilchengrößenverteilung gleichförmiger zu
gestalten.
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Wie zuvor erwähnt ist, dient die Unterseite der
Kammer 14 als ein Reservoir 23 für eine Flüssigkeit,
die zu vernebeln ist. In einer Ausführungsform besitzt das Reservoir
eine trichterartige Form, um die zu vernebelnde Flüssigkeit
in Abwärtsrichtung
zu dem Einlass 44 zu lenken. Der Reservoirbereich der Kammer 14 ist
aus mindestens zwei Bereichen oder Stufen gebildet. In einer Ausführungsform
ist ein oberer Bereich 88 des Reservoirs relativ weit mit
einem Durchmesser, der ungefähr
gleich ist zu jenem des zylindrischen Bereichs 18 des Gehäuses 12,
z. B. 59.9 mm (2.36 inch). Der obere Bereich 88 ist relativ eng
(z. B. 7.9 mm (0.3125 inch) bis 6.4 mm (0.25 inch). Der obere Bereich 88 des
Reservoirs verjüngt sich
in einer trichterförmigen
Weise in Richtung zu einem unteren Bereich 90 (oder sekundäre Vertiefung) des
Reservoirs. Der untere Bereich 90 ist relativ schmal aber
relativ tief (beispielsweise 6.4 mm (0.25 inch)). Der untere Bereich 90 des
Reservoirs ist geringfügig
breiter (z. B. 15.9 mm (0.62 5 inch)) als der äußere Durchmesser der Düsenanordnung 24.
Die Öffnung 44,
aus der die Flüssigkeit
angesaugt wird, ist an der Unterseite des unteren Bereichs 90 des
Reservoirs angeordnet. In einer Ausführungsform enthält das Reservoir 23 ferner
einen Zwischenbereich 92, der zwischen dem oberen Bereich 88 und
dem unteren Bereich 90 angeordnet ist. Der Zwischenbereich 92 des
Reservoirs 23 weist eine Höhe und eine Breite auf, die
zwischen jenen des oberen und des unteren Bereichs liegen.
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In der in 1 gezeigten Ausführungsform des Verneblers tragen
der untere und der mittlere Bereich des Reservoirs 23 zu
der Erzeugung eines Aerosols bei, wobei die Aerosolteilchengröße und der Ausstoss
insgesamt relativ gleichförmig
sind. Wie im Weiteren detaillierter beschrieben ist, wird die Flüssigkeit
in dem Reservoir 23 aufwärts zu dem Flüssigkeitsdurchgang 42 durch
den Unterdruck entzogen, der durch das Strömen des Gases über die
Flüssigkeitsöffnung 46 hinweg
hervorgerufen wird. Die Saugkraft, die durch die Gasströmung erzeugt
wird, zieht sowohl die Flüssigkeit
aus dem Reservoir nach oben zu der Oberseite der Düse und verleiht
der Flüssigkeit
auch eine gewisse Geschwindigkeit in dem Luftstrom. Wenn die Flüssigkeit
vernebelt ist, geht der Flüssigkeitsspiegel
in der Flüssigkeit
in dem Reservoir zurück,
wodurch direkt die Strecke vergrößert wird,
mit der die Flüssigkeit
aus dem Reservoir heraus zu der Öffnung
an der Oberseite der Düse
gezogen werden muss. Wenn der Abstand der Oberseite der Düse von der
Flüssigkeitsoberfläche anwächst, ist
mehr Energie erforderlich, um die Flüssigkeit aus der Flüssigkeitsöffnung an
der Oberseite der Düsenanordnung 24 anzusaugen.
Wenn ein relativ konstanter Gasdruck angenommen wird, kann dieser zunehmende
Abstand die Wirkung zeigen, dass der Flüssigkeitsstrom durch die Flüssigkeitsöffnung abnimmt,
das wiederum die Gleichförmigkeit
der Aerosolteilchengröße und der
Rate beeinflusst.
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Die Ausführungsform des Verneblers aus 1 verringert diese mögliche nachteilige
Wirkung. Mit der Ausführungsform
aus 1 wird ein relativ großer Bereich
der Flüssigkeit
in dem oberen Bereich 88 des Reservoirs gehalten und ein
relativ kleiner Anteil der Flüssigkeit
wird in dem unteren Bereich 90 des Reservoirs gehalten.
Da der große
Anteil 88 des Reservoirs breit und relativ flach ist, ändert sich
der Flüssigkeitsspiegel
der Flüssigkeit
in dem Reservoir relativ geringfügig,
wenn die Flüssigkeit
in diesem Bereich des Reservoirs absinkt. Daher ergibt sich eine
nur geringfügige Änderung
für die
Energie, die zum Heraussaugen dieser Flüssigkeitsmenge aus dem Reservoir
herauf zu der Flüssigkeitsöffnung 46 erforderlich
ist, wenn dieser Anteil der Flüssigkeit
abnimmt. Wenn die gesamte Flüssigkeit
in den oberen Bereich 88 des Reservoirs vernebelt ist,
wird die verbleibende Flüssigkeit
in dem unteren Bereich 90 des Reservoirs in den Flüssigkeitsdurchgang 42 gesaugt und
die Höhe
der Oberfläche
der Flüssigkeit
fällt rapide
ab. Da jedoch der untere Bereich 90 des Reservoirs relativ
schmal ist, enthält
er nur einen geringen Anteil der Flüssigkeit, die zu vernebeln
ist, so dass sich insgesamt eine relativ kleine Gesamtwirkung auf eine
Aerosolteilchengröße und einen
Austoss für
diesen Bereich der Flüssigkeit
ergibt.
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Ein weiterer Vorteil der durch die
trichterartige Form des Reservoirs erzielt wird, besteht darin, dass
die relativ schmale Größe des unteren
Bereichs 90 des Reservoirs eine geringere Oberfläche aufweist,
wodurch die Flüssigkeit
in Richtung der Öffnung 44 gelenkt
wird. Dies bewirkt, dass der Hauptanteil oder die Gesamtheit der
Flüssigkeit
mit nur geringem Verlust zu der Öffnung 44 geführt wird.
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Der Vernebler 10 aus den 1 bis 3 kann ferner einen Sensor 89 aufweisen.
Der Sensor 89 kann an dem Gehäuse 12 an einer beliebigen
geeigneten Stelle, etwa an der Abdeckung 21 angebracht sein,
wie dies in 1 gezeigt
ist. Der Sensor 89 überwacht
die Betriebsphasen des Verneblers 10. Der Sensor 89 kann
Betriebsphasen überwachen,
indem die Bewegung des Kaminbereichs 50 relativ zu dem
Gehäusekörper 12 überwacht
wird. In dem Sensor 89 kann eine beliebige geeignete Technik
enthalten sein, etwa eine elektronische, pneumatische oder mechanische
Technik. Zum Beispiel kann der Sensor auf eine Änderung der lokalen Kapazität reagieren, wenn
sich der Kamin auf die Oberseite des Gehäuses zu und von dieser wegbewegt.
Alternativ kann der Sensor auf einen eingebetteten Magneten reagieren
oder kann einen optischen Parameter, etc. messen. Der Sensor 89 überwacht
die Arbeitsphasen und liefert eine Zählerzahl, die von dem Anwender
oder von dem medizinischen Pflegepersonal beobachtet werden kann.
Dies ermöglicht
es dem Anwender oder dem Pflegepersonal, abzuschätzen, wieviel Medizin verabreicht
wurde. Der Sensor 89 enthält eine Anzeige oder eine ähnliche
Vorrichtung für
diesen Zweck. Ferner kann der Sensor eine geeignete Programmierung
aufweisen, um über
die Dauer, die Häufigkeit,
die Geschwindigkeit, etc. der Arbeitsweise des Verneblers Auskunft
zu geben. Diese Parameter können
auch bereitgestellt werden, um den Patienten oder den Pflegehelfer über das
Zuführen
von Medizin zu informieren. Diese Ausführungsform des Verneblers kann
auch eine geeignete Einrichtung enthalten, um die Menge der medizinischen Wirkstoffe
zu begrenzen, die verabreicht wird. Wenn beispielsweise der Vernebler
verwendet wird, um eine medizinische Substanz für die Schmerzbehandlung, etwa
Morphium, zu verabreichen, kann der Vernebler so eingestellt werden,
um die Menge derartiger Wirkstoffe zu beschränken, die dem Patienten zugeführt werden
können.
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Die Ausführungsform des Verneblers,
die in den 1 bis 3 gezeigt ist, ist für die Anwendung
für einen
spontan atmenden Patienten ausgebildet, so dass das Aerosol von
dem Vernebler in ein Mundstück
oder eine Maske ausgegeben wird, die von dem spontan atmenden Patienten
benutzt werden kann. Folglich ist in einem oberen Bereich der Kammer 14 ein
Adapter 99 mit einem Auslass 98 angeordnet, der
mit einem Mundstück 100 verbunden
ist. In alternativen Ausführungsformen,
wie sie nachfolgend beschrieben sind, kann der Vernebler mit Ventilatorsystemen
verwendet werden und anstelle des Mundstücks 100 stellt der
Adapter 99 eine Verbindung des Auslasses 98 zu
dem Ventilatorkreislauf her.
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Um den Vernebler 10 zu betreiben,
wird eine geeignete Menge einer Flüssigkeit, etwa einer Medizin
oder Wasser, in dem Reservoir der Kammer 14 angeordnet.
Die Flüssigkeit
kann in das Reservoir eingebracht werden, indem zunächst die
Abdeckung 21, die Membran 64 und der Kamin 50 entfernt
werden, eine geeignete Menge Flüssigkeit
in das Reservoir eingefüllt
und die Abdeckung 21, die Membran 64 und der Kamin 50 wieder
in das Gehäuse 12 eingesetzt
werden. In einer bevorzugten Ausführungsform werden die Abdeckung,
die Membran und der Kamin zusammengebaut und sind zusammen als eine
Einheit entfernbar (Alternativ kann die Flüssigkeit in dem Reservoir durch
das Mundstück 100 eingeführt werden
oder es kann der Vernebler mit der geeigneten Menge an Medizin vom
Hersteller vorgefüllt
bereitgestellt werden, oder in noch einer weiteren Alternative kann
der Vernebler mit einem wiederverschließbaren Füllstutzen versehen sein.) Die
Quelle des unter Drucks stehenden Gases 27 ist mit dem Fitting 28 verbunden.
Die Quelle des unter Druck stehenden Gases 27 kann eine
externe Quelle sein, die Gas mit einer Rate von 4 bis 10 Liter pro
Minute in einem Bereich von 35 psi bis 50 psi liefert, obwohl andere
Raten und ein anderer Druck ebenso anwendbar sind. Das Gas wird
durch den Durchgang 34 zugeführt und wird aus der Gasauslassöffnung 38 in
die Kammer 14 eingeführt.
Jedoch wandert in dieser Phase vor dem Einatmen des Patienten das
Gas von der Gasauslassöffnung 38 nach
oben und es tritt keine Vernebelung auf, da der Verteiler 60 sich
nicht in der Vernebelungsposition befindet. Die Membran 64 hält die Kaminanordnung 50 einschließlich des
Verteilers 60 von der Düse 24 beabstandet.
In der nicht vernebelnden Position beträgt der Abstand zwischen dem
Verteiler 60 und der Oberseite der Düse ungefähr 3,8 mm (0.15 inch). Bei
diesem Abstand ist der Spalt zwischen dem Verteiler 60 und
der Düse 24 so, dass
der Gasstrom keinen ausreichenden Unterdruck über der Flüssigkeitsöffnung 46 erzeugt,
um damit die Flüssigkeit
anzusaugen.
-
Um ein Aerosol mit dem Vernebler
zu erzeugen, hält
der Patient das Mundstück 100 an
den Mund. Wenn der Patient einatmet, wird Luft von der Kammer 14 angesaugt,
wodurch der Druck innerhalb des Gehäuses 12 verringert
wird. Der geringere Druck in der Kammer 14 bewirkt, dass
die Membran 64 sich verformt, wodurch der Kamin 50 nach
unten gezogen wird. Die untere Position des Kamins 50 ist in 1a gezeigt. Die Abwärtsbewegung
des Kamins 50 wird durch die Stoppstifte 80 begrenzt.
Wenn die Stoppstifte 80 die Abwärtsbewegung des Kamins 50 begrenzen,
ist der Verteiler 60 entsprechend einer vorbestimmten Strecke "H" von der oberen Fläche 39 der Düsenanordnung 25 beabstandet.
In einer Ausführungsform
beträgt
der Spalt "H" ungefähr 0.84
mm (0.033 inch).
-
Das unter Druck stehende Gas, das
kontinuierlich in den Vernebler durch das Fitting 38 eingeführt wird,
wird seitwärts
ungefähr
um 90° durch
den Verteiler 60 abgelenkt. Da die Gasauslassöffnung 38, der
Verteiler 60 und die Düsenoberseite 39 im
Wesentlichen kreisförmig
sind, wird das an der Öffnung 38 austretende
Gas im Wesentlichen gleichförmig
in einem ungefähr
360° oder
radialem Muster verteilt. Die flüssige
Medizin in dem Reservoir wird dann durch den Durchgang 42 nach
oben und aus der Flüssigkeitsauslassöftnung 46 teilweise
durch den Unterdruck herausgesaugt, der durch das strömende Gas,
das über
die Flüssigkeitsauslassöftnung steigt, hervorgerufen
wird. Die in den verteilten Gasstrom eingesaugte Flüssigkeit
wird in kleine Teilchen zerstäubt,
zumindest, wenn diese das größere Volumen des
Raumbereichs der Kammer erreicht. In einer Ausführungsform besitzt die flüssige Medizin,
die aus der Flüssigkeitsöffnung 46 herausgesaugt
wird, keine oder eine nur geringe Wechselwirkung mit dem Verteiler 60.
In einer alternativen Ausführungsform
kann jedoch die Flüssigkeit,
die in den Gasstrom gesaugt wird, gegen den Verteiler 60 gelenkt
werden.
-
Wenn die Flüssigkeit zerstäubt wird,
wandert sie in die Kammer 14 entlang einem Weg um den unteren
Rand des Prallelements 74 herum. Wenn der Patient einatmet,
wandert die zerstäubte
Flüssigkeit nach
oben durch den Spalt 86 zwischen dem Prallelement 74 und
dem Verteilerring 82 und tritt von dem Mundstück 100 in
den Beatmungstrakt des Patienten ein.
-
Wenn der Patient aufhört einzuatmen,
steigt der Druck in der Kammer 14 an. Die Vorspannung der
Membran 64 ist wiederum ausreichend, um den Kamin 50 nach
oben zu bewegen, wodurch der Abstand des Verteilers 60 von
der oberen Fläche 39 der Düsenanordnung 24 vergrößert wird
und wodurch bewirkt wird, dass das Zerstäuben der Flüssigkeit beendet wird. In alternativen
Ausführungsformen
kann eine Feder, ein pneumatisches Ventil oder ein anderes Vorspannungselement
verwendet werden, alleine oder in Kombination miteinander und in
Kombination mit der Membran, um den Verteiler 60 in eine
nicht vernebelnde Position zu bewegen. Somit führt der Vernebler automatisch
eine zyklisch Aerosolerzeugung synchron zur Atmungsaktivität des Patienten aus.
-
Wenn der Patient in den Vernebler
ausatmet, tritt keine Zerstäubung
auf, da der Verteiler 60 sich in der nicht vernebelnden
Position auf Grund der Vorspannung der Membran 64 befindet.
Die Aufwärtsbewegung
des Kamins 50 wird durch die Abdeckung 21 begrenzt.
-
Während
des Einatmens kann eine gewisse Luftströmung durch den Vernebeer auf
einen Weg durch den Kamin 50 stattfinden. Diese Luftströmung in
die Kammer 14 kann von der Umgebung auf einem Weg stattfinden,
der durch die Anschlüsse 72,
den Kamineinlass 56, den Kamindurchgang 52 und
den Kaminauslass 58 gebildet wird. Diese Luftströmung kann
während
des Einatmens, wenn sich der Kamin 50 in der unteren Position
befindet, und während
des Ausatmens, wenn sich der Kamin in der oberen Position befindet,
andauern. Alternativ kann die Luftströmung durch den Kamin 50 gestoppt
oder reduziert werden während
des Einatmens, wenn sich der Kamin 50 in der unteren Position
befindet. Die Steuerung des Luftstroms durch den Vernebler während des
Einatmens oder Ausatmens kann durch eine geeignete Festlegung der
Abmessungen des Kamineinlasses 56, des Kaminauslasses 58,
der Aktuatoranschlüsse 72,
des Verteilerrings 82 und anderer Komponenten, die den
Luftstrom durch die Kammer, etwa mögliche Filter, beeinflussen,
erreicht werden.
-
In der zuvor beschriebenen Ausführungsform
liefert die Membran 64 einen elastischen Auslöseschwellwert,
der ein zyklisches Vernebeln ermöglicht,
das gleichzeitig mit dem Atmen des Patienten auftritt. Dieser Schwellwert
wird so festgelegt, dass er innerhalb normaler menschlicher Beatmungsparameter
liegt, so dass der Verteiler auf Grund der normalen Atmungsaktivität des Patienten
sich in die Nähe
der Düsenoberseite
und von dieser wegbewegt. In einer Ausführungsform kann dieser Pegel ungefähr kleiner
oder gleich 3,0 cm Wassersäule sein.
Man erkennt leicht, dass der Schwellwert auch für unterschiedliche Pegel eingerichtet
werden kann, um unterschiedlichen Patiententypen Rechnung zu tragen.
Wenn z. B. der Vernebler so gestaltet ist, dass er für Kleinkinder
oder Frühgeburten
verwendet wird, kann der elastische Schwellwert der Membrane kleiner
sein als der Schwellwert, der für
Erwachsene verwendet wird. In ähnlicher
Weise kann ein anderer Schwellwert für ältere Patienten verwendet werden. Der
Vernebler kann auch für
tierärztliche
Anwendungen eingesetzt werden, etwa für Pferde oder Hunde. In tierärztlichen
Anwendungen kann es einen relativ breiten Bereich für Schwellwerte
geben, die mit den diversen Größen der
Tiere in Beziehung stehen. Es können
Vernebeer mit geeignet gewählten
Betriebsschwellwerten für
Veterinärzwecke
gebildet werden. Ferner erkennt man, dass die Öffnungen in die Kammer, etwa
die Öffnung 56,
den Betriebsschwellwert für
das Vernebeln beeinflussen können.
Somit kann der Betriebsschwellwert des Verneblers in einfacher Weise
einstellbar ausgeführt
werden, indem der Aktuator 68 einstellbar ist.
-
Alternativ kann der Betriebsschwellwert
eingestellt werden, indem die Größe der Öffnungen 56 und 72 in
die Kammer angepasst werden, die auch den Lufteintritt steuern.
Dies ermöglicht
es, dass der Anwender die Schwellwerte nach Bedarf einstellt. Durch
geeignete Einstellung der Betriebsschwellwerte kann eine Durchflusssteuerung
durch den Vernebler erreicht werden. Beispielsweise kann es wünschenswert
sein, dass der Patient nicht zu schnell oder zu tief einatmet oder
ausatmet. Für
Erwachsene kann eine geeignete Durchflussrate ungefähr 30 bis 60
Liter/Minute betragen. Die Öffnungen,
die in die Kammer führen
und aus dieser herausführen,
können
in geeigneter Weise eingestellt werden, um diese Durchflussraten
zu erreichen.
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Der Vernebeer kann auch manuell betrieben werden,
anstatt auf der Basis des atmungsaktivierten Verhaltens. Um den
Vernebler manuell zu betreiben, wird der Aktuator 17 nach
unten in Richtung der Abdeckung 21 gedrückt. Wie zuvor erwähnt ist,
ist der Aktuator 70 mit dem Kamin 50 verbunden.
Das Andrücken
des Aktuators 17 bringt den Verteiler 60 in die
vernebelnde Position in der Nähe
der Düse 24. Das
Freigeben des Aktuators 70 bewirkt, dass der Kamin sich
auf Grund der Vorspannung durch die Membran 64 hebt, wodurch
das Vernebeln beendet wird.
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Gemäß den 4 und 4a bieten
die Indikatoren 69a und 69b eine bequeme Möglichkeit,
die Funktion des Verneblers anzuzeigen. Wie zuvor erwähnt ist,
wird, wenn der Verteiler 60 von der Oberseite der Düse 24 beabstandet
ist, kein Aerosol erzeugt. Wenn der Verteiler 60 den Abstand
aufweist, befindet sich der Aktuator 68, der mit dem Verteiler 60 über den
Kamin 50 verbunden ist, in einer oberen Position und der
rote Indikator 69a auf der Seite des Aktuators 68 ist
entlang der oberen Seite 21 des Verneblers 10 sichtbar,
wie in 4 gezeigt ist.
Wenn der Patient ausreichend einatmet, um den Verteiler 60 in
eine untere Position zu bringen, wird der rote Indikator 69a auf
der Seite des Aktuators 68 durch die Öffnung 56 in die obere
Seite 21 des Verneblers 10 zurückgezogen. Der rote Indikator 69a ist
nun nicht mehr sichtbar, stattdessen ist der grüne Indikator 69b sichtbar,
jedoch bleibt der grüne
Indikator 69b, der über
dem roten Indikator 69a angeordnet ist, an der Oberseite 21 des
Verneblers sichtbar. Somit kann ein Patient oder das Pflegepersonal
in einfacher Weise bestimmen, ob der Vernebler arbeitet. In Ausführungsformen
des Verneblers für
Kinder können
der Aktuator und/oder die Indikatoren in Form von Comicfiguren ausgebildet
sein.
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Die Aktivierung des Verneblers mittels
der Atmung ist bequem und effizient. Durch das zyklische Vernebeln
der Flüssigkeit
kann der Vernebler effizienter sein, wodurch die Kosten der Therapie
verringert werden.
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Ein wichtiger Vorteil ergibt sich
aus dem Merkmal des Verneblers, dass das Zerstäuben zyklisch durchgeführt werden
kann, so dass dieses in Koordination zu dem physiologischen Atmungsablauf des
Patienten erfolgt. Insbesondere durch Zerstäuben lediglich während der
Einatmungsphase kann beispielsweise die Dosierung der Medikation,
die dem Patienten verabreicht wird, in genauerer Weise zugeführt und überwacht
werden. Diese Ausführungsform
des Verneblers ermöglicht
es, eine dosierte Medizinzufuhr in einem Maße bereitzustellen, die ansonsten
nicht möglich
wäre. Durch
Einschränken der
Zufuhr der Medizin auf die Einatmungsphase des Patienten kann somit
eine dosierte Menge der Medizin zugeführt werden.
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Ferner liefert der Vernebeer 10 eine
hohe Ausgangsmenge und eine gleichförmige Zerstäubung bzw. Vernebelung auf
Grund der Anordnung der Gas- und Flüssigkeitsöffnungen 38 und 46 relativ
zu dem Verteiler 60. Die ringförmige Konfiguration der Flüssigkeitsöffnung 46 relativ
zu der Gasöffnung
liefert eine Aerosolerzeugung im Bereich von ungefähr 360°. Dies ermöglicht eine
relativ hohe und gleichförmige
Rate des Vernebelns. Die Gleichförmigkeit
wird verbessert, da die Vernebelung mit wenig oder keiner Wechselwirkung
der Flüssigkeit
mit dem Verteiler stattfindet.
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In alternativen Ausführungsformen
des Verneblers kann die Abdeckung 12 einen Luftfilter aufweisen,
der den Lufteinlass 56 abdeckt. Der Filter kann dazu dienen,
Kontaminationsstoffe von der Kammer fernzuhalten und das Entweichen
der zerstäubten
Flüssigkeit
zu verhindern. Ein derartiger Filter kann abnehmbar sein, so dass
dieser in einfacher und preisgünstiger
Weise ausgetauscht werden kann.
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In einer noch weiteren Ausführungsform kann
der Vernebler in Verbindung mit einem aerosolbildenden Element,
etwa einer Aerokammer verwendet werden, die von Trudell Medical
Partnership von London, Ontario, vertrieben wird. Die Aerokammer
ist im US-Patent
Nr. 4,470,412 beschrieben. In dieser alternativen Ausführungsform
wird der Ausgangsstrom des Verneblers in den Einlass der Aerokammer
eingeleitet, von der der Patient das Aerosol durch einen Auslass
der Aerokammer einatmet.
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Ein weiterer Vorteil, der durch diese
Ausführungsform
des Verneblers erreicht wird, besteht darin, dass weniger Aerosol
in die Umgebung entweicht. Dies ist möglicherweise für Pflegepersonal von
Vorteil, die ansonsten der Einwirkung der Aerosolmedizin ausgesetzt
sind, die von den Verneblern freigesetzt wird, die auf einer kontinuierlichen
Basis arbeiten. In einer Ausführungsform
ist die Membran 64 so vorgespannt, um den Kamin in einer
oberen nicht vernebelnden Position, ausgenommen während des
Einatmens, zu halten. Somit findet in den Zeitphasen zwischen dem
Einatmen und dem Ausatmen, oder wenn der Patient pausiert und das
Mundstück
entfernt, keine Vernebelung statt. In alternativen Ausführungsformen
kann die Membran 64 den Kamin nach unten gerichtet so vorspannen,
dass der Vernebler ein Aerosol oder eine Vernebelung mit Ausnahme
während
des Ausatmens erzeugt. Diese Alternative ist nicht so effizient
wie die zuvor genannte Alternative, kann aber dennoch deutlich Vorteile gegenüber Verneblern
bieten, die kontinuierlich ein Aerosol erzeugen.
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In weiteren Alternativen des Verneblers
können
die Gasöffnung 38,
der Gasdurchgang 34 oder ein Teil davon eine Form aufweisen,
die die Kraft des unter Druck stehenden Gases gegenüber dem
Verteiler 60 modifiziert. Beispielsweise kann die Gasöffnung 38 eine
konische Form aufweisen, die eine Richtungsänderung des Gases erleichtert,
wenn dieses gegen den Verteiler gelenkt wird, so dass die Kraft
des Gases den Verteiler nicht während
des Einatmens wegbewegt, wodurch das Herausführen des Gases in die Kammer
erleichtert wird. In anderen Ausführungsformen kann die konische
Geometrie so variiert werden, um die Kraft des Gases und den Gasstrom
zu optimieren.
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Wie zuvor erwähnt ist, dient die Membran 62 als
ein Vorspannelement, das den Verteiler bewegt. Vorzugsweise ist
die Membran aus einem Silikongummimaterial aufgebaut. Es können auch
andere Materialien verwendet werden, die in der Lage sind, sich
wiederholt zu dehnen, zusammenzuziehen oder auszudehnen in Reaktion
auf die Kraft der eingeatmeten oder ausgeatmeten Luft, beispielsweise
kann eine Feder oder ein elastischer Blasebalg verwendet werden.
Das Vorspannungselement ist so aufgebaut, dass es den Verteiler
um eine vorbestimmte Strecke von der Düse weg oder auf diese zu bewegt
während der
Spontanatmung des Patienten oder während des Beatmens.
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In einer Ausführungsform bewegt sich der Verteiler
auf und nieder in Reaktion auf die Atmungsaktivität des Patienten.
In alternativen Ausführungsformen
kann sich jedoch die Düse 24 anstelle
des Verteilers bewegen, oder alternativ sowohl die Düse als auch
der Verteiler können
sich bewegen. Ferner findet in einer Ausführungsform die Verteilerbewegung
nach oben und unten statt, wobei in alternativen Ausführungsformen
die Bewegung seitlich, als Drehung oder Schwenken stattfinden kann.
Anstatt den Verteiler in die Nähe
eines Gasauslasses zu bewegen, kann in alternativen Ausführungsformen
die Flüssigkeitsdüse oder Öffnung in
Richtung auf die Gasdüse
oder Öffnung
bewegt werden, oder der Flüssigkeitsstrom
wird anderweitig in Richtung auf die Gasdüse oder die Gasöffnung oder
umgekehrt bewegt. In alternativen Ausführungsformen werden diverse
Mittel vorgesehen, um das Gas und die Flüssigkeitsströme in regelmäßiger Weise
einander anzunähern
und zu verteilen.
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In alternativen Ausführungsformen
des Verneblers kann die Flüssigkeitsöffnung andere
Formen als die ringförmige
Struktur aufweisen. Beispielsweise kann die Flüssigkeitsöffnung benachbart zu der Gasöffnung angeordnet
sein. Alternativ kann die Flüssigkeitsöffnung aus
einer Reihe von Öffnungen gebildet
sein, die benachbart oder ringförmig
um die Gasöffnung
angeordnet sind.
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Der Vernebler 10 kann ferner
mit mehreren Stützfüßen (nicht
gezeigt) versehen sein, die um das Äußere des Gehäuses 12 angeordnet
sind und dieses halten.
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In dieser Ausführungsform bewegt sich der Verteiler 50 in
die Nähe
der Düse 24 auf
Grund des Unterdrucks in der Kammer 14. Es kann jedoch
auch eine Druckänderung
erzeugt werden, indem eine Überdruckänderung
stattfindet, oder indem eine Kombination aus Überdruck und Unterdruck erreicht wird.
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2. Ausführungsform
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Eine zweite Ausführungsform eines Verneblers
ist in 5 gezeigt. Gemäß dieser
Ausführungsform
besitzt ein Vernebler 110 ein Gehäuse 112, das eine
Kammer 114 definiert. Ein unterer Teil der Kammer 114 dient
als ein Reservoir 123 zur Aufnahme einer zu zerstäubenden
Flüssigkeit.
In einem unteren Bereich des Gehäuses 112 ist
eine Düsenanordnung 124 angeordnet.
Die Düsenanordnung 124 kann ähnlich oder
identisch zu der Düsenanordnung
der ersten Ausführungsform
sein, die oben beschrieben ist. Wie in der ersten Ausführungsform
besitzt eine Unterseite der Düsenanordnung 124 ein
Fitting 128, das mit einer Zufuhr für unter Druck stehenden Gases 127 mittels
einer konventionellen Rohrleitung 129 verbunden sein kann.
In der Düsenanordnung 124 sind
innere und äußere Röhrenelemente
angeordnet, die Gas- und Flüssigkeitsdurchgänge definieren,
die an Gas- bzw.
Flüssigkeitsöffnungen
an der Oberseite der Düsenanordnung 124 münden, so
wie in der ersten Ausführungsform.
Wie in der ersten Ausführungsform
sind die Gas- und Flüssigkeitsöffnungen
vorzugsweise konzentrisch, wobei die Flüssigkeitsöffnung eine ringförmige Struktur
aufweist, die die Gasauslassöffnung
umgibt. Ebenso wie in der ersten Ausführungsform umfasst in der Ausführungsform
aus 5 das Reservoir 123 einen
relativ breiten aber flachen primären oder oberen Bereich 188 und
einen relativ schmalen aber tiefen unteren oder sekundären Bereich 190.
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Obwohl diese Ausführungsform ohne ein glockenförmiges Prallelement ähnlich zu
dem Prallelement 74 der ersten Ausführungsform gezeigt ist, kann
auch in dieser Ausführungsform
ein Prallelement vorgesehen werden. Wenn ein Prallelement in dieser
Ausführungsform
vorgesehen wird, ist der Aufbau ähnlich
zu jenem des Prallelements 74 aus 1.
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In der Ausführungsform aus 5 ist ein Kamin 150 in einem
oberen Bereich des Gehäuses 112 vorgesehen.
Der Kamin enthält
einen ersten inneren Durchgang 152. In dieser Ausführungsform
dient der innere Durchgang 152 der Kaminanordnung 150 als ein
Auslass 198 von der Kammer 114. Der Auslass ist mit
einem Mundstück 199 oder
einer anderen geeigneten Einrichtung zum Bereitstellen eines Aerosols für einen
Patienten, etwa eine Maske, verbunden. Ein Verteiler 160 ist
an einem unteren Ende des Kamins 150 angeordnet und mit
diesem verbunden. Der Verteiler 160 ist mit einem vorbestimmten
Abstand von der Oberseite der Düsenanordnung 124 angeordnet. In
dieser Ausführungsform
beträgt
der Abstand ungefähr
0.84 mm (0.033 inch). Anders als in der ersten Ausführungsform
ist in dieser Ausführungsform 110 die
Kaminanordnung 150 nicht zwischen einer oberen und einer
unteren Position bewegbar. Stattdessen ist die Kaminanordnung 150 fixiert,
so dass der Verteiler 160 unter einem geeigneten Abstand
von der Oberseite der Düsenanordnung 120 gehalten wird,
um ein Aerosol zu bilden.
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In dieser Ausführungsform ist mindestens ein
zweiter Luftdurchgang 153 vorgesehen. Der zweite Luftdurchgang 153 ist
benachbart zu dem ersten Luftdurchgang 152 in der Kaminanordnung 150 angeordnet.
Der zweite Luftdurchgang 153 steht mit einer Einlassöffnung 161 und
einer Saugkammer 163 in Verbindung. Die Saugkammer 163 ist
um unteres Ende der Kaminanordnung 150 herum und insbesondere
um den Rand des Verteilers 160 herum angeordnet. Eine Öffnung 158 verbindet
die Saugkammer 163 und die Kammer 114. Wenn unter
Druck stehendes Gas und ein zerstäubter Flüssigkeitsstrom an dem Rand
des Verteilers 160 vorbeiströmen, wird eine Druckänderung
erzeugt, die Luft aus der Umgebung durch die Einlassöffnung 161 durch
den zweiten Durchgang 153 in die Saugkammer 163 saugt.
In einer Ausführungsform
ist die Druckänderung
eine Unterdruckänderung,
wobei jedoch die Druckänderung
durch eine Änderung
eines Überdruckes
oder einer Kombination aus Überdruck
und Unterdruck hervorgerufen werden kann. Das Ansaugen, das an der Öffnung 158 erzeugt
wird, dient zur Verstärkung der
Erzeugung des Aerosols.
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Ein Merkmal zur Verbesserung des
Zerstäubens,
das durch den Vernebler 110 erreicht wird, betrifft die
Form einer Wand 171 um die Öffnung 158 herum.
Wie in den 5 und 6 gezeigt ist, weist die Wand 171 ein
erstes Gebiet 173 und ein zweites Gebiet 175 auf.
Das erste Gebiet 173 ist von dem zweiten Gebiet 175 durch
eine Stufe oder Schulter 177 getrennt. Das erste Gebiet 173 und
das zweite Gebiet 175 sind vorzugsweise horizontale flache
Oberflächen
und die Schulter 177 ist vorzugsweise eine vertikale Fläche. Die
Wand 171 umfasst ferner ein drittes Gebiet 179.
Das dritte Gebiet 179 ist um das zweite Gebiet 175 herum
angeordnet. Das dritte Gebiet 179 ist eine geneigte oder
angewinkelte Oberfläche,
die sich von dem zweiten Gebiet 175 zu einem Spalt 186 erstreckt,
der benachbart zu einem Verteilerring 182 ausgebildet ist.
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Die Formen des ersten, des zweiten
und des dritten Gebiets 173, 175, 177 beeinflussen
die Luftströmung
in der Kammer in Richtung zu dem Verteiler. Die relativen Größen und
Formen können
so variiert werden, um die Erzeugung einer bestimmten Partikelgröße und die
Gleichförmigkeit
zu verbessern. Eine alternative Ausführungsform der Wand 171 und
der Gebiete 173, 175, 177 ist in 7 gezeigt. In der Ausführungsform
der Wand 171a, die in 7 dargestellt
ist, sind die relativen Größen des ersten
Gebiets 173a, des zweiten Gebiets 175a und des
dritten Gebiets 177a im Vergleich zu jenen der Ausführungsform
aus 6 modifiziert. Diese
Größen werden
geändert,
um die Größe und Gleichförmigkeit
der Teilchenverteilung in dem Nebel oder dem Aerosol zu beeinflussen.
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Es sei nun wieder auf 5 verwiesen; in einer Wand
des Kamins 150 ist mindestens eine und vorzugsweise mehrere Öffnungen 185 angeordnet. Die Öffnungen 185 verbinden
die Kammer 114 und den ersten Luftdurchgang 152 der
Kaminanordnung 150. Gemäß den 5 und 8 kann ein Verteilerring 182 in
der Kammer 114 vorgesehen sein, um das Vorhandensein großer Tröpfchen zu
verringern und um das Zuführen
von Aerosol zu dem Patienten in gleichförmigerer Weise zu unterstützen. Wie
zuvor in Verbindung mit der ersten Ausführungsform dargestellt ist,
stellt der Verteilerring die Funktion teilweise dadurch bereit,
dass die Bewegung der Tröpfchen
an der Innenseitenwand des Verneblergehäuses begrenzt wird. Ferner
zwingt der Verteilerring durch Bilden einer Barriere an der Innenseitenwand
des Gehäuses
das zerstäubte
Aerosol, sich entlang eines relativ nicht geradlinigen Weges zu
bewegen, um von dem unteren Teil zu dem oberen Teil der Kammer und von
dem Mundstück
heraus zu gelangen.
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Gemäß 5 wird zum Betreiben des Verneblers 110 eine
geeignete Menge an flüssiger
Medizin in dem Reservoir der Kammer 114 angeordnet. Der
Auslass 198 ist mit dem Mundstück 199 in geeigneter
Weise verbunden. Die Quelle des unter Druck stehenden Gases 127 ist
mit dem Fitting 128 verbunden. Der Gasstrom von der Oberseite
der Düsenanordnung 124 wird
von dem Verteiler 160 über
die ringförmige
Flüssigkeitsöffnung,
die die Gasöffnung umgibt,
gelenkt, wodurch das Erzeugen eines Aerosols aus der Flüssigkeit
in dem Reservoir bewirkt wird. Das Aerosol wird mit 360° erzeugt
und gelangt in die Kammer 114, um die Düse 124 und den Verteiler 160 herum.
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Es wird ein Weg für den Luftstrom von dem Einlass 161 in
die Kammer 114 gebildet. Das von der Quelle 127 bereitgestellte
Gas ergänzt
ferner die Luftzufuhr in die Kammer 114. Luft strömt in die
Kammer durch den zweiten Durchgang 153 über die Saugkammer 163 und
die Öffnung 158.
Ein Luftstrom, der mit der zerstäubten
Flüssigkeit
aus der Kammer 114 angereichert ist, strömt durch
den Spalt 186 über
die Öffnung 185 in
den ersten Luftdurchgang 152 und aus der Auslassöftnung 198 in
das Mundstück 199 oder
eine Gesichtsmaske. In dieser Ausführungsform kann die Zerstäubung oder
Vernebelung kontinuierlich stattfinden oder kann durch andere Mittel,
etwa durch zyklisches Zuführen
des Gases, zyklisch betrieben werden.
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Alternative Ausführungsformen der Verteilerringanordnung
sind in den 9 und 10 gezeigt. In 9 erstreckt sich der Verteiler
in 182a weiter in Richtung des Kamins 150 und überlappt
nahezu einen Rand 183a an der Unterseite 150a des
Kamins 150. Diese Anordnung stellt einen noch mehr gewundenen
Weg für
das Aerosol bereit als die in 8 gezeigte
Ausführungsform.
Die Ausführungsform
aus 8 kann eine noch
gleichförmigere
Teilchenverteilung bereitstellen. In 10 ist
der Durchgang zwischen dem Verteilerring 182b und der Unterseite 150b des
Kamins erweitert, wodurch ein längerer Weg
mit enger Abmessung bereitgestellt wird. Die Ausführungsform
aus 10 kann eine noch
gleichförmigere
Teilchenverteilung als die Ausführungsformen
der 8 oder 9 erreichen.
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3. Ausführungsform
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Ein Vernebler 210 gemäß einer
weiteren Ausführungsform
der Erfindung ist in 11 bis 13 gezeigt. Der Vernebler 210 ist ähnlich zu
den vorhergehenden Ausführungsformen
der zuvor erläuterten Vernebler.
Der Vernebler 210 umfasst ein Gehäuse 212, das eine
Kammer 214 definiert. In der Ausführungsform aus 11 ist das Gehäuse 212 deutlich größer als
die Gehäuse
der vorhergehenden Ausführungsformen.
Beispielsweise kann das Gehäuse 212 eine
Höhe von
ungefähr
11 cm (4.33 inch) und einen Durchmesser von 9 cm (3.54 inch) aufweisen.
Dies ermöglicht,
dass der Vernebler 210 entsprechend größere Mengen einer Flüssigkeit
und eines Aerosols enthalten kann. Ein großer Vernebler, wie er etwa
in 11 gezeigt ist, kann
geeignet sein für
gewisse Veterinäranwendungen,
etwa für
Pferde, Rinder, Hunde, etc. Ein großer Vernebler kann auch für Personen
verwendet werden, beispielsweise als Sputumseinführung.
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Ein Fitting 238 ist mit
einer unter Druck stehenden Gaszufuhr (nicht gezeigt) verbunden
und ein Auslass 298 liefert zerstäubte Medizin von der Kammer 214 zu
dem Patienten. Der Auslass 298 kann mit einem Mundstück, einer
Maske oder einem Ventilator je nach Bedarf verbunden sein. Wie in
der ersten beschriebenen Ausführungsform
besitzt der Vernebler 210 einen beweglichen Kamin 250.
In der Kammer 214 des Verneblers 210 sind mehrere
Düsenanordnungen 224a, 224b und 224c angeordnet.
Jede dieser Düsenanordnungen
kann ähnlich
zu der Düsenanordnung 24 der
ersten Ausführungsform
ausgebildet sein. Jede Düsenanordnung
enthält
einen Gaszufuhrdurchgang, etwa 234a und einen ringförmigen Flüssigkeitszufuhrdurchgang,
etwa 242a. An den oberen Enden jeder der Düsen 224a, 224b und 224c stehen
die Gasdurchführungen
jeweils mit Gasauslassöffnungen 238a, 238b und 238c in
Verbindung, und die Flüssigkeitsdurchgänge stehen
jeweils mit Flüssigkeitsauslassöffnungen 246a, 246b und 246c in
Verbindung. Die Flüssigkeitseinlasse 244 für jede der
Düsenanordnungen
stehen gemeinsam mit einem Reservoir 223 in Verbindung,
das an der Unterseite der Kammer 214 ausgebildet ist.
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An der Unterseite des Kamins ist
ein Verteiler 260 angeordnet. Der Verteiler 260 kann
als eine einzelne Fläche
oder Oberfläche
ausgebildet sein oder kann als eine Vielzahl von Flächen oder
Oberflächen ausgebildet
sein, die zu den mehreren Düsenanordnungen 224a bis 224c ausgerichtet
sind oder alternativ kann der Verteiler als ein Ring ausgebildet
sein. Des weiteren können
mehrere Verteiler vorgesehen sein. In einer bevorzugten Ausführungsform
ist ein Raumbereich oder ein Spalt 261 zentral in dem Unterteil
des Verteilers 260 ausgebildet, um eine Aerosolerzeugung
bei 360° um
jede der Düsen
zu ermöglichen.
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Eine Membran 264 kann an
der Oberseite des Kamins 250 vorgesehen sein, um eine Vorspannungsfunktion
auszuführen,
wie in der Ausführungsform
aus 1. Auf Grund der
größeren Gestalt
und des Gewichts der Kaminanordnung 250 in der Ausführungsform
aus 11 im Vergleich
zu der Ausführungsform
aus 1 kann ein Vorspannelement 265, etwa
eine Feder, als Ersatz oder zusätzlich
zu der Membran 264 vorgesehen sein. Die Feder oder das andere
Vorspannelement 265 kann mit der Oberseite der Kaminanordnung 250 verbunden
sein.
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Der Vernebler 210 wird in ähnlicher
Weise wie der in 1 gezeigte
Vernebler betrieben. Wie der in 1 gezeigte
Vernebler ist der Vernebler 210 in 11 durch die Atmung aktivierbar oder
durch Druck aktivierbar. Nachdem eine geeignete Flüssigkeit
in dem Gehäuse 212 untergebracht
ist, findet die Erzeugung eines Nebels oder eines Aerosols mit der zyklischen
Abnahme des Druckes in der Kammer 214 in zyklischer Weise
statt. Das Abnehmen des Druckes kann durch das Einatmen des Patienten oder
durch die Wirkung eines Ventilators hervorgerufen werden. Wie in
der ersten Ausführungsform
hört das
Zerstäuben
beim Ausatmen oder bei Fehlen des Einatmens auf.
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Da der Vernebler 210 mehrere
Düsenanordnungen 224a bis c aufweist,
kann eine größere Menge
an Flüssigkeit
schneller zerstäubt
werden. Da der einzelne Verteiler oder die verbundenen mehreren Verteiler
sich gemeinsam in Richtung auf die mehreren Düsen beim Einatmen des Patienten
zubewegen, ist das zyklische Zerstäuben in allen Düsen koordiniert.
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Wie in den vorhergehenden Ausführungsformen
liefert die ringförmige
Gestalt jeder der Flüssigkeitsöffnungen
eine hohe Zerstäubungsrate.
Obwohl die Ausführungsform
der 11 bis 13 drei Düsen zeigt, kann eine beliebige
Anzahl mehrerer Düsen, etwa 2, 4, 5 etc.
vorgesehen sein.
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In einer alternativen Ausführungsform
ist der Verteiler 260 in Bezug auf den Körper 252 des
Kamins 250 drehbar. Der Verteiler 260 kann geeignete Lamellen,
Kanäle
oder Propellerblätter
aufweisen, die einen Teil des unter Druck stehenden Gasstromes einfangen
und bewirken, dass der Verteiler 260 sich in dem Gehäuse 212 dreht.
Die Drehung des Verteilers 260 kann verwendet werden, um
das Mischen des Aerosols in der Kammer zu verbessern.
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Diese Ausführungsform kann ferner ein
glockenförmiges
Prallelement aufweisen, wie es in der ersten Ausführungsform
gezeigt ist.
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4. Ausführungsform
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14 zeigt
eine vierte Ausführungsform
eines Verneblers. Diese Ausführungsform 310 des
Verneblers ist für
die Verwendung mit einem Ventilatorkreislauf 301 ausgebildet.
Der Ventilatorkreislauf 301 enthält einen Einatmungsluftstromdurchgang 302, der
Luft von dem Ventilator zu dem Patienten führt. Diese Ausführungsform
des Verneblers 310 ist in dem Einatmungsluftstromdurchgang 302 angeordnet,
der zwischen einer ersten Länge
der Einatmungsröhre 303,
die Luft von dem Ventilatorkreislauf 301 liefert, und einer
zweiten Länge 304,
die Luft zu dem Patienten liefert, angeschlossen ist. Die zweite Länge der
Einatmungsröhrenleitung 304 kann
mit dem Patienten mittels einer Maske, einem Endotrachealtubus,
etc. verbunden sein.
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Wie in der Ausführungsform aus 1 ist auch die Ausführungsform des Verneblers in 14 durch Druck oder durch
Atmung aktivierbar. Folglich erzeugt der Vernebler 310 ein
Aerosol in zyklischer Weise koordiniert zu der Atmung oder der Beatmung des
Patienten. Der Vernebler 310 besitzt ein Gehäuse 312,
das eine Kammer 314 definiert. Eine Düsenanordnung 324 erstreckt
sich von der Unterseite des Kammer 314 nach oben. Unter
Druck stehendes Gas wird von einer Gasöffnung an dem oberen Ende der Düsenanordnung 324 bereitgestellt
und es wird Flüssigkeit
aus einem Reservoir 323 an der Unterseite der Kammer 314 zu
einer Flüssigkeitsöffnung heraufgesaugt,
die ebenso an dem oberen Ende der Düsenanordnung 324 wie
in der ersten Ausführungsform
angeordnet ist. Eine Kaminanordnung 350 erstreckt sich
von einer Oberseite des Gehäuses 312 nach
unten. Der Kamin 350 ist mit dem Gehäuse mittels einer flexiblen,
nachgiebigen Membran 364 verbunden. Ein Verteiler 360 ist
an der Unterseite der Kaminanordnung 350 unmittelbar gegenüberliegend zu
den Gas- und Flüssigkeitsöffnungen
an der Oberseite der Düsenanordnung 324 angeordnet.
Ein Einlass 356 des Kamins 350 ist mit dem Teil
der Einatmungsröhrenleitung 303 von
dem Ventilatorkreislauf 301 verbunden. Der Einlass 356 steht
mit einem inneren Durchgang 352 der Kaminanordnung 350 in Verbindung.
Einatmungsgas von dem Ventilator 301 tritt in den Vernebler 310 über den
Kamineinlass 356 ein, strömt durch den Durchgang 352 der
Kaminanordnung 350 und geht in die Verneblerkammer 314 durch
die Öffnungen 385,
die in der Wand des Kamins 350 angeordnet sind. Das eingeatmete
Gas verlässt
die Verneblerkammer 314 über einen Auslass 398.
Der Auslass 398 ist mit dem zweiten Teil der Einatmungsröhrenleitung 304 verbunden,
die wiederum mit einem Endotrachealtubus, einer Maske oder einer
anderen Einrichtung (nicht gezeigt) verbunden ist. Diese Ausführungsform
kann ebenso ein glockenförmiges
Prallelement aufweisen, wie es in der ersten Ausführungsform
gezeigt ist.
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In der Ausführungsform aus 14 bewirkt der normale Betrieb des Ventilatorkreislaufs 301 eine ausreichende
Druckänderung
in dem Vernebler 310, um die Kaminanordnung 350 zu
einer Bewegung auf die Düsenanordnung 324 zu
und von dieser weg zu veranlassen. Daher wird während einer Einatmungsphase
die Kaminanordnung 350 mit dem Verteiler 360 in
die Nähe
der Oberseite der Düsenanordnung 324 gebracht,
wodurch eine Zerstäubung
der Flüssigkeit
bewirkt wird (wie dies zuvor in Verbindung mit der ersten Ausführungsform
beschrieben ist). Während
einer Ausatmungsphase des Ventilators 301 wird der Verteiler 350 an
einer von der Düsenanordnung 324 entfernten
Position angeordnet, wodurch das Zerstäuben beendet wird. Die Zerstäubungszyklen
finden automatisch in synchroner Weise mit dem Betrieb des Ventilators
statt. Es ist keine zusätzliche Verbindung
erforderlich außer
jener die notwendig ist, um das Aerosol aus der Kammer 314 des
Verneblers 310 in die Einatmungsröhrenleitung des Ventilatorkreislaufes
einzusaugen.
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5. Ausführungsform
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15 zeigt
eine fünfte
Ausführungsform 410 des
Verneblers. Wie in der vorhergehenden Ausführungsform ist der Vernebler 410 in 15 zur Verwendung mit einem
Ventilator bzw. Beatmungskreislauf vorgesehen und erzeugt ein Aerosol
in zyklischer Weise in Koordination mit dem Betrieb des Ventilators
und/oder der Atmungsaktivität
des Patienten.
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Ein Ventilatorkreislauf 401 besitzt
einen Einatmungsdurchgang 402, der aus einem ersten Längenbereich
einer Leitung 403 aufgebaut ist, die mit dem Ventilator 401 verbunden
ist, und einem zweiten Längenbereich
einer Leitung 404, die mit einer Maske 405 oder
einem Endotrachealtubus und dergleichen verbunden ist, der mit dem
Patienten verbunden ist. Der Ventilatorkreislauf 401 umfasst
ferner eine Ausatmungsventildruckleitung 406. Diese Ausatmungsventildruckleitung 406 ist
mit einem Ausatmungsventil 407 verbunden, das mit einem
Ausatmungsdurchgang 408 in Verbindung steht. Während der
Beatmung des Patienten wird unter Druck stehendes Gas in die Ausatmungsventildruckleitung 406 eingeführt, um
das Ausatmungsventil 407 bei der zyklischen Beatmung des
Patienten zu unterstützen.
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Der Vernebler 410 besitzt
ein Gehäuse 412, das
eine Kammer 414 definiert, und umfasst eine Düsenanordnung 424,
eine flexible nachgiebige Membran 462 und einen Verteiler 460,
die im Wesentlichen wie in der zuvor beschriebenen Ausführungsform
angeordnet sind. Anstelle eines Kamins besitzt der Vernebler 410 einen
Stab 450, mit dem der Verteiler 460 verbunden
ist. Anders als der Kamin enthält
der Stab 450 keine Luftöffnungen
oder einen internen Luftdurchgang. Der Verteiler 460 ist
mit einer Unterseite des Stabes direkt benachbart zu der Oberseite
der Düsenanordnung 424 verbunden.
Die Ausführungsform
aus 15 unterscheidet
sich ferner von der vorhergehenden Ausführungsform dahingehend, dass
der Ventilatorkreislauf 401 mit dem Vernebler 410 verbunden
ist und unterscheidet sich weiterhin dadurch, dass der Ventilatorkreislauf 401 bewirkt, dass
der Vernebler 410 in zyklischer Weise den Zerstäubungsvorgang
ausführt.
Diese Ausführungsform kann
auch ein glockenförmiges
Prallelement aufweisen, wie es in der ersten Ausführungsform
gezeigt ist.
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In 15 umfasst
das Verneblergehäuse 412 einen
Einlass 456 für
die Kammer 414. Der Einlass 456 steht mit dem
ersten Abschnitt 403 der Einatmungsleitung 402 aus
dem Ventilatorkreislauf 401 in Verbindung. Das Verneblergehäuse 412 umfasst ferner
einen Auslass 498 aus der Kammer 414. Der Auslass 498 wird
mit dem zweiten Abschnitt 404 der Einatmungsleitung verbunden,
die zu einer konventionellen Vorrichtung 405, beispielsweise
einem Endotrachealtubus oder einer Maske führt, von welcher der Patient
den Einatmungsstrom aus dem Ventilator 401 einschließlich dem
Aerosol aus dem Vernebler 410 empfängt.
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Quer über die Membran 462 verlaufend
von der Verneblungskammer 414 aus ist ein Durchgang 483 angeordnet.
Der Durchgang 483 steht mit der Ausatmungsventildruckleitung 406 des
Ventilatorkreislaufs 401 mittels geeigneter Einrichtungen,
etwa einem Verbindungsstück 487 in
Verbindung. Da der Ventilator 401 Luft dem Patienten zuführt und
von diesem ableitet, strömt
die Luft in der Ausatmungsventildruckleitung 406 in zyklischer
Weise, um das Ausatmungsventil 407 zu betreiben. Dieser
Luftstrom in der Ausatmungsventildruckleitung 406 bewirkt eine
Druckdifferenz zu dem Luftvolumen in der Kammer 414. Die
Membran 462 ist über
dem Einatmungsstromdurchgang 402 und der Ausatmungsventildruckleitung 406 angeordnet
und erfasst daher die Druckdifferenz an diesen beiden Durchgängen. Wie
in der vorhergehenden Ausführungsform
wird der Verteiler 460 in die Nähe der Oberseite der Düsenanordnung 424 während der
Einatmungsphase des Ventilators gebracht und wird von der Oberseite der
Düsenanordnung 424 während der
Ausatmungsphase des Ventilators wegbewegt. Folglich tritt die Vernebelung
während
der Einatmungsphase und nicht während
der Ausatmungsphase auf.
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6. Ausführungsform
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16 zeigt
eine sechste Ausführungsform 510 des
Verneblers. Diese Ausführungsform
ist ähnlich
zu der Ausführungsform
des Verneblers 110 in 15.
Der Vernebler 510 umfasst ein Gehäuse 512, das eine
Kammer 514 definiert. Die Kammer 514 besitzt einen
Einlass 528, der mit einer Quelle unter Druck stehenden
Gases 527 verbunden ist, und besitzt ferner einen Auslass 598,
der mit einer Leitung 599 oder einer ähnlichen Struktur, etwa einem Mundstück, etc.
verbunden ist, die zu dem Patienten 596 führt und
mit der der Patient Luft und ein Aerosol einatmen kann. Wie in der
Ausführungsform
aus 5 kann der Vernebler 510 aus 16 auch einen Einlass für eine Luftansaugung 562 aufweisen.
Wie in der anderen Ausführungsform
verteilen ein Flüssigkeitsauslass
und ein Gasauslass (nicht gezeigt), die an der Oberseite einer Düse 524 unmittelbar
benachbart zu einem Verteiler 560 angeordnet sind, ein Aerosol
in die Kammer 514.
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Die Ausführungsform des Verneblers 510 weist
die Eigenschaft der Aktivierung mittels Atmungsaktivität auf, die
es dem Vernebler ermöglicht, in
zyklischer Weise in Koordination mit einem physiologischen Ablauf
des Patienten eine Vernebelung zu erzeugen. In der Ausführungsform
aus 15 ist die Atmungsaktivierung
außerhalb
des Verneblergehäuses 512 vorgesehen.
Die Einrichtung zur Aktivierung mittels Atmung umfasst ein Ventil 569 oder
eine andere Dosiereinrichtung, die in der Einlassleitung 529 vorgesehen
ist, die das unter Druck stehende Gas von der Quelle 527 zu
dem Verneblereinlass 528 führt. Eine Leitung 567 bildet
eine Verbindung von der Auslassleitung 599 zu der Einlassleitung 529.
Die Leitung 567 ermöglicht
es, dass mittels des Ventils 569 der Druck in der Auslassleitung 599 erfasst
wird. In einer Ausführungsform
kann die Leitung 567 eine konventionelle Röhrenleitung
sein und das Ventil 569 kann ausgebildet sein, den Druck über die
Leitung 567 zu erfassen. Das Ventil 569 ist ausgebildet,
um die Zufuhr des unter Druck stehenden Gases zu dem Vernebler 510 in
Koordination mit Änderungen
im Druck in dem Auslass 599, der über die Leitung 567 erfasst
wird, zu aktivieren oder deaktivieren. Insbesondere ist bei Einatmung
der Druck in dem Einlass 599 und in der Verbindungsleitung 567 geringer
und das Ventil 569 öffnet
sich, so dass das unter Druck stehende Gas dem Vernebler 510 zugeführt werden kann,
wodurch eine Vernebelung bewirkt wird. Nach dem Einatmen steigt
der Druck in dem Patientenauslass 599 und in der Verbindungsleitung 567 an,
und das Ventil schließt
sich, wodurch die Vernebelung beendet wird. Auf diese Weise kann
in der Ausführungsform
aus 16 eine ähnliche
Einrichtung zur Aktivierung mittels Atmung bereitgestellt werden,
wie in den zuvor erläuterten
Anderen Ausführungsformen.
Die Leitung 567 und das Ventil 569 können wiederverwendbare
Artikel oder Wegwerfartikel sein und können mit einem Vernebler 510,
wie er in 16 gezeigt
ist, verwendet werden oder diese können mit anderen Arten von
Verneblern verwendet werden. Die Leitung 567 und das Ventil 569 können auch
im Zusammenhang mit Verdampfern verwendet werden, die zum Bereitstellen
von Feuchtigkeit für
zu beatmende Patienten eingesetzt werden. Derartige Verdampfer werden
mit vorgefüllten
Taschen aus sterilisiertem Wasser verwendet und die Leitung 567 und das
Ventil 569 liefern dann eine einstellbare Luftansaugung
des Dampfes.
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Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung
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Die 17a und 17b zeigen eine 7. Ausführungsform 610 des
Verneblers der vorliegenden Erfindung. Diese Ausführungsform
ist ähnlich
zu den vorhergehenden Ausführungsformen,
wobei ein Gehäuse 162 eine
Kammer 614 zur Aufnahme und zum Zerstäuben einer Flüssigkeit 625 mittels
einer Zufuhr unter Druck stehenden Gases 627 definiert.
In dieser Ausführungsform
ist ein oberes Ende eines Verteilerstabes 650 mit der Oberseite
des Gehäuses
so verbunden, dass die untere Fläche 660 des
Verteilerstabes 650 unter einem festen Abstand, z. B. 0.84
mm (0.033 inch) von einer Oberseite 639 einer Düsenanordnung 624 beabstandet
ist. Wie in den vorhergehenden Ausführungsformen sind eine Gasöffnung und
eine Flüssigkeitsöffnung (nicht
gezeigt) an der Oberseite der Düsenanordnung 624 vorgesehen.
Die Flüssigkeitsöffnung kann
ringförmig
und konzentrisch zur Gasöffnung
ausgeführt
sein, oder alternativ können
die Öffnungen
nebeneinander liegen. Ein Mundstück 700 ermöglicht das
Ansaugen eines Aerosols und Luft aus der Kammer 614. Ein
flexibles Diaphragma 664 ist in einem oberen Gebiet der
Vernebelungskammer 614 angeordnet und bildet eine Grenze
zwischen dem Inneren der Kammer und der äußeren Umgebung. Ein oder mehrere
Lufteinlassanschlüsse 656 sind
auf einer Oberseite des Gehäuses 612 angeordnet.
Ein Filter 639 ist an der Oberseite des Verteilerstabes 650 vorgesehen.
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Eine zylindrische Abschirmung oder
Sammeloberfläche 633 ist
mit dem flexiblen Diaphragma 664 verbunden und erstreckt
sich nach unten in die Kammer 614 über den unteren Bereich des
Verteilerstabes 650 und den oberen Bereich der Düsenanordnung 624 hinweg.
Die Abschirmung 633 weist einen Innendurchmesser auf, der
größer als
die Außendurchmesser
des Verteilerstabes 650 bzw. der Düsenanordnung 624 ist,
so dass die Abschirmung sich einfach in Bezug auf diese Teile verschieben
lässt. Ein
oder mehrere Fenster 637 sind in der Wand der Abschirmung 633 ausgebildet.
Die Fenster 637 sind in der Wand der zylindrischen Abschirmung 633 so angeordnet,
dass, wenn das Diaphragma 664 sich in einer oberen Position
(wie in 17b gezeigt
ist) befindet, das Fenster 637 nicht zu dem Spalt zwischen der
Düse 624 und
dem Verteiler 660 ausgerichtet ist. Wenn sich die Abschirmung 633 in
dieser oberen Position befindet, treffen Teilchen, die durch das
Strömen
des unter Druck stehenden Gases über
die Flüssigkeitsöffnung hinweg
erzeugt werden, auf die Innenwand der zylindrischen Abschirmung 633 und neigen
dazu, sich in Tröpfchen
umzuwandeln, die zurück
in das Reservoir fallen. Zusätzlich
oder alternativ, abhängig
von den speziellen Abmessungen, kann die Abschirmung 633 das
Strömen
von Gas von der Öffnung
für das
durchströmende
Gas über
die Flüssigkeitsöffnung hinweg
in einem Maße
verhindern, dass kein ausreichender Unterdruck entsteht, um die Flüssigkeit
aus der Flüssigkeitsöffnung herauszusaugen.
In jedem Falle wird das Erzeugen von Aerosolteilchen, die in die
Kammer 614 geführt
werden, verringert. Wenn jedoch Luft von der Kammer 614 abgesaugt
wird, etwa wenn ein Patient durch das Mundstück 700 einatmet, bewirkt
eine Abnahme des Druckes innerhalb der Kammer 614, dass
sich das Diaphragma 664 nach unten verbiegt (wie in 17a gezeigt ist). Dies bewirkt,
dass sich die zylindrische Abschirmung 633 in eine untere
Position verschiebt. Wenn die Abschirmung 633 sich in einer
unteren Position befindet, ist das Fenster 637 zu dem Spalt
zwischen der Düse 624 und
dem Verteiler 660 ausgerichtet, wodurch Aerosolteilchen,
die an der Flüssigkeitsöffnung erzeugt
werden, in die Kammer 614 entweichen können, von wo diese von dem
Patienten eingeatmet werden können.
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Die vorhergehenden Ausführungsformen des
Verneblers wurden zur Verwendung in medizinischen oder therapeutischen
Anwendungen beschrieben. Es ist zu beachten, dass die Prinzipien
der Erfindung, die hierin offenbart sind, auch für andere Zwecke verwendbar
sind, etwa für
die industrielle Nutzung, Herstellungsverfahren oder im Fahrzeugbereich
(z. B. in Vergasern).