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Zerstäubungsvorriditung für Flüssigkeiten
Die Erfindung betrifft eine
Zerstäubungsvorrichtung für Flüssigkeiten, insbesondere therapeutisch wichtige,
die mit Ultraschall arbeitet, um feinste Dispersität zu erreichen, da diese für
bestimmte therapeutische Zwecke von größter Bedeutung ist.
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Der Stand der Technik weist eine große Zahl von Inhalatoren und Vorrichtungen,
die demselben Zweck dienen, auf. Von abseits liegenderen Sonderverfahren und Ausführungsformen
abgesehen, kann man die bisher bekannten Inhalatoren in zwei große Gruppen einteilen,
nämlich die Warmvernebler und solche, die mit Raumtemperatur arbeiten. Derartige
Apparate sind in allen Größen und Formaten auf dem Markt vorhanden; während die
großen Apparaturen und Vorrichtungen nur für Inhalatorien gedacht sind, dienen die
kleinen Ausführungen dem einzelnen Patienten zur Behandlung seiner erkrankten Atmungsorgane.
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Bei den Geräten ohne besondere Wärmeenergiezuführung, den sogenannten
Kaltverneblern, die entweder nach Art des Zerstäubers arbeiten oder mittels Druckluft
bei Großgeräten, wird die stets erforderliche Verdampfungsenergie der umgebenden
Atmosphäre entzogen, so daß schon nach ganz kurzer Zeit infolge der auftretenden
Verdunstungskälte ein unterkühltes Luft-Medikament- Gemisch in die Atmungsorgane
des inhalierenden Patienten gelangt. Diese Tatsache ist ein großer Nachteil solcher
Geräte, weil die ohnehin schon angegriffenen Gewebe und Schleimhäute des Erkrankten
einer starken Unterkuhlung ausgesetzt sind, so daß die Einwirkung des Therapeuticums
in bezug auf die Heilung weitgehendst in Frage gestellt ist, wenn nicht von anderer
Seite Wärmeenergie zugeführt wird. Dieser große Nachteil haftet all diesen Kaltverneblern
an, so daß die Erfinder mehr und mehr dazu übergingen, Wärme direkt zum Verdampfen
oder Vernebeln aufzuwenden. Aus diesen Erwägungen entstanden die in beträchtlicher
Zahl auf dem Markt befindlichen heizbaren Inhalatoren. Wieder sind je nach Größe
alle Möglichkeiten der Energiezuführung erschöpft worden, von der Spiritusflamme
über die Gasheizung bis zum vollkommensten elektrisch heizbaren Inhalationsgerät.
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Eine gewisse Zahl derartiger Inhalatoren arbeitet auf Wasserdampf-
bzw. Ölbasis, so daß das vom Patienten eingeatmete therapeutisch wirksame Gemisch
verdünnt und in größeren Tropfen auf das zu heilende Gewebe der erkrankten Organe
auftrifft. Dieser Nachteil haftet übrigens beiden Arten von Inhalatoren an.
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Die Kaltvernebler erzeugen nämlich genau wie beim Düsenvergaser an
Motoren viel zu große Tröpfchen, so daß an der Auftreffstelle eine relativ große
Menge des Therapeuticums vorhanden ist. Bei dem mit dem Medikament beladenen Wasserdampf,
der sich außerdem noch im Zustand der Kondensation befindet, ist der Wassertropfen
als Träger auch viel zu groß und massebeladen, als daß es ihm möglich wäre, sehr
tief in die Atmungswege einzudringen. Solche Tröpfchen erreichen bestenfalls den
Kehlkopf und die Bronchien, während die noch tiefer liegenden Atmungsorgane kaum
erreicht werden. Aus dieser Tatsache geht hervor, daß es mit den bisherigen Geraten
kaum gelingt, bis in die feinsten Verästelungen bzw. Alveolen der Atmungsorgane
vorzudringen. Es erscheint daher zweckmäßig, diesen Übelstand zu beseitigen und
geeignetere Inhalatoren zu erstellen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Zerstäubungsvorrichtung
zu entwickeln, bei der die Zerstäubung ein Höchstmaß an Feinheit erreicht, so daß
von nahezu oder bis zu Molekulargrößenordnung zu sprechen ist.
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Die Lösung dieses Problems wird dadurch erreicht, daß an sich bekannte
Schallgeneratoren, entweder mit Piezokristallgeber oder magnetostriktiv arbeitend,
geeigneter Frequenz, vorzugsweise Ultraschall, die auf die Gebermembran sowohl in
großer Schichtdicke als auch auf die bereits schwingende Membran in Tropfenform
oder in feinem Strahl aufgebrachten flüssigen Stoffe zerstäuben, so daß diese feinste
Zerteilung, nahezu oder bis zu Molekulargröße, erreichen.
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Das Problem ist außerdem noch dadurch gelöst worden, daß der Schallgenerator
direkt im Raum, insbesondere dem Behandlungsraum, angeordnet ist und die Membran
des Ultraschallgebers die feinstzerteilten Stoffe in den Raum emittiert und außerdem
der Schallgeber in Vorrichtungen einzubauen ist, etwa in üblicher Form der Inhalatoren,
aus denen man den Flüssigkeitsnebel inhaliert.
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Auf diese Weise werden Moleküle mit großem Energieüberschuß, d. h.
in diesem Falle Bewegungsenergie, erhalten. Diese Teilchen gelangen nun im Gegensatz
zu den bisher relativ großen Tröpfchen tief in die Atmungsorgane des Patienten und
dringen demzufolge bis zu den Alveolen vor. Die große Feinheit der Partikelchen
ermöglicht außerdem eine dünne, schon durch die Feinzerteilung an sich gegebene
Filmbildung im Bereich der Luftwege, aus der eine Flächenwirkung des Therapeuticums
resultiert. Aus den angegebenen Gründen geht demnach hervor, daß die Zerstäubung
durch Ultraschall in so extrem kleine Partikelchen mit großem Vorteil bei der Behandlung
der Atmungsorgane einzusetzen ist.
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Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgedankens ist in den Abbildungen
wiedergegeben; es zeigt Abb. I eine Zerstäubungsvorrichtung mit magnetostriktivem
Schallgenerator, -Abb. 2 eine offene, für den Inhalationsraum gedachte Zerstäubungsvorrichtung,
jedoch mit Piezoquarzgenerator.
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Im Zerstäubergefäß I (Abb. I) mit dem Flüssigkeitszuläufen 4 und
5 befindet sich die Flüssigkeit 3 und in dieser die schallemittierende Membran 2,
die starr mit dem Magnestostriktionsstab 6 verbunden ist. Die den Stab 6 umschließenden
Spulen 7 und 8 sind die Schwingspulen des Generators mit dem Elektronenrohr 10 sowie
der Energiequelle II. Die Spulen 7 und 8 sind über den Stab 6 magnetisch gekoppelt.
Die Anodenkreisspule 7 bildet mit dem Kondensator 12 einen Schwingungskreis, während
die Spule 8 an Gitter und Kathode der Röhre 10 geschaltet ist. Die Hochfrequenzschwingungen
des Senders bewirken periodische Längenänderungen des Stabs 6, die infolge der starren
Kopplung an 2 auf die zu zerstäubende Flüssigkeit 3 übertragen werden. Das fein
zerteilte Therapeuticum gelangt über die Nasen-Mund-Öffnung I3 des Inhalators in
die Atmungsorgane des Patienten.
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In Abb. 2 ist im Gefäß 14 mit der Flüssigkeit I7, deren Zuleitungen
15 und I6 sind, ein Quarzschwinger I8 mit den Elektroden 19 und 20 angebracht. Der
Quarzschwinger liegt parallel zum Schwingungskreis 21 und 22, der mit dem Elektrodenrohr
23 und der Gitterkombination 24 den Sender bildet. Die Energie versorgung des Hochfrequenzsenders
erfolgt von den Klemmen 25. Im Rhythmus des Senders zu, 22, 27 führt der Quarz 18
Dilatationen durch, die sich auf die Flüssigkeit I7 übertragen, die infolge der
Schwingungen feinst zerteilt wird.
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Die in den Abbildungen skizzierten Beispiele behandeln die vorhandenen
Möglichkeiten keineswegs erschöpfend; sie dienen lediglich der Erläuterung des Erfindungsgegenstands.
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PATENTANSPROCHE: I. Zerstäubungsvorrichtung für Flüssigkeiten, wie
z. B. Lösungen, Emulsionen sowie Suspensionen, insbesondere zur Zerstäubung therapeutisch
wirksamer Stoffe, dadurch gekennzeichnet, daß an sich bekannte Schallgeneratoren,
entweder mit Piezokristallgeber oder magnetostriktiv arbeitend, geeigneter Frequenz,
vorzugsweise Ultraschall, die auf die Gebermembran sowohl in großer Schichtdicke
als auch auf die bereits schwingende Membran in Tropfenform oder in feinem Strahl
aufgebrachten flüssigen Stoffe zerstäuben, so daß diese feinste Zerteilung, nahezu
oder bis zu Molekülgröße, erreichen.