DE3516144C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Erzeugung eines Flüssigkeitsaerosols, mit einem Behälter zur Aufnahme von zu vernebeln­ der Flüssigkeit, mit einem Schwingungserzeuger im Bereich des Bodens des Behälters, mit einer Nebelkammer über der Flüssigkeitsoberfläche, mit einem Ventilator zur Zuführung von Luft in die Nebelkammer und mit einem Ausfluß für das Aerosol-Luft-Gemisch aus der Nebelkammer.

Es ist eine Vorrichtung dieser Art bekannt (DE-OS 30 39 244), die mit einem piezo-elektrischen Schallschwinger ausgerüstet ist, der auf eine zu vernebelnde Flüssigkeit einwirkt, so daß die von der Nebelkammer aufgenommenen Aerosole die gleiche Konsistenz und im wesentlichen auch die gleiche Größe aufweisen.

Diese bekannte Vorrichtung bietet dem Arzt für die Behandlung eines Patienten einen sehr begrenzten Anwendungsbereich, da durch die Tröpf­ chengröße die Eindringtiefe in die Bronchien des menschlichen Körpers begrenzt wird und durch die gleiche Konsistenz der Flüssigkeitströpf­ chen nur eine Behandlung mit einem Medikament möglich ist.

Bei der bekannten Vorrichtung kann das aus der Nebelkammer abströmende Flüssigkeitsaerosol auch erwärmt werden.

Es ist ferner eine Vorrichtung zum Zerstäuben von Flüssigkeiten mit­ tels einer Schwingungsbehandlung bekannt (DE-P 9 07 396), bei der der Schwingungserzeuger aus einem Lamellenpaket besteht und die zu zer­ stäubende Flüssigkeit durch die Schwingungen zwischen den einzelnen Lamellen aus den von den Lamellen begrenzten Räumen herausgetrieben wird. Auch diese Vorrichtung arbeitet nur mit einer Flüssigkeit und einem Schwingungserzeuger, so daß der Flüssigkeitsnebel in der Nebelkammer durch Nebeltröpfchen gleicher Konsistenz und gleicher Größenordnung gebildet werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Erzeu­ gung von Flüssigkeitsaerosolen der eingangs genannten Art so zu gestal­ ten, daß ein Gemisch aus Aerosolen unterschiedlicher Konsistenz und unterschiedlicher Größen erzeugt und dem Patienten zugeführt werden kann.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß in der Vor­ richtung mindestens ein weiterer Behälter zur Aufnahme von zu vernebeln­ der Flüssigkeit vorgesehen ist, daß im Bodenbereich dieses Behälters ein weiterer Schwingungserzeuger angeordnet ist, daß die Schwingungs­ erzeuger unterschiedliche Resonanzfrequenzen aufweisen, so daß über jeder Flüssigkeitsoberfläche Aerosole eines unterschiedlichen Größen­ spektrums erzeugt werden und daß das Flüssigkeitsaerosol aus einer ge­ meinsamen Abteilung austritt.

Aus unterschiedlichen Medikamentenflüssigkeiten kann mit der erfin­ dungsgemäßen Vorrichtung ein Aerosolgemisch reproduzierbar erzeugt werden, so daß der Arzt entsprechend seiner Diagnose die Parameter Aerosolkonsistenz, Aerosolgröße sowie Menge und Einsatzzeit und bei einer Erwärmung des aus der Vorrichtung abströmenden Aerosols auch die Temperatur festlegen und wiederholt anwenden kann.

Durch die Möglichkeit, die Nebeltröpfchen unterschiedlicher Größenord­ nungen zu einem Flüssigkeitsaerosol zu mischen, können bei der Behand­ lung des Patienten die gesamten Bronchien erfaßt werden. Durch die weitere Möglichkeit, Nebeltröpfchen unterschiedlicher Konsistenz zu erzeugen und zu dem Flüssigkeitsaerosol zu mischen, können verschie­ dene Medikamentenflüssigkeiten vernebelt und zum Aerosol gemischt werden, so daß auch der Medikamentenbehandlung des Patienten ein neuer Umfang erschlossen wird.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen. In den Figuren sind Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Vor­ richtung dargestellt. Es zeigt

Fig. 1 eine Vorrichtung in schematischer Darstellung,

Fig. 2 eine gegenüber der Fig. 1 abgewandelte Ausbildung einer Erwär­ mungskassette,

Fig. 3 eine Tabelle mit an verschiedenen Stellen der Vorrichtung er­ mittelten Temperaturwerten,

Fig. 4 die in Fig. 2 dargestellte Erwärmungskassette mit ihren elek­ trischen Anschlüssen in einem schematischen Querschnitt,

Fig. 5 ein weiteres Ausführungsbeispiel der Vorrichtung, und zwar zur Vernebelung von unterschiedlichen Medikamentenflüssigkeiten,

Fig. 6 eine Ausführungsvariante der Vorrichtung mit unterschiedlichen Schwingungserzeugern in einzelnen Behältern,

Fig. 7 eine Vorrichtung, bei der den Schwingungserzeugern Kopplungs­ spulen zugeordnet sind und

Fig. 8 einen Verteilungsraster von Flüssigkeitsaerosolen in unter­ schiedlichen, zeitlichen, mengen- und größenmäßigen Abhängig­ keiten zur Darstellung unterschiedlicher Möglichkeiten bei der Anwendung.

Nach der Fig. 1 weist der obere Teil 15 der Vorrichtung zwei Behälter zur Aufnahme von zu vernebelnden Flüssigkeiten 20 auf, die an der In­ nenseite durch eine von einem Boden 115 nach oben sich erstreckende, in der Fig. 1 nicht dargestellte Trennwand begrenzt werden. In den Boden 115 sind als Schwingquarze ausgebildete Schwingungserzeuger 18, 19 mit unterschiedlichen Resonanzfrequenzen eingelassen, und zwar ist jedem Behälter ein Schwingungserzeuger zugeordnet. Der Boden 115 trennt die Behälter zur Aufnahme der Flüssigkeiten von einem Lüfter­ raum, in dem ein Ventilator 16 zum Zuführen von Luft in die über der Flüssigkeitsoberfläche befindliche Nebelkammer 215 vorgesehen ist. Von dem Lüfterraum erstrecken sich durch den vorzugsweise aus Kunst­ stoff gefertigten Boden 115 Luftzuführungsrohre 25, 26 aus Metall bis in die Nebelkammer 215. Die Luftzuführungsrohre 25, 26 wirken als Kon­ taktfühler und sind in verlängerten Bodenstücken 27, 28 angeordnet, deren oberen Begrenzungsfläche dem niedrigsten noch zulässigen Flüssig­ keitsstand in jedem Behälter entspricht. Im Falle einer Unterschrei­ tung des durch die obere Begrenzungsfläche der Bodenstücke festgeleg­ ten Flüssigkeitsniveaus werden die Schwingungserzeuger 18, 19 abge­ schaltet. Da die Schwingungserzeuger 18, 19 unterschiedliche Resonanz­ frequenzen aufweisen, werden über jeder Flüssigkeitsoberfläche Aero­ sole eines unterschiedlichen Größenspektrums erzeugt.

Die Vorrichtung nach der Fig. 1 weist einen Gerätetisch 1 auf, in dem eine Kabelaufrollung 2 und ein Regeltransformator 3 zur Erwärmung des Flüssigkeitsaerosols untergebracht sind. Ferner befinden sich im Gerätetisch 1 Steckdosen 4 für eine in der gemeinsamen Ableitung 135 für das Flüssigkeitsaerosol angeordnete Erwärmungskassette 5 sowie eine Steckdose für die Stromversorgung eines Ultraschallgenerators 7. Über Kabel 8 und 9 findet jeweils die elektrische Stromversorgung so­ wie Steuerung der Temperatur des Flüssigkeitsaerosols statt.

In dem Ultraschallgenerator 7 ist die Netzversorgung mit einem Bedie­ nungsteil 10, in das der Arzt die jeweils von ihm gewünschten Parame­ ter, nämlich Aerosolgröße, Aerosolmenge, Aerosolherstellungszeit und Aerosoltemperatur, eingeben kann. Das Bedienungsteil 10 ist mit einer Mikroprozessoreinheit 11 verbunden, mit der eine Anzahl von Leistungs­ stufen 12 und 13 angesteuert wird, die den Schwingungserzeugern zuge­ ordnet sind. Über ein Versorgungs- und Kontrollteil werden der in der Vorrichtung angeordnete Ventilator 16 und ein Sterilisationsindikator 17, beispielsweise ein Bimetallschalter, welcher die Gebrauchsfrei­ gabe der Vorrichtung kontrolliert, elektrisch geschaltet. Der Sterili­ sationsindikator 17 wird, nachdem die hygieneaktiven Bauteile in einem Autoklaven sterilisiert worden sind, geschlossen und öffnet sich nach einem vorgegebenen Zeitraum, beispielsweise nach einer Betriebszeit von 4 bis 12 Stunden. Die Vorrichtung arbeitet nur mit geschlossenem Bimetallschalter, wodurch gewährleistet ist, daß die Vorrichtung keim­ frei arbeitet.

Wenn das Flüssigkeitsaerosol erwärmt werden soll, so werden in der Erwärmungskassette 5 Infrarotstrahler 29 und 30 mittels eines Schal­ ters 80 eingeschaltet. Die Erwärmungskassette ist in einer gemeinsa­ men Ableitung 135 der Nebelkammer 215 angeordnet. Über den Regeltrans­ formator 3 sind eine Temperaturregelung und eine Temperaturmessung des Flüssigkeitsaerosols, das aus der Öffnung 32 austritt, möglich.

Die Fig. 2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Erwärmungs­ kassette 5. Die Erwärmungskassette 5, die als Kunststoffspritzteil ausgebildet sein kann, weist mindestens einen, vorzugsweise zwei Infra­ rotstrahler 29 und 30 auf. Die elektrische Energie wird den Infrarot­ strahlern über Stecker 33 und 34 zugeführt. Das Flüssigkeitsaerosol 31, das seitlich aus dem topfartigen Gebilde austritt und das durch den Luftstrom 35 getragen wird, der auf der Eintrittsseite in die Er­ wärmungskassette 5 durch den Schlauch 135′ eingeführt wird, erfährt seine Erwärmung durch die Infrarotstrahlen 129 und 130. Der Schlauch 135′ bildet die gemeinsame Ableitung. Es ist durch Einlegen von axialen Trennwänden 36 möglich, im Zentrum der Erwärmungskassette 5 Aerosole unterschiedlicher Größe und unterschiedlicher Menge getrennt und evtl. unterschiedlich zu erwärmen. Dies kann durch eine Regelung der Infra­ rotstrahler 29 und 30 erfolgen. Die Aerosole können bis in die Erwär­ mungskassette und in dieser getrennt geführt werden.

In der Fig. 3 ist ergänzend zur Fig. 2 eine Tabelle über ermittel­ ten Temperaturwerte M 1 bis M 4 an verschiedenen Stellen der Erwärmungs­ kassette bzw. des Aerosolnebelaustrittes dargestellt. Aus der Tabelle ist ersichtlich, daß in Abhängigkeit von der Nebelintensität eine quantitative Erwärmung des Aerosolnebels möglich wird.

In der Fig. 4 ist ein schematischer Querschnitt des Ausführungsbei­ spiels nach der Fig. 2 dargestellt. Diese Figur zeit die Erwärmungs­ kassette 5 mit ihren elektrischen Anschlüssen 33 und 34 für elektri­ sche Kabel 8. Ferner ist die Ausbildung der Infrarotstrahler 29 und 30 mit den Infrarotstrahlen 129 und 130 aufgezeigt, wobei strichpunk­ tiert eine evtl. vorgesehene Trennwand 36 dargestellt ist. Die Infra­ rotstrahler passen sich der rohrartigen Form der Erwärmungskassette an. Durch die beiden einander gegenüberliegenden, gebogenen Infrarotstrah­ ler 29 und 30 konzentrieren sich die Infrarotstrahlen 129 und 130 im wesentlichen auf den Durchfluß. Gleichzeitig wird über gewährleistet, daß so gut wie kein Raum vorhanden ist, durch den das Flüssigkeits­ aerosol unaufgeheizt die Erwärmungskassette durchströmen kann. Das Austrittsrohr 50 der Erwärmungskassette ist im Querschnitt kleiner ausgebildet als die Erwärmungskassette, so daß eine vorsichtige Zen­ trierung des Aerosolnebels erfolgt, ohne daß die Gefahr besteht, daß in der Erwärmungskassette 5 sich Flüssigkeit absetzt.

In der Fig. 5 ist ein Ausführungsbeispiel gezeigt, bei dem die Möglich­ keit besteht, verschiedene Medikamentflüssigkeiten zu vernebeln. Im oberen Teil der Nebelkammer 215 sind zwei Einlaßstücke 37 und 38 mit unterschiedlich großen Bohrungen 39 und 40 angeordnet. In diese Boh­ rungen 39 und 40 werden die als Medikamentenbecher 41 und 42 mit un­ terschiedlichen Durchmessern ausgebildeten Behälter eingesetzt, die, je nach Indikation, unterschiedliche Medikamentenflüssigkeiten aufnehmen. Die Schwingungserzeuger 18, 19 sind unterhalb der Medikamentenbecher angeordnet und werden von einer weiteren Flüssigkeit überdeckt, in der von den Schwingquarzen Geyser erzeugt werden, die auf den Boden der Medikamentenbecher und auf die in den Medikamentenbechern befind­ liche Flüssigkeit wirken. Oberhalb der Flüssigkeitsoberfläche in den Medikamentenbechern findet die Vernebelung statt. Die in den Medikamen­ tenbechern erzeugten Flüssigkeitsaerosole werden in einen Raum gelei­ tet, der strichpunktiert angedeutet ist und eine gemeinsame Ableitung aufweist. Die Flüssigkeit, die die Schwingquarze überdeckt, wird nicht vernebelt. Sie dient ausschließlich als Übertragungsmedium für die von den Schwingquarzen erzeugten Schwingungen.

Da die Einlaßstücke 37 und 38 bezüglich ihres äußeren Durchmessers gleich groß sind, besteht natürlich auch die Möglichkeit, die unter­ schiedlich großen Medikamentenbecher 41 und 42 wahlweise den verschie­ denen Schwingquarzen 18, 19 zuzuordnen.

In der Fig. 6 ist eine weitere Ausführungsvariante der Vorrichtung gezeigt, bei der jeder Schwingquarz in einem Behälter 415, 515 unter­ gebracht ist.

Die Figur zeigt den Untraschallgenerator 7 mit seinen elektrischen Bauteilen 10, 11, 14, und zwar der Netzversorgung mit dem Bedienungsteil 10 der Mikroprozessoreinheit 11 und dem Versorgungskontrollteil 14 und den Leistungsstufen 12, 13. Auf diesen Teil der Vorrichtung sind die einzelnen Behälter 415 und 515, deren Anzahl beliebig sein kann, ange­ ordnet. Diese sind jeweils mit einem Schwingungserzeuger 18, 19 bestückt. An den von den Schwingungsquarzen erzeugten, aus den Flüssigkeitsspiegeln austretenden Geysern 21, 22 entwickeln sich Aerosole 31 eines unter­ schiedlichen Größenspektrums. Mittels eines Schlauchsystems 43 werden die Aerosole dann dem Patienten zugeführt oder zunächst noch durch eine Erwärmungskassette aufgeheizt. Der allgemeinen Ableitung ist bei dieser Ausführungsform wieder das Bezugszeichen 135 zugeordnet.

In der Fig. 7 ist der obere Teil 15 der Vorrichtung mit der Nebelkam­ mer 215 gezeigt. Die zwei Schwingquarze 18, 19 erzeugen in der die Schwingquarze abdeckenden Flüssigkeit Geyser 21 und 22. Den Schwin­ gungserzeugern sind Kopplungsspulen 44 und 45 zugeordnet, die die elektrische Energie aus den Leistungsstufen 12 und 13 an die Schwing­ quarze 18 und 19 kontaktlos durch induktive Koppelung übertragen.

In der Fig. 8 sind beispielhaft Verteilungsraster von Flüssigkeits­ aerosolen in verschiedenen zeitlichen, mengen- und größenmäßigen Ab­ hängigkeiten gezeigt. Es ergeben sich folgende Aerosolangebotsmöglich­ keiten

• 8.1 gleichzeitiger und mengenmäßig gleicher Ausstoß unterschiedli­ cher Aerosole,
• 8.2 zeitlich in Stufen versetzter mengenmäßiger gleicher Ausstoß un­ terschiedlicher Aerosole,
• 8.3 gleichzeitiger, jedoch mengenmäßig größerer Kleinaerosolausstoß,
• 8.4 gleichzeitiger, jedoch mengenmäßig größerer Großaerosolausstoß,
• 8.5 einseitiger Kleinaerosolausstoß und
• 8.6 einseitiger Großaerosolausstoß.

Claims (12)

1. Vorrichtung zur Erzeugung eines Flüssigkeitsaerosols, mit einem Behälter zur Aufnahme von zu vernebelnder Flüssigkeit, mit einem Schwin­ gungserzeuger im Bereich des Bodens des Behälters, mit einer Nebelkam­ mer über der Flüssigkeitsoberfläche, mit einem Ventilator zur Zufüh­ rung von Luft in die Nebelkammer und mit einem Auslaß für das Aerosol- Luft-Gemisch aus der Nebelkammer, dadurch gekenn­ zeichnet, daß mindestens ein weiterer Behälter zur Aufnahme von zu vernebelnder Flüssigkeit (20) vorgesehen ist, daß im Bodenbe­ reich dieses Behälters ein weiterer Schwingungserzeuger (18 oder 19) angeordnet ist, daß die Schwingungserzeuger (18, 19) unterschiedliche Resonanzfrequenzen aufweisen, so daß über jeder Flüssigkeitsoberflä­ che Aerosole eines unterschiedlichen Größenspektrums erzeugt werden, und daß das Flüssigkeitsaerosol aus einer gemeinsamen Ableitung (135) austritt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwingungserzeuger (18, 19) als Schwingquarze ausgebildet sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Men­ genverhältnis der Flüssigkeitsaerosole über die Steuerung der Schwing­ intensität und der Betriebszeit der Schwingquarze einstellbar ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der gemeinsamen Ableitung (135) eine Erwärmungsvorrichtung, vorzugsweise eine Erwärmungskassette (5), mit Infrarotstrahlern (29, 30) vorgesehen ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine durch induk­ tive Kopplung kontaktlose Schwingquarzsteuerung.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in den Be­ hältern zur Aufnahme von zu vernebelnder Flüssigkeit eine Flüssigkeits­ kontrollvorrichtung vorgesehen ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Behäl­ ter zur Aufnahme der Flüssigkeit einen Boden (115) aus Kunststoff auf­ weisen, durch den Luftzuführungsrohre (15, 16) aus Metall führen, die gleichzeitig Kontaktfühler bilden und in verlängerten den unteren Grenzwert des Flüssigkeitsniveaus anzeigenden Bodenstücken (27, 28) vorgesehen sind.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Behäl­ ter als Medikamentenbecher (41, 42) ausgebildet sind, und daß die Schwingungserzeuger (18, 19) unterhalb der Medikamentenbecher angeord­ net und von einer weiteren Flüssigkeit überdeckt sind.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß zur Hal­ terung der Medikamentenbecher (41, 42) im oberen Teil (15) der Vorrich­ tung austauschbare Einlaßstücke (37, 38) angeordnet sind.

10. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in jedem Behälter zur Aufnahme von zu vernebelnder Flüssigkeit ein Schwingungs­ erzeuger (18) bzw. (19) vorgesehen ist und die über den Flüssigkeits­ oberflächen befindlichen Nebelkammern (415, 515) durch ein Schlauch­ system (43) verbunden sind, das in die gemeinsame Ableitung (135) einmündet.

11. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß den Schwingquarzen Kopplungsspulen (44, 45) zugeordnet sind, durch die elektrische Energie aus Leistungsstufen (12, 13) an die Schwingquarze kontaktlos übertragbar ist.

12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Mikroprozessoreinheit (11), von der aus die Parameter Aerosolgröße, Aerosolmenge, Aerosolherstellungszeit und Aerosoltempe­ ratur steuerbar sind.