DE1165905B - Untersuchungsapparatur mit Ultraschall-Aerosolen unter Verwendung von Ultraschall-Schwingern - Google Patents

Description

• Untersuchungsapparatur mit Ultraschall-Aerosolen unter Verwendung von Ultraschall-Schwingern Bekannt ist die Erzeugung von Aerosolen mit Düsen, Zentrifugalzerstäubern oder nur für ganz besondere Untersuchungen in komplizierten Kondensationsverfahren. In letzter Zeit wurde die Vernebelung durch Ultraschall bekannt.
• Bei der bisher fast ausschließlichen Düsen- oder pneumatischen Vernebelung ist stets ein komprimiertes Gas (Luft, Sauerstoff u. a.) notwendig, um die Vernebelung in Gang zu bringen und zu halten.
• Dieses Gas verdünnt aber gleichzeitig das Aerosol und ist zum eigentlichen Untersuchungszweck meist nicht nur überflüssig, sondern auch hinderlich. Die pneumatische Vernebelung in einem luftdicht geschlossenen Raum ist überhaupt nicht möglich. Die Tröpfchengröße zeigt ein breites Spektrum. Die Hauptmasse der Wirksubstanz liegt in den Tröpfchen, die infolge ihrer Größe nicht lüngengängig sind. Sie wird festgelegt durch Düsenquerschnitt und Gasdurchgang. Die geringste Änderung dieser Größen variiert grundlegend die Versuchsbedingungen. Da derartig erzeugte Aerosole nicht unter Kontrolle zu halten sind, weil sie herumwirbeln, sind Untersuchungen mit schädigenden Aerosolen meist nur unter Gefährdung der untersuchenden Personen durchführbar. Infolge Verdunstung der Flüssigkeit erhöht sich während der Zerstäubung die Konzentration der Ausgangslösung, weiterhin nimmt, wie bei allen Zerstäubungsverfahren, die Vernebelleistung mit zunehmender Viskosität ab.
• Ähnliche Nachteile besitzt der Zentrifugalzerstäuber, der bei nur dünnen Nebeln noch gröbere Tröpfchen erzeugt, die kaum die oberen Luftwege (Trachea, Bronchien) erreichen.
• Bei den Kondensationsverfahren müssen die Wirksubstanzen erst verdampft (verglüht) und dann kondensiert werden; ein Verfahren, das sie nur in den seltensten Fällen aushalten.
• Die bisherigen Anordnungen der bekannten Ultraschallvernebelung ermöglichen es nicht, einen für Tier- und klinisch-experimentelle Untersuchungen mit Aerosolen geschlossenen Kreislauf herzustellen, auch nicht im Hinblick auf optimale Nebeldichten.
• Es ist bisher nicht möglich, in diesen geschlossenen Kreislauf dieselbe Luft (die jetzt gemäß der vorliegenden Erfindung unter verschiedensten Gesichtspunkten variiert werden kann) zuzuführen und die Lebensvorgänge von Versuchstieren oder -personen unter dem Einfluß wechselnder Luft- und Aerosolbedingungen zu studieren, ohne daß sich Einflüsse von außen geltend machen können oder der Untersucher gefährdet wird.
• Der Erfindung fällt die Aufgabe zu, Vorgänge unter Aerosolwirkung am Versuchstier oder einer Versuchsperson zu messen, ohne daß sich Einflüsse von außen geltend machen und Aerosole in einem völlig von der Außenwelt abgeschlossenen System mit Versuchsraum (Kleinraum, Großraum) ausschließlich lungengängiger Größe in beliebig langer Zeit und beliebiger Menge in den Versuchsraum zu bringen, ohne daß der Druck in dem System geändert wird, es sei denn, die Druckänderungen werden bewußt für bestimmte Versuchszwecke durchgeführt.
• Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß in einem Vernebelgefäß durch Ultraschallwellen eine Ausgangslösung vernebelt wird, an dieses Vernebelungsgefäß ein abgeschlossener Versuchsraum mit zwei Leitungen angeschlossen ist, wobei sich in einer Leitung eine Umwälzeinrichtung befindet, die die Luft des Versuchsraumes absaugt und zur Anreicherung mit Nebelstoffen in das Nebelgefäß strömen läßt. Die mit Nebeln angereicherte Luft gelangt sodann durch die zweite Leitung in den Versuchsraum zurück und lagert sich dort mit Spiegelbildung ab. Die Höhe des Nebelspiegels steigt immer weiter an, und bei Aufrechterhaltung der Kreislaufströmung wird der bereits vorhandene Nebel zur weiteren Verdichtung in das Nebelgefäß zurückgeleitet. Auf diese Weise können Aerosole in außerordentlicher Dichte produziert und gespeichert werden. In diesem Kreislauf kann ein CO2-Absorber, ein Sauerstoidgeber und ein elektrischer oder mechanisch arbeitender Aerosolfilter eingeschaltet werden.
• Im Versuchsraum sind Thermometer, Feuchtigkeits-und Druckmesser angebracht. Außerdem befinden sich hier Entuahmevorrichtungen (Abs augvorrichtung) für Gas und Aerosol und Eingabevorrichtungen für Gas und Futtermittel. Diese Vorrichtungen gestatten chemische Reaktionen, Gasgehalt zu messen oder regulierbar zu ändern.
• Die Erfindung ist gedacht für experimentelle Untersuchungen in der Medizin: Prophylaxe, Therapie, Diagnostik, Funktionsuntersuchungen.
• An einem Ausführungsbeispiel soll die Apparatur näher erläutert werden: Es zeigt F i g. 1 eine Apparatur mit Ultraschallvernebelung für wissenschaftlich experimentelle Untersuchungen und F i g. 2 zwei gekoppelte Apparaturen.
• Gemäß F i g. 1. werden durch einen Konvergenzschwinger 1 erzeugte Ultraschallwellen über eine Koppelflüssigkeit 2 (z. B. destilliertes Wasser) durch eine für Ultraschallwellen gut durchlässige Membran 3 (z. B. Glas) in ein senkrecht stehendes, zylinderförmiges, sich unten konisch verjüngendes Vernebelgefäß 4 geleitet, in dem sich eine zu vernebelnde Ausgangslösung 5 (z. B. kolloidales radioaktives Gold) mit ihrem Flüssigkeitsspiegel 6 in Höhe des Brennpunktes 7 befindet Am konischen Teil des Vernebelgefäßes 4 ist ein nach oben abgewinkeltes Rohr 8 mit in Kubikzentimetern geeichter Teilung angesetzt, welches oberhalb der Teilung mit einem Hahn 9 als luftdichten Abschluß endet. An der Teilung des Rohres 8 wird der Verbrauch abgelesen.
• Von der mittleren Höhe des Vernebelgefäßes 4 führt ein Rohr 10 von oben nahe der Gefäßwand in einen Versuchsraumll. Dieser ist allseitig abgeschlossen und besitzt ebenfalls eine weite, zylinderförmige Form, und sein unterer Rand ist mit einem Schliff 12 versehen. Dieser ruht auf einer Dichtungsscheibe 13, die auf einem abnehmbaren Boden 14 angebracht ist.
• Im Versuchsraum 11 befinden sich Thermometer 24, Feuchtigkeitsmesser 25 und Druckmesser 26, weiterhin sind hier Entnahmevorrichtungen 27 (Absaugvorrichtung) für Gas und Aerosol und Eingabevorrichtungen für Gas 28 und Futtermittel 29, z. B.
• Rohr, oben und unten mit Schieber versehen, angeordnet. Seitlich gegenüber vom Rohr 10 beginnt ein Steigrohr 15, in dem sich ein durch einen kleinen Elektromotor 16 getriebenes Flügelrad 17 befindet.
• Das Steigrohr 15 ist oben als horizontales Rohr 18 umgebogen. In diesem sind ein Aerosolfilter 19, ein CO2-Absorber 20 und ein Sauerstoffilter 21 eingeschaltet. Das Rohr 18 mündet von oben in das allseitig dichte Vernebelgefäß 4 ein und reicht mit einer trichterförmigen Erweiterung 22 bis in die Höhe des konischen Teils. In der Mitte der trichterförmigen Erweiterung 22 ist eine kugelförmige Glocke 23 mit drei Stegen befestigt, wobei die Glocke 23 als Gegenprall wirkt. Die Erfindung läßt sich von der Umwelt luftdicht abschließen, ohne daß die Vorgänge dadurch anders ablaufen. Die im Bereich des Brennpunktes 7 erzeugte Nebelmenge wird durch das Flügelrad 17 zunächst im Vernebelgefäß 4 hochgespeichert und gelangt mit dem Luftstrom, der durch das Flügelrad 17 in beliebiger Flußgeschwindigkeit reguliert werden kann, über das Rohr 10 in den Versuchsraum 11. Er lagert sich hier mit einer Spiegelbildung ab. Die im oberen Teil des Versuchsraums 11 stehende Luft ist von Aerosolteilchen weitgehend frei und wird durch den vom Flügelrad 17 erzeugten Luftstrom über das Steigrohr 15 und das Rohrl8 zur neuen Beschickung mit Aerosolteilchen in das Vernebelgefäß 4 gebracht. Der Nebel steigt über den Gegenprall, in dem der Ultraschallsprudel vom Brennpunkt 7 her abgefangen wird und der den dichtesten Nebel enthält, im Vernebelgefäß 4 und wird dem Versuchsraum 11 zugeführt.
• Gemäß Fig.2 strömt der in zwei Apparaturen erzeugte Nebel in den Versuchsraum 4 z. B. zur Mischung von zwei chemisch verschiedenen zusammengesetzten Aerosolen.

Claims (3)

1. Patentansprüche: 1. Untersuchungsapparatur mit Ultraschall-Aerosolen unter Verwendung von Ultraschall-Schwingern, dadurch gekennzeichnet, daß ein allseitig dichter. zu öffnender Versuchsraum (11) durch ein Rohr (10) und durch ein mit Flügelrad (17) versehenem Steigrohr (15) mit einem Vernebelgefäß (4) als Kreislaufsystem verbunden ist, in das Kreislaufsystem je nach Versuchsanordnung Aerosolfilter (19), CO2-Absorber (20) und Sauerstoffgeber (21) eingeschaltet sind, in dem Versuchsraum (11) Thermometer (24), Feuchtigkeitsmesser (25), Druckmesser (26) angeordnet sind, sich in ihm Entnahmevorrichtungen (27) für Gas und Aerosol, Eingabevorrichtungen für Gas (28) und Eingabevorrichtungen für Futtermittel (29) befinden.
2. 2. Apparatur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzelteile vorzugsweise aus Glas hergestellt sind.
3. 3. Apparatur nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet durch eine regelbare Drehzahl des Flügelrades (17).