DE69729071T2

DE69729071T2 - Vernebler

Info

Publication number: DE69729071T2
Application number: DE69729071T
Authority: DE
Inventors: R. Jerry GRYCHOWSKI; George Baran; P. Martin FOLEY
Original assignee: Trudell Medical Ltd
Current assignee: Trudell Medical Ltd
Priority date: 1996-02-13
Filing date: 1997-02-13
Publication date: 2004-09-09
Anticipated expiration: 2017-02-14
Also published as: US5823179A; US6644304B2; US6612303B1; CN1178710C; AU734111B2; CA2245948A1; CA2245948C; US20030015193A1; ATE266440T1; JP2000504603A; JP3993894B2; EP1417982A3; US7634995B2; US20070023036A1; EP2324876A2; US6748945B2; ZA971075B; CN1215346A; EP1417982A2; US20040173209A1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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.
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.
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.
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.
Angesichts dieser Überlegungen besteht ein Bedarf für einen verbesserten Vernebler.
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.
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.
Die Aufgabe wird durch einen Vernebler gemäß Anspruch 1 gelöst.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine Querschnittsansicht in Seitenansicht eines Teils einer ersten Ausführungsform eines Verneblers, der nicht Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist.
1a ist eine Querschnittsansicht des Verneblers aus 1, der während einer Einatmungsphase gezeigt ist.
2 ist eine Querschnittsansicht der Düsenanordnung des Verneblers aus 1.
3 ist eine Querschnittsansicht von oben des Verneblers aus 1, entlang der Linie 3-3' (der Einfachheit halber ohne das Prallelement).
4 ist eine perspektivische Ansicht des oberen Bereichs des Verneblers aus 1.
4a ist eine perspektivische Ansicht der Oberseite des Verneblers aus 1a während einer Einatmungsphase.
5 ist eine Querschnittsansicht einer zweiten Ausführungsform des Verneblers, der nicht Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist.
6 ist eine Querschnittsansicht des Unterteils des Kamins der Ausführungsform aus 5.
7 ist eine Querschnittsansicht ähnlich zur 6, wobei eine alternative Ausführungsform des Unterteils des Kamins des in 5 gezeigten Verneblers dargestellt ist.
8 ist eine Querschnittsansicht eines Teils des Verneblers aus 5, wobei ein Verteilerring gezeigt ist.
9 ist eine Querschnittsansicht ähnlich zur 8, wobei eine alternative Ausführungsform der Anordnung des Verteilerrings für die Ausführungsform des Vernebfers aus 5 gezeigt ist.
10 ist eine Querschnittsansicht ähnlich zur 8, wobei eine weitere alternative Ausführungsform der Verteilerringanordnung dargestellt ist.
11 ist eine Querschnittsansicht einer dritten Ausführungsform des Verneblers, die nicht Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist.
12 ist eine Draufsicht der Ausführungsform der Düsenanordnung aus 11.
13 ist eine Querschnittsansicht der Ausführungsform aus 11 entlang der Linie 13-13'.
14 ist eine Querschnittsansicht einer vierten Ausführungsform des Verneblers.
15 ist eine Querschnittsansicht einer fünften Ausführungsform des Verneblers.
16 ist eine Querschnittsansicht einer sechsten Ausführungsform eines Verneblers.
17a und 17b zeigen Querschnittsansichten einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
1. Ausführungsform
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).
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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).
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
Der Vernebler 10 kann ferner mit mehreren Stützfüßen (nicht gezeigt) versehen sein, die um das Äußere des Gehäuses 12 angeordnet sind und dieses halten.
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.
2. Ausführungsform
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
3. Ausführungsform
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
Diese Ausführungsform kann ferner ein glockenförmiges Prallelement aufweisen, wie es in der ersten Ausführungsform gezeigt ist.
4. Ausführungsform
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.
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.
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.
5. Ausführungsform
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.
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.
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.
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.
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.
6. Ausführungsform
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.
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.
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
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.
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.
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).

Claims

Vernebler mit: einem Gehäuse (612) mit einer Kammer (614) zur Aufnahme eines Aerosols; einem Luftauslass (700), der mit der Kammer (614) in Verbindung steht, derart, dass das Aerosol aus der Kammer (614) abgesaugt werden kann; einem Flüssigkeitsauslass (46), der in der Kammer (614) angeordnet ist; einem Auslass (38) für unter Druck stehendes Gas, der in der Kammer (614) benachbart zu dem Flüssigkeitsauslass (46) angeordnet ist; und einer Verteilereinrichtung (660), die in der Kammer (614) so angeordnet ist, um unter Druck stehendes Gas von dem Gasauslass (38) über den Flüssigkeitsauslass (46) hinweg zu verteilen, um das Aerosol zu erzeugen, wobei die Verteilereinrichtung in einer fixierten Position relativ zu dem Auslass (38) für das unter Druck stehende Gas und den Flüssigkeitsauslass (46) angeordnet ist und wobei der Vernebler ferner eine Abschirmung (633) umfasst, die in der Kammer (614) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschirmung (633) relativ zu der Verteilereinrichtung koordiniert zur Atmung eines Patienten verschiebbar ist.
Vernebler nach Anspruch 1, wobei die Abschirmung im Wesentlichen ein Entweichen des Aerosols während des Ausatmens des Patienten verhindert.
Vernebler nach Anspruch 1, wobei die Abschirmung im Wesentlichen ein Erzeugen eines Vakuums über dem Flüssigkeitsauslass verhindert, so dass im Wesentlichen keine Flüssigkeit aus dem Flüssigkeitsauslass gesaugt wird.
Vernebler nach Anspruch 1, der ferner ein Vorspannelement aufweist, das mit der Abschirmung verbunden ist.
Vernebler nach Anspruch 4, wobei das Vorspannelement eine flexible Membran aufweist.
Vernebler nach Anspruch 4, wobei das Vorspannelement eine Feder aufweist.
Vernebler nach Anspruch 1, wobei der Vernebler mehrere Flüssigkeitsauslässe, die in der Kammer angeordnet sind, umfasst.
Vernebler nach Anspruch 1, der ferner einen Lufteinlass aufweist, der mit der Umgebungsluft, die mit einem in der Kammer angeordneten Luftauslass verbunden ist, in Verbindung steht.
Vernebler nach Anspruch 1, der eine Ansaugkammer aufweist, die mit der Kammer in Verbindung steht.
Vernebler nach Anspruch 1, der ferner eine Einrichtung zum Begrenzen der Bewegung der Abschirmung aufweist.
Vernebler nach Anspruch 1, wobei während des Einatmens die Abschirmung relativ zu dem Gasauslass und zu der Gasverteilereinrichtung bewegt wird und eine Öffnung so bildet, dass das Aerosol in die Kammer entweichen kann.
Vernebler nach Anspruch 1, wobei der Flüssigkeitsauslass eine ringförmige Form aufweist, die den Gasauslass umgibt.
Vernebler nach Anspruch nach Anspruch 1, der ferner umfasst, einen Ventilatorkreislauf; und wobei die Kammer mit dem Ventilatorkreislauf verbunden ist, um diesem das Aerosol zuzuführen.
Vernebler nach Anspruch 1, der ferner umfasst: einen Ventilatorkreislauf; und wobei der Luftauslass mit einem Inspirationsbereich des Ventilatorkreislaufs verbunden ist.
Vernebler nach Anspruch 1, der ferner umfasst: einen Ventilatorkreislauf; und wobei das Gehäuse aufweist: einen Lufteinlass in der Kammer; wobei der Lufteinlass mit einem Inspirationsbereich des Ventilatorkreislaufs verbunden ist, um von diesem einen Luftstrom zu empfangen; und wobei der Luftauslass eine Verbindung zu einem Patienten herstellt.
Vernebler nach Anspruch 1, der ferner umfasst: einen Ventilatorkreislauf mit einem Inspirationsbereich und einem Expirationsbereich; und wobei die Abschirmung mit dem Expirationsbereich verbunden ist.
Vernebler nach Anspruch 1, der ferner umfasst: einen Ventilatorkreislauf mit einem Inspirationsbereich und einem Expirationsbereich; und wobei die Abschirmung mit dem Inspirationsbereich verbunden ist.
Vernebler nach Anspruch 1, der ferner umfasst: einen Ventilatorkreislauf mit einem Inspirationsbereich und einem Expirationsbereich; und wobei die Abschirmung mit dem Inspirationsbereich und dem Expirationsbereich verbunden ist.
Vernebler nach Anspruch 1, der ferner umfasst: ein Mundstück; und wobei der Luftauslass mit dem Mundstück verbunden ist.
Vernebler nach Anspruch 1, der ferner eine Anzeigeeinrichtung umfasst, die mit der Abschirmung in Verbindung steht, um eine Funktionsüberwachung bereitzustellen.
Vernebler nach Anspruch 20, wobei die Anzeigeeinrichtung ferner zwei gefärbte Markierungen aufweist, die an einem Außenbereich des Verneblers sichtbar sind.
Vernebler nach Anspruch 1, der ferner ein Abstandselement mit einem Einlass, der mit dem Luftauslass verbunden ist, aufweist.
Vernebler nach Anspruch 1, der ferner ein Flüssigkeitsreservoir aufweist, das mit dem Flüssigkeitsauslass in Fluidverbindung steht.