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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung gehört zum technischen Gebiet der medizinischen Geräte, betrifft die Verbesserung eines Vernebler-Gerätes für die Inhalationstherapie - konkret ausgedrückt - einen Mundstückanschluss des Inhalationsgerätes und ein intelligentes adaptives Inhalationsgerät zur Verabreichung von flüssigem Inhalationsgemisch.
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Stand der Technik
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Mit dem globalen Klimawandel und täglich steigender Luftverschmutzung nimmt die Inzidenzrate asthmatischer Erkrankungen jährlich zu. Zudem ist ein Anstieg in der Häufigkeit des Auftretens dieser Erkrankungen von Individuen zu verzeichnen. Die Prävalenz von Asthma bronchiale bei Kindern zwischen 3 und 14 Jahren liegt besonders hoch, erreicht sogar einen Anteil von 3%. Asthma bronchiale führt nicht nur zur Wachstumsstörung, sondern es stellt auch die unsichtbare Bedrohungen für das Leben der Kinder dar, daher ist Asthmatherapie auf breites Interesse bei den Eltern gestoßen. Virusinfektion ist ein häufiger Auslöser asthmatischer Erkrankungen und akuter Asthmaanfälle bei Kindern. Informationen zufolge bricht Asthma bronchiale bei ca. 20% der Säuglinge im ersten Lebensjahr als Folge einer Virusinfektion aus. Erfolgt die Behandlung nicht zeitgerecht oder fachgemäß, werden Husten und Dyspnoe bei 16% der erkrankten Kinder wieder auftreten bzw. es entwickelt sich später zum Kinderasthma. Im Falle einer Virusinfektion mit wiederholter Dyspnoe als Begleitsymptom innerhalb den ersten 6 Lebensmonaten, hält die asthmatische Erkrankung oftmals an bis 7~8 Lebensjahre erreicht werden. Zudem könnte es sich bei manchen pädiatrischen Patienten zum Kinderasthma entwickeln. Ferner erhöht sich das Risiko für wiederholte Dyspnoe nach einer Virusinfektion bei Säuglingen und Kindern. Virusinfektion des Atemweges kann nicht nur Asthma auslösen, sondern sie führt auch zum Wiederauftreten des Asthmas und zur Verschlechterung der Beschwerden. Ein Fall-Kontroll-Studium zeigt, dass die Virusinfektionsrate bei 84 aufgrund verschlechterter Asthma stationär aufgenommenen pädiatrischen Patienten 44% beträgt.
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Inhalationstherapie gilt international als die wirksamste Therapiemethode gegen asthmatische Erkrankungen. Bei Inhalationstherapie wird flüssiges Inhalationsgemisch mittels eines Inhalationsgerätes (Verneblers) zerstäubt und durch Nase oder Mund der pädiatrischen Patienten eingeatmet, dabei wird die Wirkung der Therapie durch Erhöhung der lokalen Konzentration des Inhalationsgemisches erzielt. Insgesamt zeichnet sich die Inhalationstherapie durch ihre unmittelbare und schnelle Wirkung, die hohe Sicherheit und das einfache Handhaben etc. aus.
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In den entwickelten Ländern wie europäischen Staaten und den USA ist Inhalationsgerät bereit ein unfehlbares Medizinisches Gerät für die Familien geworden. Die Inhalationstherapie findet Anwendung bei akuten und chronischen Erkrankungen der Atemwege, wie: Erkältungs- Krankheiten, Fieber, Husten, Schwellung und Schmerzen am Hals, Rhinitis, Chronische Pharyngitis, Tonsillitis, Asthma, Bronchitis convulsiva, Lungenemphysem, Chronische Bronchitis, Bronchiektasen, Mukoviszidose, zystische Lungenfibrose und bei Patienten mit Bedarf an Anfeuchtung der Atemwege, Verflüssigung von Bronchialsekret. Auch die Internetverkaufsdaten zeigen immer wieder den starken Aufschwung des neuen Marktes der Inhalationsgeräte für den Familiengebrauch. Mit immer verbreiteter Anwendung der Inhalationsgeräte für den Familiengebrauch ergibt sich eine positive Perspektive mit Weitblick auf die Zukunft des Marktes der Inhalationsgeräte.
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Die häufig im Markt anzutreffenden Inhalationsgeräte funktionieren zwar nach unterschiedlichen Prinzipien, haben aber ein gemeinsames Problem, dass die Inhalationseffizienz stark von Atemmanöver abhängig ist. Die Inhalation mit einem Kompressor-Inhalationsgerät lässt sich relativ stark von Atemmanöver beeinflussen, von dem sich die Ultraschall-Inhalationsgeräte und Vibrationsmembran-Inhalationsgeräte zwar relativ wenig beeinflussen lassen, dennoch erzeugt die Atmung der Patienten bestimmte interindividuellen und intraindividuellen Unterschiede. Daher soll ein ideales Inhalationsgerät gemäß dem Atmungszustand der Patienten den Inhalationsvorgang rechtzeitig regeln, um die hohe Effizienz der Inhalation und individuelle Therapie zu realisieren. Als Lösung des Problems wurde die ADD (Adaptive Aerosol Delivery)-Technik, auch bekannt als selbstregelnde Inhalationsgeräte, erfunden. Zu denen gehört Prodose AAD-System, das 2002 auf den Markt gelangen ist, und ebenfalls das mit vibrierender Membrantechnologie von Omron ausgestattete I-neb AAD-System (Philips Respironics), das in 2004 auf den Markt gekommen ist.
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Nichtsdestotrotz weist die gegenwärtige AAD-Technik auf folgende Probleme und Mängel:
- 1. Komplizierte technische Umsetzung und damit verbundene hohe Kosten. I-neb ADD-System als Beispiel für die neuste ADD-Technik, das mittels eines im Inhalationsgerät integrierten Drucksensors die Luftdruckwellen kontinuierlich überwacht. Bei kontinuierlichem Druckanstieg und Überschreitung des voreingestellten Steigungswerts wird der Beginn der Einatmung angenommen, die Überwachung setzt fort. Bei kontinuierlichem Druckabstieg und Überschreitung des voreingestellten Senkungswertes wird der Beginn der Ausatmung angenommen. Anschließend werden die Peak-Flow-Werte (Spitzenflusswerte) der ersten drei Atemzüge überwacht und das Inhalationsintervall entsprechend festgelegt, das anschließend nach jedem Atemzug erneut berechnet und angepasst werden, um der Änderung des Atemmanövers der Gesamtbehandlungsperiode anzupassen. Offensichtlich stellt diese Umsetzung hohe technische Ansprüche am Sensor. Darüber hinaus hängt die Präzision der Erfassung des Atemmanövers stark von Probenahme und Vorberechnungsmethode ab, welche die Inhalationseffizienz weiterhin beeinflusst.
- 2. Die fehlende sofortige Startbereitschaft. Die Berechnung des Atemmanövers ist von den Peak-Flow-Werten letzter Atemproben abhängig, dies setzt die vorherige Messung und Analyse des Atemmanövers der Patienten vor der Anwendung voraus und verursacht Umstände bei Anwendung.
- 3. Der mit der komplizierten technischen Umsetzung verbundene gestiegene Stromverbrauch, der insbesondere für Handgeräte mit limitiertem Akkukapazität einen fatalen Nachteil bedeutet.
- 4. Die weiterhin fehlende Kontrolle über die Dosierung des Inhalationsgemisches. Die Verwendung der AAD-Technik kann die Inhalationseffizienz in hohem Maß erhöhen, das stellt Anforderungen an die genaue Dosierung des Aerosols. Jedoch hat die gegenwärtige AAD-Technik das entscheidende Problem nicht gelöst. Ein dringendes Problem stellt die Vermeidung der Überdosierung bzw. Unterdosierung des Inhalationsgemisches zur Realisierung sparsamer und rationaler Verwendung des Inhalationsgemisches immer noch dar.
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Darstellung der Erfindung
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Zur Lösung der oben erwähnten technischen Probleme liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Mundstückanschluss eines Inhalationsgerätes, ein intelligentes adaptives Inhalationsgerät zur Verabreichung von flüssigem Inhalationsgemisch zu schaffen, wobei eine zeitnahe, präzise Erfassung des Atemmanövers der Patienten durch den Mundstückanschluss des Inhalationsgerätes leicht ermöglicht wird, dessen Vorrichtung zur Atmungskontrolle infolge eines einfachen Aufbaus kostengünstig herstellbar ist, stromsparend ist, und das Problem der fehlenden sofortigen Startbereitschaft der gegenwärtigen Inhalationsgeräte mit ADD-Technik löst, sowie ein zugehöriges Verfahren zur Vermeidung der Über- bzw. Unterdosierung des Inhalationsgemisches, welches die intelligente und adaptive Arbeitsweise des Inhalationsgerätes realisiert.
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Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabenstellung wird durch folgende Verfahren gelöst:
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Mundstückanschluss des Inhalationsgerätes zur Verabreichung von flüssigem Inhalationsgemisch, der einen röhrenförmigen Anschlusskörper mit einer Öffnung für Zufuhr des flüssigen Inhalationsgemisches an einem Ende und einer Inhalationsöffnung am anderen Ende umfasst,
dadurch gekennzeichnet, dass ein sich während des Ausatmens über die genannte Inhalationsöffnung auswärts öffnendes Rückschlagventil zur Ausatmungskontrolle, dessen Ventilklappe mit dem Magnet 1 ausgestattet ist, und ein sich während des Einatmens über die genannte Inhalationsöffnung einwärts öffnendes Rückschlagventil zur Einatmungskontrolle, dessen Ventilklappe mit dem Magnet 2 ausgestattet ist, an der Röhrenwand des genannten Mundstückanschlusskörpers angeordnet sind, und dass der Öffnungszustand des Ausatmungskontrollventils und des Einatmungskontrollventils jeweils von neben dem Magnet 1 an der Röhrenwand des Mundstückanschlusskörpers angeordneten Sensor 1 und vom neben dem Magnet 2 an der Röhrenwand angeordneten. Sensor 2 überwacht und dem mit den Sensoren verbundenen Steuerungssystem des Inhalationsgerätes signalisiert wird, welches ein intelligentes Kontrollmodul zur Überwachung des Atmungsventilzustandes enthält, und den Betriebszustand des Inhalationsgerätes gemäß den vom Sensor 1 und 2 erfassten und abgegebenen Signalen über den Öffnungszustand der Ventile steuert.
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In einer weiteren günstigen Ausführungsform des vorliegenden Verfahrens ist das Einatmungskontrollventil auf der Unterseite der Röhrenwand des genannten Anschlusskörpers für das Mundstück angeordnet, dessen Ventilklappe sich beim Einatmen über die Inhalationsöffnung nach oben öffnet. Das genannte Ausatmungskontrollventil ist auf der Oberseite der Röhrenwand des genannten Anschlusskörpers für das Mundstück angeordnet, dessen Ventilklappe sich beim Ausatmen über die Inhalationsöffnung nach oben öffnet.
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In einer weiteren günstigen Ausführungsform des vorliegenden Verfahrens ist der erste Sensor der erste Reedschalter und der zweite Sensor der zweite Reedschalter. Im geöffneten Zustand der genannten Ausatmungskontrollventilklappe öffnen sich die ferromagnetischen Schaltzungen des ersten Reedschalters, im geschlossenen Zustand der genannten Ausatmungskontrollventilklappe, schließen die ferromagnetischen Schaltzungen des ersten Reedschalters, im geöffneten Zustand der genannten Einatmungskontrollventilklappe öffnen sich die ferromagnetischen Schaltzungen des zweiten Reedschalters, das Steuerungssystem des genannten Inhalationsgerätes schaltet das Inhalationsgerät an, und setzt das vernebelte Inhalationsgemisch frei. Im geschlossenen Zustand der genannten Einatmungskontrollventilklappe schließen die ferromagnetischen Schaltzungen des zweiten Reedschalters, das Steuerungssystem des genannten Inhalationsgerätes schaltet das Gerät ab.
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In einer weiteren günstigen Ausführungsform des vorliegenden Verfahrens ist der erste Sensor der Hall-Schalter 1 und der zweite Sensor der Hall-Schalter 2. Das Steuerungssystem des Inhalationsgerätes enthält ein arithmetisch-logisches Modul zur Bestimmung des Öffnungswinkels der genannten Aus- und Einatmungs- kontrollventilklappe. Das Steuerungssystem des Inhalationsgerätes bestimmt anhand des vom Hall-Schalter 1 erfassten magnetischen Flusses den Öffnungszustand bzw. den Öffnungswinkel der Ausatmungskontrollventilklappe. Im geschlossenen Zustand der Ausatmungskontrollventilklappe wird das Maximum des magnetischen Flusses vom Hall-Schalter 1 gemessen und vom Steuerungssystem des Inhalationsgerätes erfasst. Im vollständig geöffneten Zustand der Ausatmungskontrollventilklappe wird das Minimum des magnetischen Flusses vom Hall-Schalter 1 gemessen und vom Steuerungssystem des Inhalationsgerätes erfasst, das Steuerungssystem des Inhalationsgerätes bestimmt anhand des vom Hall-Schalter 2 erfassten magnetischen Flusses den Öffnungszustand bzw. den Öffnungswinkel der Einatmungskontrollventilklappe. Im vollständig geöffneten Zustand der Einatmungskontrollventilklappe wird das Minimum des magnetischen Flusses vom Hall-Schalter 2 gemessen und vom Steuerungssystem des Inhalationsgerätes erfasst, welches das Inhalationsgerät anschaltet, und das vernebelte Inhalationsgemisch freisetzt, im geschlossenen Zustand der EinatmungskontrollventilKlappe wird das Maximum des magnetischen Flusses vom Hall-Schalter 2 gemessen und vom Steuerungssystem des Inhalationsgerätes erfasst, welches das Gerät abschaltet.
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Mundstückanschluss des Inhalationsgerätes zur Verabreichung von flüssigem Inhalationsgemisch, der einen röhrenförmigen Anschlusskörper mit einer Öffnung für Zufuhr des flüssigen Inhalationsgemisches an einem Ende und einer Inhalationsöffnung am anderen Ende umfasst,
dadurch gekennzeichnet,dass der Mundstückanschluss über eine Aerosolkammer verfügt, die mit einer Öffnung für Zufuhr des flüssigen Inhalationsgemisches und einem mit der Zufuhröffnung des genannten Mundstückanschlusskörpers verbundenen elektromagnetischen Aerosolkammerventil ausgestattet ist, in der ein Aerosolkonzentrationssensor integriert ist, der ebenfalls wie das Aerosolkammerventil mit dem Steuerungssystem des Inhalationsgerätes verbunden ist, welches ein intelligentes Atmungsventilzustandskontrollmodul, ein arithmetisch-logisches Modul zur Bestimmung des Öffnungswinkels der Ventilklappen und ein Aerosolkonzentrationskontrollmodul für die Aerosolkammer umfasst, und dass ein Ausatmungskontrollventil an der Röhrenwand auf der Oberseite des Mundstückanschlusskörpers angeordnet ist, dessen Ventilklappe sich beim Ausatmen über die Inhalationsöffnung nach oben öffnet, an welcher Magnet 1 angebracht ist, neben dem an der Röhrenwand des Mundstückanschlusses der Hall-Schalter 1 vorgesehen ist, und dass ein Einatmungskontrollventil auf der Unterseite der genannten Aerosolkammer angeordnet ist, dessen Ventilklappe sich beim Einatmen über die Inhalationsöffnung nach oben öffnet, an welcher Magnet 2 angebracht ist, neben dem auf der Unterseite der Aerosolkammer der Hall-Schalter 2 vorgesehen ist, und dass die genannten Hall-Schalter 1 und 2 jeweils mit dem Steuerungssystem des Inhalationsgerätes verbunden sind, welches anhand des vom Hall-Schalter 1 erfassten magnetischen Flusses den Öffnungszustand bzw. -Winkel der Ausatmungskontrollventilklappe bestimmt, in deren geschlossen Zustand das Maximum des magnetischen Flusses vom Hall-Schalter 1 gemessen und vom Steuerungssystem des Inhalationsgerätes erfasst wird, und in deren vollständig geöffneten Zustand das Minimum des magnetischen Flusses vom Hall-Schalter 1 gemessen und vom Steuerungssystem des Inhalationsgerätes erfasst wird, welches anhand des vom Hall-Schalter 2 gemessenen magnetischen Flusses den Öffnungszustand und -Winkel der Einatmungskontrollventilklappe bestimmt, in deren vollständig geöffneten Zustand das Minimum des magnetischen Flusses vom Hall-Schalter 2 gemessen und vom Steuerungssystem des Inhalationsgerätes erfasst wird, welches das Inhalationsgerät anschaltet und vernebeltes Inhalationsgemisch freisetzt, in deren geschlossen Zustand das Maximum des magnetischen Flusses vom Hall-Schalter 2 gemessen und vom Steuerungssystem des Inhalationsgerätes erfasst wird, welches das Inhalationsgerät abschaltet.
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In einer weiteren Ausgestaltung des vorliegenden Verfahrens ist vorgesehen, dass der Mundstückanschluss des Inhalationsgerätes ein Stromversorgungsmodul, Anschluss für das Inhalationsgerät und integrierte/externe Benutzerschnittstelle umfasst.
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In einer weiteren günstigen Ausführungsform des vorliegenden Verfahrens weist der Mundstückanschluss des Inhalationsgerätes eine Innenkammer für das Inhalationsgemisch auf, die mit Innenkammerventil und Anschluss zum genannten Inhalationsgerät ausgestattet ist. Das genannte Ventil der Innenkammer für das Inhalationsgemisch ist mit der Zufuhröffnung des Inhalationsgemisches der Aerosolkammer verbunden. Am genannten Anschlusskörper für das Mundstück bzw. an der Innenkammer für das Inhalationsgemisch sind Temperatursensor und elektrische Heizung eingebaut, die jeweils mit dem Steuerungssystem des genannten Inhalationsgerätes verbunden sind. Das genannte Steuerungssystem des Inhalationsgerätes enthält Temperaturüberwachungsmodul für die Inhalationsgemisch-Kammer.
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Intelligentes adaptives Inhalationsgerät zur Verabreichung des flüssigen Inhalationsgemisches, welches Kammer für das flüssige Inhalationsgemisch, Mundstückanschluss, Inhalationsgerät und Steuerungssystem des Inhalationsgerätes umfasst,
dadurch gekennzeichnet, dass der Mundstückanschluss dem oben genannten Mundstückanschluss des Inhalationsgerätes entspricht.
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In einer weiteren günstigen Ausführungsform des vorliegenden Verfahrens enthält das genannte intelligente adaptive Inhalationsgerät zur Verabreichung des flüssigen Inhalationsgemisches eine mit dem Steuerungssystem des Inhalationsgerätes in Verbindung stehende Alarmanlage. Bei gleichzeitiger Erfassung des Öffnungszustandes der Aus- und Einatmungskontrollventile vom genannten Steuerungssystem des Inhalationsgerätes, schaltet das Steuerungssystem das Inhalationsgerät aus, und aktiviert die Alarmanlage zum Alarmieren.
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Das Steuerungssystem des Inhalationsgerätes umfasst eine Geräuscherkennungseinrichtung, einen Schaltkreis zur Überwachung der Atemfrequenz und einen Schaltkreis für die Sprachansage. Bei Erkennung von der Geräuscherkennungseinrichtung, dass das Ein- und Ausatmungsgeräusch den eingestellten Grenzwert überschritten hat, oder bei erkannter Überschreitung des eingestellten Grenzwertes der Atemfrequenz, steuert das Steuerungssystem den Schaltkreis für die Sprachansage zur Auslösung der Sprachansage.
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Die Vorteile und positive Wirkung der Erfindung sind wie folgt:
- 1. Bei dem vorliegenden Mundstückanschluss des Inhalationsgerätes wird die zeitnahe präzise Erfassung des Atmungsmanövers der Patienten durch die Einführung eines besonderen Rückschlagventils, eines Schaltkreises zur Kontrolle dessen, und eines Steuerungssystems des Inhalationsgerätes realisiert, damit kann der Inhalationsvorgang nach dem Atemmanöver der Patienten präzise angepasst werden. Damit wird das Problem der AAD-Technik gelöst, dass Inhalationsgeräte nicht sofort startbereit sind. Gleichzeitig werden die Vereinfachung des Aufbaus und die Senkung der Herstellungskosten realisiert. Durch die Vereinfachung wird Strom gespart und Umwelt geschont.
- 2. In Weiterbildung der Erfindung kommt ein neuartiges Spitzenflusskontrollmodul auf Grundlage des Rückschlagventils zur präzisen Kontrolle des Atemmanövers zur Anwendung. Damit kann der Inhalationsvorgang weiter nach dem Spitzenfluss der gerätnutzenden Patienten präzise angepasst werden. Ferner schlägt die vorliegende Erfindung auf der Grundlage der vorliegenden Kontrolle über Atemmanöver und Spitzenfluss des Benutzers ein weiteres Verfahren und eine weitere Vorrichtung zur Detektion der Unverträglichkeitsreaktion und deren Versorgung während der Inhalation vor.
- 3. In Weiterbildung der Erfindung kommt ein Verfahren zur näheren Reglung des Inhalationsvorgangs anhand der Konzentration des Aerosols auf Grundlage der präzisen Anpassung des Inhalationsvorgangs nach dem Spitzenfluss der Patienten zur Anwendung. Dies sorgt für die Erhöhung der Effizienz der Inhalationstherapie und gleichzeitig für die präzise Berechnung und Kontrolle der Gebrauchsdosis des Inhalationsgemisches. Gleichzeitig schlägt die Erfindung ein Verfahren zur individuellen Kontrolle der Konzentration des Inhalationsgemisches vor, das die Therapiewirkung maximal steigert während es Unverträglichkeitsreaktion aufgrund hoher Konzentration vorbeugt.
- 4. Die vorliegende Erfindung sorgt für effiziente Vermeidung der durch Temperatur oder Konzentration des Inhalationsgemisches ausgelösten Unverträglichkeitsreaktionen der Luftwege. Bei einer trotzdem aufgetretenen Unverträglichkeitsreaktion ist die Möglichkeit relativ hoch, dass die Ursache in Inhalationsgemisch zu suchen ist. Das Steuerungssystem des Inhalationsgerätes führt ein Protokoll darüber und weist Nutzer per Warnmeldung darauf hin.
- 5. In Weiterbildung der Erfindung kommt ein intelligenter und adaptiver Mundstückanschluss des Inhalationsgerätes zur Anwendung, mittels dessen eine intelligente und selbstanpassungsfähige Inhalation mit den im Markt existierenden Inhalationsgeräten ermöglicht wird.
- 6. Das vom Inhalationsgerät erzeugte Aerosol ist in der Regel kalt, und löst leicht eine verkrampfende Reaktion der Luftwege. Am Anschlusskörper für das Mundstück bzw. an der Innenkammer für das Inhalationsgemisch des genannten Inhalationsgerätes sind Temperatursensor und elektrische Heizung eingebaut, die von dem Steuerungssystem des Inhalationsgerätes nach Schaltlogik angesteuert wird. Während des Inhalationsvorgangs überwacht das Steuerungssystem des Inhalationsgerätes die Temperatur des Aerosols logisch und sorgt für eine automatische Temperaturreglung und gewährleistet damit eine komfortable Inhalation.
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Figurenliste
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- 1 zeigt eine perspektivische schematische Ansicht des Zusammenbaus des Anschlusses für das Mundstück Inhalationsgerätes zur Verabreichung des flüssigen Inhalationsgemisches und dessen Inhalationsgemisch-Kammer der vorliegenden Erfindung;
- 2 zeigt eine geschnittene schematische Ansicht des Mundstückanschluss des Inhalationsgerätes der vorliegenden Erfindung mit geöffnetem Einatmungskontrollventil in einer Längsschnittebene;
- 3 zeigt eine geschnittene schematische Ansicht des Mundstückanschluss des Inhalationsgerätes gemäß der vorliegenden Erfindung mit geöffnetem Ausatmungskontrollventil in einer Längsschnittebene;
- 4 zeigt eine schematische Ansicht des Zusammenbaus des Anschlusses für das Mundstück Inhalationsgerätes zur Verabreichung des flüssigen Inhalationsgemisches gemäß der vorliegenden Erfindung einschließlich einer Aerosolkammer;
- 5 zeigt eine schematische Ansicht des Zusammenbaus des Anschlusses für das Mundstück Inhalationsgerätes zur Verabreichung des flüssigen Inhalationsgemisches gemäß der vorliegenden Erfindung einschließlich einer Aerosolkammer und einer Innenkammer für das Inhalationsgemisch;
- 6 zeigt ein logisches Blockdiagramm des Steuerungssystems des Mundstückanschluss des Inhalationsgerätes zur Verabreichung von flüssigem Inhalationsgemisches gemäß der vorliegenden Erfindung.
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In den Figuren:
- 1 -
- Kammer für das flüssige Inhalationsgemisch
- 2 -
- Mundstückanschlusskörper
- 2.1 -
- Inhalationsöffnung
- 3 -
- Ausatmungskontrollventil
- 3.1 -
- Sensor 1 (Reedschalter 1 oder Hall-Schalter 1)
- 3.2 -
- Ausatmungskontrollventilklappe
- 3.3 -
- Magnet 1
- 4 -
- Einatmungskontrollventil
- 4.1 -
- Sensor 2 (Reedschalter 2 oder Hall-Schalter 2)
- 4.2 -
- Einatmungskontrollventilklappe
- 4.3 -
- Magnet 2
- 5 -
- Inhalationsgerät
- 6 -
- Aerosolkammer
- 6.1 -
- Aerosolkammerventil
- 7 -
- Innenkammer für das Inhalationsgemisch
- 7.1 -
- Ventil für die Innenkammer für das Inhalationsgemisch
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Ausführungsbeispiel der Erfindung
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Anhand eines Ausführungsbeispiels mit Zeichnung soll die Erfindung im Folgenden näher erläutert werden.
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In 1-3 und 6 ist ein Ausführungsverfahren der Erfindung - ein Mundstückanschluss des Inhalationsgerätes zur Verabreichung von flüssigem Inhalationsgemisch einschließlich des röhrenförmigen Anschlusskörpers für das Mundstück 2 - dargestellt, bei dem der Anschlusskörper für das Mundstück 2 über eine Öffnung für Zufuhr des flüssigen Inhalationsgemisches an einem Ende, und eine Inhalationsöffnung 2.1 am anderen Ende verfügt. An der Röhrenwand des Anschlusskörpers für das Mundstück 2 sind ein sich während des Ausatmens über die genannte Inhalationsöffnung 2.1 auswärts öffnendes Rückschlagventil zur Ausatmungskontrolle 3 und ein sich während des Einatmens über die genannte Inhalationsöffnung 2.1 einwärts öffnendes Rückschlagventil zur Einatmungskontrolle 4 angeordnet. An der genannten Ausatmungskontrollventilklappe 3.2 ist der erste Magnet 3.3 angeordnet, an der Einatmungskontrollventilklappe 4.2 ist der zweite Magnet 4.3 angeordnet. Neben dem ersten Magnet 3.3 an der Röhrenwand des Anschlusskörpers für das Mundstück 2 ist der erste Sensor 3.1 zur Kontrolle des Öffnungszustandes des Ausatmungskontrollventils 3 angeordnet, neben dem zweiten Magnet 4.3 ist der zweite Sensor 4.1 zur Kontrolle des Öffnungszustandes des Einatmungskontrollventils 4 an der Röhrenwand des Anschlusskörpers für das Mundstück 2 angeordnet. Der erste Sensor 3.1 und der zweite Sensor 4.1 sind jeweils mit dem Steuerungssystem des Inhalationsgerätes verbunden, das ein intelligentes Kontrollmodul zur Überwachung des Atmungsventilzustandes enthält, und den Betriebszustand des Inhalationsgerätes gemäß den vom ersten 3.1 und zweiten Sensor 4.1 erfassten und abgegebenen Signalen über den Öffnungszustand der Ventile steuert.
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Im Folgenden ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt:
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In 1-3, 6 ist das Ausführungsbeispiel 1 der Erfindung - ein Mundstückanschluss des Inhalationsgerätes zur Verabreichung von flüssigem Inhalationsgemisch einschließlich des röhrenförmigen Anschlusskörpers für das Mundstück 2 - dargestellt, bei dem der Anschlusskörper für das Mundstück 2 über eine Öffnung für Zufuhr des flüssigen Inhalationsgemisches an einem Ende, und eine Inhalationsöffnung 2.1 am anderen Ende verfügt. Der erste Sensor 3.1 ist der erste Reedschalter und der zweite Sensor 4.1 ist der zweite Reedschalter. An der Röhrenwand des Anschlusskörpers für das Mundstück 2 sind ein sich während des Ausatmens über die genannte Inhalationsöffnung 2.1 auswärts öffnendes Ausatmungskontrollventil 3 und ein sich während des Einatmens über die genannte Inhalationsöffnung 2.1 einwärts öffnendes Einatmungskontrollventil 4 angeordnet. Ausatmungskontrollventil 3 und Einatmungskontrollventil 4 sind beide Rückschlagventile. An der genannten Ausatmungskontrollventilklappe 3.2 ist der erste Magnet 3.3 angeordnet, an der Einatmungskontrollventilklappe 4.2 ist der zweite Magnet 4.3 angeordnet. Neben dem ersten Magnet 3.3 an der Röhrenwand des Anschlusskörpers für das Mundstück 2 ist der erste Reedschalter 3.1 zur Kontrolle des Öffnungszustandes des Ausatmungskontrollventils 3 angeordnet, neben dem zweiten Magnet 4.3 ist der zweite Reedschalter 4.1 zur Kontrolle des Öffnungszustandes des Einatmungskontrollventils 4 an der Röhrenwand des Anschlusskörpers für das Mundstück 2 angeordnet. Der erste Reedschalter 3.1 und der zweite Reedschalter 4.1 sind jeweils mit dem Steuerungssystem des Inhalationsgerätes verbunden, das ein intelligentes Kontrollmodul zur Überwachung des Atmungsventilzustandes enthält, und den Betriebszustand des Inhalationsgerätes 5 gemäß den vom ersten Reedschalter 3.1 und zweiten Reedschalter 4.1 erfassten und abgegebenen Signalen über den Öffnungszustand der Ventile steuert.
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Konkret dargestellt wie folgt: Das genannte Einatmungskontrollventil 4 ist auf der Unterseite der Röhrenwand des genannten Anschlusskörpers für das Mundstück 2 angeordnet. Beim Einatmen über das Mundstück für das Inhalationsgerät öffnet sich die Einatmungskontrollventilklappe 4.2 nach oben. Das Ausatmungskontrollventil 3 ist auf der Oberseite der Röhrenwand des genannten Anschlusskörpers für das Mundstück 2 angeordnet. Beim Ausatmen über den Mundstückanschluss des Inhalationsgerätes öffnet sich die Ausatmungskontrollventilklappe 3.2 nach oben. Für das Inhalationsgerät 5 ist Vibrationsmembran-Inhalationsgerät oder Mesh -Ultraschall-Inhalations- Gerät vorgesehen. Beim Mesh-Ultraschall-Inhalationsgerät wird die Mesh-Scheibe in Schwingungen versetzt.
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Im geöffneten Zustand der genannten Ausatmungskontrollventilklappe 3.2 öffnen sich die ferromagnetischen Schaltzungen des ersten Reedschalters 3.1, im geschlossenen Zustand der genannten Ausatmungskontrollventilklappe 3.2, schließen die ferromagnetischen Schaltzungen des ersten Reedschalters 3.1, im geöffneten Zustand der genannten Einatmungskontrollventilklappe 4.2 öffnen sich die ferromagnetischen Schaltzungen des zweiten Reedschalters 4.1, das Steuerungssystem des genannten Inhalationsgerätes schaltet das Inhalationsgerät 5 an und setzt das vernebelte Inhalationsgemisch frei. Im geschlossenen Zustand der genannten Einatmungskontrollventilklappe 4.2 schließen die ferromagnetischen Schaltzungen des zweiten Reedschalters 4.1, das Steuerungssystem des genannten Inhalationsgerätes schaltet das Inhalationsgerät 5 ab.
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In 1-3, 6 ist das Ausführungsbeispiel 2 der Erfindung - ein Mundstückanschluss des Inhalationsgerätes zur Verabreichung von flüssigem Inhalationsgemisch - dargestellt, bei dem der Anschlusskörper für das Mundstücks 2, Ausatmungskontrollventil 3 und Einatmungskontrollventil 4 weitgehend gleich wie das Ausführungsbeispiel 1 konstruiert und positioniert sind. Der Unterschied besteht darin, dass der erste Reedschalter 3.1 durch den Hall-Schalter 1 ersetzt wird und der zweite Reedschalter 4.1 durch den Hall-Schalter 2 ersetzt wird. Der Hall-Schalter 1 und 2 sind jeweils mit dem Steuerungssystem des Inhalationsgerätes verbunden, weiterer Unterschied besteht darin, dass das Steuerungssystem des Inhalationsgerätes nicht nur ein intelligentes Kontrollmodul zur Überwachung des Atmungsventilzustandes sondern auch ein arithmetisch-logisches Modul zur Bestimmung des Öffnungswinkels der Ausatmungskontrollventilklappe 3 und Einatmungskontrollventilklappe 4 enthält. Das Steuerungssystem des Inhalationsgerätes bestimmt anhand des vom genannten Hall-Schalter 1 erfassten magnetischen Flusses den Öffnungszustand bzw. den Öffnungswinkel der Ausatmungskontrollventilklappe 3.2. Im geschlossenen Zustand der Ausatmungskontrollventilklappe 3.2 wird das Maximum des magnetischen Flusses vom Hall-Schalter 1 gemessen und vom Steuerungssystem des Inhalationsgerätes erfasst. Im vollständig geöffneten Zustand der Ausatmungskontrollventilklappe 3.2 wird das Minimum des magnetischen Flusses vom Hall-Schalter 1 gemessen und vom Steuerungssystem des Inhalationsgerätes erfasst; das Steuerungssystem des Inhalationsgerätes bestimmt anhand des vom Hall-Schalter 2 erfassten magnetischen Flusses den Öffnungszustand bzw. den Öffnungswinkel der Einatmungskontrollventilklappe 4.2. Im vollständig geöffneten Zustand der Einatmungskontrollventilklappe 4.2 wird das Minimum des magnetischen Flusses vom Hall-Schalter 2 gemessen und vom Steuerungssystem des Inhalationsgerätes erfasst, welches das Inhalationsgerät 5 anschaltet und das vernebelte Inhalationsgemisch freisetzt, im geschlossenen Zustand der Einatmungskontrollventilklappe 4.2 wird das Maximum des magnetischen Flusses vom Hall-Schalter 2 gemessen und vom Steuerungssystem des Inhalationsgerätes erfasst, welches das Inhalationsgerät 5 abschaltet.
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In 4, 6 ist das Ausführungsbeispiel 3 der Erfindung - ein Mundstückanschluss des Inhalationsgerätes zur Verabreichung von flüssigem Inhalationsgemisch einschließlich des röhrenförmigen Anschlusskörpers für das Mundstück 2 - dargestellt, bei dem der Anschlusskörper für das Mundstück 2 über eine Öffnung für Zufuhr des flüssigen Inhalationsgemisches an einem Ende, und eine Inhalationsöffnung 2.1 am anderen Ende verfügt. Ferner verfügt dieser über eine Aerosolkammer 6, der mit einer Öffnung für die Zufuhr des Inhalationsgemisches und einem Aerosolkammerventil 6.1 ausgestattet ist. Das Aerosolkammerventil 6.1 ist mit Zufuhröffnung des flüssigen Inhalationsgemisches des Anschlusskörpers für das Mundstück 2 verbunden. Das Aerosolkammerventil 6.1 ist ein elektromagnetisches Ventil. In der genannten Aerosolkammer 6 ist ein Aerosolkonzentrationssensor 6.2 integriert. Der Aerosolkonzentrationssensor 6.2 und das Aerosolkammerventil 6.1 sind jeweils mit dem Steuerungssystem des Inhalationsgerätes verbunden. Das Steuerungssystem des Inhalationsgerätes umfasst ein intelligentes Atmungsventilzustandskontrollmodul, ein arithmetisch-logisches Modul zur Bestimmung des Öffnungswinkels der Ventilklappen und ein Aerosolkonzentrationskontrollmodul für die Aerosolkammer. An der Röhrenwand auf der Oberseite des Anschlusskörpers für das Mundstück 2 ist ein Ausatmungskontrollventil 3 angeordnet, dessen Ventilklappe 3.2 sich beim Ausatmen über die Inhalationsöffnung 2.1 nach oben öffnet. Auf der Unterseite der genannten Aerosolkammer 6 ist ein Einatmungskontrollventil 4 angeordnet, dessen Ventilklappe 4.2 sich beim Einatmen über die Inhalationsöffnung 2.1 nach oben öffnet und sich in die Aerosolkammer 6 hineinbewegt. An der Ausatmungskontrollventilklappe 3.2 ist der erste Magnet angeordnet, an der Einatmungskontrollventilklappe 4.2 ist der zweite Magnet angeordnet. Neben dem ersten Magnet an der Röhrenwand des Anschlusses für das Mundstück 2 ist der Hall-Schalter 1 angeordnet. Neben dem zweiten Magnet auf der Unterseite der Aerosolkammer 6 ist der Hall-Schalter 2 angeordnet. Der genannte Hall-Schalter 1 und 2 sind jeweils mit dem Steuerungssystem des Inhalationsgerätes verbunden, das anhand des vom Hall-Schalter 1 erfassten magnetischen Flusses den Öffnungszustand bzw. -Winkel der Ausatmungskontrollventilklappe 3.2 bestimmt, im geschlossen Zustand der Ausatmungskontrollventilklappe 3.2 wird das Maximum des magnetischen Flusses vom Hall-Schalter 1 gemessen und vom Steuerungssystem des Inhalationsgerätes erfasst. Im vollständig geöffneten Zustand der Ausatmungskontrollventilklappe 3.2 wird das Minimum des magnetischen Flusses vom Hall-Schalter 1 gemessen und vom Steuerungssystem des Inhalationsgerätes erfasst. Das Steuerungssystem des Inhalationsgerätes bestimmt anhand des vom Hall-Schalter 2 gemessenen magnetischen Flusses den Öffnungszustand und -Winkel der Einatmungskontrollventilklappe. Im vollständig geöffneten Zustand der Einatmungskontrollventilklappe 4.2 wird das Minimum des magnetischen Flusses vom Hall-Schalter 2 gemessen und vom Steuerungssystem des Inhalationsgerätes erfasst, welches das Inhalationsgerät 5 anschaltet und vernebeltes Inhalationsgemisch freisetzt, im geschlossen Zustand der Einatmungskontrollventilklappe 4.2 wird das Maximum des magnetischen Flusses vom Hall-Schalter 2 gemessen und vom Steuerungssystem des Inhalationsgerätes erfasst, welches das Inhalationsgerät 5 abschaltet.
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Das dem Steuerungssystem des Inhalationsgerätes zugehörige intelligente Kontrollmodul zur Überwachung des Atmungsventilzustandes und das ebenfalls dazugehörige arithmetisch-logische Modul zur Bestimmung des Öffnungswinkels der Ventilklappen berechnen anhand des von Hall-Schalter 1 und 2 erfassten magnetischen Flusses und auf der Grundlage der Abbildrelation zwischen magnetischem Fluss und dem Öffnungswinkel der Ventilklappen zeitnah den Öffnungswinkel der Ventilklappen.
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In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann das Verhältnis zwischen dem Öffnungswinkel der Ausatmungskontrollventilklappe 3.2 und Einatmungskontrollventilklappe 4.2 und dem exspiratorischen Spitzenfluss mittels Atmungsproben ermittelt werden, das bedeutet, eine Abbildrelation wird angelegt und im Steuerungssystem des Inhalationsgerätes abgespeichert. Das Steuerungssystem des Inhalationsgerätes berechnet anhand des ermittelten Öffnungswinkels der Ausatmungskontrollventilklappe 3.2 und Einatmungskontrollventilklappe 4.2 und auf der Grundlage der Abbildrelation zwischen Öffnungswinkel der Ventilklappen und dem exspiratorischen Spitzenfluss zeitnah den exspiratorischen Spitzenfluss, der bei der Steuerung des späteren Inhalationsvorgangs zur Anwendung kommt.
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Alle vorliegenden Ausführungsbeispiele können Stromversorgungsmodul, Anschluss für das Inhalationsgerät und integrierte/externe Benutzerschnittstelle umfassen. Das Stromversorgungsmodul kann Strom für alle Module des vorliegenden Steuerungssystems des Inhalationsgerätes bereitstellen, so dass der Mundstückanschluss des Inhalationsgerätes als eine unabhängige Einheit verwendet werden kann.
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Das Ausführungsbeispiel 3 des vorliegenden Mundstückanschluss des Inhalationsgerätes betrifft einen intelligenten und adaptiven Mundstückanschluss des Inhalationsgerätes, mittels dessen eine intelligente und selbstanpassungsfähige Inhalation mit den im Markt existierenden Inhalationsgeräten ermöglicht wird.
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Anhand des erfassten optimaler Konzentration des Inhalationsgemisches wird der Benutzer über integrierte/externe Benutzerschnittstelle auf Einatmung hingewiesen, das Aerosolkammerventil 6.1 öffnet sich, gleichzeitig werden das Einatmungsvolumen und Aerosolkonzentration in der Aerosolkammer 6 kontinuierlich überwacht, bis die Aerosolkonzentration den voreingestellten Wert (d.h. Wert der vollständigen Einatmung des Aerosols) unterschreitet. Der Benutzer erhält dabei den Hinweis Einatmen abzuschließen. Nach dem Abschluss jeder Einatmung wird die eingeatmete Aerosolmenge vom Steuerungssystem des Inhalationsgerätes berechnet, d.h. das Volumen der Aerosolkammer 6 wird mit der von Benutzer eingeatmeten Aerosolkonzentration (Diese ergibt sich durch die Differenz aus der Aerosolkonzentration in der Aerosolkammer 6 zum Anfang der Einatmung und der Aerosolkonzentration in der Aerosolkammer 6 am Ende der Einatmung des Benutzers) multipliziert, der kumulierte Wert wird berechnet, bei Erreichen der für eine Therapie vorgesehenen Aerosolmenge, wird der Benutzer auf Beendigung der Inhalation hingewiesen, somit kann Über- bzw. Unterdosierung vermieden und eine präzise Inhalation erzielt werden. Gleichzeitig wird die Inhalationseffizienz erhöht und die Inhalationszeit reduziert.
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Als Option weist das logische Modul zur Steuerung der Inhalation den Benutzer darauf hin, den Mund um die Inhalationsöffnung 2.1 im Mundstückanschluss zu schließen und über diese auszuatmen. Das Ausatmungsvolumen wird kontrolliert, ob es den Sollwert erreicht hat. Nur bei Erreichen des Sollwertes öffnet sich das Aerosolkammerventil 6.1. Dadurch kann ein ausreichendes Einatmungsvolumen des Benutzers sichergestellt werden.
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Wie in den 5, 6 gezeigt, kann das Ausführungsbeispiel 3 durch eine Innenkammer für das Inhalationsgemisch 7 erweitert werden, die 7 mit dem Ventil für die Innenkammer für das Inhalationsgemisch 7.1 und Anschluss zum Inhalationsgerät ausgestattet ist. Die Innenkammer für das Inhalationsgemisch 7.1 wird mit der Aerosolzufuhröffnung der vorliegenden Aerosolkammer 6 verbunden.
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Gleichzeitig wird die Logik des Steuerungssystems des Inhalationsgerätes wie folgt intensiviert:
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Schritt 1: Ein Aerosolkonzentrationskontrollmodul für die Aerosolkammer überprüft die Aerosolkonzentration in der Aerosolkammer 6 (Innenkammer für das Inhalationsgemisch 7), bei Erreichen der geeigneten Konzentration schließt das Steuerungssystem des Inhalationsgerätes zunächst das Innenkammer für das Inhalationsgemisch 7.1, um die optimale Konzentration in der Aerosolkammer 6 sicherzustellen, dabei wird der Benutzer auf Einatmen hingewiesen.
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Schritt 2: Nach Schluss der Einatmung schließt das Steuerungssystem des Inhalationsgerätes das Aerosolkammerventil 6.1 und öffnet gleichzeitig das Innenkammerventil für das Inhalationsgerät 7.1. Anschließend wird Schritt 1 wiederholt.
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Das vom Inhalationsgerät erzeugte Aerosol ist in der Regel kalt, und löst leicht eine verkrampfende Reaktion der Luftwege. Am Anschlusskörper für das Mundstück 2 bzw. an der Innenkammer für das Inhalationsgemisch 7 der vorliegenden Erfindung können Temperatursensor 6.3 und elektrische Heizung 6.4 eingebaut werden. Der Temperatursensor 6.3 und die elektrische Heizung 6.4 sind jeweils mit dem vorliegenden Steuerungssystem des Inhalationsgerätes verbunden, das ein Temperaturkontrollmodul enthält. Während des Inhalationsvorgangs überwacht das Steuerungssystem des Inhalationsgerätes die Temperatur des Aerosols, sorgt für eine automatische Temperaturreglung und gewährleistet damit den Komfort der Inhalation.
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In einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist ein intelligentes, adaptives Inhalationsgerät zur Verabreichung des flüssigen Inhalationsgemisches vorgesehen, das eine Kammer für das flüssige Inhalationsgemisch 1, einen Mundstückanschluss, ein Inhalationsgerät 5 und dessen Steuerungssystem umfasst. Der vorliegende Mundstückanschluss kann der Mundstückanschluss gemäß einem von den Ausführungsbeispielen 1-3 sein.
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Das intelligente adaptive Inhalationsgerät zur Verabreichung des flüssigen Inhalationsgemisches enthält weiterhin eine mit dem Steuerungssystem des Inhalationsgerätes in Verbindung stehende Alarmanlage. Bei gleichzeitiger Erfassung des Öffnungszustandes der Ausatmungskontrollventil 3 und Einatmungskontrollventile 4 vom genannten Steuerungssystem des Inhalationsgerätes, schaltet das Steuerungssystem das Inhalationsgerät aus, und aktiviert die Alarmanlage zum Alarmieren. Das Steuerungssystem des Inhalationsgerätes umfasst eine Geräuscherkennungseinrichtung, einen Schaltkreis zur Überwachung der Atemfrequenz und einen Schaltkreis für die Sprachansage. Bei Erkennung von der Geräuscherkennungseinrichtung, dass das Ein- und Ausatmungsgeräusch den eingestellten Grenzwert überschritten hat, oder bei erkannter Überschreitung des eingestellten Grenzwertes der Atemfrequenz, steuert das Steuerungssystem den Schaltkreis für die Sprachansage zur Auslösung der Sprachansage.
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Im Vergleich mit gegenwärtiger AAD (Adaptive Aerosol Delivery)-Technik erfuhr das intelligente adaptive Inhalationsgerät zur Verabreichung des flüssigen Inhalationsgemisches der vorliegenden Erfindung eine Intelligenzsteigerung. Es handelt sich dabei um eine Intelligent Aerosol Delivery-Technik, die als IAD-Technik abgekürzt wird.
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Selbstverständlich schränkt die vorliegende Darstellung die vorliegende Erfindung nicht ein, und die vorliegende Erfindung ist ebenfalls nicht auf die oben erwähnten Beispiele beschränkt. Weiterhin fallen die vom technischen Fachpersonal innerhalb des Geltungsbereiches der vorliegenden Erfindung vorgenommen Veränderungen, Umgestaltungen, Modifikationen oder Austausch ebenfalls in den Schutzbereich der vorliegenden Erfindung.
