ES2271356T3 - Aparato y metodo de nebulizador. - Google Patents
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Abstract
Un nebulizador (10, 110, 210, 310, 410, 500) para generar un aerosol, incluyendo el nebulizador: un alojamiento (12, 112, 212, 312, 412) que tiene una entrada de aire y una cámara (14, 114, 214, 314, 414) para contener el aerosol; una salida de aire (18, 118, 318, 418) que comunica con la cámara (14, 114, 214, 314, 414) para poder sacar el aerosol de la cámara (14, 114, 214, 314, 414); una entrada de gas a presión (52) situada en la cá- mara (14, 114, 214, 314, 414); un orificio de fluido (57) colocado en una posición fija en la cámara (14, 114, 214, 314, 414) con relación a la entrada de gas a presión (52), el orificio de fluido en comunicación con un canal de fluido (50); un desviador (66, 138) colocado en la cámara (14, 114, 214, 314, 414) en una posición fija con relación a la entrada de gas a presión (52, 252, 452) y el orificio de fluido (57), donde el gas a presión de la entrada de gas a presión (52, 252, 452) es desviado sobre el orifi- cio de fluido; una entrada de aire de canal defluido (64) en comu- nicación con el canal de fluido (50, 250); una válvula de entrada de aire de canal de fluido (30, 130, 230, 330, 430, 530) colocada de forma móvil junto a la entrada de aire de canal de fluido (64), donde la válvula de entrada de aire de canal de fluido (30, 130, 230, 330, 430, 530) se puede mover en respuesta a la respiración del paciente entre una posición de nebuliza- ción, donde la válvula de entrada de aire de canal de fluido (30, 130, 230, 330, 430, 530) realiza un cierre hermético contra la entrada de aire de canal de fluido (64) para permitir que una presión negativa aspire un fluido a través del canal de fluido, y una posición de no nebulización, donde la válvula de entrada de aire de ca- nal de fluido (30, 130, 230, 330, 430, 530) permite que entre aire a la entrada de aire de canal de fluido (64) con el fin de evitar la formación de una presión negativa suficiente para aspirar el fluido a través del canal de fluido (50, 250).
Description
Aparato y método de nebulizador.
La presente invención se refiere a un aparato
para generar un aerosol para administración a un paciente. Más en
particular, la presente invención se refiere a un nebulizador
configurado para generar un aerosol en coordinación con la
respiración del paciente. La presente invención también es muy
adecuada para generar de forma continua un aerosol
independientemente de la respiración del paciente.
Los nebulizadores médicos que nebulizan un
fluido a un aerosol para inhalación por un paciente son dispositivos
conocidos usados comúnmente para el tratamiento de algunas
afecciones y enfermedades. Los nebulizadores tienen aplicaciones
para pacientes conscientes que respiran espontáneamente y para
pacientes ventilados controlados. En el sentido en que se usa en
esta memoria descriptiva, el término "paciente" incluye, sin
limitación, humanos y anima-
les.
les.
En los nebulizadores, se utiliza primariamente
un desviador para dirigir un gas a través de un canal de líquido con
el fin de crear un efecto venturi haciendo que el líquido sea
arrastrado a la corriente de gas. El término "desviador", en el
sentido en que se usa en esta memoria descriptiva, incluye, sin
limitación, cualquier placa deflectora o dispositivo de choque. Como
resultado del proceso de nebulización descrito anteriormente, el
fluido se transforma en un aerosol, es decir, se hace que el fluido
forme pequeñas partículas que están suspendidas en el aire y que
tienen un tamaño de partícula en un rango adecuado para la terapia
prevista. Una terapia común es terapia de inhalación, por la que un
paciente inhala un aerosol medicado para tratar una enfermedad, tal
como
asma.
asma.
Consideraciones importantes en el diseño de un
nebulizador son la regulación del tiempo y de la dosis del fluido
aerosolizado. En algunos diseños de nebulizador, una corriente
continua de gas a presión arrastra el fluido contra el desviador
para generar constantemente un aerosol hasta que se agota el fluido
de un depósito. La nebulización continua puede dar lugar a
desperdicio de aerosol durante una exhalación del paciente o durante
un retardo entre inhalación y exhalación. La cantidad de aerosol
desperdiciado puede ser difícil de cuantificar y parte del aerosol
se puede perder en la condensación en el nebulizador o boquilla
durante períodos sin inhalación. Los nebulizadores que implementan
una nebulización temporizada o no continua pueden afectar
adversamente al tamaño de partícula y a la densidad cuando la
nebulización se activa y desactiva.
La terapia con nebulizador efectiva y económica
incluye la capacidad de generar rápidamente un aerosol dentro de un
rango deseado de tamaño de partícula. Un nebulizador efectivo
proporciona preferiblemente estas características sincrónicamente
con la inhalación del paciente. Con el fin de accionar un
nebulizador mecánico, el esfuerzo de inhalación de un paciente debe
superar ciertas variables. Dependiendo de la configuración
estructural del nebulizador, estas variables pueden incluir uno o
más de lo siguiente: el caudal volumétrico del gas que fluye;
escapes de aire en el dispositivo; la fuerza ejercida por el gas que
fluye en un desviador móvil; y el rozamiento entre partes móviles.
Cuanto más grandes son el caudal, los escapes de aire y el
rozamiento, más grande es el esfuerzo de inhalación necesario con el
fin de accionar el dispositivo. Es deseable que un nebulizador tenga
adecuada sensibilidad para responder rápidamente a una inhalación
sin que restrinja al mismo tiempo la inhalación del paciente.
Los diseños de nebulizador en uso hoy día
constan a menudo de diez o más piezas separadas que pueden requerir
técnicas caras y lentas de fabricación y montaje. Consiguientemente,
también es deseable tener un nebulizador que sea barato de fabricar
y montar.
US-A-6044841 se
refiere a un nebulizador accionado por respiración para administrar
líquido aerosolizado a un paciente inhalante. El dispositivo incluye
un elemento desviador móvil cuya posición es controlada por la
inhalación/exhalación de un paciente. Si un paciente está exhalando,
entra de forma continua gas a presión al interior del dispositivo a
través del orificio de la fuente de gas a presión. En esta
configuración, el desviador tiene una distancia suficientemente
grande desde la punta de la boquilla de la fuente de gas a presión
de modo que el gas a presión no inicie la nebulización. Por otra
parte, cuando el paciente comienza a inhalar a través de la salida
de aire, la fuerza de la inhalación disminuye la presión en la
cámara y empuja el pistón accionador hacia abajo de modo que el
desviador esté más cerca del gas fuente y así se produce
nebulización.
US-A-4198969 se
refiere a un nebulizador accionado por aspiración para formar una
neblina de líquido en una corriente de gas. El dispositivo contiene
una fuente de suministro de líquido en la parte inferior, que es
empujada hacia arriba a una cámara de nebulización después de la
generación de baja presión cuando el paciente inhala. Una vez que el
líquido está suficientemente alto en la cámara de nebulización,
puede llegar al extremo inferior de un tubo de suministro de líquido
cuyo otro extremo termina delante del orificio de gas a presión,
donde el chorro de aire empuja el líquido a través del conducto y
produce su nebulización.
EP-A-0855224
describe un atomizador incluyendo un chorro atomizador que tiene una
salida, medios para suministrar aire comprimido, un depósito de
producto, y medios para evitar la producción de un aerosol cuando la
presión en el atomizador es positiva. Describe un sistema
nebulizador con un depósito secundario que está en conexión de
fluido con una segunda cámara que a su vez se puede poner en
funcionamiento en respuesta a la presión positiva.
Con el fin de resolver las deficiencias de la
técnica anterior y de proporcionar un mejor rendimiento, se facilita
un nebulizador. Según la invención, se facilita un nebulizador que
tiene las características expuestas en la reivindicación 1.
En una realización, la válvula de entrada de
aire de canal de fluido puede ser una membrana flexible en respuesta
a inhalación o contacto físico para sellar la entrada de aire de
canal de fluido y permitir que una presión negativa sobre el fluido
del depósito de fluido sea aspirada al orificio de fluido. En el
sentido en que se usa en esta memoria descriptiva, el término
"orificio de fluido" significa la entrada de fluido o la salida
de fluido y se puede utilizar de forma intercambiable con estos
términos. El nebulizador puede tener un pistón accionador conectado
con al menos una porción de una cubierta de boquilla para mover todo
o parte del orificio de fluido, o todo o parte del recorrido de
fluido entre el depósito de fluido y el orificio de fluido. Además,
la válvula de entrada de aire ambiente se puede usar para mitigar el
esfuerzo de inhalación después de un período inicial de inhalación.
Un desviador se coloca en la cámara adyacente a la entrada de gas a
presión donde el gas a presión de la salida de gas a presión es
desviado sobre el orificio de fluido. En otras realizaciones la
válvula de entrada de aire de canal de fluido puede ser una válvula
de pico de pato o una válvula paraguas. La entrada de aire de canal
de fluido puede estar formada integralmente por una sola pieza de
material que también contiene una válvula de exhalación y una
válvula de entrada de aire ambiente para el nebulizador. Otras
realizaciones pueden incluir un tapón, discreto o formado
integralmente con las válvulas mediante un cordón, que se dimensiona
para mantener bajada la válvula de entrada de aire de canal de
fluido y permitir la nebulización continua. Una rejilla protectora
sustancialmente rígida puede cubrir una o varias válvulas dejando
que las válvulas funcionen y que pase aire, pero protege el material
de válvula contra la abrasión involuntaria y otra contaminación.
Otros aspectos y ventajas de la invención se
explican a continuación en unión con las realizaciones
preferidas.
La figura 1 es una vista en perspectiva de un
nebulizador según una realización de la presente invención.
La figura 2 es una vista en sección transversal
del nebulizador de la figura 1.
La figura 3 es una vista en perspectiva
despiezada del nebulizador de la figura 1.
La figura 4 es una vista en perspectiva
despiezada del nebulizador de la figura 1.
La figura 5 es una vista en sección transversal
de un primer dispositivo alternativo de boquilla y desviador.
La figura 6 es una segunda realización
alternativa de un primer dispositivo alternativo de boquilla y
desviador.
La figura 7 es una vista en sección transversal
de la válvula de entrada de aire de canal de fluido de la
realización de las figuras 1-4 en una posición de no
nebulización.
La figura 8 es una vista en sección transversal
de la válvula de entrada de aire de canal de fluido de la figura 4
en una posición de nebulización.
La figura 9 es una vista en sección transversal
de una entrada de aire alternativa y válvula de entrada de aire de
canal de fluido en una posición de no nebulización.
La figura 10 es una vista en sección transversal
de la válvula de la figura 9 en una posición de nebulización.
La figura 11A ilustra una primera geometría
alternativa de un suelo de cámara para uso en el nebulizador de las
figuras 1-4.
La figura 11B ilustra una segunda geometría
alternativa de un suelo de cámara para uso en el nebulizador de las
figuras 1-4.
La figura 12 ilustra una tercera geometría
alternativa de un suelo de cámara para uso en el nebulizador de las
figuras 1-4.
La figura 13 ilustra una cuarta geometría
alternativa de un suelo de cámara para uso en el nebulizador de las
figuras 1-4.
La figura 14A es una vista en sección
transversal del nebulizador de la figura 1 que ilustra el flujo de
gas y la posición de las válvulas cuando el nebulizador está en
reposo en una posición no accionada.
La figura 14B es una vista en sección
transversal del sistema de boquilla del nebulizador de la figura
14A.
La figura 14C es una vista parcial ampliada del
nebulizador de la figura 14A.
La figura 15A es una vista en sección
transversal del nebulizador de la figura 1 que ilustra el flujo de
gas y aerosol y la posición de las válvulas al comienzo de la
inhalación cuando el nebulizador es accionado.
La figura 15B es una vista en sección
transversal del sistema de boquilla del nebulizador de la figura
15A.
La figura 15C es una vista parcial ampliada del
nebulizador de la figura 15A.
La figura 16 es una vista en sección transversal
del nebulizador de la figura 1 que ilustra el flujo de gas y aerosol
y la posición de las válvulas en una posición completamente
accionada.
La figura 17 es una vista despiezada de una
primera realización alternativa del nebulizador de la figura 1.
La figura 18 es una vista en sección transversal
del nebulizador de la figura 17.
La figura 19 es una vista lateral del
nebulizador de la figura 17.
La figura 20 es una vista ampliada de una
porción del nebulizador de la figura 18.
La figura 21 es una vista lateral de una segunda
realización alternativa del nebulizador de la figura 1.
La figura 22 es una vista en sección transversal
del nebulizador de la figura 21.
La figura 23 es una vista en sección transversal
de una orientación alternativa del orificio de gas y desviador.
La figura 24 es una vista en sección transversal
de una segunda orientación alternativa del orificio de gas y
desviador.
La figura 25 es una vista despiezada de una
realización alternativa del nebulizador de la figura 22.
La figura 26 es una vista en sección transversal
del nebulizador montado de la figura 25.
La figura 27 es una vista en sección transversal
parcial de la válvula de entrada de aire de canal de fluido durante
la exhalación.
La figura 28 es una vista en sección transversal
parcial de la válvula de la figura 27 durante la inhalación.
La figura 29 es una vista en perspectiva de una
realización alternativa del nebulizador de las figuras
1-4.
La figura 30 es una vista despiezada del
nebulizador de la figura 29.
La figura 31 es una vista en perspectiva del
nebulizador de la figura 29 con un tapón colocado para colocar el
nebulizador en un modo de nebulización continua.
La figura 32 es una vista en sección transversal
del nebulizador de la figura 29.
La figura 33 es una vista en perspectiva de un
sistema de válvula adecuado para uso en el nebulizador de la figura
29.
La figura 34 es una vista lateral en sección
transversal del sistema de válvula de la figura 33.
La figura 35 es una vista en perspectiva frontal
de un sistema de boquilla no montado para uso en el nebulizador de
la figura 29.
La figura 36 es una vista en perspectiva
posterior de un sistema de boquilla no montado para uso en el
nebulizador de la figura 29.
La figura 37 ilustra un nebulizador accionado
por respiración y tapón extraíble para conectar el nebulizador
accionado por respiración a un nebulizador continuo.
Una realización preferida de un nebulizador 10
para nebulizar un fluido se representa en las figuras
1-4. En el sentido en que se usa en esta memoria
descriptiva, el término "fluido" incluye, sin limitación, un
fluido incluyendo una medicina, en forma de una emulsión, suspensión
o solución, que puede ser nebulizado a un aerosol.
El nebulizador incluye un alojamiento 12 que
consta de una cámara 14 adecuada para recibir y contener un fluido.
La cámara es preferiblemente sustancialmente cilíndrica; sin
embargo, se puede usar alguna de varias formas. La cámara 14 incluye
una porción inferior inclinada 16 de modo que el fluido presente en
la cámara sea dirigido hacia una región de la parte inferior de la
cámara con el fin de facilitar la extracción de todo el fluido. En
una realización, la porción inferior 16 está colocada a un ángulo
aproximado de 45 grados con el fin de reducir el desperdicio
maximizando la cantidad de fluido que se evacua de la cámara para
nebulización. Una salida de aire 18 se extiende alejándose del
alojamiento 12 y comunica con la cámara 14. Una barrera 20 en el
alojamiento empuja el aerosol generado en la cámara de modo que
fluya hacia arriba y por encima de la barrera 20 antes de pasar a
través de la salida de aire 18. El recorrido indirecto formado por
la barrera y la salida de aire contribuye preferiblemente a limitar
el tamaño de partícula del aerosol que escapa de la cámara 14.
Preferiblemente, el alojamiento está formado
integralmente con una porción de tapa 22 mediante una bisagra 24 de
modo que la porción de tapa 22 se pueda sellar y abrir contra la
parte superior del alojamiento para poder llenar la cámara 14 con un
fluido. La porción de tapa 22 del alojamiento 12 se moldea
preferiblemente como una pieza con la cámara 14.
La tapa 22 incluye preferiblemente un grupo de
agujeros adecuados para recibir una válvula de entrada de aire 26,
una válvula de exhalación 28 y una válvula de entrada de aire de
canal de fluido 30, respectivamente. Un primer agujero 32 está
dimensionado para acomodar la válvula de exhalación 28, un segundo
agujero 34 está dimensionado para acomodar la válvula de entrada de
aire 26, y el tercer agujero 36 está dimensionado para acomodar la
válvula de entrada de aire de canal de fluido 30. El alojamiento y
la tapa se pueden construir de una sola pieza de material formada
por un proceso de moldeo por inyección. Los materiales adecuados
incluyen un material plástico, tal como polipropileno, policarbonato
o una mezcla de policarbonato, o un material metálico.
En una realización preferida, cada válvula de
entrada de aire 26, válvula de exhalación 28 y válvula de entrada de
aire de canal de fluido 30 está formada integralmente en un sistema
de válvula 38 de una sola pieza de material flexible. La válvula de
exhalación 28 está montada preferiblemente en el primer agujero 32
con una fijación central 33 de modo que la válvula montada y el
agujero formen una configuración de mariposa que deja escapar aire a
la exhalación y se sella a la inhalación para evitar la inhalación
de aire a través del agujero. La válvula de entrada de aire 26 tiene
preferiblemente una configuración de válvula de pico de pato y está
montada en el segundo agujero 34 de la tapa por dos anclajes 27 que
cooperan con agujeros de anclaje 25 en lados opuestos del segundo
agujero 34. La configuración de pico de pato está orientada con la
porción ahusada dirigida a la cámara 14 de modo que se pueda aspirar
aire ambiente a la inhalación y de modo que los elementos sellantes
paralelos, o labios, de la válvula eviten toda salida de aire de la
cámara a la exhalación. Una guía de aire ambiente 29 está formada
preferiblemente integralmente en, o unida a, la porción de tapa 22.
La guía de aire ambiente 29 está dispuesta debajo del segundo
agujero 34 y la válvula de entrada de aire 26 de modo que el
agujero distal 35 dirija aire ambiente sobre la estructura
generadora de aerosol.
La válvula de entrada de aire de canal de fluido
30 se monta preferiblemente en el tercer agujero 36 y sella
completamente el tercer agujero. Preferiblemente, la válvula de
entrada de aire de canal de fluido es una membrana flexible que
tiene un grosor sensible a, y flexiblemente móvil en respuesta a,
cambios de presión de aire dentro de la cámara 14 correspondientes a
la inhalación y exhalación a través de la salida de aire 18. Como se
explica con más detalle a continuación, la entrada de aire de canal
de fluido 64 colocada dentro de la cámara y directamente adyacente a
la válvula de entrada de aire de canal de fluido se puede sellar y
abrir sincrónicamente con la respiración del paciente o puede ser
accionada manualmente por contacto físico contra el exterior de la
válvula 30. En una realización, el material es material de caucho
flexible. Aunque las válvulas individuales se pueden fabricar por
separado en piezas separadas de material flexible, o cada una de las
válvulas puede estar construida por numerosos componentes
individuales, el sistema de válvula 38 es preferiblemente una
construcción integrada de una pieza que reduce el número de piezas y
el costo de fabricación (incluyendo el costo del montaje).
Con referencia a las figuras
3-4, una porción de la pared de cámara está muescada
40 con el fin de acomodar el sistema de boquilla 42. El sistema de
boquilla 42 está configurado para permitir montaje por encaje de
rozamiento o salto sobre la pared de la cámara 12. Un par de ranuras
de guía 44 a ambos lados de la muesca 40 cooperan con los bordes 46
del conjunto de boquilla 42 para proporcionar un montaje ajustado
sustancialmente estanco al aire. Un canal rebajado 48 formado en la
pared de la cámara 14 directamente debajo de la muesca 40 forma
parte del canal de fluido 50 (figura 2) cuando el nebulizador 10
está completamente montado.
El sistema de boquilla 42 incluye una boquilla
de gas a presión 52 que, cuando está montado con el alojamiento 12,
se extiende fuera de la cámara 14 en un extremo próximo y se ahusa
hacia abajo a un orificio de gas a presión 54 en un extremo distal
colocado dentro de la cámara. Una cubierta de boquilla 56 y un
vástago de canal de fluido 58 están unidos a la porción de boquilla
de gas del sistema de boquilla 42 por una bisagra activa 60 (figura
3). Cuando las dos partes del sistema de boquilla 42 están cerradas,
la cubierta de boquilla 56 forma una cámara de fluido 62 alrededor
de una porción de la boquilla de gas, donde la cámara de fluido está
en comunicación de fluido con el vástago de canal de fluido 58 y una
entrada de aire de canal de fluido 64.
Un paso 55 (figura 2) puede estar formado por
una espaciación entre la boquilla de gas 52 y la cubierta de
boquilla 56, una ranura en la circunferencia interior de la cubierta
de boquilla, una ranura en el exterior de la boquilla, o una
combinación de ranuras en el exterior de la boquilla y el interior
de la cubierta de boquilla. El orificio de fluido 57 se coloca junto
al orificio de gas a presión 54. Como se ilustra en las figuras 2 y
14C, el orificio de fluido es un orificio anular definido por un
intervalo entre el diámetro interior de la punta de la cubierta de
boquilla y el diámetro exterior de la punta de la boquilla. En una
realización preferida, el diámetro exterior de la punta de la
boquilla es 2 mm y el diámetro interior de la cubierta de punta de
boquilla es 2,46 mm. También se puede usar otros diámetros. Aunque
se representa un solo orificio anular, también se contemplan
realizaciones donde la salida de fluido tiene otras formas, o
incluye más de un orificio discreto colocado junto al orificio de
gas a presión.
En esta realización, la entrada de aire de canal
de fluido 64 está situada cerca de la parte superior de la cámara 14
y es sustancialmente paralela al eje longitudinal de la cámara 14.
El extremo distal de la cubierta de boquilla forma un orificio de
fluido de modo que los orificios de fluido y gas 57, 54 sean
sustancialmente paralelos uno a otro. El espacio entre la cubierta
de boquilla 56 y la boquilla de gas a presión 52 forma el paso de
fluido 55 en el extremo distal que conduce al orificio de fluido 57.
Un desviador inmóvil 66 está situado junto al extremo distal. El
desviador dirige el gas a través del orificio de fluido 57 para
crear un efecto venturi, haciendo por ello que el fluido sea
arrastrado a la corriente de gas con el fin de crear un aerosol.
Preferiblemente, el desviador 66 está unido a, o moldeado
integralmente con, la cubierta de boquilla 56. Alternativamente, el
desviador puede estar conectado al interior del nebulizador 10.
Como se representa bien en la figura 4, una viga
de soporte 68 conecta el desviador 66 al sistema de boquilla 42.
Preferiblemente, el desviador 66 tiene una superficie plana que
tiene un área predeterminada y se coloca a una distancia fija del
orificio de gas 54. El diámetro del orificio de gas se puede variar,
pero es preferiblemente 0,46 mm. En una realización preferida, la
distancia entre el desviador y boquilla es del rango de 0,15 mm a
1,25 mm, y muy preferiblemente 0,75 milímetros (mm), y la anchura
del desviador es aproximadamente 4,5 mm. Estas dimensiones se pueden
variar para lograr un tamaño de partícula deseado y la
aerosolización como saben los expertos en la materia. La superficie
del desviador 66 también está alineada preferiblemente paralela a la
superficie del extremo distal de la boquilla de gas 52 y
perpendicular al flujo de gas a presión a través del orificio de gas
54. También se pueden implementar otras realizaciones de desviador.
Por ejemplo, la figura 5 ilustra un desviador 70 que tiene una
superficie perpendicular con una anchura de menos de 4,5 mm. En
otras realizaciones, se puede usar un desviador 72 con forma de cuña
u otra orientación no perpendicular como se representa en la figura
6.
El vástago de canal de fluido 58 se extiende de
forma sustancialmente vertical a lo largo del eje longitudinal de la
cámara 14. El vástago tiene una porción esculpida 59 que forma un
lumen cerrado una vez montado y acoplado con el canal rebajado 48 en
la pared de la cámara. La forma resultante del canal de fluido es
sustancialmente rectangular. En otras realizaciones, el canal
rebajado 48 y la porción esculpida 59 del vástago de canal de fluido
58 pueden estar construidos de manera que cooperen y formen alguna
de varias secciones transversales continuas o variables a lo largo
de sus longitudes. En otra realización, el canal rebajado 48 y
vástago de canal de fluido 58 se pueden combinar para formar una
pluralidad de canales de fluido separados. En una realización
preferida, la cámara tiene un volumen de aproximadamente 50
mililitros (ml), con un volumen máximo de llenado de fluido de 5 ml.
En esta realización, la longitud del canal de fluido es
aproximadamente 22,8 mm.
Con referencia a las figuras
1-4, la válvula de entrada de aire de canal de
fluido 30 es una membrana flexible que en inhalación sella
sustancialmente la entrada de aire de canal de fluido 64 que
comunica con el tubo de entrada de fluido. Una vez sustancialmente
sellado, se crea la presión necesaria dentro del alojamiento con el
fin de subir el fluido por el canal de fluido al recorrido del gas a
presión haciendo que el fluido y el gas se mezclen dando lugar a un
aerosol con las características de tamaño de partícula deseadas. La
membrana flexible es preferiblemente muy sensible al flujo y, por lo
tanto, se puede disparar a flujos bajos haciendo el aparato adecuado
para niños y ancianos que tiene típicamente bajas tasas de
inhalación. Además, también se puede oprimir manualmente la
membrana. Consiguientemente, el paciente o el personal asistencial
pueden accionar manualmente el aparato.
Con referencia a las figuras 7 y 8, en una
realización preferida la válvula de entrada de aire de canal de
fluido 30 está configurada para flexionarse un intervalo G, en el
rango de 0,5-1,0 mm, y muy preferiblemente
aproximadamente 0,75 mm, antes de bloquear el extremo de la entrada
de aire de canal de fluido 64. Se puede usar otras distancias de
intervalo con variaciones en los parámetros de la membrana, la
geometría y el diámetro, y la variación en otros aspectos del
nebulizador tales como la entrada de aire de canal de fluido. La
figura 7 ilustra la relación espaciada que existe durante la
exhalación o en reposo, mientras que la figura 8 representa la
válvula de entrada de aire de canal de fluido 30 sellada contra la
entrada de aire de canal de fluido durante la inhalación. En esta
realización, la válvula de entrada de aire de canal de fluido está
diseñada de manera que responda a una presión negativa de
aproximadamente 0,5-1,0 cm H_{2}O para lograr esta
deflexión. El grosor de la membrana puede ser aproximadamente 0,2
mm. El diámetro exterior D_{1} es 14 mm, el diámetro de la
membrana sensible D_{2} es aproximadamente 11 mm y el área
efectiva de la membrana D_{3} es aproximadamente 6,5 mm. Como se
representa, el área entre D_{1} y D_{2} se usa para formar una
conexión del tipo de arandela con el fin de mantener la membrana en
el agujero 36 de la porción de tapa. El área entre D_{2} y D_{3}
funciona como un diafragma rodante para permitir que la membrana
suba y baje en respuesta a mínima presión negativa en la cámara.
Otras distancias de intervalo G y geometrías se pueden utilizar en
otras realizaciones.
En una realización alternativa, ilustrada en las
figuras 9 y 10, se puede usar una válvula combinada de entrada de
aire ambiente y válvula de entrada de aire de canal de fluido en
lugar de válvulas separadas de entrada de aire ambiente y entrada de
aire de canal de fluido. La válvula combinada 31 se puede formar de
un material flexible plano que permanecerá cerrado durante la
exhalación y en reposo (figura 9), y se flexionará en respuesta a
presión negativa en la cámara, o contacto físico con la válvula,
para permitir la entrada de aire ambiente al nebulizador y que
contacte y realice un cierre hermético contra una entrada de aire de
canal de fluido 64 para iniciar la nebulización (figura 10). Otra
variación contemplada para esta realización alternativa es un
material rígido conectado al alojamiento 12 o porción superior 22
por una bisagra que tiene un elemento de empuje configurado para
mantener la válvula combinada cerrada durante la exhalación y en
reposo, permitiendo al mismo tiempo que la válvula combinada se abra
a una presión negativa deseada e inicie la nebulización efectuando
un cierre hermético contra la entrada de aire de canal de fluido. Se
puede usar cualquier disposición de válvula en respuesta a una
presión negativa y colocada para efectuar un cierre hermético contra
una entrada de aire de canal de fluido. Además, la válvula de pico
de pato usada como la válvula de entrada de aire ambiente 26 en las
figuras 1-4 también puede estar diseñada de manera
que se abra a una presión en el rango de 0,5-1,0 cm
H_{2}O.
Aunque se ha representado una membrana flexible
y válvula de pico de pato como la válvula de entrada de aire de
canal de fluido y válvula de entrada de aire ambiente preferidas,
estas válvulas pueden ser cualquier tipo de válvula de liberación de
presión que no se mueva o abra hasta que la presión negativa dentro
del nebulizador llegue a un nivel deseado, en este ejemplo
0,5-1,0 cm H_{2}O. Además, el diámetro de la
entrada de aire de canal de fluido se selecciona preferiblemente de
modo que la presión negativa generada dentro del canal de fluido
cuando el nebulizador esté en reposo, sea menor que la presión
negativa necesaria para aspirar el líquido a través del canal de
fluido al orificio de líquido. Las dimensiones exactas necesarias
para la entrada de aire de canal de fluido dependen de la distancia
desde la región de boquilla a la parte superior del líquido en el
depósito de líquido. Por ejemplo, si la distancia vertical del
orificio de fluido a la parte superior de la superficie de líquido
en el depósito es 2 cm, la presión negativa encima del fluido en el
canal de fluido debe ser inferior a 2 cm H_{2}O cuando el
nebulizador está en su fase de reposo.
En una realización preferida, el diámetro de la
entrada de aire de canal de fluido es 2,5 mm. Con el fin de regular
la sensibilidad de la entrada de aire de canal de fluido a la
respiración del paciente, la válvula de entrada de aire de canal de
fluido se puede hacer de un material o grosor de material que sea
más sensible a los cambios de la presión del aire, se puede regular
la espaciación entre la válvula de entrada de aire de canal de
fluido y entrada de aire de canal de fluido, y el diámetro de la
entrada de aire de canal de fluido se puede seleccionar de manera
que sea de un tamaño adecuado para cambiar la sensibilidad. El
diámetro, el grosor, la geometría, y la dureza de la válvula de
entrada de aire de canal de fluido son factores que se pueden
seleccionar para regular la sensibilidad. Preferiblemente, el
diámetro y la posición de la válvula de entrada de aire de canal de
fluido son tales que un paciente o cuidador también puedan accionar
manualmente el nebulizador aplicando presión a la válvula a través
de contacto físico con la mano u otro objeto.
Con referencia a las figuras 11, 12 y 13, el
contorno y la topología de la parte inferior de la cámara también se
pueden variar. En la figura 11A el suelo 80 de la cámara es plano.
Un suelo de cámara cóncavo 81 se ilustra en la figura 11B. Una
sección de cámara de ángulo hendido 83 que conecta con una sección
de ángulo poco pronunciado 84 para guiar fluido a la sección de
ángulo pronunciado 83 se representa en la figura 12. Un suelo de
cámara 85 que tiene más de dos secciones inclinadas se ilustra en la
figura 13.
La operación del nebulizador 10 se describe a
continuación con referencia a las figuras 14-16. La
primera fase de la operación, cuando el nebulizador está en reposo,
se ilustra en las figuras 14A-14C. Cuando el usuario
está pasivo, tal como cuando el usuario está entre exhalación o
inhalación, o cuando ningún usuario respira a través de la salida de
aire 18, el único flujo de aire a la cámara 14 es mediante la
boquilla de gas donde una fuente de gas a presión alimenta de forma
continua gas a una tasa predeterminada. Por ejemplo, se puede
establecer un suministro de gas para suministrar aire a una tasa de
ocho litros por minuto. Como ilustran las flechas de flujo en la
figura 14A, el gas a presión sale del orificio de gas, impacta en el
desviador, y fluye alrededor de la cámara y por encima de la
barrera.
Después de pasar por encima de la barrera 20, el
aire de la fuente presurizada sale a través de la salida de aire y
la boquilla unida a la salida de aire. Durante la fase de reposo, la
válvula de pico de pato 26 de la entrada de aire ambiente permanece
sellada y la válvula de exhalación también permanece sellada. Sin
embargo, la válvula de entrada de aire de canal de fluido 30
permanece alejada de la entrada de aire de canal de fluido 64 de
modo que el aire del interior de la cámara 14 se pueda ciclar a
través de la entrada de aire de canal de fluido y entre la boquilla
de gas y cubierta de boquilla saliendo a través del orificio de
fluido 57 como se representa en la figura 14C. La presión negativa
que crearía generalmente el flujo del gas a presión sobre la punta
del orificio de fluido se elimina o reduce de forma significativa
con esta configuración. Específicamente, dado que el aire del
interior de la cámara puede pasar libremente a través de la entrada
de aire de canal de fluido y salir por el orificio de fluido, no se
aspira fluido a través del canal de fluido porque no se puede formar
presión negativa sobre el fluido. Como se representa en la figura
14B, el aire del interior de la cámara es aspirado a través de la
entrada de aire de canal de fluido 64 y a la cámara 62 alrededor de
una porción de la cubierta de boquilla. El aire de la cámara 62
fluye entonces a través de un agujero en la parte inferior de la
cubierta de boquilla y sale entre la cubierta de boquilla y la
boquilla a través del orificio de líquido. Durante la fase de reposo
del nebulizador, no se produce aerosol y el aire se hace circular
simplemente a través de la entrada de aire de canal de fluido y
orificio de fluido. La presión general del aire dentro del
nebulizador es ligeramente positiva debido a la entrada continua de
aire a través de la entrada de gas a presión.
Al inicio de la inhalación, la boquilla de gas a
presión 52 sigue inyectando aire a una tasa continua; sin embargo,
ahora la presión del aire dentro de la cámara de nebulizador 14 es
ligeramente negativa. Como se representa en las figuras
15A-15C, la válvula de entrada de aire de canal de
fluido 30 reacciona al comienzo de la inhalación flexionándose hacia
abajo sobre el agujero de la entrada de aire de canal de fluido para
efectuar un cierre hermético contra la entrada de aire de canal de
fluido 64. Una vez que la entrada de aire de canal de fluido está
sellada al aire dentro de la cámara, se forma una presión negativa
en el canal de fluido 50 y el fluido del depósito en la parte
inferior 16 de la cámara es aspirado por el canal de fluido 50 y
sale al orificio de fluido 57 entre la boquilla de gas a presión y
la cubierta de boquilla. Como se representa en la figura 15B, el
fluido es aspirado entre el vástago de canal de fluido 58 y el
rebaje 48 en la pared de la cámara como indica la flecha en las
figuras 15B y C. La presión negativa sobre el fluido es generada por
el flujo de gas a presión desviado contra el desviador 66 sobre el
orificio de fluido 57. Cuando el fluido llega al orificio de fluido,
es expulsado y se mezcla con el gas a presión formando un aerosol.
En esta realización, la aerosolización se mejora chocando la mezcla
de fluido/gas contra el desviador. Como se representa en la figura
15A (la línea de puntos indica líquido/aerosol y la línea continua
indica gas), el aerosol se forma y avanza alrededor del desviador y
la entrada de aire ambiente, por encima de la barrera y sale a
través de la salida de aire. Hasta que la inhalación llega al punto
donde la presión negativa generada en la cámara por la inhalación
del paciente es mayor que el umbral necesario para superar la fuerza
que mantiene cerrados los labios de la válvula de pico de pato, no
entrará aire ambiente a través de la entrada de aire. La válvula de
exhalación 28 también permanece cerrada.
Como se ilustra en la figura 16, la válvula de
pico de pato se abre para proporcionar un flujo adicional de aire a
la cámara en respuesta a la inhalación continuada. El aire de la
entrada de aire ambiente es dirigido sobre los orificios de gas y
líquido para mejorar la mezcla y el transporte del aerosol. La
membrana de la válvula de entrada de aire de canal de fluido
permanece sellada sobre la entrada de aire de canal de fluido y
sigue aspirándose líquido a través del canal de fluido y siendo
aerosolizado en la cámara.
Cuando el paciente exhala, la válvula de entrada
de aire de canal de fluido 30 responde a la presión positiva en la
cámara separándose de la entrada de aire de canal de fluido y
dejando que aire presente dentro de la cámara circule de nuevo a
través de la entrada de aire de canal de fluido de la misma manera
que se representa en la figura 14B. La válvula de pico de pato 26
efectúa un cierre hermético contra la exhalación de modo que no
salga aire de la entrada de aire ambiente y la válvula de exhalación
28 se abre para permitir que la exhalación del paciente salga de la
cámara. Dado que la válvula de entrada de aire de canal de fluido se
separó de la entrada de aire de canal de fluido, no se aspira fluido
a través del canal de fluido y aerosoliza durante la exhalación.
Otra realización preferida del nebulizador 110
se ilustra en las figuras 17-20. En esta
realización, el alojamiento 112 está separado de, y se puede montar
a rosca en, la tapa 122. Se define una cámara 114 dentro del
depósito entre el suelo de cámara 116 y la tapa 122. El suelo de
cámara 116 está preferiblemente curvado de modo que el centro del
suelo de cámara esté más alto que el perímetro con el fin de dirigir
líquido hacia el perímetro del suelo de cámara. Una placa de
aspiración 120 conectada integralmente con una cubierta de boquilla
124 está configurada para descansar directamente sobre el extremo
distal de la boquilla de gas a presión 126 que se extiende a través
del suelo de cámara. Un canal de fluido 127 está formado por la
espaciación entre la superficie inferior de la placa de aspiración
120 y el suelo de cámara, y el espacio entre la boquilla de gas a
presión 126 y la cubierta de boquilla 124. En una realización, la
placa de aspiración puede incluir uno o más agujeros pequeños para
permitir el paso de fluido de encima de la placa de aspiración al
canal de fluido 127.
Como en la realización de la figura 1, el
nebulizador 110 de las figuras 17-20 incluye una
entrada de aire de canal de fluido 128 en comunicación con el canal
de fluido 127 y una válvula de entrada de aire de canal de fluido
130 para controlar el accionamiento del nebulizador. La entrada de
aire de canal de fluido 128 se extiende desde el lado del canal de
fluido 127 hacia el extremo distal de la cubierta de boquilla 124.
Preferiblemente, un agujero 134 en el lado de la cámara 114
adyacente a la cubierta de boquilla y la entrada de aire de canal de
fluido está dimensionado para recibir una válvula de entrada de aire
de canal de fluido 130 montada flexiblemente en el agujero de la
pared de la cámara. En una realización, la válvula de entrada de
aire de canal de fluido es una membrana rodante encajada por salto
en el agujero 134 de la pared de la cámara. Una guía de entrada de
aire 132 está unida al alojamiento 112 y se extiende desde el borde
del agujero 134 de modo que la entrada de aire de canal de fluido
128 esté centrada en el agujero 134 cuando el nebulizador esté
montado.
La tapa 122 del nebulizador define una salida de
aire 118 que se extiende a través al interior de la cámara 114 a una
estructura de chimenea 136 que tiene un desviador 138 colocado en el
extremo. Preferiblemente, las roscas para la tapa y depósito son
tales que el desviador se alinea directamente sobre el orificio de
gas a presión 140 en la cámara. El desviador 138 tiene una
superficie curvada y está unido a la chimenea por varios elementos
de soporte 142. En la operación, el nebulizador recibe un flujo
continuo de gas a presión a través de la boquilla de gas y sale a
través del orificio de gas. En reposo, o durante la exhalación, la
válvula de entrada de aire de canal de fluido 130 permanece alejada
de la entrada de aire de canal de fluido 128 y la guía de entrada de
aire 132 de modo que el aire dentro de la cámara pase a través del
canal de fluido y salga por el orificio de fluido. Manualmente, o
debido a una caída de presión en la cámara por una inhalación del
paciente, la válvula de entrada de aire de canal de fluido 130 se
flexiona para cubrir el extremo próximo (es decir, el extremo que
está más próximo a la membrana) de la guía de entrada de aire de
canal de fluido 132 de modo que la entrada de aire de canal de
fluido se bloquee y la presión negativa generada por el flujo de gas
a presión sobre el orificio de líquido genera suficiente presión
negativa para aspirar fluido por el canal de fluido 127. Este fluido
se mezcla posteriormente con el gas a presión y es dirigido contra
el desviador 138 para formar un aerosol que puede salir a través de
la salida de aire. Una boquilla y válvula de exhalación adecuadas
que se puede adaptar para montarse en la salida de aire 118 se
ilustran en la Patente de Estados Unidos número 6.044.841.
Alternativamente, se puede adaptar una máscara con una válvula de
exhalación para montarse en la salida de aire 118. Se describen
máscaras adecuadas en las Patentes de Estados Unidos números
5.988.160 y 5.645.049, cuyas memorias descriptivas se incorporan
aquí por referencia. Como se ilustra en las figuras 27 y 28 y se
describe con más detalle a continuación, la membrana usada para
responder a la presión negativa para iniciar la nebulización también
puede estar configurada para permitir que fluya aire ambiente a la
cámara manteniendo al mismo tiempo un cierre hermético contra la
entrada de aire de canal de fluido.
Las figuras 21-22 ilustran otra
realización de un nebulizador 210 similar a la realización ilustrada
en las figuras 8-11. Como se representa en las
figuras 21-22, el depósito del nebulizador tiene una
entrada de gas a presión 226 que entra en la cámara 214 en una
orientación sustancialmente perpendicular al canal de fluido 227. En
esta realización, el canal de fluido 227 está formado en un tubo de
aspiración 224 unido a la placa de aspiración 220 independientemente
de la entrada de gas a presión 226. Una entrada de aire de canal de
fluido se extiende desde el tubo de aspiración 224 y está orientada
para cooperar con una guía de entrada de aire 232 conectada al
alojamiento 212. Un agujero 234 en la pared de la cámara recibe la
válvula de entrada de aire de canal de fluido 230. En estado
montado, la válvula de entrada de aire de canal de fluido 230 y la
entrada de aire de canal de fluido 228 están alineadas de modo que
una fuerza externa o una presión negativa en la cámara hará que la
válvula cubra la entrada de aire de canal de fluido y permita que el
fluido en el depósito de fluido en la parte inferior de la cámara
sea aspirado al canal de fluido, llegue al orificio de fluido 236 y
se mezcle con gas a presión que entra por el orificio de gas 240.
Aunque se puede usar una válvula de entrada de aire separada, la
válvula de entrada de aire de canal de fluido está integrada
preferiblemente con un elemento de la válvula de entrada de aire
ambiente, como se describe más adelante y representa en las figuras
27-28, de modo que la membrana 230 cumpla una
finalidad
doble.
doble.
Además, como se ilustra en la figura 22, la
configuración del orificio de gas 240 y el desviador 238 es tal que
el desviador 238 sea un tubo estrangulado en forma de reloj de arena
que no bloquee completamente el flujo de gas del orificio de gas
240. En cambio, el desviador 238 canaliza el gas sobre el orificio
de fluido 236 de modo que el gas a presión de la boquilla de gas a
presión sea canalizado sobre un orificio de salida de fluido y
nebulice cuando sea aspirado a la corriente de gas a presión. Así, a
diferencia de la configuración de boquilla y desviador de la
realización en las figuras 1-4, el flujo de gas a
presión no se orienta directamente contra una estructura desviadora
que está espaciada y directamente enfrente del flujo del gas a
presión para hacer que el gas fluya sustancialmente perpendicular a
su recorrido inicial del orificio
de gas.
de gas.
Estructuras alternativas de orificio de gas y
desviador adecuadas para uso en la realización de las figuras
21-22, o en realizaciones modificadas del
nebulizador de las figuras 1-4, se representan en
las figuras 22-25. En la figura 23, el orificio de
líquido 250 y el tubo de aspiración 252 están configurados para
desviar una porción del flujo de gas a presión y no se utiliza
ninguna placa deflectora o desviador separado. Igualmente, en la
figura 24, el orificio de gas 256 para la boquilla de gas a presión
no es obstruido directamente por el desviador 254. En cambio, el
orificio de gas a presión 256 se coloca descentrado en un cono
desviador asimétrico 258 alejado del lado del desviador en el que se
forma el orificio de fluido 260.
Otra realización de un nebulizador 310 se
ilustra en las figuras 25 y 26. En esta realización, la entrada de
gas a presión 326 se forma como parte de la tapa 322 en paralelo con
la salida de aire 318. Un conjunto de canal de fluido extraíble 327
incluye un adaptador 350 configurado para encajar por rozamiento en
el extremo de la entrada de gas 326 que se extiende a la cámara 314.
Un orificio de gas 340 está orientado para dirigir gas a presión
directamente a través de un orificio de fluido 336 colocado junto y
perpendicular al orificio de gas 340.
Como con las realizaciones de las figuras
17-22, el nebulizador 310 utiliza preferiblemente
una válvula de entrada de aire/válvula de entrada de aire de canal
de fluido de función doble 330. La válvula 330 se retiene en un
agujero 334 en el alojamiento 312 y coloca de modo que el centro de
la válvula 330 se alinee con la entrada de aire de canal de fluido
328 cuando se monte el nebulizador 310. Aunque el conjunto de canal
de fluido 327 se representa con una estructura en forma de tubo que
se extiende al suelo de cámara 316, en otras realizaciones el
conjunto de canal de fluido 327 puede conectar con una placa de
aspiración como se ha explicado anteriormente. Además,
configuraciones de orificios de fluido y gas distintas de las
específicamente representadas en las figuras 25 y 26 pueden
sustituir a la configuración representada. Se contempla que también
se pueda usar un desviador en algunas configuraciones de los
orificios de fluido y gas.
La realización de las figuras 25 y 26 funciona
de forma sustancialmente igual a las de las figuras
17-22. En reposo y a la exhalación, la válvula 330
permanece alejada de la entrada de aire de canal de fluido 328 de
modo que el gas del orificio de gas no pueda crear una presión
negativa suficiente en el canal de fluido 329 al pasar a través del
orificio de fluido 336 para aspirar fluido e iniciar la
nebulización. A la inhalación, la presión negativa en la cámara
arrastra la válvula 330 contra la entrada de aire de canal de fluido
para iniciar la nebulización. Cuando continúa la inhalación, la
periferia exterior de la válvula 330 rueda hacia dentro hacia la
cámara y se aleja del agujero 334 de modo que las entradas de aire
338 queden expuestas y fluya aire ambiente a la cámara.
Las figuras 27-28 ilustran la
operación de la porción de entrada de aire de la combinación válvula
de entrada de aire/entrada de aire de canal de fluido 230. Como se
ilustra en la figura 28, a la inhalación, las entradas
circunferenciales 250 en la válvula 230 junto al agujero 234 en la
pared de la cámara se flexionan hacia dentro para permitir el paso
de aire ambiente a la cámara mientras que el centro de la válvula
230 sigue evitando el flujo de aire a la entrada de aire de canal de
fluido 228. Como se representa en la figura 27, estas entradas
circunferenciales 250 se vuelven a cerrar herméticamente para evitar
el paso de aire de la cámara al exterior a la exhalación.
Las figuras 29-36 ilustran una
realización alternativa de un nebulizador 410 relacionado con la
realización de las figuras 1-4. En esta realización,
el nebulizador 410 incluye una porción de tapa 422 conectada por una
bisagra 424 al alojamiento 412. La tapa se puede sellar repetidas
veces para poder introducir un fluido o fluido adicional. Como en la
realización de las figuras 1-4, una serie de
válvulas 426, 428 y 430 encaja en o a través de respectivos agujeros
en la porción de tapa 422 para facilitar la operación del
nebulizador 410. Una rejilla sustancialmente rígida 419 está
configurada para unirse a la tapa 422 usando un encaje por salto u
otro tipo de mecanismo de conexión. Como se representa en la figura
30, cada saliente 427 en la rejilla 419 está diseñado para cooperar
con un receptáculo 425 en la tapa 422. La rejilla 419 actúa para
fijar las varias válvulas 426, 428 y 430 sobre la tapa 422 y
proteger estas válvulas contra la abrasión y el contacto no
intencionado con los dedos u otros objetos. Una serie de agujeros en
la rejilla permiten que las válvulas 426, 428 y 430 capturadas entre
la rejilla y la porción de tapa se muevan libremente entre sus
respectivas posiciones abierta o cerrada como se describe con más
detalle a continuación. La rejilla se puede hacer del mismo material
que el recipiente 412 o algunos otros varios materiales
sustancialmente rígidos.
El nebulizador de las figuras
29-36 también incluye un tapón 433 que tiene un
diámetro interior dimensionado para formar un encaje por rozamiento
alrededor de la guía de válvula anular 439. Como se explicará con
más detalle a continuación, el tapón 433 se puede usar para colocar
manualmente el nebulizador con el fin de nebulizar de forma continua
un fluido presente en el alojamiento 412 colocando el tapón sobre la
guía de válvula anular 439 en la rejilla 419 de modo que la válvula
de entrada de aire de canal de fluido 430 se mantenga abajo como se
representa en la figura 32. El nebulizador se puede volver a poner
en su configuración accionada por respiración quitando el tapón 433
y dejando que la válvula de entrada de aire de canal de fluido 430
se mueva libremente.
Un sistema de válvula formado integralmente 438
que puede ser usado en el nebulizador 410 se representa mejor en las
figuras 30 y 33-34. El sistema de válvula 438 puede
incluir cada una de la válvula de entrada de aire 426, la válvula de
exhalación 428 y la válvula de entrada de aire de canal de fluido,
así como el tapón 433 y cordón 441, en una sola pieza moldeada. El
material usado es preferiblemente flexible y elástico. En una
realización, el material es un material de caucho flexible, tal como
caucho de silicona. Aunque las válvulas individuales se pueden
fabricar por separado en piezas separadas de material flexible, o
las válvulas se pueden formar a partir de numerosos componentes
individuales, el sistema de válvula 438 es preferiblemente una
construcción integrada de una pieza. El tapón 433 se representa
conectado al sistema de válvula 438 por un cordón 441. El tapón 441
se puede fabricar con una o más piezas de material de conexión 453
entre el tapón y el cuerpo principal del sistema de válvula 438 de
modo que el tapón y cordón no se dañen durante el transporte u
obstruyan la operación del nebulizador 410 si el tapón no se
utilizase. El material de conexión 453 se puede fabricar con una
pieza fina del mismo material utilizado para el resto del sistema de
válvula de modo que pueda ser cortado o roto intencionadamente por
el usuario.
El tapón y cordón se pueden fabricar por
separado del resto del sistema de válvula o el cordón se puede
eliminar en otras realizaciones. Se puede usar un tapón separado con
esta realización de nebulizador 410 para producir nebulización
continua, o con alguno de varios nebulizadores accionados por
respiración que tienen mecanismos accionadores accesibles desde
fuera. Como se representa en la figura 37, un tapón discreto 533
puede estar dimensionado para encajar sobre el indicador/accionador
móvil 530 de otros nebulizadores accionados por respiración 500,
como los descritos en la Patente de Estados Unidos número 6.044.841.
El tapón extraíble sirve para mantener bajado manualmente un
accionador para convertir el nebulizador normalmente accionado por
respiración en un nebulizador continuo que nebulizará de forma
continua un fluido independientemente de si un paciente está
inhalando o exhalando. En otras realizaciones, el tapón puede estar
implementado por una cinta o un manguito dimensionado para agarrar
el depósito y encajar sobre la válvula u otro accionador que
controle la nebulización del nebulizador.
Con referencia de nuevo a las figuras
29-36, la válvula de entrada de aire 426 en las
figuras 29-34 es una válvula paraguas, a diferencia
de la válvula de pico de pato de la realización de las figuras
1-4. La válvula paraguas se fabrica preferiblemente
como una sola pieza dentro del sistema de válvula 438. Una campana
flexible fina 443 está conectada al asiento de válvula 445 por patas
espaciadas 447. Antes del montaje, la campana 443 y las patas 447 se
extienden como se representa en la figura 33. En la preparación para
el montaje, la campana 443 se empuja hacia abajo al asiento de
válvula 445 dejando que la campana empujada cierre contra el asiento
de válvula y las patas se enrollen debajo como se representa en la
figura 32.
En una realización, la campana 443 es de 15
milímetros (mm) de diámetro con una porción interior que se extiende
11 mm de diámetro y que tiene un grosor sustancialmente constante de
aproximadamente 0,25 mm. La porción anular exterior 451 de la
campana tiene una abolladura de mayor grosor, de aproximadamente
0,55 mm, con el fin de ayudar a controlar la deformación de la
campana cuando se monte en el nebulizador y de ayudar a reducir el
ruido generado cuando se aspira aire a través de la válvula 426. Las
patas 447 pueden ser de aproximadamente 5 mm de grueso en esta
realización. También se contempla que la campana 443 se puede
construir de un material de grosor uniforme o un material fabricado
de modo que tenga varios grosores. El grosor y el diámetro de la
campana 443, y el grosor de las patas 447, se puede ajustar según
sea necesario para obtener la deseada flexibilidad y sensibilidad al
aire inhalado. Como se representa en la figura 32, la válvula de
entrada de aire 426 cubre el agujero en la porción de tapa 422 sobre
la guía de aire ambiente 429. La campana 443 está orientada hacia el
interior del alojamiento 412 de modo que la presión negativa
resultante de la inhalación a través de la salida de aire haga que
la campana se flexione alejándose del asiento de válvula 445 y deje
entrar aire a la cámara 414.
La válvula de entrada de aire de canal de fluido
430 difiere de la de la realización de las figuras
1-4 en que la membrana flexible de la válvula 430
lleva un pilar situado en el centro 449 colocado de manera que se
extienda perpendicularmente a través de la membrana circundante de
la válvula 430 de modo que un extremo del pilar 449 se coloque
encima de la entrada de aire de canal de fluido 464 y el otro
extremo se extiende a través de la guía de válvula anular 439 en la
rejilla 419. La válvula de entrada de aire de canal de fluido está
configurada para desviarse sobre el intervalo entre el extremo del
pilar y el agujero de la entrada de aire canal de fluido, donde el
intervalo es preferiblemente del rango de 0,5-2,0
mm, y muy preferiblemente de aproximadamente 1,3 mm, antes de
bloquear el extremo de la entrada de aire de canal de fluido 464. Se
pueden usar otras distancias de intervalo con variaciones de los
parámetros de la membrana, la geometría y el diámetro, y la
variación en otros aspectos del nebulizador tales como el tamaño de
la entrada de aire de canal de fluido.
Como con la realización de las figuras
1-4, la válvula de entrada de aire de canal de
fluido 430 está diseñada para alejarse de la entrada de aire de
canal de fluido durante la exhalación y cubrir la entrada de aire de
canal de fluido durante la inhalación de aire de modo que la presión
negativa del flujo continuo de gas en la boquilla de gas aspire
fluido al canal de fluido para nebulización. Aunque la sensibilidad
se puede sintonizar con aplicaciones particulares, en una
realización, la válvula de entrada de aire de canal de fluido está
diseñada para responder a una presión negativa de aproximadamente
0,5-1,0 cm H_{2}O con el fin de lograr la
deflexión necesaria para cubrir la entrada de aire de canal de
fluido 464 y permitir la aspiración de fluido para nebulización. La
válvula de exhalación 428 puede ser un alerón de material que se
extiende desde el borde del sistema de válvula 438 que es
suficientemente fino para alejarse de un agujero en la tapa 422
durante la exhalación, y suficientemente grande y suficientemente
rígido para sellar dicho agujero durante la inhalación.
La realización del nebulizador 410 de las
figuras 29-36 también difiere de la de las figuras
1-4 en que una barrera 417 para evitar que gotitas
grandes escapen del nebulizador, está dispuesta en el lado inferior
de la porción de tapa 422 junto a la chimenea 429 de modo que se
pueda usar una barrera inferior 420 donde la salida de aire 418 se
encuentra con la pared del alojamiento 412 para mejorar más el flujo
de aire a través de la salida 418. Además, como se representa en las
figuras 35-36, el sistema de boquilla 442 difiere
del de las figuras 1-4 en que la cubierta de
boquilla 456 no se extiende a la base de la boquilla de gas 452 de
modo que la cámara de fluido 462 se abre y proporciona menos
restricción al flujo de fluido del lumen formado por la combinación
del canal rebajado 448 de la pared de la cámara y la porción
rebajada 459 del vástago de canal de fluido 458. En realizaciones
alternativas, la pared de la cubierta de boquilla 456 se puede
fabricar a diferentes alturas para variar la cantidad en que el
flujo de fluido se restringe en la cámara 462. Otra diferencia entre
el sistema de boquilla 442 representado en las figuras
35-36 y el sistema de boquilla 42 representado en
las figuras 1-4 es la configuración del canal de
líquido formado entre la boquilla de gas 452 y la cubierta de
boquilla 456 que culmina en el orificio de líquido 457 (figura 32).
Específicamente, en la realización de las figuras
35-36, este canal de líquido se ensancha o mantiene
una sección transversal constante desde el orificio de líquido 457
hacia la base de la boquilla de gas 452 en la pared del depósito del
nebulizador, en comparación con la sección transversal del canal de
líquido definido por la boquilla y la cubierta de boquilla
representada en las figuras 1-4 que se ensancha en
el medio y se estrecha de nuevo en cada extremo.
Además, el rendimiento del nebulizador se puede
ajustar estrechando o ensanchando la porción rebajada del vástago de
canal de fluido. Por ejemplo, estrechando la porción rebajada del
vástago, la eficiencia del nebulizador se puede mejorar porque queda
menos fluido en el depósito cuando el nebulizador comienza a escupir
y así se puede reducir la cantidad de fluido necesaria para que el
nebulizador produzca una cantidad deseada de aerosol. En una
realización, la cámara tiene un volumen de aproximadamente
40-45 mililitros (ml), con un volumen máximo de
llenado de fluido de 5 ml. En esta realización, la longitud del
canal de fluido L es preferiblemente del rango de
20-45 mm y muy preferiblemente de aproximadamente 35
mm. Dependiendo de alguna de varias variables, como la viscosidad
del fluido en el nebulizador, el área en sección transversal del
extremo del canal formado por la porción rebajada 459 del vástago de
canal de fluido 458 y la pared del depósito puede ser del rango de
1-16 milímetros cuadrados. De nuevo, cualquiera de
las dimensiones anteriores se puede ajustar para adaptarla a un
nebulizador particular para un fluido específico.
En todas las realizaciones anteriores se ha
descrito un nebulizador capaz de accionamiento por respiración y
accionamiento manual donde un desviador, orificio de gas, y orificio
de líquido se mantienen en una posición fija uno con otro en todo
momento. La nebulización se inicia por el movimiento de una válvula
sobre la entrada de aire de canal de fluido que está en comunicación
con el canal de fluido que conecta el orificio de líquido con el
depósito en la cámara. Usando una membrana flexible como la válvula
de entrada de aire de canal de fluido, se puede obtener una
respuesta muy rápida y fiable a las presiones incrementadas y
disminuidas dentro de la cámara del nebulizador. Como se ilustra en
las realizaciones de las figuras 1-7 y
29-36, este diseño puede ser usado para simplificar
y reducir el número de componentes necesarios para montar un
nebulizador. Tan sólo tres conjuntos moldeados separados se pueden
montar por salto sin necesidad de sujetadores separados. Además, no
se necesitan elemento separados de empuje por muelle o ningún tipo
de componente metálico en el diseño de un nebulizador según una
realización preferida. Además, se puede utilizar varias
configuraciones de canal de fluido con el diseño aquí explicado de
la entrada de aire de canal de fluido y la válvula de entrada de
aire de canal de fluido. Como se ha descrito anteriormente, el canal
de fluido puede ser un elemento separado de la boquilla de gas a
presión o se puede formar en cooperación con la boquilla de gas a
presión. Igualmente, el canal de fluido se puede contener en un solo
componente del nebulizador o formar a partir del acoplamiento de más
de un conjunto en el nebulizador.
Se pretende que la descripción detallada
anterior sea considerada como ilustrativa más bien que limitativa, y
que se entienda que las reivindicaciones siguientes, incluyendo
todos los equivalentes, pretenden definir el alcance de esta
invención.
Claims (15)
1. Un nebulizador (10, 110, 210, 310, 410, 500)
para generar un aerosol, incluyendo el nebulizador:
un alojamiento (12, 112, 212, 312, 412) que
tiene una entrada de aire y una cámara (14, 114, 214, 314, 414) para
contener el aerosol;
una salida de aire (18, 118, 318, 418) que
comunica con la cámara (14, 114, 214, 314, 414) para poder sacar el
aerosol de la cámara (14, 114, 214, 314, 414);
una entrada de gas a presión (52) situada en la
cámara (14, 114, 214, 314, 414);
un orificio de fluido (57) colocado en una
posición fija en la cámara (14, 114, 214, 314, 414) con relación a
la entrada de gas a presión (52), el orificio de fluido en
comunicación con un canal de fluido (50);
un desviador (66, 138) colocado en la cámara
(14, 114, 214, 314, 414) en una posición fija con relación a la
entrada de gas a presión (52, 252, 452) y el orificio de fluido
(57), donde el gas a presión de la entrada de gas a presión (52,
252, 452) es desviado sobre el orificio de fluido;
una entrada de aire de canal de fluido (64) en
comunicación con el canal de fluido (50, 250);
una válvula de entrada de aire de canal de
fluido (30, 130, 230, 330, 430, 530) colocada de forma móvil junto a
la entrada de aire de canal de fluido (64), donde la válvula de
entrada de aire de canal de fluido (30, 130, 230, 330, 430, 530) se
puede mover en respuesta a la respiración del paciente entre una
posición de nebulización, donde la válvula de entrada de aire de
canal de fluido (30, 130, 230, 330, 430, 530) realiza un cierre
hermético contra la entrada de aire de canal de fluido (64) para
permitir que una presión negativa aspire un fluido a través del
canal de fluido, y una posición de no nebulización, donde la válvula
de entrada de aire de canal de fluido (30, 130, 230, 330, 430, 530)
permite que entre aire a la entrada de aire de canal de fluido (64)
con el fin de evitar la formación de una presión negativa suficiente
para aspirar el fluido a través del canal de fluido (50, 250).
2. El aparato de la reivindicación 1, donde la
válvula de entrada de aire de canal de fluido (30, 130, 230, 330,
430, 530) se coloca en el alojamiento (12, 112, 212, 312, 412) de
modo que un primer lado de la válvula esté en contacto con aire
ambiente fuera del alojamiento (12, 112, 212, 312, 412) y un segundo
lado de la válvula esté en contacto con una masa de aire dentro de
la cámara (14, 114, 214, 314, 414), por lo que el nebulizador (10,
110, 210, 310, 410, 500) puede ser accionado por contacto físico con
el primer lado de la válvula.
3. El aparato de la reivindicación 2, incluyendo
además un tapón extraíble (433) dimensionado para mantener la
válvula de entrada de aire de canal de fluido (30, 130, 230, 330,
430, 530) en la posición de nebulización, donde el nebulizador (10,
110, 210, 310, 410, 500) nebuliza de forma continua el fluido.
4. El aparato de la reivindicación 3, donde el
tapón (433) está conectado con el nebulizador (10, 110, 110, 210,
310, 410, 500) por un cordón (441).
5. El aparato de la reivindicación 1, donde una
válvula unidireccional de entrada de aire (26) está dispuesta sobre
la entrada de aire.
6. El aparato de la reivindicación 5, incluyendo
además una válvula unidireccional de exhalación (28) dispuesta en el
alojamiento (12, 112, 212, 312, 412) y configurada para dejar que
escape aire de la cámara (14, 114, 214, 314, 414) a la
exhalación.
7. El aparato de la reivindicación 6, donde la
válvula de entrada de aire de canal de fluido (30, 130, 230, 330,
430, 530), la válvula de entrada de aire y válvula de exhalación se
forman integralmente de un solo material.
8. El aparato de la reivindicación 1, incluyendo
además un elemento de rejilla sustancialmente rígido (419) dispuesto
sobre el alojamiento (12, 112, 212, 312, 412), donde la válvula de
entrada de aire de canal de fluido (30, 130, 230, 330, 430, 530)
está capturada entre el elemento de rejilla y el alojamiento (12,
112, 212, 312, 412).
9. El aparato de la reivindicación 6, incluyendo
además un elemento de rejilla sustancialmente rígido (419) unido al
alojamiento (12, 112, 212, 312, 412), donde al menos una de la
válvula de entrada de aire de canal de fluido (30, 130, 230, 330,
430, 530), la válvula de exhalación y la válvula de entrada de aire
están capturadas entre el elemento de rejilla y el alojamiento (12,
112, 212, 312, 412), por lo que el elemento de rejilla evita el daño
de las válvulas.
10. El aparato de la reivindicación 1, donde el
canal de fluido (50, 250) está definido por un paso hueco definido
por una primera pared que está formada integralmente con el
alojamiento (12, 112, 212, 312, 412) y una segunda pared que se
puede conectar de forma móvil con la primera pared.
11. El aparato de la reivindicación 1, donde la
entrada de aire está configurada para recibir un suministro de aire
de un sistema de suministro de aire.
12. El aparato de la reivindicación 1, donde la
entrada de aire está configurada para recibir aire ambiente de fuera
del alojamiento (12, 112, 212, 312.412).
13. El aparato de la reivindicación 1, donde el
orificio de fluido (57) incluye un agujero definido por un diámetro
exterior de la entrada de gas a presión (52, 252, 452) y un diámetro
interior de un extremo de una cubierta de entrada de gas a presión
(56, 256, 456).
14. El aparato de la reivindicación 1, donde el
recorrido de fluido (55) incluye al menos un canal definido por una
ranura longitudinal rebajada en al menos uno del diámetro exterior
de la entrada de gas a presión (52, 252, 452) y el diámetro interior
de la cubierta de entrada de gas a presión (56, 256, 456).
15. El aparato de la reivindicación 1, donde la
entrada de gas a presión (52, 252, 452) incluye una boquilla y la
cubierta de entrada de gas a presión (56, 256, 456) incluye una
cubierta de boquilla colocada coaxialmente alrededor de la boquilla,
donde al menos una porción de la cubierta de boquilla es móvil con
respecto a la boquilla.
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