CN106163600B - 用于对气溶胶进行加湿的加湿器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及加湿器，其被配置成对气溶胶进行加湿，所述加湿器包括：第一水隔室(100)，其含有用于对所述气溶胶进行加湿的水；第二水隔室(300)，其含有用于对所述气溶胶进行加湿的水；中间腔室(200)，其位于所述第一水隔室与所述第二水隔室(100、300)之间，所述中间腔室(200)包括气溶胶入口(210)和气溶胶出口(220)，且提供待加湿的所述气溶胶穿过的通道(230)的第一边界表面；第一层(10)，其对水蒸气可渗透且对液态水不可渗透，其位于所述第一水隔室(100)与所述中间腔室(200)之间，其中所述第一层的区段提供所述通道的第二边界表面；第二层(20)，其对水蒸气可渗透且对液态水不可渗透，其位于所述第二水隔室(300)与所述中间腔室(200)之间，其中所述第二层的区段提供与所述第二边界表面相对的所述通道(230)的第三边界表面。

Description

用于对气溶胶进行加湿的加湿器

技术领域

本发明涉及被配置成对气溶胶进行加湿的加湿器。

背景技术

在用于将可气溶胶化的干燥材料进行气溶胶化的装置中，在特别提供的腔室中使用压缩气体或载气对可气溶胶化的材料(例如，粉末化的药剂物质)进行作用，并且通过将颗粒携带入气流中，所述材料在此腔室内被转化为被称作气溶胶的状态。干燥材料的颗粒优选以均匀并且精细分散的形式存在于压缩气体的整个体积中。

在药剂背景下，使用此类装置以用于将药物制剂吸入性施用给正常呼吸的患者以及机械通气的患者和需要呼吸辅助的患者等。在第一种情况下，此类装置的典型实例是手持式干粉吸入器(DPI)和定量吸入器(MDI)。在接受机械通气或呼吸辅助的患者的情况下，吸入器自身必须集成到或附接到通气回路，所述通气回路包括：通气机；管子，其从所述通气机到患者接口且返回；以及患者接口，其通常是合适的吹嘴、呼吸面罩、鼻插管或气管插管。

如名称已经暗示，呈可吸入的干粉形式的药物制剂可通过干粉吸入器(DPI)进行施用。这些装置的限制是将施用的药物制剂的量。如今已知的DPI通常能够在毫克范围内将一定量干粉气溶胶化。虽然这对于许多药物已足够，但存在需要显著更大量的施用的药物制剂。一个实例是肺表面活性物质制剂，其通常需要以高达数克的量施用。使用常规的干粉吸入装置，向患者施用一克或更多的药物制剂将需要不能接受地长时间的吸入。为了解决此问题，设计出WO2006/108558中所描述的干粉气溶胶化设备，其允许在数分钟的过程中将数克的粉末状物质气溶胶化。因此，当将大量的数百毫克或更多的药物制剂作为气溶胶进行施用时，此装置是很好的选择。此项技术中已知的提供气溶胶的装置的另一问题是投递给患者的气溶胶化材料的量的再现性和剂量。当在储存期间或甚至在装置使用期间可气溶胶化材料的颗粒结块成具有不同空气动力学性质的大颗粒时，尤其会出现这种情况。具有大于最佳空气动力学直径(其为约1μm到5μm)的颗粒将具有小得多的到达目标(例如，肺泡)的几率，这是因为它们往往沉积在上部气道或喉咙中或甚至已经沉积在吸入设备中的某处。在给定此类不想要的沉积在患者的治疗期间几乎不可能进行量化的情况下，不想要的沉积程度太高会使得不可能确定到达目标器官的要施用的物质的确切剂量。

在脊椎动物中，气体交换中所涉及的内部肺表面被物质混合物的薄膜(被称为“肺部表面活性物质”或“肺表面活性物质”)覆盖。肺表面活性物质的最重要的成分是磷脂和所谓的表面活性蛋白SP-A、SP-B、SP-C和SP-D。肺表面活性物质具有表面活性性质并且将肺泡和小气道中的表面张力减小到避免了呼气期间肺泡衰竭的程度。表面张力经过动态调节，使得通过表面张力的适当调适来防止根据拉普拉斯定理而预期的肺泡和小气道(支持更大的气道)的塌陷。在另一方面，肺泡区域中的表面张力的减小会增加肺顺应性，从而意味着其有助于在呼吸之后肺的扩展。肺表面活性物质的存在产生肺的良好平衡和生理稳定的结构，并且对于此器官的正常功能是至关重要的。虽然在出生时，哺乳动物的肺含有足够量的内生性肺表面活性物质以便确保从第一次呼吸开始肺的不受限的功能性，但早生儿(在32周妊娠之前且尤其在29周妊娠之前出生)的肺不能够或不足以能够产生肺表面活性物质。这导致摄氧量的危及生命的缺陷(婴儿特发性呼吸窘迫综合征，IRDS)。IRDS是早生儿死亡的主要原因。

对治疗呼吸窘迫综合征(RDS)(例如IRDS)有用的肺表面活性物质制剂可从动物的肺获得，或可使用个别成分作为原材料来制造。举例来说，WO92/06703描述通过以下方式制备合成肺表面活性物质制剂：使用旋转蒸发器从包括磷脂(例如，二棕榈酸磷脂酰胆碱(DPPC)和二油酰磷脂酰-乙醇胺(DOPE))和胆固醇的溶液蒸发氯仿以获得薄膜，所述薄膜在需要时与合适的蛋白质一起重新悬浮在缓冲液中。EP 0 877 602揭示通过以下方式制备合成肺表面活性物质：对DPPC、棕榈酰油酰磷脂酰甘油酯(POPG)、棕榈酸、氯化钙和表面活性蛋白SP-C的溶液进行喷雾干燥。

已发现，通过在干燥空气中将干粉肺表面活性物质制剂气溶胶化而形成的气溶胶的吸入往往在气溶胶与作为气道衬里的组织的湿润表面接触时导致不想要的沉积的形成。在气道中形成的此类沉积物可达到将会堵塞支气管、气管或气道的其他部分的大小，因此对患者造成严重的窒息风险。一旦此沉积开始，会观察到所形成的堵塞的快速累积。

WO2012/025496描述了一种系统，其中以气溶胶化形式提供的颗粒在患者吸入之前但在气溶胶化之后会经受加湿步骤。惊讶地发现，在吸入含有在它们的表面具有充分水的颗粒的气溶胶之后会形成比基本干燥颗粒的气溶胶小得多的聚合物。然而，WO2012/025496没有尤其适于产生此类加湿颗粒的过程的加湿器的结构细节，且具体来说，没有此类加湿器的有用几何形状。

发明内容

因此，需要提供一种能够有效地对气溶胶进行加湿的加湿器。如本文中所使用，“气溶胶”通常将实质上是指以气相悬浮的干燥颗粒，例如悬浮在空气中的例如肺表面活性物质等药物制剂的颗粒。然而，如所属领域的技术人员将了解，气溶胶颗粒不一定需要是固体，而是还可以是液体。在此情况下，气溶胶将包括溶液的液滴、以气相悬浮的悬浮物或融化物。

独立权利要求的特征满足上文提及的需要。在从属权利要求中描述其他实施例。

根据第一方面，提供一种被配置成对气溶胶进行加湿的加湿器，其包括：第一水隔室，其含有用于对气溶胶进行加湿的水；以及第二水隔室，其含有用于对气溶胶进行加湿的水。中间腔室(或“中部腔室”)位于第一水隔室与第二水隔室之间且包括气溶胶入口和气溶胶出口，所述中间腔室此外提供待加湿的气溶胶穿过的通道的第一边界表面。所述加湿器此外含有水蒸气可渗透且液态水不可渗透的第一层(“半渗透”层)，其位于第一水隔室与中间腔室之间。此第一层的区段提供通道的第二边界表面(呈半渗透壁的形式)。所述加湿器含有水蒸气可渗透且液态水不可渗透的第二层，其位于第二水隔室与中间腔室之间。所述第二层的区段提供通道的与第二边界表面相对的第三边界表面(呈半渗透壁的形式)。

具有所述两个水隔室和所述两个层的此加湿器提供用以对气溶胶进行加湿的有效装置。水蒸气可从水隔室穿过对应层进入中间腔室，在所述中间腔室中对所述气溶胶进行加湿。此外，通过控制温度且因此第一水隔室和第二水隔室中的蒸汽压力，待加湿的气溶胶可在其穿过中间腔室的过程中被加热。通过第一层和第二层建构通道的一部分的事实，提供其中水蒸气和气溶胶彼此接触的较大表面。此外，通过在中间腔室的相对侧表面(呈半渗透壁的形式)上的水隔室，获得对气溶胶的均匀加湿，因此使颗粒损耗降到最少。

中间腔室可具有大体圆柱形形状，且气溶胶出口可位于中间腔室的侧表面上。这意味着气溶胶不在圆柱形形状的中间腔室的轴向方向上穿过中间腔室，而是在侧表面上且不是在加湿器的轴向端表面上提供气溶胶入口和气溶胶出口。此外，气溶胶入口和气溶胶出口在轴向方向上在侧表面上大体上位于相同的高度。通过第一边界表面、第二边界表面和第三边界表面定界的通道可以一种方式位于中间腔室中，使得穿过所述通道的气溶胶主要与由中间腔室的大体圆柱形形状界定的轴向方向垂直地流动。

穿过边界表面的对应半渗透壁的水蒸气借以对待加湿的气溶胶进行加湿的第二边界表面和第三边界表面彼此平行地位于通道的相对侧上。如将在下文阐释，此几何布置有助于避免气溶胶颗粒在通道中的沉积。当水蒸气通过半渗透壁进入通道时，动量在其中水蒸气行进穿过半渗透壁的方向上传递到通道中含有的颗粒上。因此，如果仅提供水蒸气借以进入通道的单个边界表面，那么气溶胶颗粒将沉积在与水蒸气借以进入通道的壁相对的相对侧表面上。然而，在该情况下，避免此类将颗粒沉积在相对壁上，这是因为水蒸气从相对侧进入通道，结果是有效动量传递是零。从第一水隔室以及从第二水隔室进入通道的水蒸气具有相反的动量，使得施加到通道中的气溶胶的有效动量是零。因此，可有效地避免或减少颗粒在通道中的沉积。

优选的是，气溶胶入口、通道和气溶胶出口以一种方式进行布置，使得退出气溶胶出口的气溶胶具有与进入气溶胶入口的气溶胶的流动方向相反的流动方向。换句话说，这意味着在侧表面的同一半部上提供气溶胶入口和气溶胶出口。优选的是，以一种方式布置腔室，使得圆柱形腔室的轴线在水平方向上延伸。这产生上部侧表面和下部侧表面。优选的是，在上部侧表面上提供气溶胶入口和气溶胶出口。尤其有益的是在上部侧表面上提供气溶胶出口，以便防止可在中间腔室中产生的任何凝聚的液体与气溶胶一起被输送到吸气患者，因为液体将自然地被收集在中间腔室的侧表面的下部部分中。为了移除此凝聚的液体，通道可进一步含有也定位在中间腔室的侧表面中的开口。优选的是，在侧表面的与侧表面的提供气溶胶入口和气溶胶出口的部分相对的部分上提供所述开口。在中间腔室的轴线的水平定向的情况下，可在侧表面的下部部分处提供所述开口，而在侧表面的上部部分上提供入口和出口。

中间腔室可进一步包括从中间腔室的侧表面突出到其内部的至少一个突出部。此至少一个突出部可为第一边界表面的部分，且为第一层和第二层中的每一者提供支撑表面。此外，可提供至少两个突出部而不是一个突出部，其各自从中间腔室的侧表面突出到其内部。所述至少两个突出部建构通道的部分的其他表面(或壁)，且是第一边界表面的部分且以一种方式突出到中间腔室的内部，使得通道在至少两个突出部之间在中间腔室内部遵循蜿蜒图案。这意味着所述两个突出部可从内部侧表面的相对部分突出到内部。

搁置在所提供的突出部的第一支撑表面上的第一层和搁置在突出部的第二支撑表面上的第二侧在中间腔室的轴向方向上将通道的相邻区段彼此密封。这意味着流过通道的气溶胶必须围绕不同的突出部流动，使得提供中间腔室内的所界定的流动路径。

所述加湿器可与气溶胶化装置结合使用，且将加湿的气溶胶提供给作为机械通气患者或主动呼吸患者的患者。当加湿器与主动呼吸患者结合使用时，中间腔室可进一步在通道中具有第二入口，其被配置成用于将额外呼吸空气引入通道中。通道内的呼吸气体随后可以在需要时与气溶胶一起被加湿和加热。在通道中的气溶胶的流动方向上可看到，此第二入口可位于气溶胶入口之后。此外，所述第二入口可相对于第一入口成角度布置，使得气溶胶和呼吸空气不在两个平行流中进入中间腔室。第二入口相对于第一入口的此角度确保呼吸空气可与气溶胶混合。

在一个实施例中，第一水隔室和第二水隔室中的每一者可含有加热单元，其用于对对应隔室中的水进行加热。在另一实施例中，可提供水回路，其使热水循环穿过第一水隔室和第二水隔室。所述水回路可具有用于将水泵送穿过水回路的泵和可用于对水进行加热的热交换器。

每个水隔室中的水应优选在水隔室内具有大体上恒定的温度。每个水隔室可包括突出部，其导引在对应的水隔室中循环的水，且有助于以一种方式使隔室内的水循环，使得在水隔室内获得大体上一致的温度。在水隔室中的每一者中提供的突出部各自为第一层或第二层建构进一步的支撑表面。所述第一层进一步优选大体上平行于第二层而布置。在此布置的情况下，可获得加湿器的镜面对称布置。

此外有可能在气溶胶入口处提供喷嘴，待加湿的气溶胶穿过所述喷嘴进入通道。此喷嘴于是具有在气溶胶的流动方向上增加的横截面，且所述喷嘴包括被配置成通过压力脉冲激发的至少一个可激发膜以作为内壁。在优选的设置中，通过WO 2006/108558中或WO2010/122103中所揭示的装置产生根据本发明的加湿器加湿的气溶胶。在此类装置中，加压空气的脉冲用于从贮存器吸出可气溶胶化材料且在空气流中携带材料，使得形成气溶胶。引入气溶胶流动路径中的这些压力脉冲随后还可用于激发形成喷嘴的内壁的可激发膜，非常类似于它们在根据2010/122103的装置中用于激发用于储存可气溶胶化材料的贮存器的内壁、气溶胶化通道的内壁和/或中空间隔物的内壁。喷嘴中的可激发膜有助于防止气溶胶中的颗粒粘附到气溶胶入口，且因此有助于防止颗粒在气溶胶入口处的结块。优选的是，所述喷嘴具有圆锥形形状，且所述喷嘴的开口角度可在5°与50°之间，优选在7°与11°之间，更优选在8°与10°之间，且更优选是9°。所述压力脉冲可为用于从可气溶胶化材料产生气溶胶的压力脉冲。

将参看附图进一步详细地描述本发明。

附图说明

图1展示被配置成对气溶胶进行加湿的加湿器的分解视图，

图2是含有用于对气溶胶进行加湿的水的水隔室的透视图，

图3展示气溶胶穿过的加湿器的中间腔室的透视图，所述气溶胶在穿过腔室期间被加湿，

图4展示另外包含用于呼吸空气的入口的图3的腔室，

图5是可在图3中所展示的腔室的气溶胶入口处提供的喷嘴的示意图，

图6是用于对穿过图2的水隔室的水进行加热的水回路的示意图。

具体实施方式

参看图式，将更详细地阐释用于对气溶胶进行加湿的加湿器。

所述加湿器包括第一水隔室100，其含有流过中间腔室200的用于对气溶胶进行加湿的水。所述加湿器还含有第二水隔室300，所述第二水隔室也含有用于对气溶胶进行加湿的水。所述中间腔室夹在第一水隔室100与第二水隔室300之间。在第一水隔室100与中间腔室200之间提供第一层10，所述第一层是水蒸气可渗透但液态水不可渗透的。在腔室200与第二水隔室300之间提供水蒸气可渗透但液态水不可渗透的第二层20。

待加湿的气溶胶经由气溶胶入口210进入中间腔室。通道230建构在中间腔室中，尤其如图3中所示。气溶胶在其从气溶胶入口210穿过通道到气溶胶出口220的过程中被加湿。当气溶胶进入气溶胶入口210时，气溶胶实质上是干燥的(假设已经通过对实质干燥粉末的气溶胶化而产生气溶胶)。在本文中，“实质干燥”是指呈气溶胶在市售的气溶胶化器中气溶胶化的干燥粉末的典型储存形式的气溶胶中含有的颗粒的水含量。通常，此类干燥粉末的水含量不多于5％w/w、不多于约3％w/w、不多于约2％w/w或甚至不多于约1％w/w。实质干燥颗粒是可容易地尤其使用尤其在WO 2006/108558或WO 2010/122103A1中所描述的气溶胶化装置气溶胶化的颗粒。在悬浮在气溶胶化装置中的载气中之前，实质干燥可吸入颗粒形成粉末。在此项技术中已知的气溶胶化装置中，通过使干燥颗粒悬浮在载气中而将此干燥粉末转变为气溶胶。此实质干燥气溶胶通过气溶胶入口210进入加湿器，其中，将水蒸气添加到气溶胶以在气溶胶出口220处获得比在气溶胶入口210处具有更高水含量的经加湿气溶胶。

所述颗粒可为如上文所提及的实质干燥粉末。为了使颗粒的可吸入分数最大化(即，在吸入后输送到深部肺且沉积在其中的颗粒的分数)，气溶胶中的颗粒的质量中值空气动力直径(MMAD)可在0.1与10μm之间，优选在1与5μm之间，或大约3μm。所述颗粒含有治疗有效物质，其可为在吸入后具有所需的治疗效果的任何物质，包含例如磷脂等脂类、小分子药物、肽类、例如表面活性蛋白或其合成类似物等蛋白质、酶类或抗体、例如siRNA等核酸，等等。治疗有效物质还可为在吸入后具有所需的治疗效果的物质的任何混合物，例如天然或人工肺表面活性物质。举例来说，可通过以下方式施加治疗有效物质的治疗效果：与肺组织的物理相互作用(如肺表面活性物质的情况)；将分子结合到受体；抑制或激活酶；酶作用自身；将抗体结合到特定抗原表位；RNA干扰；与存在于气道中的病原体相互作用(包含与病原体的复制、毒素产生和/或毒素分泌相互作用)等等，而不管所需的治疗效果是否已经在肺(或气道的其他部分)中或在身体的其他位置处出现，治疗有效物质经由血管系统在吸入和摄取之后到达所述位置。根据本发明可有利地使用的治疗有效物质的非限制性实例是短期和长期作用的β受体肾上腺素激动剂、糖皮质激素和其他类固醇(例如，环索奈德)、磷酸二酯酶抑制剂，例如PDE4抑制剂(具体来说是罗氟司特)或PDE5抑制剂(例如，西地那非)、抗胆碱能类、天然或人工肺表面活性物质、DNA酶(例如，百慕时)、胰岛素、抗生素、抑制细胞生长的化合物、抗炎化合物、粘液溶解化合物，以及可有利地施用给患者的肺的任何其他治疗有效物质。在优选实施例中，治疗有效物质是肺表面活性物质，其至少部分通过与肺组织进行物理相互作用，即，通过减小肺泡中的表面张力而施加其治疗效果。在另一优选实施例中，根据本发明的颗粒包括一种以上治疗有效物质。在特定优选实施例中，根据本发明的颗粒包括一种以上治疗有效物质，其中的一者是肺表面活性物质。

“肺表面活性物质”(或“肺部表面活性物质”)是指能够满足自然哺乳动物(尤其是人类)的肺表面活性物质的正常功能的至少部分的任何药学可接受的物质或组分。可通过从天然组织(例如，牛、羊或猪肺)进行提取或可从个别成分(例如，磷脂、肺表面活性蛋白或其衍生物(包含例如KL4多肽等人工肺表面活性蛋白))、脂肪酸、盐和其他组分制造而获得肺表面活性物质制剂。市售的肺表面活性物质包括以下商品名的物质：Alveofact、Curosurf、Exosurf、Infasurf、Pumactant(ALEC)、Surfaxin和Survanta。至少一种其它肺表面活性物质Venticute(商品名)已经在临床研究中。某些人工肺表面活性物质组分通过含有磷脂和表面活性蛋白SP-C的至少一种重组衍生物(例如，被称为“rSP-C”的FF/I突变体(从EP 0 764 172已知的INN Lusupultide)，其为携带三点突变的人类SP-C的截断衍生物)而模拟天然肺表面活性物质。在本发明的特别优选应用中，治疗有效物质(或在颗粒包括一种以上治疗有效物质的情况下所述治疗有效物质中的一者)是已经通过喷雾干燥而制造的肺表面活性物质，且包括DPPC、POPG、rSP-C、棕榈酸和氯化钙。在进一步特别优选的应用中，治疗有效物质是已经根据EP 0 877 602的教示而制造的肺表面活性物质。

肺表面活性物质的重要用途旨在执行天然内生肺表面活性物质的作用的至少部分。当患者遭受内生性肺表面活性物质的缺陷时，此可特别重要。随后可将肺表面活性物质施用给患者的肺以便取代缺失或损坏(例如，在由于解蛋白活动而吸入胃内容物的情况下)的内生性表面活性物质(“表面活性物质取代疗法”)。其中修复内生性肺表面活性物质的功能的实例是获得性呼吸窘迫综合征(ARDS)、IRDS、特发性肺纤维化、囊性纤维化、慢性阻塞性肺病(COPD)(尤其是COPD急性加重)和慢性支气管炎。进一步实例是早产儿(尤其是在32周妊娠之前且甚至在29周妊娠之前出生的新生儿)的肺表面活性物质缺陷。

返回到图1、2和3，进入腔室200的含有活性物质的气溶胶与由两个相对的水隔室100和300提供的水蒸气接触。

在其中提供治疗有效物质(且与治疗有效物质一起提供气溶胶)的载气可为空气，例如医用空气，且可为在任何医院中可用的标准化空气。为了避免在气溶胶化过程期间被气溶胶化的颗粒的粘附，用于产生气溶胶的载气的相对湿度优选为20％或更低。甚至更优选的是，载气的相对湿度小于10％。因此，进入气溶胶入口210的气溶胶将相当干燥。通过使气溶胶与水蒸气接触，穿过腔室200的气溶胶(或更精确地说，是气溶胶的载气)的相对湿度将从小于10％或20％增加到稍低于100％或更多，一般来说增加到接近露点的值。如将在下文更详细地描述，通过加热的水穿过的第一水隔室100和第二水隔室300而产生水蒸气。

所述两个水隔室100、300含有通常已经被加热到高温(例如，50℃到60℃)的水，以增加水的蒸汽压力。第一水隔室100和第二水隔室300中含有的液态水分别通过第一层10和第二层20而与中间腔室分开。两个层都提供水蒸气可渗透但液态水实质不可渗透的半渗透屏障。举例来说，半渗透屏障是通常由合成材料(例如，Nafion、Goretex或Sympatex)制成的膜。第一层10和第二层20可由具有所需的性质以便允许水蒸气进入气溶胶通路同时截留液态水的任何材料制成，且优选由细穿孔材料制成。

在图1的实施例中，以加湿器可在使用期间进行安装的定向展示加湿器。中间腔室具有大体上圆锥形形状，其中圆柱体的轴线具有水平定向。在圆柱形腔室200的侧表面上提供气溶胶入口210和气溶胶出口220。在所展示的实施例中，提供气溶胶入口210和气溶胶出口220，使得进入气溶胶入口的气溶胶具有与退出气溶胶出口的气溶胶的流动方向相反的流动方向。当在圆柱体的轴线在水平方向上延伸的情况下圆柱形中间腔室200如图1中所示而定位时，确保气溶胶出口位于中间腔室的上部侧表面上。在中间腔室200的外部提供外壳201，外壳201以一种方式被设计成使得加湿器可放置在水平表面上或以某种方式处于稳定位置。外壳201进一步含有开口，中间腔室的外壳201可经由所述开口例如使用固定元件而固定地连接到第一层10、第二层20、第一水隔室的外壳101和第二水隔室的外壳301。在所展示的实例中，外壳301、201和101是大体上正方形。然而，应理解，可使用任何形状。所述开口可为被配置成接纳例如螺杆等固定元件的孔。

如可从图1看到，以一种方式设计加湿器，使得其关于在图1中展示且穿过中间腔室的平面A是镜面对称的。平面A具有平行于中间腔室的轴向方向的表面法线，且当在轴向方向上观看时位于腔室的宽度的一半处。

如所属领域的技术人员将容易理解，贯穿根据本发明的加湿器，将以一种方式使通道成形以减少或甚至避免涡流的发生。这样还有助于将气溶胶化的颗粒的沉积减到最少。所采取的为了减少或避免涡流的措施中的一者是避免沿着气溶胶的流动路径的任何锐角或尖锐边缘。这可例如在突出部240、250和260的顶端处看到，使所述顶端变圆以适应它们周围的气溶胶的平滑层流。

结合图2，更详细地阐释含有用于对气溶胶进行加湿的水的水隔室。结合图2，更详细地揭示第一水隔室100。然而，因为系统优选是镜面对称的，所以下文给出的阐释也适用于第二水隔室300。

第一水隔室100位于外壳101中，且所述水隔室也是圆柱形，其具有水入口110以用水填充水隔室。在所展示的实施例中，在水隔室中提供加热单元130。此加热单元130可为例如由金属制成的圆柱形主体，且可包含电加热元件以对水隔室内的水进行加热。为了控制水隔室内的水的温度，可提供温度传感器150。当在第一次用水填充水隔室时，水隔室中提供的空气可通过通风设备160离开水隔室。为了避免对水隔室内的水的污染，可在通风设备160上提供过滤器170。水隔室100进一步包括突出部140，其以一种方式布置在水隔室内，使得向在水隔室中循环的水提供导引。所述突出部有助于在水隔室内获得均匀的温度分布。突出部140进一步具有第二功能。水隔室在水隔室的一端处被轴向端表面102封闭。突出部140以一种方式在水隔室的轴向方向上从此轴向端表面102延伸，使得端表面101和102位于与外壳101的在上面提供第一层的表面103相同的轴向高度。表面141和142提供对作为弹性膜的层10的支撑。具有支撑表面141和142的突出部有助于避免或减少膜的变形。

在所展示的实施例中，使用加热单元130对水隔室内的水进行加热。在另一实施例中，可提供水回路，其中水在水隔室外部被加热且穿过水隔室。将在稍后结合图6更详细地描述此实施例。在此实施例中，不需要一定提供加热单元130，因为可在水隔室外部对水隔室中的水进行加热。

可将水隔室中的水加热到通常在37℃与100℃之间的温度，优选加热到在45℃与75℃之间的温度或在50℃与60℃之间的温度。穿过相界且进入中间腔室200的水蒸气的量取决于层10和20的半渗透屏障的渗透性、液态水的蒸汽压力(其取决于温度且随温度增加)、已经以气相存在的水蒸气的部分压力以及气相的温度。因为水蒸气将具有与被加热的水相同的温度，所以进入中间腔室200的水蒸气也将有助于对在中间腔室200中流动的气溶胶进行加热。对气溶胶的加热会增加气溶胶对水蒸气的容量，使得可将相当大量的水蒸气添加到气溶胶。当已经吸取所需量的水蒸气时，气相的水含量通常接近饱和。实际上，在气溶胶穿过中间腔室的过程中将气溶胶加热到50℃到60℃的范围内的温度已证明对于可用于凝聚在施用给患者之前的颗粒上的水的量非常有利。应理解，在将经加湿的气溶胶馈送到患者之前，通常将应用冷却步骤，其中经加湿的气溶胶再次被冷却到15℃到45℃的范围内的第二温度，优选冷却到20℃以上的第二温度，且最优选冷却到约37℃的温度。在本文中，参考WO 2012/025496，其详细地描述制备治疗物质的经加湿气溶胶的过程。

结合图3，将更详细地阐释导引气溶胶穿过其的中间腔室。如上文所阐释，气溶胶在穿过中间腔室时将被加热且将在此通过期间被加湿。在侧表面上提供外壳201，其封围中间腔室200。中间腔室也是圆柱形，其具有在腔室的侧表面上提供的气溶胶入口210，以及在中间腔室的侧表面上提供的气溶胶出口220。在腔室200中，气溶胶沿着通道230流动，之后其离开中间腔室。通道的长度可在10cm与30cm之间。然而，还可构想其他长度，且所述长度其具有将添加到腔室中的气溶胶的水蒸气的量、气溶胶的流动速度以及气溶胶的所需的温度增加。如可在图1中看到，通道在腔室的相对端表面上在轴向方向上分别被第一层10和第二层20封闭。中间腔室包括若干突出部240、250和260，其从腔室的侧表面突出到腔室的内部，因此建构所述通道的第一边界表面。在所展示的实施例中，所述通道的第一区段在腔室的轴向方向上通过腔室的外表面且通过突出部240的第一表面241而形成于空气入口之后。所述突出部在腔室的轴向方向上在腔室的整个轴向延伸部上延伸。所述突出部还在轴向方向上含有端表面243。这些端表面为第一层10和第二层20提供支撑表面。所述轴向端表面243中的一者为两个层10或20中的一者提供支撑表面，而另一轴向端处的另一(相对)支撑表面243为两个层10、20中的另一者提供支撑表面。经由气溶胶入口210进入腔室的气溶胶沿着通道通过，所述通道的第一部分由突出部240的表面241、腔室的外表面以及相对的层10和20定界。

如图3中所示，相邻突出部250以一种方式从相对的内表面突出到内部，使得通过突出部240和250形成U形通路。在所展示的实施例中，展示另一突出部260，其再次从上部侧表面延伸到内部。如可在图3中看到，相邻的突出部以一种方式从侧表面的相对区段延伸，使得通道在所述突出部之间在腔室内遵循蜿蜒图案。突出部250包括表面251、252且突出部260包括面向通道的表面261、262。因此，表面241、242、251、252、261和262是通道的第一边界表面的部分。面向通道且在中间腔室的轴向方向上将通道定界的第一层10的区段建构通道的第二边界表面。以相同方式，在中间腔室的轴向方向上将通道定界的第二层20的区段建构通道的第三边界表面。此外，面向腔室的内部且尤其在右侧在流动方向上在气溶胶入口210之后提供且在左侧在气溶胶出口220之前提供的圆柱形中间腔室的内表面进一步将通道定界。因此，在中间腔室内部，通过第一边界表面、第二边界表面、第三边界表面和圆柱形中间腔室的内表面将通道定界。端表面253和263再次为第一层和第二层提供支撑表面。如可在图3中看到，主要通过侧壁的内表面以及突出部240、250、260的壁(即，壁241、242、251、252和壁261、262)而形成通道。取决于通道的所需长度，突出部的数目可变化，可根据以下各者来选择通道的长度：气溶胶的既定流量、水隔室中的水的既定温度、气溶胶的既定加湿程度以及其他因素。虽然在所展示的实施例中已经选择三个突出部，但当然，具有不同数目的突出部的替代性实施例是可能的。举例来说，突出部的数目可为1、2、4、5、6、7、8、9或任何其他数目。在其中需要进入(通过气溶胶入口210)加湿器的气溶胶流与离开(通过气溶胶出口220)加湿器的气溶胶流相反(反平行)的情况下，突出部的数目优选为奇数(例如1、3或5)。另一方面，在其中期望进入加湿器的气溶胶流与离开加湿器的气溶胶流具有相同的方向的情况下，偶数数目的突出部是优选的(例如，2或4)。

在所展示的实施例中，使用三个突出部，使得在通道内部，气溶胶310将方向改变为相反的流动方向。然而，突出部的数目可取决于对气溶胶进行加湿以及对气溶胶进行加热所需的通道的长度。

如可在图3中看到，气溶胶沿着两个层10、20直接通过，所述两个层在腔室的轴向方向上封闭通道。所述两个层10、20在轴向方向上密封通道，且通过水腔室中的水的流体静压将两个膜按压在突出表面的支撑表面上。气溶胶通过沿着层10、20通过而被加湿。

在上部侧表面上同时提供气溶胶入口210和气溶胶出口220。在通道的下部部分处提供与气溶胶出口220相对的开口280，其中在被加热的气溶胶中产生的凝聚的液体可得到收集且可退出通道。在中间腔室的侧表面上、优选在与入口和出口相对的侧表面上提供水出口。在如图3中所示的加湿器和中间腔室的定向的情况下，气溶胶入口和气溶胶出口定位在侧表面的上部部分上，而在下部侧表面上提供用于移除凝聚的液体的开口。

在图3中所示的实施例中，通路包括可在其中提供开口280的两个区段。如图3中所示，在更靠近出口220的通路的下部区段处提供开口。

如可从图1和3推断出，进入通道230的水蒸气在相反方向上进入通道。来自第一水隔室100的水蒸气将在圆柱形形状中间腔室的轴向方向上进入通道，而来自第二水隔室的水蒸气也将主要在垂直于流的轴向方向上进入通道。然而，来自第一水隔室100和第二水隔室300的水蒸气具有在相反方向上引导的动量，使得施加到将要在通道中加湿的气溶胶的净动量是零。因此，避免将可气溶胶化材料沉积在与第一层相对或与第二层相对的表面上。

在图4中，展示中间腔室200的另一实施例。图4中所示的实施例与图3的实施例的不同之处在于在通道中提供第二入口270，其被配置成用于呼吸空气进入通道的入口。如描述的介绍部分所论述，可将经加湿的气溶胶施用给自主呼吸的患者以及机械通气的患者和接受呼吸辅助的患者。图4中所示的实施例尤其适合于将气溶胶施用给自主呼吸的患者。当将经加湿的气溶胶提供给患者以进行吸入时，优选不仅对气溶胶进行加湿，而且还对呼吸空气进行加湿，因为原本将经加湿的气溶胶与未经加湿的呼吸空气进行混合将不可避免地导致对经加湿的气溶胶的不合意的干燥。待加湿的呼吸空气通过第二入口270进入中间腔室，所述第二入口位于第一入口210下方(或者，当在气溶胶流的方向上看时，在其之后)。用于呼吸空气的入口不与气溶胶的入口平行定位，而是相对于气溶胶的入口成角度，使得呼吸空气将更有效地与通过入口210进入的气溶胶混合。管子连接到入口270，呼吸空气可借此进入腔室200。此外，在管子中提供止回阀，所述止回阀确保当患者呼气时，气溶胶不会在与气溶胶的流动方向相反的方向上离开腔室200。在患者吸气时，气溶胶和呼吸空气混合，且它们都被加湿，如上文结合图1到3所阐释，且被馈送到气溶胶出口。在气溶胶出口处提供退出连接器290。此退出连接器290可用于将缆线或类似装置连接到中间腔室200以进一步导引经加湿的气溶胶。

在另一实施例中，有可能为呼吸空气提供单独的加湿器。在此实施例中，如图1中所示的系统可单独用于呼吸空气，使得气溶胶不进入入口210，而仅有呼吸空气进入。在此实施例中，图1中所示的系统可提供两次，一次用于对气溶胶进行加湿和加热，且另一次用于对呼吸空气进行加湿和加热。当呼吸空气不与所提供的气溶胶相容时，可使用此实施例。图4中所示的腔室的剩余部分对应于图3中所示的腔室且不再详细地阐释。

如可从图3和4推断出，具有其大体圆柱形形状的中间腔室200比在圆柱形形状的纵向轴线的方向上的纵向延伸部具有更大的径向延伸部。换句话说，中间腔室的圆柱形形状使得所述形状具有比纵向延伸部更大的径向延伸部。

第一水隔室和第二水隔室在轴向方向上封围圆柱形中间腔室，其中气溶胶入口和气溶胶出口位于圆柱形中间腔室的侧表面上，使得穿过通道的气溶胶在中间腔室的轴向方向上大体上不具有分量，而是仅有垂直于轴向方向的分量。

结合图5，更详细地阐释可在气溶胶入口210处提供的喷嘴500，且随后待加湿的气溶胶通过所述喷嘴进入通道。待加湿的气溶胶通过开口540进入喷嘴500，如图5中的箭头所指示，且通过开口550使气溶胶离开。喷嘴500包括外壳510，其中通过可激发膜520形成用于待加湿的气溶胶的通道，所述可激发膜以一种方式被设计成使得通道的横截面在流动方向上增加。所述膜可通过在气溶胶化装置中用于产生气溶胶的压力脉冲激发，且所述膜的激发可有助于防止气溶胶的颗粒粘附并且结块在喷嘴的内壁上。术语“膜”是指气体、液体和可气溶胶化材料实质不可渗透的任何片状结构。可激发膜被设计成使得其响应于压力脉冲而变形和振荡。这些压力脉冲可来自供应到气溶胶化装置的载气。然而，所述喷嘴进一步可包括开口530，用于产生压力脉冲的外部源可通过所述开口连接到外壳510的内部以激发所述膜。

已发现，进入加湿器的气溶胶往往粘附在加湿器的入口处。如果在加湿器的此部分处使用硬壁，那么气溶胶的颗粒可累积在侧壁上。这将导致气溶胶入口的减小的开口，这又将导致增加的流动速度，且阻碍加湿器的适当起作用。然而，以所描述的方式修改入口(即，提供喷嘴500，所述喷嘴的内壁由可激发膜520形成)允许通过施加压力脉冲而(准连续地)移除不想沉积的颗粒，如上文所阐释，其可应用于系统以便产生待加湿的气溶胶。优选的是，所述喷嘴具有拥有所界定的开口角度的圆锥形形状。所述喷嘴的开口角度在5°与15°之间，优选在7°与11°之间，且更优选是9°。可激发膜520可为单个膜，但还可通过两个单独的膜形成，所述两个单独的膜连接在一起而为穿过喷嘴的气溶胶形成通道。

结合图6，更详细地揭示实施例，其中不通过图1中所示的加热单元130对水进行加热，而是其中通过水回路对水进行加热，所述水回路使水循环穿过例如水隔室100等水隔室。在图6中所示的实施例中，水回路400允许水循环穿过第一水隔室100。然而，应理解，同一回路400也可使水循环穿过第二水隔室300。在另一实施例中，为每个水隔室提供一个水回路。

水回路400包括热交换器450以及对水回路中循环的水进行加热的加热元件460。水回路包括水贮存器410和止回阀420，可借此将水供应到水回路。在结合点430处，水在已经通过水隔室100之后反馈回到回路。用于将水泵送穿过水回路的泵440将水传递到加热元件460和热交换器450。水随后穿过水入口110，水在水出口120处退出水隔室。对于水隔室的其他功能特征，因为所述水隔室对应于上文结合图2更详细地论述的水隔室，所以避免对所述水隔室的更详细论述。可提供通风设备470，水回路中含有的空气借此可退出水回路，尤其在第一次填充水回路时。第二止回阀480确保水在水回路中的方向性流动。泵440以一种方式被设计成使得水的流动速度使得获得腔室内的水的所需温度，例如如上文所论述的水腔室内的40℃到50℃的水温。为了控制所述温度，可在水隔室中提供温度传感器，例如温度传感器150。

上文所论述的加湿器提供对气溶胶的有效加热和加湿，因为为待加湿的气溶胶提供通道的中间腔室夹在两个水隔室之间。第一层和第二层提供较大表面，气溶胶将沿着所述较大表面在其路径上穿过中间腔室。

Claims (22)

1.一种加湿器，其被配置成对气溶胶进行加湿，其包括：

-第一水隔室(100)，其含有用于对所述气溶胶进行加湿的水，

-第二水隔室(300)，其含有用于对所述气溶胶进行加湿的水，

-中间腔室(200)，其位于所述第一水隔室(100)与所述第二水隔室(300)之间，所述中间腔室(200)包括气溶胶入口(210)和气溶胶出口(220)，且提供待加湿的所述气溶胶穿过的通道(230)的第一边界表面；

-第一层(10)，其对水蒸气可渗透且对液态水不可渗透，其位于所述第一水隔室(100)与所述中间腔室(200)之间，其中所述第一层的区段提供所述通道的第二边界表面，

-第二层(20)，其对水蒸气可渗透且对液态水不可渗透，其位于所述第二水隔室(300)与所述中间腔室(200)之间，其中所述第二层的区段提供与所述第二边界表面相对的所述通道(230)的第三边界表面,

其中所述第一层(10)与所述第二层(20)大体平行地布置。

2.根据权利要求1所述的加湿器，其中所述中间腔室(200)具有大体圆柱形形状，其中所述气溶胶入口(210)和所述气溶胶出口(220)位于所述中间腔室的侧表面上。

3.根据权利要求2所述的加湿器，其中通过所述第一边界表面、所述第二边界表面和所述第三边界表面定界的所述通道位于所述中间腔室中，以使得穿过所述通道的所述气溶胶与由所述中间腔室的所述大体圆柱形形状界定的轴向方向大体上垂直地流动。

4.根据权利要求1所述的加湿器，其中所述气溶胶入口(210)、所述通道(230)和所述气溶胶出口(220)进行布置，以使得退出所述气溶胶出口(220)的所述气溶胶具有与进入所述气溶胶入口(210)的所述气溶胶的流动方向大体上相反的流动方向。

5.根据权利要求2或3所述的加湿器，其中所述中间腔室(200)包括至少一个突出部(240、250、260)，所述至少一个突出部从所述中间腔室的所述侧表面突出到其内部，其中所述至少一个突出部(240、250、260)是所述通道(230)的所述第一边界表面的一部分，且为所述第一层(10)和所述第二层(20)中的每一者提供支撑表面。

6.根据权利要求5所述的加湿器，其中所述第一层(10)搁置在所述至少一个突出部(240-260)的第一支撑表面上，且所述第二层(20)搁置在所述至少一个突出部的与所述第一支撑表面相对的第二支撑表面上，其中所述第一层和所述第二层在所述中间腔室的轴向方向上将所述通道的相邻区段彼此密封。

7.根据权利要求2或3所述的加湿器，其中所述中间腔室包括至少两个突出部(240、250、260)，所述至少两个突出部各自从所述中间腔室(200)的所述侧表面突出到其内部，其中所述至少两个突出部(240、250、260)是所述第一边界表面的一部分，且突出到所述中间腔室(200)的所述内部，以使得所述通道(230)在所述至少两个突出部之间在所述中间腔室内遵循蜿蜒图案。

8.根据权利要求1所述的加湿器，其中所述中间腔室(200)包括所述通道中的第二入口(270)，其被配置成用于呼吸空气进入所述通道的入口。

9.根据权利要求8所述的加湿器，其中所述第二入口(270)在所述通道中的所述气溶胶的流动方向上位于所述气溶胶入口(210)之后。

10.根据权利要求1所述的加湿器，其中所述第一水隔室(100)和所述第二水隔室(300)各自包括用于对对应隔室中的水进行加热的加热单元(130、330)。

11.根据权利要求1所述的加湿器，其进一步包括水回路(400)，所述水回路使水循环穿过所述第一水隔室(100)和所述第二水隔室(300)。

12.根据权利要求11所述的加湿器，其中所述水回路包括用于将所述水泵送穿过所述水回路的泵和被配置成对所述水进行加热的热交换器。

13.根据权利要求10所述的加湿器，其中每一水隔室(100、300)包括突出部(140、340)，所述突出部导引所述对应隔室中循环的所述水，且分别为所述第一层和第二层建构进一步的支撑表面。

14.根据权利要求2或3所述的加湿器，其中所述中间腔室(200)在所述通道中包括用于移除凝聚的液体的开口(280)，所述开口位于所述中间腔室的所述侧表面中。

15.根据权利要求4所述的加湿器，其中在所述气溶胶入口处提供喷嘴(500)，待加湿的所述气溶胶通过所述喷嘴进入所述通道(230)，所述喷嘴(500)具有在所述气溶胶的所述流动方向上增加的横截面，所述喷嘴包括被配置成通过压力脉冲激发的至少一个可激发膜(520)以作为内壁。

16.根据权利要求15所述的加湿器，其中所述喷嘴具有圆锥形形状。

17.根据权利要求16所述的加湿器，其中所述喷嘴(500)的开口角度在5度与15度之间。

18.根据权利要求17所述的加湿器，其中所述喷嘴(500)的开口角度在7度与11度之间。

19.根据权利要求18所述的加湿器，其中所述喷嘴(500)的开口角度在8度与10度之间。

20.根据权利要求19所述的加湿器，其中所述喷嘴(500)的开口角度为9度。

21.根据权利要求2或3所述的加湿器，其中所述第一水隔室(100)和第二水隔室(300)中的每一者具有大体圆柱形形状，其中所述第一水隔室(100)和第二水隔室(300)中的每一者包括所述侧表面的一侧处的水入口(110)和所述侧表面的相对侧处的水出口(120)。

22.根据权利要求2或3所述的加湿器，其特征在于，相对于垂直于所述圆柱形形状的中间腔室的轴向方向的平面(A)是镜面对称的。