CN102481421B - 涡轮吸入器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及涡轮吸入器，包括：活性液体容器(1)，在该活性液体容器中存在液体，该液体包括在其中溶解的活性成分；喷雾器(2)，液体通过该喷雾器能转变成气悬体并能引入叶片壳体(3)中，在该叶片壳体中悬挂一限制球冠(4)，该限制球冠的凹入侧(41)朝喷雾器指向；排气管(5)，该排气管在限制球冠的凸出侧(42)的区域内连接到叶片壳体上；和供气导向装置(6)，通过该供气导向装置能在叶片壳体与活性成分容器之间导入供气，其中，至少一个导向叶片(7)安置在限制球冠的凸出侧上并在该凸出侧上成螺旋形延伸。

Description

涡轮吸入器
技术领域
本发明涉及一种涡轮吸入器，包括：活性液体容器，在该活性液体容器中存在液体，该液体包括在其中溶解的活性成分；喷雾器，液体通过该喷雾器能转变成气悬体并能引入叶片壳体中，在该叶片壳体中悬挂一限制球冠(Begrenzungskalotte)，该限制球冠的凹入侧朝喷雾器指向；排气管，该排气管在限制球冠的凸出侧的区域内连接到叶片壳体上；和供气导向装置，通过该供气导向装置能在叶片壳体与活性成分容器之间导入供气。
背景技术
按当前的现有技术，吸入器是目前良好表明可靠的方法，用于将药物和其他活性成分以液态的形式与呼吸空气一起输入到人和动物的肺中，它们从肺中快速且较少损失地传递到血管中。
至今常用的机械式喷雾器(其通过喷嘴挤压液体，以便将该液体转变成气悬体，即形成雾)目前经常由大致圆锥形的活性成分容器代替，在该活性成分容器下方设置一压电晶体作为喷雾器，该压电晶体产生超声波振动，并且超声波振动传递到活性液体。由此在液面上形成漩涡，该漩涡将活性液体分离成为气悬体，亦即分离成为空气和活性液体的最细小微滴的混合物。对此目标是产生尽可能小的微滴，其直径不应超过4微米，并且其中微滴的尽可能大的部分具有接近2微米的直径。
按当前的现有技术，DE 19838711披露一种在漩涡上方的限制球冠，其凹入侧面向活性成分容器。该限制球冠阻挡来自活性成分容器的飞溅液，这些飞溅液特别是在液面下降时形成，并且这些液体量返回到活性成分容器中。
从漩涡排出的气悬体也被驱进限制球冠的球冠形凹穴中，沿该凹穴的内表面滑动并在离开球冠时很快地变换其方向，即执行约180°的偏转并接着流过在限制球冠与该限制球冠固定在其中的壳体之间的间隙。通过该快速的方向变换将气悬体的绝大部分微滴抛到壳体的壁上，其保持粘附在该壁处并附聚成微滴，这些微滴又落回到活性成分容器中。气悬体的小的微滴相反由呼吸空气带走并且从限制球冠上方的排气管由呼吸空气吸出。
作为该原理的进一步的改善，DE 101 01 454介绍附加的折流板，其横向于流动地设置在限制球冠与壳体之间的间隙中，并且将气悬体挤入到折流板与限制球冠之间的间隙中。这些附加的折流面用于进一步减少微滴的具有较大直径的部分，其中5微米和大于5微米的直径归入一级。
但两种所述设置的缺点是，在连接到壳体的出口上的管的延伸段中还总是很多大的气悬体微滴被带走，使得在管的弯曲处或在两个管的连接位置上凝聚细小的微滴，与其他的微滴连结并最终形成用肉眼可见的微滴。特别是当管透明时，按这种方式明显的是，并不是全部的可能非常昂贵的活性成分输入到肺中，而丢失一部分。
另一缺点是，在吸入器的下一次使用之前必须仔细清除管路段中的这些微滴，以便避免与下一次使用的随后的活性成分相混合。
该原理的重要缺点是由于在折流板中的变窄而引起的对于呼吸空气相当高的气流阻力，因此在呼吸时妨碍使用者。由于使用者常常因疾病而体弱，因此这不仅对于使用者是不舒适的，而且甚至可以导致呼吸行为的改变(例如浅呼吸和不正常的呼吸)，这又损害吸入器的效力。
发明内容
针对该背景，本发明的目的在于开发一种吸入器，其将过大的气悬体微滴从气悬体中剔除并返回到活性成分容器中，同时仅很少地增加用于呼吸的气流阻力。
作为该目的的解决方案，本发明主张至少一个导向叶片安置在限制球冠的凸出侧上并在该凸出侧上成螺旋形延伸。
因此本发明的决定性因素是导向叶片，这些导向叶片给予流动一涡旋，即附加地使流动处于绕其纵轴线的旋转中。借此将离心力施加到气悬体微滴上，微滴越大，则气悬体微滴的直径越大并由此质量越大。通过该离心力主要是将较大的气悬体微滴压到叶片壳体的边缘上，从该边缘处它们可以直接流回到活性成分容器中。
不同于已知的现有技术，各导向叶片既不横向于空气流定向(如例如DE 101 01 454的冲击器壁)，它们也不沿空气流动的方向定向(如由限制球冠的支座已知的那样)。更确切地说，各附加的导向叶片倾斜于空气流定向，从而空气流必须改变其方向。此外各导向叶片在限制球冠的凸出侧上螺旋形地延伸，借此空气流和在其中包含的气悬体的方向在撞到各导向面时不仅仅只改变一次，而且连续改变，因为通过其螺旋形状也连续改变各折流面的有效倾斜度。
通过该连续的方向改变给予空气流一涡旋。因此空气流绕其纵轴线旋转，从而离心力特别是对较大的气悬体微滴产生作用，该离心力将其从空气流中压到叶片壳体的内表面，从而其保持粘附在该内表面处并附聚成微滴，该微滴沿壳体壁流回到活性成分容器中并且稍后作为气悬体重新返回。
用于分离较大的气悬体微滴的这种效果也可以被解释为压缩涡流，该涡流在球冠上方利用各安置的导向叶片形成。
当大量导向叶片围绕圆周大致均匀地分布时，这样的涡流是同质的并因此是特别有效的。这些导向叶片则例如类似于在涡轮机中、在船或飞机的螺旋浆中的导向叶片一样起作用，但具有重要的区别：在这里螺旋桨是固定的并被气悬体绕流。在离开各导向叶片之后，气悬体流具有一涡旋。因此气悬体流绕其流动方向的纵轴线旋转。
当该流动在流入排气管中时从叶片壳体的较大直径缩小到排气管的较小直径时，该折流运动的动能基本上保持不变。由于直径的显著减小，气悬体微滴的切向于主流动方向的速度分量明显地增加，由此绝大部分的微滴凝聚在壳体上，在该壳体处附聚成较大的微滴，该较大的微滴通过各导向叶片重新落入到活性液体容器中并在该活性液体容器处重新转变成气悬体。
这样的效果当然也适用于仅唯一一个导向叶片。这种唯一的导向叶片可以如同阿基本德螺旋那样围绕限制球冠延伸。但该变型方案作为限制具有很长的附聚的气悬体微滴的“回路”，因此较多数量的导向叶片是优选的。利用增多数量的导向叶片，还提高其对绝大部分的气悬体微滴的有利效果。如果叶片壳体的沿流动方向的全部横截面积被各导向叶片覆盖，则达到该效果的最大程度。
四至六个导向叶片在实践中已证明具有很好的价值。
继续增多数量的导向叶片仅提高气流阻力，而不进一步加强分离的效果。对此在限制球冠上螺旋形延伸的各导向叶片的数量级为约45°的平均斜度是优选的实施变型方案。较大的或较小的平均值同样是可能的，但一般并不有助于如此好地在空气流中建立为分离绝大部分的气悬体微滴所需的涡旋。对此应注意，导向叶片总是螺旋形围绕球冠延伸并因此以仅一个观察点看去具有交替的斜度。
对此优选地，各导向叶片均匀地在限制球冠的圆周上分布，因为在这种情况下对空气流产生的作用也是均匀的。
通过按照本发明的涡轮吸入器的空气流在该涡轮吸入器的内部沿一纵轴线延伸，该纵轴线从喷雾器向排气管延伸。涡轮吸入器的各元件的关于该纵轴线的横截面在最普遍的情况下可以是任意的。但优选的是关于纵轴线旋转对称的结构。因而叶片壳体、限制球冠和活性成分容器具有圆形的横截面并且相互同轴地设置。
在按照本发明的涡轮吸入器中，限制球冠可通过一支座与叶片壳体连接。但优选地，至少一个导向叶片这样长地设计，使得其至少以其尖端一直延伸到叶片壳体，并因此除其作为空气流的导向面的功能外也承担限制球冠的机械固定。
如所述，根据一优选的实施形式，横向于流动方向看去，在叶片壳体与限制球冠之间的空间完全用各导向叶片填充。在这种情况下，沿纵轴线的方向看去，每一导向叶片的朝排气管指向的自由边缘距相邻的导向叶片的朝喷雾器指向的自由边缘具有一间距。但可替代地也可能的是，各导向叶片沿纵轴线的方向稍微搭接，从而每一导向叶片以其朝排气管指向的自由边缘稍微突出于相邻的导向叶片的朝喷雾器指向的自由边缘。
在另一变型方案中，通过使各导向叶片可绕横向于纵轴线定向的转动轴线偏转，各导向叶片可以改变其斜度。通过在各导向叶片与纵轴线之间的锐角的加大，也加大空气流的旋转速度。在实践中该变型方案是相当少见的。
附图说明
以下借助示例更详细地说明本发明的其他细节和特征。但这并不限制本发明，而只是为了说明，在示意图中：
图1示出涡轮吸入器的剖视图。
具体实施方式
图1中沿从排气管5直到喷雾器2的纵轴线5-2剖切地示出按照本发明的涡轮吸入器。在该涡轮吸入器的最下面设置喷雾器2(在这里为压电晶体)，其产生超声波，该超声波传递到在该喷雾器上方设置的活性液体容器1中的活性液体。为了清晰起见，在该剖视图中未示出全部控制元件和其他的用于正确控制喷雾器2的功能。在活性液体容器1中在活性液体中通过采用超声波的激发构成漩涡，从该漩涡中分离细小的微滴作为气悬体。
在活性液体容器1与在其上方设置的叶片壳体3之间设置环绕的切口，供气Z通过这些切口进入并与气悬体相混合。
该气悬体进入限制球冠4中，该限制球冠在其两个角部剖开地示出，以便显示出其凹入侧41。气悬体的较大粒子被抛到该凹入侧上，在该凹入侧处侧向地转向并被引导到在限制球冠4与叶片壳体3之间的切口。在图1中可很好理解的是，在限制球冠4的凹入侧41上聚集的较大的气悬体微滴附聚成微滴，并且还反射来自漩涡的飞溅液，这些飞溅液又下落到活性液体容器1中。
其余留下的较细小的气悬体微滴由排出的空气A(其在呼吸时通过排气管5吸出)吸入到在限制球冠4的凸出侧42与叶片壳体3的内表面之间的空间中。这些微滴在该空间处陷入空气流的在各导向叶片7上产生的涡旋中，这是本发明的决定性特征。图1中很好地看出，各导向叶片7如何在限制球冠4的凸出侧42上螺旋形地延伸并由此给予空气流一涡旋。
同样在图1中可很好理解的是，穿过设置成涡轮状的各导向叶片7的气悬体如何遭受空气流的涡旋(其旋转方向垂直于纵轴线5-2定向)，并由此如何将离心力施加到其上。
当处于绕主流动方向旋转的气悬体从叶片壳体3的内表面的大直径减小到排气管5的小很多的直径时，气悬体的圆周速度明显提高，因为动能基本上保持不变。由此增大有效的离心力，并且在排气管5的入口位置上其他的较大的气悬体粒子积聚在排气管5的壁上。这些气悬体粒子在该壁处与其他的气悬体粒子聚集并形成较大的微滴，该较大的微滴接着重新落回到活性液体容器1中。
附图标记列表
1   活性液体容器
2   喷雾器，在活性液体容器1的下方，将液体转变成气悬体
3   叶片壳体，在活性液体容器1的上方，容纳气悬体
4   限制球冠，在喷雾器2的上方
41  限制球冠4的凹入侧，朝喷雾器2指向
42  限制球冠4的凸出侧
5   排气管，面对限制球冠4的凸出侧42设置
5-2 从排气管5到喷雾器2的纵轴线
6   供气导向装置，在叶片壳体3与活性成分容器1之间导入供气Z
7   导向叶片，安置在限制球冠4的凸出侧42上
A   排出的空气，含气悬体，通过排气管5排出
Z   供气，通过供气导向装置6进入在限制球冠4与活性液体容器1之间的空间中

Claims (8)

1.涡轮吸入器，包括
活性液体容器（1），在该活性液体容器中存在液体，该液体包括在其中溶解的活性成分；
喷雾器（2），液体通过该喷雾器能转变成气悬体并能引入叶片壳体（3）中，在该叶片壳体中悬挂一限制球冠（4），该限制球冠的凹入侧（41）朝喷雾器（2）指向；
排气管（5），该排气管在限制球冠（4）的凸出侧（42）的区域内连接到叶片壳体（3）上；和
供气导向装置（6），通过该供气导向装置能在叶片壳体（3）与活性液体容器（1）之间导入供气（Z），
其特征在于，至少一个导向叶片（7）安置在限制球冠（4）的凸出侧（42）上并在该凸出侧上成螺旋形延伸。
2.按照权利要求1所述的涡轮吸入器，其特征在于，叶片壳体（3）的内部、限制球冠（4）和活性液体容器（1）关于从排气管（5）直到喷雾器（2）的纵轴线（5-2）旋转对称地成形，并与该纵轴线（5-2）同轴地设置。
3.按照权利要求2所述的涡轮吸入器，其特征在于，多个导向叶片（7）均匀地在限制球冠（4）的圆周上分布。
4.按照权利要求3所述的涡轮吸入器，其特征在于，至少一个导向叶片（7）与叶片壳体（3）连接，并用作为限制球冠（4）的支座。
5.按照上述权利要求之任一项所述的涡轮吸入器，其特征在于，每一导向叶片（7）的朝排气管（5）指向的自由边缘沿从排气管（5）直到喷雾器（2）的纵轴线（5-2）的方向距相邻的导向叶片（7）的朝喷雾器（2）指向的自由边缘具有一间距。
6.按照权利要求1所述的涡轮吸入器，其特征在于，每一导向叶片（7）以其朝排气管（5）指向的自由边缘沿从排气管（5）直到喷雾器（2）的纵轴线（5-2）的方向突出于相邻的导向叶片（7）的朝喷雾器（2）指向的自由边缘。
7.按照权利要求1所述的涡轮吸入器，其特征在于，叶片壳体（3）的横向于从排气管（5）直到喷雾器（2）的纵轴线（5-2）的横截面完全被各导向叶片（7）覆盖，其中各个导向叶片（7）沿所述纵轴线（5-2）的方向相互间隔开。
8.按照权利要求1所述的涡轮吸入器，其特征在于，为了提高空气流的旋转速度，能加大在各导向叶片（7）与从排气管（5）直到喷雾器（2）的纵轴线（5-2）之间的锐角。
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