DE102020000903B4

DE102020000903B4 - Aerosolisierungsvorrichtung

Info

Publication number: DE102020000903B4
Application number: DE102020000903.4A
Authority: DE
Inventors: Karsten Schwörer; Patrick Weindl; Oliver Wisser
Original assignee: Pieter Van Weenen & Co GmbH
Current assignee: Pieter Van Weenen & Co GmbH
Priority date: 2020-02-19
Filing date: 2020-02-19
Publication date: 2021-12-09
Anticipated expiration: 2040-02-20
Also published as: DE102020000903A1; EP4103311A1; US20230173513A1; WO2021176108A1

Abstract

Aerosolisierungsvorrichtung für eine Aerosolbenetzungskammer, die eine Aufnahmeöffnung zur Aufnahme der Aerosolisierungsvorrichtung aufweist und zur Benetzung von in der Kammer angeordneten Proben mit Aerosol ausgelegt ist, wobei die Aerosolisierungsvorrichtung einen Hauptkörper, eine Aerosol-Ablenkvorrichtung und eine Verwirbelungsvorrichtung aufweist.

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen Vorrichtungen, mit denen biologische Proben mit Aerosol beaufschlagt werden können, und insbesondere Vorrichtungen, um einem Raum, in dem biologische Proben mit Aerosol beaufschlagt werden sollen, Aerosol zuzuführen.
Hintergrund der Erfindung
Die Untersuchung der Einwirkungen von Substanzen (z.B. Wirkstoffe, Toxine, Nanopartikel, Fasern oder Stäuben in Lösung oder Suspension auf biologisches Material (z.B. Zellkulturen, Geweben, Bakterien, Hautzellen, organischen Sekreten) sind in zunehmenden Maß von Interesse, um beispielsweise Aussagen über Nützlichkeit oder Schädlichkeit einer Substanz im Sinne der biologischen Reaktion oder deren Kinetik, also der Geschwindigkeit einer erfolgten Reaktion eines Organismus auf die betreffende Substanz , treffen zu können.
Eine Vorgehensweise besteht darin, aus einer zu untersuchenden Substanz ein Aerosol zu gewinnen und mit diesem Proben zu beaufschlagen. Hierfür können Anordnungen mit einem im Wesentlichen abgeschlossenem Raum mit Aerosol verwendet werden. Im Grunde umfassen derartige Aerosolbenetzungs-Anordnungen eine Basis, an/in der biologische Proben (beispielsweise mittels sogenannter Transwell-Inserts) angeordnet sind, eine Aerosolbenetzungskammer und eine Aerosolisierungsvorrichtung. Ein Beispiel für eine solche Anordnung ist in der DE 10 2013 005 010 A1 beschrieben. Ferner offenbart die DE 101 04 012 A1 , eine Aerosolisierungsvorrichtung, die einen Hauptkörper und eine stromabwärts angeordnete Aerosol-Ablenkeinrichtung aufweist, wobei die Aerosol-Ablenkeinrichtung die Funktion eines Prallkörpers zur zusätzlichen ein Aerosolisierung ausübt.
Aufgabe der Erfindung
Aufgabe der Erfindung ist Lösungen für flexiblere, hinsichtlich der Beaufschlagung einer Probe mit Aerosol verbesserte Aerosolisierungsvorrichtungen bereitzustellen.
Kurzbeschreibung der Erfindung
Zur Lösung stellt die vorliegende Erfindung Gegenstände gemäß den beigefügten Patentansprüchen bereit.
So wird eine Aerosolisierungsvorrichtung bereitgestellt, die zur Verwendung bei einer Aerosolbenetzungskammer vorgesehen ist, die eine Aufnahmeöffnung zur Aufnahme der Aerosolisierungsvorrichtung aufweist und zur Benetzung von in der Aerosolbenetzungskammer angeordneten Proben mit Aerosol ausgelegt ist.
Die Aerosolisierungsvorrichtung kann umfassen:

- einen Hauptkörper mit einem Aerosol-Durchgang, der einen Auslass zur Abgabe von Aerosol in einer Abgaberichtung aufweist,
- eine Aerosol-Ablenkvorrichtung, die in Abgaberichtung stromabwärts des Auslasses angeordnet ist und wenigstens eine Ablenkfläche aufweist, welche sich schräg zur Abgaberichtung erstreckt und ausgelegt ist, aus dem Auslass austretendes Aerosol in eine von der Abgaberichtung abweichende Richtung abzulenken,
- eine Verwirbelungsvorrichtung, die in Abgaberichtung stromabwärts der Aerosol-Ablenkvorrichtung angeordnet ist und wenigstens ein bewegbares Element aufweist, das ausgelegt ist, umgebendes Fluid in Bewegung zu versetzen.

Die wenigstens eine Ablenkfläche kann so ausgeführt sein, dass sie auf die geometrischen Verhältnisse einer Aerosolbenetzungskammer abgestimmt ist, um dort für eine gewünschte Verteilung von Aerosol zu sorgen.
Weitere ergänzend oder alternative Parameter bei der Auslegung der wenigstens einen Ablenkfläche sind Eigenschaft des Aerosols (z.B. Dichte, spezifisches Gewicht, Geschwindigkeit, Partikelgröße, Temperatur, etc.), Temperatur im Inneren der Aerosolbenetzungskammer, Anordnung von Proben in der Aerosolbenetzungskammer etc.
Es sind Varianten vorgesehen, bei denen die Ablenkfläche die Form der Mantelfläche eines Kegels, genauer kegelartigen Form, hat, wobei die Mantelfläche bezüglich der Abgaberichtung - nicht wie bei einem Kegel einen konstanten hat - sondern Bereiche aufweist, deren Winkel bezüglich der Abgaberichtung sich wenigstens einmal unterscheiden. So z.B. die Bereiche ein oder mehrmals „stumpfer“ und/oder „flacher“ werden, beispielsweise zu strömungsoptimierenden Zwecken.
Die wenigstens eine Ablenkfläche kann wenigstens drei Ecken aufweisen.
Es können wenigstens zwei Ablenkflächen vorhanden sein, die sich jeweils schrägt zur Abgaberichtung erstrecken, wobei ein Winkel zwischen der Abgaberichtung und der jeweiligen Ebene der Ablenkfläche gleich oder unterschiedlich sein kann.
Die wenigstens eine Ablenkfläche kann die Form einer Mantelfläche eines Kegels mit einem ersten Winkel zwischen Kegelachse und Mantellinie des Kegels aufweisen, an die sich die Mantelfläche eines Kegelstumpfes mit einem zweiten Winkel zwischen Kegelachse und Mantellinie des Kegelstumpfes anschließt.
So kann die wenigstens eine Ablenkfläche zwei Bereiche aufweisen. Der erste Bereich kann beispielsweise oben an einem oberen Ende der Ablenkfläche beginnen und bis zu einem Übergang reichen, wo der zweite Bereich beginn kann und bis zu einem unteren Ende der Ablenkfläche gehen kann.
Der erste Bereich kann die Form einer Mantelfläche eines Kegels, mit einem ersten halben Kegelwinkel haben. Unter einem halben Kegelwinkel wird hier der Winkel zwischen der Kegelachse und der Mantellinie verstanden.
Der zweite Bereich kann die Form einer Mantelfläche eines Kegelstumpfes haben, mit einem zweiten halben Kegelwinkel.
Der erste Kegelwinkel kann kleiner als der zweite Kegelwinkel sein. Beispielsweise kann der erste Kegelwinkel im Bereich zwischen 30° und 60° (z.B. ca. 45°) liegen und der zweite Kegelwinkel im Bereich zwischen 40° und 80° (z.B. ca. 60°).
Der erste Kegelwinkel kann größer als der zweite Kegelwinkel sein; bei derartigen Varianten kann man sagen, dass aus der Perspektive von oben kommenden Aerosols (z.B. aus der Aerosol-Aufnahmevorrichtung 20) die Ablenkfläche 62 erst flacher ist und dann steiler.
Beispielsweise kann der erste Kegelwinkel im Bereich zwischen 40° und 80° (z.B. ca. 60°) liegen und der zweite Kegelwinkel im Bereich zwischen 30° und 60° (z.B. ca. 45°).
Bei weiteren Varianten kann die wenigstens eine Ablenkfläche gekrümmt sein, wobei die Krümmung konkav oder konvex sein kann.
Bei weiteren Varianten kann die wenigstens eine Ablenkfläche wenigstens zwei Bereiche aufweisen, die unterschiedlich gekrümmt sind. Der erste Bereich kann beispielsweise oben an einem oberen Ende der Ablenkfläche beginnen und bis zu einem Übergang reichen, wo der zweite Bereich beginn kann und bis zu einem unteren Ende der Ablenkfläche gehen kann. Die ersten und zweiten Bereiche können unterschiedliche Krümmung aufweisen, wobei beispielsweise die Krümmung des ersten Bereichs größer als die des zweiten Bereichs ist, oder umgekehrt. Die Krümmungen können konkav und/oder konvex sein.
Die wenigstens eine Ablenkfläche kann die Form einer Mantelfläche wenigstens eines der Folgenden aufweisen:

- eines Kegels oder Kegelstumpfes, oder
- einer Kugel oder Halbkugel, oder
- eines Segments einer Kugel oder Halbkugel, oder
- eines Zylinders oder Segments eines Zylinders, oder
- eines Prismas oder Prismasegments, oder
- einer Pyramide oder Pyramidenstumpfs.

Die wenigstens eine Ablenkfläche kann an einem Trägerkörper ausgebildet sein.
Der Trägerkörper kann eine Aufnahme aufweisen, zur wenigstens teilweisen Aufnahme der Verwirbelungsvorrichtung.
Ein Antrieb der Verwirbelungsvorrichtung kann in der Aufnahme des Trägerkörpers angeordnet sein.
Das bewegbare Element der Verwirbelungsvorrichtung kann wenigstens eine Schaufel (Flügel, Rotorblatt) aufweisen welche um eine Drehachse drehbar ist.
Die Drehachse kann sich in eine Richtung parallel oder senkrecht schräg zur Abgaberichtung erstrecken
Das bewegbare Element der Verwirbelungsvorrichtung kann in einem Raum angeordnet sein, der wenigstens eine Öffnung aufweist.
Der Trägerköper kann den Raum umfassen, in dem das bewegbare Element der Verwirbelungsvorrichtung angeordnet ist.
Der Hauptkörper kann wenigstens einen Fluid-Zufuhr-Durchgang umfassen, der einen Einlass zur Zufuhr von der Aerosolbenetzungskammer zuzuführendem Fluid und einen Auslass zur Abgabe des der Aerosolbenetzungskammer zuzuführendem Fluid in die Aerosolbenetzungskammer aufweist.
Der Hauptkörper kann wenigstens einen Fluid-Abfuhr-Durchgang umfassen, der einen Einlass zur Zufuhr aus der Aerosolbenetzungskammer abzuführendem Fluid und einen Auslass zur Abgabe des aus der Aerosolbenetzungskammer abzuführendem Fluid in die Aerosolbenetzungskammer aufweist.
Der Hauptkörper kann wenigstens einen Leitungs-Durchgang umfassen, der ausgelegt ist, eine Leitung zur Steuerung und/oder Energieversorgung der Verwirbelungsvorrichtung hindurchzuführen. Der Leitungs-Durchgang kann so ausgeführt sein, dass er für eine elektrische Isolierung gegenüber Aerosol sorgt.
Die Aerosol-Ablenkvorrichtung und der Hauptkörper können mit wenigstens einem länglichen sich in Abgaberichtung erstreckenden Verbindungselement verbunden sein.
Das wenigstens eine Verbindungselement kann lösbar mit wenigstens einem der Aerosol-Ablenkvorrichtung und des Hauptkörpers verbunden sein.
Das wenigstens eine Verbindungselement kann einen sich in Längsrichtung des Verbindungselementes erstreckenden Durchgang aufweisen.
Der Durchgang des Verbindungselementes kann ausgelegt sein, eine Leitung zur Steuerung und/oder Energieversorgung der Verwirbelungsvorrichtung hindurchzuführen. Der Durchgang des Verbindungselementes kann so ausgeführt sein, dass er für eine elektrische Isolierung gegenüber Aerosol sorgt.
Der Hauptkörper kann an einer Außenseite wenigstens ein Dichtelement aufweisen, das ausgelegt ist, für eine Abdichtung gegenüber der Aufnahmeöffnung der Aerosolbenetzungskammer zu sorgen, wenn die Aerosolisierungsvorrichtung in der Aufnahmeöffnung der Aerosolbenetzungskammer aufgenommen ist.
Der Aerosol-Durchgang kann sich in Abgaberichtung erstrecken.
Der Aerosol-Durchgang kann an einer Innenfläche wenigstens ein Dichtelement aufweisen.
Die Aerosolisierungsvorrichtung kann umfassen, einen Anschluss für eine Aerosol-Zufuhrleitung zur Zuführung von Aerosol einer externen Quelle, wobei der Anschluss stromaufwärts des Aerosol-Durchgangs angeordnet ist und mit dem Aerosol-Durchgang in Fluidverbindung steht.
Die Aerosolisierungsvorrichtung kann umfassen, eine Aerosol-Aufnahmevorrichtung mit einer Aerosolerzeugungs-Kammer, die einen Einlass, um eine Substanz zur Gewinnung von Aerosol in die Aerosolerzeugungs-Kammer einzubringen, und einen Auslass aufweist, um aus der Substanz gewonnenes Aerosol aus der Aerosolerzeugungs-Kammer dem Aerosol-Durchgang zuzuführen.
Die Aerosol-Aufnahmevorrichtung kann einen sich von der Aerosolerzeugungs-Kammer wegerstreckenden Verbindungsteil aufweisen, der zur Verbindung mit dem Aerosol-Durchgang ausgebildet ist.
Der Verbindungsteil der Aerosol-Aufnahmevorrichtung kann ausgebildet sein, wenigstens teilweise in einen Einlass des Aerosol-Durchgangs eingebracht zu werden.
Der Verbindungsteil der Aerosol-Aufnahmevorrichtung kann an einer Außenseite wenigstens ein Dichtelement aufweisen.
In der Aerosolerzeugungs-Kammer kann wenigstens eine Membran angeordnet sein, die ausgebildet ist, in der Aerosolerzeugungs-Kammer in einem Bereich zwischen dem Einlass der Aerosolerzeugungs-Kammer und der Membran befindliches Aerosol in Richtung zu dem Auslass der Aerosolerzeugungs-Kammer durchzulassen.
Die wenigstens eine Membran kann eine steuerbare Schwingmembran umfassen.
Figurenliste
Im Folgenden werden Varianten der vorliegenden Erfindung anhand der Zeichnungen beschrieben.

1 zeigt eine schematische Darstellung einer Aerosolbenetzungs-Anordnung.
2 zeigt eine schematische Darstellung einer als Aerosolisierungsvorrichtung verwendbaren Aerosol-Aufnahmevorrichtung.
3A-4B zeigt schematische Darstellungen einer Variante einer Aerosolisierungsvorrichtung.
4A-4B zeigt schematische Darstellungen einer Variante einer Aerosolisierungsvorrichtung mit Fluid-Zu- und -Abfuhr.
5A-5E zeigt schematische Darstellungen einer Variante einer Aerosolisierungsvorrichtung mit Aerosol-Ablenkvorrichtung und Verwirbelungsvorrichtung.
6A-6C zeigt schematische Darstellungen einer Variante einer Aerosolisierungsvorrichtung ohne Aerosol-Aufnahmevorrichtung.

Die zu einer Zeichnung bzw. Variante jeweils gemachten Ausführungen gelten grundsätzlich auch für alle andere Zeichnungen und Varianten, sofern nichts anderes gesagt. Ferner sind Bezugszeichen, welche in vorherigen Zeichnungen eingeführt wurden, nicht in allen folgenden Zeichnungen wiederholt; dennoch gelten dort nicht gezeigte Bezugszeichen als auch dort offenbart.
Detaillierte Beschreibung
Wie schon eingangs gesagt, umfassen Aerosolbenetzungs-Anordnungen eine Basis, an/in der Proben (beispielsweise mittels sogenannter Transwell-Inserts) angeordnet sind, eine Aerosolbenetzungskammer und eine Aerosolisierungsvorrichtung. 1 veranschaulicht schematisch vereinfacht eine bespielhafte Aerosolbenetzungs-Anordnung 2.
Die Aerosolbenetzungskammer 4 der Aerosolbenetzungs-Anordnung 2 ist von Seitenwänden 6 (von denen die vordere und die rechte bezeichnet sind) und einem Deckel 8 sowie der Basis 10 begrenzt. Die Seitenwände 6 und Deckel 8 können zusammenbetrachtet als Haube 12 bezeichnet werden. Die Haube 12 ist im Allgemeinen lösbar mit einer Basis 10 verbunden, um Proben in entsprechende Aufnahmen 14 einzubringen und zu entfernen; aber auch um die Haube 12 einfach reinigen zu können. Bei der Haube 12 kann der Deckel 8 lösbar mit den Seitenwänden 6 verbunden sein. Mit der Basis 10 kann eine Temperier-Vorrichtung TV gekoppelt sein, um die Temperatur von Proben und/oder deren Umgebung zu kontrollieren und einzustellen.
Die Haube 12 weist eine Öffnung auf, an der eine Aerosolisierungsvorrichtung 16 angeordnet ist.
Die Aerosolisierungsvorrichtung 16 ist eine Vorrichtung, der eine Substanz, aus der ein Aerosol erzeugt werden soll, zugeführt wird und die erzeugtes Aerosol in die Aerosolbenetzungskammer abgibt. Hier wird unter einer Aerosolisierungsvorrichtung die Vorrichtung verstanden, die für sich betrachtet ausgelegt ist, Aerosol einer Aerosolbenetzungskammer zuzuführen.
Substanzen können in eine Aerosolisierungsvorrichtung beispielsweise, wie in 1 veranschaulicht, mittels Pipettieren 18 zugeführt werden. Die Aerosolisierungsvorrichtung umfasst Mittel, um aus der zugeführten Substanz ein Aerosol zu erzeugen. Dafür kann eine Schwingmembran verwendet werden.
2 veranschaulicht schematisch vereinfacht eine bespielhafte Vorrichtung, die als eigenständige Aerosolisierungsvorrichtung dienen kann, d.h. im Wesentlichen ohne weitere Komponenten Aerosol einer Aerosolbenetzungskammer zuzuführen vermag, oder, wie im Folgenden erläutert, Teil einer Aerosolisierungsvorrichtung sein kann. Um den letzteren Fall zu berücksichtigen wird die Vorrichtung gemäß 2 auch als Aerosol-Aufnahmevorrichtung bezeichnet, um sie begrifflich von einer Aerosolisierungsvorrichtung, deren Teil sie ist, zu unterscheiden.
Die Aerosol-Aufnahmevorrichtung 20 von 2 weist ein Gehäuse 22 auf, das eine Aerosolerzeugungs-Kammer 24 definiert und einen Einlass 26, um eine Substanz zur Gewinnung von Aerosol in die Aerosolerzeugungs-Kammer 24 einzubringen, und einen Auslass 28 aufweist, um aus der Substanz gewonnenes Aerosol aus der Aerosolerzeugungs-Kammer 24 abzugeben.
In der Aerosolerzeugungs-Kammer 24 ist eine Membran 30 angeordnet, mit der aus einer in der Aerosolerzeugungs-Kammer 24 oberhalb der Membran 30 befindlichen Substanz Aerosol gewonnen werden kann. Beispielsweise kann eine Schwingmembran verwendet werden, welche elektrisch angeregt wird, um Aerosol zu erzeugen, welches die Aerosolerzeugungs-Kammer 24 nach unten durch den Auslass 28 verlassen kann.
Wenn die Vorrichtung von 2, wie in 1 gezeigt, mit ihrem Auslass 28 in Fluidverbindung mit einem Einlass der Aerosolbenetzungskammer 4 gebracht ist, kann Aerosol in die Aerosolbenetzungskammer 4 gelangen.
3A und 3B zeigen eine Variante, bei der die Vorrichtung gemäß 2 als Aerosol-Aufnahmevorrichtung 20 dient (die hier im Zusammenspiel mit weiteren im Folgenden beschriebenen Komponenten „nur“ Teil einer Aerosolisierungsvorrichtung ist, und nicht wie gemäß 2 als eigenständige Aerosolisierungsvorrichtung dient). Hinsichtlich der Aerosol-Aufnahmevorrichtung gelten die obigen Ausführungen zu den vorherigen Zeichnungen hier entsprechend, sofern nichts anderes gesagt, und werden nicht wiederholt.
Die Aerosol-Aufnahmevorrichtung 20 weist eine Aerosolbenetzungskammer 4 auf, der Aerosol zugeführt werden kann. Die Aerosol-Aufnahmevorrichtung 20 umfasst ein Gehäuse 22, das eine Aerosolerzeugungs-Kammer 24 definiert, einen Einlass 26, um eine Substanz zur Gewinnung von Aerosol in die Aerosolerzeugungs-Kammer 24 einzubringen, und einen Auslass 28, um aus der Substanz gewonnenes Aerosol aus der Aerosolerzeugungs-Kammer 24 abzugeben, sowie eine Membran 30 zu Aerosolerzeugung. Die obigen Beschreibungen der Aerosol-Aufnahmevorrichtung von 2 gelten hier entsprechend und werden daher nicht wiederholt.
Das Gehäuse der 3A und 3B umfasst ferner einen sich darstellungsgemäß nach unten erstreckenden Verbindungsteil 32. Der Verbindungsteil 32 definiert eine Fluidverbindung von dem Auslass der Aerosol-Aufnahmevorrichtung 20 aus dieser heraus; daher kann der Verbindungsteil 32 auch als Auslassrohr bezeichnet werden.
Ferner umfasst die Aerosolisierungsvorrichtung 16 einen Hauptkörper 34 mit einem Aerosol-Durchgang 36, der einen Auslass 38 zur Abgabe von Aerosol in einer Abgaberichtung AR aufweist.
Der Hauptkörper 34 ist an seiner darstellungsgemäß unteren Seite so ausgebildet, dass er in eine Aufnahmeöffnung 40 einer Haube 12 einer Aerosolbenetzungskammer 4 eingesetzt werden kann. Dies kann beispielsweise mit einem umlaufenden Absatz 42 des Gehäuses oder einer anderen Ausformung 42 erreicht werden, deren Außenumfang im Wesentlichen der Innenseite der Aufnahmeöffnung 40 entspricht.
Für eine fluiddichte Anordnung gegenüber der Haube 12 kann der Hauptkörper 34, beispielsweise im Bereich des Absatzes/Ausformung 42, wenigstens ein Dichtelement 44 aufweisen.
Die Aerosol-Aufnahmevorrichtung ist mit ihrem Verbindungsteil 32 in den Aerosol-Durchgang 36 des Hauptkörpers 34 eingesetzt, z.B. so, dass sich die Aerosolerzeugungs-Kammer 24 darstellungsgemäß oberhalb eines Einlasses 46 erstreckt.
Für eine fluiddichte Anordnung zwischen Hauptkörper 34 und der Aerosol-Aufnahmevorrichtung 20 kann die Außenseite des Verbindungsteils 32 und/oder Innenseite des Aerosol-Durchganges 36 wenigstens ein Dichtelement (nicht bezeichnet) aufweisen, beispielsweise ein oder mehrere O-Ringe.
Wie in 3B schematisch gezeigt, ist die Aerosolbenetzungskammer 4 der Aerosolbenetzungs-Anordnung 2 von Seitenwänden 6 und einem Deckel 8 begrenzt, die die Haube 12 bilden. Eine Basis 10 mit Probenaufnahmen 14 (s. 1), welche die Aerosolbenetzungskammer 4 dem Deckel 8 gegenüberliegend begrenzt ist nicht gezeigt.
Mittels der Membran in der Aerosolerzeugungs-Kammer 24 wird aus einer in der Aerosolerzeugungs-Kammer 24 oberhalb der Membran 30 befindlichen Substanz Aerosol gewonnen, welches durch den Auslass 28, den Verbindungsteil 32, den Aerosol-Durchgang 36 und dessen Auslass 38 in der Abgaberichtung AR die Aerosolisierungsvorrichtung 16 verlassen und in die Aerosolbenetzungskammer 4 eingebracht werden kann.
Die Variante gemäß 3A und 3B ermöglicht es die Aerosolbenetzungskammer 4 und die Aerosolisierungsvorrichtung 16 als getrennte Komponenten auszuführen. Dies kann beispielsweise deren jeweilige Reinigung vereinfachen. Ferner ist es auf diese Weise möglich, unterschiedliche Aerosolisierungsvorrichtung bei einer Aerosolbenetzungskammer zu verwenden (z.B. Aerosolisierungsvorrichtung unterschiedlichen Fassungsvermögens, mit unterschiedlichen Membranen, unterschiedlicher Aerosolerzeugungsmittel etc.).
Die Variante von 4A und 4B umfasst die Komponenten der Variante von 3A und 3B. Daher gelten die obigen Ausführungen zu den vorherigen Zeichnungen hier entsprechend, sofern nichts anderes gesagt, und werden nicht wiederholt.
Hier weist der Hauptkörper 34 einen Fluid-Zufuhr-Durchgang 48 und einen Fluid-Abfuhr-Durchgang 50 auf. Der Fluid-Zufuhr-Durchgang 48 erstreckt sich von einem Anschluss 52 durch den Hauptkörper 34 zu dessen Unterseite 54. Der Fluid-Abfuhr-Durchgang 50 erstreckt sich von der Unterseite 54 des Hauptkörpers 34 durch diesen hindurch zu einem Anschluss 56.
Der Anschluss 52 kann z.B. mit einer Quelle verbunden werden, die unter Druck stehendes Fluid bereitstellt. Als Fluid kann beispielsweise Luft, Sauerstoff, Reinluft, Schutzgas, Kohlenstoffmonoxid oder -dioxid oder andere Gase dienen. Die Quelle kann z.B. eine Pumpe, eine Druckgasflasche, Filter, Druckminderer oder Dosierungsvorrichtungen umfassen.
Von der Quelle bereitgestelltes Fluid kann - wie durch die Pfeile FZ angegeben - über den Anschluss 52 durch den Fluid-Zufuhr-Durchgang 48 durch den Hauptkörper 34 der Aerosolbenetzungskammer 4 zugeführt werden. Mittels einer solchen Fluidzufuhr in die Aerosolbenetzungskammer 4 kann in der Aerosolbenetzungskammer 4 befindliches Fluid - wie durch die Pfeile FA angegeben - durch den Fluid-Abfuhr-Durchgang 50 durch den Hauptkörper 34 zu dem Anschluss 56 befördert werden. So abgeführtes Fluid kann am Anschluss 56 z.B. mittels eines Behälters aufgefangen werden.
Am Anschluss 56 kann auch eine Senke angeschlossen sein. Die Senke. kann z.B. eine Pumpe, Filter oder andere Reinigungsvorrichtungen umfassen.
Mit der Senke kann die Entfernung von Fluid aus der Aerosolbenetzungskammer 4 unterstützt werden. Die Senke kann die Quelle bei der Fluidzufuhr unterstützen, z.B. kann von der Senke bereitgestellter Unterdruck im Zusammenspiel mit von der Quelle bereitgestelltem Überdruck für Fluidzufuhr sorgen, wenigstens unterstützen, oder ersetzen, d.h., dass keine Quelle, sondem nur eine Senke verwendet wird.
Die Variante von 5A bis 5E umfasst die Komponenten der Variante von 4A und 4B. Daher gelten die obigen Ausführungen zu den vorherigen Zeichnungen hier entsprechend, sofern nichts anderes gesagt, und werden nicht wiederholt.
Bei der Variante von 5A bis 5E gibt es eine Aerosol-Ablenkvorrichtung 60, die in Abgaberichtung AR stromabwärts des Auslasses 38 des Aerosol-Durchganges 36 angeordnet ist. Die Aerosol-Ablenkvorrichtung 60 weist wenigstens eine Ablenkfläche auf, welche sich schräg zur Abgaberichtung AR erstreckt und dazu dient, aus dem Auslass 38 austretendes Aerosol in eine oder mehrere von der Abgaberichtung AR abweichende Richtungen abzulenken. Letzteres ist in 5A bis 5E durch die Pfeile AA angegeben.
Aus dem Auslass 38 kommendes Aerosol bewegt sich im Wesentlichen in der Abgaberichtung AR in die Aerosolbenetzungskammer 4. Dies kann zu einer ungleichmäßigen Verteilung in der Aerosolbenetzungskammer 4 führen. Beispielsweise kann es in Bereichen der Aerosolbenetzungskammer 4 in Abgaberichtung AR unterhalb des Auslasses und benachbart dazu einen höheren Anteil oder Konzentration des Aerosols geben als in Bereichen der Aerosolbenetzungskammer 4, die sich näher bei den Seitenwänden befinden. Infolge dessen ist es möglich, dass Proben ungleichmäßig mit Aerosol beaufschlagt werden.
Mittels der Aerosol-Ablenkvorrichtung 60 kann aus dem Auslass 38 kommendes Aerosol in der Aerosolbenetzungskammer 4 besser verteilt werden. Das sich zunächst in Abgaberichtung ausbreitende Aerosol trifft auf eine Ablenkfläche 62, die Aerosol von der Abgaberichtung weg und in Bereiche der Aerosolbenetzungskammer 4 lenkt. Insbesondere ist es vorgesehen, die Ablenkung des Aerosols in Richtung darstellungsgemäß schräg nach unten zu bewirken. Abhängig von der Art des Aerosols und/oder dessen Austrittsgeschwindigkeit aus dem Aerosol-Durchgang 36 kann das Aerosol sich entlang der Ablenkfläche 62 nach unten bewegen und/oder an dieser abprallen.
Bei der gezeigten Variante der Aerosol-Ablenkvorrichtung 60 umfasst die Ablenkfläche 62 zwei Bereiche. Der erste Bereich beginnt darstellungsgemäß oben an der Spitze SP und reicht bis zu einem Übergang UB, wo der zweite Bereich beginnt und bis zum unteren Ende UE der Ablenkfläche 62 geht.
Gemäß den Zeichnungen hat der erste Bereich die Form einer Mantelfläche eines Kegels, mit einem ersten halben Kegelwinkel. Unter einem halben Kegelwinkel wird hier der Winkel zwischen der Kegelachse und der Mantellinie verstanden. Ferner hat der zweite Bereich die Form einer Mantelfläche eines Kegelstumpfes, mit einem zweiten halben Kegelwinkel.
Gemäß den gezeigten Varianten ist der erste Kegelwinkel kleiner als der zweite Kegelwinkel; bei derartigen Varianten kann man sagen, dass aus der Perspektive von oben kommenden Aerosols (z.B. aus der Aerosol-Aufnahmevorrichtung 20) die Ablenkfläche 62 erst steiler ist und dann flacher.
Beispielsweise kann der erste Kegelwinkel im Bereich zwischen 30° und 60° (z.B. ca. 45°) liegen und der zweite Kegelwinkel im Bereich zwischen 40° und 80° (z.B. ca. 60°).
Bei weiteren Varianten kann der erste Kegelwinkel größer als der zweite Kegelwinkel sein; bei derartigen Varianten kann man sagen, dass aus der Perspektive von oben kommenden Aerosols (z.B. aus der Aerosol-Aufnahmevorrichtung 20) die Ablenkfläche 62 erst flacher ist und dann steiler.
Beispielsweise kann der erste Kegelwinkel im Bereich zwischen 40° und 80° (z.B. ca. 60°) liegen und der zweite Kegelwinkel im Bereich zwischen 30° und 60° (z.B. ca. 45°).
Wie weiter oben bereits ausgeführt, können bei weiteren Varianten Ablenkflächen die Formen einer Mantelfläche eines Kegelstumpfes, einer Kugel oder Halbkugel, Segments einer Kugel oder Halbkugel, eines Zylinders oder Segments eines Zylinders, eines Prismas oder Prismasegments, einer Pyramide oder Pyramidenstumpfs aufweisen.
Anstelle eine Ablenkfläche können auch zwei oder mehr Ablenkflächen verwendet werden.
Die Ablenkfläche 62 wird von einem Trägerkörper 64 bereitgestellt, der mittels länglichen Verbindungelementen 66 mit dem Hauptkörper 34 verbunden ist. Darstellungsgemäß sind es vier Verbindungelemente 66. Bei weiteren Varianten, können mehr oder weniger Verbindungelemente 66 vorhanden sein.
Die Verbindungelemente 66 können lösbar mit dem Hauptkörper 34 und/oder dem Trägerkörper 64 verbunden sein. Dies ermöglicht es, unterschiedliche Trägerkörper 64 (sowie im Folgenden beschriebene damit verbundene und/oder darin enthaltene Komponenten) zu verwenden, um beispielsweise Ablenkflächen unterschiedlicher Form bereitzustellen. Auch erlaubt dies, die Anordnung ohne Trägerkörper zu verwenden.
Der Trägerkörper 64 weist neben den Bereichen, die die Ablenkfläche 62 bereitstellen, unterhalb der Ablenkfläche 62 Bereiche, in dem eine Verwirbelungsvorrichtung 68 wenigstens teilweise angeordnet ist. Die Verwirbelungsvorrichtung 68 umfasst einen Antrieb 70, z.B. einen Elektromotor, und ein damit in Wirkverbindung stehendes Element 72, welches vom Antrieb bewegt werden kann.
Der Antrieb 70 kann in einem Raum 74 in dem Bereich des Trägerkörpers 64, der die Ablenkfläche 62 bereitstellt, angeordnet sein, wie dies gezeigt ist. Bei weiteren Varianten kann der Antrieb 70 darstellungsgemäß weiter unten, insbesondere in Bereichen des Trägerkörpers 64 unterhalb des Bereichs des Trägerkörpers 64, der die Ablenkfläche 62 bereitstellt, angeordnet sein.
Die Wirkverbindung zwischen Antrieb 70 und Element 72 kann mittels einer Antriebswelle 76 erreicht werden.
Das Element 72 ist einem Raum 78 angeordnet, der mit dem Innenraum der Aerosolbenetzungskammer 4 in Fluidverbindung steht. Darstellungsgemäß sind hierfür Öffnungen 80 vorgesehen.
Bei weiteren Varianten kann das Element 72 frei an einer Unterseite des Trägerkörpers 64 angeordnet sein. Dies kann beispielsweise durch eine mit dem Antrieb 70 gekoppelte Antriebswelle erreicht werden, die sich aus dem Trägerkörper 64 herauserstreckt und an deren freiem Ende das Element 72 angebracht ist.
Das Element 72 kann ein als einzelne Schaufel, Flügel oder Rotorblatt ausgebildet sein oder mehrere Schaufeln, Flügel oder Rotorblätter aufweisen. In Letzteren Fällen kann das Element 72 veranschaulichend mit einem Rotor eines Ventilators verglichen werden.
Durch Bewegen des Elements 72 wird in der Aerosolbenetzungskammer 4 eine Verwirbelung erzeugt, die die Verteilung von Aerosol unterstützt. Insbesondere ist das Element 72 so ausgeformt und/oder wird so bewegt, dass eine darstellungsgemäß im Wesentlichen horizontale Verwirbelung erzeugt wird. Eine solche Verwirbelung kann dafür sorgen, dass Aerosol auch in Randbereiche der Aerosolbenetzungskammer 4 befördert werden kann. Eine solche Verwirbelung kann dafür sorgen, dass Aerosol auch in Randbereiche der Aerosolbenetzungskammer 4 befördert werden kann und damit eine homogene Aerosolkonzentration in der Aerosolbenetzungskammer erzeugt wird. Dementsprechend kann auch eine gut durchmischte Testatmosphäre in der Kammer erzeugt werden.
Die Verbindungselemente 66 können, wie dargestellt, hohl, rohrförmig sein. Der Innenraum eines Verbindungselements 66 kann verwendet werden, um darin eine oder mehrere Leitungen 82 zu führen, über die der Antrieb 70 mit Energie versorgt und/oder gesteuert werden kann. Bei solchen Varianten ist es vorgesehen, dass am Hauptkörper 34 ein entsprechender Anschluss 84 vorgesehen, beispielsweise als Anschlussbuchse. Durch den Hauptkörper 34 kann sich vom Anschluss 84 zum entsprechenden Verbindungelement 66 ein Leitungs-Durchgang 86 erstrecken.
Bei weiteren Varianten sind zwei rohrförmige Verbindungselemente 66 so angeordnet, dass der jeweilige Innenraum in Fluidverbindung mit dem Fluid-Zufuhr-Durchgang bzw. dem Fluid-Abfuhr-Durchgang steht, um der Aerosolbenetzungskammer 4 zu- und/oder abzuführendes Fluid über die Verbindungselemente 66 zu- bzw. abzuführen.
Variante von 6A-6C kann als Variante der Variante von 5A-5D betrachtet werden, bei der die Aerosol-Aufnahmevorrichtung 16 durch eine andere Art der Aerosol-Zufuhr zu dem Aerosol-Durchgang 36 des Hauptkörpers 34 ersetzt ist. Ferner können die Anschlüsse zur Fluid-Zufuhr und -Abfuhr sowie der Anschluss für die Verwirbelungsvorrichtung anders angeordnet sein. Abgesehen von derartigen Unterschieden gelten die obigen Ausführungen zu den vorherigen Zeichnungen, sofern nichts anderes gesagt.
Bei der Variante von 6A-6C weist der Hauptkörper 34 auch einen Aerosol-Durchgang 36 auf. Der Aerosol-Durchgang 36 hier kann anders ausgebildet sein, insbesondere mit kleinerem Durchmesser, da es nicht nötig ist, das Verbindungselement einer Aerosol-Aufnahmevorrichtung mit diesem zu verbinden bzw. dort anzuordnen.
Der Durchgang 36 von 6A bis 6C weist einen Einlass 46 und einen Auslass 38 auf. Der Einlass 46 hier steht in Fluidverbindung mit einem Aerosol-Anschluss 58, an dem eine Aerosol-Zufuhrleitung angeschlossen werden kann, um Aerosol einer externen Quelle zuzuführen.
Der Hauptkörper 34 hier muss nicht gestaltet werden, um zu einer Aerosol-Aufnahmevorrichtung zu passen, sondern kann unabhängig davon ausgebildet sein. So kann der Hauptkörper 34 z.B. flacher gebaut sein, wie dies in 6A-6C veranschaulich ist.
Eine flache Bauweise kann dazu führen, dass an den Seiten des Hauptkörpers 34 nicht ausreichend Bauraum zur Verfügung steht, um die Anschlüsse zur Fluid-Zufuhr und -Abfuhr und/oder den Anschluss für die Verwirbelungsvorrichtung dort anzuordnen.
Wie in 6A-6C gezeigt ist es in solchen Fällen vorgesehen, diese Anschlüsse and der Oberseite des Hauptkörpers 34 anzuordnen.
Bezugszeichenliste

2: Aerosolbenetzungs- Anordnung
4: Aerosolbenetzungskammer
6: Seitenwände
8: Deckel
10: Basis
TV: Temperier- Vorrichtung
12: Haube
14: Probenaufnahme
16: Aerosolisierungsvorrichtung
18: Pipettieren
20: Aerosol-Aufnahmevorrichtung
22: Gehäuse der Aerosol-Aufnahmevorrichtung
24: Aerosolerzeugungs-Kammer der Aerosol-Aufhahmevorrichtung/Aerosolisierungsvorrichtung
26: Einlass der Aerosol-Aufnahmevorrichtung/Aerosolisierungsvorrichtung
28: Auslass der Aerosol-Aufnahmevorrichtung/Aerosolisierungsvorrichtung
30: Membran der Aerosol-Aufnahmevorrichtung/Aerosolisierungsvorrichtung
32: Verbindungsteil der Aerosol-Aufnahmevorrichtung/Aerosolisierungsvorrichtung
34: Hauptkörper
36: Aerosol-Durchgang
38: Auslass des Aerosol-Durchgangs
AR: Abgaberichtung
40: Aufnahmeöffnung einer Haube einer Aerosolbenetzungskammer
42: Absatz/Ausformung des Gehäuses
44: Dichtelement des Gehäuses
46: Einlass des Aerosol-Durchganges
48: Fluid-Zufuhr-Durchgang
50: Fluid-Abfuhr-Durchgang
52: Anschluss für Fluid-Zufuhr-Durchgang
54: Unterseite des Hauptkörpers
56: Anschluss für Fluid-Abfuhr-Durchgang
FZ: Fluid-Zufuhr-Richtung
FA: Fluid-Abfuhr-Richtung
58: Aerosol-Anschluss
60: Aerosol-Ablenkvorrichtung
62: Ablenkfläche
SP: Oberes Ende (Spitze) der Ablenkfläche
UB: Übergangsbereich der Ablenkfläche
UE: Unteres Ende der Ablenkfläche
64: Trägerkörper
66: Verbindungelement zur Verbindung Trägerkörper und Hauptkörper
68: Verwirbelungsvorrichtung
70: Antrieb der Verwirbelungsvorrichtung
72: bewegbares Element (Rotorblatt)
74: Raum für Antrieb der Verwirbelungsvorrichtung
76: Antriebswelle
78: Raum für bewegbares Element (Rotorblatt)
80: Öffnungen zur Fluidverbindung Raum für bewegbares Element (Rotorblatt) und Aerosolbenetzungskammer
82: Leitung(en)
84: Anschluss zum Antrieb
86: Leitungs-Durchgang

Claims

Aerosolisierungsvorrichtung (16) für eine Aerosolbenetzungskammer (4), die eine Aufnahmeöffnung zur Aufnahme der Aerosolisierungsvorrichtung (16) aufweist und zur Benetzung von in der Aerosolbenetzungskammer (4) angeordneten Proben mit Aerosol ausgelegt ist, wobei die Aerosolisierungsvorrichtung (16) umfasst: - einen Hauptkörper (34) mit einem Aerosol-Durchgang (36), der einen Auslass zur Abgabe von Aerosol in einer Abgaberichtung (AR) aufweist - eine Aerosol-Ablenkvorrichtung (60), die in Abgaberichtung d(AR) stromabwärts es Auslasses angeordnet ist und wenigstens eine Ablenkfläche (62) aufweist, welche sich schräg zur Abgaberichtung (AR) erstreckt und ausgelegt ist, aus dem Auslass austretendes Aerosol in eine von der Abgaberichtung (AR) abweichende Richtung abzulenken, - eine Verwirbelungsvorrichtung (68), die in Abgaberichtung (AR) stromabwärts der Aerosol-Ablenkvorrichtung (60) angeordnet ist und wenigstens ein bewegbares Element (72) aufweist, das ausgelegt ist, umgebendes Fluid in Bewegung zu versetzen.
Aerosolisierungsvorrichtung (16) nach Patentanspruch 1, wobei - die wenigstens eine Ablenkfläche (62) wenigstens drei Ecken aufweist, oder - wenigstens zwei Ablenkflächen (62) vorhanden sind, die sich jeweils schrägt zur Abgaberichtung (AR) erstrecken, wobei ein Winkel zwischen der Abgaberichtung (AR) und der jeweiligen Ebene der Ablenkfläche (62) gleich oder unterschiedlich ist, oder - die wenigstens eine Ablenkfläche (62) die Form einer Mantelfläche eines Kegels mit einem ersten Winkel zwischen Kegelachse und Mantellinie des Kegels aufweist, an die sich die Mantelfläche eines Kegelstumpfes mit einem zweiten Winkel zwischen Kegelachse und Mantellinie des Kegelstumpfes anschließt, oder - die wenigstens eine Ablenkfläche (62) die Form einer Mantelfläche -- eines Kegels oder Kegelstumpfes, oder -- einer Kugel oder Halbkugel, oder -- eines Segments einer Kugel oder Halbkugel, oder -- eines Zylinders oder Segments eines Zylinders, oder -- eines Prismas oder Prismasegments, oder -- einer Pyramide oder Pyramidenstumpfs, oder aufweist,
Aerosolisierungsvorrichtung (16) nach einem der vorherigen Patentansprüche, wobei das bewegbare Element (72) der Verwirbelungsvorrichtung (68) wenigstens eine Schaufel (Flügel, Rotorblatt) aufweist, welche um eine Drehachse drehbar ist.
Aerosolisierungsvorrichtung (16) nach einem der vorherigen Patentansprüche, wobei das bewegbare Element (72) der Verwirbelungsvorrichtung (68) in einem Raum angeordnet ist, der wenigstens eine Öffnung aufweist.
Aerosolisierungsvorrichtung (16) nach dem vorherigen Patentanspruch wobei die wenigstens eine Ablenkfläche (62) an einem Trägerkörper (64) ausgebildet ist und der Trägerköper den Raum umfasst, in dem das bewegbare Element (72) der Verwirbelungsvorrichtung (68) angeordnet ist.
Aerosolisierungsvorrichtung (16) nach dem vorherigen Patentanspruch, wobei der Trägerkörper (64) eine Aufnahme aufweist, zur wenigstens teilweisen Aufnahme der Verwirbelungsvorrichtung (68).
Aerosolisierungsvorrichtung (16) nach einem der vorherigen Patentansprüche, wobei der Hauptkörper (34) wenigstens einen Fluid-Zufuhr-Durchgang (56) umfasst, der einen Einlass zur Zufuhr von der Aerosolbenetzungskammer (4) zuzuführendem Fluid und einen Auslass zur Abgabe des der Aerosolbenetzungskammer (4) zuzuführendem Fluid in die Aerosolbenetzungskammer (4) aufweist; und/oder der Hauptkörper (34) wenigstens einen Fluid-Abfuhr-Durchgang (56) umfasst, der einen Einlass zur Zufuhr aus der Aerosolbenetzungskammer (4) abzuführendem Fluid und einen Auslass zur Abgabe des aus der Aerosolbenetzungskammer (4) abzuführendem Fluid in die Aerosolbenetzungskammer (4) aufweist.
Aerosolisierungsvorrichtung (16) nach einem der vorherigen Patentansprüche, wobei der Hauptkörper (34) wenigstens einen Leitungs-Durchgang (86) umfasst, der ausgelegt ist, eine Leitung zur Steuerung und/oder Energieversorgung der Verwirbelungsvorrichtung (68) hindurchzuführen.
Aerosolisierungsvorrichtung (16) nach einem der vorherigen Patentansprüche, ferner mit einem Anschluss für eine Aerosol-Zufuhrleitung zur Zuführung von Aerosol einer externen Quelle, wobei der Anschluss stromaufwärts des Aerosol-Durchgang (36)s angeordnet ist und mit dem Aerosol-Durchgang (36) in Fluidverbindung steht.
Aerosolisierungsvorrichtung (16) nach einem der Patentansprüche 1 bis 8, ferner umfassend eine Aerosol-Aufnahmevorrichtung (20) mit einer Aerosolerzeugungs-Kammer (24), die einen Einlass (26), um eine Substanz zur Gewinnung von Aerosol in die Aerosolerzeugungs-Kammer einzubringen, und einen Auslass (28) aufweist, um aus der Substanz gewonnenes Aerosol aus der Aerosolerzeugungs-Kammer (24) dem Aerosol-Durchgang (36) zuzuführen.